(57)【要約】切換可能な自動立体表示装置は、ディスプレイを形成するため、行及び列に配列される表示画素のアレイを有するディスプレイパネルと、異なる画素からの出力を異なる空間位置に向けて、立体画像を見るのを可能にする画像形成手段とを有する。画像形成手段は、２次元モードと２つの３次元モードとを含む少なくとも３つのモードの間で電気的にスイッチ可能である。画像形成手段は、電気的に構成可能なグレーデッドインデックス型レンズアレイを有する。ディスプレイは、表示される画像のコンテンツ及び／又は表示装置の方向にディスプレイが適合されるのを可能にするため、多数のモード間でスイッチされる。
2009520231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切換可能な自動立体表示装置であって、
ディスプレイを形成するため、行及び列に配列される表示画素のアレイを有するディスプレイパネルと、
異なる画素からの出力を異なる空間位置に向けて、立体画像を見るのを可能にする画像形成手段とを有し、
前記画像形成手段は、２次元モードと少なくとも２つの３次元モードとを含む少なくとも３つのモードの間で電気的にスイッチ可能であり、１つの３次元モードは、第一の方向でのみ実質的に視差を提供し、他の３次元モードは、第二の垂直な方向でのみ実質的に視差を提供し、
前記画像形成手段は、電気的に構成可能なグレーデッドインデックス型レンズアレイを有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つの３次元モードのうちの２つは、異なる数の３次元の表示を有する、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つの３次元モードのうちの２つは、異なる画像の表示当たりの解像度を有する、
請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記第一の方向は、前記ディスプレイの第一の表示の方向に関する列の方向に実質的に垂直であり、前記第二の方向は、第二の、異なる、ディスプレイの表示の方向に関して列の方向に実質的に垂直である、
請求項１乃至３の何れか記載の装置。
【請求項５】
前記ディスプレイパネルは、個々にアドレス指定が可能な放出型、透過型、屈折型又は回折型の表示画素のアレイを有する、
請求項１乃至４の何れか記載の装置。
【請求項６】
前記ディスプレイパネルは、液晶ディスプレイパネルである、
請求項１乃至５の何れか記載の装置。
【請求項７】
前記レンズアレイは、液晶層間の電位を制御するために第一の電極層と第二の電極層との間で挟まれる液晶材料の層を含む、
請求項１乃至６の何れか記載の装置。
【請求項８】
それぞれの電極層は、第一及び第二のインターリーブされた櫛電極を有する電極パターンを有し、前記櫛フィンガーは、複数の平行な電極部分を定義する、
請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記第一及び第二の電極層の前記平行な電極部分は、互いに平行ではない、
請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記第一及び第二の電極層の平行な電極部分は、互いに垂直である、
請求項９記載の装置。
【請求項１１】
一方又は両方の電極層は、前記インターリーブされた電極部分間に第三の電極を更に有する、
請求項８乃至１０の何れか記載の装置。
【請求項１２】
前記第三の電極は、前記インターリーブされた電極部分間にスペースを実質的に埋める、
請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
一方又は両方の電極層は、前記インターリーブされた電極部分間に第三の導体パターンを更に有する、
請求項８乃至１０の何れか記載の装置。
【請求項１４】
前記画像形成手段は、前記選択された部分が、少なくとも３つのモードのうちの２つで同時に動作するように電気的にスイッチ可能である、
請求項１乃至１３の何れか記載の装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか記載の切換可能な立体表示装置と、
画像データに依存して前記画像形成手段のモードを制御する制御手段と、
を有するディスプレイシステム。
【請求項１６】
前記画像データのフォーマットを検出するためにフォーマット検出ユニットを更に有する、
請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記表示装置と互換性がない場合に前記画像データのフォーマットを換えるフォーマット変換ユニットを更に有する、
請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルの出力を異なる空間位置に向けて、立体画像を見るのを可能にする画像形成手段とを有する自動立体表示装置を制御する方法であって、
当該方法は、
