(57)【要約】  本発明は、内側ディスプレイを積み重ねられた外側ディスプレイを有し、第１のマルチプルビューモード及び第２のシングルビューモードで動作可能であるように構成される表示装置に関する。本発明のアイデアは、放射型ディスプレイの上に電気泳動ディスプレイを配置することである。前記表示装置は、２つのモードで動作されることができ、すなわち、第１のモードはマルチプルビューモード又はデュアルビューモードであり、第２のモードはシングルビューモードである。前記シングルビューモードを起動するために、前記外側ディスプレイは、透明状態に設定され、前記内側ディスプレイは、所望の対象を表示するようにオンにされる。前記マルチプルビューモードにおいて、前記外側ディスプレイは、３次元バリアとして機能する。したがって、前記外側ディスプレイのピクチャ素子の一部は、透明状態に設定され、他のピクチャ素子は、不透明状態に設定される。観察者は、それぞれの目で異なる画像を見て、その結果、前記内側ディスプレイに表示される対象のマルチプルビューピクチャを経験する。
2008547044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側ディスプレイを積み重ねられた外側ディスプレイを有し、第１のマルチプルビュー表示モード及び第２のシングルビュー表示モードで動作されるように構成される表示装置において、前記外側ディスプレイが、前記表示装置が前記第１の表示モード及び前記第２の表示モードで動作されることを可能にするように制御可能である電気泳動ディスプレイであり、
前記第１の表示モード及び前記第２の表示モードが、前記外側ディスプレイ内のピクチャ素子の両端間の電位差を制御することによって達成され、前記ピクチャ素子が、少なくとも１つの不透明状態及び１つの透明状態で動作可能であり、
前記第１の表示モードが、前記内側ディスプレイをオン状態に構成し、かつ前記外側ディスプレイ内の前記ピクチャ素子の少なくとも１つを前記透明状態に構成し、前記外側ディスプレイ内の他のピクチャ素子が前記少なくとも１つの不透明状態にされることにより達成され、
前記第２の表示モードが、前記内側ディスプレイを前記オン状態に構成し、かつ前記外側ディスプレイの前記ピクチャ素子を前記透明状態に構成することにより達成されることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記外側ディスプレイが、前記表示装置が第３の低電力シングルビューモードで動作されることを可能にするように制御可能であるように更に構成され、前記第３のモードにおいて、前記表示装置が、前記第２のモードより少ない電力を消費し、前記第３のモードが、前記電気泳動ディスプレイ内のピクチャ素子の両端間の電位差を制御することによって達成され、前記ピクチャ素子が、少なくとも１つの他の不透明状態で動作可能であり、前記第３の表示モードが、前記内側ディスプレイをオフ状態に構成し、前記外側ディスプレイの前記ピクチャ素子を前記不透明状態の１つに構成することにより達成される、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記電気泳動ディスプレイが、前記電気泳動ディスプレイに含まれる電気泳動媒体内に配置された荷電粒子を移動させ、これにより前記透明状態又は前記少なくとも１つの不透明状態のいずれか１つが得られるような電位差を達成するために各ピクチャ素子に関連付けられた電極に駆動信号を印加することにより制御可能であるように構成される、請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
第１の極性の粒子が黒く構成され、第２の極性の粒子が白く構成され、これにより少なくとも２つの不透明状態が得られる、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
粒子が他の色に構成される、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
異なる色の粒子が異なるピクチャ素子内に構成される、請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記電極が、前記印加される駆動信号を用いて、それぞれの前記荷電粒子を引き付け、これにより粒子の無い領域が、前記透明状態に設定されるべき前記ピクチャ素子において作成されるように、前記ピクチャ素子に配置された少なくとも２つの電極を有する、請求項３ないし６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記少なくとも２つの電極の第１の電極が、前記第１の極性の粒子を引き付け、前記少なくとも２つの電極の第２の電極が、前記第２の極性の粒子を引