オートステレオスコピック表示装置
切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置は、表示を生成する表示画素のアレイを持つ表示パネルであって、前記表示画素が行及び列に配置される、当該表示パネルと、ステレオスコピック画像が観察されることを可能にするように異なる画素からの出力を異なる空間的位置に向けるレンズ構成であって、前記表示パネルに平行な面内にある当該レンズ構成とを有する。前記レンズ構成は、レンズパターン又はレンズレプリカパターンを規定する電気的に切り替え可能なＬＣ層を有し、前記ＬＣ層のＬＣ配向は、前記レンズ構成が２Ｄモードと３Ｄモードとの間で切り替え可能であるように電気的に切り替え可能である。前記２Ｄモードにおいて、前記ＬＣ配向は、実質的に前記レンズ構成の面内の第１の方向であり、前記３Ｄモードにおいて、前記ＬＣ配向は、実質的に前記レンズ構成の面内の第２の垂直方向である。前記表示パネルの光出力は、前記第２の方向において偏光される。この構成は、前記表示パネル出力と前記ＬＣ配向方向との間の垂直関係が２つの垂直な観察面に対して維持されることを可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示を生成する表示画素のアレイを持つ表示パネルと、異なるビューを異なる空間的位置に向けるイメージング構成とを有するタイプのオートステレオスコピック表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプのディスプレイに使用するイメージング構成の第１の例は、例えば前記ディスプレイの下にある画素に対してサイジング及び配置されたスリットを持つ、バリアである。観察者は、頭部が固定位置にある場合に３Ｄ画像を知覚することができる。前記バリアは、前記表示パネルの前に配置され、奇数及び偶数画素列からの光が前記観察者の左及び右目に向けられるように設計される。
【０００３】
このタイプの２ビュー表示設計の欠点は、前記観察者が固定位置にいなくてはならず、左又は右に約３ｃｍしか動けないことである。より好適な実施例において、各スリットの下に２つのサブ画素列ではなく、複数存在する。このようにして、前記観察者は、左右に移動し、常に彼の目で立体画像を知覚することを可能にされる。
【０００４】
このバリア構成は、製造しやすいが、光効率が低い。好適な代替案は、したがって、前記イメージング構成としてレンズ構成を使用することである。例えば、互いに平行に延在し、前記表示画素アレイの上を覆う細長いレンチキュラ素子のアレイが、設けられることができ、前記表示画素は、これらのレンチキュラ素子を通して観察される。
【０００５】
前記レンチキュラ素子は、素子のシートとして設けられ、前記素子の各々は、細長い半円柱レンズ素子を有する。前記レンチキュラ素子は、前記表示パネルの列方向に延在し、各レンチキュラ素子は、表示画素の２以上の隣接した列のそれぞれのグループの上を覆う。
【０００６】
各レンチキュル（lenticule）が、表示画素の２列と関連付けられる場合、各列内の表示画素は、それぞれの二次元サブ画像の縦のスライスを提供する。前記レンチキュラシートは、これら２つのスライス及び他のレンチキュルと関連付けられた表示画素列からの対応するスライスを、前記シートの前に位置するユーザの左目及び右目に向け、この結果、前記ユーザは、単一のステレオスコピック画像を観察する。前記レンチキュラ素子のシートは、したがって、光出力配向機能を提供する。
【０００７】
他の構成において、各レンチキュルは、行方向における４以上の隣接した表示画素のグループと関連付けられる。各グループ内の表示画素の対応する列は、それぞれの二次元サブ画像から縦のスライスを提供するように適切に構成される。ユーザの頭部が、左から右に移動されると、一連の連続した異なるステレオスコピックビューが知覚され、例えば見て回る印象を作成する。
【０００８】
上記の装置は、効果的な三次元表示を提供する。しかしながら、ステレオスコピックビューを提供するために、前記装置の水平解像度の犠牲が必要であることが理解される。この解像度の犠牲は、短距離から観察する小さなテキスト文字の表示のような特定のアプリケーションに対して許容不可能である。この理由から、二次元モードと三次元（ステレオスコピック）モードとの間で切り替え可能である表示装置を提供することが提案されている。
【０００９】
これを実施する１つの方法は、電気的に切り替え可能なレンチキュラアレイを提供することである。二次元モードにおいて、前記切り替え可能装置のレンチキュラ素子は、"通過"モードで動作し、すなわち、光学的に透明な材料の平面シートと同じように機能する。結果として生じる表示は、前記表示パネルの本来の解像度に等しい、高い解像度を持ち、これは、短い観察距離からの小さなテキスト文字の表示に適している。前記二次元表示モードは、もちろん、ステレオスコピック画像を提供することができない。
【００１０】
三次元モードにおいて、前記切り替え可能装置のレンチキュラ素子は、上記のとおり、光出力配向機能を提供する。結果として生じる表示は、ステレオスコピック画像を提供することができるが、上述の不可避の解像度損失を持つ。
【００１１】
切り替え可能表示モードを提供するために、前記切り替え可能装置のレンチキュラ素子は、２つの値の間で切り替え可能である屈折率を持つ、液晶材料のような、電気光学材料で形成される。前記装置は、この場合、前記レンチキュラ素子の上及び下に設けられた平面電極に適切な電位を印加することにより前記モードの間で切り替えられる。前記電位は、隣接した光学的に透明な層のものに対して前記レンチキュラ素子の屈折率を変更する。前記切り替え可能装置の構造及び動作のより詳細な記載は、米国特許番号６０６９６５０に見つけられることができる。
【００１２】
ＬＣレンチキュラ切り替え可能ディスプレイの不利点は、特に表示画面に対する法線の上又は下のいずれかである位置から前記ディスプレイを見る場合に、依然として２Ｄモードにおいてレンズアクションが存在することである。これは、不所望な画像アーチファクトを引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、２Ｄモードにおけるレンズアクションの前述の問題に対して改良されたオートステレオスコピック表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、本発明による装置によって達成される。
【００１５】
本発明は、独立請求項により規定される。従属請求項は、有利な実施例を規定する。
【００１６】
本発明によると、オートステレオスコピック表示装置が提供され、前記オートステレオスコピック表示装置は、
‐表示を生成する表示画素のアレイを持つ表示パネルであって、前記表示画素が行及び列に配置される、当該表示パネルと、
‐ステレオスコピック画像が観察されることを可能にするように異なる画素からの出力を異なる空間的位置に向けるレンズ構成であって、前記表示パネルに平行な面内にある当該レンズ構成と、
を有し、
前記レンズ構成は、レンズパターン又はレンズレプリカパターンを規定する電気的に切り替え可能なＬＣ層を有し、前記ＬＣ層のＬＣ配向は、前記レンズ構成が２Ｄモードと３Ｄモードとの間で切り替え可能であるように電気的に切り替え可能であり、
前記２Ｄモードにおいて、前記ＬＣ配向は、実質的に前記レンズ構成の面内の第１の方向であり、前記３Ｄモードにおいて、前記ＬＣ配向は、実質的に前記レンズ構成の面内の第２の垂直方向であり、前記表示パネルの光出力は、前記第２の方向において偏光される。
【００１７】
この構成において、前記切り替え可能レンズ装置のＬＣ分子配向は、前記ディスプレイの面内にある。この構成は、前記表示パネルの出力の偏光と前記ＬＣ配向方向との間の垂直関係が前記ディスプレイの平面に垂直な２つの面内の表示観察方向に対して維持されることを可能にする。
【００１８】
一構成例において、前記表示パネル光出力は、前記ディスプレイの行又は列方向に沿って偏光される。
【００１９】
したがって、前記表示出力偏光及び前記ＬＣ配向方向は、同じ面内である。これは、前記偏光方向と前記液晶の光軸との間の所望の９０度の角が、水平（行）及び垂直（列）面において前記光出力方向と実質的に独立であることができる。
【００２０】
