(57)【要約】【課題】  平面な表示素子を用いて、簡単な構成で非平面な表示面を構成することができると共に、観察者が所定の方向から見た場合に、非平面な表示面の画像の歪みが殆どない非平面な表示面を有する表示装置を提供する。【解決手段】  複数の画素３０がマトリクス状に配置された平面な表示面１０を有する表示素子１と、平面な表示面１０上の少なくとも一部の領域に密着または近接して配置され、平面な表示面１０の画像光を出射面５ｂに光伝送する光学素子５とを備え、光学素子５の出射面５ｂが少なくとも平面な表示面１０と非平行な面を有することで、非平面な表示面２０を構成し、平面な表示面１０の複数の画素３０の寸法は同一ではなく、平面な表示面１０と、この画素３０に対応する非平面な表示面２０とがなす角度θに応じて、画素３０の寸法が異なっている。【選択図】  図１
2009104112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素がマトリクス状に配置された平面な表示面を有する表示素子と、
前記平面な表示面上の少なくとも一部の領域に密着または近接して配置され、前記平面な表示面から入射する画像光を出射面へ光伝送する光学素子とを備え、
前記光学素子の前記出射面が、少なくとも前記平面な表示面と非平行な面を有すると共に、
観察者側における非平面な表示面の少なくとも一部を構成しており、
前記表示素子は、前記平面な表示面の複数の前記画素の寸法が同一ではなく、
前記平面な表示面と、前記平面な表示面の前記画素が対応する前記非平面な表示面とがなす角度に応じて、前記平面な表示面の前記画素の寸法が異なっていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
非平面な表示面は複数の領域からなり、前記領域は画像に歪みが殆どない観察方向を有し、前記非平面な表示面は複数の前記画像に歪みが殆どない観察方向を有していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
光学素子は、表示素子の平面な表示面の画素の寸法以下である多数の光伝送路の集合体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
光学素子は、光ファイバの集合体である光ファイバプレートからなることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
光学素子は、空洞構造を有する毛細管の集合体であるキャピラリプレートからなることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
非平面な表示面に、光を拡散させる拡散部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
表示素子の平面な表示面の画素の面積と、前記画素に対応する非平面な表示面の画素を所定の観察方向から見たときの面積比に応じて、もとの画像データが同一の階調に対して、非平面な表示面の輝度がほぼ同一となるように、前記平面な表示面の画素の輝度を異なったものにしていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
平面な表示面の画素の異なった輝度は、表示素子へ入力する時点において、もとの画像データの階調を異なったものに変換していることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
表示素子が液晶表示素子からなり、平面な表示面の画素の異なった輝度は、前記平面な表示面の前記画素の開口率を異なったものにしていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
表示素子が液晶表示素子からなり、平面な表示面の画素の異なった輝度は、前記平面な表示面の前記画素の位置に対応するバックライトの輝度を異なったものにしていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
非平面な表示面の少なくとも一部に、タッチパネルからなる入力手段が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】
非平面な表示面の少なくとも一部に、観察者が表示を見ることができる視野角の範囲を制限する視野角制御フィルムからなる視野角制御手段が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関するもので、特に観察者側における表示面が平面でなく、凹状、凸状、曲面状等の非平面な表示面を有する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置は様々な機器において、観察者への情報表示手段として使用されている。現在の代表的な表示装置の主要部を構成する表示素子は、従来の主流であったブラウン管に代わって、液晶、プラズマ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等を利用した新しい表示素子が主流になりつつある。これらの新しい表示素子は、表示面に画像を形成する基本単位である画素がマトリクス状に複数個配置されており、通常は表示面が平面(フラット)である。また、表示素子の厚さが薄くできる方式である。これらの新しい表示素子は、総称してフラットパネルディスプレイと呼ばれている。
【０００３】
これらの新しい表示素子は、平面な表示面にマトリクス状に配置される複数の画素は同一の寸法で構成されているので、従来の電子ビームの走査で画像を形成するブラウン管に比較して、表示面の画像に歪みを生じることがなく、表示品質として優れている。
【０００４】
しかし、他方では、意匠(デザイン)的な観点から、平面な表示面ではなく、むしろ凹状、凸状、曲面状等の非平面な表示面が望まれる表示装置がある。
【０００５】
また、１つの表示装置を、複数の観察者がそれぞれ異なる方向から見て、それぞれで画像に歪みがない見やすい画像とするために、想定する複数の観察者の方向に応じて、表示面を凹状、凸状、曲面状等の非平面な表示面とすることが望まれる表示装置がある。
【０００６】
上述のような要望のある表示装置として、例えば、広告用表示装置、装飾用表示装置、アミューズメント用表示装置、車載用表示装置、または航空機用表示装置等がある。
【０００７】
平面な表示素子を用いて、非平面な表示面を有する表示装置を実現する方法として、曲面スクリーンに画像を投影する光学レンズ系を持つ投射（プロジェクタ）方式の表示装置が特許文献１に開示されている。
【０００８】
また、フレキシブルな基板からなる液晶表示素子を曲げることによって曲面な表示面とした表示装置が特許文献２に開示されている。
【０００９】
また、曲面スクリーンに表示される画像の歪みを補正するために、投影する画像データを、画像制御部で曲面スクリーンと逆方向に歪ませて表示素子に入力し、曲面スクリーンに表示される画像の歪みを低減する方法が、特許文献３に開示されている。
【００１０】
また、投射方式でなく、光ファイバプレートからなる光学素子を平面な表示素子の前面に配置して、観察者側の表示面を曲面状にした表示装置が特許文献４、５に開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開平６−２６２９６４号公報（図１）
【特許文献２】特開平１０−２６０３９８号公報（図６）
【特許文献３】特開２００２−１０４０２４号公報（図３）
【特許文献４】特開２００２−３５８０３２号公報（図３）
