JP2008197132A - 指向性表示ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】外光が強い場合でも視認性の悪化しないようにする。
【解決手段】指向性表示ディスプレイ１００では、表示パネルとして、反射型液晶パネル１１０を用いる。バリア１５０における各開口部１５４は、１つの開口部が反射型液晶パネル１１０の隣接する第１の種類の画素ドット１２４ａと第２の種類の画素ドット１２４ｂに対応するように配置されている。バリア１５０における各遮光部１５２は、その背面側に、有機ＥＬで構成される発光層１６０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、２画面表示ディスプレイや３Ｄ表示ディスプレイなど、指向性を有する複数の画像を同時に表示することが可能な指向性表示ディスプレイに関するものである。

従来において、例えば、下記の特許文献１に記載されているように、３Ｄ表示ディスプレイなどの指向性表示ディスプレイでは、指向性を有する複数の画像に分離するために、透過型液晶パネルの前面にバリアが配置される。バリアは、透過型液晶パネルから出射された画像光を部分的に遮断して、複数の画像に分離するので、観察者がそれらの画像を見た場合、通常の１画面表示の場合に比較して、暗く見えてしまい、視認性が悪くなる。

特開２００５−１８１６６８号公報

しかも、透過型液晶パネルは、反射型液晶パネルに比較して、外光に対する視認性が低いため、このような特性を有する透過型液晶パネルを用いた指向性表示ディスプレイでは、太陽光下など、外光が強い場合に、視認性がさらに悪くなるという問題があった。

従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、外光が強い場合でも視認性の悪化しない指向性表示ディスプレイを提供することにある。

上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の指向性表示ディスプレイは、 指向性を有する複数の画像を同時に表示することが可能な指向性表示ディスプレイであって、液晶層と該液晶層の背面に配置される光反射膜とを有し、複数の画素ドットによって前記複数の画像を形成する反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの前面に配置され、複数の遮光部と複数の開口部とを有するバリアと、を備え、前記バリアにおける各開口部は、表示する画像数をｎ（ｎは２以上の整数）とした場合に、１つの開口部が前記反射型液晶パネルのｎ個の画素ドットに対応するように、それぞれ設けられると共に、前記バリアにおける各遮光部は、それぞれ、その背面側に、前記反射型液晶パネルを照明するための発光層を備えることを要旨とする。

このように、本発明の指向性表示ディスプレイでは、透過型液晶パネルに比較して、外光に対する視認性が高い反射型液晶パネルを、表示パネルとして用いている。このため、太陽光下など、外光が強い場合でも視認性が悪化することがない。また、バリアにおける各開口部は、それぞれ、１つの開口部が反射型液晶パネルのｎ個の画素ドットに対応するように、設けられている。このため、反射型液晶パネルによって形成されるｎ個の画像を光学的に分離することができる。さらに、バリアにおける各遮光部は、それぞれ、その背面側に発光層を備えている。これにより、例え、外光が弱い場合、あるいは、外光が無い場合であっても、これら発光層が反射型液晶パネルを照明することにより、画像の視認性を損なうことがない。

本発明の指向性表示ディスプレイにおいて、前記バリアにおける各遮光部は、それぞれ、その前面側に、無反射層を備えることが好ましい。

こうすることにより、バリアで外光が反射することがほとんどなく、いわゆる写り込みを防止することができる。

本発明の指向性表示ディスプレイにおいて、前記バリアにおける隣接する前記開口部同士のピッチをＬとし、前記反射型液晶パネルにおいて、１つの画像を形成する複数の前記画像ドットのうち、隣接する画素ドット同士のピッチをＭとした場合に、前記距離Ｌが前記距離Ｍがより小さいことが好ましい。

このように構成することによって、反射型液晶パネルによって形成されるｎ個の画像を、効率よく分離することができる。

本発明の指向性表示ディスプレイにおいて、前記バリアにおける前記遮光部と前記開口部とは、市松状になるように配置されていてもよいし、ストライプ状になるように配置されていてもよい。
このように配置することにより、表示される各画像の画質を向上させることができる。

なお、本発明は、上記した指向性表示ディスプレイなどの装置発明の態様に限ることなく、画像表示方法などの方法発明としての態様で実現することも可能である。

Ａ．実施例の構成：
図１は本発明の一実施例としての指向性表示ディスプレイの断面を模式的に示した説明図である。本実施例における指向性表示ディスプレイ１００は、２つの画像（第１の画像と第２の画像）を同時に表示することができる、２画面表示ディスプレイまたは３Ｄ表示ディスプレイである。本実施例における指向性表示ディスプレイ１００は、図１に示すように、反射型液晶パネル１１０と、その前面に配置されるバリア１５０と、を備えている。

