(57)【要約】【課題】パッシブ方式の画像表示装置において不必要な輝度低下を有効に回避して、クロストークによる画質劣化を有効に回避する。【解決手段】パッシブ方式により３次元画像を表示する画像表示装置１において、出射面に直線偏光板５を配置してなる画像表示パネル２と、画像表示パネル２のパネル面に配置されたパターン位相差フィルム３とを備え、連続する画素が右目用画素及び左目用画素に順次交互に設定されて、それぞれ右目用の画像データ及び左目用の画像データとで駆動される。パターン位相差フィルム３は、右目用画素及び左目用画素に対応して、透過光に対応する位相差を付与する右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂが順次交互に設けられた位相差層３Ｃを備え、第１及び第２の領域Ａ及びＢの境界には、遮光部３Ｄが設けられる。画像表示装置１は、位相差層３Ｃから画像表示パネル２のパネル面までの間隔が９００μｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシブ方式により３次元画像を表示する画像表示装置において、
各画素の境界を遮光する遮光部と直線偏光板とが順次出射面に配置された画像表示パネルと、
前記画像表示パネルのパネル面に配置されたパターン位相差フィルムとを備え、
連続する画素が右目用画素及び左目用画素に順次交互に設定されて、それぞれ右目用の画像データ及び左目用の画像データとで駆動され、
前記パターン位相差フィルムは、
前記右目用画素及び左目用画素に対応して、透過光に対応する位相差を付与する右目用領域及び左目用領域が順次交互に設けられた位相差層を備え、
前記第１及び第２の領域の境界には、遮光部が設けられ、
前記画像表示装置は、
前記位相差層から前記画像表示パネルのパネル面までの間隔が９００μｍ以下である
画像表示装置。
【請求項２】
前記画像表示装置から離間した位置において、前記右目用画素及び又は左目用画素からの出射光であって、前記右目用領域及び又は左目用領域を透過して到来する信号成分の光量に対して、前記左目用画素及び又は右目用画素からの出射光であって、前記右目用領域及び又は左目用領域を透過して到来するクロストーク成分の光量の比率が、１０％以下である
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記パターン位相差フィルムの遮光部は、幅が１００μｍ以下、２０μｍ以上である
請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブ方式による３次元画像表示に係る画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パッシブ方式により３次元画像を表示する画像表示装置が提供されている。ここで図３は、液晶表示パネルを使用したパッシブ方式の画像表示装置を示す概略図である。パッシブ方式の画像表示装置は、垂直方向又は水平方向（この図３の例では、垂直方向）に連続する液晶表示パネルの画素を、順次交互に、右目用及び左目用に割り当て、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動し、これにより右目用の画像と左目用の画像とを同時に表示する。また液晶表示パネルのパネル面（視聴者側面）にパターン位相差フィルムを配置し、右目用の画素及び左目用の画素からの直線偏光による出射光を、右目用及び左目用で方向の異なる円偏光に変換する。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供し、３次元画像を表示する。
【０００３】
このためパターン位相差フィルムは、液晶表示パネルにおける画素の設定に対応して、遅相軸方向（屈折率が最大となる方向）が直交する２種類の帯状領域が順次交互に形成される。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供する。なおここでこの隣接する帯状領域の遅相軸方向は、通常、水平方向に対して、＋４５度と−４５度、又は０度と＋９０度の組み合わせが採用される。なおこの図３の例では、通常の画像表示装置における呼称に習って画面の長辺方向を水平方向として示す。
【０００４】
このパッシブ方式は、応答速度の遅い画像表示装置でも適用することができ、さらにパターン位相差フィルムと円偏光メガネとを用いた簡易な構成で３次元表示することができる。なおパッシブ方式の画像表示装置では、図３の例による垂直方向に代えて、水平方向に連続する画素を順次交互に右目用及び左目用に振り分ける方法も採用される。
【０００５】
