JP5224236B2 - 表示パネル、表示装置及び端末装置 - Google Patents
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Description
現在の表示装置は、正面方向以外の方向から観察した場合でも、正面方向と同じ内容が視認される。これに対し、表示装置を視認する方向により異なる画像が視認可能な表示装置も検討され、次世代の表示装置として期待されている。このような表示装置、即ち複数方向の視点に向けて夫々異なる画像を表示可能な装置の一例として、立体画像表示装置を挙げることができる。
又、表示パネルにおいては、右眼用の画像を表示する画素と左眼用の画像を表示する画素とが交互に配列されている。このとき、相互に隣接する画素からなる群は、レンチキュラレンズの各凸部に対応している。これにより、各画素からの光は、レンチキュラレンズの凸部により左右の眼に向かう方向に振り分けられ、左右の眼に相互に異なる画像を認識させることが可能となり、その結果、観察者は立体画像を認識できることになる。
このため、パララックスバリア方式の立体画像表示装置については、現在盛んに検討が行われている。ただし、パララックスバリア方式が不要な光線をバリアにより「隠す」方式であるのに対し、レンチキュラレンズ方式は光の進む向きを変える方式であり、レンチキュラレンズ方式は原理的に表示画面の明るさの低下がないという利点を有する。そのため、レンチキュラレンズ方式は、特に高輝度表示及び低消費電力性能が重視される携帯機器等への適用が検討されつつある。
これにより、1台の複数画像同時表示装置が、この表示装置に対して相互に異なる方向に位置する複数の使用者に対して、相互に異なる画像を同時に提供することができる。
特許文献2には、この複数画像同時表示装置を使用することにより、通常の1画像表示装置を同時に表示したい画像の数だけ用意する場合と比較して、設置スペース及び電気代を削減できると記載されている。
この表示の輝度変化により、表示品質が低下して観察される問題が発生する。この問題の原因は、レンチキュラレンズにより集光された外光が、反射板上に形成された凹凸構造で反射される際に、凹凸構造を構成する斜面の傾斜角に依存して反射角が変化することにある。
即ち、レンチキュラレンズの焦点距離が反射板とレンズとの距離と異なるように配置する方法においては、画像振分手段であるレンチキュラレンズの条件が画像振分の最適条件から異なる条件となるため、画像振分の効果が低下するという問題である。この問題は、凹凸構造のピッチが粗いにもかかわらず、画素ピッチを小さくしなければならない高精細化の際に大きな問題となる。
又、画像振分手段の焦点距離をレンズの頂点と、第1視点用の画像を表示する画素と第2視点用の画像を表示する画素との間の距離に設定することができる。その結果、画像振分手段の振分性能を最大限に発揮できる条件にすることができ、画像振分効果への悪影響もない。
更に、本発明では各画素の凹凸構造の配置パターンを変化させることで画質の低下を防止し、高画質化を図れるので、凹凸構造自体は特に微細化しなくてもよい。その結果、従来の凹凸製造技術を適用できる。
更に又、画素が高精細化した場合においても、同様に各画素の配置パターンを変化させて補償し合うことができ高画質化が可能となるため、高精細化への対応が容易である。
又、ある表示単位において第1視点用の画像を表示する画素の凹凸構造の配置パターンが、別の表示単位における第2視点用の画像を表示する画素の凹凸構造の配置パターンと略同一であるので、複数の表示単位間で、画像振分手段と反射板の凹凸構造との組み合わせに起因する画質の低下を保証し合うことができるため、表示品質の向上が可能となる。
又、画像振分手段を例えばシリンドリカルレンズとした際、その焦点距離をレンズの頂点と、第1視点用の画像を表示する画素と第2視点用の画像を表示する画素との間の距離に設定することができる。その結果、画像振分手段の振分性能を最大限に発揮できる条件にすることができ、画像振分効果への悪影響もない。
更に、本発明では各画素の凹凸構造の配置パターンを変化させることで高画質化を図れるので、凹凸構造自体は特に微細化しなくてもよい。その結果、関連する凹凸製造技術を適用できる。
更に又、画素が高精細化した場合においても、同様に各画素の配置パターンを変化させて補償し合うことができ高画質化が可能となるため、高精細化への対応が容易である。
先ず、本発明の第1の実施形態に係る表示パネル、表示装置及び端末装置について説明する。図1は本第1の実施形態に係る表示パネル1を示す断面図であり、図2は図1に示す表示パネル1の画素を示す上面図であり、図3は表示パネル1の作用を示す断面図であり、図4は本実施形態に係る表示パネル1を使用した端末装置を示す斜視図である。
レンチキュラレンズ3は、表示パネル1の表示面側、即ち使用者側に配置されている。なお、図1は表示パネル1の画面中央部における断面を模式的に示している。
即ち、反射板5Aに対し、特定方向から入射した外光は、反射板5Aの表面の凸構造51により、種々の方向に拡散して反射し、観察者(使用者)方向にも反射する。これにより、表示パネルの表面等における光源模様の映り込みを避けて表示パネルを使用でき、明るい反射表示を実現することができる。
更に、外光等の光源が拡散光を発する場合には、凸構造51を有することで、単なる鏡面反射と比較して、正面方向に反射する光の成分を増やすことができるため、明るい反射表示を実現することができる。
