JP2013140277A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示装置に表示される画像に対して高画質が要求される場合と高輝度が要求される場合の両方に適切に対処、対応することができる構成、構造を有する表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に2次元マトリクス状に画素12が配列されて成る透過型表示パネル10、及び、透過型表示パネル10に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するパララックスバリア130を備えており、パララックスバリア130と透過型表示パネル10とは、所定の間隔を空けて対向して配されており、パララックスバリア13は、第2の方向と平行な軸線、又は、第2の方向と鋭角を成す軸線に沿って延びる光透過部131及び遮光部132が、複数、交互に、第1の方向に沿って並置されて成り、第1の方向に沿った光透過部131の幅は可変である。
【選択図】 図1
【解決手段】表示装置は、第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に2次元マトリクス状に画素12が配列されて成る透過型表示パネル10、及び、透過型表示パネル10に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するパララックスバリア130を備えており、パララックスバリア130と透過型表示パネル10とは、所定の間隔を空けて対向して配されており、パララックスバリア13は、第2の方向と平行な軸線、又は、第2の方向と鋭角を成す軸線に沿って延びる光透過部131及び遮光部132が、複数、交互に、第1の方向に沿って並置されて成り、第1の方向に沿った光透過部131の幅は可変である。
【選択図】 図1
Description
本開示は、表示装置に関し、より具体的には、所謂裸眼方式の立体画像を表示し得る表示装置に関する。
従来より、視差のある2つの画像を画像観察者が観察することで立体視を実現する立体画像表示装置が、種々、知られている。立体画像表示装置の方式は、眼鏡によって視差画像を左右の目に分離して入力する眼鏡方式と、眼鏡を使用することなく視差画像を左右の目に入力する裸眼方式(無眼鏡方式)とに大別される。そして、裸眼方式の立体画像表示装置として、透過型表示パネル(2次元画像表示装置)とレンチキュラーレンズとを組み合わせたレンチキュラー方式の立体画像表示装置や、透過型表示パネルとパララックスバリア(視差バリア)とを組み合わせたパララックスバリア方式の立体画像表示装置の実用化が進められている。
パララックスバリア方式の立体画像表示装置は、通常、水平方向(横方向)及び垂直方向(縦方向)に2次元マトリクス状に配置された複数の画素を備えた透過型表示パネル、並びに、概ね垂直方向に延びる複数の光透過部及び遮光部が水平方向に交互に並置されて成るパララックスバリアから構成されている(例えば、特開2005−086056参照)。透過型表示パネルは、屡々、液晶表示装置から構成されており、背面から面状照明装置によって照射され、各画素は一種の光シャッタとして機能する。透過型表示パネルでカラー表示を行う場合、通常、1つの画素は複数の副画素から構成されており、各副画素はブラック・マトリクスで囲まれている。
ところで、特開2005−086056に開示された映像表示装置においては、パララックスバリアにおける光透過部(開口)の幅を水平画素ピッチと一致させており、光透過部の幅は固定である。それ故、例えば、画像観察者が表示装置に表示される画像に対して高画質を要求する場合と高輝度を要求する場合、これらの両方に適切に対処、対応することができないといった問題がある。
従って、本開示の目的は、表示装置に表示される画像に対して高画質が要求される場合と高輝度が要求される場合の両方に適切に対処、対応することができる構成、構造を有する表示装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に2次元マトリクス状に画素が配列されて成る透過型表示パネル、及び、
透過型表示パネルに表示される画像を複数の視点用の画像に分離するパララックスバリア、
を備えており、
パララックスバリアと透過型表示パネルとは、所定の間隔を空けて対向して配されており、
パララックスバリアは、第2の方向と平行な軸線、又は、第2の方向と鋭角を成す軸線に沿って延びる光透過部及び遮光部が、複数、交互に、第1の方向に沿って並置されて成り、
第1の方向に沿った光透過部の幅は可変である。
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に2次元マトリクス状に画素が配列されて成る透過型表示パネル、及び、
透過型表示パネルに表示される画像を複数の視点用の画像に分離するパララックスバリア、
を備えており、
パララックスバリアと透過型表示パネルとは、所定の間隔を空けて対向して配されており、
パララックスバリアは、第2の方向と平行な軸線、又は、第2の方向と鋭角を成す軸線に沿って延びる光透過部及び遮光部が、複数、交互に、第1の方向に沿って並置されて成り、
第1の方向に沿った光透過部の幅は可変である。
本開示の表示装置にあっては、第1の方向に沿った光透過部の幅は可変であるが故に、表示装置に表示される画像に対して高画質が要求される場合には光透過部の幅を狭くし、高輝度が要求される場合には光透過部の幅を広くすればよく、表示装置に表示される画像に対して高画質が要求される場合と高輝度が要求される場合の両方に適切に対処、対応することが可能となる。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の表示装置:バック・バリア方式)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1の別の変形)
5.実施例4(本開示の表示装置:フロント・バリア方式)
6.実施例5(実施例4の変形)、その他
1.本開示の表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の表示装置:バック・バリア方式)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1の別の変形)
5.実施例4(本開示の表示装置:フロント・バリア方式)
6.実施例5(実施例4の変形)、その他
[本開示の表示装置、全般に関する説明]
本開示の表示装置において、パララックスバリアは、
第1基板、
第1基板に形成され、パターニングされた第1電極、
第1基板と対向して配置された第2基板、
第1電極と対向して第2基板に形成された第2電極、及び、
第1基板と第2基板とによって挟まれた液晶層、
から少なくとも構成された液晶表示装置から成る形態とすることができる。尚、パララックスバリアがこのような液晶表示装置から成る形態を、以下、『パララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態』と呼ぶ。
本開示の表示装置において、パララックスバリアは、
第1基板、
第1基板に形成され、パターニングされた第1電極、
第1基板と対向して配置された第2基板、
第1電極と対向して第2基板に形成された第2電極、及び、
第1基板と第2基板とによって挟まれた液晶層、
から少なくとも構成された液晶表示装置から成る形態とすることができる。尚、パララックスバリアがこのような液晶表示装置から成る形態を、以下、『パララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態』と呼ぶ。
そして、パララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態においては、
透過型表示パネルを背面から照射する面状照明装置を更に備えており、
パララックスバリアは、透過型表示パネルと面状照明装置との間に配置されている構成とすることができる。このような配置にある表示装置を、便宜上、『バック・バリア方式』と呼ぶ。そして、この場合、第1の方向に沿った光透過部の幅をW1、第1の方向に沿った画素の配列ピッチをNDとし、αを任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=2α・ND
の2値にW1は切り換えられる構成とすることが好ましく、更には、0.95≦α≦1.05を満足することが好ましい。また、以上に説明した好ましい構成を含むパララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態において、透過型表示パネルのヘーズ値は15%以下であることが望ましい。バック・バリア方式の表示装置において、パララックスバリアは表示装置を観察する画像観察者からは直接は見えないので、透過型表示パネルに表示される画像の品質が低下することがないし、外光の反射によりパララックスバリアの表面に色ムラが発生するといった問題が発生することもない。また、透過型表示パネルはパララックスバリアを介して面状照明装置によって照射されるので、面状照明装置からの照射光による透過型表示パネルの信頼性低下といった問題も発生し難い。更には、液晶表示装置を構成する基板の色分散等を考慮する必要がない。ここで、ヘーズ値は、積分球式光線透過率測定装置によって透過型表示パネルの拡散透過率及び全光線透過率を測定し、その比によって評価することができる。尚、ヘーズ値に関しては、例えば、JIS K7136:2000を参照のこと。透過型表示パネルのヘーズ値を上記のとおりとするためには、例えば、このようなヘーズ値を有する透明なフィルムを透過型表示パネルの画像観察者と対向する面に貼り合わせればよい。あるいは又、例えば、偏光板の表面を粗面形状とすることによって、また、偏光板材料の中に屈折率の異なる粒状物質を分散することによっても、ヘーズ値を制御することもできる。ヘーズ値が高いと、透過型表示パネルからの光が観察領域に向かう際に散乱し、画像の指向性の低下として視認される場合がある。
透過型表示パネルを背面から照射する面状照明装置を更に備えており、
パララックスバリアは、透過型表示パネルと面状照明装置との間に配置されている構成とすることができる。このような配置にある表示装置を、便宜上、『バック・バリア方式』と呼ぶ。そして、この場合、第1の方向に沿った光透過部の幅をW1、第1の方向に沿った画素の配列ピッチをNDとし、αを任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=2α・ND
の2値にW1は切り換えられる構成とすることが好ましく、更には、0.95≦α≦1.05を満足することが好ましい。また、以上に説明した好ましい構成を含むパララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態において、透過型表示パネルのヘーズ値は15%以下であることが望ましい。バック・バリア方式の表示装置において、パララックスバリアは表示装置を観察する画像観察者からは直接は見えないので、透過型表示パネルに表示される画像の品質が低下することがないし、外光の反射によりパララックスバリアの表面に色ムラが発生するといった問題が発生することもない。また、透過型表示パネルはパララックスバリアを介して面状照明装置によって照射されるので、面状照明装置からの照射光による透過型表示パネルの信頼性低下といった問題も発生し難い。更には、液晶表示装置を構成する基板の色分散等を考慮する必要がない。ここで、ヘーズ値は、積分球式光線透過率測定装置によって透過型表示パネルの拡散透過率及び全光線透過率を測定し、その比によって評価することができる。尚、ヘーズ値に関しては、例えば、JIS K7136:2000を参照のこと。透過型表示パネルのヘーズ値を上記のとおりとするためには、例えば、このようなヘーズ値を有する透明なフィルムを透過型表示パネルの画像観察者と対向する面に貼り合わせればよい。あるいは又、例えば、偏光板の表面を粗面形状とすることによって、また、偏光板材料の中に屈折率の異なる粒状物質を分散することによっても、ヘーズ値を制御することもできる。ヘーズ値が高いと、透過型表示パネルからの光が観察領域に向かう際に散乱し、画像の指向性の低下として視認される場合がある。
パララックスバリアにおける光透過部、及び、透過型表示パネルにおけるブラック・マトリクスのそれぞれは、規則正しい繰り返し模様を有する。それ故、パララックスバリアと透過型表示パネルとが並置された状態にあると、モアレが発生し得る。従来の表示装置において、モアレが発生している状態を示す写真を図30に示す。モアレは、パララックスバリアにおける光透過部及び透過型表示パネルにおけるブラック・マトリクスの形状に起因したモアレ(便宜上、『形状起因のモアレ』と呼ぶ)と光の回折現象に起因したモアレ(便宜上、『回折現象起因のモアレ』と呼ぶ)とに分類することができる。
上述したとおり、バック・バリア方式の表示装置において0.95≦α≦1.05を満足することによって、後述するように、形状起因のモアレだけでなく、回折現象起因のモアレの発生を抑制することができる。
