JPH11109873A - Display - Google Patents

Display

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JPH11109873A
JPH11109873A JP9269031A JP26903197A JPH11109873A JP H11109873 A JPH11109873 A JP H11109873A JP 9269031 A JP9269031 A JP 9269031A JP 26903197 A JP26903197 A JP 26903197A JP H11109873 A JPH11109873 A JP H11109873A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distribution
display
cell
reflectance
transmittance
Prior art date
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Pending
Application number
JP9269031A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshitaka Toda
敏貴 戸田
Toshio Honda
捷夫 本田
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP9269031A priority Critical patent/JPH11109873A/en
Publication of JPH11109873A publication Critical patent/JPH11109873A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the light transmitted through an aperture from being accompanied with a noise component at a periphery part, to avoide a crosstalk between picture elements and to make a display stoyby visible by making the display have a distribution of transmissivity or reflectance which is made lower as going to the periphery part from the center part of a cell. SOLUTION: By setting the transmissivity distribution or the reflectance distribution in the cell (aperture) being the picture element so that the transmissivity or the reflectance may be reduced from the center part to the periphery part at least in one direction, the intensity of emitted light in a main lobe is made uniform. The intensity distribution of the emitted light from the aperture is related to amplitude distribution being a square root. In the case of making the transmissivity distribution at the center part of the aperture definite and reducing the transmissivity from the position as being away from the center part toward the periphery part (waveform is made trapezoidal), the intensity distribution becomes a trapezoidal function. When the amplitude transmissivity of the aperture is the trapezoidal function, the utilization efficiency of incident light is enhanced because the intensity of the emitted light is made high at the center part while keeping the reduction of the intensity at the periphery part in the intensity distribution of the emitted light.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画素を構成単位と
するディスプレイに関する。特に、画素となるセルの透
過率もしくは反射率が、セル面の少なくとも1方向につ
いて、セルの中心部から周辺部へ向かって低くなるよう
な透過率分布もしくは反射率分布を有するようなディス
プレイに関する。
The present invention relates to a display having pixels as constituent units. In particular, the present invention relates to a display having a transmittance distribution or a reflectance distribution such that the transmittance or reflectance of a cell serving as a pixel decreases in at least one direction of a cell surface from a central portion to a peripheral portion of the cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】画素となるセルの集まりによって構成さ
れるディスプレイには、各種のタイプがある。このう
ち、「開口」をセルとし、開口を通過した光線によって
画像を表示するタイプのディスプレイとして、液晶ディ
スプレイが代表的である。図4に、前記ディスプレイの
構成を概念的に示す。
2. Description of the Related Art There are various types of displays constituted by a group of cells which are pixels. Among them, a liquid crystal display is typical as a type of display in which an “opening” is a cell and an image is displayed by light rays passing through the opening. FIG. 4 conceptually shows the configuration of the display.

【0003】液晶ディスプレイでは、開口となる液晶セ
ルの形状として、矩形が一般的であり、開口からの透過
光の透過率分布が、任意の方向については、図1に示す
矩形関数のグラフで表されることになる。
In a liquid crystal display, the shape of a liquid crystal cell serving as an opening is generally rectangular, and the transmittance distribution of light transmitted through the opening is represented by a rectangular function graph shown in FIG. Will be done.

【0004】すなわち、バックライトから照明されて液
晶パネルを通過した透過光の強度分布が、個々の液晶パ
ネルの開口の範囲内では一定(開口内部の位置に応じて
透過率が変化することはない)であり、矩形関数で表さ
れる。
That is, the intensity distribution of the transmitted light illuminated from the backlight and passing through the liquid crystal panel is constant within the range of the opening of each liquid crystal panel (the transmittance does not change according to the position inside the opening). ), Which is represented by a rectangle function.

【0005】上記の強度分布は、開口面における開口の
範囲内(図1の、−dから+d)で当てはまる説明であ
り、ディスプレイを観察する距離と開口サイズとの関係
によっては、以下のように事情が変わることになる。
The above-described intensity distribution is a description that is applied within the range of the opening on the opening surface (from -d to + d in FIG. 1). Depending on the relationship between the distance at which the display is observed and the opening size, the following is given. The situation will change.

【0006】下式のように定義するフレネル数(N)
で、N<<1の条件での観察状態が「フラウンホーファ
ー領域」に相当する。それ以外の条件での観察状態はフ
レネル領域に相当する。「N<<1」は、「Nが1より
もずっと小さい」ことを意味する。(一般的には、数倍
以上の差があれば良い) 何れの領域においても、単純な開口からの透過光の強度
分布は、フレネル数に対して一義的に決定される。
[0006] Fresnel number (N) defined as:
The observation state under the condition of N << 1 corresponds to the “Fraunhofer region”. The observation state under other conditions corresponds to the Fresnel region. “N << 1” means “N is much smaller than 1”. (In general, a difference of several times or more is sufficient.) In any region, the intensity distribution of transmitted light from a simple aperture is uniquely determined with respect to the Fresnel number.

