JP4662129B2 - Display device and display control method - Google Patents
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Description
本発明は、表示装置および表示制御方法に関し、特に、画像を2次元表示および3次元表示可能な表示装置において、より高い解像度で2次元表示を行うことができるようにする表示装置および表示制御方法に関する。 The present invention relates to a display device and a display control method, in particular, in the two-dimensional display and three-dimensional display capable of displaying device images, display apparatus and a display control method to be able to perform the two-dimensional display with a higher resolution About.
従来、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等を用いたの画像表示装置(ディスプレイ)が存在する。このようなディスプレイの用途は様々であり、通常の2次元表示(平面表示)だけでなく、画像の観察者が画像を立体視できる(画像内において遠近感を感じる)ようにする、人間の視覚特性を利用した3次元表示(立体表示)も行われるようになった。これに伴い、様々な立体表示方法が提案された。 Conventionally, there is an image display device (display) using a CRT (Cathode Ray Tube), an LCD (Liquid Crystal Display) or the like. There are various uses for such a display, and not only the normal two-dimensional display (planar display) but also the human vision that enables the viewer of the image to view the image stereoscopically (feeling perspective in the image). Three-dimensional display (stereoscopic display) using characteristics is also performed. Accordingly, various stereoscopic display methods have been proposed.
例えば、両眼視差を利用した二眼式や、空間に3次元像を描画するホログラフィ方式等多くの方式が提案された。各方式には、一長一短がある。例えば、広く普及しつつある二眼式立体表示は極めて簡便に立体視を実現できる表示方式である。しかしながら、いくつかの立体視の生理的要因(両眼視差、輻輳、ピント調節、運動視差等)の内、両眼視差のみを用いて立体感を得るため、両眼視差/輻輳とピント調節との間に矛盾が生じるので、観察者は、長時間行った場合、疲労感をもたらす事が指摘されている。 For example, many methods such as a binocular method using binocular parallax and a holography method for drawing a three-dimensional image in space have been proposed. Each method has advantages and disadvantages. For example, the widespread binocular stereoscopic display is a display method that can realize stereoscopic viewing very easily. However, in order to obtain a stereoscopic effect using only binocular parallax out of several stereoscopic physiological factors (binocular parallax, convergence, focus adjustment, motion parallax, etc.), binocular parallax / convergence and focus adjustment Therefore, it has been pointed out that observers feel tired when they are used for a long time.
また、その対極にあると考えられるホログラフィ方式では、光の波面を再生できるため、立体視の生理的要因を全て満足でき、疲労感の少ない自然な立体表示を得る事ができる。実際に、乾板にレーザー干渉を用いて作製したホログラム(静止画)では本物と見まがうような立体像が得られている。しかしながら、電子ディスプレイとしては、必要なデータ量が膨大であり、かつ乾板のようにミクロンオーダー以下で制御可能なデバイスが存在しないため、現状において、カラー立体動画像を表示する事は極めて困難である。 Further, in the holography method considered to be at the opposite end, the wavefront of light can be reproduced, so that all the physiological factors of stereoscopic vision can be satisfied and a natural stereoscopic display with less fatigue can be obtained. In fact, a hologram (still image) produced using laser interference on a dry plate has a stereoscopic image that looks like the real thing. However, as an electronic display, the amount of data required is enormous, and there is no device that can be controlled below the micron order, such as a dry plate, so it is extremely difficult to display a color stereoscopic moving image at present. .
さらに、近年においては、より複雑な制御方法が求められ、例えば、文字などを表示する場合、高解像度のまま平面表示し、イラスト等は立体表示するような、2次元表示と3次元表示を適宜切り替えることができる制御方法が求められている。従って、現在、このような表示の切り替えが可能な表示制御方法は、工業上において非常に有効な技術となっている。 Furthermore, in recent years, more complicated control methods have been demanded. For example, when displaying characters and the like, two-dimensional display and three-dimensional display are appropriately performed so that a high-resolution flat display and an illustration or the like are displayed three-dimensionally. There is a need for a control method that can be switched. Therefore, at present, the display control method capable of switching the display is a very effective technology in the industry.
例えば、観察者と表示画素間にシャッターを配置し、2眼式立体表示法を用いて立体表示を行うものがある(例えば、特許文献1参照)。また、様々な立体表示方式の問題点を解決する方法として、多くの視差画像を用いる光線再生法(インテグラルフォトグラフィー法:IP法)と呼ばれる方法が知られている。 For example, there is a technique in which a shutter is disposed between an observer and a display pixel and stereoscopic display is performed using a binocular stereoscopic display method (see, for example, Patent Document 1). As a method for solving the problems of various stereoscopic display methods, a method called a light ray reproduction method (integral photography method: IP method) using many parallax images is known.
この方式は、レンズアレイと光源からなる比較的簡易なシステムであり、観察者のメガネの着用も必要なく、角度によって立体像の見える角度が変わりよりリアルな表示方式である事から次世代の立体表示方式と期待されている。 This method is a relatively simple system consisting of a lens array and a light source, does not require the observer to wear eyeglasses, and changes the angle at which the stereoscopic image can be seen depending on the angle. Expected to be a display method.
それゆえにこのようなIP法においての2次元表示と3次元表示の切り替えは、他の立体方式に比べ、より有効なものであると言える。
しかしながら、上述した方法では、複数の画素の光が同一レンズを通過するため、このレンズが単位画素に相当することになる。 However, in the method described above, since light from a plurality of pixels passes through the same lens, this lens corresponds to a unit pixel.
立体表示の場合、同一のレンズを通過する複数の画素が互いに異なる画像を表示する。レンズを通過する光は屈折されるので、このように画像の表示を制御すると、その屈折角度によって観察者が主に観察する光(画素)が変化することになる。つまり、観察者は、観察位置を変更することにより、同じレンズからの光であっても、主に観察する光(画素)を変更することができる。これにより、観察者の左右の目で互いに視差が生じ、観察者は、画像を立体視することができる。 In the case of stereoscopic display, a plurality of pixels passing through the same lens display different images. Since the light passing through the lens is refracted, when the display of the image is controlled in this way, the light (pixel) that the observer mainly observes changes depending on the refraction angle. In other words, the observer can change mainly the light (pixel) to be observed even by the light from the same lens by changing the observation position. As a result, parallax occurs between the left and right eyes of the observer, and the observer can stereoscopically view the image.
これに対して、平面表示の場合、観察者がどの方向から見ても同じ画像が見えるようにしなければならないので、同一レンズを通過する複数の画素が、互いに同一の光線を発するようにしなければならない。 On the other hand, in the case of flat display, the observer must be able to see the same image from any direction. Therefore, a plurality of pixels passing through the same lens must emit the same light beam. Don't be.
つまり、平面表示する場合のみを考慮すると、本来レンズは必要ない。しかしながら、表示方法を切り替えて立体表示も行うことができるようにするために、平面表示の場合も、解像度が画素数より低下させなければならなかった(レンズアレイの解像度になってしまっていた)。 That is, considering only the case of flat display, a lens is not necessary. However, in order to be able to perform stereoscopic display by switching the display method, the resolution had to be reduced below the number of pixels in the case of flat display (the resolution of the lens array had been reached). .
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、表示方法を切り替えて、IP法を用いた立体表示と2次元表示との両方の表示方法による画像表示が可能なディスプレイにおいて、3次元表示の場合には画像をレンズアレイでの解像度で表示させ、2次元表示の場合には画素本来のフル解像度で表示することができるようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation. In a display capable of displaying an image by both a stereoscopic display using the IP method and a two-dimensional display by switching the display method, the three-dimensional In the case of display, the image is displayed at the resolution of the lens array, and in the case of two-dimensional display, the image can be displayed at the original full resolution of the pixel.
