KR100697837B1 - 3차원 화상표시장치 - Google Patents

3차원 화상표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘도얼룩이 없이 연속적인 운동시차(運動視差)가 있는 3차원 화상표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 3차원 화상표시장치는, 요소화상을 표시하는 2차원 화상표시용 픽셀군을 이루는 2차원 화상표시용 픽셀(12)이 매트릭스모양으로 배치된 표시면을 갖추고, 상기 2차원 화상표시용 픽셀군에 대응지어져 있는 창부(22)를 가진 마스크(20)가 표시면의 전면에 배치되어 있다. 이 장치에서는, 창부에 대해서는, 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치가 주기적으로 반복해서 변화되어 배치되는 관계로 되어 있다.

Description

3차원 화상표시장치 {3-DIMENSIONAL IMAGE DISPLAYING DEVICE}
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 3차원 화상표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 구조를 갖는 액정표시장치를 이용해서 실현한 3차원 화상표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3의 (a)는 도 1에 나타낸 3차원 화상표시장치에서 3차원 화상표시용 픽셀에 채용가능한 구조의 일례를 개략적으로 나타낸 평면도이고, (b)는 도 1에 나타낸 3차원 화상표시장치에서 마스크로 채용가능한 구조의 일례를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4의 (a), (b) 및 (c)는 도 3에 나타낸 3차원 화상표시장치에서의 2차원 화상표시용 픽셀, 요소화상, 창부를 가진 마스크, 시역(視域) 및 시역기준면에서 관찰되는 요소화상의 관계를 나타낸 개략도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 3에 나타낸 3차원 화상표시장치에서의 2차원 화상표시용 픽셀과 창부의 상대위치가 행마다와 창부의 상대위치가 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트된 경우에서의 휘도변화 및 그 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 마찬가지로 도 3에 나타낸 3차원 화상표시장치에서의 2 차원 화상표시용 픽셀과 창부의 상대위치가 행마다와 창부의 상대위치가 행마다와 창부의 상대위치가 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트된 경우에서의 휘도변화 및 그 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 마찬가지로 도 3에 나타낸 3차원 화상표시장치에서의 2차원 화상표시용 픽셀과 창부의 상대위치가 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트된 경우에서의 휘도변화 및 그 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8의 (a)∼(f)는 도 5∼도 7에 나타낸 무아레의 분산에 관해 시차방향의 위상어긋남과 비시차방향의 위상어긋남을 조합시켜 설명하기 위한 패턴도이다.
도 9의 (a)∼(f)는 도 5∼도 7에 나타낸 무아레의 분산에 관해 시차방향의 위상어긋남과 비시차방향의 위상어긋남을 조합시켜 설명하기 위한 패턴도이다.
도 10의 (a), (b) 및 (c)는 마찬가지로 도 3에 나타낸 3차원 화상표시장치에서의 2차원 화상표시용 픽셀과 창부의 상대위치가 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트된 경우에서의 휘도변화 및 그 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 11의 (a), (b) 및 (c)는 마찬가지로 도 3에 나타낸 3차원 화상표시장치에서의 2차원 화상표시용 픽셀과 창부의 상대위치가 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트된 경우에서의 휘도변화 및 그 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 12의 (a), (b) 및 (c)는 마찬가지로 도 3에 나타낸 3차원 화상표시장치에 서의 2차원 화상표시용 픽셀과 창부의 상대위치가 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트된 경우에서의 휘도변화 및 그 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 13의 (a), (b) 및 (c)는 마찬가지로 도 3에 나타낸 3차원 화상표시장치에서의 2차원 화상표시용 픽셀과 창부의 상대위치가 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트된 경우에서의 휘도변화 및 그 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 14의 (a), (b) 및 (c)는 도 3에 나타낸 3차원 화상표시장치에서의 2차원 화상표시용 픽셀과 창부의 상대위치가 행마다와 인접하는 창부마다 시프트된 경우에서의 휘도변화 및 그 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 15의 (a), (b) 및 (c)는 마찬가지로 도 3에 나타낸 3차원 화상표시장치에서의 2차원 화상표시용 픽셀과 창부의 상대위치가 행마다와 인접하는 창부마다 시프트된 경우에서의 휘도변화 및 그 배치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 16은 비교예로서 각 행마다 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되고, 창부의 피치가 2차원 화상표시용 픽셀의 정수배로 정해지며, 수직방향으로 뻗어 있는 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 17은 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 18은 마찬가지로 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 19는 마찬가지로 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 20은 마찬가지로 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 21은 마찬가지로 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 22는 마찬가지로 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 23은 마찬가지로 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 24는 마찬가지로 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 요소화상마다 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 25는 마찬가지로 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되고, 또 창부의 피치가 요소화상마다 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 26은 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되 는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되고, 또 창부의 피치가 요소화상마다 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 27은 마찬가지로 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되고, 또 창부의 피치가 요소화상마다 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 28은 마찬가지로 각 행과 함께 2차원 화상표시용 픽셀이 스트라이프모양으로 배열되는데 반해 창부의 피치가 일정하기는 하지만 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 시프트되고, 또 창부의 피치가 요소화상마다 시프트되어 있는 본 발명의 3차원 화상표시장치의 실시의 형태에서의 마스크와 표시면의 배치예를 나타낸 평면도이다.
도 29는 창부 피치를 정수배로부터 어긋나게 한 IP방식에 대해 설명하기 위한 도면이다.
< 도면부호의 설명 >
1 --- 3차원 화상표시장치, 10 --- 액정표시장치,
11 --- 3차원 화상표시용 픽셀, 20 --- 마스크,
22 --- 창부, 30 --- 백라이트,
40 --- 표시구동회로.
본 발명은 3차원 화상을 표시할 수 있는 표시장치에 관한 것으로, 특히 표시유닛이 화소를 구획(區劃)하는 비표시부를 가진 3차원 화상을 표시할 수 있는 표시장치에 관한 것이다.
3차원 화상을 표시하는 기술은, 여러 가지의 분류가 가능하지만, 일반적으로는 양안시차(兩眼視差)를 이용하는 양안시차방식 및 실제로 공간상(空間像)을 형성하는 공간상 재생방식으로 분류된다.
양안시차방식에는 이안식 및 다안식이 있다. 이안식은 좌안(左眼: 왼쪽 눈)과 우안(右眼: 오른쪽 눈)에 대응해서 촬영위치를 2개소로 함으로써 얻어지는 좌안용의 화상과 우안용의 화상을 좌안과 우안으로 각각 보도록 한 방식이다. 또, 다안식은 이안식에 비해 영상촬영위치를 더 증가시킨 방식에 상당한다.
공간상 재생방식으로서는, 홀로그래피 및 인테그랄 포토그래피방식(이하, IP방식이라 한다)이 있다. 이 IP방식은 양안시차방식으로 분류되는 경우도 있지만, 이상적인 IP방식은 공간상 재생방식으로 분류되어야 할 기술이다. 즉, IP방식에서는 광선의 경로가 촬영할 때와 재생할 때에 전혀 반대의 경로를 따라가는 것이기 때문에, 광선수를 충분히 많게 하면서 화소사이즈를 충분히 작게 할 수 있는 경우에는, 이상적인 IP방식으로서 완전한 3차원 화상이 공간에 재생된다. 한편, 사진 대신에 LCD 등의 전자표시장치를 이용한 IP방식은 인테그랄 이미지방식(II방식) 또는 인테그랄 비디오그래피방식(IV방식)이라고도 불린다.
그런데, 다안식 및 IP방식과 같이 안경 없이 3차원 화상을 표시하는 경우에는, 이상의 구성을 채용한 3차원 화상표시장치의 예가 있다. 즉, 3차원 화상표시장치에 있어서는, 표시패널은 2차원적으로 배열한 복수의 2차원 화상표시용 픽셀을 가지며, 이 2차원 화상표시용 픽셀의 각각에 3차원 화상표시용 픽셀 데이터가 공급되어 3차원 화상표시용 픽셀로 되고, 그 표시패널의 전면 측에 마스크가 배치된다. 이 마스크에는, 3차원용 픽셀보다도 훨씬 작은 전형적으로는 2차원 화상표시용 픽셀과 거의 같은 크기의 창부가 3차원 화상표시용 픽셀에 대응하도록 배치되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 개개의 3차원 화상표시용 픽셀에 의해 표시되는 요소화상은 마스크에 의해 부분적으로 차폐되고, 관찰자는 창부를 투과한 광선상(光線像)만을 시인하게 된다. 따라서, 어떤 창부를 매개로 시인되는 2차원 화상표시용 픽셀을 관찰위치마다 다르게 할 수 있고, 안경을 사용하는 일없이 3차원 화상을 표시할 수 있다.
그렇지만, 다안식 및 이안식에 있어서, 이러한 구성을 채용한 경우, 2차원적으로 배열한 복수의 2차원 화상표시용 픽셀의 비표시부가 원인이라고 생각되는 표시저해가 발생하는 것이 분명해지고 있다. 비표시부라고 하는 것은, LCD에서의 배선 및 스위칭소자 부분을 덮는 BM(black matrix: 블랙매트릭스)이 형성되어 있는 영역, 그리고 LED에서의 각 LED가 형성되어 있는 영역의 외주영역이 해당하고 있 다. 이 비표시부가 원인으로 되는 표시저해에 대해 이하에 설명한다.
이안식은, 관찰위치가 표시면으로부터 관찰시거리(L)만큼 떨어져 있는 경우를 상정하고 있는 3차원 화상표시방식이다. 이 방식에 있어서는, 관찰시거리(L)만큼 떨어져 있는 우안 및 좌안에 의해 2개의 촬영위치에서 투시투영적으로 촬영한 각 2차원 화상이 시인되어 3차원 화상이 관찰되도록 3차원 화상표시장치가 설계되고, 3차원 화상표시용 픽셀 데이터가 생성된다. 즉, 표시면으로부터 관찰시거리(L)만큼 떨어진 면 내에 우안 및 좌안에 대응한 한쌍의 집광점이 관찰위치로서 설정되고, 각 관찰위치에서 투시투영적으로 촬영한 2차원 화상을 표시하기 위한 표시광선이 2개의 집광점에 각각 집광되도록 설계된다. 이러한 설계에 의하면, 관찰자는 화면으로부터 관찰시거리(L)만큼 떨어진 위치에서 안경을 사용하는 일없이 우안과 좌안으로 각각의 상, 즉 2개의 촬영위치에서 촬영한 각 2차원 화상을 볼 수 있다.
다안식에 대해서는, 이안식의 연장으로서 생각할 수 있다. 다안식에서는, 표시면으로부터 관찰시거리(L)만큼 떨어진 면 내에 우안과 좌안에 대응한 한쌍의 집광점이 2개 이상 설정됨과 더불어, 대응하는 2개 이상의 관찰위치에서 투시투영적으로 촬영한 2차원 화상을 표시하기 위한 표시광선이 대응하는 2개 이상의 집광점에 각각 집광되도록 설계된다. 이러한 설계에 의하면, 관찰자는 화면으로부터 관찰시거리(L)만큼 떨어진 위치에서 안경을 사용하는 일없이 우안과 좌안으로 각각의 상(2개의 촬영위치에서 촬영한 각 2차원 화상)을 볼 수 있는 것에 더하여, 관찰위치를 좌 및/또는 우방향으로 이동시킴에 따라 좌안으로 관찰되는 상 및 우안으로 관찰되는 상의 쌍방이 절체되게 된다. 따라서, 관찰자는 관찰위치의 이동에 따라 3차원 화상이 변화하는 모습을 확인할 수 있다.
즉, 이안식이나 다안식에서는 2차원적으로 배열된 복수의 2차원 화상표시용 픽셀(n개)의 중심과 창부의 중심을 연결한 선이 시거리의 집광점(n개)에서 교차하도록 설계되어 있다. 이러한 설계에 의해, 집광점에 눈을 위치시킨 경우에는 대응하는 2차원 화상표시용 픽셀을 시인할 수 있다. 그렇지만, 이들 집광점 사이에는, 2차원적으로 배열된 복수의 2차원 화상표시용 픽셀의 경계부분과 창부를 연결한 선이 교차하는 위치가 필연적으로 발생하는데, 이 장소에 눈을 위치시키는 경우에는 비표시부를 보게 되어 버린다는 문제가 있다.
