WO2020022288A1 - 表示装置および移動体 - Google Patents

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薫 草深
村田　充弘
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a display device and a moving object.
  • the display device of the present disclosure includes a first display panel, a second display panel, and a controller.
  • the first display panel includes a plurality of first sub-pixels arranged in a grid in a first direction and a second direction substantially orthogonal to the first direction.
  • the second display panel includes a plurality of second sub-pixels arranged in a grid pattern at the same pitch as the plurality of the display panels along the first direction and the second direction.
  • the controller controls the plurality of first sub-pixels and the plurality of second sub-pixels based on image data.
  • One of the first display panel and the second display panel which is arranged at least on the user side, is a transmissive display panel. In the normal direction of the first display panel, each of the plurality of first sub-pixels overlaps any one of the plurality of second sub-pixels.
  • the moving object of the present disclosure includes a display device.
  • the display device includes a first display panel, a second display panel, a controller, and an optical system.
  • the first display panel includes a plurality of first sub-pixels arranged in a grid in a first direction and a second direction substantially orthogonal to the first direction.
  • the second display panel includes a plurality of second sub-arrays arranged in a grid pattern at an equal pitch with the plurality of first sub-pixels along the first direction and the second direction. With pixels.
  • the controller controls the plurality of first sub-pixels and the plurality of second sub-pixels based on image data.
  • the optical system projects the first display panel as a virtual image.
  • One of the first display panel and the second display panel which is arranged at least on the user side, is a transmissive display panel.
  • each of the plurality of first sub-pixels overlaps any one of the plurality of second sub-pixels.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a display device according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement example of a plurality of first sub-pixels of the first display panel.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the arrangement of a plurality of second sub-pixels of the second display panel.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the controller.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the first display panel.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the second display panel.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a display device according to an embodiment that performs control according to the positions of both eyes.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a display device according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement example of a plurality of first sub-pixels of the first display panel.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the arrangement of a plurality
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an image display area and an image non-display area.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an arrangement of a plurality of second sub-pixels corresponding to the image display area and the image non-display area in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an arrangement and a configuration of a display device mounted on a moving object.
  • illumination light is emitted from the back of the liquid crystal panel.
  • the contrast ratio of a liquid crystal panel is about 1000: 1.
  • a contrast ratio of 1000: 1 when displaying the pixel with the darkest gradation, it may not be possible to sufficiently shield the illumination light.
  • the pixel of the darkest gradation which should be originally hidden may appear slightly white to the user's eyes.
  • the present disclosure provides a display device with an improved contrast ratio and a moving object including the display device.
  • the display device 10 includes an irradiator 11, a first display panel 12, a second display panel 13, a controller 14, and a display information acquisition unit 15. It consists of.
  • the dimensions of the first display panel 12 and the second display panel 13 in the thickness direction (z direction described later) are shown large for the sake of explanation.
  • the irradiator 11, the first display panel 12, and the second display panel 13 are arranged along the optical path of the image light of the image displayed to the user from a side far from the user. , An irradiator 11, a first display panel 12, and a second display panel 13 in this order.
  • the irradiator 11 irradiates the first display panel 12 in a planar manner.
  • the irradiator 11 may include a light source, a light guide plate, a diffusion plate, a diffusion sheet, and the like.
  • the irradiator 11 emits irradiation light from a light source, and makes the irradiation light uniform in the surface direction of the first display panel 12 using a light guide plate, a diffusion plate, a diffusion sheet, or the like.
  • the irradiator 11 emits the uniformed light toward the first display panel 12.
  • the first display panel 12 may employ a display element such as a transmissive liquid crystal display panel.
  • the first display panel 12 may have a configuration of a known liquid crystal panel.
  • various liquid crystal panels such as an IPS (In-Plane Switching) system, an FFS (fringe field switching) system, a VA (Vertical Alignment) system, and an ECB (Electrically Controlled Birefringence) system can be adopted.
  • the first display panel 12 includes a liquid crystal layer 12a, glass substrates 12b and 12c disposed so as to sandwich the liquid crystal layer 12a, and a color filter 12d disposed between the liquid crystal layer 12a and the glass substrate 12c. Can be.
  • the display area of the first display panel 12 where an image is displayed can be considered to be located near the interface between the liquid crystal layer 12a and the color filter 12d.
  • the display area of the first display panel 12 where an image is displayed can be called an active area of the display device 10.
  • the active area is an area where an actual image to be displayed is displayed.
  • the first display panel 12 can further include a light distribution film, a transparent electrode, a deflection plate, and the like.
  • the arrangement and configuration of the light distribution film, the transparent electrode, the polarizing plate, and the like are well known in a general liquid crystal panel, and thus the description is omitted. Note that the first display panel 12 does not have the color filter 12d, and the display device 10 may be a monochrome display device.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of the first display panel 12 viewed from the second display panel 13 side.
  • the display area of the first display panel 12 includes a plurality of first sub-pixels 21 arranged in a lattice along a first direction (x direction) and a second direction intersecting the first direction.
  • the second direction may be a direction substantially orthogonal to the first direction.
  • the first direction (x direction) corresponds to the direction in which both eyes of the user are arranged.
  • the first direction may be a lateral direction or a left-right direction viewed from the user.
  • the second direction may be a vertical direction or a vertical direction viewed from the user.
  • the first direction will be described as the x direction and the second direction will be described as the y direction.
  • the x direction is shown as a direction from right to left when viewed from the second display panel 13 toward the irradiator 11.
  • the y direction is shown as a direction from top to bottom.
  • a direction along an optical path that is orthogonal to the x direction and the y direction and that is directed toward the user's eye is defined as the z direction.
  • the plurality of first sub-pixels 21 are arranged in a grid in the x direction and the y direction. In one embodiment, the plurality of first sub-pixels 21 are longer in the y direction than in the x direction. In another embodiment, the plurality of first sub-pixels 21 may be longer in the x direction than in the y direction.
  • Each of the plurality of first sub-pixels 21 has one of R (Red), G (Green), and B (Blue) colors corresponding to the color arrangement of the color filter 12d.
  • FIG. 2 illustrates characters R, G, and B for explanation.
  • the three first sub-pixels 21 of R, G, and B can constitute one pixel 22 as a set. One of the pixels 22 is shown by a dashed line in FIG. 2 for illustration.
  • One pixel 22 can be called one pixel.
  • the first display panel 12 includes a plurality of pixels 22.
  • the length of one pixel in the x direction and the length in the y direction can be set to 1: 1, but is not limited thereto.
  • the x direction is, for example, a direction in which a plurality of first sub-pixels 21 forming one pixel 22 are arranged.
  • the y direction is, for example, a direction in which a plurality of first sub-pixels 21 of the same color are arranged.
  • the transmission type display panel includes a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) shutter type display panel in addition to the liquid crystal panel.
  • Self-luminous display panels include organic EL (electro-luminescence) and inorganic EL display panels. When a self-luminous display panel is used as the first display panel 12, the irradiator 11 becomes unnecessary.
  • the second display panel 13 can use a display element having a transmissive display area.
  • the second display panel 13 is arranged such that an output from the first display panel 12 is incident on the second display panel 13.
  • a liquid crystal panel can be employed as the second display panel 13.
  • the second display panel 13 includes a liquid crystal layer 13a and glass substrates 13b and 13c arranged so as to sandwich the liquid crystal layer 13a.
  • the second display panel 13 does not include a color filter.
  • the display area of the second display panel 13 can be considered to be located near the interface between the liquid crystal layer 13a and the glass substrate 13c.
