JP4371012B2 - 画像表示装置、携帯端末装置、表示パネル及びレンズ - Google Patents

Description

本発明は、複数の視点に異なる画像を表示し得る画像表示装置、それを搭載した携帯端末装置、前記画像表示装置に組み込まれる表示パネル及びレンズに関し、特に、立体画像を優れた品質で表示し得る画像表示装置、携帯端末装置、表示パネル及びレンズに関する。

従来より、複数の視点に異なる画像を表示し得る画像表示装置の検討が行われている。その一例として、複数視点画像として視差画像を表示することを前提にした立体画像表示装置がある。紀元前２８０年にギリシャの数学者ユークリッドは「立体視とは、同一物体の異なる方向から眺めた別々の映像を左右両眼が同時に見ることによって得られる感覚である」と考察している（例えば、非特許文献１参照）。即ち、左右両眼に視差のある画像を夫々提示することにより、立体画像表示装置を実現することができる。

この機能を具体的に実現するため、これまでに多くの立体画像表示方式が検討されており、これらは眼鏡を使用する方式と眼鏡を使用しない方式とに大別することができる。このうち、眼鏡を使用する方式には、色の違いを利用したアナグリフ方式、及び偏光を利用した偏光眼鏡方式等があるが、これらの方式は本質的に眼鏡をかける煩わしさを避けることができないため、近年では眼鏡を使用しない眼鏡なし方式が盛んに検討されている。眼鏡なし方式には、パララックスバリア方式及びレンチキュラレンズ方式等がある。

先ず、パララックスバリア方式について説明する。パララックスバリア方式は、１８９６年にＢｅｒｔｈｉｅｒが着想し、１９０３年にＩｖｅｓによって実証された立体画像表示方式である。図３９はパララックスバリア方式による立体画像表示方法を示す光学モデル図である。図３９に示すように、パララックスバリア１０５は、細い縦縞状の多数の開口部、即ち、スリット１０５ａが形成されたバリア（遮光板）である。そして、このパララックスバリア１０５の一方の表面の近傍には、表示パネル１０２が配置されている。表示パネル１０２においては、スリット１０５ａの長手方向と直交する方向に右眼用画素１２３及び左眼用画素１２４が配列されている。また、パララックスバリア１０５の他方の表面の近傍、即ち、表示パネル１０２の反対側には、光源１０８が配置されている。

光源１０８から出射された光は、パララックスバリア１０５によりその一部が遮断される。一方、パララックスバリア１０５に遮断されずにスリット１０５ａを通過した光は、右眼用画素１２３を通過して光束１８１となり、又は左眼用画素１２４を通過して光束１８２となる。このとき、立体画像の認識が可能となる観察者の位置は、パララックスバリア１０５と画素との位置関係により決定される。即ち、観察者１０４の右眼１４１は、複数の右眼用画素１２３に対応する全ての光束１８１の通過域内にあり、且つ、観察者の左眼１４２は、全ての光束１８２の通過域内にあることが必要となる。これは、観察者の右眼１４１と左眼１４２との中点１４３が、図３９に示す四角形の立体可視域１０７内に位置する場合である。

立体可視域１０７における右眼用画素１２３及び左眼用画素１２４の配列方向に延びる線分のうち、立体可視域１０７における対角線の交点１０７ａを通る線分が最も長い線分となる。このため、中点１４３が交点１０７ａに位置するとき、観察者の位置が左右方向にずれた場合の許容度が最大となるため、観察位置としては最も好ましい。従って、この立体画像表示方法においては、この交点１０７ａと表示パネル１０２との距離を最適観察距離ＯＤとし、この距離で観察することを観察者に推奨している。なお、立体可視域１０７における表示パネル１０２からの距離が最適観察距離ＯＤとなる仮想的な平面を、最適観察面１０７ｂという。これにより、観察者の右眼１４１及び左眼１４２に夫々右眼用画素１２３及び左眼用画素１２４からの光が到達することになる。このため、観察者は表示パネル１０２に表示された画像を、立体画像として認識することが可能になる。

前述のパララックスバリア方式は、考案された当初は、パララックスバリアが画素と眼との間に配置されていたため、目障りで視認性が低いという問題があった。しかしながら、近時の液晶表示装置の実現に伴い、図３９に示すように、パララックスバリア１０５を表示パネル１０２の裏側に配置することが可能になり、視認性の問題が改善された。このため、パララックスバリア方式の立体画像表示装置は、現在盛んに検討されており、パララックスバリア方式を適用した立体画像表示装置が実際に製品化されている（非特許文献２参照。）。

例えば、非特許文献２の表１には、３Ｄ対応液晶パネルを搭載した携帯電話が紹介されている。この携帯電話における立体画像表示装置を構成する液晶表示パネルは、対角２．２インチ型の大きさで、横１７６ドット×縦２２０ドットの表示ドット数を有する。そして、パララックスバリアの効果をオン・オフするスイッチ用の液晶パネルが設けられており、立体表示と平面表示を切り替えて表示することができる。

次に、レンチキュラレンズ方式について説明する。レンチキュラレンズ方式は、例えば前述の非特許文献１に記載されているように、Ｉｖｅｓ等により１９１０年頃に発明された。図４０はレンチキュラレンズを示す斜視図であり、図４１はレンチキュラレンズ方式による立体表示方法を示す光学モデル図である。図４０に示すように、レンチキュラレンズ１２１は一方の面が平面となっており、他方の面には、一方向に延びるかまぼこ状の凸部（シリンドリカルレンズ１２２）が、その長手方向が相互に平行になるように複数個形成されている。

そして、図４１に示すように、レンチキュラレンズ方式の立体画像表示装置においては、観察者側から順に、レンチキュラレンズ１２１、表示パネル１０２及び光源１０８が配置されており、レンチキュラレンズ１２１の焦点面には表示パネル１０２の画素が位置している。表示パネル１０２においては、右眼１４１用の画像を表示する画素１２３と左眼１４２用の画像を表示する画素１２４とが交互に配列されている。このとき、相互に隣接する画素１２３及び画素１２４からなる群は、レンチキュラレンズ１２１の各シリンドリカルレンズ（凸部）１２２に対応している。これにより、光源１０８から出射し各画素を透過した光が、レンチキュラレンズ１２１のシリンドリカルレンズ１２２により左右の眼に向かう方向に振り分けられ、左右の眼に相互に異なる画像を認識させることが可能となり、観察者に立体画像を認識させることができる。

前述のパララックスバリア方式が不要な光をバリアにより「隠す」方式であるのに対し、レンチキュラレンズ方式は光の進む向きを変える方式であり、原理的にレンチキュラレンズを設けることによる表示画面の明るさの低下がない。そのため、特に高輝度表示や低消費電力性能が重視される携帯機器等への適用が有力視されている。

レンチキュラレンズ方式による立体画像表示装置を開発した例が、前述の非特許文献２に記載されている。この立体画像表示装置の立体画像表示装置を構成する液晶表示パネルは、対角７インチ型の大きさで、横８００ドット×４８０ドットの表示ドット数を有する。そして、レンチキュラレンズと液晶表示パネルの距離を０．６ｍｍ変えることにより、立体表示と平面表示とを切り替えることができる。この立体画像表示装置は、横方向視点数が５であり、横方向に角度を変えると５つの異なる画像を見ることができる。

また、複数の視点に異なる画像を表示し得る画像表示装置の他の例として、複数画像同時表示ディスプレイが開示されている（特許文献１参照。）。特許文献１に記載のディスプレイは、レンチキュラレンズによる画像の振り分け機能を利用して、観察する方向毎に異なる平面画像を同時に同一条件で表示し、複数の異なる観察者に対してそれぞれ異なる方向から異なる平面画像を一台のディスプレイで同時に観察可能としている。図４２はこの複数画像同時表示ディスプレイを示す斜視図である。図４２に示すように、この複数画像同時表示ディスプレイでは、観察者１０４側から順に、レンチキュラレンズ１２１及び表示パネル１０２が配置されている。表示パネル１０２においては、第１視点用の画像を表示する第１視点用画素１２５と第２視点用の画像を表示する第２視点用画素１２６とが交互に配列されている。このとき、相互に隣接する画素１２５及び画素１２６からなる群は、レンチキュラレンズ１２１の各シリンドリカルレンズ（凸部）１２２に対応している。これにより、各画素の光は、レンチキュラレンズ１２１のシリンドリカルレンズ１２２により異なる方向に振り分けられるため、異なる位置で異なる画像を認識させることが可能になる。この複数画像同時表示ディスプレイを使用することにより、人数分のディスプレイを用意する場合に比べて、設置スペース及び電気代等を削減することができる。このように、現在、複数視点に異なる画像を表示し得る画像表示装置が盛んに検討されている。

