３Ｄディスプレイ
【目的】表示パネルおよび視野スキャン層を含む３Ｄディスプレイを提供する。
【解決手段】表示パネルを使用して、複数の表示映像を迅速に表示する。視野スキャン層は、表示パネル上に配置され、表示映像を受信する。視野スキャン層は、複数の光屈折変調領域を有する。光屈折変調領域のそれぞれは、視野スキャンユニットを含む。視野スキャンユニットは、印加電場に応じて光の進行方向を変化させ、各表示映像の一部を異なる視野方向に投影する。ここで、各視野方向はそれぞれ光の進行方向に対応する。
【解決手段】表示パネルを使用して、複数の表示映像を迅速に表示する。視野スキャン層は、表示パネル上に配置され、表示映像を受信する。視野スキャン層は、複数の光屈折変調領域を有する。光屈折変調領域のそれぞれは、視野スキャンユニットを含む。視野スキャンユニットは、印加電場に応じて光の進行方向を変化させ、各表示映像の一部を異なる視野方向に投影する。ここで、各視野方向はそれぞれ光の進行方向に対応する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスプレイに関するものであり、特に、３Ｄディスプレイ（3D display）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の３Ｄディスプレイ技術は、主に、立体式（stereoscopic）と裸眼立体式（auto-stereoscopic）に分類される。裸眼立体式の技術は、ホログラフィ法（holography）、容積法（volumetric）、多面法（multi-plane）、および空間多重方式（spatial-multiplexed）等を利用することによって達成される。しかしながら、上記の全ての方法には欠点がある。例えば、ホログラフィ法を実施する場合には、大量のデータを処理する必要があり、容積法または多面法では、機械のサイズやスペースによって制限される。
【０００３】
従来の空間多重方式の３Ｄディスプレイ技術では、表示パネルの前方にバリヤ（barrier）またはレンズ（lens）が配置され、異なる位置に映像を投影して、観覧者の左目と右目がそれぞれ異なる角度で映像を受け取ることができる。そして、観覧者の左目と右目によって受け取られた映像が、観覧者の脳内で融合されて、３Ｄ映像を見ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，０６４，４２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、従来の３Ｄ液晶ディスプレイ（3D-liquid crystal display, 3D-LCD）の概略図である。図１を参照すると、液晶ディスプレイ１００は、ピクセルユニット１１０の前方に配置された複数のパララックスバリヤ（parallax barrier）１２０を含み、一定の角度から出射された光を遮断する。そのため、観覧者の左目と右目がそれぞれ異なるピクセルユニット１１０を観察することによって、３Ｄ映像を見ることができる。
【０００６】
しかしながら、液晶ディスプレイ１００のパララックスバリヤ１２０は、光の大部分を遮断するため、３Ｄ映像の輝度が低下する。
【０００７】
また、パララックスバリヤ１２０は、３Ｄ映像を左目と右目で受け取った映像にそれぞれ分割する。そのため、液晶ディスプレイ１００が３Ｄ映像を表示することはできても、液晶ディスプレイ１００に表示される映像の解像度は低下する。
【０００８】
さらに詳しく説明すると、観覧者が左目または右目を閉じた時に、映像の解像度が半分に減少する。
【０００９】
その上、２つの映像だけがそれぞれ左目と右目に提供されるため、対応する３Ｄ映像を見るためには、観覧者が適切な距離および位置にいる必要があり、見る位置の選択が限定される。
【００１０】
図２は、別の従来の３Ｄ液晶ディスプレイの概略図である。図２を参照すると、液晶ディスプレイ２００は、第１基板２１０と、第２基板２２０とを含む。
【００１１】
３Ｄ液晶ディスプレイ２００は、第２基板２２０上に曲面レンズ２３０を製造し、各曲面レンズ２３０を１つのピクセルユニット２４０に対応して配置して、対応するピクセルユニット２４０を通過する光の屈折角を曲面レンズ２３０によって制御できるようにする。
【００１２】
このように、観覧者の両目が、異なるピクセルユニット２４０によって生じた異なる映像を受け取ることによって、３Ｄ映像を見ることができる。
【００１３】
さらに、曲面レンズ２３０は、ピクセルユニット２４０によって生じた映像を異なる角度になるよう屈折させるため、観覧者の左目と右目が、異なる角度で投影された２つの映像をそれぞれ受け取っている限り、３Ｄ映像を見ることができる。そのため、図１に示した液晶ディスプレイ１００と比較すると、液晶ディスプレイ２００は、観覧者がより多くの視角で映像を受け取れるようにすることができる。
【００１４】
つまり、観覧者は、異なる方向から異なる３Ｄ映像を見ることができる。
【００１５】
注意すべきこととして、液晶ディスプレイ２００が、固定された解像度で異なる視角を有する単一の３Ｄ映像を表示する場合、液晶ディスプレイ２００によって提供された３Ｄ映像の解像度は、単一の視角を提供する液晶ディスプレイ１００と比べて、大幅に低下する。
【００１６】
さらに、曲面レンズ２３０を第２基板２２０上に製造し、各曲面レンズ２３０をピクセルユニット２４０の１つに対応して配置しなければならない。その結果、製造中に高いアラインメント精度が要求されるため、各曲面レンズ２３０を適切な位置に配置し、光の出射角を制御することが保証される。さらに、曲面レンズ２３０の製造が比較的困難である上、曲面レンズ２３０のそれぞれをピクセルユニット２４０の１つと正確に並べることも容易ではないため、液晶ディスプレイ２００の製造コストを下げるのは難しい。
【００１７】
米国特許第６，０６４，４２４号は、図２に示す液晶ディスプレイ２００と類似する３Ｄ液晶ディスプレイを提供しており、傾斜したレンズ素子（slanted lenticular element）（図２の曲面レンズ２３０に相当）を使用して、各ピクセルユニット（図２のピクセルユニット２４０に相当）の光を異なる方向に投影することで、観覧者の左目と右目が異なる映像を受け取ることができ、３Ｄ映像を見ることができる。
【００１８】
したがって、上記の米国特許に開示されている３Ｄディスプレイは、液晶ディスプレイ２００と同じ解像度の問題を有する。
【００１９】
以上のように、従来の空間多重方式の３Ｄディスプレイには、依然として、解像度が低い、輝度が不十分、視角が狭い、映像クロストーク（crosstalk）等の欠点が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、視野スキャン層を有する３Ｄディスプレイを提供することを目的とする。視野スキャン層は、印加電場に応じて光の進行方向を変化させ、各表示映像の一部を異なる視野方向に投影する。
【００２１】
本発明は、表示パネルおよび視野スキャン層を含む３Ｄディスプレイを提供することを目的とする。表示パネルを使用して、複数の表示映像を迅速に表示する。視野スキャン層は、表示パネル上に配置され、表示映像を受信する。視野スキャン層は、複数の光屈折変調領域を有する。光屈折変調領域のそれぞれは、視野スキャンユニットを含む。視野スキャンユニットは、印加電場に応じて光の進行方向を変化させて、各表示映像の一部を異なる視野方向に投影し、視野方向はそれぞれ光の進行方向に対応する。
【００２２】
本発明の１つの実施形態において、視野スキャン層は、さらに、第１基板と、第２基板とを含む。第１基板は、第１ベースと、共通電極とを含む。共通電極が第１ベース上に配置され、視野スキャンユニットが共通電極上に配置される。第２基板は、第２ベースと、複数の制御電極とを含む。制御電極が第２ベース上に配置され、第２ベースが視野スキャンユニット上に配置される。
【００２３】
本発明の１つの実施形態において、視野スキャン層は、さらに、第１基板と、第２基板とを含む。第１基板は、第１ベースと、共通電極とを含む。共通電極が第１ベース上に配置され、視野スキャンユニットが共通電極上に配置される。第２基板は、第２ベースと、複数の制御電極とを含む。制御電極が第２ベース上に配置され、視野スキャンユニットの近くに設けられる。
【００２４】
本発明の１つの実施形態において、表示パネルは、複数のサブピクセル領域を有し、各視野スキャンユニットは、サブピクセル領域の一部にそれぞれ対応する。