他の構成において、前記レンズ構成は、細長いレンズの例を有し、前記表示パネルの光出力は、前記細長いレンズ軸に沿って又は垂直に偏光される。
【００２１】
再び、前記表示出力偏光及び前記ＬＣ配向方向は、同じ面内である。前記偏光方向と前記液晶の光軸との間の所望の９０度の角は、前記レンズ軸に平行及び垂直な面に対する光出力方向と独立である。小さな傾斜角に対して、これは、所望の９０度の角が、再び、前記水平及び垂直面において前記光出力方向と実質的に独立であることを意味する。
【００２２】
一構成例において、前記第１の（２Ｄ）方向は、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向は、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力は、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記レンズ構成は、前記２Ｄモードに電気的に切り替えられる。前記２Ｄモードにおいて、前記偏光方向は、前記レンズに沿っており、前記ＬＣ配向は、前記レンズを横切る。前記３Ｄモードは、この場合、前記レンズ構成の定常状態ＬＣ配向に基づいて得られる。
【００２３】
前記レンズ構成は、前記２Ｄモードへの切り替えを実施するために、前記レンズを横切る面内電場を発生する前記レンズ軸に平行な切り替え電極を有することができる。
【００２４】
他の構成において、前記第１の方向は、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向は、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力は、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記レンズ構成は、前記３Ｄモードに電気的に切り替えられる。再び、この実施に対する前記２Ｄモードにおいて、前記偏光方向は、前記レンズに沿っており、前記ＬＣ配向は、前記レンズを横切る。しかしながら、２Ｄモードは、前記レンズ構成の定常状態ＬＣ配向に基づいて得られる。
【００２５】
前記レンズ構成は、前記３Ｄモードへの切り替えを実施するために、前記レンズに沿った面内電場を発生する前記レンズ軸に垂直な切り替え電極を有することができる。
【００２６】
前記表示パネルは、個別にアドレス可能な放射型、透過型、屈折型又は回折型表示画素のアレイを有することができ、例えば、液晶表示パネルを有することができる。
【００２７】
本発明は、表示パネルと、ステレオスコピック画像が観察されることを可能にするように前記表示パネル出力を異なる空間的位置に向ける切り替え可能なレンズ構成とを有するオートステレオスコピック表示装置を制御する方法をも提供し、前記方法は、
‐２Ｄモードと３Ｄモードとの間で選択するステップであって、前記２Ｄモードにおいて、前記ＬＣ配向は、実質的に前記レンズ構成の面内の第１の方向であり、前記３Ｄモードにおいて、前記ＬＣ配向は、実質的に前記レンズ構成の面内の第２の垂直な方向である、当該選択するステップと、
‐前記選択されたモードの動作を提供するように前記レンズ構成を電気的に切り替えるステップと、
‐前記選択されたモードに適した表示出力を提供するように前記表示パネルを駆動するステップであって、前記表示出力が前記第２の方向において偏光されるように制御される、当該駆動するステップと、
を有する。
【００２８】
本発明の実施例は、添付の図面を参照して、純粋に例として、ここに記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】既知のオートステレオスコピック表示装置の概略的な斜視図である。
【図２】図１に示される表示装置のレンズアレイの動作原理を説明するのに使用される。
【図３】図１に示される表示装置のレンズアレイの動作原理を説明するのに使用される。
【図４】どのようにレンチキュラアレイが異なるビューを異なる空間的場所に提供するかを示す。
【図５】既知の設計に関連した問題であり、本発明により対処される問題を説明するのに使用される。
【図６】本発明の表示装置の第１の例を示す。
【図７】本発明の表示装置の第２の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置を提供し、ここで、切り替え可能なレンズ構成の切り替え可能なＬＣ材料の光軸は、２つの直交する方向の間で切り替え可能であり、各方向が、前記表示パネルの面に平行な面内にある。これは、前記２Ｄモードにおいて、２つの観察面が前記ディスプレイに垂直である場合に、レンズ効果が避けられることを可能にする。
【００３１】
図１は、既知の直視型オートステレオスコピック表示装置１の概略的な斜視図である。既知の装置１は、表示を生成するように空間的光変調器として機能するアクティブマトリクス型の液晶表示パネル３を有する。
【００３２】
表示パネル３は、行及び列に配置された表示画素５の直交アレイを持つ。明確性のため、少数の表示画素５のみが、図１に示されている。実際には、表示パネル３は、約１千行及び数千列の表示画素５を有しうる。
【００３３】
液晶表示パネル３の構造は、全体的に従来型である。特に、パネル３は、離間した透明ガラス基板の対を有し、前記基板の間には、配向ツイストネマチック又は他の液晶材料が設けられる。前記基板は、対向する表面上に透明インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）電極のパターンを持つ。偏光層も、前記基板の外面に設けられる。
【００３４】
各表示画素５は、前記基板上の対向電極と、その間の介在する液晶材料とを有する。表示画素５の形状及びレイアウトは、前記電極の形状及びレイアウトにより決定される。表示画素５は、ギャップにより互いに規則的に離間される。
【００３５】
各表示画素５は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）又は薄膜ダイオード（ＴＦＤ）のような切り替え素子と関連付けられる。前記表示画素は、前記切り替え素子にアドレシング信号を供給することにより前記表示を生成するように動作され、適切なアドレシングスキームは、当業者に既知である。
【００３６】
表示パネル３は、この場合、前記表示画素アレイの領域にわたり延在する平面バックライトを有する光源７により照射される。光源７からの光は、表示パネル３を通って向けられ、個別の表示画素５は、前記光を変調し、前記表示を生成するように駆動される。
【００３７】
表示装置１は、表示パネル３の表示側の上に配置され、ビュー形成機能を実行するレンチキュラシート９をも有する。レンチキュラシート９は、互いに平行に延在するレンチキュラ素子１１の行を有し、前記レンチキュラ素子の１つのみが、明確性のため、誇張された寸法で示されている。
【００３８】
レンチキュラ素子１１は、凸型円柱レンズの形式であり、表示パネル３からの異なる画像又はビューを、表示装置１の前に位置するユーザの目に提供する光出力配向手段として機能する。
【００３９】
図１に示されるオートステレオスコピック表示装置１は、複数の異なる奥行きビューを異なる方向に提供することができる。特に、各レンチキュラ素子１１は、各行における表示画素５の小さなグループを覆う。レンチキュラ素子１１は、複数の異なるビューを形成するように、グループの各表示画素５を異なる方向に投影する。前記ユーザの頭部が、左から右に移動すると、前記ユーザの目は、前記複数のビューの異なるビューを受け取る。
【００４０】
上述のように、電気的に切り替え可能なレンズ素子を提供することが提案されている。これは、表示が２Ｄモードと３Ｄモードとの間で切り替えられることを可能にする。
【００４１】
図２及び３は、図１に示される装置において採用されることができる電気的に切り替え可能なレンチキュラ素子３５のアレイを概略的に示す。前記アレイは、対向する面上に設けられたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から形成される透明電極４３、４５を持つ透明ガラス基板３９、４１の対を有する。レプリケーション技術を使用して形成される逆レンズ構造４７が、上側基板３９に隣接して、基板３９と４１との間に設けられる。液晶材料４９も、下側基板４１に隣接して、基板３９と４１との間に設けられる。
