JPH06130378A

JPH06130378A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH06130378A
Application number: JP4306004A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Shirochi; 義樹城地
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1992-10-19
Publication date: 1994-05-13
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JP3230225B2

Abstract

(57)【要約】【目的】設計の自由度が大きく、モワレの発生を押さ
えることができる画像表示装置を提供する。【構成】縦方向及び横方向に配列された複数個の画素
の各々が、画像内容に応じた明るさで発光することによ
り、画像が表示されるＬＣＤ１０などを用いた画像表示
装置である。ＬＣＤ１０の前面に、このＬＣＤの画素か
らの光の方向を曲げる微小プリズムを多数配置したディ
フューザ３０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばＬＣＤ（液晶
ディスプレイ）などのように、縦方向及び横方向に複数
個の画素が配列された画像表示装置に関し、特に、画素
ドットや画素間の輪郭線からなる網目を目立たなくする
ための発明に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤなどの画素の集合による画像表示
装置は、解像度を上げようとすると画素数を多くする必
要があるが、生産歩留りの関係で、むやみに画素数を上
げたり、画素の隙間を小さくすることはできない。

【０００３】このため、この種の画像表示装置で大画面
を構成しようとすると、観視者にとっては、画素ドット
や画素間の隙間（例えばＬＣＤブラックストライプ部
分）による網目が目立って見苦しい。また、この種のカ
ラー画像表示装置では、３原色、あるいは、これに対応
した３種類の色のカラーフィルタを、所定の繰り返し周
期で上記画素の前面に配置するようにするが、大画面に
すると、同色のフィルタが配置される画素ドット周期が
目立ち、見苦しくなる。

【０００４】ＣＣＤカメラでは画素間の隙間は、ローパ
スフィルタによる電気的処理で目立たなくすることがで
きるが、ＬＣＤ表示装置などの表示装置では、光になっ
た後に画素間の隙間を埋める必要があるため、電気的処
理により画素ドットや網目を目立たなくすることは、実
現が困難であった。便宜的な方法として、見る側のレン
ズ焦点をぼかす方法があるが、信号も一緒にぼけるため
好ましくない。

【０００５】そこで、ＬＣＤなどの表示素子の前面に回
折格子を設けて、１つの画素からの光を複数個に分散
し、観視者の網膜上では、１つの画素の像を複数の画素
の像（虚像）として結像させて、画素の拡散を行い、そ
の拡散像の結像位置が画素間の網目位置になるようにし
て、画素間の網目を目立たなくする技術が提案されてい
る（例えば特開昭５９−２１４８２５号参照）。

【０００６】すなわち、図８は、この回折格子による画
素からの光の分散を説明するための図であり、１は画素
ドット、２は回折格子である。画素ドット１は、複数個
のマトリクス状配列の画素ドットが配列されている例え
ばＬＣＤの内の１個の画素ドットである。この場合、回
折格子２は、ＬＣＤ表面の位置Ｐ1 から距離ｄだけ離れ
た位置Ｐ2 に配置されている。

【０００７】図８に示すように、画素１から発した光
は、回折格子２により分散されるので、表示装置の観視
者には、画素１の像としては、回折格子２を介して直進
する０次の像と、この０次の像から、前記距離ｄと回折
格子２のピッチｇとにより定まるシフト量ｘだけ順次シ
フトした位置に、１次、２次、の虚像が見える。そこ
で、この１次，２次の虚像が画素間の輪郭線の位置に重
なるように、設計することにより、画素ドットや画素ド
ット間の網目を目立たなくすることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、例え
ばＬＣＤの前面に回折格子を配置して、１つの画素から
の光を複数個に分散して、これにより画素ドット間の網
目やカラー表示装置における同色のフィルタが配置され
る画素ドット周期が目立たないようにすることができる
が、回折格子によるときは、以下のような欠点が生じ
る。

【０００９】すなわち、画素間の網目等が目立たないよ
うにするためには、前記シフト量ｘが適切になるように
定めなければならないが、前述もしたように、このシフ
ト量ｘは、画素と回折格子との距離ｄと回折格子２のピ
ッチｇとにより定まり、ｘ＝λ・ｄ／ｇ … （１）なる演算式（１）で求められる。なお、λは光の波長で
ある。

