(57)【要約】  本発明は、3Ｄディスプレイに関する。3Ｄディスプレイは、細長い粒子のサスペンションを含む懸濁粒子装置を有し、前記粒子は、入射光線に対して所定の角度で整列する。ディスプレイは、情報を左目用と右目用に分離することができる。電子制御可能な懸濁粒子装置の組は、出力される光線の屈折角度を調整する。
2007519957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つが光放射線に対して透明な第1および第2の支持部材と、
該支持部材間の非等軸の粒子のサスペンションと、
少なくとも前記第1の支持部材上の電極配置であって、少なくとも前記粒子の主要な割合が、所定の領域において前記支持部材に対して傾斜した配置で整列されるように、前記粒子サスペンションに第1の電場を印加することにより、前記支持部材間を通過する前記光放射線が斜めに誘導されるところの電極配置と、
を有する電気光学セル。
【請求項２】
前記電極配置は、前記第1および第2の支持部材の両方の上にあることを特徴とする請求項1に記載の電気光学セル。
【請求項３】
光放射線の光源と、
画素の配列を有する表示装置と、
請求項1または2に記載の複数の電気光学セルと、
を有するディスプレイ。
【請求項４】
前記光放射線を別の方向に誘導するため、前記電気光学セルとは別の電気光学セルが設置され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】
前記電気光学セルの第1の群は、前記光放射線を左目の方に誘導するように配置され、前記電気光学セルの第2の群は、前記光放射線を右目の方に誘導するように配置されることを特徴とする請求項4に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記第1の群の前記電気光学セルは、前記第2の群の前記電気光学セルに対して、繰り返しパターンで散在していることを特徴とする請求項5に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記パターンは、第1および第2の電気光学セルを有する電気光学セル組を有し、
前記第1の電気光学セルは、前記光放射線を左目の方に屈折し、
前記第2の電気光学セルは、前記光放射線を右目の方に屈折し、
複数の前記組が、一列に並んで整列されることを特徴とする請求項6に記載のディスプレイ。
【請求項８】
さらに、前記電気光学セルは、前記光源から前記電気光学セルの第1の方向に入射した光放射線が、前記第1の方向と略平行な第1の光線と、前記傾斜した粒子配置に対応した傾斜方向の第2の光線とに分割されるように配置され、前記第1の光線は、一つの目の方に誘導され、前記第2の光線は、他の目の方に誘導され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９】
前記電気光学セルは、前記第1の支持部材上に、第1の行を形成する3つの電極を有し、
前記3つの電極の各々は、前記第2の支持部材上に対向して整列された電極を有し、
前記第1および第2の支持部材上の前記電極は、前記第1の電場を印加するため、非対称に帯電されるように配置されることを特徴とする請求項3乃至8のいずれか一つに記載のディスプレイ。
【請求項１０】
さらに、懸濁された前記非等軸の粒子の自由度の数を低減する手段を有することを特徴とする請求項9に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記粒子の自由度の数を低減する前記手段は、前記第1の支持部材上のマトリクス内に、前記第1の行と同一の、別の2つの電極行を有する前記電気光学セルを有し、
前記3つの行の前記電極の各々は、前記第2の支持部材上に対向して整列された電極を有し、前記第1および第2の支持部材上の前記電極は、前記第1の電場と直交する電場が印加されるように作動され、前記懸濁された粒子は、両方の電場によって整列されることを特徴とする請求項10に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記電気光学セルは、前記セルの第1の部分に入射する光放射線が、部分的に左目の方に屈折され、前記セルの第2の部分に入射する光放射線が、部分的に右目の方に屈折されるように配置され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１３】
前記電気光学セルは、前記第1の支持部材上に、第2の行を形成する電極を有し、
前記5つの電極の各々は、前記第2の支持部材上に対向して整列された電極を有し、
前記セルの中央の左に入射する光放射線が、部分的に左目の方に屈折し、前記セルの中央の右に入射する光放射線が、部分的に右目の方に屈折するように前記粒子を整列させるため、前記第1および第2の支持部材上の前記電極がアドレス指定され、第1の電場が形成されることを特徴とする請求項12に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記第2の行は、5つの電極を有することを特徴とする請求項13に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