あるいは又、パララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態において、パララックスバリアは、透過型表示パネルの前面に配置されている構成とすることができる。このような配置にある表示装置を、便宜上、『フロント・バリア方式』と呼ぶ。そして、この場合、第1の方向に沿った光透過部の幅をW1、第1の方向に沿った画素の配列ピッチをNDとし、αを1以上の任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
の2値にW1は切り換えられる構成とすることが好ましく、更には、1<α<2を満足することが好ましい。また、以上に説明した好ましい構成を含むパララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態において、パララックスバリアのヘーズ値は15%以下であるであることが望ましい。パララックスバリアのヘーズ値を上記のとおりとするためには、例えば、このようなヘーズ値を有する透明なフィルムをパララックスバリアの画像観察者と対向する面に貼り合わせればよい。あるいは又、例えば、偏光板の表面を粗面形状とすることによって、また、偏光板材料の中に屈折率の異なる粒状物質を分散することによっても、ヘーズ値を制御することもできる。
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
の2値にW1は切り換えられる構成とすることが好ましく、更には、1<α<2を満足することが好ましい。また、以上に説明した好ましい構成を含むパララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態において、パララックスバリアのヘーズ値は15%以下であるであることが望ましい。パララックスバリアのヘーズ値を上記のとおりとするためには、例えば、このようなヘーズ値を有する透明なフィルムをパララックスバリアの画像観察者と対向する面に貼り合わせればよい。あるいは又、例えば、偏光板の表面を粗面形状とすることによって、また、偏光板材料の中に屈折率の異なる粒状物質を分散することによっても、ヘーズ値を制御することもできる。
以上に説明した各種の好ましい構成を含むパララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態において、遮光部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅WD21は、第1の方向に沿った遮光部の幅W2よりも狭い構成とすることができる。具体的には、例えば、
1μm≦W2―WD21≦15μm
を例示することができる。更には、この場合、光透過部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅WD11は、第1の方向に沿った光透過部の幅W1よりも狭い構成とすることができる。具体的には、例えば、
1μm≦W1―WD11≦15μm
を例示することができる。更には、これらの好ましい構成を含むパララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態にあっては、第1電極及び第2電極への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅W1が切り換えられる構成とすることができる。尚、この場合、パララックスバリアを構成する液晶表示装置における液晶層は、第1電極及び第2電極へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)であってもよいし、光を透過しない状態(ノーマリーブラック)であってもよい。
1μm≦W2―WD21≦15μm
を例示することができる。更には、この場合、光透過部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅WD11は、第1の方向に沿った光透過部の幅W1よりも狭い構成とすることができる。具体的には、例えば、
1μm≦W1―WD11≦15μm
を例示することができる。更には、これらの好ましい構成を含むパララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態にあっては、第1電極及び第2電極への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅W1が切り換えられる構成とすることができる。尚、この場合、パララックスバリアを構成する液晶表示装置における液晶層は、第1電極及び第2電極へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)であってもよいし、光を透過しない状態(ノーマリーブラック)であってもよい。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい構成を含むパララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態において、
遮光部を構成する液晶表示装置の領域には、第1電極が形成されており、
光透過部は、第1電極が形成されている領域と第1電極が形成されていない領域とが、第1の方向に沿って並置されて成り、
光透過部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅WD11は、第1の方向に沿った光透過部の幅W1よりも狭い構成とすることができる。具体的には、例えば、
1μm≦W1―WD11≦15μm
を例示することができる。尚、この場合、パララックスバリアを構成する液晶表示装置における液晶層は、第1電極及び第2電極へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)であることが要求される。更には、この好ましい構成を含むパララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態にあっては、第1電極及び第2電極への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅が切り換えられる構成とすることができる。
遮光部を構成する液晶表示装置の領域には、第1電極が形成されており、
光透過部は、第1電極が形成されている領域と第1電極が形成されていない領域とが、第1の方向に沿って並置されて成り、
光透過部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅WD11は、第1の方向に沿った光透過部の幅W1よりも狭い構成とすることができる。具体的には、例えば、
1μm≦W1―WD11≦15μm
を例示することができる。尚、この場合、パララックスバリアを構成する液晶表示装置における液晶層は、第1電極及び第2電極へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)であることが要求される。更には、この好ましい構成を含むパララックスバリアを液晶表示装置から構成する形態にあっては、第1電極及び第2電極への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅が切り換えられる構成とすることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置において、パララックスバリアの光透過部及び遮光部は、第2の方向と平行と延びる構成とすることもできるが、パララックスバリアの軸線と第2の方向との成す角度θが鋭角であってもよい。特に、第2の方向に沿った画素の配列ピッチをND2としたとき、以下の式をθが満たす場合を考えると、
θ=tan-1(ND2/ND)
を満たすことで、各画素と、この画素に対向するパララックスバリアの光透過部との位置関係が、パララックスバリアの軸線に沿って、常に同じとなり、立体表示の際にクロストークの発生を抑制することができ、高画質な立体表示を実現することができる。あるいは又、パララックスバリアを構成する光透過部は、パララックスバリアの軸線に沿って直線状に配列されている構成とすることができるし、あるいは又、パララックスバリアを構成する光透過部は、パララックスバリアの軸線に沿って階段状に配列されている構成とすることができる。
θ=tan-1(ND2/ND)
を満たすことで、各画素と、この画素に対向するパララックスバリアの光透過部との位置関係が、パララックスバリアの軸線に沿って、常に同じとなり、立体表示の際にクロストークの発生を抑制することができ、高画質な立体表示を実現することができる。あるいは又、パララックスバリアを構成する光透過部は、パララックスバリアの軸線に沿って直線状に配列されている構成とすることができるし、あるいは又、パララックスバリアを構成する光透過部は、パララックスバリアの軸線に沿って階段状に配列されている構成とすることができる。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置(以下、これらを総称して、単に『本開示の表示装置等』と呼ぶ場合がある)において、透過型表示パネルは、例えば、液晶表示パネルから構成することができる。液晶表示パネルの構成や構造、駆動方式等は、特に限定するものではない。透過型表示パネルは、モノクロ表示であってもよいし、カラー表示であってもよい。また、単純マトリクス方式であってもよいし、アクティブマトリクス方式であってもよい。尚、後述する各実施例においては、透過型表示パネルとしてアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルを用いる。液晶表示パネルは、例えば、透明第1電極を備えたフロント・パネル、透明第2電極を備えたリア・パネル、及び、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配置された液晶材料から成る。尚、各画素が反射領域と透過領域とを備えた、所謂半透過型の液晶表示パネルも、本開示の表示装置等における透過型表示パネルに包含される。
ここで、フロント・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第1の基板と、第1の基板の内面に設けられた透明第1電極(共通電極とも呼ばれ、例えば、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)から成る)と、第1の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。更には、カラー液晶表示パネルでは、フロント・パネルは、第1の基板の内面に、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられ、オーバーコート層上に透明第1電極が形成された構成を有している。透明第1電極上には配向膜が形成されている。カラーフィルターの配置パターンとして、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。
一方、リア・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第2の基板と、第2の基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通/非導通が制御される透明第2電極(画素電極とも呼ばれ、例えば、ITOから成る)と、第2の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。透明第2電極を含む全面には配向膜が形成されている。これらの透過型の液晶表示パネルを構成する各種の部材や液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができる。尚、スイッチング素子として、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)といった3端子素子や、MIM(Metal Insulator Metal)素子、バリスタ素子、ダイオード等の2端子素子を例示することができる。
尚、カラー液晶表示パネルでは、透明第1電極と透明第2電極の重複領域であって液晶セルを含む領域が、1副画素(サブピクセル)に該当する。そして、各画素(ピクセル)を構成する赤色発光副画素は、係る領域と赤色を透過するカラーフィルターとの組合せから構成され、緑色発光副画素は、係る領域と緑色を透過するカラーフィルターとの組合せから構成され、青色発光副画素は、係る領域と青色を透過するカラーフィルターとの組合せから構成されている。赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素の配置パターンは、上述したカラーフィルターの配置パターンと一致する。更には、これらの3種の副画素に、更に、1種類あるいは複数種類の副画素を加えた1組(例えば、輝度向上のために白色光を発光する副画素を加えた1組、色再現範囲を拡大するために補色を発光する副画素を加えた1組、色再現範囲を拡大するためにイエローを発光する副画素を加えた1組、色再現範囲を拡大するためにイエロー及びシアンを発光する副画素を加えた1組)から構成することもできる。尚、これらの構成にあっては、各副画素が、本開示の表示装置等の透過型表示パネルにおける『画素』に相当する。
