(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロウ及びカラムに配置されるピクセルのアレイを備える表示パネルであって、前記ピクセルの各々が、少なくとも３つの異なる色のサブピクセルを含む少なくとも４つのサブピクセルを有する表示パネル、
ユーザに向けて複数のビューを異なる方向に投射するために前記表示パネル上に配置され、異なる方向においてユーザに向けて投射される前記複数のビューへと前記サブピクセルのグループの出力を投射し、それにより自動立体視画像を可能にするためのレンチキュラレンズを有するレンチキュラ・アレイであって、前記レンチキュラレンズは、一般的なカラム・ピクセル方向に対して角度θで傾斜する長軸を持ち、ピッチがPLである、レンチキュラ・アレイ、
を有する自動立体視表示装置であって、
各々のピクセルは、一般的なロウ方向における幅px及び一般的なカラム方向における高さpyを有し、
0005838228.tif 000016
であり、ピクセルの前記ロウは、水平なディスプレイ上端に対して平行であり、ピクセルの前記カラムは、ディスプレイ側端に対して平行であり、a及びbは正の整数であり、
0005838228.tif 000017
であり、n1及びn2は正の整数であり、
n1/n2が非整数であり、
0005838228.tif 000018
であって、qはピクセル毎の異なる色のサブピクセルの数であり、mは正の整数である、装置。
【請求項２】
n2 = qである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
q=4であり、
0005838228.tif 000019
及び
0005838228.tif 000020
であって、m及びnは正の整数である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
n=4k+1であり、kは正の整数である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
px/py = 1, m = 1及びn = 5である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
px/py = 2/3, m = 1及びn = 9である、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
各々のピクセルが、サブピクセルの４つのカラム及びサブピクセルの２つのロウを有し、各カラムは異なる色であり、２つのカラムを合わせた幅が、他の２つのカラムを合わせた幅に等しい、請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
ピクセルがRGBWピクセルを有し、ピクセル・カラム幅が全て同じである、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
各々のピクセルが、サブピクセルの４つのカラムを備えるRGBYピクセルを有し、px/py = 1, m = 3及びn = 4k+2であり、kは正の整数である、請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
k = 2である請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
赤及び青のサブピクセルが同じ幅を有し、緑及び黄のサブピクセルが同じ幅を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
黄及び緑のサブピクセルが、赤及び青のサブピクセルよりも幅が狭い、請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示ピクセルのアレイを備える表示パネルを有する自動立体視表示装置、及び、自動立体視表示装置の視界中の異なる物理的位置に表示パネルに表示された画像の異なるビューを導くための配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の自動立体視表示装置は、米国特許6064424に記述される。詳細については述べないが、既知の装置は、各々が表示を生成する画像形成手段として作用する赤、緑及び青のサブピクセルを有する表示ピクセルの行と列のアレイを有する規則的な二次元表示パネルを有する。互いと平行に延在し、レンチキュラレンズ長軸がピクセル・カラムに対して傾斜する細長いレンチキュラレンズのアレイは、表示ピクセル・アレイの上に横たわり、ビュー形成手段として作用する。表示サブピクセルからの出力は、出力の方向を変更するように機能するこれらのレンチキュラレンズを通して投射される。
【０００３】