さらに、前記懸濁された粒子の自由度の数を低減する手段を有す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】
前記懸濁された粒子の自由度の数を低減する前記手段は、前記第1の支持部材上のマトリクス内に、前記第2の行と同一で、該第2の行に隣接する別の2つの行を有する前記電気光学セルを有し、前記マトリクスの前記電極の各々は、前記第2の支持部材上に対向して整列された電極を有し、前記第1および第2の支持部材上の前記電極は、追加の電場を形成するように配置され、前記粒子は、両方の電場によって整列され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】
右目を対象とする前記光放射線は、その後、右目用の情報を有するように作動する表示画素を通過し、左目を対象とする前記光放射線は、その後、左目用の情報を有するように作動する表示画素を通過し、
前記左目および右目用の前記情報の組み合わせによって、3D像が構成されることを特徴とする請求項4乃至16のいずれか一つに記載のディスプレイ。
【請求項１８】
透過モードに切り替え可能な第1の表示窓を提供するように作動し、
前記窓の寸法は、前記電気光学セルの群の寸法に対応し、
前記群は、少なくとも一つの電気光学セルを有し、
前記群の前記電気光学セルは、少なくとも前記群内の前記粒子の主要な割合が、所定の領域において前記支持部材に対して略垂直な配置で整列されるように、前記群の前記粒子サスペンションに、前記支持部材と直交する電場を印加するように作動し、
前記光放射線は、無視できる程の障害で前記支持部材間を通過することを特徴とする請求項17に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記第1の窓を通過する前記光放射線は、その後、2D像を構成するための情報を有するように作動する画素を通過し、前記窓は、2Dと3Dの表示モード間で切り替えることができることを特徴とする請求項18に記載のディスプレイ。
【請求項２０】
反射モードに切り替え可能な第2の窓を提供するように作動し、
前記窓の寸法は、電気光学セルの群の寸法に対応し、
前記群は、少なくとも一つの電気光学セルを有し、
前記群の前記電気光学セルは、少なくとも前記群内の前記粒子の主要な割合が、所定の領域において前記支持部材と整列するように、前記群の前記粒子サスペンションに、前記支持部材と整列する電場を印加するように作動し、
両者の間を通る前記光放射線が反射されることを特徴とする請求項18または19に記載のディスプレイ。
【請求項２１】
前記第1の窓は、前記第2の窓と同一であ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】
前記電気光学セルは、前記光放射線の光源と前記表示装置の間に設置されることを特徴とする請求項3乃至21のいずれか一つに記載のディスプレイ。
【請求項２３】
前記表示装置は、液晶装置であることを特徴とする請求項22に記載のディスプレイ。
【請求項２４】
前記画素は、2D像用の情報を有するように作動し、前記第2の窓が反射モードにあるとき、周囲光が反射され、前記第2の窓に2D像が構成されることを特徴とする請求項22または23に記載のディスプレイ。
【請求項２５】
前記電気光学セルは、前記表示装置の前面に設置されることを特徴とする請求項3乃至21のいずれか一つに記載のディスプレイ。
【請求項２６】
前記表示装置は、ポリLED、ブラウン管、プラズマディスプレイ、電解放射型ディスプレイ、バックライト付きライトバルブディスプレイまたはOLEDディスプレイのような放射型ディスプレイを含むことを特徴とする請求項25に記載のディスプレイ。
【請求項２７】
前記第2の窓は、該第2の窓が反射モードにあるとき、ミラーに見えることを特徴とする請求項25または26に記載のディスプレイ。
【請求項２８】
屈折の角度は、異なるユーザーに適応し、または異なる距離で作動するように、調整可能であることを特徴とする請求項3乃至27のいずれか一つに記載のディスプレイ。
【請求項２９】
前記懸濁された非等軸の粒子の前記配向を切り替えるため、前記電極の電位を変化させる駆動電子装置を有することを特徴とする前記請求項のいずれか一つに記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、3Dディスプレイに関し、特に、ディスプレイによって透過または反射される光放射線の方向を制御するための粒子サスペンションを有する電気光学セルの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
懸濁粒子装置（SPD）は、光を制御する必要のある用途におけるライトシャッターおよびライトバルブとして使用され、透過および不透過の状態間を切り替えることが可能である。これらの装置は、例えば、LCDスクリーンと組み合わせて、パーソナルコンピュータおよび移動通信装置のスクリーンに使用される。スクリーンの周囲が暗いとき、SPDは、バックライトからの光をLCDスクリーンの方に透過し、またスクリーンの前方に明るい光が存在するときは、SPDは、バックライトを使用せずに周囲光からの光を反射する。
【０００３】