フロント・バリア方式の表示装置において、透過型表示パネルは、その他、例えば、エレクトロルミネッセンス表示パネルやプラズマ表示パネルから構成することもできる。
2次元マトリクス状に配列された画素(ピクセル)の数M×Nを(M,N)で表記したとき、(M,N)の値として、具体的には、VGA(640,480)、S−VGA(800,600)、XGA(1024,768)、APRC(1152,900)、S−XGA(1280,1024)、U−XGA(1600,1200)、HD−TV(1920,1080)、Q−XGA(2048,1536)の他、(1920,1035)、(720,480)、(1280,960)等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
パララックスバリアを構成する液晶表示装置の構成、構造は、画素、副画素の構成、構造を除き、透過型表示パネルを構成する液晶表示パネルと同様の、あるいは、類似した構成、構造とすることができる。但し、パララックスバリアを構成する液晶表示装置にあっては、所謂光シャッターとしての機能を有すればよいので、画像を表示する通常の液晶表示装置において必要とされるスイッチング素子やカラーフィルターは不要であり、構成、構造の簡素化を図ることができるし、高い信頼性、長寿命を確保することができる。また、ブラック・マトリクスを形成する必要も無く、液晶表示装置全体の製造プロセスの簡素化を図ることができる。透過型表示パネルと液晶表示装置の第1基板が対向してもよいし、透過型表示パネルと液晶表示装置の第2基板が対向してもよい。
本開示の表示装置等における面状照明装置(バックライト)は、周知の面状照明装置から構成することができる。即ち、面状照明装置は、直下型の面状光源装置としてもよいし、エッジライト型(サイドライト型とも呼ばれる)の面状光源装置とすることもできる。ここで、直下型の面状光源装置は、例えば、筐体内に配置された光源と、光源の下方に位置する筐体の部分に配置され、光源からの出射光を上方に反射する反射部材と、光源の上方に位置する筐体開口部に取り付けられ、光源からの出射光及び反射部材からの反射光を拡散させながら通過させる拡散板とから構成されている。一方、エッジライト型の面状光源装置は、例えば、導光板と、導光板の側面に配置された光源から構成されている。尚、導光板の下方には反射部材が配置されており、導光板の上方には拡散シート及びプリズムシートが配置されている。光源は、例えば冷陰極線型の蛍光ランプから成り、白色光を出射する。あるいは又、例えば、LEDや半導体レーザ素子といった発光素子から成る。
面状照明装置や透過型表示パネルを駆動する駆動手段は、例えば、画像信号処理部、タイミング制御部、データドライバ、ゲートドライバ、及び、光源制御部等の種々の回路から構成することができる。これらは、周知の回路素子等を用いて構成することができる。
本開示の表示装置によって、立体画像の表示及び2次元画像の表示を行うことができるし、あるいは又、本開示の表示装置によって、別々の角度から表示装置を眺めたときに異なる画像の表示を行うこともできる。そして、これらの場合、表示装置に送出される画像データは、立体画像の表示に必要とされる画像データ、2次元画像の表示に必要とされる画像データとすればよい。
光透過部の幅W1の切替えは、例えば、表示装置に切替スイッチを設け、画像観察者が切替スイッチを操作することで行うことができるし、あるいは又、表示装置における画像信号処理部が、表示すべき画像データを解析し、光透過部の幅W1の切替えを自動的に行う構成とすることもできる。画質を重要視し、画像の輝度を左程重要視しない場合には、光透過部の幅W1を狭くし[W1=α・ND]、画像の輝度を重要視し、画質を左程重要視しない場合には、光透過部の幅W1を広くする[W1=2α・NDあるいはW1=(α+1)・ND]。ここで、光透過部の幅W1を広くした場合、強い立体感を有する立体画像を透過型表示パネルに表示するとき、若干ではあるが、立体画像が二重に観察されたり、立体画像にボケが生じたりする。それ故、表示すべき画像データにおけるデプスマップを解析し、その解析結果に基づき、強い立体感を有する立体画像が透過型表示パネルに表示されると画像信号処理部が判断した場合には、画像信号処理部は光透過部の幅W1を狭くする切替えを行い、逆に、弱い立体感を有する立体画像が透過型表示パネルに表示されると画像信号処理部が判断した場合には、画像信号処理部は光透過部の幅W1を広くする切替えを行えばよい。尚、この場合、光透過部の幅W1の頻繁な切替えによって透過型表示パネルの輝度が大きく変化する虞があるが、面状照明装置における出射光量の適切なる制御(面状照明装置の光源の動作制御)を行うことで、透過型表示パネルの輝度が大きく変化することを抑制可能である。
実施例1は、本開示の表示装置に関し、より具体的には、所謂バック・バリア方式の表示装置に関する。実施例1の表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図を図1に示し、実施例1の表示装置における透過型表示パネル10と、パララックスバリア130と、面状照明装置20との配置関係を説明するための、表示装置の一部の模式的な端面図を図20に示す。
図1に示すように、実施例1の表示装置は、
第1の方向(実施例にあっては、具体的には、水平方向、X方向)、及び、第1の方向とは異なる第2の方向(実施例にあっては、具体的には、垂直方向、Y方向)に2次元マトリクス状に画素12が配列されて成る透過型表示パネル10、及び、
透過型表示パネル10に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するパララックスバリア130、
を備えている。
第1の方向(実施例にあっては、具体的には、水平方向、X方向)、及び、第1の方向とは異なる第2の方向(実施例にあっては、具体的には、垂直方向、Y方向)に2次元マトリクス状に画素12が配列されて成る透過型表示パネル10、及び、
透過型表示パネル10に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するパララックスバリア130、
を備えている。
透過型表示パネル10は、アクティブマトリクス方式のカラー液晶表示パネルから成る。透過型表示パネル10の表示領域11には、第1の方向(水平方向、X方向)にM個、第2の方向(垂直方向、Y方向)にN個の画素12が配列されている。第m列目(但し、m=1,2・・・,M)の画素12を、画素12mで表す。各画素12は、赤色発光副画素、緑色発光副画素、及び、青色発光副画素のそれぞれから構成されている。透過型表示パネル10は、観察領域側のフロント・パネル、パララックスバリア側のリア・パネル、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配置された液晶材料等から構成されている。尚、図面の簡素化のため、図1、図12、図14、図15においては透過型表示パネル10を1枚のパネルとして表した。
透過型表示パネル10を構成する液晶表示パネルは、透明第1電極を備えたフロント・パネル、透明第2電極を備えたリア・パネル、及び、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配置された液晶材料から成る。そして、フロント・パネルは、ガラス基板から成る第1の基板と、第1の基板の内面に設けられた透明第1電極と、第1の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。尚、第1の基板の内面に、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられ、オーバーコート層上に透明第1電極が形成された構成を有している。透明第1電極上には配向膜が形成されている。一方、リア・パネルは、ガラス基板から成る第2の基板と、第2の基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通/非導通が制御される透明第2電極と、第2の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。透明第2電極を含む全面には配向膜が形成されている。そして、透明第1電極と透明第2電極の重複領域であって液晶セルを含む領域が、1副画素(サブピクセル)に該当する。
そして、実施例1の表示装置は、更に、透過型表示パネル10を背面から照射する面状照明装置20を備えている。また、パララックスバリア130は、透過型表示パネル10と面状照明装置20との間に配置されている。
即ち、パララックスバリア130と透過型表示パネル10とは、所定の間隔(Z1)を空けて対向して配されている。具体的には、実施例1の表示装置にあっては、透過型表示パネル10とパララックスバリア130とは離間して配置されており、これらの間は、空気層あるいは真空層で占められていてもよいし、透明な部材(図示せず)で占められていてもよく、これらの間を占める材料の屈折率を考慮して、光路長がZ1となるようにすればよい。そして、パララックスバリア130は、第2の方向(垂直方向、Y方向)と平行な軸線AX、又は、第2の方向(垂直方向、Y方向)と鋭角を成す軸線AXに沿って延びる光透過部131及び遮光部132が、複数、交互に、第1の方向(水平方向、X方向)に沿って並置されて成る。尚、実施例1において、光透過部131及び遮光部132は、第2の方向(垂直方向、Y方向)と平行に延びている。即ち、パララックスバリア130の軸線AXは、第2の方向(垂直方向、Y方向)と平行である。そして、第1の方向に沿った光透過部131の幅W1は可変である。光透過部(開口)131は、第1の方向(水平方向、X方向)に、複数(P個)、配されている。第p列目(但し、p=1,2・・・,P)の光透過部131を、光透過部131pで表す。「P」と、上述した「M」の関係については、後に、図21、図22及び図23を参照して説明する。
面状照明装置20は、例えば、直下型の面状光源装置から構成されている。LEDから成る光源から出射され、拡散板等を通過した拡散光が、発光面21から出射され、透過型表示パネル10の背面を照射する。パララックスバリア130によって、面状照明装置20の光の一部が遮光されると、透過型表示パネル10によって表示される画像が複数の視点用の画像に分離される。
尚、パララックスバリア130と透過型表示パネル10との間の距離、X方向における画素12の配列ピッチ(以下、単に、『画素ピッチ』と呼ぶ場合がある)、及び、X方向における光透過部131のピッチ(以下、単に、『光透過部ピッチ』と呼ぶ場合がある)は、表示装置の仕様上定められた観察領域において好ましい立体画像が観察できる条件を満たすように設定されている。この条件について、以下、具体的に説明する。
実施例1において、表示装置に表示される画像の視点数は、図1に示す各観察領域WAL,WAC,WARにおいて、それぞれ、視点D1,D2,D3及びD4の4つであるとして説明する。但し、これに限定するものではなく、観察領域の数や視点の数は、表示装置の設計に応じて適宜設定することができる。
図1に示す観察領域WAL,WAC,WARにおける視点D1,D2,D3,D4と、透過型表示パネル10と、パララックスバリア130と、面状照明装置20との配置関係を説明するための模式図を図21に示す。また、画素12からの光が中央の観察領域WACの視点D1,D2,D3,D4に向かうために満たす条件を説明するための模式図を図22に示す。更には、画素12からの光が左側の観察領域WALの視点D1,D2,D3,D4に向かうために満たす条件を説明するための模式図を図23に示す。
説明の都合上、光透過部131はX方向に奇数個並んで配列され、第p列目の光透過部131pは、光透過部1311と光透過部131Pとの間の中央に位置するものとする。また、第m列目の画素12mと第(m+1)列目の画素12m+1との境界、及び、観察領域WACにおける視点D2と視点D3との間の中点は、光透過部131pの中心を通りZ方向に延びる仮想直線上に位置するものとする。画素ピッチを『ND』(単位:mm)で表し、光透過部ピッチを『RD』(単位:mm)で表す。また、光透過部131と透過型表示パネル10との間の距離を『Z1』(単位:mm)で表し、透過型表示パネル10と観察領域WAL,WAC,WARとの間の距離を『Z2』(単位:mm)で表す。また、観察領域WAL,WAC,WARにおいて隣接する視点間の距離を『DP』(単位:mm)で表す。
光透過部131の幅をW1とし、遮光部132の幅をW2としたとき、光透過部ピッチRDと、光透過部131の幅W1及び遮光部132の幅W2との間には、
RD=W1+W2
といった関係がある。
RD=W1+W2
といった関係がある。
