JP2023056901A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】予め想定されたユーザの視点位置に対応したより良好な画質を得られる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、複数の画素を備える表示パネル30と、表示パネル30の一面側で表示パネル30と対向して複数の調光用画素を備える調光パネル80と、調光パネル80の他面側から光を照射する光源と、を備え、入力される画像信号に応じて光を透過するよう制御される画素が生じる場合、複数の調光用画素が光を透過するようになるぼかし処理が適用され、ぼかし処理が適用される複数の調光用画素を含む範囲であるぼかし範囲が形成され、ユーザの視点Eと表示パネル30において光を透過するよう制御される画素とを結ぶ直線と、表示パネル30の法線と、が角度を形成する場合のぼかし範囲の中心は、当該画素の中心を通過する表示パネル30の法線に対して視点Eを通る表示パネル30の法線の反対側に位置する。【選択図】図12
Description
本開示は、表示装置に関する。
液晶表示パネルと光源との間に調光パネルを設けて画像のコントラストをより高める構成が知られている(例えば特許文献1)。
調光パネルが光を透過させる範囲を液晶表示パネルで光を透過するように制御された画素の範囲よりも広くすることで、斜め視点等、ユーザが画像を視認する位置に関わらず、良好な画質で画像を視認させることができる。しかしながら、単に調光パネルが光を透過させる範囲を広げただけでは、ユーザの視点と液晶表示パネルとの位置関係によっては、画像のコントラストをより高める効果を十全に発揮することが困難になる。
本開示は、上記の課題に鑑みてなされたもので、予め想定されたユーザの視点位置に対応したより良好な画質を得られる表示装置を提供することを目的とする。
本開示の一態様による表示装置は、複数の画素を備える第1パネルと、前記第1パネルの一面側で前記第1パネルと対向するよう配置されて複数の調光用画素を備える第2パネルと、前記第2パネルの他面側から光を照射する光源と、を備え、入力される画像信号に応じて光を透過するよう制御される前記画素が生じる場合、複数の前記調光用画素が光を透過するようになるぼかし処理が適用され、前記ぼかし処理が適用される複数の前記調光用画素を含む範囲であるぼかし範囲が形成され、前記光源からの光が当該ぼかし範囲及び当該光を透過するよう制御される前記画素を透過して前記第1パネルの他面側に出射し、ユーザの視点と前記第1パネルにおいて光を透過するよう制御される画素とを結ぶ直線と、前記第1パネルの法線と、が角度を形成する場合、当該画素に対応して生じる前記ぼかし範囲の中心は、当該画素の中心を通過する前記第1パネルの法線に対して基準法線が位置する方向の反対方向にずれた位置にあり、前記基準法線は、前記視点を通る前記第1パネルの法線である。
以下に、本開示の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本開示の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本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、詳細な説明を適宜省略することがある。
(実施形態1)
図1は、実施形態1の表示装置1の主要構成例を示す図である。実施形態1の表示装置1は、信号処理部10、表示部20、光源装置50、光源制御回路60、調光部70及び撮像部90を備える。信号処理部10は、外部の制御装置2から入力される入力信号IPに基づいた各種の出力を行い、表示部20、光源装置50及び調光部70の動作を制御する。入力信号IPは、表示装置1に画像を表示出力させるためのデータとして機能する信号であり、例えばRGB画像信号である。入力信号IPは、表示パネル30の解像度に対応する。すなわち、入力信号IPは、後述する表示パネル30の画素48の数ならびにX方向及びY方向の配置に対応した画素信号を含む。信号処理部10は、入力信号IPに基づいて生成された出力画像信号OPを表示部20に出力する。また、信号処理部10は、入力信号IPに基づいて生成された調光用信号DIを調光部70に出力する。また、信号処理部10は、入力信号IPが入力されると、光源装置50の点灯を制御するための光源駆動信号BLを光源制御回路60に出力する。光源制御回路60は、例えば光源装置50のドライバ回路であり、光源駆動信号BLに応じて光源装置50を動作させる。光源装置50は、発光領域LAから光を発する光源を有する。実施形態1では、光源制御回路60は、フレーム画像の表示タイミングに応じて光源装置50の発光領域LAから一定光量の光が照射されるよう光源装置50を動作させるものとする。
図1は、実施形態1の表示装置1の主要構成例を示す図である。実施形態1の表示装置1は、信号処理部10、表示部20、光源装置50、光源制御回路60、調光部70及び撮像部90を備える。信号処理部10は、外部の制御装置2から入力される入力信号IPに基づいた各種の出力を行い、表示部20、光源装置50及び調光部70の動作を制御する。入力信号IPは、表示装置1に画像を表示出力させるためのデータとして機能する信号であり、例えばRGB画像信号である。入力信号IPは、表示パネル30の解像度に対応する。すなわち、入力信号IPは、後述する表示パネル30の画素48の数ならびにX方向及びY方向の配置に対応した画素信号を含む。信号処理部10は、入力信号IPに基づいて生成された出力画像信号OPを表示部20に出力する。また、信号処理部10は、入力信号IPに基づいて生成された調光用信号DIを調光部70に出力する。また、信号処理部10は、入力信号IPが入力されると、光源装置50の点灯を制御するための光源駆動信号BLを光源制御回路60に出力する。光源制御回路60は、例えば光源装置50のドライバ回路であり、光源駆動信号BLに応じて光源装置50を動作させる。光源装置50は、発光領域LAから光を発する光源を有する。実施形態1では、光源制御回路60は、フレーム画像の表示タイミングに応じて光源装置50の発光領域LAから一定光量の光が照射されるよう光源装置50を動作させるものとする。
表示部20は、表示パネル30及び表示パネル駆動部40を有する。表示パネル30は、複数の画素48が設けられた表示領域OAを有する。複数の画素48は、例えばマトリクス状に配置されている。実施形態1の表示パネル30は、液晶画像表示パネルである。表示パネル駆動部40は、信号出力回路41及び走査回路42を有する。信号出力回路41は、いわゆるソースドライバとして機能する回路であり、出力画像信号OPに応じて複数の画素48を駆動する。走査回路42は、いわゆるゲートドライバとして機能する回路であり、マトリクス状に配置された複数の画素48を所定行(例えば、1行)単位で走査する駆動信号を出力する。画素48は、駆動信号が出力されたタイミングで出力画像信号OPに応じた階調値の出力が行われるよう駆動される。
調光部70は、光源装置50から照射されて表示領域OAを経て出力される光量を調節する。調光部70は、調光パネル80及び調光パネル駆動部140を有する。調光パネル80は、光の透過率を変更可能に設けられた調光領域DAを有する。調光領域DAは、平面視点で表示領域OAに重畳する位置に配置されている。調光領域DAは、平面視点で表示領域OA全体をカバーする。発光領域LAは、平面視点で表示領域OA全体及び調光領域DA全体をカバーする。なお、平面視点とは、X-Y平面を正面視する視点である。
図2は、表示パネル30、調光パネル80、光源装置50の位置関係を示す図である。実施形態1では、図2に例示するように、表示パネル30、調光パネル80、光源装置50が積層されている。具体的には、光源装置50から光が出力される照射面側に調光パネル80が積層されている。また、調光パネル80を挟んで光源装置50の反対側に表示パネル30が積層されている。光源装置50から照射された光は、調光パネル80の調光領域DAで光量を調節されて表示パネル30を照明する。表示パネル30は、光源装置50が位置する背面側から照明されて、その反対側(表示面側)に画像を表示出力する。このように、光源装置50は、表示パネル30の表示領域OAを背面から照明するバックライトとして機能する。また、実施形態1では、調光パネル80は、表示パネル30と光源装置50との間に設けられている。以下、表示パネル30、調光パネル80、光源装置50が積層される方向をZ方向とする。また、Z方向に直交する2方向をX方向及びY方向とする。X方向とY方向は直交する。複数の画素48は、X方向とY方向に沿ってマトリクス状に並ぶ。具体的には、X方向に並ぶ画素48の数がhであり、Y方向に並ぶ画素48の数がvである。h及びvは、2以上の自然数である。
なお、調光パネル80の背面側には第1偏光板(Polarizer)P1が設けられている。調光パネル80の表示面側には第2偏光板P2が設けられている。また、表示パネル30の背面側には第3偏光板P3が設けられている。表示パネル30の表示面側には第4偏光板P4が設けられている。また、第2偏光板P2と第3偏光板P3との間には、拡散層P5が設けられている。第1偏光板P1、第2偏光板P2、第3偏光板P3、第4偏光板P4はそれぞれ、特定の方向の偏光を通過させ、他の方向の偏光を通過させない。第1偏光板P1が通過させる偏光の偏向方向と、第2偏光板P2が通過させる偏光の偏向方向と、は直交する。第2偏光板P2が通過させる偏光の偏向方向と、第3偏光板P3が通過させる偏光の偏向方向と、は同じである。第3偏光板P3が通過させる偏光の偏向方向と、第4偏光板P4が通過させる偏光の偏向方向と、は直交する。拡散層P5は、入射する光を拡散して出射させる。なお、第2偏光板P2、第3偏光板P3の偏光の偏向方向は同じであるため、どちらかを削除する構成でもよい。透過率の向上が期待できる。第2偏光板P2と第3偏光板P3の両方を設けた場合、片方の場合に比してコントラストの向上を図れる。また、第2偏光板P2と第3偏光板P3のどちらかを省略する場合は、拡散層P5で拡散された光の偏向方向を第3偏光板P3で限定することによるコントラスト向上の効果を見込める観点から、第2偏光板P2の方を省略する方が望ましい。
図3は、表示パネル30の画素配列の一例を示す図である。図3に例示するように、画素48は、例えば、第1副画素49Rと、第2副画素49Gと、第3副画素49Bとを有する。第1副画素49Rは、第1原色(例えば、赤色)を表示する。第2副画素49Gは、第2原色(例えば、緑色)を表示する。第3副画素49Bは、第3原色(例えば、青色)を表示する。このように、表示パネル30に行列状に配列された画素48は、第1の色を表示する第1副画素49R、第2の色を表示する第2副画素49G及び第3の色を表示する第3副画素49Bを含む。第1の色、第2の色及び第3の色は、第1原色、第2原色及び第3原色に限られず、補色など色が異なっていればよい。以下の説明において、第1副画素49R、第2副画素49Gと、第3副画素49Bとをそれぞれ区別する必要がない場合、副画素49という。
