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Description

本発明は、特定の方向から画像を見ることができるが、他の方向からはその画像を見ることができないようにする表示装置に関する。
例えば特許文献１に開示されているように、見る方向によって異なる内容を表示できる表示装置が提案されている。例えば左側から見た画像と右側から見た画像が異なって見えるというものである。しかし、この種の表示装置においては、例えば一つおきの画素を左側用・右側用として使用して表示装置の画面と同じサイズの２画面を表示することが一般的である。このような表示手法の場合は、一つおきの画素を用いるため、当然ながら精細度が低下する。また、中央から見ると両画像が混ざった内容となる。
精細度を低下させない工夫としては、表示装置の画面を平面的に分割（例えば左右に分割）し、その分割画面ごとに異なる画像を表示させるようにすることが考えられる。この一例が特許文献２に開示されている。この特許文献２には、マイクロプリズムやシリンドリカルレンズを画素単位で設け、そのマイクロプリズムやシリンドリカルレンズを通して見ることにより、特定の方向からは画像を見ることができるが、他の方向からは画像を見ることができないようにした視野角制御の手法が開示されている（特許文献２の図４、図１２参照）。また、液晶分子の配向を利用した視野角制御の手法も開示されている。これは、液晶を挟んで配置された一対の電極間に電圧を印加することで液晶分子を一定の方向に傾斜させることによって配向状態を制御するというものである。
特開２００５−８４２４５号公報 特開２００３−１５５３５号公報
しかしながら、上記特許文献２に開示された技術では、下記のような問題がある。
（１）マイクロプリズムやシリンドリカルレンズを用いた視野角制御の手法では、プリズムやレンズを画素単位で設ける必要があるため多数形成しなければならないため、複雑な構成となってしまう。また、各マイクロプリズム、シリンドリカルレンズを精度良く製作する必要があり、精度の統一が取れていない場合には、画像精度の低下につながる。
（２）液晶分子の配向状態を制御する手法では、液晶の上下に存在する基板のアライメント状態によってその特性が大きく異なり、配向状態の制御が非常に難しいため、視野角制御も難しくなる。
本発明は、特定の方向から画像を見ることができるが、他の方向から画像を見ることができない状態を実現する表示装置において、表示画像の精細度を低下させずに且つ簡易な構成によって視野角制御を実現することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る表示装置によれば、表示部は、１画素毎に表示領域及び遮光領域を有しており、その表示部に重ねて配置された視野角制御用の視差バリアは、表示部の１画素毎に対応する領域単位で、透過状態と不透過状態の何れかに切り替え可能な透過状態切り替え部を有している。そして、その透過状態切り替え部は、表示部の１画素に対応する領域の一部または全部の透過状態を切り替え可能に構成され、かつ、透過状態切り替え部によって透過状態とされた領域と表示部の表示領域及び遮光領域との位置関係によって、表示部の一部の表示領域に表示される画像を第１及び第２の方向の両方から視認可能な第１の状態と、第１及び第２の方向のいずれか一方のみで視認可能な第２の状態とを切り替え可能に構成されており、さらに、複数のユニットから構成され、当該ユニット単位で透過状態を切り替え可能に構成されている。
本発明装置によれば、次のような効果が発揮される。
（１）特定の方向から画像を見ることができる状態のまま、他の方向から画像を見ることができない状態を実現することができる。例えば画面の左右で分割して、それぞれ別の画像を表示させる場合、左側からは画面の左右両方の画像を見ることができるが、右側からは画面の右画像は見ることができるが左画像は見ることができなくする、といったことが実現できる。例えば請求項５に示すように、本発明装置を車両に搭載して用い、第１の方向は車両の運転席側から見た方向であり、第２の方向は車両の助手席側から見た方向とした場合には、有効である。つまり、車両の走行中は、運転者が映画やＴＶ等の画像を見ることは禁止されている。従って、現在の車載用映像機器では車両走行中に映画やＴＶの映像が表示できないようになっている。このため、助手席に同乗した同乗者は、映画やＴＶを見ることが禁止されていないにもかかわらず車両走行中は映画やＴＶを見ることができない。しかし、本発明の表示装置であれば、ある画像に関して運転者は見ることができないが助手席の同乗者は見ることができる。
（２）従来技術における特許文献１として開示した技術においては、例えば一つおきの画素を左側用・右側用として使用して表示装置の画面と同じサイズの２画面を表示していたが、このような表示手法の場合は、一つおきの画素を用いるため、当然ながら精細度が低下する。それに対して、本発明装置では、例えば画面を左右で分割し、左右の分割画面毎に異なる画像を表示する、といった対応が可能であるため、精細度を低下させない。さらに、後部座席側から、つまり中央から画面を見ても両画像が混ざった内容とならない。
（３）透過状態切り替え部は、表示部の１画素に対応する領域の一部または全部の透過状態を切り替え可能に構成されており、透過状態とされた領域と表示部の表示領域及び遮光領域との位置関係によって第１の状態と第２の状態とを切り替え可能に構成されているため、簡易な構成で視野角制御を実現することができる。
つまり、従来技術における特許文献２として開示した技術においては、マイクロプリズムやシリンドリカルレンズを用いて視野角制御を実現している。画素単位で設ける場合にはこれらプリズムやレンズを多数形成しなければならないため、複雑な構成となってしまう。また、各マイクロプリズム、シリンドリカルレンズを精度良く製作する必要があり、精度の統一が取れていない場合には、画像精度の低下につながる。本発明装置における視野角制御用の視差バリアによって視野角制御を実現すれば、そのような不都合は生じない。
また、特許文献２において液晶分子の配向状態を制御することで視野角制御を実現しているが、この手法では、液晶の上下に存在する基板のアライメント状態によってその特性が大きく異なり、配向状態の制御が非常に難しいため、視野角制御も難しくなる。これに対して、本発明装置では、視差バリアの透過状態切り替え部の透過・不透過状態を切り替えることによって視野角制御を実現できるので、そのような不都合は生じない。