本発明の表示装置は、アレイ状に配置された発光画素群よりなり、2次元表示用画像または3次元表示用画像を表示する画像表示手段と、アレイ状に配置された液体レンズ群により、画像表示手段の発光画素から出力された光の光路の向きを制御し、画像表示手段により表示される画像の表示方法を、2次元表示または3次元表示に切り替える切り替え手段とを備え、液体レンズは、2つの透明電極、2つの透明電極間に形成される屈折率が互いに異なる2つの層、および、2つの層の周りに囲むように設けられる、隣の液体レンズの構成と区別するためのリブを有し、2つの層の界面の形状により、複数の発光画素より出力されて界面を通過する光の光路の向きを制御し、切り替え手段は、2つの透明電極間に印加する電圧を制御することにより各液体レンズの界面の形状を制御し、画像表示手段により2次元表示用画像が表示される場合、界面が光路に影響を及ぼさないようにし、観測者に、2次元表示用画像を、画像表示手段の発光画素を単位とする解像度で観測させ、画像表示手段により3次元表示用画像が表示される場合、界面が光路に影響を及ぼすようにし、観測者に、3次元表示用画像を、切り替え手段の液体レンズを単位とする解像度で観測させることを特徴とする。 Display device of the present invention is made of a light emitting pixel groups arranged in an array, and an image display means for displaying the two-dimensional display image or three-dimensional display image by the liquid lens unit located array shape, The liquid lens includes a switching unit that controls the direction of the optical path of the light output from the light emitting pixels of the image display unit and switches the display method of the image displayed by the image display unit to two-dimensional display or three-dimensional display. Two transparent electrodes, two layers having different refractive indexes formed between the two transparent electrodes, and a rib provided to surround the two layers so as to distinguish from the configuration of the adjacent liquid lens The switching means controls the voltage applied between the two transparent electrodes according to the shape of the interface between the two layers, and controls the direction of the optical path of light output from the plurality of light emitting pixels and passing through the interface. thing When the two-dimensional display image is displayed by the image display means by controlling the shape of the interface of each liquid lens, the interface does not affect the optical path, and the two-dimensional display image is displayed to the observer. When the image display means displays a 3D display image with a resolution in units of light emitting pixels of the display means, the interface influences the optical path, and the observer is given a 3D display image. It is characterized by observing at a resolution with the liquid lens of the switching means as a unit.
前記切り替え手段は、画像表示手段により2次元表示用画像が表示される場合、界面が画像表示面に対して平行となるようにし、画像表示手段により3次元表示用画像が表示される場合、界面が画像表示面に対しレンズ状に湾曲するようにするようにすることができる。 When the two-dimensional display image is displayed by the image display unit, the switching unit makes the interface parallel to the image display surface, and when the three-dimensional display image is displayed by the image display unit, Can be curved in a lens shape with respect to the image display surface.
前記切り替え手段は、界面がレンズ状に湾曲することにより、光路の向きを制御して、発光画素より出力された光を平行光もしくは平行光に近い光に変化させるようにすることができる。 The switching means can change the light output from the light emitting pixels into parallel light or light close to parallel light by controlling the direction of the optical path when the interface is curved like a lens.
前記液体レンズにおいて界面を形成する2つの層の内、いずれか一方は極性を有する極性液体により構成されるようにすることができる。 Either one of the two layers forming the interface in the liquid lens may be composed of a polar liquid having polarity.
前記液体レンズにおいて界面を形成する2つの層は、極性を有する極性液体と、極性を有さない無極性液体により構成されるようにすることができる。 The two layers forming the interface in the liquid lens can be constituted by a polar liquid having polarity and a nonpolar liquid having no polarity.
前記2つの透明電極の内、少なくとも一方の透明電極には、絶縁体膜が形成されるようにすることができる。 An insulator film may be formed on at least one of the two transparent electrodes.
前記2つの透明電極および絶縁体膜は、複数の液体レンズにより共有されるようにすることができる。 The two transparent electrodes and the insulator film can be shared by a plurality of liquid lenses.
本発明の表示制御方法は、画像を表示する表示装置の表示制御方法であって、アレイ状に配置された発光画素群よりなり、2次元表示用画像または3次元表示用画像を表示する画像表示部を制御して、2次元表示用画像または3次元表示用画像を表示させる画像表示制御ステップと、アレイ状に配置された液体レンズ群を制御することにより、画像表示部の発光画素から出力された光の光路の向きを制御し、画像表示制御ステップの処理により制御されて画像表示部に表示される画像の表示方法を、2次元表示または3次元表示に切り替える切り替えステップとを含み、液体レンズは、2つの透明電極、2つの透明電極間に形成される屈折率が互いに異なる2つの層、および、2つの層の周りに囲むように設けられる、隣の液体レンズの構成と区別するためのリブを有し、2つの層の界面の形状により、複数の発光画素より出力されて界面を通過する光の光路の向きを制御し、切り替えステップは、2つの透明電極間に印加する電圧を制御することにより各液体レンズの界面の形状を制御し、画像表示制御ステップの処理により画像表示部に2次元表示用画像が表示される場合、界面が光路に影響を及ぼさないようにし、観測者に、2次元表示用画像を、画像表示部の発光画素を単位とする解像度で観測させ、画像表示制御ステップの処理により画像表示部に3次元表示用画像が表示される場合、界面が光路に影響を及ぼすようにし、観測者に、3次元表示用画像を、液体レンズを単位とする解像度で観測させることを特徴とする。 The display control method of the present invention is a display control method for a display device that displays an image, and is an image display that includes a group of light emitting pixels arranged in an array and displays a two-dimensional display image or a three-dimensional display image. The image display control step for controlling the display unit to display the two-dimensional display image or the three-dimensional display image, and the liquid lens group arranged in an array are output from the light emitting pixels of the image display unit. and controlling the direction of the optical path of the light has, been controlled by the processing of the image display control step of displaying method of the image displayed on the image display unit, and a switching step of switching to the two-dimensional display or three-dimensional display, a liquid lens Is composed of two transparent electrodes, two layers having different refractive indexes formed between the two transparent electrodes, and an adjacent liquid lens provided so as to surround the two layers It has a rib for distinguishing, and the shape of the interface between the two layers controls the direction of the optical path of light output from the plurality of light emitting pixels and passing through the interface, and the switching step is applied between the two transparent electrodes. When the two-dimensional display image is displayed on the image display unit by the processing of the image display control step, the interface does not affect the optical path. When the observer observes the two-dimensional display image at a resolution in units of light emitting pixels of the image display unit, and the three-dimensional display image is displayed on the image display unit by the image display control step processing, Affects the optical path, and allows an observer to observe a three-dimensional display image with a resolution in units of liquid lenses .
本発明の表示装置および表示制御方法においては、アレイ状に配置された発光画素群よりなる画像表示部において2次元表示用画像または3次元表示用画像が表示され、アレイ状に配置された液体レンズ群の、2つの透明電極、2つの透明電極間に形成される屈折率が互いに異なる2つの層、および、2つの層の周りに囲むように設けられる、隣の液体レンズの構成と区別するためのリブを有する各液体レンズの、2つの透明電極間に印加される電圧が制御されることにより、各液体レンズの界面の形状が制御され、その2つの層の界面の形状により、画像表示部の複数の発光画素より出力されて界面を通過する光の光路の向きが制御され、画像表示部に2次元表示用画像が表示される場合、界面が光路に影響を及ぼさず、観測者に、2次元表示用画像を、画像表示部の発光画素を単位とする解像度で観測させるようになされ、画像表示部に3次元表示用画像が表示される場合、界面が光路に影響を及ぼし、観測者に、3次元表示用画像を、液体レンズを単位とする解像度で観測させるようになされる。 In the display device and the display control method of the present invention, a liquid lens in which an image display unit including light emitting pixel groups arranged in an array form displays a two-dimensional display image or a three-dimensional display image and is arranged in an array form. In order to distinguish from the configuration of the group of two transparent electrodes, two layers formed between the two transparent electrodes having different refractive indexes, and an adjacent liquid lens provided so as to surround the two layers. By controlling the voltage applied between the two transparent electrodes of each liquid lens having a plurality of ribs, the shape of the interface of each liquid lens is controlled, and the shape of the interface between the two layers controls the image display unit. When the direction of the optical path of light that is output from the plurality of light emitting pixels and passes through the interface is controlled and a two-dimensional display image is displayed on the image display unit, the interface does not affect the optical path, Two dimensions When the display image is observed at a resolution in units of light-emitting pixels of the image display unit, and the three-dimensional display image is displayed on the image display unit, the interface affects the optical path, A three-dimensional display image is observed with a resolution in units of liquid lenses.
