(57)【要約】２Ｄ／３Ｄ表示において、第１の焦点強度と第２の焦点強度との間において連続的なやり方で切り替えられることができる焦点をもつ切り替え可能なレンチキュラアレイが供給される。この切り替え可能なレンチキュラアレイは、流体の円筒形レンズ部分を有しており、この焦点はエレクトロウェッティングによって制御され得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクセルを有する画像を表示するための表示デバイスを有し、更に、前記ピクセルの異なるタイプの画像間において切り替えるための手段を有する表示装置であって、前記異なるタイプの画像間において切り替えるための前記手段が、異なる屈折率及び異なる導電率をもつ少なくとも２つの実質的に不混和性の流体を含む少なくとも１つのリザーバを有し、更に、前記流体間の界面の形状を変化させるための駆動手段を備える、表示装置。
【請求項２】
一方の流体が導電性であり、他方の流体が実質的に絶縁性である、異なる屈折率をもつ２つの不混和性の流体を有する、請求項１に記載の表示装置であって、前記界面の前記形状が、湾曲した表面とフラットな表面との間において切り替え可能である、表示装置。
【請求項３】
画像平面の方向で見て、ほぼ環状の横断面をもつリザーバを有する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記画像平面の方向で見て、ほぼ矩形又は六角形の横断面をもつリザーバを有する、請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記ピクセルの行に対して見て、前記リザーバのサイドが、前記ピクセルの行の方向と鋭角を成して延在する、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記リザーバの連続的な行で見ると、前記リザーバが互いにオフセットされる、請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
複数のピクセルについて共通のリザーバを有する、請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピクセルを有する画像を表示するための表示デバイスを有し、更に、上記ピクセルの異なるタイプの画像間において切り替えるための手段を有する表示装置に関する。このような表示装置の実施例は、例えば、立体画像及び平面画像の双方を表示することができるディスプレイである。表示されるべき画像は、例えば、ＬＣＤパネル又はマイクロメカニカルパネルなどの光変調表示デバイスのような種々のタイプの表示デバイスから生じるだけでなく、例えば、（ポリ）ＬＥＤパネル、プラズマパネル又はＣＲＴでさえあり得る光生成表示デバイスから生じることも可能である。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ（three-dimensional，三次元）表示及び２Ｄ（two-dimensional，二次元）表示の双方に適しているこのような表示装置のある実施例が、米国特許第６，０６９，６５０号明細書に示されている。この米国特許明細書は、３Ｄ表示の場合、サブピクチャが左眼及び右眼について生成されるように、ピクセルに対して配置されるレンチキュラ素子のアレイを具えるＬＣＤパネルを示す。上記レンチキュラ素子は、電気光学材料、例えば、その材料の屈折率が第１の値と第２の値との間において切り替え可能である液晶材料で充填されるスペースに置かれる。
【０００３】
上記２つの値の１つの値を、レンチキュラ素子の材料の屈折率と実質的に等しくなるように選択することによって、２つのステートのうち１つのステートにおけるレンズ作用が除去されるので、２Ｄ画像が示される。他のステートでは、液晶材料が、レンチキュラシートの材料の屈折率とは異なる屈折率を有する。ピクセルを適切に駆動させることによって、この場合、両眼への情報が異なる（３Ｄ画像）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（僅かな温度依存性をもつ）適切な液晶材料について、２つのステート間の屈折率の差は、この場合レンチキュラである素子にとって大きな湾曲が必要であるように（０．２のオーダーであり）、そのため、液晶材料の層が厚みの差を有し、それゆえ、不均一な切り替え動作を行う。
【０００５】
更に、この液晶材料は異方性である。このことは、 液体を通される光について、普通の屈折率と異常な屈折率との間の屈折率の差は、全ての方向において同じではないことを意味する。従って、表示デバイスの動作(behavior)が、ある視野角について最適化されたならば、この動作は他の視野角については不十分であろう（角度依存性）。
【０００６】
