JPH11515113A

JPH11515113A - ディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH11515113A
Application number: JP9515578A
Authority: JP
Inventors: マーマロポロス，ジョージ
Original assignee: セントラルリサーチラボラトリーズリミティド
Priority date: 1995-10-17
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1999-12-21
Also published as: WO1997014988A1; EP0857317A1

Abstract

(57)【要約】物体の実質的平面画像を表示するためのディスプレイ領域を有するディスプレイ装置であって、このディスプレイ装置は実質的透明シート、またはディスプレイ領域を覆いかつディスプレイ装置によって画像の平面に形成される第１パターンと共働する低透明領域のアレイを担持するＬＣＤを更に含み、それによりその画像の平面と異なる平面にあるように表れる合成モアレ干渉縞による背景パターンを形成する。この装置は付加的電力を必要とすることなくコンパクトかつ容易に構成できる装置において向上した三次元効果を奏出できる。

Description

【発明の詳細な説明】ディスプレイ装置本発明は物体の実質的平面画像を表示するためのディスプレイ領域を有するディスプレイ装置、特に、絶対的でないが、可視ディスプレイユニットおよび広告ディスプレイに関する。液晶ディスプレイ、ブラウン管およびプラズマ充填ディスプレイ等を含む多くのディスプレイ装置が近年知られている。観察者がかかる装置上の実質的平面画像を見るときに、その頭脳は実質的平面画像を見ていると言う実感に通じる複数の視覚キューを同定する。かかる平坦度（flatness）キューは画像それ自体に存在する遠近と言った深度キューに相反する傾向がある。三次元に画像を表示するためまたは空間に浮上させるために特に設計されたシステムが提案されているが高価かつ視角が制限される欠点を有する。二次元画像をより一層三次元的に表すために、米国特許第３，５８２，９６１号に開示されたようなボーダ（border）が使用できる。この既知ボーダにおいて、第１および他のパターンは透明単層上で暗色ストライプにより形成される。透過時に共に観察すると、両パターンはボーダの平面と異なる平面にあるように表れる合成モアレ干渉縞パターンを形成する。この既知ボーダがテレビのスクリーン等に表示される絵画像に組合されるときに、フラットスクリーンに関連する平坦度キューは抑制される。画像の深度錯覚がフラット画像に存在する単眼深度キュー（例えば遠近感および曖昧さ）から形成される。かかる深度キューは、例えばAmerican Journal of Psychology，1941 年10月発行54巻、４号601 −605 頁にHarold Schlosberg による論文で検討されている。更に、同様に働く既知画像用ボーダがＷＯ９５２７２２８に開示されている。本発明によれば、実質的平面物体または物体の画像を表示するためのディスプレイ領域を有するディスプレイ装置は、ディスプレイ装置がディスプレイ領域にディスプレイ領域の平面と異なる平面にあるように表れる合成パターンを形成するための手段を含むこと特徴とする。それにより、この合成パターンは、このように三次元効果を奏出する作用をする前記ディスプレイ領域に表示される画像または物体の平面と異なる平面にあるように表れる。前記合成パターンは好適にはモアレ干渉縞パターンである。前記合成パターンを形成するための手段は、好適には、透明度の低い領域のアレイを有する実質的透明シートを含み、このシートは使用時に前記ディスプレイ領域上になる。更に好適には、前記低透明領域のアレイは合成パターンを形成するために前記ディスプレイ領域に表示される第１パターンと共働する。ディスプレイとして使用される液晶パネルにおけるモアレ干渉縞の存在は周知であるが、一般的にはディスプレイの欠点と考えられている。本発明の発明者は既知液晶パネルのこの欠点が実質的平面画像における見掛け深度の形成に寄与する改良型ディスプレイの提供に使用できることを発見した。合成パターンは物体の画像の背景パターンとして有利に使用され、この背景パターンはその画像の平面背後面にあるように表れる。物体は固定して表れてよく、時と共にその位置または配向または形状を変化させるように形成されてよい。本発明の実施形態について例示として添付図面を参照して以下に説明する。図面において、図１は本発明によるディスプレイ装置の第１形態の断面図を示す。図２は本発明のディスプレイ装置の第２形態の断面図を示す。図３はそれぞれの合成パターンと共に本発明による第１パターンおよび他のパターンを示す。