【0007】[0007]

【数1】 (Equation 1)

【0008】観察状態がフラウンホーファー領域(一般
に、開口のサイズが小さい場合)にあたる場合、画素の
開口に入射する光が平行光であったとしても、開口での
回折の影響で、開口を透過する光は広がることになる。
すなわち、一つ一つの画素での光強度分布は、周辺部で
ノイズ成分を伴うものとなり、画素間でのクロストーク
となる。周辺部でノイズ成分を伴う場合の、透過光の光
強度分布の波形を図5に示す。
When the observation state corresponds to the Fraunhofer region (generally, when the size of the opening is small), even if the light incident on the opening of the pixel is parallel light, the light passes through the opening due to the diffraction at the opening. Light will spread.
That is, the light intensity distribution at each pixel includes a noise component in the peripheral portion, resulting in crosstalk between pixels. FIG. 5 shows a waveform of the light intensity distribution of the transmitted light in the case where a noise component is involved in the peripheral portion.

【0009】観察状態がフレネル領域にあたる場合で
も、上記と同様に、開口を透過する光は、各周辺部でノ
イズ成分を伴うと共に、各中心部では光強度が激しく変
化したものとなる。
[0009] Even when the observation state corresponds to the Fresnel region, similarly to the above, the light transmitted through the aperture is accompanied by a noise component in each peripheral portion, and the light intensity changes drastically in each central portion.

【0010】また、画素サイズがある程度大きい場合に
は、入射光(平行光)により表示される画像を観察する
ことが可能な範囲が極めて限定されてしまう。この際、
ディスプレイから出射する光に散乱性を持たせれば広い
範囲から観察することが可能となるが、視域を自由に設
定することが難しくなる。尚、上式において、セルから
出射する光が球面波の位相を有する場合には、観察距離
の値に、球面波の収束点あるいは発散点の距離を考慮す
る必要がある。
When the pixel size is large to some extent, the range in which an image displayed by incident light (parallel light) can be observed is extremely limited. On this occasion,
If the light emitted from the display has scattering properties, observation from a wide range is possible, but it is difficult to freely set the viewing zone. In the above equation, when the light emitted from the cell has a phase of a spherical wave, it is necessary to consider the distance between the convergence point and the divergence point of the spherical wave in the value of the observation distance.

【0011】既存のディスプレイでは、画素(開口)を
透過させる光は、バックライトなどによる照明光であ
り、結果的に開口での回折の影響で広がる現象が見られ
ることはあるが、意図的に出射する光に散乱性を持たせ
る工夫がなされた提案は、現在のところ報告されていな
い。
In an existing display, light transmitted through a pixel (aperture) is illuminating light from a backlight or the like. As a result, a phenomenon that the light spreads due to diffraction at the aperture may be observed. At present, no proposal has been made to make the emitted light have scattering properties.

【0012】尚、照明光が画素(開口)を介して観察者
と反対側から入射し、表示光(透過光)が観察者側に出
射するような形態に限らず、本発明では、照明光が画素
(開口)を介して観察者側から入射し、観察者側に反射
して出射するような形態も包含するものとする。
The present invention is not limited to a mode in which the illumination light enters from the side opposite to the observer via the pixel (opening) and the display light (transmitted light) exits to the observer. Is incident from the observer side via the pixel (opening), and is reflected and emitted toward the observer side.

【0013】このように、従来の画素(開口)からの出
射光の不均一さに起因して、ディスプレイを観察する
と、観察者の視点位置によりディスプレイの明るさが変
化したり、ディスプレイ面に明暗の縞が観察されるとい
う問題が起こる。
As described above, when the display is observed due to the non-uniformity of the light emitted from the conventional pixel (aperture), the brightness of the display changes depending on the viewpoint position of the observer, or the display surface is bright or dark. The problem that fringes are observed.

【0014】加えて、上記のような開口を画素とするデ
ィスプレイでは、観察する方向に応じて視差を持つ異な
る2次元画像を視覚させることによって、立体感のある
画像表示を行なわせる工夫がなされた提案も、現在のと
ころ報告されていない。
[0014] In addition, in the display having the above-mentioned aperture as a pixel, a method of displaying an image with a three-dimensional effect has been devised by visually recognizing a different two-dimensional image having parallax in accordance with a viewing direction. No proposals have been reported so far.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、開口を透過
する光が、各周辺部でノイズ成分を伴わないようにし、
観察状態が、フラウンホーファー領域・フレネル領域の
いずれにあたる場合であっても、画素間でのクロストー
クを回避し、ディスプレイを安定に(視点位置により明
るさが変化せず、明暗の縞が観察されないように)視覚
させることを主な目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, light transmitted through an aperture is prevented from being accompanied by a noise component at each peripheral portion.
Even if the observation state corresponds to either the Fraunhofer region or the Fresnel region, crosstalk between pixels is avoided and the display is stabilized (the brightness does not change depending on the viewpoint position, and bright and dark stripes are not observed). The main purpose is to make it visible.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、ディスプレイ
を構成する画素となるセルの透過率もしくは反射率が、
セル面の少なくとも1方向について、セルの中心部から
周辺部へ向かって低くなるような透過率分布もしくは反
射率分布を有することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the transmittance or reflectance of a cell serving as a pixel constituting a display is determined as follows.
In at least one direction of the cell surface, the cell surface has a transmittance distribution or a reflectance distribution that decreases from the center to the periphery of the cell.

