KR20060014362A - 화상표시장치 - Google Patents

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산지 아리사와
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가부시키가이샤 소피아
가부시키가이샤 아리사와 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 소정의 관찰 위치 이외로부터도 화상을 인식하여 볼 수 있는 화상표시장치를 제공하는 것이다. 백 라이트(810)에서의 빛을 왼쪽 눈용 화상영역 및 오른쪽 눈용 화상영역에 투과시켜, 이 투과한 각 화상영역으로부터의 빛을 관찰자의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈에 독립하여 입광시키는 광학수단과, 입체화상을 표시할 때에는 관찰자의 양 눈에 시차를 일으키게 하는 입체표시용 화상을, 관찰자에게 평면 화상을 보여줄 때에는 양 눈에 시차를 일으키게 하지 않는 평면표시용 화상을, 표시영역에 표시하는 화상시차 전환수단을 구비하고, 액정 패널(804)을 조사함과 동시에, 조사광을 상기 왼쪽 눈용 화상영역 및 오른쪽 눈용 화상영역을 투과하여 관찰자의 양 눈에 입광시키는 보조광원(814)과, 관찰자에게 입체 화상을 보여줄 때에는 백 라이트(810)를 점등하고, 관찰자에게 평면화상을 보여줄 때에는 보조광원(814)을 점등시킨다.

Description

화상표시장치{IMAGE DISPLAY}
본 발명은, 화상을 입체적으로 표시할 수 있는 화상표시장치에 관한 것이다.
종래로부터, 액정표시기 등을 사용하여, 시차가 있는 오른쪽 눈용 화상과 왼쪽 눈용 화상을 표시하여, 입체적인 화상(3차원 화상)을 표시하는 화상표시장치가 알려져 있다(일본 특허공개공보 평성10-63199호 등).
[특허문헌 1]
일본 특허공개공보 평성10-63199호
그러나, 상기 종래예에 있어서는, 관찰자에게 입체화상을 보이게 하는 것만을 의도하고 있으므로, 시야각을 좁게 설정하고 있다. 그 때문에, 관찰자 이외의 사람은, 화상이 안보이거나 극히 어둡게 보이는 상태가 된다. 이러한 화상표시장치에서는, 화상표시장치의 앞에 설정된 소정의 관찰위치 이외로부터 관찰하는 사람에 대하여, 화상표시장치의 앞으로 불러모으기 위한 데모적인 표시를 행할 경우에, 광학계의 구조의 사정에 따라 넓은 시야각을 낼 수 없다고 하는 문제가 있고, 따라서, 화상표시장치의 특징을 관찰자에게 권할 때 장해가 될 가능성이 있다.
따라서 본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 소정의 관찰위치 이외로부터도 화상을 인식하여 보는 것이 가능한 화상표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1의 발명은, 백 라이트로 조사됨과 동시에, 표시영역에 왼쪽 눈용 화상영역 및 오른쪽 눈용 화상영역을 각각 구비하여 이루어지는 액정 패널과, 상기 백 라이트에서의 빛을 상기 왼쪽 눈용 화상영역 및 오른쪽 눈용 화상영역에 투과시켜, 이 투과한 각 화상영역으로부터의 빛을 관찰자의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈에 독립하여 입광시키는 광학수단과, 관찰자에게 입체 화상을 보여줄 때에는 관찰자의 양 눈에 시차를 일으키게 하는 입체표시용 화상을, 관찰자에게 평면화상을 보여줄 때에는 양 눈에 시차를 일으키게 하지 않는 평면표시용 화상을, 상기 표시영역에 표시하는 화상시차 전환수단을 구비한 화상표시장치에 있어서, 상기 액정패널을 조사함과 동시에, 조사광을 상기 왼쪽 눈용 화상영역 및 오른쪽 눈용 화상영역을 투과하여 관찰자의 양 눈에 입광시키는 보조광원과, 관찰자에게 입체화상을 보여줄 때에는 상기 백 라이트를 점등하고, 관찰자에게 평면화상을 보여줄 때에는 상기 보조광원을 점등시키는 광원제어수단을 구비한다.
또한, 제 2의 발명은, 상기 제 1의 발명에 있어서, 상기 화상시차 전환수단이, 관찰자에게 보여주는 화상을 입체화상으로부터 평면화상으로 전환할 때에는, 상기 화상시차 전환수단에 의해서 입체표시용 화상의 표시를 평면표시용 화상의 표시로 전환한 후에, 상기 광원제어수단에 의해서 상기 보조광원을 점등시킨다.
또한, 제 3의 발명은, 상기 제 1 또는 제 2의 발명에 있어서, 상기 화상시차 전환수단이, 관찰자에게 보여주는 화상을 평면화상으로부터 입체화상으로 전환할 때에는, 상기 광원제어수단에 의해서 상기 보조광원을 소등시킨 후에, 상기 화상시차 전환수단에 의해서 평면표시용 화상의 표시를 입체표시용 화상의 표시로 전환한다.
또한, 제 4의 발명은, 상기 제 1 내지 제 3의 발명 중의 어느 하나에 있어서, 상기 광원제어수단은, 보조광원을 점등할 때에, 상기 백 라이트를 소등 또는 감광(減光)한다.
또한, 제 5의 발명은, 상기 제 1 내지 제 3의 발명 중의 어느 하나에 있어서, 상기 광원제어수단은, 보조광원을 점등할 때에, 상기 백 라이트도 점등시킨다.
또한, 제 6의 발명은, 상기 제 1 내지 제 5의 발명 중의 어느 하나에 있어서, 상기 보조광원은, 상기 백 라이트보다 휘도가 높다.
