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WO2009157150A1 - 表示装置 - Google Patents

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Publication number
WO2009157150A1
WO2009157150A1 PCT/JP2009/002710 JP2009002710W WO2009157150A1 WO 2009157150 A1 WO2009157150 A1 WO 2009157150A1 JP 2009002710 W JP2009002710 W JP 2009002710W WO 2009157150 A1 WO2009157150 A1 WO 2009157150A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
display
unit
display unit
lens
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2009/002710
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
渡辺寿史
柴田諭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to CN200980123502.0A priority Critical patent/CN102067196B/zh
Priority to US13/000,693 priority patent/US8692737B2/en
Publication of WO2009157150A1 publication Critical patent/WO2009157150A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/13336—Combining plural substrates to produce large-area displays, e.g. tiled displays

Definitions

  • the present invention relates to a display device, particularly a direct-view display device.
  • the liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel, a backlight device, a circuit and a power source for supplying various electric signals to the liquid crystal display panel, and a housing for housing these.
  • the liquid crystal display panel has a pair of glass substrates and a liquid crystal layer held between them. One of the pair of glass substrates is provided with a color filter layer and a counter electrode, and the other is provided with a TFT, a bus line, a drive circuit for supplying signals to these, and the like.
  • the liquid crystal display panel has a display area in which a plurality of pixels are arranged and a frame area around the display area.
  • a seal portion for sealing and holding the liquid crystal layer with a pair of substrates facing each other, a drive circuit mounting portion for driving the pixels, and the like are provided. Pixels are not arranged in the frame area. Therefore, the frame area does not contribute to display.
  • the frame area of the liquid crystal display panel does not contribute to the display, so no image is displayed in the frame area of each liquid crystal display panel, and there is a seam in the image. End up.
  • This problem is not limited to liquid crystal display devices, but is common to direct-view display devices such as PDPs, organic EL display devices, and electrophoretic display devices.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a display device that displays a seamless image.
  • the display devices described in Patent Documents 1 and 2 include a translucent cover on the viewer side of the display panel.
  • the edge portion of the translucent cover has a bent surface on the viewer side. Since the bent portion functions as a lens, it is hereinafter referred to as a “lens portion”.
  • the lens part of the translucent cover is provided so as to overlap with the frame area of the display panel and a part of the display area adjacent to the frame area. A portion of the display area that overlaps the lens portion is referred to as a “peripheral display area”.
  • the light emitted from the pixels arranged in the peripheral display region is refracted by the lens unit toward the frame region. As a result, an image is also displayed in front of the frame area, and a seamless image is displayed as a whole screen.
  • the display device disclosed in Patent Document 2 has the following problems because the bent cross section of the edge portion of the translucent cover disposed on the front surface of the display panel has an arc shape.
  • FIG. 13 shows the result of a ray tracing simulation of the display device 900 having the translucent covers 914 and 924 in which the bent cross section of the edge portion is an arc shape.
  • Patent Document 1 displays an image without distortion by emitting light emitted from an electron beam, which is a point light source arranged at a uniform pitch, to the viewer side at a uniform pitch by a transparent panel. How to do is described. However, since Patent Document 1 is a technique in the case of a CRT in which each pixel of the display device has a minute light emission point, the optimal transparent panel shape for each light emission point is indicated by discrete points. Not too much. On the other hand, since liquid crystal display devices, PDPs, organic EL display devices, electrophoretic display devices, etc. that are currently widely used as display devices are formed in almost all regions except TFTs and bus lines, It is more like a surface light source than a point light source. Therefore, even when the design method for the point light source described in Patent Document 1 is applied to the liquid crystal display device, the optimum shape of the transparent panel cannot be obtained.
  • the shape of the translucent cover by regarding the center point of each pixel of the liquid crystal display device as a point light source.
  • the points shown discretely are connected by a straight line or a curve to obtain the shape of the translucent cover.
  • the translucent cover thus obtained can emit light from the central point of each pixel to the viewer side at a uniform pitch, but for light emitted from a region other than the central point of the pixel, The pitch is not always uniform, and a shift occurs. That is, image distortion occurs.
  • the present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide a direct-view display device that makes it difficult to see the frame area of the display panel and displays an image without distortion. It is another object of the present invention to provide a direct-view display device that displays an image that is difficult to see seams and has no distortion when a plurality of display panels are tiled.
  • the direct-view display device includes a display area in which a plurality of pixels are arranged, and a frame area provided outside the display area, and a first area between the display area and the frame area.
  • At least one display panel having a boundary extending in the direction of the at least one display panel, and at least one translucent cover disposed on an observer side of the at least one display panel, wherein the at least one translucent cover includes
  • the lens unit is arranged to straddle the boundary, and has a lens unit that refracts a part of the light emitted from the display region toward the frame region, and the lens unit is The light emitted from a plurality of pixels in the display area is refracted so that the pitches in the plane perpendicular to the first direction are substantially equal, and the plane perpendicular to the first direction and the lens unit are observed.
  • the intersection line is a curve defined by an aspheric function.
  • the value of the conic constant k of the aspheric function is 0.38 or more.
  • the value of the conic constant k of the aspheric function is 2.4 or less.
  • the at least one translucent cover has a flat plate portion formed on a portion other than the lens portion, the surface on the observer side being substantially parallel to the display surface of the at least one display panel.
  • the plurality of pixels are arranged at equal intervals in a second direction perpendicular to the first direction.
  • a display signal supplied to a pixel that emits light incident on the lens unit is more in the second direction than a display signal supplied to a pixel that emits light incident on the flat plate unit.
  • the conic constant k of the aspheric function is expressed as follows, where a (0 ⁇ a ⁇ 1) is the compression ratio of the display signal supplied to the pixels that are uniformly compressed and emit light incident on the lens unit.
  • k 89.918a 4 ⁇ 194.57a 3 + 159.82a 2 ⁇ 57.099a + 7.1865
  • the luminance of light incident on the lens unit is higher than the luminance of light incident on the flat plate unit.
  • the display device according to the present invention further includes a backlight device that emits light toward the at least one display panel, and the display device from the backlight device toward the pixel that emits light incident on the lens unit.
  • the intensity of the emitted light is higher than the intensity of the light emitted from the backlight device toward the pixel that emits light incident on the flat plate portion.
  • a second boundary extending in a second direction perpendicular to the first direction exists between the display area and the frame area, and the at least one light-transmitting cover is the second area.
  • the second lens portion is disposed so as to straddle the boundary.
  • the at least one display panel includes two or more display panels arranged adjacent to each other in the first direction or a second direction perpendicular to the first direction,
  • One translucent cover includes two or more translucent covers arranged adjacent to each other in the first direction or the second direction, and the lens portions of the two or more translucent covers Are adjacent to each other in the first direction or the second direction.
  • the electronic device is an electronic device including two display units, and each of the two display units is a display device having the above-described configuration, and one of the two display units includes one display unit.
  • the other display unit is relatively rotatably held.
  • an electronic apparatus includes a display area in which a plurality of pixels are arranged, a first display section having a frame area provided outside the display area, and a display device having the above-described configuration. And a second display unit disposed on the viewer side of the first display unit, and the second display unit overlaps the first display unit as viewed from the viewer side.
  • the second display unit is positioned between the second display unit adjacent to the first display unit and the lens unit of the second display unit overlapping the frame region of the first display unit. The second display unit is held so that the unit can slide.
  • An electronic apparatus includes a display device having the above-described configuration, includes a third display unit disposed on an observer side of the second display unit, and viewed from the observer side, The position where the third display unit overlaps the second display unit, the third display unit is adjacent to the second display unit, and the lens unit of the third display unit is the second display unit.
  • the third display unit is held so that the third display unit can slide between positions overlapping the frame region.
  • a direct-view display device that can display an image that is difficult to see the frame area of the display panel and has no distortion. Further, there is provided a direct-view display device that displays an image having no seam and no distortion when a plurality of display panels are tiled.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a translucent cover 24.
  • 3 is a diagram schematically showing a lens portion 241 of a translucent cover 24.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a lens portion 241 of a translucent cover 24.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a ray tracing simulation of the display device 100. It is the graph (solid line) which shows the shape of the lens part of the display apparatus of embodiment by this invention, and the graph (broken line) which shows the shape of the lens part of the display apparatus of a comparative example. It is a graph of apparent pixel pitch (DELTA) x in embodiment by this invention.
  • DELTA apparent pixel pitch
  • FIG. 1A illustrates a case where display units 301 and 302 are arranged
  • FIG. 2B illustrates a case where the display unit 302 overlaps the display unit 301.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams illustrating an electronic apparatus 400 according to an embodiment of the present invention, where FIG. 5A illustrates a case where display units 401, 402, and 403 are arranged, and FIG. 5B illustrates a case where display units 401, 402, and 403 overlap. It is a figure explaining the ray tracing simulation of the display apparatus.
  • FIG. 1 schematically shows a direct-view liquid crystal display device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device 100.
  • a liquid crystal display device using a liquid crystal display panel as a display panel will be exemplified, but the display panel used in the display device according to the embodiment of the present invention is not limited to this.
  • the display panel for example, a PDP display panel, an organic EL display panel, an electrophoretic display panel, or the like can be used.
  • the liquid crystal display device 100 shown in FIG. Here, a liquid crystal display device in which the liquid crystal display panels 10 and 20 are disposed adjacent to each other is illustrated. Instead of the liquid crystal display panels 10 and 20, the liquid crystal display unit in which the liquid crystal display panel 10 is housed in the housing and the liquid crystal display unit in which the liquid crystal display panel 20 is housed in the housing are arranged adjacent to each other. What was made can also be used.
  • the liquid crystal display panels 10 and 20 have display areas 10A and 20A in which a plurality of pixels are arranged, and frame areas 10F and 20F outside the display areas 10A and 20A. Regions that do not contribute to display are collectively referred to as non-display regions 30.
  • the non-display area 30 includes the frame areas 10 ⁇ / b> F and 20 ⁇ / b> F. When these gaps or connection portions exist, these non-display areas 30 are also included in the non-display area 30.
  • the display panels 10 and 20 are perpendicular to the first direction (normal direction in the display surfaces 19 and 29 of the liquid crystal display panels 10 and 20) and the first direction.
  • a plurality of pixels are arranged in a matrix in a second direction D2 parallel to the display surfaces 19 and 29 (the horizontal direction in the display surfaces 19 and 29 of the liquid crystal display panels 10 and 20). Pixels are arranged at equal pitches in each of the first direction and the second direction.
  • the liquid crystal display panel 10 includes an upper substrate 11 and a lower substrate 12, and a liquid crystal layer 13 is provided between the upper substrate 11 and the lower substrate 12.
  • a color filter layer and a counter electrode are formed on the upper substrate 11, and for example, transparent electrodes are formed in a matrix on the lower substrate 12, and in order to supply signals to TFTs, bus lines, and these.
  • the drive circuit is provided.
  • a polarizing plate is disposed above the upper substrate and below the lower substrate (the polarizing plate is not shown).
  • the frame region 10F of the liquid crystal display panel 10 includes a seal portion 16 for holding the liquid crystal layer 13 between the upper substrate 11 and the lower substrate 12, a drive circuit for driving the pixels, and the like. It is.
  • a backlight device 15 is provided further below the polarizing plate disposed below the lower substrate 12. Similar to the liquid crystal display panel 10, the liquid crystal display panel 20 is provided with an upper substrate 21, a lower substrate 22, a liquid crystal layer 23, a polarizing plate, a seal portion 26, and a backlight device 25.
  • the backlight devices 15 and 25 are, for example, direct type backlight devices including a plurality of fluorescent tubes parallel to each other.
  • Translucent covers 14 and 24 are disposed on the viewer side of the liquid crystal display panels 10 and 20.
