JPH03230699A - 立体画像カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、両眼視差を利用した立体画像表示装置に関す
るものである。

従来の技術 近年、立体画像表示方式に関する研究開発が盛んになっ
てきている。これまで両眼視差を用いた２眼式立体画像
表示装置が発表されており、その中で大きく分けて第１
表に示すようにのぞき式、眼鏡式、眼鏡なし弐に分類さ
れる。

第 表 次に上記方式について説明する。

■のぞき式 この方式は大きく分けて第５図に示すミラ一方式と第６
図に示すレンズ方式とがある。このうちミラ一方式のも
のは、左眼用テレビカメラ１で撮影された画像を左眼用
ブラウン管２に、また右眼用テレビカメラ３て撮影され
た画像を右眼用ブラウン管４にそれぞれ映写し、これを
両ブラウン管２．４の中間に設けられた２枚の鏡５で画
像を合成し、正面に設置されたのぞき窓６から観察する
ことにより立体画像を得るものである。また、レンズ方
式のものは、同様に左眼用テレヒカメラ］で撮影された
画像を左眼用ブラウン管２に、また右眼用テレビカメラ
３で撮影された画像を右眼用ブラウン管４にそれぞれ映
写して、これを各ブラウン管の正面に配されたレンズ７
．８で合成し、これを正面から観察することにより立体
画像を得るものである。

■眼鏡式 この方式は大きく分けて第７図に示す偏光方式と第８図
に示す時分割方式とがある。このうち偏光方式のものは
、左眼用テレビカメラ１で撮影された画像を、全面に第
１偏光フイルタ９が配された左眼用ブラウン管２に映写
する。また右眼用画像を、前記第１偏光フイルタと直交
する第２偏光フイルタ１０が全面に配された右眼用ブラ
ウン管４にそれぞれ映写し、これらの画像をハーフミラ
−１１で合成している。そして、左眼および右眼の偏光
方向が互いに直交関係にある偏光眼鏡１２をかけてこの
画像を観察することにより立体として惑することができ
る。また、時分割方向のものは左眼用テレビカメラ１で
撮影された画像と、右眼用テレビカメラ３で撮影された
画像とを、時分割変換装置１３を用いて、ブラウン管１
４上に極めて短い周期毎に左右の画像を交互に表示する
。

この画像信号に同期して液晶などを用いたシャッター眼
鏡１６を開閉すれば、立体画像を得ることができる。

■眼鏡なし式 この方式は大きく分けて第９図に示すバララックス・ス
テレオグラム方式と第１０図に示すレンティキュラ・レ
ンズ方式とがある。このうちバララックス・ステレオグ
ラム方式のものは、左眼用テレビカメラ１で撮影された
画像を左眼用プロジェクタ１７で投影し、また右眼用テ
レビカメラ３で撮影された画像を右眼用プロジェクタ１
８で投影する。これを、各プロジェクタの正面に配され
た細かい短冊状の第１スリツト１つを介して、スクリー
ン２０上に投影している。そして、第２のスリット２１
を介して視点２２ａ、２２ｂから観察すると立体画像が
確認できる。

また、レンティキュラ　レンズ方式のものは、２枚のレ
ンティキュラ　レンズ２３．２４の間にスクリーン２５
を設け、プロジェクタ１７．１８を用いて左右の２種の
画像をスクリーン２５上に投影している。そして、プロ
ジェクタ１７．１８の反対側の第１および第２の視点２
６．２７から見ると左右の画像がそれぞれ確認でき、両
視点の距離を両眼の距離とほぼ等しくすることにより立
体画像を得ることができる。

発明が解決しようとする課題 上記各従来技術においては、ブラウン管を使用している
ことから表示装置が非常に大型になるという問題点かあ
った。さらに、眼鏡式では偏光眼鏡をかけるという煩わ
しさかあり、特に時分割方式の場合は、シャッター眼鏡
が本体とコードで接続されていることから、自由に場所
を動いて見ることができないという問題点があった。

