表示装置
【課題】画像の分離特性の低下を軽減することができる表示装置を提供する。
【解決手段】 順次走査される表示領域を有する透過型の表示部、及び、表示部の背面に配置され、表示領域が順次走査される方向に倣う一方の端部側から他方の端部側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニットを含む照明部を備えており、照明ユニットは、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットの順次走査が完了した後に所定の発光期間に亙って発光状態とされ、以て、表示領域の順次走査に応じて一方の端部側から他方の端部側に向かって照明ユニットは順次走査され、表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。
【解決手段】 順次走査される表示領域を有する透過型の表示部、及び、表示部の背面に配置され、表示領域が順次走査される方向に倣う一方の端部側から他方の端部側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニットを含む照明部を備えており、照明ユニットは、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットの順次走査が完了した後に所定の発光期間に亙って発光状態とされ、以て、表示領域の順次走査に応じて一方の端部側から他方の端部側に向かって照明ユニットは順次走査され、表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示パネルなどの透過型の表示部の走査と同期して、直下型の照明部を走査し発光領域と非発光領域を順次切り替えるといった構成の表示装置が、例えば、特開2000−321551号公報から周知である。この表示装置によれば、ホールド型駆動の表示パネルにおける動画ボケが軽減され、動画表示性能の改善を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2000−321551号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発光領域と非発光領域との境界が明瞭に視認される構成の照明部においては、照明部の走査によって境界付近に明線や暗線が視認され、表示される画像に輝度ムラを生ずる。このため、通常、発光領域に対応する光源の光が非発光領域にもある程度及ぶような設計とされる。しかしながら、書換えが終了していない部分の表示領域においても照明部から光が照射されることになるため、連続する2つのフレームにおいて画像が重なって視認されるといった現象を生じ、画像の分離特性が低下する。
【0005】
従って、本開示の目的は、画像の分離特性の低下を軽減することができる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】
【0006】
上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、
順次走査される表示領域を有する透過型の表示部、及び、
表示部の背面に配置され、表示領域が順次走査される方向に倣う一方の端部側から他方の端部側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニットを含む照明部、
を備えており、
照明ユニットは、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットの順次走査が完了した後に所定の発光期間に亙って発光状態とされ、以て、表示領域の順次走査に応じて一方の端部側から他方の端部側に向かって照明ユニットは順次走査され、
表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている表示装置である。
【発明の効果】
【0007】
本開示の表示装置にあっては、表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。これによって、表示パネルの書換えが終了していない領域においても照明部から光が照射される程度が軽減する。これによって、画像の分離特性の低下を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】図1は、第1の実施形態に係る表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。
【図2】図2の(A)は、照明部の模式的な平面図である。図2の(B)は、図2の(A)のA−Aで示す線で照明部を切断したときの模式的な断面図である。
【図3】図3は、第1の実施形態に係る表示装置の概念図である。
【図4】図4は、表示部の走査を説明するための模式図である。
【図5】図5は、参考例における照明部の走査を説明するための模式図である。
【図6】図6は、第1行目の照明ユニットに対応する光源が発光しているときの照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【図7】図7は、第(Q/2)行目の照明ユニットに対応する光源が発光しているときの照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【図8】図8は、照明ユニットに対応する光源23の発光と照明部の輝度分布との関係を説明するための模式的なグラフである。
【図9】図9は、第1行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【図10】図10は、第Q行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【図11】図11は、第1の実施形態における照明部の走査を説明するための模式図である。
【図12】図12の(A)は、参考例における照明部の走査と待ち時間との関係を説明するための模式的なグラフである。図12の(B)は、第1の実施形態における照明部の走査と待ち時間との関係を説明するための模式的なグラフである。
【図13】図13は、第1の実施形態における第1行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【図14】図14は、第1の実施形態の変形例における照明部の走査を説明するための模式図である。
【図15】図15は、第1の実施形態の変形例に係る表示装置の概念図である。
【図16】図16は、第2の実施形態における照明部の走査を説明するための模式図である。
【図17】図17の(A)は、第1の実施形態における照明部の発光期間の長さを説明するための模式的なグラフである。図17の(B)は、第2の実施形態における照明部の発光期間の長さを説明するための模式的なグラフである。
【図18】図18の(A)及び(B)は、第2の実施形態において、端部領域の照明ユニットの発光期間の長さを更に短く設定したときの特性変化を説明するための模式的なグラフである。
【図19】図19の(A)及び(B)は、照明ユニットの光量を変化させたときの特性変化を説明するための模式的なグラフである。
【図20】図20の(A)は、第3の実施形態の第1例に係る照明部の構成を説明するための模式的な平面図である。図20の(B)は、照明部の光源を駆動する駆動電流の設定を説明するための模式的なグラフである。
【図21】図21の(A)は、第3の実施形態の第2例に係る照明部の構成を説明するための模式的な平面図である。図21の(B)は、照明部の光源の配置密度の変化を説明するための模式的なグラフである。
【図22】図22は、第3の実施形態の第3例に係る照明部を仮想的に分解したときの模式的な斜視図である。
【図23】図23の(A)は、第3の実施形態の第3例に係る照明部の構成を説明するための、照明部の一部の模式的な平面図である。図23の(B)は、照明部の光源の配置密度の変化を説明するための模式的なグラフである。
【図24】図24は、第4の実施形態に係る表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。
【図25】図25は、第4の実施形態に係る表示装置の概念図である。
【図26】図26は、X−Y平面に平行な仮想平面で光学分離部を切断したときの一部断面図である。
【図27】図27は、第1開閉部を透過する画素の光が観察領域の視点A1乃至A4に向かうために満たす条件を説明するための模式図である。
【図28】図28は、第2開閉部を透過して視点A1乃至A4に向かう画素の光を説明するための模式図である。
【図29】図29は、第4の実施形態における照明部の走査と光学分離部の動作とを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、実施形態に基づき本開示の表示装置を説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の表示装置、全般に関する説明
2.第1の実施形態
3.第2の実施形態
4.第3の実施形態
5.第4の実施形態(その他)
【0010】
[本開示の表示装置、全般に関する説明]
上述したように、本開示の表示装置は、順次走査される表示領域を有する透過型の表示部、及び、表示部の背面に配置され、表示領域が順次走査される方向に倣う一方の端部側から他方の端部側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニットを含む照明部を備えている。照明ユニットは、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットの順次走査が完了した後に所定の発光期間に亙って発光状態とされ、以て、表示領域の順次走査に応じて一方の端部側から他方の端部側に向かって照明ユニットは順次走査される。
【0011】
本開示に用いられる透過型の表示部として、例えば、透過型の液晶表示パネルといった周知の表示部材を用いることができる。表示部は、モノクロ表示であってもよいし、カラー表示であってもよい。後述する実施形態にあっては、表示部として、アクティブマトリクス方式の透過型液晶表示パネルを用いる。
【0012】
液晶表示パネルは、例えば、透明共通電極を備えたフロントパネル、透明画素電極を備えたリアパネル、及び、フロントパネルとリアパネルとの間に配置された液晶材料から成る。液晶表示パネルの動作モードは特に限定するものではない。例えば、所謂TN(Twisted Nematic)モードで駆動される構成であってもよいし、VA(Vertical Alignment)モードあるいはIPS(In-Plane Switching)モードで駆動される構成であってもよい。
【0013】
より具体的には、フロントパネルは、例えば、ガラスから成る基板と、基板の内面に設けられた透明共通電極(例えば、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)から成る)と、基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。カラー表示の場合には、基板の内面に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられ、オーバーコート層上に透明共通電極が形成される。尚、必要な場合には、透明共通電極上に配向膜が形成される。
【0014】
一方、リアパネルは、例えば、ガラスから成る基板と、基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通/非導通が制御される画素電極(例えば、ITOから成る)から構成されている。また、基板の外面に偏光フィルムが設けられる。必要な場合には、画素電極を含む全面に配向膜が形成される。
【0015】
液晶表示パネルを構成する各種の部材や材料は、周知の部材や材料から構成することができる。スイッチング素子として、例えば薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)といった3端子素子や、MIM(Metal Insulator Metal)素子、バリスタ素子、ダイオード等の2端子素子を例示することができる。これらのスイッチング素子には、例えば行方向に延びる走査線や列方向に延びる信号線が接続されている。
【0016】
尚、反射型と透過型の両方の特性を有する半透過型の表示部として、例えば、画素内に反射型の表示領域と透過型の表示領域の両方を有する半透過型の液晶表示パネルが周知である。このような半透過型の表示部を用いてもよい。即ち、「透過型の表示部」には「半透過型の表示部」も含まれる。
【0017】
表示部の画素(ピクセル)の数M×Nを(M,N)で表記したとき、(M,N)の値として、具体的には、VGA(640,480)、S−VGA(800,600)、XGA(1024,768)、APRC(1152,900)、S−XGA(1280,1024)、U−XGA(1600,1200)、HD−TV(1920,1080)、Q−XGA(2048,1536)の他、(3840,2160)、(1920,1035)、(720,480)、(1280,960)等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
【0018】
表示部において、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットは、基本的には走査方向に並んだ所定の行数分の画素を含む構成となる。各表示ユニットにおける画素の行数は同一である構成とすることが好ましいが、これに限るものではない。
【0019】
照明部の方式は特に限定するものではない。例えば、照明部は、直下型方式の構成であってもよいし、あるいは又、エッジライト方式の構成であってもよい。
【0020】
照明部は3つ以上の照明ユニットを含む構成とすることが好ましい。また、1つの照明ユニットには少なくとも10ないし20行程度の表示領域の部分が対応することが好ましい。きめ細かな制御を行うといった観点からは、照明ユニットの数は多いほうが好ましい。しかしながら、照明ユニットの数に応じて照明部を駆動する回路の規模も増大するので、照明ユニットの数は表示装置の仕様や設計に応じて選択すればよい。
【0021】
照明ユニットの光源として、例えば、発光ダイオード(LED)、冷陰極線型の蛍光ランプ、エレクトロルミネッセンス(EL)装置を挙げることができる。光源の小型化といった観点からは、中でも、光源として発光ダイオードを用いることが好ましい。この場合、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び、青色発光ダイオードを1組として構成して白色光を得ることができるし、あるいは又、白色発光ダイオード(例えば、紫外又は青色発光ダイオードと蛍光体粒子とを組み合わせて白色を発光する発光ダイオード)によって白色光を得ることもできる。尚、前者の場合において、赤色、緑色、青色以外の第4番目の色、第5番目の色・・・を発光する発光ダイオードを更に備えていてもよい。
【0022】
照明部は、上述した光源の他、例えば、光拡散シートなどの光学機能シート、導光板といった光学部材を備えている構成とすることができる。光学機能シートは、例えば、照明部の表示部側の面に配置される。
【0023】
上述したように、本開示の表示装置にあっては、表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。一方の端部側の領域において照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少する構成であってもよいし、他方の端部側の領域において照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少する構成であってもよい。あるいは又、一方の端部側の領域と他方の端部側の領域とにおいて照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少する構成であってもよい。
【0024】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の表示装置にあっては、一方の端部側の照明ユニットが発光状態とされてから他方の端部側の照明ユニットが発光状態とされるまでの期間は、表示領域における順次走査の開始から終了までの期間よりも短い構成とすることができる。
【0025】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の表示装置にあっては、端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光期間は、端部側に近い照明ユニットほど短くなるように設定されている構成とすることができる。
【0026】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の表示装置にあっては、端部側の領域に配置されている照明ユニットの光量は、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように設定されている構成とすることができる。この場合において、各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動される構成とすることができる。あるいは又、各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、端部側の領域に配置されている照明ユニットにおける光源の配置密度は、端部側に近い照明ユニットほど高くなるように設定されている構成とすることもできる。