  • the translucent covers 14 and 24 have lens portions 141 and 241 and flat plate portions 142 and 242.
  • the lens portions 141 and 241 and the flat plate portions 142 and 242 are different from each other in the shape of the observer side surface.
  • the lens unit 141 is arranged so as to straddle the boundary extending in the first direction between the display region 10A and the frame region 10F of the liquid crystal display panel 10.
  • the lens unit 241 is disposed so as to straddle the boundary extending in the first direction between the display region 20A and the frame region 20F of the liquid crystal display panel 20.
  • the lens unit 141 is an observer of a region including a part of the frame region 10F and a part of the peripheral display region 10D in the display region 10A adjacent to the part of the frame region 10F in the second direction.
  • the lens unit 241 includes a part of the frame area 20F and a part of the peripheral display area 20D in the display area 20A adjacent to the part of the frame area 20F in the second direction. Is arranged.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the translucent cover 24 of the liquid crystal display device 100 of the present embodiment.
  • an intersection line 2412 between the observer-side surface 2411 of the lens unit 241 and a plane perpendicular to the first direction (D1) is not a circular arc. It is.
  • the shape of the observer-side surface 2411 of the lens unit 241 will be described in detail later.
  • the lens portions 141 and 241 have ridge lines extending in the first direction.
  • the extending direction of the ridge line substantially perpendicular to the pixel columns of the liquid crystal display panels 10 and 20, that is, the color filter columns, the occurrence of moire can be suppressed.
  • the flat plate parts 142 and 242 are on the viewer side of the central display areas 10B and 20B, which are areas other than the peripheral display areas 10D and 20D, of the display areas 10A and 20A.
  • the observer-side surfaces 1421, 421 of the flat plate portions 142, 242 are substantially parallel to the display surfaces 19, 29 of the liquid crystal display panels 10, 20.
  • Light that has exited from the pixels arranged in the central display regions 10B and 20B and entered the flat plate portions 142 and 242 travels straight in the flat plate portions 142 and 242 in a direction perpendicular to the display surfaces 19 and 29 of the liquid crystal display panels 10 and 20. And emitted to the viewer side.
  • the light emitted from the peripheral display regions 10D and 20D of the liquid crystal display panels 10 and 20 is incident on the lens portions 141 and 241 and is the region on the viewer side of the frame regions 10F and 20F of the lens portions 141 and 241 or the same.
  • the light is emitted from the region outside (the joint side of the liquid crystal display panels 10 and 20) toward the viewer.
  • Light emitted from the lens units 141 and 241 is refracted in a direction perpendicular to the display surfaces 19 and 29. In this manner, the light emitted from the peripheral display areas 10D and 20D of the liquid crystal display panels 10 and 20 is refracted, so that an image is displayed on the front surface of the frame areas 10F and 20F.
  • the frame regions 10F and 20F are difficult to see. Further, since it is possible to prevent the non-display area 30 that appears as a seam of the image from being viewed when tiling, a seamless image is displayed even when the display panel is tiled as in the display device of the present embodiment. Is done.
  • the shape of the lens portion 141 of the translucent cover 14 disposed on the liquid crystal display panel 10 is symmetrical to the lens portion 241 with respect to the boundary line between the liquid crystal display panels 10 and 20.
  • the lens unit 141 is symmetrical to the lens unit 241 with respect to the surface where the lens unit 141 and the lens unit 241 are in contact. Therefore, the description is omitted.
  • FIG. 3 schematically shows the lens shape of the lens portion 241 of the translucent cover 24 disposed on the liquid crystal display panel 20.
  • the origin O, the X axis, and the Y axis are set as shown in FIG.
  • the origin O, X axis, and Y axis are also illustrated in FIG.
  • the origin O is set on the boundary line (240 in FIG. 2) between the lens portion 241 and the flat plate portion 242 on the surface of the translucent cover 24 on the liquid crystal display panel 20 side (lower side in FIG. 3).
  • the X axis is an axis that passes through the origin O and extends in the second direction (D2).
  • the X-axis direction lens unit 241 side (the right side in FIG. 3) is positive on the X axis, and the opposite side is negative.
  • the Y axis is an axis that passes through the origin O and extends in a direction perpendicular to the display surface 29 of the liquid crystal display panel 20 (vertical direction in FIG. 3).
  • the Y-axis direction translucent cover 24 side (upper side in FIG. 3) is the positive side of the Y-axis, and the opposite side is negative.
  • a is a constant determined from the width L1 of the peripheral display area 20D and the width L2 of the frame area 20F, and 0 ⁇ a ⁇ 1.
  • Setting the image compression rate a as described above means that the image is enlarged and displayed on the lens unit 241 by 1 / a times. Further, it means that the image formed in the peripheral display area 20D is compressed by the image compression rate a in comparison with the image formed in the central display area 20B.
  • An arbitrary point on the intersection line 2412 between the observer-side surface 2411 of the lens unit 241 and the XY plane is defined as (x, y).
  • the point (ax, 0) is a point in the peripheral display area 20D (0 ⁇ ax ⁇ L1).
  • the light beam 61 enters the lens unit 241, passes through the point (x, y), is emitted to the viewer side, and travels parallel to the Y axis as indicated by the light beam 61 ′ in FIG. 3.
  • the lens unit 241 refracts the light beam so that the light beam emitted from the point on the X-axis travels parallel to the Y-axis (direction perpendicular to the display surface 29) from the observer-side surface 2411.
  • the lens unit 241 is designed to emit light incident on the lens unit 241 from a point on the observer-side surface 2411 where the x coordinate is 1 / a times the x coordinate of the incident position.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the shape of the lens portion 241 similar to FIG. In the description, the light beam emitted from each pixel is represented by the light beam emitted from the center thereof.
  • a pixel centered on a point (ax1, 0) on the X axis emits a light ray 611. It is assumed that a light beam emitted from a pixel adjacent to the positive side of the X axis is 612 and a light beam 612 is emitted from a point (ax2, 0) on the X axis (0 ⁇ ax1 ⁇ ax2 ⁇ L1).
  • the light ray 611 enters the lens unit 241, is refracted, passes through a point (x1, y1) on the intersection line 2412, is emitted to the viewer side, and travels parallel to the Y axis (light ray 611 ′).
  • the light beam 612 is incident on the lens unit 241, refracted, passes through the point (x2, y2) on the intersection line 2412, is emitted to the viewer side, and travels parallel to the Y axis (light beam 612 ').
  • (x1, y1) and (x2, y2) are points on the intersection line 2412 where the X coordinates are x1 and x2, respectively (0 ⁇ x1 ⁇ x2 ⁇ L1 + L2).
  • -X1 (* represents multiplication).
  • the distance between the light rays that are emitted from the adjacent pixels in the peripheral display region 20D is enlarged by 1 / a times as each light ray passes through the lens unit 241.
  • the interval in the X-axis direction between the light beams emitted from any pixel adjacent in the X-axis direction is also uniformly expanded 1 / a times.
  • the lens unit 241 has a pitch in the second direction D2 of light emitted from a plurality of pixels in the peripheral display region 20D in the display region 20A (that is, a pitch in a plane perpendicular to the first direction D1). The light is refracted so as to be substantially equal.
  • the light passes through the lens unit 241 and is emitted to the viewer side. All the rays have the same spacing in the X-axis direction. That is, in the liquid crystal display device 100 of the present embodiment, the light emitted from the pixels in the peripheral display region 20D is emitted through the lens unit 241 at a uniform pitch (equal intervals). Therefore, in the liquid crystal display device 100 of the present embodiment, the image formed by the pixels arranged in the peripheral display region 20D passes through the lens unit 241 and is distorted in the X-axis direction (that is, the second direction, D2). There is no enlargement to 1 / a times.
  • FIG. 5 shows a result of a ray tracing simulation of the light that exits the liquid crystal display panels 10 and 20 and passes through the translucent covers 14 and 24 by the liquid crystal display device 100 of the present embodiment. 5 has the same configuration as the liquid crystal display device 100 described with reference to FIG.
  • the light emitted from the pixels arranged in the central display regions 10 ⁇ / b> B and 20 ⁇ / b> B of the liquid crystal display panels 10 and 20 enters the flat plate portions 142 and 242, and the liquid crystal display panel 10 passes through the flat plate portions 142 and 242.
  • 20 goes straight in the direction perpendicular to the display surfaces 19 and 29, exits to the viewer side, and proceeds in the direction perpendicular to the display surfaces 19 and 29.
  • Light emitted from the pixels arranged in the peripheral display regions 10D and 20D is incident on the lens portions 141 and 241 and is refracted to the outside (the boundary line B1 side between the liquid crystal display panels 10 and 20) and emitted to the viewer side.
  • the process proceeds in a direction perpendicular to the display surfaces 19 and 29.
  • the light emitted from the peripheral display areas 10D and 20D of the liquid crystal display panels 10 and 20 is refracted, so that an image is displayed on the front surface of the frame areas 10F and 20F.
  • the non-display area 30 that appears as a seam of the image when tiled can be prevented from being visually recognized. Therefore, even when the display panel is tiled as in the display device of the present embodiment, there is no seam. An image can be displayed.
  • the light emitted from the lens units 141 and 241 toward the viewer has the same pitch in the second direction (D2). Further, when the images formed in the peripheral display areas 10D and 20D are compressed at the image compression rate a, the light is emitted from the lens units 141 and 241 to the viewer side and the flat plate units 142 and 242 are emitted to the viewer side. The pitch of the emitted light is equal. Therefore, an image without distortion is displayed over the entire screen.
  • the liquid crystal display device 100 displays an image with no joints and no distortion.
  • the light emitted from the center of the pixel among the light emitted from one pixel has been described.
  • the above description refers to any two light rays emitted from within one pixel in the peripheral display area or any two pixels. The same is true for rays.
  • the interval in the second direction between any two light rays coming out of one pixel in the peripheral display area is transmitted through the lens unit and enlarged to 1 / a times.
  • the interval between the light beams emitted from any two pixels in the peripheral display region is transmitted through the lens unit and enlarged to 1 / a times.
  • the image formed in the peripheral display region 20D is compressed by the image compression rate a as compared with the image formed in the central display region 20B.
  • the image formed in the central display area 20B is transmitted to the flat plate portion 242, and is displayed on the viewer side without being enlarged or compressed.
  • the image formed in the peripheral display area 20D is transmitted through the lens unit 241 and enlarged to 1 / a times and displayed on the viewer side. As a result, an image without distortion is displayed on the liquid crystal display device 100.
  • the shape of the lens portion 241 that enlarges the image formed in the peripheral display region 20D to 1 / a times can be obtained as follows.
  • the shape of the translucent cover is designed by considering the center point of each pixel of the liquid crystal display device as a point light source as an application of the method of Patent Document 1, the points shown discretely
  • the shape of the translucent cover is obtained by connecting them with a straight line or a curve.
  • the translucent cover thus obtained can emit light from the central point of each pixel to the viewer side at a uniform pitch, but for light emitted from a region other than the central point of the pixel,
  • the pitch is not always uniform, and a shift occurs. That is, image distortion occurs.
  • the light ray 61 travels parallel to the Y axis through a point (x, y) on the intersection line 2412 with the XY plane of the observer-side surface 2411 of the lens portion 241 (light ray 61 ').
  • Ray 61 ' is refracted according to Snell's law at point (x, y).
  • the inclination of the light ray 61 emitted from the point (ax, 0) on the X axis can be expressed as follows. tan (90 ° + ⁇ - ⁇ ') (3)
  • f (x) h-cx 2 / (1+ (1- (1 + k) c 2 x 2 ) 1/2 ) + A 4 x 4 + A 6 x 6 + A 8 x 8 + A 10 x 10 + ...
