(57)【要約】【課題】複数の画素がストライプ状に一方向に配列されてなる２つのディスプレイを空気層を介して重畳させた重畳表示システムにおいて、光拡散素子を挿入することなくモアレ縞の発生を抑制する。【解決手段】複数の画素１ｂがストライプ状に一方向に配列されてなる光透過型の無機ＥＬディスプレイと、複数の画素２ｂがストライプ状に一方向に配列されてなる液晶ディスプレイとを備え、前方に無機ＥＬディスプレイを配置し、空気層を介して、後方に液晶ディスプレイを配置し、これら両ディスプレイを重畳して表示する重畳表示システムであって、両ディスプレイが重畳されている方向からみて、無機ＥＬディスプレイにおける画素１ｂの配列方向１ｃと液晶ディスプレイにおける画素２ｂの配列方向２ｃとのなす角度θが、２０°以上７０°以下である。【選択図】図３
2007233118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素（１ｂ）がストライプ状に一方向に配列されてなる光透過型の第１のディスプレイ（１）と、複数の画素（２ｂ）がストライプ状に一方向に配列されてなる第２のディスプレイ（２）とを備え、
前方に前記第１のディスプレイ（１）を配置し、空気層を介して、後方に前記第２のディスプレイ（２）を配置し、前記第１のディスプレイ（１）と前記第２のディスプレイ（２）とを重畳して表示する重畳表示システムであって、
前記両ディスプレイ（１、２）が重畳されている方向からみて、前記第１のディスプレイ（１）における前記画素（１ｂ）の配列方向と前記第２のディスプレイ（２）における前記画素（２ｂ）の配列方向とのなす角度θが、２０°以上７０°以下であることを特徴とする重畳表示システム。
【請求項２】
前記角度θが４５°であることを特徴とする請求項１に記載の重畳表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前方に光透過型の第１のディスプレイを配置し、空気層が間隙にあり、後方に第２のディスプレイを配置した重畳表示システムに関し、たとえば、車両用表示システムやパチンコやスロットマシン等のアミューズメントの表示システムに適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のインストルメントパネルには、計器としてのスピードメータの他に様々な情報、例えばナビゲーションやウォーニング等を運転者に提供する表示器としてディスプレイが使われ、提供する情報量も増加の傾向である。
【０００３】
しかし、車室内のインストルメントパネルの領域は限りがあり、スピードメータの文字盤と指針の前方に透明なディスプレイを配置し、重畳して情報を表示するシステムが考えられている（たとえば、特許文献１参照）。また、液晶ディスプレイの前方に無機ＥＬディスプレイなどの透明なディスプレイを配置し、重畳表示を行うものが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
このように透明なディスプレイを使うことで、重畳表示が可能になり、限られた領域内での情報表示を増やすことができるようになる。
【０００５】
ここで、特許文献１のような駆動式の情報表示器の前方に透明なディスプレイを配置した場合はよいが、特許文献２のように液晶ディスプレイの前方に透明な無機ＥＬディスプレイを配置し、重畳表示をしようとするとモアレ縞の発生という新たな問題が生ずる。そこで、上記特許文献２では、光拡散素子を介して無機ＥＬディスプレイと液晶ディスプレイとを貼り合せてモアレ縞の発生を抑制している。
【特許文献１】特開２０００−７４６９８号公報
【特許文献２】特開２００５−２３１５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、本発明者は、上記特許文献１において、文字盤と指針の代わりに液晶ディスプレイを後方に配置したような構成を考えた。
【０００７】
すなわち、本発明者は、重畳される２つのディスプレイの両方を、複数の画素がストライプ状に一方向に配列されてなるものとし、前方に光透過型の第１のディスプレイを配置し後方に第２のディスプレイを配置するとともに、両ディスプレイの間隙に空気層が介在するようにして、両ディスプレイの重畳表示を行うように構成した重畳表示システムを考えた。
【０００８】
しかし、このような両ディスプレイ間に空気層を介在させたシステム構成においては、上記特許文献２のように中間に光拡散素子を挿入しただけでは、光拡散素子の拡散度合い及び配置した位置によって、第２のディスプレイの画質を落とし、表示画像が見えにくくなることや、モアレ縞の発生を十分抑制できていないことが、本発明者の試作検討によりわかった。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、複数の画素がストライプ状に一方向に配列されてなる２つのディスプレイを空気層を介して重畳させた重畳表示システムにおいて、光拡散素子を挿入することなくモアレ縞の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ここで、モアレ縞について説明すると、モアレとは点又は線などの模様が幾何学的に規則正しく分布したものを重ね合わせた時にそれらの周期のずれにより視覚的に生じる縞状の斑紋である。
