(57)【要約】      （修正有）【課題】２次元表示モードと３次元表示モードとの間で切換可能な液晶表示装置及びその表示方法を提供する。【解決手段】２次元表示モードと３次元表示モードとの間で切換可能な液晶表示装置は、アクティブ遅延パネルと、液晶表示パネルとを含む。アクティブ遅延パネルの各遅延画素は、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有し、且つ、液晶表示パネルの各表示画素は、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有する。アクティブ遅延パネル及び液晶表示パネルは、遅延画素マトリクスが表示画素マトリクスに対応するように配置され、且つ、観察者の左眼及び右眼は、各表示画素に表示され、対応するアクティブ遅延画素を通過した画像を同時に観察することができる。その画像は、以下の関係を満たし、2014085664.tif 000032ここで、Ｌ（ｉ，ｊ）及びＲ（ｉ，ｊ）は、それぞれ、左眼及び右眼で観察した画像の階調である。【選択図】図３Ａ
2014085664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左眼及び右眼を有する観察者に対して２次元表示モードと３次元表示モードとの間で切換可能な液晶表示装置であって、
第１偏光板と、第２偏光板と、アクティブ遅延パネルと、液晶表示パネルとを含み、
前記第２偏光板は、前記第１偏光板と互いに離間して配置され、
前記アクティブ遅延パネルは、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に配置され、少なくともＭ個の画素列と少なくともＮ個の画素行とを有する遅延画素マトリクスに配列した複数の遅延画素を備え、前記複数の遅延画素の各々は、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有し、Ｍ，Ｎは正の整数であり、ｉは１からＭの間の正の整数であり、且つｊは１からＮの間の正の整数であり、
前記液晶表示パネルは、前記アクティブ遅延パネルと前記第２偏光板との間に配置され、少なくともＭ個の画素列と少なくともＮ個の画素行とを有する表示画素マトリクスに配列した複数の表示画素を備え、前記複数の表示画素の各々は、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有し、前記遅延画素マトリクスが前記表示画素マトリクスに対応し配置され、
前記観察者は、前記左眼及び前記右眼で前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素の各々に表示され、前記アクティブ遅延パネルを通過した画像を同時に観察し、且つ前記画像は、以下の関係を満たし、
【数１】
2014085664.tif 000025
ここで、Ｌ（ｉ，ｊ）は前記左眼で観察した前記画像の階調であり、Ｒ（ｉ，ｊ）は前記右眼で観察した前記画像の階調であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶表示パネルと前記アクティブ遅延パネルとの間に偏光板が配置されていないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶表示パネルと前記アクティブ遅延パネルとのいずれかに配置されたカラーフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶表示パネル及び前記アクティブ遅延パネルは、ギャップによって分離されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記ギャップに透明材料が充填されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶表示パネルと、前記アクティブ遅延パネルとが一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記アクティブ遅延パネルは、第１液晶層を含み、且つ、前記液晶表示パネルは、第２液晶層を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記アクティブ遅延パネルの前記複数の遅延画素の各々に対して、前記第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）は、前記遅延画素の前記第１液晶層中における液晶分子の配向によって変化し、前記アクティブ遅延パネルの前記遅延画素に印加した第１電界によって前記遅延画素を制御し、且つ、前記液晶表示パネルの前記複数の表示画素の各々に対し、前記第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）は、前記表示画素の前記第２液晶層中における液晶分子の配向によって変化し、前記液晶表示パネルの前記表示画素に印加した第２電界によって前記表示画素を制御することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
Ｌ（ｉ，ｊ）＝Ｒ（ｉ，ｊ）である場合、前記液晶表示装置は前記２次元表示モードで作動し、前記複数の遅延画素に対して、前記第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）は同じであることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記アクティブ遅延パネルにおける前記複数の遅延画素が同じ前記第１電界によって駆動される場合、前記液晶表示装置は前記２次元表示モードで作動することにより、前記複数の遅延画素の前記第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を同じくすることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記アクティブ遅延パネルにおける前記複数の遅延画素が前記第１電界によって駆動されていない場合、前記液晶表示装置は前記２次元表示モードで作動することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
Ｌ（ｉ，ｊ）≠Ｒ（ｉ，ｊ）である場合、前記液晶表示装置は前記３次元表示モードで作動することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記アクティブ遅延パネルの前記複数の遅延画素が前記第１電界によって駆動され、且つ、前記液晶表示パネルの前記複数の表示画素が前記第２電界によって駆動される場合、前記液晶表示装置は３次元表示モードで作動することを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記液晶表示パネルの前記複数の表示画素の各々が前記アクティブ遅延パネルの少なくとも１つの前記遅延画素に投影し、且つ、前記アクティブ遅延パネルの少なくとも１つの前記各遅延画素は、少なくとも１つの補償比を有し、少なくとも１つの前記遅延画素の少なくとも１つの前記補償比によって、前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素に表示される前記画像を補償することを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記液晶表示パネルと前記第２偏光板とに隣接し、前記液晶表示パネルに光を照射するバックライトモジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
２つの補償比ａ及びｂをさらに含み、以下の関係を満たし、
【数２】
2014085664.tif 000026
ここで、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、且つ、ａ及びｂのうち少なくとも１つが０に等しくないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
８つの補償比ａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）、ｃ（ｉ，ｊ）、ｄ（ｉ，ｊ）、ｅ（ｉ，ｊ）、ｆ（ｉ，ｊ）、ｇ（ｉ，ｊ）及びｈ（ｉ，ｊ）を含み、以下の関係を満たし、
【数３】
2014085664.tif 000027
ここで、０≦ａ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｂ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｃ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｄ（ｉ，ｊ）≦１であり、ａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）、ｃ（ｉ，ｊ）、ｄ（ｉ，ｊ）のうち少なくとも１つが０に等しくなく、且つ、０≦ｅ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｆ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｇ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｈ（ｉ，ｊ）≦１であり、ｅ（ｉ，ｊ）、ｆ（ｉ，ｊ）、ｇ（ｉ，ｊ）及びｈ（ｉ，ｊ）のうち少なくとも１つが０に等しくないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
８つの補償比ａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）、ｃ（ｉ，ｊ）、ｄ（ｉ，ｊ）、ｅ（ｉ，ｊ）、ｆ（ｉ，ｊ）、ｇ（ｉ，ｊ）及びｈ（ｉ，ｊ）を含み、以下の関係を満たし、
【数４】
2014085664.tif 000028
ここで、０≦ａ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｂ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｃ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｄ（ｉ，ｊ）≦１であり、ａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）、ｃ（ｉ，ｊ）及びｄ（ｉ，ｊ）のうち少なくとも１つが０に等しくなく、且つ、０≦ｅ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｆ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｇ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｈ（ｉ，ｊ）≦１であり、ｅ（ｉ，ｊ）、ｆ（ｉ，ｊ）、ｇ（ｉ，ｊ）及びｈ（ｉ，ｊ）のうち少なくとも１つが０に等しくないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】
画像を表示する方法であって、
（ａ）第１液晶層と、Ｍ個の画素列とＮ個の画素行とを有する遅延画素マトリクスに配列した複数の遅延画素をと備え、前記複数の遅延画素の各々は、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有し、Ｍ，Ｎは正の整数であり、ｉは１からＭの間の正の整数であり、且つｊは１からＮの間の正の整数であるアクティブ遅延パネルと、
第２液晶層と、Ｍ個の画素列とＮ個の画素行とを有する表示画素マトリクスに配列した複数の表示画素とを備え、前記複数の表示画素の各々は、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有し、前記アクティブ遅延パネルの後方に位置する液晶表示パネルと、を含み、
前記遅延画素マトリクスが前記表示画素マトリクスに対応するように前記アクティブ遅延パネル及び前記液晶表示パネルを配置する液晶表示装置を提供するステップと、
（ｂ）表示すべき画像に用いる、左眼で観察した階調Ｌ（ｉ，ｊ）及び右眼観察用の階調Ｒ（ｉ，ｊ）をそれぞれ生成するステップと、
（ｃ）以下の算式で前記アクティブ遅延パネルにおける前記複数の遅延画素の各々に対する前記第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）と、前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素の各々に対する前記第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）とを算出するステップと、
