表示装置
【課題】 逆視現象を抑制した表示装置を提供する。
【解決手段】 第１基板１２と、第１基板１２と対向するように配置された第２基板１４と、第１基板１２と第２基板１４との間に挟持された液晶層ＬＱと、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸを含む表示部ＤＹＰと、を備えた表示パネルＰＮＬと、表示部ＤＹＰを照明する照明装置ＢＬと、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸの列に沿って配置された複数の凸レンズ２０を含むレンチキュラーレンズＬＥＮと、を備え、表示パネルＰＮＬの厚さ方向ＤＷと視認方向とが成す角度θと輝度との関係は、ステップ状に変化するように構成されている。
【解決手段】 第１基板１２と、第１基板１２と対向するように配置された第２基板１４と、第１基板１２と第２基板１４との間に挟持された液晶層ＬＱと、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸを含む表示部ＤＹＰと、を備えた表示パネルＰＮＬと、表示部ＤＹＰを照明する照明装置ＢＬと、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸの列に沿って配置された複数の凸レンズ２０を含むレンチキュラーレンズＬＥＮと、を備え、表示パネルＰＮＬの厚さ方向ＤＷと視認方向とが成す角度θと輝度との関係は、ステップ状に変化するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に搭載される表示装置として、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置が普及している。液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、テレビジョン、あるいはカーナビゲーションシステム等の表示装置として広く利用されている。
【０００３】
この表示装置は、一つの二次元情報を表示するに留まらず、立体（三次元）情報を表示可能な表示装置が提案されている。立体表示可能な表示装置は、右目用と左目用との映像を別途用意し、さまざまな手段で、右目用の映像を右目に、左目用の映像を左目に届くように構成される。
【０００４】
立体表示可能な表示装置についてさまざまな方式が提案されている。視差バリア方式は、液晶表示パネルの表示部前面にバリア用の液晶表示パネルを配置し、その遮光部と透過部とで右目により視認される画素と左目により視認される画素とを切り替える。レンチキュラーレンズ方式では、液晶表示パネルの表示部前面に設置したレンチキュラーレンズの集光性を利用して右目に見える映像と左目に見える映像とを切り替える。
【０００５】
また、時分割駆動によって左右それぞれの方向に照明装置から出射される光を振り分けることで光の指向性を切り替える方式も提案されている。この方式によれば、空間解像度、もしくは開口率を減少させることなく複数の画面を表示することや、立体情報を表示することができる。
【０００６】
なお、これらは２視差のデータを表示するものであるが、３つ以上の映像データを使用する多視差方式の立体表示装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７６５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、立体情報を表示可能な表示装置の構成によっては、右目用の映像が左目に、または、左目用の映像が右目に視認される場合があった。もし、両目とも逆の映像が視認される場合には、逆視と呼ばれる立体情報として画面から飛び出すべきものがへこんで見える状況になる。この逆視現象は、利用者に非常に不快感や疲労感を与える原因となっていた。したがって、立体表示可能な表示装置では、この逆視現象を極力少なくすべきである。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、立体表示を行なう際に逆視現象を抑制した表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係る表示装置は、第１基板と、前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された表示画素を含む表示部と、を備えた表示パネルと、前記表示部を照明する照明装置と、マトリクス状に配置された表示画素の列に沿って配置された複数の凸レンズを含むレンチキュラーレンズと、を備え、前記表示パネルの厚さ方向と視認方向とが成す角と輝度との関係は、ステップ状に変化するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る表示装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図２】第１実施形態に係る表示装置の表示パネルの一構成例を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る表示装置の画面に対する角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係る表示装置の画面からの視距離が異なる場合の、角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図５】第２実施形態に係る表示装置の表示パネルの一構成例を説明するための図である。
【図６】第２実施形態に係る表示装置の表意パネルの一構成例を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る表示装置の画面に対する角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図８】第３実施形態に係る表示装置の立体視領域の一例について説明するための図である。
【図９】第３実施形態に係る表示装置の表示パネルの一構成例を概略的に示す図である。
【図１０】左目用のバックライトの輝度を低下させた場合の立体視の特性の一例について説明するための図である。
【図１１】第１比較例に係る表示装置の立体視領域の一例について説明するための図である。
【図１２】第１比較例に係る表示装置の画面からの視距離が異なる場合の、角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図１３】第２比較例に係る表示装置の立体視領域の一例について説明するための図である。
【図１４】第２比較例に係る表示装置の表示パネルの一構成例を説明するための図である。
【図１５】第２比較例に係る表示装置の画面に対する角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図１６】第２比較例に係る表示装置の画面からの視距離が異なる場合の、角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図１７】第２比較例に係る表示装置の画面からの視距離が異なる場合の、角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態に係る表示装置ついて、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に、第１実施形態に係る表示装置の一構成例を概略的に示す。本実施形態に係る表示装置は、液晶表示パネルＰＮＬと、液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰを照明する照明装置ＢＬと、表示部ＤＹＰ上に配置されたレンチキュラーレンズと、液晶表示パネルと照明装置ＢＬとの間に配置された複数の光学シートＳＴ１、ＳＴ２と、を備えている。光学シートＳＴ１、ＳＴ２は、集光シート、拡散シート等である。
【００１４】
液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板１２と、アレイ基板１２と対向するように配置された対向基板１４と、アレイ基板１２と対向基板１４との間に挟持された液晶層ＬＱ（図２に示す）と、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸを含む表示部ＤＹＰと、を備えている。
