オートステレオスコピーを可能にするフィルム
ステレオスコピック３Ｄ液晶ディスプレイモジュールは、液晶ディスプレイパネル及び液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置された指向性バックライトを含む。両面プリズムフィルムが、液晶ディスプレイパネルと指向性バックライトとの間に設けられている。プリズムフィルムは、液晶ディスプレイパネルに隣接する一連の円筒形レンズを有する第１表面と、指向性バックライトに隣接する一連の非連続プリズムを有し、第１表面に対して反対側を向く第２表面とを含む。非連続プリズムのそれぞれは、平坦な透過性部分又は不透明部分によって隣接するプリズムから分離されている。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
３Ｄ／ステレオは、急速に発展している技術である。この技術は、様々な方法で実施される。ステレオスコピックソリューションは、シャッター眼鏡、偏光眼鏡、及びユーザーによる追加装置の着用を必要とするその他のものを含む。追加装置を必要としないオートステレオスコピックソリューションへの関心は高まっているが、空間多重方式は貧弱な鑑賞体験をもたらす場合があり、高品質のオートステレオスコピックディスプレイを提供する目的で幾つかの技術が開発されてきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
幾つかのオートステレオスコピックソリューションは、両面に連続機構を備える両面フィルムを使用する。しかし、この特定の種類のフィルムは、幾つかの欠点を有する場合がある。薄いランド部（レンズ機構と基材との間、若しくはプリズム機構と基材との間のいずれか、又はその両方）が光学部品によって厚みに組み込まれるが、鋭い角部及びランド部の厚みが層間剥離を発生させる場合がある。更に、両面フィルム上の機構の大きさ及び構造の差異が、フィルムのゆがみを悪化させる場合がある。光学的視点からは、連続機構を備える両面フィルムは、望ましい視野範囲よりも水平方向に広い視野範囲も有する。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明のステレオスコピック３Ｄ液晶ディスプレイモジュールは、液晶ディスプレイパネル及び液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置された指向性バックライトを含む。両面プリズムフィルムは、液晶ディスプレイパネルと指向性バックライトとの間に設けられる。プリズムフィルムは、液晶ディスプレイパネルに隣接する複数の円筒形レンズを有する第１表面と、指向性バックライトに隣接する複数の非連続プリズムを有し、第１表面に対して反対側を向く第２表面とを含む。
【０００４】
本発明のステレオスコピック３Ｄ液晶ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイパネル及び液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置された指向性バックライトを含む。指向性バックライトは、第１側面、第１側面に対して反対側を向く第２側面、第１側面と第２側面との間に延びる第１表面、及び第１表面に対して反対側を向く第２表面、を有する光ガイドを含む。光ガイドの第１表面は実質的に光を方向転換し、第２表面は実質的に光を液晶ディスプレイパネルへと透過する。指向性バックライトは、光ガイドの第１側面に沿って設けられる第１光源及び光ガイドの第２側面に沿って配置される第２光源も含む。同期駆動素子は第１光源及び第２光源に電気的に接続されており、この同期駆動素子は、第１光源又は第２光源のそれぞれを交互にオン又はオフに切り替えて第１側面と第２側面とを同期させる。この装置は、液晶ディスプレイパネルと指向性バックライトとの間に設けられている両面プリズムフィルムも含む。プリズムフィルムは、液晶ディスプレイパネルに隣接する複数の円筒形レンズを有する第１表面と、指向性バックライトに隣接する複数の非連続プリズムを有し、第１表面に対して反対側を向く第２表面とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
添付の図面と共に以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解され得る。
【図１】例示のディスプレイ装置の概略的側面図。
【図２Ａ】動作中である例示的なディスプレイ装置の概略的側面図。
【図２Ｂ】動作中である例示的なディスプレイ装置の概略的側面図。
【図３Ａ】３Ｄフィルムを製造するためのプロセスで使用されるツールの図。
【図３Ｂ】ツールに黒色の材料をコーティングしていることを示す図。
【図３Ｃ】黒色の材料を硬化させていることを示す図。
【図３Ｄ】ツールに光学樹脂をコーティングして非連続プリズムを形成することを示す図。
【図４】光学樹脂を硬化させていることを示す図。
【図５】光学フィルムにプリズムを形成するためにツールから取り外された硬化樹脂の図。
【図６】非連続プリズムの間に不透明部分を有する３Ｄフィルムを形成するために光学フィルムに付加されたレンズの図。
【図７】非連続プリズムの間に透過性部分を有する３Ｄフィルムの図。
【０００６】
図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる類似の数字は、類似の構成要素を示す。しかし、所与の図中の構成要素を意味する数字の使用は、同一数字でラベルした別の図中の構成要素を制約するものではないことは理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
次の記述において、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照し、幾つかの特定の実施形態を例として示す。本発明の範囲又は趣旨を逸脱せずに、その他の実施形態が考えられ、実施され得ることを理解すべきである。したがって、以下の「発明を実施するための形態」は、限定する意味で理解すべきではない。
【０００８】
本明細書で使用するすべての科学用語及び専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に使用される意味を有する。本明細書にて提供される定義は、本明細書でしばしば使用される幾つかの用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【０００９】
他に指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴の大きさ、量、物理特性を表わす数字はすべて、どの場合においても用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、当業者が本明細書で開示される教示内容を用いて、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
【００１０】
端点による数値範囲の詳述には、その範囲内に組み入れられる全ての数が包含され（例えば１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が包含される）並びにその範囲内のあらゆる範囲が包含される。
【００１１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ある（ａ及びａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、その内容が特に明確に指示しない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、一般的に「及び／又は」を含む意味で用いられる。
【００１２】
用語「オートステレオスコピックディスプレイ用」は、ユーザー又は視聴者の側で特別なヘッドギア又はメガネを使用することなく見ることができる三次元画像を表示することを指す。これらの方法は、画像が平坦な装置によって生成されたとしても、視聴者に奥行き感覚を作り出す。ステレオスコピック３Ｄという用語は、オートステレオスコピック装置の分野を包含するが、平坦な装置からのステレオスコピック３Ｄを見るために専用のヘッドギア、典型的にはシャッター眼鏡が必要となるステレオスコピック３Ｄディスプレイの場合をも含む。
【００１３】
本開示は、バックライト付き液晶ディスプレイ装置に関し、特に非連続プリズムを備える３Ｄフィルムを有する液晶ディスプレイ装置を使用してステレオ３Ｄ画像を表示することに関する。本発明の実施形態は、シャッター眼鏡ステレオスコピック３Ｄディスプレイモードで又はオートステレオスコピックディスプレイモードで平面ディスプレイから３Ｄ可視化機能を提供することが可能な単一のディスプレイに組み込まれてよい。本発明を限定するものではないが、本発明の種々の態様は以下に提供する実施例の考察を通して正しく認識されるであろう。
【００１４】
３Ｄディスプレイ