【００４２】
逆レンズ構造４７は、図２及び３の断面に示されるように、逆レンズ構造４７と下側基板４１との間で、液晶材料４９に平行な細長いレンチキュラ形状を取らせる。前記液晶材料と接触する逆レンズ構造及び下側基板４１の表面は、前記液晶材料を配向させる配向層（図示されない）をも備える。
【００４３】
図２は、電位が電極４３、４５に印加されない場合の前記アレイを示す。この状態において、液晶材料４９の屈折率は、逆レンズアレイ４７のものより実質的に高く、前記レンチキュラ形状は、したがって、図示されるように、光出力配向機能を提供する。
【００４４】
図３は、約５０ないし１００ボルトの交流電位が電力４３、４５に印加される場合の前記アレイを示す。この状態において、液晶材料４９の屈折率は、逆レンズアレイ４７のものと実質的に同じであり、前記レンチキュラ形状の光出力配向機能は、図示されるように取り消される。したがって、この状態において、前記アレイは、"通過"モードで効果的に動作する。
【００４５】
図１に示される表示装置において使用されるのに適した切り替え可能なレンチキュラ素子のアレイの構造及び動作の更なる細部は、米国特許番号６０６９６５０において見つけられることができる。
【００４６】
図４は、上述のレンチキュラタイプのイメージング構成の動作の原理を示し、バックライト５０、ＬＣＤのような表示装置５４及びレンチキュラアレイ５８を示す。図４は、どのようにレンチキュラ構成５８が異なる画素出力を異なる空間的場所に向けるかを示す。
【００４７】
本発明は、特に、前記表示出力が、レンズ構成ＬＣ層、特に、ＬＣ層の配向及び前記表示出力の偏光と相互作用する様式に関する。
【００４８】
図２及び３に示される既知の構成において、前記表示パネルの線形偏光方向は、前記レンズの細長い軸の方向、すなわち図２及び３に対するページに入る方向である。
【００４９】
したがって、前記レンズ構成の表示出力偏光及びＬＣ配向は、図２において平行であり、図３において垂直である。更に、この平行及び垂直関係は、横方向の視角、すなわち図２及び３における法線方向の左及び右である光経路方向に対して維持される。
【００５０】
この構成の不利点は、法線方向に関して前記ディスプレイの上又は下のいずれかである位置から観察する場合に前記２Ｄモードにおけるレンズ作用が存在することである。この効果は、前記２Ｄモードにおけるシステムの側面図を示す図５に示される。前記ディスプレイに対する法線と平行ではない光線６０は、前記ＬＣ材料の異なる屈折率を受け、したがって、もはや前記レプリカの屈折率と一致しない。これは、偏光（矢印６２により示される）が、もはや前記レンズ構成内の前記ＬＣ層の配向と完全に垂直ではないという事実による。その結果は、見えるアーチファクトを生じるレンズ作用である。前記２Ｄモードにおけるこのレンズ作用は、望ましくない。
【００５１】
本発明は、前記２Ｄモードにおける複屈折ＬＣ材料の光配向軸が、前記ディスプレイの平面に実質的に平行に配向される構成を提供する。前記ディスプレイの偏光も、実質的に前記ディスプレイの平面内にあり、前記ＬＣの光軸に垂直である。この組み合わせは、前記２Ｄモードにおける改良された観察体験をもたらす。前記光配向軸は、前記ＬＣ分子配向方向であり、これは、前記ＬＣ材料の異常屈折軸を示すベクトルと同一線上にある。
【００５２】
前記３Ｄモードに対して、前記ディスプレイの偏光された光により見られる前記ＬＣの屈折率は、前記２Ｄモードとは異なる必要がある。これは、前記ディスプレイの法線の周りで前記ＬＣ配向軸を回転させることにより達成される。したがって、前記レンズ構成の前記ＬＣ層の光配向軸は、両方のモードに対して前記ディスプレイの平面に平行である。モード間で切り替えるために、既知の面内切り替え技術が、使用されることができる。
【００５３】
図６は、第１の実施例を示し、前記３Ｄモードの場合のシステムの上面図を示す。この例において、前記３Ｄモードは、電圧が前記電極に印加されない定常状態モードである。
【００５４】
この構成において、前記定常３ＤモードにおけるＬＣ配向は、（ドット７０により示される）前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力は、（７２により示される）前記レンズ軸に平行な方向において偏光される。
【００５５】
この配向構成の利点は、配向が前記レンズ全体において実質的に同じであることである。
【００５６】
前記レンズ構成は、前記レンズを横切る面内電場を発生する前記レンズ軸に平行な切り替え電極７４を有する。
【００５７】
電圧が前記電極に印加される場合、前記ＬＣ分子は、前記ディスプレイの法線の周りで回転し、前記ディスプレイは、この場合、前記２Ｄモードである。前記光軸は、この場合、前記レンズを横切る。しかしながら、たとえ光路の方向が前記法線の上又は下であっても、偏光方向７２は、前記光軸に垂直なままであり、前記２Ｄモードにおけるレンズ作用の問題は、２つの垂直な面に対して避けられない。
【００５８】
図７は、配向層及び電極の役割が入れ替えられる第２の実施例を示す。図７は、側面図を示す。
【００５９】
前記配向層は、前記ＬＣが、定常状態（電圧なし）状況において前記ディスプレイ上で水平に配向する。前記ディスプレイの偏光は、再び、前記レンズ軸に平行に選択され、すなわち、図７の面内にある。図７は、電圧が印加される条件を示し、これは、この場合に、前記３Ｄモードである。この構成において、定常２Ｄモードにおける前記ＬＣ配向は、前記レンズ軸に垂直である。
【００６０】
前記レンズ構成は、前記レンズに沿った面内電場を発生するレンズ軸に垂直である。
【００６１】
前記電極は、前記レンズのアレイにより横切られるアレイ内に配置される。
【００６２】
前記電極構成は、面内電場を提供し、前記光軸は、前記表示パネルに平行な面内にある。しかしながら、特に前記電極が、前記ＬＣ層の１つの表面（前記層の縁ではなく）に配置されるので、完全な電場パターンは、可能ではない。電気力線は、最初に、前記法線に対してある角度で前記ＬＣ層に入り込み、次の電極に向けて曲がる。電極間の中点において、前記電気力線は、前記表示パネル面に平行である。この領域は、前記レンズの主な中央部分に対応するように選択される。"実質的に"前記ディスプレイに平行な面内である前記光軸に対する言及は、これに関連して理解されるべきである。特に、前記電気力線は、前記表示パネル面に平行な面内にある点（前記電極）の間に延在するが、この経路は、実際には直通の直線ではない。しかしながら、前記ＬＣ層の厚さを通って延在する横の電気力線とのコントラストは、明らかに好適である。前記表示パネル面に実質的に平行である光軸は、前記ＬＣ材料の面内切り替えにより達成される。したがって、電気的に切り替えられるモードの平行な光軸の代替的な規定は、モード間の切り替えに使用される電場が、面内切り替え電極構成により発生されるというものである。
【００６３】
再び、同じ面内であることを目的とする定常状態条件に対する光配向は、従来の形で、光配向層を用いて実施される。例えば、ポリイミド配向層の材料は、ＡＬ−１０５１であることができる。
【００６４】
本発明は、傾斜したレンチキュラレンズを使用する構成に応用されることができる。前記レンチキュラを傾けることにより、解像度損失を水平方向及び垂直方向の間で分散させることが可能であることが知られている。実際に、これは、知覚される画質を大幅に改良する。
【００６５】
本発明は、前記レンズ構成の表示偏光方向及びＬＣ光配向が前記２つのモードの一方において垂直であり、前記２つのモードの他方において平行であることを要求する。前記レンズ構成の２つの光配向方向は、前記傾斜されたレンズ方向に沿って及び横切っている、又は行方向及び列方向であることができる。表示出力の偏光方向は、これらの一方に平行であるように選択される。
【００６６】
好ましくは、前記２Ｄモードは、前記観察者が前記ディスプレイに対する中央の通常位置から横方向に又は上下に移動する場合に、可能な限り視覚的アーチファクトなしに保たれる。これは、これらが前記観察者の自然な起こりうる移動であるからである。これは、行方向若しくは列方向における、又は傾斜角が小さい場合には前記レンズ軸に沿った若しくは垂直な前記ディスプレイの偏光を持つことにより達成される。
【００６７】
