オートステレオスコピックな表示装置

专利摘要:
マルチビューオートステレオスコピック表示装置は、表示装置の幅方向に配置される複数のバックライト領域を有するバックライトと、バックライトの上に、バックライトと位置合わせされて配置される空間光変調器であって、バックライトから受け取られる光を変調する行及び列に配される表示形成素子のアレイを有する空間光変調器と、空間光変調器の上に、空間光変調器と位置合わせされて配されるビュー形成層であって、表示装置の幅方向に配される複数のビュー形成素子を有し、各ビュー形成素子が、表示形成素子の隣接するグループからの変調光を、それぞれ異なる方向でユーザに向けて投影するために複数のビューに向けるように構成される、ビュー形成素子と、を有する。バックライトは、表示装置の駆動サイクルの異なる部分に、バックライト領域の異なるものを活性化するように切り替え可能であり、それによって、駆動サイクルの異なる部分に、アクティブなバックライト領域からの変調光が、個々の異なる入射角で各ビュー形成素子に入射する。このようにして、全体の視野角又は有効な３次元表示解像度が増大されることができる。
公开号:JP2011505582A
申请号:JP2010531617
申请日:2008-10-27
公开日:2011-02-24
发明作者:マルセリヌス；ピー；シー；エム クレイン；ピーター‐アンドレ レデルト
申请人: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；
IPC主号:G02B27-22

专利说明:

[0001] 本発明は、例えば表示ピクセルのアレイを有する表示パネルのような画像形成手段と、表示ピクセルがビュー形成手段を通じて観察される該ビュー形成手段と、を有するオートステレオスコピック表示装置に関する。本発明は更に、オートステレオスコピック表示装置を駆動する方法及びコンピュータプログラム製品に関する。]
背景技術

[0002] 英国特許出願公開第２１９６１６６Ａ号明細書は、表示を生成するための画像形成素子として機能する表示ピクセルの行及び列アレイを有する２次元液晶表示パネルを備えるオートステレオスコピック表示装置を開示している。互いに平行に延在するレンチキュラ素子のアレイが、表示ピクセルアレイの上に置かれ、ビュー形成素子として機能する。表示ピクセルは、これらのレンチキュラ素子を通じて観察される。]
[0003] 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、細長いセミシリンドリカルレンズ素子を含む。レンチキュラ素子は、表示パネルの列方向に延び、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の上に置かれる。]
[0004] 例えば、各々のレンチキュール（レンチキュラレンズ）が、表示ピクセルの２つの列と関連付けられる構造において、各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ールに関連付けられた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。]
[0005] 他の構造において、各レンチキュールは、行方向における３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ビューが知覚されて、例えば見回す印象を生成する。]
発明が解決しようとする課題

[0006] 上述した装置は、効果的な２次元ディスプレイを提供する。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、装置の水平解像度の必要な犠牲があり、オートステレオスコピックモードにおける垂直及び水平解像度の間の実質的な違いを生じさせることが分かるであろう。]
[0007] 更に、ディスプレイの視野角とディスプレイにおける３次元深さの知覚との間のトレードオフがあることが分かるであろう。特に、広い視野角をもつディスプレイを提供するために、例えば６０°のような大きな角度にわたって、投影されるビューを分布させることが必要である。しかしながら、このようなディスプレイは、ほとんど深さの知覚をもたない深みのない３次元画像を提供する。対照的に、良好な深さをもつ現実的な３次元画像を提供するために、投影されるビューの全てを小さい視野角に向ける必要がある。]
[0008] 結果的に、知られている技法を使用して、良好な画像解像度、広い視野角及び良好な深さ知覚をもつディスプレイを提供することは困難である。]
[0009] 本発明の目的は、改善されたオートステレオスコピック表示装置を提供することにある。]
[0010] 本発明は、独立請求項によって規定される。従属請求項は、有利な実施例を規定している。]
課題を解決するための手段

