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図面 (20)

課題

第1の基板及び第2の基板の貼り合わせずれに起因する表示品質劣化を防止する。

解決手段

第1視点用画素、及び第2視点用画素を少なくとも含む表示単位が、第1の方向、及び第2の方向にそれぞれ複数配列され、画素が第1の基板、及び第2の基板との間に挟持されてなる光学素子によって構成され、画素に入射された光が、前記第1の基板上の第1の開口部を通過し、光学素子を通過して、前記第2の基板上の第2の開口部より出射され、かつ、第2の基板に設置された光路振り分け手段によって、異なる方向に振り分けられるものであり、第1の基板と第2の基板とが、ずれがなく貼り合わせられた状態において、第1視点用画素と第2視点用画素との間に介在する遮光領域の第1の方向における一方の端部が、第1の開口部によって規定され、もう一方の端部が、前記第2の開口部で規定されている。

概要

背景

従来、複数の視点に異なる画像を表示し、観察者立体画像を認識し得る画像表示装置の研究が行われている。これは左右両眼視差のある画像を夫々提示することにより、立体画像表示装置を実現するものである。この機能を具体的に実現するため、これまでに多くの立体画像表示方式が検討されており、これらは眼鏡を使用する方式と眼鏡を使用しない方式とに大別することができる。このうち、眼鏡を使用する方式には、色の違いを利用したアナグリフ方式、及び偏光を利用した偏光眼鏡方式等があるが、これらの方式は本質的に眼鏡をかける煩わしさを避けることができないため、近年では眼鏡を使用しない眼鏡なし方式が盛んに検討されている。眼鏡なし方式には、パララックスバリア方式及びレンチキュラレンズ方式等がある。

概要

第1の基板及び第2の基板の貼り合わせずれに起因する表示品質劣化を防止する。第1視点用画素、及び第2視点用画素を少なくとも含む表示単位が、第1の方向、及び第2の方向にそれぞれ複数配列され、画素が第1の基板、及び第2の基板との間に挟持されてなる光学素子によって構成され、画素に入射された光が、前記第1の基板上の第1の開口部を通過し、光学素子を通過して、前記第2の基板上の第2の開口部より出射され、かつ、第2の基板に設置された光路振り分け手段によって、異なる方向に振り分けられるものであり、第1の基板と第2の基板とが、ずれがなく貼り合わせられた状態において、第1視点用画素と第2視点用画素との間に介在する遮光領域の第1の方向における一方の端部が、第1の開口部によって規定され、もう一方の端部が、前記第2の開口部で規定されている。(1)

目的

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、第1視点用画素と第2視点用画素とを含む単位画素が第1の方向及び第2の方向にそれぞれ複数配列された構成において、第1の基板及び第2の基板の貼り合わせずれに起因する表示品質の劣化を防止することができる画像表示装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

第1視点用の画像を表示する第1視点用画素、及び第2視点用の画像を表示する第2視点用画素を少なくとも含む表示単位が、第1の方向、及び前記第1の方向と直交する第2の方向にそれぞれ複数配列され、前記画素が第1の基板、及び第2の基板との間に挟持されてなる光学素子によって構成され、前記画素に入射された光が、前記第1の基板上の第1の開口部を通過し、前記光学素子を通過して、前記第2の基板上の第2の開口部より出射され、かつ、前記第2の基板に設置された光路振り分け手段によって、異なる方向に振り分けられる画像表示装置において、前記第1の基板と第2の基板とが、ずれがなく貼り合わせられた状態において、前記第1視点用画素と前記第2視点用画素との間に介在する遮光領域の前記第1の方向における一方の端部が、前記第1の開口部によって規定され、もう一方の端部が、前記第2の開口部で規定されていることを特徴とした画像表示装置。

請求項2

第1視点用の画像を表示する第1視点用画素、及び第2視点用の画像を表示する第2視点用画素を少なくとも含む表示単位が、第1の方向、及び前記第1の方向と直交する第2の方向にそれぞれ複数配列され、前記画素が第1の基板、及び第2の基板との間に挟持されてなる光学素子によって構成され、前記画素に入射された光が、前記第1の基板上の第1の開口部を通過し、前記光学素子を通過して、前記第2の基板上の第2の開口部より出射され、かつ、前記第2の基板に設置された光路振り分け手段によって、異なる方向に振り分けられる画像表示装置において、前記第1の基板と第2の基板とが、ずれがなく貼り合わせられた状態において、前記第1視点用画素、あるいは前記第2視点用画素の開口部の前記第1の方向に沿った少なくとも二つの端部が共に、前記第1の開口部、あるいは前記第2の開口部で規定されていることを特徴とした画像表示装置。

請求項3

前記遮光領域の前記第1視点用画素側の端部が、前記第1の開口部によって規定され、前記第2視点用画素側の端部が、前記第2の開口部で規定されていて、かつ、前記第2の方向に隣接する前記表示単位では、前記遮光領域の前記第1視点用画素側の端部が、前記第2の開口部によって規定され、前記第2視点用画素側の端部が、前記第1の開口部で規定されていることを特徴とした請求項1記載の画像表示装置。

請求項4

前記第1視点用画素、あるいは前記第2視点用画素の開口部の前記第1の方向に沿った少なくとも二つの端部が共に、前記第1の開口部、あるいは前記第2の開口部で規定されていて、かつ、前記第2の方向に隣接する前記第2視点用画素、あるいは前記第1視点用画素の前記第1の方向に沿った少なくとも二つの端部が共に、前記第2の開口部、あるいは前記第1の開口部で規定されていることを特徴とした請求項2記載の画像表示装置。

請求項5

前記遮光領域の前記第1視点用画素側の端部が、前記第1の開口部によって規定され、前記第2視点用画素側の端部が、前記第2の開口部で規定されていて、かつ、前記第1の方向、及び前記第2の方向に隣接する前記表示単位では、前記遮光領域の前記第1視点用画素側の端部が、前記第2の開口部によって規定され、前記第2視点用画素側の端部が、前記第1の開口部で規定されていることを特徴とした請求項1、あるいは請求項3記載の画像表示装置。

請求項6

前記第1視点用画素の開口部の前記第1の方向に沿った少なくとも二つの端部が共に、前記第1の開口部、あるいは前記第2の開口部で規定されていて、かつ、前記第1の方向、及び前記第2の方向に隣接する前記第2視点用画素の前記第1の方向に沿った少なくとも二つの端部が共に、前記第2の開口部、あるいは前記第1の開口部で規定されていることを特徴とした請求項2、あるいは請求項4記載の画像表示装置。

請求項7

第1視点用の画像を表示する第1視点用画素、及び第2視点用の画像を表示する第2視点用画素を少なくとも含む表示単位が、第1の方向、及び前記第1の方向と直交する第2の方向にそれぞれ複数配列され、前記画素が第1の基板、及び第2の基板との間に挟持されてなる光学素子によって構成され、前記画素に入射された光が、前記第1の基板上の第1の開口部を通過し、前記光学素子を通過して、前記第2の基板上の第2の開口部より出射され、かつ、前記第2の基板に設置された光路振り分け手段によって、異なる方向に振り分けられる画像表示装置において、前記第1の方向における前記第1視点用画素、及び前記第2視点用画素の境界が、前記第2の方向に対し、角度θ(θは90°以下)で傾いており、前記境界の前記第2の方向成分の長さがd1であって、前記第1視点用画素、あるいは前記第2視点用画素の開口部の第2の方向成分の長さがhである場合、前記第1視点用画素、あるいは前記第2視点用画素の前記開口部の、前記境界と接する辺の両端の角度(A、B)のうち、一方が、A=π/2+θで表され、もう一方が、B=(π/2−θ)+tan−1(d1/((h−d1)×tanθ1))で表され、かつ、A、及びBが、概ね60°から120°の範囲のいずれかの角度であることを特徴とした画像表示装置。

請求項8

前記画素の構造が、請求項7に記載の画素であることを特徴とした請求項1〜6のいずれかに記載の画像表示装置。

請求項9

前記光路振り分け手段が、シリンドリカルレンズで構成されていることを特徴とした請求項1〜8のいずれかに記載の画像表示装置。

請求項10

前記光路振り分け手段が、パララックスバリアで構成されていることを特徴とした請求項1〜8のいずれかに記載の画像表示装置。

技術分野

0001

本発明は、画像表示装置に関し、特に、立体画像を認識し得る画像表示装置に関する。

背景技術

0002

従来、複数の視点に異なる画像を表示し、観察者が立体画像を認識し得る画像表示装置の研究が行われている。これは左右両眼視差のある画像を夫々提示することにより、立体画像表示装置を実現するものである。この機能を具体的に実現するため、これまでに多くの立体画像表示方式が検討されており、これらは眼鏡を使用する方式と眼鏡を使用しない方式とに大別することができる。このうち、眼鏡を使用する方式には、色の違いを利用したアナグリフ方式、及び偏光を利用した偏光眼鏡方式等があるが、これらの方式は本質的に眼鏡をかける煩わしさを避けることができないため、近年では眼鏡を使用しない眼鏡なし方式が盛んに検討されている。眼鏡なし方式には、パララックスバリア方式及びレンチキュラレンズ方式等がある。

先行技術

0003

特開平6−332354号公報
特許4089843号公報
特開2009−98311号公報

発明が解決しようとする課題

0004

先ず、パララックスバリア方式について説明する。図26はパララックスバリア方式による立体画像表示方法を示す光学モデル図である。図26に示すように、パララックスバリア105は、細い縦縞状の多数の開口部、即ち、スリット105aが形成されたバリア(遮光板)である。そして、このパララックスバリア105の一方の表面の近傍には、表示パネル102が配置されている。表示パネル102においては、スリット105aの長手方向と直交する方向に右眼用画素123及び左眼用画素124が配列されている。また、パララックスバリア105の他方の表面の近傍、即ち、表示パネル102の反対側には、光源108が配置されている。

0005

光源108から出射された光は、パララックスバリア105によりその一部が遮断される。一方、パララックスバリア105に遮断されずにスリット105aを通過した光は、右眼用画素123を通過して光束181となり、又は左眼用画素124を通過して光束182となる。このとき、立体画像の認識が可能となる観察者の位置は、パララックスバリア105と画素との位置関係により決定される。即ち、観察者104の右眼141は、複数の右眼用画素123に対応する全ての光束181の通過域内にあり、且つ、観察者の左眼142は、全ての光束182の通過域内にあることが必要となる。これは、観察者の右眼141と左眼142との中点143が、図26に示す四角形立体可視域107内に位置する場合である。

0006

立体可視域107における右眼用画素123及び左眼用画素124の配列方向に延びる線分のうち、立体可視域107における対角線交点107aを通る線分が最も長い線分となる。このため、中点143が交点107aに位置するとき、観察者の位置が左右方向にずれた場合の許容度が最大となるため、観察位置としては最も好ましい。従って、この立体画像表示方法においては、この交点107aと表示パネル102との距離を最適観察距離ODとし、この距離で観察することを観察者に推奨している。なお、立体可視域107における表示パネル102からの距離が最適観察距離ODとなる仮想的な平面を、最適観察面107bという。これにより、観察者の右眼141及び左眼142に夫々右眼用画素123及び左眼用画素124からの光が到達することになる。このため、観察者は表示パネル102に表示された画像を、立体画像として認識することが可能になる。

