JP5318014B2 - 3D display device - Google Patents
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Description
本発明は、裸眼での立体視が可能な立体表示装置に関する。 The present invention relates to a stereoscopic display device capable of stereoscopic viewing with the naked eye.
従来より、特殊な眼鏡を装着する必要がなく、裸眼での立体視が可能な立体表示方式の一つとして、パララックスバリア方式やレンチキュラ方式の立体表示装置が知られている。パララックスバリア方式やレンチキュラ方式の場合、2次元表示パネルに立体視用の視差画像(右眼用画像と左眼用画像)を空間分割して表示し、その視差画像を視差分離手段によって水平方向に視差分離することで立体視が行われる。パララックスバリア方式の場合、視差分離手段としてスリット状の開口が設けられたパララックスバリアを用いる。レンチキュラ方式の場合、視差分離手段として、シリンドリカル状のレンズを複数並列配置したレンチキュラレンズが用いられる。これらの方式の場合、いずれにおいても、2次元表示パネルに立体視用の視差画像を空間分割して表示するため、原理的に解像度が低下する。 2. Description of the Related Art Conventionally, parallax barrier and lenticular 3D display devices are known as one of 3D display methods that do not require wearing special glasses and can be stereoscopically viewed with the naked eye. In the case of the parallax barrier method or the lenticular method, a stereoscopic parallax image (right eye image and left eye image) is spatially divided and displayed on a two-dimensional display panel, and the parallax image is horizontally displayed by a parallax separation unit. Stereoscopic viewing is performed by performing parallax separation. In the case of the parallax barrier method, a parallax barrier provided with a slit-like opening is used as the parallax separation means. In the case of the lenticular method, a lenticular lens in which a plurality of cylindrical lenses are arranged in parallel is used as the parallax separation means. In any of these methods, a parallax image for stereoscopic viewing is displayed in a space-divided manner on the two-dimensional display panel, so that the resolution is reduced in principle.
一方、解像度を低下させることなく立体視が可能なものとして、時分割方式が知られている。特に裸眼での立体視が可能な時分割方式として、スキャンバックライト方式が知られている。スキャンバックライト方式は、例えば、立体視用の視差画像を表示する2次元表示パネルとして透過型の液晶パネルを用いると共に、そのバックライトとして、スキャンバックライトを用いたものである。スキャンバックライトは、左右両側にLED(Light Emitting Diode)等の光源を配置したものである。スキャンバックライト方式では、2次元表示パネルに立体視用の視差画像を時分割で表示すると共に、その時分割表示に同期して、スキャンバックライトの左右の光源を交互に点灯して、バックライトの光を左右方向に交互に偏向させたものとする。バックライトの光を、左眼用画像を表示しているタイミングでは左眼側に偏向した状態とし、右眼用画像を表示しているタイミングでは右眼側に偏向した状態とすることで、裸眼での立体視が可能となる。このスキャンバックライト方式の場合、LED等の光源を左右両側に配置する必要があり、表示装置全体として、左右方向の大きさが大きくなってしまうという問題がある。また、バックライトとしての光利用効率が悪く、通常のバックライトに較べて、3〜4倍以上の消費電力を要するという問題もある。 On the other hand, a time division method is known as being capable of stereoscopic viewing without lowering the resolution. In particular, a scan backlight method is known as a time division method capable of stereoscopic viewing with the naked eye. In the scan backlight method, for example, a transmissive liquid crystal panel is used as a two-dimensional display panel for displaying a stereoscopic parallax image, and a scan backlight is used as the backlight. The scan backlight has light sources such as LEDs (Light Emitting Diodes) arranged on the left and right sides. In the scan backlight method, a parallax image for stereoscopic viewing is displayed in a time-division manner on a two-dimensional display panel, and the left and right light sources of the scan backlight are alternately turned on in synchronization with the time-division display. Assume that light is alternately deflected in the left-right direction. The backlight light is deflected to the left eye at the timing when the left-eye image is displayed, and is deflected to the right eye at the timing when the right-eye image is displayed. Stereoscopic viewing is possible. In the case of this scan backlight method, it is necessary to arrange light sources such as LEDs on both the left and right sides, and there is a problem that the size of the display device as a whole increases in the left-right direction. In addition, there is a problem that light use efficiency as a backlight is poor and power consumption is 3 to 4 times or more that of a normal backlight.