図１は実質的平面画像を表示するためのディスプレイ領域（２）を有する液晶ディスプレイパネル（１）、およびその画像の平面と異なる平面（４）にあるように表れるパターンを形成する手段（２および３）から成る。本実施例において、この手段は図３（ａ）に例示された実質的透明シート（３）に担持された固定パターンをそれ自体が有するディスプレイ領域から成る。このパターンはオーバーヘッドの観察フォイル等の透明アセテートシート（１１）へ印刷された黒インキ（１０）領域で構成される。この黒インキ領域は、ある領域が黒色かつ不透明を表し、他の領域が透明に見えるように平方インチ（約２．５４ｃｍ²）毎に６００ドットの解像度で印刷される。本実施例においてアセテートシートは液晶パネルのディスプレイ領域の全体を覆うように配置され、相対的に光透過率の低い（不透明）スポットまたはドットの二次元アレイによって全ディスプレイ領域の小領域をマスクする層を提供する。この高透明領域と低透明領域はアセテートシートを接近して検査しない限り裸眼には解像されないので、裸眼にはアセテートシートは中性密度フイルタのごとく分離して写る。作用として、低透明領域（１０）はディスプレイ領域に表示される第１パターン（５）と共働して合成パターンを形成する。この第１形態において第１パターン（５）は液晶ディスプレイ装置（１）の明色および暗色の電子的に転送できる絵画要素（または画素）により形成されたパターンから成る。本実施例において、液晶ディスプレイ装置はディスプレイ領域（２）に物体の画像（６）を、そしてその画像（６）を実質的に囲繞または包囲する外領域に第１パターンを表示する大きい矩形の実質的フラットなディスプレイとして構成される。物体の画像が観察者が例えばドーナツの中心の孔のごとき物体を通して見るような内部領域を有する場合、ディスプレイ領域のこの部は同様に第１パターンを表示する。液晶ディスプレイ装置はドライバー回路（８）の形態の制御手段から成り、それによりパターンおよび／または物体の画像を時と共に変化させる。本実施例において、ＬＣＤおよびドライバー回路はＩＢＭ、ＣｏｍｐａｑまたはＡｐｐｌｅ等の会社から容易に入手できるノートブックコンピュータにより提供される。本発明により合成パターンを形成するために、低透明領域のアレイを有する透明シートを液晶ディスプレイ装置の前面に隣接設置する。次に、他のパターンを形成し（本実施例においてコンピュータプログラムによって）かつ液晶ディスプレイ装置上に表示する。両パターンの性質は、そのパターンとアレイが共働して、低透明領域のアレイを有する実質的光透過性シートから第１パターンが観察されるときに合成パターンとしてモアレ干渉縞を形成するようなものである。この合成パターンはその画像の前後いずれかの側で平面内に表れるように形成されてよい。合成パターンの位置はパターンとアレイ間のピッチおよびパターンとアレイ間の距離に依存する。液晶ディスプレイ装置上に形成されるパターンは（即ち、本実施例において第１パターン）は、実質的光透過性のシートを物理的に移動させることなく、他の異なる合成パターンを形成するためにソフトウエア制御により容易に変化させることができる。合成パターンは、このように、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）により表示されるパターンを単に変えることにより時間の関数として変化させることができる。移動合成パターンを提供するアニメパターンが、このようにして形成できる。使用できる実際のパターン例を図３に示した。この図において、透明シート上の低透光性領域のアレイから成る固定パターンは図３（ａ）に示されている。固定パターンは一定反復間隔の２１の任意ユニットを有する二次元アレイにおいて１０の任意ユニットの直径を有する低透光性領域即ち不透明領域の形態に形成されている。本実施例の任意ユニットは１／６００インチ（または２５．４／６００ｍｍ）である。図３（ｂ）はＬＣＤにより形成されかつ表示された他の異なるパターンを示す。図３（ｂ）の電子パターンは黒色背景上で二次元アレイにおいて３任意ユニットごとに反復される所定形状の白色画で構成されている。本実施例において白色画は所定寸法の１画素と２画素により１ピッチの３画素で形成される。ディスプレイ領域は１７９ｍｍｘ１３０ｍｍのディスプレイ領域に６４０画素ｘ４８０画素を表示する。観察者が図３（ａ）および３（ｂ）に示されたパターンを共に観察すると同時に視認する合成モアレ干渉縞パターンは図３（ｃ）に示されている。第２の異なる電子制御によるパターンを形成する場合には、異なる合成パターンが得られる。このようにして多数の異なるパターンが形成できる。かかる電子制御パターンが時間の関数として急速に変化する場合、急速に変化する合成パターンが観察される。