画素12m-1,12m,12m+1,12m+2を透過する、光透過部131pからの光のそれぞれが、中央の観察領域WACの視点D1,D2,D3,D4に向かう条件について考察する。説明の都合上、光透過部131の幅W1は充分小さいとし、光透過部131の中心を通る光の軌道に注目して説明する。光透過部131pの中心を通りZ方向に延びる仮想直線を基準として、画素12m+2の中心までの距離をX1で表し、中央の観察領域WACの視点D4までの距離をX2で表す。光透過部131pからの光が画素12m+2を透過して観察領域WACの視点D4に向かうとき、幾何学的な相似関係から、以下の式(1)に示す条件を満たす。
Z1/X1=(Z1+Z2)/X2 (1)
ここで、
X1=1.5×ND
X2=1.5×DP
であるので、これらを反映すると、式(1)は、以下の式(1’)のように表すことができる。
X1=1.5×ND
X2=1.5×DP
であるので、これらを反映すると、式(1)は、以下の式(1’)のように表すことができる。
Z1/(1.5×ND)=(Z1+Z2)/(1.5×DP) (1’)
そして、式(1’)を満たせば、画素12m-1,12m,12m+1を透過する光透過部131pからの光も、それぞれ、観察領域WACの視点D1,D2,D3に向かうことは、幾何学的に明らかである。
次に、画素12m-1,12m,12m+1,12m+2を透過する光透過部131p+1からの光のそれぞれが、左側の観察領域WALの視点D1,D2,D3,D4に向かう条件について考察する。
光透過部131p+1の中心を通りZ方向に延びる仮想直線を基準として、画素12m+2の中心までの距離をX3で表し、左側の観察領域WALの視点D4までの距離をX4で表す。光透過部131p+1からの光が画素12m+2を透過して観察領域WALの視点D4に向かうためには、幾何学的な相似関係から、以下の式(2)に示す条件を満たす。
Z1/X3=(Z1+Z2)/X4 (2)
ここで、
X3=RD−X1=RD−1.5×ND
X4=RD+2.5×DP
であるので、これらを反映すると、式(2)は、以下の式(2’)のように表すことができる。
X3=RD−X1=RD−1.5×ND
X4=RD+2.5×DP
であるので、これらを反映すると、式(2)は、以下の式(2’)のように表すことができる。
Z1/(RD−1.5×ND)=(Z1+Z2)/(RD+2.5×DP) (2’)
そして、式(2’)を満たせば、画素12m-1,12m,12m+1を透過する光透過部131p+1からの光も、それぞれ、観察領域WACの視点D1,D2,D3に向かうことは、幾何学的に明らかである。
尚、画素12m-1,12m,12m+1,12m+2を透過する光透過部131p-1からの光のそれぞれが、右側の観察領域WARの視点D1,D2,D3,D4に向かう条件は、図23をZ軸を中心として反転させたと同様であるので、説明を省略する。
距離Z2及び距離DPの値は、表示装置の仕様に基づいて所定の値に設定される。また、画素ピッチNDの値は、透過型表示パネル10の構造によって定まる。式(1’)と式(2’)より、距離Z1と光透過部ピッチRDについて、以下の式(3)と式(4)を得ることができる。
Z1 =Z2×ND/(DP−ND) (3)
RD=4×DP×ND/(DP−ND) (4)
RD=4×DP×ND/(DP−ND) (4)
上述した例では、光透過部ピッチRDの値は画素ピッチNDの値の略4倍となる。従って、上述した「M」と「P」とは、
M≒P×4
といった関係にある。そして、距離Z1や光透過部ピッチRDは上述の条件を満たすように設定されており、観察領域WAL,WAC,WARにおける視点D1,D2,D3,D4のそれぞれにおいて、所定の視点用の画像を観察することができる。例えば、透過型表示パネル10の画素ピッチNDが0.100mm、距離Z2が1500mm、距離DPが65.0mmであったとすると、距離Z1は2.31mm、光透過部ピッチRDは0.400mmである。
M≒P×4
といった関係にある。そして、距離Z1や光透過部ピッチRDは上述の条件を満たすように設定されており、観察領域WAL,WAC,WARにおける視点D1,D2,D3,D4のそれぞれにおいて、所定の視点用の画像を観察することができる。例えば、透過型表示パネル10の画素ピッチNDが0.100mm、距離Z2が1500mm、距離DPが65.0mmであったとすると、距離Z1は2.31mm、光透過部ピッチRDは0.400mmである。
中央の観察領域WACにおける視点D1,D2,D3,D4で観察される画像を説明するための模式図を図24に示す。また、左側の観察領域WALにおける視点D1,D2,D3,D4で観察される画像を説明するための模式図を図25に示す。更には、右側の観察領域WARにおける視点D1,D2,D3,D4で観察される画像を説明するための模式図を図26に示す。
図24、図25及び図26に示すように、画素121,125,129・・・といった画素12から成る画像が、視点D1において観測され、画素122,126,1210・・・といった画素12から成る画像が、視点D2において観測される。また、画素123,127,1211・・・といった画素12から成る画像が、視点D3において観測され、画素124,128,1212・・・といった画素12から成る画像が、視点D4において観測される。従って、第1視点用の画像を画素121,125,129・・・といった画素12を用いて表示し、第2視点用の画像を画素122,126,1210・・・といった画素12を用いて表示し、第3視点用の画像を画素123,127,1211・・・といった画素12を用いて表示し、第4視点用の画像を画素124,128,1212・・・といった画素12を用いて表示することによって、画像観察者は、画像を立体画像として認識することができる。
以上の説明においては視点数を「4」としたが、視点数は、表示装置の仕様に応じて適宜選択することができる。例えば、視点数を「2」とした構成や、視点数を「6」とした構成とすることもできる。これらの場合には、パララックスバリア130等の構成を適宜変更すればよい。後述する実施例2〜実施例3においても同様である。
そして、実施例1の表示装置にあっては、αを任意の係数(任意の有理数又は無理数の係数)、例えば、1以上の任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=2α・ND
の2値にW1は切り換えられる。ここで、実施例1の表示装置にあっては、具体的には、0.95≦α≦1.05を満足しており、より具体的には、α=1.0である。尚、表示装置における画質を重要視し、画像の輝度を左程重要視しない場合には、
W1=α・ND
とする形態を採用し、逆に、表示装置における画像の輝度を重要視し、画質を左程重要視しない場合には、
W1=2α・ND
とする形態を採用すればよい。
W1=α・ND
及び、
W1=2α・ND
の2値にW1は切り換えられる。ここで、実施例1の表示装置にあっては、具体的には、0.95≦α≦1.05を満足しており、より具体的には、α=1.0である。尚、表示装置における画質を重要視し、画像の輝度を左程重要視しない場合には、
W1=α・ND
とする形態を採用し、逆に、表示装置における画像の輝度を重要視し、画質を左程重要視しない場合には、
W1=2α・ND
とする形態を採用すればよい。
ここで、実施例1にあっては、バック・バリア方式を採用し、しかも、
0.95×ND≦W1≦1.05×ND
及び、
1.9×ND≦W1≦2.1×ND
を満足しているので、形状起因のモアレだけでなく、回折現象起因のモアレの発生を抑制することができる。
0.95×ND≦W1≦1.05×ND
及び、
1.9×ND≦W1≦2.1×ND
を満足しているので、形状起因のモアレだけでなく、回折現象起因のモアレの発生を抑制することができる。
形状起因のモアレの発生原因を、透過型表示パネルとパララックスバリアの配置関係を示す模式図である図28の(A)、(B)及び図29の(A)、(B)を参照して説明する。尚、これらの図においては、透過型表示パネルとパララックスバリアを、便宜上、重ね合わせて示している。更には、パララックスバリアにおける光透過部131,631を透過型表示パネルに投影した領域には、左上から右下に向かう幅の狭いハッチングを付しており、パララックスバリアにおける遮光部132,632を透過型表示パネルに投影した領域には、右上から左下に向かう中程度の幅のハッチングを付している。また、遮光部132,632と重なっている部分には、左上から右下に向かう幅の広いハッチングを付している。後述する図13においても同様である。各画素は、ブラック・マトリクスに囲まれている。
ここで、パララックスバリアにおける光透過部131の第1の方向に沿った幅が、第1の方向に沿った副画素の配列ピッチNDと等しい場合(図28の(A)参照)、画像を観察する画像観察者の視点が第1の方向に、若干、移動したとしても(図28の(B)参照)、遮光部132によって覆われていない画素の部分の面積に変化はない。従って、画像を観察する画像観察者の視点が第1の方向に、若干、移動したとしても、画面の明るさに変化は生じない。それ故、モアレは発生しない。
一方、パララックスバリアにおける光透過部631の第1の方向に沿った幅が、第1の方向に沿った副画素の配列ピッチNDと等しくない場合(図29の(A)参照)、画像を観察する画像観察者の視点が第1の方向に、若干、移動した場合(図29の(B)参照)、遮光部632によって覆われていない画素の部分の面積に変化が生じる。従って、画像を観察する画像観察者の視点が第1の方向に、若干、移動した場合、画面の明るさに変化が生じる。その結果、モアレが発生する。
図2の(A)に、バック・バリア方式の表示装置におけるモアレ変調度のシミュレーション結果を示す。また、図2の(B)に、フロント・バリア方式の表示装置におけるモアレ変調度のシミュレーション結果を示す。尚、図2の(A)及び(B)において、横軸は、第1の方向に沿った画素の配列ピッチNDを「1」としたときの、第1の方向に沿った光透過部の幅W1の値を示す。図2の(A)及び(B)において、「a」は形状起因のモアレに依るモアレ変調度を示し、「b」は回折現象起因のモアレに依るモアレ変調度を示す。また、縦軸はモアレ変調度である。ここで、モアレ変調度とは、表示装置の表示画面におけるモアレに起因した輝度変化[即ち、(輝度最大値−輝度最小値)/(輝度最大値+輝度最小値)]で表すことができる。
モアレ変調度のシミュレーションにおいては、空間コヒレンスを考慮した部分コヒレント理論の照明計算に基づき、透過型表示パネルにおける画素の形状、パララックスバリアにおける光透過部の形状を含めた回折計算を行う。
透過型表示パネル10の表示領域11に垂直な方向を光学伝播軸zとして、光の面内分布において、光学伝播軸zに沿ってどのように回折が変化するかを見積もる。計算モデルでは、変数分離により1軸方向のみに限定する。図3の(B)に概念図を示すように、間隔z0(=Z1)だけ離れたξ軸及びx軸上に矩形の開口P0(ξ)及び矩形の開口Px(x)を置く。バック・バリア方式の場合、P0(ξ)がパララックスバリアの光透過部に相当し、Px(x)が透過型表示パネルにおける画素に相当する。一方、フロント・バリア方式の場合、P0(ξ)が透過型表示パネルにおける画素に相当し、Px(x)がパララックスバリアの光透過部に相当する。また、x軸から距離ziの位置に画像観察位置(投影スクリーン面)としてのu軸を置く。u軸上における光学プロファイルを求めることが計算の目標である。画像観察位置での光学プロファイルを求めることが目標となるため、便宜的に画像観察位置のz軸に垂直な平面を投影スクリーン面と呼ぶ。
中心波長λ(以下の式(A)では、記号「λ」の上にバー「−」を付した『λバー』で表す)のスペクトル分布を有する光源がξ軸上において開口P0(ξ)で分布している等価光源を想定し、この光源の空間コヒレンスをμ(Δξ)とする。部分コヒレント理論に基づく計算により、スクリーン上の強度I(u)は、スクリーン上の相互強度Ji(u,0)を用いると、以下の式(A)で表すことができる。尚、以下の式(A)では、記号「u」の上にバー「−」を付した『uバー』で表す。
ここで、I0は光強度を表す定数を表し、ξの上にバー「−」を付した『ξバー』、xの上にバー「−」を付した『xバー』、『uバー』の各変数は、ξ軸面、x軸面、u軸面のそれぞれで部分コヒレント理論に基づく相互強度を定義する際の2変数ξ1,ξ2,x1,x2,u1,u2の重心位置を表し、また、Δξ、Δxは、これら2変数の差分値を表す。そして、式(A)に基づき、特定の画素及びパララックスバリアの領域からの光の分布を計算することができ、特定の位置の画像観察者に見える画素の光強度を正確に見積もることができる。
ここで、各画素からの光による投影スクリーン面での光学プロファイル計算式(A)を用いて、全ての画素を全点灯した場合(全白表示)の放射輝度分布を求めることができる。各画素毎にP(0,n)(ξ)を規定し、それらが作り出す光学プロファイルIn(u)(以下の式(B)では、記号「u」の上にバー「−」を付した『uバー』で表す)を計算する。全白点灯は全ての画素による照明の合算であるので、以下の式(B)から求めることができる。
