３次元映像表示装置
【課題】ゴーストを低減し、良好な３次元映像を表示可能な３次元映像表示装置を提供する。
【解決手段】視差を有する複数の映像を同時に表示可能であり、視差を有する複数の映像をそれぞれ表示する複数の画素１１６が１組となり、この画素１１６の組がマトリクス状に配置されたＬＣＤパネル１１２を有する表示装置部１１と、ＬＣＤパネル１１２の映像光の出射側に設けられ、略円柱形状の一部形状である単位レンズ１３１が出射側の面に複数配列され、視差を有する複数の映像の映像光を所定の方向へそれぞれ出射させるレンチキュラーレンズシート１３と、レンチキュラーレンズシート１３とＬＣＤパネル１１２との間に配置され、光透過部１２２と光吸収部１２３とが、単位レンズ１３１の配列方向に沿って交互に配列されている光制御シート１２とを備えるものとした。
【解決手段】視差を有する複数の映像を同時に表示可能であり、視差を有する複数の映像をそれぞれ表示する複数の画素１１６が１組となり、この画素１１６の組がマトリクス状に配置されたＬＣＤパネル１１２を有する表示装置部１１と、ＬＣＤパネル１１２の映像光の出射側に設けられ、略円柱形状の一部形状である単位レンズ１３１が出射側の面に複数配列され、視差を有する複数の映像の映像光を所定の方向へそれぞれ出射させるレンチキュラーレンズシート１３と、レンチキュラーレンズシート１３とＬＣＤパネル１１２との間に配置され、光透過部１２２と光吸収部１２３とが、単位レンズ１３１の配列方向に沿って交互に配列されている光制御シート１２とを備えるものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元映像を表示可能な３次元映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元映像を表示可能な表示装置に関する需要が高まっており、様々な方式の３次元映像表示装置が開発されている。そして、めがねシャッター方式等で用いられる３次元映像の観察に必要な眼鏡等を使用せずに、観察者が裸眼で３次元映像を観察可能な透過型表示装置の開発も進んでいる（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１，２に示すような表示装置の観察面側にレンチキュラーレンズシートを配置する方式では、３次元映像を視聴する際に、観察者が３次元視聴用のめがね等を着用する必要がなく、また、表示する視差映像の数も任意で設定できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９４０４５６号公報
【特許文献２】特許第３０５１６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２等に示されるようなレンチキュラーレンズシートを用いる３次元映像表示の方式は、主にＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル（ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）パネル）等を用いる表示装置に用いられる。これらの表示装置では、その画素（表示画素）から比較的広く広がる拡散光が出射される。そのため、所定の画素からの光が、その画素と対となる所定のレンチキュラーレンズ以外のレンチキュラーレンズからも出射して迷光となり、このような迷光によりゴーストとなって映像の画質品位を損なうという問題があった。しかし、特許文献１，２には、このようなゴーストに関する対策に関してなんら開示されていない。
【０００５】
本発明の課題は、ゴーストを低減し、良好な３次元映像を表示可能な３次元映像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、視差を有する複数の映像を同時に表示可能であり、前記視差を有する複数の映像をそれぞれ表示する複数の表示画素（１１６）が１組となり、この表示画素の組がマトリクス状に配置された表示パネル（１１２）を有する表示装置部（１１）と、前記表示パネルの映像光の出射側に設けられ、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状である単位レンズ（１３１）が出射側の面に複数配列され、前記視差を有する複数の映像の映像光を所定の方向へそれぞれ出射させるレンチキュラーレンズシート（１３）と、前記レンチキュラーレンズシート（１３）と前記表示パネル（１１２）との間に配置され、光透過部（１２２）と光吸収部（１２３）とが、前記単位レンズの配列方向に沿って交互に配列されている光制御シート（１２）と、を備える３次元映像表示装置（１０）である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の３次元映像表示装置において、前記単位レンズ（１３１）の配列ピッチＰ１と、前記光吸収部（１２３）の配列ピッチＰ２とは、Ｐ２≦Ｐ１という関係を満たすこと、を特徴とする３次元映像表示装置（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の３次元映像表示装置において、前記光吸収部（１２３）は、その配列方向に平行であって前記光制御シート（１２）の厚み方向に平行な断面における断面形状が略楔形形状又は略矩形形状であること、を特徴とする３次元映像表示装置（１０）である。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の３次元映像表示装置において、前記表示画素（１１６）の組は、該３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向及び画面上下方向に配列されており、前記表示画素の組における複数の前記表示画素は、前記単位レンズの配列方向に沿って配列されていること、を特徴とする３次元映像表示装置（１０）である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の３次元映像表示装置において、前記単位レンズ（１３１）の配列方向は、該３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向であること、を特徴とする３次元映像表示装置（１０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の３次元映像表示装置において、前記表示装置部（１１）は、前記表示パネル（１１２）である液晶透過型表示部と、前記液晶透過型表示部を背面から照明する面光源装置部（１１１）と、を備えること、を特徴とする３次元映像表示装置（１０）である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）３次元映像表示装置は、視差を有する複数の映像を同時に表示可能であり、視差を有する複数の映像をそれぞれ表示する複数の表示画素が１組となり、この表示画素の組がマトリクス状に配置された表示パネルを有する表示装置部と、表示パネルの映像光の出射側に設けられ、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状である単位レンズが出射側の面に複数配列され、視差を有する複数の映像の映像光を所定の方向へそれぞれ出射させるレンチキュラーレンズシートと、レンチキュラーレンズシートと表示パネルとの間に配置され、光透過部と光吸収部とが、単位レンズの配列方向に沿って交互に配列されている光制御シートとを備える。従って、その表示画素に対応する単位レンズ以外の単位レンズに進み、その単位レンズから所定の出射方向から大きく逸れた方向へ出射して迷光となる光が、光制御シートの光吸収部によって低減され、ゴースト等の表示不良を低減することができる。
【００１０】
（２）単位レンズの配列ピッチＰ１と光吸収部の配列ピッチＰ２とは、Ｐ２≦Ｐ１という関係を満たすので、効率よく迷光を吸収してゴーストを低減でき、より高画質の３次元映像を表示できる。
【００１１】
（３）光吸収部は、その配列方向に平行であって光制御シートの厚み方向に平行な断面における断面形状が略楔形形状又は略矩形形状であるので、効率よく迷光を吸収してゴーストを低減でき、より高画質の３次元映像を表示できる。
【００１２】
（４）表示画素の組は、３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向及び画面上下方向に配列されており、表示画素の組における複数の表示画素は、単位レンズの配列方向に沿って配列されているので、単位レンズによって視差を有する映像の光を画面左右方向における所定の方向へそれぞれ出射させることができ、良好な３次元映像を表示できる。
【００１３】
（５）単位レンズの配列方向は、３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向であるので、単位レンズによって視差を有する映像の光を画面左右方向における所定の方向へそれぞれ出射させることができ、良好な３次元映像を表示できる。