  • the second display panel 13 includes a plurality of second sub-pixels 23 arranged in a grid along the x direction and the y direction.
  • the plurality of second sub-pixels 23 are arranged at the same pitch as the plurality of first sub-pixels 21.
  • the first display panel 12 and the second display panel 13 each have a plurality of first sub-pixels 21 corresponding to a plurality of second sub-pixels 23 when viewed in a normal direction of the first display panel 12. It is arranged so as to overlap with either. By doing so, a display panel having substantially the same shape and dimensions can be used for the first display panel 12 and the second display panel 13, thereby facilitating manufacture.
  • the plurality of first sub-pixels 21 of the first display panel 12 and the plurality of second sub-pixels 23 of the second display panel 13 correspond one-to-one, when displaying images, The amount of calculation can be reduced, and control of the display device 10 by the controller 14 becomes easy.
  • the second display panel 13 is arranged at a predetermined distance from the first display panel 12 in the z direction.
  • the first display panel 12 and the second display panel 13 may be formed integrally.
  • the first display panel 12 and the second display panel 13 are fixed to each other using an optically transparent adhesive.
  • Optically transparent adhesives include OCA (Optical Clear Adhesive).
  • the second display panel 13 can change the transmittance of image light for each second sub-pixel 23.
  • the second display panel 13 can transmit image light passing through a specific region without greatly reducing the light intensity, and reduce image light passing through another specific region.
  • the term “dimming” includes “shading” that hardly transmits light.
  • the second display panel 13 can set the plurality of second sub-pixels 23 in the light transmitting area to the brightest gradation and the plurality of second sub-pixels 23 in the dimming area to the darkest gradation.
  • the gradation of the plurality of second sub-pixels 23 corresponds to the light transmittance.
  • “Brightest gradation” means a gradation with the highest transmittance of image light from the first display panel 12.
  • “Darkest gradation” means a gradation with the lowest transmittance of image light from the first display panel 12.
  • the transmittance of light in the visible light region can be made 100 times or more, for example, about 1000 times different between the light transmitting region and the light reducing region.
  • the controller 14 is connected to each component of the display device 10 and controls each component.
  • the controller 14 is configured as, for example, a processor.
  • Controller 14 may include one or more processors.
  • the processor may include a general-purpose processor that executes a specific function by reading a specific program, and a special-purpose processor specialized for a specific process.
  • the dedicated processor may include an application specific integrated circuit (ASIC: Application Specific Integrated Circuit).
  • the processor may include a programmable logic device (PLD: Programmable Logic Device).
  • the PLD may include an FPGA (Field-Programmable ⁇ Gate ⁇ Array).
  • the controller 14 may be any of a SoC (System-on-a-Chip) in which one or more processors cooperate, and a SiP (System ⁇ In ⁇ a ⁇ Package).
  • the controller 14 includes a storage unit, and may store various information, a program for operating each component of the display device 10, and the like in the storage unit.
  • the storage unit may be composed of, for example, a semiconductor memory or the like.
  • the storage unit may function as a work memory of the controller 14.
  • the controller 14 controls the plurality of first sub-pixels 21 of the first display panel 12 and the plurality of second sub-pixels 23 of the plurality of second display panels 13 based on the image data.
  • the image data can be obtained from the display information obtaining unit 15 described later.
  • the image data may be generated in the controller 14 based on the information obtained from the display information obtaining unit 15.
  • the image data may include characters and symbols.
  • the controller 14 includes an image data generation unit 31, a first line buffer 32, a contrast enhancement unit 33, and a second line buffer.
  • the image data generation unit 31 generates image data of an image to be displayed on the first display panel 12 based on the image data acquired from the display information acquisition unit 15 or the image information.
  • the image data generation unit 31 performs interpolation processing, thinning processing, brightness adjustment, and the like of the image data acquired from the display information acquisition unit 15 as necessary.
  • the image data generation unit 31 performs pre-processing necessary for image display.
  • the image data generation unit 31 stores the generated image data in the first line buffer 32 line by line.
  • the first line buffer 32 is a memory that holds data for one line or a plurality of lines of an image displayed on the first display panel 12. By writing data to the first line buffer 32, the image data of each line is sequentially transmitted to the first display panel 12, and the image displayed on the first display panel 12 is updated.
  • the contrast emphasizing unit 33 searches the first line buffer 32, and thereby, among the plurality of first sub-pixels 21 displayed on the first display panel 12, the plurality of first sub-pixels having dark gradations 21 is searched for a coordinate position on the first display panel 12.
  • the dark gradation may be the darkest gradation among all the gradations that can be displayed by the plurality of first sub-pixels 21.
  • the dark gradation may include a pixel having a gradation similar to the darkest gradation in addition to the darkest gradation.
  • the gray level corresponding to the darkest gray level may include, for example, a gray level having a light transmittance of 1/100 of the lightest gray level.
  • the contrast emphasizing unit 33 determines an image to be displayed on the second display panel 13 based on the detected coordinate positions of the plurality of first sub-pixels 21.
  • the contrast enhancement unit 33 outputs the determined image of the second display panel 13 to the second line buffer 34.
  • the area of the plurality of first sub-pixels 21 of dark gradation obtained by the search by the contrast emphasizing unit 33 is called an image non-display area.
  • An area other than the image non-display area is called an image display area.
  • the second line buffer 34 is a memory that holds data for one line or a plurality of lines of an image displayed on the second display panel 13. By writing data to the second line buffer 34, the image data of each line is sequentially transmitted to the second display panel 13, and the image displayed on the second display panel 13 is updated.
  • the distance between the display area of the first display panel 12 and the display area of the second display panel 13 is sufficiently smaller than the distance from the first display panel 12 to both eyes of the user.
  • the predetermined condition is satisfied, most of the image light emitted from the plurality of first sub-pixels 21 passes through the plurality of second sub-pixels 23 arranged in the z direction so as to overlap the eyes of the user.
  • an optical system such as a lens and a mirror intervenes between the second display panel 13 and the user, similar conditions can be set in consideration of the refractive index of the optical system.
  • the contrast emphasizing unit 33 includes a plurality of first sub-pixels 21 in the image non-display area obtained by searching the first line buffer 32 and a plurality of first sub-pixels 21 located at the same coordinate position in the xy plane. It is determined that the second sub-pixel 23 is to be displayed in black.
  • the black display means a display with the darkest gradation among the gradations of the plurality of second sub-pixels 23 or a gradation equivalent thereto.
  • the contrast enhancement unit 33 sets the plurality of first sub-pixels 21 in the image display area and the plurality of second sub-pixels 23 located at the same coordinate position in the xy plane to have the brightest gradation or a similar gradation. It is decided to use gradation.
  • a warning screen indicating that the soccer ball has rolled forward is displayed on the first display panel 12 as shown in FIG.
  • the soccer ball and the arrow indicating the moving direction are the image display area 41.
  • the other part is the image non-display area 42.
  • the contrast enhancement unit 33 includes a plurality of second sub-pixels 21 of the second display panel 13 that overlap the plurality of first sub-pixels 21 included in the image non-display area 42 of the first display panel 12 when viewed in the z direction. It is determined that the sub-pixel 23 is to be displayed in black. Further, the contrast enhancing unit 33 includes a plurality of second sub-pixels 21 of the second display panel 13 that overlap the plurality of first sub-pixels 21 included in the image display area 41 of the first display panel 12 when viewed in the z direction. Is determined to be displayed with the brightest gradation.
  • the contrast enhancement unit 33 writes the image data of the plurality of second sub-pixels 23 into the second line buffer 34 according to the determined gradation of each second sub-pixel 23.