이 문제점에 대한 대책으로서, 2가지의 방법이 특허문헌1 및 특허문헌2에 제안되어 있다. 그 한가지 방법은, 특허문헌1에 개시된 바와 같이, 동일 행 내의 수평방향의 창부(aperture)의 피치를 3차원 화상표시용 픽셀의 수평피치로부터 미리 정해진 값 이상 어긋나게 하는 방법이다. 다른 방법은, 상하로 인접한 영역끼리의 창부의 수평방향의 위치를 2차원 화상표시용 픽셀의 수평피치의 거의 1/2 또는 거의 1/3 어긋나게 하는 방법이다(특허문헌2, 특허문헌3, 특허문헌4, 특허문헌5, 특허문헌6, 특허문헌7, 특허문헌8, 특허문헌9). 여기서, '거의'라고 기재한 것은, 다안식에서는 관찰거리(L)에 있어서 집광할 필요가 있으므로, 수평피치의 1/2 또는 1/3에서 약간 작게 할 필요가 있기 때문이다. 이들 방법에 의해, 관찰시거리(L)에서의 각 집광점으로부터 2차원 화상표시용 픽셀의 중앙을 관찰할 수 있는 2차원 화상표시용 픽셀의 수는 감소하지만, 각 집광점에 있어서 비표시부를 균일하게 관찰 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 2차원 화상표시용 픽셀의 중심과 창부의 중심을 연결한 선이 집광하는 개수가 1/m로 감소되고(이하, 이 감소를 2차원 화상의 해상도의 저하라 칭한다), 이 감소에 따라 집광점이 m배로 증가된다.
그렇지만, 이 방법에 있어서는, 2차원 화상표시용 픽셀의 수평방향의 개구율을 엄밀하게 제어할 필요가 있다. 예컨대, 마스크로서 2차원 화상표시용 픽셀에 완전히 집광하는 설계의 렌즈를 애퍼처(aperture)라 하는 렌즈어레이를 사용하여 2차원 화상의 해상도를 1/m로 저하시키는 대신에 집광점을 m배로 설계한 경우는, 2차원 화상표시용 픽셀의 수평방향의 개구율은 1/m로 제어할 필요가 있다. 이 점에 대해서는, 특허문헌2, 특허문헌6, 특허문헌8 및 특허문헌9에 그 상세(詳細)가 기재되어 있다. 수평개구율을 이것보다 크게 하면, 각 집광점에서 관찰되는 2차원 화상이 겹쳐져 보이는 영역이 발생하여 입체시를 저해함(크로스토크의 발생)과 동시에, 이 영역에서 화면의 휘도가 증가하는 문제가 있다. 특허문헌9에서는, 연속적인 운동시차가 얻어진다고 하고 있지만, 이것은 돌출량이 적기 때문에 시차화상간의 상관이 강한, 즉 시차화상간의 차가 적은 경우의 문제로, 돌출량이 증가한 시차화상간의 상관이 줄어들면, 2중 상으로서 시인되어 버린다. 또, 이것보다 작게 하면, 2차원적으로 배열된 복수의 2차원 화상표시용 픽셀의 경계부분만이 보이는 영역이 종래의 1/m의 피치로 다시 발생하여 이 영역에 눈을 위치시키는 경우에는 비표시부만을 관찰해 버린다고 하는 문제가 재발한다. 즉, 집광점을 m배로 설계한 의미가 없어진다. (특허문헌6 및 특허문헌9).
이상을 종합하면, 초점을 맞춘 렌즈어레이를 이용한 경우는 수평개구율을 엄 밀히 1/m로 하지 않는 경우는 관찰자가 횡방향으로 머리를 움직인 때에 입체시의 저해 혹은 휘도의 변동이 생겨 버린다. 2차원 화상표시용 픽셀 수평개구율. 한편, 창부의 경우는 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율과 더불어 창부의 수평개구율도 엄밀하게 제어할 필요가 있다. 그렇지만, 현실적으로는 렌즈 혹은 창부의 회절효과 등을 생각하면, 제어가 어렵고, 또 제어한다고 해도 시거리를 어긋나게 한 경우의 휘도변동은 회피되지 않는다. 또, 표시장치의 창부의 형상은 표시디스플레이 단체로 최적화되어 있기 때문에, 3차원 디스플레이 특유의 문제로 설계의 자유도가 저하되는 일은 제조면에서 바람직하지 않다.
[특허문헌1] 일본 특개2000-102039
[특허문헌2] 일본 특개평07-005420
[특허문헌3] 일본 특개평07-322305
[특허문헌4] 일본 특개2000-102039
[특허문헌5] 일본 특개평07-015752
[특허문헌6] 일본 특개평10-336706
[특허문헌7] 일본 특개평09-96777
[특허문헌8] 일본 특개평09-22006
[특허문헌9] 공표/재공표특허 10-505689
다안식 및 이안식에 한정되지 않고, 인테그랄 포토그래피방식(이하, IP방식)에 있어서도, 마찬가지로 2차원적으로 배열된 복수의 2차원 화상표시용 픽셀의 비 표시부가 원인이라고 생각되는 표시저해가 발생한다. 이 비표시부라고 하는 것은 LCD에서의 배선 및 스위칭소자 부분을 덮는 BM(블랙매트릭스)이 형성되어 있는 영역, 그리고 LED에서의 각 LED가 형성되어 있는 영역의 외주영역이 해당하고 있다. IP방식에 있어서, 이 비표시부가 원인으로 되는 표시저해를 해결하는 것이 요망되고 있지만, 아직 유효한 방법이 발견되고 있지 않다.
본 발명은, 상술한 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 그 목적은 전자장치를 이용한 3차원 화상표시장치에 있어서, 전자장치의 비표시부에 의한 표시저해감을 없애고, 또한 연속적이면서 휘도가 균일한 운동시차를 실현한 3차원 화상표시장치를 제공함에 있다.
본 발명에 의하면,
요소화상을 표시하는 화소군을 이루는 화소가 매트릭스모양으로 배치되어 있는 표시유닛과,
상기 화소군에 대응지어져 있는 창부를 가진 마스크를 갖추어 구성되고,
상기 창부에 대한 상기 화소의 상대위치가 주기적으로 반복해서 변화되는 관계로 양자가 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치가 제공된다.
(발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태)
나안입체시(裸眼立體視)형의 3차원 화상표시장치에 있어서, 비표시부가 원인인 표시저해를 해결함에 있어, 비표시부가 원인인 휘도변화가 공간적으로 발생하는 다안식, 또는 조밀다안식에 있어서, 그것을 균일하게 하는 것은 관찰자를 가정한 경우에는 어렵다(동공 내로 입사하는 광선의 양을 일정하게 할 필요가 있다). 그에 반해, IP방식에 있어서는, 발명자들의 검토로부터 비표시부가 원인인 휘도저하가 화면 내에서 발생하는 것이 명확하게 되고, 이 휘도저하를 화면 내에서 분산시키는 편이 보다 확실하게 비표시부가 원인인 휘도저하를 분산시킬 수 있음이 판명되었다. 이하, IP방식을 채용하고, 비표시부가 원인으로 발생하는 휘도저하를 화면 내에서 분산시키는 방법에 대해 설명한다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태에 따른 3차원 화상표시장치에 대해 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 또는 거의 동일한 기능을 가진 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이고 그 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 3차원 화상표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1에 나타낸 3차원 화상표시장치(1)는, IP방식에 의해 3차원 화상을 표시할 수 있고, 종횡으로 배열된 3차원 화상표시용 픽셀(11)과, 3차원 화상표시용 픽셀(11)로부터 떨어져 이 3차원 화상표시용 픽셀(11)에 대응해서 창부(aperture; 22)가 설치된 마스크(20)를 갖추고 있다. 3차원 화상표시용 픽셀(11)은 2차원적으로 배열된 복수의 2차원 화상표시용 픽셀을 갖춘 표시패널에 픽셀 데이터를 공급하여 표시패널을 구동함으로써 표시된다. 이 명세서에서는, 3차원 화상을 표시하기 위한 화상이 표시되며, 창부에 대응한 2차원 화상표시용 픽셀군을 3차원 화상표시용 픽셀(11)이라 한다.
도 2는 액정표시장치를 이용해서 도 1에 나타낸 구조를 실현한 3차원 화상표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2에서는, 3차원 화상표시용 픽셀(11) 이 표시패널로서의 투과형 액정표시장치(10)로 구성된다. 이 액정표시장치(10)의 배면 측에는 면광원인 백라이트(30)가 배치된다. 또, 액정표시장치(10)의 전면 측에는 마스크(20)가 배치된다. 도시하지 않았지만, 마스크(20)와 동일한 기능을 가진 렌즈, 예컨대 렌티큘러 렌즈가 마스크(20) 대신에 액정표시장치(10)의 전면 측에 배치되어도 좋다. 액정표시장치(10)는 표시구동회로(40)에 의해 구동되어 그 표시장치(10)에 3차원 화상표시용의 화상이 표시된다.
한편, 투과형의 액정표시장치(10)를 사용하는 경우, 마스크(20)는 백라이트(30)와 액정표시장치(10) 사이에 배치해도 좋다. 또, 액정표시장치(10) 및 백라이트(30) 대신에 유기 EL(electro luminescence)표시장치, 음극선관 표시장치 또는 플라즈마 표시장치 등의 자발광형(自發光型: 스스로 발광하는 형)의 표시장치가 이용되어도 좋고, 마스크(20)는 이들 자발광형 표시장치의 전면 측에 배치된다.
마스크(20)로서는, 표시장치(10)로부터의 광선을 제어하는 기능을 가진 광학부품이면 좋고, 투명기판 상에 창부(22)에 대응한 개구(애퍼처 또는 창부)를 가진 차광체 패턴을 형성한 유닛(unit) 또는 차광판에 창부(22)에 대응한 관통구멍을 설치한 유닛, 또는 렌티큘러 렌즈 또는 마이크로렌즈 등을 사용할 수 있다. 또, 마스크(20)로서, 투과형의 액정표시장치와 같이 창부(22)의 배치, 치수, 형상 등을 임의로 변경할 수 있는 것을 사용해도 좋다. 여기서, 창부(22)는 애퍼처 또는 창부 등의 개구에 한정되지 않고, 렌즈계의 광학적 개구도 포함하는 것으로, 광학적으로는 광선을 특정방향으로 제어하는 기능을 가진 사출동(射出瞳: 사출눈동자)으로서 기능한다.
도 3의 (a)는 도 1에 나타낸 3차원 화상표시장치(1)에 있어서 3차원 화상표시용 픽셀(11)에 채용가능한 구조의 일례를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 또, 도 3의 (b)는 도 1에 나타낸 3차원 화상표시장치(1)에서 마스크(20)로 채용가능한 구조의 일례를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 각각의 3차원 화상표시용 픽셀(11)은 2차원적으로 배열된 복수의 서브픽셀(12), 예컨대 (6×6) 또는 (6×5)의 서브픽셀(12)로 구성되고, 각 서브픽셀(12)은 블랙매트릭스(BM; 13)로 구획되어 있다. 도 3의 (a)에 있어서는, 각 서브픽셀(12)은 도면을 명료하게 나타내기 위해 편의상 실선으로 나타내고, 3차원 화상표시용 픽셀(11)은 파선으로 나타내고 있다. 도 3의 (a)는 수평방향만의 시차를 부여하는 예를 나타내고 있다. 최초의 6행에 대해서는, 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부(22)의 수평상대위치가 수평방향으로 인접하는 창부끼리에서 1/2피치만큼 시프트되어 있다. 더욱이, 다음의 6행에 있어서도, 수평방향으로 인접하는 창부끼리에서 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 상대위치가 1/2피치만큼 시프트되고, 나아가서는 수직방향으로 인접하는 창부(22)끼리에서도 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 상대위치가 1/2피치만큼 시프트되어 있다. 즉, 이 배치예에서는, 창부(22)는 행에 따라 동일피치로 배열되어 있지만, 모든 우수 픽셀행 또는 기수 픽셀행끼리에 대해 창부(22)의 위상이 맞추어져 있는데 반해, 우수 픽셀행과 기수 픽셀행에 관해서는 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 상대위치가 수평방향으로 반피치만큼 위상이 시프트되어 있다. 이러한 배치에 의해 수평방향으로 시차를 부여하는 입체표시장치에 있어서는, 규칙적인 창부(22)가 배열되어 있는 마 스크(20)와 규칙적으로 3차원 화상표시용 픽셀(11)이 배열되어 있는 표시장치(10) 사이에 갭이 형성되어 서로 대향되어 있어도, 후에 설명하는 바와 같이 규칙적인 패턴을 요인으로 하여 발생하는 무아레를 저감시킬 수 있다.
3차원 화상표시장치(1)가 모노크롬 타입(monochrome type)인 경우에는, 각각의 서브픽셀(12)의 표시색이 동일하게 되어 개개의 서브픽셀(12)을 2차원 화상표시용 픽셀로 할 수 있다. 이 경우, 통상 각 창부(22)에는 1개의 서브픽셀(12)과 서로 비슷한 형상, 전형적으로는 1개의 서브픽셀(12)과 거의 동일한 형상 및 치수를 부여하게 된다.
