JP5059051B2 - Parallax image display device - Google Patents
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Description
本発明は立体表示に用いられる視差像表示装置に関する。 The present invention relates to a parallax image display device used for stereoscopic display.
一般に、立体表示装置は、観察者の左右眼に各々の視点からの視差像を提供するものであり、特殊な眼鏡を利用する方式と眼鏡を利用しない方式とがある。 In general, the stereoscopic display device provides a parallax image from each viewpoint to the left and right eyes of an observer, and there are a method using special glasses and a method not using glasses.
図9は眼鏡を利用しない方式としての第1の従来の立体表示装置を示す(参照:特許文献1)。 FIG. 9 shows a first conventional stereoscopic display device that does not use glasses (see Patent Document 1).
図9の立体表示装置は、重ね合わせた2つの楔型導光板101a、101bと、各楔型導光板101a、101bの入射面Sina、Sinbに設けられた2つの光源102a、102bと、楔型導光板101a、101bの出射面Sout1上に設けられた片面三角プリズムシート103と、片面三角プリズムシート103の出射面Sout3上に設けられた透過型液晶表示パネル104と、透過型液晶表示パネル104に2つの光源102a、102bを同期させて視差像を表示させる同期駆動回路105とによって構成されている。これにより、透過型液晶表示パネル104の画素数と同数の画素数を有する立体画像を表示できる。
The stereoscopic display device of FIG. 9 includes two overlapping light guide plates 101a and 101b, two light sources 102a and 102b provided on the incident surfaces S ina and S inb of the wedge light guide plates 101a and 101b, Single- sided triangular prism sheet 103 provided on the exit surface Sout1 of the wedge-shaped light guide plates 101a and 101b, a transmissive liquid crystal display panel 104 provided on the exit surface Sout3 of the single-sided triangular prism sheet 103, and transmissive liquid crystal The display panel 104 includes a
図10は眼鏡を利用しない方式としての第2の従来の立体表示装置を示す(参照:特許文献2)。 FIG. 10 shows a second conventional stereoscopic display device that does not use glasses (see Patent Document 2).
図10の立体表示装置は、反射印刷、粗面化加工等の光取り出し部201aを有する平板導光板201と、平板導光板201の2つの対抗する入射面Sina、Sinbに設けられた2つの光源202a、202bと、平板導光板201の出射面Sout1上に設けられ、平板導光板201に対向する三角形状プリズム列2031及びその反射面上に円筒状レンズ列2032を有する両面プリズムシート203と、両面プリズムシート203の出射面Sout3上に設けられた透過型液晶表示パネル204と、透過型液晶表示パネル204に2つの光源202a、202bを同期させて視差像を表示させる同期駆動回路205とによって構成されている。これにより、やはり、透過型液晶表示パネル204の画素数と同数の画素数を有する立体画像を表示できる。
The stereoscopic display device of FIG. 10 includes a flat light guide plate 201 having a light extraction portion 201a for reflection printing, roughening, and the like, and 2 provided on two opposing incident surfaces S ina and S inb of the flat light guide plate 201. Two light source 202a, 202b, a double-sided prism sheet 203 provided on the output surface Sout1 of the flat light guide plate 201 and having a
しかしながら、図9の第1の従来の立体表示装置においては、下側の楔型導光板101bからの光は上側の楔型導光板101aのパターンの影響を受けるので、上側の楔型導光板101aは複雑な構造としなければならず、この結果、製造コストが上昇するという課題がある。 However, in the first conventional stereoscopic display device of FIG. 9, the light from the lower wedge-shaped light guide plate 101b is affected by the pattern of the upper wedge-shaped light guide plate 101a, so the upper wedge-shaped light guide plate 101a. Has a complicated structure, and as a result, there is a problem that the manufacturing cost increases.
図10の第2の従来の立体表示装置においては、平板導光板201が図9の立体表示装置の2つの楔型導光板101a、101bが発生する課題を解決する構造を何ら有していない。 In the second conventional stereoscopic display device of FIG. 10, the flat light guide plate 201 does not have any structure that solves the problem caused by the two wedge-shaped light guide plates 101a and 101b of the stereoscopic display device of FIG.
