JPH06167688A - 立体カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二枚の液晶表示装置を用いて、頭部装着型の
立体表示装置を構成することにより生じる二枚の液晶表
示装置の位置合わせや液晶表示装置への液晶の注入など
の組立ての複雑化を回避する。 【構成】 両眼との距離が固定された一枚のカラー液晶
表示パネルと、該液晶表示パネルが頭部に固定される固
定具とを備える立体カラー液晶表示装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は立体表示装置に関し、特
に人の両眼との距離が近い頭部装着型の立体カラー液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置を、一定幅で上下に
延びる複数の帯状部に区画して交互に群となし、一方の
群に属する帯状部に右眼用画像を表示するとともに、他
方の群に属する帯状部に左眼用画像を表示するようにな
し、かつ上記液晶表示装置の前方には前後の間隔をおい
て二列に上下に延びる複数の遮光帯を設けるとともに、
各列の遮光帯を左右方向へ等間隔で配してこれらの間を
光透過口となし、かつ前後の上記遮光帯の配列位置を互
いに左右方向へずらして、前後の各光通過口を右方向へ
結ぶ線を、上記液晶表示装置に対向する観察者の右眼が
上記一方の群に属する帯状部を望む方向に一致せしめる
とともに上記前後の各光透過口を左方向へ結ぶ線を、上
記観察者の左眼が上記他方の群に属する帯状部を望む方
向に一致せしめた、パララックス・ステレオグラム方式
の立体液晶表示装置がある（特開平２−６６５１５号公
報）。

【０００３】図１０にパララックス・ステレオグラム方
式の立体液晶表示装置の構成図を示す。

【０００４】図１０において、観察者の左眼１と右眼２
は６〜７ｃｍの瞳孔間隔３を持っている。

【０００５】左眼１はカラー液晶表示パネル４に向かっ
て斜め右前方を見るようにし、右眼２はカラー液晶表示
パネル４に向かって斜め左前方を見るようにする。

【０００６】カラー液晶表示パネルの前方にはカラー液
晶表示パネルからの光を遮光する前後の間隔をおいた二
列に上下に延びる複数のバリヤ５が設けられている。

【０００７】バリヤ５を隔てて左右の眼はそれぞれカラ
ー液晶表示パネル４の交互に左右に並んだ左眼用画像と
右眼用画像とを観察する。

【０００８】左眼用画像と右眼用画像はそれぞれ液晶駆
動回路６からの左眼用映像信号７と右眼用映像信号８に
より別々に変調されている。

【０００９】左眼用画像と右眼用画像をそれぞれ観察す
る左眼と右眼の視線の交点に立体像が見えるので、図１
０ではカラー液晶表示パネルに近い側のバリヤの位置に
立体像が浮かび上がる。

【００１０】しかし、この方法はバリヤが目ざわりとな
るので、バリヤのピッチをバリヤと眼の距離の３５００
分の１以下にする必要があると言われている。

【００１１】ここで、人の両眼との距離が近い頭部装着
型の立体カラー液晶表示装置では、頭部の負担を軽くす
るため、バリヤと眼の間の距離は極力短くする必要があ
る。

【００１２】例えば、バリヤと眼との距離を１０ｃｍと
するとピッチは約０．０３ｍｍとなるので可視光の波長
に近くなって回折現象が顕著になり、図１０の回折光９
により左眼用画像と右眼用画像が混合してしまうため、
パララックス・ステレオグラム方式の立体液晶表示装置
を用いることが困難になる。