【数５】
2014085664.tif 000029
（ｄ）前記アクティブ遅延パネルの前方にいる観察者が左眼及び右眼で、前記アクティブ遅延パネルにおける前記複数の遅延画素の各々に表示される前記画像、又は前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素の各々に表示される前記画像を同時に観察できるように、前記アクティブ遅延パネルにおける前記複数の遅延画素の各々に対する前記第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有する前記画像と、前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素の各々の前記第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有する前記画像とを表示するステップと、
を含むことを特徴とする、画像を表示する方法。
【請求項２０】
表示すべき前記画像は２次元画像であり、Ｌ（ｉ，ｊ）＝Ｒ（ｉ，ｊ）であり、前記複数の遅延画素に対する前記第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）は同じであることを特徴とする請求項１９に記載の画像を表示する方法。
【請求項２１】
前記液晶表示装置により前記画像を表示する方法には、
（ａ）前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素の各々が前記第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有するように、前記表示画素に第２電界を印加することによって前記表示画素の液晶分子の配向を制御するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の画像を表示する方法。
【請求項２２】
前記液晶表示装置により前記画像を表示する方法には、
（ａ）前記アクティブ遅延パネルにおける前記複数の遅延画素の各々が前記第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有するように、前記各遅延画素に同じ第１電界を印加することによって前記遅延画素の液晶分子の配向を制御するステップと、
（ｂ）前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素の各々が前記第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有するように、前記表示画素に第２電界を印加することによって前記表示画素の液晶分子の配向を制御するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の画像を表示する方法。
【請求項２３】
表示すべき前記画像は３次元画像であり、かつＬ（ｉ，ｊ）≠Ｒ（ｉ，ｊ）であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記液晶表示装置により前記画像を表示する方法には、
（ａ）前記アクティブ遅延パネルにおける前記複数の遅延画素の各々が前記第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有するように、前記遅延画素に第１電界を印加することによって前記遅延画素の液晶分子の配向を制御するステップと、
（ｂ）前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素の各々が前記第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有するように、前記表示画素に第２電界を印加することによって前記表示画素の液晶分子の配向を制御するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の画像を表示する方法。
【請求項２５】
前記液晶表示装置により前記画像を表示する方法には、
（ａ）前記液晶表示パネルにおける少なくとも１つの前記複数の表示画素に前記アクティブ遅延パネルの前記複数の遅延画素の各々を投影するステップと、
（ｂ）前記液晶表示パネルにおける少なくとも１つの前記各表示画素に対して、少なくとも１つの補償比を生成し、少なくとも１つの前記表示画素が少なくとも１つの前記補償比によって、前記アクティブ遅延パネルにおける前記複数の遅延画素の各々に表示される前記画像を補償するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２３に記載の画像を表示する方法。
【請求項２６】
前記液晶表示装置により前記画像を表示する方法には、
（ａ）前記アクティブ遅延パネルにおける少なくとも１つの前記遅延画素に前記液晶表示パネルの前記複数の表示画素の各々を投影するステップと、
（ｂ）前記アクティブ遅延パネルにおける少なくとも１つの前記各遅延画素に対して、少なくとも１つの補償比を生成し、少なくとも１つの前記遅延画素が少なくとも１つの前記補償比によって、前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素の各々に表示される前記画像を補償するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２３に記載の画像を表示する方法。
【請求項２７】
画像を表示する方法であって、
（ａ）第１液晶層と、Ｍ個の画素列とＮ個の画素行とを有する遅延画素マトリクスに配列した複数の遅延画素をと備え、前記複数の遅延画素の各々は、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有し、Ｍ，Ｎは正の整数であり、ｉは１からＭの間の正の整数であり、且つｊは１からＮの間の正の整数であるアクティブ遅延パネルと、
第２液晶層と、Ｍ個の画素列とＮ個の画素行とを有する表示画素マトリクスに配列した複数の表示画素とを備え、前記表示画素の各々は、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有し、前記アクティブ遅延パネルの後方に位置する液晶表示パネルと、を含み、
前記遅延画素マトリクスが前記表示画素マトリクスに対応するように前記アクティブ遅延パネル及び前記液晶表示パネルが配置される液晶表示装置を提供するステップと、
（ｂ）前記アクティブ遅延パネル及び前記液晶表示パネルをそれぞれ駆動するステップと、を含み、
前記アクティブ遅延パネル及び前記液晶表示パネルのいずれかの画像を表示し、前記アクティブ遅延パネルの前にいた観察者の左眼及び右眼に、前記アクティブ遅延パネルにおける前記複数の遅延画素のそれぞれに表示される前記画像、又は前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素の各々に表示される前記画像を同時に観察でき、且つ前記画像は、以下の関係を満たし、
【数６】
2014085664.tif 000030
ここで、Ｌ（ｉ，ｊ）及びＲ（ｉ，ｊ）のそれぞれは、左眼及び右眼で観察した前記アクティブ遅延パネルにおける前記複数の遅延画素の各々に表示される前記画像の階調、又は前記液晶表示パネルにおける前記複数の表示画素の各々に表示される前記画像の階調であることを特徴とする画像を表示する方法。
【請求項２８】
左眼と右眼を有する観察者に対して２次元表示モードと３次元表示モードとの間で切換可能な液晶表示装置であって、
第１偏光板と、第２偏光板と、第１パネルと、第２パネルとを含み、
前記第２偏光板は、前記第１偏光板と互いに離間して配置され、
前記第１パネルは、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に配置され、少なくともＭ個の画素列と少なくともＮ個の画素行とを有する第１画素マトリクスに配列した複数の第１画素を備え、前記複数の第１画素のそれぞれは、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有し、Ｍ，Ｎは正の整数であり、ｉは１からＭの間の正の整数であり、且つｊは１からＮの間の正の整数であり、
前記第２パネルは、前記第１パネルと前記第２偏光板との間に配置され、少なくともＭ個の画素列と少なくともＮ個の画素行とを有する第２画素マトリクスに配列した複数の第２画素を備え、前記複数の第２画素のそれぞれは、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有し、前記第１画素マトリクスが前記第２画素マトリクスに対応し配置され、
前記観察者は、前記左眼及び前記右眼で前記第２パネルにおける前記複数の第２画素の各々に表示され、前記第１パネルを通過した画像を同時に観察し、且つ前記画像は、以下の関係を満たし、
【数７】
2014085664.tif 000031
ここで、Ｌ（ｉ，ｊ）は前記左眼で観察した前記画像の階調であり、Ｒ（ｉ，ｊ）は前記右眼で観察した前記画像の階調であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２９】
前記第１パネルは、アクティブ遅延パネルを含み、前記第２パネルは、液晶表示パネルを含むことを特徴とする請求項２８に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示（ＬＣＤ）技術に関し、特に、２次元（２Ｄ）表示モードと３次元（３Ｄ）表示モードとの間で切換可能な液晶表示装置及びその液晶表示装置を用いて画像を表示する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子製品の開発や幅広い応用に伴い、より少ない電力を消費し、より少ない空間を占めるフラットパネル表示装置の需要が大幅に拡大している。フラットパネル表示装置のうち、薄型、低消費電力及び低放射を特長とした液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、様々な電子製品に幅広く適用されている（例えば、コンピュータのモニタ、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）及びフラットパネルテレビ等）。
【０００３】
従来の液晶ディスプレイは、表示パネル及びバックライトモジュールを含む。表示パネルは、一般に、アクティブ液晶層、２つの基板及び２つの偏光板を含む。表示パネルは、カラー画像を表示するために用いられる場合、カラーフィルタも必要である。表示パネルは、複数の画素がマトリクス状に配列されたアクティブ領域を有する。例えば、Ｍ×Ｎ個の画素マトリクスを有するアクティブ領域は、Ｍ個の画素行及びＮ個の画素列を有し、Ｍ，Ｎは１より大きい整数である。バックライトモジュールが光を発し、且つ、光は観察者の眼に向かって、表示パネルの各画素（第１偏光板子、画素のアクティブ液晶層及び第２偏光板を含む）を通過する。各画素に光の位相遅延を提供するために、アクティブ液晶層の各液晶分子の配向を個別に制御することにより、各画素を通過する光の強度を低減することができる。したがって、観察者の眼から見ると、光が異なる強度を示す各画素を通過する（即ち、各画素が異なる階調値を表示する）ことにより、表示パネルからの光信号は、液晶ディスプレイが表示する画像を生成することができる。
【０００４】
３次元画像を観察するために、観察者は、左眼及び右眼で３次元画像の異なる信号を受け取る必要がある。換言すれば、３次元画像を表示するために、液晶ディスプレイは、観察者の左眼及び右眼に対して異なる左信号及び右信号を提供する必要がある。一般に、これは液晶ディスプレイのアクティブ領域上にバリア層を設けることにより達成可能である。
【０００５】