特開平６−３３２３５４号公報 増田千尋著，「３次元ディスプレイ」，産業図書株式会社 日経エレクトロニクス，２００３年１月６日，Ｎｏ．８３８号，ｐ．２６−２７

しかしながら、前述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。即ち、画像表示装置に使用される表示パネルは、各視点用の画素の間に遮光部が設けられている。この遮光部は表示機能を持たないため、各視点用の画像の間に表示が行われない非表示領域が形成される。観察者が各視点用の画像から観察位置をずらした場合には、非表示領域を観察することになるが、前述の如く非表示領域には表示が行われないため、観察者は画像を観察できない。また、一般的に、観察者が最適な観察位置においてのみ観察することはあり得えず、観察位置のずれは頻繁に起こり得る。この結果、観察者は画像観察が不可能な状況を意識することになる。このような状況は、画像振り分け用の光学手段を持たない通常の画像表示装置では発生しないため、観察者は、複数の視点に異なる画像を表示し得る画像表示装置では、通常の画像表示装置に比べて表示品質が著しく低下すると感じることになる。

以下、この問題について、シリンドリカルレンズの配列向（横方向）における画素開口率が５０％である表示パネルを使用したレンチキュラレンズ方式の立体画像表示装置を例にして、詳細に説明する。図４３は横方向の画素開口率が５０％である従来の表示パネルを示す平面図であり、図４４は図４３に示す表示パネルを使用したレンチキュラレンズ方式の立体画像表示装置の光学モデル図である。図４３に示すように、この表示パネル１０２は、画素ピッチがＰであり、レンズ配列方向（横方向１１２）の画素開口率が５０％であるため、画素の中央に幅が（Ｐ／２）である開口部１０９が形成されている。即ち、各画素の横方向１１２における遮光部１０６の幅は（Ｐ／４）である。また、図４４に示すように、この表示パネル１０２を使用した立体画像表示装置においては、観察者側から順に、レンチキュラレンズ１２１、表示パネル１０２及び光源１０８が配置されており、レンチキュラレンズ１２１の焦点面に表示パネル１０２の画素が位置している。そして、レンチキュラレンズ１２１の頂点と表示パネル１０２の画素との間の距離をＨとし、レンチキュラレンズ１２１の屈折率をｎ、焦点距離をｆとし、レンズピッチをＬとする。また、表示パネル１０２の表示画素には、各１個の左眼用画素１２４及び右眼用画素１２３が１組になって配置されており、各画素のピッチをＰとする。従って、各１個の左眼用画素１２４及び右眼用画素１２３からなる表示画素の配列ピッチは２Ｐとなる。この各１個の左眼用画素１２４及び右眼用画素１２３の２画素からなる表示画素に対して、１つのシリンドリカルレンズ１２２が対応して配置されている。

また、レンチキュラレンズ１２１と観察者との間の距離を最適観察距離ＯＤとし、この距離ＯＤにおける画素の拡大投影幅、即ち、レンズから距離ＯＤだけ離れレンズと平行な仮想平面上における左眼用画素１２４及び右眼用画素１２３の投影像の幅を夫々ｅとする。更に、レンチキュラレンズ１２１の中央に位置するシリンドリカルレンズ１２２の中心から、横方向１１２におけるレンチキュラレンズ１２１の端に位置するシリンドリカルレンズ１２２の中心までの距離をＷ_Ｌとし、表示パネル１０２の中心に位置する左眼用画素１２４と右眼用画素１２３からなる表示画素の中心と、レンズ配列方向１１２における表示パネル１０２の端に位置する表示画素の中心との間の距離をＷ_Ｐとする。更にまた、レンチキュラレンズ１２１の中央に位置するシリンドリカルレンズ１２２における光の入射角及び出射角を夫々α及びβとし、レンズ配列方向１１２におけるレンチキュラレンズ１２１の端に位置するシリンドリカルレンズ１２２における光の入射角及び出射角を夫々γ及びδとする。更にまた、距離Ｗ_Ｌと距離Ｗ_Ｐとの差をＣとし、距離Ｗ_Ｐの領域に含まれる画素数を２ｍ個とする。

シリンドリカルレンズ１２２の配列ピッチＬと画素の配列ピッチＰとは相互に関係しているため、一方に合わせて他方を決めることになるが、通常、表示パネルに合わせてレンチキュラレンズを設計することが多いため、画素の配列ピッチＰは定数として扱う。また、屈折率ｎは、レンチキュラレンズ１２１の材料を選択することにより決定される。これに対して、レンズと観察者との間の観察距離ＯＤ、及び観察距離ＯＤにおける画素拡大投影幅ｅは所望の値を設定する。これらの値を使用して、レンズの頂点と画素との間の距離Ｈ及びレンズピッチＬを決定する。スネルの法則及び幾何学的関係より、下記数式１乃至６が成立する。

また、下記数式７乃至９が成立する。

そして、上記数式１乃至３より、夫々下記数式１０乃至１２が成立する。

また、上記数式６及び９より、下記数式１３が成立する。

更に、上記数式７及び８より、下記数式１４が成立する。

更にまた、上記数式５より、下記数式１５が成立する。

なお、前述の如く、通常はレンチキュラレンズの頂点と画素との間の距離Ｈを、レンチキュラレンズの焦点距離ｆと等しくするため、下記数式１６が成立し、レンズの曲率半径をｒとすると、曲率半径ｒは下記数式１７により求まる。

図４４に示すように、全ての右眼用画素１２３からの光が到達する領域を右眼領域１７１とし、全ての左眼用画素１２４からの光が到達する領域を左眼領域１７２とする。観察者は、右眼１４１を右眼領域１７１に位置させ、左眼１４２を左眼領域１７２に位置させれば、立体画像を認識することができる。但し、右眼領域１７１と左眼領域１７２の間には、非表示領域１７３が存在する。この非表示領域１７３の大きさについて検討するために、表示パネル１０２の右眼用画素の開口部左端から発し、レンチキュラレンズ１２１の中央に位置するシリンドリカルレンズ１２２を通過する光線の入射角及び出射角を夫々α_１及びβ_１とすると、観察距離ＯＤにおける中心線から中心線側遮光部拡大投影位置までの距離ｅ_１は、下記数式１８乃至２０により求められる。

同様に開口部右端から発し、レンチキュラレンズ１２１の中央に位置するシリンドリカルレンズ１２２を通過する光線の入射角及び出射角を夫々α_２及びβ_２とすると、観察距離ＯＤにおける中心線から端側遮光部拡大投影位置までの距離ｅ_２は、下記数式２１乃至２３により求められる。

一例として、レンチキュラレンズ１２１の材料として屈折率ｎが１．４９であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：polymethyl-methacrylate）を使用し、画素ピッチを０．２４ｍｍ、観察距離ＯＤを２８０ｍｍ、画素拡大投影幅を６５ｍｍとし、表示画素の数ｍを６０とすると、前述の各数式により、レンズ面と画素との距離Ｈは１．５７ｍｍ、レンズの焦点距離ｆは１．５７ｍｍ、レンズピッチＬは０．４７８２ｍｍ、レンズの曲率半径ｒは０．５１６１ｍｍとなる。また、遮光部拡大投影位置までの距離ｅ_１は１６ｍｍ、ｅ_２は４９ｍｍとなる。この結果は、横方向１１２の画素開口率が５０％である場合、観察面の非表示領域の幅も５０％となることを示している。従って、この非表示領域に観察者が位置した場合には、観察者は画像を認識できないため、表示品質が著しく低下したように感じる。

同様の問題はレンズ方式だけでなく、パララックスバリア方式の立体画像表示装置でも発生する。以下、パララックスバリア方式における非表示領域の問題について詳しく説明する。図４５は観察者側にパララックスバリアを設けた従来のパララックスバリア方式の立体画像表示装置を示す光学モデル図である。先ず、通常のスリット状開口が形成されたパララックスバリア及び表示パネルとを備えた立体画像表示装置における各部のサイズについて説明する。なお、説明の都合上、パララックスバリアのスリット幅は極小であり無視できるとする。また、パララックスバリアのスリットは、横方向に多数配列しているものとする。図４５に示すように、パララックスバリア１０５のスリット１０５ａの配列ピッチをＬとし、表示パネル１０２とパララックスバリア１０５との間の間隔をＨとする。また、画素の配列ピッチをＰとする。前述の如く、表示パネル１０２においては、２個の画素、即ち、各１個の右眼用画素１２３及び左眼用画素１２４が１組の表示画素となって配置されているため、その表示画素の配列ピッチは２Ｐとなる。スリット１０５ａの配列ピッチＬと表示画素の配列ピッチＰとは相互に関係しているため、一方に合わせて他方を決めることになるが、通常、表示パネルに合わせてパララックスバリアを設計することが多いため、画素の配列ピッチＰを定数として扱う。