２次元モードと、一方の３次元モードが第一の方向においてのみ視差を供給し、他方の３次元モードが第二の垂直な方向においてのみ視差を供給する少なくとも２つの３次元モードとの間で選択するステップと、前記少なくとも２つの３次元モードの間での選択は、ディスプレイの表示方向を選択するステップを含み、
前記画像形成手段を電気的に切換えて、グレーデッドインデックス型のレンズアレイを電気的に構成することで選択された動作モードを提供するステップと、
前記ディスプレイパネルを駆動して、選択されたモードに適した表示出力を供給するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記少なくとも２つの３次元モードのうちの２つは、異なる数の３次元表示を有する、
請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの３次元モードのうちの２つは、異なる画像の表示当たりの解像度を有する、
請求項１８又は１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示を生成する画素のアレイを有するディスプレイパネルと、異なる表示を異なる空間に向ける画像形成アレンジメントとを有するタイプの自動立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプのディスプレイにおける使用向けの画像形成アレンジメントの第一の例は、たとえば基本となるディスプレイの画素に関して寸法設定及び位置合わせされるスリットを持つバリアである。視聴者は、視聴者の頭部が固定された位置にある場合に３次元画像を知覚することができる。このバリアは、ディスプレイパネルの前面に位置され、奇数及び偶数の画素列からの光が視聴者の左及び右の目に向けられるように設計される。
【０００３】
このタイプの２つの表示のディスプレイデザインの問題は、視聴者が固定された位置にある必要があり、左及び右に約３センチメートル動くことができるのみである。より好適な実施の形態では、それぞれのスリットの下には２つのサブピクセル列が存在するのではなく、幾つかのサブピクセル列が存在する。このように、視聴者は、左及び右に動くことが許容され、常に彼の目にステレオ画像を知覚することが許容される。
【０００４】
バリアアレンジメントは、製作するのがシンプルであるが、光効率が良くない。したがって、好適な代替は、画像形成アレンジメントとしてレンズアレンジメントを使用することである。たとえば、互いに並行に延び、表示画素のアレイに重なる細長く延びたレンチキュラーのアレイが提供され、表示画素は、これらレンチキュラーエレメントを通して観察される。
【０００５】
レンチキュラーエレメントは、一枚のエレメントのシートとして提供され、それぞれのエレメントは、細長く延びた半円筒状のレンズエレメントを有する。レンチキュラーエレメントは、表示パネルの列方向に伸び、それぞれのレンチキュラーエレメントは、表示画素の２以上の隣接する列のそれぞれのグループに重なる。
【０００６】
たとえばそれぞれのレンチキュラーが表示画素の２つの列に関連されるアレンジメントでは、それぞれの列における表示画素は、それぞれ２次元のサブ画像の垂直方向のスライスを提供する。レンチキュラーシートは、これら２つのスライス及び他のレンチキュラーに関連される表示画素の列からの対応するスライスを、シートの前に位置されるユーザの左目と右目に向け、これにより、ユーザは１つの立体画像を観察する。したがって、レンチキュラーエレメントのシートは、光出力方向付け（directing）機能を提供する。
【０００７】
他のアレンジメントでは、それぞれのレンチキュラーは、行方向において４以上の隣接する表示画素のグループと関連付けされる。それぞれのグループにおける表示画素の対応する列は、それぞれ２次元のサブ画像から垂直方向のスライスを提供するために適切に配列される。ユーザの頭部が左から右に動いたとき、一連の連続で異なる立体の表示が知覚され、たとえば見回す印象を形成される。
【０００８】
上述した装置は、効果的な３次元ディスプレイを提供する。しかし、立体の表示を提供するため、装置の水平解像度における必要な犠牲がある。この解像度における犠牲は、短距離から見るための小さなテキスト文字の表示のような所定のアプリケーションについて許容されない。この理由のため、２次元モードと３次元（立体）モードとの間でスイッチ可能な表示装置を提供することが提案されている。これを実現する１つの方法は、電気的にスイッチ可能なレンチキュラーアレイを提供することである。２次元モードでは、スイッチ可能な装置のレンチキュラーエレメントは、「パススルー“pass  through”」モードで動作し、すなわち光学的に透明な材料のプレーナシートで動作するのと同じやり方で動作する。結果的に得られるディスプレイは、ディスプレイパネルの負の解像度に等しい高解像度を有し、これは、短い視距離から小さなテキスト文字の表示に適している。２次元の表示モードは、勿論、立体画像を提供する。
【０００９】
３次元モードでは、スイッチ可能な装置のレンチキュラーエレメントは、上述されたように光出力方向付け機能を提供する。結果的に得られるディスプレイは、立体画像を提供可能であるが、上述された回避することができない解像度の損失を有する。