さらに、図10の第2の従来の立体表示装置においては、平板導光板201の配光分布がシャープのときに両面プリズムシート203を必要とし、三角形状プリズム列2031及び円筒状レンズ列2032を金型等を用いて寸法的に精確に合わせて製造しなければならず、この結果、やはり、製造コストの上昇を招くという課題がある。
Furthermore, the second conventional stereoscopic display device of FIG. 10 requires the double-sided prism sheet 203 when the light distribution of the flat light guide plate 201 is sharp, and the
上述の課題を解決するために、本発明に係る視差像表示装置は、上下に対向する出射面、配光制御面及び両側に対向する第1、第2の入射面を有する導光板と、導光板の第1、第2の入射面に設けられた第1、第2の光源と、導光板の出射面上に設けられた片面プリズムシートと、片面プリズムシートの出射面上に設けられた透過型表示パネルと、透過型表示パネルに第1、第2の光源を同期させて視差像を表示させる同期駆動回路とを具備し、導光板の配光制御面に導光板の第1、第2の入射面間方向に延在する複数の平坦鏡面部を形成し、配光制御面上の平坦鏡面部を形成していない領域に導光板の第1、第2の入射面間方向から見て等間隔の三角形状の複数のプリズムよりなる三角形状プリズム列を形成し、導光板の各第1、第2の入射面の第1、第2の光源が設けられていない部分をシボ加工したものである。これにより、戻り光を抑止する。
尚、特許文献3の図6には、配光制御面に複数の平坦鏡面部を形成し、平坦鏡面部を形成していない領域に三角形状の複数のプリズムを形成した導光板が開示されているが、この導光板は面光源装置用であって、立体表示装置を目的としていない。従って、戻り光を抑止する必要がない。
In order to solve the above-described problems, a parallax image display device according to the present invention includes a light guide plate having an emission surface that is vertically opposed, a light distribution control surface, and first and second incident surfaces that are opposed to both sides, and a light guide plate. First and second light sources provided on the first and second incident surfaces of the light plate, a single-sided prism sheet provided on the output surface of the light guide plate, and a transmission provided on the output surface of the single-sided prism sheet Type display panel and a synchronous drive circuit for displaying a parallax image by synchronizing the first and second light sources on the transmissive display panel, and the first and second light guide plates on the light distribution control surface of the light guide plate. A plurality of flat mirror surface portions extending in the direction between the incident surfaces of the light guide plate are formed and viewed from the direction between the first and second incident surfaces of the light guide plate in a region where the flat mirror surface portions on the light distribution control surface are not formed. A triangular prism array composed of a plurality of equally spaced triangular prisms is formed, and each of the first and second entrances of the light guide plate is formed. A portion of the incident surface where the first and second light sources are not provided is subjected to a textured process. Thereby, return light is suppressed.
FIG. 6 of
また、各平坦鏡面部の導光板の第1、第2の入射面間方向と垂直な方向の幅が一定である。あるいは、各平坦鏡面部の導光板の第1、第2の入射面間方向と垂直な方向の幅が変化する。 Further, the width of the light guide plate of each flat mirror surface portion in the direction perpendicular to the direction between the first and second incident surfaces is constant. Alternatively, the first light guide plate of the flat mirror surface, the width of the second incidence plane between the direction perpendicular to the direction is changed.
さらに、片面プリズムシートは複数の多段三角プリズムよりなる。これにより、導光板の配光分布がシャープであっても、片面プリズムシートの配光分布を立体画像の視差像に合わせることができる。 Furthermore, the single-sided prism sheet is composed of a plurality of multi-stage triangular prisms. Thereby, even if the light distribution of the light guide plate is sharp, the light distribution of the single-sided prism sheet can be matched with the parallax image of the stereoscopic image.
本発明によれば、複雑な構造を必要としないので、製造コストを低減できる。 According to the present invention, since a complicated structure is not required, the manufacturing cost can be reduced.