本発明によれば、より高い解像度で2次元表示を行うことができる。 According to the present invention, two-dimensional display can be performed with higher resolution.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用した波面制御型表示装置の一実施形態に係る構成例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example according to an embodiment of a wavefront control type display device to which the present invention is applied.
図1において波面制御型表示装置1は、3次元画像表示制御部11、2次元画像表示部12、および液面制御部13を有しており、入力された画像情報に基づいて、画像を2次元表示(平面表示)または3次元表示(立体表示)する、2次元表示および3次元表示の切り替えが可能な画像表示装置である。
In FIG. 1, the wavefront control type display device 1 includes a three-dimensional image
なお、以下において、2次元表示(平面表示)とは、観察者が、画面に表示された画像を2次元画像であると認識するような表示方法のことを示す。つまり、この場合、観察可能な範囲内において、観察者は、同一画面に対して、その観察位置によらず同じ画像を観察することができ、観察者の両目に視差が生じない。これに対して、3次元表示(立体表示)とは、観察者が、画面に表示された画像を3次元物体であると認識するような表示方法(画像を仮想的な3次元物体として表示する表示方法)のことを示す。つまり、この場合、観察可能な範囲内において、観察者は、同一画面に対して、その観察位置によって互いに異なる画像を観察することができ、観察者の両目に視差が生じる。この視差により観察者は画像を立体視することができる。 Hereinafter, the two-dimensional display (planar display) indicates a display method in which the observer recognizes an image displayed on the screen as a two-dimensional image. That is, in this case, within the observable range, the observer can observe the same image on the same screen regardless of the observation position, and no parallax occurs between the eyes of the observer. In contrast, three-dimensional display (stereoscopic display) is a display method in which an observer recognizes an image displayed on a screen as a three-dimensional object (displays an image as a virtual three-dimensional object). Display method). That is, in this case, within the observable range, the observer can observe different images depending on the observation position on the same screen, and parallax occurs in both eyes of the observer. This parallax allows the observer to stereoscopically view the image.
3次元画像表示制御部11は、入力された画像情報等に基づいて、2次元表示するかまたは3次元表示するかを選択し(必要に応じて切り替えを行い)、その選択に基づいて、2次元画像表示部12と波面制御部13を制御する制御部であり、信号分離部21、波面制御部駆動回路22、2次元画像表示部駆動回路23、制御部31、ROM32、RAM33、入力部34、出力部35、記憶部36、通信部37、およびドライブ38を有している。
The three-dimensional image
信号分離部21は、制御部31に制御され、外部より入力された画像情報を受け付ける。この画像情報には、2次元画像のデータである2次元画像情報が含まれる。信号分離部21は、入力された画像情報から2次元画像情報を抽出し、それを2次元画像表示部駆動回路23に供給する。また、画像を3次元表示させる場合、信号分離部21に入力される画像情報には、さらに、3次元表示用の情報である奥行き情報も含まれる。その場合、信号分離部21は、その画像情報に含まれる3次元表示用の奥行き情報を抽出し、波面制御部駆動回路22に供給する。
The
波面制御部駆動回路22は、信号分離部21より供給された奥行き情報に基づいて波面制御部13を駆動させる。2次元画像表示部駆動回路23は、信号分離部21より供給される2次元画像情報に基づいて、2次元画像表示部12を駆動させ、画像を表示させる。
The wavefront
制御部31は、信号分離部21を制御し、画像情報の受け付け処理を行わせたり、受け付けた画像情報を奥行き情報と2次元画像情報に分離させたりする。制御部31は、このような処理を、ROM(Read Only Memory)32に記憶されているプログラム、または記憶部36からRAM(Random Access Memory)33にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM33にはまた、制御部31が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
The
制御部31にはまた操作ボタンやつまみ、またはリモートコントローラなどよりなる入力部34、LED(Light Emitting Diode)ディスプレイやLCD等よりなる制御情報表示用ディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部35、ハードディスクや半導体メモリなどより構成される記憶部36、モデムやLAN(Local Area Network)インタフェース等により構成される通信部37が接続されている。通信部37は、例えば、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
The
制御部31にはまた、必要に応じてドライブ38が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア39が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部36にインストールされる。
In addition, a drive 38 is connected to the
制御部31が実行する処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
When the processing executed by the
この記録媒体は、例えば、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、光ディスク(CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む)、光磁気ディスク(MD(Mini-Disk)(登録商標)を含む)、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア39により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM32や、記憶部36に含まれるハードディスクや半導体メモリ等で構成される。
This recording medium is, for example, a magnetic disk (including a flexible disk) on which a program is recorded, an optical disk (CD-ROM (Compact Disk-Read), which is distributed to distribute the program to the user separately from the apparatus main body. The apparatus is not only constituted by a removable medium 39 composed of only memory), DVD (Digital Versatile Disk), magneto-optical disk (including MD (Mini-Disk) (registered trademark)), semiconductor memory, etc. The program is composed of a
2次元画像表示部12は、例えば、LCDにより構成されるディスプレイであり、1つの画素として所定の色で発光する発光画素部41が平面(画面)状において、アレイ状(行列状)に配置されている。発光画素部41は、単色の発光素子またはフルカラーで発光可能な素子等により構成される。さらに、発光画素部41は、例えば、偏向部やカラーフィルタ等も備えるようにしてもよい。つまり、発光画素部41は、1画素として必要な構成を全て含むようにする。つまり、発光画素部41は、それぞれ、2次元画像情報に基づいて2次元画像表示部駆動回路23に制御されて、適宜、所定の色で発光する。これにより、2次元画像表示部12全体(全ての発光画素部41)として平面画像(静止画および動画を含む)が表示される。 The two-dimensional image display unit 12 is, for example, a display constituted by an LCD, and light emitting pixel units 41 that emit light of a predetermined color as one pixel are arranged in an array form (matrix form) in a planar (screen) form. ing. The light emitting pixel unit 41 is configured by a single color light emitting element or an element capable of emitting light in full color. Furthermore, the light emitting pixel unit 41 may include a deflection unit, a color filter, and the like, for example. That is, the light-emitting pixel unit 41 includes all necessary components as one pixel. That is, the light emitting pixel unit 41 is controlled by the two-dimensional image display unit driving circuit 23 based on the two-dimensional image information, and appropriately emits light with a predetermined color. Thereby, a planar image (including a still image and a moving image) is displayed as the entire two-dimensional image display unit 12 (all the light emitting pixel units 41).