[0011] 本発明の１つの見地によれば、オートステレオスコピック表示装置であって、オートステレオスコピック表示装置の幅方向に配置される複数のバックライト領域を有するバックライト（１０７；２０７；３０７）と、バックライト（１０７；２０７；３０７）の上に、バックライト（１０７；２０７；３０７）と位置合わせされて配置される空間光変調器（１０３）であって、バックライトから受け取られる光を変調する行及び列に配置された表示形成素子のアレイを有する空間光変調器（１０３）と、空間光変調器（１０３）の上に、空間光変調器（１０３）と位置合わせされて配置されるビュー形成層（１０９）であって、表示装置の幅方向に配置される複数のビュー形成素子を有し、各々のビュー形成素子は、表示形成素子のグループからの変調光を、ユーザに向かう複数のビューに向けるように構成される、ビュー形成層と、を有し、バックライト（１０７；２０７；３０７）が、表示装置の駆動サイクルのそれぞれ異なる部分に、バックライト領域のそれぞれ異なるものを活性化するように切り替え可能であり、それによって、駆動サイクルのそれぞれ異なる部分に、アクティブなバックライト領域から変調光が、個々の異なる入射角で各々のビュー形成素子に入射する、オートステレオスコピック表示装置が提供される。]
[0012] 装置の使用中、バックライト領域の各々からの光は、空間光変調器によって変調され、狭い角度レンジでビュー形成素子の各々に入射する。こうして、バックライトが、バックライト領域のそれぞれ異なるものを逐次的に活性化するように駆動されるとき、ビュー形成素子は、異なる入射角をもつ変調光を逐次的に供給される。]
[0013] バックライトの駆動と同期して、空間光変調器は、表示データによって逐次的に駆動される。例えば、空間光変調器は、異なる複数のビューに関する表示データによって、逐次的に駆動されることができる。空間光変調器からの光は、逐次的に変化する角度分布により、ビュー形成素子の各々に入射し、この場合、それぞれ異なる複数のビューが、それぞれ異なる水平方向において、ユーザに向けて投影される。ビューの総数及び表示装置によって提供される有用な視野角の両方が、このようにして増大されることができる。]
[0014] 他の実施例において、空間光変調器は、同じ複数のビューの異なる画素に関する表示データによって逐次的に駆動されることができる。この場合、各ビューの有効解像度が、増大されることができる。]
[0015] バックライト領域は、複数の間隔を置かれた平行バンドを規定することができ、バンドの長さ方向は、バックライトの上端から下端まで延びる。バックライト領域同士の間の間隔は、それらの幅より大きくてもよい。]
[0016] バックライトは、バックライト領域に配置される複数の発光ダイオードを含むことができる。他の実施例において、バックライトは、バックライト領域に配置される複数の細長い光源を有することができる。光拡散素子が、バックライト領域に設けられてもよい。]
[0017] ある実施例において、バックライトは、不透明なマスクを有することができ、マスクは、光の透過を可能にするように、バックライト領域においてパターニングされている。これは、例えば一様な照明領域をもつ規則的な又は知られているバックライトを採用することを可能にし、それにより、バックライトは、知られているマスキング技法を使用して、簡単且つ費用効果的なやり方で、本発明において使用されるバックライト領域に従って光を放出する。]
[0018] ビュー形成素子のアレイは、レンチキュラ素子若しくはレンズのアレイ、又はその中に形成された光透過スリットのアレイをもつ障壁層を有することができる。視差生成のための他のビュー形成素子が、利点の損失なく使用されることもできる。空間光変調器は、透過型液晶表示パネルを有することができる。表示形成素子は、行又は列に配置されることができ、構造は直交しうる。]
[0019] 駆動サイクルの異なる部分において、最も近くのアクティブなバックライト領域から各々の表示形成素子に入射する光は、ビュー形成素子のそれぞれ異なるものに向けて投影されることができる。このような構造は、ビューの数及び表示装置の全体的な視野角の増加を提供することができる。]
[0020] 装置は更に、バックライト及び空間光変調器を駆動するように構成される表示ドライバを有することができる。表示ドライバは、駆動サイクルの異なる部分に、異なる複数のビューに関する情報によって、空間光変調器を駆動するように構成されることができる。]
