JP2013205658A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態によれば、液晶光学素子と画像表示部と制御部とを含む画像表示装置が提供される。液晶光学素子は、第1基板部と第2基板部と液晶層とを含む。第1基板部は、第1基板と、複数の主電極と、第1サブ電極と、を含む。第2基板部は、第2基板と第1対向電極とを含む。液晶層は、第1基板部と第2基板部との間に設けられる。画像表示部は、第1〜第Nの複数の視差画像を表示する。制御部は、電極の電位を制御して液晶層に屈折率分布を形成する。主電極どうしの間の中心部分から外側に向かって、屈折率は減少し、上昇し、減少する。1つの要素画像領域の第kの視差画像を含む光は、上記の中心部分を通って出射し、その隣の要素画像領域の第kの視差画像を含む光は、屈折率が上昇する部分を通って出射する。
【選択図】図1
Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施形態に係る画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図1に表したように、本実施形態に係る画像表示装置211は、液晶光学素子111と、制御部77と、画像表示部80と、を含む。
本願において、積層される状態は、直接接して重ねられる状態の他に、間の他の要素が挿入されて重ねられる状態も含む。
これにより、高品位の表示を提供する画像表示装置が提供できる。
これらの図は、液晶光学素子に形成される屈折率分布31の第1屈折率上昇部分36aの屈折率の変化率に関するパラメータ(傾斜角パラメータγ)を変えたときの、画像表示装置の光学特性のシミュレーション結果を示している。
図4(a)は、画像表示部80及び液晶光学素子111をY軸方向に沿ってみたときの模式図である。
図4(a)に表したように、表示部86において、第1要素画像領域81は、第2画像要素領域82と第3要素画像領域83との間に配置される。第1要素画像領域81は、5の視点番号に対応する画像情報が書き込まれる第5要素画像91eを有する。同様に、第2要素画像領域82は、5の視点番号に対応する画像情報が書き込まれる第5要素画像92eを有する。そして、第3要素画像領域83は、5の視点番号に対応する画像情報が書き込まれる第5要素画像93eを有する。
図5(a)は、画像表示部80及び液晶光学素子119をY軸方向に沿ってみたときの模式図である。
図5(a)に表したように、参考例の画像表示装置219においても、第1〜第3要素画像領域81〜83に対応して、第1〜第3レンズ領域71〜73が配置される。第1〜第3レンズ領域71〜73において、第1〜第3レンズ41〜43(レンズ40)が形成される。参考例の液晶光学素子119においては、レンズ40の屈折率分布31が、実施形態に係る液晶光学素子111の場合とは異なる。具体的には、液晶光学素子119における第1屈折率上昇部分36aの傾斜角パラメータγは、液晶光学素子111における第1屈折率上昇部分36aの傾斜角パラメータγとは異なる。液晶光学素子119においては、第1屈折率上昇部分36aの傾斜角パラメータγが51度である。
図7は、参考例の画像表示装置の特性を例示する模式図である。
これらの図は、表示部86が1視差の要素画像を表示した時に、上記の液晶光学素子111及び119を用いて観測した場合の輝度分布を示すシミュレーション画像を示している。図6は、傾斜角パラメータγが16度のときに対応し、図7は、傾斜角パラメータγが51度のときに対応する。1視差の要素画像として、第5要素画像を点灯し、他の要素画像を非点灯にしている。これらの図において、明るい部分は、輝度が高い部分に対応し、暗い部分は、輝度が低い部分に対応する。
図8は、画像表示部80及び液晶光学素子111をY軸方向に沿ってみたときの模式図である。
図8に示すように、第1要素画像領域81から射出された光を観察できる角度(画像表示装置211の表示面の法線方向を基準にした角度)を半視域角θedgeとする。視域角(全幅角)は、2×θedgeである。視距離Lでの視域幅Wは、W=2×L×tan(θedge)で表される。
