(57)【要約】【課題】立体表示時において、画面正面にいる観察者は３Ｄ画像を楽しむことができ、画面正面以外にいる観察者は、二重像でない２Ｄ画像を楽しむことができる立体表示装置を提供する。【解決手段】一対の左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒを一つの画素１０２として、画素１０２が水平方向および垂直方向に多数配列された基板１０１と、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの出射光を制御する三角プリズム４０２を複数有するプリズムシート４０１とを備える。三角プリズム４０２の各々は、画素１０２の各々に対応して設けられており、基板１０１の正面方向には、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの出射光の両方を出射させるように制御し、前記正面の左右方向である斜め方向には、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの出射光のいずれか一方のみを出射させるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の左眼用画素および右眼用画素を一つの画素として、前記画素が水平方向および垂直方向に多数配列された基板と、
前記左眼用画素および前記右眼用画素からの出射光を制御する出射光制御素子を複数有する出射光制御手段とを備え、
前記出射光制御素子の各々は、
前記画素の各々に対応して設けられており、
前記基板の正面方向には、前記左眼用画素および前記右眼用画素からの出射光の両方を出射させるように制御し、
前記正面の左右方向である斜め方向には、前記左眼用画素および前記右眼用画素からの出射光のいずれか一方のみを出射させるように制御する、
立体表示装置。
【請求項２】
前記出射光制御素子は、プリズムである、
請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項３】
前記出射光制御素子は、左右非対称の三角プリズムである、
請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項４】
前記出射光制御素子は、遮光バリアである、
請求項１に記載の立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両眼視差原理に基づく立体表示装置に関し、特に、３次元（３Ｄ）／２次元（２Ｄ）の画像を同時に表示することができる立体表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、両眼視差に基づく各種立体視方式を用いた立体表示装置が数多く提案されている。現在は、画質や左右画像のクロストーク並びに視聴位置の制限が緩いという観点から、特に大画面では眼鏡式の立体表示装置が主流である。
【０００３】
一方、現状普及している２Ｄ画像のテレビセットが設置されている一般のリビングルームの置き換え用としては、裸眼で立体視することができ、かつ視聴範囲が大きい立体表示装置であることが望まれている。
【０００４】
しかしながら、同時に多人数で視聴することができる立体視方式は確立されていない。部分的な解法として、２Ｄ画像と３Ｄ画像とを切り替える方式を用いた立体表示装置が各種提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２１６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、例えば、テレビセット（立体表示装置）正面に位置するメインの観察者（ユーザ）がソファに座り、３Ｄ用眼鏡をかけてじっくりと３Ｄ番組を楽しむ一般的な場合を仮定する。この場合、家事等をしている他の観察者が３Ｄ用眼鏡をかけることは事実上無理なことが多いが、家事等の他のことをしながらでも、どんな番組であるかの筋を追う程度の楽しみ方が望まれている。
【０００７】
しかしながら、従来の立体表示装置では、テレビセット正面に位置するメインの観察者を対象とすることが前提である。従って、この場合、立体表示時において、３Ｄ用眼鏡をかけたメインの観察者以外の他の観察者が画面を見ると、当該他の観察者は、左右の画像が混在した二重像を見ることになるため、画像が二重となって見えにくくなり、画像の内容や番組の筋等を把握することが困難であるという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するものであり、立体表示時において、立体表示装置の正面にいるメインの観察者は従来通り３Ｄの迫力ある画像を楽しむことができるとともに、メインの観察者以外の観察者、例えば立体表示装置の正面以外の端にいる観察者は二重像でない２Ｄ画像を楽しむことができる立体表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの形態に係る立体表示装置は、一対の左眼用画素および右眼用画素を一つの画素として、前記画素が水平方向および垂直方向に多数配列された基板と、前記左眼用画素および前記右眼用画素からの出射光を制御する出射光制御素子を複数有する出射光制御手段とを備え、前記出射光制御素子の各々は、前記画素の各々に対応して設けられており