또, 3차원 화상표시장치(1)가 풀 컬러 타입(full color type)인 경우, 표시색이 적, 녹, 청색의 3개의 서브픽셀(12)로 2차원 화상표시용 픽셀을 구성할 수 있다. 또는, 적, 녹, 청색의 서브픽셀(12)의 각각으로 2차원 화상표시용 픽셀을 구성해도 좋다. 전자의 경우, 통상 각 창부(22)는 적, 녹, 청색의 3개의 서브픽셀(12)로 구성된 2차원 화상표시용 픽셀의 1개와 서로 비슷한 형상, 전형적으로는 1개의 2차원 화상표시용 픽셀과 거의 동일한 형상 및 치수를 가지고 있다. 또, 후자의 경우, 통상 각 창부(22)에는 1개의 서브픽셀(12)과 서로 비슷한 형상, 전형적으로는 1개의 서브픽셀(12)과 거의 동일한 형상 및 치수를 부여하게 된다.
또, 3차원 화상표시장치(1)가 풀 컬러 타입인 경우, 표시색이 적, 녹, 청색의 3개의 서브픽셀(12)로 2차원 화상표시용 픽셀을 구성할 수 있다. 또는, 적, 녹, 청색의 서브픽셀(12)의 각각으로 2차원 화상표시용 픽셀을 구성해도 좋다. 전자의 경우, 통상 각 창부(22)는 적, 녹, 청색의 3개의 서브픽셀(12)로 구성된 2차원 화상표시용 픽셀의 1개와 서로 비슷한 형상, 전형적으로는 1개의 2차원 화상표시용 픽셀과 거의 동일한 형상 및 치수를 가지고 있다. 또, 후자의 경우, 통상 각 창부(22)에는 1개의 서브픽셀(12)과 서로 비슷한 형상, 전형적으로는 1개의 서브픽셀(12)과 거의 동일한 형상 및 치수를 부여하게 된다.
도 1 및 도 2에 나타낸 3차원 화상표시장치에 있어서는, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 보는 각도에 따라 미묘하게 보는 방법이 다른 복수의 시차화상으로 이루어진 요소화상의 각각(vs=6∼10)이 표시장치(10)에 설치된 3차원 화상표시용 픽셀(11)에 표시된다. 이 각 요소화상(vs=6∼10)은 각 창부(22)의 하나하나에 대응하고 있기 때문에, 2차원 화상표시용 픽셀 도 4의 (b)에 있어서는 요소화상(vs=6∼10)에 대응하는 창부(22)에는 각 요소화상(vs=6∼10)에 대응한다는 취지를 나타내기 위해 그 부호(vs=6∼10)를 부기하고 있다. 예컨대, 요소화상(Vs=6)에 대응하는 창부에는 부호 22와 부기(vs=6)를 붙이고 있다. 한편, 표시장치(10)와 마스크(22)는 거리(g)를 가지는 갭을 두고 설치되어 있다. 또, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 각 요소화상(Vs=6∼10)은 2차원 화상표시용 픽셀(vp=28∼54)로 구성되어 있다. 예컨대, 요소화상(Vs=8)은 2차원 화상표시용 픽셀(vp=39∼43)로 구성되어 있다.
요소화상에 상당하는 다수의 패턴으로부터 발생된 광선은 각각 대응하는 창부(22)를 매개로 표시장치의 전방으로 발생되어 관찰자에 의해 관찰된다. 이들 광선은 요소화상 광선군을 구성하고, 이 요소화상 광선군이 창부(22)의 전면에서 3차원 실상을 형성한다. 또, 요소화상 광선군은 마스크(20)의 배면으로부터 사출된 것처럼 보이고, 그 궤적 상에 3차원 허상을 형성한다. 즉, 창부(22)를 가지는 마스크(20)를 매개로 관찰자로부터 표시장치(10) 상의 패턴으로 향하는 요소화상 광선군에 의해 3차원 허상이 관측되고, 표시장치(10) 상의 패턴으로부터 창부(22)를 통과해서 관찰자로 향하는 요소화상 광선군에 의해 3차원 실상이 형성된다.
도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 3차원 화상표시장치에 있어서는 요소화상(Vs=6∼10)을 표시장치(10) 상에 배치할 때의 기준으로 되는 시거리(L)가 정해지고, 이 시거리(L)에서의 수평방향을 포함하는 면으로서 시역기준면(12)이 정해져 있다. 시역기준면(12)에서의 수평방향의 시역의 폭을 hva, 시역의 중심을 V0로 나타내고 있다. 요소화상으로부터의 광선의 궤적이 시역기준면에 있어서 거의 동일한 범위에 입사하도록, 요소화상(Vs=6∼10)이 창부(22)에 대해 치우쳐 배치된다. 여기서 시역(視域)이라고 하는 것은, 3차원 정화상만이 관찰되는 영역으로, 3차원 화상으로서 정화상과 더불어 본래 경유해야 할 창부에 인접한 창부를 경유한 광선에 의해 형성되는 위화상(僞畵像: 거짓화상)이 관찰되는 혼재영역 및 위화상이 생기는 위화상영역을 제외한 영역에 상당하고 있다. 이와 같이 창부(22)의 중심에 대해 그에 대응하는 요소화상(Vs=6∼10)을 적절히 배치함으로써, 요소화상(Vs=6∼10)으로부터 발생되고, 모든 창부(22)(vs=6∼10)를 통과하는 전 투과광선은 시거리(L)에서의 영역으로 거의 겹쳐져 시역의 폭(hva)이 실질적으로 최대화된다.
시역의 폭(hva)을 실질적으로 최대화하기 위해, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 배치예에서는, 서브픽셀의 간격(hp)과 창부(애퍼처)간격(hsp)이 일정(一定)인 것을 전제로 한 경우, 표시장치(10)의 시역의 중심에 대치한 영역으로부터 떨어짐에 따 라 기준시차화상수(Nvs)의 시차화상을 표시하기 위한 Nvs개로 이루어진 2차원 화상표시용 픽셀군으로 구성되는 표준적 3차원 화상표시용 픽셀에 더하여 기준시차화상수(Nvs)에 1을 더한 시차화상수(Nvs+1)의 시차화상을 표시하기 위한 (Nvs+1)개로 이루어진 2차원 화상표시용 픽셀군으로 구성되는 가산 3차원 화상표시용 픽셀(Px')이 이산적으로 설치되어도 좋다. 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 시역의 거의 중심의 요소화상(Vs=8)을 표시하기 위한 3차원 화상표시용 픽셀은 5개의 2차원 화상표시용 픽셀(vp=39∼vp=43)로 구성되는데 반해, 그 양측의 요소화상(Vs=7, 9)을 표시하기 위한 3차원 화상표시용 픽셀은 가산 3차원 화상표시용 픽셀(Px')에 상당하고, 각각 6개의 2차원 화상표시용 픽셀(vp=33∼38, vp=44∼49)로 구성되어도 좋다. 따라서, 요소화상(Vs=7, 9)은 대응하는 창부에 대해 치우쳐 배치된다. 더욱이, 3차원 화상표시용 픽셀(vs=7, 9)의 외측의 3차원 화상표시용 픽셀(vs=6, 10)은 5개의 2차원 화상표시용 픽셀(vp=28∼32, 50∼54)로 구성된다. 요소화상(Vs=6, 10)을 표시하기 위한 3차원 화상표시용 픽셀은 거의 중심의 요소화상(Vs=8)과 동일한 수의 2차원 화상표시용 픽셀로 구성되지만, 요소화상(Vs=7, 9)이 치우쳐 있는 결과, 요소화상(Vs=6, 10)도 또 2차원 화상표시용 픽셀의 1픽셀만큼 대응하는 창부에 대해 치우쳐 배치되게 된다. 이와 같이 가산 3차원 화상표시용 픽셀(Px')이 어떤 이산적으로 또는 주기적으로 설치되는 경우에는, 시역의 폭(hva)을 실질적으로 최대화할 수 있다.
상술한 바와 같은 표시방법에 있어서, 다음과 같은 발명자들의 고찰을 기초로 2차원 화상표시용 픽셀(11)을 구성하는 2차원 화상표시용 픽셀과 마스크(20)의 창부(애퍼처; 22)의 관계가 정해지고, 전자장치의 비표시부에 의한 표시저해감, 예컨대 무아레상에 의한 저해가 감소되어 3차원 화상표시장치에 있어서 연속적이면서 휘도가 균일한 운동시차를 실현할 수 있다.
발명자들은, 다안식에서의 비표시부가 원인으로 생기는 표시저해에 대해 이해를 진행한 결과, 비표시부의 시인되는 장소를 공간적으로 균일화하는 것이 아니라, 화면 내에서 균일화하는 편이 좋은 점에 착안했다. 이 판단을 기초로, IP방식의 구성을 채택하고 그 구조를 최적화함으로써, 이 표시저해를 해소할 수 있음이 판명되었다.
본 명세서에서는, 「IP방식」과 「다안식」은 하기와 같이 상위하고, 이 상위를 기초로 해서 구별되는 것으로 한다.
IP방식은 각 촬영위치에서 촬영한 2차원 화상이 한 점에 집광되지 않도록 하는 설계를 채용한 3차원 화상표시방식이다. 예컨대, 관찰위치가 표시면으로부터 무한원만큼 떨어져 있는 경우를 상정하여 그 경우에 한쪽 눈으로 관찰되는 화상이 관찰각도에 따라 복수의 촬영위치에서 촬영한 화상마다 절체되도록 설계한다. 구체적으로는, IP방식에서는 다안식의 투시투영과는 달리 평행투영법으로 촬영한 화상이 이용된다.
이러한 설계에 의하면, IP방식에서는 현실적으로는 표시면으로부터 무한원만큼 떨어진 위치로부터 관찰하는 일은 없으므로, 한쪽 눈으로 관찰되는 2차원 화상이 어떠한 촬영위치에서 촬영한 2차원 화상과 같아지는 일은 없다. 그렇지만, 우안으로 관찰되는 2차원 화상과 좌안으로 관찰되는 2차원 화상의 각각은 복수의 방 향으로부터 평행투영법으로 촬영한 화상의 결합에 의해 구성됨으로써, 평균적으로는 그 관찰위치로부터 촬영한 투시투영법에 의한 2차원 화상으로 된다. 이러한 구성에 의해 우안과 좌안으로 따로따로의 상을 볼 수 있고, 관찰자가 지각(知覺)하는 3차원 화상은 촬영된 물체를 어느 방향으로부터 실제로 관찰한 경우에 인식되는 3차원 화상과 동등하게 된다.
IP방식에서의 비표시부에 의한 표시저해, 특히 무아레가 생기는 원인에 대해 이하에 설명한다. IP방식의 구성에서 특징적인 것은, 전술한 바와 같이 평행투영으로 촬영한 화상을 이용하는 것이고, 그를 위해 표시장치의 복수의 2차원 화상표시용 픽셀과 창부의 위치관계가 일정하게 유지되어 있다. 즉, 2차원 화상표시용 픽셀 중심과 창부의 중심을 연결하는 선이 평행하게 되도록 설계되어 있다.
이하 간단히 하기 위해, 수평방향으로만 시차정보를 부여한 IP방식(1차원 IP방식)에 대해 설명한다. 또, 기본적인 예로서, 렌티큘러 렌즈를 사용한 구성에 대해 기재한다. IP방식에서는 표시장치(10)의 요소화상과 마스크의 창부(22)의 상대위치는 이미 설명한 바와 같이 일정하게 유지되어 있기 때문에, 어떤 시거리(L)로부터 투시투영적으로 관찰한 경우, 창부(22)로부터 관찰되는 요소화상 내의 위치는 주기적으로 변화해 버린다. 즉, 2차원 화상표시용 픽셀과 2차원 화상표시용 픽셀의 경계인 비표시부도 주기적으로 시인된다. 이 때문에, 비표시부를 시인하는 것에 의한 휘도저하는 1차원 IP방식에 있어서는 종호(縱縞: 세로줄무늬)의 무아레로서 시인되고, 이 무아레의 명암의 개수는 시거리에 의존해서 변동한다(디스플레이에 가까우면 증가하고, 떨어지면 감소한다. 또, 무한원에서는 없게 된다.). 이 비표시부에 의한 표시저해인 무아레에 대해 검토를 진행한 결과, 다음의 2가지 방법으로 해결할 수 있음이 판명되었다.