【特許文献５】特開２０００−２５０４３２号公報（図５、６、７、８、１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１で開示された投射方式の表示装置では、曲面スクリーンに表示される画像に立体感は得られるが、画像に歪みを有していた。また、投射方式は、表示装置の奥行(厚さ)が大きい、光学系が振動に弱い等の課題を有していた。また、曲面スクリーンと光学レンズとの焦点距離を一致させないと画像がぼやけるので、非平面なスクリーンの形状に制約があるという課題を有していた。
【００１３】
また、特許文献２で開示された表示装置では、液晶表示パネルを構成するフレキシブルな基板を曲げて曲面な表示面としているので、構成は簡単であるが、フレキシブルな基板の材質、厚さ、耐熱性に制約があり、現状では、高画質が得られる薄膜トランジスタ等のアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルを製造することが困難という課題を有していた。また、非平面な表示面は単純な曲面状であり、製造できる非平面な表示面の形状に制約があるという課題を有していた。
【００１４】
また、特許文献３で開示された投射方式の表示装置では、画像データを画像制御部で補正して表示素子に入力するので、各種の非平面な表示装置の画像の歪み補正に適用できるが、画像データを入力する表示素子の表示面を構成するマトリクス状に配置された複数の画素の寸法は同一であり、画像の歪みの補正は表示素子の画素の一定の寸法が最小単位であった。非平面な表示面の形状によっては、補正できない画像の歪みが目立つという課題を有していた。
【００１５】
また、特許文献４、５で開示された表示装置では、平面な表示素子の画像を、光ファイバプレートからなる光学素子を用いて、拡大、縮小または非平面な表示面を簡単に構成しているが、非平面な表示面における画像の歪みの課題や解決手段に関する記述はなかった。
【００１６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、平面な表示素子を用いて、観察者側において非平面な表示面を簡単に構成することができると共に、観察者が非平面な表示面を所定の方向から見た時に、画像の歪みを低減できる非平面な表示面を有する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】
【００１７】
本発明における表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配置された平面な表示面を有する表示素子と、平面な表示面上の少なくとも一部の領域に密着または近接して配置され、平面な表示面から入射する画像光を出射面に光伝送する光学素子とを備え、この光学素子の出射面が少なくとも表示素子の平面な表示面と非平行な面を有すると共に、観察者側における非平面な表示面の少なくとも一部をなしており、表示素子は平面な表示面の複数の画素の寸法が同一ではなく、平面な表示面と、この平面な表示面の画素に対応する非平面な表示面とがなす角度に応じて、平面な表示面の画素の寸法が異なっているものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、平面な表示素子と光学素子を組み合わせて、観察者側に非平面な表示面を簡単に構成することができると共に、観察者が非平面な表示面を所定の観察方向から見た時に、表示された画像に歪みが殆どない非平面な表示面を有する表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の表示装置についての実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態を説明するための各図において、同一符号は、同一または相当部分を示しているので、原則として重複する説明は省略する。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における表示装置の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す表示装置の上面図である。図３は、図１の表示装置における表示素子の平面な表示面を構成するマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。図４は、図１の表示装置の非平面な表示面を横方向に展開した状態におけるマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。
【００２１】
図１、２において、表示装置１００は、平面な表示面１０を有する液晶表示パネル２とバックライト３を有する表示素子１と、その平面な表示面１０全体の前面に近接または密着して光学素子５が配置されている。光学素子５は、平面な表示面１０の画素３０の寸法以下の多数の光伝送路の集合体であり、平面な表示面１０から入射した画像光を観察者側に光伝送する。光学素子５の入射面５ａは平面であるが、観察者側の出射面５ｂは３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃからなる非平面な形状（ここでは凹状）であり、光学素子５の出射面５ｂが、非平面な表示面２０の全体を構成している。また、平面な表示面１０の画素３０に対応する非平面な表示面２０の画素４０が、非平面な表示面２０に表示される画像の基本単位となる。
【００２２】
非平面な表示面２０を構成する光学素子５の出射面５ｂの全体には、視野角を拡大するために、出射光を拡散させる光学シート等からなる拡散部材２２が密着して配置されている。ただし、拡散部材２２は光学素子５によっては必ずしも必要ではない。
【００２３】
従来のように、非平面なスクリーン、光学レンズ、表示素子および光源が分離している投射方式を使用しなくても、このような非平面な出射面５ｂを有する光学素子５と、平面な表示面１０を有する表示素子１を組み合わせて、非平面な表示面２０を有する表示装置１００を簡単な構成で形成することができる。また、投射方式で課題になる振動、衝撃による焦点ずれ、奥行が大きい等の問題も少なくできる。
【００２４】
なお、表示素子１は、自発光型のプラズマ、ＥＬ、ＦＥＤ等を用いてもよい。自発光型の表示素子１の場合は、バックライト３は不要となる。
【００２５】
実施の形態１では、本発明の説明を簡単にするために、非平面な表示面２０は、単純な平面状の３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃの組み合わせた構成としている。また、平面な表示面１０と非平面な表示面２０は、縦ｙ方向は全領域で同一方向としている。
【００２６】
非平面な表示面２０の中央の領域Ｂは、光学素子５を介して対応する表示素子１の平面な表示面１０の領域ｂと平行な面の関係である。
【００２７】
非平面な表示面２０の両側の領域Ａ、Ｃは、光学素子５を介して対応する表示素子１の平面な表示面１０の両側の領域ａ、ｃに対して非平行である。領域ａ、ｃの横ｘ方向と領域Ａ、Ｃの横Ｘａ、Ｘｃ方向とは、それぞれ同一の角度θをなしているが、異なる角度とすることもできる。
【００２８】
また、例えば、領域Ａ、Ｃを曲面状として、領域Ａ、Ｃの位置によって、平面な表示面１０となす角度θが徐々に変化する構成とすることもできる。このように、本発明では、光学素子５の出射面５ｂの形状によって、観察者側における非平面な表示面２０の形状は、凹形状、凸形状、曲面形状、または、これらを組み合わせた任意の形状とすることができる。
【００２９】
実施の形態１における表示装置１００では、画像に歪みが殆どない観察方向は、非平面な表示面２０に対して３方向を有しており、各領域Ａ、Ｂ、Ｃに対して、各法線Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ方向が、画像に歪みが殆どない観察方向となる構成としている。これに対して、平面な表示装置では、画像に歪みが殆どない観察方向は表示面の法線（正面）方向の１方向が通常である。このように、非平面な表示面２０を有する表示装置１００は構成によって、複数の画像に歪みが殆どない観察方向を有することができる。
