(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を生成する第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタを含むバックライトと、
前記光を変調する光変調パネルと
を含み、
前記第一セットのスペクトルエミッタは、
長帯域スペクトルエミッタの対（Ｒ１、Ｒ２）から選択される第一スペクトルエミッタと、
中帯域スペクトルエミッタの対（Ｇ１、Ｇ２）から選択される第二スペクトルエミッタと、
短帯域スペクトルエミッタの対（Ｂ１、Ｂ２）から選択される第三スペクトルエミッタと
を含み、
前記第二セットのスペクトルエミッタは、前記第一セットのスペクトルエミッタとして選択されたスペクトルエミッタに補完的に選択されるスペクトルエミッタを含む第四スペクトルエミッタ、第五スペクトルエミッタ、及び第六スペクトルエミッタを含み、
前記第一セット及び前記第二セットのスペクトルエミッタは、それぞれ第一画像及び第二画像に時間的に交互に照明を供給でき、
前記第一セットのスペクトルエミッタは、前記第一画像を照明する第一光束を供給でき、
前記第二セットのスペクトルエミッタは、前記第二画像を照明する第二光束を供給できる、
直視型ディスプレイ。
【請求項２】
Ｒ１はＲ２よりも長波長において発光ピークを有し、Ｇ１はＧ２よりも長波長において発光ピークを有し、Ｂ１はＢ２よりも長波長において発光ピークを有する、
請求項１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項３】
前記第一セット及び前記第二セットのスペクトルエミッタの組み合わせは：Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１とＲ２、Ｇ２、Ｂ２；Ｒ１、Ｇ２、Ｂ１とＲ２、Ｇ１、Ｂ２；Ｒ１、Ｇ１、Ｂ２とＲ２、Ｇ２、Ｂ１；及びＲ１、Ｇ２、Ｂ２とＲ２、Ｇ１、Ｂ１のうちの一つである、
請求項２に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項４】
前記スペクトルエミッタのそれぞれは、一の透過範囲において出力し、前記第一セットのスペクトルエミッタの透過範囲は、前記第二セットのスペクトルエミッタの透過範囲とスペクトルにおいて実質的に重ならない、
請求項１から３のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項５】
前記直視型ディスプレイは、少なくとも一つのカラーフィルタを通した前記第一セット及び前記第二セットのスペクトルエミッタからの発光を含む透過範囲を出力し、前記第一セットの透過範囲は、前記第二セットの透過範囲とスペクトルにおいて実質的に重ならない、
請求項１から３のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項６】
前記Ｒ１及び前記Ｒ２の透過範囲は、人間の目におけるＬ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在し、前記Ｇ１及び前記Ｇ２の透過範囲は、前記人間の目におけるＭ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在し、前記Ｂ１及び前記Ｂ２の透過範囲は、前記人間の目におけるＳ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在する、
請求項４または５に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項７】
前記第二画像は、前記第一画像を逆転させたものとして合成される
請求項１から６のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項８】
前記直視型ディスプレイは、マルチ画像モードを有する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項９】
前記第一光束を透過させる通過帯域特性を有する第一フィルタにより前記第一画像は観察され、前記第二光束を透過させる通過帯域特性を有する第二フィルタにより前記第二画像は観察される、
請求項８に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１０】
第一フィルタ及び第二フィルタのそれぞれは、複屈折ポリマーフィルムの位相差板スタックを含む、
請求項９に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１１】
前記直視型ディスプレイは、前記光変調パネルに続く光路上に位置する出射側偏光子を更に含み、前記出射側偏光子は偏光軸を有し、前記第一フィルタは、前記偏光軸に実質的に平行に配向した第一偏光軸を有する第一偏光子を更に含み、前記第二フィルタは、前記偏光軸に実質的に直交に配向した第二偏光軸を有する第二偏光子を更に含む、
請求項１０に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１２】
前記第一フィルタの位相差板スタックは、前記第二フィルタの位相差スタックと実質的に同一の位相差を有する、
請求項１０または１１に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１３】
三次元表示を観察するためのアイウェアを更に含み、前記アイウェアは、一方の目に対して前記第一フィルタを含み、他方の目に対して前記第二フィルタを含み、かつ二つの個別の半画像を形成するべく前記第一光束及び前記第二光束を分離する、
請求項９から１２のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１４】
出力された前記第一画像及び前記第二画像の一方を観察するためのアイウェアを更に含み、前記アイウェアは、同一の通過帯域特性を有する二つのフィルタを含む、
請求項９から１２のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１５】
前記直視型ディスプレイは、強化表示モードを更に有し、前記強化表示モードにおいて、前記第一セット及び前記第二セットのスペクトルエミッタは、ともに同時に照明を供給する、
請求項８から１４のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１６】
前記第一セットのスペクトルエミッタが、ＥＢＵ色域図における第一ＲＧＢ三角形により定義される第一光束を供給し、前記第二セットのスペクトルエミッタが、前記ＥＢＵ色域図における前記第一ＲＧＢ三角形の外部の色を含む第二ＲＧＢ三角形により定義される第二光束を供給することにより、前記強化表示モードは、一の光束により生成されるよりは広い色域を提供する、
請求項１５に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１７】
前記広い色域を提供するよう、前記スペクトルエミッタの光出力を選択的に制御する、
請求項１６に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１８】
前記選択的な制御は、光検出フィードバック回路、温度フィードバック回路、及び画像内容特性に応答する動的表示制御回路のうち少なくとも一つによる、
請求項１７に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項１９】
前記第一セット及び前記第二セットのスペクトルエミッタは、発光ダイオード、スーパーレゾナント発光ダイオード、及びレーザからなる群から選択される、
請求項１から１８のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイ。
【請求項２０】
光を生成する第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタを含み、
前記第一セットのスペクトルエミッタは、
長帯域スペクトルエミッタの対（Ｒ１、Ｒ２）から選択される第一スペクトルエミッタと、
中帯域スペクトルエミッタの対（Ｇ１、Ｇ２）から選択される第二スペクトルエミッタと、
短帯域スペクトルエミッタの対（Ｂ１、Ｂ２）から選択される第三スペクトルエミッタと
を含み、
前記第二セットのスペクトルエミッタは、前記第一セットのスペクトルエミッタとして選択されたスペクトルエミッタに補完的に選択されるスペクトルエミッタを含む第四スペクトルエミッタ、第五スペクトルエミッタ、及び第六スペクトルエミッタを含み、
前記第一セット及び前記第二セットのスペクトルエミッタは、それぞれ第一画像及び第二画像に時間的に交互に照明を供給でき、
前記第一セットのスペクトルエミッタは、前記第一画像を照明する第一光束を供給でき、
前記第二セットのスペクトルエミッタは、前記第二画像を照明する第二光束を供給し、
前記Ｒ１及び前記Ｒ２の透過範囲は、人間の目におけるＬ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在し、前記Ｇ１及び前記Ｇ２の透過範囲は、前記人間の目におけるＭ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在し、前記Ｂ１及び前記Ｂ２の透過範囲は、前記人間の目におけるＳ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在する、
バックライト。
【請求項２１】
直視型ディスプレイ上に画像を表示するべく、
直視型ディスプレイ用バックライトから、第一セットのスペクトルエミッタを用いて第一画像を照明する第一光束を生成することと、
前記直視型ディスプレイ用バックライトから、第二セットのスペクトルエミッタを用いて第二画像を照明する第二光束を生成することと
を含み、
前記第一セットのスペクトルエミッタは、
長帯域スペクトルエミッタの対（Ｒ１、Ｒ２）から選択される第一スペクトルエミッタと、
中帯域スペクトルエミッタの対（Ｇ１、Ｇ２）から選択される第二スペクトルエミッタと、
短帯域スペクトルエミッタの対（Ｂ１、Ｂ２）から選択される第三スペクトルエミッタと
を含み、
前記第二セットのスペクトルエミッタは、前記第一セットのスペクトルエミッタとして選択されたスペクトルエミッタに補完的に選択されるスペクトルエミッタを含む第四スペクトルエミッタ、第五スペクトルエミッタ、及び第六スペクトルエミッタを含み、
前記第一セット及び前記第二セットのスペクトルエミッタは、それぞれ前記第一画像及び前記第二画像に時間的に交互に照明を供給する
方法。
【請求項２２】
前記直視型ディスプレイは光変調パネルをさらに含み、
前記方法は、前記直視型ディスプレイ上に２重画像表現を表示するべく、
前記光変調パネルの一部に対する照明供給を前記第一セットのスペクトルエミッタと前記第二セットのスペクトルエミッタとの間で時間的に交互させることをさらに含み、
前記第一セットのスペクトルエミッタは、前記第二セットのスペクトルエミッタが前記光変調パネルの前記一部を照明しているとき、前記一部に照明を供給せず、
前記第二セットのスペクトルエミッタは、前記第一セットのスペクトルエミッタが前記光変調パネルの前記一部を照明しているとき、前記一部に照明を供給しない、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記直視型ディスプレイは、複数の照明領域を有し、
前記第一セット及び前記第二セットのスペクトルエミッタは、前記複数の照明領域のうち二以上をそれぞれが照明でき、
前記方法は、前記複数の照明領域に画像を表示するべく、
前記バックライトと観察位置との間に位置する光変調パネルの第一領域に対応する第一照明領域における前記第一セット及び前記第二セットのスペクトルエミッタを非アクティブにする段階と、
前記光変調パネルの前記第一領域における少なくとも一つの画素にアドレスする段階と、