sin(θv)×n0=sin(θv1)×nx
で表される。
sin(θv)=1.5×sin(θv1)
となり、液晶層30中における角度θv1は、約20度となる。
α=(δn/Δn)/(δx/lp)
で表される規格化した傾き(規格化傾きα)に変換することができる。
図9は、第2の実施形態に係る画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図9に表したように、本実施形態に係る別の画像表示装置221の液晶光学素子121においては、第1基板部10uが、第2サブ電極13をさらに含む。例えば、X−Y平面に投影したときに、第1レンズ領域71の中心軸59と第2主電極11bとの間に、第1サブ電極12が設けられ、第1サブ電極12と第2主電極11bとの間に第2サブ電極13が配置される。これ以外は、画像表示装置221及び液晶光学素子121と同様である。なお、図9においては、制御部77及び表示駆動部87は省略されている。
図10では、液晶光学素子の部分が図示されており、制御部77及び画像表示部80は省略されている。また、図を見やすくするために、第1レンズ領域71を表示している。第2レンズ領域72の構成は第1レンズ領域71の構成と同様である。また、第1レンズ領域71と第1要素画像領域81との関係、及び、第2レンズ領域72と第2要素画像領域82との関係は、第1の実施形態、または、画像表示装置212と同様である。
図11においても、液晶光学素子の部分が図示されており、制御部77及び画像表示部80は省略されている。
図11に表したように、本実施形態に係る画像表示装置223及び液晶光学素子123においては、第1基板部10uは、複数の電極対15(第1電極対15a及び第2電極対15bなど)を有する。
図12においても、液晶光学素子の部分が図示されており、制御部77及び画像表示部80は省略されている。
図12に表したように、本実施形態に係る画像表示装置224及び液晶光学素子124においては、第2基板部20uの構成が、液晶光学素子122のそれとは異なる。
図13においても、液晶光学素子の部分が図示されており、制御部77及び画像表示部80は省略されている。
図13に表したように、本実施形態に係る画像表示装置225及び液晶光学素子125においては、第1基板部10uは、第2電極対15bをさらに含む。第2電極対15bは、第1主面10a上において、第1電極対15aと第2主電極11bとの間に設けられる。
図14は、第3の実施形態に係る画像表示装置の構成を例示する模式的断面図である。 図14においても、液晶光学素子の部分が図示されており、制御部77及び画像表示部80は省略されている。また、図を見やすくするために、第1レンズ領域71を表示している。第2レンズ領域72の構成は第1レンズ領域71の構成と同様である。また、第1レンズ領域71と第1要素画像領域81との関係、及び、第2レンズ領域72と第2要素画像領域82との関係は、第1の実施形態と同様である。
Claims (6)
- 第1基板部であって、
第1主面を有する第1基板と、
前記第1主面上に設けられ第1方向に延在する第1主電極と、
前記第1主面上に設けられ前記第1主電極と離間し前記第1方向に延在する第2主電極と、
前記第1主面上に設けられ前記第1方向に延在する第3主電極であって、前記第1主電極と前記第3主電極との間に前記第2主電極が配置される第3主電極と、
前記第1主面上において前記第1主電極と前記第2主電極との間及び前記第2主電極と前記第3主電極との間に設けられ前記第1方向に延在する第1サブ電極と、
を含む第1基板部と、
第2基板部であって、
前記第1主面と対向する第2主面を有する第2基板と、
前記第2主面上に設けられ前記第1〜第3主電極と対向する第1対向電極と、
を含む第2基板部と、
前記第1基板部と前記第2基板部との間に設けられた液晶層と、
