KR101344547B1 - 3차원 영상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

광학적 개구부를 기울여서 배치하고, 화소 형상을 개변함으로써 모아레를 해소하여 화질을 향상시키는 것에 있다.
3차원 화상 표시 장치에서는, 표시부가 제1 및 제2 방향을 따라 화소가 매트릭스 형태로 배열되고, 화소가 상이한 색을 표시하는 복수의 서브 화소로 구성되어 있다. 이 표시부에 대향하여 광선 제어 소자가 설치되고, 광선 제어 소자가 제2 방향에 대해 어떤 각도(θ)를 이루도록 기울어져서 연장되고, 이 연장 방향에 직교하는 방향을 따라 배열되어 있는 다수의 광학적 개구부로 구성되어 있다. 서브 화소는 개구부 및 차광부에서 제1 및 제2 패턴 중 하나를 갖도록 구성되고, 동일 색의 서브 화소가 제2 방향을 따라 제1 및 제2 패턴의 교대 배열 혹은 제2 및 제1 패턴의 교대 배열로 배열되어 서브 화소가 서로 선대칭 혹은 점대칭의 관계가 주어지지 않도록 표시부에 배치되어 있다.

Description

3차원 영상 표시 장치{THREE DIMENSIONAL IMAGE DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 3차원 영상을 표시하는 3차원 영상 표시 장치에 관한 것이다.

동화상 표시가 가능한 3차원 영상 표시 장치, 소위 3차원 디스플레이에는 다양한 방식이 알려져 있다. 최근, 특히 플랫 패널 타입이면서 전용 안경 등을 필요로 하지 않는 방식이 강하게 요망되고 있다. 이 전용 안경을 필요로 하지 않는 타입의 3차원 영상 표시 장치의 하나에는, 직시형 혹은 투영형의 액정 표시 장치 또는 플라즈마 표시 장치 등과 같이 화소 위치가 고정되어 있는 표시 패널(표시 장치)의 바로 앞에 광선 제어 소자가 설치되고, 표시 패널로부터의 광선이 제어되어 관찰자를 향하는 방식이 있다. 여기서, 광선 제어 소자는, 광선 제어 소자 상의 동일 위치를 관찰해도, 관찰하는 각도에 따라 상이한 영상이 보이는 것과 같은 기능을 부여하고 있다.

이러한 광선 제어 소자를 이용한 3차원 화상 표시 방식은, 시차(상이한 방향에서 보는 것에 의한 보이는 방식의 차이)의 수나 설계 지침에 따라, 2안식, 다안식, 초다안식(다안식의 초다안 조건), 인테그럴 이미징(이하, II라고도 함)식 등으로 분류된다. 2안식은 양안 시차에 기초하여 입체시(立體視)시키고 있는데, 그 이외의 방식은, 정도의 차이는 있지만 운동 시차를 실현할 수 있으므로 2안식의 입체 영상과 구별하여 3차원 영상이라고 불린다. 이들 3차원 영상을 표시하기 위한 기본적인 원리는, 100년 정도 전에 발명되어 3차원 사진에 응용되는 인테그럴 포토그래피(IP)의 원리와 실질적으로 동일하다.

이들 각 방식 중에서, II 방식은 시차를 제시하는 방향을 늘림으로써 시점 위치의 자유도를 높여, 비교적 넓은 범위에서 입체시할 수 있다는 특징을 실현하고 있다. 시차의 제시 방향은, 광학적 개구부에 대응하는 화소의 수에 따라 늘릴 수 있다. 그러나, 광학적 개구부는, 3차원 영상의 해상도에 직접 관여하고 있으므로, 동일한 해상도의 표시 장치를 사용하는 경우에는 해상도가 저하하기 쉽다. 따라서, 1차원 II 방식에서는, 시차를 제시하는 방향을 수평으로 한정함으로써 비특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 해상도가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 한편, 2안 방식 혹은 다안 방식에서는, 입체시할 수 있는 시점 위치를 한정하고, 그 이외의 위치에서 입체시하는 것을 포기함으로써 시차를 제시하는 방향을 줄이고 있다. 따라서, 2안 방식 혹은 다안 방식은, 1차원 II식에 비해 비교적 용이하게 해상도를 높게 할 수 있다. 또한, 시점 위치로부터 취득한 화상만으로 3차원 화상을 생성할 수 있으므로, 영상을 작성하기 위한 부하를 낮출 수 있다. 단, 시점 위치가 한정됨으로써, 장시간의 3차원 영상의 시청이 어려운 문제도 있다.

이러한 광학적 개구부를 이용한 직시형 나안 3차원 표시 장치에 있어서는, 광학적 개구부의 한 방향의 주기 구조와, 평면 표시 장치에 매트릭스 형태로 마련된 화소를 이격시키는 차광부, 또는 화소의 컬러 배열의 수평 방향(제1 방향)의 주기 구조가 광학적으로 간섭하는 것에 기초하여 모아레 혹은 색 모아레가 발생한다는 문제가 있다. 그 대책으로서, 화소의 차광부의 레이아웃을 연구하는 방법이 특허 문헌 1, 2 및 3에 개시되어 있다. 그러나, 예컨대 특허 문헌 4에 개시되는 바와 같이, 광선 제어 소자를 전기적으로 ON/OFF함으로써 광선 제어 소자가 없는 상태에 있어서도 고 정세한 이차원 표시를 실현하는 시스템에서는, 광선 제어 소자가 없는 상태에 있어서도 원래의 표시 품질이 유지되고 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우에는, 광선 제어 소자의 주기성과 화소의 주기성이 각도를 이루는, 즉, 광학적 개구부를 비스듬하게 기울이는 방법이 특허 문헌 5에 알려져 있다. 그러나, 기울기의 제어만으로는, 모아레를 완전히 해소할 수 없는 경우가 있는 것이 명백해졌다. 특허 문헌 6에 개시되는 바와 같이, 확산 성분을 추가하여 모아레를 해소하는 방법의 채용도 가능하지만, 시차 정보의 분리를 악화시키므로 화질의 저하를 피할수 없는 문제가 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 제3525995호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허 제4197716호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2008-249887호 공보 특허 문헌 4: 일본 특허 제3940725호 공보 특허 문헌 5: 미국 특허 제6,064,424호 공보 특허 문헌 6: 일본 특허 공개 제2005-86414호 공보

전술한 바와 같이, 한 방향으로 한정된 주기성을 갖는 광선 제어 소자와, 이차원적으로 화소가 배열된 평면 표시 장치를 조합한 종래의 3차원 영상 표시 장치에 있어서는, 주기적으로 설치된 광학적 개구부와 평면 표시 장치의 화소의 주기성이 서로 간섭하여 휘도 불균일(모아레)이 발생하는 문제가 있다. 광학적 개구부의 각도를 조정함으로써, 광학적 개구부의 주기성과 화소의 주기성의 관계를 제어하여 모아레를 억제하는 방법이 알려져 있는데, 그것만으로는 모아레가 충분히 해소되지 않는 케이스가 있으며, 구체적으로는, 화소의 개구 형상이 단일이 아닌 경우에 문제가 발생하는 것이 명백해졌다.

