【課題】複数の視点に向けて夫々画像を表示することができる表示装置において、レンチキュラレンズのレンズ形状及び反射板の凹凸構造を変えることなく、表示の品質低下を抑制し、高画質化を実現できる表示装置、端末装置を提供する。
【解決手段】反射型液晶表示パネル２は、各１個の左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒからなる表示単位としての画素対がマトリクス状に設けられた立体表示用の液晶パネルである。レンチキュラレンズ３は左右画素からの光を分離するために設けられた画像分離用の光学部材であり、多数のシリンドリカルレンズ３ａが一次元配列したレンズアレイである。レンチキュラレンズ３と反射型液晶表示パネル２との間には、異方性散乱素子である異方性散乱シート６が設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の視点に向けて夫々画像を表示することができる表示装置、端末装置に関し、特に表示装置の構造に起因する画質の劣化を低減可能な表示装置、端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時の技術進展により、表示パネルはモニタ及びテレビ受像機等の大型の端末装置から、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ及び自動販売機等の中型の端末装置、パーソナルＴＶ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance：個人用情報端末）、携帯電話、携帯ゲーム機等の小型の端末装置にまで搭載され、様々な場所で使用されている。特に、液晶を使用した液晶表示装置は、薄型、軽量、小型、低消費電力等の利点を有するため、多くの端末装置に搭載されている。現在の表示装置は正面方向以外の視点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が、視点により異なる画像が視認可能な表示装置も開発されており、次世代の表示装置として期待されている。このように、複数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。立体画像表示装置は、その機能としては、左右の視点に対して異なる画像、即ち左右両眼に視差画像を提示することが必要となる。
【０００３】
この機能を具体的に実現する方法は眼鏡を使用する方式と眼鏡を使用しない方式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、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。そのため、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。
【０００４】
眼鏡なし方式には、レンチキュラレンズ方式、パララックスバリア方式等がある。特許文献１に記載されているように、レンチキュラレンズ方式は複数の視点に対して画像を分離する手段としてレンチキュラレンズを使用する方式である。レンチキュラレンズは一方の面が平面から構成され、その反対面に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）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たものである。レンチキュラレンズ方式の立体画像表示装置では、観察者側から順に、レンチキュラレンズ、表示パネルが配置されており、レンチキュラレンズの焦点面に表示パネルの画素が位置している。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る。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、観察者は立体画像を認識できることになる。
【０００５】
一方、パララックスバリア方式は、細い縦縞状の多数の開口、即ち、スリットが形成されたバリア（遮光板）を画像分離手段として使用する方式である。左眼用の画像を表示する画素及び右眼用の画像を表示する画素からなる群は、パララックスバリアのスリットに対応して配置される。この結果、観察者の右眼は左眼用の画像を表示する画素をバリアで遮られて視認できず、右眼用の画像を表示する画素のみを視認することになり、同様に観察者の左眼は右眼用の画像を表示する画素を視認できず、左眼用の画像を表示する画素のみを視認することになる。この結果、視差画像を表示した場合、観察者は立体画像を認識することが可能となる。
【０００６】
パララックスバリア方式は、当初考案された際には、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こともあり、目障りで視認性が低い点が問題であった。しかし、近時の液晶表示装置の実現に伴って、パララックスバリアを表示パネルの裏側に配置することが可能となって視認性が改善された。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。このため、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。
【０００７】
また、複数の視点に向けて夫々異なる画像を表示可能な装置の他の例として、複数の異なる画像を複数視点に同時に表示可能な複数画像同時表示装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。これは、レンチキュラレンズによる画像の振分機能を利用して、観察する方向毎に異なる画像を同時に同一条件で表示するディスプレイである。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観察者に対して、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。
【０００８】
このように、異なる視点に向けて夫々異なる画像を表示するため、レンチキュラレンズ及びパララックスバリア等の光学部材を配置した表示装置が盛んに検討されているが、単に光学部材を設けただけでは幾つかの問題が発生することを本発明者は見出し、これまでに、この解決のための構成を提案してきた。
【０００９】
一例では、特許文献１に記載のように、画素に凹凸構造を有する反射板を設けた反射型
表示パネル及び半透過型表示パネルを使用した場合、観察位置によって部分的に表示の輝
度が低下する領域が発生し、観察位置を変えると輝度が低下した位置では表示が暗くなっ
たように見え、場合によっては暗線状の模様が画像に重畳して観察される。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。そこで特許文献１では、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、凹凸構造がレンチキュラレンズにより集光された光を複数回反射するように凹凸構造の斜面を設定する方法、シリンドリカルレンズの配列方向において前記凹凸構造におけるある傾斜角を持つ斜面の存在確率が前記画素中で均一となるように凹凸構造を設定する方法が提案されている。
【００１０】
また、光学部材を設けた場合に発生する別の問題としては、特許文献３に記載のように、透過型表示装置に画像分離用の光学部材を組み合わせた場合、透過型表示装置の照明部材に形成された凹凸構造の影響により、表示画像に縞模様が重畳され、表示品質が著しく低下する問題がある。この問題の原因は、照明部材に形成された凹凸構造により、照明部材から出射する光線の指向性に面内分布が発生し、画像分離用の光学部材によってこの面内分布が拡大観察されることにある。この問題は、薄型化等で照明部材の凹凸構造がレンチキュラレンズの焦点面に近付くに従い、より顕在化する。そこで特許文献３では、凹凸構造における隣接する凸部間の距離を、レンチキュラレンズのレンズピッチに画素と凹凸構造との距離を乗じ、焦点距離で除した値より小さくする等、使用するレンチキュラレンズによって凹凸構造を変えることにより、表示品質の低下を抑制する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−２８００７９号公報
【特許文献２】特開平０６−３３２３５４号公報
【特許文献３】特開２００６−１７８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の課題、即ち反射板に形成された凹凸構造による画質低下、又は照明部材に形成された凹凸構造による画質低下に対して、凹凸構造又はレンチキュラレンズの性能を変更することで解決する上述の方法では、以下に示すような問題点が発生する。即ち、レンズ等の光学素子、並びに、反射板の凹凸構造及び照明部材の凹凸構造を変更しなければならないという問題点がある。特に、これらの部材として一般的な規格品を使用する場合には、変更の選択肢が存在しない可能性がある。また、レンズ又は照明部材等の立体的な形状を有する部材では、表面形状を変える場合には金型から変える必要があるため、大規模な変更となってしまう。そこで、レンズ面及び凹凸の構造を変えることなく、より簡便に問題点を解決する方法が期待されている。
【００１３】
また、本発明者がレンチキュラレンズ及びパララックスバリア等の光学部材を設けた表示装置を鋭意検討したところ、これらの表示装置では、隣接する画素の境界領域等、表示に寄与しない領域の模様が、レンズ又はスリットの配列方向に平行な線となって観察され、画質を低下させるという問題点があることが判明した。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、画像分離用の光学部材を設けた表示装置において、レンチキュラレンズのレンズ形状及び反射板の凹凸構造を変えることなく、反射型表示の品質低下を抑制し、高画質化を実現できる表示装置、端末装置を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明の他の目的は、レンチキュラレンズのレンズ形状及び照明部材に形成された凹凸構造を変えることなく、透過型表示の品質低下を抑制し、高画質化を実現できる表示装置、端末装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の更に他の目的は、表示に寄与しない領域の模様がレンズ及びスリットの配列方向に平行な線となって観察されることによる画質の低下を抑制し、高画質化を実現できる表示装置、端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、表示装置に異方性散乱部を設けることにより、レンズ及びバリアなど画像分離用の光学手段の画像分離効果を大幅に損なうことなく、画像振分部（画像分離用光学手段）と表示パネルとの組合せによる表示画質の低下を抑制することを特徴とする。このためには、表示パネルの画素に対して入射又は出射する光に対して、画像分離方向における散乱がそれ以外の方向における散乱と異なるように散乱させる異方性散乱部を配置することが好ましい。これにより、表示画質の低下を抑制できるだけでなく、画像振分部及び表示パネルの構造を変える必要がないため、低コスト化が可能となる。
【００１８】
特に、前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向を画像分離方向と直交する方向とすることにより、画像振分部（画像分離用光学手段）による画像分離効果を損なうことなく、画質の向上が可能となる。そして、前記異方性散乱部を前記表示パネルの画素よりも画像振分部（画像分離手段）側に配置することが好ましい。このとき、画素に反射板を有する表示パネルと組合せて、この反射板に形成された凹凸構造と画像振分部による画質の低下を抑制でき、反射表示の高画質化が可能となる。また、半透過型又は透過型の表示ぱねると組み合わせて、隣接する画素の境界と画像振分部との組み合わせに起因する画質の低下を抑制でき、高画質化が可能となる。
【００１９】
また、本発明の表示装置において、前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向は、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の方向とすることができる。そして、この第１の方向に沿って、前記画像振分部は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。この場合に、前記異方性散乱部は、前記表示パネルの背面側に配置することにより、異方性散乱部による画質劣化を抑制する効果を最大にすることができる。そして、特に前記表示パネルの背面に光を面状に出射する面状光源を設けた場合に高画質化が可能となる。面状光源はその表面又は内部に形成された凹凸構造により、光を面状に出射するが、本発明により画像振分部と面状光源の凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制することができるからである。また、異方性散乱部を使用することにより、散乱方向を限定することができるため、正面輝度の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、レンチキュラレンズ及びパララックスバリア等の画像振分用の光学部材を設けた表示装置において、光学部材の画像振分方向と表示面内で直交する方向における散乱が、画像振分方向における散乱よりも大きな異方性散乱部を設けることにより、反射板上に形成された凹凸構造の影響を低減し、高画質化を実現できる。また、照明部材に形成された凹凸構造の影響を低減し、高画質化を実現することができる。更には、画像振分方向と平行な線分となって観察される非表示領域の影響を低減し、高画質化を実現することができる。
【００２１】
このようにして、本発明によれば、画像振分部と表示パネルの構造に起因する表示品質の低下を抑制することができ、高画質化が可能となる。また、画像振分部及び表示パネルの構造を変える必要がないため、低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す表示装置の異方性散乱シートを示す上面図である。
【図３】画像振分部の画像振分方向と異方性拡散シートの散乱方向との関係を示す上面図である。
【図４】本実施形態に係る端末装置を示す斜視図である。
【図５】本実施形態の反射型液晶表示装置において、Ｘ軸方向に平行な線分で切断した断面における光学モデルを示す図である。
【図６】レンチキュラレンズを使用した場合の光学モデルを示す断面図である。
【図７】レンチキュラレンズの画像分離条件を算出するため、曲率半径最小時を示した光学モデル図である。
【図８】レンチキュラレンズの画像分離条件を算出するため、曲率半径最大時を示した光学モデル図である。
【図９】異方性散乱構造がシリンドリカルレンズの焦点付近に存在する場合を示した断面図であり、特に異方性散乱構造の影響が大きい場合を示す。
【図１０】異方性散乱構造がシリンドリカルレンズの焦点付近に存在する場合を示した断面図であり、特に異方性散乱構造の影響が小さい場合を示す。
【図１１】異方性散乱構造がシリンドリカルレンズの焦点から充分離れた位置に存在する場合を示す断面図である。
【図１２】異方性散乱構造のＺ軸方向における位置を算出するための光学モデル図である。
【図１３】パララックスバリアを使用した場合の光学モデルを示す断面図である。
【図１４】パララックスバリアの画像分離条件を算出するため、スリットの開口幅最大時を示した光学モデル図である。
【図１５】異方性散乱構造のＺ軸方向における位置を算出するための光学モデル図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図１９】本発明の第５の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図２０】図１９に示す導光板及びＬＥＤを示す上面図である。
【図２１】図１９に示す導光板及びＬＥＤを示す断面図である。
【図２２】本実施形態の透過型液晶表示装置において、Ｘ軸方向に平行な線分で切断した断面における光学モデルを示す図である。
【図２３】表示パネルの背面側にパララックスバリアを配置した場合の光学モデルを示す断面図である。
【図２４】本発明の第６の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図２５】本発明の第１比較例に係る表示装置を示す断面図である。
【図２６】本第１比較例に係る表示パネルの画素を示す上面図である。
【図２７】本第１比較例に係る表示装置を観察者が視認した場合の表示画面の視認像を示す図である。
【図２８】本発明の第７の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図２９】本実施形態に係る透過型液晶表示パネルの画素を示す上面図である。
【図３０】最大観察距離を算出するための光学モデルを示す断面図である。
【図３１】最小観察距離を算出するための光学モデルを示す断面図である。
【図３２】視力の定義を示す概念図である。
【図３３】本発明の第８の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図３４】本実施形態に係る透過型液晶表示パネルの画素を示す上面図である。
【図３５】本実施形態に係る透過型液晶表示パネルの画素の別の例を示す上面図である。
【図３６】本発明の第９の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図３７】本実施形態に係る透過型液晶表示パネルの画素を示す上面図である。
【図３８】本発明の第１０の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図３９】本実施形態に係る透過型液晶表示パネルの画素を示す上面図である。
【図４０】本発明の第１１の実施形態に係る端末装置を示す斜視図である。
【図４１】本実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図４２】本発明の第１２の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図４３】本発明の第１３の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図４４】本発明の第１４の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図４５】本発明の第１５の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図４６】本発明の第１６の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図４７】本実施形態に係る表示装置の構成要素であるフライアイレンズを示す斜視図である。
【図４８】フライアイレンズを示す上面図である。
【図４９】表示装置の構成要素である異方性散乱シートに関し、（ａ）に本発明の第１実施形態の散乱特性を示し（ｂ）に本第１６実施形態の散乱特性を示した図である。
【図５０】本発明の第１７の実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図５１】本実施形態に係る表示装置の構成要素であるフライアイレンズを示す上面図である。
【図５２】本実施形態に係る異方性散乱シートの散乱特性を示した図である。
【図５３】横軸に表示面内の角度をとり縦軸に散乱性能をとって本実施形態に係る異方性散乱シートの散乱特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の構成例について、説明する。本発明に係る表示装置は、第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む複数の表示単位がマトリクス状に配列された表示パネルと、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部と、前記表示パネルに対する入射光又は出射光に対し、前記第１の方向と直交する第２の方向における散乱が前記第１の方向の散乱と異なるように散乱させる異方性散乱部とを有することを特徴とする。
【００２４】
また、前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が前記第２の方向とすることにより、画像振分部の画像振分効果への悪影響を最低限に抑制した上で、異方性散乱部による画質の向上を実現できる。
【００２５】
更に、前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が前記第２の方向から前記第１の方向に回転した方向とすることにより、前記第１方向及び前記第２方向の散乱を容易に調整することができ、大きな部材変更を防止できるため、低コスト化が可能となる。
【００２６】
更にまた、前記異方性散乱部は、一方向に延びる凸部又は凹部が形成された構造とすることができ、また、一方向に延びる複数のプリズムが相互に平行に配列された一次元配列プリズム構造を有していてもよい。更にまた、一方向に延びる複数のシリンドリカルレンズが相互に平行に配列されたレンチキュラレンズ構造を有し、レンチキュラレンズのピッチは前記画素の配列ピッチよりも小さくてもよい。
【００２７】
また、前記異方性散乱部は、例えば、前記画像振分部と前記表示パネルとの間に配置される。これにより、画像振分部と表示パネルの構造に起因する表示品質の低下を抑制することができ、特に反射型の表示パネルを使用する際に、反射板の凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制できる。
【００２８】
この場合に、前記異方性散乱部は、透明基板と、この透明基板の表面に形成された異方性散乱構造と、を有するように構成することができる。これにより、一般的な異方性散乱シートを使用でき、また異方性散乱効果の変更が必要になった際にも、他の部材への影響を最低限にすることができる。
【００２９】
更にまた、前記異方性散乱部の異方性散乱構造が形成された面は、前記表示装置の画像振分部側に配置することができる。これにより、画像振分部との望ましくない相互作用を低減することができ、高画質化が可能となる。
【００３０】
更にまた、前記異方性散乱部を、前記画像振分部と一体化することにより、異方性散乱部の異方性散乱構造を支持する部分を不要にできるため、薄型化が可能になる。また、異方性散乱部と画像振分部とを別々に形成して組み合わせる場合と比較して、一体形成が可能になるため、部材数の削減が可能となり、組み立て工数も削減できるため、低コスト化が可能になる。更には、組み立て時における異方性散乱部と画像振分部との位置変動をなくすことができるため、ばらつきを低減することができる。
【００３１】
更にまた、前記異方性散乱部は、前記画像振分部の表示パネル側の面に形成することにより、画像振分部を製造する際に裏面に異方性散乱部を同時に形成できるため、製造コストを低減でき、低コスト化が可能になる。
【００３２】
この場合に、前記異方性散乱部は、前記画像振分部を固定するための粘着層に形成することにより、異方性散乱構造を成型するための金型と、異方性散乱構造を転写するプロセスが不要になるため、低コスト化が可能となる。
【００３３】
又は、前記異方性散乱部は、前記画像振分部の内部構造に形成することにより、粘着層をより多くの選択肢から選択することができ、低コスト化が可能となる。
【００３４】
又は、前記異方性散乱部は、前記表示パネルに形成することができ、この場合に、前記表示パネルは光学フィルムを有し、前記異方性散乱部は前記光学フィルムを前記表示パネルの基板に固定する異方性散乱粘着層とすることができる。
【００３５】
本発明の表示装置において、前記異方性散乱部は、前記表示パネルの背面側に配置されるとすることができる。この場合に、前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が前記第１の方向となるようにすることが好ましい。このように、前記異方性散乱部は、前記表示パネルの背面側に配置することにより、異方性散乱部による画質劣化を抑制する効果を最大にすることができる。