レンチキュラレンズの各々は、２つ以上の表示サブピクセルからなるそれぞれのグループの上に横たわり、グループのサブピクセルの出力は相互に異なる方向に投射され、それにより、それぞれの方向にいわゆるビューを提供する。
【０００４】
全てのレンチキュラレンズの出力は、ビューごとに(表示パネルに表示される画像の)サブ画像を提供し、観察者は、自身の左及び右目でそれぞれ異なるビューを受け取ると、立体画像を観察する。サブ画像は、したがって、視差である。
【０００５】
開示された装置では、２つ以上のビューが提供され、サブ画像は、ユーザの頭が自動立体視表示の視野の中でこれらのビューを横切って左右に動くと、一連の連続した異なる立体視ビューが観察され、例えば、見回したような印象を与えるような画像である。
【０００６】
既知のディスプレイにおいて、サブピクセルのグループのサブピクセルは異なるビューとなるので、サブ画像は、ピクセル・アレイによって定まる表示パネルの本来の解像度より低い解像度を有する。ロウ方向とカラム方向との間でビュー中の解像度の損失をならして、さらにビュー全体の輝度強度変動を低減するために、レンチキュラレンズは、ピクセル・カラムに対して傾斜される。傾斜するレンズの使用は、良好なピクセル構造及びほぼ一定の輝度を有する異なるビューを生成するための重要な特徴として認識される。
【０００７】
伝統的に、表示パネルは、形状が四角であるピクセルのマトリックスに基づく。カラーの画像を生成するために、ピクセルはサブピクセルに分割される。伝統的に、各々のピクセルは、それぞれ、赤(R)、緑(G)及び青(B)の光を透過又は放射する３つのサブピクセルに分割される。同じ色のサブピクセルは、一般的にカラム中に配置される。
【０００８】
近年では、ディスプレイ製造者は、同数のサブピクセルを所与として、
-より高い知覚される解像度
-より大きい色域、及び/又は
-より高い輝度(若しくは低い電力消費)
を達成することを目的として、他のピクセル・レイアウトに目を向け始めた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
他のピクセル・レイアウトのいくつかは市場へと投入された。しかしながら、ピクセル・デザインにおけるこれらの変更は、ピクセル構造に関する最適な性能のために、これらの他の表示パネル・ピクセル・レイアウトを用いるときにビュー中の解像度損失及び/又は輝度特性(色濃度)を均一にする、レンチキュラ・デザインへの適応を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ピクセル・レイアウトに対するレンチキュラ・レンズ・デザインの適応のための１つ以上の上記要求を考慮する自動立体視表示装置を提供することが本発明の目的である。
【００１１】
この目的は、本発明による自動立体視表示装置によって達成される。本発明は独立請求項によって定められる。従属請求項は有利な実施の形態を提供する。
【００１２】
本発明によれば、請求項１において定義された自動立体視表示装置が提供される。
【００１３】
「ディスプレイの視野」という用語は、自動立体視観察が可能であるディスプレイの前の領域、すなわち、観察者が立体画像を観察することができる領域を示す。それは、そのような観察が可能であるディスプレイの前の全ての領域である必要はない。
【００１４】
用語「一般的なカラム方向」及び「一般的なロウ方向」は、(ピクセルがカラー・ピクセルの規則的なグリッド/アレイを形成するので)隣接するピクセルの領域の中心(点)を接続する直線に沿った各々方向を示す。したがって、カラー・ピクセル境界及び/又はサブピクセル境界は、これらは段階状にされることができるので、直線上にある必要はない。
【００１５】
本発明によるディスプレイのレンチキュラレンズ・ピッチ及びレンチキュラレンズ傾斜角度の組み合わせは、サブピクセルの間隔に関して、レンチキュラ・レンズアレイによって生成されるビューにおける最適なカラー・ピクセル・レイアウト、及びビュー中の色濃度の均一性を提供することが見出された。
【００１６】
第１の実施の形態において、βx=βy=0, n1/n2は非整数であり、
0005838228.tif 000002
である。ここで、qはピクセルあたりの異なるサブピクセルの数であり、mは正の整数である。この実施の形態において、ピクセルは、表示装置の側面、上側及び下側に平行な規則的なグリッドに配置される（例えば、この実施の形態では、ピクセルの垂直カラム及び水平ロウとしての表示装置）。垂直なロウとカラムは、自動立体視ディスプレイのための利点を有し、そのレンチキュラ・アレイのビュー生成機能は、通常の二次元画像が表示されることを可能にするために、除去されるか又はオフに切り替えられることができる。
【００１７】