き付ける、請求項３ないし７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記少なくとも２つの電極が、互いの近くに配置され、前記電極の一方の面積が、他方の面積より実質的に小さい、請求項７又は８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記電極が、少なくとも３つの電極を有し、第３の電極が、前記第１の電極及び前記第２の電極の近くに配置され、前記粒子の一部のみが移動されるように前記第３の電極に電圧が一時的に印加され、これにより切り換え可能なグレイフィルタが達成される、請求項７ないし９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記電極の少なくとも１つが、有機光伝導体層でコーティングされ、前記層の抵抗が、前記有機光伝導体層に対する内側ディスプレイ照射を変化させることにより可変である、請求項３ないし１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記内側ディスプレイが放射型ディスプレイである、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記内側ディスプレイがカラー液晶ディスプレイである、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記内側ディスプレイがＯＬＥＤディスプレイである、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記外側ディスプレイが、前記内側ディスプレイの解像度より高い解像度を持つように構成される、請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１のマルチプルビュー（multiple view）モード及び第２のシングルビュー（single view）モードで動作することができるように構成され、内側ディスプレイ（inner display）を積み重ねられた外側ディスプレイ（outer display）を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話用のディスプレイに２つのトレンドが見られることができる。第１のトレンドは、極端に低電力のディスプレイを提供することであり、第２のトレンドは、シングルビューモードとマルチプルビューモードを組み合わせることができるディスプレイのような、追加された価値を持つディスプレイを提供することである。用語"マルチプルビューモード"は、デュアルビュー（dual view）モード及び３次元モードを含む。
【０００３】
極端に低電力の"紙のような"ディスプレイに向かうトレンドは、多くの場合、イーインクディスプレイのような電気泳動ディスプレイを用いて実現される。電気泳動ディスプレイの基本原理は、前記ディスプレイ内のカプセル化された電気泳動媒体の出現が、電気駆動信号を用いて制御されるというものである。より詳細には、反射型電気泳動ディスプレイは、上部透明層、底部層及び前記上部層と前記底部層との間に配置された複数のマイクロカプセルを有する。前記マイクロカプセルは、異なる電荷極性及び色を持ち、前記マイクロカプセルにより包まれた流体のような電気泳動媒体内に分散された荷電有色素粒子で満たされる。例えば、グレイスケールディスプレイの場合、反対の極性の黒及び白の粒子が使用される。更に、各マイクロカプセルは、関連付けられた上部及び底部電極を持ち、前記電極に駆動信号を印加することにより中の粒子を移動する。例えば、前記ディスプレイの内側に面する前記底部電極に（前記上部電極に対して）正の電場を印加する場合、（正に帯電された）黒の粒子が、前記ディスプレイの外側の方向に透明な上部電極に向かって前記マイクロカプセルの上部に移動し、前記黒の粒子が前記ディスプレイの観察者に見えるようになる。これは、前記ディスプレイの表面を、前記黒の粒子が位置する場所において暗く見えるようにする。結果として、（負に帯電された）白の粒子は、前記ディスプレイの観察者に見えない、前記ディスプレイの内側の方向に画素電極に向かって前記マイクロカプセルの底部に移動する。印加される電場を反転することにより、前記白の粒子が前記カプセルの上部に移動し、ここで前記ディスプレイを、この位置において白く見えるようにする。前記電場が取り除かれる場合、前記ディスプレイは、取得された状態のままであり、したがって双安定特性を示す。黒及び白の粒子を持つこの電気泳動ディスプレイは、電子ブックとして特に有用である。前記電気泳動ディスプレイは、長い応答時間を持ち、これは、前記電気泳動ディスプレイを、ピクチャシーケンス又は動画を表示するのに不適切にする。