[0021] 代替として、駆動サイクルの異なる部分に、最も近くのアクティブなバックライト領域から各々の表示形成素子に入射する光は、同じビュー形成素子の異なる部分に向けて投影されることができる。このような構造は、表示装置によって提供される各ビューの有効解像度の増加を与える。]
[0022] この例において、装置は更に、バックライト及び空間光変調器を駆動するように構成される表示ドライバを有することができ、表示ドライバは、駆動サイクルの異なる部分に、同じ複数のビューの異なる画素に関する情報によって、空間光変調器を駆動し、それにより、表示装置によって提供される各ビューの有効解像度を増大するように構成される。]
[0023] 空間光変調器が異なる複数のビューに関する表示データによって逐次的に駆動される実施例において、バックライト及び空間光変調器は、以下のように構成されることができる。

上式で、ｗｌｉｇｈｔは、各バックライト領域の幅であり、ｐｌｉｇｈｔは、バックライト領域間のピッチであり、ｄｌｉｇｈｔは、バックライトの面と空間光変調器の面との間の距離であり、φｖｉｅｗは、ビュー形成層によって形成されるべき各ビューの視野角である。このような構造は、十分に異なった入射角を有する光を、ビュー形成素子の各々に供給する。]
[0024] これらの実施例の特定のものにおいて、バックライト及び空間光変調器は、以下のように構成されることもできる：

上式で、φｚｏｎｅは、任意の時点においてビュー形成層によって形成されるべき複数のビューの組み合わせられた視野角であり、すなわちＮ及びφｖｉｅｗの積であり、ここで、Ｎは、ビュー形成層によって形成されるべき複数の各ビューにおけるビューの数である。例えば、バックライト及び空間光変調器は、下式のように構成されることができる。]
[0025] このような構造は、複数の各ビューの外側のビューの間のクロストークを回避し又は最小にするために構成されることができる。]
[0026] 実施例において、バックライトは、空間光変調器から第１の距離隔てられた第１の数の仮想バックライト領域によって規定されることができる。これらの仮想バックライト領域は、空間光変調器から第２の距離隔てられた第２の数の実際のバックライト領域及びレンチキュラレンズのアレイによって規定されることができる。第１の数は第２の数より多くてよく、第１の距離は第２の距離より小さくてよい。このような構造は、バックライト領域及び空間光変調器の面の間の距離の全体の低減によって、より薄い表示装置を提供するために使用されることができる。]
[0027] 本発明の別の見地によれば、本発明によるオートステレオスコピック表示装置を駆動する方法が提供される。]
[0028] 本発明の別の見地によれば、請求項１に記載のオートステレオスコピック表示装置を駆動する方法であって、駆動サイクルの第１の部分に、第１の空間的な光分布を提供するようにバックライト領域を切り替え、それと同時に、複数のビューの第１の複数の画素に関する情報によって空間光変調器を駆動するステップと、駆動サイクルの第２の部分に、第１の空間的な光分布と異なる第２の空間的な光分布を提供するようにバックライト領域を切り替え、それと同時に、複数のビューの、第１の複数の画素と異なる第２の複数の画素に関する情報によって、空間光変調器を駆動するステップと、を含む。]
[0029] 上述の方法において、第１及び第２の空間的な光分布は、アクティブなバックライト領域の相互排他的な組によって規定されることができる。]
[0030] 本発明は更に、コンピュータ可読媒体に又はチップに組み込まれることが可能なコンピュータプログラム、及び上記方法を実施するように適応される表示ドライバを提供する。プログラムは、表示ドライバでありえる。本発明は、プログラマブル装置が本発明による方法を実施することを可能にする、例えば表示ドライバの形のコンピュータプログラム製品を提供する。]
[0031] 媒体又はチップは、標準の半導体設計及び製造方法又は標準の電子工学技法及び製造方法に従って作られる集積回路又は電子装置でありうる。チップは、アナログ又はデジタルチップでありうる。]
[0032] 米国特許第６，０６４，４２４号明細書は、細長いレンチキュラ素子が表示パネルの列方向に対して或る角度で傾斜していることを除いて、上述したものと同様のオートステレオスコピック表示装置を開示している。レンチキュラ素子を傾斜させることによって、さもなければ必要とされる水平解像度の低減の一部が、垂直解像度に移される。こうして、装置によって表示されるビューの数を増加させるために垂直及び水平解像度の双方を「消費する」ことが可能になる。それにもかかわらず、広い視野角及び／又は良好な深さ知覚を有するディスプレイを得るために解像度を犠牲にすることが、今もなお必要である。]
図面の簡単な説明