【００１５】
表示画素ＰＸは、第１画像を表示させる第１画素ＰＸＬと、第２画像を表示させる第２画素ＰＸＲとを備えている。第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとは行方向において交互に並んで配置されている。また第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとは列方向にそれぞれ並んで配置されている。
【００１６】
表示部ＤＹＰにおいて、アレイ基板１２は、透明絶縁性基板（図示せず）の上層において各表示画素ＰＸに対応してマトリクス状に配置された画素電極と、画素電極の配列する行に沿って延びる複数の走査線ＧＬと、画素電極の配列する列に沿って延びる複数の信号線ＳＬと、走査線ＧＬと信号線ＳＬとが交差する位置近傍に配置された画素スイッチ（図示せず）と、を備えている。
【００１７】
画素スイッチは、例えばスイッチング素子として薄膜トランジスタを備えている。薄膜トランジスタのゲート電極は、対応する走査線ＧＬと電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。薄膜トランジスタのソース電極は、対応する信号線ＳＬと電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。薄膜トランジスタのドレイン電極は、対応する画素電極と電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。
【００１８】
表示部ＤＹＰの周囲の領域において、アレイ基板１２は、複数の走査線ＧＬおよび複数の信号線ＳＬを駆動する駆動回路（図示せず）を備えている。アレイ基板１２の端部には、外部からの信号を供給する配線基板１６が電気的に接続されている。駆動回路は、複数の走査線ＧＬを順次駆動して画素スイッチのソース−ドレイン間を導通させ、外部から供給された映像信号を対応する信号線ＳＬに印加して画素電極に映像信号を書き込むように構成されている。
【００１９】
対向基板１４は、透明絶縁性基板（図示せず）の上層に複数の画素電極と対向するように配置された対向電極（図示せず）と、信号線ＳＬおよび走査線ＧＬに対向するように格子状に配置された遮光層ＢＭを備えている。遮光層は、例えば黒色に着色された樹脂層である。
【００２０】
カラー表示タイプの液晶表示装置は、カラーフィルタ層（図示せず）、を備えている。カラーフィルタ層は、アレイ基板１２の透明絶縁性基板上あるいは、対向基板１４の透明絶縁性基板上に配置されている。カラーフィルタ層は、赤色の主波長の光を透過する赤色着色層と、緑色の主波長の光を透過する緑色着色層と、青色の主波長の光を透過する青色着色層と、を備えている。赤色着色層と緑色着色層と青色着色層とのそれぞれは、走査線ＧＬが延びる方向に沿って並ぶ表示画素ＰＸに対応して配置されている。
【００２１】
アレイ基板１２と対向基板１４との液晶層ＬＱと接する側の表面には、一対の配向膜（図示せず）が配置されている。配向膜は、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子の配向状態を規定するように表面に所定の配向処理が成されている。本実施形態に係る表示装置は、配向膜の表面が互いに略平行な方向にラビング処理がなされた、ＯＣＢモードの液晶表示装置である。
【００２２】
照明装置ＢＬは、光源（図示せず）と、光源から出射された光が入射され表示部ＤＹＰに向けて光を出射する導光体（図示せず）と、を備えている。
【００２３】
レンチキュラーレンズＬＥＮは、液晶表示パネルＰＮＬの第１画素ＰＸＬ列を透過した光を左側（Ｌ側、第１方向Ｄ１）に、第２画素ＰＸＲ列を透過した光を右側（Ｒ側、第２方向Ｄ２）に振り分けるように配置されている。レンチキュラーレンズＬＥＮは、信号線ＳＬが延びる方向に凸面が連続したレンズ２０が、走査線ＧＬが延びる方向に並んで配置されている。各レンズ２０は、一対の第１画素ＰＸＬ列と第２画素ＰＸＲ列とに対向するように配置されている。
【００２４】
図２に、液晶表示パネルＰＮＬとレンチキュラーレンズＬＥＮとの一構成例を概略的に示す。本実施形態では、レンチキュラーレンズＬＥＮは、液晶層ＬＱに焦点が合うように構成されている。
【００２５】
図３に、液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向ＤＷと視認方向との角度θと、視認される輝度との関係の一例を示す。なお、視認方向とは、左右（ＬＲ）方向と厚さ方向ＤＷとにより規定される平面において、利用者の視点と表示部ＤＹＰの左右（ＬＲ）方向における中心（Center）とを通る方向である。なお、図３には、利用者の左目からの視認方向の角度θを点ＰＬ、右目からの視認方向の角度θを点ＰＲで示している。
【００２６】
レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を液晶層ＬＱに合わせると、左目（Ｌ側）で視認される画像と、右目（Ｒ側）で視認される画像との輝度が、角度θに対してステップ状に変化する。すなわち、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を液晶層ＬＱに合わせると、利用者の視点が左右方向に移動した際に、焦点は画素内を移動するのみであって、左側画像および右側画像の明るさが変化しない。このとき、液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向ＤＷと視認方向とが成す角度θが±４°以下の範囲において、輝度が９０％以上となることが望ましい。また、液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向ＤＷと視認方向とが成す角度θが±１０°以上の範囲において、第１方向（左側）Ｄ１に振り分けられた光の輝度と、第２方向（右側）Ｄ２に振り分けられた光の輝度とが切り替わるように構成されることが望ましい。
【００２７】
ここで、逆視とは、三次元表示を行なった際に、右目に入る映像の比率が左目用画像の方が右目用画像よりも大きく、かつ、左目に入る映像の比率が右目用画像の方が左目用画像よりも大きい状態とする。
【００２８】
図１０は、時分割で照明装置から出射される光の指向性を左右に切り替えて表示する方式で、左右一方の光量を下げて、三次元映像がどの時点で見えなくなるかを観察した一例を示すものである。
【００２９】
最初は、左右均等の光量で表示されており、それぞれ一定量の他方成分、クロストークが存在する。ただし、多少クロストークがあっても、映像が二重像に見えるだけで、立体感は阻害されない。左側の光量を下げていくと、光量が８０％乃至２０％までは二重像が強くなったが、立体感は阻害されなかった。左側の光量が２０％となった場合には、立体感が破綻し、右側画像のクロストーク量と正規光量が逆転した。
【００３０】
つまり、立体感は非常にクリティカルな現象であり、相対的に非正規光量が正規光量を上回ることが条件になる。これは、両目に同じ情報が視認されたときと同じである。逆視は、両目共に非正規光（右目に左目用画像かつ左目に右目用画像）が強く入る状態であり、飛び出して見えるべきものが、へこんで見える状態である。
【００３１】
図４に、表示部ＤＹＰからの視距離が異なる場合の、角度θと輝度との関係の一例を示す。なお、図４の角度θと輝度と関係において、各視距離における左目からの視認方向の角度θに対応する位置を点ＰＬ、右目からの視認方向の角度θに対応する位置を点ＰＲで示している。また、視距離とは、利用者の左目および右目間の中心位置から液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰまでの距離である。
【００３２】
図４に示すように、左側で視認される画像と右側で視認される画像との輝度が、角度θに対してステップ状に変化することによって、液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰから距離が離れてもクロストークが増加することがない。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置では、表示部ＤＹＰから距離が離れても非正規光量が正規光量を上回ることがなく、逆視となることが回避され、立体表示を行なう際に逆視現象を抑制した表示装置を提供することができる。