通常のSPDは、ガラス板等の第1および第2の略平行な離間された支持部材を有し、それらの部材の間には、懸濁粒子媒体が設置される。懸濁粒子媒体は、支持液体中に細長い反射性粒子を含む。支持部材上には、1または2以上の個々のセル内の懸濁粒子に電場を印加するための電極が設置される。電場が印加されていない状態では、粒子は、ランダムな配向を示す。初期のSPDでは、懸濁粒子のランダムな配向を用いて不透明な状態が得られる。入射光は、ランダムに配向された粒子によって遮蔽され、散乱する。改良型のSPDでは、光の方向に対して垂直な電場を用いることにより、不透明な状態が得られる。印加電場によって、粒子は、広い領域にわたって光の方向に対して垂直となるように整列し、大きな反射状態が得られる。この状態の利点は、反射率が向上し、切り替え時間が短くなることである。透過状態は、光の方向の電場を印加することによって形成され、粒子は、長手軸が入射光の方向と平行となるように整列し、散乱が著しく抑制される。
【０００４】
3Dディスプレイについての研究は、次第に普及し、広く行われるようになっている。既に多くの自動立体表示スクリーンが出現しており、これにより、観者は、フィルタおよび特殊な眼鏡を使用せずに、3D像を見ることができる。そのようなスクリーンの一例は、バーケル（C.  van  Berkel）らの「マルチビュー3D−LCD」、SPIEプロシーディング、2653巻、p32−39、1996年に示されている。
【０００５】
3D像は、ディスプレイが左目と右目用の2つの像を示す際に、2つの像が僅かにずれており、2つの目に視差が生じる場合に現れる。各像の情報を有する画素は、スクリーンに繰り返しパターンで散在している。スクリーンから放射される光は、左目用の情報を有する画素を通過する光が、実質的に左目の方に誘導され、右目用の情報を有する画素を通過する光が、実質的に右目の方に誘導されるように制御される。各画素の組に対応する光線は、正確な角度で画素に入射する必要がある。通常、光線の方向は、米国特許第4717949号に示されているように、平行な細いスリットに、適当なインターバルでバックライトの光を放射させることにより制御され、または、独国特許第2196166号に示されているように、光と画素の間にスリットを有するフィルタを用いることにより、または適当な角度に光を広げるレンズを用いることにより制御される。しかしながら、これらの方法では、いずれにおいても、作動中に光の方向を変化させることが可能なスクリーンを提供することはできない。そのため、スクリーンを2Dディスプレイモードに切り替えることはできない。また、観者の位置に応じて、光の方向を変化させることも難しい。各研究において、光が放射される前に、誘導光を散乱させる切り替え可能式拡散フィルタを有するディスプレイであって、これにより表示モードを2Dから3Dに切り替えることの可能なディスプレイが報告されている。そのような研究例は、エイチェンラーブ（J.  Eichenlaub）ら、「軽量小型2D／3D自動立体LCDバックライト」、SPIEプロシーディングス、3295巻、p180−185、1998年に示されている。しかしながら、拡散フィルタは、しばしばスクリーンの効率を低下させる。また、各視野からの光の方向が製造段階で固定され、その後これを変更することはできないため、いかなる特殊なスクリーンにおいても、特定の数の視野を含む画像だけしか表示させることはできない。
【特許文献１】米国特許第4717949号明細書
【非特許文献１】バーケル（C.  van  Berkel）ら、「マルチビュー3D−LCD」、SPIEプロシーディング、2653巻、p32−39、1996年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では、光放射線の方向を制御するための粒子サスペンションを有する電気光学セル、またはそのような電気光学セルを有するディスプレイを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、少なくとも一つが光放射線に対して透明な第1および第2の支持部材と、該支持部材間の非等軸の粒子のサスペンションと、少なくとも前記第1の支持部材上の電極配置であって、少なくとも前記粒子の主要な割合が、所定の領域において前記支持部材に対して傾斜した配置で整列されるように、前記粒子サスペンションに第1の電場を印加することにより、前記支持部材間を通過する前記光放射線が斜めに誘導されるところの電極配置と、を有する電気光学セルが提供される。
【０００８】
また、光源と、画素の配列を有する表示装置と、前述の複数の電気光学セルと、を有するディスプレイが提供される。
【０００９】
本発明の利点は、電気的な力によって光の方向が制御され、作動時にこの方向を変化させることができることである。バックライトによって放射された光は、電気光学セルによって、適当な画素の方に誘導され、その後適当な目の方に誘導され、調整可能な3D像が形成される。観者が位置を変えたり、3D像の視野数が増加または減少した場合に、これに従って光線の方向を変化させることができる。
【００１０】
また、本発明では、透過モードに切り替え可能な第1の表示窓を提供するように作動し、前記窓の寸法は、前記電気光学セルの群の寸法に対応し、前記群は、少なくとも一つの電気光学セルを有し、前記群の前記電気光学セルは、少なくとも前記群内の前記粒子の主要な割合が、所定の領域において前記支持部材に対して垂直な配置で整列されるように、前記群の前記粒子サスペンションに、前記支持部材と直交する電場を印加するように作動し、前記光放射線は、無視できる程の障害で前記支持部材間を通過することを特徴とするディスプレイが提供される。
