(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の形を右眼及び左眼から立体的に観察できるように右側及び左側の画像信号をそれぞれ生成する右側のカメラ及び左側のカメラと、前記右側のカメラ及び左側のカメラからそれぞれ生成された右側画像信号及び左側画像信号を結合して立体画像信号を生成し、前記立体画像信号が再び立体画像として表現されるように前記信号を分離して処理する画像信号処理手段とを具備する３次元画像表示装置において、
前記分離処理された前記立体画像信号によりそれぞれの立体画素が独立的に制御されて右眼画像と左眼画像を形成する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの前に配置され、前記右眼画像と左眼画像とを分離してそれぞれ右眼と左眼に結ばせる左右眼画像分離光学系とを具備し、
前記液晶表示パネルは垂直方向に赤，緑，青の三つの個別画素が交互に一列で配列され、水平方向には同色の個別画素が一列で配列された画素と、
前記赤，緑，青の個別画素にそれぞれ対応する水平方向の走査電極ラインと、
前記赤，緑，青の個別画素にそれぞれ対応する垂直方向のデータ電極ラインとを具備することを特徴とする３次元画像表示用の液晶表示装置。
【請求項２】
前記赤，緑，青の個別画素にそれぞれ対応する垂直方向への三つずつの前記水平方向の走査電極ラインが同時に駆動できるように電気的に連結されたことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像表示用の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶表示パネルは前記赤，緑，青の個別画素毎に液晶駆動用の薄膜トランジスタを具備した薄膜トランジスタ液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像表示用の液晶表示装置。
【請求項４】
前記水平方向の走査電極ラインは前記各ライン毎に一つずつの前記薄膜トランジスタのゲートラインが具備され、前記一つずつのゲートラインが垂直に屈折されて前記赤，緑，青の個別画素にそれぞれ対応するように形成されたことを特徴とする請求項３に記載の３次元画像表示用の液晶表示装置。
【請求項５】
前記水平方向の走査電極ラインは前記各画素毎に電気的に相互接続された三つずつの前記薄膜トランジスタのゲートラインが具備され、前記三つずつのゲートラインが前記赤，緑，青の個別画素にそれぞれ一つずつ対応するように形成されたことを特徴とする請求項３に記載の３次元画像表示用の液晶表示装置。
【請求項６】
前記垂直方向のデータラインは前記薄膜トランジスタ液晶表示パネルのソースラインが垂直方向の前記画素にそれぞれ対応するように形成されたことを特徴とする請求項３に記載の３次元画像表示用の液晶表示装置。
【請求項７】
前記垂直のソースラインは前記画素毎の赤，緑，青の垂直方向の個別画素にそれぞれ対応するように三つずつ水平方向に交互に配列し、二つずつのソースラインは前記画素の両縁にそれぞれ配列し、中央に配列されるソースラインは遠回りさせて前記両縁のうち何れか一つの縁に前記二つずつのソースラインと重複しないように配置したことを特徴とする請求項６に記載の３次元画像表示用の液晶表示装置。
【請求項８】
前記ソースライン及び前記各画素に対応する薄膜トランジスタを前記各画素の外側に配置したことを特徴とする請求項７に記載の３次元画像表示用の液晶表示装置。
【請求項９】
前記左右眼画像分離光学系はレンチキュラーレンズ、プリズム形状レンズ、光拡散レンズ及びマイクロレンズのうち何れか一つから形成されたことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像表示用の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は３次元画像表示用の液晶表示装置に係り、特に特殊な偏光眼鏡やシャッタ眼鏡を用いず３次元の画像を肉眼で直接に見られる３次元画像表示用の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、特殊な偏光眼鏡やシャッタ眼鏡を用いず３次元画像が見られる３次元画像表示装置は、左眼画像と右眼画像とに分けられた画像をレンチキュラーレンズ（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ  ｌｅｎｓ  ）等の特殊な光学系にて左眼と右眼にそれぞれ結ばせる装置である。このような３次元画像表示装置の構成を図１に基づき概略的に説明する。
