DE69526149T2

DE69526149T2 - Bildanzeigesystem

Info

Publication number: DE69526149T2
Application number: DE69526149T
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Shirochi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2015-07-08
Also published as: CN1121184A; EP0691790A2; EP0691790B1; DE69526149D1; EP0691790A3; CN1070615C; JPH0821991A; US6310724B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildanzeigegerät und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 7.
Bei einem Bildanzeigegerät, beispielsweise einer LCD, bei der eine Anzeigeeinrichtung verwendet wird, bei der mehrere Pixel mosaikartig angeordnet sind, ist es, um die Auflösung zu verbessern, notwendig, die Anzahl der Pixel zu vergrößern. Es ist jedoch aufgrund der Produktionsausbeute unmöglich, die Anzahl der Pixel übermäßig zu steigern oder eine Lücke zwischen den Pixeln übermäßig zu vermindern.
Um ein großes Bildfeld bei einem solchen Bildanzeigegerät zu bilden, ist aus diesem Grund ein Netz, welches durch Pixelpunkte oder Lücken zwischen den Pixeln (beispielsweise an Bereichen von schwarzen LCD-Streifen) vorgesehen wird, für den Benutzer bemerkbar und beschwerlich anzuschauen. Bei einem derartigen Farbbild-Anzeigegerät ist auch ein Farbfilter für die drei Hauptfarben oder die drei Farbarten entsprechend den drei Hauptfarben auf der Vorderseite oben beschriebenen Pixel in einem vorher-festgelegten Wiederholungszyklus angeordnet. Wenn jedoch das Bildfeld vergrößert wird, ist der Pixelpunktzyklus, mit dem das gleiche Farbfilter angeordnet ist, bemerkbar und beschwerlich anzuschauen.
Bei CCD-Kameras ermöglicht es eine elektrische Bearbeitung mit einem Tiefpaßfilter, zu bewirken, daß die Lücke zwischen den Pixeln bemerkbar ist. Bei einem Bildanzeigegerät jedoch, beispielsweise einem LCD-Anzeigegerät ist es, da es notwendig ist, die Lücke zwischen den Pixeln nach der Bildung von Licht zu füllen, schwierig, die Pixelpunkte oder das Netz durch die elektrische Bearbeitung nicht bemerkbar zu machen. Ein Verfahren zum Vernebeln eines Linsenfokussierungspunktes auf Seiten des Beobachters wurde als bequemes Verfahren vorgeschlagen, wobei dies jedoch auch dazu neigt, das nützliche Signal verschwommen zu machen, was ein ernster Nachteil ist.
Daher wurde beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung, Offenlegungs- Nr. Sho 59-21 48 25 und in der japanischen Patentanmeldung Nr. JP 6-130 356 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Streukörper (optisches Filter), der eine optische Filterfläche aufweist, die aus einem Brechungsgitter oder einer Mikroprismengruppe besteht, auf einer vorderen Seite der Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, beispielsweise einer LCD. Das Licht von einem einzelnen Pixel wird in mehrere Lichtstrahlen gestreut, ein Bild eines einzelnen Pixels wird als Bild (virtuelles Bild) von mehreren Pixel auf einer Retina des Benutzers fokussiert gebildet, um dadurch die Streuung des Pixel auszuführen, und eine Fokussierungsposition des gestreuten Bilds ist an der Netzposition zwischen den Pixeln angeordnet, um dadurch das Netz zwischen den Pixeln unbemerkbar zu machen.
Fig. 13A bis 13F zeigen ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Pixelstreuungsanzahl, der Auflösung und dem Netzreduzierungswert. Um die Erläuterung zu vereinfachen wird die Pixelstreuung in einer seitlichen Richtung (X-Achsenrichtung) des Anzeigebilds mit Hilfe dieses Beispiels erläutert, wobei jedoch angemerkt sei, daß in diesem Beispiel die Pixelstreuung in einer Richtung senkrecht zu dieser Richtung verläuft, d. h., ebenso in der Längsrichtung. In Fig. 13 bezeichnet die Ordinate die Luminanz, und die Abszisse bezeichnet die räumliche Entfernung der Anordnung. Die Beispiele von Fig. 13A bis 13F sind die Fälle, wo die gestreuten Bilder der jeweiligen Pixel die gleiche Luminanz aufweisen.
Fig. 13A zeigt eine Pixelgruppe längs der X-Achsenrichtung. Bei einer Schwarz- Weiß-Anzeigeeinrichtung sind Pixel, die durch durchgezogene Linien gezeigt sind, die benachbarten Pixel, und ein Pixelzyklus in der X-Achsenrichtung ist durch PCx angedeutet. Auch bei einer Farbanzeigeeinrichtung, beispielsweise, wenn die Pixel, welche durch die durchgezogene Linien dargestellt sind, Grünpixel sind, muß dann angenommen werden, daß Blau-Pixel und Rot-Pixel zwischen den Grün-Pixeln vorhanden sind, wie durch die gestrichelten Linien gezeigt ist. Folglich ist in diesem Fall PCx der gleiche Farbpixelzyklus, und jeder Zyklus der Grün-, Blau- und Rot-Pixel wird durch PCx/3 dargestellt.