また、全ての右眼用画素１２３からの光が到達する領域を右眼領域１７１とし、全ての左眼用画素１２４からの光が到達する領域を左眼領域１７２とする。観察者は、右眼１４１を右眼領域１７１に位置させ、左眼１４２を左眼領域１７２に位置させれば立体画像を認識することができる。表示パネル１０２から観察者までの距離を観察距離ＯＤとする。更に、観察距離ＯＤにおける観察面での１個の画素の拡大投影幅をｅとする。

次に、上述の各値を使用して、パララックスバリア１０５と表示パネル１０２の画素との間の距離Ｈを決定する。図４５に示す幾何学的関係より、下記数式２４が成立し、これにより、下記数式２５に示すように、間隔Ｈが求まる。

更に、表示パネル１０２の横方向１１２における中心に位置する表示画素の中心と、横方向１１２における端に位置する表示画素の中心との間の距離をＷ_Ｐとし、これらの表示画素に夫々対応するスリット１０５ａの中心間の距離をＷ_Ｌとすると、距離Ｗ_Ｐと距離Ｗ_Ｌとの差Ｃは下記数式２６で与えられる。

また、表示パネル１０２において距離Ｗ_Ｐに含まれる画素数を２ｍ個とすると、下記数式２７及び２８が成立する。

更に、幾何学的関係から下記数式２９が成り立つため、パララックスバリア１０５のスリット１０５ａのピッチＬは下記数式３０により与えられる。

画素の開口率が５０％である場合、観察距離ＯＤにおける中心線から中心線側遮光部拡大投影位置までの距離ｅ_１は、表示パネル１０２の右眼用画素１２３の開口部左端から発した光線の観察距離ＯＤにおける観察面上の位置であるため、上記数式２４を使用して下記数式３１により求めることができる。

同様に、観察距離ＯＤにおける中心線から端側遮光部拡大投影位置までの距離ｅ_２は、表示パネル１０２の右眼用画素１２３の開口部右端から発した光線の観察距離ＯＤにおける観察面上の位置であるため、下記数式３２により求めることができる。

上記数式３１及び３２は、バリア配列方向の画素開口率が５０％である場合、観察面の非表示領域の幅も５０％となることを示している。この非表示領域に観察者が位置した場合には、観察者は画像を認識できないため、表示品質が著しく低下したように感じる。

更に、表示パネルの背面にパララックスバリアを設けた立体画像表示装置においても、同様の問題が発生する。以下、この問題について詳しく説明する。図４６は表示パネルの背面にパララックスバリアを設けた従来のパララックスバリア方式の立体画像表示装置を示す光学モデル図である。先ず、通常のスリット状開口が形成されたパララックスバリア及び表示パネルとを備えた立体画像表示装置における各部のサイズについて説明する。なお、説明の都合上、パララックスバリアのスリット幅は極小であり無視できるとする。また、パララックスバリアのスリットは、横方向に多数配列しているものとする。図４６に示すように、前述の表示パネル１０２の前面にパララックスバリア１０５が配置された場合と同様に、パララックスバリア１０５のスリット１０５ａの配列ピッチをＬとし、表示パネル１０２とパララックスバリア１０５との間の間隔をＨとする。また、画素の配列ピッチをＰとする。前述の如く、表示パネル１０２においては、２個の画素、即ち、各１個の右眼用画素１２３及び左眼用画素１２４が１組の表示画素となって配置されているため、その表示画素の配列ピッチは２Ｐとなる。スリット１０５ａの配列ピッチＬと表示画素の配列ピッチＰとは相互に関係しているため、一方に合わせて他方を決めることになるが、通常、表示パネルに合わせてパララックスバリアを設計することが多いため、画素の配列ピッチＰを定数として扱う。

また、全ての右眼用画素１２３からの光が到達する領域を右眼領域１７１とし、全ての左眼用画素１２４からの光が到達する領域を左眼領域１７２とする。観察者は、右眼１４１を右眼領域１７１に位置させ、左眼１４２を左眼領域１７２に位置させれば立体画像を認識することができる。表示パネル１０２から観察者までの距離を観察距離ＯＤとする。更に、観察距離ＯＤにおける観察面での１個の画素の拡大投影幅をｅとする。

次に、上述の各値を使用して、パララックスバリア１０５と表示パネル１０２の画素との間の距離Ｈを決定する。図４６に示す幾何学的関係より、下記数式３３が成立し、これにより、下記数式３４に示すように、間隔Ｈが求まる。

更に、表示パネル１０２の横方向１１２における中心に位置する表示画素の中心と、横方向１１２における端に位置する表示画素の中心との間の距離をＷ_Ｐとし、これらの表示画素に夫々対応するスリット１０５ａの中心間の距離をＷ_Ｌとすると、距離Ｗ_Ｐと距離Ｗ_Ｌとの差Ｃは下記数式３５で与えられる。

また、表示パネル１０２において距離Ｗ_Ｐに含まれる画素数を２ｍ個とすると、下記数式３６及び３７が成立する。

更に、幾何学的関係から下記数式３８が成り立つため、パララックスバリア１０５のスリット１０５ａのピッチＬは下記数式３９により与えられる。

画素の開口率が５０％である場合、観察距離ＯＤにおける中心線から中心線側遮光部拡大投影位置までの距離ｅ_１は、表示パネル１０２の右眼用画素１２３の開口部左端から発した光線の観察距離ＯＤにおける観察面上の位置であるため、数式３３を使用した下記数式４０により求めることができる。

同様に、観察距離ＯＤにおける中心線から端側遮光部拡大投影位置までの距離ｅ_２は、表示パネル１０２の右眼用画素１２３の開口部右端から発した光線の観察距離ＯＤにおける観察面上の位置であるため、下記数式４１により求めることができる。

上記数式４０及び４１は、バリア配列方向の画素開口率が５０％である場合、観察面の非表示領域の幅も５０％となることを示している。この非表示領域に観察者が位置した場合、観察者は画像を認識できないため、表示品質が著しく低下したように感じる。

上述の説明では、従来の立体画像表示装置を例にして表示パネルの遮光部に起因する表示品質の低下について述べたが、この問題は、立体画像表示装置に限定されるものではなく、レンチキュラレンズ及びパララックスバリア等の光学手段を備えた画像表示装置であれば、同様に発生する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、表示パネルの遮光部に起因する表示品質の低下を防止することができる画像表示装置、それを搭載した携帯端末装置及び前記画像表示装置に組み込まれる表示パネルを提供することを目的とする。

本願第１発明に係る画像表示装置は、ｎ（ｎは２以上の自然数）視点用の画像を表示するｎ種の画素を含む表示単位が第１方向及びこの第１方向に直交する第２方向にマトリクス状に配列された表示パネルと、前記第１方向に配列された前記画素から出射した光を前記第１方向に沿って相互に異なる方向に振り分ける光学手段とを有し、前記画素には光を出射する表示領域が設けられており、この表示領域は、前記第２方向を軸として線対称の等脚台形の上底又は下底のうち長いほうの辺に、長方形の長辺の１つが重なった形状であり、前記第２方向に相並んだ前記表示領域は前記第１方向を軸にして互いに線対称であり、前記第１方向に相並んだ前記表示領域は互いに点対称であることを特徴とする。

本願第２発明に係る画像表示装置は、ｎ（ｎは２以上の自然数）視点用の画像を表示するｎ種の画素を含む表示単位が第１方向及びこの第１方向に直交する第２方向にマトリクス状に配列された表示パネルと、前記第１方向に配列された前記画素から出射した光を前記第１方向に沿って相互に異なる方向に振り分ける光学手段とを有し、前記画素には光を出射する表示領域が設けられており、この表示領域は、前記第２方向に対して相互に反対の方向に同じ角度で傾斜する二つの辺と、前記傾斜する二つの辺を接続する、前記第１方向に平行の１つの辺と、前記第２方向に平行で長さが等しい二つの辺と、前記長さが等しい二つの辺と直交する一つの辺と、から形成されることで、前記第２方向を軸として線対称の六角形状をなし、前記六角形状の内角は鈍角と直角とからなり、前記第２方向に相並んだ前記表示領域は前記第１方向を軸にして互いに線対称であり、前記第１方向に相並んだ前記表示領域は互いに点対称であることを特徴とする。上述のように表示領域を構成し、配置することにより、遮光部に起因する表示品質の低下を抑制することができる。また、前記第１方向に相互に隣接する各画素の前記第２方向における両端部の間隔の和を、前記第１の方向の位置に拘わらず、一定にしてもよい。これにより、観察位置に対する明るさの分布を一定にすることができるため、遮光部に起因する表示品質の低下を完全になくすことができる。