【０００３】
一般的な３次元画像表示装置は右側及び左側のカメラ１０，２０と、画像信号マルチプレクサー３０と、３次元画像信号源４０と、画像信号デマルチプレクサー５０と、画像表示器６０とが具備されている。
【０００４】
次いで、右側カメラ１０及び左側カメラ２０は物体の形をそれぞれ左眼及び右眼で立体的に観察できるように、左側及び右側の画像信号をそれぞれ生成する。マルチプレクサー３０は右側カメラ１０及び左カメラ２０でそれぞれ生成された右側画像信号及び左側画像信号を結合して立体画像信号を生成する。３次元画像信号源４０はコンピューターのソフトウエアにより生成された３次元の立体画像信号や予め生成されて記録媒体に格納された３次元画像信号のような別途の３次元画像信号を供する。これは、スイッチ（ＳＷ）を通して必要に応じて選択的に入力される。
【０００５】
画像信号デマルチプレクサー５０は画像信号マルチプレクサー３０や３次元画像信号源４０で供される立体画像信号が画像表示器６０に適宜に表示されるように立体画像信号を適宜に分離して処理する。かつ、画像表示器６０はブラウン管（ＣＲＴ）、液晶表示素子（ＬＣＤ）、プラズマ表示パネル（ＰＤＰ）、蛍光表示装置等のようなそれぞれの画素を独立的に示す画面２を有する画像表示パネル１及び画面２に示される二つのカメラにて撮影された立体画像（又は３次元画像信号源４０からの立体画像）を観測者の右眼４ａ及び左眼４ｂに分離して結ばせる左右眼画像分離光学系３とを具備している。
【０００６】
ここで、画面２の前に配置される左右眼画像分離光学系３は図２に示されたように、画素の規格に応じて適宜なサイズを有しながら並列で配列されたマイクロレンズ群により画面の左眼画像（Ｌ）及び右眼画像（Ｒ）がそれぞれ視聴者の左眼（４ｂ）及び右眼（４ａ）に結ばれるようになる。これらの左右眼画像分離光学系３としてはレンチキュラーレンズ、プリズム形状のレンズ、光拡散光学系、シリンダ型マイクロレンズ等がある。
【０００７】
かかる３次元（立体）画像表示装置では、それぞれ左，右眼に当たる左側及び右側の画像信号が、画面２に示された画像が光学系３を通して観測者の左，右眼に結ばれる方式通りに動作する。このような動作において、色表現のための画像表示パネル１の画面２は赤，緑，青の三つの個別画素が一定に配列されてそれぞれの画素を形成するようになっている。これらの画素は多様な形態で配列できる。ところが、ほとんどの画像表示器では水平方向あるいは垂直方向に交互に（直角三角形状の配列）配列される形態（図示せず）であったり、図３に示されたように、水平方向には一つの画素をなす赤，緑，青の三つの個別画素２１，２２，２３が交互に一列で配列され、垂直方向には同色の個別画素が一列で配列される形態である。このような図３の色画素の配列は主に液晶表示装置に適用される。
【０００８】
図５は実際の薄膜トランジスタ液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）における画素の配列及び電極の配置を示したものである。図５において、３１は画素の透明導電膜、３２はゲート及びストリッジキャパシター、３３はアクティブライン、３４はソース（データ）ライン、３５はコンタクトホール、３６は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をそれぞれ示す。このようなＴＦＴ−ＬＣＤにおける具体的な画素の配列及び電極の配置を図６に基づき説明すると次の通りである。
【０００９】
各画素をなす水平方向への赤，緑，青の三つの個別画素に対応する水平方向のゲートライン（走査電極：ｇ１  ，ｇ２  ，．．．，ｇｍ  ）がｍ個だけ配置され、垂直方向への同色の個別画素に対応するソースライン（データ電極：ｄ１  Ｒｒ，ｄ１  Ｇｒ，ｄ１  Ｂｒ，ｄ２  Ｒｌ，ｄ２  Ｇｌ，ｄ２  Ｂｌ，．．．，ｄｎ  Ｒｌ，ｄｎ  Ｇｌ，ｄｎ  Ｂｌ）等がｎ個だけ配置される。
【００１０】
