(57)【要約】【課題】裸眼方式による３次元立体映像表示装置において、優れた映像特性を実現し、尚且つ容易にそして安価に製造することができるようにする。【解決手段】発光素子を有する画素が２次元的に形成された画素アレイ部を有する画素アレイ基板１０１と、画素アレイの画素に向かって突出する斜面と平坦部を有する複数の凸部１０７を有する光制御フィルム１０２からなり、複数の凸部１０７の間は空気層が形成され、画素１０４からの光束の一部が凸部１０７の斜面と空気層１０６との界面で全反射することで光束の光軸中心が所定の方向へ向かうように凸部１０７の斜面が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を有する画素が２次元的に形成された画素アレイ部を有する画素アレイ基板と、
前記画素に向かって突出する斜面と平坦部を有する複数の凸部を有する光制御フィルムとを備え、
前記凸部の前記平坦部が前記画素の上部にくるように前記光制御フィルムが前記画素アレイ基板の上に配置されることで、隣り合う前記凸部の間は空気層が形成され、
前記画素からの光束は前記光制御フィルムの前記凸部の前記平坦部に入射し、その後光束の一部が前記凸部の前記斜面と前記空気層との界面で全反射することで、前記画素からの光束の光軸中心が所定の方向へ向かうように前期凸部の前記斜面が形成されていることを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項２】
前記空気層に、前記凸部の前記斜面と前記空気層との界面で全反射しなかった光を吸収するための光吸収部が隣り合う前記凸部の間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示装置。
【請求項３】
前記光吸収部は、前記基板の前記画素の上部を除く位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の立体映像表示装置。
【請求項４】
前記光吸収部が、前記基板と前記光制御フィルムの位置合わせとして機能することを特徴とする請求項２に記載の立体映像表示装置。
【請求項５】
前記画素アレイ基板と前記光制御フィルムは、前記空気層を維持した状態で透明接着部あるいは透明粘着部により固着されていることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示装置。
【請求項６】
前記光吸収部は、前記基板に形成され、且つ複数の前記画素の間に前記画素の高さよりも高く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の立体映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像表示装置に関し、特に裸眼方式による３次元立体映像の表示装置を容易に製造することができるようにする立体映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像を立体的に認識できる３次元立体映像装置として、３Dテレビや３D表示可能な携帯型のゲーム機が商品化されている。３次元立体映像の鑑賞方法としては、視差を設けた左眼用映像と右眼用映像を鑑賞者に鑑賞させる両眼視差方式が普及しつつある。この両眼視差方式には、メガネを用いるメガネ方式と、メガネを用いない裸眼方式の２種類の方法が挙げられる。
【０００３】
メガネ方式には、偏光方式とシャッター方式がある。偏光方式では、光の偏光特性を利用して、右眼用映像と左眼用映像とで偏光角度を変え同時に表示させ、メガネの偏光フィルターでそれぞれ右眼用と左眼用の映像を３次元立体映像として認識する。シャッター方式では、左右交互に開閉するシャッター機能をメガネに持たせ、時分割で表示される右眼用映像と左眼用映像にシャッターを同期させて３次元立体映像として認識する。
【０００４】
メガネ方式は、比較的容易に右眼用映像と左眼用映像の分離が可能であるが、その反面、メガネを装着する必要があるという煩わしさがデメリットである。
これに対し、裸眼方式には、レンチキュラースクリーン方式などがある。レンチキュラースクリーン方式は、図１０に示すように、かまぼこ型の細かなレンズであるレンチキュラーレンズ１００１を配列することで、右眼用映像を表示する眼用画素１００３と左眼用映像を表示する左眼用画素１００４の光路を分離し、３次元立体映像として認識する方法である。
【０００５】
裸眼方式は、メガネ方式とは反対に、メガネの装着が不要であることから観覧者に対する負担が少ない点がメリットとなる。反対に、観察位置や視域が制限されるという側面があるが、観察位置や視域が比較的限定される携帯電話やゲーム、コンピュータモニタなどで実用化が進んでいる。