【0027】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の表示装置において、表示装置は、更に、表示部に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するための光学分離部を備えている構成とすることができる。
【0028】
光学分離部の構成は特に限定するものではない。光学分離部として、パララックスバリアや、レンチキュラーレンズといったレンズシートなどの周知の部材を用いることができる。光学分離部は、固定的な構成であってもよいし、動的に切り替え可能な構成であってもよい。
【0029】
例えば、固定的な構成のパララックスバリアは、周知の材料を用いて、フォトリソグラフ法とエッチング法との組合せ、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法などの各種印刷法、電気メッキ法や無電解メッキ法などのメッキ法、リフトオフ法などの周知の方法により形成することができる。また、動的な構成のパララックスバリアは、例えば、液晶材料を用いたライトバルブによって構成することができる。固定的な構成のレンズシートとして、例えば、周知のレンチキュラーレンズを用いることができる。また、動的な構成のレンズシートとして、例えば、液晶材料を用いた屈折率分布レンズ(Gradient Indexレンズ)を用いることもできる。
【0030】
表示装置を制御する主制御部は、例えば、映像信号生成部、データドライバ、及び、タイミングコントローラなどといった種々の回路から構成することができる。表示部を走査する走査回路はシフトレジスタ回路などから構成することができるし、照明部を駆動する照明部駆動回路はシフトレジスタ回路および光源駆動回路などから構成することができる。光学分離部を駆動する光学分離部駆動回路もシフトレジスタ回路などから構成することができる。これらは周知の回路素子等を用いて構成することができる。
【0031】
[第1の実施形態]
第1の実施形態は、本開示の表示装置に関する。
【0032】
図1は、第1の実施形態に係る表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。図2の(A)は、照明部の模式的な平面図である。図2の(B)は、図2の(A)のA−Aで示す線で照明部を切断したときの模式的な断面図である。
【0033】
図1に示すように、第1の実施形態の表示装置1は、
順次走査される表示領域11を有する透過型の表示部10、及び、
表示部10の背面に配置され、表示領域11が順次走査される方向に倣う一方の端部21A側から他方の端部21B側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニット22を含む照明部20を備えている。
【0034】
説明の都合上、表示部10の表示領域11はX−Z平面と平行であり、画像観察者側が+Y方向であるとする。また、照明ユニット22の群から構成される発光面21と表示領域11の平面形状は一致し、且つ、各照明ユニット22の平面形状は同一であるとする。
【0035】
表示部10の表示領域11には、行方向(図においてX方向)にM個、列方向(図においてZ方向)にN個、合計M×N個の画素12が配列されている。第m列(但し、m=1,2・・・,M)、第n行目(但し、n=1,2・・・,N)の画素12を、第(m,n)番目の画素12あるいは画素12(m,n)と表す。尚、第m列目の画素12を、画素12mと表す場合がある。表示部10の画素数(M,N)は、例えば(1920,1080)である。他の実施形態における表示部においても同様である。
【0036】
表示部10は、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルから成る。説明の都合上、液晶表示パネルはモノクロ表示であるとするが、これは例示に過ぎない。
【0037】
表示部10は、画像観察者側のフロントパネル、照明部20側のリアパネル、フロントパネルとリアパネルとの間に配置された液晶材料等から構成されている。図示の都合上、図1においては表示部10を1枚のパネルとして表した。
【0038】
いわゆる直下型方式の構成の照明部20は、複数(Q個)の照明ユニット22を含んでいる。各照明ユニット22は、照明ユニット22に対応する表示領域の部分から成る表示ユニット13を背面から照明する。照明ユニット22に備えられた光源は、照明ユニット22毎に制御される。
【0039】
図2の(A)及び(B)に示すように、照明部20は、底面24Aと側面24Bとを備えた筐体24と、各照明ユニット22に対応して底面24Aに配置された発光ダイオードの組から成る光源23(赤色発光ダイオード23R,緑色発光ダイオード23G,青色発光ダイオード23B)を備えている。尚、図2に示す例では、1つの照明ユニット22に複数の発光ダイオードの組が配置されている。赤色光、緑色光及び青色光が混色され、色純度の高い白色光を照明光として得ることができる。
【0040】
後述するように、照明ユニット22は順次走査される。走査された照明ユニット22の光源23は発光し、その光は光拡散シートなどから成る光学機能シート25を通過し、照明ユニット22に対応する表示ユニット13を背面から照射する。
【0041】
尚、照明部は上述した構成に限るものではなく、アクリル樹脂等の透明材料から成る導光板と、導光板の側面に配置された光源とを備えた構成(所謂エッジライト型の構成)とすることもできる。
【0042】
図3は、第1の実施形態に係る表示装置の概念図である。
【0043】
表示装置1は、外部からの信号が入力される主制御部101と、表示部10を走査する走査回路102と、照明部20を駆動する照明部駆動回路103によって駆動される。尚、図1にあっては、主制御部101、走査回路102および照明部駆動回路103といった回路の図示を省略した。
【0044】
主制御部101には、表示すべき画像に応じた入力信号VDが入力される。主制御部101は、入力信号VDに基づいて映像信号VSを生成し、表示部10のデータ線DTLに順次映像信号VSを印加する。
【0045】
また、主制御部101は、走査回路102による表示領域の走査タイミングを制御するクロック信号CLK1、および、照明部駆動回路103による照明ユニット22の走査タイミングを制御するクロック信号CLK2を生成する。主制御部101は、例えば、論理回路、ラッチ回路およびシフトレジスタ回路といった周知の回路から構成することができる。また、走査回路102は、たとえばシフトレジスタ回路などの周知の回路から構成することができるし、照明部駆動回路103は、シフトレジスタ回路や光源駆動回路などの周知の回路から構成することができる。
【0046】
走査回路102は、走査線SCLに順次走査信号を印加し、表示領域11を順次走査する。より具体的には、第1の実施形態においては、1ライン毎の線順次走査を行う。走査の方向はZ方向である。照明部駆動回路103は、制御線BCLに順次制御信号を印加し、照明ユニット22を順次走査する。
【0047】
尚、線順次走査は1ライン毎に行う構成に限定するものではない。表示部の構成にもよるが、例えばデータ線を奇数ラインと偶数ラインに対応して独立して設けておき、一度に2ラインの線順次走査を行うといった構成とすることもできる。即ち、「線順次走査」には、1ライン毎に走査する構成の他、複数ラインを同時に走査する態様も含まれる。
【0048】
2次元マトリクス状に配列された画素12から構成された表示領域11は、仮想的にQ個の表示ユニット13に分割されている。この状態を、「行」及び「列」で表現すると、Q行1列の表示ユニットに分割されていると云える。
【0049】
各照明ユニット22の平面形状が同一であるので、基本的には、表示領域11も均等に分割される。この場合、表示ユニット13は、(N/Q)行M列の画素12から構成されていると云える。例えば、(M,N)=(1920,1080)でありQ=20であれば、表示ユニット13は、54行1920列の画素12から構成される。尚、(N/Q)において小数点以下の端数が出る場合には、表示ユニット間において適宜振り分けを行えばよい。
【0050】
図4は、表示部の走査を説明するための模式図である。
【0051】
表示領域11はZ方向に向かって順次走査される。従って、1つのフレームを表示する際には、先ず表示ユニット131を構成する画素12が走査され、次いで、表示ユニット132,133・・・,13Q-1,13Qの順で、各表示ユニット13を構成する画素12が走査される。また、画素12への新しい映像信号の書込み動作やその後画素の状態が確定するにはある一定の期間が必要となる。この期間を書換期間と表し、残りの期間を確定期間と表せば、表示部10の走査は、模式的に図4のように表すことができる。尚、画素の状態の確定をより促すために、同一のデータを2回書込むといった構成であってもよい。この場合には、例えば、2回目の書込み終了によって確定期間が開始するとして扱えばよい。
【0052】
第1の実施形態においては、主制御部101等の動作に基づいて、表示ユニット13の順次走査が完了してから対応する照明ユニット22が発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニット22の走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。より具体的には、一方の端部側の領域と他方の端部側の領域とにおいて照明ユニット22の走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。先ず、発明の理解を助けるため、照明ユニット22の走査の順序に関わらず待ち時間の長さを一定にした参考例の動作とその課題について説明する。
【0053】
図5は、参考例における照明部の走査を説明するための模式図である。
【0054】
参考例の動作においては、照明ユニット22の走査の順序に関わらず待ち時間の長さを一定とする。説明の都合上、参考例における待ち時間の長さは表示ユニット13の走査が終了してから一段下の表示ユニット13が確定期間となるまでの時間の長さであるとする。待ち時間を符号taで表し、照明ユニット22の発光期間を符号tbで表せば、照明部20の走査は、模式的に図5のように表すことができる。尚、図5における破線は、図4に示した表示部10の走査タイミングを表す。
【0055】
各照明ユニット22の発光期間が対応する表示ユニット13における確定期間内に含まれていれば、理論的には、二つのフレームの画像が重複して視認されるといったことは生じない。しかしながら、照明ユニット22の光源23からの光が他の照明ユニット22にも及ぶことによって、二つのフレームの画像が重複して視認される。以下、図6ないし図10を参照して説明する。
【0056】
図6は、第1行目の照明ユニットに対応する光源が発光しているときの照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。図7は、第(Q/2)行目の照明ユニットに対応する光源が発光しているときの照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。図8は、照明ユニットの発光と照明部の輝度分布との関係を説明するための模式的なグラフである。
【0057】
図6に示すように、第1行目の照明ユニット221に対応する光源23が発光しているとき照明ユニット221の面上において輝度は最も高くなる。そして、照明ユニット221の光源からの光は照明ユニット222乃至22Qにも及び、輝度のプロファイルは図6のグラフのように表される。尚、グラフにおける横軸は、照明ユニット221に対応する光源23が発光しているときの輝度の最高値を1とした任意単位である。他の図面においても同様である。
【0058】
第Q行目の照明ユニット22Qに対応する光源23が発光しているときの輝度のプロファイルは図6のグラフを反転させたプロファイルとなる。
【0059】
図7に示すように第(Q/2)行目の照明ユニット22Q/2に対応する光源23が発光しているとき、照明ユニット22Q/2の面上において輝度は最も高くなる。しかしながら、照明部20の筐体24内における光の反射などの条件が変わることによって、最高輝度は図6よりも減少する。定性的には、中央に位置する照明ユニット22ほど面状の最高輝度の値は低下する。照明ユニット22Q/2の光源からの光は照明ユニット221乃至22Q/2-1と照明ユニット22Q/2+1乃至22Qにも及び、輝度のプロファイルは図7のグラフのように表される。
【0060】
結局、照明ユニット22に対応する光源23の発光と照明部20の輝度分布との関係は、図8のように表される。尚、図8では、照明ユニット221,222,22Q/2,22Q/2+1,22Q-1,22Qの輝度のプロファイルを例示すると共に、照明ユニット222,22Q/2の間に配置される或る照明ユニット22q1の輝度のプロファイルと、照明ユニット22Q/2+1,22Qの間に配置される或る照明ユニット22q2の輝度のプロファイルも例示した。
【0061】
例えば、図5において照明ユニット221の発光期間の開始時に表示ユニット131,132は確定期間にある。一方、表示ユニット133ないし13Qは書換期間にある。従って、表示ユニット133乃至13Qは、前のフレームの映像信号が書き込まれた状態あるいは新たな映像信号の書換中の状態である。
【0062】
図9は、第1行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。図10は、第Q行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【0063】
図9に示すように、照明ユニット221に対応する光源23が発光しているときにも表示ユニット133乃至13Qはある程度の強さの光によって照射される。従って、図9においてグラフに斜線を引いた部分は、書換期間の画像を表示することとなり、画像の分離性が悪化する。
【0064】
一方、図5における照明ユニット22Qの発光期間の開始時においては、表示ユニット131乃至13Qは全て確定期間にある。従って、図10に示すように、照明部20の光が書換期間の画像を表示するといった現象は生じない。
【0065】
以上説明したように、参考例の動作においては、照明ユニットを走査しているにも関わらず書換期間の画像が表示されるといった現象が生ずる。第1の実施形態によれば、書換期間の画像が表示される程度を軽減することができる。以下、図11ないし図13を参照して、第1の実施形態の動作について説明する。
【0066】
図11は、第1の実施形態における照明部の走査を説明するための模式図である。図12の(A)は、参考例における照明部の走査と待ち時間との関係を説明するための模式的なグラフである。図12の(B)は、第1の実施形態における照明部の走査と待ち時間との関係を説明するための模式的なグラフである。
【0067】
第1の実施形態にあっては、一方の端部21A側の領域(上端部領域)と他方の端部21B側の領域(下端部領域)とにおいて、待ち時間ta’が照明ユニット22の走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。
【0068】
参考例にあっては、図12の(A)に示すように、待ち時間の長さtaは一定であった。これに対し、第1の実施形態にあっては、図12の(B)に示すように、待ち時間の長さta’は第1行目の照明ユニット221において最も長くなるように設定されている。そして、上端部領域と下端部領域において、照明ユニット22の走査の順序に応じて待ち時間が非線形に減少するように設定されている。尚、上端部領域と下端部領域との中央部領域においては待ち時間は一定としたが、これに限るものではない。
【0069】
上述のように待ち時間が非線形に減少するように設定されているので、一方の端部21A側の照明ユニット22が発光状態とされてから他方の端部21B側の照明ユニット22が発光状態とされるまでの期間は、表示領域における順次走査の開始から終了までの期間よりも短い。
【0070】
図13は、第1の実施形態における第1行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【0071】
例えば、第1行目の照明ユニット221の発光期間の開始時に注目すると、第1の実施形態にあっては、参考例に比べて表示ユニット13の走査がより進行した状態となる。従って、図13に示すように、図9に比べて書換期間の画像を表示する程度がより軽減される。上端部領域の他の照明ユニット22においても同様である。
【0072】
このような設定にすることによって、参考例に対し、上端部領域における照明ユニット22の待ち時間の長さを充分に確保することができる。
【0073】
