三維影像顯示裝置的製作方法

2023-10-06 17:58:44

專利名稱：三維影像顯示裝置的製作方法
技術領域：
實施方式涉及顯示三維影像的三維影像顯示裝置。
背景技術：
在能夠進行動畫顯示的三維影像顯示裝置所謂三維顯示器中，已知各種方式。近年來，特別迫切期望平板型並且不需要專用的眼鏡等的方式。作為該不需要專用的眼鏡的類型的三維影像顯示裝置之一，有如直視型或者投影型的液晶顯示裝置或者等離子體顯示裝置等那樣在固定了像素位置的顯示面板(顯示裝置)之前設置光線控制元件，控制來自顯示面板的光線而使其朝向觀察者的方式。此處，光線控制元件提供即使觀察了光線控制元件上的同一位置，根據所觀察的角度不同而看得到不同的影像那樣的功能。使用了這樣的光線控制元件的三維圖像顯示方式根據視差(由於從不同的方向觀察而引起的外觀的差異)的數量、設計指針，而被分類為 2眼式、多眼式、超多眼式(多眼式的超多眼條件)、積分成像(以下，還稱為II)式等。在2眼式中，根據兩眼視差實現立體視覺，但在除此以外的方式中，不同程度上伴有運動視差，所以與2眼式的立體影像相區分而被稱為三維影像。用於顯示這些三維影像的基本原理與在100年左右前發明並應用於三維照像的積分攝影(IP)的原理實質上相同。在這些各方式中，II方式實現了如下特徵通過增加提示視差的方向來提高視點位置的自由度，而能夠在比較寬的範圍內實現立體視覺。能夠根據與光學性的開口部對應的像素的數量，增加視差的提示方向。但是，光學性的開口部與三維影像的解析度直接相關，所以在使用相同解析度的顯示裝置的情況下，解析度容易降低。因此，在一維II方式中，通過使提示視差的方向限定為水平，能夠如非專利文獻I記載的那樣，實現解析度高的顯示裝置。另一方面，在2眼方式或者多眼方式中，通過限定能夠實現立體視覺的視點位置，並放棄在除此以外的位置進行立體視覺的情況，減少了提示視差的方向。因此，2眼方式或者多眼方式相比於一維II式，能夠比較容易地提高解析度。另外，由於能夠僅通過從視點位置取得的圖像來生成三維圖像，所以能夠降低用於製作影像的負荷。但是，由於視點位置受限，而還有難以長時間地視聽三維影像的問題。在這樣的使用了光學性的開口部的直視型裸眼三維顯示裝置中，存在由於光學性的開口部在I個方向上的周期構造、和將在平面顯示裝置中設置成矩陣狀的像素隔開的遮光部或者像素的彩色排列在水平方向(第I方向)上的周期構造光學上幹涉，而產生波紋(moire)或者彩色波紋這樣的問題。作為其對策，在專利文獻1、2以及3中公開了研究像素的遮光部的布局這樣的技巧。但是，例如如專利文獻4所公開的那樣，通過對光線控制元件電氣地進行0N/0FF，即使在沒有光線控制元件的狀態下，在實現高精細的二維顯示那樣的系統中，期望即使在沒有光線控制元件的狀態下，也維持原有的顯示質量。對於這樣的情況，在專利文獻5中，已知有公開了針對光線控制元件的周期性和像素的周期性形成角度即使光學性的開口部傾斜的方法。但是，很顯然僅通過傾斜的控制，有時無法完全消除波紋。雖然還可以如專利文獻6所公開的那樣，採用追加漫射分量來消除波紋的方法，但由於使視差信息的分離惡化，所以存在無法避免畫質降低的問題。專利文獻I日本專利第3525995號公報專利文獻2日本專利第4197716號公報專利文獻3日本特開2008-249887號公報專利文獻4日本專利第3940725號公報
專利文獻5美國專利第6，064,424號公報專利文獻6日本特開2005-86414號公報

發明內容
如上所述，在組合了具有被限定於I個方向的周期性的光線控制元件和二維地排列了像素的平面顯示裝置的以往的三維影像顯示裝置中，存在周期性地設置的光學性的開口部和平面顯示裝置的像素的周期性相互幹涉而產生亮度不均(波紋)的問題。雖然已知通過調整光學性的開口部的角度，控制光學性的開口部的周期性與像素的周期性的關係來抑制波紋的方法，很顯然但僅憑此，存在無法充分消除波紋的情形，具體而言，在像素的開口形狀並非單一的情況下將產生問題。本實施方式的目的在於通過傾斜地配置光學性的開口部並且改變像素形狀，從而消除波紋，提高三維影像的畫質。實施方式涉及的三維圖像顯示裝置，其特徵在於，具備顯示部，沿著第I方向以及與該第I方向正交的第2方向按像素周期pp矩陣狀地排列有像素，該像素由顯示不同的顏色的多個子像素構成；光線控制元件，與所述顯示部相對地設置，由多個光學性的開口部構成，該多個光學性的開口部以相對於所述第2方向形成某角度e的方式傾斜而直線狀地延伸、並且沿著與該延伸方向正交的方向排列。在該實施方式涉及的三維圖像顯示裝置中，所述子像素分別構成為在顯示該子像素的顏色的開口部以及確定該開口部的遮光部中具有第I以及第2圖案的一方，沿著所述第2方向以所述第I與第2圖案交替排列或者所述第2與第I圖案交替排列的方式排列所述相同顏色的子像素，所述子像素以不會相互提供線對稱或者點對稱的方式矩陣狀地被排列。