波面制御部13は、アレイ状(行列状)に配置された液体レンズ部42により構成され、2次元画像表示部12に重畳されて配置される。図1においては、説明の便宜上、2次元画像表示部12と波面制御部13がずらして示されているが、実際には、2次元画像表示部12を構成する全ての発光画素部41からの光が波面制御部13を介して外部に出力されるように、上下左右の位置が、全体においても、液体レンズ42単位においても、2次元画像表示部12または発光画素部41に合わせられて配置される。すなわち、観察者(ユーザ)は、波面制御部13を介して2次元画像表示部12に表示される画像を観察する(見る)ことになる。ただし、後述するように、波面制御部13の1つの液体レンズ42は、2次元画像表示部12の複数の発光画素部41に対応する。
The wavefront control unit 13 is configured by
波面制御部13は、波面制御部駆動回路22の制御に基づいて駆動し、2次元画像表示部12の各発光画素部41の発光により入射される入射光を、屈折させて通過させたり、屈折させずに通過させたりする。すなわち、波面制御部13は、発光画素部41より出力される光の光路の向き(進行方向)を制御することにより、2次元画像表示部12により表示される画像を2次元表示させたり、3次元表示させたりする。換言すると、波面制御部13は、画像の2次元表示と3次元表示との切り替えを制御する。液体レンズ部42の構成については省略する。
The wavefront control unit 13 is driven based on the control of the wavefront control
なお、以上において、3次元画像表示制御部11の構成について説明したが、信号分離部21が、記憶領域を有し、予め、以上において制御部31により実行させるように説明した制御プログラムを記憶しているか、若しくは制御プログラムと等価の回路構成を有しているのであれば、3次元画像表示制御部11は、信号分離部21、波面制御部駆動回路22、および2次元画像表示部駆動回路23のみを有していればよく、制御部31乃至リムーバブルメディア39の構成は、省略可能である。ただし、その場合、3次元画像表示制御部11は、制御プログラムの更新等を行うことはできない。
Although the configuration of the three-dimensional image
また、2次元画像表示部12は、波面制御部13によって波面(2次元表示または3次元表示の切り替え)が制御可能な表示装置であれば特に限定されない。例えば、有機エレクトロルミネセント表示装置、電界発光表示装置、プラズマディスプレイパネル、エレクトロクロミック表示装置、蛍光表示管を用いた表示装置、陰極線管を用いた表示装置、または、プロジェクタ等であってもよい。その際、発光画素部41は、それぞれの装置の1画素に必要な構成となる。 The 2D image display unit 12 is not particularly limited as long as the wavefront control unit 13 can control the wavefront (switching between 2D display and 3D display). For example, an organic electroluminescent display device, an electroluminescence display device, a plasma display panel, an electrochromic display device, a display device using a fluorescent display tube, a display device using a cathode ray tube, or a projector may be used. At this time, the light emitting pixel unit 41 has a configuration necessary for one pixel of each device.
つまり、波面制御型表示装置1の外部より画像情報が供給されると、3次元画像表示制御部11は、信号分離部21においてその画像情報から2次元画像情報を抽出し、その2次元画像情報を用いて2次元画像表示部12を駆動させ、2次元画像を表示させる。
That is, when image information is supplied from the outside of the wavefront control type display device 1, the 3D image
また、このとき、入力された画像情報に奥行き情報が含まれている場合、信号分離部21は、制御部31に制御されて、その奥行き情報を抽出し、それを用いて波面制御部13を駆動させ、2次元画像表示部12により表示される画像を3次元表示させたり、2次元表示させたりする。
At this time, if the input image information includes depth information, the
また、2次元画像表示部12の発光画素部41のそれぞれが、複数の画素により構成されるようにしてもよい。ただし、その場合、1つの発光画素部41を形成する複数の画素は、全て同一に制御されて、1つの画素として動作する。さらに付言すると、そのように1つの画素として動作するのであれば、発光画素部41のそれぞれが、何らかの表示装置、例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセント表示装置、電界発光表示装置、プラズマディスプレイパネル、エレクトロクロミック表示装置、蛍光表示管を用いた表示装置、陰極線管を用いた表示装置、プロジェクタ、またはその他デバイスにより構成されるようにしてもよい。また、3次元画像表示制御部11が制御可能であれば、各発光画素部41が、互いに異なる構成であってもよい。
Further, each of the light emitting pixel units 41 of the two-dimensional image display unit 12 may be configured by a plurality of pixels. However, in that case, the plurality of pixels forming one light emitting pixel unit 41 are all controlled to be the same and operate as one pixel. Furthermore, if it operates as one pixel in that way, each of the light emitting pixel portions 41 may be a display device such as a liquid crystal display device, an organic electroluminescent display device, an electroluminescent display device, a plasma display panel. In addition, an electrochromic display device, a display device using a fluorescent display tube, a display device using a cathode ray tube, a projector, or other devices may be used. Further, as long as the three-dimensional image
図2は、図1の液体レンズ部42の詳細な構成例を示す模式図である。図2において、液体レンズ部42は、上部電極50、下部電極51、絶縁体52、極性液体53、無極性液体54、およびリブ55を有している。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a detailed configuration example of the
上部電極50および下部電極51は、例えば、ガラス基板上において、酸化スズ(ZnO)にフッ素をわずかに加えた薄膜や酸化インジウム(ITO)にアンチモンをわずかに加えた薄膜を形成した、高い透明性と導電性をあわせもつ透明導電性膜によって構成される透明電極により構成され、必要に応じて、波面制御部駆動回路22により電極間に所定の電圧が印加される。つまり、図2に示されるように、波面制御部駆動回路22は、電源61およびスイッチ62と等価な制御回路を有しており、信号分離部21より供給される奥行き情報に基づいて、スイッチ62のオン・オフを制御し、必要に応じて、上部電極50と下部電極51の間に電源61の電圧を印加する。
The
上部電極50と下部電極51の電極間には、絶縁体52、極性液体53、および無極性液体54が層状に形成される。また、上部電極50と下部電極51の電極間において、液体レンズ部42の1つ分を囲うように、隣の液体レンズ部41の構成と区別するためのリブ55が設けられている。
Between the
絶縁体52は、例えば、フッ素系のポリマーである、PVdF、PTFE等が使用されるが、疎水性、かつ誘電率が大きい物質が望ましい。その際、誘電率を大きくするためには膜厚はより薄い方が望ましいが、絶縁強度の面から考えると厚い方が望ましく、最適な値は両者の兼ね合いで決定される。例えば、テフロン(登録商標)(デュポン社) 0.5um膜厚とすると、下部電極51がITO電極、絶縁体52がテフロン(登録商標)0.5(um)、無極性液体54がドデカン25um、極性液体53が水100um、上部電極50がITO電極とした場合、実験では40Vまでは絶縁破壊を示さなかった。
For the
極性液体53には、例えば、水、塩化カリウム、若しくは塩化ナトリウム等の電解質を溶かした水溶液、分子量の小さなメチルアルコール、または、エチルアルコール等のアルコールが使用される。ただし、極性液体53は、電源61の電圧印加により無極性液体54との濡れ性が変化し、液体の形状が変わるものであれば特に限定されるものではない。
For the
無極性液体54には、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、若しくはウンデカン等の炭化水素系の材料、屈折率の高いシリコンオイル、または、1,1-ジフェニルエチレンが使用される。電源61の電圧印加により絶縁体52および極性液体53との濡れ性が変化することにより、結果として液体の形状が変わるものであれば特に限定されるものではない。ただし、極性液体53と無極性液体54は、互いに混在せず、屈折率が互いに大きく異なり、かつ、(形状変化速度の視点に基づき、)共に低粘度のものであることが好ましい。
For the nonpolar liquid 54, a hydrocarbon-based material such as decane, dodecane, hexadecane, or undecane, silicon oil having a high refractive index, or 1,1-diphenylethylene is used. If the wettability with the
