立体图像显示装置及其驱动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示装置，特别涉及视差屏障方式、柱状透镜(lenticularlens)方式等使用了光偏转部件的裸眼立体图像显示装置。
【背景技术】
[0002]以往，提出了无需特殊的眼镜就能够立体视的裸眼立体图像显示装置。
[0003]例如，在专利文献I中，公开了一种立体图像显示装置，该立体图像显示装置具备:屏障产生单元，使用透射型显示元件通过电子控制产生视差屏障条纹；以及图像显示单元，从视差屏障条纹的产生位置朝向后方相隔预定距离而配设显示画面，在进行立体图像显示时，能够将与视差屏障条纹对应地交替排列了左图像和右图像的条带的多方向图像输出显示至Ij该显示画面。
[0004]在这样的立体图像显示装置中，能够使屏障条纹电子式地产生，并且能够对所产生的屏障条纹的形状(条纹的数量、宽度、间隔)、位置(相位)、浓度等自由地进行可变控制，所以既能够用作二维图像显示装置，也能够用作立体图像显示装置，能够实现具有两立性的图像显示装置。
[0005]进而，在专利文献2中，公开了一种裸眼立体图像显示装置，该裸眼立体图像显示装置具备:图像显示单元，交替显示条纹状的左眼图像以及右眼图像;遮光单元，构成为能够使产生两眼视差效果的遮光部的位置按照遮光部间距的1/4间距移动；以及传感器，检测观察者的头的位置的左右方向的移动和观察者的头的位置是否从适当观看范围前后偏离，所述裸眼立体图像显示装置具备区域分割移动控制单元，该区域分割移动控制单元对遮光单元在左右方向上进行区域分割，根据观察者的头的位置从适当观看范围前后偏离的状态，针对区域分割得到的各区域分割，控制遮光单元的遮光部的位置的移动、非移动。
[0006]在专利文献2记载的立体图像显示装置中，即使在观察者的头部移动到从适当观看位置偏离的位置的情况下，通过进行遮光部的移动控制以及图像显示单元的显示控制，从而能够对观察者的右眼提供右眼图像，并且，能够对观察者的左眼提供左眼图像，所以观察者也能够识别立体图像。
[0007]专利文献1:日本特开平3 —119889
[0008]专利文献2:日本特开2001 —166259
【发明内容】
[0009]但是，在专利文献1、2的立体图像显示装置中，在根据观察者的头的移动，通过电子控制而进行屏障遮光部的移动控制以及图像显示单元的显示控制时，观察者感觉到亮度的变化。如果观察者的头的移动多，频繁地进行切换，则观察者特别感到不舒服。
[0010]本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种显示装置，SP使在立体图像显示模式时，无论观察者的观察距离如何，也没有相对观察者的移动而被视觉辨认为亮线、暗线的局部的亮度的时明时暗，能够持续视觉辨认立体图像。
[0011]本发明涉及立体图像显示装置的驱动方法，所述立体图像显示装置具备:显示面板，按照预定的间距在横向上配置有多个由分别显示左右眼用的图像的两个子像素构成的子像素对；以及视差屏障快门面板，在配置于显示面板的与观察者相反侧的背光源与显示面板之间配置视差屏障快门面板，在视差屏障快门面板，按照对由预定的设计观察距离和子像素对的间距决定的基准视差屏障间距进行N分割而得到的间距在横向上配置有多个能够以电方式切换光透射状态和遮光状态的子开口，其中N是4以上的偶数，所述立体图像显示装置的驱动方法的特征在于，在观察者的位置与设计观察距离相等的情况下，将相邻的(N/2)个子开口设为光透射状态，将相邻的(N/2)个子开口设为遮光状态，形成I个综合开口，在观察者的位置小于设计观察距离的情况下，在横向上至少设置一处将相邻的(N/2+1)个子开口设为光透射状态的部分，将相邻的(N/2)个子开口设为遮光状态，在观察者的位置大于设计观察距离的情况下，在横向上至少设置一处将相邻的(N/2 — I)个子开口设为光透射状态的部分，将相邻的(N/2)个子开口设为遮光状态。
[0012]另外，本发明的立体图像显示装置具备:显示面板，按照预定的间距在横向上配置有多个由分别显示左右眼用的图像的两个子像素构成的子像素对；以及视差屏障快门面板，按照对由预定的设计观察距离和子像素对的间距决定的基准视差屏障间距进行N分割而得到的间距，在横向上配置有多个能够通过利用在纵向上延伸的透明电极来驱动保持在两块透明基板之间的液晶层从而以电方式切换光透射状态和遮光状态的子开口，其中N是4以上的偶数，所述立体图像显示装置的特征在于，在液晶屏障快门面板设置有在横向上对显示区进行分割而成的多个共通驱动区，配置在共通驱动区内的(N.M+N/2)条透明电极每隔N条被电连接，其中M是正整数。