反射型液晶パネル１１０は、ガラス基板１１２上に、光反射膜１１４が形成されている。光反射膜１１４の表面には、反射した光を拡散させるために、細かい凹凸が設けられていることが好ましい。その光反射膜１１４上には、複数の画素ドットに対応して、複数の透明な画素電極１１６がそれぞれ形成されている。ガラス基板１１２と光反射膜１１４との間には、各画素電極１１６にそれぞれ対応して、複数の画素スイッチング用のＴＦＴ（Thin Film Transistor）が設けられているが、図１では省略されている。

画素電極１１６の前面には、液晶層１１８が形成されており、その液晶層１１８の前面には、透明な対向電極１２０が形成されている。その対向電極１２０の前面には、赤色（Ｒ），青色（Ｂ），緑色（Ｂ）の３色から成る色フィルタ１２２が形成されている。なお、各色の境界には、ブラックマトリクスが形成されていることが好ましい。色フィルタ１２２の前面には、ガラス基板１２６が設けられており、そのガラス基板１２６の前面には偏光板１２８が形成されている。

本実施例における反射型液晶パネル１１０は、複数の画素ドットによって、２つの画像（第１の画像と第２の画像）を形成する。１つの画素ドットは、主として、１つの画素電極１１６と、その画素電極１１６に対向する対向電極１２０の部分と、それらの電極に挟まれた液晶層１１８の部分と、上記画素電極１１６に対向電極１２０等を挟んで対向する色フィルタ１２２の部分などで構成される。複数の画素ドットは、第１の画像を形成するための第１の種類の画素ドット１２４ａと、第２の画像を形成するための第２の種類の画素ドット１２４ｂと、に分けられており、これらは、図１に示すように交互に配置されている。

一方、バリア１５０は、反射型液晶パネル１１０の前面に、面方向に沿って交互に配置される複数の遮光部１５２と複数の開口部１５４とで構成される。遮光部１５２は、ガラス基板１５６の背面に、酸化クロムから成る黒色の無反射層１５８が形成され、その無反射層１５８の背面に、有機ＥＬ（electroluminescence）で構成される発光層１６０が形成されることにより、構成される。ここで、発光層１６０に電源を供給するための一対の電極が設けられているが、図示していない。

本実施例において、バリア１５０における各開口部１５４は、１つの開口部が、反射型液晶パネル１１０の隣接する２つの画素ドット（すなわち、隣接する第１の種類の画素ドット１２４ａと第２の種類の画素ドット１２４ｂ）に対応するように、それぞれ配置されている。こうすることによって、反射型液晶パネル１１０で形成された２つの画像（第１の画像と第２の画像）を光学的に分離することができる。そして、指向性表示ディスプレイ１００の前方における、第１の観察領域１８０ａでは、第１の種類の画素ドット１２４ａによって形成された第１の画像を観察することができ、第２の観察領域１８０ｂでは、第２の種類の画素ドット１２４ｂによって形成された第２の画像を観察することができる。

Ｂ．実施例の動作：
図１に示す指向性表示ディスプレイ１００が起動されると、バリア１５０において、各遮光部１５２の背面側にそれぞれ形成されている発光層１６０が発光し、反射型液晶パネル１１０を前面側から照明する。

そして、指向性表示ディスプレイ１００に外部より画像信号（図示せず）が入力されると、反射型液晶パネル１１０において、その画像信号に基づいて、各画素電極１１６と対向電極１２０との間に、それぞれ所望の電圧が印加され、それらの間に挟まれた液晶層１１８が駆動される。これにより、複数の第１の種類の画素ドット１２４ａでは、第１の画像が形成され、複数の第２の種類の画素ドット１２４ｂでは、第２の画像が形成される。

この際、指向性表示ディスプレイ１００に、前方より外光が入射されると、その光は、バリア１５０において、ガラス基板１５６を介して、遮光部１５２または開口部１５４に到達する。遮光部１５２では、前面側が無反射層１５８で形成されているため、到達した光は吸収され、ほとんど反射されない。開口部１５４では、到達した光は開口部１５４内を通過して、反射型液晶パネル１１０に入射される。