リブ55−1およびリブ55−2としては、例えばエポキシ系やアクリル系の樹脂等のように、極性液体53および無極性液体54に溶解せず、かつ、反応もしない事が望ましく、典型的には高分子の樹脂が用いられ、例えばエポキシ系やアクリル系の樹脂が用いられる。なお、以下において、リブ55−1およびリブ55−2を区別して説明する必要の無い場合、例えば、同じ説明がリブ55−1とリブ55−2の両方に適用可能な場合、リブ55と称する。
As the rib 55-1 and the rib 55-2, it is desirable that the rib 55-1 and the rib 55-2 do not dissolve in the
詳細については後述するが、例えば、波面制御型表示装置1に入力された画像情報に奥行き情報が含まれていない場合(入力された画像情報が2次元表示用画像情報である場合)、波面制御部駆動回路22は、このような構成の液体レンズ部42に対して、スイッチ62を解放し、上部電極50および下部電極51の間に電圧を印加しないようにする。このとき、無極性液体54と極性液体53による2つの層の界面が水平になるようになされている。
Although details will be described later, for example, when the depth information is not included in the image information input to the wavefront control type display device 1 (when the input image information is image information for two-dimensional display), wavefront control is performed. The
このように、電極間に電圧が印加されていない状態において、無極性液体54と極性液体53による2つの層の界面が、発光画素部41より出力された光路に影響を及ぼさないように、水平(図2において、平行に設置された上部電極50および下部電極51の向かい合う面(画像表示面)に対して平行)にさせることが重要であり、例えば、絶縁体52およびリブ55の形状や、極性液体53および無極性液体54に対する濡れ性の大きさ等に起因する。従って、液体レンズ部42を構成する各部(特に、絶縁体52、極性液体53、無極性液体54、およびリブ55)の材質、大きさ、形状等は、電極間に電圧が印加されていない状態において、無極性液体54と極性液体53による2つの層の界面が水平になるようにすることも考慮して決定される。
In this way, in a state where no voltage is applied between the electrodes, the interface between the two layers of the nonpolar liquid 54 and the
ただし、必ずしも、無極性液体54と極性液体53による2つの層の界面の全体が水平になっている必要はなく、場合によっては部分的に水平になっていればよいこともある。例えば、2次元画像表示部12の発光画素部41の主な光が通過する部分が界面の一部に集中しているような場合、その部分のみが水平になっていればよい。さらに付言すると、実質的に無極性液体54と極性液体53による2つの層の界面の全体が水平になっている場合と同等と考えられる(界面が光路に影響を及ぼさない)のであれば、界面はどのような状態(形状)であってもよい。
However, the entire interface between the two layers of the nonpolar liquid 54 and the
これに対して、例えば、波面制御型表示装置1に入力された画像情報に奥行き情報が含まれており、かつ、その奥行き情報において奥行きが設定されている場合(入力された画像情報が3次元表示用画像情報である場合)、波面制御部駆動回路22は、このような構成の液体レンズ部42に対して、スイッチ62を短絡し、上部電極50および下部電極51の間に電源61の電圧を印加する。このとき、極性液体53にかかるクーロン力によって、無極性液体54と極性液体53による2つの層の界面が湾曲する。
On the other hand, for example, when the depth information is included in the image information input to the wavefront control type display device 1 and the depth is set in the depth information (the input image information is three-dimensional). In the case of display image information), the wavefront control
このとき、界面は、発光画素部41より出力された光の光路に影響を及ぼす。従って、このときの光の屈折率の大きさによって観察される画像の奥行き感が調整される。すなわち、液体レンズ部42は、電圧を印加したときの無極性液体54と極性液体53による2つの層の界面の湾曲率が最適となる(光の屈折率が最適になる)ように、予め調整されている。つまり、液体レンズ部42を構成する各部(特に、絶縁体52、極性液体53、無極性液体54、およびリブ55)の材質、大きさ、形状等は、電極間に電圧が印加された状態において、無極性液体54と極性液体53の界面の湾曲率が最適になるように決定される。また、印加される電圧(電源61の電圧)も、同様に、電極間に電圧が印加された状態において、無極性液体54と極性液体53による2つの層の界面の湾曲率が最適になるように決定される。
At this time, the interface affects the optical path of the light output from the light emitting pixel unit 41. Therefore, the sense of depth of the observed image is adjusted by the magnitude of the refractive index of light at this time. That is, the
液体レンズ部42のこのような動作に対する光の通過の様子を説明する。図3は、電極間に電圧が印加されていない液体レンズ部42の、光の通過の様子の例を示す図である。
A state of light passage for such an operation of the
図3に示されるように、波面制御部13には、複数の液体レンズ部42が、アレイ状(行列状)に配列されている。ここで、各液体レンズ部42の上部電極50、下部電極51、および絶縁体52は、共有されている。これは、後述する波面制御部13の作製方法に基づいた構成である。つまり、各液体レンズ部42は、リブ55により区切られている。例えば、図3の場合、リブ55−1とリブ55−2との間の部分(無極性液体54−2が注入されている部分)が1つの液体レンズ部42として構成されている。リブ55−1の左側の部分(無極性液体54−1が注入されている部分)は、隣の液体レンズ部42であり、リブ55−2の右側の部分(無極性液体54−3が注入されている部分)は、その反対側の隣の液体レンズ部42である。なお、以下において、無極性液体54−1乃至無極性液体54−3を区別して説明する必要の無い場合、無極性液体54と称する。
As shown in FIG. 3, the wavefront control unit 13 includes a plurality of
このように構成される各液体レンズ部42に対して、2次元画像表示部12の発光画素部41は、例えば3つずつ割り当てられる。例えば、図3の中央の液体レンズ部42(リブ55−1とリブ55−2に挟まれた、無極性液体54−2が注入されている部分)には、画素71乃至画素73が割り当てられている。画素71乃至画素73は、それぞれが2次元画像表示部12の発光画素部41であり、2次元画像表示部駆動回路23に制御されて発光する。それぞれの光は、入射光81乃至入射光83として、液体レンズ部42に下部電極51側から入射する。
For example, three light emitting pixel units 41 of the two-dimensional image display unit 12 are allocated to each
図3においては、スイッチ62が解放(オフ)され、上部電極50と下部電極51間に電圧が印加されていないので、極性液体53、無極性液体54、絶縁体52、およびリブ55の濡れ性(表面エネルギー)の関係により、極性液体53と無極性液体54による2つの層の界面は、安定な形状(平行な電極間に対して水平)となっており、レンズ特性を示さない。つまり、この状態において、液体レンズ部42の後ろ側(図3において下側)から入射された入射光(視覚情報)81乃至入射光83は、それぞれ、界面の影響を受けずに、屈折せずに液体レンズ部42を通過し、液体レンズ部42の前側(図3において上側)より出力され、図示せぬ観察者に到達する。
In FIG. 3, since the
つまり、電極間に電圧が印加されていない場合、液体レンズ部42は、画素71乃至画素73より出力された光(入射光81乃至入射光83)に対して影響を及ぼさない。従って、観察者は、液体レンズ部42の存在を意識せず、2次元画像表示部12において表示された画像をそのまま観察することができる。つまり、観察者は、2次元画像表示部12における解像度(図3の画素71乃至画素73の解像度)の画像、すなわち、波面制御部13の液体レンズ部13単位の解像度よりも高解像度の画像(高解像度平面表示画像)を観察することができる。
That is, when no voltage is applied between the electrodes, the
図4は、電極間に電圧が印加された液体レンズ部42の、光の通過の様子の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a state of light passing through the
図4においても、図3の場合と同様に、波面制御部13には、複数の液体レンズ部42が、アレイ状(行列状)に配列されており、各液体レンズ部42の上部電極50、下部電極51、および絶縁体52は、共有されている。つまり、図4においても、各液体レンズ部42は、リブ55により区切られており、無極性液体54−1が注入されている部分、無極性液体54−2が注入されている部分、および、無極性液体54−3が注入されている部分のそれぞれが、隣り合う液体レンズ部42として構成されている。
4, similarly to the case of FIG. 3, in the wavefront control unit 13, a plurality of
