JP7531523B2 - 表示装置及びその表示方法 - Google Patents

Description

本開示は、表示技術分野に関し、特に表示装置及びその表示方法に関する。

従来、接眼表示装置は、ますます注目されている。一般的な接眼表示装置は、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ、仮想現実）デバイス又はＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ、拡張現実）デバイスなどを含む。ＶＲデバイスとＡＲデバイスなどは、集成結像原理に基づいて光場表示を行うことができる。

本開示の実施形態の１つの態様によれば、表示装置が提供され、複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、複数の画素島を含むディスプレイパネルであって、前記複数の画素島が前記複数のマイクロレンズと１対１対応して設けられ、各画素島が複数のサブ画素を含み、各画素島の複数のサブ画素から発出した光が対応するマイクロレンズを通過して人の目に入って人の目に像を形成し、前記複数の画素島のうちの少なくとも２つの画素島が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の領域が接しているディスプレイパネルとを含む。

いくつかの実施形態では、前記複数の画素島は、第１画素島と第２画素島とを含み、前記第１画素島の中心と前記第１画素島に対応するマイクロレンズの中心との間の第１結ぶ線と、前記第２画素島の中心とに対応する前記第２画素島のマイクロレンズの中心との間の第２結ぶ線とは平行ではない。

いくつかの実施形態では、前記複数の画素島において、視点が０度の画素島の中心と対応するマイクロレンズの中心との結ぶ線は、前記ディスプレイパネルに垂直であり、視点が０度ではない画素島の中心と対応するマイクロレンズの中心との結ぶ線は、前記ディスプレイパネルに垂直ではない。

いくつかの実施形態では、前記第１画素島における第１発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と、前記第２画素島における第２発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは重なり、前記第１発光色と前記第２発光色とは、異なり。

いくつかの実施形態では、前記複数の画素島は、第３画素島をさらに含み、前記第１画素島が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と、前記第３画素島が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは、重複しており、前記第１画素島における少なくとも１つのサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像は、前記第３画素島における隣り合うサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の間に位置する。

いくつかの実施形態では、前記第１画素島は、第１サブ画素を含み、前記第１画素は、第１画素開口領域を含み、前記第３画素島は、第２画素開口領域を含む第２サブ画素と、前記第２サブ画素と隣り合い、第３画素開口領域を含む第３サブ画素とを含み、前記第１画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像は、前記第２画素開口領域と前記第３画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の間に位置し、前記第１画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像と、前記第２画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像との間との距離は、各サブ画素の直径又は辺長のｎ分の１であり、各サブ画素の開口領域の直径又は辺長は、各サブ画素の直径又は辺長のｎ分の１であり、ただし、ｎは、向上したい表示解像度の倍数である。

いくつかの実施形態では、前記複数のマイクロレンズの少なくとも一部のマイクロレンズの各々のマイクロレンズのディスプレイパネルにおける投影は、前記各々のマイクロレンズに対応する画素島と少なくとも部分的に重なる。

いくつかの実施形態では、各画素島は、対応するマイクロレンズの焦点に位置する。

いくつかの実施形態では、各画素島内の前記複数のサブ画素の発光色は、同一である。

いくつかの実施形態では、各画素島内の前記複数のサブ画素は、赤色サブ画素、緑色サブ画素及び青色サブ画素を含む。

いくつかの実施形態では、前記複数の画素島は、同一のサブ画素アレイの配列形態を有する。

いくつかの実施形態では、前記マイクロレンズアレイは、透明基板をさらに含み、前記複数のマイクロレンズは、前記透明基板の一側であって前記透明基板上に位置し、前記ディスプレイパネルは、前記透明基板の前記複数のマイクロレンズから離れる側に位置する。

いくつかの実施形態では、前記ディスプレイパネルは、基本構造層をさらに含み、前記複数の画素島は、前記基本構造層上に位置し、且つ前記複数の画素島は、前記基本構造層と前記透明基板との間に位置する。

いくつかの実施形態では、前記複数のマイクロレンズのそれぞれの直径の範囲は、０．１ミリメートル～３ミリメートルである。

いくつかの実施形態では、前記複数のマイクロレンズの軸線の方向は、同じ領域に集められ、前記領域の面積と瞳孔の面積は、同じである。

いくつかの実施形態では、隣り合うマイクロレンズの間は、隙間を有する。

いくつかの実施形態では、前記表示装置は、仮想現実デバイス、拡張現実デバイス又は複合現実デバイスである。

本開示の実施形態の他の態様によれば、表示装置用の表示方法が提供され、前記表示装置は、複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、複数の画素島を含むディスプレイパネルであって、前記複数の画素島が前記複数のマイクロレンズと１対１対応して設けられ、各画素島が複数のサブ画素を含み、各画素島の複数のサブ画素から発出した光が対応するマイクロレンズを通過して人の目に入って人の目に像を形成し、前記複数の画素島のうちの少なくとも２つの画素島が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の領域が接しているディスプレイパネルとを含み、前記表示方法は、前記少なくとも２組のサブ画素データと１対１対応する前記少なくとも２つの画素島が少なくとも２組のサブ画素データを受信するステップと、前記少なくとも２つの画素島が前記少なくとも２組のサブ画素データに基づいて、少なくとも２つの画面を表示し、前記少なくとも２つの画面を視覚的にスティッチングするステップとを含む。

いくつかの実施形態では、前記複数の画素島は、第１画素島と第２画素島とを含み、前記第１画素島における第１発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と、前記第２画素島における第２発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは重なり、前記第１発光色と前記第２発光色とは、異なり、前記表示方法は、前記第１画素島が第１組のサブ画素データを受信し、前記第２画素島が第２組のサブ画素データを受信するステップと、前記第１画素島が前記第１組のサブ画素データに基づいて、前記第１発光色を有する第１画面を表示し、前記第２画素島が前記第２組のサブ画素データに基づいて、前記第２発光色を有する第２画面を表示するステップとであって、画面色を調節するために、前記第１画面と前記第２画面とは、重なるステップとを含む。

いくつかの実施形態では、前記複数の画素島は、第１画素島と第３画素島とを含み、前記第１画素島が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と、前記第３画素島が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは、重複しており、前記第１画素島における少なくとも１つのサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像は、前記第３画素島における隣り合うサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の間に位置し、前記表示方法は、前記第１画素島が第１組のサブ画素データを受信し、前記第３画素島が第３組のサブ画素データを受信するステップと、前記第１画素島が前記第１組のサブ画素データに基づいて、第１画面を表示し、前記第３画素島が前記第３組のサブ画素データに基づいて、第３画面を表示するステップであって、視覚的解像度を向上させるために、前記第１画面と前記第３画面とは、重複しているステップとを含む。

以下に図面を参照して本開示の例示的な実施形態を詳細に説明することにより、本開示の他の特徴及びその利点は明らかになる。

明細書の一部を構成する図面は、本開示の実施形態を説明し、本明細書とともに、本開示の原理を説明する。

図面を参照して、以下の詳細な説明に基づいて、本開示をよりはっきりと理解することができる。

本開示の一実施形態による基本光路の模式図を示す。 本開示の一実施形態による虚像平面上の画素の位置を表す模式図を示す。 本開示の他の実施形態による虚像平面上の画素の位置を表す簡略化模式図を示す。 本開示の他の実施形態による基本光路の模式図を示す。 本開示の一実施形態による表示装置の構造の断面模式図を示す。 一実施形態による、マイクロレンズアレイ及び画素島に基づくスティッチング（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）の原理模式図を示す。 本開示の一実施形態による表示装置の構造の立体模式図を示す。 本開示の一実施形態による表示装置の構造の断面模式図を示す。 本開示の一実施形態によるマイクロレンズ及び画素島の構造の断面模式図を示す。 本開示の他の実施形態によるマイクロレンズ及び画素島の構造の断面模式図を示す。 本開示の他の実施形態によるマイクロレンズ及び画素島の構造の断面模式図を示す。 本開示の一実施形態による画素島のサブ画素アレイの配列模式図を示す。 本開示の他の実施形態による画素島のサブ画素アレイの配列模式図を示す。 に基づいて開示する一実施形態のマイクロレンズの座標表現の模式図を示す。 本開示の一実施形態によるサブ画素の画素開口領域の座標表現の模式図を示す。 本開示の他の実施形態によるサブ画素の画素開口領域の座標表現の模式図を示す。 本開示の一実施形態による表示装置が視野をスティッチングする原理図を示す。 本開示の一実施形態による表示装置が色をスティッチングする原理図を示す。 本開示の一実施形態による表示装置が解像度を向上させる原理図を示す。 本開示の一実施形態による瞳孔とマイクロレンズアレイとの関係模式図を示す。 本開示の一実施形態による表示装置が色のスティッチングを実現する模式図を示す。 本開示の他の実施形態による表示装置の構造断面模式図を示す。 本開示の一実施形態による表示装置用の表示方法のフローチャートを示す。