또한, 제 7의 발명은, 상기 제 1 내지 제 6의 발명 중의 어느 하나에 있어서, 상기 백 라이트는, 상기 액정 패널과 보조광원의 사이에 배치된다.
또한, 제 8의 발명은, 상기 제 1 내지 제 7의 발명 중의 어느 하나에 있어서, 상기 보조광원은, 면광원으로 구성된다.
또한, 제 9의 발명은, 상기 제 1 내지 제 8의 발명 중의 어느 하나에 있어서, 관찰자의 존재를 검출하는 관찰자 검출수단을 구비하고, 상기 광원제어수단은, 상기 관찰자 검출수단에 의해 관찰자의 존재가 검출되지 않을 때에, 상기 보조광원을 점등시킨다.
따라서, 제 1의 발명은, 입체표시용 화상을 표시할 때에는 왼쪽 눈용과 오른쪽 눈용의 빛을 독립하여 조사하는 백 라이트로, 명료한 입체 화상을 표시하고, 평면표시용 화상을 표시할 때에는, 왼쪽 눈용 화상영역 및 오른쪽 눈용 화상영역을 투과하여 관찰자의 양 눈에 입광시키는 보조광원으로, 시야각이 넓은 평면 화상을 표시할 수 있고, 관찰자의 위치에 따른 최적의 화상(입체표시용 화상 또는 평면표시용 화상)을 표시할 수 있다.
또한, 제 2의 발명은, 입체표시용 화상의 표시를 평면표시용 화상의 표시로 전환한 후에, 상기 광원제어수단에 의해서 상기 보조광원을 점등시키므로, 시야각이 확대하는 보조광원에 의해서 왼쪽 눈용 화상과 오른쪽 눈용 화상이 양 눈에 닿는 것을 방지하여 입체표시용 화상으로 크로스토크가 발생하는 것을 방지하고, 관찰자에게 위화감을 주지 않고 입체표시용 화상으로부터 평면표시용 화상으로의 전환을 행할 수 있다.
또한, 제 3의 발명은, 보조광원을 소등하고 나서 입체표시용 화상으로 전환하도록 하였으므로, 보조광원의 점등에 의해 왼쪽 눈용 화상 및 오른쪽 눈용 화상의 양쪽의 화상이 양 눈에 닿으므로, 먼저, 보조광원을 소등시키는 것으로, 관찰자의 양 눈에는 백 라이트에서의 빛이 닿도록 하고 나서, 입체표시용 화상으로 전환함으로써, 왼쪽 눈용 화상과 오른쪽 눈용 화상의 크로스토크가 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있어, 관찰자에게 위화감을 주지 않고 평면표시용 화상으로부터 입체표시용 화상으로의 전환을 원활하게 행할 수 있다.
또한, 제 4의 발명은, 보조광원을 점등할 때에 백 라이트를 소등 또는 감광하는 것으로, 광원의 발열을 억제하여 장치의 내구성의 향상을 도모함과 동시에, 전력소비를 억제하여 에너지 절약의 추진을 도모할 수 있다.
또한, 제 5의 발명은, 보조광원을 점등할 때에, 백 라이트도 점등시키므로, 액정 패널을 투과하는 광량을 증대시키는 것으로 평면표시용 화상을 표시할 때의 시야각을 확대할 수 있다.
또한, 제 6의 발명은, 보조광원은 백 라이트보다 휘도가 높기 때문에, 평면표시용 화상을 표시할 때의 시야각을 확대할 수 있다.
또한, 제 7의 발명은, 백 라이트는, 액정패널과 보조광원의 사이에 배치되므로, 보조광원에 방해받지 않고 왼쪽 눈용과 오른쪽 눈용의 빛을 액정 패널에 입사시킬 수 있다.
또한, 제 8의 발명은, 보조광원이, 면광원으로 구성되기 때문에, 더욱 더 광량을 증대시켜서, 평면표시용 화상을 표시할 때의 시야각을 확대할 수 있다.
또한, 제 9의 발명은, 관찰자 검출수단에 의해 관찰자의 존재가 검출되지 않을 때에, 보조광원을 점등시키는 것으로 시야각을 넓게 하여, 입체표시용 화상보다도 넓은 범위로 관찰자에게 화상을 인식하여 보게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 화상표시장치의 광학계를 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 마찬가지로 제어계를 나타내는 블록도이다.
도 3은 마찬가지로 광학계의 평면도이다.
도 4는 광원제어의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 다른 형태를 나타내는 화상표시장치의 광학계를 나타내는 분해사시도 이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여, 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은, 본 발명을 적용하는 화상표시장치(8)의 일례를 나타내고 있으며, 광원(801)(주광원)은, 발광소자(810), 편광 필터(811), 프레넬 렌즈(812)에 의해서 구성되어 있다.
주광원이 되는 발광소자(백 라이트)(810)에는 백색 발광 다이오드(LED) 등의 점광원을 이용하거나, 냉음극관 등의 선광원을 수평으로 배치하여 구성되어 있다. 편광 필터(811)는, 좌측 영역(811a)과 우측 영역(811b)에서 투과하는 빛의 편광이 다르도록{예를 들면, 좌측 영역(811a)과 우측 영역(811b)에서 투과하는 빛의 편광을 90도 어긋나게 하도록} 설정되어 있다. 프레넬 렌즈(812)는 한쪽 측면에 동심원상의 요철을 가진 렌즈면을 가지고 있다.