図3の場合と同様に、このような構成の液体レンズ部42の1つずつに対して、2次元画像表示部12の発光画素部41が例えば3つずつ割り当てられている。例えば、図3の中央の液体レンズ部42(リブ55−1とリブ55−2に挟まれた、無極性液体54−2が注入されている部分)には、画素71乃至画素73が割り当てられている。画素71乃至画素73は、それぞれ、2次元画像表示部駆動回路23に制御されて発光する。それぞれの光は、入射光91乃至入射光93として、液体レンズ部42に下部電極51側から入射する。
As in the case of FIG. 3, for example, three light emitting pixel portions 41 of the two-dimensional image display unit 12 are assigned to each of the
図4においては、スイッチ62が短絡(オン)され、上部電極50と下部電極51間に電圧が印加されているので、絶縁体52内に電界方向へ分極電荷が発生し、絶縁体52の表面に電荷が蓄積される(電荷二重層状態)。極性液体53は極性を有しているので、この電荷の存在により、絶縁体52の近傍へ寄ろうとするクーロン力が発生する。これに対して、無極性液体54は、無極性であるがゆえにそのようなクーロン力は発生しない。その結果、極性液体53は絶縁体52への接触面積が増加するように形状を変化させ、その分、無極性液体54と絶縁体52の接触面積は減るように形状が変化する。
In FIG. 4, since the
具体的に説明すると、例えば、極性液体53は、無極性液体54を押しのけながら、リブ55に沿って絶縁体52に近づくように変形する。無極性液体54は、このような極性液体53の変形に押し出されるように、各リブ55の中間地点(1つの液体レンズ部42の中央)付近に集まり、それぞれ凸レンズ状(場合により半球円形)に変形する。これにより、電圧を印加する前は水平であった極性液体53と無極性液体54による2つの層の界面が変形してレンズ状になる。これにより、液体レンズ部42は入射光に対してレンズ特性を有するようになる。
More specifically, for example, the
つまり、電極間に電圧が印加されている場合、液体レンズ部42は、画素71乃至画素73より出力された光(入射光91乃至入射光93)を、極性液体53と無極性液体54の界面においてその光路の向きに影響を及ぼし、屈折させてから出力する。従って、図示せぬ観察者は、1つの液体レンズ部42より出力された光(入射光91乃至入射光93)の内、主に観察することができる光が、その位置によって変化することになる。すなわち、図4において、図示せぬ観察者は、画素71乃至画素73の内、いずれか1つを主に観察することになる。このとき、2次元画像表示部12に、IP法に基づいた立体表示用の画像を表示させる。これにより、画素71乃至画素73は、互いに異なる画像用の画素となる。このようにすると、図示せぬ観察者は、その観察位置が変化することにより、液体レンズ部42を介して主に観察する画素が変化するので、その観察される画像も変化することになる。つまり、観察者の両目に視差が生じる(各目で観察される画像が互いに異なる)ので、観察者は、2次元画像表示部12に表示された画像を立体視することができる。
That is, when a voltage is applied between the electrodes, the
このとき、観察者が観察する画像の解像度は、液体レンズ部42を単位とする解像度となる。なお、例えば、絶縁体22の誘電率が大きく、かつ、印加電圧が大きいほど、レンズの曲率は大きくなり、焦点距離が短くなる。また、各素材の濡れ性によっても曲率は変化する。例えば、電極間に電圧を印加した際に、入射光91乃至入射光93がそれぞれ、平行光もしくは平行光に近い光になるように曲率を調整する(各パラメータを調整する)のが望ましい。
At this time, the resolution of the image observed by the observer is the resolution with the
以上のように、波面制御型表示装置1は、波面制御部13の液体レンズ部42の、それぞれの電極間(上部電極50と下部電極51との間)に所定の電圧を印加することにより、2次元画像表示部12に表示される画像を、次世代3次元表示方法として開発が進んでいる光線再生(IP)法による3次元表示することができ、さらに、電極間に電圧を印加させないようにすることにより、2次元画像表示部12に表示される画像を、高解像度で2次元表示することができる。
As described above, the wavefront control type display device 1 applies a predetermined voltage between the respective electrodes (between the
次に、以上のような波面制御型表示装置1による3次元表示と2次元表示の切り替えに関する処理の流れについて説明する。図5のフローチャートを参照して3次元画像表示制御部11による立体表示制御処理の流れの例を説明する。
Next, a flow of processing relating to switching between the three-dimensional display and the two-dimensional display by the wavefront control type display device 1 as described above will be described. An example of the flow of stereoscopic display control processing by the three-dimensional image
立体表示制御処理を開始すると3次元画像表示制御部11の信号分離部21は、ステップS1において、制御部31に制御され、波面制御型表示装置1の外部より入力される画像情報を受け付ける処理を行う。画像情報を受け付けると、信号分離部21は、制御部31に制御され、受け付けた画像情報に含まれる2次元の画像情報(3次元表示用画像も含む)を抽出し、それを2次元画像表示部駆動回路23に供給するとともに、ステップS2において、受け付けた画像情報より、3次元表示用制御情報である奥行き情報を検出したか否かを判定する。画像情報に奥行き情報が含まれており、それを検出したと判定した場合、信号分離部21は、その検出した奥行き情報を波面制御部駆動回路22に供給し、処理をステップS3に進める。
When the stereoscopic display control process is started, the
ステップS3において、波面制御部駆動回路22は、供給された奥行き情報に基づいて、3次元表示するか否かを判定する。奥行き情報において3次元表示すると指定されており、3次元表示すると判定した場合、波面制御部駆動回路22は、処理をステップS4に進める。ステップS4において、波面制御部駆動回路22は、奥行き情報に基づいて、波面制御部13の各液体レンズ部42の電極間に電圧を印加する。これにより、各液体レンズ部42の極性液体53と無極性液体54による2つの層の界面は湾曲し、レンズ状になる。電圧を印加すると、波面制御部駆動回路22は、処理をステップS6に進める。
In step S <b> 3, the wavefront
また、ステップS3において、奥行き情報に3次元表示しないと指定されており、3次元表示しないと判定した場合、波面制御部駆動回路22は、処理をステップS5に進める。ステップS5において、波面制御部駆動回路22は、その奥行き情報に基づいて、波面制御部13の各液体レンズ部42の電極間への電圧の印加を停止する。これにより、各液体レンズ部42の極性液体53と無極性液体54による2つの層の界面は水平(平面状)になる。電圧の印加を停止すると、波面制御部駆動回路22は、処理をステップS6に進める。
In step S3, it is specified that the three-dimensional display is not performed in the depth information, and when it is determined that the three-dimensional display is not performed, the wavefront
さらに、ステップS2において、受け付けた画像情報に奥行き情報が含まれておらず、奥行き情報を検出していないと判定した場合、信号分離部21は、処理をステップS6に進める。
Furthermore, if it is determined in step S2 that the received image information does not include depth information and depth information is not detected, the
ステップS6において、2次元画像表示部駆動回路23は、信号分離部21より供給された2次元画像情報に基づいて、2次元画像表示部12を制御し、画像を表示させる。画像が表示されると、ステップS7において、制御部31は、立体表示制御処理を終了するか否かを判定し、終了しないと判定した場合、処理をステップS1に戻し、各部を制御してそれ以降の処理を実行させる。
In step S <b> 6, the two-dimensional image display unit driving circuit 23 controls the two-dimensional image display unit 12 based on the two-dimensional image information supplied from the
また、ステップS7において、立体表示制御処理を終了すると判定した場合、制御部31は、ステップS8に処理を進め、各部を制御し、終了処理を行い、設定を初期化する等した後、立体表示制御処理を終了する。
If it is determined in step S7 that the stereoscopic display control process is to be terminated, the
以上のように、3次元画像表示制御部11は、容易に2次元表示と3次元表示を切り替えることができる。このとき、2次元画像表示部12と波面制御部13が上述したように構成されているので、このように制御することにより、3次元画像表示制御部11は、容易に、高解像度で画像を2次元表示することもできる。
As described above, the 3D image
次に、以上のような波面制御部13(液体レンズ部42の集合)の作製方法について説明する。波面制御部13は例えば以下のようにして作製する。下部電極51は、例えば、ガラス製の基板上にITO膜が製膜されることにより形成される。上部電極50も同様にして形成される。下部電極51が形成されると、次に、その基板上に絶縁体52がスピンコート法やディップコート法等により製膜される。例えば、テフロン(登録商標)(デュポン社)1601sの3%溶液におけるスピンコート法による製膜では、1500rpm、60secにおいて、膜厚が0.5um程度になる。溶液濃度を1%乃至6%にし、スピンコート回転速度1500rpm乃至5000rpmにすることにより、サブミクロンから数ミクロンの制御が可能になる。
