JPH04263596A - カラー三次元平面パネル表示装置 - Google Patents

カラー三次元平面パネル表示装置

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JPH04263596A
JPH04263596A JP3276497A JP27649791A JPH04263596A JP H04263596 A JPH04263596 A JP H04263596A JP 3276497 A JP3276497 A JP 3276497A JP 27649791 A JP27649791 A JP 27649791A JP H04263596 A JPH04263596 A JP H04263596A
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lines
liquid crystal
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delay
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ヘンリー・イー・フランクリン
Ronald S Gold
ロナルド・エス・ゴールド
Karen E Jachimowicz
カレン・イー・ヤキーモヴィツ
Harold J Poley
ハロルド・ジェイ・ポレイ
J Robert Trimmier
ジェイ・ロバート・トリミア
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカラー三次元表示装置に
関するものである。とくに、本発明は、三次元パネル表
示を行うために光の遅延を利用する平面パネル表示装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】三次元カラー表示装置を含む平面パネル
表示装置は知られている。三次元映像の効果を得るため
に直線偏光ストライプがＴＶスクリーンに設けられてい
た。この技術の１つの極めて大きな困難は、ＴＶスクリ
ーン上に設けるそのような直線偏光ストライプの形成で
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はスクリーン上
に直線偏光ストライプを簡単に形成させてカラー三次元
表示を行わせることを課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、位相を半波だ
け変化させる固定された波長板の列を交互に有するカラ
ー三次元液晶表示装置を含む。対応して交互に配置され
る行または列の画面を空間的に交番させ、位相遅れを交
互に生じさせるために光を波長板に通すことにより、画
面が逆向きに円偏光させられ、またはそれぞれの円偏光
を識別できるように偏光および４分の１波長板に影響を
与える。したがって円偏光眼鏡をかけて画面を見る人の
適切な眼にそれぞれの画面が示されるから、見る人は三
次元カラー画面を知覚する。
【０００５】
【実施例】本発明の一実施例は、カラー能動マトリック
ス液晶平面パネル表示装置と位相を半波だけ変化させる
交互に配置された波長板を備えた液晶セルとを結合させ
たものである。波長板セルは整列させられ、映像形成平
面パネル表示装置の上に重畳させられる。
【０００６】図１において、表示装置１０は段状の光の
位相を遅延させる部分を有する。平面パネル表示器１２
を出た光１８と２０は通常は平面偏光させられる（すな
わち、偏光ペクトルが１つの特定の向きにある）。交互
に配置された線１４と１６がそれぞれ右眼と左眼へ光景
すなわち映像の２種類の画面を呈示する。線１４と１６
に対応する（空間的に）交互に生じる右眼画面／左眼画
面は平面パネル表示器１２の列または行とすることがで
きる。それらの線１４と１６からの光は、エッチングさ
れて交互に形成された段２４と２６の形の４分の１波長
位相遅延と４分の３波長位相遅延の間で、表示線１４と
１６に一致する遅延器すなわち波長板２２を通る。線１
４の光は、波長板２２の４分の１波長遅延線すなわちノ
ッチ２４を通る１つの画面を表し、その結果として右回
りに円偏光された光となる。線１６からの光は別の画面
を表し、波長板２２の４分の３波長位相遅延線すなわち
隆起部２６を通り、その結果として左回りに円偏光され
た光となる。基本的には、４分の１波長板を通されたＳ
向きに直線偏光された光は右円偏光された光となり、４
分の３波長板を通ったＳ向きに偏光された光は左円偏光
された光となる。４分の１波長板を通されたＰ向きに直