また、特許文献1には、バックライトとして液晶パネルとレンチキュラレンズとを用いた光指向性切り替え装置を配置することで、時分割方式による裸眼での立体視を可能にしたものが開示されている。レンチキュラレンズとしては、シリンドリカル状のレンズを複数並列配置したものを用いている。特許文献1に記載の表示装置では、液晶パネルとレンチキュラレンズとを組み合わせた光指向性切り替え装置によって、バックライトの光源からの光を左右方向に交互に偏向させている。
ところで、通常、据え置き型の表示装置の場合には、画面の縦横方向の表示状態(配置状態)は常に固定されている。例えば画面が横に長い据え置き型の表示装置の場合には、常に横長の表示状態で固定されている。しかしながら、例えば最近の携帯電話機等のモバイル機器では、ディスプレイ部の画面の表示状態を、縦長の状態と横長の状態とに切り替え可能なものが開発されている。このような縦横の表示状態の切り替えは、例えば機器全体、またはディスプレイ部分を表示面に平行な面内で独立して90°回転させると共に、表示画像も90°回転させることで実現できる。 By the way, normally, in the case of a stationary display device, the display state (arrangement state) in the vertical and horizontal directions of the screen is always fixed. For example, in the case of a stationary display device having a horizontally long screen, it is always fixed in a horizontally long display state. However, recent mobile devices such as mobile phones have been developed that can switch the display state of the screen of the display unit between a vertically long state and a horizontally long state. Such switching between the vertical and horizontal display states can be realized, for example, by rotating the entire device or the display portion by 90 ° independently within a plane parallel to the display surface and rotating the display image by 90 °.
ここで、このような縦横切り替え可能な機器において、例えば図10(A),(B)に示したような2つの状態での立体表示を行うことを考える。なお、図10(A),(B)において、X,Yは、表示装置の配置空間上の絶対座標軸を示し、X1,Y1は、2次元表示パネルの表示面に平行な面内での座標軸を示す。図10(B)では、図10(A)の第1の配置状態に対して、配置方向を表示面に平行な面内で時計回りに90°だけ回転させた状態で立体表示を行っている例を模式的に示している。 Here, it is considered to perform stereoscopic display in two states as shown in FIGS. 10A and 10B, for example, in such a device that can be switched between vertical and horizontal. 10A and 10B, X and Y indicate absolute coordinate axes on the arrangement space of the display device, and X1 and Y1 are coordinate axes in a plane parallel to the display surface of the two-dimensional display panel. Indicates. In FIG. 10B, stereoscopic display is performed in a state in which the arrangement direction is rotated by 90 ° clockwise in a plane parallel to the display surface with respect to the first arrangement state in FIG. An example is schematically shown.
上記したパララックスバリア方式やレンチキュラ方式の場合、通常、2次元表示パネルの表示面に対して視差分離手段であるパララックスバリアやレンチキュラレンズは固定されている。このため、図10(A),(B)のいずれか一方の配置状態でしか正常に立体表示を行うことができない。例えばレンチキュラ方式において、図10(A)の配置状態で正常に立体表示を行えるようにレンチキュラレンズを配置した場合、図10(B)の配置状態では、上下方向に屈折力を持つが左右方向には屈折力を持たない状態になるので、正常に立体視を行うことができない。パララックスバリア方式でも同様に、装置全体を回転させるとパララックスバリアのスリットの方向が変わってしまい、左右方向には光線分離ができない状態になり、立体視を行えない。これに対して、例えばパララックスバリアを液晶スイッチング素子を用いた可変バリアとして、スリットの方向を装置の配置状態に応じて回転させる方法が考えられる。しかしながらその方法では、スリットの方向を切り替えた場合、スリットと視差画像を表示する2次元表示パネル側の各色の画素との相対的な位置関係が変わってしまい、色ずれが生じてしまうという問題がある。 In the case of the above-described parallax barrier method or lenticular method, the parallax barrier or lenticular lens that is parallax separation means is usually fixed to the display surface of the two-dimensional display panel. For this reason, stereoscopic display can be normally performed only in the arrangement state of either one of FIGS. 10 (A) and 10 (B). For example, in the lenticular method, when the lenticular lens is arranged so that normal three-dimensional display can be performed in the arrangement state of FIG. 10A, in the arrangement state of FIG. Since the lens does not have a refractive power, stereoscopic viewing cannot be performed normally. Similarly, in the parallax barrier method, when the entire apparatus is rotated, the direction of the slits of the parallax barrier changes, and the light beam cannot be separated in the left-right direction, and stereoscopic viewing cannot be performed. On the other hand, for example, a method in which the parallax barrier is a variable barrier using a liquid crystal switching element and the direction of the slit is rotated according to the arrangement state of the apparatus can be considered. However, in this method, when the direction of the slit is switched, the relative positional relationship between the slit and each color pixel on the two-dimensional display panel that displays the parallax image changes, and color misregistration occurs. is there.
一方、スキャンバックライト方式の場合には、光源が左右方向に固定されているので、図10(A),(B)のいずれか一方の配置状態でしか正常に立体表示を行うことができない。また、特許文献1に記載の表示装置では、光指向性切り替え装置に用いているレンチキュラレンズがシリンドリカル状のレンズなので、例えば10(A)の配置状態で正常に立体表示を行えるようにレンチキュラレンズを配置した場合、図10(B)の配置状態では、上下方向に光を偏向できるが左右方向には光を偏向できない状態になるので、正常に立体視を行うことができない。
On the other hand, in the case of the scan backlight method, since the light source is fixed in the left-right direction, stereoscopic display can be normally performed only in one of the arrangement states of FIGS. In the display device described in
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、解像度を低下させることなく複数の配置状態で良好に立体表示を行うことができるようにした立体表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a stereoscopic display device capable of performing excellent stereoscopic display in a plurality of arrangement states without reducing resolution. .