Next, a manufacturing method of the wavefront control unit 13 (a set of liquid lens units 42) as described above will be described. The wavefront control unit 13 is produced as follows, for example. The
さらに、この上に網目状のリブ55を形成する。この際のリブピクセルサイズ(液体レンズ部42の1個分のサイズであり、3次元表示された画像の解像度)は、ディスプレイ画素とのマッチングで決定される。リブ55は、例えば、エポキシ樹脂のレジストを用いて、フォトリソグラフィー技術等により作製可能である。なお、絶縁体52としてフッ化化合物系を用いた場合、レジストは濡れ性の関係からはじかれてしまうが、作製工程を工夫する事でこの問題を回避することができる。例えば、テフロン(登録商標)上に火薬マイクロケムSU-8 3050レジストを、ブレードを用いて塗布するようにすると、塗布後の通常の工程を施すとレジストがはじかれてしまうが、ソフトベーク工程を低温(50℃)長時間にするか、若しくは、室温自然乾燥させる事でテフロン(登録商標)上にレジストを塗る事ができる。ブレードの高さ設定でリブ55の高さを数umから数百umまで制御することができるが、2液滴の動作速度を考慮すると、より低いものが望まれる。
Further, a mesh-like rib 55 is formed thereon. At this time, the rib pixel size (the size of one
その後、下部電極51と上部電極50との電極間距離が所期の値になるように間隙形成材を下部電極51周辺部に散布する。例えば、接着剤にシリカ球を混ぜたものやシール接着剤タイプ等が上げられる。
Thereafter, a gap forming material is sprayed around the
その後、リブピクセル内に(各液体レンズ部42に対して)無極性液体54と極性液体53を、この順に注入する。この時、濡れ性の関係から、極性液体53と無極性液体54のそれぞれの比重に関わらず、無極性液体54は下側に、極性液体53は上側に存在するようにすると界面の形状が安定となる。またこの時、紫外線照射することによりリブ55の親水性を変化させることができ、これにより、定常状態での2液体の形状(界面の形状)を変化させる事ができる。例えば、リブ55として、サイズが0.6mm×0.6mmであり、そして高さが50umの火薬マイクロケムSU-8を用い、極性液体53として水を用い、無極性液体54としてドデカンを用い、ドデカンをリブ55間一面に注入後、上から大量の水を流し込んだ後にエポキシ接着剤で封止するとする。このとき封止後に10分間紫外線を照射するとドデカンの径が400umになるのに対し、30分間紫外線を照射するとドデカンの径が250umになる。これは照射時間の違いによるリブ55の親水性強度の変化の違いによるものである。
Thereafter, a nonpolar liquid 54 and a
以上のように無極性液体54と極性液体53を注入後、上部基板と、間隙形成材が散布された下部基板とを貼り合わせ、貼り合わされたパネル周縁を封止樹脂で封止する。封止樹脂は、例えば、アイオノマー、接着性ポリエチレンなどを用いることができる。以上のような工程で、液体レンズ部42が2次元状(アレイ状)に展開された光線方向制御素子である波面制御部13を作製することができる。すなわち、波面制御部13は、液体レンズ部42を1つ1つ作製し、完成後、各液体レンズ部42をアレイ状に配置して作製するのではなく、各液体レンズ部42を、アレイ状に配置した状態で、複数同時に作製する。このように作製することにより、波面制御部13の製造工程を容易にし、その製造コストを低減させることができる。すなわち、波面制御型表示装置1の製造コストを低減させることができる。
After injecting the nonpolar liquid 54 and the
なお、以上においては、奥行き情報の有無(3次元表示の指定の有無)により、2次元表示と3次元表示の切り替えを行うことを説明したが、さらに、3次元表示を行う場合に、波面制御部13により、その奥行き(立体度)を調整することができるようにしてもよい。例えば、波面制御部駆動回路22が、波面制御部13の電極間に印加する電圧(電源61の電圧)の値を可変にし、さらに、奥行き情報が奥行きの程度に関する情報を有するようにする。そして、波面制御部駆動回路22が、その奥行き情報に指定される電圧を電極間に印加する。このように、波面制御型表示装置1が、2次元表示と3次元表示の切り替えるだけでなく、3次元表示される際の画像の奥行き度(立体度)を調整することができるようにしてもよい。
In the above description, switching between 2D display and 3D display is described based on the presence / absence of depth information (whether or not 3D display is specified). However, when performing 3D display, wavefront control is performed. The depth (stericity) may be adjusted by the unit 13. For example, the wavefront control
また、波面制御部13が2次元画像表示部12の表示範囲の一部(観察される画像の一部)のみを3次元表示することができるようにしてもよい。つまり、波面制御部13の各液体レンズ部42における極性液体53と無極性液体54の界面の形状を全て同じように制御するだけでなく、一部の液体レンズ部42における界面を、それら以外の液体レンズ部42と異なるように制御することができるようにしてもよいし、各液体レンズ部42における界面を互いに独立して制御することができるようにしてもよい。
Further, the wavefront control unit 13 may be configured to display only a part of the display range of the two-dimensional image display unit 12 (a part of the observed image) in a three-dimensional display. In other words, not only the shape of the interface between the
例えば、各液体レンズ部42を、互いに独立した焦点可変レンズとして用い、立体画像表示を行う等、IP法以外の方法による立体表示を行うようにしてもよい。
For example, each
その場合、以上においては全ての液体レンズ部42で共有していた上部電極50と下部電極51を、その制御単位に応じて分離する必要がある。また、波面制御部駆動回路22は、その分離された各電極を、互いに独立して制御することができるようにする必要もある。
In that case, it is necessary to separate the
さらに、以上においては、1つの液体レンズ部42に3つの発光画素部41を割り当てるように説明したが、この発光画素部41の数は、2つでもよいし、4つ以上であってもよい。また、液体レンズ部42に割り当てられた発光画素部41の数が全て同数でなくてもよい。さらに、液体レンズ部42および発光画素部41の形状は、それぞれどのような形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。また、液体レンズ部41同士、または発光画素部41同士でその形状が異なっていてもよい。さらに、液体レンズ部42および発光画素部41の大きさや厚さも同様である。また、それらを構成する各部分の形状、大きさ、または厚さも同様である。
Further, in the above description, the three light emitting pixel portions 41 are assigned to one
また、以上において液体レンズ部42には、極性液体53と無極性液体54が注入され、それらの界面により光路の向き(進行方向)が制御されるように説明したが、液体レンズ部42の構造は、これに限らず、例えば、極性液体53と無極性液体54の代わりに、極性液体53と空気の層を適用するようにしてもよい。すなわち、液体レンズ部42内の空間に、極性液体53が、その空間を満たさない程度に注入されるようにし、その極性液体53と空気との界面を利用して、光路の向きが制御されるようにしてもよい。
In the above description, the
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。 The series of processes described above can be executed by hardware or can be executed by software. When the above-described series of processing is executed by software, a program constituting the software is installed from a network or a recording medium.
この記録媒体は、例えば、上述したように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布されるリムーバブルメディア39により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM32や、記憶部36に含まれるハードディスクなどで構成される。
For example, as described above, this recording medium is not only configured by the removable medium 39 distributed to distribute the program to the user, but also in a state of being incorporated in the apparatus main body in advance. And the
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。 In the present specification, the step of describing the program recorded on the recording medium is not limited to the processing performed in chronological order according to the described order, but is not necessarily performed in chronological order. It also includes processes that are executed individually.