（４）視差バリアの透過状態切り替え部の透過・不透過状態を切り替えることによって視野角制御を実現できるため、動的な視野角制御を実現することができる。つまり、例えば特許文献１の図２に示すようなスリット板を用いて視野角制御を実行した場合は、例えば常に画面左側の画像は運転席側から見ることができなくなる。しかし、停車中は画面左側の画像を運転者に見せても構わないのであるが、特許文献１の手法では実現できない。それに対して本発明の表示装置であれば、例えば図２，図３に示すように、運転者も画面左側の画像を見ることができるよう動的な視野角制御を実現できるため、例えば地図画像を全画面表示状態にて見ることができる状態を実現できる。
このように透過状態切り替え部の透過・不透過状態を切り替えることによって視野角制御を実現できる視差バリアを備える表示装置が、請求項２に記載のような制御部をさらに備えれば、制御部によって透過状態切り替え部の透過状態を制御することができる。つまり、動的な視野角制御制御を実行できる。
なお、このような視差バリアとしては、液晶表示部によって構成することや、メカニカルなシャッターによって構成することが考えられる。要は、表示部の１画素に対応する領域の一部または全部の透過状態を切り替え可能に構成され、かつ、透過状態とされた領域と表示部の表示領域及び遮光領域との位置関係によって、表示部の一部の表示領域に表示される画像を第１及び第２の方向の両方から視認可能な第１の状態と、第１及び第２の方向のいずれか一方のみで視認可能な第２の状態とを切り替えることができればよく、電子的に光の透過状態を切り替えてもよいし、メカニカルに光の透過状態を切り替えてもよい。つまり、光の透過状態を切り替えることが可能であれば、手段は問わない。
ところで、上述した請求項１に係る表示装置の場合には、表示画像の精細度を低下させないために画面分割し、画面サイズを小さくする手法であった。しかし、表示画像の精細度を低下させずに且つ画面サイズも小さくしないで全画面表示したいのであれば、請求項３に係る表示装置を用いるとよい。
請求項３に係る表示装置によれば、表示部は、１画素毎に表示領域及び遮光領域を有しており、その表示部に重ねて配置された視野角制御用の視差バリアは、表示部の１画素毎に対応する領域単位で、透過状態と不透過状態の何れかに切り替え可能な透過状態切り替え部を有している。そして、その透過状態切り替え部は、表示部の１画素に対応する領域の一部または全部の透過状態を切り替え可能に構成され、かつ、透過状態切り替え部によって透過状態とされた領域と表示部の表示領域及び遮光領域との位置関係によって、表示部の全部の表示領域に表示される画像を第１及び第２の方向の両方から視認可能な第１の状態と、第１及び第２の方向のいずれか一方のみで視認可能な第２の状態とを切り替え可能に構成されており、さらに、複数のユニットから構成され、当該ユニット単位で透過状態を切り替え可能に構成されている。
さらに制御部を備えており、この制御部は、表示部へ画像を表示させると共に、所定の状態変化が生じたことを検知した場合、表示部の全部の表示領域に表示される画像を第１及び第２の方向の両方から視認可能な第１の状態と、当該画像を前記第１及び第２の方向のいずれか一方のみで視認可能な第２の状態とを切り替えるよう、透過状態切り替え部の透過状態を制御する。そしてこの制御部は、第２の状態においては、透過状態切り替え部に対してはさらに第１の方向のみ視認可能な状態と第２の方向のみ視認可能な状態を時間多重にて切り替え、かつ、その時間多重の切替タイミングと同期させて表示部へ２種類の画像を切替表示させる。
このように請求項３に係る表示装置によれば、上述した請求項１，２に係る表示装置によって奏される効果に加え、下記の効果も発揮される。つまり、表示画像の精細度を低下させずに且つ画面サイズも小さくしないで全画面表示を実現することができる。
なお、時間多重による切替タイミングは、例えば１２０Ｈｚ程度で切り替えることが考えられる。これは、人間の眼の視認能力を考慮した場合、１２０Ｈｚ程度で切り替えれば、６０Ｈｚの場合と同じタイミングで画像が表示されるため、視認者としては何ら違和感を持たないからである。
ところで、これまでの説明では、第１の方向と第２の方向が登場したが、請求項９に示すように、第１の方向と第２の方向の間に存在する第３の方向も考慮した構成を採用しても良い。つまり、第１の状態は、表示される画像を第１及び第２及び第３の方向のすべてから視認可能な状態とし、第２の状態は、表示される画像を第２の方向からは視認できず第１及び第３の方向から視認可能であるか、または表示される画像を第１の方向からは視認できず第２及び第３の方向から視認可能である状態とする。そのような第１の状態と第２の状態とを切り替え可能に視差バリアの透過状態切り替え部を構成するのである。
この場合、例えば画面の左右で分割して、それぞれ別の画像を表示させる場合、左側及び中央からは画面の左右両方の画像を見ることができるが、右側からは画面の右画像は見ることができるが左画像は見ることができなくする、といったことが実現できる。例えば請求項７に示すように、本発明装置を車両に搭載して用い、第１の方向は車両の運転席側から見た方向であり、第２の方向は車両の助手席側から見た方向であり、前記第３の方向は車両の後部座席から見た方向であるとすることが考えられる。つまり、車両の走行中は、運転者が映画やＴＶ等の画像を見ることは禁止されている。従って、現在の車載用映像機器では車両走行中に映画やＴＶの映像が表示できないようになっている。このため、助手席に同乗した同乗者や後部座席の同乗者は、映画やＴＶを見ることが禁止されていないにもかかわらず車両走行中は映画やＴＶを見ることができない。しかし、本発明の表示装置であれば、ある画像に関して運転者は見ることができないが助手席の同乗者や後部座席の同乗者は見ることができる。
以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
［第１実施形態］
図１〜図６を参照して、第１実施形態の表示装置１１について説明する。
［車載システムの構成説明］