【００１４】
（６）表示装置部は、表示パネルである液晶透過型表示部と、この液晶透過型表示部を背面から照明する面光源装置部を備えるので、例えば、表示装置部として汎用の液晶透過型表示装置を利用することができ、安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の３次元映像表示装置を説明する図である。
【図２】光制御シートの断面の一部を拡大して示す図である。
【図３】実施例の３次元映像表示装置と比較例の３次元映像表示装置の出射光の様子を示す図である。
【図４】実施例の３次元映像表示装置と比較例の３次元映像表示装置の画面左右方向における出射強度分布のグラフである。
【図５】変形形態の光制御シートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲の記載は、シートという記載で統一して使用した。なお、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００１７】
（実施形態）
図１は、本実施形態の３次元映像表示装置を説明する図である。
３次元映像表示装置１０は、３次元映像を表示可能であり、表示装置部１１、光制御シート１２、レンチキュラーレンズシート１３等を備えている。なお、図１において、表示装置部１１のＬＣＤパネル１１２と光制御シート１２とレンチキュラーレンズシート１３とは、それぞれ所定の間隔を空けて配置されている例を示しているが、これらが一体に積層される形態としてもよい。
以下の明細書では、３次元映像表示装置１０の使用状態における横長の略矩形形状の観察画面（ＬＣＤパネル１１２）の短辺に平行な方向を、使用状態における画面上下方向（画面鉛直方向）とし、長辺に平行な方向を、使用状態における画面左右方向（画面水平方向）とする。また、以下の説明において、特に断りが無い場合、画面左右方向、画面上下方向とは、３次元映像表示装置１０の使用状態における画面左右方向、画面上下方向であるとする。
【００１８】
表示装置部１１は、視差を有する２つ以上の映像光を出射し、それぞれの視差映像を表示可能な部分である。本実施形態の表示装置部１１は、液晶透過型表示装置であり、面光源部１１１とＬＣＤパネル１１２とを備えている。なお、表示装置部１１は、ＬＣＤパネル１１２を備える液晶透過型表示装置に限らず、ＰＤＰや、ＯＬＥＤパネル等を用いた表示装置としてもよい。
面光源部１１１は、ＬＣＤパネル１１２を背面側（観察者Ｏ側とは反対側）から照明する光を発光する部分である。面光源部１１１としては、汎用の直下型やエッジライト型等の各種面光源装置（バックライト）を用いることができる。
【００１９】
ＬＣＤパネル１１２は、略矩形形状である透過型の液晶表示部であり、その観察面に映像を表示可能な表示パネルである。このＬＣＤパネル１１２は、２枚のガラス基板１１３，１１４の間に液晶層１１５を備えている。この液晶層１１５には、マトリクス状に配列された表示画素である画素（ピクセル）１１６が形成されている。
この画素１１６は、３次元映像表示装置１０の観察面に平行な面に沿って、画面上下方向及び画面左右方向に配列されている。また、本実施形態では、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色を表示する３つのドットが画面左右方向に配列され、この３つのドットが１セットとなって１つの画素（ピクセル）１１６を形成している。
【００２０】
ＬＣＤパネル１１２は、３次元映像表示時に、複数の視差映像を同時に表示可能である。ここでは、一例として、ＬＣＤパネル１１２は、３次元映像表示時に、右眼用映像及び左眼用映像の２つの視差を有する映像を同時に表示するものを挙げて説明する。このようなＬＣＤパネル１１２の場合、画素１１６は、右眼用映像を表示する画素１１６と左眼用映像を表示する画素１１６とが画面左右方向に配列されて１組となっており、この画素１１６の組が画面上下方向及び画面左右方向に配列されている形態となっている。従って、ＬＣＤパネル１１２は、画面左右方向において右眼用映像を表示する画素１１６と左眼用映像を表示する画素１１６が交互に配列されており、画面上下方向に並ぶ同一の列の画素１１６は同じ視差映像を表示する形態となっている。なお、画素１１６の組を構成する画素の数は、ＬＣＤパネル１１２が表示する視差映像の数に対応している。例えば、ＬＣＤパネル１１２が４つの視差映像を表示する場合には、画素１１６の組は４つの画素１１６から構成され、その４つの画素１１６は、それぞれの視差映像を表示する。
ＬＣＤパネル１１２は、２次元映像表示時には、全ての画素１１６において１つの映像を表示する。
【００２１】
光制御シート１２は、表示装置部１１から出射した映像光の出射角度方向を制御する機能を有するシートであり、表示装置部１１とレンチキュラーレンズシート１３との間に設けられる。光制御シート１２は、基材層１２１と光透過部１２２と光吸収部１２３とを有している。
図２は、光制御シートの断面の一部を拡大して示す図である。図２では、画面左右方向に平行であって光制御シート１２の厚み方向に平行（光制御シート１２のシート面に直交）な光制御シート１２の断面の一部を拡大して示している。
ここで、シート面とは、各種光学シート等において、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中においても同一の定義として用いている。例えば、光制御シート１２のシート面は、光制御シート１２全体として見たときにおける、光制御シート１２の平面方向となる面である。
基材層１２１は、光透過性を有し、光透過部１２２及び光吸収部１２３を形成するベースとなる層である。本実施形態の基材層１２１は、ＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂製のシート状の部材である。
【００２２】
光透過部１２２は、光透過性を有し、略四角柱形状であり、基材層１２１の入射側（表示装置部１１側）の面に画面左右方向に互いに隣接して複数配列されている。光吸収部１２３は、光を吸収する作用を有し、配列された光透過部１２２間の谷部分に設けられており、光透過部１２２及び光吸収部１２３の配列方向に平行であって光制御シート１２の厚み方向に平行な断面における断面形状が略楔形形状である。なお、この略楔形形状とは、略台形形状や略三角形形状を含む形状である。
図２に示すように、画面左右方向に平行であって光制御シート１２の厚み方向に平行な断面において、光透過部１２２の断面形状は、入射側（表示装置部１１側）の幅よりも出射側（観察者Ｏ側）の幅の方が広い略台形形状である。また、この断面において、光吸収部１２３の断面形状は、表示装置部１１側を底辺とする略二等辺三角形形状である。そして、この断面において、光透過部１２２と光吸収部１２３とは、シート面に沿って交互に設けられる形態となっている。
【００２３】
光制御シート１２の基材層１２１の厚さはｄ１であり、光透過部の高さ（厚み方向における寸法）はｄ２であり、光吸収部１２３の配列ピッチはＰ２であり、光吸収部１２３の高さ（厚み方向における寸法）はｈであり、光吸収部１２３の底辺（画面左右方向における表示装置部１１側の幅）はｗである。
なお、光吸収部１２３の配列ピッチＰ２は、後述するレンチキュラーレンズシート１３の単位レンズ１３１の配列ピッチＰ１に対して、Ｐ２≦Ｐ１という関係を満たしている。
【００２４】
光透過部１２２は、光透過性を有する紫外線硬化型樹脂製であり、光吸収部１２３は、例えば、黒色顔料等を含有した紫外線硬化型樹脂製である。本実施形態の光透過部１２２及び光吸収部１２３は、その屈折率が等しい。
なお、光吸収部１２３の屈折率が光透過部１２２の屈折率よりもやや大きい形態としてもよい。この場合、光透過部１２２と光吸収部１２３との界面で、映像光が全反射することを抑えることができ、ゴースト低減効果を高めることができる。
また、光透過部１２２及び光吸収部１２３は、紫外線硬化型樹脂に限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂等を用いてもよい。
さらに、本実施形態では、光吸収部１２３の断面形状は、略二等辺三角形状である例を示したが、頂点部分が平面となっている略台形形状としてもよいし、不等辺三角形形状としてもよい。さらに、光吸収部１２３の断面形状は、光制御シート１２の場所に応じて変化する形態としてもよい。さらにまた、本実施形態では、光吸収部１２３の配列ピッチＰ２は一定である例を示したが、部分的に異なっていてもよい。
【００２５】
レンチキュラーレンズシート１３は、図１に示すように、光制御シート１２の出射側（観察者Ｏ側）に配置されている。レンチキュラーレンズシート１３は、出射側に複数配列される単位レンズ１３１、レンズ基材層１３２、接合層１３３、ガラス基板１３４等を備えている。
単位レンズ１３１は、略円柱形状の一部形状であり、レンチキュラーレンズシート１３の出射側の面に画面左右方向に配列されている。この単位レンズ１３１の配列ピッチはＰ１である。