【００２５】
本発明の１つの実施形態において、表示パネルは、さらに、第１発光層を含む。第１発光層は、サブピクセル領域の１つにそれぞれ設けられた複数の第１発光素子を含む。
【００２６】
本発明の１つの実施形態において、表示パネルは、さらに、第２発光層を含む。第２発光層は、第１発光層上に配置され、サブピクセル領域の１つにそれぞれ設けられた複数の第２発光素子を含む。
【００２７】
本発明の１つの実施形態において、第１発光装置は、有機発光ダイオードを含む。
【００２８】
本発明の１つの実施形態において、第２発光装置は、有機発光ダイオードを含む。
【００２９】
本発明の１つの実施形態において、視野スキャンユニットの材料は、液晶（liquid crystal, LC）分子または電気泳動流体（electro-wetting fluid）を含む。
【００３０】
本発明の１つの実施形態において、共通電極および制御電極の材料は、透明導電材料を含む。
【００３１】
本発明の１つの実施形態において、共通電極および制御電極の材料は、酸化インジウムスズ（indium tin oxide, ITO）または酸化インジウム亜鉛（indium zinc oxide, IZO）を含む。
【発明の効果】
【００３２】
以上に基づき、本発明は、視野スキャンユニットの特性を利用して、つまり、印加電場に応じて光の進行方向を変化させることによって、各表示映像の異なる部分を異なる時間で複数の視野方向に投影する。そのため、観覧者の左目と右目は、異なる方向から表示映像を受け取ることができ、３Ｄ映像を見ることができる。
【００３３】
本発明の上記及び他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の３Ｄ液晶ディスプレイの概略図である。
【図２】別の従来の３Ｄ液晶ディスプレイの概略図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る３Ｄディスプレイの概略的断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す３Ｄディスプレイの領域Ａの部分的拡大図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに示す領域Ｃの液晶分子が電場を印加しない時の配列を図示したものである。
【図３Ｄ】図３Ｂに示す領域Ｃの液晶分子が電場を印加した時の配列を図示したものである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る３Ｄディスプレイの一部を示す概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
［第１実施形態］
図３Ａは、本発明の第１実施形態に係る３Ｄディスプレイ３００の概略的断面図である。図３Ａを参照すると、本実施形態の３Ｄディスプレイ３００は、表示パネル３１０と、視野スキャン層３２０とを含む。表示パネル３１０は、表示映像Ｉ1〜Ｉ12（図３Ａでは、１２個のディスプレイのみを概略的に示す）を順番に迅速に表示するために用いられる。視野スキャン層３２０は、表示パネル３１０上に配置され、表示映像Ｉ1〜Ｉ12を受信する。図３Ｂは、図３Ａに示す３Ｄディスプレイ３００の領域Ａの部分的拡大図である。図３Ａおよび図３Ｂを同時に参照すると、視野スキャン層３２０は、複数の光屈折変調領域Ｂを有し、光屈折変調領域Ｂのそれぞれは、視野スキャンユニット３２２を含む。
【００３６】
また、図３Ｂに示すように、視野スキャン層３２０は、さらに、第１基板３２４と、第２基板３２６とを含む。第１基板３２４は、第１ベース３２４ａと、共通電極３２４ｂとを含む。共通電極３２４ｂが第１ベース３２４ａ上に配置され、視野スキャンユニット３２２が共通電極３２４ｂ上に配置される。第２基板３２６は、第２ベース３２６ａと、複数の制御電極３２６ｂとを含む。制御電極３２６ｂが第２ベース３２６ａ上に配置され、第２ベース３２６ａが視野スキャンユニット３２２上に配置される。本実施形態において、共通電極３２４ｂおよび制御電極３２６ｂは、例えば、酸化インジウムスズ（indium tin oxide, ITO）または酸化インジウム亜鉛（indium zinc oxide, IZO）等の透明導電材料である。
【００３７】
注意すべきこととして、本実施形態の視野スキャンユニット３２２は、印加電場に応じて光の進行方向を変化させる。そのため、視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ1〜Ｉ12の一部を異なる視野方向ｄ1〜ｄ6（図３Ａおよび図３Ｂでは、６つの方向のみを概略的に示す）に投影し、視野方向のそれぞれは光の進行方向に対応する。さらに、本実施形態において、視野スキャン層３２０は、例えば、液晶分子３２２ａで構成され、光屈折変調領域Ｂのそれぞれは、複数の液晶分子（図３Ｂでは、１つの液晶分子のみを概略的に示す）を含む。
【００３８】
図３Ｃは、図３Ｂに示す領域Ｃの液晶分子３２２ａが電場を印加しない時の配列を図示したものである。図３Ｄは、図３Ｂに示す領域Ｃの液晶分子３２２ａが電場を印加した時の配列を図示したものである。図３Ｂおよび図３Ｃを同時に参照すると、共通電極３２４ｂおよび制御電極３２６ｂに印加電圧を供給する前は、液晶分子が印加電場に影響されないため、全ての液晶分子は同じ方向（つまり、紙面に垂直な方向）に沿って配列される。また、液晶分子は複屈折性（birefringence）を有し、その実効屈折率はで示される（no およびneはそれぞれ液晶分子の正常屈折率（ordinary refractive index）および異常屈折率（extraordinary refractive index）である）。そのため、同じ方向で液晶分子３２２ａに入射した光については、液晶分子３２２ａの実効屈折率は全て同じである。このように、同じ方向の入射光は、異なる位置の液晶分子３２２ａを通過した後、同じ屈折方向を有する。
【００３９】
さらに、図３Ｄに示すように、共通電極３２４ｂおよび制御電極３２６ｂに電圧Ｖを印加した時、異なる位置の液晶分子３２２ａは、対応する位置の電場に応じて、異なる方向に向かって傾斜する。そのため、同じ方向で液晶分子３２２ａに入射する光については、液晶分子３２２ａの実効屈折率が異なる。このように、同じ方向の入射光は、異なる位置の液晶分子３２２ａを通過した後、異なる屈折方向を有する。
【００４０】
以上に基づき、同じ方向で液晶分子３２２ａに入射した光については、液晶分子３２２ａの実効屈折率が印加電場によって連続変化した時、表示パネル３１０に表示された各表示映像Ｉ1〜Ｉ12の異なる部分は、異なる時間の液晶分子３２２ａによって、異なる視野方向ｄ1〜ｄ6にそれぞれ投影される（いわゆる時間多重（time-multiplexed）概念である）。注意すべきこととして、液晶分子３２２ａの実効屈折率の連続変化は、図３Ｂに示す視野スキャンユニット３２２の連続移動に等しいとみなされ、視野スキャンユニット３２２の機能は、屈折率こう配レンズ（gradient-index lens, GRIN lens）の機能と類似する。
【００４１】
図３Ａおよび図３Ｂを同時に参照して、さらに詳しく説明すると、表示パネル３１０が、表示映像Ｉ1〜Ｉ12をそれぞれ映像表示時間ｔ1〜ｔ12で表示しても、視野スキャンユニット３２２は、映像表示時間ｔ1から映像表示時間ｔ6までの位置Ｐ1にあるとみなされ、視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ1〜Ｉ6の一部をそれぞれ映像表示時間ｔ1〜ｔ6で視野方向ｄ1〜ｄ6に屈折させる。映像表示時間ｔ7から映像表示時間ｔ12までの時、視野スキャンユニット３２２は、位置Ｐ2にあるとみなされ、視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ7〜Ｉ12の一部をそれぞれ映像表示時間ｔ7〜ｔ12で視野方向ｄ1〜ｄ6に屈折させる。つまり、液晶分子３２２ａで構成された視野スキャンユニット３２２は、可動式切換用液晶レンズ（moveable switching LC lens）に等しく、光屈折変調領域Ｂにおいて前後に連続移動する。
【００４２】
さらに、本実施形態において、表示映像Ｉ1およびＩ7は実質的に同じ表示映像であるが、視野スキャンユニット３２２は、表示映像Ｉ1（表示映像Ｉ7）の異なる部分を異なる位置に投影する。そのため、観覧者が完全な３Ｄ表示映像を見られるようにするためには、位置Ｐ1から位置Ｐ2までの視野スキャンユニット３２２の移動を、フレーム時間（frame period）内に完成させなければならない。
