JP4011132B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本明細書で開示する発明は、3次元画像や異なる2種類の画像を同一画面上に表示することができる表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より異なる偏光状態を利用して右目用の画像と左目用の画像とを分離して認識し、3次元画像を得る方法が知られている。また、2つの投影装置を利用して右目用の画像と左目用の画像とを形成し、それらを右目と左目とで独立に見ることによって3次元画像を得る技術が知られている。(産業図書 増田千尋著 3次元ディスプレイ参照)
【0003】
このような構成を実現するに当たっては、その構成が複雑化し、その生産コストが高くなったり、信頼性が低下してしまうという問題がある。
【0004】
また全体の構成が複雑化および大型化してしまうので、各種表示手段として手軽に応用しようとすることが困難であった。例えば、その表示手段をゲーム機に応用したり、公共施設の表示装置に応用したり、医療用に利用したりとすることが簡単にはできなかった。即ち、装置自体が複雑で大型なのでその汎用性が低かった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本明細書で開示する発明は、安価で信頼性が高く、また汎用性に優れた3次元画像が表示できる表示装置を提供することを課題とする。また、3次元画像の表示と同様な原理により、2つの異なる画像を同時に1つの画面に表示することができる構成を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本明細書で開示する発明の一つは、
第1の液晶パネルおよび第2の液晶パネルと、
前記2つの液晶パネルからの画像を同一投影面に重ねて投影する手段と、
を有し、
前記2つの液晶パネルは、光源側から第1の偏光板と第2の偏光板とを有し、
前記第1の液晶パネルの第1の偏光板の偏光方向と前記第2の液晶パネルの第2の偏光板の偏光方向とが同一または概略同一であることを特徴とする。
【0007】
上記構成は図2に示すように2つの液晶パネル(図2の場合は同一基板を用いて2つの液晶パネルが集積化されている)のそれぞれの偏光板が図の矢印の向きで示されるような関係になっていることを特徴とする。
【0008】
図2において、矢印204と205が第1の偏光板の偏光方向に相当し、矢印206と207が第2の偏光板の偏光方向に相当する。上記発明で特徴とするのは、一方の液晶パネルの第1の偏光板204と他方の液晶パネルの第2の偏光板207の偏光方向は同一または概略同一であるということである。
【0009】
上記構成の具体的な構成のなかで最も簡単なものは、全く同一の液晶パネルを2つ容易し、一つを90°回転させて配置し、2つの液晶パネルからの画像を光学系を用いて適当な投影面上で合成する構成である。
【0010】
この場合例えば、一方の画像を右目用とし、他方の画像を左目用とする。そして、右目と左目とで90°異なる画像を見ることができる特殊な眼鏡でもって見ることにより、立体画像を見ることができる。
【0011】
また上記の構成の具体的な一例としては、後述する図1や図7に示す構成を挙げることができる。図1や図7に示す構成は、同一基板上にそれぞれ画像を形成できるアクティブマトリクス領域が集積化された、いわば複数の液晶パネルを複合化した構成を有する点でさらに顕著な特徴を有する。
【0012】
他の発明の構成は、
第1の液晶パネルおよび第2の液晶パネルと、
前記2つの液晶パネルからの画像を同一投影面に重ねて投影する手段と、
を有し、
前記2つの液晶パネルは、光源側から第1の偏光板と第2の偏光板とを有し、
前記第1の液晶パネルの第2の偏光板の偏光方向と前記第2の液晶パネルの第2の偏光板の偏光方向とが90°または概略90°異なっていることを特徴とする。
【0013】
上記構成の具体的な例を図2に示す。図2には、2つのアクティブマトリクス領域が集積化された液晶パネルにおいて、第1の液晶パネルに相当する部分の第2の偏光板の偏光方向206と第2の液晶パネルに相当する部分の第2の偏光板の偏光方向207の向きが互いに90°異なっている構成が示されている。
【0014】
他の発明の構成は、
同一基板を利用して集積化された複数のアクティブマトリクス領域と、