本発明による立体表示装置は、立体視用の左眼用画像と右眼用画像とを時分割表示する表示部と、表示部に向けて画像表示用の光を発するバックライトと、バックライトと表示部との間に配置され、表示部における時分割表示に同期して、バックライトからの光の進行方向を立体視が可能となるように互いに異なる2方向に交互に偏向させる光線方向制御素子とを備えたものである。そして、表示部が、第1の配置状態と第1の配置状態に対して配置方向を表示面に平行な面内で所定角度だけ回転させた第2の配置状態との2つの配置状態に選択的に切り替えての画像表示が可能とされ、光線方向制御素子が、表示部の配置状態が第1の配置状態および第2の配置状態のいずれであっても立体視が可能となるように、バックライトからの光の進行方向を表示部の配置状態に応じた方向に偏向させるようにしたものである。 A stereoscopic display device according to the present invention includes a display unit that displays a left-eye image and a right-eye image for stereoscopic viewing in a time-division manner, a backlight that emits light for image display toward the display unit, and a backlight. A light beam direction control element that is arranged between the display unit and alternately deflects the traveling direction of light from the backlight in two different directions so as to enable stereoscopic viewing in synchronization with time-division display on the display unit It is equipped with. Then, the display unit selects two arrangement states: a first arrangement state and a second arrangement state in which the arrangement direction is rotated by a predetermined angle within a plane parallel to the display surface with respect to the first arrangement state. So that the image display can be switched and the light beam direction control element enables stereoscopic viewing regardless of whether the display unit is in the first arrangement state or the second arrangement state. The traveling direction of light from the backlight is deflected in a direction according to the arrangement state of the display unit.
本発明による立体表示装置では、表示部において、配置方向を第1の配置状態と第2の配置状態とに任意に切り替えて、立体視用の視差画像(左眼用画像および右眼用画像)の時分割表示が行われる。光線方向制御素子では、表示部における時分割表示に同期して、バックライトからの光の進行方向を立体視が可能となるように互いに異なる2方向に交互に偏向させる。光線方向制御素子は、表示部の配置状態が第1の配置状態および第2の配置状態のいずれであっても立体視が可能となるように、バックライトからの光の進行方向を表示部の配置状態に応じた方向に偏向させる。 In the stereoscopic display device according to the present invention, the display unit arbitrarily switches the arrangement direction between the first arrangement state and the second arrangement state, and parallax images for stereoscopic viewing (left eye image and right eye image). The time-sharing display is performed. In the light direction control element, in synchronization with time-division display on the display unit, the traveling direction of light from the backlight is alternately deflected in two different directions so as to enable stereoscopic viewing. The light beam direction control element controls the traveling direction of light from the backlight so that stereoscopic viewing is possible regardless of whether the display unit is in the first arrangement state or the second arrangement state. It is deflected in the direction according to the arrangement state.
本発明の立体表示装置によれば、光線方向制御素子によって、バックライトからの光の進行方向を表示部の配置状態に応じた方向に偏向させるようにしたので、解像度を低下させることなく複数の配置状態で良好に立体表示を行うことができる。 According to the stereoscopic display device of the present invention, the light direction control element deflects the traveling direction of the light from the backlight in the direction according to the arrangement state of the display unit. The stereoscopic display can be performed satisfactorily in the arrangement state.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[立体表示装置の全体構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る立体表示装置の全体構成を示している。
この立体表示装置は、立体視用の視差画像(左眼用画像と右眼用画像)を時分割表示する表示部4と、表示部4に向けて画像表示用の光を発するバックライト2と、バックライト2と表示部4との間に配置された光線方向制御素子1とを備えている。
[Overall configuration of stereoscopic display device]
FIG. 1 shows the overall configuration of a stereoscopic display device according to an embodiment of the present invention.
