(57)【要約】  前側の面を持つ強度変調マトリクスディスプレイと、前記強度変調マトリクスディスプレイの前の偏光マトリクスディスプレイパネルで、前側の面を持つ偏光マトリクスディスプレイパネルと、を有する偏光ディスプレイであって、このディスプレイは、その偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素が制御可能であり、生成された偏光光の回転が９０°およびそれ以下を含む範囲に亘って変化させられる直線偏光ディスプレイ、および、その偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素が制御可能であり、偏光光の速軸と遅軸との間の位相が１８０°およびそれ以下を含む範囲内で強度変調マトリクスディスプレイの対応する画素に由来する楕円偏光ディスプレイ、のうちの１つである偏光ディスプレイが提供される。
2007519042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強度変調マトリクスディスプレイであって、前側の面を持つ強度変調マトリクスディスプレイと、
前記強度変調マトリクスディスプレイの前の偏光マトリクスディスプレイパネルであって、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは前側の面を持つ偏光マトリクスディスプレイパネルと、
を有する偏光ディスプレイであって、
前記ディスプレイは、
前記偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素が制御可能であり、生成された偏光光の回転が９０°およびそれ以下を含む範囲に亘って変化させられる直線偏光ディスプレイ、および、
前記偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素が制御可能であり、偏光光の速軸と遅軸との間の位相が１８０°およびそれ以下を含む範囲内で前記強度変調マトリクスディスプレイの対応する画素に由来する楕円偏光ディスプレイ、
のうちの１つであることを特徴とする偏光ディスプレイ。
【請求項２】
前記変調マトリクスディスプレイパネルは、バックライトパネル、第１の偏光子、第１のマトリクスディスプレイパネル、および第２の偏光子を有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、第２のマトリクスディスプレイパネルを有することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、前面半長遅延板を有することを特徴とする請求項１または２に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、前記前面半長遅延板の前の四分の一長遅延板シートを有し、前記ディスプレイは楕円偏光ディスプレイであることを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ。
【請求項５】
ディスプレイは受動的な３Ｄ眼鏡によって見られ、立体的スクリーンをもたらすことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のＬＣＤパネルを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第２のＬＣＤパネルを有し、第１のプレーヤーが両方の目を第１の偏光方向にした状態で眼鏡をかけ、第２のプレーヤーが第２の偏光方向で眼鏡をかけて、２プレーヤー−２ディスプレイ−１スクリーン−フルスクリーン・ディスプレイ・スクリーンをもたらすことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のマイクロレンズ層および勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズの少なくとも１つを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第１のマイクロレンズ層および勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、前側のディフューザおよび前側のマイクロボールディフューザのうちの１つを有することを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、それの前側の面と前記前側のマイクロボールディフューザとの間にマイクロプリズムを有することを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記強度変調マトリクスディスプレイは、それの前側の面に格子状光学素子を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記強度変調マトリクスディスプレイと前記偏光マトリクスディスプレイパネルとの間にイメージリプリケータ層を有することを特徴とする請求項１から１０のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記イメージリプリケータ層は、ミニレンズアレイ層であって、前記アレイは反転されない１：１のイメージ投影を形成するよう選択された層、および勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記イメージリプリケータ層は、少なくとも１つのホログラフィック光学素子デバイスを有することを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記強度変調マトリクスディスプレイおよび前記偏光マトリクスディスプレイパネルは１つのマトリクスディスプレイパネルに統合されることを特徴とする請求項１から１３のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記一体化されたマトリクスディスプレイパネルは２つのアクティブなガラス基板と、前記２つの基板の間の液晶の薄いシートとを有し、前記薄いシートはＩＰＯ導電層とカラーフィルタを有し、前記２つのアクティブな基板と前記カラーフィルタとは整列されていることを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記２つの活性な基板は約０．７ミリ厚さで、前記シートは０．２ミリ未満であることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記強度変調マトリクスディスプレイと前記偏光マトリクスディスプレイはＬＣＤパネル有することを特徴とする請求項１から１６のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
それぞれの画素が赤、緑および青の強度を制御するサブ画素に細分され、前記強度変調マトリクスディスプレイと前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、それぞれの対応するサブ画素を、以下のように角度のデカルト座標で与えられた動径信号(modular signal)および角度信号(angular signal)にそれぞれ変換することを特徴とする請求項１から１７のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【数１】
2007519042.tif 000023
【数２】
2007519042.tif 000024
ここで、ｌｅｆｔは第２の直線偏光角を持った第２のイメージ上の同じサブ画素に対応する第１の直線偏光角を持った第１のイメージの１サブ画素の値であり、そしてｒｉｇｈｔは第１のイメージ上の同じサブ画素に対応する第２のイメージのサブ画素の値である。
【請求項１９】
動径信号および角度信号は、以下のように動径信号および角度信号を変換することによって角度ω＝α＋βの傾斜系で与えられることを特徴とする請求項１８に記載のディスプレイ。
【数３】
2007519042.tif 000025
【数４】
2007519042.tif 000026
ここで、２θ＝（９０°−（α＋β））であり、Ｌは第２の直線偏光角αを持った第２のイメージ上の同じサブ画素に対応する第１の直線偏光角βを有する第１のイメージの１サブ画素の値であり、Ｒは第１のイメージの上の同じサブ画素に対応する第２のイメージのサブ画素の値である。
【請求項２０】
偏光マトリクスディスプレイパネルの前側の面に一様に平行な平面に、隣り合って位置した第１および第２の直線偏光フィルタを、前記偏光マトリクスディスプレイパネルの前方にさらに有し、前記第１の直線偏光フィルタは第１の直線偏光角βから９０°の角度Ａにあり、前記第２の直線偏光フィルタは第２の直線偏光角αから９０°の角度Ｂにあって、以下のような角度Ａおよび角度Ｂにおける前記第１および第２のフィルタを用いて、ｅｆｔ値およびｒｉｇｈｔ値は前記変換した動径信号および角度信号から解かれることを特徴とする請求項１９に記載のディスプレイ。
