JP5465559B2 - 表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置及び電子機器に関する。

従来、特殊なメガネを使用せずに立体映像を表示する装置として、液晶パネル等の表示パネルの表示画面の観察者側にパララックスバリアやレンチキュラレンズを配置し、表示画面に１縦ラインごとに交互に表示される右眼用画像と左眼用画像からの光を分離して立体映像を視覚できるようにしているものがある。

上述の立体映像表示装置では最適観察位置が設定されている。そのため、観察者が移動すると、その位置において立体映像を視認することができなくなってしまう。そこで、観察者の移動方向に応じて遮光バリアを移動することで、移動先の位置においても立体映像を視認可能とした技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平９−１９７３４４号公報 特開２００１−１６６２５９号公報

しかしながら、上記特許文献に係る技術では、バリアの移動を制御するとともに右眼用画像及び左眼用画像の画素への入力の切り替えを行っているため、制御が非常に複雑になってしまうという問題があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、観察者が移動した場合においても右眼用画像及び左眼用画像の画素への入力の切り替えのみで立体映像を良好に表示できる表示装置及び電子機器を提供することを目的としている。

前記目的を達成するため本発明の表示装置は、左眼用画像及び右眼用画像を交互に表示する画像表示手段と、両眼視差効果を生じさせる遮光バリアと、観察者の位置を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づき、前記画像表示手段の表示領域のうち、前記観察者のいずれか一方の眼に逆視画像を供給する領域において前記左眼用画像及び前記右眼用画像の表示順序を選択的に切り替えるように駆動する駆動回路部と、を備えることを特徴とする。

例えば、観察者が適視距離から前後にずれると、右眼及び左眼に入射する画像の一部に左眼用画像或いは右眼用画像が混在した状態となり、所謂逆視画像が視認されてしまう。そこで、本発明を採用すれば、観察者の位置に応じて、逆視画像に対応する表示領域について左眼用画像及び右眼用画像の表示順序を切り替えることで逆視画像を無くすことができる。これにより、観察者の一方の目にはその眼用の画像を確実に供給することができる。よって、左眼用画像及び前記右眼用画像の表示順序の切り替えのみで立体画像を概ね良好に表示することができる。

また、上記表示装置においては、前記画像表示手段が液晶パネルからなるのが好ましい。
この構成によれば、液晶パネルの各画素に入力する信号を切り替えることで簡便且つ確実に右眼用画像及び左眼用画像の表示順序を切り替えることができる。

また、上記表示装置においては、前記駆動回路部は、前記観察者の利き目を優先して制御を行うのが好ましい。
この構成によれば、利き目を優先して左眼用画像及び右眼用画像の表示順序の切り替えが行われるので、より違和感の少ない立体画像を観察者に視認させることができる。

本発明の電子機器は、上記表示装置を備えることを特徴とする。
本発明の電子機器によれば、上述の表示装置を備えるので、この電子機器自体も良好な立体画像を表示可能な信頼性の高いものとなる。

パララックスバリアを用いた立体映像表示装置の概略構成である。 液晶パネルで構成した遮光バリアの概略構成である。 液晶パネルの画素と遮光バリアとの配置関係を示す図である。 観察者が適視距離にいる状態での画像観察可能領域を示す図である。 右眼用画像が観察される領域を示す図である。 後方にいる観察者の右眼及び左眼に見える画像状態を示す模式図である。 立体画像表示装置のブロック図である。 液晶パネルの逆視画像を表示する表示領域を説明する図である。 立体画像表示装置による制御を説明するための図である。 電子機器の一実施形態に係る携帯電話の構成を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の表示装置及び電子機器に係る一実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る表示装置の一例として、パララックスバリアを用いた立体映像表示装置（表示装置）の概略構成を示す図である。

図１に示すように立体画像表示装置１は、液晶パネル（画像表示手段）３と遮光バリア（遮光手段）２とを有している。液晶パネル３には、観察者Ｈの頭部位置を検出するセンサー（検出手段）１００が取り付けられている。液晶パネル３には、左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒとが１列毎に交互に表示されている。液晶パネル３と観察者Ｈとの間には、左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒとを空間的に分離する画像分離手段として上記遮光バリア２が配置されている。