画素48は、第1副画素49R、第2副画素49Gと、第3副画素49Bに加えて、さらに副画素49を有していてもよい。例えば、画素48は、第4の色を表示する第4副画素を有していてもよい。第4副画素は、第4の色(例えば、白色)を表示する。第4副画素は、同じ光源点灯量で照射された場合、第1の色を表示する第1副画素49R、第2の色を表示する第2副画素49G、第3の色を表示する第3副画素49Bよりも明るいことが好ましい。
表示装置1は、より具体的には、透過型のカラー液晶表示装置である。図3に例示するように、表示パネル30は、カラー液晶表示パネルであり、第1副画素49Rと画像観察者との間に第1原色を通過させる第1カラーフィルタが配置され、第2副画素49Gと画像観察者との間に第2原色を通過させる第2カラーフィルタが配置され、第3副画素49Bと画像観察者との間に第3原色を通過させる第3カラーフィルタが配置されている。第1カラーフィルタ、第2カラーフィルタ及び第3カラーフィルタは、後述するフィルタ膜26に含まれる構成である。
なお、第4副画素が設けられる場合、第4副画素と画像観察者との間にカラーフィルタが配置されていない。この場合には、第4副画素に大きな段差が生じることとなる。このため、第4副画素には、カラーフィルタの代わりに透明な樹脂層が備えられていてもよい。これにより、第4副画素に大きな段差が生じることを抑制することができる。
信号出力回路41は、信号線DTLによって表示パネル30と電気的に接続されている。表示パネル駆動部40は、走査回路42によって、表示パネル30における副画素49を選択し、副画素49の動作(光透過率)を制御するためのスイッチング素子(例えば、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor))のオン(ON)及びオフ(OFF)を制御する。走査回路42は、走査線SCLによって表示パネル30と電気的に接続されている。
実施形態1では、複数の信号線DTLは、X方向に並ぶ。各信号線DTLは、Y方向に延出する。複数の走査線SCLは、Y方向に並ぶ。各走査線SCLは、X方向に延出する。従って、実施形態1では、走査回路42から出力される駆動信号に応じて、走査線SCLを共有するようにX方向に並ぶ複数の画素48を含む画素列(ライン)単位で画素48が駆動される。以下、単にラインと記載した場合、走査線SCLを共有するようにX方向に並ぶ複数の画素48を含む画素列をさす。
各走査線SCLの延出方向に沿う方向を水平走査方向とする。また、複数の走査線SCLの並び方向を垂直走査方向と記載する。実施形態1では、X方向が水平走査方向に該当し、Y方向が垂直走査方向に該当する。
図4は、表示パネル30の概略断面構造の一例を示す断面図である。アレイ基板30aは、ガラス基板等の画素基板21の上方に設けられたフィルタ膜26と、フィルタ膜26の上方に設けられた対向電極23と、対向電極23の上に接して設けられた絶縁膜24と、絶縁膜24の上の画素電極22と、アレイ基板30aの最上面側に設けられた第1配向膜28とを有する。対向基板30bは、ガラス基板等の対向画素基板31と、対向画素基板31の下面に設けられた第2配向膜38と、上面に設けられた偏光板35とを含む。アレイ基板30aと対向基板30bとはシール部29を介して固定されている。アレイ基板30a、対向基板30b、及びシール部29によって囲まれた空間には、液晶層LC1が封止されている。液晶層LC1は、印加される電界に応じて配向方向が変化する液晶分子を含む。液晶層LC1は、電界の状態に応じて液晶層LC1内部を透過する光を変調するものである。液晶層LC1の液晶分子の方向が、画素電極22と対向電極23との間で印加される電界によって変化し、表示パネル30を透過する光の透過量が変化する。複数の副画素49はそれぞれ、画素電極22を有する。複数の副画素49の動作(光透過率)を個別に制御するための複数のスイッチング素子は、画素電極22と電気的に接続されている。
調光部70は、調光パネル80と調光パネル駆動部140とを備える。実施形態1の調光パネル80は、フィルタ膜26が省略されることを除いて、図4に示す表示パネル30と同様の構成である。従って、調光パネル80は、カラーフィルタの色によって区別された第1副画素49Rと第2副画素49Gと第3副画素49Bとを含む画素48(図3参照)と異なり、カラーフィルタが設けられていない調光用画素148を備える(図1参照)。すなわち、調光パネル80は、モノクロの液晶パネルである。
調光パネル駆動部140が備える信号出力回路141及び走査回路142は、接続される対象が調光パネル80であることを除いて、表示パネル駆動部40と同様の構成である。図1に示す調光パネル80と調光パネル駆動部140との間の信号線ADTLは、図3を参照して説明した信号線DTLと同様の構成である。図1に示す調光パネル80と調光パネル駆動部140との間の走査線ASCLは、図3を参照して説明した走査線SCLと同様の構成である。ただし、調光パネル80で1つの調光用画素148として制御される範囲の大きさは、平面視点で複数の画素48を含む。実施形態1の説明では、1つの調光用画素148として制御されるX方向の幅が、X方向に並ぶ3つの画素48の幅に対応する。また、1つの調光用画素148として制御されるY方向の幅が、Y方向に並ぶ3つの画素48の幅に対応する。従って、1つの調光用画素148として制御される範囲には、3×3=9の画素48が配置されている。なお、ここで例示した1つの調光用画素148として制御される範囲における画素48の数はあくまで一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。例えば、1つの調光用画素148として制御される範囲に、2×2=4の画素48が配置されていてもよい。
調光パネル80では、1つの調光用画素148として制御される範囲に、1つの画素電極22が設けられていてもよいし、複数の画素電極22が設けられていてもよい。1つの調光用画素148として制御される範囲に複数の画素電極22が設けられている場合、当該複数の画素電極22は同電位となるよう制御される。これによって、当該複数の画素電極22が実質的に1つの画素電極22と同様にふるまうようにすることができる。
実施形態1では、表示領域OAにおける複数の画素48の配置と調光領域DAにおける複数の調光用画素148の配置とは同じである。従って、実施形態1では、表示領域OAのX方向に並ぶ画素48の数と、調光領域DAのX方向に並ぶ画素148の数と、は同じである。また、実施形態1では、表示領域OAのY方向に並ぶ画素48の数と、調光領域DAのY方向に並ぶ調光用画素148の数と、は同じである。また、実施形態1では、表示領域OAと調光領域DAとがX-Y平面視点で重なる。また、Z方向は、光源装置50の発光領域LAから照射される光の光軸LLに対応する。従って、複数の画素48のうち1つと、X-Y平面視点で当該画素48と重なる位置にある1つの調光用画素148と、は、光軸LLを共有する。ただし、発光領域LAから照射される光は放射状に拡散するインコヒーレント光である。従って、光軸LLに沿わない方向の光線も調光用画素148及び画素48に進入することがある。
光源装置50から発せられた光は、第1偏光板P1を経て調光パネル80に進入する。調光パネル80に進入した光のうち調光用画素148を透過した光は、第2偏光板P2、拡散層P5及び第3偏光板P3を経て表示パネル30に進入する。表示パネル30に進入した光のうち画素48を透過した光は、第4偏光板P4を経て出力される。このようにして出力された光に基づいて、表示装置1のユーザは、表示装置1から出力される画像を視認する。なお、ユーザとは、例えば後述する図10等に示すユーザHのように、表示装置1が出力する画像を視認するヒトである。
仮に、表示装置1の板面(X-Y平面)に対して正面から画像を見る場合に限定して考えるならば、表示パネル30で画像の表示のために光を透過させるよう制御される画素48と光軸LLを共有する調光用画素148が光を透過するよう制御されれば、表示装置1のユーザは、表示装置1が出力する画像を問題なく視認できると考えられる。この場合、表示パネル30で光を透過しないよう制御される画素48と光軸LLを共有する調光用画素148は、光を透過しないよう制御される。一方、表示装置1のユーザは、必ずしも表示装置1の板面(X-Y平面)に対して正面から画像を視認するわけでない。上述の表示装置1の板面(X-Y平面)に対して正面から画像を見る場合と同様の画素48及び調光用画素148の制御が行われた場合、当該板面及びZ方向に交差する角度(斜視的角度)から表示装置1の第4偏光板P4側を視認するユーザは、二重像や画像の欠けを視認することがある。
図5は、二重像と画像の欠けの発生原理及び例を示す図である。図5では「パネル模式図」で表示装置1の概略段目図を示している。当該概略断面図では、光を透過するよう液晶の配向が制御された画素48及び調光用画素148を白抜きの矩形で示している。また、当該概略断面図では、光を透過しないよう液晶の配向が制御された複数の画素48の集合を遮光部48Dとしてドットパターンの矩形で示している。また、当該概略断面図では、光を透過しないよう液晶の配向が制御された複数の調光用画素148の集合を遮光部148Dとしてドットパターンの矩形で示している。
調光用画素148を透過して調光用画素148と画素48との間の積層構造物(第2偏光板P2、拡散層P5、第3偏光板P3)を通って画素48を透過した光は、表示パネル30の出射面側から図示しない第4偏光板P4(図2参照)を通って出射する際に、当該積層構造物と出射面側の空気との屈折率差による屈折を生じる。図5では、当該屈折を、当該積層構造物の屈折率n2と当該空気の屈折率n1と、の差による表示装置1内での光の進行角度θbと表示装置1の出射面外での光の出射角度θaとの差によって示している。