図面に示されている様々な部品の寸法は、必ずしも実際の比例関係に従って描かれているわけではないことを理解されたい。さらに、同じまたは類似の参照番号は、同じまたは類似のコンポーネントを示す。

以下、本開示の様々な例示的な実施形態を図面を参照して詳細に説明する。例示的な実施形態についての説明は単なる例示的なものであり、本開示およびその適用または使用に対するいかなる限定としては決してしない。本開示は、ここに記載された実施形態に限定されず、多くの異なる形態で実施されてもよい。これらの実施形態を提供することは、本開示を理解しやすくかつ完全にし、本開示の範囲を当業者に十分に表現するためのものである。これらの実施形態で説明された部材、ステップの相対配置、材料の成分、数値表現式および数値は、限定としてではなく、単なる例示として解釈されるべきであると留意すべきである。

本開示で使用される「第一」、「第二」および類似の用語は、任意の順序、数量または重要性を示さず、異なる部分を区別するためのものに過ぎない。「含む」または「備える」などの類似用語は、この用語の前の要素がこの用語の後に挙げられる要素を含む意味し、他の要素も含む可能性を排除しない。「上」、「下」、「左」、「右」などは、相対位置関係を表すためのものに過ぎず、記述対象の絶対位置が変化すると、その相対位置関係もそれに応じて変化することがある。

本開示では、特定の部材が第１のデバイスと第２のデバイスとの間に位置していると説明した場合には、その特定のデバイスと第１のデバイスまたは第２のデバイスとの間に、中間デバイスが存在してもよく、また、中間デバイスが存在しなくてもよい。特定のデバイスが他のデバイスと接続されていると説明した場合、その特定のデバイスは、前記他のデバイスと直接接続してもよく、前記他のデバイスと直接接続しなくてもよいし、前記中間デバイスを有してもよい。

本開示で使用されるすべての用語（技術用語または科学用語を含む）は、特に定義されない限り、本開示の属する分野の当業者が理解する意味と同じである。また、一般的に使用される辞書において定義される用語は、ここで明示的に定義されない限り、それらの関連技術の文脈における意味と一致すると解釈されるべきであり、理想化された意味又は過度に形式的な意味に解釈されないことが更に理解されるだろう。

関連分野での当業者に知られている技術、方法、および装置については、詳細に議論しないことがあるが、適切な場合には、前記技術、方法、および装置は、説明書の一部とみなされるべきである。

関連技術でのマイクロレンズアレイに基づいて結像する接眼表示装置（例えば、ＶＲデバイス又はＡＲデバイスなど）では、レンズ結像及びデバイス全体の厚さにより制限され、レンズの中心部分における有効視野内の画素のみが使用される。

以上に鑑み、表示装置が結像した視野のスティッチングを実現するために、本開示の実施形態は、表示装置を提供する。以下、本開示のいくつかの実施形態による表示装置について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本開示の一実施形態による基本光路の模式図を示す。

一般的に、接眼表示装置の光路は、図１に示す虚像結像光路と等価であってもよい。図１は、眼球１００、瞳孔１０１、レンズ１１０、パネルにおける領域（該領域は、少なくとも１つのサブ画素を含む）１２０及び虚像１３２を示す。ここでは、レンズ１１０とパネルにおける領域１２０との距離は物体距離ｌ_ｏであり、レンズ１１０と虚像１３２との距離は像距離ｌ_ｉであり、レンズ１１０の焦点距離はｆであり、例えば、ｌ_ｏ、ｌ_ｉ及びｆは、いずれも正の値であってもよく、結像式は、以下の式である。

図２Ａは、本開示の一実施形態による、虚像平面上の画素の位置を表す模式図を示す。図２Ｂは、本開示の他の実施形態による、虚像平面上の画素の位置を表す簡略化模式図を示す。

虚像平面１３０における異なる位置での画素の虚像ｎは、虚像平面の面内座標

で記述できる（一般的な平面に表示される画素の座標表現と同様）ほか、画素の虚像中心の、眼球瞳孔中心に対する方位角で記述することができる。図２Ａに示すように、一般的には、虚像距離ｄが一定の場合、

の位置での画素は、方位角（θ_ｎ，φ_ｎ）で記述できる。いくつかの実施形態では、画素虚像の座標を容易に説明するために、図２Ｂに示す簡略化状況を使用できることがある。このとき、φ_ｎを無視して、方位角θ_ｎで画素座標を説明することができる。

図３は、本開示の他の実施形態による基本光路の模式図を示す。

接眼表示装置では、図３に示すように、一般的には、像距離のオーダーは、メートル（ｍ）オーダーであってもよく（該像距離は、無限遠とほぼ同じであってもよい）、物体距離のオーダーは、センチメートル（ｃｍ）オーダー（さらに、ミリメートル（ｍｍ）オーダー）であってもよく、従って、像距離ｌ_ｉは、物体距離ｌ_ｏよりも遥かに長い。従って、結像式（１）に基づいて、物体距離ｌ_ｏは、レンズ焦点距離ｆにほぼ等しくてもよい。このように、図３に示すどおり、パネル（すなわち、物面）上の異なる画素点（例えば、サブ画素）のそれぞれが発出してレンズを通過したビームは、異なる角度で眼球１００まで伝送された平行光とほぼみなすことができる。すなわち、パネルにおける単一のサブ画素から発出した複数の光線は、レンズを通過して、互いに平行な光線になるが、各サブ画素から発出した光線は、レンズを通過した後、異なる角度で眼球に入射することができる。

図４は、本開示の一実施形態による表示装置の構造の断面模式図を示す。例えば、該表示装置は、仮想現実（ＶＲ）デバイス、拡張現実（ＡＲ）デバイス又は複合現実（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ、ＭＲと略称）デバイスであってもよい。

図４に示すように、該表示装置は、マイクロレンズアレイ２０を含む。該マイクロレンズアレイ２０は、複数のマイクロレンズ２０１～２０７を含むことができる。いくつかの実施形態では、該複数のマイクロレンズのそれぞれの直径の範囲は、０．１ミリメートル～３ミリメートルであってもよい。例えば、各々のマイクロレンズの直径は、１ミリメートル又は２ミリメートルなどであってもよい。該マイクロレンズは、幾何学的レンズ、バイナリ回折レンズ、ホログラフィック平面レンズ及びメタ表面（Ｍｅｔａ‐Ｓｕｒｆａｃｅ）レンズなどのうちの１種又は複数種を含むことができる。

図４に示すように、該表示装置は、ディスプレイパネル３０をさらに含む。該ディスプレイパネル３０は、複数の画素島３０１～３０７を含む。該複数の画素島３０１～３０７は、該複数のマイクロレンズ２０１～２０７と１対１対応して設けられる。各画素島は、複数のサブ画素３００２を含む。各画素島の複数のサブ画素から発出した光は、対応するマイクロレンズを通過して人の目に入り、人の目に像を形成する。該複数の画素島のうちの少なくとも２つの画素島が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の領域は、接している。これにより、結像した視野のスティッチングが実現される。

なお、ここで述べられる「接している」とは、１つの像の領域の境界と他の像の領域の境界との接触、又は、１つの像の角度範囲と他の像の角度範囲との接続を意味する。例えば、１つの像の角度範囲が（－１°，１°）であり、他の像の角度範囲が（１°，３°）であると、これらの２つの像の角度範囲が接しており、又は、この２つの像の領域が接している。

なお、結像領域が接する２つの画素島は、隣接してもよく、隣接しなくてもよいので、この２つの画素島の位置は限定されない。また、各画素島は、同じまたは異なる色のサブ画素を含むことができる。

