台湾专利TW201310071A 三維影像顯示裝置

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专利摘要:
[課題]將光學性開口部作傾斜配置，而改變像素形狀，藉由此，來消除波紋(moire)並使畫質提昇。[解決手段]在三維影像顯示裝置中，顯示部，係沿著第1方向以及第2方向而使像素配列成矩陣狀，並將像素藉由顯示相異顏色之複數的副像素來構成。與此顯示部相對向地而設置光線控制元件，光線控制元件，係以相對於第2方向而成為某一角度θ的方式來作傾斜並延伸出去，並且由沿著與此延伸方向相正交之方向所配列的多數之光學性開口部所構成。副像素，係以藉由開口部以及遮光部而具備有第1以及第2圖案之其中一方的方式而被構成，同色的副像素，係沿著第2方向而以第1以及第2圖案之交互配列或者是第2以及第1圖案之交互配列來作配列，副像素，係以不會相互成為線對稱或者是點對稱之關係的方式，而被配置於顯示部處。
公开号:TW201310071A
申请号:TW101102883
申请日:2012-01-30
公开日:2013-03-01
发明作者:Rieko Fukushima；Yuzo Hirayama；Shinichi Uehara；Masahiro Baba
申请人:Toshiba Kk；
IPC主号:G02B3-00

专利说明:
三維影像顯示裝置
實施形態，係有關於顯示三維影像之三維影像顯示裝置。
在能夠進行動畫顯示之三維影像顯示裝置、亦即是所謂的三維顯示器中，係周知有各種之方式。近年來，特別是對於身為平面面板形態並且不需要專用之眼鏡等的方式，係有著強烈的要求。在此並不需要專用之眼鏡的形態之三維影像顯示裝置的其中一種方式中，係存在有：在直視型或者是投影型之液晶顯示裝置或電漿顯示裝置等一般之像素位置為固定的顯示面板(顯示裝置)之正前方，設置光線控制元件，並對於從顯示面板而來之光線作控制而使其朝向觀察者之方式。於此，光線控制元件，係賦予有就算是對於光線控制元件上之同一位置作觀察亦會依存於作觀察之角度而觀看到相異之影像一般的功能。
此種使用有光線控制元件之三維影像顯示方式，係依據視差(由從相異之方向來作觀察一事所導致的觀察形態之差)之數量或者是設計方針等，而被分類為2眼式、多眼式、超多眼式(多眼式之超多眼條件)、積體影像(Integral Imaging，以下亦稱作II)式等。2眼式，係根據兩眼之視差來產生立體視，但是，其以外之方式，由於雖然存在有程度上之差異但是係為能夠實現運動視差者，因此，係與2眼式之立體影像作區別，而稱作三維影像。用以顯示此些之三維影像的基本性原理，係與在100年前左右所發明之三維照片中所應用的積體圖片(IP)的原理實質性相同。
在此些之各方式中，II方式，係藉由將提示視差之方向增加，而提高視點位置之自由度，並實現有能夠在較廣之範圍內而進行立體視之特徵。視差之提示方向，係可因應於與光學性開口部相對應之像素的數量來增加。但是，光學性開口部，由於係會對於三維影像之解析度直接造成影響，因此，在使用相同解析度之顯示裝置的情況中，係容易使解析度降低。因此，在一維II方式中，係藉由將提示視差之方向限定為水平，而如同非專利文獻1中所記載一般，能夠實現解析度為高之顯示裝置。另一方面，在2眼方式或者是多眼方式中，係藉由對於能夠進行立體視之視點位置作限定，並放棄在其以外之位置的進行立體視之能力，來將提示視差之方向減少。因此，相較於一維II式，2眼方式或者是多眼方式係能夠較為容易地將解析度提高。又，由於係能夠僅藉由從視點位置所取得之影像來產生三維影像，因此，係能夠將為了作成影像所需要的負載降低。但是，由於視點位置係被作限制，因此，亦有著難以進行長時間之三維影像之視聽的問題。
在此種使用有光學性開口部之直視型裸眼三維顯示裝置中，係有著下述的問題：亦即是，會基於光學性開口部之1方向之週期構造和將在平面顯示裝置處而被設置為矩陣狀之像素作區隔的遮光部、或者是基於像素之彩色配列的水平方向(第1方向)之週期構造產生光學性之干涉一事，而產生波紋(moire)或者是顏色波紋。作為其對策，在專利文獻1、2以及3中，係揭示有對於像素之遮光部的佈置(layout)作特殊設計的手法。然而，例如，當如同在專利文獻4中所揭示一般，藉由將光線控制元件作電性之ON/OFF，而就算是在不存在有光線控制元件的狀態下亦能夠實現高精細度之二維顯示一般的系統中，係希望就算是在不存在有光線控制元件的狀態下亦能夠維持原本之顯示品質。於此種情況下，使光線控制元件之週期性和像素之週期性間產生角度、亦即是使光學性開口部作傾斜的方法，係在專利文獻5中而被揭示。然而，係明確得知了，係有著無法僅靠傾斜度之控制而完全消除波紋的情況。雖然亦能夠採用如同在專利文獻6中所揭示一般之追加擴散成分來消除波紋的方法，但是，由於此會導致視差資訊之分離的惡化，因此係有著無法避免畫質之降低的問題。〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特許第3525995號公報
〔專利文獻2〕日本特許第4197716號公報
〔專利文獻3〕日本特開2008-249887號公報
〔專利文獻4〕日本特許第3940725號公報
〔專利文獻5〕美國專利第6064424號公報
〔專利文獻6〕日本特開2005-86414號公報
