显示设备和用于图像显示装置的光源的制作方法
【专利说明】显不设备和用于图像显不装置的光源
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年5月15日提交的日本在先专利申请JP2013-102794的权益，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种显示设备，更具体地涉及一种能够在头戴式显示器(HMD)中应用的显示设备和用于适用于相关显示设备的图像显示装置的光源。
【背景技术】
[0004]例如，专利文献I公开了一种虚拟图像显示装置(显示设备)，该虚拟图像显示装置被构造成使得观察者可观察由图像形成装置形成的作为由虚拟图像光学系统放大的虚拟图像的二维图像。
[0005]如图21的示意图所示，显示设备100’具有:图像形成装置111’，其包括布置成二维矩阵的多个像素；准直光学系统112，其用于将从图像形成装置111’的像素发射的光准直成平行光；以及光学装置(导光单元)120，其用于引导由准直光学系统112照射的作为平行光的光，并且将光发射到观察者的瞳孔21。光学装置120被构造成包括:导光板121，照射光在通过内部的全反射而进行传播之后从该导光板发射；第一偏转器130(例如，其由一层反光涂层形成)，其用于对照射在导光板121上的光进行反射，使得照射在导光板121上的光被完全反射至导光板121的内部；以及第二偏转器140(例如，其由包括多层式层叠结构的多层式反光涂层形成)，其用于将通过全反射而进行传播的光从导光板121发射至导光板121的内部。如果HMD由例如该显示设备100’构成，那么可实现设备的重量和尺寸的减小。
[0006]例如，专利文献2公开了一种虚拟图像显示装置(显示设备)，该虚拟图像显示装置使用全息衍射光栅，使得观察者可观察由图像形成装置形成的作为由虚拟图像光学系统放大的虚拟图像的二维图像。
[0007]如图22的不意图所不，显不设备200’基本上具有:用于显不图像的图像形成装置111’ ；准直光学系统112;以及光学装置(导光单元)220，在图像形成装置111’上显示的光照射至光学装置220，并且光学装置220用于将该光引导至观察者的瞳孔21。这里，光学装置220具有:导光板221以及被设置到导光板221并由反射型光栅构成的第一衍射光栅230和第二衍射光栅240。从图像形成装置111’的每个像素发射的光照射在准直光学系统112上，接着准直光学系统112生成将以不同角度照射至导光板221的多束平行光，并将该光照射至导光板221。平行光照射并接着从导光板221的第一表面222发射。相反地，第一衍射光栅230和第二衍射光栅240被安装至导光板221的与第一表面222平行的第二表面223。
[0008]专利文献3公开了一种尚分辨率液晶显不设备，该尚分辨率液晶显不设备抑制屏闪并且通过场序法(field sequential method)进行驱动。这里，场序驱动法用于将一个显示帧中的输入图像信号在时间上分割成多种颜色分量的图像信号(例如，用于显示红色图像的红色图像信号、用于显示绿色图像的绿色图像信号和用于显示蓝色图像的蓝色图像信号)，并接着在图像形成装置中进行图像显示。例如，通过排列各颜色分量的显示时段使用于照射与各颜色分量相对应的颜色的光源(例如，红色光发射源、绿色光发射源和蓝色光发射源)顺序地闪烁，由此进行颜色的显示，其中光源由发光二极管中构成(参见图20A)。通过使用场序驱动法显示颜色，例如与具有红色、绿色和蓝色的滤色器的图像形成装置相比，该图像形成装置可以仅通过使用三分之一的像素来制造，这能够减小显示设备的尺寸。
[0009]引用列表
[0010]专利文献
[0011]专利文献I
[0012]日本未审查专利申请公开第2006-162767号
[0013]专利文献2
[0014]日本未审查专利申请公开第2007-094175号
[0015]专利文献3
[0016]日本未审查专利申请公开第2010-055120号
【发明内容】
[0017]技术问题