  • the derivative f ′ (x) of f (x) is expressed by the following equation (6) by differentiating equation (5).
  • f '(x) cx / (1- (1 + k) c 2 x 2 ) 1/2 + 4A 4 x 3 + 6A 6 x 5 + 8A 8 x 7 + 10A 10 x 9 + ...
  • FIG. 6 is a graph of the intersection line 2412 obtained using the aspherical function f (x) (solid line in FIG. 6).
  • FIG. 7 shows an apparent pixel pitch ⁇ x when an image formed in the peripheral display area 20D and the frame area 20F is viewed through the lens portion 241 having the shape shown in FIG.
  • the pixel pitch of the image formed in the central display region 20B is 0.1 mm, and the apparent pixel pitch of the image that exits from the central display region 20B and passes through the flat plate portion 242 is also 0.1 mm. Therefore, the liquid crystal display device 100 of the present embodiment can display a uniform image without distortion over the entire screen.
  • the shape of the aspherical function graph indicated by f (x) in Equation (5) is determined by the value of the conic constant k. Therefore, the value of the conic constant k is important in the expression (5) of the aspheric function. As a result of the examination, it was found that the optimum conical constant k is determined almost uniquely with respect to the value of the image compression rate a.
  • FIG. 8 is a graph of the optimum conic constant k (vertical axis) with respect to the image compression rate a (horizontal axis).
  • the graph of FIG. 8 is obtained from the result of calculating the conic constant k for the following eight image compression ratios a by setting each parameter as follows.
  • the translucent cover is manufactured by injection molding using, for example, an acrylic resin.
  • the conic constant k may not strictly follow Formula (7) by a manufacturing error. However, if the conic constant k is an aspherical surface generally following Formula (7), a sufficient effect can be obtained. The range where the effect can be obtained can be determined by subjective evaluation.
  • the image compression rate is low (for example, a ⁇ 0.7), the value of 1 / a increases, and each pixel is greatly enlarged. For this reason, the black matrix between the pixels may be noticeable, often resulting in display defects.
  • the image compression rate is high (for example, a> 0.9), a lens portion that is large with respect to the width of the frame area is required, which is not preferable.
  • the lens portion width (L1 + L2) is 20 times the frame region width L2. is there.
  • the width L2 of the frame region is 3 mm as in the above example, a lens portion having a lens portion width L1 + L2 of 60 mm must be manufactured.
  • the width of the device is often 60 mm or less, and a lens member having a lens portion width L1 + L2 of 60 mm cannot be disposed.
  • the image compression rate a is preferably about 0.7 to 0.9.
  • the value of the conic constant k is in the range of 0 ⁇ k ⁇ 5.26.
  • a method for compressing an image a method is adopted in which the pixel pitch is constant and a compressed image is formed in the peripheral display area 20D by signal processing. That is, the display signal supplied to the pixels arranged in the peripheral display region 20D is uniformly compressed a times in the second direction (D2, X-axis direction). As a result, an image compressed a times in the X-axis direction is formed by the pixels arranged in the peripheral display region 20D.
  • This method is realized by software, for example.
  • the display device has an advantage that it has a simple structure without the above-described problem because pixels are arranged at equal intervals over the entire display region.
  • the display signal is compressed at a different compression ratio in the second direction, and a compressed image is formed in the peripheral display area.
  • the display signal since the shape of the lens unit is designed to uniformly enlarge the image in the second direction, the display signal may be compressed in the second direction at a constant compression rate. There is also an advantage that processing can be performed easily.
  • the light incident on the lens unit 241 is magnified by the lens unit 241, so that the luminance is reduced according to the magnification rate (1 / a). Therefore, a luminance difference is generated between the image displayed on the lens unit 241 and the image displayed on the flat plate unit 242.
  • Such a luminance difference can be improved by making the luminance of the light incident on the lens portion 241 relatively higher than the luminance of the light incident on the flat plate portion 242. This is realized by relatively increasing the luminance of the light emitted from the peripheral display region as compared with the luminance of the light emitted from the central display region.
  • Method a Decrease the transmittance of pixels that emit light incident on the flat plate portion.
  • Method b The luminance of the light emitted toward the lens unit is made higher than the luminance of the light emitted toward the flat plate unit.
  • Method a can be easily realized by adjusting the voltage supplied to the pixel.
  • the method b for example, when cold cathode tubes are arranged as the backlight device 25, a group of cold cathode tubes arranged corresponding to the peripheral display region 20D is replaced with another cold cathode tube (corresponding to the central display region 20B). It is only necessary to light up brighter than the cold cathode fluorescent lamps arranged. Further, even when light emitting diodes (LEDs) are arranged side by side as a backlight device, it can be realized by the same method. Of course, the above methods a and b may be combined to make the luminance uniform.
  • the display panel is a self-luminous display panel such as a plasma display panel (PDP) or an organic EL display panel (OLED), the luminance of the pixel that emits light incident on the flat plate portion is relatively small. do it.
  • PDP plasma display panel
  • OLED organic EL display panel
  • the light-transmitting covers 14 and 24 of the liquid crystal display device 100 of the present embodiment are provided with the lens portions 141 and 241 disposed so as to straddle the boundary extending in the first direction.
  • the position of the lens unit is not limited to this.
  • positioned so that the 2nd boundary extended in a 2nd direction may be straddled may be provided in a translucent cover.
  • display A lens part can be arrange
  • the liquid crystal display device 100 of the present embodiment has the two liquid crystal display panels 10 and 20, but the display device according to the present invention may have only one display panel, for example, a display.
  • One panel may be provided, and one translucent cover may be disposed on the viewer side of the display panel. Even with such a display device, it is difficult to see the frame area and an image without distortion can be displayed.
  • the display device according to the present invention may have three or more display panels. For example, three or more display panels are arranged in the first direction, and a lens unit provided on the viewer side of the display panel so as to straddle the boundary extending in the second direction between the display region and the frame region. You may arrange
  • three or more display panels are arranged in the second direction, and a lens unit provided on the viewer side of the display panel so as to straddle the boundary extending in the first direction between the display region and the frame region. You may arrange
  • a plurality of display panels are arranged in a matrix so as to be adjacent to each other in the first direction and the second direction, and on the viewer side of the display panel, in the first direction between the display area and the frame area.
  • a translucent cover having a lens portion provided so as to straddle the extending boundary and a lens portion provided so as to straddle the boundary extending in the second direction may be disposed between the display region and the frame region. In either case, it is possible to display an image that is difficult to see the seam and has no distortion.
  • the translucent cover 24 of the liquid crystal display device 100 of the present embodiment can be made of an acrylic resin, but is not limited to this, and a translucent cover such as a transparent resin such as polycarbonate or glass is naturally used. Any material can be used.
  • the display panel of the present embodiment is a liquid crystal display panel
  • the display panel is not limited to a liquid crystal display panel.
  • the present invention can be applied to a self-luminous display device that does not have a backlight.
  • the present invention unlike a display device in which a conventional pixel can be regarded as a point light source, even in a display device in which a plurality of display panels having relatively large pixels close to a surface light source are arranged, a joint is difficult to see and distortion is caused. It is possible to perform a good display without any problem.
  • the display of the above embodiment except that the shape of the intersection line between the observer side surface of the lens unit and the plane perpendicular to the first direction is not a curve defined by an aspheric function, but an arcuate curve A display device that is the same as the device is used as a comparative example.
  • the electronic device 200 shown in FIG. 10 includes two display units 201 and 202.
  • the display unit 201 includes a display panel 210 and a translucent cover 214
  • the display unit 202 includes a display panel 220 and a translucent cover 224.
  • the display unit 201 is held by a hinge 70 so as to be rotatable relative to the display unit 202.
  • the display panels 210 and 220 and the translucent covers 214 and 224 have the same configuration as the display panel and the translucent cover of the display device 100 of the present embodiment described above, respectively.
  • the display unit 201 displays an open state by the hinge 70 so that the display surfaces of the display units 201 and 202 are adjacent to each other as shown in FIG. 10A and the display unit 201 as shown in FIG. A closed state that overlaps with the portion 202 can be taken.
  • the open state FIG. 10A
  • the lens unit 2141 of the translucent cover 214 and the lens unit 2241 of the translucent cover 224 are arranged adjacent to each other in the second direction (D2).
  • An image 200 can display an image that is difficult to see the seam and has no distortion.
  • the closed state FIG.
  • the back surface of the display unit 201 (the back surface of the display panel 210) faces the back surface of the display unit 202 (the back surface of the display panel 220), and the display unit 201 displays an image.
  • the display unit 201 and the display unit 202 overlap so that the display unit 202 displays the images in opposite directions. In this closed state, the electronic device 200 can be carried compactly.
  • FIG. 10C is a schematic cross-sectional view of the electronic device 200 ′ in the closed state in which the rotation center 75 of the hinge 70 ′ is on the extension surface of the viewer-side surfaces of the translucent covers 214 and 224. As shown in FIG.
  • the electronic device 200 ′ is folded with the translucent covers 214 and 224 inward in the closed state, and the translucent cover 214 side of the display unit 201 and the translucent light of the display unit 202 are folded.
  • the permeable cover 224 side faces.
  • the electronic device 200 ′ cannot see the display on the display device in the closed state, but is preferable in that the translucent cover can be prevented from being scratched or soiled when being carried.
  • the 11 includes two display units 301 and 302.
  • the display unit 301 includes a display panel 310
  • the display unit 302 includes a display panel 320 and a translucent cover 324.
  • the translucent cover 324 is disposed on the viewer side of the display panel 320.
  • the display unit 302 is disposed on the viewer side of the display unit 301, and the display unit 302 is configured to slide on the display unit 301 in the second direction D2.
  • the display panels 310 and 320 and the translucent cover 324 have the same configuration as the display panel and translucent cover of the liquid crystal display device 100 of the present embodiment described above, respectively.
  • the display unit 302 When viewed from the viewer side, the display unit 302 is positioned between the display unit 301 and a position adjacent to the display unit 301 in the second direction (FIG. 11A) and a position overlapping the display unit 301 (FIG. 11B). It is held so that it can slide. As shown in FIG. 11A, when the display unit 302 is located adjacent to the display unit 301 in the second direction D2, the lens unit 3241 of the translucent cover 324 is provided in the frame region 310F of the display unit 301. Overlap. Therefore, the frame area 310F is not visually recognized. In addition, as shown in FIG. 11A, the lens unit 3241 refracts the light emitted from the pixels in the peripheral display region of the display panel 320.
  • the electronic device 300 can display a seamless image.
  • the display unit 302 is in a position overlapping the display unit 301 as illustrated in FIG. 11B, the electronic device 300 can be carried in a compact manner.
  • the electronic device 400 shown in FIG. 12 includes three display units 401, 402, and 403.
  • the display unit 401 includes a display panel 410
  • the display unit 402 includes a display panel 420 and a translucent cover 424
  • the display unit 403 includes a display panel 430 and a translucent cover 434.
  • the translucent cover 424 is disposed on the viewer side of the display panel 420
  • the translucent cover 434 is disposed on the viewer side of the display panel 430.
  • the display unit 402 is disposed on the viewer side of the display unit 401
  • the display unit 403 is disposed on the viewer side of the display unit 402.
  • the display panels 410, 420, and 430 and the translucent covers 424 and 434 respectively have the same configuration as the display panel and the translucent cover of the display device 100 of the present embodiment described above.
  • Display units 401 and 402 are display units having the same configuration as the display units 301 and 302 of the electronic device 300 illustrated in FIG. 11, respectively. Similar to the display unit 302 of the electronic device 300, the display unit 402 is held so as to be slidable in the second direction on the display unit 401.
  • the electronic device 400 is configured to further include one display unit on the observer side of the electronic device having the same configuration as the electronic device 300.