【００３６】
また、前記異方性散乱部は、透明基板と、この透明基板の表面に形成された異方性散乱構造と、を有し、この異方性散乱部の異方性散乱構造が形成された面は、前記表示装置の背面側に配置することができる。これにより、画像振分部の画像振分効果への悪影響を最低限に抑制した上で、異方性散乱部による画質の向上を実現できる。
【００３７】
また、本発明の表示装置は、前記表示パネルの背面に光を面状に出射する面状光源を有し、この面状光源はその表面又は内部に形成された凹凸構造により光を面状に出射するように構成することができる。これにより、画像振分部の画像振分効果を損なうことなく、画像振分部と面状光源の凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制することができる。また、異方性散乱部を使用することにより、散乱方向を限定することができるため、正面輝度の低下を抑制することができる。
【００３８】
また、前記面状光源は導光板を有し、この導光板に凹凸構造が形成されていてもよく、更にまた、前記面状光源は輝度向上用の光学部材を有し、この輝度向上用の光学部材が凹凸構造を有していてもよい。これにより、輝度向上用の光学部材の選択肢を増やすことができ、低コスト化が可能となる。
【００３９】
本発明の表示装置は、前記表示パネルが、例えば、透過型である。本発明においては、隣接する画素の境界と画像振分部との組み合わせに起因する画質の低下を抑制でき、高画質化が可能となる。更には、背面に面状光源を設ける際に、面状光源と画像振分部との組み合わせに起因する画質の低下も抑制でき、高画質化が可能となる。
【００４０】
また、前記表示パネルは、例えば、画素に反射板を有する表示パネルであり、この反射板に凹凸構造が形成されていてもよい。これにより、反射板の凹凸形状と画像振分部による画質の低下を抑制でき、反射表示の高画質化が可能となる。
【００４１】
この場合に、前記反射板は前記画素の一部の領域に形成された半透過型の表示パネルとすることができる。これにより、透過表示の際に、異方性散乱部により遮光領域に起因する縞模様のみならず、反射用表示領域に起因する縞模様も低減できるため、透過表示の品質を向上することができる。また反射表示の際に、異方性散乱部により遮光領域に起因する縞模様のみならず、透過用表示領域に起因する縞模様も低減できるため、反射表示の品質を向上することができる。即ち、半透過型表示装置における透過表示、反射表示の品質を向上することができる。
【００４２】
この場合に、前記反射板が形成された反射表示用の領域と、前記画素の光を透過する透過表示用の領域とが、前記第２方向に繰り返し配列されていてもよい。これにより、異方性散乱部による画質低下の抑制効果を最大限発揮することができる。
【００４３】
更にまた、前記表示パネルは、例えば、液晶表示パネルを好適に使用することができる。この液晶表示パネルは、例えば、横電界モード又はマルチドメイン垂直配向モードの液晶表示パネルである。本発明においては、液晶層の配向分割手段と画像振分部に起因する画質の低下を抑制でき、広視野角の表示装置が実現できる。
【００４４】
更にまた、例えば、前記表示パネルの前記表示単位はカラー表示を実現するためのストライプ状のカラー画素配列を有し、そのカラーストライプの配列方向が前記第２方向である。カラーストライプの配列方向が前記第２方向である場合には、前記第１方向に延びる画素境界領域の割合が大きくなるが、本発明によりこの影響を低減することができるため、高画質化が可能となる。
【００４５】
更にまた、前記表示単位は正方形の中に形成されているように構成することができる。これにより、表示画像の縦横の解像度を一致させることができ、より高画質化が実現できる。
【００４６】
更にまた、前記表示単位における各画素は、その表示領域の周囲に遮光領域を有し、前記第２方向に沿って延びる遮光領域がこの第２方向に対して傾斜するように構成することができる。これにより、表示画像を視認できる範囲を広げることができ、本発明の効果をより発揮することができる。
【００４７】
更にまた、前記表示単位における各画素は台形状の表示領域を有しており、隣接する画素に対して点対称に配置されるように構成することができる。これにより、特に薄膜トランジスタを使用したアクティブマトリクス方式の表示パネルに好適に適用でき、高開口率化が可能となる。
【００４８】
本発明の表示装置は、例えば、前記画像振分部が、前記第１の方向にレンズが配列するように形成されたレンズアレイである。これにより、画像分離手段による光の損失が発生しないため、明るい表示が可能となる。
【００４９】
本発明の表示装置は、例えば、前記画像振分部が、前記第１の方向に有限幅の開口が配列するように形成されたパララックスバリアである。これにより、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。
【００５０】
本発明に係る端末装置は、前記表示装置を有することを特徴とする。また、この端末装置は、例えば、携帯電話、個人用情報端末、パーソナルテレビジョン、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ又は自動販売機である。
【００５１】
本発明に係る表示パネルは、第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む複数の表示単位がマトリクス状に配列された表示パネルにおいて、表示面内において出射する光の散乱に異方性をもたせ、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ことを特徴とする。
【００５２】
本発明に係る光学部材は、第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む複数の表示単位がマトリクス状に配列された表示パネルに使用される光学部材において、入射した光を相互に異なる方向に振り分ける面状の画像振分部と、この画像振分部の面内において散乱に異方性をもたせる異方性散乱部と、を有することを特徴とする。本発明によれば、表示パネルと組み合わせて、高画質の表示装置を実現することができる。
【００５３】
この場合に、前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が、前記画像振分部の画像振分方向と直交する方向とすることができる。
【００５４】
更にまた、前記光学部材は基板を有し、この基板の相対する面に前記画像振分部と異方性散乱部とがそれぞれ形成されルように構成することができる。
【００５５】
更にまた、前記光学部材は基板を有し、この基板中に異方性散乱部を形成することができる。
【００５６】
更にまた、前記光学部材は粘着層を有し、この粘着層は異方性散乱部とすることができる。
【００５７】
本発明に係る他の表示装置は、第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む複数の表示単位がマトリクス状に配列された表示パネルと、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部と、前記表示パネルに対する入射光又は出射光に対し、前記第１の方向とは散乱の程度が異なる方向を有する異方性散乱部とを有することを特徴とする。
【００５８】
この表示装置においては、前記第１の方向と直交する第２の方向における散乱が前記第１の方向の散乱と同等であるか、又は前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が前記第１の方向とは異なるものである。後者の場合に、前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が複数存在する。
【００５９】
なお、前記異方性散乱部の散乱が極小となる方向が、前記第１の方向又はこの第１の方向と直交する第２の方向であることが好ましい。
【００６０】
更に、前記表示パネルは、前記第１の方向に延伸する非表示領域を有することが好ましい。
【００６１】
更にまた、前記画像振分部は、例えば、前記第１の方向にレンズが配列するように形成されたレンズアレイである。この場合に、例えば、前記第１の方向における前記レンズのピッチをＬとし、前記第１の方向における視点数をＮとし、前記レンズと前記画素との距離をＨとするとき、前記レンズと前記異方性散乱部との距離Ｈ１が、Ｌ×Ｈ／（Ｌ＋３×Ｎ×Ｐ）以下である。
【００６２】
更にまた、前記画像振分部は、例えば、前記第１の方向に有限幅の開口が配列するように形成されたパララックスバリアである。
【００６３】
次に、本発明の実施形態に係る表示装置、端末装置、表示パネル及び光学部材について添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る表示装置、端末装置、表示パネル及び光学部材について説明する。図１は本実施形態に係る表示装置を示す断面図であり、図２は図１に示す異方性散乱シートを示す上面図であり、図３は図１に示す表示装置の画像振分部の画像振分方向と異方性散乱シートの散乱方向との関係を示す上面図であり、図４は本実施形態に係る端末装置を示す斜視図である。
【００６４】
図１に示すように、本第１実施形態に係る表示装置は、表示パネルとして反射型液晶表示パネル２を使用し、レンチキュラレンズ３が具備された反射型液晶表示装置１である。レンチキュラレンズ３は、反射型液晶表示パネル２の表示面側、即ち使用者側に配置されている。また、レンチキュラレンズ３と反射型液晶表示パネル２との間には、異方性散乱素子である異方性散乱シート６が設けられている。即ち、反射型液晶表示装置１においては、使用者に向かって、反射型液晶表示パネル２、異方性散乱シート６及びレンチキュラレンズ３がこの順に積層されている。
【００６５】
反射型液晶表示パネル２は、各１個の左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒからなる表示単位としての画素対がマトリクス状に設けられた立体表示用の液晶パネルである。レンチキュラレンズ３は左右画素からの光を分離するために設けられた画像分離用の光学部材であり、多数のシリンドリカルレンズ３ａが一次元配列したレンズアレイである。シリンドリカルレンズ３ａの配列方向は、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向に設定されている。これにより、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、表示面内において配列方向と直交する方向となる。なお、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の焦点距離は、シリンドリカルレンズ３ａの主点、即ちレンズの頂点と、画素（左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒ）との間の距離に設定されている。
【００６６】
なお、本明細書においては、便宜上、以下のようにＸＹＺ直交座標系を設定する。左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向において、左眼用画素４Ｌから右眼用画素４Ｒに向かう方向を＋Ｘ方向とし、その反対方向を−Ｘ方向とする。＋Ｘ方向及び−Ｘ方向を総称してＸ軸方向という。また、シリンドリカルレンズ３ａの長手方向をＹ軸方向とする。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４Ｌ又は右眼用画素４Ｒ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り、使用者は反射型液晶表示パネル２の＋Ｚ側の面を視認することになる。そして、＋Ｙ方向は、右手座標系が成立する方向とする。即ち、人の右手の親指を＋Ｘ方向、人差指を＋Ｙ方向に向けたとき、中指は＋Ｚ方向を向くようにする。
【００６７】
上述の如くＸＹＺ直交座標系を設定すると、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向はＸ軸方向となり、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが夫々Ｙ軸方向に一列に配列されている。また、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の配列周期と略等しくなっている。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。
【００６８】
反射型液晶表示パネル２においては、微小な間隙を設定して配置された２枚の基板２ａ、２ｂの間に、液晶層５が挟まれて構成されており、−Ｚ側に配置された基板２ｂの＋Ｚ側の表面には反射板４が形成されている。反射板４の表面には凹凸構造４１が多数設けられており、この凹凸構造４１により反射板４の表面は拡散反射面となっている。即ち、反射板４に対し、特定方向から入射した外光は、反射板４の表面の凹凸構造４１により、種々の方向に拡散して反射し、観察者方向にも反射する。これにより正反射成分を低減できるため、光源模様の映り込みが発生しない角度において、明るい反射表示を実現することができる。また、光源が拡散光を発する場合には、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、明るい反射表示が実現できる。
【００６９】
図２に示すように、異方性散乱シート６の＋Ｚ方向側の表面には、異方性散乱構造６１が形成されている。即ち、この異方性散乱部、即ち異方性散乱手段としての異方性散乱シート６は、透明基板とこの透明基板の表面に形成された異方性散乱構造６１とを有するものである。また、異方性散乱構造６１は、ＸＹ平面内においてＸ軸方向に延びる帯状の凸部であり、異方性散乱シート６の表面に複数形成されている。これにより、異方性散乱シート６の＋Ｚ方向側の表面をＹ軸方向に沿ってなぞると、多数の異方性散乱構造６１を横断することになる。即ち、この表面は、Ｙ軸方向には凹凸が多い。これに対して、この表面をＸ軸方向に沿ってなぞっても、少数の異方性散乱構造６１しか横断しないか、又は全く横断しない。従って、この表面は、Ｘ軸方向には凹凸が少ない。
【００７０】
より一般的に表現すれば、異方性散乱シート６の表面は、特定方向には凹凸が多く、この特定方向と直交する方向に対しては凹凸を少なくなっている。そして、本実施形態においては、凹凸が多い前記特定方向は、Ｙ軸方向に設定されている。これにより、この異方性散乱シート６は、Ｙ軸方向の散乱が最大となっており、Ｘ軸方向の散乱が最小となっている。図３に示すように、ＸＹ平面内において、Ｙ軸方向とＸ軸方向の間の角度における散乱性能は、異方性散乱構造６１の形状に依存するが、本実施形態ではＹ軸方向からＸ軸方向に回転するに従って、急速に散乱性能が低下する特性となっている。
【００７１】
一般的に、レンチキュラレンズ３等の画像振分部、即ち画像振分手段や画像分離手段による画像振分効果は、散乱手段を設置すると低減されてしまう傾向にある。これは例えば本実施形態の例では、左眼用画素４Ｌの反射板４において反射した光が、散乱手段により大きく散乱された場合、右眼用画素４Ｒにて反射された光と同様に、使用者の右眼にも入射してしまうからである。上述のように、本実施形態においては、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の長手方向はＹ軸方向に設定され、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向はＸ軸方向に設定されているため、レンチキュラレンズ３はＸ軸方向に画像振分効果を有する。これに対して、異方性散乱シート６は、Ｙ軸方向の散乱が最大となり、Ｘ軸方向の散乱が最小となるように設定されている。即ち、本実施形態における反射型液晶表示装置１では、異方性散乱シート６の散乱性能がレンチキュラレンズ３の画像振分効果に与える影響が最小限になるよう配置されている。なお、本発明においては、レンチキュラレンズは画像振分手段であるものとして記述している。厳密には、レンチキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズが、左眼用画素の光と右眼用画素の光を異なる方向に分離する手段である。そしてこれにより、レンチキュラレンズは左眼用の画像と右眼用の画像を異なる方向に振り分けることができる。本発明においては、これらの現象を含め、レンチキュラレンズが画像振分効果を有するものとして扱っている。
【００７２】
更に、本実施形態における反射型液晶表示装置１では、異方性散乱シート６とレンチキュラレンズ３は密着しておらず、異方性散乱シート６と反射型液晶表示パネル２も密着していない。即ち、３者の間隙には、空気層が設けられた構造となっている。
【００７３】
図４に示すように、本実施形態に係る端末装置は携帯電話９である。この携帯電話９には、前述の反射型液晶表示装置１が搭載されている。そして、反射型液晶表示装置１のＸ軸方向が携帯電話９の画面の横方向となり、反射型液晶表示装置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。
【００７４】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る表示装置の動作について説明する。図５は図１に示す反射型液晶表示装置において、Ｘ軸に平行な線分で反射型液晶表示装置を切断した断面における光学モデルを示す図である。図５に示すように、本実施形態の表示装置は反射型であるため、外光を表示に利用する。先ず、反射型液晶表示装置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。前述のように、レンチキュラレンズ３の焦点距離は、反射板４に焦点を結ぶように設定されている。
【００７５】
ここで、異方性散乱シート６の影響を除外した場合について考えると、レンチキュラレンズにより集光された光は、反射板の表面で焦点を結ぶことになる。この焦点が凹凸構造の斜面に存在する場合には、斜面により斜め方向に反射される。この結果、反射された光は、使用者の方向とは異なる方向に進行し、実質的に表示には寄与しない。これに対して、凹凸構造の平坦部に焦点を結んだ場合には、正面方向に反射されることになり、反射光は使用者の方向に進行するため、表示に寄与する。このようにして、外光の角度、使用者の位置により、表示に明るい領域と暗い領域が発生するため、表示画像に明るさの違いが重畳して観察され、画質が低下してしまう。
【００７６】
これに対して、本発明ではレンチキュラレンズ３と反射板４との間に異方性散乱シート６が設けられている。この異方性散乱シート６は、前述のようにＹ軸方向の散乱が最大となっており、Ｘ軸方向の散乱が最小となっている。このため、レンチキュラレンズ３により集光された光は、反射板４の表面において、Ｘ軸方向に若干の散乱を伴って集光される。これにより、異方性散乱シート６がない場合と比較して、反射板を照射する面積が大きくなっている。そしてＹ軸方向においては、Ｘ軸方向よりも大きな散乱を有しているため、反射板を照射する面積をより大きくすることができる。これにより、レンチキュラレンズ３により集光された光は、反射板４上の凹凸構造４１の斜面部及び平坦部など様々な場所を照射することになる。換言すれば、表示装置に入射された平行光は、レンチキュラレンズ３によりＸ軸方向に集光されるが、異方性散乱シート６によってＸ軸方向に若干散乱され、Ｙ軸方向に大きく散乱される。即ち、平行光が入射した場合でも、Ｙ軸方向に大きな散乱特性を有する異方性拡散光が入射した場合と等価にすることができる。次に、反射光は様々な角度に進行する。このうち一部の光は、再度レンチキュラレンズ３を通過し、左右画像が分離されて使用者の方向に進行し、立体表示が実現される。なお、レンチキュラレンズ３を通過する前に、再度異方性散乱シート６を通過するが、この時の異方性散乱の効果によっても、凹凸構造に起因する画質劣化を低減できる。
【００７７】
次に、本実施形態の効果について説明する。上述の如く、本実施形態においては、レンチキュラレンズと反射板との間に異方性散乱シートが設けられ、異方性散乱シートの散乱が最小となる方向が、レンチキュラレンズの画像振分効果を発揮する方向に配置されている。そして、散乱が最大となる方向が、レンチキュラレンズの画像振分効果を発揮する方向と直交して配置されている。これにより、レンチキュラレンズの画像振分効果を大きく損なうことなく、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制することができる。等方性散乱を使用してしまうと、レンチキュラレンズの画像振分効果と凹凸構造に起因する表示品質低下を抑制する効果を両立させることが困難である。異方性散乱を採用することにより、これらの両立が可能となる。そして、平行光が入射した場合でも、異方性散乱シートなどの異方性散乱手段により、異方性を有する拡散光が入射した場合と等価にできる。換言すれば、異方性散乱手段が、入射光の平行光成分を異方性を有する拡散光に変換する。この異方性を有する拡散光は、レンチキュラレンズの画像振分効果を損なわないように設定されている。これにより、平行光が入射した際の画質を向上できるだけでなく、スポットライト等の比較的ｓ指向性が高い光が入射した際の画質を向上することができる。即ち、照明条件に依存せず、高い表示画質を実現することができる。また、反射板の凹凸構造が大きな場合には、暗線状の模様だけでなく、凹凸構造のピッチに起因した粒状感により画質が低下するが、本実施形態ではレンチキュラレンズの画像振分効果を持たない方向の散乱を大きく設定できるため、この粒状感による画質の低下も抑制でき、表示品質を向上することができる。更にまた、本実施形態における異方性散乱シートは、ＸＹ平面内においてＹ軸方向から若干傾いた方向に対しても散乱性能を有するため、この斜め方向の散乱を用いて暗線状の模様を低減でき、表示品質を向上できる。更には、レンチキュラレンズ及び反射板の凹凸構造を変更する必要がなく、例えば透過型表示装置と反射型表示装置とで同じレンチキュラレンズを使用できることになるため、製造に必要な部材の種類を削減でき、低コスト化が可能となる。本実施形態においては、異方性散乱シートを使用しているため、ＸＹ平面内におけるシートの角度を変更するだけで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の散乱性能を容易に調整することが可能となる。これにより、例えばＸ軸方向の散乱性能が不足する場合には、Ｘ軸方向の散乱性能が大きくなるように異方性散乱シートを配置するだけで済み、大きな部材変更等を防止できるため、低コスト化が可能となる。
【００７８】
なお、本実施形態における異方性散乱シートの配置角は、散乱が最小となる方向がレンチキュラレンズの画像振分効果を発揮する方向に配置す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く、角度を付けて配置されても良い。これにより、前述のように、ＸＹ平面内におけるシートの角度を変更するだけで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の散乱性能を容易に調整することが可能となり、大規模な部材変更をせずに散乱性能を調整できるため、低コスト化が可能となる。
【００７９】