シリンドリカルレンズ3aはかまぼこ状の凸部を有し、その長手方向と直交する方向にのみレンズ効果を有する一次元レンズである。シリンドリカルレンズ3aの延伸する方向、即ち長手方向は、表示面内においてシリンドリカルレンズ3aの配列方向と直交する方向となっている。
そして、シリンドリカルレンズ3aは左右画素対からなる表示単位と対応して配置される。本実施形態においては特に、画面中央に相当する表示単位を左眼用画素4La及び右眼用画素4Raと呼称する。
これにより、左眼用画素4La及び右眼用画素4Raからなる表示単位に対して、左右に隣接する表示単位は、共に左眼用画素4Lb及び右眼用画素4Rbから構成される。
更に、左眼用画素4Lb及び右眼用画素4Rbからなる表示単位に着目すると、その両隣には左眼用画素4La及び右眼用画素4Raからなる表示単位が配置されている。
更に、X軸方向及びY軸方向の双方に直交する方向をZ軸方向とし、このZ軸方向のうち、左眼用画素4La又は右眼用画素4Raからレンチキュラレンズ3に向かう方向を+Z方向とし、その反対方向を−Z方向とする。+Z方向は前方、即ち、使用者に向かう方向である。そして、+Y方向は、右手座標系が成立する方向とする。つまり、人の右手において手の甲を下に向けた状態で、親指を+X方向、人差指を+Y方向に向けたとき、中指は+Z方向を向くように立てた状態とする。
同様に、左眼用画素4Lb及び右眼用画素4Rbも夫々Y軸方向に一列に配列されている。又、X軸方向における画素対の配列周期はシリンドリカルレンズ3aの配列周期と略等しくなっており、このX軸方向において、1対の画素対がY軸方向に配列してなる列が、一つのシリンドリカルレンズ3aに対応している。
即ち、左眼用画素4La及び右眼用画素4Raからなる表示単位と、左眼用画素4Lb及び右眼用画素4Rbからなる表示単位とを比較すると、凸構造51同士が互いに補間し、補償し合うように配置されていることになる。
以降、本発明の実施形態においては、この「補間する」又は「補償する」という表現が使用される。この表現は、2種類の画素における反射板を比較した際に、凹凸構造や凹凸構造に起因する斜面構造が各画素中において異なる位置に配置されていることを意味する。
そして、各左眼用画素4Laと右眼用画素4Ra、左眼用画素4Laと左眼用画素4La等、各画素の間には、ブラックマトリスとも言われる遮光部7(図2参照;黒塗り部)が設けられている。この遮光部7は、隣接画素の表示が影響し合うのを防止したり、画素に表示信号を伝送するための配線を設置するスペースを確保したりするために設けられているものである。
なお、図1中、符号6は液晶を表し、符号9はレンズを表し、符号10は基板を表す。
図3は図1に示す表示パネル1において、X軸に平行な線分で表示パネル1を切断した断面における光学モデルを示す図である。
そこで、反射型液晶表示パネルに入射する外光のうち、ある平行光成分の光89に着目して動作を説明する。レンチキュラレンズ3に入射した光89は、レンチキュラレンズ3により集光される。レンチキュラレンズ3の焦点距離は、前述のように、反射板5Aに焦点を結ぶように設定されている。
即ち、シリンドリカルレンズ3aの配列するX軸方向に対しては、明るく視認される画素と暗く視認される画素が交互に配置された状態が観察される。又、Y軸方向に対しては、明るく視認される画素はそのまま配列され、暗く視認される画素も同様にそのまま配列される。
即ち、上述の説明は、ある特定のY座標における反射光の振る舞いについて説明したものであるが、実際にはこの説明をXY平面内の二次元に拡張して考える必要がある。
一方で、あるX軸座標において平面が多く存在する場合には、平面として扱うことができる。又、この中間の場合、例えば斜面と平面が同様に存在する場合には、斜面又は平面の存在確率に応じて扱えばよい。
図4には、上記端末装置としての携帯電話9が示されている。これらの表示パネル1と携帯電話9との関連は、表示パネル1のX軸方向が携帯電話9の画面の横方向となり、表示パネル1のY軸方向が携帯電話9の画面の縦方向となっている。
なお、前述のように、図1は表示パネル1の画面中央部における断面を−Y方向から見た場合の模式図であるが、表示パネル1は携帯電話9において上述のように配置されているため、図1は携帯電話9の画面中央部における断面を、プッシュボタンが搭載された本体側、即ち通常の使用では下側から見た模式図となっている。
(1)表示パネル1は、一次元の画像振分効果を有するレンチキュラレンズ3を備えた反射型の表示パネルであり、画像振分方向に隣接する表示単位を構成する画素の反射板5が、互いに補償し合う関係の凸構造51を有している。そのため、レンチキュラレンズ3と反射板5Aの凸構造51との組み合わせに起因する画質の低下を、画像振分方向に隣接する表示単位同士で補償し合い、抑制することができる。その結果、高画質化が可能となる。
本実施形態における表示パネルは、画像振分手段を備えた表示パネルであり、画像振分方向に隣接する表示単位を構成する画素の反射板が、互いに補償し合う関係の凸構造を有しているものとして説明した。レンチキュラレンズや後述のパララックスバリアなどの画像振分手段に着目すれば、各シリンドリカルレンズやスリットなどの画像振分手段の光学要素に対応して配置された画素が、この画像振分手段の光学要素との相対位置関係に応じて、異なるパターンの凹凸形状を有することになる。より望ましくは、この画像振分手段の各光学要素との相対位置関係が同じである各画素が、互いに補償し合う関係の凹凸反射板を有することになる。また、観察面においては、ある観察位置に光を出射する各画素が、凹凸形状の異なる反射板を有し、より望ましくは互いに補償し合う関係の凹凸反射板を有することになる。