遮光バリア２は、右眼用画像Ｒと左眼用画像Ｌに対応した複数の画像透過部を有し、左眼用画像Ｌが観察者Ｈの右目に入射されるのを防ぐと共に右眼用画像Ｒが観察者Ｈの左目に入射されるのを防ぐためのものである。

本実施形態に係る遮光バリア２は、複数の縦ストライプ状の画素Ｓを含む液晶パネルから構成されている。遮光バリア２は、液晶パネル３の画像を透過させない画像非透過部および画像を透過する画像透過部を含んでいる。具体的に、遮光バリア２は後述するように各画素Ｓに対応する液晶層にそれぞれ異なる電圧を印加することで各画素Ｓを画像透過部或いは画像非透過部として機能させるようになっている。

図２は液晶パネルで構成した遮光バリア２の概略構成を示す図である。
図２に示すように、この液晶パネルは、２枚のガラス基板１１，１２の間に液晶層１３が設けられている。それぞれのガラス基板１１，１２の外面には偏光板１４，１６が設けられている。これら２枚の偏光板１４，１６のうち、画像を表示する液晶パネル３側の偏光板１４は、液晶パネル３の偏光板（不図示）と共用することも可能である。これら偏光板１４と偏光板１６とが、偏光軸が互いに直行するように貼り付けられている。一方のガラス基板１２の内面側には、全面に透明電極１５が形成されている。この透明電極１５は、例えばＩＴＯで構成されている。

他方のガラス基板１１上には、各画素Ｓに対応して画素電極１０が設けられている。隣接する画素電極１０間には、ブラックマトリクスＢＭが配置されており、常時遮光部として機能する。画素電極１０に電圧を印加しない場合は、偏光板１４で選択された光の偏光軸が、液晶層１３の中で液晶の回転に従って９０度回転し、偏光板１６を通過して出てくる。一方、画素電極１０に電圧を印加する場合は、偏光板１４で選択された光の偏光軸が、液晶層１３の中で回転しないため、偏光板１６を通過しない。

遮光バリア２は、画素電極１０に選択的に所定電圧を印加すると所定の画素Ｓが画像透過部或いは画像非透過部として機能するようになっている。図３は液晶パネル３における右眼用画像Ｒ及び左眼用画像Ｌを表示する画素と、遮光バリア２との配置関係を示す平面構成図である。

図３に示すように、遮光バリア２は、液晶パネル３の右眼用画像Ｒ及び左眼用画像Ｌを表示する２つの画素に対して１つの画像透過部Ｓ１（画素Ｓ）が対応するように駆動し、液晶パネル３を透過した画像を左右に分離して、左眼用画像Ｌが観察者Ｈの左眼に右眼用画像Ｒが観察者Ｈの右眼にそれぞれ入射させるようになっている。本実施形態においては、画像透過部Ｓ１を構成する画素Ｓはストライプ形状となっており、右眼用画像Ｒ及び左眼用画像Ｌを良好に分離可能な大きさに設定されている。

このように、遮光バリア２は右眼用画像Ｒのみを観察者Ｈの右眼に入射させ、且つ左眼用画像Ｌのみを観察者Ｈの左眼に入射させることで両目視差効果を生じさせ、立体画像を観察者Ｈに視認させるようになっている。

このような構成に基づき、立体画像表示装置１は、図４に示すように、観察者Ｈが最適観察位置（適視距離Ｄ）にいる状態で、右眼用画像Ｒと左眼用画像Ｌが眼間距離Ｅのピッチにて交互に観察されるように設計されている。なお、図４では、「…，Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，…」が右眼画像観察可能領域であり、「…，Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…」が左眼画像観察可能領域である。

