(57)【要約】  ディスプレイ（８）は、表示パネル（９）と、偏光子（１０）と、偏光回転子（１３）と、第２の偏光と比べて第１の偏光を散乱する散乱体（１２）と、を有する。状況に応じて偏光回転子（１３）を動作させることによってディスプレイ（８）を２Ｄモードと３Ｄモードとの間で切り替えることができる。３Ｄモードでは、偏光回転子（１３）は、光の偏光を比較的ほとんど又は全く変化させずに、光を透過させる。散乱体（１２）が透過する光を使用して、三次元画像（５０）が呈示される。２Ｄモードでは、偏光回転子（１３）は光の偏光を変更し、散乱体（１２）が散乱する光を使用して二次元画像（５１）が呈示される。２Ｄ画像および３Ｄ画像（５１，５０）を同時に呈示することを可能とするために、偏光回転子（１３）は、偏光回転子（１３）の第１の領域に入射する光が、第２の領域に入射する光とは異なる偏光の変化を受けるように構成される。
2007519033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと、
偏光子と、
透過する光の偏光を変化させるように選択的に動作可能な偏光回転子と、
第２の偏光と比べて第１の偏光を散乱する偏光依存型散乱体と、
を有するディスプレイであって、
前記偏光回転子は、
第１の表示モードでは、前記偏光依存型散乱体により散乱する光が、二次元画像を呈示するために使用され、
第２の表示モードでは、比較的散乱しなかった光が、三次元画像を呈示するために使用される、
ように動作可能である、ディスプレイ。
【請求項２】
二次元画像又は三次元画像を呈示するために使用される前記光は、前記表示パネルを照明する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
二次元画像又は三次元画像を呈示するために使用される前記光は、１つ以上のビュー領域に画像情報を伝達する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項４】
第１の表示モードでは、前記偏光回転子に入射し第１の入力偏光を有する光は、前記偏光回転子を出射するときに前記第２の偏光を有し、前記偏光回転子に入射し第２の入力偏光を有する光は、前記偏光回転子を出射するときに前記第１の偏光を有し、
第２の表示モードでは、前記偏光回転子に入射し第１の入力偏光を有する光は、前記偏光回転子を出射するときに前記第１の偏光を有し、前記偏光回転子に入射し第２の入力偏光を有する光は、前記偏光回転子を出射するときに前記第２の偏光を有する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記偏光回転子は、前記第１の入力偏光が前記第１の偏光と実質的に同じであり、前記第２の入力偏光が前記第２の偏光と実質的に同じであるように構成される、請求項４に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記偏光回転子の第１の領域に入射し前記第１の入力偏光および第２の入力偏光を有する光は、それぞれ前記第１の偏光および前記第２の偏光で前記偏光回転子を出射し、前記偏光回転子の第２の領域に入射し前記第１の入力偏光および第２の入力偏光を有する光は、それぞれ前記第２の偏光および前記第１の偏光で前記偏光回転子を出射するように、前記偏光回転子が動作可能である、請求項４又は５に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記第１の偏光の成分と前記第２の偏光の成分とを有する複数の光ラインを生成する照明システムを有する、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項８】
レンティキュラ・スクリーンと前記表示パネルとの間の位置に前記光ラインの像が作られるように、前記光ラインを結像するレンティキュラ・スクリーンを有する、請求項７に記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記偏光子は前記照明システムとレンティキュラ・スクリーンとの間に位置し、前記レンティキュラ・スクリーンは、前記レンティキュラ・スクリーンと前記表示パネルとの間の位置に前記第１の偏光の成分を合焦することによって、前記光ラインの像を作る、請求項７に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記表示パネルは、発光型ディスプレイである、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記表示パネルは、後部偏光子が備えられていない液晶装置である、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記表示パネルは、上部偏光子が備えられていない液晶装置である、請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記表示パネルは液晶装置であり、前記偏光子は前記液晶装置の後部偏光子である、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記偏光依存型散乱体は、細長い複数の粒子が懸濁するホイルを有する、請求項１〜１３のうちのいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記偏光依存型散乱体は、格子パターンでエンボス加工されたホイルを有する、請求項１〜１４のうちのいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記ホイルは、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートの延伸ホイルである、請求項１４又は１５に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
第１の偏光に比べて第２の偏光を散乱する第２の散乱体を有する、請求項１〜１６のうちのいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
二次元画像と三次元画像とを表示する請求項１〜１７のうちのいずれか一項に記載のディスプレイを使用する方法。
【請求項１９】
前記二次元画像と前記三次元画像とが同時に表示される、請求項６に記載のディスプレイを使用する方法。
【請求項２０】
請求項１〜１７のうちのいずれか一項に記載のディスプレイを有する通信装置。
【請求項２１】
前記通信装置が携帯電話の形態である、請求項２０に記載の通信装置。
【請求項２２】
請求項１〜１７のうちのいずれか一項に記載のディスプレイを有するコンピュータ装置。
【請求項２３】
前記コンピュータ装置がラップトップ・コンピュータの形態である、請求項２２に記載のコンピュータ装置。
【請求項２４】
前記コンピュータ装置が携帯情報端末の形態である、請求項２２に記載のコンピュータ装置。
【請求項２５】
請求項１〜１７のうちのいずれか一項に記載のディスプレイを有する視聴覚装置。
【請求項２６】
前記視聴覚装置が、コンピュータが生成する画像を呈示するモニタの形態である、請求項２５に記載の視聴覚装置。
【請求項２７】
二次元画像と三次元画像とを表示する、請求項２０に記載の通信装置、請求項２２に記載のコンピュータ装置、又は請求項２５に記載の視聴覚装置を使用する方法。
【請求項２８】
請求項６に記載のディスプレイを有する請求項２０に記載の通信装置、請求項６に記載のディスプレイを有する請求項２２に記載のコンピュータ装置、又は請求項６に記載のディスプレイを有する請求項２５に記載の表示装置を使用する方法であって、前記二次元画像と前記三次元画像とが同時に表示される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元画像と三次元画像とを呈示することができるディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶マトリックスを用いて画素ごとに背面光を変調する、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの光シャッタ表示装置が、知られている。斯かる装置は、一般的に、二次元（２Ｄ）画像を生成する。しかし、三次元（３Ｄ）ディスプレイの研究開発が急速に進歩してきている。経済性の理由およびユーザの便宜の理由から、３Ｄ画像を知覚するのにユーザが特別な眼鏡を着用する必要のないディスプレイシステムが開発されている。これらのディスプレイシステムは、オートスレレオスコピック・ディスプレイと呼ばれている。