式(B)に基づき実際に計算した一例を、図3の(A)に示す。7つの画素のそれぞれに基づく輝度プロファイルIn(u)(図3の(A)においては、4つの画素のそれぞれに基づく輝度プロファイル「A」を示す)を計算し、図3の(A)においては「B」で示す合計輝度Itotal(u)を求めている。合計輝度の輝度プロファイル(光学プロファイル)に着目すると、合計輝度には、各画素の重畳周期よりも高い周期で輝度ムラが発生しており、透過型表示パネル10の表示領域11の或る一点(特定のスリット)からの放射角度分布特性に微細な角度依存性があることを示している。尚、図3の(A)の横軸は、u軸上の距離(単位:mm)であり、縦軸は、I0を「1.0」とした輝度相対値である。この輝度ムラ(図3の(A)、図4、図5のグラフにおける、台形に類似した図形(例えば、図3の(A)における「B」)の頂部のギザギザの部分を参照)が、モアレ変調度に相当する。
回折を考慮したモアレ変調の計算例を図4及び図5に示す。尚、図4は、バック・バリア方式の表示装置におけるモアレ変調の計算結果であり、図5は、フロント・バリア方式の表示装置におけるモアレ変調の計算結果である。図4において、「A」はW1/ND=0.9の場合を示し、「B」はW1/ND=1.0の場合を示し、「C」はW1/ND=1.1の場合を示し、「D」はW1/ND=1.2の場合を示し、「E」はW1/ND=1.3の場合を示し、「F」はW1/ND=1.4の場合を示し、「G」はW1/ND=1.5の場合を示し、「H」はW1/ND=1.6の場合を示し、「I」はW1/ND=1.7の場合を示し、「J」はW1/ND=1.8の場合を示し、「K」はW1/ND=2.0の場合を示し、「L」はW1/ND=2.1の場合を示す。また、図5において、「A」はW1/ND=1.1の場合を示し、「B」はW1/ND=1.2の場合を示し、「C」はW1/ND=1.3の場合を示し、「D」はW1/ND=1.4の場合を示し、「E」はW1/ND=1.5の場合を示し、「F」はW1/ND=1.6の場合を示し、「G」はW1/ND=1.7の場合を示す。図4及び図5において、横軸は、u軸上の距離であり、1目盛りは1メートルを表す。また、縦軸は、I0を「1.0」としたときの相対的な輝度である。更には、計算には、以下のパラメータを用いた。
[図4に示す実施例1のバック・バリア方式の表示装置]
矩形開口P0(ξ)の幅 :176μm
矩形開口P0(ξ)のピッチ:176μm
空間コヒレンス長Δμ :0.03μm
Px(x)の幅 :130μm
中心波長λ0 :500nm
間隔z0 :17.8mm
zi :4m
矩形開口P0(ξ)の幅 :176μm
矩形開口P0(ξ)のピッチ:176μm
空間コヒレンス長Δμ :0.03μm
Px(x)の幅 :130μm
中心波長λ0 :500nm
間隔z0 :17.8mm
zi :4m
[図5に示す従来のフロント・バリア方式の表示装置]
矩形開口P0(ξ)の幅 :130μm
矩形開口P0(ξ)のピッチ:176μm
空間コヒレンス長Δμ :0.03μm
Px(x)の幅 :176μm
中心波長λ0 :500nm
間隔z0 :17.8mm
zi :4m
矩形開口P0(ξ)の幅 :130μm
矩形開口P0(ξ)のピッチ:176μm
空間コヒレンス長Δμ :0.03μm
Px(x)の幅 :176μm
中心波長λ0 :500nm
間隔z0 :17.8mm
zi :4m
尚、Δμは空間コヒレンス長と呼ばれ、ラテラル方向で2点間のコヒレンス(可干渉性)が維持されている距離を表す。一例として、2点間のコヒレンスを表すコヒレンス関数μ(Δξ)は、光源上の2点間の距離Δξを使って、
μ(Δξ)=exp[−Δξ2/(2・Δμ2)]/(2π)1/2
と表すことができる。この関数は、Δξが小さければ(即ち、2点間の距離が非常に短ければ)、或る一定値(1/(2π)1/2)となり、ΔξがΔμよりも大きくなると急速に小さくなる性質を有し、空間コヒレンスを表す関数として一般的に用いられている。
μ(Δξ)=exp[−Δξ2/(2・Δμ2)]/(2π)1/2
と表すことができる。この関数は、Δξが小さければ(即ち、2点間の距離が非常に短ければ)、或る一定値(1/(2π)1/2)となり、ΔξがΔμよりも大きくなると急速に小さくなる性質を有し、空間コヒレンスを表す関数として一般的に用いられている。
図2の(A)から、バック・バリア方式の表示装置にあっては、形状起因のモアレ及び回折現象起因のモアレに基づくモアレ変調度は、W1/NDの値が増加し、「1」になると極小となり、「1」を超えると増加し、次いで減少し、「2」になると極小となる。一方、フロント・バリア方式の表示装置にあっては、形状起因のモアレに基づくモアレ変調度は、W1/NDの値が増加し、「1」になると極小となり、「1」を超えると増加し、次いで減少し、「2」になると極小となる。然るに、回折現象起因のモアレに基づくモアレ変調度は、W1/NDの値が増加し、「1」と「2」の間で極小となり、それを超えると増加し、「2」になっても大きな値である。即ち、バック・バリア方式の表示装置にあっては、W1/NDの値が「1」あるいは「2」のとき、形状起因のモアレ及び回折現象起因のモアレの両方を発生を抑制することができる。一方、フロント・バリア方式の表示装置にあっては、W1/NDの値が「1」あるいは「2」のとき、形状起因のモアレの発生は抑制できるものの、回折現象起因のモアレの発生を抑制することが困難であることが判明した。
W1を異ならせたパララックスバリア130を試作して、バック・バリア方式の表示装置において全白表示でのモアレ変調度を実測した結果を図6の(A)に示し、フロント・バリア方式の表示装置において全白表示でのモアレ変調度を実測した結果を図6の(B)に示す。図6の(A)及び(B)のモアレ変調度の測定結果は、図2の(A)及び(B)に示したシミュレーション結果、特に、回折現象起因のモアレに基づくモアレ変調度のシミュレーション結果と良く一致している。即ち、実際の表示装置にあっては、回折現象起因のモアレが強く表れていると想定される。そして、フロント・バリア方式の表示装置においても、W1/NDの値を最適化することで、モアレの発生を十分に抑制することができることが判った。
また、バック・バリア方式の表示装置において、W1=α・ND及びW1=2α・NDとしたとき、表示装置を眺める視野角が0度から変化するとクロストークがどのように変化するかを実測した。尚、試験においては8つの輝度プロファイル、及び、クロストークに基づく輝度プロファイルを求めている。W1=α・ND及びW1=2α・NDとしたときの結果を、それぞれ、図7の(A)及び(B)に示す。尚、図7の(A)及び(B)において、8つの輝度プロファイルを「B」で示し、8つの輝度プロファイルが重なり合って観察されるクロストークの輝度プロファイルを「A」で示す。また、図7の(A)及び(B)において、横軸は視野角(単位:度)であり、縦軸は相対的な輝度値であり、8つの輝度プロファイルBの最高輝度値の平均値を「1」としている。図7の(A)及び(B)から、W1=α・NDの場合よりも、W1=2α・NDの方が、輝度プロファイルBと輝度プロファイルAの輝度差が大きく、クロストークが大きくなっていることが判る。
実施例1において、パララックスバリア130は、液晶表示装置140から構成されている。即ち、図8及び図9の(A)、(B)に模式的な一部端面図を示すように、実施例1の表示装置におけるパララックスバリア130は、
第1基板141、
第1基板141に形成され、パターニングされた第1電極142、
第1基板141と対向して配置された第2基板143、
第1電極142と対向して第2基板143に形成された第2電極144、及び、
第1基板141と第2基板143とによって挟まれた液晶層145、
から少なくとも構成されている。パララックスバリア130の光透過部131と、透過型表示パネル10における画素(副画素)12との配置状態は、図28の(A)及び(B)に示したとおりである。
第1基板141、
第1基板141に形成され、パターニングされた第1電極142、
第1基板141と対向して配置された第2基板143、
第1電極142と対向して第2基板143に形成された第2電極144、及び、
第1基板141と第2基板143とによって挟まれた液晶層145、
から少なくとも構成されている。パララックスバリア130の光透過部131と、透過型表示パネル10における画素(副画素)12との配置状態は、図28の(A)及び(B)に示したとおりである。
透明電極材料から成るパターニングされた第1電極142は、第2の方向に延びている。一方、透明電極材料から成る第2電極144はパターニングされておらず、所謂ベタ電極である。パララックスバリア130を構成する液晶表示装置140の構成、構造は、画素、副画素の構成、構造を除き、透過型表示パネル10を構成する液晶表示パネルと同様の、あるいは、類似した構成、構造である。尚、スイッチング素子やカラーフィルター、ブラック・マトリクスは不要である。
そして、パララックスバリア130を構成する液晶表示装置140において、1組の光透過部131及び遮光部132は、1本の遮光部132を構成する第1電極142A、及び、光透過部131を構成する2本の第1電極142Bから成る。尚、第1の方向に沿った光透過部131の幅W1を、第1の方向に沿った画素の配列ピッチNDの概ね1倍とする場合(便宜上、『第1ケース』と呼ぶ)、光透過部131は、1本の第1電極142Bから構成され、遮光部132は、1本の第1電極142A及び残りの1本の第1電極142Bから構成される。一方、第1の方向に沿った光透過部131の幅W1を、第1の方向に沿った画素の配列ピッチNDの概ね2倍とする場合(便宜上、『第2ケース』と呼ぶ)、光透過部131は、2本の第1電極142Bから構成され、遮光部132は、1本の第1電極142Aから構成される。ここで、遮光部132を構成する第1電極142Aの第1の方向に沿った幅WD21は、第1の方向に沿った遮光部132の幅W2よりも狭く、また、光透過部131を構成する第1電極142Bの第1の方向に沿った幅WD11は、第1の方向に沿った光透過部の幅W1よりも狭い。具体的には、第1ケースの場合、
W2−WD21=10μm
W1−WD11=10μm
とした(図7の(A)参照)。また、第2ケースの場合にも、
W2−WD21=10μm
W1−WD11=10μm
とした(図9の(B)参照)。更には、第1電極142Bと第1電極142Bとの間のギャップ幅Wgap-1、第1電極142Aと第1電極142Bとの間のギャップ幅Wgap-2を、
Wgap-1=10μm
Wgap-2=10μm
とした。そして、第1電極142及び第2電極144への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅W1が、
W1=1.0×ND
及び、
W1=2.0×ND
のいずれかとなるように切り換えられる(図9の(A)及び(B)参照)。このような光透過部の幅W1の切替えによって、透過型表示パネル10に表示される画像の輝度の増加を図ることができる。パララックスバリア130を構成する液晶表示装置140における液晶層145は、第1電極142及び第2電極144へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)であってもよいし、光を透過しない状態(ノーマリーブラック)であってもよい。尚、図8に示した液晶表示装置140の状態にあっては、2次元画像の表示を行うことができる。
W2−WD21=10μm
W1−WD11=10μm
とした(図7の(A)参照)。また、第2ケースの場合にも、
W2−WD21=10μm
W1−WD11=10μm
とした(図9の(B)参照)。更には、第1電極142Bと第1電極142Bとの間のギャップ幅Wgap-1、第1電極142Aと第1電極142Bとの間のギャップ幅Wgap-2を、
Wgap-1=10μm
Wgap-2=10μm
とした。そして、第1電極142及び第2電極144への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅W1が、
W1=1.0×ND
及び、
W1=2.0×ND
のいずれかとなるように切り換えられる(図9の(A)及び(B)参照)。このような光透過部の幅W1の切替えによって、透過型表示パネル10に表示される画像の輝度の増加を図ることができる。パララックスバリア130を構成する液晶表示装置140における液晶層145は、第1電極142及び第2電極144へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)であってもよいし、光を透過しない状態(ノーマリーブラック)であってもよい。尚、図8に示した液晶表示装置140の状態にあっては、2次元画像の表示を行うことができる。
具体的には、前述したとおり、透過型表示パネル10の画素ピッチNDを0.100mm、距離Z2を1500mm、距離DPを65.0mmとしており、距離Z1は2.31mm、光透過部ピッチRDは0.400mmであり、第1ケースの場合、
W1=0.100mm
W2=0.300mm
あるいは、第2ケースの場合、
W1=0.200mm
W2=0.200mm
である。そして、
W11=0.090mm