본 발명은, 광학적 개구부를 기울여서 배치하고 화소 형상을 개변함으로써, 모아레를 해소하여 3차원 영상의 화질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시형태에 따른 3차원 화상 표시 장치는,

제1 방향 및 이 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라 화소 주기(pp)로 화소가 매트릭스 형태로 배열되고, 상기 화소가 상이한 색을 표시하는 복수 개의 서브 화소로 구성되어 있는 표시부와,

상기 표시부에 대향하여 설치되는 광선 제어 소자로서, 상기 제2 방향에 대해 어떤 각도(θ)를 이루도록 기울여져서 직선형으로 연장되고, 이 연장 방향에 직교하는 방향을 따라 배열되어 있는 다수 개의 광학적 개구부로 구성되어 있는 광선 제어 소자

를 구비하고 있다.

본 발명의 이 실시형태에 따른 3차원 화상 표시 장치에서는,

상기 서브 화소는 각각 그 서브 화소의 색을 표시하는 개구부 및 이 개구부를 정하는 차광부에서 제1 및 제2 패턴 중 하나를 갖도록 구성되고, 동일 색의 상기 서브 화소는 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 및 제2 패턴의 교대 배열 혹은 상기 제2 및 제1 패턴의 교대 배열로 배열되고, 상기 서브 화소는 서로 선대칭 혹은 점대칭의 관계를 부여하지 않도록 매트릭스 형태로 배열되어 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 3차원 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 화소 배열을 설명하기 위한 비교예 1에 따른 설명도로서, 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에서의 관찰되는 화소 배열의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에서의 광학적 개구부를 통과하는 화소로부터의 광선 궤적을 개략적으로 도시한 3차원 화상 표시 장치의 부분적 수평 단면도로서, 관찰 위치에 따라 관찰되는 화소가 변화하는 것이 설명적으로 도시되어 있는 수평 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에 있어서, 관찰 위치에 따라 광학적 개구부 너머로 관찰되는 휘도가 변화하는 것을 설명하는 비교예 1에 따른 휘도 특성을 도시한 그래프이다.
도 5는 화소 배열을 설명하기 위한 비교예 2에 따른 설명도로서, 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에서의 관찰되는 화소 배열의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에 있어서, 관찰 위치에 따라 광학적 개구부 너머로 관찰되는 휘도가 변화하는 것을 설명하는 비교예 2에 따른 휘도 특성을 도시한 그래프이다.
도 7은 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에서의 화소를 구성하는, 선대칭으로 형성되는 서브 화소의 패턴을 설명하는 모식도이다.
도 8은 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에서의 화소를 구성하는, 점대칭으로 형성되는 서브 화소의 패턴을 설명하는 모식도이다.
도 9는 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에 있어서, 비교예 3에 따른 서브 화소 배열을 설명하기 위한 설명도로서, 2종류의 서브 화소가 바둑판 모양으로 마련되어 있는 화소 배열의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 비교예 3에 따른 화소 배열을 갖는 표시 장치가 사용되는 3차원 영상 표시 장치에 있어서 관찰되는 모아레 패턴을 도시한 평면도이다.
도 11의 (a)는 도 9에 도시된 비교예 3에 따른 1열의 화소 배열을 선별하여, 광선 제어 소자의 광학 개구가 있는 좌표축(Y)에, 예컨대 수직 방향(Y)에 일치하도록 기울여서 도시한 평면도이고, (b)는 (a)의 광학 개구를 Y 방향으로 탐색하여 다 합한 결과를, 광학 개구의 법선 방향인 X 방향으로 나란히 배열함으로써 구한, X 방향에 의존한 휘도 변화를 도시한 그래프이다.
도 12는 도 11(b)에 도시한 비교예 3에 따른 휘도 분포를 푸리에 변환하여 구한 주파수 분포를 도시한 그래프이다.
도 13은 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에 있어서, 비교예 4에 따른 서브 화소 배열을 설명하기 위한 설명도로서, 제1 패턴의 서브 화소로만 구성되어 있는 화소 배열의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 14는 도 10에 도시된 비교예 4에 따른 화소 배열을 갖는 표시 장치가 이용되는 3차원 영상 표시 장치에서 관찰되는 모아레 패턴을 도시한 평면도이다.
도 15의 (a)는 도 10에 도시된 비교예 4에 따른 1열의 화소 배열을 선별하여, 광선 제어 소자의 하나의 광학 개구가 수직 방향(Y)에 일치하도록 기울여서 도시한 평면도이고, (b)는 (a)의 광학 개구를 Y 방향으로 탐색하여 다 합한 결과를, 광학 개구의 법선 방향인 X 방향으로 나란히 배열함으로써 구한, X 방향에 의존한 휘도 변화를 도시한 그래프이다.
도 16은 도 15의 (b)에 도시한 비교예 4에 따른 휘도 분포를 푸리에 변환하여 구해진 주파수 분포를 도시한 그래프이다.
도 17은 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에 있어서, 실시예 1에 따른 서브 화소 배열을 설명하기 위한 설명도로서, 2종류의 서브 화소가 바둑판 모양으로 마련되고, 차광부의 일부의 레이아웃이 변경되어 있는 화소 배열의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 18은 도 17에 도시된 실시예 1에 따른 화소 배열을 갖는 표시 장치가 이용되는 3차원 영상 표시 장치에서 관찰되는 모아레 패턴을 도시한 평면도이다.
도 19의 (a)는 도 17에 도시된 실시예 1에 따른 1열의 화소 배열을 선별하여, 광선 제어 소자의 하나의 광학 개구가 수직 방향(Y)에 일치하도록 기울여서 도시한 평면도이고, (b)는 (a)의 광학 개구를 Y 방향으로 탐색하여 다 합한 결과를, 광학 개구의 법선 방향인 X 방향으로 나란히 배열함으로써 구한, X 방향에 의존한 휘도 변화를 도시한 그래프이다.
도 20은 도 19의 (b)에 도시한 실시예 1에 따른 휘도 분포를 푸리에 변환하여 구해진 주파수 분포를 도시한 그래프이다.
도 21은 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에 있어서, 실시예 2에 따른 서브 화소 배열을 설명하기 위한 설명도로서, 2종류의 서브 화소가 바둑판 모양으로 마련되고, 부분적으로 차광부가 부가되어 대칭성을 잃도록 레이아웃이 변경되어 있는 화소 배열의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 22는 도 21에 도시된 실시예 2에 따른 화소 배열을 갖는 표시 장치가 이용되는 3차원 영상 표시 장치에서 관찰되는 모아레 패턴을 도시한 평면도이다.
도 23의 (a)는 도 21에 도시된 실시예 2에 따른 1열의 화소 배열을 선별하여, 광선 제어 소자의 하나의 광학 개구가 수직 방향(Y)에 일치하도록 기울여서 도시한 평면도이고, (b)는 (a)의 광학 개구를 Y 방향으로 탐색하여 다 합한 결과를, 광학 개구의 법선 방향인 X 방향으로 나란히 배열함으로써 구한, X 방향에 의존한 휘도 변화를 도시한 그래프이다.
도 24는 도 23의 (b)에 도시한 실시예 2에 따른 휘도 분포를 푸리에 변환하여 구해진 주파수 분포를 도시한 그래프이다.
도 25는 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치에 있어서, 실시예 3에 따른 서브 화소 배열을 설명하기 위한 설명도로서, 2종류의 서브 화소가 바둑판 모양으로 마련되고, 부분적으로 차광부가 부가되어 대칭성을 잃도록 레이아웃이 변경되어 있는 화소 배열의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 26은 도 25에 도시된 실시예 3에 따른 화소 배열을 갖는 표시 장치가 이용되는 3차원 영상 표시 장치에서 관찰되는 모아레 패턴을 도시한 평면도이다.
도 27의 (a)는 도 25에 도시된 실시예 3에 따른 1열의 화소 배열을 선별하여, 광선 제어 소자의 하나의 광학 개구가 수직 방향(Y)에 일치하도록 기울여서 도시한 평면도이고, (b)는 (a)의 광학 개구를 Y 방향으로 탐색하여 다 합한 결과를, 광학 개구의 법선 방향인 X 방향으로 나란히 배열함으로써 구한, X 방향에 의존한 휘도 변화를 도시한 그래프이다.
도 28은 도 27의 (b)에 도시한 실시예 3에 따른 휘도 분포를 푸리에 변환하여 구해진 주파수 분포를 도시한 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3차원 영상 표시 장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다. 평면 표시 장치(1)의 전면(前面)에는 광선 제어 소자(2)가 배치되어 있다. 이 광선 제어 소자(2)에 있어서는, 광학적 개구부(3)(여기서는, 원통형 렌즈)가 제1 방향, 예컨대, 수평 방향을 따라 배치되고, 이 제1 방향에 직교하는 제2 방향, 예컨대, 수직 방향에 대해 어떤 각도(θ)를 이루고 연장되어 있다. 보다 상세하게는, 광학적 개구부(3)(예컨대, 원통형 렌즈)의 수평 피치(제1 방향 피치)가 L1[pp]으로, 수직 피치(제2 방향 피치)가 L2[pp]로 정해지고, 광학적 개구부(3)의 연장 방향(원통형 렌즈의 능선 방향)은 제2 방향에 대해 각도(θ=arctan(L1/L2))를 이루도록 연장되고, 제1 방향, 예컨대, 수평 방향을 따라 피치(L1[pp])로 주기적으로 배치된다.