図１は、表示装置１１を含む車載システムの概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、車載システムは、表示装置１１と、停止状態検出センサ１２と、ナビゲーション装置１３と、ＤＶＤ再生装置１４と、オーディオ装置１５と、アンプ１６と、スピーカ１７とを備えている。なお、表示装置１１にはＴＶチューナー等の他の画像機器を接続することも可能であるが、ここでは説明を簡単にするために、表示装置１１には、画像機器として、ナビゲーション装置１３及びＤＶＤ再生装置１４のみが接続されているものとする。
停止状態検出センサ１２は、車両が停止状態であるか否かを検出するセンサである。この停止状態検出センサ１２としては、例えば車両の速度を検出する速度センサや、サイドブレーキの状態を検出するセンサ等を用いることができる。
ナビゲーション装置１３は、地図ベータベース、ＧＰＳ受信機及び自立航法センサ等を内蔵しており、これらの地図ベータベース、ＧＰＳ受信機及び自立航法センサを使用して車両の現在位置を検出し、車両の現在位置及びその周囲の地図画像や車両の進行方向を示す矢印付き交差点拡大図（以下、単に「地図画像」という）等の画像信号と、音声案内などのオーディオ信号とを出力する。
表示装置１１は、表示コントローラ１８と、表示用ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）１９と、視野角制御用ＬＣＤ２０とを備えている。視野角制御用ＬＣＤ２０は、表示用ＬＣＤ１９の背面側（つまり、図示しないバックライト側）に配置されている。バックライトからは散乱光が発せられている。つまり、光が特定の方向からしか表示用ＬＣＤ１９及び視野角制御用ＬＣＤ２０側へ照射されないような特殊な構成ではないことを確認的に説明しておく。なお、必ずしもこのような配置にしなければならないわけではなく、視野角制御用ＬＣＤ２０を表示用ＬＣＤ１９の前面側に配置してもよい。この場合は、視野角制御用ＬＣＤ２０→表示用ＬＣＤ１９→バックライトという順番の配置となる。
さらに図５を参照して説明する。図５は、表示用ＬＣＤ１９及び視野角制御用ＬＣＤ２０の断面図である。表示用ＬＣＤ１９及び視野角制御用ＬＣＤ２０は、それぞれ偏光板、対向基板、ＴＦＴ基板、偏光板の順に重ねられて構成されている。図５に示す例では、表示用ＬＣＤ１９と視野角制御用ＬＣＤ２０との間に調整用透明材料が配置されている。これは、「表示用ＬＣＤ１９と視野角制御用ＬＣＤ２０との間隔」を視野角制御において制御したい角度に応じた間隔にするために使用しているものである。
なお、この調整用透明材料を抜いて、表示用ＬＣＤ１９と視野角制御用ＬＣＤ２０とを直接重ねてもよい。その場合は、表示用ＬＣＤ１９と視野角制御用ＬＣＤ２０とが接している部分において偏光板が２枚存在することとなるため、何れか一方の偏光板を省略して構成してもよい。
表示用ＬＣＤ１９の対向基板は、図５に示すように、ＲＧＢそれぞれの画素とそれら各画素の境界を構成するブラックマトリックス１９ｂとから構成されている。表示用ＬＣＤ１９のＴＦＴ基板は対向基板の各画素に対応した単位で設けられている。なお、対向基板の各画素と、ＴＦＴ基板における（対向基板の）各画素に対応する部分とで表示領域１９ａが構成される。また、ブラックマトリックス１９ｂが遮光領域に相当する。
視野角制御用ＬＣＤ２０は、図３、図４に示すように、表示画面の中央を境にして左側の視野角を制御する第１の視野角制御部と、右側の視野角を制御する第２の視野角制御部とにより構成されている。
視野角制御用ＬＣＤ２０の対向基板は、図５に示すように、表示用ＬＣＤ１９の対向基板における各画素に対応した単位で透過部が対向配置され、また表示用ＬＣＤ１９の対向基板におけるブラックマトリックス１９ｂに対応した単位で視野角制御用ＬＣＤ２０の対向基板のブラックマトリックス２０ｂが対向配置されている。そして、視野角制御用ＬＣＤ２０のＴＦＴ基板は、視野角制御用ＬＣＤ２０の対向基板の各透過部に対応する領域を、表示用ＬＣＤ１９の対向基板におけるＲＧＢの配列方向（画面の左右方向）と同方向に３分割した領域単位で光の透過・不透過を制御可能に構成されている。なお、この３分割したＴＦＴ基板のそれぞれの領域とそれに対応する対向基板の透過部とでユニットが構成され、その３つのユニットによって透過状態切り替え部２０ａが構成される。
このような構成によって、視野角制御用ＬＣＤ２０の各透過状態切り替え部２０ａについては、画面左右方向の左側３分の２の領域を不透過にしたり、右側３分の２の領域を不透過にしたりすることができる。具体的には上記ユニット単位で電圧の印加状態を制御することで、透過状態・不透過状態を実現できる。これによって、表示用ＬＣＤ１９の１画素に対応する領域の一部または全部の透過状態を切り替え可能となる。
なお、ここで「透過状態切り替え部２０ａをＲＧＢ画素の配列方向に３分割」したのは次の理由からである。つまり、本実施形態の場合は、透過状態切り替え部２０ａの左右いずれかの側の３分の２の領域を不透過にしてバックライトを点灯すると、助手席側からは画像が見えるが、運転席側からは画像が見えなくなる、あるいは運転席側からは画像が見えるが、助手席側からは画像が見えなくなるように構成されている。逆に言えば、そのような助手席側のアイポイントと運転席側のアイポイントを考慮し、本実施形態では透過状態切り替え部２０ａについて「左右いずれかの側の３分の２の領域を不透過」にできるようにしたのである。
もちろん、助手席側のアイポイントと運転席側のアイポイントを考慮した結果、例えば「左右いずれかの側の５分の３の領域を不透過」にする必要があるのであれば、そのような不透過状態を形成可能な領域単位で、視野角制御用ＬＣＤ２０の対向基板における光の透過・不透過を制御可能に構成すればよい。
ところで、アイポイントは、例えば車両の種類によって異なることが考えられる。つまり、車両の構造によって、表示装置が設置される場所と運転者あるいは助手席の同乗者の位置関係が異なり、アイポイントは変化する。このように、搭載対象の車両に応じて、要求されるアイポイントは異なる可能性があるため、同一の表示装置１１によって、そのような複数のアイポイント設定に対応できるようにすることも可能である。
その場合には、例えば上述した「３分割」ではなく、もっと多い分割数として、アイポイントに応じて不透過にする割合を変更可能とすればよい。例えば、５分割とし、ある車両に搭載した場合には５分の２を不透過にする設定とし、別の車両に搭載した場合には５分の３を不透過にする、といった具合である。もちろん、このように透過する面積を変更するのではなく、透過する部分を変更させることによってアイポイントを変更することもできる。
