JP2007199427A - 立体表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数方向からの立体的な表示画像を視認できるようにする。
【解決手段】複数の平板状のＥＬ表示パネル２_０，２_１，…が、奥行方向に沿って重ね合わされるように配置され、多数の画素が三次元的に配置され、かつ、各表示ＥＬ示パネル２_ｋは、透明絶縁基板と、透明絶縁基板上に形成された透明な発光層とを有し、発光層を挟持する両電極も透明であるので、物体等があたかも表示位置に存在するように、表裏に関係なく画像を表示することができ、例えば、表示装置の後方からも、表示対象物の背面を視認することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、立体表示装置に係り、例えば、発光素子として有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ（Electro Luminescence）素子という）を用いた立体表示装置に関する。

従来より、立体的映像を表示する立体表示装置としては、偏光眼鏡等を用いた方式の表示装置のほか、眼鏡なし方式の表示装置として、ＣＲＴや液晶ディスプレイ等を使用した裸眼立体ディスプレイや、例えば、半円筒状のレンズ群を配置したレンチキュラスクリーンを使用して映像を反射させることによって、画像を立体的に視覚させる表示装置が用いられている。
しかしながら、裸眼立体ディスプレイは、観察者の目の視差を利用して表示する方法をとっており、左目用の映像と右目用の映像をシャッタリングしているので、生理的な目の疲れが懸念されている。
また、例えば、レンチキュラスクリーンを用いた表示装置では、装置自体が大型となり、表示された画像が常に運動（回転又は微小な運動）していなければ、立体として認識できなかった。

このため、目の疲れ等を軽減し、静止画像も立体表示可能な方法として、複数の表示パネルを観察者の視線上に重ねて配置して、観察者に立体感を認識させる技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。また、表示素子としてＥＬ素子を用い、例えば、異なる発光色の表示パネルを複数毎重ねて配置して一つの画面表示を行う技術が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００４−２１９４８４号公報 特開２００４−３６１４６７号公報 特開２００２−２８７６６８号公報

解決しようとする問題点は、上記従来技術では、予め定められた角度、すなわち、単一方向から表示画面を観察した際の視覚によって、立体的映像が視認できるようにしているため、別の方向からの観察が考慮されていないという点である。
すなわち、上記従来技術では、例えば、背面側から観察することは、考慮されていない。まして、任意の方向から視認することはできなかった。したがって、表示装置の適用範囲（分野）が限られてしまっていた。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、複数方向からの立体的な表示画像の視認が可能な立体表示装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、複数の表示パネル体が積層されて、三次元画像を形成する立体表示装置に係り、上記各表示パネル体は、透光性の絶縁性基板の上に、透光性発光材料からなる複数の透光性の画素が二次元的に配列され、かつ、両面側から視認可能に構成され、上記複数の表示パネル体が積層されることで三次元画像を得る構成になされていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、長尺な可撓性表示パネル体が、長尺方向に向けてロール状に巻き上げられ又は折り重ねられて複数層に積層されて、三次元画像を形成する立体表示装置に係り、上記可撓性表示パネル体は、透光性の絶縁性基板の上に、透光性発光材料からなる複数の透光性の画素が二次元的に配列され、かつ、両面側から視認可能に構成され、上記可撓性表示パネル体が巻き上げられ又は折り重ねられて積層されることで三次元画像を得る構成になされていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の立体表示装置に係り、上記表示パネル体又は上記可撓性表示パネル体は、上記絶縁性基板の上に、第１の方向に沿って配列された複数のデータ電極と、上記第１の方向に略直交する第２の方向に沿って配列された複数の走査電極と、上記各データ電極と上記各走査電極との交点と１対１に対応した上記複数の画素とが形成されて構成され、上記各走査電極に走査信号が印加されると共に上記データ電極に該当する表示信号が印加されることにより、上記表示信号に対応する上記画素に電力が供給され、上記画素が発光することにより三次元表示画像を得ることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の立体表示装置に係り、上記画素は、上記透光性発光材料しての有機材料を含む電界発光層を有してなり、一対の透光性電極によって挟持されていることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の立体表示装置に係り、上記絶縁性基板は、可撓性を有していることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の立体表示装置に係り、上記各表示パネル体は、略円筒状に形成され、動径方向に沿って、中心へ向かう任意の方向から表示画面が視認可能なように構成されていることを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項５記載の立体表示装置に係り、上記表示パネル体が湾曲されて形成された曲面上に多数の上記画素が配置されていることを特徴としている。

また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか１に記載の立体表示装置に係り、表示対象物を、所定の回転軸の周りに所定角度回転させて表示させる表示切換制御手段を備えたことを特徴としている。

また、請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１に記載の立体表示装置に係り、上記表示パネル体又は上記可撓性表示パネル体は、上記各データ電極に対応して上記第１の方向に沿って配列され、上記各画素に電力を供給するための複数の電源用電極を有してなり、上記各走査電極に走査信号が印加されると共に上記データ電極に該当する表示信号が印加されることにより、上記表示信号に対応する上記画素に、上記電源用電極から電力が供給され、上記画素が発光することにより三次元表示画像を得ることを特徴としている。

また、請求項１０記載の発明は、請求項９記載の立体表示装置に係り、上記表示パネル体又は上記可撓性表示パネル体は、上記絶縁性基板の上に形成され、上記画素と上記電源用電極との間に介在する第１のスイッチング素子と、上記走査電極と上記データ電極との交差部近傍に設けられ、上記表示信号を上記走査信号によりスイッチングして、上記第１のスイッチング素子をスイッチングさせて、対応する上記画素へ所定の電流を供給させるようにするための第２のスイッチング素子とを有してなることを特徴としている。