[0018]在利用场序驱动法显示颜色的图像形成装置中，由于用于发射与各颜色分量相对应的颜色的光源(红色光发射源、绿色光发射源和蓝色光发射源)在一个显示帧内顺序地闪烁，因此，如果在非常短的时间段内观察，只能显示一种颜色的图像。因此，在具有由场序法驱动的左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的HMD中，在一个显示帧的显示一种颜色的图像的时段内，当该图像因某些原因(例如，观察者眨眼或眼球突然地移动)不可视时，将出现色乱(color breakup)的问题，也就是说，从正常被识别的颜色中识别出不同颜色(参见图20B)。特别地，用于构成显示设备的HMD中的光学装置布置在非常靠近观察者的瞳孔的位置处，这使得光学装置对容易造成色乱的观察者瞳孔移动等很敏感。
[0019]因此，期望提供一种具有由场序法驱动的左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的显示设备以及一种用于适用于这些显示设备的图像显示装置的光源，使得难以识别出色乱现象。
[0020]技术方案
[0021]本发明的与实施方式I或实施方式2相关的显示设备具有安装到观察者的头部的框架以及安装至该框架的左眼图像显示装置和右眼图像显示装置，其中，每个图像显示装置具有图像形成装置，该图像形成装置通过场序驱动法显示多种颜色的图像。
[0022]对于本发明的实施方式I的显示设备，左眼图像显示装置在显示左眼图像时的图像显示颜色与右眼图像显示装置在显示右眼图像时的图像显示颜色不同。对于本发明的实施方式2的显示设备，左眼图像显示装置在一个图像显示帧(更具体地，在稍后将说明的一个图像显示子时段)内显示左眼图像时的图像显示时段与右眼图像显示装置在一个图像显示帧(更具体地，在相同的图像显示子时段)内显示右眼图像时的图像显示时段不同。
[0023]本发明的用于图像显示装置的光源包括被设置到所述左眼图像显示装置的用于左眼图像显示装置的光源以及被设置到所述右眼图像显示装置的用于右眼图像显示装置的光源，其中，所述用于左眼图像显示装置的光源和所述用于右眼图像显示装置的光源通过场序驱动法发射多种颜色的光，使得在所述左眼图像显示装置和所述右眼图像显示装置显示多种颜色的图像，并且所述用于左眼图像显示装置的光源的开始发光的时间和所述用于右眼图像显示装置的光源的开始发光的时间不同。
[0024]本发明的至少一个实施例的显示设备包括:第一图像形成装置，其用于通过根据第一颜色顺序顺序地显示第一多种单色图像来形成第一彩色图像，其中，所述第一颜色顺序限定所述第一多种单色图像中的每者的显示次序、开始显示所述第一多种单色图像的开始时间以及显示所述第一多种单色图像中的每者的持续时间；以及第二图像形成装置，其用于通过根据第二颜色顺序顺序地显示第二多种单色图像来形成第二彩色图像，其中，所述第二颜色顺序限定所述第二多种单色图像中的每者的显示次序、开始显示所述第二多种单色图像的开始时间以及显示所述第二多种单色图像中的每者的持续时间。所述第一颜色顺序不同于所述第二颜色顺序。
[0025]本发明的某些实施例的用于显示设备的至少一个光源包括:第一光源，其用于根据第一颜色顺序顺序地发射第一多种单色闪烁光，其中，所述第一颜色顺序限定发射所述第一多种单色闪烁光的次序、开始发射所述第一多种单色闪烁光的开始时间以及发射所述第一多种单色闪烁光中的每者的持续时间；以及第二光源，其用于根据第二颜色顺序顺序地发射第二多种单色闪烁光，其中，所述第二颜色顺序限定发射所述第二多种单色闪烁光的次序、开始发射所述第二多种单色闪烁光的开始时间以及发射所述第二多种单色闪烁光中的每者的持续时间。所述第一颜色顺序不同于所述第二颜色顺序。
[0026]本发明的某些实施例的用于控制显示设备的至少一个光源的光源控制电路包括:第一脉冲生成电路，其用于生成第一脉冲顺序以用于控制第一光源，其中，所述第一脉冲顺序限定所述第一光源发射第一多种单色闪烁光的次序、开始发射所述第一多种单色闪烁光的开始时间以及发射所述第一多种单色闪烁光中的每者的持续时间；以及第二脉冲生成电路，其用于生成第二脉冲顺序以用于控制第二光源，其中，所述第二脉冲顺序限定所述第二光源发射第二多种单色闪烁光的次序、开始发射所述第二多种单色闪烁光的开始时间以及发射所述第二多种单色闪烁光中的每者的持续时间。所述第一脉冲顺序不同于所述第二脉冲顺序。
[0027]有益效果
