JP6283362B2 - 特に自動立体視のための表示スクリーン - Google Patents

Description

本発明は、表示スクリーンに関するものであり、特に、薄型のテレビ、コンピュータ、または、定められた解像度のために、従来のスクリーンよりも良好な見掛け画質を得ることのできる同類のスクリーンに関するものである。

本発明のスクリーンは、自動立体鏡ディスプレイのために特に適しており、特に、本出願人の名称による文献ＥＰ１７７９１８１号に記載された技術を使用するものに適している。それにもかかわらず、本発明の使用は、非自動立体鏡の用途においてさえも有利であることがわかっている。

本発明は、さまざまな型のスクリーンに、それらが画素のマトリックスを有していて、それぞれの画素が相異なる色の副画素から作り上げられている場合には、適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーン、プラズマスクリーン、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スクリーンなどを挙げることができる。

従来の表示スクリーン、また特に、薄型スクリーンは、垂直な列と水平な行とに再分割された長方形の発光面によって構成されている。これらの列および行は画素から作り上げられており、それらの画素は３つの相異なる色、一般に、赤（Ｒ）、緑（Ｖ）、および青（Ｂ）の副画素から作り上げられている（「ＲＶＢスクリーン」）。いくつかのスクリーンは、Ｎ個の数の副画素、そしてそれゆえ、より大きい１画素当たりの色数、例えば４個の色数、すなわち、赤、緑、青、および黄、または、赤、緑、青、および白を使用している。

これらの副画素は一般に、小さい色付き長方形の形態にあるか、さもなければ、それらは、構造がより複雑であり、通常は長方形に内接していて、正方形である画素か、あるいは、より一般的には正方形メッシュを有している格子に配置されている画素を形成するように、それらの幅よりも約Ｎ倍大きい高さを呈している。

一般に実施された原理は、スクリーンの全高にわたって拡張している同一色の副画素の列を有することと、それらの列を水平に並列配置することとからなっている。そういうわけで、ある列の垂直軸に沿って考察すると、同一色の副画素を表示している複数の長方形の短辺は、１つの行から次の行へ隣接しているが、それらは直接、接触していてもよく、あるいは、それらは、画像のコントラストを増大させるために、黒色線によって隔てられていてもよい。同様に、水平軸に沿って、複数の長方形の長辺は、相異なる色の長方形によって取り囲まれており、また、それらは、画像のコントラストを増大させるための黒色線によって、間隔を置いて配されていてもよい。

そのような従来の構造は図１に示されており、ここで、参照符号Ｐは画素を示し、ＳＰは副画素を示し、Ｃは列を、Ｌは行を、ＺＮは２つの副画素どうしの間の黒色区域を表しており、また、Ｒ、Ｖ、およびＢは、副画素の色である、赤、緑、および青に対応している。

図１は最も簡単な構成に関連しており、そこでは副画素は長方形である。商業的に入手可能なスクリーンでは、明度およびコントラストの均一性、観測角、および、より一般的には表示された画像の見掛け品質、すなわち観測者によって実際に感知された品質を改善するために開発されてきた再分割部の備わった複雑である形状（山形、二重山形、正方形と長方形との組み合わせなど）を呈している副画素を観測することができる。特に、液晶を使用する技術については、副画素を、往々にしてとりわけアドレス可能であってそれぞれが相異なる指向性光効率を有しているより小さい要素に再分割することが必要である。これらの副画素が長方形に内接することのできない形状を呈する（それらが二重山形形状を有するとともに、それらが交互配置されている、Ｓａｍｓｕｎｇ社のＬＴＩ４６０ＨＭ０３のスクリーンのように）場合であっても、ある行Ｌのそれぞれの副画素は、行Ｌ−１および行Ｌ＋１における同一色の副画素と上方および下方で接触している。

その従来の構造によって、特にスクリーンが短い距離から観測された場合には、アーティファクトが導かれて、上記行どうしの間の黒色空間が可視的なものになり、色付き外縁が現れるようになる、などが起きる。加えて、そのようなスクリーンが、文献ＥＰ１７７９１８１号において説明されたような自動立体鏡ディスプレイを作るための一列の円柱レンズのような角度選定アレイで使用されると、他のアーティファクトが、モアレ模様のように出現する傾向がある。