  • the display unit 403 is held so as to be slidable on the display unit 402 in the second direction D2, similarly to the display unit 302 of the electronic device 300.
  • the display unit 403 is located between the position adjacent to the display unit 402 in the second direction (FIG. 12A) and the position overlapping the display unit 402 (FIG. 12B) as viewed from the viewer side. It can slide.
  • FIG. 12A when the display unit 403 is located adjacent to the display unit 402 and the display unit 402 and the display unit 401 are adjacent to each other, the frame region 420F of the display panel 420 is transparent.
  • the lens portion 4341 of the cover 434 overlaps, and the lens portion 4241 of the translucent cover 424 overlaps the frame region 410F of the display panel 410.
  • the frame regions 410F and 420F are not visually recognized.
  • the electronic device 400 can display a seamless image over the entire display surface.
  • the display unit 403 overlaps the display unit 402 and the display unit 402 overlaps the display unit 401 (FIG. 12B), the electronic device 400 can be carried compactly.
  • the viewer side of the display unit 403 of the electronic device 400 may further include at least one display unit having the same configuration as the display unit 403.
  • the further display unit is configured to be slidable as described above, a seamless image can be displayed when the display units are arranged adjacent to each other, and the display units overlap. In some cases, it can be carried compactly.
  • a display device or an electronic device in which a large screen and portability are improved by stacking display panels in multiple stages is also possible.
  • the display device according to the present invention can be applied to a display device that is connected in a matrix to realize a large screen, and can also be applied to a compact electronic device that is carried around.
  • the present invention is suitably used as a display device for television or information display.

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Abstract

　本発明の直視型の表示装置は、複数の画素が配列された表示領域１０Ａと表示領域の外側に設けられた額縁領域１０Ｆを有し、表示領域と額縁領域との間に第１の方向に延びる境界が存在する表示パネル１０と、観察者側に配置された透光性カバー１４とを備える。透光性カバーは、境界を跨ぐように配置され、表示領域から出射された光の一部を額縁領域の側に屈折させるレンズ部１４１を有しており、レンズ部は表示領域における複数の画素から出射された光の第１の方向に垂直な平面におけるピッチを略等しくするように光を屈折させ、第１の方向に垂直な平面とレンズ部の観察者側表面１４１１との交線１４１２は円弧ではない曲線である。本発明によると、従来よりも簡便な構造で額縁領域あるいはタイリングした場合の継ぎ目が見え難く歪みが無い画像を表示できる表示装置が提供される。

Description

表示装置
　本発明は、表示装置、特に直視型の表示装置に関する。
　近年、テレビや情報表示用の表示装置において、複数の表示装置を配列する（タイリング技術ということがある）試みがなされている。このタイリング技術を用いることで、たとえば、大画面の表示装置を擬似的に実現することが試みられている。しかしながら、タイリング技術を用いると、複数の表示装置の継ぎ目が見えるという問題がある。
　液晶表示装置を例にこの問題を説明する。
　液晶表示装置は、液晶表示パネルと、バックライト装置、液晶表示パネルに各種の電気信号を供給する回路や電源およびこれらを収容する筐体を備えている。液晶表示パネルは、一対のガラス基板と、これらの間に保持された液晶層とを有する。一対のガラス基板のうち、一方には、カラーフィルタ層や対向電極が配置されており、他方には、ＴＦＴやバスラインおよびこれらに信号を供給するための駆動回路などが配置されている。また、液晶表示パネルは、複数の画素が配列された表示領域と、その周辺の額縁領域とを有している。額縁領域には、一対の基板を対向させ、液晶層を密閉・保持するためのシール部や、画素を駆動するための駆動回路実装部等が設けられている。額縁領域には画素が配列されていない。そのため、額縁領域は表示に寄与しない。
　複数の液晶表示パネルを配列することによって大画面を構成する場合、液晶表示パネルのうち額縁領域は表示に寄与しないため各液晶表示パネルの額縁領域には画像が表示されず、画像に継ぎ目が生じてしまう。この問題は液晶表示装置に限らず、ＰＤＰ、有機ＥＬ表示装置、電気泳動表示装置など、直視型の表示装置に共通の問題である。
　特許文献１および２には、継ぎ目がない画像を表示する表示装置が開示されている。
　特許文献１および２に記載の表示装置は、表示パネルの観察者側に透光性カバーを備えている。この透光性カバーのエッジ部分は、観察者側の表面が屈曲している。屈曲した部分はレンズとして機能するので、以下、「レンズ部」ということにする。透光性カバーのレンズ部は、表示パネルの額縁領域と、表示領域のうち額縁領域に隣接する領域の一部と重なるように設けられている。表示領域のうちでレンズ部と重なる部分を「周辺表示領域」ということにする。周辺表示領域に配列された画素から出射された光は、レンズ部によって額縁領域側へ屈折される。その結果、額縁領域の前面にも画像が表示され、画面全体として継ぎ目が無い画像が表示される。
特開平５－１８８８７３号公報 特表２００４－５２４５５１号公報
　しかしながら、本発明者が特許文献１および２に記載されている技術を表示装置に適用すると、以下のような課題が見つかった。
　特許文献２に示される表示装置は、表示パネルの前面に配置された透光性カバーのエッジ部の屈曲形状の断面が円弧状であるために、以下の問題がある。
　図１３に、エッジ部の屈曲形状の断面が円弧状である透光性カバー９１４、９２４を有する表示装置９００の光線追跡シミュレーションの結果を示す。
　表示パネル９１０および９２０の前面（図１３において上側の面）から、均一なピッチで出射した光は、透光性カバー９１４、９２４のレンズ部９１４１、９２４１により表示装置法線方向（図１３において上方）に屈折する。屈折する点のピッチは表示パネル９１０と９２０の境界に進むに従って小さくなる。このため、出射光のピッチも表示パネル９１０と９２０の境界に進むに従って小さくなる。このことは、観察者が見た場合に、画像の歪みとして視認され、表示不良となる。
　一方、特許文献１には、均一なピッチに配置された点光源である電子ビームから出射された光を、透明パネルによって均等なピッチで観察者側へ出射することで、歪みが無い画像を表示する方法が記載されている。しかし特許文献１では、表示装置の各画素が微小な発光点であるＣＲＴの場合の技術であるために、各発光点に対して最適な透明パネルの形状が、離散的な点で示されるに過ぎない。それに対し、現在表示装置として広く使用されている液晶表示装置、ＰＤＰ、有機ＥＬ表示装置、電気泳動表示装置等は、各画素がＴＦＴやバスラインを除くほぼすべての領域に形成されるために、点光源というよりもむしろ面光源に近い。従って、特許文献１に記載の点光源に対する設計方法を液晶表示装置に適用しても、透明パネルの最適な形状は得られなかった。
　例えば、特許文献１の方法の応用として、液晶表示装置の各画素の中央点を点光源とみなして、透光性カバーの形状を設計することも考えられる。その場合、離散的に示された点同士を、直線又は曲線により結んで透光性カバーの形状を得ることになる。こうして得られた透光性カバーは、各画素の中央点から出射する光については、均一なピッチで観察者側へ出射できるものの、画素の中央点以外の領域から出射する光に対しては、ピッチが均一であるとは限らず、ずれが生じる。つまり画像の歪みが発生する。
　本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、表示パネルの額縁領域を見え難くするとともに、歪みが無い画像を表示する直視型の表示装置を提供することを目的とする。また、複数の表示パネルをタイリングした場合に、継ぎ目が見え難く歪みが無い画像を表示する直視型の表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の直視型の表示装置は、複数の画素が配列された表示領域、および、前記表示領域の外側に設けられた額縁領域を有し、前記表示領域と前記額縁領域との間に第１の方向に延びる境界が存在する少なくとも１つの表示パネルと、前記少なくとも１つの表示パネルの観察者側に配置された少なくとも１つの透光性カバーと、を備え、前記少なくとも１つの透光性カバーは、前記境界を跨ぐように配置されたレンズ部であって、前記表示領域から出射された光の一部を前記額縁領域の側に屈折させるレンズ部を有しており、前記レンズ部は、前記表示領域における複数の画素から出射された光の前記第１の方向に垂直な平面におけるピッチを略等しくするように前記光を屈折させ、前記第１の方向に垂直な平面と前記レンズ部の観察者側表面との交線は円弧ではない曲線であることを特徴とする。
