無メガネ方式の２次元／３次元ディスプレイ用レンチキュラーユニット
【課題】ポリマー物質からモールドされた複数のレンズアレイを必要としないレンチキュラーユニット及びレンチキュラーレンズシートを提供する。
【解決手段】本発明の実施形態に係るレンチキュラーユニットは、透明な基板と、前記透明な基板上に配置された透明な第１電極と、透明で伸縮可能な第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間に印加された電位に応じて、レンズ状又は前記レンズ状から変形可能な物質層と、を含むことを特徴とする。
【解決手段】本発明の実施形態に係るレンチキュラーユニットは、透明な基板と、前記透明な基板上に配置された透明な第１電極と、透明で伸縮可能な第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間に印加された電位に応じて、レンズ状又は前記レンズ状から変形可能な物質層と、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無メガネ方式の３次元ディスプレイを実現するレンチキュラーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の立体感は、両眼視差（ｂｉｎｏｃｕｌａｒ ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）により観察者の左眼と右眼の網膜を通して互いに異なる方向から同時にその物体を見て、脳の認識により得られる。従って、３Ｄ映像を表示するため、両眼視差の原理を利用して観察者の左眼と右眼に別々の映像を見せることで、観察者が３Ｄ映像を認識することができる。
【０００３】
３Ｄディスプレイ技術は、一般に、観察者にシャッターメガネ又は偏光メガネのような、特別なメガネの着用を要求する、いわゆるメガネ方式（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）と、メガネの使用を必要としない、いわゆる無メガネ方式（ａｕｔｏ−ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）とにわけられる。
【０００４】
無メガネ方式のディスプレイ装置は、一般に、パララックスバリア型３Ｄディスプレイ装置及びレンチキュラー３Ｄディスプレイ装置に分類される。パララックスバリア型３Ｄディスプレイ装置は、複数の行と列のマトリックス状に配列された画素を有するディスプレイスクリーン又はパネルの前方に設置された縦格子状の多数の開口又はスリットを有するパララックスバリアを含む。パララックスバリアは、ディスプレイパネル上の互いに異なる映像間に両眼視差を発生するように、観察者の右眼と左眼についての右側映像と左側映像を分離し、これにより観察者が立体映像を認識できる。しかしながら、パララックスバリア型３Ｄディスプレイ装置は、多数のスリットによる回折現象の欠点を有する。一方、レンチキュラー３Ｄディスプレイ装置は、縦格子状のパララックスバリアの代わりに、複数の半円柱形レンズの列方向に配列されたレンチキュラースクリーン又はレンチキュラーレンズシートを用いて、ディスプレイスクリーン又はパネル上の一つの映像を左眼映像と右眼映像に分離し、これにより観察者は立体映像を認識できる。このようなレンチキュラースクリーン又はレンチキュラーレンズシートは、特許文献２に開示されている。
【０００５】
最近、２Ｄモードと３Ｄモードとの間に切り替え可能な立体ディスプレイ装置への需要が高まり、このタイプの立体ディスプレイ装置は、ディスプレイスクリーン又はパネルより供給された映像信号に応じて２Ｄ映像と３Ｄ映像の中のいずれか一つを選択的に表示する。このような需要を充たすため、様々な無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置が開発されてきた。例えば、特許文献１には、電気光学媒体（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて２Ｄモードと３Ｄモードとを切り替える無メガネ方式のディスプレイ装置が開示されている。
【０００６】
図１は、特許文献１に開示された無メガネ方式のディスプレイ装置の断面図である。図１を参照すると、従来の無メガネ方式のディスプレイ装置は、バックライトユニット１４、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル１０、及び２Ｄモードと３Ｄモードとを切り替えるレンチキュラー手段１５を含む。ＬＣＤパネル１０には、複数の行と列で配列された画素１２のアレイが配置されている。ＬＣＤパネル１０は、バックライトユニット１４の光源により照射される。ＬＣＤパネル１０上に入射される光は、所望の映像を表示するように、適切な駆動電圧の印加に応じてそれぞれの画素１２により変化させる。
【０００７】
レンチキュラー手段１５は、ＬＣＤパネル１０上に配置される。レンチキュラー手段１５は、透明なレンチキュラーシート又はレンチキュラーレンズシート３０とこの上に並列に配置された複数の円柱状レンズ１６、レンチキュラーレンズシート３０と対向する平坦な表面の透明板３６、レンチキュラーレンズシート３０と平坦な表面の板３６の内側面上に設けられた透明電極３４、３７、及び透明電極３４、３７間の空間内の電気光学媒体３８を含む。電気光学媒体３８は、適切な液晶物質、即ち、一般にネマティック液晶を含んでもよい。レンチキュラーレンズシート３０の一面は、光学的に透明なポリマー物質からモールド（又は加工）されることにより平坦に形成され、その画面は、レンズの輪郭により決められる凸型リブ（ｃｏｎｖｅｘ−ｒｉｂｂｅｄ）状に形成される。この構造によれば、透明電極３４、３７の間に印加電位がない場合、レンチキュラー手段１５は、レンチキュラーレンズシート３０と同様に動作することで、ＬＣＤパネル１０上の一つの映像を観察者の左眼映像と右眼映像に分離し、これにより立体映像を見ることができるようにする。反対に、透明電極３４、３７の間に適切な電位の印加がある場合、見る方向で電気光学媒体３８の屈折率は、レンチキュラーレンズシート３０の屈折率と実質的に同一となり、これによりレンチキュラーレンズ１６のレンズ作用がなくなる。この場合において、レンチキュラー手段１５は、ＬＣＤパネル１０から２Ｄ映像を通過する透過板として動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６０６９６５０号明細書
【特許文献２】英国特許出願公開第２１９６１６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ポリマー物質からモールドされた複数のレンズアレイを必要としないレンチキュラーユニット及びレンチキュラーレンズシートを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、ポリマー物質からモールドされた複数のレンズアレイだけではなく、屈折率の調整を要求する電気光学媒体を必要としない無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイに使用するレンチキュラーユニット及びレンチキュラーレンズシートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態に係るレンチキュラーユニットは、透明な基板と、透明な基板上に配置された透明な第１電極と、透明で伸縮可能な第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置され、第１電極と第２電極との間に印加された電位に応じてレンズ状またはレンズ状に変形可能な物質層と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の実施形態に係る無メガネ方式の２次元（２Ｄ）／３次元（３Ｄ）に切り替え可能なディスプレイ装置は、映像を表示するディスプレイ装置と、ディスプレイ装置の前方に配置されたレンチキュラーユニットと、を含み、レンチキュラーユニットは、透明な基板と、透明な基板上に形成された透明な第１電極と、透明で伸縮可能な第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置され、第１電極と第２電極との間に印加された電位に応じて変形可能な物質層と、を含み、２Ｄディスプレイモード中または３Ｄディスプレイモードの中のいずれかで、第１電極と第２電極との間に電位の印加されないことにより、レンチキュラーユニットの物質層は、変形されず、２Ｄディスプレイモード中または３Ｄディスプレイモード中のいずれかで、第１電極と第２電極との間に電位の印加されることにより、レンチキュラーユニットの物質層が変形されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の実施形態に係るレンチキュラーレンズシートは、透明な基板と、基板上の透明な第１電極と、透明で伸縮可能な第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置され、第１電極と第２電極との間に印加された電位に応じて、凸型リブ状を有する円柱形レンズのアレイに変形可能な物質層と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の実施形態に係る映像表示方法は、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルの前方に配置されたレンチキュラーユニットを用いて映像を表示する映像表示方法であって、２Ｄ映像中または３Ｄ映像中のいずれか一つを表示する第１ディスプレイモードでは、表示された映像が通過するレンチキュラーユニットの物質層が変形せず、２Ｄ映像中または３Ｄ映像中のいずれかを表示する第２ディスプレイモードでは、表示された映像が通過するレンチキュラーユニットの物質層が変形させ、レンチキュラーユニットの物質層を変形することは、物質層の平坦な表面を円柱形レンズのアレイに変形するように、物質層に電位を印加する、又は円柱形レンズアレイを形成する物質層の表面を平坦な表面に変形するように、物質層に電位を印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電圧又は電位の印加に応じて膨張及び収縮できる電気活性ポリマー（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＥＡＰ）物質をレンチキュラーレンズシートとして用いるため、ポリマー物質からモールドされた凸型リブ状を有し、並列に配置された複数の円柱形レンズの使用が不要となる。