しかしながら、図５に示されたような色画素の配列を有する薄膜トランジスタ液晶表示装置は、図１に示されたように、時差を与えるための特殊光学系の単位レンズが垂直に形成されて水平に配列されているので、色が混じったり偏差が発生され得る。かつ、図４に示されたように、観測者の視点に応じて赤，緑，青のそれぞれの色２１，２２，２３がばらばらになる色分離現象２１′，２２′，２３′が発生され得る。従って、図３に示されたような色画素の配列を有する画像表示パネルはレンチキュラーレンズのような特殊光学系を用いる３次元画像表示装置に用いられない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであり、個別画素の赤，緑，青色が混じったり偏差が発生することなく、観測者の視点に応じて赤，緑，青色がばらばらになる色分離現象が発生しない３次元画像表示用の液晶表示装置を供することにその目的がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明による３次元画像表示用の液晶表示装置は、物体の形を右眼及び左眼から立体的に観察できるように右側及び左側の画像信号をそれぞれ生成する右側のカメラ及び左側のカメラと、前記右側のカメラ及び左側のカメラからそれぞれ生成された右側画像信号及び左側画像信号を結合して立体画像信号を生成し、前記立体画像信号が再び立体画像として示されるように前記信号を分離して処理する画像信号処理手段とを具備する３次元画像表示装置において、前記分離処理された前記立体画像信号によりそれぞれの立体画素が独立的に制御されて右眼画像と左眼画像を形成する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの前に配置され、前記右眼画像と左眼画像とを分離してそれぞれ右眼と左眼に結ばせる左右眼画像の分離光学系とを具備し、前記液晶表示パネルは垂直方向に赤，緑，青の三つの個別画素が交互に一列で配列され、水平方向には同色の個別画素が一列で配列された画素と、前記赤，緑，青の個別画素にそれぞれ対応する水平方向の走査電極ラインと、前記赤，緑，青の個別画素にそれぞれ対応する垂直方向のデータ電極ラインとを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記液晶表示パネルは前記赤，緑，青の個別画素毎に液晶駆動用の薄膜トランジスタを具備した薄膜トランジスタ液晶表示パネルであり、前記各画素毎に電気的に相互接続された三つずつの前記薄膜トランジスタのゲートラインが前記赤，緑，青の個別画素にそれぞれ一つずつ対応するように形成されて走査電極ラインとして用いられ、前記薄膜トランジスタ液晶表示パネルのソースラインは前記画素毎の赤，緑，青の垂直方向の個別画素にそれぞれ対応するように三つずつ水平方向に交互に配列し、二つずつのソースラインは前記画素の両縁にそれぞれ配列し、中央に配列されるソースラインは遠回りさせて前記両縁のうち何れか一つの縁に前記二つずつのソースラインと重複しないように配置し、特に、前記ソースライン及び前記各画素に対応する薄膜トランジスタを前記各画素の外側に配置して前記データラインとして用いることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付した図面に基づき更に詳細に説明する。
本発明による３次元画像表示用の液晶表示装置は、図１に示されたように、基本的に右側及び左側のカメラ１０，２０と、画像信号マルチプレクサー３０と、３次元画像信号源４０と、画像信号デマルチプレクサー５０と、画像表示パネル６０として液晶表示パネルとを具備する。これらの機能は予め説明したものと同一である。但し、画像表示パネル６０として用いられる液晶表示パネルの画面を構成する赤，緑，青の色画素の配列形態だけが異なる。この色画素の配列を図７に基づき説明する。
【００１５】
