(57)【要約】【課題】２D表示と３D表示を全く新規な発想で兼ねる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１は、複数の画素９を有する基本表示パネル４と、基本表示パネル４に対して使用者側に重ねて用いられる屈曲表示パネル５と、制御部６と、を備える。制御部６は、平面的な画像を映し出す場合は、基本表示パネル４に２D用画像を表示させると共に、透明電極１３と右目用透明電極１４Rとの間、及び、透明電極１３と左目用透明電極１４Lとの間には電圧を印加せず、立体的な画像を映し出す場合は、右目用画像及び左目用画像を交互に表示させると共に、透明電極１３と右目用透明電極１４Rとの間、及び、透明電極１３と左目用透明電極１４Lとの間に電圧を交互に、基本表示パネル４の表示と連動するように、印加する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、前記複数の画素によって２D用画像、３D用の右目用画像及び左目用画像を選択的に表示可能な第１表示パネルと、
前記第１表示パネルに対して使用者側に重ねて用いられる第２表示パネルと、
前記第１表示パネルと前記第２表示パネルの動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記第２表示パネルは、前記第１表示パネル側から順に、第１透明基板と、液晶層と、第２透明基板と、を積層して成る積層体であり、
前記第１透明基板の前記液晶層に対して対向する面には、前記第１表示パネルの各画素に対応するように透明電極が形成されており、
前記第２透明基板の前記液晶層に対して対向する面には、前記第１透明基板の各透明電極に対して斜めの位置に、右目用透明電極と左目用透明電極が形成されており、
前記液晶層には、前記透明電極と前記右目用透明電極に挟まれた液晶層部分を他の部分から区画するための右目用区画膜と、前記透明電極と前記左目用透明電極に挟まれた液晶層部分を他の部分から区画する左目用区画膜と、が形成されており、
前記制御手段は、
平面的な画像を映し出す場合は、
前記第１表示パネルに前記２D用画像を表示させると共に、
前記第２表示パネルの前記透明電極と前記右目用透明電極との間、及び、前記第２表示パネルの前記透明電極と前記左目用透明電極との間には電圧を印加せず、
立体的な画像を映し出す場合は、
前記第１表示パネルに前記右目用画像及び前記左目用画像を交互に表示させると共に、
前記第２表示パネルの前記透明電極と前記右目用透明電極との間、及び、前記第２表示パネルの前記透明電極と前記左目用透明電極との間に電圧を交互に、前記第１表示パネルの表示と連動するように、印加する、
表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置であって、
前記右目用区画膜と前記左目用区画膜は、高分子材料によって形成されている、
表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表示装置であって、
前記右目用区画膜及び前記左目用区画膜の屈折率は、電圧を印加していない状態における前記液晶層の屈折率よりも低い、
表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の表示装置を備えた携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現行の裸眼3Dディスプレイには、映像表示ディスプレイの前にバリアを設置するパララックスバリア方式（例えば特許文献１）、レンズを設置するレンチキュラー方式、またバックライトＬＥＤを左右に搭載しそれを時分割でスキャニングするスキャンバックライト方式（例えば特許文献２）がある。
【０００３】
パララックスバリア方式は、映像表示用ディスプレイに交互に右目用左目用映像を表示し、前面に設置したバリア（スリット状遮光層）で左右の目に目的とする方の映像をメインに見せることにより擬似的に立体的に見せる方式である。このパララックスバリア方式は物理的に固定のバリアあるいは電気的に可変のバリアを用いている。
【０００４】