【００３０】
ここで、画像に歪みが殆どない観察方向とは、画像データが持つ本来の画像形状と、表示面のある領域を所定の観察方向から見た時に、その領域に表示された画像が同一形状（相似形）に見えることである。すなわち、表示された画像に歪みが殆どなく見えることである。したがって、表示面のある領域を所定の観察方向から見た時に、その領域における複数の画素の見かけ上の寸法（所定の観察方向に対して垂直な縦、横方向の寸法）が同一でないと、画像に歪みが生じることになる。
【００３１】
次に、光学素子５について詳述する。光学素子５は、表示素子１から入射した画像光を所定の進行方向に光伝送することができるものである。表示素子1の画像光が進行方向に拡がらないほぼ完全な平行光であれば、光学素子５は単一の透明体でもよいが、通常の表示素子1の画像光は拡散光であるので、拡散部材２２を配置すると、非平面な表示面２０に画像は表示されるが、解像度が低下してぼやけてしまう。
【００３２】
そこで、実施の形態１では、光学素子５は、ガラス製の微細な径の光ファイバ６の集合体である光ファイバプレートとした。例えば、市販品としてファイバオプティックプレート（浜松ホトニクス社製）があり、光ファイバ６の径は３〜２５μｍ径程度であり、ここでは６μｍ径とした。直視型である表示装置１００では、表示素子１の画素３０の寸法は、通常は縦、横方向共に５０〜５００μｍ程度であり、この画素３０の寸法より光伝送路である光ファイバ６の径を充分に小さくすれば、表示素子1の画像光が拡散光でも解像度を低下させないで画像光を出射面５ｂへ光伝送することができる。なお、光ファイバ６の材質はガラス製以外に、プラスチック製のものもある。
【００３３】
このような光学素子５の出射面５ｂが非平面な形状の光ファイバプレートは、平面状の光ファイバプレートを、例えば、所定の角度をつけて部分的に切削して製作することができる。または、入射面５ａと出射面５ｂとが所定の角度を有する三角柱状の光ファイバプレートを、平面状の光ファイバプレートと接合して製作することができる。
【００３４】
また、光ファイバプレートからなる光学素子５と、表示素子1の平面な表示面１０との間隔は、極力短くなるように近接または密着させることが望ましい。例えば、表示素子１が液晶表示素子では、図示していないが、平面な表示面１０を有する液晶表示パネル２の表裏面には偏光板が貼付してある。したがって、光学素子５の入射面５ａと液晶表示パネル２内の液晶層との間には、ガラス基板と偏光板が存在するため、通常は０．５〜１ｍｍ程度の間隔が存在する。そして、通常のバックライト３は拡散光である。このため、画素３０の直上にある光ファイバ６には、液晶層との間隔が大きいほど、近傍の画素３０からの拡散光が混入し易くなり、光学素子５の出射面５ｂでの画像の解像度が低下してぼやけるので、これを抑制するためである。よって、液晶表示パネル２の光学素子５側のガラス基板や偏光板の厚さを、例えば、０．０５〜０．２ｍｍ厚と、なるべく薄いものを用いることが望ましい。
【００３５】
さらに、光学素子５と表示素子1を密着させる時は、これらの間に空気層が無いように、光学素子５と表示素子1との界面を、屈折率がほぼ同じ材料で接着することがより望ましい。これは、光学素子５と表示素子１との間に空気層があると、屈折率の相異による界面反射で光の利用効率の低下や、光干渉が生じるので、これを抑制するためである。
【００３６】
なお、光学素子５が光ファイバプレートからなる場合、偏光板は液晶表示パネル２と光学素子５の入射面５ａとの間に配置する必要がある。光学素子５の出射面５ｂ側に偏光板を配置する構成は、光学素子５の入射面５ａにおいて液晶表示パネル２からの画像光の偏光方向が一様でも、光ファイバ６中を全反射しながら光伝送された出射面５ｂでの画像光の偏光方向は乱れている。このため、表示装置１００が黒表示でも偏光板から漏れ光が生じて、充分な黒表示とならず、コントラスト比が低下するためである。
【００３７】
また、非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｂ、Ｃには、光を拡散させる拡散部材２２を光学素子５の出射面５ａの形状に沿って密着して配置している。これは、光学素子５が光ファイバプレートでは、光ファイバ６に入射、出射できる光の角度範囲は光ファイバ６の開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）に依存する。例えば、開口数は小さいほど、光ファイバ６の入射面５ａに入射する光の角度範囲は小さくできるので、近傍の画素３０からの不要光の混入は少なくなるが、出射面５ｂから出射できる光の角度範囲も小さくなる。そこで、拡散部材２２を出射面５ｂに配置することで視野角を拡大している。
【００３８】
また、拡散部材２２を配置する代わりに、光学素子５の出射面５ｂの表面を、光拡散性を持たせるために、微小な凹凸状、曲面状処理をしてもよい。
【００３９】
さらに、図示しないが、外光の映り込みを低減するために、反射防止層を非平面な表示面２０の最表面に形成することが望ましい。
【００４０】
次に、表示素子１の画素３０について詳述する。図３において、液晶表示パネル２は平面な表示面１０を有しており、非平面な表示面２０に対応した３つの領域ａ、ｂ、ｃから構成される。各領域ａ、ｂ、ｃは複数の画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃがマトリクス状に配置されている。液晶表示パネル２の画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、薄膜トランジスタ、ゲート配線、ソース配線、画素電極、対向電極、液晶層等からなる素子構造を有している。
【００４１】
平面な表示面１０の領域ａ、ｂ、ｃの画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃの横ｘ方向の寸法Ｐｘａ、Ｐｘｂ、Ｐｘｃは３つが同一ではなく、領域ａ、ｃの画素３０ａ、３０ｃの寸法Ｐｘa、Ｐｘｃは、領域ｂの画素３０ｂの寸法Ｐｘｂとは異なっている。領域ａ、ｃの画素３０ａ、３０ｃの寸法Ｐｘa、Ｐｘｃは、同一のＰｘa＝Ｐｘｃである。これは、平面な表示面１０と非平面な表示面２０とがなす角度θを同一としているからである。
【００４２】
平面な表示面１０の領域ａ、ｂ、ｃの画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃの縦ｙ方向の寸法Ｐｙａ、Ｐｙｂ、Ｐｙｃは全て同一で、Ｐｙ（Ｐｙ＝Ｐｙａ＝Ｐｙｂ＝Ｐｙｃ）である。
【００４３】
これに対して、表示装置１００の観察側における非平面な表示面２０の画素４０は、図４に示すように、平面な表示面１０の領域ａ、ｂ、ｃに対応した非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれにおいて、画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応した画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃが画像の基本単位となる。
【００４４】