更に、本実施形態においては、異方性散乱構造６１が異方性散乱シート６の＋Ｚ方向側の表面に形成された凸部である例を示したが、異方性散乱構造６１は異方性散乱シート６の−Ｚ方向側の表面に形成されていてもよい。但し、異方性散乱構造６１がレンチキュラレンズ３の焦点に近付いて配置されると、異方性散乱構造６１によってはその構造自体に起因した画質の劣化が発生する危険性が高まるため、焦点から離れた面となる＋Ｚ方向側の表面に形成される方が好ましい。即ち、異方性散乱構造が形成された面をレンチキュラレンズ側に向けて配置することにより、画質の劣化を抑制することができる。なお、凸部ではなく凹部であってもよい。また、異方性散乱シートは、散乱に異方性があるものであればどのようなものでも使用できる。一例として、異方性散乱のパターンが加工された母型を準備し、ホットエンボス法若しくは２Ｐ法で型のパターンを転写したフィルムを使用してもよく、一次元のホログラムパターンが形成されたホログラフィックディフューザを使用してもよく、又は、一般的な等方性の散乱シートを延伸して異方性を持たせたものでもよい。等方性の散乱シートを延伸して異方性を持たせる場合には、原反となる等方性の散乱シートは、表面凹凸構造により散乱を有し、延伸により表面凹凸構造に異方性を生じさせた異方性散乱シートでもよい。また、原反となる等方性の散乱シートが、シート内部に屈折率の異なる材料を含有しており、延伸により屈折率の異なる材料の分布に異方性が発生し、これにより異方性散乱を生じさせた異方性散乱シートでもよい。
【００８０】
更には、異方性散乱のパターンは、一次元のプリズムが多数配置された一次元プリズムアレイであってもよく、一次元のレンズ体であるシリンドリカルレンズが多数配置された一次元レンズアレイであってもよい。なお、画像振分部として使用するレンチキュラレンズは、左眼用画素と右眼用画素の表示する画像をある所定の角度で分離するように設定するが、異方性散乱部としての一次元レンズアレイは、このような画像分離効果を持たないように配置される。一例では、画素よりも非常に細かいピッチでレンズが配列される。また、レンズ焦点が画素に配置されないように、焦点距離がレンズ−画素間距離の数倍又は数分の１に設定される。このような一次元光学素子を使用する場合には、表示面となるＸＹ平面内において、回転角を付けて配置するのが効果的である。即ち、異方性散乱部の散乱が最大となる方向が第２の方向から第１の方向に回転した方向とするのが好ましい。
【００８１】
本実施形態における異方性散乱シート６は、レンチキュラレンズ３との間隙、又は反射型液晶表示パネル２との間隙に空気層が存在する構造として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、間隙は所定の屈折率を有する粘着材又は接着剤等で埋められていてもよい。これにより、レンチキュラレンズと反射型液晶表示パネルとの位置が変動するのを抑制でき、界面での反射を低減することもできるため、表示品質をより高めることができる。なお、本実施形態に記載のように、異方性散乱部として表面に凹凸構造が形成された異方性散乱シートを使用する場合には、凹凸構造と同じ屈折率の材料で固定すると散乱効果がなくなってしまうため、屈折率の異なる材料を使用するのが適当である。なお、本実施形態のように異方性散乱部を異方性散乱シートとして別途構成することの利点は、一般的な異方性散乱シートを使用でき、また異方性散乱効果の変更が必要になった際にも、他の部材への影響を最低限にできることにある。
【００８２】
更に、本実施形態における表示パネルは、反射型液晶表示パネルを使用す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く、凹凸構造を有する反射板を使用する表示パネルに対して、効果的に適用することができる。例えば、反射表示だけでなく透過表示も可能な半透過型液晶表示パネルを使用する場合について適用することもできるし、液晶表示パネル以外の反射型表示パネルを使用する場合についても適用できる。半透過型液晶表示パネルにおいては、透過領域の比率が大きい微反射型液晶表示パネル、及び反射領域の比率が大きい微透過型液晶表示パネルにおいても、本実施形態と同様に適用可能である。また、液晶表示パネルの駆動方法は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）方式及びＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）方式等のアクティブマトリクス方式でもよいし、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic liquid crystal）方式等のパッシブマトリクス方式であってもよい。
【００８３】
更に、本実施形態においては、左眼用画素及び右眼用画素のみが設けられた２眼式立体表示装置の場合について説明したが、本発明はＮ眼式（Ｎは２より大きい整数）の場合においても適用可能である。
【００８４】
更にまた、本実施形態においては、カラーフィルタを用いたカラー表示に加え、複数色の光源を時分割で点灯する方式を併用して、カラー画像を表示することもできる。
【００８５】
本実施形態におけるレンチキュラレンズは、レンズ面が使用者側の方向である＋Ｚ方向の面に配置された場合の構造について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、レンズ面が表示パネル側の方向である−Ｚ方向の面に配置されていてもよい。この場合、レンズ−画素間距離を小さくすることができるため、高精細化への対応で有利である。更に、異方性散乱構造が形成された面を、レンチキュラレンズの焦点からより離して配置することができる。これにより、高画質化が可能となる。
【００８６】
なお、本実施形態においては、レンチキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズの配列方向がＸ軸方向であり、異方性散乱手段はＸ軸方向よりもＹ軸方向に大きな散乱特性を有するものとして説明した。そして、図４においては、表示装置の表示面が、Ｘ軸方向に平行な辺とＹ軸方向に平行な辺とから構成されるように記載した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、表示面においてシリンドリカルレンズの配列方向が回転配置されていてもよい。この時には、図４において、ＸＹ平面を回転させたものとして考えればよい。即ち、シリンドリカルレンズの配列方向と、異方性散乱手段の散乱特性が、本実施形態の構成を満たすことが重要である。
【００８７】
本実施形態における画像振分部はレンチキュラレンズを使用す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く、画像振分部としてスリットアレイを使用したパララックスバリア方式に対しても適用することができる。レンチキュラレンズ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、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。但し、上述のように、レンチキュラレンズ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。
【００８８】
次に、レンチキュラレンズが画像振分手段としての作用するための条件について詳述する。本実施形態においては、画像振分手段は、左眼用画素と右眼用画素が配列する第１の方向、即ちＸ軸方向に沿って、各画素から出射した光を相互に異なる方向に振り分けなければならない。そこでまず、画像振分効果を最大限に発揮する場合について、図６を使用して説明する。
【００８９】
レンチキュラレンズ３の主点、即ち頂点と画素との間の距離をＨとし、レンチキュラレンズ３の屈折率をｎとし、レンズピッチをＬとする。また、左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒの各１個のピッチをＰとする。このとき、各１個の左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒからなる表示画素の配列ピッチは２Ｐとなる。
【００９０】
また、レンチキュラレンズ３と観察者との間の距離を最適観察距離ＯＤとし、この距離ＯＤにおける画素の拡大投影像の周期、即ち、レンズから距離ＯＤだけ離れレンズと平行な仮想平面上における左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒの投影像の幅の周期を夫々ｅとする。更に、レンチキュラレンズ３の中央に位置するシリンドリカルレンズ３ａの中心から、Ｘ軸方向におけるレンチキュラレンズ３の端に位置するシリンドリカルレンズ３ａの中心までの距離をＷＬとし、反射型液晶表示パネル２の中心に位置する左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒからなる表示画素の中心と、Ｘ軸方向における反射型液晶表示パネル２の端に位置する表示画素の中心との間の距離をＷＰとする。更にまた、レンチキュラレンズ３の中央に位置するシリンドリカルレンズ３ａにおける光の入射角及び出射角を夫々α及びβとし、Ｘ軸方向におけるレンチキュラレンズ３の端に位置するシリンドリカルレンズ３ａにおける光の入射角及び出射角を夫々γ及びδとする。更にまた、距離ＷＬと距離ＷＰとの差をＣとし、距離ＷＰの領域に含まれる画素数を２ｍ個とする。
【００９１】
シリンドリカルレンズ３ａの配列ピッチＬと画素の配列ピッチＰとは相互に関係しているため、一方に合わせて他方を決めることになるが、通常、表示パネルに合わせてレンチキュラレンズを設計することが多いため、画素の配列ピッチＰを定数として扱う。また、レンチキュラレンズ３ａの材料を選択することにより、屈折率ｎが決定される。これに対して、レンズと観察者との間の観察距離ＯＤ、及び観察距離ＯＤにおける画素拡大投影像の周期ｅは所望の値を設定する。これらの値を使用して、レンズの頂点と画素との間の距離Ｈ及びレンズピッチＬを決定する。スネルの法則と幾何学的関係より、下記数式１乃至６が成立する。また、下記数式７乃至９が成立する。
【００９２】
［数式１］
ｎ×ｓｉｎα＝ｓｉｎβ
【００９３】
［数式２］
ＯＤ×ｔａｎβ＝ｅ
【００９４】
［数式３］
Ｈ×ｔａｎα＝Ｐ
【００９５】
［数式４］
ｎ×ｓｉｎγ＝ｓｉｎδ
【００９６】
［数式５］
Ｈ×ｔａｎγ＝Ｃ
【００９７】
［数式６］
ＯＤ×ｔａｎδ＝ＷＬ
【００９８】
［数式７］
ＷＰ−ＷＬ＝Ｃ
【００９９】
［数式８］
ＷＰ＝２×ｍ×Ｐ
【０１００】
［数式９］
ＷＬ＝ｍ×Ｌ
【０１０１】
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。
【０１０２】
［数式１０］
ｆ＝Ｈ
【０１０３】
［数式１１］
ｒ＝Ｈ×（ｎ−１）／ｎ
【０１０４】
上記のパラメータについてまとめると、画素の配列ピッチＰは表示パネルにより決定される値であり、観察距離ＯＤ及び画素拡大投影像の周期ｅは表示装置の設定により決定される値である。屈折率ｎはレンズ等の材質により決定される。そして、これらから導出されるレンズの配列ピッチＬ、レンズと画素との距離Ｈは、各画素からの光が観察面に投影される位置を決定するためのパラメータとなる。画像振分効果を変更するパラメータは、レンズの曲率半径ｒである。即ち、レンズと画素との距離Ｈが固定の場合には、レンズの曲率半径を理想状態から変更すると、左右の画素の像がぼやけて、明確に分離しなくなる。即ち、分離が有効となる曲率半径の範囲を求めれば良い。
【０１０５】
まず、レンズの分離作用が存在するための、曲率半径範囲の最小値を算出する。図７に示すように、分離作用が存在するためには、レンズピッチＬを底辺とし焦点距離ｆを高さとする三角形と、画素ピッチＰを底辺としＨ−ｆを高さとする三角形とにおいて、相似の関係が成立すればよい。これより、下記数式１２が成立し、焦点距離の最小値ｆｍｉｎを求めることができる。
【０１０６】
［数式１２］
ｆｍｉｎ＝Ｈ×Ｌ／（Ｌ＋Ｐ）
【０１０７】
次に焦点距離から曲率半径を算出する。数式１１を使用して、曲率半径の最小値ｒｍｉｎは、下記数式１３のように求めることができる。
【０１０８】
［数式１３］
ｒｍｉｎ＝Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋Ｐ）／ｎ
【０１０９】
次に、最大値を算出する。図８に示すように、分離作用が存在するためには、レンズピッチＬを底辺とし焦点距離ｆを高さとする三角形と、画素ピッチＰを底辺としｆ−Ｈを高さとする三角形とにおいて、相似の関係が成立すればよい。
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。
【０１１０】
［数式１４］
ｆｍａｘ＝Ｈ×Ｌ／（Ｌ−Ｐ）
【０１１１】
次に焦点距離から曲率半径を算出する。数式１１を使用して、曲率半径の最小値ｒｍａｘは、下記数式１５のように求めることができる。
【０１１２】
［数式１５］
ｒｍａｘ＝Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−Ｐ）／ｎ
【０１１３】
以上まとめると、レンズが画像振分効果を発揮するためには、レンズの曲率半径が数式１３及び数式１５により示される下記数式１６の範囲に存在する必要がある。
【０１１４】
［数式１６］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋Ｐ）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−Ｐ）／ｎ
【０１１５】
なお上記においては、左眼用画素と右眼用画素とを有する２視点の立体画像表示装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ｎ視点方式の表示装置に対して同様に適用することができる。この場合には、前述の距離ＷＰの定義において、距離ＷＰの領域に含まれる画素数を、２ｍ個からＮ×ｍ個に変更すればよい。
【０１１６】
次に、異方性散乱構造のＺ軸方向における望ましい位置について説明する。前述の異方性散乱構造がＸ軸方向に全く散乱成分を持たない場合には、Ｚ軸方向のどの場所に位置しても、特に大きな問題とはならない。しかし一般的には、Ｘ軸方向にも若干の散乱成分が発生する。そして、このＸ軸方向の散乱を発生する構造が均一に存在していれば大きな問題とはならない。しかし、Ｘ軸方向においてある部分にはＸ軸方向の散乱構造が存在し、それ以外の部分には存在しないような場合では、この散乱構造のＺ軸方向における位置が、画質を左右する非常に重要なパラメータとなる。
【０１１７】
この現象について図９乃至図１１を用いて説明する。図９は、異方性散乱構造がシリンドリカルレンズの焦点付近に存在する場合を示す断面図であり、特に異方性散乱構造の影響が大きい場合を示す。また、図１０は異方性散乱構造の影響が小さい場合を示す。図１１は異方性散乱構造がシリンドリカルレンズの焦点から充分離れた位置に存在する場合を示す断面図である。異方性散乱構造は、その散乱性能が最大となる方向はＹ軸方向であるが、Ｘ軸方向にも若干の散乱を有する。そして、Ｘ軸方向にも散乱を有する部分は、異方性散乱構造の一部分のみである。ここでは特にＸ軸方向の散乱について着目することから、図９乃至図１１では、Ｘ軸方向に散乱成分を有する部分のみを異方性散乱構造６１として記載してある。
【０１１８】
図９に示すように、Ｘ軸方向に散乱する異方性散乱構造６１が、シリンドリカルレンズ３ａの焦点付近に存在する場合には、シリンドリカルレンズ３ａから出射する光の大部分が、異方性散乱構造６１の影響を受ける。しかし、図１０に示すように、シリンドリカルレンズ３ａから出射する光の角度を少し変えた場合、即ち観察者が少し斜め方向から観察した場合、異方性散乱構造６１の影響は小さくなる。このように、観察者が表示装置を視認する角度に依存して、異方性散乱構造の影響が大きくなったり、小さくなったりする。異方性散乱構造の影響が大きい場合にはＸ軸方向の散乱が大きく、影響が小さい場合には散乱も小さいため、観察者には画質の低下として認識される。
【０１１９】
これに対し、図１０に示すように、異方性散乱構造６１がシリンドリカルレンズ３ａの焦点から充分離れた位置に存在する場合には、常に異方性散乱構造６１の影響を受けるため、観察者が画質の低下として認識することはない。このように、異方性散乱構造はレンズの焦点から離れて配置する方が好ましい。
【０１２０】
そこで次に、どの程度異方性散乱構造を焦点から離すのが良いか、詳述する。前述のように、Ｘ軸方向に散乱を有する異方性散乱構造が、Ｘ軸方向に一様に存在するのが望ましく、この場合には大きな問題にはならない。即ち、異方性散乱構造が細かく存在する方が望ましく、粗い場合に問題は大きくなる。例えば、異方性散乱構造のＸ軸方向における間隔がレンズの配列ピッチＬよりも大きな場合には、異方性散乱構造が存在するシリンドリカルレンズと、存在しないシリンドリカルレンズが発生することになる。この場合、観察者には画質の低下として認識されるため、Ｘ軸方向に散乱を有する異方性散乱構造が複数存在する場合には、その間隔はレンズの配列ピッチＬ以下である方が好ましい。そこで、異方性散乱構造の間隔がＬであり、一つのシリンドリカルレンズに一つの異方性散乱構造が対応する場合について考える。また、異方性散乱構造のＸ軸方向における幅が大きい方がより均質化でき好ましいので、ここでは、境界条件として、Ｘ軸方向における幅がゼロである場合について考える。更に、レンズの焦点距離が短い方が異方性散乱構造をレンズの焦点から離すのが困難になるので、数式１２又は１３で示される焦点距離最小条件について考える。
【０１２１】
更に前提条件として、メインローブだけでなく、１次サイドローブにおいても、異方性散乱構造が作用する場合について考える。前述のように、本実施形態においては、左右の画素から構成される表示単位とレンズが対応されて配置されている。一般的にメインローブとは、ある表示単位から出射して対応するレンズを通過した光を指す。１次サイドローブとは、ある画素対から出射して、その画素対に隣接する画素対と対応するレンズを通過した光を指す。メインローブは表示装置の正面方向に存在し、１次サイドローブはレンズの配列方向に沿って、斜めに傾斜した方向に存在することになる。
【０１２２】
図１２に示すように、異方性散乱構造がレンズの光軸付近に存在する場合、レンズの焦点からある程度離れていると、メインローブだけでなく１次サイドローブにおいても、異方性散乱構造を作用させることができる。レンズの主点、即ち頂点から異方性散乱構造までの距離をＨ１とすると、異方性散乱構造から画素面までの距離はＨ−Ｈ１となる。そこで、隣接する画素対から出射した光が、異方性散乱構造６１を通過して、シリンドリカルレンズ３ａの端に入射する場合について考えると、レンズの配列ピッチの半分であるＬ／２を底辺とし、Ｈ１を高さとする三角形と、画素１．５Ｎ個分の距離１．５Ｎ×Ｐ（左右画素の場合はＮ＝２）を底辺とし、Ｈ−Ｈ１を高さとする三角形に相似の関係が成立し、下記の数式１７が成立する。
【０１２３】
［数式１７］
Ｌ／２：Ｈ１＝１．５Ｎ×Ｐ：Ｈ−Ｈ１
【０１２４】
数式１７をＨ１について整理すると、下記数式１８が得られる。
【０１２５】
［数式１８］
Ｈ１＝Ｌ×Ｈ／（Ｌ＋３Ｎ×Ｐ）
【０１２６】
数式１８により算出される値は境界条件であるため、数式１９に示すように、この値より小さな範囲にあれば問題はない。なお、Ｈ１の下限はゼロであり、これはレンズの表面に異方性散乱構造が形成された場合である。
【０１２７】
［数式１９］
Ｈ１≦Ｌ×Ｈ／（Ｌ＋３Ｎ×Ｐ）
【０１２８】
なお、前提条件として、異方性散乱構造がレンズの光軸上に存在するものと仮定したが、上述のようにメインローブと隣接する１次サイドローブまで考慮しているため、光軸上以外の場所に存在する場合についても、この条件により対応することができる。
【０１２９】
以上まとめると、レンズの頂点と異方性散乱構造との距離がＬ×Ｈ／（Ｌ＋３Ｎ×Ｐ）以下となるように配置することで、Ｘ軸方向に沿った散乱性を有する異方性散乱構造が充分に微細化されていない場合でも本発明を適用でき、画質の向上が実現できる。
【０１３０】
次に、画像振分手段としてパララックスバリアを使用した場合において、パララックスバリアが画像振分作用を有効に発揮するための条件について詳述する。まず、図１３を使用して、パララックスバリア方式について説明する。
【０１３１】
パララックスバリア７は、細い縦縞状の多数の開口、即ち、スリット７ａが形成されたバリア（遮光板）である。換言すれば、パララックスバリアは、振分方向となる第１の方向と直交する第２の方向に延びるスリットが、前記第１の方向に沿って複数本配列するように形成された光学部材である。左眼用画素４Ｌからパララックスバリア７に向けて出射した光は、スリット７ａを透過するすると、領域ＥＬに向けて進行する光束となる。同様に、右眼用画素４Ｒからパララックスバリア７に向けて出射した光は、スリット７ａを透過すると、領域ＥＲに向けて進行する光束となる。このとき、観察者が左眼５５２を領域ＥＬに位置させ、右眼５５１を領域ＥＲに位置させた場合に、観察者は立体画像を認識することができる。
【０１３２】
次に、表示パネルの前面にスリット状の開口部を有するパララックスバリアが配置された立体画像表示装置について、その各部のサイズを詳細に説明する。図１３に示すように、パララックスバリア７のスリット７ａの配列ピッチをＬとし、パララックスバリア７と画素との距離をＨとする。また、パララックスバリア７と観察者との間の距離を最適観察距離ＯＤとする。更に、パララックスバリア７の中央に位置するスリット７ａの中心から、Ｘ軸方向におけるパララックスバリア７の端に位置するスリット７ａの中心までの距離をＷＬとする。パララックスバリア７自体は遮光板であるためスリット７ａ以外に入射した光は透過しないが、バリア層を支持する基板を設けることとし、この基板の屈折率をｎと定義する。仮に支持基板が存在しない場合には、屈折率ｎを空気の屈折率である１にすればよい。このように定義すると、スリット７ａから出射する光は、バリア層を支持する基板から出射する際に、スネルの法則に従って屈折する。そこで、パララックスバリア７の中央に位置するスリット７ａにおける光の入射角及び出射角を夫々α及びβとし、Ｘ軸方向におけるパララックスバリア７の端に位置するスリット７ａにおける光の入射角及び出射角を夫々γ及びδとする。更に、スリット７ａの開口幅をＳ１とする。スリット７ａの配列ピッチＬと画素の配列ピッチＰとは相互に関係しているため、一方に合わせて他方を決めることになるが、通常、表示パネルに合わせてパララックスバリアを設計することが多いため、画素の配列ピッチＰを定数として扱う。また、バリア層の支持基板の材料を選択することにより、屈折率ｎが決定される。これに対して、パララックスバリアと観察者との間の観察距離ＯＤ、及び観察距離ＯＤにおける画素拡大投影像の周期ｅは所望の値を設定する。これらの値を使用して、バリアと画素との間の距離Ｈ及びバリアピッチＬを決定する。スネルの法則と幾何学的関係より、下記数式２０乃至２５が成立する。また、下記数式２６乃至２８が成立する。
【０１３３】
［数式２０］
ｎ×ｓｉｎα＝ｓｉｎβ
【０１３４】
［数式２１］
ＯＤ×ｔａｎβ＝ｅ
【０１３５】
［数式２２］
Ｈ×ｔａｎα＝Ｐ
【０１３６】
［数式２３］
ｎ×ｓｉｎγ＝ｓｉｎδ
【０１３７】
［数式２４］
Ｈ×ｔａｎγ＝Ｃ
【０１３８】
［数式２５］
ＯＤ×ｔａｎδ＝ＷＬ
【０１３９】
［数式２６］
ＷＰ−ＷＬ＝Ｃ
【０１４０】
［数式２７］
ＷＰ＝２×ｍ×Ｐ
【０１４１】
［数式２８］
ＷＬ＝ｍ×Ｌ
【０１４２】
なお上記においては、左眼用画素と右眼用画素とを有する２視点の立体画像表示装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ｎ視点方式の表示装置に対して同様に適用することができる。この場合には、前述の距離ＷＰの定義において、距離ＷＰの領域に含まれる画素数を、２ｍ個からＮ×ｍ個に変更すればよい。
【０１４３】
上記のパラメータについてまとめると、画素の配列ピッチＰは表示パネルにより決定される値であり、観察距離ＯＤ及び画素拡大投影像の周期ｅは表示装置の設定により決定される値である。屈折率ｎは支持基板等の材質により決定される。そして、これらから導出されるスリットの配列ピッチＬ、パララックスバリアと画素との距離Ｈは、各画素からの光が観察面に投影される位置を決定するためのパラメータとなる。画像振分効果を変更するパラメータは、スリットの開口幅Ｓ１である。即ち、バリアと画素との距離Ｈが固定の場合、スリットの開口幅Ｓ１が小さい程、左右の画素の像は明確に分離される。ピンホールカメラと同様の原理である。そして、開口幅Ｓ１が大きくなると、左右の画素の像がぼやけて、明確に分離しなくなる。
