JP2003029205A

JP2003029205A - カラー立体表示装置

Info

Publication number: JP2003029205A
Application number: JP2001212926A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Goto; 正浩後藤; Hideo Kusaka; 秀夫日下
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】アパーチャーを有する拡散層を用いる場合
に、光の利用効率が悪く映像が暗くなる点、レンチキュ
ラーレンズからなるスクリーンに投映する際に、各色の
指向性を無くすための調整が面倒で、しかも完全には無
くせず、色斑の発生が懸念される点や、投映される画像
とレンチキュラーレンズの各レンズとの位置合わせを、
その都度、厳密に行なわなければならない点等を解消す
る。【解決手段】液晶ディスプレイ等の表示パネル２とレ
ンチキュラーレンズシート３とを、レンズ１ピッチにピ
クセル２ピッチの割合で対応させて配列し、各レンチキ
ュラーレンズの左右のピクセルからの光を、各観察位置
（例えば両眼７Ｌおよび７Ｒ）に送り、隣接するレンチ
キュラーレンズからのＲ、Ｇ、およびＢの三原色によ
り、各々の観察位置用の画素６Ｌ、６Ｒを構成し、視差
に基づく立体画像の表示を可能として、課題を解決する
ことができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
等の任意の表示パネルとレンチキュラーレンズシートと
を組み合わせてなるカラー立体表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョンやコンピュータの表示装置
としては、平面的な映像を表示し得るものが使用されて
いることが多いが、映像を立体表示にすれば、臨場感が
増したり、事物の立体的配置が分かりやすくなり利点が
生じ得る。

【０００３】図６は、従来、液晶表示装置等において立
体表示を試みた例を示す図で、下面側に色分けして示し
た符号２を有する部分は、液晶表示装置を構成する三原
色の区域の最小単位であるピクセルの集合体である表示
パネル（あるいは、符号２は、カラーフィルタの各色の
区域とみなしてもよい。）を示し、表示パネル２の各区
域Ｒ、Ｇ、およびＢの各々から、強度がコントロールさ
れた、赤色、緑色、および青色の光が出光し、出光した
光は、レンチキュラーレンズ１１の各レンズにより屈折
して集光し、レンチキュラーレンズ１１の集光部に対応
して上部に設けられた拡散層１２の開孔部１２ａを通っ
た後、上面側のレンチキュラーレンズ１１’により、適
宜な方向に向かって収束される。

【０００４】表示パネル２には、向かって左側より、三
原色Ｒ、Ｇ、およびＢのピクセルを単位とする左眼用画
像（「左」で表示）、および右目用画像（「右」で表
示）のペアが形成されており、このペア毎に、１つの画
素が設定されて、図では、水平方向に密に配列されてい
る。下面側のレンチキュラーレンズ１１の各レンズは、
１つの画素を構成する左眼用画像と右眼用画像にそれぞ
れ対応して設けられており、各々の画像に対応する開孔
部（アパーチャー）１２ａより透過する。開孔部１２ａ
より出た光は、左眼用画像と右眼用画像のペア毎に対応
して設けられたレンチキュラーレンズ１１’により屈折
されることにより、左眼用画像が上方の向かって右側の
方向に、右眼用画像が上方の向かって左側の方向に、そ
れぞれ収束することにより、視差が生じ、左眼用画像と
右眼用画像を同時に見ることにより、画像の立体感が得
られるものである。なお、上記のように開孔部１２ａを
有する拡散層１２を用いる代わりに、表示パネル２から
の光をレンチキュラーレンズ１１’からなるスクリーン
に投映する場合もある。

【０００５】しかし、上記の方式では、開孔部１２ａに
より表示パネル２からの光を絞るために、光の利用効率
が悪く、映像が暗くなる欠点が避けられない。また、
Ｒ、Ｇ、およびＢの三原色のピクセルで画素を構成して
いるので、これら三つのピクセル毎に、レンチキュラー
レンズ１１’の下面に集光させて、白色光とした後、指
向性を無くさないと、各ピクセル毎に、収束する位置が
ずれる結果となり、観察側の位置によって、ある１つの
ピクセルのみが見え、単色の映像しか見えないことにな
る。この問題の解決のためには、拡散層１２の両面のレ
ンチキュラーレンズ１１および１１’を厳密に位置合わ
せして配置したものを、さらに、投映像との位置合わせ
をして配置する煩雑さがあり、いずれにおいても配置精
度を向上させるための調整に手間がかかる上、指向性を
完全に無くすことが困難であるために、色斑の発生も懸
念される。また、スクリーンに投映する方式において
も、投映される画像とレンチキュラーレンズの各レンズ
との位置合わせを、その都度、厳密に行なわなければな
らない不便さがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、開
孔部１２ａを有する拡散層１２を用いる場合に、光の利
用効率が悪く、映像が暗くなる点、レンチキュラーレン
ズからなるスクリーンに投映する際に、三原色の各色の
指向性を無くすための調整に手間がかかる上、指向性を
完全に無くせずに、色斑の発生が懸念される点、および
レンチキュラーレンズからなるスクリーンに投映する際
に、投映される画像とレンチキュラーレンズの各レンズ
との位置合わせを、その都度、厳密に行なわなければな
らない点を解消することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決する手段】上記の課題は、従来、いずれ
も、三原色の三つのピクセルからなる左眼用画像と右眼
用画像とを、レンチキュラーレンズの左右に対応させて
いたのに代えて、三原色の各々のピクセルを１つずつ、
レンチキュラーレンズの左右に対応させることにより解
決することができた。