圖I是概略地示出實施方式涉及的三維影像顯示裝置的立體圖。圖2是用於說明像素排列的比較例I涉及的說明圖，是概略地示出圖I所示的三維影像顯示裝置中的被觀察的像素排列的一部分的平面圖。圖3是概略地示出圖I所示的三維影像顯示裝置中的通過光學性的開口部的來自像素的光線軌跡的三維圖像顯示裝置的部分的水平剖面圖，是用於以說明的方式被示出被觀察的像素根據觀察位置而變化的水平剖面圖。圖4是示出說明在圖I所示的三維影像顯示裝置中，根據觀察位置而隔著光學性的開口部所觀察的亮度發生變化的比較例I涉及的亮度特性的曲線。圖5是用於說明像素排列的比較例2涉及的說明圖，是概略地示出圖I所示的三維影像顯示裝置中的所觀察的像素排列的一部分的平面圖。
圖6是示出說明在圖I所示的三維影像顯示裝置中，根據觀察位置，隔著光學性的開口部所觀察的亮度發生變化的比較例2涉及的亮度特性的曲線。圖7是說明圖I所示的三維影像顯示裝置中的構成像素的按線對稱形成的子像素的圖案的不意圖。圖8是說明圖I所示的三維影像顯示裝置中的構成像素的按點對稱形成的子像素的圖案的不意圖。圖9是用於說明在圖I所示的三維影像顯示裝置中，比較例3涉及的子像素排列的說明圖，是概略地示出相間的方格花紋狀地設置了 2種子像素的像素排列的一部分的平面圖。圖10是示出在使用了具有圖9所示的比較例3涉及的像素排列的顯示裝置的三維影像顯示裝置中所觀察的波紋圖案的平面圖。圖11 (a)是抽出圖9所示的比較例3涉及的I列的像素排列並使光線控制元件的光學開口向某坐標軸Y例如垂直方向Y以一致的方式傾斜並示出的平面圖，並且(b)是示出通過在光學開口的法線方向即X方向上排列在Y方向上搜索(a)的光學開口並進行加法而得到的結果而求出的、依賴於X方向的亮度變化的曲線。圖12是示出對圖11 (b)所示的比較例3涉及的亮度分布進行傅立葉變換而求出的頻率分布的曲線。圖13是用於說明在圖I所示的三維影像顯示裝置中，比較例4涉及的子像素排列的說明圖，是概略地示出僅由第I圖案的子像素構成的像素排列的一部分的平面圖。圖14是示出在使用了具有圖10所示的比較例4涉及的像素排列的顯示裝置的三維影像顯示裝置中觀察的波紋圖案的平面圖。圖15(a)是抽出圖10所示的比較例4涉及的I列的像素排列並使光線控制元件的I個光學開口向垂直方向Y以一致的方式傾斜地示出的平面圖，並且(b)是示出通過在 光學開口的法線方向即X方向上排列在Y方向上搜索(a)的光學開口並進行加法而得到的結果而求出的、依賴於X方向的亮度變化的曲線。圖16是示出對圖15(b)所示的比較例4涉及的亮度分布進行傅立葉變換而求出的頻率分布的曲線。圖17是用於說明在圖I所示的三維影像顯示裝置中，實施例I涉及的子像素排列的說明圖，是概略地示出相間的方格花紋狀地設置2種子像素，且遮光部的一部分的布局被變更的像素排列的一部分的平面圖。圖18是示出在使用了具有圖17所示的實施例I涉及的像素排列的顯示裝置的三維影像顯示裝置中觀察的波紋圖案的平面圖。圖19 (a)是抽出圖17所示的實施例I涉及的I列的像素排列並使光線控制元件的I個光學開口向垂直方向Y以一致的方式傾斜地示出的平面圖，並且(b)是示出通過在光學開口的法線方向即X方向上排列在Y方向上搜索(a)的光學開口並進行加法而得到的結果而求出的、依賴於X方向的亮度變化的曲線。圖20是示出對圖19(b)所示的實施例I涉及的亮度分布進行傅立葉變換而求出的頻率分布的曲線。圖21是用於說明在圖I所示的三維影像顯示裝置中，實施例2涉及的子像素排列的說明圖，是概略地示出相間的方格花紋狀地設置2種子像素且以部分性地附加遮光部來喪失對稱性的方式變更了布局的像素排列的一部分的平面圖。圖22是示出在使用了具有圖21所示的實施例2的像素排列的顯示裝置的三維影像顯示裝置中觀察的波紋圖案的平面圖。圖23 (a)是抽出圖21所示的實施例2涉及的I列的像素排列並使光線控制元件的I個光學開口向垂直方向Y以一致的方式傾斜地示出的平面圖，並且(b)是示出通過在光學開口的法線方向即X方向上排列在Y方向搜索(a)的光學開口並進行加法而得到的結果而求出的、依賴於X方向的亮度變化的曲線。圖24是示出對圖23(b)所示的實施例2涉及的亮度分布進行傅立葉變換而求出的頻率分布的曲線。 圖25是用於說明在圖I所示的三維影像顯示裝置中，實施例3涉及的子像素排列的說明圖，是概略地示出相間的方格花紋狀地設置2種子像素且以部分性地附加遮光部而喪失對稱性的方式變更了布局的像素排列的一部分的平面圖。