例えば、本第1の実施形態の作用の説明では、表示パネル1に入射する外光のうち、ある平行光成分の光89に着目したが、実際に表示パネルを使用する環境としては、平行光だけでなく拡散光が入射する場合など様々である。ただし、前述の説明から明らかなように、本発明の課題は、外光やスポットライト光など、平行光に近い光が入射した場合に特に顕著となるため、このような状況下において本発明の効果を大きく発揮することができる。又は、略平行光を発する照明手段を表示装置に配置する際に、非常に高い画質改善効果を実現することができる。
これは特に、反射板の凸パターンが2種類だけでは十分に補償できず、より一層の高画質化が必要な場合などに有効である。
更に、前記表示単位は正方形の中に形成されていてもよい。なお、正方形の中に形成するとは、前記表示単位におけるX軸方向のピッチがY軸方向のピッチと同じであることを意味する。換言すれば、前記表示単位が繰り返し配列される方向において、そのピッチが、全て同じである。
レンチキュラレンズ3が高さ方向の構造を有する三次元形状であるのに対して、上記パララックスバリアは平面的な二次元形状を有し、フォトリソグラフィ技術を用いて容易に作製可能であるため、低コスト化が可能となる。ただし上述のように、レンチキュラレンズ3を使用した場合には、画像分離手段による光の損失が発生しない。従って、明るい反射表示を実現する点ではレンチキュラレンズ方式の方が有利である。
なお、本第2の実施形態、及び以下に説明する第3〜12の実施形態において、前記第1の実施形態と同一の構造、同一部材には、同一の符号を付すと共に、それらの詳細な説明は省略または簡略化する。又、レンズの作用についても前記第1の実施形態と同一であるため、説明は省略する。
これらの図5,6に示すように、本第2の実施形態は、表示パネル11が微反射型液晶表示パネルとなっているものである。
なお、図5は、微反射型液晶表示パネル11の反射用表示領域を切断する断面を示している。
即ち、左眼用画素41La及び右眼用画素41Raは、対応するシリンドリカルレンズ3aとの位置関係が異なるため、夫々左眼用の画素及び右眼用の画素として作用するが、反射板5Bの凸構造51は、どちらの画素も同じパターンで配置されている。
(6)本第2の実施形態によれば、反射板5Bの凸構造51により、隣接する表示単位の補償をすることができるため、画像振分手段と反射板5の凸構造51の組み合わせに起因する画質の低下を抑制することができる。ここで、本第2の実施形態を適用しない場合には、凸構造を微細化するか、画像振分手段の画像振分効果を低下させるように配置する必要があるが、前者はプロセスの改良が必要となり汎用の凹凸製造技術では対応できない。又、後者では画像振分効果が損なわれる問題が発生する。特に、本実施形態においては、反射表示を改善できるため、透過表示の性能を損なわれることはない。
図7は本第3の実施形態に係る表示パネル12の画素を示す上面図であり、図8は図7に示すA−A線における表示パネル12を示す断面図であり、図9は図7に示すB−B線における表示パネル12を示す断面図である。
これに対して、本第3の実施形態においては、表示単位が4つの画素、即ち第1視点用画素、第2視点用画素、第3視点用画素、第4視点用画素から構成されている。
又、画像振分方向(X軸方向)に配列する表示単位の反射板5Cの凸構造51は夫々同一のパターンで配置されている。一方、表示面内において画像振分方向と直交する方向(Y軸方向)に配列する表示単位の反射板5Cは、凸構造51同士が補償し合うように配置されている点を特徴とする。
各画素42FIa、42SEa、42THa、42FOaは、レンチキュラレンズ3の画像振分効果を利用するため、X軸方向に配列されている。このため各画素42FIa、42SEa、42THa、42FOaからの光は、レンズの画像振分効果により各視点に向けて出射されることになる。
更に、図7及び図8に示すように、第1視点用画素42FIa、第2視点用画素42SEa、第3視点用画素42THa、第4視点用画素42FOaは反射板5Cに凸構造51を有するが、このパターンは4画素で同じである。
(8)本第3の実施形態の表示パネル12では、第1視点用画素42FIa、第2視点用画素42SEa、第3視点用画素42THa、第4視点用画素42FOaの4視点を有する。これにより、4視点で異なる表示が実現できるので、特に立体画像を表示した場合には、左右2視点の場合よりも広い角度範囲で立体視することができる。
ここで、視点数を増やす場合、X軸方向に多数の画素を配置する必要があるため、X軸方向における表示単位のピッチが粗くなる傾向にあり、X軸方向に隣接する表示単位を用いて補償し合う方法では、その補償効果が低下するが、本第3の実施形態では、前述のような構成となっているので、そのような問題点を解消できる。
即ち、N眼式(Nは2より大きい整数)に適用可能である。また、Nは整数に限定されない。例えば、Nが小数の場合についても、同様に適用することができる。
図10は本第4の実施形態に係る表示パネルの画素を示す上面図であり、図11は図10に示すA−A線における表示パネルを示す断面図であり、図12は図10に示すB−B線における表示パネルを示す断面図である。
これに対して、本第4の実施形態においては、画像振分方向に隣接する表示単位の反射板5Dは、凸構造51同士が補償し合うパターンに形成され、更に画像振分方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に隣接する表示単位の反射板5Dも、凸構造51同士が補償し合うパターンに形成されている。