好ましくは、第１の実施の形態において、n2=qであり、これは、レンズ幅が、分数1/qの倍数かけるロウ方向のピクセル幅であることを意味し、ここで、qは、異なる色のサブピクセルの数である。
【００１８】
好ましくは、q=4であり、
0005838228.tif 000003
及び
0005838228.tif 000004
である（m及びnは正の整数）。
【００１９】
この配置は、(時には原色と呼ばれる)RGBW(赤、緑、青及び白)、RGBY(赤、緑、青及び黄)ピクセル、あるいは、あるいは４色のサブピクセルの他の組み合わせに適している。
【００２０】
好ましくは、n = 4k+1であり、kは正の整数である。これは、ピクセルに対するレンズ位置が、４つのレンズ毎にのみ繰り返し、異なる色のサブピクセルの数に依存して複数のフラクショナル・ビューを提供することを意味する。
【００２１】
１つの実施例において、px/py = 1、m=1及びn=5である。
【００２２】
これは、正方形のピクセルのためのソリューションを提供して、レンズに1/2の傾斜を与える。
【００２３】
他の実施例では、px/py = 2/3、m = 1及びn=9である。
【００２４】
これは、幅より50%高いピクセルのためのソリューションを提供して、レンズに1/3の傾斜を与える。
【００２５】
これら２つの例において、各々のピクセルは、各々のカラム中に異なる色を有する、サブピクセルの４つのカラム及びサブピクセルの２つのロウを有することができ、２つのカラムを組み合わせた幅は、他の２つのカラムを組み合わせた幅と同じである。
【００２６】
ピクセルはRGBWピクセルを有することができ、ピクセル・カラム幅はすべて同じであることができる。
【００２７】
しかしながら、他の実施例において、各々のピクセルは、サブピクセルの４つのカラムを備えるRGBYピクセルを有することができ、px/py = 1、m= 3及びn = 4k+2であり、kは正の整数である。これは、正方形のRGBYピクセル及び1/6のレンズ傾斜を定める。n=10場合、各々のレンズの下に2.5個のピクセルがある。
【００２８】
赤及び青のサブピクセルは同じ幅を有することができ、緑及び黄のサブピクセルは同じ幅を有する。黄及び緑のサブピクセルは、赤及び青のサブピクセルより狭くてもよい。
【００２９】
好ましくは、ピクセルのロウはディスプレイの上側の縁に平行であり、ピクセルのカラムはディスプレイの横の縁に平行である。
【００３０】
水平ロウ及び垂直カラムの実施例に加えて、本発明は、ピクセルのロウとカラムが、水平及び垂直に対して傾斜する場合のための一般的なソリューションを提供する。
【００３１】
本発明の実施の形態は、単に一例として、添付の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】既知の自動立体視表示装置の概略斜視図。
【図２】図1に示される表示装置の概略断面図。
【図３】既知の従来のRGBピクセルが既知のディスプレイにおいてレンチキュラ配置によってどのように投射されるかを示す図。
【図４】既知のRGBピクセル・レイアウト及び本発明が適用されることができるディスプレイのための既知のRGBWピクセルを示す図。
【図５】他の既知のRGBピクセル・レイアウトを示す図。
【図６】本発明が適用されることができるディスプレイのための３つの可能なRGBWピクセル・レイアウト(図4のそれを含む)を示す図。
【図７】本発明が適用されることができるディスプレイのためのRGBYピクセル・レイアウトを示す図。
【図８】正方形のピクセルを有するRGBWピクセルに適用される本発明の第１の表示配置を示す図。
【図９】高いピクセルを有するRGBWピクセルに適用される本発明の第２の表示配置を示す図。
【図１０】正方形のピクセルを有するRGBYピクセルに適用される本発明の第３の表示配置を示す図。
【図１１】本発明が適用されることができる更なる変形例のピクセル・レイアウトを示す図。
【図１２】本発明が適用されることができる更なる変形例のピクセル・レイアウトを示す図。
【図１３】一般化されたピクセル設計のために傾斜角度がどのように計算されることができるかについて示す図。
【図１４】ピクセルの重心のためのピクセル・レイアウトの最も一般的な場合を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、ユーザに提供されるビューの品質を最適化するために、レンチキュラ・アレイの特定のデザイン(レンズ・ピッチ及び傾斜角度)を有するレンチキュラ自動立体視表示装置を提供し、ピクセル・レイアウトが用いられるときに、カラー・ピクセルは、少なくとも３つの相互に異なる色の少なくとも４つのサブピクセルを有する。傾斜角度及びレンズ・ピッチは、異なる色のサブピクセルの数と同様に(ロウ及びカラム方向における)ピクセル・ピッチに関連する。
【００３４】