さらに、無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄに切り替えて表示するため、電圧又は電位の印加に応じて膨張と収縮できる電気活性ポリマー物質をレンチキュラーシートとして用いるため、電気光学媒体の使用が不要である。従って、構造だけではなく、形成方法の容易性を有する無メガネ方式の３次元ディスプレイ装置用のみならず、無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄに切り替え可能なディスプレイ装置用レンチキュラーユニット及びレンチキュラーレンズシートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の無メガネ方式のディスプレイ装置を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による電圧の印加に応じて２Ｄディスプレイモードから３Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットを示す一部拡大斜視図である。
【図３】図２に示すＩ−Ｉ’線の無メガネ方式による２Ｄレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図４】図２に示すＩ−Ｉ’線の無メガネ方式による３Ｄレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図５】図４に示す無メガネ方式による３Ｄレンチキュラーユニットの動作を示す拡大斜視図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態によるレンチキュラーユニットの製造方法を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態によるレンチキュラーユニットの製造方法を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態によるレンチキュラーユニットの製造方法を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態による電圧の印加に応じて２Ｄディスプレイモードから３Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットの拡大断面図である。
【図８】図７に示す２Ｄ／３Ｄに切り替え可能なレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図９】図７に示す２Ｄ／３Ｄに切り替え可能なレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による電圧の印加に応じて３Ｄディスプレイモードから２Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットの拡大断面図である。
【図１１】図１０及び図１３にそれぞれ示したレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図１２】図１０及び図１３にそれぞれ示したレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態による電圧の印加に応じて３Ｄディスプレイモードから２Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットの拡大断面図である。
【図１４】図１０及び図１３にそれぞれ示したレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図１５】図１０及び図１３にそれぞれ示したレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態によるレンチキュラーユニット又はレンチキュラーレンズシートを形成して、用いる方法について詳細に説明する。本発明の実施形態において、様々な数値が開示されているが、このような数値は、特許請求の範囲に記載されていない場合、かかる数値はその特許請求の範囲を限定しないことに留意すべきである。本実施形態において、図面に付された同一の番号は、同一の部品又は同一の構成要素を示す。
【００１８】
本発明の一実施形態によるレンチキュラーユニットは、図１に示したレンチキュラー手段１５と交替して用いてもよい。
【００１９】
図２を参照すると、レンチキュラーユニット又はレンチキュラーレンズシート５０は、透明な基板５２を含む。例えば、透明な基板５２は、透明なガラス又はプラスチックであってもよく、その厚さは約７ｍｍであってもよく、適切な厚さを有していればよい。透明な基板５２上には、透明な電極、即ち、第１電極５４、５６が設けられる。透明電極５４、５６は、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）及びＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの材料からなってもよい。この透明電極５４、５６の厚さは、約５５０Åであるのが好ましい。第１電極５４、５６は、後述するレンズのレンズ周期又はピッチを決めるように、列方向と平行に延びるストライプ状を有する。第１電極５４、５６と透明な基板５２の上には、厚さ約５００Å〜６００Åの絶縁層５８が形成される。絶縁層５８は、シリコン酸化膜ＳｉＯｘ又はシリコン窒化膜ＳｉＮｘのような絶縁材であってもよい。絶縁層５８上には、印加された電位に応じてレンズ状に、又はレンズ状から変形可能な、実質的に平坦な表面を有する物質層６０が配置される。この物質層６０は、電界により活性化される電気活性ポリマー（ｆｉｅｌｄ−ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒｓ:ｆｉｅｌｄ−ａｃｔｉｖａｔｅｄ ＥＡＰｓ）から選ばれた物質を含んでもよい。このような物質は軽量、高い圧電係数、機械的性質として良好な柔軟性と高い強度の性質などを有する。例えば、物質層６０のＥＡＰは、ポリフッ化ビニリデン（即ち、ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ：「ＰＶＤＦ」、フッ化ビニリデンのホモポリマー）、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ（ＰＶＤＦ−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＶＤＦの共重合体）、シリコン、及びポリウレタンであってもよい。物質層６０上には、第２電極又は共通電極６２が設けられる。第２電極６２は、高い強度、高い柔軟性又は伸縮性、及び低抵抗性を有する透明物質を含んでも良い。例えば、第２電極６２は、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）層からなっても良い。
【００２０】
グラフェンは、ベンゼン環の構造内に粗密に充たされた黒鉛の炭素原子の一層に与えられた名称である。炭素原子の一層は、約１．３Åの厚さを有する。しかしながら、用語「グラフェン」は、ベンゼン環の構造内に充たされた炭素原子の薄膜（１〜４０層）をいう。
【００２１】
第２電極６２を構成するグラフェン層は、１層〜５層を有してもよい。層の数が増加するにともない、層の抵抗は減少する。しかしながら、多層になるほど、透明性の低下を招く。従って、透明性の低下を避けるため、第２電極６２は、５層のグラフェン層を超えてはいけない。
【００２２】
図示していないが、複数の電極５６は、上段又は下段で相互に接続されてもよく、複数の電極５４は、複数の電極５６と反対の段で相互に接続されてもよい。
【００２３】
第１電極５４、５６は、ＩＺＯ又はＩＴＯの代わりに、グラフェンを含んでもよい。この場合において、グラフェンがＩＺＯ又はＩＴＯ層の厚さよりも薄いために、全体的に厚さが薄くでき、全体的に柔軟性が向上される。
【００２４】
図３と図４を参照すると、第１電極５４、５６と、第２電極又は共通電極６２との間に印加された電圧に応じるレンチキュラーユニットの作動又は使用方法が説明される。
