(57)【要約】  本開示は主に、ディスプレイの正面に取り付けられた変調ＬＣ偏光制御パネル（ＰＣＰ）を使用して偏光された左目画像及び右目画像を交互に提供する３Ｄ立体視ディスプレイに関する。観察者は、異なる２つの画像を正しく見るために、偏光解析眼鏡を装着する。より詳細には、本開示は、左／右目画像の混合を低減させるべく、液晶時間順次立体視ディスプレイのアドレス指定期間に、グローバルＬＣ電気的リセットを導入する。通常のＬＣ材料は、従来のアドレス指定方法では、所望のフリッカのない、片目につき一秒当り６０フレームのレートで独立した左目画像及び右目画像を提供するのに十分な速さで応答しない。本開示及び実施形態は、アドレス指定サイクルの一部として画素を共通ＬＣ状態へと駆動することにより、この制約を克服し、モーションブラーの問題にも対処することができる。【選択図】図６【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間順次液晶立体視表示システムにおけるクロストークを抑制する方法であって、
第１の目の画像を表示した後に、暗期間の間、観察者への光の供給を停止させる段階と、
前記暗期間の間に、
液晶（ＬＣ）パネルにデータを順次書き込む段階と、
最後のラインが書き込まれた後に、前記ＬＣパネルの電極にリセットパルスを印加する段階と、
前記リセットパルスが印加された後に、観察期間の間、前記観察者へ光の供給を行う段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記データを順次書き込む段階は、前記ＬＣパネルの最上ラインから最下ラインへと順次データを書き込む段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データを順次書き込む段階は、前記ＬＣパネルの複数の画素に対応する複数の下側電極に電圧を印加する段階を有し、
前記リセットパルスを印加する段階は、前記ＬＣパネルの上側電極に前記リセットパルスを印加する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記暗期間に、前記ＬＣパネルにおけるほぼ全ての画素をグローバルに共通ＬＣ状態へとリセットする段階を更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記共通ＬＣ状態は、共通暗状態を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第２の目の画像を表示する段階を更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記上側電極を共通電圧レベルに戻す段階を更に備える請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記暗期間に、偏光変換パネルを第１の目偏光モードと第２の目偏光モードとの間で切り替える段階を更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項９】
時間順次液晶立体視表示システムにおけるクロストークを抑制する方法であって、
第１の目の画像を表示した後に、暗期間の間、バックライトをＯＦＦにする段階と、
前記暗期間の間に、
液晶（ＬＣ）パネルにデータを順次書き込む段階と、
最後のラインが書き込まれた直後に、前記ＬＣパネルの電極にリセットパルスを印加する段階と、
前記リセットパルスが印加された直後に、観察期間の間、前記バックライトをＯＮとする段階と
を備える方法。
【請求項１０】
前記データを順次書き込む段階は、前記ＬＣパネルの最上ラインから最下ラインへと順次データを書き込む段階を有し、
前記データを順次書き込む段階は更に、前記ＬＣパネルの複数の画素に対応する複数の下側電極に電圧を印加する段階を有し、
前記リセットパルスを印加する段階は、前記ＬＣパネルの上側電極に前記リセットパルスを印加する段階を有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記暗期間に、前記ＬＣパネルにおけるほぼ全ての画素をグローバルに共通ＬＣ状態へとリセットする段階を更に備える請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記共通ＬＣ状態は、共通暗状態を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第２の目の画像を表示する段階を更に備える請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記上側電極を共通電圧レベルに戻す段階を更に備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記暗期間に、偏光変換パネルを第１の目偏光モードと第２の目偏光モードとの間で切り替える段階を更に備える請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
時間順次液晶立体視表示システムにおけるクロストークを抑制する方法であって、
第１の目の画像を表示した後に、前記表示システムとシャッター眼鏡とを同期させて観察者に供給される光を遮断することにより、暗期間の間に光を遮断する段階と、
前記暗期間の間に、
液晶（ＬＣ）パネルにデータを順次書き込む段階と、
最後のラインが書き込まれた直後に、前記ＬＣパネルの電極にリセットパルスを印加する段階と、
前記リセットパルスが印加された直後に、前記表示システムと前記シャッター眼鏡とを同期させて前記観察者に光を供給可能とすることにより、観察期間の間、光を供給する段階と
を備える方法。
【請求項１７】
前記データを順次書き込む段階は、前記ＬＣパネルの最上ラインから最下ラインへと順次データを書き込む段階を有し、
前記データを順次書き込む段階は更に、前記ＬＣパネルの複数のラインに設けられた複数の画素に対応する複数の下側電極に電圧を印加する段階を有し、