液晶ディスプレイは、サンプルホールドディスプレイ装置であり、任意の特定の点での画像は、その点又はピクセルが次の画像リフレッシュ時間、通常は１／６０秒又はそれより速い時間内で更新されるまで安定している。そのようなサンプルホールド式のシステムにおいて、ディスプレイの順次的なリフレッシュ期間中に、異なる画像、具体的には、３Ｄディスプレイ用の交互に入れ替わる左用画像と右用画像を表示するには、例えば、左目用光源が右目用のデータのディスプレイ中にはオンとならず、逆もまた同様となるように、バックライト光源の綿密なシーケンスが要求される。
【００１５】
図１は、例示的なディスプレイ装置１０の概略的側面図である。ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイパネル２０と、液晶ディスプレイパネル２０に光を供給するように配置された指向性バックライト３０とを含む。指向性バックライト３０は、多数の実施形態において少なくとも９０ヘルツの速度で、右目用画像の固体光源３２と左目用画像の固体光源３４との間で変調されることが可能な、右目用画像の固体光源３２又は複数の第１光源３２と、左目用画像の固体光源３４又は複数の第２光源３４とを有する。両面プリズムフィルム４０が、液晶ディスプレイパネル２０と指向性バックライト３０との間に設けられている。
【００１６】
液晶ディスプレイパネル２０及び／又は指向性バックライト３０は、任意の有用な形状又は外形を有することができる。多くの実施形態において、液晶ディスプレイパネル２０及び指向性バックライト３０は、正方形又は長方形の形状を有する。しかしながら、幾つかの実施形態においては、液晶ディスプレイパネル２０及び／又は指向性バックライト３０は、４つを超える辺を有するか、又は曲線形状である。本開示は、シャッター眼鏡又は複数の光ガイド及びそれに関連した液晶ディスプレイパネルを必要とするものを含めた任意のオートステレオスコピックディスプレイ用３Ｄバックライトに関するが、本開示は、オートステレオスコピックディスプレイに特に有用である。
【００１７】
同期駆動素子５０は、指向性バックライト３０、複数の第１光源３２及び第２光源３４、並びに液晶ディスプレイパネル２０と電気的に接続される。同期駆動素子５０は、多数の実施形態において１秒当たり９０フレーム以上の速度で、画像フレームが液晶ディスプレイパネル２０に供給されるように、右目用画像の固体光源３２及び左目用画像の固体光源３４の作動及び停止（すなわち、変調）を同期させて、ちらつきのない静止画像シーケンス、ビデオストリーム、又はレンダリングされたコンピュータグラフィックスを生成する。画像（例えば、ビデオ又はコンピュータでレンダリングされたグラフィックス）ソース６０は、同期駆動素子５０に接続され、画像フレーム（例えば、右眼用画像及び左眼用画像）を液晶ディスプレイパネル２０に供給する。
【００１８】
液晶ディスプレイパネル２０は、任意の有用な透過性の液晶ディスプレイパネルであることができる。多数の実施形態において、液晶ディスプレイパネル２０は、１６ミリ秒未満、又は１０ミリ秒未満、又は５ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する。１０ミリ秒未満、又は５ミリ秒未満、又は３ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する市販の透過性液晶ディスプレイパネルは、例えば、Ｔｏｓｈｉｂａ Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＴＭＤ）の光学補償ベンド（ＯＣＢ）モードパネルＬＴＡ０９０Ａ２２０Ｆ（Ｔｏｓｈｉｂａ Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．、日本）が挙げられる。
【００１９】
指向性バックライト３０は、多数の実施形態において少なくとも９０ヘルツ、又は１００ヘルツ、又は１１０ヘルツ、又は１２０ヘルツ、又は１２０ヘルツ超の速度で、右目用画像の固体光源３２と左目用画像の固体光源３４との間で変調されることができる任意の有用な指向性バックライトであることができる。
【００２０】
図示した指向性バックライト３０は、複数の第１光源３２又は右目用画像の固体光源３２に隣接した第１側部３１又は第１光入射面３１と、複数の第２光源３４又は左目用画像の固体光源３４に隣接した、反対側を向いている第２側部３３又は第２光入射面３３とを含む。第１表面３６は、第１側部３１と第２側部３３との間に延びており、第２表面３５は、第１表面３６に対して反対側を向き、第１側部３１と第２側部３３との間に延びている。第１表面３６は、光を実質的に方向転換し（例えば、反射、抽出など）、第２表面３５は、光を実質的に透過する。多数の実施形態において、高反射表面は、第１表面３６に接するか又は隣接しており、第２表面３５を介して光を方向転換させるのに役立つ。
【００２１】
多数の実施形態において、第１表面３６は、例えば図示したような線状プリズム又はレンズ機構などの、複数の抽出要素を含む。多数の実施形態において、線状プリズム又はレンズ機構は、第１側部３１及び第２側部３３に平行な方向、又は両面プリズムフィルム４０の線状プリズム及びレンズ機構に平行な方向に延びることができる。
【００２２】
固体光源は、例えば少なくとも９０ヘルツの速度で変調されることができる、任意の有用な固定光源であってもよい。多くの実施形態において、半導体光源は例えば、日亜（Nichia）ＮＳＳＷ０２０Ｂ（日亜化学工業株式会社（Nichia Chemical Industries, Ltd.）、日本）などの、複数の発光ダイオードである。他の実施形態において、固体光源は、複数のレーザーダイオード又は有機発光ダイオード（すなわち、ＯＬＥＤ）である。固体光源は、赤、青、及び／若しくは緑などの多数の可視光線の任意の波長、又は波長の範囲若しくは組み合わせを放射し、例えば白色光を生成することができる。指向性バックライトは、光源を両端部に有する光学的に透明な材料でできた単一層、又は各層に望ましい方向に光を優先的に抽出する、層毎に光源を有する光学的に透明な材料でできた２つ（若しくはそれ以上）の層であることができる。
【００２３】
両面プリズムフィルム４０は、第１の面上にレンズ構造及び反対側を向いている面上にプリズム構造を有する任意の有用なプリズムであり得る。両面プリズムフィルム４０は、視聴者が、表示された画像の奥行きを知覚するように、指向性バックライトから液晶ディスプレイパネル２０へと適切な角度で光を透過する。有用な両面プリズムフィルムは、米国特許第７，２２４，５２９号及び同第７，２１０，８３６号に記載されており、これら両方は完全に記載されているものとして参照により本明細書に組み込まれる。
【００２４】
画像ソース６０は、例えば、ビデオソース又はコンピュータでレンダリングされたグラフィックソースなどの画像フレーム（例えば、右眼用画像及び左眼用画像）を供給することができる任意の有用な画像ソースであり得る。多くの実施形態において、ビデオソースは５０〜６０ヘルツ又はそれ以上の画像フレームを供給することができる。多くの実施形態において、コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースは１００〜１２０ヘルツ又はそれ以上の画像フレームを供給することができる。
【００２５】
コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースは、ゲームコンテンツ、医用画像（medical imaging）コンテンツ、コンピュータ支援設計コンテンツなどを供給することができる。コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースは、例えば、エヌビディアＦＸ５２００（Nvidia FX5200）グラフィックスカード、エヌビディアジーフォース９７５０ ＧＴＸ（Nvidia GeForce 9750 GTX）グラフィックスカード、又はノートパソコンなどの携帯型ソリューションにはエヌビディアジーフォースＧＯ ７９００ ＧＳ（Nvidia GeForce GO 7900 GS）グラフィックスカードなどの、グラフィックス処理ユニットを含むことができる。コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースはまた、例えば、オープンＧＬ（OpenGL）、ディレクトＸ（DirectX）、又はエヌビディアが所有権を有する３Ｄステレオドライバーなどの、適切なステレオドライバーソフトウェアを組み込むこともできる。
【００２６】
ビデオソースはビデオコンテンツを供給することができる。ビデオソースは、例えば、エヌビディアクアドロＦＸ１４００（Nvidia Quadro FX1400）グラフィックスカードなどのグラフィックス処理ユニットを含むことができる。ビデオソースはまた、例えば、オープンＧＬ（OpenGL）、ディレクトＸ（DirectX）、又はエヌビディアの所有物である３Ｄステレオドライバーなどの、適切なステレオドライバーソフトウェアを組み込むこともできる。
【００２７】
同期駆動要素５０は、右目用画像の固体光源３２及び左目用画像の固体光源３４の作動及び停止（すなわち、変調）を、例えば１秒当たり９０フレーム以上の速度で、液晶ディスプレイパネル２０に供給される画像フレームと同期させて、ちらつきのないビデオ又はレンダリングされたコンピュータグラフィックスを生成する任意の有用な駆動要素を含むことができる。同期駆動素子５０は、例えば、カスタムの固体光源駆動電子装置と連結したウェスターＶＰ−７（Westar VP-7）ビデオアダプタ（ウェスター・ディスプレイ・テクノロジーズ社（Westar Display Technologies, Inc.）、ミズーリ州セントチャールズ（St. Charles, Missouri））などの、ビデオインターフェースを含むことができる。