また、前述したとおり、遮光部１５２の背面側にある発光層１６０が発光して、反射型液晶パネル１１０を照明しているため、発光層１６０からの光も、反射型液晶パネル１１０に入射される。このとき、例え、上述した外光が無くて、外光から得られる光が反射型液晶パネル１１０に入射されない場合でも、発光層１６０からの光は、必ず、反射型液晶パネル１１０に入射されることになる。

こうして、反射型液晶パネル１１０に入射された光は、偏光板１２８，ガラス基板１２６を介した後、色フィルタ１２２，対向電極１２０，液晶層１１８，画素電極１１６を順次通過して、光反射膜１１４に到達する。光反射膜１１４は、到達した光を反射する。反射された光は、反射型液晶パネル１１０内を、先ほどと逆向きにたどって、バリア１５０に到達する。この間、光は、電極１１６，１２０によって駆動される液晶層１１８を通過することによって、上記画像信号に応じて変調され、さらに、色フィルタ１２２を通過することによって、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に変換される。こうして、通過した光が、画像信号に応じて変調され、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に変換されることによって、結果的に、カラー画像が形成されることになる。

バリア１５０に到達した光のうち、遮光部１５２に到達した光は、遮光部１５２によって遮断されるため、反射型液晶パネル１１０から出射されない。一方、開口部１５４に到達した光は、開口部１５４内を通過して、ガラス基板１５６を介した後、反射型液晶パネル１１０から出射される。すなわち、開口部１５４を通過した光だけが、第１の観察領域１８０ａまたは第２の観察領域１８０ｂに到達することができる。

前述したとおり、各開口部１５４は、それぞれ、１つの開口部が、隣接する第１の種類の画素ドット１２４ａと第２の種類の画素ドット１２４ｂとに対応するように、それぞれ配置されているため、各開口部１５４を通過した光のうち、第１の種類の画素ドット１２４ａを起点とした光は、図１に示すように、全て、第１の観察領域１８０ａに到達することになり、第２の種類の画素ドット１２４ｂを起点とした光は、全て、第２の観察領域１８０ｂに到達することとなる。こうして、第１の種類の画素ドット１２４ａによって形成された第１の画像と、第２の種類の画素ドット１２４ｂによって形成された第２の画像と、にそれぞれ指向性を持たせて、光学的に分離することによって、観察者(図示せず）は、第１の観察領域１８０ａでは、カラーの第１の画像を観察することができ、第２の観察領域１８０ｂでは、カラーの第２の画像を観察することができる。

以上説明したとおり、本実施例における指向性表示ディスプレイ１００では、表示パネルとして、反射型液晶パネル１１０を用いている。反射型液晶パネルは、透過型液晶パネルに比較して、外光に対する視認性が高いため、本実施例において、このように反射型液晶パネル１１０を用いることにより、太陽光下など、外光が強い場合でも視認性が悪化することがない。また、外光と発光層１６０からの光を用いて表示する場合には、外光を利用し表示することができるため、発光層１６０に供給される消費電力を低減することもできる。

また、バリア１５０における各開口部１５４は、それぞれ、１つの開口部が反射型液晶パネル１１０の隣接する２つの画素ドット（すなわち、隣接する第１の種類の画素ドット１２４ａと第２の種類の画素ドット１２４ｂ）に対応するように、それぞれ配置されている。このため、反射型液晶パネル１１０によって形成される２つの画像（第１の画像と第２の画像）を光学的に分離することができる。

さらに、バリア１５０における各遮光部１５２は、それぞれ、その背面側に、有機ＥＬで構成される発光層１６０を備えている。これにより、例え、外光が弱い場合、あるいは、外光が無い場合であっても、これら発光層１６０が反射型液晶パネル１１０を照明するため、画像の視認性を損なうことがない。

また、バリア１５０における各遮光部１５２は、それぞれ、その前面側に、黒色の無反射層１５８を備えている。これにより、バリア１５０で外光がほとんど反射することがなく、いわゆる写り込みを防止することができる。

Ｃ．寸法の決定方法：
次に、本実施例において、バリア１５０における発光層１６０と画素ドットとの間のギャップと開口部１５４同士のピッチとを決定する方法について説明する。図２及び図３は、それぞれ、それらのギャップ及びピッチの決定方法を説明するための説明図である。