前記リセットパルスを印加する段階は、前記ＬＣパネルの上側電極に前記リセットパルスを印加する段階を有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記暗期間に、前記ＬＣパネルにおけるほぼ全ての画素をグローバルに共通ＬＣ状態へとリセットする段階を更に備える請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記共通ＬＣ状態は、共通暗状態を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第２の目の画像を表示させるべく、前記上側電極を共通電圧レベルに戻す段階を更に備える請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、直視型立体視ディスプレイに関し、より詳細には、変調液晶（ＬＣ）パネル及び偏光制御パネル（ＰＣＰ）によりエンコードされた偏光左目画像と偏光右目画像とを交互に提供する直視型３Ｄ立体視ディスプレイに関する。
【０００２】
［優先権情報］
本願は、２０１０年１月５日日出願の米国仮出願６１／２９２，４６６号"時間順次液晶立体視ディスプレイシステム"の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
３Ｄ映画の成功に続いて、立体視ディスプレイの人気が復活している。技術の発達により、かつては快適とは言えなかった立体視は、現在では、楽しむことが可能なエンターテイメントにまで品質が高められている。
【０００４】
映画館のディスプレイで使用されている主要な立体視技術は、時間順次的に左目画像及び右目画像を偏光エンコードして投影を行っている。投影光に、ほぼ直交する円偏光状態を付与する液晶変調要素を使用して、画像を交互にスクリーン上に閃光態様に投影させる。銀スクリーンからの反射は、偏光状態が保存されるので、適切な偏光解析眼鏡を着用する観察者は、何れかの目に向けられた画像のみを見ることになる。左目画像と右目画像との間の差分により、立体視視差が生成され、ユーザーがそれを奥行きであると解釈する。
【０００５】
この技術の延長上に、家庭のリビング３Ｄ画像を提供するＴＶが存在する。しかしながら、時間順次３Ｄで使用されている応答時間は、多くのディスプレイ技術、特に、液晶表示（ＬＣＤ）ベースのディスプレイの応答時間とは、一致しない。したがって、映画で使用されている方法を高品質立体視ＴＶに適用することは、フレーム間の混合及びモーションブラーを起こさずに画像の切り替えを高フレームレートで行わなければいけないことを意味するため、困難である。
【発明の概要】
【０００６】
液晶立体視表示システムにおけるクロストークを抑制するための方法が提供される。方法は、第１の目の画像を表示した後に、暗期間（dark period）の間は観察者に光の提供を停止する段階を含む。暗期間には、データが順次、液晶（ＬＣ）パネルに書き込まれ、最後のラインにデータが書き込まれた後に、リセットパルスがＬＣパネルの電極に印加される。方法はまた、リセットパルスが印加された後の観察期間に、観察者に光を供給する段階を備える。
【０００７】
一側面によれば、暗期間はバックライトをＯＦＦにすることを含み、観察期間は、バックライトをＯＮにすることを含んでもよい。
【０００８】
別の側面によれば、暗期間及び観察期間は、シャッター眼鏡が観察者に対して光を遮断する又は供給する動作と同期することを含んでもよい。
【０００９】
別の側面によれば、データが順次、ＬＣパネルの最上ラインから最下ラインまで書き込まれてもよい。ＬＣパネルの画素に対応する下側電極に電圧が印加され、ＬＣパネルの上側電極にリセットパルスが印加されてもよい。
【００１０】
別の側面によれば、暗期間に、ＬＣパネルのほぼ全ての画素が、グローバルに共通ＬＣ状態にリセットされる。共通ＬＣ状態は、共通暗状態であってもよい。第２の目の画像が表示されてもよい。
【００１１】
別の側面によれば、暗期間に、偏光変換パネルが、第１の目偏光モードと第２の目偏光モードとの間で切り替えられてもよい。
【００１２】
本開示のこれら及びその他の利点が、以下に示す詳細な説明、添付の図面及び添付の特許請求の範囲から、当業者に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】連続的に背面から照明されるＬＣＤパネルの動作を例示した概略図である。
【図２】セグメント化された偏光制御要素を採用した背面照明型ＬＣＤパネルの動作を例示した概略図である。
【図３】スクロール型バックライトＬＣＤパネルの動作を例示した概略図である。
【図４】フレームアドレスサイクル間にライン毎のアドレス指定が中断される期間に画像を表示するべく、バックライトユニットがグローバルに変調されるＬＣＤパネルシステムの動作を例示した概略図である。
【図５】画像切り替えの間の遷移期間における液晶ディスプレイの断面を例示した概略図である。
【図６】本開示に係る、画像切り替えの間の遷移期間における液晶ディスプレイの断面を例示した概略図である。
【図７】本開示に係る、ツイストネマチック（ＴＮ）ＬＣＤの画素透過を時間の関数として表したグラフである。
【図８Ａ】ＬＣ表示システムのオペレーションを例示した概略図である。
【図８Ｂ】本開示に係る、ＬＣパネルのグローバルリセットを使用したＬＣ表示システムの一実施形態の動作を例示した概略図である。
【図９】本開示に係る、スクロールアドレス指定を使用して、共通状態へとＬＣディスプレイがリセットされるシステムの概略図である。
【図１０】本開示に係る、時間順次ＬＣＤシステムにおけるクロストーク抑制のプロセスを例示したフローチャートである。
【図１１】本開示に係る、立体視ＬＣＤシステムにおけるクロストーク抑制のためのシステムを例示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
