JP5468647B2 - 立体表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、立体表示装置に係り、視差分割方式の立体表示装置の技術に関する。
立体表示装置は、左眼画像と右眼画像とを表示することで、立体像を表示することができる。この左眼画像および右眼画像の表示方法に関して、種々の方法が実現されているが、空間分割方式と時分割方式とに大別される。ここでは、空間分割方式の1種である視差分割方式の立体表示装置について説明する。
視差分割方式の立体表示装置には、パララックスバリアまたはレンチキュラレンズシートが配置されている。これにより、液晶パネルから表示される左眼画像および右眼画像は、それぞれ分割された結像点で結像される。左眼画像の結像点に視覚者の左眼が、右眼画像の結像点に視覚者の右眼が位置すると、視覚者は立体像を見ることができる。この状態を正視状態という。また、シリンドリカルレンズが複数個配列されたレンチキュラレンズシートを用いる方が立体像を明るく表示することができる。
シリンドリカルレンズを液晶パネルの前面に配置すると、液晶パネルを透過した光がさらにシリンドリカルレンズを透過する際に、光の波長に応じて色収差や色分散が発生し、画質劣化が生じる。そこで、たとえば、特許文献1には、液晶パネルの背面側にシリンドリカルレンズを配置した視差分割方式の立体表示装置が開示されている。液晶パネルの背面側にシリンドリカルレンズを配置することで、画質劣化を防止することができる。
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。特許文献1に記載の立体表示装置において、液晶パネルの背面側にシリンドリカルレンズを配置しているので、左眼画像表示画素を透過した光が視覚者の右眼に到達し、右眼画像表示画素を透過した光が視覚者の左眼に到達する逆視の光路が形成される。この逆視状態を防止するために、2つの光源を選択的に点灯させ、この選択的な点灯に同期して左眼画像および右眼画像を交互に表示している。これにより、左眼画像および右眼画像が交互に間欠的に表示されるので左眼画像および右眼画像が暗くなる。また、立体表示装置の画像表示および光源点灯の制御が複雑になる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、画質劣化を防止し、光源を常時点灯させる視差分割方式の立体表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明は、光の偏光面が互いに直交する直線偏光を照射する第1光源および第2光源と、左眼画像を表示する第1表示画素と、右眼画像を表示する第2表示画素とを有する液晶パネルと、前記第1表示画素および前記第2表示画素の後方に配置されるシリンドリカルレンズと、前記第1光源および前記第2光源から照射される光を、前記シリンドリカルレンズの焦点を境に前記シリンドリカルレンズの左側と右側とで入射する光の偏光面が90°異なる光に変換して前記シリンドリカルレンズに導光する第1導光部と、前記シリンドリカルレンズの焦点より右側に入射して前記シリンドリカルレンズから出射した一方の偏光面を有する光が前記第1表示画素に、前記シリンドリカルレンズの焦点より左側に入射して前記シリンドリカルレンズから出射した他方の偏光面を有する光が前記第2表示画素に入射するように光を導光する第2導光部とを備える立体表示装置である。
すなわち、本発明は、光の偏光面が互いに直交する直線偏光を照射する第1光源および第2光源と、左眼画像を表示する第1表示画素と、右眼画像を表示する第2表示画素とを有する液晶パネルと、前記第1表示画素および前記第2表示画素の後方に配置されるシリンドリカルレンズと、前記第1光源および前記第2光源から照射される光を、前記シリンドリカルレンズの焦点を境に前記シリンドリカルレンズの左側と右側とで入射する光の偏光面が90°異なる光に変換して前記シリンドリカルレンズに導光する第1導光部と、前記シリンドリカルレンズの焦点より右側に入射して前記シリンドリカルレンズから出射した一方の偏光面を有する光が前記第1表示画素に、前記シリンドリカルレンズの焦点より左側に入射して前記シリンドリカルレンズから出射した他方の偏光面を有する光が前記第2表示画素に入射するように光を導光する第2導光部とを備える立体表示装置である。
第1光源および第2光源から光の偏光面が互いに90°異なる直線偏光が照射される。また、液晶パネルは左眼画像を表示する第1表示画素と、右眼画像を表示する第2表示画素とを有する。シリンドリカルレンズが第1表示画素および前記第2表示画素の後方に配置される。第1導光部は、第1光源および第2光源から照射される光を、シリンドリカルレンズの焦点を境に、シリンドリカルレンズの左側に入射する光と右側に入射する光とで偏光面が90°異なるように変換し、この変換された光をシリンドリカルレンズに導光する。第2導光部は、シリンドリカルレンズの焦点より右側に入射してシリンドリカルレンズから出射した一方の偏光面を有する光が第1表示画素に入射するように導光する。また、第2導光部は、シリンドリカルレンズの焦点より左側に入射してシリンドリカルレンズから出射した他方の偏光面を有する光が第2表示画素に入射するように光を導光する。
このように、偏光面の異なる2種類の直線偏光を、第1導光部によりシリンドリカルレンズの左側に入射する光と右側に入射する光とで偏光面が異なる状態でシリンドリカルレンズに導光する。すなわち、シリンドリカルレンズの左側に入射する光と右側に入射する光とでは異質の光である。シリンドリカルレンズの左側に入射した光は視覚者の右眼方向へ進行し、シリンドリカルレンズの右側に入射した光は視覚者の左眼方向へ進行する。シリンドリカルレンズに2種類の直線偏光が入射されるのを利用して、第2導光部により、シリンドリカルレンズの左側に入射した光だけが右眼画像表示画素を透過し、シリンドリカルレンズの右側に入射した光だけが左眼画像表示画素を透過する。これにより、左眼画像表示画素を透過した光だけが視覚者の左眼に到達し、右眼画像表示画素を透過した光だけが視覚者の右眼に到達するので裸眼立体視が可能となる。