単位レンズ１３１は、所謂、シリンドリカルレンズである。この単位レンズ１３１は、レンズ基材層１３２の出射側の面に紫外線硬化型樹脂により形成されている。なお、単位レンズ１３１は、紫外線硬化型樹脂に限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂や、光硬化型樹脂等を用いてもよい。
【００２６】
本実施形態では、１つの単位レンズ１３１は、画面左右方向（単位レンズ１３１の配列方向）において、ＬＣＤパネル１１２が表示する２つの視差映像（右眼用映像、左眼用映像）をそれぞれ表示する２つの画素１１６からなる１つの画素１１６の組に対応するように配置されている。なお、ＬＣＤパネル１１２が４つや８つの視差映像を表示する場合には、１つの単位レンズ１３１は、画面左右方向において、その数の視差映像を表示する数の画素１１６によって構成される１つの画素の組（４視差の場合には画素が４つで１組、８視差の場合には画素が８つで１組）に対応するように設けられる。
【００２７】
レンズ基材層１３２は、単位レンズ１３１を形成する際のベースとなる層であり、光透過性を有するシート状の部材が用いられている。
接合層１３３は、レンズ基材層１３２とガラス基板１３４とを接合する層であり、例えば、感圧接着剤や紫外線硬化型の粘着剤や接着剤等が用いられる。
ガラス基板１３４は、接合層１３３を介してレンズ基材層１３２の入射側（表示装置部１１側）に設けられる。このガラス基板１３４は、単位レンズ１３１の焦点距離に略等しい位置に画素１１６が位置するように設けられる。また、ガラス基板１３４は、その剛性により、レンチキュラーレンズシート１３の平面性を維持する作用を有する。
【００２８】
本実施形態のレンチキュラーレンズシート１３は、表示装置部１１が表示する２つの視差映像（左眼用映像、右眼用映像）の光の主たる出射角度方向を、画面左右方向において正面方向を０°として例えば±５°、即ち、画面左右方向において正面方向に対して右眼用映像の光は観察者Ｏの右側へ５°を主たるピークとし、左眼用映像の光は観察者Ｏの左側へ５°を主たるピークとして出射するように設計されている。この主たるピークの方向は、光学条件や使用環境条件等に応じて適宜選択できる。
【００２９】
本実施形態の３次元映像表示装置１０は、以上のような構成を備えており、３次元映像表示時には、右眼用映像を表示する画素１１６は、右眼用映像を表示し、左眼用映像を表示する画素１１６は、左眼用映像を表示する。そして、面光源部１１１からの光がＬＣＤパネルを透過することにより、それぞれの視差映像の映像光がＬＣＤパネル１１２から出射し、光制御シート１２を透過してレンチキュラーレンズシート１３へ入射する。そして、各視差映像は、レンチキュラーレンズシート１３の単位レンズ１３１の界面で屈折して出射することにより、それぞれの出射方向へ出射する。そして、観察者Ｏは、右眼用映像の映像光を右眼で観察し、それと同時に左眼用映像の映像光を左眼で観察することにより、立体視用の眼鏡等を用いることなく、３次元映像を裸眼で観察することができる。
【００３０】
（実施例と比較例との比較）
ここで、本実施形態の実施例に相当する３次元映像表示装置１０と比較例の３次元映像表示装置１０Ｂとを用意し、その光の出射強度分布等を調べた。比較例の３次元映像表示装置１０Ｂは、光制御シート１２を備えていない点が異なる以外は、本実施形態の実施例に相当する３次元映像表示装置１０と略同様の形態である。
図３は、実施例の３次元映像表示装置と比較例の３次元映像表示装置の出射光の様子を示す図である。図３（ａ）は、実施例の３次元映像表示装置１０を示し、図３（ｂ）は比較例の３次元映像表示装置を１０Ｂ示している。なお、図３においては、理解を容易にするために、面光源部１１１は省略して示してあり、レンチキュラーレンズシート１３や光制御シート１２等の層構成等も簡略化して示している。
図４は、実施例の３次元映像表示装置と比較例の３次元映像表示装置の画面左右方向における光の出射強度分布のグラフである。図４のグラフにおいて、縦軸は、出射光の相対強度であり、横軸は、画面左右方向における出射角度であり、マイナス側は観察者Ｏから見て左方向、プラス側は観察者Ｏから見て右方向である。この図４のグラフは、シミュレーションにより得られたものであり、左眼用視差映像（所望する出射角度のピーク−５°）を表示した場合の光の出射強度分布を示している。
【００３１】
ここで実施例の３次元映像表示装置１０及び比較例の３次元映像表示装置１０Ｂの各部の詳細について説明する。
面光源部１１１は、±４０°のランバート分布を有する直下型の面光源装置を用いている。
ＬＣＤパネル１１２は、有効画面サイズが対角４２インチワイドサイズ（９２９．８ｍｍ×５２３．０ｍｍ）、ＦＨＤ（ｆｕｌｌ ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ：フルハイビジョン）であり、解像度１９２０×１０８０ピクセルである。
ＬＣＤパネル１１２の画素（ピクセル）１１６の配列ピッチＰ１は、画面上下方向及び画面左右方向においていずれも４８４．５μｍであり、１つのドット（サブピクセル）の画面左右方向における配列ピッチは、１６１．５μｍであり、画素の開口率（Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｔｉｏ）は、９０％である。
【００３２】
レンチキュラーレンズシート１３の単位レンズ１３１は、曲率半径Ｒが８０７．５μｍ、屈折率が１．５５であり、配列ピッチＰ１が９６９μｍである。また、レンチキュラーレンズシート１３のレンズ基材層１３２は、屈折率が１．５８であり、厚さが１００μｍであり、ガラス基板１３４は、屈折率が１．５１６８（ただし、測定波長λ＝５８９．３ｎｍ）のガラス製（ＢＫ−７）であり、その厚さが１ｍｍである。
また、このレンチキュラーレンズシート１３は、表示装置部１１が表示する２つの視差映像（左眼用映像、右眼用映像）の光の主たる出射角度方向を、画面左右方向において正面方向を０°とし、正面方向に対しての右眼用映像の光は観察者Ｏの右側へ５°を主たるピークとし、左眼用映像の光は観察者Ｏの左側へ５°を主たるピークとして出射するように設計されている。
【００３３】
また、実施例の３次元映像表示装置１０は、光制御シート１２を表示装置部１１とレンチキュラーレンズシート１３との間に備えている。
この光制御シート１２の基材層１２１は、厚さｄ１が１００μｍのＰＥＴ樹脂製のシート状の部材である。また、光制御シート１２は、光透過部１２２の高さｄ２が１９０μｍであり、光吸収部１２３の高さｈが１７０μｍであり、光吸収部１２３の配列ピッチＰ２が６０μｍであり、光吸収部１２３の底辺の幅ｗが２８μｍである（図２参照）。また、光透過部１２２及び光吸収部１２３は、屈折率がともに１．５５である。また、この光制御シート１２のカットオフ角度は、画面左右方向において、約±３０°（ただし、屈折率１．０中）となっている。
【００３４】
表示装置部１１から出射する光は比較的広く広がる拡散光である。そのため、図３に（ｂ）に示すように、比較例の３次元映像表示装置１０Ｂでは、ある画素１１６ｂから出射した光（Ｌ３、Ｌ４）は、光Ｌ３のように、その画素１１６ｂに対応する単位レンズ１３１ｂから主として出射するが、一方で、光Ｌ４のように、画素１１６ｂに対応する単位レンズ１３１ｂ以外の単位レンズ１３１ｃ（他の画素に対応する単位レンズ１３１）にもその画素１１６ｂからの光が到達し、その単位レンズ１３１ｃから出射している。このような光Ｌ４は、所望する方向から大きくそれた方向へ出射する迷光となり、ゴーストを生じさせる。また、これらの光Ｌ４は、３次元映像を観察可能とするための所定の方向から大きく逸れた方向から観察者Ｏへ到達してクロストーク等を生じさせ、一部が２次元映像として視認される等の３次元映像としての質の低下を招くおそれがある。
光の出射強度分布を確認すると、図４に示すように、比較例の３次元映像表示装置１０Ｂでは、主として約−５°方向にピークを有してはいるが、約＋３５°付近まで比較的強度の強い光が広がって出射している。そのため、比較例の３次元映像表示装置１０Ｂでは、ゴースト等の表示不良が生じる虞がある。
【００３５】
これに対して、実施例の３次元映像表示装置１０では、図３（ａ）に示すように、ある画素１１６ａから出射した光は、光Ｌ１のように、その画素１１６ａに対応する単位レンズ１３１ａから主として出射している。また、この画素１１６ａから出射し、他の画素に対応する単位レンズ１３１ｃの方向へ向かう光Ｌ２は、その多くが光制御シート１２の光吸収部１２３へ入射して吸収される。従って、ゴースト等のような３次元映像の画質の低下を招く光が極力低減される。
光の出射強度分布を確認すると、図４に示すように、実施例の３次元映像表示装置１０では、主として−５°方向にピークを有しており、位置部の光が＋１０°前後まで光は広がっているがそれよりプラス側（観察者Ｏの右側）へ出射する光が、大幅に低減されている。
【００３６】
