(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画面の後方に高反射部材を配設するとともに、前記表示画面の前方にパララックスバリアを配設し、前記表示画面に表示された画像を前記パララックスバリアにより左眼用画像と右眼用画像とに分離する立体表示装置であって、
前記パララックスバリアには、透過領域と、非透過領域とが交互に形成されており、
前記非透過領域の表示画面側には、再帰反射部材が形成されており、
前記表示画面には、左眼用の映像情報を有する左眼用の画素と、右眼用の映像情報を有する右眼用の画素とが交互に形成されており、
前記左眼用の画素又は右眼用の画素から出射された光のうち、前記透過領域に隣接する非透過領域へ向かう光は、前記再帰反射部材で反射されて再び出射された前記画素に入射することを特徴とする、立体表示装置。
【請求項２】
前記再帰反射部材は、反射層と、該反射層の前記表示画面側に一層に敷き詰められた透明な球体とからなり、
前記球体の直径が少なくとも前記表示画面の１画素の幅より小さいことを特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
【請求項３】
前記パララックスバリアの非透過領域の前方側は、黒色に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示画面の観察者側にパララックスバリアを設け、表示画面に表示された映像をパララックスバリアにより分離することにより立体表示を行う立体表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、眼鏡を使用しないで立体映像を表示する方法として、レンチキュラ方式やパララックスバリア方式が提案されている。
【０００３】
このうちパララックスバリア方式は、表示画面の観察者側にストライプ状の透過領域と非透過領域とが交互に並ぶパララックスバリアを配置し、視差を生じさせて立体映像を得る方式である。図６は、従来のパララックスバリア方式の立体表示装置の原理を説明する説明図である。
【０００４】
同図に示すように、表示画面１には、左眼用の映像情報を有する左眼用の画素Ｌと右眼用の画素Ｒとが水平方向において交互に形成され、更に、各画素Ｌ、Ｒは、カラーフィルタや蛍光体により色分けされている。即ち、左眼用の画素Ｌは、赤色画素Ｌ（ｒ）、緑色画素Ｌ（ｇ）、青色画素Ｌ（ｂ）に色分けされ、また、右眼用の画素Ｒは、赤色画素Ｒ（ｒ）、緑色画素Ｒ（ｇ）、青色画素Ｒ（ｂ）に色分けされている。
【０００５】
表示画面１の前方には、左眼用び右眼用画素Ｌ、Ｒからの光を透過する透過領域２ａと、光を遮光する非透過領域２ｂとが水平方向において、交互にスリット状に形成されているパララックスバリア板２が配置されている。
【０００６】
左眼用の画素Ｌから出射された光（図示実線）のうち観察者の左眼３Ｌに向かう光Ｌ１は、透過領域２ａを通過して左眼３Ｌに達し、右眼３Ｒに向かう光Ｌ２は非透過領域２ｂにより遮光される。同様に、右眼用の画素Ｒから出射された光（図示破線）のうち観察者の右眼３Ｒに向かう光Ｒ１は、透過領域２ａを通過して右眼３Ｒに達し、左眼３Ｌに向かう光Ｒ２は非透過領域２ｂにより遮光される。
【０００７】
従って、観察者の左眼３Ｌには、左眼用の画素Ｌからの光Ｌ１のみが入射し、右眼３Ｒには、右眼用の画素Ｒからの光Ｒ１のみが入射する。このとき、左眼用の画素Ｌからの光Ｌ１と、右眼用の画素Ｒからの光Ｒ１との間には、人間が両眼視差により立体知覚を行うことができるだけの視差情報がある。このため、観察者は、立体映像を観察することができる。
【０００８】
しかしながら、このようなパララックスバリア方式の立体表示装置では、画素Ｌ、Ｒからの光Ｌ２、Ｒ２が非透過領域２ｂによって遮光されるため、観察者の眼３Ｌ、３Ｒに入射する光の量が少なく、観察者によって観察される映像が暗くなるという問題がある。
【０００９】
この問題点に関し、特開平０７−１８１４２９号公報には、液晶パネルと平面光源との間にパララックスバリアを配置した立体表示装置において、そのパララックスバリアの光源部側を反射膜で構成することにより、平面光源からの光を有効利用して、表示画面を明るくした立体表示装置が開示されている。
【００１０】