【００１０】
スイッチ可能な表示モードを提供するため、スイッチ可能な装置のレンチキュラーエレメントは、２つの値間でスイッチ可能な屈折率を有する液晶材料のような電気−光材料から形成される。次いで、装置は、適切な電位をレンチキュラーエレメントの上下に設けられるプレーナ電極に印加することによりモード間でスイッチされる。電位は、隣接する光学的に透明なレイヤの屈折率に関してレンチキュラーエレメントの屈折率を変更する。スイッチ可能な装置の構造及び動作の更に詳細な説明は、米国特許第６０６９６５０号に見られる。
【００１１】
２つの表示及びマルチ表示の３次元ディスプレイの両者の問題点は、特別のやり方で画像がレンダリングされるのを必要とすることである。特に、画像は、ディスプレイパネルの画素レイアウト及び画像形成アレンジメント（レンズ又はバリア）のレイアウトを考慮してレンダリングされる。たとえば、５つの表示をもつ３次元ディスプレイについてレンダリングされる画像は、９つの表示をもつ３次元ディスプレイで正しい３次元の印象を与えない。また、３次元の画像／ビデオブロードキャスト又はストレージについて規格がない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、異なる画像フォーマット又はディスプレイモードについて異なる画像形成機能を提供する必要があり、この画像形成機能は、１つの装置で可能にすることが望まれる。
【００１３】
また、ディスプレイが９０°回転するのを可能にするため、２つの３次元モードで使用することができるスイッチ可能な２次元／３次元ディスプレイを有することが望まれる表示装置の用途が存在する。例は、モバイル装置の表示の用途である。上述されたレンチキュラーアレンジメントは、１つのプレーンのみで深さを形成する（レンズ方向に対して直交するプレーン）。ディスプレイが９０°回転される場合、奥行きがなく、したがって３次元効果がない。
【００１４】
したがって、異なる表示の方向について異なる表示モードを提供することが代替的に必要とされ、これを１つの装置で可能にすることが望まれる。特に、深さ、又は、水平及び垂直方向における視差を選択的に提供する能力が望まれる。
【００１５】
円筒型レンズの代わりに丸レンズを使用することで水平及び垂直の視差を提供することが提案される。かかるレンズは、円筒型レンズについて上述されたのと類似のやり方でスイッチ可能にされる。残念なことに、丸レンズは、増加された解像度の損失となる。たとえば、垂直及び水平方向において９つの表示を形成するため、丸レンズは、ファクタ９×９の解像度の損失を得ることになり、これは、大部分の用途にとって許容されない。
【００１６】
したがって、この解像度の損失に苦しむことなしに、モード間でスイッチすることができる設計が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によれば、スイッチ可能な自動立体表示装置が提供され、この装置は、ディスプレイを形成するため、行及び列で配列される表示画素のアレイを有するディスプレイパネルと、立体画像が見られるのを可能にするため、異なる画素から異なる空間位置に出力を向ける画像形成アレンジメントとを有する。画像形成アレンジメントは、２次元モードと少なくとも２つの３次元モードを含む少なくとも３つのモード間で電気的にスイッチ可能であり、１つの３次元モードは、第一の方向においてのみ視差を提供し、他の３次元モードは、第二の実質的に垂直な方向においてのみ視差を提供し、画像形成アレンジメントは、電気的に構成可能なグレーデッドインデックス型のレンズアレイを有する。
【００１８】
視差の異なる方向を提供することに加えて、３次元モードは、異なる数の３次元の表示又は異なる画像解像度の表示を提供する。
【００１９】
方向は、水平又は垂直であるか、又は、水平及び垂直に関して傾斜している。
【００２０】
ディスプレイパネルは、たとえば液晶ディスプレイパネルといった、個々にアドレス可能な放射性、透過性、屈折性又は回折性のある表示画素のアレイを有することが好ましい。
【００２１】
画像形成アレンジメントは、電気的に構成可能なグレーデッドインデックス型のレンズアレイの形式で制御可能なレンズ装置を有する。レンズアレイは、液晶層間の電位を制御するために第一と第二の電極層の間でスイッチされる液晶材料の層を有する。
【００２２】
これにより、ディスプレイの動作モードを決定するために低コストで容易に制御される装置が提供される。それぞれの電極層は、第一及び第二のインターリーブされた櫛電極を有する電極パターンを有することが好ましく、櫛のフィンガーは、複数の平行な電極部分を定義する。第一及び第二の電極層の平行な電極部分は、平行ではなく、互いに垂直であることが好ましい。これにより、電極は、異なる見る方向に対応するために選択される２つの異なるレンズ軸を定義することができる。
【００２３】
第三の電極又は導体層は、スイッチングパフォーマンスを改善し、レンズの形状及び光学特性を調整するため、インターリーブされた電極部分間で設けられる場合がある。
【００２４】