발광소자(810)로부터 방사된 빛은, 편광 필터(811)에 의해서 일정한 편광의 빛만이 투과된다. 즉, 발광소자(810)로부터 방사된 빛 가운데, 편광 필터(811)의 좌측 영역(811b)을 통과한 빛과, 우측 영역(811a)을 통과한 빛이 다른 편광의 빛으로서 프레넬 렌즈(812)에 조사된다. 후술하는 바와 같이, 편광 필터(811)의 좌측 영역(811b)을 통과한 빛은 관찰자의 오른쪽 눈에 도달하고, 우측 영역(811a)을 통과한 빛은 관찰자의 왼쪽 눈에 도달하도록 되어 있다.
한편, 발광소자와 편광 필터를 이용하지 않아도, 다른 편광의 빛을 다른 위치로부터 조사하도록 구성하면 좋고, 예를 들면, 다른 편광의 빛을 발생하는 발광 소자를 두개 설치하여, 다른 편광의 빛을 다른 위치로부터 프레넬 렌즈(812)에 조사하도록 구성하더라도 좋다.
편광 필터(811)를 투과한 빛은 프레넬 렌즈(812)에 조사된다. 프레넬 렌즈(812)는 볼록 렌즈이며, 프레넬 렌즈(812)에서는 발광소자(810)로부터 확산하도록 방사된 빛의 광로를 대략 평행하게 굴절하고, 미세 위상차판(802)을 투과하여, 액정표시 패널(804)에 조사한다.
이 때, 미세 위상차판(802)을 투과하여 조사되는 빛은, 상하 방향으로 퍼지지 않도록 출사되어, 액정 패널(804)에 조사된다. 즉, 미세 위상차판(802)의 특정의 영역을 투과한 빛이, 액정 표시 패널(804)의 특정의 표시 단위의 부분을 투과하도록 되어 있다.
또한, 액정 표시 패널(804)에 조사되는 빛 가운데, 편광 필터(811)의 우측 영역(811a)을 통과한 빛과 좌측 영역(811b)을 통과한 빛은, 다른 각도에서 프레넬 렌즈(812)에 입사하고, 프레넬 렌즈(812)에서 굴절하여 좌우 다른 경로로 액정표시패널(804)로부터 방사된다.
액정표시패널(804)은, 2매의 투명판(예를 들면, 유리판)의 사이에 소정의 각도(예를 들면, 90도) 비틀어 배향된 액정이 배치되어 있으며, 예를 들면, TFT형의 액정표시패널을 구성하고 있다. 액정표시패널에 입사한 빛은, 액정에 전압이 가해지지 않은 상태에서는, 입사광의 편광이 90도 어긋나 출사된다. 한편, 액정에 전압이 가해지고 있는 상태에서는, 액정의 뒤틀림이 해제되므로, 입사광은 그대로의 편광으로 출사된다.
액정표시패널(804)의 광원(801) 측에는, 미세 위상차판(802) 및 편광판(803)(제 2 편광판)이 배치되어 있고, 관찰자 측에는, 편광판(805)(제 1 편광판)이 배치되어 있다.
미세 위상차판(802)은, 투과하는 빛의 위상을 바꾸는 영역이, 미세한 간격으로 반복되어 배치되어 있다.
구체적으로는, 광투과성의 기초재에, 미세한 폭의 1/2 파장판(821)이 설치된 영역(802a)과, 1/2 파장판(821)의 폭과 동일하게 미세한 간격으로, 1/2 파장판(821)이 설치되어 있지 않은 영역(802b)이 미세한 간격으로 반복하여 설치되어 있다.
즉, 미세한 간격으로 설치된 1/2 파장판에 의해서 투과하는 빛의 위상을 바꾸는 영역(802a)과, 1/2 파장판(821)이 설치되어 있지 않기 때문에 투과하는 빛의 위상을 바꾸지 않는 영역(802b)이 미세한 간격으로 반복하여 설치되어 있다. 이 1/2파장판(821)은, 투과하는 빛의 위상을 변화시키는 위상차판으로서 기능하고 있다.
1/2 파장판(821)은, 그 광학축을 편광 필터(811)의 우측 영역(811a)을 투과하는 빛의 편광축과 45도 기울여 배치하여, 우측 영역(811a)을 투과한 빛의 편광축을 90도 회전시켜 출사한다. 즉, 우측 영역(811a)을 투과한 빛의 편광을 90도 회전시켜, 좌측 영역(811b)을 투과하는 빛의 편광과 같게 한다. 즉, 1/2 파장판(821)이 설치되어 있지 않은 영역(802b)은 좌측 영역(811b)을 통과한, 편광판(803)과 동일한 편광을 가지는 빛을 투과한다. 그리고, 1/2 파장판(821)이 설치된 영역 (2a)은 우측 영역(11a)을 통과한, 편광판(803)과 편광축이 직교한 빛을, 편광판(803)의 편광축과 동일해지도록 회전시켜 출사한다.
이 미세 위상차판(802)의 편광 특성의 반복은, 액정표시패널(804)의 표시 단위와 대략 동일한 피치로서, 표시 단위마다(즉, 표시 단위의 가로방향의 수평 라인마다)에 투과하는 빛의 편광이 다르도록 한다. 따라서, 액정표시패널(804)의 표시단위의 수평 라인(주사선)마다 대응하는 미세 위상차판(802)의 편광 특성이 달라지게 되어, 수평 라인마다 출사하는 빛의 방향이 다르다.