より具体的には、以下の式(1)が成立する。また、画素48と調光用画素148とのZ方向のインターバルをGとすると、以下の式(2)が成立する。式(2)におけるpは、画素48のX方向の幅である。mは、表示装置1内での光の進行角度θbによって生じる調光用画素148側での光の出射点と画素48側での光の入射点とのX方向の位置ずれを画素48の数で換算した場合の画素48の数を示す数値である。なお、空気の屈折率(n1)は1.0であり、積層構造物(第2偏光板P2、拡散層P5、第3偏光板P3)の屈折率(n2)は1.0とは異なる値である。そして、式(1)及び式(2)に基づき、式(3)が成立する。従って、式(3)に基づき、n1,n2,θaから、光軸LLを中心とし、θaに対応したぼかし範囲mpを算出できる。ぼかし範囲mpに含まれる調光用画素148は、光を透過するよう制御される。なお、Gは、例えば、画素48のZ方向の中間位置と、調光用画素148のZ方向の中間位置と、のインターバルである。画素48のZ方向の中間位置は、表示パネル30のZ方向の中間位置である。調光用画素148のZ方向の中間位置は、調光パネル80のZ方向の中間位置である。また、Gは、表示パネル30と調光パネル80との間の液晶層LC1の距離としてとらえることもできる。以下、ギャップGと記載した場合、当段落で説明したGをさす。
n1sinθa=n2sinθb…(1)
Gtanθb=mp…(2)
mp=Gtan{sin-1(n1sinθa/n2)}…(3)
n1sinθa=n2sinθb…(1)
Gtanθb=mp…(2)
mp=Gtan{sin-1(n1sinθa/n2)}…(3)
「二重像」の「パネル模式図」で示すように、上述の屈折により、遮光部48Dによって光を遮られないと仮定すると、調光用画素148を透過した光L1は光V1として出射することになる。実際には、遮光部48Dによって光を遮られるため、光V1は出射しない。また、調光用画素148を透過した光L2は、光V2として出射する。また、遮光部148Dによって光を遮られないと仮定すると、破線で示した光の進行軸L3を透過する光は、光V3として出射する。
ここで、「二重像」の「パネル模式図」の状態である表示装置1の出射面を正面視すると、遮光部48Dを挟んでX方向の両側が点灯しているはずである。すなわち、正面視点から見た非発光(黒)領域は1つである。一方、X-Y平面及びX方向に対して出射角度Θ1を生じる斜視的角度から表示装置1の出射面を視認した場合、光V2を挟んで、実際には生じない光L1,L3の光軸が存在する。すなわち、光V2を挟んでX方向に並ぶ2つの非発光(黒)領域が生じる。このように、正面視点から見た場合に1つの非発光(黒)領域で形成される像が、斜視的角度では2つの非発光(黒)領域で形成される二重像として視認されることがある。図5では、このような二重像の発生例を、「二重像」の「斜め視点からの視認例」で例示している。
また、「画像の欠け」の「パネル模式図」で示すように、遮光部148Dによって光を遮られないと仮定すると、光L4は光V4として出射することになる。実際には、遮光部148Dによって光を遮られるため、光V4は出射しない。また、遮光部148Dによって光を遮られないと仮定すると、光L5は光V5として出射することになる。実際には、遮光部148Dによって光を遮られるため、光V5は出射しない。仮に、遮光部148Dによって光を遮られなかったとしても、遮光部48Dによって光を遮られるため、光V5は出射しない。また、遮光部48Dによって光を遮られないと仮定すると、調光用画素148を透過した光L6は光V6として出射することになる。実際には、遮光部48Dによって光を遮られるため、光V6は出射しない。
ここで、「画像の欠け」の「パネル模式図」の状態では、光が透過可能な画素48をX方向に挟むように遮光部48Dが生じていることから、正面視点では、非発光(黒)領域に挟まれた1つの発光領域が視認されるはずである。一方、X-Y平面及びX方向に対して出射角度Θ1を生じる斜視的角度から表示装置1の出射面を視認した場合、発光領域は視認されない。これは、上述したように、光V4,V5,V6はいずれも出射されないことによる。このように、正面視点から見た場合に1つの発光領域で形成される像が、斜視的角度では視認されないことがある。斜視的角度から表示装置1を視認した場合の画僧の欠けは、このような仕組みで生じる。図5では、このような画像の欠けの発生例を、「画像の欠け」の「斜め視点からの視認例」で例示している。なお、図5で模式的に示す調光用画素148は、画素48との位置の対応関係を分かりやすくする目的でX方向の幅を画素48と同じにしているが、実際には上述のように1つの調光用画素148の範囲内に複数の画素48が含まれる。
そこで、実施形態1では、調光パネル80が光を透過させる範囲の制御において、ぼかし処理が適用されている。ぼかし処理とは、入力信号IPを忠実に反映した場合に生じる光の透過範囲に比してより広い範囲で調光パネル80が光を透過させるように調光用画素148を制御する処理をさす。従って、ぼかし処理が適用された調光パネル80で光が透過可能な範囲は、表示パネル30で光が透過可能な範囲よりも広い範囲になる。以下、ぼかし処理について、図6を参照して説明する。
図6は、最高階調で光を透過させるよう制御される画素48の座標に基づいて決定された中心CLとして扱われる調光用画素148からの距離と、ぼかし処理によって光を透過するよう制御される度合いと、の関係の一例を示すグラフである。図6のグラフでは、横軸が当該距離を示し、縦軸が光を透過する度合いを示す。なお、当該距離は、最高階調で光を透過させるよう制御される画素48の座標に基づいて後述する座標決定部13によって決定された中心CLに位置する調光用画素148が「0」の距離の位置にあるものとする。また、当該「0」の距離の調光用画素148に隣接する調光用画素148が、当該「0」の距離の調光用画素148に対して「1」の距離にあるものとする。また、当該「0」の距離の調光用画素148を基準として、間に介在する調光用画素148の数+1の距離に、他の調光用画素148がX方向又はY方向に並んでいるものとする。また、図6では、光を透過する度合いの階調性が8ビット(256階調)である例を示しているが、これはあくまで一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
図6で例示するように、実施形態1では、ぼかし処理によって、「0」の距離の調光用画素148だけでなく、距離が1から6の範囲内である調光用画素148が、光を透過させるよう制御される。また、「1」の距離の調光用画素148は、「0」の距離の調光用画素148と同等の度合いで光を透過させるよう制御される。また、距離が「2」以上の調光用画素148は、距離がより大きくなるほど光を透過させる度合いが低下するよう制御される。このように、「0」の距離の調光用画素148を中心としたぼかし範囲widに含まれる複数の調光用画素148に対してぼかし処理が適用される。
なお、ぼかし処理によって「0」の距離の調光用画素148からどの程度離れた範囲まで、ぼかし範囲widに含めて光を透過させるようにするかの具体的な設定は任意である。より具体的には、表示装置1に対する斜め視点が成立する角度(θa)としてどの程度の角度まで許容するか、ギャップGの大きさ等の諸元に基づいてぼかし処理が適用される「0」の距離の調光用画素148からの範囲が設定される。後述するぼかし処理部演算部12による画素48の階調値に基づいた処理における、ある画素48を中心としたぼかし処理の対象になる範囲(所定範囲)についても、同様の考え方で所定範囲が設定される。
図7は、表示装置1に対する入力信号IPによる表示出力内容の一例を示す図である。図8は、図7に示す表示出力内容に基づいてぼかし処理が適用された調光パネル80による光の透過範囲を示す図である。図7及び図8であ、光が透過するよう制御される範囲を白抜きで示し、光が透過しないよう制御される範囲をドットパターンで示している。図7と図8との対比で示すように、ぼかし処理が適用された調光パネル80は、表示出力内容に比してより広い範囲で光が透過するよう調光用画素148が制御される。具体的には、図7に示す表示出力内容で光が透過している範囲の縁取り線をより太くして光が透過する範囲をより外側に広げるように、調光用画素148が光を透過する度合いの制御が行われている。
図9は、信号処理部10の機能構成例を示すブロック図である。信号処理部10は、第1ガンマ変換部11と、視覚情報保持部12と、座標決定部13と、ぼかし処理演算部14と、第2ガンマ変換部15と、を備える。
第1ガンマ変換部11は、入力値と出力値との間でガンマ補正が必要な場合にガンマ補正処理を行う。ここでいう入力値は、入力信号IPが示すフレーム画像に含まれる各画素のRGB階調値である。また、出力値は、表示パネル30に含まれる画素48が入力値に応じた電圧で制御された場合に表示領域OAを視認するユーザが認識する画素48の明るさである。実施形態1では、各RGB階調値と各画素48との1対1の関係で見た場合に入力値に応じた画素48の制御によって適切な出力値が得られるものとし、特段の補正は行われない。ただし、表示パネル30のガンマ特性によっては、第1ガンマ変換部11によるガンマ補正処理が行われる。
実施形態1では、上述の第1ガンマ変換部11に関する説明のように、1つのフレーム画像に対応する入力信号IPがある位置の画素48に対して与える画素データが示すRGB階調値(入力値)と、当該入力信号IPに基づいた出力画像信号OPが当該画素48に対して与える画素データが示すRGB階調値(出力値)と、は同一である。従って、入力値をIcとし、出力値をg0(Ic)とすると、Ic=g0(Ic)が成り立つ。また、g0(Ic)は、RGB階調値、すなわち、(R,G,B)=(α,β,γ)の形式で表せる。ここで、α,β,γは、それぞれ階調値を示す情報のビット数に対応した数値である。例えば8ビットの場合、α,β,γは、それぞれ0から255の範囲内の値を取る。
視覚情報保持部12は、後述するぼかし範囲の中心座標制御で参照される各種のパラメータを記憶する。具体的には、視覚情報保持部12は、例えば、当該パラメータとして利用可能な数値を書き換え可能なレジスタ回路として設けられる。視覚情報保持部12は、フラッシュメモリ等、他の記憶回路又は記憶媒体であってもよい。視覚情報保持部12に対する書き込みは、表示装置1の出荷前後等、専用の書込装置から任意のタイミングで行える。
座標決定部13は、後述するぼかし範囲の中心座標を決定する。具体的には、座標決定部13は、入力信号IPに応じて表示パネル30が動作することで光を透過するよう制御される画素48が生じる場合、当該画素48の座標に対応して、当該画素48を透過する光を透過させるぼかし範囲の中心CL(図6参照)に対応する調光用画素148の座標を決定する。ぼかし処理演算部14は、座標決定部13が決定した中心CLを中心としてぼかし範囲を調光パネル80で生じさせる。
ぼかし処理演算部14は、上述のぼかし処理を行う。また、ぼかし処理演算部14は、ぼかし範囲を導出する。ぼかし範囲とは、ぼかし処理が適用される調光用画素148が含まれる範囲をさす。
実施形態1では、ぼかし処理演算部14は、座標決定部13が決定したぼかし範囲の中心座標を中心としてぼかし範囲を調光パネル80の調光用画素148に適用することで、表示パネル30に対するユーザの目の位置に対応したぼかし範囲となるよう、ぼかし範囲を導出する。実施形態1では、ぼかし処理演算部14が導出するぼかし範囲は、例えば図6を参照して説明した、中心CLを中心とするぼかし範囲widである。