【００１３】また、従来、カラー液晶表示装置で、水平
方向に一定の順序で複数の原色用の画素に分割され、垂
直方向に前記各原色用の画素が揃うように配列されてお
り、前記各原色毎の画素は垂直方向に二分割された右眼
用画像用及び左眼用画像用の電極と、前記各原色用の画
素に対応した幅でもって垂直方向に平行に延びる複数の
ストライプ状パターンの、各原色を含む一定範囲の波長
の光を選択的に透過するマイクロカラーフィルタとによ
り構成するようになし、かつ上記カラー液晶表示装置の
前方にはマイクロカラーフィルタに対応した幅で垂直方
向に平行に延びる複数の円筒状のレンズからなるレンテ
ィキュラ・レンズ・アレイが形成され、前記右眼用画像
用及び左眼用画像用の電極を透過した光を右側及び左側
の視点に対応した画像としてそれぞれ表示するレンティ
キュラ・ステレオグラム方式の立体液晶表示装置もある
（特開平３−２３０６９９号公報）。

【００１４】図１１にレンティキュラ・ステレオグラム
方式の立体液晶表示装置の構成図を示す。

【００１５】図１１において、左眼１と右眼２に近い方
から、光を二方向に分けるレンティキュラ板１０、特定
の原色光を透過させるカラー液晶表示パネルの一方の基
板上に形成されたカラーフィルタ１１、光を変調する液
晶１２、カラーフィルタの約半分の面積でカラーフィル
タと重なる位置の左側に有る右眼映像用電極１３、同じ
く重なる位置の右側に有る左眼映像用電極１４が配置さ
れている。

【００１６】レンティキュラ板１０の焦点は右眼映像用
電極１３または左眼映像用電極１４上に一致している。

【００１７】六個の電極によりカラー立体像の一点また
はカラー立体像の一部が表示されることになる。

【００１８】図１１では基板と分離させているが、レン
ティキュラ板１０はカラー液晶表示パネルの基板の表面
を変形させるか、基板の一部の組成を変えて形成しても
良いことが公報に記述されている。

【００１９】図１１で、両眼を結ぶ線分がレンティキュ
ラ板の凸レンズと接する接点１５は各レンズの中心に位
置し、レンティキュラ板１０と最も左側の右眼２の視線
との交点１６はレンティキュラ板のレンズの途中で交差
している。

【００２０】図１１のレンティキュラ・ステレオグラム
方式の立体液晶表示装置はカラーフィルタ及びレンティ
キュラ板のパターンが大きくできるので製造が簡単にな
るが両眼とカラー液晶表示パネルの電極との距離が近い
頭部装着型の立体カラー液晶表示装置は交点がレンズの
途中で交差してしまうため、電極が一部見えなくなる倶
れがあった。

【００２１】さらに、頭部装着型の立体液晶表示装置は
二枚の液晶表示パネルで構成されているために二倍の延
べ工程がかかる欠点があった。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は立体カラー液
晶表示装置において、回折現象や電極の隠れの悪影響を
避け、製造の複雑さを回避することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は両眼との距離が
固定された一枚のカラー液晶表示パネルと、該カラー液
晶表示パネルが頭部に固定される固定具とを備えること
により、製造が容易な立体カラー液晶表示装置をもたら
すものである。

【００２４】

【作用】本発明の立体カラー液晶表示装置は一枚のカラ
ー液晶表示パネルを用いることで、二枚のカラー液晶表
示パネルをそれぞれ別に製造する場合に比べて、カラー
液晶表示パネルの延べ製造時間が半分になる。

【００２５】

【実施例】今、左眼はカラー液晶表示パネルに向かって
斜め右前方を見るようにし、右眼はカラー液晶表示パネ
ルに向かって斜め左前方を見て、かつ両眼の視線が交差
する地点に表示される立体像がカラー液晶表示パネルよ
り手前に来る立体カラー表示装置を交差法と呼ぶことに
する。

【００２６】また、同じく、両眼の視線が交差する地点
に表示される立体像がカラー液晶表示パネルより奥に行
く立体カラー表示装置を平行法と呼ぶことにする。

【００２７】さらに、例えば、六個の隣接する電極で左
眼用画像または右眼用画像の一方の画像を表示して、片
眼でカラーパターンが認められる表示をパターン表示、
六個の隣接しない電極で左眼用画像及び右眼用画像の両
方の画像を表示して、片眼でカラーパターンが認められ
ない表示をランダムドット表示と称することにする。