如同上述一般，在將具有被限定於1方向之週期性的光線控制元件和將像素作了二維配列之平面顯示裝置作了組合的先前技術之三維影像顯示裝置中，係存在有下述問題：亦即是，被作週期性設置之光學性開口部、和平面顯示裝置之像素的週期性，其兩者係會相互干涉並產生亮度不均(波紋)。藉由對於光學性開口部之角度作調整來對於光學性開口部之週期性和像素之週期性之間的關係作控制以抑制波紋之方法，雖然係為周知，但是，係明確得知到：仍有著無法僅靠此而充分地消除波紋的情況，具體而言，當像素之開口形狀係並非為單一的情況時，便會發生問題。
本實施形態，其目的係在於：藉由將光學性開口部作傾斜配置並改變像素形狀，來消除波紋並使三維影像之畫質提昇。
本實施形態之三維影像顯示裝置，係具備有：顯示部，係沿著第1方向以及與此第1方向相正交之第2方向，而以像素週期pp來將像素配列成矩陣狀，並將該像素藉由顯示相異顏色之複數的副像素來構成；和光線控制元件，係被與前述顯示部作對向設置，並以相對於前述第2方向而成為某一角度θ的方式來作傾斜並作直線狀延伸，並且係由沿著與此延伸方向相正交之方向而被作配列之多數的光學性開口部所構成。
在本實施形態之三維影像顯示裝置中，前述副像素係分別構成為藉由顯示該副像素之顏色的開口部以及對於此開口部作制定之遮光部而具備有第1以及第2圖案之其中一方，而前述同色之副像素係沿著前述第2方向來配列成前述第1以及第2圖案之交互配列或者是前述第2以及第1圖案之交互配列，並且以使前述副像素不會相互成為線對稱或者是點對稱的方式來配列成矩陣狀。
以下，參考圖面，針對實施形態之三維影像顯示裝置作詳細說明。
圖1，係為對於實施形態之三維影像顯示裝置作概略性展示之立體圖。在平面顯示裝置1之前面，係被配置有光線控制元件2。在此光線控制元件2處，光學性開口部3(於此，係為柱狀透鏡)係沿著第1方向(例如，水平方向)而被作配置，並相對於與此第1方向相正交之第2方向(例如，垂直方向)而成為某一角度θ地來延伸出去。更詳細而言，光學性開口部3(例如，柱狀透鏡)之水平節距(第1方向節距)係被制訂為L1[p]，垂直節距(第2方向節距)係被制訂為L2[p]，光學性開口部3之延伸方向(柱狀透鏡之稜線方向)，係以相對於第2方向而成為角度θ=arctan(L1/L2)的方式而延伸出去，並沿著第1方向(例如，水平方向)而以節距L1[p]來作週期性配置。
當光線控制元件2為僅賦予左右視差(水平視差)的情況時，在光線控制元件2處，係將如同細縫(視差屏障)或者是柱狀透鏡一般之光學性開口部，在一維方向上作週期性配置。此種光線控制元件，係被稱作屏障或者是透鏡狀薄片。
另外，在本實施形態中，雖係針對使用有柱狀透鏡之光線控制元件而作具體性說明，但是，光線控制元件2係亦可藉由以液晶透鏡等所構成之光學元件來構成之。在此種光學元件中，係能夠於其內部產生多數之液晶透鏡，並能夠僅在顯示三維影像時而因應於需要來產生液晶透鏡，而在顯示二維影像時，則能夠使此液晶透鏡消失。故而，係能夠實現一種可以選擇性地顯示二維影像以及三維影像之顯示裝置。在藉由液晶透鏡等所構成之光學元件中，係能夠因應於所施加之電壓，來使光學元件內之液晶的折射率改變，並在光線控制元件2內產生例如與柱狀透鏡相同之液晶透鏡，而對於液晶光線作控制。
圖2，係為像素配列之說明圖，並對於圖1所示之平面顯示裝置1中的沿著第2方向之像素4的配列之一部分作擴大而作概略性展示。平面顯示裝置1，係將像素4沿著水平以及垂直方向(第1以及第2方向)而以像素節距pp來配置成矩陣狀，以構成顯示面，各像素4，係由沿著水平方向(第1方向)而作配列之副像素5所構成，此副像素5，係由使光線透過之像素開口部6以及將光線遮蔽之像素遮光部7所構成。一般而言，各像素4，係在像素區域內而於水平方向上被分割成3個區段，並以具備有R(紅)、G(綠)以及B(藍)之濾波功能的副像素，來形成為略正方形(pp×pp之正方形)。故而，各副像素1，係被形成為邊之長度成為1：3的長方形。從被配置在平面顯示裝置1之背面處的背光(未圖示)所射出之光線，係藉由經過此像素開口部6，而作為RGB之其中一色的光線來照射至顯示部之前方。此光線，係藉由通過光線控制元件2之光學性開口部3，而成為對射出方向作了控制的光線，並被投射至前方，而顯示三維影像。
在此種三維影像顯示裝置中，通常，由於係對於光學性開口部3而將副像素5以具有週期性的方式來作配置，因此，對於三維影像作觀察之觀察者，係成為會觀察到基於週期性之干涉所產生的波紋。在本實施形態中，係根據發明者之知識，而設計為當副像素之像素開口部6的形狀為2種類以上的情況時不會相互賦予線對稱或者是點對稱的關係，藉由此，而能夠對於波紋作抑制。在以下之說明中，為了能夠對於此實施形態係最適於進行波紋之抑制一事作更清楚的理解，係參考圖2~圖8中所示之比較例1~3，來針對波紋之發生作說明。 (比較例1)
