３Ｄ／２Ｄモード切替のために制御可能な液晶レンズを使用するオートステレオスコピック表示装置
オートステレオスコピック表示装置は、表示パネル３上にあるレンチキュラ素子１１のアレイ９を有し、レンチキュラ素子は、電気光学材料２３を含み、２Ｄ及び３Ｄ観察モードを可能にするように切り替え可能である。液晶材料のような電気光学材料が、レンチキュラボディ２１の形の光学的にトランスペアレントな層に隣接して含まれる。複屈折材料が、レンチキュラボディについて利用され、好適には、電気光学材料と実質的に整合する常屈折率及び異常屈折率を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示を生成するための表示ピクセルのアレイを有する表示パネルと、表示パネル上に配されるレンチキュラ手段であって、該レンチキュラ手段を通じて表示ピクセルが観察されるレンチキュラ手段と、を備え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】
知られているオートステレオスコピック表示装置は、表示を生成するために空間光変調器として作用する表示ピクセルの行及び列のアレイを有する２次元液晶表示パネルを備える。互いに平行に延在する細長いレンチキュラ素子のアレイが、表示ピクセルアレイ上にあり、表示ピクセルは、これらのレンチキュラ素子を通して観察される。レンチキュラ素子は、素子のシートとして提供され、素子の各々は、細長い半円筒形のレンズ素子を有する。レンチキュラ素子は、表示パネルの列方向に延在し、各々のレンチキュラ素子は、表示ピクセルの２又はそれ以上の隣接する列の個々のグループ上にある。
【０００３】
例えば各々のレンチキュラ素子が、表示ピクセルの２列に関連付けられている機構において、各々の列の表示ピクセルは、個々の２次元サブ画像の垂直スライスを提供する。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ラ素子に関連付けられる表示ピクセル列からの対応するスライスを、シートの前に位置するユーザの左目及び右目に方向付け、それにより、ユーザは、単一のステレオスコピック画像を観察する。こうして、レンチキュラ素子のシートは、光出力の方向付け機能を提供する。
【０００４】
他の機構において、各々のレンチキュラ素子は、行方向の例えば４又はそれ以上の隣接する表示ピクセルのグループに関連付けられる。各々のグループ内の表示ピクセルの対応する列は、個々の２次元サブ画像からの垂直スライスを提供するように適切に配置される。ユーザの頭部が、左から右に移動するにつれて、一連の連続する、異なる、ステレオスコピックな（立体的に見える）ビューが知覚され、例えば周囲を見回す印象を生じさせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の装置は、効果的な３次元表示を提供する。しかしながら、ステレオスコピックなビューを提供するために、必要な犠牲が装置の水平解像度にあることが分かるであろう。解像度のこの犠牲は、例えば短距離から観察するための小さいテキストキャラクタの表示のような特定のアプリケーション、又は高解像度を必要とするグラフィックアプリケーションにとっては受け入れがたい。この理由のため、２次元（２Ｄ）モードと３次元（３Ｄステレオスコピック）モードとの間で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することが提案されている。このような装置は、米国特許第６，０６９，６５０号明細書に記載されており、その内容はすべて、参照によって本願明細書に盛り込まれるものとする。この装置において、１又は複数のステレオスコピックな対を形成するピクセルの異なるグループが、レンチキュラ素子を通して観察者の個々の目によって見られる。レンチキュラ素子は、レンチキュラ素子の屈折効果の除去を可能にするために、切り替え可能な屈折率を有する電気光学材料を含む。
【０００６】
２次元モードにおいて、切り替え可能な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、それらは、光学的にトランスペアレントな材料の平坦なシートと全く同様に作用する。結果として得られる表示は、表示パネルの固有解像度に等しい高解像度を有し、これは、短い観察距離からの小さいテキストキャラクタの表示に適している。２次元表示モードは、当然ながら、ステレオスコピックな画像を提供することができない。
【０００７】
３次元モードにおいて、切り替え可能な装置のレンチキュラ素子は、上述したように、光出力の方向付け機能を提供する。結果として得られる表示は、ステレオスコピックな画像を提供することができるが、更に、前述の必然的な解像度の損失を苦しむ。
【０００８】
切り替え可能な表示モードを提供するために、切り替え可能な装置のレンチキュラ素子は、偏光された光に関して２つの異なる値の間で切り替え可能な屈折率を有する、液晶材料のような電気光学材料を使用する。装置は、レンチキュラ素子の上下に設けられる電極層に適当な電位を印加することによって、モード間で切り替えられる。電位は、隣接する光学的にトランスペアレントな層に関連して、レンチキュラ素子の屈折率を変える。代替として、隣接する光学的にトランスペアレントな層は、電気光学材料から形成されることができ、これは、光学的にトランスペアレントな層に関連してレンチキュラ素子の屈折率が変えられるという同じ結果を有する。
【０００９】
しかしながら、斜めの角度で観察される場合の、２Ｄモードにおける不所望の表示アーチファクトに関する問題が経験される。このような角度において、目に見える構造が、レンチキュラシートの構造に関連して現れる表示出力に存在するが、表示パネル及びレンチキュラアレイの面に垂直に観察する場合はこのような構造は目に見えない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一つの見地によれば、表示パネルと、表示パネル上に配置されるレンチキュラ手段と、を有する切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置であって、レンチキュラ手段が、光学的にトランスペアレントな層に隣接して電気光学材料を含むレンチキュラ素子のアレイを有し、電気光学材料の屈折率が、電界の選択的な印加によって切り替え可能であり、光学的にトランスペアレントな層が、複屈折材料を含む、装置が提供される。
【００１１】
上述したように、電気光学材料の屈折率は、レンチキュラ手段に２つの状態を提供するように切り替え可能である：１つの状態では、例えば、光出力の方向付け作用が、提供され、もう１つの状態では、例えば、光出力の方向付け作用が、除去される。これらは、２Ｄ及び３Ｄ動作モードである。
【００１２】
複屈折材料から、レンチキュラ手段の光学的にトランスペアレントな層を形成することによって、斜めの角度における２Ｄモード表示の上述の不所望の表示アーチファクトの低減の大幅な改善が、達成されることができる。
【００１３】
好適には、光学的にトランスペアレントな層が、電気光学材料と実質的に同じ常屈折率及びおそらく異常屈折率を有する。
【００１４】
光学的にトランスペアレントな層は、好適には、シート又は板の形のレンズボディを有し、かかるレンズボディに、アレイのレンチキュラ素子が形成される。各々のレンチキュラ素子は、電気光学材料を含む、例えば半円筒形の凹部のようなレンズ形状を有するボディの凹部によって規定されることができる。
【００１５】