혹은, 미세 위상차판(802)의 편광 특성의 반복은, 액정표시패널(804)의 표시 단위의 피치의 정수배의 피치로서, 미세 위상차판(802)의 편광특성이 복수의 표시 단위마다(즉, 복수의 표시 단위의 수평 라인마다)로 바뀌도록 하여, 복수의 표시 단위마다 투과하는 빛의 편광이 다르도록 설정하더라도 좋다. 이 경우에 있어서, 액정표시패널(804)의 표시 단위의 수평 라인(주사선)의 복수 라인마다 미세 위상차판의 편광특정이 달라서, 수평 라인의 복수 라인마다에 출사하는 빛의 방향이 다르게 된다.
이와 같이, 미세 위상차판(802)의 편광 특성의 반복마다에 다른 빛을 액정표시패널(804)의 표시소자(수평 라인)에 조사할 필요가 있기 때문에, 미세 위상차판(802)을 투과하여 액정표시패널(804)에 조사되는 빛은, 상하 방향의 확산을 억제한 것일 필요가 있다.
즉, 미세 위상차판(802)의 빛의 위상을 변화시키는 영역(802a)은, 편광 필터(811)의 우측 영역(811a)을 투과한 빛을, 좌측 영역(811b)을 투과한 빛의 편광과 동일한 기울기의 빛으로 바꾸어 투과한다. 또한, 미세 위상차판(802)의 빛의 위상을 변화시키지 않는 영역(802b)은, 편광 필터(811)의 좌측 영역(811b)을 투과한 빛을 그대로 투과한다. 그리고 미세 위상차판(802)을 출사한 빛은, 좌측 영역(811b)을 투과한 빛과 같은 편광을 가지고서, 액정표시패널(804)의 광원측에 설치된 편광판(803)에 입사한다.
편광판(803)은 제 2 편광판으로서 기능하고, 편광필터(811)의 좌측 영역(811b)을 투과한 빛과 동일한 편광의 빛을 투과하는 편광특성을 가진다. 즉, 편광필터(811)의 좌측 영역(811b)을 투과한 빛은 제 2 편광판(803)을 투과하고, 편광필터(811)의 우측 영역(811a)을 투과한 빛은 편광축을 90도 회전시켜서 제 2 편광판(803)을 투과한다. 또한, 편광판(805)은 제 1 편광판으로서 기능하고, 편광판(803)과 90도 다른 편광의 빛을 투과하는 편광 특성을 가진다.
이러한 미세 위상차판(802), 편광판(803) 및 편광판(805)을 액정표시패널(804)에 맞붙여서, 미세 위상차판(802), 편광판(803), 액정표시패널(804) 및 편광판(805)을 조합하여 화상표시장치를 구성한다. 이 때, 액정에 전압이 가해진 상태에서는, 편광판(803)을 투과한 빛은 편광판(805)을 투과한다. 한편, 액정에 전압이 가해지지 않은 상태에서는, 편광판(803)을 투과한 빛은 편광이 90도 비틀어져 액정표시패널(804)로부터 출사되므로, 편광판(805)을 투과하지 않는다.
디퓨져(806)는, 제 1 편광판(805)의 앞면측(관찰자측)에 설치되어 있으며, 액정표시패널을 투과한 빛을 상하 방향으로 확산하는 확산수단으로서 기능한다. 구체적으로는, 세로방향으로 가운데가 볼록한 형상의 요철이 반복되어 설치된 렌치 큘러 렌즈를 이용하여 액정표시패널을 투과한 빛을, 상하로 확산한다.
또, 렌치큘러 렌즈에 대신하여, 가로방향에 비하여 세로 방향에 보다 강한 확산지광성을 가진 매트형상 확산면을 설치한 것이어도 좋다. 액정패널(804) 투과까지 상하방향의 확산을 억제한 것에 의해 시야각이 좁아지고 있는 것을 개선할 수 있다.
또한, 주광원이 되는 발광소자(810)의 안쪽에는, 보조광원(814)이 배치된다. 이 보조광원(814)은, 예를 들면, 복수의 전구 혹은 복수의 발광소자(LED나 EL) 등으로 구성되어, 많은 관찰자에게 화상을 인식하여 보이게 하고 싶은 경우 등에 점등하여, 액정표시패널(804)의 투과광량을 증대하는 것으로 화상표시장치(8)의 화면의 시야각을 확대하는 것이다.
따라서, 보조광원(814)으로부터의 빛은, 편광 필터(811)를 통과할 필요는 없고, 프레넬 렌즈(812), 미세 위상차판(802) 및 편광판(803)으로부터 액정표시패널(804)을 투과하여, 편광판(805), 디퓨져(806)를 거쳐 관찰자나, 관찰자의 근방에 있는 게임방 종업원 등에게 도달한다.
그리고, 보조광원(814)으로부터의 빛은, 그 대부분이 편광필터(84)의 전체에 조사하여 표시장치(8)의 화면의 휘도를 향상시키고, 2차원 화상의 시야각을 확대할 수 있다. 11을 통과하고 있지 않는 확산광이기 때문에, 액정표시패널80
도 2는, 본 발명의 실시형태의 화상표시장치의 구동 회로를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 실시형태의 화상표시장치(8)를 구동하기 위한 주제어회로(100)에 는, CPU(101), 프로그램 등을 미리 저장한 ROM(102), CPU(101)가 동작할 때에 워크 에리어로서 사용되는 메모리인 RAM(103)이 설치되어 있다. 이러한 CPU(101), ROM(102) 및 RAM(103)은 버스(108)에 의해 접속되어 있다. 이 버스(108)는 CPU(101)가 데이터를 읽고 쓰기 위해서 사용하는 어드레스 버스 및 데이터 버스로 구성되어 있다.