本発明による３次元画像表示用の液晶表示装置において、画像表示パネル６０（図１を参照）の画面を形成する赤，緑，青の個別画素は、垂直方向にはそれぞれの画素をなす赤，緑，青の三つの個別画素が交互に一列で配列され、水平方向には同色の個別画素が一列で配列される。このように、赤，緑，青の色画素を垂直方向に配列することにより、個別画素の色画像が重複されず偏差が発生されなくなり、図４に示されたように、観測者の視点に応じてＤ面の画像で赤，緑，青色がばらばらになる色画像の分離現象が発生しない。かつ、図８に示されたように、Ａ′面には赤色の画像が結ばれ、Ｂ′面には緑色の画像が結ばれ、Ｃ′面には青色の画像が結ばれるので、物体の色に対応する明確な色相の３次元画像を得ることができる。なお、図８において、図面符号４ａ，４ｂはそれぞれ右眼及び左眼を、５は光の経路を、６は左右眼画像分離光学系の単位レンズを、２１は赤色の画素を、２２は緑色の画素を、２３は青色の画素をそれぞれ示し、２１′は赤色の画像を、２２′は緑色の画像を、２３′は青色の画像をそれぞれ示す。
【００１６】
図９は前記のような画像の配列をＴＦＴ−ＬＣＤに適用したものである。前記図示された３次元画像表示用のＦＴＦ−ＬＣＤにおいて、それぞれの左眼用及び右眼用の赤，緑，青の個別（色）画素（ＲＬ  ，ＧＬ  ，ＢＬ  ，ＲＲ  ，ＧＲ  ，ＢＲ  ）が垂直方向に交互に配列され、水平方向には同色の個別画素が配列される。前記画素の上部にはこの画素に対応する透明導電膜３１が前面基板（図示せず）上にストライプ状で形成される。ゲート及びストリッジキャパシター３２は各色（個別）画素に対応して形成され水平方向のゲートラインが形成される。
【００１７】
アクティブライン３３は電子が流れる通路であり、データラインに入った信号をゲートがスイッチングしドレインに流して画素電極に至らせる役割を果たす。ソース（データ）ライン３４は各個別（色）画素別に具備されたＴＦＴに対応して垂直に形成される。特に、各画素毎に一つのソース（例えば、緑色に対応するＴＦＴ）ラインは色画素の中央部を通るようになっている。コンタクトホール３５はソースから伝送されてドレインの方のアクティブラインに集まった信号をドレインを通して画素電極に流すための接触点である。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３６は各画素別に配置されて駆動できるようになっている。
【００１８】
かかる構造の３次元画像表示用の液晶表示装置における電極配置を図１０及び図１１に基づき説明する。
まず、図１０に示されたように、各画素毎の赤，緑，青の色画素に配置されたＴＦＴのゲートを連結するゲートライン（ｇ１  ）が垂直に屈折されるように形成して、一つに形成されてから配置する方式がある。次に、図１１に示されたように、画素毎の赤，緑，青の色画素に配置されたＴＦＴのゲートをそれぞれ別途のラインにて連結し、前記連結された三つのゲートライン（ｇ１  ）を相互電気的に接続させる方式がある。ここで、図１０に示されたように、画素毎に一つのゲートラインを配置する方式はゲートラインが画素の中央を通るので、液晶表示装置を駆動する場合にゲートラインが画像に現れる短所がある。
【００１９】
かつ、前記二つの方式において、ソース（データ）ライン３４は図９に説明したように、各色画素別に一つずつのラインが具備され、一つのソースライン（例えば、緑色の画素に対応するＴＦＴのソースライン）は各画素の中央を通るので、液晶表示装置の駆動時にこれらのソースラインが画像に現れる問題点がある。このような電極が画像に現れる問題点を改善するために提案された構造が図１２に示されている。
【００２０】
図１２に示された３次元表示用の薄膜トランジスタ液晶表示装置は、図１１に示されたように、各色画素別に三つの水平方向のラインを設け、これらを相互接続させることにより、水平ゲートライン３２を形成し、図１２に示されたように、中央に配置されるソースラインを画素の縁に遠回りさせることにより、垂直ソースライン（データライン）３４を形成する。前記構造を図１３に基づき詳細に説明する。
【００２１】
３次元画像表示用の薄膜トランジスタ液晶表示装置において、各画素毎に具備される赤，緑，青の色画素を垂直方向には交互に配列し、水平方向には同色の色画素を平行して配列する。各画素の赤，緑，青の色画素に対応する三つずつの各水平ゲートラインを設け、図１３に示されたように、これらの各色画素の水平ゲートラインを電気的に接続して、各画素に対応するゲートライン（ｇ１  ，ｇ２  ，．．．，ｇｍ  ）１を形成する。従って、実際のゲートラインの数は３倍に増加する。かつ、右眼及び左眼画像信号にそれぞれ対応する各対の画素の赤，緑，青の色画素に対応するソースライン（データ電極：ｄ１  Ｒｒ，ｄ１  Ｇｒ，ｄ１  Ｂｒ，ｄ２  Ｒｌ，ｄ２  Ｇｌ，ｄ２  Ｂｌ，．．．，ｄｎ  Ｒｌ，ｄｎ  Ｇｌ，ｄｎ  Ｂｌ）６，７，８は、図１３に示されたように、画素領域２，９，１０を遠回りしてその縁に設けられる。従って、前記ソースラインに連結されるソースを有する液晶表示装置駆動用のＴＦＴも各色画素の縁に配置される。実際に、これらのソースラインは既存のＴＦＴ  ＬＣＤにおけるライン数と同一である。