圖26是示出在使用了具有圖25所示的實施例3涉及的像素排列的顯示裝置的三維影像顯示裝置中觀察的波紋圖案的平面圖。圖27 (a)是抽出圖25所示的實施例3涉及的I列的像素排列並使光線控制元件的I個光學開口向垂直方向Y以一致的方式傾斜地示出的平面圖，並且(b)是示出通過在光學開口的法線方向即X方向上排列在Y方向上搜索(a)的光學開口並進行加法而得到的結果而求出的、依賴於X方向的亮度變化的曲線。圖28是示出對圖27 (b)所示的實施例3涉及的亮度分布進行傅立葉變換而求出的頻率分布的曲線。(符號說明)I :顯示裝置；2 :光線控制元件；3 :光學性的開口部；4 :像素;5、5A、5B、5C :子像素；6 :子像素開口部；7 :子像素遮光部；8 :光學性的開口部的稜線；9、10、11 :子像素；12 像素；13A、13B :與電極對應的遮光部；14 :與電極對應的遮光部；15 :與電容器對應的遮光部。
具體實施例方式以下，參照附圖，詳細說明實施方式涉及的三維影像顯示裝置。圖I是概略地示出實施方式涉及的三維影像顯示裝置的立體圖。在平面顯示裝置I的前表面，配置了光線控制元件2。在該光線控制元件2中，沿著第I方向例如水平方向配置了光學性的開口部3(此處為柱面透鏡)，相對與該第I方向正交的第2方向例如垂直方向形成某角度9而延伸。更詳細而言，光學性的開口部3(例如，柱面透鏡)的水平間距(第I方向間距)定為Ll[pp]，垂直間距(第2方向間距)定為L2[pp]，光學性的開口部3的延伸方向(柱面透鏡的稜線方向)以相對第2方向形成角度0 = arctan(L1/L2)的方式延伸，沿著第I方向例如水平方向以間距Ll[pp]周期性地配置。在光線控制元件2僅提供左右視差(水平視差)的情況下，在光線控制元件2中，在一維方向上周期性地配置了狹縫(視差屏障)或者柱面透鏡那樣的光學性的開口部。這樣的光線控制元件被稱為屏障或者雙凸狀薄片。
另外，在本實施方式中，具體說明使用了柱面透鏡的光線控制元件，但光線控制元件2也可以由用液晶透鏡等構成的光學元件構成。在這樣的光學元件中，能夠在其內部形成多個液晶透鏡，僅在顯示三維影像時，能夠根據需要產生液晶透鏡，在顯示二維影像時，能夠使該液晶透鏡消失。因此，能夠實現能夠選擇性地顯示二維影像以及三維影像的顯示裝置。在是由液晶透鏡等構成的光學元件時，根據所施加的電壓，光學元件內的液晶的折射率變化，在光線控制元件2內，能夠產生與例如柱面透鏡同樣的液晶透鏡而控制液晶光線。圖2是像素排列的說明圖，將圖I所示的平面顯示裝置I中的沿著第2方向的像素4的排列的一部分放大而概略地示出。在平面顯示裝置I中，沿著水平以及垂直方向(第I以及第2方向)以像素間距pp矩陣狀地配置像素4而構成顯示面，各像素4由沿著水平方向(第I方向)排列的子像素5構成，該子像素5具有使光線透過的像素開口部6以及使光線遮蔽的像素遮光部7。一般地，各像素4由像素區域內在水平方向上被分割為3段而具有R(紅)、G(綠)以及B(藍)的濾色片功能的子像素形成為大致正方形(ppXpp的正方形)。因此，各子像素I形成為邊的長度是I : 3的長方形。從平面顯示裝置I的背面中配置的背光源(未圖示)射出的光線通過經由該像素開口部6，作為RGB中的某一個顏色的 光線而照射到顯示部的前方。該光線通過光線控制元件2的光學性的開口部3，從而成為射出方向被控制的光線並投射到前方而顯示出三維圖像。在這樣的三維影像顯示裝置中，通常，針對光學性的開口部3以具有周期性的方式配置了子像素5，所以在觀察三維影像的觀察者中，觀察到基於周期性的幹涉的波紋。在本實施方式中，根據發明者的想法，在子像素的像素開口部6的形狀是2種以上的情況下，通過設計為不相互提供線對稱或者點對稱的關係，從而能夠抑制波紋。在以下的說明中，為了更易於理解本實施方式最佳地抑制波紋，參照圖2 圖8所示的比較例I至3來說明波紋的產生。(比較例I)在圖2中，作為產生波紋的簡單的光學系統的一個例子(比較例I)，示出光學性的開口部3的稜線8 (光學開口 3的軸線或者中心線)與第2方向(垂直方向)一致的光學配置。此處，在從某方向(某角度)觀察光學性的開口部3的情況下，表示在像素4上所觀察的稜線8(光學開口 3的軸線或者中心線)的虛線如圖2所示。在這樣的光學配置中，如在圖3中水平剖面圖所示那樣，從像素4放出的光線由於經由光學性的開口部3，所以射出方向被控制而照射到顯示裝置的前方。對於該控制，依據其他觀點意味著，根據觀察位置的變化(觀察角度的變化)，經由光學性的開口部3而觀察的像素4上的位置發生偏移，從該變化了的位置，僅觀察應該能看得見的視差信息被顯示的像素。此處，在像素4中，如上所述設置了遮光部7，所以依賴於觀察角度而如圖4所示，亮度周期性地變化。