前記第一セット及び前記第二セットの少なくとも一方のセットのスペクトルエミッタの前記第一照明領域における照明をアクティブにする段階と、
前記光変調パネルの第二領域に対応する第二照明領域における前記第一セット及び前記第二セットのスペクトルエミッタを非アクティブにする段階と、
前記変調パネルの前記第二領域における少なくとも一つの画素にアドレスする段階と、
前記第一セット及び前記第二セットの少なくとも一方のセットのスペクトルエミッタの前記第二照明領域における照明をアクティブにする段階と
をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記Ｒ１及び前記Ｒ２の透過範囲は、人間の目におけるＬ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在し、前記Ｇ１及び前記Ｇ２の透過範囲は、前記人間の目におけるＭ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在し、前記Ｂ１及び前記Ｂ２の透過範囲は、前記人間の目におけるＳ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在する、
請求項２１から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
請求項１１に記載の直視型ディスプレイと、
実質的に互いから分離されたスペクトル成分を含む第一偏光光束及び第二偏光光束のうち前者を含む第一画像を第一の目に伝達し、後者を含む第二画像を第二の目に伝達するよう動作するアイウェアと
を含み、
前記アイウェアは、
第一位相差板スタックと、第一偏光軸を有する第一偏光子とを含む第一フィルタと、
第二位相差板スタックと、前記第一偏光軸に実質的に直交する第二偏光軸を有する第二偏光子とを含む第二フィルタと、
を含み、
前記第一位相差板スタック及び前記第二位相差板スタックは、同一の位相差を有する、
直視型ディスプレイシステム。
【請求項２６】
前記第一フィルタは、前記第一偏光光束を透過させる通過帯域特性を有し、前記第二フィルタは、前記第二偏光光束を透過させる通過帯域特性を有する、
請求項２５に記載の直視型ディスプレイシステム。
【請求項２７】
前記第一フィルタは、前記第二偏光光束をブロックする阻止帯域特性を有し、前記第二フィルタは、前記第一偏光光束をブロックする阻止帯域特性を有する、
請求項２６に記載の直視型ディスプレイシステム。
【請求項２８】
前記位相差板スタックは、複屈折ポリマーフィルムを含む、
請求項２５から２７のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイシステム。
【請求項２９】
請求項１１に記載の直視型ディスプレイと、
実質的に互いから分離されたスペクトル成分を含む第一偏光光束及び第二偏光光束のうち前者を含む第一画像を観察者に伝達し、後者を含む第二画像を前記観察者からブロックするよう動作するアイウェアと
を含み、
前記アイウェアは、左目側フィルタ及び右目側フィルタを含み、
前記左目側フィルタ及び前記右目側フィルタのそれぞれは、位相差板スタックと、偏光軸を有する単一の偏光素子とを含み、
前記左目側フィルタの位相差板スタック及び前記右目側フィルタの位相差板スタックは、同一の位相差を有し、
前記左目側フィルタの偏光素子の偏光軸は、前記右目側フィルタの偏光素子の偏光軸に平行である、
直視型ディスプレイシステム。
【請求項３０】
前記左目側フィルタ及び前記右目側フィルタは、同一の通過帯域特性を有する、
請求項２９に記載の直視型ディスプレイシステム。
【請求項３１】
前記第一偏光光束は、
長帯域スペクトル成分の対（Ｒ１、Ｒ２）から選択される第一スペクトル成分と、
中帯域スペクトル成分の対（Ｇ１、Ｇ２）から選択される第二スペクトル成分と、
短帯域スペクトル成分の対（Ｂ１、Ｂ２）から選択される第三スペクトル成分と
を含み、
前記第二偏光光束は、前記第一偏光光束のスペクトル成分として選択されたスペクトル成分に補完的に選択されるスペクトル成分を含む第四スペクトル成分、第五スペクトル成分、及び第六スペクトル成分を含む、
請求項２５から３０のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイシステム。
【請求項３２】
前記Ｒ１のスペクトル成分及び前記Ｒ２のスペクトル成分は、人間の目におけるＬ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在し、前記Ｇ１のスペクトル成分及び前記Ｇ２のスペクトル成分は、前記人間の目におけるＭ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在し、前記Ｂ１のスペクトル成分及び前記Ｂ２のスペクトル成分は、前記人間の目におけるＳ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在する、
請求項３１に記載の直視型ディスプレイシステム。
【請求項３３】
各位相差板スタックは、Ｎ（≧２）個の位相差フィルムを含み、各位相差板スタックはＦＩＲフィルタを含むよう設計され、それにより直線偏光光パルス入力に応答して少なくともＮ＋１個の空間的に分離された光パルスを生成し、前記ＦＩＲフィルタは、少なくとも一つの帯域の光を通過させる、
請求項２５から３２のいずれか一項に記載の直視型ディスプレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願へのクロスリファレンス】
【０００１】
本願は、２００６年２月１０日出願の米国仮特許出願第６０／７７２，２５１号、発明の名称「スペクトル分割立体表示」、及び２００６年３月３１日出願の米国仮特許出願第６０／７４４，１００号、発明の名称「多機能アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ」に基づく優先権を主張し、両出願とも本明細書に参照として取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本明細書に開示する実施形態は、全体として直視型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関し、特に、直視型液晶ディスプレイの性能を向上させ、その新たな用途及びそれ用のアイウェアを実現するためのアーキテクチャ及び技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）、特にテレビ及びゲーム用ディスプレイの性能における進歩は、新たなバックライト技術及びＬＣＤ表示駆動技術により達成されてきた。たとえば、ＲＧＢスペクトルを向上させたＬＥＤは、従来の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）を用いたディスプレイに比較して域（ｇａｍｕｔ）が広くかつ効率が優れている。
【０００４】
多原色ディスプレイ（単原色の光源を４個以上有するディスプレイ）は、投射型ディスプレイ及び直視型ＡＭＬＣＤ等のいくつかのプラットフォーム上で実用されてきた。前者の例として、Ｊｏｒｋｅは、米国特許第６，６９８，８９０号において、デュアルプロジェクタ構成の６原色ディスプレイの分割パス（ｓｐｌｉｔ−ｐａｔｈ）システムを教示する。この手法は立体表示を提供するためにも用いられる。通例、このような投射型システムは、かなりハードウェア集約的であり、従来の３パネルの投射型システムにより得られる性能（たとえば、明度）は得られない。
【０００５】
ランプ型の６色ＡＭＬＣＤも混合型の空間連続手法（ｈｙｂｒｉｄ  ｓｐａｔｉａｌ−ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いて実用されてきた。しかし、各ランプの発光スペクトルを調整するのが困難であるために域（ｇａｍｕｔ）が拡大される程度は比較的緩やかである。いくつかの場合においては、単に複数のＣＣＦＬをそれぞれ異なる発光スペクトルと組み合わせることにより、（非連続ではあるが）域が拡大される。
【０００６】
単一のディスプレイを用いて立体表示を実現する手段として波長分離を用いた３Ｄが実用されてきた。いわゆるアナグリフ表示においては、２重画像（ｔｗｏ  ｉｍａｇｅ  ｖｉｅｗ）をスペクトルを分割することにより表示する。通常、互いに重ならない補色（たとえば、赤とシアン）を有するレンズを用いる。しかし、従来の低コストな（着色）フィルタ技術は波長の選択性に欠けているので、各目に対してフルカラー情報を提示することができなかった。
【０００７】
別のアナグラフ技術においては、各目に対して提示される互いに重ならないスペクトルにより色の認識が向上するように選択性をより高めて光をフィルタリングする。一例においては、実質的なフルカラーが一方の目に提示され、他方の目は単色画像を受け取る。別の多重化技術においては、Ｊｏｒｋｅが教示するように、互いに重ならないＲＧＢ情報を各目に提示する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
世界の多くにおいて、高解像度の大型スクリーンテレビ及びフラットスクリーンのコンピュータモニタによるＣＲＴ技術の代替が成功している。ディスプレイ性能における次の進歩により更なる性能及び機能の水準が実現されるであろう。大型スクリーンアクティブマトリクス型ＬＣＤ（ＡＭＬＣＤ）の場合、技術動向は、プラズマディスプレイ技術により達成される性能に匹敵もしくはそれを超越するための要件により方向付けられる。
【０００９】
本開示においては、（１）発展２Ｄモード、（２）６個の原色スペクトルエミッタを用いた拡大色域モード、（３）プライバシー・スクリーンモード、（４）２重画像（もしくは、チャネル多重化）モード、及び（５）立体画像モードを含む一以上の動作モードで動作する直視型ディスプレイを提供する。
【００１０】
更に、本開示の直視型ディスプレイにより、従来のＡＭＬＣＤ製品の競争力を阻害する性能欠陥が克服されるであろう。直視型ＡＭＬＣＤディスプレイの場合、このような欠陥として、（ａ）光変調パネルの画像ホールド機能によるモーションアーチファクト、（ｂ）視野角特性の制限、（ｃ）真正面から見たコントラスト比、（ｄ）カラーフィルタアレイの着色剤の品質とＣＣＦＬランプのスペクトルとに起因する色域の制限、（ｅ）ＣＣＦＬランプのスペクトルが最適でないことに起因する出力効率の非最適性、（ｆ）ＣＣＦＬランプ中の水銀に関連する環境に対する懸念、が挙げられる。本明細書に記載の実施形態においては、一以上の多機能モードを提供しつつ、これらの性能的課題の一以上について対処する。これらの課題、及び域の拡大、光効率の向上、コントラストの向上、表示内容に従った調光、積極的な色温度制御、及びシーケンシャルカラー動作に対処するにおいて、ＬＥＤバックライトは有益であることが証明されるであろう。
【００１１】
記載する実施形態において、画像内容に適切な調整を行うのに加えて、発展２Ｄ表示から６原色表示への移行を、フレームレートを二倍にし、ＬＥＤ駆動シーケンスを修正することにより実現してよい。更に、６原色表示から立体表示への移行は、画像内容を適切に調整し、適切なスペクトル分離アイウェアのセットを用いることにより実現してよい。後者においては、各目に対して伝達するべく適切な画像を選択する。更に、立体表示からプライバシー・スクリーン表示への移行は、画像内容を適切に調整し、適切なスペクトル分離アイウェアセットを用いることにより実現してよい。後者においては、伝達される互いに関連する二つの画像の一方を両レンズにより選択する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の側面によると、直視型ディスプレイは、バックライトと、バックライトからの光を変調する光変調パネルとを含む。バックライトは、光を生成する第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタを含む。第一セットのスペクトルエミッタは、長帯域スペクトルエミッタの対（Ｒ１、Ｒ２）から選択される第一スペクトルエミッタと、中帯域スペクトルエミッタの対（Ｇ１、Ｇ２）から選択される第二スペクトルエミッタと、短帯域スペクトルエミッタの対（Ｂ１、Ｂ２）から選択される第三スペクトルエミッタとを含む。第二セットのスペクトルエミッタは、第一セットのスペクトルエミッタとして選択されたスペクトルエミッタに補完的に選択されるスペクトルエミッタを含む第四スペクトルエミッタ、第五スペクトルエミッタ、及び第六スペクトルエミッタを含む。