【００２５】
図３を参照すると、２Ｄディスプレイモードにおいて、第１電極５４、５６と第２電極６２の間に電圧の印加がない。そうすると、ディスプレイ装置（図示せず）から２Ｄ映像は、透明な基板５２、第１電極５４、５６、絶縁層５８、物質層６０、及び第２電極６２を透過し、これにより２Ｄ映像を見ることができるようになる。
【００２６】
図４を参照すると、３Ｄディスプレイモードにおいて、電極５４に第２電極６２に関して＋Ｖ電圧が印加され、電極５６に第２電極６２に関して−Ｖ電圧が印加される。そうすると、圧電効果により、電極５４上の圧電物質は、厚さ方向に膨張し、電極５６上の圧電物質は、厚さ方向に収縮する変位が発生する。結局、レンチキュラーユニットの前面は、凸型リブ状を有する、長く延びる平行のレンズアレイに変形される。従って、レンチキュラーユニット５０におけるレンズアレイは、ディスプレイ装置上の一つの映像を観察者の左眼映像と右眼映像に分離し、これにより立体映像を見ることができるようになる。言い換えれば、図５に示したように、レンチキュラーユニット５０は、従来のレンチキュラーレンズシートのような形状に変形される。
【００２７】
図５に示したレンズの特性、即ち、焦点距離Ｆ、レンズの周期（又はピッチ）Ｐとディスプレイ装置上の画素（又は、カラーディスプレイにおいて副画素）からレンチキュラーユニット５０のレンズまでの層の数を意味する積層の厚さＴは、下記の数式（１）〜（３）により決められる。
【００２８】
【数１】
【００２９】
【数２】
【００３０】
【数３】
【００３１】
ここで、Ｍは倍率であり、ＶＬは明視距離、Ｎは視点数、ＰＬは行又は水平方向における画素の周期又はピッチであり、ｒは基板５２の屈折率を表す。一方、倍率Ｍは、「視点の周期又はピッチ」／「水平方向における画素の周期又はピッチ」である。
【００３２】
従って、視点の数と配置、視点の中央位置からレンチキュラーユニットの表面までの距離を表す明視距離とディスプレイ装置の画素のアレイが決定されると、レンズの特性は、上記数式（１）〜（３）により決定され、レンチキュラーユニットの設計が可能となる。各レンズのピッチは、視点の数と同一な数の行方向の画素を含む。
【００３３】
レンチキュラーユニット５０の凸型リブ状のレンズの一連の列は、垂直方向又は列方向に互いに平行に配列される。本発明の一実施形態において、レンチキュラーユニット５０の凸型リブ状のレンズは、ディスプレイ装置の画素の列と平行に配列されてもよい。その代わりに、レンチキュラーユニット５０の凸型リブ状のレンズは、ディスプレイ装置上の画素の列に対して傾いても良い。レンズの列と画素の列との間の傾斜角の決定方法は、Ｃｏｒｎｅｌｉｓ ｖａｎ Ｂｅｒｋｅｌらによって発明された米国特許第６，０６４，４２４号明細書に開示されている。
【００３４】
本発明の一実施形態によるレンチキュラーユニット５０の作製方法は、図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明する。
【００３５】
図６Ａを参照すると、ガラス又はプラスチックのような透明な材質を有する透明な基板５２、透明な基板５２上には、ＩＺＯ、ＩＴＯ又はグラフェンのような透明な導電性物質を有する透明な電極５４、５６のパターンが形成される。複数の電極５６の間隔は、レンズピッチであってよい。ＩＺＯ又はＩＴＯの透明電極は、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）技術による蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）とフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技術から形成されてもよい。
【００３６】
透明な電極５４、５６がグラフェンからなる場合、グラフェン（１層〜５層）は適切な方法を用いて形成すればよい。例えば、グラフェンは、マイクロ波プラズマＣＶＤ（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）法を用いて透明な基板５２上にグラフェンを蒸着する。このとき、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、又はＣ３Ｈ８などの炭化水素前駆物質（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）と水素（Ｈ２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスを用いる。
【００３７】
グラフェンの厚さを得るため、マイクロ波パワーを適切に調整しながら、適切な時間の間、約３００℃〜４００℃の低温で、約３００ＳＣＣＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｕｂｉｃ Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）のＣＨ４と、約１０ＳＣＣＭのＨ２ガスと、約２０ＳＣＣＭのＡｒガスを適用する。グラフェンの厚さは、上述のように、１層〜５層であってもよい。
【００３８】
グラフェンの形成後、電極５４、５６をストライプ状に形成するため、エッチングをが行う。グラフェン上には、フォトレジストが塗布される。フォトレジストをパターン化するため、遠紫外線（ｄｅｅｐ UV）フォトレジストのようなリソグラフィ技術を用いてもよい。グラフェンの露出部は、例えば、Ｏ２反応性イオンエッチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）工程でエッチングしてもよい。エッチングされないグラフェン上のフォトレジストは、除去溶液（ｓｔｒｉｐ ｓｌｏｖｅｎｔ）で溶解し、除去する。
【００３９】
電極５４、５６をストライプ状にパターニングした後、図６Ｂに示したように、ＳｉＯｘ又はＳｉＮｘのような絶縁物質からなる絶縁層５８が、露出された透明な基板５２と電極５４、５６上にＣＶＤ法のような適切な処理により蒸着される。
【００４０】
図６Ｃを参照すると、厚さ方向の電界により厚さの変位を発生する圧電物質層６０が絶縁層５８上に形成される。本実施形態において、物質層６０の材質は、ＰＶＤＦである。ＰＶＤＦの圧電性質は、厚さ方向の圧電係数ＤＴ＝１３ｐＣ/Ｖ〜２２ｐＣ/Ｖと、相対的誘電率＝１０〜１２を有する。ＰＶＤＦの機械的性質として、厚さ方向の弾性係数は１６００ＭＰａ〜２０００ＭＰａである。物質層６０は、適切な処理により形成される。例えば、ＰＶＤＦは、上記特性を有するＰＶＤＦの圧電フィルムを付着することにより、又は溶液状態のＰＶＤＦのスリットノズルを通して、絶縁層５８の全面上にコートした後、加熱焼成（ｂａｋｉｎｇ）により硬化することにより形成できる。ＰＶＤＦは、適切な印加電圧又は電位により、厚さ方向に変位する。従って、レンズの厚さが与えられると、ＰＶＤＦに印加される電圧が決定される。
【００４１】
ＰＶＤＦの形成後、ＰＶＤＦの上に共通電極又は第２電極６２を構成するグラフェンが上述したように形成されてもよい。
【００４２】
図７は、本発明の他の実施形態による電圧の印加に応じて２Ｄディスプレイモードから３Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットの拡大断面図である。図７に示す本発明の他の実施形態は、図２に示した第１電極５４，５６と第２電極６２の位置が、図７に示した第１電極７４、７６と第２電極７２の位置にそれぞれ対応するように、再配置が行われたこと以外には、図２に示した実施形態と同様である。
【００４３】
第１電極７４、７６の電圧印加のための配線は、図２の電極５４，５６を参照して説明したように、第１電極７４が上段又は下段で相互に接続され、電極第１電極７６は、第１電極７４の反対の段で相互に接続される。
【００４４】
図７に示したレンチキュラーユニットは、図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明した形成方法と同様の方法により形成できることは、当該技術分野における通常の知識を有する者に理解されるだろう。
【００４５】
図８と図９は、図７に示したレンチキュラーユニットの２Ｄディスプレイモードと３Ｄディスプレイモードそれぞれにおける動作を示す。
【００４６】
図８のレンチキュラーユニットは、電圧Ｖの印加が無いために、図３を参照して説明した２Ｄディスプレイモードと同様に動作する。
【００４７】
図９に示したように、レンチキュラーユニットを３Ｄディスプレイモードで動作させるため、共通電極７２に関して電極７６に−Ｖの電圧が印加される反面、共通電極７２に関して、電極７４に＋Ｖの電圧が印加される。そうすると、圧電効果により、電極７６下の圧電物質は厚さ方向に収縮し、電極７４下の圧電物質は厚さ方向に膨張し、これにより、凸型リブ状の平行な円柱形レンズが生成される。その結果、レンチキュラーユニットは、ディスプレイ装置から一つの映像を左眼映像と右眼映像に分離して、立体映像を見ることができるようになる。
【００４８】
本発明の他の実施形態は、３Ｄディスプレイモードから２Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットを提供する。
【００４９】