図６は、従来の３次元液晶ディスプレイの構造を示す概略図である。この従来の３次元液晶ディスプレイの構造において、液晶ディスプレイ６００は、バリア層（Ｂａｒｒｉｅｒ  ｌａｙｅｒ）６１０及び表示パネル６２０を含み、且つ、観察者の両眼に表示された３次元画像を効果的に見せるための最適な観察領域６５０を有する。バリア層６１０は、複数のバリアユニット（ｂａｒｒｉｅｒ  ｕｎｉｔｓ）Ｂｒ１，Ｂｒ２，Ｂｒ３，…を含み、且つ、表示パネル６２０は、複数の画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…を含むことにより、バリアユニットのサイズ及び画素を決定することができ、最適な観察領域６５０にいる観察者が異なる眼で異なるバリアユニットにより画素を観察することができる。例えば、図６に示すように、最適な観察領域６５０内において観察者の右眼Ｒは、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎ等、及び画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎ等と同じ番号を有するバリアユニットＢｒ１，Ｂｒ２，Ｂｒ３，…Ｂｒｎを通過した光を受け取り、最適な観察領域６５０において観察者の左眼Ｌは、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎ等、及び画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎ等次の番号を有するバリアユニットＢｒ２，Ｂｒ３，Ｂｒ４，…Ｂｒｎ＋１を通過した光を受け取ることができる。バリア層６１０は、交互に配列された不透明なバリアユニットと透明なバリアユニットとを含み、奇数番号のバリアユニットＢｒ１，Ｂｒ３，…を不透明とし、偶数番号のバリアユニットＢｒ２，Ｂｒ４，…を透明とする。これによって、両眼で透明なバリアユニットＢｒ２，Ｂｒ４，…を通過した光を受け取り、不透明なバリアユニットＢｒ１，Ｂｒ３，…に向かって発された光がこれらの不透明なバリアユニットにより遮蔽される。言い換えれば、各画像フレームに対して、表示パネル６２０から、左眼は奇数番号の画素Ｐ１，Ｐ３，…に対応する画像信号のみを受け取るが、右眼は奇数番号の画素Ｐ２，Ｐ４，…に対応する画像信号のみを受け取る。
【０００６】
しかるに、図６に示すバリア層６１０を有して３次元表示機能を実行する液晶ディスプレイには、画像の解像度低下及び輝度低下という２つの大きな問題が存在する。上記開示された従来技術では、液晶ディスプレイが画像を表示するとき、観察者の片眼は半分の画素（奇数番号の画素又は偶数番号の画素）に対応する画像信号しか見えない。したがって、液晶ディスプレイの高解像度が求められる場合、３次元表示機能を有しない従来の液晶ディスプレイと同じ解像度の画像を表示するのに、３次元表示機能を有する液晶ディスプレイに対して２倍の画素数が必要であるため、液晶ディスプレイのサイズ及び製造コストが増加してしまう。また、液晶ディスプレイのバックライトモジュールにより発された光の一部がバリア層６１０の不透明なバリアユニットＢｒ１，Ｂｒ３，…によって遮蔽されたため、液晶ディスプレイの輝度低下及びエネルギーの浪費を招くこととなる。
【０００７】
解像度低下の欠点を解決するために、液晶ディスプレイの代替設計として、類似した構造を有する、改良されたバリア層６１０を使用する。一般に、液晶ディスプレイ又は他の表示設備によって表示されて連続した画像を「フレーム」と定義し、且つ各液晶ディスプレイは一定のフレームレートを有し、フレームレートとは、液晶ディスプレイが画像フレームを生成する周波数又は速度を指す。通常、人間の眼と眼に関する脳のインタフェース（人間視覚システム）は、１秒あたり１０〜１２枚の独立した画像を処理し、これらの画像を個別に視認することができる。液晶ディスプレイ又は他のディスプレイが人間視覚システムの１０〜１２Ｈｚより高いフレームレートを採用している。バリア層６１０のバリアユニットの透明性は、すべてのバリアユニットが交互に不透明及び透明であるように制御可能であってもよい。例えば、１つのフレームでは、奇数番号のバリアユニットＢｒ１，Ｂｒ３，…が不透明であり、偶数番号のバリアユニットＢｒ２，Ｂｒ４，…が透明である。次のフレームでは、奇数番号のバリアユニットＢｒ１，Ｂｒ３，…が透明であり、偶数番号のバリアユニットＢｒ２，Ｂｒ４，…は不透明である。このように、２つの連続したフレームでは、観察者の両眼は、それぞれ奇数番号の画素Ｐ１，Ｐ３，…に対応する画像信号と偶数番号の画素Ｐ２，Ｐ４，…に対応する画像信号を受け取ることが可能である。これによって、観察者は液晶ディスプレイのフル解像度で画像を観察することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４４４３０６５号明細書
【特許文献２】米国特許第５３１５３７７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１１／０１５７１７１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０１７１１９３号明細書
【特許文献５】中国実用新案公告第２０１０９７０４１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、制御可能なバリア層（ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｌａｙｅｒ）６１０を有する液晶ディスプレイであっても輝度低下の欠点を依然として解決できない。また、制御可能なバリア層６１０を有する液晶ディスプレイでは、解像度が向上するものの、フレームレートが低下する。上述したように、液晶ディスプレイでは、１つの画像フレームを表示するために２つの連続したフレームが必要である。したがって、６０Ｈｚのフレームレートを有する液晶ディスプレイに対して、３次元画像を表示するときの実際のフレームレートが３０Ｈｚとなる。言い換えれば、６０Ｈｚのフレームレートで３次元画像を表示することを維持するために、液晶ディスプレイのフレームレートが１２０Ｈｚに増加する必要があるため、液晶ディスプレイの製造コストが大幅に増加する。
【００１０】
以上のように、従来技術には、これまで取り組まれずにいた、前述の不備や欠点があり、これらの改善に取り組む必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、一態様において、２次元（２Ｄ）表示モードと３次元（３Ｄ）表示モードとの間で切換可能な液晶表示（ＬＣＤ）装置に関する。一実施形態では、液晶表示装置は、第１偏光板と、第２偏光板と、アクティブ遅延パネルと、液晶表示パネルとを含み、第２偏光板は、第１偏光板と互いに離間して配置され、アクティブ遅延パネルは、第１偏光板と第２偏光板との間に配置され、少なくともＭ個の画素列と少なくともＮ個の画素行とを有する遅延画素マトリクスに配列した複数の遅延画素を備え、各遅延画素は、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有し、Ｍ，Ｎは正の整数であり、ｉは１からＭの間の正の整数であり、且つｊは１からＮの間の正の整数であり、液晶表示パネルは、アクティブ遅延パネルと第２偏光板との間に配置され、少なくともＭ個の画素列と少なくともＮ個の画素行とを有する表示画素マトリクスに配列した複数の表示画素を備え、各表示画素は、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有し、遅延画素マトリクスが表示画素マトリクスに対応し配置されている。観察者の左眼及び右眼は、液晶表示パネルにおける各表示画素に表示され、且つアクティブ遅延パネルを通過した画像を同時に観察し、また、該画像が以下の関係を満たす。
【００１２】
【数１】
2014085664.tif 000003
【００１３】
ここで、Ｌ（ｉ，ｊ）は、左眼で観察した画像の階調であり、Ｒ（ｉ，ｊ）は、右眼で観察した画像の階調である。
【００１４】
一実施形態では、液晶表示パネルとアクティブ遅延パネルとの間に偏光板が配置されていない。
【００１５】
一実施形態では、液晶表示装置は、液晶表示パネルとアクティブ遅延パネルとのいずれかに配置されたカラーフィルタをさらに含む。
【００１６】
一実施形態では、液晶表示パネル及びアクティブ遅延パネルは、ギャップによって分離されている。さらなる実施形態では、ギャップに透明材料が充填されている。
【００１７】
一実施形態では、液晶表示パネルとアクティブ遅延パネルとが一体形成されている。
【００１８】
一実施形態では、アクティブ遅延パネルは、第１液晶層を含み、且つ、液晶表示パネルは、第２液晶層を含む。さらなる実施形態では、アクティブ遅延パネルの各遅延画素に対し、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）は、遅延画素の第１液晶層中における液晶分子の配向によって変化し、アクティブ遅延パネルの遅延画素に印加した第１電界によって該遅延画素を制御し、且つ、液晶表示パネルの各表示画素に対し、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）は、表示画素の第２液晶層中における液晶分子の配向によって変化し、液晶表示パネルの表示画素に印加した第２電界によって表示画素を制御する。
【００１９】
Ｌ（ｉ，ｊ）＝Ｒ（ｉ，ｊ）である場合、液晶表示装置は２次元表示モードで作動し、これらの遅延画素に対し、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）が同じである。一実施形態では、アクティブ遅延パネルにおけるこれらの遅延画素が同じ第１電界によって駆動される場合、液晶表示装置は２次元表示モードで作動することにより、これらの遅延画素に対し、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を同じくする。他の実施形態では、アクティブ遅延パネルにおけるこれらの遅延画素が第１電界によって駆動されていない場合、液晶表示装置は２次元表示モードで作動する。
【００２０】
他の実施形態では、Ｌ（ｉ，ｊ）≠Ｒ（ｉ，ｊ）である場合、液晶表示装置は３次元表示モードで作動する。一実施形態では、アクティブ遅延パネルにおけるこれらの遅延画素が第１電界によって駆動され、液晶表示装置は３次元表示モードで作動し、且つ、液晶表示パネルにおけるこれらの表示画素が第２電界によって駆動される。他の実施形態では、液晶表示パネルの各表示画素がアクティブ遅延パネルの少なくとも１つの遅延画素に投影し、且つ、アクティブ遅延パネルの少なくとも１つの遅延画素の各々は、少なくとも１つの補償比を有し、少なくとも１つの遅延画素が少なくとも１つの補償比で、液晶表示パネルにおける各表示画素に表示される画像を補償する。
【００２１】
一実施形態では、液晶表示装置は、２つの補償比ａ及びｂをさらに含み、以下の関係を満たす。
【００２２】
【数２】
2014085664.tif 000004
【００２３】
ここで、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、且つ、ａ及びｂのうち少なくとも１つが０に等しくない。
【００２４】
他の実施形態では、液晶表示装置は、補償比ａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）、ｃ（ｉ，ｊ）、ｄ（ｉ，ｊ）、ｅ（ｉ，ｊ）、ｆ（ｉ，ｊ）、ｇ（ｉ，ｊ）及びｈ（ｉ，ｊ）をさらに含み、以下の関係を満たす。
【００２５】
【数３】
2014085664.tif 000005
【００２６】
ここで、０≦ａ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｂ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｃ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｄ（ｉ，ｊ）≦１であり、ａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）、ｃ（ｉ，ｊ）、及びｄ（ｉ，ｊ）のうち少なくとも１つが０に等しくなく、且つ、０≦ｅ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｆ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｇ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｈ（ｉ，ｊ）≦１であり、ｅ（ｉ，ｊ）、ｆ（ｉ，ｊ）、ｇ（ｉ，ｊ）、及びｈ（ｉ，ｊ）のうち少なくとも１つが０に等しくない。
【００２７】
もう一つの実施形態では、液晶表示装置は、補償比ａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）、ｃ（ｉ，ｊ）、ｄ（ｉ，ｊ）、ｅ（ｉ，ｊ）、ｆ（ｉ，ｊ）、ｇ（ｉ，ｊ）及びｈ（ｉ，ｊ）をさらに含み、以下の関係を満たす。
【００２８】
【数４】
2014085664.tif 000006
【００２９】