本発明の目的は、小型でかつ専用の眼鏡等が不要である
立体画像カラー表示装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、画像を表示する透過型液晶表示パネルであっ
て、 前記画像は複数のカラー画素によって形成されており、 前記各カラー画素は水平方向に一定の順序で複数の原色
表示用の画素に分割され、かつ、垂直方向に前記各原色
表示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右側画素用および左側画素用の液
晶層に２分割されて表示される、そのような液晶表示パ
ネルと、 前記各原色表示用の画素に対応した幅を有し、垂直方向
に平行に延びる複数のストライプ状パターンによって形
成され、前記各原色表示用画素からの光のうち前記各原
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、前記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レンズ
からなるレンチィキュラ　レンズ　アレイが形成され、
前記右側画素用および左側画素用の液晶層を透過した光
を、右側および左側の視点に対応した画像としてそれぞ
れ表示するレンテイキュラ　レンズとを含むことを特徴
とする立体画像カラー液晶表示装置である。

また本発明は、画像を表示する透過型液晶表示パネルで
あって、 前記画像は複数のカラー画素によって形成されており、 前記各カラー画素は水平方向に一定の順序で複数の原色
表示用の画素に分割され、かつ、垂直方向に前記各原色
表示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右側画素用および左側画素用の液
晶層に２分割されて表示される、そのような液晶表示パ
ネルと、 前記各原色表示用の画素に対応した幅を有し、垂直方向
に平行に延びる複数のストライプ状パターンによって形
成され、前記各原色表示用画素を透過した光のうち前記
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、 前記右側画素用の液晶層を透過した光を左側の視点に対
して遮蔽し、左側画素用の液晶層を透過した光を右側の
視点に対して遮蔽するスリットとを含むことを特徴とす
る立体画像カラー液晶表示装置である。

作　　用 本発明に従えば、液晶表示パネルのカラー画像は複数の
原色表示用の画素と各原色を選択的に透過するマイクロ
カラーフィルタとによって形成される。各原色表示用の
画素は右側画素用と左側画素用とに２分割された液晶層
によって形成される。

右側画素用および左側画素用の液晶層を透過した光は、
レンテイキュラ・レンズに含まれもレンティキュラ・レ
ンズ・アレイによって、右側および左側の視点にそれぞ
れ対応した画像として表示される。したがって、観察者
は両眼視差によって、表示されたカラー画像を立体画像
として見ることができる。

また５本発明に従えば、液晶表示パネルのカラ−画像は
複数の原色表示用の画素と各原色を選択的に透過するマ
イクロカラーフィルタとによって形成される。各原色表
示用の画素は右側画素用と右側画素用とに２分割された
液晶層によって形成される。

右側画素用および左側画素用の液晶層を透過した光は、
スリットによって、右側の視点に対しては左側画素用の
光が、左側の視点に対しては右側画素用の光が、それぞ
れ遮蔽されて画像表示される。したかつて、観察者は両
眼視差によって、表示されたカラー画像を立体画像とし
て見ることができる。

実施例 本発明の実施例について第１図〜第４図によって説明す
る。各国は、１つの液晶パネルを構成する１力ラー画素
について示し、対応する部分は同一符号を付す。また、
図解を明瞭にするために、断面部分には斜線を施さない
で示す。