図１０と図１３を参照すると、変形可能な物質層６０は、３Ｄディスプレイのため、凸型リブ状を有する平行な円柱形レンズを有する。従って、図１０と図１３に示したレンチキュラーユニットは、立体映像を表示するためのものであるが、後述するように、２Ｄディスプレイモードでも動作する。さらに、図１０に示した電極５４、５６、６２と図１３に示した電極７２、７４、７６は、図６Ａ〜図６Ｃ及び図７を参照して説明した形成方法と同様の方法を用いて形成することができる。
【００５０】
図１１は、図１０に示した３Ｄディスプレイ用レンチキュラーユニットを３Ｄディスプレイのためのレンチキュラーユニットとして用いる配線図である。図１２は、図１０の３Ｄディスプレイ用レンチキュラーユニットを２Ｄディスプレイのためのレンチキュラーユニットに変形する配線図である。
【００５１】
図１１を参照すると、第１電極５４、５６と第２電極６２には、電圧の印加がないので、レンチキュラーユニットは、通常のレンチキュラーレンズシートのように動作する。従って、図１０のレンチキュラーユニットは、無メガネ方式の３Ｄディスプレイが可能となる。
【００５２】
図１２を参照すると、電極５４と電極５６にはそれぞれ、共通電極６２に関して各々−Ｖ電圧と＋Ｖ電圧が印加される。そのような電圧の印加により、電極５４上の物質層６０は厚さ方向に収縮し、電極５６上の物質層６０は厚さ方向に膨張することにより、物質層６０の表面は平坦になる。従って、この場合において、レンチキュラーユニットはディスプレイ装置から２Ｄ映像を通過する透過板として作用する。
【００５３】
図１３を参照すると、図１３に示すレンチキュラーユニットは、電極の配置を除いて、図１０に示したレンチキュラーユニットと同様である。
【００５４】
図１４を参照すると、上述のように、３Ｄディスプレイのため、電極に電圧の印加がない。この場合において、図１３のレンチキュラーユニットは、無メガネ方式の３Ｄディスプレイが可能となる。
【００５５】
図１５を参照すると、電極７６と電極７４の各々には、共通電極７２に関して、各々＋Ｖ電圧と−Ｖ電圧が印加される。そうすると、電極７６下の物質層６０は厚さ方向に膨張し、電極７４下の物質層６０は厚さ方向に収縮し、結局、物質層６０の表面が平坦になる。従って、レンチキュラーユニットは、ディスプレイ装置からの２Ｄ映像を通過する透過板として作用する。その結果、図１３に示したレンチキュラーユニットは、３Ｄディスプレイモードから２Ｄディスプレイモードに切り替えられる。
【００５６】
上述した本発明の実施形態において、＋Ｖ電圧及び−Ｖ電圧が物質層６０に電位を生成するために使用され、これにより物質層６０で凸型リブ状の平行な円柱形レンズ又は実質的に平坦な表面が形成される。これらの電圧値は、電位を生成するために用いてもよい電圧の一例に過ぎないことは、当該技術分野における通常の知識を有する者には理解できる。例えば、第１電極５４、５６又は７４、７６に異なる大きさの電圧を印加することにより、第１電極５４、５６と共通電極６２、又は第１電極７４、７６と共通電極７２に異なる大きさの電圧を印加することにより（この時、共通電極６２と７２は接地する必要はない）、図３、４、８、９、１１、１２、１４及び１５に示した場合と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
本発明の実施形態によるレンチキュラーレンズユニットは、任意の適切なディスプレイ装置と共に使用してもよい。例えば、本発明の実施形態によるレンチキュラーレンズユニットは、プラズマディスプレイパネル、ＬＣＤパネル、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロウェッティングディスプレイ（ＥＷＤ）パネルなどと共に使用してもよい。
【００５８】
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかである。従って、本発明は、かかる修正と変更が添付の特許請求の範囲とその均等物の範疇に属すれば、そのような修正と変更も全て包括されることを留意すべきである。
【符号の説明】
【００５９】
５０： レンチキュラーユニット又はレンチキュラーレンズシート
５２： 基板
５４、５６、７４、７６： 透明電極又は第１電極
５８： 絶縁層
６０： 電界により変形可能な物質層
６２，７２： 第２電極又は共通電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無メガネ方式の３次元ディスプレイを実現するレンチキュラーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の立体感は、両眼視差（ｂｉｎｏｃｕｌａｒ ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）により観察者の左眼と右眼の網膜を通して互いに異なる方向から同時にその物体を見て、脳の認識により得られる。従って、３Ｄ映像を表示するため、両眼視差の原理を利用して観察者の左眼と右眼に別々の映像を見せることで、観察者が３Ｄ映像を認識することができる。
【０００３】
３Ｄディスプレイ技術は、一般に、観察者にシャッターメガネ又は偏光メガネのような、特別なメガネの着用を要求する、いわゆるメガネ方式（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）と、メガネの使用を必要としない、いわゆる無メガネ方式（ａｕｔｏ−ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）とにわけられる。
【０００４】
無メガネ方式のディスプレイ装置は、一般に、パララックスバリア型３Ｄディスプレイ装置及びレンチキュラー３Ｄディスプレイ装置に分類される。パララックスバリア型３Ｄディスプレイ装置は、複数の行と列のマトリックス状に配列された画素を有するディスプレイスクリーン又はパネルの前方に設置された縦格子状の多数の開口又はスリットを有するパララックスバリアを含む。パララックスバリアは、ディスプレイパネル上の互いに異なる映像間に両眼視差を発生するように、観察者の右眼と左眼についての右側映像と左側映像を分離し、これにより観察者が立体映像を認識できる。しかしながら、パララックスバリア型３Ｄディスプレイ装置は、多数のスリットによる回折現象の欠点を有する。一方、レンチキュラー３Ｄディスプレイ装置は、縦格子状のパララックスバリアの代わりに、複数の半円柱形レンズの列方向に配列されたレンチキュラースクリーン又はレンチキュラーレンズシートを用いて、ディスプレイスクリーン又はパネル上の一つの映像を左眼映像と右眼映像に分離し、これにより観察者は立体映像を認識できる。このようなレンチキュラースクリーン又はレンチキュラーレンズシートは、特許文献２に開示されている。
【０００５】
最近、２Ｄモードと３Ｄモードとの間に切り替え可能な立体ディスプレイ装置への需要が高まり、このタイプの立体ディスプレイ装置は、ディスプレイスクリーン又はパネルより供給された映像信号に応じて２Ｄ映像と３Ｄ映像の中のいずれか一つを選択的に表示する。このような需要を充たすため、様々な無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置が開発されてきた。例えば、特許文献１には、電気光学媒体（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて２Ｄモードと３Ｄモードとを切り替える無メガネ方式のディスプレイ装置が開示されている。
【０００６】
図１は、特許文献１に開示された無メガネ方式のディスプレイ装置の断面図である。図１を参照すると、従来の無メガネ方式のディスプレイ装置は、バックライトユニット１４、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル１０、及び２Ｄモードと３Ｄモードとを切り替えるレンチキュラー手段１５を含む。ＬＣＤパネル１０には、複数の行と列で配列された画素１２のアレイが配置されている。ＬＣＤパネル１０は、バックライトユニット１４の光源により照射される。ＬＣＤパネル１０上に入射される光は、所望の映像を表示するように、適切な駆動電圧の印加に応じてそれぞれの画素１２により変化させる。
【０００７】
レンチキュラー手段１５は、ＬＣＤパネル１０上に配置される。レンチキュラー手段１５は、透明なレンチキュラーシート又はレンチキュラーレンズシート３０とこの上に並列に配置された複数の円柱状レンズ１６、レンチキュラーレンズシート３０と対向する平坦な表面の透明板３６、レンチキュラーレンズシート３０と平坦な表面の板３６の内側面上に設けられた透明電極３４、３７、及び透明電極３４、３７間の空間内の電気光学媒体３８を含む。電気光学媒体３８は、適切な液晶物質、即ち、一般にネマティック液晶を含んでもよい。レンチキュラーレンズシート３０の一面は、光学的に透明なポリマー物質からモールド（又は加工）されることにより平坦に形成され、その画面は、レンズの輪郭により決められる凸型リブ（ｃｏｎｖｅｘ−ｒｉｂｂｅｄ）状に形成される。この構造によれば、透明電極３４、３７の間に印加電位がない場合、レンチキュラー手段１５は、レンチキュラーレンズシート３０と同様に動作することで、ＬＣＤパネル１０上の一つの映像を観察者の左眼映像と右眼映像に分離し、これにより立体映像を見ることができるようにする。反対に、透明電極３４、３７の間に適切な電位の印加がある場合、見る方向で電気光学媒体３８の屈折率は、レンチキュラーレンズシート３０の屈折率と実質的に同一となり、これによりレンチキュラーレンズ１６のレンズ作用がなくなる。この場合において、レンチキュラー手段１５は、ＬＣＤパネル１０から２Ｄ映像を通過する透過板として動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６０６９６５０号明細書
