(57)【要約】 【課題】ユーザの操作感を満たす立体表示装置における映像表示方法を提供する。【解決手段】右目用の映像と左目用の映像とを表示する映像信号を出力し、センサ電極ＳＥの電位に基づいて、ユーザの指先の位置に対応する座標を演算し、ユーザの指先の位置に基づいて、前記右目用の映像と前記左目用の映像とを表示する位置の水平方向における距離を調整して、ユーザの焦点ＦＰ位置を調整する立体表示装置における映像表示方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
右目用の映像と左目用の映像とを表示する映像信号を出力し、
センサ電極の電位に基づいて、ユーザの指先の位置に対応する座標を演算し、
ユーザの指先の位置に基づいて、前記右目用の映像と前記左目用の映像とを表示する位置の水平方向における距離を調整して、ユーザの焦点位置を調整する立体表示装置における映像表示方法。
【請求項２】
ユーザの指先の位置が表示画面から所定の距離以内であると判断した場合に、前記右目用の映像と前記左目用の映像とを表示する位置の水平方向における距離を調整して、映像信号の焦点の位置を表示画面に対して凹むように調整する請求項１記載の立体表示装置における映像表示方法。
【請求項３】
ユーザの指先の位置が表示画面から所定の距離以内であると判断した場合に、前記右目用の映像と前記左目用の映像とを表示する位置を互いに入れ替える請求項１記載の立体表示装置における映像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、立体表示装置における映像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置は、パーソナルコンピュータ、携帯端末、テレビ受像機、あるいはカーナビゲーションシステム等、様々な電子機器に広く搭載されている。
【０００３】
近年、立体表示可能な表示装置が搭載された電子機器が普及しつつある。例えば、右目用の映像と左目用の映像とをそれぞれ表示することによって立体表示を行う３次元（３Ｄ）表示装置などが提案されている。
【０００４】
また、ユーザインタフェースの形としてタッチパネル機能を具備した表示装置を搭載した携帯電話や携帯情報端末、パーソナルコンピュータなどの電子機器が開発されている。このようなタッチパネル機能を具備した電子機器では、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの表示装置に、別途タッチパネル基板を貼り合わせることでタッチパネル機能を付加することが検討されている。
【０００５】
また、近年、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によりガラス基板等の透明な絶縁基板上にさまざまな材料で薄膜を形成し、切削や研削等の作業を繰り返し行うことにより、走査線や信号線からなる表示素子や、センサ素子等を形成して、画像読み取り装置を製造する技術が研究されている。画像読み取り装置の読み取り方式として、例えば導電性の電極を配置し、この電極と指等との間の容量変化によりパネル表面の指やペン等の情報を検知するいわゆる静電容量方式により接触位置を検出する技術が研究されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９３８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ユーザが画面に接触したり所定の動作をしたりして入力操作を行う際に、入力操作に応じて画面表示を行い、ユーザの操作感を満たすことが要求されていた。例えば、画面に表示された操作ボタンをユーザが押して入力操作を行うときには、ユーザが実際にボタンを押しているのと同様に画面に表示された操作ボタンの画像が変化することが要求されていた。
【０００８】