광선 제어 소자(2)가 좌우 시차(수평 시차)만 부여하는 경우에는, 광선 제어 소자(2)에는 슬릿(시차 배리어) 혹은 원통형 렌즈와 같은 광학적 개구부가 일차원 방향으로 주기적으로 배치되어 있다. 이러한 광선 제어 소자는 배리어 또는 렌티큘러 시트라고 칭해진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 원통형 렌즈가 사용되는 광선 제어 소자에 대해 구체적으로 설명하는데, 광선 제어 소자(2)가 액정 렌즈 등으로 구성되는 광학 소자로 구성되어도 좋다. 이러한 광학 소자에서는 그 안에 다수 개의 액정 렌즈를 생성할 수 있고, 3차원 영상을 표시할 때에만 필요에 따라 액정 렌즈를 생성할 수 있고, 2차원 영상을 표시할 때에는 이 액정 렌즈를 소실시킬 수 있다. 따라서, 선택적으로 2차원 영상 및 3차원 영상을 표시할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다. 액정 렌즈 등으로 구성되는 광학 소자에 있어서는, 인가하는 전압에 따라 광학 소자 내의 액정의 굴절률이 변화되어 광선 제어 소자(2) 내에, 예컨대, 원통형 렌즈와 동일한 액정 렌즈가 생성되어 액정 광선을 제어할 수 있다.

도 2는 화소 배열의 설명도로서, 도 1에 도시한 평면 표시 장치(1)에서의 제2 방향을 따른 화소(4)의 배열의 일부를 확대하여 개략적으로 도시하였다. 평면 표시 장치(1)는, 화소(4)가 수평 및 수직 방향(제1 및 제2 방향)을 따라 매트릭스 형태로 화소 피치(pp)로 배치되어 표시면이 구성되고, 각 화소(4)는 수평 방향(제1 방향)을 따라 배열된 서브 화소(5)로 구성되고, 이 서브 화소(5)는 광선을 투과하는 화소 개구부(6) 및 광선을 차폐하는 화소 차광부(7)로 구성되어 있다. 일반적으로는, 각 화소(4)는 화소 영역 안이 수평 방향으로 3세그먼트로 분할되어 R(레드), G(그린) 및 B(블루)의 필터 기능을 갖는 서브 화소로, 대략 정사각형 (pp×pp의 정사각형)이 되도록 형성된다. 따라서, 각 서브 화소(5)는 변의 길이가 1:3인 직사각형으로 형성된다. 평면 표시 장치(1)의 후면에 배치된 백라이트(도시하지 않음)로부터 출사된 광선은, 이 화소 개구부(6)를 경유함으로써 RGB 중 어느 하나의 색의 광선으로서 표시부의 전방에 조사된다. 이 광선은, 광선 제어 소자(2)의 광학적 개구부(3)를 통과함으로써 출사 방향이 제어된 광선이 되어 전방에 투사되어 3차원 화상이 표시된다.

이러한 3차원 영상 표시 장치에 있어서, 통상적으로 광학적 개구부(3)에 대해 서브 화소(5)가 주기성을 갖도록 배치되어 있으므로, 3차원 영상을 관찰하는 관찰자에 있어서는 주기성의 간섭에 따른 모아레를 관찰하게 된다. 본 실시 형태에서는 발명자의 지견에 기초하여, 서브 화소의 화소 개구부(6)의 형상이 2종류 이상인 경우에, 서로 선대칭 혹은 점대칭의 관계를 부여하지 않도록 설계함으로써, 모아레를 억제할 수 있게 했다. 이하의 설명에서는 본 실시 형태가 모아레 억제에 최적이라는 것을 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위해, 도 2 내지 도 8에 도시한 비교예 1 내지 3을 참조하여 모아레의 발생에 대해 설명한다.

(비교예 1)