【００１３】
本開示の別の側面によると、バックライトは、光を生成する第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタを含む。第一セットのスペクトルエミッタは、長帯域スペクトルエミッタの対（Ｒ１、Ｒ２）から選択される第一スペクトルエミッタと、中帯域スペクトルエミッタの対（Ｇ１、Ｇ２）から選択される第二スペクトルエミッタと、短帯域スペクトルエミッタの対（Ｂ１、Ｂ２）から選択される第三スペクトルエミッタとを含む。第二セットのスペクトルエミッタは、第一セットのスペクトルエミッタとして選択されたスペクトルエミッタに補完的に選択されるスペクトルエミッタを含む第四スペクトルエミッタ、第五スペクトルエミッタ、及び第六スペクトルエミッタを含む。この側面によると、Ｒ１及びＲ２の狭透過範囲は、人間の目におけるＬ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在し、Ｇ１及びＧ２の狭透過範囲は、人間の目におけるＭ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在し、Ｂ１及びＢ２の狭透過範囲は、人間の目におけるＳ錐体受容体が反応する波長範囲に実質的に存在する。
【００１４】
本開示の別の側面によると、直視型ディスプレイ上に画像を表示する方法は、直視型ディスプレイ用バックライトから、第一セットのスペクトルエミッタを用いて第一光束を生成することと、直視型ディスプレイ用バックライトから、第二セットのスペクトルエミッタを用いて第二光束を生成することとを含む。第一セットのスペクトルエミッタは、長帯域スペクトルエミッタの対（Ｒ１、Ｒ２）から選択される第一スペクトルエミッタと、中帯域スペクトルエミッタの対（Ｇ１、Ｇ２）から選択される第二スペクトルエミッタと、短帯域スペクトルエミッタの対（Ｂ１、Ｂ２）から選択される第三スペクトルエミッタとを含む。第二セットのスペクトルエミッタは、第一セットのスペクトルエミッタとして選択されたスペクトルエミッタに補完的に選択されるスペクトルエミッタを含む第四スペクトルエミッタ、第五スペクトルエミッタ、及び第六スペクトルエミッタを含む。
【００１５】
本開示の別の側面においては、第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタを有するバックライトと、光変調パネルとを含む直視型ディスプレイ上に２重画像表現を表示する方法を提供する。方法は、光変調パネルの一部に対する照明供給を第一セットのスペクトルエミッタと第二セットのスペクトルエミッタとの間で時間的に交互させることを含む。第一セットのスペクトルエミッタは、第二セットのスペクトルエミッタが光変調パネルの一部を照明しているとき、当該一部に照明を供給しない。更に、第二セットのスペクトルエミッタは、第一セットのスペクトルエミッタが光変調パネルの一部を照明しているとき、当該一部に照明を供給しない。
【００１６】
本開示のさらに別の側面においては、二以上の照明領域を照明する第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタを有するバックライトと、バックライトと観察位置との間に位置する光変調パネルとを含む直視型ディスプレイに画像を表示する方法を提供する。方法は、光変調パネルの第一領域に対応する第一照明領域における第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタを非アクティブにする段階を含む。方法は、光変調パネルの第一領域における少なくとも一つの画素を設定する段階を含む。さらに、方法は、第一照明領域における第一セット及び第二セットの少なくとも一方のセットのスペクトルエミッタによる照明をアクティブにする段階を含む。さらに、方法は、光変調パネルの第二領域に対応する第二照明領域における第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタを非アクティブにする段階を含む。さらに、方法は、変調パネルの第二領域における少なくとも一つの画素を設定する段階と、第二照明領域における第一セット及び第二セットの少なくとも一方のセットのスペクトルエミッタによる照明をアクティブにする段階とを含む。
【００１７】
アーキテクチャ及び技術の例を本明細書に開示するが、本開示の趣旨と範囲から逸脱することなく他のアーキテクチャ及び技術を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
添付の図面における例により実施形態を説明するが、添付の図面において、類似の参照番号により類似の部分を示す。
【００１９】
【図１】本開示に係る直視型表示システムの例を示す概略図である。
【００２０】
【図２】本開示に係る直視型表示システムの例を示す概略図である。
【００２１】
【図３】本開示に係るＬＥＤ型走査バックライトの実施形態例を示す概略図である。
【００２２】
【図４Ａ】本開示に係る例の第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタの、各波長における強度を示すグラフである。
【００２３】
【図４Ｂ】本開示に係る第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタの、フィルタを介した場合の各波長における強度を示すグラフである。
【００２４】
【図４Ｃ】本開示に係る光変調パネルに組み込まれたＲＧＢカラーフィルタアレイのスペクトルをスケーリングした例を示すグラフである。
【００２５】
【図４Ｄ】本開示に係るカラーフィルタアレイを介した第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタのスペクトルを示すグラフである。
【００２６】
【図４Ｅ】本開示に係る修正色空間（ｕ'，ｖ'）におけるＲＧＢ三角形により画定される光出力の集合を示すＥＢＵグラフである。
【００２７】
【図４Ｆ】本開示に係る例の第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタの、各波長における強度を示すグラフである。
【００２８】
【図４Ｇ】本開示に係る図４Ｆの６原色スペクトルからの特定の白色スペクトルがカラーフィルタアレイの各スペクトルに入射した結果として得られる産物を示す。
【００２９】
【図４Ｈ】本開示に係る修正色空間（ｕ'，ｖ'）における第一及び第二のＲＧＢ三角形により画定される、図４Ｇで参照されるスペクトルエミッタに対応した第一及び第二の光出力集合を示すＥＢＵグラフである。
【００３０】
【図４Ｉ】本開示に係る第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタによりそれぞれ照明された第一画像及び第二画像を観察するための第一及び第二の偏光干渉フィルタを含む実施形態についての透過プロファイルの例を示すグラフである。
【００３１】
【図４Ｊ】本開示に係る上記図４Ｉの偏光干渉アイウェアを介して各目に伝達された、スペクトルエミッタからの直接のスペクトルを示すグラフである。
【００３２】
【図４Ｋ】本開示に係る、各目において白色光束強度と色とがバランスされるように調整するべく、図４Ｊのスペクトルをスケーリングしたものを示すグラフである。
【００３３】
【図４Ｌ】本開示に係る、第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタによりそれぞれ照明された第一画像及び第二画像を観察するための第一及び第二の偏光干渉フィルタを含む別の実施形態についての透過プロファイルの例を示すグラフである。
【００３４】
【図５】本開示に係るブラックバンド挿入を用いた走査バックライトの例を示す概略図である。
【００３５】
【図６】本開示に係る、図５における走査バックライトと関連するブラックバンド挿入方法を示すロジックダイアグラムである。
【００３６】
【図７Ａ】本開示の実施形態に係る、動作時のＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００３７】
【図７Ｂ】本開示の実施形態に係る、動作時のＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００３８】
【図７Ｃ】本開示の実施形態に係る、動作時のＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００３９】
【図７Ｄ】本開示の実施形態に係る、動作時のＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００４０】
【図７Ｅ】本開示の実施形態に係る、動作時のＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００４１】
【図７Ｆ】本開示の実施形態に係る、動作時のＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００４２】
【図７Ｇ】本開示の実施形態に係る、動作時のＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００４３】
【図７Ｈ】本開示の実施形態に係る、動作時のＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００４４】
【図８Ａ】本開示の実施形態に係る、動作時の光制御フィルム付きＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００４５】
【図８Ｂ】本開示の実施形態に係る、動作時の光制御フィルム付きＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００４６】
【図８Ｃ】本開示の実施形態に係る、動作時の光制御フィルム付きＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００４７】
【図８Ｄ】本開示の実施形態に係る、動作時の光制御フィルム付きＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００４８】
【図８Ｅ】本開示の実施形態に係る、動作時の光制御フィルム付きＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００４９】
【図８Ｆ】本開示の実施形態に係る、動作時の光制御フィルム付きＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００５０】
【図８Ｇ】本開示の実施形態に係る、動作時の光制御フィルム付きＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００５１】
【図８Ｈ】本開示の実施形態に係る、動作時の光制御フィルム付きＬＥＤ型走査バックライトを示す概略図である。
【００５２】
【図９】通常の目における３つの網膜センサのスペクトル感度を表す三刺激曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
