JP2011095547A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性に優れた立体画像を表示可能な薄型の表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置である携帯電話機１は、液晶パネル１１０８の背面側に設置された導光板１２、２２と、当該導光板１１、２２の少なくとも一端面１２ｂ、２２ｂから当該導光板１２、２２内に光を入射させる光源１１、２１とを含んだ立体表示用照明装置１０、２０を備える。導光板１２、２２は、液晶パネル１１０８の表示面と平行な面に沿って、互いに形状の異なる複数の構造体１１２−１〜１１２ｎ、１２２−１〜１２２−ｎを有する。構造体の各々は、要素画像の表示位置に基づいて配置され、光源１１、２１からの光を液晶パネル１１０８の方向に反射する。各導体板１２、２２は、液晶パネル１１０８の背面から互いに異なる距離の位置に配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、立体画像を表示する表示装置に関する。

従来、専用の眼鏡を用いることなく立体画像をユーザが視認可能な立体画像表示装置が知られている。また、当該立体画像表示装置として、表示パネルの輝度の均一化を図るために導光板を用いた構成が知られている。さらに、当該立体画像表示装置として、表示する画像を時分割表示する構成も知られている。

特許文献１には、上記立体画像表示装置として、導光板を用いるとともに時分割表示を行なう液晶表示装置が開示されている。当該液晶表示装置は、面光源を備えている。

当該面光源は、左眼用の画像データと右眼用の画像データとが選択的に書込まれる液晶表示パネルの観察側とは反対側に、Ｙ軸方向の入射端面から入射した光を液晶表示パネル側に出射する導光板を備える。また、面光源は、Ｘ軸方向の一端側に傾いた第１の方向から入射した光を左方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて導光板に入射させ、第２の方向から入射した光をＹ軸に対して液晶表示パネル側から見て右方向に予め定めた角度傾いた方向に屈折させて導光板に入射させるプリズムを備える。さらに、面光源は、このプリズムに向けて第１の方向と第２の方向とから光を出射する第１と第２の固体発光素子とを備える。面光源は、第１の固体発光素子からの光を左眼用照明光として出射し、第２の固体発光素子からの光を右眼用照明光として出射する。

上記液晶表示装置は、上記のような構成により、解像度の高い立体画像の表示を実現しようとしている。

特許文献２には、時分割表示を行なう立体画像表示装置が開示されている。当該立体画像表示装置は、表示面を有する画像表示手段と、レンチキュラーレンズと、光偏向素子とを備える。

画像表示手段は表示面において、レンチキュラーレンズのレンズピッチに対応した画素領域を有する。各画素領域は２個の画素から構成されている。各画素は、時分割で２枚の画像から分割した画像を表示する。立体画像表示装置は、時分割の画像表示に同期して光偏向素子を駆動することによって、光束の進行方向を変化させる。その結果、１つのレンズから出た画像光は２つの視点に集まるはずが、時間と共に２方向に振られ、４ヵ所の視点から見え、３ヵ所の観察位置から立体画像が見えるようになる。

特開２００６−１８４５０６号公報 特開２００５−２２３７２７号公報

しかしながら、特許文献１の液晶表示装置は、２眼式のみに適応した装置であり、多眼式には適応できない。このため、当該液晶表示装置は、視域が狭い。

特許文献２の立体画像表示装置では、画像表示手段と、レンチキュラーレンズと、光偏向素子とが、この順に配置される。それゆえ、立体画像表示装置の薄型化を図ることは困難である。

本願発明は、上記問題点を鑑みなされたものであって、その目的は、視認性に優れた立体画像を表示可能な薄型の表示装置を提供することにある。

本発明のある局面に従うと、表示装置は、表示パネルに複数の要素画像を表示することによって当該表示パネルに立体画像を表示する。表示装置は、表示パネルの背面側に設置された立体表示用導光板と、当該立体表示用導光板の少なくとも一端面から当該立体表示用導光板内に光を入射させる光源とを含んだ立体表示用照明装置を備える。立体表示用導光板は、表示パネルの表示面と平行な面に沿って、互いに形状の異なる複数の構造体を有する。構造体の各々は、要素画像の表示位置に基づいて配置され、光源からの光を表示パネルの方向に反射する。表示装置は、立体表示用照明装置を複数備える。各立体表示用照明装置に含まれる各立体表示用導体板は、表示パネルの背面から互いに異なる距離の位置に配置されている。

好ましくは、表示装置は、各立体表示用照明装置に含まれる各光源の発光のタイミングを制御する光源制御手段と、表示パネルに要素画像を表示させる表示制御手段とをさらに備える。光源制御手段は、複数の光源のうち発光する光源を時分割で切り替える。表示制御手段は、発光する光源の切り替えに同期して、要素画像を切り替える。複数の構造体は、立体表示用導光板同士で互いにずれた位置に配置されている。

好ましくは、複数の構造体の配置の間隔は、当該複数の構造体を含む立体表示用導光板においては一定であり、当該間隔は、前記立体表示用導光板同士で互いに異なる。立体表示用導光板同士では、構造体に対応する要素画像の幅が互いに異なる。

好ましくは、表示装置は、二次元用の照明装置をさらに備える。
好ましくは、表示パネルは、複数の画素とブラックマトリクスとを含んだ液晶表示パネルである。光源の発光により表示される要素画像の位置は、複数の光源のうち発光する光源に応じて互いにずれている。ずれの量をＤ、画素の一定方向の幅をＷｐ、ブラックマトリクスの一定方向の幅をＷｂ、自然数をｎとすると、Ｄ≦Ｗｐ×ｎ±Ｗｂ×２の関係が成立する。

好ましくは、表示パネルは、ブラックマトリクスとを含んだ液晶表示パネルである。要素画像の位置は、立体表示用照明装置同士で互いにずれている。ずれの量は、ブラックマトリクスの幅の２倍以下である。