前記同一基板上に形成された複数のアクティブマトリクス領域の水平走査制御を複数のアクティブマトリクス領域に対して共通に行う水平走査制御回路と、
を有し、
前記複数のアクティブマトリクス領域上に配置される配向膜はその配向方向が90°異なった2群に区分されることを特徴とする。
【0015】
上記構成の具体的な例を図7に示す。図7に示す構成では、同一基板上に集積化されたアクティブマトリクス領域703〜705の水平走査を共通の水平走査制御回路701で行う構成が示されている。
【0016】
また図7には、アクティブマトリクス領域703〜705上に配置される配向膜の配向方向と、アクティブマトリクス領域706〜708上に配置される配向膜の配向方向とが90°異なっている構成が示されている。
【0017】
他の発明の構成は、
同一基板を利用して集積化された複数のアクティブマトリクス領域と、
前記同一基板上に形成された複数のアクティブマトリクス領域の垂直走査制御を複数のアクティブマトリクス領域に対して共通に行う垂直走査制御回路と、
を有し、
前記複数のアクティブマトリクス領域上に配置される配向膜はその配向方向が90°異なった2群に区分されることを特徴とする。
【0018】
上記構成の具体的な構成は、図1または図7に示される。
【0019】
他の発明の構成は、
同一基板を利用して集積化された複数のアクティブマトリクス領域と、
前記同一基板上に形成された複数のアクティブマトリクス領域の水平走査制御および垂直走査制御を複数のアクティブマトリクス領域に対してそれぞれ共通に行う水平走査制御回路および垂直走査制御回路と、
を有し、
前記複数のアクティブマトリクス領域上に配置される配向膜はその配向方向が90°異なった2群に区分されることを特徴とする。
【0020】
上記構成の具体的な例は図7に示される。
【0021】
【実施例】
〔実施例1〕
本実施例は、異なる画像を複数の観察者によって見ることができる構成に関する。本実施例においては、その構成を簡略化し、さらにその信頼性を高め、さらにの生産コストを下げるために、さらにその汎用性を高めるために同一基板上に複数のアクティブマトリクス領域と該領域を駆動するための周辺回路領域とを集積化した液晶パネルを用いる。
【0022】
この集積化した液晶パネルは、周辺回路が複数のアクティブマトリクス領域に対して共通化して配置されていることを特徴とする。このようにすることで、構成を簡略化することができ、また装置自体の信頼性を高めることができる。さらに作製コストを下げることができる。
【0023】
図1に本実施例で用いる集積化された液晶パネルの概要を示す。図1に示すのは、同一のガラス基板または石英基板上にアクティブマトリクス領域104と111、さらにこれらのアクティブマトリクス領域を駆動するための共通の垂直走査制御回路203、アクティブマトリクス領域104を駆動するための水平走査制御回路201、アクティブマトリクス領域111を駆動するための水平走査制御回路202が集積化されて構成されている。
【0024】
この構成は、同一の基板を用いて2つの液晶パネルを複合化(集積化)したものであるということができる。
【0025】
各アクティブマトリクス領域104と111、水平走査制御回路201と202、さらに垂直走査制御回路203は、ガラス基板または石英基板上に薄膜集積化回路して直接形成されている。具体的には、結晶性を有する薄膜珪素半導体を用いた薄膜トランジスタでもって形成されている。
【0026】
また、図1に示す構成においては、図からは明らかではないが、アクティブマトリクス領域104と111とにおいて、液晶を配向させるための配向膜のラビング方向が丁度90°異なった状態とする。本実施例においては、TN型の液晶を用いて上記構成を実現させる。この構成は、各アクティブマトリクス領域で形成される画像の偏光方向をそれぞれ90°異なる方向とするためである。
【0027】
なお、本明細書におけるラビングの方向としては、全体としての配向方向を考える。即ち、微小な領域においては、配向の方向が微妙に変化しているような配向方法である場合、全体として液晶を配向させんとする方向でもって、配向方向を定義する。
【0028】
図2に本実施例の光学的な構成の概略を示す。図において201が図1に示す構成がその表面に形成されたガラス基板または石英基板である。また202が対向基板を構成するガラス基板または石英基板である。そしてその隙間(図では大袈裟に示されている)にTN型の液晶203が保持されている。