一般的に、開示される方法では、フレーム間でＬＣを素早く共通状態へと駆動して、効率的に１つ前のフレームデータを消去し、次のフレームデータをアドレス指定するべく共通の開始点を提供している。好適な共通状態とは、高い印加電圧によって駆動される状態であってもよい。ＬＣの前の状態に関係なく、サブミリ秒で共通状態に達してもよい。黒へと駆動されるＬＣモード（すなわち、ノーマリーホワイト）が、コントラストが高く、立体視画像に発生するクロストークが少ないことから、特に好適である。このことから、本明細書で説明される実施形態は、例えば、ノーマリーホワイト・ツイストネマチック（ＴＮ）ＬＣパネルが含まれる。しかしながら、本発明の一般的な概念は、本明細書に開示される原理に従って、共通駆動状態が黒以外のＬＣモードに適用されてもよい。
【００１５】
開示される方法は、透過型ＬＣＤパネルの通常の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アドレス指定を仮定しており、画像の更新は、ライン毎に局所キャパシタに電荷を蓄積することによって行われ、キャパシタが各画素に対応して設けられている構成を仮定している。電荷は、ＬＣ状態及びＬＣの変調特性を切り替える役割を果たす、透過型インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）に電圧を付与する。電荷を蓄積するのにかかる時間は、液晶の応答時間よりも非常に短いので、パネルフレーム更新レートの仕様が正しくない場合が生じる可能性がある。現在宣伝されている２４０Ｈｚ  ＬＣＤパネルは、１秒当り２４０個もの観察可能な独立したフレームを提供する能力を有さない。また、ライン毎のアドレス指定の効果により、スクロール更新が発生し、次のフレームが、ディスプレイの上部から下部にかけて発光するよう見える。現在のフレームと次のフレームとの間は、ＬＣのアドレス指定レート及び応答の両方に依存する中間表示データの移動領域である。アドレス指定レートが１２０Ｈｚである高速ＴＮ  ＬＣパネルの場合、この中間領域は、表示領域の最大２５％になる場合がある。時間順次立体視ＬＣディスプレイの場合、中間情報の表示は、大きなクロストークを引き起こし、最新のＮｖｉｄｉａ能動眼鏡シャッター眼鏡方式（http://www.nvidia.com/object/3D_Vision_Overview.html）でもクロストークが観察されている。Ｎｖｉｄｉａ能動眼鏡シャッターグラス方式には、アドレス指定サイクルの終わりに向けた期間に混合したデータを見ることに起因して、スクリーンの下部に向かって高いクロストークが生じるという問題がある。
【００１６】
表示が混合するデータのスクロールの問題を解決する幾つかの方法が存在する。方法の一部は、以下に説明するような、セグメント化された、偏光制御パネル（ＰＣＰ）のスクロール及び／又は照明のスクロールを使用する。
【００１７】
本開示は、観察可能期間の間のＬＣ状態の共通リセットを使用して、混合したデータの視認（すなわち、左目画像と右目画像とのクロストーク）を回避することに関する。本開示はまた、低デューティサイクルでバックライトを点灯させることによりＬＣパネルに発生するモーションブラーの問題を解決することに関する。
【００１８】
本開示では、少なくとも２つの方法が提供される。１つ目の方法は、ＬＣパネルの上側基板に形成される共通透明ＩＴＯ電極の駆動を採用する。この同一基板（又は上部板）は、赤、緑及び青色のカラーフィルタ（ＣＦＡ）及びそれを取り囲むブラックマトリクスマスクを有する。この電極に電圧を印加すると、アドレス指定されたデータ値（すなわち、局所画素キャパシタに蓄積された電荷）に関わらず、ＬＣ材料が共通駆動状態になる。ある実施形態では、この効果を利用して、所望の共通リセットを達成する。２つ目の方法では、上部板の駆動以外に、修正されたＴＦＴアドレス指定を利用することにより、ＬＣ材料を共通状態へと駆動する。
【００１９】
米国特許第4,281,341号公報（参照によりその内容が本明細書に組み込まれる）には、ディスプレイ及び液晶変調器の基本的なシステム全体のコンセプトに関して記載されている。上記公報には、スクロールを行う偏光制御パネルを使用した実施形態も含まれている。同出願人の米国特許第6,975,345号公報（参照によりその内容が本明細書に組み込まれる）には、セグメント化されたＰｉセルに関して、境界が視認されてしまうのを抑制する方法が記載されており、その内容は、本開示に記載されるシステムと相互補完的なものである。さらに、同出願人の米国特許出願第２００８／０３１６３０３号には、バックライト照明を制御することが教示されており、同出願人の米国特許出願第１２／８５３，２６５号には、ライン毎のアドレス指定方式のレート及び／又は間欠性を変更することが教示されている（両公報の内容は、参照によりその内容が本明細書に組み込まれる）。
【００２０】
また、近年の３Ｄへの関心の高まりから、ＰＣＰ  ＬＣＤシステムに関しての記載が発行されており、例えば、"LG Display Co., SID '09 DIGEST"ページ３４８−３５１に記事が掲載されている。ＬＧが開示した技術に基づいた試作ユニットが、ＳＩＤ２００９年会議で披露された。
【００２１】
これら教示に関する詳細、及び、その内容が本開示とどのように関係しているかについて、次の章で説明する。本開示の方法が、上記の教示と異なる点の一例として、左目画像データと右目画像データとが交互に表示される間に、ＬＣを共通状態へと駆動するという特徴が挙げられる。
【００２２】