[0033] 知られているオートステレオスコピック表示装置の動作を示す概略斜視図。
図１に示される表示装置の概略平面図。
本発明によるオートステレオスコピック表示装置の実施例の概略斜視図。
図３に示される装置の動作を示す概略平面図。
図３に示される装置の動作を示す概略平面図。
拡大された部分を含む、図３に示される装置の動作を示すより詳細な概略平面図。
ビューの間のクロストークがどのように除去され又は最小限にされることができるかを説明するために用いられる、図５と同様の図。
本発明による別のオートステレオスコピック表示装置の動作を示す概略平面図。
本発明による別のオートステレオスコピック表示装置の動作を示す概略平面図。
本発明によるオートステレオスコピック表示装置の厚みがどのように低減されることができるかを説明するのに用いられる図。] 図１ 図３ 図５
実施例

[0034] 本発明の実施例は、単なる例示によって、添付の図面を参照して記述される。]
[0035] 本発明は、バックライト、空間光変調器及びビュー形成層を有するタイプのオートステレオスコピック表示装置を提供する。空間光変調器は、異なる複数のビュー又は同じ複数のビューの異なる画素に関する表示情報によって、逐次的に駆動される。同時に、バックライトは、逐次的に変化する入射角を有する変調光を、ビュー形成層のビュー形成素子に提供するように駆動される。これらの変化する入射角は、異なる複数のビュー又は同じ複数のビューの異なる画素がユーザに投影されるようにすることにより、増大された数のビュー又は増大された解像度を有するビューを提供する。]
[0036] 図１は、知られているマルチビューオートステレオスコピック表示装置１の概略斜視図である。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機能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。] 図１
[0037] 表示パネル３は、行又は列に配置される表示形成素子又はピクセル５の直交アレイを有する。明確さのために、少数の表示ピクセル５のみが図に示されている。実際、表示パネル３は、表示ピクセル５の約１０００行及び数千列を含みうる。]
[0038] 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、間隔を置かれたトランスペアレントなガラス基板の対を含み、それらの間には、並べられた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）電極のパターンを保持する。偏光層が更に、基板の外側表面上に設けられる。]
[0039] 各々の表示ピクセル５は、基板上に対向電極を有し、対向電極間に、介在する液晶材料を含む。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、間隙によって互いから規則正しく間隔を置かれている。]
[0040] 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と関連付けられる。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提供することによって、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スキームは、当業者に知られている。]
[0041] 表示パネル３は、表示ピクセルアレイの領域にわたって延在する平坦な拡散バックライト７によって照明される。バックライト７からの光は、表示パネル３を通るように導かれ、表示パネル３は、光を変調し表示を生成するように駆動される個別の表示ピクセル５を有する。]
[0042] 表示装置１は更に、表示パネル３の表示側に配置されるビュー形成層９を備え、ビュー形成層９は、ビュー形成機能を実施する。ビュー形成層９は、互いに平行に延在するレンチキュラ素子１１の行を有し、そのうちの１つのみが、明確さのために誇張された寸法で示されている。レンチキュラ素子１１は、ビュー形成機能を実施するビュー形成素子として機能する。]
[0043] レンチキュラ素子１１は、凸状のシリンドリカルレンズの形であり、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ための光出力指向手段として機能する。図１に示されるレンチキュラ素子１１のシリンドリカル表面は、表示パネル３から離れたほうを向く。しかしながら、他の構造において、レンチキュラ素子１１のシリンドリカル表面は、表示パネル３の方を向いていてもよい。図１に示されるオートステレオスコピック表示装置１は、異なる方向にいくつかの異なるパースペクティブビューを提供することができる。具体的には、各々のレンチキュラ素子１１は、各行の表示ピクセル５の小さいグループの上にある。レンチキュラ素子１１は、いくつかの異なるビューを形成するように、或るグループの各々の表示ピクセル５を異なる方向に投影する。ユーザの頭部が左から右に移動するとき、ユーザの目は、いくつかのビューの異なるものを受け取る。] 図１
[0044] 図２は、上述したようなレンチキュラタイプのイメージング構造の動作原理を示し、光源７、表示パネル３及びビュー形成層９を示す。構造は、異なる方向に各々投影される３つのビューＡ、Ｂ及びＣを提供する。表示パネル３の各ピクセルは、１つの特定のビューに関する情報によって駆動される。] 図２
[0045] 図３は、本発明による（マルチビュー）オートステレオスコピック表示装置１０１の概略斜視図である。装置１０１は、図１及び図２に示される装置１と同様である。具体的には、装置１０１は、表示形成機能を実施する表示パネル１０３の形の空間光変調器と、ビュー形成機能を実施するビュー形成層１０９と、を有する。これらの素子は、図１に関して上述したものと概して同じである。しかしながら、レンチキュールは、本発明についてはシリンドリカルである必要はない。一般に、複数のビューが提供される限り、任意のビュー形成素子が使用されることができる。] 図１ 図２ 図３
[0046] 本発明による装置１０１は、バックライト１０７を有する。このバックライト１０７は、拡散平面バックライトではなく、代わりに、装置１０１の幅方向において互いに間隔をおいて配置された複数の狭いバックライト領域１０７ａを有する。明確さのために、少数のバックライト領域１０７ａのみが図３に示されている。] 図３
[0047] 各バックライト領域１０７ａは、直線的な形状を有し、バックライト１０７の上端から下端まで、表示パネル１０３の列方向と実質的に平行な方向に延在する。本実施例において、バックライト領域１０７ａ同士の間の距離は、バックライト領域１０７ａの相対的に小さい幅より非常に大きい（図のバックライト領域１０７ａの幅は、明確さのために誇張されている）。図３に示される装置１０１において、バックライト領域１０７ａは、複数の直線的に配置された発光ダイオードによって各々規定される。] 図３
[0048] バックライト領域１０７ａは、装置１０１の駆動サイクルの異なる部分に、異なる空間的な光分布を提供するように、独立して切り替え可能である。]
[0049] 図３に示される装置１０１は更に、異なる複数のビュー、すなわち第１の５つのビュー及び第２の５つのビュー、に関する情報によって、表示パネル１０３を逐次的に駆動する表示ドライバ１１９を有する。表示ドライバ１１９は更に、異なる空間的な光分布、すなわち第１及び第２の光分布、を提供するように、バックライト領域１０７ａのスイッチングを逐次的に駆動する。] 図３