また、請求項１１記載の発明は、請求項４乃至８のいずれか１に記載の立体表示装置に係り、上記画素は、延在方向が互いに交差し、共に透光性を有する帯状の第１の電極と第２の電極とによって、上記電界発光層が挟持された箇所に形成され、上記第１の電極と上記第２の電極とのうち一方の電極は、上記データ電極として用いられると共に上記各画素に電力を供給するための電源用電極として用いられ、他方の電極は、上記走査電極として用いられることを特徴としている。

この発明の立体表示装置の構成によれば、複数の表示パネル体又は可撓性表示パネル体が積層されて、複数の画素が三次元画像を形成し、各表示パネル体又は可撓性表示パネル体は、透光性の絶縁性基板と、絶縁性基板上に形成された透光性発光材料からなる画素とを有し、透光性発光材料を挟持する電極も透光性を有することによって、複数方向から立体的な表示画像を視認することができる。

複数の表示パネル体又は可撓性表示パネル体が積層されて、複数の画素が三次元画像を形成し、各表示パネル体又は可撓性表示パネル体は、透光性の絶縁性基板と、絶縁性基板上に形成された透光性発光材料からなる画素とを有し、透光性発光材料を挟持する電極も透光性を有することによって、複数方向から立体的な表示画像を視認するという目的を実現した。

図１は、この発明の第１の実施例である有機ＥＬ立体表示装置の概略構成を模式的に示す斜視図、図２は、同有機ＥＬ立体表示装置の電気的構成を示すブロック図、図３は、同有機ＥＬ立体表示装置のパネル駆動部の電気的構成を示すブロック図、図４は、同有機ＥＬ立体表示装置のＥＬ表示パネルの構成を示す斜視図、図５は、同ＥＬ表示パネルの電気的構成を示す等価回路図、図６は、同ＥＬ表示パネルの発光素子の構成を示す断面図、図７及び図８は、同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための説明図、また、図９は、同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための斜視図である。

この例の有機ＥＬ立体表示装置１は、図１及び図２に示すように、複数（ｒ（ｒ：２以上の自然数）枚）の平板状のＥＬ表示パネル２_０，２_１，…と、相隣るＥＬ表示パネル２_ｋ間（０≦ｋ≦（ｒ−１））に介挿された複数（（ｒ−１）枚）の透明樹脂又はガラス製の透明パネル３_０，３_１，…と、対応するＥＬ表示パネル２_０，２_１，…を駆動するためのパネル駆動部４_０，４_１，…と、外部から供給される画像データに基づいて、対応する画像信号を生成する画像信号生成部５と、各パネル駆動部４_ｋを制御する表示制御部６とが、筐体７に収納され、又は取り付けられて概略構成されている。

なお、この有機ＥＬ立体表示装置１では、筐体７は、各ＥＬ表示パネル２_ｋ及び各透明パネル３_ｋを立設状態でその上面に載置すると共に、内部に、装置の構成各部を制御するコントローラ及び表示制御部６を含む制御機器と、画像信号生成部５を含む映像信号処理部と、音響装置と、電源部、外部入力インタフェース部と、冷却装置とが格納された台座を兼ねる箱状の機器収納部８と、配置された各ＥＬ表示パネル２_ｋ及び各透明パネル３_ｋの周側面部及び上部を覆う透明樹脂製又はガラス製の透明ケース体９とを有している。また、機器収納部８の上面（各ＥＬ表示パネル２及び各透明パネル３の載置面）には、黒色のマスク基板１１が配置されている。

各ＥＬ表示パネル２_ｋは、図４及び図５に示すように、例えば、ガラス基板等の透明絶縁基板１３に、発光素子１４ｒ_ijk（１４ｇ_ijk，１４ｂ_ijk）（０≦ｉ≦（ｑ−１），０≦ｊ≦（ｐ−１），０≦ｋ≦（ｒ−１））が、走査線Ｇ_ｊｋと、データ線Ｄｒ_ｉｋ（Ｄｇ_ｉｋ，Ｄｂ_ｉｋ）及び電流供給線Ｐｒ_ｉｋ（Ｐｇ_ｉｋ，Ｐｂ_ｉｋ）とによって囲まれた領域に、マトリックス状（ｐ行ｑ列（ｐ，ｑ：自然数）に配列され、各発光素子１４ｒ_ijk（１４ｇ_ijk，１４ｂ_ijk）に対応して、走査線Ｇ_ｊｋとデータ線Ｄｒ_ｉｋ（Ｄｇ_ｉｋ，Ｄｂ_ｉｋ）との交点近傍にスイッチング用ＴＦＴ１５ｒ_ijk（１５ｇ_ijk，１５ｂ_ijk）が配置され、さらに、発光素子１４ｒ_ijk（１４ｇ_ijk，１４ｂ_ijk）に電流供給線Ｐｒ_ｉｋ（Ｐｇ_ｉｋ，Ｐｂ_ｉｋ）から電流を供給するための駆動用ＴＦＴ１６ｒ_ijk（１６ｇ_ijk，１６ｂ_ijk）が配置されて概略構成されている。
ここで、走査線Ｇ_ｊｋの延在方向に沿って順に配置された赤色、緑色及び青色の各発光色に対応した発光素子１４ｒ_ijk，１４ｇ_ijk，１４ｂ_ijkが単一の画素（ピクセル）１７_ｉｊｋを構成している。