全てのケースでは、画像形成アレンジメントは、選択された部分が同時に少なくとも３つのモードのうちの２つで動作することができるように、電気的にスイッチ可能である。たとえば２次元画像部分と３次元画像部分は、同時に見ることができ、及び／又は異なる３次元モードで異なる部分を見ることができる。
【００２５】
本発明の装置は、画像データに依存して画像形成アレンジメントのモードを制御するコントローラを有するディスプレイシステムで使用することができる。これは、意図された３次元出力を提供するために、画像データへの自動的な応答を提供する。勿論、手動的なモード動作が提供される場合がある。フォーマット検出ユニットは、画像データのフォーマットを検出するために提供される。
【００２６】
さらに、フォーマット変換ユニットは、表示装置と互換性がない場合に、画像データのフォーマットを変えるために提供される。
【００２７】
また、本発明は、ディスプレイパネルと、立体画像が見られるのを可能にするために異なる空間位置にディスプレイパネルの出力を向ける画像形成アレンジメントとを有する自動立体表示装置を制御する方法を提供するものであり、当該方法は、以下のステップを含む。２次元モードと少なくとも２つの３次元モードとの間で選択するステップ。１つの３次元モードは、第一の方向においてのみ視差を提供し、他の３次元モードは、第二の実質的に垂直の方向でのみ視差を提供する。少なくとも２つの３次元モード間の選択は、表示の方向（viewing  orientation）を選択することを含む。グレーデッドインデックス型のレンズアレイを電気的に構成することで、画像形成アレンジメントを電気的にスイッチして選択された動作モードを提供するステップ。ディスプレイパネルを駆動して、選択されたモードに適したディスプレイ出力を提供するステップ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の実施の形態は、添付図面を参照して例示を通して以下に記載される。  
本発明は、切換可能な自動立体表示装置を提供するものであり、電気的に構成可能なグレーデッドレンズアレイを有する画像形成アレンジメントは、異なる画素からの出力を異なる空間位置に向け、立体画像を見ることができるようにする。画像形成アレンジメントは、２次元モードと２つの３次元モードを含む少なくとも３つのモード間で電気的に切り替え可能である。これにより、ディスプレイが異なる解像度、表示の数又はディスプレイの方向について画像形成アレンジメントにより１つのデザインで構成されるのを可能にする。
【００２９】
図１は、公知の直視型自動立体表示装置の概念的な透視図である。公知の装置１は、ディスプレイを形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クス方の液晶ディスプレイパネル３を有する。
【００３０】
ディスプレイパネル３は、行及び列で配列される表示画素５の直交アレイを有する。明確さのため、少数の表示画素５のみが図示されている。実際、ディスプレイパネル３は、約千行と数千列を有する。
【００３１】
液晶パネル３の構造は、全体的にコンベンショナルな構造である。特に、パネル３は、離れて配置される透明ガラス基板のペアを有し、それらの間には、揃え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、それらの面する表面で透明なインジウム，スズ，酸素（ＩＴＯ）電極のパターンを保持する。また、偏向層が基板の外側表面に設けられる。
【００３２】
それぞれの表示画素５は、その間に液晶材料を介在させて、基板上に対向する電極を有する。表示画素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り決定される。表示画素５は、ギャップにより互いに離れて規則的に配置される。
【００３３】
それぞれ表示画素５は、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エレメントに関連される。表示画素は、アドレス信号をスイッチング素子に供給することでディスプレイを形成するために動作され、適切なアドレススキームは、当業者に知られている。
【００３４】
ディスプレイパネル３は、このケースでは、表示画素のアレイの領域を通して延びるプレーナバックライトを有する光源７により照明される。光源７からの光は、ディスプレイパネル３を通して向けられ、個々の表示画素５は、光を変調し、ディスプレイを形成するために駆動される。
【００３５】
また、ディスプレイ装置１は、視野を形成する機能を実行するディスプレイパネル３のディスプレイ側を通して配置される、レンチキュラーシート９を有する。このレンチキュラーシート９は、互いにパラレルに延びるレンチキュラーエレメント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る。
【００３６】
レンチキュラーエレメント１１は、凸の円筒型のレンズの形態であり、これらは、ディスプレイパネル３から表示装置１の前に位置されるユーザの目への、異なる画像又は表示を提供するために光出力の方向付け機能として作用する。
【００３７】
