JP2014522505A - 改良された垂直解像度を持つ立体表示 - Google Patents

Abstract

ディスプレイパネル１１、ストライプ状偏光子１２、及びディスプレイコントローラ１５を有する画素をベースとする３Ｄディスプレイ１０である。前記ディスプレイパネル１１は、行及び列に配置された複数の画素４１,４２を有し、各画素４１、４２は、異なる色を持つ少なくとも４副画素を有し、前記副画素は、２つの副行及び少なくとも２つの副列に配置され、同じ行の２つの隣接する画素の２つの副行の配置は、交互になっている。前記ストライプ状偏光子１２は、ディスプレイパネル１１に重なり、透明偏光材料のストライプ１３、１４を有し、前記ストライプ１３、１４は、左目ストライプ１３及び右目ストライプ１４が交互に現れるパターンに配置され、前記左目ストライプ１３は、光を第１偏光子に変換するように配置され、２つの副行のうちの１つの副行に重なっており、前記右目ストライプ１４は、光を異なる第２偏光子に変換するように配置され、２つの副行のうちの別の副行に重なっている。前記ディスプレイコントローラ１５は、副画素レンダリングを、表示される３Ｄ画像に合わせて、画素の光出力を制御するのに使用するために構成される。

Description

この発明は、ディスプレイパネル、ストライプ（縞）状偏光子、及びディスプレイコントローラを有する画素をベースとする３Ｄディスプレイに関する。前記ディスプレイパネルは、行及び列に配置された複数の画素を有し、各画素は、異なる色を持つ副画素を有する。前記ストライプ状偏光子は、ディスプレイパネルに重なり、透明偏光材料のストライプを有し、前記ストライプは、左目ストライプ及び右目ストライプが交互に現れるパターンに配置され、前記左目ストライプは、光を第１偏光に変換するために配置され、前記右目ストライプは、光を異なる第２偏光に変換するために配置されている。前記ディスプレイコントローラは、表示される３Ｄ画像に合わせて画素の光出力を制御する。

ほとんどのカラーディスプレイでは、画素は、３つの副画素、赤の副画素、青の副画素、緑の副画素を有する。一言で言うと、この色の組み合わせはＲＧＢと呼ばれる。これら３色で、ディスプレイアダプタは、可視スペクトルの幅広い色の配列を再現することが可能である。例えば、ディスプレイアダプタは、２４ビット又は３２ビットの色値を別々の副画素に対する駆動電圧に変換することができる。それと共に、前記３副画素は、特定の色値で光を生成する。ディスプレイパネルから出る光は、一般に、１つの偏光を有するが、不明確な偏光、すなわち混合偏光をも有することがある。

ストライプ状偏光子をベースとする３Ｄディスプレイでは、パターン化された光学フィルム（パターン化されたリターダ又はストライプ状偏光子とも呼ばれる。）がＬＣＤの表面に付与されている。前記ストライプ状パターンは、ＬＣＤの画素の交互の行が異なる偏光状態にあるという結果をもたらす（図２を参照）。２つの偏光状態は、直線（２つの垂直方向）又は円（２つの反対回転；左巻き円又は右巻き円）がありうる。見る人の頭の傾きに影響を受けないため、円偏光ソリューションが最も一般的である。ＬＣＤの奇数行及び偶数行は、左目及び右目（あるいはその逆）に対するコンテンツを表示する。ユーザーは、左目に対する偏光の一状態と、もう片方の目に対する別の偏光状態とを有する偏光眼鏡をかける。一つの偏光フィルターは、第１偏光の光を除き、別のレンズは、第２偏光の光を除く。結果として、ユーザーは、左目で画素行の半分からの光のみを見て、右目で画素行のもう半分からの光のみを見る。ストライプ状偏光子をベースとする３Ｄディスプレイでは、この効果は、異なる目に異なる画像を提供するために用いられる。両画像は同じ光景を表示するが、わずかに異なる視点から表示する。ユーザーの脳内で、画像のこの立体的なペアが組み合わさって、３Ｄ認識を与える。