【０００８】第１の発明は、ピクセルが一定ピッチで多
数配列されて構成された表示パネルと、レンチキュラー
レンズがレンズの幅方向に多数並べられたレンズ面を有
するレンチキュラーレンズシートとが対向して配置され
ており、前記レンチキュラーレンズシートのレンズ１つ
につき２つの前記ピクセルからなる１つずつのピクセル
群が対応するよう配列されており、前記表示パネルは、
隣接する３つの前記ピクセル群の各々の一方の側に三原
色のそれぞれが割り振られたピクセルの組からなる一方
の眼用の画素と、他方の側に三原色のそれぞれが割り振
られたピクセルの組からなる他方の眼用の画素とから構
成されていることを特徴とするカラー立体表示装置に関
するものである。第２の発明は、第１の発明において、
前記三原色が赤色、緑色、および青色の各色であり、前
記表示パネルの前記ピクセルの各々には、赤色、緑色、
および青色が、順に繰返して割り振られていることを特
徴とするカラー立体表示装置に関するものである。第３
の発明は、第１の発明において、前記三原色が赤色、緑
色、および青色の各色であり、前記表示パネルの前記ピ
クセルの各々には、赤色、緑色、および青色が、同じ色
が２個所ずつ隣り合うようにして、順に繰返して割り振
られていることを特徴とするカラー立体表示装置に関す
るものである。第４の発明は、ピクセルが一定ピッチで
多数配列されて構成された表示パネルと、レンチキュラ
ーレンズがレンズの幅方向に多数並べられたレンズ面を
有するレンチキュラーレンズシートとが対向して配置さ
れており、前記レンチキュラーレンズシートのレンズ１
つにつきｎ個（ただし、ｎは２〜２０の自然数）の前記
ピクセルからなる１つずつのピクセル群が対応するよう
配列されており、前記表示パネルは、隣接する３つの前
記ピクセル群の各々を構成するｎ個のピクセルのうち、
一方の側から数えた同番目のピクセルに、三原色のそれ
ぞれが割り振られたピクセルの各組からなっており、前
記ピクセルの各組が、前記一方の側から数えた順に、前
記レンチキュラーレンズシートのレンズ面側に設定され
たｎ個の観察位置の各々に順に送られるべき画素を構成
しているものであることを特徴とするカラー立体表示装
置に関するものである。第５の発明は、第１〜第４いず
れかの発明において、レンチキュラーレンズシートのレ
ンズ面がレンチキュラーレンズシートの素材の屈折率よ
りも低い屈折率を有する低屈折率層により埋められて平
坦化されていることを特徴とするカラー立体表示装置に
関するものである。第６の発明は、第５の発明におい
て、前記レンチキュラーレンズシートの素材、もしくは
低屈折率層を構成する素材の少なくともいずれかが、屈
折率が可変な材料で構成されていることを特徴とするカ
ラー立体表示装置に関するものである。第７の発明は、
第１〜第６いずれかの発明において、最も観察側に、観
察側の断面が鋸歯状のプリズム面を有するプリズムシー
トが配置されていることを特徴とするカラー立体表示装
置に関するものである。第８の発明は、第７の発明にお
いて、前記プリズム面が、前記プリズムシートの素材の
屈折率よりも低い屈折率を有する層で埋められて平坦化
されていることを特徴とするカラー立体表示装置に関す
るものである。第９の発明は、第８の発明において、前
記プリズムシート層、もしくは前記プリズムシートの前
記プリズム面を埋めて平坦化する層の少なくともいずれ
かが、屈折率が可変な材料で構成されていることを特徴
とするカラー立体表示装置に関するものである。第１０
の発明は、第１〜第９いずれかの発明において、観察位
置とレンチキュラーレンズシートの表面との距離をＬ
（単位；ｍｍ）、設定した観察位置の数をｎ、ピクセル
幅をｗとするとき、３×ｎ×ｗ＜（Ｌ×π）／（６０×１８０）であることを特徴とするカラー立体表示装置に関するも
のである。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は、本発明を適用し
た、左右両眼で見たときに立体感を与えることが可能な
カラー立体液晶表示装置のうち、カラーフィルタ２およ
びレンチキュラーレンズシート３を組み合わせて配置し
た部分を示す図である。図において、カラーフィルタ２
は、図の向かって左側より、青色、赤色、および緑色
（順に、Ｂ、Ｒ、およびＧで表示）の各色の微小カラー
フィルタが横方向にこの順で一定ピッチで繰返し配列さ
れ、および縦方向に一定ピッチで繰返し配列されたもの
である。なお、以降の図も含め、多数のレンチキュラー
レンズ、および多数のピクセル（ここでは微小カラーフ
ィルタ）のごく一部を描いてある。また、レンチキュラ
ーレンズシート３は、レンチキュラーレンズがレンズの
幅方向に一定ピッチで多数並べられたレンズ面を有する
もので、図のものは、図面の奥側にレンズ面を有してい
る。上記のカラーフィルタ２とレンチキュラーレンズシ
ート３とは、レンチキュラーレンズ１つにつき、通常は
微小カラーフィルタの２個からなる微小カラーフィルタ
群２ａが１つずつが対応するよう配置されている。