在圖2中，作為會產生波紋之單純性光學系的其中一例(比較例1)，係對於光學性開口部3之稜線8(光學開口3之軸線或者是中心線)為與第2方向(垂直方向)相一致的光學配置作展示。於此，於圖2中，對於代表從某一方向(某一角度)來對於光學性開口部3作觀察的情況時在像素4上所觀察到之稜線8(光學開口3之軸線或中心線)的虛線作展示。在此種光學配置中，如同於圖3中以水平剖面圖所示一般，從像素4所射出的光線，係藉由經過光學性開口部3，而使射出方向被作控制並照射至顯示裝置之前方。此控制，從其他觀點來看，係代表著：因應於觀察位置之改變(觀察角度之改變)，經由光學性開口部3所觀察到之像素4上的位置係會被橫移，從該變化後之位置，係僅能夠觀察到顯示有應該看見之視差資訊的像素。於此，在像素4處，由於係如上述一般，被設置有遮光部7，因此，會依存於觀察角度而如同圖4中所示一般，具備有週期性地而使亮度改變。此亮度，係依存於在第1方向(水平方向)的位置處之像素開口部6的開口高度(作為第2方向之垂直方向的開口部之長度)之合計而被決定，在第1方向(水平方向)之某一位置處，若是在第2方向(垂直方向)上而遮光部7成為連續，則開口高度之合計值係成為0，亮度係成為0。又，在第1方向(水平方向)之其他位置處，若是在第2方向(垂直方向)上而被配列有像素開口部6，則開口高度之合計值係變大，而亮度係變高。如同由圖4而可明顯得知一般，在光學性開口部3之延伸方向為與第2方向相一致的光學配置中，會成為依存於觀察角度而觀察到第1方向(水平方向)之某一位置上的直線性區域，當僅觀察到遮光部7(開口高度之合計值為0)的情況時，亮度係成為0，又，當觀察到開口部6的情況(開口高度之合計值有所增加的情況)時，亮度會成為增加，其結果，會成為伴隨著觀察角度之改變而週期性地產生亮度變化。故而，在如同圖4所示一般之圖2中所示的比較例1之光學配置的情況時，基於此週期性之亮度變化，觀察者會辨識到波紋。 (比較例2)
在圖5中，係對於設定為相對於顯示部之像素4所配列的垂直方向而使光學性開口部3之稜線8成為角度θ=arctan(1/3)的光學配置(比較例2)作展示。藉由賦予角度θ，經由光線控制元件5所觀察到的像素開口部6之比例的變動，係如同圖6中所示一般地被作抑制。但是，就算是在此狀態下，亮度變化亦仍為大，而有著無法到達實用性之水準(製品水準)的範圍內之問題。具體而言，係仍指摘有下述之問題：也就是說，在全部的行中，亮度變化之相位係為一致，圖6之亮度變化，係仍會作為與面內或者是觀察位置相對應的亮度變化、亦即是作為波紋而被辨識出來。
為了防止波紋，係需要要求下述之條件：亦即是，係有必要藉由使透過光學性開口部3所觀察到之每一行的亮度變化之相位有所偏移，或者是使光學性開口部3之每一者的相位作偏移，亦即是藉由對於光學性開口部3之傾斜以及節距作控制，而成為不論是從何種角度作觀察，三維顯示裝置之內面的亮度均會成為一定。於此，針對此條件，係並不作詳細敘述。
如同上述一般，係得知道，仍有著就算是對於光學性開口部3之角度作調整也無法消除波紋的事例。更具體而言，係明確得知了：當將像素4之開口形狀僅有1種類的TN(Twisted Nematic)模式之液晶顯示器作為顯示裝置1來使用的情況時，就算是以所求取出之能夠消除波紋的角度θ來設計光線控制元件2，在VA(Vertical Alignment)模式或者是IPS(In Panel Switching)模式下，亦仍會產生波紋。
如同由以上之結果而可得知一般，對於光線控制元件2之光學性開口部3的傾斜和節距作調整，雖然能夠得到亮度不均(波紋)之抑制效果，但是，仍無法僅靠此來完全地消除波紋。本案發明者，係針對此原因，參考圖7~圖16而作了下述的考察。
在平面顯示裝置、特別是在液晶顯示裝置中，於VA(Vertical Alignment)模式等之中，會有為了消除視角特性之非對稱性的目的，而設計有2個以上的相異形狀之副像素5的情況。一般而言，係採用有：對於某一副像素5A之開口形狀作設計，並以相對於此副像素5A而成為線對稱(圖7)的方式，來設計與副像素5A相異之開口形狀的副像素5B、5C之手法，或者是代替線對稱，而以相對於副像素5A而成為點對稱(圖8)的方式，來設計與副像素5A相異之開口形狀的副像素5B之手法。更詳細而言，如圖7中所示一般，相對於某一副像素5A而在行方向以及列方向上作鄰接之同色的副像素5B、5C，係以具備有相對於此副像素5A而成為線對稱之開口形狀的方式而被作設計。又，在圖8所示之例中，相對於某一副像素5A而在行方向以及列方向上作鄰接之同色的副像素5D，係以具備有相對於副像素5A而成為點對稱之開口形狀的方式而被作設計。
在此說明書中，某一像素5A之開口形狀，由於係相當於被作為基準之圖案，因此係稱作第1圖案(基準圖案)，又，相對於此作為基準之圖案而成為線對稱或者是點對稱之像素5B、5C的開口形狀，由於係成為與基準圖案相異之圖案，因此係稱作第2圖案(對稱圖案)。
如此這般，經由進行關連於第1以及第2圖案之組合的像素設計，並將具有第2圖案之開口的副像素5B、5C與具有第1圖案之開口的副像素5A交互作組合(例如配置為格子交錯狀)，係能夠對於視角特性之非對稱性作改善一事，係在顯示裝置之技術領域中而為周知。但是，在此種像素設計中，由於會產生較副像素節距更長之週期性，因此，在與光線控制元件2之間的組合中，會起因於此新產生之週期性，而成為發生有新的干涉(波紋)，亦即是成為發生有亮度改變。 (比較例3)
圖9，係為對於根據上述之像素設計而將副像素作了配列的某一液晶顯示裝置(比較例3)中之副像素配列和光線控制元件2之光學開口3之間的關係作展示。