This stereoscopic display device includes a
光線方向制御素子1とバックライト2と表示部4は、全体として一体化されている。従って、表示部4の配置状態を変えることは、装置全体の配置状態を変えることを意味する。この立体表示装置は、表示部4(装置全体)が第1の配置状態にあるときと、第1の配置状態に対して表示面に平行な面内で所定角度だけ回転させた第2の配置状態にあるときとの2つの配置状態の双方で違和感なく立体視が可能となるように構成されている。
The light
ここで、本実施の形態では、第2の配置状態が、第1の配置状態に対して配置方向を表示部4の表示面に平行な面内で所定角度として90°回転させた状態である場合を例に説明する。すなわち例えば、図10(A)に示したような第1の配置状態での立体表示と、図10(B)に示したような、所定角度として時計回りに90°回転させた第2の配置状態での立体表示とを行う場合を例に説明する。なお、上述したように、図10(A),(B)において、X,Yは、装置の配置空間上の絶対座標軸を示し、X1,Y1は、2次元表示パネル(表示部4)の表示面に平行な面内での座標軸を示す。
Here, in the present embodiment, the second arrangement state is a state in which the arrangement direction is rotated by 90 ° as a predetermined angle in a plane parallel to the display surface of the
表示部4は、透過型の液晶表示であり、バックライト2からの光を画像データに応じて画素ごとに変調させることで2次元的な画像表示を行うものである。表示部4は、第1の配置状態と第2の配置状態との2つの配置状態に任意に選択的に切り替えての画像表示が可能とされている。表示部4は、バックライト2側から順に、第1の偏光板41と、液晶パネル40と、第1の偏光板41の偏光軸に対して互いに直交する偏光軸を有する第2の偏光板41とを備えている。液晶パネル40は、第1の透明基板40Aと第2の透明基板40Bと、これらの透明基板の間に配置された画素部43とを有している。画素部43は、カラー表示に対応した赤色画素43R、緑色画素43G、および青色画素43Bを有している。液晶パネル40は、視差画像を高速に、例えば120Hzの周期で時分割表示するためにTN(Twisted Nematic)液晶やECB(Electrically Controlled Birefringence)液晶を用いることが好ましい。
The
バックライト2は、光源21と、反射フィルム22と、導光板23と、光学フィルム24とを有している。光源21は例えば複数のLEDからなる。光源21は導光板23の一側面に配置されている。反射フィルム22は、導光板23の底面側に設けられており、光源21から発せられた光を導光板23内部で反射させて、上方に導くためのものである。
The
光学フィルム24は、導光板23の上面と光線方向制御素子1との間に配置されている。光学フィルム24としては、例えば液晶表示装置に入射する光の輝度を上昇させる機能を持つ輝度上昇フィルムが配置されている。このような輝度上昇フィルムとしては、例えば3M社(住友スリーエム社)のDBEFを用いることができる。このような輝度上昇フィルムを用いることで、光源21から発せられた光の偏光成分のうち、後述する光線方向制御素子1における第1の偏光板31の偏光方向と同一方向に偏光する光を増加させることができる。
The optical film 24 is disposed between the upper surface of the
バックライト2は、表示部4における時分割表示に同期して点灯状態がオン・オフ制御されるようになっている。バックライト2では、後述する図8(D)に示すように、点灯状態をオン状態にするタイミングを、スイッチング素子(光線方向制御素子1の液晶パネル30)において遮光状態から透過状態へとスイッチング制御するタイミングから所定期間遅延させるような制御が行われるようになっている。
The
[光線方向制御素子1の構成および偏向動作]
光線方向制御素子1は、図2(A),(B)に示したように、表示部4における時分割表示に同期して、バックライトからの光の進行方向を立体視が可能となるように互いに異なる2方向に交互に偏向させるものである。なお、図2(A)は図1に示した立体表示装置においてバックライトの光線方向を左眼側に偏向制御している状態を模式的に示している。図2(B)は図1に示した立体表示装置においてバックライトの光線方向を右眼側に偏向制御している状態を模式的に示している。
[Configuration and Deflection Operation of Light Direction Control Element 1]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the light beam
光線方向制御素子1は、マトリクス状に平面配置された複数のマイクロレンズ5からなるマイクロレンズアレイと、マイクロレンズ5の焦点面近傍において、バックライト2からの光を遮光状態と透過状態とにスイッチング制御するスイッチング素子とを有している。スイッチング素子は、例えば液晶スイッチング素子からなり、図1に示したように、バックライト2側から順に、第1の偏光板31と、液晶パネル30と、第1の偏光板31の偏光軸に対して互いに直交する偏光軸を有する第2の偏光板32とを有している。液晶パネル30は、第1の透明基板30Aと第2の透明基板30Bと、これらの透明基板の間に配置された画素部33とを有している。液晶パネル30は、例えば単純マトリクス方式のパネルである。画素部33は、液晶層をストライプ状の画素電極によって上下から挟んだ構造とされている。ストライプ状の画素電極は、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明な導電膜からなり、上側と下側とで互いに交差するような電極構造として、マトリクス状のスイッチング制御が可能とされている。画素部33はマイクロレンズ5の焦点面近傍に位置している。
The light
光線方向制御素子1は、表示部4の配置状態が第1の配置状態および第2の配置状態のいずれであっても立体視が可能となるように、バックライト2からの光の進行方向を表示部4の配置状態に応じた方向に偏向させるようなっている。光線方向制御素子1はまた、複数のマイクロレンズ5のそれぞれに対応する領域内で各マイクロレンズ5の焦点位置を中心として分割された2つの分割領域ごとに光の制御が可能となっている。そして、2つの分割領域を表示部4における時分割表示に同期して交互に遮光状態と透過状態とに制御するようになっている。かつ、2つの分割領域の分割パターンを表示部4の配置状態に応じて変化させるようになっている。
The light beam