各眼の画像観察領域は、液晶パネル３の画面の全面から対応する眼の画像が集光される。そのため、図５に示されるように、例えば、画面真正面のＲ２領域に注目すると、実際には、前後に多少移動した位置にも観察可能範囲が存在することとなる。すなわち、図の四角形領域Ｇにおいては、画面全面からの右眼用画像Ｒの到達が可能となるので、当該四角形領域Ｇの上端又は下端にて右眼用画像Ｒの観察が行えるようになっている。また、Ｒ２領域を通過する光は、図中の斜線領域以外には到達しないことになる。

上述のように観察者Ｈが液晶パネル３に対して適視距離Ｄにいる場合、右眼には液晶パネル３の右眼用画像Ｒのみが遮光バリア２の画像透過部Ｓ１の中心を通過して入射し、左眼用画像Ｌは遮光バリアにより遮光される。また、左眼には液晶パネルの左眼用画像Ｌのみが遮光バリア２の画像透過部Ｓ１の中心を通過して入射し、右眼用画像Ｒは遮光バリア２により遮光される。

しかしながら、図５に示した観察可能範囲を外れた位置に観察者Ｈが位置した場合、後述のように右眼或いは左眼に右眼用画像Ｒ及び左眼用画像Ｌが混在した状態で入射する。
ここで、立体画像表示装置１において、観察者Ｈの頭が観察可能範囲よりも後方に外れた場合について説明する。図６観察者Ｈの右眼及び左眼に見える画像状態を示す模式図である。図６に示されるように、適視距離Ｄよりも後方にずれた際、観察者Ｈの右眼には図中の斜線範囲Ｂ１の画像が入射する。また、観察者Ｈの左眼には図中の一点鎖線範囲Ｂ２の画像が入射する。したがって、右眼及び左眼の各々には、右眼用画像Ｒ、左眼用画像Ｌ、クロストーク画像Ｋが混在した状態で視認される。なお、クロストーク画像Ｋとは、右眼用画像Ｒと左眼用画像Ｌとが混在した映像である。

ここで、観察者Ｈの右眼或いは左眼に入射する画像は、当該観察者Ｈの頭の位置によって決定される。そこで、立体画像表示装置１は、センサー１００により観察者Ｈの頭が適視距離Ｄからどれだけ離れているかを検出することで観察者Ｈの眼に視認されている画像を判定可能となっている。

具体的に、観察者Ｈの右眼に視認される画像は、図６における左側から順に、左眼用画像Ｌ、クロストーク画像Ｋ、右眼用画像Ｒ、クロストーク画像Ｋ、左眼用画像Ｌが混在したものとなる。また、観察者Ｈの左眼に視認される画像は、同図左側から順に、右眼用画像Ｒ、クロストーク画像Ｋ、左眼用画像Ｌ、クロストーク画像Ｋ、右眼用画像Ｒが混在したものとなる。

ここで、立体画像表示装置１における電気構成について説明する。図７は立体画像表示装置１の構成を示すブロック図である。観察者Ｈの位置を検出するセンサー１００からの出力は位置検出制御回路１０２に与えられ、この位置検出制御回路１０２は、センサー１００の出力に基づいて観察者Ｈの頭の位置がどこにあるかを検知し、その位置に対応した制御信号を表示信号生成回路部（駆動回路部）１０１に与える。なお、本実施形態では、遮光バリア２は液晶パネル３の駆動とは独立して行われており、画像透過部Ｓ１の位置は固定されているものとする。

表示信号生成回路１０１は左眼用映像信号および右眼用映像信号を各々生成してこれを液晶パネル３に供給する。液晶パネル３上には基本的に一縦ラインおきに右眼画像と左眼画像が表示される。表示信号生成回路１０１は、位置検出制御回路１０２からの制御信号に基づいて左眼用映像信号と右眼用映像信号との供給を切り換える基本動作に加え、当該制御信号に基づき画面分割数を決定し、分割画面ごとに左眼用映像信号と右眼用映像信号との切換を制御するようになっている。