また、シリンドリカルレンズが第1表示画素および第2表示画素の後方に、すなわち液晶パネルの背面側に配置されているので、色収差や色分散が発生し、画質劣化が生じるのを低減することができる。また、第1光源および第2光源から光を常時点灯させることができるので、表示される画像を明るくすることができ、また、立体表示装置の画像表示および光源点灯の制御を簡易にすることができる。
また、前記第2導光部は、前記液晶パネルの後方に配置される第1偏光板と、前記偏光板の後方に配置される第1位相差シートとを有し、前記第1導光部は、前記レンチキュラレンズの後方に配置される第2位相差シートと、前記第1位相差シートの後方に配置される第3偏光板と、前記第2偏光板の後方に配置される第3位相差シートとを有し、前記第1位相差シート、前記第2位相差シートおよび前記第3位相差シートには、1/2波長の位相差を与えるλ/2位相差部と、位相差を与えない無位相差部とが交互に形成されていることが好ましい。
第2導光部は第1偏光板と第1位相差シートとで構成される。第1偏光板は液晶パネルの後方に配置され、第1位相差シートは第1偏光板の後方に配置される。また、第1導光部は、第2位相差シートと第2偏光板と第3位相差シートとで構成される。第2位相差シートはレンチキュラレンズの後方に配置され、第2偏光板は第2位相差シートの後方に配置され、第3位相差シートは第2偏光板の後方に配置される。第1位相差シート、第2位相差シートおよび第3位相差シートには、1/2波長の位相差を与えるλ/2位相差部と、位相差を与えない無位相差部とが交互に形成されている。
このような構成により、偏光面の異なる2種類の直線偏光を、シリンドリカルレンズの左側に入射する光と右側に入射する光とで偏光面が異なる状態でシリンドリカルレンズに導光することを適切に実施できる。また、シリンドリカルレンズの左側に入射した光だけが右眼画像表示画素を透過し、シリンドリカルレンズの右側に入射した光だけが左眼画像表示画素を透過させることを適切に実施できる。
また、前記第3位相差シートの後方に反射体を備え、前記反射体は前記第1光源および前記第2光源が入射される光を乱反射して前記第3位相差シートへ出射することが好ましい。第1光源および第2光源から入射された光が反射体により乱反射されるので、面均一化された光を反射体から第3位相差シートへ出射することができる。
また、前記液晶パネルは、前記第1表示画素および前記第2表示画素をサブ画素として有する表示画素を備えてもよい。第1表示画素および第2表示画素をサブ画素として有することで、解像度の低減を防止することができる。
また、前記液晶パネルは、前記第1表示画素と前記第2表示画素とで挟まれて配置され、黒画像を表示する第3表示画素を有してもよい。左眼画像を表示する第1表示画素と、右眼画像を表示する第2表示画素との間に黒画像を表示する第3表示画素が配置されることで、左眼画像と右眼画像とのクロストークをより低減することができる。
また、前記液晶パネルは、前記第1表示画素、前記第2表示画素、および前記第3表示画素をサブ画素として有する表示画素を備えてもよい。第1表示画素、第2表示画素および第3表示画素をサブ画素として有することで、解像度の低減を防止することができる。
本発明によれば、画質劣化を防止し、光源を常時点灯させる視差分割方式の立体表示装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1は実施例1における立体表示装置の概略構成を示す斜視図であり、図2は実施例1における立体表示装置の横断面図である。なお、本明細書において、液晶パネルの表示面側を前方とし、液晶パネルの背面側を後方とする。また、視覚者が液晶パネルの表示面と対向した状態で、視覚者の右側を立体表示装置の右側とし、視覚者の左側を立体表示装置の左側とする。
1.立体表示装置
図1に示すように、立体表示装置1は、左眼画像および右眼画像を同時に表示する液晶パネル2と、液晶パネル2の後方から光を照射する面光源器3と、面光源器3の発光体を駆動する光源駆動部4と、立体表示装置1に入力される立体映像信号に対して信号処理をする映像信号処理部5と、処理された立体映像信号に基づいて液晶パネル2の各画素6に配置された液晶を駆動する液晶駆動部7とを備える。
図1に示すように、立体表示装置1は、左眼画像および右眼画像を同時に表示する液晶パネル2と、液晶パネル2の後方から光を照射する面光源器3と、面光源器3の発光体を駆動する光源駆動部4と、立体表示装置1に入力される立体映像信号に対して信号処理をする映像信号処理部5と、処理された立体映像信号に基づいて液晶パネル2の各画素6に配置された液晶を駆動する液晶駆動部7とを備える。
液晶パネル2は、実施例1において、薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリックス型を採用している。液晶パネル2には、画素6が2次元マトリックス状に複数個配置されている。各画素6は2個のサブ画素6a、6bを有する。各サブ画素6a、6bはそれぞれ個別に駆動される。実施例1において、液晶パネル2は、カラーフィルタを備えない白黒表示か、単色のカラーフィルタを備えるモノクロ表示のパネルである。実施例1では、サブ画素6aは右眼画像が表示される右眼画像表示画素であり、サブ画素6bは左眼画像が表示される左眼画像表示画素である。サブ画素6bは本発明における第1表示画素に相当し、サブ画素6aは本発明における第2表示画素に相当する。