【0017】請求項2の発明は、ディスプレイを構成す
る画素となるセルの透過率もしくは反射率が、セル面の
1方向について、セルの中心部から周辺部へ向かって低
くなるような透過率分布もしくは反射率分布を有し、そ
れと垂直な方向については、均一な透過率分布もしくは
反射率分布を有することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a transmittance distribution in which the transmittance or reflectance of a cell constituting a pixel constituting a display decreases in one direction of a cell surface from the center to the periphery of the cell. Alternatively, it has a reflectance distribution, and has a uniform transmittance distribution or a reflectance distribution in a direction perpendicular to the reflectance distribution.

【0018】透過率もしくは反射率が変化する方向は、
作製するディスプレイに応じて、観察者に対して水平
(または、垂直)とすることができる。
The direction in which the transmittance or the reflectance changes is
Depending on the display to be made, it can be horizontal (or vertical) to the viewer.

【0019】請求項5の発明は、透過率もしくは反射率
が、中心部から周辺部へ向かって低くなるような分布を
有するセル面の方向で、透過率もしくは反射率が、前記
セルの中心部から周辺部へ向かってなだらかに減少して
いることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the direction of the cell surface having a distribution such that the transmittance or the reflectance decreases from the center to the peripheral portion, the transmittance or the reflectance is reduced at the center of the cell. From the center to the periphery.

【0020】請求項6の発明は、透過率もしくは反射率
が、中心部から周辺部へ向かって低くなるような分布を
有するセル面の方向で、透過率もしくは反射率が、前記
セルの中心部近傍では一定であり、中心部から離れた位
置から周辺部へ向かって減少していることを特徴とす
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the direction of the cell surface having such a distribution that the transmittance or the reflectance decreases from the central portion toward the peripheral portion, the transmittance or the reflectance is reduced at the central portion of the cell. It is characterized by being constant in the vicinity and decreasing from a position distant from the center toward the periphery.

【0021】請求項7の発明は、ディスプレイを構成す
る画素となるセルから出射する光が、球面波状の位相分
布を有することを特徴とする。球面波状の位相分布とし
ては、作製するディスプレイに応じて、収束球面波状と
したり、発散球面波状としたり、適宜に選択される。
According to a seventh aspect of the present invention, light emitted from a cell which is a pixel constituting the display has a spherical wave phase distribution. The spherical wave phase distribution is appropriately selected depending on the display to be manufactured, such as a convergent spherical wave or a divergent spherical wave.

【0022】上記ディスプレイにおいて、立体感を持つ
表示を行なうために、請求項11の発明は、球面波状の
位相分布を有する光を出射するセルを、後述する2次元
画像の枚数に応じて複数に領域分割した各々を画素単位
であるサブセルとし、各サブセルが、観察者に対して、
サブセル面の少なくとも水平方向について、中心部から
周辺部へ向かって低くなるような透過率分布もしくは反
射率分布を有し、各サブセルが、視差を有する複数枚の
2次元画像を構成する画素とする。
In order to provide a three-dimensional display in the above display, the invention according to claim 11 is to provide a plurality of cells for emitting light having a spherical wave phase distribution in accordance with the number of two-dimensional images described later. Each of the divided regions is a sub-cell which is a pixel unit, and each sub-cell is
In at least the horizontal direction of the sub-cell surface, the sub-cell has a transmittance distribution or a reflectance distribution that becomes lower from the center to the periphery, and each sub-cell is a pixel constituting a plurality of two-dimensional images having parallax. .

【0023】<作用>セルの透過率もしくは反射率が、
(中心部から周辺部へ向かって低く)変化する方向に対
して、個々のセルからの出射光の周辺部(特に、セルの
幾何光学的な像よりも外側の部分)での強度を小さくす
ることができ、また、出射光の分布のメインローブ(特
定セルからの出射光が到達する領域に瞳が位置し、その
セルを視覚した状態)内での均一性が向上する。(請求
項1) ここで、セル面の2方向(X方向,Y方向)に対して、
透過率もしくは反射率を変化させた場合には、2方向に
出射光の分布を均一にすることができるため、観察者に
とって、ディスプレイの上下方向・左右方向共に、上記
のことが該当する。
<Effect> The transmittance or reflectance of the cell is
For the changing direction (lower from the center to the periphery), the intensity of the light emitted from each cell at the periphery (particularly, the portion outside the geometrical optical image of the cell) is reduced. In addition, the uniformity of the distribution of the emitted light within the main lobe (where the pupil is located in the area where the emitted light from the specific cell reaches and the cell is visually recognized) is improved. (Claim 1) Here, with respect to two directions (X direction, Y direction) of the cell surface,
When the transmittance or the reflectance is changed, the distribution of the emitted light can be made uniform in two directions, so that the above applies to the viewer in both the vertical and horizontal directions of the display.