【００１０】この演算式（１）から分かるように、回折
格子２を用いる場合には、最適シフト量は、ＬＣＤの画
素配列により定まるから、ＬＣＤに対する回折格子２の
実装位置、つまり距離ｄが決定されると、回折格子２の
ピッチｇが定まってしまい、自由にピッチｇを選定でき
ない。このため、カラー表示装置の場合に、モアレの軽
減をすることが困難になる。

【００１１】また、回折格子の場合には、高次になるに
従って拡散像の輝度強度は低下してしまい、しかも、そ
の輝度コントロールが困難であるので、高次の拡散像は
実質的に利用することができない。さらに、不要な高次
の分散光のために、コントラストの低下を招くおそれが
ある。

【００１２】この発明は、以上の欠点を生じることな
く、画素ドットや画素間の網目を目立たなくすることが
できる画像表示装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明による画像表示装置は、後述の実施例の参
照符号を対応させると、縦方向及び横方向に配列された
複数個の画素の各々が、画像内容に応じた明るさで発光
することにより、前記画像が表示される画像表示装置に
おいて、前記複数個の画素の前面に、これら画素からの
光の方向を曲げる微小プリズムを多数配置した光学フィ
ルタを設けたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記の構成のこの発明によれば、１つの画素か
らの光は、微小プリズムの複数個の角度面の数に等しい
数に分散され、１つの画素は、その分散数に等しい画素
数に拡散する。この場合、拡散する画素のシフト量は、
プリズムの屈折率とプリズム角により定まり、微小プリ
ズムの形成ピッチに関係がないので、形成ピッチは、自
由に決めることができ、モアレを目立たなくすることが
できる。

【００１５】図２は、プリズムによる画素シフトを説明
するための図で、図８と対応している。図２において、
３はプリズムであって、光軸４の方向と直交する方向に
対して角度θ（これをプリズム角という）だけ傾いてい
る面（以下、これを角度面という）５を備えている。画
素１から発した光は、入射角θｉ（＝θ）で、プリズム
３の角度面５に入射して屈折し、出射角θｏで出射す
る。このため、観視者にとっては、画素１の位置からシ
フト量ｘだけシフトした位置から光が発したように見
え、シフト位置に虚像が得られる。

【００１６】このとき、プリズム３の屈折率をｎとする
と、ｎ・ｓｉｎθｉ＝ｓｉｎθｏ … （２）である。また、シフト量ｘは、画素１と角度面５との距
離をｂとすると、ｘ＝ｂ・ｔａｎ（θｏ−θｉ） … （３）で表され、θｉ＝θであるから、ｘ＝ｂ・ｔａｎ｛ｓｉｎ^-1（ｎ・ｓｉｎθ）−θ｝ … （４）となり、シフト量ｘは、プリズムの形成ピッチに関係な
く決まる。したがって、複数個の微小プリズムのピッチ
を調整して、モワレを容易に軽減することができる。

【００１７】また、各微小プリズムの各角度面による分
散光の強度は、その角度面の立体角により定まるので、
この立体角をコントロールすることにより、複数個の分
散光の強度を均一にすることが可能である。

【００１８】さらに、１個の画素に対して微小プリズム
の角度面の数だけ、シフト像が形成される。したがっ
て、合成に必要なシフト画像の数だけの角度面を有する
微小プリズムが、画素群の前面に配置されると、画素間
の隙間、同色画素ドット周期が目立ちにくい。

【００１９】

【実施例】以下、この発明による画像表示装置の一実施
例を図を参照しながら説明する。図１は、電子ビューフ
ァインダーに、この発明を適用した場合の概念図を示
す。

【００２０】図１において、１０はＬＣＤであり、図３
に示すように、縦（列）方向及び横（行）方向に複数個
の画素１１が配列されている。１２は、各画素１１の開
口部であり、この開口部１２が実質的に明るくなる。こ
の開口部１２の横方向の幅はＬｘであり、縦方向の幅は
Ｌｙである。そして、この例では、横方向の画素ピッチ
はＰｘ、縦方向のそれはＰｙとされる。また、１行おき
の画素１１の行は、画素の横方向の配列ピッチＰｘの１
／２だけ、横方向にずれた状態となるように形成されて
いる。