【０００４】
前記第２のトレンドに応じるために、３次元ディスプレイ又はデュアルビューディスプレイが提供される。３次元ディスプレイは、観察者に対して、異なる角度から撮られた対象の複数のピクチャを表示することにより得られる。デュアルビューディスプレイは、異なる角度において異なる画像を示す。３次元ディスプレイを用いて、前記観察者の目の各々は、前記対象が３次元に見えるように、例えば偏光又は色付き眼鏡を用いて異なるピクチャを見せられる。これを達成する他の方法は、バリア構造ディスプレイを用いるものである。このアプローチは、追加の補佐（上記の眼鏡等）を必要としないので、自動立体視（auto-stereoscopic）と称される。これらの構造は、時々、３次元シャッタ又は３次元バリアと称される。前記バリアは、静的又は動的のいずれであることもできる。前記バリア構造が動的である場合、前記ディスプレイは、（前記ディスプレイの完全な解像度を使用して）２次元又は３次元で動作されることができ、静的バリア構造が２次元に切り換えられる場合、同じ解像度が使用されなければならない。これは、以下に更に説明される。
【０００５】
前記静的バリアは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の前面に正しく配置されたバリアを持つプレートを配置することにより単純に形成されることができる。前記プレートは、画素の半分が前記観察者の右目により見られることを可能にし、画素の半分が左目により見られることを可能にする。デュアルビューディスプレイを作成するためにこの技術を使用することが望まれる場合、３次元ディスプレイとは異なる位置に前記バリアを配置することが必要である。不利点は、２つのうまく分離した視野円錐（viewing cones）を達成するためには、前記ＬＣＤから０．１ｍｍしか離れていない前記バリアを持つ必要があることである。前記バリアと前記ＬＣＤとの間の距離は、ガラスの厚さにより決定されるので、０．１ｍｍのガラスの厚さが必要とされる（典型的には、ＬＣＤに対して、ガラスの厚さは０．７ｍｍである）。
【０００６】
３次元ディスプレイを作成するのに使用される他の技術は、特定の色の画素がある角度から見え、他の色の画素が同じ角度から見えないように、前記観察者に面する前記ディスプレイの側に追加のカラーフィルタプレートを挿入することである。したがって、第１の角度から前記ディスプレイを見る第１の観察者は、第１の画素グループを見るが、他の画素を見ない。第２の角度から前記ディスプレイを見る第２の観察者にとっては逆が真であり、すなわち、前記第２の観察者は、第２の画素グループを見ることができるが、（前記第１の画素グループのような）他の画素を見ることができない。異なる画素グループにおいて異なるコンテンツを表示することにより、デュアルビューディスプレイが作成される。不透明バリアのように、カラーフィルタは、オフに切り換えられることができない。これは、自動車の応用に対して、運転手のみが存在する（又は乗客及び運転手の両方が同じコンテンツを見る）場合でさえ、前記ディスプレイは常に減少された解像度を持つことを意味する。しかしながら、不透明バリアとは違って、半分の画素をオフに切り換える必要が無い。知覚される解像度は、したがって、（２つの視野に対する分配のため）実際の解像度の半分だけである。追加のプレートのカラーフィルタが、１つの原色のみを透過し、他の波長をリークしないことが必須であることに注意することは重要である。実際に、これは、容易に達成可能ではなく、標準的なカラーフィルタ材料は、確実には、これを達成しない。
【０００７】
今日、市場に存在する動的バリアは、組み合わされた２次元／３次元ディスプレイの製造を可能にする。組み合わされた２次元／３次元ＬＣＤは、底部カラーＬＣディスプレイ上に配置され、かつ観察者に面する上部ＬＣディスプレイを有する。前記ディスプレイは、互いに位置合わせされた上部及び底部偏光子を更に有する。２次元モードは、前記上部ＬＣＤをオフに切り換えることにより達成され、これにより前記上部ＬＣＤは透明モードに入り、前記底部ＬＣＤを見えるようにする。前記底部カラーＬＣＤは、ここで、他のＬＣＤでも使用されるように、完全な解像度を使用して"通常の"方法で使用される。３次元モードは、前記上部ＬＣＤ及び前記底部ＬＣＤを同時に動作することにより達成される。前記上部ＬＣＤは、間に透明な空間を持つ黒い線のグリッド（又は網）を表示するように動作される視差バリアとして使用される。３次元モードにおいて、前記バリアがあるべき前記ＬＣ材料の位置は、これらの領域を通過する光の偏光が回転されるようにアドレス指定されるべきである。この透過光の偏光は、ここで、前記偏光子と垂直なので、前記透過光は遮られる。前記観察者の正確な位置に依存して、特定の画素は、したがって、前記バリアにより遮られる。正しい幾何配置を選択することにより、前記観察者が右目で一部の画素を、左目で一部の画素を見るように配置されることができる（一部の画素が一方の目で見られ、一部が他方で見られるので、低い解像度が達成される）。これは、結果として、３次元画像の知覚を生じる。前記上部ＬＣＤ内の前記グリッドを調整することにより、対象の異なる角度が、移動しない観察者に対して表示されることができる。前記観察者が移動し、前記グリッドが一定である場合、前記観察者は、異なる角度から前記対象を見る。