本発明を詳細に説明する前に、まず既知の自動立体視表示の構成が、図1〜3を参照して説明される。
【００３５】
図1, 2及び3の既知のマルチ・ビュー自動立体視表示装置1は、この場合には画像形成手段として作用するアクティブ・マトリクス型液晶ディスプレイ(LCD)である表示パネル3を含む。
【００３６】
表示パネル3は、直交するロウ及びカラムとして配置されるピクセルのアレイを有する。ピクセルの各々は、R, G及びBのカラー・サブピクセルのカラムが表示パネル3にわたって存在するように、３つのサブピクセル5、１つの緑(G)、１つの青(B)及び１つの赤(R)に分割される。この種類のRGBレイアウトは全面的に従来通りであり、図5のRGB_3によって示されるレイアウトと同じものである。それは、表示パネル3の図3にも観察される。
【００３７】
LCDパネル3の構造は、全面的に従来通りである。特に、パネル3は、一対の間隔を置いて配置された透明なガラス基板を含み、それらの間に、整列配置さ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、それらの対向面上に透明インジウムスズ酸化物(ITO)電極のパターンを担持する。偏光レイヤが基板の外側表面に提供される。
【００３８】
各々のサブピクセルは、基板上で対向する電極を含み、それらの間の液晶材料が介在する。表示ピクセル5の形状及びレイアウトは、パネル3の前面に提供される電極及び黒いマトリクス配置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、ギャップによって互いから規則正しく間隔を置いて配置される。
【００３９】
各々の表示ピクセル5は、スイッチング素子(例えば薄膜トランジスタ(TFT)又は薄膜ダイオード(TFD))に結合される。表示ピクセルは、スイッチング素子にアドレス指定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し、適切なアドレス指定方法は当業者に知られている。
【００４０】
表示パネル3は、この場合には表示ピクセル・アレイの領域の上に広がる平面バックライトからなる光源7によって照射される。光源7からの光は、表示パネル3を通して導かれ、個々の表示ピクセル5は光を変調して表示を生成するように駆動される。
【００４１】
表示装置1は、ビュー形成機能を実行する表示パネル3の表示側に配置されるレンチキュラ・シート9を含む。レンチキュラレンズ・シート/アレイ9は互いに平行して延在するレンチキュラレンズ11のロウを含み、そのうちの１つのみが誇張された大きさで示される。レンチキュラレンズは、各々、架空の長軸12を有し、それに沿ってはいかなるレンズ表面湾曲も存在しない。それぞれのレンチキュラレンズのこれらの長軸は平行である。レンチキュラレンズ11は、ビュー形成機能を実行するビュー形成素子として作用する。
【００４２】
レンチキュラ11は、この場合には凸形の円柱状の素子の形であり、それらは、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まで異なる画像又はビューを提供する光出力指向手段として作用する。
【００４３】
図1に示される自動立体視表示装置1は、異なる方向にいくつかの異なる投射ビューを提供することが可能である。特に、各々のレンチキュラレンズ11は、各々のロウ中のサブピクセル5の小さなグループの上に横たわる。レンチキュラ素子11は、異なる方向にグループの各々の表示ピクセル5を投射し、いくつかの異なるビューを形成する。ユーザの頭部が左右に動くと、ユーザの目はいくつかのビューのうちの異なるものを受けとる。
【００４４】
図2は、上述のレンチキュラ・タイプの画像形成装置の動作原理を示し、光源7、表示パネル3及びレンチキュラ・シート9を示す。図2の配置は、表示装置1の視野中の異なる方向に各々投射される３つのビューI, II及びIIIを提供する。表示パネル3の各々のサブピクセルは、１つの特定のビューのための情報によって駆動される。
【００４５】
図1の装置の動作及び設計に関する更なる詳細については、米国特許6064424を参照されたい。
【００４６】
異なるビューに導くためにピクセルのグループ上のレンチキュラ・レンズアレイを用いたシステムにおいて、本来の表示パネル・ピクセル解像度は深さとのトレードオフである。ビュー毎に異なるサブピクセルを必要とするので、より多くのビューがあるほど、ビュー毎の解像度の損失が大きい。図1にあるように、レンチキュラレンズの長軸がピクセル・カラムと平行である場合、ビュー毎のこの解像度減少は、もっぱら水平方向（すなわち、カラー・サブピクセルのロウ方向）に存在する。ビューのサブ画像内の水平及び垂直解像度減少を調和させるため及び/又はビュー中の改善された輝度均一性を可能にするために、レンチキュラレンズは、（サブ）ピクセルのカラムに対して鋭角に傾けられる。
