JP2008058602A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 視野角が広く、かつ視差光学素子のスリット幅が広く取れることで、透過率が高い、マルチビュー指向性の表示装置を提供する。
【解決手段】 第１の方向から視認可能な第１の画像、及び第１の方向とは異なる第２の方向から視認可能な第２の画像とを同一画面に表示し得る表示部と、光透過スリット及び光遮蔽部が設けられた視差光学素子とを有し、表示部は、視差光学素子の幅方向と平行な方向の長さが視差光学素子の長手方向と平行な方向の長さより大きい画素を有し、かつ第１の画像用の３色の色画素データ、及び第２の画像用の３色の色画素データの順にデータ転送を行う駆動制御部と接続されている表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示パネルを見る方向により異なる画像を表示可能なマルチビュー指向性表示装置に関する。

長い間、表示デバイスは、１または複数のユーザが１種類の画像を同時に見るものであった。このため、表示デバイスの表示特性は、複数の観測者が、ディスプレイに対して異なった角度から同じ良質なイメージを見ることができるよう設計されてきた。これは、例えば空港および駅での出発情報表示用ディスプレイのように、複数のユーザが同じ情報を必要とし得る場合に使用すると効果的であった。

一方、表示デバイスには、個々のユーザが同じディスプレイから異なった情報を見得ることが所望される複数の用途がある。例えば、自動車の場合、ドライバが衛星ナビゲーションデータを見ることを所望する一方で、同乗者は、映画を見ることを所望し得る。この相異なる要求は、２つの別個のディスプレイを提供することによって満たされ得るが、これは、余分な空間を占有し、かつ、コストを高くする。さらに、この例で２つの別個のディスプレイが用いられた場合、ドライバは、頭部を動かして同乗者のディスプレイを見ることができるが、ドライバの気を散らせることになる。さらなる例として、２人以上のプレーヤ向けのコンピュータゲームをするための表示デバイスがあげられる。各プレーヤは、自分のパースペクティブ（perspective）からゲームを見ることを所望し得る。これは、現在、各プレーヤが別個のディスプレイ画面上でゲームを見ることによって行われ、これにより、各プレーヤは、別個の画面上で自分だけの固有のパースペクティブを見る。しかしながら、プレーヤごとに別個のディスプレイ画面を提供することによって、多くの空間が占有され、コストがかかり、ポータブルゲームのためには実用的でない。

これらの問題を解決するために、マルチビュー指向性ディスプレイが開発されている。マルチビュー指向性ディスプレイの応用例は、「デュアルビューディスプレイ」としてであり、これは、２つ以上の異なったイメージを同時に表示し得、各イメージは、特定の方向にのみ見え、すなわち、１つの方向から表示デバイスを見る観察者は１つのイメージを見、これに対して、別の異なった方向から表示デバイスを見る観察者は異なったイメージを見る。２人以上のユーザに異なったイメージを示し得るディスプレイは、２つ以上の別個のディスプレイを使用する場合と比べて空間およびコストの著しい節約を提供する。

マルチビュー指向性表示デバイスの可能な応用例がこれまで述べられたが、他にも多くの応用例がある。例えば、マルチビュー指向性表示デバイスは、飛行機内で用いられ、各乗客に個別の機内娯楽プログラムが提供される。現在、各乗客に、典型的には、前方列シートの背面に個別の表示デバイスが提供される。マルチビュー指向性ディスプレイを用いることによって、コスト、空間および重量の著しい節約が提供され得る。なぜなら、これにより、１つのディスプレイで２人以上の乗客にサービス提供することが可能である一方で、各乗客が好みに応じて固有の映画の選択をすることがさらに可能になるからである。

マルチビュー指向性ディスプレイのさらなる有利な点は、ユーザ間で互いの画面表示を見ることを不可能にする能力である。これは、例えば、現金自動預払機（ＡＴＭ）を用いる銀行または売買取引等のセキュリティを必要とする用途、ならびに、上述の例のコンピュータゲームにおいて所望される。

一般的に、マルチビュー指向性表示デバイスのビューイング方向は、画像表示デバイスの画素長辺方向に対して交差する方向（略垂直方向）に設計される。つまり、光遮蔽部の不透明領域と透明スリットは、画像表示デバイスの画素長辺方向と平行な配置で形成される。このため、透明スリットを介して見える画像表示デバイスの各画素列は、画素短辺方向をスキャンして見ることになり、画像が分離して見える範囲（視野角）が非常に狭い特性となる。特に精細度が高い画像表示デバイスでは、この問題が顕著になる。