【０００３】
オートステレオスコピック・ディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの通常の表示パネルを有し、観測者の左眼に呈示される一方の画像と観測者の右目に呈示される他方の画像とからなる一対の画像を提供する手段も有する。従来の一部のディスプレイでは、３Ｄ画像は、表示パネルの前に配されるレンティキュラ・スクリーンを用いて作り出される。斯かる構造では、レンズは、異なる列の画素又はサブ画素からの光を異なる空間領域に合焦し、このため、表示パネルから所定の距離離れて立っている観測者は、３Ｄ画像を知覚する。
【０００４】
３Ｄ画像を呈示するそれほど複雑ではない方法においては、パララックス・バリアが使用される。図１を参照する。従来のバリア型オートステレオスコピック・ディスプレイ１は、表示パネル２、バックライト３、およびバリア４を有する。典型的には、バリア４は、平行な透明ライン又はスリット５ａ〜５ｄのパターンを有する不透明なスクリーンであり、バリア４は、バックライト３と表示パネル２との間に、又は表示パネル２の前に、配される。使用中、バックライト３から発せられた光はバリア４のスリット５ａ〜５ｄを通過し、このため、表示パネル２は細長い複数の光源によって効率的に照明される。表示パネル２のサブ画素の複数の列は、一列ごとに交互に、左目の画像Ａと右目の画像Ｂを表示するように駆動される。各「細長い光源」が一組のサブ画素列を照射するように、サブ画素のピッチはｐｄであり、表示パネル２はバリア４から距離ｃ離れて位置している。観察者６が表示パネル２から距離ｄ離れた位置でディスプレイ１を使用する場合、ユーザの左目および右目は、それぞれ左目の画像Ａおよび右目の画像Ｂを知覚する。しかし、バリア４がバックライト３で発生する光の大部分を阻止するので、この種類の装置は効率が悪い。
【０００５】
さらに、上記の従来の構成は両方とも、表示パネル２が、縦の光ラインで照明される。サブ画素のピッチＰｄに対する光ラインのピッチのわずかな誤差によって、表示された画像に、モアレパターンの形で、視覚的なアーチファクトが生じる。斯かるアーチファクトを回避する１つの技術は、ＵＳ６，０６４，４２４号のレンティキュラ・スクリーンを有するディスプレイに関して記載されているように、表示パネル２のサブ画素の列に対して光ラインが斜めになるようにバックライト３を配することである。この技術はディスプレイの解像度を低減するが、解像度損失が水平方向と垂直方向との間で分散される。
【０００６】
２つのビューＡ、Ｂを有するオートステレオスコピック・ディスプレイの場合、表示された３Ｄ画像は、１つの視点からしか見ることができない。例えば、３Ｄ画像が物体を表す場合、表示される画像は、一つの角度から見たときに、その物体を表す。しかし、ディスプレイは、複数の視点で物体を表すことが可能である。複数の視点から見ることが可能な３Ｄ画像を提供する、および／又は観測者に移動の自由度がもっと与えられるようにする目的で、もっと多くのビューＣ、Ｄなどが必要である。
サブ画素列に対して光ラインが斜めになっていないディスプレイでは、ライン源のピッチｐｉとビューの数ｍとの間の関係は、以下の通りである。
【数１】
2007519033.tif 000003
【０００７】
ここで、ｐｄはサブ画素のピッチであり、ａはユーザの位置における各ビュー間で必要な視差である。視距離ｄと、視差ａと、バリアからパネルまでの距離ｃとの間の関係は、式２によって与えられる。
【数２】
2007519033.tif 000004
【０００８】
オートステレオスコピック・ディスプレイが物理的なバリア又はレンティキュラ・スクリーンを有するかどうかにかかわらず、表示パネルの複数の画素は、交互に、異なるビューＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄなどを作り出すために使用される。したがって、３Ｄ画像は、同じ装置に表示される２Ｄ画像と比較すると、相対的に低い解像度でしか表示できない。このことは、高解像度画像が要求されないときは問題とならないが、この解像度の低減は、文字又は他の２Ｄ画像の表示に対しては容認できない。この問題は、２Ｄ画像モードと３Ｄ画像モードとの間で切り替えることができるディスプレイにより、或る程度は克服できた。
【０００９】
切替可能なディスプレイが物理的なバリアを含む場合、このディスプレイは、バリア４と表示パネル２との間に、切替可能な拡散体７を含む必要がある。ディスプレイ１が３Ｄ画像モードで使用されているとき、拡散体７は透過状態に切り替えられ、スリット５ａ〜５ｄにより通過した光が拡散体を通過することができる。２Ｄ画像モードでは、拡散体７は拡散状態に切り替えられており、このため、バックライト３からの光は散乱し、表示パネル２は均一に照射される。しかし、先に言及したように、バックライト３で発生するかなりの割合の光が損失するので、バリア構造は効率が悪い。例えば、２Ｄ画像モードでは、かなりの割合の光が表示パネル２から散乱し得る。３Ｄモードでは、スリット５ａ〜５ｄに入射しない光が無駄になる。
【００１０】
ＷＯ０３／０１５４２４Ａ２に開示された別の従来の切替可能なディスプレイでは、検光偏光子（analysing polariser）のないＬＣＤが提供されている。ＬＣＤの前には、切替可能な半波長プレートとして作用する液晶（ＬＣ）セルと検光偏光子とともに、複屈折レンズのアレイを有するレンティキュラ・スクリーンが配されている。このディスプレイは、ＬＣセルを用いて２Ｄ画像モードと３Ｄ画像モードとの間で切り替えられる。２Ｄ画像が表示される場合、ＬＣセルは、ＬＣセルを通過する光の偏光を変化させる。３Ｄ画像が表示される場合、このディスプレイは、光がその偏光を変えずにＬＣセルを通過するように動作する。ＬＣセルを通過する光は、それが適切な偏光である場合、検光偏光子を通過することができる。しかし、この従来のディスプレイは、２Ｄ画像を表示するか３Ｄ画像を表示するかによって、異なるモードで動作する。２Ｄ画像を表示するとき、ディスプレイは「ノーマリーブラック」モードと「ノーマリーホワイトモード」とのうちの一方のモードで動作し、３Ｄ画像を表示するとき、ディスプレイは「ノーマリーブラック」モードと「ノーマリーホワイト」モードとのうちの他方のモードで動作する。大部分の状況では、この従来のディスプレイは「ノーマリホワイト」モードと「ノーマリブラック」モードとのうちの一方のモードに対して最適化され、このため、これら２つのモードのうちの他方のモードでの動作は、相対的にコントラストが悪く、したがって画質が低下する。さらに、この従来のディスプレイでは、レンティキュラ・スクリーンは、標準のものではない偏光選択マイクロレンズのアレイを有しなければならない。斯かるアレイは、必要な材料のコストが高く、その製造が複雑であるので、製造に費用がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、従来のバリア方法よりも大きい光効率で２Ｄ画像と３Ｄ画像との両方を表示することが可能なディスプレイであって、従来の切替可能なディスプレイよりも安価で簡単に製造できるディスプレイを提供するという目的、および２Ｄ画像の解像度を減少させることなく２Ｄ画像および３Ｄ画像を別々に又は同時に呈示できるディスプレイを提供するという目的のうちの１つ以上を達成しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、ディスプレイは、表示パネルと、偏光子と、透過する光の偏光を変化させるように選択的に動作可能な偏光回転子と、第２の偏光と比べて第１の偏光を散乱する偏光依存型散乱体と、を有し、上記偏光回転子は、第１の表示モードでは、上記偏光依存型散乱体により散乱する光が、二次元画像を呈示するために使用され、第２の表示モードでは、比較的散乱しなかった光が、三次元画像を呈示するために使用される。
【００１３】
光が偏光依存型散乱体に入射すると、第１の偏光は散乱し、第２の偏光は相対的に散乱せずに通過する。光ラインからの第１および第２の偏光が散乱体に入射する幾つかの実施例では、散乱体は、２Ｄ画像の呈示用に均一に背面照射する第１の偏光を散乱し、第２の偏光をほとんど又は全く散乱せずに通過させ、光ラインのパターンで、３Ｄ画像の呈示用に適した背面照射をする。