ここで、０≦ａ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｂ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｃ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｄ（ｉ，ｊ）≦１であり、ａ（ｉ，ｊ）、ｂ（ｉ，ｊ）、ｃ（ｉ，ｊ）、及びｄ（ｉ，ｊ）のうち少なくとも１つが０に等しくなく、且つ、０≦ｅ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｆ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｇ（ｉ，ｊ）≦１、０≦ｈ（ｉ，ｊ）≦１であり、ｅ（ｉ，ｊ）、ｆ（ｉ，ｊ）、ｇ（ｉ，ｊ）、及びｈ（ｉ，ｊ）のうち少なくとも１つが０に等しくない。
【００３０】
他の態様において、本発明には、画像を表示する方法が開示されている。画像を表示する方法は、（ａ）アクティブ遅延パネルと、アクティブ遅延パネルの後方に配置された液晶表示パネルとを含み、アクティブ遅延パネルは、第１液晶（ＬＣ）層と、Ｍ個の画素列とＮ個の画素行とを有する遅延画素マトリクスに配列した複数の遅延画素とを備え、各遅延画素は、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有し、Ｍ，Ｎは正の整数であり、ｉは１からＭの間の正の整数であり、且つｊは１からＮの間の正の整数であり、液晶表示パネルは、第２液晶層と、Ｍ個の画素列とＮ個の画素行とを有する表示画素マトリクスに配列した複数の表示画素とを備え、各表示画素は、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有し、遅延画素マトリクスを表示画素マトリクスに対応するようにアクティブ遅延パネル及び液晶表示パネルを配置する液晶表示（ＬＣＤ）装置を提供するステップと、（ｂ）表示しようとする、左眼で観察する画像の階調Ｌ（ｉ，ｊ）及び右眼で観察する画像の階調Ｒ（ｉ，ｊ）をそれぞれ生成するステップと、（ｃ）以下の算式でアクティブ遅延パネルにおける各遅延画素の第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）と、液晶表示パネルにおける各表示画素の第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）とを算出するステップと、
【００３１】
【数５】
2014085664.tif 000007
【００３２】
（ｄ）アクティブ遅延パネルの前方にいた観察者の左眼及び右眼で、アクティブ遅延パネルにおけるアクティブ遅延画素の各遅延画素に表示される画像又は液晶表示パネルにおける各表示画素に表示される画像が観察されるように、アクティブ遅延パネルにおける各遅延画素の第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）の画像と、液晶表示パネルにおける各表示画素の第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）の画像とを表示するステップと、を含む。
【００３３】
一実施形態では、Ｌ（ｉ，ｊ）＝Ｒ（ｉ，ｊ）である場合、表示すべき画像は２次元画像であり、且つ、これらの遅延画素に対し、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）は同じである。さらなる実施形態では、液晶表示装置により画像を表示する方法は、液晶表示パネルにおける各表示画素が第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有するように、表示画素に第２電界を印加することによって表示画素の液晶分子の配向を制御するステップを含む。他の実施形態では、液晶表示装置により画像を表示する方法は、アクティブ遅延パネルにおける各遅延画素が同じ第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有するように、各遅延画素に同じ第１電界を印加することによって遅延画素の液晶分子の配向を制御するステップと、液晶表示パネルにおける各表示画素が第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有するように、表示画素に第２電界を印加することによって表示画素の液晶分子の配向を制御するステップと、を含む。
【００３４】
一実施形態では、Ｌ（ｉ，ｊ）≠Ｒ（ｉ，ｊ）である場合、表示すべき画像は３次元画像である。さらなる実施形態では、液晶表示装置により画像を表示する方法は、アクティブ遅延パネルにおける各遅延画素が第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有するように、遅延画素に第１電界を印加することによって遅延画素の液晶分子の配向を制御するステップと、液晶表示パネルにおける各表示画素が第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有するように、表示画素に第２電界を印加することによって表示画素の液晶分子の配向を制御するステップと、を含む。
【００３５】
一実施形態では、液晶表示装置により画像を表示する方法は、液晶表示パネルにおける少なくとも１つの表示画素にアクティブ遅延パネルの各遅延画素を投影するステップと、液晶表示パネルにおける少なくとも１つの表示画素の各々に対して、少なくとも１つの補償比を生成し、少なくとも１つの表示画素が少なくとも１つの補償比で、アクティブ遅延パネルにおける各遅延画素に表示される画像を補償するステップと、を含む。他の実施形態では、液晶表示装置により画像を表示する方法は、アクティブ遅延パネルにおける少なくとも１つの遅延画素に液晶表示パネルの各表示画素を投影するステップと、アクティブ遅延パネルにおける少なくとも１つの遅延画素の各々に対して、少なくとも１つの補償比を生成し、少なくとも１つの遅延画素が少なくとも１つの補償比で、液晶表示パネルにおける各表示画素に表示される画像を補償するステップと、を含む。
【００３６】
もう一つの態様において、本発明は、画像を表示する方法に関する。一実施形態では、この方法は、液晶表示（ＬＣＤ）装置を提供することを含む。液晶表示装置は、アクティブ遅延パネルと、アクティブ遅延パネルの後方に配置された液晶表示パネルとを含み、アクティブ遅延パネルは、第１液晶（ＬＣ）層と、Ｍ個の画素列とＮ個の画素行とを有する遅延画素マトリクスに配列した複数の遅延画素とを備え、各遅延画素は、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有し、Ｍ，Ｎは正の整数であり、ｉは１からＭの間の正の整数であり、且つｊは１からＮの間の正の整数であり、液晶表示パネルは、第２液晶層と、Ｍ個の画素列とＮ個の画素行とを有する表示画素マトリクスに配列した複数の表示画素とを備え、各表示画素は、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有し、遅延画素マトリクスを表示画素マトリクスに対応するようにアクティブ遅延パネル及び液晶表示パネルを配置する。
【００３７】
上記方法は、アクティブ遅延パネル及び液晶表示パネルをそれぞれ駆動するステップをさらに含み、アクティブ遅延パネルの画像又は液晶表示パネルの画像のいずれかを表示し、アクティブ遅延パネルの前方にいる観察者は左眼及び右眼で、アクティブ遅延パネルにおける各遅延画素が表示した画像、又は液晶表示パネルにおける各表示画素に表示される画像を同時に観察でき、且つ画像は、以下の関係を満たし、
【００３８】
【数６】
2014085664.tif 000008
【００３９】
ここで、Ｌ（ｉ，ｊ）及びＲ（ｉ，ｊ）のそれぞれは、左眼及び右眼で観察した、アクティブ遅延パネルにおける各遅延画素が表示した画像の階調、又は液晶表示パネルにおける各表示画素が表示した画像の階調である。
【００４０】
本発明のまた別の態様において、左眼と右眼を有する観察者に対して２次元（２Ｄ）表示モードと３次元（３Ｄ）表示モードとの間で切換可能な液晶表示（ＬＣＤ）装置が開示されている。この液晶表示装置は、第１偏光板と、第２偏光板と、第１パネルと、第２パネルとを含み、第２偏光板は、第１偏光板と互いに離間して配置され、第１パネルは、第１偏光板と第２偏光板との間に配置され、少なくともＭ個の画素列と少なくともＮ個の画素行とを有する第１画素マトリクスに配列した複数の第１画素を備え、各第１画素は、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有し、Ｍ，Ｎは正の整数であり、ｉは１からＭの間の正の整数であり、且つｊは１からＮの間の正の整数であり、第２パネルは、第１パネルと第２偏光板との間に配置され、少なくともＭ個の画素列と少なくともＮ個の画素行とを有する第２画素マトリクスに配列した複数の第２画素を備え、各第２画素は、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有し、第１画素マトリクスが第２画素マトリクスに対応し配置されている。観察者が左眼及び右眼で、第２パネルにおける各第２画素に表示され、第１パネルを通過した画像を同時に観察し、且つ画像は、以下の関係を満たし、
【００４１】
【数７】
2014085664.tif 000009
【００４２】
ここで、Ｌ（ｉ，ｊ）は左眼で観察した画像の階調であり、Ｒ（ｉ，ｊ）は右眼で観察した画像の階調である。
【００４３】
一実施形態では、第１パネルは、アクティブ遅延パネルを含み、且つ、第２パネルは、液晶表示パネルを含む。
【００４４】
本発明の上述及びその他の態様に対して、図面を参照しながら以下の好ましい実施例により説明することができるが、本発明の精神と領域を逸脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができる。
【００４５】
添付された図面は本発明の１つ又は複数の具体的な実施例を例示しているとともに、本発明の原理を解釈するのに用いられる。同じ参照番号は全ての図面において、具体的な実施例における同じ又は類似の素子を表する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態に係る第１画素及び第２画素に基づき、左眼で観察した画像の階調Ｌ（ｉ，ｊ）と右眼で観察した画像の階調Ｒ（ｉ，ｊ）との間の関係、及び各第１画素の第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）と各第２画素の第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）との間の関係を示す概略図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る液晶層における画素の位相遅延を示すグラフ図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が白画像信号を表示する時の液晶層を示す概略図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が黒画像信号を表示する時の液晶層を示す概略図である。
【図２Ｄ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の液晶層を示すシミュレーション図である（シミュレーション結果を示す図）。ここで、観察者が左眼で黒画像を見て、右眼で白画像を見ている。
【図３Ａ】３次元表示モードで本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の作動を示す上面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時、観察者の右眼からの第１画素及び第２画素の投影を示す概略図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時、観察者の左眼からの第１画素及び第２画素の投影を示す概略図である。
【図３Ｄ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が２次元表示モードで作動する時を示す上面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時を示す上面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時、観察者の左眼及び右眼からの第１画素及び第２画素の投影を示す概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに示す一実施形態に係る（観察者の）右眼からの第２画素の投影を示めす概略図である。