  • an area of the plurality of second sub-pixels 23 displayed with the brightest gradation among the images displayed on the second display panel 13 is displayed as a first area 43.
  • the region of the plurality of second sub-pixels 23 for black display displayed at the darkest gradation is displayed as the second region 44.
  • the image non-display area 42 in the image of the display device 10 visually recognized by the user is displayed darker, and the contrast of the displayed image becomes higher.
  • the contrast ratio of the first display panel 12 and the second display panel 13 is 1000: 1
  • the contrast ratio is set to 1,000,000: 1 by superimposing the second region 44 for black display on the image non-display region 42. can do.
  • a display panel having the same arrangement of sub-pixels between the first display panel 12 and the second display panel 13 a plurality of second sub-pixels 21 corresponding to the plurality of first sub-pixels 21 are provided.
  • the sub-pixels 23 have the same address. Therefore, the controller 14 does not need to perform an operation for associating the plurality of first sub-pixels 21 with the plurality of second sub-pixels 23. Therefore, the controller 14 can be configured more easily, and the processing load on the controller 14 can be reduced.
  • the distance between the display area of the first display panel 12 and the display area of the second display panel 13 is relatively wide.
  • the image light emitted from the plurality of first sub-pixels 21 has the same coordinate position in the xy plane due to the change in the position of both eyes of the user and the interocular distance between the left eye El and the right eye Er. May reach the left eye El or the right eye Er of the user without passing through the plurality of second sub-pixels 23.
  • the second display panel 13 can be controlled based on the positions of the left eye El and the right eye Er of the user.
  • a display device 10A shown in FIG. 7 will be described.
  • the display device 10 ⁇ / b> A includes an input unit 16 in addition to the irradiator 11, the first display panel 12, the second display panel 13, the controller 14, and the display information acquisition unit 15.
  • the input unit 16 can receive the information on the positions of the left eye El and the right eye Er of the user from the detection device 17.
  • the input unit 16 includes an electric connector or an optical connector, and can be configured to be able to receive an electric signal or an optical signal from the detection device 17.
  • the detection device 17 detects the position of the user's eye and outputs the detected position to the input unit 16 of the display device 10.
  • the display device 10 may include a detection device 17.
  • the detection device 17 may include, for example, a camera.
  • the detection device 17 may photograph the face of the user with a camera.
  • the detection device 17 may detect at least one position of the left eye El and the right eye Er from a captured image of the camera.
  • the detection device 17 may detect at least one position of the left eye El and the right eye Er as coordinates in a three-dimensional space from an image captured by one camera.
  • the detection device 17 may detect at least one position of the left eye El and the right eye Er as coordinates in a three-dimensional space from images captured by two or more cameras.
  • the detection device 17 may not be provided with a camera and may be connected to a camera outside the device.
  • the detection device 17 may include an input terminal for inputting a signal from a camera outside the device.
  • a camera outside the device may be directly connected to the input terminal.
  • a camera outside the device may be indirectly connected to an input terminal via a shared network.
  • the detection device 17 without a camera may include an input terminal to which the camera inputs a video signal.
  • the detection device 17 without a camera may detect the position of at least one of the left eye El and the right eye Er from the video signal input to the input terminal.
  • the detection device 17 may include, for example, a sensor instead of the camera.
  • the sensor may be an ultrasonic sensor or an optical sensor or the like.
  • the detection device 17 may detect the position of the user's head by a sensor and estimate at least one of the left eye El and the right eye Er based on the position of the head.
  • the detection device 17 may detect the position of at least one of the left eye El and the right eye Er as coordinates in a three-dimensional space by one or two or more sensors.
  • the detection device 17 can estimate the position of the other eye from the information on the interocular distance of the user or the information on the general interocular distance. .
  • the estimation of the position of the other eye may be performed not by the detection device 17 but by the controller 14.
  • the display device 10A can further include an optical system 18.
  • the optical system 18 projects an image displayed on the first display panel 12 into a user's field of view.
  • the optical system 18 can be configured to include at least one of a reflective optical element and a refractive optical element having a positive refractive power.
  • the controller 14 considers the image magnification of the first display panel 12 and the second display panel 13 by the optical system 18 with respect to the position of the left eye El and the right eye Er of the user, and The second display panel 13 is controlled.
  • the optical system 18 when viewed from a predetermined distance, includes a plurality of first sub-pixels 21 and a plurality of second sub-pixels 21 opposed thereto in a field of view of the user.
  • the pixels 23 are projected so that they have the same pitch.
  • the display area of the first display panel 12 in which sub-pixels are arranged with the same specifications and the The display area of the second display panel 13 occupies the same viewing range.
  • the optical system 19 satisfying such requirements can be designed based on geometrical optics.
  • the optical paths of the image light emitted from the plurality of first sub-pixels 21 and reaching the left eye El or the right eye Er of the user in the z direction In some cases, the light does not pass through a plurality of second sub-pixels 23 overlapping with the plurality of first sub-pixels 21 when viewed.
  • the optical path of the image light emitted from the same first sub-pixel 21 may pass through a plurality of different second sub-pixels 23 depending on the distance between the left eye El and the right eye Er of the user.
  • the contrast enhancement unit 33 determines the brightest gradation of the second display panel 13 based on the position information of the left eye El and the right eye Er received from the detection device 17 via the input unit 16.
  • the first region 43 to be set and the second region 44 to be set to the darkest gradation are determined.
  • the controller 14 searches the first line buffer 32 that displays the image on the first display panel 12 for the address of the plurality of first sub-pixels 21 having the darkest gradation or a gradation similar to the darkest gradation.
  • the display area 41 and the image non-display area 42 may be determined.
  • the controller 14 sets the first area 43 corresponding to the image display area 41 and the second area 44 corresponding to the image non-display area 42 on the second display panel 13 in consideration of the positions of the left eye El and the right eye Er. decide. For example, when the regions on the first display panel 12 that are visually recognized by the left eye El and the right eye Er through the plurality of second sub-pixels 23 are both only the image non-display regions 42, the controller 14 The second sub-pixel 23 may be determined to belong to the second region 44. When at least one of the left eye El and the right eye Er visually recognizes the image display area 41 through the plurality of second subpixels 23, the controller 14 places the plurality of second subpixels 23 in the first area 43. It may be determined as belonging. For example, as shown in FIG. 9, the first region 43 has a wider width in the x direction than the image display region 41 so that the image display region 41 can be visually recognized from both the left eye El and the right eye Er. sell.
  • the display device 10 can display an area where no image is displayed more darkly, so that the contrast of the displayed image is reduced. improves.
  • the first area 43 and the second area 44 are set according to the position of the user's eye by providing the detection device 17, it is possible to cope with different user's eye positions and interocular distances.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a head-up display 51 that is an embodiment of the display device of the present disclosure mounted on a moving body 50 such as a vehicle.
  • the head-up display 51 is also called HUD (Head Up Display).
  • the head-up display 51 includes a display device 52 and a detection device 53.
  • the detection device 53 detects the position of the left eye El and the right eye Er of the user who is the driver of the moving body 50 and transmits the position to the display device 52.
  • the display device 52 includes an irradiator 54, a first display panel 55, a second display panel 56, and a controller that controls these components.
  • the illuminator 54, the first display panel 55, the second display panel 56, and the controller are similar to the illuminator 11, the first display panel 12, the second display panel 13, and the controller 14 of the display device 10 of FIG. Therefore, the description is omitted.
  • the display device 52 further includes an optical system that projects an image displayed on the first display panel 55 as a virtual image 60 within the field of view of the user.