【００１１】
前記第1の窓に対応する画素が、さらに2D像の情報を有する場合、前記窓を2Dと3Dの表示モード間で切り替えることができる。
【００１２】
また本発明では、反射モードに切り替え可能な第2の窓を提供するように作動し、前記窓の寸法は、電気光学セルの群の寸法に対応し、前記群は、少なくとも一つの電気光学セルを有し、前記群の前記電気光学セルは、少なくとも前記群内の前記粒子の主要な割合が、所定の領域において前記支持部材と整列するように、前記群の前記粒子サスペンションに、前記支持部材と整列する電場を印加するように作動し、両者の間を通る前記光放射線が反射されることを特徴とするディスプレイが提供される。
【００１３】
画素が反射性電気光学セルの背面に設置されている場合、反射モードにおいて前記第2の窓は、ミラーに見え、画素が反射性電気光学セルの前面に設置され、画素が2D像用の情報を有する場合、周囲光を使用して前記窓に2D像を照射することができる。
【００１４】
本発明の他の利点は、電気光学セルによって多くの傾斜角度の光を透過、反射および屈折させることができるため、光の方向を、異なるユーザーに適応し、または異なる距離で作動するように調整することができることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、一例として示される添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【００１６】
図1には、電場が印加されていない状態の電気光学セル1を示す。このセルは、2つの平坦な支持部材2および3を有し、これらの部材の間の媒体5には、懸濁粒子4が含まれている。支持部材は透明であり、光6は、セルを通過することができる。粒子サスペンションは、絶縁流体中に懸濁された複数の反射性粒子を有する。また、粒子は、非等軸状であり、すなわちこれらの粒子は、非対称な形状を有する。通常の場合、これらの粒子は、高さ、幅および奥行きの寸法が異なる細長い粒子である。サスペンション媒体は、ブチルアセテート、または液体有機シロキサン高分子であっても良く、粘度は、粒子のブラウン運動は可能であるが、沈殿はしないような粘度である。好適な粒子の例には、銀、アルミニウムもしくはクロムの金属血小板、マイカ粒子または無機チタン化合物粒子が含まれる。粒子の長さは、1から50μm程度であり、これらの粒子の厚さは、5から300nmである。図1において、粒子は、ランダムに配置されている。光線6は、ランダムに配置された粒子4で散乱される。従ってセルは、あまり光を透過させない。
【００１７】
図2には、支持部材2および3に対して垂直に電場が印加された電気光学セルを示す。粒子4は、それらの粒子の長手軸が印加電場の方向と平行になるように整列され、光線6は、あまり散乱されずにセルを通過することが可能である。結果的に、セルは透過モードとなる。
【００１８】
図3には、電場が支持部材2および3と平行に印加されたときの電気光学セルを示す。この場合、懸濁粒子は、それらの粒子の長手軸が電場方向と平行になり、光6に対して垂直となるように整列される。セルは、光6を反射する反射性粒子を含んでも良く、この場合、光は粒子4で反射されるため、セルは光を透過しなくなる。切り替えの時間を考慮した場合、図3に示す不透過配置は、図1に示す配置よりも好ましい。良好な整列状態から図1に示す配向が得られるまでの切り替え時間は、粒子の熱緩和に依存するのに対して、図3の配向への切り替え時間は、電気的な力に依存する。粒子寸法が大きい場合、後者の方が、前者よりも切り替えはずっと速くなる。
【００１９】
図4には、傾斜した角度で電場が印加されたときの電気光学セルを示す。粒子4は、それ自身が支持部材2、3の法線に対してある角度で整列されるため、入射光は屈折する。しかしながら、光の一部にしか、屈折は生じない。図5には、セルから放射される3つの光線8、9、10を示す。少量の一部の光8は、セルを貫通して真っ直ぐ進行し、いかなる粒子にも散乱されない。光の別の部分9は、奇数個の粒子により散乱し、支持部材の法線と粒子の成す角度7の2倍の角度で屈折する。また、光の第3の部分10は、偶数個の粒子により散乱し、第2の粒子によって、第1の粒子により生じる屈折方向とは反対の方向に屈折するため、透過する光線は、入射光線に対して平行となる。
【００２０】
図6には、図2、3および4に示す電場を生じさせる、詳細な電極構造とセル形状の一例を示す。図6には、支持部材2および3上の、それぞれの電極11および12の配列を示す。支持部材2上の電極11は、支持部材3上の電極12と対向するように整列される。また、電極は、間隙13によって離間され、電極間の絶縁が可能となっている。通常支持部材は、ガラス、石英、プラスチックまたは二酸化珪素（SiO2）等の絶縁透明材料で構成される。通常、電極は、CVDまたはスパッタリング処理で成膜されるインジウムスズ酸化物（ITO）等の導電性材料を用いて形成される。支持部材間の空間には、サスペンション媒体5と、2つの外方不動態層14とを有する中央層が含まれ、サスペンション媒体5は高誘電率であるが、不動態層14は誘電率が低い。不動態層14の設置目的は、セルの粒子サスペンション中の電場の不均一性を抑制することである。考えられる不動態層は、基板2、3の浸漬処理によって設置されるフッ素重合体、またはスパッタもしくはCVD等によって成膜されるSiO2である。