前記第１方向において相並んだ前記画素間には、該画素の前記表示領域の外辺に沿わせた配線と前記第２方向に平行な配線とが設けられていてもよい。

また、前記表示パネルには、前記第１方向に沿って同色が連続的に配置され、前記第２方向に沿って各色がストライプ状に配置されたカラーフィルタが設けられていてもよい。これにより、カラーフィルタの同色領域を遮光する必要がなくなるため、カラーフィルタの製造が容易になり、低コスト化することができる。

また、前記光学手段がレンチキュラレンズであってもよい。これにより、パララックスバリアを使用した場合の様に、バリアに起因する黒縞模様が発生せず、光の損失も少なくなる。

また、前記光学手段がパララックスバリアであってもよい。これにより、レンチキュラレンズを使用した場合よりも、レンズの模様による表示画像の品質劣化が発生しない。

本発明によれば、画素の表示領域の第１方向における両端部の中点の位置が、第２方向の位置に応じて変化するため、画素からの光が到達しない非表示領域の発生を抑制することができ、表示パネルの遮光部に起因する表示品質の低下を防止することができる。

以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置ついて添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置について説明する。図１は本実施形態の画像表示装置の一部を示す斜視図であり、図２はその表示パネルを示す平面図である。図１に示すように、本実施形態の画像表示装置１においては、観察者側から順に、レンチキュラレンズ３、表示パネル２及び光源（図示せず）が設けられている。表示パネル２は、例えば、透過型液晶パネルである。この表示パネル２は多数の表示画素により構成されており、１つの表示画素は隣接する１対の第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２により構成されている。なお、図１においては、図を見やすくするために、表示パネル２上におけるシリンドリカルレンズ３ａ間の境界線を省略しており、以下の図においても同様である。

また、レンチキュラレンズ３は、複数のシリンドリカルレンズ３ａが相互に平行になるように設けられている。以下、このシリンドリカルレンズ３ａの長手方向を縦方向１１とし、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向を横方向１２とする。そして、レンチキュラレンズ３は、隣り合う１対の第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２、即ち、表示画素が縦方向１１に沿って配列された列に１つのシリンドリカルレンズ３ａが対応するように配置されている。また、表示パネル２の各画素には、開口部５と遮光部６とが設けられている。この遮光部６は、画像の混色を防止したり、画素に表示信号を伝送する配線を設けたりするためのものである。また開口部５は、光を出射することにより実質的に表示に寄与する領域であり、本発明では表示領域とも呼称する。

図２に示すように、本実施形態の画像表示装置においては、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２に表示領域である四角形状の開口部５が形成されており、横方向１２において相互に対向する辺が延びる方向が、縦方向１１と平行ではなく、縦方向１１に対して傾斜している。即ち、開口部５は平面図で略平行四辺形状になっている。このため、この表示パネル２の開口位置は、縦方向１１の位置により変化している。具体的には、図２に示すＡ−Ａ線による断面、Ｂ−Ｂ線による断面及びＣ−Ｃ線による断面は、夫々開口位置が異なっている。また、縦方向１１において相互に隣接する画素の開口部５に着目すると、横方向１２に相互に対向する辺は、隣接する画素間で相互に反対の方向に傾斜しており、この辺が延びる方向と縦方向１１とがなす角度の大きさは同一である。より詳細に説明すると、図２に示すように、各画素の開口部５に着目すれば、横方向１２に相互に対向する辺は相互に同じ方向に同じ角度で傾斜している。また、各画素の開口部５において横方向１２に相互に対向する辺に関し、縦方向１１において相互に隣接する画素を比較すると、縦方向１１に対して相互に反対の方向に傾斜しており、その傾斜角の絶対値は等しいことになる。即ち、各画素の開口部５の形状は、縦方向１１においては画素の横方向１２に延びる縁を軸にして線対称になっている。

図３は本実施形態の画像表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。図３に示すように、この画像表示装置１は、例えば、携帯電話９に搭載される。

次に、上述の如く構成された本実施形態の画像表示装置１の動作、即ち、画像表示装置１における画像表示方法について説明する。図４は図２に示すＡ−Ａ線による断面の光学モデル図である。図４に示すように、本実施形態の画像表示装置１においては、光源１０が点灯すると、光源１０から出射した光が表示パネル２に入射する。また、一方で、制御装置（図示せず）により表示パネル２が駆動されて、各表示画素の第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２に、夫々第１視点用画像及び第２視点用画像が表示される。そして、表示パネル２の第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２に入射した光は、これらの画素の開口部５を透過し、更に、レンチキュラレンズ３により屈折し、夫々領域ＥＬ及びＥＲに向けて出射する。このとき、観察者が左眼６１を領域ＥＬに位置させ、右眼６２を領域ＥＲに位置させることにより、左眼６１に第１視点用の画像が入力されると共に、右眼６２に第２視点用の画像が入力される。例えば、第１視点用画像及び第２視点用画像が立体画像を構成する視差画像であり、第１視点用の画像が左眼６１用画像で、第２視点用画像が右眼６２用画像である場合には、観察者は立体画像を認識することができる。但し、Ａ−Ａ線による断面においては、表示領域ＥＬ及びＥＲの両側に、遮光部６に起因する非表示領域ＥＢが発生する。

また、図５は図２に示すＢ−Ｂ線による断面の光学モデル図である。図５に示すように、Ｂ−Ｂ線による断面においては、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２の開口部５の位置が図４に示すＡ−Ａ線による断面よりも図の右側に設けられている。このため、Ｂ−Ｂ線による断面においては、非表示領域ＥＢは観察面の中心線ｘに対して、図の右側に偏っている。なお、上記以外の動作は前述のＡ−Ａ線による断面の場合と同様である。

更に、図６は図２に示すＣ−Ｃ線による断面の光学モデル図である。図６に示すように、Ｃ−Ｃ線による断面においては、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２の開口部５の位置が図４に示すＡ−Ａ線による断面よりも図の左側に設けられている。このため、Ｂ−Ｂ線による断面においては、非表示領域ＥＢは観察面の中心線ｘに対して、図の左側に偏っている。なお、上記以外の動作は前述のＡ−Ａ線による断面の場合と同様である。

図７は本実施形態の画像表示装置１の動作を示す光学モデル図である。レンチキュラレンズ３を構成するシリンドリカルレンズ３ａは、レンズ要素が一次元的に連続したレンズであり、その連続方向である縦方向１１においてはレンズ効果を持たない。このため、実際は、Ａ−Ａ線による断面（図４）、Ｂ−Ｂ線による断面（図５）、及びＣ−Ｃ線による断面（図６）における表示領域ＥＬ及びＥＲは合成され、図７に示す表示領域ＥＬ及びＥＲとなる。この結果、本実施形態の画像表示装置１においては、非表示領域ＥＢは存在しなくなるため、遮光部６に起因する表示品質の低下を抑制することができる。

図８は横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本実施形態の画像表示装置１の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。図８に示すように、本実施形態の画像表示装置１は、上述した効果により、遮光部６の影響が緩和されるため、各画素からの光が到達しない非表示領域ＥＢが発生しない。

一般に、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２の配列方向と、シリンドリカルレンズ３ａの長手方向とが平行でない場合、画像が重畳されて観察されるため表示品質が低下する。このため、本実施形態の画像表示装置１においては、縦方向１１に相互に隣接する開口部５における横方向１２において相互に対向する辺は、縦方向１１に対して相互に反対の方向に傾斜しており、この辺が延びる方向と縦方向１１とがなす角度の絶対値が等しい。即ち、開口部５の形状は、画素の横方向１２に延びる縁を軸に線対称になっている。これにより、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２は、夫々縦方向１１に沿って配列するため、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２の配列方向とシリンドリカルレンズ３ａの長手方向とを相互に平行にすることができる。このため、本実施形態の画像表示装置１においては、画像が重畳されて観察される等の問題は発生しない。

また、本実施形態の画像表示装置１においては、遮光部６に囲まれた開口部５の形状は平面視で略平行四辺形であるため、４個の角のうち２個が鈍角である。一般に、安価な製造方法で遮光部６を作製した場合、角が丸くなって開口率が低下するが、本実施形態の画像表示装置１は、角の数が少なく、更にその半数を鈍角で構成することができるため、角の丸まりを最小限に抑えることができる。その結果、製造方法に起因する開口率の低下を抑えることができる。これは特に、画素ピッチが小さい高精細画像表示装置に適用した場合に大きな効果が得られる。