【０１４４】
パララックスバリアにおいて分離が有効になるスリット幅の範囲は、レンズ方式よりも直感的に算出することができる。図１４に示すように、左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒの境界から出射した光は、スリット７ａを通過する際にその開口幅である幅Ｓ１に狭めらる。そして、距離ＯＤ進行して観察面に到達するが、分離作用が存在するためには、この観察面における幅がｅ以下でなければならない。この幅より広がった場合には、左右画素の投影周期よりも大きくなるため、分離されないことになる。このときのスリット７ａの開口幅Ｓ１は、スリットピッチＬの半分である。即ち、パララックスバリアにおいて分離が有効になるスリット幅の範囲は、スリットピッチの１／２以下である。
【０１４５】
次に、パララックスバリア方式において、異方性散乱構造のＺ軸方向での望ましい位置について説明する。図１５に示すように、パララックスバリア方式においても、レンズ方式と同様に考えることができる。従って、レンズの配列ピッチＬをスリット７ａの開口幅Ｓ１として扱い、前述の数式１９に適用することで、下記数式２９を得ることができる。
【０１４６】
［数式２９］
Ｈ１≦Ｓ１×Ｈ／（Ｓ１＋３Ｎ×Ｐ）
【０１４７】
以上まとめると、パララックスバリアと異方性散乱構造との距離がＳ１×Ｈ／（Ｓ１＋３Ｎ×Ｐ）以下となるように配置することで、Ｘ軸方向に沿った散乱性を有する異方性散乱構造が充分に微細化されていない場合でも本発明を適用でき、画質の向上が実現できる。
【０１４８】
更にまた、本実施形態においては、端末装置として携帯電話を例示したが、本発明はこれに限定されず、ＰＤＡ、パーソナルＴＶ、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ及びノート型パーソナルコンピュータ等の各種の携帯端末装置に適用することができる。また、携帯端末装置のみならず、キャッシュディスペンサ、自動販売機、モニタ及びテレビジョン受像機等の各種の固定型の端末装置に適用することもできる。
【０１４９】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は本実施形態に係る表示装置を示す断面図である。前述の本発明の第１の実施形態においては、異方性散乱部である異方性散乱シートが、画像振分部であるレンチキュラレンズと反射型液晶表示パネルとの間に配置されていた。これに対して、本第２の実施形態においては、画像振分部であるレンチキュラレンズのレンズ面が形成された面と反対側の面に異方性散乱構造が設けられ、レンチキュラレンズと一体形成されている点が異なる。
【０１５０】
即ち、図１６に示すように、本実施形態に係る反射型液晶表示装置１１においては、画像振分部であるレンチキュラレンズ３１が反射型液晶表示装置１１の最表面となる＋Ｚ方向側に設けられ、多数のシリンドリカルレンズ３１ａがレンチキュラレンズ３１の使用者側の面となる＋Ｚ方向の面に形成されている。そして、レンチキュラレンズ３１の反射型液晶表示パネル２側の面となる−Ｚ方向の面には、異方性散乱部である異方性散乱構造６２が形成されている。一例では、異方性散乱構造６２は、ホットエンボス法を用いてレンチキュラレンズ３１にレンズ面を形成する際に、異方性散乱構造用の金型を裏面にセットしてプレスすることにより、レンズ面と同時に形成することができる。この方法以外にも、斜方ブラスターなどの異方性ブラスターを使用して一方向に延伸する模様を付ける技術や、ラビング技術のように一方向にこする技術を好適に使用することもできる。また、レンチキュラレンズ３１と反射型液晶表示パネル２とは粘着材５１で固定されており、この粘着材５１は、その屈折率の値がレンチキュラレンズ３１の屈折率の値とは異なる材料が使用されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１５１】
本実施形態においては、前述の第１の実施形態と同様に、異方性散乱部を用いることにより、レンチキュラレンズの画像振分効果を大きく損なうことなく、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制することができる。また、前述の第１の実施形態と比較して、異方性散乱部がレンチキュラレンズと一体形成されているため、異方性散乱部の異方性散乱構造を支持する部分を不要にできるため、薄型化が可能になる。また、異方性散乱部と画像振分部とを別々に形成して組み合わせる場合と比較して、一体形成が可能になるため、部材数の削減が可能となり、組み立て工数も削減できるため、低コスト化が可能になる。更には、組み立て時における異方性散乱部と画像振分部との位置変動をなくすことができるため、ばらつきを低減することができる。なお、本実施形態においては、異方性散乱部と画像振分部とを一体形成した特別なレンチキュラレンズを準備する必要があるが、レンズのピッチ及び曲率は変える必要がなく、従来の金型を使用できるため、低コスト化が可能となる。更に、異方性散乱構造が形成された面を、レンチキュラレンズの焦点からより離して配置することができ、高画質化が可能となる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１５２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１７は本実施形態に係る表示装置を示す断面図である。前述の本発明の第２の実施形態においては、異方性散乱部である異方性散乱構造が、画像振分部であるレンチキュラレンズのレンズ面が形成された面と反対側の面に形成されていた。これに対して、本第３の実施形態においては、画像振分部であるレンチキュラレンズと反射型液晶表示パネルとが異方性散乱性能を有する異方性散乱糊６３を用いて貼合されている点が異なる。
【０１５３】
即ち、図１７に示すように、本実施形態に係る反射型液晶表示装置１２においては、レンチキュラレンズ３のシリンドリカルレンズ３ａが形成された面と反対側の面に、異方性散乱糊６３が塗布され、この異方性散乱糊６３によりレンチキュラレンズ３と反射型液晶表示パネル２とが貼合されている。異方性散乱糊６３は、一例では、ファイバ状又はロッド状に加工された材料が、糊の中に配向分散されており、両者は異なる屈折率を有しているものである。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第２の実施形態と同様である。
【０１５４】
本実施形態においては、前述の第２の実施形態と同様に、異方性散乱部を用いることにより、レンチキュラレンズの画像振分効果を大きく損なうことなく、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制することができる。また、前述の第２の実施形態と比較して、異方性散乱構造を成型するための金型と、異方性散乱構造を転写するプロセスが不要になるので、低コスト化が可能となる。更に、異方性散乱糊に含有されるファイバ状又はロッド状の材料は、非常に微細な構造を有するため、散乱の面内均一性が高い。これにより、一層の高画質化が可能となる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
【０１５５】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１８は本実施形態に係る表示装置を示す断面図である。前述の本発明の第３の実施形態においては、画像振分部であるレンチキュラレンズと反射型液晶表示パネルとが異方性散乱性能を有する異方性散乱糊６３を用いて貼合されていた。これに対して、本第４の実施形態においては、画像振分部であるレンチキュラレンズ自体がその内部に異方性散乱構造を有する点が異なる。
【０１５６】
即ち、図８に示すように、本実施形態に係る反射型液晶表示装置１３においては、レンチキュラレンズ３２の基材が異方性散乱を有しており、これによりレンチキュラレンズ３２自体が異方性散乱性能を有するものとなっている。異方性散乱性能を有する基材を作製する方法としては、基材作製時に屈折率の異なるファイバ状又はロッド状の材料を配向分散させる方法と、等方性散乱を有する基材を延伸して散乱に異方性を持たせる方法等を好適に使用することができる。このようにして作製した異方性散乱性能を有する基材に対して、例えばホットエンボス法を用いて表面にレンズ形状を転写し、異方性散乱を有するレンチキュラレンズ３２を作製することができる。レンチキュラレンズ３２は、粘着材５２により反射型液晶表示パネル２に固定されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第３の実施形態と同様である。
【０１５７】
本実施形態においては、前述の第３の実施形態と同様に、異方性散乱部を用いることにより、レンチキュラレンズの画像振分効果を大きく損なうことなく、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制することができる。また、前述の第２の実施形態と比較した場合には、レンチキュラレンズと屈折率の異なる粘着材を使用する必要がない。更に、前述の第３の実施形態と比較した場合には、異方性散乱糊を使用する必要がない。即ち、前述の第２又は第３の実施形態と比較して、使用可能な粘着材及び糊の選択肢を大幅に増やすことができるため、前述の第２又は第３の実施形態の特徴に加え、より低コスト化が可能となる。更に、異方性散乱構造が形成された面を、レンチキュラレンズの焦点からより離して配置することができ、高画質化が可能となる。
【０１５８】
なお、本実施形態においては、画像振分部であるレンチキュラレンズ自体がその内部に異方性散乱構造を有す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く、その他の構成部材がその内部に異方性散乱性能を有していてもよい。一例では、表示パネルにプラスチック基板が使用され、このプラスチック基板が異方性散乱性能を有していてもよい。また、液晶表示パネルに使用される偏光板又は位相差板が異方性散乱を有していてもよい。更に、表示パネルに設けられる光学フィルムを前記表示パネルの基板に固定する粘着層を、異方性散乱粘着層とすることもできる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
【０１５９】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１９は本実施形態に係る表示装置を示す断面図であり、図２０は図１９に示す導光板及びＬＥＤを示す上面図であり、図２１は図１９に示す導光板及びＬＥＤを示す断面図である。
【０１６０】
図１９に示すように、本実施形態の透過型液晶表示装置１４においては、使用者側から順に、レンチキュラレンズ３、透過型液晶表示パネル２１、異方性散乱シート６４及びバックライトユニット８が設けられている。透過型液晶表示パネル２１は、前述の本発明の第１の実施形態における反射型液晶表示パネル２と同様に、表示パネルの表示画素が隣接する左眼用画素４１Ｌ及び右眼用画素４１Ｒにより構成されている。また、各表示画素はシリンドリカルレンズ３ａの長手方向に沿って配列されており、レンチキュラレンズ３は、この配列された表示画素の列に１つのシリンドリカルレンズ３ａが対応するように配置されているのも同様である。即ち、本実施形態の透過型液晶表示装置１４においては、画像振分部としてのレンチキュラレンズ及び表示パネルの基本的な構成は本発明の第１実施形態と同じであり、表示パネルがバックライトとしての面状光源を必要とする透過型である点が異なる。なお、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の焦点距離は、シリンドリカルレンズ３ａの主点、即ちレンズの頂点と、左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒとの間の距離に設定されている。バックライトユニット８は、光源となるＬＥＤ８１と、光源から出射した光を伝搬して面状光源化するための導光板８２と、から構成されている。図２０に示すように、ＬＥＤ８１は導光板８２の−Ｙ側の面に配置されている。ＬＥＤ８１から出射した光は、導光板８２の−Ｙ方向の面から導光板８２内に入射し、導光板内を全反射しながら伝搬する。
【０１６１】
図２０に示すように、導光板８２の＋Ｚ側の表面には、多数のドット８３（凹凸構造）が配置されている。このドット８３は、一例では導光板８２に印刷により形成され、導光板内を伝搬する光に対して全反射条件を打ち破り、光を＋Ｚ方向に取り出す役割を担うものである。図２１に示すように、導光板８２に−Ｙ側の面に配置されたＬＥＤ８１から発した光は、導光板に入射すると、前述のように導光板内を全反射しながら伝搬するが、これは光がドット８３の形成されていない部分に入射した場合である。全反射しながら伝搬する光が、ドット８３の部分に入射すると、ドットの形状により全反射条件が崩壊する。これにより、導光板内を伝搬する光は、導光板外に取り出され、導光板は面状光源として作用することになる。このように、ドットが形成された導光板では、ドットの部分から光が取り出されることになる。換言すると、ドットが形成された面状光源を微視的に観察した場合、ドットの部分はそれ以外の部分よりも明るいことになる。なお、このような微視的な明るさの違いは、ドットが形成された導光板だけで発生するものではなく、微小な溝など何らかの構造を導光板に設けることにより全反射条件を崩し、導光板から光を取り出す場合には共通して発生する現象である。即ち、微小な凹凸形状を有する導光板では、その凹凸構造に起因して、出射する光が微視的な面内分布を有する。
【０１６２】
本実施形態における異方性散乱シート６４は、基本的な構造は本発明の第１の実施形態における異方性散乱シート６と同様のものであるが、散乱が最大となる方向がＸ軸方向に設定され、散乱が最小となる方向がＹ軸方向に設定されている点が異なる。更に、異方性散乱構造６４１は、異方性散乱シート６４の−Ｚ側の面に形成されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１６３】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る透過型液晶表示装置の動作について説明する。図２２は図１９に示す本実施形態の透過型液晶表示装置において、Ｘ軸方向に平行な線分で切断した断面における光学モデルを示す図である。図２２に示すように、本実施形態における表示装置は透過型であるため、導光板８２から出射し、表示パネル２１に入射する光を利用して表示が実現される。今、透過型液晶表示パネル２１の表示画素のある一点を通過し、その画素と対応するシリンドリカルレンズに入射する光に着目すると、そのシリンドリカルレンズ３ａに入射する光線群は、レンズピッチを底辺とし焦点距離を高さとする三角形を形成する。また、シリンドリカルレンズの焦点距離は、上述のようにレンズの頂点と画素との間の距離に設定されているため、シリンドリカルレンズから出射する光は平行光となる。
【０１６４】
ここで、異方性散乱シート６４が存在しない場合について考えると、導光板８２から出射され、前述の表示画素のある一点に向かう光線群は三角形を形成する。前述のように、導光板８２から出射される光は、主としてドット８３から出射されている。このため、導光板８２から出射され、前述の表示画素のある一点に向かう光線群が形成する三角形の底辺にドットが含まれない場合、前述の表示画素のある一点を通過する光は存在しないことになる。一方で、ドットが含まれる場合には、前述の表示画素のある一点を通過する光は存在する。この表示画素上の点は、使用者が表示パネルを観察する角度によって変化し、これに伴ってこの点に向かう光線群が形成する三角形の底辺の位置も変化する。このため、異方性拡散シートが存在しない場合には、使用者の位置に依存して、表示に明るい領域と暗い領域が発生するため、表示画像に明るさの違いが重畳して観察され、画質が低下してしまう。
【０１６５】
これに対して、本実施形態においては異方性散乱シート６４が存在するため、前述の表示画素のある一点に向かう光線群は、異方性散乱シート６４が存在しない場合よりも、より広範囲から出射されることになる。これにより、前述の表示画素のある一点に対して、ドット８３が形成されていない部分が対応する可能性を小さくできる。即ち、画像振分部であるレンチキュラレンズとバックライトユニット等の面状光源の構造物による画質の低下を抑制することができる。
【０１６６】
次に、本実施形態の効果について説明する。上述の如く、本実施形態においては、レンチキュラレンズとバックライトユニットとの間に異方性散乱シートが設けられ、異方性散乱シートの散乱が最大となる方向が、レンチキュラレンズの画像振分方向となるように配置されている。また、異方性散乱シートが配置されているのは、表示パネルとバックライトユニットとの間である。これにより、レンチキュラレンズの画像振分効果を損なうことなく、レンチキュラレンズとバックライトユニットの凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制することができる。散乱シートとして異方性散乱でなく等方性散乱のものを使用した場合には、バックライトユニット８から出射した光は様々な方向に散乱されるため、正面方向の輝度が低下する問題が発生するが、本実施形態の如く異方性散乱シートを使用することにより、散乱方向を限定することができるため、正面輝度の低下を抑制することができる。
【０１６７】
本実施形態においては、異方性散乱シートの異方性散乱構造が形成された面をバックライトユニット８側に向けて配置す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く、表示パネル２１側に向けて配置することもできる。但し、レンチキュラレンズ３の焦点近傍に異方性散乱構造が配置されると、異方性散乱構造の影響が出る場合があるため、焦点から離して配置するのが好ましい。即ち、異方性散乱構造が形成された面をバックライトユニット８側に向けて配置することにより、画質の劣化をより低減することが可能となる。
【０１６８】
また、本実施形態においては、表面にドット８３のパターンが形成された導光板８２を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述のように微小な構造を有する光学素子を使用する場合に対して、同様に適用することができる。また、上述の説明ではドットパターンが導光板８２のレンチキュラレンズ３側の面に形成されている例について説明したが、これと反対側の面、即ち導光板の−Ｚ側の面に微小な構造が形成されている場合に対しても、同様に適用することができる。即ち、微小な構造を有し、この構造に起因して出射光がミクロな面内分布を有していれば、本発明を適用することができる。このような具体的な例としては、導光板では、微小な溝を設けて光を外部に取り出す方式と、微小な構造物を設けて出射光の指向性を制御するホログラム方式などを挙げることができる。また、微小な構造を有する光学素子は、導光板に限定されるものではなく、導光板から出射した光を制御するための光学シートに対しても同様に適用することができる。このような光学シートの一例としては、＋Ｚ側の面に多数のプリズムが形成され、このプリズム構造による屈折を利用して出射光の指向性を高める上向きプリズムシートと、−Ｚ側の面に多数のプリズムが形成され、このプリズム構造による屈折及び全反射を利用して出射光の指向性を高める下向きプリズムシートが挙げられる。本実施形態においては、これらのプリズムシートの選択肢を増やすことができ、低コスト化が可能となる。更にまた、多数の微小ドットを介して導光板と光学シートが密着配置され、この密着ドット構造を用いて導光板より光を取り出す方式に対しても同様に適用することができる。
【０１６９】
更に、本実施形態においては、異方性散乱シートの散乱が最大となる方向が、画像振分部であるレンチキュラレンズの画像振分方向と平行となるように配置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、所定の角度を設けて配置することもできる。
【０１７０】
更にまた、本実施形態においては、異方性散乱部として異方性散乱シートを使用す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く、本発明の他の実施形態に記載の異方性散乱部を好適に使用することもできる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１７１】
また、本実施形態における表示パネルは、透過型液晶表示パネルを使用す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く、バックライトを使用する表示パネルに対して効果的に適用することができる。例えば、液晶表示パネル以外の透過型表示パネルを使用する場合についても同様に適用できる。
【０１７２】
更に、レンチキュラレンズを使用した場合だけでなく、パララックスバリアを使用した場合でも同様に適用することができる。
【０１７３】
なお、照明手段としてのバックライトの構成要素である導光板や光学シートなどの光学部材においては、発光の面内均一性など光学的な特性の制約が存在するため、ピッチなどの構造にも制約がある。従って、画像振分手段と組み合わせる際に微細な方が好ましいとしても、微細化は一般的に困難である。これに対し、異方性散乱構造はバックライトの構造とは独立して微細化が可能なため、画像振分手段に近接して配置することができ、高画質化が可能となる。
【０１７４】
次に、画像振分手段としてパララックスバリアを使用し、特に表示パネルの光源側にパララックスバリアを配置した場合について詳述する。まず、図２３を使用して、表示パネルの背面側にパララックスバリアを配置した場合について説明する。図２３に示すように、パララックスバリア７のスリット７ａの配列ピッチをＬとし、パララックスバリア７と画素との距離をＨとする。また、パララックスバリア７を含めた表示パネルの厚みをＨｔとし、表示パネルと観察者との間の距離を最適観察距離ＯＤとする。更に、パララックスバリア７の中央に位置するスリット７ａの中心から、Ｘ軸方向におけるパララックスバリア７の端に位置するスリット７ａの中心までの距離をＷＬとする。パララックスバリア７自体は遮光板であるためスリット７ａ以外に入射した光は透過しないが、バリア層を支持する基板を設けることとし、この基板の屈折率をｎと定義する。仮に支持基板が存在しない場合には、屈折率ｎを空気の屈折率である１にすればよい。このように定義すると、スリット７ａから出射して画素を通過した光は、表示パネルから出射する際に、スネルの法則に従って屈折する。そこで、パララックスバリア７の中央に位置するスリット７ａから出射した光に着目し、表示パネルの観察者側の端面における入射角及び出射角を夫々α及びβとする。Ｘ軸方向におけるパララックスバリア７の端に位置するスリット７ａにおいても、同様に入射角及び出射角を夫々γ及びδとする。更に、スリット７ａの開口幅をＳ１とする。スリット７ａの配列ピッチＬと画素の配列ピッチＰとは相互に関係しているため、一方に合わせて他方を決めることになるが、通常、表示パネルに合わせてパララックスバリアを設計することが多いため、画素の配列ピッチＰを定数として扱う。また、バリア層の支持基板の材料を選択することにより、屈折率ｎが決定される。これに対して、パララックスバリアと観察者との間の観察距離ＯＤ、及び観察距離ＯＤにおける画素拡大投影像の周期ｅは所望の値を設定する。これらの値を使用して、バリアと画素との間の距離Ｈ及びバリアピッチＬを決定する。スネルの法則と幾何学的関係より、下記数式３０乃至３５が成立する。また、下記数式３６乃至３８が成立する。
【０１７５】
［数式３０］
ｎ×ｓｉｎα＝ｓｉｎβ
【０１７６】
［数式３１］
ＯＤ×ｔａｎβ＝ｅ＋Ｐ×Ｈｔ／Ｈ
【０１７７】
［数式３２］
Ｈ×ｔａｎα＝Ｐ
