JP2003177356A

JP2003177356A - ２ｄ／３ｄ兼用ディスプレイ

Info

Publication number: JP2003177356A
Application number: JP2002256815A
Authority: JP
Inventors: Takao Tomono; 孝夫友野
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2003-06-27
Also published as: KR100440956B1; DE10242026A1; US20030063186A1; KR20030022583A

Abstract

(57)【要約】【課題】電源の印加有無に応じて屈折率が変わる電気
光学物質を用いて２Ｄまたは３Ｄに容易に切り換えでき
る２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイを提供する。【解決手段】イメージ形成ディスプレイと、前記イメ
ージ形成ディスプレイの前面に形成され、前記イメージ
形成ディスプレイから発せられる映像を３次元映像に変
えるレンズ部とを立体映像ディスプレイ。ここで、前記
レンズ部は、印加される電源によりその位置に応じて屈
折率を選択的に調節しうる電気光学物質を含み、屈折率
の順次的な変化によりレンズの役割が果たせる液晶層を
含む。これにより、一層進んだ映像情報が要されている
分野、例えば、医学、工学、シミュレーション及び今後
の立体映像テレビ分野において２Ｄまたは３Ｄに容易に
切り換えできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロレンズアレ
イを用いた２次元（２Ｄ）及び３次元（３Ｄ）兼用ディ
スプレイに係り、より詳細には、電源の印加有無に応じ
て屈折率が変わる電気光学物質を用いて２Ｄまたは３Ｄ
に容易に切り換えできる２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイに
関する。

【０００２】

【従来の技術】広い意味で立体画像及び３Ｄ画像を含む
概念である３Ｄ映像を表示する立体映像ディスプレイ
は、各々立体表示方式、視点、観察条件、観察者が別途
の眼鏡着用有無に応じて各種の方式に分類できる。ディ
スプレイから与えられる映像を観察者に立体的に認識さ
せるために主に両眼視差が用いられるが、両眼に相異な
る角度から観察された映像が入力されれば、頭脳の作用
によって空間感を認識しうる。立体映像ディスプレイ方
法は、２眼方式と３次元方式とに大別できる。２眼方式
は、両眼視差を有する２枚の２次元画像を左右両眼各々
に分離して与えて立体的に認識させる方式である。しか
し、これは、２眼方式により撮影された左右画像を表示
するがゆえに、単一方向の視点でしか立体映像を認識し
得ないという短所がある。これに対し、３次元方式は、
物体を多方向で撮影して立体的に画像を表示する。従っ
て、観察する位置を変えた場合、すなわち、多方向で観
察する場合であっても３Ｄ画像が得られるという長所が
ある。

【０００３】多方向で撮影された両眼視差画像を表示す
る３次元画像表示方式には、パララックスパノマラグラ
ム方式、レンチキューラ方式、ＩＰ（ｉｎｔｅｇｒａｌ
ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙｏｒｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ
−ｇｒａｐｈ）方式、スリットスキャン方式などがあ
る。

【０００４】これらの方式のうち、ＩＰ方式は、別途の
観察用眼鏡を必要とせず、しかも、所望の位置において
立体映像を自動的に得ることができるので、３Ｄ映像を
作り出す上で極めて有用である。ＩＰ方式のディスプレ
イはマイクロレンズアレイまたはピンホールアレイなど
を含み、これは医学、工学、シミュレーション等の分野
において汎用されている。

【０００５】図１は、従来の技術による３Ｄ映像具現シ
ステム及びその具現方法を説明するための図である。ま
ず、３Ｄ映像具現システムについて説明すれば、光拡散
層１１２が第１及び第２マイクロレンズアレイ１１１及
び１１３、例えばフライアイレンズの間に形成されてお
り、第２マイクロレンズアレイ１１３と対向して同じ構
成の第３マイクロレンズアレイ１１４がテレビピックア
ップチューブ１１６の光感知層１１５の前面に形成され
る。

