JPH07104261A - 三次元ディスプレー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自然な立体画像として認識できる立体画像を
表示することができる三次元ディスプレーを提供する。 【構成】 三次元ディスプレー８を構成する一つのセル
１０は、立方体形状とされた無色透明なガラス１２の三
つの表面に液晶パネル１４を貼付して構成される。また
液晶パネル１４は、両側の二枚のガラス基板１６、二枚
の透明電極１８の間に高分子分散型液晶２０を封入した
層を設けて構成される。高分子分散型液晶は加える電圧
の有無によって透明状態と不透明状態が切り換わるの
で、各セルについて加える電圧の有無を制御することに
よって立体画像を表示することが可能となる。更に全体
をガラスと同じ屈折率を有する不活性液体中に浸せば、
立体画像の視認性はより高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三次元空間内に静止画
像又は動画像を形成する三次元ディスプレーに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】三次元の立体画像を得る方法の一つとし
て、高速で回動又は回転するスクリーンにレーザービー
ムを照射するという方法が知られている。これは、例え
ば高速で回転するスクリーンにレーザービームを照射す
るとスクリーンの面とレーザービームとの交点に輝点が
発生することから、スクリーンの動きに同期させてレー
ザービームを照射することによって奥行きのある画像、
すなわち立体画像を形成することができる。また、別の
方法として、スクリーンに発光ダイオード（ＬＥＤ）を
二次元的に配置し、これを回転して所定のタイミングで
ＬＥＤを発光させる方法も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法はいずれも
奥行き標本化方式と呼ばれるもので、これらの方法を用
いれば、立体の動画像を得ることも可能である。しかし
これらの方法では、内部の不要な部分が透けて見えるい
わゆるファントムイメージング現象が発生し、自然な立
体画像を得ることが難しい。自然な立体画像を得るため
に、半透明な表示を行うことが有効な場合もあるが、そ
の場合でも何らかのシェーディングをかけることが必要
となる。

【０００４】一方、三次元形状に合わせて輝度をオン・
オフするだけでは単なるぼんやりした雲のような表示と
なってしまう。奥行き標本化方式でこの欠点を克服する
ためには、輝度値を場所によって変調しなければならな
いが、そのためには通常の三次元のコンピュータグラフ
ィックス（ＣＧ）の計算を行うことになってしまい、計
算機の負担が増大する。また、その際に要求されるシェ
ーディングの計算は、ソフトウェアの方で設定したユー
ザーの視点や光源の位置に基づいた結果が表示されるだ
けなので、ユーザーが色々な角度から見た場合のシェー
ディングの変化する様子が表現できず、自然な三次元形
状の認識が困難となる。

【０００５】ところで、上記で説明した方法はいずれも
二次元的に表示された画像を人間の視覚的な錯覚を利用
して三次元的に見せているものである。しかし、実際に
画像そのものを三次元的にすれば上記のような問題が生
じることはなく、自然な立体画像が得られる。

【０００６】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、自然な立体画像として認識できる立体画像を表
示することができる三次元ディスプレーを提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの請求項１記載の発明に係る三次元ディスプレーは、
電気信号により透明状態と不透明状態とを切り換えるこ
とができる多数のセルを三次元の空間内に規則的に配置
し、各位置に配置された前記セルに電気信号を供給する
ことによって立体像を形成することを特徴とするもので
ある。

【０００８】また前記セルは、高分子分散型液晶が封入
された液晶パネルを透明部材からなる単位多面体の表面
に貼付したものであることが望ましい。

【０００９】更に前記の三次元ディスプレーは、所定の
屈折率を有する無色透明の液体が満たされた透明な容器
の中に浸すことが望ましい。

【００１０】

【作用】本発明は前記の構成によって、透明状態と不透
明状態とを切り換えることができるセルを空間に多数配
置し、表示したい立体画像に対応する部分のセルを不透
明状態とすることにより、その立体画像が立体的に空間
に浮かび上がって見え、任意の方向から視認することが
できる。

【００１１】また、高分子分散型液晶は電圧を加えると
光を透過して透明状態となり、電圧を除去すると白濁し
て入射光を散乱し不透明な状態となるので、高分子分散
型液晶を封入した液晶パネルを上記セルとして用い、こ
れを例えばガラスなどからなる透明部材の表面に貼付し
て立体的に積み上げることによって三次元的な立体画像
の表示が可能となる。

【００１２】更に、請求項２記載の発明に係る三次元デ
ィスプレー全体をガラスと同じ屈折率を有する無色透明
な液体中に浸すことにより、ガラスなどはほとんど見え
なくなり、立体画像がより鮮明となる。

【００１３】

【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。ここで、図１は本発明の一実施例である三
次元ディスプレーの概略斜視図、図２は図１の三次元デ
ィスプレーを構成する一つのセルを拡大して示した斜視
図である。

【００１４】図１に示す三次元ディスプレー８を構成す
る一つのセル（微小素子）１０は、図２に示すように無
色透明なガラス１２により構成した単位多面体の三つの
表面に液晶パネル１４を貼付して構成される。また、液
晶パネル１４は、同図に更に拡大して示すように、両側
の二枚のガラス基板１６、二枚の透明電極１８の間に高
分子分散型液晶２０を封入した層を設けたものである。
なお、上記のように立方体のガラス１２の三つの面だけ
に液晶パネルを貼付するのは、立方体を積み重ねたとき
に液晶パネルが設けられない面は隣り合う立方体ガラス
の液晶パネルが接触することになり、等価的に立方体の
全ての表面が液晶パネルで覆われることになるからであ
る。