ここで、実施の形態１における画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、液晶表示パネル２の画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃとは異なり、具体的な素子構造を有しているものではない。そして、重要な点は、画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｂ、Ｃに表示されるそれぞれの画像を、所定の観察方向から、この場合は各法線Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ方向から見た時の、画像の基本単位となる見かけ上の形状または寸法を示すものである。すなわち、本明細書に記載の画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃの寸法とは、所定の観察方向から見た時に、この観察方向に対して垂直な縦、横方向における見かけ上の寸法のことである。したがって、画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃの寸法とは異なり、画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃの寸法は、観察方向によって変化して見えるものになる。また、曲面状の非平面な表示面２０の場合は、曲面に沿った画像の長さとは異なるものになる。
【００４５】
図４に示すように、非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、横Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ方向に沿って展開した状態において、画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃの横Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ方向の寸法ＱＸａ、ＱＸｂ、ＱＸｃは、同一のＱＸ（ＱＸ＝ＱＸａ＝ＱＸｂ＝ＱＸｃ）である。また、画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃの縦Ｙ方向の寸法ＱＹａ、ＱＹｂ、ＱＹｃも、同一のＱＹ（ＱＹ＝ＱＹａ＝ＱＹｂ＝ＱＹｃ）である。また、平面な表示面１０の画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃの縦寸法Ｐｙと同一のＱＹ＝Ｐｙである。
【００４６】
このように、非平面な表示面２０の各領域Ａ、Ｂ、Ｃを、画像に歪みが殆どない観察方向である各法線Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ方向から見た時に、画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃの横寸法ＱＸと、縦寸法ＱＹは全て同一であり、ＱＸ＝ＱＹの正方形となっている。この結果、各領域Ａ、Ｂ、Ｃの画像の歪みがなくなっている。
【００４７】
次に、表示素子１の平面な表示面１０を構成する画素３０の寸法が、平面な表示面１０と、この画素３０に対応する非平面な表示面２０とがなす角度に応じて異なっていることの作用効果について詳述する。
【００４８】
図５の表示装置１００の領域Ｃ、ｃの１画素分の領域を拡大した上面図に示すように、光学素子５を構成する光ファイバ６は、全て平面な表示面１０の法線ｚ方向に並んでいる。
【００４９】
このような光学素子５の構成では、平面な表示面１０の画素３０ｃの光は、各光ファイバ６内を全反射しながら、平面な表示面１０の法線ｚ方向に光伝送される。例えば、平面な表示面１０の領域ｃの画素３０ｃと、これに対応する非平面な表示面２０の領域Ｃの画素４０ｃとの関係において、画像に歪みが殆どない観察方向を領域Ｃの法線Ｚｃ方向とすると、画素３０ｃの横ｘ方向の寸法Ｐｘｃと、画素４０ｃの横Ｘｃ方向の寸法ＱＸｃとは、図５より、領域ｃの画素３０ｃと領域Ｃの画素４０ｃとがなす角度θに依存する。この構成では、ＱＸｃ＝Ｐｘｃ／ｃｏｓ（θ）の関係式が成り立つ。
【００５０】
同様に、表示装置１００の領域Ａ、ａにおいても、画像に歪みが殆どない観察方向を領域Ａの法線Ｚａ方向とすると、ＱＸａ＝Ｐｘａ／ｃｏｓ（θ）の関係式が成り立つ。
【００５１】
一方、図２に示すように、非平面な表示面２０の領域Ｂと平面な表示面１０の領域ｂとが平行であれば、これがなす角度θはθ＝0°なので、領域Ｂの画像に歪みが殆どない観察方向を法線Ｚｂ方向とすると、画素３０ｂの寸法Ｐｘｂと、画素４０Ｂの寸法ＱＸｂは、同一のＱＸｂ＝Ｐｘｂとなる。また、領域Ｂの画像に歪みはない。
【００５２】
したがって、従来の表示素子のように平面な表示面１０を構成する複数の画素３０ａ、３０ｂ、３０ｃの寸法が全領域で同一であれば、非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｃを、画像に歪みが殆どない観察方向である各法線Ｚａ、Ｚｃ方向から見ると、画素４０ａ、４０ｃの寸法ＱＸａ、ＱＸｃは、画素４０ｂの寸法ＱＸｂの１／ｃｏｓ（θ）倍になる。
【００５３】
例えば、平面な表示面１０の領域ａ、ｃと、これに対応する非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｃとがなす角度θがθ＝４５°であれば、ｃｏｓ４５°は約０．７であるので、観察者が非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｃを、各法線Ｚａ、Ｚｃ方向から見ると、領域Ａ、Ｃの画像の横Ｘａ、Ｘｃ方向の寸法は、画像に歪みが殆どない領域Ｂの横Ｘｂ方向の寸法に比較して、約１．４倍に横長に歪んで表示されることになる。
【００５４】
したがって、平面な表示面１０の領域ａ、ｃにおける画素３０ａ、３０ｃの寸法Ｐｘａ、Ｐｘｃを、非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｃとがなす角度θに応じて異なるように設計しておけば、表示素子１に入力する画像データ（ここでは座標）を補正しなくても、非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｃを、所定の観察方向から見た時に、画像の歪みを低減することができる。表示素子１の平面な表示面１０の領域ａ、ｃに表示される画像は歪むことになるが、観察者側における非平面な表示面２０における領域Ａ、Ｃを、画像に歪みが殆どない観察方向である各法線Ｚａ、Ｚｃ方向から見ると、歪みが殆どない画像とすることができる。
【００５５】
ここでは、角度θがθ＝４５°なので、図３に示すように、平面な表示面１０の領域ａ、ｃの画素３０ａ、３０ｃの寸法Ｐｘａ、Ｐｘｃは、領域ｂの画素３０ｂの寸法Ｐｘｂの約０．７倍としている。
【００５６】
具体な画像の例として、図６、７に非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ同一寸法の円形を表示する場合を示す。表示装置１に入力される画像データは、同一寸法の円形となる座標である。図６に示すように、表示素子１の表示面１０に表示される画像は、領域ａ、ｃでは画素３０ａ、３０ｃの寸法Ｐｘａ、Ｐｘｃが、領域ｂの画素３０ｂの寸法Ｐｘｂの約０．７倍になっているので、縦長の楕円形として表示される。しかし、光学素子５を介することで、図７に示すように、観察者側における非平面な表示面２０では、領域Ａ、Ｂ、Ｃを、各法線Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ方向から見ると、画素４０ａ、４０ｃの寸法ＱＸａ、ＱＸｃは約１．４倍になるので、３つの領域とも歪みが殆どない同一寸法の円形の画像として見ることができる。
【００５７】