第2ガンマ変換部15は、調光階調値に対してガンマ補正が必要な場合にガンマ補正処理を行う。実施形態1では、第2ガンマ変換部15は、調光パネル80と表示パネル30がいずれも最低階調(0)の場合と、調光パネル80と表示パネル30がいずれも最高階調(8ビットならば255)の場合との間のガンマカーブが所望のガンマカーブ(例えば、ガンマ値=2.2に対応したガンマカーブ)となるようにガンマ補正処理を行う。ガンマ補正処理で用いられる係数をg1とすると、第2ガンマ変換部15によるガンマ補正処理後の調光階調値は、g1(Icmax+A)と表せる。
第1ガンマ変換部11は、出力画像信号OPを表示パネル30に出力する。ここで、出力画像信号OPは、複数の画素48の各々に対する上述のg0(Ic)の集合である。表示パネル駆動部40の動作によって、各画素48がg0(Ic)に応じて駆動される。第2ガンマ変換部15は、調光用信号DIを調光パネル80に出力する。ここで、調光用信号DIは、複数の調光用画素148の各々に対する上述のg1(Icmax+A)の集合である。調光パネル駆動部140の動作によって、各調光用画素148がg1(Icmax+A)に応じて駆動される。すなわち、複数の調光用画素148の各々による光の透過の度合いが各々の調光階調値に対応するよう、調光パネル80が動作する。なお、実施形態1では、1つの調光用画素148が有する複数の副画素49が全て当該1つの調光用画素148の調光階調値に対応した光の透過の度合いとなるよう駆動される。
後述する実施形態2と区別して、実施形態1では、ユーザHに対する相対位置関係の管理単位を画素48単位とする事例について説明する。実施形態1では、表示装置1に含まれる複数の画素48毎のぼかし範囲が各画素48とユーザHとの相対位置関係を考慮して決定されている。
図10は、表示装置1とユーザHとの関係及びユーザHから表示装置1に対する視線を示す模式図である。図10は、表示装置1の画像表示面に対するユーザHからの視線VC0が、表示装置1のY方向の中心に到達する表示装置1とユーザHとの位置関係を例示している。視線VC0は、ユーザHが、X-Y平面に沿う表示装置1の画像表示面をZ方向に沿って正面視する視線である。なお、図10では、視線VC0が表示装置1のY方向の中心に向かっているが、視線VC0の到達位置は、表示装置1の中心に限られない。表示パネル30の法線方向に沿う視線であって視点Eを通る視線VC0の到達位置は、表示パネル30の表示領域OA内であってもよいし、表示領域OA外であってもよい。
より具体的には、図10は、例えばパブリックビューイングのために採用される画像表示装置のように、ユーザHに対して有意に大きい画像表示面を有する画像表示装置として表示装置1が採用された場合を模式的に示している。
このようにユーザHに対して有意に大きい画像表示面を有する表示装置1では、表示装置1の画像表示面におけるY方向の中心以外の各位置に対するユーザHからの視線が、上述した視線VC0とは有意に異なる視線になる。具体的には、図10に示す視線VU1,VU2,VU3,VD1,VD2,VD3のように、視線VC0及びZ方向に対してそれぞれ異なる角度θU1,θU2,θU3,θD1,θD2,θD3を形成する視線になる。
視線VU1は、視線VC0に対してY方向に角度θU1を形成する。視線VD1は、視線VC0に対してY方向に角度θD1を形成する。角度θU1と角度θD1とは、視線VC0を挟んでY方向に対称である。
視線VU2は、視線VC0に対してY方向に角度θU2を形成する。視線VD2は、視線VC0に対してY方向に角度θD2を形成する。角度θU2と角度θD2とは、視線VC0を挟んでY方向に対称である。角度θU2は、角度θU1よりも大きい角度である。角度θD2は、角度θD1よりも大きい角度である。
視線VU3は、視線VC0に対してY方向に角度θU3を形成する。視線VD3は、視線VC0に対してY方向に角度θD3を形成する。角度θU3と角度θD3とは、視線VC0を挟んでY方向に対称である。角度θU3は、角度θU2よりも大きい角度である。角度θD3は、角度θD2よりも大きい角度である。
図11は、図10に示すユーザHの視点Eに対して表示装置1から到達する光の射線LC0,LU1,LU2,LU3,LD1,LD2,LD3を生じさせる表示装置1の表示パネル30及び調光パネル80の状態を示す模式図である。なお、図11に示す射線LC0は、図10に示す視線VC0を通る光の射線である。射線LU1は、視線VU1を通る光の射線である。射線LU2は、視線VU2を通る光の射線である。射線LU3は、視線VU3を通る光の射線である。射線LD1は、視線VD1を通る光の射線である。射線LD2は、視線VD2を通る光の射線である。射線LD3は、視線VD3を通る光の射線である。以下、分かりやすさを優先して、図11を参照した説明では、まず、Y方向に関する画素48と調光用画素148の光の透過率の関係について説明する。
射線LC0は、表示パネル30の白画素WC0を通過する光の射線である。白画素WC0及び後述する白画素WU1,WU2,WU3,WD1,WD2,WD3は、例えば最高輝度の白色(W)として認識されるよう透過率が設定される画素48である。例えば、入力信号IPに含まれる画素信号が示す赤色(R),緑色(G),青色(B)の階調値がそれぞれ8ビットで表されるとすると、当該最高輝度の白色(W)は、(R,G,B)=(255,255,255)である。なお、図11では、表示パネル30が備える画素48のうち、白画素WC0,WU1,WU2,WU3,WD1,WD2,WD3を除く画素48は、最低輝度の黒色(K)、例えば、(R,G,B)=(0,0,0)の画素信号に対応して制御された画素48である。
まず、射線LC0を通る光に関する説明を行う。射線LC0を通る光は、光源装置50からの光であって、調光パネル80に生じたぼかし範囲BC0を透過して射線KC0を通る光である。射線KC0は、白画素WC0の中心と、ぼかし範囲BC0の中心と、を結ぶ光の射線である。ぼかし範囲BC0及び後述するぼかし範囲BU1,BU2,BU3,BD1,BD2,BD3は、複数の調光用画素148を含む範囲であって、例えば図6を参照して説明した光の透過率を設定される範囲である。
具体的には、ぼかし範囲BC0及び後述するぼかし範囲BU1,BU2,BU3,BD1,BD2,BD3では、中心CL1,CL2,CL3,CL0,CL4,CL5,CL6となる1つの調光用画素148を中心として、当該中心から数えてX方向又はY方向にぼかし範囲widの範囲内にある調光用画素148の光の透過率が、図6のグラフで示すように0を超えるように設定される。なお、中心CL1,CL2,CL3,CL0,CL4,CL5,CL6は、図6を参照して説明した中心CL1に対応する。以下、中心CL1,CL2,CL3,CL0,CL4,CL5,CL6となる1つの調光用画素148を中心調光用画素と記載する。中心調光用画素の周囲に位置してぼかし範囲widの範囲内にある調光用画素148の各々の光の透過率は、調光用画素148の位置が中心調光用画素に近いほど高くなる。なお、詳細を図示しないが、中心調光用画素に対してX方向及びY方向に交差する方向(斜め方向)に位置する調光用画素148についても、同様の考え方で位置が中心調光用画素に近いほど光の透過率が高くなる。具体的には、ぼかし範囲widで定められる範囲のX方向の端部とぼかし範囲widで定められる範囲のY方向の端部とを結ぶ直線又は円弧の外側に位置する調光用画素148では光の透過率が最低(0)になり、当該直線又は円弧の内側に位置する調光用画素148では光の透過率が0を超えるように設定される。
図6のグラフで示す通り、白画素WC0のように最高輝度の白色(W)となるよう制御される画素48の背面側で光を透過させるぼかし範囲BC0の中心CL0に位置する調光用画素148の光の透過率は、最高の透過率(例えば、255)となる。ここで、白画素WC0のY方向の中心を、図11に示す中心CC0とすると、中心CC0と、ぼかし範囲BC0の中心CL0と、はY方向の位置が一致する。これは、視点Eに対して射線LC0がZ方向に沿うからである。すなわち、視点Eと、中心CC0と、ぼかし範囲BC0の中心CL0と、がZ方向に並ぶ位置関係にあることで、光源装置50からの光がぼかし範囲BC0及び白画素WC0を経て視点Eに到達する。そして、このとき、ぼかし範囲BC0によって形成されるぼかし範囲が白画素WC0における二重像や画像の欠けの発生を抑制する。視点Eと、中心CC0と、ぼかし範囲BC0の中心CL0と、がZ方向に並ぶ位置関係にあるので、射線LC0及び射線KC0も、Z方向に沿う。
なお、理想的条件に限れば、視点Eと、中心CC0と、ぼかし範囲BC0の中心CL0と、がZ方向に並ぶ限り、ぼかし範囲がなかったとしても二重像や画像の欠けは発生しないことになる。しかしながら、ユーザHと表示装置1との厳密な相対位置関係が実際にこのような理想的な位置関係として完璧に実現されるわけではないから、ぼかし範囲による二重像や画像の欠けの抑制は有効である。
次に、射線LU1を通る光に関する説明を行う。射線LU1を通る光は、光源装置50からの光であって、調光パネル80に生じたぼかし範囲BU1を透過して射線KU1を通る光である。射線KU1は、白画素WU1の中心と、ぼかし範囲BU1の中心と、を結ぶ光の射線である。
ここで、図5を参照して上述したように、調光用画素148と画素48との間の積層構造物と、表示パネル30の出射面側(視点E側)の空気との屈折率差による屈折が生じる。従って、実施形態1では、射線KU1とZ方向との間の角度θbU1と、白画素WU1とZ方向(白画素WC0)との間の角度θU1と、の間に当該屈折率差を考慮した差が生じるように、角度θbU1を設定する。言い換えれば、実施形態1では、角度θbU1が、角度θU1に対して当該屈折率差を考慮して設定された角度となるように、ぼかし範囲BU1のY方向の位置が決定される。ここで、白画素WU1のY方向の中心を、図11に示す中心CU1とすると、このようなぼかし範囲BU1のY方向の決定によって、中心CU1と、ぼかし範囲BU1の中心CL1と、の間にはY方向の位置ずれGU1が生じる。言い換えれば、実施形態1では、当該屈折率差を考慮して、白画素WU1に対して位置ずれGU1に対応した位置ずれが生じるように、ぼかし範囲BU1の中心CL1に対応する調光用画素148の位置を決定し、当該調光用画素148を中心としたぼかし範囲を設定する。なお、中心CU1,CU2,CU3,CD1,CD2,CD3は、図12における法線CPに対応する。
次に、射線LU2を通る光に関する説明を行う。射線LU2を通る光は、光源装置50からの光であって、調光パネル80に生じたぼかし範囲BU2を透過して射線KU2を通る光である。射線KU2は、白画素WU2の中心と、ぼかし範囲BU2の中心と、を結ぶ光の射線である。