図２及び図３において、Ｑは、分離された画像の標準到達範囲を示す。具体的には、分離された画像が適正な表示状態で、観察者（図示せず）の下に到達し得る標準的な範囲である。Ｄは、観察距離を示す。具体的には、指向性表示ディスプレイ１００から観察者までの標準的に想定される距離である。Ｇは、バリア１５０における発光層１６０と反射型液晶パネル１１０における画素ドットとの間のギャップを示す。Ｌは、バリア１５０における開口部１５４同士のピッチを示す。Ｍは、反射型液晶パネル１１０における第１の種類の画素ドット１２４ａ（または第２の種類の画素ドット１２４ｂ）のうち、隣接する画素ドット同士のピッチを示す。Ｐは、画素ドットの幅を示しており、本実施例では、このＰの値の２倍がＭの値に相当する（２×Ｐ＝Ｍ）。

これら値のうち、Ｑ，Ｄ，Ｍ（＝２×Ｐ）の各値は、それぞれ、予め与えられる値であり、これら値に基づいて、Ｇ，Ｌの各値を決定するのである。

まず、図２において、第１の種類の画素ドット１２４ａにおける点Ｔから出射した光は、開口部１５４における点Ｏを通って、第１の観察領域１８０ａにおける点Ｓに到達する。一方、第２の種類の画素ドット１２４ｂにおける点Ｕから出射した光は、開口部１５４における点Ｏで、点Ｔからの光と交差して、第２の観察領域１８０ｂにおける点Ｒに到達する。

そこで、図２において、開口部１５４と観察者との間に存在する三角形ＯＳＲと、開口部１５４と画素ドットとの間に存在する三角形ＯＴＵと、に着目すると、両者は相似形を成している。従って、式（１）が成立する。

Ｑ：Ｐ＝Ｄ：Ｇ （１）
但し、Ｐ＝Ｍ／２である。

次に、図３において、反射型液晶パネル１１０の中心点であって、第１の種類の画素ドット１２４ａと第２の種類の画素ドット１２４ｂとの境の点Ｙから出射した光は、開口部１５４における点Ｗを通って、第１の観察領域１８０ａと第２の観察領域１８０ｂとの境の点Ｖに到達する。一方、第１の種類の画素ドット１２４ａと第２の種類の画素ドット１２４ｂとの別の境の点Ｚから出射した光は、別の開口部１５４における点Ｘを通って、第１の観察領域１８０ａと第２の観察領域１８０ｂとの境の点Ｖに到達する。

そこで、図３において、観察者と開口部１５４との間に存在する三角形ＶＷＸと、観察者と画素ドットとの間に存在する三角形ＶＹＺと、に着目すると、両者は相似形を成している。従って、式（２）が成立する。

Ｍ：Ｄ＋Ｇ＝Ｌ：Ｄ （２）

従って、これら式（１），（２）の連立方程式を解くことによって、Ｇ，Ｌの各値を求め、決定することができる。

ところで、このようにして、Ｇ，Ｌの各値を決定した場合、Ｌの値（すなわち、バリア１５０における開口部１５４同士のピッチ）と、Ｍの値（すなわち、反射型液晶パネル１１０における第１または第２の種類の画素ドット１２４ａ，１２４ｂのうち、隣接する画素ドット同士のピッチ）と、を比較すると、式（２）から、Ｌの値は、Ｍの値より小さくなっている。このため、反射型液晶パネル１１０によって形成される２つの画像（第１の画像と第２の画像）を効率よく分離することができる。

ちなみに、Ｌの値とＭの値が等しいとすると、観察者側で、第１の観察領域１８０ａと第２の観察領域１８０ｂとに重なり合う部分ができてしまい、第１の画像と第２の画像とを効率よく分離することができなくなる。

さて、上記した説明は、Ｇ，Ｌの各値を決定する方法であったが、その他、本実施例の指向性表示ディスプレイ１００を、２画面表示ディスプレイとして用いる場合、反射型液晶パネル１１０におけるガラス基板１２６及び偏光板１２８の厚みを薄くした方が好ましい。２画面表示ディスプレイの場合、３Ｄ表示ディスプレイに比較して、観察領域１８０ａ，１８０ｂを広く採るために、画素ドットから開口部１５４に向けて出射される光の角度（出射面に対する角度）をできる限り小さくすることが望まれるからである。

Ｄ．バリアの具体例：
上記した説明では、バリア１５０において、遮光部１５２と開口部１５４とがどのように配置されているかについて特に言及しなかったが、具体的には、図４または図５に示すような配置を採る。図４は図１におけるバリア１５０の一具体例を観視者側から見て示した説明図であり、図５も同じく図１におけるバリア１５０の他の具体例を観視者側から見て示した説明図である。