また、レンチキュラー方式は、左目用右目用表示画素をまたぐように光学レンズを配置し、レンズの屈折率によって左目右目用映像の光路を制御している。
【０００５】
また、スキャンバックライト方式は、左右に搭載したバックライトＬＥＤを時分割で交互に点灯し光の進行方向を制御することで視差を発生させて立体表示を行っている。この方式は、比較的自然な立体表示が可能であり、立体映像を時分割で表示しているため解像度が低下することもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３４９１６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７６９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの裸眼3Dディスプレイ方式を用いて通常の２D画像を表示させようとすると、以下のような問題が発生する。
【０００８】
パララックスバリア方式では、２D表示時も３D表示時と同様、パネルの透過率が低い。
【０００９】
レンチキュラー方式では、２D表示を行う場合は3D表示時の左目右目用画素に同じ映像を表示させなければならないため本来映像用表示ディスプレイが持っている解像度を半減させてしまうといった勿体無いことをしている。
【００１０】
スキャンバックライト方式では、そもそも、バックライトフレーム内の両脇にＬＥＤが必要となり、かつそれを交互に点灯しないといけないためサイズが大きくなることと消費電力が高くなることが課題として挙げられる。
【００１１】
本願発明の目的は、各種方式が有する種々の欠点に鑑み、２D表示と３D表示を全く新規な発想で兼ねる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明の観点によれば、表示装置は、複数の画素を有し、前記複数の画素によって２D用画像、３D用の右目用画像及び左目用画像を選択的に表示可能な第１表示パネルと、前記第１表示パネルに対して使用者側に重ねて用いられる第２表示パネルと、前記第１表示パネルと前記第２表示パネルの動作を制御する制御手段と、を備える。前記第２表示パネルは、前記第１表示パネル側から順に、第１透明基板と、液晶層と、第２透明基板と、を積層して成る積層体である。前記第１透明基板の前記液晶層に対して対向する面には、前記第１表示パネルの各画素に対応するように透明電極が形成されている。前記第２透明基板の前記液晶層に対して対向する面には、前記第１透明基板の各透明電極に対して斜めの位置に、右目用透明電極と左目用透明電極が形成されている。前記液晶層には、前記透明電極と前記右目用透明電極に挟まれた液晶層部分を他の部分から区画するための右目用区画膜と、前記透明電極と前記左目用透明電極に挟まれた液晶層部分を他の部分から区画する左目用区画膜と、が形成されている。前記制御手段は、平面的な画像を映し出す場合は、前記第１表示パネルに前記２D用画像を表示させると共に、前記第２表示パネルの前記透明電極と前記右目用透明電極との間、及び、前記第２表示パネルの前記透明電極と前記左目用透明電極との間には電圧を印加せず、立体的な画像を映し出す場合は、前記第１表示パネルに前記右目用画像及び前記左目用画像を交互に表示させると共に、前記第２表示パネルの前記透明電極と前記右目用透明電極との間、及び、前記第２表示パネルの前記透明電極と前記左目用透明電極との間に電圧を交互に、前記第１表示パネルの表示と連動するように、印加する。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明によれば、平面的な画像を映し出す場合は、前記第１表示パネルの前記２D用画像は、前記第２表示パネルによって殆ど遮られることなく、前記第２表示パネルをそのまま透過して前記使用者へと映し出される。
【００１４】
一方で、立体的な画像を映し出す場合は、前記第２表示パネルの前記透明電極と前記右目用透明電極との間に電圧を印加すると、前記右目用区画膜に区画された前記液晶層部分の屈折率が他の液晶層部分の屈折率と比較して高くなる。この結果、前記右目用区画膜に区画された前記液晶層部分は、光ファイバの原理で、前記透明電極に対応する前記画素から出射された光を斜めに屈曲させて使用者の右目へと導く。従って、前記第１表示パネルに表示された前記右目用画像は、前記使用者の右目に映し出されることになる。