【特許文献２】英国特許出願公開第２１９６１６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ポリマー物質からモールドされた複数のレンズアレイを必要としないレンチキュラーユニット及びレンチキュラーレンズシートを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、ポリマー物質からモールドされた複数のレンズアレイだけではなく、屈折率の調整を要求する電気光学媒体を必要としない無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイに使用するレンチキュラーユニット及びレンチキュラーレンズシートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態に係るレンチキュラーユニットは、透明な基板と、透明な基板上に配置された透明な第１電極と、透明で伸縮可能な第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置され、第１電極と第２電極との間に印加された電位に応じてレンズ状またはレンズ状に変形可能な物質層と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の実施形態に係る無メガネ方式の２次元（２Ｄ）／３次元（３Ｄ）に切り替え可能なディスプレイ装置は、映像を表示するディスプレイ装置と、ディスプレイ装置の前方に配置されたレンチキュラーユニットと、を含み、レンチキュラーユニットは、透明な基板と、透明な基板上に形成された透明な第１電極と、透明で伸縮可能な第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置され、第１電極と第２電極との間に印加された電位に応じて変形可能な物質層と、を含み、２Ｄディスプレイモード中または３Ｄディスプレイモードの中のいずれかで、第１電極と第２電極との間に電位の印加されないことにより、レンチキュラーユニットの物質層は、変形されず、２Ｄディスプレイモード中または３Ｄディスプレイモード中のいずれかで、第１電極と第２電極との間に電位の印加されることにより、レンチキュラーユニットの物質層が変形されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の実施形態に係るレンチキュラーレンズシートは、透明な基板と、基板上の透明な第１電極と、透明で伸縮可能な第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置され、第１電極と第２電極との間に印加された電位に応じて、凸型リブ状を有する円柱形レンズのアレイに変形可能な物質層と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の実施形態に係る映像表示方法は、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルの前方に配置されたレンチキュラーユニットを用いて映像を表示する映像表示方法であって、２Ｄ映像中または３Ｄ映像中のいずれか一つを表示する第１ディスプレイモードでは、表示された映像が通過するレンチキュラーユニットの物質層が変形せず、２Ｄ映像中または３Ｄ映像中のいずれかを表示する第２ディスプレイモードでは、表示された映像が通過するレンチキュラーユニットの物質層が変形させ、レンチキュラーユニットの物質層を変形することは、物質層の平坦な表面を円柱形レンズのアレイに変形するように、物質層に電位を印加する、又は円柱形レンズアレイを形成する物質層の表面を平坦な表面に変形するように、物質層に電位を印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電圧又は電位の印加に応じて膨張及び収縮できる電気活性ポリマー（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＥＡＰ）物質をレンチキュラーレンズシートとして用いるため、ポリマー物質からモールドされた凸型リブ状を有し、並列に配置された複数の円柱形レンズの使用が不要となる。さらに、無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄに切り替えて表示するため、電圧又は電位の印加に応じて膨張と収縮できる電気活性ポリマー物質をレンチキュラーシートとして用いるため、電気光学媒体の使用が不要である。従って、構造だけではなく、形成方法の容易性を有する無メガネ方式の３次元ディスプレイ装置用のみならず、無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄに切り替え可能なディスプレイ装置用レンチキュラーユニット及びレンチキュラーレンズシートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の無メガネ方式のディスプレイ装置を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による電圧の印加に応じて２Ｄディスプレイモードから３Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットを示す一部拡大斜視図である。
【図３】図２に示すＩ−Ｉ’線の無メガネ方式による２Ｄレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図４】図２に示すＩ−Ｉ’線の無メガネ方式による３Ｄレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図５】図４に示す無メガネ方式による３Ｄレンチキュラーユニットの動作を示す拡大斜視図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態によるレンチキュラーユニットの製造方法を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態によるレンチキュラーユニットの製造方法を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態によるレンチキュラーユニットの製造方法を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態による電圧の印加に応じて２Ｄディスプレイモードから３Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットの拡大断面図である。
【図８】図７に示す２Ｄ／３Ｄに切り替え可能なレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図９】図７に示す２Ｄ／３Ｄに切り替え可能なレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による電圧の印加に応じて３Ｄディスプレイモードから２Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットの拡大断面図である。
【図１１】図１０及び図１３にそれぞれ示したレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図１２】図１０及び図１３にそれぞれ示したレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態による電圧の印加に応じて３Ｄディスプレイモードから２Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットの拡大断面図である。
【図１４】図１０及び図１３にそれぞれ示したレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【図１５】図１０及び図１３にそれぞれ示したレンチキュラーユニットの動作を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態によるレンチキュラーユニット又はレンチキュラーレンズシートを形成して、用いる方法について詳細に説明する。本発明の実施形態において、様々な数値が開示されているが、このような数値は、特許請求の範囲に記載されていない場合、かかる数値はその特許請求の範囲を限定しないことに留意すべきである。本実施形態において、図面に付された同一の番号は、同一の部品又は同一の構成要素を示す。
【００１８】
本発明の一実施形態によるレンチキュラーユニットは、図１に示したレンチキュラー手段１５と交替して用いてもよい。
【００１９】