【００２８】図１は画素となる電極が立体像より手前に
来る平行法のパターン表示の本発明の立体カラー液晶表
示装置の機構図である。

【００２９】図１において、Ｓは６５ｍｍ程度の左眼と
右眼との間の瞳孔間隔３、Ｄは５０〜８０ｍｍ程度の右
眼映像用電極または左眼映像用電極と両眼との間の表示
距離１７、Ｚは両眼と立体像との間の立体距離１８、Ｐ
は立体像を形成する一対の右眼映像用電極または左眼映
像用電極の電極距離１９である。

【００３０】一対の右眼映像用電極または左眼映像用電
極の電極距離Ｐが大きいものほど奥行が深く見える。

【００３１】図１に示されるように、一枚のカラー液晶
表示パネル４の左半分に左眼用映像２０、同様に右半分
に右眼用映像２１がそれぞれ表示され、両眼の視線の交
点に立体像２２が生じる。

【００３２】一枚のカラー液晶表示パネルで立体像が表
示可能になるため、二枚のカラー液晶表示パネルを用い
る従来の立体カラー液晶表示装置に較べ、カラー液晶表
示パネルの封口などの製造工程が半分になると共に二枚
のカラー液晶表示パネルの位置ずれなどの構造的問題が
解消されるという長所がある。

【００３３】図２に平行法で一枚の液晶表示装置を用い
たパターン表示の本発明の立体カラー液晶表示装置の断
面図を示す。

【００３４】図２において、カラー液晶表示パネル４の
裏側に螢光管による光源２３が設けられている。

【００３５】光源２３からの白色光はカラー液晶表示パ
ネルの一方の基板に設けられた三原色のカラーフィルタ
１１を通過した後、カラーフィルタの波長透過特性に応
じた三原色光になる。

【００３６】三原色光はＩＴＯ製の透明電極、ツイスト
ネマティック型の液晶１２を通過した後、ＩＴＯ製の右
眼映像用電極１３または左眼映像用電極１４を通過す
る。

【００３７】図２の平行法の立体カラー液晶表示装置で
は、左眼用映像が液晶表示装置の左側に表示されるのに
応じて、左眼映像用電極１４は液晶表示装置の左半分に
配置されている。

【００３８】両眼の近くに左眼用映像と右眼用映像とが
混合しないようにするための分離体２４が設置されてい
る。

【００３９】分離体２４は左眼と左眼映像用電極とを結
ぶ左視線が、右眼と右眼映像用電極とを結ぶ右視線とカ
ラー液晶表示パネル内で交差しないように設計される。

【００４０】また、分離体はカラー液晶表示パネルに接
触する場合もあり、この場合、カラー液晶表示パネルの
機械的強度を増すと共に、カラー液晶表示パネルと両眼
との表示距離を一定にする働きがある。

【００４１】図３は画素となる電極が立体像より手前に
来る平行法のランダムドット表示の本発明の立体カラー
液晶表示装置の機構図である。

【００４２】図３で、立体像２２の一点を表示する一対
の両眼の視線はカラー液晶表示パネル内では交わらない
が、ランダムドット表示されているために複数の一対の
両眼の視線は交わる。

【００４３】二枚のカラー液晶表示パネルで構成する立
体表示装置に比べて、本発明の一枚のカラー液晶表示パ
ネルで構成する立体表示装置はつなぎ目がなくなり境界
部での違和感が無くなる。

【００４４】図４にレンティキュラ板が有り、画素とな
る電極が立体像より奥に行く交差法のランダムドット表
示の本発明の立体カラー液晶表示装置の断面図を示す。

【００４５】図４において、同一画素を構成する三対の
右眼映像用電極１３と左眼映像用電極１４の電極距離は
等しくなるが、他の立体像部分の画素を示す電極距離と
は通常等しくない。