도 2에는, 모아레가 생기는 단순한 광학계의 일례(비교예 1)로서, 광학적 개구부(3)의 능선(8)(광학 개구(3)의 축선 혹은 중심선)이 제2 방향(수직 방향)에 일치되어 있는 광학 배치가 도시되어 있다. 여기서, 어떤 방향(어떤 각도)으로부터 광학적 개구부(3)가 관찰되는 경우에, 화소(4) 상에서 관찰되는 능선(8)(광학 개구(3)의 축선 혹은 중심선)을 도시한 파선이 도 2에 도시되어 있다. 이러한 광학 배치에 있어서, 도 3에 수평 단면도로 도시된 바와 같이, 화소(4)로부터 나온 광선은, 광학적 개구부(3)를 경유함으로써 출사 방향이 제어되어 표시 장치의 전방에 조사된다. 이 제어는, 다른 관점에서는, 관찰 위치의 변화(관찰 각도의 변화)에 따라, 광학적 개구부(3)를 경유하여 관찰되는 화소(4) 상의 위치가 시프트되고, 그 변화된 위치로부터, 보여야 할 시차 정보가 표시되는 화소만이 관찰되는 것을 의미하고 있다. 여기서, 화소(4)에는 지금까지 설명한 바와 같이 차광부(7)가 설치되어 있으므로, 관찰 각도에 의존하여 도 4에 도시된 바와 같이, 주기성을 가지고 휘도가 변화된다. 이 휘도는, 제1 방향(수평 방향)의 위치에서의 화소 개구부(6)의 개구 높이(제2 방향으로서의 수직 방향의 개구부의 길이)의 합계에 의존하여 정해지며, 제1 방향(수평 방향)의 어떤 위치에 있어서, 제2 방향(수직 방향) 상에 차광부(7)가 연속되면, 개구 높이의 합계치가 제로가 되어 휘도가 제로가 된다. 또한, 제1 방향(수평 방향)의 다른 위치에 있어서, 제2 방향(수직 방향) 상에 화소 개구부(6)가 배열되면, 개구 높이의 합계치가 커져 휘도가 높아진다. 도 4로부터 명백한 바와 같이, 광학적 개구부(3)의 연장 방향이 제2 방향에 일치해 있는 광학 배치에서는, 관찰 각도에 따라 제1 방향(수평 방향)의 어떤 위치 상의 직선적인 영역을 관찰하게 되고, 차광부(7)만(개구 높이의 합계치가 제로) 관찰되는 경우에는 휘도가 제로가 되고, 또한 개구부(6)가 관찰되는 경우(개구 높이의 합계치가 증가하는 경우)에는 휘도가 증가하게 되고, 결과적으로 관찰 각도의 변화에 따라 주기적으로 휘도 변화가 발생하게 된다. 따라서, 도 4에 도시한 바와 같이 도 2에 도시한 비교예 1에 따른 광학 배치에서는, 이 주기적인 휘도 변화에 기초하여 관찰자에게는 모아레가 인식된다.

(비교예 2)

도 5에는, 표시부의 화소(4)가 배열되는 수직 방향에 대해, 광학적 개구부(3)의 능선(8)이 이루는 각(θ)이 θ=arctan(1/3)으로 설정되는 광학 배치(비교예 2)가 도시되어 있다. 각도(θ)가 주어짐으로써, 광선 제어 소자(5)를 경유하여 보이는 화소 개구부(6)의 비율의 변동은, 도 6에 도시한 바와 같이 억제된다. 그러나, 이 상태에 있어서도, 아직 휘도 변화는 커서 실용 레벨(제품 레벨)의 범위에 이르지 않는 문제가 있다. 구체적으로는, 모든 행에 있어서 휘도 변화의 위상이 일치하고, 도 6의 휘도 변화가 면내 또는 관찰 위치에 따른 휘도 변화, 즉 모아레로서 시인되어 버리는 것이 지적되어 있다.

모아레의 방지를 위해서는, 광학적 개구부(3)를 통해 관찰되는 행마다의 휘도 변화의 위상이 어긋나고, 또한, 광학적 개구부(3)마다의 위상이 어긋나고, 즉, 광학적 개구부(3)의 기울기 및 피치가 제어됨으로서, 어느 각도에서 보아도 3차원 표시 장치의 면내의 휘도가 일정하다는 조건을 구할 것이 필요해진다. 여기서는, 그 조건에 대해서는 상세하게 설명하지 않기로 한다.

전술한 바와 같이, 광학적 개구부(3)의 각도를 조정해도, 모아레가 해소되지 않는 사례가 있음이 판명되었다. 보다 구체적으로는, 화소(4)의 개구 형상이 한 종류밖에 없는 TN(트위스트 네마틱) 모드의 액정 디스플레이를 표시 장치(1)로 이용한 경우에는, 구한 모아레가 해소되는 각도(θ)로 광선 제어 소자(2)를 설계해도, VA(버티컬 얼라인먼트) 모드 혹은 IPS 모드에서는 모아레가 발생하는 것이 명백해졌다.

이상의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 광선 제어 소자(2)의 광학적 개구부(3)의 기울기와 피치의 조정은, 휘도 불균일(모아레)의 억제에 효과가 있지만, 그것만으로는 완전하게 모아레를 해소할 수는 없다. 발명자는 이 원인을 도 7 내지 도 16을 참조하여 이하와 같이 고찰하였다.

평면 표시 장치, 특히 액정 표시 장치에서의, VA(버티컬 얼라인먼트) 모드 등에서는 시야각 특성의 비대칭성을 해소할 목적으로, 2개 이상의 상이한 형상의 서브 화소(5)가 설계되는 경우가 있다. 일반적으로는, 어떤 서브 화소(5A)의 개구 형상이 설계되고, 또한, 이 서브 화소(5A)에 대해 선대칭(도 7)이 되도록 서브 화소(5A)와 상이한 개구 형상의 서브 화소(5B, 5C)가 설계되는 방법, 혹은 선대칭 대신, 서브 화소(5A)에 대해 점대칭(도 8)으로 설계되어 서브 화소(5A)와 상이한 개구 형상의 서브 화소(5B)가 설계되는 방법이 채용되어 있다. 보다 상세하게는, 도 7에 도시한 바와 같이, 어떤 서브 화소(5A)에 대해 행 방향 및 열 방향에서 인접하는 동일 색의 서브 화소(5B, 5C)는, 이 서브 화소(5A)에 대해 선대칭의 개구 형상을 갖 도록 설계된다. 또한, 도 8에 도시한 예에서는, 어떤 서브 화소(5A)에 대해 행 방향 및 열 방향에서 인접하는 동일 색의 서브 화소(5D)는, 화소(5A)에 대해 점대칭의 개구 형상을 갖도록 설계된다.

본 명세서에서는 어떤 화소(5A)의 개구 형상은, 기준이 되는 패턴에 해당하므로 제1 패턴(기준 패턴)이라고 칭하고, 또한 이 기준이 되는 패턴에 대해 선대칭 혹은 점대칭인 화소(5B, 5C)의 개구 형상은, 기준 패턴과 상이한 패턴이 되므로 제2 패턴(대칭 패턴)이라고 칭한다.

이와 같이 제1 및 제2 패턴의 조합에 따른 화소 설계를 행하고, 제2 패턴의 개구를 갖는 서브 화소(5B, 5C)와 제1 패턴의 개구를 갖는 서브 화소(5A)를 교대로 조합하여, 예컨대, 바둑판 모양으로 배치됨으로써 시야각 특성의 비대칭성을 개선할 수 있는 것이 표시 장치의 분야에서 알려져 있다. 그러나, 이러한 화소 설계에서는, 서브 화소 피치보다 긴 주기성이 발생하므로, 광선 제어 소자(2)와의 조합에서는 이 새로 발생한 주기성이 원인이 되어 새로운 간섭(모아레), 즉 휘도 변화가 발생하게 된다.

(비교예 3)

도 9는, 전술한 화소 설계를 기초로 서브 화소가 배열되어 있는 어떤 액정 표시 장치(비교예 3)에서의 서브 화소 배열과 광선 제어 소자(2)의 광학 개구(3)의 관계를 나타내고 있다.