視認性に優れた立体画像を表示可能となる。さらに、装置の薄型化を図ることができる。

携帯電話機の外観を示した図である。 携帯電話機のハードウェア構成を示した図である。 ５眼識立体表示を説明するための図である。 立体画像を生成する処理を説明するための図である。 携帯電話機の具体的構成を示した図である。 携帯電話機の斜視図である。 携帯電話機に含まれる制御装置を説明するための図である。 要素画像の配置を示した図である。 観察領域において、各導光板によって観察できる視差画像に基づく画像を説明するための図である。 第１導光板による要素画像と第２導光板による要素画像とを説明するための図である。 第１導光板による画像と、第２導光板による画像とを説明するための図である。 要素画像の斜めに配置したときの視差画像の表示領域を示した図である。 第１導光板と第２導光板と第４導光板とを用いたときの視差画像間の飛びを低減する方法を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

〔実施の形態１〕
本発明に係る表示装置の一実施形態について、図１から図１１を参照して説明すると以下のとおりである。本実施の形態では、表示装置の一例として携帯電話機を例に挙げて説明する。なお、表示装置は、携帯電話機に限定されるものではなく、たとえば、表示装置は、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、電子辞書、テレビなどの表示機能を備える装置であってもよい。

＜外観＞
図１は、携帯電話機１の外観を示した図である。図１を参照して、携帯電話機１は、マイクロフォン１１０５と、操作キー１１０７と、液晶パネル１１０８と、イヤホン１１０９とを備える。

携帯電話機１は、第１の筐体１０００Ａと第２の筐体１０００Ｂとを含む。第１の筐体１０００Ａと第２の筐体１０００Ｂとは、ヒンジ１０００Ｃにより折畳み可能に接続されている。第１の筐体１０００Ａは、液晶パネル１１０８と、イヤホン１１０９とを備える。第２の筐体１０００Ｂは、操作キー１１０７と、マイクロフォン１１０５と、カメラ（図示せず）とを備える。

以下では、液晶パネル１１０８の短手方向（水平方向）を「Ｘ方向」とも称する。液晶パネル１１０８の長手方向（縦方向）を「Ｙ方向」とも称する。

＜ハードウェア構成＞
図２は、携帯電話機１のハードウェア構成を示した図である。図２を参照して、携帯電話機１は、ＣＰＵ１１００と、ＲＡＭ１１０１と、ＲＯＭ１１０２と、通信部１１０３と、カメラ１１０４と、マイクロフォン１１０５と、スピーカ１１０６と、操作キー１１０７と、液晶パネル１１０８と、イヤホン１１０９とを含む。各構成要素は、相互にデータバスＤＢ１によって接続されている。

ＣＰＵ１１００は、プログラムを実行する。操作キー１１０７は、携帯電話機１の使用者による指示の入力を受ける。ＲＡＭ１１０１は、ＣＰＵ１１００によるプログラムの実行により生成されたデータ、または操作キー１１０７を介して入力されたデータを格納する。ＲＯＭ１１０２は、データを不揮発的に格納する。また、ＲＯＭ１１０２は、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリなどの書込みおよび消去が可能なＲＯＭである。通信部１１０３は、他の電子機器（図示せず）との間で無線通信を行なう。

カメラ１１０４は、ユーザの操作キーの操作に応じて、被写体を撮影する。なお、撮影された被写体の画像データは、ＲＡＭ１１０２や外部メモリ（たとえば、メモリカード）に格納される。

マイクロフォン１１０５は、ユーザの音声の入力を受付ける。携帯電話機１は、当該入力された音声（アナログデータ）をデジタル化する。そして、携帯電話機１は、通信相手（たとえば、他の携帯電話機）にデジタル化した音声を送る。

スピーカ１１０６は、たとえば、ＲＡＭ１１０１に記憶された音楽データなどに基づく音を出力する。イヤホン１１０９は、通信相手から送られてきた音声を出力する。

液晶パネル１１０８は、ＲＯＭ１１０２やＲＡＭ１１０１に記憶されている画像を表示する。液晶パネル１１０８は、たとえば、カメラ１１０４で撮影した画像を表示する。

なお、携帯電話機１は、液晶パネル１１０８の代わりに、液晶パネル以外の表示パネル（たとえば、有機ＥＬ）を備える構成としてもよい。あるいは、携帯電話機１は、液晶パネル１１０８の代わりに、光センサ液晶パネルを備える構成であってもよい。

ところで、携帯電話機１における処理は、各ハードウェアおよびＣＰＵ１１００により実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、ＲＯＭ１１０２に予め記憶されている場合がある。また、ソフトウェアは、記憶媒体に格納されて、プログラム製品として流通している場合もある。あるいは、ソフトウェアは、いわゆるインターネットに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラム製品として提供される場合もある。このようなソフトウェアは、上記記憶媒体から読み取られて、あるいは、通信部１１０３または通信ＩＦ（図示せず）を介してダウンロードされた後、ＲＯＭ１１０２に一旦格納される。そのソフトウェアは、ＣＰＵ１００によってＲＯＭ１０２から読み出され、ＲＡＭ１０１に実行可能なプログラムの形式で格納される。ＣＰＵ１１００は、そのプログラムを実行する。なお、携帯電話機１のハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。

また、記憶媒体としては、メモリカードに限られず、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ハードディスク、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Magnetic Optical Disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc））、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを除く）、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッ
シュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを格納する媒体でもよい。

ここでいうプログラムとは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。

＜動作概要＞
以下では、多眼式立体表示の一例として、携帯電話機１が５眼式立体表示を行なう場合を例に挙げて説明する。なお、携帯電話機１は５眼式の装置に限定されるものではない。