【００４７】
レンチキュラレンズを傾斜させることは図3に説明され、この図は、ロウ方向で交互に並ぶR, G及びBのカラムを有する2D表示パネル(図1の参照番号3)の本来のサブピクセル・レイアウト30を示し、同様に、同じ縮尺で、表示パネルの前のレンチキュラレンズによる画像形成又は投射の後に得られる特定のビュー中のサブピクセル・レイアウト31を示す。レンチキュラレンズ長軸12は、ピクセル・カラム方向13との傾斜角度θを成し、tan(θ)=1/6、及び、ロウ方向に沿って測定されるレンチキュラレンズ・ピッチ32(PL)がPL=1.5 pxとなるように選択される（pxはロウ方向における表示パネル上のピクセル・ピッチ）。これは、表示装置によって提供される９つのビューをもたらし、そのうちの１つに対して、（サブ）ピクセル・レイアウト31が示される。この場合には、表示パネル3における水平及び垂直カラー・ピクセル・ピッチは等しい(すなわちpx=py)。しかしながら、これは、本発明の他の実施の形態の場合には必要はない。
【００４８】
示されるビュー31中のサブ画像は、R, G又はBサブピクセルの反復するパターンを有する。パターンにおける全ての色が理解されることができるように、いくつかのサブピクセルの色(R, G及びB)が示される。ビューにおいて、各々の色のパターン(赤、緑又は青のパターン)が、互いにインタリーブされたサブピクセルのダイヤモンド形状のグリッドとして出力される。緑のパターンのダイヤモンドが、実線及び破線によって示される。(3D)ビューの各々の１つのカラー・サブピクセルは、１つのカラー・サブピクセル部全体32(G)、33(R)又は34(B)、及び、(例えば32Gと33Rとの間、又は32Gと35Bとの間の)サブピクセル部の半分33で構成されることが分かる。それゆえに、ビューのサブピクセルごとに、隣接するビューのクロストークが特定の量だけ混合される。
【００４９】
サブピクセルの全体及び半分が一緒に、合計で９つのビューが存在するので2D表示パネル・サブピクセル領域の９倍の領域の3Dビュー・サブピクセルを構成する。
【００５０】
3Dビューにおいて、サブピクセル及びそれらが定めるグリッドは、サブピクセル寸法がほぼ正方形であり、そのようなサブピクセルのいかなる目立つ色の傾斜カラムも形成されず、すなわち、全てのサブピクセルが領域にわたって均等に分布する程度に規則的である。
【００５１】
先に述べられるように、ディスプレイ製造者は、３つより多いサブピクセルを用い、それらのうちの少なくとも３つが異なる（原）色を持つ、別のピクセル・レイアウトを調査し始めた。３つより多くの色を用いるピクセル・レイアウトは、「多色」ピクセル・レイアウトと称される。いくつかのそのような多色レイアウトが市場に登場し、通常の二次元表示装置の主流になることが予想される。これらのピクセル・レイアウトはすべて、2D画像の知覚される画像解像度及び/又は輝度に関して効果あるだろう。
【００５２】
ここで本発明は、複数の要件ができるだけ満たされるような、レンチキュラの傾斜角度及びそのピッチの選択に関する。
(i)  ピクセルの好ましい分布が、各々の3Dビューのために得られるべきである。3Dビューの各々において、各々の色のサブピクセルは、規則的で、水平及び垂直方向に対して同様である解像度を有するパターンとして分布するべきである。図3に示されるように、(図3においてAでラベル付けされる)隣接する緑ピクセル間の水平距離は、(Bでラベル付けされる)隣接する緑ピクセル間の垂直距離に匹敵するべきである。これは他の色についても同様である。
(ii)  同じ色のサブピクセルによって占有される表面積は、各々の3Dビューに対して等しいべきである。
(iii)オプションとして、モアレが無いこと。
【００５３】
表示パネルの前のレンチキュラの組み合わせは、モアレ(バンディング)の発生の影響を非常に受けやすい。この効果は、表示パネルのピクセル・レイアウトの周期性及びレンチキュラの周期性の組み合わせによって引き起こされる。それは、表示パネルのサブピクセルが黒いマトリックスによって囲まれることによって悪化する。レンチキュラレンズを傾斜させて、サブピクセルのピッチの整数倍に等しくないピッチを有するレンチキュラレンズを選択することによって、このモアレの影響は最小化されることができる。
【００５４】
図4から7は、そのような変形例のピクセル・レイアウトのいくつかを示す。各々の図において、少なくとも１つのピクセルのためのサブピクセルの色は、文字ラベル("R","G","B"など)によって特定される。ピクセルは、反復するパターンにある。ピクセルのカラム全体が同じ色を有する場合、これらは、カラムの上から特定される。反復するパターンが特定されるために十分なピクセルのみの色が示された。全ての図において、pxはロウ方向のピクセルのピッチを示し、pyはカラム方向のピクセルのピッチを示す。