도 9에 도시된 비교예 3에 따른 서브 화소 배열에서는, 도 2에 도시한 배열과 마찬가지로 수직 방향(제2 방향)을 따르는 동일 열에 동일 색(예컨대, R)의 서브 화소(9)가 배열되고, 또한 이 서브 화소(9)의 배열에 인접하는 동일 열에 다른 동일 색(예컨대, G)의 서브 화소(10)가 배열되고, 나아가 이 서브 화소(10)의 배열에 인접하는 동일 열에 또 다른 동일 색(예컨대, B)의 서브 화소(11)가 배열되어 있다. 동일 행의 RGB 서브 화소(9, 10 및 11)가 하나의 화소(12)로 정해져 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 각 서브 화소(9, 10 및 11)에는 전극에 대응(유래)하는 차광부(13A 및 13B), 각 서브 화소(9, 10 및 11)의 영역을 2개의 세그먼트의 영역으로 구획하도록 중앙 근방을 가로지르고, 전극에 대응(유래)하는 차광부(13A 및 13B)에 전기적에 접속되어 있는 전극 배선에 대응(유래)하는 차광부(14) 및 전극 배선에 대응하는 차광부(14)에 접속된 패턴 세그먼트로서의 커패시터에 대응(유래)하는 차광부(15)에 의한 패턴이 마련된다. 서브 화소(9)와 이 서브 화소(9)에 행 방향에서 인접하는 동일 색의 서브 화소(10)는 선대칭인 패턴으로 형성되고, 또한 서브 화소(10)와 이 서브 화소(10)에 행 방향에서 인접하는 동일 색의 서브 화소(11)도 선대칭인 패턴으로 형성되며, 또한 이 서브 화소(11)와 이 서브 화소(11)에 행 방향에서 인접하는 동일 색의 서브 화소(9)는 선대칭인 패턴으로 형성된다. 여기서, 도 9에 도시된 배치에만 착안하여 행렬로 각 서브 화소를 지정하면, 제1행 제1열의 서브 화소(9)의 패턴과 제1행 제3열의 서브 화소(11)의 패턴은 동일한 패턴이며, 이를 제1 패턴이라고 하면, 제1행 제2열의 서브 화소(10)는 제2 패턴에 해당한다. 또한, 제2행 제1열의 서브 화소(9)의 패턴과 제2행 제3열의 서브 화소(11)의 패턴은 동일한 패턴으로서 제2 패턴에 해당하고, 제2행 제2열의 서브 화소(10)는 제1 패턴에 해당한다. 그리고, 서브 화소(9)의 행 배열에서는 제1 패턴 및 제2 패턴이 교대로 배열되어 열을 따라 제1 패턴 및 제2 패턴이 체크 무늬를 부여하도록 배치되어 있다. 서브 화소(10 및 11)의 행 배열에 있어서도, 제2 패턴 및 제1 패턴 혹은 제1 패턴 및 제2 패턴이 교대로 배열되어 체크 무늬를 생성하고 있다.

여기서, 광학적 개구부(3)의 기울기(θ)는 수평 피치(제1 방향 피치의 렌즈 피치)(L1[pp]) 및 수직 피치(제2 방향 피치의 렌즈 피치)(L2[pp])라고 하면, θ=arctan(L1/L2)

여기서, 수평 피치(제1 방향 피치) L1=1.552[pp]로, 그리고 수직 피치(제2 방향 피치) L2=9.000[pp]으로 정해지면,

θ=atan(1/5.8)

이 된다. 원래 이 기울기(θ)는 마땅히 모아레가 해소되어야 할 조건 중 하나인데, 결과적으로 도 10에 도시한 바와 같은 모아레가 면 내에 발생된다. 여기서, pp는 3 서브픽셀로 구성되는 1화소의 피치로서, 수평 방향 피치(L1 및 L2)는 이 화소의 피치(pp)의 비로 표시된다.

전술한 바와 같이, 어떤 열의 서브 화소 배열(예컨대, R의 서브 화소 배열)에는, 제1 패턴 및 제2 패턴의 서브 화소(9)가 열을 따라 교대 배열로, 예컨대, 체크 무늬로 배치되어 있다. 마찬가지로, 다른 열의 서브 화소 배열(예컨대, G 및 B의 서브 화소 배열)에는, 제2 패턴 및 제1 패턴의 서브 화소(10) 및 제1 패턴 및 제2 패턴의 서브 화소(11)도 열을 따라 체크 무늬로 배치되어 있다. 여기서, 하나의 서브 화소 배열, 예컨대, G의 서브 화소 배열에 착안하여 어떤 하나의 광학적 개구부(3)와의 관계를 고찰하면, 이하와 같이 모아레가 발생하는 것이 시뮬레이트된다. 여기서는, G의 서브 화소 배열에 주목하여 설명하는데, 마찬가지로 R 및 B의 서브 화소에 대해서도 마찬가지이며, 동일한 고찰이 가능하다.

도 11의 (a)는 하나의 광학적 개구부(3)의 장축을 기준으로 하여 도 3에 도시한 것과 동일하게 관찰 각도를 변화시켰을 때의 휘도 변화를 시뮬레이트하기 위해, 가상적으로 G의 서브 화소 배열(10)이 선별되어 θ만큼 기울어져서 그려져 있다. 여기서, 광학적 개구부(3)의, 광학적 개구부(3)를 따른 축을 Y축이라고 하고, 이 장축(Y축)에 직교하는 X축으로서, 이 X축을 따른 서브 화소 개구부(6)의 합계 높이(개구부 길이(Ly)의 합계)와 차광부(7)의 합계 높이(차광부 길이(Sy)의 합계)와의 비율이 Y축 상에 플롯되어(plot), 도 11의 (b)에 도시한 바와 같은 주기적으로 변화하는 파형이 얻어진다. 이 도 11의 (b)에 있어서, 파선으로 도시한 범위는, 서브 화소의 제2 방향의 형성 간격이기도 한 화소 피치(pp)를, X축으로 환산(투영)한 거리(pp×sinθ)에 해당한다. 여기서, X축은 광학적 개구부(3)의 능선(8)(Y축)의 법선 방향에 해당한다. 그리고, 서브 화소 개구부(6)의 합계 높이는, 법선 방향(X축 상)의 어떤 위치에서의 하나 이상의 서브 화소 개구부(6)의 높이(Y축 상의 거리)의 합계를 나타내고 있다. 마찬가지로, 차광부(7)의 합계 높이도 법선 방향(X축 상) 위치에서의 하나 이상의 차광부(7)의 높이(Y축 상의 거리)의 합계를 나타내고 있다. 도 11의 (b)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 서브 화소 일렬의 광학적 개구부(3)에 대해 관찰 각도를 변화시켰을 때의 휘도 변화에 대응하며, 도 4 및 도 6에 관찰 각도의 변화에 따른 강도 분포에 해당한다. 실제의 모아레가 보이는 방법은, 이 휘도 변화를 광선 제어자의 광학적 개구부(3) 너머로 어떻게 샘플링했는지로 결정된다.

이러한 주기성을 갖는 서브 화소 배열과 광학적 개구부(3)의 광학 배치에 있어서, 서브 화소의 형성 간격인 pp를 X축으로 환산한 거리(pp×sinθ)보다 긴 성분이 발생했는지 여부는, 도 11의 (b)에 도시한 차광부(7)에 대한 개구부(6)의 비율(휘도 변화에 해당함)을 푸리에 변환에 기초하여 변환하면, 도 12에 도시한 바와 같은 주파수 스펙트럼(주파수 성분의 유무와 그 진폭)을 얻을 수 있다. 이 주파수 성분의 분포를 나타내는 도 12로부터 명백한 바와 같이, 서브 화소 피치 유래의 주파수 성분(pp×sinθ) 및 이 주파수 성분(pp×sinθ)보다 주파수가 낮은 주파수 성분(pp×sinθ×1/2)의 주파수 성분의 진폭이 발생하여 모아레가 발생하는 것이 판명되었다.