【０１７８】
［数式３３］
ｎ×ｓｉｎγ＝ｓｉｎδ
【０１７９】
［数式３４］
Ｈ×ｔａｎγ＝Ｃ×Ｈｔ／Ｈ
【０１８０】
［数式３５］
ＯＤ×ｔａｎδ＝ＷＰ−（Ｈｔ／Ｈ−１）×Ｃ
【０１８１】
［数式３６］
ＷＰ−ＷＬ＝Ｃ
【０１８２】
［数式３７］
ＷＰ＝２×ｍ×Ｐ
【０１８３】
［数式３８］
ＷＬ＝ｍ×Ｌ
【０１８４】
なお上記においては、左眼用画素と右眼用画素とを有する２視点の立体画像表示装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ｎ視点方式の表示装置に対して同様に適用することができる。この場合には、前述の距離ＷＰの定義において、距離ＷＰの領域に含まれる画素数を、２ｍ個からＮ×ｍ個に変更すればよい。
【０１８５】
そして、リア型のパララックスバリア方式においても、画像の分離が有効になるスリット幅の範囲は、フロント型と同様にスリットピッチＬの半分である。
【０１８６】
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図２４は本実施形態に係る表示装置を示す断面図である。前述の本発明の第５の実施形態においては、異方性散乱部である異方性散乱シートが、透過型液晶表示パネルとバックライトユニットの間に配置され、異方性散乱シートの散乱が最大となる方向が画像振分部であるレンチキュラレンズの画像振分方向と平行に配置され、異方性散乱シートの異方性散乱構造は異方性散乱シートのバックライトユニット側の面に形成されていた。これに対して、本第６の実施形態においては、表示パネルとして各画素に透過用の表示領域と反射用の表示領域とを有する半透過型液晶表示パネルが使用され、異方性散乱シートはレンチキュラレンズと透過型液晶表示パネルとの間に配置され、異方性散乱シートの散乱が最大となる方向がレンチキュラレンズの画像振分方向と直交する方向に配置されている点が異なる。また、異方性散乱シートの異方性散乱構造は、異方性散乱シートのレンチキュラレンズ側の面に形成されている。
【０１８７】
即ち、図２４に示すように、本実施形態に係る半透過型画像表示装置１５においては、使用者側から順に、レンチキュラレンズ３、異方性散乱シート６５、半透過型液晶表示パネル２２及びバックライトユニット８が設けられている。更に、異方性散乱シート６５の散乱が最大となる方向はＹ軸方向に設定され、レンチキュラレンズの画像振分方向であるＸ軸方向と直交している。更にまた、異方性散乱シート６５の異方性散乱構造６５１は、異方性散乱シート６５の＋Ｚ側の面に形成されている。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。
【０１８８】
本実施形態においては、前述の第５の実施形態と同様に、レンチキュラレンズの画像振分効果を大きく損なうことなく、レンチキュラレンズとバックライトユニットの凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制することができ、また異方性散乱シートを使用することにより散乱方向を限定することができるため、正面輝度の低下を抑制することができる。また、前述の第５の実施形態と比較して、異方性散乱部をレンチキュラレンズと半透過型液晶表示パネルとの間に配置することにより、反射表示時にレンチキュラレンズと反射板の凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制することができる。即ち、バックライトユニットの凹凸構造に起因する表示品質の低下と、反射板の凹凸構造に起因する表示品質の低下を同時に低減することができる。
【０１８９】
また、本実施形態においては、異方性散乱シートの異方性散乱構造が形成された面をレンチキュラレンズ側に向けて配置するものとして説明したが、表示パネル側に向けて配置する場合と比較して、異方性散乱構造をレンチキュラレンズの焦点から離れて配置することができるため、画質の劣化をより低減することが可能となる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第５の実施形態と同様である。
【０１９０】
ここで、以降の実施形態について説明する前に、本発明の第７実施形態乃至第１０実施形態に共通する課題として、前述の本発明者が新たに見出した問題点について説明する。この問題点とは即ち、レンチキュラレンズ等の画像振分部を設けた表示装置において、隣接する画素の境界領域等、表示に寄与しない領域の模様が、レンズ又はスリットの配列方向に平行な線となって観察され、画質を低下させるという問題である。本発明者は画像振分部を設けた表示装置の高画質化について、鋭意検討を行った。その結果、表示画像に重畳して画像振分方向に延伸する縞模様が、従来の画像振分部を持たない表示装置よりも目立って視認される現象を見出し、以下に示す知見を得たので、この知見について図を使用して説明する。図２５は本発明の第１比較例に係る表示装置を示す断面図であり、図２６は図２５に示す表示パネルの画素を示す上面図であり、図２７は図２５に示す表示装置を観察者が視認した場合の表示画面の視認像を示す図である。
【０１９１】
図２５に示すように、本第１比較例の透過型液晶表示装置１１６においては、使用者側から順に、レンチキュラレンズ１０３、透過型液晶表示パネル１２３が設けられている。透過型液晶表示パネル１２３は、前述の本発明の第５の実施形態における透過型液晶表示パネル２１と同様に、表示パネルの表示画素が隣接する左眼用画素１４２Ｌ及び右眼用画素１４２Ｒにより構成されている。レンチキュラレンズ１０３は、前述の第５の実施形態と同様に、表示画素の列に１つのシリンドリカルレンズ１０３ａが対応するように配置されている。
【０１９２】
図２６に示すように、本第１比較例の透過型液晶表示パネル１２３においては、左眼用画素１４２Ｌ及び右眼用画素１４２Ｒが、それぞれの画素の光を透過する領域の周囲に遮光領域１４０を有している。遮光領域１４０は、隣接画素の影響を取り除いたり、配線を設ける領域を確保する目的で形成されるものである。本第１比較例においては、表示画素がＸ軸方向及びＹ軸方向に配列されるため、遮光領域１４０はＸ軸方向に延びる多数の線分とＹ軸方向に延びる多数の線分を組み合わせた形状になっている。このような遮光領域の形状は、通常の液晶表示パネルによく見られるものである。
【０１９３】
このような遮光領域の形状を有する表示パネルに画像振分部であるレンチキュラレンズを設けて観察すると、正面方向の観察者は左眼用画素１４２Ｌ及び右眼用画素１４２ＲのそれぞれＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線の部分を観察することになる。この結果、図２７に示すように、観察者は遮光領域として、Ｙ軸方向に延びる線分は観察できず、Ｘ軸方向に延びる線分のみを視認することになる。即ち、画像振分方向に延伸する遮光領域のみを視認し、画像振分方向と直交する方向の遮光領域は視認されない。レンチキュラレンズを設けない場合、使用者は縦横方向の格子模様を視認していたが、レンチキュラレンズを設けることにより観察者は画像振分方向のみの遮光領域を視認することになり、画像振分方向に延伸する縞模様となって認識されることになる。一例では、本第１比較例の場合には、画像振分方向が左右方向に相当するため、横方向の縞模様が表示画像に重畳して視認される。この縞模様により、表示画像の品質が低下することになる。
【０１９４】
また、この縞模様について本発明者は更に鋭意検討したところ、表示パネルの解像度が低い方が、より大きな問題となることが判明した。これは、解像度の低い方が縞の幅及び間隔が大きくなり、使用者が容易に視認できるためと考えられる。また、立体画像表示装置の場合には、表示画像の縦横の解像度が一致すると、特に大きな問題となることが判明した。これは、縦横の解像度が異なる場合には、その縦横解像度の違いが横方向の縞模様と重畳して観察者に視認されるが、この縦横解像度の違いの方が横方向の縞模様よりも大きな問題となるため、相対的に縞模様の方が問題にならないためと考えられる。更にまた、画像振分部としてパララックスバリアを使用する場合よりも、レンチキュラレンズを使用する場合の方が大きな問題となることが判明した。これは、パララックスバリアの場合には、スリットとそれ以外の領域が画像振分方向と垂直な方向に延びる縞模様を形成するため、この縞模様の方が相対的に大きな問題となるためと考えられる。一般的にレンチキュラレンズを使用した場合には、パララックスバリアの場合に発生する模様は発生しないため、画像振分方向と平行な方向に延びる縞模様が問題となる。
【０１９５】
本発明の第７の実施形態は、上述の課題も解決することができるものである。図２８は本実施形態に係る表示装置を示す断面図であり、図２９は図２８に示す表示パネルの画素を示す上面図である。
【０１９６】
図２８に示すように、本第７の実施形態の透過型液晶表示装置１６においては、使用者側から順に、レンチキュラレンズ３、異方性散乱シート６６、透過型液晶表示パネル２３が設けられている。透過型液晶表示パネル２３は、前述の図２５及び図２６に記載の透過型液晶表示パネル１２３と同じものである。即ち、表示パネルの表示画素が隣接する左眼用画素４２Ｌ及び右眼用画素４２Ｒにより構成されている。レンチキュラレンズ３は、前述の第５の実施形態と同様に、表示画素の列に１つのシリンドリカルレンズ３ａが対応するように配置されている。本実施形態における異方性散乱シート６６は、本発明の第１実施形態と同様に、その散乱が最大となる方向がレンチキュラレンズ３の画像振分方向と直交する方向に配置され、散乱が最小となる方向が画像振分方向と平行な方向に配置されている。また、異方性散乱シート６６の異方性散乱構造６６１は、異方性散乱シート６６の＋Ｚ側の面、即ちレンチキュラレンズ側の面に形成されている。
【０１９７】
図２９に示すように、本第７の実施形態の透過型液晶表示パネル２３においては、左眼用画素４２Ｌ及び右眼用画素４２Ｒが、それぞれの画素の光を透過する領域の周囲に遮光領域４０を有している。前述の本発明の第１比較例と同様に、表示画素がＸ軸方向及びＹ軸方向に配列されるため、遮光領域４０はＸ軸方向に延びる多数の線分とＹ軸方向に延びる多数の線分を組み合わせた形状になっている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である
【０１９８】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る透過型液晶表示装置の動作及び効果について説明する。前述のレンチキュラレンズを設けた透過型液晶表示装置においては、レンチキュラレンズの画像振分方向と平行な方向に延びる遮光領域が縞模様となって視認されるが、本実施形態においてはレンチキュラレンズの画像振分方向と垂直な方向に大きな散乱を有する異方性散乱シートが設けられているため、画像振分方向と平行な方向の縞模様は異方性散乱シートにより低減される。また、異方性散乱シートの散乱が最小となる方向は、画像振分方向と平行に配置されているため、画像振分効果への悪影響を最小限に留めることができる。
【０１９９】
本実施形態においては、適用する画素ピッチに対し、画像振分部の画像振分方向に延びる遮光領域の幅が大きな表示パネルに対して、より効果を発揮することができる。このような表示パネルの例として、カラー表示を実現するため、赤緑青のカラーフィルタが画像振分方向と平行な方向に延びる横ストライプ型の表示パネルが挙げられる。このようなカラーストライプの配列方向が画像振分方向と直交する方向である横ストライプ型の表示パネルにおいては、異なるカラーの境界が画像振分方向と直交する方向に配置されるため、画像振分方向に延伸する遮光領域の割合が大きくなるからである。そして本発明を好適に適用でき、この画像振分方向に延伸する遮光領域の影響を低減できるため、高画質化が可能となる。なお、画素ピッチがより大きな表示パネルの方が、より効果的に適用することができるのはいうまでもない。これは、画素ピッチの大きな表示パネルの方が、縞模様のピッチが大きくなり、使用者に視認されやすくなるためである。
【０２００】
また、レンチキュラレンズ及びパララックスバリア等の画像振分部を有する表示装置において、左眼用画像及び右眼用画像等の表示画像の縦横の解像度が一致する場合に対し、特に好適に適用し、大きな効果を発揮することができる。これは、縦横の解像度が異なる場合には、その解像度の違いに埋もれて、縞模様が相対的に気にならなくなるからである。即ち、表示画像の縦横の解像度が一致することにより、相対的に画像振分方向と平行な方向の縞模様が目立ち、本発明によりこの縞模様を効果的に低減できるからである。更にまた、画像振分部としてパララックスバリアを使用する場合よりも、レンチキュラレンズを使用する場合に対し、大きな効果を発揮することができる。これは、レンチキュラレンズの方がバリアの模様のない高品質の表示が可能なため、相対的に画像振分方向と平行な方向の縞模様が目立ち、この縞模様を効果的に低減できるからである。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１又は第５の実施形態と同様である。
【０２０１】
ここで、縞模様、即ちレンチキュラレンズの画像振分方向と平行な方向に延伸する遮光領域の視認性について詳述する。視認性は人間の視力、観察距離にも依存する。観察距離に関しては、立体ディスプレイでは立体視域が存在するため、その視域中における使用が前提となる。そこで、まず立体視域について説明する。
【０２０２】
図３０は、レンチキュラレンズ方式の表示装置において、最大観察距離を算出するための光学モデルを示す断面図である。表示パネルの任意の左眼用画素から出射した光は、レンチキュラレンズにより所定の領域に向けて偏向される。この領域が左眼領域７１Ｌである。同様に、右眼用画素から出射した光は、右眼領域７１Ｒに向けて偏向される。そして、使用者が左眼領域７１Ｌに左眼５５１を位置させ、右眼領域７１Ｒに右眼５５２を位置させると、左右の眼に異なる画像を入射させることができる。これらの画像が視差画像であれば、使用者は立体画像を視認することになる。
【０２０３】
但し、左眼領域７１Ｌ及び右眼領域７１Ｒの任意の位置に各々の眼を配置することはできない。これは、両眼間隔による制約が存在するからである。文献によると、人間の両眼間隔は概ね一定であり、一例では、成人男子の両眼間隔の平均値は６５ｍｍ、標準偏差は±３．７ｍｍであり、成人女子の両眼間隔の平均値は６２ｍｍ、標準偏差は±３．６ｍｍである（Neil A. Dodgson, “Variation and extrema of human interpupillary
distance”, Proc. SPIE vol.5291）。従って、立体表示装置を設計する場合には、両眼間隔の値を６２乃至６５ｍｍの範囲に設定することが適当であり、６３ｍｍ程度の値が使用される。左眼領域及び右眼領域のサイズにこの両眼間隔の制約を加えて立体視域を算出する必要がある。
【０２０４】
ここで、左眼領域及び右眼領域の幅について説明する。前述のように、最適観察距離ＯＤにおける各画素の拡大投影像の周期をｅとしているが、この値は両眼間隔と等しく設定するのが好ましい。周期ｅが両眼間隔より小さい場合には、周期ｅに制限され立体視域幅が小さくなってしまう。また、周期ｅが両眼間隔より大きい場合には、立体視域幅は周期ｅにより制限されないが、両眼間隔により制限される。しかも、斜め方向に発生するサイドローブを利用しての視認が困難になる。このため、周期ｅを大きくしても、立体視域幅が拡大することはない。以上の理由から、周期ｅは両眼間隔と等しく設定される。
【０２０５】
すると、立体視域における最大観察距離は、表示パネルのＸ軸方向の端に位置する表示単位から出射した光の軌跡と、左眼領域又は右眼領域のＸ軸方向における中心線との交点となる。そこで、表示パネルのＸ軸方向の端に位置する表示単位において、この表示単位の中央から出射した光線に着目する。このとき、ＷＬを底辺とし最適観察距離ＯＤを高さとする三角形と、ｅ／２を底辺としＦＤ−ＯＤを高さとする三角形に相似の関係が成立する。したがって、下記数式３９が成立し、これを整理すると、下記数式４０に示すように最大観察距離ＦＤが得られる。
【０２０６】
［数式３９］
ＷＬ：ＯＤ＝ｅ／２：ＦＤ−ＯＤ
【０２０７】
［数式４０］
ＦＤ＝ＯＤ×（ＷＬ＋ｅ／２）／ＷＬ
【０２０８】
次に、最小観察距離を算出する。図３１は、レンチキュラレンズ方式の表示装置において、最小観察距離を算出するための光学モデルを示す断面図である。立体視域における最小観察距離は、表示パネルのＸ軸方向の端から出射した光線の軌跡と、左眼領域又は右眼領域のＸ軸方向における中心線との交点となる。そこで、表示パネルのＸ軸方向の端に位置する表示単位において、この表示単位の図右端から出射した光線に着目する。このとき、ＷＬ＋ｅ／２を底辺とし最小観察距離ＮＤを高さとする三角形と、ｅ／２を底辺としＯＤ−ＮＤを高さとする三角形に相似の関係が成立する。したがって、下記数式４１が成立し、これを整理すると、下記数式４２に示すように最小観察距離ＮＤが得られる。
【０２０９】
［数式４１］
ｅ／２：ＯＤ−ＮＤ＝ＷＬ＋ｅ／２：ＮＤ
【０２１０】
［数式４２］
ＮＤ＝ＯＤ×（ＷＬ＋ｅ／２）／（ＷＬ＋ｅ）
【０２１１】
以上により、立体視域７１が算出された。これは、図３０又は図３１に示すように、ダイヤモンド状の四角形となる。そのＸ軸方向における幅は、画素の拡大投影像の周期ｅの半分である。Ｙ軸方向における幅は、最大観察距離ＦＤと最小観察距離ＮＤとの差分となる。
【０２１２】
遮光領域の視認性については、この立体視域に使用者が位置した際に、認識できないことが好ましい。例えば、立体視域において表示装置からの最遠端となる最大観察距離ＦＤから視認できないことは必須であるし、最適観察距離ＯＤから視認できない方が好ましい。更には、最小観察距離ＮＤから視認できなければ完璧である。
【０２１３】
そこで、次に遮光領域の視認性、即ち視距離と遮光領域の幅の関係について詳述する。使用者が遮光領域を視認できないようにするためには、遮光領域の幅を観察者の視力による分解能以下に設定する必要がある。図３２に示すように、観察者の視力と識別可能な最小視角との関係は、下記数式４３により与えられる。
【０２１４】
［数式４３］
視力＝１／視角（分）
【０２１５】
一般的に視力は１．０であり、上記数式４３から、視力１．０である観察者の最小視角は１分、即ち１／６０度と算出される。そしてこのとき、観察距離Ｄ（ｍｍ）における観察者の眼の分解能は、Ｄ×ｔａｎ（１／６０）（ｍｍ）となる。なお、ｔａｎ中の角度単位は「度」であり、具体的な数値としては、ｔａｎ（１／６０）は０．０００２９である。従って、遮光領域、即ち表示に寄与しない領域の幅をＤ×ｔａｎ（１／６０）（ｍｍ）より小さくすることにより、遮光領域の幅を眼の分解能よりも小さくでき、使用者による遮光領域の視認を防止できる。
【０２１６】
以上まとめると、遮光領域の幅は、ＦＤ×ｔａｎ（１／６０）より小さくする必要があり、ＦＤ×ｔａｎ（１／６０）より小さい方が好ましい。更には、ＮＤ×ｔａｎ（１／６０）より小さければ、立体視域の全ての場所において、使用者による遮光領域の視認を防止できる。
【０２１７】
そして、特に本実施形態によれば、上記の制約を緩和して、より遮光領域の幅が大きな場合においても、使用者による遮光領域の視認性を低下させて、表示品質を向上することができる。即ち、画像振分手段の画像振分方向と平行な方向に延伸する遮光領域の幅が、ＮＤ×ｔａｎ（１／６０）以上である場合に本発明を効果的に適用することができる。
【０２１８】
なお、上記の説明は、左右画像の分離性能を最大にしたレンズの場合について説明したが、分離性能を最大にしたピンホール状のバリアの場合にも、同様に適用することができる。そして、レンズの場合にはデフォーカス設定、即ちレンズの焦点面を画素面からずらして配置した場合には、立体視域は上記よりも狭くなる。バリアの開口を大きくした場合でも同様である。ただし、このように立体視域を狭くした場合には、最適観察距離ＯＤは変化せず、最大観察距離ＦＤが小さくなって最適観察距離ＯＤに近付き、最小観察距離ＮＤが大きくなって最適観察距離ＯＤに近付くことになる。従って、分離性能が最大となる場合について算出した上記の条件は、分離性能を低下させた場合にも同様に適用できることになる。
【０２１９】
なお、本実施形態の構成により、画像振分手段の画像振分方向と直交する方向に延伸する遮光領域の影響を低減することもできる。立体表示装置において、縦方向、即ちＹ軸方向に延伸する非表示領域は、レンズなどの画像振分手段により観察面に拡大投影される。本実施形態においては、画像振分方向であるＸ軸方向の散乱を、分離性能が大幅に悪化しない程度に残しておくことにより、この影響を低減することができる。
【０２２０】
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。図３３は本実施形態に係る表示装置を示す断面図であり、図３４は図３３に示す表示パネルの画素を示す上面図である。前述の第７の実施形態においては、透過型液晶表示パネルの遮光領域が、Ｘ軸方向に延びる多数の線分とＹ軸方向に延びる多数の線分を組み合わせた形状であった。これに対して、本第８の実施形態においては、透過型液晶表示パネルの遮光領域の形状が異なる。即ち、Ｘ軸方向に延びる線分は直線状であるが、Ｙ軸方向に延びる線分はＹ軸に対して傾斜している。
【０２２１】
即ち、図３３に示すように、本実施形態における透過型液晶表示装置１７においては、前述の本発明の第７実施形態における透過型液晶表示装置１６と比較して、透過型液晶表示パネル２４が使用されている点が異なる。それ以外の構成要素であるレンチキュラレンズ３、異方性散乱シート６６に関しては、前述の第７実施形態と同様である。
【０２２２】
図３４に示すように、本第８実施形態の透過型液晶表示パネル２４においては、左眼用画素４３Ｌ及び右眼用画素４３Ｒが、それぞれの画素の光を透過する領域の周囲に遮光領域４２を有している。そして、左眼用画素４３Ｌ及び右眼用画素４３Ｌが隣接する方向であるＸ軸方向に対し、遮光領域４２が延びる線分の方向は、Ｘ軸方向と平行になっている。これに対して、Ｙ軸方向に延びる遮光領域４２の線分は、Ｙ軸方向に対して傾斜した線分の集合体となっている。この結果、画素の光を透過する領域は、略平行四辺形状に形成されている。また、Ｙ軸方向において相互に隣接する画素の光を透過する領域は、Ｘ軸に対して線対称な略平行四辺形状に形成されている。この結果、Ｙ軸方向に延びる遮光領域４２の線分は、Ｙ軸方向から＋Ｘ方向に傾斜した線分と、Ｙ軸方向から−Ｘ方向に傾斜した線分とが、Ｙ軸方向において一画素毎に繰り返し配置されたジグザグ形状となっている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第７の実施形態と同じである。
【０２２３】
本実施形態においては、前述の第７実施形態と同様に、異方性散乱シートの異方性散乱効果により、画像振分部であるレンチキュラレンズの画像振分効果を損なうことなく、レンチキュラレンズの画像振分方向と平行な方向の縞模様を低減することができ、高画質化が可能となる。本実施形態では特に、Ｙ軸方向に延びる遮光領域の線分がジグザグ形状となっているため、Ｙ軸方向に延びる遮光領域がレンチキュラレンズの画像振分効果によって使用者に拡大表示され、左眼用画像と右眼用画像の境界に輝度の低下した領域が発生する現象を抑制できる。この場合、画像振分方向となるＸ軸方向においては、前述の第７実施形態と比較して、より広い範囲で画像を視認できるため、Ｘ軸方向の縞模様を低減できない場合にはより大きな問題となるが、本実施形態では異方性散乱部を用いて縞模様が低減できるため、前述の第７実施形態よりも大きな効果を発揮することができる。
【０２２４】