いくつかの実施形態では、前記複数のマイクロレンズの少なくとも一部のマイクロレンズの各々のマイクロレンズのディスプレイパネルにおける投影は、該各々のマイクロレンズに対応する画素島と少なくとも部分的に重なる。例えば、図４に示すように、各々のマイクロレンズのディスプレイパネル３０における投影は、該各々のマイクロレンズに対応する画素島と少なくとも部分的に重なる。

ここまで、本開示のいくつかの実施形態による表示装置が提供される。該表示装置は、マイクロレンズアレイと、ディスプレイパネルとを含む。マイクロレンズアレイは、複数のマイクロレンズを含む。ディスプレイパネルは、複数の画素島を含む。該複数の画素島は、該複数のマイクロレンズと１対１対応して設けられる。各画素島は、複数のサブ画素を含む。各画素島の複数のサブ画素から発出した光は、対応するマイクロレンズを通過して人の目に入り、人の目に像を形成する。該複数の画素島のうちの少なくとも２つの画素島が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の角度範囲領域は、接している。このように、該表示装置の視野のスティッチングが実現される。また、上記実施形態は、画素島の設計を用い、画素島におけるサブ画素の大きさがカラーフィルムプロセスにより限定されず、画像の視覚的解像度を高める。

いくつかの実施形態では、図４に示すように、前記複数の画素島は、第１画素島３０１と第２画素島３０２とを含むことができる。該第１画素島３０１の中心と該第１画素島に対応するマイクロレンズ２０１の中心との間の第１結ぶ線４１と、該第２画素島３０２の中心と該第２画素島に対応するマイクロレンズ２０２の中心との間の第２結ぶ線４２とは、平行ではない。なお、ここで説明された「結ぶ線」は、必ずしも実際に存在する結ぶ線ではなく、仮想の結ぶ線である。上記の設計により、異なる画素島から発出した光は、それぞれのマイクロレンズを通過して、同一の人の目に入って像を形成する。

いくつかの実施形態では、図４に示すように、各画素島は、対応するマイクロレンズの焦点に位置する。例えば、前記複数の画素島は、前記複数のマイクロレンズの焦平面に位置する。該焦平面は、前記複数のマイクロレンズの焦点が位置する同じ平面である。該実施形態では、各サブ画素から発出した異なる光は、レンズを通過して眼球に入り、それにより、眼球に１つの虚像を形成することができ、すなわち、各々のサブ画素は、１つの虚像を形成し、異なる虚像のスティッチングに寄与する。

なお、各々のマイクロレンズと、対応する画素島との距離は、該各々のマイクロレンズの焦点距離に絶対的に等しくてもよく、該各々のマイクロレンズの焦点距離に絶対的に等しくなくてもよい。例えば、該「等しい」は、「等しい」の前に「基本的に」を加えるという記述のように、所定の誤差（該誤差は、実際の状況または実際のニーズに応じて判断できる）が存在してもよい。つまり、各画素島は、対応するマイクロレンズの焦点に位置してもよく、該焦点から少し離れた位置に位置してもよい。

いくつかの実施形態では、図４に示すように、複数の画素島のうち、視点が０度の画素島（例えば、画素島３０４）の中心と、対応するマイクロレンズ（例えば、マイクロレンズ２０４）の中心との結ぶ線（例えば、結ぶ線４４）は、ディスプレイパネル３０に垂直である。視点が０度ではない画素島の中心と対応するマイクロレンズの中心との結ぶ線は、ディスプレイパネル３に垂直ではない。ここでは、「視点が０度の画素島」は、人の目が前を水平に見るときに正対する画素島を意味し、「視点が０度ではない画素島」は、視点が０度の画素島以外の他の画素島を意味する。

いくつかの実施形態では、第１画素島３０１における第１発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と、第２画素島３０２における第２発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは、重なっている。第１発光色と第２発光色とは、異なる。このように、表示装置が結像した色のスティッチングが実現される。

なお、該第１画素島と第２画素島のうちの各画素島におけるサブ画素の色は同一であってもよいし、異なってもよい。ただし、該第１画素島と該第２画素島とは、隣接していてもよいし、隣接していなくてもよい。

例えば、第１画素島３０１におけるサブ画素の色が赤色、第２画素島３０２におけるサブ画素の色が緑色である。このように、赤色と緑色とのスティッチングが実現できる。

いくつかの実施形態では、その他の画素島（例えば、第４画素島３０４）が存在することができ、該第４画素島３０４は、第３発光色を有するサブ画素を含む。該第３発光色は、第１発光色及び第２発光色とは異なる。該第４画素島３０４における第３発光色（例えば、青色）を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と、第１画素島３０１における第１発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは、重なっている。このように、第１画素島３０１、第２画素島３０２及び第４画素島３０４は、赤色、緑色及び青色のスティッチングを実現することができる。

いくつかの実施形態では、図４に示すように、前記複数の画素島は、さらに、第３画素島３０３を含むことができる。第１画素島３０１が対応するマイクロレンズ２０１を介して結像した領域と、第３画素島３０３が対応するマイクロレンズ２０３を介して結像した領域とは、重複しており、第１画素島３０１における少なくとも１つのサブ画素の画素開口領域（図４には図示せず、後述する）が対応するマイクロレンズ２０１を介して結像した像は、第３画素島３０３における隣り合うサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズ２０３を介して結像した像の間に位置する。このように、表示装置の視覚的解像度を向上させることができる。

関連技術において、レンズの焦点距離が短いほど、レンズがより高い拡大倍率を有するため、表示装置の解像度がより低くなってしまう。関連技術でのディスプレイパネルのプロセス精度（すなわち、限られた解像度）に制限される。このことは、マイクロレンズアレイに基づいて結像する表示装置のほとんどの表示解像度が高くないため、実用性が低いことを招く。本開示の上記実施形態による表示装置では、１つの画素島のサブ画素の画素開口領域がマイクロレンズを通過して形成した像は、他の画素島における隣り合うサブ画素の画素開口領域がマイクロレンズを通過して形成した像の間に位置し、従って、視覚的解像度が向上する。

いくつかの実施形態では、第１画素島３０１は、第１サブ画素を含む。該第１画素は、第１画素開口領域を含む。第３画素島３０３は、第２サブ画素と、該第２サブ画素と隣り合う第３サブ画素とを含む。該第２サブ画素は、第２画素開口領域を含み、該第３サブ画素は、第３画素開口領域を含む。該第１画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像は、第２画素開口領域と第３画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の間に位置する。該第１画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像と、第２画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像との間との距離は、各サブ画素の直径又は辺長のｎ分の１であり、各サブ画素の開口領域の直径又は辺長は、各サブ画素の直径又は辺長のｎ分の１であり、ただし、ｎは、向上したい表示解像度の倍数である。このように、視覚的解像度をｎ倍に高めることができる。

いくつかの実施形態では、図４に示すように、隣り合うマイクロレンズ２０２の間は、隙間を有する。例えば、マイクロレンズアレイを透明基板（例えば、ガラス基板）上に設け、隣り合うマイクロレンズを接続しないようにすることができ、このように、隣り合うマイクロレンズの間に隙間を有するようにすることができる。これによって、マイクロレンズの間の隙間を用いて、透視効果を実現することができる（詳細は後述する）。該表示装置をＡＲデバイスとして適用するのに寄与する。

他の実施形態では、隣り合うマイクロレンズ２０２が接続されてもよい。このようにして、隣り合うマイクロレンズ２０２の間が隙間を有しないようにすることができる。

いくつかの実施形態では、各画素島内の複数のサブ画素の発光色は、同じである。つまり、各画素島は、１つの色の光を発出する。例えば、ある画素島内のサブ画素は、いずれも赤光を発することができ、他の画素島内のサブ画素は、いずれも緑光を発することができ、他の画素島内のサブ画素は、いずれも青光を発することができる。

いくつかの実施形態では、各画素島内の複数のサブ画素は、赤色サブ画素、緑色サブ画素及び青色サブ画素を含むことができる。例えば、各画素島内において、赤色サブ画素、緑色サブ画素及び青色サブ画素がＲＧＢ（赤緑青）の配列形態に従って配列されてもよい。このように、各画素島に表示される画像自体は、単一色の画像ではなく、カラーの画像とすることができる。