【００５５】
図4の左部分は、図1-3に関して説明されたものと同様のRGBピクセルの2x2行列の従来のピクセル・レイアウトを示す。各々のカラー・ピクセルは３つのサブピクセルを有し、それゆえ、RGB_3中の添字「3」を有する(同じ表記法が全てのピクセル・レイアウトのために用いられる)。
【００５６】
図4の右部分は、ピクセルあたり４つの色及び８つのサブピクセルを有する多色ピクセル・レイアウトRGBW_8ピクセル配置を示す。RGB(赤、緑、青)に加えて、白(W)のサブピクセルが提供される。(同じ表面積を占有する)RGB_3及びRGBW_8のレイアウトを比較すると、両方のレイアウトの知覚される解像度は同様である一方、RGBW_8レイアウトは、結果として(少なくともLCパネルに対して)より高い輝度をもたらす。人間の目は赤及び青い光よりも緑及び白い光に対して感度が高いので、緑及び白は、明るい画像を生成するために最も重要である。
【００５７】
図5は、カラー・ピクセルあたり３つより多くの色のサブピクセルを有するいくつかの他のRGBピクセル・レイアウトを示す。図5の左画像は、再び、従来のRGB_3ピクセル・レイアウトである。中央のRGB_6レイアウトは、基本的に、RGBピクセルの２つのペアを空間的に転回させる。右のRGB_8レイアウトは、サムスンによって2Dディスプレイ市場に投入された。RGB_8レイアウトにおいて、緑のサブピクセルは、幅がR及びBサブピクセルの半分である。緑のサブピクセルはカラム中にあり、一方、R及びBサブピクセルは、カラム方向に沿って交互に並ぶ。
【００５８】
図6及び図7に、４色のサブピクセルに基づく最も将来性があるピクセル・レイアウトが示される。
【００５９】
図6は、3つのRGBWピクセル・レイアウトを示し、図7は、シャープにより用いられているRGBY(Y=Yellow)ピクセル・レイアウトを示す。
【００６０】
図6において、それぞれのピクセル・レイアウトにおける異なる原色(及び白)の異なる比率は、異なる出力色域と同様に異なる輝度特性を与える。
【００６１】
図7おいて、赤及び青のサブピクセルは、ロウ方向で緑及び黄のサブピクセルの２倍広い(pxR=pxB=2 pxG=2pxY)。RGBレイアウトと比較すると、このレイアウトは、結果としてより広い色域をもたらす。
【００６２】
本発明は、したがって、3D表示パネル中に３つより多くの色を有することの利点を維持する態様で、そのような多色のピクセル・レイアウトを最適に使用する表示パネルのためのレンチキュラを設計する問題に向けられる。
【００６３】
本発明は、2D表示パネルのピクセル・レイアウト、並びに、レンチキュラレンズの傾斜角度θ及びピッチPLを所与として、ビューのピクセル・レイアウトを計算して及び分析するために、光線追跡シミュレーションの分析に基づいて考えられた。
【００６４】
上記のさまざまなピクセル・レイアウトのためのソリューションが、上記で挙げられた３つの要求を実現するために見つけ出される。変動するパラメータは、レンチキュラの傾斜角度θ及びそのピッチPLである。
【００６５】
図8は、図6に示されるRGBW_8ピクセル・レイアウトに関する、本発明による第１の実施の形態を示す。
【００６６】
このソリューションは、パラメータ、
傾斜= tan(θ) = 1/2
PL = 5/4 px
py = px
を有する。
【００６７】
２つの異なる3Dビューのための結果が示される(これらは異なる観察角で観察される)。
2Dパネル・ピクセル・カラム方向12、レンチキュラ長軸方向13及びそれらが定める傾斜角度θが、図8に示される。左側の例の観察角は、レンチキュラの傾斜するカラム中にW,B,G,Rサブピクセルの反復するパターンを有する。隣接するカラムは交互に配列され、サブピクセルのダイヤモンド形状格子が(レンチキュラ軸に対して)再び定められる。白いサブピクセルのダイヤモンドの軸が図8に示される。
【００６８】
右の例の観察角は、一部がレンズ長軸12に対して垂直な方向に一レンズ幅以上にシフトされる相互に不均等な領域に分割される左ビューにあるようなサブピクセルをもたらす。(レンチキュラ長軸12の方向の)3Dビュー・サブピクセルの各々の「カラム」は、狭い緑部分、広い白部分、狭い赤部分、広い青部分、狭い白部分、広い緑部分、広い青部分、広い赤部分の順の８つのサブピクセルを含む(上から下に)反復するパターンを有する。したがって、各々のカラムは、順に４色の広い部分及び狭い部分を有する。各々の部分(例えば全ての広い青部分)は同じダイヤモンド・グリッド中にあり、上記の３つの目的は依然として満たされる。
【００６９】