【００１０】カラー立体液晶表示装置は、例えば、図１
（ｃ）に示すように、下面側よりバックライト５、液晶
層をガラス内面に透明電極を有する二枚の電極シートで
はさんだ液晶パネル４、カラーフィルタ２、およびレン
チキュラーレンズ３が順に配置されたもので、液晶パネ
ルの両電極間に電位をかけることにより、バックライト
５からの白色光の透過量を制御し、カラーフィルタ２に
より、赤色、青色、および緑色の各色の光として上面側
に出光させるものである。なお、表示装置には、ＣＲＴ
（ブラウン管）、プラズマディスプレイパネルのよう
に、自身が発光するタイプのものもあるが、いずれにせ
よ、表示装置全体としては、観察側に赤色、青色、およ
び緑色の光を出光させるものであるので、以降の説明で
引用する場合も含め、図１（ａ）におけるカラーフィル
タ２の図をもって、Ｒ、Ｇ、およびＢのような三原色の
各々の色を表示するピクセルが一定ピッチで配列された
表示パネルを表す事とし、液晶、プラズマディスプレイ
等の方式を問わない。また、Ｒ、Ｇ、もしくはＢの文字
で、しばしば、各々の色のピクセルを示すことがある。
ここで、三原色としては、赤色、緑色、および青色から
なる加色混合（加算混合）の場合の三色としたが、減色
混合（減算混合）の場合の青色、赤色、および黄色から
なる三色を用いることもあり得る。

【００１１】図１（ｂ）に示すように、各レンチキュラ
ーレンズの下部の表示パネル２の互いに隣接した３つの
ピクセル群２ａの図中、向かって左側半分にあるピクセ
ル、即ち、向かって左側から１番目のＢ、３番目のＧ、
および５番目のＲ（図中、○で囲んである。）のよう
に、１つおきに選択された３つのピクセル（図中、６Ｌ
で表示）から出光した光は、各々のピクセルの上部にあ
るレンチキュラーレンズ３により屈折されて左眼７Ｌで
観察することができ、ピクセル群２ａの右側半分にある
ピクセル、即ち、上記で選択しされたピクセルの間、即
ち、向かって左側から２番目のＲ、４番目のＢ、および
６番目のＧのように、１つおきに選択された３つのピク
セル（図中、６Ｒで表示）から出光した光は、各々のピ
クセルの上部にあるレンチキュラーレンズ３により屈折
されて右眼７Ｒで観察することができる。なお、以降に
おいて、特に断らなくても、右は図中の向かって右を、
また、左は図中の向かって左を指すものとし、ただし、
観察者は図の手前側を向いているものとするので、観察
者の左眼が図中の向かって右側に、右眼が図中の向かっ
て左にあるものとする。後述する多眼式の例において
も、多数並んだ眼に関する左右は二眼の場合の左右と同
様であり、多眼の観察者が図の手前側を向いているもの
として、図の左右とは逆であるとする。従って、表示パ
ネルの各ピクセル群２ａの左側に三原色のそれぞれを割
り振っておき、各ピクセル群２ａの右側にも同様にする
ことにより、隣接したピクセルの左側のピクセルの３つ
からなる組で左眼７Ｌ用の画素を、また、隣接したピク
セルの３つからなる組で右眼７Ｒ用の画素を構成するこ
とができる。即ち、両眼用としては６つの画素を使用す
ることになる。

【００１２】上記のカラー立体液晶表示装置１において
は、２ピクセル毎に１のレンチキュラーレンズを対応さ
せることにより、ピクセルの光を、１つおきに左眼７Ｌ
もしくは右眼７Ｒに送ることができるので、図１の例で
は、右眼７Ｒでは、Ｒ、Ｂ、およびＧのピクセル６Ｒが
順に繰返したことによる映像を、また、左眼７Ｌでは、
Ｂ、Ｇ、およびＲのピクセル６Ｌが順に繰返したことに
よる映像を見ることができ、６Ｒ、および６Ｌで示した
３ピクセル毎に１つの色が決まり、これら６Ｒ、もしく
は６Ｌを構成するそれぞれのピクセルが左右の眼で解像
されない限り、即ち、ピクセルが観察する距離に対して
十分小さい限り、カラー立体液晶表示装置１全体として
は、カラー立体映像を眺めることが可能になる。

【００１３】本発明のカラー立体表示装置１は、ピクセ
ルの光を、１つおきに左眼７Ｌもしくは右眼７Ｒに送る
ことができる、次のような構成であってもい。図２は、
カラーフィルタ２であり得る表示パネルとレンチキュラ
ーレンズ３との組み合わせて配置した状態を示し、図に
おいて、表示パネル２は、図の左側より、Ｒ、Ｒ、Ｇ、
Ｇ、Ｂ、Ｂ、・・・のように、同色のピクセルが二つずつ
横方向に、この順で繰返し、および縦方向に一定ピッチ
で配列したものであり、上記のカラーフィルタ２とレン
チキュラーレンズシート３とは、レンチキュラーレンズ
１つにつき、ピクセル２個からなるピクセル群２ａの１
つずつが対応するよう配置されている。