本開示の側面は、上部板電圧駆動及びダブルラインアドレス指定を含む。一連の米国特許第５９２０２９８、６０４６７１６、６０７８３０３、６１０４３６７、６１４４３５３、６３０４２３９及び６３２９９７１号公報（以下、"２９８ファミリー"と称し、参照により本明細書に組み込まれる）に記載された方法とは異なり、本開示の側面は、立体視表示に関して認識されている問題を解決するための上部板を駆動する方法に関する。より詳細には、本開示は、既存のＴＦＴパネルが、ＬＣ材料を挟む平行な電極構造の静電容量を超えて、十分な局所画素静電容量を提供しないことを認識した。上部板の電圧がアドレス指定中断期間にも印加されていることから、上部板の駆動が、従来のアドレス方法の信頼性に大きく影響を与えてしまっている。これに対し、"２９８ファミリー"に記載された教示では、アドレス及びホールドを、上部板への電圧印加と同時に行うことを示唆している。更に、本開示は、第２表示データが単独で表示されて視認される時に、リセットの前の期間に混合したデータが表示されるようにする上部板変調方式に関する。これは、従来のＴＦＴパネル及び上記の従来技術の方法では説明されていないライン毎のアドレス指定に固執した結果である。それに対して、"２９８ファミリー"の特許は、表示データのシーケンスに関して説明している。"２９８ファミリー"の教示によれば、先ず、データの一セットと関連付けられて画像が示される。そして、リセット／ホールド電圧が上部板に印加され、その後に、新たなデータと関連付けられた新たな画像が表示される。要約すると、"２９８ファミリー"には、順次フレームの独立性を含む一般的な意味での上部板の駆動が説明されているが、立体視表示技術に関して認識されている問題を解決しておらず、アドレス指定及び混合データ表示に関する上記の方法についても説明していない。
【００２３】
本開示の２番目の方法は、新規のデータでアドレス指定される前に、ラインを共通状態（典型的には、黒の状態）にアドレス指定することを柱としている。同出願人の米国特許出願番号第12/853,274号に開示される、黒へと交互にフレームをアドレス指定する原理とは異なり、本開示の前黒フレーム挿入方法では、画素を黒にした時から画素を正しい値へと駆動する時までのフレーム期間とは異なるデータ期間を利用する。ある実施形態では、通常のパネルは、１フレーム時間内に２回アドレス指定することができ、隣接していない行を順次アドレス指定するのに、行イネーブル駆動回路に対する修正を利用してもよい。
【００２４】
図１は、連続してバックライトが点灯されるＬＣＤパネルを有する従来のディスプレイ１００のオペレーションを例示した概略図である。従来のディスプレイ１００は、典型的には、連続点灯バックライトユニット（ＢＬＵ）１１０及び液晶変調パネル１２０を備える。
【００２５】
図１に示すように、２つのスナップショット１３０、１４０が並べて示されており、フレーム更新期間の一部で時間的に分離されている。第１スナップショット１３０は、時間ｔにおける動作を示しており、第２スナップショット１４０は、時間ｔ＋Δｔにおける動作を示している。動作時には、ＬＣＤの更新は、更新ライン１５０によって示されるように、ライン毎に行われる。所与の時間において、１つの行電極に電圧が印加され、その行に沿って設けられている画素ベースの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、データ列からの電流が流れ込み、ローカルに設けられた記憶キャパシタに蓄積される。第２行電圧が印加されて、その行に設けられているＴＦＴがディセーブルされる前に、所望のデータ電流が平行して印加される。同様な態様で、次の行もアドレス指定されて、ＬＣ材料が新たに印加される電圧に応答する。一般的に、多くのラインがアドレス指定されて、ＬＣ材料が蓄積された電荷によって決まる状態に静定する。このようにスクロール更新が行われて、次にアドレス指定される領域の直前に、所与の時間にアドレス指定されたラインに、有限混合画像領域１６０が形成される。この様子が図１に概略的に示されており、ＬＣＤディスプレイのアドレス指定が例示されている。
【００２６】
バックライトユニット１１０は連続的に変調ＬＣＤパネル１２０を照明し、ディスプレイは、ライン毎のアドレス指定方式を使用して更新される。通常の液晶応答時間によれば、一の画像から次の画像へと段階的に遷移し、右目画像及び左目画像それぞれについて、図示するように、Ｌで示されている一の画像からＲで示されている次の画像へと遷移する。図１には、スクロール更新により、アドレスライン１５０の上方の混合領域１６０としてＬＣの遷移が明らかとなる典型的なシステムの一の時間とそれより遅れた時間のスナップショット１３０、１４０が示されている。
【００２７】
必要に応じて、アドレス指定時間を最大にして、現在使用されている一般的な２Ｄパネルにおいて、第１フレームのアドレス指定を完了する時と次のフレームの開始との間の休止期間が明らかに見えないようにすることができる。その結果、１つのフレームに対応する完全な画像が存在する時間がなくなる。したがって、独立した左目画像及び右目画像を順次観察する立体視表示は、通常のＬＣＤでは観察できない。
【００２８】
図２には、セグメント化された偏光制御パネル２２５を採用して、周知の連続点灯バックライトＬＣＤパネル２２０の動作が概略的に示されている。このような方法については、同出願人の米国特許出願番号第１２／８５３，２６５号及び米国特許出願公開２００８／０３１６３０３号広報（両出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる）に記載されており、図１を参照して概略を説明した問題を、セグメント化されたＰＣＰ２２５のスクロールを使用することにより解決している。ＰＣＰ２２５の各セグメントの駆動と、パネル２２０のアドレス指定とを同期させることにより、任意の瞬間にディスプレイに存在する混合画像を、右目及び左目間で効率的に分離させている。この態様によれば、右目／左目画像の混合（クロストーク）を、市場で入手可能なＴＮパネル及び少なくとも１０セグメントを有する高速ＰｉセルベースのＰＣＰについて、２％未満に抑えることが可能である。
【００２９】
図３には、周知のスクロールバックライトＬＣＤパネルの動作が概略的に示されている。スクロールバックライトユニット（ＢＬＵ）３０４を実装することにより、図２を参照して上記したクロストークを更に低減させることができ、望ましくない混合画像が視認されるのを抑制することができる。同出願人の米国特許出願公開第２００８／０３１６３０３号に教示されているように、局所減光ＬＥＤ（dimming LED）照明の登場により、スクロールＢＬＵ３０４の実現がより現実的になった。
【００３０】