【０００６】
また、レンチキュラー方式では、表示面に合わせてレンチキュラーレンズと画素を非常に正確に位置合わせを行う必要があり、かつ精密な加工が必要なことから、通常の表示装置に比べてコストが増大してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、コストダウンをはかり、容易に製造することができるようにするために、たとえば図１１に示す特開２０１１−４７９９２号では、レンチキュラーレンズではなく、金属膜を用いたリフレクタを用いた３次元立体表示装置が開発されている。この３次元立体表示装置は、光制御フィルム１０２と、基板１０３上に形成された画素１０４、光制御フィルム１０２と基板とを固定するための透明接着部１１０１から構成されている。光制御部フィルムには、凸部１１０２が形成されており、この凸部１１０２の斜面には金属反射膜が形成された金属反射面１１０３ａ、１１０３ｂがある。画素１０４からの光束の一部は、金属反射斜面１１０３ａ、１１０３ｂで反射され、画素からの光束の光軸中心は所定の方向に傾く。右眼用映像を表示する右眼用画素からの光束が右眼に、左眼用映像を表示する左眼用画素からの光束が左眼に向かうよう金属膜を用いた金属反射面により、画素からの光束の光軸中心の角度を制御することで、３次元立体表示を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−４７９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１１に示されるリフレクタを用いた３次元立体表示装置では、レンチキュラーレンズ方式に比べ安価に製造可能であるが、金属反射膜を光制御フィルムの凸部の斜面に成膜しなければならならない。求める３次元立体表示装置の仕様によっては、凸部の形状が非常に高く、かつ幅も狭い（アスペクト比が大きい）ものになることが予想される。そのような大きなアスペクト比を持つ凸部の斜面に金属反射膜を成膜することは非常に困難になる。そのため、コストアップ要因となり、しかも十分な反射膜の反射特性が得られない可能性がある。
【００１０】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特性の優れた裸眼方式による３次元立体映像の表示装置を容易に、安価に製造することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面の立体映像表示装置は、発光素子を有する画素が２次元的に形成された画素アレイ部を有する画素アレイ基板と、前記画素に向かって突出する斜面と平坦部を有する複数の凸部を有する光制御フィルムとを備え、前記凸部の前記平坦部が前記画素の上部にくるように前記光制御フィルムが前記画素アレイ基板の上に配置されることで隣り合う前記凸部の間は空気層が形成され、前記画素からの光束は前記光制御フィルムの前記凸部の前記平坦部に入射し、その後光束の一部が前記凸部の前記斜面と前記空気層との界面で全反射することで前記画素からの光束の光軸中心が所定の方向へ向かうように前期凸部の前記斜面が形成されている。
【００１２】
さらに、本発明の立体映像表示装置は、上記の立体映像表示装置の前記空気層に、前記凸部の前記斜面と前記空気層との界面で全反射しなかった光を吸収するための光吸収部が隣り合う前記凸部の間に形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一側面によれば、裸眼方式による３次元立体映像の表示装置を容易に製造することができる。さらに、凸部の斜面で全反射しなかった光束は、凸部と凸部の間の空気層に形成された光吸収部に吸収されるため、３次元立体映像の画質を落とす原因となる迷光をカットでき、低価格な３次元立体映像表示装置でありながらも、高画質を実現できる。
【００１４】
また、光吸収部が光制御フィルムと画素アレイ基板との位置あわせとして機能するので、精密な位置が必要な２枚の基板の張り合わせを容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用した表示装置の第一実施例を説明する図である。
【図２】第一実施例における一部の拡大図である。
【図３】本発明を適用した表示装置の第一実施例を説明する図である。
【図４】本発明を適用した表示装置の第一実施例を説明する図である。
【図５】本発明を適用した表示装置の第一実施例の表示装置を分解図である。
【図６】本発明を適用した表示装置の第二実施例を説明する図である。