【0024】セル面の1方向(X方向,Y方向の何れか
一方)についてのみ、透過率もしくは反射率を変化さ
せ、それと垂直な方向については、均一な透過率分布も
しくは反射率分布を有するようにした場合には、2方向
について変化させる場合よりも、セルへの入射光が出射
光として機能する割合が高くなり、光の利用効率が上が
ることになるため、ディスプレイの明るさが向上する。
(請求項2)
The transmittance or reflectance is changed only in one direction (either the X direction or the Y direction) of the cell surface, and a uniform transmittance distribution or reflectance distribution is obtained in a direction perpendicular to the cell surface. In this case, the ratio of incident light to the cell functioning as outgoing light is higher than in the case where the light is changed in two directions, and the light use efficiency is increased, so that the brightness of the display is improved.
(Claim 2)

【0025】一般的に、観察者の視点の移動方向は水平
方向が多いため、この方向に透過率もしくは反射率を変
化(中心部から周辺部へ向かって低くなるように)させ
れば、観察者の移動に対し、明るさの変化の少ないディ
スプレイとなる。(請求項3)
In general, the observer's viewpoint moves in a horizontal direction in many directions. Therefore, if the transmittance or the reflectance is changed in this direction (to decrease from the center to the periphery), the observation can be performed. The display has a small change in brightness as the user moves. (Claim 3)

【0026】中心部から周辺部へ向かって低くなるよう
に、セルの透過率もしくは反射率を変化させる場合、中
心部から周辺部へ向かってなだらかに低くなるように
(図2のような波形)しても良いが、(請求項5) 中心部付近では一定の最大値であり、中心部からある程
度離れた位置から周辺部へ向かって低くなるように(図
3に示す台形状の波形)すると、セルへの入射光を高効
率で出射光として寄与させることができ、ディスプレイ
としての明るさが向上する。(請求項6)
When the transmittance or the reflectance of the cell is changed so as to decrease from the center to the peripheral portion, the transmittance or reflectivity is gradually decreased from the center to the peripheral portion (a waveform as shown in FIG. 2). (Claim 5) When the maximum value is constant near the center and becomes lower toward the periphery from a position distant from the center to some extent (the trapezoidal waveform shown in FIG. 3). In addition, light incident on the cell can be highly efficiently contributed as output light, and the brightness as a display is improved. (Claim 6)

【0027】セルから出射する光が、球面波状の位相分
布を有するようにすることで、セルのサイズに依存せ
ず、出射光を任意の範囲に拡げることができる。(請求
項7)
By making the light emitted from the cell have a spherical wave phase distribution, the emitted light can be expanded to an arbitrary range irrespective of the size of the cell. (Claim 7)

【0028】ディスプレイの特定方向での視域(表示画
像を観察可能な角度範囲)を限定する際、セルからの出
射光に球面波状の位相分布を付与することが有効である
が、前記の範囲内での出射光の分布が、その方向では不
均一になりやすい。しかし、上記方向と一致する方向に
各セルの透過率もしくは反射率を変化させている場合に
は、上記方向での出射光の分布を均一にし、また、前記
の範囲外への不要な光(ノイズ光)を減少させることが
可能である。この場合でも、観察者の視点の移動方向は
水平方向が多いため、上記特定方向としては、水平方向
が一層有効である。(請求項8)
When limiting the viewing area (angle range in which a displayed image can be observed) in a specific direction of the display, it is effective to impart a spherical wave phase distribution to the light emitted from the cell. The distribution of the outgoing light in the inside tends to be non-uniform in that direction. However, when the transmittance or reflectance of each cell is changed in a direction coinciding with the above direction, the distribution of the emitted light in the above direction is made uniform, and unnecessary light ( Noise light) can be reduced. Even in this case, since the direction of movement of the viewpoint of the observer is often horizontal, the horizontal direction is more effective as the specific direction. (Claim 8)

【0029】球面波状の位相分布としては、セルからの
出射光が、特定位置から発散すれば良いから、特定焦点
に集光した後発散するような「収束球面波状」でも始め
から発散するような「発散球面波状」であっても良い。
(請求項9,10)
The phase distribution of the spherical wave shape may be such that the light emitted from the cell only diverges from a specific position. It may be “divergent spherical wave shape”.
(Claims 9 and 10)

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】上述したように、本発明は、画素
であるセル(開口)内の透過率分布もしくは反射率分布
を、少なくとも1方向について、中心部から周辺部へ向
かって減少させることにより、メインローブ内での出射
光の強度を均一にするディスプレイである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the present invention reduces the transmittance distribution or the reflectance distribution in a cell (opening) as a pixel from at least one direction from the center to the periphery. Is a display that makes the intensity of the emitted light within the main lobe uniform.

【0031】セル(開口)からの出射光の強度分布は、
その平方根である振幅分布と関連することになる。中心
部から周辺部へ向かって減少する振幅透過率分布もしく
は振幅反射率分布についての数学的な表現としては、si
nc関数、Bartlett窓関数、一般化Hamming窓関数などが
例示される。(以下、振幅透過率を例にとり、説明す
る)
The intensity distribution of the light emitted from the cell (opening) is
It will be related to the amplitude distribution that is its square root. The mathematical expression for the amplitude transmittance distribution or the amplitude reflectance distribution that decreases from the center to the periphery is si
Examples include an nc function, a Bartlett window function, and a generalized Hamming window function. (Hereinafter, the amplitude transmittance will be described as an example.)