【数５】
2007519042.tif 000027
【数６】
2007519042.tif 000028
ここで、２θ＝（９０°−（α＋β））＝Ａ−α＝Ｂ−βである。
【請求項２１】
前記フィルタは観察者眼鏡の上にマウントされることを特徴とする請求項２０に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
前記観察者眼鏡は寄生楕円光除去器(parasite elliptical light eliminator)を有することを特徴とする請求項２１に記載のディスプレイ。
【請求項２３】
変換された信号を格納する記憶手段をさらにを有することを特徴とする請求項１８から２２のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項２４】
それぞれのフレームが、２つの動径−角度(Modulo-Angular)不連続信号(discrete signal)間でそれらの平均を得るために切り替えられ、それによって第１および第２のイメージの間のクロストークを減らすことを特徴とする請求項１９または２０に記載のディスプレイ。
【請求項２５】
さらに制御手段と接続され、前記制御手段は、前記第１のマトリクスディスプレイパネルと前記第２のマトリクスディスプレイパネルの少なくとも１つのオーバードライブを制御することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ。
【請求項２６】
さらに制御手段と接続され、前記制御手段は動径信号および角度信号の遅れを制御し、その状況で、ｉ)第２の対応する画素が暗である間に一サブ画素が暗から明に変わる時、動径信号(Modulo signal)が角度信号に対して遅れ、そして、ｉｉ）第２の対応する画素が暗である間に第１のサブ画素が明から暗に変わる時、角度信号が動径信号に対して遅れることを特徴とする請求項１８から２２のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項２７】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のＬＣＤパネルを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第２のＬＣＤパネルを有しており、前記偏光マトリクスディスプレイパネルがそれの前側の面上にフィルタシートを有することで、強化された２Ｄスクリーンがもたらされることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項２８】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のＬＣＤパネルを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第２のＬＣＤパネルを有しており、非３Ｄタイプの偏光眼鏡を用いて見られることで、強化された２Ｄスクリーンがもたらされることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項２９】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のＬＣＤパネルを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第２のＬＣＤパネルを有しており、個人的なイメージが第２のＬＣＤにおいて見られる一方で完全に白のイメージが第１のＬＣＤ上に表示され、それによって偏光眼鏡をかけている使用者だけが個人的なイメージが可能で、他人は白いスクリーンのみを見ることが可能であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３０】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のＬＣＤパネルを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第２のＬＣＤパネルを有しており、個人的なイメージが第２のＬＣＤにおいて見られる一方で偽のイメージが第１のＬＣＤ上に表示され、それによって偏光眼鏡をかけている使用者だけが個人的なイメージを見ることが可能で、他人は偽のイメージのみを見ることが可能であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３１】
強度変調マトリクスディスプレイを提供する段階と、
前記強度変調マトリクスディスプレイに続いて偏光マトリクスディスプレイパネルを提供する段階と、
ａ）前記偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素、および生成された偏光光を９０°およびそれ以下を含む範囲に亘る回転、を制御する段階、および、
ｂ）前記偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素、および１８０°およびそれ以下を含む範囲内に亘って前記強度変調マトリクスディスプレイの対応する画素に由来している偏光光の速軸と遅軸との間の位相、を制御する段階、
のうちの一つと、を有することを特徴とする立体的なイメージを生成するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体ディスプレイシステムに関わり、さらに詳細には、本発明は高品質のフラットパネル立体ディスプレイシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
立体視技術は物体に深度を供給する現実的なゲームや風景を作り出すために使用されるが、これは、観察者のそれぞれの目に、現実の生活で物体を見るのとほぼ同様の方法で独自の光景を提供することによる。偏光技術では、直線偏光および円偏光と、さらに楕円偏光と呼ばれるそれらの組合せが使われる。
【０００３】
従来の立体ディスプレイシステムは、互いに９０°の２つのフィルタを有する受動的(passive)な偏光立体眼鏡を使い、そして互いに９０°に偏光した２つのイメージ（像）を生成する。図１はこのようなシステムを示し、ここで、Ｌ．ｌ．は左目のみによって見られる左のイメージ、Ｒ．ｌ．は左目のみによって見られる右のイメージ、Ｌ．Ｆ．は左のイメージだけを透過させる左側偏光フィルタ、そしてＲ．Ｆ．は右のイメージだけを透過させる右側偏光フィルタである。
【０００４】
液晶ディスプレイＬＣＤ）技術では、３つのタイプのアクティブ（active：活性な）マトリクス薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor：TFT)ＬＣＤが使われる。すなわち、ツイステッド・ネマティック(TN)、インプレイン・スイッチング(In-Plane Switching：IPS)、および、マルチドメイン垂直配向(Multi-domain Vertical Alignment：MVA)である。ＬＣＤディスプレイは、通常は透明な封入された液晶材料によって分離された２枚のガラスシートから本来成っている。前面及び裏面の電極コーティング間に印加された電圧が液晶分子の整然と並んだ配置を乱し、目に見える文字を形成するのに十分なように液体を暗くさせる。
【０００５】
本件出願人による特許文献１においては、観察者のそれぞれの目に対応する異なる位置からの２つのイメージを見せることによって、立体鏡として深い３Ｄ知覚が達成されており、そこでは、それらを合わせて多重化することなく２つのイメージを表示し、また殆どの他の立体視技術に通常あるような空間にない２つのイメージを表示するということの独自の利点を伴っている。この方法は、それぞれの画素に対して個別に、左と右のイメージにおける２つの対応する画素の強度値の関数としての光の強度を調節すること、そして、それぞれの画素に対して個別に、左と右のイメージの２つの対応する画素の値に依存する角度で偏光させることにある。結果としてのディスプレイは何らかの従来のＬＣＤモニターに類似しているが、２つのＬＣＤパネルを有している。このディスプレイは、後側から前側まで、バックライトパネル、第１の偏光フィルタ、第１のＬＣＤパネル（Ｍｏｄ  ＬＣＤ）、第２の偏光フィルタ、および第２のＬＣＤパネル（Ａｎｇ  ＬＣＤ）から成る一連の層を有する。第１のＬＣＤパネルが両目のための画素強度を制御する一方で、第２のＬＣＤパネルが一方の目または他方の目への分配を制御する。立体的なイメージを生成するために、左および右のイメージが、以下の関係を使って動径(modulo：モジュロまたは変調)イメージ（第１のＬＣＤを駆動）、および角度(angular：アンギュラー)イメージ（第２のＬＣＤを駆動）に変換される：