本実施形態においては、Ｙ軸方向に延びる遮光領域の線分が、Ｙ軸方向に対して一画素毎に繰り返し配置されたジグザグ形状となってい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く、例えば一画素内で複数回ジグザグに配置されていてもよいし、逆に複数画素の周期でジグザグ形状が形成されていてもよい。また、ジグザグ形状は、Ｙ軸方向から＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に傾斜した線分から構成されているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、曲線で構成されていてもよい。更には、画素の光を透過する領域が略平行四辺形状に形成されているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、一例では各画素が略台形状に形成され、隣接する画素においてこの略台形状の開口が回転対称に配置されていてもよい。
【０２２５】
図３５は本実施形態に適用可能な表示パネルの画素の別の実施例を示す上面図である。図３５に示すように、透過型液晶表示パネル２４ａにおいては、左眼用画素４３Ｌａ及び右眼用画素４３Ｒａが、それぞれの画素の光を透過する領域の周囲に遮光領域４２ａを有しており、この遮光領域４２ａにより囲まれた光を透過する領域は、略台形状に形成されている。そして、左眼用画素４３Ｌａと右眼用画素４３Ｒａは、回転対称の関係に配置されている。また、Ｙ軸方向において相互に隣接する画素は、その光を透過する領域が回転対称の関係に配置されている。この結果、Ｙ軸方向に延びる遮光領域４２ａの一本の線分に着目すると、Ｙ軸方向から＋Ｘ方向に傾斜した線分と、Ｙ軸方向から−Ｘ方向に傾斜した線分とが、Ｙ軸方向において一画素毎に繰り返し配置されたジグザグ形状となっており、更にＸ軸方向に隣接しＹ軸方向に延びる遮光領域４２ａの別の線分に着目すると、ジグザグ形状がＹ軸対称になっている。本実施例においては、前述の効果に加え、特に薄膜トランジスタを使用したアクティブマトリクス方式の表示パネルに好適に適用でき、高開口率化が可能となる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１又は第５の実施形態と同様である。
【０２２６】
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。図３６は本実施形態に係る表示装置を示す断面図であり、図３７は図３６に示す表示パネルの画素を示す上面図である。本第８実施形態においては、横電界方式の透過型液晶表示パネルを使用している点が異なる。
【０２２７】
図３６に示すように、本実施形態における透過型液晶表示装置１８においては、前述の本発明の第８実施形態における透過型液晶表示装置１７と比較して、横電界方式の透過型液晶表示パネル２５が使用されている点が異なる。それ以外の構成要素であるレンチキュラレンズ３、異方性散乱シート６６に関しては、前述の第８実施形態と同様である。
【０２２８】
図３７に示すように、本第９実施形態の透過型液晶表示パネル２５は横電界方式の液晶表示パネルであり、左眼用画素４４Ｌ及び右眼用画素４４ＲにはＸＹ平面内に横電界を発生させるための櫛歯電極４８が形成されている。また、左眼用画素４４Ｌ及び右眼用画素４４Ｒが、それぞれの画素の光を透過する領域の周囲に遮光領域４３を有している。遮光領域４３の基本的な形状は、前述の図３４に示す第８実施形態と同様であるが、本実施形態の表示パネルは横電界方式であり、隣接画素からの横電界の影響を低減するため、また櫛歯電極４８の設置のために、遮光領域の幅がより大きくなっている点が異なる。即ち、左眼用画素４４Ｌ及び右眼用画素４４Ｒが隣接する方向であるＸ軸方向に対し、遮光領域４３が延びる線分の方向は、Ｘ軸方向と平行になっている。これに対して、Ｙ軸方向に延びる遮光領域４３の線分は、Ｙ軸方向に対して傾斜した線分の集合体となっている。この結果、画素の光を透過する領域は、略平行四辺形状に形成されている。また、Ｙ軸方向において相互に隣接する画素の光を透過する領域は、Ｘ軸に対して線対称な略平行四辺形状に形成されている。この結果、Ｙ軸方向に延びる遮光領域４３の線分は、Ｙ軸方向から＋Ｘ方向に傾斜した線分と、Ｙ軸方向から−Ｘ方向に傾斜した線分とが、Ｙ軸方向において一画素毎に繰り返し配置されたジグザグ形状となっている。櫛歯電極４８は、遮光領域４３のジグザグ形状と平行に形成され、Ｙ軸方向に所定の角度を有している。なお、ジグザグ形状に形成された遮光領域４３の幅は、隣接画素の横電界の影響を低減するため、前述の第８実施形態と比較して、より広く形成されている。また、Ｘ軸方向に延びる遮光領域４３の線分の幅は、前述の第８実施形態と比較して、より広く形成されているが、これは横電界方式においては櫛歯電極の櫛歯部分に配線するため、櫛歯電極の付け根部分に横電界が発生できない領域が生じ、この領域を遮光する必要があるからである。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第８の実施形態と同じである。
【０２２９】
本実施形態においては、前述の第８実施形態と同様に、異方性散乱シートの異方性散乱効果により、画像振分部であるレンチキュラレンズの画像振分効果を損なうことなく、レンチキュラレンズの画像振分方向と平行な方向の縞模様を低減することができ、高画質化が可能となる。本実施形態では特に、液晶表示パネルのインプレインスイッチングモードの駆動に好適に使用することができ、櫛歯電極の付け根部分に形成される遮光領域に起因する縞模様を効果的に低減できる。更に、櫛歯電極の上は、横電界が弱く液晶分子が十分に駆動されずに透過率が低下し、この透過率のムラによって表示画質が低下するが、本実施形態においては異方性散乱シートの異方性散乱効果により、レンチキュラレンズの画像振分効果を大きく損なうことなく、この表示画質の低下を抑制することができる。
【０２３０】
本実施形態においては、液晶表示パネルのインプレインスイッチングモードの駆動に好適に使用することができ、広い角度範囲に渡って階調反転の発生しない広視野角表示が実現できる。このような液晶モードの他の例としては、例えば、インプレインスイッチングモードと同様に横電界モードであるフリンジ・フィールド・スイッチングモード及びアドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチングモードがあり、同様に適用することができる。なお、櫛歯電極は、アルミニウム等の金属材料により形成された不透明電極、又はＩＴＯ（Indium tin oxide：酸化インジウム錫）等により形成された透明電極のどちらでもよく、いずれの場合においても同様の効果が得られる。
【０２３１】
更に、本実施形態においては、液晶表示パネルは横電界モードに限定されるものではなく、表示画素の電極構造や凹凸構造等に起因して、一画素内に透過率の分布を発生させる液晶モードに好適に適用することができる。このような液晶モードの例としては、上述のモードの他に、マルチドメイン化した垂直配向モードであるマルチドメイン・ヴァーティカル・アライメントモード、パターンド・ヴァーティカル・アライメントモード・アドヴァンスト・スーパー・ヴイモード等が挙げられる。このマルチドメイン化した垂直配向モードの場合、ドメイン間の境界部に光を透過しない領域が発生するからである。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第８の実施形態と同様である。
【０２３２】
なお、表示パネルの表示単位はカラー表示を実現するためのストライプ状のカラー画素配列を有するが、本発明においては、そのカラーストライプの配列方向が前記第２方向とすることができる。また、前記表示単位は正方形の中に形成されているようにすることができる。
【０２３３】
次に、本発明の第１０の実施形態について説明する。図３８は本実施形態に係る表示装置を示す断面図であり、図３９は図３８に示す表示パネルの画素を示す上面図である。本第１０実施形態においては、前述の第７の実施形態と比較して、各画素の表示領域に透過表示用の領域と反射表示用の領域とを兼ね備えた半透過型液晶表示パネルを使用している点が異なる。
【０２３４】
即ち、図３８に示すように、本実施形態における透過型液晶表示装置１９においては、前述の本発明の第７実施形態における透過型液晶表示装置１６と比較して、半透過型液晶表示パネル２６が使用されている点が異なる。それ以外の構成要素であるレンチキュラレンズ３、異方性散乱シート６６に関しては、前述の第７実施形態と同様である。
【０２３５】
図３９に示すように、本第１０の実施形態の透過型液晶表示パネル２６においては、左眼用画素４５Ｌ及び右眼用画素４５Ｒが、それぞれの画素の表示領域の周囲に遮光領域４４を有している。遮光領域４４は、Ｘ軸方向に延びる多数の線分とＹ軸方向に延びる多数の線分を組み合わせた形状になっている。そして、各画素の遮光領域４４に囲まれた表示領域には、透過用表示領域と反射用表示領域が形成されている。具体的には、左眼用画素４５Ｌには透過用表示領域４５Ｌｔと反射用表示領域４５Ｌｒとが形成され、それぞれの表示領域は画素をＹ軸方向に二分するように配置されている。右眼用画素４５Ｒにも同様に透過用表示領域４５Ｒｔと反射用表示領域４５Ｒｒが形成されている。即ち、複数の画素に渡って見ると、透過用表示領域及び反射用表示領域は、夫々、Ｘ軸方向に延びる横線状となっている。本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。
【０２３６】
本実施形態においては、前述の第７実施形態と同様に、異方性散乱シートの異方性散乱効果により、画像振分部であるレンチキュラレンズの画像振分効果を損なうことなく、レンチキュラレンズの画像振分方向と平行な方向の縞模様を低減することができ、高画質化が可能となる。本実施形態では特に、透過表示、反射表示の際に発生する画像振分方向の縞模様を低減することができる。例えば、透過表示の場合、特に周囲が暗く外光が表示に寄与しない場合には、反射用表示領域は遮光領域と同様に視認される。従って、異方性散乱部が存在しない場合には、遮光領域に起因する縞模様のみならず、反射用表示領域も縞模様として視認され、表示品質が大幅に低下することになる。本実施形態においては、透過表示の際に、異方性散乱部により遮光領域に起因する縞模様のみならず、反射用表示領域に起因する縞模様も低減できるため、透過表示の品質を向上することができる。同様に、反射表示の場合、特に周囲が明るく反射表示が支配的で透過表示が視認されない場合には、透過用表示領域は遮光領域と同様に視認される。従って、異方性散乱部が存在しない場合には、遮光領域に起因する縞模様のみならず、透過用表示領域も縞模様として視認され、表示品質が大幅に低下することになる。本実施形態においては、反射表示の際に、異方性散乱部により遮光領域に起因する縞模様のみならず、透過用表示領域に起因する縞模様も低減できるため、反射表示の品質を向上することができる。即ち、本実施形態においては、半透過型表示装置における透過表示及び反射表示の品質を向上させることができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第７の実施形態と同様である。
【０２３７】
次に、本発明の第１１の実施形態について説明する。図４０は本実施形態に係る端末装置を示す斜視図であり、図４１は本実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【０２３８】
図４０及び図４１に示すように、本実施形態における反射型画像表示装置１０は、端末装置としての携帯電話９１に組み込まれている。そして、本実施形態は、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、即ち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、即ち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。
【０２３９】
また、図４０に示すように、反射型液晶表示パネル２７には、各１つの第１視点用画素４Ｆ及び第２視点用画素４Ｓからなる画素対が複数個、マトリクス状に配列されている。そして、１つの画素対における第１視点用画素４Ｆ及び第２視点用画素４Ｓの配列方向は、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向となるＸ軸方向であり、画面の縦方向（垂直方向）である。また、各画素４Ｆ及び４Ｓの構造は、前述の第１実施形態と同様である。更にまた、異方性散乱シート６７の散乱が最大となる方向はＸ軸方向に配置され、散乱が最小となる方向はＹ軸方向に配置されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２４０】
次に、本実施形態に係る画像表示装置の動作について説明するが、基本的な動作は前述の第１実施形態と同様であり、表示する画像が異なる。反射型液晶表示パネル２７の第１視点用画素４Ｆが第１視点用の画像を表示し、第２視点用画素４Ｓ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、表示内容が相互に異なる平面画像である。また、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。
【０２４１】
本実施形態においては、レンチキュラレンズの画像振分効果を大きく損なうことなく、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造に起因する表示品質の低下を抑制することができるだけでなく、観察者が携帯電話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。特に、第１視点用の画像と第２視点用の画像との間に関連性がある場合には、観察角度を変えるという簡単な手法で夫々の画像を切り換えて交互に観察できるため、利便性が大幅に向上する。なお、第１視点用の画像と第２視点用の画像とを横方向に配列した場合には、観察位置によっては、右眼と左眼とで異なる画像を観察する場合がある。この場合、観察者は混乱し、各視点の画像を認識できなくなる。これに対して、本実施形態に示すように、複数視点用の画像を縦方向に配列した場合には、観察者は各視点用の画像を必ず両眼で観察できるため、これらの画像を容易に認識できる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。なお、本実施形態は、前述の第２乃至第１０の実施形態のいずれかの実施形態と組み合わせることもできる。
【０２４２】
なお、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人の観察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人の観察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１２実施形態以降についても同様である。
【０２４３】
次に、本発明の第１２の実施形態について説明する。図４２は本実施形態に係る表示装置を示す断面図である。前述の本発明の第１の実施形態と比較して、本第１２の実施形態においては、異方性散乱シートの代わりに異方性散乱層６８１が基板２ａの内側に設けられている点が大きく異なる。即ち、異方性散乱層をパネルの内部に内蔵した、インセル型の表示パネルである
【０２４４】
図４２に示すように、本実施形態に係る反射型液晶表示装置１１１においては反射型液晶表示パネル２８が使用されている。反射型液晶表示パネル２８を構成する基板において、反射板４が形成されておらず、観察者側となる＋Ｚ方向側に配置されている基板２ａの液晶層５側に、異方性散乱層６８１が配置されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２４５】
本実施形態においては、前述の第１実施形態と同様に、異方性散乱層を用いることにより、レンチキュラレンズの画像振分効果を大きく損なうことなく、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造の組み合わせに起因する表示品質の低下を抑制することができる。また、従来と同様のレンチキュラレンズやガラス基板を使用でき、異方性散乱シートや異方性散乱糊を使用する必要がない。このため、使用部材を低減でき、低コスト化、薄型化が可能となる。更には、異方性散乱層を反射板と近接配置できるため、表示面内や厚み方向における位置精度を向上でき、誤差の低減が可能であり、画質が向上できる。
【０２４６】
本実施形態における異方性散乱層は、前述の２Ｐ法の他に、フォトリソグラフィ技術を使用して形成することもできる。また、異方性散乱層のかわりに、基板２ａの液晶層側の表面に異方性散乱構造が設けられていてもよい。異方性散乱構造の液晶側にオーバーコート層が設けられていてもよい。これにより異方性散乱構造に起因する凹凸を平坦化して、液晶分子の配向性を向上することができる。更に、異方性散乱層は、カラー表示をするためのカラーフィルタの色層に含まれていてもよい。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２４７】
次に、本発明の第１３の実施形態について説明する。図４３は本実施形態に係る表示装置を示す断面図である。前述の本発明の第１２の実施形態と比較して、本第１３の実施形態においては、異方性散乱層６８１がパターン化されている点が異なる。
【０２４８】
即ち、図４３に示すように、本実施形態に係る反射型液晶表示装置１１２においては反射型液晶表示パネル２９が使用されている。異方性散乱層６８１は、基板２ａの液晶層５側に配置されている。所謂インセル型である。そして、異方性散乱層６８１が表示面内全面ではなく、部分的に配置されている。そして、この異方性散乱層６８１の位置は、反射板の凹凸構造の位置と対応させて配置されている。一例では、反射板の凹凸構造の表示面内における位置と、異方性散乱層６８１の表示面内における位置が同じである。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１２の実施形態と同様である。
【０２４９】
本実施形態においては、反射板の凹凸構造に対応させて異方性散乱層を配置することにより、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造の組み合わせに起因する表示品質の低下を抑制することができる。問題が発生する部分にのみ異方性散乱層を配置することができるため、その他の部分に与える影響を低減することができる。例えば半透過型液晶表示パネルにも好適に適用でき、透過表示領域には影響を与えないように、反射表示領域にのみ異方性散乱層を配置することもできる。
【０２５０】
本実施形態においては、異方性散乱効果が表示面内において分布を有している点が重要である。このため、異方性散乱層はパターン化されずに、散乱効果が面内分布を有し、必要な部分にのみ散乱効果が存在しても良い。即ち、散乱層の散乱効果に面内分布を持たせ、反射板の凹凸構造近傍のみ異方性散乱効果を高めるのも有効である。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１２の実施形態と同様である。
【０２５１】
次に、本発明の第１４の実施形態について説明する。図４４は本実施形態に係る表示装置を示す断面図である。前述の本発明の第１の実施形態と比較して、本第１４の実施形態においては、異方性散乱シートの代わりにレンズの曲面部分に異方性散乱構造が設けられている点が大きく異なる。
【０２５２】
即ち、図４４に示すように、本実施形態に係る反射型液晶表示装置１１３においては、多数のシリンドリカルレンズ３３ａを有するレンチキュラレンズ３３が使用されている。レンチキュラレンズ３３は、隣接するシリンドリカルレンズ３３ａの谷の部分に、異方性散乱構造６９１が設けられている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２５３】
本実施形態においては、レンズの曲面部分に異方性散乱構造を設けることにより、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造の組み合わせに起因する表示品質の低下を抑制することができる。また、異方性散乱構造が形成された面を、レンチキュラレンズの焦点から離して配置することができるため、高画質化が可能となる。更に、隣接するシリンドリカルレンズの谷の部分に異方性散乱構造を設けているので、収差が少なく画像分離性能に優れた光軸付近においては、画像分離性能は損なわれない。即ち、画像分離性能に優れた部分は画像分離に利用し、画像分離性能が低下した部分を異方性散乱に使用することで、両性能の両立が可能となる。
【０２５４】
なお、本実施形態においては、レンチキュラレンズ自体を変更する必要はあるものの、既存の金型に追加の加工を施すことで対応できる。このため、レンチキュランレンズのレンズ形状、即ちレンズとして作用する部分の形状は変更せずに済む。異方性散乱構造を金型に追加する場合には、隣接するレンズの谷の部分が金型では凸の部分になるため、この頂上部分に加工を施せばよい。金型の谷の部分に加工を施すよりも、頂上部分に加工を施す方が容易である。具体的には、金型をレンズの配列方向にのみ研磨して、意図的にキズを設けてもよい。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２５５】
次に、本発明の第１５の実施形態について説明する。図４５は本実施形態に係る表示装置を示す断面図である。前述の本発明の第１の実施形態と比較して、本第１５の実施形態においては、異方性散乱シートが使用されず、レンチキュラレンズより観察者側に保護板が設けられ、この保護板が異方性散乱性能を有する点が異なる。
【０２５６】
即ち、図４５に示すように、本実施形態に係る反射型液晶表示装置１１４においては、レンチキュラレンズ３の観察者側である＋Ｚ方向側に保護板７９が配置されている。保護板７９は、外部から表示パネル２やレンチキュラレンズ３を保護するための板である。そして、保護板７９が異方性散乱性能を有している。異方性散乱の方向など、基本的な異方性散乱の性能は前述の第１実施形態と同様である。また、本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２５７】
本実施形態においては、表示パネルやレンチキュラレンズを変更することなく、本発明を適用することができ、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造の組み合わせに起因する表示品質の低下を抑制することができる。
【０２５８】
本実施形態においては、保護板のレンチキュラレンズ側の側面である−Ｚ側の面に、異方性散乱構造が形成されていてもよい。また、保護板の替わりにタッチパネルが配置されていてもよい。なお、異方性散乱効果を有する部分がレンチキュラレンズから離れると、表示自体がぼやけてしまうので、極力レンズに近い部分に配置されるのが好ましい。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２５９】
次に、本発明の第１６の実施形態について説明する。図４６は本実施形態に係る表示装置を示す断面図であり、図４７は本実施形態に係る表示装置の構成要素であるフライアイレンズを示す斜視図であり、図４８はフライアイレンズを示す上面図であり、図４９は異方性散乱シートに関し（ａ）に本発明の第１実施形態の散乱特性を示し（ｂ）に本第１６実施形態の散乱特性を示した図である。前述の本発明の第１実施形態と比較して、本第１６の実施形態においては、レンチキュラレンズの代わりにフライアイレンズが使用されている点が異なる。更に、異方性散乱シートは、Ｘ状に強い散乱を有する２軸散乱特性を有する。即ち本実施形態は、表示面内における複数の方向に対して、画像振分効果を実現する。これにより、画面を回転させても立体視が可能な表示装置や、左右方向のみならず上下方向に視点を動かした場合でも異なる視差画像を視認可能なインテグラル・フォトグラフィ方式の表示装置に好適に適用できる。
【０２６０】
図４６に示すように、本実施形態に係る反射型液晶表示装置１１５においては、構成要素は異なるものの、Ｚ軸方向の基本的な構成は、前述の第１実施形態と同様である。即ち、反射型表示パネル２の表示面側にはフライアイレンズ３４が配置されている。そして、反射型表示パネル２とフライアイレンズ３４との間には、異方性散乱シート６０１が配置されている。