図４には、同出願人の米国特許出願番号第１２／８５３，２７４号に教示され、その内容が本明細書に参照により組み込まれるように、完全なフレームアドレスサイクルの周期間に、ライン毎のアドレス指定を中断させる期間４０２にのみ、画像の表示を行うべく、バックライトユニットがグローバルに変調される周知のＬＣＤパネルシステム４００の動作が示されている。パネルがアドレス指定され及びＰＣＰが切り替えられる時である期間４０４、４０６の間に、バックライトユニットはＯＦＦとされる。
【００３１】
セグメント化されたＰＣＰを使用せずにクロストークを低減させる別の技術は、シャッター眼鏡システムを動作させるのと同様である。Nvidiaによって最近開発されたこの方法は、各ラインを、連続更新で必要とされるよりも高速でアドレス指定を行う（http://www.nvidia.com/object/3D_Vision_Overview.html参照）。この方法では、１つのフレームの更新に続く期間に、アドレス指定を停止させることができる。この停止期間の間に、遷移中のＬＣが、更なるラインがアドレス指定される前に静定することを可能としている。十分な停止期間が導入される場合、ＬＣは、能動眼鏡レンズを介して観察認される１つの画像を表示させるのに十分な時間を有することになる。同様な方法を、変調照明と組み合わせてパネルベースのＬＣ  ＰＣＰに実装してもよい。ＢＬＵをＯＦＦにすることは、能動眼鏡ユニットの両方のレンズを不透明にし、アドレス指定の間に存在する混合画像を隠すことと等価である。静定した（又は、より現実的には、静定中の）ＬＣ画像を見るには、ＢＬＵをＯＮとし、ＰＣＰを正確に切り替える。
【００３２】
画像の下側に残るクロストークは、ディスプレイの輝度を引き換えにして、観察開始時間を調整することにより低減してもよい。上記の従来のスクロールシステム及びグローバル変調システムでは、混合画像領域を表示させないことにより、実質的にクロストークを防いでおり、この特徴が本開示においても鍵となっている。
【００３３】
本開示の第１の側面は、連続する画像の間に、画素をグローバルに共通ＬＣ状態へとリセットするために、ＬＣＤの上部板にリセットパルスを印加することにより、混合画像を回避することである。
【００３４】
図５及び図６には、アドレス指定の間に、３つの隣接する行の画素が表示する画像が時間の関数で示されている。図には、３つの異なる期間における、ＬＣＤパネルの水平方向断面が示されている。
【００３５】
図５は、従来のシステムの場合の、画像切り替えの遷移時間における、液晶表示ディスプレイ５００の断面が概略的に示されている。ここで、動作時には、液晶の切り替えは、上側板５１０と下側板５１２、５１４、５１６の間に位置するＬＣ全体にわたって付与される電場により達成される。電場は、電圧（Ｖ）を下側透明画素電極５１２、５１４、５１６に印加することにより、フレーム毎に調整される。全ての画素に共通の上側電極５１０は、一定の電圧（Ｖｔ）で維持される。例えば、右（Ｒ）画像状態５３０では、Ｖ＝Ｖｔが第１下側板５１２に印加され、Ｖ＝Ｖｔ−δＶが第２下側板５１４に印加され、Ｖ＝Ｖｔ−Δｔが第３下側板５１６に印加される。図５に示すように、ＬＣの応答時間が有限であることから、右（Ｒ）画像状態５３０から左（Ｌ）画像状態５５０への遷移において混合画像（混合画像状態５４０と示されている）が生じている。左（Ｌ）画像状態５５０を達成するには、Ｖ＝Ｖｔ−Δｔを第１下側板５１２に印加し、Ｖ＝Ｖｔを第２下側板５１４に印加し、Ｖ＝Ｖｔ−δＶを第３下側板５１６に印加する。この例では、輝度の順番（中間の行５４０）は、その１つ前の状態（上側の行５３０）でもアドレス指定状態（下側の行５５０）でもない。ここで、ＬＣは限られた時間に印加された電圧に応答し、この期間、画素は、所望の次の画像の輝度と比較して正しくない輝度を表示している。
【００３６】
図６は、本開示に係る、右画像と左画像との間の遷移期間の液晶ディスプレイ６００の断面を例示した概略図である。図６には、画素のアドレス指定の直後に、上側電極に短い期間リセット電圧を印加することを導入する様子が示されている。
【００３７】
ここで、動作時には、液晶の切り替えは、上側板６１０と下側板６１２、６１４、６１６の間のＬＣ全体にわたって付与される電場の結果として達成される。これは、フレーム毎に下側透明画素電極６１２、６１４、６１６への電圧（Ｖ）を印加することにより調節される。全ての画素に共通の上側電極６１０は、一定の電圧（Ｖｔ）に保たれる。例えば、右（Ｒ）画像状態６３０では、Ｖ＝Ｖｔが第１下側板６１２に印加され、Ｖ＝Ｖｔ−δＶが第２下側板６１４に印加され、Ｖ＝Ｖｔ−Δｔが第３下側板６１６に印加される。
【００３８】
次に、リセット状態６３５において、画素が共通状態（その他の実施形態では他の共通状態であってもよいが、ここでは、黒であると仮定する）へと駆動され、混合及び望ましくない輝度の反転がなく、画素をグローバルに所望の状態へと緩和させることを可能にする。
【００３９】
リセット状態６３５が適用された後、左（Ｌ）画像状態６５０が、例えば、Ｖ＝Ｖｔ−Δｔを第１下側板６１２に印加し、Ｖ＝Ｖｔを第２下側板６１４に印加し、Ｖ＝Ｖｔ−δＶを第３下側板６１６に印加することにより達成されてもよい。リセット状態６３５の後、Ｒ画像状態６３０からＬ画像状態６５０への遷移において、不鮮明なＬ画像が６４０で観察される場合がある。そこで、本開示では、ＬＣにリセットをアドレス指定した後に、上側電極６１０に短いリセット電圧を印加して、正しい相対輝度を有する所望の状態へとＬＣを静定させることを可能にする。これは、輝度全体が僅かに影響を受けるが、所望の画像が最小の立体視クロストークで視認可能となることを意味している。
【００４０】
図７は、ＴＮ  ＬＣＤの画素透過を時間の関数で表したグラフ７００である。本開示によれば、２つのトレースは、最上ライン画素７０２と最下ライン画素７０４である。この実施形態例では、白フレーム及び黒フレームが交互に、１２０Ｈｚでディスプレイに書き込まれ、１つのフレームが約６ミリ秒でアドレス指定される。アドレス指定は、残りの約２．５ミリ秒の時間、一時的に停止される。アドレス指定が一時的に停止される観察期間の前であって最後のラインがアドレス指定されると、Ｖｓｙｎｃパルス７２０が検出される。Ｖｓｙｎｃが、１５Ｖ及び０．１ミリ秒のパルス７２０をトリガし、この電圧がパネルの上側板に印加されて、ＬＣがほぼグローバル暗状態へとリセットされる。これは、ｖｓｙｎｃから約１ミリ秒遅れて、上側画素及び下側画素両方の、ほぼ等しい低透過率として表される。斜線で示した期間７１０においてディスプレイを見ることにより（例えば、ＢＬＵがＯＮとされる）、画像の分離及び立体視における低いクロストークが提供される。