不所望の表示アーチファクトは、知られている装置において、層の面に対して概して垂直に進む光線に関する光学的にトランスペアレントな層の屈折率が、層の面に対して斜めの角度で、例えば４５度で進む光線に関する屈折率と異なるという事実によると、考えられる。２Ｄ表示モードにおいて、液晶（ＬＣ）材料の分子が、それを横切る適切な電圧印加により層の面に対して垂直に配向される場合、層に対して垂直な光線に関して、ＬＣ材料及び層の屈折率は、個々の材料の適当な選択によって整合される。しかしながら、斜めの光線に関して、ＬＣ材料の有効屈折率は、常屈折率（一般に約１．５）に等しくなく、常屈折率と異常屈折率（一般に約１．７）との間である。結果的に、光線は、ＬＣ材料と層との間のカーブしたレンズ表面において屈折される。これは、表示装置に対して斜めの角度にある観察者にとって目に見える表示アーチファクト構造を引き起こすと考えられる。表示アーチファクト構造の性質は、レンチキュラ手段の物理構造に関連して現れる。これらの効果は、当該層に複屈折材料を与えることを通じて、ＬＣ材料と層材料との間の屈折率整合を改善することによって、少なくともある程度除去される。
【００１６】
光学的にトランスペアレントな層は、好適には、ＬＣ材料と、例えば紫外線硬化可能なポリマのような硬化可能なポリマと、の混合物を含む。
【００１７】
光学的にトランスペアレントな層は、好適には、表示パネルの表面に対して垂直な方向において、１．５０及び１．５５の間（より好適には１．５２及び１．５４の間）の有効屈折率を有する。これは、２Ｄモードにおける同じ方向のＬＣ材料の屈折率と整合する。光学的にトランスペアレントな層は、表示パネルの表面に対して垂直な方向から横に４５度オフセットされた（傾いた）方向において、１．５５及び１．７０の間の有効屈折率を有することが好ましい。こうして、屈折率は、斜めの光線に関して、２ＤモードにおけるＬＣ層の複屈折と整合するために、より大きい。
【００１８】
光学的にトランスペアレントな層は、好適には、表示パネルの表面に対して垂直な第１の方向と、該垂直な方向から横にオフセットされた第２の横方向と、の間に複屈折を有する複屈折材料を含む。
【００１９】
電気光学材料は、表示装置の２Ｄ及び３Ｄ動作モードを規定するために好適には切り替え可能である。光学的にトランスペアレントな層は、２Ｄ動作モードの場合、電気光学材料と実質的に同じ常屈折率及び異常屈折率を有する。
【００２０】
本発明は更に、表示パネルと、表示パネル上に配置されるレンチキュラ手段と、を有する切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置を制御する方法であって、
−３Ｄモードにおいて、レンチキュラ素子の電気的に切り替え可能な光学材料と光学的にトランスペアレントな層との間のレンズ形状の境界において屈折率変化を規定するように、電界の印加によってレンチキュラ素子の電気的に切り替え可能な光学材料の屈折率を切り替えるステップと、
−２Ｄモードにおいて、レンズ形状の境界において実質的に屈折率変化を規定しないように、電気的に切り替え可能な光学材料の屈折率を切り替えるステップであって、光学的にトランスペアレントな層は、レンズ形状の境界をよこぎるすべての方向について実質的に屈折率変化がないような複屈折材料を含む、ステップと、
を含む方法が提供される。
【００２１】
本発明の他の特徴及び利点は、例示によって及び添付の図面を参照して与えられる本発明の好適な実施例の以下の説明を読むことから明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
２次元表示モード及び３次元表示モードの間で切り替えられることができる可視表示領域を有する切り替え可能な表示装置は、知られている。モード間の切り替えは、例えばＬＣ材料のような電気光学材料から形成されるレンズ素子のアレイに電界を印加することによって達成される。２次元モードにおいて、レンズ素子は、それらがトランスペアレントな材料の通常のシートであるかのように振舞う。３次元モードにおいて、レンズ素子は、ステレオスコピック画像が知覚されることを可能にするために、光出力の方向付け機能を提供する。
【００２３】
図１は、本発明が適用されることができる、知られている切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置１の図式的な斜視図である。表示装置１は、展開された形式で示されている。
【００２４】
知られている装置１は、表示を生成するために空間光変調器として作用するアクティブマトリックスタイプの液晶表示パネル３を有する。表示パネル３は、行及び列で配置される表示ピクセル５の直交アレイを有する。明確にするため、少数の表示ピクセル５だけが、図に示されている。実際、表示パネル３は、約１０００行及び数千列の表示ピクセル５を含むことができる。
【００２５】
液晶表示パネル３の構造は、まったく通常のものである。具体的には、パネル３は、一対の間隔を置いて配置されるトランスペアレントなガラス基板を有し、ガラス基板の間には、配向されるツイステッドネマチック又は他の液晶材料が提供される。基板は、それらの対向する表面上に、トランスペアレントなインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）電極のパターンを担持する。更に、偏光層が、基板の外側表面に設けられる。
【００２６】
各々の表示ピクセル５は、間に介在する液晶材料を含む向かい合う電極を基板上に有する。表示ピクセル５の形状及びレイアウトは、電極の形状及びレイアウトによって決定される。表示ピクセル５は、間隙によって、規則的に他から間隔をおいて配置される。
【００２７】
各々の表示ピクセル５は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）又は薄膜ダイオード（ＴＦＤ）のようなスイッチング素子に関連付けられる。表示ピクセルは、スイッチング素子にアドレッシング信号を供給することによって表示を生成するように動作される。適切なアドレッシング手法は、当業者に知られている。
【００２８】
表示ピクセル５間の間隙は、不透明な黒色マスクによって覆われる。マスクは、光吸収材料のグリッドの形で設けられる。マスクは、スイッチング素子を覆い、個別の表示ピクセル領域を規定する。
【００２９】
表示パネル３は、この例では表示ピクセルアレイの領域に延在する平面バックライトを含む光源７によって照射される。光源７からの光は、表示パネル３を通じて方向付けられ、個別の表示ピクセル５は、光を変調させ、表示を生成するように、駆動される。
【００３０】
表示装置１は、更に、表示パネル３の表示出力側に位置するレンチキュラ素子機構９を有するレンチキュラ手段を備える。機構は、ビュー形成機能を選択的に実施するように制御可能である。レンチキュラ素子機構９は、互いに平行に延在するレンチキュラ素子１１のアレイを有し、そのうちの１つだけが、明確さのために、誇張された寸法で示されている。
【００３１】
レンチキュラ素子機構９は、より詳しく図２に図式的に示されている。機構９は、展開された形式で示されている。
【００３２】
図２を参照して、レンチキュラ素子機構９は、一対のトランスペアレントなガラス基板１３、１５を有し、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から形成されるトランスペアレントな電極層１７、１９が、ガラス基板１３、１５の対向する表面上に設けられる。各々の電極層１７、１９は、複数の平行な細長い電極の形であり、個々の異なる層１７、１９の電極は、互いに垂直に配置される。細長い電極は、それらが別々にアドレスされることを可能にするために、電極間に小さい間隙を有して配置される。
【００３３】
レンチキュラボディを構成し、逆レンチキュラ構造を有するシート又は板の形の、光学的にトランスペアレントな層２１が、基板１３、１５の間に、基板の上側のもの１３と隣り合って設けられる。レンチキュラボディ２１は、複製技法を使用してプラスチック材料から製造される。更に、ネマチック液晶材料２３が、基板１３、１５の間に、基板の下側のもの１５に隣り合って供給される。レンチキュラボディ２１の逆レンチキュラ構造は、図に示されるように、レンチキュラボディ２１と下側の基板１５との間で、液晶材料２３が、平行な細長い半円筒形のレンチキュラ形状を呈するようにする。更に、液晶材料２３と接触するボディ２１の逆レンチキュラ構造及び下側基板１５の表面は、液晶材料２３を配向するために、配向層２５及び２６を備える。
【００３４】