【００１５】高分子分散型液晶２０は、高分子の中に液
晶分子を多数分散させたもの、あるいは網目状高分子の
中に液晶を含ませたものなどからなり、電圧が加わらな
い状態では各液晶分子はランダムな方向を向いていて入
射光を散乱するが、電圧が加わるとすべての液晶分子の
向きがそろって入射光を透過する。従来、高分子分散型
液晶の用途は非常に限られており、例えば透明な状態と
不透明な状態の切り換えが可能な窓ガラスや、投射型の
表示装置などに応用されている程度であった。また、高
分子分散型液晶は偏光板及び配向膜が不要であり、電圧
を加えた状態のときの光の透過率が９０％以上と非常に
高いという特長がある。

【００１６】このような高分子分散型液晶２０からなる
液晶パネルを立方体のガラス１２の三つの表面に貼付
し、非常に細い導線もしくは透明導電膜（図示せず）を
用いて外部の駆動回路と接続する。そしてコンピュータ
でスイッチングを制御することによって、このセル１０
を透明な状態と不透明な状態との間で切り換えることが
できる。

【００１７】更に、このようなセル１０を図１に示すよ
うに立体的に積み上げ、各セルごとに透明状態と不透明
状態を切り換えれば、外部から光を照射することによっ
て不透明なセルが光を散乱し、画像が実像として浮かび
上がりこの立体画像を任意の方向から見ることができ
る。また、かかる切り換え動作を１秒間に例えば３０回
の割合で行えば、立体の動画像を表示することも可能で
ある。

【００１８】図１には全体として４×４×５個のセルを
積み上げた例を示すが、この程度の数の三次元ディスプ
レーでも種々の用途が考えられる。そして更に多くのセ
ルを設け、透明状態の高分子分散型液晶の透過率がより
高くなれば、それだけ精細な三次元立体画像が得られ
る。

【００１９】セルを積み上げて空気中に設置すれば、そ
れだけでも三次元ディスプレーとしての役割を果たす
が、立方体のガラス１２やガラス基板１６の屈折率が空
気の屈折率と異なるためにガラスと空気との境界面で光
の反射・屈折が生じるためにこのままでは立体画像が見
にくい場合がある。そこで更に、このディスプレー全体
をガラスとほぼ同じ屈折率（１．４〜１．６程度）の不
活性液体が満たされた透明な容器の中に浸すことが望ま
しい。これにより、外部から見たときに透明なガラスは
ほとんど見えなくなり、立体画像がより明瞭に浮かび上
がる。このような不活性液体としては、純度の高い水の
他、フロリナート（住友スリーエム（株）の商品名）な
どを用いることができる。

【００２０】尚、本発明は、上記の実施例に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。例えば、上記の実施例では液晶パネルを貼
付する透明な単位多面体として立方体形状のガラスを用
いたが、本発明はこれには限定されず、空間を隙間なく
満たすことのできる形状であれば任意の正多面体、例え
ば正四面体などのガラスを用いることもできる。また、
上記液晶パネルを貼付するためのガラス（単位多面体）
は必ずしも必要ではなく、これを用いないで高分子分散
型液晶が封入された液晶パネル自体を積み上げて構成す
ることも可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、透明状態と不透明状態とを切り換えることが
できるセルを空間に多数配置し、表示したい立体画像に
対応する部分のセルを不透明状態とすることにより、明
瞭な立体画像を実像として表示できる三次元ディスプレ
ーを提供することができる。

【００２２】また、請求項２記載の発明によれば、高分
子分散型液晶は電圧を加えると光を透過して透明状態と
なり、電圧を除去すると白濁して入射光を散乱し不透明
な状態となるので、高分子分散型液晶を封入した液晶パ
ネルを上記セルとして用い、これを例えばガラスなどか
らなる透明部材の表面に貼付して立体的に積み上げるこ
とによって三次元的な立体画像を表示することができる
三次元ディスプレーを提供することができる。

【００２３】また、請求項３記載の発明によれば、前記
ディスプレーを所定の屈折率を有する無色透明の液体が
満たされた透明な容器の中に浸することによって、立体
表示には無関係なガラスなどはほとんど見えなくなり、
立体画像がより鮮明となり、視認性がより向上する三次
元ディスプレーを提起することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である三次元ディスプレーの
概略斜視図である。

【図２】図１の三次元ディスプレーを構成する一つのセ
ルを拡大して示した斜視図である。

【符号の説明】

８ 三次元ディスプレー １０ セル（微小素子） １２ ガラス １４ 液晶パネル １６ ガラス基板 １８ 透明電極 ２０ 高分子分散型液晶

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気信号により透明状態と不透明状態と
   を切り換えることができる多数のセルを三次元の空間内
   に規則的に配置し、各位置に配置された前記セルに電気
   信号を供給することによって立体像を形成することを特
   徴とする三次元ディスプレー。
2. 【請求項２】 前記セルは透明部材からなる単位多面体
   の表面に高分子分散型液晶が封入された液晶パネルを貼
   付して構成されたものであることを特徴とする請求項１
   記載の三次元ディスプレー。
3. 【請求項３】 請求項２記載の三次元ディスプレーを、
   所定の屈折率を有する無色透明の液体が満たされた透明
   な容器の中に浸したことを特徴とする三次元ディスプレ
   ー。