従って、本実施形態によれば、ゴースト等の表示不良を低減でき、良好な３次元映像を表示できる。また、各種の表示装置部１１の特性やこの３次元映像表示装置１０の使用環境等に応じて、この光制御シート１２の光吸収部１２３の形状や配列ピッチ、屈折率等は適宜変更可能であり、各種条件に合わせて設計可能であり、より容易に良好な３次元映像を表示可能である。
【００３７】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態において、光制御シート１２は、光透過部１２２の断面形状が表示装置部１１側の幅が観察者Ｏ側の幅よりも狭い略台形形状である例を示したが、これに限らず、以下のような形態としてもよい。
図５は、変形形態の光制御シートを示す図である。
図５（ａ）に示す変形例の光制御シート２２のように、光透過部２２２の断面形状が出射側（観察者Ｏ側）の幅が、入射側（表示装置部１１側）の幅よりも狭い略台形形状としてもよい。この場合、光透過部２２２及び光吸収部２２３は、基材層１２１の出射側（観察者Ｏ側）に形成される。
また、図５（ｂ）に示す変形例の光制御シート３２のように、光透過部３２２の断面形状が略矩形形状又は略正方形形状であるとしてもよい。このとき、光吸収部３２３の断面形状は略矩形形状となっている。
さらに、図示しないが光透過部１２２及び光吸収部１２３は、一部が曲線からなる形状としてもよいし、一部の斜面が２つ以上の曲面又は平面からなる形状としてもよい。
光吸収部１２３及び光透過部１２２のこれらの形状は、表示装置部１１の光学特性や使用環境等に応じて、適宜選択して適用してよい。
【００３８】
（２）本実施形態において、光吸収部１２３と光透過部１２２とは屈折率が等しく、屈折率差がない例を示したが、これに限らず、例えば、光吸収部１２３の屈折率が光透過部１２２の屈折率よりも僅かに小さい形態とした場合には、一部の光を光吸収部１２３と光透過部１２２との界面で全反射して所定の画素１１６に対応する単位レンズ１３１へ入射させることができる。これにより、映像の正面輝度を上げることができる。また、光吸収部１２３の屈折率が光透過部１２２の屈折率よりもやや大きい形態とした場合には、光透過部１２２と光吸収部１２３との界面で、映像光が全反射することを抑えることができ、ゴースト低減効果を高めることができる。光吸収部１２３と光透過部１２２との屈折率差に関しては、表示装置部１１の光学性能や使用環境等の各種条件に応じて適宜設計してよい。
【００３９】
（３）本実施形態において、レンチキュラーレンズシート１３は、レンズ基材層１３２に接合層１３３を介してガラス基板１３４が接合される例を示したが、これに限らず、レンズ基材層１３２の厚さを十分に厚くすること等により、ガラス基板１３４及び接合層１３３を備えない形態としてもよい。
また、本実施形態において、単位レンズ１３１は、レンズ基材層１３２の片面に紫外線硬化型樹脂により形成される例を示したが、これに限らず、例えば、熱可塑性樹脂を用いて押出成形によりレンズ基材層１３２と単位レンズ１３１とを一体に成形してもよい。
さらに、本実施形態において、単位レンズ１３１は、画面左右方向に配列され、単位レンズ１３１の長手方向が画面上下方向に延在する例を示したが、これに限らず、例えば、単位レンズの長手方向が画面上下方向に対して角度α（ただし、０°＜α＜９０°）をなす方向に延在するように、画面左右方向に対して角度αをなす方向に平行に配列する形態としてもよい。このように配列することによって、画面左右方向における解像度の低下を低減することができる。
【００４０】
（４）本実施形態において、表示装置部１１は、ＬＣＤパネル１１２を備える液晶透過型表示装置である例を示したが、これに限らず、例えば、ＰＤＰや、ＯＬＥＤパネル等を用いる表示装置としてもよい。ＰＤＰやＯＬＥＤパネルのように画素が自発光する表示装置部を用いることにより、映像の明るさをより向上させることができる。
【００４１】
（５）本実施形態において、ＬＣＤパネル１１２は、２つの視差映像を表示する例を示したが、これに限らず、例えば、より多い数の視差映像を表示する形態としてもよい。
また、本実施形態において、視差映像の光の出射方向のピークを＋５°、−５°とする例を示したが、これに限らず、例えば、光の出射方向のピークは、使用環境や表示装置部１１の特性等応じて適宜設定してよく、それに合わせた単位レンズ１３１の設計とすることができる。
【００４２】
（６）本実施形態において、３つ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のドット（サブピクセル）が画面左右方向に並んで（ストライプ配列）１画素（ピクセル）１１６を形成する例を示したが、１画素１１６中の３つのドットの配列方向は画面上下方向でもよいし、３つのドットがデルタ配列される形態等としてもよい。
また、本実施形態において、１つの画素を形成するドットは、３つ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）である例を示したが、これに限らず、例えば、４つ以上としてもよい。
【００４３】
（７）本実施形態において、レンチキュラーレンズシート１３の表面に、ハードコート処理や、反射防止処理等を適宜施してもよい。反射防止処理は、ＷＥＴ方式やＤＲＹ方式等の処理によるものや、モスアイ型の微小形状を形成する方式等、適宜選択して用いることができる。反射防止処理をレンズシートの表面に施す事により、光の透過率を高め、より明るい映像の表示を行うことができる。また、ハードコート処理を行うことにより、単位レンズ１３１の表面が傷つくことを低減できる。
【００４４】
（８）本実施形態において、レンチキュラーレンズシート１３を用いる例を示したが、これに限らず、例えば、マイクロレンズアレイ（ハエの目レンズ）シート等を用いてもよい。この場合も、画面左右方向におけるレンズの配列ピッチが、光制御シート１２の光吸収部１２３の配列ピッチと同等又は大きいことが好ましい。
【００４５】
（９）本実施形態において、単位レンズ１３１は、略円柱形状の一部形状である例を示したが、これに限らず、例えば、長軸がシート面に直交する略楕円柱形状の一部形状としてもよい。
【００４６】
（１０）本実施形態では、光制御シート１２は、レンチキュラーレンズシート１３と表示装置部１１との間に配置される例を示したが、これに限らず、例えば、光制御シート１２を、レンチキュラーレンズシート１３より観察者側に（即ち、３次元映像表示装置において最も観察者側）に配置してもよいし、ＬＣＤパネル１１２と面光源部１１１との間に配置してもよい。
【００４７】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００４８】
１０ ３次元映像表示装置
１１ 表示装置部
１１１ 面光源部
１１２ ＬＣＤパネル
１２ 光制御シート
１２１ 基材層
１２２ 光透過部
１２３ 光吸収部
１３ レンチキュラーレンズシート
１３１ 単位レンズ
１３２ レンズ基材層
１３３ 接合層
１３４ ガラス基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元映像を表示可能な３次元映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元映像を表示可能な表示装置に関する需要が高まっており、様々な方式の３次元映像表示装置が開発されている。そして、めがねシャッター方式等で用いられる３次元映像の観察に必要な眼鏡等を使用せずに、観察者が裸眼で３次元映像を観察可能な透過型表示装置の開発も進んでいる（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１，２に示すような表示装置の観察面側にレンチキュラーレンズシートを配置する方式では、３次元映像を視聴する際に、観察者が３次元視聴用のめがね等を着用する必要がなく、また、表示する視差映像の数も任意で設定できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９４０４５６号公報
【特許文献２】特許第３０５１６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２等に示されるようなレンチキュラーレンズシートを用いる３次元映像表示の方式は、主にＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル（ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）パネル）等を用いる表示装置に用いられる。これらの表示装置では、その画素（表示画素）から比較的広く広がる拡散光が出射される。そのため、所定の画素からの光が、その画素と対となる所定のレンチキュラーレンズ以外のレンチキュラーレンズからも出射して迷光となり、このような迷光によりゴーストとなって映像の画質品位を損なうという問題があった。しかし、特許文献１，２には、このようなゴーストに関する対策に関してなんら開示されていない。
【０００５】