【００２１】また、この例は、カラー画像表示装置の場
合であって、各画素１１に対して光の３原色に対応した
色フィルタが配されて、この例では、各画素１１が、赤
Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの色光のいずれかで発光するようにされ
ている。この場合、各１行の画素１１に対しては、Ｒ，
Ｇ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，…と、３色の組が繰り返すように
配列されている。横方向の同一色の画素のピッチは、Ｐ
Ｃｘ（＝３Ｐｘ）である。そして、１行おきの各１行で
は、同一色の画素１１が縦方向に一列に並ぶようにされ
ており、この１行おきの同一色の画素のピッチはＰＣｙ
（＝２Ｐｙ）である。そして、さらに、隣接する行で
は、同一色の画素の位置が、この同一色の横方向の配列
ピッチＰＣｘの１／２ピッチ分だけ、ずれるように配置
されている。すなわち、同一発光色の画素は、いわゆる
市松模様状になるように配列されているものである。

【００２２】また、図１において、２０は、ＬＣＤ１０
の後方から光を与えて、ＬＣＤ１０での表示を明るくさ
せるための、いわゆるバックライト部材である。４０は
接眼レンズ、５０は観視者の眼で、５１はその水晶体、
５２は網膜である。

【００２３】そして、ＬＣＤ１０の表示面と接眼レンズ
４０との間には、後述するように、透明板の表面３０Ａ
に微小プリズムを多数形成したディフューザ（散乱板）
３０が設けられる。この場合、ディフューザ３０の厚さ
がディフューザ３０の表面３０Ａと、ＬＣＤの表示面間
の距離Ｄに等しくなるようにされると、この例の画像表
示装置の組み立てが容易になる。図４は、ディフューザ
３０に形成された多数の微小プリズムの一部の拡大図で
ある。この例の場合には、それぞれの微小プリズム３１
は、横方向に３種のプリズム角の角度面３２ａ，３２
ｂ，３２ｃを、縦方向に３種のプリズム角の角度面３２
ｄ，３２ｂ，３２ｅを、というように、縦横両方向に、
それぞれ３種の角度面を備えて形成され、それぞれピラ
ミッド形の上部を平坦にしたような形状にされている。

【００２４】この場合、ＬＣＤ１０の１つの画素１１か
らの光は、ディフューザ３０のそれぞれの微小プリズム
３１により、縦方向と横方向の３種のプリズム角の角度
面により、それぞれの方向に３つに分散される。したが
って、１つの画素に対して得られる画素の拡散数は、３
×３＝９個になる。

【００２５】図５は微小プリズム群により、一つの画素
の像が異なるプリズム角度の数だけシフト像ができる様
子を示す。図６は、図５の微小プリズム部分を拡大した
図である。この例では、例えば横方向の３つの異なるプ
リズム角の角度面３２ａ，３２ｂ，３２ｃを使用して３
像合成（３画素拡散）を実現している様子を示してい
る。また、微小プリズム群の同一プリズム角の角度面は
網膜上で同一位置に結像していることを示している。

【００２６】シフト像は微小プリズムの角度面からの出
射光線を画素側に延長した線（点線）上にできる（図５
及び図６のI 、II、III 参照）。図の例の場合には、シ
フト量は、０と、ｘ1 と、ｘ2 の３つである。したがっ
て、１つの角度面に対して１つのシフト像を考えること
ができる。そして、その各角度面の立体角を調整して、
その角度面の面積をコントロールすることにより、各角
度面に対応する像の光強度をコントロールすることがで
きる。

【００２７】図７に、図４の例の微小プリズム群が形成
されたディフューザ３０により、画素をシフトさせ、そ
のシフト画素の合成により、画素間の輪郭及び同一色の
画素周期が目立ちにくくなる様子を示す画素シフト合成
例を示す。図７の例は、１色、例えば図３における赤Ｒ
の画素だけについての合成画素画像であり、横方向につ
いてはシフト量が同色画素ドットのピッチＰＣｘの±１
／３の２点と、シフト量が０の１点との３点を形成し、
縦方向についてはシフト量が同色画素ドットのピッチＰ
Ｃｙの±１／３の２点と、シフト量が０の１点との３点
を形成して、図７Ａに示すように、縦、横の各方向に組
合せた９点像合成（２次元３画素拡散）パターンを形成
した場合を示している。なお、図７において、斜線を開
口部に付し、○印をその中央に付した画素は、ある１色
の画素についてのシフト量が０の画素位置であり、元の
画素位置に対応している。