0007

前述のパララックスバリア方式は、考案された当初は、パララックスバリアが画素と眼との間に配置されていたため、目障りで視認性が低いという問題があった。しかしながら、近時の液晶表示装置の実現に伴い、図26に示すように、パララックスバリア105を表示パネル102の裏側に配置することが可能になり、視認性の問題が改善された。このため、パララックスバリア方式の立体画像表示装置は、現在盛んに検討されており、パララックスバリア方式を適用した立体画像表示装置が実際に製品化されている。

0008

次に、レンチキュラレンズ方式について説明する。図27は、レンチキュラレンズを示す斜視図であり、図28はレンチキュラレンズ方式による立体表示方法を示す光学モデル図、図29立体表示装置を示す斜視図である。図27に示すように、レンチキュラレンズ121は、一方の面が平面となっており、他方の面には、一方向に延びるかまぼこ状の凸部(シリンドリカルレンズ122)が、その長手方向が相互に平行になるように複数個形成されている。

0009

そして、図28及び図29に示すように、レンチキュラレンズ方式の立体画像表示装置においては、観察者側から順に、レンチキュラレンズ121、表示パネル102及び光源108が配置されており、レンチキュラレンズ121の焦点面には表示パネル102の画素が位置している。表示パネル102においては、右眼141用の画像を表示する画素123と左眼142用の画像を表示する画素124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123及び画素124からなる群は、レンチキュラレンズ121の各シリンドリカルレンズ(凸部)122に対応している。これにより、光源108から出射し各画素を透過した光が、レンチキュラレンズ121のシリンドリカルレンズ122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、観察者に立体画像を認識させることができる。

0010

前述のパララックスバリア方式が不要な光をバリアにより「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、原理的にレンチキュラレンズを設けることによる表示画面の明るさの低下がない。そのため、特に高輝度表示低消費電力性能が重視される携帯機器等への適用が有力視されている。

0011

この立体画像表示装置は、横方向視点数が5であり、横方向に角度を変えると5つの異なる画像を見ることができる。

0012

また、複数の視点に異なる画像を表示し得る画像表示装置の例として、複数画像同時表示ディスプレイが開示されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載のディスプレイは、レンチキュラレンズによる画像の振り分け機能を利用して、観察する方向毎に異なる平面画像を同時に同一条件で表示し、複数の異なる観察者に対してそれぞれ異なる方向から異なる平面画像を一台のディスプレイで同時に観察可能としている。

0013

上述の画像表示装置を実現するには、一般的には液晶表示装置が用いられる場合が多い。ここで、一般的な液晶表示装置の構成例を挙げる(特許文献2参照)。図30(1)は、特許文献2の断面構造を示す断面図である。また、図30(2)〜(3)は、図30(1)を元に想定される断面構造の例を示す断面図である。

0014

図30(1)より、透明基板(TFT(Thin Film Transistor)側)202、及び透明基板(共通電極側)203が対向している構成をとっている。透明基板(TFT側)202には、ゲート絶縁膜208、ドレインライン信号線)207、有機絶縁膜213、及び画素電極205が形成されている。また、透明基板(共通電極側)203には、カラーフィルタr、g、b、ブラックマトリクス211、及び共通電極210が形成されている。この構成の場合、ドレインライン207、及びブラックマトリクス211のそれぞれの幅は、ほぼ等しいが、図30(2)に示すとおり、ドレインライン207の幅が、ブラックマトリクス211の幅よりも広い場合も考えられる。また、図30(3)に示すとおり、ブラックマトリクス211の幅が、ドレインライン207よりも広い場合も考えられる。

0015

次に、立体視表示高画質化の公知技術として、特許文献3を挙げる。図31(1)は、特許文献3の断面構造を示す断面図、図31(2)は、特許文献3の画素構成を示す平面図をそれぞれ示す。

0016

図31(1)より、特許文献3の表示装置の断面構造は、表示パネル302にレンチキュラレンズ303が設置されており、表示パネル302は、TFT基板302aと、対向基板302bが、液晶305を挟んで重ね合わされた構成となっている。

0017

図31(2)より、特許文献3の画素は、データ線D(特許文献2のドレインライン(信号線)7と同等)がY軸に対して傾斜をもつことが特徴として挙げられる。レンチキュラレンズ303のような表示パネル302から出射された光の光路を振り分ける機能を持つ構成要素が存在する場合、観察者は、図31(2)の図面上のX軸方向に沿って画素の開口部の各部の明るさを観察することになる。仮に、画素の開口部の一部に極端に明るさが他と異なる部分がある場合、観察者はその明るさの違いを認識してしまうことになり、つまり劣化した表示を観察することとなる。ところが、図31(2)の画素の場合、Y軸に沿って引かれたB−B線のうち、光が透過する部分の長さh、及びA−A線のうち、光が透過する部分の長さh1、及びh2が、
h=h1+h2
なる関係を有する場合、観察者はX軸に沿って視点を移動しても明るさの違いが認識されないため、良好な表示状態立体表示画像を観察することが可能となる。

0018

しかしながら、前述の従来技術には、以下に示すような問題点がある。

0019

図32(1)〜(3)を参照しながら、従来技術の構成を立体画像表示装置に適用した場合における問題点について説明する。図32(1)〜(3)の上図は、透明基板の法線方向から見た、画素間のブラックマトリクス211とドレインライン207との重なり状態を示す平面図であり、図32(1)〜(3)の下図は、画素上の各位置の明るさ(光量)を示す図である。図30(1)における透明基板(TFT側)202、及び透明基板(共通電極側)203は、図示されていないスペーサを介在させた状態で貼り合わせを行っている。このとき、機械精度等によって貼り合わせずれが発生してしまう。

0020

図32(1)より、遮光部材として機能するドレインライン207、及びブラックマトリクス211のそれぞれの幅がほぼ等しい場合において、貼り合わせずれが発生した場合について説明する。ここでは、透明基板(TFT側)202の位置を固定した状態において、透明基板(対向電極側)203が、図面の右方向に移動したものとする。h、及びh1〜h3は、それぞれ開口部の高さ(以下、開口高さと称す)を示す。Wb1、及びWb2は、画素間の光が透過しない遮光部の幅の長さ(以下、遮光幅と称す)を示す。d1、及びd2は、遮光部の角度をθとした場合におけるWb1、及びWb2の開口部の高さ方向成分であり、
d1=Wb1/sinθ
d2=Wb2/sinθ
で表される。

0021

ここで、貼り合わせずれが発生していない場合(左図)、開口高さの関係は、
h=h1+h2
なる関係を有する。従って、横軸に画素上の位置、縦軸に明るさをとった場合、明るさはLで概ね一定となる。一方、貼り合わせずれが発生した場合(右図)、ブラックマトリクス211が右方向にずれることにより、ドレインライン207の端部が露出するため、遮光幅は、Wb1からWb2(>Wb1)に拡大する。これにより、d1もd2(>d1)に拡大する。一方、開口高さh2は、貼り合わせずれにより、d1からd2に拡大したため、h3(<h2)に減少する。従って、開口高さの減少に依存した明るさの減少分をlとした場合、遮光部付近の明るさは、lだけ暗くなる。つまり、図32(1)の構成において、貼り合わせずれが発生した場合、画素上の位置により暗くなる部分が発現するため、画質が悪化する。

0022

図32(2)より、ブラックマトリクス211の幅が、ドレインライン207の幅よりも広い構成において、貼り合わせずれが発生した場合について説明する。図32(1)と同様、透明基板(TFT側)202の位置を固定した状態において、透明基板(対向電極側)203が図面右方向に移動したものとする。h、及びh1〜h2は、それぞれ開口高さを、Wbは遮光幅を示す。dは、遮光部の角度をθとした場合におけるWbの開口高さであり、
d=Wb/sinθ
で表される。

0023

ここで、貼り合わせずれが発生していない場合(左図)、開口高さの関係は、
h=h1+h2
なる関係を有する。従って、横軸に画素上の位置、縦軸に明るさをとった場合、明るさはLで概ね一定となる。一方、貼り合わせずれが発生した場合(右図)、ブラックマトリクス211が右方向にずれるものの、ブラックマトリクス211よりもドレインライン207の方が細いため、図32(1)のようにドレインライン207が露出することなくブラックマトリクス211に隠れている状態のため、遮光幅Wbは不変である。従ってdも不変であるため、貼り合わせずれによって、
h=h1+h2
なる関係が崩れることはない。従って、貼り合わせずれが発生しても画質が悪化することはない。

0024

しかしながら、図32(2)に示した構成ではブラックマトリクス211の幅を、ドレインライン207の幅よりも広くする必要があるため、遮光幅が広くなってしまう。ここで、遮光幅が広い場合の課題について図33を用いて説明する。図33に示すとおり、仮に遮光幅がWb1からWb2(Wb1<Wb2)に増大したとする。ここで、左右の画素の開口高さを等しくするには、隣り合う画素同士のY軸方向のずれ量を、e1から、e2(e1<e2)まで拡大する必要がある。つまり同じ解像度画素間距離が等しい場合)において遮光幅が広くなった場合、開口高さはh1からh2(h1>h2)へ減少することになるため、開口部が狭くなるという別の課題が発生する。

0025

図32(3)より、ドレインライン207の幅が、ブラックマトリクス211の幅よりも広い構成において、貼り合わせずれが発生した場合について説明する。図32(1)と同様、透明基板(TFT側)202の位置を固定した状態において、透明基板(対向電極側)203が図面右方向に移動したものとする。h、及びh1〜h2は、それぞれ開口高さを、Wbは遮光幅を示す。dは、遮光部の角度をθとした場合におけるWbの開口高さであり、
d=Wb/sinθ
で表される。

0026

ここで、貼り合わせずれが発生していない場合(左図)、開口高さの関係は、
h=h1+h2
なる関係を有する。従って、横軸に画素上の位置、縦軸に明るさをとった場合、明るさはLで概ね一定となる。一方、貼り合わせずれが発生した場合(右図)、ブラックマトリクス211が右方向にずれるものの、ドレインライン207よりもブラックマトリクス211の方が細いため、ブラックマトリクス211の位置に依らず遮光幅Wbは、ドレインライン107によって規定されるので不変である。従ってdも不変であるため、貼り合わせずれによって
h=h1+h2
なる関係が崩れることはない。従って、貼り合わせずれが発生しても画質が悪化することはない。

0027

しかしながら、図32(3)に示した構成では、ドレインライン207の幅を、ブラックマトリクス211の幅よりも広くする必要があるため、遮光幅が広くなってしまう。つまり、図32(2)の場合と同様、開口部が狭くなるという別の課題が発生する。