[0050] 図４ａ及び図４ｂは、図３に示される装置の動作を示す概略平面図である。図４ａは、駆動サイクルの第１の部分における装置１０１を示し、図４ｂは、駆動サイクルの第２の部分における装置１０１を示す。第２の部分は、第１の部分のすぐ後に続いており、第２の部分のすぐ後に、次の駆動サイクルの第１の部分が続く。明確さのため、バックライト１０７、表示パネル１０３及びビュー形成層１０９の間の距離は、一定の縮尺で描かれていない。] 図３ 図４ａ 図４ｂ
[0051] 図４ａに示されるように、駆動サイクルの第１の部分に、第１の複数のバックライト領域１０７ａ（それらのうちわずか２つが図示されている）が、第１の空間的な光分布を提供するために活性化される。図示される装置１０１において、第１の複数のバックライト領域１０７ａは、バックライト領域１０７ａの１つおきのものを含む。] 図４ａ
[0052] 図４ａに示されるように、活性化されたバックライト領域１０７ａの各々からの光は、表示パネル１０３の表示ピクセル１０５の各々に入射し、次に、特定の角度レンジで、ビュー形成層１０９のレンチキュラ素子１１１に入射する。明確さのために、図は、２つのアクティブなバックライト領域１０７ａから、１つの表示ピクセル１０５を通過する光のみを示している。] 図４ａ
[0053] 第１の複数のバックライト領域１０７ａを活性化すると同時に、表示ドライバ１１９は、第１の５つのオートステレオスコピックなビューに関する表示情報によって、表示パネル１０３を駆動する。活性化されたバックライト領域１０７ａからの光は、表示パネル１０３によって変調され、それから、特定の角度レンジでビュー形成層１０９に入射する。ビュー形成層１０９は、第１の５つのビューを、それぞれ異なる水平方向に投影し、それぞれ異なる水平方向は合わさって、第１の全体の視野角を規定する。図４ａは、第１の５つの投影されるビューのうち１つのビューの画素のみを（右側の反復されるビューと共に）示している。] 図４ａ
[0054] 第１の５つのビューがビュー形成層１０９によって投影される方向は、バックライト領域１０７ａからの変調された光が入射する角度に依存する。駆動サイクルの第１の部分に、ビューは、表示装置１０１の平面に対して垂直方向に実質的に向けられる方向のレンジにわたって、投影されることが分かるであろう。上述したように、反復されるビューもまた、投影され、それらのうちの１つのビューの画素が、図４ａの右側に示されている。] 図４ａ
[0055] 図４ｂに示されるように、駆動サイクルの第２の部分に、第２の複数のバックライト領域１０７ａ（それらのうちわずか２つのみが図示されている）が、第２の空間的な光分布を提供するために活性化される。図示される装置１０１において、第２の複数のバックライト領域１０７ａは更に、この例では第１の複数のバックライト領域１０７ａを規定するものの間に位置するバックライト領域１０７ａの１つおきのものを含む。] 図４ｂ
[0056] 図４ｂに示されるように、活性化されたバックライト領域１０７ａの各々からの光は、同様に、表示パネル１０３の表示ピクセル１０５の各々に入射し、それから、特定の角度レンジで、ビュー形成層１０９のレンチキュラ素子１１１の各々に入射する。しかしながら、これらの入射角は、駆動サイクルの第１の部分のものと異なる。] 図４ｂ
[0057] 第２の複数のバックライト領域１０７ａを起動させると同時に、表示ドライバ１１９は、第２の５つのオートステレオスコピックなビューに関する表示情報によって、表示パネル１０３を駆動する。活性化されたバックライト領域１０７ａからの光は、表示パネル１０３によって変調され、それから、特定の角度レンジでビュー形成層１０９に入射する。ビュー形成層１０９は、それぞれ異なる水平方向に、第２の５つのビューを投影し、それら異なる水平方向は合わさって、第２の全体の視野角を規定する。図４ｂは、第２の５つの投影されるビューのうち１つのビューのみを（反復されるビューと共に）示している。] 図４ｂ
[0058] 第２の５つのビューがビュー形成層１０９によって投影される方向は、バックライト領域１０７ａからの変調が入射する角度に依存する。第２の５つのビューは、第１の５つのビューが投影される方向に対し約２０°の角度をなす方向レンジにわたって、投影される。上述したように、反復されるビューもまた投影され、それらのうち１つが図４ｂに示される。] 図４ｂ
[0059] 駆動サイクルの全体において、表示パネル１０３は、１０の異なるビューによって駆動され、１０の異なるビューのための出力を供給する。これらのビューは、図４ａ及び図４ｂに示されるように、異なる方向に投影される。] 図４ａ 図４ｂ
[0060] 当業者によって理解されるように、どの時点においても、１０のビューのうち半分のビューに関する情報しか装置１０１によって投影されない。しかしながら、装置のフレームレートが十分に高いならば、１０のビューのうちどのビューが観察されようとも、ユーザは、いかなる画面フリッカにも気付かないであろう。]
[0061] 表示パネル１０３は、１００Ｈｚのフレームレート又は駆動に適当な他の周波数を有する液晶表示装置である。このようなフレームレートは、例えば光学的に補償される複屈折（ＯＣＢ）液晶効果を使用して、達成されることができ、その詳細は、当業者には知られている。]
[0062] 更に、オートステレオスコピック表示装置によって提供されるビューの数を増大するための多くの通常の技法と比較して、それぞれ異なるビューに関する情報を逐次的に出力するための表示パネル１０３の使用は、各ビューの解像度の低下を生じさせないことが分かるであろう。]
[0063] 図５は、図３に示される装置１０１のより詳細な概略平面図であり、装置１０１の構成要素の相対的な配置をより正確に示している。図は、表示パネル１０３の表示ピクセル１０５の個別のものを通過する光を示す拡大された部分を含む。] 図３ 図５
[0064] 図５は、３つの隣接するバックライト領域１０７ａを示し、３つのうち中央のものが、駆動サイクルの第１の部分（時間ｔ）に活性化され、３つのうち外側のものが、駆動サイクルの第２の部分（時間ｔ＋１）に活性化される。説明のために、バックライト領域１０７ａのうちすべての３つからの光線が、図示されている。] 図５
[0065] 分かるように、バックライト領域１０７ａの各々からの光は、表示パネル１０３の表示ピクセル１０５の各々に入射し、それから、特定の（狭い）角度レンジで、ビュー形成層１０９のレンチキュラ素子１１１に入射する。バックライト１０７及び表示パネル１０３の面の間の距離ｄｌｉｇｈｔは、各々のバックライト領域１０７ａから各々の表示ピクセル１０５及びレンチキュラ素子１１１に入射する光線が実質的に平行であるように、十分に大きい。]
[0066] 図５の拡大された部分を特に参照して、駆動サイクルの第１の部分（時間ｔ）における中央に位置するバックライト領域１０７ａからの光線、及び駆動サイクルの第２の部分（時間ｔ＋１）における外側のバックライト領域１０７ａからの光線が、それぞれ異なる角度でビュー形成層１０９のレンチキュラ素子１１１の各々に入射することが分かる。従って、駆動サイクルのそれぞれ異なる部分にビュー形成層１０９によって形成されるビューは、個々の異なる方向に投影される。] 図５
[0067] 図に示される装置１０１の場合、各ビューの個別の視野角φｖｉｅｗは、下式によって与えられる：