　ある実施形態において、前記交線は、非球面関数によって規定される曲線である。
　ある実施形態において、前記非球面関数の円錐定数ｋの値は０．３８以上である。
　ある実施形態において、前記非球面関数の円錐定数ｋの値は２．４以下である。
　ある実施形態において、前記少なくとも１つの透光性カバーは、前記レンズ部以外の部分に、観察者側表面が前記少なくとも１つの表示パネルの表示面と略平行な面で形成される平板部を有する。
　ある実施形態において、前記表示領域において、前記複数の画素は前記第１の方向に垂直な第２の方向に等間隔に配列されている。
　ある実施形態において、前記レンズ部に入射する光を出す画素に供給される表示信号は、前記平板部に入射する光を出す画素に供給される表示信号と比較して、前記第２の方向に一様に圧縮されており、前記レンズ部に入射する光を出す画素に供給される前記表示信号の圧縮率をａ（０＜ａ＜１）として、前記非球面関数の円錐定数ｋは、以下の式に略従う。
ｋ＝８９.９１８ａ4－１９４.５７ａ3＋１５９.８２ａ2－５７.０９９ａ＋７.１８６５
　ある実施形態において、前記レンズ部に入射する光の輝度は、前記平板部に入射する光の輝度よりも高い。
　ある実施形態において、本発明による表示装置は、前記少なくとも１つの表示パネルに向けて光を出射するバックライト装置をさらに備え、前記レンズ部に入射する光を出す画素に向けて前記バックライト装置から出射される光の強度は、前記平板部に入射する光を出す画素に向けて前記バックライト装置から出射される光の強度よりも高い。
　ある実施形態において、前記表示領域と前記額縁領域との間に前記第１の方向に垂直な第２の方向に延びる第２の境界が存在し、前記少なくとも１つの透光性カバーは前記第２の境界を跨ぐように配置された第２のレンズ部を有する。
　ある実施形態において、前記少なくとも１つの表示パネルは前記第１の方向または前記第１の方向に垂直な第２の方向に互いに隣接するように配列された２つ以上の表示パネルを含み、前記少なくとも１つの透光性カバーは前記第１の方向または前記第２の方向に互いに隣接するように配列された２つ以上の透光性カバーを含み、前記２つ以上の透光性カバーのレンズ部は、前記第１の方向または前記第２の方向に互いに隣接する。
　本発明による電子機器は、２つの表示部を備える電子機器であって、前記２つの表示部の各々は上記の構成を有する表示装置であり、前記２つの表示部のうち、一方の表示部が他方の表示部に相対的に回転可能に保持されている。
　あるいは、本発明による電子機器は、複数の画素が配列された表示領域、および、前記表示領域の外側に設けられた額縁領域を有する第１の表示部と、上記の構成を有する表示装置を有し、前記第１の表示部の観察者側に配置されている第２の表示部と、を備え、観察者側から見て、前記第２の表示部が前記第１の表示部に重なる位置および前記第２の表示部が前記第１の表示部と互いに隣接するとともに前記第２の表示部のレンズ部が前記第１の表示部の額縁領域に重なる位置の間を、前記第２の表示部がスライド可能となるよう、前記第２の表示部は保持されている。
　ある実施形態の電子機器は、上記の構成を有する表示装置を有し、前記第２の表示部の観察者側に配置されている第３の表示部を備え、観察者側から見て、前記第３の表示部が前記第２の表示部に重なる位置および前記第３の表示部が前記第２の表示部と互いに隣接するとともに前記第３の表示部のレンズ部が前記第２の表示部の額縁領域と重なる位置の間を、前記第３の表示部がスライド可能となるよう、前記第３の表示部は保持されている。
　本発明によると、表示パネルの額縁領域が見え難く、歪みが無い画像を表示することができる直視型の表示装置が提供される。また、複数の表示パネルをタイリングした場合に、継ぎ目が無く歪みが無い画像を表示する直視型の表示装置が提供される。
本発明による実施形態の表示装置１００の模式的な断面図である。 透光性カバー２４の模式的な斜視図である。 透光性カバー２４のレンズ部２４１を模式的に示す図である。 透光性カバー２４のレンズ部２４１を模式的に示す図である。 表示装置１００の光線追跡シミュレーションを説明する図である。 本発明による実施形態の表示装置のレンズ部の形状を示すグラフ（実線）と比較例の表示装置のレンズ部の形状を示すグラフ（破線）である。 本発明による実施形態における、見かけの画素ピッチΔｘのグラフである。 画像圧縮率ａ（横軸）に対する最適な円錐定数ｋ（縦軸）のグラフである。 比較例における、見かけの画素ピッチΔｘのグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態の電子機器２００を示す図であり、（ｃ）は、電子機器２００’を示す図であり、（ａ）は開状態を示し、（ｂ）および（ｃ）は閉状態を示す。 本発明による実施形態の電子機器３００を示す図であり、（ａ）は表示部３０１、３０２が並ぶ場合を示し、（ｂ）は表示部３０２が表示部３０１に重なる場合を示す。 本発明による実施形態の電子機器４００を示す図であり、（ａ）は表示部４０１、４０２、４０３が並ぶ場合を示し、（ｂ）は表示部４０１、４０２、４０３が重なる場合を示す。 表示装置９００の光線追跡シミュレーションを説明する図である。
　以下、図面を参照して本発明による実施形態を説明するが、本発明は例示する実施形態に限定されるものではない。
　図１に、本発明による実施形態の直視型の液晶表示装置１００を模式的に示す。図１は液晶表示装置１００の模式的な断面図である。以下では、表示パネルとして液晶表示パネルを用いた液晶表示装置を例示するが、本発明による実施形態の表示装置に用いる表示パネルは、これに限られない。表示パネルとして、たとえば、ＰＤＰ用表示パネル、有機ＥＬ表示パネル、電気泳動表示パネル等を用いることもできる。
　図１に示す液晶表示装置１００は、２つの液晶表示パネル１０および２０を有している。ここでは、液晶表示パネル１０、２０が互いに隣接するように配置された液晶表示装置を例示する。なお、液晶表示パネル１０および２０に代えて、液晶表示パネル１０が筐体に収められた液晶表示ユニットと、液晶表示パネル２０が筐体に収められた液晶表示ユニットとが互いに隣接するように配置されたものを用いることもできる。
　液晶表示パネル１０、２０は、複数の画素が配列された表示領域１０Ａ、２０Ａと表示領域１０Ａ、２０Ａの外側にある額縁領域１０Ｆ、２０Ｆとを有する。表示に寄与しない領域を総称して非表示領域３０と称することとする。非表示領域３０には、額縁領域１０Ｆ、２０Ｆが含まれ、これらの間隙または接続部が存在する場合には、これら間隙や接続部も非表示領域３０に含まれる。液晶表示パネル１０、２０の表示領域１０Ａ、２０Ａには、第１の方向（液晶表示パネル１０、２０の表示面１９、２９における法線方向）および第１の方向に垂直で表示パネル１０、２０の表示面１９、２９に平行である第２の方向Ｄ２（液晶表示パネル１０、２０の表示面１９、２９における水平方向）にマトリクス状に複数の画素が配置されている。画素は、第１の方向と第２の方向それぞれに、等ピッチで配列されている。
　液晶表示パネル１０は、上基板１１および下基板１２を有し、上基板１１と下基板１２との間には液晶層１３が設けられている。上基板１１には、例えばカラーフィルタ層や対向電極が形成されており、下基板１２には、例えば透明電極がマトリクス状に形成されているほか、ＴＦＴやバスライン、これらに信号を供給するための駆動回路等が設けられている。上基板の上方および下基板の下方にはそれぞれ偏光板が配置されている（偏光板については不図示）。また、液晶表示パネル１０の額縁領域１０Ｆには、液晶層１３を上基板１１と下基板１２との間に保持しておくためのシール部１６や、画素を駆動するための駆動回路等が含まれる。下基板１２の下方に配置された偏光板のさらに下方には、バックライト装置１５が設けられている。液晶表示パネル２０には、液晶表示パネル１０と同様に、上基板２１、下基板２２、液晶層２３、偏光板、シール部２６、バックライト装置２５が設けられている。ここでは、バックライト装置１５、２５は、例えば、互いに平行な複数の蛍光管を備える直下型バックライト装置である。
　液晶表示パネル１０、２０の観察者側には、透光性カバー１４、２４が配置されている。透光性カバー１４、２４は、レンズ部１４１、２４１と平板部１４２、２４２とを有する。レンズ部１４１、２４１と平板部１４２、２４２とは観察者側表面の形状が互いに異なる。
　レンズ部１４１は、液晶表示パネル１０の、表示領域１０Ａと額縁領域１０Ｆとの間の、第１の方向に延びる境界を跨ぐように配置されている。レンズ部２４１も同様に、液晶表示パネル２０の、表示領域２０Ａと額縁領域２０Ｆとの間の、第１の方向に延びる境界を跨ぐように配置されている。言い換えると、レンズ部１４１は、額縁領域１０Ｆの一部と、額縁領域１０Ｆの一部に第２の方向に隣接する、表示領域１０Ａ内の周辺表示領域１０Ｄの一部とを含む領域の観察者側に配置されている。レンズ部２４１も同様に、額縁領域２０Ｆの一部と、額縁領域２０Ｆの一部に第２の方向に隣接する、表示領域２０Ａ内の周辺表示領域２０Ｄの一部とを含む領域の観察者側に配置されている。
　図２に、本実施形態の液晶表示装置１００の透光性カバー２４の斜視図を示す。図２に示すように、レンズ部２４１の観察者側表面２４１１と、第１の方向（Ｄ１）に垂直な平面（図１における、紙面と平行な面）との交線２４１２は円弧ではない曲線である。レンズ部２４１の観察者側表面２４１１の形状については後に詳述する。
　レンズ部１４１、２４１は第１の方向に延びる稜線を有している。ここで、稜線の延びる方向を液晶表示パネル１０、２０の画素列、すなわちカラーフィルタ列と略垂直とすることによって、モアレの発生を抑制することができる。
　平板部１４２、２４２は、表示領域１０Ａ、２０Ａのうち、周辺表示領域１０Ｄ、２０Ｄ以外の領域である中央表示領域１０Ｂ、２０Ｂの観察者側にある。平板部１４２、２４２の観察者側表面１４２１、２４２１は、液晶表示パネル１０、２０の表示面１９、２９と略平行である。中央表示領域１０Ｂ、２０Ｂに配列された画素から出て平板部１４２、２４２に入射した光は、平板部１４２、２４２内を液晶表示パネル１０、２０の表示面１９、２９に垂直な方向に直進し、観察者側に出射される。
　液晶表示パネル１０、２０の周辺表示領域１０Ｄ、２０Ｄから出射された光は、レンズ部１４１、２４１に入射し、レンズ部１４１、２４１の、額縁領域１０Ｆ、２０Ｆの観察者側にある領域またはそれよりも外側（液晶表示パネル１０と２０の継ぎ目側）の領域から観察者側に向けて出射される。レンズ部１４１、２４１から出射される光は、表示面１９、２９に垂直な方向に屈折する。このようにして、液晶表示パネル１０、２０の周辺表示領域１０Ｄ、２０Ｄから出射された光が屈折することにより、額縁領域１０Ｆ、２０Ｆの前面に画像が表示される。従って、額縁領域１０Ｆおよび２０Ｆが見え難くなる。また、タイリングした場合に画像の継ぎ目として見える非表示領域３０が視認されないようにすることができるため、本実施形態の表示装置のように表示パネルをタイリングした場合でも継ぎ目が無い画像が表示される。
　次に、図３を参照して、透光性カバー２４のレンズ部２４１の構成を説明するとともに、レンズ部２４１によって歪みが無い画像が表示されることを説明する。なお、液晶表示パネル１０上に配置される透光性カバー１４のレンズ部１４１の形状は、液晶表示パネル１０と２０との境界線に対してレンズ部２４１と対称的である。言い換えると、レンズ部１４１は、レンズ部１４１とレンズ部２４１とが接する面に対して、レンズ部２４１と対称である。従って、説明を省略する。
　図３に、液晶表示パネル２０上に配置される透光性カバー２４のレンズ部２４１のレンズ形状を模式的に示す。