図4(A),(B)は、表示部4の配置状態を第1の配置状態にする場合に適用される分割パターンとスイッチング制御の状態を示している。特に図4(A)は、光線方向制御素子1においてバックライト2の光線方向を左側に偏向制御している状態を模式的に示し、図4(B)は、光線方向を右側に偏向制御している状態を模式的に示している。第1の配置状態にする場合には、図4(A),(B)に示したように、左右方向(図のX1方向)に分割された分割領域33R,33Lが設定される。また、分割領域33R,33Lの境界の中心位置にマイクロレンズ5の焦点位置が来るような配置とする。なお、図4(A),(B)では1つのマイクロレンズ5に対応する部分のみを示している。画面全体としては、分割領域33R,33Lは図のY1方向にストライプ状に延在している。
4A and 4B show division patterns and switching control states that are applied when the arrangement state of the
図4(A)のスイッチング状態では、左側の分割領域33Rが遮光状態とされると共に、右側の分割領域33Lが透過状態とされている。この場合、右側の分割領域33Lを透過した光がマイクロレンズ5を介して左方向に偏向される。図4(B)のスイッチング状態では、右側の分割領域33Lが遮光状態とされると共に、左側の分割領域33Rが透過状態とされている。この場合、左側の分割領域33Rを透過した光がマイクロレンズ5を介して右方向に偏向される。従って、表示部4において左眼用画像を表示しているタイミングに同期して図4(A)のスイッチング状態とすると共に、右眼用画像を表示しているタイミングに同期して図4(B)のスイッチング状態とすることで第1の配置状態での立体視が可能となる。
In the switching state of FIG. 4A, the left divided
図5(A),(B)は、表示部4の配置状態を第2の配置状態にする場合に適用される分割パターンとスイッチング制御の状態を示している。特に図5(A)は、光線方向制御素子1においてバックライト2の光線方向を下側に偏向制御している状態を模式的に示し、図5(B)は、光線方向を上側に偏向制御している状態を模式的に示している。第2の配置状態にする場合には、図4(A),(B)に示したように、上下方向(図のY1方向)に分割された分割領域33U,33Dが設定される。また、分割領域33U,33Dの境界の中心位置にマイクロレンズ5の焦点位置が来るような配置とする。なお、図5(A),(B)では1つのマイクロレンズ5に対応する部分のみを示している。画面全体としては、分割領域33U,33Dは図のX1方向にストライプ状に延在している。
5A and 5B show division patterns and switching control states that are applied when the arrangement state of the
図5(A)のスイッチング状態では、下側の分割領域33Uが遮光状態とされると共に、上側の分割領域33Dが透過状態とされている。この場合、上側の分割領域33Dを透過した光がマイクロレンズ5を介して「下方向」(図の−Y1方向)に偏向される。図5(B)のスイッチング状態では、上側の分割領域33Dが遮光状態とされると共に、下側の分割領域33Uが透過状態とされている。この場合、下側の分割領域33Uを透過した光がマイクロレンズ5を介して「上方向」(図のY1方向)に偏向される。
ここで、第2の配置状態にする場合には、光線方向制御素子1の配置状態は実際には図5(A),(B)の配置状態から、全体が所定角度、例えば時計回りに90°回転した状態となる。この場合、観察者から見ると上述した「下方向」は「左方向」に相当し、「上方向」は「右方向」に相当する。従って、表示部4において左眼用画像を表示しているタイミングに同期して図5(A)のスイッチング状態とすると共に、右眼用画像を表示しているタイミングに同期して図5(B)のスイッチング状態とすることで第2の配置状態での立体視が可能となる。
In the switching state of FIG. 5A, the lower divided
Here, in the second arrangement state, the arrangement direction of the light beam
[光線方向制御素子1の具体的な構成例]
図3は、光線方向制御素子1の具体的な寸法の一例を示している。図3において、n0は空気層の屈折率(1.0)、n1は第1の透明基板30Aおよび第2の透明基板30Bの屈折率(1.49)、n2はマイクロレンズ5の屈折率(1.59)を示している。マイクロレンズ5は、例えばUV硬化アクリル樹脂によって形成されている。第2の透明基板30Bはガラス材料よりなり、その厚みは、おおよそ200μmとなっている。マイクロレンズ5は、半球体状の球面レンズであり、そのレンズ半径Rは108.19μm、レンズの大きさは153μmとなっている。図3の構成例では、マイクロレンズ5は、接着層35を介して液晶パネル30の第2の透明基板30Bの上に複数、マトリクス状に形成され、積層配置されている。第1の偏光板31は、接着層34を介して液晶パネル30の第1の透明基板30Aの下側に積層配置されている。
[Specific Configuration Example of Light Direction Control Element 1]
FIG. 3 shows an example of specific dimensions of the light beam
このような構成により、マイクロレンズ5の焦点面はおおよそ、画素部33に一致する。画素部33を構成するストライプ状の画素電極は、例えば幅が72μmとする。そして、画素部33において、上側にはストライプ状の画素電極を例えばX方向に9um間隔で複数並列配置する。画素部33において液晶層を挟んで下側には同様のストライプ状の画素電極を例えばY方向に9um間隔で複数並列配置する。複数のマイクロレンズ5のそれぞれに対応する領域内で、各マイクロレンズ5の焦点位置(焦点中心)が隣接するストライプ状の画素電極の間に位置するようにする。
With such a configuration, the focal plane of the
[立体表示装置の制御回路および制御動作]
図6は、図1に示した立体表示装置の制御回路の構成例を示している。この立体表示装置は、制御回路として、画像処理部61と、駆動制御部62とを備えている。画像処理部61は、立体視用の左眼用画像と右眼用画像とを含む時分割3D画像データを生成して出力するものである。駆動制御部62は、入力された時分割3D画像データに基づいて、表示部4、光線方向制御素子1、およびバックライト2の同期制御を行うものである。
[Control circuit and control operation of stereoscopic display device]