この立体表示装置は、平面光源から出射された光が、パララックスバリアの透過領域を通過してストライプ状に発光するものである。このとき、パララックスバリアの透過領域を通過した光には、平面光源から直接出射された光だけでなく、平面光源から出射され、一旦パララックスバリアの非透過領域にて反射された後、パララックスバリアの非透過領域と平面光源との間で反射を繰り返した光とが含まれている。このように、パララックスバリアの非透過領域にて遮光された光を利用して映像を表示することができるため、その分光の利用効率が高くなり、表示画面が明るくなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラズマディスプレイや反射型の液晶表示装置等では、光源側にパララックスバリアを配置することができず、表示装置の観察者側にパララックスバリアを配置しなければならない。この場合、そのパララックスバリアの非透過領域を反射部材で構成すると、ある画素から出射された光が非透過領域にて反射され、その反射光が出射された画素とは異なる画素に向かって反射されてしまう。例えば、図６においては、左眼用の緑色画素Ｌ（ｇ）から出射された光Ｌ２が、パララックスバリア２の非透過領域２ｂにて反射されて、右眼用の赤色画素Ｒ（ｒ）に入射されてしまうため、右眼用の赤色画素Ｒ（ｒ）から出射される光には、赤色画素Ｒ（ｒ）にて反射された左眼用の緑色画素Ｌ（ｇ）からの光（図示一点鎖線）が混入してしまう。従って、混色やクロストークが発生し、立体視が困難になるという問題が生じる。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、表示装置の観察者側にパララックスバリアを設けた立体表示装置において、混色やクロストークを生じることなく、光の利用効率を向上させることによって表示画面を明るくした体表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表示画面の後方に高反射部材を配設するとともに、前記表示画面の前方にパララックスバリアを配設し、前記表示画面に表示された画像を前記パララックスバリアにより左眼用画像と右眼用画像とに分離する立体表示装置であって、前記パララックスバリアには、透過領域と、非透過領域とが交互に形成されており、前記非透過領域の表示画面側には、再帰反射部材が形成されており、前記表示画面には、左眼用の映像情報を有する左眼用の画素と、右眼用の映像情報を有する右眼用の画素とが交互に形成されており、前記左眼用の画素又は右眼用の画素から出射された光のうち、前記透過領域に隣接する非透過領域へ向かう光は、前記再帰反射部材で反射されて再び出射された前記画素に入射することを特徴とする。
【００１４】
このような構成とすることにより、パララックスバリアにて反射された光は、その光がパララックスバリアに入射してきた方向へ戻り、表示画面後方の高反射部材により反射される。そして、その反射光の一部は、パララックスバリアを通過して、表示画面上の画素から直接出射された光と共に前方（観察者側）に出射される。
【００１５】
また、再帰反射部材は、反射層と、その反射層の表示画面側に一層に敷き詰められた球状のガラスビーズとからなり、そのガラスビーズの直径が少なくとも表示画面の１画素の幅より小さいものである。
【００１６】
このような構成とすることにより、ガラスビーズに入射する光は、ガラスビーズ表面で屈折された後、反射層にて反射され、再度ガラスビーズ表面で屈折されて、入射光と平行な方向に出射される。このとき、ガラスビーズの直径を表示画面の１画素の幅より小さくしているため、パララックスバリアにて反射された光の大半は、その光が出射された表示画面上の画素に戻るようになる。
【００１７】
また、パララックスバリアの非透過領域の前方側は、黒色に形成されているものである。ここで、前方側とは、観察者が位置する側のことである。
【００１８】
このような構成とすることにより、パララックスバリアの観察者側の面において反射される外光の量が低減されて、表示画面の映り込みが抑制される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。尚、各実施の形態において、映像表示手段として用いられる表示装置のパララックスバリア板に対向する面を表示画面とする。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における立体表示装置の構成を表す断面図である。
【００２０】