また、表示用ＬＣＤ１９に代えて、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示パネル等を使用してもよい。この場合は、視野角制御用のＬＣＤ２０を表示用ＬＣＤ１９の前面側に配置することとなる。
表示コントローラ１８は、左側の視野角を制御する第１の視野角制御部及び右側の視野角を制御する第２の視野角制御部を個別に制御することにより、車両走行中はＤＶＤ再生装置１４により再生された画像が運転席側からは見えないようにする。表示コントローラ１８は、画像信号切替・合成部、オーディオ信号切替部及び視野角制御駆動部により構成されている。画像信号切替・合成部は、ナビゲーション装置１３及びＤＶＤ再生装置１４から画像信号を入力し、ユーザによる設定に応じて、いずれか一方の画像信号又はそれらの画像信号を合成した信号を表示用ＬＣＤ１９へ伝達する。また、画像信号切替・合成部は、画像信号の切替及び合成に応じた制御信号をオーディオ信号切替部及び視野角制御駆動部に出力する。
表示制御及び視野角制御の概要を、図２を参照して説明する。停車時には、助手席側からでも運転席側からでも同じ画像を見ることができるようにする。この場合は、画面全体に画像を表示させる。一方、運転時には、画面の左右で異なる画像を表示させ、運転席側からは画面左側の画像は見ることができないようにするが、助手席側からは画面の左側の画像も見ることができるようにする。「助手席側から画面の左側の画像も見ることができるようにする」際には、画面の左側の画像のみ見ることができ右側の画像は見ることができないようにする「助手席半画面表示」としてもよいし、左右いずれの側の画像も見ることができるようにする「助手席全画面表示」としてもよい。
オーディオ信号切替部は、ナビゲーション装置１３及びＤＶＤ再生装置１４からオーディオ信号を入力し、画像信号切替・合成部から出力された制御信号に基づいて、いずれか一方又は両方をオーディオ装置１５へ送る。視野角制御駆動部は、画像信号切替・合成部から出力される制御信号と、停止状態検出センサ１２から出力される信号とに基づいて、視野角制御用ＬＣＤ２０の第１の視野角制御部２０ａを駆動する第１の駆動信号及び第２の視野角制御部２０ｂを駆動する第２の駆動信号を出力する。
オーディオ装置１５は、表示コントローラ１８を介して与えられるナビゲーション装置１３又はＤＶＤ再生装置１４からのオーディオ信号と、オーディオ装置１５に内蔵されたＣＤプレーヤー及びラジオチューナ等からのオーディオ信号との切り替えを行う。オーディオ装置１５から出力されたオーディオ信号は、アンプ１６を介してスピーカ１７へ供給される。
以上、実施形態の車載システムの構成について説明したが、本実施形態における車載システムの構成と特許請求の範囲に記載した構成との対応は次のとおりである。本実施形態における表示用ＬＣＤ１９が特許請求の範囲における表示部に相当する。また、視野角制御用ＬＣＤ２０が視野角制御用の視差バリアに相当する。そして、表示コントローラ１８が制御部に相当する。
［表示装置１１の作動・効果説明］
上述した構成の表示装置１１の作動および効果について説明する。
表示装置１１の表示コントローラ１８は、ユーザの設定に応じて、ナビゲーション装置１３及びＤＶＤ再生装置１４からの画像信号のいずれか一方、又はそれらの画像信号を合成した信号を表示用ＬＣＤ１９に伝達する。ここで表示コントローラ１８は、停止状態検出センサ１２から入力された信号に基づき車両が停止状態にあることを判定した場合、視野角制御用ＬＣＤ２０の透過状態切り替え部２０ａがすべて透過状態となるような電圧印加状態にする（図３（ｂ）参照）。この状態では、視野角制御用ＬＣＤ２０の透過状態切り替え部２０ａは常に光を透過する状態になっている。そのため、車両が停止状態のときは、助手席からだけでなく、運転席からでもナビゲーション装置１３から出力される地図画像やＤＶＤ再生装置１４で再生される映画等をすべて見ることができる。
図３（ｂ）においては、停車時において助手席および運転席から同じ地図画像を見ることができる様子を示している。この場合は、画面全体の地図画像を表示している。つまり、画面の左半分に地図画像の左半分を表示させ、画面の右半分に地図画像の右半分を表示させており、助手席からでも運転席からでも、この地図画像の全体を同じように見ることができる。また、後部座席からは表示装置１１の画面をほぼ真正面から見た場合であっても、助手席および運転席から見えるのと同じ内容の地図画像を見ることができる。
なお、第１の方向は車両の運転席側から見た方向であり、第２の方向は車両の助手席側から見た方向であり、第３の方向は車両の後部座席から見た方向である。
一方、表示コントローラ１８は、車両が移動中であることを停止状態検出センサ１２から入力された信号に基づいて判定した場合には、ＤＶＤ再生装置１４からの画像が運転者に見えないように視野角制御用ＬＣＤ２０を制御する。この場合には、画面の左半分に地図画像を表示させ、画面の右半分にＤＶＤ再生装置１４からの画像を表示させているのであるが、助手席側から見た画像に関しては、上述したように「助手席半画面表示」と「助手席全画面表示」の２種類が考えられる。図４を参照して説明する。
図４（ａ）は、助手席半画面表示の場合における視野角制御用ＬＣＤ２０の制御状態と、助手席・運転席・後部座席側から見える画像状態を示している。この場合は、視野角制御用ＬＣＤ２０における画素単位の透過状態切り替え部２０ａのすべてについて、３分の２の領域を不透過状態にするのであるが、画面の右半分に対応する視野角制御用ＬＣＤ２０における画素単位の透過状態切り替え部２０ａについては、右側３分の２の領域を不透過状態にする。これによって、運転席側からは画面の右半分の画像は見ることができるが左半分の画像は見ることができないようにしている。一方、画面の左半分に対応する視野角制御用ＬＣＤ２０における画素単位の透過状態切り替え部２０ａについては、左側３分の２の領域を不透過状態にしている。これによって、助手席側からは画面の左半分の画像は見ることができるが右半分の画像は見ることができないようにしている。