偏光眼鏡を使用することなく、通常の２ＤコンテンツがＬＣＤに表示された場合に、高解像度でフルカラーの２Ｄディスプレイとしても使用できる点が、このタイプの３Ｄディスプレイの利点である。しかしながら、３Ｄモードに切り替えた場合、単一画像（左又は右）を作り出すのに、画素行の半分しか使用することができない。その結果として、垂直解像度の半分が失われることになる。解像度のこのロスは、２倍の量の画素の提供によって補うことができたが、これはディスプレイをより高価なものとしていた。

従って、改良された垂直解像度を持つストライプ状偏光子３Ｄディスプレイを提供することが、本発明の目的である。

本発明の第１態様によると、この目的はディスプレイパネル、ストライプ状偏光子及びディスプレイコントローラを有する画素をベースとする３Ｄディスプレイを提供することによって達成される。前記ディスプレイパネルは、行及び列に配置された複数の画素を有し、各画素は、異なる色を持つ少なくとも４副画素を有し、前記副画素は、２つの副行及び少なくとも２つの副列に配置され、同じ行にある２つの隣接する画素の２つの副行の配置は、交互になっている。ストライプ状偏光子は、ディスプレイパネルに重なり、透明偏光材料のストライプを有し、前記ストライプは、左目ストライプ及び右目ストライプが交互に現れるパターンに配置され、前記左目ストライプは、光を第１偏光に変換するために配置され、２つの副行のうちの１つの副行に重なっており、前記右目ストライプは、光を異なる第２偏光に変換するために配置され、２つの副行のうちの別の副行に重なっている。前記ディスプレイコントローラは、表示される３Ｄ画像に合わせて画素の光出力を制御するのに、副画素レンダリングを用いるように構成されている。

本発明によるディスプレイで、変更の特別な組み合わせを既知のストライプ状偏光子３Ｄディスプレイに用いることで、低下した解像度の問題が解決される。第１の変更は、３色の代わりに少なくとも４色使用することである。例えば、ＲＧＢ副画素は、黄（Ｙ）、白（Ｗ）、又はシアン（Ｃ）副画素によって補われる。代替的に、５、６あるいはそれ以上の色を使用してもよい。４副画素の使用は、例えば、各画素が４つの垂直ストライプ状ＲＧＢＹ副画素を有するシャープ製クアトロンテレビからすでに知られている。このようなディスプレイでは、追加の色は、色表現を高めるために使用されるが、３Ｄモードでの垂直解像度を改良するのに使用されない。３Ｄ映像を提供する異なる方法を用いれば、シャープ製クアトロンテレビの３Ｄバージョンは可能であることに留意されたい。ストライプ状偏光子及び受動偏光レンズの代わりに、前記テレビは、左目及び右目に異なる画像を提供するために時間多重画像及びアクティブシャッター眼鏡を使用する。

本発明によると、少なくとも４副画素が２つの副行に配置されている。２つの隣接する画素の第１副行上の副画素が、３Ｄモードにおける１画素を共に形成するように、２Ｄモードにおける２つの隣接する画素の２つの副行は、交互になっている。これらの画素は、それぞれ異なる色を持つ少なくとも４副画素をも有する。結果として、２Ｄモードにおける２つの水平に隣接する画素は、３Ｄモードにおける２つの垂直に隣接する画素を共に形成する。５、６あるいはそれ以上の色を使用する場合、２つの副行の互い違いは、類似する結果をもたらす。