【０００６】そして、ディスプレイ１１９は蛍光スクリ
ーン１２０を含み、観客により映像が認知される前面部
に第４マイクロレンズアレイ１２１が形成されている。
ここで、マイクロレンズシステムを通じてカメラにより
撮影された映像を含む３Ｄ信号は、送信部１１７を介し
て受信部１１８に送られる。かかる伝送システムは通常
の信号送受信方式により動作される。受信部１１８を介
して受信された信号はディスプレイ１１９の蛍光スクリ
ーン１２０に映像を形成し、この映像は第４レンズアレ
イ１２１を介して認識される。ここで、このように蛍光
スクリーン１２０に形成された映像は第１，第２及び第
３マイクロレンズアレイ１１１，１１３，１１４を介し
てテレビピクチャチューブ１１６の感光層１１５に形成
された映像と同じである。ディスプレイ１１９に形成さ
れた第４マイクロレンズアレイ１２１はテレビピックア
ップチューブ１１６上に形成されたレンズシステムと同
じ構成を有し、ディスプレイ１１９に対するマイクロレ
ンズシステムの関係は、テレビピックアップチューブ１
１６に対するマイクロレンズシステムのそれと同じであ
る。従って、視聴者は、ディスプレイ１１９の第４レン
ズアレイ１２１の前面においてマイクロレンズシステム
を介して映像を見ることにより、実物の仮想的な立体映
像を認知しうる。

【０００７】しかし、実際にディスプレイが使われるシ
ミュレーションまたは医学分析システムにおいては、か
かる３Ｄ映像に加えて２Ｄ映像がさらに必要となる。し
かし、前記従来の技術による３Ｄ映像ディスプレイによ
っては、２Ｄ映像及び３Ｄ映像を選択的に具現し得ない
という問題点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、前
記従来の技術の問題点を解決するために、２Ｄ映像及び
３Ｄ映像を別途の装置無しに単一のディスプレイ内にお
いて容易に具現しうるディスプレイを提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記従来の
技術の問題点を解決するために、イメージ形成ディスプ
レイと、前記イメージ形成ディスプレイの前面に形成さ
れ、前記イメージ形成ディスプレイから出力される映像
を３次元映像に変えるレンズ部とを含む立体映像ディス
プレイにおいて、前記レンズ部は、印加される電源によ
りその位置に応じて屈折率を選択的に調節しうる電気光
学物質を含み、屈折率の順次的な変化によりレンズの役
割が果たせる液晶層を含むことを特徴とする２Ｄ／３Ｄ
兼用ディスプレイを提供する。

【００１０】本発明において、前記レンズ部は、第１透
明基板と、前記第１透明基板上に形成された下部電極
と、前記下部電極上に形成され、電気光学物質を含む液
晶層と、前記液晶層上に形成された上部電極と、前記上
部電極上に形成された第２透明基板とを含むことが望ま
しい。

【００１１】本発明において、前記下部電極及び前記上
部電極に対して電源を印加しうる電源印加部をさらに含
み、前記イメージ形成ディスプレイは、ＣＲＴ、ＬＣ
Ｄ、プラズマディスプレイまたはＥＬディスプレイを含
むことが望ましい。

【００１２】本発明において、第１透明基板及び前記第
２透明基板は、同一方向に配向処理が施されており、前
記液晶層は、３Ｄモード時に前記下部電極及び前記上部
電極各々を介して選択的に電源が印加され、その位置に
応じて屈折率が次第に変わって前記液晶層がセルフフォ
ーカシングレンズの形状を有することが望ましい。

【００１３】本発明において、前記液晶層の電気光学物
質は、ネマチック物質であることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき、本
発明に係る２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイを詳細に説明す
る。

【００１５】図２は、本発明に係る２Ｄ／３Ｄ兼用ディ
スプレイの断面図である。本発明に係る２Ｄ／３Ｄ兼用
ディスプレイは、イメージ形成ディスプレイ２１と、レ
ンズ部２７及びレンズ部２７に対して選択的に電源を供
給しうる電源供給部（図示せず）を含む。

【００１６】イメージ形成ディスプレイ２１は、通常の
映像ディスプレイであり、その具体例としては、映像を
形成するための高解像度及び狭ピッチを有するテレビ、
モニター、ＬＣＤ、プラズマディスプレイ、ＥＬディス
プレイ等がある。従って、イメージ形成ディスプレイ２
１は、映像信号を入力されてそのまま出力するものであ
って、通常の映像具現媒体であれば、特別な制限無しに
使用可能である。

【００１７】レンズ部２７は、イメージ形成ディスプレ
イ２１の前面に位置し、イメージ形成ディスプレイ２１
から出力される映像を３次元映像に変える役割を果た
す。ここで、レンズ部２７は、第１透明基板２２と、前
記透明基板上に形成された下部電極２３と、前記下部電
極上に形成された液晶層２４と、液晶層２４上に形成さ
れた上部電極２５及び前記上部電極上に形成された第２
透明基板２６を含む。また、基板２２，２６の間、及び
上部電極２３及び下部電極２５の間には絶縁層がさらに
介在される場合もある。