図４（ｂ）は、助手席全画面表示の場合における視野角制御用ＬＣＤの制御状態と、助手席・運転席・後部座席側から見える画像状態を示している。この場合は、視野角制御用ＬＣＤ２０における画素単位の透過状態切り替え部２０ａについて、画面の左半分に対応する視野角制御用ＬＣＤ２０における画素単位の透過状態切り替え部２０ａについてのみ左側３分の２の領域を不透過状態にしている。画面の右半分に対応する視野角制御用ＬＣＤ２０における画素単位の透過状態切り替え部２０ａについては全領域を透過状態にする。これによって、運転席側からは画面の右半分の画像は見ることができるが左半分の画像は見ることができないようにしている。一方、助手席側からは画面の左半分の画像だけでなく右半分の画像も見ることができるようにしている。
なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）の場合、後部座席からは表示装置１１の画面をほぼ真正面から見た場合であっても、助手席および運転席から見えるのと同じ内容の地図画像を見ることができる。
このように第１実施形態の表示装置１１によれば、次のような効果が発揮される。
（１）特定の方向から画像を見ることができる状態のまま、他の方向から画像を見ることができない状態を実現することができる。具体的には、助手席側からは見ることのできる画像を、車両運転時には運転席側から見ることができないようにすることができる。また、本実施形態の場合は、後部座席からは表示装置１１の画面をほぼ真正面から見た場合であっても、助手席および運転席から見えるのと同じ内容の地図画像を見ることができる。つまり、助手席側及び後部座席からは見ることのできる画像を、車両運転時には運転席側から見ることができないようにすることができる。
（２）従来技術における特許文献１として開示した技術においては、例えば一つおきの画素を左側用・右側用として使用して表示装置の画面と同じサイズの２画面を表示していたが、このような表示手法の場合は、一つおきの画素を用いるため、当然ながら精細度が低下する。それに対して、本実施形態の表示装置１１では、画面の左右で分割し、左右の分割画面毎に異なる画像を表示可能に構成したため、精細度を低下させない。さらに、後部座席側から、つまり中央から画面を見ても両画像が混ざった内容とならない。
（３）視野角制御用ＬＣＤ２０の透過状態切り替え部２０ａは、表示用ＬＣＤ１９の１画素に対応する領域の一部または全部の透過状態を切り替え可能に構成されており、透過状態とされた領域と表示用ＬＣＤ１９の表示領域１９ａ及びブラックマトリックス１９ｂとの位置関係によって視野角の制御を行っているため、簡易な構成によって視野角制御を実現することができる。つまり、従来技術における特許文献２として開示した技術においては、マイクロプリズムやシリンドリカルレンズを用いて視野角制御を実現している。画素単位で設ける場合にはこれらプリズムやレンズを多数形成しなければならないため、複雑な構成となってしまう。また、各マイクロプリズム、シリンドリカルレンズを精度良く製作する必要があり、精度の統一が取れていない場合には、画像精度の低下につながる。本実施形態の視野角制御用ＬＣＤ２０によって視野角制御を実現すれば、そのような不都合は生じない。
また、特許文献２において液晶分子の配向状態を制御することで視野角制御を実現しているが、この手法では、液晶の上下に存在する基板のアライメント状態によってその特性が大きく異なり、配向状態の制御が非常に難しいため、視野角制御も難しくなる。これに対して、本実施形態では視野角制御用ＬＣＤ２０の透過状態切り替え部２０ａの透過・不透過状態を制御することによって視野角の制御を行っているため、そのような不都合は生じない。
（４）視野角制御用ＬＣＤ２０の透過状態切り替え部２０ａの透過・不透過状態を制御することによって視野角の制御を行っているため、動的な視野角制御を実現することができる。つまり、例えば特許文献１の図２に示すようなスリット板を用いて視野角制御を実行した場合は、例えば常に画面左側の画像は運転席側から見ることができなくなる。しかし、停車中は画面左側の画像を運転者に見せても構わないのであるが、特許文献１の手法では実現できない。それに対して本実施形態の表示装置１１であれば、図２，図３に示すように、運転者も画面左側の画像を見ることができるよう動的な視野角制御を実現できるため、例えば地図画像を全画面表示状態にて見ることができる状態を実現できる。つまり、画面の左側の画像に関しては、運転席側から見ることができる状態と見ることができない状態とに切り替えることができる。
［第２実施形態］
図６〜図９を参照して、第２実施形態の表示装置１１について説明する。
なお、第２実施形態の表示装置１１、及びその表示装置１１を含む車載システムの構成は、第１実施形態の場合と同じであるため、詳しい説明を省略する。また、図６〜図９には符号を付していないが、第１実施形態の場合に図３〜図５において説明した表示用ＬＣＤ１９の表示領域１９ａ及びブラックマトリックス１９ｂ、視野角制御用ＬＣＤ２０の透過状態切り替え部２０ａ及びブラックマトリックス２０ｂについては、この第２実施形態でも同じである。
第２実施形態の表示装置１１は、表示制御内容が第１実施形態と異なるだけである。
表示制御の概要を、図６を参照して説明する。停車時には、助手席側からでも運転席側からでも同じ画像を見ることができるようにする。この場合は、画面全体に画像を表示させる。一方、運転時においても画面全体に画像を表示させるのであるが、時間多重の原理を用いて、運転席側から見ることのできる画像と、助手席側から見ることのできる画像とを異ならせる。
では、その表示制御の詳細を図７〜図９を参照して説明する。
表示コントローラ１８は、停止状態検出センサ１２から入力された信号に基づき車両が停止状態にあることを判定した場合、視野角制御用ＬＣＤ２０が透過状態となるような電圧印加状態にする（図７（ｂ）参照）。この状態では、視野角制御用ＬＣＤ２０は常に光を透過する状態になっている。そのため、車両が停止状態のときは、助手席からだけでなく、運転席からでもナビゲーション装置１３から出力される地図画像やＤＶＤ再生装置１４で再生される映画等をすべて見ることができる。
図７（ｂ）においては、停車時において助手席および運転席から同じ地図画像を見ることができる様子を示している。なお、この場合は、画面全体の地図画像を表示している。つまり、画面の左半分に地図画像の左半分を表示させ、画面の右半分に地図画像の右半分を表示させており、助手席からでも運転席からでも、この地図画像の全体を同じように見ることができる。また、後部座席からは表示装置１１の画面をほぼ真正面から見た場合であっても、助手席および運転席から見えるのと同じ内容の地図画像を見ることができる。なお、この場合は、６０Ｈｚで駆動して表示しており、人間が地図画像を違和感なく視認することができる。