同図に示すように、本実施の形態における立体表示装置は、映像表示手段として、プラズマディスプレイ装置１０を用い、そのプラズマディスプレイ装置１０の観察者側にパララックスバリア板２０を設けたものである。
【００２１】
このプラズマディスプレイ装置１０は、ガラスよりなる前面ガラス基板１１と、同じくガラスよりなる背面ガラス基板１２とが対向して張り合わされた構造からなっている。
【００２２】
この前面ガラス基板１１には、維持電極と走査電極とからなる一対の電極が平行に形成され、面放電を行う行電極１３を構成している。この行電極１３は、酸化鉛系の透明誘電体ガラス層１４と、プラズマ発生時にできるイオンの衝撃による透明誘電体ガラス層１４の劣化や飛散を防止するための酸化マグネシウム（ＭｇＯ）よりなる誘電体保護層１５とで覆われている。
【００２３】
また、放電空間３０を確保すると共に、放電及び光学的なクロストークを防止し、且つ、画素となる放電セルを確保するために隔壁１６が行電極１３と直交する方向に形成されている。
【００２４】
背面ガラス基板１２上には、蛍光体１９の発光を前面ガラス基板１１方向に反射させるために、（前面ガラス基板１１側より発光を観察するため、絶縁体で可視光の光の反射率が高い物質が必要となる）可視光の反射作用を持つ反射用誘電体ガラス層１７及びそのデータ電極１８が平行に形成されている。データ電極１８は、前面ガラス基板１１上の行電極１３と直交しており、ＸＹマトリックスを構成している。
【００２５】
また、反射用誘電体ガラス層１７及び隔壁１６の壁面には、蛍光体１９が塗布されている。そして、２枚のガラス基板１１、１２の周囲は封止され、その内部の放電空間３０には、放電ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）、Ｎｅ（ネオン）、キセノン（Ｘｅ）もしくはそれらの混合ガス等が、例えば５００Ｔｏｒｒの圧力で充填されている。尚、蛍光体１９は、画素毎に三色（赤色、緑色、青色）に塗り分けられている。
【００２６】
このような構成のプラズマディスプレイ装置１０は、面放電を行うための維持電極に維持パルスを印加した状態で、走査電極及びデータ電極１８間に電圧を印加して対向放電させると、この放電が維持パルスによって、走査電極及びデータ電極１８間に維持される。そして、この放電により、蛍光体１９が励起されて、対応する色の光が蛍光体１９から出射される。従って、この対向放電を、表示画面上の所望の画素について行うことにより、画像が形成される。
【００２７】
一方、パララックスバリア板２０は、プラズマディスプレイ装置１０の観察者側に所定の距離を隔てて配置されている。このパララックスバリア板２０は、左眼用び右眼用画素Ｌ、Ｒからの光を透過する透過領域２０ａと、光を遮光する非透過領域２０ｂとが水平方向において、交互にスリット状に形成されている。
【００２８】
また、このパララックスバリア板２０の非透過領域２０ｂは、図２に示すように、再帰反射部材で構成され、その観察者側には黒色塗料２３が塗布されている。この再帰反射部材は、反射層２１と、その反射層２１の表面にその反射層２１のディスプレイ装置１０側において一層に敷き詰められた球状のガラスビーズ２２とから構成されている。このガラスビーズ２２は、反射層２１に略半球部分が埋め込まれており、その直径はディスプレイの１画素の幅より小さく形成されている。
【００２９】
そして、パララックスバリア板２０の非透過領域２０ｂに入射する光は、同図中矢印で示すように、ガラスビーズ２２の表面で屈折した後、反射層２１にて反射され、再度ガラスビーズ２２の表面で屈折されて、入射光と平行な方向に出射される。このため、入射光は、その光が出射された画素に向かって反射される。このような構成の立体表示装置の動作について、図３を用いて以下に説明する。
【００３０】
同図に示すように、例えば、プラズマディスプレイ装置１０の左眼用の赤色画素Ｌ（ｒ）から出射された光のうち観察者の左眼３Ｌに向かう光Ｌ１はパララックスバリア板２０の透過領域２０ａを通過して左眼３Ｌに達し、右眼３Ｒに向かう光Ｌ２は非透過領域２０ｂにより遮光される。
【００３１】
そして、非透過領域２０ｂにて遮光された光は、その光が入射してきた方向に反射されて、左目用の赤色画素Ｌ（ｒ）に戻る。左目用の赤色画素Ｌ（ｒ）に戻った反射光は、左目用の赤色画素Ｌ（ｒ）の蛍光体１９または反射用誘電体ガラス層１７で反射されて、その一部が、左目用の赤色画素Ｌ（ｒ）から直接出射される光と共に、透過領域２０ａを通って観察者側に出射される。