ここで、図5を参照して上述したように、調光用画素148と画素48との間の積層構造物と、表示パネル30の出射面側(視点E側)の空気との屈折率差による屈折が生じる。従って、実施形態1では、射線KU2とZ方向との間の角度θbU2と、白画素WU2とZ方向(白画素WC0)との間の角度θU2と、の間に当該屈折率差を考慮した差が生じるように、角度θbU2が設定される。言い換えれば、実施形態1では、角度θbU2が、角度θU2に対して当該屈折率差を考慮して設定された角度となるように、ぼかし範囲BU2のY方向の位置が決定される。ここで、白画素WU2のY方向の中心を、図11に示す中心CU2とすると、このようなぼかし範囲BU2のY方向の決定によって、中心CU2と、ぼかし範囲BU2の中心CL2と、の間にはY方向の位置ずれGU2が生じる。言い換えれば、実施形態1では、当該屈折率差を考慮して、白画素WU2に対して位置ずれGU2に対応した位置ずれが生じるように、ぼかし範囲BU2の中心CL2に対応する調光用画素148の位置が決定され、当該調光用画素148を中心としたぼかし範囲が設定される。
既に説明した射線LU1,LU2と同様の考え方で、射線LUpを通る光に関する説明を行う。射線LUpを通る光に関する説明における「p」は数値であり、例えば1から3のいずれかの自然数である。p=3の場合、射線LUpは、図11に示す射線LU3である。後述する射線KUp等、射線LUpを通る光に関する説明で用いられる記載における「p」についても同様である。射線LUpを通る光は、光源装置50からの光であって、調光パネル80に生じたぼかし範囲BUpを透過して射線KUpを通る光である。射線KUpは、白画素WUpの中心と、ぼかし範囲BUpの中心と、を結ぶ光の射線である。
実施形態1では、射線KUpとZ方向との間の角度θbUpと、白画素WUpとZ方向(白画素WC0)との間の角度θUpと、の間に図5を参照して説明した屈折率差を考慮した差が生じるように、角度θbUpが設定される。言い換えれば、実施形態1では、角度θbUpが、角度θUpに対して当該屈折率差を考慮して設定された角度となるように、ぼかし範囲BUpのY方向の位置が決定される。ここで、白画素WUpのY方向の中心を、図11に示す中心CUpとすると、このようなぼかし範囲BUpのY方向の決定によって、中心CUpと、ぼかし範囲BUpの中心と、の間にはY方向の位置ずれGUpが生じる。言い換えれば、実施形態1では、当該屈折率差を考慮して、白画素WUpに対して位置ずれGUpに対応した位置ずれが生じるように、ぼかし範囲BUpの中心に対応する調光用画素148の位置が決定され、当該調光用画素148を中心としたぼかし範囲が設定される。
射線LUpと同様の考え方で、射線LDqを通る光に関する説明を行う。上述の「p」の場合と同様、射線LDqを通る光に関する説明における「q」は数値であり、例えば1から3のいずれかの自然数である。後述する射線KDq等、射線LDqを通る光に関する説明で用いられる記載における「q」についても同様である。射線LDqを通る光は、光源装置50からの光であって、調光パネル80に生じたぼかし範囲BDqを透過して射線KDqを通る光である。射線KDqは、白画素WDqの中心と、ぼかし範囲BDqの中心と、を結ぶ光の射線である。
実施形態1では、射線KDqとZ方向との間の角度θbDqと、白画素WDqとZ方向(白画素WC0)との間の角度θDqと、の間に図5を参照して説明した屈折率差を考慮した差が生じるように、角度θbDqが設定される。言い換えれば、実施形態1では、角度θbDqが、角度θDqに対して当該屈折率差を考慮して設定された角度となるように、ぼかし範囲BDqのY方向の位置が決定される。ここで、白画素WDqのY方向の中心を、図11に示す中心CDqとすると、このようなぼかし範囲BDqのY方向の決定によって、中心CDqと、ぼかし範囲BDqの中心と、の間にはY方向の位置ずれGDqが生じる。言い換えれば、実施形態1では、当該屈折率差を考慮して、白画素WDqに対して位置ずれGDqに対応した位置ずれが生じるように、ぼかし範囲BDqの中心に対応する調光用画素148の位置が決定され、当該調光用画素148を中心としたぼかし範囲が設定される。
ところで、図11では中心CC0と中心CU1の間のY方向の距離、中心CU1と中心CU2の間のY方向の距離及び中心CU2と中心CU3の間のY方向の距離が距離intである。また、表示パネル30と調光パネル80とは平行であるから、白画素WC0とぼかし範囲BC0の間のZ方向の距離と白画素WU1とぼかし範囲BU1の間のZ方向の距離と、白画素WU2とぼかし範囲BU2の間のZ方向の距離と、白画素WU3とぼかし範囲BU3の間のZ方向の距離と、は等しく、例えば図5を参照して説明したギャップGに対応する距離である。一方、角度θU2は、角度θU1に比して大きい。また、角度θU3は、角度θU2に比して大きい。従って、図5を参照して説明した屈折率差を適用されていることを考慮しても、屈折率差を適用するための補正の係数(例えば、後述する相対屈折率差n)がY方向の位置によって変わることはないことから、角度θbU2は、角度θbU1に比して大きい。また、角度θbU3は、角度θbU2に比して大きい。従って、角度θbU2に応じて生じる位置ずれGU2は、角度θbU1に応じて生じる位置ずれGU1に比して大きい。また、角度θbU3に応じて生じる位置ずれGU3は、角度θbU2に応じて生じる位置ずれGU2に比して大きい。
ここで、表示装置1の画像表示面の法線方向に沿って視点Eと対向する位置にある画素48(例えば、白画素WC0)のY方向の位置を基準位置として、光を透過する複数の画素48がY方向に所定間隔(例えば、距離int)毎に配置されているという条件を設定する。上述した白画素WC0,WU1,WU2,WU3は、この条件に従って配置された画素48に該当する。なお、表示パネル30と調光パネル80との間の積層構造物として、表示装置1の周囲の空気による光の屈折率と実質的に差異を生じない光学材料を採用した場合について記載する。この場合、光を透過させる画素48のx-y平面における中心位置と、当該画素48に対応して生じたぼかし範囲widのx-y平面における中心CLとの距離は、視点Eを通過し、かつ、表示パネル30の法線方向(z方向)に沿う視線と当該画素48との距離が大きいほど大きくなる。
上述の「p」を用いて一般化すると、表示パネル30と調光パネル80とが平行であり、中心CC0と中心CU1の間のY方向の距離及び中心CUpと中心CU(p+1)の間のY方向の距離が等しいとすると、位置ずれGU(p+1)は、位置ずれGUpに比して大きくなる。また、仮に位置ずれGU2が位置ずれGU1の2倍を超える場合、ぼかし範囲BU(p+1)とぼかし範囲BU(p+2)との間のY方向の距離は、ぼかし範囲BUpとぼかし範囲BU(p+1)との間のY方向の距離に比して大きくなる。
また、図11では中心CC0と中心CD1の間のY方向の距離、中心CD1と中心CD2の間のY方向の距離及び中心CD2と中心CD3の間のY方向の距離が距離intである。また、表示パネル30と調光パネル80とは平行であるから、白画素WC0とぼかし範囲BC0の間のZ方向の距離と白画素WD1とぼかし範囲BD1の間のZ方向の距離と、白画素WD2とぼかし範囲BD2の間のZ方向の距離と、白画素WD3とぼかし範囲BD3の間のZ方向の距離と、は等しく、例えば図5を参照して説明したギャップGに対応する距離である。一方、角度θD2は、角度θD1に比して大きい。また、角度θD3は、角度θD2に比して大きい。従って、図5を参照して説明した屈折率差を適用されていることを考慮しても、屈折率差を適用するための補正の係数(例えば、上述のn1とn2との比)がY方向の位置によって変わることはないことから、角度θbD2は、角度θbD1に比して大きい。また、角度θbD3は、角度θbD2に比して大きい。従って、角度θbD2に応じて生じる位置ずれGD2は、角度θbD1に応じて生じる位置ずれGD1に比して大きい。また、角度θbD3に応じて生じる位置ずれGD3は、角度θbD2に応じて生じる位置ずれGD2に比して大きい。
ここで、表示装置1の画像表示面の法線方向に沿って視点Eと対向する位置にある画素48(例えば、白画素WC0)のY方向の位置を基準位置として、光を透過する複数の画素48がY方向に所定間隔(例えば、距離int)毎に配置されているという条件を設定する。上述した白画素WC0,WD1,WD2,WD3は、この条件に従って配置された画素48に該当する。
上述の「q」を用いて一般化すると、表示パネル30と調光パネル80とが平行であり、中心CC0と中心CD1の間のY方向の距離及び中心CDqと中心CD(q+1)の間のY方向の距離が等しいとすると、位置ずれGD(q+1)は、位置ずれGDqに比して大きくなる。また、仮に位置ずれGD2が位置ずれGD1の2倍を超える場合、ぼかし範囲BD(q+1)とぼかし範囲BD(q+2)との間のY方向の距離は、ぼかし範囲BDqとぼかし範囲BD(q+1)との間のY方向の距離に比して大きくなる。
このように、入力される画像信号に応じて光を透過するよう制御される画素48が生じる場合、複数の調光用画素148が光を透過するようになるぼかし処理が適用され、当該ぼかし処理が適用される複数の前記調光用画素を含む範囲であるぼかし範囲(例えば、ぼかし範囲wid。図6、図11参照)が形成される。当該画素48は、例えば、図11に示す白画素WU1,WU2,WU3,WD1,WD2,WD3等である。光源装置50からの光が当該ぼかし範囲及び当該画素48を透過して表示パネル30のユーザ(ユーザH)側に出射し、当該画素48が当該第1パネルの法線に沿う予め設定されたユーザHの視点(視点E)からの視線(例えば、図11に示す射線LC0)上に位置しない場合、当該視線上に位置しない当該画素48に対応して生じる当該ぼかし範囲の中心は、当該画素48の中心を通過する表示パネル30の法線(例えば、図11に示す中心CU1,CU2,CU3,CD1,CD2,CD3等)から当該視線の反対方向にずれた位置にある。すなわち、表示パネル30の法線であって、かつ、ユーザの視点Eを通る法線(例えば、射線LC0)を基準法線とすると、視点Eと表示パネル30において光を透過するよう制御される画素48を結ぶ直線(例えば、射線LUp,LDq)と、表示パネル30の法線と、が角度(例えば、θUp,θDq)を形成する場合、当該画素48に対応して生じるぼかし範囲widの中心CLは、当該画素48の中心(例えば、中心CUp,CDq)を通過する表示パネルの法線に対して基準法線が位置する方向の反対方向にずれた位置にある、といえる。また、当該基準法線上に位置しない画素48が光を透過するよう制御されることに対応して生じるぼかし範囲の中心と、当該画素48の中心を通過する表示パネル30の法線と、のずれ量は、当該画素48と当該基準法線との距離が大きいほど大きい。すなわち、位置ずれGU3は、位置ずれGU1,GU2に比して大きい。また、位置ずれGU2は、位置ずれGU1に比して大きい。また、位置ずれGD3は、位置ずれGD1,GD2に比して大きい。また、位置ずれGD2は、位置ずれGD1に比して大きい。また、当該基準法線上に位置しない画素48が光を透過するよう制御されることに対応して生じるぼかし範囲の中心(中心CL)と、当該画素48の中心を通過する表示パネル30の法線(例えば、射線LC0)と、のずれ量は、予め設定されたユーザ(ユーザH)の視点(視点E)と当該表示パネル30との距離(後述する図12に示す距離d)と、当該第1パネルと第2パネル(調光パネル80)との間に設けられた光学部材(例えば、図2に示す第2偏光板P2、第3偏光板P3、拡散層P5)と表示装置1の周囲の空気との相対屈折率差(後述するn)と、当該視点を通過する表示パネル30の法線と当該画素48との距離と、に対応する。