【００４３】
特に、本実施形態において、位置Ｐ1および位置Ｐ2の視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ1〜Ｉ6（または表示映像Ｉ7〜Ｉ12）の半分にそれぞれ貢献する。
【００４４】
このように、３Ｄディスプレイ３００は、時間多重方式を利用して、３Ｄ映像全体を表示するため、表示映像を左目で受け取った映像と右目で受け取った映像に空間的に分割することによって３Ｄ映像を表示する従来の３Ｄディスプレイ（すなわち、図１の液晶ディスプレイ１００）とは異なる。
【００４５】
また、３Ｄディスプレイ３００は、従来の時間多重方式ディスプレイで生じる映像のブレ（image flicker）がない。
【００４６】
注意すべきこととして、図３Ｂでは位置Ｐ1およびＰ2の２つしか示していないが、別の実施形態において、位置Ｐ3〜Ｐ6（図示せず）等の他の位置が、位置Ｐ1およびＰ2の間に含まれてもよい。
【００４７】
したがって、視野スキャンユニット３２２の移動経路は、順番に位置Ｐ1、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5およびＰ6から位置Ｐ2までである。さらに、位置Ｐ1〜Ｐ6のそれぞれの視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ1〜Ｉ6の一部（つまり、１／６）を視野方向ｄ1〜ｄ6に投影する。
【００４８】
つまり、異なる位置の視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ1〜Ｉ6の一部（つまり。１／６）に貢献する。視野スキャンユニット３２２の迅速な移動および高速スキャンによって、異なる位置の視野スキャンユニット３２２を使用して、完全な表示映像Ｉ1〜Ｉ6を各視野方向ｄ1〜ｄ6に表示し、各表示映像Ｉ1〜Ｉ6の異なる部分を同じ視野方向に投影することができる。
【００４９】
同様にして、位置Ｐ1、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5およびＰ6から位置Ｐ2までの視野スキャンユニット３２２の移動も、フレーム時間内に完成されなければならない。
【００５０】
一方、映像表示時間ｔ1と、視野スキャンユニット３２２が位置Ｐ1に戻って表示映像Ｉ1と同じ部分を表示する時間との間の時間間隔は、人間の視覚残留時間の範囲よりも短くなくてはならない。
【００５１】
こうして、観覧者は、異なる視野方向（すなわち、ｄ1〜ｄ6）からでも、映像表示時間ｔ1で同じ映像を見ることができ、完全な３Ｄ映像を見ることができる。
【００５２】
注意すべきこととして、本実施形態の視野スキャンユニット３２２は、レンズに等しい。しかしながら、視野スキャンユニット３２２は、例えばプリズムや液晶格子（LC grating）のように、共通電極３２４ｂおよび制御電極３２６ｂの相対位置を変化させることによって光の進行方向を変化させる全ての素子に等しくてもよい。さらに、本実施形態の視野スキャンユニット３２２は液晶分子で構成されているが、別の実施形態において、視野スキャンユニット３２２は電気泳動流体（electro-wetting fluid）で構成されてもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態において、６個の模式的な視野方向ｄ1〜ｄ6があるが、別の実施形態において、３Ｄディスプレイはそれ以上またはそれ以下の視野方向を提供することができる。例えば、３２個の異なる視野方向を提供する場合、視野スキャンユニット３２２は、それぞれの表示映像を３２個の映像表示時点毎に３２個の視野方向に繰り返し投影し、第１映像表示時間と第３２映像表示時間の間の時間間隔は人間の視覚残留時間の範囲よりも短い。さらに、本実施形態の３Ｄディスプレイ３００は、複数の制御電極３２６ｂを含むため、共通電極３２４ｂおよび制御電極３２６ｂに印加電圧が供給された時、複数の視野スキャンユニット３２２は、機能上、視野スキャン層３２０全体に形成されたレンズまたはプリズムに等しく、各視野スキャンユニット３２２は、光屈折変調領域Ｂのうちの１つにそれぞれ設置される。本実施形態の視野スキャン層３２０は、複数の制御電極３２６ｂを含むため、光屈折変調領域Ｂのそれぞれは、対応する視野スキャンユニット３２２の１つを有し、図３Ｂに示すように、本実施形態の視野スキャンユニット３２２は、表示映像Ｉ1〜Ｉ12のそれぞれの異なる部分を視野方向ｄ1〜ｄ6に正確に投影することができる。つまり、視野スキャンユニット３２２の機能は、完全レンズまたは完全プリズムとほぼ同じである。
【００５４】
また、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、表示パネル３１０は、さらに、第１発光層３１２と、第２発光層３１４とを含む。表示パネル３１０は複数のサブピクセル領域Ｄ1を有し、３個毎のサブピクセル領域Ｄ1が１つの画素領域Ｄを形成する。第１発光層３１２は、サブピクセル領域Ｄ1の１つにそれぞれ設けられた複数の第１発光素子３１２ａを含む。第２発光層３１４は、サブピクセル領域Ｄ1の１つにそれぞれ設けられた複数の第２発光素子３１４ａを含む。そのため、第１発光層３１２および第２発光層３１４の両方は、それぞれ完全な表示映像を提供することができる。注意すべきこととして、表示映像Ｉ1〜Ｉ12の各ピクセル情報は、観覧者の左目と右目によって完全に受け取ることができるため、各表示映像を左目の表示領域と右目の表示領域に部分的に分割する従来の空間多重ディスプレイとは異なる。このように、観覧者は完全な表示映像を各視野方向で見ることができるため、本実施形態の３Ｄディスプレイに表示された映像の解像度は、従来の３Ｄディスプレイに表示された映像の解像度よりも高い。
【００５５】
また、本実施形態の３Ｄディスプレイ３００は、２つの発光層（すなわち、第１発光層３１２と第２発光層３１４）を有するため、３Ｄディスプレイ３００の映像リフレッシュレートは、１つの発光層しか持たないディスプレイの２倍になる。さらに詳しく説明すると、第１発光層３１２によって表示映像Ｉ1のバックライトが映像表示時間ｔ1で提供された場合、第２発光層３１４によって表示映像Ｉ2のバックライトが映像表示時間ｔ2で提供される。そのため、表示パネル３１０が表示映像Ｉ2を提供した時、第１発光層３１２は、次の映像表示時間ｔ3で表示映像Ｉ3のバックライトを提供する準備をすることができる。すなわち、表示映像Ｉ1〜Ｉ12のバックライトは、第１発光層３１２および第２発光層３１４によって交互に提供される。そのため、３Ｄディスプレイ３００の映像リフレッシュレートは、１つの発光層しか持たないディスプレイの２倍になる。注意すべきこととして、発光層の数は設計者によって変更されてもよい。別の実施形態において、３Ｄディスプレイ３００は、さらに、第３発光層（図示せず）を含んでもよく、この３Ｄディスプレイの映像リフレッシュレートは、１つの発光層しか持たないディスプレイの３倍になる。
【００５６】
さらに、図３Ｂに示すように、各視野スキャンユニット３２２は、サブピクセル領域Ｄ1（本実施形態では、９つのサブピクセル領域Ｄ1を概略的に示す）の一部にそれぞれ対応する。その上、３Ｄディスプレイ３００が提供することのできる視角の数（つまり、視野方向の数）は、視野スキャンユニット３２２に対応するサブピクセル領域Ｄ1の数（またはピクセル領域Ｄの数）と関連する。さらに詳しく説明すると、視野スキャンユニット３２２に対応するサブピクセル領域Ｄ1が多ければ多いほど、３Ｄディスプレイ３００が提供することのできる視角も多い。つまり、３Ｄディスプレイ３００は、より広い視角を提供することができる。そのため、視野スキャンユニット３２２に対応するサブピクセル領域Ｄ1の数（またはピクセル領域Ｄの数）を調整することによって、必要な視角の数を調整することができる。
【００５７】