第１図は本発明にかかわる立体画像カラー液晶表示装置
の第１の実施例を示す断面図である。観察者側の視点３
４Ｒ，３４Ｌと光源３７との間に液晶表示パネル４０が
介在する。液晶表示パネル４０と視点３４Ｒ，３４Ｌと
の間にはレンティキュラ　レンズ３３が設けられている
。光源３７は、可視光の全波長にわたって光を放射する
。液晶表示パネル４０は、２枚のガラス基板４７．４８
間に形成される。光源３７例のガラス基板４７には、視
点３４Ｒ，３４Ｌ側の表面４７ａ上に、左右の画像を表
示させるために２分割された画素ｔ！２９Ｒ，２９Ｌが
それぞれ形成されている。ガラス基板４８には、光源３
７側の表面４８ａ上に、各画素毎に赤色用、緑色用およ
び青色用のマイクロカラーフィルタ３１Ｒ，３１Ｇ、３
１Ｂが、第１図の紙面に垂直な方向に延びるストライプ
状にそれぞれ形成されている。各マイクロカラーフィル
タ３１Ｒ，３１Ｇ、３１Ｂは、各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３１．　Ｒ１３１，Ｇ、３１Ｂ
は透明電極３２によって覆われている。透明電４ｉ１ｉ
　３２と右側画素用および左側画素用の電１２９Ｒ，２
９Ｌとの間には液晶３０が封入されて、右側画素用およ
び左側画素用の液晶層３０Ｒ，３０Ｌがそれぞれ形成さ
れている。レンティキュラ・レンズ３３は、光源３７側
に平面状の表面３３ａが形成され、視点３４Ｒ，３４Ｌ
側に各マイクロカラーフィルタ３１Ｒ，３１Ｇ、ＢＩＢ
の幅と同程度の幅を有し、概略的に弓形状の断面で、第
１図の紙面と垂直な方向に延びる、平行な複数の円筒状
レンズからなるレンティキュラ・レンズ・アレイ３５が
形成される。

本実施例の動作を、緑の画素についての右側画素用電極
２９Ｒと透明電極３２との間で電圧駆動された場合を想
定して説明する。右側画素用の液晶層３０Ｒに印加され
る画像信号電圧に応じて右側画素用の液晶層３０Ｒの光
の透過率が強度変調を受けて変化する。観察者側の右側
の視点３４Ｒから見ると、光源３７からの光が緑色用マ
イクロカラーフィルタ３１Ｇ、およびレンティキュラ・
レンズ３３を通り、右側画素用の液晶層３０Ｒによって
形成される画像が緑に着色して見える。

同様に、左側の視点３４Ｌから見ると左側画素用の液晶
層３０Ｌによって形成される画像が緑に着色して見える
。赤色および青色についても同様である。ここでレンテ
ィキュラ　レンズ３３を液晶パネル４０の全面にわたっ
て設けることにより、左側の視点３４Ｌからは左眼用画
像、そして右側の視点３４Ｒからは右眼用画像しか見え
ないように選択できる。

本発明にかかわるレンティキュラ・レンズ３３の形成法
としては次のような方法が考えられる。

■プラスチック、あるいはガラスを金型によって成型す
る。

■ある種の感光性樹脂にパターン状に露光し、非露光部
から露光部に未反応のモノマーが移動し、露光部が盛り
上がるという現象を利用し、レンティキュラ・レンズを
形成する。

■熱可塑性樹脂をフォトリソ法によりストライプ状にパ
ターン化し、その後、軟化点以上の温度に昇温して流動
性を持たせ、エッチのダレを起こさせレンティキュラ　
レンズを形成する。