【００４６】本発明の立体カラー液晶表示装置のレンテ
ィキュラ板のレンズの接点１５は液晶表示装置の中心か
らの距離によって変化し、内側に移動している。

【００４７】言い換えると、レンティキュラ板のレンズ
によって集光された光はカラー液晶表示パネルの左側で
は右側に片寄り、カラー液晶表示パネルの右側では左側
に片寄るように設計されている。

【００４８】本発明の構成のレンティキュラ板は電極の
一部が見えなくなることが無いので両眼と液晶表示装置
との距離が２０ｃｍ以内の頭部装着型の立体カラー液晶
表示装置に適している。

【００４９】図５は一枚の曲面液晶表示装置を用いた平
行法のパターン表示の本発明の立体カラー液晶表示装置
の機構図である。

【００５０】平面液晶表示装置に比べ、曲面液晶表示装
置は右眼映像用電極及び左眼映像用電極を大きくするこ
とができ、また、特定の曲率に設定してやればさらに立
体像２２を大きくすることができる。

【００５１】次に、本発明の立体カラー液晶表示装置の
駆動方法を二つ、以下に述べることにする。

【００５２】図６は画素となる電極が立体像より手前に
来る平行法のパターン表示の本発明の立体カラー液晶表
示装置の回路図である。

【００５３】図６において、左眼用映像信号７と右眼用
映像信号８はそれぞれ、Ｙ側ドライバ２５に接続された
左眼映像用電極１４と右眼映像用電極１３を通じて、左
眼用映像２０と右眼用映像２１となる。

【００５４】液晶駆動回路を構成するＸドライバ２６と
Ｙドライバ２５はカラー液晶表示パネルの周辺に設けら
れている。

【００５５】この方式によれば映像信号は二つに分割さ
れているので、パターン表示に適している。

【００５６】図７は画素となる電極が立体像より手前に
来る平行法のパターン表示の本発明の立体カラー液晶表
示装置の映像信号のタイミング図である。

【００５７】図７ａにおいて、左眼用映像信号７は一水
平期間２７中に右上がりの信号となっている。

【００５８】一方、図７ｂに示すように右眼用映像信号
８は一水平期間２７中に左上がりの信号となっている。

【００５９】図７ｃに、前記の二つの映像信号を圧縮
し、前半を左眼用、後半を右眼用とした合成映像信号２
８が示されている。

【００６０】映像信号を圧縮する方式を使用すれば、通
常の液晶モジュールで容易に立体視を実現できる。

【００６１】図８は画素となる電極が立体像より奥に行
く交差法のパターン表示の本発明の立体カラー液晶表示
装置の機構図である。

【００６２】図８において、曲面形状のカラー液晶表示
パネル４の手前に曲面形状のレンティキュラ板１０が配
置されている。

【００６３】曲面形状のレンティキュラ板１０によれ
ば、両眼との距離が短い頭部装着型の立体カラー液晶表
示装置において視線のレンティキュラ板のレンズとの交
点がレンズの端に位置して観察すべき電極が一部隠れて
しまうことが無い。

【００６４】あるいは、曲面形状のレンティキュラ板の
レンズの形状を場所によらず同じにすることが可能にな
る。

【００６５】図９に曲面の液晶表示装置が平面の液晶表
示装置に比べ、立体表示装置として優れている作用図を
示す。

【００６６】平面の場合、両眼によって観察される右眼
映像用電極１３及び左眼映像用電極１４は普通、視線の
垂線に対して角度θだけ傾いている。

【００６７】つまり、視線に対して垂直な面（θ＝０）
が実質的に観察される電極の大きさとなり、最小限必要
な電極面積となる。

【００６８】立体像の大きさは電極の大きさに比例する
ことが知られているから、例えば、曲面の場合のように
交差法で左右の電極の角度ψを１８０度以下、平行法で
左右の電極の角度ψを１８０度以上でかつ平均視線と垂
直と近くなるように設計してやれば、立体像を大きくで
きるかまたは同じ立体像でより高精細な表示をすること
ができる。