その上、本実施形態の表示パネル３１０は、さらに、第３基板３１６と、第４基板３１８とを含み、第１発光層３１２が第３基板３１６上に配置され、第２発光層３１４が第４基板３１８上に配置される。第３基板３１６および第４基板３１８は、例えば、透明基板である。第１発光素子３１２ａおよび第２発光素子３１４ａは、例えば、有機発光ダイオード（organic light emitting diode, OLED）である。さらに詳しく説明すると、第１発光素子３１２ａおよび第２発光素子３１４ａは、例えば、赤・緑・青の有機発光ダイオードであり、赤・緑・青の有機発光ダイオードは、異なるサブピクセル領域Ｄ1にそれぞれ設置される。言及すべきこととして、第１発光素子３１２ａおよび第２発光素子３１４ａは有機発光ダイオードであるが、別の実施形態において、第１発光素子３１２ａおよび第２発光素子３１４ａは他の自己発光性素子（self-luminous device）でもよい。さらに、本実施形態に係る３Ｄディスプレイ３００は、有機発光ダイオードをバックライトソースとして使用するため、バックライトがピクセルモジュールとして直接画像形成に使用され、３Ｄディスプレイ３００がカラーフィルター（color filter, CF）またはその他の素子を利用しなくても、表示映像を提供することができる。そのため、３Ｄディスプレイ３００の輝度は、従来のディスプレイの輝度よりも高い。
【００５８】
以下の実施形態および図面において、同一または類似する構成要素に対して同一または類似する参照符号を示し、簡潔に説明する。
【００５９】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る３Ｄディスプレイの一部を示す概略的断面図である。本実施形態の３Ｄディスプレイ４００は、図３Ｂの３Ｄディスプレイ３００と類似するが、この二者間の主な差異は、３Ｄディスプレイ４００の制御電極３２６ｂが第２ベース３２６ａ上に配置され、視野スキャンユニット３２２の近くに設けられていることである。そのため、視野スキャンユニット３２２は、制御電極３２６ｂに異なる電圧を印加することによって、フレネルレンズ（Fresnel lens）に等しいとみなすことができる。詳細は、以下の通りである。
【００６０】
図４に示すように、制御電極３２６ｂは、第２ベース３２６ａ上に配置され、視野スキャンユニット３２２の近くに設けられており、異なる数の制御電極３２６ｂは複数の等価電極にそれぞれ分割され、それぞれの制御電極３２６ｂは同じ幅を有する。注意すべきこととして、各等価電極は、それぞれ等価電圧V0〜V3に対応するため、視野スキャンユニット３２２はフレネルレンズの効果と同じ効果をもたらす。
【００６１】
一般的に、フレネルレンズは伝統的な凸面レンズの曲面および孤度を有するが、伝統的な凸面レンズよりも薄い。そのため、フレネルレンズを製造する材料およびフレネルレンズの体積を減らすことができる。同様に、上記の原理に基づいて、視野スキャン層３２０の厚さも減らすことができる。詳しくは、図４に示した厚さLの部分である。
【００６２】
また、視野スキャンユニット３２２は、それぞれの制御電極３２６ｂに異なる時間で異なる電圧が印加された時に前後に継続的に動くフレネルレンズに等しいとみなされる。そのため、上述したような視野スキャンユニット３２２のスキャン効果が達成される。特に、制御電極３２６ｂに対応する印加電圧V0〜V3がｘ方向に沿ってシフトした場合に、視野スキャンユニット３２２も同じくｘ方向に沿って移動する。そのため、３Ｄディスプレイ４００は、視野スキャン層３２０の厚さ（特に厚さL）が減ることによって、視野スキャン層３２０の液晶分子３２２ａの応答時間が短くなるため、視野スキャン層３２０が固定時間の間にスキャン操作を迅速に行うことができる。
【００６３】
以上のように、本発明の実施形態の視野スキャンユニットは、印加電場に応じて光の進行方向を変化させることができる。そのため、時間多重方式を利用することによって、異なる映像を異なる時間で異なる視野方向に継続的に投影することができ、幅広い視角を達成することができる。
【００６４】
また、本発明の実施形態の３Ｄディスプレイは、２層の有機発光ダイオードをバックライトソースとして使用するため、３Ｄディスプレイは映像フレーム速度および輝度が高い。この他、上記の実施形態で説明した３Ｄディスプレイは、観覧者に完全な表示映像を異なる視野方向に提供するもので、映像解像度を減らすことによって複数の視角を達成する従来の３Ｄディスプレイとは異なるため、上記の実施形態において説明した３Ｄディスプレイは、従来の３Ｄディスプレイよりも高い解像度を有する。
【００６５】
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【符号の説明】
【００６６】
１００、２００ 液晶ディスプレイ
１１０、２４０ ピクセルユニット
１２０ パララックスバリヤ
２１０、３２４ 第１基板
２２０、３２６ 第２基板
２３０ 曲面レンズ
３００、４００ ３Ｄディスプレイ
３１０ 表示パネル
３１２ 第１発光層
３１２ａ 第１発光素子
３１４ 第２発光層
３１４ａ 第２発光素子
３１６ 第３基板
３１８ 第４基板
３２０ 視野スキャン層
３２２ 視野スキャンユニット
３２２ａ 液晶分子
３２４ａ 第１ベース
３２４ｂ 共通電極
３２６ａ 第２ベース
３２６ｂ 制御電極
ｄ1〜ｄ6 視野方向
Ｉ1〜Ｉ12 表示映像
ｔ1〜ｔ12 映像表示時間
Ｂ 光屈折変調領域
Ｄ ピクセル領域
Ｄ1 サブピクセル領域
Ｌ 厚さ
Ｐ1〜Ｐ6 位置
V0〜V3 等価電圧
ｘ 方向
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスプレイに関するものであり、特に、３Ｄディスプレイ（3D display）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の３Ｄディスプレイ技術は、主に、立体式（stereoscopic）と裸眼立体式（auto-stereoscopic）に分類される。裸眼立体式の技術は、ホログラフィ法（holography）、容積法（volumetric）、多面法（multi-plane）、および空間多重方式（spatial-multiplexed）等を利用することによって達成される。しかしながら、上記の全ての方法には欠点がある。例えば、ホログラフィ法を実施する場合には、大量のデータを処理する必要があり、容積法または多面法では、機械のサイズやスペースによって制限される。
【０００３】
従来の空間多重方式の３Ｄディスプレイ技術では、表示パネルの前方にバリヤ（barrier）またはレンズ（lens）が配置され、異なる位置に映像を投影して、観覧者の左目と右目がそれぞれ異なる角度で映像を受け取ることができる。そして、観覧者の左目と右目によって受け取られた映像が、観覧者の脳内で融合されて、３Ｄ映像を見ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，０６４，４２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、従来の３Ｄ液晶ディスプレイ（3D-liquid crystal display, 3D-LCD）の概略図である。図１を参照すると、液晶ディスプレイ１００は、ピクセルユニット１１０の前方に配置された複数のパララックスバリヤ（parallax barrier）１２０を含み、一定の角度から出射された光を遮断する。そのため、観覧者の左目と右目がそれぞれ異なるピクセルユニット１１０を観察することによって、３Ｄ映像を見ることができる。
【０００６】
しかしながら、液晶ディスプレイ１００のパララックスバリヤ１２０は、光の大部分を遮断するため、３Ｄ映像の輝度が低下する。
【０００７】
また、パララックスバリヤ１２０は、３Ｄ映像を左目と右目で受け取った映像にそれぞれ分割する。そのため、液晶ディスプレイ１００が３Ｄ映像を表示することはできても、液晶ディスプレイ１００に表示される映像の解像度は低下する。
【０００８】
さらに詳しく説明すると、観覧者が左目または右目を閉じた時に、映像の解像度が半分に減少する。
【０００９】
その上、２つの映像だけがそれぞれ左目と右目に提供されるため、対応する３Ｄ映像を見るためには、観覧者が適切な距離および位置にいる必要があり、見る位置の選択が限定される。
【００１０】
図２は、別の従来の３Ｄ液晶ディスプレイの概略図である。図２を参照すると、液晶ディスプレイ２００は、第１基板２１０と、第２基板２２０とを含む。
【００１１】
３Ｄ液晶ディスプレイ２００は、第２基板２２０上に曲面レンズ２３０を製造し、各曲面レンズ２３０を１つのピクセルユニット２４０に対応して配置して、対応するピクセルユニット２４０を通過する光の屈折角を曲面レンズ２３０によって制御できるようにする。