該亮度是依賴於第I方向(水平方向)的位置處的像素開口部6的開口高度(作為第2方向的垂直方向的開口部的長度)的合計而確定的，在第I方向(水平方向)的某位置處，如果在第2方向(垂直方向)上遮光部7連續，則開口高度的合計值成為零，亮度成為零。另外，在第I方向(水平方向)的其他位置處，如果在第2方向(垂直方向)上排列像素開口部6，則開口高度的合計值變大，亮度變高。如從圖4可知，在光學性的開口部3的延伸方向與第2方向一致的光學配置中，根據觀察角度，觀察到第I方向(水平方向)的某位置上的直線的區域，在僅觀察遮光部7 (開口高度的合計值為零)的情況下，亮度成為零，並且，在觀察開口部6的情況(開口高度的合計值增加的情況)下，亮度增加，其結果，伴隨觀察角度的變化，亮度變化周期性地產生。因此，如圖4所示，在圖2所示的比較例I涉及的光學配置中，根據該周期性的亮度變化，觀察者識別出波紋。(比較例2)圖5示出光學性的開口部3的稜線8相對排列有顯示部的像素4的垂直方向所成的角Θ被設定為Θ = arctan(l/3)的光學配置(比較例2)。通過提供角度Θ，經由光線控制元件5而可觀察的像素開口部6的比例的變動如圖6所示被抑制。但是，即使在該狀態下，仍存在亮度變化大而無法達到實用級別(產品級別)的範圍的問題。具體而言，在所有行中，亮度變化的相位一致，圖6的亮度變化被視覺辨認為與面內或者觀察位置對應的 亮度變化即波紋。為了防止波紋，需要求出通過使經由光學性的開口部3而觀察的每個行的亮度變化的相位錯開並且使光學性的開口部3的每一個的相位錯開、即控制光學性的開口部3的傾斜以及間距，從而不論從哪一個角度觀察三維顯示裝置的面內的亮度都恆定這樣的條件。此處，關於該條件不作詳述。如上所述，判明了存在即使調整光學性的開口部3的角度，也無法消除波紋的事例。更具體而言，顯然在將像素4的開口形狀僅為一個種類的TN(扭曲向列)模式的液晶顯示器用作顯示裝置I的情況下，即使以所求出的使波紋消除的角度Θ設計了光線控制元件2，在VA (焰火狀排列)模式或者IPS模式下，也產生波紋。 從以上的結果可知，通過調整光線控制元件2的光學性的開口部3的傾斜和間距，能夠抑制亮度不均(波紋)，但僅憑此，無法完全消除波紋。發明者參照圖7 圖16如以下那樣考察其原因。在平面顯示裝置特別是液晶顯示裝置中的VA(焰火狀排列)模式等下，以消除視場角特性的非對稱性為目的，有時設計2個以上的不同形狀的子像素5。一般，採用設計某子像素5A的開口形狀並且以相對該子像素5A成為線對稱(圖7)的方式設計與子像素5A不同的開口形狀的子像素5B、5C的方法、或者代替線對稱而針對子像素5A點對稱(圖8)地設計而設計與子像素5A不同的開口形狀的子像素5B的方法。更詳細而言，如圖7所示，相對某子像素5A在行方向以及列方向上鄰接的相同顏色的子像素5B、5C被設計成具有相對該子像素5A線對稱的開口形狀。另外，在圖8所示的例子中，相對某子像素5A在行方向以及列方向上鄰接的相同顏色的子像素被設計成具有相對像素5A點對稱的開口形狀。在本說明書中，某像素5A的開口形狀相當於作為基準的圖案，所以稱為第I圖案(基準圖案)，並且相對該作為基準的圖案線對稱或者點對稱的像素5B、5C的開口形狀成為與基準圖案不同的圖案，所以稱為第2圖案(對稱圖案)。這樣，進行與第I以及第2圖案的組合相關的像素設計，交替組合具有第2圖案的開口的子像素5B、5C和具有第I圖案的開口的子像素5A，例如相間的方格花紋狀地配置，從而能夠改善視場角特性的非對稱性，其在顯示裝置的領域中是公知的。但是，在這樣的像素設計中，由於產生比子像素間距長的周期性，所以在與光線控制元件2的組合中，以該新產生的周期性為原因而產生新的幹涉(波紋)即亮度變化。(比較例3)圖9示出根據上述像素設計排列了子像素的某液晶顯示裝置(比較例3)中的子像素排列與光線控制元件2的光學開口 3的關係。在圖9所示的比較例3涉及的子像素排列中，與圖2所示的排列同樣地在沿著垂直方向(第2方向)的同一列中排列同一顏色(例如，R)的子像素9，並且在與該子像素9的排列鄰接的同一列中排列其他同一顏色(例如，G)的子像素10，進而，在與該子像素10的排列鄰接的同一列中進一步排列其他同一顏色(例如，B)的子像素11。同一行的RGB子像素9、10以及11被確定為I個像素12。如圖9所示，在各子像素9、10、以及11中，設置由遮光部13A以及13B以及遮光部14、15形成的圖案，該遮光部13A以及13B與電極對應(由來)，該遮光部14以將各子像素9、10、以及11的區域劃分為2個段的區域的方式橫切中央附近，並且與對應於(由來)電極的遮光部13A以及13B電連接與電極布線所對應(由來)，該遮光部15作為與對應於電極布線的遮光部14連接的圖案段與電容器所對應(由 來)。