線偏光された光は左円偏光された光となる。したがって
、立体表現の右映像と左映像を表わす２つの画面により
、対応して円偏光されている眼鏡すなわちバイザー２３
をかけた人のそれぞれの眼に立体映像の正しい画面が呈
示され、その結果としてその人は三次元映像を知覚する
ことになる。
【０００７】表示装置１０は二重映像（立体対）を提供
するという機能を実行するために交互に設けた行または
列のいずれかを使用できるが、行を使用することが好ま
しい。違いを生じ、かつ立体列を提供するものは水平方
向であるから、水平方向に高いアドレス可能性を持つこ
とが望ましい。水平方向に高いアドレス可能性を必要と
することは、交互に生じている行によりひき起こされる
最小垂直オフセットにおいて重要である。交互に存在す
る列により与えられる垂直オフセットは適切で、有用で
ある。
【０００８】光学的遅延器２２は雲母、石英、りん酸二
水素カリウム（ＫＤＰ）のようなある種の透明な異方性
物質および液晶で製造できる。典型的な光学的遅延器は
異方性物質中に２本の直交軸２５（図１）を有する。そ
れらの軸は結晶中の通常方向（軸）および異常方向（軸
）、または高速軸および低速軸と呼ばれる。光の通常方
向の成分は１つの位相速度で進み、光の異常方向の成分
は異なる位相速度で進む。一方の光成分の位相は他方の
光成分の位相より遅れて、偏光面を回転させ、または出
射光の状態を変化させる。位相差は媒質中の光の光路長
に比例し、Δ＝２ρπ（ｎｅ−ｎｏ）Ｔ／λである式に
より与えられる。この式で、Δは位相差、Ｔは媒質の厚
さ、ｎｅとｎｏはそれぞれ通常軸と異常軸に沿う屈折率
である。
【０００９】ここで興味のあるのは、４分の１波長遅延
と４分の３波長遅延がある場合の偏光状態に対する効果
である。４分の１波長板はΔ＝π／２の位相遅れを生ず
る。したがって、そのような４分の１波長板の厚さはＴ
＝λ／４（ｎｅ−ｎｏ）である。４分の３波長板はΔ＝
３π／２の位相遅れを生ずるから、それの厚さはＴ＝３
λ／４（ｎｅ−ｎｏ）である。表示装置１０により、平
面パネルの特性出力と、重量と、体積と、色との諸性能
を保持しながら、標準的な三次元映像を生ずるために標
準的な平面パネル表示を利用することができる。
【００１０】二次元映像も可能である。二次元映像の解
像力は三次元映像の解像力の２倍である。二次元映像は
、差異を電子的に無くすことにより平面上に表示される
。二次元映像は偏光眼鏡があっても、無くても見ること
ができ、表示装置の上に置かれた波長板により映像が劣
化させられることはない。円偏光は、波長板２２の結果
として、見る人が頭を傾けても映像に光沢が生じて見え
にくくなることはない。
【００１１】液晶で構成された波長板２２は全性能特性
を最良にするようにみえる。ネマチック液晶は複屈折層
を形成するために向けることができる異方性物質である
。適切に構成された物質の間に整列させられた液晶は大
きい開口面の波長板として使用できる。更に、適切な電
界を加えることにより、それらのセルの遅延を調整でき
る。この性能により液晶セルはカラー三次元平面パネル
表示装置に使用するのに理想的である。ほとんどの自然
結晶の場合には、機械的な面では視野が限られている多
数次の波長板を構成することを必要とする。零次の波長
板を構成することもできるが、零次の波長板は製造が困
難で、費用がかかる。透過損が大きくなることがあり、
開口面の大きい波長板は非常に高価で、製造が不可能な
ことがある。遅延範囲を広くするために液晶の複屈折性
の可変性は十分である。透過率は典型的には９５％より
高く、開口面の大きい装置を比較的容易かつ安価に製造
できる。
【００１２】別の物質、雲母を図３に示されている遅延
器２２の製造に使用できる。雲母は非常に薄くして使用
できる自然結晶である。効果的な４分の１波長段を形成
させるため４分の３波長段を適切な厚さでエッチングで
きる。その雲母を表示パネルの前面に付着する。雲母の
使用に対する制約は、光学的品質の雲母板を非常に大き
い寸法、たとえば約５８平方ｃｍ（９平方インチ）、で
得ることができないことである。約１６１平方ｃｍ（２
５平方インチ）の面積を覆うためには、何枚かの小さい
雲母板を組み合わせなければならない。しかもこのよう
に何枚かの雲母板を組み合わせて構成すると、各雲母板
の成分軸を互いに一致させることが困難であり、カラー
三次元平面パネル表示装置１０に雲母遅延器を使用する
のはせいぜい補助用としてだけである。
【００１３】液晶段遅延器の構造の１つの態様は透明電
極（例えばＩＴＯ）を有する帯状パターンを付着するこ