図1は本発明に係る視差像表示装置の実施の形態を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a parallax image display device according to the present invention.
図1の視差像表示装置は、導光板1と、導光板1の2つの入射面Sina、Sinbに設けられた2つの光源2a、2bと、導光板1の出射面Sout1側に設けられた片面異形三角プリズムシート3と、片面異形三角プリズムシート3の出射面Sout3上に設けられた透過型液晶表示パネル4と、透過型液晶表示パネル4に2つの光源2a、2bを同期させて視差像を表示させる同期駆動回路5とによって構成されている。これにより、透過型液晶表示パネル4の画素数と同数の画素数を有する立体画像を表示できる。
The parallax image display device of FIG. 1 is provided on the
図2Aは図1の導光板1の第1の例を示す平面図である。尚、導光板1はアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料よりなる。
FIG. 2A is a plan view showing a first example of the
図2Aに示すように、導光板1は、入射面Sina、Sinbに関して対称となっている。また、導光板1の出射面Sout1と反対の配光制御面に入射面Sina、Sinb間方向に延在する複数の平坦鏡面部11を形成する。平坦鏡面部11は光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面部11が形成されていない領域に等間隔の三角形状の複数のプリズムよりなる光を立ち上げるための三角形状プリズム列12を形成する。さらに、入射面Sina、Sinb特に平坦鏡面部11の入射面Sina、Sinbには、戻り光抑止のために、三角形状、円弧形状及びマイクロレンズアレイ等のシボ面13を加工してある。尚、図2Aに示すごとく、光源2a、2bは、それぞれ、複数個の発光ダイオード(LED)とすることができる。
As shown in FIG. 2A, the
図2Aにおいては、光源2a、2bの幅は三角形状プリズム列12の幅と同一である。この場合、光源2a、2b付近から三角形状プリズム列12のプリズム面にて全反射した多くの光が出光され、均一性が減少する。一般に、光源2a、2bの幅に対する三角形状プリズム列12の数は製品の大きさ、面輝度の求められる均一性に依存して異なる。そこで、図1の導光板1の第2の例を示す図2Bに示すごとく、光源2a、2bの幅に対して平坦鏡面部11及び三角形状プリズム列12を複数個(図2Bにおいては3個づつ)配置し、光源2a、2bを左右交互に配置すると、均一性は増加する。
In FIG. 2A, the widths of the
また、図2Aにおいては、光源2a、2bを三角形状プリズム列12に対して対称に配置している。この場合、互いの導光板の反対側側面つまり入射面Sina、Sinbが平坦面となり、この平坦面から戻り光が発生するという問題がある。これに対し、図2Bにおいては、光源2a、2bの反対側側面はシボ面となっているので、戻り光は抑止される。
In FIG. 2A, the
図3は図2A及び図2BのIII-III線断面図である。図3の(A)に示すように、平坦鏡面部11より三角形状プリズム列12を下側に突出させてもよく、他方、図3の(B)に示すように、三角形状プリズム列12より平坦鏡面部11を下側に突出させてもよい。図3の(A)、(B)のいずれにおいても、光源2aのみが動作した場合を図示しており、光源2a、2bは対称に設けられているので、光源2bの動作も同様である。
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIGS. 2A and 2B. As shown in FIG. 3A, the
図3の(A)、(B)において、光源2aからの光R1は入射面Sinaから入射して三角形状プリズム列12の三角形状プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源2aからの光R2は入射面Sinaから入射して平坦鏡面部11において全反射された後に三角形状プリズム列12の三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。他方、シボ面13が存在しない場合には、点線で示す光源2aからの光R3は入射面Sinbから入射して平坦鏡面部11において全反射され、入射面Sin2にて戻り光となり、最後に、三角形状プリズム列12の三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源2aが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度+方向の光R1、R2は左目用視差像に役立つが、角度−方向の戻り光R3は不要な出射光であって、右目用視差像に悪影響するものである。本発明では、この戻り光R3がシボ面13によって乱反射されて抑止されるので、出射光とならないようにしている。
3A and 3B, the light R1 from the
三角形状プリズム列12の三角形状プリズムは光源2a、2bから左右対称な出射光を必要とするので、二等辺三角形でありかつ等間隔に配列されている。また、その頂角は大きくたとえば164°であり、戻り光を抑制している分、光の立ち上がり量を少なくしてある。
Since the triangular prisms in the
図4は左目用の光源2aを点灯した場合の図1の導光板1からの光の左目用配光分布を示す。図4において、点線はシボ面13が存在せず図3の戻り光R3が抑制されない場合の導光板1からの光の配光分布である。
FIG. 4 shows a left eye light distribution of light from the