、前記基板の正面方向には、前記左眼用画素および前記右眼用画素からの出射光の両方を出射させるように制御し、前記正面の左右方向である斜め方向には、前記左眼用画素および前記右眼用画素からの出射光のいずれか一方のみを出射させるように制御するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、立体表示時において、立体表示装置の正面にいるメインの観察者は、従来通り３Ｄの迫力ある画像を楽しむことができ、また、メインの観察者以外の観察者、例えば立体表示装置の正面以外にいる観察者は、二重像でない２Ｄ画像を楽しむことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る立体表示装置の概略構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る立体表示装置の詳細構成を示す図である。（ａ）は、同立体表示装置の一部断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る立体表示装置における単位画素周辺の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る立体表示装置の視野角特性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１の変形例に係る立体表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例に係る立体表示装置の視野角特性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る立体表示装置の概略構成を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る立体表示装置における単位画素周辺の拡大断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る立体表示装置の視野角特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の変形例に係る立体表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の変形例に係る立体表示装置の視野角特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る立体表示装置の一態様は、一対の左眼用画素および右眼用画素を一つの画素として、前記画素が水平方向および垂直方向に多数配列された基板と、前記左眼用画素および前記右眼用画素からの出射光を制御する出射光制御素子を複数有する出射光制御手段とを備え、前記出射光制御素子の各々は、前記画素の各々に対応して設けられており、前記基板の正面方向には、前記左眼用画素および前記右眼用画素からの出射光の両方を出射させるように制御し、前記正面の左右方向である斜め方向には、前記左眼用画素および前記右眼用画素からの出射光のいずれか一方のみを出射させるように制御するものである。
【００１３】
本態様によれば、出射光制御素子によって、画面正面方向の位置に対しては左眼用画素および右眼用画素からの両方の出射光が出射され、画面斜め方向の位置に対しては左眼用画素および右眼用画素からの出射光のいずれか一方のみの出射光が出射される。これにより、立体表示時において、画面正面方向に位置する観察者は、３Ｄの迫力のある画像を楽しむことができ、また、画面斜め方向の位置にいる観察者は、二重像でない２Ｄ画像を楽しむことができる。
【００１４】
また、本発明に係る立体表示装置の一態様において、前記出射光制御素子は、プリズムである、とすることができる。
【００１５】
また、本発明に係る立体表示装置の一態様において、前記出射光制御素子は、左右非対称の三角プリズムである、とすることができる。
【００１６】
また、本発明に係る立体表示装置の一態様において、前記出射光制御素子は、遮光バリアである、とすることができる。
【００１７】
以下、本発明に係る立体表示装置について説明するが、本発明は、特許請求の範囲の記載に基づいて特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、請求項に記載されていない構成要素は、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る立体表示装置１の概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る立体表示装置の概略構成を説明するための図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態に係る立体表示装置１は、複数のサブ画素１０３がマトリクス状に配置された基板１０１と、基板１０１の上方に配置されたプリズムシート４０１とを備える。複数のサブ画素１０３によって、所定の画像が表示される画面が構成される。
【００２０】
複数のサブ画素１０３は、３Ｄ画像の左眼用画像が表示される左眼用画素１０３Ｌと、当該３Ｄ画像の右眼用画像が表示される右眼用画素１０３Ｒとに割り当てられている。本実施の形態において、左眼用画素１０３Ｌと右眼用画素１０３Ｒとは隣り合うようにして水平方向に交互に配置されている。