【００１４】
例えば複屈折レンティキュラ・スクリーンの代わりに偏光依存型散乱体を使用すると、上記の従来技術よりも多くの有利な点が提供される。例えば、散乱体は、より安価な材料で、かなり簡単な製造で形成することができる。更に、散乱体は、照明システムが発生する光ラインおよび／又は表示パネルのサブ画素若しくは画素に対して正確に位置決めする必要はなく、これによって、ディスプレイの組立てが簡単になる。
【００１５】
上記光は、上記表示パネルを照明することによって、又は、１つ以上のビュー領域に画像情報を伝達することによって、二次元画像又は三次元画像を呈示するために使用することができる。
【００１６】
第１の表示モードでは、上記偏光回転子に入射し第１の入力偏光を有する光が、上記偏光回転子を出射するときに上記第２の偏光を有し、上記偏光回転子に入射し第２の入力偏光を有する光が、上記偏光回転子を出射するときに上記第１の偏光を有し、第２の表示モードでは、上記偏光回転子に入射し第１の入力偏光を有する光が、上記偏光回転子を出射するときに上記第１の偏光を有し、上記偏光回転子に入射し第２の入力偏光を有する光が、上記偏光回転子を出射するときに上記第２の偏光を有するように、偏光回転子を構成してもよい。一部の実施例では、上記第１および第２の入力偏光がそれぞれ上記第１および第２の偏光と実質的に同じとすることができる。上記偏光回転子の第１の領域に入射し上記第１の入力偏光および第２の入力偏光を有する光が、それぞれ上記第１の偏光および上記第２の偏光で上記偏光回転子を出射し、上記偏光回転子の第２の領域に入射し上記第１の入力偏光および第２の入力偏光を有する光が、それぞれ上記第２の偏光および上記第１の偏光で上記偏光回転子を出射するように、上記偏光回転子を動作可能としてもよい。この特徴によって、ディスプレイが、２Ｄ画像および３Ｄ画像を同時に呈示することが可能となる。
【００１７】
ディスプレイは、上記第１の偏光の成分と上記第２の偏光の成分とを有する複数の光ラインを生成する照明システムを有していてもよい。必要に応じて、レンティキュラ・スクリーンも備え、レンティキュラ・スクリーンが、レンティキュラ・スクリーンと上記表示パネルとの間の位置に上記光ラインを結像してもよい。斯かる構成において、上記偏光子が、上記照明システムとレンティキュラ・スクリーンとの間に位置し、上記レンティキュラ・スクリーンが、上記レンティキュラ・スクリーンと上記表示パネルとの間の位置に上記第１の偏光の成分を合焦することによって、上記光ラインの像を作るようにしてもよい。両方の場合において、レンティキュラ・スクリーンは、入射光の偏光に関わらず入射光を屈折する標準レンズのアレイを有していてもよい。
【００１８】
あるいは、上記表示パネルは発光型表示装置であってもよい。
【００１９】
上記表示パネルは、後部偏光子又は上部偏光子が備えられていない液晶装置（ＬＣＤ）であってもよい。あるいは、上記表示パネルは液晶装置であってもよく、上記偏光子は上記液晶装置の後部偏光子であってもよい。
【００２０】
上記偏光依存型散乱体は、細長い複数の粒子が懸濁するホイル、又は格子パターンでエンボス加工されたホイルを有していてもよい。上記ホイルはＰＥＴ又はＰＥＮの延伸ホイルとすることができる。
【００２１】
ディスプレイは、第１の偏光に比べて第２の偏光を散乱する第２の散乱体を有していてもよい。ディスプレイが３Ｄ画像モードで動作するとき、第２の散乱体は３Ｄ画像を呈示するのに使用される光を散乱することができ、これによって、ビュー領域のサイズが増加する。
【００２２】
本発明は、斯かるディスプレイを有する装置（例えば、携帯電話、コンピュータ装置、又は視聴覚装置用の表示装置若しくは視聴覚装置の表示装置）、および斯かるディスプレイおよび装置を使用する方法にも関する。
【００２３】
本発明の実施例は、添付図面を基準にして、例として記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図２はディスプレイ８を示す。このディスプレイ８は、サブ画素の二次元アレイが規定されている表示パネル９と、偏光子１０と、レンティキュラ・スクリーン１１と、偏光依存型散乱体１２と、切替可能な偏光回転子１３と、を有する。ディスプレイ８は、以下に詳細に記載するように、表示パネル９を背面照明する照明システム１４も有する。この例では、各光ラインは、表示パネル９の４つのサブ画素の列を照明している。この列内のサブ画素の各々は、異なるビュー、例えばビューＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤを呈示でき、このため、適切な位置にいる観測者は、適切な組の複数のビューがずれないように合うことによって３Ｄ画像を知覚できる。
【００２５】
この実施例では、表示パネル９および偏光回転子１３の各々が、２つの光透過基板（図示せず）の間に挟まれている、液晶材料などの電気光学活性材料の層を有する。液晶層の場合、この層の動作は、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）、スーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）、垂直配向型ネマティック（ＶＡＮ）、光学補償複屈折（ＯＣＢ）、in-plane switchingネマティクス（ＩＰＳ）、又は入射光の偏光方向を変調する強誘電性効果に基づいたものとすることができる。電気光学活性材料の層は２つの基板（図示せず）の間に挟まれており、これら基板は、例えば、ガラス、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、石英、又は適切なプラスチック材料などの透明材料から作られる。
【００２６】
表示パネル９は、サブ画素のアレイに細分されており、それ自体既知のやり方で画像が表示されるよう画素を駆動するアクティブ・マトリックス又はパッシブ・マトリックス構造（図示せず）を備えている。この表示パネル９は、液晶層を出射する光を適切な偏光で透過させる前部偏光子又は検光子（図示せず）とリターダ（図示せず）も有しているが、通常の表示パネルとは異なり、後部偏光子は備えられていない。
【００２７】
偏光回転子１３は第１のモードで動作できるように構成されており、この第１のモードでは、偏光回転子１３の画素は、この画素を通過する光の偏光を、第１の入力偏光から第１の出力偏光（以下、Ｓ偏光と呼ぶ）に変化させ、第２の入力偏光から第２の出力偏光（以下、Ｐ偏光と呼ぶ）に変化させることが可能である。偏光回転子１３は第２のモードでも動作できるように構成されており、この第２のモードでは、第１の入力偏光の入射光が偏光回転子１３を第２の出力偏光、つまり、Ｐ偏光で出射し、第２の入力偏光の入射光が偏光回転子１３を第１の出力偏光、つまり、Ｓ偏光で出射する。この特定の例では、第２のモードで動作するとき、偏光回転子１３は、偏光回転子１３を通過する光の偏光を、Ｐ偏光からＳ偏光に、又はＳ偏光からＰ偏光に変化させ、第１のモードでは、偏光回転子１３を通過する光の偏光は変化しない。
【００２８】
必要であれば、この実施例のように、偏光回転子１３を画素のアレイに細分してもよい。したがって、偏光回転子１３に、画素を駆動するためのアクティブマトリックス構造又はパッシブマトリックス構造（図示せず）が備えられる。画素を駆動することによって、偏光回転子１３を第１のモードと第２のモードとの間で切り替えることができる。斯かる構造により、偏光回転子１３の異なる画素を異なるモードで同時に動作させることも可能になり、このため、偏光回転子１３の或る領域を通過する光は、偏光が変化するが、別の領域を通過する光は影響を受けない。
【００２９】
この例では、表示パネル９および偏光回転子１３がある。コントローラ１５は、画像信号ｉを受け取り、それに応じて、適切な信号を対応するアクティブマトリックス構造又はパッシブマトリックス構造に供給することによって、表示パネル９のサブ画素および偏光回転子１３のサブ画素を駆動する。必要であれば、コントローラ１５は、照明システム１４を制御してもよい。
【００３０】
偏光依存型散乱体１２は、第１の方向に直線偏光している入射光を、第２の方向に直線偏光している光よりも広い角度で散乱するホイルを有している。この例では、散乱体１２はＳ偏光を散乱し、Ｐ偏光は相対的にほとんど又は全く散乱しない。
【００３１】