本発明によると、偏光材料のストライプは、（従来技術にあるように）完全な画素行に重ならないが、単一の副行のみに重なる。各画素行は、それゆえ、左目に対する偏光ストライプ及び右目に対する偏光ストライプによって覆われる。よって、３Ｄモードにおいて垂直解像度の半分を失う代わりに、ユーザーは、両目で各画素行（の一部）を見ることができる。副画素レンダリングは、結果として生ずる水平解像度のロスを補うのに使用される（ここでは、各色に対する副画素を有する１つの３Ｄモード画素を形成するのに、２つの２Ｄモード画素が要求される。）。結果として、本発明によるディスプレイは、ディスプレイにおける副画素又は画素の数を増やす必要なく、２Ｄにおいて、３Ｄにおけるのと類似する高い解像度を提供する。副画素レンダリングを使用する場合、別々の副画素の駆動電圧は、対応する画素の色のみによって判定されない。別々の副画素に対する駆動電圧を判定する場合には、周辺の画素の色も考慮され、このことは解像度を明らかに向上させることにつながる。

４番目の色を使用することで、画素の輝度に大きな貢献度を有する副画素を追加することが可能となる。ＲＧＢ画素において、総合輝度は、一般式０．２１２６Ｒ＋０．７１５２Ｇ＋０．０７２２Ｂによって判定される。緑（Ｇ）副画素の輝度への貢献は、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）の副画素の貢献と比べて非常に大きい。緑の副画素は、赤及び青の副画素よりもずっと明るく見える。画素輝度に対して類似する大きな貢献度を有する４番目の色、例えば白（Ｗ）、黄（Ｙ）又はシアン（Ｃ）を加える場合、２つの別々の画素として知覚されるであろうように、画素はアドレス指定されうる。副画素レンダリング及び輝度貢献度が高い複数の副画素の組み合わせは、解像度の知覚された向上の効果を改善する。

前記発明のディスプレイ構成は、垂直ストライプ状偏光子及び副画素の２つの副列を有する画素を使用することによっても得ることができることに留意されたい。このような実施形態では、２つの垂直に隣接する画素の副列は、交互になっているべきである。３Ｄモードにおいては、水平解像度は低下しないであろう。副画素レンダリングは、垂直解像度におけるロスを補うのに用いられる。以下には、水平ストライプ状偏光子を使用する実施形態が主に説明される。

少なくとも４画素のうちの２つの最も明るい副画素は、異なる副行に提供されることが好ましい。２Ｄモードから３Ｄモードに切り替える場合に、その後、２つの最も明るい副画素は、左目画素の左側と、右目画素の右側と、に分割される。３Ｄモードにおいて、最も明るい副画素の両方が同じ側にあると、副画素レンダリングが効果的でなくなる。

副画素レンダリングの更なる改良のために、２つの最も明るい副画素が同じ副列に提供されることが好ましい。結果として、３Ｄモードに形成された画素は、２つの最も明るい副画素の間に、常に、少なくとも他よりも明るくない１つの副画素を有することになる。

本発明のこれら及びその他の態様は、以下に記載される実施形態を参照して明らかになり、説明されるであろう。

ストライプ状偏光子をベースとする３Ｄディスプレイを示す。 従来のストライプ状偏光子をベースとする３Ｄディスプレイの４画素を示す。 図２の４画素がどのように２Ｄモードにおいて使用されるかを示す。 図２の４画素がどのように３Ｄモードにおいて使用されるかを示す。 本発明によるストライプ状偏光子をベースとする３Ｄディスプレイの４画素を示す。 副画素レンダリングを用いない場合、４画素がどのように３Ｄモードで使用されるかを示す。 副画素レンダリングを用いる場合、４画素がどのように３Ｄモードで使用されるかを示す。 本発明によるディスプレイの４画素の６副画素バージョンを示す。 本発明によるディスプレイの４画素の５副画素バージョンを示す。

図１は、ストライプ状偏光子をベースとする３Ｄディスプレイ１０を示す。ディスプレイ１０は、複数の体系的に配置された画素を持つディスプレイパネル１１を有する。ディスプレイパネル１１は、例えば、液晶（ＬＣ）パネル、異なる色のＬＥＤを有する大型アレイ、又はＯＬＥＤディスプレイでもよい。ディスプレイパネルの表面には、ストライプ状偏光子１２が提供される。ストライプ状偏光子１２は、偏光材料のストライプ１３、１４を有し、画素アレイに重なっている。偏光材料は、ディスプレイパネル１１からの光を通過させるために透明である。ストライプ状偏光子１２は、左目ストライプ１３及び右目ストライプ１４が交互に現れるパターンを有する。