[0013]根据本发明，如上述那样构成，从而即使处于与设计观察距离不同的观察距离处的观察者向左右方向移动的情况下，也感觉不到亮度变化，能够视觉辨认立体图像。
【附图说明】
[0014]图1是示出与作为前提的技术相关的显示装置的结构的剖面图。
[0015]图2是示出与作为前提的技术相关的视差屏障快门面板的图。
[0016]图3是示出与作为前提的技术相关的综合开口的图。
[0017]图4是示出与作为前提的技术相关的综合开口的图。
[0018]图5是示出与作为前提的技术相关的综合开口的图。
[0019]图6是示出与作为前提的技术相关的综合开口的图。
[0020]图7是示出与作为前提的技术相关的综合开口的图。
[0021]图8是示出与作为前提的技术相关的综合开口的图。
[0022]图9是示出与作为前提的技术相关的综合开口的图。
[0023]图10是示出与作为前提的技术相关的综合开口的图。
[0024]图11是示出与作为前提的技术相关的显示装置的结构的图。
[0025]图12是示出针对显示装置的结构的计算结果的图。
[0026]图13是示出针对显示装置的结构的计算结果的图。
[0027]图14是示出与作为前提的技术相关的显示装置的结构的图。
[0028]图15是用于说明与作为前提的技术相关的显示装置的结构的图。
[0029]图16是示出针对显示装置的结构的计算结果的图。
[0030]图17是示出针对显示装置的结构的计算结果的图。
[0031]图18是示出针对显示装置的结构的计算结果的图。
[0032]图19是示出针对显示装置的结构的计算结果的图。
[0033]图20是示出针对显示装置的结构的计算结果的图。
[0034]图21是示出实施方式I的显示装置的结构的平面图。
[0035]图22是示出实施方式I的显示装置的动作的图。
[0036]图23是示出实施方式I的显示装置的综合开口的图。
[0037]图24是示出实施方式I的显示装置的视差屏障快门面板的结构的图。
[0038]图25是示出实施方式I的显示装置的动作的图。
[0039]图26是示出实施方式I的显示装置的动作的图。
[0040]图27是示出实施方式I的显示装置的动作的图。
[0041]图28是示出实施方式I的显示装置的动作的图。
[0042]图29是示出实施方式I的显示装置的综合开口的图。
[0043]图30是示出实施方式I的显示装置的综合开口的图。
[0044]图31是示出实施方式I的显示装置的计算模型的图。
[0045]图32是示出实施方式I的针对显示装置的计算结果的图。
[0046]图33是示出实施方式I的针对显示装置的计算结果的图。
[0047]图34是示出实施方式I的针对显示装置的计算结果的图。
[0048]图35是示出实施方式I的针对显示装置的计算结果的图。
[0049]图36是示出实施方式I的针对显示装置的计算结果的图。
[0050]图37是示出实施方式2的显示装置的综合开口的图。
[0051 ]图38是示出实施方式2的显示装置的综合开口的图。
[0052]图39是示出实施方式2的显示装置的计算模型的图。
[0053]图40是示出实施方式2的针对显示装置的计算结果的图。
[0054]图41是示出实施方式2的针对显示装置的计算结果的图。
[0055]图42是示出实施方式2的针对显示装置的计算结果的图。
[0056]图43是示出实施方式2的针对显示装置的计算结果的图。
[0057]图44是示出实施方式2的针对显示装置的计算结果的图。
[0058](符号说明)
[0059]11:显示面板;21:视差屏障快门面板;22:第I透明基板;23:第I透明电极;24:液晶层;25:第2透明电极;26:第2透明基板;31:检测部;32:控制部;41:子像素对;210:子开口；251:共通(common)驱动区；260:共通屏障模式区；300:综合开口； 330:综合遮光部;411:子像素;P:基准视差屏障间距;Po:子像素对的间距；Δ SW:子开口间距。
【具体实施方式】
[0060]以下，根据附图，说明本发明的实施方式。
[0061 ]〈前提技术〉