  • the optical system includes a first optical member 57, a second optical member 58, and a projection target member 59.
  • the first optical member 57 is a mirror that reflects image light emitted from the first display panel 55 and transmitted through the second display panel 56.
  • the second optical member 58 is a mirror that reflects the image light reflected by the first optical member 57 toward the projection target 59.
  • One or both of the first optical member 57 and the second optical member 58 can be a concave mirror having a positive refractive power.
  • the projection target member 59 is a translucent member that reflects the incident image light toward the left eye El and the right eye Er of the user, and transmits light incident from the front of the user.
  • a part of the front windshield may be used as the projection target 59.
  • a dedicated combiner may be used as the projection target 59.
  • the first optical member 57, the second optical member 58, and the projection target member 59 form an image displayed in a display area (active area) of the first display panel 55 into a virtual image 60 in a user's field of view. Project as you do.
  • the surface on which the virtual image 60 is displayed can be called an apparent display surface viewed from the user.
  • the configuration of the optical system is not limited to a configuration in which mirrors are combined.
  • the optical system can have various configurations such as a combination of a mirror and a lens.
  • the head-up display 51 can project an image as a virtual image 60 within the user's field of view according to the positions of the left eye El and the right eye Er of the user. This image is perceived by the user as being displayed at the display position of the virtual image 60. Further, similarly to the description of the display device 10 of FIG. 1 and the display device 10A of FIG. 7, the head-up display 51 can display an area where no image is displayed darker, so that the image contrast is reduced. improves.
  • the first display panel 12 is disposed between the irradiator 11 and the second display panel 13.
  • the first display panel 12 may be arranged so that the second display panel 13 is sandwiched between the first display panel 12 and the irradiator 11.
  • the irradiator 11 irradiates the second display panel 13
  • the output of the second display panel 13 emitted from the second display panel 13 is converted to the first display panel having a transmissive display area for transmitting light.
  • the light enters the display panel 12.
  • the display device 10 can have the same operation and effect.
  • the second display panel 56 can be arranged between the irradiator 54 and the first display panel 55.
  • ⁇ “ Moving object ”in the present disclosure includes vehicles, ships, and aircraft.
  • the “vehicle” in the present disclosure includes an automobile and an industrial vehicle, but is not limited thereto, and may include a railway vehicle, a living vehicle, and a fixed-wing aircraft traveling on a runway.
  • Automobiles include, but are not limited to, passenger cars, trucks, buses, motorcycles, trolley buses, and the like, and may include other vehicles traveling on roads.
  • Industrial vehicles include industrial vehicles for agriculture and construction.
  • Industrial vehicles include, but are not limited to, forklifts and golf carts.
  • Industrial vehicles for agriculture include, but are not limited to, tractors, tillers, transplanters, binders, combines, and lawnmowers.
  • Industrial vehicles for construction include, but are not limited to, bulldozers, scrapers, excavators, crane trucks, dump trucks, and road rollers. Vehicles include those that run manually.
  • the classification of the vehicle is not limited to the above.
  • an automobile may include an industrial vehicle that can travel on a road, and a plurality of classifications may include the same vehicle.
  • Ships in the present disclosure include marine jets, boats, and tankers.
  • the aircraft according to the present disclosure includes a fixed wing aircraft and a rotary wing aircraft.
  • descriptions such as “first” and “second” are identifiers for distinguishing the configuration.
  • the numbers in the configurations can be exchanged.
  • the identifiers “first” and “second” can be exchanged with the second direction.
  • the exchange of identifiers takes place simultaneously.
