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N0.2014-258569以及2015年10月13日提交的日本专利申请N0.2015-202119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弓I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。伴随移动电话、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，这种用于实现裸眼式立体显示的技术正被迅速地开发。
[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(Integral Photography，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，在表述“由红色、绿色、蓝色的子像素构成的像素”中使用这种术语。但是，如果未特别提及，则为了方便而将本说明书中的“子像素”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，由此观看者产生不适感。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)) ο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21A至图24在下面详细地进行说明。
[0012]下面的分析由本发明的发明人做出。
[0013]参照图21A，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、子像素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。要注意到，两个子像素400、500的光学的开口部410、光学的开口部510的形状为了便于说明而可视为大致平行四边形。
[0014]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。将这样的区间称作重叠区间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。将这样的区间称作开口宽度恒定区间403。
[0015]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。要注意到，重叠区间是由开口部410和开口部510在第二方向y上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。
[0016]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的纵向开口宽度413以及开口宽度恒定区域523的纵向开口宽度513无论第一方向X上的位置如何，总是恒定的。同时，重叠区间401L中的纵向开口宽度411L以及重叠区间501R中的纵向开口宽度51 IR根据第一方向X上的位置而变化。
[0017]另外，在重叠区间401L和重叠区间501R内的第一方向x上的相同位置上，作为纵向开口宽度411L和纵向开口宽度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。
[0018]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21B是用绘图002示出图21A中所示的理想的子像素的结构中、第一方向X上的位置与纵向开口宽度的总值之间的关系的图。在此注意，纵向开口宽度的总值是在重叠区间401L和重叠区间501R中的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中的纵向开口宽度413的值，并且其是在开口宽度恒定区间503中的纵向开口宽度513的值。
[0019]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。
[0020]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开口形状的各种元件。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。这些元件的各元件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。
[0021]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，需要高价的材料和制造装置。因此，难以提供低成本的立体图像显示装置。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，所需产品的质量可发生变化，例如，子像素的光学的开口部的角部可取圆角，光学的开口部整体上可减小或增大，等等。
[0022]图22Α是示出对于图21Α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、开口部510和具有圆角P的子像素400a的开口部410a、具有圆角Q的子像素500a的开口部510a以相对应的方式示出。开口部410a包括重叠区域421aL、开口宽度变化区域422aL、以及开口宽度恒定区域423a，而开口部510a包括重叠区域521aR、开口宽度变化区域522aR以及开口宽度恒定区域523a0
[0023]具有圆角P的开口部410a的重叠区间401aL、具有圆角Q的开口部510a的重叠区间501aR比理想的开口部410、开口部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之间出现开口宽度变化区间402aL，在重叠区间501aR和开口宽度恒定区间503a之间出现开口宽度变化区间502aR。在要成为与理想的开口部410、开口部510重叠的区间的部分由于加工精度变化而具有圆角P、圆角Q从而在这些区间中不存在开口部时，产生这些开口宽度变化区间402aL、502aRo
[0024]图22B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22B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。
[0025]如图22B中的绘图002a所示，随着由圆角P、圆角Q的影响引起的开口宽度变化区间402aL、开口宽度变化区间502aR的出现，局部产生了在这些区间中纵向开口宽度的值急剧减小的位置S、位置T。不同于位置S、位置T，其他的重叠区间401aL、重叠区间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的纵向开口宽度413a、开口宽度恒定区间503a的纵向开口宽度513a的各值由于它们不受圆角P、圆角Q的影响因此不改变。
[0026]在位置S和位置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、开口边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、圆角Q的大小。
[0027]图23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。
[0028]如图23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。
[0029]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21A中所示的理想的子像素结构中，有必要应对该问题。
[0030]图24是使用观看者和立体区域之间的关系示出由于图22B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24的横轴表示第一方向上的观察角度，纵轴表示相对于观察角度的亮度分布。这两种虚线表示假设子像素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。
[0031]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24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、位置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。
[0032]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24是产生黑摩尔纹的情况。
[0033]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。作为对此的对策，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。
[0034]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。
[0035]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，而且对显示面板的制造技术也要求高加工精度。
[0036]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，具有极大量像素的显示面板的显示区域中的子像素的数量相对增多，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】
[0037]因此，本发明的示例性目的