スイッチング用ＴＦＴ１５ｒ_ijk（１５ｇ_ijk，１５ｂ_ijk）は、図５に示すように、そのゲートが走査線Ｇ_ｊｋに、そのドレインがデータ線Ｄｒ_ｉｋ（Ｄｇ_ｉｋ，Ｄｂ_ｉｋ）に、そのソースが駆動用ＴＦＴ１６ｒ_ijk（１６ｇ_ijk，１６ｂ_ijk）のゲートにそれぞれ接続されている。また、駆動用ＴＦＴ１６ｒ_ijk（１６ｇ_ijk，１６ｂ_ijk）は、そのゲートがスイッチング用ＴＦＴ１５ｒ_ijk（１５ｇ_ijk，１５ｂ_ijk）のソースと、駆動用ＴＦＴ１６ｒ_ijk（１６ｇ_ijk，１６ｂ_ijk）のゲートとソースとの間の電圧を保持するための保持容量Ｃｒ_ijk（Ｃｇ_ijk，Ｃｂ_ijk）を介して電流供給線Ｐｒ_ｉｋ（Ｐｇ_ｉｋ，Ｐｂ_ｉｋ）とに、そのドレインが発光素子１４ｒ_ijk（１４ｇ_ijk，１４ｂ_ijk）の陽極層２１に、そのソースが電流供給線Ｐｒ_ｉｋ（Ｐｇ_ｉｋ，Ｐｂ_ｉｋ）にそれぞれ接続されている。

対応する走査線Ｇ_ｊｋ及びデータ線Ｄｒ_ｉｋ（Ｄｇ_ｉｋ，Ｄｂ_ｉｋ）が駆動され、所定の発光素子１４ｒ_ijk（１４ｇ_ijk，１４ｂ_ijk）が選択されて、スイッチング用ＴＦＴ１５ｒ_ijk（１５ｇ_ijk，１５ｂ_ijk）がオンとされると、保持容量Ｃｒ_ijk（Ｃｇ_ijk，Ｃｂ_ijk）が充電されて、駆動用ＴＦＴ１６ｒ_ijk（１６ｇ_ijk，１６ｂ_ijk）がオンとされてドレイン電流が流れ、選択された発光素子１４ｒ_ijk（１４ｇ_ijk，１４ｂ_ijk）が発光する。

各発光素子１４ｒ_ijk（１４ｇ_ijk，１４ｂ_ijk）は、図６に示すように、赤色、緑色及び青色の各発光色に対応した有機ＥＬ層１９が、共にＩＴＯ膜等の透明電極からなる陽極層２１と、陰極層２２とによって挟まれるように形成されている。
こうして、縦方向（ｙ軸方向）にｐ個、横方向（ｘ軸方向）にｑ個、奥行方向（ｚ軸方向）にｒ個の画素１７_ｉｊｋが配列され、表示対象物の三次元表示が可能となる。ここで、ＥＬ表示パネル２_ｋの法線に沿った方向で、正面（ＥＬ表示パネル２_ｋの陰極層２２が形成された側の面）から背面へ向かう向きＺfからでも背面から正面へ向かう向きＺrからでも立体表示の視認が可能となる。なお、この例では、左手系の座標系を用いている。

有機ＥＬ層１９は、陽極層２１上に、正孔注入輸送層２３と、発光層２４と、電子注入輸送層２５とがこの順に形成されて概略構成され、電子注入輸送層２５上には陰極層２２が形成されている。
正孔注入輸送層２３は、陽極層２１からの正孔の注入を容易にし、正孔を安定的に発光層２４へ輸送し、かつ、電子注入輸送層２５側から到来する電子をブロックする機能を有し、例えば、Ｎ,Ｎ，-ジフェニル-Ｎ,Ｎ，-ジ（３-メチルフェニル）-１,１，-ビフェニル-４,４，-ジアミン（ＴＰＤ：Ｎ-Ｎ，-diphenyl-Ｎ-Ｎ，-di（３-methylphenyl）-１-１，-biphenyl-４-４，-diamine）等からなっている。

発光層２４は、陽極層２１から注入された正孔と、陰極層２２から注入された電子とが発光層２４内で再結合し、発光層２４の有機分子を励起して励起子を生成し、緩和過程において発光する機構を有し、例えば、トリス（８-ヒドロキシキノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ_３：Tris（８-hydroxyquinolinol）Aluminium）等からなっている。
電子注入輸送層２５は、陰極層２２からの電子の注入を容易にし、電子を安定的に発光層２４に輸送し、例えば、３-（４-ビフェニリル）-４-フェニル-５-（４-ｔ-ブチルフェニル）-１,２,４-トリアゾール（３-（４-biphenyl）-４-phenyl-５-（４-ｔ-butylphenyl）-１，２，４-triazole）等からなっている。

この例では、走査線Ｇ_ｊｋ、データ線Ｄｒ_ｉｋ（Ｄｇ_ｉｋ，Ｄｂ_ｉｋ）及び電流供給線Ｐｒ_ｉｋ（Ｐｇ_ｉｋ，Ｐｂ_ｉｋ）と、スイッチング用ＴＦＴ１５ｒ_ijk（１５ｇ_ijk，１５ｂ_ijk）と、駆動用ＴＦＴ１６ｒ_ijk（１６ｇ_ijk，１６ｂ_ijk）とが形成された透明絶縁基板１３上に、スパッタ法によってＩＴＯ等を成膜した後、フォトグラフィ技術を用いてパターニングして陽極層２１を形成する。
次に、陽極層２１が形成された透明絶縁基板１３上に、真空蒸着法によって、例えば、Ｎ,Ｎ，-ジフェニル-Ｎ,Ｎ，-ジ（３-メチルフェニル）-１,１，-ビフェニル-４,４，-ジアミン等をシャドウマスクを用いて所定のパターンに成膜して、正孔注入輸送層２３を形成する。

次に、同様に、真空蒸着法によって、正孔注入輸送層２３上に、例えば、トリス（８-ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等を成膜して、発光層２５を形成する。
次に、発光層２５上に、例えば、３-（４-ビフェニリル）-４-フェニル-５-（４-ｔ-ブチルフェニル）-１,２,４-トリアゾール等を成膜して、電子注入輸送層２５を形成する。
次に、電子注入輸送層２５上に、スパッタ法によってＩＴＯ等を成膜した後、フォトグラフィ技術を用いてパターニングして陰極層２２を形成する。