【００２１】
また、隣り合う左眼用画素１０３Ｌと右眼用画素１０３Ｒとを一組として一つの画素１０２が構成されており、当該画素１０２は水平方向および垂直方向にマトリクス状に多数配列されている。左眼用画素１０３Ｌから出射する出射光は３Ｄ画像の左眼用画像に対応し、右眼用画素１０３Ｒから出射する出射光は３Ｄ画像の右眼用画像に対応する。
【００２２】
プリズムシート４０１は、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒから出射する出射光を制御する出射光制御手段である。プリズムシート４０１は、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの出射光を全反射および屈折させて立体表示装置の外部に出射させる複数の三角プリズム４０２（出射光制御素子）を備えている。
【００２３】
複数の三角プリズム４０２の各々は、複数の画素１０２の各々に対応するように設けられており、画面正面（基板正面）の位置にいる観察者に対しては、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの両方の出射光（左眼用画像および右眼用画像の両方）を視認させるように、一方、画面正面以外の斜めの位置にいる観察者に対しては、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒのどちらか一方の出射光のみ（左眼用画像および右眼用画像のどちらか一方のみ）に限定して視認させるように構成されている。
【００２４】
このように構成された本実施の形態に係る立体表示装置１によれば、プリズムシート４０１における各三角プリズム４０２によって、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの出射光は、基板１０１の水平面に対して垂直な方向（つまり、画面垂直方向には）には両方の出射光が出射するように制御され、基板１０１の水平面（表示画面）に対して斜めの方向には（つまり、画面斜め方向には）、いずれか一方のみが出射するように制御される。これにより、図１に示すように、立体表示装置１の画面正面に位置する観察者２０Ｃには、左眼用画素１０３Ｌからの出射光１０Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの出射光１０Ｒの両方が到達する。一方、立体表示装置１の画面を斜め右方向から見る観察者（立体表示装置１に向かって斜め左側に位置する観察者）２０Ｒには、右眼用画素１０３Ｒからの出射光１０Ｒのみが到達し、立体表示装置１の画面を斜め左方向から見る観察者（立体表示装置１に向かって斜め右側に位置する観察者）２０Ｌには、左眼用画素１０３Ｌからの出射光１０Ｌのみが到達する。
【００２５】
以上により、立体表示装置１の正面から画面を見る観察者２０Ｃには、プリズムシート４０１があっても、三角プリズム４０２の屈折率の影響分のみ角度が変わるだけであって、左眼用画素１０３Ｌからの出射光１０Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの出射光１０Ｒの両方の光が到達するので、画面に対向して画面正面に位置する観察者２０Ｃは、左眼用画像と右眼用画像とを分離する３Ｄ用眼鏡（偏光フィルター付眼鏡）をかけることにより３Ｄ画像を見ることができる。
【００２６】
また、立体表示装置１に対して斜め方向から画面を見る観察者２０Ｌおよび２０Ｒには、左眼用画素１０３Ｌの出射光１０Ｌまたは右眼用画素１０３Ｒからの出射光１０Ｒのいずれか一方のみが到達するので、画面に対向せず画面の斜め方向に位置する観察者２０Ｌおよび２０Ｒは、３Ｄ用眼鏡無し（裸眼）で二重像でない２Ｄ画像を見ることができる。
【００２７】
なお、正面に位置する観察者２０Ｃと斜め方向に位置する観察者２０Ｌおよび２０Ｒとの間には、３Ｄ用眼鏡無しで２Ｄ画像と３Ｄ画像とが混在する画像が見えることになる。
【００２８】
次に、本実施の形態に係る立体表示装置１の詳細構成について、図２を用いて説明する。図２の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る立体表示装置の一部断面図であり、図２の（ｂ）は、（ａ）の平面図である。
【００２９】
図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、立体表示装置１は、複数のサブ画素１０３が配置された基板１０１およびプリズムシート４０１に加えて、第１偏光フィルター２０１と、第２偏光フィルター２０２と、ブラックマトリクス２０３と、駆動トランジスタ２１０とを備える。
【００３０】
複数のサブ画素１０３は、上述のように、左眼用画素１０３Ｌと右眼用画素１０３Ｒとに割り当てられており、図２の（ｂ）に示すように、左眼用画素１０３Ｌと右眼用画素１０３Ｒは、水平方向（行方向）においては交互に配置されており、垂直方向（列方向）には同じ眼用の画素が配置されている。
【００３１】