【００２２】
このように、本発明による３次元画像表示用のＴＦＴ  ＬＣＤは既存のＴＦＴＬＣＤと同様な画素規格を有し、画素に対応するＴＦＴの位置とゲートラインの位置を一部だけ変更し、カラーフィルターを再配列することだけで前記のような効果が得られるので、既存の駆動ＩＣを用いることができる。かつ、データ（ソース）ラインの遠回りのために、図１２に示されたように、開口率（ｏｐｅｎｉｎｇ  ｒａｔｉｏ  ）が既存のＴＦＴ−ＬＣＤの６０％で５０％程度に低下するが、レンチキュラー光学系により表現されるすべての光が観察者の目に集中されるので輝度はほとんど失われない。
【００２３】
【発明の効果】
以上、本発明による３次元画像表示用の液晶表示装置は液晶表示パネルの赤，緑，青の個別色画素の配列を垂直方向には一列で配置し、同色の個別色画素は水平方向に配列した構造において、各画素の色画素に対応するゲートラインを相互電気的に接続し、ソース（データ）ラインは画素領域を通らないように遠回りさせてＴＦＴと共に縁に配置することにより、液晶表示装置の駆動時にデータラインが画像に現れることなく、左右眼画像分離レンズに結ばれる画像の色相が同じ像面に結ばれたり、同じ像面でずれることなく、かつ色相が分離され結ばれることのない、物体の色に対応する高精度の３次元画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な３次元画像表示装置の概略的な構成図である。
【図２】図１の左右眼画像分離光学系による立体画像の認識図である。
【図３】従来の液晶表示装置の色画素の配列の概略的な構成図である。
【図４】図３の色画素の配列による３次元画像の認識図である。
【図５】従来の薄膜トランジスタ液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）における画素の配列表示図である。
【図６】図５の画素の配列による電極の配置を示した構成図である。
【図７】本発明による３次元画像表示用の液晶表示装置の色画素の配列の概略的構成図である。
【図８】図７の色画素の配列による３次元画像の認識図である。
【図９】図７の色画素の配列による薄膜トランジスタの電極配置図である。
【図１０】図７の色画素の配列による薄膜トランジスタ液晶表示装置におけるゲート電極の配置を示した構成図である。
【図１１】図７の色画素の配列による薄膜トランジスタ液晶表示装置におけるゲート電極の配置を示した構成図である。
【図１２】本発明による３次元画像表示用の薄膜トランジスタ液晶表示装置の電極配置図である。
【図１３】図１２の３次元画像表示用の薄膜トランジスタの液晶表示装置におけるゲート及びソース電極の配置を示した構成図である。
【符号の説明】
１…表示パネル、
４ａ，４ｂ…右眼及び左眼、
５…光の経路、
６…左右眼画像分離光学系の単位レンズ、
２１…赤色の画素、
２２…緑色の画素、
２３…青色の画素、
２１′…赤色の画像、
２２′…緑色の画像、
２３′…青色の画像、
３２…ゲート及びストリッジキャパシター、
３４…ソース（データ）ライン、
３５…コンタクトホール、
３６…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
【図１】
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【図２】
0003628137.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003628137.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003628137.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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