面光源器3は、液晶パネル2に光を照射するものであり、右眼用画素であるサブ画素6aを通過した光は視覚者の右眼に、左眼用画素であるサブ画素6bを通過した光は視覚者の左眼に入射するように各サブ画素6a、6bに光を入射する。面光源器3について、後で詳細に説明する。
光源駆動部4は、面光源器3に備えられた第1発光部10および第2発光部11の発光体を駆動制御する。光源駆動部4は、第1発光部10および第2発光部11を常時点灯する。光源駆動部4は、視覚者により設定された明るさレベルに応じて、または、周囲環境の明るさに応じて、第1発光部10および第2発光部11の光量を制御する。
映像信号処理部5は、入力される立体映像信号の規格変換や、スケーリングおよび色補正を実施する。また、入力される1フレーム分の立体映像信号には、左眼画像と右眼画像とが含まれるので、左眼画像信号と右眼画像信号とを分離する。分離されて信号処理された左眼画像信号および右眼画像信号をともに液晶駆動部7へ出力する。映像信号処理部5は、マイクロプロセッサで構成される。
液晶駆動部7は、入力される画像データに応じて液晶パネル2の各画素6が有する液晶を駆動する。液晶駆動部7は、各サブ画素6a、6bの液晶に印加する電圧を制御するサブ画素駆動部8を備える。すなわち、映像信号処理部5から送られる左眼画像、右眼画像に応じて、各サブ画素6a、6bの液晶に印加する電圧が制御される。各サブ画素6a、6bにおいて光の透過量が制御されるので、画素6ごとに左眼画像、右眼画像が液晶パネル2から表示される。
2.面光源器
面光源器3は、液晶パネル2の後方に配置された第1偏光板12と、第1偏光板12の後方に配置された第1位相差シート13と、第1位相差シート13の後方に配置されたレンチキュラレンズシート14と、レンチキュラレンズシート14の後方に配置された第2位相差シート16と、第2位相差シート16の後方に配置された第2偏光板17と、第2偏光板17の後方に配置された第3位相差シート18と、第3位相差シート18の後方に配置された反射体19と、反射体19に光を照射する第1発光部10および第2発光部11と、第1発光部10の出射側に配置された第1直線偏光板20と、第2発光部11の出射側に配置された第2直線偏光板21とを備える。
面光源器3は、液晶パネル2の後方に配置された第1偏光板12と、第1偏光板12の後方に配置された第1位相差シート13と、第1位相差シート13の後方に配置されたレンチキュラレンズシート14と、レンチキュラレンズシート14の後方に配置された第2位相差シート16と、第2位相差シート16の後方に配置された第2偏光板17と、第2偏光板17の後方に配置された第3位相差シート18と、第3位相差シート18の後方に配置された反射体19と、反射体19に光を照射する第1発光部10および第2発光部11と、第1発光部10の出射側に配置された第1直線偏光板20と、第2発光部11の出射側に配置された第2直線偏光板21とを備える。
第1発光部10および第1直線偏光板20は反射体19の右方に配置される。第2発光部11および第2直線偏光板21は反射体19の左方に配置される。第1発光部10および第2発光部11は、たとえば、冷陰極管(CCFL)または発光ダイオード(LED)である。
第1直線偏光板20と第2直線偏光板21とにおいて、それぞれの透過軸は直交している。すなわち、第1直線偏光板20を透過した光と第2直線偏光板21を透過した光とは、偏光面が互いに直交する。第1発光部10から出射される光は、第1直線偏光板20により直線偏光に変換されて反射体19に入射する。第2発光部11から出射される光は、第2直線偏光板21により直線偏光に変換されて反射体19に入射する。たとえば、第1直線偏光板20を通過した直線偏光が液晶パネル2の画面の水平軸に対して90°の振動面を有する場合、第2直線偏光板21を通過した直線偏光は液晶パネル2の画面の水平軸に対して0°の振動面を有する。また、第1直線偏光板20を通過した直線偏光が液晶パネル2の画面の水平軸に対して0°の振動面を有する場合、第2直線偏光板21を通過した直線偏光は液晶パネル2の画面の水平軸に対して90°の振動面を有する。なお、本明細書における振動面および偏光面の角度は、このように液晶パネル2の画面の水平軸を基準として記載している。第1発光部10および第1直線偏光板20は本願発明における第1光源に相当し、第2発光部11および第2直線偏光板21は本願発明における第2光源に相当する。
反射体19の右側方に設けられた入射面19aから入射した直線偏光および反射体19の左側方に設けられた入射面19bから入射した直線偏光は、反射体19内で乱反射する。反射体19は前面に出射面19cを有し、乱反射した各直線偏光が第3位相差シート18へ出射する。このようにして、反射体19から面平均化された光量の光が液晶パネル2の方へ照射される。
第3位相差シート18は、1/2波長の位相差を与える位相差部18aと、位相差を与えない無位相差部18bとを有する。位相差部18aと無位相差部18bとは交互に配置されている。位相差部18aおよび無位相差部18bの幅は、レンチキュラレンズシート14における各レンズ23の図2における左右方向の幅の半分である。また、レンズ23は1個の右眼画像表示画素6aおよび1個の左眼画像表示画素6bを覆うように配置されている。反射体19から出射した光は、第3位相差シート18の位相差部18aまたは無位相差部18bのいずれかを透過して、第2偏光板17へ向けて出射する。
第2偏光板17は、予め定められた偏光面の光を透過し、それ以外の振動面の光は吸収する偏光板である。第2偏光板17を透過した光は、第2位相差シート16へ向けて出射する。
第2位相差シート16は、1/2波長の位相差を与える位相差部16aと、位相差を与えない無位相差部16bとを有する。位相差部16aと無位相差部16bとは交互に配置されている。位相差部16aおよび無位相差部16bの幅は、各レンズ23の図2における左右方向の幅の半分である。第2偏光板17から出射した光は、第2位相差シート16の位相差部16aまたは無位相差部16bのいずれかを透過して、レンチキュラレンズシート14へ向けて出射する。