【００１５】
同様に、前記第２表示パネルの前記透明電極と前記左目用透明電極との間に電圧を印加すると、前記左目用区画膜に区画された前記液晶層部分の屈折率が他の液晶層部分の屈折率と比較して高くなる。この結果、前記左目用区画膜に区画された前記液晶層部分は、光ファイバの原理で、前記透明電極に対応する前記画素から出射された光を斜めに屈曲させて使用者の左目へと導く。従って、前記第１表示パネルに表示された前記左目用画像は、前記使用者の左目に映し出されることになる。
そして、前記使用者の右目には前記右目用画像が、左目には左目用画像が交互に映し出されることで、前記使用者は、立体的な画像を観賞することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、携帯電話機の正面図である。
【図２】図２は、図１のII-II線断面図である。
【図３】図３は、図２の部分拡大図である。
【図４】図４は、平面表示時における作動説明図である。
【図５】図５は、立体表示時における作動説明図である。
【図６】図６は、立体表示時における作動説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本願発明の好適な実施形態を説明する。
【００１８】
図１には、本実施形態に係る表示装置１が適用された携帯端末としての携帯電話機２が示されている。
【００１９】
図１及び図２に示すように、表示装置１は、携帯電話機２の筐体３内に収容されている。表示装置１は、基本表示パネル４（第１表示パネル）と、屈曲表示パネル５（第２表示パネル）と、制御部６（制御手段、図１参照）と、を備えて構成されている。
【００２０】
基本表示パネル４は、例えば４８０×３２０のマトリクス状に並べられた複数の画素９（図３を併せて参照）を有するLCD（Liquid Crystal Display）やOLED（Organic light-Emitting Diode）によって構成されている。基本表示パネル４は、これら複数の画素９によって２D用画像、３D用の右目用画像及び左目用画像を選択的に表示可能に構成されている。これらの画像は、何れも用途が相互に若干異なるだけで、複数の画素９によって表示されるという点においては全く共通している。
【００２１】
屈曲表示パネル５は、基本表示パネル４に対して使用者側に重ねて用いられる。屈曲表示パネル５は、基本表示パネル４に対して接着剤７で接着されている。
【００２２】
図１の制御部６は、基本表示パネル４と屈曲表示パネル５の動作を制御するためのものである。制御部６は、CPU（Central Processing Unit）と読み出し専用のROM（Read Only Memory）、読み書き自在のRAM（Random Access Memory）を備えて構成されている。そして、ROMに記憶されている制御プログラムがCPUによって読み込まれ、CPU上で実行されることで、制御プログラムは、CPUなどのハードウェアを駆使して、基本表示パネル４や屈曲表示パネル５を制御する。ROMやRAMには、基本表示パネル４に表示される２D用画像や右目用画像、左目用画像が例えばBMPやJPEG形式の画像データとして記憶されている。
【００２３】
そして、基本表示パネル４と屈曲表示パネル５を挟んで反対側には、ガラス製又はアクリル製の透明な保護板８が設けられている。
【００２４】
図３に示すように、基本表示パネル４内には、複数の画素９が形成されている。各画素９は、例えば１６７７万通りの光を放射可能に構成されている。
【００２５】
また、屈曲表示パネル５は、基本表示パネル４側から順に、第１透明基板１０と、液晶層１１と、第２透明基板１２と、を積層して成る積層体として構成されている。
【００２６】
第１透明基板１０の液晶層１１に対して対向する面１０ａには、基本表示パネル４の各画素９に対応するように透明電極１３が形成されている。即ち、第１透明基板１０の面１０ａには、複数の透明電極１３が形成されている。
【００２７】