従って、図３に示す構造に比べて、本開示の実施形態による表示装置の構造は、マイクロレンズの口径を小さくすることができる。レンズの設計から見ると、それに応じて、対応するマイクロレンズの焦点距離を小さくすることができ、それにより、部材をより軽薄化することができる。また、眼球が見える同じ虚像点は、異なるマイクロレンズ下での異なる画素島における異なるサブ画素で合成することができる。これは、従来の単一レンズ・単一パネルの構造では実現できない。このように、眼球が見える同じ虚像点の異なる色成分（例えば、赤、緑、青）のそれぞれを異なるマイクロレンズ下の異なる画素島に配置することができる。これにより、単一画素島（例えば、Ｎ×Ｍ個のサブ画素を含む）では、色によるパネル解像度に対する削減や制限が解消される。これは、３つの色の複数のサブ画素が単一色の複数のサブ画素よりも多くの空間を占有し、また、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、有機発光ダイオード）蒸着などの技術において、色の実現がプロセスによって制限されるためである。また、眼球が見える同じ虚像点の異なる成分のそれぞれを異なるマイクロレンズ下の異なる画素島に配置し、画素開口領域の位置を適切に微調整して、もともと重なった同じ虚像点を適切な距離だけずらす。これらの虚像点のずれの距離と配列形態を調整することにより、虚像面上の等価な画素数を増加させ、すなわち、解像度を向上させることができる。

図５は、一実施形態による、マイクロレンズアレイ及び画素島に基づくスティッチング原理の模式図を示す。

図５は、眼球１００、瞳孔１０１、マイクロレンズアレイ２０及びディスプレイパネル３０を示す。該マイクロレンズアレイは、透明基板２１０と、該レンズ基板２０４上の複数のマイクロレンズ２０２～２０６とを含むことができる。例えば、該透明基板２１０は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。ディスプレイパネル３０は、複数の画素島Ｐ_＋２、Ｐ_＋１、Ｐ_０、Ｐ_－１及びＰ_－２を含むことができる。異なる画素島における対応するサブ画素は、いずれもある角度の１本の光線（例えば、サブ画素の座標（θ，φ）のθとφがいずれも０°である）を発生させることができ、これらの光線は、眼球の瞳孔に入った後、重なる同じ虚像点（例えば、０°視野に対応する、無限遠位置での虚像点）を発生させることができ、このとき見られる画像は、解像度が向上されない画像であるものとする。ここでは、ある同一角度の光線を発生させる画素島におけるサブ画素とマイクロレンズとの組み合わせは、図３に示す、ある角度の１本の光線を発生させるあるサブ画素と単一（大）レンズとの組み合わせと同じであってもよい。本開示の実施形態では、異なる画素島における対応するサブ画素の画素開口領域をずらすことで、これらの対応するサブ画素の生じた虚像点が重ならないようにすることができ、それにより、表示された画像の解像度を向上させる。

図６Ａは、本開示の一実施形態による表示装置の構造の立体模式図を示す。図６Ｂは、本開示の一実施形態による表示装置の構造の断面模式図を示す。

図６Ａ及び図６Ｂに示す表示装置の構造模式図では、設計される視野範囲内のいずれかの視野は、以下を満たす必要がある。表示画像が単色画像の場合又はＲＧＢ（赤緑青）の三色サブ画素が同じ画素島に配列される場合、瞳孔１０１に対応する射出瞳径に対応する図６Ａに示す柱体内には、いずれも、少なくとも平均して１つのマイクロレンズを有する。あるいは、ＲＧＢ三色サブ画素が異なる画素島に位置する場合、図に示す柱体内には、いずれも、少なくとも平均して３つのマイクロレンズを有することができる（このように、表示画像の色のスティッチングを実現し得る）。このように、マイクロレンズアレイの結像作用により、異なる画素島に表示されたサブ画像に対して結像をスティッチングし、人の目の視野における完全な画面を形成し、すなわち、視野のスティッチングを実現する。

眼球の瞳孔が昼間、約３ミリメートルであるため、マイクロレンズの直径を３ミリメートル以下にすることができ、それにより、上記柱体内には、できるだけ少なくとも平均して１つのマイクロレンズを有するようにすることができる。例えば、マイクロレンズの直径の範囲は、０．１ミリメートル～３ミリメートルであってもよい。

以上に記載のマイクロレンズアレイ及び画素島に基づくスティッチング表示原理に基づいて、マイクロレンズ下の対応するサブ画素の画素開口領域をずらすことで、単一マイクロレンズと画素島の組み合わせが実現できない表示視点を実現でき、それにより、スティッチングすることにより、虚像面における等価な表示解像度を向上させることができる。

図６Ａ及び６Ｂに示す表示装置の構造模式図では、設計される視野範囲内のいずれかの視野は、以下を満たす必要がある。表示画像が単色画像の場合又はＲＧＢ三色サブ画素が同じ画素島に配列される場合、瞳孔１０１に対応する射出瞳径に対応する図６Ａに示す柱体内には、いずれも、少なくとも平均してＮ×Ｍ個のマイクロレンズを有し、マイクロレンズアレイにおいて、１つの方向にはＮ個のマイクロレンズを有し、他の方向にはＭ個のマイクロレンズを有し、ＮとＭはいずれも正整数である。あるいは、ＲＧＢ三色サブ画素が異なる画素島に位置する場合、柱体内には、いずれも、少なくとも平均して３×Ｎ×Ｍ個のマイクロレンズを有することができ、最終的に、解像度をＮ×Ｍ倍向上させることができる。

いくつかの実施形態では、マイクロレンズアレイ及び画素島に基づくスティッチング表示原理は、色のスティッチングにも拡張され得る。すなわち、同じ視野内の異なるマイクロレンズ下の等価なサブ画素の色を用いて、白画素を実現する異なる色成分とすることができる。虚像面上の異なる色のサブ画素の像を複合することにより、色のレンダリングを実現する。該方法は、関連技術での製造プロセス（例えば、ＦＭＭ（Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ、ファインメタルマスク）プロセス）による、ＯＬＥＤパネルの解像度に対する制限を低減して、ＯＬＥＤパネルの解像度を向上させることができる。

ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、液晶ディスプレイ）などの非ＯＬＥＤのディスプレイパネルは、等価なマイクロレンズの下で、それぞれ異なる色の画素島に対応することにより、表示の解像度を明らかに向上できることを当業者が理解できる。

図７Ａは、本開示の一実施形態によるマイクロレンズ及び画素島の構造の断面模式図を示す。

図７Ａに示すように、画素島７１０は、複数のサブ画素７００２を含む。該画素島７１０において、各サブ画素７００２の画素開口領域７００２２は、サブ画素の中心位置に位置する。各サブ画素の画素開口領域から発出した光は、マイクロレンズ７０２を通過して眼球の瞳孔（図７Ａには示しない）に入射する。

図７Ｂは、本開示の他の実施形態によるマイクロレンズ及び画素島の構造の断面模式図を示す。

図７Ｂに示すように、画素島７２０は、複数のサブ画素７００２を含む。該画素島７２０において、各サブ画素７００２の画素開口領域７００２２は、サブ画素の中心からずれる位置に位置する。例えば、図７Ｂに示すように、各サブ画素において、画素開口領域７００２２は、サブ画素中心の左側に位置する。各サブ画素の画素開口領域から発出した光は、マイクロレンズ７０２’を通過して眼球の瞳孔（図７Ｂには示しない）に入射する。

図７Ｃは、本開示の他の実施形態によるマイクロレンズ及び画素島の構造の断面模式図を示す。

図７Ｃに示すように、画素島７３０は、複数のサブ画素７００２を含む。該画素島７３０において、各サブ画素７００２の画素開口領域７００２２は、サブ画素の中心からずれる位置に位置する。例えば、図７Ｃに示すように、各サブ画素において、画素開口領域７００２２は、サブ画素中心の右側に位置する。各サブ画素の画素開口領域から発出した光は、マイクロレンズ７０２”を通過して眼球の瞳孔（図７Ｃには示しない）に入射する。

以上に記載のマイクロレンズアレイ及び画素島に基づくスティッチング表示原理は、異なるマイクロレンズ下の対応するサブ画素の画素開口領域により形成される像をずらすことにより（図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃに示す）、表示するとき、像をスティッチングして、虚像面上の等価な表示解像度が向上する。

