立體圖像顯示裝置及其驅(qū)動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示裝置，特別涉及視差屏障方式、柱狀透鏡(lenticularlens)方式等使用了光偏轉(zhuǎn)部件的裸眼立體圖像顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，提出了無需特殊的眼鏡就能夠立體視的裸眼立體圖像顯示裝置。
[0003]例如，在專利文獻I中，公開了一種立體圖像顯示裝置，該立體圖像顯示裝置具備:屏障產(chǎn)生單元，使用透射型顯示元件通過電子控制產(chǎn)生視差屏障條紋；以及圖像顯示單元，從視差屏障條紋的產(chǎn)生位置朝向后方相隔預(yù)定距離而配設(shè)顯示畫面，在進行立體圖像顯示時，能夠?qū)⑴c視差屏障條紋對應(yīng)地交替排列了左圖像和右圖像的條帶的多方向圖像輸出顯示至Ij該顯示畫面。
[0004]在這樣的立體圖像顯示裝置中，能夠使屏障條紋電子式地產(chǎn)生，并且能夠?qū)λa(chǎn)生的屏障條紋的形狀(條紋的數(shù)量、寬度、間隔)、位置(相位)、濃度等自由地進行可變控制，所以既能夠用作二維圖像顯示裝置，也能夠用作立體圖像顯示裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)具有兩立性的圖像顯示裝置。
[0005]進而，在專利文獻2中，公開了一種裸眼立體圖像顯示裝置，該裸眼立體圖像顯示裝置具備:圖像顯示單元，交替顯示條紋狀的左眼圖像以及右眼圖像;遮光單元，構(gòu)成為能夠使產(chǎn)生兩眼視差效果的遮光部的位置按照遮光部間距的1/4間距移動；以及傳感器，檢測觀察者的頭的位置的左右方向的移動和觀察者的頭的位置是否從適當(dāng)觀看范圍前后偏離，所述裸眼立體圖像顯示裝置具備區(qū)域分割移動控制單元，該區(qū)域分割移動控制單元對遮光單元在左右方向上進行區(qū)域分割，根據(jù)觀察者的頭的位置從適當(dāng)觀看范圍前后偏離的狀態(tài)，針對區(qū)域分割得到的各區(qū)域分割，控制遮光單元的遮光部的位置的移動、非移動。
[0006]在專利文獻2記載的立體圖像顯示裝置中，即使在觀察者的頭部移動到從適當(dāng)觀看位置偏離的位置的情況下，通過進行遮光部的移動控制以及圖像顯示單元的顯示控制，從而能夠?qū)τ^察者的右眼提供右眼圖像，并且，能夠?qū)τ^察者的左眼提供左眼圖像，所以觀察者也能夠識別立體圖像。
[0007]專利文獻1:日本特開平3 —119889
[0008]專利文獻2:日本特開2001 —166259

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]但是，在專利文獻1、2的立體圖像顯示裝置中，在根據(jù)觀察者的頭的移動，通過電子控制而進行屏障遮光部的移動控制以及圖像顯示單元的顯示控制時，觀察者感覺到亮度的變化。如果觀察者的頭的移動多，頻繁地進行切換，則觀察者特別感到不舒服。
[0010]本發(fā)明是為了解決如上所述的問題而完成的，其目的在于提供一種顯示裝置，SP使在立體圖像顯示模式時，無論觀察者的觀察距離如何，也沒有相對觀察者的移動而被視覺辨認為亮線、暗線的局部的亮度的時明時暗，能夠持續(xù)視覺辨認立體圖像。
[0011]本發(fā)明涉及立體圖像顯示裝置的驅(qū)動方法，所述立體圖像顯示裝置具備:顯示面板，按照預(yù)定的間距在橫向上配置有多個由分別顯示左右眼用的圖像的兩個子像素構(gòu)成的子像素對；以及視差屏障快門面板，在配置于顯示面板的與觀察者相反側(cè)的背光源與顯示面板之間配置視差屏障快門面板，在視差屏障快門面板，按照對由預(yù)定的設(shè)計觀察距離和子像素對的間距決定的基準(zhǔn)視差屏障間距進行N分割而得到的間距在橫向上配置有多個能夠以電方式切換光透射狀態(tài)和遮光狀態(tài)的子開口，其中N是4以上的偶數(shù)，所述立體圖像顯示裝置的驅(qū)動方法的特征在于，在觀察者的位置與設(shè)計觀察距離相等的情況下，將相鄰的(N/2)個子開口設(shè)為光透射狀態(tài)，將相鄰的(N/2)個子開口設(shè)為遮光狀態(tài)，形成I個綜合開口，在觀察者的位置小于設(shè)計觀察距離的情況下，在橫向上至少設(shè)置一處將相鄰的(N/2+1)個子開口設(shè)為光透射狀態(tài)的部分，將相鄰的(N/2)個子開口設(shè)為遮光狀態(tài)，在觀察者的位置大于設(shè)計觀察距離的情況下，在橫向上至少設(shè)置一處將相鄰的(N/2 — I)個子開口設(shè)為光透射狀態(tài)的部分，將相鄰的(N/2)個子開口設(shè)為遮光狀態(tài)。