図１は、直視型ディスプレイシステム１００の例を示す概略図である。直視型ディスプレイシステム１００は、直視型ディスプレイ１０２と、いくつかのモードで観察するためのアイウェア１０４とを含む。アイウェア１０４は、左目用フィルタ１０６及び右目用フィルタ１０８を含む。左目用フィルタ１０６及び右目用フィルタ１０８は、直視型ディスプレイ１０２から発光される第一の光束及び第二の光束をデコードするための位相差板スタックを含んでよい。
【００５４】
直視型ディスプレイ１０２は、（１）発展２Ｄモード、（２）６個の原色スペクトルエミッタを用いた拡大色域モード、（３）プライバシー・スクリーンモード、（４）２重画像（もしくは、チャネル多重化）モード、及び（５）立体画像モードを含むいくつかの動作モードで動作してよい。拡大色域モードでは、アイウェア１０４は必要でない。モード（２）乃至（４）においては、直視型ディスプレイ１０２上の画像をデコードするべくアイウェア１０４を用いてよい。以下の記載を参照することにより理解されるであろうように、フィルタ１０６及びフィルタ１０８は、動作モードに従って画像をデコードする異なる構成を有してよい。
【００５５】
図２は、直視型ディスプレイ２００の例を示す概略図である。直視型ディスプレイ２００は、バックライト３００、光変調パネル２１０、バックライト制御器２２０、光変調制御器２３０、バックライト電源２４０、及びモード制御器２５０を含む。
【００５６】
スペクトルを分離するときの表示性能メトリックには、ホワイトポイント（及び第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタ間でのホワイトポイントの整合）、色域（及び第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタ間での色座標の整合）、及び第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタから得られる光束強度がある。このような表示性能は、視覚認知、ディスプレイ表示用のハードウェハ、実際の表示内容、及び第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタ間で出力の整合を向上させるためのソフトウェアによる補正を含む複雑な分析を要する。したがって、温度フィードバックモジュール２２４に接続された温度センサ２２２によりバックライト３００の温度制御を行ってよい。ホワイトポイント、明度、及び色制御パラメータは、バックライト制御器２２０により管理してよく、当該管理においては、色センサ２２６及び光フィードバックモジュール２２８を介してこれらパラメータについてフィードバックが与えられる。バックライト制御器２２０は、バックライト３００に含まれるスペクトルエミッタに電流を供給するバックライト電源２４０に制御信号を供給してよい。明度制御器２４２と色制御器２４４ａ乃至２４４ｆのそれぞれは、表示明度及び各色強度を調整するための入力をバックライト制御器２２０に供給してよい。ホワイトポイント制御モジュール２３２は、光変調制御器２３０からライン２３４を介してホワイトポイント制御入力を受け取ってよい。バックライト制御モジュール２２０は、光変調制御器２３０からライン２３６を介してバックライト制御入力を受け取ってよい。
【００５７】
本実施形態例においては、モード制御器２５０がモード選択を制御し、選択したモードに従って第一及び第二の入力映像信号２６２及び２６４を切り替え、当該信号を光変調制御器２３０及びバックライト制御器２２０に供給してよい。たとえば、発展２Ｄモード及び拡大色域モードにおいては、単一の映像信号がモード制御器２５０に入力される。チャネル多重化モード及び立体画像モードにおいては、二つの映像信号２６２及び２６４が直視型ディスプレイ２００に入力される。プライバシー・スクリーンモードにおいては、第一画像について単一の映像信号２６２が直視型ディスプレイに入力されてよく、第二画像は、モード制御器２５０における画像生成機能により合成される。画像処理機能は、モード制御器２５０及び／又は光変調制御器２３０が実行してよい。図示するように、入射側偏光子２１２及び出射側偏光子２１４をそれぞれ光変調パネル２１０のいずれかの側に配置してよい。したがって、直視型ディスプレイ２００は、偏光光を観察者に対して出力する。
【００５８】
図３は、ＬＥＤ型走査バックライト３００の実施形態例を示す概略図である。バックライト３００は、第一セットのスペクトルエミッタ３１０及び第二セットのスペクトルエミッタ３２０を含む。図示するように、本実施形態例により、境界構造３３０を用いて互いに光分離されるサブアレイを形成してよい。
【００５９】
一実施形態においては、第一セットのスペクトルエミッタ３１０は、狭い透過範囲Ｒ１、Ｇ１、及びＢ１において出力し、第二セットのスペクトルエミッタ３２０は、狭い透過範囲Ｒ２、Ｇ２、及びＢ２において出力する。図示するように、スペクトルエミッタは、行状に配置してよく、列方向においては第一セットのエミッタ３１０と第二セットのエミッタ３２０とが交互（たとえば、Ｒ１、Ｒ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ１、Ｂ２、・・・・・・、Ｒ１、Ｒ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ１、Ｂ２の順序で）してよいが、他の実施形態においては別の順序と物理的構成をスペクトルエミッタに用いてよいことは明白である。境界構造３３０の付近においては、照明光の均質性が制御されるべく配慮がなされるべきである。明度及び色相の均一性は、サブアレイ間の物理的間隔の程度、サブアレイ間のＬＥＤ輝度及び色度の整合、及びサブアレイの駆動タイミングに影響される。
【００６０】
人間の目の色識別能力は、異なる波長の光に対する網膜における各細胞の検知能力のばらつきにより決定される。網膜は、三種類の色受容細胞、つまり錐体を含む。その一種類は、他の二種類から比較上、異なっており、我々が紫と認識する、波長が約４２０ｎｍの光に最も反応する。（この種類の錐体は、短波長錐体もしくはＳ錐体と呼ばれることがある）。他の二種類は、互いに遺伝子的かつ化学的に密に関連する。これらの一方（長波長錐体もしくはＬ錐体と呼ばれることがある）は、黄緑と認識される、波長が約５６４ｎｍの光を最もよく検知し、他方（中波長錐体もしくはＭ錐体と呼ばれることがある）は、緑と認識される、波長が約５３４ｎｍの光を最もよく検知する。
【００６１】
光は、その波長組成がいかに複雑であろうとも、目にとっては三色の色成分に減色される。視野の各位置において、三種類の錐体のそれぞれに対する刺激の程度に基づき、これら錐体は三つの信号を生成する。これらの値は、三刺激値と呼ばれる。各種類の錐体の、波長についての関数としての反応曲線を図９に示す。曲線は重なる部分があるので、ある入射光組成については三刺激値が発生しない。たとえば、中波長／「緑」錐体だけを刺激することは不可能であり、他の錐体も必ず同時にある程度刺激される。生じ得る全ての三刺激値の集合により、人間の色空間は決定される。人間は、おおよそ１千万色の色を識別できると推定されている。
【００６２】
一般的に、Ｒ１及びＲ２の狭透過範囲は、（図９に示すように）人間の目におけるＬ錐体受容体の検知波長範囲内に実質的に存在し、Ｇ１及びＧ２の狭透過範囲は、人間の目におけるＭ錐体受容体の検知波長範囲内に実質的に存在し、Ｂ１及びＢ２の狭透過範囲は、人間の目におけるＳ錐体受容体の検知波長範囲内に実質的に存在する。本明細書において用いる「透過範囲」との用語は、スペクトルエミッタからの直接出射であるかカラーフィルタアレイを介することによる産物であるかに拘わらず、スペクトルエミッタからの出力のスペクトルを意味する。
【００６３】
図４Ａは、例としての第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタの、各波長における強度を示すグラフである。第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタ（Ｒ１、Ｒ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ１、Ｂ２）のＬＥＤスペクトルは、単一のピーク発光にスケーリングされている。高度のスペクトル分離が得られ、したがって開示する動作モードにおいて分離過程での光損失を少量とすることが可能となるよう中心波長は選択される。このような分離は、拡大色域モードにおいて色域を最大化するにおいても有益である。
【００６４】
図４Ｂは、第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタの、フィルタを介した場合の各波長における強度を示すグラフである。本実施形態例においては、第一セットの狭透過範囲（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）は、第二セットの狭透過範囲（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）と実質的に重ならない。本明細書において用いる「実質的に重ならない」との文言は、スペクトル発光の大半の領域が隣接する別のスペクトルエミッタからの発光から独立しており、チャネル間のクロストークが好適に最小化されている状態を示す。スペクトルエミッタについての理想的でない既成技術を用いた場合、図４Ｂに示すように、たとえばチャネルＢ１とＧ２との間、及びチャネルＧ１とＲ２との間においてスペクトルの重なりが発生する可能性があることは当業者には理解されるであろう。しかし、スペクトルエミッタ（及び、いくつかの実施形態においては、スペクトルフィルタ）の選択においては、スペクトルエミッタチャネル間のこのようなクロストークが最小化されるよう配慮がなされるべきである。スペクトルエミッタの中心波長を慎重に選択することにより、色域が拡大された最適色座標が得られるであろう。レーザ及びスーパーレゾナントＬＥＤ等の他の種類のスペクトルエミッタは、透過範囲が典型的なＬＥＤ構造の透過範囲よりも狭く、したがってスペクトル範囲の「重なり」をより生じにくいことは理解されるであろう。十分に「重ならない」ように波長が分離された場合、アイウェア１０４に求められる、第一セット及び第二セットのスペクトル光の結像を効率的に分離する要件が緩和されるであろう。これは、同様の性能を達成するにはフィルタによる補助をかなり必要とするために追加的コストと光効率の低下とを伴う従来のＵＨＰランプのスペクトルとは対照的である。
【００６５】
図４Ｂに示すように、短／長の原色発光帯域間（つまり、Ｂ２／Ｂ１、Ｇ２／Ｇ１、Ｒ２／Ｒ１）、及び他の原色との発光帯域間の両方においてノッチが理想的に存在する。効率性を確保するべく、色座標が妥当な明所視感度範囲（たとえば、４３０ｎｍより長い短波長の青色発行Ｂ２と、６６０ｎｍより短い長波長の赤色発光Ｒ１とに画定される範囲）に残存した許容可能な色座標であるべきことを認識しつつ、このような分離を最大化することが好ましい。このような分離状態を直接的に達成してよいが、スペクトルエミッタ（つまり、ＬＥＤ）パッケージにフィルタリング機能を追加的に組み込むことによりディスプレイに適切な色性能を与えてよい。フィルタとしては、不要な光（ｒｅｊｅｃｔ  ｌｉｇｈｔ）を除去するフィルタ、もしくは発光構造（たとえば、ブラッグ反射器）に組み込まれ、発光媒体へと光を再方向付けするフィルタが挙げられる。主な発光ローブはフィルタに実質的に捕捉され、発光のテール部（ｔａｉｌ）だけが減衰するのであれば、このフィルタリングによる効率性への影響は小さい。テール部は比較的に広域にまたがる場合があり、比較的低い強度である一方、立体モードでの動作時にはゴースト画像に著しい影響を与える可能性がある。このようなテール部発光はクロストークの直接的な原因となり、アイウェア１０４の性能とは無関係である。これは、対応する画像の効率的な透過を保証するためにアイウェアが有するべき透過波長においてテール部の発光が生じるためである。