いくつかの実施形態では、前記複数の画素島は、同一のサブ画素アレイの配列形態を有する。例えば、サブ画素アレイの配列形態は、サブ画素アレイの配列形状及びサブ画素の形状などを含むことができる。

図８は、本開示の一実施形態による画素島のサブ画素アレイの配列模式図を示す。

いくつかの実施形態では、図８に示すように、ディスプレイパネルは、４つの画素島８０１、８０２、８０３及び８０４を含むことができる。各画素島は、複数のサブ画素８００２を含む。各サブ画素８００２は、画素開口領域８００２２を含む。図８に示す各画素島のサブ画素アレイの配列形態は、格子配列形態とも呼ばれる。

図８に示すように、１番目の画素島８０１の各サブ画素８００２の画素開口領域は、サブ画素の中心位置に位置する。２番目の画素島８０２の各サブ画素８００２の画素開口領域は、各サブ画素の境界中心位置に位置する。３番目の画素島８０３の各サブ画素８００２の画素開口領域は、各サブ画素のその他の境界中心位置に位置する。４番目の画素島８０４の各サブ画素８００２の画素開口領域は、各サブ画素の頂角位置に位置する。

このように、この４つの画素島８０１～８０４を用いて画像を表示するとき、各々の画素島は、１つの画像を形成し、従って、４つの画素島により形成された４つの画像をスティッチングすることにより、図８に示す画像８１０を形成できる。例えば、該画像８１０は、虚像面上の像であり得る。図８から分かるように、画像８１０の解像度は、各画素島により表示された画像よりも明らかに高い。従って、本開示の実施形態の表示装置は、画像の視覚的解像度を向上させることができる。

図９は、本開示の他の実施形態による画素島のサブ画素アレイの配列模式図を示す。

いくつかの実施形態では、図９に示すように、ディスプレイパネルは、３つの画素島９０１、９０２及び９０３を含むことができる。各画素島は、複数のサブ画素９００２を含む。各サブ画素９００２は、画素開口領域９００２２を含む。図９に示す各画素島のサブ画素アレイの配列形態は、六角形配列形態とも呼ばれる。

図９に示すように、１番目の画素島９０１の各サブ画素９００２の画素開口領域９００２２は、サブ画素の中心位置に位置する。２番目の画素島９０２の各サブ画素９００２の画素開口領域９００２２は、サブ画素の１つの頂角位置に位置する。３番目の画素島９０３の各サブ画素９００２の画素開口領域９００２２は、サブ画素の他の頂角位置に位置する。ここでは、１つの頂角位置とサブ画素中心位置との結ぶ線は、他の頂角位置とサブ画素中心位置との結ぶ線と１２０°の夾角をなす。

このように、この３つの画素島９０１～９０３を用いて画像を表示するとき、各画素島は、１つの画像を形成し、従って、３つの画素島により形成された３つの画像をスティッチングすることにより、図９に示す画像９１０を形成できる。例えば、該画像９１０は、虚像面上の像であり得る。図９から分かるように、画像９１０の解像度は、各画素島により表示された画像よりも明らかに高い。従って、本開示の実施形態の表示装置は、画像の視覚的解像度を向上させることができる。

図８及び図９から分かるように、１つの画素島（例えば、第１画素島）が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と、他の画素島（例えば、第３画素島）が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは、重複しており、前記１つの画素島における少なくとも１つのサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像は、前記他の画素島における隣り合うサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の間に位置する。このように、表示装置の視覚的解像度を向上させることができる。

一般的には、サブ画素アレイの六角形配列形態の視覚均一度と等価な解像度は、それぞれ、サブ画素の方格配列形態の視覚均一度と等価な解像度よりも高い。また、六角形配列形態は、画素島間の視野のシームレスなスティッチングを容易にする。

なお、上記サブ画素アレイの方格配列形態と六角形配列形態は単なる例示的なものであり、本開示の実施形態は、その他の配列形態を採用することができる。従って、本開示の実施形態の範囲はこれに限られない。

いくつかの実施形態では、マイクロレンズアレイの配列形態は、画素島の配列形態と一致する。サブ画素アレイの配列形態は、画素島の配列形態と一致してもよく、一致しなくてもよい。

図１０は、本開示の一実施形態によるマイクロレンズの座標表現の模式図を示す。

図１０において、眼球１００、瞳孔１０１、マイクロレンズアレイ２０及びマイクロレンズアレイ２０うちの２０２_ｉを示す。θ_ｉは、マイクロレンズ２０２_ｉの中心と瞳孔１０１の中心との結ぶ線と、マイクロレンズアレイ２０の全体光軸とがなす夾角の角度であり、φ_ｉは、マイクロレンズ２０２_ｉの中心とマイクロレンズアレイの中心との結ぶ線と、マイクロレンズアレイが位置する平面内の軸線の方向（例えば、該軸線は、ｘ軸線とすることができる。例えば、該ｘ軸線の方向は、水平方向とすることができる）とがなす夾角の角度であり、ｒ_ｉは、マイクロレンズ２０２_ｉの中心とマイクロレンズアレイの中心との結ぶ線の長さであり、ｄ_ｅｒは、マイクロレンズアレイの中心と瞳孔中心との距離である。視野のスティッチングを満たすために、単一のマイクロレンズ２０２_ｉの出光角度を図１０に示す錐体形（すなわち、マイクロレンズの中心と瞳孔の縁との結ぶ線で形成される錐体形）範囲内にする必要がある。ここでは、以下の関係式がある。

図１１Ａは、本開示の一実施形態によるサブ画素の画素開口領域の座標表現の模式図を示す。

図１１Ａに示すように、マイクロレンズ２０２_ｉに対応する視野の錐体形範囲内において、対応する画素島が結像する過程において、角度が（θ_ｉｍｎ，φ_ｉｍｎ）のＭ×Ｎのサブ画素アレイを形成する必要があり、ただし、（θ_ｉｍｎ，φ_ｉｍｎ）は、サブ画素の画素開口領域の角度座標である。ここでは、ｍ＝１，２，３…，Ｍ，ｎ＝１，２，３，…，Ｎ、ＭとＮは、正整数である。ここでは、θ_ｉｍｎは、画素島１１０１_ｉのあるサブ画素の画素開口領域３００２２_ｉｍｎの中心とマイクロレンズ２０２_ｉの中心との結ぶ線と、該画素島１１０１_ｉに垂直な且つ該マイクロレンズの中心を通る直線との間の夾角の角度であり、φ_ｉｍｎは、該画素島１１０１_ｉの該サブ画素の画素開口領域の中心と該画素島の中心との結ぶ線と、該画素島１１０１_ｉが位置する平面内の座標軸線の方向（例えば、該座標軸線は、画素島が位置する平面内のｘ軸線と定義されてもよい。例えば、該ｘ軸線の方向は、水平方向とすることができる）とがなす夾角の角度である。図１１Ａに示すように、マイクロレンズの中心に対応する画素島パネルにおける位置５０１_ｉ（該位置５０１_ｉは、マイクロレンズの中心の、対応する画素島が位置する平面での正投影である）の座標は、（ｒ_ｉｃｏｓ（φ_ｉ），ｒ_ｉｓｉｎ（φ_ｉ））であり、このとき、θ_ｉは、０°である。マイクロレンズの中心が該位置５０１_ｉの真上（図１１Ａに示す）に位置し、従って、該位置５０１_ｉの座標がマイクロレンズの中心の座標と同じであると考えられる。いずれかの画素開口領域３００２２_ｉｍｎの座標は、

である。

ただし、ｈは、マイクロレンズと画素島との垂直距離である。いくつかの実施形態では、角度アレイ（θ_ｉｍｎ，φ_ｉｍｎ）は、線形分布するアレイとすることができ、それに対応する位置アレイ（上記座標（３）に示す）は、線形分布するアレイとすることもできる。