上記実施例において他のパターンは液晶ディスプレイを含むが、電子発光パネルまたはプラズマ充填ディスプレイまたはブラウン管等の他の種類のディスプレイが選択的に使用できる。ディスプレイ領域に表示される物体の画像は背景パターンの他に固定パターンにより被覆されるが、固定パターンは、単に、モアレ干渉縞パターンの形成に適合する領域を有する背景パターンにすぎない。このように、固定パターンはその画像の平面（即ち、ディスプレイ領域の平面）の背後へ突出するような背景パターンにすぎない。従って、物体の画像は遠隔背景の前の空間に浮遊するように表れる。「固定パターン」を担持する光透過性シートは、通常使用において認識されない明るさと画像のビジビリティに影響しない離散性を有する。他の形態として、画像が複数の場合、固定パターンは複数の背景領域のみを被覆するように形成さてよい。三次元効果は、ディスプレイ領域により表示される他のパターンが、表示される画像のエッジまで拡がっている場合に最良である。ただし、これは現実に移動画像を実行するために相当量のコンピュータ電力を必要とする。他の形態として、白色画素が、物体の画素の領域を含む全ディスプレイ領域にわたって形成される場合には必要とされるコンピュータ動力を相当に低下させる。一見これは望ましくないように思われる。モアレ干渉縞パターンは物体の上に表れるときにその物体が背景と同一面に表れると考えがちである。しかし、この予想される欠点はこの選択的アプローチの場合に生じない。それに代わり、物体はディスプレイ領域の平面にあるように表れるが、物体の画素と他のパターン間のコントラストによって事実上半透明のごとく表れる。上記装置の他の形態として、第１パターンを担持するアセテートシートは液晶ディスプレイ装置の背後に設置されてよく、それにより第１および他のパターンの位置が逆になる。その場合、液晶ディスプレイ装置は伝送モードで操作されなければならない。この例において、第１パターンの必須要件はそれが視覚コントラストの領域から成ることである。従って、アセテートシートの高透光性領域と低透光性領域は光源または光散乱中心域または赤青交互領域のアレイにより置換されてよい。これらの領域は背後照明、エッジ照明または前方照明であってよい。画像および他のパターンを提供する装置の前の液晶ディスプレイは、反射モード装置が同様に好都合に使用できる先の例と異なり、この例において高透光性領域と低透光性領域から成る。この例の利点は、中性密度フイルタを画像の前に設置する必要がないので、実際に画像が相対的に明るくなる。従来技術によるディスプレイ装置を越える上述の形態の利点は、合成パターンが非常に広範囲の角度で観察できることである。他の利点は、ディスプレイ装置に対して位置決めすることが困難な嵩高な付属品および／または付加的な消費電力を必要としないことである。本発明の形態が奏出する三次元効果は、観察者の頭脳が受ける平坦度キューが相対的に少ないことにより改良されている。アセテートシートが使用される場合フラットである必要はない。湾曲したまたは平面的でない第１パターンが採用できる。本発明による他の形態が図２に示されている。この形態は図１の形態と同様であるが、「固定」パターンは、固定されておらず、画素を転送するために電子制御手段（２２）を装備した第２ＬＣＤ（２１）の高透光性および低透光性画素から形成される点が異なる。第２形態において、観察者に対面するディスプレイ装置は、２つのパターンが観察され、かつその画像またはいずれかのディスプレイの平面と異なる平面に合成パターンが形成されるような伝送モードで操作されなければならない。この第２形態は第１形態の利点の全てを有するが、アレイの物理的変更を伴うことなく広範囲の種々の合成モアレ干渉縞パターンを表示する能力を有する。迅速シーケンスの異なる合成パターンを形成することにより、時間と共に移動するごとく表れる合成パターンを生成できる。上述の記第１形態の場合のごとく、固定パターンは背景領域のみを被覆する構成であってよく、それにより画像の前領域は実質的透明になる。他の形態として、ＬＣＤの背後にアセテートシートを使用する実施例の１つについて上述したように、観察者に最も接近したＬＣＤは物体の画像および他のパターンを表示するものであってよい。本発明の全形態において、合成パターンは、第１および他のパターンの相対的間隔を変化させ、かつ／またはパターンのピッチを変化させ、それにより合成背景パターンの平面を時間と共に変化させることにより三次元に表れるように形成できる。このように、合成背景パターンの異なる領域が画像平面の上または下で異なる距離に形成されてよい。この効果は、また、第１形態およびその他の形態において第１パターンおよび他のパターン間の空間の変化により達成される。選択的に、２つのパターンの相対的配向を変化させることができる。