即ち、本第4の実施形態においては、縦横に隣接する表示単位において反射板5Dの凸構造51が補償するパターンになるよう配置され、反射板5Dの凸構造51が異なる2種類の表示単位が市松模様を形成している点を特徴とする。
なお、これらの画素は前述の第1実施形態と全く同様であり、反射板5Dの凸構造51のパターンが異なっており、夫々補償し合うようなパターンとなっている。
この結果、反射板5Dの凸構造51のパターンが異なるこの2種類の表示単位は、市松模様を形成して配置されている。
(11)表示パネル13における反射板5Dの凸構造51のパターンが、X軸方向及びY軸方向において夫々補償し合うようなパターンとなっているので、X軸方向に隣接する表示単位の補償効果を用いて画質の低下を抑制できるだけでなく、Y軸方向に隣接する表示単位の補償効果も用いることができる。この結果、前述の第1の実施形態よりも、補償の効果を大きく発揮することができ、高画質化が可能となる。
図13は本実施形態に係る表示パネルの画素を示す上面図であり、図14は図13に示すA−A線における表示パネルを示す断面図であり、図15は図13に示すB−B線における表示パネルを示す断面図である。
更にその隣接するシリンドリカルレンズ3aに対応して、青色右眼用画素43RBaと赤色左眼用画素43LRaが配置されている。同様に、更に隣接するシリンドリカルレンズ3aに対応して、緑色右眼用画素43RGaと青色左眼用画素43LBaが配置されている。
上述と同様に、緑色左眼用画素43LGa、青色右眼用画素43RBa、赤色左眼用画素43LRa、緑色右眼用画素43RGa、青色左眼用画素43LBaの−Y軸方向には、夫々緑色左眼用画素43LGb、青色右眼用画素43RBb、赤色左眼用画素43LRb、緑色右眼用画素43RGb、青色左眼用画素43LBbが配置され、Y軸方向に対して夫々交互に配置されている。なお、赤色右眼用画素43RRaと赤色右眼用画素43RRbとは、反射板5Eの凸構造51が補償し合うように配置されている。
各画素の色は、例えば、各画素に色フィルタが設けられ、この色フィルタの光吸収により実現される。
(12)本実施形態の表示パネル14では、各画素に色フィルタが設けられ、この色フィルタの光吸収によりカラー表示も可能となる。特に、本第5の実施形態の構造のように、色配列の方向(X軸方向)と直交する方向(Y軸方向)に対して、反射板5Eの凸構造51が補償し合うように配置した場合には、凸構造51の違いにより色毎に違いが発生するのを防止することができるため、高画質化が可能となる。
図16は本第6の実施形態に係る表示パネル15の画素を示す上面図であり、図17は図16に示すA−A線における表示パネル15を示す断面図であり、図18は図16に示すB−B線における表示パネル15を示す断面図である。
更に、青色右眼用画素43RBbと赤色左眼用画素43LRbとの−Y方向とには夫々、青色右眼用画素43RBaと赤色左眼用画素43LRaが配置され、緑色右眼用画素43RGaと青色左眼用画素43LBaとの−Y方向には、緑色右眼用画素43RGbと青色左眼用画素43LBbとが夫々配置されている。
即ち、組となる左眼用画素及び右眼用画素の反射板5Fの凸構造51のパターンは同じものが使用され、この組の単位で隣接する凸構造51のパターンが、補償し合うように配置されている。
なお、本実施形態における上記以外の構成は、前述の第5の実施形態と同様である。
(13)本第6の実施形態の表示パネル15では、前述の本発明の第5の実施形態と比較して、色配列方向にも異なるパターンの凹凸構造を有しているため、凹凸構造の違いに起因する色の違いが発生する可能性が高まるが、凹凸構造の影響を二次元で補償し合うことができ、更に最も空間周波数が高くなる配置で補償しているため、補償の効果を最大にすることができる。
図19は本第7の実施形態に係る表示パネル16の画素を示す上面図であり、図20は図19に示すA−A線における表示パネル16を示す断面図であり、図21は図19に示すB−B線における表示パネル16を示す断面図である。
なお、本実施形態における上記以外の構成は、前述の第4の実施形態と同様である。
(14)本第7の実施形態の表示パネル16では、X軸方向と直交する方向に各色の画素が繰り返し配置されているので、カラー表示が実現でき、更にX軸方向に隣接する左右画素の組の補償効果を用いて画質の低下を抑制できるだけでなく、各画素の表示に使用できる領域の割合を高めることができ、明るい表示が可能となる。
図22は本第8の実施形態に係る表示パネル17の画素を示す上面図であり、図23は図22に示すA−A線における表示パネル17を示す断面図であり、図24は図22に示すB−B線における表示パネル17を示す断面図である。
なお、本第8の実施形態における上記以外の構成は、前述の第7の実施形態と同様である。
(17)本第8の実施形態の表示パネル17では、X軸方向と直交するY軸方向に各色の画素が繰り返し配置され、この色画素の二つを組として凸構造51の影響を低減することができる。特に、各画素のY軸方向のピッチがX軸方向のピッチよりも小さい場合に効果を発揮することができる。従って、前記第7の実施形態の特徴に加えて、各画素のY軸方向のピッチがX軸方向のピッチよりも小さい場合に効果を発揮することができる。
特に、左右の2眼式表示パネルにおいては、X軸方向のピッチよりもY軸方向のピッチが小さくなるため、凸構造51の補償を最も微細なピッチで実現することができ、補償効果を最も高めることができる。これは即ち、画素ピッチが相対的に大きな低解像度の表示パネルにおいて好適に適用可能であることも意味する。