  • the identifier may be deleted.
  • the configuration from which the identifier is deleted is distinguished by a code.
  • Display apparatus 11 Irradiator 12 1st display panel 12a Liquid crystal layer 12b, 12c Glass substrate 12d Color filter 13 2nd display panel 13a Liquid crystal layer 13b, 13c Glass substrate 14 Controller 15 Display information acquisition part 16 Input part 17 Detector Reference Signs List 18 optical system 21 first sub-pixel 22 pixel 23 second sub-pixel 31 image data generation unit 32 first line buffer 33 contrast enhancement unit 34 second line buffer 41 image display area 42 image non-display area 43 first Area 44 Second area 50 Moving object 51 Head-up display 52 Display device 53 Detection device 54 Irradiator 55 First display panel 56 Second display panel 57 First optical member 58 Second optical member 59 Projected member 60 Virtual image l left eye Er right eye

Landscapes

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Abstract

表示装置は、第１の表示パネルと、第２の表示パネルと、コントローラとを備える。第１の表示パネルは、ｘ方向及びｙ方向に格子状に配列された複数の第１のサブピクセルを含む。第２の表示パネルは、ｘ方向及びｙ方向に沿って、複数の第１のサブピクセル２１と等ピッチで格子状に配列された複数の第２のサブピクセルを含む。コントローラは、画像データに基づいて、複数の第１のサブピクセルおよび複数の第２のサブピクセルを制御する。第１の表示パネルおよび第２の表示パネルは、少なくとも利用者側に配置される一方が、透過型の表示パネルであり、第１の表示パネルの法線方向において、複数の第１のサブピクセルの各々は、複数の第２のサブピクセルのいずれかと重ね合わさる。

Description

表示装置および移動体 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１８年７月２７日に出願された日本国特許出願２０１８－１４１８８６号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
　本開示は、表示装置および移動体に関する。
　液晶パネルに表示される画像を、光学系を介して投影して、利用者に対して表示する表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７－２８７１９３号公報
　本開示の表示装置は、第１の表示パネルと、第２の表示パネルと、コントローラとを備える。前記第１の表示パネルは、第１の方向及び該第１の方向に略直交する第２の方向に格子状に配列された複数の第１のサブピクセルを備える。前記第２の表示パネルは、前記第１の方向及び前記第２の方向に沿って、前記複数のと等ピッチで格子状に配列された複数の第２のサブピクセルを備える。前記コントローラは、画像データに基づいて、前記複数の第１のサブピクセルおよび前記複数の第２のサブピクセルを制御する。前記第１の表示パネルおよび前記第２の表示パネルは、少なくとも利用者側に配置される一方が、透過型の表示パネルである。前記第１の表示パネルの法線方向において、前記複数の第１のサブピクセルの各々は、前記複数の第２のサブピクセルのいずれかと重ね合わさる。
　本開示の移動体は、表示装置を備える。表示装置は、第１の表示パネル、第２の表示パネル、コントローラ、および光学系を含む。前記第１の表示パネルは、第１の方向及び該第１の方向に略直交する第２の方向に格子状に配列された複数の第１のサブピクセルを備える。前記第２の表示パネルは、前記第１の方向及び前記第２の方向に沿って、前記複数の前記複数の第１のサブピクセルと等ピッチで格子状に配列された複数の第２のサブピクセルを備える。前記コントローラは、画像データに基づいて、前記複数の第１のサブピクセルおよび前記複数の第２のサブピクセルを制御する。前記光学系は、前記第１の表示パネルを虚像として投影する。前記第１の表示パネルおよび前記第２の表示パネルは、少なくとも利用者側に配置される一方が、透過型の表示パネルである。前記第１の表示パネルの法線方向において、前記複数の第１のサブピクセルの各々は、前記複数の第２のサブピクセルのいずれかと重ね合わさる。
図１は、一実施形態に係る表示装置の概略構成図である。 図２は、第１の表示パネルの複数の第１のサブピクセルの配置例を説明する図である。 図３は、第２の表示パネルの複数の第２のサブピクセルの配置例を説明する図である。 図４は、コントローラの概略構成を示すブロック図である。 図５は、第１の表示パネルに表示される画像の一例を示す図である。 図６は、第２の表示パネルに表示される画像の一例を示す図である。 図７は、両眼の位置に応じた制御を実行する一実施形態に係る表示装置の概略構成図である。 図８は、画像表示領域と画像非表示領域の一例を示す図である。 図９は、図８の画像表示領域および画像非表示領域に対応する複数の第２のサブピクセルの配置を説明する図である。 図１０は、移動体に搭載された表示装置の配置および構成を説明する図である。
　従来の液晶パネルを用いる表示装置では、液晶パネルの背面から照明光を照射する。液晶パネルのコントラスト比は、一般的に１０００：１程度のものが知られている。しかしながら、１０００：１のコントラスト比では、最も暗い階調の画素を表示する際、照明光を十分に遮光することができないことがある。その結果、本来非表示とすべき最も暗い階調の画素が、利用者の眼にうっすらと白く見えることがある。
　本開示は、コントラスト比を改善した表示装置および該表示装置を備える移動体を提供する。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは一致していない。
　図１に示すように、本開示の一実施形態において、表示装置１０は、照射器１１、第１の表示パネル１２、第２の表示パネル１３、コントローラ１４、および、表示情報取得部１５を含んで構成される。図１において、説明のため第１の表示パネル１２および第２の表示パネル１３の厚さ方向（後述するｚ方向）の寸法を大きく表示している。
　一実施形態において、照射器１１、第１の表示パネル１２、および、第２の表示パネル１３は、利用者に対して表示される画像の画像光の光路に沿って、利用者から遠い側から、照射器１１、第１の表示パネル１２、第２の表示パネル１３の順に配置される。
　照射器１１は、第１の表示パネル１２を面的に照射する。照射器１１は、光源、導光板、拡散板、拡散シート等を含んで構成されてよい。照射器１１は、光源により照射光を射出し、導光板、拡散板、拡散シート等により照射光を第１の表示パネル１２の面方向に均一化する。照射器１１は均一化された光を第１の表示パネル１２の方に出射する。
　第１の表示パネル１２は、例えば透過型の液晶表示パネルなどの表示素子を採用しうる。第１の表示パネル１２は、公知の液晶パネルの構成を有してよい。公知の液晶パネルとしては、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＦＦＳ（fringe field switching）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、および、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式等の種々の液晶パネルを採用しうる。第１の表示パネル１２は、液晶層１２ａ、液晶層１２ａを挟むように配置されるガラス基板１２ｂおよび１２ｃ、ならびに、液晶層１２ａとガラス基板１２ｃとの間に配置されたカラーフィルタ１２ｄを含むことができる。第１の表示パネル１２の画像を表示する表示領域は、液晶層１２ａとカラーフィルタ１２ｄとの界面付近に位置するととみなすことができる。第１の表示パネル１２の画像を表示する表示領域は、表示装置１０のアクティブエリアと呼ぶことができる。アクティブエリアは、表示される実際の画像が表示される領域である。第１の表示パネル１２は、さらに、配光膜、透明電極、および、偏向板等を含むことができる。配光膜、透明電極、および、偏光板等の配置および構成は、一般的な液晶パネルにおいて公知なので説明を省略する。なお、第１の表示パネル１２は、カラーフィルタ１２ｄを有さず、表示装置１０をモノクロの表示装置としてもよい。
　図２は、第２の表示パネル１３側から見た第１の表示パネル１２の一部を、拡大して示す図である。第１の表示パネル１２の表示領域は、第１の方向（ｘ方向）および第１の方向に交わる第２の方向に沿って格子配列される複数の第１のサブピクセル２１を含む。第２の方向は第１の方向に略直交する方向としうる。第１の方向（ｘ方向）は、利用者の両眼の並ぶ方向に対応する。利用者が通常の着席または直立した姿勢で直接見るタイプの表示装置１０において、第１の方向は利用者から観た横方向または左右方向とすることができる。第２の方向は利用者から観た縦方向または上下方向とすることができる。以下では、第１の方向をｘ方向、第２の方向をｙ方向として説明する。各図において、第２の表示パネル１３から照射器１１へ向かう方向に見て、ｘ方向は右から左へ向かう方向として示す。ｙ方向は、上から下へ向かう方向として示す。また、ｘ方向およびｙ方向に直交し、利用者の眼の側に向かう光路に沿う方向をｚ方向とする。