５眼式立体表示の画像を作成するには、視差と同じ方向から見た画像を視差数分（つまり、５視差分）用いる。ここで、「視差と同じ方向から見た画像」とは、５つの異なる方向から対象物を見た画像であり、「視差と同じ方向」とは対象物の観察時に生じる視差を満たす方向である。

図３は、５眼識立体表示を説明するための図である。図３を参照して、「視差と同じ方向から見た画像」とは、より詳しくは、予め決めている５つの異なる観察位置から観察者が対象物を見たときの画像である。５つの観察位置ＯＰ１〜ＯＰ５のうち、観察者の目９１０、９２０の位置が、それぞれ観察位置ＯＰ１と観察位置ＯＰ３とにある場合、当該観察位置ＯＰ１、ＯＰ３から対象物を見たときと同じ方向から撮影した視差画像を、それぞれの目９１０、９２０で視認することにより立体視が可能となる。

以下では、第１の視差の画像、第２の視差の画像、第３の視差の画像、第４の視差の画像、第５の視差の画像を、それぞれ、「視差画像Ｉ１」、「視差画像Ｉ２」、「視差画像Ｉ３」、「視差画像Ｉ４」、「視差画像Ｉ５」と称する。

携帯電話機１は、５眼式立体表示するために、視差画像Ｉ１〜Ｉ５までの５つの画像を用いて立体用画像を生成する。たとえば、携帯電話機１は、立体用画像の１列目の画素列は視差画像Ｉ１の１列目の画素列、２列目は視差画像Ｉ２の２列目の画素列、３列目は視差画像Ｉ３の３列目の画素列、４列目は視差画像Ｉ４の４列目の画素列、５列目は視差画像Ｉ５の５列目の画素列といったように、５枚の視差画像Ｉ１〜Ｉ５を視差順に繰り返し配置する。携帯電話機１は、当該配置により、１枚の立体用画像を生成する。

図４は、立体画像を生成する処理を説明するための図である。図４を参照して、携帯電話機１は、５つの視差画像Ｉ１〜Ｉ５を用いて、立体画像Ｊ１、Ｊ２を生成する。視差画像Ｉ１は、単位画像Ｉ１ａ〜Ｉ１ｈを含む。また、視差画像Ｉ２、視差画像Ｉ３、視差画像Ｉ４、視差画像Ｉ５は、それぞれ、単位画像Ｉ２ａ〜Ｉ２ｈ、単位画像Ｉ３ａ〜Ｉ３ｈ、単位画像Ｉ４ａ〜Ｉ４ｈ、単位画像Ｉ５ａ〜Ｉ５ｈを含む。なお、説明の簡便化のため、単位画像の数を８個としているが、単位画像の数は８個に限定されるものではない。

携帯電話機１は、視差画像Ｉ１の単位画像Ｉ１ａと、視差画像Ｉ２の単位画像Ｉ２ｂと、視差画像Ｉ３の単位画像Ｉ３ｃと、視差画像Ｉ４の単位画像Ｉ４ｄと、視差画像Ｉ５の単位画像Ｉ５ｅと、視差画像Ｉ１の単位画像Ｉ１ｆと、視差画像Ｉ２の単位画像Ｉ２ｇと、視差画像Ｉ３の単位画像Ｉ３ｈとを、この順に並べて立体画像Ｊ１を生成する。

さらに、携帯電話機１は、視差画像Ｉ４の単位画像Ｉ４ａと、視差画像Ｉ５の単位画像Ｉ５ｂと、視差画像Ｉ１の単位画像Ｉ１ｃと、視差画像Ｉ２の単位画像Ｉ２ｄと、視差画像Ｉ３の単位画像Ｉ３ｅと、視差画像Ｉ４の単位画像Ｉ４ｆと、視差画像Ｉ５の単位画像Ｉ５ｇと、視差画像Ｉ１の単位画像Ｉ１ｈとを、この順に並べて立体画像Ｊ２を生成する。

携帯電話機１は、立体画像Ｊ１を表示した後に、立体画像Ｊ２を表示する。つまり、携帯電話機１は、時分割表示を行なう。ユーザ（以下、「観察者」とも称する）は、後述する携帯電話機１の具体的構成によって、ある観察位置において、たとえば立体画像Ｊ１の単位画像Ｉ１ａに続き、立体画像Ｊ２のＩ１ｃの画像を視認することになる。

従来の多眼式表示装置では、観察者が見ることができる視差画像は視差数の分だけ間引いた画像となるので、視差画像の解像度は“１／視差数”となる。つまり、従来の５眼式表示装置の場合、視差画像の解像度は、”１／５”になる。

しかしながら、携帯電話機１においては、上述したように、ユーザは、ある観察位置において立体画像Ｊ１の単位画像Ｉ１ａに続き、立体画像Ｊ２のＩ１ｃの画像を視認することができる。このため、携帯電話機１の視差画像の解像度は、従来の装置の２倍となる。

このように、携帯電話機１は、視認性に優れた立体画像を表示可能となる。また、携帯電話機１は、５眼式であるため、２眼式の表示装置に比べて、視域も広くなる。

＜装置の具体的構成＞
図５は、携帯電話機１の具体的構成を示した図である。また、図５は、携帯電話機１の断面を示した断面図でもある。図５を参照して、携帯電話機１は、立体用照明装置１０と、立体用照明装置２０と、２次元用照明装置３０と、液晶パネル１１０８と、制御装置７０（図示せず）とを備えている。携帯電話機１は、液晶パネル１１０８に複数の要素画像を表示することによって液晶パネル１１０８に立体画像を表示する。要素画像の詳細については後述する。