有機ＥＬ層１９では、陽極層２１から注入された正孔と、陰極層２２から注入された電子とが、発光層２１内部で再結合し、発光層２１を形成する有機分子を励起して励起子が発生する。この励起子が基底状態に緩和するときに発生する蛍光が放射される。
なお、ＥＬ表示パネル２ｋ同士（例えば、対応する走査線等の配線同士）は、必要に応じて、透明ケース体９に形成された透明電極層を介して、電気的に接続される。
また、各透明パネル３_ｋは、ＥＬ表示パネル２ｋと略同一寸法を有し、ＥＬ表示パネル２_ｋ間の所定の離隔を保持するためのスペーサとしての機能を有すると共に、透明パネル３_ｋを介して樹脂を用いてＥＬ表示パネル２ｋ同士が接着される。

各パネル駆動部４_ｋは、図３に示すように、走査線Ｇ_ｊｋを駆動するための水平側駆動部２８と、電流供給線Ｐｒ_ｉｋ（Ｐｇ_ｉｋ，Ｐｂ_ｉｋ）に定電流を供給するための可変型の定電流回路部２９と、データ線Ｄｒ_ｉｋ（Ｄｇ_ｉｋ，Ｄｂ_ｉｋ）を駆動するための垂直側駆動部３１とを有している。
表示制御部６に入力された画像信号は、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号（アナログ信号）に変換され、垂直側駆動部３１に供給される。これと共に、表示制御部６内で画像信号から分離された水平同期信号及び垂直同期信号は、タイミング信号として、水平側駆動部２８及び垂直側駆動部３１に供給される。

この例では、表示制御部６は、図７及び図８に示すように、ＥＬ表示パネル２_ｋ（各層）毎に面順次駆動による走査を行うと共に、１層目からｒ層目まで順に奥行き方向（矢印Ｚｆに示す向き）に走査を行って１フレーム分の表示を行わせる。
また、表示制御部６は、表示対象の立体表示に用いる画素１７_ｉｊｋについては、画素１７_ｉｊｋ単位で座標制御し、選択して点灯させると共に、選択されない画素１７_ｉｊｋの発光素子１４_ｉｊｋをオフ（消灯）とし、透明性を保持する。なお、表示制御部６は、例えば、文字を平面表示させる場合には、Ｒ枚のＥＬ表示パネル２_０，２_１，…のうち、所定のＥＬ表示パネル２_ｋのみ点灯させるように制御する。

次に、図７乃至図９を参照して、この例の有機ＥＬ立体表示装置１の動作について説明する。
表示制御部６に入力された画像信号は、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号（アナログ信号）に変換され、垂直側駆動部３１に供給される。これと共に、表示制御部６内で画像信号から分離された水平同期信号及び垂直同期信号は、タイミング信号として、水平側駆動部２８及び垂直側駆動部３１に供給される。

水平側駆動部２８は、供給されたタイミング信号に基づいて、所定のフレーム周波数及びデューティー比で走査線Ｇ_ｊｋを駆動する。
また、垂直側駆動部３１では、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号（アナログ信号）が、例えば、シフトレジスタ及びサンプルホールド回路によって直並変換され、それぞれ、ｑ個の信号として出力され、データ線Ｄ_ｒｉｋ（Ｄｇ_ｉｋ，Ｄｂ_ｉｋ）を駆動する。また、定電流回路部２９は、輝度に対応して定められた一定の電流値で、電流供給線Ｐｒ_ｉｋ（Ｐｇ_ｉｋ，Ｐｂ_ｉｋ）を駆動する。

この例では、表示制御部６は、図７及び図８に示すように、ＥＬ表示パネル２_ｋ（各層）毎に面順次駆動による走査を行うと共に、１層目からｒ層目まで順に奥行き方向（矢印Ｚｆに示す向き）に走査を行って１フレーム分の表示を行わせる。
すなわち、まず、ＥＬ表示パネル２_０の全領域に亘って、所定の発光素子を選択して（点灯させて）、ＥＬ表示パネル２_０単位の表示をさせた後、奥行き方向に沿って隣接するＥＬ表示パネル２_１に表示させ、これを順次、最後部（ｒ番目）のＥＬ表示パネル２_ｒ−１まで実施して１周期分とし、１フレーム分の１つの画面を表示させ、この１フレーム分の表示制御動作を繰り返し実施する。

また、表示制御部６は、表示対象物の立体表示に用いる画素１７_ｉｊｋについては、画素１７_ｉｊｋ単位で座標制御し、選択して点灯させると共に、選択されない画素１７_ｉｊｋの発光素子１４をオフ（消灯）とし、透明性を保持する。なお、表示制御部６は、例えば、文字を平面表示させる場合には、Ｒ枚のＥＬ表示パネル２_０，２_１，…のうち、所定のＥＬ表示パネル２_ｋのみ点灯させるように制御する。
これによって、図９に示すように、立体画像が表示される。立体画像は、正面側からでも背面側からでも明瞭に視認される。

このように、この例の構成によれば、複数の平板状のＥＬ表示パネルが、奥行方向に沿って重ね合わされるように配置され、多数の画素が三次元的に配置され、各表示パネルは、透明絶縁基板と、透明絶縁基板上に形成された透明な発光層とを有し、発光層を挟持する電極も透明であるので、表裏に関係なく画像を表示することができ、例えば、表示装置の後方へ回っても、後部の画面表示がなされる。

また、例えば視差を利用する場合や、左右別々の画像を観察させる場合のように、単に立体感を持たせるだけでなく、高密度に積層することによって、立体画像そのものを表示させることができる。