図１に示される自動立体表示装置１は、異なる方向において幾つかの異なる透視図を供給可能である。特に、それぞれのレンチキュラーエレメント１１は、それぞれの行で表示画素５の小さなグループの上になる。レンチキュラーエレメント１１は、異なる方向でグループのそれぞれの表示画素５を投影し、幾つかの異なる表示を形成する。ユーザの頭部が左から右に移動するとき、彼／彼女の目は、幾つかの表示のうちの異なる１つを受ける。
【００３８】
上述されたように、電気的にスイッチ可能なレンズエレメントを設けることが提案されている。これにより、ディスプレイは２次元モードと３次元モードとの間でスイッチすることができる。
【００３９】
図２及び図３は、図１に示される装置で利用することができる電気的にスイッチ可能なレンチキュラーエレメント３５のアレイを概念的に示す。アレイは、透明なガラス基板３９，４１のペアを有しており、透明電極４３，４５は、それらの面する表面に設けられるインジウム，スズ，酸素（ＩＴＯ）から形成される。逆レンズ構造４７は、複製技術を使用して形成され、基板のうちの上側の基板３９に隣接して、基板３９，４１の間に設けられる。また、液晶材料４９は、基板のうちの下側の基板４１に隣接して、基板３９，４１の間に設けられる。
【００４０】
逆レンズ構造４７により、図２及び図３における断面で示されるように、液晶材料４９は、逆レンズ構造４７と下側基板４１の間に平行で長細いレンチキュラー形状を想定する。また、液晶材料と接している逆レンズ構造４７及び下側基板４１の表面は、液晶材料を位置合わせする位置合わせレイヤ（図示せず）が設けられる。図２は、電極４３，４５に電位が印加されないときのアレイを示す。この状態では、特定の偏向の光について液晶材料４９の屈折率は、逆のレンズアレイ４７の屈折率よりも実質的に高く、したがって、レンチキュラーの形状は、例示されるように光出力を方向付ける機能を提供する。
【００４１】
図３は、約５０〜１００ボルトの交流電位が電力４３，４５に印加されるときのアレイを示す。この状態では、特定の偏向の光について液晶材料４９の屈折率は、逆のレンズアレイ４７のそれに実質的に同じであり、例示されるように、レンチキュラーの形状の光出力を方向付ける機能がキャンセルされる。したがって、この状態では、アレイは、「パススルー」モードで効果的に作用する。
【００４２】
当業者であれば、光偏向手段は、上述されたアレイと共に使用される必要があることを理解されるであろう。これは、液晶材料４９が複屈折の材料であり、屈折率のスイッチングは、特定の偏向の光のみに利用されるからである。光偏向手段は、ディスプレイパネルの一部又は装置の画像形成アレンジメントの一部として提供される場合がある。
【００４３】
図１で示される表示装置で使用するために適したスイッチ可能なレンチキュラーエレメントのアレイの構造及び動作の更なる詳細は、米国特許第６０６９６５０号に記載される。
【００４４】
図４は、上述されたレンチキュラータイプの画像形成アレンジメントの動作の原理を示し、バックライト５０、ＬＣＤのような表示装置５４、及びレンチキュラーアレイ５８を示す。図５は、レンチキュラーアレンジメント５８が異なる画素出力をどのように異なる空間位置に向けるかを示す。
【００４５】
図５は、バックライト５０、バリア装置５２及びＬＣＤのような表示装置５４を示すバリアタイプの画像形成アレンジメントの動作の原理を示す。図５は、バリア装置５２がパターニングされた光出力をどのように提供するかを示す。これは、光を方向付けする機能が実現されるという効果により、異なる画素が不連続な光源の領域により照明されることを意味する。図示されるように、１つの表示について画素５８は、１つの方向から照射され、別の表示について画素５９は、別の方向から照射される。見る人の２つの目５６は、ディスプレイの異なる画素により変調された光を受ける。
【００４６】
図５の公知のバリアアレンジメントは、図６（ａ）に示され、シンプルな電極構造をもつシンプルなパッシブマトリクス型液晶（ＬＣ）パネルから構成される。２つのガラスプレートのうちの一方の電極は、列で配置される。電極下にあるＬＣ材料は、偏向子により、光が透過又は阻止されるようにスイッチされる。このように、所定の３次元モードと２次元モードの間でスイッチすることができる２つの表示又はマルチ表示ディスプレイを可能にするスイッチ可能なバリアパターンが得られる。結果として、規則的な２次元フォーマットとは無関係に、３次元ディスプレイのみが１つの３次元フォーマットを受けることができる。
【００４７】
本発明は、ディスプレイに更なる機能が設けられるか、異なる入力データフォーマットに調節可能であるように、多数の３次元モードの提供に関する。
【００４８】
出願人は、ディスプレイを処理される画像コンテンツに適合することで、ディスプレイが広い範囲の３次元画像フォーマットを受け入れるのを可能にする利益を認識している。出願人は、このコンセプトがバリアタイプの画像形成アレンジメントに適用することができ、レンチキュラー画像形成アレンジメントにも適用することができることを認識している。
【００４９】
以下の例は、図１の基本構造、すなわち光源、ディスプレイパネル、及び、検出された光出力を供給する画像形成アレンジメントを維持する。