第２透明基板１２の液晶層１１に対して対向する面１２ａには、第１透明基板１０の各透明電極１３に対して斜めの位置に、右目用透明電極１４Rと、左目用透明電極１４Lが形成されている。図３の断面視において、右目用透明電極１４Rは対応する透明電極１３から見てやや右寄りに形成されており、左目用透明電極１４Lは対応する透明電極１３から見てやや左寄りに形成されている。
【００２８】
液晶層１１には、右目用区画膜１５Rと、左目用区画膜１５Lと、が形成されている。
【００２９】
右目用区画膜１５Rは、透明電極１３と右目用透明電極１４Rに挟まれた液晶層部分としての右目用液晶層部分１６Rを他の液晶層部分から区画するためのものである。本実施形態において右目用区画膜１５Rは、電圧を一切印加していない状態における液晶層１１よりも屈折率が低い高分子材料等によって中空の円筒状又は角筒状に形成されている。
【００３０】
左目用区画膜１５Lは、透明電極１３と左目用透明電極１４Lに挟まれた液晶層部分としての左目用液晶層部分１６Lを他の液晶層部分から区画するためのものである。本実施形態において左目用区画膜１５Lは、電圧を一切印加していない状態における液晶層１１よりも屈折率が低い高分子材料等によって中空の円筒状又は角筒状に形成されている。
【００３１】
好ましくは、透明電極１３の面積を大きく確保した上で、右目用区画膜１５Rと左目用区画膜１５Lが相互に物理的干渉することなく独立して配置することが好ましい。しかし、図３に示すように、右目用区画膜１５Rと左目用区画膜１５Lは、第１透明基板１０側で部分的に一体化されていてもよい。この場合、表示装置１のコンパクト化に寄与するし、透明電極１３の確保しなければならない面積が小さくなるので高い解像度を実現することができる。なお、図３において、右目用液晶層部分１６Rと左目用液晶層部分１６Lの間の膜は、実際にはもう少し画素９に向かって延びていることが好ましいが、図３では図面の理解のし易さを優先してこの膜を若干短めに描いている。
【００３２】
（作動）
次に、表示装置１の作動を説明する。
【００３３】
（２D表示時：図４）
先ず、平面的な画像を映し出す場合を説明する。この場合、制御部６は、基本表示パネル４の複数の画素９を駆動して、基本表示パネル４に２D用画像を表示させる。一方で、制御部６は、屈曲表示パネル５の透明電極１３と右目用透明電極１４Rとの間、及び、屈曲表示パネル５の透明電極１３と左目用透明電極１４Lとの間には一切電圧を印加しない。これによれば、液晶層１１の屈折率は全体にわたって均一のままである。従って、図４に示すように、基本表示パネル４に表示された２D用画像は、屈曲表示パネル５によって殆ど遮られることなく、屈曲表示パネル５をそのまま透過して使用者へと映し出される。
【００３４】
（３D表示時：図５、図６）
次に、立体的な画像を映し出す場合を説明する。この場合、制御部６は、基本表示パネル４の複数の画素９を駆動して、基本表示パネル４に右目用画像及び左目用画像を交互に表示させる。この右目用画像と左目用画像の表示の切り替えは、６０Hz以上で行われることが好ましい。これによれば、立体的な画像が３０Hzの滑らかさで映し出されるからである。
【００３５】
また、制御部６は、屈曲表示パネル５の透明電極１３と右目用透明電極１４Rとの間、及び、屈曲表示パネル５の透明電極１３と左目用透明電極１４Lとの間に電圧を交互に、基本表示パネル４の表示と連動するように、印加する。具体的には、制御部６は、基本表示パネル４に右目用画像を表示させている間は、屈曲表示パネル５の透明電極１３と右目用透明電極１４Rとの間に電圧を印加する。同様に、制御部６は、基本表示パネル４に左目用画像を表示させている間は、屈曲表示パネル５の透明電極１３と左目用透明電極１４Lとの間に電圧を印加する。
【００３６】
屈曲表示パネル５の透明電極１３と右目用透明電極１４Rとの間に電圧を印加すると、右目用区画膜１５Rに区画された右目用液晶層部分１６Rに右斜め方向の電界が作用し、右目用液晶層部分１６Rの屈折率が他の液晶層部分の屈折率と比較して高くなる。この結果、右目用区画膜１５Rに区画された右目用液晶層部分１６Rは、光ファイバの原理で、図５に示すように、透明電極１３に対応する画素９から出射された光を斜め（図５では右斜め上方）に屈曲させて使用者の右目へと導く。従って、屈曲表示パネル５に表示された右目用画像は、使用者の右目にのみ映し出されることになる。即ち、使用者の左目には、右目用画像は殆ど映らない。