レンチキュラレンズシート14は、レンズ23が複数個並列に並べて配置されている。レンズ23はシート部24と凸部25とを有するシリンドリカルレンズである。レンズ23は、液晶パネル2側に凸部25を配置している。また、本実施例ではレンズ23のシート部24の厚みは、レンズ23の焦点がシート部23の後部面上に位置するように設計されている。レンズ23の幅は、画素6の幅と対応している。すなわち、レンズ23の幅はサブ画素6aまたは6bの幅の2倍である。サブ画素6aの後方にレンズ23の右半分が配置され、サブ画素6bの後方にレンズ23の左半分が配置される。なお、レンズ23の右半分および左半分は、レンズ23の頂点を結ぶ直線Lnまたはレンズ23の焦点を結ぶ直線Fを基準として決められる(図4参照)。レンズ23の頂点を結ぶ直線またはレンズ23の焦点を結ぶ直線を以下、レンズ23の中心線と称す。
第1位相差シート13は第1偏光板12とレンチキュラレンズシート14との間に配置される。第1位相差シート13は、1/2波長の位相差を与える位相差部13aと、位相差を与えない無位相差部13bとを有する。位相差部13aと無位相差部13bとは交互に配置されている。位相差部13aおよび無位相差部13bの幅は、レンズ23の図2における左右方向の幅の半分である。レンチキュラレンズシート14から出射した光は、第1位相差シート13の位相差部13aまたは無位相差部13bのいずれかを透過して、第1偏光板12へ向けて出射する。
これら位相差部13a、16a、18aは、入射する直線偏光に対して遅相軸が45°に設定されている。これにより、位相差部13a、16a、18aを透過する光は、偏光面を90°回転されて透過する。また、第1偏光板12は、予め定められた偏光面の光を透過し、それ以外の振動面の光は吸収する偏光板である。第1偏光板12を透過した光は、液晶パネル2へ向けて出射する。
入射される2種類の偏光面を有する直線偏光を基に、各レンズ23の焦点よりも左側に入射する光と右側に入射する光とで偏光面が90°異なるように、第2位相差シート16および第3位相差シート18の位相差部および無位相差部の配置パターンと、第2偏光板17の偏光特性とを構成する。また、各レンズ23の焦点よりも左側を透過した光が右眼画像表示画素を透過し、レンズ23の焦点よりも右側を透過した光が左眼画像表示画素を透過するように第1位相差シート13の位相差部および無位相差部の配置パターンと第1偏光板12の偏光特性を構成する。これらの構成には、複数パターンあり、その中の1つが例示された図2および図3を参照して以下に説明する。
図3には、各位相差シートの位相差部および無位相差部の配置パターンおよび各偏光板の偏光特性のパターンの1例が示されている。
サブ画素6aとサブ画素6bは隣合って交互に液晶パネル2に配置されている。サブ画素6aはレンズ23の中心線より左側に配置され、サブ画素6bはレンズ23の中心線より右側に配置される。第1位相差シート13の位相差部13aはレンズ23の中心線より左側に配置される。すなわち、第1位相差シート13の位相差部13aはサブ画素6aの後方に配置される。また、無位相差部13bはレンズ23の中心線より右側に配置される。すなわち、第1位相差シート13の無位相差部13bはサブ画素6bの後方に配置される。
第2位相差シート16の位相差部16aはレンズ23の中心線より右側に配置される。すなわち、第2位相差シート16の位相差部16aはサブ画素6bの後方に配置される。また、無位相差部16bはレンズ23の中心線より左側に配置される。すなわち、第2位相差シート16の無位相差部16bはサブ画素6aの後方に配置される。
第3位相差シート18の位相差部18aはレンズ23の中心線より右側に配置される。すなわち、第3位相差シート18の位相差部18aはサブ画素6bの後方に配置される。また、無位相差部18bはレンズ23の中心線より左側に配置される。すなわち、第3位相差シート18の無位相差部18bはサブ画素6aの後方に配置される。
実施例1における第1偏光板12と第2偏光板17とでは透過する光の位相が異なる。第1偏光板12は90°の偏光面の光を吸収し0°の偏光面の光を透過させる。また、第2偏光板17は0°の偏光面の光を吸収し、90°の偏光面の光を透過させる。
3.光の進行
次に、第1発光部10および第2発光部11で発光した光が液晶パネル2に入射するまでの光の進行について図3および図4を用いて説明する。図3(a)は右眼画像を表示する光の進行図であり、図3(b)は左眼画像を表示する光の進行図であり、図4はレンチキュラレンズの後方視の斜視図である。
次に、第1発光部10および第2発光部11で発光した光が液晶パネル2に入射するまでの光の進行について図3および図4を用いて説明する。図3(a)は右眼画像を表示する光の進行図であり、図3(b)は左眼画像を表示する光の進行図であり、図4はレンチキュラレンズの後方視の斜視図である。
図3(a)を参照して、右眼画像を表示する光の進行を説明する。第1発光部10および第2発光部11で発光される光は全ての振動面を含む光である。第1発光部10から出射した光は、第1直線偏光板20を透過することで、偏光面が90°の直線偏光PL1に偏光される。直線偏光PL1は、反射体19に入射して、反射体19内で乱反射して第3位相差シート18へ向けて出射する。
第3位相差シート18に入射した直線偏光PL1は、4種類の光路を通る光に分類される。第1に、レンズ23の焦点の左側からレンズ23に入射し、レンズ23の中心線より左側から出射する光路を通る光をPL1aとする。第2に、レンズ23の焦点の左側からレンズ23に入射し、レンズ23の中心線より右側から出射する光路を通る光をPL1bとする。第3に、レンズ23の焦点の右側からレンズ23に入射し、レンズ23の中心線より左側から出射する光路を通る光をPL1cとする。第4に、レンズ23の焦点の右側からレンズ23に入射し、レンズ23の中心線より右側から出射する光路を通る光をPL1dとする。