在圖9所示之比較例3的副像素配列中，係與圖2中所示之配列相同的，在沿著垂直方向(第2方向)之同一列處配列有同一色(例如，R)之副像素9，又，在與此副像素9之配列相鄰接的同一列處配列有另外之同一色(例如，G)之副像素10，進而，在與此副像素10之配列相鄰接的同一列處，被配列有又另外之同一色(例如，B)之副像素11。同一行之RGB副像素9、10以及11，係被制訂為1個的像素12。如圖9中所示一般，在各副像素9、10以及11處，係被設置有：由對應(由來)於電極之遮光部13A以及13B；和對應(由來)於以將各副像素9、10以及11之區域區劃成2個區段之區域的方式而橫切過中央近旁並且被與對應(由來)於電極之遮光部13A以及13B作電性連接之電極配線的遮光部14；以及對應(由來)於被與對應於電極配線之遮光部14作了連接的作為圖案區段之電容器的遮光部15，所成之圖案。副像素9和與此副像素9在行方向上相鄰接之同色的副像素10，係形成線對稱之圖案，又，副像素10和與此副像素10在行方向上相鄰接之同色的副像素11，亦係形成線對稱之圖案，進而，此副像素11和與此副像素11在行方向上相鄰接之同色的副像素9，亦係形成線對稱之圖案。於此，若是僅注目於圖9中所示之配置，而以行列來對於各副像素作指定，則第1行第1列之副像素9的圖案，和第1行第3列之副像素11的圖案，係身為同一之圖案，若是將此設為第1圖案，則第1行第2列之副像素10，係相當於第2圖案。又，第2行第1列之副像素9的圖案，和第2行第3列之副像素11的圖案，係身為同一之圖案，並相當於第2圖案，第2行第2列之副像素10，係相當於第1圖案。而，在副像素9之行配列中，第1圖案和第2圖案係被交互地作配列，而以沿著列而使第1圖案以及第2圖案成為交錯格子模樣的方式來作配置。在副像素10以及11之行配列中，亦係將第2圖案以及第1圖案或是將第1圖案以及第2圖案交互作配列，而使其產生交錯格子模樣。
於此，光學性開口部3之傾斜角θ，若是設為水平節距(第1方向節距之透鏡節距)L1[p]以及垂直節距(第2方向節距之透鏡節距)L2[p]，則係成為θ=arctan(L1/L2)。
於此，若是設定為水平節距(第1方向節距)L1=1.552[p]，垂直節距(第2方向節距)L2=9.000[p]，則係成為θ=atan(1/5.8)。原本，此傾斜角θ，係為使波紋消除之條件的其中之一，但是，其結果，在面內仍係產生有圖10中所示一般之波紋。於此，pp，係為藉由3個副像素所構成之1個像素的節距，水平方向節距L1以及L2，係以此像素之節距pp的比來作表現。
如同上述一般，在某一列之副像素配列(例如，R之副像素配列)處，係沿著列而將第1圖案以及第2圖案之副像素9以交互配列來配置為例如交錯格子模樣。同樣的，在其他列之副像素配列(例如，G以及B之副像素配列)處，亦係沿著列而將第2圖案以及第1圖案之副像素10還有第1圖案以及第2圖案之副像素11配置為交錯格子模樣。於此，若是對於1個的副像素配列(例如G之副像素配列)作注目，並對於其與某一個的光學性開口部3之間的關係作考察，則能夠如同下述一般地而模擬出波紋產生的情況。於此，雖係注目於G之副像素配列來作說明，但是，同樣的，針對R以及B之副像素，亦為相同，而可進行相同之考察。
圖11(a)，係為了將1個的光學性開口部3之長軸作為基準並對於當與圖3中所示者相同地來使觀察角度作了變化時之亮度變化作模擬，而假想性地將G之副像素配列10抽出，並使其作了θ之傾斜地來作描繪。於此，係將光學性開口部3之沿著光學性開口部3之軸作為Y軸，並將與此長軸(Y軸)相正交之軸作為X軸，而將沿著此X軸之副像素開口部6的合計高度(開口部長度Ly之合計)和遮光部7之合計高度(遮光部長度Sy之合計)間的比例，在Y軸上作描繪，而得到如圖11(b)中所示一般之作週期性變化的波形。於此圖11(b)中，以虛線所示之範圍，係相當於將亦身為副像素之第2方向的形成間隔之像素節距pp換算(投影)至X軸的距離(pp×sin θ)。於此，X軸，係相當於光學性開口部3之稜線8(Y軸)的法線方向。而，副像素開口部6之合計高度，係代表在法線方向(X軸上)之某一位置處的1以上之副像素開口部6的高度(Y軸上之距離)之合計。同樣的，遮光部7之合計高度，亦係代表在法線方向(X軸上)位置處的1以上之遮光部7的高度(Y軸上之距離)之合計。圖11(b)，係與圖3中所示者相同的，與對於副像素一列之光學性開口部3而使觀察角度作了改變時之亮度變化相對應，並相當於圖4以及圖6中之依據於觀察角度之變化的強度分布。實際之波紋的觀察狀況，係基於如何地通過光線控制元件之光學性開口部3來對於此亮度變化作取樣一事，而被決定。
在此種具備有週期性之副像素配列和光學性開口部3之間的光學配置中，若是針對是否產生有較將身為副像素之形成間隔的pp換算為X軸後之距離(pp×sin θ)而更長之成分一事，而將圖11(b)中所示之相對於遮光部7之開口部6的比例(相當於亮度變化)依據傅立葉變換來作變換，則係能夠得到如圖12中所示一般之頻率頻譜(頻率成分之有無及其振幅)。如同由此代表頻率成分之分布的圖12而能夠明顯得知一般，係產生有由來於副像素節距之頻率成分(pp×sin θ)以及頻率為較此頻率成分(pp×sin θ)更低之頻率成分(pp×sin θ×1/2)的頻率成分之振幅，而產生有波紋。 (比較例4)
於圖13中，作為比較例4，針對並不使用第2圖案，而僅藉由圖9中所示之第1圖案的副像素來構成像素12的與圖9中所示之副像素配列相異的並不包含具備有第2圖案的副像素之並未產生交錯格子模樣的副像素配列作展示。