【０００６】
【数１】
2007519042.tif 000003
【０００７】
【数２】
2007519042.tif 000004
【０００８】
受動的な眼鏡の直交する偏光フィルタは、以下のように余弦および正弦三角関数として作用するので、左目および右目のための左および右のイメージを再生成する：
【０００９】
【数３】
2007519042.tif 000005
【００１０】
【数４】
2007519042.tif 000006
【特許文献１】米国特許第５,６２９,７９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この分野の進歩にもかかわらず、高品質のフラットパネル立体ディスプレイの分野での一層の改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、前側の面を持つ強度変調マトリクスディスプレイ(intensity modulating matrix display)と、前記強度変調マトリクスディスプレイの前の偏光マトリクスディスプレイパネルであって、前側の面を持つ偏光マトリクスディスプレイパネル(polarizing matrix display panel)と、を有する偏光ディスプレイであって、前記ディスプレイは、前記偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素が制御可能であり、生成された偏光光の回転が９０°およびそれ以下を含む範囲に亘って変化させられる直線偏光ディスプレイ、および、前記偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素が制御可能であり、偏光光の速軸と遅軸との間の位相が１８０°およびそれ以下を含む範囲内で前記強度変調マトリクスディスプレイの対応する画素に由来する楕円偏光ディスプレイ、のうちの１つであることを特徴とする偏光ディスプレイが提供される。
【００１３】
本発明の他の目的、利点および特徴は、添付の図面のみを参照する例によって与えられた、その実施の形態の非限定的な以下の説明を読むことにより、一層明確となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
全般的に述べると、２つの偏光フィルタを有し、そして２つの偏光したイメージを生成する偏光立体システムであって、従来の立体システム（図１）とは対照的に、ｉ)２つの偏光フィルタが９０°で設置される必要がない、ｉｉ）偏光したイメージの角度は、対応する偏光フィルタと同じではない、つまり左のフィルタが左のイメージ角度になく、右のイメージが右のフィルタと同じ角度でない、そして、ｉｉｉ）角度の系は、立体的なクロストーク、すなわち右のイメージから左のイメージへの漏れ、およびその逆、をキャンセルするような方法で選択されるような偏光立体システムが提供される。
【００１５】
図２および図３は、角度のデカルト座標系での、本発明の一実施形態による非直交偏光立体ディスプレイシステムを示す。これは、右のイメージＲ．Ｉ．の直線偏光角βから９０°の角度「Ａ」にある左の直線偏光フィルタＬ．Ｆ．、および左のイメージＬ．Ｉ．の直線偏光角αから９０°の角度「Ｂ」にある右の直線偏光フィルタＲ．Ｆ．を備えた受動的な偏光立体装用眼鏡（図３参照）を有する。これは、互いに角度ωだけ偏光した２つのイメージを生成し、ここに、ω＝α＋βである。
【００１６】
このような系において、左のフィルタＬ．Ｆ．を通過した後の左のイメージＬ．Ｉ．の強度は、左のフィルタＬ．Ｆ．と左のイメージ、Ｌ．Ｉ．の間の角の余弦、すなわちｃｏｓ（Ａ−α)によって弱められ、一方、右のフィルタＲ．Ｆ．を通過した後の左のイメージＬ．Ｉ．の強度は、角（α＋Ｂ）が設計上９０°に等しくかつｃｏｓ（９０°）がゼロに等しいので、ゼロである。同様に、右のフィルタＲ．Ｆ．を通過した後の右のイメージＲ．Ｉ．の強度は、右のフィルタＲ．Ｆ．と右のイメージ、Ｒ．Ｉ．の間の角の余弦、すなわちｃｏｓ（Ｂ−β)によって弱められ、一方、左のフィルタＬ．Ｆ．を通過した後の右のイメージＲ．Ｉ．の強度は、角（β＋Ａ）が設計上９０°に等しくかつｃｏｓ（９０°）がゼロに等しいので、ゼロである。
【００１７】
上述した本願の出願人の前の特許であるポーラー立体ディスプレイシステム(polar stereoscopic display system)のように、一画素が、画素の赤、緑、および青の強度をそれぞれ制御する３つのサブ画素に細分され、そして左と右のそれぞれの対応するサブ画素が、ポーラー立体ディスプレイの第１および第２のＬＣＤをそれぞれ駆動するのに使われる動径値(modular value)および角度値(angular value)に変換され、上記で与えた関係（１）と（２）が次に続く。ここで、「ｌｅｆｔ」とは、右のイメージ上の同じサブ画素に対応する左のイメージのサブ画素の値であり、左のイメージ上の同じサブ画素に対応する右のイメージのサブ画素の値である。
【００１８】
今、この系は非直交であるので、「lｅｆｔ」と「ｒｉｇｈｔ」の値はデカルト座標系から、図４に示されるような角度ωの傾斜系（傾斜座標系）に変換される。ここで、Ｌは右のイメージ上の同じサブ画素に対応する左のイメージのサブ画素の値であり、Ｒは左のイメージ上の同じサブ画素に対応する右のイメージのサブ画素の値であり、ｘは変換されたＬの値、ｙは変換されたＲの値であり、ω＝α＋βは２つのイメージ間の偏光角であり、θ＝Ａ−αは左のフィルタと左のイメージとの間の偏光角である。
【００１９】
ｘとｙの値は以下の関係を使って計算できる：
【００２０】
【数５】
2007519042.tif 000007
【００２１】
【数６】
2007519042.tif 000008
【００２２】
９０−（ω＋θ）＝θであるので、
【００２３】
【数７】
2007519042.tif 000009
【００２４】
【数８】
2007519042.tif 000010
【００２５】
そして関係（１）と（２）は以下のようになる：
【００２６】
【数９】
2007519042.tif 000011
【００２７】
【数１０】
2007519042.tif 000012
【００２８】
関係（７）と（８）、関係（９）と（１０）を使って以下を得る：
【００２９】
【数１１】
2007519042.tif 000013
【００３０】
【数１２】
2007519042.tif 000014
【００３１】
「Ｍｏｄｕｒｏ’」変換および「Ａｎｇｕｌａｒ’」変換を適用することにより、図５に図式的に示すように、ωの（αからβの）範囲を持つ偏光角がもたらされる。右のサブ画素の値が対応する左のサブ画素の値と比較してゼロまたは無視できる時、Ｌ．Ｏ．はサブ画素の左方向の角度値である。それは生成された最小の角度値である。左のサブ画素の値が対応する右のサブ画素の値と比較してゼロまたは無視できる時、Ｒ．Ｏ．はサブ画素の右方向の角度値である。それは生成された最大の角度値である。
【００３２】
非直交偏光した受動的な眼鏡の、角ＡおよびＢのフィルタによる「Ｍｏｄｕｒｏ’」および「Ａｎｇｕｌａｒ’」からの「Ｌ」および「Ｒ」の解は、以下のようにして左目と右目のための左と右のイメージを再生成する：
【００３３】
【数１３】
2007519042.tif 000015
【００３４】
【数１４】
2007519042.tif 000016
【００３５】
図６は、結果としての非直交偏光ポーラー立体ディスプレイシステムを示す。
【００３６】
興味深いことに、この非直交直線偏光システムのすべての原理は円偏光立体システムに適合する。従来の円偏光立体ディスプレイシステムは、左回転円偏光フィルタおよび右回転円偏光フィルタを使って左と右のイメージを分離している。直線偏光システムから円偏光システムへの変換、およびその逆は、四分の一長板フィルムによって達成され、その状況で、左と右の直線偏光角の中間の角度に置かれた遅延板(retarder：リターダー)フィルムの速軸が直線偏光を円偏光に変換する。従って、非直交円偏光立体ディスプレイシステムでは、円偏光フィルタの代わりに適切な楕円偏光フィルタを使うことによって、直線偏光は楕円偏光に変換される。
【００３７】
当技術分野の当業者ならば、本発明が、利用可能な市販のＬＣＤパネルの低角度範囲に適合する、ということを理解するであろう。実際に、これらの市販のＡＭ−ＬＣＤパネルのわずかのものが、少なくとも９０°の範囲で光を返し、ＴＮ、ＩＰＳまたはＭＶＡのような技術、製造業者、および６５°程度の低角度から８５°までのＬＣＤチャネル増幅器バイアスに応じて範囲は変化する。さらに、これらの範囲は、それぞれの原色の間で変化する。例えば、一つのテストされたパネルは４５°から−２５°間で変化する赤を持ち、一方、青は４５°から−４０°で変化する。本発明の非直交偏光立体システムは、同一の共通の偏光眼鏡に基づいて、それぞれの色に適合させられうる。
