JP2004333723A - 表示用光学素子および2次元表示装置 - Google Patents

表示用光学素子および2次元表示装置 Download PDF

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宗和 伊達
Shiro Suyama
史朗 陶山
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Abstract

【課題】拡散板を使用することなく、モアレの発生を防止することが可能な表示用光学素子を提供する。
【解決手段】フラットディスプレイなどに使用される表示用光学素子において、複数の画素の重心位置が非周期的になるように複数の画素を配置する。例えば、複数の画素の重心位置が周期的になるように、表示用光学素子の複数の画素を配置するとともに、表示用光学素子の表示面側に、複数の画素の重心位置を光学的に非周期的とするシフト光学系を配置する。このシフト光学系は、凹凸を有する透明板、または、凹凸を有する透明板を組み合わせたもの、不均一な屈折率を有する透明板、あるいは、ファイバのある端点の他表面への斜影がもう一方の端点と異なるファイバを含むオプティカルファイバプレートである。
【選択図】 図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示用光学素子おいび2次元表示装置に係り、特に、2次元表示装置に使用される表示用光学素子で、モアレの発生を防止する表示用光学素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置、EL表示装置などのフラットディスプレイが幅広く使用されている(下記、非特許文献参照)。
これらのフラットディスプレイでは、図7に示すように、複数の画素10の重心位置が周期的になるように、複数の画素10が配置される。
そのため、従来のフラットディスプレイでは、例えば、グリッド状の物体(例えば、すだれやブラインドなど)越しに、フラットディスプレイを観察すると、重心位置が周期的になるように配置される複数の画素と、グリッド状の物体とが干渉して、モアレ(干渉縞)が発生するという問題点、あるいは、フラットディスプレイをCCDカメラで撮影すると、重心位置が周期的になるように配置される複数の画素と、CCDカメラ内部で周期的に配置されるCCDとが干渉し、CCDカメラで撮影した画像に干渉縞が発生するという問題点があった。
このモアレの発生を防止するために、表示用光学素子の観察者側に拡散板を配置する方法が知られている(下記、特許文献参照)。
【0003】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
【非特許文献】
フラットパネルディスプレイ 1992
【特許文献】
特開平10−63199号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特許文献に記載されているような拡散板を用いてモアレの発生を防止する方法は、画像がぼけ表示分解能が低下する、あるいは、光が拡散するので正面の輝度が暗くなってしまうという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、拡散板を使用することなく、モアレの発生を防止することが可能な表示用光学素子および2次元表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述したモアレが発生する理由は、フラットディスプレイなどに使用される表示用光学素子において、複数の画素の重心位置が周期的になるように、複数の画素が配置されていることに原因がある。
そこで、本発明では、フラットディスプレイなどに使用される表示用光学素子において、複数配置される画素の重心位置が非周期的なるようにしたことを最も主要な特徴とする。
即ち、本発明は、複数の画素を有する表示用光学素子であって、前記複数の画素の重心位置が非周期的になるように、前記複数の画素が配置されていることを特徴とする。
【0006】
また、本発明は、複数の画素を備える表示用光学素子であって、前記複数の画素の重心位置が周期的になるように、前記複数の画素が配置されるとともに、前記表示用光学素子の表示面側に配置され、前記複数の画素の重心位置を光学的に非周期的とするシフト光学系を備えることを特徴とする。
本発明の好ましい実施の形態では、前記シフト光学系が、凹凸を有する透明板、凹凸を有する透明板を組み合わせたもの、不均一な屈折率を有する透明板、あるいは、ファイバのある端点の他表面への斜影がもう一方の端点と異なるファイバを含むオプティカルファイバプレートであることを特徴とする。
また、本発明において、表示用光学素子の各画素は、発光素子からなる画素、あるいは、光学特性を制御することにより出射光を制御する画素である。
ここで、光学特性を制御することにより出射光を制御する画素は、散乱度、透過率、吸収率、または、複屈折率を制御することにより出射光を制御する画素である。
また、本発明は、前述の各表示用光学素子を用いる2次元表示装置である。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
[実施の形態1]
図1、図2は、本発明の実施の形態1の表示用光学素子の各画素の配置状態の一例を示す図である。
図1、図2に示すように、本実施の形態の表示用光学素子では、複数の画素10の重心位置が非周期的になるように、複数の画素10を配置したことを特徴とする。
これにより、観察者が、本実施の形態の表示用光学素子を使用する2次元表示装置を、グリッド状の物体(例えば、すだれやブラインドなど)越しに観察しても、あるいは、本実施の形態の表示用光学素子を使用する2次元表示装置を、CCDカメラで撮影しても、モアレ(干渉縞)が発生するのを防止することが可能となる。
しかも、本実施の形態では、拡散板を使用しないので、画像がぼけ表示分解能が低下することもなく、あるいは、光が拡散して正面の輝度が暗くなることもない。
ここで、画素10の重心位置とは、例えば、画素の形に切り抜いた紙を、一点で支持したときに、バランスがとれる点である。
【0008】
また、本実施の形態1、あるいは、後述する本実施の形態2の表示用光学素子は、例えば、液晶表示装置、あるいはEL表示装置などに使用される光学素子である。
本実施の形態1、あるいは、後述する本実施の形態2の表示用光学素子が、EL表示装置などに使用される光学素子の場合は、画素10は、発光素子からなる画素となる。
また、本実施の形態1、あるいは、後述する本実施の形態2の表示用光学素子が、液晶表示装置などに使用される光学素子の場合は、画素10は、光学特性を制御することにより出射光を制御する画素となる。
ここで、光学特性を制御することにより出射光を制御する画素は、散乱度、透過率、吸収率、または、複屈折率を制御することにより出射光を制御する画素である。
【0009】
[実施の形態2]
図3は、本発明の実施の形態2の表示用光学素子の他の例を示す要部断面図である。
本実施の形態では、図7に示すように、複数の画素10の重心位置が周期的になるように、表示用光学素子11の複数の画素10が配置される。