[0062]首先，说明作为本发明的前提的技术。图1是示出与作为本发明的前提的技术相关的显示装置的结构的剖面图。该显示装置能够同时显示右的图像(针对右眼的视差图像或者第I观察方向用的图像)以及左的图像(与针对右眼的视差图像稍微不同的针对左眼的视差图像或者第2观察方向用的图像)、即两个图像。根据该显示装置，即使不使用特殊的眼镜也能够用裸眼视觉辨认立体图像或者能够按观察方向显示不同的图像。以下，主要说明显示装置显示右眼以及左眼的视差图像的情况。
[0063]该显示装置具备后述裸眼立体图像显示装置、检测观察者的头等的位置(移动)的检测部31以及根据检测部31的检测结果、影像信号等而对它们总括地进行控制的控制部32。另外，在以下的说明中，将图1所示的上下方向称为前后方向，将图1所示的左右方向称为横向，将图1中的纵深方向称为纵向。
[0064]在图1中，示出了裸眼立体图像显示装置的剖面构造。如该图1所示，裸眼立体图像显示装置具备显示面板11和配置在该显示面板11的前方(在图1中上侧)的视差屏障快门面板(shutter panel)21 (光学引导部件)。
[0065]显示面板11是矩阵型显示面板，应用例如有机EL面板、等离子体显示器装置、液晶显示器。另外，在将液晶显示器应用到显示面板11的情况下，虽然未图示，但视差屏障快门面板21也可以配置于显示面板11的后方。在图1中，作为例子而示出了应用了液晶显示器的显示面板11，具备液晶14、夹住并驱动液晶14的子像素透明电极12以及对置透明电极15、分别设置在子像素透明电极12以及对置透明电极15的透明基板的中间偏振片17以及背面偏振片16、配置在背面偏振片16的后方(在图1中下侧)的背光源3。
[0066]在显示面板11中，显示上述右的图像的子像素411a(411)以及显示上述左的图像的子像素41 Ib (411)在分别由遮光壁18夹着的状态下在横向上交替地配置。
[0067]子像素411a以及子像素411b的横宽相互相同或者大致相同。
[0068]此处，相邻的子像素411a以及子像素411b构成显示左右不同的两个图像(左右的视差图像或者第I及第2观察方向用的图像)的子像素对41，在显示面板11中，在横向上按照预定的均匀的间距排列有这样构成的子像素对41。另外，在该裸眼立体图像显示装置中，不仅在横向上排列有子像素对41，而且在纵向上也排列有子像素对41。
[0069]另外，在该裸眼立体图像显示装置中，规定了基准视差屏障间距P，该基准视差屏障间距P是与子像素对41的横宽对应的横向的基准间距。此处，以使从处于构成子像素对41的子像素411a、411b的中间的遮光壁18的中央出来并通过了对应的基准视差屏障间距P内的中央点的假想的光线LO聚集到从裸眼立体图像显示装置朝向正面前方相隔设计观察距离D的设计视觉辨认点DO的方式，设定了基准视差屏障间距P。
[0070]视差屏障快门面板21具备两块透明基板(第I透明基板22及第2透明基板26)、保持在它们之间的液晶层24、第I及第2透明电极23、25、设置在第I透明基板22的与液晶层24相反侧的面的显示面偏振片27、以及设置在第2透明基板26的显示面板11侧的面的偏振片。此处，作为该偏振片，兼用显示面板11的中间偏振片17。
[0071]液晶的模式能够利用扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN )、平面切换(I η PI an eSwitching)、光学补偿弯曲排列(OCB)等。另外，在后面说明利用其中的若干个的例子。
[0072]在第I透明基板22的液晶层24侧的表面，形成了在纵向(图1的纵深方向)上延伸的多个第I透明电极23，在第2透明基板26的液晶层24侧的表面，形成了在横向(图1的左右方向)上延伸的多个第2透明电极25。这些多个第I透明电极23以及多个第2透明电极25通过对液晶层24施加电场，从而驱动液晶层24的液晶。
[0073]各第I透明电极23相当于在该基准视差屏障间距P的区域内将I个透明电极分割为偶数个(此处8个)而成的各电极。即，在本裸眼立体图像显示装置中，多个第I透明电极23在各子像素对41的横向的基准视差屏障间距P的区域内排列有偶数个(此处8个)。另外，只要未特别提及，则设为多个第I透明电极23彼此互相电绝缘。
[0074]另一方面，按照子像素对41的纵向间距，在纵向(图1的纵深方向)上排列有多个第2透明电极25。
[0075]另外，对上述多个第I及第2透明电极23、25选择性地施加电压。因此，在视差屏障快门面板21中，能够以第I及第2透明电极23、25的宽度为单位，切换光透射状态以及遮光状态。因此，在以下的说明中，将能够通过电控制以第I透明电极23的横宽为单位来切换光透射状态以及遮光状态的视差屏障快门面板21中的光学开口称为子开口 210。