以上のように、実施の形態１では、非平面な表示面２０が３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃから構成され、観察者は、非平面な表示面２０の領域Ａ、Ｂ、Ｃを、画像に歪みが殆どない観察方向である各法線Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃ方向から見ると、画像に歪みが殆どない状態で見ることができる。
【００５８】
実施の形態１のような非平面な表示面２０が３つの領域からなり、３方向の画像に歪みが殆どない観察方向を有する表示装置１００は、例えば、複数の観察者の位置が、自動車の運転席、助手席、および後部席と定まっており、観察者の位置に制約のある車載用表示装置に好適なものである。
【００５９】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２における表示装置の概略構成を示す斜視図である。図９は、図８に示す表示装置の上面図である。図１０は、図８の表示装置における表示素子の平面な表示面を構成するマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。図１１は、図８の表示装置の非平面な表示面を横方向に展開した状態におけるマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。
【００６０】
実施の形態１では、表示素子１の平面な表示面１０の全体に光学素子５を配置したが、実施の形態２では、図８に示すように、平面な表示面１０の一部の領域だけに、光ファイバプレートからなる光学素子５を配置したものである。
【００６１】
図９に示すように、平面な表示面１０の左側の領域ｄには光学素子５を配置せず、右側の領域ｅだけに光学素子５を配置している。２つの領域Ｄ、Ｅからなる非平面な表示面２０は、表示素子１の平面な表示面１０の領域ｄと、平面な表示面１０の領域ｅと角度θをなす光学素子５の出射面５ｂとを組み合わせて構成したものである。
【００６２】
また、非平面な表示面２０の領域Ｄ、Ｅには、拡散部材２２ｄ、２２ｅを配置している。領域Ｄは光学素子５を介していないので、視野角が領域Ｄ、Ｅでほぼ同一になるように、拡散部材２２ｄ、２２ｅの拡散度を異なったものとしている。このように視野角を同一にするために、非平面な表示面２０の領域Ｄ、Ｅによって、拡散部材２２ｄ、２２ｅの拡散度を変えてもよい。また、光学素子５によっては、拡散部材２２ｄ、２２ｅは、一方または両方を省くこともできる。
【００６３】
図１０に示すように、平面な表示面１０を構成するマトリクス状に配置された複数の画素３０ｄ、３０ｅにおいて、光学素子５が配置されない領域ｄの画素３０ｄの横ｘ方向の寸法Ｐｘｄは、光学素子５が前面に配置される領域ｅの画素３０ｅの横ｘ方向の寸法Ｐｘｅとは異なっている。一方、領域ｄ、ｅの縦ｙ方向の寸法Ｐｙｄ、Ｐｙｅは同一のＰｙ（Ｐｙ＝Ｐｙｄ＝Ｐｙｅ）である。
【００６４】
これに対して、観察側における非平面な表示面２０は、図１１に示すように、平面な表示面１０の領域ｄ、ｅに対応した非平面な表示面２０の領域Ｄ、Ｅのそれぞれにおいて、画素３０ｄ、３０ｅに対応した画素４０ｄ、４０ｅが画像の基本単位となる。ここで、非平面な表示面２０の領域Ｄの画素４０ｄは、画像に歪みが殆どない観察方向を法線Ｚｄ方向とすると、液晶表示パネル２の画素３０ｄと同一寸法になる。また、拡散部材２２ｄがない場合は、画素４０ｄは画素３０ｄの素子構造も有することになる。一方、画素４０ｅは、画素３０ｅに対応する非平面な表示面２０の領域Ｅに表示される画像を、画像に歪みが殆どない観察方向である法線Ｚｅ方向から見た時の、画像の基本単位となる見かけ上の形状または寸法を示すものである。
【００６５】
そして、非平面な表示面２０の領域Ｄ、Ｅにおいて、横Ｘｄ、Ｘｅ方向に沿って展開した画素４０ｄ、４０ｅの横Ｘｄ、Ｘｅ方向の寸法ＱＸｄ、ＱＸｅは、同一のＱＸ（ＱＸ＝ＱＸｄ＝ＱＸｅ）である。また、画素４０ｄ、４０ｅの縦Ｙ方向の寸法ＱＹｄ、ＱＹｅも、同一のＱＹ（ＱＹ＝ＱＹｄ＝ＱＹｅ）である。また、平面な表示領域１０の画素３０ｄ、３０ｅの縦寸法と同一のＱＹ＝Ｐｙである。
【００６６】
なお、光学素子５は、実施の形態１の図５と同様に、光ファイバ６が全て表示面１０の法線ｚ方向に並んでいる構成である。すなわち、実施の形態２の構成でも、領域Ｅの画像に歪みが殆どない観察方向を法線Ｚｅ方向とすると、画素３０ｅと画素４０ｅは、ＱＸｅ＝Ｐｘｅ／ｃｏｓ（θ）の関係式が成り立つ。
【００６７】
このように、実施の形態２では、画像に歪みが殆どない観察方向は、非平面な表示面２０に対して２方向が存在しており、各領域Ｄ、Ｅに対して各法線Ｚｄ、Ｚｅ方向が、画像に歪みが殆どない観察方向となっている。したがって、実施の形態１と同様に、複数の観察者の位置が、自動車の運転席と助手席と定まっており、観察者の位置に制約のある車載用表示装置に好適なものである。
【００６８】
また、実施の形態２のように、非平面な表示面２０を構成する一部の領域Ｄが平面状な場合、これに対応する表示素子１の平面な表示面１０の領域ｄには光学素子５を配置せず、非平面な表示面２０を構成する領域Ｄとしても利用できる。これにより、光学素子５の大きさが小さくでき、表示装置１００の軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００６９】
また、図示しないが、実施の形態２においても、外光の映り込みを低減するために、非平面な表示面２０の最表面に、反射防止層を形成することが望ましい。
【００７０】
実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３における表示装置の概略構成を示す斜視図である。図１３は、図１２に示す表示装置の上面図である。図１４は、図１２の表示装置における表示素子の平面な表示面を構成するマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。図１５は、図１２の表示装置の非平面な表示面を横方向に展開した状態におけるマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。
【００７１】
実施の形態３は、非平面な表示面２０の形状は実施の形態２と同一である。実施の形態２と異なるのは、図１３に示すように、光学素子５の光ファイバ６を平面な表示面１０の領域ｇの法線方向ではなく、非平面な表示面２０の領域Ｇの法線Ｚｇ方向に並べて配置している点である。
【００７２】
このような光学素子５の構成でも、図１４に示すように、光学素子５が配置されない領域ｆの画素３０ｆの横ｘ方向の寸法Ｐｘｆと、光学素子５が配置される領域ｇの画素３０ｇの横ｘ方向の寸法Ｐｘｇは異なっている。実施の形態２の図１０では、Ｐｘｄ＞Ｐｘｅであり、光学素子５の配置された領域ｅの画素３０ｅの方が小さい寸法であったが、実施の形態３では、Ｐｘｆ＜Ｐｘｇであり、光学素子５が配置された領域ｇの画素３０ｇの方が大きい寸法になっている。ただし、領域ｆ、ｇの縦ｙ方向の寸法Ｐｙｆ、Ｐｙｇは同一のＰｙ（Ｐｙ＝Ｐｙｆ＝Ｐｙｇ）で、実施の形態２と同一の寸法である。
【００７３】
一方、図１５に示すように、非平面な表示面２０の領域Ｆ、Ｇの画素４０ｆ、４０ｇの横Ｘｆ、Ｘｇ方向の寸法ＱＸｆ、ＱＸｇは同一のＱＸ（ＱＸ＝ＱＸｆ＝ＱＸｇ）、および、縦Ｙ方向の寸法ＱＹｆ、ＱＹｇは、同一のＱＹ（ＱＹ＝ＱＹｆ＝ＱＹｇ）であり、実施の形態２の図１１と同一の寸法である。
【００７４】
ただし、実施の形態３のように、光ファイバ６を非平面な表示面２０の領域Ｇの法線Ｚｇ方向に並べて配置した場合は、領域Ｇの画像に歪みが殆どない観察方向を法線Ｚｇ方向とすると、領域ｇの画素３０ｇと領域Ｇの画素４０ｇとは、ＱＸｇ＝Ｐｘｇ・ｃｏｓ（θ）の関係式が成り立つ。この関係式は、実施の形態２の関係式とは異なっている。