　複数の第１のサブピクセル２１は、ｘ方向およびｙ方向に格子状に配列されている。一実施形態において、複数の第１のサブピクセル２１は、ｘ方向よりもｙ方向に長い。他の実施形態において、複数の第１のサブピクセル２１は、ｙ方向よりもｘ方向に長くてもよい。各複数の第１のサブピクセル２１は、カラーフィルタ１２ｄの色の配列に対応して、Ｒ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）のいずれかの色を有する。図２には、説明のため、Ｒ，Ｇ，Ｂの文字が図示される。Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの第１のサブピクセル２１は、一組として１つのピクセル２２を構成することができる。ピクセル２２の一つが、説明のため図２において破線により囲んで示される。１つのピクセル２２は、１画素と呼びうる。第１の表示パネル１２は、複数のピクセル２２を含む。１ピクセルのｘ方向の長さとｙ方向の長さとは、１：１に設定することができるが、これに限定されない。ｘ方向は、例えば、１つのピクセル２２を構成する複数の第１のサブピクセル２１が並ぶ方向である。ｙ方向は、例えば、同じ色の複数の第１のサブピクセル２１が並ぶ方向である。
　第１の表示パネル１２としては、透過型の表示パネルに加え、自発光型の表示パネル等他の表示パネルを使用することもできる。透過型の表示パネルは、液晶パネルの他に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）シャッター式の表示パネルを含む。自発光型の表示パネルは、有機ＥＬ（electro-luminescence）、および無機ＥＬの表示パネルを含む。第１の表示パネル１２として、自発光型の表示パネルを使用した場合、照射器１１は不要となる。
　第２の表示パネル１３は、透過型の表示領域を有する表示素子を用いることができる。第２の表示パネル１３は、第１の表示パネル１２からの出力が第２の表示パネル１３に入射するように配置される。第２の表示パネル１３としては、液晶パネルを採用しうる。図１に示すように、第２の表示パネル１３は、液晶層１３ａ、ならびに、液晶層１３ａを挟むように配置されるガラス基板１３ｂおよび１３ｃを含む。第１の表示パネル１２とは異なり、第２の表示パネル１３はカラーフィルタを含まない。第２の表示パネル１３の表示領域は、液晶層１３ａとガラス基板１３ｃとの界面付近に位置するとみなすことができる。
　図３に示すように、第２の表示パネル１３は、ｘ方向及びｙ方向に沿って、格子状に配列された複数の第２のサブピクセル２３を含む。複数の第２のサブピクセル２３は、複数の第１のサブピクセル２１と等ピッチで配列される。第１の表示パネル１２および第２の表示パネル１３は、第１の表示パネル１２の法線方向に見たとき、複数の第１のサブピクセル２１の各々が複数の第２のサブピクセル２３のいずれかと重ね合わさるように、配置される。このようにすることにより、第１の表示パネル１２および第２の表示パネル１３に、ほぼ同一の形状寸法を有する表示パネルを使用することができるので、製造が容易となる。また、第１の表示パネル１２の複数の第１のサブピクセル２１と、第２の表示パネル１３の複数の第２のサブピクセル２３とが、１対１で対応するので、画像表示の際の演算量を低減でき、コントローラ１４による表示装置１０の制御が容易になる。
　第２の表示パネル１３は、第１の表示パネル１２に対してｚ方向に所定距離離れて配置される。第１の表示パネル１２と第２の表示パネル１３とは、一体として形成されてよい。例えば、第１の表示パネル１２と第２の表示パネル１３とは、光学的に透明な接着剤を用いて相互に固定される。光学的に透明な接着剤はＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）を含む。
　第２の表示パネル１３は、第２のサブピクセル２３ごとに画像光の透過率を変更することができる。第２の表示パネル１３は、特定の領域を通る画像光を、光強度を大きく低下させることなく透過させ、他の特定の領域を通る画像光を減光させることができる。ここで、「減光」は、ほぼ光を透過させない「遮光」をも含む。第２の表示パネル１３は、光を透過させる領域の複数の第２のサブピクセル２３を最も明るい階調とし、減光させる領域の複数の第２のサブピクセル２３を最も暗い階調としうる。複数の第２のサブピクセル２３の階調は、光の透過率と対応する。「最も明るい階調」は、第１の表示パネル１２からの画像光の透過率が最も高い階調を意味する。「最も暗い階調」は、第１の表示パネル１２からの画像光の透過率が最も低い階調を意味する。第２の表示パネル１３は、光を透過させる領域と、減光させる領域との間で、可視光領域の光の透過率を、１００倍以上、例えば約１０００倍異ならせることができる。
　コントローラ１４は、表示装置１０の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。コントローラ１４は、例えばプロセッサとして構成される。コントローラ１４は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。コントローラ１４は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、およびＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。コントローラ１４は、記憶部を備え、記憶部に各種情報、または表示装置１０の各構成部を動作させるためのプログラム等を格納してよい。記憶部は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部は、コントローラ１４のワークメモリとして機能してよい。
　コントローラ１４は、画像データに基づいて、第１の表示パネル１２の複数の第１のサブピクセル２１および複数の第２の表示パネル１３の複数の第２のサブピクセル２３を制御する。画像データは、後述する表示情報取得部１５から取得することができる。画像データは、表示情報取得部１５から取得した情報に基づいて、コントローラ１４内で生成してよい。画像データは、文字および記号等を含んでよい。
　図４に示すように、コントローラ１４は、画像データ生成部３１、第１のラインバッファ３２、コントラスト強調部３３、および、第２のラインバッファ３４を含む。
　画像データ生成部３１は、表示情報取得部１５から取得した画像データ、または、画像情報に基づいて、第１の表示パネル１２に表示する画像の画像データを生成する。画像データ生成部３１は、必要に応じて表示情報取得部１５から取得した画像データの補間処理、間引き処理、明度等の調整を行う。その他、画像データ生成部３１は、画像表示に必要な前処理を行う。
　画像データ生成部３１は、生成された画像データを、第１のラインバッファ３２にラインごとに格納する。第１のラインバッファ３２は、第１の表示パネル１２に表示される画像の１ライン分または複数ライン分のデータを保持するメモリである。第１のラインバッファ３２にデータを書き込むことによって、各ラインの画像データが順次第１の表示パネル１２に送信され、第１の表示パネル１２に表示される画像が更新される。
　コントラスト強調部３３は、第１のラインバッファ３２を検索することによって、第１の表示パネル１２に表示される複数の第１のサブピクセル２１のうち、暗い階調の複数の第１のサブピクセル２１の第１の表示パネル１２上での座標位置を検索する。暗い階調は、複数の第１のサブピクセル２１が表示可能な全ての階調のうち最も暗い階調としうる。暗い階調は、最も暗い階調に加え、これに準じる階調の画素を含んでよい。最も暗い階調に準じる階調は、例えば、最も明るい階調の１００分の１の光の透過率の階調までを含んでよい。コントラスト強調部３３は、検出した複数の第１のサブピクセル２１の座標位置に基づいて、第２の表示パネル１３に表示される画像を決定する。コントラスト強調部３３は、決定された第２の表示パネル１３の画像を第２のラインバッファ３４に出力する。コントラスト強調部３３により検索して得られた暗い階調の複数の第１のサブピクセル２１の領域を、画像非表示領域とよぶ。また、画像非表示領域以外の領域を、画像表示領域とよぶ。
　第２のラインバッファ３４は、第２の表示パネル１３に表示される画像の１ライン分または複数ライン分のデータを保持するメモリである。第２のラインバッファ３４にデータを書き込むことによって、各ラインの画像データが順次第２の表示パネル１３に送信され、第２の表示パネル１３に表示される画像が更新される。
　以下に、第１の表示パネル１２の表示領域と第２の表示パネル１３の表示領域との間隔が、第１の表示パネル１２から利用者の両眼迄の距離に比べて十分に小さい場合が想定される。所定の条件を満たす場合、複数の第１のサブピクセル２１から出射した画像光は、大部分がｚ方向に重ねて配置された複数の第２のサブピクセル２３を通過して、利用者の眼に到達する。第２の表示パネル１３と、利用者との間にレンズおよびミラー等の光学系が介在する場合は、光学系の屈折率を考慮して同様の条件を設定できる。
　この場合、コントラスト強調部３３は、第１のラインバッファ３２を検索して得られた画像非表示領域の複数の第１のサブピクセル２１と、ｘｙ面内で同じ座標位置に位置する複数の第２のサブピクセル２３を黒表示とすることを決定する。黒表示とは、複数の第２のサブピクセル２３の階調のうち最も暗い階調、又は、それに準じる階調での表示を意味する。また、コントラスト強調部３３は、画像表示領域の複数の第１のサブピクセル２１と、ｘｙ面内で同じ座標位置に位置する複数の第２のサブピクセル２３を最も明るい階調、又は、それに準じる階調とすることを決定する。