(1) 비시차방향 위상어긋남
비시차방향 위상어긋남이라고 하는 것은, 시차정보가 없는 방향으로 인접하는 요소화상 또는 요소화상군끼리에서 창부(22)와 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치를 어긋나게 하여 각각의 무아레의 발생위치를 어긋나게 하는 것에 상당한다. 이미 설명한 도 3의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 창부의 위치가 6행마다 반피치만큼 시프트되는 경우에 상당한다. 후에 설명하는 도 5∼도 7 및 도 10∼도 13의 실시의 형태가 해당하고 있다.
(2) 시차방향 위상어긋남
시차방향 위상어긋남이라고 하는 것은, 시차정보를 설치한 방향으로 인접하는 요소화상 또는 요소화상군끼리에서 2차원 화상표시용 픽셀 창부(22)와 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치를 어긋나게 하여 무아레를 없애는 것에 상당한다. 후에 설명하는 도 14의 (a)∼도 15의 (b)에 나타낸 실시의 형태가 해당하고 있다.
(1) 비시차방향 위상어긋남 및 (2) 시차방향 위상어긋남에 따른 실시의 형태에 대해, 이하 도면을 참조하여 설명한다.
1차원 IP방식에서의 (1)의 비시차방향 위상어긋남에서는, 행 사이에서 창부와 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치를 어긋나게 하여 각 행의 무아레의 발생위치를 어긋나게 하고 있다. 여기서는, 행 사이로 했지만, 복수의 행으로 이루어진 영역 사이라도 좋다. 발생위치를 어긋나게 하기 위해서는, 창부에 대한 2차원 화상 표시용 픽셀 위치를 주기적으로 변화시키면 좋다.
이하, 도 5∼도 7 및 도 10∼도 13을 참조해서 (1)의 수직어긋남에 대해 설명한다.
도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 실시의 형태에 있어서는, 표시장치(10)로서 수평개구율 75%의 액정표시장치가 사용되고 있다. 여기서, 수평개구율이라고 하는 것은 1차원 화상표시용 픽셀 피치에 대한 2차원 화상표시용 픽셀의 개구부(12)의 점하는 비율을 의미하고, 수평개구율 75%라고 하는 것은 2차원 화상표시용 픽셀의 75%가 개구부(12)이고 이 각 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 경계에 설치되는 비표시부(블랙매트릭스: BM)(13) 등의 점하는 비율이 남은 15%인 것을 의미하고 있다. 도 5의 (b)는, 표시장치와 마스크가 겹쳐져 도시되어 있고, 마스크의 비창부(12)가 사선으로 표시되고 수평폭이 2차원 화상표시용 픽셀 피치의 50%로 설정된 창부와 구별되고 있다. 한편, 표시장치의 BM(13)은 흑색으로 표시되어 개구부와 구별되고 있다. 마스크(20)는 렌즈라고 생각해도, 창부라고 생각해도 좋다. 창부는 이하에 설명하는 다른 도면에 있어서도 마찬가지로 도시되어 있다.
도 5의 (b)에서는, N행의 2차원 화상표시용 픽셀(12)과 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀(12)이 동일 위상으로 배치되지 않고, 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 배열피치의 1/2만큼 위상이 어긋나게 배치되어 있다. 따라서, 창부(22A)는 N행에서는 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 거의 중심에 대향되고, (N+1)행에서는 BM(13)에 대향되어 있다. 따라서, N행과 (N+1)행은 무아레의 발생위상이 위상 π만큼 시프트된다. 이러한 위상관계로 함으로써, 위상을 어긋나게 하지 않은 경우에 세로줄무늬로서 시인되고 있던 무아레를 시송(市松: 바둑판 무늬, 체크무늬)모양으로 배치할 수 있다. 도 5의 (a)에서는 도 5의 (b)의 관계에 있는 마스크와 표시장치에 대해 마스크와 표시장치의 상대위치를 수평방향으로 어긋나게 한 경우에, 창부를 경유해서 관찰되는 휘도변화를 도시하고 있다. 이 도 5의 (a)에서 휘도가 변화한다고 하는 것은 관찰자가 투시투영적으로 관찰한 경우에 복수의 창부를 경유해서 관찰되는 휘도가 일정하지 않은, 즉 무아레가 시인된다고 하는 것을, 마찬가지로 도 5의 (a)에서 휘도가 변화하지 않는다고 하는 것은, 복수의 창부를 경유해서 관찰되는 휘도가 일정, 즉 무아레가 시인되지 않는다고 하는 것을 의미한다. 이 도 5의 (a)에 있어서, N행과 (N+1)행에서는 BM(13)의 출현에 따라 휘도가 저하하는 변화가 주기적으로 나타나지만, 이것에 기인해서 발생한 무아레는 N행과 (N+1)행에서 무아레의 발생주기의 1/2만큼 위상이 어긋나게 되어 있다. 따라서, 단일의 창부로부터 N행 및 (N+1)행이 동시에 관찰됨으로써, 양자의 휘도의 주기적 변화는 평균화되어 {N행 + (N+1)행} / 2로 표현되도록 휘도의 변화의 주기가 2배로 됨과 더불어 휘도변화가 1/2로 감소되어 균일화된다. 따라서, 관찰 측으로부터 창부(22A)를 매개로 2차원 화상표시용 픽셀(12)을 관찰하는 경우에는, 무아레가 작아서 거슬리지 않게 된다. 바꾸어 말하면, 3차원 화상표시장치(1)에 있어서 그 표시저해가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 6의 (a) 및 (b)는 도 5의 (a) 및 (b)와 마찬가지로 표시장치(10)에서의 창부를 경유해서 관찰되는 휘도변화의 유무 및 표시장치(10)에서의 창부(22)와 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 서로 겹쳐진 상태에서의 위치관계를 나타내고 있다. 다 만, 도 5의 (a) 및 (b)와 달리 도 6의 (a) 및 (b)는 수평개구율이 50%인 경우의 휘도변화 및 겹쳐진 상태를 나타내고 있다. 도 6의 (b)에 나타낸 배치에서는, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 N행과 (N+1)행에서 BM(13)의 출현에 따라 휘도가 저하하는 변화가 주기적으로 나타나지만, 이것에 기인해서 발생한 무아레는 N행과 (N+1)행에서 무아레의 발생주기의 1/2만큼 위상이 어긋나게 되어 있다. 게다가, N행 및 (N+1)행에서의 휘도의 파형은 수평개구율이 50%이기 때문에 실질적으로 동일하고, 게다가 반위상만큼 위상이 다르게 되어 있다. 따라서, 단일의 창부로부터 이 N행 및 (N+1)행이 동시에 관찰됨으로써, 양자의 휘도의 주기적 변화는 {N행 + (N+1)행} / 2로 표현되도록 평균화되어 휘도의 변화가 거의 소멸되어 거의 일정하게 된다. 즉, 관찰 측으로부터는 어느 창부(22A)를 매개로 2차원 화상표시용 픽셀(12)을 관찰해도 동일한 휘도가 얻어지기 때문에, 무아레가 소멸되고 있는 것으로 되어 가장 이상적인 표시가 얻어지게 된다.
도 7의 (a) 및 (b)는 도 5의 (a), (b) 및 도 6의 (a), (b)와 마찬가지로 표시장치(10)에서의 창부를 경유해서 관찰되는 휘도변화의 유무 및 표시장치(10)에서의 창부(22)와 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 서로 겹쳐진 상태에서의 위치관계를 나타내고 있다. 다만, 도 5의 (a) 및 (b)와 달리 도 7의 (a) 및 (b)는 수평개구율이 25%로 제한된 경우의 휘도변화 및 겹쳐진 상태를 나타내고 있다. 도 7의 (b)에 나타낸 배치에서는, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 N행과 (N+1)행에서 BM(13)의 출현에 따라 휘도가 저하하는 변화가 주기적으로 나타나지만, 이것에 기인해서 발생한 무아레는 N행과 (N+1)행에서 무아레의 발생주기의 1/2만큼 위상이 어긋나게 되어 있다. 게다가, N행 및 (N+1)행에서의 휘도의 파형은 수평개구율이 25%이기 때문에 창부가 완전히 차광된 상태가 발생하기 쉽다. 단일의 창부로부터 이 N행 및 (N+1)행이 동시에 관찰됨으로써, 그 휘도의 주기적 변화는 {N행 + (N+1)행} / 2로 표현되도록 평균화되어 휘도의 변화의 주기가 2배로 됨과 더불어 휘도변화가 1/2로 감소되어 균일화된다. 그렇지만, 최저휘도가 완전히 제로로 되기 때문에, 무아레의 콘트라스트(=최대휘도/최소휘도)는 무한대로 되어 관찰 측으로부터 개구부 창부(22A)를 매개로 2차원 화상표시용 픽셀(12)을 관찰하는 경우에, 수평개구율 75%의 경우와 비교하여 무아레가 시인되기 쉽다.
도 5∼도 7에서는 표시장치의 수평개구율을 변경한 경우에 대해 설명했지만, 도 10∼도 13에서는 마스크의 창부의 수평폭을 변경한 영향에 대해 설명한다. 도 10의 (a)는 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율 75%의 경우에, 창부의 수평폭이 2차원 화상표시용 픽셀 피치의 50% 또는 25%의 마스크와 조합시킨 경우의 휘도의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 10의 (b)는 수평폭이 50%인 창부(22C)를 채용한 마스크(20) 창부와 2차원 화상표시용 픽셀(12) 및 BM(13)의 배치관계를 나타낸 평면도이며, 또 도 10의 (c)는 마찬가지로 수평폭 25%의 창부(22C)를 채용한 마스크(20)와 2차원 화상표시용 픽셀(12) 및 BM(13)의 배치관계를 나타낸 평면도이다. 도 10의 (b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 창부(22C)는 수직방향으로 뻗은 수평위치가 일정한 형상을 갖고, 표시장치(10)의 N행의 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 경계에는 BM(13)이 배치되며, 이 N행의 2차원 화상표시용 픽셀 행에 대해 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀 행은 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 폭의 1/2만큼 위상을 어긋나게 해서 배치되어 있다. 도 10의 (c)는 도 5와 동일한 관계를 나타내고 있기 때문에 설명을 할애한다. 이것과 비교해서 마스크의 창부의 수평폭을 증가시킨 도 10의 (b)에 대해 설명한다. 도 10의 (b)에 나타낸 배치에 있어서는, N행 및 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀 행 및 수평폭 50%를 가지는 창부(22C)에 의해 도 10의 (a)에 부호 Bn1 및 Bn2로 나타낸 바와 같이 주기적인 휘도변화가 생기고, 이것에 기인해서 발생한 무아레는 N행 및 (N+1)행에서 무아레의 발생주기의 1/2만큼 위상이 어긋나게 되어 있다. 게다가, N행 및 (N+1)행에서의 휘도의 파형은 창부의 수평개구율을 50%로 함으로써 실질적으로 동일하고, 게다가 반위상만큼 위상이 다르게 되어 있다. 따라서, 단일의 창부로부터 이 N행 및 (N+1)행이 동시에 관찰됨으로써, 양자의 휘도의 주기적 변화는 {N행 + (N+1)행} / 2로 표현되도록 평균화되어 휘도의 변화는 부호 Bn3로 나타낸 바와 같이 거의 소멸되어 거의 일정하게 된다. 즉, 관찰 측으로부터는 어느 개구부(22C)를 매개로 2차원 화상표시용 픽셀을 관찰해도 동일한 휘도가 얻어지기 때문에, 무아레가 소실되고 있는 것으로 되어 가장 이상적인 표시가 얻어지게 된다.
도 11의 (a)는 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율 25%의 경우에, 창부의 수평폭이 2차원 화상표시용 픽셀 피치의 50% 또는 25%의 마스크와 조합시킨 경우의 휘도의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 11의 (b)는 수평폭 50%를 가지는 창부(22C)를 채용한 마스크(20) 창부와 2차원 화상표시용 픽셀(12) 및 BM(13)의 배치관계를 나타낸 평면도이며, 또 도 11의 (c)는 마찬가지로 수평폭 25%를 가지는 창부(22C)와 2차원 화상표시용 픽셀(12) 및 BM(13)의 배치관계를 나타낸 평면도이다.