FIG. 6 shows a configuration example of a control circuit of the stereoscopic display device shown in FIG. This stereoscopic display device includes an
図8(A)〜(D)は、駆動制御部62による同期制御の一例を示している。図8(A)〜(D)では、図7に示したように左眼用画像と右眼用画像とを120Hzの周期で交互に時分割表示する例を示している。図8(A)は、表示部4へのデータ書き込みタイミングの一例を示している。なお、図8(A)では画面の上ラインから下ラインへと順次データ書き込みが行われることを示している。図8(B)は、表示部4側の液晶応答タイミング(図1の液晶パネル40の応答タイミング)の一例を示している。図8(C)は、バックライト2側(光線方向制御素子1)の液晶応答タイミング(図1の液晶パネル30の応答タイミング)の一例を示している。なお、図8(B),(C)では任意のラインでの液晶応答タイミングを示している。図8(D)は、バックライト2における光源21の点灯タイミングの一例を示している。
8A to 8D show an example of synchronous control by the
一般に液晶表示装置ではデータの書き込みから実際に液晶の応答がなされるまでにタイムラグが存在する。このため、図8(B)に示したように、表示部4側の液晶応答タイミングには遅延が生じている。同様に、図8(C)に示したように、光線方向制御素子1での液晶応答タイミングにも遅延が生じている。駆動制御部62は、表示部4と光線方向制御素子1とにおける液晶応答が十分になされたタイミングでバックライト2の光源21の点灯状態をオン状態にする。これにより、左眼用画像と右眼用画像とが混ざって認識される、いわゆるクロストークが発生することを防止することができる。
In general, in a liquid crystal display device, there is a time lag between data writing and actual liquid crystal response. For this reason, as shown in FIG. 8B, there is a delay in the liquid crystal response timing on the
なお、光線方向制御素子1側の液晶パネル30と表示部4側の液晶パネル40との液晶応答速度が、クロストークの問題が生じない程度に非常に高速である場合には、バックライト2側で点灯状態のオン・オフ制御を行わずに常時、点灯状態にしておいても良い。
When the liquid crystal response speed between the
[立体表示装置の効果]
以上のように本実施の形態に係る立体表示装置によれば、光線方向制御素子1によって、バックライト2からの光の進行方向を表示部4の配置状態に応じた方向に偏向させるようにしたので、解像度を低下させることなく複数の配置状態で良好に立体表示を行うことができる。
[Effect of 3D display device]
As described above, according to the stereoscopic display device according to the present embodiment, the light
従来でも、例えばパララックスバリア方式において液晶スイッチング素子による可変バリア方式にすることで、複数の配置状態での立体視が可能である。しかしながら、その場合、可変バリアと2次元表示パネルとの間で精密な位置あわせが必要であるため、製造コストが高くなってしまう。これに対して、本実施の形態に係る立体表示装置によれば、そのようなパララックスバリア方式に較べて、光線方向制御素子1のマイクロレンズ5と液晶パネル30との位置合わせの高い精度は要求されない。また、マイクロレンズ5をフィルム状のシートとして液晶パネル30に貼り付けるような簡単な方法で製造できる。このため、製造コストを抑えることができる。
Conventionally, for example, by using a variable barrier method using a liquid crystal switching element in a parallax barrier method, stereoscopic viewing in a plurality of arrangement states is possible. However, in that case, precise positioning is required between the variable barrier and the two-dimensional display panel, which increases the manufacturing cost. On the other hand, according to the stereoscopic display device according to the present embodiment, the accuracy of alignment between the
また、従来のスキャンバックライト方式では、通常のバックライトに較べて、効率の比率が1/3〜1/4程度低下する。これに対し、本実施の形態に係る立体表示装置によれば、従来のスキャンバックライト方式よりも光利用効率を高くすることができる。本実施の形態に係る立体表示装置では、光線方向制御素子1の液晶パネル30での開口率によって効率が決まるため、通常のバックライトに較べて、効率の比率は1/2程度の低下で済む。
Further, in the conventional scan backlight system, the efficiency ratio is reduced by about 1/3 to 1/4 compared with a normal backlight. On the other hand, according to the stereoscopic display device according to the present embodiment, the light use efficiency can be made higher than that of the conventional scan backlight method. In the stereoscopic display device according to the present embodiment, the efficiency is determined by the aperture ratio of the light beam
<他の実施の形態>