しかしながら、前記表示パネルの面内の直交する方向の如何なる対も、前記表示出力偏光がこれらの一方に平行であるという条件で、前記レンズ構成ＬＣ層の前記２つのモードに対して選択されることができると理解される。この構成は、前記２Ｄモードにおける視覚的アーチファクトが最小に保たれる移動の２つの面を常に与える。他の観察位置に対する前記２Ｄモードの改良も存在する。（正確に又はおおよそ）横方向及び上下である前記２つの面の好適な構成は、本発明の範囲内の唯一の可能性である。
【００６８】
前記電極は、前記レンズと同じピッチを持つことができ、上述のように、前記レンズの中央部分は、この場合、最良の電気力線方向と関連付けられることができる。しかしながら、電極の数は、レンズの数と異なってもよい。前記電極が前記レンズを横切る場合に、上記の第２の実施例において前記レンズ及び電極が対応しなくてはならないという必要条件は明らかに存在しない。
【００６９】
前記切り替え可能なＬＣ層は、レンズ部分として上で示されている。しかしながら、前記レンズレプリカが、切り替え可能部分であってもよい。
【００７０】
単一軸液晶は、異常屈折率及び通常屈折率により記述される。前記レプリカの屈折率は、前記液晶の通常屈折率に近い。前記通常屈折率が、前記異常屈折率より大きい場合、前記レプリカのレンズ表面は、正レンズ形状を持つべきである。
【００７１】
上記の例は、例えば５０μｍないし１０００μｍの範囲内の表示画素ピッチを持つ液晶表示パネルを採用する。しかしながら、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）又は陰極線管（ＣＲＴ）表示装置のような、代替タイプの表示パネルが採用されてもよいことは、当業者に明らかである。前記ディスプレイの出力は、偏光される必要があり、追加の偏光子は、偏光された出力を持たない表示技術に対して提供されることができる。前記表示装置を製造するのに使用される製造及び材料は、これらが従来型であり、当業者に周知であるので、詳細には記載されていない。
【００７２】
開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成されることができる。請求項において、単語"有する"は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞"ある"は、複数を除外しない。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項内の参照符号は、範囲を限定すると解釈されるべきでない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示を生成する表示画素のアレイを持つ表示パネルと、異なるビューを異なる空間的位置に向けるイメージング構成とを有するタイプのオートステレオスコピック表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプのディスプレイに使用するイメージング構成の第１の例は、例えば前記ディスプレイの下にある画素に対してサイジング及び配置されたスリットを持つ、バリアである。観察者は、頭部が固定位置にある場合に３Ｄ画像を知覚することができる。前記バリアは、前記表示パネルの前に配置され、奇数及び偶数画素列からの光が前記観察者の左及び右目に向けられるように設計される。
【０００３】
このタイプの２ビュー表示設計の欠点は、前記観察者が固定位置にいなくてはならず、左又は右に約３ｃｍしか動けないことである。より好適な実施例において、各スリットの下に２つのサブ画素列ではなく、複数存在する。このようにして、前記観察者は、左右に移動し、常に彼の目で立体画像を知覚することを可能にされる。
【０００４】
このバリア構成は、製造しやすいが、光効率が低い。好適な代替案は、したがって、前記イメージング構成としてレンズ構成を使用することである。例えば、互いに平行に延在し、前記表示画素アレイの上を覆う細長いレンチキュラ素子のアレイが、設けられることができ、前記表示画素は、これらのレンチキュラ素子を通して観察される。
【０００５】
前記レンチキュラ素子は、素子のシートとして設けられ、前記素子の各々は、細長い半円柱レンズ素子を有する。前記レンチキュラ素子は、前記表示パネルの列方向に延在し、各レンチキュラ素子は、表示画素の２以上の隣接した列のそれぞれのグループの上を覆う。
【０００６】
各レンチキュル（lenticule）が、表示画素の２列と関連付けられる場合、各列内の表示画素は、それぞれの二次元サブ画像の縦のスライスを提供する。前記レンチキュラシートは、これら２つのスライス及び他のレンチキュルと関連付けられた表示画素列からの対応するスライスを、前記シートの前に位置するユーザの左目及び右目に向け、この結果、前記ユーザは、単一のステレオスコピック画像を観察する。前記レンチキュラ素子のシートは、したがって、光出力配向機能を提供する。
【０００７】
他の構成において、各レンチキュルは、行方向における４以上の隣接した表示画素のグループと関連付けられる。各グループ内の表示画素の対応する列は、それぞれの二次元サブ画像から縦のスライスを提供するように適切に構成される。ユーザの頭部が、左から右に移動されると、一連の連続した異なるステレオスコピックビューが知覚され、例えば見て回る印象を作成する。
【０００８】
上記の装置は、効果的な三次元表示を提供する。しかしながら、ステレオスコピックビューを提供するために、前記装置の水平解像度の犠牲が必要であることが理解される。この解像度の犠牲は、短距離から観察する小さなテキスト文字の表示のような特定のアプリケーションに対して許容不可能である。この理由から、二次元モードと三次元（ステレオスコピック）モードとの間で切り替え可能である表示装置を提供することが提案されている。
【０００９】
これを実施する１つの方法は、電気的に切り替え可能なレンチキュラアレイを提供することである。二次元モードにおいて、前記切り替え可能装置のレンチキュラ素子は、"通過"モードで動作し、すなわち、光学的に透明な材料の平面シートと同じように機能する。結果として生じる表示は、前記表示パネルの本来の解像度に等しい、高い解像度を持ち、これは、短い観察距離からの小さなテキスト文字の表示に適している。前記二次元表示モードは、もちろん、ステレオスコピック画像を提供することができない。
【００１０】
三次元モードにおいて、前記切り替え可能装置のレンチキュラ素子は、上記のとおり、光出力配向機能を提供する。結果として生じる表示は、ステレオスコピック画像を提供することができるが、上述の不可避の解像度損失を持つ。
【００１１】
切り替え可能表示モードを提供するために、前記切り替え可能装置のレンチキュラ素子は、２つの値の間で切り替え可能である屈折率を持つ、液晶材料のような、電気光学材料で形成される。前記装置は、この場合、前記レンチキュラ素子の上及び下に設けられた平面電極に適切な電位を印加することにより前記モードの間で切り替えられる。前記電位は、隣接した光学的に透明な層のものに対して前記レンチキュラ素子の屈折率を変更する。前記切り替え可能装置の構造及び動作のより詳細な記載は、米国特許番号６０６９６５０に見つけられることができる。
【００１２】
ＬＣレンチキュラ切り替え可能ディスプレイの不利点は、特に表示画面に対する法線の上又は下のいずれかである位置から前記ディスプレイを見る場合に、依然として２Ｄモードにおいてレンズアクションが存在することである。これは、不所望な画像アーチファクトを引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、２Ｄモードにおけるレンズアクションの前述の問題に対して改良されたオートステレオスコピック表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、本発明による装置によって達成される。
【００１５】
本発明は、独立請求項により規定される。従属請求項は、有利な実施例を規定する。
【００１６】
本発明によると、オートステレオスコピック表示装置が提供され、前記オートステレオスコピック表示装置は、
‐表示を生成する表示画素のアレイを持つ表示パネルであって、前記表示画素が行及び列に配置される、当該表示パネルと、