도 11의 (b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, N행의 2차원 화상표시용 픽셀 행에 대해 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀 행은 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 폭의 1/2만큼 위상을 어긋나게 해서 배치되어 있다. 도 11의 (c)는 도 7과 동일한 관계를 나타내고 있기 때문에 설명을 할애한다. 이것과 비교해서 마스크의 창부의 수평폭을 증가시킨 도 11의 (b)에 대해 설명한다. 도 11의 (b)에 나타낸 배치에 있어서는, N행 및 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀 행 및 수평폭 50%를 가지는 창부(22C)에 의해 도 11의 (a)에 부호 Dn1 및 Dn2로 나타낸 바와 같이 주기적인 휘도변화가 생기고, 이것에 기인해서 발생한 무아레는 N행 및 (N+1)행에서 무아레의 발생주기의 1/2만큼 위상이 어긋나게 되어 있다. 게다가, N행 및 (N+1)행에서의 휘도의 파형은 창부의 수평개구율을 50%로 함으로써 실질적으로 동일하고, 게다가 반위상만큼 위상이 다르게 되어 있다. 따라서, 단일의 창부로부터 이 N행 및 (N+1)행이 동시에 관찰됨으로써, 양자의 휘도의 주기적 변화는 {N행 + (N+1)행} / 2로 표현되도록 평균화되어 휘도의 변화는 부호 Dn3로 나타낸 바와 같이 거의 소멸되어 거의 일정하게 된다. 즉, 관찰 측으로부터는 어느 개구부(22C)를 매개로 2차원 화상표시용 픽셀을 관찰해도 동일한 휘도가 얻어지기 때문에, 무아레가 소실되고 있는 것으로 되어 가장 이상적인 표시가 얻어지게 된다.
도 10 및 도 11에서는 마스크에도 영향을 받은 창부의 수평폭이 넓게 된 경우에 대해 설명했지만, 도 12 및 도 13에서는 수평폭이 좁은 경우에 대해 설명한다.
도 12의 (a)는 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율 75%의 경우에, 창부의 수평폭이 2차원 화상표시용 픽셀 피치의 무한소 또는 25%의 마스크와 조합시킨 경우의 휘도의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 12의 (b)는 수평폭 무한소의 창부(22C)를 채용한 마스크(20) 창부와 2차원 화상표시용 픽셀(12) 및 BM(13)의 배치관계를 나타낸 평면도이며, 또 도 12의 (c)는 마찬가지로 수평폭 25%를 가지는 창부(22C)와 2차원 화상표시용 픽셀(12) 및 BM(13)의 배치관계를 나타낸 평면도이다. 여기서, 수평폭 0%의 창부(22C)라고 하는 것은 창부(22)로서 렌티큘러 렌즈가 채용된 경우에 있어서, 그 렌티큘러 렌즈의 초점이 2차원 화상표시용 픽셀의 면 상에 초점이 맞추어져 있는 경우가 해당한다. 또, 수평폭 0%라고 하는 것은 제한없이 개구수가 작은 것을 의미하고, 실질적으로 수평폭이 0%의 경우를 포함하는 것으로 한다.
도 12의 (b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, N행의 2차원 화상표시용 픽셀 행에 대해 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀 행은 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 폭의 1/2만큼 위상을 어긋나게 해서 배치되어 있다. 도 12의 (c)는 도 5와 동일한 관계를 나타내고 있기 때문에 설명을 할애한다. 이것과 비교해서 마스크의 창부의 수평폭을 감소시킨 도 12의 (b)에 대해 설명한다. 도 12의 (b)에 나타낸 배치에 있어서는, N행 및 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀 행 및 수평폭 0%를 가지는 창부(22C)에 의해 도 12의 (a)에 부호 Fn1 및 Fn2로 나타낸 바와 같이 주기적이면서 구형파(矩形波)와 같은 휘도변화가 생기고, 이것에 기인해서 발생한 무아레는 N행 및 (N+1)행에서 무아레의 발생주기의 1/2만큼 위상이 어긋나게 되어 있다. 따라서, 단일의 창부로부터 이 N행 및 (N+1)행이 동시에 관찰됨으로써, 그 휘도의 주기적 변화는 {N행 + (N+1)행} / 2로 표현되도록 평균화되고, 부호 Fn3로 나타낸 바와 같이 휘도의 변화의 주기가 2배로 됨과 더불어 휘도변화가 1/2로 감소되어 균일화된다.
도 13의 (a)는 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율 25%의 경우에, 창부의 수평폭이 2차원 화상표시용 픽셀 피치의 무한소 또는 25%의 마스크와 조합시킨 경우의 휘도의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 13의 (b)는 수평폭 무한소의 창부(22C)를 채용한 마스크(20)와 2차원 화상표시용 픽셀(12) 및 BM(13)의 배치관계를 나타낸 평면도이며, 또 도 13의 (c)는 마찬가지로 수평폭 25%를 가지는 창부(22C)와 2차원 화상표시용 픽셀(12) 및 BM(13)의 배치관계를 나타낸 평면도이다.
도 13의 (b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, N행의 2차원 화상표시용 픽셀 행에 대해 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀 행은 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 폭의 1/2만큼 위상을 어긋나게 해서 배치되어 있다. 도 13의 (c)는 도 7과 동일한 관계를 나타내고 있기 때문에 설명을 할애한다. 이것과 비교해서 마스크의 창부의 수평폭을 감소시킨 도 13의 (b)에 대해 설명한다. 도 13의 (b)에 나타낸 배치에 있어서는, N행 및 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀 행 및 개구폭 0%를 가지는 창부(22C)에 의해 도 13의 (a)에 부호 Hn1 및 Hn2로 나타낸 바와 같이 주기적이면서 구형파와 같은 휘도변화가 생기고, 이것에 기인해서 발생한 무아레는 N행 및 (N+1)행에서 무아레의 발생주기의 1/2만큼 위상이 어긋나게 되어 있다. 따라서, 단일의 창부로부터 이 N행 및 (N+1)행이 동시에 관찰됨으로써, 그 휘도의 주기적 변화는 {N행 + (N+1)행} / 2로 표현되도록 평균화되어 부호 Hn3로 나타낸 바와 같이 휘도 의 변화의 주기가 2배로 됨과 더불어 휘도변화가 1/2로 감소되어 균일화된다.
상술한 도 10∼도 11의 설명으로부터 명확해진 바와 같이, 마스크의 개구부의 창부 수평폭이 표시장치의 화소피치에 대해 25%로부터 50%로 변경됨으로써, 표시장치의 개구율이 20% 또는 75%의 경우도 무아레의 발생을 억제할 수 있다.
또, 도 12∼도 13에 나타낸 바와 같이 마스크의 창부(22C)의 수평폭을 감소 또는 무한소로 한 경우에는, 무아레의 휘도변화가 급준해져 시인하기 쉽게 되지만, 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀의 배치를 델타배열로 함으로써, 무아레의 주기를 2배로 하면서 그 휘도변화를 1/2로 함으로써 무아레를 시인하기 어렵게 할 수 있다.
이상의 점을 고찰하면, 하기와 같은 것이 도출된다.
(a) 수평개구율 50%의 델타 배열된 2차원 화상표시용 픽셀에서는 무아레가 발생하지 않는다.
(b) 델타 배열된 2차원 화상표시용 픽셀의 경우, 마스크의 창부의 수평폭을 50%로 하는 창부와, 무아레가 발생하지 않는다.
(c) (a) 또는 (b)를 만족시키지 않는 경우, 2차원 화상표시용 픽셀을 델타 배열함으로써 무아레의 주기를 2배로 함과 더불어 무아레의 콘트라스트를 1/2로 감소시켜 무아레가 보이지 않게 된다.
(d) (a) 또는 (b)를 만족시키지 않는 경우, 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율이 저하되면, 무아레의 콘트라스트가 증가하여 시인되기 쉽게 된다.
이상은, 시차정보를 수평방향으로밖에 부여하지 않으면서 2차원 화상표시용 픽셀의 배치를 2차원 화상표시용 픽셀 피치(P)의 1/2만큼 어긋나게 한 계통에 대해 설명했지만, 시차정보를 수평방향으로만 부여하는 계통에서의 일반론은 이하와 같이 된다.
(a) 수평방향으로 P×h/a씩 위치를 어긋나게 해서 배열된 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율을 P×h/a×n(n: 정수)로 하면 마스크의 창부의 수평폭과 독립해서 무아레가 발생하지 않는다.
(b) 수평방향으로 P×h/a씩 위치를 어긋나게 해서 배열된 2차원 화상표시용 픽셀의 경우, 마스크의 창부의 수평폭을 P×h/a×n(n: 정수)로 하면 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율과 독립해서 무아레가 발생하지 않는다.
(c) (a) 또는 (b)를 만족시키지 않는 경우, 2차원 화상표시용 픽셀의 수평위치를 P×h/a 어긋나게 함으로써, 무아레의 주기를 a/h배로 높임과 더불어 무아레의 콘트라스트를 h/a로 감소시켜 무아레가 보이지 않게 된다.
(d) (a) 또는 (b)를 만족시키지 않는 경우, 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율을 증가시키면, 무아레의 콘트라스트가 저하하여 무아레가 시인되기 어렵게 된다.
여기서, n은 정수이고, (a)에서의 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율, (b)에서의 마스크의 창부의 수평폭에 대해 P×h/a의 정수배로 해도 무아레 억제의 효과가 유지되기 때문에 이것을 기재했다. 즉, 1차원 IP방식에 있어서 화소의 중심위치를 h/a씩 어긋나게 함으로써 a/h행마다 동일한 위치관계가 발생한 상태에 있어서, a/h행을 하나의 영역으로서 봤을 경우, 수직해상도가 h/a배로 저하되 고, 수평해상도가 a/h배로 증가된 것과 같다. 이 치환 후의 화소의 개구부와 비개구부의 비율이 패널 단체에서 같은 상태가 (a)를, 개구부와 비개구부의 비율이 같지 않지만 같아지도록 창부를 설치하는 것이 (b)에 해당한다. 반복으로 되지만, 창부의 폭 또는 화소의 수평개구율을 제어하여 창부를 경유해서 관찰되는 개구부와 BM의 비율을 어느 위치에서 보아도 일정하게 함으로써 무아레를 해소할 수 있다. 또, (a) 및 (b)에 대해서는, 실은 h=a의 경우(즉, 2차원 화상표시용 픽셀의 수평방향의 위치를 어긋나게 하지 않은 스트라이프배열 어레이)에도 성립하는 일반적인 관계이다.
(a) 또는 (b)를 만족시키기 위해 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율을 제어하거나, 마스크의 창부의 수평폭을 제어하거나 하는 것은 유효하기는 하지만, 엄밀하게 제어하는 것은 어렵다. 예컨대, 표시장치의 화소의 수평개구율은 어레이 설계나 해상도 등 많은 요인이 영향을 미치고 있는 경우가 많아 3차원 화상표시장치 단독의 이유로 설계를 바꾸는 것은 바람직하지 않다. 한편, 마스크의 창부의 폭에 대해서도, 창부의 경우는 회절효과나 시거리(視距離), 렌즈의 경우는 수차(收差)의 문제 등, 이것을 표시면 내에서 균일하게 제어하는데 장해로 되는 요인은 많이 존재한다. 창부에 의해, (a) 및 (b)에 더하여, 또는 (a) 및 (b)를 실현할 수 없는 경우에, 해소되지 않았던 무아레를 (c) 및 (d)의 수법으로 분산시키는 것, 더욱이 또 하나의 분산의 방법인 (2)의 시차방향의 위상어긋남을 조합시키는 것은 유효하다. (2)의 시차방향 위상어긋남은 시차를 부여하는 방향으로 인접한 창부끼리에서 창부(22)와 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치를 어긋나게 하고, 창부 무아레의 발생위치를 어긋나게 하는 방법이다. 이 방법에서는, 인접하는 창부 사이로 했지만, 복수의 창부로 구성되는 영역 사이라도 좋다. (1)의 비시차방향 위상어긋남에서와 마찬가지로, 무아레의 발생위치를 어긋나게 하기 위해서는, 창부(22)에 대한 2차원 화상표시용 픽셀 위치를 주기적으로 변화시키면 좋다.
도 14의 (a) 및 (b)와 도 15의 (a) 및 (b)에는 1차원 IP방식에 있어서 창부(22)에 대한 2차원 화상표시용 픽셀 위치의 수평위치를 인접하는 창부끼리에서 2차원 화상표시용 픽셀의 수평피치의 1/2만큼 어긋나게 한 예에서의 휘도분포 및 그 배치관계가 나타내어져 있다. 도 14의 (a) 및 (b)에 나타낸 실시의 형태에서는 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율이 75%, 도 15의 (a) 및 (b)에서는 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율이 25%이고, 마스크에 설치된 창부의 수평폭이 0%로 정해져 있다. 이제까지 설명한 바와 같이, 이 조건은 (a) 및 (b)에 해당되지 않기 때문에, (1) 비시차방향 위상어긋남 또는 본 항에서 설명하는 (2) 시차방향 위상어긋남을 적용하지 않으면 무아레가 시인되어 버리는 계통이다. 이하, 대표해서 도 14에 대해 설명한다. 도 14의 (b)에 나타낸 바와 같이 창부 22(1) 및 22(2)는 수평위치가 일정하게 되도록 수직방향으로 뻗치고, 표시장치(10)의 N행의 2차원 화상표시용 픽셀(12) 사이에는 BM(13)이 배치되며, 이 N행의 2차원 화상표시용 픽셀 행에 대해 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀 행은 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 폭의 1/2만큼 위상이 어긋나게 배치되어 있다. N행에서는, 제1창부 22(1)이 거의 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 중심에 대향되어 있는데 반해, 이 제1창부 22(1)에 인접하는 제2창부 22(2)에서는 BM 22(2)에 대향되어 있다. 또, N행에서는, 제2창부 22(2)가 거의 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 중심에 대향되어 있는데 반해, 이 제2창부 22(2)에 인접하는 제1창부 22(1)에서는 BM 22(1)에 대향되어 있다. 즉, 2차원 화상표시용 픽셀의 정수배 피치로 창부피치가 설정되지 않고, 2차원 화상표시용 픽셀의 정수배에 1/2(2차원 화상표시용 픽셀 폭)을 더한 피치로 창부피치가 설정된다.