適切な散乱ホイルはＷＯ９７／３２２２３Ａ１に記載されており、これは、連続的に続く複屈折高分子マトリックス内に分散した高分子粒子の実質的に非複屈折の相を有するフィルムについて記載している。分散相の屈折率および高分子マトリックスの屈折率は、２つの直交方向では同じであるが、第３の直交方向では互いにかなり異なる。第３の直交方向に平行に偏光した入射光は、他の直交方向に平行に偏光した入射光よりも広い角度で散乱する。
【００３２】
図３ａおよび図３ｂに、散乱体１２に適した散乱素子の例が、重量比１：９でポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）マトリクスに分散されたコアシェル粒子１６ａを有するホイル１６の形で示されている。この例では、コアシェル粒子１６ａは、当初は約２００ｎｍの直径であるが、成形され、所与の方向Ｓに４倍に伸びる。図３ａは、延伸方向Ｓに垂直方向のホイル１６の断面図であり、図３ｂは、延伸方向Ｓに平行方向のホイル１６の断面図を示す。
【００３３】
光は、延伸方向Ｓに垂直な方向から、散乱体１２に入射する。図３ｂでは、入射光は、図３ｂのページに向かっている。延伸方向Ｓに平行な方向に偏光した光、この例ではＳ偏光が散乱する。しかし、直交方向Ｐに偏光した光、ここではＰ偏光は、Ｓ偏光と比較して、相対的にほとんど又は全く散乱せずに、ホイル１６を通過する。
【００３４】
図４は適切な散乱素子の別の例を示す。ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又は同じようなポリマーのホイル１７は成形され、４倍から５倍に伸び、このため、延伸方向Ｓの屈折率ｎ１は、延伸方向Ｓの垂直方向の屈折率ｎ２より大きい。例えば、ＰＥＴホイルでは、屈折率ｎ１およびｎ２は、それぞれ１．７および１．５３となり得る。ＰＥＮホイルでは、屈折率ｎ１およびｎ２は、それぞれ１．８５および１．５６となり得る。ホイル１７には、マイクログレーティング・パターンがエンボス加工され、延伸方向Ｓに垂直方向のホイル１７の屈折率ｎ２にほぼ一致する屈折率を有するコーティング１８が備えられる。
【００３５】
図４は規則的なパターンがエンボス加工されたホイル１７を示しているが、マイクログレーティング・パターンが一定の周期を有する必要はない。実際に、別の散乱体では、エンボス加工された面は、屈折作用および拡散作用を備える目的で、様々な傾斜ファセットを有していてもよい。
【００３６】
散乱体１２は、光の大部分が表示パネル９に向かって前方向に狭い角度範囲で散乱することが好ましい。このやり方では、ディスプレイが３Ｄモードのときに背景の照明を拡散させるとともに光ラインのコントラストを劣化させるであろう後方散乱を低減できる。
【００３７】
レンティキュラ・スクリーン１１は、光の偏光とは無関係に入射光を屈折する標準レンズのアレイを有する。しかし、入射光がレンズ面に平行方向でも直交方向でもない方向に偏光する場合、屈折によって光の偏光が変化し得る。この場合、偏光子１０および散乱体１２が適切な方向に向けられるように、偏光子１０および／又は散乱体１２を位置合わせする必要が生じる場合がある。しかし、わずかな位置合わせ不良はディスプレイの機能を妨害しないので、レンティキュラ・スクリーン１１と偏光子１０および散乱体１２との位置決めは、正確にする必要はない。例えば、モアレ効果および他の視覚的なアーチファクトの発生を回避するために、レンティキュラ・スクリーン１１がサブ画素列に対して斜めに配されている実施例では、偏光子１０および散乱体１２をそれに応じた方向に向けなければならない。両方の場合、照明システム１４は、レンティキュラ・スクリーン１１に対し位置合わせされる光ラインを生じるように配されなければならない。
【００３８】
以下で行う説明では、Ｐ偏光は図面に平行な方向の直線偏光であり、図面に直交する偏光をＳ偏光と呼ぶ。しかし、必ずしも２つの偏光方向をこのように表す必要はないこと、および必要であれば偏向子１０を調整して、本発明の性能に影響を与えずに、Ｐ偏光およびＳ偏光に対する散乱体１２の作用が交換された構成が可能であることにも注意すべきである。
【００３９】
図２は、ディスプレイ８が３Ｄ画像モードであるとき、照明システム１４が位置１４ａ、１４ｂで発する光ラインに沿う光路を示す。照明システム１４が発生する光ラインは、Ｐ偏光とＳ偏光との両方を含む。しかし、光のＳ偏光成分は、大部分が偏光子１０によって阻止され、レンティキュラ・スクリーン１１による結像のために偏光子１０を通過する光は、一般的にはＰ偏光である。
【００４０】
レンティキュラ・スクリーン１１は、レンティキュラ・スクリーン１１と表示パネル９との間の位置に、光ラインの像を作るように、光を合焦する。この結像により、照明システム１４と表示パネル９との間の有効距離が短くなる。言い換えると、この構造の効果は、照明システム１４と表示パネル９との間の実際の距離ｃと比較して、表示パネル９から、短縮された距離ｃ’離れた位置において光ラインを生じさせていることと等価である。
【００４１】
Ｐ偏光は、この例では第２のモードで動作する偏光回転子１３に入射し、そのため、Ｐ偏光は偏光を変化させずに透過できる。ここで、散乱体１２は大部分のＰ偏光を透過する。したがって、表示パネル９はＰ偏光ラインで照明され、３Ｄ画像を「ノーマリホワイト」モードで呈示することが可能になる。
【００４２】
図２は、ディスプレイ８が２Ｄ画像モードであるときの、照明システム１４が位置１４ｅで発する光ラインに沿う光路も示す。この図において、Ｐ偏光は実線で示され、Ｓ偏光は点線で表されている。
【００４３】
光ラインの光のＰ偏光成分は偏光子１０を通過し、レンティキュラ・スクリーン１１によって結像される。しかし、偏光回転子１３は第１のモードに切り替えられ、このため、Ｐ偏光は、偏光回転子１３からＳ偏光として出射する。Ｓ偏光は散乱体１２でランダムな方向に散乱し、２Ｄ画像を呈示するために表示パネル９が均一に照明される。この場合、表示パネル９は、「ノーマリブラック」モードで駆動される。しかし、それ自体既知のやり方で、表示パネル９のサブ画素を制御する画像信号を反転することによって、表示された画像を電子的に反転でき、観測者は、画像が「ノーマリホワイト」モードで表示されているかのように、画像を知覚する。
偏光回転子１３が画素のアレイに分割されている場合、上記のように、偏光回転子１３は第１のモードと第２のモードとの両方で同時に動作でき、このため、例えば、偏光回転子１３の第１の領域を通過する光の偏光が変化するが、第２の領域を通過する光は影響を受けない。結果として、ディスプレイ８が２Ｄ画像と３Ｄ画像とを同時に呈示することが可能なように、適切に照明される。例えば、テキストなどの２Ｄ画像は、解像度を低減させずに、３Ｄ画像と同時に表示できる。２Ｄ画像と３Ｄ画像の同時表示に必要な照明の例が図５に示されている。図５では、第１の領域を通過する光が、表示パネル９の対応する第１の領域１９ａを均一に照明し、第２の領域を通過する光が、表示パネル９の対応する第２の領域１９ｂを照明する光ラインのパターンを形成している。このようにして、ディスプレイ８は２Ｄ画像の中に３Ｄ画像「ウインドウ」を呈示でき、又は３Ｄ画像の中に２Ｄ画像「ウインドウ」を呈示できる。
【００４４】
図６に、ディスプレイ８の適切な照明システム１４が詳細に表されている。照明システム１４は、蛍光ロッドランプなどの光源２０と、任意に、反射体２１と、を有する。この図には表示パネル９も示されているが、偏光子１０、レンティキュラ・スクリーン１１、散乱体１２、および偏光回転子１３などのディスプレイ８の介在部品は省略されている。
【００４５】
光源１８が発する光は導波路２２に入射する。導波路２２は、拡散部２４ａ〜２４ｆのアレイを有する拡散層２３を有する。適切な拡散材料の例には、電界のない状態で拡散性である高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）が含まれ、埋め込まれた二酸化チタン粒子を含むポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの、入射光を散乱する別の材料の粒子を含むプラスチック材料が含まれる。
【００４６】
拡散部２４ａ〜２４ｆは非拡散部２５ａ〜２５ｇによって分離され、非拡散部２５ａ〜２５ｇは、散乱粒子のない透明材料を有する。散乱層２３は、基板２６、２７の間に挟まれている。基板２６、２７は、ガラス、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、石英、又は適切なプラスチック材料などの透明材料から作られる。非拡散領域と基板２６、２７との屈折率は、実質的に等しいことが好ましい。