【００３２】
このとき、一旦非透過領域２０ｂにて反射された反射光と、左目用の画素Ｌから直接出射された光とは、同一の画素Ｌ（ｒ）から出射された光であることから、混色もしくはそれに伴うクロストークが生じる虞がない。
【００３３】
また、左眼用の赤色画素Ｌ（ｒ）以外の画素Ｌ（ｇ）、Ｌ（ｂ）、Ｒ（ｒ）、Ｒ（ｇ）、Ｒ（ｂ）についても同様である。
【００３４】
従って、観察者の左眼３Ｌに入射する左眼用の画素Ｌからの光Ｌ１の光量が増加し、また、同様に観察者の右眼３Ｒに入射する右眼用の画素Ｒからの光Ｒ１の光量も増加して、表示画面が明るくなる。
【００３５】
尚、左眼用の画素Ｌからの光Ｌ１と、右眼用の画素Ｒからの光Ｒ１との間には、人間が両眼視差により立体知覚を行うことができるだけの視差情報があるため、観察者は、立体映像を観賞することができる。
【００３６】
本実施の形態によれば、パララックスバリア板２０の非透過領域２０ｂを再帰反射部材にて構成したため、この非透過領域２０ｂにて遮光された光は、反射してその光が出射された画素に戻る。その反射光の一部は、画素内の蛍光体１９または反射用誘電体ガラス層１７に反射され、その画素から直接出射される光と共に、再度利用されるため、光の利用効率が向上し、表示画面が明るくなる。
【００３７】
また、パララックスバリア板２０の非透過領域２０ｂのガラスビーズの直径を、プラズマディスプレイ装置１０の１画素の幅よりも小さく形成しているため、非透過領域２０ｂにて反射された光の大半は、その光が出射された画素に戻り、混色もしくはそれに伴うクロストークが抑制される。
【００３８】
また、パララックスバリア板２０の非透過領域２０ｂの観察者側に黒色塗料２３を塗布しているため、パララックスバリア板２０の観察者側における外光の反射量が低減されて、表示画面の映り込みが抑制される。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、以下に説明する。
【００３９】
第１の実施の形態においては、映像表示手段としてプラズマディスプレイ装置１０を用いたが、本実施の形態においては、映像表示手段として反射型の液晶表示装置を用いた場合について説明する。尚、第１の実施の形態と同一の構成については、同一の図番を付してその説明を省略する。
【００４０】
図４は、本発明の第２の実施の形態における立体表示装置の構成を表す断面図である。
【００４１】
同図に示すように、本実施の形態における立体表示装置は、液晶表示装置５０の観察者側にパララックスバリア板２０を設けたものである。
【００４２】
液晶表示装置５０は、前面ガラス基板５１と背面ガラス基板５２との間に、ゲストホスト液晶からなる液晶層５６を封止したものである。
【００４３】
このゲストホスト液晶は、ホストとなる液晶材料にゲストとなる色素を混合したもので、電圧を印加しない状態においては液晶材料が螺旋配向されているため、光を吸収して黒くなり、電圧を印加すると液晶材料の螺旋配向が解けて、光を透過する。
【００４４】
また、前面ガラス基板５１の液晶層５６側には、液晶層５６を透過した光を着色するためのカラーフィルタ５３と、透明行電極５４とが配置され、背面ガラス基盤５２の液晶層５６側には、透明行電極５４に直交してアルミからなる反射用列電極５５が配置されている。
【００４５】
カラーフィルタ５３は、透明行電極５４と反射用列電極５５とをマトリックス状に配置することによって構成される画素に対応して、三原色からなる各色フィルタが所定の順序で配列されたものである。
【００４６】
そして、透明行電極５４と反射用列電極５５との間に電圧を印加すると、対応する画素において液晶層５６が光を透過する状態になる。このとき、液晶表示装置５０の外部から入射された光は、カラーフィルタ５３によって着色された後、液晶層５６を透過して、反射用列電極５５によって反射され、観察者の眼に届く。反射用列電極５５は鏡面でないため、反射光は、様々な方向に向かうが、カラーフィルタ５３によって、入射時に通過した色と同色の色フィルタしか通過しないため、混色が生じる虞がない。
【００４７】
このような構成の立体表示装置の動作について、図５を用いて以下に説明する。
【００４８】
同図に示すように、液晶表示装置５０の左眼用の画素Ｌに、外部から光が入射すると、カラーフィルタ５３にて着色された後、液晶層５６を透過した光が、反射用列電極５５によって反射される。