[0012]另外，本發(fā)明的立體圖像顯示裝置具備:顯示面板，按照預(yù)定的間距在橫向上配置有多個由分別顯示左右眼用的圖像的兩個子像素構(gòu)成的子像素對；以及視差屏障快門面板，按照對由預(yù)定的設(shè)計觀察距離和子像素對的間距決定的基準(zhǔn)視差屏障間距進行N分割而得到的間距，在橫向上配置有多個能夠通過利用在縱向上延伸的透明電極來驅(qū)動保持在兩塊透明基板之間的液晶層從而以電方式切換光透射狀態(tài)和遮光狀態(tài)的子開口，其中N是4以上的偶數(shù)，所述立體圖像顯示裝置的特征在于，在液晶屏障快門面板設(shè)置有在橫向上對顯示區(qū)進行分割而成的多個共通驅(qū)動區(qū)，配置在共通驅(qū)動區(qū)內(nèi)的(N.M+N/2)條透明電極每隔N條被電連接，其中M是正整數(shù)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，如上述那樣構(gòu)成，從而即使處于與設(shè)計觀察距離不同的觀察距離處的觀察者向左右方向移動的情況下，也感覺不到亮度變化，能夠視覺辨認立體圖像。
【附圖說明】
[0014]圖1是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0015]圖2是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的視差屏障快門面板的圖。
[0016]圖3是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的綜合開口的圖。
[0017]圖4是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的綜合開口的圖。
[0018]圖5是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的綜合開口的圖。
[0019]圖6是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的綜合開口的圖。
[0020]圖7是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的綜合開口的圖。
[0021]圖8是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的綜合開口的圖。
[0022]圖9是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的綜合開口的圖。
[0023]圖10是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的綜合開口的圖。
[0024]圖11是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖12是示出針對顯示裝置的結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果的圖。
[0026]圖13是示出針對顯示裝置的結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果的圖。
[0027]圖14是示出與作為前提的技術(shù)相關(guān)的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]圖15是用于說明與作為前提的技術(shù)相關(guān)的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0029]圖16是示出針對顯示裝置的結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果的圖。
[0030]圖17是示出針對顯示裝置的結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果的圖。
[0031]圖18是示出針對顯示裝置的結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果的圖。