使用時、図１に示される知られている切り替え可能な表示装置１は、表示出力を提供するように動作可能であり、そのディスクリートな部分が、２次元（２Ｄ）及び３次元（３Ｄ）表示モードの間で、単独で又は組み合わせによって、切り替えられることができる。このようにして、１又は複数の２次元表示ウィンドウが、３次元表示領域に提供されることができる。
【００３５】
モード間の表示出力のディスクリート部分の切り替え可能性は、液晶材料２３から形成されるレンチキュラ素子に電界を印加することによって達成される。この電界は、電極層１７、１９の電極に電位を印加することによって生成される。
【００３６】
電位は、各々の電極層１７、１９の細長い電極のうち選択された数の隣接するものに印加される。上側電極の選択は、切り替えられるべき表示ウィンドウの高さを規定し、下側電極の選択は、切り替えられるべき表示ウィンドウの幅を規定する。
【００３７】
図示されるように小区分される代わりに、電極１７及び１９はそれぞれ、ピクセルアレイ上に連続的に延在するとともに、２Ｄ及び３Ｄ表示モードの間でその全体の表示出力を切り替えるために単なる適切な電圧の印加によって動作可能である単一の電極であってもよい。
【００３８】
印加される電位は、表示領域の選択された部分のレンチキュラ素子が、光出力の方向付け機能の維持及び除去の間の切り替えをするようにする。これについて、以下、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。ＬＣ材料の配向は、その静的誘電率異方性のため、印加される電界を通じて制御されることができる。光学的状況において、誘電率異方性が更にあり、ＬＣ材料の屈折率は、比誘電率に関連する。ＬＣ材料は、常屈折率及び異常屈折率を有し、前者は、ディレクタに対して垂直な電界偏光を有する光に適用可能であり、後者は、ディレクタに平行な電界偏光を有する光に適用可能である。
【００３９】
図３Ａは、電位が電極に印加されない場合の、レンチキュラ素子機構９の一部の図式的な断面図である。ここで、配向層２５及び２６のラビング方向及び表示光の偏光は、ｚ方向にある。結果として、有効なレンズは、光学的に複屈折であるが、ＬＣ材料の異常屈折率に対応する屈折率を有する等方性レンズとして近似されることができる。この状態において、表示パネルによって提供される直線偏光された光に関する液晶材料２３の屈折率は、ボディ２１の屈折率より実質的に高く、それゆえ、レンチキュラ形状は、図示されるように、光出力の方向付け機能を提供する。
【００４０】
図３Ｂは、約５０ボルトの交番電位が電極に印加される場合の、レンチキュラ素子機構９の一部の図式的な断面図である。電界は、ｙ方向において生成され、ＬＣ分子は、電解線と並ぶ。結果として、ディレクタは、ｙ方向にある。表示パネルからの光の偏光方向は、直線偏光される。表示の偏光がｚ方向にある場合、有効なレンズは、常屈折率を有し、屈折率整合がＬＣ材料及びレンチキュラボディ２１の間にあるので、光は屈折されない。従って、この状態において、表示パネルによって提供される直線偏光の光に関するＬＣ材料２３の屈折率は、ボディ２１の逆レンチキュラ構造と実質的に同じであり、それゆえ、図示されるように、レンチキュラ形状の光出力の方向付け機能が打ち消される。このように、アレイは、効果的に、「通過」モードで作用する。
【００４１】
図３Ａに示されるように光出力の方向付け機能が維持される場合、ＬＣ材料２３によって規定されるレンチキュラ素子は、凸形の円筒レンズとして作用し、表示パネル３から、表示装置１の前に位置するユーザの目に、異なる画像又はビューを提供する。こうして、３次元画像が、提供されることができる。
【００４２】
図３Ｂに示されるように光出力の方向付け機能が取り除かれる場合、液晶材料２３によって規定されるレンチキュラ素子は、それらが凸形の円筒レンズの平坦なシートであるかのように作用する。こうして、高解像度の２次元画像が、表示パネル３の完全な固有解像度を用いて提供されることができる。
【００４３】
表示モード間の切り替えをする電位の制御は、コントローラ１２によって、レンチキュラ素子機構９の電極に供給される。
【００４４】
知られている切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置の構造の更なる詳細は、米国特許第６，０６９，６５０号明細書に見い出されることができ、それを参照されたい。
【００４５】
例えば表示パネルの面に対して約４５度の斜めの角度で２Ｄモードの表示を観察する場合、不所望の表示アーチファクトが、この装置の表示出力において目に見えることが分かっている。これらのアーチファクトは、その構造がレンチキュラアレイの構造に関連するように現れる目に見える暗いバンディング又は陰影ラインの形である。表示パネルに垂直に２Ｄモード表示出力を観察する場合、アーチファクト構造は存在しない。アーチファクトは、いくらかの残余のレンズ効果によると考えられる。
【００４６】
構造の可視性は、次のように説明されることができる。２Ｄモードにおいて、電圧が、レンチキュラ素子に印加され、ＬＣ材料の分子は、垂直に配向され、すなわち、表示パネル３の面にほぼ垂直である。図４は、このモードにおいて、アレイの２つの例示的なレンチキュラ素子の適用される効果を図式的に示し、これらの素子のＬＣ材料の垂直な配向を示している。表示パネル及びレンチキュラアレイに対して実質的に垂直に進む光線は、ＬＣ材料及びレンチキュラボディ２１の屈折率が整合されているので、レンズ表面（ＬＣ材料２３及びレンチキュラボディ２１の間の半円筒の境界）において屈折率の変化をみない。結果的に、光の経路は、変更されない。これは、図４の左側のレンチキュラ素子に関して示されている。
【００４７】
しかしながら、斜めの光線の場合、ＬＣ材料２３の有効屈折率は、常屈折率（一般に約１．５）に等しくなく、常屈折率と異常屈折率（一般に約１．７）の間の値を有する。結果的に、光線は、図４の右側のレンチキュラ素子に関して表されるように、カーブしたレンズ表面において屈折される。このように、ＬＣ材料の複屈折の特性により、斜めの角度で表示を観察する場合、残余のレンズ効果がある。レンチキュラ素子の焦点距離は角度に依存するものとされる。表示パネルに対して直角な垂直角度では、焦点倍率はゼロであるが、それは、観察角度が大きくなると増加する。特定の観察角度の場合、レンチキュラ素子の焦点は、表示パネルのピクセル構造のところにある。結果として、パネル内のピクセルを囲む黒色マトリックスが、無限遠にイメージングされ、これは、目に見えるアーチファクト構造の原因であると考えられる。
【００４８】
この問題を解決するために、複屈折材料が、レンチキュラボディ２１について使用される。好適には、複屈折材料は、ＬＣ材料と同じ常屈折率及び異常屈折率を有する。
【００４９】
この効果は、図４と同様に２つの例示的なレンチキュラ素子１１を有するレンチキュラアレイ９の一部の断面図である図５に示されている。レンチキュラボディ２１の光軸の向きは、好適には、図５に示されるように垂直方向にある。
【００５０】
３Ｄ動作モードにおいて、表示パネルからの光は、屈折がレンズ表面において得られるように偏光される。光線は、ＬＣ材料２３の異常屈折率及びレンチキュラボディ２１の常屈折率をみる。結果的に、垂直方向の光線は、レンズ表面において屈折率の変化を見ず、屈折されない。
【００５１】
図５に示されるような２Ｄ動作モードにおいて、電圧が、レンチキュラ素子に印加され、ＬＣ材料分子は、垂直に再び配向される。このモードにおいて、ＬＣ材料及びレンチキュラボディ２１の材料の常屈折率及び異常屈折率は整合し、レンズ表面において屈折はない。図５の左側のレンチキュラ素子１１は、垂直に進む光の効果を表しており、右側のレンチキュラ素子１１は、斜めに進む光の効果を表している。分かるように、いずれの場合においても、光線は、レンズ表面における屈折率の変化をみず、屈折されない。
【００５２】
具体的には、光学的にトランスペアレントな層は、表示パネルの表面に垂直な（すなわち図５の左側の図に示されるように垂直な）第１の方向と、第２の横方向（すなわち右側の図に示されるように横成分を有する）と、の間の複屈折を有する複屈折材料を含む。