【0032】[0032]

【数2】 (Equation 2)

【0033】[0033]

【数3】 (Equation 3)

【0034】[0034]

【数4】 (Equation 4)

【0035】上式において、円形開口の場合、xは開口
中心からの距離であり、矩形開口の場合、xは矩形の任
意の辺に垂直な軸をとり、開口中心を0とした座標であ
る。尚、Tは開口の大きさ(円形開口の場合は直径、矩
形開口の場合は1辺の長さ)であり、−T/2≦x≦T
/2の範囲の値をとる。
In the above formula, for a circular opening, x is the distance from the center of the opening, and for a rectangular opening, x is a coordinate with an axis perpendicular to any side of the rectangle and the center of the opening being 0. . Note that T is the size of the opening (diameter for a circular opening, length of one side for a rectangular opening), and -T / 2 ≦ x ≦ T
/ 2 range.

【0036】一般化Hamming 窓関数においては、αによ
り関数の形を最適化できるが、α=0.5や0.54が
一般的である。
In the generalized Hamming window function, the form of the function can be optimized by α, but α = 0.5 or 0.54 is common.

【0037】開口の中心部の透過率分布を一定にし、中
心部から離れた位置から周辺部へ向かって減少するよう
に(波形を台形状に)した場合は、台形関数に相当す
る。ただし、本発明においては、台形関数として斜辺部
は直線とは限らないものとする。(すなわち、中心付近
で一定値をとり、その両側でなだらかに減少するような
関数を台形関数と称することとする)
A case where the transmittance distribution at the center of the opening is constant and decreases from a position distant from the center toward the periphery (trapezoidal waveform) corresponds to a trapezoidal function. However, in the present invention, it is assumed that the oblique side is not necessarily a straight line as a trapezoidal function. (That is, a function that takes a constant value near the center and decreases gently on both sides is called a trapezoidal function.)

【0038】なお、ここでは開口の振幅透過率関数とし
て、代表的ないくつかの関数をあげたが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。
Although a number of representative functions have been given here as the amplitude transmittance functions of the aperture, the present invention is not limited to these.

【0039】上記の関数のフーリエ変換は、矩形関数の
フーリエ変換に比べて、その振幅の値が周辺部で著しく
小さくなることは知られている。フーリエ変換は、光学
系においては、平行光照明による開口についてのフラウ
ンホーファー領域(十分遠方)における回折光分布の計
算と等価である。すなわち、これらの関数を振幅透過率
分布とする開口からの出射光の分布は、周辺部での強度
が著しく小さいことになる。
It is known that the Fourier transform of the above function has a significantly smaller amplitude value at the periphery than the Fourier transform of a rectangular function. In the optical system, the Fourier transform is equivalent to the calculation of the diffracted light distribution in the Fraunhofer region (sufficiently distant) for the aperture by the parallel light illumination. That is, the distribution of the light emitted from the aperture having these functions as the amplitude transmittance distribution has extremely small intensity at the peripheral portion.

【0040】開口からの出射光が、球面波状の位相分布
を有する場合、通常の観察条件(観察者とディスプレイ
との距離が30cm〜1m程度)においても、出射光の
分布が、開口の振幅透過率のフーリエ変換とは異なって
しまい、一層不均一になりやすい。この際、開口の透過
率が変化していると、出射光の分布を均一にすることが
できると共に、出射光の強度分布を周辺部において小さ
くすることができる。
When the light emitted from the aperture has a spherical wave phase distribution, the distribution of the emitted light is controlled by the amplitude transmission of the aperture even under normal observation conditions (the distance between the observer and the display is about 30 cm to 1 m). This is different from the Fourier transform of the rate, and tends to be more non-uniform. At this time, if the transmittance of the opening changes, the distribution of the emitted light can be made uniform, and the intensity distribution of the emitted light can be reduced in the peripheral portion.

【0041】上記のように、透過率が変化した開口から
の出射光が、球面波状の位相分布を有する場合であって
も、周辺部での強度を小さくできる。ただし、球面波状
の位相分布を有する場合には、矩形関数で表される開口
では、メインローブでの出射光分布の不均一さが顕著に
なりやすいのに対し、上述のような振幅透過率分布を有
する開口では、出射光の強度分布が均一になる傾向があ
る。
As described above, even when the light emitted from the aperture whose transmittance has changed has a spherical wave phase distribution, the intensity at the peripheral portion can be reduced. However, in the case of having a spherical wave-like phase distribution, in the aperture represented by the rectangular function, the unevenness of the emission light distribution in the main lobe tends to be remarkable, whereas the amplitude transmittance distribution as described above , The intensity distribution of the emitted light tends to be uniform.