なお、中心CC0と中心CU1の間のY方向の距離及び中心CC0と中心CD1の間のY方向の距離がともに距離intであるということは、角度θU1と角度θD1とが等しいということである。従って、角度θbU1と角度θbD1は等しい。また、位置ずれGU1と位置ずれGD1は等しい。上述の「p」と「q」とを用いて一般化すると、p=qである場合、角度θUpと角度θDqとが等しく、角度θbUpと角度θbDqとが等しく、位置ずれGUpと位置ずれGDqとが等しい。
以下、光を透過させるよう制御される画素48の位置に対応したぼかし範囲の位置決定に係る演算について、図12を参照して説明する。
図12は、画素PP1に対応するぼかし範囲B1の位置決定の基準になる距離Y1rの算出及び画素PP2に対応するぼかし範囲B2の位置決定の基準になる距離Y2rの算出の考え方を示す図である。
図12に示すように、表示パネル30のZ方向の中間位置と、ユーザHの視点EとのZ方向の距離をdとする。また、表示パネル30の法線が視点Eに到達するY方向の位置が、表示パネル30のY方向の一端側から距離Y0の距離にあるとする。なお、図12では、「表示パネル30の法線が視点Eに到達するY方向の位置」を射線LC0及び射線KC0が重なる光軸LLとして図示している。
まず、表示パネル30のY方向の一端側からの距離が距離Y0よりも近い画素48である画素PP1が光を透過するよう制御される場合について説明する。図12に示す画素PP1は、表示パネル30のY方向の一端側からの距離が距離Y1fである。ここで、視点Eと画素PP1のY方向の中心とを結ぶ直線で表される光の射線VL1と、射線LC0と、が形成する角度を角度θ1とすると、角度θ1は、以下の式(4)のように表せる。
また、表示パネル30と調光パネル80との間の積層構造物と、表示パネル30の出射面側(視点E側)の空気との屈折率差を考慮すると、光源装置50からの光が調光パネル80のぼかし範囲B1のY方向の中心を通過して射線VL1を通るようにしようとした場合に想定される表示パネル30と調光パネル80との間の光の射線は、図12に示す射線K1として表せる。Y方向に沿う法線CPと、射線K1と、が形成する角度は、角度θ1bである。ここで、空気に対する表示装置1の相対屈折率をnとする。ここでいう表示装置1の相対屈折率は、例えば、空気に対する「調光用画素148と画素48との間の積層構造物(第2偏光板P2、拡散層P5、第3偏光板P3)」の相対屈折率をさす。係るnの定義と、波動一般の屈折現象における二つの媒質中の進行波の伝播速度と入射角・屈折角の関係を表したスネルの法則に基づき、sinθ1とsinθ1bとの関係は、式(5)のように表せる。
また、上述した式(5)に基づき、角度θb1は、以下の式(6)のように表せる。
また、表示パネル30のY方向の中間位置と、調光パネル80のY方向の中間位置と、の間の距離は、上述したギャップGである。ここで、ぼかし範囲B1のY方向の中心と、調光パネル80のY方向の一端側と、の距離を距離Y1rとすると、距離Y1rは、以下の式(7)のように表せる。
なお、表示パネル30のY方向の一端側と、調光パネル80のY方向の一端側と、を結ぶ直線は、図12に示すように、Y方向に沿うものとする。すると、式(4)から式(7)を参照して求められる距離Y1rと、上述した距離Y1fと、の比に基づいて、画素PP1のY座標から、ぼかし範囲B1のY方向の中心が位置するY座標を求めることができる。すなわち、画素PP1のY座標を距離Y1fとすると、ぼかし範囲B1のY方向の中心が位置するY座標は、距離Y1rである。
次に、表示パネル30のY方向の一端側からの距離が距離Y0よりも遠い画素48である画素PP2が光を透過するよう制御される場合について説明する。図12に示す画素PP2は、表示パネル30のY方向の一端側からの距離が距離Y2fである。ここで、視点Eと画素PP2のY方向の中心とを結ぶ直線で表される光の射線VL2と、射線LC0と、が形成する角度を角度θ2とすると、角度θ2は、以下の式(8)のように表せる。
また、表示パネル30と調光パネル80との間の積層構造物と、表示パネル30の出射面側(視点E側)の空気との屈折率差を考慮すると、光源装置50からの光が調光パネル80のぼかし範囲B2のY方向の中心を通過して射線VL2を通るようにしようとした場合に想定される表示パネル30と調光パネル80との間の光の射線は、図12に示す射線K2として表せる。Y方向に沿う法線CPと、射線K2と、が形成する角度は、角度θ12bである。ここで、上述した式(5)は、式(5)のθ1をθ2に置換し、かつ、θ1bをθ2bに置換した場合にも成立する。従って、上述した式(5)に基づき、角度θb2は、以下の式(9)のように表せる。
また、ぼかし範囲B2のY方向の中心と、調光パネル80のY方向の一端側と、の距離を距離Y2rとすると、距離Y2rは、以下の式(10)のように表せる。
式(8)から式(10)を参照して求められる距離Y2rと、上述した距離Y2fと、の比に基づいて、画素PP2のY座標から、ぼかし範囲B2のY方向の中心が位置するY座標を求めることができる。すなわち、画素PP2のY座標を距離Y2fとすると、ぼかし範囲B2のY方向の中心が位置するY座標は、距離Y2rである。
なお、厳密には、表示パネル30と調光パネル80との積層構造物をY方向の位置に関わらず完全に一様にすることは技術的に困難であることから、nは、空気に対する「調光用画素148と画素48との間の積層構造物(第2偏光板P2、拡散層P5、第3偏光板P3)」の相対屈折率の平均とするようにしてもよい。
図11を参照して説明したぼかし範囲BU1のY方向の中心を示すY座標は、式(4)、式(5)、式(6)、式(7)に基づき、白画素WU1のY座標から求めることができる。具体的には、図11に示す角度θU1を式(4)、式(5)、式(6)における角度θ1に代入し、白画素WU1のY座標を式(4)における距離Y1fに代入すればよい。図11に示す角度θU1bは、式(5)、式(6)、式(7)における角度θ1bとなる。同様に、ぼかし範囲BU2のY方向の中心を示すY座標は、白画素WU2のY座標から求めることができる。また、ぼかし範囲BU3のY方向の中心を示すY座標は、白画素WU3のY座標から求めることができる。
図11を参照して説明したぼかし範囲BD1のY方向の中心を示すY座標は、式(8)、式(9)、式(10)に基づき、白画素WD1のY座標から求めることができる。具体的には、図11に示す角度θD1を式(8)、式(9)における角度θ2に代入し、白画素WD1のY座標を式(8)における距離Y2fに代入すればよい。図11に示す角度θD1bは、式(9)、式(10)における角度θ2bとなる。同様に、ぼかし範囲BD2のY方向の中心を示すY座標は、白画素WD2のY座標から求めることができる。また、ぼかし範囲BD3のY方向の中心を示すY座標は、白画素WD3のY座標から求めることができる。
白画素WU1,WU2,WU3,WD1,WD2,WD3の各々のY座標を示す情報は、入力信号IPに含まれている。また、図12に示す距離Y0、距離d、ギャップG及び相対屈折率(n)を示す情報は、予め視覚情報保持部12に記憶されている。ここで、距離Y0及び距離dは、ユーザHの視点Eと表示パネル30との位置関係に関する相対位置情報として機能する。座標決定部13は、視覚情報保持部12に記憶されている相対位置情報、ギャップG及び相対屈折率(n)を示す情報を参照して、入力信号IPに応じて光を透過するよう制御される画素48の座標に対応したぼかし範囲widの中心CLが位置するぼかし範囲の中心座標を、式(4)、式(5)、式(6)、式(7)、式(8)、式(9)、式(10)のうち当該中心座標の導出に必要な式に基づいて導出する。なお、詳細は省略するが、座標決定部13は、距離Y1f,Y2f,Y1r,Y2r,Y0等の数値と、画素48、調光用画素148の配置ピッチと、の関係に基づいて、これらの距離から画素48、調光用画素148の座標を導出する機能を当然有している。具体的には、これらの距離の数値と、画素48、調光用画素148の座標と、の関係を示すデータが座標決定部13から参照可能な記憶回路によって保持されている。当該記憶回路は、信号処理部10に含まれる。
ユーザHに対して有意に大きい画像表示面を有する画像表示装置として表示装置1が採用された場合に、ユーザHが、X-Y平面に沿う表示装置1の画像表示面をZ方向に沿って正面視する視線(例えば、図10に示す視線VC0)は、予め表示装置1の設置時に想定されている。すなわち、図12における距離Y0は、図11に示す視点EのY方向の位置(図10におけるユーザHの頭の高さ)に基づいて予め想定して決定することができる。また、図10及び図11では図示を省略しているが、図12で示す距離dについても、予め表示装置1の設置時に想定して決定することができる。また、ギャップG及び相対屈折率(n)は、表示装置1の設計時に決定されている。このようにして予め決定済みの距離Y0、距離d及びギャップGを示す情報が、予め視覚情報保持部12に記憶されている。
視覚情報保持部12に記憶されている距離Y0、距離dから、図12に示す射線LC0を特定できる。すなわち、図11に示す射線LC0、図10に示す視線VC0を視覚情報保持部12に記憶されている距離Y0、距離dから特定できる。さらに、視覚情報保持部12に記憶されているギャップGを参照することで、上述した式(4)、式(5)、式(6)、式(7)、式(8)、式(9)、式(10)を利用した画素PP1のY座標とぼかし範囲B1のY方向の中心座標との関係及び画素PP2のY座標とぼかし範囲B2のY方向の中心座標との関係を求めることができる。すなわち、上述した代入によって、白画素WU1,WU2,WU3,WD1,WD2,WD3の各々のY座標から、ぼかし範囲BU1,BU2,BU3,BD1,BD2,BD3の各々のY方向の中心座標を求めることができる。