0028

また、上記では、ドレインライン207及びブラックマトリクス211によって遮光部が形成される場合について説明したが、双方の透明基板に形成される任意の遮光部材によって遮光部が形成される場合において、上記課題が同様に発生する。

0029

このように、一般的な液晶表示装置を立体視表示が可能な表示装置に応用する際には、貼り合わせずれによって、画素位置の明るさの違いによる画質悪化といった課題が発生し、また、一方の遮光幅を広くすると、遮光部の増大による表示部開口率の低下といった課題が発生する。

0030

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、第1視点用画素と第2視点用画素とを含む単位画素が第1の方向及び第2の方向にそれぞれ複数配列された構成において、第1の基板及び第2の基板の貼り合わせずれに起因する表示品質の劣化を防止することができる画像表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0031

上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置は、第1視点用の画像を表示する第1視点用画素、及び第2視点用の画像を表示する第2視点用画素を少なくとも含む表示単位が、第1の方向、及び前記第1の方向と直交する第2の方向にそれぞれ複数配列され、画素が第1の基板、及び第2の基板との間に挟持されてなる光学素子によって構成され、画素に入射された光が、前記第1の基板上の第1の開口部を通過し、光学素子を通過して、前記第2の基板上の第2の開口部より出射され、かつ、第2の基板に設置された光路振り分け手段によって、異なる方向に振り分けられるものであり、第1の基板と第2の基板とが、ずれがなく貼り合わせられた状態において、第1視点用画素と第2視点用画素との間に介在する遮光領域の第1の方向における一方の端部が、第1の開口部によって規定され、もう一方の端部が、前記第2の開口部で規定されている(図7(1)他)。

0032

また、本発明の画像表示装置は、第1の基板と第2の基板とが、ずれがなく貼り合わせられた状態において、第1視点用画素の開口部、あるいは第2視点用画素の開口部の第1の方向に沿った少なくとも二つの端部が共に、第1の開口部、あるいは第2の開口部で規定されている(図7(1)他)。

0033

また、本発明の画像表示装置は、遮光領域の第1視点用画素側の端部が、第1の開口部によって規定され、第2視点用画素側の端部が、第2の開口部で規定されていて、かつ、第2の方向に隣接する表示単位では、遮光領域の第1視点用画素側の端部が、第2の開口部によって規定され、第2視点用画素側の端部が、第1の開口部で規定されている(図7(1)他)。

0034

また、本発明の画像表示装置は、第1視点用画素、あるいは第2視点用画素の開口部の第1の方向に沿った少なくとも二つの端部のうち、一方の端部が、第1の開口部によって規定され、もう一方の端部が第2の開口部で規定されていて、かつ、第1の方向に隣接する第2視点用画素、あるいは第1視点用画素の第1の方向に沿った少なくとも二つの端部のうち、一方の端部が第2の開口部によって規定され、もう一方の端部が前記第1の開口部で規定されている(図7(1)他)。

0035

また、本発明の画像表示装置は、遮光領域の第1視点用画素側の端部が、第1の開口部によって規定され、第2視点用画素側の端部が、第2の開口部で規定されていて、かつ、第1の方向、及び第2の方向に隣接する表示単位では、遮光領域の第1視点用画素側の端部が、第2の開口部によって規定され、第2視点用画素側の端部が、第1の開口部で規定されている(図7(1)他)。

0036

また、本発明の画像表示装置は、第1の方向における第1視点用画素、及び第2視点用画素の境界が、第2の方向に対し、角度θ(θは90°以下)で傾いており、境界の第2の方向成分の長さがd1であって、第1視点用画素、あるいは第2視点用画素の開口部の第2の方向成分の長さがhである場合、第1視点用画素、あるいは第2視点用画素の開口部の、境界と接する辺の両端の角度のうち、一方が、π/2+θで表され、もう一方が、(π/2−θ)+tan−1(d1/((h−d1)×tanθ1))で表され、かつ概ね60°から120°の範囲のいずれかの角度である(図18)。

0037

また、本発明の画像表示装置は、光路振り分け手段が、シリンドリカルレンズで構成されていることを特徴としている(図4他)。

0038

また、本発明の画像表示装置は、光路振り分け手段が、パララックスバリアで構成されていることを特徴としている(図16他)。

発明の効果

0039

本発明によれば、第1の基板、及び第2の基板、製造上の精度により貼り合わせずれが生じた場合において、貼り合わせずれによる開口部形状の変化から生じる明るさの変化があったとしても、隣接した単位画素同士で合成した明るさの分布が、貼り合わせずれが発生していない理想状態と変わらないため、貼り合わせずれによる表示品質の劣化を防止した画像表示装置を実現することが可能となる。

0040

また、第1視点用画素、及び第2視点用画素の境界となる遮光領域が、第1の基板上の遮光部材(例えば、第2の制御配線)の端部、及び第2の基板上の遮光部材(例えば、ブラックマトリクス)の端部でそれぞれ規定されるため、遮光幅を広くする必要がなくなり、高開口率の画素を有する画像表示装置を実現することが可能となる。

0041

また、光路振り分け手段を、パララックスバリアで構成した場合には、安価な画像表示装置を実現することが可能となる。

0042

また、多視点立体表示用画像にも対応できる立体表示装置を実現することが可能となる。

図面の簡単な説明

0043

本発明の実施例1に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
本発明の実施例1に係る表示装置の断面図である。
本発明の実施例1における第1の基板の構成を示す平面図である。
本発明の実施例1における光路振り分け手段の構成を示す斜視図である。
本発明の実施例1における単位画素の構成を示す平面図である。
本発明の実施例1における単位画素の電気回路図である。
本発明の実施例1における単位画素の構成を示す詳細図である。
本発明の実施例1における単位画素の構成を示す詳細図である。
本発明の実施例1における単位画素の構成を示す詳細図である。
本発明の実施例1における表示装置と観察者の光学モデル図である。
本発明の実施例1における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフである。
本発明の実施例1における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフである。
本発明の実施例1における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフである。
本発明の実施例2における第1の基板の構成を示す平面図である。
本発明の実施例2における単位画素の構成を示す平面図である。
本発明の実施例2における単位画素の電気回路図である。
本発明の実施例2における単位画素の構成を示す詳細図である。
本発明の実施例2における単位画素の構成を示す詳細図である。
本発明の実施例2における単位画素の構成を示す詳細図である。
本発明の実施例2の駆動を示すタイミングチャートである。
本発明の実施例2における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフである。
本発明の実施例2における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフである。
本発明の実施例2における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフである。
本発明の実施例3における単位画素の構成を示す平面図である。
本発明の実施例3における単位画素の電気回路図である。
本発明の実施例3における単位画素の開口部の構成を示す平面図である。
本発明の実施例3における単位画素の構成を示す詳細図である。
本発明の実施例3における単位画素の構成を示す詳細図である。
本発明の実施例3における単位画素の構成を示す詳細図である。
本発明の実施例3の動作を示すタイミングチャートである。
本発明の実施例3における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフである。
本発明の実施例3における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフである。
本発明の実施例3における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフである。
本発明の実施例4における光路振り分け手段の構成を示す斜視図である。
本発明の実施例4における表示装置と観察者の光学モデル図である。
本発明の実施例5における第1の基板の構成を示す平面図である。
本発明の実施例4における表示装置と観察者の光学モデル図である。
本発明の実施例4における表示装置と観察者の光学モデル図である。
従来のパララックスバリア方式による立体画像表示方法を示す光学モデル図である。
従来のレンチキュラレンズを示す斜視図である。
従来のレンチキュラレンズ方式による立体表示方法を示す光学モデル図である。
従来のレンチキュラレンズ方式の立体表示装置を示す斜視図である。
特許文献2の断面構造を示す断面図である。
特許文献2を元に想定される断面構造の例を示す断面図である。
特許文献2を元に想定される断面構造の例を示す断面図である。
特許文献3の断面構造を示す断面図である。
特許文献3の画素構成を示す平面図である。
従来構成の問題点の説明図である。
従来構成の問題点の説明図である。
従来構成の問題点の説明図である。
遮光幅が広い場合の課題についての説明図である。

発明を実施するための最良の形態

0044

背景技術で示したように、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式などの眼鏡なし方式を採用した立体画像表示装置が提案されている。液晶表示装置を用いた立体画像表示装置では、第1の基板(TFT側基板)に形成した遮光部材(例えば、配線等)と第2の基板(共通電極側基板)に形成した遮光部材(例えば、ブラックマトリクス)とで各画素の開口部が形成されるが、第1の基板及び第2の基板の製造上の貼り合わせずれが発生した場合、画素位置の明るさの違いによる画質悪化が発生し、また、一方の遮光幅を広くすると、遮光部の増大による表示部開口率の低下が発生する。

0045

そこで、本発明の一実施の形態では、第1視点用の画像を表示する第1視点用画素、及び第2視点用の画像を表示する第2視点用画素を少なくとも含む表示単位が、第1の方向、及び第1の方向と直交する第2の方向にそれぞれ複数配列される構成において、第1の基板と第2の基板とが、ずれがなく貼り合わせられた状態において、第1視点用画素と第2視点用画素との間に介在する遮光領域の第1の方向における一方の端部が、第1の開口部によって規定され、もう一方の端部が、第2の開口部で規定されるようにする。さらに、第2の方向に隣接する表示単位では、遮光領域の第1視点用画素側の端部が、第2の開口部によって規定され、第2視点用画素側の端部が、第1の開口部で規定されるようにする。

0046

言い換えると、第1の基板と第2の基板とが、ずれがなく貼り合わせられた状態において、第1視点用画素、あるいは第2視点用画素の開口部の第1の方向に沿った少なくとも二つの端部が共に、第1の開口部、あるいは第2の開口部で規定されるようにする。さらに、第1の方向に隣接する前記第2視点用画素、あるいは前記第1視点用画素の前記第1の方向に沿った少なくとも二つの端部のうち、一方の端部が前記第2の開口部によって規定され、もう一方の端部が前記第1の開口部で規定されるようにする。

0047

上記構成では、第1の基板、及び第2の基板の貼り合わせずれが発生した場合、ある画素間の遮光領域は、その面積が小さくなることによって、より明るくなり、かつ、隣接する画素における画素間の遮光領域は、その面積が大きくなることによって、暗くなるが、合成された明るさは、貼り合わせずれが発生していない場合と概ね変わらないため、モアレの悪化を抑制することが可能となる。

0048

上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例1に係る画像表示装置について、図1乃至図9を参照して説明する。図1は、本発明の実施例1の表示装置の構成を示す斜視図、図2は、実施例1の表示装置の断面図、図3は、実施例1における第1の基板の構成を示す平面図、図4は、実施例1における光路振り分け手段の構成を示す斜視図、図5は、実施例1における単位画素の構成を示す平面図、図6は、実施例1における単位画素の電気回路図、図7(1)〜(3)は、実施例1における単位画素の構成を示す詳細図をそれぞれ示している。図8は、実施例1における表示装置と観察者の光学モデル図、図9(1)〜(3)は、実施例1における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフをそれぞれ示している。