尚、上端部領域においてのみ待ち時間が非線形に減少する構成とすることができるし、あるいは又、下端部領域においてのみ待ち時間が非線形に減少する構成とすることもできる。
【0074】
表示装置1は画像の分離特性の低下が抑えられている。このため、表示装置1において左眼用の画像と右眼用の画像を交互に表示し、これに合わせて所謂メガネ式の光学シャッターを切り替えることによって、画質に優れた立体画像を表示することもできる。
【0075】
また、上述した説明において照明ユニットの平面形状は全て同一としたが、例えば上端と下端に配置される照明ユニットの平面形状を拡大した構成とすることもできる。この第1の実施形態の変形例における照明部の走査を説明するための模式図を図14に示す。また、第1の実施形態の変形例に係る表示装置1’の概念図を図15に示す。図14及び図15に示す例では、上端と下端において4行分の照明ユニット22が一つの照明ユニット22’に置き換えられている照明部20’が用いられる。
【0076】
[第2の実施形態]
第2の実施形態は第1の実施形態の変形である。第2の実施形態は、第1の実施形態に対し、端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光期間が端部側に近い照明ユニットほど短くなるように設定されている点が相違する。
【0077】
第2の実施形態に係る表示装置2の模式的な斜視図は図1に示す表示装置1を表示装置2と読み替えたと同様であり、第2の実施形態に係る表示装置の概念図は図3に示す表示装置1を表示装置2と読み替え、かつ、照明部駆動回路103を照明部駆動回路203と読み替えたと同様である。照明部駆動回路203は、端部側の領域に配置されている照明ユニット22を、端部側に近い照明ユニット22ほど照明期間が短くなるように駆動する。
【0078】
第1の実施形態において参照した図8に示すように、照明部20の輝度は、一方の端部21A側の領域においては端部21Aに近づくほど高くなる傾向を示す。同様に、他方の端部21B側の領域においては端部21Bに近づくほど高くなる傾向を示す。従って、照明ユニット22を走査すると、中央部から離れて端部に向かうほどに輝度が高くなるといったように視認される。
【0079】
そこで、第2の実施形態において、照明部駆動回路203は、端部側の領域に配置されている照明ユニット22を、端部側に近い照明ユニット22ほど発光期間が短くなるように駆動する。
【0080】
図16は、第2の実施形態における照明部の走査を説明するための模式図である。図17の(A)は、第1の実施形態における照明部の発光期間の長さを説明するための模式的なグラフである。図17の(B)は、第2の実施形態における照明部の発光期間の長さを説明するための模式的なグラフである。
【0081】
端部側に近い照明ユニット22ほど発光期間を短く設定するので、図16に示す上端部領域における待ち時間ta”の値を、第1の実施形態において説明した待ち時間ta’よりも長く設定することができる。第2の実施形態にあっては、発光期間の長さtb”は、上端部領域側では端部21Aに近づくほど短くなり、下端部領域側では端部21Bに近づくほど短くなる。
【0082】
図17の(A)に示すように、第1の実施形態にあっては、照明ユニット22の発光期間tbの長さは走査の順序に関わらず一定であった。これに対し、第2の実施形態にあっては、図17の(B)の曲線1に示すように、端部に近づくほど発光期間tb”は短くなる。
【0083】
これによって、中央部から離れて端部に向かうほどに輝度が高く視認されるいった傾向が補償され、表示される画像の輝度の均一性を向上することができる。また、上端部領域における待ち時間ta”の値を第1の実施形態よりも長く設定することができるので、画像の分離性をより向上させることができる。
【0084】
[第3の実施形態]
第3の実施形態は第2の実施形態の変形である。第3の実施形態においては、端部側の領域に配置されている照明ユニットの光量、即ち、照明ユニットの発光時における光量は、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように設定されている点が相違する。より具体的には、照明ユニットに属する光源が発する光量、即ち、光源の発光時における光量は、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように設定されている。
【0085】
先ず、第3の実施形態の概要について説明する。
【0086】
図18の(A)及び(B)は、第2の実施形態において、端部領域の照明ユニットの発光期間の長さを更に短く設定したときの特性変化を説明するための模式的なグラフである。
【0087】
上述した第2の実施形態において、図17の(B)の曲線1に示すように端部に近づくほど発光期間tb”を短くすることで、画像の分離性をより向上させることができることを説明した。従って、画像の分離性をより向上させるといった観点からは、図18の(A)に示すように、端部に近づくほど発光期間tb”をより短くして、曲線2に示すような特性とすることが望ましい。
【0088】
しかしながら、図18の(A)に示す曲線1に従って発光期間tb”を制御することで画像の輝度の均一性が保たれているとすれば、曲線2に従って発光期間tb”を制御すると、図18の(B)に示すように、端部側において画像の輝度の均一性が低下する。具体的には、曲線2に従って発光期間tb”を制御すると、端部側において画像の輝度が低下する。尚、図18の(B)における横軸は、例えば全面が均一の白表示であるときを「1」として正規化して示した。後述する図19の(B)においても同様である。
【0089】
そこで、第3の実施形態では、端部側での画像の輝度の低下を補償するように、照明ユニットの光量を設定する。
【0090】
図19の(A)及び(B)は、照明ユニットの光量を変化させたときの特性変化を説明するための模式的なグラフである。
【0091】
端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光時における光量が、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように制御すると、照明ユニットの光量のグラフは、図19の(A)の破線に示すような特性となる。尚、図19の(A)における横軸は、各照明ユニットの光量が一定であるときを「1」として正規化して示した。
【0092】
これによって、図18の(A)に示す曲線2に従って発光期間tb”を制御したとしても、図19の(B)に示すように、端部側における画像の輝度の低下が補償される。従って、画像の分離性をより向上させることができると共に、画像の輝度の均一性が低下も防ぐことができる。
【0093】
以上、第3の実施形態の概要について説明した。発光状態が制御可能な光源を供えている照明ユニットの光量の制御は、例えば光源を駆動する際の電流のピーク値を制御する等して、端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動するといった構成とすることができる。あるいは又、端部側の領域に配置されている照明ユニットにおける光源の配置密度が、端部側に近い照明ユニットほど高くなるように設定されているといった構成とすることもできる。
【0094】
端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動する構成例(以下、第1例と称する)について説明する。第1例に係る表示装置3Aの模式的な斜視図は図1に示す表示装置1を表示装置3Aと読み替えればよい。また、第1例に係る表示装置の概念図は図3に示す表示装置1を表示装置3Aと読み替え、かつ、照明部駆動回路103を照明部駆動回路303と読み替えればよい。照明部駆動回路303は、端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動する。
【0095】
図20の(A)は、第3の実施形態の第1例に係る照明部の構成を説明するための模式的な平面図である。図20の(B)は、照明部の光源を駆動する駆動電流の設定を説明するための模式的なグラフである。
【0096】
図20の(B)に示すように、第1例では、照明部20の光源23を駆動する際の電流値を、照明ユニット22毎に変化させて、端部側に近い照明ユニット22の光源23ほど明るく発光するように設定されている。具体的には、端部側に近づくほど照明ユニット22の光源23を駆動する際の電流値が増加するように設定されている。図に示す例では、電流値が、照明ユニットの符号に応じて、符号221>符号222>符号223>符号224>符号225、符号225=符号226・・・=符号22Q-4、符号22Q-4<符号22Q-3<符号22Q-2<符号22Q-1<符号22Q、といった関係にある。電流値をどのように変化させるかは、表示装置の仕様等に応じて適宜決定すればよい。
【0097】
次いで、端部側の領域に配置されている照明ユニットにおける光源の配置密度が、端部側に近い照明ユニットほど高くなるように設定されている構成例(以下、第2例と称する)について説明する。第2例に係る表示装置3Bの模式的な斜視図および表示装置の概念図は、図1及び図3において、表示装置1を表示装置3Bと読み替え、かつ、照明部20を照明部30と読み替えればよい。
【0098】
図21の(A)は、第3の実施形態の第2例に係る照明部の構成を説明するための模式的な平面図である。図21の(B)は、照明部の光源の配置密度の変化を説明するための模式的なグラフである。尚、図示の都合上、図21の(A)にあっては、発光ダイオード23R,23G,23Bの組から成る光源23を単独の光源として表した。
【0099】
第2例に係る照明部30は、照明部20と同様に直下型方式の構成である。図21の(A)に示すように、端部側の領域に配置されている照明ユニット22にあっては、端部側に近いほど光源23の配置密度が高くなるように構成されている。例えば、照明ユニット22に属する光源の単位面積当たりの個数は、照明ユニットの符号に応じて、符号221>符号222>符号223>符号224>符号225、符号225=符号226・・・=符号22Q-4、符号22Q-4<符号22Q-3<符号22Q-2<符号22Q-1<符号22Q、といった関係にある。光源の配置密度をどのように変化させるかは、表示装置の仕様等に応じて適宜決定すればよい。
【0100】
第2例にあっては、照明部30を直下型の構成としたが、例えばエッジライト方式の構成とすることもできる。以下、第2例の変形として、第3例について説明する。第3例に係る表示装置3Cの模式的な斜視図および表示装置の概念図は、図1及び図3において、表示装置1を表示装置3Cと読み替え、かつ、照明部20を照明部30Aと読み替えればよい。
【0101】
図22は、第3の実施形態の第3例に係る照明部を仮想的に分解したときの模式的な斜視図である。尚、図示の都合上、図22における光源33の配置は簡略化して示した。
【0102】
照明部30Aは、例えば透明なアクリル樹脂から成る導光板31、Z方向に延びる入光端面32A,32Bに対向して配置され、例えば白色発光ダイオードから成る光源33、導光板31の出光面34側に配置された光学機能シート25を含んでいる。
【0103】
導光板31の出光面34と対向する面には、例えば、図示せぬ散乱反射パターンが設けられている。散乱反射パターンは、入光端面32から離れることによる光の強さの不均一を打ち消すために、入光端面32から離れるほど密になるように設けられている。隣接する照明ユニット間における光の分離性を高めるために、例えば、X方向に延びるプリズム状のパターンが、導光板31に形成されていてもよい。
【0104】
図23の(A)は、第3の実施形態の第3例に係る照明部の構成を説明するための、照明部の一部の模式的な平面図である。図23の(B)は、照明部の光源の配置密度の変化を説明するための模式的なグラフである。
【0105】
図23の(A)に示すように、端部側の領域に配置されている照明ユニット22にあっては、端部側に近いほど光源33の配置密度が高くなるように構成されている。例えば、照明ユニット22に属する光源33の、Z方向の単位長当たりの個数は、照明ユニットの符号に応じて、符号221>符号222>符号223>符号224>符号225、符号225=符号226・・・=符号22Q-4、符号22Q-4<符号22Q-3<符号22Q-2<符号22Q-1<符号22Q、といった関係にある。光源の配置密度をどのように変化させるかは、表示装置の仕様等に応じて適宜決定すればよい。
【0106】
[第4の実施形態]
第4の実施形態も第1の実施形態の変形である。表示部に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するための光学分離部を更に備えている点が主に相違する。
【0107】
図24は、第4の実施形態に係る表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。
【0108】
図24に示すように、第4の実施形態の表示装置4も、
順次走査される表示領域11を有する透過型の表示部10、及び、
表示部10の背面に配置され、表示領域11が順次走査される方向に倣う一方の端部21A側から他方の端部21B側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニット22を含む照明部20、
を備えている。そして、表示部10に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するための光学分離部40を更に備えている。
【0109】
表示部10や照明部20の構成や動作は、基本的に実施形態1において説明した動作と同様であるので、説明は省略する。
【0110】
第4の実施形態における画像の視点数は、図24に示す各観察領域WAL,WAC,WARにおいて、それぞれ、視点A1,A2,A3及びA4の4つであるとして説明するが、これは例示に過ぎない。観察領域の個数や視点の数は、表示装置4の設計に応じて適宜設定することができる。視点間の距離を約65[mm]とし、各視点において視差画像を観察するように設定すれば、画像観察者は表示される画像を立体画像として認識する。
【0111】
図25は、第4の実施形態に係る表示装置の概念図である。
【0112】
光学分離部駆動回路404は、主制御部401からのクロック信号CLK3に基づいて動作し、後述する第1開閉部41、第2開閉部42および第3開閉部43の状態を適宜切り替える。これによって、表示部10に表示される画像を各視点用の画像に分離する。その他の構成は第1の実施形態における図3と同様であるので、説明を省略する。
【0113】
図24に示すように、光学分離部40は、垂直方向(図においてZ方向)に延び、水平方向(図においてX方向)に複数並んで配列された第1開閉部41、第2開閉部42および第3開閉部43を含んでいる。第1開閉部41と第2開閉部42とは、第3開閉部43を介して、水平方向に交互に配列されている。これら水平方向に複数並んだ第1開閉部41、第2開閉部42および第3開閉部43によって、バリア形成領域44が構成されている。第4の実施形態では、第1開閉部41はP個配列されており、第2開閉部42は、(P−1)個配列されている。第4の実施形態では、第3開閉部43の個数は、第2開閉部42の個数と同じである。第p列目(但し、p=1,2・・・,P)の第1開閉部41を符号31pで表す。第2開閉部42においても同様である。尚、第1開閉部41、第2開閉部42および第3開閉部43全てを纏めて、開閉部41,42,43と表す場合がある。「P」と「M」の関係については、後ほど図27を参照して説明する。
【0114】
図26は、X−Y平面に平行な仮想平面で光学分離部を切断したときの一部断面図である。
【0115】
図26において、符号PWは第1開閉部41や第2開閉部42の水平方向(図においてX方向)の幅を示し、符号SWは第3開閉部43の水平方向の幅を示す。第1開閉部41と隣接する第1開閉部41の水平方向のピッチ、及び、第2開閉部42と隣接する第2開閉部42の水平方向のピッチは同じであり、これを符号RDで示す。第1開閉部41と第2開閉部42との間の水平方向のピッチはRD/2となる。
【0116】
光学分離部40は、例えばガラス基板から成る一対の光透過性の基板430A,430Bと、基板430A,430B間に配置された液晶材料層436とを有し、光透過状態若しくは遮光状態に切り替え可能な開閉部41,42,43を複数含んでいる。そして、所定の開閉部を光透過状態とし他の開閉部を遮光状態とすることによって表示部10に表示される画像を分離する。
【0117】
より具体的には、基板430Aの液晶材料層436側には、例えばITOから成る透明共通電極434が全面に形成されており、その上に、例えばポリイミドから成る配向膜435Aが形成されている。一方、基板430Bの液晶材料層436側には、例えばITOから成り、各開閉部41,42,43に対応して形成された第1透明電極431、第2透明電極432、第3透明電極433が形成されている。尚、第1透明電極431、第2透明電極432および第3透明電極433全てを纏めて、透明電極431,432,433と表す場合がある。
【0118】
