立体显示装置的制造方法
【专利说明】立体显示装置
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请基于2014年12月22日提交的日本专利申请N0.2014_258568、2015年10月13日提交的日本专利申请N0.2015-202118并要求上述日本专利申请的优先权的权益，上述日本专利申请的全文通过引入并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及对裸眼的观看者提供立体图像的立体显示装置。
【背景技术】
[0004]裸眼式立体显示装置不需要任何特殊的眼镜，因此，观看者能够容易地欣赏立体图像。在移动电话、智能手机、功能电话等个人移动终端、以及电视机接收器等家庭用显示装置中，这种用于实现裸眼式立体显示的技术被迅速地开发。
[0005]裸眼式立体显示技术通过使从显示器射出的光具有指向性并对观看者的双眼的每只眼提供视差图像，实现立体显示。其例子可以是两视点立体图像显示技术、多视点立体图像显示技术、以及集成摄影(IP)技术。
[0006]作为使射出光具有指向性的光线控制模块，具有各种部件。其例子可以是利用显示面上的透镜或者屏障的类型、以及从显示装置射出的光本身具有指向性的类型。
[0007]显示面板通常通过将分别显示图像的最小要素的像素配置成矩阵状而形成。在裸眼式立体显示装置中，需要显示与视点数相对应的视点图像。因此，还需要显示视点图像的最小要素的子像素。
[0008]在此要注意，存在将为了显示图像的颜色而具有颜色表现功能的要素称作“子像素”的情况。例如，在“由红色、绿色、蓝色的子像素构成的像素”的表述中使用这种术语。但是，如果未特别提及，为了方便，本说明书中的“子像素”被限定为具有视点图像显示功能的要素。要注意，本说明书中的子像素还可以具有颜色表现功能。
[0009]子像素是用于将电信号转换成光学信号的装置。一个子像素和另一子像素之间的区域是不能进行光学转换的区域。该区域中的不旨在被观察到的部分由于光线控制模块而被观看者以放大的方式观察到时，使观看者产生不适感。这种画质的状态称作3D摩尔纹。
[0010]作为3D摩尔纹的对策，提出了在视点方向上彼此相邻的两个子像素的光学的开口部中设置重叠的区域并且将纵向开口宽度的总值设为恒定的相关技术(日本未审查专利公开特开平10-186294(专利文献I))。另外，还提出了通过利用在多行上设置的子像素将纵向开口宽度的总值设为恒定的相关技术(日本未审查专利公开2008-249887(专利文献2))。另外，还提出了通过在子像素的重叠区域中设计纵向开口宽度来减小3D摩尔纹的可视性的相关技术(日本未审查专利公开2012-063556(专利文献3))。
[0011]但是，存在即使使用上述的相关技术时也不能充分地减小3D摩尔纹的可视性的这样的问题。该问题将使用图15A至图17在下面详细地进行说明。
[0012]参照图15A，将说明理想的子像素的结构。两个子像素400、500在第一方向X上彼此相邻地配置。作为光线控制模块的透镜I沿第一方向X反复地配置在与子像素400、500相对应的位置上。由于这种结构，第一方向X与光线分离方向一致。要注意，两个子像素400和500的光学的开口部410、510的形状为了便于说明可视为大致平行四边形。
[0013]首先，考虑开口部410在第一方向X上分成两个区间的情况。在沿着第一方向X的某一区间中，开口部410与开口部510在第二方向y上重叠。将该区间称作重叠区间401L。另外，在沿着第一方向X的另一区间中，开口部410与开口部510在第二方向y上不重叠。将该区间称作开口宽度恒定区间403。
[0014]因此，也通过将开口部410的形状沿第一方向X分成两个区域来考虑开口部410的形状。开口部410中、属于重叠区间401L的区域称作重叠区域421L，而属于开口宽度恒定区间403的区域称作开口宽度恒定区域423。这可被认为与相邻的开口部510的情况相同。开口部510中，属于重叠区间501R的区域称作重叠区域521R，而属于开口宽度恒定区间503的区域称作开口宽度恒定区域523。要注意，重叠区间是由在第二方向y上开口部410和开口部510的重叠所规定的区间，因此重叠区间401L和重叠区间501R在第一方向x上的位置彼此一致。
[0015]在此，将开口部的宽度中的第二方向y的宽度定义为“纵向开口宽度”。开口宽度恒定区域423、523的纵向开口宽度413、513无论第一方向X上的位置如何，是恒定的。同时，重叠区间401L、501R中的纵向开口宽度411L、51 IR根据第一方向X上的位置而变化。