0049

まず、本発明の実施例1に係る画像表示装置の構成について、図面を参照しながら具体的に説明する。

0050

図1より、本発明の実施例1の画像表示装置は、第1の基板1、第2の基板2、光路振り分け手段3、保持手段4、液晶層5、外部機器接続用ケーブル6、第1の制御配線7、及び第2の制御配線8で概ね構成されている。

0051

図2は、図1上のA−A’の断面図であり、第1の基板1と第2の基板2との間に保持手段4が介在することにより、第1の基板1と第2の基板2との間にギャップが設けられている。このギャップにおいて、保持手段4の間に、光学素子としての液晶層5が設置されている。

0052

図3より、第1の基板1は、外部機器接続用端子列13、第1の制御配線7(ゲートライン)、第2の制御配線8(ドレインライン)、画素アレイ12で概ね構成されている。外部機器接続用端子列13は、外部機器接続用ケーブル6と、第1の制御配線7、第2の制御配線8、及び図示されていないそれ以外の配線とを電気的に接続させるための端子である。第1の制御配線7、及び第2の制御配線8は、図示されていない外部接続機器より出力された制御信号を、それぞれ画素アレイ12へ転送するための配線である。画素アレイ12は、第1視点用の画像を表示する画素(以下、第1視点用画素15と称す)と第2視点用の画像を表示する画素(以下、第2視点用画素16と称す)とで構成された表示単位(以下、単位画素14と称す)が、第1の方向17(ゲートラインの延在方向)、及び第2の方向18(ゲートラインの延在方向に直交する方向)にそれぞれ配設されている。ここでは一例として、単位画素14が、第1の方向17に4個、第2の方向18に4個配設された一構成例を示している。

0053

第1の基板1の液晶層5側の面には、画素アレイ12が設置されており、画素アレイ12内を通過する形で、第1の制御配線7、及び第2の制御配線8がそれぞれ設置されている。

0054

第2の基板2の液晶層5側の面には、カラーフィルタ9、ブラックマトリクス10、及び共通電極11が設置されている。カラーフィルタ9は、液晶層5を通過した光を、任意のスペクトル領域のみに限定して透過させる機能を有し、第2の方向18に沿って異なる色が配列されている。色の構成としては、赤、青、及び緑の原色が好ましい。ブラックマトリクス10は、隣接するカラーフィルタ9同士の混色防止、あるいは図示されていない外部光源からの光漏れ防止の機能を有する。共通電極11は、液晶層5に電気信号印加する際に利用されるものであり、図示されていない外部光源から出力された光を透過する必要があることから、高透過率と良電気伝導性を兼ね備えた材料で形成されていることが望ましい。

0055

第2の基板2の液晶層5と反対側の面には、光路振り分け手段3が設置されている。

0056

図4より、光路振り分け手段3は、第2の方向18に延伸しているシリンドリカルレンズ19が、第1の方向17に沿って配列されている。

0057

図5より、第1視点用画素15、あるいは第2視点用画素16は、第1の制御配線7、第2の制御配線8、蓄積容量線21、画素電極用コンタクトホール22、画素電極23、蓄積容量24、及び制御素子25で概ね構成されている。第1の制御配線7は、制御素子25を活性化状態、あるいは非活性化状態遷移させるための制御信号を転送するための配線である。第2の制御配線8は、液晶層5に印加するための映像信号を転送するための配線である。蓄積容量24は、蓄積容量線21と、制御素子25に電気的に接続された電極とを絶縁膜を介して対向させることにより、映像信号の電位を一定期間保持させる機能を有する。画素電極用コンタクトホール22は、制御素子25と、画素電極23とを電気的に接続させるために設置されている。画素電極23は、入力された映像信号の電位と、共通電極11の電位との電位差を、液晶層5に供給するために設置されており、共通電極11と同様、高透過率と良電気伝導性を兼ね備えた材料で形成されていることが望ましい。

0058

図6は、図5の構成を電気回路のシンボル表記したものである。つまり、制御素子25a、及び25bは、それぞれ一つのトランジスタで表記している。蓄積容量24a、及び24bは、一つのコンデンサで表記している。画素電極23は、図示されていない共通電極11と対をなすことにより、コンデンサを形成するものであるが、共通電極11は固定電位であるため、ここでは便宜上、電位変動のある画素電極23のみを表記している。第1の制御配線7a、及び7bには、制御素子25a、及び25bのゲートがそれぞれ接続されている。また、第2の制御配線8には、制御素子25a、及び25bのソースドレイン)が接続されている。

0059

図7(1)は、第1基板1、及び第2の基板2が、ずれが全くなく貼り合わされた理想状態における単位画素14の平面図を示している。図面上のブラックマトリクス10は、第2の基板2の光路振り分け手段3が実装されている面から見た形状を示している。

0060

ここで、開口部とは、図示されていない外部光源からの光が、第1の基板1、及び第2の基板2にそれぞれ形成されている何らかの設置物(例えば、第1の基板1上の第1の制御配線7、第2の制御配線8、及び蓄積容量24、あるいは第2の基板2上のブラックマトリクス10等)に遮られる事なく、光路振り分け手段3へ出射される領域と定義する。

0061

一方、遮光部とは、開口部とは逆に、図示されていない外部光源からの光が、第1の基板1、及び第2の基板2にそれぞれ形成されている何らかの設置物に遮られることにより、光路振り分け手段3へ出射されることがない領域と定義する。

0062

第1視点用画素15と第2視点用画素16との間において、第1視点用画素15側(図7(1)の[1])は、第2の制御配線8の端部により、開口部、及び遮光部との境界が規定されている。一方、第2視点画素16側(図7(1)の[2])の開口端は、ブラックマトリクス10の端部により規定されている。

0063

同様に、図7(1)の[3]は、ブラックマトリクス10の端部により規定され、図7(1)の[4]は、第2の制御配線8の端部により規定される。図7(1)の[5]は、ブラックマトリクス10の端部により規定され、図7(1)の[6]は、第2の制御配線8の端部により規定される。図7(1)の[7]は、第2の制御配線8の端部により規定され、図7(1)の[8]は、ブラックマトリクス10の端部により規定される。

0064

このように、第2の制御配線8付近の開口部と遮光部の境界は、第2の制御配線8の端部、あるいはブラックマトリクス10の端部により規定され、片側が第2の制御配線8の端部の場合、もう一方がブラックマトリクス10の端部という関係を保ち、かつ、隣り合った単位画素14の第1視点用画素15又は第2視点用画素16との間の関係は、第2の制御配線8の端部と、ブラックマトリクス10の端部が入れ替わった関係を有する。

0065

光路振り分け手段3を構成するシリンドリカルレンズ19は、図7(1)に示すように一列の単位画素14の列につき、一個のシリンドリカルレンズ19が設置されている。この構成をとることにより、第1視点用画素15、あるいは第2視点用画素16から出射された光が、シリンドリカルレンズ19を経由してそれぞれ異なる方向に振り分けられることが可能となる。

0066

図7(2)は、第1の基板1を固定して、第2の基板2が、第1の方向17に沿って右側に長さX分だけずれて貼り合わされた場合の単位画素14の平面図を示している。

0067

図7(2)の[1]、及び[2]の部分は、ブラックマトリクス10の右側の端部([2])が長さX分だけ右の位置に存在するため、遮光部が大きくなり、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。図7(2)の[3]、及び[4]の部分は、ブラックマトリクス10の左側の端部([3])が長さX分だけ右の位置に存在するため、遮光部は小さくなり、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。図7(2)の[5]、及び[6]の部分は、ブラックマトリクス10の左側の端部([5])が長さX分だけ右の位置に存在するため、遮光部が小さくなり、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。図7(2)の[7]、及び[8]の部分は、ブラックマトリクス10の右側の端部([8])が長さX分だけ右の位置に存在するため、遮光部が大きくなり、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。

0068

図7(3)は、第1の基板1を固定して、第2の基板2が、第1の方向17に沿って左側に長さX分だけずれて貼り合わされた場合の単位画素14の平面図を示している。

0069

図7(3)の[1]、及び[2]の部分は、ブラックマトリクス10の右側の端部([2])が長さX分だけ左の位置に存在するため、遮光部が小さくなり、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。図7(3)の[3]、及び[4]は、ブラックマトリクス10の左側の端部([3])が長さX分だけ左の位置に存在するため、遮光部は大きくなり、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。図7(3)の[5]、及び[6]の部分は、ブラックマトリクス10の左側の端部([5])が長さX分だけ左の位置に存在するため、遮光部が大きくなり、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。図7(3)の[7]、及び[8]の部分は、ブラックマトリクス10の右側の端部([8])が長さX分だけ左の位置に存在するため、遮光部が小さくなり、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。

0070

次に、本発明の実施例1の動作について図面を参照しながら具体的に説明する。

0071

まず、図5の構成例の駆動方法について、図6を参照しながら説明する。

0072

第1の制御配線7aが、制御素子25aを活性化状態とする電位(Vgon)に遷移したとき、制御素子25aは活性化状態となり、第2の制御配線8より、映像信号をそれぞれ画素電極23、及び蓄積容量24aに供給する。次に第1の制御配線7aが、Vgoffに遷移すると、制御素子25aは共に非活性化状態に遷移する。

0073

このように、画素電極23に映像信号電圧が印加されることより、画素電極23と共通電極11に挟まれた液晶層5が映像信号電圧に応じた透過率に制御され、図示されていない外部光源の光を調節することが可能となる。

0074

次に、図8を用いて画素アレイ12から出射された光線が、光学振り分け手段3を経由して観察者の眼にどのように入力されるかについて説明する。

0075

第1視点用画素15の開口部26aから出射された光は、光学振り分け手段3を構成するシリンドリカルレンズ19を通過することにより、表示領域30aとして出射される。また、第2視点用画素16の開口部26bから出射された光についても、シリンドリカルレンズ19を通過することにより、表示領域30bとして出射される。このとき、観察者が、表示領域30aに左眼28を位置させ、かつ、表示領域30bに右眼29を位置させることにより、左眼28に第1視点用の画像が入力されると共に、右眼29に第2視点用の画像が入力される。ここで、第1視点用の画像、及び第2視点用の画像が立体画像を構成する視差画像であり、第1視点用の画像が、左眼28に出射された画像であり、第2視点用の画像が、右眼29に出射された画像である場合には、観察者は立体画像として認識することが可能となる。一方、画素アレイ12上の遮光部27a、27b、27cに起因する非表示領域31a、31b、31cが発生する。

0076

図9(1)〜(3)を用いて、第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の観察位置における明るさの分布について説明する。

0077

図9(1)は、グラフ(a):図7(1)の第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の上半分の画素について、グラフ(b):第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の下半分の画素について、グラフ(c):グラフ(a)とグラフ(b)の合成について、それぞれ横軸が観察位置、縦軸が明るさの分布を示している。

0078

グラフ(a)、及びグラフ(b)は、共にどの観察位置においても概ね一定の明るさLを維持する分布をとっているため、同じグラフ上で重なっている。したがって、グラフ(c)も同様に、グラフ(a)、及びグラフ(b)と重なっている。