【0029】
図示されているように、アクティブマトリクス領域104においては矢印204の方向に配向処理を行ったラビング膜を配置する。またアクティブマトリクス領域111においては矢印205の方向に配向処理を行ったラビング膜を配置する。
【0030】
そして対向基板202側には、矢印206の方向に配向処理を行ったラビング膜と矢印207の方向に配向処理を行ったラビング膜を配置する。各ラビング膜はアクティブマトリクス領域104と111にそれぞれ対応するように配置される。
【0031】
また煩雑になるので図示しないが、各ラビング方向に合わせて偏光板が基板201と202の外側に配置される。
【0032】
各アクティブマトリクス領域で光学変調されることによって形成された画像は、投影レンズ208と209からスクリーン210上に重ねて投影される。それぞれの画像の偏光方向は、206と207で示されるものとなる。
【0033】
即ち、アクティブマトリクス領域104で形成された画像は206で示される直線偏光方向を有するものとしてスクリーン210上に投影される。また、アクティブマトリクス領域111で形成された画像は207で示される直線偏光方向を有するものとしてスクリーン210上に投影される。
【0034】
このスクリーンを普通に見たのでは、2つの画像が重なって見えてしまう。これは、人間の目には、偏光状態を識別する能力が無いからである。しかし、矢印で示す偏光方向を有した偏光フィルターを配置した特殊な眼鏡211と212を掛けてスクリーン210を見ると、2つの画像をそれぞれ分離して選択的に見ることができる。
【0035】
即ち、アクティブマトリクス領域104で形成された画像は、206で示される偏光方向を有しているから、211で示す眼鏡によって選択的に見ることができる。この時、アクティブマトリクス領域111で形成された画像は207で示される偏光方向を有しているので、眼鏡211では見ることができない。
【0036】
一方、アクティブマトリクス領域111で形成された画像は、207で示される偏光方向を有しているから、212で示す眼鏡によって選択的に見ることができる。この時、アクティブマトリクス領域104で形成された画像は206で示される偏光方向を有しているので、眼鏡212では見ることができない。
【0037】
このように、本来液晶表示装置に配置されている偏光板を利用して、2つの異なる画像を同時に表示し、それを選択的に見ることができる。
【0038】
本実施例に示す構成において、アクティブマトリクス領域104と111で形成される画像を同じものとすれば、210には偏光方向の違う同じ画面が表示される。この画面を普通に見た場合、普通の投影型の表示装置を見る場合と何ら変わるところはない。
【0039】
即ち、本実施例に示す構成は、表示する画像を選択することで、普通の画像表示を行うことができる。
【0040】
以下に参考のために図1に示す集積化された液晶パネルの動作方法について簡単に説明する。ここでは説明を簡単にするためアクティブマトリクス領域104における動作について説明する。なお、他のアクティブマトリクス領域においても同様な動作が同じタイミングで行われる。
【0041】
図1において、211、216、212、213で示されるのはフリップフロップ回路である。フリップフロップ回路は、2つの安定状態をとることができる回路である。例えば、フリップフロップ回路216の入力(X1 の点)がH(論理レベルでHigh) の状態で出力(X2 の点)がL(論理レベルでLow)の状態にあるとする。ここでCLKH(水平走査制御回路の動作クロック)の立ち上がりエッジが入力することで、その出力はHレベルに変化する。即ち、X2 の点はHレベルとなる。そしてこの状態は次のCLKHの立ち上がりエッジが入力しない限り維持される。
【0042】
また例えば、フリップフロップ回路216の入力がLの状態で出力がHの状態にあるとする。ここでCLKHの立ち上がりエッジが入力することで、その出力はLレベルに変化する。
【0043】
また、フリップフロップ回路216の入力がLの状態で出力もLの状態にあるとする。ここでCLKHの立ち上がりエッジが入力した場合、その出力はLレベルのままで維持される。
【0044】
まず、CLKV(垂直走査制御回路の動作クロック)の立ち上がりエッジが垂直走査制御回路103のフリップフロップ回路212に入力する。ここで、HSTA(水平走査タイミングイネーブル信号)がCLKVによって打ち抜かれる。