Fig. 13B bis 13F zeigen die Fälle, wo das Beugungsgitter oder das Mikroprisma verwendet wird und die entsprechenden Pixel gleichförmig zwischen den benachbarten Pixeln unter der Bedingung gestreut sind, daß die gestreuten Bilder der jeweiligen Pixel die gleiche Luminanz aufweisen.
Fig. 13B zeigt einen Fall, wo eine Zwei-Pixel-Streuung für eine Verschiebung um ±PCx/4 gegenüber der Ursprungspixelposition ausgeführt wird. Der Verschiebungsgrad (d. h., das Intervall zwischen den Pixeln nach der Streuung beträgt PCx/2 und wird in der folgenden Beschreibung betrachtet).
Fig. 13C zeigt einen Fall, wo eine Drei-Pixel-Streuung für eine Verschiebung um ±PCx/3 und Null gegenüber der Originalpixelposition ausgeführt wird. Der Verschiebungsgrad beträgt PCx/3.
Fig. 13D zeigt einen Fall, wo eine Vier-Pixel-Streuung für eine Verschiebung um ±PCx/8 und ±3PCx/8 gegenüber der Originalpixelposition ausgeführt wird. Der Verschiebungsgrad beträgt PCx/4.
Fig. 13E zeigt einen Fall, wo eine Sechs-Pixel-Streuung für eine Verschiebung um ±PCx/12, ±3PCx/12 und ±5PCx/12 gegenüber der Originalpixelposition ausgeführt wird. Der Verschiebungsgrad beträgt PCx/6.
Fig. 13F zeigt einen Fall, wo eine Neun-Pixel-Streuung für eine Verschiebung um Null, ±PCx/9, ±2PCx/9 und ±3PCx/9 gegenüber der Ursprungspixelposition ausgeführt wird. Der Verschiebungsgrad beträgt PCx/9.
Aus den oben beschriebenen Fällen sieht man, daß in dem Fall, wo die jeweiligen Pixel gleichförmig zwischen den benachbarten Pixeln streuen, die Beziehung zwischen der Bildstreuungszahl n und dem Verschiebungsgrad S wie folgt angegeben wird:
S = PCx/n
Wenn man außerdem annimmt, daß in diesem Fall "M" die Lücke ist (anschließend als Pixelmaskenintervall bezeichnet), durch die Licht von den benachbarten Pixeln (Farblicht entsprechend dem Pixel im Falle der Farbe) nicht passieren darf, gilt die folgende Gleichung:
M = S-A
wobei A die Aperturbreite in der Verschieberichtung des Pixels ist.
Bei einer Sechs-Pixel-Streuung sieht man, wie in Fig. 13E gezeigt ist, daß der Umriß zwischen den Pixeln fast aufgefüllt ist, und es wird M = 0, so daß das Netz nicht bemerkbar ist. Auch im Fall der Neun-Pixel-Streuung, der in Fig. 13F gezeigt ist, sieht man daß, wie gezeigt ist, eine Änderung der Luminanz (nicht-gleichförmige Luminanz) aufgrund des Überlappungsbereichs des gestreuten Bilds auftritt.
Wenn der Abstand von einer Mitte eines einzelnen Pixels zu einem Rand des gestreuten Pixels im Gegenstandspixel (d. h., der Rand des Anzeigebilds des Gegenstandspixels) als "Rand-Verbreiterungs"-Grad (E1 bis E9) definiert wird, sieht man, daß gilt, daß je kleiner die Pixelstreuzahl ist, desto kleiner der Rand-Verbreitungs-Grad werden wird, wodurch ermöglicht wird, das Bild klarer anzuzeigen. Wenn jedoch die Pixelstreuzahl klein ist, werden in dem Fall, wo ein Tiefpaßfiltereffekt des menschlichen Auges aufgrund der großen Größe des Anzeigebilds nicht erwartet wird, Teile, welche zwischen den benachbarten Pixeln nicht hell sind, als ein Netz in einer zweidimensionalen Anzeige erkannt, was die Bildbeobachtungsqualität vermindert.
Danach wird in Fig. 13 G die Drei-Pixel-Streuung durch Verschiebung von ±PCx/2 und Null durch die optische Filterfläche 30a ausgeführt, die beispielsweise aus Mikroprismen besteht. Wenn der Helligkeitspegel des Bilds, welches den Verschiebungsgrad Null hat, durch "1" dargestellt wird, wird die Luminanz des Verschiebegrads von ±PCx/2 durch 1/2 dargestellt. Das Streubild mit dem Verschiebungsgrad ±PCx/2 hat eine Luminanz von 1 durch Überlappen der benachbarten Pixel. In diesem Beispiel ist trotz der kleinen Pixelstreuungszahl im Vergleich zur Luminanz von 1 : 1 der Verbreiterungsgrad groß.
Aus dem Überblick von Fig. 13A bis 13G sieht man, daß die Zustände der optimalen Pixelstreuung vorteilhaft sind, um die Streuung auf die Position zu bewirken, wo die gleiche Pixelteilung halbiert wird, und um die Anzahl der Streuung mehr zu vergrößern. Um die Randverbreiterung zu unterdrücken ist es vorteilhaft, die Anzahl der Streuungen zu vermindern und das Diffusions-Licht-Verhältnis gleich zu machen.
Bei dem oben in Fig. 13A bis 13G beschriebenen Beispiel ist es, wenn die Bildvergrößerung groß ist und das kleine Netz die Beobachtung schwierig machen würde, besonders vorteilhaft, die Sechs-Pixel-Streuung zu verwenden, die in Fig. 13E gezeigt ist.
Übrigens ändert sich unter dem oben beschriebenen Zustand der Optimalwert für die Pixelstreuungszahl gemäß der Bildvergrößerung. Es ist nämlich in dem Fall einer kleinen Vergrößerung, da das Netz nicht bemerkbar ist, in einigen Fällen allgemein vorteilhaft, die Diffusionszahl nicht auf den Maximalwert zu steigern, so daß die Randverbreitung klein ist.