本発明の目的は、とりわけ、上記の欠点を可能な限り取り除くことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、異なるタイプの画像間において切り替えるための手段は、異なる屈折率及び異なる導電率をもつ少なくとも２つの実質的に不混和性の流体を含む少なくとも１つのリザーバを有し、この異なるタイプの画像間において切り替えるための手段が、流体間の界面の形状を変化させるための駆動手段も備える。
【０００８】
レンズ作用をもつ素子が等方性の媒体を有するために、上記の角度依存性は無視できるほど僅かである。更に、適切な流体と空気との間の屈折率の差は、通常、上記の０．２を上回る（典型的な実施例では約０．４８である）ので、より薄い厚みのレンチキュラシートを用いれば充分である。実際には、２つの流体が、好ましくは、実質的に同じ密度をもって一般に使用される。その結果、このアセンブリは重力に影響されないであろう。
【０００９】
光透過部は、いかなる（ＩＴＯ）電極又はコーティングも必要としないので、透過率が高められる。
【００１０】
レンチキュラ素子は、正のレンズ及び負レンズの双方を構成することができる。２Ｄ表示と３Ｄ表示との間を切り替えるために、この表示装置は、一方の流体が導電性であり、他方の流体が実質的に絶縁性である、異なる屈折率をもつ２つの不混和性の流体を有し、界面の形状が、湾曲した表面とフラットな表面との間において切り替え可能である。
【００１１】
第１の実施形態では、画像平面の方向で見て、リザーバはほぼ環状の横断面をもつ。しかし、リザーバは、好ましくは、ほぼ矩形又は六角形の横断面をもち、それによって、一層大きな有効表面領域をもたらす。
【００１２】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施形態から明らかになると共に、これらの実施形態を参照して明瞭に説明されるであろう。
【００１３】
図面は概略であり、一律の縮尺に従わずに描かれている。対応する構成要素は、同じ参照符号によって一般に示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明において用いられる可変焦点距離をもつレンズの原理を示す。図１のレンズは、透明壁６を備えるリザーバ５を有している。この実施形態では、リザーバ５は、上記図面の平面に対して横向きな平面においてほぼ環状の横断面をもつ。この実施形態では、複数のリザーバが、概略的に破線６’’によって示されている、１つの基板６’上に設けられている。
【００１５】
例えば、ガラス製、但し、好ましくは、合成樹脂材料製のリザーバ５は、一方では、例えば、ヘキサデカン又はシリコンオイルのようなアルカンなどの第１の絶縁流体８で充填され、他方では、水又は食塩水（例えば、水及びエチルアルコールの混合溶液内で溶解される塩化カリウム（ＫＣｌ））のような極性液体７で充填されるように構成される。
【００１６】
本発明では基板６’上に設けられる第１の電極９は、極性液体７の中に突き出ており、第２の電極１０は、リザーバの壁内に置かれている。電極１０は絶縁層１１によって上記液体７から絶縁される。電極９と電極１０との間に概略的に示される電圧源１２によって、２つの流体７及び８の間のメニスカスの湾曲が影響され得る（エレクトロウェッティング）。使用された電圧に依存して、接触角θがある値を想定する。図１の左側部（状態(ａ)）では、この実施例において接触角θが９０度を上回り、流体７及び８の間のメニスカス１４が湾曲を上向きに想定するので、リザーバ６と、流体７及び８とを具えるアセンブリは、入射光（矢印１３）に対する正のレンズとして機能する。図１の右側部（状態(ｂ)）では、この実施例において接触角θが９０度を下回り、流体７及び８の間のメニスカス１４が湾曲を下向きに想定するので、リザーバ６と、流体７及び８とを具えるアセンブリは、入射光（矢印１３）に対する負のレンズとして機能する。
【００１７】
絶縁層１１は、好ましくは、接触角（θ）が所与の調整電圧において９０度であるようなウェッティング特性を有する。流体７及び８の間のメニスカス１５は、この場合、フラットである。その場合、レンズ作用が無いので、２Ｄ画像が示される。印加された電圧に依存して、所与の負の値と所与の正の値との間で変化し得る焦点をもって、レンズ作用がもたらされ得る。
【００１８】
図２は、複数のピクセル３を有する液晶パネル２を備える表示デバイス１の一部の概略的な断面図であり、図３は、この表示デバイス１の一部の平面図である。この表示デバイスは、（フラットな）光源又はバックライト４をもつ通常のやり方で供給される。簡潔に説明するために、ピクセル３及びバックライト４のみが示される。基板、及び他の可能な構成要素、例えば、偏光子又はリタデーションフォイルなどは、図２に示されない。
【００１９】