画像表示デバイスのＲＧＢ画素長辺方向に略平行な配置で、ストライプ状の光遮光部とスリット状透明部が配置され、このスリットを介して画素を観察することで、第１および第２のビューイングウィンドウ方向が形成されるデュアルビュー表示装置の場合、スリットを介してビューイング方向視野角を変えると、第１および第２の画像を構成する画素電極を短辺方向にスキャンした光が観察者に到達するため、画素短辺の長さに依存して、視野角が広くなったり、狭くなったりしていた。一般的にＲＧＢ、ＣＭＹなどの3原色を用いて1絵素を構成する表示デバイスでは、画素長辺方向に対する画素短辺方向の長さが略1/3となることから、マルチビュー方向の視野角は非常に狭くなりがちであった（例えば、特許文献１参照）。

これに対し、ＲＧＢまたはＣＭＹの３画素を一組の絵素として、第１および第２の画像を表示するデュアルビュー表示装置を用いると、画素短辺方向の長さが3倍となる。この場合、スリット状透明部を介してビューイング方向視野角を変えると、ＲＧＢまたはＣＭＹ３画素分の画素短辺方向をスキャンした光が観察者に到達するため、視野角が広がった様に見える。ただし、ビューイング方向視野角によってスキャンされる画素がＲＧＢたはＣＭＹと変化するため、同一画像でも色再現性が視野角で変化する問題が生じていた（例えば、特許文献２参照。
特開２００５−７８０７６号公報

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、画素の短辺方向のピッチが非常に小さい高精細な画像表示デバイスにおいても、視野角が広く、かつ視差光学素子のスリット幅が広く取れることで、透過率が高い、マルチビュー指向性の表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１に、第１の方向から視認可能な第１の画像、及び第１の方向とは異なる第２の方向から視認可能な第２の画像とを同一画面に表示し得る表示部と、該表示部から放射される光の方向を制御するための光透過スリット及び光遮蔽部が設けられた視差光学素子とを有する表示装置であって、
前記表示部は、前記光透過スリットの幅方向と平行な方向の長さが該光透過スリットの長手方向と平行な方向の長さより大きい画素を有し、かつ前記第１の画像用の画素データ、及び前記第２の画像用の画素データの順にデータ転送を行う駆動制御部と接続されていることを特徴とする表示装置を提供する。

本発明は、第２に、第１の方向から視認可能な第１の画像、及び第１の方向とは異なる第２の方向から視認可能な第２の画像とを同一画面に表示し得る表示部と、該表示部から放射される光の方向を制御するための光透過スリット及び光遮蔽部が設けられた視差光学素子とを有する表示装置であって、
前記表示部は、前記光透過スリットの幅方向と平行な方向の長さが該光透過スリットの長手方向と平行な方向の長さより大きい画素を有し、かつ前記第１の画像用の３色の色画素データ、及び前記第２の画像用の３色の色画素データの順にデータ転送を行う駆動制御部と接続されていることを特徴とする表示装置を提供する。

本発明は、第３に、第１の方向から視認可能な第１の画像、及び第１の方向とは異なる第２の方向から視認可能な第２の画像とを同一画面に表示し得る表示部と、該表示部から放射される光の方向を制御するための光透過スリット及び光遮蔽部が設けられた視差光学素子とを有する表示装置であって、
前記表示部は、前記第１の画像用の３色の色画素データ、及び前記第２の画像用の３色の色画素データの順にデータ転送を行う駆動制御部と接続されており、かつ３色の画素が前記光透過スリットの幅方向と垂直な方向に並べられていることを特徴とする表示装置を提供する。

本発明によれば、明るく、視野角が広い表示装置を、高い歩留まりで提供することが出来る。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態をより詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる表示装置における、カラーフィルタの色画素と視差光学素子との配置を説明するための図を示す。

図１（ａ）は、カラーフィルタの色画素を、視差光学素子側から見た正面図を示す。

図１（ｂ）は、図１（ａ）をＸ−Ｘ’断面方向から見た図を示す。

図示するように、本発明に使用されるカラーフィルタアレイ３４上には、視差バリア層として、スリット状光透過部３２とストライプ状の光遮蔽層３１とが配置されている。例えば対角8型Ｗ−ＶＧＡパネルの場合、スリット状光透過部３２の幅を25〜100μｍ、視差バリア層と色画素間の距離を25〜100μｍにすることができる。

カラーフィルタアレイ３４は、色画素例えば赤色画素、緑色画素、及び青色画素からなる複数のＲＧＢ絵素３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆ，３３Ｇ，３３Ｈ等を含む。赤色画素、緑色画素、及び青色画素は、互いにほぼ同様の大きさを有し、長辺ｌ及び短辺ｗをもつ長方形である。カラーフィルタアレイ３４において、一絵素中の赤色画素、緑色画素、及び青色画素は、上記スリットの幅方向に垂直な方向に、互いにその長辺ｌを介して並べられ、その長辺ｌが、上記スリットの長手方向にほぼ直交して配置されている。