なお、図10から図12では、Y方向について説明したが、X方向についても同様の考え方を適用できる。具体的には、図10から図12を参照して説明した「Y方向」を「X方向」に置換すればよい。これによって、X方向についても、ユーザHに対して有意に大きい画像表示面を有する画像表示装置として表示装置1が採用された場合においてユーザHがX-Y平面に沿う表示装置1の画像表示面をZ方向に沿って正面視する視線を想定して、ぼかし範囲の中心座標の位置決定を行うことができる。ここでいうぼかし範囲の中心座標とは、「光を透過するよう制御される画素48を通って視点Eに到達する光の射線を成立させるぼかし範囲の中心座標」をさす。
なお、図10では、視線VC0が表示装置1のY方向の中心に向かっているが、視線VC0の到達位置は、表示装置1の中心に限られない。視線VC0の到達位置は、表示パネル30の表示領域OA内であってもよいし、表示領域OA外であってもよい。視線VC0の到達位置が表示領域OA外である場合、表示パネル30の画像表示面をX-Y平面に沿って仮想的に拡大した仮想拡大面に対する視線VC0の到達位置を、表示パネル30の法線に沿う予め設定されたユーザHの視点からの視線上にある仮想的な画素48の位置として扱えばよい。この場合、当然、射線LC0の端部のうち視点E側でない他端の到達位置も、表示パネル30の画像表示面をX-Y平面に沿って仮想的に拡大した仮想拡大面上の位置であってよい。
以上、ユーザHに対して有意に大きい画像表示面を有する画像表示装置として表示装置1が採用された場合を例として、図10及び図11を参照して「光を透過する画素48の座標とぼかし範囲の中心座標との位置関係」について説明したが、他の例でも同様の考え方で「光を透過する画素48の座標とぼかし範囲の中心座標との位置関係」を決定するようにしてもよい。例えば、ユーザHが表示装置1の画像表示面に近接していることで複数の画素48の各々と視点Eとを結ぶ視線(光の射線)がそれぞれ有意に異なる角度を形成するような表示装置1(大型のタブレット型表示装置等)についても、図10及び図11を参照して説明した「光を透過する画素48の座標とぼかし範囲の中心座標との位置関係」を適用してよい。また、パブリックビューイングに限らず、大型(例えば、40インチ以上)のテレビジョンディスプレイのような表示装置でも、図10及び図11を参照して説明した「光を透過する画素48の座標とぼかし範囲の中心座標との位置関係」を適用してよい。
以上、図10及び図11を参照して「光を透過する画素48の座標とぼかし範囲の中心座標との位置関係」が各画素48で個別に算出される実施形態1について説明した。
(実施形態2)
以下、「光を透過する画素48の座標とぼかし範囲の中心座標との位置関係」が複数の画素48で共通のものとして扱われる場合について、図13及び図14を参照して説明する。実施形態2は、ユーザHに対する相対位置関係の管理単位を表示装置1単位とする事例である。実施形態2では、表示装置1に含まれる複数の画素48毎のぼかし範囲が表示装置1とユーザHとの相対位置関係を考慮した共通のものとなっている。実施形態2は、以下に特筆する事項を除いて、実施形態1と同様の構成である。
以下、「光を透過する画素48の座標とぼかし範囲の中心座標との位置関係」が複数の画素48で共通のものとして扱われる場合について、図13及び図14を参照して説明する。実施形態2は、ユーザHに対する相対位置関係の管理単位を表示装置1単位とする事例である。実施形態2では、表示装置1に含まれる複数の画素48毎のぼかし範囲が表示装置1とユーザHとの相対位置関係を考慮した共通のものとなっている。実施形態2は、以下に特筆する事項を除いて、実施形態1と同様の構成である。
図13は、表示装置101,102とユーザHとの関係及びユーザHから表示装置101,102に対する視線VUa,VDbを示す模式図である。図13は、表示装置101の画像表示面に対するユーザHからの視線VUaが、表示装置101のY方向の中心に到達する表示装置101とユーザHとの位置関係を例示している。また、図13は、表示装置102の画像表示面に対するユーザHからの視線VDbが、表示装置102のY方向の中心に到達する表示装置102とユーザHとの位置関係を例示している。表示装置101,102はそれぞれ、図1から図9を参照して説明した表示装置1と同様の構成であり、それぞれ表示パネル30、調光パネル80等を備える。ただし、表示装置101,102は、複数の画素48の各々に対するユーザHからの視線の角度差が、図10、図11を参照して説明した表示装置1と異なり、無視できるほど小さい。
表示装置101のY方向の中心を通る表示パネル30の法線LL1と視線VU4とは、図13に示すように、角度θU4を形成している。従って、上述した式(6),(7)の角度θ1に角度θU4を代入することで、ユーザHに対する表示装置101の位置及び角度θU4に対応した、「光を透過する画素48の座標とぼかし範囲の中心座標との位置関係」を導出できる。すなわち、表示装置101に入力される入力信号IPに基づいて、光を透過するよう制御される画素48のY方向の座標が特定された場合、当該Y方向の座標を距離Y1fとして扱うことで、当該画素48を通過してユーザHの視点Eに到達する光の射線を成立させるぼかし範囲のY方向の中心座標を、式(7)の距離Y1rとして導出できる。言い換えれば、表示装置101では、表示パネル30が有する全ての画素48のうち光を透過するよう制御される画素48の各々について個別に式(4)が適用されることはなく、共通して式(6)の角度θ1に角度θU4を代入したものが適用される。
表示装置102のY方向の中心を通る表示パネル30の法線LL2と視線VDbとは、図13に示すように、角度θD4を形成している。従って、上述した式(9),(10)の角度θ2に角度θD4を代入することで、ユーザHに対する表示装置102の位置及び角度θD4に対応した、「光を透過する画素48の座標とぼかし範囲の中心座標との位置関係」を導出できる。すなわち、表示装置102に入力される入力信号IPに基づいて、光を透過するよう制御される画素48のY方向の座標が特定された場合、当該Y方向の座標を距離Y2fとして扱うことで、当該画素48を通過してユーザHの視点Eに到達する光の射線を成立させるぼかし範囲のY方向の中心座標を、式(7)の距離Y2rとして導出できる。言い換えれば、表示装置102では、表示パネル30が有する全ての画素48のうち光を透過するよう制御される画素48の各々について個別に式(8)が適用されることはなく、共通して式(9)の角度θ2に角度θD4を代入したものが適用される。
図10及び図11を参照して説明した表示装置1では、式(4)、式(8)における距離Y0及び距離dを示す情報が視覚情報保持部12に記憶されていたが、図13を参照して説明した表示装置101,102では、この情報を省略できる。具体的には、距離Y0及び距離dを示す情報に代えて、式(6)における角度θ1(図13に示す角度θU4)又は式(9)における角度θ2(図13に示す角度θD4)が視覚情報保持部12に記憶されていればよい。なお、ギャップG及び相対屈折率(n)については、図13を参照して説明した表示装置101,102が備える視覚情報保持部12においても記憶されている。ここで、角度θU4,θD4は、ユーザHの視点Eと表示パネル30との位置関係に関する相対位置情報として機能する。
このように、表示装置101が備える複数の画素48の各々に対するぼかし範囲の中心座標制御は、ユーザHから各画素48に対する視線の角度が共通して角度θU4であるものとして扱われる。また、表示装置102が備える複数の画素48の各々に対するぼかし範囲の中心座標制御は、ユーザHから各画素48に対する視線の角度が共通して角度θD4であるものとして扱われる。言い換えれば、図13に示す構成では、画素48が光を透過するよう制御されることに対応して生じるぼかし範囲(例えば、ぼかし範囲B1,B2。図12参照)の中心と、上述した基準法線(例えば、図12に示す射線LC0)上に位置しない当該画素48(例えば、画素PP1,PP2。図12参照)の中心を通過する当該第1パネルの法線と、のずれ量が、表示装置(表示装置101、表示装置102)毎に一定である。また、上述した基準法線(例えば、図12に示す射線LC0)上に位置しない画素48が光を透過するよう制御されることに対応して生じるぼかし範囲(例えば、ぼかし範囲B1,B2)の中心と、当該画素48の中心を通過する表示パネル30の法線(法線CP)と、のずれ量は、ユーザHの視点と表示パネル30の中心とを結ぶ線分(例えば、視線VUa又は視線VDb)と表示パネル30の中心を通る表示パネル30の中心の法線(例えば、法線LL1又は法線LL2)とが形成する角度(例えば、角度θU4又は角度θD4)と、当該第1パネルと第2パネル(調光パネル80)との間に設けられた光学部材(例えば、図2に示す第2偏光板P2、第3偏光板P3、拡散層P5)と表示装置1の周囲の空気との相対屈折率差(n)と、に対応する。
表示装置101,102として設けられる具体的構成例について、図14を参照して説明する。図14は、表示装置101,102を含む四輪自動車の装備例を示す模式図である。図14に示す表示装置101は、所謂バックミラーとして設けられている。表示装置101は、四輪自動車の後方を撮像する撮像装置から出力された画像(例えば、動画像)を表示する。図14に示す表示装置102は、ダッシュボード内のディスプレイとして設けられている。表示装置102は、四輪自動車のスピードメータや燃料計等、四輪自動車の状態を示す各種の情報を出力するためのデバイスと接続され、当該デバイスの表示出力内容に対応した表示を行う。
なお、図14では、表示装置101及び表示装置102の四輪自動車内における位置を模式的に示す目的で、フロントガラスFG、サイトガラスSG、フロントガラスFGとサイトガラスSGとの間のAピラーAP、ハンドルHNを図示している。また、図14に示すサイドミラーディスプレイは、サイドミラーに代えて設けられる表示装置である。サイドミラーディスプレイも、図1から図9を参照して説明した表示装置1であってよい。この場合、サイドミラーディスプレイにおけるぼかし範囲の中心座標制御も、図13を参照して説明した表示装置101,102と同様に行われる。
図14に示す表示装置101,102やサイドミラーディスプレイは、ハンドルHNを握ることが可能な位置に着座する運転手としてのユーザHの視点Eの位置を想定して、上述した視線VUa、視線VDbのような視線、すなわち、角度θU4、角度θD4を予め決定しておくことができる。また、表示装置101,102やサイドミラーディスプレイや、設計時に相対屈折率差(n)が決定されている。従って、これらの決定されたパラメータを予め視覚情報保持部12に記憶しておくことで、運転手としてのユーザHの視点Eの位置に適したぼかし範囲の中心座標制御を行うことができる。なお、運転手以外の座席に着座する他のユーザHに向けて設けられる表示装置がある場合、当該他のユーザHの視点Eの位置を想定して、上述した視線VUa、視線VDbのような視線、すなわち、角度θU4、角度θD4を予め決定しておくことで、同様に他のユーザHの視点Eの位置に適したぼかし範囲の中心座標制御を行うことができる。