[0032]圖19是示出針對顯示裝置的結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果的圖。
[0033]圖20是示出針對顯示裝置的結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果的圖。
[0034]圖21是示出實施方式I的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0035]圖22是示出實施方式I的顯示裝置的動作的圖。
[0036]圖23是示出實施方式I的顯示裝置的綜合開口的圖。
[0037]圖24是示出實施方式I的顯示裝置的視差屏障快門面板的結(jié)構(gòu)的圖。
[0038]圖25是示出實施方式I的顯示裝置的動作的圖。
[0039]圖26是示出實施方式I的顯示裝置的動作的圖。
[0040]圖27是示出實施方式I的顯示裝置的動作的圖。
[0041]圖28是示出實施方式I的顯示裝置的動作的圖。
[0042]圖29是示出實施方式I的顯示裝置的綜合開口的圖。
[0043]圖30是示出實施方式I的顯示裝置的綜合開口的圖。
[0044]圖31是示出實施方式I的顯示裝置的計算模型的圖。
[0045]圖32是示出實施方式I的針對顯示裝置的計算結(jié)果的圖。
[0046]圖33是示出實施方式I的針對顯示裝置的計算結(jié)果的圖。
[0047]圖34是示出實施方式I的針對顯示裝置的計算結(jié)果的圖。
[0048]圖35是示出實施方式I的針對顯示裝置的計算結(jié)果的圖。
[0049]圖36是示出實施方式I的針對顯示裝置的計算結(jié)果的圖。
[0050]圖37是示出實施方式2的顯示裝置的綜合開口的圖。
[0051 ]圖38是示出實施方式2的顯示裝置的綜合開口的圖。
[0052]圖39是示出實施方式2的顯示裝置的計算模型的圖。
[0053]圖40是示出實施方式2的針對顯示裝置的計算結(jié)果的圖。
[0054]圖41是示出實施方式2的針對顯示裝置的計算結(jié)果的圖。
[0055]圖42是示出實施方式2的針對顯示裝置的計算結(jié)果的圖。
[0056]圖43是示出實施方式2的針對顯示裝置的計算結(jié)果的圖。
[0057]圖44是示出實施方式2的針對顯示裝置的計算結(jié)果的圖。
[0058](符號說明)
[0059]11:顯示面板;21:視差屏障快門面板;22:第I透明基板;23:第I透明電極;24:液晶層;25:第2透明電極;26:第2透明基板;31:檢測部;32:控制部;41:子像素對;210:子開口；251:共通(common)驅(qū)動區(qū)；260:共通屏障模式區(qū)；300:綜合開口； 330:綜合遮光部;411:子像素;P:基準(zhǔn)視差屏障間距;Po:子像素對的間距；Δ SW:子開口間距。
【具體實施方式】
[0060]以下，根據(jù)附圖，說明本發(fā)明的實施方式。
[0061 ]〈前提技術(shù)〉
[0062]首先，說明作為本發(fā)明的前提的技術(shù)。圖1是示出與作為本發(fā)明的前提的技術(shù)相關(guān)的顯示裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。該顯示裝置能夠同時顯示右的圖像(針對右眼的視差圖像或者第I觀察方向用的圖像)以及左的圖像(與針對右眼的視差圖像稍微不同的針對左眼的視差圖像或者第2觀察方向用的圖像)、即兩個圖像。根據(jù)該顯示裝置，即使不使用特殊的眼鏡也能夠用裸眼視覺辨認立體圖像或者能夠按觀察方向顯示不同的圖像。以下，主要說明顯示裝置顯示右眼以及左眼的視差圖像的情況。
[0063]該顯示裝置具備后述裸眼立體圖像顯示裝置、檢測觀察者的頭等的位置(移動)的檢測部31以及根據(jù)檢測部31的檢測結(jié)果、影像信號等而對它們總括地進行控制的控制部32。另外，在以下的說明中，將圖1所示的上下方向稱為前后方向，將圖1所示的左右方向稱為橫向，將圖1中的縱深方向稱為縱向。
[0064]在圖1中，示出了裸眼立體圖像顯示裝置的剖面構(gòu)造。如該圖1所示，裸眼立體圖像顯示裝置具備顯示面板11和配置在該顯示面板11的前方(在圖1中上側(cè))的視差屏障快門面板(shutter panel)21 (光學(xué)引導(dǎo)部件)。