또한, 외부와의 입출력을 담당하는 통신 인터페이스(105), 입력 인터페이스(106) 및 출력 인터페이스(107)가, 버스(108)에 접속되어 있다. 통신 인터페이스(105)는, 소정의 통신 프로토콜에 따라서 데이터 통신을 행하기 위한 데이터 입출력부이다. 입력 인터페이스(106), 출력 인터페이스(107)는, 화상표시장치(8)에 표시하는 화상 데이터를 입출력한다.
입력 인터페이스(106)에는, 화상표시장치(8)를 인식하여 볼 수 있는 범위에서, 또한, 입체화상을 관찰가능한 위치에 관찰자가 있는지 없는지를 검출하는 관찰자 검출센서(300)가 접속된다. 이 관찰자 검출 센서(300)는, 적외선 센서나 모션 센서, 혹은 좌석 등에 설치한 압력 센서 등으로 구성된다.
또한, 버스(108)에는, 표시제어회로(150)의 그래픽·디스플레이ㅇ프로세서(GDP) (156)가 접속되어 있다. GDP(156)는, CPU(101)에 의해서 생성된 화상 데이터를 연산하고, RAM(153)에 설치된 프레임 버퍼에 써넣어, 화상표시장치(8)에 대하여 출력하는 신호(RGB, V BLANK, V_SYNC, H_SYNC)를 생성한다. GDP(156)에는, ROM(152) 및 RAM(153)이 접속되어 있으며, RAM(153)에는, GDP(156)가 동작하기 위한 워크 에리어 및 표시 데이터를 기억하는 프레임 버퍼가 설치되어 있다. 또한, ROM(152)에는, GDP(156)가 동작하기 위해서 필요한 프로그램 및 데이터가 기억되어 있다.
또한, GDP(156)에는, GDP(156)에 클록 신호를 공급하는 발진기(158)가 접속되어 있다. 발진기(158)가 생성하는 클록 신호는, GDP(156)의 동작 주기를 규정하고, GDP(156)로부터 출력되는 동기 신호(예를 들면, V_SYNC, V BLANK)의 주기를 생성한다.
GDP(156)로부터 출력되는 RGB신호는, γ보정 회로(159)에 입력되어 있다. 이 γ보정 회로(159)는, 화상표시장치(8)의 신호전압에 대한 조도의 비선형 특성을 보정하고, 화상표시장치(8)의 표시조도를 조정하여, 화상표시장치(8)에 대해서 출력하는 RGB 신호를 생성한다.
합성변환장치(170)는, 오른쪽 눈용 프레임 버퍼, 왼쪽 눈용 프레임 버퍼 및 입체보기용 프레임 버퍼가 설치되어 있으며, GDP(156)로부터 보내져 온 오른쪽 눈용 화상을 오른쪽 눈용 프레임 버퍼에 써넣고, 왼쪽 눈용 화상을 왼쪽 눈용 프레임 버퍼에 써넣는다. 그리고, 오른쪽 눈용 화상과 왼쪽 눈용 화상을 합성하여 입체보기용 화상을 생성하여 입체보기용 프레임 버퍼에 써넣고, 입체보기용 화상 데이터를 RGB신호로서 화상표시장치(8)에 출력한다.
이 오른쪽 눈용 화상과 왼쪽 눈용 화상의 합성에 의한 입체보기용 화상의 생성은, 미세 위상차판(2)의 1/2 파장판(21)의 간격마다에, 오른쪽 눈용 화상과 왼쪽 눈용 화상과 조합한다. 구체적으로는, 본 실시형태의 화상표시장치(8)의 미세 위상차판(2)의 1/2 파장판(21)은 액정표시패널(4)의 표시 단위의 간격으로 배치되어 있으므로, 액정표시패널(4)의 표시 단위의 가로방향 라인(주사선) 마다 오른쪽 눈용 화상과 왼쪽 눈용 화상이 교대로 표시되도록 입체보기용 화상을 표시한다.
L신호 출력 중에 GDP(156)로부터 송신되어 온 왼쪽 눈용 화상 데이터를 왼쪽 눈용 프레임 버퍼에 써넣고, R신호 출력 중에 GDP(156)로부터 송신되어 온 오른쪽 눈용 화상 데이터를 오른쪽 눈용 프레임 버퍼에 써넣는다. 그리고, 왼쪽 눈용 프레임 버퍼에 써넣어진 왼쪽 눈용 화상 데이터와, 오른쪽 눈용 프레임 버퍼에 써넣어진 오른쪽 눈용 화상 데이터를 주사선 한 개마다 읽어내어, 입체보기용 프레임 버퍼에 써넣는다.
화상표시장치(8)내에는 액정 드라이버(LCD DRV)(181), 백 라이트 드라이버(BL DRV)(182), 보조광원(814)을 구동하는 램프 드라이버(183)가 설치되어 있다. 액정 드라이버(LCD DRV)(181)는, 합성변환장치(170)로부터 보내져 온 V BLANK 신호, V_SYNC 신호, H_SYNC 신호 및 RGB 신호에 기초하여, 액정표시패널의 전극에 차례차례 전압을 가하여, 액정표시패널에 입체보기용의 합성화상을 표시한다.
백 라이트 드라이버(182)는, GDP(156)로부터 출력된 DTY_CTR 신호에 기초하여 주광원(801)의 발광소자(백 라이트)(810)와 보조광원(814)에 가하는 전압의 듀티비를 각각 변화시켜, 액정표시패널(804)의 밝기를 변화시킨다. 또, 발광소자(810)를 제어하는 DTY_CTR 신호(듀티비)와 보조광원(814)을 제어하는 듀티비는 독립한 것이다.