Wie oben beschrieben kann das Netz aufgrund der Lücke zwischen den Pixeln in der Anzeigeeinrichtung, bei der die Pixel mosaikartig angeordnet sind, nicht bemerkbar gemacht werden, und im gleichen Zeitpunkt kann der gleiche Farbpixelpunktzyklus nicht bemerkbar gemacht werden.
Man sieht, daß in dem Fall, wo der Beobachter ein Bild auf der Anzeigeeinrichtung beobachtet, allgemein gilt, daß die Beobachtung gemacht wird, um die Linse einzustellen, so daß das Anzeigebild auf der Abbildungsfläche fokussiert ist.
In dem Fall jedoch, wo die Pixelstreuung bewirkt wird, um das Netz vollständig nicht bemerkbar zu machen und dessen Bild auf der Bildfläche angezeigt wird, wurde herausgefunden, daß es schwierig ist, die Fokussierung durchzuführen. Insbesondere ist es für den Beobachter schwierig, den Fokussierungszustand vom beobachteten Bild sicher zu erkennen. Der Erfinder suchte nach den Gründen für die Schwierigkeit beim Fokussieren.
Nach der Untersuchung wurde herausgefunden, daß in bezug auf die Pixelmaskierungs-Intervallbereiche durch das Licht zwischen den benachbarten Pixeln (Farblicht entsprechend dem Subjektpixel im Fall einer Farbe) der Beobachter eine Entscheidung trifft, ob die Fokussierung ausgeführt wird oder nicht. Wenn demnach die Pixelstreuung ausgeführt wird, um das Netz vollständig auszulöschen, gibt es keine Basis für die Fokussierung. Sogar, wenn die Fokussierung ausgeführt wird, würde es schwierig sein, den Fokussierungszustand zu erkennen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Netz nicht völlig durch die Pixelstreuung ausgelöscht, sondern es wird das Pixelmaskenintervall, welches der Beobachter als Lücke erkennt, zwischen dem benachbarten Pixeln nach der Pixelstreuung durch Vermindern der Pixelverschiebung erzeugt. Ein Grenzbetrachterwinkel, welcher als Lücke durch den Betrachter erkannt werden kann, ist bei einer sogenannten Sichtprüfung bekannt. Der erkennbare Grenzbetrachterwinkel des Betrachters, der eine Sicht von 1,0 hat, ist als eine Minute definiert. Daher wird die Sicht des Betrachters vorher festgelegt, und das Pixelmaskenintervall, welches dem erkennbaren Grenzbetrachterwinkel des Betrachters entspricht, der die vorherfestgelegte Sicht aufweist, wird zwischen den benachbarten Pixeln nach der Pixelstreuung erzeugt.
Bei dem Bildanzeigegerät gemäß der Erfindung wird der oben erwähnte Punkt in betracht gezogen. In bezug auf die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform, wie später beschrieben wird, umfaßt ein Bildanzeigegerät eine Anzeigeeinrichtung, welche ein Bildmuster hat, die eine Gruppe von Materie-Pixel in einem Mosaikraster hat und die durch eine vorher-festgelegte Lücke voneinander getrennt sind, die einen dunklen Bereich zwischen benachbarten Pixeln bildet, und eine optische Filterfläche, welche auf der Frontfläche der Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, um jedes Pixel der Anzeigeeinrichtung in mehrere Teile mittels Beugung oder Brechung zu streuen, wobei die optische Filterfläche die Pixelstreuung durchführt, um eine Randverbreiterung der Pixel auf der Bildebene zu bilden, wodurch die Lücke, die benachbarte gestreute Pixel trennt, reduziert wird, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lücke, die benachbarte gestreute Pixel auf der virtuellen Ebene trennt, im wesentlichen der Auflösungsleistung des Betrachters unter Blickcharakteristiken entspricht.
Die Erfindung deckt außerdem ein Filter ab, welches für die oben erwähnte Anzeigeeinrichtung geeignet ist.
Bei der vorliegenden Erfindung mit dem oben beschriebenen Aufbau ist es in dem Fall, wo die Netzreduzierung durch die Pixelstreuung durchgeführt wird, da die Lücke entsprechend dem vorher-festgelegten Grenzbetrachterwinkel des Beobachters zwischen dem benachbarten Pixeln nach der Pixelstreuung erzeugt wird, für den Benutzer möglich, den Fokussierungsbetrieb unter Verwendung dieser Lücke schnell durchzuführen.
Da wie oben beschrieben gemäß der Erfindung die Pixelstreuung durchgeführt wird, ist es, so daß das Pixelmaskenintervall entsprechend dem vorgegebenen erkennbaren Grenzbetrachterwinkel des Beobachters zwischen den benachbarten Pixeln nach der Pixelstreuung erzeugt wird, möglich, das Netz der Umrisse zwischen den Pixeln nicht bemerkbar zu machen, und für den Beobachter möglich, den Fokussierungsbetrieb des Anzeigebilds leicht durchzuführen.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht, welche eine Ausführungsform eines Bildanzeigegeräts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Farbpixelgruppe in dem Fall zeigt, wo die Erfindung bei einem Farbbild-Anzeigegerät angewandt wird;
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht, welche ein Teil einer optischen Filterfläche zeigt, die bei Erfindung verwendet wird;