【００３８】
当技術分野の当業者ならば、本発明のこの局面が、ポーラー立体ディスプレイシステムにおけるゼロ・クロストーク(zero cross talk)と、さらにＣＲＴ−ＬＣパネル立体ディスプレイシステムにおけるより高速なスイッチ、およびより速い応答のための角度旋回の両極端におけるオーバードライブ（overdrive：過度の駆動）ＬＣＤに対する能力を可能にする、ということをさらに理解するであろう。さらにそれは、９０°以外の角度に偏光した２つの独立なイメージを表示することを可能にする。
【００３９】
図７で示すようにディスプレイの前部に半長遅延板および四分の一長遅延板シートを導入することによって、楕円偏光立体ディスプレイシステムが提供される。図８は、遅延板シートの光軸の方向が、どのように立体的な偏光の変化様式に影響を与えるか示す。さらに、半長遅延板シートは、直線偏光系および円偏光系のさらなる並べ替え（permutation）さえもたらす光の直線偏光部分の方向範囲を変更することができる。
【００４０】
従って、遅延板シートを使うことは、非直交立体ディスプレイシステムにおける並べ替えの数を増やすことができる。これらの並べ替えのいくつかは、立体眼鏡がお互いの前に配置される時に、眼鏡をかけている第１の人物が快適に同様の眼鏡をかけている第２の人物を見ることができるような方法で、左および右の楕円偏光フィルタが、同量の光をそれら自身に通過させるような立体眼鏡の選択を可能にする。さらに、フィルタの並べ替えにより、それらをかけている人物が快適に他のＬＣＤモニターを見ることが可能となる。
【００４１】
当技術分野の当業者ならば、本発明のこの局面が、通常のＬＣＤモニターを見る時に他の立体偏光眼鏡で通常的に遭遇するような不快感を減少させる、ということを理解するであろう。その不快感とは、片方の目がモニター上のイメージを見ているが他方の目は暗いイメージを見るという状況であり、また同様の眼鏡をかけている他の人物を見る時に、片方の目が第１の人物の第１の目だけを見、他方の目が第１の人物の第２の目を見て、脳にとって非常に混乱させるような結果をもたらすという状況である。
【００４２】
本発明は、直交(rectangular)座標系から極(polar)座標系への変換システムのための、以下で詳細に述べるようなライブビデオの変換のためのロックアップテーブル(lock-up table)を提供する。それは、リアルタイムで動径(Modulo)イメージおよび角度(Angular)イメージにおける左と右のイメージの変換に要求される高い処理能力を解決することを可能にし、そして個々の重ね合わせられた値（左および右のカラー値）によるクロストークを減らすことを可能にする。
【００４３】
上記で議論したように、立体的なイメージを生成するために、左と右のイメージは、以下のダイアグラム（図式）に示されるように、あらゆるサブ画素に対し、動径値および角度値に変換される：
【００４４】
【数１５】
2007519042.tif 000017
【００４５】
通常のＬＣＤモニターの画素強度は、ガンマ補正の有無にかかわらず、信号入力の電圧または値に対して線形の応答を有する。極座標系の動径信号に対し、動径入力に線形ＬＣＤ画素Ｍ’を得るためにガンマ補正(Gamma correction)が導入され、そして、以下のように角度信号が線形の角度応答Ａ’を生成するように、正弦変換(Sinus transformation)がＬＣＤ光強度線形応答を補正するために使われる：
【００４６】
【数１６】
2007519042.tif 000018
【００４７】
偏光フィルタおよび電子回路に起因するＬＣＤパネルの不完全な応答を補正するために、さらなる調整が以下のように導入されうる：
【００４８】
【数１７】
2007519042.tif 000019
【００４９】
この信号処理はまとめられ、そして以下のようにロックアップテーブルとして使用されるメモリにストアできる：
【００５０】
【数１８】
2007519042.tif 000020
【００５１】
それぞれの画素の色が異なったパラメータを持つことができるので、以下に示すようにそれぞれの色に対して一つずつの、対応する数のＬＵＴ（ロックアップテーブル）が使わる：
【００５２】
【数１９】
2007519042.tif 000021
【００５３】
以下に例示するように、ＬＵＴはＳＲＡＭ（スタティック・ランダム・アクセス・メモリ）に実装できる：
【００５４】
【数２０】
2007519042.tif 000022
【００５５】
当技術分野の当業者ならば、４８０ＭＨｚのクロック周波数での変換処理を必要とする８５Ｈｚのリフレッシュレートにおける１２８０×１０２４のサブ画素の周波数を達成するために、ＬＵＴ（ロックアップテーブル）が唯一の、そして費用効果の高いツールである、ということを理解するであろう。さらに、ＬＵＴは何らかの望ましい調整を導入することをより容易にする。
【００５６】
本発明は、さらに、強化されたコントラストとカラー解像度を可能にし、それによって、第２の光弁(light valve)として前側のＬＣＤを使用することによって、また多くの利用可能な強度レベルを増やすための局面で両方のＬＣＤを制御することによって、通常モード（２Ｄ）におけるポーラーディスプレイの品質が現在利用可能なＬＣＤディスプレイを凌ぐようにできる。両方のＬＣＤを使ってより多くの光をブロックすることによって、より暗い黒の画素強度を得ることも可能である。
【００５７】
単に、異なったタイプの偏光眼鏡（３Ｄではない、すなわち両目について同じ角度であるような）をかけるか、あるいはディスプレイの上に取り外し可能なフィルタシートを置くことは、第２のＬＣＤを、立体モードにおける光のツイスターとしてではなく、光弁として駆動し、そして図９に示すように、２倍以上大きなコントラスト、すなわちカラー解像度あたり１０ビットをもたらす。
【００５８】
このような特徴は、第２のＬＣＤ上にイメージを見せ、一方で、第１のＬＣＤ上に完全な白のイメージを見せることによって、偏光眼鏡（強化されたコントラストのためのものと同じ）をかけている人だけがスクリーンを見ることが可能で、一方、他の人には白いスクリーンのみが見える（図１０）ということを特徴とする個人的なディスプレイを可能にする。
【００５９】
さらに、個人的なディスプレイの第１のＬＣＤ上で白のイメージを見せる代わりに、偏光眼鏡をかけていない人が見る偽のイメージを見せて、その人に普通のディスプレイであるかのような錯覚を与え、一方、眼鏡をかけている人は実際に異なるイメージを見るようにすることが可能である。第２のＬＣＤ上で見せられる個人的なイメージは、偏光眼鏡をかけている人のための第１のイメージを除去するように処理される。第１のＬＣＤ上のイメージは、第２のＬＣＤのそれぞれの画素が個人的なイメージを表示するのに十分な光を持つよう選択されるか、またはあらゆる画素において十分な輝度を持つように変換される。
【００６０】
従って、ゲームなどにおける２人のプレーヤーの場合、それぞれのプレーヤーは同じディスプレイ上で異なったイメージを見ることができる。第１のプレーヤーは両目が第１の偏光方向にある状態の眼鏡を、そして第２のプレーヤーは第２の偏光方向の眼鏡をかける。既に議論したように、２つの方向は直交とするか、あるいは非直交とすることができる（図１１）。
【００６１】
これにより、同じディスプレイが、通常の２Ｄスクリーンと、立体スクリーン（受動的３Ｄ眼鏡をかけることによる）と、強化された２Ｄスクリーン（ディスプレイ表面上にフィルムを付加することによる）と、セキュリティ・ディスプレイスクリーン（特別な眼鏡をかけている人だけにイメージが見える）と、２プレーヤー−２ディスプレイ−１スクリーン−フルスクリーン・ディスプレイ・スクリーンとの間で、例えばボタンを押すことにより切り換えることができる。
【００６２】
本発明によれば、クロストークのようなもう１つの問題を解決することができる。それは、代替的なディスプレイ領域の２Ｄマトリクス平均を使うことによって、減らすことができる。実際には、動径信号および角度信号のデジタル化（信号を不連続レベル、例えば２５６のレベルに変換するためのもの）が量子化誤差をもたらし、そしてそれは順にクロストークを起こしうる。もしデカルト座標から極座標への変換が誤差を生み出すさないとしても、動径値および角度値の丸めによって依然誤差が生じ、そしてそれは、元の左および右の値と、ディスプレイ強度との間の差異を順に生じる。
【００６３】