【００３３】
次に、第２実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態および比較例の説明において、上述の第１実施形態に係る表示装置と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
上述の第１実施形態に係る表示装置において、焦点が遮光層ＢＭ上に至ると透過率が低下する。そのため、映像が局所的に暗く表示され、例えば白ベタを表示した際には黒帯が発生することがあった。このとき、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を液晶層ＬＱからずらすと黒帯をぼかして表示することができるが、角度θに対する輝度変化がサインカーブに近づき、逆視現象を回避することが困難になる。そこで、本実施形態では、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を液晶層ＬＱに合わせたことは第１実施形態と同様であるが、表示画素ＰＸの構造が異なっている。
【００３５】
図５に、本実施形態に係る表示装置の液晶表示パネルＰＮＬの一構成例を概略的に示す。液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰは、行方向の左側（Ｌ側、第１側）から右側（Ｒ側、第１側）に交互に第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとが列方向に並んで配置されている。
【００３６】
アレイ基板１２は、絶縁性基板の上層において第１画素ＰＸＬに配置された画素電極ＰＥＬと、第２画素ＰＸＲに配置された画素電極ＰＥＲと、を備えている。左側（Ｌ側）から右側（Ｒ側）に向かう方向に並んで配置された第２画素ＰＸＲと第１画素ＰＸＬとの間には、２本の信号線ＳＬが配置されている。第２画素ＰＸＲの画素電極ＰＥＲには、行方向における右側（第２側）に配置された信号線ＳＬから映像信号が供給される。第１画素ＰＸＬの画素電極ＰＥＬには、行方向における左側（第１側）に配置された信号線ＳＬから映像信号が供給される。
【００３７】
この場合、左側から右側に向かう方向に並んで配置された第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとの間の領域には、信号線ＳＬが配置されないため、画素間の領域の幅を小さくすることができる。
【００３８】
図６に、本実施形態に係る表示装置の表示パネルＰＮＬの一構成例を示す。対向基板１４は、２本の信号線ＳＬと対向するように配置された第１遮光層ＢＭＡと、第１画素ＰＸＬの画素電極ＰＥＬと第２画素ＰＸＲの画素電極ＰＥＲとの間の領域（第１画素ＰＸＬの右側（第２側）第２画素ＰＸＲの左側（第１側）との間の領域）と対向するように配置された第２遮光層ＢＭＢと、を備えている。
【００３９】
ここで、上記のように、左側から右側に向かう方向に並んで配置された第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとの間の領域の幅を小さくしているため、第２遮光層ＢＭＢは第１実施形態における遮光層ＢＭよりも走査線ＧＬが延びる方向における幅を小さくすることができる。一方、第１遮光層ＢＭＡは、第１実施形態における遮光層ＢＭよりも走査線ＧＬが延びる方向における幅が大きくなる。
【００４０】
ここで、対となる右目用画像と左目用画像とが表示される第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとの間（正規画素間）で黒帯が発生すると、立体表示の表示品位が低下する。一方、逆視が発生する方向、すなわち、左側から右側に向かう方向に並ぶ第２画素ＰＸＲと第１画素ＰＸＬとの間（非正規画素間）には黒帯が発生しても立体表示の表示品位が低下することがなく、逆視方向では、右目用画像を表示する第２画素ＰＸＲと左目用画像を表示する第１画素ＰＸＬとの距離を離して逆視現象を発生させず、平面表示とすることも効果的である。
【００４１】
本実施形態では、正規画素間で画素電極をできるだけ近接させ、遮光層ＢＭＢの走査線ＧＬが延びる方向の幅も小さくする、もしくは正規画素間の遮光層をなしにする（遮光層ＢＭＢを設けない）。一方、非正規画素間の遮光層ＢＭＡは走査線ＧＬが延びる方向の幅を第１実施形態よりも大きくする。
【００４２】
図７に、本実施形態に係る表示装置の画面に対する角度θと輝度との関係の一例を示す。液晶表示パネルＰＮＬを上記のように構成することによって、正規画素間で輝度が低下することにより黒帯の発生を抑制するともに、非正規画素間での逆視現象が生じることを回避することができる。すなわち、本実施形態によれば、立体表示を行なう際に逆視現象をさらに抑制した表示装置を提供することができる。
【００４３】
次に、第３実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。
【００４４】
図８に、本実施形態に係る表示装置の立体視領域Ａ１の一例を示す。本実施形態のコンセプトは、逆視に見える領域がない又は少ないことにある。利用者の右目と左目とにそれぞれ、右目用、左目用の映像が入力されれば立体に認識できる。すなわち、立体視領域は、右目映像と左目映像の間の角度に存在する。
【００４５】
本実施形態に係る表示装置は、液晶表示パネルＰＮＬの画素構造を特殊なものにすることなく、立体表示を行なう際に、左目用画像を表示する第１画素ＰＸＬと、右目用画像を表示する第２画素ＰＸＲと、黒画像を表示する画素（第３画素）とを設けることで、逆視現象が生じることを抑制する。
【００４６】
すなわち、本実施形態では立体視領域Ａ１間を広くして、利用者が立体視領域Ａ１から外れた角度θから液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰを見た場合には、一方の目に非正規側の映像が視認され、もう一方の目には黒画像が視認されることになり、利用者にとっては表示部ＤＹＰに二次元映像が表示されているように見える。この場合、逆視現象が生じないため、利用者の疲労を軽減することができる。
【００４７】
図９に、本実施形態に係る表示装置の液晶表示パネルＰＮＬの一構成例を概略的に示す。液晶表示パネルＰＮＬは、表示画素ＰＸが、立体表示を行なう際に左目用画像を表示する第１画素ＰＸＬと、右目用画像を表示する第２画素ＰＸＲと、黒画像を表示する黒画素とを備え、左側（Ｌ側）から右側（Ｒ側）へ向かう方向において、黒画素、第１画素ＰＸＬ、第２画素ＰＸＲの順に周期的に並んで配置されている。
【００４８】
アレイ基板１２は、絶縁性基板上において、黒画素に配置された画素電極ＰＥＢと、第１画素ＰＸＬに配置された画素電極ＰＥＬと、第２画素ＰＸＲに配置された画素電極ＰＥＲと、を備えている。信号線ＳＬは、画素電極ＰＥＢ、ＰＥＬ、ＰＥＲが配列する列に沿って配置されている。
【００４９】
画素電極ＰＥＢはその左側に配置された信号線ＳＬから画素スイッチＴを介して黒表示に対応した映像信号が供給される。画素電極ＰＥＬはその左側に配置された信号線ＳＬから画素スイッチＴを介して左目用画像に対応する映像信号が供給される。画素電極ＰＥＲはその左側に配置された信号線ＳＬから画素スイッチＴを介して右目用画像に対応する映像信号が供給される。
【００５０】
対向基板１４は、絶縁性基板の上層において、信号線ＳＬに対向するように配置された遮光層ＢＭを備えている。
【００５１】
レンチキュラーレンズＬＥＮは、液晶表示パネルＰＮＬの第１画素ＰＸＬを透過した光を左側（Ｌ側）に、第２画素ＰＸＲを透過した光を右側（Ｒ側）に振り分けるように配置されている。レンチキュラーレンズＬＥＮは、信号線ＳＬが延びる方向に凸面が連続したレンズ２０が、走査線ＧＬが延びる方向に並んで配置されている。各レンズ２０は、左右方向における端部２０Ｅが黒画素の列と対向するとともに、一対の第１画素ＰＸＬの列と第２画素ＰＸＲの列とに対向するように配置されている。本実施形態では、レンチキュラーレンズＬＥＮは、液晶層ＬＱに焦点が合うように構成されている。