　説明のため、図３に図示するように原点Ｏ、Ｘ軸、Ｙ軸を設定する。原点Ｏ、Ｘ軸、Ｙ軸については図２にも図示する。原点Ｏは透光性カバー２４の液晶表示パネル２０側（図３における下側）の面における、レンズ部２４１と平板部２４２との境界線（図２における２４０）上に設定する。Ｘ軸は原点Ｏを通り第２の方向（Ｄ２）に延びる軸である。原点Ｏから見てＸ軸方向レンズ部２４１側（図３における右側）をＸ軸の正、その反対側を負とする。Ｙ軸は原点Ｏを通り液晶表示パネル２０の表示面２９に垂直な方向（図３における上下方向）に延びる軸である。原点Ｏから見て、Ｙ軸方向透光性カバー２４側（図３における上側）をＹ軸の正、その反対側を負とする。
　液晶表示パネル２０においては、原点ＯよりＸ軸の正側に周辺表示領域２０Ｄがある。周辺表示領域２０Ｄの幅をＬ１、額縁領域２０Ｆの幅をＬ２とすると、レンズ部２４１はＸ＝０～Ｌ１＋Ｌ２の領域に形成される。
　ここで、画像圧縮率ａをａ＝Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）と定義する。ａは周辺表示領域２０Ｄの幅Ｌ１および額縁領域２０Ｆの幅Ｌ２から決まる定数であり、０＜ａ＜１である。
　画像圧縮率ａを上記のように設定することは、レンズ部２４１上には画像が１／ａ倍に拡大されて表示されることを意味する。また、周辺表示領域２０Ｄに形成する画像を、中央表示領域２０Ｂに形成する画像と比較して画像圧縮率ａだけ圧縮することを意味する。
　レンズ部２４１の観察者側表面２４１１とＸＹ平面との交線２４１２上の任意の点を（ｘ、ｙ）とする。Ｘ軸上の任意の点（ａｘ、０）から出る光線６１を考える。点（ａｘ、０）は周辺表示領域２０Ｄ内の点とする（０＜ａｘ＜Ｌ１）。光線６１はレンズ部２４１に入射し、点（ｘ、ｙ）を通って観察者側へ出射され、図３の光線６１’に示されるようにＹ軸に平行に進む。レンズ部２４１は、このように、Ｘ軸上の点から出る光線が観察者側表面２４１１からＹ軸に平行（表示面２９に垂直な方向）に進むように、光線を屈折させる。レンズ部２４１は、レンズ部２４１に入射した光線を、観察者側表面２４１１上における、ｘ座標がその入射した位置のｘ座標の１／ａ倍である点から出射させるように設計される。
　このように設計されたレンズ部２４１により、歪みが無い画像が表示されることを図４を参照して説明する。図４は、図３同様の、レンズ部２４１の形状を模式的に示す図である。説明では、各画素から出射される光線は、その中心から出射される光線で代表する。
　Ｘ軸上のある点（ａｘ１、０）を中心とする画素は、光線６１１を出射する。光線６１１を出す画素にＸ軸の正側に隣接する画素から出る光線を６１２とし、光線６１２はＸ軸上の点（ａｘ２、０）から出るとする（０＜ａｘ１＜ａｘ２＜Ｌ１）。光線６１１はレンズ部２４１に入射し、屈折し、交線２４１２上の点（ｘ１、ｙ１）を通って観察者側へ出射され、Ｙ軸に平行に進む（光線６１１’）。同様に光線６１２はレンズ部２４１に入射し、屈折し、交線２４１２上の点（ｘ２、ｙ２）を通って観察者側へ出射され、Ｙ軸に平行に進む（光線６１２’）。ここで、（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）は、それぞれ、交線２４１２上の、Ｘ座標がｘ１、ｘ２の点である（０＜ｘ１＜ｘ２＜Ｌ１＋Ｌ２）。
　光線６１１と光線６１２とのＸ軸方向（第２の方向Ｄ２）の間隔はａｘ２－ａｘ１＝ａ＊（ｘ２－ｘ１）であり、光線６１１’と光線６１２’とのＸ軸方向の間隔はｘ２－ｘ１である（＊は乗算を表す）。すなわち、周辺表示領域２０Ｄ内の互いに隣接する画素から出る光線の間隔は、各光線がレンズ部２４１を透過して、１／ａ倍に拡大される。
　このことは、周辺表示領域２０Ｄ内の任意の画素についていえる。Ｘ軸方向に隣り合う、いずれの画素から出射された光線どうしのＸ軸方向の間隔も、一様に１／ａ倍に拡大される。言い換えると、レンズ部２４１は、表示領域２０Ａのうち周辺表示領域２０Ｄ内の複数の画素から出射された光の第２の方向Ｄ２におけるピッチ（すなわち、第１の方向Ｄ１に垂直な平面におけるピッチ）を略等しくするように光を屈折させる。本実施形態の液晶表示装置１００のように、画素が第２の方向（Ｄ２）、すなわちＸ軸方向に等間隔に配列されている場合、レンズ部２４１を透過して観察者側に出射される全ての光線のＸ軸方向の間隔は等しくなる。すなわち、本実施形態の液晶表示装置１００において、周辺表示領域２０Ｄ内にある画素から出る光は、レンズ部２４１を通って均一なピッチ（等間隔）で出射される。したがって、本実施形態の液晶表示装置１００では、周辺表示領域２０Ｄに配列された画素によって形成される画像は、レンズ部２４１を通って、Ｘ軸方向（すなわち、第２の方向、Ｄ２）に歪み無く１／ａ倍に拡大される。
　図５に、本実施形態の液晶表示装置１００による、液晶表示パネル１０、２０から出て透光性カバー１４、２４を透過する光の光線追跡シミュレーションの結果を示す。なお、図５に示す液晶表示装置１００は図１を参照して説明した液晶表示装置１００と同じ構成を有する。
　図５に示すように、液晶表示パネル１０、２０の中央表示領域１０Ｂ、２０Ｂに配列された画素から出る光は、平板部１４２、２４２に入射し、平板部１４２、２４２内を液晶表示パネル１０、２０の表示面１９、２９に垂直な方向に直進して観察者側に出射され、表示面１９、２９に垂直な方向に進む。周辺表示領域１０Ｄ、２０Ｄに配列された画素から出る光は、レンズ部１４１、２４１に入射し、外側（液晶表示パネル１０と２０との境界線Ｂ１側）へ屈折して観察者側に出射され、表示面１９、２９に垂直な方向に進む。このようにして、液晶表示パネル１０、２０の周辺表示領域１０Ｄ、２０Ｄから出射された光が屈折することにより、額縁領域１０Ｆ、２０Ｆの前面に画像が表示される。このことにより、額縁領域１０Ｆ、２０Ｆが見え難くなる。このことにより、タイリングした場合に画像の継ぎ目として見える非表示領域３０が視認されないようにすることができるため、本実施形態の表示装置のように表示パネルをタイリングした場合でも、継ぎ目が無い画像を表示することができる。
　また、図５に示すように、レンズ部１４１、２４１から観察者側へ出射される光は第２の方向（Ｄ２）のピッチが等しい。また、周辺表示領域１０Ｄ、２０Ｄに形成される画像が画像圧縮率ａで圧縮された場合、レンズ部１４１、２４１から観察者側へ出射される光と平板部１４２、２４２から観察者側へ出射される光のピッチは等しい。そのため、画面全体に亘って歪みが無い画像が表示される。
　このように、液晶表示装置１００は、継ぎ目が無く歪みが無い画像を表示する。
　上記では１つの画素から出る光のうち画素の中心から出る光について言及したが、上記のことは周辺表示領域内の１つの画素内から出る任意の２つの光線や、任意の２つの画素から出る光線についても同様のことがいえる。周辺表示領域内のある１つの画素から出る任意の２つの光線の第２の方向の間隔はレンズ部を透過して１／ａ倍に拡大される。また、周辺表示領域内の任意の２つの画素から出る光線の間隔はレンズ部を透過して１／ａ倍に拡大される。
　先述のように、周辺表示領域２０Ｄにおいて形成される画像は、中央表示領域２０Ｂにて形成される画像と比較して画像圧縮率ａだけ圧縮されている。中央表示領域２０Ｂにて形成される画像は平板部２４２を透過し、拡大も圧縮もされることなく観察者側に表示される。周辺表示領域２０Ｄに形成される画像はレンズ部２４１を透過し、１／ａ倍に拡大されて観察者側に表示される。このことで、液晶表示装置１００には歪みが無い画像が表示されることとなる。
　周辺表示領域２０Ｄ内に形成される画像を１／ａ倍に拡大するようなレンズ部２４１の形状を以下のように求めることができる。なお、上述したように、特許文献１の方法の応用として、液晶表示装置の各画素の中央点を点光源とみなして、透光性カバーの形状を設計する場合、離散的に示された点同士を、直線又は曲線により結んで透光性カバーの形状を得ることになる。こうして得られた透光性カバーは、各画素の中央点から出射する光については、均一なピッチで観察者側へ出射できるものの、画素の中央点以外の領域から出射する光に対しては、ピッチが均一であるとは限らず、ずれが生じる。つまり画像の歪みが発生する。従って、液晶表示装置のような面光源に近い画素を有する表示装置においても出射光を等ピッチとするためには、面光源から出射される任意の光線が等ピッチで出射される必要がある。面光源から出射される光を等ピッチで出射する透光性カバーの最適な形状を得るためには、透光性カバーの形状を連続的な関数として表す必要がある。以下では図３を参照して、レンズ部の最適な形状を表す関数の算出方法を説明する。
　Ｘ軸上の点（ａｘ、０）から出る光６１はレンズ部２４１に入射する。光線６１はレンズ部２４１の観察者側表面２４１１のＸＹ平面との交線２４１２上の点（ｘ、ｙ）を通ってＹ軸に平行に進む（光線６１’）。光線６１’は、点（ｘ、ｙ）においてスネルの法則に従い屈折する。
　入射角をθ、屈折角をθ’、レンズ部２４１の屈折率をｎとすると、以下の式（１）が成り立つ。
　　ｓｉｎθ’＝ｎｓｉｎθ　　　（１）
　交線２４１２（Ｘ＝０～Ｌ１＋Ｌ２）を表す式をｆ（ｘ）とする。交線２４１２上の任意の点（ｘ、ｙ）における接線６２の傾きは、ｆ（ｘ）の導関数であるｆ’（ｘ）で表され、以下の式（２）が成り立つ。
　　ｆ’（ｘ）＝－ｔａｎθ’　　　（２）
　Ｘ軸上の点（ａｘ、０）から出る光線６１の傾きは以下のように表すことができる。
　　ｔａｎ（９０°＋θ－θ’）　　　（３）
　光線６１はＸ軸上の点（ａｘ、０）と交線２４１２上の点（ｘ、ｙ）を通るので、光線６１の傾きは、以下のように表すことができる。
　　ｙ／ｘ（１－ａ）　　　（４）
　上記式（３）と式（４）が、Ｘ＝０～Ｌ１＋Ｌ２の領域において等しくなるように、関数ｆ（ｘ）を算出すればよい。
　関数ｆ（ｘ）として、以下の非球面関数を用いた場合の結果を示す。
　　f(x)=h-cx2/(1+(1-(1+k)c2x2)1/2)+A4x4+A6x6+A8x8+A10x10+・・・　　　（５）
ｆ（ｘ）の導関数ｆ’（ｘ）は式（５）を微分して、以下の式（６）で表される。
　　f'(x)=cx/(1-(1+k)c2x2)1/2+4A4x3+6A6x5+8A8x7+10A10x9+・・・　　　（６）
　ここで、
　　ｃ：レンズ部２４１の曲率（曲率半径の逆数）
　　ｈ：平板部２４２の厚さ
　　ｋ：円錐定数（「コーニック定数」又は「ｃｏｎｉｃ　ｃｏｎｓｔａｎｔ」ともいう。）
である。
　なお、各パラメータは以下の通り設定した。
　　周辺表示領域２０Ｄの幅Ｌ１：１２ｍｍ
　　額縁領域２０Ｆの幅Ｌ２：３ｍｍ
　　画像圧縮率ａ：０.８
　　平板部２４２の厚さｈ：１３ｍｍ
　　曲率半径（レンズ部２４１の曲率ｃの逆数、１／ｃ）：２３ｍｍ
　　レンズ部２４１の屈折率ｎ：１．４９（アクリル樹脂）
　結果は以下の通りである。
　　ｋ＝１．１５
　　Ａ4＝－７．８６＊１０-7
　　Ａ6＝１．８９＊１０-8
　　Ａ8＝－１．６２＊１０-10
　　Ａ10＝４．９５＊１０-13
　こうして得られたレンズ形状を図６に示す。図６は、非球面関数ｆ（ｘ）を用いて求められた交線２４１２のグラフである（図６における実線）。
　液晶表示パネル２０における画素のＸ軸方向のピッチを０．１ｍｍとし、周辺表示領域２０ＤにＸ軸方向に画像圧縮率ａだけ圧縮した画像を形成したとする。図６に示された形状を有するレンズ部２４１を通して周辺表示領域２０Ｄおよび額縁領域２０Ｆに形成された画像を見た場合の見かけの画素ピッチΔｘを、図７に示す。
　図７から、周辺表示領域２０Ｄ（Ｘ＝０～１２ｍｍ）および額縁領域２０Ｆ（Ｘ＝１２～１５ｍｍ）内において、見かけの画素ピッチは、ほぼ０．１ｍｍに均一に拡大されて表示されていることがわかる。