【００４１】
グラフ７００には、完全な黒画像と白画像との間の切り替えの１２０Ｈｚの中断されたアドレス指定の間の、ＴＮパネルの最上行と最下行の両方における画素からの、実際に測定された透過率が示されている。Ｖｓｙｎｃの瞬間毎に、１５Ｖ、０．１ミリ秒のパルス７２０により、パネルの上側板をノーマリーホワイトＴＮ  ＬＣ状態である全ての画素を、ほぼ共通の低い透過率として、実質的に黒状態とする。画素に蓄積されていた電荷はアドレス指定の期間に変化しないので、画素がアドレス指定される時間にほぼ関係なく、画素が所望のアドレス指定された状態へと緩和される。アドレス指定の時間差が存在することによる最上ライン及び最下ラインの時間的な僅かなオフセットは、次のＬＣ状態を達成するのに使用される同様なオフセットによって、ほぼ完全に無視することができる。グラフ７００により、上側板リセットスキームの実行可能性が確かめられた。また、同じ実験により、アドレス指定と同時に上側板駆動電圧を印加することにより、局所キャパシタンスが不十分になる可能性が示された。アドレス指定の間に高い電圧が維持されると、画像のコントラスが許容できない程度に反転してしまう。これを回避するようにパネルを設計することは可能であるが、このような事実の発見から、一実装形態として、アドレス指定に続いて上側板を駆動し、バックライト変調を使用して混合画像を隠すことが考えられることが分かる。アドレス指定期間と上側板駆動の期間とを時間的に分離する構成は、上記した従来技術と本開示との重要な違いである。
【００４２】
本開示の第２の側面は、アドレス指定を修正する前に、従来のライン毎のＴＦＴ駆動技術を使用して画素を共通状態へと駆動することに関する。多くの場合、この方法では、フレーム更新の期間に１ラインが２度アドレス指定されることになり、パネルをスクロールダウンするのに、２つのオフセットアドレスラインが使用される。従来のパネル構造では、不必要であると考えられていたことから、上記のような構成を採用できなかった。このようなシステムを実装するには、行シフトレジスタに僅かな変更を行うだけでよい。
【００４３】
本開示の第１の側面は、非セグメント化及びセグメント化ＰＣＰを採用する両タイプのシステムに適用可能であり、本開示の第２の側面は、以下で説明するようにスクロールセグメント化方法を使用する。
【００４４】
図８Ａ及び図８Ｂは、従来のＬＣ表示システム８００の動作と、ＬＣＤパネルのグローバルリセットを使用したＬＣ表示システム８５０の開示された実施形態の動作とを例示した概略図である。図８Ａには、リセットを行わず、上側板の駆動を行わない、従来の方法が例示されている。図８Ｂには、リセット８６５を示した開示の実施形態が例示されている。
【００４５】
図８Ａに示すように、ＬＣ表示システム８００は、切り替え可能ＢＬＵ８０１、均一なＰＣＰ８０５、及び、ノーマリーホワイト（黒に駆動される）ＬＣＤパネル８０３を備える。ＬＣＤパネル８０３は、（８１０において）Ｌ画像データからＲ画像データへとアドレス指定されると同時に、ＢＬＵ８０１がＯＦＦにされ、この間にＬＣＤパネル８０３に表示される遷移画像は観察不可能となる。したがって、観察者は、右目及び左目の両方において何も見ることはない。（８２０において）ＬＣＤパネル８０３が実質的にＲ画像データへと遷移完了すると、ＢＬＵ８０１がＯＮとなり、ＬＣＤパネル８０３に表示されたＲ画像が観察可能となる。ＰＣＰ８０５はまた、ＬＣ表示システム８００と同期して、ユーザーの右目は光を見ることが可能となる。図に示すように、システム８００は、アドレスライン（例えば、図１参照）に続く静定領域に対応する混合画像（クロストーク）８２２を有する。（８３０において）Ｒ画像がほぼ静定した時、Ｒ画像がＬＣ表示システム８００に表示される。
【００４６】
上記の動作とは異なり、（例えば、図８Ｂに示すような）開示の実施形態は、クロストーク及びモーションブラーを回避する。一実施形態では、図８Ｂに示すように、動作時には、均一な切り替え可能ＢＬＵ８５１、均一なＰＣＰ８５５及びノーマリーホワイト（黒へ駆動される）ＬＣＤパネル８５３を備えるシステムに、グローバル上側板駆動スキームが適用される。一実施形態において、パネル８５３が、アドレス指定中断方法を使用して、１２０Ｈｚでアドレス指定される。
【００４７】
図の上部右側８６０に示されるように、パネル８５３がライン毎にアドレス指定され、次の画像に関連付けられた電荷が、局所画素キャパシタに蓄積される。一実施形態において、パネル８５３が上から下に向かってライン毎にアドレス指定される。その他の実施形態では、パネル８５３はその他の態様でアドレス指定されてもよく、これに限定されないが例えば、下から上へ、中心から外側のラインへと向かってアドレス指定されてもよい。期間８６０の間は、ＢＬＵ８５１がオフとされて、遷移画像は表示されているものの観察可能とされず、観察者は右目及び左目の両方に何も見ることはない。
【００４８】
図面の２番目に示されている８６５に例示されるように、フレーム更新が完了すると、アドレス指定が一時的に停止されて、高い電圧のパルスが短期間、上側板に印加されて、ＬＣ８５３がグローバルに共通黒状態へと駆動される。この段階８６５では、ＢＬＵ８５１がＯＮとされてもよい。一実施形態では、フレームの最後のラインが書き込まれた後に、高い電圧パルスが印加される。その他の実施形態では、フレームの最後のラインの最後の画素に書き込みが行われるのとほぼ同時に、高い電圧パルスが印加されてもよい。
【００４９】