【００５２】
上記のように、黒画素を配置することによって、立体視領域Ａ１間を広くすることにより、逆視現象が生じることを抑制することができる。さらに、アレイ基板１２の構成は上述の第１実施形態と同様にすることができ、汎用性を高くするとともに、製造コストの安価に抑えることが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、立体表示を行なう際に逆視現象をさらに抑制した表示装置を提供することができる。
【００５３】
次に、第１比較例に係る表示装置について図面を参照して説明する。
【００５４】
図１１に、本比較例に係る表示装置の立体視領域Ａ１の一例を示す。本比較例に係る表示装置では、時分割で照明装置から出射される光の指向性を左右に切り替えて表示する方式を採用している。
【００５５】
図１１に示すように、時分割で照明装置の指向性を切り替える方式では、液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰに向かって左側（Ｌ側）と右側（Ｒ側）とで表示するデータを時分割で切り替える特性になる。
【００５６】
図１２に、本比較例に係る表示装置の画面からの視距離が異なる場合の、角度θと輝度との関係の一例を示す。図１２に示すように、正面から見た場合には液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰからの距離に関わらず左右の映像の輝度が等しく、利用者は立体映像を視認することができる。
【００５７】
一方、利用者が左右方向にずれた位置から表示部ＤＹＰを見た場合には、二次元映像しか視認されず、逆視現象が生じることがない。したがって、逆視のない表示装置ではあるが、立体視領域Ａ１が正面のみに限られる。このため、モバイル機器など、可搬型で視認位置を調整できる機器に適用する場合には逆視現象を回避することができる。
【００５８】
しかし、この方式の表示装置は、照明装置の構成が特殊となり、偏光変換素子であるＤＢＥＦや拡散板を使用することができず、電力効率が悪くなることがあった。
【００５９】
次に、第２比較例に係る表示装置について、図面を参照して説明する。
【００６０】
図１３に、本比較例に係る表示装置の立体視領域Ａ１と、逆視領域Ａ２と、の一例を示す。利用者の右目と左目との中心と液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰとの間を結ぶ線が、逆視領域Ａ２を通る場合に、逆視現象が生じる。
【００６１】
図１４に、本比較例に係る表示装置の表示パネルの一構成例を示す。本比較例では、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を液晶層ＬＱとずらした位置に合わせている。
【００６２】
図１４に示すように、液晶層ＬＱとずらした位置にレンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を合わせると、角度θに対する輝度の特性はサインカーブを描くように変化する。図１５に、本比較例に係る表示装置の、表示部ＤＹＰに対する角度θと輝度との特性の一例を示す。
【００６３】
図１６に示すように、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点の位置を調整して液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰから４０ｃｍ離れた場所で最適に見えるように設計すると、２０ｃｍ離れた位置ではピーク位置から目の位置が離れ、逆視になる。観察距離が離れると、クロストークが増加する。また横（ＬＲ）方向に移動すると、近い距離で逆視現象が発生する。
【００６４】
図１７に示すように、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点の位置を調整して液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰから２０ｃｍ離れた場所で最適に見えるように設計した場合、４０ｃｍ離れた場合ではかなりのクロストークが発生する。しかし、立体視領域Ａ１の幅が図１６に示す場合よりも大きくなるため、横（ＬＲ）方向の移動に対する逆視角度（逆視現象が生じるときの角度θ）は大きくなる。上記のように、角度θ依存の周期を大きくすると逆視現象は発生しにくくなるが、クロストークが発生して立体表示の表示品位が低下した。
【００６５】
なお、例えば、モバイル電子機器に搭載される表示装置では、視認距離が２０ｃｍ以上６０ｃｍ以下において、逆視現象を回避することが望ましい。
【００６６】
上記のように、第１乃至第３実施形態に係る表示装置によれば、逆視現象が少ない表示装置を提供することができる。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００６８】
例えば、上述の第１乃至第３実施形態に係る表示装置はＯＣＢモードの液晶表示装置であったが、ＴＮモードの液晶表示装置や、ＦＦＳモードやＩＰＳモードの横電界を利用して液晶の配向状態を制御する液晶表示装置であっても良い。これらの液晶表示装置であっても、レンチキュラーレンズの焦点を液晶層に合わせて輝度特性をステップ状とすることによって、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
さらに、有機ＥＬ表示装置であっても良い。有機ＥＬ表示装置の場合でも、レンチキュラーレンズの焦点を適切に調整することにより、輝度特性をステップ状にすることによって上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
ＰＮＬ…液晶表示パネル（表示パネル）、ＤＹＰ…表示部、ＢＬ…照明装置、ＬＱ…液晶層、ＰＸ…表示画素、ＰＸＬ…第１画素、ＰＸＲ…第２画素、ＧＬ…走査線、ＳＬ…信号線、ＢＭ…遮光層、ＬＥＮ…レンチキュラーレンズ、ＤＷ…厚さ方向、θ…角度、ＰＥＬ、ＰＥＲ、ＰＥＢ…画素電極、ＢＭＡ…第１遮光層、ＢＭＢ…第２遮光層、Ａ１…立体視領域、Ａ２…逆視領域、Ｔ…画素スイッチ、１２…アレイ基板（第１基板）、１４…対向基板（第２基板）、１６…配線基板、２０…レンズ（凸レンズ）、２０Ｅ…端部。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に搭載される表示装置として、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置が普及している。液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、テレビジョン、あるいはカーナビゲーションシステム等の表示装置として広く利用されている。
【０００３】
この表示装置は、一つの二次元情報を表示するに留まらず、立体（三次元）情報を表示可能な表示装置が提案されている。立体表示可能な表示装置は、右目用と左目用との映像を別途用意し、さまざまな手段で、右目用の映像を右目に、左目用の映像を左目に届くように構成される。
【０００４】
立体表示可能な表示装置についてさまざまな方式が提案されている。視差バリア方式は、液晶表示パネルの表示部前面にバリア用の液晶表示パネルを配置し、その遮光部と透過部とで右目により視認される画素と左目により視認される画素とを切り替える。レンチキュラーレンズ方式では、液晶表示パネルの表示部前面に設置したレンチキュラーレンズの集光性を利用して右目に見える映像と左目に見える映像とを切り替える。
【０００５】
また、時分割駆動によって左右それぞれの方向に照明装置から出射される光を振り分けることで光の指向性を切り替える方式も提案されている。この方式によれば、空間解像度、もしくは開口率を減少させることなく複数の画面を表示することや、立体情報を表示することができる。
【０００６】