図２を参照すると、レンチキュラーユニット又はレンチキュラーレンズシート５０は、透明な基板５２を含む。例えば、透明な基板５２は、透明なガラス又はプラスチックであってもよく、その厚さは約７ｍｍであってもよく、適切な厚さを有していればよい。透明な基板５２上には、透明な電極、即ち、第１電極５４、５６が設けられる。透明電極５４、５６は、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）及びＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの材料からなってもよい。この透明電極５４、５６の厚さは、約５５０Åであるのが好ましい。第１電極５４、５６は、後述するレンズのレンズ周期又はピッチを決めるように、列方向と平行に延びるストライプ状を有する。第１電極５４、５６と透明な基板５２の上には、厚さ約５００Å〜６００Åの絶縁層５８が形成される。絶縁層５８は、シリコン酸化膜ＳｉＯｘ又はシリコン窒化膜ＳｉＮｘのような絶縁材であってもよい。絶縁層５８上には、印加された電位に応じてレンズ状に、又はレンズ状から変形可能な、実質的に平坦な表面を有する物質層６０が配置される。この物質層６０は、電界により活性化される電気活性ポリマー（ｆｉｅｌｄ−ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒｓ:ｆｉｅｌｄ−ａｃｔｉｖａｔｅｄ ＥＡＰｓ）から選ばれた物質を含んでもよい。このような物質は軽量、高い圧電係数、機械的性質として良好な柔軟性と高い強度の性質などを有する。例えば、物質層６０のＥＡＰは、ポリフッ化ビニリデン（即ち、ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ：「ＰＶＤＦ」、フッ化ビニリデンのホモポリマー）、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ（ＰＶＤＦ−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＶＤＦの共重合体）、シリコン、及びポリウレタンであってもよい。物質層６０上には、第２電極又は共通電極６２が設けられる。第２電極６２は、高い強度、高い柔軟性又は伸縮性、及び低抵抗性を有する透明物質を含んでも良い。例えば、第２電極６２は、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）層からなっても良い。
【００２０】
グラフェンは、ベンゼン環の構造内に粗密に充たされた黒鉛の炭素原子の一層に与えられた名称である。炭素原子の一層は、約１．３Åの厚さを有する。しかしながら、用語「グラフェン」は、ベンゼン環の構造内に充たされた炭素原子の薄膜（１〜４０層）をいう。
【００２１】
第２電極６２を構成するグラフェン層は、１層〜５層を有してもよい。層の数が増加するにともない、層の抵抗は減少する。しかしながら、多層になるほど、透明性の低下を招く。従って、透明性の低下を避けるため、第２電極６２は、５層のグラフェン層を超えてはいけない。
【００２２】
図示していないが、複数の電極５６は、上段又は下段で相互に接続されてもよく、複数の電極５４は、複数の電極５６と反対の段で相互に接続されてもよい。
【００２３】
第１電極５４、５６は、ＩＺＯ又はＩＴＯの代わりに、グラフェンを含んでもよい。この場合において、グラフェンがＩＺＯ又はＩＴＯ層の厚さよりも薄いために、全体的に厚さが薄くでき、全体的に柔軟性が向上される。
【００２４】
図３と図４を参照すると、第１電極５４、５６と、第２電極又は共通電極６２との間に印加された電圧に応じるレンチキュラーユニットの作動又は使用方法が説明される。
【００２５】
図３を参照すると、２Ｄディスプレイモードにおいて、第１電極５４、５６と第２電極６２の間に電圧の印加がない。そうすると、ディスプレイ装置（図示せず）から２Ｄ映像は、透明な基板５２、第１電極５４、５６、絶縁層５８、物質層６０、及び第２電極６２を透過し、これにより２Ｄ映像を見ることができるようになる。
【００２６】
図４を参照すると、３Ｄディスプレイモードにおいて、電極５４に第２電極６２に関して＋Ｖ電圧が印加され、電極５６に第２電極６２に関して−Ｖ電圧が印加される。そうすると、圧電効果により、電極５４上の圧電物質は、厚さ方向に膨張し、電極５６上の圧電物質は、厚さ方向に収縮する変位が発生する。結局、レンチキュラーユニットの前面は、凸型リブ状を有する、長く延びる平行のレンズアレイに変形される。従って、レンチキュラーユニット５０におけるレンズアレイは、ディスプレイ装置上の一つの映像を観察者の左眼映像と右眼映像に分離し、これにより立体映像を見ることができるようになる。言い換えれば、図５に示したように、レンチキュラーユニット５０は、従来のレンチキュラーレンズシートのような形状に変形される。
【００２７】
図５に示したレンズの特性、即ち、焦点距離Ｆ、レンズの周期（又はピッチ）Ｐとディスプレイ装置上の画素（又は、カラーディスプレイにおいて副画素）からレンチキュラーユニット５０のレンズまでの層の数を意味する積層の厚さＴは、下記の数式（１）〜（３）により決められる。
【００２８】
【数１】
【００２９】
【数２】
【００３０】
【数３】
【００３１】
ここで、Ｍは倍率であり、ＶＬは明視距離、Ｎは視点数、ＰＬは行又は水平方向における画素の周期又はピッチであり、ｒは基板５２の屈折率を表す。一方、倍率Ｍは、「視点の周期又はピッチ」／「水平方向における画素の周期又はピッチ」である。
【００３２】
従って、視点の数と配置、視点の中央位置からレンチキュラーユニットの表面までの距離を表す明視距離とディスプレイ装置の画素のアレイが決定されると、レンズの特性は、上記数式（１）〜（３）により決定され、レンチキュラーユニットの設計が可能となる。各レンズのピッチは、視点の数と同一な数の行方向の画素を含む。
【００３３】
レンチキュラーユニット５０の凸型リブ状のレンズの一連の列は、垂直方向又は列方向に互いに平行に配列される。本発明の一実施形態において、レンチキュラーユニット５０の凸型リブ状のレンズは、ディスプレイ装置の画素の列と平行に配列されてもよい。その代わりに、レンチキュラーユニット５０の凸型リブ状のレンズは、ディスプレイ装置上の画素の列に対して傾いても良い。レンズの列と画素の列との間の傾斜角の決定方法は、Ｃｏｒｎｅｌｉｓ ｖａｎ Ｂｅｒｋｅｌらによって発明された米国特許第６，０６４，４２４号明細書に開示されている。
【００３４】
本発明の一実施形態によるレンチキュラーユニット５０の作製方法は、図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明する。
【００３５】
図６Ａを参照すると、ガラス又はプラスチックのような透明な材質を有する透明な基板５２、透明な基板５２上には、ＩＺＯ、ＩＴＯ又はグラフェンのような透明な導電性物質を有する透明な電極５４、５６のパターンが形成される。複数の電極５６の間隔は、レンズピッチであってよい。ＩＺＯ又はＩＴＯの透明電極は、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）技術による蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）とフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技術から形成されてもよい。
【００３６】
透明な電極５４、５６がグラフェンからなる場合、グラフェン（１層〜５層）は適切な方法を用いて形成すればよい。例えば、グラフェンは、マイクロ波プラズマＣＶＤ（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）法を用いて透明な基板５２上にグラフェンを蒸着する。このとき、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、又はＣ３Ｈ８などの炭化水素前駆物質（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）と水素（Ｈ２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスを用いる。
【００３７】
グラフェンの厚さを得るため、マイクロ波パワーを適切に調整しながら、適切な時間の間、約３００℃〜４００℃の低温で、約３００ＳＣＣＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｕｂｉｃ Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）のＣＨ４と、約１０ＳＣＣＭのＨ２ガスと、約２０ＳＣＣＭのＡｒガスを適用する。グラフェンの厚さは、上述のように、１層〜５層であってもよい。
【００３８】
グラフェンの形成後、電極５４、５６をストライプ状に形成するため、エッチングをが行う。グラフェン上には、フォトレジストが塗布される。フォトレジストをパターン化するため、遠紫外線（ｄｅｅｐ UV）フォトレジストのようなリソグラフィ技術を用いてもよい。グラフェンの露出部は、例えば、Ｏ２反応性イオンエッチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）工程でエッチングしてもよい。エッチングされないグラフェン上のフォトレジストは、除去溶液（ｓｔｒｉｐ ｓｌｏｖｅｎｔ）で溶解し、除去する。
【００３９】
電極５４、５６をストライプ状にパターニングした後、図６Ｂに示したように、ＳｉＯｘ又はＳｉＮｘのような絶縁物質からなる絶縁層５８が、露出された透明な基板５２と電極５４、５６上にＣＶＤ法のような適切な処理により蒸着される。
【００４０】