【００５３】
更に詳細には、レンチキュラ素子１１内のＬＣ材料２３は、均質な一軸異方性の媒質によって近似されることができる。一軸異方性の媒質中の光の伝播は、２つの独立した偏光モードによって記述されることができる。各々の独立したモードの屈折率は、複屈折媒質の光軸に対する伝播方向及び偏光方向に依存する。常屈折率を有する通常（Ｏ）波は、波数ベクトルｋｏ及び光軸に対して垂直な偏光方向を有する。異常（Ｅ）波は、Ｏ波の偏光方向に対して垂直な偏光方向を有する。Ｅ波の異常屈折率は、波数ベクトルｋｅと光軸との間の角度Θに依存する。
【００５４】
Ｏ波の伝播及びＥ波の伝播を区別することが可能である。Ｏ波の場合、屈折率は、伝播方向に依存しない。しかしながら、Ｅ波の場合、光軸に対する伝播方向に依存して、屈折率のバリエーションがある。言い換えると、屈折率は、同様に、観察角度に依存する。角度Θが増加する場合、有効屈折率も同様に増加する。特定の観察角度について、レンチキュラの屈折力は、切り替え可能なレンチキュラの焦点が、ちょうど表示パネルのピクセル構造のところにある値に達する。
【００５５】
図５の装置において、レンチキュラボディ２１は、垂直なｙ方向において、光軸に関して光学的に複屈折である。切り替え可能なレンチキュラ素子について使用されるＬＣ材料２３は、例えば１．５２７の常屈折率及び１．７６６の異常屈折率を有する。複屈折レンチキュラボディ２１の屈折率を変更することによって、レンチキュラ素子の屈折力は、変更される。Ｏ波について完全な屈折率整合を生成するために、レンチキュラボディ２１の常屈折率は、ＬＣ材料２３の常屈折率に実質的に等しいように選択される。結果として、Ｏ波に関してレンズ効果はない。
【００５６】
３Ｄモードにおいて装置の性能は、大きな影響を受けない。
【００５７】
複屈折レンチキュラボディは、例えば２Ｐのような硬化可能なフォトポリマとＬＣ材料との混合物を含むことができる。混合物は、例えば紫外線硬化によって重合される。
【００５８】
やや好適な実施例において、レンチキュラボディ２１の材料の異常屈折率は、ＬＣ材料２３の異常屈折率と整合しなくてもよい。この実施例では、レンズ表面においてなおいくらかの屈折がありうるが、それは知られている装置よりも大幅に少ない。
【００５９】
当業者によって理解されるようなさまざまな変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明が適用されることができる知られているオートステレオスコピック表示装置の図式的な斜視図。
【図２】図１に示される知られている表示装置の素子の詳細図。
【図３Ａ】図１に示される知られている表示装置の動作原理を説明するために使用される図。
【図３Ｂ】図１に示される知られている表示装置の動作原理を説明するために使用される図。
【図４】動作の光学的効果を表す図１の装置の２つの例示のレンチキュラ素子の図式的な断面図。
【図５】本発明による表示装置の実施例におけるレンチキュラアレイの一部の、図４と同様の図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示を生成するための表示ピクセルのアレイを有する表示パネルと、表示パネル上に配されるレンチキュラ手段であって、該レンチキュラ手段を通じて表示ピクセルが観察されるレンチキュラ手段と、を備え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】
知られているオートステレオスコピック表示装置は、表示を生成するために空間光変調器として作用する表示ピクセルの行及び列のアレイを有する２次元液晶表示パネルを備える。互いに平行に延在する細長いレンチキュラ素子のアレイが、表示ピクセルアレイ上にあり、表示ピクセルは、これらのレンチキュラ素子を通して観察される。レンチキュラ素子は、素子のシートとして提供され、素子の各々は、細長い半円筒形のレンズ素子を有する。レンチキュラ素子は、表示パネルの列方向に延在し、各々のレンチキュラ素子は、表示ピクセルの２又はそれ以上の隣接する列の個々のグループ上にある。
【０００３】
例えば各々のレンチキュラ素子が、表示ピクセルの２列に関連付けられている機構において、各々の列の表示ピクセルは、個々の２次元サブ画像の垂直スライスを提供する。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ラ素子に関連付けられる表示ピクセル列からの対応するスライスを、シートの前に位置するユーザの左目及び右目に方向付け、それにより、ユーザは、単一のステレオスコピック画像を観察する。こうして、レンチキュラ素子のシートは、光出力の方向付け機能を提供する。
【０００４】
他の機構において、各々のレンチキュラ素子は、行方向の例えば４又はそれ以上の隣接する表示ピクセルのグループに関連付けられる。各々のグループ内の表示ピクセルの対応する列は、個々の２次元サブ画像からの垂直スライスを提供するように適切に配置される。ユーザの頭部が、左から右に移動するにつれて、一連の連続する、異なる、ステレオスコピックな（立体的に見える）ビューが知覚され、例えば周囲を見回す印象を生じさせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の装置は、効果的な３次元表示を提供する。しかしながら、ステレオスコピックなビューを提供するために、必要な犠牲が装置の水平解像度にあることが分かるであろう。解像度のこの犠牲は、例えば短距離から観察するための小さいテキストキャラクタの表示のような特定のアプリケーション、又は高解像度を必要とするグラフィックアプリケーションにとっては受け入れがたい。この理由のため、２次元（２Ｄ）モードと３次元（３Ｄステレオスコピック）モードとの間で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することが提案されている。このような装置は、米国特許第６，０６９，６５０号明細書に記載されており、その内容はすべて、参照によって本願明細書に盛り込まれるものとする。この装置において、１又は複数のステレオスコピックな対を形成するピクセルの異なるグループが、レンチキュラ素子を通して観察者の個々の目によって見られる。レンチキュラ素子は、レンチキュラ素子の屈折効果の除去を可能にするために、切り替え可能な屈折率を有する電気光学材料を含む。
【０００６】
２次元モードにおいて、切り替え可能な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、それらは、光学的にトランスペアレントな材料の平坦なシートと全く同様に作用する。結果として得られる表示は、表示パネルの固有解像度に等しい高解像度を有し、これは、短い観察距離からの小さいテキストキャラクタの表示に適している。２次元表示モードは、当然ながら、ステレオスコピックな画像を提供することができない。
【０００７】
３次元モードにおいて、切り替え可能な装置のレンチキュラ素子は、上述したように、光出力の方向付け機能を提供する。結果として得られる表示は、ステレオスコピックな画像を提供することができるが、更に、前述の必然的な解像度の損失を苦しむ。
【０００８】
切り替え可能な表示モードを提供するために、切り替え可能な装置のレンチキュラ素子は、偏光された光に関して２つの異なる値の間で切り替え可能な屈折率を有する、液晶材料のような電気光学材料を使用する。装置は、レンチキュラ素子の上下に設けられる電極層に適当な電位を印加することによって、モード間で切り替えられる。電位は、隣接する光学的にトランスペアレントな層に関連して、レンチキュラ素子の屈折率を変える。代替として、隣接する光学的にトランスペアレントな層は、電気光学材料から形成されることができ、これは、光学的にトランスペアレントな層に関連してレンチキュラ素子の屈折率が変えられるという同じ結果を有する。
【０００９】