【００１８】下部電極２３及び上部電極２５は、第１透
明基板２２及び第２透明基板２６と同様に透光性材料、
例えばＩＴＯ（Ｉｎ，Ｓｎ，Ｏｘｉｄｅ）から形成でき
る。

【００１９】下部電極２３及び上部電極２５はライン状
に交差形成され、下部電極２３及び上部電極２５の幅は
イメージ形成ディスプレイ２１のピクセルに応じて決ま
る。これにより、液晶層２４の電源印加部分がイメージ
形成ディスプレイ２１のピクセル単位に合わせて調節可
能になる。

【００２０】本発明に係る２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイ
を特徴づける液晶層２４は、外部電源により屈折率が変
わる電気光学物質から形成される。例えば、米国特許第
４，０３７，９２９号公報に記載されているネマチック
物質から形成される。液晶層２４に対して公知の技術に
よる配向処理を施し、液晶層２４の電気光学物質を平面
方向に配向させる。これにより、図２に示されたよう
に、電源が印加されていない状態では液晶層２４の電気
光学物質が全体的に同一方向に配向される。そして、こ
のような液晶層２４に対して電源が印加されれば、例え
ばネマチック物質の場合、屈折率が１．５２から１．７
５へと変わる。このような屈折率の変化に伴い光透過量
が変わる。

【００２１】次に、本発明に係る２Ｄ／３Ｄ兼用ディス
プレイの２Ｄ映像及び３Ｄ映像の具現方法について説明
する。

【００２２】図３を参照し、３Ｄ映像の具現方法の一実
施形態について説明する。まず、外部電源供給部により
電源が印加されれば、下部電極３３及び上部電極３５を
介して前記液晶層に電源が印加される。この時、下部電
極３３への印加電源の大きさを異にする。これは上部電
極３５の場合にも同様である。上部電極３３及び下部電
極３５への印加電源の大きさを異にすれば、液晶層３４
の各部位ごとへの印加電源の大きさが異なってくる。よ
って、液晶層３４の電気光学物質の配向方向が各部位ご
とに異なってくる。

【００２３】図３は、このように上部電極３３及び下部
電極３５への印加電源を異にする場合に液晶層３４の配
向方向が変わる例を示している。これを参照すれば、３
ｈは電源を印加しなかった部位であり、この時にはイメ
ージ形成ディスプレイ３１による光透過量が極めて小で
ある。そして、３ａ及び３ｏは前記電気光学物質の配向
方向の変化が最も多く得られる大きさの電源を印加した
ものであり、垂直方向に変わった。この場合には、イメ
ージ形成ディスプレイ３１から発せられる光透過量が最
も多い。すなわち、前記電源の印加により前記液晶層の
各部位ごとに光透過量が異なってくるのである。このよ
うな原理に基づき、液晶層の３ａ領域から３ｏ領域まで
を一つのレンズとして仮定でき、このようにして具現さ
れたレンズをセルフフォーカシングレンズまたはＧＲＩ
Ｎ（ＧＲａｔｅｄＩＮｄｅｘ）レンズと呼ぶ。よっ
て、受信された映像をイメージ形成ディスプレイ３１を
介して前記レンズの役割を与える液晶層３４により３Ｄ
映像として具現しうる。

【００２４】前記の如き原理により各種のレンズを具現
しうる。すなわち、図４Ａのように、フライアイレンズ
またはレンチキューラレンズを具現しうる。前述の通
り、レンズ部３７の下部電極３３及び上部電極３５を介
して液晶層３４に印加される電源の大きさを少しずつ異
にすれば、液晶層３４の各部位における透光量が異なっ
て液晶層３４がセルフフォーカシング形状を有し、これ
により液晶層３４がレンズとして機能しうる。従って、
レンズの形状は特別の形状に限定されることなく、その
大きさ及び形状が調節可能である。

【００２５】そして、２Ｄ映像の具現は、イメージ形成
ディスプレイ２１，３１から出力される映像そのものを
前記レンズ部によりろ過することなく通過させることに
よりなされる。すなわち、レンズ部２７，３７の下部電
極２３，３３及び上部電極２５，３５に印加される電源
を同一に維持すれば、液晶層２４，３４はガラス板のよ
うな役割を果たすだけであり、別途の位置における光透
過量を同一にすることにより２Ｄ映像は容易に具現され
る。