(비교예 4)

도 13에는, 비교예 4로서 제2 패턴을 이용하지 않고 도 9에 도시한 제1 패턴의 서브 화소로만 화소(12)가 구성되고, 도 9에 도시한 서브 화소 배열과는 달리 제2 패턴을 갖는 서브 화소를 포함하지 않고, 체크 무늬를 발생시키지 않는 서브 화소 배열이 도시되어 있다.

여기서, 도 9에 도시한 광학계와 마찬가지로 기울기(θ)를 제2 방향(수직 방향)에 대해 이루도록 광학적 개구부(3)가 배치되는데, 이 배치에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 도 10에 도시한 바와 같은 모아레가 억제되어 있음을 알 수 있다. 즉, 모아레를 억제하도록 광선 제어자의 광학적 개구부가 설계되어 있다. 이 도 13에 도시한 배치에 있어서, 도 15의 (a)에 도시한 바와 같이, 하나의 서브 화소 배열, 예컨대, G의 서브 화소 배열에 착안하여, 도 11의 (b)에 도시한 것과 동일하게 어떤 광학적 개구부(3)의 장축을 기준으로 하여 관찰 각도를 변화시켰을 때의 휘도 변화를 계산하면, 도 11의 (b)와 마찬가지로 도 15의 (b)에 도시한 바와 같은 주기적으로 변화하는 파형을 얻을 수 있다. 여기서는, G의 서브 화소에 대해서만 설명했으나, R 또는 B의 서브 화소 배열에 착안해도, 각각 동일하게 주기적으로 변화되는 파형을 얻을 수 있다. 도 15의 (a)에 있어서, 파선으로 도시한 범위가 1화소의 X축 상 거리(pp×sinθ)에 해당한다. 여기서, X축은 광학적 개구부(3)의 능선(8)(Y축)의 법선 방향에 해당한다. 그리고, 도 15의 (b)에 있어서는, 서브 화소 개구부(6)의 합계 높이(개구부 길이(Ly)의 합계)와 차광부(7)의 합계 높이(차광부 길이(Sy)의 합계)의 비율이 Y축 상에 X 방향의 변화로서 플롯되어 있다. 이 도 15의 (b)로부터 명백한 바와 같이, 거리(pp×sinθ)의 주기로 차광부(7)에 대한 개구부(6)의 비율이 변동하고 있으며, 이 도 15의 (b)에 도시한 휘도 변화의 특성은, 서브 화소의 형상이 단일인 것을 나타내고 있다. 도 15의 (b)를 푸리에 변환에 의해 도 16에 도시한 바와 같은 주파수 스펙트럼(주파수 성분의 유무와 그 진폭)으로 변환할 수 있다.

도 12와 도 16을 비교하면, 도 12에서 발생한, 서브 화소 유래의 주파수의 1/2의 주파수 성분(pp×sinθ×1/2)이 도 16에서는 전혀 없다. 그리고, 도 10에서 발생한 모아레가 도 14에서는 해소되어 있는 것이 판명되었다. 즉, 제1 패턴과 제2 패턴의 2종류의 서브 화소(9, 10 및 11)가 교대 배열, 예컨대, 바둑판 모양으로 마련되었기 때문에, 휘도 변화에 서브 화소(9, 10 및 11)에 기인하는 파장 성분(pp×sinθ)보다 주파수가 낮은 파장 성분(pp×sinθ×1/2)의 주파수 성분이 발생하고, 이것이 원인이 되어 새로운 모아레가 발생하는 것이 명백하다.

(실시예 1)

서브 화소(9, 10 및 11) 및 이 서브 화소(9, 10 및 11)로 구성되는 화소(12)의 개구 형상은, 가장 양호한 표시 특성을 실현하기 위해 설계되어 있는 3차원 영상 표시 장치에 있어서, 모아레가 발생하기 때문이라고 해서 그 평면 표시부에서 표시되는 서브 화소 및 화소의 형태를 자유로이 변경할 수는 없다. 그러나, 전술한 고찰에 입각해 보면, (pp×sinθ)보다 긴 휘도 변화의 주파수 특성이 모아레의 하나의 원인이라면, 화소의 개구 형상을 거의 유지한 상태에서, 휘도 변화의 (pp×sinθ)보다 긴 주파수 성분을 억제하는 것은 가능하다. 바꾸어 말하면, 화소 형상이 단일하지 않아도, 휘도 변화의 장파장 성분을 억제하여 모아레를 억제할 수 있다는 것을 의미하고 있다.

이 고찰 하에서, 발명자는 그 위치가 이동되어도 표시 특성에 영향을 주지 않는 차광부의 일부(패턴 세그먼트)에 대해 레이아웃(배치)을 변경할 수 있다는 것에 착안하여, 레이아웃(배치)의 변경에 의해 모아레를 억제할 수 있도록 했다. 보다 구체적으로는, 차광부에는 전극에 대응(유래)하는 차광부(13A, 13B), 전극(14) 및 커패시터에 대응(유래)하는 차광부(15) 등이 있는데, 차광부의 일부로서의 커패시터에 대응(유래)하는 차광부(15)에 대해 착안하여, 도 17에 도시한 바와 같이 패턴 세그먼트를 구성하는 커패시터에 대응(유래)하는 차광부(15)의 레이아웃이 변경되었다. 도 17의 배치에서는, 도 9에 도시된 기본 배치가 채용되어 있는데, 제1 패턴의 서브 화소(9, 10 및 11)의 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)가 서브 화소 중의 영역의 좌측 아래에 배치되고, 마찬가지로 제2 패턴의 서브 화소(9, 10 및 11)의 커패시터에 대응하는 차광부(15)도 서브 화소 중의 영역의 좌측 아래에 배치되고, 제1 패턴의 서브 화소(9, 10 및 11)의 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)가 제2 패턴의 서브 화소(9, 10 및 11)의 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)와 거의 동일한 위치로 시프트되어 있다. 이 시프트에 의해, 서로 인접하는 서브 화소의 개구부(6) 내에서는, 대략 동일 위치(개구부 내에서의 상대 위치가 동일함)에 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)가 배치되어 있다. 여기서, 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)를 제외하고는, 서브 화소(9)와 이 서브 화소(9)에 행 방향에서 인접하는 서브 화소(10)는 선대칭인 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 마찬가지로, 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)를 제외하고는, 서브 화소(10)와 이 서브 화소(10)에 행 방향에서 인접하는 서브 화소(11)도 선대칭인 패턴으로 형성되고, 또한, 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)를 제외하고, 이 서브 화소(11)와 이 서브 화소(11)에 행 방향에서 인접하며, 상이한 화소에 속하는 서브 화소(9)는 선대칭인 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 동일 열에서는 제1 패턴의 서브 화소 및 제2 패턴의 서브 화소가 교대로 배치되어 있다.

또한, 도 17에 도시된 표시 장치는, 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)의 위치를 제외하고, 도 9에 도시된 서브 화소 패턴과 동일하므로, 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 도 17에 도시된 배치는 도 9에 도시된 배치에 관한 설명을 참조바란다.