‐ステレオスコピック画像が観察されることを可能にするように異なる画素からの出力を異なる空間的位置に向けるレンズ構成であって、前記表示パネルに平行な面内にある当該レンズ構成と、
を有し、
前記レンズ構成は、レンズパターン又はレンズレプリカパターンを規定する電気的に切り替え可能なＬＣ層を有し、前記ＬＣ層のＬＣ配向は、前記レンズ構成が２Ｄモードと３Ｄモードとの間で切り替え可能であるように電気的に切り替え可能であり、
前記２Ｄモードにおいて、前記ＬＣ配向は、実質的に前記レンズ構成の面内の第１の方向であり、前記３Ｄモードにおいて、前記ＬＣ配向は、実質的に前記レンズ構成の面内の第２の垂直方向であり、前記表示パネルの光出力は、前記第２の方向において偏光される。
【００１７】
この構成において、前記切り替え可能レンズ装置のＬＣ分子配向は、前記ディスプレイの面内にある。この構成は、前記表示パネルの出力の偏光と前記ＬＣ配向方向との間の垂直関係が前記ディスプレイの平面に垂直な２つの面内の表示観察方向に対して維持されることを可能にする。
【００１８】
一構成例において、前記表示パネル光出力は、前記ディスプレイの行又は列方向に沿って偏光される。
【００１９】
したがって、前記表示出力偏光及び前記ＬＣ配向方向は、同じ面内である。これは、前記偏光方向と前記液晶の光軸との間の所望の９０度の角が、水平（行）及び垂直（列）面において前記光出力方向と実質的に独立であることができる。
【００２０】
他の構成において、前記レンズ構成は、細長いレンズの例を有し、前記表示パネルの光出力は、前記細長いレンズ軸に沿って又は垂直に偏光される。
【００２１】
再び、前記表示出力偏光及び前記ＬＣ配向方向は、同じ面内である。前記偏光方向と前記液晶の光軸との間の所望の９０度の角は、前記レンズ軸に平行及び垂直な面に対する光出力方向と独立である。小さな傾斜角に対して、これは、所望の９０度の角が、再び、前記水平及び垂直面において前記光出力方向と実質的に独立であることを意味する。
【００２２】
一構成例において、前記第１の（２Ｄ）方向は、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向は、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力は、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記レンズ構成は、前記２Ｄモードに電気的に切り替えられる。前記２Ｄモードにおいて、前記偏光方向は、前記レンズに沿っており、前記ＬＣ配向は、前記レンズを横切る。前記３Ｄモードは、この場合、前記レンズ構成の定常状態ＬＣ配向に基づいて得られる。
【００２３】
前記レンズ構成は、前記２Ｄモードへの切り替えを実施するために、前記レンズを横切る面内電場を発生する前記レンズ軸に平行な切り替え電極を有することができる。
【００２４】
他の構成において、前記第１の方向は、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向は、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力は、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記レンズ構成は、前記３Ｄモードに電気的に切り替えられる。再び、この実施に対する前記２Ｄモードにおいて、前記偏光方向は、前記レンズに沿っており、前記ＬＣ配向は、前記レンズを横切る。しかしながら、２Ｄモードは、前記レンズ構成の定常状態ＬＣ配向に基づいて得られる。
【００２５】
前記レンズ構成は、前記３Ｄモードへの切り替えを実施するために、前記レンズに沿った面内電場を発生する前記レンズ軸に垂直な切り替え電極を有することができる。
【００２６】
前記表示パネルは、個別にアドレス可能な放射型、透過型、屈折型又は回折型表示画素のアレイを有することができ、例えば、液晶表示パネルを有することができる。
【００２７】
本発明は、表示パネルと、ステレオスコピック画像が観察されることを可能にするように前記表示パネル出力を異なる空間的位置に向ける切り替え可能なレンズ構成とを有するオートステレオスコピック表示装置を制御する方法をも提供し、前記方法は、
‐２Ｄモードと３Ｄモードとの間で選択するステップであって、前記２Ｄモードにおいて、前記ＬＣ配向は、実質的に前記レンズ構成の面内の第１の方向であり、前記３Ｄモードにおいて、前記ＬＣ配向は、実質的に前記レンズ構成の面内の第２の垂直な方向である、当該選択するステップと、
‐前記選択されたモードの動作を提供するように前記レンズ構成を電気的に切り替えるステップと、
‐前記選択されたモードに適した表示出力を提供するように前記表示パネルを駆動するステップであって、前記表示出力が前記第２の方向において偏光されるように制御される、当該駆動するステップと、
を有する。
【００２８】
本発明の実施例は、添付の図面を参照して、純粋に例として、ここに記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】既知のオートステレオスコピック表示装置の概略的な斜視図である。
【図２】図１に示される表示装置のレンズアレイの動作原理を説明するのに使用される。
【図３】図１に示される表示装置のレンズアレイの動作原理を説明するのに使用される。
【図４】どのようにレンチキュラアレイが異なるビューを異なる空間的場所に提供するかを示す。
【図５】既知の設計に関連した問題であり、本発明により対処される問題を説明するのに使用される。
【図６】本発明の表示装置の第１の例を示す。
【図７】本発明の表示装置の第２の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置を提供し、ここで、切り替え可能なレンズ構成の切り替え可能なＬＣ材料の光軸は、２つの直交する方向の間で切り替え可能であり、各方向が、前記表示パネルの面に平行な面内にある。これは、前記２Ｄモードにおいて、２つの観察面が前記ディスプレイに垂直である場合に、レンズ効果が避けられることを可能にする。
【００３１】
図１は、既知の直視型オートステレオスコピック表示装置１の概略的な斜視図である。既知の装置１は、表示を生成するように空間的光変調器として機能するアクティブマトリクス型の液晶表示パネル３を有する。
【００３２】
表示パネル３は、行及び列に配置された表示画素５の直交アレイを持つ。明確性のため、少数の表示画素５のみが、図１に示されている。実際には、表示パネル３は、約１千行及び数千列の表示画素５を有しうる。
【００３３】
液晶表示パネル３の構造は、全体的に従来型である。特に、パネル３は、離間した透明ガラス基板の対を有し、前記基板の間には、配向ツイストネマチック又は他の液晶材料が設けられる。前記基板は、対向する表面上に透明インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）電極のパターンを持つ。偏光層も、前記基板の外面に設けられる。
【００３４】
各表示画素５は、前記基板上の対向電極と、その間の介在する液晶材料とを有する。表示画素５の形状及びレイアウトは、前記電極の形状及びレイアウトにより決定される。表示画素５は、ギャップにより互いに規則的に離間される。
【００３５】
各表示画素５は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）又は薄膜ダイオード（ＴＦＤ）のような切り替え素子と関連付けられる。前記表示画素は、前記切り替え素子にアドレシング信号を供給することにより前記表示を生成するように動作され、適切なアドレシングスキームは、当業者に既知である。
【００３６】
表示パネル３は、この場合、前記表示画素アレイの領域にわたり延在する平面バックライトを有する光源７により照射される。光源７からの光は、表示パネル３を通って向けられ、個別の表示画素５は、前記光を変調し、前記表示を生成するように駆動される。
【００３７】
表示装置１は、表示パネル３の表示側の上に配置され、ビュー形成機能を実行するレンチキュラシート９をも有する。レンチキュラシート９は、互いに平行に延在するレンチキュラ素子１１の行を有し、前記レンチキュラ素子の１つのみが、明確性のため、誇張された寸法で示されている。
【００３８】