本発明は、上記従来技術のそれらの短所を克服することを求めるものである。

本発明によれば、そのような目的は、スクリーンの構造を細長い形状の副画素が垂直に対して傾斜するようなやり方で改変することによって、達成される。そういうわけで、スクリーンは、垂直であって連続している黒色線によって隔てられた同一色の副画素の列から作り上げられるようにはもはや見えない。このことによって、上記アーティファクトは消滅するか、あるいは、少なくとも減衰しているが、それの理由は、人間の視覚系が、傾斜している方位の構造に対するよりも、垂直であるかあるいは水平である方位を有している構造に対する方がより感度の高いものであるからである。

そういうわけで、本発明は、いくつかの行とこれらの行に対して垂直であるいくつかの列とに配置された画素のマトリックスを備えている表示スクリーンであって、それぞれの画素が、上記行の方向に整列され、かつ、細長い形状を呈している相異なる色の３つ以上の副画素を備えていて、このスクリーンは、上記それぞれの副画素が上記列の方向に対してゼロではない角度α（好ましくは、およそ５度から２０度までの範囲内にある）を形成する主ディメンション（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を呈することを特徴とする表示スクリーンを提供する。

本発明のさまざまな実施形態においては、以下のことがわかる。

・それぞれの副画素の最上端部および最下端部は、第１行および最終行におけるそれらを除いて、他の行に属しておりかつ他の色を呈する副画素の最下端部および最上端部にそれぞれ対向しているか、さもなければ、上記スクリーンの黒色領域に対向している。

・相異なる行に属しているいずれか１つの色の副画素の重心は、従来技術のスクリーンに比べて副画素の平行移動におけるずれが存在しないように、上記列の方向に整列している。

・上記副画素は、上記主ディメンションの方向における２つと垂直方向における２つとの計４つの副画素によって包囲されており、これらの包囲している副画素は上記副画素の色とは異なった色のものである。このことは、画像の見掛け品質をそれらの均一性を増大させることで改善する一助となる。

本発明の第１の実施形態において、上記それぞれの副画素は、上記行の方向に方位付けされた短辺を有している平行四辺形（長方形以外のもの）の内側に内接している。

本発明の第２の実施形態において、それぞれの副画素は、上記行の方向に対して角度αを形成する短辺を有している長方形の内側に内接している。そういうわけで、水平な線を形成する代わりに、行どうしの間隔は傾斜している線分から作り上げられており、それゆえ、より見にくい。

従来技術の公知のスクリーンにおけるように、隣接する副画素どうしは黒色空間によって隔てられている。

・上記角度αは次の式によって与えることができる。
α＝（１＋ε）ｔａｎ^-1（１／Ｎ）
ここで、εは−０．１から＋０．１までの範囲内にある媒介変数であり、また、Ｎはそれぞれの画素に含まれた副画素の数である。

・上記行の方向に隣接している副画素どうしは、１つの副画素の幅に実質的に等しい幅の黒色空間によって隔てられてもよく、また、上記角度αは、それゆえ次の式によって与えることができる。
α＝０．５（１＋ε）ｔａｎ^-1（１／Ｎ）
ここで、εは−０．１から＋０．１までの範囲内にある媒介変数であり、また、Ｎはそれぞれの画素に含まれた副画素の数である。

・そのような表示スクリーンは、上記列の方向に対して角度αを形成する主軸を有している自動立体鏡ディスプレイのための角度選定アレイあるいは光選定器（レンズアレイ、パララックスバリアなど）で、また、Ｍ≧２個の副画素を被覆することのできるピッチで取り付けることができる。

そのような表示スクリーンはとりわけ、薄型のものであるかもしれない。

本発明の他の特性、細部、および利点は、実例として与えられた添付図面を参照して作成された以下の記載を読むことで明らかになる。

図１は、従来のスクリーンの構造を示す図である。

図２は、本発明の第１実施形態におけるスクリーンの構造を示す図であり、傾斜している長辺と水平である短辺とを示す平行四辺形の形態にあるそれぞれの包絡線に内接している副画素によって特徴付けられている。