【００４７】
導波路２２の端面２８は、光源２０が発した光を直に受け取り、反射体２１が備えられている場合は光源２０からの反射光も受け取る。光は、導波路２２を伝播し基板２６、２７の外面において全反射する。しかし、拡散部２４ａ〜２４ｆへの入射光は、ランダムな方向に散乱し、表示パネル９に対向する出口面２９を通じて導波路２０から出射できる。出口面２９を通じて導波路２２を出射する光は、光ラインのパターンを形成する。導波路２２内の経路の例が、点線で示されている。
【００４８】
拡散部２４ａ〜２４ｆおよび非拡散部２５ａ〜２５ｇの大きさは、ビューＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの間のクロストークが容認可能なレベルに抑えられるように、選択される。この例では、非拡散部２５ａ〜２５ｇは約４０５μｍの幅を有し、拡散部２４ａ〜２４ｆは約５０μｍの幅を有している。しかし、本発明の他の実施例で使用される大きさは、ディスプレイ８のタイプおよびそのサブ画素サイズに依存する。一般的には、幅が１０μｍ〜８００μｍの範囲から選択され、ピッチが１００μｍと１０ｍｍとの間である光ラインが生成されるように、拡散部２４ａ〜２４ｆおよび非拡散部２５ａ〜２５ｇが構成される。クロストークを抑制するため、光ラインの幅はピッチの半分以下である。
【００４９】
光が拡散部２４ａ〜２４ｆにより散乱し、出口面２９、表示パネル９から離れている基板２７の面３０、および端面（例えば、導波路２０の端面２８）のうちの一つの面を通じて導波路２２を出射するまで、光は導波路２２を伝播し続ける。出口面２９以外の導波路２０の面を通過することによる光損失があるにも関わらず、導波路２２の光効率は、望ましくない光を阻止し破棄することによって光ラインが形成される図１に示すような従来のバリア構造と比較して遜色がない。この光を再利用しようとすると、光ラインのコントラストの劣化を伴なう。しかし、別の構成では、斯かる損失は、基板２７に光反射面（図示せず）を備えることにより、又は基板２７に代えて光反射面を備えることにより、低減する。拡散層２１は光反射面の近くに位置しているので、この構成は、適度なコントラストの光ラインのパターンを発生させながら、光効率を増加させている。
【００５０】
次に、本発明の他の実施例を記載する。このディスプレイは、図２のディスプレイの多くの部品又は全ての部品を有するので、同様の部品には同じ符号を使用して示してある。
【００５１】
図７は、本発明の第２の実施例によるディスプレイ３１を表す。図２のディスプレイ８と同様に、ディスプレイ３１は、表示パネル９と、偏光子１０と、レンティキュラ・スクリーン１１と、偏光依存型散乱体１２と、偏光回転子１３と、照明システム１４と、を有している。ディスプレイ３１は、偏光子１０がレンティキュラ・スクリーン１１と偏光回転子１３との間に位置している点で、第１の実施例のディスプレイ８と異なっている。
【００５２】
照明システム１４は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との両方を含む光ラインを発生する。光ラインは、レンティキュラ・スクリーン１１で結像される。光ライン内の光のＰ偏光成分は、偏光子１０によって透過し、Ｓ偏光成分は阻止される。
【００５３】
ディスプレイ３１を使用して３Ｄ画像を呈示するとき、図８に示すように、照明システム１４の位置１４ａおよび１４ｂにおいて発せられる光ラインに関しては、偏光回転子１３は第２のモードである。したがって、Ｐ偏光の光ラインは偏光回転子１３から出射し、散乱体１２を通過し、ほとんど又は全く散乱せずに、表示パネル９を照明する。
【００５４】
図７は、ディスプレイ３１を使用して２Ｄ画像を呈示するときの、照明システム１４の位置１４ｅにおいて発せられる光ラインの光路も示す。この場合、偏光回転子１３は第１のモードで動作する。したがって、偏光回転子１３から出射される光ラインはＳ偏光であり、散乱体１２によって散乱し、表示パネル９を均一に照明する。
【００５５】
図８は、本発明の第３の実施例によるディスプレイ３２を示す。ディスプレイ３２は、表示パネル９が後部偏光子３３を備えたＬＣＤである点で、図２のディスプレイ８とは異なる。第１の実施例の偏光子１０の代わりに後部偏光子３３が使用されている。更に、散乱体１２がレンティキュラ・スクリーン１１と偏光回転子１３との間に位置している。
【００５６】
照明システム１４はＰ偏光とＳ偏光との両方の光ラインを発し、これらの光ラインは、レンティキュラ・スクリーン１１によって結像される。光ラインのＳ偏光成分は散乱体１２によって散乱し、Ｐ偏光は相対的に散乱されずに通過する。
【００５７】
ディスプレイ３２を使用して３Ｄ画像を呈示するとき、図８に示すように、照明システム１４の位置１４ａおよび１４ｂにおいて発せられる光ラインに関しては、偏光回転子１３は第２のモードである。したがって、Ｐ偏光の光ラインは後部偏光子３３を通過して表示パネル９を照明し、散乱したＳ偏光は後部偏光子３３によって阻止される。
【００５８】
図８は、ディスプレイ３２を使用して２Ｄ画像を呈示するときの、照明システム１４の位置１４ｅにおいて発せられる光ラインの光路も示す。ここでは、偏光回転子１３は第１のモードで動作する。したがって、偏光回転子１３から出射する光ラインはＳ偏光であり、後部偏光子３３によって阻止され、偏光回転子１３を出射する散乱光は、Ｐ偏光である。散乱Ｐ偏光は後部偏光子３３を通過し、表示パネル９を均一に照明する。
【００５９】
図９に、本発明の第４の実施例によるディスプレイ３４が示されている。先の実施例のように、照明システム１４は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との両方の成分を有する光ラインを発する。Ｓ偏光は偏光子１０によって阻止され、一方、Ｐ偏光は通過し、偏光回転子１３に入射する。
【００６０】
ディスプレイ３３が３Ｄ画像を呈示しているとき、偏光回転子１３は第２のモードで動作し、このため、偏光回転子１３を出射する光ラインはＰ偏光である。Ｐ偏光の光ラインは、レンティキュラ・スクリーン１１によって結像され、ほとんど又は全く散乱せずに散乱体１２を通過し、表示パネル９を照明する。図９には、照明システム１４の位置１４ａおよび１４ｂにおいて発せられる光ラインに関する、３Ｄ画像モードのディスプレイ３４の動作が示されている。
【００６１】
ディスプレイ３３が２Ｄ画像を呈示しているとき、偏光回転子１３は第１のモードで動作し、このため、偏光回転子１３から出射する光ラインはＳ偏光である。したがって、光ラインは散乱体１２で散乱し、表示パネル９を均一に照明する。図９には、照明システム１４の位置１４ｅにおいて発せられる光ラインに対して、２Ｄ画像モードのときのディスプレイ３３の動作が示されている。
【００６２】
図１０は、本発明の第５の実施例によるディスプレイ３５を示す。ディスプレイ３５は、偏光依存型散乱体１２の位置が、図８に示されるディスプレイとは異なる。この実施例では、散乱体１２は、偏光回転子１３とレンティキュラ・スクリーン１１との間に位置している。
【００６３】
前述の実施例について記載されているように、照明システム１４は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との両方を有する光ラインを発している。Ｓ偏光成分は偏光子１０によって阻止され、Ｐ偏光成分は透過する。
【００６４】
ディスプレイ３５が３Ｄ画像を呈示しているとき、偏光回転子１３はその第２のモードで動作する。したがって、照明システム１４の位置１４ｂにおいて発せられた光ラインに関して、図示されているように、Ｐ偏光の光ラインは、ほとんど又は全く散乱せずに散乱体１２を通過し、レンティキュラ・スクリーン１１により結像され、表示パネル９を照明する。
【００６５】
ディスプレイ３５が２Ｄ画像を呈示しているとき、偏光回転子１３から出射する光ラインはＳ偏光であり、レンティキュラ・スクリーン１１によって合焦される前に、散乱体１２で散乱する。このことは、図１０において、照明システム１４の位置１４ｅから発せられる光ラインで示されている。散乱光は、表示パネル９を均一に照明する。
【００６６】