【0042】出射光に、球面波状の位相分布を持たせる
手段として、 (1)球面波からなる照明光を開口に入射させる。 (2)開口にレンズ機能を持たせ、平行光からなる照明
光を開口に入射させる。 などがある。
As means for imparting a spherical wave phase distribution to the emitted light, (1) illumination light composed of a spherical wave is made to enter an aperture. (2) The opening has a lens function, and illumination light composed of parallel light is made incident on the opening. and so on.

【0043】開口の振幅透過率が台形関数の場合、出射
光の強度分布が周辺部で減少を伴ったまま、中心部での
強度を上げることができ、入射光の利用効率を上げるこ
とができるため、一層効果的である。ただし、台形の斜
辺部を小さくし過ぎる(矩形に近くする)と、開口から
の出射光の強度分布が周辺部で上がり、効果が小さくな
る。具体的には、例えば開口の大きさが50μmのと
き、台形の斜辺部が10μm程度(底辺が50μm,上
辺が30μmのような台形)なら、十分な効果がある。
When the amplitude transmittance of the aperture is a trapezoidal function, the intensity at the center can be increased while the intensity distribution of the emitted light is reduced at the periphery, and the utilization efficiency of the incident light can be increased. Therefore, it is more effective. However, if the oblique side of the trapezoid is too small (closer to the rectangle), the intensity distribution of the light emitted from the opening increases in the peripheral portion, and the effect is reduced. Specifically, for example, when the size of the opening is 50 μm, if the oblique side of the trapezoid is about 10 μm (the trapezoid having a base of 50 μm and an upper side of 30 μm), there is a sufficient effect.

【0044】上記のような開口を画素とするディスプレ
イでの画像表示においては、従来のディスプレイと同様
に、各画素(開口)への入射光の強度や波長を変化させ
たり、あるいは画素毎に開口のサイズや透過率分布を変
化させるなどにより、画像を表示すればよい。
In displaying an image on a display having an aperture as a pixel as described above, similarly to a conventional display, the intensity or wavelength of light incident on each pixel (opening) is changed, or the aperture is changed for each pixel. The image may be displayed by changing the size or transmittance distribution of the image.

【0045】開口内で透過率が変化する方向は、観察者
に対して水平および/または垂直とすることができる。
図6,7に本発明による開口を示し、図8に従来の開口
を示す。図6は、透過率が、開口面の1方向(水平方
向)について、中心部から周辺部へ向かって低くなるよ
うな透過率分布を有する開口であり、図7は、透過率
が、開口面の2方向(水平および垂直方向)について、
中心部から周辺部へ向かって低くなるような透過率分布
を有する開口である。図8では、開口内で透過率は一定
である。
The direction in which the transmittance changes within the aperture can be horizontal and / or vertical to the observer.
6 and 7 show an opening according to the present invention, and FIG. 8 shows a conventional opening. FIG. 6 shows an opening having a transmittance distribution such that the transmittance decreases from the center to the periphery in one direction (horizontal direction) of the opening surface. FIG. For two directions (horizontal and vertical),
The aperture has a transmittance distribution that decreases from the center to the periphery. In FIG. 8, the transmittance is constant within the opening.

【0046】通常、ディスプレイを視覚する場合には、
観察者の視点位置は、垂直方向には比較的狭い範囲に限
定できる。(水平方向での観察者の移動に比べて、体格
差・観察する姿勢による変位が少ないため) そこで、出射光について、垂直方向に球面波状の位相分
布を持たせるようにすると、その方向での光の利用効率
を高くできる。しかし、出射光の分布が不均一になりや
すく、このため、開口内で(観察者に対して垂直方向
で)開口の透過率を変化させることによって、出射光の
分布を均一にすることができる。同様のことは、水平方
向についても当てはまる。
Usually, when viewing the display,
The observer's viewpoint position can be limited to a relatively narrow range in the vertical direction. (Because there is less displacement due to physique differences and observation postures compared to the movement of the observer in the horizontal direction.) Therefore, if the emitted light is given a spherical wave phase distribution in the vertical direction, Light utilization efficiency can be increased. However, the distribution of the emitted light tends to be non-uniform, and therefore, the distribution of the emitted light can be made uniform by changing the transmittance of the opening within the opening (in the direction perpendicular to the observer). . The same is true for the horizontal direction.

【0047】球面波状の位相分布として、収束球面波状
とすることにより、収束位置近辺に配置した別の素子
(例えば、波長選択用のフィルターなど)へ、開口から
の出射光を入射させることが容易になる。特に、その素
子がディスプレイの画素と同様の配列である場合には非
常に有効である。
By forming the convergent spherical wave shape as the spherical wave phase distribution, it is easy to make the light emitted from the aperture incident on another element (for example, a filter for wavelength selection) arranged near the converging position. become. In particular, it is very effective when the elements have the same arrangement as the pixels of the display.

【0048】球面波状の位相分布として、発散球面波状
とすることにより、光源からの入射光が画素(開口)を
通過する前に、入射光の収束点に相当する場所がある場
合には、この位置(収束点に相当する場所)に前述のよ
うな別の素子を配置することが可能である。
By providing a divergent spherical wave shape as the spherical wave phase distribution, if there is a place corresponding to the convergence point of the incident light before the light from the light source passes through the pixel (aperture), It is possible to arrange another element as described above at a position (a place corresponding to a convergence point).