図３ａは、本発明の第２実施形態におけるＲＶＢスクリーンの構造を示す図であり、傾斜している４つの辺を有する長方形の形態にあるそれぞれの包絡線に内接している副画素によって特徴付けられている。

図３ｂは、そのようなスクリーンの変形例を示す図である。

図４ａは、本発明の第３実施形態を示す図であり、副画素の列どうしの間の分離用黒色空間によって特徴付けられ、これらの空間は上記列の幅にほぼ等しい幅を示している。

図４ｂは、本発明の第４実施形態を示す図であり、副画素の列どうしの間の分離用黒色空間によって特徴付けられ、これらの空間は上記列の幅にほぼ等しい幅を示している。

図４ｃは、本発明の第４実施形態を示す図であり、副画素の列どうしの間の分離用黒色空間によって特徴付けられ、これらの空間は上記列の幅にほぼ等しい幅を示している。

図４ｄは、本発明の第３実施形態を示す図であり、副画素の列どうしの間の分離用黒色空間は上記列の幅にほぼ等しい幅を示している。

図４ｅは、本発明の第４実施形態を示す図であり、副画素の列どうしの間の分離用黒色空間は上記列の幅にほぼ等しい幅を示している。

図５ａは、４色スクリーンに関するものである点を除いて、図４ａに対応する図である。

図５ｂは、４色スクリーンに関するものである点を除いて、図４ｂに対応する図である。

図５ｃは、４色スクリーンに関するものである点を除いて、図４ｃに対応する図である。

図６は、自動立体視のための角度選定格子で取り付けられた本発明のスクリーンを示す図である。

図７ａは、複雑な形状の副画素を示す公知の従来技術のスクリーンの実例を示す図である。

図７ｂは、複雑な形状の副画素を示す公知の従来技術のスクリーンの実例を示す図である。

図７ｃは、複雑な形状の副画素を示す公知の従来技術のスクリーンの実例を示す図である。

図７ｄは、複雑な形状の副画素を示す公知の従来技術のスクリーンの実例を示す図である。

図７ｅは、複雑な形状の副画素を示す公知の従来技術のスクリーンの実例を示す図である。

図２は、図１のスクリーンから、それぞれの副画素をそれに平行四辺形形状を付与するように変形させることで得られたＲＶＢ型の３色スクリーンの構造を示している。それぞれの副画素の上方短辺および下方短辺は、それぞれ左方および右方へ移動され、また、その長辺は、垂直線に対して１８．４３度（十進記数法で、すなわち、１８度＋１００分の４３度）に等しい角度αで傾斜している。図２の特定の実例において、短辺の相対移動量は１つの副画素の幅に実質的に等しい。そういうわけで、行Ｌおよび列Ｃの（青色）副画素の最上部における短辺は、行Ｌ−１および列Ｃ−１の（緑色）副画素の最下部で上記短辺と整合されている。同様に、行Ｌおよび列Ｃの副画素の最下部における短辺は、行Ｌ＋１および列Ｃ＋１の（赤色）副画素の最上部で上記短辺と整合されている。この対称的な形状構成は、等しく良好に採用することができるであろう。

このようにすることで、副画素を垂直に分離する黒色線は、垂直線に対して約１８．４３度の角度で短辺線分から作り上げられた破線になる。

垂直線に対して約１８．４３度で傾斜する列を形成するために、スクリーンの全高にわたる円順列における行のそれぞれの変化に関して色を変化さることで副画素が現れることは、観測されるであろう。しかしながら、それが、考慮に入れられた同一の色（例えば赤色）を有する副画素の重心ＢＣ（すなわち、重力の中心）であるときには、図１の形状構成におけるように、それらが垂直軸に関して整合状態に残るということはわかる。

角度αのための理想値は、次の式： α＝ｔａｎ^-1（１／Ｎ）によって与えられ、ここで、Ｎは、１画素当たりの副画素の数であるか、あるいは、ほぼ同等なやり方では、副画素を垂直方向および水平方向に分離する黒色線の幅が大き過ぎない限り、副画素の幅Ｌｇに対する高さＨの比である（値Ｈおよび値Ｌｇは複雑である形状の副画素のために定義することは困難である、ことが観測されるであろう）。より一般的には、この理想値からの約１０％の偏差を受け入れることは可能であり、そういうわけで、α＝（１＋ε）ｔａｎ^-1（１／Ｎ）で与えられ、ここで、εは−０．１から＋０．１までの範囲内にある。

