JP2014092744A

JP2014092744A - 立体表示装置

Info

Publication number: JP2014092744A
Application number: JP2012244546A
Authority: JP
Inventors: Kohei Takahashi; 恒平高橋; Kozo Yasuda; 好三安田; Katsumi Matsumoto; 克巳松本
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2014-05-19
Also published as: WO2014074514A1; TW201439592A

Abstract

【課題】薄型化が可能であり、光効率に優れ、二次元画像を表示するための構造と比べて部品点数が増加しない立体表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】第１遮光膜１２は、複数の画素１４を構成するための複数の第１固定開口１６を有し、第１固定開口１６からなる右側開口ＲＯと第１固定開口１６からなる左側開口ＬＯとが対をなして１つの画素１４を構成する。第２遮光膜２０は、いずれの第１固定開口１６にもそれぞれ中心がずれるように位置する複数の第２固定開口２２を有する。第２固定開口２２を通った光は、右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯの少なくとも一方に斜めに進行する。右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯのそれぞれに向かう光は、いずれか１つのシャッタ２６によって、通過及び遮断が制御される。右側開口ＲＯを通った光と左側開口ＬＯを通った光は、第１基板１０の外側で相互に離れる方向に進行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体表示装置に関する。

ＭＥＭＳディスプレイ（Micro Electro Mechanical System Display）は、液晶ディスプレイに取って代わると期待されているディスプレイである（特許文献１参照）。このディスプレイは、偏光を利用した液晶シャッタ方式とは異なり、機械シャッタ方式によって光の透過窓を開閉する。詳しくは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）が形成されたＴＦＴ基板には画素ごとにシャッタが設けられており、このシャッタを静電力により水平方向に動作させることで、開口部を開閉して画像を表示する。

特開２００８−１９７６６８号公報

近年、画像の立体表示の要求に応える製品が開発されており、携帯電話や携帯用情報端末等の中小型用機器として、裸眼視するために視差バリア用液晶パネルを備えた液晶表示装置が知られている。視差バリア用液晶パネルは、液晶表示パネルに重ねて配置されるため、表示装置の薄型化が難しく、光効率に劣っており、二次元画像を表示するための構造に比べて部品点数の増加によってコストが増加するという問題があった。

本発明は、薄型化が可能であり、光効率に優れ、二次元画像を表示するための構造に比べて部品点数が増加しない立体表示装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る立体表示装置は、第１基板と、前記第１基板に形成された第１遮光膜と、間隔をあけて前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、前記第２基板に形成された第２遮光膜と、前記第１基板と前記第２基板の間に設けられた複数のシャッタ及びそれぞれの前記シャッタを駆動するための駆動部と、前記第２基板から前記第１基板の方向に光を出射するように配置されたバックライトと、を有し、前記第１遮光膜は、複数の画素を構成するための複数の第１固定開口を有し、少なくとも１つの前記第１固定開口からなる右側開口と他の少なくとも１つの前記第１固定開口からなる左側開口とが対をなして１つの前記画素を構成し、前記第２遮光膜は、いずれの前記第１固定開口にもそれぞれ中心がずれるように位置する複数の第２固定開口を有し、前記複数の第２固定開口の内の一つを通った前記光は、前記右側開口及び前記左側開口の少なくとも一方に斜めに進行し、前記右側開口及び前記左側開口のそれぞれに向かう前記光は、いずれか１つの前記シャッタによって、通過及び遮断が制御され、前記右側開口を通った前記光と前記左側開口を通った前記光は、前記第１基板の外側で相互に離れる方向に進行することを特徴とする。本発明によれば、右側開口を通った光と左側開口を通った光が異なる斜め方向に進むので、人の左右の目に異なる二次元画像を認識させ、その二つの二次元画像を基に、脳が三次元空間を構築する。これによれば、視差バリア用液晶パネルを液晶表示パネルに重ねた構造に比べて装置の薄型化が可能であり、液晶を通さないので光効率に優れ、二次元画像を表示するための構造と同じであるため部品点数が増加しない。

（２）（１）に記載された立体表示装置において、同一の前記第２固定開口を異なる方向に進行してきた光が、それぞれ、前記右側開口及び前記左側開口を通ることを特徴としてもよい。

（３）（１）または（２）に記載された立体表示装置において、前記複数の第１固定開口及び前記複数の第２固定開口は、それぞれ、いずれかの方向に長くなるように形成されていることを特徴としてもよい。