本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、マイクロレンズ5の形状は半球体状(断面形状が円弧状)に限らず、スイッチング素子である液晶パネル30の画素部33の画素形状(分割領域の形状)に応じて種々のものが考えられる。例えば、1つのマイクロレンズ5に対応する画素形状が長方形状であれば、マイクロレンズ5の断面形状は楕円形状であっても良い。また、レンズ底面の形状は円形に限らず、画素形状に応じた形であっても良い、例えば図9に示したように、底面が四角形状であるマイクロレンズ5Aとしても良い。図9では、画素形状が正方形状である場合の例である。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, the shape of the
また例えば、上記実施の形態では、第1の配置状態に対して配置方向を90°回転させた状態を第2の配置状態とし、縦方向と横方向とに表示状態を切り替える例を説明したが、第2の配置状態はこれに限らない。例えば、第2の配置状態が、第1の配置状態に対して斜め方向に傾斜した状態であっても良い。すなわち、例えば、第1の配置状態に対して配置方向を所定角度として45°だけ回転させた状態を第2の配置状態としても良い。この場合、光線方向制御素子1における液晶シャッタの遮光/透過のパターンもそれに応じたものとすれば良い。これにより、縦方向と斜め方向に傾斜した状態での立体表示可能となる。
Further, for example, in the above-described embodiment, the example in which the state in which the arrangement direction is rotated by 90 ° with respect to the first arrangement state is set as the second arrangement state, and the display state is switched between the vertical direction and the horizontal direction has been described. The second arrangement state is not limited to this. For example, the second arrangement state may be a state inclined in an oblique direction with respect to the first arrangement state. That is, for example, a state in which the arrangement direction is rotated by 45 ° with respect to the first arrangement state may be set as the second arrangement state. In this case, the light shielding / transmission pattern of the liquid crystal shutter in the light beam
また、上記実施の形態では、立体表示のみを行う場合について説明したが、本発明による立体表示装置は、通常の2次元表示を行うことも可能である。この場合、表示部4で通常の2次元画像データに基づく表示を行うと共に、光線方向制御素子1において、液晶パネル30の画素部33を全面に亘って透過状態にすれば良い。本発明による立体表示装置によれば、2次元表示を行う場合には、光線方向制御素子1において、バックライト2からの光を全透過させるので、原理的に、立体表示を行う場合のような効率の低下はない。
In the above embodiment, the case where only the stereoscopic display is performed has been described. However, the stereoscopic display device according to the present invention can also perform normal two-dimensional display. In this case, display based on normal two-dimensional image data is performed on the
X,Y,Z…配置空間上の絶対座標軸、X1,Y1…表示面に平行な面内での座標軸、1…光線方向制御素子、2…バックライト、4…表示部、5,5A…マイクロレンズ、21…光源、22…反射フィルム、23…導光板、24…光学フィルム、30…液晶パネル(スイッチング素子)、30A…第1の透明基板、30B…第2の透明基板、31…第1の偏光板、32…第2の偏光板、33…画素部、34,35…接着層、33R,33L,33U,33D…分割領域、40…液晶パネル、40A…第1の透明基板、40B…第2の透明基板、41…第1の偏光板、42…第2の偏光板、43…画素部、43R…赤色画素、43G…緑色画素、43B…青色画素、61…画像処理部、62…駆動制御部。 X, Y, Z: Absolute coordinate axes in the arrangement space, X1, Y1: Coordinate axes in a plane parallel to the display surface, 1 ... Light direction control element, 2 ... Back light, 4 ... Display unit, 5, 5A ... Micro Lens, 21 ... Light source, 22 ... Reflective film, 23 ... Light guide plate, 24 ... Optical film, 30 ... Liquid crystal panel (switching element), 30A ... First transparent substrate, 30B ... Second transparent substrate, 31 ... First 32 ... second polarizing plate, 33 ... pixel portion, 34, 35 ... adhesive layer, 33R, 33L, 33U, 33D ... divided region, 40 ... liquid crystal panel, 40A ... first transparent substrate, 40B ... 2nd transparent substrate, 41 ... 1st polarizing plate, 42 ... 2nd polarizing plate, 43 ... Pixel part, 43R ... Red pixel, 43G ... Green pixel, 43B ... Blue pixel, 61 ... Image processing part, 62 ... Drive control unit.