これらの透明電極431,432,433の平面形状は、略ストライプ状である。そして、これらの透明電極431,432,433上を含む基板430B上に、例えばポリイミドから成る配向膜435Bが形成されている。尚、透明共通電極434と、透明電極431,432,433を入れ替えた構成であってもよい。
【0119】
第1配向膜435Aの液晶材料層436側の面は、例えば、X−Z平面上でX軸に対し335度を成す方向に、例えばラビング処理といった周知の方法によって配向処理が施されている。一方、第2配向膜435Bの液晶材料層436側の面は、X−Z平面上でX軸に対し45度を成す方向に、配向処理が施されている。
【0120】
図26では、透明共通電極434と、透明電極431,432,433との間に電界が発生していない場合の状態を表している。この状態では、液晶材料層436を構成する液晶分子436Aの分子軸の方向(「ディレクタ」とも呼ばれる)は、基板430A側においてX−Z平面上でX軸に対し略335度を成す。そして、徐々に分子軸の方向は変化し、基板430B側においてX−Z平面上でX軸に対し略45度を成す。液晶材料層436は所謂TN(ツイストネマチック)モードで動作する。
【0121】
説明の都合上、表示部10の表面に積層された図示せぬ偏光フィルムによって、表示部10から出射する光の偏光軸はX−Z平面上でX軸に対し45度を成すとする。基板430Bの表示部10側の面上には、偏光フィルム437Bが積層されており、基板430Aの観察領域側の面上には、偏光フィルム437Aが積層されている。偏光フィルム437Bは、偏光軸がX−Z平面上でX軸に対し45度を成すように積層されており、偏光フィルム437Aは、偏光軸がX−Z平面上でX軸に対し335度を成すように積層されている。偏光フィルム437A及び437Bは、偏光軸がお互いに直交する(クロスニコル)状態に配置されている。尚、表示部10の表面に積層された図示せぬ偏光フィルムと偏光フィルム437Bを共通化した構成とすることもできる。
【0122】
第1透明電極431は図示せぬ配線によって全て電気的に接続されている。同様に、第2透明電極432も図示せぬ配線によって全て電気的に接続されており、第3透明電極433も図示せぬ配線によって全て電気的に接続されている。
【0123】
透明共通電極434には一定電圧(例えば0ボルト)が印加され、第1透明電極431、第2透明電極432、第3透明電極433には、光学分離部駆動回路404の動作に基づいて、それぞれ独立した電圧が印加される。
【0124】
透明共通電極434と、透明電極431,432,433との間に電界が発生していない場合、換言すれば、透明共通電極434および透明電極431,432,433に全て同じ値の電圧が印加されているときの動作について説明する。この場合には、偏光フィルム437Bを介して液晶材料層436に入射する光は、液晶分子436Aによってその偏光方向が90度変化し、偏光フィルム437Aを透過する。従って、光学分離部40は、所謂ノーマリーホワイトで動作する。
【0125】
固定的な光学分離部を用いた場合には、後述するように「表示部の解像度/視点数」が立体画像の解像度となるので、立体画像の解像度が低下する。第4の実施形態では、動的な光学分離部を用いることによって、立体画像の解像度の低下を軽減することができる。
【0126】
具体的には、1つの立体画像を表示する際には、表示部10に2つの画像(第1フィールド画像と第2フィールド画像)を表示する。そして、主制御部401と光学分離部駆動回路404の動作に基づいて、第1フィールド画像が表示されているときには第1開閉部41のみを光透過状態とし、第2フィールド画像が表示されているときには第2開閉部42のみを光透過状態とする。尚、開閉部41,42,43を全て光透過状態とすれば、通常の画像を表示することもできる。
【0127】
図27は、第1開閉部を透過する画素の光が観察領域の視点A1乃至A4に向かうために満たす条件を説明するための模式図である。
【0128】
説明の都合上、第(m+1)列目の画素12m+1と第(m+2)列目の画素12m+2との境界、及び、観察領域WACにおける視点A2と視点A3との間の中点は、第1開閉部41pの中心を通りY方向に延びる仮想直線上に位置するものとする。画素ピッチをND[mm]と表す。表示部10と光学分離部40との間の距離をY1[mm]と表し、光学分離部40と観察領域WAL,WAC,WARとの間の距離をY2[mm]と表す。また、観察領域WAL,WAC,WARにおいて隣接する視点間の距離をDP[mm]と表す。また、上述したように、第1開閉部41の水平方向のピッチおよび第2開閉部42の水平方向のピッチをRD[mm]と表す。
【0129】
図27において、第1開閉部41は光透過状態、第2開閉部42および第3開閉部43は遮光状態である。尚、光透過状態および遮光状態を明確化するために、遮光状態にある開閉部には斜線を付した。後述する他の図面においても同様である。
【0130】
説明の都合上、第1開閉部41および第2開閉部42の幅PWは充分小さいとし、第1開閉部41の中心を通る光の軌道に注目して説明する。
【0131】
第1開閉部41pの中心を通りY方向に延びる仮想直線を基準として、画素12m+3の中心までの距離を符号X1で表し、中央の観察領域WACの視点A1までの距離を符号X2で表し、右側の観察領域WARの視点A1までの距離を符号X3で表す。画素12m+3からの光が第1開閉部41pを透過して中央の観察領域WACの視点A1に向かうとき、幾何学的な相似関係から、以下の式(1)に示す条件を満たす。
【0132】
Y1:X1=Y2:X2 (1)
【0133】
ここで、X1=1.5×ND、X2=1.5×DPであるので、これらを反映すると、式(1)は、以下の式(1’)のように表される。
【0134】
Y1:1.5×ND=Y2:1.5×DP (1’)
【0135】
上述した式(1’)を満たせば、画素12m+2,12m+1,12mからの光も、それぞれ、観察領域WACの視点A2,A3,A4に向かうといったことは、幾何学的に明らかである。
【0136】
また、画素12m+3からの光が第1開閉部41p+1を透過して観察領域WARの視点A1に向かうとき、幾何学的な相似関係から、以下の式(2)に示す条件を満たす。
【0137】
Y1:(RD−X1)=(Y1+Y2):X3−X1 (2)
【0138】
ここで、X1=1.5×ND、X3=2.5×DPであるので、これらを反映すると、式(2)は、以下の式(2’)のように表される。
【0139】
Y1:(RD−1.5×ND)=(Y1+Y2):(2.5×DP−1.5×ND) (2’)
【0140】
上述した式(2’)を満たせば、画素12m+2,12m+1,12mからの光も、それぞれ、観察領域WARの視点A2,A3,A4に向かうといったことは、幾何学的に明らかである。
【0141】
尚、画素12m+3,12m+2,12m+1,12mからの光が第1開閉部41p-1を透過して左側の観察領域WALの視点A1,A2,A3,A4に向かう条件は、第1開閉部41p+1を透過する光の説明を適宜反転させたと同様であるので、説明を省略する。
【0142】
距離Y2および距離DPの値は、表示装置4の仕様に基づいて所定の値に設定される。また、画素ピッチNDの値は、表示部10の構造によって定まる。式(1’)と式(2’)より、距離Y1とピッチRDについて、以下の式(3)と式(4)を得る。
【0143】
Y1=Y2×ND/DP (3)
RD=4×DP×ND/(DP+ND) (4)
【0144】
例えば、表示部10の画素ピッチNDが0.500[mm]、距離Y2が1500[mm]、距離DPが65.0[mm]であったとすると、距離Y1は約11.5[mm]、ピッチRDは約1.95[mm]であり、画素ピッチNDの値の略4倍である。従って、上述した「M」と「P」とは、M≒P×4といった関係にある。
【0145】
以上説明したように、光学分離部で分離される各視点用の画像の水平解像度はM/4に低下する。そこで、光学分離部において、第1開閉部41と第2開閉部42との状態を切り替えることによって、水平解像度の低下を軽減する。
【0146】
図28は、第2開閉部を透過して視点A1乃至A4に向かう画素の光を説明するための模式図である。
【0147】
図28において、第2開閉部42は光透過状態、第1開閉部41および第3開閉部43は遮光状態である。
【0148】
この場合には、例えば、画素12m+5,12m+4,12m+3,12m+2からの光は第2開閉部42pを透過して中央の観察領域WACの視点A1,A2,A3,A4に向かう。従って、図27と図28では、各視点に向かう画素は2画素分ずれた状態となる。従って、図27に示す状態と図28に示す状態とを組み合わせると、各視点用の画像の水平解像度はM/2となる。
【0149】
図29は、第4の実施形態における照明部の走査と光学分離部の動作とを説明するための模式図である。
【0150】
第4の実施形態では、1フレーム期間は第1フィールド期間および第2フィールド期間から構成されている。第1フィールド期間においては、光学分離部40の第1開閉部41は光透過状態、第2開閉部42および第3開閉部43は遮光状態である。また、第2フィールド期間においては、光学分離部40の第2開閉部42は光透過状態、第1開閉部41および第3開閉部43は遮光状態である。
【0151】
各フィールド期間における表示部10と照明部20の動作は、第1の実施形態において説明したフレーム期間における動作と同様である。各フィールド期間に表示部10に表示される画像は画像の分離特性の低下が軽減されている。従って、各視点において視認される画像の視差情報の誤差も低下するので、良好な立体画像を視認することができる。
【0152】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した表示装置の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。
【0153】
第4の実施形態にあっては、光学分離部の開閉部を垂直方向に伸びる列状としたが、例えば垂直方向に対しある角度を成して斜めに伸びる構成とすることができる。この場合において、ピンホール状の開閉部が斜めに連なるように配置することによって、全体として斜めに伸びる開閉部を構成するといった構成とすることもできる。
【0154】
なお、本開示の技術は以下のような構成も取ることができる。
[1]
順次走査される表示領域を有する透過型の表示部、及び、
表示部の背面に配置され、表示領域が順次走査される方向に倣う一方の端部側から他方の端部側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニットを含む照明部、
を備えており、
照明ユニットは、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットの順次走査が完了した後に所定の発光期間に亙って発光状態とされ、以て、表示領域の順次走査に応じて一方の端部側から他方の端部側に向かって照明ユニットは順次走査され、
表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている表示装置。
[2]
待ち時間の長さは、一方の端部側の領域と他方の端部側の領域とにおいて、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている上記[1]に記載の表示装置。
[3]
一方の端部側の照明ユニットが発光状態とされてから他方の端部側の照明ユニットが発光状態とされるまでの期間は、表示領域における順次走査の開始から終了までの期間よりも短い上記[1]又は[2]に記載の表示装置。
[4]
端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光期間は、端部側に近い照明ユニットほど短くなるように設定されている上記[1]乃至[3]のいずれかに記載の表示装置。
[5]
端部側の領域に配置されている照明ユニットの光量は、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように設定されている上記[1]乃至[4]のいずれかに記載の表示装置。
[6]
各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、
端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動される上記[5]に記載の表示装置。
[7]
各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、
端部側の領域に配置されている照明ユニットにおける光源の配置密度は、端部側に近い照明ユニットほど高くなるように設定されている上記[5]に記載の表示装置。
[8]
表示装置は、表示部に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するための光学分離部を更に備えている上記[1]乃至[7]のいずれかに記載の表示装置。
[9]
照明部は直下型方式の構成である上記[1]乃至[8]のいずれかに記載の表示装置。
[10]
照明部はエッジライト方式の構成である上記[1]乃至[8]のいずれかに記載の表示装置。
[11]
照明部は3つ以上の照明ユニットを含む上記[1]乃至[10]のいずれか請求項1に記載の表示装置。
[12]
表示部は液晶表示パネルから成る上記[1]乃至[11]のいずれかに記載の表示装置。
【符号の説明】
【0155】
1,1’,2,3A,3B,3C,4・・・表示装置、10・・・表示部、11・・・表示領域、12・・・画素、13・・・表示ユニット、20,20’,30,30A・・・照明部、21・・・発光面、22,22’・・・照明ユニット、23,33・・・光源、23R・・・赤色発光ダイオード、23G・・・緑色発光ダイオード、23B・・・青色発光ダイオード、25・・・光学機能シート、31・・・導光板、32A,32B・・・入光端面、34・・・出光面、40・・・光学分離部、41・・・第1開閉部、32・・・第2開閉部、43・・・第3開閉部、44・・・バリア形成領域、101,401・・・主制御部、102・・・走査回路、103,203,303・・・照明部駆動回路、404・・・光学分離部駆動回路、430A,430B・・・基板、431・・・第1透明電極、432・・・第2透明電極、433・・・第3透明電極、434・・・透明共通電極、435A,435B・・・配向膜、436・・・液晶材料層、436A・・・液晶分子、437A,437B・・・偏光フィルム
【技術分野】
【0001】
本開示は、表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示パネルなどの透過型の表示部の走査と同期して、直下型の照明部を走査し発光領域と非発光領域を順次切り替えるといった構成の表示装置が、例えば、特開2000−321551号公報から周知である。この表示装置によれば、ホールド型駆動の表示パネルにおける動画ボケが軽減され、動画表示性能の改善を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2000−321551号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発光領域と非発光領域との境界が明瞭に視認される構成の照明部においては、照明部の走査によって境界付近に明線や暗線が視認され、表示される画像に輝度ムラを生ずる。このため、通常、発光領域に対応する光源の光が非発光領域にもある程度及ぶような設計とされる。しかしながら、書換えが終了していない部分の表示領域においても照明部から光が照射されることになるため、連続する2つのフレームにおいて画像が重なって視認されるといった現象を生じ、画像の分離特性が低下する。
【0005】
従って、本開示の目的は、画像の分離特性の低下を軽減することができる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】
【0006】
上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、
順次走査される表示領域を有する透過型の表示部、及び、
表示部の背面に配置され、表示領域が順次走査される方向に倣う一方の端部側から他方の端部側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニットを含む照明部、
を備えており、
照明ユニットは、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットの順次走査が完了した後に所定の発光期間に亙って発光状態とされ、以て、表示領域の順次走査に応じて一方の端部側から他方の端部側に向かって照明ユニットは順次走査され、
表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている表示装置である。
【発明の効果】
【0007】
本開示の表示装置にあっては、表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。これによって、表示パネルの書換えが終了していない領域においても照明部から光が照射される程度が軽減する。これによって、画像の分離特性の低下を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】図1は、第1の実施形態に係る表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。