【００１４】図２（ｂ）に示すように、左側から１番目
のレンチキュラーレンズの下部にある二つの赤色のピク
セルＲ、Ｒからなるピクセル群２ａのうち、左側のピク
セルＲから出光した光は、各々のピクセルの上部にある
レンチキュラーレンズにより屈折されて左眼７Ｌで観察
することができ、同様に、左側から２番目のレンチキュ
ラーレンズの下部にあるピクセル群２ａの左側のピクセ
ルＧから出光した光、および、左側から３番目のレンチ
キュラーレンズの下部にあるピクセル群２ａの左側のピ
クセルＢから出光した光も、左眼７Ｌで観察することが
できる。また、各レンチキュラーレンズの下部のピクセ
ル群２ａの右側にあるＲ、Ｇ、およびＢのピクセルから
出光した光は、右眼７Ｒで観察することができる。従っ
て、同色のピクセルが二つずつ並んだ微小色表区域群が
配列した表示パネル２の各微小色表示群２ａの左側から
選んだＲ、Ｇ、およびＢに左眼用の画素を、また、右側
から選んだＲ、Ｇ、およびＢに右眼用の画素を設定して
おけば、これら両方の画素により、立体視の際の１画素
が設定され、図１を引用して説明した例におけるのと同
様に、カラー立体表示装置１全体として、カラー立体映
像を眺めることが可能になる。

【００１５】本発明のカラー立体表示装置１は、上記の
二例におけるように、２ピクセル毎に１つのレンチキュ
ラーレンズを配置して、ピクセルの光を、１つおきに左
眼もしくは右眼に送る構造としたので、単色やダブルト
ーンの表示を行なうこともでき、単色であれば、２ピク
セル、ダブルトーンであれば４ピクセルを単位にして立
体表示を行なうことができる。また、本発明の立体表示
装置は、３以上の数ｎのピクセルに１つのレンチキュラ
ーレンズを配置して、ｎ眼式（多眼式）の立体表示を行
なうこともできる。従って、上記の左右両眼で見る２眼
式は、多眼式のうちの一例である。多眼式においても、
２眼式と同様、単色表示やカラー表示があり得るが、本
質的な相違はないので、以降の説明では、カラー立体表
示の場合を説明する。なお、ｎ眼式（多眼式）のｎは、
２以上の自然数であって、大きくできるが、ピクセルの
数、製作精度、映像の明るさの観点から、実用上、２０
以下とすることが好ましい。

【００１６】図３は、６ピクセル毎に１つのレンチキュ
ラーレンズを対応させて配置し、レンズ面側に等間隔に
位置を設定した６つの観察用の眼で観察可能とする、６
眼式の立体表示を行なわせる例を示す図で、表示パネル
２は、左側から１番目のレンチキュラーレンズの下部
に、左側からＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂの順のピクセルか
らなる第１のピクセル群２ａが配列しており、左側から
２番目のレンチキュラーレンズの下部に、左側からＧ、
Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒの順のピクセルからなる第２のピク
セル群２ａ、さらには、左側から３番目のレンチキュラ
ーレンズの下部に、左側からＢ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇの
順のピクセルからなる第３のピクセル群２ａが配列した
もので、以降は、これら第１、第２、および第３のピク
セル群の繰返しになる。

【００１７】このような表示パネル２の各々のピクセル
群２ａの、左側から１番目のピクセルから出た光のいず
れもが、６つの観察用の眼のうち、「最も左」（図では
向かって最も右）の観察用の眼に送られ、左側から２番
目のピクセルから出た光のいずれもが、図中右側から２
番目の観察用の眼に送られ、以降、同様に、それぞれの
ピクセル群２ａにおける左側から数えた順番に応じた位
置の観察用の眼に送られる。

【００１８】上記の各群において、向かって左側から数
えて同じ順番（＝同番目）であるピクセルは、例えば、
撮影対象をカメラアングルを順次変えて撮影した画像
の、同一カメラアングルに相当する画素を構成すること
ができ、例えば、表示パネル２のピクセルの各々の群
の、向かって左側から１番目のピクセルＲ、Ｇ、および
Ｂ（図３中、いずれも○で囲んだＲ、Ｇ、およびＢを付
したピクセル）を、撮影対象を最も左側から撮影した画
像の画素を構成するものとして、出光した光を、観察用
の眼のうち「最も左」（図では向かって最も右）のもの
に送るよう設定し、以降の２番目、３番目、…のピクセ
ルについては、撮影した位置、および出光した光を送る
べき観察用の眼を右側にずらしていくよう設定すること
により、観察用の眼の位置により、カメラアングルの異
なる画像を眺めることが可能になる。

【００１９】図３に示すように、表示パネル２のピクセ
ル群２ａの各々におけるピクセルの配列順を、第１のピ
クセル群でＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂの順、第２のピクセ
ル群でＧ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒの順、および第３のピク
セル群でＢ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇの順のように、互いに
異なる配列順としてある。この理由は、いずれのピクセ
ル群も、同じピクセルの配列順、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ、
Ｒ、Ｇ、Ｂ、・・・の繰返しとすると、図３の例のよう
に、６ピクセル毎に１つのレンチキュラーレンズを対応
させて配置した場合、各ピクセル群の先頭のピクセルの
色が同じになって、カラー表示ができなくなるのを避け
るためである。１つのレンチキュラーレンズに対応させ
るピクセルの数が、３、６、９、１２、…のような３の
倍数のピクセル毎に配置した場合、各ピクセル群におけ
るピクセルの配列順を互いに異なるようにする必要があ
るが、１つのレンチキュラーレンズに対応するピクセル
の数が、３の倍数以外である場合には、表示パネル２上
の配列がＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、・・・の繰返しであっ
て差し支えない。