また、サブ画素１０３は、赤色光を出射する赤色用画素（Ｒ）と緑色光を出射する緑色用画素（Ｇ）と青色光を出射する青色用画素（Ｇ）とにも割り当てられている。すなわち、サブ画素１０３には、左眼用画素１０３Ｌとしての、赤色用画素（Ｒ）、緑色用画素（Ｇ）、または、青色用画素（Ｂ）が存在するとともに、右眼用画素１０３Ｒとしての、赤色用画素（Ｒ）、緑色用画素（Ｇ）、または、青色用画素（Ｂ）が存在する。これらの赤色用画素（Ｒ）、緑色用画素（Ｇ）および青色用画素（Ｂ）は、図２の（ｂ）に示すように、水平方向（行方向）に沿って配置された一列を、垂直方向に複数本設けられている。本実施の形態において、赤色用画素の列と緑色用画素の列と青色用画素の列とは、水平方向に沿ってこの順で繰り返して配置されている。
【００３２】
各三角プリズム４０２は、透明樹脂等からなる透光部材によって構成されており、断面が三角形状の三角柱状に形成されたものである。プリズムシート４０１は、１つの三角プリズム４０２が１つの画素１０２に対応するようにして、所定のプリズムピッチで複数個設けることによって構成されている。
【００３３】
本実施の形態において、各三角プリズム４０２は、図２の（ａ）に示すように、当該三角プリズム４０２の頂点が左眼用画素１０３Ｌと右眼用画素１０３Ｒとの中点を通る垂線上に位置するように設けられている。また、両眼視差による３Ｄ表示を行うために、各三角プリズム４０２は、図２の（ｂ）に示すように、当該三角プリズム４０２の綾線が垂直方向に沿って位置するように設けられている。この場合、ＲＧＢカラー表示を行うには、上述のように、赤色用画素、緑色用画素および青色用画素は、横ストライプ構成とすることが好ましい。
【００３４】
第１偏光フィルター２０１と第２偏光フィルター２０２とは、互いに偏光方向が直交するように構成されており、サブ画素１０３によって画面に表示される３Ｄ用の合成画像を、左眼用画像と右眼用画像とに分離するためにパターン化されている。本実施の形態において、第１偏光フィルター２０１は、左眼用画素１０３Ｌの各々に対応するように設けられており、第２偏光フィルター２０２は、右眼用画素１０３Ｒの各々に対応するように設けられている。すなわち、第１偏光フィルター２０１と第２偏光フィルター２０２とは、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒと同様に、水平方向（行方向）においては交互に配置されているとともに、垂直方向（列方向）においては偏向方向を同じとする偏向フィルターが配置されている。
【００３５】
ブラックマトリクス２０３は、隣接するサブ画素１０３において一方のサブ画素１０３の領域から他方のサブ画素１０３の領域に漏れる漏れ光を抑える非透過部である。本実施の形態において、ブラックマトリクス２０３は、図２の（ｂ）に示すように、第１偏光フィルター２０１および第２偏光フィルター２０２（サブ画素１０３）の各々を囲むように設けられている。
【００３６】
駆動トランジスタ２１０は、複数のサブ画素１０３の各々を駆動するための薄膜トランジスタであり、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒの各々に接続されている。左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒは、駆動トランジスタ２１０によって発光と非発光とが制御される。
【００３７】
ここで、サブ画素１０３と駆動トランジスタ２１０とについて、図３を用いて詳述する。図３は、本発明の実施の形態１に係る立体表示装置における単位画素（画素１０２）周辺の拡大断面図である。
【００３８】
図３に示すように、各サブ画素１０３は、反射電極（下部電極）１０３ａ、ＥＬ発光層を含むＥＬ層１０３ｂおよび透明電極（上部電極）１０３ｃからなる。また、各サブ画素１０３を駆動する駆動トランジスタ２１０は、ゲート電極２１１、ゲート絶縁膜２１２、一般には多結晶ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）からなる半導体層２１３、ソース電極２１４およびドレイン電極２１５によって構成される。
【００３９】
駆動トランジスタ２１０の上には保護膜２１６が設けられており、ドレイン電極２１５と反射電極１０３ａとを接続するためにコンタクト部２１７が設けられている。また、駆動トランジスタ２１０および各サブ画素１０３の全体を覆うように平坦化層２２０が形成されており、平坦化層２２０の上には画面全体を封止する封止基板２３０が設けられている。さらに、封止基板２３０の上には、第１偏光フィルター２０１、第２偏光フィルター２０２およびブラックマトリクス２０３が貼り付けられている。
【００４０】
そして、本実施の形態に係る立体表示装置１では、一対の左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒ（一対の第１偏光フィルター２０１および第２偏光フィルター２０２）を１つの画素１０２とし、１つの画素１０２に１つの三角プリズム４０２が対応するようにしてプリズムシート４０１が設けられている。
【００４１】