また、物体等があたかも表示位置に存在するように、立体的に臨場感ある表示を行わせることができ、かつ、例えば切換操作なしで、表示対象物の任意の各部の形状や色彩等を、実際の物体を観察する場合と同じように、観察者が見る方向を変えて、正確にかつ手軽に観察することができる。
すなわち、従来技術で、例えば、液晶ディスプレイを用いて、画面のなかに仮想的に生成された立体表示を行った場合のように、表示対象物（例えば、建物）の裏側を見るために、操作をするようなことをすることなく、前後左右の同時視覚によって、簡単に、全体を詳細に観察することができる。

このように、物体等があたかも表示位置に存在するように立体表示され、実際の物体を観察するのと同じように観察できるので、例えば、防空指揮システムや、建設現場の監理システム等に適用して、フィールドの映像を立体表示することによって、適切な判断や指示を容易に行うために寄与することができる。
また、複数の画面を重ねて表示することができるので、透視図の表示も可能となる。

したがって、広範囲に適用することができ、例えば、医療分野で、手術時の立体カメラや立体内視鏡を用いた患部拡大表示や、透視表示を含むＭＲＩ装置の三次元データの表示のための表示装置に適用することができる。
また、防衛分野で、防空システムの表示装置や三次元レーダ用の表示装置にに適用することができる。例えば、三次元レーダ用の表示装置として用いて、方位、高度、距離を同時に視覚的に表現することができる。

また、娯楽分野で、例えば、アミィーズメントパーク向けのアトラクション開発のための表示装置に適用することができる。また、宇宙開発分野で、例えば、新素材の開発のための表示装置に適用することができる。また、建設、土木、機械、化学等の様々な産業で、研究開発や、製造工程で、シミュレーションや現場の監視のための表示装置に適用することができる。

また、美術館や博物館で、例えば、彫刻等の立体的な作品の実物の展示に代えて、作品の表示のための表示装置に適用することができる。また、防災や、防犯、テロ対策向けの例えばシミュレーションのための表示装置に適用することができる。このほか、例えば、バーチャルリアリティー用ディスプレイとして、教育分野や、ビジネス分野等でも活用することができる。

図１０は、この発明の第２の実施例である有機ＥＬ立体表示装置の構成を一部破断して模式的に示す一部破断斜視図、図１１は、同有機ＥＬ立体表示装置の構成を模式的に示す下面図、図１２は、同有機ＥＬ立体表示装置のＥＬ表示パネルの構成を示す斜視図、図１３は、図１２のＡ部を拡大して示す拡大図、図１４は、同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための説明図、また、図１５は、同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための斜視図である。

この例が上述した第１の実施例と大きく異なるところは、径の異なる複数の円筒状のＥＬ表示パネルを同心円状に配置した点である。
これ以外の構成は、上述した第１の実施例の構成と略同一であるので、第１の実施例と同一の構成要素については、例えば、図１０において、図１で用いた符号と同一の符号を付し、その説明を簡略にする。

この例の有機ＥＬ立体表示装置１Ａは、図１０及び図１１に示すように、それぞれ径の異なる複数（ｒ（ｒ：２以上の自然数）枚）の円筒状のＥＬ表示パネル３１_ｋ（０≦ｋ≦（ｒ−１））を含む円筒パネル３２_０，３２_１，…が同心円状に配置され、樹脂系接着剤等によって互いに接着され、対応するＥＬ表示パネル３１_０，３１_１，…を駆動するためのパネル駆動部と、外部から供給される画像データに基づいて、対応する画像信号を生成する画像信号生成部と、各パネル駆動部を制御する表示制御部とが、筐体３３に収納され、又は取り付けられて概略構成されている。

なお、この有機ＥＬ立体表示装置１Ａでは、筐体３３は、各円筒パネル３２_ｋを立設状態でその上面に載置すると共に、内部に、装置の構成各部を制御するコントローラ及び表示制御部６を含む制御機器と、画像信号生成部を含む映像信号処理部と、音響装置と、電源部、外部入力インタフェース部と、冷却装置とが格納された台座を兼ねる箱状の機器収納部３４と、配置された各円筒パネル３２_ｋの周側面部及び上部を覆う透明樹脂製又はガラス製の透明ケース体３５とを有している。

また、機器収納部３４の上面（各円筒パネル３２の載置面）には、黒色のマスク基板３６が配置されている。また、最も径の小さい中心部の円筒パネル３２_０には、配線等が内蔵された芯棒３７が挿通されている。また、円筒パネル３２_０，３２_１，…の底面にも、ＥＬ表示パネル３１_０，３１_１，…間を接続する配線３８が配置されている。
各円筒パネル３２_ｋは、図１３に示すように、可撓性を有し略円筒状に変形されたＥＬ表示パネル３１_ｋの外周面側に、封止層３９_ｋを介して、ＥＬ表示パネル３１_ｋを略円筒形状に保持する透明樹脂層４１_ｋが積層されて、所定の径の略円筒形状に成形されて概略構成されている。

各ＥＬ表示パネル３１_ｋは、例えば、ポリイミド等の可撓性を有する透明絶縁基板に、発光素子が、走査線と、データ線及び電流供給線とによって囲まれた領域に、マトリックス状（ｐ行ｑ列（ｐ，ｑ：自然数）に配列され、各発光素子に対応して、走査線とデータ線との交点近傍にスイッチング用ＴＦＴが配置され、さらに、発光素子に電流供給線から電流を供給するための駆動用ＴＦＴが配置されて概略構成されている。
ここで、走査線の延在方向に沿って順に配置された赤色、緑色及び青色の各発光色に対応した発光素子が単一の画素４２_ｉｊｋを構成している。