【００１１】
モアレそのものも周期を持ち、この周期は元になる模様の周期の組み合わせで決まる。発生原理は物理学的にいうと、モアレとは二つの空間周波数のうなり現象といえ、音のうなりと同様に考えることができる。
【００１２】
そして、２つの模様の空間周波数がそれぞれωａ、ωｂであると、この時現れるモアレ縞の空間周波数はωａ−ωｂとなる。この空間周波数が低いとモアレ縞の明暗パターンの幅は広くなり、逆に空間周波数高いと明暗パターンの幅は狭くなる。
【００１３】
さらに、この空間周波数と人間の目の識別能力には相関があり、空間周波数とコントラスト（明暗比）感度の相関関係がわかっており、空間周波数が高いとコントラスト感度が落ち込み、ある程度空間周波数が低いとコントラスト感度が高くなる。すなわち、人間の目は空間周波数が高いものは知覚しづらくなるといわれている。
【００１４】
ここで、各々のディスプレイでは、複数の画素がストライプ状に一方向に配列されてなるものを用いるが、この画素の配列パターンの空間周波数を、それぞれのディスプレイについてωａ、ωｂとすると、画素の配列パターンが同じ、または似ている場合、２つの空間周波数ωａとωｂとは同じ、または、ほぼ同じである。そのため、モアレ縞の空間周波数（ωａ−ωｂ）は０に近くなるため、人間の目のコントラスト感度が高くなり、モアレ縞を容易に知覚することとなる。
【００１５】
本発明者は、このような知見に基づいて、第１のディスプレイ（１）における画素（１ｂ）の配列方向と第２のディスプレイ（２）における画素（２ｂ）の配列方向とのなす角度θを変えて、試作検討を行った。
【００１６】
その結果、後述する図５に示されるように、当該角度θが２０°以上７０°以下の範囲では、２つのディスプレイの画素の配列パターンの空間周波数ωａとωｂとが大きく異なり、モアレ縞の空間周波数（ωａ−ωｂ）≫０となって大きくなるので、モアレ縞の知覚がほとんどされないことがわかった。
【００１７】
このように、本発明は実験的に見いだされたものであり、両ディスプレイ（１、２）が重畳されている方向からみて、第１のディスプレイ（１）における画素（１ｂ）の配列方向と第２のディスプレイ（２）における画素（２ｂ）の配列方向とのなす角度θを、２０°以上７０°以下としたことを特徴とする。
【００１８】
そして、このように、第１のディスプレイ（１）における画素（１ｂ）の配列方向と第２のディスプレイ（２）における画素（２ｂ）の配列方向とのなす角度θを、２０°以上７０°以下とすれば、光拡散素子を挿入することなくモアレ縞の発生を抑制することができる。
【００１９】
また、後述する図５に示されるように、上記角度θを４５°とすれば、モアレ縞の空間周波数（ωａ−ωｂ）が最大となり、モアレ縞の知覚が最もしづらくなり、モアレ縞の発生を防止するうえで好ましい構成となる。
【００２０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る重畳表示システムの構成の概要を示す斜視図である。なお、図１では、第２のディスプレイ２も、その全体を透視して示してある。
【００２２】
図１に示されるように、視認者Ｐから見て、第１のディスプレイ１は、空隙を介してすなわち空気層を介して、第２のディスプレイ２の前方に配置されている。この第１のディスプレイ１は光透過型ディスプレイであるため、視認者Ｐは、第１のディスプレイ１の表示領域１ａと第２のディスプレイ２の表示領域２ａとを重畳して視認することが可能である。
【００２３】
本実施形態に使われる光透過型ディスプレイとしての第１のディスプレイ１は、透明な無機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイである。また、第２のディスプレイ２は一般的な液晶ディスプレイである。
【００２４】
第２のディスプレイ２である液晶ディスプレイについては公知の構成を有する液晶ディスプレイを広く用いることができるので、本実施形態では、この第２のディスプレイ２についての詳細な図や構成の説明等を省略する。
【００２５】
図２は、第１のディスプレイ１であるＥＬディスプレイ１の概略断面構成を示す図である。ＥＬディスプレイ２について、この図２を用いて説明する。
【００２６】
光透過型ディスプレイである透明な無機ＥＬディスプレイ１は、透明基板３と、その上に順次薄膜として積層された、第１電極４、第１絶縁膜５、発光層６、第２絶縁膜７、および、第２電極８により形成されている。
【００２７】
そして、これら第１電極４〜第２電極８の各部材における傷の防止や耐湿保護等のために、第２電極８の上には、接着剤９を介してカバーガラス１０が貼り合せられた構成となっている。
【００２８】