【００６６】
図４Ｃは、光変調パネルに組み込まれたＲＧＢカラーフィルタアレイのスペクトルをスケーリングした例を示すグラフである。各プロファイルにおいて、対応するセット（たとえば、Ｒ１、Ｒ２）のＬＥＤ（もしくは他のスペクトルエミッタ）の発光帯域においては高スループットが良好に得られ、同時に残る４つの原色（たとえば、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ１、Ｂ２）に対しては高密度のブロックがかけられ、彩度が最大化されている。拡大色域モードでの動作時において、ＣＦＡスペクトルを介した、それに対応する帯域の発光光のセットの産物により、許容可能な色座標が得られ、同時に高スループットが得られる。さらに、遷移勾配（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｓｌｏｐｅ）及び阻止帯域ブロック密度が十分であるので、残る４つの原色帯域の発光光がリークすることにより色座標の彩度が許容しがたい程度にまで減じられることはない。開示する一実施形態においては、図４Ｃを再び参照すると、カラーフィルタアレイのスペクトルは、スペクトルエミッタ発光帯域の特定の中心波長へと調整されている。たとえば、特定セットのＲ１、Ｇ１、Ｂ１原色光により照明されるＡＭＬＣＤにおいては、カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）におけるたとえば青色フィルタにより、Ｒ１及びＧ１の発光光が高光学密度で吸収される場合、残るＢ１の彩度が最大化される。同様に、ＣＦＡの緑色フィルタによりＲ１およびＢ１の発光光が高光学密度で吸収される場合、残るＧ１の彩度が最大になる。原色帯域の別のセットにより表示が行われる場合にも同様の議論が当てはまる。
【００６７】
ＣＦＡに通常用いられる着色フィルタは、遷移勾配（及びスループットに比較したブロック密度）が限られているので、達成される色座標の彩度に対して、原色帯域の中心波長を慎重に選択することが重要である。６つの帯域が同一の波長範囲に存在しているので、ＣＦＡスペクトル性能によって色域拡大の最大化は制限される場合がある。
【００６８】
図４Ｄは、カラーフィルタアレイを介した第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタのスペクトルを示すグラフである。対応する色座標を図４Ｅにおいて点４５２、４５４、及び４５６により示すが、図４Ｅは、修正色空間（ｕ'，ｖ'）におけるＲＧＢ三角形により画定される光出力の集合を示すＥＢＵグラフである。長波長の青色原色光（つまり、Ｂ１）をさらに飽和させるべく、短波長緑（つまり、Ｇ２）の発光が減少するようにしてよい。
【００６９】
６個の原色スペクトルエミッタを用いた場合、原色帯域の組み合わせとして４種類が可能である。たとえば、第一セットのスペクトルエミッタを実施形態においてＲ１、Ｇ１、及びＢ１とし、第二セットのスペクトルエミッタを実施形態においてＲ２、Ｇ２、及びＢ２としているが、スペクトルエミッタのその他の組み合わせが可能である。図４Ｆは、別の組み合わせ例を示し、これは第一セットのスペクトルエミッタがＲ２、Ｇ１、及びＢ２であり、第二セットのスペクトルエミッタがＲ１、Ｇ２、及びＢ１である場合に対応する。このグラフは、パネルに入射した連続的な白色照明光のスペクトルを示す。スペクトルエミッタのセットの別の組み合わせとしては、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ２及びＲ２、Ｇ２、Ｂ１、並びにＲ２、Ｇ１、Ｂ１及びＲ１、Ｇ２、Ｂ２が挙げられる。
【００７０】
図４Ｇは、図４Ｆの６原色スペクトルからの特定の白色スペクトルがカラーフィルタアレイの各スペクトル（図４Ｃに示す）に入射した結果として得られる産物を示す。対応する色座標を図４Ｈに示すが、図４Ｈは、修正色空間（ｕ'，ｖ'）における第一及び第二のＲＧＢ三角形により画定される、図４Ｇで参照されるスペクトルエミッタに対応した第一及び第二の光出力集合を示すＥＢＵグラフである。ここで、第一セットのスペクトルエミッタは、ＥＢＵ色域図の第一ＲＧＢ三角形４６２により定義される第一の光束を出力し、第二セットのスペクトルエミッタは、第一ＲＧＢ三角形の範囲外の色を含む、ＥＢＵ色域図の第二ＲＧＢ三角形４６４により定義される第二の光束を出力し、拡大表示モードにおいて、１つの光束により生成される色域よりも広い色域が実現される。
【００７１】
原則的に、１２０Ｈｚで動作するディスプレイは、時間平均した出力（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｅｄ  ｏｕｔｐｕｔ）を生成するので、実際の組み合わせは性能にとって決定的に重要ではない。時間平均した明度及びホワイトポイントが生成される。影響し得る微小な事象としては、原色の彩度を決定するスペクトルの重なりについての詳細が挙げられる。たとえば、青原色と緑原色とを分離するにおけるＣＦＡの制約を最小化するためには（Ｂ２、Ｇ２）と（Ｂ１、Ｇ１）を組み合わせることが好適であろう。さらに、フリッカ効果を軽減するには白色出力スペクトルの輝度を整合させることが有益であろう。
【００７２】
原則的に、多原色表示を実施するべく用いられる組み合わせは、立体モードにおいて用いられる組み合わせとは異なったものにすることができる。単に、バックライトに持たせる、ＬＥＤに個々にアドレッシングするにおける柔軟性に関する実際的な事項により、いかに組み合わせるかは決定される。
【００７３】
立体モードにおいては、左目及び右目に対してそれぞれ第一画像及び第二画像をデコードするべく、実質的に互いに重ならないスペクトルフィルタを用いる。図４Ｉは、第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタによりそれぞれ照明された第一画像及び第二画像を観察するための第一及び第二の偏光干渉フィルタを含む実施形態についての透過プロファイルの例を示すグラフである。左目用の画像は、ＬＣＤの偏光子に平行な分析偏光子が後に配置された、第一のデューティ比を有する位相差板スタックを介して供給される。右目用の画像は、ＬＣＤの偏光子に交差する分析偏光子が後に配置された、第二のデューティ比を有する位相差板スタックを介して供給される。各スタックにおいて同一のフィルム位相差を用い、それぞれ平行／交差配向とすることにより、当該設計の相対的デューティ比によりスペクトルが重なるポイントが固定されるようになることに注意されたい。
【００７４】
図４Ｊは、上記した図４Ｉの偏光干渉アイウェアを介して各目に伝達された、スペクトルエミッタからの直接のスペクトルを示す。図４Ｋは、各目において白色光束強度と色とがバランスされるように調整するべく、図４Ｊのスペクトルをスケーリングしたものを示す。各目において白色光束強度と色とをバランスさせるためにアイウェアフィルタ設計を最適化する技術においては、適切な色補正の後に正味の明度を最大化させる。許容範囲の色とは、修正後のフルホワイト（Ｄ６５）を含んだ許容範囲の原色（ＲＧＢ）が各目により観察される場合の色である。明度が最も高いチャネルを減衰させて左目と右目との間で明度を整合させることができる。これらの条件下で、２つの表示原色の各少量を過飽和状態の３つ目の原色に選択的に加えることにより、効率的に各目に同一の原色色相を観察させることができる。
【００７５】
図４Ｌは、第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタによりそれぞれ照明された第一場像及び第二画像を観察するための第一及び第二の偏光干渉フィルタを含む別の実施形態の透過プロファイルの例を示すグラフである。本実施形態においては、第一のフィルタの透過スペクトルは、第一の光束（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ２）を透過させ、第二のフィルタの透過スペクトルは、第二の光束（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ１）を透過させる。本開示によると、第一のフィルタは、第二の光束のスペクトル周波数をブロックし、第二のフィルタは、第一の光束のスペクトル周波数をブロックする。
【００７６】
スペクトルエミッタの種類
上記したように、多様な種類のスペクトルエミッタを用いて本開示に係る直視型ディスプレイにバックライト照明を供給してよい。記載した実施形態において用いるスペクトルエミッタとして、ＬＥＤを一貫として記載したが、本開示に従うと、レーザ及びスーパーレゾナントＬＥＤ（又は、サブスレッショルドレーザ（ｓｕｂ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｌａｓｅｒ））等の他の適切なスペクトルエミッタを用いてもよい。次世代のディスプレイを実施するとき、これらのスペクトルエミッタにより、たとえば狭スペクトル発光、高速変調、サブアレイへの実装における利便性、長寿命、及び水銀の不使用等、いくつかの利点が得られ、これらのスペクトルエミッタは、ＣＣＦＬよりも環境的観点から許容可能なものである。上記のスペクトルエミッタは、高速変調の観点において動作上の利点を有する。ＬＥＤの応答時間は、主にドライバ（通常、マイクロ秒）により制限されるので、出力効率／熱管理を最適化し、変調パネルの時間的アーチファクトを管理するべくパルス振動を用いることができる。表示内容に従った調光、積極的な色温度制御等のその他の利点は、合成スペクトルを電子制御するときの独立性により実現可能となるであろう。さらに、走査バックライトシステムを実施すべくサブアレイもしくはパッケージ化クラスタを構築するにおいて、ＬＥＤ自体が有利であるので、時間的アーチファクトが有利に最小化される。大半のＬＥＤにおいて典型的である長寿命および水銀を含まない構成は、従来のＣＣＦＬ技術に比較して有利である。これらの特性は、特に高性能映像において冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）からスペクトルエミッタ（つまり、ＬＥＤ、スーパーレゾナントＬＥＤ、及びレーザ）を有するバックライトシステムへの移行を促す推進力となる。
【００７７】
上記の機能に適したスペクトルエミッタは多様な形態を有してよい。たとえば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ストライプを周期的に（たとえば、Ｒ１、Ｒ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ１、Ｂ２の順番で）基板上にパターニング及び／又は積層することができる。いくつかの実施形態においては、スペクトルエミッタのセット３１０及び３２０を光変調パネル２０２に直接的に光結合してよく、他の実施形態においては、ライトガイド、ライトパイプ、光ファイバ、反射器、ウェーブガイド等の光透過部材を介してスペクトルエミッタのセット３１０及び３２０を光変調パネル２０２に光結合してよい。このような光透過部材は、プラスチック、ガラス、シリコン基材上のシリカ、又はこれらの組み合わせであってよい。各ＬＥＤは、パネルの背面に直接に実装される線形アレイにパッケージすることができ、ライトガイドへと一以上の端部から結合することもできる。端部照明（ｅｄｇｅ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）及びライトガイドを用いることによる、又はパネルの背面に実装されたＬＥＤアレイを用いることによる、変調パネルに均一な照明光を供給する技術は周知である。
【００７８】
ＬＣＤディスプレイにおけるモーションアーチファクトの問題への対処