一方、表示コントローラ１８は、運転時、つまり車両が移動中であることを停止状態検出センサ１２から入力された信号に基づいて判定した場合には、ナビゲーション装置１３から出力される画像とＤＶＤ再生装置１４から出力される画像を、時間多重することによって、交互に全画面表示する。つまり、１２０Ｈｚで駆動し、２種類の画像を交互に切り替えて全画面表示する。その際、その２種類の画像の切り替えに対応するよう、視野角制御用ＬＣＤ２０も制御する。つまり、ＤＶＤ再生装置１４からの画像を表示させている期間は、視野角制御用ＬＣＤ２０における画素単位の透過状態切り替え部２０ａのすべてについて、左側３分の２の領域を不透過状態にし、その画像が運転席側から見えないように視野角制御する。一方、ナビゲーション装置１３からの画像を表示させている期間は、視野角制御用ＬＣＤ２０における画素単位の対向基板のすべてについて、右側３分の２の領域を不透過状態にし、その画像が助手席側から見えないように視野角制御する。
図９も、このような視野角制御の時間多重による切替制御を示している。
このように第２実施形態の表示装置１１によれば、上述した第１実施形態の場合の効果のほとんどを実現することができ、さらに下記の効果も発揮される。
つまり、第１実施形態の場合は表示画像の精細度を低下させないために画面サイズを小さくする手法であったが、第２実施形態の場合には、表示画像の精細度を低下させずに且つ画面サイズも小さくしないで全画面表示を実現することができる。
なお、「上述した第１実施形態の場合の効果のほとんどを実現」と述べたのは、このような時間多重による２種類の画像の切替を行うと、唯一図８に示すように、中央から見ると両画像が混ざった内容となるからである。このような軽微なデメリットはあるが、精細度が低下せず、画面サイズも相対的に大きくできる、という大きなメリットがある。
［第３実施形態］
図１０〜図１３を参照して、第３実施形態の表示装置１１１について説明する。
［車載システムの構成説明］
図１０は、第３実施形態の表示装置１１１を含む車載システムの概略構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、車載システムは、表示装置１１と、ナビゲーション装置１３と、ＤＶＤ再生装置１４と、オーディオ装置１５と、アンプ１６と、スピーカ１７とを備えている。なお、表示装置１１にはＴＶチューナー等の他の画像機器を接続することも可能であるが、ここでは説明を簡単にするために、表示装置１１には、画像機器として、ナビゲーション装置１３及びＤＶＤ再生装置１４のみが接続されているものとする。
ナビゲーション装置１３は、地図ベータベース、ＧＰＳ受信機及び自立航法センサ等を内蔵しており、これらの地図ベータベース、ＧＰＳ受信機及び自立航法センサを使用して車両の現在位置を検出し、車両の現在位置及びその周囲の地図画像や車両の進行方向を示す矢印付き交差点拡大図（以下、単に「地図画像」という）等の画像信号と、音声案内などのオーディオ信号とを出力する。
表示装置１１は、表示コントローラ１８と、表示用ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）１９と、視野角制御用遮光層１２０とを備えている。視野角制御用遮光層１２０は、表示用ＬＣＤ１９の背面側（つまり、図示しないバックライト側）に配置されている。
さらに図１３を参照して説明する。図１３は、表示用ＬＣＤ１９及び視野角制御用遮光層１２０の断面図である。
表示用ＬＣＤ１９は、偏光板、対向基板、ＴＦＴ基板、偏光板の順に重ねられて構成されている。なお、図１２、図１３には符号を付していないが、第１実施形態の場合に図３〜図５において説明した表示用ＬＣＤ１９の表示領域１９ａ及びブラックマトリックス１９ｂについては、この第３実施形態でも同じである。
また、視野角制御用遮光層１２０は例えばブラックマトリックス（ＢＭ）として使用される遮光膜などを用いることが考えられる。
図１３に示す例では、表示用ＬＣＤ１９と視野角制御用遮光層１２０との間に調整用透明材料が配置されている。これは、「表示用ＬＣＤ１９と視野角制御用遮光層１２０との間隔」を視野角制御において制御したい角度に応じた間隔にするために使用しているものである。
視野角制御用遮光層１２０によって遮光する領域は、表示用ＬＣＤ１９の対向基板におけるＲＧＢそれぞれの画素に対応した単位で設けられている。
ここで、視野角制御用遮光層１２０を画面全体のどの部分に設けるかについては、どのような表示状態を実現するかによって異なる。表示状態についての概要を、図１１を参照して説明する。画面の左右で異なる画像を表示させるのであるが、まず、運転席側からは画面の右側のみの画像を見ることができ、画面左側の画像は見ることができないようにする。一方、助手席側からは画面の左側のみの画像を見ることができ、画面右側の画像は見ることができないようにする「助手席半画面表示」としてもよいし、あるいは画面左右のいずれの画像も見ることができるようにする「助手席全画面表示」としてもよい。
助手席半画面表示とする場合には、図１２（ａ）に示すように、画面全体に対応して視野角制御用遮光層１２０を設ける。ただし、画面の左側と右側とで遮光する領域を変える。具体的には、ＲＧＢそれぞれの画素に対応した単位での遮光領域は、画面の左半分においてはＲＧＢの配列方向（画面の左右方向）左側３分の２の領域が遮光されている。一方、画面の右半分においてはＲＧＢの配列方向（画面の左右方向）右側３分の２の領域が遮光されている。
なお、本実施形態の場合は、画素に対応した遮光領域の左右いずれかの側の３分の２の領域を不透過にしてバックライトを点灯すると、助手席側からは画像が見えるが運転席側からは画像が見えなくなる、あるいは運転席側からは画像が見えるが助手席側からは画像が見えなくなるように構成されている。逆に言えば、そのような助手席側のアイポイントと運転席側のアイポイントを考慮して、本実施形態では「左右いずれかの側の３分の２の領域を遮光」できるようにしたのである。もちろん、助手席側のアイポイントと運転席側のアイポイントを考慮した結果、例えば「左右いずれかの側の５分の３の領域を遮光」にする必要があるのであれば、そのような遮光状態を形成可能な領域単位で、視野角制御用遮光層１２０を形成し、配置すればよい。