도 14의 (a)에 나타낸 바와 같이 N행에 관해서는 제1창부 22(1)에 의해 부호 Kn(1)로 나타내어지는 것과 같은 휘도변화가 생기고, 또 (N+1)행에 관해서는 제2창부 22(2)에 의해 부호 Kn(2)로 나타내어지는 바와 같이 휘도변화 Kn(1)에 대해 위상 π만큼 시프트한 휘도변화가 생긴다. 마찬가지로, N행에 관해서는 제1창부 22(1)에 의해 부호 Kn+1(1)로 나타내어지는 것과 같은 휘도변화가 생기고, 또 (N+1)행에 관해서는 제2창부 22(2)에 의해 부호 Kn+1(2)로 나타내어지는 바와 같이 휘도변화 Kn+1(1)에 대해 위상 π만큼 시프트한 휘도변화가 생긴다. 바꾸어 말하면, 인접하는 N행과 (N+1)행끼리에서 무아레의 발생주기가 위상 π만큼 시프트되어 있는 것에 더하여, 인접하는 창부 22(1), 22(2)끼리에서 무아레의 발생위상이 거의 위상 π만큼 시프트되어 있다. 여기서, 각 위상 π라고 하는 것은, 패널과 창부 사이에 갭이 있기 때문에, 설계상 2차원 화상표시용 픽셀의 수평피치의 1/2 어긋나게 해도, 관찰자로부터는 (1/2+α) 어긋나게 보이니까, 무아레의 발생주기도 π로부터 약간 어긋나기 때문이다. 이러한 위치관계로 함으로써, 어떤 폭을 가지고 시인되고 있던 무아레가 인접하는 창부끼리에서 역위상으로 발생된다. 따라서, (1)의 비시차방향 위상어긋남에 더하여, 무아레가 해소되는 효과가 더 증대되어 무아 레는 완전히 시인되지 않게 된다. 이상, 도 14에 대해 설명했지만, 도 15의 (b)의 구성에 대해서도 마찬가지의 무아레 분산이 가능하다(도 15의 (a)). 또, 도 14, 도 15에서는 (1)의 비시차방향 위상어긋남과 (2)의 시차방향 위상어긋남의 양쪽을 이용한 계통에 대해 설명했지만, (2)의 시차방향 위상어긋남만으로도 무아레의 주기를 i/b배로 하면서 콘트라스트를 i/b배로 하는 효과는 있다. 그렇지만, 무아레의 줄무늬 자체는 수직방향으로 연속한 그대로이므로, (1)만의 경우에 비해 무아레의 줄무늬로서 시인되기 쉽고, 또 수평방향으로 머리를 움직인 경우에 렌즈 또는 패럴랙스(parallax: 시차)창부의 반짝임으로서 시인되는 점에서도 바람직하지 않다.
그런데, (2)를 실현함에 있어서, 마스크의 창부의 피치가 2차원 화상표시용 픽셀 피치(P)의 정수배가 아니므로, 이것은 IP방식의 정의(3차원 상을 구성하는 광선끼리가 평행의 관계에 있음)로부터 벗어나고 있는 것처럼 생각된다. 그렇지만, 예컨대 마스크의 창부의 피치가 P×(m + i/b)(i/b: 시차방향으로의 시프트량)로 설정되어 있다고 하는 것은, 창부와 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치가 동일한 관계가 b/i개의 창부마다 출현하고 있는 것을 나타내고, 결국은 b/i개마다의 요소화상끼리에서 광선끼리가 평행한 관계에 있음을 의미한다.
설명을 위해 개념도를 도 29에 나타낸다. 도 29에서는 요소화상이 2차원 화상표시용 픽셀 (3 + 1/2)개로 구성되어 있다. 그 결과, 창부 2개 걸러 광선이 평행관계에 있는 요소화상이 발생한다(요소화상 A와 C). 더욱이, 이 사이의 요소화상(B)의 창부와 2차원 화상표시용 픽셀 중심을 연결하는 광선의 궤적은 요소화상 (A)의 광선군 사이에 점선으로 나타낸 바와 같이 그 사이에 위치함을 알 수 있다. 즉, 화소와 창부의 상대위치를 i/b만큼 어긋나게 한다고 하는 것은, 평행투영으로 촬영하는 카메라 간격이 b/i배로 증가하는 것을 의미한다. 이것은, (1) 비시차방향 위상어긋남에 대해서도 마찬가지이다. 즉, 무아레 발생위치(= BM과 창부를 연결한 광선이 없는 궤적)를 분산시킨다고 하는 것은, 촬상방향을 분산시키는 것과 같다. 따라서, 무아레의 분산의 정도를 높이려고 하면 촬상방향이 증가하는 것으로 되어 단순히 무아레를 분산시키면 좋다고 하는 것은 아니다. 촬상방향의 증가를 억제하면서 효과적으로 무아레의 발생위치를 분산시키는 방법으로서, (1) 시차방향 위상어긋남과 (2) 비시차방향 위상어긋남의 시프트량을 동일하게 하는 방법이 있다. 즉, a/h = b/i로 하면, 촬상위치는 a/h배로 증가하는 것만으로 족하다. a/h ≠ b/i의 경우, a/h×b/i만큼 촬상위치가 증가해 버린다. 또, 무아레의 분산의 정도와 촬상위치의 증가를 고려한 경우, a 또는 b가 6보다 큰 것에 의미는 없다. 구체적으로는, 촬상위치의 증가의 부하의 증대와 비교해서 무아레 분산의 정도의 개선이 인정되지 않게 된다. 이상, (1)에 (2)를 조합시키는 것이 무아레의 분산, 즉 표시장치(10)의 비표시부에 의한 표시저해의 분산에 효과적이다. IP방식에 (1)의 방법, 나아가서는 (2)의 방법을 조합시킴으로써, 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율이나 마스크의 창부의 수평폭의 대소에 관계없이 효과적으로 비표시부를 분산하고, 무아레 줄무늬로서 시인되기 어렵게 할 수 있다. 또, 시거리에 따라 무아레의 발생개소는 증감하지만, 어느 쪽으로 하더라도 화면 내에서 분산된다.
이상에 설명한 무아레의 분산을, 도 8의 (a)∼(f) 및 도 9의 (a)∼(f)를 참조해서 정성적으로 설명한다. 도 8의 (a)∼(f) 및 도 9의 (a)∼(f)에 있어서는, 창부(22)로서 수직장향으로 뻗은 렌티큘러 렌즈(22B)를 채용하고, 또 도 8의 (a)∼(f)는 표시장치의 수평개구율이 75%의 표시장치(10)를 사용한 예를 나타내고, 도 9의 (a)∼(f)는 수평개구율이 50%의 표시장치(10)를 사용한 예를 나타내고 있다. 세로의 장방형은 편의적으로 렌즈 1개 또는 복수개로 이루어진 집합을 나타내고 있고, 시거리로 이것을 구성하는 개수가 변화한다고 생각함으로써 일반화할 수 있다. 렌즈의 포커스는 표시장치면과 일치하는 것으로 한다.
표시장치(10)의 표시면에서의 N행의 2차원 화상표시용 픽셀(12)과 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 수평위치가 일치하고 있는 경우에는, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이 렌티큘러 렌즈(22B)를 매개로 BM부분이 보이는 렌즈가 주기적으로 발생하여 줄무늬모양의 무아레로서 보이게 된다.
이에 대해, 표시장치(10)의 표시면에서의 N행의 2차원 화상표시용 픽셀(12)과 (N+1)행의 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 수평위치가 일치하고 있는 표시면에 대해, 렌티큘러 렌즈(22B)가 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 폭의 1/2(= i/b)배만큼 도 8의 (a)에 나타낸 배치에 대해 위상이 어긋난 경우는, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이 렌티큘러 렌즈(22B)를 매개로 BM이 줄무늬모양으로 보이게 된다. 다만, 휘도저하가 발생하는 위치는 도 8의 (a)에 대해 무아레의 발생주기의 1/2만큼 시프트된다.
따라서, (a)의 표시장치에 있어서 창부의 피치를 2차원 화상표시용 픽셀 피 치의 1/2(= i/b)만큼 증가시키고, 인접하는 렌즈(또는 복수개의 렌즈로 이루어진 영역)끼리에서 2차원 화상표시용 픽셀과의 렌즈 중심의 상대위치가 1/2(= i/b)만큼 어긋나도록 한 경우, 2(= b/i)개의 렌즈(또는 복수개의 렌즈로 이루어진 영역)마다의 렌즈(또는 복수개의 렌즈로 이루어진 영역)만을 생각하면 각각은 (a) 또는 (b)의 무아레를 발생시키고 있는 것과 거의 같고, 결과적으로 무아레는 (c)의 상태로 분산된다(무아레의 주파수가 2배로 증가되고, 콘트라스트가 1/2로 저하된다).
더욱이, 이것에 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀의 수평위치어긋남(비시차방향 위상어긋남)을 조합시킨 것이 도 8의 (f)이다. 즉, 표시장치(10)의 표시면에서의 N행(또는 복수 행으로 이루어진 영역N)의 2차원 화상표시용 픽셀(12)과 (N+1)행(또는 복수 행으로 이루어진 영역(N+1))의 2차원 화상표시용 픽셀(12)이 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 폭의 1/2(= h/a)배만큼 위상이 어긋나도록 배열되면, 이 행(또는 영역)끼리에서 도 8의 (f)에 나타낸 바와 같이 (2) 시차방향 위상어긋남으로 분산시킨 무아레의 발생위치를 어긋나게 할 수 있다(도 8의 (f)에서는 이 행 또는 영역의 피치가 어느 정도 큰 경우를 상정하여 행(또는 영역)마다 시프트하고 있는 모습을 나타냈지만, 피치가 짧게 평균화되어 보이는 경우는, 도 8의 (c)보다 무아레의 주파수가 2배로 증가되고, 콘트라스트가 1/2로 저하되어 보이게 된다.
한편, 도 8의 (a)→(d) + (e)→(f)의 흐름은, 이제까지와는 반대로, 먼저 (1)의 비시차방향 위상어긋남을 실시하고, 다음에 (2) 시차방향 위상어긋남을 조합시킨 경우의 무아레의 발생주기의 변화를 나타낸다. 어느 쪽으로 하더라도 최종적으로는 (f)의 상태로 무아레가 발생한다.
또, 도 9는 화소의 수평개구율이 다른 경우를 정성적으로 나타낸다. 수평개구율이 달라도 (1)의 비시차방향 위상어긋남과 (2)의 시차방향 위상어긋남의 조합으로 효과적으로 무아레를 분산시킬 수 있음을 알 수 있다.