レンチキュラ素子１１は、凸型円柱レンズの形式であり、表示パネル３からの異なる画像又はビューを、表示装置１の前に位置するユーザの目に提供する光出力配向手段として機能する。
【００３９】
図１に示されるオートステレオスコピック表示装置１は、複数の異なる奥行きビューを異なる方向に提供することができる。特に、各レンチキュラ素子１１は、各行における表示画素５の小さなグループを覆う。レンチキュラ素子１１は、複数の異なるビューを形成するように、グループの各表示画素５を異なる方向に投影する。前記ユーザの頭部が、左から右に移動すると、前記ユーザの目は、前記複数のビューの異なるビューを受け取る。
【００４０】
上述のように、電気的に切り替え可能なレンズ素子を提供することが提案されている。これは、表示が２Ｄモードと３Ｄモードとの間で切り替えられることを可能にする。
【００４１】
図２及び３は、図１に示される装置において採用されることができる電気的に切り替え可能なレンチキュラ素子３５のアレイを概略的に示す。前記アレイは、対向する面上に設けられたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から形成される透明電極４３、４５を持つ透明ガラス基板３９、４１の対を有する。レプリケーション技術を使用して形成される逆レンズ構造４７が、上側基板３９に隣接して、基板３９と４１との間に設けられる。液晶材料４９も、下側基板４１に隣接して、基板３９と４１との間に設けられる。
【００４２】
逆レンズ構造４７は、図２及び３の断面に示されるように、逆レンズ構造４７と下側基板４１との間で、液晶材料４９に平行な細長いレンチキュラ形状を取らせる。前記液晶材料と接触する逆レンズ構造及び下側基板４１の表面は、前記液晶材料を配向させる配向層（図示されない）をも備える。
【００４３】
図２は、電位が電極４３、４５に印加されない場合の前記アレイを示す。この状態において、液晶材料４９の屈折率は、逆レンズアレイ４７のものより実質的に高く、前記レンチキュラ形状は、したがって、図示されるように、光出力配向機能を提供する。
【００４４】
図３は、約５０ないし１００ボルトの交流電位が電力４３、４５に印加される場合の前記アレイを示す。この状態において、液晶材料４９の屈折率は、逆レンズアレイ４７のものと実質的に同じであり、前記レンチキュラ形状の光出力配向機能は、図示されるように取り消される。したがって、この状態において、前記アレイは、"通過"モードで効果的に動作する。
【００４５】
図１に示される表示装置において使用されるのに適した切り替え可能なレンチキュラ素子のアレイの構造及び動作の更なる細部は、米国特許番号６０６９６５０において見つけられることができる。
【００４６】
図４は、上述のレンチキュラタイプのイメージング構成の動作の原理を示し、バックライト５０、ＬＣＤのような表示装置５４及びレンチキュラアレイ５８を示す。図４は、どのようにレンチキュラ構成５８が異なる画素出力を異なる空間的場所に向けるかを示す。
【００４７】
本発明は、特に、前記表示出力が、レンズ構成ＬＣ層、特に、ＬＣ層の配向及び前記表示出力の偏光と相互作用する様式に関する。
【００４８】
図２及び３に示される既知の構成において、前記表示パネルの線形偏光方向は、前記レンズの細長い軸の方向、すなわち図２及び３に対するページに入る方向である。
【００４９】
したがって、前記レンズ構成の表示出力偏光及びＬＣ配向は、図２において平行であり、図３において垂直である。更に、この平行及び垂直関係は、横方向の視角、すなわち図２及び３における法線方向の左及び右である光経路方向に対して維持される。
【００５０】
この構成の不利点は、法線方向に関して前記ディスプレイの上又は下のいずれかである位置から観察する場合に前記２Ｄモードにおけるレンズ作用が存在することである。この効果は、前記２Ｄモードにおけるシステムの側面図を示す図５に示される。前記ディスプレイに対する法線と平行ではない光線６０は、前記ＬＣ材料の異なる屈折率を受け、したがって、もはや前記レプリカの屈折率と一致しない。これは、偏光（矢印６２により示される）が、もはや前記レンズ構成内の前記ＬＣ層の配向と完全に垂直ではないという事実による。その結果は、見えるアーチファクトを生じるレンズ作用である。前記２Ｄモードにおけるこのレンズ作用は、望ましくない。
【００５１】
本発明は、前記２Ｄモードにおける複屈折ＬＣ材料の光配向軸が、前記ディスプレイの平面に実質的に平行に配向される構成を提供する。前記ディスプレイの偏光も、実質的に前記ディスプレイの平面内にあり、前記ＬＣの光軸に垂直である。この組み合わせは、前記２Ｄモードにおける改良された観察体験をもたらす。前記光配向軸は、前記ＬＣ分子配向方向であり、これは、前記ＬＣ材料の異常屈折軸を示すベクトルと同一線上にある。
【００５２】
前記３Ｄモードに対して、前記ディスプレイの偏光された光により見られる前記ＬＣの屈折率は、前記２Ｄモードとは異なる必要がある。これは、前記ディスプレイの法線の周りで前記ＬＣ配向軸を回転させることにより達成される。したがって、前記レンズ構成の前記ＬＣ層の光配向軸は、両方のモードに対して前記ディスプレイの平面に平行である。モード間で切り替えるために、既知の面内切り替え技術が、使用されることができる。
【００５３】
図６は、第１の実施例を示し、前記３Ｄモードの場合のシステムの上面図を示す。この例において、前記３Ｄモードは、電圧が前記電極に印加されない定常状態モードである。
【００５４】
この構成において、前記定常３ＤモードにおけるＬＣ配向は、（ドット７０により示される）前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力は、（７２により示される）前記レンズ軸に平行な方向において偏光される。
【００５５】
この配向構成の利点は、配向が前記レンズ全体において実質的に同じであることである。
【００５６】
前記レンズ構成は、前記レンズを横切る面内電場を発生する前記レンズ軸に平行な切り替え電極７４を有する。
【００５７】
電圧が前記電極に印加される場合、前記ＬＣ分子は、前記ディスプレイの法線の周りで回転し、前記ディスプレイは、この場合、前記２Ｄモードである。前記光軸は、この場合、前記レンズを横切る。しかしながら、たとえ光路の方向が前記法線の上又は下であっても、偏光方向７２は、前記光軸に垂直なままであり、前記２Ｄモードにおけるレンズ作用の問題は、２つの垂直な面に対して避けられない。
【００５８】
図７は、配向層及び電極の役割が入れ替えられる第２の実施例を示す。図７は、側面図を示す。
【００５９】
前記配向層は、前記ＬＣが、定常状態（電圧なし）状況において前記ディスプレイ上で水平に配向する。前記ディスプレイの偏光は、再び、前記レンズ軸に平行に選択され、すなわち、図７の面内にある。図７は、電圧が印加される条件を示し、これは、この場合に、前記３Ｄモードである。この構成において、定常２Ｄモードにおける前記ＬＣ配向は、前記レンズ軸に垂直である。
【００６０】
前記レンズ構成は、前記レンズに沿った面内電場を発生するレンズ軸に垂直である。
【００６１】
前記電極は、前記レンズのアレイにより横切られるアレイ内に配置される。
【００６２】
前記電極構成は、面内電場を提供し、前記光軸は、前記表示パネルに平行な面内にある。しかしながら、特に前記電極が、前記ＬＣ層の１つの表面（前記層の縁ではなく）に配置されるので、完全な電場パターンは、可能ではない。電気力線は、最初に、前記法線に対してある角度で前記ＬＣ層に入り込み、次の電極に向けて曲がる。電極間の中点において、前記電気力線は、前記表示パネル面に平行である。この領域は、前記レンズの主な中央部分に対応するように選択される。"実質的に"前記ディスプレイに平行な面内である前記光軸に対する言及は、これに関連して理解されるべきである。特に、前記電気力線は、前記表示パネル面に平行な面内にある点（前記電極）の間に延在するが、この経路は、実際には直通の直線ではない。しかしながら、前記ＬＣ層の厚さを通って延在する横の電気力線とのコントラストは、明らかに好適である。前記表示パネル面に実質的に平行である光軸は、前記ＬＣ材料の面内切り替えにより達成される。したがって、電気的に切り替えられるモードの平行な光軸の代替的な規定は、モード間の切り替えに使用される電場が、面内切り替え電極構成により発生されるというものである。