【図７】本発明を適用した表示装置の第二実施例の表示装置を分解図である。
【図８】本発明を適用した表示装置の第三実施例を説明する図である。
【図９】本発明を適用した表示装置の第三実施例の表示装置を分解図である。
【図１０】従来のレンチキュラースクリーン方式を説明する図である。
【図１１】従来の３次元ディスプレイ方式を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施例１］
図１から図５は、本発明を適用した表示装置の一実施の形態の構成例を示している。
図１は、３次元立体映像を表示可能な立体映像装置である。画素アレイ基板１０１には、基板１０３上に、たとえば有機ＥＬ素子の複数の画素１０４が形成されている。この画素を駆動するための配線や駆動回路は省略してある。なお、画素アレイ基板１０１の画素には、フルカラー対応のために、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分に対応した有機ＥＬ素子が混在している。本実施例では、画素として有機ＥＬ素子を用いているが、これに限られることはなく、他の方式でもよいことは言うまでもない。
【００１７】
画素アレイ基板１０１の上部には、複数の凸部１０７を有する光制御フィルム１０２が配置されている。光制御フィルム１０２は、画素アレイ基板１０１の画素１０４の上部に、光制御フィルム１０２の凸部１０７がくるように形成され、光制御フィルム１０２と画素アレイ基板１０１とは透明接着部１０５で固定されている。その際、光制御フィルム１０２の隣り合う凸部１０７の間には、透明接着剤部１０５がない空気層１０６が形成されている。なお、透明接着部１０５は、画素アレイ基板１０１と光制御フィルム１０２が固定されその位置関係が変わらなければよいので、必ずしも透明接着剤を使用する必要はなく、透明粘着剤を用いることもできる。さらに、透明接着剤や透明粘着剤を使用せず、画素アレイ基板１０１と光制御フィルム１０２を機械的にフレームなどを利用して固定してもよい。光制御フィルム１０２の材質は、画素からの光束に対して十分な透過性を有していればよく、たとえば、透明アクリル樹脂、透明ポリカーボネート樹脂、透明シクロオレフィン樹脂などを用いることができる。
【００１８】
図１に示す立体映像装置において、裸眼で３次元立体映像として認識するためには、左眼用、右眼用の映像がそれぞれ別々の画素に表示され、右眼用映像を表示する画素からの光束が右眼に、左眼用映像を表示する画素からの光束が左眼に向かうようする制御する必要がある。このような光束の制御は、画素からの光束の光軸中心の角度をそれぞれ制御することで実現する。
【００１９】
図２は、図１中の１つの画素部分を拡大した立体形状をあらわす図である。図１と同じ部分については同じ符号を用いている。
光制御フィルム１０２の凸部は、平坦部２０１と斜面２０２から構成されている。平坦部２０１は、基板１０３上に形成された画素１０４の上部に配置されている。そして、基板１０３と光制御フィルム１０２の間には、空気層１０６が形成されている。斜面２０２の形状は、画素１０４からの光束の中心軸方向を所定の方向に傾けるために、単純な回転対照形状でなく、画素のサイズ、発光特性、求める３次元表示特性に応じた特殊な形状になっている。
【００２０】
次に、画素から出射される光束の光軸中心の角度制御方法について説明する。
図３において、光制御フィルム１０２の凸部１０７は、平坦部３０１と斜面３０２ａ、３０２ｂからなる。画素１０４からの光束は、透明接着部１０５と平坦部３０１を透過し斜面３０２ａ、３０２ｂで反射されないで光制御フィルム１０２の上部に出射される光束と、斜面３０２ａあるいは斜面３０２ｂで反射されてから出射される光束がある。斜面３０２ａ、３０２ｂの形状を適宜設計することで、光制御フィルム１０２を透過した画素１０４からの光束の光軸中心の角度を所定の角度に制御する。
【００２１】
斜面３０２ａ、３０２ｂで反射される光束は、凸部１０７と空気層１０６との界面である斜面３０２ａ、３０２ｂで全反射される。光束は斜面３０２ａ、３０２ｂで全反射されるため、反射率はほぼ１００％であり、ほとんどロスなく反射される。
【００２２】
図４に示すように、凸部１０７の斜面３０２ａ、３０２ｂの形状を変えることにとり、右眼用画素４０１からの光束の光軸中心をたとえば右方向に傾け、左眼用画素４０２からの光束の光軸中心を左側に傾けることで、右眼と左眼に入射される光束を制御し、３次元立体映像として認識できるようになる。
【００２３】
次に、光制御フィルムと画素アレイ基板の間に形成される空気層について説明する。
図５は、光制御フィルム１０２と画素アレイ基板とを固定する前の状態を表している。