図１２は、左−右不連続マトリクス細い線）および動径−角度(Modulo-Angular)不連続マトリクス（点線）の一部を示す。最も近い動径と角度の不連続値は、左と右の値を表すのに使われるが、この図上に示されるように、いくつかの値の組み合わせに対して、誤差は非常に大きくなり得、そして量子化誤差とクロストークをもたらす可能性がある。このような誤差を最小にするため、左−右の値（実線）により近い平均を得られるよう、あらゆるビデオフレームにおいて、あるいは異なった速度ではあるが何らかのちらつきが観察者によって認知されることを避けるのに十分に速く、２つの動径(Modulo)−角度(Angular)不連続値の間でトグル(toggle)すること（切り替えること）が考えられる。
【００６４】
クロストークは、この後説明するように、ＬＣＤオーバードライブ技術を使い、また予めの角度調整を使って、動きの速いイメージに対してさらに減らすことができる。
【００６５】
例えば１つのビデオフレームの間のような、短い時間にＬＣＤへの信号をオーバードライブすることは、ＬＣ結晶の方向の変化を加速し、そしてより速く最終値をもたらす（図１３）。このシステムは、高い画素値から低い画素値への変化と同様にうまく働くことができる。しかしながら、オーバードライブは、より高い値またはより低い値を駆動する余地の欠如に起因して、画素強度の極値において、すなわち、０と、８ビット／色画素に対する２５５と、において制限されうる。現在のこの非直交立体ディスプレイは、角度範囲を減らすことによってオーバードライブのための余地を付加することを可能にし、それによって、すべての値でより迅速なディスプレイ応答をする角度ＬＣＤを可能にして、クロストークの減少をもたらす。上記のようなＬＣＤオーバードライブを使うことにより、角度が一フレームから次のフレームに変化する時の中間の角によって生じるクロストークを減らすことが可能になり、そして速い動きのイメージの汚れを低減する。
【００６６】
さて、予めの角度調整を使うことによって速い動きのイメージのクロストークを低減することに目を向けると、例えば、右目のイメージの画素が「明」から「暗」に変化し、一方、左目のイメージの対応する画素が「暗」である時、第１の目における強度変化は第２の目に偽の光を生じさせうることに注目すべきである（図１４）。
【００６７】
図１５の上側の図は通常のシステムを示し、下側の図は角度信号が、例えば１つのビデオフレームの或る時間だけ遅延されたシステムを示す。ＬＣＤ画素の対応する応答を図１６に示す。左および右の偏光フィルタ通過後の結果としての観察者の目における画素強度を図１７に示す。
【００６８】
ＬＣＤの遅い方の応答が、光が左目のフィルタを通過する間の時間的なギャップを作り、そしてそれは角度信号が遅れているときには起こらないことがわかる。同様に、１つのイメージの画素の強度が「暗」から「明」に変わり、一方、他のイメージが「暗」の時に現れる光の隆起（こぶ）が、動径(Modulo)信号を遅延させることによって防止されること実証できる。従って、遅延を適用する基本的な規則は、以下のように述べることができる：
−サブ画素、左または右が「暗」から「明」に変わり、他の対応する画素、右または左が「暗」である時には、角度(Angular)信号に対して動径(Modulo)信号を遅延させる；
また、
−サブ画素、左または右が「明」から「暗」に変わり、他の対応する画素、右または左が「暗」である時には、動径(Modulo)信号に対して角度(Angular)信号を遅延させる。
【００６９】
オーバードライブ技術は、信号を遅延させる代わりに、それを進ませるのに使うこともできる。オーバードライブ技術と遅延技術は、一緒に使うことができる。
【００７０】
もう１つの問題が本発明によって扱われる。例えば２つのＬＣＤセルのような、２パターン構造の重ね合わせが、２つの構造の干渉に起因する波紋パターンを生じることはよく知られている。本発明のＬＣＤにより、１つの入射光線のみが同じ画素と同じカラーフィルタを通り抜け、一方で、他の２つはカラーフィルタによってブロックされる。２つのＬＣＤパネルの対応する画素は、所定の角度において動径画素と角度画素の不一致があるように協働し、それにより、左と右のイメージとイメージ解像度の劣化との間の視差(parallax)クロストークをもたらす。２つのＬＣＤパネル画素構造間の干渉は低いディスプレイ輝度を生じさせ、光が２つの目に分割されるので、立体システムに固有の低い輝度を増大させる。
【００７１】
本発明は、２つのＬＣＤパネルの前、中間、および／または後に置かれた１つ以上のマイクロレンズアレイ(Micro-Lens Array)層を使って光の平行化を可能にすることによって、スタックされたＬＣＤパネルの干渉問題を解決し、そして広範な視野角におけるコントラストを改善することを可能にする。図１８および図１９に示した例は、コントラストが低下し、そして色が画角によってずれる(シフトする)標準的なＬＣＤとは対照的に、光が固定された角度の画素を通過するので、非常に大きな視角を可能にする。
【００７２】
図１８は前側のディフューザおよび投射バックライトを使う実施形態を示し、図１９はあらゆる色のサブ画素内の光を平行にするマイクロレンズアレイを有する実施形態を示す。
【００７３】
マイクロレンズアレイのピッチはＬＣＤ画素ピッチまたはサブ画素ピッチと一致する。図２０は、１２８０×１０２４ＬＣＤに対する画素ピッチに合うレンズアレイを示す。バックライトから発散した光は、第１のＬＣＤの画素アパーチャを通り、第２のＬＣＤの対応する画素アパーチャを通って焦点合わせされる。そして第２のＬＣＤのアパーチャから出てきた光は、マイクロ電子レンズまたは光ディフューザ層、あるいはその両方によって散乱されうる。マイクロレンズアレイは、勾配屈折率（ＧＲＩＮ：Gradians Index）レンズタイプとすることもできる。
【００７４】
以下のマイクロレンズを基本とする例に対しては、図２１に示すように、レンズアレイはＬＣＤ画素ピッチに一致する。
【００７５】
また、ＬＣＤパネルのカラーフィルタは、平行なバリアを作り、赤および青の光線を角度ＬＣＤの左隣および右隣の画素列(column：カラム)にそれぞれ派生させるために使うことができる。もし、ＬＣＤパネル・カラー・マトリクスがＲＧＢでなくてＢＧＲであるならば、ＬＣＤを駆動する電子回路は、１画素毎に赤のチャネルを進ませ緑のチャネルを遅らせるか、その逆によってずれを補償させることができる（図２２）。さらに、本発明のディスプレイ内の光の固定された角度は、コレステリック(cholesteric)カラーと偏光フィルタの使用を可能にし、そのことによって最高６００％の輝度利得(brightness gain)を可能にし、それにより、上記で議論した低い輝度を補償する。
【００７６】
本発明のディスプレイの輝度を増やす他の方法は、フィルタを通す代わりに、色を分離するための格子状光学素子を使用することであり、それは、マイクロレンズアレイと組み合わせて、３００％の輝度の増加をもたらすことができる。ブラックマスクを備えたマイクロボールアレイが、図２３に示すように（他のタイプのディフューザと同じように）光を非偏光化することなく光を散乱するのにさらに使われうる。
【００７７】
さらに、赤および青の光線を逸らせるためにマイクロプリズムを付加することができ、それでそれらは、図２４に示すように、緑の平面に垂直となる。
【００７８】
マイクロレンズアレイまたはＧＲＩＮレンズアレイをこのように利用することは、或る角度において光線が対応する角度ＬＣＤ（Ａｎｇ  ＬＣＤ）画素（同じ座標における）に隣接する動径ＬＣＤ（Ｍｏｄ  ＬＣＤ）画素を通過することを避けることによって、図７に関連して上記で議論したＬＣＤセルのような２つのパターン構成の重ね合わせに関連する問題を解決する。そうでなければ、左と右のイメージとイメージ解像度の劣化との間の視差クロストークをもたらすことになるであろう。従って、固定された角において光が画素を通過するので、より多くの光が画素アパーチャを通過することを可能にすることによって増加する輝度、および、非常に大きな視野角が得られる。
【００７９】
第１および第２のＬＣＤイメージ反復(replication：リプリケーション)を実行するのに、ミニレンズアレイまたはＧＲＩＮＳレンズアレイをさらに使うことができる（図２５）。１つ以上のミニレンズアレイ層が立体ディスプレイの２つのＬＣＤの間に置かれる。これらのミニレンズアレイは、反転されない１：１のイメージ投影を形成するよう選ばれ、それにより、第１のＬＣＤのサブ画素を通過する光が第２のＬＣＤの対応するサブ画素を通過する。ミニレンズアレイのピッチは、ＬＣＤ画素ピッチと一致しなくてもよい。ミニレンズアレイは勾配屈折率（ＧＲＩＮ：Gradians Index）レンズタイプとすることもできる。
【００８０】
第１のＬＣＤおよび第２のＬＣＤの対応する画素に光を向ける(redirect：リダイレクトする)ためのホログラフ光学素子シート(Holographic Optical Elements sheet)を使うディスプレイを、図２６に示す。
【００８１】