図4に示すように、図3の戻り光R3が抑制された分、角度0°〜-90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。図4においては、出光強度は+50°〜+80°方向で大きく、+64°で最大となる。
As shown in FIG. 4, since the return light R3 in FIG. 3 is suppressed, only light having a weak intensity is emitted in the
尚、右目用の光源2bを点灯した場合には、図4の場合と0°を軸とした対称の配光分布となり、角度0〜+90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
When the
図5は図1の片面異形三角プリズムシート3の1つのプリズムを示す図である。
FIG. 5 is a view showing one prism of the single-sided irregular
図5に示すように、片面異形三角プリズムシート3の1つのプリズムは異形三角プリズムたとえば3段三角プリズムであり、つまり、辺部E1、F1(稜部からの距離0μm〜9μmの範囲)は頂角81°であり、辺部E2、F2(稜部からの距離9μm〜39μmの範囲)は頂角71°であり、辺部E3、F3(稜部からの距離39μm〜63μmの範囲)は頂角65°である。尚、このような片面異形三角プリズムシート3は成形用スタンパにより精度よく所望の傾斜角度で形成できる。
As shown in FIG. 5, one prism of the single-sided irregular
図6は図1の片面異形三角プリズムシート3内の光路を説明する図である。
FIG. 6 is a view for explaining an optical path in the single-sided irregular
図6に示すように、導光板1の出射面Sout1から出光した光は、辺部E1、E2、E3において屈折し、辺部F1、F2、F3において全反射して上面へ出光する。図4に示す導光板1からの左目用配光分布は50°〜80°で強いので、図1の片面異形三角プリズムシート3は50°〜80°のいずれの出射角の光でも+方向へ出射させるように作用している。以下、導光板1からの光が配光角50°、60°、70°、80°の場合について片面異形三角プリズムシート3の光路について詳述する。
As shown in FIG. 6, the light emitted from the exit surface Sout1 of the
図7の(A)は導光板1からの光の出射角が+50°の場合の光路を示す。図7の(A)に示すように、導光板1からの光はプリズムの辺部E1、E2、E3を透過し、辺部F1、F2、F3で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート3の出射角が+22°〜+50°方向に出光する。
FIG. 7A shows an optical path when the light emission angle from the
図7の(B)は導光板1からの光の出射角が+60°の場合の光路を示す。図7の(B)に示すように、導光板1からの光はプリズムの辺部E1、E2を透過し、辺部F1、F2、F3で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート3の出射角が+10°〜+39°方向に出光する。
FIG. 7B shows an optical path when the light emission angle from the
図7の(C)は導光板1からの光の出射角が+70°の場合の光路を示す。図7の(C)に示すように、導光板1からの光はプリズムの辺部E1、E2を透過し、辺部F1、F2、F3で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート3の出射角が+1°〜+28°方向に出光する。
FIG. 7C shows an optical path when the light emission angle from the
図7の(D)は導光板1からの光の出射角が+80°の場合の光路を示す。図7の(D)に示すように、導光板1からの光はプリズムの辺部E1を透過し、辺部F1で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート3の出射角が+1°〜+17.5°方向に出光する。
FIG. 7D shows an optical path when the light emission angle from the
尚、導光板1からの光の出射角が0°(垂直)〜50°の場合には、片面異形三角プリズムシート3のプリズムへの入射角及びプリズムの上面において臨界角を超える角度でプリズムに入射する成分が増加し、この結果、プリズムの上面からは出光しづらくなる。
In addition, when the light emission angle from the
図8は左目用の光源2aを点灯した場合の片面異形三角プリズムシート3からの光の左目用配光分布を示す。図8において、点線はシボ面13が存在せず図3の戻り光R3が抑制されない場合の片面異形三角プリズムシート3からの光の配光分布である。
FIG. 8 shows a light distribution for the left eye of light from the single-sided irregular
図8に示すように、図3の戻り光R3が抑制された分、角度0°〜-90°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。図8においては、出光強度は0°〜+30°方向で大きく、0°〜-30°方向でほとんど出光しない。