各発光素子は、赤色、緑色及び青色の各発光色に対応した有機ＥＬ層が、共にＩＴＯ膜等の透明電極からなる陽極層と、陰極層とによって挟まれるように形成され、マトリックス状（ｐ行ｑ列（ｐ，ｑ：自然数）に画素４２_ｉｊｋが配列されて概略構成されている。
こうして、鉛直方向（ｚ軸方向）に沿ってｐ個、周回方向に沿ってｑ個、動径方向に沿ってｒ個の画素４２_ｉｊｋが配列され、表示対象物の三次元表示が可能となる。ここで、周回方向の画素の個数ｑは、ＥＬ表示パネル３１_ｋの径に応じて設定される。
各パネル駆動部４は、水平側駆動部２８と、可変型の定電流回路部２９と、垂直側駆動部３１とを有している。

この例では、表示制御部６は、図１４に示すように、ＥＬ表示パネル３１_ｋ（各層）毎に面順次駆動による走査を行うと共に、１層目からｒ層目まで順に中心から外部へ向かう方向（矢印Ｒに示す向き）に走査を行って１フレーム分の表示を行わせる。
すなわち、ＥＬ表示パネル３１_ｋの全領域に亘って、所定の発光素子を選択して（点灯させて）、１つのＥＬ表示パネル３１_ｋについて、ＥＬ表示パネル３１_ｋ単位の表示をさせた後、中心から外部へ向かう方向に沿って隣接するＥＬ表示パネル３１_ｋに表示させ、これを順次、最後部（ｒ番目）のＥＬ表示パネル３１_ｒ−１まで実施して１周期分とし、１フレーム分の１つの画面を表示させ、この１フレーム分の表示制御動作を繰り返し実施する。

また、表示制御部６は、表示対象の立体表示に用いる画素４２_ｉｊｋについては、画素４２_ｉｊｋ単位で座標制御し、選択して点灯させると共に、選択されない画素４２_ｉｊｋの発光素子４２をオフ（消灯）とし、透明性を保持する。なお、表示制御部６は、例えば、文字を平面表示させる場合には、ｒ枚のＥＬ表示パネル３１_０，３１_１，…のうち、所定のＥＬ表示パネル３１_ｋのみ点灯させるように制御する。
これによって、図１５に示すように、立体画像が表示される。

このように、この例の構成によれば、上述した第１の実施例と略同様の効果を得ることができる。
加えて、可撓性を有する透明絶縁基板を湾曲させて円筒状のＥＬ表示パネルを作成したので、任意の位置から表示を視認することができ、３６０°に亘る視野を確保することができる。
したがって、特に、複数の観察者によって、同一の対象物を観察する場合に有効である。

図１６は、この発明の第３の実施例である有機ＥＬ立体表示装置の構成を一部展開して示す斜視図、また、図１７は、同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための説明図である。
この例が上述した第１の実施例と大きく異なるところは、ＥＬ表示パネルをロール状（渦巻き状）に成形した点である。
これ以外の構成は、上述した第１の実施例の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。なお、図１７で、走査線、データ線、及び電流供給線は、画素毎に代表させて図示し、データ線及び電流供給線は、互いに隣接する画素のものを纏めて単線を用いて図示している。

この例の有機ＥＬ立体表示装置１Ｂは、図１６に示すように、長尺な可撓性を有するそれぞれ単一のＥＬ表示パネル５１と、樹脂又はガラス製の透明シート５２とを、配線等が内蔵された心棒５３の周りにロール状に所定の巻数巻き付けて各層間を接着して円柱状成形体５４とし、ＥＬ表示パネル５１を駆動するためのパネル駆動部と、外部から供給される画像データに基づいて、対応する画像信号を生成する画像信号生成部と、パネル駆動部を制御する表示制御部６とが、筐体に収納され、又は取り付けられて概略構成されている。また、円柱状成形体５４の底面には、配線が配置されている。また、円柱状成形体５４は、透明樹脂製又はガラス製の透明ケース体に収納されている。

ＥＬ表示パネル５１は、例えば、ポリイミド等の可撓性を有する透明絶縁基板５５に、発光素子が、走査線Ｇ_ｊｋと、データ線Ｄ_ｉｋ及び電流供給線Ｐ_ｉｋとによって囲まれた領域に、マトリックス状（ｐ行ｑ列（ｐ，ｑ：自然数）に配列され、各発光素子に対応して、走査線Ｇ_ｊｋとデータ線Ｄ_ｉｋとの交点近傍にスイッチング用ＴＦＴが配置され、さらに、発光素子に電流供給線Ｐ_ｉｋから電流を供給するための駆動用ＴＦＴが配置されて概略構成されている。
ここで、走査線Ｇ_ｊｋの延在方向に沿って順に配置された赤色、緑色及び青色の各発光色に対応した発光素子が単一の画素（ピクセル）５６_ｉｊｋを構成している。なお、この例では、1°の角度範囲に、１つの画素５６_ｉｊｋを配置している。

各発光素子は、赤色、緑色及び青色の各発光色に対応した有機ＥＬ層が、共にＩＴＯ膜等の透明電極からなる陽極層と、陰極層とによって挟まれるように形成され、マトリックス状（ｐ行ｑ列（ｐ，ｑ：自然数）に画素５６_ｉｊｋが配列されて概略構成されている。
こうして、鉛直方向（ｚ軸方向）にｐ個、周回方向に１周毎に（ｑ／ｒ）個、動径方向にｒ個の画素が配列され、表示対象物の三次元表示が可能となる。
各パネル駆動部は、水平側駆動部と、可変型の定電流回路部と、垂直側駆動部とを有している。

この例では、表示制御部は、図１７に示すように、ＥＬ表示パネル５１全体に亘って、線順次駆動による走査を行う。
また、表示制御部は、表示対象の立体表示に用いる画素５６_ｉｊｋについては、画素５６_ｉｊｋ単位で座標制御し、選択して点灯させると共に、選択されない画素５６_ｉｊｋの発光素子をオフ（消灯）とし、透明性を保持する。