【００１２】
このように、観覧者の両目が、異なるピクセルユニット２４０によって生じた異なる映像を受け取ることによって、３Ｄ映像を見ることができる。
【００１３】
さらに、曲面レンズ２３０は、ピクセルユニット２４０によって生じた映像を異なる角度になるよう屈折させるため、観覧者の左目と右目が、異なる角度で投影された２つの映像をそれぞれ受け取っている限り、３Ｄ映像を見ることができる。そのため、図１に示した液晶ディスプレイ１００と比較すると、液晶ディスプレイ２００は、観覧者がより多くの視角で映像を受け取れるようにすることができる。
【００１４】
つまり、観覧者は、異なる方向から異なる３Ｄ映像を見ることができる。
【００１５】
注意すべきこととして、液晶ディスプレイ２００が、固定された解像度で異なる視角を有する単一の３Ｄ映像を表示する場合、液晶ディスプレイ２００によって提供された３Ｄ映像の解像度は、単一の視角を提供する液晶ディスプレイ１００と比べて、大幅に低下する。
【００１６】
さらに、曲面レンズ２３０を第２基板２２０上に製造し、各曲面レンズ２３０をピクセルユニット２４０の１つに対応して配置しなければならない。その結果、製造中に高いアラインメント精度が要求されるため、各曲面レンズ２３０を適切な位置に配置し、光の出射角を制御することが保証される。さらに、曲面レンズ２３０の製造が比較的困難である上、曲面レンズ２３０のそれぞれをピクセルユニット２４０の１つと正確に並べることも容易ではないため、液晶ディスプレイ２００の製造コストを下げるのは難しい。
【００１７】
米国特許第６，０６４，４２４号は、図２に示す液晶ディスプレイ２００と類似する３Ｄ液晶ディスプレイを提供しており、傾斜したレンズ素子（slanted lenticular element）（図２の曲面レンズ２３０に相当）を使用して、各ピクセルユニット（図２のピクセルユニット２４０に相当）の光を異なる方向に投影することで、観覧者の左目と右目が異なる映像を受け取ることができ、３Ｄ映像を見ることができる。
【００１８】
したがって、上記の米国特許に開示されている３Ｄディスプレイは、液晶ディスプレイ２００と同じ解像度の問題を有する。
【００１９】
以上のように、従来の空間多重方式の３Ｄディスプレイには、依然として、解像度が低い、輝度が不十分、視角が狭い、映像クロストーク（crosstalk）等の欠点が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、視野スキャン層を有する３Ｄディスプレイを提供することを目的とする。視野スキャン層は、印加電場に応じて光の進行方向を変化させ、各表示映像の一部を異なる視野方向に投影する。
【００２１】
本発明は、表示パネルおよび視野スキャン層を含む３Ｄディスプレイを提供することを目的とする。表示パネルを使用して、複数の表示映像を迅速に表示する。視野スキャン層は、表示パネル上に配置され、表示映像を受信する。視野スキャン層は、複数の光屈折変調領域を有する。光屈折変調領域のそれぞれは、視野スキャンユニットを含む。視野スキャンユニットは、印加電場に応じて光の進行方向を変化させて、各表示映像の一部を異なる視野方向に投影し、視野方向はそれぞれ光の進行方向に対応する。
【００２２】
本発明の１つの実施形態において、視野スキャン層は、さらに、第１基板と、第２基板とを含む。第１基板は、第１ベースと、共通電極とを含む。共通電極が第１ベース上に配置され、視野スキャンユニットが共通電極上に配置される。第２基板は、第２ベースと、複数の制御電極とを含む。制御電極が第２ベース上に配置され、第２ベースが視野スキャンユニット上に配置される。
【００２３】
本発明の１つの実施形態において、視野スキャン層は、さらに、第１基板と、第２基板とを含む。第１基板は、第１ベースと、共通電極とを含む。共通電極が第１ベース上に配置され、視野スキャンユニットが共通電極上に配置される。第２基板は、第２ベースと、複数の制御電極とを含む。制御電極が第２ベース上に配置され、視野スキャンユニットの近くに設けられる。
【００２４】
本発明の１つの実施形態において、表示パネルは、複数のサブピクセル領域を有し、各視野スキャンユニットは、サブピクセル領域の一部にそれぞれ対応する。
【００２５】
本発明の１つの実施形態において、表示パネルは、さらに、第１発光層を含む。第１発光層は、サブピクセル領域の１つにそれぞれ設けられた複数の第１発光素子を含む。
【００２６】
本発明の１つの実施形態において、表示パネルは、さらに、第２発光層を含む。第２発光層は、第１発光層上に配置され、サブピクセル領域の１つにそれぞれ設けられた複数の第２発光素子を含む。
【００２７】
本発明の１つの実施形態において、第１発光装置は、有機発光ダイオードを含む。
【００２８】
本発明の１つの実施形態において、第２発光装置は、有機発光ダイオードを含む。
【００２９】
本発明の１つの実施形態において、視野スキャンユニットの材料は、液晶（liquid crystal, LC）分子または電気泳動流体（electro-wetting fluid）を含む。
【００３０】
本発明の１つの実施形態において、共通電極および制御電極の材料は、透明導電材料を含む。
【００３１】
本発明の１つの実施形態において、共通電極および制御電極の材料は、酸化インジウムスズ（indium tin oxide, ITO）または酸化インジウム亜鉛（indium zinc oxide, IZO）を含む。
【発明の効果】
【００３２】
以上に基づき、本発明は、視野スキャンユニットの特性を利用して、つまり、印加電場に応じて光の進行方向を変化させることによって、各表示映像の異なる部分を異なる時間で複数の視野方向に投影する。そのため、観覧者の左目と右目は、異なる方向から表示映像を受け取ることができ、３Ｄ映像を見ることができる。
【００３３】
本発明の上記及び他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の３Ｄ液晶ディスプレイの概略図である。
【図２】別の従来の３Ｄ液晶ディスプレイの概略図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る３Ｄディスプレイの概略的断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す３Ｄディスプレイの領域Ａの部分的拡大図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに示す領域Ｃの液晶分子が電場を印加しない時の配列を図示したものである。
【図３Ｄ】図３Ｂに示す領域Ｃの液晶分子が電場を印加した時の配列を図示したものである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る３Ｄディスプレイの一部を示す概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
［第１実施形態］
図３Ａは、本発明の第１実施形態に係る３Ｄディスプレイ３００の概略的断面図である。図３Ａを参照すると、本実施形態の３Ｄディスプレイ３００は、表示パネル３１０と、視野スキャン層３２０とを含む。表示パネル３１０は、表示映像Ｉ1〜Ｉ12（図３Ａでは、１２個のディスプレイのみを概略的に示す）を順番に迅速に表示するために用いられる。視野スキャン層３２０は、表示パネル３１０上に配置され、表示映像Ｉ1〜Ｉ12を受信する。図３Ｂは、図３Ａに示す３Ｄディスプレイ３００の領域Ａの部分的拡大図である。図３Ａおよび図３Ｂを同時に参照すると、視野スキャン層３２０は、複数の光屈折変調領域Ｂを有し、光屈折変調領域Ｂのそれぞれは、視野スキャンユニット３２２を含む。
【００３６】
また、図３Ｂに示すように、視野スキャン層３２０は、さらに、第１基板３２４と、第２基板３２６とを含む。第１基板３２４は、第１ベース３２４ａと、共通電極３２４ｂとを含む。共通電極３２４ｂが第１ベース３２４ａ上に配置され、視野スキャンユニット３２２が共通電極３２４ｂ上に配置される。第２基板３２６は、第２ベース３２６ａと、複数の制御電極３２６ｂとを含む。制御電極３２６ｂが第２ベース３２６ａ上に配置され、第２ベース３２６ａが視野スキャンユニット３２２上に配置される。本実施形態において、共通電極３２４ｂおよび制御電極３２６ｂは、例えば、酸化インジウムスズ（indium tin oxide, ITO）または酸化インジウム亜鉛（indium zinc oxide, IZO）等の透明導電材料である。