【００２１】
通常のセルは、50μmの不動態層を有する200μmのセル間隙を有し、電極幅は250μmで、電極間隙13は50μmである。中央層14の真空誘電率は、10であり、各不動態層15の誘電率は、2である。
【００２２】
図6には、粒子サスペンション内の等電位線15が比較的平行で、電場線の勾配が不動態層内に大きく広がっている様子を示す。また図6には、セル内での懸濁粒子4の配向状態を概略的に示す。粒子4は、等電位線に対して垂直に整列される。図6a、6bおよび6cに示す電場の変化を実現させるには、電極11および12は、各電場のため別個にアドレス化される必要がある。図6に示す電極の陰影の差は、電位が異なることを示している。薄灰色は、負に帯電されていることを示し、白は、正に帯電されていることを示し、黒は、中性を示している。
【００２３】
図6aには、支持部材に対して垂直な電場を得る方法を示す。第1の支持部材の電極11と第2の支持部材の電極12に、反対の電位を与えると、支持部材に対して垂直な電場が生じる。図6bは、右と左の電極のそれぞれに反対電荷を付与し、支持部材を整列させる電場を得る方法を示しており、図6cは、電極を非対称にアドレス化させて、支持部材に対して傾斜した角度の電場を得る方法を示している。電気的セル内での電場の傾斜角度は、図6cの傾斜角度に限定されない。また、他の適当な電極の組み合わせをアドレス化することによって、傾斜角度を調整することができることは、本願明細書を読んだ当業者には明らかである。
【００２４】
傾斜した配置を得るため、図6cでは、各支持部材上の3つの電極が使用されている。このため、6つの電極を使用して、光の一部を屈折させる電気光学セルが形成される。また6つの電極を有するセルを透過性または反射性となるように構成することもできる。
【００２５】
ある電場の影響下にある電気光学セル内の懸濁粒子は、2以上の自由度を有する。図7aには、第2の支持部材の左側から第1の支持部材の右側に傾斜した角度の電場の影響下にある、4つの粒子を示す。支持部材上の電極は、図示されていない。粒子16および粒子17は、異なる配向を有するが、いずれも電場に沿って整列される。セルを通過した光は、反射環に反射され、その結果、光は、図7aに示す粒子によって形成される管の全ての側で反射される。反射環の直径は、光の方向と粒子の成す角度に依存する。しかしながら、図7bに示すように第1の電場に垂直な第2の電場を印加して、反射環を回避することができる。2つの電場が断続的に印加された場合、両方の電場を満足する配向が選定される。粒子17の配向は、両方の電場を満たす。従って、粒子の自由度が減り、粒子配向の正確な選定が可能となる。粒子が反射状態にある場合、大部分の粒子の配向は、広い領域において粒子が基板と平行となるように選定され、大きな反射状態が得られる。粒子が2以上の自由度を有する場合、大きな反射状態を得ることはできない。
【００２６】
懸濁粒子の自由度の数を減らすため、図8を参照して示すように、電極11および12のマトリクスを有するセル18が使用される。第1および第2の支持部材2および3は、3つの電極が行R1からR3および列C1からC3の各々に配置された、9の電極を有する。各列は、列デコーダ19および20によってアドレス化され、各行は、行デコーダ21および22によってアドレス化される。電極と電圧源に接続された接続部の間の各ノードには、スイッチ（図示されていない）が設けられ、各電極は、セルの残りの電極から絶縁される。従って、電極を個々にアドレス化することができる。行および列デコーダと、スイッチとは、さらに駆動電子装置に接続される（図示されていない）。あるいは、アクティブマトリクス配置を使用して、各電極を個々にアドレス化しても良い。
【００２７】
図8aには、非対称にアドレス化される、第1および第2の支持部材上の列を示す。列C1は、第1および第2の支持部材の両方において正に帯電され、列C2は、第1の支持部材では負に帯電され、第2の支持部材では正に帯電され、列C3は、第1および第2の支持部材の両方において負に帯電される。非対称に帯電された電極は、図8bに示すように、第1の支持部材2の右側から、第2の支持部材3の左側に傾斜した角度の電場を形成する。粒子は、粒子16および17について示すように、2以上の自由度で整列する。しかしながら、図8cに示すような、第2の電場が印加された場合、一つの配向のみが両方の電場を満足する。図8bに示す粒子16の配向は、第2の電場によって許容されなくなる。一方、第2の電場は、第1の電場では許容されない図8dに示す粒子16の配向を許容する。ただし粒子17の配向は、両方の電場に許容される。この結果、第1および第2の電場が断続的に印加された場合、ほとんどの粒子は、粒子17の配向を選定するようになる。図8cおよび8dに示す電場は、支持部材と平行、すなわち図8dの紙面から出る方向であり、この方向は、第1および第2の支持部材の両方の上部行R1を残りの電極とは反対に帯電させることにより、得ることができる。粒子を特定の配向にさせるため、2つの電場は、粒子の緩和時間よりも速い速度で、繰り返し印加される必要がある。あるいは、周波数の異なる交流電場を用いて、各電場が平衡状態に達するよりも短い時間のインターバルで、2つの直交する電場を断続的に印加しても良く、これにより粒子は、両方の電場によって許容される配向をとるようになる。