図１１Ｂは、本開示の他の実施形態によるサブ画素の画素開口領域の座標表現の模式図を示す。

図１１Ｂに示すように、対応する画素島が結像する過程において、角度が（θ_ｊｍｎ，φ_ｊｍｎ）のＭ×Ｎのサブ画素アレイを形成する必要があり、ただし、（θ_ｊｍｎ，φ_ｊｍｎ）は、サブ画素の画素開口領域の角度座標である。ｍ＝１，２，３…，Ｍ，ｎ＝１，２，３，…，Ｎ、ＭとＮは、正整数である。ここでは、θ_ｊｍｎは、画素島１１０２_ｊのあるサブ画素の画素開口領域３００２２_ｊｍｎの中心とマイクロレンズ２０２_ｊ中心との結ぶ線と、該画素島１１０２_ｊに垂直な且つ該マイクロレンズの中心を通る直線との間の夾角の角度であり、φ_ｊｍｎは、該画素島１１０２_ｊの該サブ画素の画素開口領域の中心と該画素島の中心との結ぶ線と、該画素島１１０２_ｊが位置する平面内の座標軸線の方向（例えば、該座標軸線は、画素島が位置する平面内のｘ軸線と定義されてもよい。例えば、該ｘ軸線の方向は、水平方向とすることができる）とがなす夾角の角度である。図１１Ｂに示すように、マイクロレンズの中心に対応する画素島パネルにおける位置５０１_ｊ（該位置５０１_ｊは、マイクロレンズの中心の、対応する画素島が位置する平面での正投影である）の座標は、（ｒ_ｊｃｏｓ（φ_ｊ），ｒ_ｊｓｉｎ（φ_ｊ））であり、ここで、φ_ｊは、マイクロレンズ２０２_ｊの中心とマイクロレンズアレイの中心との結ぶ線と、マイクロレンズアレイが位置する平面内の座標軸線の方向（例えば、該座標軸線は、ｘ軸線とすることができる。例えば、該ｘ軸線の方向は、水平方向とすることができる）とがなす夾角の角度であり、ｒ_ｊは、マイクロレンズ２０２_ｊの中心とマイクロレンズアレイの中心との結ぶ線の長さであり、θ_ｊは、マイクロレンズ２０２_ｊの中心と瞳孔中心との結ぶ線と、マイクロレンズアレイの全体光軸とがなす夾角の角度であり、ここではθ_ｊを０°とする。マイクロレンズの中心が該位置５０１_ｊの真上（図１１Ｂに示す）に位置し、従って、該位置５０１_ｊの座標がマイクロレンズの中心の座標と同じであると考えられる。いずれかの画素開口領域３００２２_ｊｍｎの座標は、

である。

ただし、ｈは、マイクロレンズと画素島との垂直距離である。いくつかの実施形態では、角度アレイ（θ_ｊｍｎ，φ_ｊｍｎ）は、線形分布するアレイとすることができ、それに対応する位置アレイ（上記座標（４）に示す）は、線形分布するアレイとすることもできる。

いくつかの実施形態では、座標（４）及び座標（３）に基づいて、対応するサブ画素の画素開口領域のずれ量を得ることができる。例えば、水平方向（例えば、ｘｙ座標系のｘ方向）には、サブ画素の画素開口領域３００２２ｊｍｎの３００２２ｉｍｎに対するずれ量は、

であり、垂直方向（例えば、ｘｙ座標系のｙ方向）には、サブ画素の画素開口領域３００２２ｊｍｎの３００２２ｉｍｎに対するずれ量は、

である。

いくつかの実施形態では、マイクロレンズ２０２ｉとマイクロレンズ２０２ｊの視点をスティッチングする必要があるとき、サブ画素の画素開口領域（θ_ｉｍｎ，φ_ｉｍｎ）の虚像をサブ画素の画素開口領域（θ_ｊｍｎ，φ_ｊｍｎ）の虚像の境界に接するようにすることができる。この場合、以上に記載の座標式（３）と（４）を組み合わせ、その他のサブ画素の画素開口領域の位置を得ることができ、それにより、マイクロレンズ２０２ｉに対応する画素島の位置及びマイクロレンズ２０２ｊに対応する画素島の位置を得ることができる。

いくつかの実施形態では、マイクロレンズ２０２ｉとマイクロレンズ２０２ｊのそれぞれに対応する形成された虚像の色をスティッチングする必要があるとき、サブ画素の画素開口領域（θ_ｉｍｎ，φ_ｉｍｎ）の像とサブ画素の画素開口領域（θ_ｊｍｎ，φ_ｊｍｎ）の像とを重ねることができる。他の実施形態では、サブ画素の画素開口領域（θ_ｉｍｎ，φ_ｉｍｎ）の虚像をサブ画素の画素開口領域（θ_ｊｍｎ，φ_ｊｍｎ）の虚像に近接させることによりも、虚像の色のスティッチングを実現できる。

いくつかの実施形態では、サブ画素の画素開口領域（θ_ｉｍｎ，φ_ｉｍｎ）の虚像をサブ画素の画素開口領域（θ_ｊｍｎ，φ_ｊｍｎ）の虚像とずらすことができ、それにより、マイクロレンズ２０２ｉとマイクロレンズ２０２ｊのそれぞれに対応する形成された虚像の解像度を向上させることができる。例えば、ある画素島における隣り合うサブ画素の虚像の隙間にその他の画素島のサブ画素の虚像を充填し、このように、画像を表示するとき、視覚的解像度を向上させることができる。いくつかの実施形態では、サブ画素の角度空間において、隣り合うサブ画素の間の距離を同じにすることができ、このように、表示効果を向上させることができる。

図１２Ａは、本開示の一実施形態による表示装置が視野をスティッチングする原理図を示す。図１２Ａは、マイクロレンズアレイ２０、ディスプレイパネル３０、眼球１００及び瞳孔１０１を示す。

図１２Ａに示すように、ディスプレイパネル３０は、５つの画素島を含み、この５つの画素は、マイクロレンズアレイ２０のうちのそれぞれの対応するマイクロレンズを通過した後、眼球１００に像を形成する。これらの像の角度範囲（又は領域）は、それぞれ（θ_１～θ_２）、（θ_０＋～θ_１）、（θ_０－～θ_０＋）、（θ_－１～θ_０－）及び（θ_－２～θ_－１）である。これらの角度範囲は、異なる画素島の視場角度（θ方向は、例示的に示される）である。このように、異なる像の角度範囲の接続を実現し、それにより、視野のスティッチングを実現する。

図１２Ｂは、本開示の一実施形態による表示装置が色をスティッチングする原理図を示す。図１２Ｂは、マイクロレンズアレイ２０、ディスプレイパネル３０、眼球１００及び瞳孔１０１を示す。

図１２Ｂに示すように、ディスプレイパネル３０において、隣り合う３つの画素島は、１組の画素島である。各組の画素島のうちの３つの画素島は、それぞれ、発光色が赤色の画素島、発光色が緑色の画素島及び発光色が青色の画素島である。各組の画素島のうちの３つの画素島の視場角度（θ方向は、例示的に示される）は、同一である。つまり、各組の画素島のうちの３つの画素島が結像した角度範囲は、同一である。例えば、第１組の画素島のうちの３つの画素島の像の角度範囲は、（θ_０＋～θ_１）、第２組の画素島のうちの３つの画素島の像の角度範囲は、（θ_０－～θ_０＋）、第３組の画素島のうちの３つの画素島の像の角度範囲は、（θ_－１～θ_０－）である。この３組の画素島は、視野のスティッチングを実現する。各組の画素島内のうち、異なる色の画素島のサブ画素の像が重なることができ、それにより、像の色のスティッチングが実現される。

いくつかの実施形態では、各組の画素島のうち、３つの画素島は、ＲＧＢ配列であってもよいし、その他の配列形態であってもよい。同一角度範囲内のＲ、Ｇ、Ｂ画素島の、それぞれのマイクロレンズに対する位置は、同一であり、この３つの画素島から発出したビームが人の目に入る角度の分布も、同一である。

図１２Ｃは、本開示の一実施形態による表示装置が解像度を向上させる原理図を示す。図１２Ｃは、マイクロレンズアレイ２０、ディスプレイパネル３０、眼球１００及び瞳孔１０１を示す。