図9は、図8と同じRGBW_8ピクセル・レイアウトだがより高いピクセルを伴う、本発明による第２の実施の形態を示す。
【００７０】
このソリューションは、パラメータ
傾斜= tan(θ) = 1/3、
PL=9/4 px
py=3/2 px
を有する。
【００７１】
結果は再び、異なる観察角の下で観察される２つの異なるビューである。2Dパネル・ピクセル・カラム方向12、レンチキュラ長軸方向13及びそれらが定める傾斜角度θが図9に示される。
【００７２】
左の例の観察角は再び、レンチキュラの傾斜するカラム中にW,B,G,Rサブピクセルの反復するパターンを有する。隣接するカラムは交互に配列され、サブピクセルのダイヤモンド形状格子が(レンチキュラ軸に対して)再び定められる。白いサブピクセルのダイヤモンドの軸が図9に示される。
【００７３】
右の例の観察角は、再び、分割されたサブピクセルに結果としてなる。(レンチキュラ長軸12の方向の)各々の「カラム」は、緑、青、赤、緑、白、赤、青、白の順の８つのサブピクセルを含む(上から下に)反復するパターンを有する。対応する部分の各々のセットはここでも同じダイヤモンド・グリッド中にあり、上記の３つの目的は依然として満たされる。
【００７４】
図10は、図7のRGBY_4ピクセル・レイアウトに基づく、本発明の第３の実施の形態を示す。
【００７５】
このソリューションは、パラメータ
傾斜= tan(θ) = 1/6
PL=5/2 px
py=px
を有する。
【００７６】
この場合には、異なる観察角から取得される3Dビューはほぼ同様に見えるので、１つのビューのみが示される。
【００７７】
ビューは、サブピクセルのダイヤモンド形状格子が(レンチキュラ軸に対して)定められるようにここでも交互に配列された、レンチキュラの傾斜するカラム中のB、Y、R、Gサブピクセルの反復するパターンを有する。
【００７８】
４色に基づくピクセル・レイアウトのための、矩形のピクセル格子を有する、ディスプレイの上面、底面及び側面に平行なロウとカラムによる結果は、以下のように要約されることができる。
【００７９】
好適なレンチキュラ設計は、レンチキュラの傾斜角度が以下の関係に従う設計である（mは正の整数）。
0005838228.tif 000005
【００８０】
レンチキュラ・ピッチは、以下に従うべきである（nは正の整数）。
0005838228.tif 000006
【００８１】
このアプローチは、４つを超える原色を有するピクセル・レイアウトに一般化されることができる。qを原色の数とする。その場合、好適なレンチキュラ設計は以下に従う（nは正の整数）。
0005838228.tif 000007
及び
0005838228.tif 000008
より一般的に、所謂フラクショナル・ビューを可能にするには、PLは、関係
0005838228.tif 000009
に従う（n_1, n_2は正の整数）。
【００８２】
この分析の結果が有効であるためには、表示パネル・ピクセルが、必ずしも矩形のグリッドに配置される必要があるというわけではない。そのようなグリッドの単位セルは、台形形状でありえる。いくつかの例が図11に示される。サブピクセル自体も、必ずしも矩形の形状を有する必要はあるというわけではない。レンチキュラの傾斜角度が、ピクセルのカラムの平均的な方向(図11の点線110)に対して定められるならば、上記の結果は有効なままである。
【００８３】
図5〜7中に示されるピクセル・レイアウト中の色は、交換されることができ、特に、青(B)は赤(R)と交換されることができる。
【００８４】
上記の実施例において、サブピクセルは、同じ面積を有する。しかしながら、必ずしもそうとうは限らない。
【００８５】
図12は、他のピクセル・レイアウトを示す。左の画像は、４つのサブピクセルからなる最も小さい単位セルであり、カラーを示す。ピクセル・レイアウトは、これらの基本単位の反復するパターンを含む。ピクセルは４つのサブピクセルを含み、その全てが異なる原色を発するわけではない。白丸は、サブピクセルの各々の重心を表す。この例では、これらの重心は、矩形のグリッド上にある。図12中の星印は、ピクセル全体としての重心を示す。この例では、ピクセルの重心も矩形のグリッド上にある。
【００８６】
図13は、他のピクセル・レイアウトを示す。この場合には、４つの異なるサブピクセルの各々は異なる原色を放射するが、これらのサブピクセルの重心は矩形のグリッド上にない。さらに、ピクセルを構成するサブピクセルの各々は、異なるサイズを有する。ピクセルの重心は、他方では、せん断された(すなわち、斜めになった)矩形のグリッド上にある。
【００８７】
図14は、ピクセルの重心の最も一般的なケースを表し、それらは、x方向及びy方向の両方において斜めにされた矩形のグリッド上にある。(a,b)でラベル付けされたあるピクセルの重心の座標は、