これまで、従来のＬＣＤディスプレイにおいてモーションの表現は課題であった。原因となる要因としては、第一に典型的なＬＣＤパネルは非常に応答が遅いこと、第二にディスプレイのホールドタイム効果が挙げられる。第一の要因に関して、従来のＬＣＤディスプレイにおいては、行ごとにスクロールしていく方法によりＴＦＴパネルがアドレッシングされる。ＬＣ層に電界が印加されたとき、ＬＣ材料は連続する画像間の階調レベル差を表す状態間で配向を変えるのに数ミリ秒を要する。したがって、照明が続く間、このような移行時に移動オブジェクトが現れる位置はしっかりと画定されたものとならず、不鮮明な画像が知覚される。このモーションアーチファクト問題を軽減する技術の一つは、スイッチング速度がより速いＬＣ材料、配向方法及び構造（たとえば、マルチドメイン）、並びにアドレッシング方法（たとえば、オーバードライブ）を開発することである。
【００７９】
しかし、６０Ｈｚで動作するホールドタイプのディスプレイは、どのような環境であっても画像のぼやけを知覚させることが知られている。特定の空間周波数においては、無限大に速いスイッチング速度のＬＣを想定した場合であっても、知覚されるコントラストに完全な損失が生じる。この問題に対処するべく、産業界においては１２０Ｈｚで動作させるべくパネルの再設計が進行している。この周波数においては、オンザフライの補間により、画像間に代替的な画像（ａｌｔｅｒｎａｔｅ  ｉｍａｇｅ）が挿入されるであろう。このような方法は困難かつ高価であるが、たとえばフリッカフリーの立体表示を可能にすることにより多機能ディスプレイを可能にする。
【００８０】
ホールドタイプのディスプレイからはぼやけが知覚されるとしても、ＬＣをより高速にスイッチングすることは、モーションアーチファクトを軽減するためにも望ましい。現在、パネルの応答時間は著しく改善されており、ハイエンドのディスプレイにおいては４ｍｓはごく標準的である。応答時間は、間違いなく今後も段階的に改善されていくであろう。このようなスイッチング速度は、本開示に係る多機能ディスプレイを実現するためにも望ましい。
【００８１】
ホールドタイム効果の対処に関して、モーションアーチファクトを軽減する他の技術は、照明光を変調することを含む。Ｓｌｕｙｔｅｒｍａｎらは、モーションのぼやけを軽減するべく黒フレームの挿入を取り入れたＣＣＦＬの使用を教示する。しかし、ＣＣＦＬを用いるこの方法により深刻な問題が発生する。原則的にＣＣＦＬは光損失／効率の問題を排除するべく用いることができるが、別の問題、つまり黒フレームを挿入する６０Ｈｚ動作はフリッカを生じさせるという問題を有する。
【００８２】
ＬＣスイッチングに限界があることに関連する上記した制約を考慮すると、本明細書に開示するスペクトルエミッタを用いた走査機能は、照明がパネルへのアドレッシングに追従するよう照明のタイミングを最適化するのに望ましい。周期的なブラックバンド（ｓｃｒｏｌｌｉｎｇ  ｂｌａｃｋ  ｂａｎｄ）により、ビフォー／アフターのゴースト画像の出現を除去はできなくとも、最小化することができる。いくつかの個別にアドレスできるＬＥＤ（もしくは別のスペクトルエミッタ）のサブアレイを用いて複数の照明セグメントを形成することができる。実施形態においては、タイミング最適化の目的で、（たとえば、３−１０の）サブアレイのコースグルーピング（ｃｏｕｒｓｅ  ｇｒｏｕｐｉｎｇ）を行ってよい。６０Ｈｚ周期のブラックバンドによっても、いくらかのフリッカが生じ得ることに注意されたい。
【００８３】
図５は、ブラックバンド挿入技術を用いた走査バックライトの例を示す概略図である。図５は、簡易なディスプレイショット画像５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、及び５６０により表される、時間周期ｔ０乃至ｔ５における多様な段階の直視型ディスプレイを示す。
【００８４】
図６は、図５における走査バックライトの図示と関連するブラックバンド挿入方法を示すロジックダイアグラムである。ステップ６０２では、時間ｔ０において、第一画像５１０が完全に表示され、スペクトルエミッタＲ１、Ｇ１、及びＢ１により照明されている。時間ｔ１においては、サブアレイ５０２におけるスペクトルエミッタＲ１、Ｇ１、及びＢ１を消灯し（ステップ６０４）、第二画像を表示するべくサブアレイ５０２に対応する液晶分子を再構成する（ステップ６０６）。時間ｔ２においては、サブアレイ５０２におけるスペクトルエミッタＲ２、Ｇ２、及びＢ２を点灯し、Ｒ２、Ｇ２、及びＢ２の原色光に照明される第二画像の第一部分を表示する（ステップ６０８）。ステップ６１０においては、ステップ６０８の前後もしくは同時に、サブアレイ５０４におけるスペクトルエミッタＲ１、Ｇ１、及びＢ１を消灯し、第二画像用にサブアレイ５０４に対応する液晶分子を再構成する（ステップ６１２）。同様に、時間ｔ３においては、画像５３０は、サブアレイ５０４におけるスペクトルエミッタＲ２、Ｇ２、及びＢ２が点灯され、Ｒ２、Ｇ２、及びＢ２の原色光で第二画像の第二部分が表示された（ステップ６１４）ことを示す。このシーケンスが画像５４０及び５５０について同様の形式で時間ｔ５まで続き、時間ｔ５ではＲ２、Ｇ２、及びＢ２の原色光で第二画像が完全に表示される（ステップ６１６）。その後、シーケンスは繰り返され、再び照明として第一セットのスペクトルエミッタＲ１、Ｇ１、及びＢ１を用いて次フレームの第一画像が表示される。第一画像及び第二画像は、６原色データ、立体画像の左側／右側視野、プライバシー・スクリーン表示用の二つの画像、及びチャネル多重化表示のいずれかに対応したものであってよい。
【００８５】
別の実施形態においては、第一セットのスペクトルエミッタは、完全に消灯されなくてよく、第一セットのスペクトルエミッタからの発光スペクトルを透過させる設計のフィルタを介してほぼ観察することができない、強度を低めた出力を発光してよい。同様に、デューティサイクルにおける別の段階において、第二セットのスペクトルエミッタを完全に消灯させる必要はない。したがって、このような実施形態においては、スペクトルエミッタを、その「オフサイクル」において完全に消灯するのでなく、部分的にバイアスするようにしてよい。これにより、各セットのスペクトルエミッタがその非照明状態において既に部分的にバイアスされているので、照明状態と非照明状態間のスイッチングが速められるであろう。
【００８６】
図７Ａ乃至図７Ｈは、例としてのバックライト７００における第一セットのスペクトルエミッタ７１０及び第二セットのスペクトルエミッタ７２０のサブアレイ７０２乃至７０８による連続的照明の例を示す。図７Ａは、第一サブアレイ７０２における第一セットのスペクトルエミッタ７１０が照明光を出力している様子を示す。その続きとして、図７Ｂは、第二サブアレイ７０４における第一セットのスペクトルエミッタ７１０が照明光を出力している様子を示す。第一セットのスペクトルエミッタ７１０のシーケンスは、順番に図７Ｃ及び図７Ｄへと続く。その次として、図７Ｅは、第一サブアレイ７０２における第二セットのスペクトルエミッタ７２０が照明光を出力している様子を示し、その後、それぞれ図７Ｆ乃至図７Ｈにおいて、第二サブアレイ７０４、第三サブアレイ７０６、及び第四サブアレイ７０８における第二セットのスペクトルエミッタ７２０による照明を順番に示す。
【００８７】
図８Ａ乃至図８Ｈは、別の実施形態例に係る光制御フィルム８４０を有するＬＥＤ型走査バックライト８００を示す概略図である。本実施形態例の動作シーケンスは、図７Ａ乃至図７Ｈを参照して示したものと類似する。本実施形態においては、光制御フィルム８４０により各セットのスペクトルエミッタからの光をフィルタリングして拡散させ、特にサブアレイ間の各境界付近において照明光を均質にしてよい。光制御フィルム８４０により、サブアレイ８０２、８０４、８０６、及び８０８間において、ＬＥＤの輝度及び色度を整合させてもよい。
【００８８】
ＬＥＤアレイの実動作は、パネルの機能性に大きく依存することに注意されたい。十分に速い速度での全体的な更新（ｇｌｏｂａｌ  ｕｐｄａｔｅ）が可能なパネルに対しては、このようなサブアレイを用いる走査バックライト技術を使用しなくてよく、明度をほぼ犠牲にすることなく点滅モードで照明を動作させることができる。この場合、照明器は単に二セットの原色光の両方によるパネルの投光照明を交互させる（つまり、全てのＲ１、Ｇ１、及びＢ１スペクトルエミッタを同時にフラッシュさせ、次にＲ２、Ｇ２、及びＢ２スペクトルエミッタをフラッシュさせる等）。フレーム間にブラック周期を挿入することにより、ＬＣ（光変調パネル）を沈静（ｓｅｔｔｌｅ）させることができる。ブランクを設ける機能（用いた場合）の程度は、パネルの応答時間により決定される。順次走査パネルにおいては、点滅バックライトを用いることもできるが、明度が多少犠牲にされる。
【００８９】
拡大色域モード
本開示に係るバックライト３００を用いたディスプレイは、ＣＣＦＬもしくは３原色ＬＥＤバックライトにより従来方式でバック照明されるディスプレイよりも大幅に豊かなカラーパレットを生成することができる。上記したように、拡大域モードにおいて各原色の彩度が向上した６原色域を実現してよい。６原色の帯域及びカラーフィルタアレイのスペクトルを慎重に選択することにより、色域を著しく拡大することができる。これにより、従来のＡＭＬＣＤディスプレイでは不可能であったより広色域での表示が可能になる。
【００９０】
拡大色域モードでバックライト３００を動作させる（二次元画像を表示する）とき、色度点が異なる二セットのスペクトルエミッタの利点が発揮されるであろう。この場合、照明セグメントは、最大の明度及び色域を実現するべく、サブアレイにおける全てのＬＥＤを同時に用いることができる。最大明度条件下では、バックライト３００は、Ｒ１及びＲ２の赤色フィルタを介した産物、Ｇ１及びＧ２の緑色フィルタを介した産物、並びにＢ１及びＢ２の青色フィルタを介した産物を出力する。調光が必要である場合、表示される画像の色域に寄与するような方法で調光を行うことができる。色域が拡大されるように、特定のスペクトルエミッタに対して選択的に電流を印加することができる。さらに、明度の増減が必要なディスプレイ領域にそれぞれ選択的に照明光を供給するべく、特定のスペクトルエミッタを点灯もしくは調光してもよい。
【００９１】
最適二次元表示を実現するための上記の走査バックライト機能は、最適６原色表示、スペクトル分割立体表示、プライバシー・スクリーン表示、又はチャネル多重化表示を実施するときに要求されるものに非常に類似している。バックライトの各サブアレイにおいてＲＧＢ  ＬＥＤアレイを少なくとも二セット設けることにより、スペクトルのスイッチングが可能な走査バックライトが実現される。連続動作が用いられる程度にしたがって、少なくとも２×フレームレートを用いてフリッカを回避すべきである。しかし、カラーシーケンシャルなディスプレイとは異なり、この動作においては、色割れ問題は生じないはずである。各フレームが画像のＲＧＢ全表現を含んでいるためである。
【００９２】
６原色ディスプレイには、拡大域が有利となるいくつかの重要な用途がある。色を透過させて表示するときに精度を与える手段を組み込んだ場合のこのディスプレイは、既に非常に重要になっている。インターネット上では商品を正確に売買することができないので、電子商取引ほどこれが時機を得た課題となっている分野はない。正確でない原因としては、従来のディスプレイでは商品の外観の表現が不一致であるか、もしくは正確に商品外観を表現できないことが挙げられる。インターネット上で衣料品を販売する限界は、既に著しいものとなっており、モニターに表されるものは、実際の商品と十分に一致したものでない。これにより商品の大量返品が発生し、インターネット上での商品購入を成功させることに対して市民の間に不信を招いている。これは、自動車、家具、インテリアの装飾品（たとえば、ひだ付きカーテン、カウンター甲板、床張り材）等についても当てはまる。
【００９３】