直線偏光PL1の中でも、第3位相差シート18の無位相差部18bを透過した光PL1aおよびPL1bは偏光面が90°のままであるので、第2偏光板17を透過することができる。しかしながら、直線偏光PL1の中でも、第3位相差シート18の位相差部18aを透過した光PL1cおよびPL1dは、位相差部18aの作用によりさらに偏光面が90°回転されているので、偏光面が0°の直線偏光に変換されている。これにより、位相差部18aを透過した光PL1cおよびPL1dは、第2偏光板17で吸収される。
第2偏光板17を透過した光PL1aおよびPL1bは、第2位相差シート16の無位相差部16bを透過してレンチキュラレンズシート14へ入射する。光PL1aおよびPL1bは、無位相差部16bを透過した後、レンズ23の焦点Fの左側Lfからレンズ23へ入射している(図4参照)。光PL1aは、レンズ23へ入射後もレンズ23の左側を透過して第1位相差シート13の位相差部13aに入射する。光PL1bは、レンチキュラレンズシート14内を透過する間にレンズ23の右側へ進行し、レンズ23の右側から出射して第1位相差シート13の無位相差部13bに入射する。
第1位相差シート13に入射した光PL1aは、位相差部13aの作用によりさらに偏光面が90°回転されて、偏光面が0°の直線偏光に変換される。これにより、位相差部13aを透過した光PL1aは、第1偏光板12を透過して、サブ画素6aを透過する。右眼画像表示画素であるサブ画素6aを透過した光PL1aは視覚者の右眼へ入射する。これに対して、無位相差部13bを透過した光PL1bは、偏光面が90°の直線偏光であるので、第1偏光板13により吸収される。このようにして、反射体19から出射された直線偏光PL1が左眼画像表示画素であるサブ画素6bを透過して視覚者の右眼へ入射するのを防止することができる。すなわち、直線偏光PL1の中でも、光PL1aの光路を進行する光だけが視覚者の右眼に進行することができる。この光路の最も視覚者側にサブ画素6aを配置することで、右眼表示画像を透過した光だけが視覚者の右眼に進行することを可能にしている。
次に、図3(b)を参照して、左眼画像を表示する光の進行を説明する。第2発光部11から出射した光は、第2直線偏光板21を透過することで、偏光面が0°の直線偏光PL2に偏光される。直線偏光PL2は、反射体19に入射して、反射体19内で乱反射して第3位相差シート18へ向けて出射する。
第3位相差シート18に入射した直線偏光PL2は、4種類の光路を通る光に分類される。第1に、レンズ23の焦点の左側からレンズ23に入射し、レンズ23の中心線より左側から出射する光路を通る光をPL2aとする。第2に、レンズ23の焦点の左側からレンズ23に入射し、レンズ23の中心線より右側から出射する光路を通る光をPL2bとする。第3に、レンズ23の焦点の右側からレンズ23に入射し、レンズ23の中心線より左側から出射する光路を通る光をPL2cとする。第4に、レンズ23の焦点の右側からレンズ23に入射し、レンズ23の中心線より右側から出射する光路を通る光をPL2dとする。
直線偏光PL2の中でも、第3位相差シート18の無位相差部18bを透過した光PL2aおよびPL2bは偏光面が0°のままであるので、第2偏光板17に吸収される。しかしながら、直線偏光PL2の中でも、第3位相差シート18の位相差部18aを透過した光PL2cおよびPL2dは、位相差部18aの作用により偏光面が90°回転されるので、偏光面が90°の直線偏光に変換されている。これにより、位相差部18aを透過した光PL2cおよびPL2dは、第2偏光板17を透過することができる。
第2偏光板17を透過した光PL2cおよびPL2dは、第2位相差シート16の位相差部16aを透過するので、位相差部16aの作用により偏光面がさらに90°回転され、偏光面が0°の直線偏光に変換される。無位相差部16aを透過した光PL2cおよびPL2dは、レンチキュラレンズシート14へ入射する。光PL2cおよびPL2dは、位相差部16aを透過した後、レンズ23の焦点Fの右側Rfからレンズ23へ入射している(図4参照)。光PL2cは、レンチキュラレンズシート14内を透過する間にレンズ23の左側へ進行し、レンズ23の左側から出射して第1位相差シート13の位相差部13aに入射する。光PL2dは、レンズ23へ入射後もレンズ23の右側を透過して第1位相差シート13の無位相差部13bに入射する。
第1位相差シート13に入射した光PL2cは、位相差部13aの作用によりさらに偏光面が90°回転されて、偏光面が90°の直線偏光に変換される。これにより、位相差部13aを透過した光PL2aは、第1偏光板12に吸収される。このようにして、直線偏光PL2が右眼画像表示画素であるサブ画素6aを透過して視覚者の左眼へ入射するのを防止することができる。これに対して、無位相差部13bを透過した光PL2bは偏光面が0°の直線偏光であるので、第1偏光板12を透過して、サブ画素6bを透過する。左眼画像表示画素であるサブ画素6bを透過した光PL2dは視覚者の左眼へ入射する。これにより、直線偏光PL2の中でも、光PL2dの光路を進行する光だけが視覚者の左眼に進行することができる。この光路の最も視覚者側にサブ画素6bを配置することで、左眼表示画像を透過した光だけが視覚者の左眼に進行することを可能にしている。
実施例1の発明によれば、偏光面の異なる2種類の直線偏光PL1およびPL2を、2枚の位相差シートと1枚の偏光板を用いることで、レンズ23の左側に入射する光と右側に入射する光とで位相差を有する状態でレンズ23に導光する。レンズ23の左側に入射した光は視覚者の右眼方向へ進行し、レンズ23の右側に入射した光は視覚者の左眼方向へ進行する。さらにレンズ23に2種類の直線偏光が入射されるのを利用して、1枚の位相差シートと1枚の偏光板を用いることで、レンズ23の左側に入射した光だけが右眼画像表示画素を透過し、レンズ23の右側に入射した光だけが左眼画像表示画素を透過する。