上式で、ｐｐｉｘｅｌは、表示パネル１０３の表示ピクセル１０５の間のピッチであり、ｄｌｅｎｓは、表示パネル１０３及びビュー形成層１０９の面の間の距離である。駆動サイクルの各部分に投影される５つのビューの組み合わせられた視野角φｚｏｎｅは、下式によって与えられる：

上式で、Ｎは、ビューの数であり、この例では５であり、ｗｌｅｎｓは、ビュー形成層１０９の各レンチキュラ素子１１１の幅である。]
[0068] レンチキュラ素子１１１の幅が、表示ピクセル幅のＮ倍と同じであるという条件で、上述の近似は、本発明によるほとんどの表示装置に適用される。]
[0069] 本発明による装置１０１の効果的な動作のために、バックライト１０７は、以下の要求に従うように構成されるべきである：


上式で、ｗｌｉｇｈｔは、各バックライト領域１０７ａの幅であり、ｐｌｉｇｈｔは、バックライト領域１０７ａ間の幅であり、ｄｌｉｇｈｔは、バックライト１０７及び表示パネル１０３の面の間の距離である。]
[0070] 上述の要求は、各バックライト領域１０７ａから表示パネル１０３の各表示ピクセル１０５に入射する光が、実質的に平行であり、（駆動サイクルのそれぞれ異なる部分に活性化される）隣接するバックライト領域から入射する光が、適切に異なる角度で入射することを確実にし、個々の複数のオートステレオスコピックなビューが、それぞれ異なる方向に投影されることを確実にする。]
[0071] 上述のように、装置１０１によって投影される第１の５つのビュー及び第２の５つのビューが一緒に、各々小さい角度隔てられた１０のオートステレオスコピックなビューを提供する。好適には、第１及び第２の５つのビューの隣接する外側のビューの間のクロストークが、最小限にされ、その理由は、これらのビュー、すなわち１０のビューのうち５及び６のビューが、実質的に、装置１０１の有用な視野角の中心にあるからである。]
[0072] 第１及び第２の５つのビューの隣接するビューの間のクロストークは、一般に、表示パネル１０３の表示ピクセル１０５からビュー形成層１０９の２つの隣接するレンチキュラ素子１１１の間の境界に入射する光によって、引き起こされる。]
[0073] 例えば、図５の拡大された部分は、時間ｔに、光が、表示パネル１０３の中央の表示ピクセル１０５を垂直方向に通過し、ビュー形成層１０９の隣接するレンチキュラ素子１１１の中央部分に向かうことを示している。いずれの側にもレンチキュラ素子１１１がある場合、（他のバックライト領域１０７ａからの）この中央表示ピクセル１０５からの光は、２つの隣接するレンチキュラ素子１１１の間の境界のビュー形成層１０９を目指す。こうしてレンチキュラ素子１１１の間の境界を目指すことは、クロストークを引き起こす。] 図５
[0074] 上述されるクロストークは、以下の要求に従うようにバックライト１０７及び表示パネル１０３を構成することによって最小限にされ又は除去される：]
[0075] 例えば、バックライト１０７及び表示パネル１０３は、好都合に、以下の要求に従うように構成されることができる：]
[0076] このようにして、（異なるバックライト領域１０７ａから）表示ピクセル１０５を通過する光は、異なるレンチキュラ素子１１１を目指すことが確実にされることができる。すなわち、表示ピクセル１０５（及びバックライト領域１０７ａ）からの光が、２つの隣接するレンチキュラ素子１１１の間の境界に入射する場合、隣接するレンチキュラ素子１１１の各々をもっぱら目指す同じ（であるが、異なるバックライト領域１０７ａからの）表示ピクセル１０５からの光もある。]
[0077] このようにして、表示装置１０１を構成する効果が、図６に示されている。具体的には、図６は、表示装置１０１が上述の式（６）に従うようにｐｌｉｇｈｔを低減する効果を示している。図の拡大された部分は、異なるバックライト領域１０７ａから表示ピクセル１０５を通過する光を示し、少なくとも１つのバックライト領域１０７ａからの光が、各々のレンチキュラ素子１１１を完全に目指す。] 図６
[0078] 式（６）に従うように表示装置１０１を構成することによって引き起こされる非対称は、図６に示されるように、モアレパターンを生じさせることがある。しかしながら、これらのパターンは、それらが生じる場合、表示パネル１０３の表示ピクセル１０５の光強度を調整することによって、防止され又は打ち消されることができる。] 図６
[0079] 図７ａ及び図７ｂは、本発明による別のマルチビューオートステレオスコピック表示装置２０１の動作を示す概略平面図である。オートステレオスコピックなビューの数の増加に代わって、この装置２０１は、各ビューの知覚される解像度の効果的な増加を提供するように構成される。] 図７ａ 図７ｂ
[0080] 図７ａ及び図７ｂに示される表示装置２０１は、上述した装置１０１と同様であり、同様の参照数字が、同様の構造を示すために使用されている。図７ａ及び図７ｂに示される表示装置２０１は、バックライト領域２０７ａの構造及び表示ドライバ（図示せず）によって用いられる駆動スキームにおいてのみ、上述される装置１０１と異なる。] 図７ａ 図７ｂ
[0081] 図７ａは、駆動サイクルの第１の部分における装置２０１を示し、図７ｂは、駆動サイクルの第２の部分における装置２０１を示す。第２の部分は、第１の部分のすぐ後に続き、第２の部分のすぐ後に、次の駆動サイクルの第１の部分が続く。明確さのため、バックライト２０７、表示パネル１０３及びビュー形成層１０９の間の距離は、一定の縮尺で描かれていない。] 図７ａ 図７ｂ
[0082] 図７ａに示すように、駆動サイクルの第１の部分において、第１の複数のバックライト領域２０７ａ（それらのうち４つのみが図示されている）が、第１の空間的な光分布を提供するために活性化される。図示される装置２０１において、第１の複数のバックライト領域２０７ａは、バックライト領域２０７ａの１つおきのものを含む。] 図７ａ
[0083] 図７ａに示されるように、活性化されたバックライト領域２０７ａの各々からの光は、表示パネル１０３の表示ピクセル１０５の各々に入射し、次いで、特定の角度レンジで、ビュー形成層１０９の各レンチキュラ素子１１１の左側部分に入射する。明確さのために、図は、４つのアクティブなバックライト領域２０７ａから１つの表示ピクセル１０５を通過する光のみを示している。] 図７ａ