W21=0.190mm
である。
W1=0.100mm
W2=0.300mm
あるいは、第2ケースの場合、
W1=0.200mm
W2=0.200mm
である。そして、
W11=0.090mm
W21=0.190mm
である。
また、実施例1にあっては、透過型表示パネル10のヘーズ値は4%である。具体的には、PETフィルムやTACフィルムのような透明なフィルム(図示せず)の表面に粗面処理や屈折率の異なる粒子が散布されたフィルムを透過型表示パネル10に貼り合わせればよい。このような形態は、以下に説明する各種の実施例に対しても適用することができる。
実施例1の表示装置にあっては、立体画像の表示及び2次元画像の表示を行うことができるし、あるいは又、別々の角度から表示装置を眺めたときに異なる画像の表示を行うこともできる。そして、実施例1の表示装置にあっては、第1の方向に沿った光透過部の幅は可変であるが故に、表示装置に表示される画像に対して高画質が要求される場合には光透過部の幅を狭くし[W1=α・ND]、高輝度が要求される場合には光透過部の幅を広くすればよく[W1=2α・ND]、表示装置に表示される画像に対して高画質が要求される場合と高輝度が要求される場合の両方に適切に対処、対応することが可能となる。
実施例2は、実施例1の変形である。実施例2にあっては、パララックスバリア230を構成する液晶表示装置240の模式的な一部端面図を図10及び図11の(A)、(B)に示すように、遮光部232を構成する液晶表示装置の領域240Bには、第1電極242Aが形成されている。そして、光透過部231は、第1電極242Bが形成されている領域231Bと第1電極が形成されていない領域231Aとが、第1の方向に沿って並置されて成る。尚、第1の方向に沿った光透過部231の幅W1を、第1の方向に沿った画素の配列ピッチNDの概ね1倍とする場合(第1ケース)、光透過部231は、第1電極が形成されていない領域231Aから構成され、遮光部232は、第1電極242A及び第1電極242Bから構成される。一方、第1の方向に沿った光透過部231の幅W1を、第1の方向に沿った画素の配列ピッチNDの概ね2倍とする場合(第2ケース)、光透過部231は、第1電極242Bが形成されている領域231Bと第1電極が形成されていない領域231Aとから構成され、遮光部232は、第1電極242Aから構成される。ここで、光透過部231を構成する第1電極242Bの第1の方向に沿った幅WD11は、第1の方向に沿った光透過部231の幅W1よりも狭い。具体的には、第1ケースの場合、
W1−WD11=10μm
とした(図11の(A)参照)。また、第2ケースの場合も、
W1−WD11=10μm
とした(図11の(B)参照)。第1電極242Aと第1電極242Bとの間のギャップ幅Wgap-2は、実施例1と同様とした。パララックスバリア230を構成する液晶表示装置240における液晶層245は、第1電極242及び第2電極244へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)である。そして、実施例2にあっても、第1電極242及び第2電極244への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部131の幅W1が、
W1=1.0×ND
及び、
W1=2.0×ND
のいずれかとなるように切り換えられる(図11の(A)及び(B)参照)。このような幅W1の切替えによって、透過型表示パネル10に表示される画像の輝度の増加を図ることができる。尚、図10に示した液晶表示装置240の状態にあっては、2次元画像の表示を行うことができる。
W1−WD11=10μm
とした(図11の(A)参照)。また、第2ケースの場合も、
W1−WD11=10μm
とした(図11の(B)参照)。第1電極242Aと第1電極242Bとの間のギャップ幅Wgap-2は、実施例1と同様とした。パララックスバリア230を構成する液晶表示装置240における液晶層245は、第1電極242及び第2電極244へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)である。そして、実施例2にあっても、第1電極242及び第2電極244への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部131の幅W1が、
W1=1.0×ND
及び、
W1=2.0×ND
のいずれかとなるように切り換えられる(図11の(A)及び(B)参照)。このような幅W1の切替えによって、透過型表示パネル10に表示される画像の輝度の増加を図ることができる。尚、図10に示した液晶表示装置240の状態にあっては、2次元画像の表示を行うことができる。
実施例3は、実施例1〜実施例2の変形である。実施例3の表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図を図12に示す。また、実施例3の表示装置における透過型表示パネル10とパララックスバリア330の配置関係を図13の模式図に示す。更には、実施例3の表示装置の変形例を仮想的に分離したときの模式的な斜視図を図14に示す。
実施例3にあっては、パララックスバリア330の軸線AXと第2の方向との成す角度θが鋭角であり、パララックスバリア330の光透過部331及び遮光部332は、第2の方向に沿った画素12の配列ピッチをND2としたとき、
θ=tan-1(ND2/ND)
を満足している。この式を満たすことで、各画素12と、この画素に対向するパララックスバリア330の光透過部331との位置関係が、パララックスバリア330の軸線AXの方向に沿って、常に同じとなり、立体表示の際にクロストークの発生を抑制することができ、高画質な立体表示を実現することができる。ここで、図12及び図13に示すように、パララックスバリア330を構成する光透過部331は、パララックスバリア330の軸線AXに沿って直線状に配列されている構成とすることができる。あるいは又、図14に示すように、パララックスバリア330を構成する光透過部331は、パララックスバリア330の軸線AXに沿って階段状に配列されている構成とすることもできる。即ち、ピンホール状の光透過部(開口)が斜めに連なるように配置されることによって、全体として斜めに延びる光透過部331を構成することができる。実施例3の構成、構造は、以下に説明する実施例4〜実施例5の表示装置に対しても適用することができる。
θ=tan-1(ND2/ND)
を満足している。この式を満たすことで、各画素12と、この画素に対向するパララックスバリア330の光透過部331との位置関係が、パララックスバリア330の軸線AXの方向に沿って、常に同じとなり、立体表示の際にクロストークの発生を抑制することができ、高画質な立体表示を実現することができる。ここで、図12及び図13に示すように、パララックスバリア330を構成する光透過部331は、パララックスバリア330の軸線AXに沿って直線状に配列されている構成とすることができる。あるいは又、図14に示すように、パララックスバリア330を構成する光透過部331は、パララックスバリア330の軸線AXに沿って階段状に配列されている構成とすることもできる。即ち、ピンホール状の光透過部(開口)が斜めに連なるように配置されることによって、全体として斜めに延びる光透過部331を構成することができる。実施例3の構成、構造は、以下に説明する実施例4〜実施例5の表示装置に対しても適用することができる。
実施例4も、実施例1の変形であるが、実施例4の表示装置は、より具体的には、所謂フロント・バリア方式の表示装置に関する。実施例4の表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図を図15に示し、実施例4の表示装置における透過型表示パネル10と、パララックスバリア430と、面状照明装置20との配置関係を説明するための、表示装置の概念図を図27に示す。
図15に示すように、実施例4の表示装置において、パララックスバリア430は、透過型表示パネル10の前面に配置されている。そして、
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
の2値にW1は切り換えられる。尚、1<α<2を満足する。具体的には、実施例4にあっては、α=1.35とする。以上の点を除き、実施例4の表示装置の構成、構造は、基本的には、実施例1の表示装置の構成、構造と同様とすることができる。
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
の2値にW1は切り換えられる。尚、1<α<2を満足する。具体的には、実施例4にあっては、α=1.35とする。以上の点を除き、実施例4の表示装置の構成、構造は、基本的には、実施例1の表示装置の構成、構造と同様とすることができる。
実施例4においても、表示装置に表示される画像の視点数は、図15に示す各観察領域WAL,WAC,WARにおいて、それぞれ、視点A1,A2,A3及びA4の4つであるとして説明する。但し、これに限定するものではなく、観察領域の数や視点の数は、表示装置の設計に応じて適宜設定することができる。図15に示す観察領域WAL,WAC,WARにおける視点A1,A2,A3,A4と、透過型表示パネル10と、パララックスバリア430と、面状照明装置20との配置関係を説明するための概念図を図27に示す。
説明の都合上、光透過部431はX方向に奇数個並んで配列され、第p列目の光透過部431pは、光透過部4311と光透過部431Pとの間の中央に位置するものとする。また、第m列目の画素12mと第(m+1)列目の画素12m+1との境界、及び、観察領域WACにおける視点A2と視点A3との間の中点は、光透過部431pの中心を通りZ方向に延びる仮想直線上に位置するものとする。
画素12m+3,12m+2,12m+1,12mからの光のそれぞれが、光透過部431pを透過し、中央の観察領域WACの視点A1,A2,A3,A4に向かう条件について考察する。説明の都合上、光透過部431の幅W1は充分小さいとし、光透過部431の中心を通る光の軌道に注目して説明する。光透過部431pの中心を通りZ方向に延びる仮想直線を基準として、画素12m+3の中心までの距離をX1で表し、中央の観察領域WACの視点A1までの距離をX2と表す。画素12m+3からの光が光透過部431pを透過して観察領域WACの視点A1に向かうとき、幾何学的な相似関係から、以下の式(5)に示す条件を満たす。
Z1/X1=Z2/X2 (5)
ここで、
X1=1.5×ND
X2=1.5×DP
であるので、これらを反映すると、式(5)は、以下の式(5’)のように表すことができる。
X1=1.5×ND
X2=1.5×DP
であるので、これらを反映すると、式(5)は、以下の式(5’)のように表すことができる。
Z1/(1.5×ND)=Z2/(1.5×DP) (5’)
そして、式(5’)を満たせば、光透過部431pを透過する画素12m+2,12m+1,12mからの光も、それぞれ、観察領域WACの視点A2,A3,A4に向かうことは、幾何学的に明らかである。
次に、画素12m-1,12m,12m+1,12m+2からの光のそれぞれが、光透過部431p+1を透過し、左側の観察領域WALの視点A1,A2,A3,A4に向かう条件について考察する。
光透過部431p+1の中心を通りZ方向に延びる仮想直線を基準として、右側の観察領域WARの視点A1までの距離をX3で表す。画素12m+3からの光が光透過部431p+1を透過して観察領域WALの視点A1に向かうためには、幾何学的な相似関係から、以下の式(6)に示す条件を満たす。
Z1/(RD−X1)=(Z1+Z2)/(X3−X1) (6)
ここで、
X1=1.5×ND
X3=2.5×ND
であるので、これらを反映すると、式(6)は、以下の式(6’)のように表すことができる。
X1=1.5×ND
X3=2.5×ND
であるので、これらを反映すると、式(6)は、以下の式(6’)のように表すことができる。
Z1/(RD−1.5×ND)=(Z1+Z2)/(2.5×DP−1.5×ND)
(6’)
(6’)
そして、式(6’)を満たせば、画素12m+2,12m+1,12mを透過する光透過部431p+1からの光も、それぞれ、観察領域WACの視点A2,A3,A4に向かうことは、幾何学的に明らかである。
距離Z2及び距離DPの値は、表示装置の仕様に基づいて所定の値に設定される。また、画素ピッチNDの値は、透過型表示パネル10の構造によって定まる。式(5’)と式(6’)より、距離Z1と光透過部ピッチRDについて、以下の式(7)と式(8)を得ることができる。
Z1 =Z2×ND/DP (7)
RD=4×DP×ND/(DP+ND) (8)
RD=4×DP×ND/(DP+ND) (8)
上述した例では、光透過部ピッチRDの値は画素ピッチNDの値の略4倍となる。従って、「M」と「P」とは、
M≒P×4