本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、ユーザの操作感を満たす立体表示装置における映像表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、右目用の映像と左目用の映像とを表示する映像信号を出力し、センサ電極の電位に基づいて、ユーザの指先の位置に対応する座標を演算し、ユーザの指先の位置に基づいて、前記右目用の映像と前記左目用の映像とを表示する位置の水平方向における距離を調整して、ユーザの焦点位置を調整する立体表示装置における映像表示方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態の立体表示装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、センサ電極によりユーザの指先やペン先の位置を検出する方法の一例を説明するための図である。
【図３】図３は、本実施形態の立体表示装置のバックライトの一構成例を説明するための図である。
【図４】図４は、液晶表示パネルとバックライトと光線制御素子との位置関係を説明する図である。
【図５】図５は、光線制御素子としてのレンチキュラーシート（シリンドリカル・レンズ・アレイ）の斜視図である。
【図６】図６は、光線制御素子としてのスリット・アレイの斜視図である。
【図７】図７は、映像を表示画面から突出するように表示する方法の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、映像を表示画面から凹んだように表示する方法の一例を説明するための図である。
【図９】図９は、本本実施形態の立体表示装置の映像表示方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態の立体表示装置における映像表示方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では表示装置として液晶表示装置について説明するが、表示装置は液晶表示に限定されるものではなく、有機ＥＬ表示装置等その他の表示装置であっても本実施形態を適用可能である。
【００１２】
図１は、本実施形態の立体表示装置の一構成例を概略的に示す平面図である。本本実施形態の立体表示装置は、静電容量によりユーザの操作動作を検出するセンサ電極を内蔵するとともに、立体表示可能に構成されている。
【００１３】
本実施形態の立体表示装置は、液晶表示パネルＰＮＬと、バックライトＢＬ（図２に示す）と、回路基板６０と、を備えている。液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板１０（図２に示す）と、アレイ基板１０に対向するように配置された対向基板２０（図２に示す）と、アレイ基板および対向基板間に挟持された液晶層ＬＱ（図２に示す）と、マトリクス状に配置された複数の画素からなる表示部ＤＹＰと、を備えている。
【００１４】
アレイ基板１０は、透明絶縁基板（図示せず）と、透明絶縁基板上において複数の表示画素のそれぞれに対応してマトリクス状に配置された画素電極ＰＥと、画素電極ＰＥ間の領域に配置されたセンサ電極ＳＥ（図３に示す）と、画素電極ＰＥが配列する行に沿って配置された複数の走査線ＧＬと、画素電極ＰＥが配列する列に沿って配置された複数の信号線ＳＬと、走査線ＧＬと信号線ＳＬとが交差する位置近傍に配置された画素スイッチＳＷＰと、表示部ＤＹＰの周囲に配置された走査線駆動回路ＹＤおよび信号線駆動回路ＸＤと、を備えている。
【００１５】
画素スイッチＳＷＰは、ポリシリコン又はアモルファスシリコンの半導体層を有する薄膜トランジスタを含む。画素スイッチＳＷＰのゲート電極は対応する走査線ＧＬと電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。画素スイッチＳＷＰのソース電極は対応する信号線ＳＬと電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。画素スイッチＳＷＰのドレイン電極は対応する画素電極ＰＥと電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。