とである。セルは、電圧が印加された時に公称遅延３／
４λであるように、それの厚さを制御することにより設
計される。帯状電極により形成された領域によりλ／４
の遅延が行われる結果となる。別のやり方は、図２に示
すようにλ／４遅延と３λ／４遅延の間で物理的厚さが
交番するように液晶物質を設ける固定液晶段波長板を用
いることである。
【００１４】好適な実施例は平面パネル１２の前面に液
晶波長板２２を取り付けることである。約３０．５×３
０．５平方ｃｍ（１２×１２平方インチ）までの寸法の
ものを容易に製造できる。液晶遅延器２２は高い遅延一
様性を有する。図４は基本的な液晶波長板２２の構造を
示す。液晶波長板２２はサンドイッチ状構造である。透
明電極（ＩＴＯ）５２は基板５４上の層である。透明電
極５２の上にポリイミド層６２が付着される。同様に、
透明電極５６は基板５８に付着された層である。透明電
極５６の上にポリイミド層６０が付着される。平行なポ
リイミド層６２と６０の間に液晶６４と、ポリイミド層
６２と６０の間に特定の距離を維持するスペーサ６６と
が設けられる。固体結晶波長板におけるのと全く同様に
、調整可能な液晶波長板２２の最大遅延は零電圧で生じ
、遅延の大きさはセルの厚さと、液晶の屈折率とにより
決定される。セルに印加される電圧は、飽和電圧におい
て遅延が零になるまで、生ずる遅延を小さくする。図５
は典型的な液晶波長板の遅延対電圧の関係を示すグラフ
である。印加される電圧を変化させることにより液晶軸
の向きを連続的に調整できる。波長板へ垂直に入射する
光に対する実効複屈折率（ｎｅ−ｎｏ）、したがって遅
延、は境界の限度内で連続可変である。この実施例は波
長板のオフ状態とオン状態の間で半波の遅延差を生ずる
ように構成される。理想的には、この波長板の遅延は、
零電圧において半波であり、飽和電圧より高い任意の電
圧において零遅延である。液晶波長板または別の固体結
晶波長板により更に４分の１波長遅延を付加できる。こ
の結果として４分の１波長遅延と４分の３波長遅延との
２つの遅延状態が得られる。
【００１５】図６は平面パネル表示器１２の適切な行１
４と１６の遅延を得る１つのやり方を示す。平面パネル
表示器１２の交番する行の上に１組の電極３０が重畳さ
れる。平面パネル表示器１２のセルの厚さは零電圧にお
いて遅延が４分の３波長であるように定められる。交番
する行の上の電極３０は全体的な４分の１波長遅延を行
わせるのに十分な電圧でそれらの行をドライブする。電
極が設けられていない行３２は元の４分の３波長遅延を
保持する。
【００１６】図７に示す実施例は平面パネル表示器１２
の各行の上に電極を有する。指を組むように組み合わさ
れたインジウム酸化すず（ＩＴＯ）電極３４と３６が平
面パネル表示器１２の行の上に設けられて、ある電圧を
全ての奇数番電極へ印加し、別の電圧を全ての偶数番電
極へ印加する。交番する行３４と３６へそれぞれ印加さ
れた「オン」電圧と「オフ」電圧は４分の１波長遅延と
４分の３波長遅延をそれぞれ生じさせる。
【００１７】線波長板２２と、平面パネル表示器１２中
の媒質の活動の間の違いによる視差効果は、液晶平面パ
ネル表示器の見る側における光ファイバ基板、および平
面パネル表示器１２に結合する液晶波長器の側における
光ファイバ基板により最小にされる。図８に示すように
、それらの光ファイバ基板は、映像を映像形成平面パネ
ル液晶波長板２２から転送する。偏光状態の保持に関し
ては光ファイバ基板について行った試験により、与えら
れた厚さに対して、表示装置１０から出る直線偏光され
た光が影響を受けないことが判明している。
【００１８】図８はカラー表示装置１０の断面を示す。 表示装置１０の後方からの光が拡散器７２と偏光器７４
を通り、それから薄膜トランジスタアレイである下側基
板７６を通る。その薄膜トランジスタアレイの上には画
素電極７８が装着される。それから光は液晶物質の層８
２を通る。光ファイバ基板８６が、液晶物質層８２のた
めに間隔をとるスペーサ１００により下側基板７６の上
に支持される。基板８６の底に共通電極１０１を介して
色フィルタ８４が設けられる。基板８６を通った光は偏
光器層８８と、光ファイバ基板９０と、ＩＴＯ行９２と
、液晶波長板９６と、１番上の基板９８とをこの記載順
に通る。スペーサ９４が波長板９６の液晶物質のために
層９２と９８の間に間隔を維持する。
【００１９】あるいは、平面パネル表示装置１０にツイ
ストネマチック液晶物質を組み込むためには、表示部６
８（図９）中の光ファイバ基板の間に外部偏光器３８を
必要とする。試験によれば、薄い偏光器は見る領域を制