0079

次に、図9(2)は、グラフ(a):図7(2)の第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の上半分の画素について、グラフ(b):第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の下半分の画素について、グラフ(c):グラフ(a)とグラフ(b)の合成について、それぞれ横軸が観察位置、縦軸が明るさの分布を示している。

0080

図7(2)は、第1の基板1に対し第2の基板2が第1の方向17に沿って右方向にずれた場合であるため、第2の基板2上のブラックマトリクス10の端部は、図面の右方向へ移動している。このため、第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の上側の画素については、図中の[1]の分だけ、開口部26bが狭くなる(遮光部27が広くなる)。その結果、グラフ(a)に示すとおり、明るさはlの分だけ暗くなっている。また、第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の下側の画素については、第2の基板2上のブラックマトリクス10が、図面の右方向へ移動するため、図中の[5]の分だけ開口部26aが広くなる。その結果、グラフ(b)に示すとおり、明るさはlの分だけ明るくなっている。したがって、上下の単位画素14間が補完関係にあるため、グラフ(c)は、図9(1)と同様に明るさLで概ね一定である。

0081

次に、図9(3)は、グラフ(a):図7(3)の第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の上側の画素について、グラフ(b):第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の下側の画素について、グラフ(c):グラフ(a)とグラフ(b)の合成について、それぞれ横軸が観察位置、縦軸が明るさの分布を示している。

0082

図7(3)は、第1の基板1に対し第2の基板2が第1の方向17に沿って左方向にずれた場合であるため、第2の基板2上のブラックマトリクス10の端部は、図面の左方向へ移動している。このため、第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の上側の画素については、図中の[2]の分だけ、開口部26bが広くなる(遮光部27が狭くなる)。その結果、グラフ(a)に示すとおり、明るさはlの分だけ明るくなっている。また、第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の下側の画素については、第2の基板2上のブラックマトリクス10が、図面の左方向へ移動するため、図中の[6]の分だけ、開口部26bが狭くなる。その結果、グラフ(b)に示すとおり、明るさはlの分だけ暗くなっている。したがって、上下の単位画素14間が補完関係にあるため、グラフ(c)は、図9(1)と同様に明るさLで概ね一定である。

0083

つまり、本実施例の画素は、第2の基板2がずれて実装された場合において、つまり貼り合わせずれが発生した場合、ずれがない理想状態と同様に明るさを概ね一定にすることが可能となり、明るさの変動による画質劣化を防止することが可能となる。

0084

以上説明したように、本発明の実施例1によれば、第1の基板1、及び第2の基板2の製造上の精度により貼り合わせずれが生じた場合において、貼り合わせずれによる開口部形状の変化から生じる明るさの変化があったとしても、隣接した単位画素14同士の開口部の明るさの分布が、貼り合わせずれが発生していない理想状態と変わらないため、貼り合わせずれによる表示品質の劣化を防止した画像表示装置を実現することが可能となる。

0085

また、遮光幅が、第1の基板1上の第2の制御配線8の端部、及び第2の基板2上のブラックマトリクス10の端部でそれぞれ規定されることにより、遮光幅を広くする必要がないため、高開口率の画素を有する画像表示装置を実現することが可能となる。

0086

次に、本発明の実施例2に係る画像表示装置について、図10乃至図15を参照して説明する。図10は、本発明の実施例2における第1の基板の構成を示す平面図、図11は、実施例2における単位画素の構成を示す平面図、図12は、実施例2における単位画素の電気回路図、図13(1)〜(3)は、実施例2における単位画素の構成を示す詳細図をそれぞれ示している。図14は、実施例2の駆動を示すタイミングチャート、図15(1)〜(3)は、実施例2における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフをそれぞれ示している。なお、本実施例における表示装置の構成、断面図、及び光路振分手段の構成は実施例1と相違ないため、それぞれ図1図2、及び図4が適用される。

0087

まず、本発明の実施例2の構成について図面を参照しながら具体的に説明する。

0088

図10より、第1の基板1は、外部機器接続用端子列13、第1の制御配線7、第2の制御配線8、画素アレイ12で概ね構成されている。外部機器接続用端子列13は、外部機器接続用ケーブル6と、第1の制御配線7、第2の制御配線8、及び図示されていないそれ以外の配線とを電気的に接続させるための端子である。第1の制御配線7、及び第2の制御配線8は、図示されていない外部接続機器より出力された制御信号を、それぞれ画素アレイ12へ転送するための配線である。画素アレイ12は、単位画素14が、第1の方向17、及び第2の方向18にそれぞれ配設されている。ここでは一例として、単位画素14が、第1の方向17に4個、第2の方向18に5個配設された一構成例を示している。単位画素14は、第1視点用画素15、及び第2視点用画素16で構成されている。

0089

第1の基板1の液晶層5側の面には、画素アレイ12が設置されており、画素アレイ12内を通過する形で、第1の制御配線7、及び第2の制御配線8がそれぞれ設置されている。

0090

第2の基板2の液晶層5側の面には、カラーフィルタ9、ブラックマトリクス10、及び共通電極11が設置されている。カラーフィルタ9は、液晶層5を通過した光を、任意のスペクトル領域のみ限定して透過させる機能を有する。ブラックマトリクス10は、隣接するカラーフィルタ9同士の混色防止、あるいは図示されていない外部光源からの光漏れ防止の機能を有する。共通電極11は、液晶層5に電気信号を印加する際に利用されるものであり、図示されていない外部光源から出力された光を透過する必要があることから、高透過率と良電気伝導性を兼ね備えた材料で形成されていることが望ましい。

0091

第2の基板2の液晶層5と反対側の面には、光路振り分け手段3が設置されている。

0092

図11より、第1視点用画素15、あるいは第2視点用画素16は、第1の制御配線7、第2の制御配線8、蓄積容量線21、画素電極用コンタクトホール22、画素電極23、蓄積容量24、及び制御素子25で概ね構成されている。第1の制御配線7は、制御素子25を活性化状態、あるいは非活性化状態に遷移させるための制御信号を転送するための配線である。第2の制御配線8は、液晶層5に印加するための映像信号を転送するための配線である。蓄積容量24は、蓄積容量線21と、制御素子25に電気的に接続された電極とを絶縁膜を介して対向させることにより、映像信号の電位を一定期間保持させる機能を有する。画素電極用コンタクトホール22は、制御素子25と、画素電極23とを電気的に接続させるために設置されている。画素電極23は、入力された映像信号の電位と、共通電極11の電位との電位差を、液晶層5に供給するために設置されており、共通電極11と同様、高透過率と良電気伝導性を兼ね備えた材料で形成されていることが望ましい。

0093

図12は、図11の構成を電気回路のシンボルで表記したものである。つまり、制御素子25a、及び25bは、それぞれ一つのトランジスタで表記している。蓄積容量24a、及び24bは一つのコンデンサで表記している。画素電極23a、及び23bは、図示されていない共通電極11と対をなすことにより、コンデンサを形成するものであるが、共通電極11は固定電位であるため、ここでは便宜上、電位変動のある画素電極23a、及び23bのみを表記している。第1の制御配線7aには、制御素子25aのゲートが接続されている。第1の制御配線7bには、制御素子25bのゲートが接続されている。また、第2の制御配線8には、制御素子25cのソース(ドレイン)が接続されている。第2の制御配線8bには、制御素子25a、及び25bのソース(ドレイン)が接続されている。

0094

図13(1)は、第1基板1、及び第2の基板2が、ずれが全くなく貼り合わされた理想状態における、単位画素14が6個分第2の方向18に並べられた平面図(左図)、及び、任意の単位画素14を抜き出した図面(右図)をそれぞれ示している。図中の15b1、及び15b2は、それぞれ第1視点用画素15のうち、青色のカラーフィルタ9が設置された画素である。また、16b1、及び16b2は、それぞれ第2視点用画素16のうち、青色のカラーフィルタ9が設置された画素である。同様に、15r1、15r2、16r1、及び16r2は、赤色のカラーフィルタ9が設置された第1視点用画素15、及び第2視点用画素である。さらに、15g1、15g2、16g1、及び16g2は、緑色のカラーフィルタ9が設置された第1視点用画素15、及び第2視点用画素である。図13(1)では、一例として、15r1、16r1、15r2、及び16r2の画素構成を示している。図中のブラックマトリクス10は、第2の基板2の光路振り分け手段3が実装されている面から見た形状を示している。

0095

第1視点用画素15r1と第2視点用画素16r1との間において、第1視点用画素15r1側(図13(1)の[1])は、第2の制御配線8の端部により、開口部、及び遮光部との境界が規定されている。一方、第2視点画素16r1側(図13(1)の[2])の開口端は、ブラックマトリクス10の端部により規定されている。

0096

同様に、図13(1)の[3]は、ブラックマトリクス10の端部により規定され、図13(1)の[4]は、第2の制御配線8の端部により規定される。図13(1)の[5]は、ブラックマトリクス10の端部により規定され、図13(1)の[6]は、第2の制御配線8の端部により規定される。図13(1)の[7]は、第2の制御配線8の端部により規定され、図13(1)の[8]は、ブラックマトリクス10の端部により規定される。

0097

このように、第2の制御配線8付近の開口部と遮光部の境界は、第2の制御配線8の端部、あるいはブラックマトリクス10の端部により規定され、片側が第2の制御配線8の端部の場合、もう一方がブラックマトリクス10の端部という関係を保ち、かつ、隣り合った単位画素14間の関係は、第2の制御配線8の端部と、ブラックマトリクス10の端部が入れ替わった関係を有する。

0098

光路振り分け手段3を構成するシリンドリカルレンズ19は、図13(1)に示すように一列の単位画素14の列につき、一個のシリンドリカルレンズ19が設置されている。この構成をとることにより、第1視点用画素15r1、15r2、あるいは第2視点用画素16r1、16r2から出射された光が、シリンドリカルレンズ19を経由してそれぞれ異なる方向に振り分けられることが可能となる。

0099

図13(2)は、図13(1)において、第1の基板1を固定して、第2の基板2が、第1の方向17に沿って右側に長さX分だけずれて製造された場合の単位画素14の平面図を示している。

0100

図13(2)の[1]、及び[2]の部分は、ブラックマトリクス10の右側の端部([2])が長さX分だけ右の位置に存在するため、遮光部が大きくなり、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。図13(2)の[3]、及び[4]の部分は、ブラックマトリクス10の左側の端部([3])が長さX分だけ右の位置に存在するため、遮光部は小さくなり、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。図13(2)の[5]、及び[6]の部分は、ブラックマトリクス10の左側の端部([5])が長さX分だけ右の位置に存在するため、遮光部が小さくなり、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。図13(2)の[7]、及び[8]の部分は、ブラックマトリクス10の右側の端部([8])が長さX分だけ右の位置に存在するため、遮光部が大きくなり、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。