第１電極４と第２電極８とは一般に互いに直交するように格子状に形成され、例えば、ＩＴＯ膜にて構成されている。この第１電極４と第２電極８とが直交した部分が、第１電極４、および、第２電極８の膜間に挟まれている第１絶縁膜５、第２絶縁膜７、および、発光層６とともに画素を構成しており、第１電極４、第２電極８間に図示しない電源により電圧を印加することで、この画素が発光する。
【００２９】
発光層６は、例えば、ＺｎＳ、ＳｒＳ等の半導体材料にて構成されており、発光層６を構成する発光中心としては、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｓｍ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｅ等の元素を用いることができる。
【００３０】
なお、この発光層６において、発光中心としてＭｎを用いた場合では黄橙色の発光、Ｔｂを用いた場合では緑色の発光、Ｓｍを用いた場合では赤色の発光、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｅを用いた場合では青色の発光を生じる。また、第１絶縁膜５および第２絶縁膜７は、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等の誘電体により構成されている。
【００３１】
このような無機ＥＬディスプレイ１においては、第１電極４および第２電極８は、スパッタなど形成することができ、発光層６は例えば蒸着法にて形成することができ、各絶縁膜５、７は、スパッタやＣＶＤあるいはＡＬＥ（原子層成長法）などにより形成できる。そして、画素の形状は、フォトリソグラフ法などにより、種々の形状にパターニングすることができる。
【００３２】
ところで、第２のディスプレイ２として使用している液晶ディスプレイ２の透過率は、最高でも５０％程度である。この液晶ディスプレイ２にカラーフィルタ等を装着すると、その光透過率は約５〜１０％程度まで低下してしまう。
【００３３】
一方、第１のディスプレイ１としての透明な無機ＥＬディスプレイ１を構成する第１電極４、第１絶縁膜５、発光層６、第２絶縁膜７、第２電極８は、その全てがほぼ透明であり、総厚で例えば約２μｍの薄膜であり、さらに、透明基板３、接着剤９およびカバーガラス１０も透明である。そのため、本実施形態における無機ＥＬディスプレイ１の表示領域１ａは、光透過率が約８０％である。
【００３４】
したがって、この無機ＥＬディスプレイ１は光透過型すなわち透明なディスプレイとして、図１に示されるように、液晶ディスプレイ２の前方に配置しても、液晶ディスプレイ２における表示領域２ａの視認性を低下させることなく、良好な重畳表示システムを可能としている。
【００３５】
無機ＥＬディスプレイ１における表示領域１ａの画素１ｂの配列パターンと液晶ディスプレイ２における表示領域２ａの画素２ｂの配列パターンについて、図３を参照して述べる。
【００３６】
図３は、重畳する両ディスプレイ１、２の画素１ｂ、２ｂの配列パターンを拡大して示す平面図である。ここで、図３においては、無機ＥＬディスプレイ１における表示領域１ａの画素１ｂを実線にて示し、これに重畳する液晶ディスプレイ２における表示領域２ａの画素２ｂを破線にて示してある。
【００３７】
図３に示されるように、これら両ディスプレイ１、２における画素１ｂ、２ｂの配列パターンは、ともに、複数の画素１ｂ、２ｂがストライプ状に一方向に配列されてなるものである。
【００３８】
液晶ディスプレイ２については、カラーフィルタが使用されているので、図３に示されるような平面四角形の画素２ｂが格子形状に配列された一般的な配列パターンとなっている。
【００３９】
一方、本実施形態における無機ＥＬディスプレイ１の画素１ｂについては、両ディスプレイ１、２が重畳されている方向すなわち上記図１における視認者Ｐ側の方向からみたときに、液晶ディスプレイ２の画素２ｂの格子形状を、図３に示す角度θの分だけ、回転させた格子形状となっている。
【００４０】
そして、本実施形態では、この角度θすなわち無機ＥＬディスプレイ１における画素１ｂの配列方向１ｃと液晶ディスプレイ２における画素２ｂの配列方向２ｃとのなす角度θを、２０°以上７０°以下の範囲に設定している。図３に示される例では、上記角度θは４５°としている。
【００４１】
ここで、各画素１ｂ、２ｂの配列方向１ｃ、２ｃとは、ストライプ状に配列された複数の画素１ｂ、２ｂにおいて、図３にて仮想線１ｃ、２ｃで示されるように、当該ストライプの延びる方向１ｃ、２ｃである。
【００４２】
このように、本実施形態の重畳表示システムにおいて、上記角度θを規定した構成を採用する理由は、モアレ縞の知覚を抑制するべく、モアレ縞の空間周波数（ωａ−ωｂ）を大きくするためである。
【００４３】
図４は、モアレ縞の空間周波数と人間の目の感度との関係を示す図である。この図４に示されるように、モアレ縞の空間周波数が、ある程度大きいと、人間の目の感度も低下し、モアレ縞を知覚できなくなる。
【００４４】