また、本明細書において、1つの装置として説明した構成を分割し、複数の装置として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置として説明した構成をまとめて1つの装置として構成されるようにしてもよい。また、上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、装置全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある部分の構成の一部を他の部分の構成に含めるようにしてもよい。 Further, in this specification, the configuration described as one device may be divided and configured as a plurality of devices. Conversely, the configurations described above as a plurality of devices may be combined into a single device. Of course, configurations other than those described above may be added. Further, if the configuration and operation of the entire apparatus are substantially the same, a part of the configuration of a certain part may be included in the configuration of the other part.
1 波面制御型表示装置, 11 3次元画像表示制御部, 12 2次元画像表示部, 13 波面制御部, 21 信号分離部, 22 波面制御部駆動回路, 23 2次元画像表示部駆動回路, 31 制御部, 41 発光画素部, 42 液体レンズ部, 50 上部電極, 51 下部電極, 52 絶縁体, 53 極性液体, 54 無極性液体, 55 リブ, 61 電源, 62 スイッチ, 71乃至73 画素, 81乃至83 入射光, 91乃至93 入射光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wavefront control type display apparatus, 11 3D image display control part, 12 2D image display part, 13 Wavefront control part, 21 Signal separation part, 22 Wavefront control part drive circuit, 23 2D image display part drive circuit, 31 Control Part, 41 light emitting pixel part, 42 liquid lens part, 50 upper electrode, 51 lower electrode, 52 insulator, 53 polar liquid, 54 nonpolar liquid, 55 rib, 61 power supply, 62 switch, 71 thru 73 pixel, 81 thru 83 Incident light, 91-93 Incident light
Claims (8)
アレイ状に配置された発光画素群よりなり、2次元表示用画像または3次元表示用画像を表示する画像表示手段と、
アレイ状に配置された液体レンズ群により、前記画像表示手段の前記発光画素から出力された光の光路の向きを制御し、前記画像表示手段により表示される前記画像の表示方法を、2次元表示または3次元表示に切り替える切り替え手段と
を備え、
前記液体レンズは、
2つの透明電極、前記2つの透明電極間に形成される屈折率が互いに異なる2つの層、および、前記2つの層の周りに囲むように設けられる、隣の液体レンズの構成と区別するためのリブを有し、
前記2つの層の界面の形状により、複数の前記発光画素より出力されて前記界面を通過する光の光路の向きを制御し、
前記切り替え手段は、
前記2つの透明電極間に印加する電圧を制御することにより各液体レンズの前記界面の形状を制御し、
前記画像表示手段により前記2次元表示用画像が表示される場合、前記界面が前記光路に影響を及ぼさないようにし、観測者に、前記2次元表示用画像を、前記画像表示手段の前記発光画素を単位とする解像度で観測させ、
前記画像表示手段により前記3次元表示用画像が表示される場合、前記界面が前記光路に影響を及ぼすようにし、前記観測者に、前記3次元表示用画像を、前記切り替え手段の前記液体レンズを単位とする解像度で観測させる
ことを特徴とする表示装置。 A display device for displaying an image,
An image display means comprising a group of light emitting pixels arranged in an array, and displaying a two-dimensional display image or a three-dimensional display image;
The liquid lens unit located array form, to control the orientation of the optical path of light output from the light-emitting pixels of the image display unit, the display method of the image displayed by said image display means, the two-dimensional Switching means for switching to display or three-dimensional display,
The liquid lens is
In order to distinguish from the configuration of two transparent electrodes, two layers formed between the two transparent electrodes and having different refractive indexes, and an adjacent liquid lens provided so as to surround the two layers Have ribs,
The shape of the interface between the two layers controls the direction of the optical path of light output from the plurality of light emitting pixels and passing through the interface,
The switching means is
Controlling the shape of the interface of each liquid lens by controlling the voltage applied between the two transparent electrodes;
If the two-dimensional display image by the previous SL image display unit is displayed, the interface in order not to affect the optical path, the observer, the two-dimensional display image, the light emission of the image display means Observe at pixel resolution,
If the three-dimensional display image by the previous SL image display unit is displayed, the interface is to influence the optical path, the observer, the three-dimensional display image, the liquid lens of the switching means A display device characterized by allowing observation at a resolution of the unit.
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 When the two-dimensional display image is displayed by the image display unit, the switching unit causes the interface to be parallel to the image display surface, and the image display unit displays the three-dimensional display image. The display device according to claim 1, wherein the interface is curved in a lens shape with respect to the image display surface.
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 The switching unit is configured to change the light output from the light-emitting pixels into parallel light or light close to parallel light by controlling the direction of the optical path by bending the interface into a lens shape. The display device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 2. The display device according to claim 1, wherein one of the two layers forming the interface in the liquid lens is configured by a polar liquid having polarity.
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the two layers forming the interface in the liquid lens include a polar liquid having polarity and a nonpolar liquid having no polarity.
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 The display device according to claim 1 , wherein an insulator film is formed on at least one of the two transparent electrodes.
ことを特徴とする請求項6に記載の表示装置。 The display device according to claim 6 , wherein the two transparent electrodes and the insulator film are shared by a plurality of liquid lenses.
アレイ状に配置された発光画素群よりなり、2次元表示用画像または3次元表示用画像を表示する画像表示部を制御して、前記2次元表示用画像または前記3次元表示用画像を表示させる画像表示制御ステップと、
アレイ状に配置された液体レンズ群を制御することにより、前記画像表示部の前記発光画素から出力された光の光路の向きを制御し、前記画像表示制御ステップの処理により制御されて前記画像表示部に表示される前記画像の表示方法を、2次元表示または3次元表示に切り替える切り替えステップと
を含み、
前記液体レンズは、
2つの透明電極、前記2つの透明電極間に形成される屈折率が互いに異なる2つの層、および、前記2つの層の周りに囲むように設けられる、隣の液体レンズの構成と区別するためのリブを有し、
前記2つの層の界面の形状により、複数の前記発光画素より出力されて前記界面を通過する光の光路の向きを制御し、
前記切り替えステップは、
前記2つの透明電極間に印加する電圧を制御することにより各液体レンズの前記界面の形状を制御し、
前記画像表示制御ステップの処理により前記画像表示部に前記2次元表示用画像が表示される場合、前記界面が前記光路に影響を及ぼさないようにし、観測者に、前記2次元表示用画像を、前記画像表示部の前記発光画素を単位とする解像度で観測させ、
前記画像表示制御ステップの処理により前記画像表示部に前記3次元表示用画像が表示される場合、前記界面が前記光路に影響を及ぼすようにし、前記観測者に、前記3次元表示用画像を、前記液体レンズを単位とする解像度で観測させる
ことを特徴とする表示制御方法。 A display control method for a display device for displaying an image, comprising:
An image display unit that includes a group of light emitting pixels arranged in an array and displays a two-dimensional display image or a three-dimensional display image to display the two-dimensional display image or the three-dimensional display image. An image display control step;
By controlling liquid lens groups arranged in an array, the direction of the optical path of light output from the light emitting pixels of the image display unit is controlled, and the image display is controlled by the processing of the image display control step. A switching step of switching the display method of the image displayed on the section to two-dimensional display or three-dimensional display ,
The liquid lens is
In order to distinguish from the configuration of two transparent electrodes, two layers formed between the two transparent electrodes and having different refractive indexes, and an adjacent liquid lens provided so as to surround the two layers Have ribs,
The shape of the interface between the two layers controls the direction of the optical path of light output from the plurality of light emitting pixels and passing through the interface,
The switching step includes
Controlling the shape of the interface of each liquid lens by controlling the voltage applied between the two transparent electrodes;
When the two-dimensional display image is displayed on the image display unit by the processing of the image display control step, the interface is prevented from affecting the optical path, and the two-dimensional display image is displayed to the observer. Observation at a resolution in units of the light emitting pixels of the image display unit,
When the three-dimensional display image is displayed on the image display unit by the processing of the image display control step, the interface influences the optical path, and the observer is provided with the three-dimensional display image. Observation at a resolution with the liquid lens as a unit
Display control method, characterized in that.
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