約したり、映像の質を大きく劣化させることがないこと
が判明している。図１０に示すように客／主液晶物質が
平面パネル表示装置１０の表示部７０に用いられるもの
とすると、外部偏光器３８は不要である。
【００２０】波長板２２は図１１と図１２に示すように
強誘電体液晶ファラデー回転子とすることができる。平
面パネル表示器１２を出る光は面偏光させられる。面偏
光された光は波長板２２または強誘電体液晶ファラデー
回転子（ＦＥＬＣＦＲ）に入る。波長板２２の電極が液
晶表示器の行のピッチに一致するように波長板２２はパ
ターン化される。平面パネル表示器１２とは異なり、Ｆ
ＥＬＣＦＲは行電極だけで構成されるから、マトリック
スではない。強誘電体（ＦＥ）物質のＮ極とＳ極の位置
が１つおきの行で逆にならないように、逆極性の電圧信
号でアドレスされる。したがって、平面パネル表示器１
２を出る面偏光された光は、ＦＥＬＣＦＲ２２を通る時
にファラデー回転させられる。回転の向きはＦＥ物質の
磁気の極性に依存する。回転度はセルの厚さとＦＥ液晶
物質の種類とにより固定される。それらは４５度の時計
回り（ＬＨ）回転と逆時計回り（ＲＨ）回転を伝えるた
めに選択される。それの結果は、ＦＥＬＣＦＲの近くの
行を出る光情報の偏光軸が９０度の違いを有することで
ある。その光は適切に向けられた４分の１波長板４２を
通って、左側映像と右側映像に対してそれぞれ左円偏光
された光と右円偏光された光を生ずる。円偏光眼鏡２３
をかけている人の眼には、左眼映像と右眼映像に対して
正しい画面が適切な眼へ与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す。
【図２】液晶遅延器を示す。
【図３】雲母結晶遅延器を示す。
【図４】基本的な液晶遅延器の構造を示す。
【図５】液晶遅延器セルの遅延対電圧のグラフを示す。
【図６】交番行構成の一例を示す。
【図７】交番行構成の別の例を示す。
【図８】液晶遅延器を組み込んだカラー液晶表示器平面
状パネルを示す。
【図９】ねじれネマチック液晶物質を含む平面パネル表
示器のスタック配列を示す。
【図１０】客／主液晶物質を含む平面パネル表示器のス
タック配列を示す。
【図１１】本発明の別の実施例を示す。
【図１２】ファラデー回転子を組み込んだ表示器の構成
を示す。
【符号の説明】
１０　　カラー三次元平面パネル表示装置１２　　平面
パネル表示器 １４、１６　　線 ２２　　波長板 ２４、２６　　段 ５２、５６　　透明電極 ５４、５８　　基板 ６０、６２　　ポリイミド層 ７２　　拡散器 ７４　　偏光器 ９６　　液晶遅延器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　カラー三次元平面パネル表示装置であ
    って、この表示装置は、第１の偏光を持つ、第１の映像
    の光（１８）を放出できる第１の複数の表示線（１４）
    と、第１の偏光を持つ、第２の映像の光（２０）を放出
    できる第２の複数の表示線（１６）と、前記表示装置に
    固定され、第１の映像の光を前記第１の偏光と異なる第
    ２の偏光へ変換するための光学的波長板（２２）とを備
    えることを特徴とするカラー三次元平面パネル表示装置
    。
  2. 【請求項２】　　第１の偏光を持つ第１の映像（１８）
    を表示する手段（１４）と、第１の偏光を持つ第２１の
    映像（２０）を表示する手段（１６）と、第１の映像（
    １８）の第１の偏光を第２の偏光へ変換する手段とを備
    えることを特徴とするカラー三次元平面パネル表示装置
    。
JP3276497A 1990-09-28 1991-09-30 カラー三次元平面パネル表示装置 Pending JPH04263596A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US589733 1990-09-28
US07/589,733 US5113285A (en) 1990-09-28 1990-09-28 Full color three-dimensional flat panel display

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04263596A true JPH04263596A (ja) 1992-09-18

Family

ID=24359279

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