従来のカラーフィルターアレイの画素配列では、色画素の長辺が、スリットの長手方向に平行に配置されていたため、スリットを介して色画素を観察するとき、観察すべき色画素と隣接する他の色画素間との距離が短辺の長さしかないので、視野角が狭くなっていた。

しかしながら、本発明に用いられるようなカラーフィルターアレイの画素配列では、スリット状光透過部３２の長手方向が、カラーフィルタの色画素ＲＧＢまたはＣＭＹ等の長辺ｌの方向がほぼ直交する配置となり、隣接する色画素との距離が色画素の長辺ｌの長さになるので、従来よりも視野角を広く取ることができる。例えば、画素と視差バリアとの距離（L）が一定の設計では、短辺ｗに対する長辺ｌの比率が３倍である場合、従来カラーフィルタアレイを用いた場合よりも、略３倍の広い視野角を確保することができる。

このように、本発明では、ＲＧＢまたはＣＭＹの３画素を一組の絵素とする構成は同じだが、ビューイング方向視野角を変えたときに、全ての角度で、ＲＧＢまたはＣＭＹの色混合比が等しくなる画素配置を取ることにより、明るく、色変化が無い、広い視野角を持ったマルチビューイング方向ディスプレイを提供できる。

さらに、副次的な作用であるが、製造歩留まりの改善にも、本発明の構成は有利となる。従来設計では、ＲＧＢまたはＣＭＹを1画素毎に第1および第2のビューイング方向に振り分けるため、バリア層と画素の間の距離を画素短辺の長さの略√3/2程度に薄くする必要があり、製造歩留まりに大きく影響していた。

これに対し、本発明のＲＧＢまたはＣＭＹ３画素を１絵素とすることで、画素短辺方向の長さが略３倍となるため、バリア層と画素間の距離も従来に比べてほぼ３倍となり、歩留まり改善に繋がる。

上述したように、本発明にかかる表示装置は、表示部が、視差光学素子の幅方向と平行な方向の長さが視差光学素子の長手方向と平行な方向の長さより大きい画素を有することにより、明るく、視野角が広く、高い歩留まりで製造し得る。

図２に、本発明の表示装置の一例の回路構成を概略的に表す図を示す。

液晶表示装置は、ゲートドライバ１０、液晶駆動回路（ソースドライバ）２０、駆動制御部３０、および画像信号処理部４０を有する。

液晶表示パネル１００は、アレイ基板２および対向基板３間に液晶層４を挟持した構造である。アレイ基板２は、例えばガラス等の透明絶縁基板上にマトリクス状に配置される複数の画素電極１１、複数の画素電極１１の行に沿って配置される複数のゲート線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、複数の画素電極１１の列に沿って配置される複数のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、およびこれらゲート線Ｙおよびソース線Ｘの交差位置近傍に配置される図示しない複数の画素スイッチング素子を有する。

ゲートドライバ１０およびソースドライバ２０はアレイ基板２上に設けられる。ゲートドライバ１０は複数のゲート線Ｙを順次駆動し、ソースドライバ２０は各ゲート線Ｙが駆動される間に複数のソース線Ｘを駆動する。各画素スイッチング素子は例えばポリシリコン薄膜トランジスタからなる。この場合、薄膜トランジスタのゲートが１本のゲート線Ｙに接続され、ソースおよびドレインパスが１本のソース線Ｘおよび１個の画素電極１１間にそれぞれ接続される。尚、ゲートドライバ１０は画素スイッチング素子と同一工程で同時に形成されるポリシリコン薄膜トランジスタを用いて構成される。また、ソースドライバ２０はＣＯＧ（Chip On Glass）技術によりアレイ基板２にマウントされた集積回路（ＩＣ）チップである。

対向基板３は例えばガラス等の透明絶縁基板上に配置される図１に示すような色画素配列を有するカラーフィルタ、および複数の画素電極１１に対向してカラーフィルタ上に配置される共通電極等を含む。各画素電極１１および共通電極は例えばＩＴＯ等の透明電極材料からなり、画素電極および共通電極間に配置され、これら電極からの電界に対応した液晶分子配列に制御される液晶層４の画素領域と共に液晶画素を構成する。また、全ての画素は補助容量を有する。これら補助容量はアレイ基板２側において複数行の画素電極にそれぞれ容量結合した複数の補助容量線を共通電極に電気的に接続することにより得られる。

画像信号処理部４０は、駆動制御部３０、第１の方向例えば右側用画像データメモリ４１及び第２の方向例えば左側用画像データメモリ４２に各々接続されている。

駆動制御部３０はゲートドライバ１０、ソースドライバ２０を制御する。

駆動制御部３０は、１垂直走査期間毎に順次複数のゲート線Ｙを選択するための制御信号ＣＴＹおよび、１水平走査期間（１Ｈ）毎に映像信号に含まれる１行（ライン）分の画素ＰＸに対する画素データDATAを複数のソース線Ｘにそれぞれ割り当てるための制御信号ＣＴＸ等を発生する。