【0045】
即ち、HSTAのHレベルの信号がフリップフロップ回路212の入力に加わっている状態において、CLKVの立ち上がりエッジがフリップフロップ回路212に入力することによって、フリップフロップ回路212の出力がHレベルとなる。結果的にY1 行の信号レベルがH状態となる。
【0046】
Y1 行の信号レベルがH状態となることで、(1,1),(2,1),・・・(i,1) の各番地で示される各画素の薄膜トランジスタが全てONとなる。
【0047】
この状態において、CLKH(水平走査制御回路の動作クロック)の立ち上がりエッジがフリップフロップ回路211に入力し、CLKH(水平走査タイミングイネーブル信号)が打ち抜かれる。この結果、X1 における信号レベルがHとなる。
【0048】
上記のCLKHが入力した段階では、216以降のフリップフロップ回路の入力は全てLのレベルであるから、この状態において216以降のフリップフロップ回路の出力は全てLのレベルである。
【0049】
そして画像サンプリング信号線218がHレベルとなる。この結果、サンプリングホールド回路214においてVA 画像の画像データが取り込まれる。そして画像信号線219に所定の画像データに対応した信号が流れる。即ち、(1,1),(1,2),・・・(1,j) の番地で示される各画素の薄膜トランジスタのソースに所定の画像信号が加わる状態となる。
【0050】
この状態においては、(1,1),(2,1),・・・(i,1) の番地で示される各画素の薄膜トランジスタが全てON動作となっている。従って、(1,1) 番地の画素のみに画像情報の書込みが行われる。
【0051】
次にCLKHの次の立ち上がりエッジによって、フリップフロップ回路211の出力はLレベルへと変化する。またフリップフロップ回路216の出力はHレベルへと変化する。こうしてX2 の点がHレベルとなる。この状態でX2 以外のXi で示される点は全てLレベルである。
【0052】
この結果、サンプリングホールド回路215において所定の画像データが取り込まれ、(2,1) 番地に対する情報の書込みが行われる。
【0053】
このようにして、(i,1) 番地までの情報の書込みがCLKHのクロック信号に従って順次行われていく。
【0054】
Y1 行に対する情報の書込みが終了したら、CLKVの次の立ち上がりエッジによって、フリップフロップ回路212の出力がLレベルとなり、フリップフロップ回路213の出力がHレベルとなる。
【0055】
こうして、Y2 行に対する情報の書込みが行われる。このようにして順次情報の書込みが各画素に対して行われ、最後に(i,j) 番地に対する情報の書込みが終了した時点で1フレームの表示が終了する。このフレームは例えば1秒間に30回繰り返される。こうして画像の表示が行われる。
【0056】
〔実施例2〕
本実施例は、立体画像を表示する構成に関する。図3の本実施例の光学的な構成の概要を示す。図1と符号の同じものは図1に示したものとその構成は同じである。
【0057】
図3に示す構成においては、スクリーン210上に206と207とで示される偏光方向を有する2つの画像が重ねられて表示される。そこで本実施例においては、301で示すように右目部分と左目部分とで矢印で示されるように90°異なる偏光方向を透過させる偏光フィルターを配置した眼鏡を用いてスクリーン210を見る。
【0058】
また、アクティブマトリクス領域104で形成される画像を立体画像を構成する左目用の画像とし、アクティブマトリクス領域111で形成される画像を立体画像を構成する右目用の画像とする。
【0059】
このようにすると、眼鏡301を掛けた人には、アクティブマトリクス領域104で形成された画像が左目に、アクティブマトリクス領域111で形成された画像が右目に選択的に入ることになる。そして、眼鏡301を掛けた人には立体画像が選択的に見えることになる。
【0060】
本実施例に示す構成においてもアクティブマトリクス領域104と111に表示される画像を同じものとし、スクリーン210を普通に見ることにより、普通の2次元表示を行わすことができる。
【0061】
〔実施例3〕
本実施例は、実施例1や実施例2に示した光学系の構成を有する表示装置に関する。図4に本実施例の概略の構成を示す。
【0062】