이상에 나타낸 실험결과로부터, IP방식에 있어서 (1)의 비시차방향 위상어긋남은 무아레의 분산에 유효하고, 이것에 (2)의 시차방향 위상어긋남을 더하면 무아레가 더 분산된다. 다만, (2)만으로 무아레를 충분히 분산시키는 것은 곤란하다. 또, (1)과 (2)를 조합시키는 경우, 마스크의 창부와 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치의 변화량은 (1)과 (2)에서 동일하게 하는 편이 화상취득방향의 증가를 억제할 수 있지만, 증가시킨다고 해도 그 증가는 원래의 5배 이내에 머무는 편이 현실적이다. 이상의 방법에서는, 관찰자가 좌우(2차원 IP방식의 경우는 상하도 포함함)로 이동해도, 비표시부가 원인인 휘도저하는 균일하게 계속 분산된다. 또, 표시장치(10)의 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율(2차원 IP방식의 경우는 수직개구율도 포함함)이나, 마스크의 창부의 수평폭(2차원 IP방식의 경우는 수직폭도 포함함)은 3차원 디스플레이의 설계와는 독립적으로 설계할 수 있다. 또, 이상의 기술(記述)은 2차원 화상표시용 픽셀 위치를 시프트한 예에 대해 기재했지만, 마스크(20)의 창부(22)의 위치를 시프트시켜도 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또, 시프트량도 2차원 화상표시용 픽셀 피치의 1/2로 한 예에 대해 기재했지만, 이 이외의 시프트량에 대해서도 주기는 다르지만 분산의 효과는 얻어진다. 그렇지만, 이제까지도 설명한 바와 같이 촬상방향의 증가나 무아레의 위상의 어긋남량으로부터 생각해도 시프트량은 1/2 또는 1/3 등이 바람직하다. 촬상방향의 증가를 회피 하여 마스크의 창부와 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치의 변화를 반영하지 않을(예컨대, 창부피치를 3.5P로 한 경우에, 화상을 취득할 때의 광선방향을 유지하기 위해 3화소로 이루어진 요소화상과 4화소로 이루어진 요소화상을 교대로 둘) 수도 있지만, 이것은 3차원 화상의 화질을 저하시킨다. 이 3차원 화상의 화질저하를 받아들인다고 한 경우도, 시프트량은 1/2 또는 1/3 등이 바람직하다. 더욱이, 화상취득방향이 증가하는 것으로부터 알 수 있는 바와 같이, (1)이나 (2)는 관찰자가 3차원 화상표시장치를 한쪽 눈으로 본 경우에 보이는 2차원 화상의 수직해상도를 2차원 화상의 수평해상도, 또는 수평시차수로 할당하는 효과가 있다. 따라서, 3차원 화상표시장치로서의 표시성능의 밸런스(balance: 균형)를 고려하면서 (1)의 수직위상어긋남 및 (2)의 시차방향 위상어긋남의 시프트량을 결정할 필요가 있다. 구체적으로는, 1차원 IP방식은 수평해상도만을 희생시키는 것이기 때문에, 본 위상어긋남을 조합시켜 수평해상도를 유지하는 것은 효과적이다.
최후로, 이러한 시프트에 의해 발생하는 색무아레에 대해 추가하여 기재한다. 표시장치에 일반적인 세로스트라이프(CF)를 이용하여 이제까지 설명한 바와 같은 창부의 수평위치가 주기적으로 시프트된 것과 같은 마스크를 조합시킨 경우, 어떤 폭을 가진 BGB의 띠가 수평방향으로 발생해 버린다. 이 현상은 CF의 주기적인 구조와 마스크의 창부의 주기적 구조에 의한 역시 일종의 무아레와 같은 현상이지만, 이것을 회피하기 위해 모자이크배열(CF)의 표시장치를 이용하는 것은 효과적이다.
이하에 상술한 실시형태의 갖가지 변형례에 따른 (1)의 비시차방향 위상어긋 남의 실시형태에 관해 도 17∼도 23을 참조하고, (2)의 시차방향 위상어긋남의 실시형태에 관해 도 24 및 도 25를 참조하며, (1)의 비시차방향 위상어긋남 및 (2)의 시차방향 위상어긋남의 조합에 따른 실시형태에 관해 도 26∼도 28을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 표시장치를 이용한 1차원 IP(수직방향의 시차정보가 없는 II)에서 신호선 유래로 발생하는 무아레로의 대책에 대해서만 기재한다. 2차원 II에 대해서는 주사선에 대해서도 고려할 필요가 있다. 도 16∼도 28에 있어서는, 표시소자(20) 상에서는, 모든 행의 2차원 화상표시용 픽셀 배열로서 동일 피치로 동일 열의 픽셀끼리의 수평위치가 같은 스트라이프배열이 이용되고, 16(+ i/b)시차를 부여하는 예를 나타내며, 요소화상을 16(+i/b) 2차원 화상표시용 픽셀로 구성한다.
이해를 쉽게 하는 비교예로서 도 16에 종래의 2차원 화상표시용 픽셀(12)의 창부(22)에 대향하는 상대위치가 동일한 배치를 나타낸다. 이 도 16에 있어서는, 창부(22C)도 2차원 화상표시용 픽셀의 거의 중심을 통과하여 수직으로 뻗치고, 그 피치도 2차원 화상표시용 픽셀의 정수배로 유지되어 있다. 따라서, 창부(22)와 표시소자(20) 사이의 갭이 원인으로 무아레가 발생된다.
도 17에서는, 2차원 화상표시용 픽셀 행이 증가함에 따라, 창부(22C)가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (h/a = 1/2)만큼 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 상대위치가 시프트되어 있다. 따라서, 창부 피치는 2차원 화상표시용 픽셀의 정수배에 1/2(2차원 화상표시용 픽셀 폭)이 더해진 값으로 설정된다. 여기서, a, h는 정수이고 h＜a이다. 무아레가 발생하는 위상이 2차원 화상표시용 픽셀 행 사이에서 거 의 π 어긋나서 무아레의 발생위치가 분산된다. 또, 행의 폭이 충분히 좁은 경우는, 주기가 2배, 콘트라스트가 1/2인 무아레로서 시인된다.
도 18은 (h/a = 1/2) 시프트량은 같지만, 2차원 화상표시용 픽셀 행이 증가함에 따라 창부(22C)끼리가 (1 + h/a = 3/2) 시프트되는 다른 예를 나타내고 있다. 이 예에서도 무아레가 발생하는 위상이 행 사이에서 거의 π 어긋나게 되어 무아레의 발생위치가 분산된다. 또, 행의 폭이 충분히 좁은 경우는, 주기가 2배, 콘트라스트가 1/2인 무아레로서 시인된다.
도 19는 2차원 화상표시용 픽셀 행이 증가함에 따라, 창부(22C)가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (h/a = 1/3)만큼 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 상대위치가 시프트되는 다른 예를 나타내고 있다. 즉, 창부 피치는 2차원 화상표시용 픽셀의 정수배에 1/3(2차원 화상표시용 픽셀 폭)이 더해진 값으로 설정된다. 따라서, 무아레가 발생하는 위상이 행 사이에서 거의 (2/3)π 어긋나게 되어 무아레의 발생위치가 분산된다. 또, 행의 폭이 충분히 좁은 경우는, 주기가 3배, 콘트라스트가 1/3인 무아레로서 시인된다.
도 20에서는 2차원 화상표시용 픽셀 행이 증가함에 따라 창부(22C)의 2차원 화상표시용 픽셀 폭에 대한 상대위치가 2차원 화상표시용 픽셀의 폭의 (h/a = 1/2: a는 정수)만큼 위상이 시프트되어 있다. 무아레가 발생하는 위상이 영역(2행) 사이에서 거의 π 어긋나게 되어 무아레의 발생위치가 분산된다. 또, 2행의 폭이 충분히 좁은 경우는, 주기가 2배, 콘트라스트가 1/2인 무아레로서 시인된다.
도 21에서는 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 창부(22C)의 2차원 화상표시용 픽셀 폭에 대한 상대위치가 2차원 화상표시용 픽셀의 폭의 (h/a = 1/2)만큼 시프트되어 있지만, 그 시프트방향이 행마다 역으로 되어 있고, 그 결과 창부의 위치가 지그재그로 변화하고 있다. 이 예에서도, 무아레가 발생하는 위상이 행 사이에서 거의 π 어긋나게 되어 무아레의 발생위치가 분산된다. 또, 행의 폭이 충분히 좁은 경우는, 주기가 2배, 콘트라스트가 1/2인 무아레로서 시인된다.
도 22는 2차원 화상표시용 픽셀 행을 가로지르는 창부(22C)가 비스듬하게 뻗치고, 2차원 화상표시용 픽셀 행마다 창부(22C)의 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 상대위치가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (h/a = 1/2)만큼 시프트되어 있는 예를 나타내고 있다. 이 예에서도, 무아레가 발생하는 위상이 행 사이에서 거의 π 어긋나게 되어 무아레의 발생위치가 분산된다. 또, 행의 폭이 충분히 좁은 경우는, 주기가 2배, 콘트라스트가 1/2인 무아레로서 시인된다.
도 23은 2차원 화상표시용 픽셀 행을 가로지르는 창부(22C)의 2차원 화상표시용 픽셀 폭에 대한 상대위치가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (h/a = 1/2)만큼 시프트되어 있지만, 그 시프트방향이 행마다 역으로 되어 있고, 그 결과 창부의 위치가 지그재그로 뻗치는 예를 나타내고 있다. 이 예에서도, 무아레가 발생하는 위상이 행 사이에서 거의 π 어긋나게 되어 무아레의 발생위치가 분산된다. 또, 행의 폭이 충분히 좁은 경우는, 주기가 2배, 콘트라스트가 1/2인 무아레로서 시인된다.
한편, 도 24에서는 m개의 2차원 화상표시용 픽셀 열마다 창부(22C)가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (i/b = 1/2)만큼 위상이 수평방향으로 시프트되어 있다. 여기서, b 및 i는 정수이고, i는 b보다 작은 정수이다. 즉, 도 24에서는 i/b = 1/2 의 예로서 16.5시차의 예로 되어 있다. 따라서, 이 도 24에 나타낸 예의 표시에서는, 1요소화상은 16 또는 17의 시차가 부여되고, 양 요소화상을 구성하는 광선의 궤적은 크기대로 포개 담기는 관계로 되어 있다. 이 구조에 있어서도, 인접하는 창부끼리에서 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 마스크의 창부의 위치를 2차원 화상표시용 픽셀의 폭의 1/2만큼 시프트시켰기 때문에, 요소화상마다 무아레가 발생하는 위상이 거의 π만큼 수평방향으로 어긋나게 되어 무아레의 발생위치가 분산된다.
도 25에서는 m개의 2차원 화상표시용 픽셀 열마다 창부(22C)가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (i/b = 1/3)만큼 위상이 수평방향으로 시프트되어 있다. 즉, 도 25에서는 i/b = 1/3의 예로서 16.33시차마다의 예로 되어 있다. 따라서, 이 도 25에 나타낸 예의 표시에서는, 1요소화상은 16 또는 17의 시차가 부여되고, 17의 시차는 3요소화상마다 발생한다. 그리고, 3개의 요소화상을 구성하는 광선의 궤적은 크기대로 포개 담기는 관계로 되어 있다. 이 구조에 있어서도, 인접하는 창부끼리에서 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 마스크의 창부의 위치를 2차원 화상표시용 픽셀의 폭의 1/3만큼 시프트시켰기 때문에, 요소화상마다 무아레가 발생하는 위상이 거의 2π/3만큼 수평방향으로 어긋나게 되어 무아레의 발생위치가 분산된다.
도 26은 2차원 화상표시용 픽셀 행이 증가함에 따라 창부(22C)의 2차원 화상표시용 픽셀 폭에 대한 위치가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (h/a = 1/2)만큼 위상이 시프트되고, 또 인접하는 창부마다 창부(22C)의 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 위치가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (i/b = 1/2)만큼 위상이 수평방향으로 시프트되어 있다(h/a = i/b = 1/2). 따라서, 수평 및 수직 쌍방에서 무아레의 발생위치가 분산된다. 또, 행, 열의 폭이 충분히 좁은 경우는, 주기가 4배, 콘트라스트가 1/4인 무아레로서 시인된다.
도 27은 2차원 화상표시용 픽셀 행을 가로지르는 창부(22C)가 비스듬하게 뻗치고, 2차원 화상표시용 픽셀 행이 증가함에 따라 창부(22C)의 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 위치가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (h/a = 1/2)만큼 위상이 시프트되고, 또 인접하는 창부마다 창부(22C)의 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 위치가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (i/b = 1/2)만큼 위상이 수평방향으로 시프트되어 있다. (h/a = m/b = 1/2, h/a = 1/2에 관해서는 비스듬하게 근사되어 있다.) 따라서, 수평 및 수직 쌍방에서 무아레의 발생위치가 분산된다. 또, 행, 열의 폭이 충분히 좁은 경우는, 주기가 4배, 콘트라스트가 1/4인 무아레로서 시인된다.
도 28은 2차원 화상표시용 픽셀 행을 가로지르는 창부(22C)가 지그재그로 뻗치고, 2차원 화상표시용 픽셀 행이 증가함에 따라 창부(22C)의 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 위치가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (h/a = 1/2)만큼 위상이 시프트되고, 또 인접하는 창부마다 창부(22C)의 2차원 화상표시용 픽셀에 대한 위치가 2차원 화상표시용 픽셀 폭의 (i/b = 1/2)만큼 위상이 수평방향으로 시프트되어 있다. 따라서, 수평 및 수직 쌍방에서 무아레의 발생위치가 분산된다. 또, 행, 열의 폭이 충분히 좁은 경우는, 주기가 4배, 콘트라스트가 1/4인 무아레로서 시인된다.