このパッシブ方式に係るパターン位相差フィルムは、画素の割り当てに対応して透過光に位相差を与えるパターン状の位相差層が必要である。このパターン位相差フィルムに関して、特許文献１には、配向規制力を制御した光配向層をガラス基板上に形成し、この光配向層により液晶の配列をパターンニングして位相差層を作成する方法が開示されている。また特許文献２には、レーザーの照射によりロール版の周側面に微細な凹凸形状を形成し、この凹凸形状を転写してパターン状に配向規制力を制御した配向層を作製する方法が開示されている。また特許文献３には、カラーフィルタ、ブラックストライプでなる遮光部を作製してなる画像表示パネル用のガラス基板に、パターン位相差フィルムを構成することが提案されている。
【０００６】
ここでこの種の画像表示装置では、いわゆるクロストークが発生する場合がある。クロストークは、本来、右目及び左目に提供することが必要な右目用画素及び左目用画素からの出射光が、これとは異なり左目及び右目に漏れ込む現象である。この種の画像表示装置において、クロストークが激しくなると画質劣化が著しくなる。より具体的にクロストークにより、表示画像の立体感が損なわれ、著しい場合には、二重写しにより画像が知覚されることになる。
【０００７】
特許文献４には、パターン位相差フィルムにおける右目用及び左目用の帯状領域の境界に、遮光部を設けることによりクロストークによる画質劣化を有効に回避する方法が提案されている。
【０００８】
ところで上述したようにこの種の画像表示装置では、極力、クロストークによる画質劣化を有効に回避することが求められる。このために例えば特許文献４に記載の構成を採用することが考えられる。しかしながら特許文献４に開示の方法を単純に適用したのでは、不必要に表示画面の輝度が低下する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−４９８６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５２２９６号公報
【特許文献３】特開平１１−０８４３８５号公報
【特許文献４】特開２００８−２５７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、不必要な輝度低下を防止してクロストークによる画質劣化を有効に回避することができる画像表示装置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】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、位相差層と画像表示パネルとの間隔を短くすることにより、遮光部の幅に係る制限を緩和し、表示面輝度の不必要な低下を有効してクロストークによる画質劣化を有効に回避するとの着想に至り、本発明に想到した。
【００１２】
（１）  パッシブ方式により３次元画像を表示する画像表示装置において、
各画素の境界を遮光する遮光部と直線偏光板とが順次出射面に配置された画像表示パネルと、
前記画像表示パネルのパネル面に配置されたパターン位相差フィルムとを備え、
連続する画素が右目用画素及び左目用画素に順次交互に設定されて、それぞれ右目用の画像データ及び左目用の画像データとで駆動され、
前記パターン位相差フィルムは、
前記右目用画素及び左目用画素に対応して、透過光に対応する位相差を付与する右目用領域及び左目用領域が順次交互に設けられた位相差層を備え、
前記第１及び第２の領域の境界には、遮光部が設けられ、
前記画像表示装置は、
前記位相差層から前記画像表示パネルのパネル面までの間隔が９００μｍ以下である。
【００１３】
（１）によれば、位相差層と画像表示パネルとの間隔を短くして、遮光部の幅に係る制限を緩和することができ、これにより表示面輝度の不必要な低下を有効に回避してクロストークによる画質劣化を有効に回避することができる。
【００１４】
（２）  （１）において、
前記画像表示装置から離間した位置において、前記右目用画素及び又は左目用画素からの出射光であって、前記右目用領域及び又は左目用領域を透過して到来する信号成分の光量に対して、前記左目用画素及び又は右目用画素からの出射光であって、前記右目用領域及び又は左目用領域を透過して到来するクロストーク成分の光量の比率が、１０％以下である。
【００１５】
（２）によれば、クロストークによる画質劣化を知覚できないようすることができる。
【００１６】
（３）  （１）又は（２）において、
前記パターン位相差フィルムの遮光部は、幅が１００μｍ以下、２０μｍ以上である。
【００１７】
（３）によれば、実用上十分に画面輝度の低下を回避してクロストークによる画質劣化を有効に回避することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、不必要な輝度低下を有効に回避して、実用上十分にクロストークによる画質劣化を有効に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るパターン位相差フィルムを示す図である。
【図２】クロストークの説明に供する図である。