　中央表示領域２０Ｂに形成される画像の画素ピッチは０．１ｍｍであり、中央表示領域２０Ｂから出て平板部２４２を透過する画像の見かけの画素ピッチも０．１ｍｍである。したがって、本実施形態の液晶表示装置１００は、画面全体において歪みが無い均一な画像を表示できる。
　式（５）のｆ（ｘ）で示される非球面関数のグラフの形状は、円錐定数ｋの値によって決まる。したがって、非球面関数の式（５）においては円錐定数ｋの値が重要である。検討の結果、画像圧縮率ａの値に対して、最適な円錐定数ｋがほぼ一意に決まることが分かった。
　図８は画像圧縮率ａ（横軸）に対する最適な円錐定数ｋ（縦軸）のグラフである。図８のグラフは、以下のように各パラメータを設定し、下記８通りの画像圧縮率ａに対して円錐定数ｋを算出した結果から得られる。
　　周辺表示領域２０Ｄの幅Ｌ１：１２ｍｍ
　　額縁領域２０Ｆの幅Ｌ２：３ｍｍ
　　画像圧縮率ａ：０．４０、０．５１、０．６０、０．６７、０．７４、０．８１、０．８６、０．８９
　　平板部２４２の厚さｈ：１３ｍｍ
　　曲率半径（レンズ部２４１の曲率ｃの逆数、１／ｃ）：２３ｍｍ
　　レンズ部２４１の屈折率ｎ：１．４９（アクリル樹脂）
　図８のグラフの近似曲線の式は以下の通りである。
　　k=89.918a4-194.57a3+159.82a2-57.099a+7.1865 （７）
　上式（７）に従って、円錐定数ｋを算出してレンズ部２４１を設計し、透光性カバー２４を形成すれば、歪みが無い画像を表示する表示装置が実現される。
　なお、透光性カバーは、たとえばアクリル樹脂を用いて射出成形により製造される。得られた透光性カバーの表面形状は、製造誤差によりその円錐定数ｋが式（７）に厳密に従わないことがある。しかし、円錐定数ｋが式（７）に概ね従う非球面となっていれば、十分な効果が得られる。効果が得られる範囲は主観評価によって決められ得る。
　次に画像圧縮率ａおよび式（７）により画像圧縮率ａから算出される円錐定数ｋの値の好ましい範囲について説明する。
　画像圧縮率が低い場合（例えばａ＜０．７）では、１／ａの値が大きくなり、各画素は大きく拡大される。このため、画素と画素の間にあるブラックマトリクスが目立って見えてしまうことがあり、表示不良となる場合が多い。
　また画像圧縮率が高い場合（例えばａ＞０．９）では、額縁領域の幅に対して大きいレンズ部が必要となるために、あまり好ましくない。
　例えば画像圧縮率ａ＝０．９５の場合では、画像圧縮率の定義式からａ＝Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）＝０．９５となり、レンズ部の幅（Ｌ１＋Ｌ２）は額縁領域の幅Ｌ２の２０倍である。上記の例のように額縁領域の幅Ｌ２が３ｍｍであれば、レンズ部の幅Ｌ１＋Ｌ２が６０ｍｍのレンズ部を作製しなければならない。例えば携帯電話用の表示装置等では、装置の幅が６０ｍｍ以下である場合が多く、レンズ部の幅Ｌ１＋Ｌ２が６０ｍｍのレンズ部材を配置できない。
　したがって、画像圧縮率ａは０．７～０．９程度が好ましい。式（７）を用いて、画像圧縮率ａ＝０．７、０．９における円錐定数ｋは、それぞれｋ≒０．３８、２．４と算出される。よって、円錐定数ｋの好ましい範囲は、０．３８以上２．４以下である。
　もちろん、上記範囲外でも、本発明の効果が失われるものではない。
　なお、画像圧縮率ａは０＜ａ＜１の範囲であるため、円錐定数ｋの値は０＜ｋ＜５．２６の範囲にある。このｋの範囲は、式（７）よりａ＝０、１におけるｋを算出することで求められる。
　次に、画像の圧縮方法について説明する。
　本実施形態では、画像を圧縮する方法として、画素ピッチは一定とし、信号処理によって周辺表示領域２０Ｄに圧縮画像を形成する方法が採られている。すなわち、周辺表示領域２０Ｄに配列された画素に供給される表示信号を、第２の方向（Ｄ２、Ｘ軸方向）に一様にａ倍に圧縮する。このことにより、周辺表示領域２０Ｄに配列された画素によってＸ軸方向にａ倍に圧縮された画像を形成する。この方法は例えばソフトウェアで実現される。
　画像を圧縮する方法としては、例えば画素ピッチを第２の方向に変化させる方法がある。周辺表示領域の画素ピッチを中央表示領域の画素ピッチより狭くし、信号処理を行なうことなく圧縮画像を形成する方法である。この方法は特別な信号処理が不要であるものの、予め専用の表示パネルを製造する必要がある、汎用性に劣る、また、コストが掛かる、等の問題がある。本実施形態の表示装置では、表示領域全体に亘って画素を等間隔に配列するため、上記の問題がない簡易な構造である、という利点を有する。
　また、画素を等間隔に配列し、表示信号を第２の方向に異なる圧縮比で圧縮し、周辺表示領域に圧縮された画像を形成する方法もある。本実施形態の表示装置では、レンズ部の形状が画像を第２の方向に均一に拡大するよう設計されているため、表示信号も第２の方向に一定の圧縮率で圧縮すればよく、信号処理を簡単に行なえるという利点も有する。
　続いて、輝度の均一化について説明する。
　液晶表示パネル２０から出射される光のうち、レンズ部２４１に入射する光はレンズ部２４１によって拡大されるので、その拡大率（１／ａ）に応じて輝度が低下する。従って、レンズ部２４１上に表示される画像と平板部２４２上に表示される画像との間に輝度差が発生する。
　このような輝度差は、レンズ部２４１に入射する光の輝度を平板部２４２に入射する光の輝度よりも相対的に高めることにより改善できる。このことは、周辺表示領域から出射される光の輝度を、中央表示領域から出射される光の輝度よりも相対的に高めることで実現される。
　液晶表示装置１００では、中央表示領域から出射される光の輝度を高くする方法として、以下の２つの方法が考えられる。
　　方法ａ：平板部に入射する光を出す画素の透過率を下げる。
　　方法ｂ：レンズ部に向けて出射される光の輝度を平板部に向けて出射される光の輝度よりも高くする。
　方法ａは、画素に供給する電圧を調整することによって容易に実現できる。方法ｂは、例えば、バックライト装置２５として冷陰極管が配列されている場合、周辺表示領域２０Ｄに対応して配置された冷陰極管群を他の冷陰極管（中央表示領域２０Ｂに対応して配置された冷陰極管）よりも明るく点灯させればよい。また、バックライト装置として、発光ダイオード（ＬＥＤ）が並べて配置されている場合でも同様の方法で実現できる。もちろん上記の方法ａおよびｂを組み合わせて、輝度の均一化を行ってもよい。
　また表示パネルが、プラズマ表示パネル（ＰＤＰ）や有機ＥＬ表示パネル（ＯＬＥＤ）のような自発光型の表示パネルである場合には、平板部に入射する光を出す画素の輝度を相対的に小さくすればよい。
　上述の説明では、本実施形態の液晶表示装置１００の透光性カバー１４、２４には、第１の方向に延びる境界を跨ぐように配置されたレンズ部１４１、２４１が設けられているが、レンズ部の位置はこれに限られない。たとえば、第２の方向に延びる第２の境界を跨ぐように配置されたさらなるレンズ部（第２のレンズ部）が透光性カバーに設けられてもよい。たとえば矩形の表示パネルと、矩形の透光性カバーとを備える表示装置において、透光性カバーが第２の境界を跨ぐように配置された第２のレンズ部をさらに有していれば、表示パネルの全周の額縁領域にレンズ部を配置することができ、表示パネルの全周の額縁領域を見え難くすることができる。
　また、上述の説明では、本実施形態の液晶表示装置１００は２つの液晶表示パネル１０、２０を有するが、本発明による表示装置は表示パネルを１つだけ有するものであってもよく、たとえば表示パネルを１つ備え、表示パネルの観察者側に透光性カバーが１つ配置されていてもよい。このような表示装置でも、額縁領域が見え難く、歪みが無い画像を表示することができる。また、本発明に係る表示装置は３つ以上の表示パネルを有していてもよい。たとえば、表示パネルを第１の方向に３つ以上配列し、表示パネルの観察者側に、表示領域と額縁領域との間に第２の方向に延びる境界を跨ぐように設けられたレンズ部を有する透光性カバーを配置してもよい。また、表示パネルを第２の方向に３つ以上配列し、表示パネルの観察者側に、表示領域と額縁領域との間に第１の方向に延びる境界を跨ぐように設けられたレンズ部を有する透光性カバーを配置してもよい。また、表示パネルを第１の方向および第２の方向に互いに隣接するように、マトリクス状に複数配列し、表示パネルの観察者側に、表示領域と額縁領域との間に第１の方向に延びる境界を跨ぐように設けられたレンズ部および表示領域と額縁領域との間に第２の方向に延びる境界を跨ぐように設けられたレンズ部を有する透光性カバーを配置してもよい。いずれの場合でも、継ぎ目が見え難く歪みが無い画像を表示することができる。
　また、本実施形態の液晶表示装置１００の透光性カバー２４はアクリル樹脂にて作製することができるが、もちろんこれに限られるものではなく、ポリカーボネート等の透明樹脂やガラスなど、透光性の材料であれば用いることができる。
　また、本実施形態の表示パネルは液晶表示パネルであったが、表示パネルは液晶表示パネルに限られない。また、バックライトを有さない自発光型の表示装置にも適用可能である。
　本発明に従うと、従来の画素が点光源とみなせるような表示装置とは異なり、面光源に近い比較的大きい画素を有する複数の表示パネルを配列した表示装置においても、継ぎ目が見え難く、歪みが無い良好な表示を行うことが可能となる。
　次に、本実施形態の比較例を示す。
　レンズ部の観察者側表面と、第１の方向に垂直な平面との交線の形状を、非球面関数で規定される曲線ではなく、円弧状の曲線としたこと以外は上記実施形態の表示装置と同じとした表示装置を比較例とする。
　各パラメータは以下の通り本実施形態の液晶表示装置１００と同様に設定した。
　　周辺表示領域２０Ｄの幅Ｌ１：１２ｍｍ
　　額縁領域２０Ｆの幅Ｌ２：３ｍｍ
　　画像圧縮率ａ：０.８
　　平板部２４２の厚さｈ：１３ｍｍ
　　曲率半径：２３ｍｍ
　なお、上記の非球面関数の式（５）において、以下のとおりパラメータを設定すると、そのまま円弧状のレンズ部の形状を算出する式となる。
　　ｋ＝０
　　Ａ4＝０
　　Ａ6＝０
　　Ａ8＝０
　　Ａ10＝０
　こうして得られた交線の形状を図６のグラフに破線で示す。また、比較例における、図７同様の見かけの画素ピッチΔｘについても図９に示す。
　図９から、額縁領域２０Ｆに近づく（Ｘが大きくなる）に従って、見かけの画素ピッチΔｘが０．１ｍｍからずれていくことがわかる。
　見かけの画素ピッチがＸ軸方向に変化することから、透光性カバーの観察者側に表示される画像は、歪みが大きい画像となり、表示不良となる。
　次に、図１０～図１２を参照して、本発明による実施形態の表示装置を用いた電子機器の種々の具体例を示す。
　図１０に示す電子機器２００は、２つの表示部２０１、２０２を備える。表示部２０１は表示パネル２１０と透光性カバー２１４とを有し、表示部２０２は表示パネル２２０と透光性カバー２２４とを有する。表示部２０１は表示部２０２に相対的に回転可能にヒンジ７０によって保持されている。表示パネル２１０、２２０や透光性カバー２１４、２２４は、それぞれ、先述の本実施形態の表示装置１００の表示パネルや透光性カバーと同様の構成を有する。
　電子機器２００は、ヒンジ７０によって、図１０（ａ）に示すように表示部２０１、２０２の表示面が隣接するように並ぶ開状態と、図１０（ｂ）に示すように表示部２０１が表示部２０２に対して相対的に重なる閉状態とを取りうる。開状態（図１０（ａ））では、透光性カバー２１４のレンズ部２１４１と透光性カバー２２４のレンズ部２２４１とが第２の方向（Ｄ２）に互いに隣接するように並ぶため、電子機器２００は継ぎ目が見え難く歪みが無い画像を表示することができる。一方閉状態（図１０（ｂ））では、表示部２０１の背面（表示パネル２１０の背面）が表示部２０２の背面（表示パネル２２０の背面）に対向し、表示部２０１が画像を表示する方向と表示部２０２が画像を表示する方向が互いに反対となるように表示部２０１と表示部２０２とが重なる。この閉状態では電子機器２００はコンパクトに携帯することができる。