Fig. 4 eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, wo ein Bild eines Pixels durch ein Prisma verschoben ist;
Fig. 5 eine Ansicht, welche einen Zustand zeigt, wo ein Bild eines Pixels durch eine optische Filterfläche verschoben ist, welche aus einer Mikroprismengruppe gebildet ist, die bei der Erfindung verwendet wird;
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 5;
Fig. 7 eine Ansicht, welche ein Beispiel einer herkömmlichen Pixelstreuung zeigt;
Fig. 8 eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Bildstreuung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 9 eine Ansicht, die ein weiteres Aufbaubeispiel eines Bildanzeigegeräts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10A und 10B Ansichten, die ein herkömmliches Beispiel eines zweidimensionalen Pixelstreumusters in einer Mosaikanordnung zeigen;
Fig. 11A und 11B Ansichten, welche ein Beispiel eines zweidimensionalen Pixelstreumusters in einer Mosaikanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 12 eine Ansicht, die ein weiteres Aufbaubeispiel eines Bildanzeigegeräts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 13A bis 13G Ansichten, welche die Beziehung zwischen einer Bildstreuzahl, einer Auflösung und einer Netzreduzierung zeigen.
Eine Ausführungsform eines Bildanzeigegeräts gemäß der Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnungen anschließend erläutert. Fig. 1 zeigt einen Gesamtaufbau der Ausführungsform des Bildanzeigegeräts gemäß der vorliegenden Erfindung.
Eine LCD 1, die in diesem Beispiel verwendet wird, ist durch Anordnen von mehreren Pixeln 11 in einer Längsrichtung (Spalte) und einer Seitenrichtung (Reihe) aufgebaut, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Apertur eines jeden Pixels 11. Die Öffnung 12 ist im wesentlichen klar. Die Breite der Öffnung 12 in der seitlichen Richtung ist durch Lx angedeutet und deren Breite in der Längsrichtung ist durch Ly angedeutet. Somit sind in diesem Beispiel die Pixelteilung in der seitlichen Richtung und die Pixelteilung in der Längsrichtung durch Px bzw. Py angedeutet. Außerdem ist jede zweite Reihen der Pixel 11 so gebildet, daß sie in der seitlichen Richtung um ¹/&sub2; der seitlichen Teilung Px der Gruppe der Pixel versetzt sind.
Auch in diesem Beispiel ist das Farbbild-Anzeigegerät gezeigt. Ein Farbfilter, welches den drei Hauptlichtfarben entspricht, ist in bezug auf jedes Pixel 11 angeordnet. In diesem Beispiel wird jedes Pixel 11 durch einen der Farblichtstrahlen Rot R, Grün G und Blau B beleuchtet. In diesem Fall sind in jeder Reihe der Pixel 11 drei Farbkombinationen angeordnet, die sich wie folgt wiederholen: R, G, B, R, G, B, .... Eine Teilung der gleichen Farbpixel in der seitlichen Richtung ist durch PCx ( = 3Px) angedeutet.
Somit sind in jeder Reihe in jeder zweiten Reihe die gleichen Farbpixel 11 in einer Reihe in der Längsrichtung angeordnet. Die Längsteilung der gleichen Farbpixel in jeder zweiten Reihe ist durch PCy ( = 2Py) angedeutet. Weiter sind in den benachbarten Reihen die Positionen der gleichen Farbpixel so angeordnet, daß sie um eine 1/2 Teilung der Reihenteilung PCx der gleichen Farbe in der seitlichen Richtung versetzt sind. Die gleichfarbigen Leuchtpixel sind in einer gestaffelten Weise angeordnet.
Ein Streukörper 3, in welchem eine optische Filterfläche 3A auf einer Fläche einer transparenten Platte gebildet ist, ist zwischen der Fläche der LCD 1 und einer Okular-Linse 4 angeordnet, wie durch Schraffierungen in Fig. 1 angedeutet ist.
Es ist möglich, die optische Filterfläche 3A aus einem Brechungsgitter zu bilden. In diesem Beispiel besteht dieses aus einer Mikroprismengruppe, in welcher eine Anzahl von Mikroprismen gebildet sind. Die optische Filterfläche 3A, bei der die Mikroprismengruppe verwendet wird, wird zunächst erläutert.
Fig. 4 ist eine Ansicht, die eine Pixelverschiebung durch das Prisma zeigt. In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 13 das Prisma, welches mit einer Fläche 15 (anschließend als Winkelfläche bezeichnet) ausgestattet ist, die um einen Winkel θ (anschließend als Prismenwinkel bezeichnet) in bezug auf die Richtung senkrecht zu einer Richtung der optischen Achse 14 schräg angeordnet ist.
Das vom Pixel 11 emittierte Licht wird in die Winkelfläche 15 des Prisma 13 mit Einfallswinkel θi ( = θ) geführt, wo es gebrochen wird, und wird mit einem Austrittswinkel 60 emittiert. Aus diesem Grund sieht der Beobachter, als ob das Licht von einer Position emittiert wird, die um eine Verschiebungshöhe x von einer Position des Pixels 11 versetzt ist, und das virtuelle Bild wird in der Verschiebeposition erhalten.