【００２８】
またセルを図9に示すようにアドレス化することによって、セルを不透過性で高反射性にしても良い。図9aでは、第1および第2の支持部材2、3上の電極は、右側の列C3を他の列の電極と反対に帯電することにより、対称にアドレス化され、図9bに示すように、支持部材と平行な右側から左側の電場が得られる。また図9cにおいて、帯電電極によって得られる第2の電場は、支持部材に対して平行であるが、図9aおよび9bにおける電場に対しては垂直であるため、粒子は、粒子17で示されている配向にされる。両方の電場が繰り返し印加された場合、粒子16で示されている配向は、許容されない。
【００２９】
また、セルは、第1の支持部材上の電極が、第2の支持部材上の電極とは反対に帯電されるようにアドレス化することにより、透過性にしても良く、この場合、粒子は、支持部材とは垂直な配置で整列される。図10に示すような第2の電場を印加することにより、粒子17の配向を選定することができる。ただし、透過状態では、いずれの粒子も入射光と相互作用する配向を有さないため、第2の電場は不要である。図8、9および10を比べると、図8c、9cおよび10cにおいて、帯電電極によって生じる第2の電場は、透過状態に値を加えなくても、屈折、反射および透過の状態と同じ状態を維持することができることは明確である。セルを屈折、反射または透過状態に切り替えるには、一つの電場のみを変化させれば良い。従って粒子の配向を制御するため、第2の電場が必要な場合でも、電気光学セルを新しい状態に切り替えるには、一つの電場だけを切り替えれば良い。その結果、本発明を適用した場合、電極数が抑制されるという利点があり、第2の電場を提供する際に、代替電極配置を使用して、多くの電気光学セルに対して共通の電極を使用することが可能となる。
【００３０】
以下、本発明による3D像の構成について示す。3D像を構成する通常の方法は、図11に示されている。ディスプレイは、画素23、24の列で構成され、画素23の半分は、左目用の情報を有し、画素24の半分は、右目用の情報を有する。左目と右目用の画素によって表される像が、別個に示された場合、像は同等であっても僅かにずれるため、両目の間に視差が生じる。両方の像が適切な目によって同時に視認される場合、3D像が出現する。従来技術では、各画素組に対応する光線は、別個の光源25、26または27から生じる。通常の場合、別個の光源は、特定の空間インターバルでディスプレイに光を放射するバックライト、例えば、通常のバックライト前方のフィルタのスリットによって形成され、または光を別の角度に広げるレンズによって形成される。以降に示す本発明の一例では、各画素に対応する個々の電気光学セルを用いて、3D像が構成される。電気光学セルは、入射光が適切な方向に屈折して、適当な画素を通るように作動される。図12には、各画素の後方に電気光学セルを有するディスプレイが、光放射線を適当な角度で屈折させる方法を示す。電気光学セル28に対応する、陰影が付された画素組を、図13に詳しく示す。
【００３１】
図13には、それぞれ左目と右目用の情報を有する2つの液晶画素23および24の背面に、2つの電気光学セル18a、18bを有するディスプレイ28の一部を示す。画素ディスプレイは、液晶ディスプレイに限定されるものではない。エレクトロウェッティング式、電気泳動式、エレクトロクロミック式または他のライトバルブディスプレイ等の、いかなる種類のパッシブディスプレイを使用しても良い。画素は、基板30上の電極間に設置された液晶29で構成される。左の電気光学セル18aの一部は、光を屈折し、光は、左の画素23を通過し、左目に達する。右の電気光学セル18bの一部は、光を屈折し、光は、右の画素24を通過し、右目に達する。入射光と平行に電気光学セルを貫通して進行する光の部分は、適正な粒子濃度によって最小化され、またはセルの適切な構成によって遮蔽される。例えば、電気光学セルからある距離に、光シャッターが設置され、屈折した光線と直進する光線は、空間的に分離される。図14には、図13の電気光学セルに必要な屈折を得るために必要な電極の電位の詳細を示す。図14aにおいて、電場は、第1の支持部材2の右側から、セル18aの電場が生じる第2の支持部材3の左側の方向に形成される。図14bにおいて、電場は、第1の支持部材2の左側から、セル18bの電場と透過な、第2の支持部材3の右側の方向に生じる。
【００３２】
図15には、2つの光線を形成するのに必要な電極数を抑制する方法を示す。各光線は、別の目の方向に誘導される。図において、第1の支持部材2上には、一行に5つの電極が示されており、第2の支持部材3上には、一行に5つの電極が示されている。図16には、第1の支持部材2および第2の支持部材3上に、5つの電極を有する3つの行が示されている。左の電気光学セル18aの列C3と、右の電気光学セル18b（図14）の列C1とは、同一の電位であり、2つの列が一つの列に結合されることにより、列数が6から5に減少する。新たなセル31は、第1の支持部材上に列C2乃至C4を有し、第2の支持部材上に負に帯電された列C3を有し、他の列は、正に帯電される。帯電した電極は、電場を形成し、セル中央左に入射する光は、左に屈折し、中央右に入射する光は、右に屈折する。1行当たり4電極にする、別の低減も可能である。