６原色ディスプレイは、次世代の写真撮影を支えるのに必要なインフラの重要な一部でもある。６原色撮像が可能な撮像デバイスには、画像印刷技術と表示技術の両方が必要である。ハードコピーとして閲覧されるのは、電子的に撮像された画像のうち比較的少量であるので、このような画像を画像品質を犠牲にすることなく表示することは一層重要になるであろう。事実、このようなシステムにより、性能と利便性の両面において、フィルムによる写真撮影よりも電子的撮像が進んだものとなっている。６色カメラにより撮像して大型スクリーンの６色ＡＭＬＣＤに表示した画像は、ハードコピーの閲覧よりも格段に優れたものとなるはずである。
【００９４】
スペクトルエミッタが個別にアドレスでき、ディスプレイが十分に高速にスイッチングする限り、シーケンシャルカラーディスプレイであっても本開示に係るバックライトの実施形態によりサポートすることができる。このような実施形態においては、各画素によりフルカラーが可能となるようにＣＦＡを除去する。シーケンシャルカラー動作を採用した多機能ディスプレイをサポートする場合のスイッチング速度に対する要求は、もちろん大幅に上昇する。６色モードで動作する映像ディスプレイにおいては、フリッカを回避するには、おそらく３６０Ｈｚのフィールドレートが要求される。しかし、このようなディスプレイは、色割れ効果を生じやすく、フィールドレート要求を一層高め得る。
【００９５】
プライバシー・スクリーンモード
本開示の一側面は、直視型ディスプレイにプライバシー・スクリーン動作モードを提供することを含む。このモードは、他人にセンシティブな、もしくは私的な情報を閲覧されるのを防止するべく用いることができ、用途には、たとえばモバイル・コンピューティングが含まれる。このような心配は、航空機もしくは電車で移動する職業人の作業を制限する可能性がある。個人的性質の画像もしくは文章を閲覧するのにもこのモードを使用することができる。家庭においては、プライバシー・スクリーン表示は、大人が子供には適切でない番組を閲覧するときに用いることができる。このモードは、ディスプレイの視界内にいる他人へと表示を漏洩させずに、閲覧者が番組を閲覧できるようにするために用いることもできる。後者の場合、漏洩が発生しないように、音声入力機能が付加されたアイウェアを着用することができる。これにより、同じ部屋で、たとえば、ある人はテレビ番組を閲覧し、別の人は読書することができるようになる。
【００９６】
プライバシー・スクリーンモードにおいては、一次画像と二次画像とを連続的に照明するべく二セットのスペクトルエミッタ（つまり、Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１及びＲ２、Ｇ２、Ｂ２のＬＥＤ）を用いることができる。Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１スペクトルエミッタにより照明される一次画像は閲覧用であり、Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２スペクトルエミッタにより照明される二次画像は、自然光で閲覧したときに一次画像を見えなくするためのものである。自然光で閲覧したとき二つの画像の時間平均として中間的な階調のスクリーン（ｎｅｕｔｒａｌ  ｇｒａｙ  ｓｃｒｅｅｎ）が閲覧されるように、二次画像は、一次画像を逆転させたものとして合成される。さらに、従来の偏光アイウェアで閲覧したとき、スクリーンは表示内容がないものとして表される。しかし、特別な波長選択的アイウェアセットにより、二つの画像をデコードすることができる。アイウェアのフィルタは、一次画像のスペクトルだけを透過させ、二次画像のスペクトルをブロックするよう設計される。
【００９７】
プライバシー・スクリーンモードで使用するアイウェアは、従来の干渉フィルタ技術（デポジション又は同時押し出ししたフィルムの延伸により製造する）、ｒｕｇａｔｅフィルタ技術、ホログラフィック技術、又は偏光干渉技術により製造することができる。開示する一実施形態においては、両レンズは構造が同一である、つまり直線偏光子が後に配置された位相差板スタックが用いられる。本開示に係る直視型ディスプレイにおいては分析偏光子を用いてよいので、アイウェアには入射偏光子を用いなくてよい。この偏光子が存在しなければ、どのようなフィルタリング動作も不完全となるので、自然（非偏光）光の中では、アイウェアは中間色を表す。偏光干渉のその他全ての利点、たとえば光制御の向上（反射が無いことによる）、視野の向上等は、長時間に亘って閲覧するのに快適な高コントラストの画像を提供するのに役立つと考えられる。ディスプレイを５０％のデューティ比モードで動作させるので、二次及び一次のセットが低スペクトルにおいてリークする等の側面は、高コントラストを提供するためには鍵となる側面である。プライバシー・スクリーン用のアイウェアを用いない場合、定義として逆転画像である二次画像ゴーストは、一次画像を強力に消し去る。
【００９８】
偏光干渉フィルタアイウェアの重要な側面は、均一な位相差板スタックは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタにより実現されたものであるということである。ベースフィルムの位相差の増大はサンプリングレートに反比例するので、周波数（波長）領域の振動を増加させる。このような周期的コム関数は、一次のセットに従ってスペクトルを分離するべく用いられ、ＦＩＲフィルタにおいては自然な現象である。本明細書に参照として取り込む、同一出願人に付与された米国特許第５，７５１，３８４号に記載されるようなネットワーク統合技術により、所望のエッジ関数及びデューティ比に従って位相差板スタックを設計することができる。位相差板スタックの設計方法についての更なる詳細は、本明細書に参照として取り込む米国特許出願第０９／７５４，０９１号により詳しく記載されている。
【００９９】
反対に、薄膜干渉フィルタ（Ｊｏｒｋｅのシステムにおいて用いるべく教示されたフィルタ等）は、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタにより実現されたものであるが、狭いノッチを実現するには、多数の層を必要とし、かつ層厚を非常に厳しく制御して中心波長及びバンド端波長についての厳格な許容誤差に適合させなければならない。当然であるが、複数のノッチは、各々のノッチフィルタを積層しなければ得られない。マルチノッチ干渉フィルタは、５０％ポイントに対する許容誤差が厳格に守られるように製造するのは困難であり、高額な選択肢と位置付けられる。さらに、このように高度な波長選択性を有するフィルタは、入射角の影響を受け易い。視野角効果により、二次画像がにじみ出て見た目にコントラストと均一性を減少させる。
【０１００】
多重化画像モード
本開示の別の側面によると、異なるアイウェアセットを着用した複数の閲覧者は、チャネルの時分割多重化を採用した同一のディスプレイ上で異なるマルチメディア画像をそれぞれ独立して閲覧することができる。
【０１０１】
チャネル多重化表示モードにおいては、時間平均重畳された二つのチャネルからの結像画像が自然光で観察される。第一の閲覧者は、原色光Ｒ１、Ｇ１、及びＢ１を用いて第一色域で表示される結像画像を通過させる第一のアイウェアセットを着用する。第二の閲覧者は、原色光Ｒ２、Ｇ２、及びＢ２を用いて第二色域で表示される結像画像を通過させる第二のアイウェアセットを着用する。したがって、各アイウェアを通して、第一の閲覧者は、第一色域に対応する結像画像を観察し、第二の閲覧者は、第二色域に対応する結像画像を観察する。フィルタを介して観察される画像においてスペクトルが重なっていない程度に、他方のチャネルのゴースト画像は観察されないはずである。ディスプレイを１２０Ｈｚで動作させるので、各閲覧者は、６０Ｈｚで５０％のデューティサイクルの画像をそれぞれ閲覧する。したがって、たとえば、多重化画像モードの用途として、同一の直視型ディスプレイ上で二つのテレビチャネルを、各チャネルがスクリーン全体に表示された状態で閲覧することが可能となる。別の用途として、第一の閲覧者がテレビを閲覧しつつ、第二の閲覧者がインターネット・サーフィンを行うことが可能となる。第三の用途例として、第一のテレビゲームプレーヤがマルチプレーヤ用テレビゲームの第一の表示画像を閲覧しつつ、第二のプレーヤが第二の表示画像を閲覧することが可能となる。その他の多様な用途において多重化画像モードを利用してよいことは明らかである。
【０１０２】
立体画像モード
立体結像は、２Ｄディスプレイ上で奥行きを有する表現を生成するべく用いられる。マイクロ偏光子アレイ等の他のいくつかの立体表示法と異なり、本開示においては、空間分解能が損失されない三次元画像結像を提供する。フリッカ効果を回避するべく十分な速度でディスプレイを動作させることができるのであれば、優れた３Ｄ体験を実現することができる。
【０１０３】
慎重にバックライトを設計することにより、２Ｄ性能への劣化をほぼ生じない高品質な３Ｄディスプレイを、最低限のハードウェアを追加することにより実施することができる。本開示に係る立体表示は、上記したプライバシー・スクリーン表示もしくは拡大域６原色表示と同様の形式で実行される。立体結像モードにおいては、第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタ（上記）を有するバックライトの作用により重なり合うスペクトル成分を（好ましくは）実質的に含まない左右からの視野像を表す第一画像及び第二画像が順次に提示される。これらの視野像は、自然光で閲覧した場合、ディスプレイ上に重なって表される。適切なアイウェアセットを用いることにより、右側レンズにより左側視野像がブロックされ、左側レンズにより右側視野像がブロックされるように、画像がデコードされる。上記したように、原則的に、このデコードは、多数の技術により実現可能である。しかし、上記した観点において、偏光干渉フィルタ技術がその他の技術よりも優れている。
【０１０４】
記載する立体表示実施形態においては、画像の左側視野と右側視野とを分離するべく偏光干渉アイウェアを用いる。このようなアイウェアのレンズは、分析偏光子が後に配置される直線位相差フィルムのスタックを有する。記載する実施形態によると、第一レンズの偏光子に平行に配向し、第二レンズの偏光子に交差するＡＭＬＣＤの分析偏光子は、直線偏光光を出力する。位相差板スタックの設計は、第一レンズと第二レンズとにおいて同一である。さらに、各目に対する光結合が最大化され、（画像のクロストークを発生させる）レンズ間でのスペクトルの重なりが最少化されるように、位相差板スタックの設計、特にデューティ比を選択する。
【０１０５】
アイウェア設計における考慮事項
上記したプライバシー・スクリーン用のアイウェアとは異なり、立体表示用のアイウェアは、各目に対して順次的に異なる画像を交互に提示するべく用いられる。構造においては、このアイウェアはほぼ上記したようなものである。しかし、立体画像閲覧用途においては、左側フィルタ及び右側フィルタのそれぞれに対応するスペクトルは、光源と同様に、実質的に重なり合わない。（ソフトウェアによる補正を無視した場合）ゴースト画像が出現する程度は、フィルタのダイナミック・レンジと、ＬＥＤ（もしくは他のスペクトルエミッタ）からの発光の近辺のフィルタにおけるスペクトルの重なり合いの程度とに大きく依存する。光源（レーザが最良であり、スーパーレゾナントＬＥＤが次に良い）からの発光が狭い範囲であるほど、アイウェアに求められるフィルタリング動作に対する要求は低くなる。一般的に、広いダイナミック・レンジが望ましいが、光源を選択することによりフィルタの遷移勾配を緩和することができる。実際には、この緩和の程度は、製造時の発光中心波長の許容誤差により決定される。したがって、スーパーレゾナントＬＥＤをスペクトルエミッタとして用いることは、設計における上記のファクターに対処するための、妥協としての良い解決策である。
【０１０６】