第１および第２のＬＣＤの反復は、さらに、上記で議論した２パターン構造の重ね合わせに関連する問題を解決する。
【００８２】
本発明のＬＣＤは図２７に示すように一体化することができ、その状況で、２つのＬＣＤパネルが１つのＬＣＤパネルに一体化される。その時、動径および角度ＬＣＤ構造が近接して一緒になるので、バックライトからの光は広範な角度においてさえ両方の対応する画素を通して導かれる。典型的なＬＣＤパネルは、通常、約７ｍｍ厚さの２つのガラス基板、すなわちＬＣＤの活性な部分を有する第１のガラス基板と、プラックマトリクス、カラーフィルタ、および或る特定の場合にはアノードかカソードとして機能するＩＰＯ導電層を有するガラス基板とから作られる。液晶はこれら２つの基板の間に位置している。本発明による一体化されたＬＣＤのために、２つのアクティブな０．７ミリの基板、すなわち、動径信号によって制御される第１のものと、角度信号によって制御される第２のもの、を使うことができる。０．２ミリ以下のとても薄いシートで、ガラスまたはその他の材料で作られ、ＩＰＯ導電層とカラーフィルタを有するものが２つのアクティブなガラス基板の間に配置され、中程度の薄いシートが液晶である。２つの活性な基板とカラーフィルタは整列されるようになっている。第２の活性な基板は、プラックマトリクス層を持つことができる。やはり、このような構造は、上記で議論した２パターン構造の重ね合わせに関連する問題を解決する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】従来の立体ディスプレイシステムの図であって、「従来の技術」として示す。
【図２】本発明の第１の局面の実施形態による非直交偏光立体ディスプレイの図式的表現である。
【図３】図２の非直交偏光立体ディスプレイの図である。
【図４】直交系から傾斜系へ変換を示す図である。
【図５】極座標における図２の非直交偏光立体ディスプレイの図式的表現である。
【図６】図５の極座標における本発明の一実施形態による非直交偏光立体ディスプレイの図である。
【図７】本発明の一実施形態による、ディスプレイの前側の半長遅延板および四分の一長遅延板シートを有するシステムを示す。
【図８】図７の遅延板シートの光軸の方向の効果を示す。
【図９】図７および図８のシステムの代案を示す。
【図１０】図７から図９のシステムの適用を示す。
【図１１】ゲームでの２人のプレーヤーのための図７から図１０のシステムの適用を示す。
【図１２】左−右不連続マトリクス細い線）および動径−角度(Modulo-Angular)不連続マトリクス（点線）の一部を示す。
【図１３Ａ】ＬＣＤをオーバードライブする効果を示す。
【図１３Ｂ】ＬＣＤをオーバードライブする効果を示す。
【図１４】右目と左目との間のクロストーク効果を示す。
【図１５Ａ】角度信号を遅延させる効果を示す。
【図１５Ｂ】角度信号を遅延させる効果を示す。
【図１６Ａ】図１５の場合に対応するＬＣＤ画素の応答を示す。
【図１６Ｂ】図１５の場合に対応するＬＣＤ画素の応答を示す。
【図１７Ａ】図１５の場合で、左および右の偏光フィルタの後の、観察者の目における結果としての画素強度を示す。
【図１７Ｂ】図１５の場合で、左および右の偏光フィルタの後の、観察者の目における結果としての画素強度を示す。
【図１８】本発明の実施形態による、前側のディフューザおよび投射バックライトを使うＬＣＤディスプレイの一例である。
【図１９】本発明の実施形態による、マイクロレンズアレイを使って、あらゆる色のサブ画素内の光を平行にするＬＣＤディスプレイの例である。
【図２０Ａ】１２８０×１０２４ＬＣＤに対する画素ピッチに合うレンズアレイを示す。
【図２０Ｂ】１２８０×１０２４ＬＣＤに対する画素ピッチに合うレンズアレイを示す。
【図２１】ＬＣＤ画素ピッチに合うレンズアレイを示す。
【図２２】本発明のさらなる実施形態によるディスプレイを示す。
【図２３】本発明のさらなる実施形態による、光を非偏光化することなく光を散乱するのにさらに使われうるブラックマスクを備えたマイクロボールアレイを示す。
【図２４】本発明のさらなる実施形態による、マイクロプリズムを使うディスプレイを示す。
【図２５】本発明の一局面の実施形態による、マイクロレンズアレイを使うディスプレイを示す。
【図２６】本発明の一局面の実施形態による、ホログラフ光学素子シート(Holographic Optical Elements sheet)を使うディスプレイを示す。
【図２７】本発明のさらなる実施形態による、一体化されたＬＣＤを使うディスプレイを示す。
【図１】
2007519042.tif 000029
【図２】
2007519042.tif 000030
【図３】
2007519042.tif 000031
【図４】
2007519042.tif 000032
【図５】
2007519042.tif 000033
【図６】
2007519042.tif 000034
【図７】
2007519042.tif 000035
【図８】
2007519042.tif 000036
【図９】
2007519042.tif 000037
【図１０】
2007519042.tif 000038
【図１１】
2007519042.tif 000039
【図１２】
2007519042.tif 000040
【図１３Ａ】
2007519042.tif 000041
【図１３Ｂ】
2007519042.tif 000042
【図１４】
2007519042.tif 000043
【図１５Ａ】
2007519042.tif 000044
【図１５Ｂ】
2007519042.tif 000045
【図１６Ａ】
2007519042.tif 000046
【図１６Ｂ】
2007519042.tif 000047
【図１７Ａ】
2007519042.tif 000048
【図１７Ｂ】
2007519042.tif 000049
【図１８】
2007519042.tif 000050
【図１９】
2007519042.tif 000051
【図２０Ａ】
2007519042.tif 000052
【図２０Ｂ】
2007519042.tif 000053
【図２１】
2007519042.tif 000054
【図２２】
2007519042.tif 000055
【図２３】
2007519042.tif 000056
【図２４】
2007519042.tif 000057
【図２５】
2007519042.tif 000058
【図２６】
2007519042.tif 000059
【図２７】
2007519042.tif 000060
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月2日(2006.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強度変調マトリクスディスプレイであって、前側の面を持つ強度変調マトリクスディスプレイと、
前記強度変調マトリクスディスプレイに重ね合わせられる偏光マトリクスディスプレイパネルであって、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは前側の面を持ち、前記偏光マトリクスディスプレイのそれぞれの画素は前記強度変調マトリクスディスプレイの対応する画素と光学的に協働する偏光マトリクスディスプレイパネルと、
を有する偏光ディスプレイであって、
前記ディスプレイは、
前記偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素が制御可能であり、生成された偏光光の回転が９０°およびそれ以下を含む範囲に亘って変化させられる直線偏光ディスプレイ、および、
前記偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素が制御可能であり、偏光光の速軸と遅軸との間の位相が１８０°およびそれ以下を含む範囲内で前記強度変調マトリクスディスプレイの対応する画素に由来する楕円偏光ディスプレイ、
のうちの１つであることを特徴とする偏光ディスプレイ。
【請求項２】
前記変調マトリクスディスプレイパネルは、バックライトパネル、第１の偏光子、第１のマトリクスディスプレイパネル、および第２の偏光子を有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、第２のマトリクスディスプレイパネルを有することを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、前面半波長遅延板を有することを特徴とする請求項１または２に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、前記前面半波長遅延板の前の四分の一波長遅延板シートを有し、前記ディスプレイは楕円偏光ディスプレイであることを特徴とする請求項３に記載のディスプレイ。