しかしながら、斜めの角度で観察される場合の、２Ｄモードにおける不所望の表示アーチファクトに関する問題が経験される。このような角度において、目に見える構造が、レンチキュラシートの構造に関連して現れる表示出力に存在するが、表示パネル及びレンチキュラアレイの面に垂直に観察する場合はこのような構造は目に見えない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一つの見地によれば、表示パネルと、表示パネル上に配置されるレンチキュラ手段と、を有する切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置であって、レンチキュラ手段が、光学的にトランスペアレントな層に隣接して電気光学材料を含むレンチキュラ素子のアレイを有し、電気光学材料の屈折率が、電界の選択的な印加によって切り替え可能であり、光学的にトランスペアレントな層が、複屈折材料を含む、装置が提供される。
【００１１】
上述したように、電気光学材料の屈折率は、レンチキュラ手段に２つの状態を提供するように切り替え可能である：１つの状態では、例えば、光出力の方向付け作用が、提供され、もう１つの状態では、例えば、光出力の方向付け作用が、除去される。これらは、２Ｄ及び３Ｄ動作モードである。
【００１２】
複屈折材料から、レンチキュラ手段の光学的にトランスペアレントな層を形成することによって、斜めの角度における２Ｄモード表示の上述の不所望の表示アーチファクトの低減の大幅な改善が、達成されることができる。
【００１３】
好適には、光学的にトランスペアレントな層が、電気光学材料と実質的に同じ常屈折率及びおそらく異常屈折率を有する。
【００１４】
光学的にトランスペアレントな層は、好適には、シート又は板の形のレンズボディを有し、かかるレンズボディに、アレイのレンチキュラ素子が形成される。各々のレンチキュラ素子は、電気光学材料を含む、例えば半円筒形の凹部のようなレンズ形状を有するボディの凹部によって規定されることができる。
【００１５】
不所望の表示アーチファクトは、知られている装置において、層の面に対して概して垂直に進む光線に関する光学的にトランスペアレントな層の屈折率が、層の面に対して斜めの角度で、例えば４５度で進む光線に関する屈折率と異なるという事実によると、考えられる。２Ｄ表示モードにおいて、液晶（ＬＣ）材料の分子が、それを横切る適切な電圧印加により層の面に対して垂直に配向される場合、層に対して垂直な光線に関して、ＬＣ材料及び層の屈折率は、個々の材料の適当な選択によって整合される。しかしながら、斜めの光線に関して、ＬＣ材料の有効屈折率は、常屈折率（一般に約１．５）に等しくなく、常屈折率と異常屈折率（一般に約１．７）との間である。結果的に、光線は、ＬＣ材料と層との間のカーブしたレンズ表面において屈折される。これは、表示装置に対して斜めの角度にある観察者にとって目に見える表示アーチファクト構造を引き起こすと考えられる。表示アーチファクト構造の性質は、レンチキュラ手段の物理構造に関連して現れる。これらの効果は、当該層に複屈折材料を与えることを通じて、ＬＣ材料と層材料との間の屈折率整合を改善することによって、少なくともある程度除去される。
【００１６】
光学的にトランスペアレントな層は、好適には、ＬＣ材料と、例えば紫外線硬化可能なポリマのような硬化可能なポリマと、の混合物を含む。
【００１７】
光学的にトランスペアレントな層は、好適には、表示パネルの表面に対して垂直な方向において、１．５０及び１．５５の間（より好適には１．５２及び１．５４の間）の有効屈折率を有する。これは、２Ｄモードにおける同じ方向のＬＣ材料の屈折率と整合する。光学的にトランスペアレントな層は、表示パネルの表面に対して垂直な方向から横に４５度オフセットされた（傾いた）方向において、１．５５及び１．７０の間の有効屈折率を有することが好ましい。こうして、屈折率は、斜めの光線に関して、２ＤモードにおけるＬＣ層の複屈折と整合するために、より大きい。
【００１８】
光学的にトランスペアレントな層は、好適には、表示パネルの表面に対して垂直な第１の方向と、該垂直な方向から横にオフセットされた第２の横方向と、の間に複屈折を有する複屈折材料を含む。
【００１９】
電気光学材料は、表示装置の２Ｄ及び３Ｄ動作モードを規定するために好適には切り替え可能である。光学的にトランスペアレントな層は、２Ｄ動作モードの場合、電気光学材料と実質的に同じ常屈折率及び異常屈折率を有する。
【００２０】
本発明は更に、表示パネルと、表示パネル上に配置されるレンチキュラ手段と、を有する切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置を制御する方法であって、
−３Ｄモードにおいて、レンチキュラ素子の電気的に切り替え可能な光学材料と光学的にトランスペアレントな層との間のレンズ形状の境界において屈折率変化を規定するように、電界の印加によってレンチキュラ素子の電気的に切り替え可能な光学材料の屈折率を切り替えるステップと、
−２Ｄモードにおいて、レンズ形状の境界において実質的に屈折率変化を規定しないように、電気的に切り替え可能な光学材料の屈折率を切り替えるステップであって、光学的にトランスペアレントな層は、レンズ形状の境界をよこぎるすべての方向について実質的に屈折率変化がないような複屈折材料を含む、ステップと、
を含む方法が提供される。
【００２１】
本発明の他の特徴及び利点は、例示によって及び添付の図面を参照して与えられる本発明の好適な実施例の以下の説明を読むことから明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
２次元表示モード及び３次元表示モードの間で切り替えられることができる可視表示領域を有する切り替え可能な表示装置は、知られている。モード間の切り替えは、例えばＬＣ材料のような電気光学材料から形成されるレンズ素子のアレイに電界を印加することによって達成される。２次元モードにおいて、レンズ素子は、それらがトランスペアレントな材料の通常のシートであるかのように振舞う。３次元モードにおいて、レンズ素子は、ステレオスコピック画像が知覚されることを可能にするために、光出力の方向付け機能を提供する。
【００２３】
図１は、本発明が適用されることができる、知られている切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置１の図式的な斜視図である。表示装置１は、展開された形式で示されている。
【００２４】
知られている装置１は、表示を生成するために空間光変調器として作用するアクティブマトリックスタイプの液晶表示パネル３を有する。表示パネル３は、行及び列で配置される表示ピクセル５の直交アレイを有する。明確にするため、少数の表示ピクセル５だけが、図に示されている。実際、表示パネル３は、約１０００行及び数千列の表示ピクセル５を含むことができる。
【００２５】
液晶表示パネル３の構造は、まったく通常のものである。具体的には、パネル３は、一対の間隔を置いて配置されるトランスペアレントなガラス基板を有し、ガラス基板の間には、配向されるツイステッドネマチック又は他の液晶材料が提供される。基板は、それらの対向する表面上に、トランスペアレントなインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）電極のパターンを担持する。更に、偏光層が、基板の外側表面に設けられる。
【００２６】
各々の表示ピクセル５は、間に介在する液晶材料を含む向かい合う電極を基板上に有する。表示ピクセル５の形状及びレイアウトは、電極の形状及びレイアウトによって決定される。表示ピクセル５は、間隙によって、規則的に他から間隔をおいて配置される。
【００２７】
各々の表示ピクセル５は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）又は薄膜ダイオード（ＴＦＤ）のようなスイッチング素子に関連付けられる。表示ピクセルは、スイッチング素子にアドレッシング信号を供給することによって表示を生成するように動作される。適切なアドレッシング手法は、当業者に知られている。