【００６３】
再び、同じ面内であることを目的とする定常状態条件に対する光配向は、従来の形で、光配向層を用いて実施される。例えば、ポリイミド配向層の材料は、ＡＬ−１０５１であることができる。
【００６４】
本発明は、傾斜したレンチキュラレンズを使用する構成に応用されることができる。前記レンチキュラを傾けることにより、解像度損失を水平方向及び垂直方向の間で分散させることが可能であることが知られている。実際に、これは、知覚される画質を大幅に改良する。
【００６５】
本発明は、前記レンズ構成の表示偏光方向及びＬＣ光配向が前記２つのモードの一方において垂直であり、前記２つのモードの他方において平行であることを要求する。前記レンズ構成の２つの光配向方向は、前記傾斜されたレンズ方向に沿って及び横切っている、又は行方向及び列方向であることができる。表示出力の偏光方向は、これらの一方に平行であるように選択される。
【００６６】
好ましくは、前記２Ｄモードは、前記観察者が前記ディスプレイに対する中央の通常位置から横方向に又は上下に移動する場合に、可能な限り視覚的アーチファクトなしに保たれる。これは、これらが前記観察者の自然な起こりうる移動であるからである。これは、行方向若しくは列方向における、又は傾斜角が小さい場合には前記レンズ軸に沿った若しくは垂直な前記ディスプレイの偏光を持つことにより達成される。
【００６７】
しかしながら、前記表示パネルの面内の直交する方向の如何なる対も、前記表示出力偏光がこれらの一方に平行であるという条件で、前記レンズ構成ＬＣ層の前記２つのモードに対して選択されることができると理解される。この構成は、前記２Ｄモードにおける視覚的アーチファクトが最小に保たれる移動の２つの面を常に与える。他の観察位置に対する前記２Ｄモードの改良も存在する。（正確に又はおおよそ）横方向及び上下である前記２つの面の好適な構成は、本発明の範囲内の唯一の可能性である。
【００６８】
前記電極は、前記レンズと同じピッチを持つことができ、上述のように、前記レンズの中央部分は、この場合、最良の電気力線方向と関連付けられることができる。しかしながら、電極の数は、レンズの数と異なってもよい。前記電極が前記レンズを横切る場合に、上記の第２の実施例において前記レンズ及び電極が対応しなくてはならないという必要条件は明らかに存在しない。
【００６９】
前記切り替え可能なＬＣ層は、レンズ部分として上で示されている。しかしながら、前記レンズレプリカが、切り替え可能部分であってもよい。
【００７０】
単一軸液晶は、異常屈折率及び通常屈折率により記述される。前記レプリカの屈折率は、前記液晶の通常屈折率に近い。前記通常屈折率が、前記異常屈折率より大きい場合、前記レプリカのレンズ表面は、正レンズ形状を持つべきである。
【００７１】
上記の例は、例えば５０μｍないし１０００μｍの範囲内の表示画素ピッチを持つ液晶表示パネルを採用する。しかしながら、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）又は陰極線管（ＣＲＴ）表示装置のような、代替タイプの表示パネルが採用されてもよいことは、当業者に明らかである。前記ディスプレイの出力は、偏光される必要があり、追加の偏光子は、偏光された出力を持たない表示技術に対して提供されることができる。前記表示装置を製造するのに使用される製造及び材料は、これらが従来型であり、当業者に周知であるので、詳細には記載されていない。
【００７２】
開示された実施例に対する他の変形例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求された発明を実施する当業者により理解及び達成されることができる。請求項において、単語"有する"は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞"ある"は、複数を除外しない。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項内の参照符号は、範囲を限定すると解釈されるべきでない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置１において、
表示を生成する表示画素のアレイを持つ表示パネルであって、前記表示画素が、行及び列に配置される、当該表示パネルと、
ステレオスコピック画像が観察されることを可能にするように異なる画素からの出力を異なる空間的位置に向けるレンズ構成であって、前記表示パネルに平行な面内にある当該レンズ構成と、
を有し、
前記レンズ構成が、レンズパターン又はレンズレプリカパターンを規定する電気的に切り替え可能な液晶層を有し、前記液晶層の液晶配向は、前記レンズ構成が２Ｄモードと３Ｄモードとの間で切り替え可能であるように電気的に切り替え可能であり、
前記２Ｄモードにおいて、前記液晶配向が、実質的に前記レンズ構成の面内の第１の方向であり、前記３Ｄモードにおいて、前記液晶配向が、実質的に前記レンズ構成の面内の第２の垂直方向であり、
前記表示パネルの光出力が、前記第２の方向において偏光される、
装置。
【請求項２】
前記表示パネルの光出力が、前記表示の行又は列方向に沿って偏光される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レンズ構成が、細長いレンズのアレイを有し、前記表示パネルの光出力が、前記細長いレンズ軸に沿って又は垂直に偏光される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の方向が、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向が、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力が、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記レンズ構成が、前記２Ｄモードに電気的に切り替えられる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記レンズ構成が、前記レンズを横切る面内電場を発生する前記レンズ軸に平行な切り替え電極を有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の方向が、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向が、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力が、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記レンズ構成が、前記３Ｄモードに電気的に切り替えられる、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記レンズ構成が、前記レンズに沿った面内電場を発生する前記レンズ軸に垂直な切り替え電極を有する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記表示パネルが、個別にアドレス可能な放射型、透過型、屈折型又は回折型表示画素のアレイを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記表示パネルが、液晶表示パネルである、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
表示パネルと、ステレオスコピック画像が観察されることを可能にするように前記表示パネルの出力を異なる空間的位置に向ける切り替え可能なレンズ構成とを有するオートステレオスコピック表示装置を制御する方法において、
２Ｄモードと３Ｄモードとの間で選択するステップであって、前記２Ｄモードにおいて、液晶配向が、実質的に前記レンズ構成の面内の第１の方向であり、前記３Ｄモードにおいて、前記液晶配向が、実質的に前記レンズ構成の面内の第２の垂直方向である、当該選択するステップと、
前記選択されたモードの動作を提供するように前記レンズ構成を電気的に切り替えるステップと、