In diesem Fall wird, wenn der Brechungsindex des Prismas n ist, die folgende Gleichung erhalten:
n: sinθi = sinθo ...(1)
Wenn außerdem dem Abstand zwischen dem Pixel 11 und der Winkelfläche 15 durch b dargestellt wird, wird der Verschiebebetrag x wie folgt angegeben:
x = b·tan(θo - θi) ...(2)
da θi = θ,
xb = b·tan{sin&supmin;¹(n. sinθ)-θ} ... (3)
Der Verschiebungsgrad x wird unabhängig von der Teilung des Prismas festgelegt.
Somit kann durch Einstellen der Teilung der mehreren Mikroprismen ein Moire-Effekt, der durch das Netz verursacht wird, leicht unterdrückt werden.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Teil einer Anzahl von Mikroprismen zeigt, welche auf einer Oberfläche gebildet sind. In diesem Beispiel ist jedes Mikroprisma 31 so ausgebildet, daß es drei Arten von Winkelflächen 32a, 32b und 32c in der seitlichen Richtung der Anzeigefläche der LCD 1 und drei Arten von Winkelflächen 32d, 32b und 32e in deren Längsrichtung hat. Somit werden drei Arten von Winkelflächen in der seitlichen und in der Längsrichtung gebildet, wobei deren Kopfteil eine Pyramidenform aufweist, welche flach ist.
In diesem Fall wird das Licht von dem einzelnen Pixel LCD 1 in allen drei Richtungen der seitlichen Richtung und der Längsrichtung von den Winkelflächen der drei Prismenarten in der Längsrichtung bzw. der seitlichen Richtung durch die Mikroprismen gestreut. Somit beträgt die Anzahl von Streuungen des Bilds des Pixels, die in bezug auf das Einzelpixel erhalten wird, 3 · 3 = 9.
Fig. 5 zeigt einen Zustand, wo die Anzahl der Verschiebebilder, die der Anzahl der Prismenwinkel entspricht, die bezüglich Bildern des einzelnen Pixels unterschiedlich sind, gebildet werden. Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht des Mikroprismenteils, welcher in Fig. 5 gezeigt ist. In diesem Beispiel wird beispielsweise die Drei-Bild-Komposition (Drei-Pixel- Streuung) unter Verwendung der Winkelfläche 32a, 32b und 32c der unterschiedlichen drei Prismenwinkel in der seitlichen Richtung realisiert. Außerdem ist gezeigt, daß die Winkelflächen des gleichen Prismenwinkels der Mikroprismengruppe bei der gleichen Position auf der Retina fokussiert sind.
Das Verschiebebild ist auf einer Linie (gestrichelte Linie) gebildet, die durch Erstrecken des Emissionsstrahls von der Winkelfläche des Mikroprismas auf die Pixelseite (siehe I, II und III von Fig. 5 und 6) erhalten wird. In diesem Fall sind Beispiele von drei Arten von Verschiebebeträgen von 0, x1 und x2 gezeigt. Somit kann man sich das einzelne Verschiebebild sich in bezug auf die einzelne Winkelfläche vorstellen. Dann wird der Sichtwinkel (Raumwinkel) vom Pixel von jeder Winkelfläche eingestellt und der Bereich von dessen Winkelfläche wird so gesteuert, daß die Lichtintensität (Luminanz, Helligkeit) des Verschiebebilds (gestreuten Bilds) entsprechend einer jeden Winkelfläche gesteuert werden kann.
Bei der optischen Filterfläche ist es unter Verwendung des Prismas, da die Verschiebebilder durch die Anzahl der Winkelflächen der unterschiedlichen Prismenwinkel erhalten werden und die Intensität des Streulichts durch jede Winkelfläche durch den Raumwinkel von dessen Winkelfläche bestimmt wird, möglich, die Intensität der mehreren Streulichtstrahlen gleichmäßig zu machen, indem der Raumwinkel gesteuert wird. Dann kann unter Verwendung der mehreren optischen Filterflächen die Struktur der Mikroprismen vereinfacht werden.
Wie später beschrieben wird, sind mehrere optische Filterflächen, bei denen das Brechungsgitter verwendet wird, und die optischen Filterflächen, bei denen die Mikroprismengruppe verwendet wird, überlappend angeordnet, um dadurch die gewünschte Anzahl von Streuungen und Streuungsrichtungen zu erhalten.
Die Pixelstreuung gemäß dieser Ausführungsform wird nun im Vergleich mit dem herkömmlichen Beispiel erläutert. Fig. 7 zeigt ein herkömmliches Beispiel, bei dem die Drei- Pixel-Streuung in der X-Achsenrichtung (seitliche Richtung) im Pixelgruppenmuster bewirkt wird, welches in Fig. 2 gezeigt ist. Dies entspricht dem Fall von Fig. 13A und 13C.
Wenn die Pixelaperturbreite in der Verschieberichtung wie oben beschrieben durch A gezeigt ist, wird in diesem Beispiel der Verschiebungsgrad S und das Pixelmaskenintervall M in diesem Fall angegeben durch:
S = PCx/3
M = S-A
Wenn die Streuungszahl n ist, wird die Gleichung wie folgt: PCx-S(n-1) = A + M ... (4)
Dann werden herkömmlich die Streuungszahl n und der Verschiebungsgrad 5 so festgelegt, daß M = 0 gilt.