【００３７】
同様に、屈曲表示パネル５の透明電極１３と左目用透明電極１４Lとの間に電圧を印加すると、左目用区画膜１５Lに区画された左目用液晶層部分１６Lに左斜め方向の電界が作用し、左目用液晶層部分１６Lの屈折率が他の液晶層部分の屈折率と比較して高くなる。この結果、左目用区画膜１５Lに区画された左目用液晶層部分１６Lは、光ファイバの原理で、図６に示すように、透明電極１３に対応する画素９から出射された光を斜め（図６では左斜め上方）に屈曲させて使用者の左目へと導く。従って、基本表示パネル４に表示された左目用画像は、使用者の左目にのみ映し出されることになる。即ち、使用者の右目には、左目用画像は殆ど映らない。
【００３８】
このように、使用者の右目には前記右目用画像が、左目には左目用画像が交互に映し出されることで、使用者の右目に映る画像と左目に映る画像との間に所謂視差を作り出し、この結果、使用者は立体的な画像を認識することになる。
【００３９】
以上に説明した表示装置１によれば、以下のような特筆すべき効果が得られる。
【００４０】
第1の効果は、パララックスバリアタイプと比べて2Ｄ表示時の透過率低下が起こらず、また3Ｄ表示時も光利用効率に優れるという効果がある。
【００４１】
第2の効果は、2D表示時に屈曲表示パネル５は全透過であるため、レンチキュラータイプのように3D表示にあわせて2D表示時の画面解像度を犠牲にせずに基本表示パネル４の解像度をフルに活かした3D表示が可能である。
【００４２】
第3の効果は、スキャンバックライト方式のようにバックライトＬＥＤを両側に配置する必要が無く片側配置で良く、またＬＥＤをスキャニングする必要が無いため、サイズ面・消費電力面で有利である。
【００４３】
なお、右目用区画膜１５Rや左目用区画膜１５Lは、後述する他の形態に代替することはできるが、それ自体を省略することはできない。というのは、仮に、図３に示す屈曲表示パネル５から右目用区画膜１５Rや左目用区画膜１５Lを削除したとすると、単純に液晶を斜めに駆動するだけになってしまい急激な屈折率の差が出せないので、狙っている導光効果が得られなくなり、結果として、３D表示しなくなるからである。
【００４４】
また、例えば透明電極１３と右目用透明電極１４Rとの間に電圧を印加すると、右目用液晶層部分１６Rの屈曲率が他の液晶層部分と比較して高くなると説明したが、更に言えば、このとき、右目用液晶層部分１６Rの屈曲率が他の液晶層部分と比較して低くなることはない。電圧印加により液晶分子の向きが変化しており、屈折率が高くなる(材料特性的に)からである。
【００４５】
また、右目用区画膜１５Rや左目用区画膜１５Lは、公知のUV重合性のポリマー等により容易に形成することができる。なお、右目用区画膜１５Rや左目用区画膜１５Lは、第１透明基板１０と第２透明基板１２の間に液晶を充填した後に形成される。右目用区画膜１５Rや左目用区画膜１５L内にも同様に液晶は充填される。
【００４６】
以上に本願発明の好適な実施形態を説明したが、上記実施形態は以下のように変更することができる。
【００４７】
上記実施形態において右目用区画膜１５Rや左目用区画膜１５Lは、円筒状又は角筒状に形成することとした。しかし、これに代えて、右目用区画膜１５R（又は左目用区画膜１５L）は、相互に平行に配置された２枚の平坦状の膜によって構成してもよい。この場合、例えば図６において紙面と直交する方向で隣り合う画素９間では、右目用区画膜１５R（又は左目用区画膜１５L）は相互に分離されておらず一体的に（即ち、陸続きに）構成されることになる。
【符号の説明】
【００４８】
１  表示装置
２  携帯電話機
３  筐体
４  基本表示パネル
５  屈曲表示パネル
９  画素
１０  第１透明基板
１１  液晶層
１２  第２透明基板
１５R  右目用区画膜
１５L  左目用区画膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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