(57)【要約】【課題】レンズ配置精度や配置状態維持を容易にしつつ、ざらつき感が抑えられた白黒画像の表示を可能とする。【解決手段】表示画面上にマトリクス状に配列された多数の画素のそれぞれを、表示画面よりも内側に配置され遮光枠で囲まれた発光面から照射された光により形成する表示装置である。この表示装置の発光面における発光方向前方には、発光面の拡大虚像を生成するレンズを画素の１つに対して少なくとも２以上の割合で稠密配置したレンズ層が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画面上にマトリクス状に配列された多数の画素のそれぞれを、前記表示画面よりも内側に配置され遮光枠で囲まれた発光面から照射された光により形成する表示装置において、
前記発光面における発光方向前方には、前記発光面の拡大虚像を生成するレンズを前記画素の１つに対して少なくとも２以上の割合で稠密配置したレンズ層が設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の表示装置において、
前記レンズの前側主平面は、前記発光面から発光方向前方１ｍｍ以下の位置に配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の表示装置において、
前記レンズによる虚像の発光方向の位置は、前記発光面から発光方向後方１ｍｍ以下の位置に配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の表示装置において、
前記多数の画素のそれぞれは、前記発光面から照射された赤色光、緑色光及び青色光を合成して形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項２〜４の何れか一項に記載の表示装置において、
前記表示画面上の１画素に対応する前記発光面が、当該発光面を透過する光を赤色光とする赤色発光部、緑色光とする緑色発光部、青色光とする青色発光部に発光方向に対して直交する方向に沿って分割されていることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の表示装置において、
前記赤色発光部、緑色発光部、青色発光部の配列方向に対する前記レンズの肉眼視倍率は、１倍以上、４倍以下に設定されていることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の表示装置において、
前記レンズは、前記配列方向にのみ、曲率を持つシンドリカルレンズであることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項５又は６記載の表示装置において、
前記レンズは、前記配列方向に対する屈折力と、前記配列方向及び前記発光方向の２方向に直交する方向に対する屈折力とが異なっていることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項５〜８の何れか一項に記載の表示装置において、
前記レンズ層は、前記赤色発光部、緑色発光部、青色発光部のそれぞれに対して２以上の割合でレンズが稠密配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項２〜４の何れか一項に記載の表示装置において、
前記発光面の発光方向後方に配置され、当該発光面に光を照射する光源を備え、
前記光源は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ周期的に前記発光面に照射していることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１〜３の何れか一項に記載の表示装置において、
前記多数の画素によって白黒画像のみが形成されることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
表示画面上にマトリクス状に配列された多数の画素のそれぞれを、前記表示画面よりも内側に配置され遮光枠で囲まれた発光面から照射された光により形成する表示装置に用いられる表示装置用補助シートにおいて、
前記発光面の拡大虚像を生成するレンズを前記画素の１つに対して少なくとも２以上の割合で稠密配置したレンズ層を備え、