偏光材料の各ストライプ１３、１４は、ディスプレイパネル１１からの入光を明確な偏光状態を有する光に変換する。偏光状態は、例えば、異なる直線又は異なる円の偏光状態がありうる。左目ストライプ１３は、光を右目ストライプと異なる偏光に変換する。３Ｄテレビジョン１０を見るユーザーは、左目及び右目に対して異なる偏光フィルターを持つ眼鏡をかける。結果として、ユーザーは、左目で左目ストライプ１３によって変換された光のみを見て、右目で右目ストライプ１４によって変換された光だけを見る。右目ストライプ１４の下の画素は、従って、右目に画像を提供する。左目ストライプ１３の下の画素は、従って、左目に画像を提供する。３Ｄ表示を得るために、異なる画像が異なる目に提供される。両画像は同じ光景を表示するが、わずかに異なる視点から表示する。ユーザーの脳内で、画像のこの立体的なペアが組み合わさって、３Ｄ認識を提供する。

ディスプレイコントローラ１５は、表示される画像に合わせて個々の画素の光出力を制御するために、ディスプレイパネル１１に接続される。ディスプレイ１０は、好ましくは、２Ｄ又は３Ｄモードのいずれでも使用されるように構成される。２Ｄモードでは、ユーザーは、両目で全画素からの光を見る。ディスプレイコントローラ１５は、一度に１画像を表示するようにディスプレイパネル１１を制御する。３Ｄモードでは、ユーザーは、左目で画素の半分のみを見て、右目で画素のもう半分を見る。３Ｄモードにおいて、ディスプレイコントローラ１５は、従って、左目及び右目に対して同時に別々の画像を表示する。

図２は、従来のストライプ状偏光子をベースとする３Ｄディスプレイ１０における４画素２１、２２、２３、２４を示す。画素２１、２２、２３、２４は、行及び列に配置される。各画素２１、２２、２３、２４は、３つの副画素を有する。各副画素は、異なる色の光を発するために提供される。この例では、副画素は、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色の光を発するように配置される。ディスプレイコントローラ１５は、別々の副画素が発した光の強度を制御するように構成される。副画素からの赤、緑、青の光の組み合わせは、全体として、画素２１、２２、２３、２４に対する組み合わされた色をもたらす。ストライプ状偏光子１２は、左目ストライプ１３が画素２１、２２の第１行上に重なり、右目ストライプ１４が画素２３、２４の隣接する第２行上に重なるように、ディスプレイパネル１１に整列している。

図３ａ及び図３ｂは、図２の４画素２１、２２、２３、２４がどのように２Ｄモード及び３Ｄモードにおいて使用されるかを示す。２Ｄモードでは（図３ａ）、全４画素２１、２２、２３、２４からの光は、ユーザーの両目で見ることができる。各画素２１、２２、２３、２４は、個々の色を持ち、その色は赤、緑、及び青の特定の混合を提供することによって作られる。３Ｄモード（図３ｂ）では、ストライプ状偏光子１２は、左目に画素２１、２２の１行からの光のみを見るようにさせる。右目ストライプ１４の下の画素２３、２４からの光は、左目で見ることができない。結果として、３Ｄモードでは、ディスプレイ１０に表示された画像は、確かに２Ｄモードで表示された画像と同じ水平解像度を有するが、３Ｄモードでの垂直解像度は、２Ｄモードでの垂直解像度の半分でしか無い。この問題は、図４から図７を参照して以下に説明されるディスプレイ配置によって解決される。