無機ＥＬディスプレイ１における画素１ｂの配列パターンと液晶ディスプレイ２における画素２ｂの配列パターンとが同じ、例えば上記図３において、両ディスプレイ１、２の画素１ｂ、２ｂの配列パターンが、両方とも図３中の破線に示されるパターンであれば、モアレ縞の空間周波数（ωａ−ωｂ）＝０であり、モアレ縞の発生は無い。
【００４５】
しかし、実際には、空気層を介して重畳された両ディスプレイ１、２の画素１ｂ、２ｂの配列パターンを完全に一致させる、すなわち上記角度θを０°とすることは困難であり、このような一致を試みても、わずかな角度θが生じる。
【００４６】
すると、モアレ縞の空間周波数は０に近いところでずれる。つまり、（ωａ−ωｂ）≒０となってしまい、逆に図４に示されるように、人間の目の感度が非常に高い空間周波数に近づくこととなり、モアレ縞を容易に知覚することとなる。
【００４７】
そこで、本発明者は、上記角度θとモアレ縞の視認率について、試作検討を行った。図５は、その結果を示す図であり、上記角度θ（°）とモアレ縞の視認率（％）との関係を示す図である。
【００４８】
この図５に示されるように、上記角度θが２０〜７０°の範囲では、モアレ縞の視認率が１％以下と低くなることがわかった。また、図５では、縦軸のスケール上、明確には示されていないが、上記角度θが４５°の時が最も認識率が低いことがわかった。このことはシミュレーションからも確認できる。すなわち、上記角度θが４５°の時に、モアレ縞の空間周波数が最大であることを意味する。
【００４９】
なお、この図５に示される検討結果は、モアレ縞が最もはっきり見える位置関係（両ディスプレイ１、２の距離）に、無機ＥＬディスプレイ１と液晶ディスプレイ２とを配置した後、無機ＥＬディスプレイ１を回転させて、上記角度θを徐々に変化させた時の結果であり、液晶ディスプレイ２の画素２ｂのサイズや形状、ストライプのピッチが異なっても結果は変わらなかった。
【００５０】
つまり、本実施形態において、重畳される２つのディスプレイ１、２の両方が、複数の画素１ｂ、２ｂをストライプ状に一方向に配列してなるものであれば、この図５に示される結果と同様の結果が得られる。
【００５１】
よって、本実施形態では、あらかじめモアレ縞の空間周波数（ωａ−ωｂ）が最大となるように、上記角度θを４５°とすることで、モアレ縞の知覚を最もしづらくさせることができる。
【００５２】
そして、図５に示されるように、上記角度θを２０〜７０°の範囲とすれば、モアレ縞の空間周波数（ωａ−ωｂ）≫０となって、視認者Ｐは、実用レベルにてモアレ縞を気にならない程度に、モアレ縞を知覚しづらくなる。
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、無機ＥＬディスプレイ１における画素１ｂの配列方向１ｃと液晶ディスプレイ２における画素２ｂの配列方向２ｃとのなす角度θを、２０°以上７０°以下、最も好ましくは４５°とすれば、光拡散素子を挿入することなくモアレ縞の発生を抑制することができる。
【００５４】
（他の実施形態）
なお、上記図２に示される無機ＥＬディスプレイ１は、あくまでも一実施形態を示すものであり、本発明に用いられる光透過型の無機ＥＬディスプレイとしては、上記図１に限定されるものではない。
【００５５】
また、上記実施形態では、第１のディスプレイとして透明な無機ＥＬディスプレイ１を用いたが、これ以外にも、第１のディスプレイとしては、光透過型のディスプレイであれば何ら問題は無い。
【００５６】
また、第２のディスプレイについても、液晶ディスプレイ２以外にも、ＣＲＴやプラズマディスプレイ、あるいは、第１のディスプレイと同様の光透過型のディスプレイを用いることができる。
【００５７】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、数々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る重畳表示システムの構成の概要を示す斜視図である。
【図２】第１のディスプレイであるＥＬディスプレイの概略断面構成を示す図である。
【図３】重畳する両ディスプレイの画素の配列パターンを拡大して示す平面図である。
【図４】モアレ縞の空間周波数と人間の目の感度との関係を示す図である。
【図５】角度θとモアレ縞の視認率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…第１のディスプレイとしての無機ＥＬディスプレイ、
１ｂ…無機ＥＬディスプレイの画素、
１ｃ…無機ＥＬディスプレイにおける画素の配列方向、
２…第２のディスプレイとしての液晶ディスプレイ、
２ｂ…液晶ディスプレイの画素、
２ｃ…液晶ディスプレイにおける画素の配列方向、
θ…無機ＥＬディスプレイにおける画素の配列方向と液晶ディスプレイにおける画素の配列方向とのなす角度。
【図１】
2007233118.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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