前記レンズ層が、前記発光面における発光方向前方に配置されることを特徴とする表示装置用補助シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置及び表示装置用補助シートに係り、特にマトリクス型の表示装置及び当該表示装置に用いられる表示装置用補助シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用に用いられるカラーディスプレイ等の表示装置では、カラー画像だけでなく、デジタルデータ化された放射線画像等の白黒の医療画像も表示されるようになっている。カラー表示可能な表示装置で白黒の医療用画像を表示する場合、１画素内にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色の光を合成することで、当該画素を白黒で表現する。すなわち、図７に示すように、表示画像の１画素１００は、赤画素Ｒ１００、緑画素Ｇ１００、青画素Ｂ１００の３画素により形成されることになる。ここで、各色の画素Ｒ１００，Ｇ１００，Ｂ１００はそれぞれ格子状の遮光枠１０１により仕切られている。図８は、表示画面の１画素１００中の光量分布を表す説明図である。なお、表示色を白色とするためには、Ｒ、Ｇ、Ｂの照度分布はＲ：Ｇ：Ｂ＝３：１０：１程度とすることになるが、図８では分かりやすいようにＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：１として表している。この図８に示すように、赤画素Ｒ１００、緑画素Ｇ１００、青画素Ｂ１００のそれぞれが別個に点灯し、それらの間は遮光枠１０１により遮光されることになり、３色の光を発光すると、表示画面の１画素１００中に遮光枠１０１も現れてしまう。遮光枠１０１が現出していると、どうしても画像にざらつきが感じられることになっていた。
【０００３】
このざらつきを抑制するために、近年においては、表示画面の１画素１００を成す１組の赤画素Ｒ１００、緑画素Ｇ１００、青画素Ｂ１００にレンズを対向配置したものが開発されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１では、１組の赤画素Ｒ１００、緑画素Ｇ１００、青画素Ｂ１００に対して１つのレンズを対向配置することで、１画素１００を拡大表示し遮光枠１０１を目立たなくしている。
一方、特許文献２では、同一光軸となるように配列された一対のレンズ群を、１組の赤画素Ｒ１００、緑画素Ｇ１００、青画素Ｂ１００に対して対向配置することで、各画素Ｒ１００，Ｇ１００，Ｂ１００を介して入射した平行光を集光した後に再度平行光に戻し、遮光枠１０１を目立たなくしている。
【特許文献１】特開２００６−１８４８７７号公報
【特許文献２】特公平７−６９５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２のいずれにおいても、１組の赤画素Ｒ１００、緑画素Ｇ１００、青画素Ｂ１００と対となるようにレンズが配置されなければならないために、製造上のレンズ配置精度と、その配置状態維持が困難なものとなっていた。
【０００６】
本発明の課題は、レンズ配置精度や配置状態維持を容易にしつつ、ざらつき感が抑えられた白黒画像の表示を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、
表示画面上にマトリクス状に配列された多数の画素のそれぞれを、前記表示画面よりも内側に配置され遮光枠で囲まれた発光面から照射された光により形成する表示装置において、
前記発光面における発光方向前方には、前記発光面の拡大虚像を生成するレンズを前記画素の１つに対して少なくとも２以上の割合で稠密配置したレンズ層が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の表示装置において、
前記レンズの前側主平面は、前記発光面から発光方向前方１ｍｍ以下の位置に配置されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の表示装置において、
前記レンズによる虚像の発光方向の位置は、前記発光面から発光方向後方１ｍｍ以下の位置に配置されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の表示装置において、
前記多数の画素のそれぞれは、前記発光面から照射された赤色光、緑色光及び青色光を合成して形成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項２〜４の何れか一項に記載の表示装置において、
前記表示画面上の１画素に対応する前記発光面が、当該発光面を透過する光を赤色光とする赤色発光部、緑色光とする緑色発光部、青色光とする青色発光部に発光方向に対して直交する方向に沿って分割されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の表示装置において、
前記赤色発光部、緑色発光部、青色発光部の配列方向に対する前記レンズの肉眼視倍率は、１倍以上、４倍以下に設定されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の表示装置において、
前記レンズは、前記配列方向にのみ、曲率を持つシンドリカルレンズであることを特徴としている。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項５又は６記載の表示装置において、