【００２８】
図２Ａ及び図２Ｂは、動作中の例示のディスプレイ装置１０の概略的側面図である。図２Ａにおいて、左目用画像の固体光源３４（すなわち、複数の第２光源３４）は点灯されており、右目用画像の固体光源３２（すなわち、複数の第１光源３２）は点灯されていない。この状態で、左目用画像の固体光源３４から発せられた光は、指向性バックライト３０を透過し、両面プリズムフィルムシート４０及び液晶パネル２０を透過して、視聴者又は観察者の左目１ａに向けられた左目用画像を供給する。図２Ｂでは、右眼用画像固体光源３２が点灯しており、左眼用画像固体光源３４は点灯していない。この状態で、右目用固体光源３２から発せられた光は、指向性バックライト３０を透過し、両面プリズムシート４０及び液晶パネル２０を透過して、視聴者又は観察者の右目１ｂに向けられた右目用画像を供給する。右目用固体光源３２は光ガイドの右側に配置され、左目用画像の固体光源３４は光ガイドの左側に配置されるが、いくつかの実施形態では、右目用固体光源３２が光ガイドの左側に配置され、左目用画像の固体光源３４が光ガイドの右側に配置されることは理解されよう。
【００２９】
光源３２、３４は、バックライトの光ガイドに空気結合又は屈折率整合されることができる。例えば、パッケージ化された光源装置（例えば、ＬＥＤ）は、光ガイド内に屈折率整合材を使用せずにエッジ結合されることができる。あるいは、効率を増加させるために、パッケージ済又はベアダイＬＥＤを、屈折率整合して、及び／又は光ガイドのエッジ内に封入することができる。この特徴は、効率的に入射光を運ぶために、付加的な光学的特徴（たとえば、注入ウェッジ形状）を光ガイドの端部上に含んでもよい。あるいは、ＬＥＤは、ＬＥＤの光を光ガイドの全反射（ＴＩＲ）モードに効率的に集めて平行化するために、適切な特性を有する光ガイドのエッジ又は側部３１、３３に埋め込まれることができる。
【００３０】
液晶ディスプレイパネル２０は、可変のリフレッシュ速度又は画像更新速度を有するが、この例の用途では、６０ヘルツのリフレッシュ速度が想定される。これは、新しい画像が視聴者に示されるのが、１／６０秒ごと、つまり１６．６７ミリ秒（ｍｓｅｃ）ごとであるということを意味する。３Ｄシステムでは、これは、時間ｔ＝０（ゼロ）においてフレーム１の右画像が示されることを意味する。時間ｔ＝１６．６７ミリ秒において、フレーム１の左画像が示される。時間ｔ＝２×１６．６７ミリ秒において、フレーム２の右画像が示される。時間ｔ＝３×１６．６７ミリ秒において、フレーム２の左画像が示され、このようにこのプロセスが繰り返される。有効なフレームレートは、通常のイメージングシステムの値の半分である。なぜならば、個々の画像において、その画像の左目と右目の図を示すからである。
【００３１】
この例では、時間ｔ＝０において複数の第１光源を点灯して右（又は左）画像を照明することで、それぞれ右（又は左）画像に光を供給する。時間ｔ＝１６．６７ミリ秒において、第２の画像（左又は右）を所定の位置に置き始める。この画像は、ＬＣＤパネルの上部からＬＣＤの下部へ「時間ｔ＝０の画像」に取って代わり、この例では完了までに１６．６７ミリ秒かかる。走査を行わないソリューションでは、この移行の際に第１の複数の光源をすべてオフに切り替えた後に、第２の複数の光源をすべてオンに切り替えるため、通常はディスプレイの明るさが低い。これは、連続的な左と右の画像を、３Ｄクロストーク及び貧弱な３Ｄ鑑賞体験の原因となる不適当な光源を用いて照らすべきではない場合、画像データは画像全体に渡って安定あるいは適度に安定でなければならないからである。
【００３２】
毎秒少なくとも４５の左眼用画像及び少なくとも４５の右眼用画像を視聴者に供給することにより（右眼用画像と左眼用画像を交互に、また、画像は前回の画像ペアの繰り返しである可能性がある）、ちらつきのない３Ｄ画像を視聴者に提供する。したがって、コンピュータでレンダリングされた画像又は静止画像カメラ若しくはビデオ画像カメラから取得された画像による、異なる右視点画像及び左視点画像の対が表示されると、光源３２及び３４の切り替えと同期して表示される場合、視聴者は２つの異なる画像を視覚的に融合することができ、フラットパネルディスプレイから奥行きの知覚が生み出される。この視覚的にちらつきのない動作の限界は、上記のように、液晶ディスプレイパネルに表示されている新しい画像が安定化するまでバックライトがオンとなるべきでなく、さもなければクロストーク及び画質の悪いステレオスコピック画像が知覚されることである。
【００３３】
本明細書に記載の指向性バックライト３０及びそれに付属する光源３２、３４は、非常に薄くてもよく（厚さ又は直径）、例えば、５ミリメートル未満、又は０．２５〜５ミリメートル、又は０．５〜４ミリメートル、又は０．５〜２ミリメートルであってもよい。
【００３４】
３Ｄフィルム
本発明の実施形態は、連続プリズムを有する、特定の種類の両面フィルムの、上記で認識された欠点を低減するのに役立つ。プリズムの頂点は、良好なオートステレオスコピック光学効果を定めるための重要な要素であるため、本発明の実施形態は、プリズムの底部間の平坦部、つまり空隙をもたらし、プリズムを非連続的にする。この機構は、ランド部の厚みを増加させ、また、フィルム基材付近の機構の鋭度を低減するように調整でき、具体的には、プリズムとランド部との移行部を鋭角的ではなく、湾曲させ、フィルムの機械的安定性を向上し、亀裂及び層間剥離を防止し、フィルムのゆがみを低減する。追加の実施形態は、黒色の又は不透明な（光吸収）機構を非連続プリズム間の構造に配置することを含み、これにより、軸外光線を低減できる。
【００３５】
図３Ａ〜３Ｂ及び図４は、非連続プリズムを備える両面３Ｄプリズムフィルムの製造プロセスを示している。図３Ａは、３Ｄフィルムを製造するためのプロセスで使用されるツールの一部の図である。このツールは、一連の非連続切頭プリズム４１を含む。説明のために１つのプリズムだけが示されているが、このツールは、３Ｄフィルムを製造するために必要な、又は所望の数の非連続プリズム機構を有する。プリズム４１の切頭部は、くぼみ４２又は平坦部を形成してよく、あるいは、プリズムを切断するために用いられるプロセスは、プリズム間の元のツールの表面（典型的には平坦）を残してもよい。ツールは、例えば国際公開第００／４８０３７号（完全に記載されているものとして参照により本明細書に組み込まれる）に記載の汎用的なダイヤモンド旋削法を使用して作製できる。
【００３６】
図３Ｂは、ツール４１に不透明材料（二次材料の一種）をコーティングしていることを示す図である。不透明材料４３は、キスコーティングプロセスで各プリズム４１の切頭部４２に塗布される。３Ｄフィルムで使用される不透明材料の例としては、望ましくは顔料としてカーボンブラック及び結合剤として光硬化性アクリレートを含有する黒色顔料入り硬化性結合剤、黒色又は所望の波長の任意の吸収性の色を含むインク、顔料入り樹脂、及びカーボンブラック添加のＵＶ硬化性アクリレートが挙げられる。不透明材料では、界面反射を最小化するために、結合剤の屈折率が付着する層の屈折率に一致することが望ましい場合もある。他の実施形態において、他の所望の光学効果を達成するために、結合剤の屈折率が付着する層の屈折率とは異なることが望ましい場合もある。
【００３７】
次に、コーティングされた不透明材料４３は、図３Ｃに図示したように硬化される。図３Ｄは、ツールに光学樹脂をコーティングすることを示す図である。不透明材料４３が硬化された後で、光学樹脂材料４４がツールにコーティングされ、プリズム４１を被覆する。光学樹脂は、図４に図示したように、コーティング後に硬化され、次にツール４１から取り外される。
【００３８】
図５は、不透明材料によって分離される非連続プリズム４４を有する光学フィルムの片側を形成するために、ツールから取り外された硬化光学樹脂の図である。完全な両面プリズムフィルムを形成するためには、図６に示すように、光学フィルム対して反対側を向く表面に円筒形レンズ４５が付加される。レンズは、光学フィルムに対して反対側を向く側面にコーティングされる円筒形の溝を有する別のツールを使用して付加されてから硬化され、他のツールから取り外されることができる。３Ｄフィルムのレンズ及びプリズムは、例えば連続鋳造及び硬化（３Ｃ）などの微細複製プロセスを使用して製造できる。３Ｃプロセスの実施例は、米国特許第４，３７４，０７７号、同第４，５７６，８５０号、同第５，１７５，０３０号、同第５，２７１，９６８号、同第５，５５８，７４０号及び同第５，９９５，６９０号に記載されており、これらの全ては完全に記載されているものとして参照により本明細書に組み込まれる。レンズは、米国特許第７，１６５，９５９号及び同第７，２２４，５２９号（これら両方は完全に記載されているものとして参照により本明細書に組み込まれる）に記載の反対側を向いた表面に微細複製された位置合わせパターンを有する光学フィルムの製造方法を使用して、３Ｄフィルムのプリズムに位置を合わせることができる。微細複製構造が作製される液体は、典型的には、紫外線によって硬化するアクリレートなどの光重合性の硬化材料である。他のコーティング材料、例えば重合性材料も使用でき、材料の選択は、微細複製構造の所望の特性に応じて異なってよい。このプロセスで使用される硬化方法の例としては、反応硬化、熱硬化、又は放射線硬化が挙げられる。上記のように、プリズム間の二次材料は不透明であることができるが、有用な光学効果は、他の有用な特性、例えば異なる屈折率、複屈折、機械的弾性などを有する材料をプリズム間に追加することによって得ることができる。