図の３番目及び４番目の８７０、８８０に示すように、上側板が共通電圧レベルに戻ると、ＢＬＵ８５１がＯＮとされ、静定した画像が、ディスプレイの前の状態との明らかな混合なしに、観察可能となる。一実施形態では、パネルのアドレス指定が開始してから１／１２０秒が経過すると、ＢＬＵ８５１がＯＦＦとされて、次のフレームのアドレス指定が開始される（例えば、図の８６０に戻り、この時を除いて、右目フレームの替わりに、左目フレームのアドレス指定がＬＣで実行される）。ＢＬＵ８５１がオフとされる期間にＰＣＰ８５５が切り替えられて、偏光の混合がクロストークに寄与するのを効果的に回避することができる。
【００５０】
上側プレートへの電圧印加は、理想的には、ＤＣ平衡スキームと調和していることが望ましい。ＬＣ材料内のイオン性汚染物質が基板境界に向かって移動し、恒久的なセル電圧を生成してしまうのを防ぐべく、正味時間平均フィールドが液晶材料上に存在するのを回避するのに、ＤＣ平衡化を利用してもよい。ＤＣ平衡化を行わない場合、長時間表示された静的画像が、新しく表示された情報に関係なく観察可能な状態で残ってしまう"画像固着"（image sticking）という現象が発生することが多い。この現象を回避するべく、印加されるデータ電圧の極性は、連続したフレーム間で交互に切り替えられる。この極性は、上側板の電圧を基準とした極性であるので、同様なＤＣ平衡を実行するために、適合した上側板電圧反転を採用してもよい。この構成は、開示された全ての実施形態に使用可能である。
【００５１】
ある実施形態では、上記したようなＬＣＤアドレス指定及び照明を採用して、ＰＣＰ及び受動眼鏡を使用する替わりに、能動シャッター眼鏡を使用してもよい。このシステムは、照明される期間に、効果的にグローバルに観察可能となる。この実施形態によれば、上記で参照したNvidiaシャッター眼鏡システムのような現在のＬＣＤシャッター眼鏡で観察されるクロストークを改善させることができる。
【００５２】
別の実施形態では、上側板電極がセグメント化されて、スクロール方法が使用される。ＬＣＤパネルを、異なる複数の表示領域を含むかのようにアドレス指定してもよく、各表示領域が、水平方向の１つの帯状の上側板電極の下に位置する隣接する一連の行を含む。ディスプレイが、中断期間が存在するライン毎のアドレス指定によってアドレスされ、各中断期間には、前にアドレス指定されたラインの上に位置する上側電極に電圧が印加される。ＰＣＰのセグメントは、表示領域の各々に対応してもよく、セグメントは、帯状の上側板電極と効果的にアライメントされる（及び、セグメント化された照明の要素についても同様）。ディスプレイ全体を、複数の帯状の部分に分割することにより、照明のデューティサイクルを改善し、それにより輝度全体を改善させることができる。
【００５３】
図９には、デユアルラインスクロールアドレス指定を使用して、ＬＣディスプレイ９００が共通状態へとリセットされる実施形態が概略的に示されている。動作時には、パネル９１０が、上から下に向かってライン毎にアドレス指定されるが、始めに、高い共通電圧に設定された列データから開始される。別の実施形態では、パネル９１０が、下から上に向かってアドレス指定されてもよい。いずれにせよ、対応するＰＣＰ９１２セグメントが、パネル９１０のアドレス指定と同期される。
【００５４】
画素９０４の最初の行が、均一なデータ列高電圧でアドレス指定され、それによりＬＣ９１０が共通状態（ノーマリーホワイトＴＮパネルの場合、黒の状態）へと駆動される。上から下へ向かってアドレス指定される上記実施形態における第１行の物理的に上側に位置する第２行の画素９０２が、次に、正しいデータ電圧になることが可能となり、画素キャパシタが蓄電される。この行９０２は、第１行９０４から一定の距離分、離間して配置されるが、この距離は、黒に駆動される時の時間的オフセットに対応している。第１行９０４から１つ下に位置する第３行９１４が次に黒にアドレス指定され、その後に、第２行９０２の直ぐ下に位置する第４行９１２が正しくアドレス指定される。
【００５５】
このアドレス指定されたラインのダブルスクロールにより、フレーム更新サイクル内の任意の１ラインのアドレス指定を行う間の最適な期間を可能とすると同時に、ラインアドレス指定のための適切な時間が確保される。これは、連続したアドレス指定の間の時間が一般的には最適でないとされるフレーム期間となっていることから、従来の信号スクロールラインアドレス指定スキームを使用してフレームが交互に黒に駆動される黒フレーム挿入とは異なる。これに対して、ダブルラインスクロールアドレス指定は、行シフトレジスタ構造を僅かに変更するだけでよく、２つの渡された"トークン"が共存し交互にトリガされるのを可能にする。
【００５６】
また、パネルの電気的構成を、デユアルラインアドレス指定を実装するように変更することも可能である。１つの選択肢としては、データを同時に、ディスプレイの上半分と下半分に印加することが可能となるように列電極を分割する方法がある。これにより、所与のラインをアドレス指定する時間に対してアドレス指定フレームを２倍にすることができる。これは、１対のアドレス指定されたラインがディスプレイの高さの少なくとも半分の距離分、離間している場合に好適である。別の選択肢には、列データラインの電流駆動能力を増大させることにより、黒へと駆動するためのラインアドレス時間を短くすることが挙げられる。これは、列電極抵抗及びドライバ出力インピーダンスを下げることによって達成可能である。更なる別の方法として、各行における全ての画素への、追加リセット接続を導入することが挙げられる。
【００５７】
上記の実施形態のスクロール方法は、スクロールセグメントＰＣＰ９２０を利用してもよい。さらに、上記で説明されたようなスクロールバックライト９３０を使用することにより、残っているクロストークを低減させることができる。
【００５８】
図１０は、時間順次ＬＣＤシステムにおけるクロストーク抑制のプロセス１０００を例示したフローチャートである。プロセス１０００は、アクション１００１で開始する。アクション１００２において、画像データが表示される。例えば、第１の目の画像データが、アクション１００２において表示されてもよい。
【００５９】
１００２で画像データが表示された後、アクション１００４では観察者に光が届かないようにする。一実施形態では、アクション１００４の間に、バックライトがＯＦＦにされて、観察者への光の供給が停止される。別の実施形態では、アクション１００４の間に、観察者のシャッター眼鏡に同期して、光が遮断される。