１つのパターンが小さい「孔」で構成され、かつ他のパターンが白色または透明の「Ｔ」形領域によるアレイで構成される場合、その合成パターンは異なる平面においてそれよりも大きい「Ｔ」形アレイの形状になる。このようにして、ロゴ画像を表示できる。この種の合成パターンは一種の合成「写真」のＬ文字である。本発明は、このように、上述の形態に示されたように必ずしも分離画像のための背景としての使用ではなく、それ自体価値を有する三次元における移動画像のディスプレイを提供するために使用できる。図３（ｃ）の合成パターンは、観察者がその視点を移動するときまたはパターンが時間に共に変化（かつ／または移動）するように形成されるときに全方向において合成パターンと画像間の見掛けモーションパララックスを有すると言う、従来モアレ干渉縞パターンを越える、利点を有する。図示パターンについて、かかるモーションパララックスが観察できない方向はなく、またストライプパターンについて、モアレ干渉縞と平行の運動が見掛けモーションパララックスを生じさせない。本発明の上述の形態においてパターンはモノクロであるが、異なる色彩領域を使用して所望の色彩の背景を形成できる。本発明の上述の形態は画像を表示するディスプレイ領域について説明されているが、ディスプレイ領域は物体の画像または物体それ自体、例えば時計の金属針を表示するものであってよい。最後に、添付要約書および優先権証明書の内容は参考としてここに組入れられる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年７月１５日【補正内容】明細書ディスプレイ装置本発明は物体の実質的平面画像を表示するためのディスプレイ領域を有するディスプレイ装置、特に、絶対的でないが、可視ディスプレイユニットおよび広告ディスプレイに関する。液晶ディスプレイ、ブラウン管およびプラズマ充填ディスプレイ等を含む多くのディスプレイ装置が近年知られている。観察者がかかる装置上の実質的平面画像を見るときに、その頭脳は実質的平面画像を見ていると言う実感に通じる複数の視覚キューを同定する。かかる平坦度（flatness）キューは画像それ自体に存在する遠近と言った深度キューに相反する傾向がある。三次元に画像を表示するためまたは空間に浮上させるために特に設計されたシステムが提案されているが高価かつ視角が制限される欠点を有する。二次元画像をより一層三次元的に表すために、米国特許第３，５８２９６１号に開示されたようなボーダ（border）が使用できる。この既知ボーダにおいて、第１および他のパターンは透明単層上で暗色ストライプにより形成される。透過時に共に観察すると、両パターンはボーダの平面と異なる平面にあるように表れる合成モアレ干渉縞パターンを形成する。この既知ボーダがテレビのスクリーン等に表示される絵画像に組合されるときに、フラットスクリーンに関連する平坦度キューは抑制される。画像の深度錯覚がフラット画像に存在する単眼深度キュー（例えば遠近感および曖昧さ）から形成される。かかる深度キューは、例えば American Journal of Psychology ，1941 年10月発行54巻、4 号601 −605 頁に Harold Schlosberg による論文で検討されている。更に、同様に働く既知画像用ボーダがＷＯ９５２７２２８に開示されている。モアレ干渉縞パターンの代わりに区分的セグメント画像を使用するディスプレイは米国特許第３，８９１，３０５号から知られている。本発明によれば、実質的平面物体または物体の画像を表示するためのディスプレイ領域を有するディスプレイ装置は、ディスプレイ領域の平面と異なる平面にモアレ干渉縞パターンを形成する手段を含み、モアレ干渉縞パターンが前記ディスプレイ領域に表れることを特徴とする。モアレ干渉縞パターンは、このように三次元効果を奏出する作用をする前記ディスプレイ領域上に表示される画像または物体の平面と異なる平面にあるように表れる。前記モアレ干渉縞パターンを形成する手段は好適には低透明度領域のアレイを有する実質的透明シートを含み、このシートは使用時に前記ディスプレイ領域上になる。更に好適には、低透明度領域のアレイはモアレ干渉縞パターンを形成するために前記ディスプレイ領域に表示される第１パターンと共働する。ディスプレイとして使用される液晶パネルにおけるモアレ干渉縞の存在は周知であるが、一般的にはディスプレイの欠点と考えられている。本発明の発明者は既知液晶パネルのこの欠点が実質的平面画像における見掛け深度の形成に寄与する改良型ディスプレイの提供に使用できることを発見した。モアレ干渉縞パターンは物体の画像の背景パターンとして有利に使用され、この背景パターンはその画像の平面背後面にあるように表れる。物体は固定して表れてよく、時と共にその位置または配向または形状を変化させるように形成されてよい。本発明の実施形態について例示として添付図面を参照して以下に説明する。図面において、図１は本発明によるディスプレイ装置の第１形態の断面図を示す。