子像素9和與該子像素9在行方向上鄰接的相同顏色的子像素10形成為線對稱的圖案，並且，子像素10和與該子像素10在行方向上鄰接的相同顏色的子像素11也形成為線對稱的圖案，進而，該子像素11和與該子像素11在行方向上鄰接的相同顏色的子像素9形成為線對稱的圖案。此處，如果僅著眼於圖9所示的配置而用矩陣來指定各子像素，則第I行第I列的子像素9的圖案和第I行第3列的子像素11的圖案是同一圖案，如果將其設為第I圖案，則第I行第2列的子像素10相當於第2圖案。另外，第2行第I列的子像素9的圖案和第2行第3列的子像素11的圖案是同一圖案，相當於第2圖案，第2行第2列的子像素10相當於第I圖案。另外，在子像素9的行排列中，被配置成交替排列第I圖案以及第2圖案並沿著列第I圖案以及第2圖案提供相間的方格花紋花樣。在子像素10以及11的行排列中，也交替排列第2圖案以及第I圖案或者第I圖案以及第2圖案而生成相間的方格花紋花樣。此處，如果設為水平間距(第I方向間距的透鏡間距)Ll[pp]以及垂直間距(第2方向間距的透鏡間距)L2[pp]，則光學性的開口部3的傾斜Θ成為Θ = arctan(Ll/L2)0此處，如果確定為水平間距(第I方向間距)LI = 1·552[ρρ]、並且垂直間距(第2 方向間距)L2 = 9· 000[ρρ],則成為 Θ = arctan (1/5. 8)。本來，該傾斜Θ是應消除波紋的條件之一，但其結果在面內產生圖10所示那樣的波紋。此處，PP是由3個子像素構成的I個像素的間距，水平方向間距LI以及L2用該像素的間距PP的比來表示。如上所述，在某列的子像素排列(例如，R的子像素排列)中，沿著列，按照交替排列的方式例如相間的方格花紋花樣地配置了第I圖案以及第2圖案的子像素9。同樣地，在其他列的子像素排列(例如，G以及B的子像素排列)中，也沿著列，相間的方格花紋花樣地配置了第2圖案以及第I圖案的子像素10以及第I圖案以及第2圖案的子像素11。此處，如果著眼於I個子像素排列例如G的子像素排列，來考慮與某I個光學性的開口部3的關係，則如以下那樣仿真產生波紋的情況。此處，著眼於G的子像素排列而進行了說明，但同樣地對於R以及B的子像素也是同樣的，能夠同樣地考察。在圖11(a)中，為了以I個光學性的開口部3的長軸為基準而對與圖3所示同樣地使觀察角度變化了時的亮度變化進行仿真，假想地抽出G的子像素排列10，傾斜Θ而描繪出。此處，將光學性的開口部3的、沿著光學性的開口部3的軸作為Y軸，將與該長軸(Y軸)正交的方向作為X軸，在Y軸上繪出沿著該X軸的子像素開口部6的合計高度(開口部長度Ly的合計)與遮光部7的合計高度(遮光部長度Sy的合計)的比例，而得到圖11 (b)所示那樣的周期性地變化的波形。在該圖11(b)中，虛線所示的範圍相當於將也是子像素的第2方向的形成間隔的像素間距pp換算(投影)到X軸而得到的距離(ppXsine)。此處，X軸相當於光學性的開口部3的稜線8(Y軸)的法線方向。另外，子像素開口部6的合計高度表示法線方向(X軸上)的某位置處的I個以上的子像素開口部6的高度(Y軸上的距離)的合計。同樣地，遮光部7的合計高度也表示法線方向(X軸上)位置處的I個以上的遮光部7的高度(Y軸上的距離)的合計。在圖11(b)中，與圖3所示同樣地，對應於使觀察角度相對子像素一列的光學性的開口部3變化了時的亮度變化，在圖4以及圖6中相當於基於觀察角度的變化的強度分布。根據隔著光線控制子的光學性的開口部3如何對該亮度變化進行取樣，來決定實際的波紋的外觀。在這樣的具有周期性的子像素排列和光學性的開口部3的光學配置中，對於是否產生比將子像素的形成間隔即PP換算到X軸而得到的距離(PPXsinQ)長的分量，如果根 據傅立葉變換對圖11(b)所示的開口部6相對遮光部7的比例(相當於亮度變化)進行變換，則得到圖12所示那樣的頻譜(頻率分量的有無和其振幅)。如從示出該頻率分量的分布的圖12可判明，產生由來於子像素間距的頻率分量(ppXsin Θ )以及頻率比該頻率分量(ppX sin θ )低的頻率分量(ppXsin θ X 1/2)的頻率分量的振幅而產生波紋。(比較例4)在圖13中，作為比較例4，示出了不使用第2圖案而僅由圖9所示的第I圖案的子像素構成像素12，與圖9所示的子像素排列不同而不包括具有第2圖案的子像素，不形成相間的方格花紋花樣的子像素排列。此處，與圖9所示的光學系統同樣地，以相對第2方向(垂直方向)形成傾斜Θ的方式，配置光學性的開口部3，但在該配置中，如圖14所示，圖10所示那樣的波紋被抑制。即，以抑制波紋的方式，設計了光線控制元件的光學性的開口部。