【請求項５】
ディスプレイは受動的(passive)３Ｄ眼鏡によって見られ、立体的スクリーンをもたらすことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のＬＣＤパネルを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第２のＬＣＤパネルを有し、第１のプレーヤーが両方の目を第１の偏光方向にした状態で眼鏡をかけ、第２のプレーヤーが第２の偏光方向で眼鏡をかけて、２プレーヤー−２ディスプレイ−１スクリーン−フルスクリーン・ディスプレイ・スクリーンをもたらすことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のマイクロレンズ層および勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズの少なくとも１つを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第１のマイクロレンズ層および勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、前側のディフューザおよび前側のマイクロボールディフューザのうちの１つを有することを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、それの前側の面と前記前側のマイクロボールディフューザとの間にマイクロプリズムを有することを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記強度変調マトリクスディスプレイは、それの前側の面に格子状光学素子を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記強度変調マトリクスディスプレイと前記偏光マトリクスディスプレイパネルとの間にイメージリプリケータ層を有することを特徴とする請求項１から１０のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記イメージリプリケータ層は、ミニレンズアレイ層であって、前記アレイは反転されない１：１のイメージ投影を形成するよう選択された層、および勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記イメージリプリケータ層は、少なくとも１つのホログラフィック光学素子デバイスを有することを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記強度変調マトリクスディスプレイおよび前記偏光マトリクスディスプレイパネルは１つのマトリクスディスプレイパネルに統合されることを特徴とする請求項１から１３のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記一体化されたマトリクスディスプレイパネルは２つのアクティブなガラス基板と、前記２つの基板の間の液晶の薄いシートとを有し、前記薄いシートはＩＰＯ導電層とカラーフィルタを有し、前記２つのアクティブな基板と前記カラーフィルタとは整列されていることを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記２つの活性な基板は約０．７ミリ厚さで、前記シートは０．２ミリ未満であることを特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記強度変調マトリクスディスプレイと前記偏光マトリクスディスプレイはＬＣＤパネル有することを特徴とする請求項１から１６のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
それぞれの画素が赤、緑および青の強度を制御するサブ画素に細分され、前記強度変調マトリクスディスプレイと前記偏光マトリクスディスプレイパネルは、それぞれの対応するサブ画素を、以下のように角度のデカルト座標で与えられた動径信号(modular signal)および角度信号(angular signal)にそれぞれ変換することを特徴とする請求項１から１７のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【数１】
2007519042.tif 000061
【数２】
2007519042.tif 000062
ここで、ｌｅｆｔは第２の直線偏光角を持った第２のイメージ上の同じサブ画素に対応する第１の直線偏光角を持った第１のイメージの１サブ画素の値であり、そしてｒｉｇｈｔは第１のイメージ上の同じサブ画素に対応する第２のイメージのサブ画素の値である。
【請求項１９】
動径信号および角度信号は、以下のように動径信号および角度信号を変換することによって角度ω＝α＋βの傾斜系で与えられることを特徴とする請求項１８に記載のディスプレイ。
【数３】
2007519042.tif 000063
【数４】
2007519042.tif 000064
ここで、２θ＝（９０°−（α＋β））であり、Ｌは第２の直線偏光角αを持った第２のイメージ上の同じサブ画素に対応する第１の直線偏光角βを有する第１のイメージの１サブ画素の値であり、Ｒは第１のイメージの上の同じサブ画素に対応する第２のイメージのサブ画素の値である。
【請求項２０】
偏光マトリクスディスプレイパネルの前側の面に一様に平行な平面に、隣り合って位置した第１および第２の直線偏光フィルタを、前記偏光マトリクスディスプレイパネルの前方にさらに有し、前記第１の直線偏光フィルタは第１の直線偏光角βから９０°の角度Ａにあり、前記第２の直線偏光フィルタは第２の直線偏光角αから９０°の角度Ｂにあって、以下のような角度Ａおよび角度Ｂにおける前記第１および第２のフィルタを用いて、ｌｅｆｔ値およびｒｉｇｈｔ値は前記変換した動径信号および角度信号から解かれることを特徴とする請求項１９に記載のディスプレイ。
【数５】
2007519042.tif 000065
【数６】
2007519042.tif 000066
ここで、２θ＝（９０°−（α＋β））＝Ａ−α＝Ｂ−βである。
【請求項２１】
前記フィルタは観察者眼鏡の上にマウントされることを特徴とする請求項２０に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
前記観察者眼鏡は寄生楕円光除去器(parasite elliptical light eliminator)を有することを特徴とする請求項２１に記載のディスプレイ。
【請求項２３】
変換された信号を格納する記憶手段をさらにを有することを特徴とする請求項１８から２２のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項２４】
それぞれのフレームが、２つの動径−角度(Modulo-Angular)不連続信号(discrete signal)間でそれらの平均を得るために切り替えられ、それによって第１および第２のイメージの間のクロストークを減らすことを特徴とする請求項１９または２０に記載のディスプレイ。
【請求項２５】
さらに制御手段と接続され、前記制御手段は、前記第１のマトリクスディスプレイパネルと前記第２のマトリクスディスプレイパネルの少なくとも１つのオーバードライブを制御することを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ。
【請求項２６】
さらに制御手段と接続され、前記制御手段は動径信号および角度信号の遅れを制御し、その状況で、ｉ)第２の対応する画素が暗である間に一サブ画素が暗から明に変わる時、動径信号(Modulo signal)が角度信号に対して遅れ、そして、ｉｉ）第２の対応する画素が暗である間に第１のサブ画素が明から暗に変わる時、角度信号が動径信号に対して遅れることを特徴とする請求項１８から２２のうちいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項２７】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のＬＣＤパネルを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第２のＬＣＤパネルを有しており、前記偏光マトリクスディスプレイパネルがそれの前側の面上にフィルタシートを有することで、強化された２Ｄスクリーンがもたらされることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項２８】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のＬＣＤパネルを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第２のＬＣＤパネルを有しており、非３Ｄタイプの偏光眼鏡を用いて見られることで、強化された２Ｄスクリーンがもたらされることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項２９】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のＬＣＤパネルを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第２のＬＣＤパネルを有しており、個人的なイメージが第２のＬＣＤにおいて見られる一方で完全に白のイメージが第１のＬＣＤ上に表示され、それによって偏光眼鏡をかけている使用者だけが個人的なイメージを見ることが可能で、他人は白いスクリーンのみを見ることが可能であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３０】