【図３】パッシブ方式による３次元画像表示の説明に供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。この画像表示装置１は、画像表示パネル２のパネル面（視聴者側面）にパターン位相差フィルム３が配置される。画像表示装置１は、ユーザ―の操作により動作モードを２次元画像表示モードと３次元画像表示モードとで切り替え、３次元画像表示モードでは、パッシブ方式により３次元画像を提供する。
【００２１】
すなわち画像表示装置１は、３次元画像表示モードにおいて、垂直方向（この図１では紙面の水平方向）に連続する画像表示パネル２の画素を、順次交互に、右目用の画像を表示する右目用画素、左目用の画像を表示する左目用画素に振り分けて、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動する。これにより画像表示装置１は、画像表示パネル２による表示画面を、右目用の画像を表示する帯状の領域と、左目用の画像を表示する帯状の領域とに交互に区分し、右目用の画像と左目用の画像とを同時に表示する。この画像表示装置１は、この画像表示パネル２のパネル面に配置されたパターン位相差フィルム３により、右目用及び左目用の画素からの出射光にそれぞれ対応する位相差を与える。これによりこの画像表示装置１では、円偏光フィルタによる眼鏡を介して３次元画像を視聴することができる。これに対して画像表示装置１は、２次元画像表示モードでは、連続する画像データにより画像表示パネル２を駆動して２次元画像を表示する。
【００２２】
画像表示パネル２は、例えば液晶表示パネルであり、出射面側に、カラーフィルタ４、直線偏光板５が順次設けられる。ここでカラーフィルタ４は、ガラス等による透明基板４Ａに、遮光部４Ｃ、フィルタ部４Ｂが順次設けられる。フィルタ部４Ｂは、カラーフィルタとしての光学的機能を担う部位であり、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ選択的に透過させる帯状領域を画素の配置に対応して表示画面の水平方向（この図１において紙面の奥行方向）に順次循環的に形成して作製される。遮光部４Ｃは、いわゆるブラックマトリックスであり、各画素の境界を跨ぐように、各画素の境界に一定の幅により形成されて出射光を遮光する。画像表示パネル２は、透明基板４Ａが視聴者側となるようにカラーフィルタ４が配置される。
【００２３】
直線偏光板５は、接着層６によりカラーフィルタ４の透明基板４Ａに貼り付けられて配置される。直線偏光板５は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等の透明フィルムからなる基材５Ａ及び５Ｃにより光学機能層５Ｂを挟持した形状により作成される。具体的に、直線偏光板５は、基材５Ａが鹸化処理された後、光学機能層５Ｂが配置される。なお基材５Ａ及び５Ｃは、これに代えてポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポリ（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸メチル−（メタ）アクリル酸ブチル共重合体、（メタ）アクリル酸メチル−スチレン共重合体等のアクリル樹脂等の樹脂、ソーダ硝子、カリ硝子、鉛硝子、石英硝子等の硝子等を適用することができる。光学機能層５Ｂは、直線偏光板としての光学的機能を担う部位であり、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）によるフィルム材に、ヨウ素化合物分子を吸着配向させて作製される。直線偏光板５は、さらに基材５Ｃが配置されて作成される。
【００２４】
パターン位相差フィルム３は、接着層８により直線偏光板５に貼り付けられて配置される。ここでパターン位相差フィルム３は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、アクリル等の透明フィルムからなる基材３Ａの一方の面上に、配向膜３Ｂ、位相差層３Ｃが順次作製される。パターン位相差フィルム３は、屈折率異方性を保持した状態で固化（硬化）された液晶材料により位相差層３Ｃが形成され、この液晶材料の配向を配向膜３Ｂの配向規制力によりパターンニングする。このパターンニングにより、パターン位相差フィルム３は、画像表示パネル２における画素の割り当てに対応して、一定の幅により、右目用の領域（第１の領域）Ａと左目用の領域（第２の領域）Ｂとが順次交互に帯状に形成され、右目用及び左目用の画素からの出射光にそれぞれ対応する位相差を与える。
【００２５】