　一例として、自動車用の表示装置を想定する。第１の表示パネル１２に、図５に示すように前方にサッカーボールが転がってきたことを示す警告画面を表示するものとする。この場合、サッカーボールとその移動方向を示す矢印は、画像表示領域４１である。一方、それ以外の部分は画像非表示領域４２である。
　コントラスト強調部３３は、ｚ方向に見たとき第１の表示パネル１２の画像非表示領域４２に含まれる複数の第１のサブピクセル２１に重なる、第２の表示パネル１３の複数の第２のサブピクセル２３を黒表示とすることを決定する。また、コントラスト強調部３３は、ｚ方向に見たとき第１の表示パネル１２の画像表示領域４１に含まれる複数の第１のサブピクセル２１に重なる、第２の表示パネル１３の複数の第２のサブピクセル２３を最も明るい階調で表示することを決定する。
　コントラスト強調部３３は、決定された各第２のサブピクセル２３の階調に従い、第２のラインバッファ３４に、複数の第２のサブピクセル２３の画像データを書き込む。図６において、第２の表示パネル１３に表示される画像のうち、最も明るい階調で表示される複数の第２のサブピクセル２３の領域が、第１領域４３として表示される。また、最も暗い階調で表示される黒表示の複数の第２のサブピクセル２３の領域が、第２領域４４として表示される。
　これにより、利用者が視認する表示装置１０の画像中の画像非表示領域４２は、より暗く表示され、表示される画像のコントラストがより高くなる。例えば、第１の表示パネル１２および第２の表示パネル１３のコントラスト比が１０００：１の場合、画像非表示領域４２に黒表示の第２領域４４を重ねることにより、コントラスト比を１００００００：１とすることができる。また、第１の表示パネル１２と第２の表示パネル１３との間で、同一のサブピクセルの配列を有する表示パネルを用いることにより、複数の第１のサブピクセル２１と対応する複数の第２のサブピクセル２３の番地が一致する。したがって、コントローラ１４は、複数の第１のサブピクセル２１と複数の第２のサブピクセル２３とを対応づけるための演算をすることを必要としない。したがって、コントローラ１４をより簡単に構成することができ、且つ、コントローラ１４の処理負荷を軽減することができる。
　次に、第１の表示パネル１２の表示領域と第２の表示パネル１３の表示領域との間隔が比較的広い場合が想定される。利用者の両眼の位置の変化、および、左眼Ｅｌと右眼Ｅｒとの間の眼間距離によって、複数の第１のサブピクセル２１を出射した画像光が、ｘｙ面内の同じ座標位置の複数の第２のサブピクセル２３を通らずに、利用者の左眼Ｅｌまたは右眼Ｅｒに到達することがある。そのような場合、利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの位置に基づいて、第２の表示パネル１３を制御することができる。一例として、図７に示す表示装置１０Ａについて説明する。
　表示装置１０Ａは、照射器１１、第１の表示パネル１２、第２の表示パネル１３、コントローラ１４、および、表示情報取得部１５に加え、入力部１６を含んで構成される。
　入力部１６は、利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの位置の情報を、検出装置１７から受信することができる。入力部１６は、電気コネクタまたは光コネクタを備え、検出装置１７からの電気信号または光信号を受信可能に構成され得る。
　検出装置１７は、利用者の眼の位置を検出し、表示装置１０の入力部１６に出力する。表示装置１０は、検出装置１７を含んでよい。検出装置１７は、例えば、カメラを備えてよい。検出装置１７は、カメラによって利用者の顔を撮影してよい。検出装置１７は、カメラの撮影画像から左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの少なくとも一方の位置を検出してよい。検出装置１７は、１個のカメラの撮影画像から、左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの少なくとも一方の位置を３次元空間の座標として検出してよい。検出装置１７は、２個以上のカメラの撮影画像から、左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの少なくとも一方の位置を３次元空間の座標として検出してよい。
　検出装置１７は、カメラを備えず、装置外のカメラに接続されていてよい。検出装置１７は、装置外のカメラからの信号を入力する入力端子を備えてよい。装置外のカメラは、入力端子に直接的に接続されてよい。装置外のカメラは、共有ネットワークを介して入力端子に間接的に接続されてよい。カメラを備えない検出装置１７は、カメラが映像信号を入力する入力端子を備えてよい。カメラを備えない検出装置１７は、入力端子に入力された映像信号から左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの少なくとも一方の位置を検出してよい。
　検出装置１７は、カメラに代えて、例えば、センサを備えてよい。センサは、超音波センサまたは光センサ等であってよい。検出装置１７は、センサによって利用者の頭部の位置を検出し、頭部の位置に基づいて左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの少なくとも一方の位置を推定してよい。検出装置１７は、１個または２個以上のセンサによって、左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの少なくとも一方の位置を３次元空間の座標として検出してよい。
　検出装置１７は、左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの一方のみの位置を検出した場合、利用者の眼間距離の情報または一般的な眼間距離の情報から、他方の眼の位置を推定しうる。他方の眼の位置の推定は、検出装置１７ではなく、コントローラ１４で行ってもよい。
　表示装置１０Ａはさらに、光学系１８を含むことができる。光学系１８は、第１の表示パネル１２に表示される画像を利用者の視野に投影する。光学系１８は、正の屈折力を有する反射光学素子および屈折光学素子の少なくとも何れか１つ以上を含んで構成されうる。コントローラ１４は、利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの位置に対する、光学系１８による第１の表示パネル１２および第２の表示パネル１３の像倍率を考慮して、第１の表示パネル１２および第２の表示パネル１３を制御する。
　一実施形態において、光学系１８は、利用者が所定の距離から見たとき、利用者の視野内で、複数の第１のサブピクセル２１およびこれに対向して位置する複数の第２のサブピクセル２３が互いに等しいピッチを有するように投影する。この場合、利用者からみて第１の表示パネル１４が第２の表示パネル１５より遠くに位置するのに関わらず、同じ仕様でサブピクセルが配列された第１の表示パネル１２の表示領域と第２の表示パネル１３の表示領域とは、同じ視野範囲を占める。このような要件を満たす光学系１９は、幾何光学に基づいて設計することが可能である。
　このような光学系１８を採用することにより、複数の第１のサブピクセル２１および複数の第２のサブピクセル２３の対応付けが容易となる。したがって、コントローラ１４をより簡単に構成することができ、且つ、コントローラ１４の処理負荷を軽減することができる。
　利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの眼の位置によって、複数の第１のサブピクセル２１から出射され、利用者の左眼Ｅｌまたは右眼Ｅｒに到達する画像光の光路が、ｚ方向に見たとき複数の第１のサブピクセル２１と重なる複数の第２のサブピクセル２３を通らないことがある。また、利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの眼間距離によって、同一の第１のサブピクセル２１から出射した画像光の光路が、異なる複数の第２のサブピクセル２３を通ることがある。そのような場合、コントラスト強調部３３は、入力部１６を介して検出装置１７から受信した左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの位置情報に基づいて、第２の表示パネル１３の最も明るい階調とすべき第１領域４３および最も暗い階調とすべき第２領域４４を決定する。
　例えば、図８に示すように、第１の表示パネル１２上に文字「ｏ」が存在するとき、最も暗い階調以外の階調を有する複数の第１のサブピクセル２１が占める領域を画像表示領域４１とし、それ以外の領域を画像非表示領域４２とする。この場合、コントローラ１４は、第１の表示パネル１２に画像を表示する第１のラインバッファ３２から、最も暗い階調またはそれに準じる階調の複数の第１のサブピクセル２１のアドレスを検索し画像表示領域４１および画像非表示領域４２を決定してよい。
　コントローラ１４は、左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの位置を考慮して第２の表示パネル１３上で画像表示領域４１に対応する第１領域４３および画像非表示領域４２に対応する第２領域４４を決定する。例えば、コントローラ１４は、複数の第２のサブピクセル２３を通して左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒにより視認される第１の表示パネル１２上の領域がともに画像非表示領域４２のみの場合、その複数の第２のサブピクセル２３を第２領域４４に属するものと決定してよい。コントローラ１４は、複数の第２のサブピクセル２３を通して、左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの少なくとも一方が、画像表示領域４１を視認する場合、その複数の第２のサブピクセル２３を第１領域４３に属するものとして決定してよい。例えば、図９に示すように、第１領域４３は、左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの何れからも画像表示領域４１が視認できるように、画像表示領域４１よりもｘ方向に広い幅を有しうる。