【図2】図2の(A)は、照明部の模式的な平面図である。図2の(B)は、図2の(A)のA−Aで示す線で照明部を切断したときの模式的な断面図である。
【図3】図3は、第1の実施形態に係る表示装置の概念図である。
【図4】図4は、表示部の走査を説明するための模式図である。
【図5】図5は、参考例における照明部の走査を説明するための模式図である。
【図6】図6は、第1行目の照明ユニットに対応する光源が発光しているときの照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【図7】図7は、第(Q/2)行目の照明ユニットに対応する光源が発光しているときの照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【図8】図8は、照明ユニットに対応する光源23の発光と照明部の輝度分布との関係を説明するための模式的なグラフである。
【図9】図9は、第1行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【図10】図10は、第Q行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【図11】図11は、第1の実施形態における照明部の走査を説明するための模式図である。
【図12】図12の(A)は、参考例における照明部の走査と待ち時間との関係を説明するための模式的なグラフである。図12の(B)は、第1の実施形態における照明部の走査と待ち時間との関係を説明するための模式的なグラフである。
【図13】図13は、第1の実施形態における第1行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【図14】図14は、第1の実施形態の変形例における照明部の走査を説明するための模式図である。
【図15】図15は、第1の実施形態の変形例に係る表示装置の概念図である。
【図16】図16は、第2の実施形態における照明部の走査を説明するための模式図である。
【図17】図17の(A)は、第1の実施形態における照明部の発光期間の長さを説明するための模式的なグラフである。図17の(B)は、第2の実施形態における照明部の発光期間の長さを説明するための模式的なグラフである。
【図18】図18の(A)及び(B)は、第2の実施形態において、端部領域の照明ユニットの発光期間の長さを更に短く設定したときの特性変化を説明するための模式的なグラフである。
【図19】図19の(A)及び(B)は、照明ユニットの光量を変化させたときの特性変化を説明するための模式的なグラフである。
【図20】図20の(A)は、第3の実施形態の第1例に係る照明部の構成を説明するための模式的な平面図である。図20の(B)は、照明部の光源を駆動する駆動電流の設定を説明するための模式的なグラフである。
【図21】図21の(A)は、第3の実施形態の第2例に係る照明部の構成を説明するための模式的な平面図である。図21の(B)は、照明部の光源の配置密度の変化を説明するための模式的なグラフである。
【図22】図22は、第3の実施形態の第3例に係る照明部を仮想的に分解したときの模式的な斜視図である。
【図23】図23の(A)は、第3の実施形態の第3例に係る照明部の構成を説明するための、照明部の一部の模式的な平面図である。図23の(B)は、照明部の光源の配置密度の変化を説明するための模式的なグラフである。
【図24】図24は、第4の実施形態に係る表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。
【図25】図25は、第4の実施形態に係る表示装置の概念図である。
【図26】図26は、X−Y平面に平行な仮想平面で光学分離部を切断したときの一部断面図である。
【図27】図27は、第1開閉部を透過する画素の光が観察領域の視点A1乃至A4に向かうために満たす条件を説明するための模式図である。
【図28】図28は、第2開閉部を透過して視点A1乃至A4に向かう画素の光を説明するための模式図である。
【図29】図29は、第4の実施形態における照明部の走査と光学分離部の動作とを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、実施形態に基づき本開示の表示装置を説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の表示装置、全般に関する説明
2.第1の実施形態
3.第2の実施形態
4.第3の実施形態
5.第4の実施形態(その他)
【0010】
[本開示の表示装置、全般に関する説明]
上述したように、本開示の表示装置は、順次走査される表示領域を有する透過型の表示部、及び、表示部の背面に配置され、表示領域が順次走査される方向に倣う一方の端部側から他方の端部側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニットを含む照明部を備えている。照明ユニットは、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットの順次走査が完了した後に所定の発光期間に亙って発光状態とされ、以て、表示領域の順次走査に応じて一方の端部側から他方の端部側に向かって照明ユニットは順次走査される。
【0011】
本開示に用いられる透過型の表示部として、例えば、透過型の液晶表示パネルといった周知の表示部材を用いることができる。表示部は、モノクロ表示であってもよいし、カラー表示であってもよい。後述する実施形態にあっては、表示部として、アクティブマトリクス方式の透過型液晶表示パネルを用いる。
【0012】
液晶表示パネルは、例えば、透明共通電極を備えたフロントパネル、透明画素電極を備えたリアパネル、及び、フロントパネルとリアパネルとの間に配置された液晶材料から成る。液晶表示パネルの動作モードは特に限定するものではない。例えば、所謂TN(Twisted Nematic)モードで駆動される構成であってもよいし、VA(Vertical Alignment)モードあるいはIPS(In-Plane Switching)モードで駆動される構成であってもよい。
【0013】
より具体的には、フロントパネルは、例えば、ガラスから成る基板と、基板の内面に設けられた透明共通電極(例えば、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)から成る)と、基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。カラー表示の場合には、基板の内面に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられ、オーバーコート層上に透明共通電極が形成される。尚、必要な場合には、透明共通電極上に配向膜が形成される。
【0014】
一方、リアパネルは、例えば、ガラスから成る基板と、基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通/非導通が制御される画素電極(例えば、ITOから成る)から構成されている。また、基板の外面に偏光フィルムが設けられる。必要な場合には、画素電極を含む全面に配向膜が形成される。
【0015】
液晶表示パネルを構成する各種の部材や材料は、周知の部材や材料から構成することができる。スイッチング素子として、例えば薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)といった3端子素子や、MIM(Metal Insulator Metal)素子、バリスタ素子、ダイオード等の2端子素子を例示することができる。これらのスイッチング素子には、例えば行方向に延びる走査線や列方向に延びる信号線が接続されている。
【0016】
尚、反射型と透過型の両方の特性を有する半透過型の表示部として、例えば、画素内に反射型の表示領域と透過型の表示領域の両方を有する半透過型の液晶表示パネルが周知である。このような半透過型の表示部を用いてもよい。即ち、「透過型の表示部」には「半透過型の表示部」も含まれる。
【0017】
表示部の画素(ピクセル)の数M×Nを(M,N)で表記したとき、(M,N)の値として、具体的には、VGA(640,480)、S−VGA(800,600)、XGA(1024,768)、APRC(1152,900)、S−XGA(1280,1024)、U−XGA(1600,1200)、HD−TV(1920,1080)、Q−XGA(2048,1536)の他、(3840,2160)、(1920,1035)、(720,480)、(1280,960)等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
【0018】
表示部において、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットは、基本的には走査方向に並んだ所定の行数分の画素を含む構成となる。各表示ユニットにおける画素の行数は同一である構成とすることが好ましいが、これに限るものではない。
【0019】
照明部の方式は特に限定するものではない。例えば、照明部は、直下型方式の構成であってもよいし、あるいは又、エッジライト方式の構成であってもよい。
【0020】
照明部は3つ以上の照明ユニットを含む構成とすることが好ましい。また、1つの照明ユニットには少なくとも10ないし20行程度の表示領域の部分が対応することが好ましい。きめ細かな制御を行うといった観点からは、照明ユニットの数は多いほうが好ましい。しかしながら、照明ユニットの数に応じて照明部を駆動する回路の規模も増大するので、照明ユニットの数は表示装置の仕様や設計に応じて選択すればよい。
【0021】
照明ユニットの光源として、例えば、発光ダイオード(LED)、冷陰極線型の蛍光ランプ、エレクトロルミネッセンス(EL)装置を挙げることができる。光源の小型化といった観点からは、中でも、光源として発光ダイオードを用いることが好ましい。この場合、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び、青色発光ダイオードを1組として構成して白色光を得ることができるし、あるいは又、白色発光ダイオード(例えば、紫外又は青色発光ダイオードと蛍光体粒子とを組み合わせて白色を発光する発光ダイオード)によって白色光を得ることもできる。尚、前者の場合において、赤色、緑色、青色以外の第4番目の色、第5番目の色・・・を発光する発光ダイオードを更に備えていてもよい。
【0022】
照明部は、上述した光源の他、例えば、光拡散シートなどの光学機能シート、導光板といった光学部材を備えている構成とすることができる。光学機能シートは、例えば、照明部の表示部側の面に配置される。
【0023】
上述したように、本開示の表示装置にあっては、表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。一方の端部側の領域において照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少する構成であってもよいし、他方の端部側の領域において照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少する構成であってもよい。あるいは又、一方の端部側の領域と他方の端部側の領域とにおいて照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少する構成であってもよい。
【0024】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の表示装置にあっては、一方の端部側の照明ユニットが発光状態とされてから他方の端部側の照明ユニットが発光状態とされるまでの期間は、表示領域における順次走査の開始から終了までの期間よりも短い構成とすることができる。
【0025】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の表示装置にあっては、端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光期間は、端部側に近い照明ユニットほど短くなるように設定されている構成とすることができる。
【0026】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の表示装置にあっては、端部側の領域に配置されている照明ユニットの光量は、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように設定されている構成とすることができる。この場合において、各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動される構成とすることができる。あるいは又、各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、端部側の領域に配置されている照明ユニットにおける光源の配置密度は、端部側に近い照明ユニットほど高くなるように設定されている構成とすることもできる。
【0027】
上述した各種の好ましい構成を含む本開示の表示装置において、表示装置は、更に、表示部に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するための光学分離部を備えている構成とすることができる。
【0028】
光学分離部の構成は特に限定するものではない。光学分離部として、パララックスバリアや、レンチキュラーレンズといったレンズシートなどの周知の部材を用いることができる。光学分離部は、固定的な構成であってもよいし、動的に切り替え可能な構成であってもよい。
【0029】
例えば、固定的な構成のパララックスバリアは、周知の材料を用いて、フォトリソグラフ法とエッチング法との組合せ、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法などの各種印刷法、電気メッキ法や無電解メッキ法などのメッキ法、リフトオフ法などの周知の方法により形成することができる。また、動的な構成のパララックスバリアは、例えば、液晶材料を用いたライトバルブによって構成することができる。固定的な構成のレンズシートとして、例えば、周知のレンチキュラーレンズを用いることができる。また、動的な構成のレンズシートとして、例えば、液晶材料を用いた屈折率分布レンズ(Gradient Indexレンズ)を用いることもできる。
【0030】
表示装置を制御する主制御部は、例えば、映像信号生成部、データドライバ、及び、タイミングコントローラなどといった種々の回路から構成することができる。表示部を走査する走査回路はシフトレジスタ回路などから構成することができるし、照明部を駆動する照明部駆動回路はシフトレジスタ回路および光源駆動回路などから構成することができる。光学分離部を駆動する光学分離部駆動回路もシフトレジスタ回路などから構成することができる。これらは周知の回路素子等を用いて構成することができる。
【0031】
[第1の実施形態]
第1の実施形態は、本開示の表示装置に関する。
【0032】
図1は、第1の実施形態に係る表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。図2の(A)は、照明部の模式的な平面図である。図2の(B)は、図2の(A)のA−Aで示す線で照明部を切断したときの模式的な断面図である。
【0033】
図1に示すように、第1の実施形態の表示装置1は、
順次走査される表示領域11を有する透過型の表示部10、及び、
表示部10の背面に配置され、表示領域11が順次走査される方向に倣う一方の端部21A側から他方の端部21B側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニット22を含む照明部20を備えている。
【0034】
説明の都合上、表示部10の表示領域11はX−Z平面と平行であり、画像観察者側が+Y方向であるとする。また、照明ユニット22の群から構成される発光面21と表示領域11の平面形状は一致し、且つ、各照明ユニット22の平面形状は同一であるとする。
【0035】
表示部10の表示領域11には、行方向(図においてX方向)にM個、列方向(図においてZ方向)にN個、合計M×N個の画素12が配列されている。第m列(但し、m=1,2・・・,M)、第n行目(但し、n=1,2・・・,N)の画素12を、第(m,n)番目の画素12あるいは画素12(m,n)と表す。尚、第m列目の画素12を、画素12mと表す場合がある。表示部10の画素数(M,N)は、例えば(1920,1080)である。他の実施形態における表示部においても同様である。
【0036】
表示部10は、アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルから成る。説明の都合上、液晶表示パネルはモノクロ表示であるとするが、これは例示に過ぎない。
【0037】