このシステムには、２つの有用な効果がある。第１に、副画素どうしの間の空間の垂直的かつ連続的な出現が断ち切られ、この出現はクローズアップで見ることができる。第２に、スクリーンは、使用される光選定器（レンズアレイ、パララックスバリアなど）の分離能を極めて顕著に改善することによって、自動立体視の用途のために最適化されている。この点で、角度αは、上記文献ＥＰ１７７９１８１号によって定義されたように、立体視ディスプレイのための角度選定アレイの主軸についての最適傾斜に正確に対応している、ということが観測されるであろう。高度に図式化した方法では、図６は、光選定器（レンズアレイ）ＳＯが取り付けられた本発明のスクリーンＥを示している。公知の方法において、このアレイのピッチは、このスクリーンに表示された視点の数に等しいＭ≧２の数の副画素を覆うために役立つ。

図３ａは、本発明の第２実施形態を示しており、この実施形態は、長方形を再構成するとともに上記行どうしの間の黒色空間の水平状整合を断ち切るために、副画素の短辺へ、それらの副画素の長辺へ適用された回転と同等である回転、すなわち、約１８．４３度を経る回転を適用することによって得られたものである。そういうわけで、それぞれの副画素の重心の初期位置を変更することなく、しかし一方で、約１８．４３度を経る回転を適用することによって、副画素どうしの間の黒色空間の垂直状整合および水平状整合の双方が断ち切られ、これは、クローズアップから見たときに画像の中に見ることのできる構造の消失を通常促進するが、その理由は、スクリーンにおける艶消しの前面がほとんど完全に消失するからであり、また、それらの常に増大する解像度に関わりがないからである。このやり方で変換されたスクリーンと自動立体視技術との互換性もまた改善されている。

図３ｂに示された構造は、図３ａに示された構造にきわめて類似しているが、しかし、行どうしの間のより広い空間によって特徴付けられている。

図２および図３ａあるいは図３ｂを厳密に見ると、約１８．４３度で傾斜している軸に沿って整合している相異なる色の副画素の対向する短辺どうしの間にはごくわずかなずれがあることが分かる。このずれは、副画素の長辺に平行である黒色線の幅（列どうしの間の黒色空間）に対応している。そういうわけで、これらの黒色線は、破断されており、また、光選定器を通して認められる副画素を変更することに対応している観測視点を変更する際に、まだ存在している５０％明度の損失にもかかわらず、これらのスクリーンが自動立体視に使用されると、もはや知覚できるものではない。この明度のばらつきは、これらの黒色線の幅にかかわらず一定であるが、しかしながら、それは、それぞれの視点が観測される立体角のごく小さい部分だけで見ることができる。黒色線が細ければ細いほど、この明度の損失が知覚される時間の長さは短くなる。

新しいスクリーン技術、とりわけ有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を使用するそれらによると、副画素どうしの間の黒色空間を取り除くことができる。この種のスクリーンは、自動立体視のためにきわめて適しており、また、視点の変更の際にどのようなモアレ模様も示すことがない。

これに対して、他のスクリーンは副画素どうしの間にきわめて広い黒色空間を示すが、その理由は、副画素の明度がそれを可能にするとともに、色対比および色飽和度が、それによって改善されているからである。

図４ａには、本発明の一部ではない形状構成のスクリーンが示されており、そこでは、副画素の列は、副画素ができるだけ広い垂直黒色線によって隔てられている。そういうわけで、このスクリーンは、連続状の照射された垂直線と、同一の幅を有している連続状の黒色の垂直線とを示している。３原色（ＲＶＢ）を有しているシステムの中にたとえ残っていても、それぞれの副画素（長方形であるとみなされた）の幅／高さの比は、もはら１〜３ではなく、むしろ１〜６である。

垂直な黒色線は実際に、常に離れている副画素の列であり、このスクリーンは、それが実際に６色スクリーン（Ｎ＝６）であるかのように機能するが、他のすべての副画素に切り換えることは不可能である。