[0016]另外，在重叠区间401L和501R内的第一方向X上的相同位置上，作为纵向开口宽度411L和511R之和(以下，称作“纵向开口宽度之和”)的“411L+511R”的值是恒定的。另外，纵向开口宽度之和“411L+511R”、纵向开口宽度413以及纵向开口宽度513取彼此相同的值。
[0017]接下来，着眼于显示面板上配置成矩阵的子像素中的、沿第一方向配置的子像素群的纵向开口宽度的总值。图15B是用绘图002示出图15A中所示的理想的子像素的结构中、第一方向上的位置与纵向开口宽度的总值之间的关系的图。在此要注意，纵向开口宽度的总值是在重叠区间401L和501R中两个纵向开口宽度之和“411L+51 IR”。其是在开口宽度恒定区间403中纵向开口宽度413的值，并且其是在开口宽度恒定区间503中纵向开口宽度513的值。
[0018]如上所述，纵向开口宽度之和“411L+511R”、纵向开口宽度413以及纵向开口宽度513取彼此相同的值，因此绘图002对于在第一方向X上的位置始终恒定。因此，将抑制光线分离方向上的3D摩尔纹的产生。
[0019]另外，根据电气光学元件的种类，具有构成实际的子像素的光学的开口形状的各种要素。其例子在液晶显示器中是黑矩阵、信号配线等，在等离子显示器中是分隔壁、显示电极等，在有机EL显示器中是发光层区域、信号配线等。这些要素中的各要素通常使用光刻技术来制造。因此，它们的形状精度取决于光刻技术的图案精度。
[0020]考虑当前使用的通常的光刻用材料和制造装置，难以完全消除作为形状精度的大约几μπι的加工变化。另外，为了将加工变化控制在小于大约亚μπι级的程度，需要高价的材料和制造装置。因此，难以提供廉价的立体显示装置。在加工变化中具有不小的形状依赖性。特别地，包括锐角的弯曲形状的加工精度变化较大。由于加工精度变化，例如，子像素的光学的开口部的角部可取圆角，光学的开口部可整体上减小或增大，等等，所需产品的质量可能发生变化。
[0021]图16A是示出对于图15A中所示的理想的子像素结构当开口部的角部取圆角时的纵向开口宽度的变化的说明图。理想的子像素的开口部410、510和具有圆角P、Q的子像素400a、500a的开口部410a、510a以相对应的方式图示。
[0022]具有圆角P、Q的开口部410a、510a的重叠区间401aL、501aR比理想的开口部410、510的重叠区间小。另外，由于这种变化，在重叠区间401aL和开口宽度恒定区间403a之间出现开口宽度波动区间402aL，在重叠区间501aR和开口宽度恒定区间503a之间出现开口宽度波动区间502aR。这些开口宽度波动区间402aL、502aR在具有理想的开口部410、510的成为重叠区间的部分由于加工精度变化而具有圆角P、Q从而在这些区间中不存在开口部时产生。
[0023]图16B示出着眼于该情况下、第一方向的位置和配置在第一方向上的子像素群的纵向开口宽度的总值所得到的结果。即，图16B是示出关于具有圆角的开口部、第一方向上的位置和纵向开口宽度的总值之间的关系的图。
[0024]如图16B中的绘图002a所示，随着由圆角Q、P的影响引起的开口宽度波动区间402aL、502aR的出现，在局部产生在这些区间中纵向开口宽度的值急剧减小的位置S、T。其他的重叠区间401aL、501aR的纵向开口宽度之和的值“411aL+511aR”以及开口宽度恒定区间403a、503a的纵向开口宽度413a、513a的各值由于它们不受圆角P、Q的影响因此不改变。
[0025]在位置S、T上具有纵向开口宽度变化值Wq和纵向开口宽度变化区间Vq。纵向开口宽度变化值Wq取决于存在于开口部内的重叠区间中的边(例如，开口边400aA、500aB等)相对于第一方向X的角度Θ。另外，纵向开口宽度变化区间Vq除取决于角度Θ的大小以外，还取决于圆角P、Q的大小。
[0026]图17是示出关于在开口部的角部取圆角的情况下、开口部的角度Θ、纵向开口宽度变化值Wq以及纵向开口宽度变化区间Vq的关系的图。
[0027]如图17所示，当角度Θ增大时，纵向开口宽度变化值Wq增大，而纵向开口宽度变化区间Vq减小。反之，当角度值Θ减小时，纵向开口宽度变化值Wq减小，而纵向开口宽度变化区间Vq增大。因此，从3D摩尔纹的观点出发，角度Θ较小是有利的。但是，当角度Θ过小时，子像素的重叠区间非常大，因此3D串扰特性具有恶化的倾向。
[0028]另外，在随着近年来超高清晰度的趋势、子像素尺寸和布局间距设计为较小的情况下，角度Θ也增大。因此，如上所述，3D摩尔纹恶化。因此，在图15A中所示的理想的子像素结构中，有必要应对该问题。