於此，係與圖9中所示之光學系相同的，以相對於第2方向(垂直方向)而成為傾斜角θ的方式，來將光學性開口部3作了配置，但是，可以得知，在此配置中，係如同圖14中所示一般，能夠對於圖10中所示一般之波紋作抑制。亦即是，係以能夠抑制波紋的方式來對於光線控制元件之光學性開口部作了設計。在此圖13所示之配置中，如圖15(a)中所示一般，若對於1個的副像素配列(例如G之副像素配列)作注目，並與圖11(b)中所示者相同地而對於當以某一光學性開口部3之長軸作為基準而使觀察角度作了改變時之亮度變化作計算，則係能夠得到與圖11(b)相同之如圖15(b)中所示一般的週期性變化之波形。於此，雖係僅針對G之副像素作敘述，但是，就算是對於R或者是B之副像素配列作注目，亦能夠同樣的分別得到週期性變化之波形。在圖15(a)中，以虛線所示之範圍，係相當於1個像素的X軸上距離(pp×sin θ)。於此，X軸，係相當於光學性開口部3之稜線8(Y軸)的法線方向。而，在圖15(b)中，副像素開口部6之合計高度(開口部長度Ly之合計)和遮光部7之合計高度(遮光部長度Sy之合計)間的比例，係在Y軸上作為X方向之變化而被作描繪。如同由此圖15(b)而可明顯得知一般，相對於遮光部7之開口部6的比例，係以距離(pp×sin θ)之週期而變動，在此圖15(b)中所示之亮度變化的特性，係代表著副像素之形狀係為單一。係能夠將圖15(b)經由傅立葉變換來變換為如同圖16中所示一般之頻率頻譜(頻率成分之有無及其振幅)。
若是將圖12和圖16作比較，則在圖12中有所產生之由來於副像素的頻率之1/2的頻率成分(pp×sin θ×1/2)，在圖16中係完全不存在。而，可以得知，在圖10中而有所產生之波紋，在圖14中係被消除。亦即是，明顯的，可以得知，由於將第1圖案以及第2圖案之2種類的副像素9、10以及11作交互配列(例如設置為交錯格子狀)，會在亮度變化中，產生起因於副像素9、10以及11之頻率為較波長成分(pp×sin θ)更低之波長成分(pp×sin θ×1/2)的頻率成分，並由於此原因而導致產生新的波紋。 (實施例1)
副像素9、10、11以及藉由此副像素9、10、11所構成之像素12的開口形狀，在為了實現最佳之顯示特性而作設計的三維影像顯示裝置中，係並無法因為會產生波紋，便對於在該平面顯示部處所顯示之副像素以及像素的形態作自由變更。然而，若是依據上述之考察，則可以得知，若是較(pp×sin θ)而更長之亮度變化的頻率特性，係為產生波紋之其中一個原因，則在對於像素之開口形狀作了略維持的狀態下來對於較(pp×sin θ)而更長之亮度變化的頻率成分作抑制一事，係為可能。換言之，此係代表著：就算像素形狀係並非為單一，亦能夠對於亮度變化之長波長成分作抑制並對於波紋作抑制。
在此考察下，本發明者，係注意到：係能夠對於就算是將其之位置作移動也不會對於顯示特性造成影響的遮光部之一部分(圖案區段)之布局(配置)作變更，而能夠經由布局(配置)之變更來對於波紋作抑制。更具體而言，在遮光部中，係存在有對應(由來)於電極之遮光部13A、13B，對應(由來)於電極14以及電容器之遮光部15等，但是，於此，係注目於作為遮光部之一部分的對應(由來)於電容器之遮光部15，而如圖17中所示一般，對於構成圖案區段之對應(由來)於電容器的遮光部15之布局作變更。在圖17之配置中，雖係採用圖9中所示之基本配置，但是，第1圖案之副像素9、10以及11的對應於電容器之遮光部(圖案區段)15，係被配置在副像素中之區域的左下方處，同樣的，第2圖案之副像素9、10以及11的對應於電容器之遮光部15，亦係被配置在副像素中之區域的左下方處，第1圖案之副像素9、10以及11的對應於電容器之遮光部(圖案區段)15，係被橫移至與第2圖案之副像素9、10以及11的對應於電容器之遮光部(圖案區段)15略相同之位置處。經由此橫移，在相互鄰接之副像素的開口部6內，係於略相同位置(在開口部內之相對位置係為相同)處而被配置有對應於電容器之遮光部(圖案區段)15。於此，除了對應於電容器之遮光部(圖案區段)15之外，副像素9和在行方向上與此副像素9相鄰接之副像素10，係形成線對稱之圖案。又，同樣的，除了對應於電容器之遮光部(圖案區段)15之外，副像素10和在行方向上與此副像素10相鄰接之副像素11，亦係形成線對稱之圖案，進而，除了對應於電容器之遮光部(圖案區段)15之外，副像素11和在行方向上與此副像素11相鄰接之隸屬於相異之像素的副像素9，係形成線對稱之圖案。又，在同一列中，第1圖案之副像素以及第2圖案之副像素，係被作交互配置。
另外，在圖17中所示之顯示裝置，除了對應於電容器之遮光部(圖案區段)15的位置以外，由於係於圖9中所示之副像素圖案相同，因此，係附加相同之符號，並省略其說明。圖17中所示之配置，請參考關於在圖9中所示之配置的相關說明。
又，在實際的設計上，於將遮光部之一部分作橫移之上述實施形態中，伴隨著對應於電容器之遮光部(圖案區段)15的橫移，垂直方向之配線亦會在水平方向上被作橫移，而有必要進行使副像素內之左右的面積比作維持等之其他的變更。但是，於此係僅對於需要進行副像素內之左右的面積比一事作說明，關於與該變更相關的設計事項之詳細內容，於此係省略說明。
如同參考圖9所說明一般，若是根據經由採用具備有線對稱性之第1圖案以及第2圖案之2種類的像素一事而會產生2倍之波長的成份一事的機制作考慮，則可以得知，為了對於2倍之波長成分作抑制，針對並不需要設為對稱之元件，例如，在上述實施形態中，針對對應於電容器之遮光部(圖案區段)15，係以盡可能地設置在相同的位置處一事，在波紋之抑制上係為有效。經由此種配置之變更，1/2倍之頻率成分的振幅係被大幅度地作抑制，如同圖18中所示一般，波紋亦被作大幅度抑制。