【００５０】
第一の例は、変更されたバリアアレンジメントに関し、図６（ｂ）に示される。このケースでは、バリアは、個々にアドレス可能な画素の列及び／又は行をもつアクティブマトリクスモノクロＬＣパネルである。（偏向子と共に）係るパネルが使用されるとき、再構成可能なバリアパターンを作成することができる。
【００５１】
マトリクスエレメントの解像度は、所望のマトリクスピッチよりも小さく、異なるバリアコンフィギュレーションを実現することができる。図６の例では、バリアマトリクス解像度は、バリアピッチの半分である。バリアマトリクスのエレメントは、ピクセルピッチに等しいピッチを有する。
【００５２】
これは、たとえば２つの表示の３次元ディスプレイに対応するパターンから３つの表示の３次元ディスプレイに対応するパターンへのバリアパターンのスイッチングを可能にするために使用される。たとえば、図６（ｂ）は、２つの表示の３次元ディスプレイの光源の出力の半分を阻止するために構成されるバリアを示し、図６（ｃ）は、３つの表示の３次元ディスプレイの光源の３分の２を阻止するために構成されるバリアを示す。
【００５３】
また、図７に示されるように、バリアパターンに傾斜角を与えることも可能である。これは、この自由度のため、水平方向と垂直方向との間で３次元を見るときに、解像度の損失を分散することが可能であるために利点がある。この目的について、傾斜したレンチキュラーレンズの使用が知られている。ｎ個の表示を生成するためにゼロである傾斜角をもつバリア又はレンチキュラーが使用されるとき、水平方向に沿ったそれぞれの表示の知覚される解像度は、２次元のケースに関してｎのファクタにより低減される。垂直方向における解像度は、低減されない。バリア又はレンチキュラーを傾斜することで、水平方向と垂直方向の間で解像度のロスを分散することができる。実際に、これにより、近くされた画質が大幅に改善される。
【００５４】
例を通して、図８は、９つの表示のディスプレイのサブピクセルレイアウトを示す。列は、系列におけるサブピクセルの赤、緑及び青の列として構成され、２つの上に重なるレンチキュラーレンズが示される。図示される数は、サブピクセルが寄与する表示の数を示し、表示は−４から＋４にナンバリングされ、表示０はレンズ軸に沿っている。サブピクセルのアスペクト比はこの例として１：３でありとき（それぞれの画素は３つのサブピクセルの行を含む）、最適な傾斜角はｔａｎ（Θ）＝１／６である。結果として、（２次元のケースに比較して）表示当たりの知覚される解像度の損失は、傾斜角がゼロでありとき水平方向における９のファクタの代わりに水平及び垂直方向の両者において３のファクタである。
【００５５】
バリアとして制御可能なディスプレイマトリクスの使用により、バリアパターンは、９０°だけ回転される。これにより、ディスプレイは、３次元効果を知覚できる一方で９０°だけ物理的に回転される。これにより可能となる用途は、たとえば、ポートレートモードと同様にランドスケープモードで３次元画像を見るために使用されるモニタである。
【００５６】
アクティブマトリクスバリアと同じ効果は、光を発する再構成可能なラインのパターンを構成するためにピクセル化された放出パネルを有することで達成される。かかる放出パネルは、たとえば有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイである。
【００５７】
バリアパターンの使用は、乏しい出力効率の問題を有する。しかし、同じ再構成のコンセプトは、レンチキュラーレンズアレイに適用される。
【００５８】
このアプローチは、図９及び図１０を参照して説明され、図９及び図１０は、本発明に係るグレーデッドインデックス（ＧＲＩＮ）レンズの使用を示す。
【００５９】
これらのレンズは、ガラスプレート９６，９８に設けられる電極層９２，９４の間に挟まれるＬＣ材料９０の層を有する。
【００６０】
電極層は、たとえばＩＴＯから形成される透明電極構造を有する。それぞれのガラスプレートには、摩擦されるポリイミド層が設けられ、ディスプレイに対するプレート（バックプレート）の摩擦の方向は、ディスプレイから離れる光の偏向方向に一致する。フロントプレートの摩擦の方法は、２次元モードにおける偏向の回転と更なる屈折を回避するために同じであることが好ましい。好適な実施の形態では、ＬＣ材料におけるツイストが存在しない。
【００６１】
ＬＣセル間に電位差が存在しない場合、ＬＣ分子は、ガラスプレートの平面に平行に指向され、ＬＣセルは、平行な層として作用するのでアクティブではない。セル間に電位差が存在しない場合、ＬＣ分子は異なって指向される。
【００６２】
図９（ａ）は、連続の上の電極層とセグメント化された下の電極層をもつ画像形成装置を示す。以下に記載されたように、上の電極はセグメント化されるが、下の電極層に垂直であり、セグメントは図で見ることができない。
【００６３】
１つの例では、それぞれの電極は、アクティブマトリクス回路により個々にアドレス指定される。適切な電位を電極に印加することで、ＬＣ材料における分子を操作することができ、屈折率は、実際にレンズアクションが得られるプロファイルを取得し、これは、いわゆるグレーデッドインデックス（ＧＲＩＮ）型レンズである。