0101

図13(3)は、図13(1)において、第1の基板1を固定して、第2の基板2が、第1の方向17に沿って左側に長さX分だけずれて製造された場合の単位画素14の平面図を示している。

0102

図13(3)の[1]、及び[2]の部分は、ブラックマトリクス10の右側の端部([2])が長さX分だけ左の位置に存在するため、遮光部が小さくなり、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。図13(3)の[3]、及び[4]は、ブラックマトリクス10の左側の端部([3])が長さX分だけ左の位置に存在するため、遮光部は大きくなり、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。図13(3)の[5]、及び[6]の部分は、ブラックマトリクス10の左側の端部([5])が長さX分だけ左の位置に存在するため、遮光部が大きくなり、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。図13(3)の[7]、及び[8]の部分は、ブラックマトリクス10の右側の端部([8])が長さX分だけ左の位置に存在するため、遮光部が小さくなり、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。

0103

次に、本発明の実施例2の動作について図面を参照しながら具体的に説明する。

0104

まず、図11の構成例の駆動方法について、図12、及び図14を参照しながら説明する。

0105

時間(t1)において、第2の制御配線8は、第1の制御配線7aがゲート接続されている制御素子25aに供給するための映像信号電圧(Vd1)に遷移する。このとき、第1の制御配線7a、及び7bは、共に制御素子25を非活性化状態とする電位(Vgoff)である。

0106

次に時間(t2)において、第1の制御配線7aは、制御素子25aを活性化状態とする電位(Vgon)に遷移する。このため、制御素子25aは活性化状態となり、第2の制御配線8より、映像信号(Vd1)を、画素電極23a、及び蓄積容量24aに供給する。

0107

次に時間(t3)において、第1の制御配線7aは、Vgoffに遷移するため、制御素子25aは非活性化状態に遷移する。

0108

次に時間(t4)において、第2の制御配線8は、第1の制御配線7bがゲート接続されている制御素子25bに供給するための映像信号電圧(Vd2)に遷移する。このとき、第1の制御配線7a、及び7bは、共に制御素子25を非活性化状態とする電位(Vgoff)である。

0109

次に時間(t5)において、第1の制御配線7bは、Vgonに遷移する。このため、制御素子25bは活性化状態となり、第2の制御配線8より、映像信号(Vd2)を、それぞれ画素電極23b、及び蓄積容量24bに供給する。

0110

次に時間(t6)において、第1の制御配線7bは、Vgoffに遷移するため、制御素子25bは非活性化状態に遷移する。

0111

このように、画素電極23に映像信号電圧が印加されることより、画素電極23と共通電極11に挟まれた液晶層5が映像信号電圧に応じた透過率に制御され、図示されていない外部光源の光を調節することが可能となる。

0112

次に、図15(1)〜(3)を用いて、第1視点用画素15、及び第2視点用画素16の観察位置における明るさの分布について説明する。

0113

図15(1)は、グラフ(a):図13(1)の第1視点用画素15r1、及び第2視点用画素16r1について、グラフ(b):第1視点用画素15r2、及び第2視点用画素16r2について、グラフ(c):グラフ(a)とグラフ(b)の合成について、それぞれ横軸が観察位置、縦軸が明るさの分布を示している。

0114

グラフ(a)、及びグラフ(b)は、共にどの観察位置においても概ね一定の明るさLを維持する分布をとっているため、同じグラフ上で重なっている。したがって、グラフ(c)も同様に、グラフ(a)、及びグラフ(b)と重なっている。

0115

次に、図15(2)は、グラフ(a):図13(2)の第1視点用画素15r1、及び第2視点用画素16r1について、グラフ(b):第1視点用画素15r2、及び第2視点用画素16r2について、グラフ(c):グラフ(a)とグラフ(b)の合成について、それぞれ横軸が観察位置、縦軸が明るさの分布を示している。

0116

図13(2)は、第1の基板1に対し第2の基板2が第1の方向17に沿って右方向にずれた場合であるため、第2の基板2上のブラックマトリクス10の端部は、図面の右方向へ移動している。このため、図中の[1]の分だけ、開口部が狭くなる(遮光部が広くなる)。その結果、グラフ(a)に示すとおり、明るさはlの分だけ暗くなっている。また、第1視点用画素15r2、及び第2視点用画素16r2については、第2の基板2上のブラックマトリクス10が、図面の右方向へ移動するため、開口部が広くなる。その結果、グラフ(b)に示すとおり、明るさはlの分だけ明るくなっている。したがって、上下の単位画素14間が補完関係にあるため、グラフ(c)は、図15(1)と同様に明るさLで概ね一定である。

0117

次に、図15(3)は、グラフ(a):図13(3)の第1視点用画素15r1、及び第2視点用画素16r1について、グラフ(b):第1視点用画素15r2、及び第2視点用画素16r2について、グラフ(c):グラフ(a)とグラフ(b)の合成について、それぞれ横軸が観察位置、縦軸が明るさの分布を示している。

0118

図13(3)は、第1の基板1に対し第2の基板2が第1の方向17に沿って左方向にずれた場合であるため、第2の基板2上のブラックマトリクス10の端部は、図面の左方向へ移動している。このため、図中の[2]の分だけ、開口部が広くなる(遮光部が狭くなる)。その結果、グラフ(a)に示すとおり、明るさはlの分だけ明るくなっている。また、第1視点用画素15r2、及び第2視点用画素16r2については、第2の基板2上のブラックマトリクス10が、図面の左方向へ移動するため、開口部が狭くなる。その結果、グラフ(b)に示すとおり、明るさはlの分だけ暗くなっている。したがって、上下の単位画素14間が補完関係にあるため、グラフ(c)は、図15(1)と同様に明るさLで概ね一定である。

0119

つまり、本実施例の画素は、第2の基板2がずれて実装された場合において、つまり貼り合わせずれが発生した場合、ずれがない理想状態と同様に明るさを概ね一定にすることが可能となり、明るさの変動による画質劣化を防止することが可能となる。

0120

以上説明したように、本発明の実施例2によれば、前記した実施例1と比較して、同じカラーフィルタ色同士の画素の補完関係は、他のカラーフィルタ色の画素が存在する分だけ距離があるが、観察者によるマクロな視認においては、その差分は極めて小さいため、実施例1と同等の効果を得ることが可能となる。

0121

次に、本発明の実施例3に係る画像表示装置について、図16乃至図21を参照して説明する。図16は、本発明の実施例3における単位画素の構成を示す平面図、図17は、本発明の実施例3における単位画素の電気回路図、図18は、本発明の実施例3における単位画素の開口部の構成を示す平面図、図19(1)〜(3)は、本発明の実施例3における単位画素の構成を示す詳細図、をそれぞれ示す。また、図20は、本発明の実施例3の動作を示すタイミングチャート、図21(1)〜(3)は、本発明の実施例3における表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフをそれぞれ示している。

0122

図16より、本実施例の画素は、第1の制御配線7a〜7c、第2の制御配線8a、8b、蓄積容量線21、画素電極用コンタクトホール22、画素電極23a〜23d、蓄積容量24a〜24d、及び制御素子25a〜25fで概ね構成されている。

0123

第1制御配線7a〜7cは、制御素子25a〜25fを活性化状態、あるいは非活性化状態に遷移させるための制御信号を転送するための配線である。第2の制御配線8a、8bは、液晶層5に印加するための映像信号を転送するための配線である。蓄積容量24a〜24dは、蓄積容量線21、及び制御素子25a〜25fに電気的に接続された電極と絶縁膜を介して対向させることにより、映像信号の電位を一定期間保持させる機能を有する。画素電極用コンタクトホール22は、制御素子25a〜25fと、画素電極23a〜23dとを電気的に接続させるために設置されている。画素電極23a〜23dは、入力された映像信号の電位と、共通電極11の電位との電位差を、液晶層5に供給するために設置されており、共通電極11と同様、高透過率と良電気伝導性を兼ね備えた材料で形成されていることが望ましい。

0124

図17は、図16の構成を電気回路のシンボルで表記したものである。つまり、制御素子25a〜25fは、それぞれ一つのトランジスタで表記している。蓄積容量24a〜24fは、一つのコンデンサで表記している。画素電極23は、図示されていない共通電極11と対をなすことにより、コンデンサを形成するものであるが、共通電極11は固定電位であるため、ここでは便宜上、電位変動のある画素電極23のみを表記している。第1の制御配線7aには、制御素子25a、及び25bのゲートがそれぞれ接続されている。また、第2の制御配線8a、8bには、制御素子25a、及び25bのソース(ドレイン)が接続されている。同様に、第1の制御信号線7b、及び第1の制御信号線7cには、それぞれ、制御素子25c、25d、及び制御素子25e、及び25fのゲートがそれぞれ接続されている。

0125

図18を用いて本実施例の画素の開口部について説明する。図には2つの画素の開口部が記載されている。左側の開口部を第1の開口部40とし、点o-p-x-w-v-uで囲まれた領域とする。一方、右側の開口部を第2の開口部41とし、点t-s-r-q-y-zで囲まれた領域とする。直線v-w、直線p-x、直線q-y、及び直線r-sは、全て平行である。直線q-r、及び直線w-xは平行である。直線o-p、及び直線u-vは平行である。直線s-t、及び直線y-zは平行である。hは、第1の開口部40において、点o-p-v-uで囲まれる領域及び、第2の開口部41において、点t-s-y-zで囲まれる領域の第2の方向18に沿った長さである。h1は、第1の開口部40における、点p-x-w-vで囲まれる領域の第2の方向18に沿った長さである。h2は、第2の開口部41における、点s-r-q-yで囲まれる領域の第2の方向18に沿った長さである。d1は、線分p-x、及び線分q-yの間隔の内、第2の方向18に沿った長さである。さらにd1は、直線u-zと、点wの第2の方向18に沿った長さ、及び直線o-tと、点rの第2の方向18に沿った長さでもある。

0126

第1の方向17に沿って、直線p-v、及び直線q-wの間の領域(図18の領域(2))では、直線v-w、及び直線p-xが平行なため、この領域でのh1は、hと等しい。また、第1の方向17に沿って、直線s-y、及び直線r-xの間の領域(図18の領域(4))では、直線r-s、及び直線q-yが平行なため、この領域でのh2は、hと等しい。

0127

第1の方向17に沿って、直線q-w、及び直線r-xの間の領域(図18の領域(3))では、直線q-r、及び直線w-xが平行で、かつ、直線q-y、及び直線p-xが平行で、かつ、d1が一定値のため、(h1+h2)は一定値をとる。ここで、h2が0の場合(直線q-w上)、h1=hであり、h1が0の場合(直線r-x上)、h2=hであるため、h、h1、及びh2との関係は、
h=h1+h2 … (1)
である。

0128

このため、開口部を通過する光の明るさは、第1の方向17に沿って概ね一定となる。つまり、本発明の実施例1、及び実施例2における、図5、あるいは図11に示す画素と、同じ効果が得られる。

0129

ここで、角度θ1は、直線p-x(あるいは直線q-y)と、第2の方向18との間の角度である。θ2は、直線w-x(あるいは直線r-q)と、第1の方向17との間の角度である。θ3は、直線w-x(あるいは直線r-q)と、第2の方向18との間の角度である。