これにより、画素１０２から出射した主たる光線は、プリズムシート４０１の三角プリズム４０２から外部（空気中）に出射する際に、スネルの法則に従って中央よりに角度を変える。例えば、左眼用画素１０３Ｌから出射した主たる光線は、図２の実線矢印で示されるように、中央よりに角度を変えて三角プリズム４０２から空気中に出射する。一方、画素１０２から斜めに出射する光線（主たる光線よりも斜め方向に出射する光線）は、三角プリズム４０２の傾斜部の内面（傾斜面）で全反射して大きく角度を変える、あるいは、隣接するサブ画素に対峙する三角プリズム４０２を通って同様に角度を大きく変えることにある。例えば、左眼用画素１０３Ｌから斜め方向に出射する光線は、図２の破線矢印で示されるように、三角プリズム４０２の傾斜面で全反射して大きく角度を変えて三角プリズム４０２から外部（空気中）に出射する、あるいは、当該左眼用画素１０３Ｌに隣接する右眼用画素１０３Ｒに対向する三角プリズム４０２を通って角度を大きく変えて三角プリズム４０２から外部（空気中）に出射する。
【００４２】
なお、本実施の形態において、三角プリズム４０２の頂点（プリズムセンター）が左眼用画素１０３Ｌと右眼用画素１０３Ｒとの中点の垂線上に位置しているので、左眼用画素１０３Ｌから出射する光線と右眼用画素１０３Ｒから出射する光線とは、左右対称な出射状態となる。従って、図２では、左眼用画素１０３Ｌからの出射光のみの軌跡を示しているが、右眼用画素１０３Ｒからの出射光の軌跡は、図２における左眼用画素１０３Ｌからの出射光の軌跡と左右対称となる。
【００４３】
次に、本実施の形態に係る立体表示装置１の視野角特性について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る立体表示装置の視野角特性を示す図である。図４において、横軸は視野角を示し、縦軸は出射光の光強度を示している。また、破線で示す曲線は、左眼用画素１０３Ｌからの出射光の視野角特性を示しており、実線で示す曲線は、右眼用画素１０３Ｒからの出射光の視野角特性を示しており、各曲線は、いずれも最大光強度を１として規格化している。
【００４４】
なお、図４に示す視野角特性は、図３に示す三角プリズム４０２において、プリズム頂角θをそれぞれ６４度とし、三角プリズム４０２の屈折率を１．４（透明アクリル樹脂相当の屈折率）とし、また、プリズムピッチの基本単位を１と規定したときに、三角プリズムの高さを０．９とし、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒの配置はプリズムセンターを中心として０．１８〜０．３８とし、出射光は理想拡散面として算出した場合である。この例は、視野角が大きい領域（周辺領域）における２Ｄ画面の視聴範囲を広げる配置例である。
【００４５】
この場合、図４に示すように、視野角が約−１５度〜１５度の範囲である中央付近の位置では、左眼用画素１０３Ｌの出射光および右眼用画素１０３Ｒの出射光の光強度は均等になっている。３Ｄ画像を長時間視聴する場合、左眼用画像と右眼用画像との輝度差は少ない方が望ましいが、一般的に輝度差１０％以内であれば良いとされる。従って、図４に示すように、視野角が約−１５度〜約１５度の範囲の中央付近では、ハイビジョンの標準視距離３Ｈ（画面の高さの３倍）時の全画面をカバーしている。従って、この位置において、観察者（図１における観察者２０Ｃ）は、３Ｄ用眼鏡によって通常通り高画質の３Ｄ画像を楽しむことができる。
【００４６】
また、視野角が約−４５度以下又は約４５度以上である画面正面外側付近の位置では、左眼用画素１０３Ｌの出射光および右眼用画素１０３Ｒの出射光のいずれか一方のみが出現しているか、あるいは、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒの各出射光において一方の出射光に対する他方の出射光の光強度比が大きくなっている。左眼用画像と右眼用画像との二重像が気にならない領域は画像内容によって異なるものの、光強度の比で表すと、１００：１ではどのような画像であっても二重像と視認されず、１０：１程度では二重像として視認されても許容範囲内であり、また、２：１程度では文字の読み取り程度が可能な領域である。従って、視野角が約−４５度以下又は約４５度以上である斜めからの位置であれば２Ｄ可視領域と言え、この位置において、観察者（図１における観察者２０Ｌおよび２０Ｒ）は、３Ｄ用眼鏡無し（裸眼）で２Ｄ画像、つまり左眼用画像と右眼用画像とが二重像とならない画像を楽しむことができる。
【００４７】
以上のとおり、本発明の実施の形態１に係る立体表示装置１によれば、出射光制御素子である三角プリズム４０２によって、画面正面の位置に対しては左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの両方の出射光が出射され、画面に対向しない画面斜め方向の位置に対しては左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの出射光のいずれか一方のみの出射光が出射される。
【００４８】
これにより、立体表示装置１に３Ｄ画像が表示されている場合において、画面正面に位置するメインの観察者は、３Ｄの迫力のある画像を楽しむことができ、また、画面正面以外にいる観察者等、メインの観察者以外の観察者は、二重像でない２Ｄ画像を楽しむことができる。
【００４９】
なお、一般に発光部にＥＬを使用したアクティブマトリクス駆動方式では、各サブ画素には、駆動トランジスタ以外に、発光させる各サブ画素を選択するための走査トランジスタや保持コンデンサ等も設けられるが、本発明の本質ではないので説明を省略している。また、ＥＬ層においても、ＥＬ発光層以外に、実用上各種特性を向上させるため複数の機能層が堆積されるが、これも本発明の本質ではないので説明を省略する。