図９は表示パネル２における配線の位置を示す平面図である。本実施形態の画像表示装置１は、開口部５の横方向１２において相互に対向する辺が延びる方向と縦方向１１とが平行ではないが、図９に示すように、この辺と同様に、横方向１２に隣接する開口部５間に配置されている配線６０の長手方向も縦方向１１と平行ではないことが好ましい。これにより、組立時における配線６０及び遮光部６の重ね合わせマージンを大きくすることができるため、製造時の歩留まりが向上する。

更に、本実施形態の画像表示装置１は、画像振り分け手段としてレンチキュラレンズ３を使用しているため、パララックスバリアを使用した画像表示のようにバリアに起因する黒縞模様が発生せず、光の損失が少ない。なお、上述の説明においては、２視点の場合について述べたが、本発明はこれに限定されるのではなく、画像表示装置を３視点以上の多視点にした場合においても同様の効果が得られる。

また、本実施形態の画像表示装置１は、携帯電話等の携帯機器に好適に適用することができ、良好な画像を表示することができる。特に、この画像表示装置１に立体画像を表示する場合には、大型の表示装置に適用する場合とは異なり、観察者が自分の両眼と表示画面との位置関係を任意に調節できるため、最適な可視域を速やかに見出すことができる。更に、本実施形態の画像表示装置１に異なる内容の平面画像を表示した場合は、大型の表示装置に適用する場合と異なり、観察者が画像表示装置の角度を変えるだけで異なる内容の平面画像を観察することができるため、利便性が大きく向上する。更にまた、本実施形態の画像表示装置１は携帯電話のみならず、携帯端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant：個人用情報端末）、ゲーム機、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の各種携帯端末装置に適用することができる。

なお、本実施形態の画像表示装置１においては、表示パネル２として透過型液晶表示パネルを使用したが、本発明はこれに限定されず、反射型液晶表示パネル、又は各画素に透過領域及び反射領域が設けられた半透過型液晶表示パネルを使用してもよい。また、液晶表示パネルの駆動方法は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）方式及びＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）方式等のアクティブマトリクス方式でもよく、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic liquid crystal）方式等のパッシブマトリクス方式でもよい。更に、表示パネルには液晶表示パネル以外の表示パネル、例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示パネル、プラズマ表示パネル、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube：陰極線管）表示パネル、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）表示パネル、フィールドエミッション表示パネル、又はＰＡＬＣ（Plasma Address Liquid Crystal：プラズマ・アドレス液晶）を使用してもよい。更にまた、本実施形態の画像表示装置１においては、時分割方式によりカラー画像を表示してもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置について説明する。図１０は本実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。図１０に示すように、本実施形態の画像表示装置１３は、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２の各開口部１５における横方向１２に延びる直線と交わる辺が、縦方向１１と平行な直線と垂直な直線とで構成されており、開口部１５は中心部付近で横方向１２にずれた形状をしている。従って、この表示パネル１４の開口位置は、縦方向１１の位置に応じて変化している。

図１１は図１０に示すＤ−Ｄ線による断面の光学モデル図である。図１１に示すように、Ｄ−Ｄ線による断面においては、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２の開口部１５の位置が図の右側寄りに設けられている。このため、Ｄ−Ｄ線による断面においては、非表示領域ＥＢが観察面の中心線ｘに対して、図の右側に偏っている。また、図１２は図１０に示すＥ−Ｅ線による断面の光学モデル図である。図１２に示すように、Ｅ−Ｅ線による断面においては、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２の開口部１５の位置が図の左側寄りに設けられている。このため、Ｅ−Ｅ線による断面においては、前述のＤ−Ｄ線による断面とは異なり、非表示領域ＥＢが観察面の中心線ｘに対して、図の右側に偏っている。

図１３は本実施形態の画像表示装置１３の動作を示す光学モデル図である。この画像表示装置１３においては、前述の第１の実施形態と同様に、レンチキュラレンズを使用しているため、Ｄ−Ｄ線による断面（図１１）及びＥ−Ｅ線による断面（図１２）における表示領域ＥＬ及びＥＲが合成され、図１３に示す表示領域ＥＬ及びＥＲとなる。この結果、本実施形態の画像表示装置１３においては、非表示領域ＥＢは存在しなくなるため、遮光部１６に起因する表示品質の低下を抑制することができる。

図１４は横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第２の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。図１４に示すように、本実施形態の画像表示装置１３は、上述した効果により、遮光部１６の影響が緩和されるため、各画素からの光が到達しない非表示領域ＥＢが発生しない。また、前述の第１の実施形態の画像表示装置１に比べて画像境界付近の明るさを大きくできるため、遮光部１６に起因する表示品質低下を抑制する効果がより大きい。

また、本実施形態の画像表示装置１３においては、開口部１５における横方向１２に延びる直線と交わる辺が、縦方向１１と平行な直線及び垂直な直線により構成されているため、縦方向１１に各々配列されている第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２の各開口部１５を、前述の第１実施形態の画像表示装置１よりも大きくすることができる。この結果、各視点用画像の境界における照度を高めることがでるため、前述の第１の実施形態の画像表示装置１に比べて、遮光部１６に起因する表示品質の低下を抑制する効果が大きい。

但し、本実施形態の画像表示装置１３は、配線を横方向１２に相互に隣接する開口部１５間に形成されている遮光部１６上に、縦方向１１と平行及び垂直になるように配置しなければならないため、前述の第１の実施形態の画像表示装置１よりも配線長が長くなり、配線抵抗と容量に起因する配線の時定数が大きくなる。このため、表示パネルを駆動する点では、本実施形態の画像表示装置１３よりも前述の第１の実施形態の画像表示装置１の方が有利である。なお、本実施形態の画像表示装置１３においては、上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様である。

次に、本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置について説明する。図１５は本発明の第３の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。図１５に示すように、本実施形態の画像表示装置は、表示パネルの開口部２５における横方向１２に延びる直線と交わる辺が、曲線により形成されている。即ち、開口部２５の横方向１２において対向する辺が曲線により構成されている。

図１６は横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第３の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。本実施形態の画像表示装置は、表示パネルの開口部２５における横方向１２に延びる直線と交わる辺が曲線により形成されているため、観察面における明るさの分布を任意の形状にすることができ、例えば、図１６に示すような分布形状等、所望の光学特性に合わせたより自由度の高い設定が可能になる。

また、本実施形態の画像表示装置においては、遮光部２６に囲まれた開口部２５の角の数を最小の４個にでき、更に、全ての角を直角にすることができる。即ち、前述の第１の実施形態の画像表示装置１のように、鋭角の角が形成されていない。これにより、前述の第１及び第２の実施形態の画像表示装置に比べて、製造方法に起因する開口率の低下を防止することができる。なお、本実施形態の画像表示装置における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様である。

次に、本発明の第４の実施形態に係る画像表示装置について説明する。図１７は本発明の第４の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。図１７に示すように、本実施形態の画像表示装置は、平面視で面積が等しい３個の四角形を縦１１方向にずらして横方向１２に連結した形状の開口部３５が設けられている。この開口部３５は、横方向１２に相互に隣接する画素の形状が同一で、縦方向１１に相互に隣接する画素の形状が線対称になるように形成されている。従って、各画素の横方向１２の任意位置における縦方向１１の開口率は一定である。

図１８は横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第４の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。本実施形態の画像表示装置においては、各画素の横方向１２の任意位置における縦方向１１の開口率が一定であるため、観察位置に対する明るさ分布を一定にすることができ、遮光部３６に起因する表示品質低下を完全なくすことができる。なお、本実施形態の画像表示装置における上記以外の構成及び動作は、前述の第２の実施形態の画像表示装置１３と同様である。また、前述の第３の実施形態の画像表示装置にこの表示パネルを適用することもできる。

次に、本発明の第５の実施形態に係る画像表示装置について説明する。図１９は本発明の第５の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。図１９に示すように、本実施形態の画像表示装置４３は、前述の第１の実施形態の画像表示装置の表示パネルにおける開口部を、遮光部によって横方向１２に２分割したものである。即ち、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２には、夫々相互に平行な２個の開口部４５が設けられている。そして、開口部４５における横方向１２に延びる直線と交わる辺が、縦方向１１と平行ではなく、縦方向１１に対して傾いている。