（４）（３）に記載された立体表示装置において、前記複数の第１固定開口は、それぞれ、同じ方向に長くなるように形成され、前記複数の第２固定開口は、それぞれ、前記複数の第１固定開口が長くなる方向と同じ方向に長くなるように形成されていることを特徴としてもよい。

（５）（４）に記載された立体表示装置において、前記右側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口と、前記左側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口とは、間隔をあけて配置され、それぞれ、前記間隔に直交する方向に長くなるように形成されていることを特徴としてもよい。

（６）（３）に記載された立体表示装置において、前記複数の画素は、第１の前記画素及び第２の前記画素を含み、前記第１の前記画素及び前記第２の前記画素の一方が画像表示に使用されるときに、他方は前記光が遮断されるように制御され、前記第１の前記画素は、第１の前記右側開口及び第１の前記左側開口から構成され、前記第２の前記画素は、第２の前記右側開口及び第２の前記左側開口から構成され、前記第１の前記右側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口と、前記第１の前記左側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口とは、Ｘ方向に間隔をあけて前記Ｘ方向に直交するＹ方向にずれて配置され、それぞれ、前記Ｙ方向に長くなるように形成され、前記第２の前記右側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口と、前記第２の前記左側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口とは、前記Ｙ方向に間隔をあけて前記Ｘ方向にずれて配置され、それぞれ、前記Ｘ方向に長くなるように形成されていることを特徴としてもよい。

（７）（３）に記載された立体表示装置において、前記複数の画素は、ｎ種類の前記画素を含み、前記ｎ種類の前記画素の１つが画像表示に使用されるときに、残りの前記画素は前記光が遮断されるように制御され、前記ｎ種類の前記画素は、それぞれ、ｎ対の前記右側開口及び前記左側開口から構成され、それぞれの前記対の前記右側開口及び前記左側開口は、隣同士の角度が１８０°／ｎになるように相互に点を中心に回転した位置にあるｎ本の直線の１つに沿った方向に間隔をあけて配置されていることを特徴としてもよい。

本発明の実施形態に係る立体表示装置の概略断面図である。第１固定開口及び第２固定開口の形状及び配置を説明するための図である。シャッタ及びその駆動部の斜視図である。本発明の実施形態の第１変形例に係る立体表示装置の概略断面図である。本発明の実施形態の第２変形例に係る立体表示装置の概略断面図である。本発明の実施形態の第３変形例に係る立体表示装置の概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る立体表示装置の概略断面図である。立体表示装置は、第１基板１０（例えばガラス基板）を有する。第１基板１０は、図示しない薄膜トランジスタや配線などが形成された回路基板又はＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板である。第１基板１０には第１遮光膜１２が形成されている。第１遮光膜１２は、複数の画素１４（図２参照）を構成するための複数の第１固定開口１６を有する。

第１基板１０に対向するように、間隔をあけて第２基板１８（例えばガラス基板）が配置されている。第２基板１８には第２遮光膜２０が形成されている。第２遮光膜２０は、複数の第２固定開口２２を有する。第２固定開口２２は、いずれの第１固定開口１６にも中心がずれるように位置する。なお、第１固定開口１６と第２固定開口２２は、図１又は図２に示すように完全に重ならないようにずれていてもよいし、端部同士が重なっていてもよい。

図２は、第１固定開口１６及び第２固定開口２２の形状及び配置を説明するための図である。複数の第１固定開口１６は、それぞれ、いずれかの方向（例えば同じ方向）に長くなるように形成されている。少なくとも１つの第１固定開口１６からなる右側開口ＲＯと他の少なくとも１つの第１固定開口１６からなる左側開口ＬＯとが対をなして１つの画素１４を構成する。右側開口ＲＯを構成する少なくとも１つの第１固定開口１６と、左側開口ＬＯを構成する少なくとも１つの第１固定開口１６とは、間隔をあけて配置されている。その間隔に直交する方向に、第１固定開口１６は長くなっている。

複数の第２固定開口２２は、それぞれ、いずれかの方向（例えば同じ方向）に長くなるように形成されている。複数の第２固定開口２２は、それぞれ、複数の第１固定開口１６が長くなる方向と同じ方向に長くなるように形成されている。隣同士の右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯの間隔よりも、隣同士の第２固定開口２２の間隔が大きい。