前記選択されたモードに適した表示出力を提供するように前記表示パネルを駆動するステップであって、前記表示出力が、前記第２の方向において偏光されるように制御される、当該駆動するステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
前記第１の方向が、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向が、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力が、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記電気的に切り替えるステップが、前記レンズ構成を前記２Ｄモードに電気的に切り替えるように液晶層の異なる部分に異なる電圧を印加するステップを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の方向が、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向が、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力が、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記電気的に切り替えるステップが、前記レンズ構成を前記３Ｄモードに電気的に切り替えるように液晶層の異なる部分に異なる電圧を印加するステップを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１】
切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置１において、
表示を生成する表示画素のアレイを持つ表示パネルであって、前記表示画素が、行及び列に配置される、当該表示パネルと、
ステレオスコピック画像が観察されることを可能にするように異なる画素からの出力を異なる空間的位置に向けるレンズ構成であって、前記表示パネルに平行な面内にある当該レンズ構成と、
を有し、
前記レンズ構成が、レンズパターン又はレンズレプリカパターンを規定する電気的に切り替え可能な液晶層を有し、前記液晶層の液晶配向は、前記レンズ構成が２Ｄモードと３Ｄモードとの間で切り替え可能であるように電気的に切り替え可能であり、
前記２Ｄモードにおいて、前記液晶配向が、実質的に前記レンズ構成の面内の第１の方向であり、前記３Ｄモードにおいて、前記液晶配向が、実質的に前記レンズ構成の面内の第２の垂直方向であり、
前記表示パネルの光出力が、前記第２の方向において偏光される、
装置。
【請求項２】
前記表示パネルの光出力が、前記表示の行又は列方向に沿って偏光される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レンズ構成が、細長いレンズのアレイを有し、前記表示パネルの光出力が、前記細長いレンズ軸に沿って又は垂直に偏光される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の方向が、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向が、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力が、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記レンズ構成が、前記２Ｄモードに電気的に切り替えられる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記レンズ構成が、前記レンズを横切る面内電場を発生する前記レンズ軸に平行な切り替え電極を有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の方向が、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向が、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力が、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記レンズ構成が、前記３Ｄモードに電気的に切り替えられる、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記レンズ構成が、前記レンズに沿った面内電場を発生する前記レンズ軸に垂直な切り替え電極を有する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記表示パネルが、個別にアドレス可能な放射型、透過型、屈折型又は回折型表示画素のアレイを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記表示パネルが、液晶表示パネルである、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
表示パネルと、ステレオスコピック画像が観察されることを可能にするように前記表示パネルの出力を異なる空間的位置に向ける切り替え可能なレンズ構成とを有するオートステレオスコピック表示装置を制御する方法において、
２Ｄモードと３Ｄモードとの間で選択するステップであって、前記２Ｄモードにおいて、液晶配向が、実質的に前記レンズ構成の面内の第１の方向であり、前記３Ｄモードにおいて、前記液晶配向が、実質的に前記レンズ構成の面内の第２の垂直方向である、当該選択するステップと、
前記選択されたモードの動作を提供するように前記レンズ構成を電気的に切り替えるステップと、
前記選択されたモードに適した表示出力を提供するように前記表示パネルを駆動するステップであって、前記表示出力が、前記第２の方向において偏光されるように制御される、当該駆動するステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
前記第１の方向が、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向が、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力が、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記電気的に切り替えるステップが、前記レンズ構成を前記２Ｄモードに電気的に切り替えるように液晶層の異なる部分に異なる電圧を印加するステップを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の方向が、前記レンズ軸に垂直であり、前記第２の方向が、前記レンズ軸に平行であり、前記表示パネルの光出力が、前記レンズ軸に平行な方向において偏光され、前記電気的に切り替えるステップが、前記レンズ構成を前記３Ｄモードに電気的に切り替えるように液晶層の異なる部分に異なる電圧を印加するステップを有する、請求項１０に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１２−５３１６１７（Ｐ２０１２−５３１６１７Ａ）
【公表日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１６９２３（Ｐ２０１２−５１６９２３）
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５２７８０
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１５０１６６
【国際公開日】平成２２年１２月２９日（２０１０．１２．２９）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５２７８０
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１５０１６６
【国際公開日】平成２２年１２月２９日（２０１０．１２．２９）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【Ｆターム（参考）】
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