この新しいシステムでは、副画素の対角線によって形成された角度は、１８．４３度の代わりに９．２度である。

これらの副画素は、垂直線に対して９．２度で傾斜している長辺を有している平行四辺形に変形することができる（図４ｂ）か、または、それらは、先に説明したように、単に向きを９．２度変えることによって、それらの形状、すなわち長方形包絡線を維持することができる（図４ｃ）。どちらのやり方でも、行Ｌおよび列Ｃにおける副画素の最下部における短辺が、行Ｌ＋１および列Ｃ＋１の黒色「副画素」の最上部における上記短辺の上方にあり、一方で、行Ｌおよび列Ｃの副画素の最上部における短辺が、行Ｌ−１および列Ｃ−１の黒色「副画素」の最下部における上記短辺の下方にある構造が得られる。

そういうわけで、それぞれの副画素は、同一の形状を有している４つの黒色区域によって取り囲まれており、それによって、コントラストおよび彩度が改善されている。そういうわけで、このスクリーンは、垂直線に対してα＝約９．２度傾斜した１つの軸あるいは２つの軸が備わったチェッカー盤構造（図４ｂあるいは図４ｃ）を示している。図２、図３ａ、および図３ｂの形状構成のように、任意の特定色の副画素の重心は垂直方向に一直線にとどまっていることに気づくべきである。

この実施形態においては、次の式が適用されることを強調すべきである。
α＝０．５（１＋ε）ｔａｎ^-1（１／Ｎ）＝（１＋ε）ｔａｎ^-1（Ｌｇ／Ｈ）
ここにおいて、先に説明したように、媒介変数εは理想値からの偏差を受け入れる。

この構造は、自動立体視に特に良好に適用される。光選定器がそのようなスクリーンの表面からその最適利用距離（レンズアレイについての焦点距離）の箇所に位置付けられているときには、その選定器のピッチを修正することなく、単に、奇数の視点を奇数の行に表示するとともに偶数の視点を偶数の行に表示する（あるいは、その逆を行う）ことで、視点の数を２倍にすることが可能である。上記チェッカー盤構造によれば、観測者の位置にかかわらず、また、上記選定器を通して観測された視点にかかわらず、一定の明度が保証される。遷移は急なものであり、かつ、きわめて速いものであり、また、モアレ模様は現れることがない。

図２、図３ａ、および図３ｂのスクリーンと比較すると、別の利点は、光学選定器の軸によって形成された垂直線に対する角度（まだ、αに等しい）がここでは１８．４３度の代わりに９．２度であり、それによって、スクリーンの最上部と最下部との間の整合性が改善されることである。

図４ａに示された型のスクリーンは、連続しているかあるいはほとんど連続している副画素を示すスクリーンから、単にその表面の一部分に不透明なコーティングを被着させることによって、得ることができる。この被着は、図４ｄに示された型の単位パターンを表示するマスクによって遂行されてもよい。本発明のスクリーンを図４ｂの実施形態によって得るためには、この単位パターンを図４ｅに示されたように改変するだけで足りる。図４ｃに示されたスクリーンを得るためには、類似の方法で進めることが可能である。

先に述べたように、幾つかのスクリーンは、４色以上、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｖ）、青（Ｂ）、および白（Ｂｌ）である副画素が備わったＮ＝４を使用するが、これは例えば、供給業者ＬＧ社からのＯＬＥＤスクリーンに適用される。本発明はまた、そのような環境の下で適用することができるが、上記角度αの値が減少している場合（Ｎ＝４について、細い黒色線が備わったα≒１４度、および上記副画素と同一の幅を有している黒色線が備わったα≒７度）を除く。図５ａ、図５ｂ、および図５ｃは、図４ａ、図４ｂ、および図４ｃのそれらにそれぞれ類似しているが、Ｎ＝４であるスクリーンを示している。