Im Gegensatz dazu werden bei dieser Ausführungsform die Streuungszahl n und der Verschiebungsgrad SS so bestimmt, daß das Pixelmaskenintervall ungefähr das Intervall mm ist, welches dem erkennbaren Grenzblickfeld (vorher-festgelegtes erkennbares Grenzblickfeld) des Beobachters entspricht, dessen Sicht vorher-festgelegt ist. Beispielsweise wird bei diesem Beispiel das Beobachterblickfeld auf 1,0 vorher bestimmt. Fig. 8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für den Fall zeigt, wo die Drei-Pixel-Streuung in der X-Achsenrichtung (seitliche Richtung) unter den gleichen Bedingungen wie denjenigen des herkömmlichen Beispiels, welches in Fig. 7 gezeigt ist, bewirkt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird im Hinblick auf die Tatsache, daß die Pixel- Vignettierung aufgrund von Aberrationen der Linse erzeugt wird und dies für den Betrachter fühlbar sein würde, die Pixel-Vignettierung betrachtet. In diesem Fall sei angenommen, daß die Pixel-Vignettierung B/2 auf beiden Seiten der Verschieberichtung erzeugt wird und die Pixel-Vignettierung von B insgesamt in bezug auf das einzelne Pixel erzeugt wird. Folglich sind, wie in Fig. 8 gezeigt ist, die Randverbreiterungsbeträge Beträge E1' und E2', die um die Hälfte größer sind als die Vignettierung B als die Randverbreiterungsbeträge E1 und E3 des herkömmlichen Falls, der in Fig. 7 gezeigt ist.
Wie man aus Fig. 8 sieht, wird im Fall von diesem Beispiel der Pixelverschiebungsgrad SS wie folgt angegeben:
SS = (PCx - A - B - mm)/2 .... (5)
= S - (mm + B - M)/2 .......(6)
Dies bedeutet, daß der Verschiebungsgrad in etwa mehr als der herkömmliche Verschiebungsgrad S entsprechend der Breite mm aufgrund des erkennbaren Grenzblickwinkels und des Beitrags der Verbreiterungsbreite B gegenüber dem Pixel unterdrückt wird.
Die Gleichung (2) wird durch die allgemeine Gleichung angegeben, wobei die Streuungszahl n verwendet wird:
PCx-SS(n-1) = A + B + MM ... (7)
Daher gilt aus den Gleichungen (1) und (4)
SS = S - (MM + B - M)/(n -1) ... (8)
In diesem Beispiel werden nämlich auch im Hinblick auf die Pixel-Vignettierung B die Streuungszahl n und der Pixelstreuungs-Verschiebungsgrad SS durch die optische Filterfläche 3A so festgesetzt, daß das Pixelmaskenintervall die Breite mm ist, welche dem erkennbaren Grenzblickwinkel entspricht.
Somit beobachtet bei dem Gerät als Beispiel, welches in Fig. 1 gezeigt ist, beispielsweise der Beobachter das vergrößerte Bild (virtuelles Bild) des Anzeigebilds auf der LCD 1, welches hinter der LCD 1 durch die Linse 4 fokussiert ist. Da auf der fokussierten Bildfläche des vergrößerten Bilds die optische Filterfläche 3A des Streukörpers 3 so ausgebildet ist, daß sie die obigen Bedingungen (5) bis (8) erfüllt, wird das Pixelmaskenintervall auf der Fokussierungsfläche mit der Breite MMa (MM x Vergrößerung) entsprechend dem erkennbaren Grenzblickwinkel erzeugt, und der Fokussierungsbetrieb kann schnell erreicht werden.
Bei einer Form des Bildanzeigegeräts braucht das Gerät nicht lediglich derart sein, bei dem das Bild, welches durch die Linse vergrößert wird, wie im Beispiel von Fig. 1, als virtuelles Bild hinter der LCD 1 fokussiert wird, sondern kann auch derart sein, bei dem die LCD 1 unmittelbar betrachtet erden kann. In diesem Fall ist die Fokussierungsfläche und die Anzeigefläche der LCD 1 miteinander identisch.
Außerdem kann, wie in Fig. 9 gezeigt ist, die Erfindung bei einem Projektions- Bildanzeigegerät angewandt werden. Eine LCD 1, ein Rücklichtteil 2 und ein optisches Filter bilden einen Ursprungs-Projektionsbild-Anzeigeabschnitt 6, das Anzeigebild der LCD 1 wird vergrößert und auf einem Bildschirm 8 durch eine Linse 7 projiziert und der Betrachter 5 an einer Position beabstandet vom Bildschirm 8 um einen Abstand D (Meter) kann das projizierte Bild auf dem Bildschirm beobachten. Wie gezeigt ist sind in diesem Fall die Mikroprismen der Filterfläche 3A des optischen Filters 3 so gebildet, daß das Pixelmaskenintervall MMa auf dem Bildschirm 8 ist.
Nach Fig. 9 wird, wenn der erkennbare Grenzblickwinkel durch N0 dargestellt wird, die Lücke MMa, die dem oben beschriebenen erkennbaren Grenzblickwinkel auf der Fokussierungsebene entspricht, wie folgt angegeben:
MMa = N0 · D .... (9)
Wenn die Bildvergrößerung K ist, wird das Pixelmaskenintervall mm auf der optischen Filterfläche 3A angegeben wie folgt:
MM = N0 · D/K .... (10)
Als Verfahren, um den Verschiebungsgrad SS mehr als den Verschiebungsgrad S beim Komplett-Netz-Löschbetrieb mehr zu reduzieren und um das Pixelmaskenintervall zur Breite mm entsprechend dem erkennbaren Grenzblickwinkel des Beobachters zu machen werden in bezug auf Fig. 4 folgende Verfahren bereitgestellt:
ein Verfahren zum Ändern des Prismenwinkels A der Winkelfläche 15 ohne Ändern eines Abstands b zwischen dem Pixel 11 und der Winkelfläche 15 des Mikroprismas;