【００３７】
注意すべきこととして、本実施形態の視野スキャンユニット３２２は、印加電場に応じて光の進行方向を変化させる。そのため、視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ1〜Ｉ12の一部を異なる視野方向ｄ1〜ｄ6（図３Ａおよび図３Ｂでは、６つの方向のみを概略的に示す）に投影し、視野方向のそれぞれは光の進行方向に対応する。さらに、本実施形態において、視野スキャン層３２０は、例えば、液晶分子３２２ａで構成され、光屈折変調領域Ｂのそれぞれは、複数の液晶分子（図３Ｂでは、１つの液晶分子のみを概略的に示す）を含む。
【００３８】
図３Ｃは、図３Ｂに示す領域Ｃの液晶分子３２２ａが電場を印加しない時の配列を図示したものである。図３Ｄは、図３Ｂに示す領域Ｃの液晶分子３２２ａが電場を印加した時の配列を図示したものである。図３Ｂおよび図３Ｃを同時に参照すると、共通電極３２４ｂおよび制御電極３２６ｂに印加電圧を供給する前は、液晶分子が印加電場に影響されないため、全ての液晶分子は同じ方向（つまり、紙面に垂直な方向）に沿って配列される。また、液晶分子は複屈折性（birefringence）を有し、その実効屈折率はで示される（no およびneはそれぞれ液晶分子の正常屈折率（ordinary refractive index）および異常屈折率（extraordinary refractive index）である）。そのため、同じ方向で液晶分子３２２ａに入射した光については、液晶分子３２２ａの実効屈折率は全て同じである。このように、同じ方向の入射光は、異なる位置の液晶分子３２２ａを通過した後、同じ屈折方向を有する。
【００３９】
さらに、図３Ｄに示すように、共通電極３２４ｂおよび制御電極３２６ｂに電圧Ｖを印加した時、異なる位置の液晶分子３２２ａは、対応する位置の電場に応じて、異なる方向に向かって傾斜する。そのため、同じ方向で液晶分子３２２ａに入射する光については、液晶分子３２２ａの実効屈折率が異なる。このように、同じ方向の入射光は、異なる位置の液晶分子３２２ａを通過した後、異なる屈折方向を有する。
【００４０】
以上に基づき、同じ方向で液晶分子３２２ａに入射した光については、液晶分子３２２ａの実効屈折率が印加電場によって連続変化した時、表示パネル３１０に表示された各表示映像Ｉ1〜Ｉ12の異なる部分は、異なる時間の液晶分子３２２ａによって、異なる視野方向ｄ1〜ｄ6にそれぞれ投影される（いわゆる時間多重（time-multiplexed）概念である）。注意すべきこととして、液晶分子３２２ａの実効屈折率の連続変化は、図３Ｂに示す視野スキャンユニット３２２の連続移動に等しいとみなされ、視野スキャンユニット３２２の機能は、屈折率こう配レンズ（gradient-index lens, GRIN lens）の機能と類似する。
【００４１】
図３Ａおよび図３Ｂを同時に参照して、さらに詳しく説明すると、表示パネル３１０が、表示映像Ｉ1〜Ｉ12をそれぞれ映像表示時間ｔ1〜ｔ12で表示しても、視野スキャンユニット３２２は、映像表示時間ｔ1から映像表示時間ｔ6までの位置Ｐ1にあるとみなされ、視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ1〜Ｉ6の一部をそれぞれ映像表示時間ｔ1〜ｔ6で視野方向ｄ1〜ｄ6に屈折させる。映像表示時間ｔ7から映像表示時間ｔ12までの時、視野スキャンユニット３２２は、位置Ｐ2にあるとみなされ、視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ7〜Ｉ12の一部をそれぞれ映像表示時間ｔ7〜ｔ12で視野方向ｄ1〜ｄ6に屈折させる。つまり、液晶分子３２２ａで構成された視野スキャンユニット３２２は、可動式切換用液晶レンズ（moveable switching LC lens）に等しく、光屈折変調領域Ｂにおいて前後に連続移動する。
【００４２】
さらに、本実施形態において、表示映像Ｉ1およびＩ7は実質的に同じ表示映像であるが、視野スキャンユニット３２２は、表示映像Ｉ1（表示映像Ｉ7）の異なる部分を異なる位置に投影する。そのため、観覧者が完全な３Ｄ表示映像を見られるようにするためには、位置Ｐ1から位置Ｐ2までの視野スキャンユニット３２２の移動を、フレーム時間（frame period）内に完成させなければならない。
【００４３】
特に、本実施形態において、位置Ｐ1および位置Ｐ2の視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ1〜Ｉ6（または表示映像Ｉ7〜Ｉ12）の半分にそれぞれ貢献する。
【００４４】
このように、３Ｄディスプレイ３００は、時間多重方式を利用して、３Ｄ映像全体を表示するため、表示映像を左目で受け取った映像と右目で受け取った映像に空間的に分割することによって３Ｄ映像を表示する従来の３Ｄディスプレイ（すなわち、図１の液晶ディスプレイ１００）とは異なる。
【００４５】
また、３Ｄディスプレイ３００は、従来の時間多重方式ディスプレイで生じる映像のブレ（image flicker）がない。
【００４６】
注意すべきこととして、図３Ｂでは位置Ｐ1およびＰ2の２つしか示していないが、別の実施形態において、位置Ｐ3〜Ｐ6（図示せず）等の他の位置が、位置Ｐ1およびＰ2の間に含まれてもよい。
【００４７】
したがって、視野スキャンユニット３２２の移動経路は、順番に位置Ｐ1、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5およびＰ6から位置Ｐ2までである。さらに、位置Ｐ1〜Ｐ6のそれぞれの視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ1〜Ｉ6の一部（つまり、１／６）を視野方向ｄ1〜ｄ6に投影する。
【００４８】
つまり、異なる位置の視野スキャンユニット３２２は、各表示映像Ｉ1〜Ｉ6の一部（つまり。１／６）に貢献する。視野スキャンユニット３２２の迅速な移動および高速スキャンによって、異なる位置の視野スキャンユニット３２２を使用して、完全な表示映像Ｉ1〜Ｉ6を各視野方向ｄ1〜ｄ6に表示し、各表示映像Ｉ1〜Ｉ6の異なる部分を同じ視野方向に投影することができる。
【００４９】
同様にして、位置Ｐ1、Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5およびＰ6から位置Ｐ2までの視野スキャンユニット３２２の移動も、フレーム時間内に完成されなければならない。
【００５０】
一方、映像表示時間ｔ1と、視野スキャンユニット３２２が位置Ｐ1に戻って表示映像Ｉ1と同じ部分を表示する時間との間の時間間隔は、人間の視覚残留時間の範囲よりも短くなくてはならない。
【００５１】
こうして、観覧者は、異なる視野方向（すなわち、ｄ1〜ｄ6）からでも、映像表示時間ｔ1で同じ映像を見ることができ、完全な３Ｄ映像を見ることができる。
【００５２】
注意すべきこととして、本実施形態の視野スキャンユニット３２２は、レンズに等しい。しかしながら、視野スキャンユニット３２２は、例えばプリズムや液晶格子（LC grating）のように、共通電極３２４ｂおよび制御電極３２６ｂの相対位置を変化させることによって光の進行方向を変化させる全ての素子に等しくてもよい。さらに、本実施形態の視野スキャンユニット３２２は液晶分子で構成されているが、別の実施形態において、視野スキャンユニット３２２は電気泳動流体（electro-wetting fluid）で構成されてもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態において、６個の模式的な視野方向ｄ1〜ｄ6があるが、別の実施形態において、３Ｄディスプレイはそれ以上またはそれ以下の視野方向を提供することができる。例えば、３２個の異なる視野方向を提供する場合、視野スキャンユニット３２２は、それぞれの表示映像を３２個の映像表示時点毎に３２個の視野方向に繰り返し投影し、第１映像表示時間と第３２映像表示時間の間の時間間隔は人間の視覚残留時間の範囲よりも短い。さらに、本実施形態の３Ｄディスプレイ３００は、複数の制御電極３２６ｂを含むため、共通電極３２４ｂおよび制御電極３２６ｂに印加電圧が供給された時、複数の視野スキャンユニット３２２は、機能上、視野スキャン層３２０全体に形成されたレンズまたはプリズムに等しく、各視野スキャンユニット３２２は、光屈折変調領域Ｂのうちの１つにそれぞれ設置される。本実施形態の視野スキャン層３２０は、複数の制御電極３２６ｂを含むため、光屈折変調領域Ｂのそれぞれは、対応する視野スキャンユニット３２２の１つを有し、図３Ｂに示すように、本実施形態の視野スキャンユニット３２２は、表示映像Ｉ1〜Ｉ12のそれぞれの異なる部分を視野方向ｄ1〜ｄ6に正確に投影することができる。つまり、視野スキャンユニット３２２の機能は、完全レンズまたは完全プリズムとほぼ同じである。