【００２８】
表示ピクセル５間の間隙は、不透明な黒色マスクによって覆われる。マスクは、光吸収材料のグリッドの形で設けられる。マスクは、スイッチング素子を覆い、個別の表示ピクセル領域を規定する。
【００２９】
表示パネル３は、この例では表示ピクセルアレイの領域に延在する平面バックライトを含む光源７によって照射される。光源７からの光は、表示パネル３を通じて方向付けられ、個別の表示ピクセル５は、光を変調させ、表示を生成するように、駆動される。
【００３０】
表示装置１は、更に、表示パネル３の表示出力側に位置するレンチキュラ素子機構９を有するレンチキュラ手段を備える。機構は、ビュー形成機能を選択的に実施するように制御可能である。レンチキュラ素子機構９は、互いに平行に延在するレンチキュラ素子１１のアレイを有し、そのうちの１つだけが、明確さのために、誇張された寸法で示されている。
【００３１】
レンチキュラ素子機構９は、より詳しく図２に図式的に示されている。機構９は、展開された形式で示されている。
【００３２】
図２を参照して、レンチキュラ素子機構９は、一対のトランスペアレントなガラス基板１３、１５を有し、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）から形成されるトランスペアレントな電極層１７、１９が、ガラス基板１３、１５の対向する表面上に設けられる。各々の電極層１７、１９は、複数の平行な細長い電極の形であり、個々の異なる層１７、１９の電極は、互いに垂直に配置される。細長い電極は、それらが別々にアドレスされることを可能にするために、電極間に小さい間隙を有して配置される。
【００３３】
レンチキュラボディを構成し、逆レンチキュラ構造を有するシート又は板の形の、光学的にトランスペアレントな層２１が、基板１３、１５の間に、基板の上側のもの１３と隣り合って設けられる。レンチキュラボディ２１は、複製技法を使用してプラスチック材料から製造される。更に、ネマチック液晶材料２３が、基板１３、１５の間に、基板の下側のもの１５に隣り合って供給される。レンチキュラボディ２１の逆レンチキュラ構造は、図に示されるように、レンチキュラボディ２１と下側の基板１５との間で、液晶材料２３が、平行な細長い半円筒形のレンチキュラ形状を呈するようにする。更に、液晶材料２３と接触するボディ２１の逆レンチキュラ構造及び下側基板１５の表面は、液晶材料２３を配向するために、配向層２５及び２６を備える。
【００３４】
使用時、図１に示される知られている切り替え可能な表示装置１は、表示出力を提供するように動作可能であり、そのディスクリートな部分が、２次元（２Ｄ）及び３次元（３Ｄ）表示モードの間で、単独で又は組み合わせによって、切り替えられることができる。このようにして、１又は複数の２次元表示ウィンドウが、３次元表示領域に提供されることができる。
【００３５】
モード間の表示出力のディスクリート部分の切り替え可能性は、液晶材料２３から形成されるレンチキュラ素子に電界を印加することによって達成される。この電界は、電極層１７、１９の電極に電位を印加することによって生成される。
【００３６】
電位は、各々の電極層１７、１９の細長い電極のうち選択された数の隣接するものに印加される。上側電極の選択は、切り替えられるべき表示ウィンドウの高さを規定し、下側電極の選択は、切り替えられるべき表示ウィンドウの幅を規定する。
【００３７】
図示されるように小区分される代わりに、電極１７及び１９はそれぞれ、ピクセルアレイ上に連続的に延在するとともに、２Ｄ及び３Ｄ表示モードの間でその全体の表示出力を切り替えるために単なる適切な電圧の印加によって動作可能である単一の電極であってもよい。
【００３８】
印加される電位は、表示領域の選択された部分のレンチキュラ素子が、光出力の方向付け機能の維持及び除去の間の切り替えをするようにする。これについて、以下、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。ＬＣ材料の配向は、その静的誘電率異方性のため、印加される電界を通じて制御されることができる。光学的状況において、誘電率異方性が更にあり、ＬＣ材料の屈折率は、比誘電率に関連する。ＬＣ材料は、常屈折率及び異常屈折率を有し、前者は、ディレクタに対して垂直な電界偏光を有する光に適用可能であり、後者は、ディレクタに平行な電界偏光を有する光に適用可能である。
【００３９】
図３Ａは、電位が電極に印加されない場合の、レンチキュラ素子機構９の一部の図式的な断面図である。ここで、配向層２５及び２６のラビング方向及び表示光の偏光は、ｚ方向にある。結果として、有効なレンズは、光学的に複屈折であるが、ＬＣ材料の異常屈折率に対応する屈折率を有する等方性レンズとして近似されることができる。この状態において、表示パネルによって提供される直線偏光された光に関する液晶材料２３の屈折率は、ボディ２１の屈折率より実質的に高く、それゆえ、レンチキュラ形状は、図示されるように、光出力の方向付け機能を提供する。
【００４０】
図３Ｂは、約５０ボルトの交番電位が電極に印加される場合の、レンチキュラ素子機構９の一部の図式的な断面図である。電界は、ｙ方向において生成され、ＬＣ分子は、電解線と並ぶ。結果として、ディレクタは、ｙ方向にある。表示パネルからの光の偏光方向は、直線偏光される。表示の偏光がｚ方向にある場合、有効なレンズは、常屈折率を有し、屈折率整合がＬＣ材料及びレンチキュラボディ２１の間にあるので、光は屈折されない。従って、この状態において、表示パネルによって提供される直線偏光の光に関するＬＣ材料２３の屈折率は、ボディ２１の逆レンチキュラ構造と実質的に同じであり、それゆえ、図示されるように、レンチキュラ形状の光出力の方向付け機能が打ち消される。このように、アレイは、効果的に、「通過」モードで作用する。
【００４１】
図３Ａに示されるように光出力の方向付け機能が維持される場合、ＬＣ材料２３によって規定されるレンチキュラ素子は、凸形の円筒レンズとして作用し、表示パネル３から、表示装置１の前に位置するユーザの目に、異なる画像又はビューを提供する。こうして、３次元画像が、提供されることができる。
【００４２】
図３Ｂに示されるように光出力の方向付け機能が取り除かれる場合、液晶材料２３によって規定されるレンチキュラ素子は、それらが凸形の円筒レンズの平坦なシートであるかのように作用する。こうして、高解像度の２次元画像が、表示パネル３の完全な固有解像度を用いて提供されることができる。
【００４３】
表示モード間の切り替えをする電位の制御は、コントローラ１２によって、レンチキュラ素子機構９の電極に供給される。
【００４４】
知られている切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置の構造の更なる詳細は、米国特許第６，０６９，６５０号明細書に見い出されることができ、それを参照されたい。
【００４５】
例えば表示パネルの面に対して約４５度の斜めの角度で２Ｄモードの表示を観察する場合、不所望の表示アーチファクトが、この装置の表示出力において目に見えることが分かっている。これらのアーチファクトは、その構造がレンチキュラアレイの構造に関連するように現れる目に見える暗いバンディング又は陰影ラインの形である。表示パネルに垂直に２Ｄモード表示出力を観察する場合、アーチファクト構造は存在しない。アーチファクトは、いくらかの残余のレンズ効果によると考えられる。
【００４６】
構造の可視性は、次のように説明されることができる。２Ｄモードにおいて、電圧が、レンチキュラ素子に印加され、ＬＣ材料の分子は、垂直に配向され、すなわち、表示パネル３の面にほぼ垂直である。図４は、このモードにおいて、アレイの２つの例示的なレンチキュラ素子の適用される効果を図式的に示し、これらの素子のＬＣ材料の垂直な配向を示している。表示パネル及びレンチキュラアレイに対して実質的に垂直に進む光線は、ＬＣ材料及びレンチキュラボディ２１の屈折率が整合されているので、レンズ表面（ＬＣ材料２３及びレンチキュラボディ２１の間の半円筒の境界）において屈折率の変化をみない。結果的に、光の経路は、変更されない。これは、図４の左側のレンチキュラ素子に関して示されている。