図１に示すように、立体表示装置は、バックライト２４を有する。バックライト２４は、第２基板１８に重ねられている。これにより、バックライト２４は、第２基板１８から第１基板１０の方向に光を出射する。それぞれの第２固定開口２２を通った光は、右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯの少なくとも一方に斜めに進行する。右側開口ＲＯを通った光と左側開口ＬＯを通った光は、第１基板１０の外側で相互に離れる方向に進行する。右側開口ＲＯを通る光と左側開口ＬＯを通る光は、それぞれ、別々の第２固定開口２２から相互に接近する方向に進行して交差した後に相互に離れる方向に進行する光である。

第１基板１０と第２基板１８の間には、複数のシャッタ２６が設けられている。第１基板１０には、複数（多数）のシャッタ２６が設けられている。シャッタ２６は、図示しない薄膜トランジスタや配線などの上に設けられている。

図３は、シャッタ及びその駆動部の斜視図である。シャッタ２６は、無機材料からなる。シャッタ２６は、第１バネ２８に支持されて第１基板１０から浮くようになっている。複数の第１バネ２８によってシャッタ２６が支持されている。第１バネ２８は、第１アンカー部３０で第１基板１０に固定されている。第１バネ２８は、弾性変形可能な材料からなる。第１バネ２８は、厚みの薄い板状をなしており、厚み方向を横方向（第１基板１０の板面に平行な方向）に向けて、幅方向を上下方向（第１基板１０の板面に垂直な方向）に向けて配置されている。これにより、第１バネ２８は、その厚み方向である横方向に変形できるようになっている。シャッタ２６は、図３に矢印で示す方向に移動できるように第１バネ２８に支持されている。

第１基板１０には、第２アンカー部３２に支持された第２バネ３４が設けられている。第２バネ３４も、弾性変形可能な材料からなる。第２バネ３４は、厚みの薄い板状をなしており、厚み方向を横方向（第１基板１０の板面に平行な方向）に向けて、幅方向を上下方向（第１基板１０の板面に垂直な方向）に向けて配置されている。これにより、第２バネ３４は、その厚み方向である横方向に変形できるようになっている。また、第２バネ３４は、ループ状になっており、第２アンカー部３２から延びた帯状部が、屈曲して折り返されて、同じ第２アンカー部３２に戻るようになっている。

第２バネ３４は、第１バネ２８よりもシャッタ２６から離れた側で、第１バネ２８に対向するようになっている。第２アンカー部３２に電圧を印加し、第１バネ２８との電位差によって生じる静電引力によって、第１バネ２８が第２バネ３４に引き寄せられるようになっている。第１バネ２８が引き寄せられると、シャッタ２６も引き寄せられる。つまり、第１バネ２８及び第２バネ３４は、シャッタ２６を機械的に駆動するための駆動部３６を構成するためのものである。駆動部３６は、シャッタ２６の少なくとも一部と同じ材料から形成されている。

図１に示すように、右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯのそれぞれに向かう光は、いずれか１つのシャッタ２６によって、通過及び遮断が制御される。右側開口ＲＯ用のシャッタ２６及び左側開口ＬＯ用のシャッタ２６が１つの画素１４に対応し、多数の画素１４によって画像が表示されるようになっている。そのため、複数（多数）のシャッタ２６が設けられている。シャッタ２６及び駆動部３６は、右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯを通過する光の有無及び出射時間によって画像を表示する表示領域に配置されている。

本実施形態によれば、右側開口ＲＯを通った光と左側開口ＬＯを通った光が異なる斜め方向に進む。右側開口ＲＯを通った光は右目（向かって左側の目）に入り、左側開口ＬＯを通った光は左目（向かって右側の目）に入る。そして、人の左右の目に異なる二次元画像を認識させ、その二つの二次元画像を基に、脳が三次元空間を構築する。これによれば、視差バリア用液晶パネルを液晶表示パネルに重ねた構造に比べて装置の薄型化が可能であり、液晶を通さないので光効率に優れ、二次元画像を表示するための構造と同じであるため部品点数が増加しない。

第１基板１０及び第２基板１８は、図１に示すシール材３８によって間隔をあけて固定されている。シール材３８は第１基板１０及び第２基板１８の対向面同士に密着している。第１基板１０と第２基板１８の間に、シール材３８によってスペースが封止されている。スペースには、液体４０（例えばシリコーンオイルなどのオイル）が充填されている。シャッタ２６及び駆動部３６は、液体４０内に配置されている。液体４０によってシャッタ２６及び駆動部３６の動きによる振動を抑えることができ、第１バネ２８と第２バネ３４の固着も防止することができる。第１基板１０及び第２基板１８がガラスからなる場合、ガラスと屈折率の近い液体４０を使用すれば、液体４０を満たすことで、第１基板１０及び第２基板１８との界面での光の反射を減らすことができる。