【０００８】
ＵＳ２００４／０１５０７６７は、２次元画像及び３次元画像を選択的に表示する表示装置を開示している。この表示装置は、２次元モードが要求される場合に２次元画像を生成し、３次元モードが要求される場合に視差を持つ視点画像を生成するフラットパネル表示装置を有する。更に、前記表示装置は、前記フラットパネル表示装置の前に配置され、前記フラットパネル表示装置から所定の距離だけ離され、どのタイプの画像が前記フラットパネル表示装置により生成されるかによって制御される切り換えパネルを有し、これにより２次元画像及び３次元画像が表示されることができる。既知の組み合わされた２次元／３次元ディスプレイの問題は、以下のように要約されることができる。
‐このようなディスプレイは、携帯電話又はＰＤＡのようなハンドヘルドデバイス用のディスプレイの不所望な性質である、高い電力消費に悩まされる。
‐これらのディスプレイは、前記３次元バリアの透過が角度依存であるので、観察者の場所が明確である応用に限定される。更に、この２次元／３次元技術は、限定された視角に悩まされる。前記観察者は、画面の法線に対して非常に大きな角度で前記バリアを通して見ることができる。デュアルビューモードに対して、これは、結果として２つの異なる画像の混合を生じ、立体３次元モードに対しては、前記観察者が弱い３次元効果を知覚するという事実を生じる。
‐前記組み合わされた２次元／３次元ディスプレイは、大きな画素を持つ非常に単純な上部ＬＣＤ（パッシブマトリクス）を有し、これは、良い視角に対して容易には最適化されない。これは、良い３次元が観測される位置が空間内で非常に限られていることを意味する。
‐第１のＬＣＤと第２のＬＣＤとの間の距離は、常に、前記第１のＬＣＤの上部プレートのガラスの厚さに前記第２のＬＣＤの底部プレートの厚さを加えたものである。この距離は、通常はかなり大きく、１．４ｍｍであり、結果として視野間の大きな重複を生じる。
‐３２インチパネルが現在の標準であるテレビ応用を考慮する場合、前記第２のＬＣＤの前記追加のガラスプレート及び前記偏光子も、パネルコストに実質的に寄与する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題を軽減する、組み合わされたシングルビュー／マルチプルビュー表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のこの目的は、添付の独立請求項１に記載の装置により満たされる。
【００１１】
洞察は、ピクチャ素子が少なくとも１つの不透明状態、すなわち反射及び／又は吸収状態、又は１つの透明状態において動作可能である、電気泳動バリア構造を設けることにより、従来技術の問題を緩和する改良されたマルチプルビューディスプレイが達成されるというものである。
【００１２】
本発明の一態様によると、内側ディスプレイを積み重ねられた外側ディスプレイを有する表示装置が提供される。前記表示装置は、第１のマルチプルビューモード（又はデュアルモード）及び第２のシングルビューモードで動作されるように構成される。前記外側ディスプレイは、前記表示装置が前記第１及び第２のモードで動作されることを可能にするように制御可能である電気泳動ディスプレイであり、前記第１及び第２のモードは、前記外側ディスプレイにおけるピクチャ素子の両端間の電位差を制御することによって達成される。前記外側ディスプレイにおける前記ピクチャ素子は、少なくとも１つの不透明状態及び１つの透明状態において動作可能である。第１の表示モードは、前記内側ディスプレイをオン状態に構成することにより、かつ前記外側ディスプレイの前記ピクチャ素子の少なくとも１つを透明状態に構成し、他のピクチャ素子が不透明状態であるように構成することにより達成される。第２の表示モードは、前記内側ディスプレイをオン状態に構成し、前記外側ディスプレイの前記ピクチャ素子を透明状態に構成することにより達成される。
【００１３】