【００１６】
走査線駆動回路ＹＤは、走査線ＧＬが延びた方向における表示部ＤＹＰの両側に配置され、複数の走査線ＧＬと電気的に接続している。走査線駆動回路ＹＤは、回路基板６０から受信した垂直同期信号およびクロック信号に基づいて複数の走査線ＧＬに順次駆動信号を出力する。
【００１７】
信号線駆動回路ＸＤは、信号線ＳＬが延びた方向における表示部ＤＹＰの両側に配置され、複数の信号線ＳＬと電気的に接続している。信号線駆動回路ＸＤは、回路基板６０から受信した映像信号を複数の信号線ＳＬに並列に出力する。
【００１８】
対向基板２０は、透明絶縁基板（図示せず）と、透明絶縁基板上において複数の画素電極ＰＥと対向して配置された共通電極ＣＥを備えている。
【００１９】
液晶表示パネルＰＮＬの端部には、フレキシブル基板ＦＣの一端が電気的に接続されている。フレキシブル基板ＦＣの他端には回路基板６０が電気的に接続されている。回路基板６０は、センサ電極ＳＥを駆動する信号を入力するとともに、センサ電極ＳＥからの出力信号を外部信号源へ出力する。
【００２０】
回路基板６０は、マルチプレクサＭＵＸと、Ｄ／Ａ変換部ＤＡＣと、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＣと、外部信号源との間で信号を送受信するインタフェース部Ｉ／Ｆと、タイミングコントローラＴＣＯＮと、を備えている。
【００２１】
外部信号源から出力された映像信号は、タイミングコントローラＴＣＯＮへ出力される。タイミングコントローラＴＣＯＮは、垂直同期信号を走査線駆動回路ＹＤへ出力するとともに、水平同期信号及び映像信号を信号線駆動回路ＸＤへ出力する。
【００２２】
センサ電極ＳＥへの入力信号は、外部信号源からインタフェース部Ｉ／Ｆを介してＤ／Ａ変換部ＤＡＣへ供給され、アナログ信号に変換されてマルチプレクサＭＵＸを介して液晶表示パネルＰＮＬへ入力される。センサ電極ＳＥからの出力信号は、マルチプレクサＭＵＸにより所定のタイミングでＡ／Ｄ変換部ＡＤＣへ供給され、デジタル信号に変換されて、インタフェース部Ｉ／Ｆに供給される。インタフェース部Ｉ／Ｆは、受信したデジタル信号を外部信号源へ出力する。
【００２３】
図２は、センサ電極ＳＥによりユーザの指先やペン先の位置を検出する方法の一例を説明するための図である。本本実施形態の立体表示装置では、静電容量方式によりユーザの指の位置を検出する。
【００２４】
センサ電極ＳＥは例えば、アレイ基板１０の画素電極ＰＥ間の領域に配置される。センサ電極ＳＥはマトリクス状に配置されてもよく、格子状に配置されてもよい。
【００２５】
センサ電極ＳＥには、外部信号源から回路基板６０を介して所定のパルスが印加される。センサ電極ＳＥとユーザの指との間にはセンサ電極ＳＥと指との距離に応じた容量が生じる。従って、センサ電極ＳＥに所定のパルスを印加したとき、センサ電極ＳＥの電位はセンサ電極ＳＥと指との距離に応じて異なる値となる。センサ電極ＳＥの電位は回路基板６０に供給され、デジタル信号に変換されて外部信号源へ出力される。
【００２６】
外部信号源は、回路基板６０を介して受信したデジタル信号を用いて、互いの値あるいは所定値と比較し、座標計算を行なって指先やペン先等が接触あるいは近接した座標位置を検出する。また、外部信号源は、周期的に指先やペン先等の位置を検出することにより、指先やペン先の移動経路および移動速度を検出することが可能である。
【００２７】
図３は、本本実施形態の立体表示装置のバックライトの一構成例を説明するための図である。バックライトＢＬは、第１方向Ａへ光を出射する第１バックライトＢＬＡと、第２方向Ｂへ光を出射する第２バックライトＢＬＢと、照明ドライバ（図示せず）と、を備えている。
【００２８】