図４は、本発明の実施形態の第１変形例に係る立体表示装置の概略断面図である。この例では、同一の第２固定開口１２２を異なる方向に進行してきた光が、それぞれ、右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯを通るようになっている。この例でも、右側開口ＲＯを通った光と左側開口ＬＯを通った光が異なる斜め方向に進むため、人の左右の目に異なる二次元画像を認識させることができる。このように、右側開口ＲＯ又は左側開口ＬＯと第２固定開口１２２とは、一対一で対応する必要はない。

図５は、本発明の実施形態の第２変形例に係る立体表示装置の概略断面図である。この例では、複数の画素２１４は、第１の画素２４２及び第２の画素２４４を含む。第１の画素２４２及び第２の画素２４４の一方が画像表示に使用されるときに、他方は光が遮断されるようにシャッタ２６（図１参照）によって制御される。第１の画素２４２は、第１の右側開口ＲＯ１及び第１の左側開口ＬＯ１から構成されている。第１の右側開口ＲＯ１を構成する少なくとも１つの第１固定開口２１６と、第１の左側開口ＬＯ１を構成する少なくとも１つの第１固定開口２１６とは、Ｘ方向に間隔をあけてＸ方向に直交するＹ方向にずれて配置され、それぞれ、Ｙ方向に長くなるように形成されている。

第２の画素２４４は、第２の右側開口ＲＯ２及び第２の左側開口ＬＯ２から構成されている。第２の右側開口ＲＯ２を構成する少なくとも１つの第１固定開口２１６と、第２の左側開口ＬＯ２を構成する少なくとも１つの第１固定開口２１６とは、Ｙ方向に間隔をあけてＸ方向にずれて配置され、それぞれ、Ｘ方向に長くなるように形成されている。

この例によれば、立体表示装置を、Ｘ軸が水平になるように配置すれば第１の画素２４２によって立体表示が可能になり、Ｙ軸が水平になるように配置すれば第２の画素２４４によって立体表示が可能になる。つまり、立体表示装置を表示面の一点を中心に左右いずれかに９０°回転させても表示が可能になっている。

図６は、本発明の実施形態の第３変形例に係る立体表示装置の概略断面図である。この例では、複数の画素３１４は、ｎ種類の画素（図６の例では、第１の画素３４６、第２の画素３４８、第３の画素３５０及び第４の画素３５２）を含む。ｎ種類の画素３１４の１つが画像表示に使用されるときに、残りの画素３１４は光が遮断されるようにシャッタ２６（図１参照）によって制御される。画素３１４のそれぞれは、対をなす右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯから構成されている。

第１の画素３４６の右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯは、直線Ｌ_１に沿った方向に間隔をあけて配置されている。第２の画素３４８の右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯは、直線Ｌ_２に沿った方向に間隔をあけて配置されている。第３の画素３５０の右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯは、直線Ｌ_３に沿った方向に間隔をあけて配置されている。第４の画素３５２の右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯは、直線Ｌ_４に沿った方向に間隔をあけて配置されている。

つまり、それぞれの対の右側開口ＲＯ及び左側開口ＬＯは、隣同士の角度が１８０°／ｎになるように相互に点を中心に回転した位置にあるｎ本の直線Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，Ｌ_４の１つに沿った方向に間隔をあけて配置されている。

図６に示す例によれば、立体表示装置を、直線Ｌ_１が水平になるように配置すれば第１の画素３４６によって立体表示が可能になり、直線Ｌ_２が水平になるように配置すれば第２の画素３４８によって立体表示が可能になり、直線Ｌ_３が水平になるように配置すれば第３の画素３５０によって立体表示が可能になり、直線Ｌ_４が水平になるように配置すれば第４の画素３５２によって立体表示が可能になる。つまり、立体表示装置を表示面の一点を中心に左右いずれかに４５°，９０°，１３５°回転させても表示が可能になっている。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。また、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０第１基板、１２第１遮光膜、１４画素、１６第１固定開口、１８第２基板、２０第２遮光膜、２２第２固定開口、２４バックライト、２６シャッタ、２８第１バネ、３０第１アンカー部、３２第２アンカー部、３４第２バネ、３６駆動部、３８シール材、４０液体、１２２第２固定開口、２１４複数の画素、２１６第１固定開口、２４２第１の画素、２４４第２の画素、３１４画素、３４６第１の画素、３４８第２の画素、３５０第３の画素、３５２第４の画素、ＲＯ右側開口、ＬＯ左側開口、ＲＯ１第１の右側開口、ＬＯ１第１の左側開口、ＲＯ２第２の右側開口、ＬＯ２第２の左側開口、Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，Ｌ_４直線。