【００３３】
図17には、必要な電極数がさらに抑制された、電気光学セルの形態を示す。このセルでは、ディスプレイの解像度が向上する。図5を参照して示したように、入射光の一部のみが、屈折される。光の別の部分は、入射光線と平行に透過する。入射光線8、10と平行な透過光は、右目の方に誘導された光線として利用することができ、屈折光線9は、左目の方に誘導された光線として利用することができ、またはこの逆も可能である。各画素組当たり一つの電気光学セルを用い、電気光学セルの透過および屈折光線の両方を利用するディスプレイは、単位画素当たり一つの電気光学セルを有するディスプレイの2倍の解像度となる。
【００３４】
図18には、ディスプレイ28の一部を示す。電気光学セル18は、透過モードとなっている。光は、セルを通過し、特定の目の方には屈折されない。画素によって伝達される情報が、2D像を形成する情報である場合、電気光学セルを屈折モードから透過モードに切り替えることによって、3D表示モードと2D表示モードの間で切り替えを行うことが可能となる。3Dと2Dのモード間の切り替えられる窓の寸法は、ディスプレイと同じ寸法であり、あるいは個々の電気光学セルと同程度であり、ユーザーは、切り替えられる表示領域を選定することができる。図19には、電気光学セル18が反射モードにあるときのディスプレイ28の一部を示す。この場合、バックライトからの光は、反射される；従って、背面からの光は、画素には到達しない。そのため、スイッチをオフにして電力消費を抑制することができる。この状態は、環境側にディスプレイを照射する上で十分な周囲光がある場合に利用することができる。従って、電気光学セルを半透明板として使用することができる。
【００３５】
本発明の別の実施例は、図20に示されている。ディスプレイ32は、画素23および24を有し、これらの画素は、電気光学セル18の背面に設置されている。この実施例では、画素を有する表示装置は、ポリLEDまたはCRT等の光源が組み込まれた装置で構成される。従って、これらの実施例では、別個のバックライトは不要である。ただし、同様に、バックライト付きLCDディスプレイ等の全ての透過型ディスプレイを使用することが可能である。屈折型電気光学セルに入射する光は、予め3D像の情報を有しており、適当な目の方に向かって屈折される。図21のような透過状態では、画素は、2D像の情報を有し、そのため、ディスプレイ窓は、2Dと3D表示モード間で切り替えることができる。図22には、反射モードにある電気光学セルを示す。いかなる光もディスプレイを透過することはできず、ディスプレイからは、周囲光が反射される。従ってこの場合、ディスプレイは、ミラーのように見える。
【００３６】
電極配置は、前述のものに限定されないことは明らかである。前述の例では、反射環を生じさせずに、光をそれぞれの目用の2つの光線に屈折する最小電気光学セルは、各支持部材上に9個の電極を有する。追加の電極を用いて、電場の大きさおよび電極の電荷を変化させることにより、前述の屈折角度とは異なる多くの追加の屈折角度を提供しても良い。支持部材と粒子が成す角度を電場を用いて制御することにより、ディスプレイの作動時に、光の屈折を変化させることができる。3D像は、2以上の視野を有し、観者が頭を動かした際に、新たな視野が視認される。ディスプレイが作動状態にあるときに、視野の数および視野方向を変化させても良く、これらは、ディスプレイのハードウェアに限定されない。例えば、電気光学セルは、変化する電場が印加されるように変更しても良い。
【００３７】
本願の特許請求の範囲は、特定の形態の組み合わせについて示されているが、本発明の開示の範囲は、それが、現在のいかなる請求項に記載の発明と同一の発明に関するものであるかに関わらず、またそれが、本発明と同一のいかなるもしくは全ての技術的課題を軽減するものであるかに関わらず、本願に明確にもしくは暗示的に示されたいかなる新しい特徴物、またはいかなる新しい特徴物の組み合わせ、またはいかなるそれらの他の一般物をも包含することに留意する必要がある。出願人は、本願の手続き中に、またはこれから派生する他のいかなる出願の手続き中にも、そのような特徴および／またはそのような特徴の組み合わせについて、新たな請求項を作成し得ることに留意する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】懸濁粒子がランダム状態にあるときの、3Dディスプレイ内の電気光学セルの概略断面図である。
【図２】懸濁粒子が透過状態にあるときの、3Dディスプレイ内の電気光学セルの概略断面図である。
【図３】懸濁粒子が反射状態にあるときの、3Dディスプレイ内の電気光学セルの概略断面図である。
【図４】懸濁粒子が部分屈折状態にあるときの、3Dディスプレイ内の電気光学セルの概略断面図である。
【図５】図4の電気光学セルの光路を示す概略図である。
【図６ａ】ディスプレイ面に対して垂直に電場が印加された、ディスプレイの電気光学セルの断面図であって、右側に懸濁粒子の整列状態の拡大図が示された図である。