即ち、Y軸方向に隣接する赤青緑の一組の画素と、そのY軸方向に隣接する赤青緑の一組の画素とで補償し合うように配置してもよい。これにより、赤青緑の各色画素の凸構造の配置を同じものにすることができるため、色への悪影響を低減することができる。
このように色を組にする方法は、特に高精細の表示パネルで有利となるが、これは画素ピッチが小さくなると、隣接補償し合う画素の範囲も小さくできるため、特に赤青緑の画素を組にして扱っても、その差が視認できなくなり、色が改善される効果が大きく発揮されるからである。
図25は本第9の実施形態に係る表示パネル18の画素を示す上面図であり、図26は図25に示すA−A線における表示パネル18を示す断面図であり、図27は図25に示すB−B線における表示パネル18を示す断面図である。
この二つの画素は、X軸方向に隣接する画素との境界がY軸方向から傾いて形成されており、一例では+Y方向から+X方向に向かって略15度回転して形成されている。
赤色右眼用画素44RRpxの−Y軸方向には緑色右眼用画素44RGmxが隣接配置され、赤色左眼用画素44LRpxの−Y軸方向には緑色左眼用画素44LGmxが隣接配置されている。この二つの緑色の画素は、+Y軸方向に隣接する二つの赤色の画素と比較すると、X軸方向に隣接する画素との境界が+Y方向から−X方向に向かって略15度回転して形成されている。この傾斜の方向は、前述の赤色の画素とは反対の方向である。
(18)本第9の実施形態の表示パネル18では、各画素44RRpx等の表示領域が平行四辺形状に形成され、Y軸方向にジグザグとなるよう配置されている。又、Y軸方向に組となる画素の凸構造の配置パターンは、画像振分方向と直交する方向に延伸する線分に対して線対称の関係となるように配置されている。この結果、Y軸方向に隣接する画素を用いて凸構造51の影響を低減する補償効果を発揮することが可能となる。
そして、上述のように線対称に配置する場合には、対称軸上に対して左右等距離の位置に凸構造を配置すると、対称配置の効果を十分に発揮できないため、そのような配置は避けるのが好ましい。この際、上記対称軸からの距離は0である場合も含む。
回転対称の場合にも、回転軸が対称軸となることから同様のことが言える。
図28は本第10の実施形態に係る表示パネル19の画素を示す上面図であり、図29は図28に示すA−A線における表示パネル19を示す断面図であり、図30は図28に示すB−B線における表示パネル19を示す断面図である。
又、前述の第9実施形態では画素の形状は平行四辺形を基本としていたのに対し、本第10の実施形態では台形を基本としている。
なお、左眼用画素は45の次がLであり、緑色用画素、青色用画素は夫々G、Bを使用している。台形の下底が+Y方向を向いて配置されている画素は、uではなくdが使用されている。最後のaの代わりにbの文字が付与されている画素は、反射板の凸構造の配置が前述のパターンaとは異なるパターンbであることを示している。なお、パターンaとパターンbでは、凸構造が回転対称の関係に配置されている。
前述の第9の実施形態では、このジグザグの線はどれも同じであったが、本第10の実施形態においては、画素が台形状を呈しているため、このジグザグの折れ曲がり方向が、隣接する画素で反対側になっている。
なお、本第10の実施形態における上記以外の構成は、前述の第7の実施形態と同様である。
(23)本第10の実施形態の表示パネル19では、X軸方向並びにY軸方向に対しても、反射板5Jの凸構造51が回転対称に配置されているため、凸構造51の影響を低減する補償効果を二次元状に発揮することができ、高画質化が可能となる。
これにより、Y軸方向に隣接する画素において、反射領域をまとめて配置することができ、反射板の形成等が容易になるため、高精細化が可能となる。
又、上記とは逆に、各画素の上底側に透過用の表示領域を設け、下底側に反射用の表示領域を設けてもよい。
図31は本第11の実施形態に係る画像振分手段であるフライアイレンズ31を示す斜視図であり、図32は本実施形態に係る表示パネル20の画素を示す上面図であり、図33は図32に示すA−A線における表示パネル20を示す断面図であり、図34は図32に示すB−B線における表示パネル20を示す断面図である。
そして、このフライアイレンズ31を用いることにより、二次元状の画像振分効果を発揮することができ、反射板5Kの凸構造51と画像振分手段との組み合わせに起因する画質の低下を抑制し、二次元状の補償を実現するように構成されている。
又、レンズ31aと+X方向に隣接するレンズ31aに着目すると、同様に、第1視点用画素46FIb、第2視点用画素46SEb、第3視点用画素46THb、第4視点用画素46FObが配置されている。
このようなパターンの一例としては、第1視点用画素46FIaと第1視点用画素46FIbの凸構造の配置座標を比較すると、夫々の画素内の相対座標が一致しないように配置されている例が挙げられる。
又、第1視点用以外の画素についても、同様に構成されている。
なお、本第11の実施形態における上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と略同様である。
(25)第11の実施形態の表示パネル20では、二次元状の画像振分効果を有するフライアイレンズ31を使用しているため、使用者が二次元的に視角を変化させた場合に、異なる画像を視認することができ、表示品質の向上が可能となる。特に、立体画像を表示した場合には、上下方向にも視差のある画像を表示できるため、表示パネル20を観察する角度を変えることにより、より効果的な表示が可能となる。更に、画面を回転配置した場合でも、立体画像を認識することが可能となり、特に携帯電話などの携帯型の端末に対して好適に適用できる。