このように、この例の構成によれば、上述した第１の実施例と略同様の効果を得ることができる。
加えて、可撓性を有する透明絶縁基板をロール状に湾曲させて表示装置を作成したので、任意の位置から表示を視認することができ、３６０°に亘る視野を確保することができる。

図１８は、この発明の第４の実施例である有機ＥＬ立体表示装置のＥＬ表示パネルの構成を示す斜視図である。
この例が上述した第１の実施例と大きく異なるところは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）を用いたアクティブ駆動方式としたのに対して、パッシブ駆動方式とした点である。
これ以外の構成は、上述した第１の実施例の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。

この例の有機ＥＬ立体表示装置の各ＥＬ表示パネル６１は、図１８に示すように、例えば、ガラス基板等の透明絶縁基板６２に、赤色、緑色及び青色の各発光色に対応した発光層６３ｒ，６３ｇ，６３ｂを含む有機ＥＬ層６４が、平面視で互いに直交するストライプ状の共にＩＴＯ膜等の透明電極からなる陽極層６５と、陰極層６６とによって挟まれるように形成され、マトリックス状（ｐ行ｑ列（ｐ，ｑ：自然数）に画素が配列されて概略構成されている。

有機ＥＬ層６４は、陽極層６５上に形成された正孔注入輸送層６７と、正孔注入輸送層６７上に形成された発光層６３ｒ，６３ｇ，６３ｂと、発光層６３ｒ，６３ｇ，６３ｂ上に形成された電子注入輸送層６８とを有し、電子注入輸送層６８上には陰極層６６が形成されている。
この例では、陰極層６６が走査線、陽極層６５がデータ線及び電流供給線として機能する。

このように、この例の構成によれば、上述した第１の実施例と略同様の効果を得ることができる。
加えて、簡略化された構成により、例えば、製造コストを低減することができる。

この例が上述した第１の実施例と大きく異なるところは、切換スイッチの操作によって、対象物を１８０°回転させ、表裏反転させた表示が可能なように構成した点である。
これ以外の構成は、上述した第１の実施例の構成と略同一であるので、その説明を省略する。

このように、この例の構成によれば、上述した第１の実施例と略同様の効果を得ることができる。
加えて、表裏の切換えを行うことができるので、表示対象物の詳細を手軽に認識することができる。

以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、上述の実施例では、カラー化方式について、三色独立発光方式を用いる場合について述べたが、これに限らず、例えば、白色有機ＥＬ層とカラーフィルタとの組合せや、青色有機ＥＬ層と色変換層との組合せによる方式によっても良い。

また、各色の発光層が重なるように形成して画素を構成するようにしても良い。また、各層のＥＬ表示パネルの画素が重ならないように、画素をモザイク状に配列するようにしても良い。この場合には、背面側の電極を金属電極から構成しても良い。

また、正孔注入輸送層や、発光層、電子注入輸送層等を塗布によって形成しても良い。また、正孔注入輸送層や電子注入輸送層を二層に分離して構成材料を変更しても良い。また、透明電極としては、ＩＴＯに限らず、酸化錫（ＳｎＯ_２）等を用いても良い。
また、正孔注入輸送層は、ヒドラゾン誘導体や、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体等を用いて構成しても良い。また、発光層は、フェニルアントラセン誘導体や、テトラアリールエテン誘導体等を用いて構成しても良い。また、電子注入輸送層は、ピリジン誘導体や、ジフェニルキノン誘導体等を用いて構成しても良い。
また、表示制御部は、共通としても良いし、ＥＬ表示パネル毎に設けても良い。また、ＲＧＢ専用の表示パネルを順に積層し、３枚の重なった部位を１つの画素として用いるようにしても良い。

また、第１の実施例で、前方を観察する場合に限らず、床や天井に埋め込んで、例えば、うつ伏せ状態で見降ろしたり、仰向け状態で見上げるような場合に、図１９に示すように、鉛直方向に沿って、多数の画素７１，…が配置されたＥＬ表示パネル７２と、透明パネル７３とを交互に積層し、底面にマスク７４を配置し、透明ケース７５で覆って有機ＥＬ立体表示装置１Ｃを構成するようにしても良い。また、冷却装置は、上部にも配置するようにしても良い。
また、透明パネル７３に代えて、液晶パネルを配置し、画素毎に光透過率を制御して、発光素子から放射された光のうち、例えば、前面側と背面側とのうち一方側から視認不可として、立体表示のために不要な光を遮光するようにしても良い。

また、第２の実施例及び第３の実施例で、側方や上方からも視認可能なように構成しても良い。また、例えば、多層の円筒状構造とした場合に、深い部位の輝度ほど高めるように構成しても良い。
また、長尺な単一のＥＬ表示パネルを用いて、折り畳むようにして、複数層の表示を行わせるようにしても良い。また、ＥＬ表示パネルを湾曲させずに、複数対の平板状の有機ＥＬパネルを、例えば、多角形状に配置するようにしても良い。

また、第５の実施例で、表示対象物の回転角度は、１８０°（表裏反転）に限らず、任意の角度としても良い。また、第２の実施例及び第３の実施例でも、表示対象物を所定の回転角度で回転可能なように構成しても良い。