【００６４】
図９（ａ）では、２つのセグメント化された電極９９は、印加される反対の電圧を有し、この反対の電圧により、ＬＣ分子は垂直方向で揃う。それら電極はスイッチされず、ＬＣ分子は制御され、電極９９間の１８０°のツイストを受ける。連続するセグメント化された電極間の横方向における電位の分散を制御することで、効果的なレンズの形状及びサイズを変更することができる。図９（ａ）における点線は、レンズフォーカス機能を示す。
【００６５】
電極アレンジメントのうちの一方は、１つの方向における電極のアレイを有し、他方は、垂直方向における電極のアレイを有する。たとえば、図９（ａ）は、上の電極方法に沿った断面であると考えられ、図９（ｂ）は、下の電極方法に沿った垂直の断面であると考えられる。どの電極パターンを単一のコモン電極として駆動させるべきか、どの電極パターンがマトリクスアレイとして個々にアドレス指定されるべきかを選択することで、レンズの指向性を制御することができ、上述された９０°のディスプレイの回転が可能となる。
【００６６】
マトリクスの電極アレイに印加される電位を移すことで、レンズの位置は、横方向にシフトされ、これは図１０に示され、横方向のシフトは図１０（ａ）と図１０（ｂ）の間に示される。
【００６７】
このように、レンズの直径及び強度は、境界内にもかかわらず変化することができる。したがって、この装置は、再構成可能なレンチキュラーレンズアレンジメントを実現するために十分な自由度を提供する。
【００６８】
上述されたように、レンズ機能を回転する能力を提供するため、上及び下の電極の両者がセグメント化されるべきである。
【００６９】
本発明の電極構造の１つの可能性のあるセットの例示は、図１１に示される。図１１（ａ）は上の基板の電極パターンを示し、図１２（ｂ）は下の電極パターンを示す。それぞれの基板で、電極のアレンジメントは、２つの櫛電極１２０，１２２を有し、これらはインターリーブされる。櫛電極のフィンガーは、平行な電極部分のアレイを定義し、この例では、代替的な電極部分は、櫛電極１２０，１２２の異なる電極に属する。この例では、この部分は、独立に制御されない。これは、レンズピッチを変えることができないこと、電極の設計が回転のみを提供するものであることを意味する。しかし、ドライブハードウェア及びドライブ方法を簡略化することができる。１つの電極アレンジメントは、１つのみの駆動電圧で駆動され、他の電極アレンジメントは、２つのみの駆動電圧で駆動され、そのうちの１つは、第一のアレンジメントと同じである。また、マトリクスアドレス指定ドライバの必要がない。
【００７０】
２つの電極パターンは、垂直及び水平モードで見る人により見られたときにレンズの同じ傾斜角を提供するため、本質的に、互いに９０°回転である。
【００７１】
これは、本質的ではなく、傾斜角は、たとえば異なる水平対垂直解像度のバランスを提供するため、異なる回転について異なる場合がある。
【００７２】
図１１は、参照符号１２４として１つのレンズ部分を示し、これは、印加される制御電圧に依存して水平又は垂直レンチキュラーの１つの部分である。
【００７３】
レンズは、エリア１２４により示されるように、隣接する電極部分間に形成される場合があるか、１つのレンズは、図９及び図１０に示されるように、多数の電極部分間にわたる場合がある。この実現では、それぞれのレンズは、２つの隣接する電極ライン間で定義される。図示される制御電極に加えて、選択された導電率を有する第三の電極又は材料／層は、図１２におけるアイテム１３０として示される２つの櫛電極間に配置される。
【００７４】
この第三の電極１３０は、それが制御される場合にグランドに駆動され、又はそれが単なる受動素子である場合に、図１３に示されるように、第一及び第二の櫛電極１２０，１２２間で所望の電位の分散が存在することを提供するために導電率が選択される。
【００７５】
図１３では、上の電極の平行な電極部分を見ることができ、断面は、下の電極層の１つの電極部分に沿っている。更なる層１３０は、上の層について見ることができ、近似的な電圧分散は、図の下に示される。
【００７６】
導電率をローカルに調節することで、レンズの強度及び形状を調整することができる。セルは、（ＬＣ駆動について知られているように）交流電圧の波形により駆動される。たとえば垂直方向の視差のモードといった第一のモードでは、第一のプレートの電極は、グランド電位に全て接続される。第二のプレートの第一及び第二の櫛電極は、反対の符号をもつ交流源に接続される。これは、隣接する電極部分（平行なライン）が反対の符号からなることを意味し、これが、図９及び図１０に示されるレンズ効果を形成する。たとえば水平視差である第二のモードでは、第二のプレートの電極は、グランド電位に全て接続される。第一のプレートの第一及び第二の電極は、反対の符号を持つ交流源に接続される。したがって、電極駆動スキームは、簡単に逆にされる。
【００７７】
駆動電圧は、典型的に１０〜２０ボルトのレンジにある。  
２次元モードでは、全ての電極は同じ電位に配置される。