0130

角度θ2、及びθ3は、θ1、h、及びd1により、それぞれ、
θ2=tan−1(d1/((h−d1)×tanθ1)) … (2)
θ3=tan−1((h−d1)/d1)×tanθ1) … (3)
で規定される。

0131

また、θ2とθ3との関係は、図18より、
θ2+θ3=π/2 … (4)
で表される。

0132

本実施例の画素における、点p-x-w(あるいは点y-q-r)の部分の角度は、(π/2−θ1+θ2)で表される。一方、実施例1、あるいは実施例2における画素の同じ箇所の角度は、(π/2−θ1)で表される。この箇所を、第2の基板2のブラックマトリクス10のみで形成する場合、点x(あるいは点q)付近は、製造起因により、角部が丸まってしまい、精度よく再現することが不可能である。つまり、設計上、式(1)を持たす条件であっても、製造後に異なった形状となるため、式(1)を満たす条件を逸脱してしまう。その結果、モアレが悪化する。

0133

一方、本実施例では、点p-x-w(あるいは点y-q-r)の部分の角度が、θ2の分だけ大きいため、ブラックマトリクス10の製造後の角の丸まりの影響は小さくなる。本願発明者の実験によると、点p-x-w(あるいは点y-q-r)の部分の角度及び、点v-w-x(あるいは点s-r-q)の部分の角度が、概ね60°〜120°の範囲であれば、ブラックマトリクス10の製造起因によるモアレの悪化は確認できなかった。特に好ましい構成として、点p-x-w(あるいは点y-q-r)の角度(π/2−θ1+θ2)、及び点v-w-x(あるいは点s-r-q)の角度(θ1+θ3)が、共に90°に近い値であることが望ましい。

0134

従って、本実施例における画素は、実施例1、及び実施例2と同等の効果を得られながら、かつ、ブラックマトリクス10の製造起因によるモアレの悪化を抑制できる、という更なる効果を享受できる。

0135

図19(1)は、第1の基板1、及び第2の基板2が、ずれが全くなく貼り合わされた理想状態における、単位画素14が6個分、第2の方向18に並べられた平面図(左図)、及び、任意の単位画素14を抜き出した図面(右図)をそれぞれ示している。図中の15b1、及び15b2は、それぞれ第1視点用画素15のうち、青色のカラーフィルタ9が設置された画素である。また、16b1、及び16b2は、それぞれ第2視点用画素16のうち、青色のカラーフィルタ9が設置された画素である。同様に、15r1、15r2、16r1、及び16r2は、赤色のカラーフィルタ9が設置された第1視点用画素15、及び第2視点用画素である。さらに、15g1、15g2、16g1、及び16g2は、緑色のカラーフィルタ9が設置された第1視点用画素15、及び第2視点用画素である。図19(1)では、一例として、15b1、16b1、15b2、及び16b2の画素構成を示している。図中のブラックマトリクス10は、第2の基板2の光路振り分け手段3が実装されている面から見た形状を示している。

0136

第1視点用画素15b1と第2視点用画素16b1との間において、第1視点用画素15b1側(図19(1)の[1])は、ブラックマトリクス10の端部により、開口部、及び遮光部との境界が規定されている。一方、第2視点画素16b1側(図19(1)の[2])の開口端は、第2の制御配線8の端部により規定されている。また、図19(1)の[3]、及び[5]の部分は、例えば第1の制御配線7の端部により規定されている。また、図19(1)の[4]、及び[6]の部分は、ブラックマトリクス10により規定されている。

0137

このように、第1視点用画素15b1、及び第2視点用画素16b1の境界は、第2の制御配線8の端部、あるいはブラックマトリクス10の端部により規定され、片側が第2の制御配線8の端部の場合、もう一方がブラックマトリクス10の端部という関係を保っている。

0138

光路振り分け手段3を構成するシリンドリカルレンズ19は、図19(1)に示すように一列の単位画素14の列につき、一個のシリンドリカルレンズ19が設置されている。この構成をとることにより、第1視点用画素15b1、及び15b2、あるいは第2視点用画素16b1、及び16b2から出射された光が、シリンドリカルレンズ19を経由してそれぞれ異なる方向に振り分けられることが可能となる。

0139

図19(2)は、図19(1)の状態から、第1の基板1を固定して、第2の基板2が、第1の方向17に沿って右側に長さX分だけずれて製造された場合の単位画素14の平面図を示している。図19(2)の[1]、及び[2]の部分は、ブラックマトリクス10の左側の端部([1])が長さX分だけ右の位置に存在するため、遮光部は小さくなり、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。図19(2)の[7]、及び[8]の部分は、ブラックマトリクス10の右側の端部([8])が長さX分だけ右の位置に存在するため、遮光部が大きくなり、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。図19(2)の[3]、[5]、[10]、および[12]の部分は、ずれが全くない状態において、第1の基板1上の第1の制御配線7の端部によって遮光されているので、第2の基板2が右方向にずれた場合でも、遮光状態に変化はない。一方、図19(2)の[4]、及び[6]の部分は、ブラックマトリクス10の端部によって遮光部が規定されており、第2の基板2が右方向にずれることによって、開口部が広がる方向に変化するため、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。また、図19(2)の[9]、及び[11]の部分は、ブラックマトリクス10の端部によって遮光部が規定されており、第2の基板2が右方向にずれることによって、開口部が狭くなる方向に変化するため、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。

0140

図19(3)は、図19(1)の状態から、第1の基板1を固定して、第2の基板2が、第1の方向17に沿って左側に長さX分だけずれて製造された場合の単位画素14の平面図を示している。図19(3)の[1]、及び[2]の部分は、ブラックマトリクス10の左側の端部([1])が長さX分だけ左の位置に存在するため、遮光部は大きくなり、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。図19(3)の[7]、及び[8]の部分は、ブラックマトリクス10の右側の端部([8])が長さX分だけ左の位置に存在するため、遮光部が小さくなり、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。図19(3)の[3]、[5]、[10]、および[12]の部分は、ずれが全くない状態において、第1の基板1上の第1の制御配線7の端部によって遮光されているので、第2の基板2が左方向にずれた場合でも、遮光状態に変化はない。一方、図19(3)の[4]、及び[6]の部分は、ブラックマトリクス10の端部によって遮光部が規定されており、第2の基板2が左方向にずれることによって、開口部が狭くなる方向に変化するため、ずれが全くない状態と比べて暗くなる。また、図19(3)の[3]、及び[11]の部分は、ブラックマトリクス10の端部によって遮光部が規定されており、第2の基板2が左方向にずれることによって、開口部が広くなる方向に変化するため、ずれが全くない状態と比べて明るくなる。

0141

図20を用いて、実施例3の画素部の動作について説明する。

0142

時間(t1)において、第2の制御配線8aは、第1の制御配線7aがゲート接続されている制御素子25aに供給するための映像信号電圧(Vd1a)に遷移する。また、第2の制御配線8bは、制御素子25bに供給するための映像信号電圧(Vd1b)に遷移する。このとき、第1の制御配線7a〜7cは、共に制御素子25a〜25fを非活性化状態とする電位(Vgoff)である。

0143

次に時間(t2)において、第1の制御配線7aは、制御素子25a、及び25bを活性化状態とする電位(Vgon)に遷移する。このため、制御素子25a、及び25bは活性化状態となり、第2の制御配線8aより、映像信号(Vd1a)を、画素電極23a、及び蓄積容量24aに供給する。また、第2の制御配線8bより、映像信号電圧(Vd1b)を、画素電極23b、及び蓄積容量24bに供給する。

0144

次に時間(t3)において、第1の制御配線7aは、Vgoffに遷移するため、制御素子25a、及び25bは非活性化状態に遷移する。

0145

次に時間(t4)において、第2の制御配線8aは、第1の制御配線7bがゲート接続されている制御素子25cに供給するための映像信号電圧(Vd2a)に遷移する。また、第2の制御配線8bは、制御素子25dに供給するための映像信号電圧(Vd2b)に遷移する。このとき、第1の制御配線7a〜7cは、共に制御素子25a〜25fを非活性化状態とする電位(Vgoff)である。

0146

次に時間(t5)において、第1の制御配線7bは、Vgonに遷移する。このため、制御素子25c、及び25dは活性化状態となり、第2の制御配線8aより、映像信号電圧(Vd2a)を、画素電極23c、及び蓄積容量24cに供給する。また、第2の制御配線8bより、映像信号電圧(Vd2b)を、画素電極23d、及び蓄積容量24dに供給する。

0147

次に時間(t6)において、第1の制御配線7bは、Vgoffに遷移するため、制御素子25c、及び25dは非活性化状態に遷移する。

0148

次に時間(t7)において、第2の制御配線8aは、第1の制御配線7cがゲート接続されている制御素子25eに供給するための映像信号電圧(Vd3a)に遷移する。また、第2の制御配線8bは、制御素子25fに供給するための映像信号電圧(Vd3b)に遷移する。このとき、第1の制御配線7a〜7cは、共に制御素子25a〜25fを非活性化状態とする電位(Vgoff)である。

0149

次に時間(t8)において、第1の制御配線7cは、Vgonに遷移する。このため、制御素子25e、及び25fは活性化状態となり、第2の制御配線8aより、映像信号電圧(Vd3a)を、画素電極23e、及び蓄積容量24eに供給する。また、第2の制御配線8bより、映像信号電圧(Vd3b)を、画素電極23f、及び蓄積容量24fに供給する。

0150

次に時間(t9)において、第1の制御配線7cは、Vgoffに遷移するため、制御素子25e、及び25fは非活性化状態に遷移する。

0151

このように、画素電極23に映像信号電圧が印加されることより、画素電極23と共通電極11に挟まれた液晶層5が映像信号電圧に応じた透過率に制御され、図示されていない外部光源の光を調節することが可能となる。

0152

次に図21(1)〜(3)を用いて、第1視点用画素、及び第2視点用画素の観察位置における明るさの分布について説明する。

0153

図21(1)は、グラフ(a):図19(1)の第1視点用画素15b1、及び第2視点用画素16b1について、グラフ(b):第1視点用画素15b2、及び第2視点用画素16b2について、グラフ(c):グラフ(a)とグラフ(b)の合成について、それぞれ横軸が観察位置、縦軸が明るさの分布を示している。

0154

グラフ(a)、及びグラフ(b)は、共にどの観察位置においても概ね一定の明るさLを維持する分布をとっているため、同じグラフ上で重なっている。したがって、グラフ(c)も同様に、グラフ(a)、及びグラフ(b)と重なっている。

0155

次に、図21(2)は、グラフ(a):図19(2)の第1視点用画素15b1、及び第2視点用画素16b1について、グラフ(b):第1視点用画素15b2、及び第2視点用画素16b2について、グラフ(c):グラフ(a)と、グラフ(b)の合成について、それぞれ横軸が観察位置、縦軸が明るさの分布を示している。