ＥＬ層として、有機ＥＬのほか、無機ＥＬを用いる場合に適用できる。

この発明の第１の実施例である有機ＥＬ立体表示装置の概略構成を模式的に示す斜視図である。 同有機ＥＬ立体表示装置の電気的構成を示すブロック図である。 同有機ＥＬ立体表示装置のパネル駆動部の電気的構成を示すブロック図である。 同有機ＥＬ立体表示装置のＥＬ表示パネルの構成を示す斜視図である。 同ＥＬ表示パネルの電気的構成を示す等価回路図である。 同ＥＬ表示パネルの発光素子の構成を示す断面図である。 同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための説明図である。 同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための説明図である。 同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための斜視図である。 この発明の第２の実施例である有機ＥＬ立体表示装置の構成を一部破断して模式的に示す一部破断斜視図である。 同有機ＥＬ立体表示装置の構成を模式的に示す下面図である。 同有機ＥＬ立体表示装置のＥＬ表示パネルの構成を示す斜視図である。 図１２のＡ部を拡大して示す拡大図である。 同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための説明図である。 同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための斜視図である。 この発明の第３の実施例である有機ＥＬ立体表示装置の構成を一部展開して示す斜視図である。 同有機ＥＬ立体表示装置の動作を説明するための説明図である。 この発明の第４の実施例である有機ＥＬ立体表示装置のＥＬ表示パネルの構成を示す斜視図である。 この発明の第１の実施例の変形例である有機ＥＬ立体表示装置の概略構成を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 有機ＥＬ立体表示装置（立体表示装置）
２_ｋ ＥＬ表示パネル（表示パネル体）
１３ 透明絶縁基板（絶縁性基板）
１４ｒ_ijk，１４ｇ_ijk，１４ｂ_ijk 発光素子
１５ｒ_ijk，１５ｇ_ijk，１５ｂ_ijk スイッチング用ＴＦＴ（第２のスイッチング素子）
１６ｒ_ijk，１６ｇ_ijk，１６ｂ_ijk 駆動用ＴＦＴ（第１のスイッチング素子）
１７_ｉｊｋ 画素
２１ 陽極層（透光性電極、第１の電極又は第２の電極）
２２ 陰極層（透光性電極、第２の電極又は第１の電極）
２４ 発光層（電界発光層）
５１ ＥＬ表示パネル（可撓性表示パネル体）
Ｄｒ_ｉｋ，Ｄｇ_ｉｋ，Ｄｂ_ｉｋ データ線（データ電極）
Ｇ_ｊｋ 走査線（走査電極）
Ｐｒ_ｉｋ，Ｐｇ_ｉｋ，Ｐｂ_ｉｋ 電流供給線（電源用電極）

Claims (11)

1. 複数の表示パネル体が積層されて、三次元画像を形成する立体表示装置であって、
   前記各表示パネル体は、透光性の絶縁性基板の上に、透光性発光材料からなる複数の透光性の画素が二次元的に配列され、かつ、両面側から視認可能に構成され、
   前記複数の表示パネル体が積層されることで三次元画像を得る構成になされていることを特徴とする立体表示装置。
2. 長尺な可撓性表示パネル体が、長尺方向に向けてロール状に巻き上げられ又は折り重ねられて複数層に積層されて、三次元画像を形成する立体表示装置であって、
   前記可撓性表示パネル体は、透光性の絶縁性基板の上に、透光性発光材料からなる複数の透光性の画素が二次元的に配列され、かつ、両面側から視認可能に構成され、
   前記可撓性表示パネル体が巻き上げられ又は折り重ねられて積層されることで三次元画像を得る構成になされていることを特徴とする立体表示装置。
3. 前記表示パネル体又は前記可撓性表示パネル体は、前記絶縁性基板の上に、第１の方向に沿って配列された複数のデータ電極と、前記第１の方向に略直交する第２の方向に沿って配列された複数の走査電極と、前記各データ電極と前記各走査電極との交点と１対１に対応した前記複数の画素とが形成されて構成され、
   前記各走査電極に走査信号が印加されると共に前記データ電極に該当する表示信号が印加されることにより、前記表示信号に対応する前記画素に電力が供給され、前記画素が発光することにより三次元表示画像を得る
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の立体表示装置。
4. 前記画素は、前記透光性発光材料しての有機材料を含む電界発光層を有してなり、一対の透光性電極によって挟持されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の立体表示装置。
5. 前記絶縁性基板は、可撓性を有していることを特徴とする請求項１記載の立体表示装置。
6. 前記各表示パネル体は、略円筒状に形成され、動径方向に沿って、中心へ向かう任意の方向から表示画面が視認可能なように構成されていることを特徴とする請求項５記載の立体表示装置。
7. 前記表示パネル体が湾曲されて形成された曲面上に多数の前記画素が配置されていることを特徴とする請求項５記載の立体表示装置。
8. 表示対象物を、所定の回転軸の周りに所定角度回転させて表示させる表示切換制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の立体表示装置。
9. 前記表示パネル体又は前記可撓性表示パネル体は、前記各データ電極に対応して前記第１の方向に沿って配列され、前記各画素に電力を供給するための複数の電源用電極を有してなり、前記各走査電極に走査信号が印加されると共に前記データ電極に該当する表示信号が印加されることにより、前記表示信号に対応する前記画素に、前記電源用電極から電力が供給され、前記画素が発光することにより三次元表示画像を得ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１に記載の立体表示装置。
10. 前記表示パネル体又は前記可撓性表示パネル体は、前記絶縁性基板の上に形成され、前記画素と前記電源用電極との間に介在する第１のスイッチング素子と、前記走査電極と前記データ電極との交差部近傍に設けられ、前記表示信号を前記走査信号によりスイッチングして、前記第１のスイッチング素子をスイッチングさせて、対応する前記画素へ所定の電流を供給させるようにするための第２のスイッチング素子とを有してなることを特徴とする請求項９記載の立体表示装置。
11. 前記画素は、延在方向が互いに交差し、共に透光性を有する帯状の第１の電極と第２の電極とによって、前記電界発光層が挟持された箇所に形成され、前記第１の電極と前記第２の電極とのうち一方の電極は、前記データ電極として用いられると共に前記各画素に電力を供給するための電源用電極として用いられ、他方の電極は、前記走査電極として用いられることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１に記載の立体表示装置。
    

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