本発明の課題は、ゴーストを低減し、良好な３次元映像を表示可能な３次元映像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、視差を有する複数の映像を同時に表示可能であり、前記視差を有する複数の映像をそれぞれ表示する複数の表示画素（１１６）が１組となり、この表示画素の組がマトリクス状に配置された表示パネル（１１２）を有する表示装置部（１１）と、前記表示パネルの映像光の出射側に設けられ、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状である単位レンズ（１３１）が出射側の面に複数配列され、前記視差を有する複数の映像の映像光を所定の方向へそれぞれ出射させるレンチキュラーレンズシート（１３）と、前記レンチキュラーレンズシート（１３）と前記表示パネル（１１２）との間に配置され、光透過部（１２２）と光吸収部（１２３）とが、前記単位レンズの配列方向に沿って交互に配列されている光制御シート（１２）と、を備える３次元映像表示装置（１０）である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の３次元映像表示装置において、前記単位レンズ（１３１）の配列ピッチＰ１と、前記光吸収部（１２３）の配列ピッチＰ２とは、Ｐ２≦Ｐ１という関係を満たすこと、を特徴とする３次元映像表示装置（１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の３次元映像表示装置において、前記光吸収部（１２３）は、その配列方向に平行であって前記光制御シート（１２）の厚み方向に平行な断面における断面形状が略楔形形状又は略矩形形状であること、を特徴とする３次元映像表示装置（１０）である。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の３次元映像表示装置において、前記表示画素（１１６）の組は、該３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向及び画面上下方向に配列されており、前記表示画素の組における複数の前記表示画素は、前記単位レンズの配列方向に沿って配列されていること、を特徴とする３次元映像表示装置（１０）である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の３次元映像表示装置において、前記単位レンズ（１３１）の配列方向は、該３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向であること、を特徴とする３次元映像表示装置（１０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の３次元映像表示装置において、前記表示装置部（１１）は、前記表示パネル（１１２）である液晶透過型表示部と、前記液晶透過型表示部を背面から照明する面光源装置部（１１１）と、を備えること、を特徴とする３次元映像表示装置（１０）である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）３次元映像表示装置は、視差を有する複数の映像を同時に表示可能であり、視差を有する複数の映像をそれぞれ表示する複数の表示画素が１組となり、この表示画素の組がマトリクス状に配置された表示パネルを有する表示装置部と、表示パネルの映像光の出射側に設けられ、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状である単位レンズが出射側の面に複数配列され、視差を有する複数の映像の映像光を所定の方向へそれぞれ出射させるレンチキュラーレンズシートと、レンチキュラーレンズシートと表示パネルとの間に配置され、光透過部と光吸収部とが、単位レンズの配列方向に沿って交互に配列されている光制御シートとを備える。従って、その表示画素に対応する単位レンズ以外の単位レンズに進み、その単位レンズから所定の出射方向から大きく逸れた方向へ出射して迷光となる光が、光制御シートの光吸収部によって低減され、ゴースト等の表示不良を低減することができる。
【００１０】
（２）単位レンズの配列ピッチＰ１と光吸収部の配列ピッチＰ２とは、Ｐ２≦Ｐ１という関係を満たすので、効率よく迷光を吸収してゴーストを低減でき、より高画質の３次元映像を表示できる。
【００１１】
（３）光吸収部は、その配列方向に平行であって光制御シートの厚み方向に平行な断面における断面形状が略楔形形状又は略矩形形状であるので、効率よく迷光を吸収してゴーストを低減でき、より高画質の３次元映像を表示できる。
【００１２】
（４）表示画素の組は、３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向及び画面上下方向に配列されており、表示画素の組における複数の表示画素は、単位レンズの配列方向に沿って配列されているので、単位レンズによって視差を有する映像の光を画面左右方向における所定の方向へそれぞれ出射させることができ、良好な３次元映像を表示できる。
【００１３】
（５）単位レンズの配列方向は、３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向であるので、単位レンズによって視差を有する映像の光を画面左右方向における所定の方向へそれぞれ出射させることができ、良好な３次元映像を表示できる。
【００１４】
（６）表示装置部は、表示パネルである液晶透過型表示部と、この液晶透過型表示部を背面から照明する面光源装置部を備えるので、例えば、表示装置部として汎用の液晶透過型表示装置を利用することができ、安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の３次元映像表示装置を説明する図である。
【図２】光制御シートの断面の一部を拡大して示す図である。
【図３】実施例の３次元映像表示装置と比較例の３次元映像表示装置の出射光の様子を示す図である。
【図４】実施例の３次元映像表示装置と比較例の３次元映像表示装置の画面左右方向における出射強度分布のグラフである。
【図５】変形形態の光制御シートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲の記載は、シートという記載で統一して使用した。なお、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
【００１７】
（実施形態）
図１は、本実施形態の３次元映像表示装置を説明する図である。
３次元映像表示装置１０は、３次元映像を表示可能であり、表示装置部１１、光制御シート１２、レンチキュラーレンズシート１３等を備えている。なお、図１において、表示装置部１１のＬＣＤパネル１１２と光制御シート１２とレンチキュラーレンズシート１３とは、それぞれ所定の間隔を空けて配置されている例を示しているが、これらが一体に積層される形態としてもよい。
以下の明細書では、３次元映像表示装置１０の使用状態における横長の略矩形形状の観察画面（ＬＣＤパネル１１２）の短辺に平行な方向を、使用状態における画面上下方向（画面鉛直方向）とし、長辺に平行な方向を、使用状態における画面左右方向（画面水平方向）とする。また、以下の説明において、特に断りが無い場合、画面左右方向、画面上下方向とは、３次元映像表示装置１０の使用状態における画面左右方向、画面上下方向であるとする。
【００１８】
表示装置部１１は、視差を有する２つ以上の映像光を出射し、それぞれの視差映像を表示可能な部分である。本実施形態の表示装置部１１は、液晶透過型表示装置であり、面光源部１１１とＬＣＤパネル１１２とを備えている。なお、表示装置部１１は、ＬＣＤパネル１１２を備える液晶透過型表示装置に限らず、ＰＤＰや、ＯＬＥＤパネル等を用いた表示装置としてもよい。
面光源部１１１は、ＬＣＤパネル１１２を背面側（観察者Ｏ側とは反対側）から照明する光を発光する部分である。面光源部１１１としては、汎用の直下型やエッジライト型等の各種面光源装置（バックライト）を用いることができる。
【００１９】
ＬＣＤパネル１１２は、略矩形形状である透過型の液晶表示部であり、その観察面に映像を表示可能な表示パネルである。このＬＣＤパネル１１２は、２枚のガラス基板１１３，１１４の間に液晶層１１５を備えている。この液晶層１１５には、マトリクス状に配列された表示画素である画素（ピクセル）１１６が形成されている。
この画素１１６は、３次元映像表示装置１０の観察面に平行な面に沿って、画面上下方向及び画面左右方向に配列されている。また、本実施形態では、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色を表示する３つのドットが画面左右方向に配列され、この３つのドットが１セットとなって１つの画素（ピクセル）１１６を形成している。
【００２０】