ein Verfahren zum Reduzieren der Pixelstreuungszahl n mehr als die herkömmliche Zahl; und
ein Verfahren zum Ändern (Abkürzen) des Abstands b zwischen dem Pixel 11 und der Winkelfläche 15 des Mikroprismas.
Eine Simulation eines Drahtgestellbilds wird in bezug auf ein Beispiel einer zweidimensionalen Pixelstreuung erläutert.
Fig. 10A und 10B zeigen einen herkömmlichen Fall, wo die Pixelstreuungsverschiebung so bewirkt wird, daß das Netz völlig ausgelöscht ist. Fig. 11A und 11B zeigen einen Fall, wo die Pixelstreuungsverschiebung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Fig. 10A und 11A zeigen das zweidimensionale Muster (lediglich die gleichen Farbpixel im Fall der Farbanzeigeeinrichtung), welches ein ursprüngliches Pixelmuster einer Anzeigeeinrichtung einer Mosaikpixelanordnung ist.
In Fig. 10A und 11A ist ein Fall gezeigt, wo das Rot-Pixel R, Grün-Pixel G und das Blau-Pixel B in θ in der zeitlichen Richtung angeordnet sind, und lediglich die gleichen Farbpixel sind beleuchtet. Wie man daraus sieht, hat der nicht-beleuchtete Bereich die Form eines Buchstabens V, wie der schräg-laufende Rand ist.
Die Bereite Lx in der X-Achsenrichtung und die Breite Ly in der Y-Achsenrichtung des Apertur-Bereichs jedes Pixels sind:
Lx = 17,5 um und Ly = 60,0 um
Die Breite Gx in der X-Achsenrichtung und die Breite Gy in der Y-Achsenrichtung des Pixels sind:
Gx = 35,0 um und Gy = 85,0 um
Der Pixelzyklus (das gleiche Farbpixel) PCx in der X-Achsenrichtung und der Pixelzyklus (gleiches Farbpixel) PCy in der Y-Achsenrichtung sind:
PCx = 105 um und PCy = 170 um
Die schräge Richtung der Pixelgruppe ist in einer Richtung θc = 58,3º in bezug auf die X-Achsenrichtung.
Fig. 10B zeigt einen Fall, wo die Pixelstreuung für jedes Pixel des in Fig. 10A gezeigten Pixelmusters bewirkt wird, so daß der Bereich des Netzes vollständig gelöscht ist. In diesem Beispiel wird die Drei-Pixel-Streuung für jedes Pixel in einer schrägen Richtung von θ1 = 45º in bezug auf die X-Achsenrichtung (seitliche Richtung) bewirkt, und zusätzlich wird die Drei-Pixel-Streuung in einer schrägen Richtung senkrecht zur früheren schrägen Richtung bewirkt, so daß insgesamt die Neun-Pixel-Streuung bewirkt wird. Im Fall des Beispiels von Fig. 10B beträgt der Schrägverschiebungsgrad, d. h., der herkömmliche Verschiebungsgrad 24,8 um.
Fig. 11B zeigt einen Fall, wo die Neun-Pixel-Streuung in der gleichen Richtung bewirkt wird und das Pixelmaskenintervall durch die Breite mm erzeugt wird, die dem erkennbaren Grenzblickwinkel zwischen dem benachbarten Pixel nach der Streuung entspricht. In dem Fall beispielsweise, wo der Beobachtungsabstand D 1,8 m beträgt und die Sicht, die vorher als 1,0 festgelegt ist, beträgt, da der erkennbare Grenzblickwinkel eine Bogenminute beträgt, der Pixelverschiebungsgrad SS 15,0 um von der Gleichung (5) unter der Annahme, daß die Pixel-Vignettierungsbereite B = 9,5 um und M = 0.
Aus Fig. 11B wird bei dieser Ausführungsform das Pixelmaskenintervall (schwarzer Bereich) zwischen den benachbarten Pixeln im Anzeigebild nach der Pixelstreuung erzeugt, und es sei verstanden, daß die Fokussierung schnell in bezug darauf erreicht werden kann.
Fig. 10 und 11 unterscheiden sich in der schrägen Richtung der Pixelgruppe und des Verschiebungsgrads. Natürlich kann die gleiche schräge Richtung und der gleiche Verschiebungsgrad verwendet werden. Außerdem sind die Pixelverschieberichtungen nicht auf wechselseitige senkrechte Richtungen beschränkt.
Obwohl eine einzelne optische Filterfläche bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel verwendet wird, ist einfach, die Anzahl von Pixeln zu vergrößern, indem mehrere optische Filterflächen auf der Gesamtfläche LCD 1 vorgesehen werden.
Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform, die dem obigen Fall entspricht. In diesem Beispiel sind zwei optische Filterflächen 30a und 30b zwischen der Anzeigefläche der LCD 1 und der Okular-Linse 4 angeordnet, so daß sie einander überlappen. Wie nämlich durch die Schraffur angedeutet ist, sind die optischen Filterflächen 30a und 30b in zwei Flächen parallel miteinander und gegenüber der transparenten Platte gebildet, um einen Streukörper 30 zu bilden.
Jede der optischen Flächen 30a und 30b kann aus der oben beschriebenen Mikroprismengruppe gebildet werden oder kann aus einem Beugungsgitter gebildet sein. Außerdem kann eine der optischen Filterflächen aus dem Beugungsgitter gebildet sein und die andere optische Filterfläche kann aus dem Mikroprisma in Kombination dazu gebildet sein.
Die EP-60 61 62, die am 13. 07. 1994 veröffentlicht wurde, die vom gleichen Bevollmächtigten angemeldet wurde, offenbart eine LCD mit einem optischen Pfadwechsler.