【００２０】ところで、多眼式のカラー立体表示装置に
おいても、図２を引用して説明したように、１つのレン
チキュラーレンズに対応する複数のピクセルを同色で構
成することもできる。図４は、図３におけるのと同様、
６眼式の立体表示を行なわせる例であるが、表示パネル
２は、左側から１番目の第１のピクセル群２ａの６つの
ピクセルをＲで、２番目の第２のピクセル群２ａの６つ
のピクセルを６つのＧで、３番目の第３のピクセル群２
ａの６つのピクセルを６つのＢで、それぞれ構成してあ
る。

【００２１】このような表示パネル２の各々のピクセル
群２ａの、左側から１番目のピクセルＲ、Ｇ、およびＢ
から出た光のいずれもが、６つの観察用の眼のうち、
「最も左」（図では最も右）の観察用の眼に送られ、以
下、同様に向かって左側から２番目のピクセルＲ、Ｇ、
およびＢから出た光のいずれもが、６眼のうち「左から
２番目」（図では右から２番目）の観察用の眼に送られ
るというように、それぞれのピクセル群における位置に
応じた位置の観察用の眼に送られる。

【００２２】この図４を引用して説明している例におい
ては、１つのレンチキュラーレンズに対応する複数のピ
クセルを同色で構成したので、隣り合うレンチキュラー
レンズに対応するピクセル群２ａの同じ個所から選択さ
れるピクセルどうしは、必ず色が異なり、先に述べたよ
うに、１つのレンチキュラーレンズに対応するピクセル
の数が３の倍数であっても、各群の先頭のピクセルの色
が同じになることはない。

【００２３】本発明のカラー立体表示装置においては、
レンチキュラーレンズシート３としては、個々のレンチ
キュラーレンズの断面形状が円形、楕円形、もしくは放
物線等の２次曲線の一部である通常のものを原則的に使
用することができる。レンチキュラーレンズシート３の
レンズ面を観察側に配置するときは、レンズ面に凹凸を
有するため、傷付きや汚れを招く恐れもあるので、屈折
率の低い樹脂でレンズ面の凹凸をならして平坦化するこ
とにより、これらの恐れを少なくすることを行なっても
よい。

【００２４】図５に、レンチキュラーレンズシート３の
レンズ面（図では上面）に低屈折率層８を被覆して、レ
ンズ面の凹凸を埋め、上面を平坦化した例を示す。層９
および１０については後述する。このように、レンズ面
を平坦化することにより、傷付きや汚れを防止する効果
が生じる。ここで、レンチキュラーレンズシート３は相
対的に高屈折率層であるとして、被覆した低屈折率層８
との屈折率の差を大きくすると、眼７で図示してある観
察位置をレンチキュラーレンズシート３に近づけること
ができ、屈折率の差を小さくすると、観察位置は遠ざか
る。

【００２５】従って、レンチキュラーレンズ３、もしく
は低屈折率層８のいずれかを変えることにより、同じレ
ンズ形状であっても、低屈折率層８を合せたレンチキュ
ラーレンズシートの焦点距離を変えることができ、例え
ば、低屈折率層８を合せたレンチキュラーレンズシート
の焦点距離を充分長くすることにより、２眼式における
左右の眼の視差を生じさせないようにして立体表示を通
常の平面表示とすることもできる。レンチキュラーレン
ズシート３の少なくともレンチキュラーレンズ、もしく
は低屈折率層８のいずれかを、屈折率が可変な液晶等の
材料で構成して、低屈折率層８を合せたレンチキュラー
レンズシートの焦点距離を可変としてもよい。屈折率が
可変な液晶等を使用する場合、液晶に印加する電位の制
御により焦点距離を変えることができるから、観察者と
の距離を検知して、観察者が立体画像を眺められるよ
う、焦点距離を調節することも可能である。

【００２６】本発明のカラー立体表示装置のサイズが大
きくなるにつれ、カラー立体表示装置の周辺部では、中
央部にくらべ、同じ観察位置からの角度差が大きくなる
ので、既に説明した例で言えば、レンチキュラーレンズ
１ピッチあたり、表示パネルのピクセルの２つ分、もし
くは６つ分を、寸法を合わせて配置しただけでは、周辺
部において、レンチキュラーレンズとピクセルの光学的
な対応が取れなくなることがあり得る。そこで、表示パ
ネル２のピクセルとレンチキュラーレンズとの所定の寸
法比よりも、レンチキュラーレンズのピッチを幾分小さ
くするか、レンチキュラーレンズの光軸を、周辺部に近
づくほど、レンチキュラーレンズシート中央部の法線よ
りに傾けることが好ましい。

【００２７】本発明のカラー立体表示装置には、レンチ
キュラーレンズシート３の観察側に観察側の断面が鋸歯
状のプリズム面を有するプリズムシート９が配置されて
いてもよく、このプリズムシート９により、観察位置を
ずらすことができ、図では点線で示す右の方（方向とし
ては矢印方向）に光が送られることになる。プリズムシ
ート９は、図で言えば上面に凹凸を有するので、レンチ
キュラーレンズシート３と同様、プリズム面に傷付きや
汚れを招く恐れもあるので、プリズム面を別の層１０で
ならして平坦化することにより、これらの恐れを少なく
することを行なってもよい（図５）。

【００２８】層９の屈折率は、層１０の屈折率にくら
べ、相対的に高いことが好ましく、両層の屈折率の差を
大きくすると、観察位置を大きくずらすことができる。
また、層９、もしくは層１０のいずれかを、屈折率が可
変な液晶等の材料で構成して、層９、および層１０を合
せたレンチキュラーレンズシートの焦点距離を可変とし
てもよい。