前記強度変調マトリクスディスプレイは第１のＬＣＤパネルを有し、前記偏光マトリクスディスプレイパネルは第２のＬＣＤパネルを有しており、個人的なイメージが第２のＬＣＤにおいて見られる一方で偽のイメージが第１のＬＣＤ上に表示され、それによって偏光眼鏡をかけている使用者だけが個人的なイメージを見ることが可能で、他人は偽のイメージのみを見ることが可能であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３１】
強度変調マトリクスディスプレイを提供する段階と、
前記強度変調マトリクスディスプレイに偏光マトリクスディスプレイパネルを重ね合わせる段階と、
ａ）前記偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素、および生成された偏光光を９０°およびそれ以下を含む範囲に亘る回転、を制御する段階、および、
ｂ）前記偏光マトリクスディスプレイパネルのそれぞれの画素、および１８０°およびそれ以下を含む範囲内に亘って前記強度変調マトリクスディスプレイの対応する画素に由来している偏光光の速軸と遅軸との間の位相、を制御する段階、
のうちの一つと、を有することを特徴とする立体的なイメージを生成するための方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
従来の立体ディスプレイシステムは、互いに９０°の２つのフィルタを有する受動的な偏光立体眼鏡を使い、そして互いに９０°に偏光した２つのイメージ（像）を生成する。図１はこのようなシステムを示し、ここで、Ｌ．ｌ．は左目のみによって見られる左のイメージ、Ｒ．ｌ．は右目のみによって見られる右のイメージ、Ｌ．Ｆ．は左のイメージだけを透過させる左側偏光フィルタ、そしてＲ．Ｆ．は右のイメージだけを透過させる右側偏光フィルタである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【数３】
2007519042.tif 000067
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【数４】
2007519042.tif 000068
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
このような系において、左のフィルタＬ．Ｆ．を通過した後の左のイメージＬ．Ｉ．の強度は、左のフィルタＬ．Ｆ．と左のイメージ、Ｌ．Ｉ．の間の角の余弦、すなわちｃｏｓ（Ａ−α)によって弱められ、一方、右のフィルタＲ．Ｆ．を通過した後の左のイメージＬ．Ｉ．の強度は、角（α＋Ｂ）が設計上９０°に等しくかつｃｏｓ（９０°）がゼロに等しいので、ゼロである。同様に、右のフィルタＲ．Ｆ．を通過した後の右のイメージＲ．Ｉ．の強度は、右のフィルタＲ．Ｆ．と右のイメージ、Ｒ．Ｉ．の間の角の余弦、すなわちｃｏｓ（Ｂ−β)によって弱められ、一方、左のフィルタＬ．Ｆ．を通過した後の右のイメージＲ．Ｉ．の強度は、角（β＋Ａ）が設計上９０°に等しくかつｃｏｓ（９０°）がゼロに等しいので、ゼロである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
本発明は、２つのＬＣＤパネルの前、中間、および／または後に置かれた１つ以上のマイクロレンズアレイ(Micro-Lens Array)層を使って光の平行化を可能にすることによって、スタックされたＬＣＤパネルの干渉問題を解決し、そして広範な視野角におけるコントラストを改善することを可能にする。図１８および図１９に示した例は、コントラストが低下し、そして色が画角によってずれる(シフトする)標準的なＬＣＤとは対照的に、光が固定された角度における画素を通過するので、非常に大きな視野角を可能にする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
マイクロレンズアレイまたはＧＲＩＮＳレンズアレイをこのように利用することは、或る角度において光線が対応する角度ＬＣＤ画素（同じ座標における）に隣接する動径ＬＣＤ画素を通過することを避けることによって、図７に関連して上記で議論したＬＣＤセルのような２つのパターン構成の重ね合わせに関連する問題を解決する。そうでなければ、左と右のイメージとイメージ解像度の劣化との間の視差クロストークをもたらすことになるであろう。従って、固定された角において光が画素を通過するので、より多くの光が画素アパーチャを通過することを可能にすることによって増加する輝度、および、非常に大きな視野角が得られる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
【図１】従来の立体ディスプレイシステムの図であって、「従来の技術」として示す。
【図２】本発明の第１の局面の実施形態による非直交偏光立体ディスプレイの図式的表現である。
【図３】図２の非直交偏光立体ディスプレイの図である。
【図４】直交系から傾斜系へ変換を示す図である。
【図５】極座標における図２の非直交偏光立体ディスプレイの図式的表現である。
【図６】図５の極座標における本発明の一実施形態による非直交偏光立体ディスプレイの図である。
【図７】本発明の一実施形態による、ディスプレイの前側の半波長遅延板および四分の一波長遅延板シートを有するシステムを示す。
【図８】図７の遅延板シートの光軸の方向の効果を示す。
【図９】図７および図８のシステムの代案を示す。
【図１０】図７から図９のシステムの適用を示す。
【図１１】ゲームでの２人のプレーヤーのための図７から図１０のシステムの適用を示す。
【図１２】左−右不連続マトリクス（細い線）および動径−角度(Modulo-Angular)不連続マトリクス（点線）の一部を示す。
【図１３Ａ】ＬＣＤを過度に駆動する効果を示す。
【図１３Ｂ】ＬＣＤを過度に駆動する効果を示す。
【図１４】右目と左目との間のクロストーク効果を示す。
【図１５Ａ】角度信号を遅延させる効果を示す。
【図１５Ｂ】角度信号を遅延させる効果を示す。
【図１６Ａ】図１５の場合に対応するＬＣＤ画素の応答を示す。
【図１６Ｂ】図１５の場合に対応するＬＣＤ画素の応答を示す。
【図１７Ａ】図１５の場合で、左および右の偏光フィルタの後の、観察者の目における結果としての画素強度を示す。
【図１７Ｂ】図１５の場合で、左および右の偏光フィルタの後の、観察者の目における結果としての画素強度を示す。
【図１８】本発明の実施形態による、前側のディフューザおよび投射バックライトを使うＬＣＤディスプレイの一例である。
【図１９】本発明の実施形態による、マイクロレンズアレイを使って、あらゆる色のサブ画素内の光を平行にするＬＣＤディスプレイの例である。
【図２０Ａ】１２８０×１０２４ＬＣＤに対する画素ピッチに合うレンズアレイを示す。
【図２０Ｂ】１２８０×１０２４ＬＣＤに対する画素ピッチに合うレンズアレイを示す。
【図２１】ＬＣＤ画素ピッチに合うレンズアレイを示す。
【図２２】本発明のさらなる実施形態によるディスプレイを示す。
【図２３】本発明のさらなる実施形態による、光を非偏光化することなく光を散乱するのにさらに使われうるブラックマスクを備えたマイクロボールアレイを示す。
【図２４】本発明のさらなる実施形態による、マイクロプリズムを使うディスプレイを示す。
【図２５】本発明の一局面の実施形態による、マイクロレンズアレイを使うディスプレイを示す。
【図２６】本発明の一局面の実施形態による、ホログラフ光学素子(Holographic Optical Elements sheet)シートを使うディスプレイを示す。
【図２７】本発明のさらなる実施形態による、一体化されたＬＣＤを使うディスプレイを示す。
【国際調査報告】
2007519042.tif 000069
2007519042.tif 000070