在圖19(a)中，係與圖11(a)以及圖15(a)相同的，將圖17所示之像素配列中之1個的副像素配列(例如G之副像素配列)，與某1個的光學性開口部3一同作展示。根據此圖19(a)之配列，而如同圖19(b)中所示一般，將沿著X軸之副像素開口部6的合計高度(開口部長度Ly之合計)和遮光部7之合計高度(遮光部長度Sy之合計)間的比例，在Y軸上作描繪，而與圖11(b)以及圖15(b)相同的，得到作週期性變化的波形。同樣的，針對R以及B之副像素配列，亦能夠得到作週期性變化之波形。而後，將圖19(b)中所示之相對於遮光部7之開口部6的比例(相當於亮度變化)作傅立葉變換，而能夠得到如圖20中所示之頻率頻譜(頻率成分之有無及其之振幅)。如同由此圖20而能夠明顯理解一般，由來於副像素節距之頻率成分(pp×sin θ)以及頻率為較此頻率成分(pp×sin θ)更低之頻率成分(pp×sin θ×1/2)的頻率成分之振幅，係被作抑制，而波紋係更進一步被作抑制。如此這般，由於1/2倍之頻率成分所導致的波紋，係如圖18中所示一般，而被作大幅度的抑制。 (實施例2)
於圖21中，係更進而展示有其他之實施例2的顯示裝置。在圖21所示之顯示裝置中，係與圖17中所示之副像素9、10以及11同樣的，將作為遮光部之一部分的對應於電容器之遮光部(圖案區段)15，配置在副像素9、10以及11內之區域的相同位置處，並且，為了更為抑制波紋，係在副像素9、10以及11內之區域中，設置有用以調整開口部6之附加性的遮光部16A、16B。換言之，在圖21所示之像素配列中，2種類的副像素，係被設置為交錯格子狀，並以部分性地附加遮光部而使對稱性喪失的方式，而對於布局作了變更。經由將此遮光部16A、16B附加於副像素9、10以及11內之區域中，開口部6之形狀以及面積係被作調整，2倍之波長成分係更加被抑制，並如同圖22中所示一般，波紋係更加被減低。
在圖23(a)中，係與圖11(a)、圖15(a)以及圖19(a)相同的，將圖22所示之像素配列中之1個的副像素配列(例如G之副像素配列)，與某1個的光學性開口部3一同作展示。根據此圖23(a)之配列，而如同圖23(b)中所示一般，將沿著X軸之副像素開口部6的合計高度(開口部長度Ly之合計)和遮光部7之合計高度(遮光部長度Sy之合計)間的比例，在Y軸上作描繪，而與圖11(b)、圖15(b)以及圖19(b)相同的，得到作週期性變化的波形。同樣的，針對R以及B之副像素配列，亦能夠得到作週期性變化之波形。而後，將圖23(b)中所示之相對於遮光部7之開口部6的比例(相當於亮度變化)作傅立葉變換，而能夠得到如圖24中所示之頻率頻譜(頻率成分之有無及其之振幅)。如同由此圖24而能夠明顯理解一般，由來於副像素節距之頻率成分(pp×sin θ)以及頻率為較此頻率成分(pp×sin θ)更低之頻率成分(pp×sin θ×1/2)的頻率成分之振幅，係被作抑制，而波紋係更進一步被作抑制。如此這般，亮度變化為顯著之1/2倍之頻率成分的振幅係被大幅度地作抑制，如同圖18中所示一般，波紋亦被做大幅度抑制。
就算是2倍之波長成分亦能夠將亮度變化之振幅作抑制一事，係能夠對於面內亮度均一性之提昇有所助益。此係因為，光學性開口部3之傾斜角的控制，係為藉由將由光學性關口部3所取樣了的亮度之差作面積性之均一化所導致的波紋之消除，而，將亮度差本身縮小一事，則有著例如能夠將光線控制元件之貼附誤差的容許程度增廣，並將由於面內之亮度的分布所導致之粗糙感的印象降低之優點。 (實施例3)
於圖25中，係更進而展示有其他之實施形態的顯示裝置。在圖25所示之顯示裝置中，係與圖17中所示之副像素9、10以及11同樣的，將作為遮光部之一部分的對應於電容器之遮光部(圖案區段)15，配置在副像素9、10以及11內之區域的相同位置處，並且，為了更為抑制波紋，係在副像素9、10以及11內之區域中，設置有用以調整開口部6之附加性的遮光部16A、16B，進而，更在對應於電極之遮光部13A處，附加有其他的遮光部17A、17B。在對應於電極之遮光部13A處附加了遮光部17A、17B後，其結果，相對於圖21中所示之由來於電極的遮光部13A係成為正方形一事，圖25中所示之對應於電極的遮光部13A，係被形成為長方形。藉由如此這般地在適當之位置處追加遮光部16A、16B以及17A、17B，能夠亦包含有頻率成分(pp×sin θ)地而對於長波長側之頻率成分作抑制，如同圖26中所示一般，係能夠更進一步地抑制面內之亮度分布，並對於波紋之產生作抑制。
在圖27(a)中，係與圖11(a)、圖15(a)、圖19(a)以及圖23(a)相同的，將圖25所示之像素配列中之1個的副像素配列(例如G之副像素配列)，與某1個的光學性開口部3一同作展示。根據此圖27(a)之配列，而如同圖27(b)中所示一般，將沿著X軸之副像素開口部6的合計高度(開口部長度Ly之合計)和遮光部7之合計高度(遮光部長度Sy之合計)間的比例，在Y軸上作描繪，而與圖11(b)、圖15(b)、圖19(a)以及圖23(a)相同的，得到作週期性變化的波形。同樣的，針對R以及B之副像素配列，亦能夠得到作週期性變化之波形。而後，將圖27(b)中所示之相對於遮光部7之開口部6的比例(相當於亮度變化)作傅立葉變換，而能夠得到如圖28中所示之頻率頻譜(頻率成分之有無及其之振幅)。如同由此圖28而能夠明顯理解一般，由來於副像素節距之頻率成分(pp×sin θ)以及頻率為較此頻率成分(pp×sin θ)更低之頻率成分(pp×sin θ×1/2)的頻率成分之振幅，係被作抑制，而波紋係更進一步被作抑制。如此這般，1/2倍之頻率成分的振幅係被作抑制，起因於1/2之頻率成分所導致的面內之亮度分布的變動，亦被作更進一步的抑制，如同圖26中所示一般，波紋亦被更大幅度地作抑制。