図４は、本発明によるストライプ状偏光子をベースとする３Ｄディスプレイ１０における４画素４１、４２を示す。図２と比較して、図４の副画素配置の違いの１つは、副画素は、３画素の代わりに４画素を使用している点である。図２のＲＧＢ副画素に加えて、図４の副画素は、黄（Ｙ）副画素も有する。代替的に、ＲＧＢ副画素は、白（Ｗ）又はシアン（Ｃ）副画素で補われてもよい。図２の従来技術例との他の違いは、副画素の空間的配置である。本発明によると、副画素は、２×２の四角形配置に配置されており、３又は４の隣接する副画素を持つ１行に配置されていない。

ストライプ状偏光子１２の左目ストライプ１３及び右目ストライプ１４は、ここでは、画素４１、４２の完全な行の代わりに、副画素を持つ１つの副行にだけ重なっている。本発明によると、少なくとも４副画素が２つの副行に配置されている。１つの画素４１では、第１副行は副画素ＲＧを有し、第２副行は画素ＢＹを有する。隣接する画素４２では、第１副行は副画素ＢＹを有し、第２副行は画素ＲＧを有する。２つの隣接する画素４１、４２の２つの副行は、従って、２Ｄモードにおける２つの隣接する画素４１、４２の第１副行上の副画素が、３Ｄモードにおける１つのＲＧＢＹ画素４７を共に形成するように、交互になっている。副画素の第２行は、同じ色のＢＹＲＧで第２画素４８を共に形成する。

２Ｄモードでは、新しい副画素の配置は、ディスプレイ出力に大きな影響を与えない。図４の１６副画素は、２×２配置で４画素４１、４２を共に形成する。図３ａに示されるように、４画素４１、４２は、２Ｄ画像の一部を共に表示する。３Ｄモードでは、しかしながら、異なる。図５ａ及び図５ｂは、どのように図４の画素が３Ｄモードで使用されるかを示す。両図は、ユーザーの片目に見えるものを描画している。左目は、左目ストライプ１３の下の副画素からの光のみを見る。目に見える副画素は、２つのＲＧＢＹ画素４５、４７を共に形成する。他の２つの画素４６、４８は、右目にのみ見える。片目によって見える画像の垂直解像度は、従って、２Ｄモードにおけるものと同じである（図３ａ参照）。しかしながら、図５ａから、任意の別の手段を取らないと、３Ｄモードでの水平解像度は、２Ｄモードでの水平解像度の半分にしかならないことは明らかである。本発明によると、この問題は、副画素レンダリングによって解決される。

図５ｂは、どのように副画素描レンダリングが図４の画素４５、４７に対して使用されるかを示す。副画素レンダリングを用いると、ディスプレイコントローラ１５は、別々の画素だけでなく別々の副画素をもアドレス指定する。別々の副画素に対する駆動電圧は、対応する画素の色のみによって判定されない。別々の副画素に対する駆動電圧を判定する場合には、周辺の画素の色も考慮される。第１行上の画素４５の副画素に対する駆動電圧は、表示される画像で対応位置‘１’に対する色値と、この位置‘１’の左側にある位置‘０’及び右側にある位置‘３’に対する色値と、に依存する。これは、解像度の明らかな向上につながる。従って、ディスプレイ層１１の副画素の数を増加することなく、２Ｄモードから３Ｄモードに切り替える場合に、垂直解像度及び水平解像度の両方が維持されうる。

画素４１、４２の異なる色の正確な位置は、様々に選択してもよい。例えば、１つの画素４１に対するＧＲ−ＹＢ配置（第１副行ＧＲ、第２副行ＹＢ）と、隣接する画素に対するＹＢ−ＧＲ配置とは、同じ結果を提供する。ＢＧ−ＲＹ又はＧＢ−ＹＲ配置も非常に適している。緑及び黄の副画素は、赤及び青の副画素よりも明るいので、同じ副行に存在せず、互いに隣接しないのが好ましい。副画素レンダリングの最適な効果のためには、これらの明るい画素はディスプレイ層１１にわたって均等に配分されるのが好ましい。