【図４Ｄ】図４Ｂに示す一実施形態に係る（観察者の）左眼からの第２画素の投影を示す概略図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時を示す上面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時、観察者の左眼及び右眼からの第１画素及び第２画素の投影を示す概略図である。
【図５Ｃ】図５Ｂに示す一実施形態に係る（観察者の）右眼からの第１画素の投影を示す概略図である。
【図５Ｄ】図５Ｂに示す一実施形態に係る（観察者の）左眼からの第１画素の投影を示す概略図である。
【図６】従来の３次元液晶ディスプレイの構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、例示的な実施形態を示す添付図面を参照しつつ、本発明について詳しく説明する。なお、本発明は、種々の異なる形式によって実施されることができるが、開示される実施形態に限定されるものではないことは理解されるべきである。逆に、これらの実施形態を提供することによって、当該技術を熟知する者に本発明の範囲をより明確になり、且つ充分に理解させることができる。同じ符号は同じ素子を代表する。
【００４８】
本明細書で使用する用語は一般に、本発明の場面内で、且つ各用語を使用する特定の場面の中で、当技術分野における通常の意味を有する。本発明を記述するために使用される特定の用語は、実施者にさらなる指針をもたらすために、以下で又は本明細書の他の箇所で、本発明の説明に使用する特定の用語を論じる。便宜上、例えば斜体及び／又は引用符を用いて特定の用語を強調することがある。強調の使用は、用語の範囲及び意味に影響を及ぼさない。すなわち、強調されていてもされていなくても、同じ場面では用語の範囲及び意味は同じである。同じことを複数の形で言うことができることが理解されるであろう。その結果、本明細書で論じる１種又は複数種の任意の用語に代替言語及び同義語を使用することができ、用語が本明細書で詳しく述べられ又は論じられていてもそうでなくても特別な意味はない。特定の用語について同義語が提供されている。１種又は複数種の同義語の詳述は、他の同義語の使用を除外するものではない。本明細書で論じる任意の用語の例を含めて、本明細書の任意の場所での例の使用は、例示的なものに過ぎず、本発明又は任意の例示される用語の範囲及び意味を制限するものでは一切ない。同様に、本発明は本明細書に付与される様々な実施形態に限定されない。
【００４９】
要素が別の要素「の上にある」と言及される場合、その要素は別の要素の直接その上にあり、又はその要素と別の要素との間に介在された他の要素が存在する場合があることは理解すべきである。対照的に、要素が別の要素「の直接その上に」と言及される場合、介在要素は存在しない。本明細書に使用される場合、用語「及び／又は」は、いくつかの関連列挙項目のいずれか及び全ての組み合わせを含む。
【００５０】
本明細書で使用される「第１」、「第２」及び「第３」等の用語は、多様な部品，部材，領域，層及び／又は断面を説明するために使われるが、これらの部品、部材、領域、層及び／又は断面によって限定されないことを理解するべきである。これらの用語は、単なる所定の部品、部材、領域、層或いは断面を他の部品、部材、領域、層或いは断面と領域別するために使用されたものである。したがって、以下第１部品、第１部材、第１領域、第１層或いは断面として使用される用語が、第２部品、第２部材、第２領域、第２層或いは断面として使用されても、本発明の範囲を逸脱することはない。
【００５１】
本明細書で使用される用語は、単に特定な実施形態を説明するために使用されるものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。本明細書における「一」及び「前記」は、複数を示していないとはっきり記載されていない限り、複数の意味も含む。さらに、本明細書で使用される「含む」、「備える」又は「有する」という用語は、説明しようとする特徴、領域、全体、ステップ、操作、要素、セグメント及び／又は構成要件が存在することを指すが、１つ又は複数の他の特徴、領域、全体、ステップ、操作、要素、セグメント、構成要件及び／又はこれらの組み合わせの存在あるいは付加も除外しないことを示す。
【００５２】
また、図面に示すように、本明細書は、例えば「下」又は「底」及び「上」又は「頂」等の空間的に相対的な用語を用いて、ある要素と別の要素との関係を説明することができる。ただし、空間的に相対的な用語は、図面に表される配向に加えて、使用中又は作動中の装置の異なる配向を包含することを意図することは理解すべきである。例えば、図中の装置が反対向きである場合、他の要素の「下」として説明される要素は、他の要素の「上」に配向されるようになる。このため、例の用語「下」は、上及び下の配向両方に及ぶことができる。同様に、図中の装置が反対向きである場合、他の要素の「上」又は「上方」として説明される要素は、他の要素の「下」に配向されるようになる。このため、例の用語「上」又は「上方」は、上及び下の配向両方に及ぶことができる。
【００５３】
別途定義されない限り、本明細書に使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書で定義されるような用語は、関連技術及び本開示の文脈においてそれらの意味と一貫する意味を有するとして解釈されるべきであり、本明細書においてそのように明示的に定義されない限り、理想化された又は過度に正式な意味に解釈されてはならない。
【００５４】
本明細書で使用する「大体」、「約」、「実質的」又は「近似」は、一般的に数値の誤差又は範囲が２０％以内であることを指し、１０％以内であることが好ましく、５％以内であることがより好ましい。本明細書において明確な説明がない限り、言及される数値はいずれも近似値、すなわち、「大体」、「約」、「実質的」又は「近似」に対して明確な説明がなくても推測判断できることを意味する。
【００５５】
以下、図１〜図６に合わせて本発明の実施形態について説明する。本発明の一態様は、２次元表示モードと３次元表示モードとの間で切換可能な液晶表示装置及びその液晶表示装置を用いて３次元画像を表示する方法に関するものである。
【００５６】
図１Ａは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置を示す図であり、且つ、図１Ｂは、本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。これは、パネルのサイズと形状及びパネルの層は、単に液晶表示装置の構造を説明するために提供されており、実際のサイズとパネルの形状及びこれらのパネルの層を限定するものではないことは理解されるべきである。
【００５７】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、液晶表示装置１００は、第１パネル１１０（例えば、観察者側又は観察設備側のアクティブ遅延パネル）と第２パネル１２０（例えば、光源側上の液晶表示パネル）とを含む。液晶表示装置１００は、互いに離間された第１偏光板１１４と第２偏光板１２４とをさらに含む。第１パネル１１０は、第１偏光板１１４と第２偏光板１２４との間に配置され、且つ第１液晶層１１２と２つの基板１１６とを含む。第２パネル１２０は、第１パネル１１０と第２偏光板１２４との間に配置され、且つ第２液晶層１２２及び２つの基板１２６とを含む。また、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、液晶表示装置１００は、第１パネル１１０及び第２パネル１２０のいずれかに設けられているカラー表示用カラーフィルタを含んでもよい。図１Ａに示すように、一実施形態では、第２パネル１２０は、カラーフィルタ１２８を含む。図１Ｂに示すように、別の実施形態では、第１パネル１１０は、カラーフィルタ１１８を含む。換言すれば、図１Ａ及び図１Ｂに示す液晶表示装置１００は、カラーフィルタの位置を除いて基本的に同じ層構造を有していてもよい。
【００５８】
第１液晶層１１２は、２つの基板１１６の間に配置され、第２液晶層１２２は、２つの基板１２６の間に配置されている。第１液晶層１１２及び第２液晶層１２２の各々は、液晶分子を含み、且つ、電界を印加することによって液晶分子の配向を制御することにより、第１液晶層１１２及び第２液晶層１２２の光透過率を制御することができる。いくつかの実施形態では、基板１１６及び基板１２６がガラス基板又は他の透明基板であってもよく、基板１１６及び基板１２６は、同じ材料又は異なる材料で作られてもよい。
【００５９】
第１偏光板１１４及び第２偏光板１２４は、第１液晶層１１２及び第２液晶層１２２を第１偏光板１１４と第２偏光板１２４との間に位置するように配置されている。換言すれば、第１偏光板１１４は、観察者又は観察設備に対面する液晶表示装置１００の表面（図１Ａの頂部）に配置され、且つ、第２偏光板１２４は、光源（例えば、バックライトモジュール１０２）に対面する液晶表示装置１００の表面（図１Ａの底部）に配置されていることで、第１パネル１１０及び第２パネル１２０における他の全ての層は、第１偏光板１１４と第２偏光板１２４との間に挟まれるようになっている。第１パネル１１０と第２パネル１２０との間に付加的な偏光板が配置されていないことが好ましい。
【００６０】
カラーフィルタがカラー画像を表示するために提供されている。図１Ａに示すように、カラーフィルタ１２８は、２つの基板１２６の間における第２液晶層１２２の一方の側に配置されている。同様に、図１Ｂに示すように、カラーフィルタ１１８は、２つの基板１１６の間における第１液晶層１１２の一方の側に配置されている。いくつかの実施形態では、カラーフィルタは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を表示し、パターン化された複数のカラーフィルタ層を有する従来のＲＧＢカラーフィルタであってもよい。
【００６１】
一実施形態では、第１パネル１１０及び第２パネル１２０は、ギャップ１３０によって分離されている。ギャップ１３０は、エアギャップであってもよく、又は透明材料で充填されてもよい。いくつかの実施形態では、透明材料は、第１パネル１１０と第２パネル１２０とを接着するグルー又は接着剤であってもよい。いくつかの実施形態では、透明材料はガラス又は他の透明材料であってもよく、且つ、基板１１６及び基板１２６と同じ材料であってもよく、又は異なる材料であってよい。したがって、ギャップ１３０の両側の基板１１６及び基板１２６は、同じ透明材料で形成されてもよく、且つ、間隙１３０は、同じ材料で充填されている。第１パネル１１０及び第２パネル１２０が一体形成されてもよい。換言すれば、第１パネル１１０と第２パネル１２０との間に実際のギャップが存在しないかもしれない。１つの透明基板で実質的に間隙１３０の両側の基板１１６及び基板１２６を置き換えてもよい。
【００６２】
通常、液晶パネルの液晶層は、複数の画素を定義することで、各画素を個別に制御されることができ、画素を通過する光の偏光及び補償のために、さらなる画素における液晶分子の配向を変更する。液晶層における画素による光の偏光及び補償は、一般に、光学的遅延、又は単に位相遅延と呼ばれている。換言すれば、画素は、液晶分子が制御されて配向することに基づいて、画素を通過する光を遅延する。各画素に対する遅延は、一般に画素の光透過率に関し、且つ、光が画素を通過する際に、画素の光透過率は、画素によって表示する画像信号を決定する。
【００６３】
図１Ｃは、本発明の一実施形態に係る第１画素（例えば、遅延画素）及び第２画素（例えば、表示画素）を示す概略図である。本発明の一実施形態によれば、左眼で観察した画像の階調Ｌ（ｉ，ｊ）と右眼で観察した画像の階調Ｒ（ｉ，ｊ）との間の関係、及び各第１画素の第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）と各第２画素の第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）との間の関係が示される。図１Ｃに示すように、第１液晶層１１２は、少なくともＭ個の画素列とＮ個の画素行を有する第１画素行列（遅延画素マトリクス）に配列した複数の第１画素を定義する。ここで、ＭとＮは正の整数である。同様に、第２液晶層１２２は、少なくともＭ個の画素列とＮ個の画素行を有する第２画素行列（表示画素マトリクス）に配列した複数の第２画素を定義する。各第１画素は、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を有し、且つ、各第２画素は、第２位相Ｂ（ｉ，ｊ）を有しており、ここで、ｉは１からＭの間の正の整数であり、且つｊは１からＮの間の正の整数である。Ｍ×Ｎの第１マトリクス及び第２画素マトリクスは、液晶表示装置の解像度に関するものである。図１Ｃには、第１画素及び第２画素は、画素マトリクスの一部として、単に例示的な３×３のマトリクスのみを概略的に示しているが、画素マトリクスの列番号Ｍ及び行番号Ｎは、一般的に、比較的に大きい数字であることは理解されるべきである。