　このように、コントローラ１４が第１領域４３および第２領域４４を設定することにより、表示装置１０は画像が表示されていない領域をより暗く表示することができるので、表示される画像のコントラストが向上する。また、検出装置１７を設けて、利用者の眼の位置に応じて第１領域４３および第２領域４４を設定するので、異なる利用者の眼の位置および眼間距離に対応することができる。
　図１０は、車両等の移動体５０に搭載される本開示の表示装置の一実施形態であるヘッドアップディスプレイ５１の概略構成を示す図である。ヘッドアップディスプレイ５１は、ＨＵＤ（Head Up Display）ともいう。ヘッドアップディスプレイ５１は、表示装置５２および検出装置５３を含む。検出装置５３は、移動体５０の運転者である利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの位置を検出して表示装置５２に送信する。表示装置５２は、照射器５４、第１の表示パネル５５、第２の表示パネル５６およびこれらの構成要素を制御するコントローラを含む。照射器５４、第１の表示パネル５５、第２の表示パネル５６およびコントローラは、図１の表示装置１０の照射器１１、第１の表示パネル１２、第２の表示パネル１３およびコントローラ１４に類似に構成されるので、説明を省略する。
　表示装置５２は、さらに、利用者の視野内に第１の表示パネル５５に表示される画像を虚像６０として投影する光学系を備える。光学系は、第１の光学部材５７、第２の光学部材５８および被投影部材５９を含む。第１の光学部材５７は、第１の表示パネル５５から出射され第２の表示パネル５６を透過した画像光を反射するミラーである。第２の光学部材５８は、第１の光学部材５７により反射された画像光を、被投影部材５９に向けて反射するミラーである。第１の光学部材５７および第２の光学部材５８の双方または何れか一方は、正の屈折力を有する凹面鏡とすることができる。被投影部材５９は、入射した画像光を利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒに向けて反射するとともに、利用者の前方から入射する光を透過させる半透明の部材である。被投影部材５９として、フロントウインドシールドの一部が使用されることがある。また、被投影部材５９として、専用のコンバイナが使用されることがある。第１の光学部材５７、第２の光学部材５８および被投影部材５９は、第１の表示パネル５５の表示領域（アクティブエリア）に表示される画像を利用者の視野内に虚像６０を結像するように投影する。虚像６０の表示される面は、利用者から見た見かけ上の表示面と呼ぶことができる。なお、光学系の構成は、ミラーを組み合わせたものに限られない。光学系は、ミラーとレンズ等を組み合わせる等の種々の構成が可能である。
　以上のような構成により、ヘッドアップディスプレイ５１は、利用者の左眼Ｅｌおよび右眼Ｅｒの位置に応じて、利用者の視野内に画像を虚像６０として投影することができる。この画像は、利用者に虚像６０の表示位置に表示されているものと知覚される。また、図１の表示装置１０および図７の表示装置１０Ａについて説明したのと同様に、ヘッドアップディスプレイ５１は、画像が表示されていない領域をより暗く表示することができるので、画像のコントラストが向上する。
　本開示に係る構成は、以上説明してきた実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
　例えば、表示装置１０において、第１の表示パネル１２は、照射器１１と第２の表示パネル１３との間に配置した。しかし、第１の表示パネル１２は、照射器１１との間で第２の表示パネル１３を挟むように配置してよい。この場合、照射器１１によって第２の表示パネル１３が照射され、第２の表示パネル１３から出射した第２の表示パネル１３の出力が、光を透過させる透過型の表示領域を有する第１の表示パネル１２に入射する。このように、第１の表示パネル１２と第２の表示パネル１３との位置を置き換えても、表示装置１０は同様の作用、効果を有することができる。同様に、表示装置５２においても、第２の表示パネル５６を照射器５４と第１の表示パネル５５の間に配置することができる。
　本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車および産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両および生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業および建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、およびゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。
　本開示において「第１」および「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」および「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１方向は、第２方向と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」および「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠、大きい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
　１０　　表示装置
　１１　　照射器
　１２　　第１の表示パネル
　１２ａ　　液晶層
　１２ｂ，１２ｃ　　ガラス基板
　１２ｄ　　カラーフィルタ
　１３　　第２の表示パネル
　１３ａ　　液晶層
　１３ｂ，１３ｃ　　ガラス基板
　１４　　コントローラ
　１５　　表示情報取得部
　１６　　入力部
　１７　　検出装置
　１８　　光学系
　２１　　第１のサブピクセル
　２２　　ピクセル
　２３　　第２のサブピクセル
　３１　　画像データ生成部
　３２　　第１のラインバッファ
　３３　　コントラスト強調部
　３４　　第２のラインバッファ
　４１　　画像表示領域
　４２　　画像非表示領域
　４３　　第１領域
　４４　　第２領域
　５０　　移動体
　５１　　ヘッドアップディスプレイ
　５２　　表示装置
　５３　　検出装置
　５４　　照射器
　５５　　第１の表示パネル
　５６　　第２の表示パネル
　５７　　第１の光学部材
　５８　　第２の光学部材
　５９　　被投影部材
　６０　　虚像
　Ｅｌ　　左眼
　Ｅｒ　　右眼

Claims (8)

  1. 　第１の方向及び該第１の方向に略直交する第２の方向に格子状に配列された複数の第１のサブピクセルを備える第１の表示パネルと、
    　前記第１の方向及び前記第２の方向に沿って、前記複数の第１のサブピクセルと等ピッチで格子状に配列された複数の第２のサブピクセルを備える第２の表示パネルと、
    　画像データに基づいて、前記複数の第１のサブピクセルおよび前記複数の第２のサブピクセルを制御するコントローラと、を備え、
    　前記第１の表示パネルおよび前記第２の表示パネルは、
    　　少なくとも利用者側に配置される一方が、透過型の表示パネルであり、
    　　前記第１の表示パネルの法線方向において、前記複数の第１のサブピクセルの各々は、前記複数の第２のサブピクセルのいずれかと重ね合わさる、表示装置。
  2. 　請求項１に記載の表示装置であって、
    　前記第１の表示パネルは、前記複数の第１のサブピクセルに対応してカラーフィルタを備え、
    　前記第２の表示パネルは、カラーフィルタを有さない、表示装置。
  3. 　請求項１または２に記載の表示装置であって、
    　前記コントローラは、
    　　前記画像データから画像表示領域と画像非表示領域とを検出し、
    　　前記第１の表示パネルに前記画像データに基づく画像を表示させ、
    　　前記画像非表示領域に対応する前記複数の第２のサブピクセルを、前記複数の第２のサブピクセルの最も暗い階調とする、表示装置。
  4. 　請求項３に記載の表示装置であって、
    　前記画像データをラインごとに格納するラインバッファを備え、
    　前記コントローラは、前記ラインバッファを検索することにより、前記画像表示領域と前記画像非表示領域とを検出する、表示装置。
  5. 　請求項３または４に記載の表示装置であって、
    　前記コントローラは、前記画像表示領域に対応する前記複数の第２のサブピクセルを、前記複数の第２のサブピクセルの最も明るい階調とする、表示装置。
  6. 　請求項３から５のいずれか一項に記載の表示装置であって、
    　利用者の左右の眼の位置の情報の入力を受信可能な入力部を備え、
    　前記コントローラは、前記入力部で受信した前記利用者の前記左右の眼の位置の情報に基づいて、前記画像非表示領域に対応する前記複数の第２のサブピクセルを決定する、表示装置。
  7. 　請求項１から６の何れか一項に記載の表示装置であって、
    　前記第１の表示パネルを虚像として投影する光学系を備える、表示装置。
  8. 　第１の方向及び該第１の方向に略直交する第２の方向に格子状に配列された複数の第１のサブピクセルを備える第１の表示パネル、前記第１の方向及び前記第２の方向に沿って、前記複数の前記複数の第１のサブピクセルと等ピッチで格子状に配列された複数の第２のサブピクセルを備える第２の表示パネル、画像データに基づいて、前記複数の第１のサブピクセルおよび前記複数の第２のサブピクセルを制御するコントローラ、並びに、前記第１の表示パネルを虚像として投影する光学系を含み、前記第１の表示パネルおよび前記第２の表示パネルは、少なくとも利用者側に配置される一方が、透過型の表示パネルであり、前記第１の表示パネルの法線方向において、前記複数の第１のサブピクセルの各々は、前記複数の第２のサブピクセルのいずれかと重ね合わさる表示装置を備える移動体。
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