[0084] 第１の複数のバックライト領域２０７ａを活性化すると同時に、表示ドライバは、５つのオートステレオスコピックなビューのための１つおきの画素列に関する表示情報によって、表示パネル１０３を駆動する。活性化されたバックライト領域２０７ａからの光は、表示パネル１０３によって変調され、それから、特定の角度レンジでビュー形成層１０９に入射する。ビュー形成層１０９は、５つのビューの画素を、それぞれ異なる水平方向に投影し、それぞれ異なる水平方向は合わさって、全体の視野角を規定する。図７ａは、５つの投影されるビューのうち１つのビューの画素のみを（いずれの側の反復されるビューと共に）示している。] 図７ａ
[0085] ５つのビューがビュー形成層１０９によって投影される方向は、バックライト領域２０７ａからの変調光が入射する角度に依存する。駆動サイクルの第１の部分に、ビュー表示装置２０１の平面に対して垂直な方向に実質的に向かう方向のレンジにわたって投影されることが分かるであろう。上述したように、反復されるビューもまた投影される。]
[0086] 駆動サイクルの第２の部分に、図７ｂに示されるように、第２の複数のバックライト領域２０７ａ（それらのうち４つのみが図示されている）が、第２の空間的な光分布を提供するために活性化される。図示される装置２０１において、第２の複数のバックライト領域２０７ａは更に、この例では第１の複数バックライト領域２０７ａを規定するものの間に位置するバックライト領域２０７ａの１つおきのものを含む。] 図７ｂ
[0087] 図７ｂに示されるように、活性化されたバックライト領域２０７ａの各々からの光は、同様に、表示パネル１０３の表示ピクセル１０５の各々に入射し、次いで、特定の角度レンジで、ビュー形成層１０９の各レンチキュラ素子１１１の右側部分に入射する。これらの入射角度は、駆動サイクルの第１の部分のものと異なるが、垂線に対して駆動サイクルの第１の部分のものと同じ角度を規定する（駆動サイクルの第１及び第２の部分における入射角度は、垂線に関して対称である）。] 図７ｂ
[0088] 第２の複数のバックライト領域２０７ａを活性化すると同時に、表示ドライバは、５つのオートステレオスコピックなビューのための１つおきの画素列に関する表示情報によって、表示パネル１０３を駆動し、それらの列は、表示パネル１０３が駆動サイクルの第１の部分に駆動される列の間のものである。活性化されたバックライト領域２０７ａからの光は、表示パネル１０３によって変調され、それから、特定の角度レンジでビュー形成層１０９に入射する。ビュー形成層１０９は、５つのビューの画素を、それぞれ異なる水平方向に投影し、それぞれ異なる水平方向は合わさって、駆動サイクルの第１の部分に規定されるものと同じ全体の視野角を規定する。図４ｂは、５つの投影されたビューのうち１つのビューのみを（反復されるビューと共に）示す。] 図４ｂ
[0089] ５つのビューの画素が駆動サイクルの各部分にビュー形成層１０９によって投影される方向は、バックライト領域１０７ａからの変調光が入射する角度に依存する。しかしながら、入射角は、垂線方向に関して対称であるので、ビューは、駆動サイクルの各部分に同じ方向に効果的に投影される。駆動サイクルの第１及び第２の部分の間の違いは、５つのビューの画素がレンチキュラ素子１１１のそれぞれ異なる部分（それぞれ左側部分及び右側部分）から投影されることである。]
[0090] 従って、駆動サイクルの全体を通じて、表示パネル１０３は、５つの異なるビューの画素の全てによって駆動され、５つの異なるビューの画素の全ての出力を提供する。これらのビューは、図７ａ及び図７ｂに示されるものと同じ方向に投影され、それらの有効解像度は２倍になる。] 図７ａ 図７ｂ
[0091] 当業者に理解されるように、いかなる時点にも、５つの各ビューのわずか半分の情報のみが、装置２０１によって投影される。しかしながら、装置のフレームレートが十分に高い場合、１０のビューのうちどのビューが観察されても、ユーザは、いかなる画面フリッカにも気付かない。]
[0092] 図５に示されるように、本発明の実施例を形成するために必要なバックライト領域１０７ａは、表示パネル１０３の面から距離ｄｌｉｇｈｔのところに、ピッチｐｌｉｇｈｔで設けられる。これらのバックライト領域１０７ａの位置付けは、表示パネル１０３からバックライト１０７を間隔を置いて配置する必要のため、他の知られている表示装置よりかなり大きな厚みを有する表示装置１０１をもたらす。] 図５
[0093] 実際、図５に示されるバックライト１０７は、表示装置１０３の面のより一層近くに位置する別のバックライトアセンブリと置き換えられることができる。ｄｌｉｇｈｔを低減し、それによって表示装置の全体の厚みを低減する適切なバックライトアセンブリ３０７が、図８に示されている。] 図５ 図８
[0094] 図８のバックライトアセンブリ３０７は、複数の（実際の）バックライト領域３２５ａ、３２５ｂ及びレンチキュラレンズ３２７のアレイを備える。バックライト領域３２５ａ、３２５ｂは、レンチキュラレンズ３２７のアレイの面から距離ｄｏのところに設けられ、レンチキュラレンズは、ピッチｐｌｉｇｈｔを有する。レンチキュラレンズ３２７のアレイは、上述した表示装置１０１、２０１のビュー形成手段として使用されるものと同様であるが、レンチキュラレンズは、ピッチｐｌｅｎｔ及び焦点長さｆｌｅｎｔを有する。] 図８
[0095] バックライト領域３２５ａ、３２５ｂ及びレンチキュラレンズ３２７のアレイは、協働して、複数の仮想バックライト領域３０７ａ、３０７ｂを規定する。これらの仮想バックライト領域３０７ａ、３０７ｂは、ビュー形成素子３２７のアレイの面から距離ｄｉのところに規定され、距離ｄｉは、ｄｏより小さい。上述の装置１０１、２０１のバックライト領域として用いられるのは、これらの仮想バックライト領域である。]
[0096] バックライト領域３２５ａ、３２５ｂ及び仮想バックライト領域３０７ａ、３０７ｂの構造は、駆動サイクルの第１の部分のための仮想バックライト領域３０７ａが、バックライト領域３２５ａによって規定され、駆動サイクルの第２の部分のための仮想バックライト領域３０７ｂが、バックライト領域３２５ｂによって規定されるようなものである。]
[0097] この例について、構造は、以下の要求に従わなければならない：]
[0098] 目的は、表示装置の全体の厚みを低減することである。これは、表示パネル１０３から距離ｄ'ｌｉｇｈｔ隔たところにバックライトアセンブリ３０７（及びより詳しくは仮想バックライト領域３２５ａ、３２５ｂ）を配置することによって、達成されることができ、距離ｄ'ｌｉｇｈｔは、上述の装置１０７、２０７の対応する距離ｄｌｉｇｈｔよりも大幅に小さい。間隔のこの低減は、非常に小さい幅及び非常に小さいピッチを有する仮想バックライト領域３０７ａ、３０７ｂの使用によって促進される。]
[0099] 装置の厚みは、下式によって表現されることができる：