立体用照明装置１０は、バックライトユニットである。立体用照明装置１０は、第１光源１１と、第１導光板１２とを含む。

第１導光板１２は、液晶パネル１１０８の背面側に設置される。第１導光板１２は、液晶パネル１１０８の表示面と平行な面に沿って、互いに形状の異なる複数の構造体複数の構造体１１２−１〜１１２−ｎを有する。なお、以下では、「構造体１１２」と表記したときは、複数の構造体１１２−１〜１１２−ｎのうちの任意の１つの構造体を指すものとする。

第１光源１１は、第１導光板１２の端面１２ａの近傍に配置される。第１光源１１は、第１導光板１２の少なくとも一端面１２ａから第１導光板１２内に光を入射させる。第１光源１１は、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。

構造体１１２−１〜１１２−ｎの各々は、後述する要素画像の表示位置に基づいて配置される。構造体１１２−１〜１１２−ｎの各々は、第１光源１１からの光を液晶パネル１１０８の方向に反射する。

立体用照明装置２０は、バックライトユニットである。立体用照明装置２０は、第２光源２１と、第２導光板２２とを含む。

第２導光板２２は、第１導光板１２の背面側に設置される。具体的には、液晶パネル１１０８、第１導光板１２、第２導光板２２は、この順に、携帯電話機１内に配置される。第２導光板２２は、液晶パネル１１０８の表示面と平行な面に沿って、互いに形状の異なる複数の構造体複数の構造体１２２−１〜１２２−ｎを有する。なお、以下では、「構造体１２２」と表記したときは、複数の構造体１２２−１〜１２２−ｎのうちの任意の１つの構造体を指すものとする。

第２光源２１は、第２導光板２２の端面２２ａの近傍に配置される。第２光源２１は、第２導光板２２の少なくとも一端面２２ａから第２導光板２２内に光を入射させる。第２光源２１は、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。

構造体１２２−１〜１２２−ｎの各々は、後述する要素画像の表示位置に基づいて配置される。構造体１２２−１〜１２２−ｎの各々は、第２光源１１からの光を液晶パネル１１０８の方向に反射する。

以上のように、携帯電話機１においては、各立体表示用照明装置１０、２０に含まれる各導体板１２、２２は、液晶パネル１１０８の背面から互いに異なる距離の位置に配置されている。

また、第１導光板１２における複数の構造体１１２−１〜１１２−ｎと、第２導光板２２における複数の構造体１２２−１〜１２２−ｎとは、導光板１２、２２同士で、互いにずれた位置に配置されている。

複数の構造体の配置の間隔ＰＳ１、ＰＳ２は、当該複数の構造体を含む導光板１２、２２においては一定である。つまり、第１導光板１２と第２導光板２２とにおいては、それぞれ、構造体同士の間隔（ピッチ）が一定である。さらに、当該間隔ＰＳ１、ＰＳ２は、導光板１２、２２同士で互いに異なる。つまり、間隔ＰＳ１と間隔ＰＳ２とは異なる。

さらに、詳しくは後述するが、第１導光板１２、第２導光板２２同士では、構造体に対応する要素画像の幅が互いに異なる。

２次元用照明装置３０は、バックライトユニットである。２次元用照明装置３０は、第３光源３１と、第３導光板３２とを含む。第３光源３１が発行した光は、端面３２ａから第３導光板３２に入射し、当該入射した光は、面３２ｂから出射する。第３光源３１は、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。なお、第３導光板３２は、一般的な導光板であるため、第３導光板３２についての詳しい説明は行なわない。

携帯電話機１は、２次元用照明装置３０を使用することで、液晶パネル１１０８の解像度で２次元表示が可能である。また、携帯電話機１は、光の照射を２次元用照明装置３０から立体用照明装置１０、２０に切り替えることにより、２次元表示から立体表示に切り替えることができる。

図６は、携帯電話機１の斜視図である。図６を参照して、観察者９００は、観察領域Ｍ１の観察位置ＯＰ１〜ＯＰ５から、液晶パネル１１０８の表示面を視認することになる。ここで、各観察位置は、所定の幅を有する領域である。具体的には、各観察位置は、観察領域Ｍ１の幅を視差数で除した幅を有する領域（以下、「視差領域」とも称する）である。なお、上述したように、携帯電話機１では、液晶パネル１１０８、第１導光板１２、第２導光板２２、第３導光板３２が、この順に配置されている。

以下、再び図５を参照して、携帯電話機１のさらに具体的な構成について説明する。携帯電話機１においては、観察領域Ｍ１の位置を、液晶パネル１１０８の表示面からの距離Ｚが６００ｍｍの位置とする。また、観察領域Ｍ１の幅Ｗを１６０ｍｍとする。なお、携帯電話機１は、５眼式の装置であるため、視差数は５視差である。また、視差領域の幅は、３２ｍｍである。なお、以下では、距離Ｚを、「視距離Ｚ」とも称する。

液晶パネル１１０８は、透過型の液晶パネルである。液晶パネル１１０８では、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素の３つの画素で１絵素を構成する。当該絵素は、１辺が０．３ｍｍの正方形絵素である。各画素は、縦幅Ｈ＝０．３ｍｍ、横幅Ｗ＝０．１ｍｍの長方形の形状を有する。また、各画素にはブラックマトリクスの領域が存在している。

液晶パネル１１０８では、ブラックマトリクスの領域は、各画素の上下０．０４ｍｍ、左右０．０４ｍｍである。携帯電話機１では、画素毎に異なる視差の絵を表示している。携帯電話機１では、視差数が５視差なので、５画素で１要素画像８１となる。５画素で１要素画像を構成するため、図４等で示した「単位画像」は１画素である。以下では、単位画像を、「画素」とも称する。

（第１導光板１２の構造体について）
各構造体１１２−１〜１１２−ｎは、線状構造体である。より具体的には、各構造体１１２−１〜１１２−ｎは、三角プリズムである。第１導光板１２においては、液晶パネル１１０８側の面１２ｂが光の出射面である。以下、面１２ｂを、「出射面１２ｂ」と称する。各構造体１１２−１〜１１２−ｎは、第１導光板１２における出射面１２ｂの反対側の面に、要素画像数に対応した数で、等間隔で配置される。