図１１は、本発明の第６の実施例によるディスプレイ３６を示す。上記の第３の実施例のように、ディスプレイ３６は、後部偏光子３３を備えたＬＣＤの形態の表示パネル９を有しており、この後部偏光子３３は、別個独立した偏光子の代わりに使用されている。加えて、散乱体１２は照明システム１４と偏光回転子１３との間に位置している。
【００６７】
３Ｄ画像モードのディスプレイ３６の動作は、照明システム１４の位置１４ｂにおいて発せられる一例の光ラインを基準にして、記載する。光ラインのＰ偏光成分は、ほとんど又は全く散乱せずに、散乱体１２を通過し、偏光回転子１３に入射する。ここでは、偏光回転子１３は第２のモードで動作し、したがって、偏光回転子１３を通過する光の偏光を変えない。Ｐ偏光の光ラインは、レンティキュラ・スクリーン１１によって結像され、後部偏光子３３を通過し、表示パネル９を照明する。
【００６８】
一方、光ラインのＳ偏光成分は、散乱体１２によって散乱する。散乱Ｓ偏光は、偏光回転子１３を通過し、後部偏光子３３によって阻止される前にレンティキュラ・スクリーン１１によって結像される。
【００６９】
ディスプレイ３６が２Ｄ画像を呈示しているとき、図１１に示されているように、照明システム１４の位置１４ｅにおいて発せられる光ラインに関しては、散乱体１２は光ラインのＰ偏光をほとんど又は全く散乱せずに透過し、Ｓ偏光を散乱する。偏光回転子１３は、第１のモードで動作する。したがって、Ｐ偏光の光ラインがＳ偏光の光ラインとして偏光回転子から出射され、レンティキュラ・スクリーン１１により結像され、後部偏光子３３によって阻止される。偏光回転子１３に入射する散乱したＳ偏光は、Ｐ偏光で出射し、後部偏光子３３を通過する前にレンティキュラ・スクリーン１１によって結像され、表示パネル９を照明する。
【００７０】
図１２は、本発明の第７の実施例によるディスプレイ３７を示す。ディスプレイ３７は、図１１のディスプレイ３６と同様のものである。しかし、この構成では、表示パネル９を、先に記載した実施例と比較して、比較的大きい開口角を有する光ラインで照明することができる。これは、第２の偏光依存散乱体３８を備えることによって達成されている。先の実施例のように、散乱体１２はＳ偏光を散乱する。しかし、第２の散乱体３８は、Ｐ偏光を散乱し、相対的にＳ偏光を散乱せずに通過させることが可能である。
【００７１】
この装置の動作は、散乱体１２、偏光回転子１３、およびレンティキュラ・スクリーン１１の経路に関しては、位置１４ｂおよび１４ｅにおいて照明システム１４が発する光ラインに対する図１１のディスプレイ３６に関して上述された動作と同様である。
【００７２】
ディスプレイ３７が３Ｄ画像モードで動作しているとき、レンティキュラ・スクリーン１１によって結像するＰ偏光は、第２の散乱体３８によって散乱するが、後部偏光子３３を通過し、表示パネル９を照明する。第２の散乱体３８の作用によって、表示パネル９を照明する光ラインの開口角が増加する。一方、Ｓ偏光は、第２の散乱体３８を通過し、後部偏光子３３によって阻止される。図１２に、照明システム１４の位置１４ｂにおいて発せられる光ラインのＰ偏光成分とＳ偏光成分の経路が示されている。
【００７３】
ディスプレイ３７が２Ｄ画像モードで動作しているとき、偏光回転子１３から出射する光ラインはＳ偏光を有する。このことが、図１２に、照明システム１４の位置１４ｅから発せられる光ラインにより示されている。光ラインは、レンティキュラ・スクリーン１１によって結像され、ほとんど又は全く散乱せずに第２の散乱体３８を通過する。しかし、Ｓ偏光であるので、光ラインは後部偏光子３３によって阻止される。偏光回転子１３から出射する散乱光は、Ｐ偏光であり、第２の散乱体３８によって散乱する前にレンティキュラ・スクリーン１１によって結像される。散乱光は、後部偏光子３３を通過し、表示パネル９を均一に照明する。
【００７４】
図１３は、本発明の第８の実施例によるディスプレイ３９を示す。ディスプレイ３９は、レンティキュラ・スクリーン１１と偏光回転子１３の位置が交換されている点が、図１１のディスプレイ３６とは異なる。
【００７５】
先の実施例のように、照明システム１４によって、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを有する光ラインが生成する。散乱体１２は、Ｐ偏光を、ほとんど又は全く散乱させずに透過するが、Ｓ偏光は散乱させる。結果として生じるＰ偏光の光ラインと散乱Ｓ偏光は、偏光回転子１３に入射する前に、レンティキュラ・スクリーン１１によって合焦される。
【００７６】
ディスプレイ３９が３Ｄ画像を呈示しているとき、偏光回転子１３は第２のモードで動作し、Ｐ偏光の光ラインが偏光回転子１３から出射し、後部偏光子３３を通過し、表示パネル９を照明する。しかし、散乱したＳ偏光は、後部偏光子３３によって阻止される。図１３は、照明システム１４により位置１４ｂにおいて発せられる光ラインのＰ偏光成分とＳ偏光成分とによる光路を示す。
【００７７】
照明システム１４により位置１４ｅにおいて発せられる光ラインに関して、ディスプレイ３９が２Ｄ画像を呈示しているとき、Ｐ偏光の光ラインは、偏光回転子１３を通過するときＳ偏光になり、後部偏光子３３によって阻止される。偏光回転子１３は、散乱したＳ偏光をＰ偏光に変化させる。散乱光は、後部偏光子３３を通過し、表示パネル９を照明する。
【００７８】
図１４は、本発明の第９の実施例によるディスプレイ４０を示す。ディスプレイ４０は、図９のディスプレイ３４と同様であるが、第４の実施例のレンティキュラ・スクリーン１１が備えられていない点で、異なる。
【００７９】
レンティキュラ・スクリーンの省略によって従来の構成に対してコスト的に有利であるが、照明システム１４によって発生する光ラインはディスプレイ４０内に合焦されない。結果として、光ラインは、先の実施例のディスプレイと比較して、表示パネル９からさらに離れた位置において発生するようであり、このため、ディスプレイ４０は比較的小さなビューゾーンを作る。この影響を抑制するために、表示パネル９のＬＣＤは、比較的薄い基板を有することが必要だろう。例えば、ディスプレイ４０が携帯電話（図示せず）の一部を形成する場合、観測者とディスプレイ４０との間の典型的な距離ｄは４００ｍｍである。潜在的な観測者の左目と右目に対応させるために、複数のビューＡ、Ｂのビューゾーンは、視距離ｄ離れた位置において、約６５ｍｍの視差ａを有する。画素ピッチｐｄが４５μｍである場合、表示パネル９からの照明システム１４の距離ｃは、上記の式［２］を用いて、約２７０μｍと決定できる。この値は、携帯電話のＬＣＤの基板の典型的な厚さ（少なくとも４００μｍ）よりもかなり薄い。
【００８０】
ディスプレイ４０が３Ｄ画像を呈示しているとき、光ライン（例えば、照明システム１４の位置１４ａおよび１４ｂにおいて発せられる光ライン）のＰ偏光成分は、その偏光を変化させずに、偏光子１０を通過し、偏光回転子１３を通過する。Ｐ偏光の光ラインは散乱体１２を通過し、表示パネル９を照明する。光ラインのＳ偏光成分は、偏光子１０によって阻止される。
【００８１】
ディスプレイ４０が２Ｄ画像を呈示しているとき、光ライン（例えば、照明システム１４の位置１４ｅにおいて発せられる光ライン）のＰ偏光成分は偏光子１０を通過し、Ｓ偏光成分は阻止される。この結果生じるＰ偏光の光ラインは、偏光回転子１３を通過し、散乱体１２によって散乱するＳ偏光の光ラインとして出射する。したがって、散乱Ｓ偏光は表示パネル９を均一に照明する。
【００８２】
上記のようなコスト的に有利であることに加えて、レンティキュラ・スクリーンの省略によって、画像の表示に関してかなりの自由度が得られる。照明システム１４が、例えば、コントローラ１５の制御のもとで、光ラインを発生する位置１４ａ、１４ｂ、１４ｅを変化させることができるように動作可能である場合、レンティキュラ・スクリーンがないことによって、観測者の動きを考慮して、複数のビューＡ、Ｂのビュー領域の位置を変化させることができる。
【００８３】
図１５は、本発明の第１０の実施例によるディスプレイ４１を示す。ディスプレイ４１は、図１４のディスプレイと同様であるが、散乱体１２の位置と偏光子１０の位置が交換されている点で、異なっている。
【００８４】