在以上之實施形態中，雖係針對第1以及第2圖案之組合作了敘述，但是，在此實施形態之適用中，係並不被限定於此，就算是將第1圖案設為基準圖案，並將第2圖案相對於基準圖案而設為線對稱圖案，且進而將第3圖案相對於基準圖案而設為點對稱圖案，並將第1、第2以及第3圖案作組合並作配列，亦能夠經由將以上所述之手法針對R、G、B之各色來分別作適用，而消除波紋。
若是更進一步作敘述，則當複數圖案之像素係被週期性地作設置的情況時，雖然必定會產生有由來於該週期性所導致之較副像素之週期更長的週期，但是，藉由使用該實施形態中所敘述之手法來從亮度變動而對於較副像素之週期更長之週期作抑制，係能夠改善波紋。
如同以上一般，若依據此實施例，則在將週期性被限定於單方向之光線控制元件和平面顯示裝置作了組合的三維影像顯示裝置中，藉由除了光學性開口部3之傾斜角的控制以外，亦對於像素形狀作改變，係能夠消除波紋並將三維影像之畫質提昇。
雖係對於本發明之數種的實施形態作了說明，但是，此些之實施形態，係僅為例示，而並非用以對於本發明之範圍作限定者。此些之新穎的實施形態，係可藉由其他之各種的實施形態來實施，在不脫離發明之要旨的範圍內，係可進行各種之省略、置換、變更。此些之實施形態或其之變形，係亦被包含於發明之範圍或要旨內，並且亦被包含於申請專利範圍中所記載之發明及其均等範圍中。
1‧‧‧顯示裝置
2‧‧‧光線控制元件
3‧‧‧光學性開口部
4‧‧‧像素
5、5A、5B、5C‧‧‧副像素
6‧‧‧副像素開口部
7‧‧‧副像素遮光部
8‧‧‧光學性開口部之稜線
9、10、11‧‧‧副像素
12‧‧‧像素
13A、13B‧‧‧對應於電極之遮光部
14‧‧‧對應於電極之遮光部
15‧‧‧對應於電容器之遮光部
〔圖1〕對於實施形態之三維影像顯示裝置作概略性展示之立體圖。
〔圖2〕係為用以對於像素配列作說明之關連於比較例1的說明圖，並為對於在圖1中所示之三維影像顯示裝置中所觀察到的像素配列之一部分作概略性展示之平面圖。
〔圖3〕係為對於在圖1中所示之三維影像顯示裝置處的通過光學性開口部之從像素而來的光線軌跡作概略性展示之三維影像顯示裝置之部分性水平剖面圖，並且為對於所觀察之像素因應於觀察位置而作變化一事作說明性展示的水平剖面圖。
〔圖4〕對於在圖1中所示之三維影像顯示裝置處的透過光學性開口部所觀察到之亮度因應於觀察位置而改變一事作說明之對關連於比較例1的亮度特性作展示之圖表。
［圖5〕係為用以對於像素配列作說明之關連於比較例2的說明圖，並為對於在圖1中所示之三維影像顯示裝置中所觀察到的像素配列之一部分作概略性展示之平面圖。
〔圖6〕對於在圖1中所示之三維影像顯示裝置處的透過光學性開口部所觀察到之亮度因應於觀察位置而改變一事作說明之對關連於比較例2的亮度特性作展示之圖表。
〔圖7〕對於在圖1中所示之三維影像顯示裝置處的構成像素之以線對稱所形成的副像素之圖案作說明之模式圖。
〔圖8〕對於在圖1中所示之三維影像顯示裝置處的構成像素之以點對稱所形成的副像素之圖案作說明之模式圖。
［圖9〕係為在圖1中所示之三維影像顯示裝置處，用以對於比較例3之副像素配列作說明之說明圖，並為對於將2種類之副像素設置為交錯格子狀的像素配列之一部分作概略性展示之平面圖。
〔圖10〕對於在使用有具備圖9中所示之比較例3的像素配列之顯示裝置的三維影像顯示裝置中所觀察到之波紋圖案作展示的平面圖。
〔圖11〕(a)，係為將圖9中所示之比較例3的1列之像素配列抽出，並使光線控制元件之光學開口與某一座標軸Y、例如垂直方向Y相一致地作傾斜而作了展示的平面圖，又，(b)，係為對於藉由將對(a)之光學開口在Y方向上作探索並作了累加的結果於身為光學開口之法線方向的X方向上作並排一事所求取出之依存於X方向的亮度變化作展示之圖表。
〔圖12〕對於將在圖11(b)中所示之比較例3的亮度分布作傅立葉變換所求取出的頻率分布作展示之圖表。
〔圖13〕係為在圖1中所示之三維影像顯示裝置處，用以對於比較例4之副像素配列作說明之說明圖，並為對於僅藉由第1圖案之副像素所構成的像素配列之一部分作概略性展示之平面圖。
〔圖14〕對於在使用有具備圖10中所示之比較例4的像素配列之顯示裝置的三維影像顯示裝置中所觀察到之波紋圖案作展示的平面圖。
〔圖15〕(a)，係為將圖10中所示之比較例4的1列之像素配列抽出，並使光線控制元件之1個的光學開口與垂直方向Y相一致地作傾斜而作了展示的平面圖，又，(b)，係為對於藉由將對(a)之光學開口在Y方向上作探索並作了累加的結果於身為光學開口之法線方向的X方向上作並排一事所求取出之依存於X方向的亮度變化作展示之圖表。
〔圖16〕對於將在圖15(b)中所示之比較例4的亮度分布作傅立葉變換所求取出的頻率分布作展示之圖表。
〔圖17〕係為在圖1中所示之三維影像顯示裝置處，用以對於實施例1之副像素配列作說明之說明圖，並為對於將2種類之副像素設置為交錯格子狀且對於遮光部之一部分的布局作了變更之像素配列的一部分作概略性展示之平面圖。