또한, 실제의 설계에서는, 차광부의 일부의 시프트, 전술한 실시 형태에서는 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)의 시프트에 따라, 수직 방향의 배선도 수평 방향으로 시프트되어 서브 화소 내의 좌우의 면적비가 유지되는 등의 다른 변경이 필요해진다. 그러나, 서브 화소 내의 좌우의 면적비가 유지되는 것이 필요하다는 것만 설명하고, 그 변경에 관한 설계 사항의 구체적인 내용에 관해서는 설명을 생략한다.

도 9를 참조하여 설명된 바와 같이, 선대칭성을 갖는 제1 패턴 및 제2 패턴의 2종류의 화소가 채용됨으로써 2배의 파장의 성분이 발생하고 있는 메커니즘에 입각해 보면, 2배의 파장 성분을 억제하기 위해서는, 대칭으로 할 필요가 없는 소자, 예컨대, 전술한 실시 형태에서는 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)에 대해서는 가능한 한 동일한 위치에 설치하는 것이 모아레 억제에 효과적이 된다. 이러한 배치의 변경에 의해, 1/2배의 주파수 성분의 진폭이 크게 억제되고, 도 18에 도시한 바와 같이 모아레도 대폭 억제된다.

도 19의 (a)에는 도 11의 (a) 및 도 15의 (a)와 마찬가지로, 도 17에 도시한 화소 배열에서의 하나의 서브 화소 배열, 예컨대, G의 서브 화소 배열이 어떤 하나의 광학적 개구부(3)와 함께 도시되어 있다. 이 도 19의 (a)의 배열을 기초로, 도 19의 (b)에 도시한 바와 같이 X축을 따른 서브 화소 개구부(6)의 합계 높이(개구부 길이(Ly)의 합계)와 차광부(7)의 합계 높이(차광부 길이(Sy)의 합계)의 비율이 Y축 상에 플롯되어, 도 11의 (b) 및 도 15의 (b)와 마찬가지로, 주기적으로 변화되는 파형을 얻을 수 있다. 마찬가지로 R 및 B의 서브 화소 배열에 대해서도 주기적으로 변화하는 파형을 얻을 수 있다. 그리고, 도 19의 (b)에 도시된 차광부(7)에 대한 개구부(6)의 비율(휘도 변화에 해당함)이 푸리에 변환되어 도 20에 도시한 주파수 스펙트럼(주파수 성분의 유무와 그 진폭)을 얻을 수 있다. 이 도 20으로부터 명백한 바와 같이, 서브 화소 피치 유래의 주파수 성분(pp×sinθ) 및 이 주파수 성분(pp×sinθ)보다 주파수가 낮은 주파수 성분(pp×sinθ×1/2)의 주파수 성분의 진폭이 억제되어 모아레가 보다 억제되는 것이 이해된다. 이와 같이 1/2배의 주파수 성분의 간섭에 의한 모아레가 도 18에 도시한 바와 같이 대폭 억제된다.

(실시예 2)

도 21에는 또 다른 실시예 2에 따른 표시 장치가 도시되어 있다. 도 21에 도시된 표시 장치에 있어서는, 도 17에 도시된 서브 화소(9, 10 및 11)와 마찬가지로 차광부의 일부로서의 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)가 서브 화소(9, 10 및 11) 내의 영역의 동일 위치에 배치되고, 보다 모아레를 억제하기 위해 개구부(6)의 조정을 위해 부가적인 차광부(16A, 16B)가 서브 화소(9, 10 및 11) 내의 영역에 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 도 21에 도시된 화소 배열에서는, 2종류의 서브 화소가 바둑판 모양으로 마련되고, 부분적으로 차광부가 부가되어 대칭성을 잃도록 레이아웃이 변경되어 있다. 이 차광부(16A, 16B)가 서브 화소(9, 10 및 11) 내의 영역에 부가됨으로써, 개구부(6)의 형상 및 면적이 조정되어 2배의 파장 성분이 더 억제되어 도 22에 도시한 바와 같이 모아레가 보다 저감된다.

도 23의 (a)에는, 도 11의 (a), 도 15의 (a) 및 도 19의 (a)와 마찬가지로, 도 22에 도시한 화소 배열에서의 하나의 서브 화소 배열, 예컨대, G의 서브 화소 배열이 어떤 하나의 광학적 개구부(3)와 함께 도시되어 있다. 이 도 23의 (a)의 배열을 기초로, 도 23의 (b)에 도시한 바와 같이 X축을 따른 서브 화소 개구부(6)의 합계 높이(개구부 길이(Ly)의 합계)와 차광부(7)의 합계 높이(차광부 길이(Sy)의 합계)의 비율이 Y축 상에 플롯되어, 도 11의 (b), 도 15의 (b) 및 도 19의 (b)와 마찬가지로, 주기적으로 변화되는 파형을 얻을 수 있다. 마찬가지로 R 및 B의 서브 화소 배열에 대해서도 주기적으로 변화하는 파형을 얻을 수 있다. 그리고, 도 23의 (b)에 도시된 차광부(7)에 대한 개구부(6)의 비율(휘도 변화에 해당함)이 푸리에 변환되어 도 24에 도시한 주파수 스펙트럼(주파수 성분의 유무와 그 진폭)을 얻을 수 있다. 이 도 24로부터 명백한 바와 같이, 서브 화소 피치 유래의 주파수 성분(pp×sinθ) 및 이 주파수 성분(pp×sinθ)보다 주파수가 낮은 주파수 성분(pp×sinθ×1/2)의 주파수 성분의 진폭이 억제되어 모아레가 보다 억제되는 것이 이해된다. 이와 같이 휘도 변화가 현저한 1/2배의 주파수 성분이 크게 억제되어, 도 18에 도시한 바와 같이 모아레도 보다 대폭 억제된다.

2배의 파장 성분에도 불구하고, 휘도 변화의 진폭이 억제되는 것은 면내 휘도 균일성의 향상에 기여할 수 있다. 왜냐하면, 광학적 개구부(3)의 기울기의 제어는, 광학적 개구부(3)에 의해 샘플링한 휘도의 차를 면적적으로 균일화함에 따른 모아레의 해소이며, 휘도차 그 자체가 작은 것은, 예컨대 광선 제어 소자의 접착 오차의 마진을 넓힐 수 있고, 면내의 휘도의 분포에 의한 까칠까칠한 인상을 저감할 수 있는 메리트가 있다.

(실시예 3)

도 25는 또 다른 실시 형태에 따른 표시 장치가 도시되어 있다. 도 25에 도시된 표시 장치에 있어서는, 도 17에 도시된 서브 화소(9, 10 및 11)와 마찬가지로 차광부의 일부로서의 커패시터에 대응하는 차광부(패턴 세그먼트)(15)가 서브 화소(9, 10 및 11) 내의 영역의 동일 위치에 배치되고, 보다 모아레를 억제하기 위해 개구부(6)의 조정을 위해 부가적인 차광부(16A, 16B)가 서브 화소(9, 10 및 11) 내의 영역에 설치되고, 또한 다른 차광부(17A, 17B)가 전극에 대응하는 차광부(13A)에 부가되어 있다. 전극에 대응하는 차광부(13A)에 차광부(17A, 17B)가 부가된 결과, 도 21에 도시된 전극에서 유래되는 차광부(13A)가 정사각형인데 반해, 도 25에 도시된 전극에 대응하는 차광부(13A)는 직사각형으로 형성되어 있다. 이와 같이 차광부(16A, 16B 및 17A, 17B)가 적절한 위치에 추가됨으로써 주파수 성분(pp×sinθ)도 포함하여 장파장 측의 주파수 성분을 억제할 수 있고, 도 26에 도시한 바와 같이, 면내의 휘도 분포를 더 억제하여 모아레의 생성을 억제할 수 있다.