【００４７】
しかしながら、斜めの光線の場合、ＬＣ材料２３の有効屈折率は、常屈折率（一般に約１．５）に等しくなく、常屈折率と異常屈折率（一般に約１．７）の間の値を有する。結果的に、光線は、図４の右側のレンチキュラ素子に関して表されるように、カーブしたレンズ表面において屈折される。このように、ＬＣ材料の複屈折の特性により、斜めの角度で表示を観察する場合、残余のレンズ効果がある。レンチキュラ素子の焦点距離は角度に依存するものとされる。表示パネルに対して直角な垂直角度では、焦点倍率はゼロであるが、それは、観察角度が大きくなると増加する。特定の観察角度の場合、レンチキュラ素子の焦点は、表示パネルのピクセル構造のところにある。結果として、パネル内のピクセルを囲む黒色マトリックスが、無限遠にイメージングされ、これは、目に見えるアーチファクト構造の原因であると考えられる。
【００４８】
この問題を解決するために、複屈折材料が、レンチキュラボディ２１について使用される。好適には、複屈折材料は、ＬＣ材料と同じ常屈折率及び異常屈折率を有する。
【００４９】
この効果は、図４と同様に２つの例示的なレンチキュラ素子１１を有するレンチキュラアレイ９の一部の断面図である図５に示されている。レンチキュラボディ２１の光軸の向きは、好適には、図５に示されるように垂直方向にある。
【００５０】
３Ｄ動作モードにおいて、表示パネルからの光は、屈折がレンズ表面において得られるように偏光される。光線は、ＬＣ材料２３の異常屈折率及びレンチキュラボディ２１の常屈折率をみる。結果的に、垂直方向の光線は、レンズ表面において屈折率の変化を見ず、屈折されない。
【００５１】
図５に示されるような２Ｄ動作モードにおいて、電圧が、レンチキュラ素子に印加され、ＬＣ材料分子は、垂直に再び配向される。このモードにおいて、ＬＣ材料及びレンチキュラボディ２１の材料の常屈折率及び異常屈折率は整合し、レンズ表面において屈折はない。図５の左側のレンチキュラ素子１１は、垂直に進む光の効果を表しており、右側のレンチキュラ素子１１は、斜めに進む光の効果を表している。分かるように、いずれの場合においても、光線は、レンズ表面における屈折率の変化をみず、屈折されない。
【００５２】
具体的には、光学的にトランスペアレントな層は、表示パネルの表面に垂直な（すなわち図５の左側の図に示されるように垂直な）第１の方向と、第２の横方向（すなわち右側の図に示されるように横成分を有する）と、の間の複屈折を有する複屈折材料を含む。
【００５３】
更に詳細には、レンチキュラ素子１１内のＬＣ材料２３は、均質な一軸異方性の媒質によって近似されることができる。一軸異方性の媒質中の光の伝播は、２つの独立した偏光モードによって記述されることができる。各々の独立したモードの屈折率は、複屈折媒質の光軸に対する伝播方向及び偏光方向に依存する。常屈折率を有する通常（Ｏ）波は、波数ベクトルｋｏ及び光軸に対して垂直な偏光方向を有する。異常（Ｅ）波は、Ｏ波の偏光方向に対して垂直な偏光方向を有する。Ｅ波の異常屈折率は、波数ベクトルｋｅと光軸との間の角度Θに依存する。
【００５４】
Ｏ波の伝播及びＥ波の伝播を区別することが可能である。Ｏ波の場合、屈折率は、伝播方向に依存しない。しかしながら、Ｅ波の場合、光軸に対する伝播方向に依存して、屈折率のバリエーションがある。言い換えると、屈折率は、同様に、観察角度に依存する。角度Θが増加する場合、有効屈折率も同様に増加する。特定の観察角度について、レンチキュラの屈折力は、切り替え可能なレンチキュラの焦点が、ちょうど表示パネルのピクセル構造のところにある値に達する。
【００５５】
図５の装置において、レンチキュラボディ２１は、垂直なｙ方向において、光軸に関して光学的に複屈折である。切り替え可能なレンチキュラ素子について使用されるＬＣ材料２３は、例えば１．５２７の常屈折率及び１．７６６の異常屈折率を有する。複屈折レンチキュラボディ２１の屈折率を変更することによって、レンチキュラ素子の屈折力は、変更される。Ｏ波について完全な屈折率整合を生成するために、レンチキュラボディ２１の常屈折率は、ＬＣ材料２３の常屈折率に実質的に等しいように選択される。結果として、Ｏ波に関してレンズ効果はない。
【００５６】
３Ｄモードにおいて装置の性能は、大きな影響を受けない。
【００５７】
複屈折レンチキュラボディは、例えば２Ｐのような硬化可能なフォトポリマとＬＣ材料との混合物を含むことができる。混合物は、例えば紫外線硬化によって重合される。
【００５８】
やや好適な実施例において、レンチキュラボディ２１の材料の異常屈折率は、ＬＣ材料２３の異常屈折率と整合しなくてもよい。この実施例では、レンズ表面においてなおいくらかの屈折がありうるが、それは知られている装置よりも大幅に少ない。
【００５９】
当業者によって理解されるようなさまざまな変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明が適用されることができる知られているオートステレオスコピック表示装置の図式的な斜視図。
【図２】図１に示される知られている表示装置の素子の詳細図。
【図３Ａ】図１に示される知られている表示装置の動作原理を説明するために使用される図。
【図３Ｂ】図１に示される知られている表示装置の動作原理を説明するために使用される図。
【図４】動作の光学的効果を表す図１の装置の２つの例示のレンチキュラ素子の図式的な断面図。
【図５】本発明による表示装置の実施例におけるレンチキュラアレイの一部の、図４と同様の図。
【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であって、
表示パネルと、
前記表示パネル上に配されるレンチキュラ手段と、
を有し、前記レンチキュラ手段は、光学的にトランスペアレントな層に隣接して電気光学材料を含むレンチキュラ素子のアレイを有し、前記電気光学材料の屈折率は、電界の選択的な印加によって切り替え可能であり、前記光学的にトランスペアレントな層は、複屈折材料を含む、装置。
【請求項２】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記電気光学材料と実質的に同じ常屈折率及び異常屈折率を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電気光学材料は、液晶材料を含む、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記表示パネルは、液晶表示パネルを有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記光学的にトランスペアレントな層は、液晶材料及び硬化可能なポリマの混合物を含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記硬化可能なポリマは、紫外線硬化可能である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記表示パネルの表面に対して垂直な方向において、１．５０及び１．５５の間の有効屈折率を有する、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記表示パネルの表面に対して垂直な方向から横に４５度オフセットされた方向において、１．５５及び１．７０の間の有効屈折率を有する、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記表示パネルの表面に対して垂直な第１の方向と前記垂直な方向から横にオフセットされた第２の横方向との間に複屈折を有する複屈折材料を含む、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記電気光学材料は、前記表示装置の２Ｄ及び３Ｄ動作モードを規定するように切り替え可能である、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記２Ｄ動作モードの場合、前記電気光学材料と実質的に同じ常屈折率及び異常屈折率を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