【００２９】本発明のカラー立体表示装置においては、
必要に応じて、カラー立体表示装置の表面の諸性能を改
善するための方策を講じることができる。例えば、それ
らの方策としては、反射防止性、表面硬度（ハードコー
トによる）、ぎらつき防止性、もしくは帯電防止性の付
与を挙げることができる。これらの方策は、通常、平坦
な面への塗付方式によって行なわれることが多いので、
上記したような、レンチキュラーレンズシート３のレン
ズ面を埋めて平坦化したものや、最も観察側に設け得る
プリズムシートの表面のプリズム面を埋めて平坦化した
ものに適用することが好ましい。

【００３０】本発明のカラー立体表示装置には、観察者
の方向に、表示パネルからの光（映像光）が有効に向か
うよう、種々の方策を講じてもよく、例えば、プリズ
ム、リニアフレネルレンズ、サーキュラーフレネルレン
ズ、２次元凸レンズ、もしくは３次元凸レンズ等を適宜
な位置に配置することが、これらの方策として挙げるこ
とができる。

【００３１】既に説明したように、本発明のカラー立体
表示装置においては、三原色のピクセル１つずつからな
る画素において、各ピクセルが解像されない限り、カラ
ー立体表示装置１全体で、カラー立体映像を眺めること
が可能になる。図１（ｂ）に示すように、隣接し合う３
つのピクセル群２ａから、Ｒ、Ｂ、およびＧ、または
Ｂ、Ｇ、およびＲが一つの画素として認知されるには、
これらの６ピクセルの両端と眼とを結んだ線の観察位置
における角度θが、視力が１．０である観察者の場合、
角度で１分以内であれば、各ピクセルは解像されない。

【００３２】そこで、観察位置とレンチキュラーレンズ
シート３の表面との距離をＬ（単位；ｍｍ）、観察位置
の数（＝多眼式の眼の数）をｎ、ピクセル幅をｗとする
と、３×ｎ個のピクセルの合計幅が１分以内なのであ
り、角度１分程度の微小角度θに関しては、ｔａｎθ＝
θであるから、次式が成り立つ。即ち、３×ｎ×ｗ＜
（Ｌ×π）／（６０×１８０）である。仮にＬを２，５
００ｍｍ（＝２．５ｍ）、５眼式（ｎ＝５）とすると、
ｗ＜２５００×π／（６０×１８０×３×５）＝０．０
４８５となり、ピクセル１個当りの幅を４８μｍ以下と
すれば、この条件では解像されないので、カラー立体画
像を眺めることが可能になる。

【００３３】あるいは、ピクセル１個当りの幅が決まっ
ているときに、観察距離Ｌをどれくらい取る必要がある
かの例を示すと、ピクセル幅；４０μｍ、２眼式（ｎ＝
２）の場合、Ｌ＞３×２×０．０４×６０×１８０／π
＝８２５となり、８２５ｍｍ以上の観察距離を取れば、
６ピクセル分の幅以下の解像性を有しないので、カラー
立体画像を眺めることが可能になる。

【００３４】次に、幾つかの製造例を挙げて、より実際
的な本発明のカラー立体表示装置を示す。

【００３５】（製造例１）表示パネルとしては、水平画
素数；３，８４０、ピクセル数；１１，５２０、および
垂直画素数；２，４００の液晶ディスプレイを用いた。
各ピクセルのカラーフィルタの色は向かって左側より、
Ｒ、Ｇ、およびＢのこの順の繰返しとなっている。この
表示パネルの水平方向の２ピクセル毎に１つのレンチキ
ュラーレンズを対応させ、従って、レンチキュラーレン
ズの総数が５，７６０のレンチキュラーレンズシートを
レンズ面が観察者側になるよう、表示パネルの前面に密
着させた。これにより、左右両眼に高精細ディスプレイ
の水平解像度に相当する映像信号を送ることができた。
右眼では、ＲＢＧに相当する信号、また、左眼では、Ｇ
ＲＢに相当する信号にそれぞれ基づく色が見え、全体と
して、カラー立体画像を眺めることができる。

【００３６】（製造例２）上記製造例１と同じ諸元の表
示パネルを用い、表示パネルの水平方向の６ピクセル毎
に１つのレンチキュラーレンズを対応させ、従って、レ
ンチキュラーレンズの総数が１，９２０のレンチキュラ
ーレンズシートをレンズ面が観察者側になるよう、表示
パネルの前面に密着させた。これにより、水平解像度
は、６４０（＝３，８４０÷６）となり、通常のＴＶ信
号の解像度で、６眼式の立体視画像を表示することがで
きた。ただし、各ピクセルのカラーフィルタの配列を、
レンチキュラーレンズ毎に変え、向かって左側から１番
目のレンチキュラーレンズに対応するピクセルのカラー
フィルタの配列を、ＲＧＢＲＧＢ、２番目のレンチキュ
ラーレンズに対応するピクセルのカラーフィルタの配列
を、ＧＢＲＧＢＲ、３番目のレンチキュラーレンズに対
応するピクセルのカラーフィルタの配列を、ＢＲＧＢＲ
Ｇとして、６眼の各位置で、それぞれ、ＲＧＢ、ＧＢ
Ｒ、ＢＲＧに相当する色が見えるようにし、表示パネル
を表示させるための信号も、このピクセルのカラーフィ
ルタの配列に合うよう変更した。