図２は本発明のディスプレイ装置の第２形態の断面図を示す。図３はそれぞれの合成パターンと共に本発明による第１パターンおよび他のパターンを示す。図１は実質的平面画像を表示するためのディスプレイ領域（２）を有する液晶ディスプレイパネル（１）、およびその画像の平面と異なる平面（４）にあるように表れるパターンを形成する手段（２および３）から成る。本実施例において、この手段は図３（ａ）に例示された実質的透明シート（３）に担持された固定パターンをそれ自体が有するディスプレイ領域から成る。このパターンはオーバーヘッドの観察フォイル等の透明アセテートシート（１１）へ印刷された黒インキ（１０）領域で構成される。この黒インキ領域は、ある領域が黒色かつ不透明を表し、他の領域が透明に見えるように平方インチ（約２．５４ｃｍ²）毎に６００ドットの解像度で印刷される。本実施例においてアセテートシートは液晶パネルのディスプレイ領域の全体を覆うように配置され、相対的に光透過率の低い（不透明）スポットまたはドットの二次元アレイにおいて全ディスプレイ領域の小領域をマスクする層を提供する。高透明領域と低透明領域はアセテートシートを接近して検査しない限り裸眼では解像されないので、裸眼にはアセテートシートは中性密度フイルタのごとく分離して写る。作用として、低透明領域（１０）はディスプレイ領域に表示される第１パターン（５）と共働して合成パターンを形成する。この第１形態において第１パターン（５）は液晶ディスプレイ装置（１）の明色および暗色の電子的に転送できる絵画要素（または画素）により形成されたパターンから成る。本実施例において、液晶ディスプレイ装置はディスプレイ領域請求の範囲１．実質的平面物体または物体の画像を表示するためのディスプレイ領域（２）を有し、そのディスプレイ領域（２）の平面と異なる平面にモアレ干渉縞パターン（４）を形成するための手段（２，３）を含むディスプレイ装置（１）において、前記モアレ干渉縞パターンはそのディスプレイ領域に表れることを特徴とするディスプレイ装置。２．前記モアレ干渉縞パターンは前記ディスプレイ領域に表示される画像の背景である、請求項１のディスプレイ装置。３．前記モアレ干渉縞パターンを形成する手段は使用時に前記ディスプレイ領域（２）を覆う相対的に高透明度の領域（１１）および低透明度の領域（１０）のアレイから成る、請求項１または２のディスプレイ装置。４．前記モアレ干渉縞パターンを形成する手段は前記低透明領域（１０）のアレイを有する実質的透明のシート（１１）から成り、前記シートは使用時に前記ディスプレイ領域を覆う、請求項１または２のディスプレイ装置。５．前記モアレ干渉縞パターンを形成する手段は液晶装置（２１）を含む、請求項３のディスプレイ装置。６．前記低透明領域（１０）を含むアレイは前記ディスプレイ領域に表示される第１パターンと共働してモアレ干渉縞パターンを形成する、請求項３から５のいずれか１のディスプレイ装置。７．前記モアレ干渉縞パターンを形成するための手段は視覚コントラスト領域のアレイを覆う相対的に高透光性の領域と低透光性の領域を有する液晶ディスプレイ装置を含む、求項１または２のディスプレイ装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＧＢ，ＪＰ，ＵＳ

Claims

【特許請求の範囲】１．実質的平面物体または物体の画像を表示するためのディスプレイ領域（２）を有するディスプレイ装置（１）において、前記ディスプレイ装置は前記ディスプレイ領域にそのディスプレイ領域の平面と異なる平面にあるように表れる合成パターン（４）を形成するための手段（２，３）から成ることを特徴とする。２．前記合成パターン（４）はモアレ干渉縞パターンから成る、請求項１のディスプレイ装置。３．前記合成パターンを形成する手段は使用時に前記ディスプレイ領域（２）を覆う相対的に高透明度の領域（１１）および低透明度の領域（１０）のアレイから成る、請求項１または２のディスプレイ装置。４．前記合成パターンを形成する手段は低透明度領域（１０）のアレイを有する実質的透明のシートから成り、前記シートは使用時に前記ディスプレイ領域を覆う、請求項１または２のディスプレイ装置。５．前記合成パターンを形成する手段は液晶装置（２１）を含む、請求項３のディスプレイ装置。６．前記低透明度領域のアレイは前記ディスプレイ領域に表示される第１パターンと共働して合成パターンを形成する、請求項３から５のいずれか１のディスプレイ装置。７．前記合成パターンは前記ディスプレイ領域に表示される画像の背景である、請求項１から６のいずれか１のディスプレイ装置。８．前記合成パターンを形成するための手段は視覚コントラスト領域を有するアレイを覆う相対的に高透光性の領域と低透光性の領域を有する液晶ディスプレイ装置を含む、求項１または２のディスプレイ装置。