光制御フィルム１０２は、複数の凸部をもっており、凸部の平坦部３０１が基板１０３上に形成された画素１０４の上部にくるように配置されている。基板１０３には、画素１０４をカバーする形で透明接着部１０５が基板１０３上全面に形成されている。この状態で光制御フィルム１０２と画素アレイ基板を透明接着部１０５により固定する。固定の際には、必要に応じて、加圧や加熱等する場合もある。このように光制御フィルム１０２と画素アレイ基板を固定することにより、凸部と凸部の間が図１から図４で説明した空気層１０６が形成される。
【００２４】
以上のように、図１から図５を用いて説明したように、画素から出射される光束の光軸中心角度を光制御フィルム１０２に形成した凸部と空気層の界面での全反射で制御することができ、右眼用映像と左眼用映像の光路を分離することができる。これにより鑑賞者の裸眼による３次元立体映像を鑑賞可能にし、しかも、低コスト化が実現可能となる。
【００２５】
［実施例２］
図６から図７は、本発明を適用した表示装置の他の実施の形態の構成例を示している。実施例１と同じ部分については、同じ符号を付け、一部説明を省略する。
【００２６】
実施例２は、実施例１にさらに光吸収部６０１を追加したものである。図６および図７において、光制御フィルムと画素アレイ基板上部の透明接着部１０５との間にできた空気層１０６に、光吸収部６０１を形成した。
【００２７】
実施例１において、光制御フィルム１０２の凸部の斜面３０２ａ、３０２ｂで全反射しなかった光は、光制御フィルム１０２の上部方向に出射されずに、迷光となり、画質の低下を引き起こす。そこで、そのような迷光をカットするために、透明接着部１０５の上部に光吸収部６０１を設けた。この、光吸収部６０１は、斜面３０２ａ、３０２ｂとは接触しないことが望ましい。また、斜面３０２ａ、３０２ｂでの全反射条件が崩れる可能性が高いのは、凸部の平坦部に近い部分であり、この部分の光のみを吸収すればよい。よって、光制御フィルム１０２の凸部と凸部の間の深さを光吸収部６０１の高さとする必要はない。
【００２８】
以上のように、実施例２では、実施例１の効果に加え、光吸収部で迷光をカットできるので、より鮮明で高画質は３次元立体映像を鑑賞することができる。
また、光吸収部６０１が透明接着部１０５よりも飛び出ていることから、光制御フィルムの凸部と凸部の間に光吸収部が入り込み、光制御フィルム１０２と基板１０３との固定の際の位置あわせとして、光吸収部６０１が機能することで、精密な張り合わせが容易となる。
【００２９】
［実施例３］
図８から図９は、本発明を適用した表示装置の他の実施の形態の構成例を示している。実施例１あるいは実施例２と同じ部分については、同じ符号を付け、一部説明を省略する。
【００３０】
本実施例は、実施例２と同様に、光制御フィルム１０２の凸部と凸部の間の空気層１０６に光吸収部を配置した実施例であるが、光吸収部の形状と配置が実施例２とは異なる。
図８および図９において、基板１０３上に形成された画素１０４の間に隙間なく光吸収部８０２が形成されている。そして、光制御フィルム１０２と基板１０４との固定には、画素１０４の上部にのみ透明接着部８０１を形成してある。光吸収部８０２の高さは、透明接着部８０１の上面よりも高くすることが望ましい。
【００３１】
このような構成にすることで、画素１０４から出射し、凸部の平坦部３０１に入射しないような非常に角度のついた光も、光吸収部８０１で吸収することができ、実施例２よりもさらに迷光が少なくなり、より鮮明で高画質な３次元立体映像を鑑賞することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０１  画素アレイ基板、  １０２  光制御フィルム、  １０３  基板、  １０４  画素、  １０５  透明接着部、  １０６  空気層、  １０７凸部
２０１  平坦部、  ２０２  斜面
３０１  平坦部、  ３０２ａ  斜面、  ３０２ｂ  斜面
４０１  右眼用画素、  ４０２  左眼用画素
６０１  光吸収部
８０１  透明接着部、  ８０２  光吸収部
１００１  レンチキュラーレンズ、  １００２  画素アレイ基板、  １００３  右眼用画素、  １００４  左眼用画素
１１０１  透明接着部、  １１０２  凸部、  １１０３ａ  金属反射斜面、  １１０３ｂ  金属反射斜面
【図１０】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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