なお、これらは２視差のデータを表示するものであるが、３つ以上の映像データを使用する多視差方式の立体表示装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７６５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、立体情報を表示可能な表示装置の構成によっては、右目用の映像が左目に、または、左目用の映像が右目に視認される場合があった。もし、両目とも逆の映像が視認される場合には、逆視と呼ばれる立体情報として画面から飛び出すべきものがへこんで見える状況になる。この逆視現象は、利用者に非常に不快感や疲労感を与える原因となっていた。したがって、立体表示可能な表示装置では、この逆視現象を極力少なくすべきである。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、立体表示を行なう際に逆視現象を抑制した表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係る表示装置は、第１基板と、前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された表示画素を含む表示部と、を備えた表示パネルと、前記表示部を照明する照明装置と、マトリクス状に配置された表示画素の列に沿って配置された複数の凸レンズを含むレンチキュラーレンズと、を備え、前記表示パネルの厚さ方向と視認方向とが成す角と輝度との関係は、ステップ状に変化するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る表示装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図２】第１実施形態に係る表示装置の表示パネルの一構成例を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る表示装置の画面に対する角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係る表示装置の画面からの視距離が異なる場合の、角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図５】第２実施形態に係る表示装置の表示パネルの一構成例を説明するための図である。
【図６】第２実施形態に係る表示装置の表意パネルの一構成例を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る表示装置の画面に対する角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図８】第３実施形態に係る表示装置の立体視領域の一例について説明するための図である。
【図９】第３実施形態に係る表示装置の表示パネルの一構成例を概略的に示す図である。
【図１０】左目用のバックライトの輝度を低下させた場合の立体視の特性の一例について説明するための図である。
【図１１】第１比較例に係る表示装置の立体視領域の一例について説明するための図である。
【図１２】第１比較例に係る表示装置の画面からの視距離が異なる場合の、角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図１３】第２比較例に係る表示装置の立体視領域の一例について説明するための図である。
【図１４】第２比較例に係る表示装置の表示パネルの一構成例を説明するための図である。
【図１５】第２比較例に係る表示装置の画面に対する角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図１６】第２比較例に係る表示装置の画面からの視距離が異なる場合の、角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【図１７】第２比較例に係る表示装置の画面からの視距離が異なる場合の、角度と輝度との関係の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態に係る表示装置ついて、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に、第１実施形態に係る表示装置の一構成例を概略的に示す。本実施形態に係る表示装置は、液晶表示パネルＰＮＬと、液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰを照明する照明装置ＢＬと、表示部ＤＹＰ上に配置されたレンチキュラーレンズと、液晶表示パネルと照明装置ＢＬとの間に配置された複数の光学シートＳＴ１、ＳＴ２と、を備えている。光学シートＳＴ１、ＳＴ２は、集光シート、拡散シート等である。
【００１４】
液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板１２と、アレイ基板１２と対向するように配置された対向基板１４と、アレイ基板１２と対向基板１４との間に挟持された液晶層ＬＱ（図２に示す）と、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸを含む表示部ＤＹＰと、を備えている。
【００１５】
表示画素ＰＸは、第１画像を表示させる第１画素ＰＸＬと、第２画像を表示させる第２画素ＰＸＲとを備えている。第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとは行方向において交互に並んで配置されている。また第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとは列方向にそれぞれ並んで配置されている。
【００１６】
表示部ＤＹＰにおいて、アレイ基板１２は、透明絶縁性基板（図示せず）の上層において各表示画素ＰＸに対応してマトリクス状に配置された画素電極と、画素電極の配列する行に沿って延びる複数の走査線ＧＬと、画素電極の配列する列に沿って延びる複数の信号線ＳＬと、走査線ＧＬと信号線ＳＬとが交差する位置近傍に配置された画素スイッチ（図示せず）と、を備えている。
【００１７】
画素スイッチは、例えばスイッチング素子として薄膜トランジスタを備えている。薄膜トランジスタのゲート電極は、対応する走査線ＧＬと電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。薄膜トランジスタのソース電極は、対応する信号線ＳＬと電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。薄膜トランジスタのドレイン電極は、対応する画素電極と電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。
【００１８】
表示部ＤＹＰの周囲の領域において、アレイ基板１２は、複数の走査線ＧＬおよび複数の信号線ＳＬを駆動する駆動回路（図示せず）を備えている。アレイ基板１２の端部には、外部からの信号を供給する配線基板１６が電気的に接続されている。駆動回路は、複数の走査線ＧＬを順次駆動して画素スイッチのソース−ドレイン間を導通させ、外部から供給された映像信号を対応する信号線ＳＬに印加して画素電極に映像信号を書き込むように構成されている。
【００１９】
対向基板１４は、透明絶縁性基板（図示せず）の上層に複数の画素電極と対向するように配置された対向電極（図示せず）と、信号線ＳＬおよび走査線ＧＬに対向するように格子状に配置された遮光層ＢＭを備えている。遮光層は、例えば黒色に着色された樹脂層である。
【００２０】
カラー表示タイプの液晶表示装置は、カラーフィルタ層（図示せず）、を備えている。カラーフィルタ層は、アレイ基板１２の透明絶縁性基板上あるいは、対向基板１４の透明絶縁性基板上に配置されている。カラーフィルタ層は、赤色の主波長の光を透過する赤色着色層と、緑色の主波長の光を透過する緑色着色層と、青色の主波長の光を透過する青色着色層と、を備えている。赤色着色層と緑色着色層と青色着色層とのそれぞれは、走査線ＧＬが延びる方向に沿って並ぶ表示画素ＰＸに対応して配置されている。
【００２１】
アレイ基板１２と対向基板１４との液晶層ＬＱと接する側の表面には、一対の配向膜（図示せず）が配置されている。配向膜は、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子の配向状態を規定するように表面に所定の配向処理が成されている。本実施形態に係る表示装置は、配向膜の表面が互いに略平行な方向にラビング処理がなされた、ＯＣＢモードの液晶表示装置である。