といった関係にある。そして、距離Z1や光透過部ピッチRDは上述の条件を満たすように設定されており、観察領域WAL,WAC,WARにおける視点A1,A2,A3,A4のそれぞれにおいて、所定の視点用の画像を観察することができる。例えば、透過型表示パネル10の画素ピッチNDが0.100mm、距離Z2が1500mm、距離DPが65.0mmであったとすると、距離Z1は2.31mm、光透過部ピッチRDは0.399mmである。
M≒P×4
といった関係にある。そして、距離Z1や光透過部ピッチRDは上述の条件を満たすように設定されており、観察領域WAL,WAC,WARにおける視点A1,A2,A3,A4のそれぞれにおいて、所定の視点用の画像を観察することができる。例えば、透過型表示パネル10の画素ピッチNDが0.100mm、距離Z2が1500mm、距離DPが65.0mmであったとすると、距離Z1は2.31mm、光透過部ピッチRDは0.399mmである。
以上の説明においては視点数を「4」としたが、視点数は、表示装置の仕様に応じて適宜選択することができる。例えば、視点数を「2」とした構成や、視点数を「6」とした構成とすることもできる。これらの場合には、パララックスバリア430等の構成を適宜変更すればよい。後述する実施例5においても同様である。
そして、実施例4の表示装置にあっては、前述したとおり、αを1以上の任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
の2値にW1は切り換えられる。ここで、実施例4の表示装置にあっては、前述したとおり、具体的には1<α<2を満足しており、より具体的には、α=1.35である。尚、表示装置における画質を重要視し、画像の輝度を左程重要視しない場合には、
W1=α・ND
とする形態を採用し、逆に、表示装置における画像の輝度を重要視し、画質を左程重要視しない場合には、
W1=(α+1)・ND
とする形態を採用すればよい。α=1.35を採用することで、前述したとおり、モアレの発生を抑制することができる。
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
の2値にW1は切り換えられる。ここで、実施例4の表示装置にあっては、前述したとおり、具体的には1<α<2を満足しており、より具体的には、α=1.35である。尚、表示装置における画質を重要視し、画像の輝度を左程重要視しない場合には、
W1=α・ND
とする形態を採用し、逆に、表示装置における画像の輝度を重要視し、画質を左程重要視しない場合には、
W1=(α+1)・ND
とする形態を採用すればよい。α=1.35を採用することで、前述したとおり、モアレの発生を抑制することができる。
図16及び図17の(A)、(B)に模式的な一部端面図を示すように、実施例4にあっても、パララックスバリア430を構成する液晶表示装置440において、1組の光透過部431及び遮光部432は、1本の遮光部432を構成する第1電極442A、及び、光透過部431を構成する2本の第1電極442Bから成る。尚、第1の方向に沿った光透過部431の幅W1を[α・ND]とする場合(第1ケース)、光透過部431は、1本の第1電極442Bから構成され、遮光部432は、1本の第1電極442A及び残りの1本の第1電極442Bから構成される。一方、第1の方向に沿った光透過部431の幅W1を[(α+1)・ND]とする場合(第2ケース)、光透過部431は、2本の第1電極442Bから構成され、遮光部432は、1本の第1電極442Aから構成される。ここで、遮光部432を構成する第1電極442Aの第1の方向に沿った幅WD21は、第1の方向に沿った遮光部432の幅W2よりも狭く、また、光透過部431を構成する第1電極442Bの第1の方向に沿った幅WD11は、第1の方向に沿った光透過部の幅W1よりも狭い。具体的には、第1ケースの場合、
W2−WD21=10μm
W1−WD11=10μm
とした(図17の(A)参照)。また、第2ケースの場合にも、
W2−WD21=10μm
W1−WD11=10μm
とした(図17の(B)参照)。更には、第1電極442Bと第1電極442Bとの間のギャップ幅Wgap-1、第1電極442Aと第1電極442Bとの間のギャップ幅Wgap-2を、
Wgap-1=10μm
Wgap-2=10μm
とした。そして、第1電極442及び第2電極444への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅W1が、[α・ND]及び[(α+1)・ND]のいずれかとなるように切り換えられる(図17の(A)及び(B)参照)。このような光透過部の幅W1の切替えによって、透過型表示パネル10に表示される画像の輝度の増加を図ることができる。パララックスバリア430を構成する液晶表示装置440における液晶層445は、第1電極442及び第2電極444へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)であってもよいし、光を透過しない状態(ノーマリーブラック)であってもよい。尚、図16に示した液晶表示装置440の状態にあっては、2次元画像の表示を行うことができる。
W2−WD21=10μm
W1−WD11=10μm
とした(図17の(A)参照)。また、第2ケースの場合にも、
W2−WD21=10μm
W1−WD11=10μm
とした(図17の(B)参照)。更には、第1電極442Bと第1電極442Bとの間のギャップ幅Wgap-1、第1電極442Aと第1電極442Bとの間のギャップ幅Wgap-2を、
Wgap-1=10μm
Wgap-2=10μm
とした。そして、第1電極442及び第2電極444への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅W1が、[α・ND]及び[(α+1)・ND]のいずれかとなるように切り換えられる(図17の(A)及び(B)参照)。このような光透過部の幅W1の切替えによって、透過型表示パネル10に表示される画像の輝度の増加を図ることができる。パララックスバリア430を構成する液晶表示装置440における液晶層445は、第1電極442及び第2電極444へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)であってもよいし、光を透過しない状態(ノーマリーブラック)であってもよい。尚、図16に示した液晶表示装置440の状態にあっては、2次元画像の表示を行うことができる。
具体的には、前述したとおり、透過型表示パネル10の画素ピッチNDを0.100mm、距離Z2を1500mm、距離DPを65.0mmとしており、距離Z1は2.31mm、光透過部ピッチRDは0.399mmであり、
W1=0.135mm
W2=0.264mm
あるいは、
W1=0.235mm
W2=0.164mm
である。そして、
W11=0.125mm
W21=0.225mm
である。
W1=0.135mm
W2=0.264mm
あるいは、
W1=0.235mm
W2=0.164mm
である。そして、
W11=0.125mm
W21=0.225mm
である。
また、実施例4にあっては、パララックスバリア430のヘーズ値は4%である。具体的には、PETフィルムやTACフィルムのような透明なフィルム(図示せず)の表面に粗面処理や屈折率の異なる粒子が散布されたフィルムをパララックスバリア430に貼り合わせればよい。このような形態は、以下に説明する実施例に対しても適用することができる。
実施例4の表示装置にあっても、立体画像の表示及び2次元画像の表示を行うことができるし、あるいは又、別々の角度から表示装置を眺めたときに異なる画像の表示を行うこともできる。そして、実施例5の表示装置にあっても、第1の方向に沿った光透過部の幅は可変であるが故に、表示装置に表示される画像に対して高画質が要求される場合には光透過部の幅を狭くし[W1=α・ND]、高輝度が要求される場合には光透過部の幅を広くすればよく[W1=(α+1)・ND]、表示装置に表示される画像に対して高画質が要求される場合と高輝度が要求される場合の両方に適切に対処、対応することが可能となる。
実施例5は、実施例4の変形である。実施例5にあっては、パララックスバリア530を構成する液晶表示装置540の模式的な一部端面図を図18及び図19の(A)、(B)に示すように、遮光部532を構成する液晶表示装置の領域540Bには、第1電極542Aが形成されている。そして、光透過部531は、第1電極542Bが形成されている領域531Bと第1電極が形成されていない領域531Aとが、第1の方向に沿って並置されて成る。尚、第1の方向に沿った光透過部531の幅W1を[α・ND]とする場合(第1ケース)、光透過部531は、第1電極が形成されていない領域531Aから構成され、遮光部532は、第1電極542A及び第1電極542Bから構成される。一方、第1の方向に沿った光透過部531の幅W1を[(α+1)・ND]とする場合(第2ケース)、光透過部531は、第1電極542Bが形成されている領域531Bと第1電極が形成されていない領域531Aとから構成され、遮光部532は、第1電極542Aから構成される。ここで、光透過部531を構成する第1電極542Bの第1の方向に沿った幅WD11は、第1の方向に沿った光透過部531の幅W1よりも狭い。具体的には、第1ケースの場合、
W1−WD11=10μm
とした(図19の(A)参照)。また、第2ケースの場合、
W1−WD11=10μm
とした(図19の(B)参照)。第1電極542Aと第1電極542Bとの間のギャップ幅Wgap-2は、実施例4と同様とした。パララックスバリア530を構成する液晶表示装置540における液晶層545は、第1電極542及び第2電極544へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)である。そして、実施例5にあっても、第1電極542及び第2電極544への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部431の幅W1が、
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
のいずれかとなるように切り換えられる(図19の(A)及び(B)参照)。このような幅W1の切替えによって、透過型表示パネル10に表示される画像の輝度の増加を図ることができる。尚、図18に示した液晶表示装置540の状態にあっては、2次元画像の表示を行うことができる。
W1−WD11=10μm
とした(図19の(A)参照)。また、第2ケースの場合、
W1−WD11=10μm
とした(図19の(B)参照)。第1電極542Aと第1電極542Bとの間のギャップ幅Wgap-2は、実施例4と同様とした。パララックスバリア530を構成する液晶表示装置540における液晶層545は、第1電極542及び第2電極544へ電圧を印加していないとき、光を透過する状態(ノーマリーホワイト)である。そして、実施例5にあっても、第1電極542及び第2電極544への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部431の幅W1が、
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
のいずれかとなるように切り換えられる(図19の(A)及び(B)参照)。このような幅W1の切替えによって、透過型表示パネル10に表示される画像の輝度の増加を図ることができる。尚、図18に示した液晶表示装置540の状態にあっては、2次元画像の表示を行うことができる。
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した透過型表示パネル、面状照明装置及びパララックスバリアの構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。第1の方向に沿ったブラック・マトリクスの幅が、例えば、広い、狭い、広い、狭い・・・といった、2副画素毎に1つの広い幅のブラック・マトリクスが形成されている透過型表示パネルが存在する。即ち、ブラック・マトリクスは2サブピクセルの周期構造を有する。このような透過型表示パネルを備えた表示装置にあっては、例えば、実施例1の表示装置において、αの値を、各実施例において説明したαの値の2倍とすればよい。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[1]《表示装置》
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に2次元マトリクス状に画素が配列されて成る透過型表示パネル、及び、
透過型表示パネルに表示される画像を複数の視点用の画像に分離するパララックスバリア、
を備えており、
パララックスバリアと透過型表示パネルとは、所定の間隔を空けて対向して配されており、
パララックスバリアは、第2の方向と平行な軸線、又は、第2の方向と鋭角を成す軸線に沿って延びる光透過部及び遮光部が、複数、交互に、第1の方向に沿って並置されて成り、
第1の方向に沿った光透過部の幅は可変である表示装置。
[2]パララックスバリアは、
第1基板、
第1基板に形成され、パターニングされた第1電極、
第1基板と対向して配置された第2基板、