0156

図19(2)は、第1の基板1に対し第2の基板2が第1の方向17に沿って右方向にずれた場合であるため、第2の基板2上のブラックマトリクス10の端部は、図面の右方向へ移動している。このため、図中の[1]の分だけ、開口部が広くなる(遮光部が狭くなる)。その結果、グラフ(a)に示すとおり、明るさはlの分だけ明るくなっている。また、第1視点用画素15b2、及び第2視点用画素16b2については、第2の基板2上のブラックマトリクス10が、図面の右方向へ移動するため、図中の[8]の部分が狭くなる。その結果、グラフ(b)に示すとおり、明るさはlの分だけ暗く。したがって、上下の単位画素14間が補完関係にあるため、グラフ(c)は、図21(1)と同様に明るさLで概ね一定である。

0157

次に、図21(3)は、グラフ(a):図19(3)の第1視点用画素15b1、及び第2視点用画素16b1について、グラフ(b):第1視点用画素15b2、及び第2視点用画素16b2について、グラフ(c):グラフ(a)と、グラフ(b)の合成について、それぞれ横軸が観察位置、縦軸が明るさの分布を示している。

0158

図17(3)は、第1の基板1に対し第2の基板2が第1の方向17に沿って左方向にずれた場合であるため、第2の基板2上のブラックマトリクス10の端部は、図面の左方向へ移動している。このため、図中の[2]の分だけ、開口部が狭くなる(遮光部が広くなる)。その結果、グラフ(a)に示すとおり、明るさはlの分だけ暗くなっている。また、第1視点用画素15b2、及び第2視点用画素16b2については、第2の基板2上のブラックマトリクス10が、図面の左方向へ移動するため、図中の[8]の部分が広くなる。その結果、グラフ(b)に示すとおり、明るさはlの分だけ明るくなっている。したがって、上下の単位画素14間が補完関係にあるため、グラフ(c)は、図21(1)と同様に明るさLで概ね一定である。

0159

つまり、本実施例の画素は、実施例1、及び実施例2と同様、第2の基板2がずれて実装された場合において、つまり貼り合わせずれが発生した場合、ずれがない理想状態と同様に明るさを概ね一定にすることが可能となり、明るさの変動による画質劣化を防止することが可能となる。

0160

従って、本実施例によれば、第1の基板1、及び第2の基板2の製造上の精度により貼り合わせずれが生じた場合において、貼り合わせずれによる開口部形状の変化から生じる明るさの変化があったとしても、隣接した単位画素同士の開口部の明るさの分布が、貼り合わせずれが発生していない理想状態と変わらないため、貼り合わせずれによる表示品質の劣化を防止した画像表示装置を実現することが可能となる。

0161

また、実施例2と同様、遮光幅が、第1の基板1上の第2の制御配線8の端部、及び第2の基板2上のブラックマトリクス10の端部でそれぞれ規定されることにより、遮光幅を広くする必要がないため、高開口率の画素を有する画像表示装置が実現できる。

0162

さらに、実施例3では、画素部が概ね90度に近い値か、それ以上の角度で構成されているため、第2の基板2のブラックマトリクス10の製造精度が従来の液晶表示装置に用いられる画素と同等となり、ブラックマトリクス10の製造起因によるモアレの悪化を抑制できるという更なる効果が得られる。

0163

次に、本発明の実施例3に係る画像表示装置について、図22及び図23を参照して説明する。図22は、本発明の実施例3における光路振り分け手段の構成を示す斜視図を示す。図23は、本発明の実施例3における表示装置と観察者の光学モデル図である。なお、図1図3、及び図5〜図7は、実施例1と相違ない。

0164

まず、本発明の実施例3の構成について図面を参照しながら具体的に説明する。

0165

図22より、実施例3の光路振り分け手段3は、第2の方向18に延伸しているパララックスバリア20が、第1の方向17に沿って配列されている。パララックスバリア20は、細い縦縞状のスリットが形成されたものである。実施例1の光路振り分け手段3を構成するシリンドリカルレンズと比較して、パララックスバリア20は、比較的安価に製造することが可能なため、実施例3の画像表示装置は、実施例1と比較して安価に製造することが可能となる。

0166

次に、本発明の実施例3の動作について図面を参照しながら具体的に説明する。本実施例は、光路振り分け手段3の構成が実施例1と異なるため、図23を用いて実施例の動作を説明する。

0167

図23より、第1視点用画素15の開口部26aから出射された光は、光学振り分け手段3を構成するパララックスバリア20を通過することにより、表示領域30aとして出射される。また、第2視点用画素16の開口部26bから出射された光も同様に、パララックスバリア20を通過することにより、表示領域30bとして出射される。このとき観察者が、表示領域30aに左眼28を位置させ、かつ、表示領域30bに右眼29を位置させることにより、左眼28に第1視点用の画像が入力されると共に、右眼29に第2視点用の画像が入力される。ここで、第1視点用の画像、及び第2視点用の画像が立体画像を構成する視差画像であり、第1視点用の画像が、左眼28に出射された画像であり、第2視点用の画像が、右眼29に出射された画像である場合には、観察者は立体画像として認識することが可能となる。一方、画素アレイ12上の遮光部27a、27b、27cに起因する非表示領域31a、31b、31cが発生する。

0168

このように、本発明の実施例3は、前記した実施例1と同等の効果を得られ、かつ、安価な画像表示装置を実現することが可能となる。

0169

次に、本発明の実施例4に係る画像表示装置について、図24及び図25を参照して説明する。図24は、本発明の実施例4の第1の基板の構成を示す平面図である。図25(1)、及び図25(2)は、実施例4における表示装置と観察者の光学モデル図を示す。なお、図1図2図5〜図7は、本発明実施例1と相違ない。

0170

前記した実施例1〜3は、第1視点用画素15、及び第2視点用画素16を用いた2視点の立体表示装置を実現するものであったが、本実施例は、3視点以上の所謂多視点の立体表示装置を実現するものである。ここでは、一例として4視点の立体表示装置の構成について説明する。

0171

図3に示した実施例1の第1の基板1の構成が異なるため、図24を用いて実施例4の第1の基板1の構成について説明する。

0172

図24より、実施例4の第1の基板1は、単位画素14が、第1視点用画素15、第2視点用画素16、第3視点用画素33、及び第4視点用画素34で構成されている点が実施例1と異なる。本実施例では、多視点の立体表示装置の一例として、4視点の立体表示装置を構成するものであるため、単位画素14には、4つの視点用の表示を行うための画素が設置されている。なお、本実施例における光路振り分け手段3は、図4に示した構成でも良いし、図22に示した構成でも構わない。

0173

次に、実施例4の動作について図面を参照しながら具体的に説明する。

0174

本実施例は、図24に示すとおり、単位画素14が、4つの画素で構成されているものの、電気回路上は画素数が倍になったのみであるため、図14に示した駆動方法が適用される。本実施例は、4視点の立体表示装置を実現するものであるため、図25(1)、及び図25(2)を用いて画素アレイ12から出射された光線が、光学振り分け手段3を経由して観察者の眼にどのように入力されるかについて説明する。

0175

図25(1)は、光学振り分け手段3が、図4に示す構成の場合の例である。第1視点用画素15の開口部26aから出射された光は、光学振り分け手段3を構成するシリンドリカルレンズ19を通過することにより、表示領域30aとして出射される。また、第2視点用画素16の開口部26bから出射された光についても、シリンドリカルレンズ19を通過することにより、表示領域30bとして出射される。同様に、第3視点用画素33から出射された光は、表示領域30cとして出射され、第4視点用画素34が出射された光は、表示領域30dとして出射される。このとき、観察者は、表示領域30a〜30dのうち、隣り合う2視点分の表示領域に観察者の眼を位置させることにより、立体画像として認識することが可能となる。一方、画素アレイ12上の遮光部27a〜27eに起因する非表示領域31a〜31dが発生する。

0176

図25(2)は、光学振り分け手段3が、図22に示す構成の場合の例である。第1視点用画素15の開口部26aから出射された光は、光学振り分け手段3を構成するパララックスバリア20を通過することにより、表示領域30aとして出射される。また、第2視点用画素16の開口部26bから出射された光についても、パララックスバリア20を通過することにより、表示領域30bとして出射される。同様に、第3視点用画素33から出射された光は、表示領域30cとして出射され、第4視点用画素34が出射された光は、表示領域30dとして出射される。このとき、観察者は、表示領域30a〜30dのうち、隣り合う2視点分の表示領域に観察者の眼を位置させることにより、立体画像として認識することが可能となる。一方、画素アレイ12上の遮光部27a〜27eに起因する非表示領域31a〜31dが発生する。

0177

このように、本発明の実施例4は、実施例1と同等の効果を得られ、かつ、多視点立体表示用画像にも対応できる立体表示装置を実現することが可能となる。この多視点立体表示用画像は、2視点のものと比較して、視点間ぶれが小さいため、観察者はより自然に近い立体表示画像として視認することが可能となる。

0178

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、その構成や制御は適宜変更可能である。

0179

例えば、上記各実施例では、第2の制御配線8及びブラックマトリクス10によって、画素間の遮光部の形状が変動する場合について記載したが、遮蔽部材となりうる他の設置物によって、画素間の遮光部の形状が変動する場合についても、本発明を同様に適用することができる。

0180

また、上記各実施例では、第1の基板1と第2の基板2とが、製造上の精度により、第1の方向17に貼り合わせずれが生じる場合について記載したが、第2の方向18に貼り合わせずれが生じる場合や、第1の方向17及び第2の方向18の双方に貼り合わせずれが生じる場合についても、本発明を同様に適用することができる。

0181

本発明は、画像表示装置に関し、特に、立体画像を認識し得る画像表示装置に利用可能である。

0182

1 第1の基板
2 第2の基板
3光路振り分け手段
4保持手段
5液晶層
6外部機器接続用ケーブル
7、7a、7b、7c 第1の制御配線
8、8a、8b、8c 第2の制御配線
9カラーフィルタ
10ブラックマトリクス
11共通電極
12画素アレイ
13 外部機器接続用端子列
14単位画素
15、15a、15b、15r1、15g1、15b1、15r2、15g2、15b2 第1視点用画素
16、16a、16b、16r1、16g1、16b1、16r2、16g2、16b2 第2視点用画素
17 第1の方向
18 第2の方向
19シリンドリカルレンズ
20パララックスバリア
21蓄積容量線
22画素電極用コンタクトホール
23、23a、23b、23c、23d、23e、23f画素電極
24、24a、24b、24c、24d、24e、24f蓄積容量
25、25a、25b、25c、25d、25e、25f制御素子
26、26a、26b、26c、26d 開口部
27、27a、27b、27c、27d、27e遮光部
28左眼
29右眼
30a、30b、30c、30d 表示領域
31a、31b、31c、31d、31e非表示領域
32a 第1の視点
32b 第2の視点
32c 第3の視点
32d 第4の視点
33 第3視点用画素
34 第4視点用画素
40 第1の開口部
41 第2の開口部

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