【００６４】
いくつかの実施形態では、第１液晶層１１２及び第２液晶層１２２は、同じタイプのアクティブマトリクス技術の液晶層を利用し、そのアクティブマトリクス技術は液晶分子の配向を制御する方法に関するものである。現在、既存の液晶アクティブマトリクス技術は、垂直配向（ＶＡ）、ねじれネマチック（ＴＮ）、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）、高度なフリンジフィールドスイッチング（ＡＦＦＳ）、及び液晶層に適用する他のアクティブマトリクス技術を含んでいるが、それらに限定されない。アクティブマトリクス技術の詳細は当業者に周知であり、以下に省略されている。
【００６５】
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、光が第１パネル１１０の第１画素と第２パネル１２０の第２画素とを通過することにより、これらの画素に対応する画像信号を生成する。第１パネル１１０及び第２パネル１２０は、第１画素マトリクス（遅延画素マトリクス）が第２画素マトリクス（表示画素マトリクス）に対応して位置するように配列され、且つ、第１パネル１１０の前方の観察設備又は観察者が左眼及び右眼で同時に、第１パネル１１０における各第１画素に表示される画像、又は第２パネル１２０における各第２画素に表示された画像を観察することが可能である。図１Ｃに示すように、画像は以下の関係を満たす。
【００６６】
【数８】
2014085664.tif 000010
【００６７】
ここで、関数ｆ（ｘ）は液晶層における各画素の光透過率関数であり、ｘは液晶層における各画素の位相遅延を表す。
【００６８】
液晶表示装置１００は、全ての画素によって同時に画像を表示するため、観察者は各画素が表示した画像を同時に観察することができる。これにより、液晶表示装置のフレームレート及び解像度を維持することができる。さらに、液晶表示装置１００の第１パネル１１０は、少なくとも一部の光を遮断するバリア層として機能せず、従来の液晶表示装置における輝度低下の欠陥を解消することが可能である。
【００６９】
いくつかの実施形態では、液晶層における各画素の位相遅延は、画素の液晶分子の配向によって変化するとともに、この配向が画素に電界を印加することによって制御されることができる。第１パネル１１０における各第１画素に対して、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）は、第１画素の液晶分子の配向によって変化し、これら液晶分子の配向は、第１パネル１１０の第１画素に印加した第１電界によって制御される。同様に、第２パネル１２０における各第２画素に対して、第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）は、第２画素の液晶分子の配向によって変化し、これら液晶分子の配向は、第２パネル１２０の第２画素に印加した第２電界によって制御される。
各第１画素及び各第２画素に印加した第１電界及び第２電界をそれぞれ制御することにより、第１パネル１１０における各第１画素に用いる第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）、及び第２パネル１２０における各第２画素に用いる第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を決定し、左眼に観察させる所望の画像の階調Ｌ（ｉ，ｊ）及び右眼に観察させる所望の画像の階調Ｒ（ｉ，ｊ）を得ることができる。
【００７０】
一般に、液晶層の光透過率関数は、液晶層のアクティブマトリクスのタイプに関するものである。異なるタイプの液晶層のアクティブマトリクスによって、光透過機能が異なっていてもよい。例えば、単一のＶＡ型液晶層に対して、光透過率関数Ｔ＝ｆ（ｘ）は次のとおりです。
【００７１】
【数９】
2014085664.tif 000011
【００７２】
ここで、ΓはＶＡモードでの液晶層の位相遅延であり、θは液晶層における液晶分子の配向（より具体的には、θは液晶分子の軸と入射光の波数ベクトルとの間の角度を指す）であり、λは光の波長であり、且つ、ｎｅ及びｎｏは、それぞれＶＡ型の液晶分子の異常屈折率（ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ  ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ）及び普通屈折率（ｏｒｄｉｎａｒｙ  ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ）である。これにより、光の透過率Ｔは、液晶層の位相遅延関数Γであるが、変換した位相遅延関数Γは液晶分子の配向θの関数でもある。
【００７３】
図２Ａは、本発明の一実施形態に係る液晶層における画素の位相遅延を示すグラフ図である。具体的には、透過率と配向との関係により画素の位相遅延を表している。図２Ａに示す液晶層はＶＡ型の液晶層であり、且つ、その光透過率関数Ｔは、上記数式（３）及び数式（４）に示すとおりとなる。図２Ａに示すように、液晶分子の配向θ＝π／２であるとき、液晶層は最大光透過率Ｔを有し、液晶分子の配向θ＝０又はθ＝πであるとき、液晶層は最小光透過率Ｔを有する。
【００７４】
光透過率関数Ｔ＝ｆ（ｘ）が液晶層のアクティブマトリクスのタイプによって変化し、その画素の位相遅延のグラフ図は図２Ａに示すグラフ図と異なることは理解されるべきである。例えば、画素の位相遅延は、異なった位相であるかもしれない。換言すれば、最大及び最小光透過率Ｔは、液晶分子の異なる配向θで発生することがある。
【００７５】
図２Ｂは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が白画像信号を表示する時の液晶層を示す概略図である。図２Ｂに示すように、第１パネル２１０の第１液晶層２１２及び第２パネル２２０の第２液晶層２２２は、ＴＮ型の液晶層である。第１パネル２１０と第２パネル２２０との間にギャップ２３０が配置されてもよい。ギャップ２３０は、エアギャップであってもよく、又は透明材料で充填されてもよい。いくつかの実施形態では、透明材料は、第１パネル２１０と第２パネル２２０とを接着するグルー又は接着剤であってもよい。いくつかの実施形態では、透明材料はガラス又は他の透明材料であってもよく、且つ、基板１１６及び基板１２６（図１Ａに示す）と同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。したがって、ギャップ２３０の両側の基板１１６及び基板１２６は、同じ透明材料で形成され、且つ、間隙２３０は、同じ材料で充填されている。つまり、第１パネル２１０及び第２パネル２２０が一体形成されてもよい。換言すれば、第１パネル２１０と第２パネル２２０との間に実際のギャップが存在しないかもしれない。１つの透明基板で実質的に間隙２３０の両側の基板１１６及び基板１２６を置き換えることができる。電界がＴＮ型の液晶層に印加されない場合、液晶分子が９０°ねじれ配向である。図２Ｂに示すように、電界が第１液晶層２１２に印加されない場合、液晶分子２１２２は、元の９０°ねじれ配向に維持されているが、第２電界が第２液晶層２２２に印加されているため、全ての液晶分子２２２２が垂直方向に整列されている。この場合、第１液晶層２１２及び第２液晶層２２２の光透過率は最大値となり、白画像信号が表示される。
【００７６】
一方、図２Ｃは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が黒画像信号を表示する時の液晶層を示す概略図である。図２Ｃに示すように、第１パネル２１０の第１液晶層２１２及び第２パネル２２０の第２液晶層２２２は、ＴＮ型の液晶層である。なお、第１パネル２１０と第２パネル２２０との間にギャップ２３０が配置されてもよい。ギャップ２３０は、エアギャップであってもよく、又は透明材料で充填されてもよい。いくつかの実施形態では、透明材料は、第１パネル２１０と第２パネル２２０とを接着するグルー又は接着剤であってもよい。いくつかの実施形態では、透明材料はガラス又は他の透明材料であってもよく、且つ、基板１１６及び基板１２６（図１Ａに示す）と同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。したがって、ギャップ２３０の両側の基板１１６及び基板１２６は、同じ透明材料で形成され、且つ、間隙２３０は、同じ材料で充填されている。つまり、第１パネル２１０及び第２パネル２２０が一体形成されてもよい。換言すれば、第１パネル２１０と第２パネル２２０との間に実際のギャップが存在しないかもしれない。１つの透明基板で実質的に間隙２３０の両側の基板１１６及び基板１２６を置き換えることができる。図２Ｃに示すように、第１液晶層２１２及び第２液晶層２２２に電界が印加されてないため、第１液晶層２１２の液晶分子２１２２及び第２液晶層２２２の液晶分子２２２２が元の９０°ねじれ配向に維持されている。この場合、第１液晶層２１２及び第２液晶層２２２の光透過率は最小値となり、黒画像信号が表示される。
【００７７】
図２Ｄは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の液晶層を示すシミュレーション図である（シミュレーション結果を示す図）。図２Ｄに示すように、第１パネル２１０及び第２パネル２２０は、図２Ｂ及び図２Ｃ図に示すようなものと同じＴＮ型パネルであり、また、第１パネル２１０の１つの第１画素及び第２パネル２２０の２つの第２画素２２０Ｌと２２０Ｒとが示されている。第１パネル２１０の第１画素は、図２Ｂ及び図２Ｃに示す第１パネル２１０と同じ構造を有している。第１液晶層に電界が印加されてないため、第１液晶層の液晶分子は元の９０°ねじれ配向に維持されている。第２パネル２２０の第２画素２２０Ｌは、図２Ｃの第２パネル２２０と同じ構造を有している。ここで、第２液晶層に電界が印加されていないため、第２液晶層の液晶分子は元の９０°ねじれ配向に維持されている。また、第２パネル２２０の第２画素２２０Ｒは、図２Ｂの第２パネル２２０と同じ構造を有している。ここで、第２液晶層に電界が印加されていないため、全ての液晶分子が垂直方向に整列されている。これにより、観察者の左眼Ｌ（図２Ｄの右側上）は黒画像を見て、観察者の右眼Ｒ（図２Ｄの左側上）は白画像を見る。
【００７８】
液晶表示装置は、２次元表示モード又は３次元表示モードで作動してもよい。３次元表示モードで３次元画像を表示する場合、観察者は、両眼で表示される画像の各画素の異なる信号を見ている。したがって、各画素に対して、左眼で見た画像の階調Ｌ（ｉ，ｊ）と右眼で見た画像の階調Ｒ（ｉ，ｊ）は異なっている。言い換えると、Ｌ（ｉ，ｊ）≠Ｒ（ｉ，ｊ）とする。したがって、上記の数式（１）及び数式（２）によれば、Ａ（ｉ＋１，ｊ）≠Ａ（ｉ，ｊ）であり、つまり各第１画素（各遅延画素）の第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）が変化する。一実施形態では、液晶表示装置が３次元表示モードで作動する場合、第１パネルの複数の第１画素は第１電界によって駆動され、且つ、第２パネルの複数の第２画素は、第２電界によって駆動される。
【００７９】
図３Ａは、３次元表示モードで本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の作動を示す上面図である。より良い理解のために、第１パネル３１０及び第２パネル３２０における一部の層を図示せず、第１液晶層３１２における第１画素マトリクスの１つの行、第２液晶層３２２における第２画素マトリクスの１つの行、基板３１６及び基板３２６のみを図示している。即ち、図３Ａには、液晶表示装置における１行の画素のみを図示している。説明を簡単にするために、符号Ａ１，Ａ２，Ａ３，…は、同じ行における第１画素の第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を表している。換言すると、Ａ１＝Ａ（１，ｊ）、Ａ２＝Ａ（２，ｊ）などである。同様に、符号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…は、同じ行における第２画素の第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を表している。第１画素の画素間距離が３次元表示装置の第２画素の画素に対応するように設計されることは、当業者にとってよく知られていることであるため、本明細書で詳細な説明を省略する。