図１２Ｃに示すように、ディスプレイパネル３０における画素島を３組に分けることができる。第１組の画素島に対応する視野範囲（すなわち、像の角度範囲又は領域）は、（θ_０＋～θ_１）、第２組の画素島に対応する視野範囲は、（θ_０－～θ_０＋）、第３組の画素島に対応する視野範囲は、（θ_－１～θ_０－）であり、ここでは、θ方向は、例示的に示される。この３組の画素島は、視野のスティッチングを実現する。各組の画素島は、３つの画素島を有する。例えば、第１組の画素島のうちの３つの画素島に対応する像の角度範囲は、（θ_０＋＋θ_ｐ／３～θ_１＋θ_ｐ／３）、（θ_０＋～θ_１）及び（θ_０＋－θ_ｐ／３～θ_１－θ_ｐ／３）、第２組の画素島のうちの３つの画素島に対応する像の角度範囲は、（θ_０－＋θ_ｐ／３～θ_０＋＋θ_ｐ／３）、（θ_０－～θ_０＋）及び（θ_０－－θ_ｐ／３～θ_０＋－θ_ｐ／３）、第３組の画素島のうちの３つの画素島に対応する像の角度範囲は、（θ_－１＋θ_ｐ／３～θ_０－＋θ_ｐ／３）、（θ_－１～θ_０－）及び（θ_－１－θ_ｐ／３～θ_０－－θ_ｐ／３）であり、θ_ｐは、単一サブ画素に対応する角度範囲である。

ここでは、同一角度範囲内における解像度を向上させるための画素島（すなわち、同じ組の画素島）の、それぞれのレンズに対する位置は、ほぼ同一であり、且つ同一角度範囲内の画素島から発出したビームがマイクロレンズを通過した後に眼球１００に入る角度分布も、ほぼ同一である。しかし、解像度向上を実現するために、同一角度範囲内における異なる画素島内の画素開口領域は、画素レベルずれ移動したものである。

図１２Ｃにおける（θ_０－～θ_０＋）角度範囲に対応する画素島を例とすると、固有のサブ画素のサイズのため、サブ画素の、対応する視野内における角度の間隔は、単一のサブ画素に対応する角度範囲θ_ｐである。角度解像度（すなわち、視覚的解像度）をθ_ｐ／３まで向上させようとすると、サブ画素サイズを元の１／３に縮小してもよいし、図１２Ｃに示すように、角度範囲が（θ_０－～θ_０＋）の画素島の近くに２つの画素島を追加してもよい。元の画素島との違いは、新しく追加された２つの画素島のサブ画素の画素開口領域が元の画素島における対応するサブ画素の画素開口領域よりも、それぞれ反対の方向へ１／３のサブ画素サイズ（例えば、直径又は辺長）だけずれ移動することである。これに応じて、この２つの画素島に対応する角度範囲は、それぞれ（θ_０－～θ_０＋）から、反対方向へ１／３のサブ画素サイズに対応する角度範囲、すなわち、θ_ｐ／３だけずれ移動する。従って、この２つの画素島に対応する角度範囲は、それぞれ（θ_０－＋θ_ｐ／３～θ_０＋＋θ_ｐ／３）と（θ_０－－θ_ｐ／３～θ_０＋－θ_ｐ／３）である。この３つの画素島の光線が同時に人の目に入るので、角度解像度（視覚的解像度）を元の３倍まで向上させることに相当する。従って、視覚的解像度を向上させることができる。

図１３は、本開示の一実施形態による瞳孔とマイクロレンズアレイとの関係模式図を示す。図１３は、マイクロレンズアレイ２０及び瞳孔１０１を示す。

単色視野のスティッチングを行うと、瞳孔内の単視野レンズの数（人の目が視野方向に注視するとき、対応するパネルにおける瞳孔投影内のレンズの数）は、１以上である。

３つの色のスティッチングを実現する必要があると、瞳孔に対応するマイクロレンズの数は、少なくとも３つである。

解像度をＭ×Ｎ倍向上させる必要があると、瞳孔に対応するマイクロレンズの数は、少なくともＭ×Ｎ個であり、ただし、ＭとＮは、それぞれ、２つの直交方向における倍数である。

視野のスティッチング、色のスティッチング及び解像度向上を同時に実現する必要があると、瞳孔に対応するマイクロレンズ数は、少なくとも３×Ｍ×Ｎ個であり、ただし、３は、３つの色を表す。図１４は、本開示の一実施形態による表示装置が色のスティッチングを実現する模式図を示す。

例えば、図１４に示すように、画素島１４１０のすべてのサブ画素は、赤色サブ画素、画素島１４１０’のすべてのサブ画素は、緑色サブ画素、画素島１４１０”のすべてのサブ画素は、青色サブ画素である。画像を表示するとき、この３つの画素島のそれぞれのサブ画素の画素開口領域から発出した光がそれぞれ対応するマイクロレンズを通過した後に眼球に入って形成する虚像は、重なり、それにより、画像１４２０が形成され、このように、画像１４２０の色のスティッチングが実現される。

図１５は、本開示の他の実施形態による表示装置の構造断面模式図を示す。

図１３に示すように、該表示装置は、マイクロレンズアレイ２０とディスプレイパネル３０とを含む。該マイクロレンズアレイ２０は、複数のマイクロレンズ２０１～２０７と、透明基板（例えば、ガラス基板又はプラスチック基板など）２１０とを含むことができる。該複数のマイクロレンズ２０１～２０７は、該透明基板２１０の一側であって該透明基板２１０上に位置する。該ディスプレイパネル３０は、透明基板２１０の該複数のマイクロレンズから離れる側に位置する。ディスプレイパネル３０は、基本構造層３２０と複数の画素島３０１～３０７とを含むことができる。該複数の画素島３０１～３０７は、該基本構造層３２０上に位置し、該複数の画素島は、該基本構造層３２０と透明基板２１０との間に位置する。例えば、該基本構造層３２０は、基板であってもよい。また、図１５は、眼球１００、瞳孔１０１及び虚像平面１５３０をさらに示す。

いくつかの実施形態では、図１５に示すように、前記複数のマイクロレンズ２０１～２０７の軸線の方向は、同じ領域に集められ、該領域の面積と瞳孔の面積とは、同じである。該マイクロレンズアレイは、自在曲面が徐々に変化するマイクロレンズアレイであってもよい。このように、視野を増大させ、それにより、表示された画像の虚像を増大させることができる。

例えば、図１５に示すように、上記複数のマイクロレンズ２０１～２０７の軸線の方向は、同じ点に集まることができる。このように、表示画像のスティッチングにより寄与する。

いくつかの実施形態では、図１５に示すように、隣り合うマイクロレンズの間は、隙間を有する。このように、マイクロレンズ間の隙間を用いて透視の効果を実現することに寄与する。該表示装置をＡＲデバイスとして適用することに寄与する。

図１６は、本開示の一実施形態による表示装置用の表示方法のフローチャートを示す。該表示装置は、マイクロレンズアレイとディスプレイパネルとを含む。マイクロレンズアレイは、複数のマイクロレンズを含む。ディスプレイパネルは、複数の画素島を含む。該複数の画素島は、該複数のマイクロレンズと１対１対応して設けられる。各画素島は、複数のサブ画素を含む。各画素島の複数のサブ画素から発出した光は、対応するマイクロレンズを通過して人の目に入り、人の目に像を形成する。該複数の画素島のうちの少なくとも２つの画素島が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の領域は、接している。図１６に示すように、該表示方法は、ステップＳ１６０２とＳ１６０４を含むことができる。

ステップＳ１６０２において、該少なくとも２組のサブ画素データと１対１対応する少なくとも２つの画素島が少なくとも２組のサブ画素データを受信する。

ステップＳ１６０４において、少なくとも２つの画素島が少なくとも２組のサブ画素データに基づいて、少なくとも２つの画面を表示し、該少なくとも２つの画面を視覚的にスティッチングする。

ここまで、本開示のいくつかの実施形態による表示方法を提供する。該表示方法において、少なくとも２つの画素島が少なくとも２組のサブ画素データに基づいて表示する少なくとも２つの画面をスティッチングし、それにより、表示装置が画面を表示するとき、視野をスティッチングすることを実現する。

いくつかの実施形態では、前記複数の画素島は、第１画素島と第２画素島とを含む。該第１画素島における第１発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域は、該第２画素島における第２発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と重なり。該第１発光色と第２発光色とは異なる。前記表示方法は、第１画素島が第１組のサブ画素データを受信し、第２画素島が第２組のサブ画素データを受信するステップと、第１画素島が第１組のサブ画素データに基づいて、第１発光色を有する第１画面を表示し、第２画素島が第２組のサブ画素データに基づいて、第２発光色を有する第２画面を表示するステップとを含むことができる。画面色を調節するために、該第１画面と該第２画面とは重なる。このように、表示装置が画面を表示するとき、色をスティッチングすることを実現する。