在該圖13所示的配置中，如果如圖15(a)所示，著眼於I個子像素排列例如G的子像素排列，與圖11(b)所示同樣地，以某光學性的開口部3的長軸為基準，而計算出使觀察角度變化了時的亮度變化，則與圖11(b)同樣地，得到圖15(b)所示那樣的周期性地變化的波形。此處，僅敘述了 G的子像素，但即使著眼於R或者B的子像素排列，也能夠分別同樣地得到周期性地變化的波形。在圖15(a)中，虛線所示的範圍相當於I個像素的X軸上距離(ppXsine)。此處，X軸相當於光學性的開口部3的稜線8(Y軸)的法線方向。另外，在圖15(b)中，在Y軸上，作為X方向的變化，繪出了子像素開口部6的合計高度(開口部長度Ly的合計)與遮光部7的合計高度(遮光部長度Sy的合計)的比例。如從該圖15 (b)可知，開口部6相對遮光部7的比例按距離(ppXsin Θ)的周期變動，該圖15(b)所示的亮度變化的特性表示子像素的形狀是單一的。能夠將圖15(b)通過傅立葉變換而變換為圖16所示那樣的頻譜(頻率分量的有無和其振幅)。如果比較圖12和圖16，則圖12中產生的由來於子像素的頻率的1/2的頻率分量(ppXsin θ X 1/2)在圖16中完全消失。於是，判明了在圖10中產生的波紋在圖14中消除。即，顯然由於交替排列例如相間的方格花紋狀地設置了第I圖案和第2圖案這2種子像素9、10、以及11，所以在亮度變化中，產生頻率比起因於子像素9、10、以及11的波長分量(ppXsin Θ)低的、波長分量(ppXsin θ X 1/2)的頻率分量，以其為原因而產生新的波紋。
(實施例I)對於子像素9、10、11以及由該子像素9、10、以及11構成的像素12的開口形狀，在為了實現最佳的顯示特性而設計的三維影像顯示裝置中，正因為產生波紋，而無法自由地變更在該平面顯示部中顯示的子像素以及像素的形態。但是，依據上述考察，如果比(ppXsin Θ )長的亮度變化的頻率特性是波紋的I個原因，則能夠在大致維持了像素的開口形狀的狀態下，抑制比亮度變化的(PPXsin Θ)長的頻率分量。換言之，即使像素形狀並非單一，也能夠抑制亮度變化的長波長分量，抑制波紋。在該考察下，發明者著眼於能夠針對即使其位置移動也不會對顯示特性造成影響的遮光部的一部分(圖案段)變更布局(配置)，認為能夠通過變更布局(配置)來抑制波紋。更具體而言，在遮光部中，存在與電極對應(由來)的遮光部13A、13B、與電極14以及電容器對應(由來)的遮光部15等,但著眼於作為遮光部的一部分的與電容器對應(由來)的遮光部15，如圖17所示變更了構成圖案段的與電容器對應(由來)的遮光部15的布局。在圖17的配置中，採用了圖9所示的基本配置，但與第I圖案的子像素9、10以及11 的電容器對應的遮光部(圖案段)15配置於子像素中的區域的左下，同樣地與第2圖案的子像素9、10以及11的電容器對應的遮光部15也配置於子像素中的區域的左下，與第I圖案的子像素9、10以及11的電容器對應的遮光部(圖案段)15和與第2圖案的子像素9、10以及11的電容器對應的遮光部(圖案段)15偏移到大致同一位置。通過該偏移，在相互鄰接的子像素的開口部6內，在大致同一位置(開口部內的相對位置相同)配置了與電容器對應的遮光部(圖案段)15。此處，除了與電容器對應的遮光部(圖案段)15，子像素9和與該子像素9在行方向上鄰接的子像素10形成為線對稱的圖案。另外，同樣地，除了與電容器對應的遮光部(圖案段)15，子像素10和與該子像素10在行方向上鄰接的子像素11也形成為線對稱的圖案，進而，除了與電容器對應的遮光部(圖案段)15，該子像素11和與該子像素11在行方向上鄰接且屬於不同的像素的子像素9形成為線對稱的圖案。另外，在同一列中，交替配置了第I圖案的子像素以及第2圖案的子像素。另外，在圖17所示的顯示裝置中，除了與電容器對應的遮光部(圖案段)15的位置，與圖9所示的子像素圖案相同，所以附加同一符號而省略其說明。對於圖17所示的配置，參照與圖9所示的配置相關的說明。另外，在實際的設計中，伴隨遮光部的一部分的偏移、上述實施方式中與電容器對應的遮光部(圖案段)15的偏移，垂直方向的布線也在水平方向上偏移，而需要進行維持子像素內的左右的面積比等其他變更。但是，限於說明需要維持子像素內的左右的面積比，關於與該變更相關的設計事項的詳細內容將省略說明。如參照圖9進行說明那樣，通過採用具有線對稱性的第I圖案以及第2圖案這2種像素，從而產生2倍波長的分量，依據這樣的機理，為了抑制2倍波長分量，對於無需成為對稱的元件例如在上述實施方式中與電容器對應的遮光部(圖案段)15，儘可能設置於相同的位置對于波紋抑制是有效的。通過這樣變更配置，1/2倍頻率分量的振幅被大幅抑制，如圖18所示波紋也被大幅抑制。