Claims

1. Bildanzeigesystem mit

einer Anzeigevorrichtung (1) mit einem Bildmuster mit einem Feld von Materie-Pixeln in einem Mosaikraster und getrennt voneinander durch eine vorgegebene Lücke, die einen dunklen Bereich zwischen benachbarten Pixeln bildet; und

einer optischen Filterfläche (3a) die an der Frontfläche der Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, um jedes Pixel der Anzeigevorrichtung in eine Vielzahl von Teilen mittels Beugung und Brechung zu streuen,

wobei die optische Filterfläche die Streuung der Pixel bewirkt, um eine Randverbreiterung der Pixel in einer Bildebene zu erreichen, wodurch die Lücke zwischen benachbarten, gestreuten Pixeln reduziert wird,

wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lücke, die benachbarte, gestreute Pixel in der Brennebene trennt, auf der das Bild, das durch die Anzeigevorrichtung dargestellt wird, beobachtet wird, einem Winkel von 1 Grad Bogenmaß gegenüber liegt.

2. Bildanzeigesystem nach Anspruch 1, bei dem

die Anzeigevorrichtung eine Anzeigevorrichtung (1) für ein Farbbild ist und die Lücke zwischen den Pixeln in einer Bildebene eine Lücke ist, die kein Farblicht - bezogen auf den betrachteten Bildpunkt - zwischen den benachbarten Pixeln nach der Pixelstreuung mit dem Gleichfarben-Pixeln hindurchläßt.

3. Bildanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem ein Anzeigebild der Anzeigevorrichtung auf einen Schirm mittels der optischen Filterfläche (3A) fokussiert ist, wobei dessen Projektionsbild auf dem Schirm durch einen Beobachter beobachtet wird; und

die optische Filterfläche die Pixel-Streuung so bewirkt, daß der Winkel gegenüber der Lücke in der Brennebene, auf der das durch die Anzeigevorrichtung angezeigte Bild von dem Beobachter beobachtet wird, ein Winkel von 1 Grad Bogenmaß ist.

4. Bildanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei dem ein Betrag SS der Verschiebung durch die Pixel-Streuung die in der Brennebene aufgesucht ist, gegeben ist durch

SS = S-(MM+B-M)/(n-1)

wobei S der Betrag der Verschiebung durch die Pixel-Streuung, wenn der Betrachtungswinkel der Lücke null ist, n die Pixel-Streuzahl, A die Aperturbreite der Bildpunkte in der Richtung der Pixelverschiebung, P die Pixel-Schrittweite (Schrittweite der Gleichfarben-Pixel bei Farbbildern) in der Richtung der Pixelverschiebung, B eine Ausdehnung der Verbreitung der Bildvignettierung

und S = P/n, M = S-A und mm = (1 Bogenminute) · (Abstand zwischen Beobachter und Brennebene) sind.

5. Bildanzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die optische Filterfläche aus Mikroprismen zusammengesetzt ist, die Winkelflächen (15) haben, wobei jede Fläche mit einem Prismenwinkel (θ) relativ zu einer Richtung senkrecht zu einer Richtung einer optischen Achse (14) des Bildanzeigesystems geneigt ist.

6. Verfahren zur Anpassung eines Bildanzeigesystems an einen vorbestimmten Grenzbetrachtungswinkel eines Beobachters, wobei das System aufweist eine Anzeigevorrichtung (1) mit einem Bildmuster mit einem Feld von Materie-Pixeln in einem Mosaikraster und getrennt voneinander durch eine vorgegebene Lücke, die einen dunklen Bereich zwischen benachbarten Pixeln bildet;

wobei das Verfahren aufweist

vorsehen einer optischen Filterfläche (3A) an der Frontfläche der Anzeigevorrichtung um jedes Pixel der Anzeigevorrichtung in eine Vielzahl von Teilen mittels Beugung und Brechung zu streuen,

durch die Lücke, die benachbarte, gestreute Pixel in der Brennebene trennt, auf der das durch die Anzeigevorrichtung dargestellte Bild beobachtet wird, entsprechend dem Betrachtungswinkel eingestellt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Anzeigevorrichtung eine Anzeigevorrichtung (1) für ein Farbbild ist und die Lücke zwischen den Pixeln in einer Bildebene eine Lücke ist, die kein Farblicht - bezogen auf den betrachteten Bildpunkt - zwischen den benachbarten Pixeln nach der Pixel-Streuung mit dem Gleichfarben-Pixeln hindurchläßt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem ein Anzeigebild der Anzeigevorrichtung auf einen Schirm mittels der optischen Filterfläche (3A) fokussiert wird, wobei dessen Projektionsbild auf dem Schirm durch einen Beobachter beobachtet wird; und

die optische Filterfläche die Pixel-Streuung so bewirkt, daß der Winkel gegenüber der Lücke, wie von dem Beobachter (5) in der Brennebene betrachtet, auf der das durch die Anzeigevorrichtung angezeigte Bild von einem vorgegebenen Beobachter beobachtet wird, im wesentlichen der Auflösungsgrenze des Beobachters (5) entspricht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem ein Betrag SS der Verschiebung durch die Pixel-Streuung, die in der Bildebene aufgesucht ist, gegeben ist durch

SS = S-(MM + B-M)/(n-1)

wobei S der Betrag der Verschiebung durch die Pixel-Streuung, wenn der Betrachtungswinkel der Lücke null ist, n die Pixel-Streuzahl, A die Aperturbreite der Pixel in der Richtung der Pixelverschiebung, P die Pixel-Schrittweite (Schrittweite der Gleichfarben-Pixel bei Farbbildern) in der Richtung der Pixelverschiebung, B eine Ausdehnung der Verbreitung der Bildvignettierung

und S = P/n, M = S-A und MM = (erkennbares Auflösungsvermögen des Beobachters) · (Abstand zwischen Beobachter und Bildebene) sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die optische Filterfläche aus Mikroprismen zusammengesetzt ist, die Winkelflächen (15) haben, wobei jede Fläche mit einem Prismenwinkel (θ) relativ zu einer Richtung senkrecht zu einer Richtung einer optischen Achse (14) des Bildanzeigesystems geneigt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem ein Abstand zwischen den Pixeln und den Winkelflächen geändert wird, um die Lücke zwischen benachbarten gestreuten Pixeln zu verringern.

12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Prismenwinkel der Winkelflächen geändert wird, um die Lücke zwischen benachbarten gestreuten Pixeln zu verringern.

13. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem ein Abstand zwischen den Pixeln und den Winkelflächen verringert wird, um die Lücke zwischen benachbarten gestreuten Pixeln zu verringern.