この結果、第1発光部10から照射された光が右眼画像を表示するサブ画素6aのみを透過して視覚者の右眼方向へ向かい、第2発光部11から照射された光が左眼画像を表示するサブ画素6bのみを透過して視覚者の左眼方向へ向かうことができ、裸眼立体視が可能となる。また、サブ画素単位で右眼画像および左眼画像を同時に表示することができるので、映像の解像度を低下させることなく単色立体像を表示することができる。
また、レンズ23がサブ画素6a、6bの後方に、すなわち液晶パネル2の背面側に配置されているので、色収差や色分散が発生し、画質劣化が生じるのを低減することができる。また、第1発光部10および第2発光部11から光を常時点灯させることができるので、表示される画像を明るくすることができる。また、立体表示装置1の画像表示および光源点灯の制御を簡易にすることができる。
次に、図5を参照して実施例2に係る立体表示装置について説明する。図5は、実施例2における光の進行図であり、図5(a)は右眼画像を表示する光の進行図であり、図5(b)は左眼画像を表示する光の進行図である。図5において、実施例1に示した符号と同一の符号で示した部分は、実施例1と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。また、以下に記載した以外の立体表示装置の構成は実施例1と同様である。
実施例1では、1個の画素6に含まれるサブ画素は右眼画像表示画素であるサブ画素6aと左眼画像表示画素であるサブ画素6bとの2個のサブ画素であったが、実施例2では、さらに黒画像表示画素であるサブ画素6cを追加する。すなわち、実施例2における1個の画素6’には3個のサブ画素6a、6bおよび6cが含まれる。
実施例2の立体表示装置1によれば、右眼画像表示画素と左眼画像表示画素との間に黒画素を有することで、右眼画像と左眼画像とのクロストークをより防止することができる。これにより、鮮明な立体像を表示することができる。また、汎用されているカラー表示の液晶パネルを用いることができるので、製造を容易にすることができる。
実施例1では、サブ画素単位で右眼画像および左眼画像を表示しているが、実施例3では、画素単位で左眼画像および右眼画像を表示する。すなわち、レンチキュラレンズシート14’のレンズ23’の幅が2個の画素6’を覆うように配置されている。
実施例3の特徴は、画素6’単位で右眼画像および左眼画像を表示することにある。また、各画素6’には3個のサブ画素6a’、6b’、6c’を有する。サブ画素6a’、6b’、6c’の前面には、R、G、Bのカラーフィルタが設けられている。これにより、実施例3の立体表示装置1’は、カラーの立体像を表示することができる。
実施例3における液晶駆動部30には、実施例1における液晶駆動部7の機能に加えて、映像信号割当部31およびサブ画像駆動部32を備える。映像信号割当部31は、左眼画像信号および右眼画像信号をどの画素6’に送るかを割り当てる。なお、左眼画像信号が割り当てられた画素6’を画素6Lとし、右眼画像信号が割り当てられた画素6’を画素6Rとする。サブ画素駆動部31は、各画素6’に割り当てられた画像信号のR、G、B値を基に、サブ画素6a’、6b’、6c’の液晶に印加する電圧を制御する。
また、実施例3におけるレンチキュラレンズシート14’のレンズ23’は、画素6’の2個分の幅を有する。また、第1位相差シート13’の位相差部13a’および無位相差部13b’は1個の画素6’分の幅を有する。また、第2位相差シート16’の位相差部16a’および無位相差部16b’は画素6’の1個分の幅を有する。また、第3位相差シート18の位相差部18a’および無位相差部18b’は画素6’の1個分の幅を有する。
実施例3の立体表示装置1’によれば、第1発光部10から照射された光が右眼画像を表示する画素6Rのみを透過して視覚者の右眼方向へ向かい、第2発光部11から照射された光が左眼画像を表示する画素6Lのみを透過して視覚者の左眼方向へ向かうことができ、裸眼立体視が可能となる。また、実施例1と比べて解像度が低下するものの、立体像をカラーで表示することができる。
また、レンズ23が画素6Rおよび6Lの後方に、すなわち液晶パネル2の背面側に配置されているので、色収差や色分散が発生し、画質劣化が生じるのを低減することができる。また、第1発光部10および第2発光部11から光を常時点灯させることができるので、表示される画像を明るくすることができる。また、立体表示装置1の画像表示および光源点灯の制御を簡易にすることができる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
実施例1において、サブ画素6a、6b単位で右眼画像および左眼画像を表示していたがこれに限られない。実施例3のように、画素6単位で右眼画像および左眼画像を表示してもよい。また、実施例2において、サブ画素6a、6b、6c単位で右眼画像、左眼画像および黒画像を表示していたがこれに限られない。画素6単位で右眼画像、左眼画像および黒画像を表示してもよい。
上述した実施例1〜3では、各位相差シートと各偏光板の配置パターンとして1つのパターンを例示したがこれに限られない。図8〜図22を参照して、以下に、各位相差シートと各偏光板の他の配置パターンを例示する。