[0065]顯示面板11是矩陣型顯示面板，應(yīng)用例如有機EL面板、等離子體顯示器裝置、液晶顯示器。另外，在將液晶顯示器應(yīng)用到顯示面板11的情況下，雖然未圖示，但視差屏障快門面板21也可以配置于顯示面板11的后方。在圖1中，作為例子而示出了應(yīng)用了液晶顯示器的顯示面板11，具備液晶14、夾住并驅(qū)動液晶14的子像素透明電極12以及對置透明電極15、分別設(shè)置在子像素透明電極12以及對置透明電極15的透明基板的中間偏振片17以及背面偏振片16、配置在背面偏振片16的后方(在圖1中下側(cè))的背光源3。
[0066]在顯示面板11中，顯示上述右的圖像的子像素411a(411)以及顯示上述左的圖像的子像素41 Ib (411)在分別由遮光壁18夾著的狀態(tài)下在橫向上交替地配置。
[0067]子像素411a以及子像素411b的橫寬相互相同或者大致相同。
[0068]此處，相鄰的子像素411a以及子像素411b構(gòu)成顯示左右不同的兩個圖像(左右的視差圖像或者第I及第2觀察方向用的圖像)的子像素對41，在顯示面板11中，在橫向上按照預(yù)定的均勻的間距排列有這樣構(gòu)成的子像素對41。另外，在該裸眼立體圖像顯示裝置中，不僅在橫向上排列有子像素對41，而且在縱向上也排列有子像素對41。
[0069]另外，在該裸眼立體圖像顯示裝置中，規(guī)定了基準(zhǔn)視差屏障間距P，該基準(zhǔn)視差屏障間距P是與子像素對41的橫寬對應(yīng)的橫向的基準(zhǔn)間距。此處，以使從處于構(gòu)成子像素對41的子像素411a、411b的中間的遮光壁18的中央出來并通過了對應(yīng)的基準(zhǔn)視差屏障間距P內(nèi)的中央點的假想的光線LO聚集到從裸眼立體圖像顯示裝置朝向正面前方相隔設(shè)計觀察距離D的設(shè)計視覺辨認點DO的方式，設(shè)定了基準(zhǔn)視差屏障間距P。
[0070]視差屏障快門面板21具備兩塊透明基板(第I透明基板22及第2透明基板26)、保持在它們之間的液晶層24、第I及第2透明電極23、25、設(shè)置在第I透明基板22的與液晶層24相反側(cè)的面的顯示面偏振片27、以及設(shè)置在第2透明基板26的顯示面板11側(cè)的面的偏振片。此處，作為該偏振片，兼用顯示面板11的中間偏振片17。
[0071]液晶的模式能夠利用扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN )、平面切換(I η PI an eSwitching)、光學(xué)補償彎曲排列(OCB)等。另外，在后面說明利用其中的若干個的例子。
[0072]在第I透明基板22的液晶層24側(cè)的表面，形成了在縱向(圖1的縱深方向)上延伸的多個第I透明電極23，在第2透明基板26的液晶層24側(cè)的表面，形成了在橫向(圖1的左右方向)上延伸的多個第2透明電極25。這些多個第I透明電極23以及多個第2透明電極25通過對液晶層24施加電場，從而驅(qū)動液晶層24的液晶。
[0073]各第I透明電極23相當(dāng)于在該基準(zhǔn)視差屏障間距P的區(qū)域內(nèi)將I個透明電極分割為偶數(shù)個(此處8個)而成的各電極。即，在本裸眼立體圖像顯示裝置中，多個第I透明電極23在各子像素對41的橫向的基準(zhǔn)視差屏障間距P的區(qū)域內(nèi)排列有偶數(shù)個(此處8個)。另外，只要未特別提及，則設(shè)為多個第I透明電極23彼此互相電絕緣。
[0074]另一方面，按照子像素對41的縱向間距，在縱向(圖1的縱深方向)上排列有多個第2透明電極25。
[0075]另外，對上述多個第I及第2透明電極23、25選擇性地施加電壓。因此，在視差屏障快門面板21中，能夠以第I及第2透明電極23、25的寬度為單位，切換光透射狀態(tài)以及遮光狀態(tài)。因此，在以下的說明中，將能夠通過電控制以第I透明電極23的橫寬為單位來切換光透射狀態(tài)以及遮光狀態(tài)的視差屏障快門面板21中的光學(xué)開口稱為子開口 210。
[0076]在本裸眼立體圖像顯示裝置中，如上所述，多個第I透明電極23在視差屏障快門面板21中在橫向上排列，所以多個子開口 210在視差屏障快門面板21中在橫向上排列。另外，如上所述，偶數(shù)個(此處8個)第I透明電極23排列在視差屏障快門面板21中的基準(zhǔn)視差屏障間距P的區(qū)域內(nèi)，所以與其相同數(shù)量的偶數(shù)個(此處8個)子開口 210包含于視差屏障快門面板21中的基準(zhǔn)視差屏障間距P的區(qū)域內(nèi)。