第1電極と対向して第2基板に形成された第2電極、及び、
第1基板と第2基板とによって挟まれた液晶層、
から少なくとも構成された液晶表示装置から成る[1]に記載の表示装置。
[3]透過型表示パネルを背面から照射する面状照明装置を更に備えており、
パララックスバリアは、透過型表示パネルと面状照明装置との間に配置されている[2]に記載の表示装置。
[4]第1の方向に沿った光透過部の幅をW1、第1の方向に沿った画素の配列ピッチをNDとし、αを任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=2α・ND
の2値にW1は切り換えられる[3]に記載の表示装置。
[5]0.95≦α≦1.05を満足する[4]に記載の表示装置。
[6]透過型表示パネルのヘーズ値は15%以下である[3]乃至[5]のいずれか1項に記載の表示装置。
[7]パララックスバリアは、透過型表示パネルの前面に配置されている[2]に記載の表示装置。
[8]第1の方向に沿った光透過部の幅をW1、第1の方向に沿った画素の配列ピッチをNDとし、αを1以上の任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
の2値にW1は切り換えられる[7]に記載の表示装置。
[9]1<α<2を満足する[8]に記載の表示装置。
[10]パララックスバリアのヘーズ値は15%以下である[7]乃至[9]のいずれか1項に記載の表示装置。
[11]遮光部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅は、第1の方向に沿った遮光部の幅よりも狭い[2]乃至[10]のいずれか1項に記載の表示装置。
[12]光透過部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅は、第1の方向に沿った光透過部の幅よりも狭い[11]に記載の表示装置。
[13]第1電極及び第2電極への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅が切り換えられる[2]乃至[12]のいずれか1項に記載の表示装置。
[14]遮光部を構成する液晶表示装置の領域には、第1電極が形成されており、
光透過部は、第1電極が形成されている領域と第1電極が形成されていない領域とが、第1の方向に沿って並置されて成り、
光透過部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅は、第1の方向に沿った光透過部の幅よりも狭い[2]乃至[10]のいずれか1項に記載の表示装置。
[15]第1電極及び第2電極への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅が切り換えられる[14]に記載の表示装置。
[16]パララックスバリアの軸線と第2の方向との成す角度θは鋭角であり、第2の方向に沿った画素の配列ピッチをND2としたとき、
θ=tan-1(ND2/ND)
を満足する[1]乃至[15]のいずれか1項に記載の表示装置。
[17]パララックスバリアの軸線と第2の方向との成す角度θは鋭角であり、
パララックスバリアを構成する光透過部は、パララックスバリアの軸線に沿って直線状に配列されている[1]乃至[16]のいずれか1項に記載の表示装置。
[18]パララックスバリアの軸線と第2の方向との成す角度θは鋭角であり、
パララックスバリアを構成する光透過部は、パララックスバリアの軸線に沿って階段状に配列されている[1]乃至[16]のいずれか1項に記載の表示装置。
[1]《表示装置》
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に2次元マトリクス状に画素が配列されて成る透過型表示パネル、及び、
透過型表示パネルに表示される画像を複数の視点用の画像に分離するパララックスバリア、
を備えており、
パララックスバリアと透過型表示パネルとは、所定の間隔を空けて対向して配されており、
パララックスバリアは、第2の方向と平行な軸線、又は、第2の方向と鋭角を成す軸線に沿って延びる光透過部及び遮光部が、複数、交互に、第1の方向に沿って並置されて成り、
第1の方向に沿った光透過部の幅は可変である表示装置。
[2]パララックスバリアは、
第1基板、
第1基板に形成され、パターニングされた第1電極、
第1基板と対向して配置された第2基板、
第1電極と対向して第2基板に形成された第2電極、及び、
第1基板と第2基板とによって挟まれた液晶層、
から少なくとも構成された液晶表示装置から成る[1]に記載の表示装置。
[3]透過型表示パネルを背面から照射する面状照明装置を更に備えており、
パララックスバリアは、透過型表示パネルと面状照明装置との間に配置されている[2]に記載の表示装置。
[4]第1の方向に沿った光透過部の幅をW1、第1の方向に沿った画素の配列ピッチをNDとし、αを任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=2α・ND
の2値にW1は切り換えられる[3]に記載の表示装置。
[5]0.95≦α≦1.05を満足する[4]に記載の表示装置。
[6]透過型表示パネルのヘーズ値は15%以下である[3]乃至[5]のいずれか1項に記載の表示装置。
[7]パララックスバリアは、透過型表示パネルの前面に配置されている[2]に記載の表示装置。
[8]第1の方向に沿った光透過部の幅をW1、第1の方向に沿った画素の配列ピッチをNDとし、αを1以上の任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
の2値にW1は切り換えられる[7]に記載の表示装置。
[9]1<α<2を満足する[8]に記載の表示装置。
[10]パララックスバリアのヘーズ値は15%以下である[7]乃至[9]のいずれか1項に記載の表示装置。
[11]遮光部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅は、第1の方向に沿った遮光部の幅よりも狭い[2]乃至[10]のいずれか1項に記載の表示装置。
[12]光透過部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅は、第1の方向に沿った光透過部の幅よりも狭い[11]に記載の表示装置。
[13]第1電極及び第2電極への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅が切り換えられる[2]乃至[12]のいずれか1項に記載の表示装置。
[14]遮光部を構成する液晶表示装置の領域には、第1電極が形成されており、
光透過部は、第1電極が形成されている領域と第1電極が形成されていない領域とが、第1の方向に沿って並置されて成り、
光透過部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅は、第1の方向に沿った光透過部の幅よりも狭い[2]乃至[10]のいずれか1項に記載の表示装置。
[15]第1電極及び第2電極への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅が切り換えられる[14]に記載の表示装置。
[16]パララックスバリアの軸線と第2の方向との成す角度θは鋭角であり、第2の方向に沿った画素の配列ピッチをND2としたとき、
θ=tan-1(ND2/ND)
を満足する[1]乃至[15]のいずれか1項に記載の表示装置。
[17]パララックスバリアの軸線と第2の方向との成す角度θは鋭角であり、
パララックスバリアを構成する光透過部は、パララックスバリアの軸線に沿って直線状に配列されている[1]乃至[16]のいずれか1項に記載の表示装置。
[18]パララックスバリアの軸線と第2の方向との成す角度θは鋭角であり、
パララックスバリアを構成する光透過部は、パララックスバリアの軸線に沿って階段状に配列されている[1]乃至[16]のいずれか1項に記載の表示装置。
10・・・透過型表示パネル、11・・・表示領域、12・・・画素(副画素)、20・・・面状照明装置、21・・・発光面、130,230,330,430,530・・・パララックスバリア、131,231,331,431,531・・・光透過部、132,232,332,432,532・・・遮光部、140,240,440,540・・・液晶表示装置、141・・・第1基板、142,142A,142B,242A,242B,442A,442B,542A,542B・・・第1電極、143・・・第2基板、144,244,444,544・・・第2電極、145,245,445,545・・・液晶層、231A,531A・・・第1電極が形成されている光透過部の領域、231B,531B・・・第1電極が形成されていない光透過部の領域、240B,540B・・・遮光部を構成する液晶表示装置の領域、A1,A2,A3,A4,D1,D2,D3,D4・・・視点、WAL,WAC,WAR・・・観察領域、AX・・・パララックスバリアの軸線
Claims (18)
- 第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に2次元マトリクス状に画素が配列されて成る透過型表示パネル、及び、
透過型表示パネルに表示される画像を複数の視点用の画像に分離するパララックスバリア、
を備えており、
パララックスバリアと透過型表示パネルとは、所定の間隔を空けて対向して配されており、
パララックスバリアは、第2の方向と平行な軸線、又は、第2の方向と鋭角を成す軸線に沿って延びる光透過部及び遮光部が、複数、交互に、第1の方向に沿って並置されて成り、
第1の方向に沿った光透過部の幅は可変である表示装置。 - パララックスバリアは、
第1基板、
第1基板に形成され、パターニングされた第1電極、
第1基板と対向して配置された第2基板、
第1電極と対向して第2基板に形成された第2電極、及び、
第1基板と第2基板とによって挟まれた液晶層、
から少なくとも構成された液晶表示装置から成る請求項1に記載の表示装置。 - 透過型表示パネルを背面から照射する面状照明装置を更に備えており、
パララックスバリアは、透過型表示パネルと面状照明装置との間に配置されている請求項2に記載の表示装置。 - 第1の方向に沿った光透過部の幅をW1、第1の方向に沿った画素の配列ピッチをNDとし、αを任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=2α・ND
の2値にW1は切り換えられる請求項3に記載の表示装置。 - 0.95≦α≦1.05を満足する請求項4に記載の表示装置。
- 透過型表示パネルのヘーズ値は15%以下である請求項3に記載の表示装置。
- パララックスバリアは、透過型表示パネルの前面に配置されている請求項2に記載の表示装置。
- 第1の方向に沿った光透過部の幅をW1、第1の方向に沿った画素の配列ピッチをNDとし、αを1以上の任意の係数としたとき、
W1=α・ND
及び、
W1=(α+1)・ND
の2値にW1は切り換えられる請求項7に記載の表示装置。 - 1<α<2を満足する請求項8に記載の表示装置。
- パララックスバリアのヘーズ値は15%以下である請求項7に記載の表示装置。
- 遮光部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅は、第1の方向に沿った遮光部の幅よりも狭い請求項2に記載の表示装置。
- 光透過部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅は、第1の方向に沿った光透過部の幅よりも狭い請求項11に記載の表示装置。
- 第1電極及び第2電極への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅が切り換えられる請求項2に記載の表示装置。
- 遮光部を構成する液晶表示装置の領域には、第1電極が形成されており、
光透過部は、第1電極が形成されている領域と第1電極が形成されていない領域とが、第1の方向に沿って並置されて成り、
光透過部を構成する第1電極の第1の方向に沿った幅は、第1の方向に沿った光透過部の幅よりも狭い請求項2に記載の表示装置。 - 第1電極及び第2電極への電圧の印加状態によって、第1の方向に沿った光透過部の幅が切り換えられる請求項14に記載の表示装置。
- パララックスバリアの軸線と第2の方向との成す角度θは鋭角であり、第2の方向に沿った画素の配列ピッチをND2としたとき、
θ=tan-1(ND2/ND)
を満足する請求項1に記載の表示装置。 - パララックスバリアの軸線と第2の方向との成す角度θは鋭角であり、
パララックスバリアを構成する光透過部は、パララックスバリアの軸線に沿って直線状に配列されている請求項1に記載の表示装置。 - パララックスバリアの軸線と第2の方向との成す角度θは鋭角であり、
パララックスバリアを構成する光透過部は、パララックスバリアの軸線に沿って階段状に配列されている請求項1に記載の表示装置。
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