表示信号生成回路１０１の具体的構成を説明する。第１の入力端子１０６ａには、輝度信号Ｙと色差信号Ｃから成るコンポジット信号である左眼用映像信号が与えられ、第２の入力端子１０６ｂには、輝度信号Ｙと色差信号Ｃから成るコンポジット信号である右眼用映像信号が与えられる。左眼用映像信号は第１のデコーダ１０７ａにて赤，緑，青の原色信号に変換され、右眼用映像信号は第２のデコーダ１０７ｂにて赤，緑，青の原色信号に変換される。各原色信号は、第１，第２のＡ／Ｄ変換器１０８ａ，１０８ｂにてディジタルデータに変換されてマルチプレクサ１０９に与えられる。

マルチプレクサ１０９は、第１，第２のＡ／Ｄ変換器１０８ａ，１０８ｂから入力した二つの赤色原色データのうち一方を選択する第１スイッチ部１０９ａと、第１，第２のＡ／Ｄ変換器１０８ａ，１０８ｂから入力した二つの緑色原色データのうち一方を選択する第２スイッチ部１０９ｂと、第１，第２のＡ／Ｄ変換器１０８ａ，１０８ｂから入力した二つの青色原色データのうち一方を選択する第３スイッチ部１０９ｃとを備える。このマルチプレクサ１０９は、第１スイッチ部１０９ａが第２のＡ／Ｄ変換器１０８ｂから右眼用の赤色原色データを選択し、第２スイッチ部１０９ｂが第１のＡ／Ｄ変換器１０８ａから左眼用の緑色原色データを選択し、第３スイッチ部１０９ｃが第２のＡ／Ｄ変換器１０８ｂから右眼用の青色原色データを選択する第１の選択状態（実線で示す）と、第１スイッチ部１０９ａが第１のＡ／Ｄ変換器１０８ａから左眼用の赤色原色データを選択し、第２スイッチ部１０９ｂが第２のＡ／Ｄ変換器１０８ｂから右眼用の緑色原色データを選択し、第３スイッチ部１０９ｃが第１のＡ／Ｄ変換器１０８ａから左眼用の青色原色データを選択する第２の選択状態（破線で示す）とが切り換わる。そして、この第１の選択状態と第２の選択状態とは、基本的には、液晶パネル２０における１水平走査期間内の第１，第２のデータ出力期間毎（１ドットクロック毎）に切り換えられる。

同期信号分離回路１１１は、第１の入力端子１０６ａに入力された左眼用信号から、水平・垂直同期信号を分離し、この同期信号をタイミング信号発生回路１１２に与える。タイミング信号発生回路１１２は、同期信号に従って第１，第２のデコーダ１０７ａ，１０７ｂ、第１，第２のＡ／Ｄ変換器１０８ａ，１０８ｂ、マルチプレクサ１０９、及び液晶パネル２０が動作するタイミングを制御するタイミング信号を生成する。

位置検出制御回路１０２は、観察者Ｈの頭の位置が液晶パネル３の正視領域に位置するときには、第１の制御信号をタイミング信号発生回路１１２に出力する。また、位置検出制御回路１０２は、観察者Ｈの頭の位置が適視距離Ｄから所定距離以上前後に外れたときには、第２の制御信号をタイミング信号発生回路１１２に出力する。第２の制御信号は、観察者Ｈの頭の位置が適視範囲から前方向に外れたのか、後ろ方向に外れたのか、さらに、その外れの程度（適視範囲からの距離）によって相違する。この相違により、各表示領域における右眼画像と左眼画像の表示順序切り換えの有無が選択される。これについては、後で詳述する。

観察者Ｈが正視領域に位置し、第１の制御信号がタイミング信号発生回路１１２に与えられると、このタイミング信号発生回路１１２は、液晶パネル３上において、正視用の画像が表示されるように、マルチプレクサ１０９における第１の選択状態と第２の選択状態を切り換えていく。すなわち、液晶パネル３上には、例えば第１赤色用画素（右眼用画像Ｒ）→第１緑色用画素（左眼用画像Ｌ）→第１青色用画素（右眼用画像Ｒ）→第２赤色用画素（左眼用画像Ｌ）→第２緑色用画素（右眼用画像Ｒ）→第２青色用画素（左眼用画像Ｌ）→第３赤色用画素（右眼用画像Ｒ）…のごとく、画像が表示されることになる。