表示部10は、画像観察者側のフロントパネル、照明部20側のリアパネル、フロントパネルとリアパネルとの間に配置された液晶材料等から構成されている。図示の都合上、図1においては表示部10を1枚のパネルとして表した。
【0038】
いわゆる直下型方式の構成の照明部20は、複数(Q個)の照明ユニット22を含んでいる。各照明ユニット22は、照明ユニット22に対応する表示領域の部分から成る表示ユニット13を背面から照明する。照明ユニット22に備えられた光源は、照明ユニット22毎に制御される。
【0039】
図2の(A)及び(B)に示すように、照明部20は、底面24Aと側面24Bとを備えた筐体24と、各照明ユニット22に対応して底面24Aに配置された発光ダイオードの組から成る光源23(赤色発光ダイオード23R,緑色発光ダイオード23G,青色発光ダイオード23B)を備えている。尚、図2に示す例では、1つの照明ユニット22に複数の発光ダイオードの組が配置されている。赤色光、緑色光及び青色光が混色され、色純度の高い白色光を照明光として得ることができる。
【0040】
後述するように、照明ユニット22は順次走査される。走査された照明ユニット22の光源23は発光し、その光は光拡散シートなどから成る光学機能シート25を通過し、照明ユニット22に対応する表示ユニット13を背面から照射する。
【0041】
尚、照明部は上述した構成に限るものではなく、アクリル樹脂等の透明材料から成る導光板と、導光板の側面に配置された光源とを備えた構成(所謂エッジライト型の構成)とすることもできる。
【0042】
図3は、第1の実施形態に係る表示装置の概念図である。
【0043】
表示装置1は、外部からの信号が入力される主制御部101と、表示部10を走査する走査回路102と、照明部20を駆動する照明部駆動回路103によって駆動される。尚、図1にあっては、主制御部101、走査回路102および照明部駆動回路103といった回路の図示を省略した。
【0044】
主制御部101には、表示すべき画像に応じた入力信号VDが入力される。主制御部101は、入力信号VDに基づいて映像信号VSを生成し、表示部10のデータ線DTLに順次映像信号VSを印加する。
【0045】
また、主制御部101は、走査回路102による表示領域の走査タイミングを制御するクロック信号CLK1、および、照明部駆動回路103による照明ユニット22の走査タイミングを制御するクロック信号CLK2を生成する。主制御部101は、例えば、論理回路、ラッチ回路およびシフトレジスタ回路といった周知の回路から構成することができる。また、走査回路102は、たとえばシフトレジスタ回路などの周知の回路から構成することができるし、照明部駆動回路103は、シフトレジスタ回路や光源駆動回路などの周知の回路から構成することができる。
【0046】
走査回路102は、走査線SCLに順次走査信号を印加し、表示領域11を順次走査する。より具体的には、第1の実施形態においては、1ライン毎の線順次走査を行う。走査の方向はZ方向である。照明部駆動回路103は、制御線BCLに順次制御信号を印加し、照明ユニット22を順次走査する。
【0047】
尚、線順次走査は1ライン毎に行う構成に限定するものではない。表示部の構成にもよるが、例えばデータ線を奇数ラインと偶数ラインに対応して独立して設けておき、一度に2ラインの線順次走査を行うといった構成とすることもできる。即ち、「線順次走査」には、1ライン毎に走査する構成の他、複数ラインを同時に走査する態様も含まれる。
【0048】
2次元マトリクス状に配列された画素12から構成された表示領域11は、仮想的にQ個の表示ユニット13に分割されている。この状態を、「行」及び「列」で表現すると、Q行1列の表示ユニットに分割されていると云える。
【0049】
各照明ユニット22の平面形状が同一であるので、基本的には、表示領域11も均等に分割される。この場合、表示ユニット13は、(N/Q)行M列の画素12から構成されていると云える。例えば、(M,N)=(1920,1080)でありQ=20であれば、表示ユニット13は、54行1920列の画素12から構成される。尚、(N/Q)において小数点以下の端数が出る場合には、表示ユニット間において適宜振り分けを行えばよい。
【0050】
図4は、表示部の走査を説明するための模式図である。
【0051】
表示領域11はZ方向に向かって順次走査される。従って、1つのフレームを表示する際には、先ず表示ユニット131を構成する画素12が走査され、次いで、表示ユニット132,133・・・,13Q-1,13Qの順で、各表示ユニット13を構成する画素12が走査される。また、画素12への新しい映像信号の書込み動作やその後画素の状態が確定するにはある一定の期間が必要となる。この期間を書換期間と表し、残りの期間を確定期間と表せば、表示部10の走査は、模式的に図4のように表すことができる。尚、画素の状態の確定をより促すために、同一のデータを2回書込むといった構成であってもよい。この場合には、例えば、2回目の書込み終了によって確定期間が開始するとして扱えばよい。
【0052】
第1の実施形態においては、主制御部101等の動作に基づいて、表示ユニット13の順次走査が完了してから対応する照明ユニット22が発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニット22の走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。より具体的には、一方の端部側の領域と他方の端部側の領域とにおいて照明ユニット22の走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。先ず、発明の理解を助けるため、照明ユニット22の走査の順序に関わらず待ち時間の長さを一定にした参考例の動作とその課題について説明する。
【0053】
図5は、参考例における照明部の走査を説明するための模式図である。
【0054】
参考例の動作においては、照明ユニット22の走査の順序に関わらず待ち時間の長さを一定とする。説明の都合上、参考例における待ち時間の長さは表示ユニット13の走査が終了してから一段下の表示ユニット13が確定期間となるまでの時間の長さであるとする。待ち時間を符号taで表し、照明ユニット22の発光期間を符号tbで表せば、照明部20の走査は、模式的に図5のように表すことができる。尚、図5における破線は、図4に示した表示部10の走査タイミングを表す。
【0055】
各照明ユニット22の発光期間が対応する表示ユニット13における確定期間内に含まれていれば、理論的には、二つのフレームの画像が重複して視認されるといったことは生じない。しかしながら、照明ユニット22の光源23からの光が他の照明ユニット22にも及ぶことによって、二つのフレームの画像が重複して視認される。以下、図6ないし図10を参照して説明する。
【0056】
図6は、第1行目の照明ユニットに対応する光源が発光しているときの照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。図7は、第(Q/2)行目の照明ユニットに対応する光源が発光しているときの照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。図8は、照明ユニットの発光と照明部の輝度分布との関係を説明するための模式的なグラフである。
【0057】
図6に示すように、第1行目の照明ユニット221に対応する光源23が発光しているとき照明ユニット221の面上において輝度は最も高くなる。そして、照明ユニット221の光源からの光は照明ユニット222乃至22Qにも及び、輝度のプロファイルは図6のグラフのように表される。尚、グラフにおける横軸は、照明ユニット221に対応する光源23が発光しているときの輝度の最高値を1とした任意単位である。他の図面においても同様である。
【0058】
第Q行目の照明ユニット22Qに対応する光源23が発光しているときの輝度のプロファイルは図6のグラフを反転させたプロファイルとなる。
【0059】
図7に示すように第(Q/2)行目の照明ユニット22Q/2に対応する光源23が発光しているとき、照明ユニット22Q/2の面上において輝度は最も高くなる。しかしながら、照明部20の筐体24内における光の反射などの条件が変わることによって、最高輝度は図6よりも減少する。定性的には、中央に位置する照明ユニット22ほど面状の最高輝度の値は低下する。照明ユニット22Q/2の光源からの光は照明ユニット221乃至22Q/2-1と照明ユニット22Q/2+1乃至22Qにも及び、輝度のプロファイルは図7のグラフのように表される。
【0060】
結局、照明ユニット22に対応する光源23の発光と照明部20の輝度分布との関係は、図8のように表される。尚、図8では、照明ユニット221,222,22Q/2,22Q/2+1,22Q-1,22Qの輝度のプロファイルを例示すると共に、照明ユニット222,22Q/2の間に配置される或る照明ユニット22q1の輝度のプロファイルと、照明ユニット22Q/2+1,22Qの間に配置される或る照明ユニット22q2の輝度のプロファイルも例示した。
【0061】
例えば、図5において照明ユニット221の発光期間の開始時に表示ユニット131,132は確定期間にある。一方、表示ユニット133ないし13Qは書換期間にある。従って、表示ユニット133乃至13Qは、前のフレームの映像信号が書き込まれた状態あるいは新たな映像信号の書換中の状態である。
【0062】
図9は、第1行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。図10は、第Q行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【0063】
図9に示すように、照明ユニット221に対応する光源23が発光しているときにも表示ユニット133乃至13Qはある程度の強さの光によって照射される。従って、図9においてグラフに斜線を引いた部分は、書換期間の画像を表示することとなり、画像の分離性が悪化する。
【0064】
一方、図5における照明ユニット22Qの発光期間の開始時においては、表示ユニット131乃至13Qは全て確定期間にある。従って、図10に示すように、照明部20の光が書換期間の画像を表示するといった現象は生じない。
【0065】
以上説明したように、参考例の動作においては、照明ユニットを走査しているにも関わらず書換期間の画像が表示されるといった現象が生ずる。第1の実施形態によれば、書換期間の画像が表示される程度を軽減することができる。以下、図11ないし図13を参照して、第1の実施形態の動作について説明する。
【0066】
図11は、第1の実施形態における照明部の走査を説明するための模式図である。図12の(A)は、参考例における照明部の走査と待ち時間との関係を説明するための模式的なグラフである。図12の(B)は、第1の実施形態における照明部の走査と待ち時間との関係を説明するための模式的なグラフである。
【0067】
第1の実施形態にあっては、一方の端部21A側の領域(上端部領域)と他方の端部21B側の領域(下端部領域)とにおいて、待ち時間ta’が照明ユニット22の走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている。
【0068】
参考例にあっては、図12の(A)に示すように、待ち時間の長さtaは一定であった。これに対し、第1の実施形態にあっては、図12の(B)に示すように、待ち時間の長さta’は第1行目の照明ユニット221において最も長くなるように設定されている。そして、上端部領域と下端部領域において、照明ユニット22の走査の順序に応じて待ち時間が非線形に減少するように設定されている。尚、上端部領域と下端部領域との中央部領域においては待ち時間は一定としたが、これに限るものではない。
【0069】
上述のように待ち時間が非線形に減少するように設定されているので、一方の端部21A側の照明ユニット22が発光状態とされてから他方の端部21B側の照明ユニット22が発光状態とされるまでの期間は、表示領域における順次走査の開始から終了までの期間よりも短い。
【0070】
図13は、第1の実施形態における第1行目の照明ユニットの発光期間の開始時に表示ユニットを照射する照明部の輝度分布を表す模式的なグラフである。
【0071】
例えば、第1行目の照明ユニット221の発光期間の開始時に注目すると、第1の実施形態にあっては、参考例に比べて表示ユニット13の走査がより進行した状態となる。従って、図13に示すように、図9に比べて書換期間の画像を表示する程度がより軽減される。上端部領域の他の照明ユニット22においても同様である。
【0072】
このような設定にすることによって、参考例に対し、上端部領域における照明ユニット22の待ち時間の長さを充分に確保することができる。
【0073】
尚、上端部領域においてのみ待ち時間が非線形に減少する構成とすることができるし、あるいは又、下端部領域においてのみ待ち時間が非線形に減少する構成とすることもできる。
【0074】
表示装置1は画像の分離特性の低下が抑えられている。このため、表示装置1において左眼用の画像と右眼用の画像を交互に表示し、これに合わせて所謂メガネ式の光学シャッターを切り替えることによって、画質に優れた立体画像を表示することもできる。
【0075】
また、上述した説明において照明ユニットの平面形状は全て同一としたが、例えば上端と下端に配置される照明ユニットの平面形状を拡大した構成とすることもできる。この第1の実施形態の変形例における照明部の走査を説明するための模式図を図14に示す。また、第1の実施形態の変形例に係る表示装置1’の概念図を図15に示す。図14及び図15に示す例では、上端と下端において4行分の照明ユニット22が一つの照明ユニット22’に置き換えられている照明部20’が用いられる。
【0076】
[第2の実施形態]
第2の実施形態は第1の実施形態の変形である。第2の実施形態は、第1の実施形態に対し、端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光期間が端部側に近い照明ユニットほど短くなるように設定されている点が相違する。
【0077】
第2の実施形態に係る表示装置2の模式的な斜視図は図1に示す表示装置1を表示装置2と読み替えたと同様であり、第2の実施形態に係る表示装置の概念図は図3に示す表示装置1を表示装置2と読み替え、かつ、照明部駆動回路103を照明部駆動回路203と読み替えたと同様である。照明部駆動回路203は、端部側の領域に配置されている照明ユニット22を、端部側に近い照明ユニット22ほど照明期間が短くなるように駆動する。
【0078】
第1の実施形態において参照した図8に示すように、照明部20の輝度は、一方の端部21A側の領域においては端部21Aに近づくほど高くなる傾向を示す。同様に、他方の端部21B側の領域においては端部21Bに近づくほど高くなる傾向を示す。従って、照明ユニット22を走査すると、中央部から離れて端部に向かうほどに輝度が高くなるといったように視認される。
【0079】
そこで、第2の実施形態において、照明部駆動回路203は、端部側の領域に配置されている照明ユニット22を、端部側に近い照明ユニット22ほど発光期間が短くなるように駆動する。
【0080】
図16は、第2の実施形態における照明部の走査を説明するための模式図である。図17の(A)は、第1の実施形態における照明部の発光期間の長さを説明するための模式的なグラフである。図17の(B)は、第2の実施形態における照明部の発光期間の長さを説明するための模式的なグラフである。
【0081】
端部側に近い照明ユニット22ほど発光期間を短く設定するので、図16に示す上端部領域における待ち時間ta”の値を、第1の実施形態において説明した待ち時間ta’よりも長く設定することができる。第2の実施形態にあっては、発光期間の長さtb”は、上端部領域側では端部21Aに近づくほど短くなり、下端部領域側では端部21Bに近づくほど短くなる。
【0082】
図17の(A)に示すように、第1の実施形態にあっては、照明ユニット22の発光期間tbの長さは走査の順序に関わらず一定であった。これに対し、第2の実施形態にあっては、図17の(B)の曲線1に示すように、端部に近づくほど発光期間tb”は短くなる。
【0083】
これによって、中央部から離れて端部に向かうほどに輝度が高く視認されるいった傾向が補償され、表示される画像の輝度の均一性を向上することができる。また、上端部領域における待ち時間ta”の値を第1の実施形態よりも長く設定することができるので、画像の分離性をより向上させることができる。
【0084】
[第3の実施形態]
第3の実施形態は第2の実施形態の変形である。第3の実施形態においては、端部側の領域に配置されている照明ユニットの光量、即ち、照明ユニットの発光時における光量は、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように設定されている点が相違する。より具体的には、照明ユニットに属する光源が発する光量、即ち、光源の発光時における光量は、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように設定されている。
【0085】
先ず、第3の実施形態の概要について説明する。