더욱이, 창부와 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치의 변화에 따른 무아레의 분산에 있어서, 촬상방향을 증가시키지 않는 방책으로서 다음의 구조가 유효한 것이 판명되었다. 촬상방향을 증가시키지 않기 때문에, 창부와 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치를 유지한 채, 2차원 화상표시용 픽셀의 경계만을 변화시킨다. 창부와 2차원 화상표시용 픽셀의 상대위치를 유지하기 위해서는, 이 경계의 주기는 2차원 화상표시용 픽셀 피치 이하로 하면 좋다. 또, 그 변동폭을 2차원 화상표시용 픽셀 피치와 완전히 일치시킴으로써 비화상영역이 시인되는 것에 따른 화면 내의 휘도저하를 완전히 분산시킬 수 있게 된다.
또, 일본 특개2003-121786호에 있어서, 광선제어자의 수평위치를 시프트시키는 선례가 있지만, 이 시프트량은 서브픽셀 피치와 일치되어 있고, 본 제안의 생각과는 전혀 달라 무아레의 발생위치의 분산의 효과는 없다.
이상 정리하면, 3차원 화상표시장치에 있어서는,
요소화상을 표시하는 화소군을 이루는 화소가 매트릭스모양으로 배치되어 있는 표시유닛과,
상기 화소군에 대응지어져 있는 창부를 가진 마스크를 갖추어 구성되고,
상기 창부에 대한 상기 화소의 상대위치가 주기적으로 반복해서 변화되는 관계로 양자가 배치되어 있다.
이 조건을 만족시키기 위해서는, 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀은 거의 구형(직사각형)으로 스트라이프배열을 하고 있고, 마스크의 창부는 2차원 화상표시용 픽셀에 대응한 거의 구형의 형상을 가지며, 수평방향으로 시프트된 계단모양의 형상의 조합, 또는 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀은 거의 구형으로 스트라이프 배열을 하고 있고, 마스크의 창부는 수직방향으로 연속한 스트라이프모양의 형상의 조합, 또는 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀은 수평방향이 시프트되면서 경계선이 연속한 비스듬한 경계선을 가지는 능형(菱形)의 형상을 하고 있으며, 마스크의 창부는 수직방향으로 연속한 스트라이프모양의 형상의 조합, 또는 표시장치의 2차원 화상표시용 픽셀은 거의 구형으로 스트라이프배열을 하고 있고, 마스크의 창부는 수평위치가 시프트된 비수직의 스트라이프모양의 형상의 조합이 가능하다.
이하, 상술한 본 발명의 실시의 형태에 따른 실시예에 대해 설명한다.
(실시예1)
실시예1에서는, 입체시에 유효한 수평시차만이 표시화상에 부여된다. 액정표시유닛으로서 QUXGA-LCD(2차원 화상표시용 픽셀수 3200×2400, 화면사이즈 422.4mm×316.8mm, 델타배열)가 사용되고 있다. 최소의 구동단위는 R, G, B의 각 2차원 화상표시용 픽셀이고, 통상은 가로(수평방향)로 늘어선 R, G, B의 3개의 서브픽셀에 의해 하나의 픽셀(triplet)이 형성되지만, 본 실시예의 표시유닛에 있어서는 수평방향의 2차원 화상표시용 픽셀수를 증가시키기 위해, R, G, B의 서브픽셀을 1개의 2차원 화상표시용 픽셀로서 취급하고 있다. 또, RGB의 배열은 모자이크를 채택했다. 2차원 화상표시용 픽셀의 횡폭은 44㎛, 세로의 길이는 132㎛이다. 이 표시유닛의 배면에는 백라이트가 배치되고, 관찰자 측에는 16.5 2차원 화상표시용 픽셀 상당의 0.726mm 간격으로 늘어선 수평방향에만 시차정보를 부여하기 위한 렌티큘러렌즈가 조합되어 있다. 이 렌티큘러렌즈는 액정표시유닛을 구성하는 유리판과 컬러필터의 경계에 초점이 거의 일치하도록 설계되어 있다.
여기서, 각 파라미터는 표 1의 값으로 했다.
파라미터 기호 및 그 값
수평 2차원 화상표시용 픽셀수 사이즈 H = 3200
시차수 Nvs = 16.5
2차원 화상표시용 픽셀 수평폭[mm] Hp = 0.044
시거리[mm] L = 1000
시거리에서의 시역폭[mm] W = 422.4
화면폭[mm] H = 3·Hp·사이즈 H
갭[mm] g = L·Nvs·Hp/W
델타배열의 액정표시소자에 렌즈피치가 2차원 화상표시용 픽셀의 정수배로부터 1/2 어긋난 렌티큘러렌즈를 조합시킴으로써, 스트라이프배열의 액정표시소자의 경우에 비해 수직해상도가 1/2로 감소했지만, 수평해상도가 2배로 증가했기 때문에, 3차원 표시소자로서의 안길이 재현거리가 증가했다. 또, 액정표시소자의 2차원 화상표시용 픽셀의 수평개구율은 50% 약했지만, BM 유래의 휘도저하가 무아레 줄무늬로서 인식되지 않음을 확인했다.
(실시예2)
액정표시소자를 스트라이프 어레이로 하고, 도 27에 나타낸 바와 같이 렌즈를 행마다 1/2hp만큼 수평방향으로 어긋나도록 하는 비스듬한 형상으로 했다. 이 이외는 실시예1과 마찬가지로 설계한 바, BM 유래의 휘도저하가 무아레 줄무늬로서 인식되지 않음을 확인했다.
(실시예3)
액정표시소자를 스트라이프 어레이로 하고, 도 28 나타낸 바와 같이 렌즈를 행마다 1/2hp만큼 수평방향으로 어긋나게 하면서 행마다 어긋나는 방향이 반대로 되는 지그재그의 형상으로 했다. 이 이외는 실시예1과 마찬가지로 설계한 바, BM 유래의 휘도저하가 무아레 줄무늬로서 인식되지 않음을 확인했다.
(실시예4)
액정표시소자를 스트라이프 어레이로 하고, 렌즈를 1행 중에서 변동폭±(1/2)hp, 1주기가 행높이와 일치하는 짧은 주기의 지그재그의 형상으로 했다. 이 이외는 실시예1과 마찬가지로 설계한 바, BM 유래의 휘도저하가 무아레 줄무늬로서 인식되지 않음을 확인했다.
(실시예5)
액정표시소자의 2차원 화상표시용 픽셀의 경계를 행마다 1/2hp만큼 수평방향으로 어긋나게 한 델타배열과 동등하게 2차원 화상표시용 픽셀 중심이 위치하도록 하면서 2차원 화상표시용 픽셀 경계를 비스듬하게 해서 2차원 화상표시용 픽셀 사이에서 연속하도록 하고, 2차원 화상표시용 픽셀의 형상을 능형으로 한 이외는 실시예1과 마찬가지로 설계한 바, BM 유래의 휘도저하가 무아레 줄무늬로서 인식되지 않음을 확인했다.
(실시예6)
액정표시소자의 2차원 화상표시용 픽셀의 경계를 행마다 1/2hp만큼 수평방향으로 어긋나게 한 델타배열과 동등하게 2차원 화상표시용 픽셀 중심이 위치하도록 하면서, 2차원 화상표시용 픽셀 경계를 비스듬하게 해서 2차원 화상표시용 픽셀 사이에서 연속하도록 하면서, 행마다 비스듬한 경계의 기울기를 역으로 해서 지그재그의 형상으로 한 이외는 실시예1과 마찬가지로 설계한 바, BM 유래의 휘도저하가 무아레 줄무늬로서 인식되지 않음을 확인했다.
(비교예1)
렌즈피치를 16Hp로 하고, 스트라이프배열의 액정표시소자를 조합시킨 것 이외는 실시예1과 마찬가지로 설계한 바, 시거리에서 약 20개의 세로 무아레 줄무늬를 확실히 시인(視認)했다.
(비교예2)
액정표시소자의 수평개구율을 50%로 제어하면서, 렌즈피치를 1.65hp로부터 약간 작게 함으로써, 시거리에서 집광하도록 설계, 다안식으로 한 것 이외는 실시예1과 마찬가지로 거의 설계한 바, 수평개구율을 제어했음에도 불구하고 시거리에서 머리를 좌우로 움직이면 렌즈의 수차가 원인이라고 생각되는 휘도변화가 시인되었다.
본 발명에 의하면, 전자장치의 비표시부에 의한 표시 저해감을 없애고, 또한 연속적이면서 휘도가 균일한 운동시차를 실현한 3차원 화상표시장치가 제공된다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 요소화상을 표시하는 화소군을 이루는 화소가 매트릭스모양으로 배치되어 있는 표시유닛과,
    상기 화소군에 대응지어져 있는 창부를 가진 마스크를 갖추어 구성되되,
    상기 창부에 대한 상기 화소의 상대위치가 주기적으로 반복해서 변화되는 관계로 양자가 배치되고,
    수직방향으로 인접한 화소행끼리, 또는 복수의 화소행으로 형성되는 인접한 영역끼리에서 상기 창부에 대한 상기 화소의 수평방향의 상대위치가 수평화소피치의 (h/a)배(2≤a＜6, 0≤h＜(a-1); 모두 정수) 어긋나게 설치되며,
    수평방향으로 인접한 화소열끼리, 또는 복수의 화소열로 형성되는 영역끼리에서 상기 창부에 대한 상기 화소의 수평방향의 상대위치가 수평화소피치의 (i/b)배(2≤b＜6, 0≤i＜(b-1); 모두 정수) 어긋나게 설치되고,
    상기 창부에 대한 화소위치가 수직방향으로는 (h/a)씩, 수평방향으로는 (i/b)씩 어긋나면서 반복된 결과, 수직방향으로는 (a/h)의 창부마다, 수평방향으로는 (i/b)의 창부마다 상기 창부에 대한 상기 화소의 수평상대위치가 동일한 관계가 출현함과 더불어, h 및 i의 어느 것인가는 0이 아닌 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 수직방향으로 인접한 화소행끼리, 또는 복수의 화소행으로 형성되는 인접한 영역끼리에서 상기 창부에 대한 상기 화소의 수직방향의 상대위치가 수직화소피치의 (j/c)배(2≤c＜6, 0≤j＜(c-1); 모두 정수) 어긋나게 설치되고,
    수평방향으로 인접한 화소열끼리, 또는 복수의 화소열로 형성되는 영역끼리에서 상기 창부에 대한 상기 화소의 수직방향의 상대위치가 수직화소피치의 (k/d)배(2≤d＜6, 0≤k＜(d-1); 모두 정수) 어긋나게 설치되며,
    상기 창부에 대한 화소위치가 수직방향으로는 (j/c)씩, 수평방향으로는 (k/d)씩 어긋나면서 반복된 결과, 수직방향으로는 (c/j)의 창부마다, 수평방향으로는 (d/k)의 창부마다 상기 창부에 대한 상기 화소의 수직상대위치가 동일한 관계가 출현함과 더불어, j 및 k의 어느 것인가는 0이 아닌 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치.
  4. 요소화상을 표시하는 화소군을 이루는 화소가 매트릭스모양으로 배치되어 있는 표시유닛과,
    상기 화소군에 대응지어져 있는 창부를 가진 마스크를 갖추어 구성되되,
    상기 창부에 대한 상기 화소의 상대위치가 주기적으로 반복해서 변화되는 관계로 양자가 배치되고,
    상기 창부에 대한 화소의 수평상대위치가 반복되는 주기가 수직화소와 같거나 그 이하이면서 수평상대위치의 변위폭이 화소의 1/2인 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치.
  5. 요소화상을 표시하는 화소군을 이루는 화소가 매트릭스모양으로 배치되어 있는 표시유닛과,
    상기 화소군에 대응지어져 있는 창부를 가진 마스크를 갖추어 구성되되,
    상기 창부에 대한 상기 화소의 상대위치가 주기적으로 반복해서 변화되는 관계로 양자가 배치되고,
    상기 창부에 대한 상기 화소의 수직상대위치가 반복되는 주기가 수평화소와 같거나 그 이하이면서 수직상대위치의 변위폭이 화소의 1/2인 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서, 수평방향으로 배열된 화소에만 시차정보가 부여된 피치로 한 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 표시유닛의 컬러필터 배열이 모자이크배열인 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 수평개구율이 (h/a×i/b)와는 다른 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 수직개구율이 (j/c×k/d)와는 다른 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치.
  10. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크가 창부인 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치.
  11. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크가 렌티큘러렌즈인 것을 특징으로 하는 3차원 화상표시장치.
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