【００２２】
照明装置ＢＬは、光源（図示せず）と、光源から出射された光が入射され表示部ＤＹＰに向けて光を出射する導光体（図示せず）と、を備えている。
【００２３】
レンチキュラーレンズＬＥＮは、液晶表示パネルＰＮＬの第１画素ＰＸＬ列を透過した光を左側（Ｌ側、第１方向Ｄ１）に、第２画素ＰＸＲ列を透過した光を右側（Ｒ側、第２方向Ｄ２）に振り分けるように配置されている。レンチキュラーレンズＬＥＮは、信号線ＳＬが延びる方向に凸面が連続したレンズ２０が、走査線ＧＬが延びる方向に並んで配置されている。各レンズ２０は、一対の第１画素ＰＸＬ列と第２画素ＰＸＲ列とに対向するように配置されている。
【００２４】
図２に、液晶表示パネルＰＮＬとレンチキュラーレンズＬＥＮとの一構成例を概略的に示す。本実施形態では、レンチキュラーレンズＬＥＮは、液晶層ＬＱに焦点が合うように構成されている。
【００２５】
図３に、液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向ＤＷと視認方向との角度θと、視認される輝度との関係の一例を示す。なお、視認方向とは、左右（ＬＲ）方向と厚さ方向ＤＷとにより規定される平面において、利用者の視点と表示部ＤＹＰの左右（ＬＲ）方向における中心（Center）とを通る方向である。なお、図３には、利用者の左目からの視認方向の角度θを点ＰＬ、右目からの視認方向の角度θを点ＰＲで示している。
【００２６】
レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を液晶層ＬＱに合わせると、左目（Ｌ側）で視認される画像と、右目（Ｒ側）で視認される画像との輝度が、角度θに対してステップ状に変化する。すなわち、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を液晶層ＬＱに合わせると、利用者の視点が左右方向に移動した際に、焦点は画素内を移動するのみであって、左側画像および右側画像の明るさが変化しない。このとき、液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向ＤＷと視認方向とが成す角度θが±４°以下の範囲において、輝度が９０％以上となることが望ましい。また、液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向ＤＷと視認方向とが成す角度θが±１０°以上の範囲において、第１方向（左側）Ｄ１に振り分けられた光の輝度と、第２方向（右側）Ｄ２に振り分けられた光の輝度とが切り替わるように構成されることが望ましい。
【００２７】
ここで、逆視とは、三次元表示を行なった際に、右目に入る映像の比率が左目用画像の方が右目用画像よりも大きく、かつ、左目に入る映像の比率が右目用画像の方が左目用画像よりも大きい状態とする。
【００２８】
図１０は、時分割で照明装置から出射される光の指向性を左右に切り替えて表示する方式で、左右一方の光量を下げて、三次元映像がどの時点で見えなくなるかを観察した一例を示すものである。
【００２９】
最初は、左右均等の光量で表示されており、それぞれ一定量の他方成分、クロストークが存在する。ただし、多少クロストークがあっても、映像が二重像に見えるだけで、立体感は阻害されない。左側の光量を下げていくと、光量が８０％乃至２０％までは二重像が強くなったが、立体感は阻害されなかった。左側の光量が２０％となった場合には、立体感が破綻し、右側画像のクロストーク量と正規光量が逆転した。
【００３０】
つまり、立体感は非常にクリティカルな現象であり、相対的に非正規光量が正規光量を上回ることが条件になる。これは、両目に同じ情報が視認されたときと同じである。逆視は、両目共に非正規光（右目に左目用画像かつ左目に右目用画像）が強く入る状態であり、飛び出して見えるべきものが、へこんで見える状態である。
【００３１】
図４に、表示部ＤＹＰからの視距離が異なる場合の、角度θと輝度との関係の一例を示す。なお、図４の角度θと輝度と関係において、各視距離における左目からの視認方向の角度θに対応する位置を点ＰＬ、右目からの視認方向の角度θに対応する位置を点ＰＲで示している。また、視距離とは、利用者の左目および右目間の中心位置から液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰまでの距離である。
【００３２】
図４に示すように、左側で視認される画像と右側で視認される画像との輝度が、角度θに対してステップ状に変化することによって、液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰから距離が離れてもクロストークが増加することがない。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置では、表示部ＤＹＰから距離が離れても非正規光量が正規光量を上回ることがなく、逆視となることが回避され、立体表示を行なう際に逆視現象を抑制した表示装置を提供することができる。
【００３３】
次に、第２実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態および比較例の説明において、上述の第１実施形態に係る表示装置と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
上述の第１実施形態に係る表示装置において、焦点が遮光層ＢＭ上に至ると透過率が低下する。そのため、映像が局所的に暗く表示され、例えば白ベタを表示した際には黒帯が発生することがあった。このとき、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を液晶層ＬＱからずらすと黒帯をぼかして表示することができるが、角度θに対する輝度変化がサインカーブに近づき、逆視現象を回避することが困難になる。そこで、本実施形態では、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を液晶層ＬＱに合わせたことは第１実施形態と同様であるが、表示画素ＰＸの構造が異なっている。
【００３５】
図５に、本実施形態に係る表示装置の液晶表示パネルＰＮＬの一構成例を概略的に示す。液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰは、行方向の左側（Ｌ側、第１側）から右側（Ｒ側、第１側）に交互に第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとが列方向に並んで配置されている。
【００３６】
アレイ基板１２は、絶縁性基板の上層において第１画素ＰＸＬに配置された画素電極ＰＥＬと、第２画素ＰＸＲに配置された画素電極ＰＥＲと、を備えている。左側（Ｌ側）から右側（Ｒ側）に向かう方向に並んで配置された第２画素ＰＸＲと第１画素ＰＸＬとの間には、２本の信号線ＳＬが配置されている。第２画素ＰＸＲの画素電極ＰＥＲには、行方向における右側（第２側）に配置された信号線ＳＬから映像信号が供給される。第１画素ＰＸＬの画素電極ＰＥＬには、行方向における左側（第１側）に配置された信号線ＳＬから映像信号が供給される。
【００３７】
この場合、左側から右側に向かう方向に並んで配置された第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとの間の領域には、信号線ＳＬが配置されないため、画素間の領域の幅を小さくすることができる。
【００３８】
図６に、本実施形態に係る表示装置の表示パネルＰＮＬの一構成例を示す。対向基板１４は、２本の信号線ＳＬと対向するように配置された第１遮光層ＢＭＡと、第１画素ＰＸＬの画素電極ＰＥＬと第２画素ＰＸＲの画素電極ＰＥＲとの間の領域（第１画素ＰＸＬの右側（第２側）第２画素ＰＸＲの左側（第１側）との間の領域）と対向するように配置された第２遮光層ＢＭＢと、を備えている。
【００３９】
ここで、上記のように、左側から右側に向かう方向に並んで配置された第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとの間の領域の幅を小さくしているため、第２遮光層ＢＭＢは第１実施形態における遮光層ＢＭよりも走査線ＧＬが延びる方向における幅を小さくすることができる。一方、第１遮光層ＢＭＡは、第１実施形態における遮光層ＢＭよりも走査線ＧＬが延びる方向における幅が大きくなる。