0005838228.tif 000010
である。
【００８８】
ここで、a及びbは整数である。a及びbの値の異なる組み合わせは、異なるピクセル中心に関する。
【００８９】
最適の3D画質をもたらすレンチキュラのための(垂直方向に対して定められた)傾斜角度θは、
0005838228.tif 000011
の関係に従うべきであることが分かった。
【００９０】
これは、
0005838228.tif 000012
を与える。
【００９１】
これは、２つのピクセルの重心を接続する線と垂直方向とによって定められる角度のみが許容されることを意味する。好ましくは、m=1及びn>2である。
【００９２】
xm及びynに対する上記の式は、βx=βy=0のときに、上記の式に単純化される。
【００９３】
その場合、tan(θ)のための式は、
0005838228.tif 000013
となる。
【００９４】
これは、
0005838228.tif 000014
の場合に、矩形の(斜めにされていない)ピクセル・グリッドのための上記の式と等価である。
【００９５】
したがって、斜めにされたグリッドのための上記の式は、レンズ傾斜角度及びレンズ・ピッチの最適化のための一般的なソリューションを提供する。
【００９６】
レンズ・ピッチのための一般的なソリューションは、
0005838228.tif 000015
となる。
【００９７】
本発明は、一般に、少なくとも２つのサブピクセルの少なくとも２つのロウ及び少なくとも３つの異なる色を有するピクセル・レイアウトに適用可能である。
【００９８】
本発明は、陰極線管、プラズマ・パネル、発光ダイオード(LED)パネル又は有機発光ダイオード(OLED)表示パネルを含む（但しそれらに限られない）、全てのタイプの表示パネルに適用されることができる。
【００９９】
本発明は、自動立体視ディスプレイ、又は、2Dと3Dビューとの間で切り替えられることができる自動立体視ディスプレイに適用されることができる。特に、切り替え可能な2D/3D自動立体視ディスプレイのために、レンチキュラレンズは、少なくとも２つの動作モードの間で切り替え可能であり、第１モードは、表示装置の自動立体視表示を提供するためのレンズ・モードであり、第２モードは、表示装置の2D表示を提供するための表示パネル光に対する透過モードである。レンズはそれ自身が切り替え可能であるか、あるいは、レンズに供給される光が、レンズが透過又はレンズとして作用するように、操作されることができる。切り替え可能なグレーデッドインデックス・レンズが、切り替え可能な自動立体視の文脈において、本発明によって用いられることができる。
【０１００】
アレイのレンズは、湾曲した面及び反対側の平坦な面を有することができる。この場合には、それらの向きは、本発明の効果を失うことなく、湾曲面が表示パネルを向くか、逆向きであることができる。
【０１０１】
上記の実施の形態は、本発明を制限するのではなく説明するものであり、当業者は、請求の範囲において定められる本発明の範囲を逸脱することなく、多くの他の実施の形態を設計することが可能であることが留意されるべきである。
【０１０２】
図面、開示及び添付の請求の範囲の検討から、開示された実施の形態に対する他のバリエーションは、請求された発明を実施する際に、当業者によって理解され、遂行されることができる。請求の範囲において、「有する」「含む」等の用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数表現は複数を除外しない。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項中に列挙されているからといって、これらの手段の組み合わせが有効に用いられることができないことを意味しない。請求の範囲におけるいかなる参照符号も、その範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【図１】
0005838228.tif 000021
【図２】
0005838228.tif 000022
【図３】
0005838228.tif 000023
【図４】
0005838228.tif 000024
【図５】
0005838228.tif 000025
【図６】
0005838228.tif 000026
【図７】
0005838228.tif 000027
【図８】
0005838228.tif 000028
【図９】
0005838228.tif 000029
【図１０】
0005838228.tif 000030
【図１１】
0005838228.tif 000031
【図１２】
0005838228.tif 000032
【図１３】
0005838228.tif 000033
【図１４】
0005838228.tif 000034