パターン位相差フィルム３は、光配向材料により光配向材料膜が作製された後、いわゆる光配向の手法によりこの光配向材料膜に直線偏光による紫外線を照射し、これにより光配向膜による配向膜３Ｂが形成される。ここでこの光配向材料膜に照射する紫外線は、その偏光の方向が右目用の領域Ａと左目用の領域Ｂとで９０度異なるように設定され、これにより位相差層３Ｃに設けられる液晶材料に関して、右目用の領域Ａ及び左目用の領域Ｂとで対応する向きに液晶分子を配向させ、透過光に対応する位相差を与える。なおここでこの隣接する帯状領域の遅相軸方向は、通常、水平方向に対して、＋４５度と−４５度、又は０度と＋９０度の組み合わせが採用される。また光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を適用することができるものの、この実施形態では、一旦配向した後には、紫外線の照射によって配向が変化しない、例えば光２量化型の材料を使用する。なおこの光２量化型の材料については、「M.Schadt,K.Schmitt,V.Kozinkov  and  V.Chigrinov:Jpn.J.Appl.Phys.,31,2155(1992)」、「M.Schadt,H.Seiberle  and  A.Schuster:Nature,381,212(1996)」等に開示されており、例えば「ROP-103」（Rolic  technologies  Ltd.社製）の商品名により既に市販されている。
【００２６】
さらにパターン位相差フィルム３は、これら右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂの境界を跨ぐように、この境界に一定の幅により遮光部３Ｄが形成され、この遮光部３Ｄにより出射光を遮光する。ここで遮光部３Ｄは、顔料系、染料系等による黒色のインクをスクリーン印刷して作成される。
【００２７】
パターン位相差フィルム３は、基材３Ａの他方の面に、反射防止層３Ｅが設けられ、この反射防止層３Ｅが視聴者側となるように配置される。
【００２８】
〔クロストーク〕
画像表示装置１は、位相差層３Ｃと画像表示パネル２との間隔の設定により、パターン位相差フィルム３に設けられた遮光部３Ｄの幅に係る制限を緩和し、これにより表示面輝度の不必要な低下を有効に回避してクロストークによる画質劣化を有効に回避するように構成される。
【００２９】
図２は、クロストークの説明に供する図である。画像表示パネルの画面中央の垂直方向に視点が存在するものとし、画像表示装置１の視聴者側面から視点までの距離をＬとする。ここで通常Ｌは、表示画面の高さの１倍〜３倍である。またパターン位相差フィルム３の位相差層３Ｃと画像表示パネル２のパネル面までの間隔を、画素の領域及び位相差層３Ｃの領域を実質的に規定する遮光部３Ｄ及び４Ｃ間の間隔により定義してＤにより表す。また遮光部４Ｃ、３Ｄの幅を２Ｂ、２Ｃにより表す。
【００３０】
またこの画面中央から上方向及び下方向における画素の順番をｎ及びｍにより表す。各画素の繰り返しピッチをＰとすると、画面中央からｎ−１番目の遮光部４Ｃ、３Ｄは、その中心位置が画面中央から（ｎ−１）Ｐにより表されることになる。また画面中央からｍ−１番目の遮光部４Ｃ、３Ｄは、その中心位置が画面中央から（ｍ−１）Ｐにより表されることになる。なお右目用画素及び左目用画素をこの図２では符号Ｒ及びＬにより表す。
【００３１】
ここで視聴者の右目への入射光を検討する。ここで画面中央から上方向では、ｎが奇数の場合の（ｎ−１）Ｐ＋ＢからｎＰ−Ｂの範囲からの出射光が、本来、右目用画素からの右目に入射すべき出射光となり、画面中央から下方向では、ｍが偶数の場合の（ｍ−１）Ｐ＋ＢからｍＰ−Ｂの範囲からの出射光が、本来、右目用画素からの右目に入射すべき出射光となる。しかしながらこのような出射光にあっては、パターン位相差フィルム３に設けられた遮光部３Ｄにより、その一部（Ｓｉｇｎ及びＳｉｇｍにより表される範囲の光）のみが右目用領域Ａを透過することになり、この透過光量が本来の信号成分となる。
【００３２】
またさらに隣接する左目用画素Ｌからの出射光のうちの一部（ＣＴｎ及びＣＴｍにより表される範囲の光）が、パターン位相差フィルム３の右目用領域Ａを透過して右目の入射し、この光がクロストーク成分となる。これによりこの信号成分とクロストーク成分との光量比を充分に確保することができれば、充分にクロストークによる画質劣化を防止することができる。
【００３３】
ここで各画素から各方向への出射光量は、ほぼ等しいことにより、この信号成分とクロストーク成分との光量は、それぞれ視点から見た範囲Ｓｉｇｎ及びＳｉｇｍの角度θＳｉｇＰｎ及びθＳｉｇＰｍ、範囲ＣＴｎ及びＣＴｍの角度θＣＴＰｎ及びθＣＴＰｍに比例することになる。これによりこの範囲Ｓｉｇｎ及びＳｉｇｍの角度θＳｉｇＰｎ及びθＳｉｇＰｍ、範囲ＣＴｎ及びＣＴｍの角度θＣＴＰｎ及びθＣＴＰｍを表示画面の全面でそれぞれ累積してＳｉｇＮ及びＳｉｇＭ、ＣＴＮ及びＣＴＭにより表すと、ＳｉｇＮ及びＳｉｇＭ、ＣＴＮ及びＣＴＭは次式により表すことができる。
【００３４】
【数１】
2015001679.tif 000003
【００３５】