【００６０】
また、アクション１００４の間に、ＬＣパネル上の画像データがアクション１００６において更新される。例えば、第２の目の画像データが、アクション１００６においてＬＣパネルへと書き込まれてもよい。一実施形態では、ＬＣパネルの第１ラインから最後のラインへと順にデータが書き込まれる。例えば、ＬＣパネルの最上ラインから最下ラインへと順番にデータが書き込まれてもよい。ある実施形態では、ＬＣパネルのラインと関連付けられた画素に対応する下側電極に電圧を印加することにより、データが書き込まれる。
【００６１】
また、アクション１００４の間であってアクション１００６の後に、アクション１００８において、ＬＣパネルの共通電極にリセットパルスが印加される。一実施形態では、アクション１００８において、ＬＣの画素が共通状態（例えば、共通黒状態）へと駆動された後に、所望の書き込まれた状態へとグローバルに緩和されることが可能となり、前に書き込まれた画像と画像が混合することなく、また、望ましくない輝度反転が抑制される。ある実施形態では、リセットパルスが、ＬＣパネルの上側電極に印加される。
【００６２】
必要に応じて、アクション１００４の間に、偏光制御パネル（ＰＣＰ）が切り替えられる、又は、アクション１０１０において、偏光モードが遷移する。例えば、ＰＣＰ及び受動アナライザが使用される実施形態では、アクション１００４のある時点でＰＣＰが切り替えられてもよい。
【００６３】
アクション１００８においてリセットパルスが印加された後に、アクション１００２において、ＬＣディスプレイの観察者に光が供給される又は光が視認可能となる。上側電極は、共通電圧レベルに戻る。アクション１００２において、画像データが表示される。一実施形態において、ＬＣディスプレイのバックライトをＯＮにすることにより、光の供給が可能となる。別の実施形態では、アクション１００２においてＬＣディスプレイと観察者のシャッター眼鏡とが同期されることにより、光が観察者に到達可能となり、観察者は画像データを視認することができるようになる。
【００６４】
図１１は、立体視フラットパネルディスプレイシステム１１００の一例が示された原理的な概略図である。システム１１００は、バックライト１１０２、ＬＣ変調パネル１１０４及び偏光制御パネル１１０６を備える。システム１１００はまた、バックライト１１０２、ＬＣパネル１１０４及びＰＣＰ１１０６を制御するための制御インターフェースを提供するコントローラ１１２２を備えてもよい。
【００６５】
例えば、バックライトインターフェースは、バックライト制御信号をバックライト１１０２に供給して、バックライトをＬＣパネル１１０４及びＰＣＰ１１０６と同期させるのを可能にする。ＬＣインターフェースは、ＬＣ制御信号をＬＣパネル１１０４に供給して、バックライト１１０２をＬＣパネル１１０４及びＰＣＰ１１０６と同期させるのを可能にする。ＰＣＰインターフェースは、ＰＣＰ制御信号をＰＣＰ１１０６に供給して、ＰＣＰをバックライト１１０２及びＰＣＰ１１０６と同期させてもよい。
【００６６】
コントローラ１１２２は、ソース１１２０と通信可能であってもよい。ソース１１２０としては、ＤＶＤプレーヤ、ケーブル信号、インターネット信号、又は、画像データをシステム１１００に供給可能なその他の信号が含まれてもよい。
【００６７】
システム１１００及びその他の同様なシステムを、本開示に教示される方法を採用するのに使用してもよい。上記したように、ある実施形態は、ＰＣＰを含まなくてもよい。ある実施形態では、常時点灯されるバックライトを使用して、シャッター眼鏡と同期させることにより、観察者に光を到達させる又は停止させるようにしてもよい。したがって、図１１に示される３つの構成要素全てが、本開示の実施形態各々において使用されなくてもよい、及び／又は、同期されなくてもよい。図１１は、特定の開示された実施形態に対しての単なるシステム例であり、システム１１００に対するその他の配置及び置換が当業者であれば理解できる。
【００６８】
上記に開示された原理に従った様々な実施形態が説明されたが、これらは例示するために示されたものであって、限定することを目的としたものではない。したがって、本発明の広さ及び範囲は上記に例示された実施形態によって限定されるべきではなく、特許請求の範囲及び本開示から発生する均等物によってのみ規定されるべきである。また、効果及び特徴が上記実施形態で説明されたが、これらは、特許請求の範囲の適用を、上記効果の一つあるいは全てを達成するためのプロセス及び構造に限定するものではない。
【００６９】
明細書の各セクションの見出しは、３７ＣＦＲ１．７７の忠告に従って、又は、組織立てて説明する目的で、付されている。これらの見出しは、本開示から生じる特許請求の範囲に記載される発明を限定及び特徴付けるものではない。特に、例として、見出しに「技術分野」とあるが、技術分野を説明するのに上記で使用された言葉によって、特許請求の範囲は限定されるべきではない。特に、例として、見出しに「技術分野」とあるが、技術分野を説明するのに上記で使用された言葉によって、特許請求の範囲は限定されるべきではない。また、「発明の概要」に記載された内容も、特許請求の範囲に記載される発明を特徴付けるものであるとみなされるべきでない。また、本開示において、「一つの発明」という言葉は、新規性が一点しかないということを論ずるために使用されるべきでない。本開示から生じる複数の請求項の限定事項によって、複数の発明が記載され、このような特許請求の範囲は、発明及びその均等物を規定し、保護する。特許請求の範囲の広さは、本開示に照らし合わせて実態に基づいて考察されるべきであり、記載された見出しによって制限されるべきではない。
【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６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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