ディスプレイ４１が３Ｄ画像を呈示しているとき、偏光回転子１３は第２のモードで動作する。それ故に、光ラインのＰ偏光成分は、ほとんど又は全く散乱せずに、且つ、この例では、その偏光が大きく変化することもなく、散乱体１２および偏光回転子１３を通過する。次いで、Ｐ偏光の光ラインは、照明システム１４の位置１４ａおよび１４ｂにおいて発せられる光ラインに関して図１５に示されているように、偏光子１０を通過し、表示パネル９を照明する。Ｓ偏光成分は散乱体１２によって散乱し、その偏光を変えることなく偏光回転子１３を通過し、偏光子１０によって阻止される。
【００８５】
ディスプレイ４１が２Ｄ画像を呈示しているとき、光ラインのＰ偏光成分は散乱体１２および偏光回転子１３を通過し、偏光回転子１３からＳ偏光として出射し、このＳ偏光は偏光子１０によって阻止される。一方、光ラインのＳ偏光成分は散乱体１２によって散乱し、偏光回転子１３からＰ偏光として出射する。散乱したＰ偏光は偏光子１０を通過し、表示パネル９を照明する。このことは、図１５に、照明システム１４の位置１４ｅにおいて発せられる光ラインに関して示されている。
【００８６】
この実施例では、ディスプレイ４１が２Ｄ画像モードで動作するときに散乱体１２によって散乱する光が表示パネル９全体に渡って実質的に均一であるように、散乱体１２は照明システム１４から十分離れて位置していなければならないことに注意すべきである。
【００８７】
図１６は、本発明の第１１の実施例によるディスプレイ４２を示す。ディスプレイ４２は、後部偏光子３３を伴なうＬＣＤの形態の表示パネル９を有する。しかし、ＬＣＤのサブ画素４２から出射する光を選択的に透過する上部偏光子又は検光偏光子は備えられていない。ディスプレイ４２は、表示パネル９の前に配された、レンティキュラ・スクリーン１１、偏光依存型散乱体１２、偏光回転子１３、および偏光子１０も有しており、これらは、サブ画素４３から出射する光に作用する。この配列は、これらの構成部品と等価の部品が表示パネル９の後部に位置している上記の実施例とは異なっている。
【００８８】
表示パネル９は、ほぼ均一の照明を発生する通常のバックライト４３で照明される。後部偏光子３３の構成に依存して、Ｐ偏光又はＳ偏光の光が表示パネル９に入射し、サブ画素４４を照明する。
【００８９】
ディスプレイ４２が３Ｄ画像を呈示しているとき、図１６のサブ画素４４ａおよび４４ｂに対して示されているように、サブ画素４４は、表示パネル９からＰ偏光が出射するように定められる。Ｐ偏光は、レンティキュラ・スクリーン１１によってビュー領域で結像し、ほとんど又は全く散乱せずに散乱体１２を通過する。次いでＰ偏光は、光の偏光を変えることなく光を透過するよう動作する偏光回転子１３と偏光子１０とを通過し、ディスプレイ４２を出射して、対応するビュー領域に複数のビューＡ、Ｂが呈示される。
【００９０】
図１６に示すサブ画素４４ｃおよび４４ｄからの光の光路を基準にして、ディスプレイ４２による２Ｄ画像の呈示について記載する。サブ画素４４からＳ偏光が出射し、レンティキュラ・スクリーン１１で合焦され、偏光回転子１３に入射する前に散乱体１２によって散乱する。このＳ偏光は、偏光回転子１３から、Ｐ偏光で出射され、したがって、偏光子１０を通過して表示パネル９を出射する。
【００９１】
本発明の第１２の実施例によるディスプレイ４５が図１７に示されている。ディスプレイ４５は、図１６のディスプレイ４２と同様であるが、レンティキュラ・スクリーン１１および散乱体１２の位置が交換されている点で、異なっている。
【００９２】
ディスプレイ４５が３Ｄ画像を呈示しているとき、図１６のサブ画素４４ａおよび４４ｂに対して示されているように、サブ画素４４は、表示パネル９からＰ偏光が出射するように定められる。Ｐ偏光は、ほとんど又は全く散乱せずに散乱体１２を通過し、対応するビュー領域にビューＡ、Ｂの画像を生成するようにレンティキュラ・スクリーン１１で合焦される。Ｐ偏光は、その偏光を変えることなく、偏光回転子１３を通過する。Ｐ偏光は偏光子１０を通過して、ディスプレイ４５から出射し、複数の画像Ａ、Ｂが呈示される。
【００９３】
ディスプレイ４５が２Ｄ画像を呈示しているとき、図１６のサブ画素４４ｃおよび４４ｄに対して示されているように、サブ画素４４からＳ偏光が出射する。Ｓ偏光は、レンティキュラ・スクリーン１１で合焦される前に散乱体１２によって散乱する。偏光回転子１３によって光はＰ偏光になる。したがって、このＰ偏光は偏光子１０を通過し、表示パネル９を出射することができる。
【００９４】
この実施例では、２Ｄ画像が表示されるときに隣接サブ画素列４４ｃ、４４ｄからの画像がぼやけることによる解像度の低下を回避するために、散乱体１２の散乱プロファイルは制限されている。ディスプレイ４２の構成に依存して、適切な散乱角度は５°〜２０°の範囲とすることができる。
【００９５】
上記のディスプレイ８、１４、３２、３４、３５、３６、３７、３９、４０、４１、４２、および４５は、画像を表示する任意の装置に使用することができる。図１８、図１９および図２０は、図２に示されるディスプレイ８を有する装置の例を示す。
【００９６】
図１８は携帯電話器４６を示す。この携帯電話器４６は、ディスプレイ８、キーパッド４７、マイクロホン４８、およびスピーカ４９の形のユーザインターフェースを有する。ディスプレイ８は、画像およびビデオの表示に適した解像度を有しており、必要であれば、カラー画像を表示できるようにしてもよい。図１８では、ディスプレイ８は、２つのビューＡおよびＢを有する３Ｄ画像５０を呈示している。３Ｄ画像５０の周りの領域では、テキスト５１又は壁紙などの２Ｄ画像が表示される。
【００９７】
図１９は、キー４７も有するユーザインターフェースにディスプレイ８を有する携帯情報端末（ＰＤＡ）５２を示す。図１９は、３Ｄ画像５０および２Ｄテキスト５１の表示画像の例を示す。
【００９８】
図２０は、ディスプレイ８を有し、パソコン（ＰＣ）５４が出力する画像データに基づいて画像を表示するデスクトップモニタ５３を示す。ディスプレイ８、キーボード５５、および必要であればマウスデバイス（図示せず）は、ＰＣ５４用のユーザーインタフェースを備える。この図では、デスクトップモニタ５３が、３Ｄ画像５０および２Ｄテキスト５１を同時に表示する場合が示されている。
【００９９】
図１８、図１９、および図２０は、本発明によるディスプレイ８を有する携帯電話器４６、ＰＤＡ５２、およびデスクトップモニタ５３を示しているが、本発明のディスプレイはこれらの特定の装置での使用には限定されない。ディスプレイ８は、例えば、他の通信装置、ゲーム機およびゲーム装置、テレビ、自動車ディスプレイ、視聴覚装置用のディスプレイ又は視聴覚装置内のディスプレイに、固定して又は携帯可能に組み込むことができる。
【０１００】
更に、図２のディスプレイ８の代わりに、第２〜第１２の実施例のうちのいずれかの実施例によるディスプレイを、図１８、図１９又は図２０に示す装置内に備えることができる。しかし、先に詳述したように、第８および第９の実施例のように、ディスプレイがレンティキュラ・スクリーン１１を欠いている場合、表示パネル９に比較的薄い基板を使用する必要があるかもしれない。
【０１０１】
本開示を読むことによって、当業者にとって他の変形例および修正例が明らかである。斯かる変形例及び修正例は、液晶ディスプレイを有する電子装置、別の表示装置、又は半透過体、およびこれらの部品の、設計、製造および使用において既知であり、且つ、上述した特徴の代わりに又はそれらに追加して使用することが出来るような同等のおよび他の特徴を含むことが出来る。
【０１０２】
上記の実施例では、Ｐ偏光は３Ｄ画像形成で使用され、Ｓ偏光は２Ｄ画像形成で使用されている。しかし、ディスプレイは、適切な偏光子１０を備え、Ｐ偏光を散乱するがＳ偏光を散乱せずに透過する散乱体１２を使用することによって、表示パネル９がＬＣＤの場合は表示パネル９のリターダおよび偏光子３３の配向を変化させることによって、Ｓ偏光を３Ｄ画像形成に使用し、Ｐ偏光を２Ｄ画像形成で使用することができる。
【０１０３】
上記の実施例の各々では、偏光回転子１３は、ディスプレイが３Ｄ画像モードであるとき、光がその偏光を変えないでこの偏光回転子１３を通過するように構成されている。しかし、必ずしもこのようでなくてもよい。偏光回転子１３は、３Ｄモードでは、最小の回転を加え、２Ｄモードでは、偏光が異なる回転量（例えば、この最小の回転に９０度加えた角度だけ）回転するように、一定の最小の回転を加えるよう構成することができる。斯かる偏光回転子１３を通過する光を受け取るどの偏光子１０、３３も、このように回転した偏光を通過させ、阻止するように構成されなければならない。
【０１０４】