図8に示される変形例1は、実施例1における第1位相差シートの位相差部13aと無位相差部13bとが左右入れ替えて配置されている。また、第2位相差シート16の位相差部16aと無位相差部16bとが左右入れ替えて配置されている。変形例1における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図9に示される変形例2は、実施例1における第1位相差シートの位相差部13aと無位相差部13bとが左右入れ替えて配置されている。また、第2位相差シート16の位相差部16aと無位相差部16bとが左右入れ替えて配置されている。また、第3位相差シート18の位相差部18aと無位相差部18bとが左右入れ替えて配置されている。変形例2における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図10に示される変形例3は、実施例1における第3位相差シート18の位相差部18aと無位相差部18bとが左右入れ替えて配置されている。変形例3における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図11に示される変形例4は、実施例1におけるサブ画素6aとサブ画素6bとが左右入れ替えて配置されている。また、第1位相差シートの位相差部13aと無位相差部13bとが左右入れ替えて配置されている。変形例4における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図12に示される変形例5は、実施例1におけるサブ画素6aとサブ画素6bとが左右入れ替えて配置されている。また、第2位相差シート16の位相差部16aと無位相差部16bとが左右入れ替えて配置されている。変形例5における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図13に示される変形例6は、実施例1におけるサブ画素6aとサブ画素6bとが左右入れ替えて配置されている。また、第2位相差シート16の位相差部16aと無位相差部16bとが左右入れ替えて配置されている。また、第3位相差シート18の位相差部18aと無位相差部18bとが左右入れ替えて配置されている。変形例6における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図14に示される変形例7は、実施例1におけるサブ画素6aとサブ画素6bとが左右入れ替えて配置されている。また、第1位相差シートの位相差部13aと無位相差部13bとが左右入れ替えて配置されている。また、第3位相差シート18の位相差部18aと無位相差部18bとが左右入れ替えて配置されている。変形例7における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図15に示される変形例8は、実施例1における第1偏光板12と第2偏光板17とで透過する光の位相が入れ替わっている。すなわち、変形例8における第1偏光板12’は0°の偏光面の光を吸収し90°の偏光面の光を透過させる。また、変形例8における第2偏光板17’は90°の偏光面の光を吸収し、0°の偏光面の光を透過させる。また、実施例1における第1位相差シートの位相差部13aと無位相差部13bとが左右入れ替えて配置されている。また、第2位相差シート16の位相差部16aと無位相差部16bとが左右入れ替えて配置されている。また、第3位相差シート18の位相差部18aと無位相差部18bとが左右入れ替えて配置されている。変形例8における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図16に示される変形例9は、変形例8と同様に、実施例1における第1偏光板12と第2偏光板17とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例1における第3位相差シート18の位相差部18aと無位相差部18bとが左右入れ替えて配置されている。変形例9における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図17に示される変形例10は、変形例8と同様に、実施例1における第1偏光板12と第2偏光板17とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。変形例10における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図18に示される変形例11は、変形例8と同様に、実施例1における第1偏光板12と第2偏光板17とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例1における第1位相差シートの位相差部13aと無位相差部13bとが左右入れ替えて配置されている。また、第2位相差シート16の位相差部16aと無位相差部16bとが左右入れ替えて配置されている。変形例11における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図19に示される変形例12は、変形例8と同様に、実施例1における第1偏光板12と第2偏光板17とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例1におけるサブ画素6aとサブ画素6bとが左右入れ替えて配置されている。さらに、実施例1における第2位相差シート16の位相差部16aと無位相差部16bとが左右入れ替えて配置されている。また、第3位相差シート18の位相差部18aと無位相差部18bとが左右入れ替えて配置されている。変形例12における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図20に示される変形例13は、変形例8と同様に、実施例1における第1偏光板12と第2偏光板17とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例1におけるサブ画素6aとサブ画素6bとが左右入れ替えて配置されている。さらに、実施例1における第1位相差シートの位相差部13aと無位相差部13bとが左右入れ替えて配置されている。