液晶パネル１１０８の裏面と第１導光板１２底面（つまり、上記反対側の面）との間の距離ｈ１は、要素画像８１ピッチＰＥと、観察領域Ｍ１の幅Ｗと、液晶パネル１１０８の表示面からの観察領域Ｍ１の距離Ｚとに基づき、以下の式（１）で示される。

ｈ１＝ＰＥ×Ｚ／（Ｗ−ＰＥ）＝１．８８ｍｍ … （１）
また、第１導光板１２に含まれる構造体１１２−１〜１１２−ｎのピッチＰＳ１は、液晶パネル１１０８内の要素画像の位置に基づいて定められている。要素画像８１のピッチＰＥ、上記距離ｈ１、上記距離Ｚとに基づき、以下の式（２）で示される。

ＰＳ１＝ＰＥ×（Ｚ＋ｈ１）／Ｚ＝０．５０ｍｍ … （２）
式（２）によると、携帯電話機１では、ＰＳ１>ＰＥの関係となることがわかる。

第１導光板１２の各構造体１１２−１〜１１２−ｎは、上記の式（２）から算出したピッチＰＳ１で連続的に要素画像８１の配列方向と平行に配置されている。

（第２導光板２２の構造体について）
各構造体１２２−１〜１２２−ｎは、第１導光板１２の各構造体１１２−１〜１１２−ｎと同様、線状構造体である。より具体的には、各構造体１２２−１〜１２２−ｎは、三角プリズムである。第２導光板２２においては、液晶パネル１１０８側の面２２ｂが光の出射面である。以下、面２２ｂを、「出射面２２ｂ」と称する。各構造体１２２−１〜１２２−ｎは、第２導光板２２における出射面２２ｂの反対側の面に、要素画像数に対応した数で、等間隔で配置される。

（光の軌跡について）
第１光源１１が照射する光の軌跡について説明する。第１光源１１からの光が第１導光板１２の端面１２ａから入射されると、当該入射した光（以下、「入射光」と称する）は第１導光板１２内を全反射しながら進行方向に進んでいく。

入射光が構造体１１２−１〜１１２−ｎによって反射あるいは散乱されると、当該入射光は、第１導光板１２の出射面１２ｂから出射される。出射面１２ｂから出射した光は、構造体１１２と１対１で対応した要素画像８１を照射する。

この場合、第１導光板１２内の構造体１２を、相似形状を保ったまま、第１光源１１から離れるほど徐々に大きくすることにより、入射光を第１導光板１２全面に行き渡らせることができる。その結果、各構造体１１２−１〜１１２−ｎにおいて、均一に反射するための反射面を確保できる。

このときの構造体１２の反射面からの反射光は対応する要素画像８１を照射し、所定の観察領域内に均一な輝度の画像を投影する。このとき構造体１２を一つの線状光源とみなすことができる。

なお、図１では、構造体１２での反射光が一対一で対応している要素画像８１のみ照射しているように図示しているが、実際には他の要素画像８１も照射している。しかしながら、当該対応していない要素画像８１への照射光は、所定の観察領域外に画像を投影することになり観察領域内での立体視に影響しない。

＜制御装置７０の構成＞
図７は、携帯電話機１に含まれる制御装置７０を説明するための図である。図７を参照して、制御装置７０は、表示制御部７１と、光源制御部７２とを備えている。

光源制御部７２は、各立体表示用照明装置１０、２０に含まれる各光源１１、２１の発光のタイミングを制御する。光源制御部７２は、複数の光源１１、２１のうち発光する光源を時分割で切り替える。

表示制御部７１は、液晶パネル１１０８に要素画像８１を表示させる。より詳しくは、表示制御部７１は、発光する光源１１、２１の切り替えに同期して、要素画像を切り替える。すなわち、表示制御部７１は、図４に示したように、発光する光源１１、２１の切り替えに同期して、立体画像Ｊ１、Ｊ２を切り替える。たとえば、表示制御部７１は、第１光源１１が発光したときに、立体画像Ｊ１を表示させ、第２光源２１が発光したときに、立体画像Ｊ２を表示させる。

＜要素画像の配置＞
図８は、要素画像の配置を示した図である。図８（ａ）は、第１光源１１を発光させた場合における要素画像８１を示した図である。図８（ｂ）は、第２光源２１を発光させた場合における要素画像８２を示した図である。

図８（ａ）を参照して、要素画像８１は、５つの単位画像からなる。図８（ｂ）を参照して、要素画像８２も、要素画像８１と同様に、５つの単位画像からなる。構造体１１２と当該構造体１１２に対応する構造体１２２との位置とがずれているため（図５参照）、携帯電話機１では、要素画像８２は、要素画像８１から約２画素分ずれる配置となる。なお、要素画像のずれ量は、構造体１１２、１２２同士の位置のずれ量に応じて定まる。

第１導光板１２、第２導光板２２は、それぞれ、観察領域Ｍ１内のＯＰ１〜ＯＰ５の領域に対応した視差画像を照射する。観察者９００は、立体視が可能になる。また、携帯電話機１は、上述したように、２次元用照明装置３０における第３光源３１を発光させた場合、液晶パネル１１０８の解像度で２次元表示が可能になる。