図６Ｃを参照すると、厚さ方向の電界により厚さの変位を発生する圧電物質層６０が絶縁層５８上に形成される。本実施形態において、物質層６０の材質は、ＰＶＤＦである。ＰＶＤＦの圧電性質は、厚さ方向の圧電係数ＤＴ＝１３ｐＣ/Ｖ〜２２ｐＣ/Ｖと、相対的誘電率＝１０〜１２を有する。ＰＶＤＦの機械的性質として、厚さ方向の弾性係数は１６００ＭＰａ〜２０００ＭＰａである。物質層６０は、適切な処理により形成される。例えば、ＰＶＤＦは、上記特性を有するＰＶＤＦの圧電フィルムを付着することにより、又は溶液状態のＰＶＤＦのスリットノズルを通して、絶縁層５８の全面上にコートした後、加熱焼成（ｂａｋｉｎｇ）により硬化することにより形成できる。ＰＶＤＦは、適切な印加電圧又は電位により、厚さ方向に変位する。従って、レンズの厚さが与えられると、ＰＶＤＦに印加される電圧が決定される。
【００４１】
ＰＶＤＦの形成後、ＰＶＤＦの上に共通電極又は第２電極６２を構成するグラフェンが上述したように形成されてもよい。
【００４２】
図７は、本発明の他の実施形態による電圧の印加に応じて２Ｄディスプレイモードから３Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットの拡大断面図である。図７に示す本発明の他の実施形態は、図２に示した第１電極５４，５６と第２電極６２の位置が、図７に示した第１電極７４、７６と第２電極７２の位置にそれぞれ対応するように、再配置が行われたこと以外には、図２に示した実施形態と同様である。
【００４３】
第１電極７４、７６の電圧印加のための配線は、図２の電極５４，５６を参照して説明したように、第１電極７４が上段又は下段で相互に接続され、電極第１電極７６は、第１電極７４の反対の段で相互に接続される。
【００４４】
図７に示したレンチキュラーユニットは、図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明した形成方法と同様の方法により形成できることは、当該技術分野における通常の知識を有する者に理解されるだろう。
【００４５】
図８と図９は、図７に示したレンチキュラーユニットの２Ｄディスプレイモードと３Ｄディスプレイモードそれぞれにおける動作を示す。
【００４６】
図８のレンチキュラーユニットは、電圧Ｖの印加が無いために、図３を参照して説明した２Ｄディスプレイモードと同様に動作する。
【００４７】
図９に示したように、レンチキュラーユニットを３Ｄディスプレイモードで動作させるため、共通電極７２に関して電極７６に−Ｖの電圧が印加される反面、共通電極７２に関して、電極７４に＋Ｖの電圧が印加される。そうすると、圧電効果により、電極７６下の圧電物質は厚さ方向に収縮し、電極７４下の圧電物質は厚さ方向に膨張し、これにより、凸型リブ状の平行な円柱形レンズが生成される。その結果、レンチキュラーユニットは、ディスプレイ装置から一つの映像を左眼映像と右眼映像に分離して、立体映像を見ることができるようになる。
【００４８】
本発明の他の実施形態は、３Ｄディスプレイモードから２Ｄディスプレイモードに切り替え可能なレンチキュラーユニットを提供する。
【００４９】
図１０と図１３を参照すると、変形可能な物質層６０は、３Ｄディスプレイのため、凸型リブ状を有する平行な円柱形レンズを有する。従って、図１０と図１３に示したレンチキュラーユニットは、立体映像を表示するためのものであるが、後述するように、２Ｄディスプレイモードでも動作する。さらに、図１０に示した電極５４、５６、６２と図１３に示した電極７２、７４、７６は、図６Ａ〜図６Ｃ及び図７を参照して説明した形成方法と同様の方法を用いて形成することができる。
【００５０】
図１１は、図１０に示した３Ｄディスプレイ用レンチキュラーユニットを３Ｄディスプレイのためのレンチキュラーユニットとして用いる配線図である。図１２は、図１０の３Ｄディスプレイ用レンチキュラーユニットを２Ｄディスプレイのためのレンチキュラーユニットに変形する配線図である。
【００５１】
図１１を参照すると、第１電極５４、５６と第２電極６２には、電圧の印加がないので、レンチキュラーユニットは、通常のレンチキュラーレンズシートのように動作する。従って、図１０のレンチキュラーユニットは、無メガネ方式の３Ｄディスプレイが可能となる。
【００５２】
図１２を参照すると、電極５４と電極５６にはそれぞれ、共通電極６２に関して各々−Ｖ電圧と＋Ｖ電圧が印加される。そのような電圧の印加により、電極５４上の物質層６０は厚さ方向に収縮し、電極５６上の物質層６０は厚さ方向に膨張することにより、物質層６０の表面は平坦になる。従って、この場合において、レンチキュラーユニットはディスプレイ装置から２Ｄ映像を通過する透過板として作用する。
【００５３】
図１３を参照すると、図１３に示すレンチキュラーユニットは、電極の配置を除いて、図１０に示したレンチキュラーユニットと同様である。
【００５４】
図１４を参照すると、上述のように、３Ｄディスプレイのため、電極に電圧の印加がない。この場合において、図１３のレンチキュラーユニットは、無メガネ方式の３Ｄディスプレイが可能となる。
【００５５】
図１５を参照すると、電極７６と電極７４の各々には、共通電極７２に関して、各々＋Ｖ電圧と−Ｖ電圧が印加される。そうすると、電極７６下の物質層６０は厚さ方向に膨張し、電極７４下の物質層６０は厚さ方向に収縮し、結局、物質層６０の表面が平坦になる。従って、レンチキュラーユニットは、ディスプレイ装置からの２Ｄ映像を通過する透過板として作用する。その結果、図１３に示したレンチキュラーユニットは、３Ｄディスプレイモードから２Ｄディスプレイモードに切り替えられる。
【００５６】
上述した本発明の実施形態において、＋Ｖ電圧及び−Ｖ電圧が物質層６０に電位を生成するために使用され、これにより物質層６０で凸型リブ状の平行な円柱形レンズ又は実質的に平坦な表面が形成される。これらの電圧値は、電位を生成するために用いてもよい電圧の一例に過ぎないことは、当該技術分野における通常の知識を有する者には理解できる。例えば、第１電極５４、５６又は７４、７６に異なる大きさの電圧を印加することにより、第１電極５４、５６と共通電極６２、又は第１電極７４、７６と共通電極７２に異なる大きさの電圧を印加することにより（この時、共通電極６２と７２は接地する必要はない）、図３、４、８、９、１１、１２、１４及び１５に示した場合と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
本発明の実施形態によるレンチキュラーレンズユニットは、任意の適切なディスプレイ装置と共に使用してもよい。例えば、本発明の実施形態によるレンチキュラーレンズユニットは、プラズマディスプレイパネル、ＬＣＤパネル、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロウェッティングディスプレイ（ＥＷＤ）パネルなどと共に使用してもよい。
【００５８】
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかである。従って、本発明は、かかる修正と変更が添付の特許請求の範囲とその均等物の範疇に属すれば、そのような修正と変更も全て包括されることを留意すべきである。
【符号の説明】
【００５９】
５０： レンチキュラーユニット又はレンチキュラーレンズシート
５２： 基板
５４、５６、７４、７６： 透明電極又は第１電極
５８： 絶縁層
６０： 電界により変形可能な物質層
６２，７２： 第２電極又は共通電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基板と、
前記透明な基板上に配置された透明な第１電極と、
透明で伸縮可能な第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間に印加された電位に応じて、レンズ状又は前記レンズ状から変形可能な物質層と、を含むことを特徴とするレンチキュラーユニット。
【請求項２】
前記第２電極は、グラフェンフィルムを含むことを特徴とする請求項１に記載のレンチキュラーユニット。
【請求項３】
前記第１電極は、グラフェンフィルムを含むことを特徴とする請求項２に記載のレンチキュラーユニット。
【請求項４】
前記変形可能な物質層は、圧電効果を有する電気活性ポリマー物質を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のレンチキュラーユニット。
【請求項５】
前記電気活性ポリマー物質が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むことを特徴とする請求項４に記載のレンチキュラーユニット。
【請求項６】
前記レンズ状は、凸型であることを特徴とする請求項５に記載のレンチキュラーユニット。
【請求項７】
映像を表示するディスプレイ装置と、
前記ディスプレイ装置の前方に配置されたレンチキュラーユニットと、を含み、
前記レンチキュラーユニットは、
透明な基板と、
前記透明な基板上に配置された透明な第１電極と、
透明で伸縮可能な第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間の電位に応じて変形可能な物質層と、を含み、
２Ｄディスプレイモード中または３Ｄディスプレイモード中のいずれかで、前記第１電極と前記第２電極との間に電位が印加されないことにより、前記レンチキュラーユニットの前記物質層は変形されず、