【００７５】
このように、実施の形態３においても、平面な表示面１０と非平面な表示面２０とがなす角度に応じて、平面な表示面１０の画素３０の寸法は異なっているが、画像に歪みが殆どない観察方向が実施の形態２と同一でも、光学素子５の光伝送路の方向によって、画素３０の寸法が異なる大きさは変化する。
【００７６】
実施の形態３は、表示素子１の平面な表示面１０や光学素子５の大きさが、実施の形態２よりも大きくなる短所はあるが、平面な表示面１０の領域ｇの画素３０ｇの面積（Ｐｘｇ・Ｐｙ）に対して、法線Ｚｇ方向から見た時に、対応する領域Ｇの画素４０ｇの面積（ＱＸｇ・ＱＹ）は小さくなる。したがって、画像データが同一の階調でも、実施の形態２における領域Ｅの輝度と比較して、光学素子５による光損失が同程度とすれば、領域Ｇの輝度の方を高くすることができる。したがって、非平面な表示面２０の一部の領域に高輝度が必要な場合に有効な構成である。
【００７７】
実施の形態４．
図１６は、本発明の実施の形態４における表示装置の概略構成を示す斜視図である。実施の形態１〜３では、光学素子５として光ファイバ６の集合体である光ファイバプレートを使用したが、実施の形態４では、光学素子５として平面な表示面１０の画素３０ｊの寸法よりも微細な空洞（円形、または多角形）を有する毛細管（キャピラリ）７の集合体であるキャピラリプレート（例えば、浜松ホトニクス社製）を用いたものである。表示装置１００の基本的な構成は、実施の形態２とほぼ同等であり、光学素子５をキャピラリプレートに置き換えたものである。非平面な表示面２０には、領域Ｈ、Ｊに拡散部材２２ｈ、２２ｊを配置している。
【００７８】
また、実施の形態４では非平面な表示面２０の一部である領域Ｊは、曲面状にしている。このような場合でも、曲面状である領域Jを、所定の観察方向から見た場合に、画像の歪みが少なくなるように、平面な表示面１０の領域ｊの画素３０ｊの寸法を、領域ｈと異なったものにするとよい。ただし、領域Ｊが曲面状である場合は、所定の観察方向や、光学素子５の光伝送路の方向にも依存するが、領域ｊ内においても画素３０ｊの寸法は一定ではなく、徐々に変化するものになる。
【００７９】
次に、キャピラリプレートについて詳述する。各毛細管７を仕切る壁は、不透明な光吸収体、または光反射体で構成され、隣接する毛細管７からの光の混入がないので、毛細管７のピッチの解像度で画像光を出射面５ｂに光伝送できる。各毛細管７を仕切る壁が黒色の光吸収体である場合は、キャピラリプレートから出射できる光の角度範囲は、毛細管７の空洞径と長さとの形状比に依存するため、非平面な表示面２０において、光学素子５の出射面５ｂにおける領域Ｊの視野角は毛細管７の方向を中心とした非常に狭い角度範囲になる。このため、視野角を広げるために、光学素子５の出射面５ｂには拡散部材２２ｊを配置する必要がある。また、毛細管７の空洞径が同一の場合、毛細管７が長いほど出射できる光量、または出射できる角度範囲が狭くなるため、光学素子５の毛細管７の長さに応じて、領域Ｊ内においても拡散部材２２ｊの拡散度を変化させることが、領域Ｊにおける輝度、または視野角を均一にする点で望ましい。
【００８０】
実施の形態４は、実施の形態１〜３と比較して、光学素子５が毛細管７の集合体であるキャピラリプレートであるので、光ファイバ６の集合体である光ファイバプレートよりも軽量にできる。
【００８１】
また、図１７のキャピラリプレートの毛細管７を拡大した平面図に示すように、空洞を蜂の巣格子状とすれば、円形状よりも隣接する毛細管７との壁の厚さが均一で薄くできるので、光が透過できる空洞の面積率を大きくできる。また、蜂の巣格子の寸法は異なるが、類似の構造を有するダンボール紙、Ａｌ、カーボンポリマー等からなる軽量構造板等の製造技術を応用してキャピラリプレートを形成すれば、軽量で強度のある光学素子５を得ることができる。
【００８２】
実施の形態５．
実施の形態１〜４では、表示素子１の平面な表示面１０の画素３０の寸法は、これに対応する非平面な表示面２０とがなす角度θによって異なっているので、平面な表示面１０の画素３０の面積も領域によって異なっている。この効果として、非平面な表示面２０の各領域に対して、それぞれの画像に歪みが殆どない観察方向から見た時に、各領域の画素４０の寸法はほぼ同一になっているので、表示された画像に歪みは殆どない。しかし、非平面な表示面２０の各領域における輝度は、表示素子１に入力する画像データが同一の階調でも、画素３０の面積と、これに対応する画素４０を観察方向から見た時の面積比に応じて異なったものになる。このことは、実施の形態３でも一部述べている。
【００８３】
そこで、非平面な表示面２０における各領域において、画像データが同一の階調であれば、ほぼ同一の輝度になるように、平面な表示面１０の画素３０の面積と、これに対応する非平面な表示面２０の画素４０を観察方向から見た時の面積比に応じて、表示素子１に入力する時点において、もとの画像データの階調を異なったものに変換して、補正した階調データとする。このようにすれば、非平面な表示面２０の各領域において、それぞれの観察方向から、同一の階調の画像データを、ほぼ同一の輝度で表示することができる。
【００８４】
例えば、実施の形態３における図１３の構成の場合、平面な表示面１０の領域ｇと非平面な表示面２０の領域Ｇとがなす角度θがθ＝４５°で、光ファイバ６の並んだ方向が法線Ｚｇ方向あれば、画素３０ｇが対応する画素４０ｇの面積は、画像に歪みが殆どない観察方向を法線Ｚｇとすると、画素３０ｇの面積の約０．７倍になる。したがって、光学素子５による光損失が殆どないとすれば、法線Ｚｇ方向における画素４０ｇの輝度は、画素３０ｇの輝度の約１．４倍に高くなる。
【００８５】
そこで、図１８に示すように、表示素子１の平面な表示面１０の領域ｇでは、もとの画像データが領域ｆと同一の階調でも、領域fに対して約０．７倍の輝度となるように、表示素子１への入力時点では、補正しない階調３２（例えば、１００階調値）とは異なったものとして、補正した階調３３（この場合は、７０階調値）を、領域ｇの画素３０ｇに入力すると良い。このようにすれば、平面な表示面１０における領域ｇの輝度は、領域ｆの輝度の約０．７倍になる。この結果として、非平面な表示面２０の領域Ｇの法線Ｚｇ方向の輝度は、領域Ｆの法線Ｚｆ方向の輝度とほぼ同一（この場合、１００階調値）にすることができる。
【００８６】
より厳密には、光学素子５での光損失や、出射光の角度分布が、光学素子５の構成に依存してあるので、この光学素子５の光損失や出射光の角度分布も考慮して、領域ｇの画素３０ｇに入力する画像データの階調を補正することが望ましい。
【００８７】
さらに、非平面な表示面２０に配置する拡散部材２２の拡散度によっても、出射光の角度分布が変化して、非平面な表示面２０の各領域における輝度は変化するので、この拡散部材２２の拡散度による輝度変化分も考慮して、領域ｇの画素３０ｇに入力する画像データの階調を補正することがさらに望ましい。
【００８８】
実施の形態６．
図１９は本発明の実施の形態６を示す表示装置の液晶表示素子の領域による開口率（各画素の面積に対する透過部の面積の比率）を示す図である。実施の形態５では、表示素子１の平面な表示面１０の領域ｇの画素３０ｇに入力する画像データの階調を補正したが、実施の形態６では、表示素子１が液晶表示素子であり、図１９に示すように、平面な表示面１０の領域ｇの画素３０ｇの開口率を、画素３０ｇの面積と、これに対応する非平面な表示面２０の領域Ｇの画素４０ｇを観察方向から見た時の面積比で変えてもよい。
【００８９】