次に、上述の如く構成された本実施形態の画像表示装置４３の動作、即ち、画像表示装置４３における画像表示方法について説明する。図２０は図１９に示すＦ−Ｆ線による断面の光学モデル図である。図２０に示すように、表示パネル４４のＦ−Ｆ線による断面においては、各画素の中央部に遮光部４６が設けられている。このため、遮光部４６に起因する非表示領域ＥＢは、表示領域ＥＬ及びＥＲの両側及び中央部に発生する。また、図２１は図１９に示すＧ−Ｇ線による断面の光学モデル図である。図２１に示すように、Ｇ−Ｇ線による断面においては、遮光部４６は画素の右側寄りに設けられている。このため、非表示領域ＥＢは、表示領域ＥＬ及びＥＲの右側に発生する。更に、図２２は図１９に示すＨ−Ｈ線による断面の光学モデル図である。図２２に示すように、Ｈ−Ｈ線による断面においては、遮光部４６は画素の左側寄りに設けられている。このため、非表示領域ＥＢは、表示領域ＥＬ及びＥＲの左側に発生する。

図２３は本実施形態の画像表示装置４３の動作を示す光学モデル図である。この画像表示装置４３においては、前述の第１の実施形態と同様に、レンチキュラレンズを使用しているため、Ｆ−Ｆ線による断面（図２０）、Ｇ−Ｇ線による断面（図２１）、及びＨ−Ｈ線による断面（図２２）における表示領域ＥＬ及びＥＲが合成され、図２３に示す表示領域ＥＬ及びＥＲとなる。この結果、本実施形態の画像表示装置４３においては、非表示領域ＥＢは存在しなくなるため、遮光部４６に起因する表示品質の低下を抑制することができる。

図２４は横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第５の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。図２４に示すように、本実施形態の画像表示装置４３のように、画素の中央部に、画素を横方向１２に分割する遮光部４６を設けた場合においても、この遮光部４６に起因する表示品質の低下を抑制することができる。

なお、画素の中央部に設けられた画素を分断する遮光部４６の下には、画素毎に設けられる蓄積容量及び蓄積容量を接続する配線を配置することができる。また、本実施形の画像表示装置４３における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様である。更に、前述の第１乃至第４の実施形態の画像表示装置に、この表示パネル４４を適用することもできる。

次に、本発明の第６の実施形態に係る画像表示装置について説明する。図２５は本発明の第６の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。図２５に示すように、本実施形態の画像表示装置の表示パネルは、図９に示す前述の第１の実施形態の画像表示装置１における表示パネルの開口部５を、相互に平行な複数の櫛歯電極５７により分割したものである。この櫛歯電極５７は、遮光部６における横方向１２に隣接する開口部５間に延びる辺と平行であり、縦方向１１と平行ではなく、縦方向１１に対して所定の角度をもって形成されている。そして、横方向１２に隣接する画素における櫛歯電極５７が延びる方向は相互に平行であり、縦方向１１に隣接する画素における櫛歯電極５７は、遮光部６の横方向１２に延びる辺を軸にして対称になっている。なお、図２５においては、図を見やすくするため、櫛歯電極５７はハッチングをかけて示している。

図２６は横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第６の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。図２６に示すように、本実施形態の画像表示装置のように、表示パネルにおける各画素の開口部５を櫛歯電極５７により横方向１２に分割した場合においても、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様の効果が得られ、櫛歯電極５７に起因する表示品質の低下を抑制することができる。

本実施形態の画像表示装置においては、各画素の開口部に櫛歯電極５７を設けているため、表示パネルの横方向１２に電界を発生することができ、液晶パネルのインプレインスイッチングモードの駆動に好適に使用することができる。また、この画像表示装置における櫛歯電極５７は、アルミニウム等の金属材料により形成された不透明電極、又はＩＴＯ（Indium tin oxide：酸化インジウム錫）等により形成された透明電極のどちらでもよく、いずれの場合においても同様の効果が得られる。各画素の開口部に櫛歯電極５７を設けた場合、この櫛歯電極５７が透明電極であっても、櫛歯電極５７上には、横電界が十分にかからず、横電界による液晶の駆動ができずに光を十分に透過しない領域が発生するが、本実施形態の画像表示装置のように、横方向１２に隣接する画素における櫛歯電極５７が延びる方向を相互に平行にし、縦方向１１に隣接する画素における櫛歯電極５７を、遮光部６の横方向１２に延びる辺を軸にして対称にすることにより、非表示領域が存在しなくなり、櫛歯電極５７に起因する表示品質の低下を抑制することができる。

上述の如く、本実施形態の画像表示装置は、表示パネルが液晶表示パネルであり、この液晶表示パネルを、前述のインプレインスイッチングモードのように、各画素の開口部に光を十分に透過しない領域、即ち、非表示領域が発生するモードで駆動させる場合に有効である。このように非表示領域が発生する液晶駆動モードとしては、例えば、インプレインスイッチングモードと同様に横電界モードであるフリンジ・フィールド・スイッチングモード及びアドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチングモード、並びにマルチドメイン化した垂直配向モードであるマルチドメイン・ヴァーティカル・アライメントモード、パターンド・ヴァーティカル・アライメントモード・アドヴァンスト・スーパー・ヴイモード等が挙げられる。このマルチドメイン化した垂直配向モードの場合、ドメイン間の境界部に光を透過しない領域が発生する。なお、本実施形態の画像表示装置における上記以外の構成及び動作は、前述の第５の実施形態の画像表示装置と同様である。

次に、本発明の第７の実施形態に係る画像表示装置について説明する。図２７は本発明の第７の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。図２７に示すように、本実施形態の画像表示装置は、開口部６５における横方向１２に延びる直線と交わる辺が、複数回折れ曲がっている。

本実施形態の画像表示装置は、開口部６５における横方向１２に延びる直線と交わる辺が複数回折れ曲がっているため、前述の第１の実施形態の画像表示装置よりも、この辺の角度が目立ちにくくなり、より表示品質を向上することができる。開口部６５の形状をこのようにすると、画素ピッチが大きい場合に特に有効である。なお、本実施形態の画像表示装置における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様である。また、この表示パネルは、前述の第１乃至第６の実施形態の画像表示装置に適用することもできる。

次に、本発明の第８の実施形態に係る画像表示装置について説明する。図２８は本発明の第８の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。図２８に示すように、本実施形態の画像表示装置は、配線６０が延びる方向が縦方向１１と平行になるように設けられている以外は、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様である。

本実施形態の画像表示装置においては、配線６０に起因する非表示領域が発生するが、開口部５の横方向１２において相互に対向する辺を縦方向１１と平行ではなくし、各画素の縦方向１１における開口位置を変えているため、従来の画像表示装置よりも遮光部６に起因する表示品質低下は抑制することができる。一方、配線６０は縦方向１１と平行にしているため、前述の第１実施形態の画像表示装置１に比べて、配線６０の長さを短くすることができ、配線抵抗と容量に起因する配線の時定数を小さくすることができる。これは、表示パネルを駆動する点で有利である。なお、本実施形態の画像表示装置における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様である。また、前述の第１乃至第７の実施形態の画像表示装置に、この表示パネルを適用することもできる。

次に、本発明の第９の実施形態に係る画像表示装置について説明する。図２９は本発明の第９の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。図２９に示すように、本実施形態の画像表示装置８１は、レンチキュラレンズの代わりにパララックスバリア８が設けられている。なお、各画素の形状は、図２に示す第１実施形態の画像表示装置と同じであり、本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様である。

次に、上述の如く構成された本実施形態の画像表示装置の動作について説明する。図３０は図２９に示すＩ−Ｉ線による断面の光学モデル図である。図３０に示すように、本実施形態の画像表示装置８１は、光源１０が点灯すると、光源１０から出射した光が表示パネル２に入射する。また、一方で、制御装置（図示せず）により表示パネル２が駆動されて、各表示画素の第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２に、夫々第１視点用画像及び第２視点用画像が表示される。そして、表示パネル２の第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２に入射した光は、これらの画素の開口部５を透過し、これらの画素を透過し、パララックスバリア８に向かう。更に、これらの光はパララックスバリア８のスリット８ａを通過し、夫々領域ＥＬ及びＥＲに向けて出射する。このとき、観察者が左眼６１を領域ＥＬに位置させ、右眼６２を領域ＥＲに位置させることにより、左眼６１に第１視点用の画像が入力されると共に、右眼６２に第２視点用の画像が入力される。例えば、第１視点用画像及び第２視点用画像が立体画像を構成する視差画像であり、第１視点用の画像が左眼６１用画像で、第２視点用画像が右眼６２用画像である場合には、観察者は立体画像を認識することができる。但し、表示領域ＥＬ及びＥＲの両側には、遮光部６に起因する非表示領域ＥＢが発生する。