このため、隣接する表示単位での補償が、表示品質を向上するための非常に重要な手段となる。
図35は本第12の実施形態に係る端末装置91を示す斜視図であり、図36は本実施形態に係る表示パネル111の画素を示す上面図である。
そして、本第12の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、レンチキュラレンズ3を構成するシリンドリカルレンズ3aの長手方向であるY軸方向が画像表示装置の横方向、即ち、画像の水平方向であり、シリンドリカルレンズ3aの配列方向であるX軸方向が縦方向、即ち、画像の垂直方向である点が異なっている。
又、本第12の実施形態における上記以外の構成は、前述の第1の実施形態と略同様である。
即ち、表示パネル111の第1視点用画素4Fa及び4Fbが第1視点用の画像を表示し、第2視点用画素4Sa及び4Sbが第2視点用の画像を表示する。第1視点用の画像及び第2視点用の画像は、相互に視差がある立体画像ではなく、平面画像である。又、両画像は相互に独立した画像であってもよいが、相互に関連する情報を示す画像であってもよい。
(26)本第12の実施形態の表示パネル111では、画像振分手段であるレンチキュラレンズと反射板の凸構造との組み合わせに起因する画質の低下を、画像振分方向(X軸方向)に隣接する表示単位で補償し合い、抑制することができるので、高画質化が可能となるだけでなく、使用者が携帯電話91の角度を変えるだけで、第1視点用の画像又は第2視点用の画像を選択して観察できるという利点がある。
又、前述の第1乃至第11の実施形態においては、携帯電話等に搭載され、1人の使用者の左右の眼に相互に視差がある画像を供給して立体画像を表示するか、1人の使用者に複数種類の画像を同時に供給する画像表示装置の例を示したが、本発明の実施形態に係る画像表示装置はこれに限定されず、大型の表示パネルを備え、複数の観察者に相互に異なる複数の画像を供給するものであってもよい。後述の第13乃至第16の実施形態においても同様である。
図37は本発明の第13の実施形態に係る表示パネルの画素を示す上面図であり、図38は図37に示すA−A線における表示パネルを示す縦断面図である。
本第13実施形態の表示パネル112では、以上のような構成、作用を有するので、前記(1)〜(4)と略同様の効果を得ることができる他、次のような効果を得ることができる。
なお、本実施形態においては、隣接する表示単位を使用して補償するものとして説明したが、本発明がこれに限定されない。必ずしも隣接する必要はなく、同じ構造の表示単位が複数個毎に配置されていてもよい。
n×sinα=sinβ
OD×tanβ=e
H×tanα=P
n×sinγ=sinδ
H×tanγ=C
OD×tanδ=WL
WP−WL=C
WP=2×m×P
WL=m×L
前述のようにまず画像振分効果を最大限に発揮する場合について考えるが、これはレンチキュラレンズの頂点と画素との間の距離Hを、レンチキュラレンズの焦点距離fと等しく設定した場合である。これにより、下記数式10が成立する。そして、レンズの曲率半径をrとすると、曲率半径rは下記数式11により求まる。
f=H
r=H×(n−1)/n
fmin=H×L/(L+P)
rmin=H×L×(nー1)/(L+P)/n
これより、下記数式14が成立し、焦点距離の最大値fmaxを求めることができる。
fmax=H×L/(L−P)
rmax=H×L×(nー1)/(L−P)/n
H×L×(nー1)/(L+P)/n≦r≦H×L×(nー1)/(L−P)/n
図44は本発明の第14の実施形態に係る表示パネルを示す縦断面図である。
前述の本発明の第13実施形態と比較して、本第14実施形態においては、画像振分手段として、レンチキュラレンズの代わりにパララックスバリアを使用している点が異なる。
n×sinα=sinβ
OD×tanβ=e
H×tanα=P
n×sinγ=sinδ
H×tanγ=C
OD×tanδ=WL
WP−WL=C
WP=2×m×P
WL=m×L
図47は本発明の第15の実施形態に係る表示パネルの画素を示す上面図である。
前述の本発明の第13実施形態と比較して、本第15実施形態においては、画像振分方向のみならず、その直交方向においても隣接する表示単位が異なる凹凸構造を有している。
なお、本実施形態においては、凹凸構造は略三角形状の凸状であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、略三角形状の他に、四角形、五角形、六角形などの多角形、楕円、U字型、V字型、菱形やこれらの扁平形を基本形状として使用することができる。そして、これらのパターンを拡大又は縮小して配置することができる。これらの形状に共通する点は、長軸と短軸が異なる異方性形状であり、これは孤立状態でも連結状態でもよい。更には、図48に示す三角形状の辺の部分のみが、凸状又は凹状であってもよい。
f1=H×L/(L+P1)
H×L/(L+P)≦f≦H×L/(L+P1)
f1=H×L/(L−P1)
H×L/(L−P1)≦f≦H×L/(L−P)
これにより、複数の表示単位間で、画像振分手段と反射板の凹凸構造との組み合わせに起因する画質の低下を補償し合うことができるため、表示品質の向上が可能となる。