【００８０】
図３Ａに示すように、表示すべき３次元画像を提供するとき、左眼で観察した画像の階調Ｌ（ｉ，ｊ）及び右眼で観察した画像の階調Ｒ（ｉ，ｊ）を生成する。ここで、Ｌ（ｉ，ｊ）≠Ｒ（ｉ，ｊ）である。したがって、左眼で観察した画像の階調Ｌ（ｉ，ｊ）及び右眼で観察した画像の階調Ｒ（ｉ，ｊ）を数式（１）及び数式（２）に適用すると、以下一連の数式が生成される。
【００８１】
【数１０】
2014085664.tif 000012
【００８２】
ここで、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…は、同じ行において右眼で観察した階調Ｒ（ｉ，ｊ）であり、且つ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…は、同じ行において左眼で観察した階調Ｌ（ｉ，ｊ）である。
【００８３】
３次元画像から左眼で観察した階調Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…及び右眼で観察した階調Ｒ１，２，Ｒ３，…を生成したため、上記一連の数式によって第１位相遅延Ａ１，Ａ２，Ａ３，…及び第２位相遅延Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…を算出ことができる。具体的には、第１画素のいずれかに用いる第１位相遅延Ａ１を予め決定することができる。したがって、右眼で観察した階調Ｒ１及び予め決定された第１位相遅延Ａ１を用いて、数式（２−１）で第２画素に対応する第２位相遅延Ｂ１を算出ことができる。そして、左眼で観察した階調Ｌ１及び第２位相遅延Ｂ１を用いて、数式（１−１）で次の第１画素の第１位相遅延Ａ２を算出ことができる。このように、第１位相遅延Ａ１が決定されると、第１画素の第１位相遅延Ａ２，Ａ３，…、及び第２画素の第２位相遅延Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…を算出することができる。換言すれば、各画素行に対して、第１位相遅延Ａ（１，ｊ）を予め決定すると、全ての第１位相遅延Ａ（２，ｊ），Ａ（３，ｊ），…及び第２位相遅延Ｂ（１，ｊ），Ｂ（２，ｊ），Ｂ（３，ｊ），…を算出することができる。
【００８４】
上記実施形態では、第１画素のいずれかに用いる第１位相遅延Ａ１が予め決定されるが、当業者は、第１画素のいずれかをランダムに選択してもよく、又は予め決定される位相遅延の画素として、第２画素のいずれかを選択してもよいことは理解されるべきである。したがって、予め決定された位相遅延によって全ての第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）及び第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を算出することができる。
【００８５】
第１パネル３１０における各第１画素に用いる第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）及び第２パネル３２０における各第２画素に用いる第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を得たとき、第１パネル３１０の前方にいる観察者３５０が左眼Ｌ及び右眼Ｒで同時に３次元画像を見えるように、第１パネル３１０における各第１画素に用いる第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）及び第２パネル３２０における各第２画素に用いる第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を有する液晶表示装置によって、３次元画像を表示することができる。上記構成により、液晶表示装置は、同じフレームレート（例えば、６０Ｈｚ）で同じ解像度を有する３次元画像及び２次元画像を表示することが可能である。したがって、３次元画像を表示するためのフレームレートを１２０Ｈｚに増加させる必要がなく、且つ、複雑な駆動回路が不要であり、製造コストが低減することができる。
【００８６】
図３Ｂは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時、観察者の右眼からの第１画素及び第２画素の投影を示す概略図である。図３Ｃは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時、観察者の左眼からの第１画素及び第２画素の投影を示す概略図である。図３Ｂに示すように、観察者の右眼Ｒからの投影は、第１位相遅延Ａ（４，２）を有する第１パネル３１０の第１画素を通過して、第２位相遅延Ｂ（４，２）を有する第２パネル３２０の第２画素に到達する。したがって、数式（２）に基づいて、右眼Ｒが受け取った画像信号Ｒ（４，２）を算出する。
【００８７】
【数１１】
2014085664.tif 000013
【００８８】
同様に、図３Ｃに示すように、観察者の左眼Ｌからの投影は、第１位相遅延Ａ（４，２）を有する第１パネル３１０の第１画素を通過して、第２位相遅延Ｂ（４，２）を有する第２パネル３２０の第２画素に到達する。したがって、数式（１）に基づいて、左眼Ｌが受け取った画像信号Ｌ（４，２）を算出する。
【００８９】
【数１２】
2014085664.tif 000014
【００９０】
一方、２次元表示モードで２次元画像を表示するため、観察者は、表示される画像の各画素を表示するための同じ信号を両眼で見ている。したがって、各画素に対して、左眼で見た画像の階調Ｌ（ｉ，ｊ）と右眼で見た画像の階調Ｒ（ｉ，ｊ）は同じである。言い換えると、Ｌ（ｉ，ｊ）＝Ｒ（ｉ，ｊ）とする。したがって、上記の数式（１）及び数式（２）に基づいて、Ａ（ｉ＋１，ｊ）＝Ａ（ｉ，ｊ）であり、つまり、これらの第１画素に対して、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）は同じである。一実施形態では、液晶表示装置が２次元表示モードで作動する場合、第１パネル３１０のこれらの第１画素は第１電界によって駆動されていない。いくつかの実施形態では、液晶表示装置が２次元表示モードで作動する場合、全てのこれらの第１画素が同じ第１電界によって駆動されているため、各第１画素が最も高い光透過率を有している。
【００９１】
図３Ｄは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が２次元表示モードで作動する時を示す上面図である。よりはっきり見るために、第１パネル３１０及び第２パネル３２０におけるいくつの層を図示せず、第１液晶層３１２における第１画素マトリクスの１つの行、第２液晶層３２２における第２画素マトリクスの１つの行、基板３２６、第１偏光板３１４及び第２偏光板３２４のみを図示している。
【００９２】
図３Ｄに示すように、第１液晶層３１２のこれらの第１画素に対して、第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）は同じである。したがって、各第１画素が最も高い光透過率を有するように、第１パネル３１０における第１液晶層３１２の全てのこれらの第１画素は、電界によって駆動されなくてもよく、又は同じ第１電界によって駆動されてもよい。したがって、第２パネル３２０が液晶表示装置の表示パネルとして用いられ、且つ２次元画像の画像信号及び第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を用いて、数式（１）又は数式（２）に基づいて、２次元画像の画像信号及び第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）によって第２液晶層３２２における各第２画素に用いる第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を算出することができる。
【００９３】
なお、液晶表示装置が３次元表示モードで作動する場合、観察者は画像信号を受け取るための最適な観察領域に位置しなければならないことは理解すべきである。しかしながら、観察者は、液晶表示装置の前方に移動する。したがって、光透過率関数Ｔ＝ｆ（ｘ）の補償を提供することにより、液晶表示装置の広い視野角を実現してもよい。
【００９４】
液晶装置は、異なる方法によって補償を行うことが可能である。一実施形態では、第１パネルは、主要な表示パネルとして機能している。したがって、第１パネルにおける各第１画素が第２パネルにおける少なくとも１つの第２画素に投影し、且つ第２パネルにおける少なくとも１つの第２画素の各々は少なくとも１つの補償比を有することにより、少なくとも１つの第２画素は少なくとも１つの補償比によって、第１パネルにおける各第１画素が表示する画像を補償する。
【００９５】
一実施形態では、第２パネルは、主要な表示パネルとして機能している。したがって、第２パネルにおける各第２画素が第１パネルにおける少なくとも１つの第１画素に投影し、且つ第１パネルにおける少なくとも１つの第１画素の各々は少なくとも１つの補償比を有することにより、少なくとも１つの第１画素は少なくとも１つの補償比によって、第２パネルにおける各第２画素が表示する画像を補償する。
【００９６】
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の補償方法を示す概略図であり、ここで、第１パネルは主要な表示パネルとして機能している。具体的には、図４Ａは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時を示す上面図である。例示的な３次元表示モードでは、第１パネル４１０及び第２パネル４２０は、それぞれ、アクティブ遅延パネル及びアクティブ遅延パネルに対応している。より良い理解のために、第１パネル４１０及び第２パネル４２０における一部の層を図示せず、第１液晶層４１２における第１画素マトリクス（即ち、遅延画素マトリクス）の１つの行、第２液晶層４２２における第２画素マトリクス（即ち、表示画素マトリクス）の１つの行、基板４１６及び基板４２６のみを図示している。即ち、図４Ａは、液晶表示装置における１行の画素のみを図示している。説明を簡単にするために、符号Ａ１，Ａ２，Ａ３，…は、同じ行における第１画素の第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を表している。換言すると、Ａ１＝Ａ（１，ｊ）、Ａ２＝Ａ（２，ｊ）などである。同様に、符号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…は、同じ行における第２画素の第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を表している。
【００９７】
図４Ａに示すように、観察者が第１パネル４１０の前方に移動するときに、観察者の左眼Ｌ及び右眼Ｒは、新しい位置Ｌ’及びＲ’に移動することになる。したがって、新しい左眼の位置Ｌ’及び右眼の位置Ｒ’から第１液晶層４１２の第１画素までの投影が第２液晶層４２２の第２画素間に至るかもしれない。例えば、右眼で観察した階調Ｒ２について、最適な観察領域にいる観察者が右眼で観察する階調Ｒ２は以下の関係を満たす。
【００９８】
【数１３】
2014085664.tif 000015
【００９９】
ただし、観察者が新しい位置で右眼により観察する階調Ｒ２は以下の関係を満たす。
【０１００】
【数１４】
2014085664.tif 000016
【０１０１】
ここで、ａ及びｂは補償比である。
【０１０２】
同様に、左眼で観察した階調Ｌ２について、最適な観察領域にいる観察者が左眼で観察する階調Ｌ２は以下の関係を満たす。
【０１０３】
【数１５】
2014085664.tif 000017
【０１０４】
ただし、観察者が新しい位置で左眼により観察する階調Ｌ２は以下の関係を満たす。
【０１０５】
【数１６】
2014085664.tif 000018
【０１０６】