■怒光性樹脂にプロキシミティ露光を行い、パターンの
エッヂのボケに応じて光反応物の量の分布を持たせレン
ティキュラ　レンズを形成する。

■８光性樹脂に強度分布を持った光を照射し、光の強度
に応した屈折率分布のパターンを形成する。

■選択イオン拡散により屈折率分布のパターンを形成す
る。

■感光性ガラスに光照射して、結晶化に伴う収縮を利用
してレンティキュラ　レンズを形成する。

本実施例では、上記形成法のうち■の形成法によってガ
ラスを成型したレンティキュラ　レンズ３３を採用した
が、■以外の形成法によるものでも充分使用できる。

次にガラス基板４８とレンテイキュラ　レンズ３３の貼
り合わせについて述べる。マイクロカラーフィルタ３１
Ｒ，３１Ｇ、３１Ｂのストライプ状パターンとレンティ
キュラ　レンズ　アレイ３５との位置きわせを行った後
、図示しない透明な光学用の接着剤て貼り合わせる。光
学用の接着剤として、その屈折率かカラス基板４８の屈
折率とほぼ同等な接着剤を選ぶことにより、界面での反
射損失を少なくすることができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す断面図である。本
発明の液晶表示パネル４１はレンティキュラ　レンズに
直接カラーフィルタを形成したものを含む。レンティキ
ュラ・レンズ３３の表面３３ａ上に無機材料、あるいは
有機材料から成るマイクロカラーフィルタ３１Ｒ，３１
Ｇ　　３１Ｂが形成されている。このようにレンティキ
ュラ　レンズ３３とマイクロカラーフィルタ３１Ｒ３１
Ｇ、３１Ｂのモノリシック化を図ることにより、第１の
実施例と同様な動作ができ、しかもレンティキュラ・レ
ンズ３３とマイクロカラーフィルタ３１Ｒ，３１Ｇ、３
１Ｂとの界面での反射損失を抑え、画像の明るさを改善
することができる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す断面図である。本
実施例の液晶表示パネル４２は、上記レンティキュラ・
レンズの形成法のうち■の選択イオン拡散により屈折率
分布を得る方法を採用したレンティキュラ　レンズ３３
を含む。ここでは、まずカラス基板上に所望のパターン
のメタルマスクを形成し、熔融塩中に浸漬し選択的にイ
オンを拡散してレンズ効果を持たせてレンティキュラレ
ンズ・アレイ３５を形成するものである。この方法では
レンティキュラ・レンズ　アレイ３５の表面であるレン
ズ面３５ａが比較的平坦であることから、レンティキュ
ラ・レンズ３３の製造時に平坦化のためのプロセスを通
す必要はなく、このレンズ面３５ａに直接マイクロカラ
ーフィルタ３ＩＲ，３１Ｇ、３１Ｂを形成することが可
能である。こうしてイオン拡散によるレンチィキュラレ
ンズ　アレイ３５が形成された後、このレンズのパター
ンに合わせてマイクロカラーフィルタ３ＩＲ，３１Ｇ、
３１Ｂを形成する。マイクロカラーフィルタ３１Ｒ，３
１Ｇ、３１Ｂとしては、無機材料から成る干渉フィルタ
のほかに、着色有機顔料を樹脂中に分散させた顔料分散
カラーフィルタなどが用いられる。第２の実施例ではマ
イクロカラーフィルタ３１Ｒ，３１Ｇ、３１Ｂを形成す
るとき、レンティキュラ　レンズ３３の視点３４Ｒ，３
４Ｌ側のレンズ面３５ａを保護する必要があるのに対し
、本実施例では、レンズ面３５ａ上にマイクロカラーフ
ィルタ３１Ｒ，３１Ｇ、３１Ｂを形成することからその
手間を省ける。またマイクロカラーフィルタ３１Ｒ，，
３１Ｇ、３１Ｂとレンティキュラ、レンズ３３を一体化
することにより反射損失が抑えられる。動作については
、第１および第２の実施例と同様に右側画像用液晶層３
０Ｒに現れる画像がレンテイキュラ・レン７′３３、マ
イクロカラーフィルタ３１Ｇを介して右側の視点３４Ｒ
より観察される。左側画像用液晶層３０Ｌについても同
様であるので、液晶層３０Ｒ３０しに右眼および左眼に
対応した画像が表示されることによって、両方の視点３
４Ｒ，３４Ｌか４、見ると立体画像として認識される。

第４図は本発明の第４の実施例を示す断面図である。本
実施例はレンテイキュラ・レンズグ）代わりに、ガラス
基板４Ｓの裏面４８　ｂ上を、第４図の紙面に垂直な方
向に延びる複数の平行な短冊状のスリット３６を設け、
左眼および右眼用の画像の切換えを行っている。各スリ
ット３６は、右側画素用の液晶層３０Ｒを介する光源３
７からの光を左側の視点３４Ｌに対して遮蔽し、左側画
素用の液晶層３０Ｌを介する光源３７からの光を右側の
視点３４Ｒに対して遮蔽するように配置される。