数個の変形例を本発明に適用することができる。

本発明は、副画素が上記行方向に整列している限り、それが実施される技術にかかわりなく、任意の型のスクリーンに、とりわけ、薄型スクリーンに適用される。

副画素は直接接触していてもよく、または、それらは、より大きいかあるいはより小さい幅の黒色空間によって隔てられていてもよく、極限において、黒色空間は副画素自体よりも幅広のものであってもよく、それらは単純な形状（長方形、平行四辺形）のものであっても、複雑な形状（山形、……）のものであってもよく、また、それらは交互配置されていてもよい。図７ａ〜図７ｅは、従来技術において知られたスクリーンの実例を示しており、それらは、それらの上に重ね合された長方形包絡線の格子を有している複雑な形状の副画素を示している。先に図１〜図３ｂを参照して検討されたように、これらのスクリーンは、単に、これらの長方形包絡線の向きを変えることによって、あるいはそれらを平行四辺形に変形することによって、本発明のスクリーンに変換することができる。

角度αは、先に示された式によって与えられた値から外れていてもよいが、しかし、一般には、およそ５度〜２０度の範囲内に収まるべきである。

本発明によれば、「通常」表示の間および自動立体視表示の間の双方において、または、実際のところ、眼鏡を使用する自動立体視表示の間において、スクリーンの解像度にかかわりなく、ディスプレイの表示画質を改善することが可能になる。

図４ｄにおいて、灰色の輪郭が、両方とも長方形形状である白色画素および暗黒区域から作られた一組のものを取り囲んでいるが、その一組のものは長方形に内接している。図４ｅにおいて、灰色の輪郭が、平行四辺形の形状にある白色画素と、両方とも直角三角形の形状にある２つの暗黒区域とから作られた一組のものを取り囲んでいるが、その一組のものは長方形に内接している。図４ｄおよび図４ｅの輪郭は、画素のマトリックスの要素ではなく、また、画素のパターンを際立たせるために、図示のように単独で使用されている。

Claims (7)

1. いくつかの行とこれらの行に対して垂直であるいくつかの列とに配置された画素（Ｐ）のマトリックスを備えている表示スクリーン（Ｅ）であって、
   それぞれの画素が、前記行の方向に整列されているとともに細長い形状を呈している相異なる色（ＲＶＢ）の３つ以上の副画素（ＳＰ）を備えてなり、このスクリーンは、前記それぞれの副画素が前記列の方向に対してゼロではない同じ角度αを形成する主方位を呈し、隣接する副画素どうしは黒色空間によって隔てられ、それぞれの副画素の上端部および下端部は、最初の行および最終の行におけるそれらを除いて、他の行に属して他の色を呈している副画素の上端部および下端部にそれぞれ対向し、かつ、互いに対向する副画素の端部間にずれを有し、このずれは列どうしの間の黒色空間に対応し、前記表示スクリーンは前記列の方向に対する角度αを形成する主軸を有する自動立体鏡ディスプレイのための角度選択アレイに備え付けられることを特徴とする表示スクリーン（Ｅ）。
2. 相異なる行に属しているいずれか１つの色の副画素の重心（ＢＣ）が、前記列
   の方向に整列している、請求項１に記載の表示スクリーン。
3. 前記副画素は、前記主方位の方向における２つと垂直な方向における２つとからなる４つの副画素によって取り囲まれており、これらの取り囲んでいる副画素は、前記副画素の色とは異なった色のものである、請求項１または２に記載の表示スクリーン。
4. 前記それぞれの副画素は、前記行の方向に方位付けされた短辺と、前記列の方向に対して角度αを形成する長辺とを有している平行四辺形である請求項１〜３のいずれか１つに記載の表示スクリーン。
5. 前記それぞれの副画素は、前記列の方向に対して角度αを形成する長辺を有している長方形である請求項１〜３のいずれか１つに記載の表示スクリーン。
6. 前記角度αは、次の式
   α＝（１＋ε）ｔａｎ^-1（１／Ｎ）
   によって与えられ、
   ここで、εは−０．１から＋０．１までの範囲内にある媒介変数であり、また、Ｎはそれぞれの画素に含まれた副画素の数である、
   請求項１〜５のいずれか１つに記載の表示スクリーン。
7. 前記行の方向に隣接している副画素どうしは、１つの副画素の幅に実質的に等しい幅の黒色空間によって隔てられ、また、前記角度αは、次の式
   α＝０．５（１＋ε）ｔａｎ^-1（１／Ｎ）
   によって与えられ、
   ここで、εは−０．１から＋０．１までの範囲内にある媒介変数であり、また、Ｎはそれぞれの画素に含まれた副画素の数である、
   請求項１に記載の表示スクリーン。

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