ここでこのようにして求められる計算結果を右目及び左目で合計して信号成分に対するクロストーク成分の比率（ＣＴＮ＋ＣＴＭ）／（ＳｉｇＮ及びＳｉｇＭ）を求めると、この比率（ＣＴＮ＋ＣＴＭ）／（ＳｉｇＮ及びＳｉｇＭ）を１０％以下にすることにより、クロストークによる画質劣化が概ね知覚できないことが判った。なお左目については、上述の計算式において、ｎ及びｍを入れ替えて同様に求めることができる。なおこの比率の計算にあっては、一旦、右目及び左目で合計を求めて計算しても良く、右目のみ、又は左目のみで計算してもよい。
【００３６】
ここで間隔Ｄについてみると、間隔Ｄを小さくすることにより、クロストークによる画質劣化を低減することができる。しかしながら間隔Ｄを小さくすることについては、画像表示装置の構成上、限界がある。また同様に遮光部４Ｃ、３Ｄの幅２Ｂ、２Ｃについてみると、幅２Ｂ、２Ｃを大きくすることにより、クロストークによる画質劣化を低減することができる。しかしながら遮光部４Ｃ、３Ｄを幅広にすると、出射光量が低下して輝度が低下することになる。
【００３７】
ここで一般的な画像表示装置では、接着層６、８に感圧接着剤による粘着層が適用され、接着層８、直線偏光板５、接着層６、カラーフィルタ４の透明基板４Ａがそれぞれ厚み７５μｍ、２００μｍ、７５μｍ、６００μｍである。これにより位相差層３Ｃと画像表示パネル２のパネル面までの間隔Ｄは、概ね９５０μｍとなる。
【００３８】
画像表示パネル２が４０インチフルＨＤ（１９２０×１０８０ｐｉｘｅｌ）である場合、Ｐ＝０．４６１２１ｍｍとなり、Ｌ＝１５００ｍｍ（画面の高さのほぼ３倍）、Ｄ＝０．９５ｍｍ、Ｂ＝０．０２ｍｍ、Ｃ＝０．０３ｍｍとすると、クロストーク成分の比率は、１１．０％となる。これによりこの場合は、クロストークによる画質劣化が知覚されることになる。
【００３９】
ここで接着層６、８の厚みを５０μｍに減少させると、間隔Ｄが９００μｍとなってクロストーク成分の比率は約９．８％となり、クロストークによる画質劣化を知覚できないようなる。また接着層６、８の厚みを２５μｍに減少させ、さらに透明基板４Ａの厚みを５００μｍに低減させると、間隔Ｄが０．７５ｍｍとなってクロストーク成分の比率は６．４％となり、さらに一段と画質劣化を知覚できないようにすることができる。
【００４０】
これによりこの実施形態では、間隔Ｄが９００μｍ以下となるように設定してクロストークによる画質劣化を知覚できないようにする。なお間隔Ｄは、特許文献３に開示のように、画像表示パネルの出射面側の構成部材を種々に一体化して小さくすることが考えられるものの、最低限、直線偏光板としての光学機能層５Ｂの厚みは必要であり、これにより間隔Ｄの最小値は１００μｍである。より具体的に、この実施形態では、接着層８、直線偏光板５、接着層６、透明基板４Ａの厚みをそれぞれ５０μｍ、２００μｍ、５０μｍ、６００μｍに設定し、又はそれぞれ２５μｍ、２００μｍ、２５μｍ、５００μｍに設定する。
【００４１】
またさらにこの実施形態では、このように間隔Ｄを小さくして、クロストーク成分の比率が１０％以下とするとの条件の元で、遮光部３Ｄの幅２Ｃを１００μｍ以下、２０以上に設定し、これにより輝度の低下を有効に回避する。
【００４２】
なお画像表示パネルの垂直方向の長さに対して距離Ｌを３倍に設定する場合にあっては、上述したように間隔Ｄを９００μｍ以下に設定して十分にクロストークによる画質劣化を防止できるものの、これよりも近くで視聴する場合もあることにより、好ましくは距離Ｄを６９０μｍ以下に設定して画像表示パネルの垂直方向の長さに対して距離Ｌを２倍に設定する場合にもクロストークによる画質劣化を充分に防止することができ、さらには距離Ｄを３５０μｍ以下に設定して画像表示パネルの垂直方向の長さに対して距離Ｌを１倍に設定する場合にもクロストークによる画質劣化を充分に防止することができる。
【００４３】
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
【００４４】
すなわち上述の実施形態では、光配向膜を使用してパターン位相差フィルムを構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、賦型処理等により１方向に延長する微細なライン状の凹凸形状による配向膜によりパターン位相差フィルムを構成する場合にも広く適用することができる。
【００４５】
また上述の実施形態では、画像表示パネルに液晶表示パネルを適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、有機Ｅｌパネル等、各種の画像表示パネルを広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  画像表示装置
２  画像表示パネル
３  パターン位相差フィルム
３Ａ  基材
３Ｂ  配向膜
３Ｃ  位相差層
３Ｄ、４Ｃ  遮光部
４  カラーフィルタ
４Ａ、５Ａ  透明基板
４Ｂ  フィルタ部
５  直線偏光板
５Ｂ  光学機能層
６、８  接着層
【図１】
2015001679.tif 000004
【図２】
2015001679.tif 000005
【図３】
2015001679.tif 000006