前述したとおり、バリア１５０において、複数の遮光部１５２と複数の開口部１５４とは、面方向に沿って互いに交互に配置されているが、具体的には、図４に示すように、互いに市松状に並んで配置されていてもよいし、図５に示すように、互いにストライプ状に並んで配置されていてもよい。このように配置することにより、表示される第１及びだい２の画像の画質をそれぞれ向上させることができる。

Ｅ．変形例：
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。

上記した実施例では、バリア１５０における発光層１６０として、有機ＥＬを用いるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、無機ＥＬを用いるようにしてもよいし、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いるようにしてもよい。

上記した実施例では、指向性表示ディスプレイ１００として、２つの画像を同時に表示することができる２画面表示ディスプレイまたは３Ｄ表示ディスプレイに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ｎ個（ｎは３以上の任意の整数）の画像を同時に表示することができるｎ画面表示画像ディスプレイに適用するようにしてもよい。

その場合、バリア１５０における各開口部１５４は、１つの開口部が反射型液晶パネル１１０のｎ個の画素ドットに対応するように、それぞれ配置されるようにする。このようにすれば、反射型液晶パネル１１０で形成されるｎ個の画像を光学的に分離することができる。

本発明の一実施例としての指向性表示ディスプレイの断面を模式的に示した説明図である。 図１の指向性表示ディスプレイ１００における発光層と画素ドットとの間のギャップと開口部同士のピッチを決定する方法を説明するための説明図である。 図１の指向性表示ディスプレイ１００における発光層と画素ドットとの間のギャップと開口部同士のピッチを決定する方法を説明するための説明図である。 図１におけるバリア１５０の一具体例を観視者側から見て示した説明図である。 図１におけるバリア１５０の他の具体例を観視者側から見て示した説明図である。

符号の説明

１００...指向性表示ディスプレイ
１１０...反射型液晶パネル
１１２...ガラス基板
１１４...光反射膜
１１６...画素電極
１１８...液晶層
１２０...対向電極
１２２...色フィルタ
１２４ａ...第１の種類の画素ドット
１２４ｂ...第２の種類の画素ドット
１２６...ガラス基板
１２８...偏光板
１５０...バリア
１５２...遮光部
１５４...開口部
１５６...ガラス基板
１５８...無反射層
１６０...発光層
１８０ａ...第１の観察領域
１８０ｂ...第２の観察領域

Claims (5)

1. 指向性を有する複数の画像を同時に表示することが可能な指向性表示ディスプレイであって、
   液晶層と該液晶層の背面に配置される光反射膜とを有し、複数の画素ドットによって前記複数の画像を形成する反射型液晶パネルと、
   該反射型液晶パネルの前面に配置され、複数の遮光部と複数の開口部とを有するバリアと、
   を備え、
   前記バリアにおける各開口部は、表示する画像数をｎ（ｎは２以上の整数）とした場合に、１つの開口部が前記反射型液晶パネルのｎ個の画素ドットに対応するように、それぞれ設けられると共に、
   前記バリアにおける各遮光部は、それぞれ、その背面側に、前記反射型液晶パネルを照明するための発光層を備えることを特徴とする指向性表示ディスプレイ。
2. 請求項１に記載の指向性表示ディスプレイにおいて、
   前記バリアにおける各遮光部は、それぞれ、その前面側に、無反射層を備えることを特徴とする指向性表示ディスプレイ。
3. 請求項１または請求項２に記載の指向性表示ディスプレイにおいて、
   前記バリアにおける隣接する前記開口部同士のピッチをＬとし、前記反射型液晶パネルにおいて、１つの画像を形成する複数の前記画像ドットのうち、隣接する画素ドット同士のピッチをＭとした場合に、前記距離Ｌが前記距離Ｍがより小さいことを特徴とする指向性表示ディスプレイ。
4. 請求項１ないし請求項３のうちの任意の一つに記載の指向性表示ディスプレイにおいて、
   前記バリアにおける前記遮光部と前記開口部とは、市松状になるように配置されていることを特徴とする指向性表示ディスプレイ。
5. 請求項１ないし請求項３のうちの任意の一つに記載の指向性表示ディスプレイにおいて、
   前記バリアにおける前記遮光部と前記開口部とは、ストライプ状になるように配置されていることを特徴とする指向性表示ディスプレイ。

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