在圖19(a)中，與圖11(a)以及圖15(a)同樣地，與某I個光學性的開口部3—起示出了圖17所示的像素排列中的I個子像素排列例如G的子像素排列。根據該圖19(a)的排列，如圖19(b)所示，在Y軸上繪出沿著X軸的子像素開口部6的合計高度(開口部長度Ly的合計)與遮光部7的合計高度(遮光部長度Sy的合計)的比例，與圖11 (b)以及圖15(b)同樣地，得到周期性地變化的波形。同樣地，對於R以及B的子像素排列，也能夠得到周期性地變化的波形。然後，對圖19(b)所示的開口部6相對遮光部7的比例(相當於亮度變化)進行傅立葉變換而得到圖20所示的頻譜(頻率分量的有無和其振幅)。如從該圖20可理解出，由來於子像素間距的頻率分量(ppXsin Θ)以及頻率比該頻率分量(ppXsin Θ )低的頻率分量(ppXsin θ X 1/2)的頻率分量的振幅被抑制而波紋被進一步抑制。這樣，由於1/2倍的頻率分量的幹涉引起的波紋如圖18所示被大幅抑制。(實施例2)圖21進一步示出了其他的實施例2涉及的顯示裝置。在圖21所示的顯示裝置中，與圖17所示的子像素9、10以及11同樣地，作為遮光部的一部分的與 電容器對應的遮光部(圖案段)15配置於子像素9、10以及11內的區域的同一位置，並且為了進一步抑制波紋，為了調整開口部6而附加的遮光部16A、16B設置於子像素9、10以及11內的區域。換言之，在圖21所示的像素排列中，相間的方格花紋狀地設置了 2種子像素，且以部分性地附加遮光部而喪失對稱性的方式變更了布局。通過對子像素9、10、以及11內的區域附加該遮光部16A、16B,調整開口部6的形狀以及面積而進一步抑制2倍的波長分量，如圖22所示那樣進一步降低波紋。在圖23(a)中，與圖11 (a)、圖15 (a)以及圖19(a)同樣地，與某I個光學性的開口部3 —起示出了圖22所示的像素排列中的I個子像素排列例如G的子像素排列。根據該圖23(a)的排列，如圖23(b)所示，在Y軸上繪出沿著X軸的子像素開口部6的合計高度(開口部長度Ly的合計)與遮光部7的合計高度(遮光部長度Sy的合計)的比例，而與圖11(b)、圖15(b)以及圖19(b)同樣地，得到周期性地變化的波形。同樣地，對於R以及B的子像素排列，也能夠得到周期性地變化的波形。然後，對圖23(b)所示的開口部6相對遮光部7的比例(相當於亮度變化)進行傅立葉變換而得到圖24所示的頻譜(頻率分量的有無和其振幅)。如從該圖24可理解出，由來於子像素間距的頻率分量(ppXsinQ)以及頻率比該頻率分量(ppXsin Θ )低的頻率分量(ppXsin θ X 1/2)的頻率分量的振幅被抑制，波紋被進一步抑制。這樣，亮度變化顯著的1/2倍頻率分量被大幅抑制，如圖18所示波紋也被進一步大幅抑制。無論2倍波長分量如何都抑制亮度變化的振幅，能夠對提高面內亮度均勻性有所幫助。其原因為，通過控制光學性的開口部3的傾斜，能夠使從光學性的開口部3取樣的亮度之差在面積上均勻化，從而消除波紋，亮度差自身小具有能夠例如擴大光線控制元件的粘貼誤差的餘量，能夠降低由於面內的亮度分布而引起的粗糙的印象的優點。(實施例3)圖25進一步示出其他實施方式涉及的顯示裝置。在圖25所示的顯示裝置中，與圖17所示的子像素9、10以及11同樣地，作為遮光部的一部分的與電容器對應的遮光部(圖案段)15配置於子像素9、10以及11內的區域的同一位置，並且為了進一步抑制波紋，為了調整開口部6而附加的遮光部16八、168設置於子像素9、10以及11內的區域，進而，對與電極對應的遮光部13A附加了其他遮光部17A、17B。對與電極對應的遮光部13A附加了遮光部17A、17B的結果，相對於由來於圖21所示的電極的遮光部13A是正方形，與圖25所示的電極對應的遮光部13A形成為長方形。通過這樣在適合的位置追加遮光部16A、16B以及17A、17B，能夠抑制還包括頻率分量(ppXsin Θ )在內的長波長側的頻率分量，如圖26所示，能夠進一步抑制面內的亮度分布，抑制生成波紋。在圖27(a)中，與圖11 (a)、圖15 (a)、圖19(a)以及圖23(a)同樣地，與某I個光學性的開口部3 —起示出了圖25所示的像素排列中的I個子像素排列例如G的子像素排列。根據該圖27(a)的排列，如圖27(b)所示，在Y軸上繪出沿著X軸的子像素開口部6的合計高度(開口部長度Ly的合計)與遮光部7的合計高度(遮光部長度Sy的合計)的比例，與圖11(b)、圖15(b)、圖19(a)以及圖23(a)同樣地，得到周期性地變化的波形。同樣地，對於R以及B的子像素排列，也能夠得到周期性地變化的波形。