前記２Ｄディスプレイモード中または前記３Ｄディスプレイモード中のいずれかで、前記第１電極と前記第２電極との間に電位が印加されることにより、前記レンチキュラーユニットの前記物質層が変形されることを特徴とする無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項８】
前記変形可能な物質は、圧電効果を有する電気活性ポリマー物質を含むことを特徴とする請求項７に記載の無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項９】
前記第２電極は、グラフェンフィルムを含むことを特徴とする請求項８に記載の無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記第１電極は、グラフェンフィルムを含むことを特徴とする請求項９に記載の無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記電気活性ポリマー物質が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むことを特徴とする請求項８に記載の無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記レンズ状は、凸型であることを特徴とする請求項１１に記載の無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項１３】
透明な基板と、
前記透明な基板上に配置された透明な第１電極と、
透明で伸縮可能な第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間の電位に応じて、凸型リブ状を有する円柱形レンズのアレイ又は前記円柱形レンズのアレイから変形可能な物質層と、を含むことを特徴とするレンチキュラーレンズシート。
【請求項１４】
前記変形可能な物質層は、圧電効果を有する電気活性ポリマー物質を含むことを特徴とする請求項１３に記載のレンチキュラーレンズシート。
【請求項１５】
前記電気活性ポリマー物質は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むことを特徴とする請求項１４に記載のレンチキュラーレンズシート。
【請求項１６】
前記第２電極がグラフェンフィルムを含む又は前記第１電極及び前記第２電極がグラフェンフィルムを含むことを特徴とする請求項１５に記載のレンチキュラーレンズシート。
【請求項１７】
ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルの前方に配置されたレンチキュラーユニットを用いて映像を表示する映像表示方法であって、
２Ｄ映像中または３Ｄ映像中のいずれか一つを表示する第１ディスプレイモードでは、表示された映像が通過する前記レンチキュラーユニットの物質層が変形せず、
前記２Ｄ映像中または前記３Ｄ映像中のいずれか一つを表示する第２ディスプレイモードでは、表示された映像が通過する前記レンチキュラーユニットの物質層を変形させ、
前記レンチキュラーユニットの物質層を変形することは、前記物質層の平坦な表面を円柱形レンズアレイに変形するように、前記物質層に電位を印加する、又は前記円柱形レンズアレイを形成する前記物質層の表面を平坦な表面に変形するように、前記物質層に電位を印加することを特徴とする映像表示方法。
【請求項１】
透明な基板と、
前記透明な基板上に配置された透明な第１電極と、
透明で伸縮可能な第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間に印加された電位に応じて、レンズ状又は前記レンズ状から変形可能な物質層と、を含むことを特徴とするレンチキュラーユニット。
【請求項２】
前記第２電極は、グラフェンフィルムを含むことを特徴とする請求項１に記載のレンチキュラーユニット。
【請求項３】
前記第１電極は、グラフェンフィルムを含むことを特徴とする請求項２に記載のレンチキュラーユニット。
【請求項４】
前記変形可能な物質層は、圧電効果を有する電気活性ポリマー物質を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のレンチキュラーユニット。
【請求項５】
前記電気活性ポリマー物質が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むことを特徴とする請求項４に記載のレンチキュラーユニット。
【請求項６】
前記レンズ状は、凸型であることを特徴とする請求項５に記載のレンチキュラーユニット。
【請求項７】
映像を表示するディスプレイ装置と、
前記ディスプレイ装置の前方に配置されたレンチキュラーユニットと、を含み、
前記レンチキュラーユニットは、
透明な基板と、
前記透明な基板上に配置された透明な第１電極と、
透明で伸縮可能な第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間の電位に応じて変形可能な物質層と、を含み、
２Ｄディスプレイモード中または３Ｄディスプレイモード中のいずれかで、前記第１電極と前記第２電極との間に電位が印加されないことにより、前記レンチキュラーユニットの前記物質層は変形されず、
前記２Ｄディスプレイモード中または前記３Ｄディスプレイモード中のいずれかで、前記第１電極と前記第２電極との間に電位が印加されることにより、前記レンチキュラーユニットの前記物質層が変形されることを特徴とする無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項８】
前記変形可能な物質は、圧電効果を有する電気活性ポリマー物質を含むことを特徴とする請求項７に記載の無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項９】
前記第２電極は、グラフェンフィルムを含むことを特徴とする請求項８に記載の無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記第１電極は、グラフェンフィルムを含むことを特徴とする請求項９に記載の無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記電気活性ポリマー物質が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むことを特徴とする請求項８に記載の無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記レンズ状は、凸型であることを特徴とする請求項１１に記載の無メガネ方式の２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイ装置。
【請求項１３】
透明な基板と、
前記透明な基板上に配置された透明な第１電極と、
透明で伸縮可能な第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１電極と前記第２電極との間の電位に応じて、凸型リブ状を有する円柱形レンズのアレイ又は前記円柱形レンズのアレイから変形可能な物質層と、を含むことを特徴とするレンチキュラーレンズシート。
【請求項１４】
前記変形可能な物質層は、圧電効果を有する電気活性ポリマー物質を含むことを特徴とする請求項１３に記載のレンチキュラーレンズシート。
【請求項１５】
前記電気活性ポリマー物質は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むことを特徴とする請求項１４に記載のレンチキュラーレンズシート。
【請求項１６】
前記第２電極がグラフェンフィルムを含む又は前記第１電極及び前記第２電極がグラフェンフィルムを含むことを特徴とする請求項１５に記載のレンチキュラーレンズシート。
【請求項１７】
ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルの前方に配置されたレンチキュラーユニットを用いて映像を表示する映像表示方法であって、
２Ｄ映像中または３Ｄ映像中のいずれか一つを表示する第１ディスプレイモードでは、表示された映像が通過する前記レンチキュラーユニットの物質層が変形せず、
前記２Ｄ映像中または前記３Ｄ映像中のいずれか一つを表示する第２ディスプレイモードでは、表示された映像が通過する前記レンチキュラーユニットの物質層を変形させ、
前記レンチキュラーユニットの物質層を変形することは、前記物質層の平坦な表面を円柱形レンズアレイに変形するように、前記物質層に電位を印加する、又は前記円柱形レンズアレイを形成する前記物質層の表面を平坦な表面に変形するように、前記物質層に電位を印加することを特徴とする映像表示方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２１５８７１（Ｐ２０１２−２１５８７１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７３０１３（Ｐ２０１２−７３０１３）
【出願日】平成２４年３月２８日（２０１２．３．２８）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月２８日（２０１２．３．２８）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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