また、図３１は図２９に示すＪ−Ｊ線による断面の光学モデル図である。図３１に示すように、Ｊ−Ｊ線による断面においては、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２の開口部５の位置が図３０に示すＩ−Ｉ線による断面よりも図の右側に設けられている。このため、Ｊ−Ｊ線による断面においては、非表示領域ＥＢは観察面の中心線ｘに対して、図の右側に偏っている。なお、それ以外の動作は前述のＩ−Ｉ線による断面の場合と同様である。

更に、図３２は図２９に示すＫ−Ｋ線による断面の光学モデル図である。図３２に示すように、Ｋ−Ｋ線による断面においては、第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２の開口部５の位置が図３０に示すＩ−Ｉ線による断面よりも図の左側に設けられている。このため、Ｋ−Ｋ線による断面においては、非表示領域ＥＢは観察面の中心線ｘに対して、図の左側に偏っている。なお、それ以外の動作は前述のＩ−Ｉ線による断面の場合と同様である。

図３３は本発明の第９の実施形態の画像表示装置の動作を示す光学モデル図である。本実施形態の画像表示装置においては、パララックスバリア８を構成するスリット８ａの開口が一次元的に連続しており、その連続方向である縦方向１１に対しては遮光効果を持たない。このため、実際は、Ｉ−Ｉ線による断面（図３０）、Ｊ−Ｊ線による断面（図３１）、及びＫ−Ｋ線による断面（図３２）における表示領域ＥＬ及びＥＲは合成され、図３３に示す表示領域ＥＬ及びＥＲとなる。この結果、本実施形態の画像表示装置１においては、非表示領域ＥＢは存在しなくなるため、遮光部６に起因する表示品質の低下を抑制することができる。

本実施形態の画像表示装置においては、パララックスバリアを使用することにより、レンチキュラレンズを使用する場合に比べて、レンズの模様による表示画像の品質劣化が発生しないという利点がある。本実施形態の画像表示装置における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様である。なお、前述の第２乃至第８の実施形態の画像表示装置においても、レンチキュラレンズの代わりに、パララックスバリアを使用することができる。

次に、本発明の第１０の実施形態に係る携帯端末装置について説明する。図３４は本実施形態の携帯端末装置を示す斜視図である。図３４に示すように、本実施形態の携帯端末装置９９は、画像表示装置９１のレンチキュラレンズ９３を構成するシリンドリカルレンズ９３ａが縦方向１１に配列している。即ち、シリンドリカルレンズ９３ａの長手方向が横方向１２になっている。なお、本実施形態の携帯端末装置９９の画像表示装置における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態の画像表示装置と同様である。

次に、本実施形態に係る携帯端末装置９９における画像表示装置９１の動作について説明する。図３５はこの画像表示装置の動作を示す光学モデル図である。図３５に示すように、本実施形態の携帯端末装置９９の画像表示装置９１においては、光源１０が点灯すると、光源１０から出射した光が表示パネル２に入射する。このとき、制御装置（図示せず）により表示パネル２が駆動されて、各表示画素の第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２に、夫々第１視点用画像及び第２視点用画像が表示される。そして、表示パネル２の第１視点用画素４１及び第２視点用画素４２に入射した光は、これらの画素を透過し、レンチキュラレンズ３のシリンドリカルレンズ３ａにより屈折して、夫々領域Ｅ１及びＥ２に向けて出射する。このとき、観察者が両眼を領域Ｅ１に位置させた場合には、第１視点用の画像を観察することができ、両眼を領域Ｅ２に位置させた場合には、第２視点用の画像を観察することができる。

本実施形態の携帯端末装置９９においては、画像表示装置９１のレンチキュラレンズ９３を構成するシリンドリカルレンズ９３ａが縦方向１１に配列されているため、携帯端末装置９９の角度を変えるだけで第１視点用の画像又は第２視点用の画像を観察できる。特に、第１視点用の画像と第２視点用の画像に関連がある場合には、観察角度を変えるという簡単な動作で夫々の画像を参照できるため、利便性が大幅に向上する。例えば、複数視点用の画像を横方向１２に配列した場合には、右眼と左眼とで異なる視点の画像を観察する位置が発生するため、観察者が混乱して夫々の視点の画像を認識できなくなることがあるが、本実施形態の携帯端末装置９９のように、複数視点用の画像を縦方向１１に配列した場合には、観察者は夫々の視点用の画像を必ず両眼で観察することができるため、夫々の視点の画像を混乱なく認識することができる。なお、本実施形態の携帯端末装置９９における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。また、前述の第２乃至第９の実施形態においても、本実施形態は適用可能である。

次に、本発明の第１１実施形態に係る画像表示装置について説明する。図３６は本実施形態の画像表示装置におけるレンズ及び表示パネルを示す平面図である。図３６に示すように、本実施形態の画像表示装置は、前述の第１実施形態の画像表示装置とは異なり、画素の開口部９５の横方向１２に相互に対向する辺が延びる方向は縦方向１１と平行であり、また、縦方向１１の位置により開口部９５の位置が変化しない従来の形状である。そして、シリンドリカルレンズ９７ａの光軸が連なる方向が、縦方向１１の位置に応じて変化している。

本実施形態の画像表示装置においては、レンズの光軸が連なる方向に対する画素の開口部９５の横方向１２における両端部の中点の位置が、縦方向１１に応じて変化するため、従来の画像表示装置よりも、遮光部９６に起因する表示品質の低下を抑制することができる。また、汎用の表示パネルを使用することができるため、低コスト化が可能である。なお、本実施形態の画像表示装置における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様である。また、このレンズは、前述の第１乃至９の実施形態の画像表示装置に適用することもできる。

次に、本発明の第１２実施形態に係る画像表示装置について説明する。図３７は実施形態の画像表示装置における表示パネルを示す平面図である。なお、図３７においては、図を見やすくするため、配線７０はハッチングをかけて示している。図９に示す第１の実施形態の画像表示装置１における表示パネルの開口部５が平面視で略平行四辺形状であるのに対して、本実施形態の画像表示装置は、図３７に示すように、表示パネルの開口部７５が平面視で台形を含む形状になっている。具体的には、開口部７５は、左右対称の台形とこの台形の下底の長さと長辺の長さが等しい長方形とを、台形の下底と長方形の長辺とが相互に接触するように配置することにより形成される六角形状である。なお、ここでは説明の都合上、図３７に示すように、台形の上底又は下底のうち長い方を下底として説明している。即ち、開口部７５の形状は縦方向１１に延びる線分に対して左右対称であり、この開口部７５を構成する辺として、縦方向１１に対して相互に反対の方向に傾斜すると共に、その延びる方向と縦方向１１とがなす角度の大きさが同一である１対の辺を備えている。

従って、この縦方向１１に対して傾斜している１対の辺の間の領域においては、開口部７５の横方向１２における端部は、縦方向１１の位置によって、横方向１２の位置が変化しているが、横方向１２における両端部の中点は、縦方向１１の位置に拘わらず、横方向１２の位置が不変である。そして、レンチキュラレンズを構成するシリンドリカルレンズ３ａの長手方向は縦方向１１と平行であるため、表示パネルの開口部７５の横方向１２における端部と、シリンドリカルレンズ３ａの光軸との距離は、縦方向１１の位置により変化しているが、表示パネルの開口部７５の横方向１２における両端部の中点を結んだ線分と、シリンドリカルレンズ３ａの光軸との距離は、縦方向１１の位置に拘わらず一定である。即ち、表示パネルの開口部７５の横方向１２における端部の位置と、シリンドリカルレンズ３ａの光軸の位置とが、縦方向１１において異なっており、表示パネルの開口部７５の横方向１２における両端部の中点の位置と、シリンドリカルレンズ３ａの光軸の位置とが、縦方向において不変である。

更に、この表示パネルにおける縦方向１１に相互に隣接する開口部７５は、横方向１２に延びる線分に対して線対称になるように配置されている。また、横方向１２に相互に隣接する開口部７５は、その縦方向１１における両端部の中点を結んだ線分と、横方向１２における両端部の中点を結んだ線分との交点に対して、点対称になるように配置されている。このため、横方向１２に相互に隣接する開口部７５の分も合算すると、縦方向１１における開口部７５の幅は、横方向１２の位置に拘わらず、略一定となっている。