いくつかの実施形態では、前記複数の画素島は、第１画素島と第３画素島とを含む。第１画素島が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と、第３画素島が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは、重複しており、第１画素島における少なくとも１つのサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像は、第３画素島における隣り合うサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の間に位置する。前記表示方法は、第１画素島が第１組のサブ画素データを受信し、第３画素島が第３組のサブ画素データを受信するステップと、第１画素島が第１組のサブ画素データに基づいて、第１画面を表示し、第３画素島が第３組のサブ画素データに基づいて、第３画面を表示するステップとをさらに含むことができる。視覚的解像度を向上させるように、該第１画面と該第３画面とは、重複する。このように、表示装置画面を表示するとき、画面の視覚的解像度を向上させることができる。

以上、本開示の実施形態について詳細に説明する。本開示のアイデアを不明瞭にすることを避けるために、本分野における知られている詳細は説明されていない。当業者は、上記の説明に従って、ここに開示された技術案をどのように実施するかを完全に理解することができる。

当業者であれば理解できるように、本開示のいくつかの特定の実施形態を例に挙げて詳細に説明したが、上記例は、本開示の範囲を限定するものではなく、上記の例を説明するためのものに過ぎない。当業者であれば理解できるように、本開示の範囲および精神から逸脱することなく、上記実施形態を修正したり、一部の技術的特徴を均等に置換したりすることができる。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によって限定される。

Claims (17)

1. 表示装置であって、
   複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、
   複数の画素島を含むディスプレイパネルであって、前記複数の画素島が前記複数のマイクロレンズと１対１対応して設けられ、各画素島が複数のサブ画素を含み、各画素島の複数のサブ画素から発出した光が対応するマイクロレンズを通過して人の目に入って人の目に像を形成し、前記複数の画素島のうちの少なくとも２つの画素島が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の領域が接している、ディスプレイパネルとを含み、
   前記複数の画素島は、第１画素島と第３画素島とを含み、
   前記第１画素島が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と前記第３画素島が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは重複しており、且つ前記第１画素島における少なくとも１つのサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像は、前記第３画素島における隣り合うサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の間に位置するように、前記第１画素島及び前記第３画素島のうちの一方の各サブ画素の画素開口領域の中心をサブ画素の中心位置に設置し、他方の各サブ画素の画素開口領域の中心がサブ画素の中心からずれる位置に設置する、
   表示装置。
2. 前記複数の画素島は、第２画素島をさらに含み、
   前記第１画素島の中心と前記第１画素島に対応するマイクロレンズの中心との間を結ぶ第１結ぶ線と、前記第２画素島の中心と前記第２画素島に対応するマイクロレンズの中心との間を結ぶ第２結ぶ線とは平行ではない、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記複数の画素島において、視点が０度の画素島の中心と対応するマイクロレンズの中心とを結ぶ線は前記ディスプレイパネルに垂直であり、視点が０度ではない画素島の中心と対応するマイクロレンズの中心とを結ぶ線は前記ディスプレイパネルに垂直ではない、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記第１画素島における第１発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と、前記第２画素島における第２発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは重なり、前記第１発光色と前記第２発光色とは異なる、請求項２に記載の表示装置。
5. 前記第１画素島は第１サブ画素を含み、前記第１サブ画素は第１画素開口領域を含み、前記第３画素島は、第２画素開口領域を含む第２サブ画素と、前記第２サブ画素と隣り合い第３画素開口領域を含む第３サブ画素とを含み、前記第１画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像は、前記第２画素開口領域と前記第３画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の間に位置し、
   前記第１画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像と、前記第２画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像との間との距離は、各サブ画素の直径又は辺長のｎ分の１であり、各サブ画素の開口領域の直径又は辺長は、各サブ画素の直径又は辺長のｎ分の１であり、ｎは、向上したい表示解像度の倍数である、請求項１に記載の表示装置。
6. 前記複数のマイクロレンズの少なくとも一部のマイクロレンズの各々のマイクロレンズのディスプレイパネルにおける正投影は、前記各々のマイクロレンズに対応する画素島と少なくとも部分的に重なる、請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 各画素島は、対応するマイクロレンズの焦点に位置する、請求項１から６のいずれか一項に記載の表示装置。
8. 各画素島内の前記複数のサブ画素の発光色は同一である、請求項１に記載の表示装置。
9. 各画素島内の前記複数のサブ画素は、赤色サブ画素、緑色サブ画素及び青色サブ画素を含む、請求項１に記載の表示装置。
10. 前記複数の画素島は同一のサブ画素アレイの配列形態を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の表示装置。
11. 前記マイクロレンズアレイは透明基板をさらに含み、前記複数のマイクロレンズは、前記透明基板の一側であって前記透明基板上に位置し、前記ディスプレイパネルは、前記透明基板の前記複数のマイクロレンズから離れる側に位置する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の表示装置。
12. 前記ディスプレイパネルは基本構造層をさらに含み、前記複数の画素島は前記基本構造層上に位置し、且つ前記複数の画素島は前記基本構造層と前記透明基板との間に位置する、請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記複数のマイクロレンズのそれぞれの直径の範囲は、０．１ミリメートル～３ミリメートルである、請求項１から１２のいずれか一項に記載の表示装置。
14. 隣り合うマイクロレンズの間に隙間を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の表示装置。
15. 前記表示装置は、仮想現実デバイス、拡張現実デバイス又は複合現実デバイスである、請求項１から１４のいずれか一項に記載の表示装置。
16. 表示装置用の表示方法であって、
    前記表示装置は、複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、複数の画素島を含むディスプレイパネルであって、前記複数の画素島が前記複数のマイクロレンズと１対１対応して設けられ、各画素島が複数のサブ画素を含み、各画素島の複数のサブ画素から発出した光が対応するマイクロレンズを通過して人の目に入って人の目に像を形成し、前記複数の画素島のうちの少なくとも２つの画素島が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の領域が接しているディスプレイパネルとを含み、前記複数の画素島は、第１画素島と第３画素島とを含み、前記第１画素島が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と前記第３画素島が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは重複しており、且つ前記第１画素島における少なくとも１つのサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像は、前記第３画素島における隣り合うサブ画素の画素開口領域が対応するマイクロレンズを通過して形成した像の間に位置するように、前記第１画素島及び前記第３画素島のうちの一方の各サブ画素の画素開口領域の中心をサブ画素の中心位置に設置し、他方の各サブ画素の画素開口領域の中心がサブ画素の中心からずれる位置に設置し、
    前記表示方法は、
    少なくとも２組のサブ画素データと１対１対応する前記少なくとも２つの画素島が前記少なくとも２組のサブ画素データを受信するステップと、
    前記少なくとも２つの画素島が前記少なくとも２組のサブ画素データに基づいて、少なくとも２つの画面を表示し、前記少なくとも２つの画面を視覚的にスティッチングするステップとを含み、
    前記表示方法は、
    前記第１画素島が第１組のサブ画素データを受信し、前記第３画素島が第３組のサブ画素データを受信するステップと、
    前記第１画素島が前記第１組のサブ画素データに基づいて、第１画面を表示し、前記第３画素島が前記第３組のサブ画素データに基づいて、第３画面を表示するステップであって、視覚的解像度を向上させるために、前記第１画面と前記第３画面とは重複している、
    ステップとをさらに含む、
    表示方法。
17. 前記複数の画素島は、第２画素島をさらに含み、前記第１画素島における第１発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域と、前記第２画素島における第２発光色を有するサブ画素が対応するマイクロレンズを通過して結像した領域とは重なり、前記第１発光色と前記第２発光色とは異なり、
    前記表示方法は、
    前記第１画素島が第１組のサブ画素データを受信し、前記第２画素島が第２組のサブ画素データを受信するステップと、
    前記第１画素島が前記第１組のサブ画素データに基づいて、前記第１発光色を有する第１画面を表示し、前記第２画素島が前記第２組のサブ画素データに基づいて、前記第２発光色を有する第２画面を表示するステップであって、画面色を調節するために前記第１画面と前記第２画面とは重なる、ステップとを含む、請求項１６に記載の表示方法。

Images