例えば、実施の形態３における図１３の構成の場合、非平面な表示面２０における各領域において、画像データが同一の階調であれば、ほぼ同一の輝度になるように、平面な表示面１０の領域ｇにおける画素３０ｇの開口率は、画素３０ｆの開口率とは異なったものとして、同一である補正しない開口率３４（例えば、７０％）に対して、補正した開口率３５は約０．７倍（この場合、５０％）と小さくする。このように構成すれば、表示素子１に入力する時点での画像データの階調を補正しなくても、平面な表示面１０の領域ｇの画素３０ｇの輝度は、開口率に比例して領域ｆの輝度の約０．７倍になる。このように、平面な表示面１０と非平面な表示面２０とがなす角度θに応じて、平面な表示面１０の領域ｇの画素３０ｇの開口率を変えても、非平面な表示面２０の各領域において、それぞれの観察方向から、同一の階調の画像データを、ほぼ同一の輝度で表示することができる。
【００９０】
また、表示素子１がＥＬ等の自発光型素子の場合は、各画素の面積に対する発光部分の面積の比率を、液晶表示素子の開口率の場合と同様に変えて、画素３０ｇの発光輝度を補正することで、表示素子１に入力する時点での画像データの階調を補正しなくても、非平面な表示面２０の各領域において、それぞれの観察方向から、同一の階調の画像データを、ほぼ同一の輝度で表示することができる。
【００９１】
実施の形態７．
図２０は本発明の実施の形態７を示す表示装置の液晶表示素子の領域によるバックライトの輝度を示す図である。実施の形態７では、表示素子１が液晶表示素子であり、画素３０ｆ、３０ｇの開口率は同一とし、代わりにバックライト３を均一な輝度ではなく、平面な表示面１０の領域ｇと、これに対応する非平面な表示面２０の領域Ｇとがなす角度θに応じて、領域ｇに位置するバックライト３の輝度を、画素３０ｇの面積と、これに対応する画素４０ｇを観察方向から見た時の面積比で異なったものにしている。このように、バックライト３の輝度分布を均一でなく、補正した輝度分布とすることで、表示素子１に入力する時点での画像データの階調の補正や、液晶表示パネル２の画素３０ｇの開口率を変えることなく、非平面な表示面２０の各領域において、それぞれの観察方向から、同一の階調の画像データを、ほぼ同一の輝度で表示することができる。
【００９２】
例えば、実施の形態３における図１３の構成の場合、図２０に示すように、領域ｇに位置するバックライト３の輝度を、領域ｆと同一である補正しない輝度３６とは異なったものとし、画素３０ｇの面積と、これに対応する画素４０ｇを観察方向から見た時の面積比で変えて、補正した輝度３７としている。この場合では、領域ｇに位置するバックライト３の補正した輝度３７は、補正しない輝度３６の約０．７倍の輝度としている。
【００９３】
このバックライト３の輝度分布を補正する方法として、バックライト３が導光板方式であれば、導光板に設けられる光拡散部の密度や、または導光板に設けられるプリズムピッチを調整することで補正ができる。また、バックライト３が直下型方式であれば、ランプやＬＥＤ(Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ)等の光源の配置密度を変えることで補正ができる。または、領域ｇに位置するバックライト３の光源に投入する電力を調整することで、バックライト３の輝度分布の補正をすることができる。
【００９４】
実施の形態８．
図２１は本発明の実施の形態８を示す表示装置の概略構成を示す斜視図である。実施の形態８は、実施の形態１における非平面な表示面２０の前面に、抵抗膜方式、静電容量方式、超音波方式、光センサ方式等のタッチパネル５０からなる入力手段を配置したものである。ここでは、非平面な表示面２０に沿って全領域にタッチパネル５０を配置しているが、用途に応じて非平面な表示面２０の一部の領域だけに配置してもよい。
【００９５】
表示装置１００にタッチパネル５０を設けることにより、表示装置１００とは別の位置に、入力手段であるスイッチ類を設ける必要がないので、省スペース性に優れる。また、スイッチ類の形状や配置を画像データによって非平面な表示面２０に自在に表示できるので、意匠性または操作性に優れた入出力一体型の非平面な表示面２０を有する表示装置１００を構成することができる。
【００９６】
実施の形態９．
図２２は、本発明の実施の形態９を示す表示装置の概略構成を示す斜視図である。図２３は、図２２に示す表示装置の上面図である。実施の形態９は、実施の形態１における非平面な表示面２０の前面に、観察者が表示を見ることができる視野角の範囲を制限する視野角制御フィルム６０からなる視野角制御手段を配置したものである。
【００９７】
ここでは、非平面な表示面２０に沿って３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃの全てに、視野角制御フィルム６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを配置しているが、視野角制御フィルム６０は、用途に応じて非平面な表示面２０の一部の領域だけに配置してもよい。
【００９８】
表示装置１００に視野角制御フィルム６０を設けることにより、非平面な表示面２０のある領域に対し、画像の歪みが大きく見える観察方向からは、非平面な表示面２０のその領域の画像は見えなくすることができる。あるいは、観察者が見る必要のない非平面な表示面２０の領域の画像を見えなくすることができる。
【００９９】
例えば、非平面な表示面２０の領域Ａに対して、前面に視野角制御フィルム６０Ａが配置されている。視野角制御フィルム６０Ａは、画像に歪みが殆どない観察方向Ｚａを基準として所定の視野角として左方向に角度α１、右方向に角度α２の視野角の範囲の方向からは、観察者は領域Ａの表示を見ることができる。しかし、これよりも広い視野角の左右方向からは領域Ａの表示を見ることができない。代表的な角度α１、α２としては、３０°がある。
【０１００】
同様に、非平面な表示面２０の領域Ｂ、Ｃの各領域にも、視野角制御フィルム６０Ｂ、６０Ｃが配置されている。領域Ｂでは画像に歪みが殆どない観察方向Ｚｂを基準として所定の視野角として左方向に角度β１、右方向に角度β２の視野角の範囲の方向からは、観察者は領域Ｂの表示を見ることができる。領域Ｃでは画像に歪みが殆どない観察方向Ｚｃを基準として所定の視野角として左方向に角度γ１、右方向に角度γ２の視野角の範囲の方向からは、観察者は領域Ｃの表示を見ることができる。
【０１０１】
ここでは、角度α１、α２、β１、β２、γ１、γ２は全て同一の３０°としたが、これらの角度は用途に応じて設定すればよく、それぞれが異なった角度であってもよい。
【０１０２】
上述のように、視野角制御フィルム６０を配置する構成によって、Ｚａ方向の観察者からは、非平面な表示面２０の領域Ａだけを、画像に歪みが殆どない状態で見ることができ、領域Ｂ、Ｃの画像は殆ど見えなくすることができる。
【０１０３】
この視野角制御フィルム６０の具体的例としては、ライトコントロールフィルム（３Ｍ社製）や、ルミスティーフィルム（住友化学社製）がある。ライトコントロールフィルムは、透明なセルロースに所定のピッチ（例えば、約１００μｍ）でカーボン等が添加された光吸収性のルーバ（約１０μ厚）が設けられ、所定の視野角の範囲の方向は光は透過するが、これよりも大きな視野角方向の光はルーバで吸収されて黒色化する。視野角の範囲はライトコントロールフィルムの厚みと、ルーバのフィルム面に対する角度で制御することができる。例えば、左右対称な視野角の範囲とする場合は、ルーバはフィルム面に垂直な角度に配置される。また、ライトコントロールフィルムは、不要な方向からの外光をルーバで吸収して、非平面な表示面２０への映り込み等の不要反射を防止する効果も有する。
【０１０４】