【００７８】
上述された様々な設計により、ディスプレイは、物理的に受信されたデータ又はディスプレイの方向に適合することができる。
【００７９】
図１４は、本発明の適応型３次元ディスプレイのブロック図を示す。画像データは、記憶媒体１４０から受信されるか、アンテナ１４２からライブであり、画像／ビデオデコーダ１４４により処理される。従来のビデオ処理は、ブロック１４６で行われる。
【００８０】
フォーマット検出ユニット１４８により、受信された画像の３次元フォーマットは（表示の数のように）検出され、方向のようなディスプレイフォーマットが検出される。
【００８１】
検出された画像フォーマット及びディスプレイ機能に基づいて、データフォーマット変換は、ブロック１５０で必要とされ、次いで、画像データは、画像レンダリングユニット１５２で表示のために準備される。しかし、さらに、３次元画像形成アレンジメントは、矢印１５４により示されるように制御され、これにより、ディスプレイパネルの制御は、レンズアレイのコンフィギュレーションの制御と同様に、ディスプレイパネルに供給されるデータの制御を含む。これらは、所望の３次元効果を提供するために互いに制御される。
【００８２】
このアーキテクチャにより、ディスプレイは、そのハードウェア（すなわちレンズコンフィギュレーション）を提供される３次元フォーマットに適合することができる。ディスプレイが十分に適合することができない場合、３次元のビデオコンテンツは、３次元ディスプレイが扱うことができるフォーマットのレンジに従うフォーマットに変換される。
【００８３】
出力は、ランドスケープモードとポートレートモードの間でスイッチされ、これにより、３次元効果は、ディスプレイを回転したときに維持される。
【００８４】
上述した例は、一般的な画像フォーマットとして３次元表示モードを説明した。また、ディスプレイの様々な領域を様々な３次元フォーマットにスイッチすることもできる。例としては、ディスプレイの大部分を２次元モードにスイッチし、ｎ個の表示の画像／ビデオを示すディスプレイの領域を有する一方で、ｎと異なるｍ個の表示の画像／ビデオを示す別の領域を有する。
【００８５】
また、画像形成アレンジメントを再構成することも可能であり、同時に、水平視差と同様に垂直視差又はある角度の範囲内の視差を形成することができる。これは、たとえば、図１１に示される電極プレートの両者を反対の符号を持つ交流源に接続することで達成される。
【００８６】
上述された例は、たとえば５０μｍから１０００μｍのレンジにおける表示画素のピッチを有する液晶ディスプレイパネルを採用している。しかし、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）又は陰極線管（ＣＲＴ）表示装置のような代替的なタイプのディスプレイパネルが採用される場合があることは当業者にとって明らかである。
【００８７】
表示装置を製造するために使用される製造及び材料は、これらは慣習的であって、当業者に知られているために詳細に記載されない。
【００８８】
制御可能なレンズの好適な例は、セグメント化された行及び列電極を有するが、多数の異なる表示との互換性を可能にするためにセグメント化された列電極のみが必要とされる。様々な他の変更は、当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】公知の立体表示装置の概念的な透視図である。
【図２】図１に示された表示装置のレンズアレイの動作原理を説明するために使用される図である。
【図３】図１に示された表示装置のレンズアレイの動作原理を説明するために使用される図である。
【図４】レンチキュラーアレイが異なる表示を異なる空間位置にどのように提供するかを示す図である。
【図５】バリアアレンジメントが異なる表示を異なる空間位置にどのように提供するかを示す図である。
【図６】図６（ａ）は公知のバリアアレンジメントであり、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は異なるモードに構成される出願人により提案されるバリアアレンジメントを示す図である。
【図７】傾斜したフォーカスアレンジメントを提供する更なるモードに構成される図６（ｂ）及び図６（ｃ）のバリアアレンジメントを示す図である。
【図８】傾斜したフォーカスアレンジメントの利益を説明するために使用される図である。
【図９】２つの異なる制御モードにおける本発明の電気的に制御可能なＧＲＩＮレンズアレンジメントを示す図である。
【図１０】レンズシフト機能を提供するために図９のレンズアレンジメントがどのように制御されるかを示す図である。
【図１１】図９のレンズアレンジメントとの使用のための電極パターンの１例を示す図である。
【図１２】図１１の電極パターンへの変更を示す図である。
【図１３】図１２の変更の利益を示す図である。
【図１４】本発明のディスプレイシステムを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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