도 27의 (a)에는, 도 11의 (a), 도 15의 (a), 도 19의 (a) 및 도 23의 (a)와 마찬가지로, 도 25에 도시한 화소 배열에서의 하나의 서브 화소 배열, 예컨대, G의 서브 화소 배열이 어떤 하나의 광학적 개구부(3)와 함께 도시되어 있다. 이 도 27의 (a)의 배열을 기초로, 도 27의 (b)에 도시한 바와 같이 X축을 따른 서브 화소 개구부(6)의 합계 높이(개구부 길이(Ly)의 합계)와 차광부(7)의 합계 높이(차광부 길이(Sy)의 합계)의 비율이 Y축 상에 플롯되어, 도 11의 (b), 도 15의 (b), 도 19의 (a) 및 도 23의 (a)와 마찬가지로 주기적으로 변화되는 파형을 얻을 수 있다. 마찬가지로 R 및 B의 서브 화소 배열에 대해서도 주기적으로 변화하는 파형을 얻을 수 있다. 그리고, 도 27의 (b)에 도시된 차광부(7)에 대한 개구부(6)의 비율(휘도 변화에 해당함)이 푸리에 변환되어 도 28에 도시한 주파수 스펙트럼(주파수 성분의 유무와 그 진폭)을 얻을 수 있다. 이 도 28로부터 명백한 바와 같이, 서브 화소 피치 유래의 주파수 성분(pp×sinθ) 및 이 주파수 성분(pp×sinθ)보다 주파수가 낮은 주파수 성분(pp×sinθ×1/2)의 주파수 성분이 저감되어 모아레가 보다 억제되는 것이 이해된다. 이와 같이 1/2배의 주파수 성분의 진폭이 억제되고, 1/2의 주파수 성분이 원인인 면내의 휘도 분포의 변동도 더 억제되어 도 26에 도시한 바와 같이 모아레도 보다 대폭 억제된다.

이상의 실시 형태에서는 제1 및 제2 패턴의 조합에 대해 설명했으나, 본 실시 형태의 적용에 있어서는 이에 한정되지 않으며, 제1 패턴이 기준 패턴이 되고, 제2 패턴이 기준 패턴에 대한 선대칭 패턴이 되고, 또한 제3 패턴이 기준 패턴에 대한 점대칭 패턴이 되어 제1, 제2 및 제3 패턴이 조합하여 배열되어도, 이상 설명한 방법을 R, G, B 각 색에 대해 각각 적용함으로써 모아레를 해소할 수 있다.

추가로 설명하면, 복수 패턴의 화소가 주기적으로 마련된 경우에는, 반드시 그 주기성에서 유래되는, 서브 화소의 주기보다 긴 주기가 발생하지만, 상기 실시 형태에서 설명한 방법을 이용하여 휘도 변동으로부터 서브 화소의 주기보다 긴 주기를 억제함으로써, 모아레가 개선된다.

이상과 같이 본 실시예에 따르면, 주기성이 한 방향으로 한정된 광선 제어 소자와 평면 표시 장치를 조합한 3차원 영상 표시 장치에 있어서, 광학적 개구부(3)의 기울기의 제어 이외에 화소 형상을 개변함으로서, 모아레를 해소하여 3차원 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 몇 가지 실시 형태를 설명했으나, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것으로서, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않았다. 이들 신규한 실시 형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되고, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

1…표시 장치 2…광선 제어 소자
3…광학적 개구부 4…화소
5, 5A, 5B, 5C…서브 화소 6…서브 화소 개구부
7…서브 화소 차광부 8…광학적 개구부의 능선
9, 10, 11…서브 화소 12…화소
13A, 13B…전극에 대응하는 차광부 14…전극에 대응하는 차광부
15…커패시터에 대응하는 차광부

Claims (6)

1. 제1 방향 및 이 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라 화소 주기(pp)로 화소가 매트릭스 형태로 배열되고, 상기 화소가 상이한 색을 표시하는 복수의 서브 화소로 구성되어 있는 표시부로서, 상기 서브 화소는 각각 상기 서브 화소의 색을 표시하는 개구부 및 이 개구부를 정하는 차광부에서 제1 및 제2 패턴 중 하나를 갖도록 구성되고, 동일 색의 상기 서브 화소는 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 및 제2 패턴의 교대 배열 혹은 상기 제2 및 제1 패턴의 교대 배열로 배열되고, 상기 서브 화소는 서로 선대칭 혹은 점대칭을 부여하지 않도록 매트릭스 형태로 배열되어 있는 것인 표시부와,
   상기 표시부에 대향하여 설치되는 광선 제어 소자로서, 상기 제2 방향에 대해 어떤 각도(θ)를 이루도록 기울어져서 직선형으로 연장되고, 이 연장 방향에 직교하는 방향을 따라 배열되어 있는 다수의 광학적 개구부로 구성되어 있는 광선 제어 소자
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 어떤 각도(θ)는, 상기 제1 방향을 따른 상기 광학적 개구부의 수평 피치(L1) 및 상기 제2 방향을 따른 상기 광학적 개구부의 수직 피치(L2)의 비로 주어지는 atan(L1/L2)으로 정해져 있는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 서브 화소는, 상기 광학적 개구부의 연장 방향을 따른 개구 길이(Ly)를 가지며, 상기 연장 방향에 직교하는 방향을 따르는 위치에서의 상기 서브 화소가 갖는 상기 개구 길이(Ly)의 합계는, 상기 연장 방향에 직교하는 방향을 따라 변화되고, 이 변화에 기초하는 주파수 성분은, 상기 서브 화소의 형성 피치에서 유래되는 (pp·sinθ)보다 장파장의 성분이 억제되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 서브 화소의 차광부는, 커패시터에 대응하는 차광부를 구성하는 패턴 세그먼트를 포함하고, 이 패턴 세그먼트의 배치는 상기 제1 및 제2 패턴에서 상이하고, 이 패턴 세그먼트의 배치는 상기 서로 선대칭 혹은 점대칭을 부여하지 않는 매트릭스형 배열을 부여하고 있는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
5. 제4항에 있어서, 서로 인접하는 상기 서브 화소에서는, 상기 개구부 내의 동일 위치에 상기 커패시터에 대응하는 차광부를 구성하는 상기 패턴 세그먼트가 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 서브 화소의 차광부는, 커패시터에 대응하는 차광부를 구성하는 패턴 세그먼트를 포함하고, 이 패턴 세그먼트의 배치는, 상기 서로 선대칭 혹은 점대칭을 부여하지 않는 매트릭스형 배열을 부여하고, 상기 서브 화소가 갖는 상기 개구 길이(Ly)의 변화에 기초하는 상기 주파수 성분에서의 진폭의 변동이 억제되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.

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