【００４０】
ここで、対となる右目用画像と左目用画像とが表示される第１画素ＰＸＬと第２画素ＰＸＲとの間（正規画素間）で黒帯が発生すると、立体表示の表示品位が低下する。一方、逆視が発生する方向、すなわち、左側から右側に向かう方向に並ぶ第２画素ＰＸＲと第１画素ＰＸＬとの間（非正規画素間）には黒帯が発生しても立体表示の表示品位が低下することがなく、逆視方向では、右目用画像を表示する第２画素ＰＸＲと左目用画像を表示する第１画素ＰＸＬとの距離を離して逆視現象を発生させず、平面表示とすることも効果的である。
【００４１】
本実施形態では、正規画素間で画素電極をできるだけ近接させ、遮光層ＢＭＢの走査線ＧＬが延びる方向の幅も小さくする、もしくは正規画素間の遮光層をなしにする（遮光層ＢＭＢを設けない）。一方、非正規画素間の遮光層ＢＭＡは走査線ＧＬが延びる方向の幅を第１実施形態よりも大きくする。
【００４２】
図７に、本実施形態に係る表示装置の画面に対する角度θと輝度との関係の一例を示す。液晶表示パネルＰＮＬを上記のように構成することによって、正規画素間で輝度が低下することにより黒帯の発生を抑制するともに、非正規画素間での逆視現象が生じることを回避することができる。すなわち、本実施形態によれば、立体表示を行なう際に逆視現象をさらに抑制した表示装置を提供することができる。
【００４３】
次に、第３実施形態に係る表示装置について図面を参照して説明する。
【００４４】
図８に、本実施形態に係る表示装置の立体視領域Ａ１の一例を示す。本実施形態のコンセプトは、逆視に見える領域がない又は少ないことにある。利用者の右目と左目とにそれぞれ、右目用、左目用の映像が入力されれば立体に認識できる。すなわち、立体視領域は、右目映像と左目映像の間の角度に存在する。
【００４５】
本実施形態に係る表示装置は、液晶表示パネルＰＮＬの画素構造を特殊なものにすることなく、立体表示を行なう際に、左目用画像を表示する第１画素ＰＸＬと、右目用画像を表示する第２画素ＰＸＲと、黒画像を表示する画素（第３画素）とを設けることで、逆視現象が生じることを抑制する。
【００４６】
すなわち、本実施形態では立体視領域Ａ１間を広くして、利用者が立体視領域Ａ１から外れた角度θから液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰを見た場合には、一方の目に非正規側の映像が視認され、もう一方の目には黒画像が視認されることになり、利用者にとっては表示部ＤＹＰに二次元映像が表示されているように見える。この場合、逆視現象が生じないため、利用者の疲労を軽減することができる。
【００４７】
図９に、本実施形態に係る表示装置の液晶表示パネルＰＮＬの一構成例を概略的に示す。液晶表示パネルＰＮＬは、表示画素ＰＸが、立体表示を行なう際に左目用画像を表示する第１画素ＰＸＬと、右目用画像を表示する第２画素ＰＸＲと、黒画像を表示する黒画素とを備え、左側（Ｌ側）から右側（Ｒ側）へ向かう方向において、黒画素、第１画素ＰＸＬ、第２画素ＰＸＲの順に周期的に並んで配置されている。
【００４８】
アレイ基板１２は、絶縁性基板上において、黒画素に配置された画素電極ＰＥＢと、第１画素ＰＸＬに配置された画素電極ＰＥＬと、第２画素ＰＸＲに配置された画素電極ＰＥＲと、を備えている。信号線ＳＬは、画素電極ＰＥＢ、ＰＥＬ、ＰＥＲが配列する列に沿って配置されている。
【００４９】
画素電極ＰＥＢはその左側に配置された信号線ＳＬから画素スイッチＴを介して黒表示に対応した映像信号が供給される。画素電極ＰＥＬはその左側に配置された信号線ＳＬから画素スイッチＴを介して左目用画像に対応する映像信号が供給される。画素電極ＰＥＲはその左側に配置された信号線ＳＬから画素スイッチＴを介して右目用画像に対応する映像信号が供給される。
【００５０】
対向基板１４は、絶縁性基板の上層において、信号線ＳＬに対向するように配置された遮光層ＢＭを備えている。
【００５１】
レンチキュラーレンズＬＥＮは、液晶表示パネルＰＮＬの第１画素ＰＸＬを透過した光を左側（Ｌ側）に、第２画素ＰＸＲを透過した光を右側（Ｒ側）に振り分けるように配置されている。レンチキュラーレンズＬＥＮは、信号線ＳＬが延びる方向に凸面が連続したレンズ２０が、走査線ＧＬが延びる方向に並んで配置されている。各レンズ２０は、左右方向における端部２０Ｅが黒画素の列と対向するとともに、一対の第１画素ＰＸＬの列と第２画素ＰＸＲの列とに対向するように配置されている。本実施形態では、レンチキュラーレンズＬＥＮは、液晶層ＬＱに焦点が合うように構成されている。
【００５２】
上記のように、黒画素を配置することによって、立体視領域Ａ１間を広くすることにより、逆視現象が生じることを抑制することができる。さらに、アレイ基板１２の構成は上述の第１実施形態と同様にすることができ、汎用性を高くするとともに、製造コストの安価に抑えることが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、立体表示を行なう際に逆視現象をさらに抑制した表示装置を提供することができる。
【００５３】
次に、第１比較例に係る表示装置について図面を参照して説明する。
【００５４】
図１１に、本比較例に係る表示装置の立体視領域Ａ１の一例を示す。本比較例に係る表示装置では、時分割で照明装置から出射される光の指向性を左右に切り替えて表示する方式を採用している。
【００５５】
図１１に示すように、時分割で照明装置の指向性を切り替える方式では、液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰに向かって左側（Ｌ側）と右側（Ｒ側）とで表示するデータを時分割で切り替える特性になる。
【００５６】
図１２に、本比較例に係る表示装置の画面からの視距離が異なる場合の、角度θと輝度との関係の一例を示す。図１２に示すように、正面から見た場合には液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰからの距離に関わらず左右の映像の輝度が等しく、利用者は立体映像を視認することができる。
【００５７】
一方、利用者が左右方向にずれた位置から表示部ＤＹＰを見た場合には、二次元映像しか視認されず、逆視現象が生じることがない。したがって、逆視のない表示装置ではあるが、立体視領域Ａ１が正面のみに限られる。このため、モバイル機器など、可搬型で視認位置を調整できる機器に適用する場合には逆視現象を回避することができる。
【００５８】
しかし、この方式の表示装置は、照明装置の構成が特殊となり、偏光変換素子であるＤＢＥＦや拡散板を使用することができず、電力効率が悪くなることがあった。
【００５９】
次に、第２比較例に係る表示装置について、図面を参照して説明する。
【００６０】
図１３に、本比較例に係る表示装置の立体視領域Ａ１と、逆視領域Ａ２と、の一例を示す。利用者の右目と左目との中心と液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰとの間を結ぶ線が、逆視領域Ａ２を通る場合に、逆視現象が生じる。
【００６１】
図１４に、本比較例に係る表示装置の表示パネルの一構成例を示す。本比較例では、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を液晶層ＬＱとずらした位置に合わせている。
【００６２】
図１４に示すように、液晶層ＬＱとずらした位置にレンチキュラーレンズＬＥＮの焦点を合わせると、角度θに対する輝度の特性はサインカーブを描くように変化する。図１５に、本比較例に係る表示装置の、表示部ＤＹＰに対する角度θと輝度との特性の一例を示す。
【００６３】
図１６に示すように、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点の位置を調整して液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰから４０ｃｍ離れた場所で最適に見えるように設計すると、２０ｃｍ離れた位置ではピーク位置から目の位置が離れ、逆視になる。観察距離が離れると、クロストークが増加する。また横（ＬＲ）方向に移動すると、近い距離で逆視現象が発生する。