表示コントローラ１８は、画像信号切替・合成部、オーディオ信号切替部及び視野角制御駆動部により構成されている。画像信号切替・合成部は、ナビゲーション装置１３及びＤＶＤ再生装置１４から画像信号を入力し、ユーザによる設定に応じて、いずれか一方の画像信号又はそれらの画像信号を合成した信号を表示用ＬＣＤ１９へ伝達する。また、画像信号切替・合成部は、画像信号の切替及び合成に応じた制御信号をオーディオ信号切替部及び視野角制御駆動部に出力する。
オーディオ信号切替部は、ナビゲーション装置１３及びＤＶＤ再生装置１４からオーディオ信号を入力し、画像信号切替・合成部から出力された制御信号に基づいて、いずれか一方又は両方をオーディオ装置１５へ送る。視野角制御駆動部は、画像信号切替・合成部から出力される制御信号に基づいて、視野角制御用ＬＣＤ２０の第１の視野角制御部２０ａを駆動する第１の駆動信号及び第２の視野角制御部２０ｂを駆動する第２の駆動信号を出力する。
オーディオ装置１５は、表示コントローラ１８を介して与えられるナビゲーション装置１３又はＤＶＤ再生装置１４からのオーディオ信号と、オーディオ装置１５に内蔵されたＣＤプレーヤー及びラジオチューナ等からのオーディオ信号との切り替えを行う。オーディオ装置１５から出力されたオーディオ信号は、アンプ１６を介してスピーカ１７へ供給される。
以上、実施形態の車載システムの構成について説明したが、本実施形態における車載システムの構成と特許請求の範囲に記載した構成との対応は次のとおりである。本実施形態における表示用ＬＣＤ１９が特許請求の範囲における表示部に相当する。また、視野角制御用遮光層１２０が視野角制御用の遮光層に相当する。
［表示装置１１１の作動・効果説明］
上述した構成の表示装置１１１の作動および効果について説明する。
表示装置１１の表示コントローラ１８は、ユーザの設定に応じて、ナビゲーション装置１３及びＤＶＤ再生装置１４からの画像信号のいずれか一方、又はそれらの画像信号を合成した信号を表示用ＬＣＤ１９に伝達する。
図１２（ａ）に示すように、助手席半画面表示用の視野角制御用遮光層１２０を用いている場合には、運転席側からは画面の右側のみの画像を見ることができ、画面左側の画像は見ることができず。また、助手席側からは画面の左側のみの画像を見ることができ、画面右側の画像は見ることができない。なお、後部座席から表示装置１１１の画面をほぼ真正面から見た場合には、画面の左右両方の画像を見ることができる。
一方、 図１２（ｂ）に示すように、助手席全画面表示用の視野角制御用遮光層１２０を用いている場合には、運転席側からは画面の右側のみの画像を見ることができ、画面左側の画像は見ることができない。しかし、助手席側からは画面の左右両方の画像を見ることができる。なお、後部座席から表示装置１１１の画面をほぼ真正面から見た場合には、画面の左右両方の画像を見ることができる。
このように第３実施形態の表示装置１１１によれば、次のような効果が発揮される。
（１）特定の方向から画像を見ることができる状態のまま、他の方向から画像を見ることができない状態を実現することができる。具体的には、助手席側からは見ることのできる画像を、車両運転時には運転席側から見ることができないようにすることができる。
（２）従来技術における特許文献１として開示した技術においては、例えば一つおきの画素を左側用・右側用として使用して表示装置の画面と同じサイズの２画面を表示していたが、このような表示手法の場合は、一つおきの画素を用いるため、当然ながら精細度が低下する。それに対して、本実施形態の表示装置１１では、画面の左右で分割し、左右の分割画面毎に異なる画像を表示可能に構成したため、精細度を低下させない。さらに、後部座席側から、つまり中央から画面を見ても両画像が混ざった内容とならない。
（３）視野角制御用遮光層１２０によって視野角の制御を行っているため、簡易な構成によって視野角制御を実現することができる。つまり、従来技術における特許文献２として開示した技術においては、マイクロプリズムやシリンドリカルレンズを用いて視野角制御を実現している。画素単位で設ける場合にはこれらプリズムやレンズを多数形成しなければならないため、複雑な構成となってしまう。また、各マイクロプリズム、シリンドリカルレンズを精度良く製作する必要があり、精度の統一が取れていない場合には、画像精度の低下につながる。本実施形態の視野角制御用遮光層１２０によって視野角制御を実現すれば、そのような不都合は生じない。
また、特許文献２において液晶分子の配向状態を制御することで視野角制御を実現しているが、この手法では、液晶の上下に存在する基板のアライメント状態によってその特性が大きく異なり、配向状態の制御が非常に難しいため、視野角制御も難しくなる。これに対して、本実施形態では視野角制御用遮光層１２０によって視野角の制御を行っているため、そのような不都合は生じない。
［他の実施形態］
以下、他の実施形態について説明する。
（ａ）上述した実施形態では、視差バリアの一例として、視野角制御用ＬＣＤ２０を用いた。しかし、ＬＣＤによって構成する場合に限られず、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いたメカニカルなシャッターによって構成することも考えられる。
（ｂ）上述した実施形態では、車載システムにおける例を挙げたが、用途は車載システムに限らない。例えば、客と店員が対面で座りながら商談をするような環境において用いる商談用モニタとして表示装置１１，１１１を使用しても良い。客に見られてはいけない情報を表示するための画像に関して視野角制御を行えばよい。
また、携帯電話の表示部に適用しても良い。
また、ゲーム用の表示装置として用いることも考えられる。この場合、普段は視野角制御は行わずに全画面表示を行い、複数人で対戦ゲームを行う場合には、お互いに自分が見ている画像は相手側には見えないような視野角制御を実現すればよい。
（ｃ）上述した実施形態では、画面の左右で分割したが、用途によっては上下で分割することも考えられる。また、分割する際に均等に分割しなくてはならないわけではない。また、分割数も２には限らず、３以上に分割してもよい。