As shown in FIG. 8, since the return light R3 in FIG. 3 is suppressed, only light having a weak intensity is emitted in the
尚、右目用の光源2bを点灯した場合には、図8の場合と0°を軸とした対称の配光分布となり、角度0〜+30°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
When the
尚、上述の実施の形態においては、平坦鏡面部の幅は一定であったが、平坦鏡面部の幅を変化させることもできる。この場合にあっても、入射面Sina、Sinbに関して対称である。 In the above-described embodiment, the width of the flat mirror surface portion is constant, but the width of the flat mirror surface portion can also be changed. Even in this case, the incident surfaces S ina and S inb are symmetric.
さらに、片面異形三角プリズムシート3は1部材に限らず、少なくとも2種類以上の屈折率が異なる部材を張り合わせてもよい。また、片面異形三角プリズムシート3のプリズムは3段三角プリズムであったが、配光分布に合わせて2段もしくは4段の多段三角プリズムにしてもよい。
Furthermore, the single-sided irregular
1:導光板
2a、2b:光源
3:片面異形三角プリズムシート
4:透過型液晶表示パネル
5:同期駆動回路
11:平坦鏡面部
12:三角形状プリズム列
13:シボ面
101a、101b:楔形導光板
102a、102b:光源
103:プリズムシート
104:透過型液晶表示パネル
105:同期駆動回路
201:平板導光板
202a、202b:光源
203:両面プリズムシート
204:透過型液晶表示パネル
205:同期駆動回路
1:
Claims (6)
該導光板の前記各第1、第2の入射面に設けられた第1、第2の光源と、
前記導光板の前記出射面上に設けられた片面プリズムシートと、
該片面プリズムシートの出射面上に設けられた透過型表示パネルと、
該透過型表示パネルに前記第1、第2の光源を同期させて視差像を表示させる同期駆動回路と
を具備し、
該導光板の前記配光制御面に該導光板の前記第1、第2の入射面間方向に延在する複数の平坦鏡面部を形成し、該配光制御面上の該平坦鏡面部を形成していない領域に該導光板の前記第1、第2の入射面間方向から見て等間隔の三角形状の複数のプリズムよりなる三角形状プリズム列を形成し、
前記導光板の前記各第1、第2の入射面の前記第1、第2の光源が設けられていない部分をシボ加工した視差像表示装置。 A light guide plate having an emission surface facing up and down, a light distribution control surface, and first and second incidence surfaces facing both sides ;
First and second light sources provided on the respective first and second incident surfaces of the light guide plate;
A one-sided prism sheet provided on the exit surface of the light guide plate,
A transmissive display panel provided on the exit surface of the single-sided prism sheet;
A synchronous drive circuit for displaying a parallax image by synchronizing the first and second light sources on the transmissive display panel;
The first light guide plate to the light distribution control surface of the light guide plate, a plurality of flat mirror surface portion extending between the second incidence plane direction to form, the flat mirror surface portion of the light distribution control surface Forming a triangular prism row composed of a plurality of triangular prisms at equal intervals when viewed from the direction between the first and second incident surfaces of the light guide plate in a region not formed;
The parallax image display apparatus which carried out the embossing of the part in which the said 1st, 2nd light source of each said 1st, 2nd incident surface of the said light-guide plate is not provided .
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