【００２６】従って、このような外部電源の印加有無に
応じて、両透明基板３２，３６間の屈折率を一致させて
液晶層３４を形成する。そして、液晶層３４への印加電
源の大きさを各電極ごとに別々にして印加すれば、液晶
層３４への印加電源の大きさも互いに異なってくる。こ
れにより、光透過量にも違いが出る。このように、液晶
層の各部位への印加電源の大きさを調節して反復的に印
加すれば、液晶層３４はセルフフォーカシングレンズの
ように一種のレンズの機能を行える。よって、同一のデ
ィスプレイ内においてレンズ部３７への印加電源の大き
さを調節することにより、２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイ
を具現しうる。

【００２７】前述の如き原理により各種のレンズを具現
しうる。図４Ａは、本発明の一実施形態によるレンズ部
４２の液晶層がレンチキューラレンズの機能を行うこと
を示すものであり、４枚のレンチキューラレンズが形成
されていることを陰影を変えて示している。そして、図
４Ｂは、本発明の他の実施形態によるレンズ部４２がフ
ライアイレンズの機能を行うことを示すものであり、１
６枚の単位フライアイレンズが形成されていることを陰
影を変えて示している。前記図４Ａ及び前記図４Ｂの実
施形態はどちらも、上部電極及び下部電極に印加される
電源を選択的に調節すれば容易に得られる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、一
層進んだ映像情報が要されている分野、例えば、医学、
工学、シミュレーション及び今後の立体映像テレビ分野
において２Ｄまたは３Ｄに容易に切り換えできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術による３次元映像ディスプレイの構
造図である。

【図２】本発明に係る２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイの断
面図である。

【図３】本発明に係る２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイにお
いて、３Ｄ映像を具現する原理を説明するための断面図
である。

【図４Ａ】本発明に係る２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイに
おいて、前記レンズ部がレンチキューラレンズの機能を
行うことを示す分解斜視図である。

【図４Ｂ】本発明に係る２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイに
おいて、前記レンズ部がフライアイレンズの機能を行う
ことを示す分解斜視図である。

【符号の説明】

２１，３１，４１イメージ形成ディスプレイ２２，３２第１透明基板２３，３３下部電極２４，３４液晶層２５，３５上部電極２６，３６第２透明基板２７，３７，４２レンズ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イメージ形成ディスプレイと、前記イメージ形成ディスプレイの前面に形成され、前記
イメージ形成ディスプレイから出力される映像を３次元
映像に変えるレンズ部とを含む立体映像ディスプレイに
おいて、前記レンズ部は、印加される電源によりその位置に応じ
て屈折率を選択的に調節しうる電気光学物質を含み、屈
折率の順次的な変化によりレンズの役割が果たせる液晶
層を含むことを特徴とする２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレ
イ。
【請求項２】前記レンズ部は、第１透明基板と、前記第１透明基板上に形成された下部電極と、前記下部電極上に形成され、電気光学物質を含む液晶層
と、前記液晶層上に形成された上部電極と、前記上部電極上に形成された第２透明基板とを含むこと
を特徴とする請求項１に記載の２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプ
レイ。
【請求項３】前記下部電極及び前記上部電極に対して
電源を印加しうる電源印加部をさらに含むことを特徴と
する請求項２に記載の２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイ。
【請求項４】前記イメージ形成ディスプレイは、ＣＲ
Ｔ、ＬＣＤ、プラズマディスプレイまたはＥＬディスプ
レイを含むことを特徴とする請求項２に記載の２Ｄ／３
Ｄ兼用ディスプレイ。
【請求項５】第１透明基板及び前記第２透明基板は、
同一方向に配向処理が施されていることを特徴とする請
求項２に記載の２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプレイ。
【請求項６】前記液晶層は、３Ｄモード時に前記下部
電極及び前記上部電極各々を介して選択的に電源が印加
され、その位置に応じて屈折率が次第に変わって前記液
晶層がセルフフォーカシングレンズの形状を有すること
を特徴とする請求項２に記載の２Ｄ／３Ｄ兼用ディスプ
レイ。
【請求項７】前記液晶層の電気光学物質は、ネマチッ
ク物質であることを特徴とする請求項２に記載の２Ｄ／
３Ｄ兼用ディスプレイ。