【００５０】
（実施の形態１の変形例）
次に、本発明の実施の形態１の変形例に係る立体表示装置１Ａについて、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態１の変形例に係る立体表示装置の概略構成を示す断面図である。図５において、図２に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００５１】
図５に示す本変形例に係る立体表示装置１Ａが実施の形態１に係る立体表示装置１と異なる点は、三角プリズムの構成である。すなわち、上記の実施の形態１における三角プリズム４０２は、左右対称であったのに対して、図５に示すように、本変形例における各三角プリズム４０２Ａは、左右非対称となっている。
【００５２】
具体的には、本変形例における各三角プリズム４０２Ａの頂点は、左眼用画素１０３Ｌと右眼用画素１０３Ｒとの中点を通る垂線上に位置しておらず、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒのいずれか一方側に偏っている。本実施の形態では、各三角プリズム４０２Ａの頂点が右眼用画素１０３Ｒ側にずれており、一方のプリズム頂角θ１を３２度とし、他方のプリズム頂角θ２を４０度としている。なお、その他のパラメータは実施の形態１と同様であり、また、三角プリズム４０２Ａ以外の構成および動作も実施の形態１と同様なので説明は省略する。
【００５３】
本変形例に係る立体表示装置１Ａの視野角特性について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１の変形例に係る立体表示装置の視野角特性を示す図である。なお、図６においても、破線で示す曲線は、左眼用画素１０３Ｌからの出射光の視野角特性を示しており、実線で示す曲線は、右眼用画素１０３Ｒからの出射光の視野角特性を示している。
【００５４】
本変形例では、三角プリズム４０２Ａを左右非対称に構成しているため、図６に示すように、３Ｄ画像を視聴できる領域（３Ｄ領域）は正面からずれる。本変形例では、各三角プリズム４０２Ａの頂点が右眼用画素１０３Ｒ側にずれているので、画面に対向する位置にいる観察者は、画面に向かって右側にずれた位置において通常の３Ｄ画像を視聴することができる。
【００５５】
以上のとおり、本変形例に係る立体表示装置１Ａによれば、三角プリズム４０２Ａが左右非対称に構成されているので、３Ｄ画像を視聴できる領域（３Ｄ領域）を正面からずらすことができる。これにより、画面に対向する位置にいる観察者は、画面の真正面からずれた位置で３Ｄ画像を楽しむことができ、また、画面を斜め方向から見る観察者は、実施の形態１と同様に、二重像でない２Ｄ画像を楽しむことができる。このように構成された本変形例に係る立体表示装置１Ａは、広告等で真正面以外に視聴位置を設定したい場合に効果的な構成である。
【００５６】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る立体表示装置２について、図７および図８を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係る立体表示装置の概略構成を説明するための図である。図８は、本発明の実施の形態２に係る立体表示装置における単位画素周辺の拡大断面図である。なお、図７および図８において、図１および図２に示す構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付している。
【００５７】
図７および図８に示す本実施の形態に係る立体表示装置２が図１および図２に示す実施の形態１に係る立体表示装置１と異なる点は、出射光制御手段の構成である。すなわち、実施の形態１では、出射光制御手段がプリズムシート４０１によって構成されていたが、本実施の形態では、出射光制御手段が遮光バリア部５０１によって構成されている。なお、その他の構成は、基本的に実施の形態１と同様であるので、詳しい説明は省略又は簡略化する。
【００５８】
図７および図８に示すように、本実施の形態に係る立体表示装置２における遮光バリア部５０１は、一対の左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒごとに（つまり画素１０２ごとに）設けられた複数の遮光バリア５０２（出射光制御素子）を備える。また、遮光バリア５０２の間には、アクリル樹脂等の透明樹脂からなる封止樹脂５０３が充填されている。なお、遮光バリア部５０１の上には封止基板２３０が設けられており、封止基板２３０によって封止樹脂５０３が封止されている。
【００５９】
各遮光バリア５０２は、所定の高さを有しており、実施の形態１の三角プリズム４０２と同様に、画面正面の位置にいる観察者に対しては、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの両方の出射光（左眼用画像および右眼用画像の両方）を視認させるように、一方、画面正面以外の斜めの位置にいる観察者に対しては、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒのどちらか一方の出射光のみ（左眼用画像および右眼用画像のどちらか一方のみ）に限定して視認させるように構成されている。
【００６０】