第１バックライトＢＬＡは、第１光源５２Ａと、第１導光体５３Ａと、を備えている。第２バックライトＢＬＢは、第２光源５２Ｂと、第２導光体５３Ｂとを備えている。照明ドライバは、第１光源５２Ａを駆動する第１ドライバと、第２光源５２Ｂを駆動する第２ドライバと、を備えている。
【００２９】
なお、第１導光体５３Ａと第２導光体５３Ｂとは１枚の導光体で兼用させてもかまわない。また、このバックライトの点灯および消灯の制御は、前述したタイミングコントローラＴＣＯＮからの制御信号に基づいて行う。ここで、第１光源５２Ａは、複数の走査線ＧＬの一端側に配置された光源であり、第２光源は走査線ＧＬの他端側に配置された光源である。
【００３０】
バックライトＢＬは、液晶表示パネルＰＮＬの背面側に配置され、第１バックライトＢＬＡが複数の走査線ＧＬの他方側（例えばＲ側）を照明するように光を出射し、第２バックライトＢＬＢが複数の走査線ＧＬの一方側（例えばＬ側）を照明するように光を出射する。
【００３１】
第１導光体５３Ａは光入射面Ａ１と光出射面Ａ２とを備えた略直方体形状である。なお光入光面の厚みを広げ、入光効率を高くする場合もある。第１光源５２Ａは、例えば発光ダイオードであって、複数の第１光源５２Ａは光入射面Ａ１に向かって光を出射するように光入射面Ａ１に沿って並んで配置されている。第１導光体５３Ａの光入射面Ａ１から第１導光体５３Ａに入射した光は、光出射面Ａ２へ導かれて第１方向Ａに向かって光出射面Ａ２から出射される。
【００３２】
第２導光体５３Ｂは光入射面Ｂ１と光出射面Ｂ２とを備えた略直方体形状である。第２光源５２Ｂは、例えば発光ダイオードであって、複数の第２光源５２Ｂは光入射面Ｂ１に向かって光を出射するように光入射面Ｂ１に沿って並んで配置されている。第２導光体５３Ｂの光入射面Ｂ１から第２導光体５３Ｂに入射した光は、光出射面Ｂ２へ導かれて第２方向Ｂに向かって光出射面Ｂ２から出射される。
【００３３】
なお、導光体設計と導光体上に配置するプリズムシートの設計により、光源側に出向する場合も可能である。
【００３４】
第１方向Ａは、液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向（方向Ｄ１と方向Ｄ２とに略直交する方向）から右（Ｒ）方向に向かって回転した方向であって、第２方向Ｂは液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向からに左（Ｌ）方向に向かって回転した方向である。
【００３５】
ユーザが液晶表示パネルＰＮＬに向かって表示部ＤＹＰを見たときに、第１バックライトＢＬＡから出射され、液晶表示パネルＰＮＬを透過した光がユーザの右目に視認され、第２バックライトＢＬＢから出射され、液晶表示パネルＰＮＬを透過した光がユーザの左目に視認される。
【００３６】
なお、図３には表示装置の概略の構成例を示している。液晶表示パネルＰＮＬとバックライトＢＬとの間に、さらにコリメートレンズ、プリズムフィルム等の光の指向性を調整する光学素子を適宜設けることができる。
【００３７】
上記のバックライトＢＬを採用すると、表示部ＤＹＰに右目用の画像と左目用の画像とを交互に表示し、右目用の画像が表示されている期間に第１バックライトＢＬＡを点灯し、左目用の画像が表示されている期間に第２バックライトＢＬＢを点灯することで、立体表示を行うことが可能となる。
【００３８】
立体表示装置の構成は上記の構成に限定されない。  
図４は、液晶表示パネルＰＮＬとバックライトＢＬと光線制御素子ＬＥＮとの位置関係を説明する図である。この例では、液晶表示パネルＰＮＬの前面側（対向基板２０側）に光線制御素子ＬＥＮが配置されている。すなわち、液晶表示パネルＰＮＬはバックライトＢＬと光線制御素子ＬＥＮとの間に配置される。
【００３９】
図５は、光線制御素子ＬＥＮとしてのレンチキュラーシート（シリンドリカル・レンズ・アレイ）の斜視図である。レンチキュラーシートは、第１方向Ｄ１における断面がユーザ側に凸状となるレンズが第１方向（水平方向）Ｄ１に並んでいる。表示部ＤＹＰから出射された光は、レンチキュラーシートのレンズにより集光され、ユーザに視認される。したがって、ユーザはレンチキュラーシートにより拡大される、第２方向（垂直方向）Ｄ２に延びる視認領域の画像を視認することになる。なお、光線制御素子ＬＥＮはレンチキュラーシートに限定されない。