[0076]在本裸眼立体图像显示装置中，如上所述，多个第I透明电极23在视差屏障快门面板21中在横向上排列，所以多个子开口 210在视差屏障快门面板21中在横向上排列。另外，如上所述，偶数个(此处8个)第I透明电极23排列在视差屏障快门面板21中的基准视差屏障间距P的区域内，所以与其相同数量的偶数个(此处8个)子开口 210包含于视差屏障快门面板21中的基准视差屏障间距P的区域内。
[0077]图2?10是示出视差屏障快门面板21的图。此处，与上述同样地，设为8个第I透明电极23与各子像素对41对应，如图2所示，附加了(I)?(8)的8个子开口 210包含于各基准视差屏障间距P的区域内。在该偶数个(8个)子开口210中，如图3?图10所示，在各基准视差屏障间距P的区域内，使偶数个的一半的数量(4个)的相互相邻的子开口210成为光透射状态，并且使剩余的一半的数量(4个)的子开口 210(其它子开口 210)成为遮光状态，从而由上述任意的数量的处于光透射状态的子开口 210在视差屏障快门面板21形成了 I个综合开口300。另外，综合开口 300(子开口 210)将从显示左的图像的子像素411b放出的光和从显示右的图像的子像素411a放出的光向相互不同的方向引导。
[0078]在图3所示的图案(pattern)l中，通过在各基准视差屏障间距P的区域内，使附加了(I)?(4)的连续的4个子开口210成为光透射状态，使(5)?(8)的子开口 210(其它子开口210)成为遮光状态，从而由光透射状态的4个子开口 210形成了I个综合开口 300。
[0079]此处，在该图案I中，如果使附加了⑴的子开口210成为遮光状态，使附加了(5)的子开口 210成为光透射状态，贝Ij成为与图案2相同的状态。
[0080]在这样图案从图案I转变为图案2的情况下，在视差屏障快门面板21中，综合开口300按照子开口 2 ?ο的间距(以下有时还称为“子开口间距δ sr)向右侧移动。即，如果使综合开口 300的一端的子开口 210成为遮光状态，使与综合开口 300的另一端相邻的子开口 210成为光透射状态，则能够使综合开口 300按照子开口间距Δ SW向从该一端朝向该另一端的方向移动。
[0081]另外，如后所述，第I透明电极23彼此稍微分开，所以在其之间存在无法对液晶层24施加电场的边界部，严格来说，子开口间距Δ SW=子开口的横宽+边界部的横宽。
[0082]接下来，简单地说明以上那样的本显示装置的动作。如上所述，图1所示的检测部31检测观察者的位置(移动)。控制部32根据检测部31的检测结果，总括地控制显示面板11以及视差屏障快门面板21。具体而言，控制部32根据检测部31的检测结果，变更在多个子开口210中设为光透射状态的子开口，从而控制视差屏障快门面板的横向上的综合开口300的位置。即，根据本显示装置，在观察者的位置向左右移动的情况下，能够根据该观察者的位置而使综合开口 300在横向上移动。其结果，观察者即使移动也能够观察立体图像。
[0083]此处，在配光角度分布(配光亮度分布)的偏差大的情况、综合开口300的移动不适当的情况下，移动的观察者会感觉到该立体图像的亮度的偏差(时明时暗)。为了抑制这样的图像的亮度的偏差，需要满足以下的条件(Cl)?条件(C3)。具体而言，作为条件(Cl)，需要在没有子开口 210的光透射状态以及遮光状态的切换的观察区域，针对观察者的左右眼的视差图像的亮度平坦(恒定)，作为条件(C2)，需要在观察针对一个眼的视差图像的区域，有观察不到针对另一个眼的视差图像的范围，作为条件(C3)，即使进行与综合开口 300的移动相伴的子开口 210的光透射状态以及遮光状态的切换，在观察者的移动路径上，亮度也需要是平坦(恒定)的。因此，以下，说明满足以上的3个条件的结构。
[0084]〈条件(Cl)〉
[0085]首先，说明满足条件(Cl)的结构。此处，使用图11，考虑从右图像显示用的子像素411a出来并通过(透射)了视差屏障快门面板21的综合开口 300的光的配光角度分布。另外，SW表示综合开口 300的开口横宽(以下“综合开口宽度”)，GW表示子像素411的发光域横宽(以下“子像素宽度” )，BW表示遮光壁18的横宽(以下“遮光壁宽度”)。
[0086]另外，在该图11中，为便于说明，相比于视差屏障快