또한, 램프 드라이버(183)는, CPU(151)로부터의 제어신호(LMP_CTR)에 따라 보조광원(814)의 점등, 소등을 제어한다.
도 3은, 화상표시장치(8)의 광학계를 나타내는 평면도이다.
발광소자(810)로부터 방사된 빛은 편광필터(811)를 투과하여 방사상으로 퍼지고 있다. 광원으로부터 방사된 빛 중 편광 필터(811)의 우측 영역(811a)을 투과한 빛(일점쇄선으로 광로의 중심을 나타낸다)은, 프레넬 렌즈(812)에 도달하고, 프레넬 렌즈(812)에서 빛의 진행 방향을 바꾸어, 미세 위상차판(802), 편광판(803), 액정표시패널(804), 편광판(805)을 대략 수직(약간 우측에서 좌측)으로 투과하여 왼쪽 눈에 도달한다.
한편, 발광소자(810)로부터 방사된 빛 중 편광 필터(811)의 좌측 영역(811b)을 투과한 빛(파선으로 광로의 중심을 나타낸다)은, 프레넬 렌즈(812)에 도달하고, 프레넬 렌즈(812)에서 빛의 진행 방향을 바꾸어, 미세 위상차판(802), 편광판(803), 액정표시패널(804), 편광판(805)을 대략 수직(약간 좌측에서 우측)으로 투과하여 오른쪽 눈에 도달한다.
이와 같이, 발광소자(810)로부터 방사되어 편광 필터(811)를 투과한 빛을, 광학 수단으로서의 프레넬 렌즈(812)에 의해서, 액정표시패널(804)에 대략 수직으로 조사하도록 하고 있다. 즉, 발광소자(810), 편광 필터(811) 및 프레넬 렌즈(812)에 의해서, 편광면이 다른 빛을 대략 수직으로, 또한, 다른 경로에서 액정표시패널(804)에 조사하는 광원(801)을 구성하고, 액정표시패널(804)을 투과한 빛을 다른 경로에서 방사하여, 왼쪽 눈 또는 오른쪽 눈에 도달시킨다.
그리고, 도 3에 있어서, 도면 중에서 파선으로 나타내는 위치가 깊이 방향으로의 입체화상 관찰위치로서 설정된다. 이 입체화상 관찰위치는, 관찰자의 왼쪽 눈에 편광 필터(811)의 우측 영역(811a)을 투과한 빛만이 들어가고, 또한, 관찰자의 오른쪽 눈에 편광 필터(811)의 좌측 영역(811b)을 투과한 빛만이 들어가서, 입체화상을 인식할 수 있는 기준위치이다. 또, 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈의 간격에는 개인차가 있기 때문에, 입체화상 관찰위치는 좌우의 눈의 간격의 평균치 등으로 결정된 것이며, 실제로는, 도면 중에서 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 화상표시장치(8)의 깊이 방향에 대해서, 소정의 범위가 입체화상 시인가능범위가 된다. 또, 화상표시장치(8)의 수평방향(도면 중에서 상하방향)의 입체화상 관찰위치는, 도 3의 경우에서는 화상표시장치(8)의 중앙과 정면으로 맞서는 위치이다.
즉, 액정표시패널(804)의 주사선 피치와, 미세 위상차판(802)의 편광 특성의 반복 피치를 같게 하여, 액정표시패널(804)의 주사선 피치마다 다른 방향에서 도래한 빛이 조사되어, 다른 방향으로 빛을 출사한다.
한편, 보조광원(814)으로부터의 빛은, 그 대부분이 편광 필터(811)를 통과하지 않고, 확산광인 채로 프레넬 렌즈(812), 미세 위상차판(802), 편광판(803), 액정표시패널(804), 편광판(805), 디퓨져(806)를 통과하여 관찰자측에 도달한다. 따라서, 상술한 편광 필터(811)를 통과한 빛과는 달리, 3차원 화상을 구성하는 경우가 없고, 보조광원(814)으로부터의 빛은 2차원 화상을 표시한다. 또, 이 2차원 화상을 인식하여 볼 수 있는 범위는, 보조광원(814)으로부터 액정표시패널(804), 편광판(805), 디퓨져(806)를 투과한 빛을 인식하여 볼 수 있는 범위이며, 입체화상을 인식하여 볼 수 있는 범위보다 극히 넓은 범위가 된다.
도 4는, GDP(151)로 행하여지는 제어의 플로우차트로, 소정의 시간간격(예를 들면, 수직동기신호의 주기 16.7msec=1/60초마다 등)으로 실행되는 것이다.
먼저, 단계 S1에서는, 관찰자 검출센서(300)로부터의 신호를 읽어, 관찰자가 입체화상을 인식하여 볼 수 있는 범위 내에 있는지 아닌지를 검출하여, 이번 회의 검출 결과가 전회의 검출 결과로부터 변화했는지 아닌지를 판정한다.
단계 S2에서는, 관찰자의 상태의 변화에 따라 조건분기를 행한다. 먼저, 관찰자의 상태에 변화가 없고, 또한, 관찰자가 입체화상을 인식하여 볼 수 있는 범위에 없는 경우에는 단계 S3으로 진행되고, 마찬가지로 관찰자의 상태에 변화가 없고, 또한, 관찰자가 입체화상을 인식하여 볼 수 있는 범위에 있는 경우에는 단계 S11로 진행된다. 그리고, 관찰자의 상태에 변화가 있는 경우에서는, 관찰자의 상태가「없음」으로부터「있음」으로 변화했을 때에는 단계 S6으로 진행되고, 또한, 관찰자 상태가「있음」으로부터 「없음」으로 변화했을 경우에는, 단계 S8로 진행된다.