【００４０】
図６は、光線制御素子ＬＥＮとしてのスリット・アレイの斜視図である。スリット・アレイは、第２方向Ｄ２に延びる複数のスリットＳＬＴを備えている。スリット・アレイのスリットＳＬＴは、第１方向Ｄ１に周期的に並んで配置されている。スリットＳＬＴの間の領域では、表示部ＤＹＰからの光が遮られる。ユーザは、スリット・アレイのスリットＳＬＴを通る表示部ＤＹＰから出射された光を視認する。すなわち、ユーザは、スリットＳＬＴを介して第２方向Ｄ２に延びる視認領域の画像を視認する。
【００４１】
光線制御素子ＬＥＮは、いずれも、第１方向Ｄ１において、ユーザが表示部ＤＹＰを視認する位置により見える映像を異ならせる。したがって、例え光線制御素子ＬＥＮの同じ位置を見ていたとしても、ユーザの位置により異なる映像が見える。図５および図６に示す光線制御素子ＬＥＮは左右視差（水平視差）を与えるものであって、第２方向Ｄ２において同一の特性を備えるレンズあるいはスリットが、第１方向Ｄ１に並んでいる。
【００４２】
このような光線制御素子ＬＥＮを液晶表示パネルＰＮＬの前面に配置することにより、指向性のあるバックライトを採用することなくユーザの右目と左目とに異なる映像を視認させることが可能となり、立体表示を行うことが可能となる。
【００４３】
立体表示を行うときには、右目用の映像と左目用の映像との水平方向における位置の差により、ユーザの焦点の位置を調整することが可能である。
【００４４】
例えば、ユーザの焦点が液晶表示パネルＰＮＬの表示画面よりもユーザ側となるように右目用の映像と左目用の画像とを表示すると、立体表示された映像は表示画面から突出したように視認される。
【００４５】
例えば、ユーザの焦点が液晶表示パネルＰＮＬの表示画面よりも背面側となるように右目用の映像と左目用の映像とを表示すると、立体表示された映像は表示画面から凹んだように視認される。
【００４６】
図７は、映像を表示画面から突出するように表示する方法の一例を説明するための図である。ここでは水平方向（第１方向Ｄ１）の視差による焦点位置の一例を示している。なお、以下では、第１方向Ｄ１においてユーザの左目側を左側、ユーザの右目側を右側として説明する。
【００４７】
表示画面から突出した映像を表示する場合、焦点の位置に対応する右目用の映像（Ｒ）を、左目用の映像（Ｌ）の左側に表示する。ユーザの右目と右目用の映像とを結ぶ線と、ユーザの左目と左目用の映像とを結ぶ線とが交差した点が焦点ＦＰとなり、図７に示す場合、表示画面よりもユーザ側に焦点が形成される。焦点ＦＰと表示画面との距離は右目用の映像と左目用の映像との水平方向における距離により調整可能である。
【００４８】
図８は、映像を表示画面から凹んだように表示する方法の一例を説明するための図である。ここでは水平方向（第１方向Ｄ１）の視差による焦点位置の一例を示している。
【００４９】
表示画面から凹んだ映像を表示する場合、焦点ＦＰの位置に対応する右目用の映像（Ｒ）を左目用の映像（Ｌ）の右側に表示する。ユーザの右目と右目用の映像とを結ぶ線と、ユーザの左目と左目用の映像とを結ぶ線とが交差した点が焦点ＦＰとなり、図８に示す場合、表示画面よりも背面側に焦点が形成される。焦点ＦＰと表示画面との距離は右目用の映像と左目用の映像との水平方向における距離により調整可能である。
【００５０】
本実施形態の立体表示装置では、ユーザの指やペン先の位置に応じて、立体表示した映像の焦点の位置を上記のように調整している。  
図９は、本本実施形態の立体表示装置の映像表示方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【００５１】
まず、液晶表示パネルＰＮＬに立体映像を表示する（ステップＳＴ１）。すなわち、外部信号源は、回路基板６０へ映像信号を出力して液晶表示パネルＰＮＬに映像を表示する映像信号を回路基板６０へ出力する。