制御信号ＣＴＹはコントローラからゲートドライバ１０に供給され、制御信号ＣＴＸは画素データDATAと共にコントローラ５からソースドライバ２０に供給される。

右側用画像データメモリ４１及び左側用画像データメモリ４３からの画像データは、画像信号処理部４０にて処理され、各々、右側用静止画像データ及び左側用動画画像データとして液晶駆動回路（ソースドライバ）２０に送られる。ソースドライバ２０では、例えば右側用の３色の静止画像データを、各々、アナログ画素電圧に変換するデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路にて変換し、Ｄ／Ａ変換回路から得られる画素電圧を、ソース線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に出力することができる。一方、左側用の３色の動画画像データを同様にアナログ画素電圧に変換し、この画素電圧を、ソース線Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６に出力することができる。

図３に、画像データの転送パターンを模式的に表す図を示す。

図中、Ｒは赤色画素、Ｇは緑色画素、及びＢは青色画素を各々示す。

図に、Ｒ右、Ｇ右、Ｂ右と表示するように、右側用静止画像データとして、赤、緑、青色画素用データを順に転送し、続いて、次に、Ｒ左、Ｇ左、Ｂ左と表示するように、左側用静止画像データとして、赤、緑、青色画素用データを順に転送することができる。

また、ＲＧＢ色画素用データの代わりに、ＹＭＣ色画素用データを適用することができる。

左側用画像データメモリ４３は、外部入力４３と接続可能であり、左側用動画画像データとして、カメラまたはＶＴＲ等からの画像データを取り込むことができる。

なお、上記実施形態は、本発明の一例であって、本発明の内容は、上記実施形態に限定されるものではない。

カラーフィルタの色画素と視差光学素子との配置を説明するための図 本発明の表示装置の一例の回路構成を概略的に表す図 画像データの転送パターンを模式的に表す図

符号の説明

１０…ゲートドライバ、２０…ソースドライバ、３０…駆動制御部、３１…光遮蔽層、３２…光透過部、３３…、３４…カラーフィルタアレイ、４０…画像信号処理部、４１…右側用画像データメモリ、４２…左側用画像データメモリ

Claims (5)

1. 第１の方向から視認可能な第１の画像、及び第１の方向とは異なる第２の方向から視認可能な第２の画像とを同一画面に表示し得る表示部と、該表示部から放射される光の方向を制御するための光透過スリット及び光遮蔽部が設けられた視差光学素子とを有する表示装置であって、
   前記表示部は、前記光透過スリットの幅方向と平行な方向の長さが該光透過スリットの長手方向と平行な方向の長さより大きい画素を有し、かつ前記第１の画像用の画素データ、及び前記第２の画像用の画素データの順にデータ転送を行う駆動制御部と接続されていることを特徴とする表示装置。
2. 第１の方向から視認可能な第１の画像、及び第１の方向とは異なる第２の方向から視認可能な第２の画像とを同一画面に表示し得る表示部と、該表示部から放射される光の方向を制御するための光透過スリット及び光遮蔽部が設けられた視差光学素子とを有する表示装置であって、
   前記表示部は、前記光透過スリットの幅方向と平行な方向の長さが該光透過スリットの長手方向と平行な方向の長さより大きい画素を有し、かつ前記第１の画像用の３色の色画素データ、及び前記第２の画像用の３色の色画素データの順にデータ転送を行う駆動制御部と接続されていることを特徴とする表示装置。
3. 第１の方向から視認可能な第１の画像、及び第１の方向とは異なる第２の方向から視認可能な第２の画像とを同一画面に表示し得る表示部と、該表示部から放射される光の方向を制御するための光透過スリット及び光遮蔽部が設けられた視差光学素子とを有する表示装置であって、
   前記表示部は、前記第１の画像用の３色の色画素データ、及び前記第２の画像用の３色の色画素データの順にデータ転送を行う駆動制御部と接続されており、かつ３色の画素が前記光透過スリットの幅方向と垂直な方向に並べられていることを特徴とする表示装置。
4. 前記表示部は、第１の画像用赤色画素データ、第１の画像用緑色画素データ、第１の画像用青色画素データ、第２の画像用の赤色画素データ、第２の画像用緑色画素データ、及び第２の画像用青色画素データの順にデータ転送を行う駆動制御部と接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記表示部は、第１の画像用イエロー色画素データ、第１の画像用マゼンタ色画素データ、第１の画像用シアン色画素データ、第２の画像用のイエロー色画素データ、第２の画像用マゼンタ色画素データ、及び第２の画像用シアン色画素データの順にデータ転送を行う駆動制御部と接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示装置。

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