図１の実施形態では、リザーバは、画像平面の方向に見て、ほぼ環状の横断面をもつ。更に、各々のリザーバは、１つのピクセルのみと関連付けられる。この関連付けは、図３の斜線領域１６によって示される部分の領域における有効なアパーチャを犠牲にして行われるであろう。従って、リザーバは、好ましくは、複数のピクセルと関連付けられ、図３の矩形１７によって概略的に示される、ほぼ矩形（又は六角形）の横断面をもつ。この横断面が、一層大きい有効表面をもたらす。このようなリザーバは、図４乃至図６に概略的に示されており、これらの図の参照符号は、図１の参照符号と同じ構成部品を示す。絶縁層１１が、接触角（θ）が０Ｖの電圧時に９０度であるようなウェッティング特性をもつ場合、電極１０’’（及び図示されないが関連の電圧源）は、省かれることができる。代替例として、ピクセルごとのレンズ作用又はピクセルの集まりごとのレンズ作用を調整することによって、表示デバイス全体にわたってより均一なレンズ動作を得るように、電極１０（１０’，１０’’）における調整可能な電圧が、各々のリザーバについて使用されてもよい。このレンズ動作は、使用される材料及び表示デバイスの表面のリザーバの位置に依存され得る。可変調整が、他の目的、例えば、見る人の距離に依存する湾曲を適応化するために使用されてもよい。
【００２０】
図７は、平面図で見て、リザーバのサイド１８が、ピクセルの列の方向１９に対して（鋭）角αで延在する実施形態を示す。解像度の損失が、行及び列にわたって広がるので、あまりストライプの無い画像が示される。しかし、依然として相互のクロストークがある。このことは、（複数のピクセルに結合される）リザーバ１７の行２０と、リザーバ１７’の行２１とが、互いに対してオフセットされる、図８のデバイスにおいて防止される。
【００２１】
最後に、図９は、どのように図１の表示デバイス１が使用され得るかを示す。この図は、リザーバ６の一部をもつパネル２の一部と、ピクセル（又はピクセルの列）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに関連付けられる典型的な幾つかの光路とを示す。図９Ａは、上記に説明された第２のステートの状態に関係しており、この状態では、各々のピクセル（又はピクセルの列）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの光が、レンチキュラのメニスカスによって反射される（このことは、点線、実線、破線及び一点鎖線によってそれぞれ示される）。レンチキュラ素子のレンズ作用のために、ピクセル（又はピクセルの列）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの光は、種々の異なる方向に偏向され、見る人２２は、左右別々の眼で異なるピクセルからの光を見る（立体画像）。フラットなメニスカスをもつ上記に説明されたステートの状態に関係する図９Ｂでは、レンズ作用が除去され、見る人は、全てのピクセル（又はピクセルの列）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを左右それぞれの眼で見る。
【００２２】
必要であれば、追加のレンズ作用が、リザーバ５の上側表面に湾曲を設けるか、又は補助レンズによって得られる。
【００２３】
本発明は、新規な特徴的事項のそれぞれ皆に、そしてこうした特徴的事項の組み合わせのそれぞれ皆に存するものである。請求項にある参照符号は、それらの保護範囲を限定するものではない。動詞「有する(comprise)」及びその活用形の使用は、請求項に記載されたもの以外の構成要素の存在を排除するものではない。構成要素に先行する単数表現の冠詞「a」又は「an」は、そうした構成要素の複数の存在を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】本発明によるあるレンチキュラ素子の概略的な断面図である。
【図１ｂ】本発明によるあるレンチキュラ素子の概略的な断面図である。
【図２】図３のラインＩＩ−ＩＩに沿って切った、本発明による表示デバイスの断面図である。
【図３】図２の表示デバイスの平面図である。
【図４】本発明による別のレンチキュラ素子の平面図である。
【図５】図４のラインＶ−Ｖ及びＶＩ−ＶＩに沿って切った断面図である。
【図６】図４のラインＶ−Ｖ及びＶＩ−ＶＩに沿って切った断面図である。
【図７】本発明による他の表示デバイスの平面図である。
【図８】本発明による他の表示デバイスの平面図である。
【図９Ａ】典型的な応用例を示す図である。
【図９Ｂ】典型的な応用例を示す図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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６】
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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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【国際調査報告】
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