[0077]圖2?10是示出視差屏障快門面板21的圖。此處，與上述同樣地，設(shè)為8個第I透明電極23與各子像素對41對應(yīng)，如圖2所示，附加了(I)?(8)的8個子開口 210包含于各基準(zhǔn)視差屏障間距P的區(qū)域內(nèi)。在該偶數(shù)個(8個)子開口210中，如圖3?圖10所示，在各基準(zhǔn)視差屏障間距P的區(qū)域內(nèi)，使偶數(shù)個的一半的數(shù)量(4個)的相互相鄰的子開口210成為光透射狀態(tài)，并且使剩余的一半的數(shù)量(4個)的子開口 210(其它子開口 210)成為遮光狀態(tài)，從而由上述任意的數(shù)量的處于光透射狀態(tài)的子開口 210在視差屏障快門面板21形成了 I個綜合開口300。另外，綜合開口 300(子開口 210)將從顯示左的圖像的子像素411b放出的光和從顯示右的圖像的子像素411a放出的光向相互不同的方向引導(dǎo)。
[0078]在圖3所示的圖案(pattern)l中，通過在各基準(zhǔn)視差屏障間距P的區(qū)域內(nèi)，使附加了(I)?(4)的連續(xù)的4個子開口210成為光透射狀態(tài)，使(5)?(8)的子開口 210(其它子開口210)成為遮光狀態(tài)，從而由光透射狀態(tài)的4個子開口 210形成了I個綜合開口 300。
[0079]此處，在該圖案I中，如果使附加了⑴的子開口210成為遮光狀態(tài)，使附加了(5)的子開口 210成為光透射狀態(tài)，貝Ij成為與圖案2相同的狀態(tài)。
[0080]在這樣圖案從圖案I轉(zhuǎn)變?yōu)閳D案2的情況下，在視差屏障快門面板21中，綜合開口300按照子開口 2 ?ο的間距(以下有時還稱為“子開口間距δ sr)向右側(cè)移動。即，如果使綜合開口 300的一端的子開口 210成為遮光狀態(tài)，使與綜合開口 300的另一端相鄰的子開口 210成為光透射狀態(tài)，則能夠使綜合開口 300按照子開口間距Δ SW向從該一端朝向該另一端的方向移動。
[0081]另外，如后所述，第I透明電極23彼此稍微分開，所以在其之間存在無法對液晶層24施加電場的邊界部，嚴(yán)格來說，子開口間距Δ SW=子開口的橫寬+邊界部的橫寬。
[0082]接下來，簡單地說明以上那樣的本顯示裝置的動作。如上所述，圖1所示的檢測部31檢測觀察者的位置(移動)?？刂撇?2根據(jù)檢測部31的檢測結(jié)果，總括地控制顯示面板11以及視差屏障快門面板21。具體而言，控制部32根據(jù)檢測部31的檢測結(jié)果，變更在多個子開口210中設(shè)為光透射狀態(tài)的子開口，從而控制視差屏障快門面板的橫向上的綜合開口300的位置。即，根據(jù)本顯示裝置，在觀察者的位置向左右移動的情況下，能夠根據(jù)該觀察者的位置而使綜合開口 300在橫向上移動。其結(jié)果，觀察者即使移動也能夠觀察立體圖像。
[0083]此處，在配光角度分布(配光亮度分布)的偏差大的情況、綜合開口300的移動不適當(dāng)?shù)那闆r下，移動的觀察者會感覺到該立體圖像的亮度的偏差(時明時暗)。為了抑制這樣的圖像的亮度的偏差，需要滿足以下的條件(Cl)?條件(C3)。具體而言，作為條件(Cl)，需要在沒有子開口 210的光透射狀態(tài)以及遮光狀態(tài)的切換的觀察區(qū)域，針對觀察者的左右眼的視差圖像的亮度平坦(恒定)，作為條件(C2)，需要在觀察針對一個眼的視差圖像的區(qū)域，有觀察不到針對另一個眼的視差圖像的范圍，作為條件(C3)，即使進行與綜合開口 300的移動相伴的子開口 210的光透射狀態(tài)以及遮光狀態(tài)的切換，在觀察者的移動路徑上，亮度也需要是平坦(恒定)的。因此，以下，說明滿足以上的3個條件的結(jié)構(gòu)。
[0084]〈條件(Cl)〉
[0085]首先，說明滿足條件(Cl)的結(jié)構(gòu)。此處，使用圖11，考慮從右圖像顯示用的子像素411a出來并通過(透射)了視差屏障快門面板21的綜合開口 300的光的配光角度分布。另外，SW表示綜合開口 300的開口橫寬(以下“綜合開口寬度”)，GW表示子像素411的發(fā)光域橫寬(以下“子像素寬度” )，BW表示遮光壁18的橫寬(以下“遮光壁寬度”)。
[0086]另外，在該圖11中，為便于說明，相比于視差屏障快