【０２６１】
図４７又は図４８に示すように、フライアイレンズ３４は、反射型表示パネル２の画素からの光を異なる方向に分離するため設けられた画像分離用の光学部材であり、多数のマイクロレンズ３４ａが二次元配列したレンズアレイである。特に本実施形態においては、フライアイレンズ３４がＸ軸方向のみならずＹ軸方向にも分離作用を持つように、マイクロレンズ３４ａは二次元の球面形状を有している。そして、マイクロレンズ３４ａの配列方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に設定されている。これにより、フライアイレンズ３４は、少なくとも左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒから構成される表示単位がマトリクス状に配列された表示パネルと組合せることにより、Ｘ軸方向のみならずＹ軸方向にも異なる画像を表示することができる。なおこのときには、Ｙ軸方向に隣接する表示単位が、上下視点用の画像表示を担当することになる。
【０２６２】
特に本実施形態においては、マイクロレンズ３４ａのＸ軸方向におけるピッチが、Ｙ軸方向におけるピッチと同じ場合について考える。即ち、マイクロレンズ３４ａのＸ軸方向のピッチをａと定めると、Ｙ軸方向のピッチもａである。このように、両方向のピッチが同じマイクロレンズを使用する場合には、表示パネルにおいても両方向のピッチが同じ画素を使用するのが好ましい。
【０２６３】
図４９に示すグラフ図は、ＸＹ平面内における散乱の強さを、原点からの距離で表現したものである。このグラフ図を参照して、前述の第１実施形態の異方性散乱シート６の散乱特性と、本第１６実施形態の異方性散乱シート６０１の散乱特性とを比較する。図４９（ａ）に示すように、前述の第１実施形態においては、異方性散乱シート６の散乱特性は、Ｙ軸方向の散乱が最大となっており、Ｘ軸方向の散乱が最小となっていた。これに対し、図４９（ｂ）に示すように、本第１６実施形態においては、異方性散乱シート６０１の散乱特性は、±４５°方向の散乱が最大となっており、０°方向及び９０°方向、即ちＸ軸方向とＹ軸方向の散乱が最小となっている。即ち、散乱が最大となる方向は振分方向の中間である。換言すれば、振分方向のなす角を２分する方向の散乱が最大となっている。なお、このようなＸ状の２軸散乱特性は、二次元のホログラムパターンが記録されたホログラフィックディフューザにより実現することができる。
【０２６４】
この異方性散乱シート６０１の散乱特性と、フライアイレンズ３４の振分方向との関係を説明しておく。フライアイレンズ３４はＸ軸方向とＹ軸方向に振分効果を有するため、振分方向とその直交方向に関しては、どちらも散乱は最小でほぼ同じである。そして、散乱が最大となる方向が、振分方向とは異なっている。これは、振分方向における散乱の特性と、それ以外の方向における散乱の特性が異なっていることを意味する。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２６５】
本実施形態においては、フライアイレンズの画像振分方向となる０°方向及び９０°方向での異方性散乱シートの散乱性能は最小となっている。これにより、異方性散乱シートはフライアイレンズの画像振分効果を損なうことがない。そして、画像振分効果が重要ではない斜め方向、即ち±４５°方向において、散乱性能を高めている。これにより、画像振分効果を損なうことなく、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造の組み合わせに起因する表示品質の低下を抑制して、表示品質の改善が可能となる。更に、表示面内において複数の方向に画像振分効果を有する表示装置に対しても、本発明を効果的に適用することができる。
【０２６６】
なお、本実施形態においては、振分方向のなす角を２分する方向の散乱が最大となるものとして説明したが、散乱が最大となる角度方向は概ね２分する方向であればよい。必ずしも厳密に２分する方向である必要はない。
【０２６７】
また、本実施形態においては、画像振分用の光学手段としてフライアイレンズを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。２枚のレンチキュラレンズを直交配置させてもよいし、更に多くの枚数のレンチキュラレンズを直交以外の角度で配置してもよい。更には、ピンホールを二次元状に配置したパララックスバリアを使用することもできる。
【０２６８】
また、異方性散乱シートは、表示面内において±４５°の２方向に最大の散乱を有するものとして説明したが、更に多くの方向に強い散乱を有する、多軸性の異方性散乱性能を有していてもよい。更には、強い散乱を有する２方向の散乱強度が、異なる値を有していてもよい。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０２６９】
次に、本発明の第１７の実施形態について説明する。図５０は本実施形態に係る表示装置を示す断面図であり、図５１は本実施形態に係る表示装置の構成要素であるフライアイレンズを示す上面図であり、図５２は本実施形態に係る異方性散乱シートの散乱特性を示した図であり、図５３は横軸に表示面内の角度をとり縦軸に散乱性能をとって本実施形態に係る異方性散乱シートの散乱特性を示した図である。本第１７実施形態においては、前述の第１６実施形態と比較して、フライアイレンズを構成するマイクロレンズの配列ピッチが異なる。このピッチの変更に合わせて、異方性散乱特性を最適化したのが本実施形態である。
【０２７０】
図５０に示すように、本実施形態に係る反射型液晶表示装置１１７においては、反射型液晶表示パネル２９、異方性散乱シート６０２、フライアイレンズ３５が使用されている。
【０２７１】
図５１に示すように、フライアイレンズ３５を構成するマイクロレンズ３５ａは、Ｘ軸方向のピッチがａであり、Ｙ軸方向のピッチはｂである。即ち、Ｘ軸方向とＹ軸方向のピッチが異なる値を有している。また、このフライアイレンズ３５に合わせて、反射型液晶表示パネル２９のＸ軸方向とＹ軸方向のピッチも異なる値となっている。このように、Ｘ軸方向とＹ軸方向の画素ピッチが異なる具体例としては、表示単位を構成する単位画素のＸ軸方向のピッチが、Ｙ軸方向の１／３になっている場合が挙げられる。通常のカラー表示パネルでは、赤青緑の３原色の画素を有しているため、ある方向の画素ピッチは、その直交方向の画素ピッチの１／３となっている。このような表示パネルを使用すると、マイクロレンズのＸ軸方向におけるピッチは、Ｙ軸方向のピッチと異なる値となる。また、このようにピッチが異なる別の例として、画素のＸ軸方向とＹ軸方向のピッチは同じであるものの、Ｘ軸方向とＹ軸方向の視点数が異なる場合が挙げられる。例えば、Ｘ軸方向の視点数は２であり、Ｙ軸方向の視点数が４である場合には、Ｙ軸方向におけるマイクロレンズのピッチは、Ｘ軸方向におけるピッチの約４倍となる。このように、使用する表示パネルの構成や実現すべき表示特性に依存して、マイクロレンズのピッチは異なる値をとることになる。
【０２７２】
図５２に示すように、異方性散乱シート６０２においては、前述の第１６実施形態と同様にＸ状の２軸散乱特性を有するが、散乱が最大となる方向が異なる。即ち、散乱が最大となる方向は、Ｘ軸方向から＋θ／２回転した方向と、−θ／２回転した方向である。ここで、角度θは、散乱が最大となる二つの方向のクロス角である。クロス角はθ及び１８０°−θの２種類が存在するが、本実施形態においては０°≦θ≦９０°と定義し、角度の小さな方をクロス角とする。このクロス角θを使用すれば、散乱が最大となる方向の配置角は、±θ／２となる２方向である、と表現することもできる。
【０２７３】
そして、図５３に示すように、異方性散乱特性の散乱性能が極小値となる方向が、０°方向と９０°方向である。
【０２７４】
次に本実施形態のフライアイレンズにおけるＸ軸方向のレンズピッチａとＹ軸方向のレンズピッチｂ、及び散乱が最大となる方向のクロス角θ、配置角±θ／２の関係について詳述する。本実施形態においては、この３種類のパラメータａ、ｂ、θに下記数式４４の関係が成立する。
【０２７５】
［数式４４］
ｔａｎ（θ／２）＝ｂ／ａ
【０２７６】
これは即ち、フライアイレンズを構成するマイクロレンズの対角方向に、異方性散乱手段の散乱が最大となる方向を配置したことに他ならない。またこれにより、フライアイレンズの画像振分方向における散乱性能を低減することができる。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１６の実施形態と同様である。
【０２７７】
本実施形態においては、フライアイレンズの画像振分方向となる０°方向及び９０°方向での異方性散乱シートの散乱性能は最小となっている。これにより、異方性散乱シートはフライアイレンズの画像振分効果を損なうことがない。そして、画像振分効果が重要ではない斜め方向において、散乱性能を高めている。これにより、画像振分効果を損なうことなく、レンチキュラレンズと反射板の凹凸構造の組み合わせに起因する表示品質の低下を抑制して、表示品質の改善が可能となる。特に、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで画素ピッチや視点数が異なる表示装置に対して、本発明を好適に適用することができる。
【０２７８】
なお、フライアイレンズの配列方向がＸ軸方向と異なる角度である場合においては、この角度分をオフセットとして追加することで、本実施形態を適用することができる。
【０２７９】
更に、前記数式４４は、本発明の最大の効果が発揮可能な条件について規定したものであり、本発明はこの数式により算出される数値に限定されるものではない。一例では、前述の第１６実施形態において異方性散乱の方向はそのままでフライアイレンズにおけるレンズピッチのみ変更することも可能であるし、逆にピッチは変えずに異方性散乱の配置角やクロス角を変更することも可能である。
【０２８０】
なお、本第１７実施形態において、フライアイレンズのＹ軸方向におけるレンズピッチｂをＸ軸方向におけるレンズピッチａとしたのが、前述の第１６実施形態である。この時、数式４４により、ｔａｎ（θ／２）＝ａ／ａ＝１となり、θ／２＝４５°が得られる。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１６の実施形態と同様である。
【０２８１】
なお、上述の各実施形態は各々単独で実施してもよいが、適宜組み合わせて実施することも可能である。
【０２８２】
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下に限定されない。
【０２８３】
（付記１）
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む複数の表示単位がマトリクス状に配列された表示パネルと、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部と、前記表示パネルに対する入射光又は出射光に対し、前記第１の方向と直交する第２の方向における散乱が前記第１の方向の散乱と異なるように散乱させる異方性散乱部とを有することを特徴とする表示装置。
【０２８４】
（付記２）
前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が前記第２の方向であることを特徴とする付記１に記載の表示装置。
【０２８５】
（付記３）
前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が前記第２の方向から前記第１の方向に回転した方向であることを特徴とする付記１に記載の表示装置。
【０２８６】
（付記４）
前記異方性散乱部は、一方向に延びる凸部又は凹部が形成された構造であることを特徴とする付記１乃至３のいずれか一に記載の表示装置。
【０２８７】
（付記５）
前記異方性散乱部は、一方向に延びる複数のプリズムが相互に平行に配列された一次元配列プリズム構造を有することを特徴とする付記４に記載の表示装置。
【０２８８】
（付記６）
前記異方性散乱部は、一方向に延びる複数のシリンドリカルレンズが相互に平行に配列されたレンチキュラレンズ構造を有し、レンチキュラレンズのピッチは前記画素の配列ピッチよりも小さいことを特徴とする付記４に記載の表示装置。
【０２８９】
（付記７）
前記異方性散乱部は、前記画像振分部と前記表示パネルとの間に配置されることを特徴とする付記１乃至６のいずれか一に記載の表示装置。
【０２９０】
（付記８）
前記異方性散乱部は、透明基板と、この透明基板の表面に形成された異方性散乱構造と、を有することを特徴とする付記７に記載の表示装置。
【０２９１】
（付記９）
前記異方性散乱部の異方性散乱構造が形成された面は、前記表示装置の画像振分部側に配置されていることを特徴とする付記８に記載の表示装置。
【０２９２】
（付記１０）
前記異方性散乱部は、前記画像振分部と一体化されていることを特徴とする付記１乃至６のいずれか一に記載の表示装置。
【０２９３】
（付記１１）
前記異方性散乱部は、前記画像振分部の表示パネル側の面に形成されたことを特徴とする付記１０に記載の表示装置。
【０２９４】
（付記１２）
前記異方性散乱部は、前記画像振分部を固定するための粘着層に形成されたことを特徴とする付記１１に記載の表示装置。
【０２９５】
（付記１３）
前記異方性散乱部は、前記画像振分部の内部構造に形成されたことを特徴とする付記１１に記載の表示装置。
【０２９６】
（付記１４）
前記異方性散乱部は、前記表示パネルに形成されたことを特徴とする付記１乃至６のいずれか一に記載の表示装置。
【０２９７】
（付記１５）
前記表示パネルは光学フィルムを有し、前記異方性散乱部は前記光学フィルムを前記表示パネルの基板に固定する異方性散乱粘着層であることを特徴とする付記１４に記載の表示装置。
【０２９８】
（付記１６）
前記異方性散乱部は、前記表示パネルの背面側に配置されることを特徴とする付記１に記載の表示装置。
【０２９９】
（付記１７）
前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が前記第１の方向であることを特徴とする付記１６に記載の表示装置。
【０３００】
（付記１８）
前記異方性散乱部は、透明基板と、この透明基板の表面に形成された異方性散乱構造と、を有し、この異方性散乱部の異方性散乱構造が形成された面は、前記表示装置の背面側に配置されていることを特徴とする付記１７に記載の表示装置。
【０３０１】
（付記１９）
前記表示装置は、前記表示パネルの背面に光を面状に出射する面状光源を有し、この面状光源はその表面又は内部に形成された凹凸構造により光を面状に出射することを特徴とする付記１乃至１８のいずれか一に記載の表示装置。
【０３０２】
（付記２０）
前記面状光源は導光板を有し、この導光板に凹凸構造が形成されていることを特徴とする付記１９に記載の表示装置。
【０３０３】
（付記２１）
前記面状光源は輝度向上用の光学手段を有し、この輝度向上用の光学手段が凹凸構造を有することを特徴する付記１９に記載の表示装置。
【０３０４】
（付記２２）
前記表示パネルは透過型であることを特徴とする付記１乃至２１のいずれか一に記載の表示装置。
【０３０５】
（付記２３）
前記表示パネルは画素に反射板を有する表示パネルであり、この反射板に凹凸構造が形成されていることを特徴とする付記１乃至２１のいずれか一に記載の表示装置。
【０３０６】
（付記２４）
前記反射板は前記画素の一部の領域に形成された半透過型の表示パネルであることを特徴とする付記２３に記載の表示装置。
【０３０７】
（付記２５）
前記反射板が形成された反射表示用の領域と、前記画素の光を透過する透過表示用の領域とが、前記第２方向に繰り返し配列されることを特徴とする付記２４に記載の表示装置。
【０３０８】
（付記２６）
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付記２２乃至２５のいずれか一に記載の表示装置。
【０３０９】
（付記２７）
前記液晶表示パネルは、横電界モード又はマルチドメイン垂直配向モードの液晶表示パネルであることを特徴とする付記２６に記載の表示装置。
【０３１０】
（付記２８）
前記表示パネルの前記表示単位はカラー表示を実現するためのストライプ状のカラー画素配列を有し、そのカラーストライプの配列方向が前記第２方向であることを特徴とする付記２２乃至２７のいずれか一に記載の表示装置。
【０３１１】
（付記２９）
前記表示単位は正方形の中に形成されていることを特徴とする付記２２乃至２８のいずれか一に記載の表示装置。
【０３１２】
（付記３０）
前記表示単位における各画素は、その表示領域の周囲に遮光領域を有し、前記第２方向に沿って延びる遮光領域がこの第２方向に対して傾斜していることを特徴とする付記２２乃至２９のいずれか一に記載の表示装置。
【０３１３】
（付記３１）
前記表示単位における各画素は台形状の表示領域を有しており、隣接する画素に対して点対称に配置されていることを特徴とする付記２２乃至３０のいずれか一に記載の表示装置。
【０３１４】
（付記３２）
前記画像振分部は、前記第１の方向にレンズが配列するように形成されたレンズアレイであることを特徴とする付記１乃至３１のいずれか一に記載の表示装置。
【０３１５】
（付記３３）
前記画像振分部は、前記第１の方向に有限幅の開口が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付記１乃至３１のいずれか一に記載の表示装置。
【０３１６】
（付記３４）
付記１乃至３３のいずれか一に記載の表示装置を有することを特徴とする端末装置。
【０３１７】
（付記３５）
携帯電話、個人用情報端末、パーソナルテレビジョン、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ又は自動販売機であることを特徴とする付記３４に記載の端末装置。
【０３１８】
（付記３６）
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む複数の表示単位がマトリクス状に配列された表示パネルにおいて、表示面内において出射する光の散乱に異方性をもたせ、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ことを特徴とする表示パネル。
【０３１９】
（付記３７）
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む複数の表示単位がマトリクス状に配列された表示パネルに使用される光学部材において、入射した光を相互に異なる方向に振り分ける面状の画像振分部と、この画像振分部の面内において散乱に異方性をもたせる異方性散乱部と、を有することを特徴とする光学部材。
【０３２０】
（付記３８）
前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が、前記画像振分部の画像振分方向と直交する方向であることを特徴とする付記３７に記載の光学部材。
【０３２１】
（付記３９）
前記光学部材は基板を有し、この基板の相対する面に前記画像振分部と異方性散乱部とがそれぞれ形成されたことを特徴とする付記３７又は３８に記載の光学部材。
【０３２２】
（付記４０）
前記光学部材は基板を有し、この基板中に異方性散乱部が形成されたことを特徴とする付記３７又は３８に記載の光学部材。
【０３２３】
（付記４１）
前記光学部材は粘着層を有し、この粘着層が異方性散乱部であることを特徴とする付記３７又は３８に記載の光学部材。
【０３２４】
（付記４２）
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む複数の表示単位がマトリクス状に配列された表示パネルと、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部と、前記表示パネルに対する入射光又は出射光に対し、前記第１の方向とは散乱の程度が異なる方向を有する異方性散乱部とを有することを特徴とする表示装置。
【０３２５】
（付記４３）
前記第１の方向と直交する第２の方向における散乱が前記第１の方向の散乱と同等であることを特徴とする付記４２に記載の表示装置。
【０３２６】
（付記４４）
前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が前記第１の方向とは異なることを特徴とする付記４３に記載の表示装置。
【０３２７】
（付記４５）
前記異方性散乱部の散乱が最大となる方向が複数存在することを特徴とする付記４４に記載の表示装置。
【０３２８】
（付記４６）
前記異方性散乱部の散乱が極小となる方向が、前記第１の方向又はこの第１の方向と直交する第２の方向であることを特徴とする付記４３に記載の表示装置。
【０３２９】
（付記４７）
前記表示パネルは、前記第１の方向に延伸する非表示領域を有することを特徴とする付記４２に記載の表示装置。
【０３３０】
（付記４８）
前記画像振分部は、前記第１の方向にレンズが配列するように形成されたレンズアレイであることを特徴とする付記４２乃至４７に記載の表示装置。
【０３３１】
（付記４９）
前記第１の方向における前記レンズのピッチをＬとし、前記第１の方向における視点数をＮとし、前記レンズと前記画素との距離をＨとするとき、前記レンズと前記異方性散乱部との距離Ｈ１が、Ｌ×Ｈ／（Ｌ＋３×Ｎ×Ｐ）以下であることを特徴とする付記４８に記載の表示装置。
【０３３２】
（付記５０）
前記画像振分部は、前記第１の方向に有限幅の開口が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付記４２乃至４７のいずれか一に記載の表示装置。
【０３３３】
（付記５１）
付記４２乃至５０のいずれか一に記載の表示装置を有することを特徴とする端末装置。
【０３３４】
（付記５２）
携帯電話、個人用情報端末、パーソナルテレビジョン、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノート型パーソナルコンピュータ、キャッシュディスペンサ又は自動販売機であることを特徴とする付記５１に記載の端末装置。
【符号の説明】
【０３３５】
１、１１、１２、１３、１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１７；反射
型液晶表示装置
１４、１６、１７、１８；透過型液晶表示装置
１５、１９；半透過型液晶表示装置
２、２７、２８、２９；反射型液晶表示パネル
２ａ、２ｂ；基板
２１、２３、２４、２４ａ、２５；透過型液晶表示パネル
２２、２６；半透過型液晶表示パネル
３、３１、３２、３３；レンチキュラレンズ
３ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ；シリンドリカルレンズ
３４、３５；フライアイレンズ
３４ａ、３５ａ；マイクロレンズ
３７；パララックスバリア
３７ａ；スリット
４Ｌ、４１Ｌ、４２Ｌ、４３Ｌ、４３Ｌａ、４４Ｌ、４５Ｌ、４６Ｌ；左眼用画素
４Ｒ、４１Ｒ、４２Ｒ、４３Ｒ、４３Ｒａ、４４Ｒ、４５Ｒ、４６Ｒ；右眼用画素
４５Ｌｔ、４５Ｒｔ；透過用表示領域
４５Ｌｒ、４５Ｒｒ；反射用表示領域
４Ｆ；第１視点用画素
４Ｓ；第２視点用画素
４；反射板
４０、４２、４２ａ、４３、４４；遮光領域
４１；凹凸構造
４８；櫛歯電極
５；液晶層
５１、５２；粘着材
６、６４、６５、６６、６７、６０１、６０２；異方性散乱シート
６１、６２、６４１、６５１、６６１、６７１、６９１；異方性散乱構造
６３；異方性散乱糊
６８１；異方性散乱層
７１；立体視域
７１Ｌ；左眼領域
７１Ｒ；右眼領域
７９；保護板
８；バックライトユニット
８１；ＬＥＤ
８２；導光板
８３；ドット
８９；光
９、９１；携帯電話
１１６；透過型液晶表示装置
１０３；レンチキュラレンズ
１０３ａ；シリンドリカルレンズ
１２３；透過型液晶表示パネル
１４２Ｌ；左眼用画素
１４２Ｒ；右眼用画素
１４０；遮光領域
５５１；左眼
５５２；右眼