　上記の電子機器２００において、ヒンジ７０の回転中心は、表示部２０１の背面および表示部２０２の背面の延長面上にあるが、ヒンジ７０の回転中心は透光性カバー２１４および２２４の観察者側最表面の延長面上にあってもよい。図１０（ｃ）にヒンジ７０’の回転中心７５が透光性カバー２１４および２２４の観察者側表面の延長面上にある電子機器２００’の閉状態の模式的な断面図を示す。図１０（ｃ）に示すように、電子機器２００’は、閉状態では透光性カバー２１４、２２４を内側にして折りたたまれ、表示部２０１の透光性カバー２１４側と表示部２０２の透光性カバー２２４側とが対向する。電子機器２００’は、閉状態において表示装置の表示を視認することができないが、携帯時に透光性カバーの傷や汚れを防止できる点で好ましい。
　図１１に示す電子機器３００は、２つの表示部３０１、３０２を備える。表示部３０１は表示パネル３１０を有し、表示部３０２は表示パネル３２０と透光性カバー３２４とを有する。透光性カバー３２４は表示パネル３２０の観察者側に配置されている。表示部３０２は表示部３０１の観察者側に配置され、表示部３０２は表示部３０１上を第２の方向Ｄ２にスライドする構成である。表示パネル３１０、３２０や透光性カバー３２４は、それぞれ、先述の本実施形態の液晶表示装置１００の表示パネルや透光性カバーと同様の構成を有する。
　表示部３０２は、観察者側から見て、表示部３０１と第２の方向に互いに隣接する位置（図１１（ａ））および表示部３０１に重なる位置（図１１（ｂ））との間をスライド可能となるように保持されている。図１１（ａ）に示されるように表示部３０２が、表示部３０１と第２の方向Ｄ２に互いに隣接する位置にある場合、表示部３０１の額縁領域３１０Ｆに透光性カバー３２４のレンズ部３２４１が重なる。従って、額縁領域３１０Ｆは視認されない。また、図１１（ａ）に示すように、レンズ部３２４１は、表示パネル３２０の周辺表示領域内の画素から出射された光を屈折させる。従って、レンズ部３２４１上に画像が表示される。このことにより、電子機器３００は継ぎ目が無い画像を表示することができる。また、図１１（ｂ）に示すように表示部３０２が表示部３０１に重なる位置にある場合、電子機器３００はコンパクトに携帯することができる。
　図１２に示す電子機器４００は、３つの表示部４０１、４０２、４０３を備える。表示部４０１は表示パネル４１０を有し、表示部４０２は表示パネル４２０と透光性カバー４２４とを有し、表示部４０３は表示パネル４３０と透光性カバー４３４とを有する。透光性カバー４２４は表示パネル４２０の観察者側に配置され、透光性カバー４３４は表示パネル４３０の観察者側に配置されている。表示部４０２は表示部４０１の観察者側に配置され、表示部４０３は表示部４０２の観察者側に配置されている。表示パネル４１０、４２０、４３０や透光性カバー４２４、４３４は、それぞれ、先述の本実施形態の表示装置１００の表示パネルや透光性カバーと同様の構成を有する。
　表示部４０１、４０２は、それぞれ図１１に示した電子機器３００の表示部３０１、３０２と同様の構成を有する表示部である。表示部４０２は、電子機器３００の表示部３０２と同様に、表示部４０１上を第２の方向にスライド可能となるように保持されている。電子機器４００は電子機器３００と同様の構成を有する電子機器の観察者側に表示部をさらに一つ備える構成である。表示部４０３は、電子機器３００の表示部３０２と同様に、表示部４０２上を第２の方向Ｄ２にスライド可能となるように保持されている。
　表示部４０３は、観察者側から見て、表示部４０２に第２の方向に互いに隣接する位置（図１２（ａ））および表示部４０２に重なる位置（図１２（ｂ））との間をスライド可能である。図１２（ａ）に示すように、表示部４０３が表示部４０２に隣接する位置にあり、表示部４０２と表示部４０１とが隣接しているとき、表示パネル４２０の額縁領域４２０Ｆに透光性カバー４３４のレンズ部４３４１が重なり、表示パネル４１０の額縁領域４１０Ｆに透光性カバー４２４のレンズ部４２４１が重なる。このとき、上述した電子機器３００（図１１）と同様に、額縁領域４１０Ｆおよび４２０Ｆは視認されない。また、レンズ部４２４１および４３４１上には、画像が表示される。このことにより、電子機器４００は表示面全体に亘って継ぎ目が無い画像を表示することができる。また、表示部４０３が表示部４０２に重なる位置にあり、表示部４０２が表示部４０１に重なるとき（図１２（ｂ））、電子機器４００はコンパクトに携帯することができる。
　電子機器４００のようなスライド型の電子機器として、電子機器４００の表示部４０３の観察者側に、表示部４０３と同様の構成を有する少なくとも１つの表示部をさらに備えていてもよい。このような電子機器でも、さらなる表示部が上記のようにスライド可能な構成とすれば、表示部が互いに隣接するように並ぶ場合には継ぎ目が無い画像を表示することができ、表示部が重なる場合にはコンパクトに携帯することができる。このように、表示パネルを多段に積層することにより、大画面と携帯性とを向上させた表示装置または電子機器も可能である。
　上述したように、本発明によると従来よりも簡便な構造で、表示パネルの額縁領域あるいはタイリングした場合の継ぎ目が見え難く、歪みが無い画像を表示する表示装置を提供することができる。また、本発明による表示装置は、マトリクス状に繋げて大画面を実現する表示装置に適用できるとともに、携帯して用いるコンパクトな電子機器にも適用できる。
　本発明は、テレビや情報表示用の表示装置として好適に用いられる。
　　１０、２０　液晶表示パネル
　　１０Ａ、２０Ａ　表示領域
　　１０Ｂ、２０Ｂ　中央表示領域
　　１０Ｄ、２０Ｄ　周辺表示領域
　　１０Ｆ、２０Ｆ　額縁領域
　　１４、２４　透光性カバー
　　１５、２５　バックライト装置
　　１６、２６　シール部
　　１９、２９　表示パネルの表示面
　　６１、６１’、６１１、６１１’、６１２、６１２’　光線
　　６２　接線
　　１００　液晶表示装置
　　１４１、２４１　レンズ部
　　１４２、２４２　平板部
　　２４０　レンズ部２４１と平板部２４２との境界線
　　１４１１、２４１１　レンズ部の観察者側表面
　　１４１２、２４１２　交線
　　１４２１、２４２１　平板部の観察者側表面
　　Ｂ１　液晶表示パネル１０と液晶表示パネル２０との境界線
　　Ｄ１　第１の方向
　　Ｄ２　第２の方向

Claims (14)

  1. 　複数の画素が配列された表示領域、および、前記表示領域の外側に設けられた額縁領域を有し、前記表示領域と前記額縁領域との間に第１の方向に延びる境界が存在する少なくとも１つの表示パネルと、
    　前記少なくとも１つの表示パネルの観察者側に配置された少なくとも１つの透光性カバーと、
    を備え、
    　前記少なくとも１つの透光性カバーは、前記境界を跨ぐように配置されたレンズ部であって、前記表示領域から出射された光の一部を前記額縁領域の側に屈折させるレンズ部を有しており、
    　前記レンズ部は、前記表示領域における複数の画素から出射された光の前記第１の方向に垂直な平面におけるピッチを略等しくするように前記光を屈折させ、前記第１の方向に垂直な平面と前記レンズ部の観察者側表面との交線は円弧ではない曲線である、直視型の表示装置。
  2. 　前記交線は、非球面関数によって規定される曲線である、請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記非球面関数の円錐定数ｋの値は０．３８以上である、請求項２に記載の表示装置。
  4. 　前記非球面関数の円錐定数ｋの値は２．４以下である、請求項２または３に記載の表示装置。
  5. 　前記少なくとも１つの透光性カバーは、前記レンズ部以外の部分に、観察者側表面が前記少なくとも１つの表示パネルの表示面と略平行な面で形成される平板部を有する、請求項２に記載の表示装置。
  6. 　前記表示領域において、前記複数の画素は前記第１の方向に垂直な第２の方向に等間隔に配列されている、請求項５に記載の表示装置。
  7. 　前記レンズ部に入射する光を出す画素に供給される表示信号は、前記平板部に入射する光を出す画素に供給される表示信号と比較して、前記第２の方向に一様に圧縮されており、
    　前記レンズ部に入射する光を出す画素に供給される前記表示信号の圧縮率をａ（０＜ａ＜１）として、前記非球面関数の円錐定数ｋは、以下の式に略従う請求項６に記載の表示装置。
    ｋ＝８９.９１８ａ4－１９４.５７ａ3＋１５９.８２ａ2－５７.０９９ａ＋７.１８６５
  8. 　前記レンズ部に入射する光の輝度は、前記平板部に入射する光の輝度よりも高い、請求項５から７のいずれかに記載の表示装置。
  9. 　前記少なくとも１つの表示パネルに向けて光を出射するバックライト装置をさらに備え、
    　前記レンズ部に入射する光を出す画素に向けて前記バックライト装置から出射される光の強度は、前記平板部に入射する光を出す画素に向けて前記バックライト装置から出射される光の強度よりも高い、請求項５から８のいずれかに記載の表示装置。
  10. 　前記表示領域と前記額縁領域との間に前記第１の方向に垂直な第２の方向に延びる第２の境界が存在し、
    　前記少なくとも１つの透光性カバーは前記第２の境界を跨ぐように配置された第２のレンズ部を有する、請求項１から９のいずれかに記載の表示装置。
  11. 　前記少なくとも１つの表示パネルは前記第１の方向または前記第１の方向に垂直な第２の方向に互いに隣接するように配列された２つ以上の表示パネルを含み、
    　前記少なくとも１つの透光性カバーは前記第１の方向または前記第２の方向に互いに隣接するように配列された２つ以上の透光性カバーを含み、
    　前記２つ以上の透光性カバーのレンズ部は、前記第１の方向または前記第２の方向に互いに隣接する、請求項１０に記載の表示装置。
  12. 　２つの表示部を備える電子機器であって、
    　前記２つの表示部の各々は請求項１から１０のいずれかに記載の表示装置であり、
    　前記２つの表示部のうち、一方の表示部が他方の表示部に相対的に回転可能に保持されている、電子機器。
  13. 　複数の画素が配列された表示領域、および、前記表示領域の外側に設けられた額縁領域を有する第１の表示部と、
    　請求項１から１０のいずれかに記載の表示装置を有し、前記第１の表示部の観察者側に配置されている第２の表示部と、
    を備え、
    　観察者側から見て、前記第２の表示部が前記第１の表示部に重なる位置および前記第２の表示部が前記第１の表示部と互いに隣接するとともに前記第２の表示部のレンズ部が前記第１の表示部の額縁領域に重なる位置の間を、前記第２の表示部がスライド可能となるよう、前記第２の表示部は保持されている電子機器。
  14. 　請求項１から１０のいずれかに記載の表示装置を有し、前記第２の表示部の観察者側に配置されている第３の表示部を備え、
    　観察者側から見て、前記第３の表示部が前記第２の表示部に重なる位置および前記第３の表示部が前記第２の表示部と互いに隣接するとともに前記第３の表示部のレンズ部が前記第２の表示部の額縁領域と重なる位置の間を、前記第３の表示部がスライド可能となるよう、前記第３の表示部は保持されている請求項１３に記載の電子機器。
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