〔圖18〕對於在使用有具備圖17中所示之實施例1的像素配列之顯示裝置的三維影像顯示裝置中所觀察到之波紋圖案作展示的平面圖。
〔圖19〕(a)，係為將圖17中所示之實施例1的1列之像素配列抽出，並使光線控制元件之1個的光學開口與垂直方向Y相一致地作傾斜而作了展示的平面圖，又，(b)，係為對於藉由將對(a)之光學開口在Y方向上作探索並作了累加的結果於身為光學開口之法線方向的X方向上作並排一事所求取出之依存於X方向的亮度變化作展示之圖表。
〔圖20〕對於將在圖19(b)中所示之實施例1的亮度分布作傅立葉變換所求取出的頻率分布作展示之圖表。
〔圖21〕係為在圖1中所示之三維影像顯示裝置處，用以對於實施例2之副像素配列作說明之說明圖，並為對於將2種類之副像素設置為交錯格子狀且以部分性地附加遮光部而使對稱性喪失的方式來將布局作了變更之像素配列的一部分作概略性展示之平面圖。
〔圖22〕對於在使用有具備圖21中所示之實施例2的像素配列之顯示裝置的三維影像顯示裝置中所觀察到之波紋圖案作展示的平面圖。
〔圖23〕(a)，係為將圖21中所示之實施例2的1列之像素配列抽出，並使光線控制元件之1個的光學開口與垂直方向Y相一致地作傾斜而作了展示的平面圖，又，(b)，係為對於藉由將對(a)之光學開口在Y方向上作探索並作了累加的結果於身為光學開口之法線方向的X方向上作並排一事所求取出之依存於X方向的亮度變化作展示之圖表。
〔圖24〕對於將在圖23(b)中所示之實施例2的亮度分布作傅立葉變換所求取出的頻率分布作展示之圖表。
〔圖25〕係為在圖1中所示之三維影像顯示裝置處，用以對於實施例3之副像素配列作說明之說明圖，並為對於將2種類之副像素設置為交錯格子狀且以部分性地附加遮光部而使對稱性喪失的方式來將布局作了變更之像素配列的一部分作概略性展示之平面圖。
〔圖26〕對於在使用有具備圖25中所示之實施例3的像素配列之顯示裝置的三維影像顯示裝置中所觀察到之波紋圖案作展示的平面圖。
〔圖27〕(a)，係為將圖25中所示之實施例3的1列之像素配列抽出，並使光線控制元件之1個的光學開口與垂直方向Y相一致地作傾斜而作了展示的平面圖，又，(b)，係為對於藉由將對(a)之光學開口在Y方向上作探索並作了累加的結果於身為光學開口之法線方向的X方向上作並排一事所求取出之依存於X方向的亮度變化作展示之圖表。
［圖28〕對於將在圖27(b)中所示之實施例3的亮度分布作傅立葉變換所求取出的頻率分布作展示之圖表。
3‧‧‧光學性開口部
6‧‧‧副像素開口部
7‧‧‧副像素遮光部
9、10、11‧‧‧副像素
12‧‧‧像素
13A、13B‧‧‧對應於電極之遮光部
14‧‧‧對應於電極之遮光部
15‧‧‧對應於電容器之遮光部

权利要求:
Claims (6)
[1] 一種三維影像顯示裝置，其特徵為，具備有：顯示部，係沿著第1方向以及與此第1方向相正交之第2方向，而以像素週期pp來將像素配列成矩陣狀，並將該像素藉由顯示相異顏色之複數的副像素來構成，其中，前述副像素係分別藉由顯示該副像素之顏色的開口部以及對於此開口部作制定之遮光部而構成為具備有第1以及第2圖案之其中一方，而前述同色之副像素係沿著前述第2方向來配列成前述第1以及第2圖案之交互配列或者是前述第2以及第1圖案之交互配列，並且以使前述副像素不會相互成為線對稱或者是點對稱的方式來配列成矩陣狀；和光線控制元件，係被與前述顯示部作對向設置，並以相對於前述第2方向而成為某一角度θ的方式來作傾斜並作直線狀延伸，並且係由沿著與此延伸方向相正交之方向而被作配列之多數的光學性開口部所構成。
[2] 如申請專利範圍第1項所記載之三維影像顯示裝置，其中，前述某一角度θ，係藉由根據沿著前述第1方向之第1週期L1以及沿著前述第2方向之第2週期L2的比所賦予之atan(L1/L2)而制定者。
[3] 如申請專利範圍第1項所記載之三維影像顯示裝置，其中，前述副像素，係具備有沿著前述光學性開口部之延伸方向的開口長度Ly，在沿著與前述延伸方向相正交之方向的位置處之前述副像素所具有的前述開口長度Ly之合計，係沿著與前述延伸方向相正交之方向而改變，基於此變化之頻率成分，係使較由來於前述副像素之形成節距的(pp．sin θ)而更長波長之成分被作抑制。
[4] 如申請專利範圍第1項所記載之三維影像顯示裝置，其中，前述副像素之遮光部，係包含有構成與電容器相對應之遮光部的圖案區段(segment)，此圖案區段之配置，係在前述第1以及第2圖案處而互為相異，此圖案區段之配置，係賦予前述不會相互成為線對稱或者是點對稱之矩陣狀配列。
[5] 如申請專利範圍第4項所記載之三維影像顯示裝置，其中，在相互鄰接之前述副像素處，構成與前述電容器相對應之遮光部的前述圖案區段，係位於前述開口部內之同一位置處。
[6] 如申請專利範圍第3項所記載之三維影像顯示裝置，其中，前述圖案區段之配置，係賦予前述不會相互成為線對稱或者是點對稱之矩陣狀配列，並且，基於前述副像素所具有之前述開口長度Ly的變化之前述頻率成分中的振幅之變動，係被作抑制。

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法律状态:
2017-07-01| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

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