ＬＣＤパネル１１２は、３次元映像表示時に、複数の視差映像を同時に表示可能である。ここでは、一例として、ＬＣＤパネル１１２は、３次元映像表示時に、右眼用映像及び左眼用映像の２つの視差を有する映像を同時に表示するものを挙げて説明する。このようなＬＣＤパネル１１２の場合、画素１１６は、右眼用映像を表示する画素１１６と左眼用映像を表示する画素１１６とが画面左右方向に配列されて１組となっており、この画素１１６の組が画面上下方向及び画面左右方向に配列されている形態となっている。従って、ＬＣＤパネル１１２は、画面左右方向において右眼用映像を表示する画素１１６と左眼用映像を表示する画素１１６が交互に配列されており、画面上下方向に並ぶ同一の列の画素１１６は同じ視差映像を表示する形態となっている。なお、画素１１６の組を構成する画素の数は、ＬＣＤパネル１１２が表示する視差映像の数に対応している。例えば、ＬＣＤパネル１１２が４つの視差映像を表示する場合には、画素１１６の組は４つの画素１１６から構成され、その４つの画素１１６は、それぞれの視差映像を表示する。
ＬＣＤパネル１１２は、２次元映像表示時には、全ての画素１１６において１つの映像を表示する。
【００２１】
光制御シート１２は、表示装置部１１から出射した映像光の出射角度方向を制御する機能を有するシートであり、表示装置部１１とレンチキュラーレンズシート１３との間に設けられる。光制御シート１２は、基材層１２１と光透過部１２２と光吸収部１２３とを有している。
図２は、光制御シートの断面の一部を拡大して示す図である。図２では、画面左右方向に平行であって光制御シート１２の厚み方向に平行（光制御シート１２のシート面に直交）な光制御シート１２の断面の一部を拡大して示している。
ここで、シート面とは、各種光学シート等において、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中においても同一の定義として用いている。例えば、光制御シート１２のシート面は、光制御シート１２全体として見たときにおける、光制御シート１２の平面方向となる面である。
基材層１２１は、光透過性を有し、光透過部１２２及び光吸収部１２３を形成するベースとなる層である。本実施形態の基材層１２１は、ＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂製のシート状の部材である。
【００２２】
光透過部１２２は、光透過性を有し、略四角柱形状であり、基材層１２１の入射側（表示装置部１１側）の面に画面左右方向に互いに隣接して複数配列されている。光吸収部１２３は、光を吸収する作用を有し、配列された光透過部１２２間の谷部分に設けられており、光透過部１２２及び光吸収部１２３の配列方向に平行であって光制御シート１２の厚み方向に平行な断面における断面形状が略楔形形状である。なお、この略楔形形状とは、略台形形状や略三角形形状を含む形状である。
図２に示すように、画面左右方向に平行であって光制御シート１２の厚み方向に平行な断面において、光透過部１２２の断面形状は、入射側（表示装置部１１側）の幅よりも出射側（観察者Ｏ側）の幅の方が広い略台形形状である。また、この断面において、光吸収部１２３の断面形状は、表示装置部１１側を底辺とする略二等辺三角形形状である。そして、この断面において、光透過部１２２と光吸収部１２３とは、シート面に沿って交互に設けられる形態となっている。
【００２３】
光制御シート１２の基材層１２１の厚さはｄ１であり、光透過部の高さ（厚み方向における寸法）はｄ２であり、光吸収部１２３の配列ピッチはＰ２であり、光吸収部１２３の高さ（厚み方向における寸法）はｈであり、光吸収部１２３の底辺（画面左右方向における表示装置部１１側の幅）はｗである。
なお、光吸収部１２３の配列ピッチＰ２は、後述するレンチキュラーレンズシート１３の単位レンズ１３１の配列ピッチＰ１に対して、Ｐ２≦Ｐ１という関係を満たしている。
【００２４】
光透過部１２２は、光透過性を有する紫外線硬化型樹脂製であり、光吸収部１２３は、例えば、黒色顔料等を含有した紫外線硬化型樹脂製である。本実施形態の光透過部１２２及び光吸収部１２３は、その屈折率が等しい。
なお、光吸収部１２３の屈折率が光透過部１２２の屈折率よりもやや大きい形態としてもよい。この場合、光透過部１２２と光吸収部１２３との界面で、映像光が全反射することを抑えることができ、ゴースト低減効果を高めることができる。
また、光透過部１２２及び光吸収部１２３は、紫外線硬化型樹脂に限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂等を用いてもよい。
さらに、本実施形態では、光吸収部１２３の断面形状は、略二等辺三角形状である例を示したが、頂点部分が平面となっている略台形形状としてもよいし、不等辺三角形形状としてもよい。さらに、光吸収部１２３の断面形状は、光制御シート１２の場所に応じて変化する形態としてもよい。さらにまた、本実施形態では、光吸収部１２３の配列ピッチＰ２は一定である例を示したが、部分的に異なっていてもよい。
【００２５】
レンチキュラーレンズシート１３は、図１に示すように、光制御シート１２の出射側（観察者Ｏ側）に配置されている。レンチキュラーレンズシート１３は、出射側に複数配列される単位レンズ１３１、レンズ基材層１３２、接合層１３３、ガラス基板１３４等を備えている。
単位レンズ１３１は、略円柱形状の一部形状であり、レンチキュラーレンズシート１３の出射側の面に画面左右方向に配列されている。この単位レンズ１３１の配列ピッチはＰ１である。
単位レンズ１３１は、所謂、シリンドリカルレンズである。この単位レンズ１３１は、レンズ基材層１３２の出射側の面に紫外線硬化型樹脂により形成されている。なお、単位レンズ１３１は、紫外線硬化型樹脂に限らず、電子線硬化型樹脂等の他の電離放射線硬化型樹脂や、光硬化型樹脂等を用いてもよい。
【００２６】
本実施形態では、１つの単位レンズ１３１は、画面左右方向（単位レンズ１３１の配列方向）において、ＬＣＤパネル１１２が表示する２つの視差映像（右眼用映像、左眼用映像）をそれぞれ表示する２つの画素１１６からなる１つの画素１１６の組に対応するように配置されている。なお、ＬＣＤパネル１１２が４つや８つの視差映像を表示する場合には、１つの単位レンズ１３１は、画面左右方向において、その数の視差映像を表示する数の画素１１６によって構成される１つの画素の組（４視差の場合には画素が４つで１組、８視差の場合には画素が８つで１組）に対応するように設けられる。
【００２７】
レンズ基材層１３２は、単位レンズ１３１を形成する際のベースとなる層であり、光透過性を有するシート状の部材が用いられている。
接合層１３３は、レンズ基材層１３２とガラス基板１３４とを接合する層であり、例えば、感圧接着剤や紫外線硬化型の粘着剤や接着剤等が用いられる。
ガラス基板１３４は、接合層１３３を介してレンズ基材層１３２の入射側（表示装置部１１側）に設けられる。このガラス基板１３４は、単位レンズ１３１の焦点距離に略等しい位置に画素１１６が位置するように設けられる。また、ガラス基板１３４は、その剛性により、レンチキュラーレンズシート１３の平面性を維持する作用を有する。
【００２８】
本実施形態のレンチキュラーレンズシート１３は、表示装置部１１が表示する２つの視差映像（左眼用映像、右眼用映像）の光の主たる出射角度方向を、画面左右方向において正面方向を０°として例えば±５°、即ち、画面左右方向において正面方向に対して右眼用映像の光は観察者Ｏの右側へ５°を主たるピークとし、左眼用映像の光は観察者Ｏの左側へ５°を主たるピークとして出射するように設計されている。この主たるピークの方向は、光学条件や使用環境条件等に応じて適宜選択できる。
【００２９】
本実施形態の３次元映像表示装置１０は、以上のような構成を備えており、３次元映像表示時には、右眼用映像を表示する画素１１６は、右眼用映像を表示し、左眼用映像を表示する画素１１６は、左眼用映像を表示する。そして、面光源部１１１からの光がＬＣＤパネルを透過することにより、それぞれの視差映像の映像光がＬＣＤパネル１１２から出射し、光制御シート１２を透過してレンチキュラーレンズシート１３へ入射する。そして、各視差映像は、レンチキュラーレンズシート１３の単位レンズ１３１の界面で屈折して出射することにより、それぞれの出射方向へ出射する。そして、観察者Ｏは、右眼用映像の映像光を右眼で観察し、それと同時に左眼用映像の映像光を左眼で観察することにより、立体視用の眼鏡等を用いることなく、３次元映像を裸眼で観察することができる。
【００３０】
（実施例と比較例との比較）
ここで、本実施形態の実施例に相当する３次元映像表示装置１０と比較例の３次元映像表示装置１０Ｂとを用意し、その光の出射強度分布等を調べた。比較例の３次元映像表示装置１０Ｂは、光制御シート１２を備えていない点が異なる以外は、本実施形態の実施例に相当する３次元映像表示装置１０と略同様の形態である。