【００３７】（製造例３）製造例２のように、表示パネ
ルの水平方向の６ピクセル毎に１つのレンチキュラーレ
ンズを対応させ、また、各レンチキュラーレンズに対応
する６つのピクセルのカラーフィルタを同色とし、即
ち、ＲＲＲＲＲＲ、ＧＧＧＧＧＧ、ＢＢＢＢＢＢのよう
にして、以降は、この繰返しとした。これにより、水平
解像度が製造例２のものと同じである、６眼式の立体視
画像を表示することができた。

【００３８】（製造例４）上記製造例１と同じ諸元の表
示パネルを用い、表示パネルの水平方向の５ピクセル毎
に１つのレンチキュラーレンズを対応させ、従って、レ
ンチキュラーレンズの総数が２，３０４のレンチキュラ
ーレンズシートをレンズ面が観察者側になるよう、表示
パネルの前面に密着させた。この場合は、製造例３のよ
うに各ピクセルのカラーフィルタの配列を変える必要は
なく、向かって左側より、Ｒ、Ｇ、およびＢのこの順の
繰返しのままとした。この場合には、水平解像度は、７
６８（＝３，８４０÷５）となり、欧州、中東、豪州、
および中国等の各国のＴＶに相当する水平解像度で、５
眼式の立体視画像を表示することができた。

【００３９】（製造例５）使用した表示パネルのピクセ
ルのサイズは、縦；１５０μｍ、横；５０μｍであり、
また、使用したレンチキュラーレンズは、ピッチ；１０
０μｍ、曲率；４５０μｍ、レンズ部分の屈折率；１．
５である。この場合には、ディスプレイから約２ｍ離れ
た位置で立体画像を眺めることができた。

【００４０】（製造例６）レンチキュラーレンズの曲率
を１００μｍとし、レンチキュラーレンズシートの観察
面側のレンズ面の凹凸を、屈折率が１．４の樹脂を用い
て埋めることにより、表面を平坦化した。解像度として
は、製造例１の場合と同じ立体画像を見ることができ、
レンチキュラーレンズシートの観察側が平坦であるため
に、画像のコントラストが優れており、また、表面の屈
折率が低いために、反射が減って、外部の照明や事物が
表面に映って画像が見えにくくなることが低減できた。

【００４１】（製造例７）製造例２と同様に、ただし、
レンチキュラーレンズシートのレンズ部分を屈折率が
１．４５〜１．６の間で可変である液晶で構成したの
で、立体画像を観察できる距離を調整することができ
た。

【００４２】（製造例８）製造例３と同様に、ただし、
観察側にプリズムシートとプリズムシートのプリズム面
を屈折率が可変である液晶で埋めて平坦化したものを用
いたので、水平方向の観察位置を調整することができ
た。

【００４３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、表示パネルの
ピクセルのピッチと、レンチキュラーレンズのピッチと
を予め対応させて配置してあるので、調整の問題が無
く、また、拡散層の開孔部による絞りを必要としないの
で映像が暗くなったり、色斑が生じることが無く、隣接
するピクセル群より、左右両眼に、左右各々の画素を構
成するための三原色の光が別々に到達するよう構成され
た、カラーの立体映像を見ることが可能なカラー立体表
示装置を提供することができる。請求項２の発明によれ
ば、請求項１の発明の効果に加え、通常、用いられてい
るブラウン管、液晶表示パネル、もしくはプラズマディ
スプレイパネル等の、赤色、緑色、および青色の光の三
原色の表示用の各ピクセルが繰返して配列されたカラー
表示パネルを利用したカラー立体表示装置を提供するこ
とができる。請求項３の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加え、通常、用いられているブラウン管、液晶
表示パネル、もしくはプラズマディスプレイパネル等
の、赤色、緑色、および青色の光の三原色の表示用の各
ピクセルが二つずつ繰返して配列されたカラー表示パネ
ルを利用したカラー立体表示装置を提供することができ
る。請求項４の発明によれば、１つのレンチキュラーレ
ンズにｎ個のピクセルを対応させ、ｎ個の観察位置に隣
接するレンチキュラーレンズから、１画素を構成する三
原色を光を送れるよう配置したので、請求項１の発明の
左右両眼で観察する場合と同様、調整の問題が生じた
り、映像が暗くなったり、色斑が生じることが無いｎ眼
式のカラー立体表示装置を提供することができる。請求
項５の発明によれば、請求項１〜請求項４いずれかの発
明の効果に加え、使用するレンチキュラーレンズのレン
ズ面が低屈折率層により埋められて平坦化されているの
で、傷付きや汚れを防止することが可能になるほか、レ
ンチキュラーレンズおよび低屈折率層の各々の屈折率を
変えることにより、観察位置の遠近を変えることが可能
なカラー立体表示装置を提供することができる。請求項
６の発明によれば、請求項５の発明の効果に加え、レン
チキュラーレンズシートの素材、もしくは低屈折率層を
構成する素材の少なくともいずれかが、屈折率が可変な
材料で構成されているので、レンチキュラーレンズシー
ト、もしくは低屈折率層を取り替えずに、観察位置を変
えることが可能なカラー立体表示装置を提供することが
できる。請求項７の発明によれば、請求項１〜請求項６
いずれかの発明の効果に加え、さらにプリズムシートを
観察側に配置することにより、観察位置を上下左右にず
らすことが可能なカラー立体表示装置を提供することが
できる。請求項８の発明によれば、請求項７の発明の効
果に加え、プリズムシートのプリズム面が低屈折率な層
により埋められて平坦化されているので、傷付きや汚れ
を防止することが可能で、プリズムシートと低屈折率な
層の組み合わせにより、観察位置を上下左右に変えるこ
とが可能なカラー立体表示装置を提供することができ
る。請求項９の発明によれば、請求項８の発明の発明の
効果に加え、プリズムシートの素材、もしくはプリズム
面を埋めて平坦化する層の少なくともいずれかが、屈折
率が可変な材料で構成されているので、プリズムシー
ト、もしくは低屈折率層を取り替えずに、観察位置を上
下左右に変えることが可能なカラー立体表示装置を提供
することができる。請求項１０の発明によれば、請求項
１〜請求項９いずれかの発明の効果に加え、距離Ｌ、設
定した観察位置の数ｎ、ピクセル幅ｗが特定の関係を規
定することにより、２眼式を含む多眼式立体表示が有効
におこなわれ得るカラー立体表示装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラー立体表示装置の例を示す図である。