しかしながら、本実施の形態では、表示用光学素子11の前面にシフト光学系を配置し、観察者から見た場合に、表示用光学素子11における複数の画素10の重心位置が非周期的になるようにしたものである。
図3に示す表示用光学素子では、このシフト光学系として、凹凸を有する透明板20が使用される。
表示用光学素子11の画素10から出射する光は、凹凸を有する透明板20の表面を通るときに光線が曲げられるので、図3の実線に示すように、複数の画素10の重心位置が周期的になるように、表示用光学素子の複数の画素10が配置されていても、観察者には、図3の破線に示すように、複数の画素10の重心位置が非周期的になるように、表示用光学素子11の複数の画素10が配置されているように感じられる。なお、図3において、実線は実際の画素10の位置を示し、破線は、観察者に感じられる見かけ上の画素10の位置を示す。
これにより、観察者が、図3に示す表示用光学素子を使用する2次元表示装置を、グリッド状の物体(例えば、すだれやブラインドなど)越しに観察しても、あるいは、図3に示す表示用光学素子を使用する2次元表示装置を、CCDカメラで撮影しても、モアレ(干渉縞)が発生するのを防止することが可能となる。しかも、本実施の形態では、拡散板を使用しないので、画像がぼけ表示分解能が低下することもなく、あるいは、光が拡散して正面の輝度が暗くなることもない。
【0010】
図4は、本発明の実施の形態2のシフト光学系の他の例を示す要部断面図である。
図4にシフト光学系は、凹凸を有する透明板20と、凹凸を有する透明板21とを組み合わせたものである。
図4に示す凹凸を有する透明板20と、凹凸を有する透明板21を使用することにより、複数の画素10の重心位置が周期的になるように、表示用光学素子の複数の画素10が配置されていても、観察者には、複数の画素10の重心位置が非周期的になるように、表示用光学素子11の複数の画素10が配置されているように感じられる。
これにより、観察者が、図4に示す表示用光学素子を使用する2次元表示装置を、グリッド状の物体(例えば、すだれやブラインドなど)越しに観察しても、あるいは、図4に示す表示用光学素子を使用する2次元表示装置を、CCDカメラで撮影しても、モアレ(干渉縞)が発生するのを防止することが可能となる。しかも、本実施の形態では、拡散板を使用しないので、画像がぼけ表示分解能が低下することもなく、あるいは、光が拡散して正面の輝度が暗くなることもない。
【0011】
図5は、本発明の実施の形態2のシフト光学系の他の例を示す要部断面図である。
図5に示すシフト光学系は、不均一な屈折率を有する透明板22である。
図5に示す不均一な屈折率を有する透明板22を光が通過する際に、屈折率の変化により光線が曲げられるので、前述の図3の場合と同様、複数の画素10の重心位置が周期的になるように、表示用光学素子の複数の画素10が配置されていても、観察者には、複数の画素10の重心位置が非周期的になるように、表示用光学素子11の複数の画素10が配置されているように感じられる。
これにより、観察者が、図5に示す表示用光学素子を使用する2次元表示装置を、グリッド状の物体(例えば、すだれやブラインドなど)越しに観察しても、あるいは、図5に示す表示用光学素子を使用する2次元表示装置を、CCDカメラで撮影しても、モアレ(干渉縞)が発生するのを防止することが可能となる。しかも、本実施の形態では、拡散板を使用しないので、画像がぼけ表示分解能が低下することもなく、あるいは、光が拡散して正面の輝度が暗くなることもない。
なお、図5では、不均一な屈折率を有する透明板22として、内部に、平板状の高屈折率部分22aを有する透明板を図示しているが、高屈折率部分22aは平板状である必要はなく、また、図5において、高屈折率部分22aは、低屈折率部分であってもよい。
即ち、図5に示す不均一な屈折率を有する透明板22は、透明板の一方から入射される光が、図3、図4に示すような光路を通り、透明板の他方から出射されるものであればよい。
【0012】
図6は、本発明の実施の形態2のシフト光学系の他の例を示す要部断面図である。
図6に示すシフト光学系は、ファイバのある端点の他表面への斜影がもう一方の端点と異なるファイバを含むオプティカルファイバプレート23である。
図6に示すオプティカルファイバプレート23では、オプティカルファイバプレート23を構成する個々のファイバの中で一部のファイバ(例えば、23a,23b)が湾曲している。
そのため、図6の矢印Aの位置から、ファイバ23aに入射する光は、矢印Aとは異なる位置である、図6の矢印Bの位置から出射する。
図6に示すオプティカルファイバプレート23を使用することにより、複数の画素10の重心位置が周期的になるように、表示用光学素子の複数の画素10が配置されていても、観察者には、複数の画素10の重心位置が非周期的になるように、表示用光学素子11の複数の画素10が配置されているように感じられる。
【0013】
これにより、観察者が、図6に示す表示用光学素子を使用する2次元表示装置を、グリッド状の物体(例えば、すだれやブラインドなど)越しに観察しても、あるいは、図6に示す表示用光学素子を使用する2次元表示装置を、CCDカメラで撮影しても、モアレ(干渉縞)が発生するのを防止することが可能となる。しかも、本実施の形態では、拡散板を使用しないので、画像がぼけ表示分解能が低下することもなく、あるいは、光が拡散して正面の輝度が暗くなることもない。
なお、前述の説明において、画素とは、赤、緑、青のサブピクセルの集まりでも、あるいは、赤、緑、青の各サブピクセルであってもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0014】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、拡散板を使用することなく、観察者が、表示用光学素子または2次元表示装置を、グリッド状の物体越しに観察しても、あるいは、表示用光学素子または2次元表示装置を、CCDカメラで撮影しても、モアレ(干渉縞)が発生するのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の表示用光学素子の各画素の配置状態の一例を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態1の表示用光学素子の各画素の配置状態の他の例を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態2の表示用光学素子を示す要部断面図である。
【図4】本発明の実施の形態2のシフト光学系の他の例を示す要部断面図である。
【図5】本発明の実施の形態2のシフト光学系の他の例を示す要部断面図である。
【図6】本発明の実施の形態2のシフト光学系の他の例を示す要部断面図である。
【図7】従来のフラットディスプレイの各画素の配置状態を示す図である。
【符号の説明】
10…画素、11…表示用光学素子、20,21…凹凸を有する透明板、22…不均一な屈折率を有する透明板、22a…高屈折率部分、23…オプティカルファイバプレート、23a,23b…ファイバ。