【0049】このようなディスプレイで、両眼視差によ
り立体感を伴う表示を行なうには、球面波状の位相分布
を有する光を出射する開口を、観察者に対して水平方向
(左右の眼が並ぶ方向)に複数に領域分割する。領域分
割する数は、視差を有する2次元画像の枚数に応じるこ
とになる。
In order to perform a display with a stereoscopic effect due to binocular parallax on such a display, an opening for emitting light having a spherical wave-like phase distribution must be arranged in a horizontal direction with respect to the observer (the left and right eyes are aligned). Direction). The number of areas to be divided depends on the number of two-dimensional images having parallax.

【0050】領域分割されたそれぞれの開口は、それぞ
れ少なくとも1方向(少なくとも、観察者に対して左右
の眼が並ぶ水平方向)について、中心部から周辺部へ向
かって低くなるような透過率分布を有しており、各々
が、上記の2次元画像を構成する画素単位となる。
Each of the divided apertures has a transmittance distribution that decreases from the center to the periphery in at least one direction (at least in the horizontal direction in which the left and right eyes are aligned with the observer). And each is a pixel unit that constitutes the two-dimensional image.

【0051】領域分割されたそれぞれの開口を適正に配
置して、ディスプレイとすることにより、観察する方向
に応じて視差を持つ異なる2次元画像を視覚させること
ができ、立体感のある画像表示を行なわせることが可能
となる。
By appropriately arranging the divided apertures to form a display, different two-dimensional images having parallax can be visually recognized according to the viewing direction, and an image with a three-dimensional effect can be displayed. Can be performed.

【0052】なお、以上の説明は、開口内で振幅反射率
分布を変える場合についても同様に当てはまる。
The above description also applies to the case where the amplitude reflectance distribution is changed in the aperture.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディスプ
レイでは、個々の画素(開口)からの出射光の強度を周
辺部において小さくすることができる。さらに、出射光
に球面波の位相を付与している場合には、各画素(開
口)からの出射光分布のメインローブの均一性を向上す
ることも可能である。従って、観察者の視点位置に依存
するディスプレイの明るさの変化が少なく、ディスプレ
イ面に明暗の縞なども現れない、均一な画像の表示が可
能である。特に、観察者に対して(両眼の並ぶ)水平方
向に、各画素からの出射光の強度を周辺部において小さ
くし、かつ、出射光に球面波の位相を付与している場合
には、各画素からの出射光によるクロストークが回避さ
れると共に、各出射光分布のメインローブでの均一性が
向上するため、立体感のある画像表示を行なわせる上で
一層有効である。
As described above, in the display of the present invention, the intensity of the light emitted from each pixel (opening) can be reduced in the peripheral portion. Further, when the phase of the spherical wave is given to the outgoing light, it is possible to improve the uniformity of the main lobe of the distribution of the outgoing light from each pixel (aperture). Therefore, it is possible to display a uniform image with little change in the brightness of the display depending on the viewpoint position of the observer and without showing bright and dark stripes on the display surface. In particular, in the case where the intensity of light emitted from each pixel in the horizontal direction with respect to the observer (both eyes lined up) is reduced in the peripheral portion and the phase of the spherical wave is given to the emitted light, Crosstalk due to light emitted from each pixel is avoided, and the uniformity of the distribution of each emitted light in the main lobe is improved, which is more effective in displaying an image with a three-dimensional effect.

【0054】[0054]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の画素(開口)からの透過光の透過率分布
を示す波形。
FIG. 1 is a waveform showing a conventional transmittance distribution of light transmitted from a pixel (opening).

【図2】本発明の画素(開口)からの透過光の透過率分
布を示す波形。
FIG. 2 is a waveform showing a transmittance distribution of light transmitted from a pixel (opening) according to the present invention.

【図3】本発明の画素(開口)からの透過光の透過率分
布を示す波形。
FIG. 3 is a waveform showing a transmittance distribution of light transmitted from a pixel (opening) according to the present invention.

【図4】開口をセル(画素)とするディスプレイの構成
を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a display having an opening as a cell (pixel).

【図5】従来の画素(開口)からの透過光の光強度分布
を示す波形。
FIG. 5 is a waveform showing a light intensity distribution of transmitted light from a conventional pixel (opening).

【図6】本発明の画素(開口)の一例を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a pixel (opening) of the present invention.

【図7】本発明の画素(開口)の一例を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a pixel (opening) according to the present invention.

【図8】従来の画素(開口)を示す説明図。FIG. 8 is an explanatory view showing a conventional pixel (opening).