次に、観察者Ｈが適視範囲から後に外れ、第２の制御信号がタイミング信号発生回路１１２に出力される場合について説明する。本実施形態に係る立体画像表示装置１は、観察者Ｈの利き目（例えば、本実施形態では右眼とする）に逆視画像を供給する液晶パネル３の表示領域（逆視領域）に対してＬＲ画像切り換えの実行が設定される。なお、正視画像を供給する液晶パネル３の表示領域（正視領域）に対してはＬＲ画像切り換えは実行されない。本実施形態では、利き目を優先して上述の制御を行うようにしている。この設定の制御をタイミング信号発生回路１１２が行う。なお、逆視領域とは、図８に示すように右眼に対して左眼用画像Ｌを供給する表示領域を意味する。

ＬＲ画像の切り換えが実行された液晶パネル３の領域上には、例えば第１赤色用画素（左眼画像）→第１緑色用画素（右眼画像）→第１青色用画素（左眼画像）→第２赤色用画素（右眼画像）→第２緑色用画素（左眼画像）→第２青色用画素（右眼画像）→第３赤色用画素（左眼画像）…のごとく、画像が表示されることになる。

以上述べたように、本実施形態に係る立体画像表示装置１は、センサー１００により観察者Ｈの頭の位置が移動したことを検出すると、逆視領域に対応する表示領域に対してＬＲ画像切り換えを行うことで、図９に示すように観察者Ｈの右眼に概ね正視画像を供給することができる。このとき、左眼に視認される画像も変化するが、本発明によれば少なくとも利き目である右眼に正視画像が確実に入射するため、違和感の少ない良好な立体画像を視認することができる。
また、本実施形態では、遮光バリア２の駆動を制御することなく液晶パネル３のＬＲ画像切り替えのみを制御するので、装置全体の制御系を複雑化させることを防止できる。

また、上述の説明では、観察者Ｈの利き目が右眼の場合について説明したが、左眼が利き目の場合には左眼を基準にＬＲ画像切り替えを行うことで、観察者Ｈは立体画像を良好に視認することができる。また、観察者Ｈが適視距離Ｄよりも前方にずれた位置にいる場合でも、本発明は同様にして観察者Ｈの利き目に逆視画像を供給する液晶パネル３の表示領域に対してＬＲ画像切り替えを行うことで利き目に右眼用画像Ｒを確実に入射させるとともに左眼に左眼用画像Ｌを入射させることができる。

また、上述の説明では、画像透過部Ｓ１を構成する遮光バリア２の画素Ｓがストライプ形状の場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば液晶パネル３の画素の配置に応じて市松模様形状とすることもできる。

（電子機器）
図１０は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。同図の携帯電話１３００は、本発明の表示装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。上記実施形態の表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても良好な立体画像を表示が可能な信頼性の高い電子機器を提供することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

Ｌ…左眼用画像、Ｒ…右眼用画像、Ｈ…観察者、Ｓ…画素、１…立体画像表示装置（表示装置）、２…遮光バリア（遮光手段）、３…液晶パネル（画像表示手段）、１００…センサー（検出手段）、１０１…表示信号生成回路部（駆動回路部）、１３００…携帯電話（電子機器）

Claims (4)

1. 左眼用画像及び右眼用画像を交互に表示する画像表示手段と、
   両眼視差効果を生じさせる遮光バリアと、
   観察者の位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づき、前記画像表示手段の表示領域のうち、前記観察者のいずれか一方の眼に逆視画像を供給する領域において前記左眼用画像及び前記右眼用画像の表示順序を選択的に切り替え、当該一方の眼に正視画像を供給する領域に対しては表示順序を切り替えない駆動制御を行う駆動回路部と、を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記画像表示手段が液晶パネルからなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記駆動回路部は、前記一方の眼を前記観察者の利き目として前記駆動制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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