なお、遮光部７６は、横方向１２に相互に隣接する開口部７５間の領域のうち縦方向１１に対して傾斜している辺間の領域、即ち、画素の縦方向１１に対して傾斜している縁には設けられておらず、縦方向１１に相互に隣接する開口部７５間の領域のうち横方向１２と平行な方向に延びる辺間の領域、即ち、画素の横方向１２に延びる縁にのみ設けられている。そして、横方向１２において相互に隣接する開口部７５は、配線７０により区画されており、この配線７０により遮光されている。

図３８は横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。本実施形態の画像表示装置のように、表示パネルにおける各画素の開口部７５を平面視で台形を含む形状にし、更に、縦方向１１に相互に隣接する開口部７５を、横方向１２に延びる線分に対して線対称になるように配置すると共に、横方向１２に相互に隣接する開口部７５を、その縦方向１１における両端部の中点を結んだ線分と、横方向１２における両端部の中点を結んだ線分との交点に対して、点対称になるように配置することにより、横方向１２の任意位置における縦方向の開口率が一定にすることができるため、図３８に示すように、観察位置に対する明るさの分布を一定にすることができる。その結果、遮光部７６に起因する表示品質の低下を完全になくすことができる。

また、本実施形態の画像表示装置においては、縦方向１１に対して傾斜している１対の辺間の領域には、遮光部７６が設けられていないため、遮光部７６を形成する際の横方向１２における位置の誤差マージンが大きい場合でも、開口率に与える影響は小さい。即ち、横方向１２の位置マージンを大きく設定でき、高開口率化することができる。このような形状は、特に、配線７０が形成された基板と対向する基板上に遮光部７６を形成する場合に効果が大きい。

更に、本実施形態の画像表示装置においては、開口部７５の形状を、平面視で、台形とこの台形の下底の長さと長辺の長さが等しい長方形とを、台形の下底と長方形の長辺とが相互に接触するように配置することにより形成される六角形状としているため、全ての角が鈍角又は直角となっている。このため、遮光部７６を形成方法に起因する角の丸まりを最小限に抑えることができ、製造方法に起因する開口率の低下を抑制することができる。

更にまた、本実施形態の画像表示装置において、表示パネルにストライプ状のカラーフィルタを設けてカラー表示する場合には、カラーフィルタの同色連続方向を横方向１２とすることが好ましい。これにより、カラーフィルタの同色領域を遮光させる必要がなくなり、長方形にすることができるため、カラーフィルタの製造が容易になり、低コスト化することができる。なお、本実施形態の画像表示装置における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態の画像表示装置１と同様である。

本発明の第１の実施形態の画像表示装置の一部を示す斜視図である。 図１に示す表示パネル２を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置を搭載した携帯端末装置を示す斜視図である。 図２に示すＡ−Ａ線による断面の光学モデル図である。 図２に示すＢ−Ｂ線による断面の光学モデル図である。 図２に示すＣ−Ｃ線による断面の光学モデル図である。 本発明の第１の実施形態の画像表示装置の動作を示す光学モデル図である。 横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第１の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。 図１に示す表示パネル２における配線の位置を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。 図１０に示すＤ−Ｄ線による断面の光学モデル図である。 図１０に示すＥ−Ｅ線による断面の光学モデル図である。 本発明の第２の実施形態の画像表示装置の動作を示す光学モデル図である。 横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第２の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。 本発明の第３の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。 横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第３の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。 本発明の第４の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。 横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第４の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。 本発明の第５の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。 図１９に示すＦ−Ｆ線による断面の光学モデル図である。 図１９に示すＧ−Ｇ線による断面の光学モデル図である。 図１９に示すＨ−Ｈ線による断面の光学モデル図である。 本発明の第５の実施形態の画像表示装置の動作を示す光学モデル図である。 横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第５の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。 本発明の第６の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。 横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第６の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。 本発明の第７の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。 本発明の第８の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。 本発明の第９の実施形態の画像表示装置の表示パネルを示す平面図である。 図２９に示すＩ−Ｉ線による断面の光学モデル図である。 図２９に示すＪ−Ｊ線による断面の光学モデル図である。 図２９に示すＫ−Ｋ線による断面の光学モデル図である。 本発明の第９の実施形態の画像表示装置の動作を示す光学モデル図である。 本発明の第１０の実施形態の携帯端末装置を示す斜視図である。 本発明の第１０の実施形態の画像表示装置における画像表示装置の動作を示す光学モデル図である。 本発明の第１１の実施形態の画像表示装置におけるレンズ及び表示パネルを示す平面図である。 本発明の第１２の実施形態の画像表示装置における表示パネルを示す平面図である。 横軸に観察位置をとり、縦軸に明るさをとって、本発明の第１２の実施形態の画像表示装置の観察面における明るさの分布を示すグラフ図である。 パララックスバリア方式による立体画像表示方法を示す光学モデル図である。 レンチキュラレンズを示す斜視図である。 レンチキュラレンズ方式による立体表示方法を示す光学モデル図である。 特許文献１に記載の複数画像同時表示ディスプレイを示す斜視図である。 レンズ配列方向の画素開口率が５０％である従来の表示パネルを示す平面図である。 図４３に示す表示パネルを使用したレンチキュラレンズ方式の立体画像表示装置の光学モデル図である。 観察者側にパララックスバリアを備えた従来のパララックスバリア方式の立体画像表示方法を示す光学モデル図である。 表示パネルの背面にパララックスバリアを設けた従来のパララックスバリア方式の立体画像表示装置を示す光学モデル図である。

符号の説明

１、１３、４３、８１、９１；画像表示装置
２、１４、４４、１０２；表示パネル
３、９３、１２１；レンチキュラレンズ
３ａ、９７ａ、１２２；シリンドリカルレンズ（凸部）
５、１５、２５、３５、４５、６５、７５、９５、１０９；開口部
６、１６、２６、３６、４６、６６、７６、９６、１０６；遮光部
８；パララックスバリア
８ａ；スリット
９；携帯電話
１、１０８；光源
１１；縦方向（シリンドリカルレンズの長手方向）
１２、１１２；横方向（シリンドリカルレンズの配列方向）
４１、１２５；第１視点用画素
４２、１２６；第２視点用画素
５７；櫛歯電極
６０、７０；配線
６１、１４１；左眼
６２、１７２；右眼
１０４；観察者
１０５；パララックスバリア
１０５ａ；スリット
１０７；立体可視域
１０７ａ；対角線の交点
１０７ｂ；最適観察面
１２３；右眼用画素
１２４；左眼用画素
１４３；右眼１４１と左眼１４２の中点
１７１；左眼領域
１７２；右眼領域
１７３；非表示領域
１８１、１８２；光束

Claims (6)

1. ｎ（ｎは２以上の自然数）視点用の画像を表示するｎ種の画素を含む表示単位が第１方向及びこの第１方向に直交する第２方向にマトリクス状に配列された表示パネルと、前記第１方向に配列された前記画素から出射した光を前記第１方向に沿って相互に異なる方向に振り分ける光学手段とを有し、前記画素には光を出射する表示領域が設けられており、この表示領域は、前記第２方向を軸として線対称の等脚台形の上底又は下底のうち長いほうの辺に、長方形の長辺の１つが重なった形状であり、前記第２方向に相並んだ前記表示領域は前記第１方向を軸にして互いに線対称であり、前記第１方向に相並んだ前記表示領域は互いに点対称であることを特徴とする画像表示装置。
2. ｎ（ｎは２以上の自然数）視点用の画像を表示するｎ種の画素を含む表示単位が第１方向及びこの第１方向に直交する第２方向にマトリクス状に配列された表示パネルと、前記第１方向に配列された前記画素から出射した光を前記第１方向に沿って相互に異なる方向に振り分ける光学手段とを有し、前記画素には光を出射する表示領域が設けられており、この表示領域は、前記第２方向に対して相互に反対の方向に同じ角度で傾斜する二つの辺と、前記傾斜する二つの辺を接続する、前記第１方向に平行の１つの辺と、前記第２方向に平行で長さが等しい二つの辺と、前記長さが等しい二つの辺と直交する一つの辺と、から形成されることで、前記第２方向を軸として線対称の六角形状をなし、前記六角形状の内角は鈍角と直角とからなり、前記第２方向に相並んだ前記表示領域は前記第１方向を軸にして互いに線対称であり、前記第１方向に相並んだ前記表示領域は互いに点対称であることを特徴とする画像表示装置。
3. 前記第１方向において相並んだ前記画素間には、該画素の前記表示領域の外辺に沿わせた配線と前記第２方向に平行な配線とが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記表示パネルには、前記第１方向に沿って同色が連続的に配置され、前記第２方向に沿って各色がストライプ状に配置されたカラーフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記光学手段がレンチキュラレンズであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記光学手段がパララックスバリアであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示装置。

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