第１・第２実施形態の表示装置１１を含む車載システムの概略構成を示すブロック図である。 第１実施形態の表示装置１１における表示制御及び視野角制御の概要を示す説明図である。 第１実施形態の表示装置１１における、停車時における表示制御及び視野角制御の詳細を示す説明図である。 第１実施形態の表示装置１１における、運転時における表示制御及び視野角制御の詳細を示す説明図である。 第１実施形態の表示装置１１における表示用ＬＣＤ１９及び視野角制御用ＬＣＤ２０の詳細を示す説明図である。 第２実施形態の表示装置１１における表示制御及び視野角制御の概要を示す説明図である。 第２実施形態の表示装置１１における、停車時における表示制御及び視野角制御の詳細を示す説明図である。 第２実施形態の表示装置１１における、運転時における表示制御及び視野角制御の詳細を示す説明図である。 第２実施形態の表示装置１１における表示用ＬＣＤ１９及び視野角制御用ＬＣＤ２０の詳細を示す説明図である。 第３実施形態の表示装置１１１を含む車載システムの概略構成を示すブロック図である。 第３実施形態の表示装置１１１における表示制御及び視野角制御の概要を示す説明図である。 第１実施形態の表示装置１１１における表示制御及び視野角制御の詳細を示す説明図である。 第３実施形態の表示装置１１１における表示用ＬＣＤ１９及び視野角制御用遮光層１２０の詳細を示す説明図である。
符号の説明
１１…表示装置、１２…停止状態検出センサ、１３…ナビゲーション装置、１４…ＤＶＤ再生装置、１５…オーディオ装置、１６…アンプ、１７…スピーカ、１８…表示コントローラ、１９…表示用ＬＣＤ、１９ａ…表示領域、１９ｂ…ブラックマトリックス、２０…視野角制御用ＬＣＤ、２０ａ…透過状態切り替え部、２０ｂ…ブラックマトリックス、１１１…表示装置、１２０…視野角制御用遮光層。

Claims (7)

  1. 表示部と、前記表示部に重ねて配置される視野角制御用の視差バリアとを備え、
    前記表示部は、１画素毎に表示領域及び遮光領域を有しており、
    前記視差バリアは、前記表示部の１画素毎に対応する領域単位で、透過状態と不透過状態の何れかに切り替え可能な透過状態切り替え部を有しており、
    その透過状態切り替え部は、前記表示部の１画素に対応する領域の一部または全部の透過状態を切り替え可能に構成され、かつ、前記透過状態切り替え部によって透過状態とされた領域と前記表示部の表示領域及び遮光領域との位置関係によって、前記表示部の一部の表示領域に表示される画像を第１及び第２の方向の両方から視認可能な第１の状態と、前記第１及び第２の方向のいずれか一方のみで視認可能な第２の状態とを切り替え可能に構成されており、さらに、複数のユニットから構成され、当該ユニット単位で透過状態を切り替え可能に構成されていること
    を特徴とする表示装置。
  2. 請求項１に記載の表示装置において、
    前記表示部へ画像を表示させると共に、所定の状態変化が生じたことを検知した場合、前記表示部の一部の表示領域に表示される画像を第１及び第２の方向の両方から視認可能な第１の状態と、当該画像を前記第１及び第２の方向のいずれか一方のみで視認可能な第２の状態とを切り替えるよう、前記透過状態切り替え部の透過状態を制御する制御部と
    を備えることを特徴とする表示装置。
  3. 表示部と、前記表示部に重ねて配置される視野角制御用の視差バリアとを備え、
    前記表示部は、１画素毎に表示領域及び遮光領域を有しており、
    前記視差バリアは、前記表示部の１画素毎に対応する領域単位で、透過状態と不透過状態の何れかに切り替え可能な透過状態切り替え部を有しており、
    その透過状態切り替え部は、前記表示部の１画素に対応する領域の一部または全部の透過状態を切り替え可能に構成され、かつ、前記透過状態切り替え部によって透過状態とされた領域と前記表示部の表示領域及び遮光領域との位置関係によって、前記表示部の全部の表示領域に表示される画像を第１及び第２の方向の両方から視認可能な第１の状態と、前記第１及び第２の方向のいずれか一方のみで視認可能な第２の状態とを切り替え可能に構成されており、さらに、複数のユニットから構成され、当該ユニット単位で透過状態を切り替え可能に構成されており、
    さらに、前記表示部へ画像を表示させると共に、所定の状態変化が生じたことを検知した場合、前記表示部の全部の表示領域に表示される画像を第１及び第２の方向の両方から視認可能な第１の状態と、当該画像を前記第１及び第２の方向のいずれか一方のみで視認可能な第２の状態とを切り替えるよう、前記透過状態切り替え部の透過状態を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記第２の状態においては、前記透過状態切り替え部に対してはさらに前記第１の方向のみ視認可能な状態と第２の方向のみ視認可能な状態を時間多重にて切り替え、かつ、その時間多重の切替タイミングと同期させて前記表示部へ２種類の画像を切替表示させること
    を特徴とする表示装置。
  4. 車両に搭載されて用いられる請求項２または３に記載の表示装置において、
    前記制御部は、車両が停止状態か否かを検出する停止状態検出センサからの検出結果に基づき、車両が停止状態であると判定した場合には前記第１の状態となるよう制御し、車両が停止状態でなければ前記第２の状態となるよう制御すること
    を特徴とする表示装置。
  5. 車両に搭載されて用いられる請求項１〜４の何れかに記載の表示装置において、
    前記第１の方向は車両の運転席側から見た方向であり、前記第２の方向は車両の助手席側から見た方向であること
    を特徴とする表示装置。
  6. 請求項１〜５の何れかに記載の表示装置において、
    前記第１の状態は、前記表示される画像を前記第１の方向と第２の方向の間に存在する第３の方向も含めた第１及び第２及び第３の方向のすべてから視認可能な状態であり、
    前記第２の状態は、前記表示される画像を前記第２の方向からは視認できず前記第１及び第３の方向から視認可能であるか、または前記表示される画像を前記第１の方向からは視認できず前記第２及び第３の方向から視認可能である状態であり、
    そのような第１の状態と第２の状態とを切り替え可能に前記視差バリアの透過状態切り替え部が構成されていること
    を特徴とする表示装置。
  7. 車両に搭載されて用いられる請求項６に記載の表示装置において、
    前記第１の方向は車両の運転席側から見た方向であり、前記第２の方向は車両の助手席側から見た方向であり、前記第３の方向は車両の後部座席から見た方向であること
    を特徴とする表示装置。
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