第１導光板１２に関しては、たとえば、１つの要素画像８１に含まれる５つの画素Ｉ１ａ〜Ｉ５ｅが、それぞれ、観察領域Ｍ１中の観察位置ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３、ＯＰ４、ＯＰ５に順に投影されている。また、第２導光板２２に関しては、要素画像８１に含まれる５つの画素Ｉ１ａ〜Ｉ５ｅが、それぞれ、観察領域Ｍ１中の観察位置ＯＰ４、ＯＰ５、ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰ３５に順に投影されている。つまり、第１導光板１２と第２導光板２２とでは、５つの画素Ｉ１ａ〜Ｉ５ｅがずれて投影される。それゆえ、第１導光板１２の要素画像８１から２画素ずれた５画素Ｉ１ｃ、Ｉ２ｄ、Ｉ３ｅ、Ｉ４ｆ、Ｉ５ｇが、第２導光板２２の要素画像８２になる。

このように、第１導光板１２と第２導光板２２とでは要素画像８１、８２が約２画素ずれているため、上述したような方法で各導光板１２、２２用の立体画像（図４参照）を作成すると、それぞれの視差画像の合成する画素列も約２画素分ずれる。たとえば視差画像Ｉ１の場合、第１導光板１２によって、１列目、６列目、１１列目、…、といった５画素飛びの画素列の画像が表示されるが、第２導光板２２によっては、３列目、８列目、１３列目、…、といったの５画素飛びの画素列が表示される。

図９は、上述した観察領域Ｍ１において、各導光板１２、２２によって観察できる視差画像Ｉ１に基づく画像を説明するための図である。視差画像Ｉ１αは、第１光源１１を発光させて第１導光板１２から光を照射させた場合に、観察者９００が観察できる第１の視差の画像である。視差画像Ｉ１βは、第２光源２１を発光させて第２導光板２２から光を照射させた場合に、観察者９００が観察できる第１の視差の画像である。

視差画像Ｉ１γは、第１光源１１と第２光源２１とを時分割で発光させ、当該発光に同期して液晶パネル１１０８の画像を切り替えたときに観察できる第１の視差の画像である。第１光源１１と第２光源２１との発光の切り替えタイミングと同期して、液晶パネル１１０８で表示する画像を切り替えて画像を時分割で表示するときに、切り替え速度を１２０fps程度にすれば、観察者９００は２つの画像（視差画像Ｉ１α、Ｉ１β）を同時に見ている状態と同じになる。

具体的には、第１導光板１２から光を照射したとき、視差画像Ｉ１の１列目、６列目、１１列目、…といった画素による視差画像Ｉ１αが観察位置ＯＰ１に投影される。一方、第２導光板２２から光を照射したとき、視差画像Ｉ１の３列目、８列目、１３列目、…といった画素による視差画像Ｉ１βが観察位置ＯＰ１に投影される。

使用する導光板を切り替え、当該切り替えに同期して観察位置ＯＰ１に投影される２枚の立体画像（図４参照）を時分割で表示することにより、それぞれの視差画像Ｉ１〜Ｉ５は、従来の方法では間引かれていた画像の量を導光板の枚数分だけ減らすことができる。つまり、観察者９００は視差画像Ｉ１γを見ることになる。これにより、従来、５眼式立体表示時に”１／５”になっていた解像度を、携帯電話機１では”２／５”に向上できる。

また、携帯電話機１は、複数の導光板１２、２２、３２を備えているが、レンチキュラーレンズおよび光偏向素子を備えていないため、当該レンズや素子を備える構成よりも薄型化を図ることができる。

＜要素画像の幅＞
ところで、第１導光板１２および第２導光板２２の構造体１１２、１２２を線状光源とみなす携帯電話機１では、第１導光板１２と第２導光板２２とは、図５に示すように液晶パネル１１０８の表示面に対して平行に重ねて配置される。このため、第２導光板２２の構造体１２２を、第１導光板１２の構造体１１２よりも、液晶パネル１１０８から離れた位置に配置することになる。このため、構造体１１２、１２２がそれぞれ照射するパネルの範囲（要素画像の幅）は、第１導光板１２と第２導光板２２とでは同じ大きさにならない。

なお、たとえば第２導光板１２の構造体１２２の構成を変更して、第１導光板１２による要素画像の大きさと第２導光板２２による要素画像の大きさとを同じにしようとすると、観察領域Ｍ１において要素画像８２（図８（ｂ）参照）を観察できる領域は狭くなる。つまり、たとえば観察位置ＯＰ１の全ての領域で必ずしも要素画像８２を観察できなくなる。

また、携帯電話機１では、第２導光板２２による要素画像の幅は、第１導光板１２による要素画像８１の幅よりも大きくなる。たとえば、第１導光板１２と第２導光板２２とが離れすぎると、要素画像８２の幅が５画素分の幅よりも大きくなる。この場合、観察領域Ｍ１に投影される画像にずれが生じる。つまり、観察領域Ｍ１内のそれぞれの観察位置ＯＰ１〜ＯＰ２に、異なる視差画像が投影されることになる。その結果、クロストークが発生する。なお、「クロストーク」とは、観察領域Ｍ１の観察位置において当該観察位置に隣接する観察位置の視差画像が見えてしまう現象のことである。

また、第１導光板１２と第２導光板２２とを重ねているため、各導光板１２、２２の厚みも考慮しなければならず、第１導光板１２と第２導光板２２とを近づけることができる距離にも限界がある。

図１０は、第１導光板１２による要素画像と第２導光板２２による要素画像とを説明するための図である。図１０を参照して、要素画像８１は、第１導光板１２の構造体１１２−ｋにより表示される。要素画像８２Ａは、当該構造体１２２−ｋに対応する第２導光板２２の構造体１２２−ｋにより表示される。なお、ｋは、１以上ｎ以下の自然数である。

また、実際の携帯電話機１では、上述したように要素画像８１と要素画像８２とは２画素分だけずれる。図１０では、説明の便宜上、要素画像８２の代わりに、ずれがない要素画像８２Ａを示している。