然後，對圖27(b)所示的開口部6相對遮光部7的比例(相當於亮度變化)進行傅立葉變換而得到圖28所示的頻譜(頻率分量的有無和其振幅)。如從該圖28可理解出，由來於子像素間距的頻率分量(ppXsin Θ )以及頻率比該頻率分量(ppXsin Θ )低的頻率分量(ppXsin θ X 1/2)的頻率分量被降低而波紋被進一步抑制。這樣，1/2倍的頻率分量的振幅被抑制，以1/2的頻率分量為原因的面內的亮度分布的變動也被進一步抑制，而如圖26所示波紋也被進一步大幅抑制。在以上的實施方式中，敘述了第I以及第2圖案的組合，但在本實施方式的應用中，不限於此，即使將第I圖案作為基準圖案，將第2圖案作為相對於基準圖案的線對稱圖案，進而，將第3圖案作為相對於基準圖案的點對稱圖案，組合排列第I、第2以及第3圖案，通過針對R、G、B各顏色分別應用以上敘述的方法，也能夠消除波紋。更進一步敘述，在周期性地設置了多個圖案的像素的情況下，一定產生由來於該周期性的比子像素的周期長的周期，但通過使用在本實施方式中敘述的方法，根據亮度變動抑制比子像素的周期長的周期，從而改善波紋。如上所述，根據該實施例，在組合了周期性被限定於I個方向的光線控制元件和平面顯示裝置的三維影像顯示裝置中，通過除了光學性的開口部3的傾斜的控制以外還改變像素形狀，能夠消除波紋，提高三維影像的畫質。
雖然說明了本發明的幾個實施方式，但這些實施方式作為例子提示出來，而不意圖限定發明的範圍。這些新的實施方式能夠通過其他各種形態來實施，能夠在不脫離發明的要旨的範圍內進行各種省略、置換、變更。這些實施方式及其變形包含於發明的範圍、要旨中，並且包含於權利要求書記載的發明和其均等的範圍中。
權利要求
1.一種三維圖像顯示裝置，其特徵在於，具備 顯示部，沿著第I方向以及與該第I方向正交的第2方向按像素周期pp矩陣狀地排列有像素，該像素由顯示不同的顏色的多個子像素構成，並且所述子像素分別構成為在顯示該子像素的顏色的開口部以及確定該開口部的遮光部中具有第I以及第2圖案的一方，沿著所述第2方向以所述第I與第2圖案交替排列或者所述第2與第I圖案交替排列的方式排列所述相同顏色的子像素，所述子像素以不會相互提供線對稱或者點對稱的方式矩陣狀地被排列；以及 光線控制元件，與所述顯示部相對地設置，由多個光學性的開口部構成，該多個光學性的開口部以相對於所述第2方向形成某角度0的方式傾斜而直線狀地延伸、並且沿著與該延伸方向正交的方向排列。
2.根據權利要求I所述的三維影像顯示裝置，其特徵在於， 所述某角度9被確定為由沿著所述第I方向的第I周期LI以及沿著所述第2方向的第2周期L2之比所提供的arctan (L1/L2)。
3.根據權利要求I所述的三維影像顯示裝置，其特徵在於， 所述子像素具有沿著所述光學性的開口部的延伸方向的開口長度Ly，沿著與所述延伸方向正交的方向的位置處的所述子像素具有的所述開口長度Ly的合計沿著與所述延伸方向正交的方向發生變化，對於基於該變化的頻率分量，波長比由來於所述子像素的形成間距的(PP sin 0 )長的分量被抑制。
4.根據權利要求I所述的三維圖像顯示裝置，其特徵在於， 所述子像素的遮光部包括構成與電容器對應的遮光部的圖案段，該圖案段的配置在所述第I以及第2圖案中不同，該圖案段的配置提供矩陣狀排列，該矩陣狀排列不提供所述相互線對稱或者點對稱。
5.根據權利要求4所述的三維影像顯示裝置，其特徵在於， 在相互鄰接的所述子像素中，構成與所述電容器對應的遮光部的所述圖案段位於所述開口部內的同一位置。
6.根據權利要求3所述的三維圖像顯示裝置，其特徵在於， 所述圖案段的配置提供矩陣狀排列，而且基於所述子像素具有的所述開口長度Ly的變化的所述頻率分量中的振幅的變動被抑制，該矩陣狀排列不提供所述相互線對稱或者點對稱。
全文摘要
實施方式提供一種三維影像顯示裝置。通過傾斜地配置光學性的開口部並改變像素形狀，從而消除波紋提高畫質。在三維圖像顯示裝置中，顯示部沿著第1以及第2方向矩陣狀地排列像素，像素由顯示不同的顏色的多個子像素構成。與該顯示部相對向地設置光線控制元件，光線控制元件由以相對於第2方向形成某角度(θ)的方式傾斜地延伸、並沿著與該延伸方向正交的方向排列的多個光學性的開口部構成。子像素構成為在開口部以及遮光部中具有第1以及第2圖案的一方，沿著第2方向按照第1與第2圖案的交替排列或者第2與第1圖案的交替排列的方式排列相同顏色的子像素，子像素以不相互提供線對稱或者點對稱的關係的方式配置於顯示部。
文檔編號H04N13/04GK102970558SQ20121002086
公開日2013年3月13日 申請日期2012年1月30日 優先權日2011年8月29日
發明者福島理恵子, 平山雄三, 上原伸一, 馬場雅裕 申請人:株式會社東芝