前記レンズは、前記配列方向に対する屈折力と、前記配列方向及び前記発光方向の２方向に直交する方向に対する屈折力とが異なっていることを特徴としている。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項５〜８の何れか一項に記載の表示装置において、
前記レンズ層は、前記赤色発光部、緑色発光部、青色発光部のそれぞれに対して２以上の割合でレンズが稠密配置されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項２〜４の何れか一項に記載の表示装置において、
前記発光面の発光方向後方に配置され、当該発光面に光を照射する光源を備え、
前記光源は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ周期的に前記発光面に照射していることを特徴としている。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の表示装置において、
前記多数の画素によって白黒画像のみが形成されることを特徴としている。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、
表示画面上にマトリクス状に配列された多数の画素のそれぞれを、前記表示画面よりも内側に配置され遮光枠で囲まれた発光面から照射された光により形成する表示装置に用いられる表示装置用補助シートにおいて、
前記発光面の拡大虚像を生成するレンズを前記画素の１つに対して少なくとも２以上の割合で稠密配置したレンズ層を備え、
前記レンズ層が、前記発光面における発光方向前方に配置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、発光面の拡大虚像を生成するレンズを画素の１つに対して少なくとも２以上の割合で稠密配置したレンズ層が、発光面における発光方向前方に設けられているので、表示画面上の画素と各レンズとの位置関係が多少ずれていたとしても、ざらつき感を抑えることができる。したがって、レンズ配置精度や配置状態維持を容易にしつつ、ざらつき感が抑えられた白黒画像の表示が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る表示装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る表示装置は、表示画面上にマトリクス状に配列された多数の画素のそれぞれを、表示画面よりも内側に配置され遮光枠で囲まれた発光面から照射された光により形成するものである。
【００２１】
図１は、本実施形態の表示装置１の概略構成を表す断面図である。図１に示すように、表示装置１には、光源となるバックライト２と、バックライト２の発光方向前方に配置された液晶シャッター３とが設けられている。
【００２２】
液晶シャッター３には、発光方向後方から順に、後面モジュール４と、液晶層５と、前面モジュール６と、レンズ層７とが積層されている。
【００２３】
後面モジュール４には、発光方向後方から順に、第１偏光板４１と、ガラス基板４２と、透明導電膜４３と、配向膜４４とが積層されている。
前面モジュール６には、発光方向後方から順に、配向膜６１と、透明導電膜６２と、カラーフィルタ６３と、ガラス基板６４と、第２偏光板６５とが積層されている。
そして、後面モジュール４の配向膜４４と、前面モジュール６の配向膜６１との間に液晶が封入されることで液晶層５が形成されている。
【００２４】
図２はカラーフィルタの概略構成を表す正面図である。この図２に示すように、カラーフィルタ６３は、表示画面上の１画素を形成する画素ユニット６６が、多数マトリクス状に配列されて形成されている。このカラーフィルタ６３に備わる各画素ユニット６６が本発明に係る発光面である。画素ユニット６６には、バックライト２から照射された光を赤色光とする赤色フィルタ（赤色発光部）６７と、前記光を緑色光とする緑色フィルタ（緑色発光部）６８と、前記光を青色光とする青色フィルタ（青色発光部）６９と、これらのフィルタ６７，６８，６９が発光方向に対して直交する方向に配列されている。また、画素ユニット６６には、光透過性のない遮光枠７０が前記フィルタ６７，６８，６９の周囲をそれぞれ囲うように配置されている。これにより、画素ユニット６６の周囲が遮光枠７０により囲まれることになる。そして画素ユニット６６内の各フィルタ６７，６８，６９を透過して、表示画面上に照射された各色光が合成されることで、表示画面上の１画素が形成されるようになっている。
【００２５】
そして、図１に示すようにレンズ層７は、カラーフィルタ６３の発光方向前方に配置されている。レンズ層７には、画素ユニット６６の拡大虚像を生成するレンズ７１が備えられており、このレンズ７１が画素ユニット６６の１つに対して少なくとも２以上の割合で稠密配置されている。