【００３９】
二次材料は、上記のように、微細複製機構を形成するツールに塗布される必要もない。例えば、材料を蒸発性キャリアに充填し、キャリア及び材料を両面フィルムの所望の側面にコーティングし、キャリアを蒸発させることができる。この方法は充填材料の残留物を残し、図５及び図６に示す二次材料の堆積物を形成できる。
【００４０】
図６は、非連続プリズムの間に不透明部分を有する両面プリズムフィルムを形成するために光学フィルムに付加されたレンズの図である。図６に示すように、この３Ｄフィルムは、基材部分４６、基材４６の一側面にある一連のレンズ４５、及び基材４６の反対側を向いた側面にある不透明部分４３によって分離される一連の非連続プリズム４４を含む。レンズ側のランド部５５及びレンチキュラー側のランド部５６は、機械的及び光学的要件に応じてそれぞれ調整できる。
【００４１】
レンズ及びプリズムのピッチは、特定の実施環境に基づいて調整できる。レンズに関する「ピッチ」という用語は、距離５１及び５２で図示したように、隣接するレンズの中心間の距離を指す。プリズムに関する「ピッチ」という用語は、距離５３及び５４で図示したように、隣接するプリズムの中心間の距離を指す。
【００４２】
代替実施形態は、非連続フィルムの間に透過性部分を有する３Ｄフィルムを含む。図７に示すように、この代替実施形態の両面プリズムフィルムは、基材部分４６、基材４６の一側面にある一連のレンズ４５、及び基材４６の反対側を向いた側面にある透過性部分４７によって分離される一連の非連続プリズム４４含む。このフィルムは、不透明材料を使用せずに、硬化光学樹脂部分によってプリズムが分離されるように図３Ｂ及び図３Ｃに示す工程を省略できることを除き、図６に示すフィルムと同様の方法で製造できる。更に、プリズムを形成するためのツールは、非連続プリズム４４の間に実質的に平坦な透過性部分を形成するために、くぼみ４２ではなく実質的に平坦な頂部を含むことができる。図７に示すフィルムでは、レンズ側のランド部５５及びレンチキュラー側のランド部５６は、機械的及び光学的要件に応じてそれぞれ調整できる。図６及び図７では、レンズが連続的に示されているが、別の方法としては、レンズを非連続的にできる。
【００４３】
図６及び図７の３Ｄフィルムにおいて、レンズ及びプリズムは、一定のピッチ又は異なるピッチのいずれかを有することができる。「一定のピッチ」という用語は、レンズのピッチがプリズムのピッチと同一になるように、例えば、距離５１及び５２が実質的に距離５３及び５４と等しく、場合によっては製造プロセスに基づいて許容可能な限度内であるように設計されることを意味する。「異なるピッチ」という用語は、レンズのピッチがプリズムのピッチと異なるように、例えば、距離５１及び５２が距離５３及び５４とは等しくないように設計されることを意味する。また、ピッチに基づいて、プリズムの中心をレンズの中心に揃えるように、あるいはプリズムの中心をレンズの中心からずらすように、レンズとプリズムとの位置合わせを設計することが可能である。いずれの種類の位置合わせも、上記の特許における微細複製された位置合わせパターンを有するフィルムの製造プロセスによって達成できる。
【００４４】
レンズ及びプリズムのピッチの好ましい寸法は、通常、例えば３Ｄフィルムを組み込むＬＣＤパネルにおけるモアレパターンの除去又は低減をもたらすピッチを選択することによって決定される。ピッチは、製造可能性に基づいて決定されることもできる。３Ｄフィルムの例示のピッチ寸法としては、２６マイクロメートル、２９マイクロメートル、２９．５マイクロメートル、７０．５マイクロメートル及び５２マイクロメートルが挙げられる。ＬＣＤパネルは様々な画素ピッチで製造されるため、様々な画素ピッチに適合するように３Ｄフィルムのピッチを変更することが望ましい場合がある。３Ｄフィルムの有用なピッチ範囲の例は、１０マイクロメートル〜８０マイクロメートルである。
【背景技術】
【０００１】
３Ｄ／ステレオは、急速に発展している技術である。この技術は、様々な方法で実施される。ステレオスコピックソリューションは、シャッター眼鏡、偏光眼鏡、及びユーザーによる追加装置の着用を必要とするその他のものを含む。追加装置を必要としないオートステレオスコピックソリューションへの関心は高まっているが、空間多重方式は貧弱な鑑賞体験をもたらす場合があり、高品質のオートステレオスコピックディスプレイを提供する目的で幾つかの技術が開発されてきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
幾つかのオートステレオスコピックソリューションは、両面に連続機構を備える両面フィルムを使用する。しかし、この特定の種類のフィルムは、幾つかの欠点を有する場合がある。薄いランド部（レンズ機構と基材との間、若しくはプリズム機構と基材との間のいずれか、又はその両方）が光学部品によって厚みに組み込まれるが、鋭い角部及びランド部の厚みが層間剥離を発生させる場合がある。更に、両面フィルム上の機構の大きさ及び構造の差異が、フィルムのゆがみを悪化させる場合がある。光学的視点からは、連続機構を備える両面フィルムは、望ましい視野範囲よりも水平方向に広い視野範囲も有する。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明のステレオスコピック３Ｄ液晶ディスプレイモジュールは、液晶ディスプレイパネル及び液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置された指向性バックライトを含む。両面プリズムフィルムは、液晶ディスプレイパネルと指向性バックライトとの間に設けられる。プリズムフィルムは、液晶ディスプレイパネルに隣接する複数の円筒形レンズを有する第１表面と、指向性バックライトに隣接する複数の非連続プリズムを有し、第１表面に対して反対側を向く第２表面とを含む。
【０００４】
本発明のステレオスコピック３Ｄ液晶ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイパネル及び液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置された指向性バックライトを含む。指向性バックライトは、第１側面、第１側面に対して反対側を向く第２側面、第１側面と第２側面との間に延びる第１表面、及び第１表面に対して反対側を向く第２表面、を有する光ガイドを含む。光ガイドの第１表面は実質的に光を方向転換し、第２表面は実質的に光を液晶ディスプレイパネルへと透過する。指向性バックライトは、光ガイドの第１側面に沿って設けられる第１光源及び光ガイドの第２側面に沿って配置される第２光源も含む。同期駆動素子は第１光源及び第２光源に電気的に接続されており、この同期駆動素子は、第１光源又は第２光源のそれぞれを交互にオン又はオフに切り替えて第１側面と第２側面とを同期させる。この装置は、液晶ディスプレイパネルと指向性バックライトとの間に設けられている両面プリズムフィルムも含む。プリズムフィルムは、液晶ディスプレイパネルに隣接する複数の円筒形レンズを有する第１表面と、指向性バックライトに隣接する複数の非連続プリズムを有し、第１表面に対して反対側を向く第２表面とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
添付の図面と共に以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解され得る。
【図１】例示のディスプレイ装置の概略的側面図。
【図２Ａ】動作中である例示的なディスプレイ装置の概略的側面図。
【図２Ｂ】動作中である例示的なディスプレイ装置の概略的側面図。
【図３Ａ】３Ｄフィルムを製造するためのプロセスで使用されるツールの図。
【図３Ｂ】ツールに黒色の材料をコーティングしていることを示す図。
【図３Ｃ】黒色の材料を硬化させていることを示す図。
【図３Ｄ】ツールに光学樹脂をコーティングして非連続プリズムを形成することを示す図。
【図４】光学樹脂を硬化させていることを示す図。
【図５】光学フィルムにプリズムを形成するためにツールから取り外された硬化樹脂の図。
【図６】非連続プリズムの間に不透明部分を有する３Ｄフィルムを形成するために光学フィルムに付加されたレンズの図。
【図７】非連続プリズムの間に透過性部分を有する３Ｄフィルムの図。
【０００６】
図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる類似の数字は、類似の構成要素を示す。しかし、所与の図中の構成要素を意味する数字の使用は、同一数字でラベルした別の図中の構成要素を制約するものではないことは理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