[0028]对于本发明的实施方式I的显示设备，左眼图像显示装置在显示左眼图像时的图像显示颜色不同于右眼图像显示装置在显示右眼图像时的图像显示颜色。因此，即使在一个显示帧内的显示一种颜色图像的时段内，图像出于某些原因而未被观察到时，仍能够识别用于整个帧或整个左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的应当被识别的图像颜色。也就是说，可抑制色乱现象的出现。对于本发明的与实施方式2相关的显示设备，左眼图像显示装置在一个显示帧内显示左眼图像时的图像显示时段不同于右眼图像显示装置在一个显示帧内显示右眼图像时的图像显示时段。因此，即使在一个显示帧内的显示一种颜色图像的时段内，图像出于某些原因而未被观察到时，仍能够识别用于整个帧或整个左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的应当被识别的图像颜色。也就是说，可抑制色乱现象的出现。对于本发明的用于图像显示装置的光源，由于用于左眼图像显示装置的光源的开始发光的时间与用于右眼图像显示装置的光源的开始发光的时间不同，因此，即使在一个显示帧内的显示一种颜色图像的时段内，图像出于某些原因而未被观察到时，仍能够识别用于整个帧或整个左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的应当被识别的图像颜色。也就是说，可抑制色乱现象的出现。在本说明书中说明的这些效果仅是示例，不受任何限制，并且也可增加其他效果。
【附图说明】
[0029]图1A是示出了第一示例性实施例的显示设备的左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的图像显示状态的示意图。
[0030]图1B是示出了左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的图像显示状态的示意图，以用于说明对色乱现象的出现的抑制。
[0031]图2A是示出了第一示例性实施例的变形例的显示设备的左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的图像显示状态的示意图。
[0032]图2B是示出了左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的图像显示状态的示意图，以用于说明对色乱现象的出现的抑制。
[0033]图3A是示出了第二示例性实施例的显示设备的左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的图像显示状态的示意图。
[0034]图3B是示出了左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的图像显示状态的示意图，以用于说明对色乱现象的出现的抑制。
[0035]图4A是示出了第二示例性实施例的变形例的显示设备的左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的图像显示状态的示意图。
[0036]图4B是示出了左眼图像显示装置和右眼图像显示装置的图像显示状态的示意图，以用于说明对色乱现象的出现的抑制。
[0037]图5是第一示例性实施例的显示设备的示意图。
[0038]图6是从上部观察到的第一示例性实施例的显示设备的示意图。
[0039]图7是从前部观察到的第一示例性实施例的显示设备的示意图。
[0040]图8A是从侧面观察到的第一示例性实施例的显示设备的示意图。
[0041]图8B是示意地示出了在用于构成图像显示装置的导光板上的光的传播的图。
[0042]图9是第一示例性实施例的显示设备的变形例(变形例1A)示意图。
[0043]图10是第一示例性实施例的显示设备的其他变形例(变形例1B)的示意图。
[0044]图11是第一示例性实施例的显示设备的其他变形例(变形例1C)的示意图。
[0045]图12是示意地示出了图11所示的第一示意性实施例的显示设备的其他变形例(变形例1C)的反射型光栅的放大部分的剖面图。
[0046]图13从上部观察到的第一示例性实施例的显示设备的其他变形例(变形例1D)的示意图。
[0047]图14是从前部观察到的第一示例性实施例的显示设备的其他变形例(变形例1D)的示意图。