【００２６】
図３は、画素ユニット６６に対するレンズ７１の光学原理を表す図である。ここでは、緑色フィルタ６８を透過した緑色光に基づく虚像と実像との関係を例示して説明する。なお、図３では、分かりやすくするために緑フィルタ６８毎に１つのレンズ７１が配置された場合を例示して説明しているが、各フィルタ毎に２つ以上のレンズ７１が配置されていることが好ましい。
図３に示すように、バックライト２から照射され、緑色フィルタ６８を透過した緑色光がレンズ層７のレンズ７１を透過すると、緑色光による虚像９０が緑色フィルタ６８から所定間隔Ｈ離れた奥側に位置することになる。表示画面を視認している人にとっては、網膜と虚像９０とが共役関係となって目の光学系で結像し実像が作られることになる。つまり、実際の緑色フィルタ６８の大きさよりも拡大された虚像９０が視認者に認識されるのである。
【００２７】
そして、各フィルタ６７，６８，６９を透過した光（赤色光、緑色光、青色光）のそれぞれにおいても同様に、レンズ７１により拡大された虚像９０が視認者に認識される。図４は、レンズ層７がある状態で１つの画素ユニット６６の各フィルタ６７，６８，６９を透過した光に基づく、網膜上の光量分布を表している。図４における縦軸は光束の相対値であり、横軸は各光束の位置である。そして、Ｒ１は赤色光の照度分布を表し、Ｇ１は緑色光の照度分布を表し、Ｂ１は青色光の照度分布を表している。なお、簡単化のためにＲ１：Ｇ１：Ｂ１の照度比率は等値としている。
【００２８】
図４では、各色Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１の照度分布が正規分布状となっていて、その端部で隣接する色光が混ざり合うことになり、網膜上では遮光枠７０が見えにくくなる。この現象は各画素ユニット６６で現出するので、表示画面上では図５に示すように全体として遮光枠７０の視認性が抑制され、画質を向上させることが可能となる。
【００２９】
そして、画質をより一層高めるためには、以下の条件を適用することが好ましい。
例えば、レンズ層７と実像（各色フィルタ６７，６８，６９）の距離が大きい場合、実像のある１点から出た光は複数のレンズ７１を透過することとなる。その場合、それぞれのレンズ７１により虚像９０が形成されることになる。こうなってしまうと、例えば肉眼視倍率１倍のレンズ７１であったとしても、各レンズ７１の虚像により画像がぼけたものとなる。鮮鋭度の高い画像を得るには、このぼけを抑制する必要がある。本発明者は、種々の実験やシミュレーションにより、発光面からレンズ７１の前側主平面Ｍ（図３参照）までの距離Ｈ１を１ｍｍ以下にすると、透過するレンズ数を抑制でき、画像の鮮鋭度を維持することができることを見出した。
【００３０】
また、各フィルタ６７，６８，６９の配列方向に対するレンズ７１の肉眼視倍率は、１倍以上、４倍以下に設定することが好ましい。特に、上記した通り距離Ｈ１を１ｍｍ以下に決定した場合には、各レンズ７１の複合虚像が１／３画素〜１画素＋α程度の大きさになるように、肉眼視倍率を適正化するが、この場合においては、図６に示す肉眼視倍率と、距離Ｈ１との関係を表すグラフに基づいて、配列方向に対するレンズ７１の肉眼視倍率を適正化する。種々の実験、シミュレーションにより、液晶ディスプレイなどのような、発光面からレンズ７１の前側主平面Ｍまでの距離Ｈ１が０．６ｍｍ程度の表示装置であると、配列方向に対するレンズ７１の肉眼視倍率の適正値は１．１倍程度であることがわかった。なお、図６では、鮮鋭度を維持しつつ、遮光枠７０をぼかす程度にする最適値を示しているが、鮮鋭度とざらつき感の低減のバランスをどう設定するかによって最適値は異なる。
【００３１】
また、レンズ７１は、配列方向にのみ、曲率を持つシンドリカルレンズであることが好ましい。若しくは、レンズ７１は、配列方向に対する屈折力と、配列方向及び発光方向の２方向に直交する方向（図２における上下方向）に対する屈折力とが異なっていることが好ましい。これにより、遮光枠７０に基づくざらつき感を確実に抑制することができる。
なお、上述したシンドリカルレンズや、配列方向に対する屈折力と上下方向に対する屈折力とが異なっているレンズであると、虚像に非点隔差が生じてしまう。この非点隔差が大きいと、配列方向若しくは上下方向のぼけが大きくなり、眼精疲労も大きくなるおそれがある。このため、レンズ７１による虚像９０の発光方向の位置は、各フィルタ６７，６８，６９から発光方向後方１ｍｍ以下の位置に配置すると、非点隔差が抑制されることになり、一方向のみのぼけを低減することが可能となる。
【００３２】