Claims

第１基板と、
前記第１基板に形成された第１遮光膜と、
間隔をあけて前記第１基板に対向するように配置された第２基板と、
前記第２基板に形成された第２遮光膜と、
前記第１基板と前記第２基板の間に設けられた複数のシャッタ及びそれぞれの前記シャッタを駆動するための駆動部と、
前記第２基板から前記第１基板の方向に光を出射するように配置されたバックライトと、
を有し、
前記第１遮光膜は、複数の画素を構成するための複数の第１固定開口を有し、少なくとも１つの前記第１固定開口からなる右側開口と他の少なくとも１つの前記第１固定開口からなる左側開口とが対をなして１つの前記画素を構成し、
前記第２遮光膜は、いずれの前記第１固定開口にもそれぞれ中心がずれるように位置する複数の第２固定開口を有し、
前記複数の第２固定開口の内の一つを通った前記光は、前記右側開口及び前記左側開口の少なくとも一方に斜めに進行し、
前記右側開口及び前記左側開口のそれぞれに向かう前記光は、いずれか１つの前記シャッタによって、通過及び遮断が制御され、
前記右側開口を通った前記光と前記左側開口を通った前記光は、前記第１基板の外側で相互に離れる方向に進行することを特徴とする立体表示装置。
請求項１に記載された立体表示装置において、
同一の前記第２固定開口を異なる方向に進行してきた光が、それぞれ、前記右側開口及び前記左側開口を通ることを特徴とする立体表示装置。
請求項１または２に記載された立体表示装置において、
前記複数の第１固定開口及び前記複数の第２固定開口は、それぞれ、いずれかの方向に長くなるように形成されていることを特徴とする立体表示装置。
請求項３に記載された立体表示装置において、
前記複数の第１固定開口は、それぞれ、同じ方向に長くなるように形成され、
前記複数の第２固定開口は、それぞれ、前記複数の第１固定開口が長くなる方向と同じ方向に長くなるように形成されていることを特徴とする立体表示装置。
請求項４に記載された立体表示装置において、
前記右側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口と、前記左側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口とは、間隔をあけて配置され、それぞれ、前記間隔に直交する方向に長くなるように形成されていることを特徴とする立体表示装置。
請求項３に記載された立体表示装置において、
前記複数の画素は、第１の前記画素及び第２の前記画素を含み、
前記第１の前記画素及び前記第２の前記画素の一方が画像表示に使用されるときに、他方は前記光が遮断されるように制御され、
前記第１の前記画素は、第１の前記右側開口及び第１の前記左側開口から構成され、
前記第２の前記画素は、第２の前記右側開口及び第２の前記左側開口から構成され、
前記第１の前記右側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口と、前記第１の前記左側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口とは、Ｘ方向に間隔をあけて前記Ｘ方向に直交するＹ方向にずれて配置され、それぞれ、前記Ｙ方向に長くなるように形成され、
前記第２の前記右側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口と、前記第２の前記左側開口を構成する少なくとも１つの前記第１固定開口とは、前記Ｙ方向に間隔をあけて前記Ｘ方向にずれて配置され、それぞれ、前記Ｘ方向に長くなるように形成されていることを特徴とする立体表示装置。
請求項３に記載された立体表示装置において、
前記複数の画素は、ｎ種類の前記画素を含み、
前記ｎ種類の前記画素の１つが画像表示に使用されるときに、残りの前記画素は前記光が遮断されるように制御され、
前記ｎ種類の前記画素は、それぞれ、ｎ対の前記右側開口及び前記左側開口から構成され、
それぞれの前記対の前記右側開口及び前記左側開口は、隣同士の角度が１８０°／ｎになるように相互に点を中心に回転した位置にあるｎ本の直線の１つに沿った方向に間隔をあけて配置されていることを特徴とする立体表示装置。