本実施の形態において、遮光バリア５０２の高さは全て同じにしている。また、本実施の形態における遮光バリア５０２は、図７および図８の紙面垂直方向に沿って連続して形成された板状部材である。遮光バリア５０２の材料としては、種々の遮光部材を用いることができるが、例えば、黒色顔料系材料を用いることができる。
【００６１】
このように構成された本実施の形態に係る立体表示装置２によれば、図７に示すように、画面中央部の視聴位置Ａでは、画面中央における左眼用画素１０３Ｌａおよび右眼用画素１０３Ｒａから画面両端部における左眼用画素１０３Ｌｂ（１０３Ｌｃ）および右眼用画素１０３Ｒｂ（１０３Ｌｃ）までの全画素において、左眼用画素および右眼用画素の両方から出射光が到達する。これにより、視聴位置Ａにいる観察者は、画面全体に渡って左眼用画像および右眼用画像を視認することができるので、３Ｄ用眼鏡によって合成画像を左右分離して３Ｄ画像を楽しめる。
【００６２】
また、立体表示装置２に向かって右側端部周辺にいる視聴位置Ｂでは、視聴位置Ａから離れるに従って、画面左側端部における右眼用画素１０３Ｒｂから順に、右眼用画素が遮光バリア５０２によって隠れて右眼用画素からの出射光が遮光されていく。これにより、視聴位置Ｂにいる観察者は、視聴位置Ａから離れた側の端においては、画面左側端部側における右眼用画像がほとんど欠けた左眼用画像のみとなった２Ｄ画像を見ることができ、その手前（端から視聴位置Ａ側）においては、画面左側端部側における右眼用画像が一部欠けた左眼用画像との合成画像を二重像として見ることができる。
【００６３】
また、視聴位置Ｂから少し離れた視聴位置Ｃでは、画面右側端部における右眼用画素１０３Ｒｃも遮光バリア５０２によって隠れるので、右眼用画素からの出射光の全てが遮光バリア５０２によって遮光される。これにより、視聴位置Ｃには左眼用画素からの出射光だけが到達するので、視聴位置Ｃにいる観察者は、全画面に渡り左眼用画像のみを視認することができるので、二重像のない２Ｄ画像を見ることができる。
【００６４】
また、視聴位置Ｃから更に外側の視聴位置Ｄでは、視聴位置Ｃから離れるに従って、画面左側端部の左眼用画素１０３Ｌｂから順に、左眼用画素も遮光バリア５０２によって隠れるので左眼用画素からの出射光も遮光バリア５０２によって遮光されていく。これにより、視聴位置Ｄにいる観察者は、手前側の画面しか見えなくなり、全右眼用画像が欠けるとともに画面右側端部側における左眼用画像が一部欠けた２Ｄ画像を見ることができる。
【００６５】
なお、視聴位置Ｄから更に外の視聴位置では、画面右側端部における左眼用画素１０３Ｌｃも遮光バリア５０２によって隠れるので全画面見えなくなる。
【００６６】
ここで、本実施の形態に係る立体表示装置２の視野角特性の一例について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係る立体表示装置の視野角特性の一例を示す図である。図９において、横軸は視野角を示し、縦軸は出射光の光強度を示している。また、破線で示す曲線は、左眼用画素１０３Ｌからの出射光の視野角特性を示しており、実線で示す曲線は、右眼用画素１０３Ｒからの出射光の視野角特性を示しており、各曲線は、いずれも最大光強度を１として規格化している。
【００６７】
なお、図９に示す視野角特性は、画素１０２のピッチを１（一単位）とすると、遮光バリア５０２の高さを０．３３とし、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒの配置は画素１０２の中心を中心として０．１７〜０．４６（画素端が０．５）として算出した場合である。
【００６８】
この場合、図９に示すように、視野角が約−１５度〜約１５度の範囲の中央付近の位置にいる観察者は、通常の３Ｄ画像を見ることができる。また、視野角が約−７０度〜約−５７度の範囲又は約５７度〜約７０度の範囲において、左眼用画像に対する右眼用画像の輝度比または右眼用画像に対する左眼用画像の輝度比が１／１０以下のレベルとなっているので、この範囲の位置にいる観察者は、二重像とならない２Ｄ画像を見ることができる。
【００６９】
以上のとおり、本発明の実施の形態２に係る立体表示装置２によれば、出射光制御素子である遮光バリア５０２によって、画面に対向する画面正面の位置に対しては左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの両方の出射光が出射され、画面に対向しない画面斜め方向の位置に対しては左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒからの出射光のいずれか一方のみの出射光が出射される。
【００７０】
これにより、立体表示装置２に３Ｄ画像が表示されている場合において、画面正面に位置するメインの観察者は、３Ｄの迫力のある画像を楽しむことができ、また、画面正面以外の端にいる観察者等のメインの観察者以外の観察者は、二重像でない２Ｄ画像を楽しむことができる。
【００７１】
なお、本実施の形態において、遮光バリア５０２の高さを高くすれば２Ｄ視聴領域を拡大することができるが、この場合、中央付近の３Ｄ領域が狭くなり、視聴位置が遠くなる特性となる。このような特性を有する立体表示装置は、広告用途として効果的な構成である。
【００７２】
（実施の形態２の変形例）