【0086】
図18の(A)及び(B)は、第2の実施形態において、端部領域の照明ユニットの発光期間の長さを更に短く設定したときの特性変化を説明するための模式的なグラフである。
【0087】
上述した第2の実施形態において、図17の(B)の曲線1に示すように端部に近づくほど発光期間tb”を短くすることで、画像の分離性をより向上させることができることを説明した。従って、画像の分離性をより向上させるといった観点からは、図18の(A)に示すように、端部に近づくほど発光期間tb”をより短くして、曲線2に示すような特性とすることが望ましい。
【0088】
しかしながら、図18の(A)に示す曲線1に従って発光期間tb”を制御することで画像の輝度の均一性が保たれているとすれば、曲線2に従って発光期間tb”を制御すると、図18の(B)に示すように、端部側において画像の輝度の均一性が低下する。具体的には、曲線2に従って発光期間tb”を制御すると、端部側において画像の輝度が低下する。尚、図18の(B)における横軸は、例えば全面が均一の白表示であるときを「1」として正規化して示した。後述する図19の(B)においても同様である。
【0089】
そこで、第3の実施形態では、端部側での画像の輝度の低下を補償するように、照明ユニットの光量を設定する。
【0090】
図19の(A)及び(B)は、照明ユニットの光量を変化させたときの特性変化を説明するための模式的なグラフである。
【0091】
端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光時における光量が、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように制御すると、照明ユニットの光量のグラフは、図19の(A)の破線に示すような特性となる。尚、図19の(A)における横軸は、各照明ユニットの光量が一定であるときを「1」として正規化して示した。
【0092】
これによって、図18の(A)に示す曲線2に従って発光期間tb”を制御したとしても、図19の(B)に示すように、端部側における画像の輝度の低下が補償される。従って、画像の分離性をより向上させることができると共に、画像の輝度の均一性が低下も防ぐことができる。
【0093】
以上、第3の実施形態の概要について説明した。発光状態が制御可能な光源を供えている照明ユニットの光量の制御は、例えば光源を駆動する際の電流のピーク値を制御する等して、端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動するといった構成とすることができる。あるいは又、端部側の領域に配置されている照明ユニットにおける光源の配置密度が、端部側に近い照明ユニットほど高くなるように設定されているといった構成とすることもできる。
【0094】
端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動する構成例(以下、第1例と称する)について説明する。第1例に係る表示装置3Aの模式的な斜視図は図1に示す表示装置1を表示装置3Aと読み替えればよい。また、第1例に係る表示装置の概念図は図3に示す表示装置1を表示装置3Aと読み替え、かつ、照明部駆動回路103を照明部駆動回路303と読み替えればよい。照明部駆動回路303は、端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動する。
【0095】
図20の(A)は、第3の実施形態の第1例に係る照明部の構成を説明するための模式的な平面図である。図20の(B)は、照明部の光源を駆動する駆動電流の設定を説明するための模式的なグラフである。
【0096】
図20の(B)に示すように、第1例では、照明部20の光源23を駆動する際の電流値を、照明ユニット22毎に変化させて、端部側に近い照明ユニット22の光源23ほど明るく発光するように設定されている。具体的には、端部側に近づくほど照明ユニット22の光源23を駆動する際の電流値が増加するように設定されている。図に示す例では、電流値が、照明ユニットの符号に応じて、符号221>符号222>符号223>符号224>符号225、符号225=符号226・・・=符号22Q-4、符号22Q-4<符号22Q-3<符号22Q-2<符号22Q-1<符号22Q、といった関係にある。電流値をどのように変化させるかは、表示装置の仕様等に応じて適宜決定すればよい。
【0097】
次いで、端部側の領域に配置されている照明ユニットにおける光源の配置密度が、端部側に近い照明ユニットほど高くなるように設定されている構成例(以下、第2例と称する)について説明する。第2例に係る表示装置3Bの模式的な斜視図および表示装置の概念図は、図1及び図3において、表示装置1を表示装置3Bと読み替え、かつ、照明部20を照明部30と読み替えればよい。
【0098】
図21の(A)は、第3の実施形態の第2例に係る照明部の構成を説明するための模式的な平面図である。図21の(B)は、照明部の光源の配置密度の変化を説明するための模式的なグラフである。尚、図示の都合上、図21の(A)にあっては、発光ダイオード23R,23G,23Bの組から成る光源23を単独の光源として表した。
【0099】
第2例に係る照明部30は、照明部20と同様に直下型方式の構成である。図21の(A)に示すように、端部側の領域に配置されている照明ユニット22にあっては、端部側に近いほど光源23の配置密度が高くなるように構成されている。例えば、照明ユニット22に属する光源の単位面積当たりの個数は、照明ユニットの符号に応じて、符号221>符号222>符号223>符号224>符号225、符号225=符号226・・・=符号22Q-4、符号22Q-4<符号22Q-3<符号22Q-2<符号22Q-1<符号22Q、といった関係にある。光源の配置密度をどのように変化させるかは、表示装置の仕様等に応じて適宜決定すればよい。
【0100】
第2例にあっては、照明部30を直下型の構成としたが、例えばエッジライト方式の構成とすることもできる。以下、第2例の変形として、第3例について説明する。第3例に係る表示装置3Cの模式的な斜視図および表示装置の概念図は、図1及び図3において、表示装置1を表示装置3Cと読み替え、かつ、照明部20を照明部30Aと読み替えればよい。
【0101】
図22は、第3の実施形態の第3例に係る照明部を仮想的に分解したときの模式的な斜視図である。尚、図示の都合上、図22における光源33の配置は簡略化して示した。
【0102】
照明部30Aは、例えば透明なアクリル樹脂から成る導光板31、Z方向に延びる入光端面32A,32Bに対向して配置され、例えば白色発光ダイオードから成る光源33、導光板31の出光面34側に配置された光学機能シート25を含んでいる。
【0103】
導光板31の出光面34と対向する面には、例えば、図示せぬ散乱反射パターンが設けられている。散乱反射パターンは、入光端面32から離れることによる光の強さの不均一を打ち消すために、入光端面32から離れるほど密になるように設けられている。隣接する照明ユニット間における光の分離性を高めるために、例えば、X方向に延びるプリズム状のパターンが、導光板31に形成されていてもよい。
【0104】
図23の(A)は、第3の実施形態の第3例に係る照明部の構成を説明するための、照明部の一部の模式的な平面図である。図23の(B)は、照明部の光源の配置密度の変化を説明するための模式的なグラフである。
【0105】
図23の(A)に示すように、端部側の領域に配置されている照明ユニット22にあっては、端部側に近いほど光源33の配置密度が高くなるように構成されている。例えば、照明ユニット22に属する光源33の、Z方向の単位長当たりの個数は、照明ユニットの符号に応じて、符号221>符号222>符号223>符号224>符号225、符号225=符号226・・・=符号22Q-4、符号22Q-4<符号22Q-3<符号22Q-2<符号22Q-1<符号22Q、といった関係にある。光源の配置密度をどのように変化させるかは、表示装置の仕様等に応じて適宜決定すればよい。
【0106】
[第4の実施形態]
第4の実施形態も第1の実施形態の変形である。表示部に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するための光学分離部を更に備えている点が主に相違する。
【0107】
図24は、第4の実施形態に係る表示装置を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。
【0108】
図24に示すように、第4の実施形態の表示装置4も、
順次走査される表示領域11を有する透過型の表示部10、及び、
表示部10の背面に配置され、表示領域11が順次走査される方向に倣う一方の端部21A側から他方の端部21B側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニット22を含む照明部20、
を備えている。そして、表示部10に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するための光学分離部40を更に備えている。
【0109】
表示部10や照明部20の構成や動作は、基本的に実施形態1において説明した動作と同様であるので、説明は省略する。
【0110】
第4の実施形態における画像の視点数は、図24に示す各観察領域WAL,WAC,WARにおいて、それぞれ、視点A1,A2,A3及びA4の4つであるとして説明するが、これは例示に過ぎない。観察領域の個数や視点の数は、表示装置4の設計に応じて適宜設定することができる。視点間の距離を約65[mm]とし、各視点において視差画像を観察するように設定すれば、画像観察者は表示される画像を立体画像として認識する。
【0111】
図25は、第4の実施形態に係る表示装置の概念図である。
【0112】
光学分離部駆動回路404は、主制御部401からのクロック信号CLK3に基づいて動作し、後述する第1開閉部41、第2開閉部42および第3開閉部43の状態を適宜切り替える。これによって、表示部10に表示される画像を各視点用の画像に分離する。その他の構成は第1の実施形態における図3と同様であるので、説明を省略する。
【0113】
図24に示すように、光学分離部40は、垂直方向(図においてZ方向)に延び、水平方向(図においてX方向)に複数並んで配列された第1開閉部41、第2開閉部42および第3開閉部43を含んでいる。第1開閉部41と第2開閉部42とは、第3開閉部43を介して、水平方向に交互に配列されている。これら水平方向に複数並んだ第1開閉部41、第2開閉部42および第3開閉部43によって、バリア形成領域44が構成されている。第4の実施形態では、第1開閉部41はP個配列されており、第2開閉部42は、(P−1)個配列されている。第4の実施形態では、第3開閉部43の個数は、第2開閉部42の個数と同じである。第p列目(但し、p=1,2・・・,P)の第1開閉部41を符号31pで表す。第2開閉部42においても同様である。尚、第1開閉部41、第2開閉部42および第3開閉部43全てを纏めて、開閉部41,42,43と表す場合がある。「P」と「M」の関係については、後ほど図27を参照して説明する。
【0114】
図26は、X−Y平面に平行な仮想平面で光学分離部を切断したときの一部断面図である。
【0115】
図26において、符号PWは第1開閉部41や第2開閉部42の水平方向(図においてX方向)の幅を示し、符号SWは第3開閉部43の水平方向の幅を示す。第1開閉部41と隣接する第1開閉部41の水平方向のピッチ、及び、第2開閉部42と隣接する第2開閉部42の水平方向のピッチは同じであり、これを符号RDで示す。第1開閉部41と第2開閉部42との間の水平方向のピッチはRD/2となる。
【0116】
光学分離部40は、例えばガラス基板から成る一対の光透過性の基板430A,430Bと、基板430A,430B間に配置された液晶材料層436とを有し、光透過状態若しくは遮光状態に切り替え可能な開閉部41,42,43を複数含んでいる。そして、所定の開閉部を光透過状態とし他の開閉部を遮光状態とすることによって表示部10に表示される画像を分離する。
【0117】
より具体的には、基板430Aの液晶材料層436側には、例えばITOから成る透明共通電極434が全面に形成されており、その上に、例えばポリイミドから成る配向膜435Aが形成されている。一方、基板430Bの液晶材料層436側には、例えばITOから成り、各開閉部41,42,43に対応して形成された第1透明電極431、第2透明電極432、第3透明電極433が形成されている。尚、第1透明電極431、第2透明電極432および第3透明電極433全てを纏めて、透明電極431,432,433と表す場合がある。
【0118】
これらの透明電極431,432,433の平面形状は、略ストライプ状である。そして、これらの透明電極431,432,433上を含む基板430B上に、例えばポリイミドから成る配向膜435Bが形成されている。尚、透明共通電極434と、透明電極431,432,433を入れ替えた構成であってもよい。
【0119】
第1配向膜435Aの液晶材料層436側の面は、例えば、X−Z平面上でX軸に対し335度を成す方向に、例えばラビング処理といった周知の方法によって配向処理が施されている。一方、第2配向膜435Bの液晶材料層436側の面は、X−Z平面上でX軸に対し45度を成す方向に、配向処理が施されている。
【0120】
図26では、透明共通電極434と、透明電極431,432,433との間に電界が発生していない場合の状態を表している。この状態では、液晶材料層436を構成する液晶分子436Aの分子軸の方向(「ディレクタ」とも呼ばれる)は、基板430A側においてX−Z平面上でX軸に対し略335度を成す。そして、徐々に分子軸の方向は変化し、基板430B側においてX−Z平面上でX軸に対し略45度を成す。液晶材料層436は所謂TN(ツイストネマチック)モードで動作する。
【0121】
説明の都合上、表示部10の表面に積層された図示せぬ偏光フィルムによって、表示部10から出射する光の偏光軸はX−Z平面上でX軸に対し45度を成すとする。基板430Bの表示部10側の面上には、偏光フィルム437Bが積層されており、基板430Aの観察領域側の面上には、偏光フィルム437Aが積層されている。偏光フィルム437Bは、偏光軸がX−Z平面上でX軸に対し45度を成すように積層されており、偏光フィルム437Aは、偏光軸がX−Z平面上でX軸に対し335度を成すように積層されている。偏光フィルム437A及び437Bは、偏光軸がお互いに直交する(クロスニコル)状態に配置されている。尚、表示部10の表面に積層された図示せぬ偏光フィルムと偏光フィルム437Bを共通化した構成とすることもできる。
【0122】
第1透明電極431は図示せぬ配線によって全て電気的に接続されている。同様に、第2透明電極432も図示せぬ配線によって全て電気的に接続されており、第3透明電極433も図示せぬ配線によって全て電気的に接続されている。
【0123】
透明共通電極434には一定電圧(例えば0ボルト)が印加され、第1透明電極431、第2透明電極432、第3透明電極433には、光学分離部駆動回路404の動作に基づいて、それぞれ独立した電圧が印加される。
【0124】
透明共通電極434と、透明電極431,432,433との間に電界が発生していない場合、換言すれば、透明共通電極434および透明電極431,432,433に全て同じ値の電圧が印加されているときの動作について説明する。この場合には、偏光フィルム437Bを介して液晶材料層436に入射する光は、液晶分子436Aによってその偏光方向が90度変化し、偏光フィルム437Aを透過する。従って、光学分離部40は、所謂ノーマリーホワイトで動作する。
【0125】
固定的な光学分離部を用いた場合には、後述するように「表示部の解像度/視点数」が立体画像の解像度となるので、立体画像の解像度が低下する。第4の実施形態では、動的な光学分離部を用いることによって、立体画像の解像度の低下を軽減することができる。
【0126】
具体的には、1つの立体画像を表示する際には、表示部10に2つの画像(第1フィールド画像と第2フィールド画像)を表示する。そして、主制御部401と光学分離部駆動回路404の動作に基づいて、第1フィールド画像が表示されているときには第1開閉部41のみを光透過状態とし、第2フィールド画像が表示されているときには第2開閉部42のみを光透過状態とする。尚、開閉部41,42,43を全て光透過状態とすれば、通常の画像を表示することもできる。
【0127】
図27は、第1開閉部を透過する画素の光が観察領域の視点A1乃至A4に向かうために満たす条件を説明するための模式図である。
【0128】
説明の都合上、第(m+1)列目の画素12m+1と第(m+2)列目の画素12m+2との境界、及び、観察領域WACにおける視点A2と視点A3との間の中点は、第1開閉部41pの中心を通りY方向に延びる仮想直線上に位置するものとする。画素ピッチをND[mm]と表す。表示部10と光学分離部40との間の距離をY1[mm]と表し、光学分離部40と観察領域WAL,WAC,WARとの間の距離をY2[mm]と表す。また、観察領域WAL,WAC,WARにおいて隣接する視点間の距離をDP[mm]と表す。また、上述したように、第1開閉部41の水平方向のピッチおよび第2開閉部42の水平方向のピッチをRD[mm]と表す。