【００２８】この図７から明らかなように、この例によ
れば、画素間の輪郭部分に画素の拡散像を結像させるこ
とができ、しかも、同一色の画素周期が目立ちにくくな
ることが分かる。

【００２９】なお、最適なシフト像の拡散数は、図３の
カラー画素配列の場合には、横方向には、画素のその方
向の開口幅ＬｘをピッチＰＣｘで除算した結果の商を四
捨五入した整数値であり、また、縦方向には、画素のそ
の方向の開口幅ＬｙをピッチＰＣｙで除算した結果の商
を四捨五入した整数値である。また、モノクローム表示
の場合には、最適拡散数は、横方向には、開口幅Ｌｘを
画素ピッチＰｘで除算した結果の商を四捨五入した整数
値であり、また、縦方向には、開口幅ＬｙをピッチＰｙ
で除算した結果の商を四捨五入した整数値である。

【００３０】式（１）と式（４）の計算式を比べると、
ディフューザ３０の場合には、微小プリズムのピッチＰ
ｐが計算式に入ってない。このことは、モアレの出ない
最適なピッチＰｐを、ディフューザ３０の実装位置に関
係なく、自由に選べることを意味している。

【００３１】図４の各角度面の大きさ（面積）を変えれ
ば、すなわち、画素から見込む角度（立体角）に比例し
て、光強度を変えることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、画質劣化（画ぼけ）少なく編目を消すことができ
る。

【００３３】また、画素間の隙間や同色ドット周期が目
立ちにくくなるので、画像の細部がより良く見える。し
たがって、画素数が少なくても、１ランク上の画素数を
有する表示装置と同等の画質が再現できる。

【００３４】また、多数の微小プリズムの形成ピッチを
自由に決められるので、取り付け位置に制約があって
も、プリズム角度で画素シフト量を決定でき、モアレを
目立たなくできる。

【００３５】また、微小プリズムを用いるものであるの
で、高次の散乱光の強度も独立で自由に設定でき、不要
な高次散乱光を０にすることもできるので、コントラス
トの低下を少なくできる。

【００３６】また、回折格子の最低次回折は０、±１の
３個以下にならないが、プリズムでは微小プリズム１個
で像１個を独立に設定可能なので、画素を多方向にシフ
トして合成するとき、無駄な像を少なくしてコントラス
ト及び解像度を劣化させにくい設計ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による画像表示装置の一実施例を示す
図である。

【図２】この発明に使用するプリズムにより画素の像が
シフトされる様子を説明するための図である。

【図３】この発明をカラー画像表示装置に適用した場合
の色画素配列の例を示す図である。

【図４】この発明の要部の一部拡大図である。

【図５】この発明の原理を説明するための図である。

【図６】この発明の原理を説明するための図である。

【図７】この発明による画素拡散の一例を示す図であ
る。

【図８】回折格子を使用して画素拡散を行う従来例を説
明するための図である。

【符号の説明】

１０ＬＣＤ２０バックライト部材３０ディフューザ４０接眼レンズ３１微小プリズム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】縦方向及び横方向に配列された複数個の
画素の各々が、画像内容に応じた明るさで発光すること
により、前記画像が表示される画像表示装置において、前記複数個の画素の前面に、これら画素からの光の方向
を曲げる微小プリズムを多数配置した光学フィルタを設
けた画像表示装置。
【請求項２】請求項１において、前記画素の開口幅を
Ｌ、画素のピッチをＰとしたとき、前記微小プリズムに
より得る画素の拡散数を、前記Ｌを前記Ｐで除算したと
きの商を四捨五入した整数値に選定するようにした画像
表示装置。
【請求項３】請求項１において、前記微小プリズムが
有する各面の立体角が調整されて、画素の拡散像の明る
さがコントロールされるようにされた画像表示装置。