表示パネルと、
前記表示パネル上に配されるレンチキュラ手段と、
を有する、切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置を制御する方法であって、
３Ｄモードの場合、レンチキュラ素子の電気的に切り替え可能な光学材料と、光学的にトランスペアレントな層と、の間のレンズ形状の境界において屈折率変化を規定するように、電界の印加によって前記電気的に切り替え可能な光学材料の屈折率を切り替えるステップと、
２Ｄモードの場合、前記レンズ形状の境界において実質的に屈折率変化を規定しないように、前記電気的に切り替え可能な光学材料の屈折率を切り替えるステップであって、前記光学的にトランスペアレントな層が、前記レンズ形状の境界を横切るすべての方向について実質的に屈折率変化がないような複屈折材料を含む、ステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記電気光学材料と実質的に同じ常屈折率及び異常屈折率を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電気光学材料は、液晶材料を含む、請求項１２又は請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記表示パネルの表面に対して垂直な方向において、１．５０及び１．５５の間の有効屈折率を有する、請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記表示パネルの表面に対して垂直な方向から横に４５度オフセットされた方向において、１．５５及び１．７０の間の有効屈折率を有する、請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載の方法。
【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であって、
表示パネルと、
前記表示パネル上に配されるレンチキュラ手段と、
を有し、前記レンチキュラ手段は、光学的にトランスペアレントな層に隣接して電気光学材料を含むレンチキュラ素子のアレイを有し、前記電気光学材料の屈折率は、電界の選択的な印加によって切り替え可能であり、前記光学的にトランスペアレントな層は、複屈折材料を含む、装置。
【請求項２】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記電気光学材料と実質的に同じ常屈折率及び異常屈折率を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電気光学材料は、液晶材料を含む、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記表示パネルは、液晶表示パネルを有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記光学的にトランスペアレントな層は、液晶材料及び硬化可能なポリマの混合物を含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記硬化可能なポリマは、紫外線硬化可能である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記表示パネルの表面に対して垂直な方向において、１．５０及び１．５５の間の有効屈折率を有する、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記表示パネルの表面に対して垂直な方向から横に４５度オフセットされた方向において、１．５５及び１．７０の間の有効屈折率を有する、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記表示パネルの表面に対して垂直な第１の方向と前記垂直な方向から横にオフセットされた第２の横方向との間に複屈折を有する複屈折材料を含む、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記電気光学材料は、前記表示装置の２Ｄ及び３Ｄ動作モードを規定するように切り替え可能である、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記２Ｄ動作モードの場合、前記電気光学材料と実質的に同じ常屈折率及び異常屈折率を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
表示パネルと、
前記表示パネル上に配されるレンチキュラ手段と、
を有する、切り替え可能なオートステレオスコピック表示装置を制御する方法であって、
３Ｄモードの場合、レンチキュラ素子の電気的に切り替え可能な光学材料と、光学的にトランスペアレントな層と、の間のレンズ形状の境界において屈折率変化を規定するように、電界の印加によって前記電気的に切り替え可能な光学材料の屈折率を切り替えるステップと、
２Ｄモードの場合、前記レンズ形状の境界において実質的に屈折率変化を規定しないように、前記電気的に切り替え可能な光学材料の屈折率を切り替えるステップであって、前記光学的にトランスペアレントな層が、前記レンズ形状の境界を横切るすべての方向について実質的に屈折率変化がないような複屈折材料を含む、ステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記電気光学材料と実質的に同じ常屈折率及び異常屈折率を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電気光学材料は、液晶材料を含む、請求項１２又は請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記表示パネルの表面に対して垂直な方向において、１．５０及び１．５５の間の有効屈折率を有する、請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記光学的にトランスペアレントな層は、前記表示パネルの表面に対して垂直な方向から横に４５度オフセットされた方向において、１．５５及び１．７０の間の有効屈折率を有する、請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００９−５２８５６５（Ｐ２００９−５２８５６５Ａ）
【公表日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５６８９６（Ｐ２００８−５５６８９６）
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５０６０１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０９９４８８
【国際公開日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【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２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００７／０５０６０１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０９９４８８
【国際公開日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【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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