また、第3位相差シート18の位相差部18aと無位相差部18bとが左右入れ替えて配置されている。変形例13における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図21に示される変形例14は、変形例8と同様に、実施例1における第1偏光板12と第2偏光板17とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例1におけるサブ画素6aとサブ画素6bとが左右入れ替えて配置されている。さらに、実施例1における第1位相差シートの位相差部13aと無位相差部13bとが左右入れ替えて配置されている。変形例14における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図22に示される変形例15は、変形例8と同様に、実施例1における第1偏光板12と第2偏光板17とで透過する光の偏光面が入れ替わっている。また、実施例1におけるサブ画素6aとサブ画素6bとが左右入れ替えて配置されている。さらに、実施例1における第2位相差シート16の位相差部16aと無位相差部16bとが左右入れ替えて配置されている。変形例15における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図23に示される変形例16は、実施例1における第1偏光板12で透過する光の偏光面が第2偏光板17で透過する光の偏光面と同じになっている。すなわち、変形例16における第1偏光板12’’および第2偏光板17は0°の偏光面の光を吸収し、90°の偏光面の光を透過させる。変形例16における構成であっても、実施例1と同様の効果を得ることができる。なお、各変形例において、上記のように、2枚の偏光板が0°の偏光面の光を吸収し、90°の偏光面の光を透過させる構成であっても、また、2枚の偏光板が90°の偏光面の光を吸収し、0°の偏光面の光を透過させる構成であっても、各位相差シートの位相差部および無位相差部の配置と右眼画像表示画素および左眼画像表示画素の配置の組み合わせにより、実施例1と同様の効果を得ることができる。
1 … 立体表示装置
2 … 液晶パネル
6、6’ … 画素
6a、6b、6c … サブ画素
10 … 第1発光部
11 … 第2発光部
12 … 第1偏光板
13 … 第1位相差シート
13a … 位相差部
13b … 無位相差部
16 … 第2位相差シート
16a … 位相差部
16b … 無位相差部
18 … 第3位相差シート
18a … 位相差部
18b … 無位相差部
17 … 第2偏光板
19 … 反射体
20 … 第1直線偏光板
21 … 第2直線偏光板
23 … レンズ
2 … 液晶パネル
6、6’ … 画素
6a、6b、6c … サブ画素
10 … 第1発光部
11 … 第2発光部
12 … 第1偏光板
13 … 第1位相差シート
13a … 位相差部
13b … 無位相差部
16 … 第2位相差シート
16a … 位相差部
16b … 無位相差部
18 … 第3位相差シート
18a … 位相差部
18b … 無位相差部
17 … 第2偏光板
19 … 反射体
20 … 第1直線偏光板
21 … 第2直線偏光板
23 … レンズ
Claims (6)
- 光の偏光面が互いに直交する直線偏光を照射する第1光源および第2光源と、
左眼画像を表示する第1表示画素と、右眼画像を表示する第2表示画素とを有する液晶パネルと、
前記第1表示画素および前記第2表示画素の後方に配置されるシリンドリカルレンズと、
前記第1光源および前記第2光源から照射される光を、前記シリンドリカルレンズの焦点を境に前記シリンドリカルレンズの左側と右側とで入射する光の偏光面が90°異なる光に変換して前記シリンドリカルレンズに導光する第1導光部と、
前記シリンドリカルレンズの焦点より右側に入射して前記シリンドリカルレンズから出射した一方の偏光面を有する光が前記第1表示画素に、前記シリンドリカルレンズの焦点より左側に入射して前記シリンドリカルレンズから出射した他方の偏光面を有する光が前記第2表示画素に入射するように光を導光する第2導光部と
を備えることを特徴とする立体表示装置。 - 請求項1に記載の立体表示装置において、
前記第2導光部は、
前記液晶パネルの後方に配置される第1偏光板と、
前記第1偏光板の後方に配置される第1位相差シートとを有し、
前記第1導光部は、
前記シリンドリカルレンズの後方に配置される第2位相差シートと、
前記第2位相差シートの後方に配置される第2偏光板と、
前記第2偏光板の後方に配置される第3位相差シートとを有し、
前記第1位相差シート、前記第2位相差シートおよび前記第3位相差シートには、1/2波長の位相差を与えるλ/2位相差部と、位相差を与えない無位相差部とが交互に形成されていることを特徴とする立体表示装置。 - 請求項2に記載の立体表示装置において、
前記第3位相差シートの後方に反射体を備え、
前記反射体は前記第1光源および前記第2光源が入射される光を乱反射して前記第3位相差シートへ出射する
ことを特徴とする立体表示装置。 - 請求項1から3のいずれか1つに記載の立体表示装置において、
前記液晶パネルは、前記第1表示画素および前記第2表示画素をサブ画素として有する表示画素を備える
ことを特徴とする立体表示装置。 - 請求項1から3のいずれか1つに記載の立体表示装置において、
前記液晶パネルは、前記第1表示画素と前記第2表示画素とで挟まれて配置され、黒画像を表示する第3表示画素を有する
ことを特徴とする立体表示装置。 - 請求項5に記載の立体表示装置において、
前記液晶パネルは、前記第1表示画素、前記第2表示画素、および前記第3表示画素をサブ画素として有する表示画素を備える
ことを特徴とする立体表示装置。
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