[0029]图18是使用观看者和立体区域之间的关系示出由于图16B中所示的圆角导致纵向开口宽度的值急剧下降时产生的3D摩尔纹的图。图18的横轴示出第一方向上的观察角度，纵轴示出相对于观察角度的亮度分布。这两种虚线示出假设子像素400a为右眼用像素、子像素500a为左眼用像素的情况下仅对任一个像素输出图像时的亮度分布。S卩，Yl是在右眼用像素上显示白色并在左眼用像素上显示黑色时的亮度分布，Y2是在右眼用像素上显示黑色并在左眼用像素上显示白色时的亮度分布，Y3是在这两个像素上显示白色时的亮度分布。关于亮度的关系基本上可以表示为Y3 = Y1+Y2。
[0030]在此要注意，右眼用观察区域是800R，左眼用观察区域是800L。如图18所示，在观看者的双眼位于各观察区域的中心的情况下，观看者不能识别3D摩尔纹。但是，在观看者的双眼位于各观察区域的边界附近(例如，位置T、S)的情况下，观看者识别急剧的亮度变化，由此感知3D摩尔纹。
[0031]要注意，当图像亮度急剧减小时，3D摩尔纹在此称作黑摩尔纹。反之，当图像亮度增大时，3D摩尔纹在此称作白摩尔纹。图18是产生黑摩尔纹的情况。
[0032]当将相关技术中所示的理想的像素形状应用于实际的显示面板时，由于根据由加工精度的变化引起观察位置上的移动所产生的急剧的亮度差，由此在视觉上识别3D摩尔纹。作为其的对策，例如，可考虑通过对锐角部追加修正图案来实现理想的形状。但是，在该情况下，即使追加修正图案，也不能充分地吸收加工精度变化。不仅如此，还存在随着高清晰度的发展而不能配置修正图案本身或者修正图案不能发挥功能这样的问题。
[0033]作为对3D摩尔纹的对策，可考虑应用透镜的离焦来缓解亮度增大/减小的方法。当采用离焦时，相对于透镜的焦点距离改变从透镜顶点至子像素的距离(以下，称作“透镜像素间距”)，从而使急剧的亮度差“模糊”，由此改善3D摩尔纹。但是，这意味着有意地改变焦点距离，因此以3D串扰为代表的立体显示特性恶化。
[0034]另外，当使用离焦时，重要的是以高精度保持透镜像素间距恒定。当透镜像素间距的变化大时，离焦进一步恶化，因此3D串扰特性大幅劣化。在此，3D串扰意味着当进行立体显示时某一视点图像混入另一视点图像并被显示的现象。为了以高精度保持透镜像素间距恒定，不仅对透镜制造技术要求高加工精度，对显示面板的制造技术也要求高加工精度。
[0035]在为了实现更高的清晰度而将窄间距的子像素配置成矩阵的显示面板中，加工精度的变化相对地增大。由此，纵向开口宽度的变化更大。另外，像素数很多的显示面板的显示区域中子像素数相对增多，因此需要在显示面板的广阔范围内保持加工精度。
【发明内容】
[0036]因此，本发明的示例性目的是提供能够实现高清晰度的显示和高产量并且能够实现良好的立体显示特性的裸眼式立体显示装置。
[0037]根据本发明的示例性方面的立体显示装置是一种立体显示装置，包括:显示面板，所述显不面板包括具有光学的开口部的子像素，所述子像素在第一方向和与该第一方向大致垂直的第二方向上配置成矩阵状；以及光线控制模块，所述光线控制模块与该显示面板相对地设置且用于朝向所述第一方向控制光线，其中:在所述第一方向上彼此相邻的两个所述子像素的各所述开口部包括在所述第二方向上相互重叠的重叠区域以及相互不重叠的非重叠区域；假设将所述开口部在所述第二方向上的宽度定义为纵向开口宽度，则所述非重叠区域包括所述纵向开口宽度从所述开口部的大致中央向所述第一方向的两端分别连续地变化的开口宽度波动区域；并且位于所述第一方向上的相同位置的相互重叠的两个重叠区域的所述纵向开口宽度之和大于所述开口部的所述大致中央的所述纵向开口宽度。
[0038]作为根据本发明的示例性优点，本发明即使在采用设有窄间距子像素的显示面板或设有大量像素的显示面板的裸眼式立体显示装置中也能够实现良好的立体显示特性。
【附图说明】
[0039]图1中的图1A是示出第一示例性实施方式的实施例1的结构的局部主视图，图1中的图1B是示出第一示例性实施方式的实施例1中的第一方向上的位置和纵向开口宽度之间的关系的图；
[0040]图2中的图2A是示出第一示例性实施方式的实施例2的结构的局部主视图，图2中的图2B是示出第一示例性实施方式的实施例2中的第一方向上的位置和纵向开口宽度之间的关系的图；
[0041]图3中的图3A是示出第一示例性实施方式的实施例3的结构的局部主视图，图3中的图3B是示出第一示例性实施方式的实施例3中的第一方向上的位置和纵向开口宽度之间的关系的图；
[0042]图4中的图4A是示出第一示例性实施方式的实施例1的开口部的角部取圆角的情况的局部主视图，图4中的图4B是示出图4A中所示的情况下的第一方向上的位置和纵向开口宽度之间的关