Claims (10)

  1. 複数の画素を備える表示用光学素子であって、
    前記複数の画素の重心位置が非周期的になるように、前記複数の画素が配置されていることを特徴とする表示用光学素子。
  2. 複数の画素を備える表示用光学素子であって、
    前記複数の画素の重心位置が周期的になるように、前記複数の画素が配置され、
    前記表示用光学素子の表示面側に配置され、前記複数の画素の重心位置を光学的に非周期的とするシフト光学系を備えることを特徴とする表示用光学素子。
  3. 前記シフト光学系は、凹凸を有する透明板であることを特徴とする請求項2に記載の表示用光学素子。
  4. 前記シフト光学系は、凹凸を有する透明板を組み合わせたものであることを特徴とする請求項2に記載の表示用光学素子。
  5. 前記シフト光学系は、不均一な屈折率を有する透明板であることを特徴とする請求項2に記載の表示用光学素子。
  6. 前記シフト光学系は、ファイバのある端点の他表面への斜影がもう一方の端点と異なるファイバを含むオプティカルファイバプレートであることを特徴とする請求項2に記載の表示用光学素子。
  7. 前記画素は、発光素子からなる画素であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の表示用光学素子。
  8. 前記画素は、光学特性を制御することにより出射光を制御する画素であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の表示用光学素子。
  9. 前記画素は、散乱度、透過率、吸収率、または、複屈折率を制御することにより出射光を制御する画素であることを特徴とする請求項8に記載の表示用光学素子。
  10. 前記請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の表示用光学素子を用いることを特徴とする2次元表示装置。
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