【0129】
図27において、第1開閉部41は光透過状態、第2開閉部42および第3開閉部43は遮光状態である。尚、光透過状態および遮光状態を明確化するために、遮光状態にある開閉部には斜線を付した。後述する他の図面においても同様である。
【0130】
説明の都合上、第1開閉部41および第2開閉部42の幅PWは充分小さいとし、第1開閉部41の中心を通る光の軌道に注目して説明する。
【0131】
第1開閉部41pの中心を通りY方向に延びる仮想直線を基準として、画素12m+3の中心までの距離を符号X1で表し、中央の観察領域WACの視点A1までの距離を符号X2で表し、右側の観察領域WARの視点A1までの距離を符号X3で表す。画素12m+3からの光が第1開閉部41pを透過して中央の観察領域WACの視点A1に向かうとき、幾何学的な相似関係から、以下の式(1)に示す条件を満たす。
【0132】
Y1:X1=Y2:X2 (1)
【0133】
ここで、X1=1.5×ND、X2=1.5×DPであるので、これらを反映すると、式(1)は、以下の式(1’)のように表される。
【0134】
Y1:1.5×ND=Y2:1.5×DP (1’)
【0135】
上述した式(1’)を満たせば、画素12m+2,12m+1,12mからの光も、それぞれ、観察領域WACの視点A2,A3,A4に向かうといったことは、幾何学的に明らかである。
【0136】
また、画素12m+3からの光が第1開閉部41p+1を透過して観察領域WARの視点A1に向かうとき、幾何学的な相似関係から、以下の式(2)に示す条件を満たす。
【0137】
Y1:(RD−X1)=(Y1+Y2):X3−X1 (2)
【0138】
ここで、X1=1.5×ND、X3=2.5×DPであるので、これらを反映すると、式(2)は、以下の式(2’)のように表される。
【0139】
Y1:(RD−1.5×ND)=(Y1+Y2):(2.5×DP−1.5×ND) (2’)
【0140】
上述した式(2’)を満たせば、画素12m+2,12m+1,12mからの光も、それぞれ、観察領域WARの視点A2,A3,A4に向かうといったことは、幾何学的に明らかである。
【0141】
尚、画素12m+3,12m+2,12m+1,12mからの光が第1開閉部41p-1を透過して左側の観察領域WALの視点A1,A2,A3,A4に向かう条件は、第1開閉部41p+1を透過する光の説明を適宜反転させたと同様であるので、説明を省略する。
【0142】
距離Y2および距離DPの値は、表示装置4の仕様に基づいて所定の値に設定される。また、画素ピッチNDの値は、表示部10の構造によって定まる。式(1’)と式(2’)より、距離Y1とピッチRDについて、以下の式(3)と式(4)を得る。
【0143】
Y1=Y2×ND/DP (3)
RD=4×DP×ND/(DP+ND) (4)
【0144】
例えば、表示部10の画素ピッチNDが0.500[mm]、距離Y2が1500[mm]、距離DPが65.0[mm]であったとすると、距離Y1は約11.5[mm]、ピッチRDは約1.95[mm]であり、画素ピッチNDの値の略4倍である。従って、上述した「M」と「P」とは、M≒P×4といった関係にある。
【0145】
以上説明したように、光学分離部で分離される各視点用の画像の水平解像度はM/4に低下する。そこで、光学分離部において、第1開閉部41と第2開閉部42との状態を切り替えることによって、水平解像度の低下を軽減する。
【0146】
図28は、第2開閉部を透過して視点A1乃至A4に向かう画素の光を説明するための模式図である。
【0147】
図28において、第2開閉部42は光透過状態、第1開閉部41および第3開閉部43は遮光状態である。
【0148】
この場合には、例えば、画素12m+5,12m+4,12m+3,12m+2からの光は第2開閉部42pを透過して中央の観察領域WACの視点A1,A2,A3,A4に向かう。従って、図27と図28では、各視点に向かう画素は2画素分ずれた状態となる。従って、図27に示す状態と図28に示す状態とを組み合わせると、各視点用の画像の水平解像度はM/2となる。
【0149】
図29は、第4の実施形態における照明部の走査と光学分離部の動作とを説明するための模式図である。
【0150】
第4の実施形態では、1フレーム期間は第1フィールド期間および第2フィールド期間から構成されている。第1フィールド期間においては、光学分離部40の第1開閉部41は光透過状態、第2開閉部42および第3開閉部43は遮光状態である。また、第2フィールド期間においては、光学分離部40の第2開閉部42は光透過状態、第1開閉部41および第3開閉部43は遮光状態である。
【0151】
各フィールド期間における表示部10と照明部20の動作は、第1の実施形態において説明したフレーム期間における動作と同様である。各フィールド期間に表示部10に表示される画像は画像の分離特性の低下が軽減されている。従って、各視点において視認される画像の視差情報の誤差も低下するので、良好な立体画像を視認することができる。
【0152】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した表示装置の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。
【0153】
第4の実施形態にあっては、光学分離部の開閉部を垂直方向に伸びる列状としたが、例えば垂直方向に対しある角度を成して斜めに伸びる構成とすることができる。この場合において、ピンホール状の開閉部が斜めに連なるように配置することによって、全体として斜めに伸びる開閉部を構成するといった構成とすることもできる。
【0154】
なお、本開示の技術は以下のような構成も取ることができる。
[1]
順次走査される表示領域を有する透過型の表示部、及び、
表示部の背面に配置され、表示領域が順次走査される方向に倣う一方の端部側から他方の端部側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニットを含む照明部、
を備えており、
照明ユニットは、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットの順次走査が完了した後に所定の発光期間に亙って発光状態とされ、以て、表示領域の順次走査に応じて一方の端部側から他方の端部側に向かって照明ユニットは順次走査され、
表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている表示装置。
[2]
待ち時間の長さは、一方の端部側の領域と他方の端部側の領域とにおいて、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている上記[1]に記載の表示装置。
[3]
一方の端部側の照明ユニットが発光状態とされてから他方の端部側の照明ユニットが発光状態とされるまでの期間は、表示領域における順次走査の開始から終了までの期間よりも短い上記[1]又は[2]に記載の表示装置。
[4]
端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光期間は、端部側に近い照明ユニットほど短くなるように設定されている上記[1]乃至[3]のいずれかに記載の表示装置。
[5]
端部側の領域に配置されている照明ユニットの光量は、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように設定されている上記[1]乃至[4]のいずれかに記載の表示装置。
[6]
各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、
端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動される上記[5]に記載の表示装置。
[7]
各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、
端部側の領域に配置されている照明ユニットにおける光源の配置密度は、端部側に近い照明ユニットほど高くなるように設定されている上記[5]に記載の表示装置。
[8]
表示装置は、表示部に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するための光学分離部を更に備えている上記[1]乃至[7]のいずれかに記載の表示装置。
[9]
照明部は直下型方式の構成である上記[1]乃至[8]のいずれかに記載の表示装置。
[10]
照明部はエッジライト方式の構成である上記[1]乃至[8]のいずれかに記載の表示装置。
[11]
照明部は3つ以上の照明ユニットを含む上記[1]乃至[10]のいずれか請求項1に記載の表示装置。
[12]
表示部は液晶表示パネルから成る上記[1]乃至[11]のいずれかに記載の表示装置。
【符号の説明】
【0155】
1,1’,2,3A,3B,3C,4・・・表示装置、10・・・表示部、11・・・表示領域、12・・・画素、13・・・表示ユニット、20,20’,30,30A・・・照明部、21・・・発光面、22,22’・・・照明ユニット、23,33・・・光源、23R・・・赤色発光ダイオード、23G・・・緑色発光ダイオード、23B・・・青色発光ダイオード、25・・・光学機能シート、31・・・導光板、32A,32B・・・入光端面、34・・・出光面、40・・・光学分離部、41・・・第1開閉部、32・・・第2開閉部、43・・・第3開閉部、44・・・バリア形成領域、101,401・・・主制御部、102・・・走査回路、103,203,303・・・照明部駆動回路、404・・・光学分離部駆動回路、430A,430B・・・基板、431・・・第1透明電極、432・・・第2透明電極、433・・・第3透明電極、434・・・透明共通電極、435A,435B・・・配向膜、436・・・液晶材料層、436A・・・液晶分子、437A,437B・・・偏光フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項1】
順次走査される表示領域を有する透過型の表示部、及び、
表示部の背面に配置され、表示領域が順次走査される方向に倣う一方の端部側から他方の端部側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニットを含む照明部、
を備えており、
照明ユニットは、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットの順次走査が完了した後に所定の発光期間に亙って発光状態とされ、以て、表示領域の順次走査に応じて一方の端部側から他方の端部側に向かって照明ユニットは順次走査され、
表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている表示装置。
【請求項2】
待ち時間の長さは、一方の端部側の領域と他方の端部側の領域とにおいて、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
一方の端部側の照明ユニットが発光状態とされてから他方の端部側の照明ユニットが発光状態とされるまでの期間は、表示領域における順次走査の開始から終了までの期間よりも短い請求項1に記載の表示装置。
【請求項4】
端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光期間は、端部側に近い照明ユニットほど短くなるように設定されている請求項1に記載の表示装置。
【請求項5】
端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光時における光量は、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように設定されている請求項1に記載の表示装置。
【請求項6】
各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、
端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動される請求項5に記載の表示装置。
【請求項7】
各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、
端部側の領域に配置されている照明ユニットにおける光源の配置密度は、端部側に近い照明ユニットほど高くなるように設定されている請求項5に記載の表示装置。
【請求項8】
表示装置は、表示部に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するための光学分離部を更に備えている請求項1に記載の表示装置。
【請求項9】
照明部は直下型方式の構成である請求項1に記載の表示装置。
【請求項10】
照明部はエッジライト方式の構成である請求項1に記載の表示装置。
【請求項11】
照明部は3つ以上の照明ユニットを含む請求項1に記載の表示装置。
【請求項12】
表示部は液晶表示パネルから成る請求項1に記載の表示装置。
【請求項1】
順次走査される表示領域を有する透過型の表示部、及び、
表示部の背面に配置され、表示領域が順次走査される方向に倣う一方の端部側から他方の端部側に向かう方向に並んで配置された複数の照明ユニットを含む照明部、
を備えており、
照明ユニットは、照明ユニットに対応する表示領域の部分から成る表示ユニットの順次走査が完了した後に所定の発光期間に亙って発光状態とされ、以て、表示領域の順次走査に応じて一方の端部側から他方の端部側に向かって照明ユニットは順次走査され、
表示ユニットの順次走査が完了してから対応する照明ユニットが発光状態となるまでの待ち時間の長さは、少なくともいずれかの端部側の領域において、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている表示装置。
【請求項2】
待ち時間の長さは、一方の端部側の領域と他方の端部側の領域とにおいて、照明ユニットの走査の順序に応じて非線形に減少するように設定されている請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
一方の端部側の照明ユニットが発光状態とされてから他方の端部側の照明ユニットが発光状態とされるまでの期間は、表示領域における順次走査の開始から終了までの期間よりも短い請求項1に記載の表示装置。
【請求項4】
端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光期間は、端部側に近い照明ユニットほど短くなるように設定されている請求項1に記載の表示装置。
【請求項5】
端部側の領域に配置されている照明ユニットの発光時における光量は、端部側に近い照明ユニットほど多くなるように設定されている請求項1に記載の表示装置。
【請求項6】
各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、
端部側に近い照明ユニットの光源ほど明るく発光するように駆動される請求項5に記載の表示装置。
【請求項7】
各照明ユニットは発光状態が制御可能な光源を供えており、
端部側の領域に配置されている照明ユニットにおける光源の配置密度は、端部側に近い照明ユニットほど高くなるように設定されている請求項5に記載の表示装置。
【請求項8】
表示装置は、表示部に表示される画像を複数の視点用の画像に分離するための光学分離部を更に備えている請求項1に記載の表示装置。
【請求項9】
照明部は直下型方式の構成である請求項1に記載の表示装置。
【請求項10】
照明部はエッジライト方式の構成である請求項1に記載の表示装置。
【請求項11】
照明部は3つ以上の照明ユニットを含む請求項1に記載の表示装置。
【請求項12】
表示部は液晶表示パネルから成る請求項1に記載の表示装置。
【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2】
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【図4】
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【図7】
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【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】
【公開番号】特開2012−237982(P2012−237982A)
【公開日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−94420(P2012−94420)
【出願日】平成24年4月18日(2012.4.18)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年4月18日(2012.4.18)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
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