【００４９】
この反射光のうち観察者の左眼３Ｌに向かう光Ｌ１はパララックスバリア板２０の透過領域２０ａを通過して左眼３Ｌに達し、右眼３Ｒに向かう光Ｌ２は非透過領域２０ｂにより遮光される。
【００５０】
そして、非透過領域２０ｂにて遮光された光は、その光が入射してきた方向に反射されて、左目用の画素Ｌに戻る。左目用の画素Ｌに戻った反射光は、左目用の画素Ｌの反射用列電極５５によって反射されて、その一部が、左目用の画素Ｌから直接出射される光と共に、透過領域２０ａを通って観察者側に出射される。
【００５１】
このとき、一旦非透過領域２０ｂにより反射された反射光と、左目用の画素Ｌから直接出射された光とは、カラーフィルタ５３における同一の色フィルタを透過した光であるため、混色もしくはそれに伴うクロストークが生じる虞がない。
【００５２】
従って、観察者の左眼３Ｌに入射する左眼用の画素Ｌからの光Ｌ１の光量が増加し、また、同様に観察者の右眼３Ｒに入射する右眼用の画素Ｒからの光Ｒ１の光量も増加して、表示画面が明るくなる。
【００５３】
尚、上記各実施の形態においては、映像表示手段として、ＡＣ型のプラズマディスプレイ装置もしくはゲストホスト方式の反射型液晶表示装置を用いたが、ＤＣ型のプラズマディスプレイ装置、ゲストホスト方式以外の反射型液晶表示装置、透過型の液晶表示装置、ＣＲＴ等の表示装置に適用してもよい。例えば、透過型の液晶表示装置の場合、光源となるバックライトが液晶パネルの後方に配置されているため、そのバックライトの後方にアルミ板等の反射部材を配置すれば、パララックスバリア板の遮光部にて反射された光は、バックライト後方の反射部材により反射されて、再度、観察者側に向かう。これにより、光の利用効率が向上し、表示画面が明るくなる。
【００５４】
また、上記各実施の形態においては、再帰反射部材を反射層２１とガラスビーズ２２とから構成したが、図７に示すように、Ｖ字型の凹部１２２をストライプ状に設けた反射層１２１にて構成してもよい。このとき、Ｖ字型の凹部１２２を構成する一対の斜面１２２ａ、１２２ｂの角度は、互いに垂直となるように構成されていればよい。
【００５６】
また、上記各実施の形態においては、再帰反射部材の球体としてガラスビーズ２２を用いたが、それに限定されることなく、硬化プラスチック（ＦＲＰ）等の樹脂を用いてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、パララックスバリアを再帰反射部材にて構成しているため、表示装置の観察者側にパララックスバリアを設けた立体表示装置であっても、混色やクロストークを生じることなく、光の利用効率を向上させて、表示画面を明るくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態における立体表示装置の構成を表す断面図である。
【図２】  図１の立体表示装置におけるパララックスバリア板の拡大断面図である。
【図３】  図１の立体表示装置の動作説明図である。
【図４】  本発明の第２の実施の形態における立体表示装置の構成を表す断面図である。
【図５】  図３の立体表示装置の動作説明図である。
【図６】  従来のパララックスバリア方式の立体表示装置の動作原理を表す図である。
【図７】  その他の再帰反射部材の構成を表す断面図である。
【符号の説明】
１０  ：プラズマディスプレイ装置
１１  ：前面ガラス基板
１２  ：背面ガラス基板
１３  ：行電極
１４  ：透明誘電体ガラス層
１５  ：誘電体保護層
１６  ：隔壁
１７  ：反射用誘電体ガラス層
１８  ：データ電極
１９  ：蛍光体
２０  ：パララックスバリア板
２１  ：反射層
２２  ：ガラスビーズ
３０  ：放電空間
５０  ：液晶表示装置
５１  ：前面ガラス基板
５２  ：背面ガラス基板
５３  ：カラーフィルタ
５４  ：透明行電極
５５  ：反射用列電極
５６  ：液晶層
【図１】
0003670833.tif 000002
【図２】
0003670833.tif 000003
【図３】
0003670833.tif 000004
【図４】
0003670833.tif 000005
【図５】
0003670833.tif 000006
【図６】
0003670833.tif 000007
【図７】
0003670833.tif 000008