【００６９】さらに、平面基板上の電極の角度が画面位
置によって変わるように配置しても同じような効果が得
られる。

【００７０】

【発明の効果】一枚のカラー液晶表示パネルで頭部装着
型の立体カラー液晶表示装置を構成するので、二枚のカ
ラー晶表示パネルを用いたものに比べ両眼との位置合わ
せが容易となり、カラー液晶表示パネルの延べ製造時間
も半分にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】二次元図形を左右に表示する本発明の立体表示
装置の機構図である。

【図２】二次元図形を左右に表示する本発明の立体表示
装置の断面図である。

【図３】分解された図形を表示する本発明の立体表示装
置の機構図である。

【図４】分解された図形を表示する本発明の立体表示装
置の断面図である。

【図５】二次元図形を左右に表示する本発明の曲面立体
表示装置の機構図である。

【図６】二次元図形を左右に表示する本発明の立体表示
装置の駆動回路図である。

【図７】二次元図形を左右に表示する本発明の立体表示
装置の信号合成図である。

【図８】曲面のレンティキュラ板を備えた本発明の立体
表示装置の機構図である。

【図９】曲面立体表示装置の作用図である。

【図１０】バリヤを用いた立体表示装置の断面図であ
る。

【図１１】レンティキュラ板を用いた立体表示装置の断
面図である。

【符号の説明】

１ 左眼 ２ 右眼 ３ 瞳孔間隔 ４ カラー液晶表示パネル ５ バリヤ ６ 液晶駆動回路 ７ 左眼用映像信号 ８ 右眼用映像信号 ９ 回折光 １０ レンティキュラ板 １１ カラーフィルタ １２ 液晶 １３ 右眼映像用電極 １４ 左眼映像用電極 １５ 接点 １６ 交点 １７ 表示距離 １８ 立体距離 １９ 電極距離 ２０ 左眼用映像 ２１ 右眼用映像 ２２ 立体像 ２３ 光源 ２４ 分離体 ２５ Ｙ側ドライバ ２６ Ｘ側ドライバ ２７ 一水平期間 ２８ 合成映像信号 Ｓ 瞳孔間隔 Ｄ 表示距離 Ｚ 立体距離 Ｐ 電極距離 θ 視線の垂線に対する角度 ψ 左右の電極の角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０９Ｇ 3/36 7319−5Ｇ Ｈ０４Ｎ 13/04 6942−5Ｃ 15/00 6942−5Ｃ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両眼との距離が固定された一枚のカラー
   液晶表示パネルと、該カラー液晶表示パネルが頭部に固
   定される固定具とを備える立体カラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】 左眼用映像信号と右眼用映像信号とを分
   離して異なるドライバに入力する請求項１の立体カラー
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】 左眼用映像信号と右眼用映像信号とを圧
   縮して同じドライバに入力する請求項１の立体カラー液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】 カラー液晶表示パネルが曲面状である請
   求項１の立体カラー液晶表示装置。
5. 【請求項５】 両眼との距離が固定された平面状の一枚
   のカラー液晶表示パネルと、前記両眼を結ぶ線分と直交
   する方向に延びる各レンズの両眼を結ぶ線分との接点が
   カラー液晶表示パネルの中心から左右方向にかけて中心
   に偏倚している平面状のレンティキュラ板とを備える立
   体カラー液晶表示装置。
6. 【請求項６】 両眼との距離が固定された曲面状の一枚
   のカラー液晶表示パネルと、前記両眼を結ぶ線分と直交
   する方向に延びる同一幅の複数のレンズの有る曲面状の
   レンティキュラ板とを備える立体カラー液晶表示装置。
7. 【請求項７】 立体像が生じる両眼の交点が液晶表示装
   置より奥に位置する場合、両眼側から見て右眼用映像用
   電極と左眼映像用電極との角度を１８０度以上とし、立
   体像が生じる両眼の交点が液晶表示装置より手前に位置
   する場合、両眼側から見て右眼用映像用電極と左眼映像
   用電極との角度を１８０度以下とする請求項１の立体カ
   ラー液晶表示装置。