このため、携帯電話機１は、第１導光板１２による光の照射範囲を、要素画像８１における両端の画素１８０のブラックマトリクス１８１を含まない範囲までとする。また、第２導光板２２による光の照射範囲を、第１導光板１２による光の上記照射範囲に加えて、要素画像８１における両端の画素１８０のブラックマトリクス１８１と、当該ブラックマトリクス１８１の隣のブラックマトリクスとを含む範囲とする。

なお、上記のように、視差数が５、視距離が６００ｍｍ、観察領域Ｍ１の幅Ｗが１６０ｍｍ、視差領域の幅が３２ｍｍ、画素ピッチが０．０５７５ｍｍ、画素間のブラックマトリクス幅が０．０２１ｍｍである場合、第１導光板１２と液晶パネル１１０８との間の距離ｈ１は１．７３ｍｍ、第２導光板２２と液晶パネル１１０８との距離（つまり、ｈ１＋ｈ２）は２．０３ｍｍとなる。このため、第１導光板１２と第２導光板２２との距離ｈ２を０．３０ｍｍ取れることになる。このため、第１導光板１２は、導光板としての機能を果たすために十分な厚さにすることができる。

図１１は、第１導光板１２による画像Ｊ１１と、第２導光板２２による画像Ｊ１２とを説明するための図である。図１１を参照して、画像Ｊ１１と画像Ｊ１２とのずれは、観察領域Ｍ１内のブラックマトリクス１８１を投影している領域内に収めることができる。なお、領域８０２は、ブラックマトリクス１８１に対応する領域である。また、領域８０１は、カラーフィルタに対応する領域である。

携帯電話機１では、画素１８０のカラーフィルタで表示している視差画像が、ブラックマトリクス１８１によって他の視差画像を投影する領域で観察されることがなくなる。このため、携帯電話機１は、クロストークの発生を抑えることができる。

このときの各導光板１２、２２の構造体１１２、１２２のピッチＰＳ１、ＰＳ２は、それぞれの要素画像８１、８２に対応するピッチとなる。第１導光板１２における構造体１１２のピッチＰＳ１は、上述した式（２）により求まる。また、第２導光板２２における構造体１２２は、出射面２２ｂ側に第１導光板１２があるため、第１導光板１２の影響も考慮しつつ、構造体１２２に対応する要素画像８２を照射する位置に配置する必要がある。

本実施の形態では、１つの要素画像中の視差画像を１画素単位で作成しているが、２画素単位、あるいは絵素単位で作成してもよい。また、要素画像の配置は、マトリクス状の画素配置において列方向に一列に並んで配置しているが、要素画像を斜めにずらして配置（図１２参照）するなどの変則的配置であってもよい。

また、本実施の形態では、第１導光板１２と第２導光板とによる要素画像のずれ量を２画素としているが、２画素に限定されるものではない。ずれ量は、クロストークが発生しない値であれば任意の値に設定できる。すなわち、ずれの量をＤ、画素の幅をＷｐ、ブラックマトリクスの幅をＷｂ、自然数をｎとすると、ずれ量は、以下の式（３）を満たすものであればよい。

Ｄ ≦ Ｗｐ×ｎ ± Ｗｂ×２ … （３）
〔実施の形態２〕
本発明に係る表示装置の他の実施形態について、図１２および図１３を参照して説明すると以下のとおりである。本実施の形態では、実施の形態１と同様、表示装置の一例として携帯電話機を例に挙げて説明する。なお、当該表示装置は、実施の形態１と同様、携帯電話機に限定されるものではない。

本実施の形態にかかる表示装置（以下、「携帯電話機１Ａ」と称する）は、第１光源１１および第２光源２１の発光タイミングの制御を行わない点において、実施の形態１の携帯電話機１とは異なる。また、携帯電話機１Ａは、発光する光源の切り替えに同期して要素画像を切り替えない点において、実施の形態１の携帯電話機１とは異なる。また、携帯電話機１Ａは、各導光板によって表示される要素画像が互いにずれていない点において、実施の形態１の携帯電話機１とは異なる。

携帯電話機１Ａは、立体用照明装置１０と、立体用照明装置２０と、２次元用照明装置３０と、液晶パネル１１０８と、制御装置７０と、立体用照明装置４０（図１３参照）とを備えている。立体用照明装置４０は、バックライトユニットである。立体用照明装置４０は、第４光源４１と、第４導光板４２とを含む（図１３参照）。第４導光板４２は、第１導光板１２および第２導光板２２と同様に、複数の構造体を備える。

なお、携帯電話機１Ａにおいては、第１導光板１２による要素画像と第２導光板２２による要素画像とが、上述したように２画素ずれないように、各導光板１２，２２において複数の構造体が配置されている。

ところで、立体画像を表示する表示装置において、要素画像の配置を斜めにすることにより、垂直および水平方向の解像度の差を緩和できること、およびブラックマトリクスによる視差画像間の飛びを低減することができることは広く知られている。本実施の形態にかかる携帯電話機１Ａは、要素画像の配置を斜めにする。

ただし、要素画像を斜めに配置した場合、立体画像の観察時における問題の一つとしてクロストークが挙げられる。クロストークの解決方法としては、光線の配光性を高めること、ブラックマトリクス領域を増やすことなどが挙げられる。

図１２は、要素画像の斜めに配置したときの視差画像の表示領域を示した図である。図１２を参照して、第２の視差の視差画像Ｉ２の表示領域Ｍ２内には、隣接する他の視差画像の表示領域の画素１８０を含んでいる。

当該領域は、潜在的なクロストーク領域Ｍ２１となっている。クロストークの改善のためには、当該領域Ｍ２１を取り除く必要がある。たとえば、改善策の一つとして、ブラックマトリクス１８１の領域を大きくして、潜在的なクロストーク領域Ｍ２１をブラックマトリクスで覆うことが考えられる。しかしながら、上記のようにブラックマトリクスの領域を大きくしたときの問題として、ブラックマトリクス１８１による視差画像間の飛び（flipping）や光量の低下などが挙げられる。携帯電話機１Ａは、当該問題を解決可能に構成されている。以下、当該問題を解決するための具体的構成について、説明する。