【図６ｂ】ディスプレイ面に対して平行に電場が印加された、ディスプレイの電気光学セルの断面図であって、右側に懸濁粒子の整列状態の拡大図が示された図である。
【図６ｃ】ディスプレイ面に対して傾斜した角度で電場が印加された、ディスプレイの電気光学セルの断面図であって、右側に懸濁粒子の整列状態の拡大図が示された図である。
【図７ａ】ディスプレイの電気光学セル内の懸濁粒子の自由度を示す図である。
【図７ｂ】ディスプレイの電気光学セル内の懸濁粒子の自由度を示す図である。
【図８ａ】屈折状態にあるディスプレイの電気光学セルの詳細な実施例を示す図である。
【図８ｂ】屈折状態にあるディスプレイの電気光学セルの詳細な実施例を示す図である。
【図８ｃ】屈折状態にあるディスプレイの電気光学セルの詳細な実施例を示す図である。
【図８ｄ】屈折状態にあるディスプレイの電気光学セルの詳細な実施例を示す図である。
【図９ａ】反射状態にある図8の電気光学セルを示す図である。
【図９ｂ】反射状態にある図8の電気光学セルを示す図である。
【図９ｃ】反射状態にある図8の電気光学セルを示す図である。
【図９ｄ】反射状態にある図8の電気光学セルを示す図である。
【図１０ａ】透過状態にある図8および9の電気光学セルを示す図である。
【図１０ｂ】透過状態にある図8および9の電気光学セルを示す図である。
【図１０ｃ】透過状態にある図8および9の電気光学セルを示す図である。
【図１０ｄ】透過状態にある図8および9の電気光学セルを示す図である。
【図１１】3D像の形成方法を示す図である。
【図１２】光を屈折する懸濁粒子装置を用いて、3D像を形成する方法を示す図である。
【図１３】別個の液晶（LC）画素を介して、2光線の各々を適当な目に誘導する2つの電気光学セルを有するディスプレイの一部を示す図である。
【図１４ａ】図13のディスプレイに要求される電気光学セルの電極構造の例を示す図である。
【図１４ｂ】図13のディスプレイに要求される電気光学セルの電極構造の例を示す図である。
【図１５】半分のセルが光を左に屈折させ、半分のセルが光を右に屈折させる、電気光学セルを示す図である。
【図１６】図15に示す屈折を得ることが可能な電気光学セルの電極構造を示す図である。
【図１７】LC画素からの光の一部を一方の目の方に向けて屈折させ、別のLC画素からの光の別の一部を他方の目の方に向けて透過させる、一つの電気光学セルを有するディスプレイの一部を示す図である。
【図１８】透過状態にある2つの電気光学セルと、2つのLC画素とを有するディスプレイの一部を示す図である。
【図１９】反射状態にある図18のディスプレイを示す図である。
【図２０】2つの電気光学セルと、2つのLC画素とを有し、3D表示モードにあるディスプレイの別の実施例を示す図である。
【図２１】透過状態にある図20のディスプレイを示す図である。
【図２２】反射状態にある図20および21のディスプレイを示す図である。
【図１】
2007519957.tif 000003
【図２】
2007519957.tif 000004
【図３】
2007519957.tif 000005
【図４】
2007519957.tif 000006
【図５】
2007519957.tif 000007
【図６ａ】
2007519957.tif 000008
【図６ｂ】
2007519957.tif 000009
【図６ｃ】
2007519957.tif 000010
【図７ａ】
2007519957.tif 000011
【図７ｂ】
2007519957.tif 000012
【図８ａ】
2007519957.tif 000013
【図８ｂ】
2007519957.tif 000014
【図８ｃ】
2007519957.tif 000015
【図８ｄ】
2007519957.tif 000016
【図９ａ】
2007519957.tif 000017
【図９ｂ】
2007519957.tif 000018
【図９ｃ】
2007519957.tif 000019
【図９ｄ】
2007519957.tif 000020
【図１０ａ】
2007519957.tif 000021
【図１０ｂ】
2007519957.tif 000022
【図１０ｃ】
2007519957.tif 000023
【図１０ｄ】
2007519957.tif 000024
【図１１】
2007519957.tif 000025
【図１２】
2007519957.tif 000026
【図１３】
2007519957.tif 000027
【図１４ａ】
2007519957.tif 000028
【図１４ｂ】
2007519957.tif 000029
【図１５】
2007519957.tif 000030
【図１６】
2007519957.tif 000031
【図１７】
2007519957.tif 000032
【図１８】
2007519957.tif 000033
【図１９】
2007519957.tif 000034
【図２０】
2007519957.tif 000035
【図２１】
2007519957.tif 000036
【図２２】
2007519957.tif 000037
【国際調査報告】
2007519957.tif 000038
2007519957.tif 000039