一方、ルミスティーフィルムは、所定の視野角の範囲の方向は光が透過するが、それ以外の視野角方向は、ルミスティーフィルム内の多数の層の屈折率の変化部分で、光は散乱されてフィルムが白濁化して不透明になる。この白濁によって画像を殆ど見えなくすることができる。ルミスティーフィルムは屈折率が異なる２種類のアクリル性の光硬化樹脂を混ぜて、特殊な方法で光硬化を行って層構造を形成したフィルムである。この層の方向は任意な角度で形成できる。この層に沿った方向が透明になる。ルミスティーフィルムは、白濁（光散乱）の程度を小さくすれば、所定の方向だけの視野角を拡大する拡散部材２２としても使用できる。
【０１０５】
また、視野角制御フィルム６０として、実施の形態４で使用した毛細管７の集合体であるキャピラリプレートの厚さの薄いものを使用することもできる。キャピラリプレートを視野角制御手段として使用する場合には、毛細管７の寸法（ピッチ）は平面な表示面１０の画素３０や、非平面な表示面２０の画素４０の寸法以下にする必要は必ずしもなく、これよりも大きな寸法でもよい。
【０１０６】
同様に、ライトコントロールフィルムや、ルミスティーフィルムのような視野角制御フィルム６０も、ルーバ間や、屈折率の変化部分間の寸法（ピッチ）は、非平面な表示面２０の画素４０の寸法以下にする必要は必ずしもなく、これよりも大きな寸法でもよい。
【０１０７】
また、ここでは、非平面な表示面２０の左右方向の視野角を制御する視野角制御フィルム６０について説明したが、非平面な表示面２０の上下方向についても同様な方法で視野角を制御することができる。
【０１０８】
なお、実施の形態１〜９において、画素３０は、カラー表示の場合は、色を構成する基本単位であり、一般に赤緑青（ＲＧＢ：Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）の３つの副画素から構成されたものとする。画素３０の寸法の変化は、この色を構成する基本単位とし、各画素３０内における３つの副画素の寸法は同一とする。なぜなら、曲面の表示面２０のように、平面な表示面１０となす角度θが徐々に変化する場合、副画素の単位で寸法を変えると、表示色が徐々に変化してしまう問題を生じるためである。
【０１０９】
また、実施の形態１〜９において、画像に歪みが殆どない観察方向は非平面な表示面２０を構成する各領域の法線方向として説明した。しかし、表示装置１００によっては、曲面な表示面２０のように法線方向が多数ある場合や、非平面な表示面２０を構成する複数の領域をまとめて、１つの所定方向を画像に歪みが殆どない観察方向とする構成とする場合もある。また、用途によっては、画像に歪みが殆どない観察方向を非平面な表示面２０の各領域の法線方向としない構成もある。このような場合にも、所定の観察方向から見て、観察する非平面な表示面２０の領域の画像の歪みが最も少なく見えるように、平面な表示面１０の画素３０の寸法を異なったものにして調整するとよい。
【０１１０】
また、実施の形態１〜９において、非平面な表示面２０は平面な表示面１０の横ｘ方向に対して非平行としたが、縦ｙ方向に対して非平行にしてもよい。また、平面な表示面１０の横ｘ方向、縦ｙ方向の両方に対して方向が異なる非平面な表示面２０の形状（例えば、半球状）とし、画素３０の横ｘ方向の寸法Ｐｘ、縦ｙ方向の寸法Ｐｙの両方を異なったものにするとよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施の形態１における表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における表示装置の上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の液晶素子の平面な表示面を構成するマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の非平面な表示面を横方向に展開した状態におけるマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の領域Ｃ、ｃの１画素分の領域を拡大して示した上面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の表示素子の平面な表示面に表示される円形の画像例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の非面平面な表示面を横方向に展開した状態における表示される円形の画像例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２における表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の平面な表示面を構成するマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における液晶表示装置の非平面な表示面を横方向に展開した状態におけるマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態３における液晶表示装置の上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３における液晶表示装置の平面な表示面を構成するマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３における液晶表示装置の非平面な表示面を横方向に展開した状態におけるマトリクス状に配置された複数の画素を示す正面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４における表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態４における表示装置のキャピラリプレートを示す平面図である。
【図１８】本発明の実施の形態５における液晶表示装置を構成する表示素子の領域と画像データの階調を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態６における液晶表示装置を構成する液晶表示素子の領域と画素の開口率を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態７における液晶表示装置を構成する液晶表示素子の領域とバックライト輝度を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態８における液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２２】本発明の実施の形態９における液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２３】本発明の実施の形態９における表示装置の上面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  表示素子
２  液晶表示パネル
３  バックライト
５  光学素子
５ａ  光学素子の入射面
５ｂ  光学素子の出射面
６  光ファイバ
７  毛細管
１０  平面な表示面
２０  非平面な表示面
２２  拡散部材
３０  平面な表示面の画素
３２  表示領域ｇの画像データの補正しない階調
３３  表示領域ｇの画像データの補正した階調
３４  表示領域ｇの画素の補正しない開口率
３５  表示領域ｇの画素の補正した開口率
３６  表示領域ｇに位置するバックライトの補正しない輝度
３７  表示領域ｇに位置するバックライトの補正した輝度
４０  非平面な表示面の画素
５０  タッチパネル
６０  視野角制御フィルム
１００  表示装置
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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