図4において、405が図1にその概要を示す2つのアクティブマトリクス領域が集積化された液晶パネルである。図4において、光源401からの光はミラー402で反射され、さらにハーフミラー403とミラー404で反射されて2つの光線となる。これらの光は集積化された液晶パネル405に入射し、所定の光学変調を受ける。
【0063】
液晶パネル405の2つのアクティブマトリクス領域は、それぞれカラーフィルターを用いたカラー画像を形成できるものとする。液晶パネル405で光学変調されることによって得られる2つの像は、光学系406を介してそれぞれ投影される。
【0064】
光学系406からの投影光は、ミラー407で反射されてスクリーン408に投影される。液晶パネル405で光学変調された2つの画像は、スクリーン408において重ねて投影される。
【0065】
ここで、図1にその原理を示すように2つの画像の偏光状態はともに90°異なったものとなる。従って、図2や図3に示す構成に利用することができる。
【0066】
〔実施例4〕
本実施例は、実施例1に示す異なる2つの画像を個別に見る構成において、異なる画像のクロストークをより改善した構成に関する。
【0067】
実施例1に示した構成においては、90°異なる直線偏光を利用しているので、頭を傾けると他の画像が見えてしまう。即ちクロストークが悪化してしまう。このことは、図2の場合でも図3の場合でもいえることである。
【0068】
そこで、本実施例においては、図5に示すように各画像が通過する光路に1/4波長板501と502を配置する。すると、それぞれの画像は右回り偏光の画像と左回り偏光の画像になる。
【0069】
図5に示す場合は、右回り円偏光の画像を透過する光学フィルターを備えた眼鏡503を掛けた人と、左回り円偏光の画像を透過する光学フィルターを備えた眼鏡504を掛けた人とでそれぞれ異なる画像を見ることができる。
【0070】
本実施例に示す構成を採用した場合、2つの画像のクロストークを低減させることができる。
【0071】
〔実施例5〕
本実施例は、図6に示すように図5と同様に各画像が通過する光路に1/4波長板501と502を配置し、立体画像を表示する場合の例である。
【0072】
図6に示す構成の場合は、601で示されるような特定の旋回方向の円偏光を透過する光学フィルターを備えた眼鏡を掛けることで、右回り円偏光の画像を透過する光学フィルターを透過する右目用の画像と、左回り円偏光の画像を透過する光学フィルターを透過した左目用の画像とをそれぞれ右目と左目とで選択的に見ることができる。そして立体画像を見ることができる。
【0073】
本実施例に示す構成を採用した場合、右目用の画像と左目用の画像とのクロストークを低減させることができる。
【0074】
〔実施例6〕
本実施例は、図1に示す構成をさらに拡張し、多数のアクティブマトリクス領域を集積化した場合の例である。
【0075】
図7に本実施例で示す集積化された液晶パネルの概略の構成を示す。図7に示すのは、RGBでなるカラー画像を独立に2つ形成することができる。
【0076】
図7に示す構成においては、水平走査制御回路701によって、アクティブマトリクス領域703、704、705の水平走査を制御する。また水平走査制御回路702によって、アクティブマトリクス領域706、707、708の水平走査を制御する。
【0077】
また垂直走査制御回路709によって、アクティブマトリクス領域703と706の垂直走査を制御する。また垂直走査制御回路710によって、アクティブマトリクス領域704と707の垂直走査を制御する。また垂直走査制御回路711によって、アクティブマトリクス領域705と708の垂直走査を制御する。
【0078】
図7に示す構成においては、703〜705で示されるアクティブマトリクス領域上に配置された配向膜のラビング方向(配向方向)と706〜708で示されるアクティブマトリクス領域上に配置された配向膜のラビング方向(配向方向)とを90°異ならせたものとする。
【0079】
このような構成は、同一基板上に集積化されるもので、全体の構成を簡略化することができ、また作製コストを低減させることができる。特に水平走査制御回路および/または垂直走査制御回路を複数のアクティブマトリクス領域に対して共通に配置することができることは非常に有用なこととなる。
【0080】
【発明の効果】