なお、図13及び図14を参照して説明した表示装置101,102等についても、Y方向に限らず、X方向について予めユーザHと表示装置101,102等との角度を決定しておくことで、X方向についてもユーザHの視点Eの位置に適したぼかし範囲の中心座標制御を行える。
以上説明したように、実施形態によれば、表示装置1は、複数の画素48を備える第1パネル(表示パネル30)と、当該第1パネルの一面側で当該第1パネルと対向するよう配置されて複数の調光用画素148を備える第2パネル(調光パネル80)と、当該第2パネルの他面側から光を照射する光源(光源装置50)と、を備える。表示装置1は、入力される画像信号に応じて光を透過するよう制御される画素48が生じる場合、複数の調光用画素148が光を透過するようになるぼかし処理が適用され、当該ぼかし処理が適用される複数の前記調光用画素を含む範囲であるぼかし範囲(例えば、ぼかし範囲wid。図6、図11参照)が形成され、当該光源からの光が当該ぼかし範囲及び当該画素48を透過して当該第1パネルの他面側に出射し、当該画素48が当該第1パネルの法線に沿う予め設定されたユーザ(ユーザH)の視点(視点E)からの視線(例えば、図11に示す射線LC0又は図13に示す視線VUaもしくは視線VDb)上に位置しない場合、当該視線上に位置しない当該画素48に対応して生じる当該ぼかし範囲の中心は、当該画素48の中心を通過する当該第1パネルの法線(例えば、図12に示す法線CP)から当該視線の反対方向にずれた位置にある。
これによって、光を透過する画素48と、当該画素48を透過する光を透過させるぼかし範囲の中心と、の位置関係を、予め設定されたユーザ(ユーザH)の視点に対応した位置関係にすることができる。従って、予め想定されたユーザの視点位置に対応したより良好な画質を得られる。
また、図10及び図11に示す構成では、第1パネル(表示パネル30)の法線に沿う予め設定されたユーザ(ユーザH)の視線(例えば、図10に示す視線VC0)上に位置しない画素48が光を透過するよう制御されることに対応して生じるぼかし範囲(例えば、ぼかし範囲wid)の中心と、当該画素48の中心を通過する当該第1パネルの法線と、のずれ量は、当該画素48と当該視線との距離が大きいほど大きい。これによって、光を透過する画素48と、当該画素48を透過する光を透過させるぼかし範囲の中心と、の位置関係を、画素48単位でより確実に予め設定されたユーザ(ユーザH)の視点に対応した位置関係にできる。
また、図13及び図14に示す構成では、画素48が光を透過するよう制御されることに対応して生じるぼかし範囲(例えば、ぼかし範囲B1,B2。図12参照)の中心と、第1パネル(表示パネル30)の法線に沿う予め設定されたユーザ(ユーザH)の視線(例えば、図10の視線VC0に対応する図12の射線LC0)上に位置しない当該画素48の中心を通過する当該第1パネルの法線と、のずれ量が一定である。これによって、光を透過する画素48と、当該画素48を透過する光を透過させるぼかし範囲の中心と、の位置関係を画素48で共通化することができることから、ぼかし範囲の位置制御をより単純化することができる。このような処理であっても、ユーザの視点(視点E)に対する各画素48の位置関係どうしの差がほとんどない場合には、予め想定されたユーザの視点位置に対応した十分な画質を得られる。
また、図10及び図11に示す構成では、第1パネル(表示パネル30)の法線に沿う予め設定されたユーザ(ユーザH)の視線(例えば、図11に示す射線LC0)上に位置しない画素48が光を透過するよう制御されることに対応して生じるぼかし範囲(例えば、ぼかし範囲wid)の中心(中心CL)と、当該画素48の中心を通過する当該第1パネルの法線と、のずれ量は、予め設定されたユーザ(ユーザH)の視点(視点E)と当該第1パネルとの距離(図12に示す距離d)と、当該第1パネルと第2パネル(調光パネル80)との間に設けられた光学部材(例えば、図2に示す第2偏光板P2、第3偏光板P3、拡散層P5)と表示装置1の周囲の空気との相対屈折率差と、当該視点を通過する当該第1パネルの法線と当該画素48との距離と、に対応する。これによって、光を透過する画素48と、当該画素48を透過する光を透過させるぼかし範囲の中心と、の位置関係を、画素48単位でより確実に予め設定されたユーザ(ユーザH)の視点に対応した位置関係にできる。
また、図13及び図14に示す構成では、第1パネル(表示パネル30)の法線に沿う予め設定されたユーザ(ユーザH)の視線(例えば、図12に示す射線LC0)上に位置しない画素48が光を透過するよう制御されることに対応して生じるぼかし範囲(例えば、ぼかし範囲B1,B2)の中心と、当該画素48の中心を通過する当該第1パネルの法線(法線CP)と、のずれ量は、当該ユーザの視点と当該第1パネルの中心とを結ぶ線分(例えば、視線VUa又は視線VDb)と当該中心を通る当該第1パネルの法線(例えば、法線LL1又は法線LL2)とが形成する角度(例えば、角度θU4又は角度θD4)と、当該第1パネルと第2パネル(調光パネル80)との間に設けられた光学部材(例えば、図2に示す第2偏光板P2、第3偏光板P3、拡散層P5)と表示装置1の周囲の空気との相対屈折率差と、に対応する。これによって、光を透過する画素48と、当該画素48を透過する光を透過させるぼかし範囲の中心と、の位置関係を、画素48単位でより確実に予め設定されたユーザ(ユーザH)の視点に対応した位置関係にできる。
また、表示装置1は、ユーザ(ユーザH)の視点と第1パネル(表示パネル30)との位置関係に関する相対位置情報及び当該第1パネルと第2パネル(調光パネル80)との対向方向の距離を示す情報とに基づいて調光用画素148の動作を制御する処理部(信号処理部10)を備える。これによって、表示装置1で、光を透過する画素48と、当該画素48を透過する光を透過させるぼかし範囲の中心と、の位置関係を、画素48単位でより確実に予め設定されたユーザ(ユーザH)の視点に対応した位置関係にするための処理を行える。
また、処理部(信号処理部10)は、ユーザ(ユーザH)の視点と第1パネル(表示パネル30)との位置関係に関する相対位置情を書き込み可能なレジスタ(視覚情報保持部12)を有する。これによって、光を透過する画素48と、当該画素48を透過する光を透過させるぼかし範囲の中心と、の位置関係を決定するための情報を、例えば製品出荷前又は運用前の設定時等、任意のタイミングに書き込める。
なお、実施形態2を適用可能な表示装置は、図14を参照して説明した表示装置101等に限られるものでない。例えば、航空機において乗客が着座するシートの前方に設置される表示装置として実施形態2の表示装置を設けてもよい。
また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本開示によりもたらされるものと解される。
1,101,102 表示装置
10 信号処理部
12 視覚情報保持部
30 表示パネル
50 光源装置
80 調光パネル
10 信号処理部
12 視覚情報保持部
30 表示パネル
50 光源装置
80 調光パネル
Claims (7)
- 複数の画素を備える第1パネルと、
前記第1パネルの一面側で前記第1パネルと対向するよう配置されて複数の調光用画素を備える第2パネルと、
前記第2パネルの他面側から光を照射する光源と、
を備え、
入力される画像信号に応じて光を透過するよう制御される前記画素が生じる場合、複数の前記調光用画素が光を透過するようになるぼかし処理が適用され、前記ぼかし処理が適用される複数の前記調光用画素を含む範囲であるぼかし範囲が形成され、前記光源からの光が当該ぼかし範囲及び当該光を透過するよう制御される前記画素を透過して前記第1パネルの他面側に出射し、
ユーザの視点と前記第1パネルにおいて光を透過するよう制御される画素とを結ぶ直線と、前記第1パネルの法線と、が角度を形成する場合、当該画素に対応して生じる前記ぼかし範囲の中心は、当該画素の中心を通過する前記第1パネルの法線に対して基準法線が位置する方向の反対方向にずれた位置にあり、
前記基準法線は、前記視点を通る前記第1パネルの法線である、
表示装置。 - 前記基準法線上に位置しない前記画素が光を透過するよう制御されることに対応して生じる前記ぼかし範囲の中心と、当該画素の中心を通過する前記第1パネルの法線と、のずれ量は、当該画素と前記基準法線との距離が大きいほど大きい、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記画素が光を透過するよう制御されることに対応して生じる前記ぼかし範囲の中心と、前記基準法線上に位置しない前記画素の中心を通過する前記第1パネルの法線と、のずれ量が一定である、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記基準法線上に位置しない前記画素が光を透過するよう制御されることに対応して生じる前記ぼかし範囲の中心と、当該画素の中心を通過する前記第1パネルの法線と、のずれ量は、
予め設定されたユーザの視点と前記第1パネルとの距離と、
前記第1パネルと前記第2パネルとの間に設けられた光学部材と前記表示装置の周囲の空気との相対屈折率差と、
前記ユーザの視点を通過する前記第1パネルの法線と当該画素との距離と、に対応する、
請求項2に記載の表示装置。 - 前記基準法線上に位置しない前記画素が光を透過するよう制御されることに対応して生じる前記ぼかし範囲の中心と、当該画素の中心を通過する前記第1パネルの法線と、のずれ量は、
予め設定されたユーザの視点と前記第1パネルの中心とを結ぶ線分と前記第1パネルの中心を通る前記第1パネルの法線とが形成する角度と、
前記第1パネルと前記第2パネルとの間に設けられた光学部材と前記表示装置の周囲の空気との相対屈折率差と、に対応する、
請求項3に記載の表示装置。 - 前記ユーザの視点と前記第1パネルとの位置関係に関する相対位置情報及び前記第1パネルと前記第2パネルとの対向方向の距離を示す情報とに基づいて前記調光用画素の動作を制御する処理部を備える、
請求項4又は5に記載の表示装置。 - 前記処理部は、前記相対位置情報を書き込み可能なレジスタを有する、
請求項6に記載の表示装置。
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