【図２】別のカラー立体表示装置の例を示す図である。

【図３】多眼式のカラー立体表示装置の例を示す図であ
る。

【図４】別の多眼式のカラー立体表示装置の例を示す図
である。

【図５】さらに機能を付加したカラー立体表示装置の例
を示す図である。

【図６】従来のカラー立体表示装置の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１カラー立体表示装置（立体液晶ディスプレイ）２カラーフィルタ（表示パネル）３レンチキュラーレンズシート４液晶パネル５バックライト６左右各々の眼（観察位置）用の画素７眼（観察位置）８、１０低屈折率層９プリズムシート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピクセルが一定ピッチで多数配列されて
構成された表示パネルと、レンチキュラーレンズがレン
ズの幅方向に多数並べられたレンズ面を有するレンチキ
ュラーレンズシートとが対向して配置されており、前記
レンチキュラーレンズシートのレンズ１つにつき２つの
前記ピクセルからなる１つずつのピクセル群が対応する
よう配列されており、前記表示パネルは、隣接する３つ
の前記ピクセル群の各々の一方の側に三原色のそれぞれ
が割り振られたピクセルの組からなる一方の眼用の画素
と、他方の側に三原色のそれぞれが割り振られたピクセ
ルの組からなる他方の眼用の画素とから構成されている
ことを特徴とするカラー立体表示装置。
【請求項２】前記三原色が赤色、緑色、および青色の
各色であり、前記表示パネルの前記ピクセルの各々に
は、赤色、緑色、および青色が、順に繰返して割り振ら
れていることを特徴とする請求項１記載のカラー立体表
示装置。
【請求項３】前記三原色が赤色、緑色、および青色の
各色であり、前記表示パネルの前記ピクセルの各々に
は、赤色、緑色、および青色が、同じ色が２個所ずつ隣
り合うようにして、順に繰返して割り振られていること
を特徴とする請求項１記載のカラー立体表示装置。
【請求項４】ピクセルが一定ピッチで多数配列されて
構成された表示パネルと、レンチキュラーレンズがレン
ズの幅方向に多数並べられたレンズ面を有するレンチキ
ュラーレンズシートとが対向して配置されており、前記
レンチキュラーレンズシートのレンズ１つにつきｎ個
（ただし、ｎは２〜２０の自然数）の前記ピクセルから
なる１つずつのピクセル群が対応するよう配列されてお
り、前記表示パネルは、隣接する３つの前記ピクセル群
の各々を構成するｎ個のピクセルのうち、一方の側から
数えた同番目のピクセルに、三原色のそれぞれが割り振
られたピクセルの各組からなっており、前記ピクセルの
各組が、前記一方の側から数えた順に、前記レンチキュ
ラーレンズシートのレンズ面側に設定されたｎ個の観察
位置の各々に順に送られるべき画素を構成しているもの
であることを特徴とするカラー立体表示装置。
【請求項５】レンチキュラーレンズシートのレンズ面
がレンチキュラーレンズシートの素材の屈折率よりも低
い屈折率を有する低屈折率層により埋められて平坦化さ
れていることを特徴とする請求項１〜請求項４記載のカ
ラー立体表示装置。
【請求項６】前記レンチキュラーレンズシートの素
材、もしくは低屈折率層を構成する素材の少なくともい
ずれかが、屈折率が可変な材料で構成されていることを
特徴とする請求項５記載のカラー立体表示装置。
【請求項７】最も観察側に、観察側の断面が鋸歯状の
プリズム面を有するプリズムシートが配置されているこ
とを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のカラー立体
表示装置。
【請求項８】前記プリズム面が、前記プリズムシート
の素材の屈折率よりも低い屈折率を有する層で埋められ
て平坦化されていることを特徴とする請求項７記載のカ
ラー立体表示装置。
【請求項９】前記プリズムシート層、もしくは前記プ
リズムシートの前記プリズム面を埋めて平坦化する層の
少なくともいずれかが、屈折率が可変な材料で構成され
ていることを特徴とする請求項８記載のカラー立体表示
装置。
【請求項１０】観察位置とレンチキュラーレンズシー
トの表面との距離をＬ（単位；ｍｍ）、設定した観察位
置の数をｎ、ピクセル幅をｗとするとき、３×ｎ×ｗ＜（Ｌ×π）／（６０×１８０）であることを特徴とする請求項１〜９いずれか記載のカ
ラー立体表示装置。