これにより、特に立体画像を表示する際に、左右の画素からの反射光を同一の状態にすることができ、使用者の違和感をより低減することができるため、高画質化が可能となる。
これにより、反射板の凹凸構造の配置パターンが画像振分手段の第1の方向に配列する表示単位で異なる画素を有するため、この互いに異なる画素を用いて画像振分手段と反射板の凹凸構造との組み合わせに起因する画質の低下を補償し合うことができる。その結果、高画質化が可能となり、反射表示において優れた表示品質を有するものとすることができる。
これにより、画像振分手段と反射板の凹凸構造との組み合わせに起因する画質の低下を、第2の方向に配列する表示単位で補償し合い、制御することができるので、高画質化が可能となる。
又、各画素の表示に使用できる領域の割合を高めることができ、明るい表示が可能となる。更に、画像振分手段の製造が容易になり、画素との位置合わせ誤差の許容量も大きく稼げるため、表示パネルの歩留まりが向上し、低コスト化が可能となる。
又、第1の方向と直交する第2の方向に延びる線分で画素を切断したときの表示領域の長さを、第1の方向の任意の位置で一定とする設計が可能となり、この時には観察位置によらず非表示領域の影響を完全になくすことが可能となるため、高品質の表示が実現できる。
これにより、明るい表示が可能となる。
これにより、光を有効に利用することができるため、明るい表示が可能となる。
これにより、パララックスバリアはフォトリソグラフィ技術を用いて容易に作製可能であるため、低コスト化が可能となる。
又、画面を回転配置した場合でも、立体画像を認識することが可能となり、特に携帯電話などの携帯型の端末に対して好適に適用できる。
これにより、二次元的に異なる画像を表示可能な表示パネルを低コストに作製することができる。
これにより、半透過型の表示パネルにおいては、透過用の表示領域を設ける必要があるため反射用の表示領域が小さくなり、反射板の凹凸構造の配置パターンも限定されるが、本発明においては、別の画素との補償を使用して高画質化が可能となるために、反射板の面積が小さな表示パネルに対して、好適に適用でき、大きな効果を発揮することができる。
2;表示装置
3、32;レンチキュラレンズ
3a、32a;シリンドリカルレンズ
31;フライアイレンズ
31a;レンズ
4La、41La、4Lb、41Lb,46La、46Lb;左眼用画素
4Ra、41Ra、4Rb、41Rb、46Ra、46Rb;右眼用画素
43LRa、43LRb、44LRpx、44LRmx、45LRua、45LRub、45LRda、45LRdb;赤色左眼用画素
43LGa、43LGb、44LGpx、44LGmx、45LGua、45LGub、45LGda、45LGdb;緑色左眼用画素
43LBa、43LBb、44LBpx、44LBmx、45LBua、45LBub、45LBda、45LBdb;青色左眼用画素
43RRa、43RRb、44RRpx、44RRmx、45RRua、45RRub、45RRda、45RRdb;赤色右眼用画素
43RGa、43RGb、44RGpx、44RGmx、45RGua、45RGub、45RGda、45RGdb;緑色右眼用画素
43RBa、43RBb、44RBpx、44RBmx、45RBua、45RBub、45RBda、45RBdb;青色右眼用画素
41Lt;左眼用画素透過用表示領域
41Rt;右眼用画素透過用表示領域
42FIa、42FIb、46FIa、46FIb、4Fa、4Fb;第1視点用画素
42SEa、42SEb、46SEa、46SEb、4Sa、4Sb;第2視点用画素
42THa、42THb、46THa、46THb;第3視点用画素
42FOa、42FOb、46FOa、46FOb;第4視点用画素
5A〜5K;反射板
51、52;凸構造
551;左眼
552;右眼
7;パララックスバリア
7a;スリット
8;バックライトユニット
89;光
9、91;携帯電話
Claims (25)
- 少なくとも第1視点用の画像を表示する画素と第2視点用の画像を表示する画素によって構成される表示単位がマトリクス状に複数配列され、前記表示単位内において前記第1視点用の画像を表示する画素と前記第2視点用の画像を表示する画素とを配列した第1の方向に沿って、前記各画素から出射した光を相互に異なる方向に振り分ける画像振分手段を備えた表示パネルにおいて、
前記画素には凹凸構造を有する反射板が形成され、同一視点用の画像を表示する複数画素において前記反射板の凹凸構造の配置パターンが異なる画素が存在すると共に、ある表示単位における前記第1視点用の画像を表示する画素の凹凸構造の配置パターンが、別の表示単位における前記第2視点用の画像を表示する画素の凹凸構造の配置パターンと略同一であることを特徴とする表示パネル。 - 前記反射板の凹凸構造の配置パターンが、前記第1視点用の画像を表示する画素と前記第2視点用の画像を表示する画素とで異なる表示単位が存在することを特徴とする請求項1に記載の表示パネル。
- 前記反射板の凹凸構造の配置パターンが、前記表示単位内において同一であることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示パネル。