上記の実施例の偏光回転子１３はＬＣセルであるが、機械的な偏光回転子などの他のタイプの切替可能な偏光回転子を使用してもよい。
【０１０５】
上記の実施例では、３Ｄ画像が「ノーマリホワイト」モードで表示され、２Ｄ画像が「ノーマリブラック」モードで表示されている。これらのモードは交換することができる。どの場合でも、表示された画像のコントラストが反転した影響は、それ自体既知のやり方で、表示する画像を「ノーマリホワイト」モードおよび「ノーマリブラック」モードのうちの一方のモードに電子的に反転することによって、打ち消すことができる。
【０１０６】
上記の実施例の特徴は、表示パネル９のサブ画素４４とそのピッチｐｄに関して記載されている。しかし、必要であれば、上記のディスプレイは、サブ画素４４の列ではなく、画素の列を一つおきに使用することによって３Ｄ画像を表示することもできるだろう。これは、表示パネル１４がモノクロディスプレイである場合に特に適しているだろう。
【０１０７】
図２のディスプレイ８に関して、２Ｄ画像および３Ｄ画像の同時表示が記載されているが、この効果は、偏光回転子１３を通過する光の偏光が１つ以上の選択された領域のみにおいて変化するように偏光回転子１３が動作できる上記の他のディスプレイのいずれを使用しても達成できる。
【０１０８】
サブ画素列に対して斜めとなるようなレンティキュラ・スクリーン１１の配置については、図２のディスプレイ８に関してのみ上述されている。しかし、斯かる配置は、このようなレンティキュラ・スクリーン１１を有するどの実施例でも使用することができる。同様に、斜めの位置決めが必要でなければ、第１〜第８の実施例、第１１の実施例、および第１２の実施例のどの実施例のレンティキュラ・スクリーン１１も、サブ画素列に合わせるようにしてもよい。どの場合でも、レンティキュラ・スクリーン１１に対する偏光子１０、３３および散乱体１２の位置合わせを確実にするべきである。
【０１０９】
レンティキュラ・スクリーンのないディスプレイ４０、４１では、モアレパターンなどの視覚的アーチファクトの発生を回避するために、照明システムが生成する光ラインがサブ画素の列に対して斜めであるように、照明システム１４を構成してもよい。
【０１１０】
図８、図１１、図１２、および図１３のディスプレイ３２、３６、３７、３９は、後部偏光子３３を伴なう表示パネル９を有する。しかし、必要であれば、この構成部品は、後部偏光子３２の無い表示パネル９と、別に備えられる偏光子１０と、に置き換えることができる。
【０１１１】
更に、記載された例はＬＣＤ表示パネル９を有するディスプレイに関するが、本発明の他の実施例では、電気泳動ディスプレイ、エレクトロクロミック・ディスプレイ、エレクトロウェッティング・ディスプレイ、およびマイクロメカニカルディスプレイ（微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）など）のような、他の型式の光シャッタ表示パネル９を使用することができる。第１１および第１２の実施例のディスプレイ４２、４５では、表示パネル９は、陰極線管（ＣＲＴ）、発光ダイオードのアレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）などの発光型表示装置とすることができ、この場合、照明システム１４を省略できる。
【０１１２】
本出願においては請求項は特定の特徴の組み合わせに対して記載されているが、本発明の開示の範囲は、何れかの請求項において現在記載されている発明と同一の発明に関するものであるか否かに拘わらず、且つ、本発明が緩和するするものと同一の技術的問題の何れか又は全てを緩和するか否かに拘わらず、本明細書で明示的に又は暗示的に開示された如何なる新規な特徴若しくはこれら特徴の如何なる新規な組み合わせ又はそれらの如何なる一般化をも含むものと理解されるべきである。出願人は、斯かる特徴および／又は斯かる特徴の組み合わせに対しても、本出願の手続き又は本出願から派生する如何なる他の出願の手続きの間に、新しい請求項を記載することがあることを注記する。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】画像の複数のビューを生成する既知のオートステレオスコピック表示装置の概略図である。
【図２】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第１の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図３ａ】図２のディスプレイに適した散乱素子を示す。
【図３ｂ】図２のディスプレイに適した散乱素子を示す。
【図４】図２のディスプレイに適した別の散乱素子を示す。
【図５】２Ｄ画像および３Ｄ画像が同時に表示されるときの図２のディスプレイの偏光回転子からの光を示す。
【図６】図２のディスプレイに適した照明システムの概略図である。
【図７】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第２の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図８】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第３の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図９】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、第４の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図１０】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第５の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図１１】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第６の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図１２】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第７の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図１３】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第８の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図１４】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第９の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図１５】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第１０の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図１６】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第１１の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図１７】３Ｄ画像モードおよび２Ｄ画像モードで動作するときのディスプレイの光路を示す、本発明の第１２の実施例によるディスプレイの概略図である。
【図１８】図２のディスプレイを有する携帯電話の概略図である。
【図１９】図２のディスプレイを有する携帯情報端末の概略図である。
【図２０】図２のディスプレイを有するデスクトップ・モニターを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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９】
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【図１０】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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