を含み、前記第1主面に対して平行な平面に投影したときに、前記第1主電極と前記第2主電極との間の第1レンズ領域と、前記第2主電極と前記第3主電極との間の第2レンズ領域を有する液晶光学素子と、
前記液晶光学素子と積層された表示部を含む画像表示部であって、前記表示部は、前記第1レンズ領域と積層された第1要素画像領域と、前記第2レンズ領域と積層された第2要素画像領域と、を有し、前記第1要素画像領域は、前記平面に対して平行で前記第1方向に対して垂直な第2方向に順番に並ぶ第1〜第N(Nは2以上の整数)の複数の主領域視差画像を表示し、前記第2要素画像領域は、前記第2方向に順番に並ぶ第1〜第Nの複数の隣接領域視差画像を表示する画像表示部と、
前記第1〜第3主電極、前記第1サブ電極及び前記第1対向電極の電位を制御する制御部であって、前記制御部は、前記平面に投影したときに前記第1主電極の前記第2方向における中心と前記第2主電極の前記第2方向における中心とを結ぶ線分の中点を通り前記第1方向に対して平行な中心軸と重なるレンズ中心部分では前記中心軸から前記第2主電極に向かう外方向に沿って前記液晶層の屈折率を減少させ、前記平面に投影したときに前記レンズ中心部分よりも前記第2主電極に近いレンズ端部分では前記外方向に沿って前記屈折率を減少させ、前記レンズ中心部分と前記レンズ端部分との間に設けられた第1屈折率上昇部分では前記外方向に沿って前記屈折率を上昇させる制御部と、
を備え、
前記第1要素画像領域の第k(kは1以上N以下の整数)の前記主領域視差画像を含む光は、前記レンズ中心部分を通って前記液晶光学素子の外部に出射し、
前記第2要素画像領域の前記第kの前記隣接領域視差画像を含む光は、前記第1屈折率上昇部分を通って前記液晶光学素子の外部に出射する画像表示装置。 - 前記kは2以上であり、
前記第1屈折率上昇部分を通って前記液晶光学素子の外部に出射する前記第2要素画像領域の前記第kの前記隣接領域視差画像を含む前記光の輝度に対する、前記第1屈折率上昇部分を通って前記液晶光学素子の外部に出射する前記第2要素画像領域の前記第(k−1)の前記隣接領域視差画像を含む光の輝度の比は、0.2以下である請求項1記載の画像表示装置。 - 前記第1主電極の前記第2方向における前記中心と前記第2主電極の前記第2方向における前記中心との間の前記第2方向に沿った距離は、前記第2主電極の前記第2方向における前記中心と前記第3主電極の前記第2方向における中心との間の前記第2方向に沿った距離と等しい請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記第1サブ電極は、前記平面に投影したときに前記中心軸と前記第2主電極との間に配置され、
前記第1基板部は、
前記第1主面上に設けられ前記第1方向に延在する第2サブ電極と、
前記第1サブ電極と前記第2サブ電極との間に設けられた絶縁層と、
をさらに含み、
前記第1サブ電極は、前記平面に投影したときに前記第2サブ電極と重なる第1重畳部分と重ならない第1非重畳部分とを有し、前記第2サブ電極は、前記平面に投影したときに前記第1サブ電極と重なる第2重畳部分と重ならない第2非重畳部分とを有し、
前記制御部は、前記第2サブ電極の電位をさらに制御する請求項1〜3のいずれか1つに記載の画像表示装置。 - 前記第1対向電極は、前記第1方向に延在し、
前記第2基板部は、前記第2主面上に設けられ前記第1対向電極と離間し前記第1方向に延在する第2対向電極とをさらに含み、
前記制御部は、前記第2対向電極の電位をさらに制御する請求項1〜3のいずれか1つに記載の画像表示装置。 - 前記制御部は、
前記第1屈折率上昇部分と前記レンズ端部分との間に設けられた第2屈折率上昇部分では前記外方向に沿って前記屈折率を上昇させ、前記第1屈折率上昇部分と前記第2屈折率上昇部分との間の部分では前記外方向に沿って前記屈折率を減少させる請求項1〜5のいずれか1つに記載の画像表示装置。
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