관찰자가 입체화상을 인식하여 볼 수 있는 범위에 없는 경우로서, 관찰자의 상태가 변화하고 있지 않는 단계 S3에서는, 타이머의 값을 갱신(예를 들면, 인크리먼트)하고 나서, 단계 S4에서 타이머의 값이 소정값이 되었는지 아닌지를 판정한다. 그리고, 타이머의 값이 소정값이 되었을 경우에는 단계 S5로 진행되어, 후술하는 바와 같은 광원 콘트롤 처리를 행하는 한편, 타이머의 값이 소정값이 되어 있지 않으면 그대로 처리를 종료한다.
관찰자가 입체화상을 인식하여 볼 수 있는 범위에 있는 경우로서, 관찰자의 상태가 변화하고 있지 않는 단계 S11에서는, 소정의 듀티비로 주광원의 발광소자 (810)를 점등제어를 행한다.
한편, 관찰자의 상태가 「없음」으로부터 「있음」으로 변화한 단계 S6에서는, 보조광원(814)을 소등하여 주광원(810)만을 점등한 후에, 단계 S7로 진행되어 화상표시장치(8)에 표시하는 화상을 시차가 없는 평면표시용 화상(2차원 화상)으로부터 시차가 있는 입체화상(입체표시용 화상)으로 전환한다.
또한, 관찰자의 상태가 「있음」으로부터 「없음」으로 변화한 단계 S8에서는, 화상표시장치(8)에 표시하는 화상을 시차가 있는 입체화상(입체표시용 화상)으로부터 시차가 없는 평면표시용 화상(2차원 화상)으로 전환한 후에, 단계 S9에서 보조광원(814)을 점등하여, 액정 패널(804)을 투과하는 광량을 증대한다.
그리고, 단계 S10에서는, 타이머를 초기화(예를 들면, 0 리셋)하여 처리를 종료한다.
또, 상기 단계 S5에서 행하여지는 광원 콘트롤 처리는, 타이머의 값이 소정값을 경과하면, 보조광원(814)을 소등하여 광원의 발열 및 전력 소비를 억제한다.
혹은, 타이머의 값이 소정값을 경과하면, 보조광원(814)을 점멸시키는 것으로, 평면표시용 화상의 표시를 계속하면서도, 광원의 발열 및 전력 소비를 억제할 수 있다. 또, 복수의 발광체로 구성되는 보조광원(814)에서는, 발광 제어를 그룹화하여, 서로 점멸시켜도 좋다.
이상의 제어에 의해, 화상표시장치(8)의 입체화상을 인식하여 볼 수 있는 범위에 관찰자가 「없음」상태로부터 「있음」상태로 변화하면, 보조광원(814)을 소등하고 나서 평면표시용 화상으로부터 입체표시용 화상으로 전환되고, 주광원의 발 광소자(810)만이 점등하여 소정의 위치에 있는 관찰자에게 입체화상을 제공할 수 있다.
이 때, 보조광원(814)을 소등하고 나서 입체표시용 화상으로 전환하도록 하였으므로, 보조광원(814)의 점등에 의해 왼쪽 눈용 화상 및 오른쪽 눈용 화상의 양쪽의 화상이 양 눈에 닿으므로, 먼저, 보조광원(814)을 소등시키는 것으로써, 관찰자의 양 눈에는 주광원의 발광소자(810)로부터의 빛이 닿도록 하고 나서, 입체표시용 화상으로 전환하는 것으로써, 왼쪽 눈용 화상과 오른쪽 눈용 화상의 크로스토크가 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있어, 관찰자에게 위화감을 주지 않고 평면표시용 화상으로부터 입체표시용 화상으로의 전환을 원활하게 행할 수 있다.
한편, 화상표시장치(8)의 입체화상을 인식하여 볼 수 있는 범위에 관찰자가 「있음」 상태로부터 「없음」상태로 변화하면, 표시하는 화상을 입체표시용 화상으로부터 평면표시용 화상으로 전환하고 나서, 보조광원(814)을 점등한다.
보조광원(814)의 점등에 의해, 화상표시장치(8)의 화면의 휘도(액정패널의 광량)가 증대함과 동시에, 보조광원(814)으로부터의 편광 필터(811)를 통과하지 않는 확산광에 의해서, 화상표시장치(8)의 시야각이 증대하고, 입체화상을 인식하여 볼 수 있는 범위 외에 있는 관찰자에게도 평면표시용 화상을 제공할 수 있어, 데몬스트레이션 화상 등, 불특정의 관찰자에게 보여주고 싶은 화상을 효과적으로 표시할 수 있다.
이 때, 입체표시용 화상을 평면표시용 화상으로 전환하고 나서 보조광원(814)을 점등하도록 하였으므로, 확산광인 보조광원(814)에 의해서 왼쪽 눈용 화상 과 오른쪽 눈용 화상이 양 눈에 닿는 것을 방지하고, 입체표시용 화상으로 크로스토크가 생기는 것을 방지하여, 관찰자에게 위화감을 주지 않고 입체표시용 화상으로부터 평면표시용 화상으로의 전환을 행할 수 있다.
그리고,「없음」상태가 소정 시간을 지나 계속되면, 광원 콘트롤 처리에 의해 보조광원(814)의 소등 또는 점멸에 의해, 광원의 발열 및 전력 소비를 억제할 수 있다.