本明細書の構成を採用することで、簡単な構成で異なる画像の表示や立体画像の表示を行うことができる。特に構成を簡略化できるので、装置の汎用性を高めることができる。また、安価で信頼性が高く、また汎用性に優れた3次元画像が表示できる表示装置を提供することができる。また、3次元画像の表示と同様な原理により、2つの異なる画像を同時に1つの画面に表示することができる構成を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 集積化された液晶パネルの構成を示す図。
【図2】 異なる画像を投影する光学的な構成の概略を示す図。
【図3】 立体画像を投影する光学的な構成の概略を示す図。
【図4】 表示装置の概略を示す図。
【図5】 異なる画像を投影する光学的な構成の概略を示す図。
【図6】 立体画像を投影する光学的な構成の概略を示す図。
【図7】 集積化された液晶パネルの構成を示す図。
【符号の説明】
104、111 アクティブマトリクス領域
201、201 水平走査制御回路
203 垂直走査制御回路
211、216、212、213 フリップフロップ回路
218、220 画像サンプリング信号線
214、215 サンプリングホールド回路
219、222 画像信号線
221、217 ゲイト信号線
201、202 ガラス基板または石英基板
203 液晶
204、205、206、207 ラビング方向
208、209 投影レンズ
210 スクリーン
211、212、301 偏光フィルターを備えた眼鏡
400 表示装置の筐体
401 光源
402、404 ミラー
403 ハーフミラー
405 集積化された液晶パネル
406 光学系
407 ミラー
408 スクリーン
501、502 1/4波長板
502、601 特定に円偏光状態を透過させるフィルターを備えた眼鏡
Claims (3)
- 第1のアクティブマトリクス領域と第2のアクティブマトリクス領域が形成された基板と対向基板との間にTN型の液晶が保持された第1の液晶パネル及び第2の液晶パネルと、
前記第1及び前記第2の液晶パネルにおいて形成された二つの画像を同一投影面に重ねて投影する手段を有し、
前記第1の液晶パネルは前記第1のアクティブマトリクス領域側の第1の配向膜と前記対向基板側の第2の配向膜を有し、
前記第2の液晶パネルは前記第2のアクティブマトリクス領域側の第3の配向膜と前記対向基板側の第4の配向膜を有し、
前記第1の配向膜と前記第3の配向膜のラビング方向は互いに90°異なり、
前記第2の配向膜と前記第4の配向膜のラビング方向は互いに90°異なり、
前記第1及び前記第2の配向膜のラビング方向は前記第1のアクティブマトリクス領域の対角線の方向であり、前記第3及び前記第4の配向膜のラビング方向は前記第2のアクティブマトリクス領域の対角線の方向であり、
前記第1乃至前記第4の配向膜の各ラビング方向に合わせて、偏光板が前記第1の液晶パネル及び前記第2の液晶パネルを挟むように配置され、
前記第1の液晶パネルで形成された画像と前記第2の液晶パネルで形成された画像は偏光方向が互いに90°異なり、
前記第1の液晶パネルには、前記第1のアクティブマトリクス領域を駆動する周辺回路が集積化され、
前記第2の液晶パネルには、前記第2のアクティブマトリクス領域を駆動する周辺回路が集積化され、
前記第1及び前記第2の液晶パネルの前記周辺回路は、前記第1及び前記第2のアクティブマトリクス領域に共通の垂直走査制御回路を有し、当該垂直走査制御回路は前記第1のアクティブマトリクス領域と前記第2のアクティブマトリクス領域の間に配置されることを特徴とする表示装置。 - 請求項1において、右目部分と左目部分とが異なる偏光方向を有する偏光フィルターを配置した眼鏡を用いて、前記投影された画像を見ることができることを特徴とする表示装置。
- 請求項1において、複数の観測者の少なくとも一は第1の眼鏡を用いて前記第1の液晶パネルにおいて形成された画像を見ることができ、他の観測者は第2の眼鏡を用いて前記第2の液晶パネルにおいて形成された画像を見ることができることを特徴とする表示装置。
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| JP29176295A JP4011132B2 (ja) | 1995-10-14 | 1995-10-14 | 表示装置 |
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