したがって、補償比ａ及び補償比ｂ（ここで、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、且つａ及びｂのうち少なくとも１つが０に等しくない）を決定することにより、観察者は、最適な観察領域の範囲に往復移動する時に、同じ画素から同じ画像信号Ｒ２及びＬ２を受け取ることができるようになる。このように、液晶表示装置は、観察者が最適な観察領域の範囲内で自由に移動しながら同じ３次元画像を観察できるように広い観察領域を提供する。
【０１０７】
図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時、観察者の左眼及び右眼からの第１画素及び第２画素の投影を示す概略図である。且つ、図４Ｃ及び図４Ｄは、それぞれ、図４Ｂに示す一実施形態に係る右眼及び左眼からの第２画素の投影を示す概略図である。図４Ｂに示すように、新しい位置にいた観察者の右眼Ｒ’と左眼Ｌ’の投影は、第１パネル４１０における、第１位相遅延Ａ（５，２）を有する第１画素を通過して、第２パネル４２０を覆う４つの第２画素の領域に至る。図４Ｃに示すように、４つの第２画素は、右眼Ｒ’の第２位相遅延Ｂ（４，１）、Ｂ（５，１）、Ｂ（４，２）及びＢ（５，２）に対応する４つの画素を含む。図４Ｄに示すように、４つの第２画素は、左眼Ｌ’の第２位相遅延Ｂ（３，１）、Ｂ（４，１）、Ｂ（３，２）及びＢ（４，２）に対応する４つの画素を含む。したがって、複数の補償比ａ（５，２）、ｂ（５，２）、ｃ（５，２）、ｄ（５，２）、ｅ（５，２）、ｆ（５，２）、ｇ（５，２）及びｈ（５，２）を決定することができ、新しい位置に位置する右眼Ｒ’及び左眼Ｌ’が受け取った画像信号Ｒ（５，２）及びＬ（５，２）は以下の式を満たす。
【０１０８】
【数１７】
2014085664.tif 000019
【０１０９】
ここで、０≦ａ（５，２）≦１、０≦ｂ（５，２）≦１、０≦ｃ（５，２）≦１、０≦ｄ（５，２）≦１、０≦ｅ（５，２）≦１、０≦ｆ（５，２）≦１、０≦ｇ（５，２）≦１及び０≦ｈ（５，２）≦１であり、且つ、ａ（５，２）、ｂ（５，２）、ｃ（５，２）及びｄ（５，２）のうち少なくとも１つは０に等しくない、且つ、ｅ（５，２）、ｆ（５，２）、ｇ（５，２）及びｈ（５，２）のうち少なくとも１つは０に等しくない。
【０１１０】
したがって、補償比ａ（５，２）、ｂ（５，２）、ｃ（５，２）、ｄ（５，２）、ｅ（５，２）、ｆ（５，２）、ｇ（５，２）及びｈ（５，２）を生成又は決定することにより、観察者が最適な観察領域の範囲に往復移動する時に、右眼及び左眼で同じ画像信号Ｒ（５，２）及びＬ（５，２）を受け取ることが可能である。
【０１１１】
第１パネル４１０の各第１画素から第２パネル４２０までの投影が異なっていてもよいことは理解すべきである。したがって、一部の第１画素から第２パネル４２０までの投影は、異なる数の第２画素を覆うことができる。いくつかの実施形態では、第１パネル４１０の各画素からの投影は、第２パネル４２０の少なくとも１つの第２画素の少なくとも一部を覆っている。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、第２パネル４２０の少なくとも１つの第２画素の各々に対して、異なる観察者位置を補償するために、１つ以上の補償比を提供してもよい。
【０１１３】
図５Ａ〜図５Ｄは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の補償を示す概略図であり、ここで、第２パネルは主要な表示パネルとして機能している。具体的には、図５Ａは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時を示す上面図である。例示的な３次元表示モードでは、第１パネル５１０及び第２パネル５２０は、それぞれ、アクティブ遅延パネル及び液晶表示パネルに対応している。より良い理解のために、第１パネル５１０及び第２パネル５２０における一部の層を図示せず、第１液晶層５１２における第１画素マトリクス（即ち、遅延画素マトリクス）の１つの行、第２液晶層５２２における第２画素マトリクス（即ち、表示画素マトリクス）の１つの行、基板５１６及び基板５２６のみを図示している。即ち、図５Ａは、液晶表示装置における１行の画素のみを図示している。説明を簡単にするために、符号Ａ１，Ａ２，Ａ３，…は、同じ行における第１画素の第１位相遅延Ａ（ｉ，ｊ）を表している。換言すると、Ａ１＝Ａ（１，ｊ），Ａ２＝Ａ（２，ｊ）などである。同様に、符号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…は、同じ行における第２画素の第２位相遅延Ｂ（ｉ，ｊ）を表している。
【０１１４】
図５Ａに示すように、観察者が新しい位置Ｌ’及びＲ’に移動した場合、新しい左眼位置Ｌ’及び右眼位置Ｒ’から第２液晶層５２２の第２画素までの投影が第１液晶層５１２の第１画素間に至ってもよい。例えば、右眼で観察した階調Ｒ２について、最適な観察領域にいる観察者が右眼で観察するＲ２は以下の関係を満たす。
【０１１５】
【数１８】
2014085664.tif 000020
【０１１６】
ただし、観察者が新しい位置で右眼により観察する階調Ｒ２は以下の関係を満たす。
【０１１７】
【数１９】
2014085664.tif 000021
【０１１８】
ここで、ａ及びｂは補償比である。
【０１１９】
同様に、左眼で観察した階調Ｌ１について、最適な観察領域にいる観察者が左眼で観察する階調Ｌ１は以下の関係を満たす。
【０１２０】
【数２０】
2014085664.tif 000022
【０１２１】
ただし、観察者が新しい位置で左眼により観察する階調Ｌ１は以下の関係を満たす。
【０１２２】
【数２１】
2014085664.tif 000023
【０１２３】
したがって、補償比ａ及び補償比ｂ（ここで、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、且つａ及びｂのうち少なくとも１つが０に等しくない）を決定することにより、観察者は、最適な観察領域の範囲に往復移動する時に、同じ画素から同じ画像信号Ｒ２及びＬ１を受け取ることができるようになる。このように、液晶表示装置は、観察者が最適な観察領域の範囲内で自由に移動しながら同じ３次元画像を見えるように、広い観察領域を提供する。
【０１２４】
図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置が３次元表示モードで作動する時、観察者の左眼及び右眼からの第１画素及び第２画素の投影を示す概略図である。且つ、図５Ｃ及び図５Ｄは、それぞれ、図５Ｂに示す一実施形態に係る右眼及び左眼からの第１画素の投影を示す概略図である。図５Ｂに示すように、新しい位置に観察者の右眼Ｒ’と左眼Ｌ’の投影は、第１パネル５１０における各４つの第１画素の領域を通過して、第２パネル５２０を覆う、第２位相遅延Ｂ（５，２）を有する第２画素に至る。図５Ｃに示すように、４つの第１画素は、右眼Ｒ’の第１位相遅延Ａ（５，１）、Ａ（６，１）、Ａ（５，２）及びＡ（６，２）に対応する４つの画素を含む。図５Ｄに示すように、４つの第１画素が左眼Ｌ’の第１位相遅延Ａ（６，１）、Ａ（７，１）、Ａ（６，２）及びＡ（７，２）に対応する４つの画素を含む。したがって、複数の補償比ａ（５，２）、ｂ（５，２）、ｃ（５，２）、ｄ（５，２）、ｅ（５，２）、ｆ（５，２）、ｇ（５，２）及びｈ（５，２）を決定することができ、新しい位置に位置する右眼Ｒ’及び左眼Ｌ’が受け取った画像信号Ｒ（５，２）及びＬ（５，２）は以下の式を満たす。
【０１２５】
【数２２】
2014085664.tif 000024
【０１２６】
ここで、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１、０≦ｆ≦１、０≦ｇ≦１及び０≦ｈ≦１であり、且つ、ａ（５，２）、ｂ（５，２）、ｃ（５，２）及びｄ（５，２）のうち少なくとも１つが０に等しくないが、且つ、ｅ（５，２）、ｆ（５，２）、ｇ（５，２）及びｈ（５，２）のうち少なくとも１つが０に等しくない。
【０１２７】
したがって、補償比ａ（５，２）、ｂ（５，２）、ｃ（５，２）、ｄ（５，２）、ｅ（５，２）、ｆ（５，２）、ｇ（５，２）及びｈ（５，２）を生成又は決定することにより、観察者が最適な観察領域の範囲に往復移動時に、右眼及び左眼で同じ画像信号Ｒ（５，２）及びＬ（５，２）を受け取ることが可能である。
【０１２８】
第２パネル５２０の各第２画素から第１パネル５１０までの投影が異なっていてもよいことは理解すべきである。したがって、一部の第２画素から第１パネル５１０までの投影は、異なる数の第１画素を覆うことができる。いくつかの実施形態では、第２パネル５２０の各画素からの投影は、第１パネル５１０の少なくとも１つの第１画素の少なくとも一部を覆っている。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、第１パネルの少なくとも１つの第２画素の各々に対して、異なる観察者位置を補償するために、１つ以上の補償比を提供してもよい。
【０１３０】
本発明は、２次元表示モードと３次元表示モードとの間で切換可能な液晶表示装置及びその液晶表示装置を用いて画像を表示する方法に関する。上記構造により、液晶表示装置は、同じフレームレート（例えば、６０Ｈｚ）で同じ解像度を有する３次元画像及び２次元画像を表示することが可能である。したがって、３次元画像を表示するためのフレームレートを１２０Ｈｚに増加させる必要がなく、且つ、複雑な駆動回路が不要であり、製造コストが低減することができる。
【０１３１】
本発明の例示的な実施形態の上記の説明は、単に例示及び説明の目的で提示されており、網羅的であること又は開示された正確な形態に本発明を限定するものではない。多くの修正及び変形が上記の教示に照らして可能である。
【０１３２】
発明及びその実際応用の原理を解釈するのに、上記具体的な実施例が選択されて詳しく説明した。したがって、当業者であれば本発明のもとで、その実際応用に適する様々な具体的な実施例及び修正を行うことができる。当業者なら本発明の精神及び領域を逸脱しない限り、その他の具体的な実施例を加えることができる。したがって、本発明の範囲は上記具体的な実施例によって限定されず、特許請求の範囲を基準とする。
【符号の説明】
【０１３３】
１００  液晶表示裝置
１０２  バックライトモジュール
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０  第１パネル
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２  第１液晶層
１１４、３１４  第１偏光板
１１６、１２６、３１６、３２６、４１６、４２６  基板
１１８、１２８  カラーフィルタ
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０  第２パネル
１２２、２２２、３２２、４２２、５２２  第２液晶層
１２４、３２４  第２偏光板
１３０、２３０  ギャップ
２２０Ｌ、２２０Ｒ  第２画素
３５０  観察者
６１０  バリア層
６２０  表示パネル
６５０  可視領域
２１２２、２２２２  液晶分子
Ａ１、Ａ２、Ａ３  第１位相遅延
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３  第２位相遅延
Ｂｒ１、Ｂｒ２、Ｂｒ３、Ｂｒ４  バリアユニット
Ｌ、Ｌ’  左眼
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４  画素
Ｒ、Ｒ’  右眼
ａ、ｂ  補償比
【図１Ａ】
2014085664.tif 000033
【図１Ｂ】
2014085664.tif 000034
【図１Ｃ】
2014085664.tif 000035
【図２Ａ】
2014085664.tif 000036
【図２Ｂ】
2014085664.tif 000037
【図２Ｃ】
2014085664.tif 000038
【図２Ｄ】
2014085664.tif 000039
【図３Ａ】
2014085664.tif 000040
【図３Ｂ】
2014085664.tif 000041
【図３Ｃ】
2014085664.tif 000042
【図３Ｄ】
2014085664.tif 000043
【図４Ａ】
2014085664.tif 000044
【図４Ｂ】
2014085664.tif 000045
【図４Ｃ】
2014085664.tif 000046
【図４Ｄ】
2014085664.tif 000047
【図５Ａ】
2014085664.tif 000048
【図５Ｂ】
2014085664.tif 000049
【図５Ｃ】
2014085664.tif 000050
【図５Ｄ】
2014085664.tif 000051
【図６】
2014085664.tif 000052