上式で、ｄｏｖｅｒａｌｌは、装置の全体の厚み（ビュー形成手段を除外する）である。]
[0100] 上述の装置１０７、２０７のバックライト１０７、２０７の場合に使用されるｄｌｉｇｈｔと、バックライト１０７、２０７が図８に示されるバックライトアセンブリ３０７と置き換えられる場合に使用されるｄ'ｌｉｇｈｔとの間の関係が、得られることができる：

上式で、ｐｌｉｇｈｔ、ｗｌｉｇｈｔ及びｄｌｉｇｈｔは、仮想バックライト領域３０７ａ、３０７ｂのパラメータであり、ｐｌｉｇｈｔ'、ｗｌｉｇｈｔ'及びｄｌｉｇｈｔ'は、バックライト領域３２５ａ、３２５ｂのパラメータである。] 図８
[0101] 従って、図８に示されるバックライト構造３０７が用いられる場合、すべてのバックライト特性は、ｄｉ／ｄｏによってスケールされる。] 図８
[0102] 上述の式（３）乃至（６）の要求は、ｐｌｉｇｈｔ、ｗｌｉｇｈｔ及びｄｌｉｇｈｔの比率だけを含み、有効なままである。従って、以下が見出される：]
[0103] ここから、１より小さいｄｉ／ｄｏの値を選択することが可能である。「オーバヘッド」ｄｉ＋ｄｏは、元のｄｌｉｇｈｔより実質的に小さいｄｉ及びｄｏの両方の値を選択することによって、重要でないようにされることができる。]
[0104] 本発明の好適な実施例が上述された。]
[0105] 上述の実施例は、本発明を説明するものであって、制限するものではなく、さまざまな変更及び変形が、本発明の範囲から逸脱することなく行われることができることが当業者には理解されるであろう。]
[0106] 例えば、レンズの形状は、シリンドリカルである必要はなく、すなわち、他の実施例は、後述するようにレンズが少なくとも複数ビューを提供する限り、必要に応じた形状を使用することができる。]
[0107] 例えば、上述の実施例は、ビュー形成層としてレンチキュラを用いる。しかしながら、透過型スリットのアレイを有する障壁層のような別のビュー形成層が、使用されることもできる。]
[0108] 上述の実施例の画像形成手段は、液晶表示パネルである。しかしながら、他の形の画像形成手段が用いられてもよい。]
[0109] 更に、本発明の効果は、一方向、すなわち表示の幅方向、のビュー形成に関して記述された。しかしながら、代替として又は付加的に、複数のビューが、本発明を使用して高さ方向に生成されることができることが理解されるであろう。これは、例えば、ビュー形成手段が、高さ方向又は幅及び高さの両方向においてビューを提供するビュー形成素子のグリッドを含むことを意味しうる。]
[0110] 上述の実施例は、２つの部分からなる駆動サイクルを含む。しかしながら、他の実施例において、駆動サイクルは、３又はそれ以上の部分を含むことができる。付加の部分は、装置の全体の視野角又は有効な３次元解像度を増大させるために使用されることができる。]
[0111] 要するに、マルチビューオートステレオスコピック表示装置は、表示装置の幅方向に配置される複数のバックライト領域を有するバックライトと、バックライトの上に、バックライトと位置合わせされて配置される空間光変調器であって、バックライトから受け取られる光を変調する行及び列に配置される表示形成素子のアレイを有する空間光変調器と、空間光変調器の上に、空間光変調器と位置合わせされて配置されるビュー形成層であって、表示装置の幅方向に配置される複数のビュー形成素子を有し、各ビュー形成素子が、表示形成素子の隣接するグループからの変調光を、それぞれ異なる方向でユーザに向けて投影するための複数のビューに向けるように構成される、ビュー形成層と、を有する。バックライトは、表示装置の駆動サイクルの異なる部分に、バックライト領域の異なるものを活性化するように切り替え可能であり、それによって、駆動サイクルの異なる部分に、アクティブなバックライト領域からの変調光は、個々の異なる入射角で各ビュー形成素子に入射する。このようにして、全体の視野角又は有効な３次元表示解像度が、増大されることができる。]
[0112] 請求項において、括弧の間に置かれたいかなる参照符号も、請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。「含む」なる語は、請求項に列挙されるもの以外の構成要素又はステップの存在を除外しない。構成要素の前の「ａ」又は「ａｎ」なる語は、このような構成要素の複数の存在を除外しない。いくつかの手段を列挙している装置の請求項において、これらの手段のいくつかは、同じ一つのハードウェアアイテムによって具体化されることができる。特定の手段が、請求項の相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。]

权利要求:

請求項1
オートステレオスコピック表示装置であって、前記オートステレオスコピック表示装置の幅方向に配される複数のバックライト領域を有するバックライトと、前記バックライトの上に、前記バックライトと位置合わせされて配される空間光変調器であって、前記バックライトから受け取られる光を変調する行及び列に配された表示形成素子のアレイを有する空間光変調器と、前記空間光変調器の上に、前記空間光変調器と位置合わせされて配されるビュー形成層であって、前記表示装置の幅方向に配される複数のビュー形成素子を有し、各ビュー形成素子が、前記表示形成素子のグループからの変調光を、ユーザに向かう複数のビューに向けるように構成される、ビュー形成層と、を有し、前記バックライトは、前記表示装置の駆動サイクルの異なる部分に、前記バックライト領域の異なるものを活性化するように切り替え可能であり、それにより、前記駆動サイクルの前記異なる部分に、アクティブなバックライト領域からの変調光は、個々の異なる入射角で各ビュー形成素子に入射する、表示装置。
請求項2
前記バックライト領域は、間隔を置いて配される複数の平行バンドを規定し、前記バンドの長さ方向は、前記バックライトの上端から下端まで延びる、請求項１に記載の表示装置。
請求項3
前記バックライトは、前記バックライト領域を提供する透過領域をパターニングされた不透明なマスクを有する、請求項１又は２に記載の表示装置。
請求項4
前記駆動サイクルの前記異なる部分に、最も近いアクティブなバックライト領域から各表示形成素子に入射する光が、前記ビュー形成素子の異なるものに向けて投影される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
請求項5
前記バックライト及び前記空間光変調器を駆動する表示ドライバを更に有し、前記表示ドライバは、前記駆動サイクルの前記異なる部分に、異なる複数のビューに関する情報によって前記空間光変調器を駆動し、それによって、前記表示装置によって提供されるビューの有効数を増大させる、請求項４に記載の表示装置。
請求項6
前記駆動サイクルの前記異なる部分に、最も近くのアクティブなバックライト領域から各表示形成素子に入射する光は、同じビュー形成素子の異なる部分に向けて投影される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
請求項7
前記バックライト及び前記空間光変調器を駆動する表示ドライバを更に有し、前記表示ドライバは、前記駆動サイクルの前記異なる部分に、同じ複数のビューの異なる画素に関する情報によって前記空間光変調器を駆動し、それによって、前記表示装置によって提供される各ビューの有効解像度を増大させる、請求項６に記載の表示装置。
請求項8
請求項１に記載の表示装置を駆動する方法であって、前記駆動サイクルの第１の部分に、第１の空間的な光分布を提供するように前記バックライト領域を切り替え、それと同時に、第１の複数のビューに関する情報によって前記空間光変調器を駆動するステップと、前記駆動サイクルの第２の部分に、前記第１の空間的な光分布と異なる第２の空間的な光分布を提供するように前記バックライト領域を切り替え、それと同時に、前記第１の複数のビューと異なる第２の複数のビューに関する情報によって前記空間光変調器を駆動するステップと、を含む方法。
請求項9
請求項１に記載の表示装置を駆動する方法であって、前記駆動サイクルの第１の部分に、第１の空間的な光分布を提供するように前記バックライト領域を切り替え、それと同時に、複数のビューの第１の複数の画素に関する情報によって前記空間光変調器を駆動するステップと、前記駆動サイクルの第２の部分に、前記第１の空間的な光分布と異なる第２の空間的な光分布を提供するように前記バックライト領域を切り替え、それと同時に、前記複数のビューの、前記第１の複数の画素と異なる第２の複数の画素に関する情報によって前記空間光変調器を駆動するステップと、を含む方法。
請求項10
プログラマブル装置が請求項８又は９に記載の方法を実施することを可能にするコンピュータプログラム。