次の記述において、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照し、幾つかの特定の実施形態を例として示す。本発明の範囲又は趣旨を逸脱せずに、その他の実施形態が考えられ、実施され得ることを理解すべきである。したがって、以下の「発明を実施するための形態」は、限定する意味で理解すべきではない。
【０００８】
本明細書で使用するすべての科学用語及び専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に使用される意味を有する。本明細書にて提供される定義は、本明細書でしばしば使用される幾つかの用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【０００９】
他に指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴の大きさ、量、物理特性を表わす数字はすべて、どの場合においても用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、当業者が本明細書で開示される教示内容を用いて、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
【００１０】
端点による数値範囲の詳述には、その範囲内に組み入れられる全ての数が包含され（例えば１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が包含される）並びにその範囲内のあらゆる範囲が包含される。
【００１１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ある（ａ及びａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、その内容が特に明確に指示しない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、一般的に「及び／又は」を含む意味で用いられる。
【００１２】
用語「オートステレオスコピックディスプレイ用」は、ユーザー又は視聴者の側で特別なヘッドギア又はメガネを使用することなく見ることができる三次元画像を表示することを指す。これらの方法は、画像が平坦な装置によって生成されたとしても、視聴者に奥行き感覚を作り出す。ステレオスコピック３Ｄという用語は、オートステレオスコピック装置の分野を包含するが、平坦な装置からのステレオスコピック３Ｄを見るために専用のヘッドギア、典型的にはシャッター眼鏡が必要となるステレオスコピック３Ｄディスプレイの場合をも含む。
【００１３】
本開示は、バックライト付き液晶ディスプレイ装置に関し、特に非連続プリズムを備える３Ｄフィルムを有する液晶ディスプレイ装置を使用してステレオ３Ｄ画像を表示することに関する。本発明の実施形態は、シャッター眼鏡ステレオスコピック３Ｄディスプレイモードで又はオートステレオスコピックディスプレイモードで平面ディスプレイから３Ｄ可視化機能を提供することが可能な単一のディスプレイに組み込まれてよい。本発明を限定するものではないが、本発明の種々の態様は以下に提供する実施例の考察を通して正しく認識されるであろう。
【００１４】
３Ｄディスプレイ
液晶ディスプレイは、サンプルホールドディスプレイ装置であり、任意の特定の点での画像は、その点又はピクセルが次の画像リフレッシュ時間、通常は１／６０秒又はそれより速い時間内で更新されるまで安定している。そのようなサンプルホールド式のシステムにおいて、ディスプレイの順次的なリフレッシュ期間中に、異なる画像、具体的には、３Ｄディスプレイ用の交互に入れ替わる左用画像と右用画像を表示するには、例えば、左目用光源が右目用のデータのディスプレイ中にはオンとならず、逆もまた同様となるように、バックライト光源の綿密なシーケンスが要求される。
【００１５】
図１は、例示的なディスプレイ装置１０の概略的側面図である。ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイパネル２０と、液晶ディスプレイパネル２０に光を供給するように配置された指向性バックライト３０とを含む。指向性バックライト３０は、多数の実施形態において少なくとも９０ヘルツの速度で、右目用画像の固体光源３２と左目用画像の固体光源３４との間で変調されることが可能な、右目用画像の固体光源３２又は複数の第１光源３２と、左目用画像の固体光源３４又は複数の第２光源３４とを有する。両面プリズムフィルム４０が、液晶ディスプレイパネル２０と指向性バックライト３０との間に設けられている。
【００１６】
液晶ディスプレイパネル２０及び／又は指向性バックライト３０は、任意の有用な形状又は外形を有することができる。多くの実施形態において、液晶ディスプレイパネル２０及び指向性バックライト３０は、正方形又は長方形の形状を有する。しかしながら、幾つかの実施形態においては、液晶ディスプレイパネル２０及び／又は指向性バックライト３０は、４つを超える辺を有するか、又は曲線形状である。本開示は、シャッター眼鏡又は複数の光ガイド及びそれに関連した液晶ディスプレイパネルを必要とするものを含めた任意のオートステレオスコピックディスプレイ用３Ｄバックライトに関するが、本開示は、オートステレオスコピックディスプレイに特に有用である。
【００１７】
同期駆動素子５０は、指向性バックライト３０、複数の第１光源３２及び第２光源３４、並びに液晶ディスプレイパネル２０と電気的に接続される。同期駆動素子５０は、多数の実施形態において１秒当たり９０フレーム以上の速度で、画像フレームが液晶ディスプレイパネル２０に供給されるように、右目用画像の固体光源３２及び左目用画像の固体光源３４の作動及び停止（すなわち、変調）を同期させて、ちらつきのない静止画像シーケンス、ビデオストリーム、又はレンダリングされたコンピュータグラフィックスを生成する。画像（例えば、ビデオ又はコンピュータでレンダリングされたグラフィックス）ソース６０は、同期駆動素子５０に接続され、画像フレーム（例えば、右眼用画像及び左眼用画像）を液晶ディスプレイパネル２０に供給する。
【００１８】
液晶ディスプレイパネル２０は、任意の有用な透過性の液晶ディスプレイパネルであることができる。多数の実施形態において、液晶ディスプレイパネル２０は、１６ミリ秒未満、又は１０ミリ秒未満、又は５ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する。１０ミリ秒未満、又は５ミリ秒未満、又は３ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する市販の透過性液晶ディスプレイパネルは、例えば、Ｔｏｓｈｉｂａ Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＴＭＤ）の光学補償ベンド（ＯＣＢ）モードパネルＬＴＡ０９０Ａ２２０Ｆ（Ｔｏｓｈｉｂａ Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．、日本）が挙げられる。
【００１９】
指向性バックライト３０は、多数の実施形態において少なくとも９０ヘルツ、又は１００ヘルツ、又は１１０ヘルツ、又は１２０ヘルツ、又は１２０ヘルツ超の速度で、右目用画像の固体光源３２と左目用画像の固体光源３４との間で変調されることができる任意の有用な指向性バックライトであることができる。
【００２０】
図示した指向性バックライト３０は、複数の第１光源３２又は右目用画像の固体光源３２に隣接した第１側部３１又は第１光入射面３１と、複数の第２光源３４又は左目用画像の固体光源３４に隣接した、反対側を向いている第２側部３３又は第２光入射面３３とを含む。第１表面３６は、第１側部３１と第２側部３３との間に延びており、第２表面３５は、第１表面３６に対して反対側を向き、第１側部３１と第２側部３３との間に延びている。第１表面３６は、光を実質的に方向転換し（例えば、反射、抽出など）、第２表面３５は、光を実質的に透過する。多数の実施形態において、高反射表面は、第１表面３６に接するか又は隣接しており、第２表面３５を介して光を方向転換させるのに役立つ。
【００２１】
多数の実施形態において、第１表面３６は、例えば図示したような線状プリズム又はレンズ機構などの、複数の抽出要素を含む。多数の実施形態において、線状プリズム又はレンズ機構は、第１側部３１及び第２側部３３に平行な方向、又は両面プリズムフィルム４０の線状プリズム及びレンズ機構に平行な方向に延びることができる。
【００２２】
固体光源は、例えば少なくとも９０ヘルツの速度で変調されることができる、任意の有用な固定光源であってもよい。多くの実施形態において、半導体光源は例えば、日亜（Nichia）ＮＳＳＷ０２０Ｂ（日亜化学工業株式会社（Nichia Chemical Industries, Ltd.）、日本）などの、複数の発光ダイオードである。他の実施形態において、固体光源は、複数のレーザーダイオード又は有機発光ダイオード（すなわち、ＯＬＥＤ）である。固体光源は、赤、青、及び／若しくは緑などの多数の可視光線の任意の波長、又は波長の範囲若しくは組み合わせを放射し、例えば白色光を生成することができる。指向性バックライトは、光源を両端部に有する光学的に透明な材料でできた単一層、又は各層に望ましい方向に光を優先的に抽出する、層毎に光源を有する光学的に透明な材料でできた２つ（若しくはそれ以上）の層であることができる。