【００５２】
続いて、センサ電極ＳＥの電位からユーザの操作動作を検出する（ステップＳＴ２）。すなわち、外部信号源は、回路基板６０を介してセンサ電極ＳＥへ所定のパルスを出力し、センサ電極ＳＥの電位を検出してユーザの指先の位置を検出する。例えば表示部ＤＹＰにマトリクス状に配置した複数のセンサ電極ＳＥの電位同士を比較したり、複数のセンサ電極ＳＥの電位を予め設定した所定の値と比較したりすることにより、ユーザの指先の表示部ＤＹＰと略平行な平面における位置座標を検出するとともに、ユーザの指先と表示画面との距離やユーザの指先の移動速度を検出することが可能である。
【００５３】
続いて、外部信号源は、検出したユーザの指先の位置から、ユーザが表示画面に対して操作動作を行ったか否か判断する（ステップＳＴ３）。例えば操作画像として操作ボタンを表示させている場合、外部信号源は、ユーザの指先の位置及び移動速度とから、ユーザが操作ボタンを押す操作を行ったか否か判断する。
【００５４】
ユーザが操作動作を行ったと判断した場合、外部信号源は操作画像を含む映像の焦点の位置をユーザの操作動作に応じて調整する（ステップＳＴ４）。例えばユーザが操作ボタンを押したと判断した場合には、外部信号源は操作ボタンを含む映像が表示画面に対して凹むように焦点の位置を調整する。外部信号源は、例えば、表示画面から突出した立体表示をしている場合に、所定フレーム期間において右目用の映像と左目用の映像とを互いに入れ替えて表示画面から凹んだ立体表示を行う。
【００５５】
焦点の位置を調整した後、および、ユーザが操作動作を行っていないと判断した場合、外部信号源は、操作画像を含む映像表示が終了したか否かを更に判断する（ステップＳＴ５）。操作画像を含む映像表示が終了していない場合には、センサ電極ＳＥの電位からユーザの指先の動作を検出する（ステップＳＴ２）。操作画像を含む映像表示が終了した場合には、外部信号源は焦点位置の調整動作を終了する。
【００５６】
このようにユーザの操作動作に応じて表示した映像の焦点の位置を調整することにより、ユーザは操作動作に応じて表示された映像が変化するため、臨場感を持って操作することが出来る。すなわち、本実施形態によれば、ユーザの操作感を満たす立体表示装置における映像表示方法を提供することができる。
【００５７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５８】
例えば上記立体表示装置では、センサ電極ＳＥが液晶表示パネルＰＮＬに内蔵されていたが、液晶表示パネルＰＮＬの外部にセンサ電極ＳＥを含むセンサ基板を配置してもよい。この場合、表示部ＤＹＰの前面にセンサ基板を配置して回路基板６０を介して外部信号源からセンサ電極ＳＥへ所定のパルスを印加するとともにセンサ電極ＳＥの電位を外部信号源へ出力することにより、上述の実施形態と同様の効果を得る事が出来る。
【００５９】
また、ユーザの操作動作を検出する方式は静電容量方式に限定されるものではなく、例えば表示画面近傍を撮影するカメラにより表示画面近傍のユーザの指先やペン先の位置を検出して、ユーザの操作を検出してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
ＰＮＬ…液晶表示パネル、ＢＬ…バックライト、ＢＬＡ…第１バックライト、ＢＬＢ…第２バックライト、ＬＱ…液晶層、ＤＹＰ…表示部、ＰＥ…画素電極、ＳＥ…センサ電極、ＧＬ…走査線、ＳＬ…信号線、ＳＷＰ…画素スイッチ、ＹＤ…走査線駆動回路、ＸＤ…信号線駆動回路、ＣＥ…共通電極、ＦＣ…フレキシブル基板、ＬＥＮ…光線制御素子、ＳＬＴ…スリット、ＦＰ…焦点、１０…アレイ基板、２０…対向基板、６０…回路基板。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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