次に、本発明の実施の形態２の変形例に係る立体表示装置２Ａについて、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態２の変形例に係る立体表示装置の概略構成を示す断面図である。図１０において、図７および図８に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００７３】
図１０に示す本変形例に係る立体表示装置２Ａが実施の形態２に係る立体表示装置２と異なる点は、遮光バリアの高さである。すなわち、上記の実施の形態２における遮光バリア５０２の高さは、全画面一律であったのに対して、図１０に示すように、本変形例における遮光バリア５０２Ａの高さは、全画面一律になっていない。
【００７４】
具体的には、本変形例における遮光バリア５０２Ａの高さは、水平方向における画面中央では低くし、水平方向における画面左端および画面右端では高くしている。これにより、画面中央において通常の３Ｄ画像を見ることができる３Ｄ領域はそのまま（実施の形態２と同様）とし、画面両端において二重像とならない２Ｄ画像を見ることができる２Ｄ領域は拡大することができる。
【００７５】
ここで、本変形例に係る立体表示装置２Ａの視野角特性の一例について、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態２の変形例に係る立体表示装置の視野角特性の一例を示す図である。なお、図１１に示す視野角特性は、画素１０２のピッチを１とすると、画面中央における遮光バリア５０２Ａの高さを０．３３とし、画面左端および画面右端における遮光バリア５０２Ａの高さを０．５とし、遮光バリア５０２Ａの高さ以外のパラメータは、図９におけるパラメータと同様にして算出した場合である。
【００７６】
図１１に示すように、視野角が約−１５度〜約１５度の範囲の中央付近の位置にいる観察者は、通常の３Ｄ画像を見ることができる。また、視野角が約−７０度〜約−５２度の範囲又は約５２度〜約７０度の範囲において、左眼用画像に対する右眼用画像の輝度比または右眼用画像に対する左眼用画像の輝度比が１／１０以下のレベルとなっているので、この範囲の位置にいる観察者は、二重像とならない２Ｄ画像を見ることができる。
【００７７】
以上のとおり、本変形例に係る立体表示装置２Ａによれば、画面端における遮光バリア５０２Ａの高さを画面中央における遮光バリア５０２Ａの高さよりも低くしているので、画面に対向する位置する観察者は広範囲で通常の３Ｄ画像を見ることができ、また、画面を斜め方向から見る観察者は、広範囲で二重像とならない２Ｄ画像を広い範囲で見ることができる。
【００７８】
以上、本発明に係る立体表示装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態および変形例に限定されるものではない。
【００７９】
例えば、上記の実施の形態等では、表示素子としてアクティブマトリクス駆動方式のＥＬ表示素子を例として説明したが、左眼用画素１０３Ｌおよび右眼用画素１０３Ｒ相当の部分から画素情報である光を出射させる構成のものであれば、本発明が成立することは明らかである。例えば、表示素子として液晶パネルを用いる場合はバックライトが必要になるが、この場合、バックライトの指向性をプリズムシート等の拡散特性によって制御できるので、本発明の自由度が増すという利点がある。
【００８０】
また、上記の実施の形態では、偏光フィルター方式の立体視方式を用いたが、本発明は、偏向フィルター方式以外の両眼視差による立体視方法にも適用することができる。
【００８１】
その他に、各実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態および変形例における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、立体表示を行う立体表示装置等として広く有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１、１Ａ、２、２Ａ  立体表示装置
１０Ｌ、１０Ｒ  出射光
２０Ｃ、２０Ｌ、２０Ｒ  観察者
１０１  基板
１０２  画素
１０３  サブ画素
１０３ａ  反射電極
１０３ｂ  ＥＬ層
１０３ｃ  透明電極
１０３Ｌ、１０３Ｌａ、１０３Ｌｂ、１０３Ｌｃ  左眼用画素
１０３Ｒ、１０３Ｒａ、１０３Ｒｂ、１０３Ｒｃ  右眼用画素
２０１  第１偏光フィルター
２０２  第２偏光フィルター
２０３  ブラックマトリクス
２１０  駆動トランジスタ
２１１  ゲート電極
２１２  ゲート絶縁膜
２１３  半導体層
２１４  ソース電極
２１５  ドレイン電極
２１６  保護膜
２１７  コンタクト部
２２０  平坦化層
２３０  封止基板
４０１  プリズムシート
４０２、４０２Ａ  三角プリズム
５０１  遮光バリア部
５０２、５０２Ａ  遮光バリア
５０３  封止樹脂
【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１０】
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【図１１】
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