図３は、実施例の３次元映像表示装置と比較例の３次元映像表示装置の出射光の様子を示す図である。図３（ａ）は、実施例の３次元映像表示装置１０を示し、図３（ｂ）は比較例の３次元映像表示装置を１０Ｂ示している。なお、図３においては、理解を容易にするために、面光源部１１１は省略して示してあり、レンチキュラーレンズシート１３や光制御シート１２等の層構成等も簡略化して示している。
図４は、実施例の３次元映像表示装置と比較例の３次元映像表示装置の画面左右方向における光の出射強度分布のグラフである。図４のグラフにおいて、縦軸は、出射光の相対強度であり、横軸は、画面左右方向における出射角度であり、マイナス側は観察者Ｏから見て左方向、プラス側は観察者Ｏから見て右方向である。この図４のグラフは、シミュレーションにより得られたものであり、左眼用視差映像（所望する出射角度のピーク−５°）を表示した場合の光の出射強度分布を示している。
【００３１】
ここで実施例の３次元映像表示装置１０及び比較例の３次元映像表示装置１０Ｂの各部の詳細について説明する。
面光源部１１１は、±４０°のランバート分布を有する直下型の面光源装置を用いている。
ＬＣＤパネル１１２は、有効画面サイズが対角４２インチワイドサイズ（９２９．８ｍｍ×５２３．０ｍｍ）、ＦＨＤ（ｆｕｌｌ ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ：フルハイビジョン）であり、解像度１９２０×１０８０ピクセルである。
ＬＣＤパネル１１２の画素（ピクセル）１１６の配列ピッチＰ１は、画面上下方向及び画面左右方向においていずれも４８４．５μｍであり、１つのドット（サブピクセル）の画面左右方向における配列ピッチは、１６１．５μｍであり、画素の開口率（Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｔｉｏ）は、９０％である。
【００３２】
レンチキュラーレンズシート１３の単位レンズ１３１は、曲率半径Ｒが８０７．５μｍ、屈折率が１．５５であり、配列ピッチＰ１が９６９μｍである。また、レンチキュラーレンズシート１３のレンズ基材層１３２は、屈折率が１．５８であり、厚さが１００μｍであり、ガラス基板１３４は、屈折率が１．５１６８（ただし、測定波長λ＝５８９．３ｎｍ）のガラス製（ＢＫ−７）であり、その厚さが１ｍｍである。
また、このレンチキュラーレンズシート１３は、表示装置部１１が表示する２つの視差映像（左眼用映像、右眼用映像）の光の主たる出射角度方向を、画面左右方向において正面方向を０°とし、正面方向に対しての右眼用映像の光は観察者Ｏの右側へ５°を主たるピークとし、左眼用映像の光は観察者Ｏの左側へ５°を主たるピークとして出射するように設計されている。
【００３３】
また、実施例の３次元映像表示装置１０は、光制御シート１２を表示装置部１１とレンチキュラーレンズシート１３との間に備えている。
この光制御シート１２の基材層１２１は、厚さｄ１が１００μｍのＰＥＴ樹脂製のシート状の部材である。また、光制御シート１２は、光透過部１２２の高さｄ２が１９０μｍであり、光吸収部１２３の高さｈが１７０μｍであり、光吸収部１２３の配列ピッチＰ２が６０μｍであり、光吸収部１２３の底辺の幅ｗが２８μｍである（図２参照）。また、光透過部１２２及び光吸収部１２３は、屈折率がともに１．５５である。また、この光制御シート１２のカットオフ角度は、画面左右方向において、約±３０°（ただし、屈折率１．０中）となっている。
【００３４】
表示装置部１１から出射する光は比較的広く広がる拡散光である。そのため、図３に（ｂ）に示すように、比較例の３次元映像表示装置１０Ｂでは、ある画素１１６ｂから出射した光（Ｌ３、Ｌ４）は、光Ｌ３のように、その画素１１６ｂに対応する単位レンズ１３１ｂから主として出射するが、一方で、光Ｌ４のように、画素１１６ｂに対応する単位レンズ１３１ｂ以外の単位レンズ１３１ｃ（他の画素に対応する単位レンズ１３１）にもその画素１１６ｂからの光が到達し、その単位レンズ１３１ｃから出射している。このような光Ｌ４は、所望する方向から大きくそれた方向へ出射する迷光となり、ゴーストを生じさせる。また、これらの光Ｌ４は、３次元映像を観察可能とするための所定の方向から大きく逸れた方向から観察者Ｏへ到達してクロストーク等を生じさせ、一部が２次元映像として視認される等の３次元映像としての質の低下を招くおそれがある。
光の出射強度分布を確認すると、図４に示すように、比較例の３次元映像表示装置１０Ｂでは、主として約−５°方向にピークを有してはいるが、約＋３５°付近まで比較的強度の強い光が広がって出射している。そのため、比較例の３次元映像表示装置１０Ｂでは、ゴースト等の表示不良が生じる虞がある。
【００３５】
これに対して、実施例の３次元映像表示装置１０では、図３（ａ）に示すように、ある画素１１６ａから出射した光は、光Ｌ１のように、その画素１１６ａに対応する単位レンズ１３１ａから主として出射している。また、この画素１１６ａから出射し、他の画素に対応する単位レンズ１３１ｃの方向へ向かう光Ｌ２は、その多くが光制御シート１２の光吸収部１２３へ入射して吸収される。従って、ゴースト等のような３次元映像の画質の低下を招く光が極力低減される。
光の出射強度分布を確認すると、図４に示すように、実施例の３次元映像表示装置１０では、主として−５°方向にピークを有しており、位置部の光が＋１０°前後まで光は広がっているがそれよりプラス側（観察者Ｏの右側）へ出射する光が、大幅に低減されている。
【００３６】
従って、本実施形態によれば、ゴースト等の表示不良を低減でき、良好な３次元映像を表示できる。また、各種の表示装置部１１の特性やこの３次元映像表示装置１０の使用環境等に応じて、この光制御シート１２の光吸収部１２３の形状や配列ピッチ、屈折率等は適宜変更可能であり、各種条件に合わせて設計可能であり、より容易に良好な３次元映像を表示可能である。
【００３７】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態において、光制御シート１２は、光透過部１２２の断面形状が表示装置部１１側の幅が観察者Ｏ側の幅よりも狭い略台形形状である例を示したが、これに限らず、以下のような形態としてもよい。
図５は、変形形態の光制御シートを示す図である。
図５（ａ）に示す変形例の光制御シート２２のように、光透過部２２２の断面形状が出射側（観察者Ｏ側）の幅が、入射側（表示装置部１１側）の幅よりも狭い略台形形状としてもよい。この場合、光透過部２２２及び光吸収部２２３は、基材層１２１の出射側（観察者Ｏ側）に形成される。
また、図５（ｂ）に示す変形例の光制御シート３２のように、光透過部３２２の断面形状が略矩形形状又は略正方形形状であるとしてもよい。このとき、光吸収部３２３の断面形状は略矩形形状となっている。
さらに、図示しないが光透過部１２２及び光吸収部１２３は、一部が曲線からなる形状としてもよいし、一部の斜面が２つ以上の曲面又は平面からなる形状としてもよい。
光吸収部１２３及び光透過部１２２のこれらの形状は、表示装置部１１の光学特性や使用環境等に応じて、適宜選択して適用してよい。
【００３８】
（２）本実施形態において、光吸収部１２３と光透過部１２２とは屈折率が等しく、屈折率差がない例を示したが、これに限らず、例えば、光吸収部１２３の屈折率が光透過部１２２の屈折率よりも僅かに小さい形態とした場合には、一部の光を光吸収部１２３と光透過部１２２との界面で全反射して所定の画素１１６に対応する単位レンズ１３１へ入射させることができる。これにより、映像の正面輝度を上げることができる。また、光吸収部１２３の屈折率が光透過部１２２の屈折率よりもやや大きい形態とした場合には、光透過部１２２と光吸収部１２３との界面で、映像光が全反射することを抑えることができ、ゴースト低減効果を高めることができる。光吸収部１２３と光透過部１２２との屈折率差に関しては、表示装置部１１の光学性能や使用環境等の各種条件に応じて適宜設計してよい。
【００３９】
（３）本実施形態において、レンチキュラーレンズシート１３は、レンズ基材層１３２に接合層１３３を介してガラス基板１３４が接合される例を示したが、これに限らず、レンズ基材層１３２の厚さを十分に厚くすること等により、ガラス基板１３４及び接合層１３３を備えない形態としてもよい。
また、本実施形態において、単位レンズ１３１は、レンズ基材層１３２の片面に紫外線硬化型樹脂により形成される例を示したが、これに限らず、例えば、熱可塑性樹脂を用いて押出成形によりレンズ基材層１３２と単位レンズ１３１とを一体に成形してもよい。
さらに、本実施形態において、単位レンズ１３１は、画面左右方向に配列され、単位レンズ１３１の長手方向が画面上下方向に延在する例を示したが、これに限らず、例えば、単位レンズの長手方向が画面上下方向に対して角度α（ただし、０°＜α＜９０°）をなす方向に延在するように、画面左右方向に対して角度αをなす方向に平行に配列する形態としてもよい。このように配列することによって、画面左右方向における解像度の低下を低減することができる。
【００４０】