立体表示アイウェアの実施形態においては、左側フィルタ及び右側フィルタにおいて同一の位相差値を有する位相差板スタックを用いる。参照として取り込む、同一出願人に付与された米国特許第５，７５１，３８４号に記載されるようなネットワーク統合技術を用いて、各レンズのデューティ比を選択することができる。図４Ｉを再度参照すると、グラフは、第一セット及び第二セットのスペクトルエミッタによりそれぞれ照明される第一画像及び第二画像を閲覧するための第一偏光干渉フィルタ及び第二偏光干渉フィルタを含む実施形態の透過プロファイルの例を示す。各フィルタのプロファイルにおいては、平坦な通過帯域及び阻止帯域を有する急峻な遷移勾配が連続している。本開示によると、各レンズのスペクトルプロファイルのデューティ比を選択することによりスペクトルが重なり合う程度を制御してよい。左側画像の平行偏光子スペクトルに右側画像の交差偏光子スペクトルを重ねると、一定の重なりファクターが保証される。これは、各スタックに同一の位相差フィルムを用いることに、力の保存則（ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｗｅｒ）が組み合わさった結果である。
【０１０７】
このような偏光干渉アイウェアレンズが、従来の３Ｄ偏光レンズと非常によく似て、外観上は無色（ｎｅｕｔｒａｌ）であるのは、位相差板スタックが自然光においては完全に透明であるからである。この点において、閲覧者は、当人を見るどの人にとっても、対応した無色のアイウェア（ｍａｔｃｈｅｄ  ｎｅｕｔｒａｌ  ｅｙｅｗｅａｒ）を着用しているように見えるであろう。着用者にとっても、自然界は各レンズを通して他者と同じように見えるが、偏光入射を見たときだけ異なって見える。したがって、ディスプレイの閲覧時、レンズは、（レンズのフィルタリング動作を無視すると）ほぼ挿入損なしに、周囲環境の明度を５０％低下するよう作用する。現在の高性能直線偏光子を用いると、偏光光の内部挿入損は緑色では約６％だけである。
【０１０８】
本開示の実施形態によると、偏光干渉により与えられる高度に選択的なスペクトルフィルタリング作用を有する吸収型アイウェアを用いることにより、快適性、透視性（ｓｅｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ）、明度、及びクロストークの観点において最適な性能を得ることができる。さらに、視野角効果を最少化するべく、レンズを円筒形に形成することができ、又は複合曲率を有するように熱成形することさえできる。さらに、二軸延伸した位相差フィルムから形成される位相差板スタックは、入射角によるスペクトルシフトに実質的に影響されない。無限遠点はユーザとともに移動しないので、アイウェアの使用は、フルサラウンド３Ｄにおける頭部追跡の補助となることができる。
【０１０９】
上記したように、いくつかの実施形態においては、直線偏光光を出射するディスプレイを用いる場合、各フィルタに入射偏光子はなくてよく、したがって各フィルタには、一つの、唯一の偏光子が存在する。各フィルタに入射偏光子を付加することにより、スループットが若干低下するが、自然界の見え方に効果を与えることもある。（入射偏光子を有するこのようなフィルタは、本明細書に参照として取り込む、同一出願人に付与された米国特許第７，１０６，５０９号において教示される）。これは、両方のフィルタを通して観察された輝度及び／又は色度の差異として現れ得る。閲覧者の目には、表示画像と、周囲環境の一部との両方が入り込むので、両方のフィルタを通して観察される差異により注意が逸らされる場合がある。さらに、スペクトルが異なる多数の周辺光条件（たとえば、太陽光、蛍光光、白色光等）の下で立体表示を見ることができることに部分的により、このような差異を補正することは困難である。表示画像の条件は慎重に制御することができる一方、両フィルタを通して観察したときの自然界の相対的な現れ方は著しく変化し得る。したがって、あらゆる周辺光条件の下で色度及び輝度が整合する左側／右側のフィルタシステムを提供することが望ましいであろう。ディスプレイの閲覧時に、両方の目に観察されるホワイトポイントの色度及び輝度が整合するようにＲ１、Ｇ１、及びＢ１、並びにＲ２、Ｇ２、及びＢ２のスペクトル発光を変化させることにより、自然界では不可能な入念な補正を行うことができる。自然界が実質的に偏光されていない限り、各フィルタの入射偏光子を省くことにより、これらの整合状態は最も発声しやすくなる。
【０１１０】
偏光干渉アイウェアの有利な側面は、コントラストが強化されることにある。適切な組み合わせの原色光（つまり、Ｒ１、Ｇ１、及びＢ１、又はＲ２、Ｇ２、及びＢ２）だけが通過するように光をフィルタリングすることには、周囲の光源からディスプレイへ入射する広帯域のグレアを除去する効果がある。入射偏光子を各レンズに付加することにより、無色の外観（ｎｕｅｔｒａｌ  ａｐｐｅａｒａｎｃｅ）は失われるが、直交偏光をブロックしてグレアを排斥することによりコントラストが向上する利点が得られる。さらに、入射偏光子により、画像クロストークに対する頭部の傾斜による影響が最小化される。この場合、頭部の傾斜は、ディスプレイの明度を下げるだけである。
【０１１１】
二次的な偏光子を付加せずに頭部の傾斜による影響を低下させる技術においては、１／４波位相差板（もしくは円偏光位相差板（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｒｅｔａｒｄｅｒ））をディスプレイ及びアイウェアの両方に設置する。ディスプレイの偏光子に対して４５度に配向した１／４波位相差板は、特定の掌性を有する実質的な円偏光光を生成する。アイウェア上で−４５度に配向した、対応する１／４波の二次的な位相差板は、前者による偏光効果を打ち消す効果を有する。線形座標システムから準円形座標システムへの変換により、頭部の傾斜による影響のファーストオーダーによる除去（ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ  ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ）が行われる。ゼロオーダーの１／４波位相差板については、位相差値を互いに好適には密接に適合させてゴースト画像を最少化する。
【０１１２】
別の実施形態においては、上記したように１／４波位相差板をディスプレイ及びアイウェアの両方に設け、アイウェア上に入射偏光子を付加する。これにより、クロストークは最少化され、頭部の傾斜によるスループットの影響が実質的に減少する。このようなアイウェアは、各目のレンズを一致させる、上記したプライバシー・スクリーン表示には特に適している。左目及び右目のフィルタが一致する場合（たとえば、プライバシー・スクリーンモード及び多重化表示モードの場合）、自然界の見え方の違いという好ましくない効果は生じない。
【０１１３】
上記記載において、多機能ディスプレイに関する考慮事項を説明する目的で多様な実施形態を提供した。多様な動作モードが可能な多機能ディスプレイは、単一のバックライトにより可能であることを示した。また、多機能ディスプレイを実施するには、ディスプレイのコストを増大させる特別なフィルムもしくは変調器は必要でないことも示した。（たとえば）立体モードでの動作時に均衡のとれた光が出力されるようにＬＥＤバックライト設計を選択するには、数多くの要因が関与する。明らかに、この例は、明所視応答は長波長の赤色光の出射要件にとっては重要であることを示しており、おそらく中心周波数を青色にシフトすべきであることを示唆している。現実には、（発光波長に比較した）スペクトルエミッタのコスト、スペクトルの拡大、中心周波数及びピーク出射強度の達成されるレベル（ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｃｅｎｔｅｒ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ａｎｄ  ｐｅａｋ  ｏｕｔｐｕｔ  ｐｏｗｅｒ）、寿命（及び寿命期間を通じた変化）、熱管理、ＬＥＤの種類ごとの個数等の多数の要因の全てが設計における重要な実際的考慮事項である。
【０１１４】
本明細書に開示した原理に従う多様な実施形態を上に記載したが、例としてだけ提示したのであり、制限する目的でないことは理解されるべきである。したがって、発明の範囲は、上記の実施形態例のいずれによっても限定されるべきでなく、本開示から発行される請求項及びその均等物によってだけ定義されるべきである。さらに、上記の利点及び特性は、記載した実施形態において提供されるが、上記した利点のいずれか又は全てを達成するプロセス及び構造に、これら発行される請求項の用途を限定するものでない。
【０１１５】
さらに、本明細書における項目の見出しは、３７  ＣＦＲ  １．７７の推奨に従うべく、もしくは編集上の見出しを提供するべく用いられている。これらの見出しは、本開示から発行するであろういずれかの請求項において記載される発明を限定もしくは定義するものでない。具体的に、また例として、「技術分野」との見出しがあるが、いわゆる技術分野を記載するためにこの見出しの項において選択されている文言により請求項は限定されるべきでない。さらに、「背景」における技術の記載は、その技術が本開示におけるいずれかの発明にとって先行する技術であると自認したものと解されるべきでない。同様に、「簡単な要約」も発行される請求項に記載の発明を特徴付けるものとみなされるべきでない。さらに、本開示において単数形で「発明」と言及するいずれの箇所も、本開示には新規な点が一つだけしかないと主張するべく用いられるべきでない。本開示から発行される複数の請求項の限定にしたがって複数の発明が述べられるので、それら請求項により、発明及び請求項により保護される発明の均等物が定義される。あらゆる例において、それら請求項の範囲は、本開示に照らして内容本位で考慮されるべきであり、本明細書において記載される見出しにより限定されるべきでない。
【図１】
0005508721.tif 000002
【図２】
0005508721.tif 000003
【図３】
0005508721.tif 000004
【図４Ａ】
0005508721.tif 000005
【図４Ｂ】
0005508721.tif 000006
【図４Ｃ】
0005508721.tif 000007
【図４Ｄ】
0005508721.tif 000008
【図４Ｅ】
0005508721.tif 000009
【図４Ｆ】
0005508721.tif 000010
【図４Ｇ】
0005508721.tif 000011
【図４Ｈ】
0005508721.tif 000012
【図４Ｉ】
0005508721.tif 000013
【図４Ｊ】
0005508721.tif 000014
【図４Ｋ】
0005508721.tif 000015
【図４Ｌ】
0005508721.tif 000016
【図５】
0005508721.tif 000017
【図６】
0005508721.tif 000018
【図７Ａ】
0005508721.tif 000019
【図７Ｂ】
0005508721.tif 000020
【図７Ｃ】
0005508721.tif 000021
【図７Ｄ】
0005508721.tif 000022
【図７Ｅ】
0005508721.tif 000023
【図７Ｆ】
0005508721.tif 000024
【図７Ｇ】
0005508721.tif 000025
【図７Ｈ】
0005508721.tif 000026
【図８Ａ】
0005508721.tif 000027
【図８Ｂ】
0005508721.tif 000028
【図８Ｃ】
0005508721.tif 000029
【図８Ｄ】
0005508721.tif 000030
【図８Ｅ】
0005508721.tif 000031
【図８Ｆ】
0005508721.tif 000032
【図８Ｇ】
0005508721.tif 000033
【図８Ｈ】
0005508721.tif 000034
【図９】
0005508721.tif 000035