【００２３】
両面プリズムフィルム４０は、第１の面上にレンズ構造及び反対側を向いている面上にプリズム構造を有する任意の有用なプリズムであり得る。両面プリズムフィルム４０は、視聴者が、表示された画像の奥行きを知覚するように、指向性バックライトから液晶ディスプレイパネル２０へと適切な角度で光を透過する。有用な両面プリズムフィルムは、米国特許第７，２２４，５２９号及び同第７，２１０，８３６号に記載されており、これら両方は完全に記載されているものとして参照により本明細書に組み込まれる。
【００２４】
画像ソース６０は、例えば、ビデオソース又はコンピュータでレンダリングされたグラフィックソースなどの画像フレーム（例えば、右眼用画像及び左眼用画像）を供給することができる任意の有用な画像ソースであり得る。多くの実施形態において、ビデオソースは５０〜６０ヘルツ又はそれ以上の画像フレームを供給することができる。多くの実施形態において、コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースは１００〜１２０ヘルツ又はそれ以上の画像フレームを供給することができる。
【００２５】
コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースは、ゲームコンテンツ、医用画像（medical imaging）コンテンツ、コンピュータ支援設計コンテンツなどを供給することができる。コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースは、例えば、エヌビディアＦＸ５２００（Nvidia FX5200）グラフィックスカード、エヌビディアジーフォース９７５０ ＧＴＸ（Nvidia GeForce 9750 GTX）グラフィックスカード、又はノートパソコンなどの携帯型ソリューションにはエヌビディアジーフォースＧＯ ７９００ ＧＳ（Nvidia GeForce GO 7900 GS）グラフィックスカードなどの、グラフィックス処理ユニットを含むことができる。コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースはまた、例えば、オープンＧＬ（OpenGL）、ディレクトＸ（DirectX）、又はエヌビディアが所有権を有する３Ｄステレオドライバーなどの、適切なステレオドライバーソフトウェアを組み込むこともできる。
【００２６】
ビデオソースはビデオコンテンツを供給することができる。ビデオソースは、例えば、エヌビディアクアドロＦＸ１４００（Nvidia Quadro FX1400）グラフィックスカードなどのグラフィックス処理ユニットを含むことができる。ビデオソースはまた、例えば、オープンＧＬ（OpenGL）、ディレクトＸ（DirectX）、又はエヌビディアの所有物である３Ｄステレオドライバーなどの、適切なステレオドライバーソフトウェアを組み込むこともできる。
【００２７】
同期駆動要素５０は、右目用画像の固体光源３２及び左目用画像の固体光源３４の作動及び停止（すなわち、変調）を、例えば１秒当たり９０フレーム以上の速度で、液晶ディスプレイパネル２０に供給される画像フレームと同期させて、ちらつきのないビデオ又はレンダリングされたコンピュータグラフィックスを生成する任意の有用な駆動要素を含むことができる。同期駆動素子５０は、例えば、カスタムの固体光源駆動電子装置と連結したウェスターＶＰ−７（Westar VP-7）ビデオアダプタ（ウェスター・ディスプレイ・テクノロジーズ社（Westar Display Technologies, Inc.）、ミズーリ州セントチャールズ（St. Charles, Missouri））などの、ビデオインターフェースを含むことができる。
【００２８】
図２Ａ及び図２Ｂは、動作中の例示のディスプレイ装置１０の概略的側面図である。図２Ａにおいて、左目用画像の固体光源３４（すなわち、複数の第２光源３４）は点灯されており、右目用画像の固体光源３２（すなわち、複数の第１光源３２）は点灯されていない。この状態で、左目用画像の固体光源３４から発せられた光は、指向性バックライト３０を透過し、両面プリズムフィルムシート４０及び液晶パネル２０を透過して、視聴者又は観察者の左目１ａに向けられた左目用画像を供給する。図２Ｂでは、右眼用画像固体光源３２が点灯しており、左眼用画像固体光源３４は点灯していない。この状態で、右目用固体光源３２から発せられた光は、指向性バックライト３０を透過し、両面プリズムシート４０及び液晶パネル２０を透過して、視聴者又は観察者の右目１ｂに向けられた右目用画像を供給する。右目用固体光源３２は光ガイドの右側に配置され、左目用画像の固体光源３４は光ガイドの左側に配置されるが、いくつかの実施形態では、右目用固体光源３２が光ガイドの左側に配置され、左目用画像の固体光源３４が光ガイドの右側に配置されることは理解されよう。
【００２９】
光源３２、３４は、バックライトの光ガイドに空気結合又は屈折率整合されることができる。例えば、パッケージ化された光源装置（例えば、ＬＥＤ）は、光ガイド内に屈折率整合材を使用せずにエッジ結合されることができる。あるいは、効率を増加させるために、パッケージ済又はベアダイＬＥＤを、屈折率整合して、及び／又は光ガイドのエッジ内に封入することができる。この特徴は、効率的に入射光を運ぶために、付加的な光学的特徴（たとえば、注入ウェッジ形状）を光ガイドの端部上に含んでもよい。あるいは、ＬＥＤは、ＬＥＤの光を光ガイドの全反射（ＴＩＲ）モードに効率的に集めて平行化するために、適切な特性を有する光ガイドのエッジ又は側部３１、３３に埋め込まれることができる。
【００３０】
液晶ディスプレイパネル２０は、可変のリフレッシュ速度又は画像更新速度を有するが、この例の用途では、６０ヘルツのリフレッシュ速度が想定される。これは、新しい画像が視聴者に示されるのが、１／６０秒ごと、つまり１６．６７ミリ秒（ｍｓｅｃ）ごとであるということを意味する。３Ｄシステムでは、これは、時間ｔ＝０（ゼロ）においてフレーム１の右画像が示されることを意味する。時間ｔ＝１６．６７ミリ秒において、フレーム１の左画像が示される。時間ｔ＝２×１６．６７ミリ秒において、フレーム２の右画像が示される。時間ｔ＝３×１６．６７ミリ秒において、フレーム２の左画像が示され、このようにこのプロセスが繰り返される。有効なフレームレートは、通常のイメージングシステムの値の半分である。なぜならば、個々の画像において、その画像の左目と右目の図を示すからである。
【００３１】
この例では、時間ｔ＝０において複数の第１光源を点灯して右（又は左）画像を照明することで、それぞれ右（又は左）画像に光を供給する。時間ｔ＝１６．６７ミリ秒において、第２の画像（左又は右）を所定の位置に置き始める。この画像は、ＬＣＤパネルの上部からＬＣＤの下部へ「時間ｔ＝０の画像」に取って代わり、この例では完了までに１６．６７ミリ秒かかる。走査を行わないソリューションでは、この移行の際に第１の複数の光源をすべてオフに切り替えた後に、第２の複数の光源をすべてオンに切り替えるため、通常はディスプレイの明るさが低い。これは、連続的な左と右の画像を、３Ｄクロストーク及び貧弱な３Ｄ鑑賞体験の原因となる不適当な光源を用いて照らすべきではない場合、画像データは画像全体に渡って安定あるいは適度に安定でなければならないからである。
【００３２】
毎秒少なくとも４５の左眼用画像及び少なくとも４５の右眼用画像を視聴者に供給することにより（右眼用画像と左眼用画像を交互に、また、画像は前回の画像ペアの繰り返しである可能性がある）、ちらつきのない３Ｄ画像を視聴者に提供する。したがって、コンピュータでレンダリングされた画像又は静止画像カメラ若しくはビデオ画像カメラから取得された画像による、異なる右視点画像及び左視点画像の対が表示されると、光源３２及び３４の切り替えと同期して表示される場合、視聴者は２つの異なる画像を視覚的に融合することができ、フラットパネルディスプレイから奥行きの知覚が生み出される。この視覚的にちらつきのない動作の限界は、上記のように、液晶ディスプレイパネルに表示されている新しい画像が安定化するまでバックライトがオンとなるべきでなく、さもなければクロストーク及び画質の悪いステレオスコピック画像が知覚されることである。
【００３３】
本明細書に記載の指向性バックライト３０及びそれに付属する光源３２、３４は、非常に薄くてもよく（厚さ又は直径）、例えば、５ミリメートル未満、又は０．２５〜５ミリメートル、又は０．５〜４ミリメートル、又は０．５〜２ミリメートルであってもよい。
【００３４】
３Ｄフィルム
本発明の実施形態は、連続プリズムを有する、特定の種類の両面フィルムの、上記で認識された欠点を低減するのに役立つ。プリズムの頂点は、良好なオートステレオスコピック光学効果を定めるための重要な要素であるため、本発明の実施形態は、プリズムの底部間の平坦部、つまり空隙をもたらし、プリズムを非連続的にする。この機構は、ランド部の厚みを増加させ、また、フィルム基材付近の機構の鋭度を低減するように調整でき、具体的には、プリズムとランド部との移行部を鋭角的ではなく、湾曲させ、フィルムの機械的安定性を向上し、亀裂及び層間剥離を防止し、フィルムのゆがみを低減する。追加の実施形態は、黒色の又は不透明な（光吸収）機構を非連続プリズム間の構造に配置することを含み、これにより、軸外光線を低減できる。