図１３は、第１導光板１２と第２導光板２２と第４導光板４２とを用いたときの視差画像間の飛びを低減する方法を説明するための図である。図１３（ａ）は、携帯電話機１Ａの断面図である。なお、図１３（ａ）においては、説明の便宜上、液晶パネル１１０８を３つ示しているが、実際には、液晶パネル１１０８は１つである。図１３（ｂ）は、携帯電話機１Ａにおいて観察者９００が視認する画像を説明するための図である。

図１３（ａ）を参照して、携帯電話機１Ａは、第１導光板１２と、第２導光板２２と、第４導光板４２とを、この順に配置している。図１３（ｂ）を参照して、携帯電話機１Ａでは、第１導光板１２による観察領域Ｍ１−Ａと、第２導光板２２による観察領域Ｍ１−Ｂと、第４導光板４２による観察領域Ｍ１−Ｃとが、ブラックマトリクスの幅の２倍以下でＸ方向にずれるように各導光板１２、２２、４２を配置する。このため、第１導光板１２による画像Ｊ１１２と、第２導光板２２による画像Ｊ１２２と、第３導光板４２による画像１４２とは、ブラックマトリクスの幅の２倍以下でＸ方向にずれる。この場合、画素のＸ方向でのカラーフィルタとブラックマトリクスとの割合を２：１としている。

なお、ブラックマトリクスの幅とは、画素１８０の一端に位置する１つのブラックマトリクス１８１における幅である（図１２参照）。ブラックマトリクスの幅の２倍とは、隣同士のカラーフィルタ間の幅である。

したがって、画素のブラックマトリクスの領域を大きくしてクロストークを低減する場合でも、携帯電話機１Ａは、ブラックマトリクスが照射される領域に他の立体表示用の導光板によって同じ視差画像を照射する。このため、観察者９００は、視差画像間の飛びを削減された画像Ｊ１００を見ることができる。

また、本実施の形態では、立体表示用の導光板１２、２２、４２を互いに重ねている。しかしながら、このような構成に限定されるものではない。たとえば、立体表示用の導光板を１つだけ備え、当該１つの導光板内にピッチのことなる構造体列（たとえば、３列）を複数配置するように携帯電話機１Ａを構成としてもよい。また、当該配置を携帯電話機１Ａがとれば、照射領域を同じ大きさにすることができるため、当該配置をとらない構成よりも画質が高い画像を表示でき、さらに薄型化も可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 携帯電話機、１Ａ 携帯電話機、１０ 立体用照明装置、１１ 第１光源、１２ 第１導光板、１２ａ 端面、２０ 立体用照明装置、２１ 第２光源、２２ 第２導光板、２２ａ 端面、３０ ２次元用照明装置、３１ 第３光源、３２ 第３導光板、３２ａ 端面、４０ 立体用照明装置、４１ 第４光源、４２ 第４導光板、７０ 制御装置、７１ 表示制御部、７２ 光源制御部、８１ 要素画像、８２ 要素画像、８２Ａ 要素画像、１１２ 構造体、１２２ 構造体、１８０ 画素、１８１ ブラックマトリクス、１１０８ 液晶パネル。

Claims (6)

1. 表示パネルに複数の要素画像を表示することによって当該表示パネルに立体画像を表示する表示装置であって、
   前記表示パネルの背面側に設置された立体表示用導光板と、当該立体表示用導光板の少なくとも一端面から当該立体表示用導光板内に光を入射させる光源とを含んだ立体表示用照明装置を備え、
   前記立体表示用導光板は、前記表示パネルの表示面と平行な面に沿って、互いに形状の異なる複数の構造体を有し、
   前記構造体の各々は、前記要素画像の表示位置に基づいて配置され、前記光源からの光を前記表示パネルの方向に反射し、
   前記表示装置は、前記立体表示用照明装置を複数備え、
   各前記立体表示用照明装置に含まれる各前記立体表示用導体板は、前記表示パネルの背面から互いに異なる距離の位置に配置されている、表示装置。
2. 前記表示装置は、
   各前記立体表示用照明装置に含まれる各前記光源の発光のタイミングを制御する光源制御手段と、
   前記表示パネルに前記要素画像を表示させる表示制御手段とをさらに備え、
   前記光源制御手段は、前記複数の光源のうち発光する光源を時分割で切り替え、
   前記表示制御手段は、前記発光する光源の切り替えに同期して、前記要素画像を切り替え、
   前記複数の構造体は、前記立体表示用導光板同士で互いにずれた位置に配置されている、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記複数の構造体の配置の間隔は、当該複数の構造体を含む前記立体表示用導光板においては一定であり、当該間隔は、前記立体表示用導光板同士で互いに異なり、
   前記立体表示用導光板同士では、前記構造体に対応する前記要素画像の幅が互いに異なる、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記表示装置は、二次元用の照明装置をさらに備える、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記表示パネルは、複数の画素とブラックマトリクスとを含んだ液晶表示パネルであって、
   前記光源の発光により表示される前記要素画像の位置は、前記複数の光源のうち前記発光する光源に応じて互いにずれており、
   前記ずれの量をＤ、前記画素の一定方向の幅をＷｐ、前記ブラックマトリクスの前記一定方向の幅をＷｂ、自然数をｎとすると、
   Ｄ ≦ Ｗｐ×ｎ ± Ｗｂ×２
   の関係が成立する、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記表示パネルは、ブラックマトリクスとを含んだ液晶表示パネルであって、
   前記要素画像の位置は、前記立体表示用照明装置同士で互いにずれており、
   前記ずれの量は、前記ブラックマトリクスの幅の２倍以下である、請求項１に記載の表示装置。

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