（４）本実施形態において、表示装置部１１は、ＬＣＤパネル１１２を備える液晶透過型表示装置である例を示したが、これに限らず、例えば、ＰＤＰや、ＯＬＥＤパネル等を用いる表示装置としてもよい。ＰＤＰやＯＬＥＤパネルのように画素が自発光する表示装置部を用いることにより、映像の明るさをより向上させることができる。
【００４１】
（５）本実施形態において、ＬＣＤパネル１１２は、２つの視差映像を表示する例を示したが、これに限らず、例えば、より多い数の視差映像を表示する形態としてもよい。
また、本実施形態において、視差映像の光の出射方向のピークを＋５°、−５°とする例を示したが、これに限らず、例えば、光の出射方向のピークは、使用環境や表示装置部１１の特性等応じて適宜設定してよく、それに合わせた単位レンズ１３１の設計とすることができる。
【００４２】
（６）本実施形態において、３つ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のドット（サブピクセル）が画面左右方向に並んで（ストライプ配列）１画素（ピクセル）１１６を形成する例を示したが、１画素１１６中の３つのドットの配列方向は画面上下方向でもよいし、３つのドットがデルタ配列される形態等としてもよい。
また、本実施形態において、１つの画素を形成するドットは、３つ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）である例を示したが、これに限らず、例えば、４つ以上としてもよい。
【００４３】
（７）本実施形態において、レンチキュラーレンズシート１３の表面に、ハードコート処理や、反射防止処理等を適宜施してもよい。反射防止処理は、ＷＥＴ方式やＤＲＹ方式等の処理によるものや、モスアイ型の微小形状を形成する方式等、適宜選択して用いることができる。反射防止処理をレンズシートの表面に施す事により、光の透過率を高め、より明るい映像の表示を行うことができる。また、ハードコート処理を行うことにより、単位レンズ１３１の表面が傷つくことを低減できる。
【００４４】
（８）本実施形態において、レンチキュラーレンズシート１３を用いる例を示したが、これに限らず、例えば、マイクロレンズアレイ（ハエの目レンズ）シート等を用いてもよい。この場合も、画面左右方向におけるレンズの配列ピッチが、光制御シート１２の光吸収部１２３の配列ピッチと同等又は大きいことが好ましい。
【００４５】
（９）本実施形態において、単位レンズ１３１は、略円柱形状の一部形状である例を示したが、これに限らず、例えば、長軸がシート面に直交する略楕円柱形状の一部形状としてもよい。
【００４６】
（１０）本実施形態では、光制御シート１２は、レンチキュラーレンズシート１３と表示装置部１１との間に配置される例を示したが、これに限らず、例えば、光制御シート１２を、レンチキュラーレンズシート１３より観察者側に（即ち、３次元映像表示装置において最も観察者側）に配置してもよいし、ＬＣＤパネル１１２と面光源部１１１との間に配置してもよい。
【００４７】
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００４８】
１０ ３次元映像表示装置
１１ 表示装置部
１１１ 面光源部
１１２ ＬＣＤパネル
１２ 光制御シート
１２１ 基材層
１２２ 光透過部
１２３ 光吸収部
１３ レンチキュラーレンズシート
１３１ 単位レンズ
１３２ レンズ基材層
１３３ 接合層
１３４ ガラス基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視差を有する複数の映像を同時に表示可能であり、前記視差を有する複数の映像をそれぞれ表示する複数の表示画素が１組となり、この表示画素の組がマトリクス状に配置された表示パネルを有する表示装置部と、
前記表示パネルの映像光の出射側に設けられ、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状である単位レンズが出射側の面に複数配列され、前記視差を有する複数の映像の映像光を所定の方向へそれぞれ出射させるレンチキュラーレンズシートと、
前記レンチキュラーレンズシートと前記表示パネルとの間に配置され、光透過部と光吸収部とが、前記単位レンズの配列方向に沿って交互に配列されている光制御シートと、
を備える３次元映像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の３次元映像表示装置において、
前記単位レンズの配列ピッチＰ１と、前記光吸収部の配列ピッチＰ２とは、
Ｐ２≦Ｐ１
という関係を満たすこと、
を特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の３次元映像表示装置において、
前記光吸収部は、その配列方向に平行であって前記光制御シートの厚み方向に平行な断面における断面形状が表示パネル側を底辺とする略楔形形状又は略矩形形状であること、
を特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の３次元映像表示装置において、
前記表示画素の組は、該３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向及び画面上下方向に配列されており、
前記表示画素の組における複数の前記表示画素は、前記単位レンズの配列方向に沿って配列されていること、
を特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の３次元映像表示装置において、
前記単位レンズの配列方向は、該３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向であること、
を特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の３次元映像表示装置において、
前記表示装置部は、前記表示パネルである透過型液晶表示部と、前記透過型液晶表示部を背面から照明する面光源装置部とを備えること、
を特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項１】
視差を有する複数の映像を同時に表示可能であり、前記視差を有する複数の映像をそれぞれ表示する複数の表示画素が１組となり、この表示画素の組がマトリクス状に配置された表示パネルを有する表示装置部と、
前記表示パネルの映像光の出射側に設けられ、略円柱形状の一部形状又は略楕円柱形状の一部形状である単位レンズが出射側の面に複数配列され、前記視差を有する複数の映像の映像光を所定の方向へそれぞれ出射させるレンチキュラーレンズシートと、
前記レンチキュラーレンズシートと前記表示パネルとの間に配置され、光透過部と光吸収部とが、前記単位レンズの配列方向に沿って交互に配列されている光制御シートと、
を備える３次元映像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の３次元映像表示装置において、
前記単位レンズの配列ピッチＰ１と、前記光吸収部の配列ピッチＰ２とは、
Ｐ２≦Ｐ１
という関係を満たすこと、
を特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の３次元映像表示装置において、
前記光吸収部は、その配列方向に平行であって前記光制御シートの厚み方向に平行な断面における断面形状が表示パネル側を底辺とする略楔形形状又は略矩形形状であること、
を特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の３次元映像表示装置において、
前記表示画素の組は、該３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向及び画面上下方向に配列されており、
前記表示画素の組における複数の前記表示画素は、前記単位レンズの配列方向に沿って配列されていること、
を特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の３次元映像表示装置において、
前記単位レンズの配列方向は、該３次元映像表示装置の使用状態における画面左右方向であること、
を特徴とする３次元映像表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の３次元映像表示装置において、
前記表示装置部は、前記表示パネルである透過型液晶表示部と、前記透過型液晶表示部を背面から照明する面光源装置部とを備えること、
を特徴とする３次元映像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−９３６３１（Ｐ２０１２−９３６３１Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２３１２（Ｐ２０１０−２４２３１２）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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