[0048]图15A是从侧面观察到的第一示例性实施例的显示设备的其他变形例(变形例
1E)的示意图。
[0049]图15B是从侧面观察到的第一示例性实施例的显示设备的其他变形例(变形例
1F)的示意图。
[0050]图16是图像信号处理电路的示意图。
[0051]图17是用于构成图像信号处理电路的第二图像信号处理电路和存储器单元的示意图。
[0052]图18是用于构成图像信号处理电路的光源控制单元的示意图。
[0053]图19是显示设备的整体示意图。
[0054]图20A是示出了左眼图像和右眼图像的显示状态的示意图，以用于说明对色乱现象的出现的抑制。
[0055]图20B是示出了左眼图像和右眼图像的显示状态的示意图，以用于说明对色乱现象的出现的抑制。
[0056]图21是相关技术的显不设备的显不设备的不意图。
[0057]图22是相关技术的显不设备的变形例的显不设备的不意图。
【具体实施方式】
[0058]在下文中，将参考附图并基于实施例将对本发明进行说明，但是本发明不局限于这些实施例，并且在实施例中所列出的各种数值和材料仅为示例。另外，将按照如下顺序组织本说明:
[0059]1.本发明的与实施方式I至实施方式2相关的显示设备和用于图像显示装置的光源的整体说明；
[0060]2.第一示例性实施例(本发明的与实施方式I至实施方式2A相关的显示设备和与第一构造相关的用于图像显示装置的光源)；以及
[0061]3.第二示例性实施例(本发明的与实施方式2B相关的显示设备和本发明的与第二构造相关的用于图像显示装置的光源)以及其它。
[0062]<本发明的与实施方式I和实施方式2相关的显示设备和用于图像显示装置的光源的整体说明>
[0063]在本发明的与实施方式2相关的显示设备中，一个显示帧的图像显示时段被划分为N个图像显示子时段，且因此对于第η个图像显示子时段(其中，η为I和N之间的值，并且包括I和N)，在左眼图像显示装置显示左眼图像时的图像显示颜色和在右眼图像显示装置显示右眼图像时的图像显示颜色可以具有不同的形式。另外，为简洁起见，将具有这种形式的显示设备称为“本发明的与实施方式2Α相关的显示设备”。这里，M被指定为多种颜色的数量，在这种情况下，M可等于N，或者N可大于Μ。
[0064]对于本发明的用于图像显示装置的光源，一个显示帧的图像显示时段被划分为N个图像显示子时段。因此，对于第η个图像显示子时段(其中，η为I和N之间的值，并且包括I和N)，左眼图像显示装置的光源的发光颜色和右眼图像显示装置的光源的发光颜色可能不同。另外，为简洁起见，将具有这种形式的显示设备称为“本发明的作为第一构造的用于图像显示装置的光源”。这里，M被指定为多种颜色的数量，在这种情况下，M可等于N，或者N可大于Μ。
[0065]对于本发明的与实施方式2相关的显示设备，一个显示帧的图像显示时段被划分为N个图像显示子时段。相应地，对于第η个图像显示子时段(其中，η为I和N之间的值，并且包括I和N)，左眼图像显示装置显示左眼图像时的图像显示颜色和右眼图像显示装置显示右眼图像时的图像显示颜色是相同的，但对于第η个图像显示子时段的图像显示时段可改变。另外，为简洁起见，将具有这种形式的显示设备称为“本发明的与实施方式2Β相关的显示设备”。在本发明的与实施方式2Β相关的显示设备中，对于一个图像显示子时段，左眼图像显示装置在图像显示子时段内显示左眼图像时的图像显示时段和右眼图像显示装置在图像显示子时段内显示右眼图像时的图像显示时段可不具有任何时间重叠。更具体地，可进行如下布置，其中，对于一个图像显示子时段，左眼图像显示装置在图像显示子时段内显示左眼图像时的图像显示时段和右眼图像显示装置在图像显示子时段内显示右眼图像时的图像显示时段可不具有时间重叠，并且在这种情况下，优选地，时间重叠介于一个图像显示子时段的50-99%的范围内。这里，M被指定为多种颜色的数量，在这种情况下，M可等于N，或者N可大于Μ。
[0066]对于本发明的用于图像显示装置的光源，一个显示帧的图像显示时段被划分为N个图像显示子时段。相应地，对于第η个图像显示子时段(其中，η为I和N之间的值，并且包括I和N)，左眼图像显示装置的光源的发光颜色和右眼图像显示装置的光源的发光颜色是相同的，但是对于第η个图像显示子时段，左眼图像显示装置的光源的开始发光的时段和右眼图像显示装置