【００３５】
図３Ａ〜３Ｂ及び図４は、非連続プリズムを備える両面３Ｄプリズムフィルムの製造プロセスを示している。図３Ａは、３Ｄフィルムを製造するためのプロセスで使用されるツールの一部の図である。このツールは、一連の非連続切頭プリズム４１を含む。説明のために１つのプリズムだけが示されているが、このツールは、３Ｄフィルムを製造するために必要な、又は所望の数の非連続プリズム機構を有する。プリズム４１の切頭部は、くぼみ４２又は平坦部を形成してよく、あるいは、プリズムを切断するために用いられるプロセスは、プリズム間の元のツールの表面（典型的には平坦）を残してもよい。ツールは、例えば国際公開第００／４８０３７号（完全に記載されているものとして参照により本明細書に組み込まれる）に記載の汎用的なダイヤモンド旋削法を使用して作製できる。
【００３６】
図３Ｂは、ツール４１に不透明材料（二次材料の一種）をコーティングしていることを示す図である。不透明材料４３は、キスコーティングプロセスで各プリズム４１の切頭部４２に塗布される。３Ｄフィルムで使用される不透明材料の例としては、望ましくは顔料としてカーボンブラック及び結合剤として光硬化性アクリレートを含有する黒色顔料入り硬化性結合剤、黒色又は所望の波長の任意の吸収性の色を含むインク、顔料入り樹脂、及びカーボンブラック添加のＵＶ硬化性アクリレートが挙げられる。不透明材料では、界面反射を最小化するために、結合剤の屈折率が付着する層の屈折率に一致することが望ましい場合もある。他の実施形態において、他の所望の光学効果を達成するために、結合剤の屈折率が付着する層の屈折率とは異なることが望ましい場合もある。
【００３７】
次に、コーティングされた不透明材料４３は、図３Ｃに図示したように硬化される。図３Ｄは、ツールに光学樹脂をコーティングすることを示す図である。不透明材料４３が硬化された後で、光学樹脂材料４４がツールにコーティングされ、プリズム４１を被覆する。光学樹脂は、図４に図示したように、コーティング後に硬化され、次にツール４１から取り外される。
【００３８】
図５は、不透明材料によって分離される非連続プリズム４４を有する光学フィルムの片側を形成するために、ツールから取り外された硬化光学樹脂の図である。完全な両面プリズムフィルムを形成するためには、図６に示すように、光学フィルム対して反対側を向く表面に円筒形レンズ４５が付加される。レンズは、光学フィルムに対して反対側を向く側面にコーティングされる円筒形の溝を有する別のツールを使用して付加されてから硬化され、他のツールから取り外されることができる。３Ｄフィルムのレンズ及びプリズムは、例えば連続鋳造及び硬化（３Ｃ）などの微細複製プロセスを使用して製造できる。３Ｃプロセスの実施例は、米国特許第４，３７４，０７７号、同第４，５７６，８５０号、同第５，１７５，０３０号、同第５，２７１，９６８号、同第５，５５８，７４０号及び同第５，９９５，６９０号に記載されており、これらの全ては完全に記載されているものとして参照により本明細書に組み込まれる。レンズは、米国特許第７，１６５，９５９号及び同第７，２２４，５２９号（これら両方は完全に記載されているものとして参照により本明細書に組み込まれる）に記載の反対側を向いた表面に微細複製された位置合わせパターンを有する光学フィルムの製造方法を使用して、３Ｄフィルムのプリズムに位置を合わせることができる。微細複製構造が作製される液体は、典型的には、紫外線によって硬化するアクリレートなどの光重合性の硬化材料である。他のコーティング材料、例えば重合性材料も使用でき、材料の選択は、微細複製構造の所望の特性に応じて異なってよい。このプロセスで使用される硬化方法の例としては、反応硬化、熱硬化、又は放射線硬化が挙げられる。上記のように、プリズム間の二次材料は不透明であることができるが、有用な光学効果は、他の有用な特性、例えば異なる屈折率、複屈折、機械的弾性などを有する材料をプリズム間に追加することによって得ることができる。
【００３９】
二次材料は、上記のように、微細複製機構を形成するツールに塗布される必要もない。例えば、材料を蒸発性キャリアに充填し、キャリア及び材料を両面フィルムの所望の側面にコーティングし、キャリアを蒸発させることができる。この方法は充填材料の残留物を残し、図５及び図６に示す二次材料の堆積物を形成できる。
【００４０】
図６は、非連続プリズムの間に不透明部分を有する両面プリズムフィルムを形成するために光学フィルムに付加されたレンズの図である。図６に示すように、この３Ｄフィルムは、基材部分４６、基材４６の一側面にある一連のレンズ４５、及び基材４６の反対側を向いた側面にある不透明部分４３によって分離される一連の非連続プリズム４４を含む。レンズ側のランド部５５及びレンチキュラー側のランド部５６は、機械的及び光学的要件に応じてそれぞれ調整できる。
【００４１】
レンズ及びプリズムのピッチは、特定の実施環境に基づいて調整できる。レンズに関する「ピッチ」という用語は、距離５１及び５２で図示したように、隣接するレンズの中心間の距離を指す。プリズムに関する「ピッチ」という用語は、距離５３及び５４で図示したように、隣接するプリズムの中心間の距離を指す。
【００４２】
代替実施形態は、非連続フィルムの間に透過性部分を有する３Ｄフィルムを含む。図７に示すように、この代替実施形態の両面プリズムフィルムは、基材部分４６、基材４６の一側面にある一連のレンズ４５、及び基材４６の反対側を向いた側面にある透過性部分４７によって分離される一連の非連続プリズム４４含む。このフィルムは、不透明材料を使用せずに、硬化光学樹脂部分によってプリズムが分離されるように図３Ｂ及び図３Ｃに示す工程を省略できることを除き、図６に示すフィルムと同様の方法で製造できる。更に、プリズムを形成するためのツールは、非連続プリズム４４の間に実質的に平坦な透過性部分を形成するために、くぼみ４２ではなく実質的に平坦な頂部を含むことができる。図７に示すフィルムでは、レンズ側のランド部５５及びレンチキュラー側のランド部５６は、機械的及び光学的要件に応じてそれぞれ調整できる。図６及び図７では、レンズが連続的に示されているが、別の方法としては、レンズを非連続的にできる。
【００４３】
図６及び図７の３Ｄフィルムにおいて、レンズ及びプリズムは、一定のピッチ又は異なるピッチのいずれかを有することができる。「一定のピッチ」という用語は、レンズのピッチがプリズムのピッチと同一になるように、例えば、距離５１及び５２が実質的に距離５３及び５４と等しく、場合によっては製造プロセスに基づいて許容可能な限度内であるように設計されることを意味する。「異なるピッチ」という用語は、レンズのピッチがプリズムのピッチと異なるように、例えば、距離５１及び５２が距離５３及び５４とは等しくないように設計されることを意味する。また、ピッチに基づいて、プリズムの中心をレンズの中心に揃えるように、あるいはプリズムの中心をレンズの中心からずらすように、レンズとプリズムとの位置合わせを設計することが可能である。いずれの種類の位置合わせも、上記の特許における微細複製された位置合わせパターンを有するフィルムの製造プロセスによって達成できる。
【００４４】
レンズ及びプリズムのピッチの好ましい寸法は、通常、例えば３Ｄフィルムを組み込むＬＣＤパネルにおけるモアレパターンの除去又は低減をもたらすピッチを選択することによって決定される。ピッチは、製造可能性に基づいて決定されることもできる。３Ｄフィルムの例示のピッチ寸法としては、２６マイクロメートル、２９マイクロメートル、２９．５マイクロメートル、７０．５マイクロメートル及び５２マイクロメートルが挙げられる。ＬＣＤパネルは様々な画素ピッチで製造されるため、様々な画素ピッチに適合するように３Ｄフィルムのピッチを変更することが望ましい場合がある。３Ｄフィルムの有用なピッチ範囲の例は、１０マイクロメートル〜８０マイクロメートルである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイパネルと、
前記液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置された指向性バックライトと、
前記液晶ディスプレイパネルと前記指向性バックライトとの間に設けられた両面プリズムフィルムとを含み、前記プリズムフィルムが、前記液晶ディスプレイパネルに隣接する複数の円筒形レンズを有する第１表面と、前記指向性バックライトに隣接する複数の非連続プリズムを有し、前記第１表面に対して反対側を向く第２表面とを含む、ステレオスコピック３Ｄ液晶ディスプレイモジュール。
【請求項２】
前記非連続プリズムが各プリズム間に平坦な透過性部分を含む、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項３】
前記非連続プリズムが各プリズム間に不透明部分を含む、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項４】
前記非連続プリズム及び前記円筒形レンズが一定のピッチを有する、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項５】