【００５４】
また、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、表示パネル３１０は、さらに、第１発光層３１２と、第２発光層３１４とを含む。表示パネル３１０は複数のサブピクセル領域Ｄ1を有し、３個毎のサブピクセル領域Ｄ1が１つの画素領域Ｄを形成する。第１発光層３１２は、サブピクセル領域Ｄ1の１つにそれぞれ設けられた複数の第１発光素子３１２ａを含む。第２発光層３１４は、サブピクセル領域Ｄ1の１つにそれぞれ設けられた複数の第２発光素子３１４ａを含む。そのため、第１発光層３１２および第２発光層３１４の両方は、それぞれ完全な表示映像を提供することができる。注意すべきこととして、表示映像Ｉ1〜Ｉ12の各ピクセル情報は、観覧者の左目と右目によって完全に受け取ることができるため、各表示映像を左目の表示領域と右目の表示領域に部分的に分割する従来の空間多重ディスプレイとは異なる。このように、観覧者は完全な表示映像を各視野方向で見ることができるため、本実施形態の３Ｄディスプレイに表示された映像の解像度は、従来の３Ｄディスプレイに表示された映像の解像度よりも高い。
【００５５】
また、本実施形態の３Ｄディスプレイ３００は、２つの発光層（すなわち、第１発光層３１２と第２発光層３１４）を有するため、３Ｄディスプレイ３００の映像リフレッシュレートは、１つの発光層しか持たないディスプレイの２倍になる。さらに詳しく説明すると、第１発光層３１２によって表示映像Ｉ1のバックライトが映像表示時間ｔ1で提供された場合、第２発光層３１４によって表示映像Ｉ2のバックライトが映像表示時間ｔ2で提供される。そのため、表示パネル３１０が表示映像Ｉ2を提供した時、第１発光層３１２は、次の映像表示時間ｔ3で表示映像Ｉ3のバックライトを提供する準備をすることができる。すなわち、表示映像Ｉ1〜Ｉ12のバックライトは、第１発光層３１２および第２発光層３１４によって交互に提供される。そのため、３Ｄディスプレイ３００の映像リフレッシュレートは、１つの発光層しか持たないディスプレイの２倍になる。注意すべきこととして、発光層の数は設計者によって変更されてもよい。別の実施形態において、３Ｄディスプレイ３００は、さらに、第３発光層（図示せず）を含んでもよく、この３Ｄディスプレイの映像リフレッシュレートは、１つの発光層しか持たないディスプレイの３倍になる。
【００５６】
さらに、図３Ｂに示すように、各視野スキャンユニット３２２は、サブピクセル領域Ｄ1（本実施形態では、９つのサブピクセル領域Ｄ1を概略的に示す）の一部にそれぞれ対応する。その上、３Ｄディスプレイ３００が提供することのできる視角の数（つまり、視野方向の数）は、視野スキャンユニット３２２に対応するサブピクセル領域Ｄ1の数（またはピクセル領域Ｄの数）と関連する。さらに詳しく説明すると、視野スキャンユニット３２２に対応するサブピクセル領域Ｄ1が多ければ多いほど、３Ｄディスプレイ３００が提供することのできる視角も多い。つまり、３Ｄディスプレイ３００は、より広い視角を提供することができる。そのため、視野スキャンユニット３２２に対応するサブピクセル領域Ｄ1の数（またはピクセル領域Ｄの数）を調整することによって、必要な視角の数を調整することができる。
【００５７】
その上、本実施形態の表示パネル３１０は、さらに、第３基板３１６と、第４基板３１８とを含み、第１発光層３１２が第３基板３１６上に配置され、第２発光層３１４が第４基板３１８上に配置される。第３基板３１６および第４基板３１８は、例えば、透明基板である。第１発光素子３１２ａおよび第２発光素子３１４ａは、例えば、有機発光ダイオード（organic light emitting diode, OLED）である。さらに詳しく説明すると、第１発光素子３１２ａおよび第２発光素子３１４ａは、例えば、赤・緑・青の有機発光ダイオードであり、赤・緑・青の有機発光ダイオードは、異なるサブピクセル領域Ｄ1にそれぞれ設置される。言及すべきこととして、第１発光素子３１２ａおよび第２発光素子３１４ａは有機発光ダイオードであるが、別の実施形態において、第１発光素子３１２ａおよび第２発光素子３１４ａは他の自己発光性素子（self-luminous device）でもよい。さらに、本実施形態に係る３Ｄディスプレイ３００は、有機発光ダイオードをバックライトソースとして使用するため、バックライトがピクセルモジュールとして直接画像形成に使用され、３Ｄディスプレイ３００がカラーフィルター（color filter, CF）またはその他の素子を利用しなくても、表示映像を提供することができる。そのため、３Ｄディスプレイ３００の輝度は、従来のディスプレイの輝度よりも高い。
【００５８】
以下の実施形態および図面において、同一または類似する構成要素に対して同一または類似する参照符号を示し、簡潔に説明する。
【００５９】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る３Ｄディスプレイの一部を示す概略的断面図である。本実施形態の３Ｄディスプレイ４００は、図３Ｂの３Ｄディスプレイ３００と類似するが、この二者間の主な差異は、３Ｄディスプレイ４００の制御電極３２６ｂが第２ベース３２６ａ上に配置され、視野スキャンユニット３２２の近くに設けられていることである。そのため、視野スキャンユニット３２２は、制御電極３２６ｂに異なる電圧を印加することによって、フレネルレンズ（Fresnel lens）に等しいとみなすことができる。詳細は、以下の通りである。
【００６０】
図４に示すように、制御電極３２６ｂは、第２ベース３２６ａ上に配置され、視野スキャンユニット３２２の近くに設けられており、異なる数の制御電極３２６ｂは複数の等価電極にそれぞれ分割され、それぞれの制御電極３２６ｂは同じ幅を有する。注意すべきこととして、各等価電極は、それぞれ等価電圧V0〜V3に対応するため、視野スキャンユニット３２２はフレネルレンズの効果と同じ効果をもたらす。
【００６１】
一般的に、フレネルレンズは伝統的な凸面レンズの曲面および孤度を有するが、伝統的な凸面レンズよりも薄い。そのため、フレネルレンズを製造する材料およびフレネルレンズの体積を減らすことができる。同様に、上記の原理に基づいて、視野スキャン層３２０の厚さも減らすことができる。詳しくは、図４に示した厚さLの部分である。
【００６２】
また、視野スキャンユニット３２２は、それぞれの制御電極３２６ｂに異なる時間で異なる電圧が印加された時に前後に継続的に動くフレネルレンズに等しいとみなされる。そのため、上述したような視野スキャンユニット３２２のスキャン効果が達成される。特に、制御電極３２６ｂに対応する印加電圧V0〜V3がｘ方向に沿ってシフトした場合に、視野スキャンユニット３２２も同じくｘ方向に沿って移動する。そのため、３Ｄディスプレイ４００は、視野スキャン層３２０の厚さ（特に厚さL）が減ることによって、視野スキャン層３２０の液晶分子３２２ａの応答時間が短くなるため、視野スキャン層３２０が固定時間の間にスキャン操作を迅速に行うことができる。
【００６３】
以上のように、本発明の実施形態の視野スキャンユニットは、印加電場に応じて光の進行方向を変化させることができる。そのため、時間多重方式を利用することによって、異なる映像を異なる時間で異なる視野方向に継続的に投影することができ、幅広い視角を達成することができる。
【００６４】
また、本発明の実施形態の３Ｄディスプレイは、２層の有機発光ダイオードをバックライトソースとして使用するため、３Ｄディスプレイは映像フレーム速度および輝度が高い。この他、上記の実施形態で説明した３Ｄディスプレイは、観覧者に完全な表示映像を異なる視野方向に提供するもので、映像解像度を減らすことによって複数の視角を達成する従来の３Ｄディスプレイとは異なるため、上記の実施形態において説明した３Ｄディスプレイは、従来の３Ｄディスプレイよりも高い解像度を有する。
【００６５】
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【符号の説明】