５、６あるいはそれ以上の色を使用する場合、２つの副行の互い違いは、類似する結果につながる。図６は、本発明によるディスプレイ１０における４画素の６副画素バージョンを示す。図４に示された実施形態の４副画素は、ここでは、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）副画素で補われる。他の色及び/又は他の副画素配置を使用してもよい。

図７は、本発明によるディスプレイ１０における４画素７１、７２の５副画素バージョンを示す。ここで、画素７１の第１副行及び第２副行は、同じ数の副画素を有しない。第１副行は色ＲＧＣの３副画素を有し、２副画素を持つ第２副行は色ＢＹを有する。この例では、２つの隣接する画素７１、７２は、結果として、図７に示されるのこぎり状に互いに入れ子になる。代替的に、２副画素しか有さない副行の副画素は、もっと幅広くしてもよく、又は、もっと離して位置づけてもよい。

上記実施形態は、発明を限定するというよりも発明を説明するものであり、当業者であれば、添付の請求項の範囲から離れることなく、多くの代替的な実施形態を設計することができるであろうことに留意されたい。請求項には、括弧の間に配置された参照符号は、請求項を限定するものと解釈されるべきではない。動詞「有する（comprise）」及びその活用形は、請求項に記載されたそれら以外の要素の存在及びステップを排除するものではない。構成要素に先立つ冠詞「a」又は「an」は、このような構成要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、複数の明確な構成要素を有するハードウエアを用いて、及び、適切にプログラムされたコンピュータを用いて導入できる。複数の手段を列挙するデバイスクレームにおいて、これらの手段の幾つかは、ハードウエアの全く同一のアイテムによって具現化できる。特定の手段が、相互に異なる従属請求項の中で述べられているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを効果的に使用することができないと説明しているわけではない。

Claims (7)

1. 行及び列に配置された複数の画素を有し、前記各画素が異なる色を持つ少なくとも４副画素を有し、前記副画素が２つの副行及び少なくとも２つの副列に配置され、同じ行にある２つの隣接する画素の前記２つの副行の前記配置が交互になっている、ディスプレイパネルと、
   前記ディスプレイパネルに重なり、透明偏光材料のストライプを有し、前記ストライプが左目ストライプ及び右目ストライプが交互に現れるパターンに配置され、前記左目ストライプは、光を第１偏光子に変換するように配置され、前記２つの副行のうちの１つの副行に重なり、前記右目ストライプは、光を異なる第２偏光子に変換するように配置され、前記２つの副行のうちの別の副行に重なる、ストライプ状偏光子と、
   副画素レンダリングを、表示される３Ｄ画像に合わせて、前記画素の光出力を制御するのに使用するためのディスプレイコントローラと、
   を有する画素をベースとする３Ｄディスプレイ。
2. 少なくとも前記４副画素のうちの２つの最も明るい前記副画素が異なる副行に供給された、請求項１に記載の画素をベースとする３Ｄディスプレイ。
3. 少なくとも前記４副画素のうちの２つの最も明るい前記副画素が同じ副列に供給された、請求項２に記載の画素をベースとする３Ｄディスプレイ。
4. 少なくとも前記４副画素のうちの３つが赤、緑及び青の色で、少なくとも前記４副画素のうちの４番目の前記副画素が黄、白又はシアンの色を持つ、請求項１に記載の画素をベースとする３Ｄディスプレイ。
5. 各画素が、赤、緑、青、黄、シアン、及びマゼンタの色を持つ６副画素を有する、請求項１に記載の画素をベースとする３Ｄディスプレイ。
6. 各画素が、赤、緑、青、黄、及びシアンの色を持つ５副画素を有する、請求項１に記載の画素をベースとする３Ｄディスプレイ。
7. 前記２つの副行のうちの１つの副行が３副画素を有し、前記２つの副行のうちの別の副行が２副画素を有する、請求項６に記載の画素をベースとする３Ｄディスプレイ。
   

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