JP2015535945A - 特に自動立体視のための表示スクリーン - Google Patents

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Abstract

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、好ましくは薄型の表示スクリーン(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(RGB)の3つ以上の副画素(SP)を備えてなり、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を形成する主ディメンションを呈することを特徴とする表示スクリーン(E)。このスクリーンは、上記列の方向に対する角度αと被覆されるM≧2個の副画素を可能にするピッチと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択アレイに備え付けられるのが好ましい。【選択図】図2

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、緑、および青の副画素から作り上げられている(「RGB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RGB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RGB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(RGB)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 (10)

  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(RGB)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角度αを形成する主ディメンションを呈することを特徴とする表示スクリーン(E)。
  2. それぞれの副画素の最上端部および最下端部は、最初の行および最終の行におけるそれらを除いて、
    他の行に属しているとともに他の色を呈している副画素の最上端部および最下端部か、あるいは、さもなければこのスクリーンの黒色領域か
    のいずれか一方に対向している、請求項1に記載の表示スクリーン。
  3. 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または2に記載の表示スクリーン。
  4. 前記副画素は、前記主ディメンションの方向における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1〜3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の内側に内接している、請求項1〜4のいずれか1つに記載の表示スクリーン。
  6. 前記それぞれの副画素は、前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、請求項1〜4のいずれか1つに記載の表示スクリーン。
  7. 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、請求項1〜6のいずれか1つに記載の表示スクリーン。
  8. 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1〜7のいずれか1つに記載の表示スクリーン。
  9. 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7に記載の表示スクリーン。
  10. 前記列の方向に対する角度αと被覆されるM≧2個の副画素を可能にするピッチと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択アレイ(SO)に備え付けられた、請求項1〜9のいずれか1つに記載の表示スクリーン。
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