Claims (8)
前記表示部に向けて画像表示用の光を発するバックライトと、
前記バックライトと前記表示部との間に配置され、前記表示部における時分割表示に同期して、前記バックライトからの光の進行方向を立体視が可能となるように互いに異なる2方向に交互に偏向させる光線方向制御素子と
を備え、
前記表示部は、第1の配置状態と前記第1の配置状態に対して配置方向を表示面に平行な面内で所定角度だけ回転させた第2の配置状態との2つの配置状態に選択的に切り替えての画像表示が可能とされ、
前記光線方向制御素子は、前記表示部の配置状態が前記第1の配置状態および前記第2の配置状態のいずれであっても立体視が可能となるように、前記バックライトからの光の進行方向を前記表示部の配置状態に応じた方向に偏向させる
立体表示装置。 A display unit for time-division display of a left-eye image and a right-eye image for stereoscopic viewing;
A backlight that emits light for image display toward the display unit;
Arranged between the backlight and the display unit, and in synchronism with the time-division display on the display unit, the traveling direction of light from the backlight alternates in two different directions so as to enable stereoscopic viewing. A beam direction control element for deflecting the
The display unit selects two arrangement states: a first arrangement state and a second arrangement state in which the arrangement direction is rotated by a predetermined angle in a plane parallel to the display surface with respect to the first arrangement state. Images can be displayed by switching automatically,
The light beam direction control element travels light from the backlight so that stereoscopic display is possible regardless of whether the display unit is in the first arrangement state or the second arrangement state. A stereoscopic display device that deflects a direction in a direction according to an arrangement state of the display unit.
マトリクス状に平面配置された複数のマイクロレンズと、
前記マイクロレンズの焦点面において、前記バックライトからの光を遮光状態と透過状態とにスイッチング制御するスイッチング素子とを有し、
前記スイッチング素子は、
前記複数のマイクロレンズのそれぞれに対応する領域内で前記各マイクロレンズの焦点位置を中心として分割された2つの分割領域ごとに光の制御が可能であり、前記2つの分割領域を前記表示部における時分割表示に同期して交互に遮光状態と透過状態とに制御するようになされ、かつ、前記2つの分割領域の分割パターンを前記表示部の配置状態に応じて変化させる
請求項1に記載の立体表示装置。 The light beam direction control element is:
A plurality of microlenses arranged in a matrix on a plane;
A switching element that controls switching of light from the backlight between a light shielding state and a transmission state at a focal plane of the microlens;
The switching element is
Light can be controlled for each of the two divided areas divided around the focal position of each of the microlenses within the area corresponding to each of the plurality of microlenses, and the two divided areas are displayed on the display unit. The control unit according to claim 1, wherein the light-blocking state and the light-transmitting state are alternately controlled in synchronization with the time-division display, and the division pattern of the two divided regions is changed according to the arrangement state of the display unit. 3D display device.
前記第1の配置状態のときと前記第2の配置状態のときとで、前記分割パターンを前記所定角度だけ異ならせる
請求項2に記載の立体表示装置。 The switching element is
The stereoscopic display device according to claim 2, wherein the division pattern is changed by the predetermined angle between the first arrangement state and the second arrangement state.
請求項2に記載の立体表示装置。 The backlight is configured to perform on / off control of the lighting state in synchronization with time-division display on the display unit, and switching control from the light shielding state to the transmission state at the switching element is performed. The stereoscopic display device according to claim 2, wherein control for delaying a predetermined period from the timing to perform is performed.
請求項2に記載の立体表示装置。 The stereoscopic display device according to claim 2, wherein the switching element is a liquid crystal switching element including a first polarizing plate, a liquid crystal panel, and a second polarizing plate in order from the backlight side.
前記輝度上昇フィルムは、前記バックライトから発せられた光の偏光成分のうち、前記液晶スイッチング素子の前記第1の偏光板の偏光方向と同一方向に偏光する光を増加させるものである
請求項5に記載の立体表示装置。 Further comprising a brightness enhancement film between the backlight and the liquid crystal switching element,
6. The brightness enhancement film increases light polarized in the same direction as the polarization direction of the first polarizing plate of the liquid crystal switching element among the polarization components of light emitted from the backlight. The stereoscopic display device described in 1.
請求項2に記載の立体表示装置。 The stereoscopic display device according to claim 2, wherein the microlens has a hemispherical shape and a bottom surface of the lens has a quadrangular shape.
請求項1ないし7のいずれか1項に記載の立体表示装置。 The second arrangement state is a state in which the arrangement direction is rotated by 90 ° as the predetermined angle in a plane parallel to the display surface of the display unit with respect to the first arrangement state. The three-dimensional display apparatus of any one of Claims.
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