【００６６】
１００、２００ 液晶ディスプレイ
１１０、２４０ ピクセルユニット
１２０ パララックスバリヤ
２１０、３２４ 第１基板
２２０、３２６ 第２基板
２３０ 曲面レンズ
３００、４００ ３Ｄディスプレイ
３１０ 表示パネル
３１２ 第１発光層
３１２ａ 第１発光素子
３１４ 第２発光層
３１４ａ 第２発光素子
３１６ 第３基板
３１８ 第４基板
３２０ 視野スキャン層
３２２ 視野スキャンユニット
３２２ａ 液晶分子
３２４ａ 第１ベース
３２４ｂ 共通電極
３２６ａ 第２ベース
３２６ｂ 制御電極
ｄ1〜ｄ6 視野方向
Ｉ1〜Ｉ12 表示映像
ｔ1〜ｔ12 映像表示時間
Ｂ 光屈折変調領域
Ｄ ピクセル領域
Ｄ1 サブピクセル領域
Ｌ 厚さ
Ｐ1〜Ｐ6 位置
V0〜V3 等価電圧
ｘ 方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示映像を表示する表示パネルと、
前記表示パネル上に配置されて前記表示映像を受信し、複数の光屈折変調領域を有する視野スキャン層と
を含み、前記光屈折変調領域のそれぞれが、印加電場に応じて光の進行方向を変化させ、前記各表示映像の一部を異なる視野方向に投影する視野スキャンユニットを有し、前記各視野方向がそれぞれ前記光の前記進行方向に対応する３Ｄディスプレイ。
【請求項２】
前記視野スキャン層が、さらに、
第１ベースおよび共通電極を有し、前記共通電極が前記第１ベース上に配置され、前記視野スキャンユニットが前記共通電極上に配置された第１基板と、
第２ベースおよび複数の制御電極を有し、前記制御電極が前記第２ベース上に配置され、前記第２ベースが前記視野スキャンユニット上に配置された第２基板と
を含む請求項１記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項３】
前記視野スキャン層が、さらに、
第１ベースおよび共通電極を有し、前記共通電極が前記第１ベース上に配置され、前記視野スキャンユニットが前記共通電極上に配置された第１基板と、
第２ベースおよび複数の制御電極を有し、前記制御電極が前記第２ベース上に配置され、前記視野スキャンユニットの近くに設けられた第２基板と
を含む請求項１記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項４】
前記表示パネルが複数のサブピクセル領域を有し、前記各視野スキャンユニットが前記サブピクセル領域の一部にそれぞれ対応する請求項１記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項５】
前記表示パネルが第１発光層をさらに含み、前記第１発光層が前記サブピクセル領域の１つにそれぞれ設置された複数の第１発光素子を含む請求項４記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項６】
前記表示パネルが前記第１発光層上に配置された第２発光層をさらに含み、前記第２発光層が前記サブピクセル領域の１つにそれぞれ設置された複数の第２発光素子を含む請求項５記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項７】
前記第１発光素子が有機発光ダイオードを含む請求項５記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項８】
前記第２発光素子が有機発光ダイオードを含む請求項６記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項９】
前記視野スキャンユニットの材料が液晶分子または電気泳動流体を含む請求項１記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項１０】
前記共通電極および前記制御電極の材料が透明導電材料を含む請求項２記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項１１】
前記共通電極および前記制御電極の前記材料が酸化インジウムスズまたは酸化インジウム亜鉛を含む請求項１０記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項１】
複数の表示映像を表示する表示パネルと、
前記表示パネル上に配置されて前記表示映像を受信し、複数の光屈折変調領域を有する視野スキャン層と
を含み、前記光屈折変調領域のそれぞれが、印加電場に応じて光の進行方向を変化させ、前記各表示映像の一部を異なる視野方向に投影する視野スキャンユニットを有し、前記各視野方向がそれぞれ前記光の前記進行方向に対応する３Ｄディスプレイ。
【請求項２】
前記視野スキャン層が、さらに、
第１ベースおよび共通電極を有し、前記共通電極が前記第１ベース上に配置され、前記視野スキャンユニットが前記共通電極上に配置された第１基板と、
第２ベースおよび複数の制御電極を有し、前記制御電極が前記第２ベース上に配置され、前記第２ベースが前記視野スキャンユニット上に配置された第２基板と
を含む請求項１記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項３】
前記視野スキャン層が、さらに、
第１ベースおよび共通電極を有し、前記共通電極が前記第１ベース上に配置され、前記視野スキャンユニットが前記共通電極上に配置された第１基板と、
第２ベースおよび複数の制御電極を有し、前記制御電極が前記第２ベース上に配置され、前記視野スキャンユニットの近くに設けられた第２基板と
を含む請求項１記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項４】
前記表示パネルが複数のサブピクセル領域を有し、前記各視野スキャンユニットが前記サブピクセル領域の一部にそれぞれ対応する請求項１記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項５】
前記表示パネルが第１発光層をさらに含み、前記第１発光層が前記サブピクセル領域の１つにそれぞれ設置された複数の第１発光素子を含む請求項４記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項６】
前記表示パネルが前記第１発光層上に配置された第２発光層をさらに含み、前記第２発光層が前記サブピクセル領域の１つにそれぞれ設置された複数の第２発光素子を含む請求項５記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項７】
前記第１発光素子が有機発光ダイオードを含む請求項５記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項８】
前記第２発光素子が有機発光ダイオードを含む請求項６記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項９】
前記視野スキャンユニットの材料が液晶分子または電気泳動流体を含む請求項１記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項１０】
前記共通電極および前記制御電極の材料が透明導電材料を含む請求項２記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項１１】
前記共通電極および前記制御電極の前記材料が酸化インジウムスズまたは酸化インジウム亜鉛を含む請求項１０記載の３Ｄディスプレイ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２７７０６４（Ｐ２０１０−２７７０６４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−２４１１７８（Ｐ２００９−２４１１７８）
【出願日】平成２１年１０月２０日（２００９．１０．２０）
【出願人】（５９８１３９７４８）國立交通大學 (92)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４１１７８（Ｐ２００９−２４１１７８）
【出願日】平成２１年１０月２０日（２００９．１０．２０）
【出願人】（５９８１３９７４８）國立交通大學 (92)
【Ｆターム（参考）】
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