【００６４】
図１７に示すように、レンチキュラーレンズＬＥＮの焦点の位置を調整して液晶表示パネルＰＮＬの表示部ＤＹＰから２０ｃｍ離れた場所で最適に見えるように設計した場合、４０ｃｍ離れた場合ではかなりのクロストークが発生する。しかし、立体視領域Ａ１の幅が図１６に示す場合よりも大きくなるため、横（ＬＲ）方向の移動に対する逆視角度（逆視現象が生じるときの角度θ）は大きくなる。上記のように、角度θ依存の周期を大きくすると逆視現象は発生しにくくなるが、クロストークが発生して立体表示の表示品位が低下した。
【００６５】
なお、例えば、モバイル電子機器に搭載される表示装置では、視認距離が２０ｃｍ以上６０ｃｍ以下において、逆視現象を回避することが望ましい。
【００６６】
上記のように、第１乃至第３実施形態に係る表示装置によれば、逆視現象が少ない表示装置を提供することができる。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００６８】
例えば、上述の第１乃至第３実施形態に係る表示装置はＯＣＢモードの液晶表示装置であったが、ＴＮモードの液晶表示装置や、ＦＦＳモードやＩＰＳモードの横電界を利用して液晶の配向状態を制御する液晶表示装置であっても良い。これらの液晶表示装置であっても、レンチキュラーレンズの焦点を液晶層に合わせて輝度特性をステップ状とすることによって、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
さらに、有機ＥＬ表示装置であっても良い。有機ＥＬ表示装置の場合でも、レンチキュラーレンズの焦点を適切に調整することにより、輝度特性をステップ状にすることによって上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
ＰＮＬ…液晶表示パネル（表示パネル）、ＤＹＰ…表示部、ＢＬ…照明装置、ＬＱ…液晶層、ＰＸ…表示画素、ＰＸＬ…第１画素、ＰＸＲ…第２画素、ＧＬ…走査線、ＳＬ…信号線、ＢＭ…遮光層、ＬＥＮ…レンチキュラーレンズ、ＤＷ…厚さ方向、θ…角度、ＰＥＬ、ＰＥＲ、ＰＥＢ…画素電極、ＢＭＡ…第１遮光層、ＢＭＢ…第２遮光層、Ａ１…立体視領域、Ａ２…逆視領域、Ｔ…画素スイッチ、１２…アレイ基板（第１基板）、１４…対向基板（第２基板）、１６…配線基板、２０…レンズ（凸レンズ）、２０Ｅ…端部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された表示画素を含む表示部と、を備えた表示パネルと、
前記表示部を照明する照明装置と、
前記表示画素の列に沿って配置された複数のレンズを含み、前記表パネルを透過する光が視認される方向を制御するレンチキュラーレンズと、を備え、
前記表示パネルの厚さ方向と視認方向とが成す角度と輝度との関係は、ステップ状に変化するように構成されている表示装置。
【請求項２】
前記レンズの焦点は、前記液晶層に合わせられている請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記マトリクス状に配置された表示画素は、行方向に並んで配置された第１画素列と第２画素列とを有し、前記表示画素の周辺に遮光層が形成され、前記第２画素列と前記第１側との間の前記第２側に配置された第２遮光層と、前記第１画素列と前記第２側との間の前記第１側に配置された第１遮光層と、を備え、
前記第２遮光層の幅は前記第１遮光層の幅よりも小さいあるいは、ゼロであることを特徴とした請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１基板は、前記第１画素列の表示画素に映像信号を書き込む第１信号線と、前記第２画素列の表示画素に映像信号を書き込む第２信号線と、を備え、
前記第２の遮光層に対応した基板上に第１信号線と第２信号線を共に配置されている請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
前記マトリクス状に配置された表示画素は、行方向に並んで配置された第１画素列と第２画素列と第３画素列と、を備え、
前記レンズは、前記行方向における端部が前記第３画素列と対向するように配置され、
前記第３画素列の表示画素に黒表示に対応する映像信号を書き込むように構成された請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示パネルの厚さ方向と視認方向とが成す角度が±４°以下の範囲において、輝度が９０％以上である請求項１記載の表示装置。
【請求項７】
前記レンチキュラーレンズは、前記表示パネルを透過する光が視認される方向を、第１方向と前記第１方向と異なる第２方向とに振り分けるように構成され、
前記表示パネルの厚さ方向と視認方向とが成す角度が±１０°以上の範囲において、前記第１方向に振り分けられた光の輝度と、前記第２方向に振り分けられた光の輝度とが切り替わるように構成された請求項１記載の表示装置。
【請求項１】
第１基板と、前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された表示画素を含む表示部と、を備えた表示パネルと、
前記表示部を照明する照明装置と、
前記表示画素の列に沿って配置された複数のレンズを含み、前記表パネルを透過する光が視認される方向を制御するレンチキュラーレンズと、を備え、
前記表示パネルの厚さ方向と視認方向とが成す角度と輝度との関係は、ステップ状に変化するように構成されている表示装置。
【請求項２】
前記レンズの焦点は、前記液晶層に合わせられている請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記マトリクス状に配置された表示画素は、行方向に並んで配置された第１画素列と第２画素列とを有し、前記表示画素の周辺に遮光層が形成され、前記第２画素列と前記第１側との間の前記第２側に配置された第２遮光層と、前記第１画素列と前記第２側との間の前記第１側に配置された第１遮光層と、を備え、
前記第２遮光層の幅は前記第１遮光層の幅よりも小さいあるいは、ゼロであることを特徴とした請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１基板は、前記第１画素列の表示画素に映像信号を書き込む第１信号線と、前記第２画素列の表示画素に映像信号を書き込む第２信号線と、を備え、
前記第２の遮光層に対応した基板上に第１信号線と第２信号線を共に配置されている請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
前記マトリクス状に配置された表示画素は、行方向に並んで配置された第１画素列と第２画素列と第３画素列と、を備え、
前記レンズは、前記行方向における端部が前記第３画素列と対向するように配置され、
前記第３画素列の表示画素に黒表示に対応する映像信号を書き込むように構成された請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示パネルの厚さ方向と視認方向とが成す角度が±４°以下の範囲において、輝度が９０％以上である請求項１記載の表示装置。
【請求項７】
前記レンチキュラーレンズは、前記表示パネルを透過する光が視認される方向を、第１方向と前記第１方向と異なる第２方向とに振り分けるように構成され、
前記表示パネルの厚さ方向と視認方向とが成す角度が±１０°以上の範囲において、前記第１方向に振り分けられた光の輝度と、前記第２方向に振り分けられた光の輝度とが切り替わるように構成された請求項１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】
【公開番号】特開２０１２−５８４８４（Ｐ２０１２−５８４８４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０１４５０（Ｐ２０１０−２０１４５０）
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
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