前記非連続プリズム及び前記円筒形レンズが異なるピッチを有する、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項６】
前記プリズムの中心が前記円筒形レンズの中心に揃っている、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項７】
前記プリズムの中心が前記円筒形レンズの中心からずれている、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項８】
液晶ディスプレイパネルと、
前記液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置された指向性バックライトであって、前記指向性バックライトが、
第１側面、前記第１側面に対して反対側を向く第２側面、前記第１側面と前記第２側面との間に延びる第１表面、及び前記第１表面に対して反対側を向く第２表面を有する光ガイドであって、前記第１表面が実質的に光を方向転換し、前記第２表面が実質的に光を前記液晶ディスプレイパネルへと透過する、光ガイドと、
前記光ガイドの前記第１側面に沿って設けられる第１光源と、
前記光ガイドの前記第２側面に沿って設けられる第２光源とを含む、指向性バックライトと、
前記第１光源及び前記第２光源に電気的に接続されている同期駆動素子であって、前記第１光源又は前記第２光源のそれぞれを交互にオン又はオフに切り替えて前記第１側面と前記第２側面とを同期させる同期駆動素子と、
前記液晶ディスプレイパネルと前記指向性バックライトとの間に設けられた両面プリズムフィルムとを含み、前記プリズムフィルムが、前記液晶ディスプレイパネルに隣接する複数の円筒形レンズを有する第１表面と、前記指向性バックライトに隣接する複数の非連続プリズムを有し、前記第１表面に対して反対側を向く第２表面とを含む、ステレオスコピック３Ｄ液晶ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記第１光源及び前記第２光源のそれぞれが１つ以上の発光ダイオードを含む、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記第１表面に隣接して配置された反射フィルム及び前記反射フィルムに取り付けられたヒートシンクを更に含む、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記非連続プリズムが各プリズム間に平坦な透過性部分を含む、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記非連続プリズムが各プリズム間に不透明部分を含む、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記非連続プリズム及び前記円筒形レンズが一定のピッチを有する、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記非連続プリズム及び前記円筒形レンズが異なるピッチを有する、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記プリズムの中心が前記円筒形レンズの中心に揃っている、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記プリズムの中心が前記円筒形レンズの中心からずれている、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１】
液晶ディスプレイパネルと、
前記液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置された指向性バックライトと、
前記液晶ディスプレイパネルと前記指向性バックライトとの間に設けられた両面プリズムフィルムとを含み、前記プリズムフィルムが、前記液晶ディスプレイパネルに隣接する複数の円筒形レンズを有する第１表面と、前記指向性バックライトに隣接する複数の非連続プリズムを有し、前記第１表面に対して反対側を向く第２表面とを含む、ステレオスコピック３Ｄ液晶ディスプレイモジュール。
【請求項２】
前記非連続プリズムが各プリズム間に平坦な透過性部分を含む、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項３】
前記非連続プリズムが各プリズム間に不透明部分を含む、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項４】
前記非連続プリズム及び前記円筒形レンズが一定のピッチを有する、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項５】
前記非連続プリズム及び前記円筒形レンズが異なるピッチを有する、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項６】
前記プリズムの中心が前記円筒形レンズの中心に揃っている、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項７】
前記プリズムの中心が前記円筒形レンズの中心からずれている、請求項１に記載のディスプレイモジュール。
【請求項８】
液晶ディスプレイパネルと、
前記液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置された指向性バックライトであって、前記指向性バックライトが、
第１側面、前記第１側面に対して反対側を向く第２側面、前記第１側面と前記第２側面との間に延びる第１表面、及び前記第１表面に対して反対側を向く第２表面を有する光ガイドであって、前記第１表面が実質的に光を方向転換し、前記第２表面が実質的に光を前記液晶ディスプレイパネルへと透過する、光ガイドと、
前記光ガイドの前記第１側面に沿って設けられる第１光源と、
前記光ガイドの前記第２側面に沿って設けられる第２光源とを含む、指向性バックライトと、
前記第１光源及び前記第２光源に電気的に接続されている同期駆動素子であって、前記第１光源又は前記第２光源のそれぞれを交互にオン又はオフに切り替えて前記第１側面と前記第２側面とを同期させる同期駆動素子と、
前記液晶ディスプレイパネルと前記指向性バックライトとの間に設けられた両面プリズムフィルムとを含み、前記プリズムフィルムが、前記液晶ディスプレイパネルに隣接する複数の円筒形レンズを有する第１表面と、前記指向性バックライトに隣接する複数の非連続プリズムを有し、前記第１表面に対して反対側を向く第２表面とを含む、ステレオスコピック３Ｄ液晶ディスプレイ装置。
【請求項９】
前記第１光源及び前記第２光源のそれぞれが１つ以上の発光ダイオードを含む、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記第１表面に隣接して配置された反射フィルム及び前記反射フィルムに取り付けられたヒートシンクを更に含む、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記非連続プリズムが各プリズム間に平坦な透過性部分を含む、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記非連続プリズムが各プリズム間に不透明部分を含む、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記非連続プリズム及び前記円筒形レンズが一定のピッチを有する、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記非連続プリズム及び前記円筒形レンズが異なるピッチを有する、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記プリズムの中心が前記円筒形レンズの中心に揃っている、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記プリズムの中心が前記円筒形レンズの中心からずれている、請求項８に記載のディスプレイ装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１１−５２４９９９（Ｐ２０１１−５２４９９９Ａ）
【公表日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１４６５４（Ｐ２０１１−５１４６５４）
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４４０６６
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５４９１１
【国際公開日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４４０６６
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１５４９１１
【国際公開日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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