- 前記反射板の凹凸構造の配置パターンが、前記画像振分手段の前記第1の方向に配列する表示単位で異なる状態を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記反射板の凹凸構造の配置パターンが、前記表示パネルの表示面内において前記画像振分手段の前記第1の方向と直交する第2の方向に配列する表示単位で異なる状態を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記反射板の凹凸構造の配置パターンが、前記画像振分手段の前記第1の方向に配列する表示単位で異なる状態を有し、かつ前記表示パネルの表示面内において前記画像振分手段の前記第1の方向と直交する前記第2の方向に配列する表示単位で異なる状態を有することを特徴とする請求項3又は4に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルはカラー表示を実現するための複数色の色画素群を有し、この色画素の同色が線状に配列され、この線状配列の延伸する方向が、前記表示パネルの表示面内において前記画像振分手段の前記第1の方向と直交する前記第2の方向であることを特徴とする請求項4に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルはカラー表示を実現するための複数色の色画素群を有し、この色画素の同色が線状に配列され、この線状配列の延伸する方向が、前記表示パネルの表示面内において前記画像振分手段の前記第1の方向と直交する前記第2の方向であることを特徴とする請求項5に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルはカラー表示を実現するための複数色の色画素群を有し、この色画素の同色が線状に配列され、この線状配列の延伸する方向が、前記画像振分手段の前記第1の方向であることを特徴とする請求項3に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルはカラー表示を実現するための複数色の色画素群を有し、この色画素の同色が線状に配列され、この線状配列の延伸する方向が、前記画像振分手段の前記第1の方向であり、前記反射板の凹凸構造の配置パターンが、前記色画素群内で同じであることを特徴とする請求項4に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルはカラー表示を実現するための複数色の色画素群を有し、この色画素の同色が線状に配列され、この線状配列の延伸する方向が、前記画像振分手段の前記第1の方向であることを特徴とする請求項5に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルの隣接する画素において、前記反射板の凹凸構造の配置パターンが、前記画像振分手段の前記第1の方向と直交する前記第2の方向に延伸する線分に対して線対称の関係の画素を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルの隣接する画素において、前記反射板の凹凸構造の配置パターンが回転対称の関係の画素を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルの画素が平行四辺形状を呈し、前記画像振分手段の前記第1の方向に隣接する画素の境界が、この第1の方向と直交する前記第2の方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記画素境界の傾斜方向は、前記画像振分手段の前記第1の方向と直交する前記第2の方向に隣接する画素では反対方向であることを特徴とする請求項13に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルの画素が台形状を呈し、前記画像振分手段の前記第1の方向に隣接する画素の境界が、この前記第1の方向と直交する前記第2の方向に対して傾斜し、隣接する画素が回転対称に配置されていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記画像振分手段は、この画像振分手段の前記第1の方向にシリンドリカルレンズが配列するように形成したレンチキュラレンズであることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記画像振分手段は、この画像振分手段の前記第1の方向にスリットが配列するように形成したパララックスバリアであることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記画像振分手段は、レンズが二次元状に配列するように形成したフライアイレンズであることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記画像振分手段は、有限幅の開口が二次元状に配列するように形成されたパララックスバリアであることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルは半透過型の表示パネルであることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルは、画素の透過用表示領域よりも反射用の表示領域の方が小さく形成された微反射型の表示パネルであることを特徴とする請求項20に記載の表示パネル。
- 前記表示パネルが液晶表示パネルであることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか1項に記載の表示パネル。
- 請求項1乃至22のいずれか1項に記載の表示パネルを有することを特徴とする表示装置。
- 請求項23に記載の表示装置を有することを特徴とする端末装置。
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