【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタを備えた、第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含み、同一色のカラーフィルタを備えた前記各視点用の画像を表示する画素が所定の第１の方向に配列され、異なる色のカラーフィルタを備えた同一の視点用の画像を表示する画素が前記第１の方向に直交する第２の方向に配列された表示単位が、マトリクス状に配列された表示パネルと、前記各画素から出射した光を相互に異なる前記第１の方向に沿った方向に振り分ける画像振分部と、前記第１の方向と前記第２の方向で散乱光強度が異なる異方性散乱部と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルの各画素は、前記第１の方向に延びる第１の辺と前記第１の辺に対して傾斜した辺で囲まれた四角形の表示領域と、前記表示領域を囲む遮光領域を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示パネルの各画素は、前記第１の方向に延びる第１の辺と前記第１の辺に対して傾斜した辺で囲まれた台形の表示領域と、前記表示領域を囲む遮光領域を備え、隣接する画素に対して点対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記異方性散乱部での散乱が最大となる方向が前記第２の方向であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記異方性散乱部は前記表示パネルの背面に配置されており、前記異方性散乱部での散乱が最大となる方向が前記第１の方向であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示パネルの各画素は凹凸を有する反射板を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の表示装置を有することを特徴とする端末装置。
【請求項８】
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含み、前記各視点用の画像を表示する画素が所定の第１の方向に配列された表示単位が、マトリクス状に配列された表示パネルと、前記各画素から出射した光を相互に異なる前記第１の方向に沿った方向に振り分ける画像振分部と、前記第１の方向と前記第１の方向に直交する第２の方向で散乱光強度が異なる異方性散乱部と、を備え、前記表示パネルの各画素は、前記第１の方向に延びる第１の辺と前記第１の辺に対して傾斜した辺で囲まれた四角形の表示領域と、前記表示領域を囲む遮光領域とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項９】
前記表示パネルの各画素の表示領域は台形であり、前記各画素は隣接する画素に対して点対称に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記異方性散乱部での散乱が最大となる方向が前記第２の方向であることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記異方性散乱部は前記表示パネルの背面に配置されており、前記異方性散乱部での散乱が最大となる方向が前記第１の方向であることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記表示パネルの各画素は凹凸を有する反射板を備えることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の表示装置を有することを特徴とする端末装置。
【請求項１４】
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含み、前記各視点用の画像を表示する画素が所定の第１の方向に配列された表示単位が、マトリクス状に配列された表示パネルと、前記各画素から出射した光を相互に異なる前記第１の方向に沿った方向に振り分ける画像振分部と、前記第１の方向と前記第１の方向に直交する第２の方向で散乱光強度が異なる異方性散乱部と、を備え、前記表示パネルの各画素は、前記第１の方向に延びる第１の辺と前記第１の辺に対して傾斜した辺で囲まれた台形の表示領域と、前記表示領域を囲む遮光領域とを有し、隣接する画素に対して点対称に配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１５】
前記異方性散乱部での散乱が最大となる方向が前記第２の方向であることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記異方性散乱部は前記表示パネルの背面に配置されており、前記異方性散乱部での散乱が最大となる方向が前記第１の方向であることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記表示パネルの各画素は凹凸を有する反射板を備えることを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１８】
請求項１４に記載の表示装置を有することを特徴とする端末装置。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２６】

【図２７】

【図２８】

【図２９】

【図３０】

【図３１】

【図３２】

【図３３】

【図３４】

【図３５】

【図３６】

【図３７】

【図３８】

【図３９】

【図４０】

【図４１】

【図４２】

【図４３】

【図４４】

【図４５】

【図４６】

【図４７】

【図４８】

【図４９】

【図５０】

【図５１】

【図５２】

【図５３】

【公開番号】特開２０１３−８０３４（Ｐ２０１３−８０３４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６３１５８（Ｐ２０１２−１６３１５８）
【出願日】平成２４年７月２３日（２０１２．７．２３）
【分割の表示】特願２００７−２６５９１２（Ｐ２００７−２６５９１２）の分割
【原出願日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【出願人】（３０３０１８８２７）ＮＬＴテクノロジー株式会社 (547)
【Ｆターム（参考）】