第１〜第３の実施例と同様に、液晶層３０Ｒ，３０Ｌに
画像信号が印加されると、その電圧に応じて液晶層３０
Ｒ，３０Ｌの透過率が強度変調をそれぞれ受けて変化す
る。それを右側の視点３４Ｒより見ると、左側画素用液
晶層３０Ｌによる左眼用の画像はスリット３６で遮蔽さ
れ、右側画素用液晶層３０Ｒによる右眼用の画像しか見
ることができない。左側の視点３４Ｌからは、左眼用の
画像のみを見ることになる。また、短冊状のスリット３
６は、第１の実施例におけるレンティキュラレンズ３３
と同様にマイクロカラーフィルタ３１Ｒ，３１Ｇ、３１
．Ｂ側のカラス基板４８の裏面４８ｂ上に、あるいはガ
ラス基板４８と離れた位置に設けてもよいが、反射によ
る損失を抑えるためにはガラス基板４８上に設けたほう
がよい。

発明の効果 本発明によれば、ブラウン管を使用したプロジェクタを
用いないので、表示装置を小型化して、軽量、コンパク
トな立体画像表示装置を実現することができる。

また専用眼鏡等を用いる必要がないので、眼鏡をかける
という煩わしさがなく、観察者は自由に移動することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す断面図、第３図は本発明の
第３グ）実施例を示す断面図、第４図は本発明の第４の
実施例を示す断面図、第５図〜第］Ｏ図は従来の立体画
像表示装置を説明するための構成図である。 ２９　Ｒ右側画素用電極、２つし一幇側画素用電極、３
ＯＲ右側画素用液晶層、３０Ｌ　・左側画素用液晶層、
３１Ｒ・・・赤色用マイクロ力ラーフノル々、３］Ｇ　
・緑色用マイクロカラーフィルタ、３１Ｂ・・青色用マ
イクロカラーフィルタ、３２・・・透明電極、３３・・
レンティキュラ　レンズ、３４Ｒ・・・右側の視点、３
４Ｌ・左側の視点、３５・レンティキュラ　レンズ　ア
レイ、３６・・スリット、３７・・・光源、４０，４１
．４２・液晶表示パネル、４７．４８・・・ガラス基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像を表示する透過型液晶表示パネルであって、 前記画像は複数のカラー画素によって形成されており、 前記各カラー画素は水平方向に一定の順序で複数の原色
   表示用の画素に分割され、かつ、垂直方向に前記各原色
   表示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右側画素用および左側画素用の液
   晶層に２分割されて表示される、そのような液晶表示パ
   ネルと、 前記各原色表示用の画素に対応した幅を有し、垂直方向
   に平行に延びる複数のストライプ状パターンによって形
   成され、前記各原色表示用画素からの光のうち前記各原
   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、前記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、
   前記右側画素用および左側画素用の液晶層を透過した光
   を、右側およ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・レンズとを含むことを特徴
   とする立体画像カラー液晶表示装置。
2. （２）画像を表示する透過型液晶表示パネルであって、 前記画像は複数のカラー画素によって形成されており、 前記各カラー画素は水平方向に一定の順序で複数の原色
   表示用の画素に分割され、かつ、垂直方向に前記各原色
   表示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右側画素用および左側画素用の液
   晶層に２分割されて表示される、そのような液晶表示パ
   ネルと、 前記各原色表示用の画素に対応した幅を有し、垂直方向
   に平行に延びる複数のストライプ状パターンによつて形
   成され、前記各原色表示用画素を透過した光のうち前記
   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、 前記右側画素用の液晶層を透過した光を左側の視点に対
   して遮蔽し、左側画素用の液晶層を透過した光を右側の
   視点に対して遮蔽するスリットとを含むことを特徴とす
   る立体画像カラー液晶表示装置。