上記したように、本実施形態では、各色フィルタ６７，６８，６９の拡大虚像を生成するレンズ７１を画素ユニット６６の１つに対して少なくとも２以上の割合で稠密配置したレンズ層７が設けられているので、画素ユニット６６と各レンズ７１との位置関係が多少ずれていたとしても、少なくとも１つのレンズ７１は画素ユニット６６内に収まることになる。これにより、画素ユニット６６とレンズ７１とが一対一のものと比較しても、レンズ配置精度や配置状態維持を容易にしつつ、ざらつき感が抑えられた画像の表示が可能となる。
また、レンズ７１が、赤色フィルタ６７、緑色フィルタ６８、青色フィルタ６９のそれぞれに対して２以上の割合で稠密配置されていると、よりざらつき感を抑えることが可能となる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、本実施形態では、液晶表示装置を例示したが、表示画面上にマトリクス状に配列された多数の画素のそれぞれを、表示画面よりも内側に配置され遮光枠で囲まれた発光面から照射された光により形成する表示装置であれば、如何なる方式の表示装置でもよく、これ以外にもプラズマ方式の表示装置、ＣＲＴ方式の表示装置、ＳＥＤ方式の表示装置が挙げられる。
【００３４】
また、液晶表示装置であっても、発光面の発光方向後方に配置され、当該発光面に光を照射する光源を備え、光源は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ周期的に発光面に照射する液晶表示装置、すなわち、いわゆるフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置であっても構わない。この液晶表示装置の場合であると、ざらつき感を一層低減し、より画質を向上させることが可能となる。
【００３５】
さらに、本実施形態では、１画素内で赤色光、緑色光、青色光を合成してカラー表示する表示装置を例示して説明したが、多数の画素によって白黒画像のみが形成される表示装置であっても構わない。この白黒画像のみを形成する表示装置に、上記したレンズ層７を設けた場合においても、各画素間の遮光枠を視認しにくくすることができ、画質を高めることが可能となる。
【００３６】
そして、本実施形態では、レンズ層７が予め表示装置１に組み込まれている場合を例示して説明したが、レンズ層が表示装置とは別体の表示装置用補助シートに積層されていてもよい。この場合、表示装置用補助シートのレンズ層は、発光面における発光方向前方に配置されることになる。そしてレンズ層は、発光面の拡大虚像を生成するレンズが画素の１つに対して少なくとも２以上の割合で稠密配置されている。この表示装置用補助シートを表示装置に適用すると、画素ユニット６６とレンズ７１とが一対一のものと比較しても、レンズ配置精度や配置状態維持を容易にしつつ、ざらつき感が抑えられた画像の表示が可能となる。
【００３７】
また、本実施形態では、本発明に係る赤色発光部、緑色発光部、青色発光部がそれぞれ赤フィルタ６７、緑色フィルタ６８、青色フィルタ６９である場合を例示して説明したが、赤色発光部、緑色発光部、青色発光部は、プラズマディスプレイやＳＥＤの各色を発光する発光部であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る表示装置の概略構成を表す概略図である。
【図２】図１の表示装置に備わるカラーフィルタの概略構成を表す概略図である。
【図３】図２のカラーフィルタの画素ユニットに対するレンズの光学原理を表す図である。
【図４】図１の表示装置における１つの画素ユニットの各フィルタを透過した光に基づく、網膜上の照度分布を表している。
【図５】図２のレンズを各色光が透過したことにより表示画面上に表示されるカラーフィルタを表す説明図である。
【図６】図３のレンズの肉眼視倍率と、距離Ｈ１との関係を表すグラフである。
【図７】表示画像の１画素を表す説明図である。
【図８】図７の表示画面の１画素中の照度分布を表す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      表示装置
２      バックライト
３      液晶シャッター
４      後面モジュール
５      液晶層
６      前面モジュール
７      レンズ層
６３      カラーフィルタ
６６      画素ユニット
６７      赤色フィルタ（赤色発光部）
６８      緑色フィルタ（青色発光部）
６９      青色フィルタ（緑色発光部）
７０      遮光枠
７１      レンズ
９０      虚像
Ｍ      前側主平面
【図１】
2008175938.tif 000003
【図２】
2008175938.tif 000004
【図３】
2008175938.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008175938.tif 000007
【図６】
2008175938.tif 000008
【図７】
2008175938.tif 000009
【図８】
2008175938.tif 000010