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ディスプレイを構成する画素となるセルの
透過率もしくは反射率が、セル面の少なくとも1方向に
ついて、セルの中心部から周辺部へ向かって低くなるよ
うな透過率分布もしくは反射率分布を有することを特徴
とするディスプレイ。
1. A transmittance distribution or a reflectance distribution such that the transmittance or reflectance of a cell serving as a pixel constituting a display decreases in at least one direction of a cell surface from a central portion to a peripheral portion of the cell. A display comprising:
【請求項2】ディスプレイを構成する画素となるセルの
透過率もしくは反射率が、 セル面の1方向について、セルの中心部から周辺部へ向
かって低くなるような透過率分布もしくは反射率分布を
有し、 それと直交する方向については、均一な透過率分布もし
くは反射率分布を有することを特徴とするディスプレ
イ。
2. A transmittance distribution or a reflectance distribution such that the transmittance or reflectance of a cell serving as a pixel constituting a display decreases in one direction of a cell surface from a central portion to a peripheral portion of the cell. A display having a uniform transmittance distribution or a uniform reflectance distribution in a direction perpendicular to the display.
【請求項3】ディスプレイを構成する画素となるセル
の、透過率もしくは反射率が変化する方向が、観察者に
対して水平であることを特徴とする請求項2に記載のデ
ィスプレイ。
3. The display according to claim 2, wherein the direction in which the transmittance or the reflectance of a cell which is a pixel constituting the display changes is horizontal to an observer.
【請求項4】ディスプレイを構成する画素となるセル
の、透過率もしくは反射率が変化する方向が、観察者に
対して垂直であることを特徴とする請求項2に記載のデ
ィスプレイ。
4. The display according to claim 2, wherein a direction in which a transmittance or a reflectance of a cell serving as a pixel constituting the display changes is perpendicular to an observer.
【請求項5】ディスプレイを構成する画素となるセルの
透過率もしくは反射率が、中心部から周辺部へ向かって
低くなるような分布を有するセル面の方向で、 透過率もしくは反射率が、前記セルの中心部から周辺部
へ向かってなだらかに減少していることを特徴とする請
求項1〜4の何れかに記載のディスプレイ。
5. The transmittance or reflectance in a direction of a cell surface having a distribution such that transmittance or reflectance of a cell serving as a pixel constituting a display decreases from a central portion to a peripheral portion. The display according to any one of claims 1 to 4, wherein the display gradually decreases from the center of the cell to the periphery.
【請求項6】ディスプレイを構成する画素となるセルの
透過率もしくは反射率が、中心部から周辺部へ向かって
低くなるような分布を有するセル面の方向で、 透過率もしくは反射率が、前記セルの中心部近傍では一
定であり、中心部から離れた位置から周辺部へ向かって
減少していることを特徴とする請求項1〜4の何れかに
記載のディスプレイ。
6. The transmittance or reflectance in a direction of a cell surface having a distribution such that transmittance or reflectance of a cell serving as a pixel constituting a display decreases from a central portion toward a peripheral portion. The display according to any one of claims 1 to 4, wherein the display is constant near the center of the cell, and decreases from a position distant from the center toward the periphery.
【請求項7】ディスプレイを構成する画素となるセルか
ら出射する光が、球面波状の位相分布を有することを特
徴とする請求項1〜6の何れかに記載のディスプレイ。
7. The display according to claim 1, wherein light emitted from cells serving as pixels constituting the display has a spherical wave phase distribution.
【請求項8】ディスプレイを構成する画素となるセルか
ら出射する光が、透過率もしくは反射率が変化する方向
においてのみ、球面波状の位相分布を有することを特徴
とする請求項1〜6の何れかに記載のディスプレイ。
8. The light-emitting device according to claim 1, wherein light emitted from a cell serving as a pixel constituting the display has a spherical wave phase distribution only in a direction in which transmittance or reflectance changes. Display according to crab.
【請求項9】球面波状の位相分布が、収束球面波状であ
ることを特徴とする請求項7または8に記載のディスプ
レイ。
9. The display according to claim 7, wherein the spherical wave phase distribution is a convergent spherical wave.
【請求項10】球面波状の位相分布が、発散球面波状で
あることを特徴とする請求項7または8に記載のディス
プレイ。
10. The display according to claim 7, wherein the spherical wave phase distribution is a divergent spherical wave shape.
【請求項11】球面波状の位相分布を有する光を出射す
るセルを、後述する2次元画像の枚数に応じて複数に領
域分割した各々を画素単位であるサブセルとし、 各サブセルが、観察者に対して、サブセル面の少なくと
も水平方向について、中心部から周辺部へ向かって低く
なるような透過率分布もしくは反射率分布を有し、 各サブセルが、視差を有する複数枚の2次元画像を構成
する画素とすることにより、立体画像を表示することを
特徴とする請求項7または8に記載のディスプレイ。
11. A cell that emits light having a spherical wave-like phase distribution is divided into a plurality of regions according to the number of two-dimensional images described later, each of which is a subcell which is a pixel unit, and each subcell is provided to an observer. On the other hand, at least in the horizontal direction of the sub-cell surface, the sub-cell has a transmittance distribution or a reflectance distribution that decreases from the center to the periphery, and each sub-cell forms a plurality of two-dimensional images having parallax. The display according to claim 7 or 8, wherein a stereoscopic image is displayed by using pixels.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013178389A (en) * 2012-02-28 2013-09-09 Toshiba Corp Optical device and image display device

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