이와 같이, 관찰자의 유무에 따라 입체표시용 화상과 평면표시용 화상을 전환함과 동시에, 화상의 종류에 따라 보조광원(814)을 점등하도록 하였으므로, 왼쪽 눈용과 오른쪽 눈용의 빛을 독립하여 조사하는 주광원의 발광소자(810)와, 확산광을 조사하여 시야각이 넓은 보조광원(814)의 특성을 적절히 나누어 사용하여, 관찰자의 위치에 따른 최적의 화상(입체표시용 화상 또는 평면표시용 화상)을 표시할 수 있다.
또한, 보조광원(814)은, 주광원의 발광소자(810)보다도 안쪽, 바꾸어 말하면, 보조광원(814)과 프레넬 렌즈(812)의 사이에 주광원의 발광소자(810)를 배치하였으므로, 입체표시용 화상을 표시할 때에는, 주광원의 발광소자(810)의 빛을 보조광원(814)에 의해서 차단하는 경우 없이, 그대로 프레넬 렌즈(812) 및 액정패널(804)에 조사할 수 있어, 발광소자(810)로부터의 빛을 효율적으로 관찰자에게 전달하여, 명료한 입체화상을 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 평면화상을 표시할 때에, 보조광원(814)과 주광원(810)을 동시에 점등시키도록 하고 있으므로, 액정패널(804)을 투과 하는 광량이 증대함으로써 시야각을 확대할 수 있어, 평면표시용 화상을 인식하여 볼 수 있는 범위를 넓히는 것이 가능하다.
또, 보조광원(814)을 점등시킬 때, 주광원의 발광소자(810)를 소등 또는 감광하더라도 좋고, 이 경우에는, 평면표시용 화상의 표시를 보조광원(814)만으로 행하는 것에 의해, 주광원의 발광소자(810)의 발열 및 전력 소비를 억제하여 장치의 내구성의 향상과, 에너지 절약의 추진을 도모하는 것이 가능해진다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 보조광원(814)의 휘도는 주광원의 발광소자(810)의 휘도보다 높게 하는 것이 바람직하고, 각각의 광원에 이용하는 발광소자의 종류, 발광소자의 개수, 발광소자에게 공급하는 전류 또는 전압, 발광소자의 점멸 듀티비 등을 적절히 선정하는 것이 요구된다.
또한, 평면표시용 화상을 표시할 때에, 보조광원(814)과 주광원의 발광소자(810)를 동시에 점등하는 경우에는, 액정 패널(804)을 투과하는 광량이 증대하므로, 시야각을 증대할 수 있어, 평면표시용 화상을 인식하여 볼 수 있는 범위를 확대하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 주광원인 발광소자(810)의 구동을 소정의 듀티비로 하였지만, 관찰자가 입체화상을 인식하여 볼 수 있는 범위에 「있음」인 경우에는 발광소자(810)를 최대 휘도로 구동하도록 하여도 좋다.
또한, 보조광원(814)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 면광원(814A)으로 하여도 좋고, 이 경우, 평면표시용 화상을 표시할 때의 휘도를 향상시켜, 시야각을 확대할 수 있다.
이번에 개시한 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아닌 것으로 생각해야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해서 나타나고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 내용의 범위에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (9)

  1. 백 라이트로 조사됨과 동시에, 표시영역에 왼쪽 눈용 화상영역 및 오른쪽 눈용 화상영역을 각각 구비하여 이루어지는 액정 패널과, 상기 백 라이트에서의 빛을 상기 왼쪽 눈용 화상영역 및 오른쪽 눈용 화상영역에 투과시켜, 이 투과한 각 화상영역으로부터의 빛을 관찰자의 왼쪽 눈 및 오른 쪽 눈에 독립하여 입광시키는 광학수단과, 관찰자에게 입체화상을 보여줄 때에는 양 눈에 시차를 일으키게 하는 입체표시용 화상을, 관찰자에게 평면화상을 보여줄 때에는 양 눈에 시차를 일으키게 하지 않는 평면표시용 화상을, 상기 표시영역에 표시하는 화상시차 전환수단을 구비한 화상표시장치에 있어서, 상기 액정 패널을 조사함과 동시에, 조사광을 상기 왼쪽 눈용 화상영역 및 오른쪽 눈용 화상영역을 투과하여 관찰자의 양 눈에 입광시키는 보조광원과, 관찰자에게 입체화상을 보여줄 때에는 상기 백 라이트를 점등하고, 관찰자에게 평면화상을 보여줄 때에는 상기 보조광원을 점등시키는 광원제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화상시차 전환수단이, 관찰자에게 보여주는 화상을 입체화상으로부터 평면화상으로 전환할 때에는, 상기 화상시차 전환수단에 의해서 입체표시용 화상의 표시를 평면표시용 화상의 표시로 전환한 후에, 상기 광원제어수단에 의해서 상기 보조광원을 점등시키는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 화상시차 전환수단이, 관찰자에게 보여주는 화상을 평면 화상으로부터 입체 화상으로 전환할 때에는, 상기 광원제어수단에 의해서 상기 보조광원을 소등시킨 후에, 상기 화상시차 전환수단에 의해서 평면표시용 화상의 표시를 입체표시용 화상의 표시로 전환하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 광원제어수단은, 보조광원을 점등할 때에, 상기 백 라이트를 소등 또는 감광하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 광원제어수단은, 보조광원을 점등할 때에, 상기 백 라이트도 점등시키는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조광원은, 상기 백 라이트보다 휘도가 높은 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 백 라이트는, 상기 액정패널과 보조광원의 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조광원은, 면광원으로 구성된 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 관찰자의 존재를 검출하는 관찰자 검출수단을 구비하고, 상기 광원제어수단은, 상기 관찰자 검출수단에 의해 관찰자의 존재가 검출되지 않을 때에, 상기 보조광원을 점등시키는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
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