本発明のアイデアは、ＬＣＤ又は有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）のような放射型ディスプレイの上に電気泳動ディスプレイを配置することである。前記電気泳動ディスプレイは、前記外側ディスプレイと称され、前記ディスプレイの観察者に面し、挟まれる前記放射型ディスプレイは、前記内側ディスプレイと称され、すなわち前記内側ディスプレイは、前記表示装置の内側に向けられている前記外側ディスプレイの側に配置される。前記表示装置は、２つのモードで動作されることができ、第１のモードは、マルチプル又はデュアルビューモードであり、第２のモードは、シングルビューモードである。前記シングルビューモードを起動するために、前記外側ディスプレイは、透明状態に設定され、前記内側ディスプレイはオン（オン状態）にされ、これにより、所望の対象を表示する。前記マルチプルビューモードにおいて、前記外側ディスプレイは、３次元バリアとして機能する。したがって前記外側ディスプレイの前記ピクチャ素子の一部は、透明状態に設定され、他のピクチャ素子は、不透明状態に設定される。これは、前記内側ディスプレイの一部の画素が観察者により左目で見られ、一部が前記観察者により右目で見られ、前記内側ディスプレイの一部の画素が、不透明状態に設定されている前記外側ディスプレイの画素により妨げられるという効果を持つ。前記外側ディスプレイの前記ピクチャ素子は、黒（又は仮想的に他の色）のような少なくとも１つの不透明状態で動作可能である。前記電気泳動ディスプレイの異なるモードは、前記電気泳動ディスプレイの電気泳動媒体内に配置された荷電粒子を移動させるように前記ピクチャ素子の両端間の電位差を制御することによって達成される。黒状態が達成されるべきである場合、前記電気泳動ディスプレイ内に荷電黒粒子を持つことで十分である。前記電位差は、各ピクチャ素子に関連付けられた電極に駆動信号を印加することにより達成される。したがって、前記透明状態又は前記少なくとも１つの不透明状態のいずれも、前記駆動信号を印加することにより得られる。
【００１４】
前記観察者は、それぞれの目で異なるピクチャを見て、その結果、前記内側ディスプレイに表示される対象の３次元ピクチャを経験する。３次元モードは、代替的には、前記外側ディスプレイをバリアとして動作しながら前記内側ディスプレイの異なる画素グループに異なる対象を表示することにより達成されるデュアルビューモードであってもよい。バリアとしての電気泳動ディスプレイの使用は、ＬＣＤバリアと比べて視角を実質的に向上する。
【００１５】
この表示装置の一実施例において、前記外側ディスプレイは、前記表示装置が、２次元において対象を表示することができる有利な第３の低電力モードで動作されることを可能にするように制御可能であるように更に構成される。前記第３のモードにおいて、前記表示装置は、上に記載されたように２次元で対象を表示することを可能にする前記第２のモードより低い電力を消費する。前記第３の表示モードは、前記内側ディスプレイをオフ（又は場合によりスタンバイモード）にし、前記電気泳動ディスプレイに表示されるべき画像情報によって、前記外側ディスプレイの前記ピクチャ素子を不透明状態、例えば黒及び白の粒子が前記電気泳動ディスプレイに含まれる場合にはこれら２つの特定の色に設定することにより達成される。
【００１６】
電気泳動ディスプレイにおけるグレイスケール又は中間の光学的状態は、一般に、前記黒及び白の粒子が前記電気泳動媒体内を行ったり来たり移動する効果を持つ、指定された時間期間だけ前記電極に前記駆動信号を印加することにより提供され、したがって、前記観察者は、前記ディスプレイが異なる中間の光学的状態、すなわち異なるグレイレベルを採用するように見えるのを経験する。黒及び白の粒子の使用は、前記ピクチャ素子間の高いコントラスト及び改良された画質を提供する利点を持つ。一部の粒子を他の色であるように構成することも可能である。有利には、カラー電気泳動ディスプレイが提供されるべきである場合、異なる色の粒子が異なるピクチャ素子において構成される。例えば、カラーフィルタ機能を作成するために、異なる色（例えば赤、緑及び青）をそれぞれ持つ３つの粒子グループが存在しうる。前記ピクチャ素子が更に透明状態において動作可能であるので、前記カラーフィルタをオン又はオフにすることが可能である。
【００１７】
更に、前記電極は、前記駆動信号を印加することにより、前記荷電粒子を引き付けるように構成され、これにより前記透明状態が得られる。前記電極は、好ましくは、前記電気泳動ディスプレイ内の前記ピクチャ素子の周囲において、それぞれの荷電粒子を引き付けるように構成され、実質的に粒子の無い領域が、前記透明状態に設定されるべき前記電気泳動ディスプレイ内の前記ピクチャ素子に対して作成される。これは、前記電気泳動ディスプレイ、すなわち前記外側ディスプレイが、前記観察者に対して透明に見えるという効果を持つ。
【００１８】
本発明の前記組み合わせられたシングルビュー／マルチプルビュー表示装置の他の実施例において、前記内側ディスプレイは、放射型ディスプレイであり、環境の照明と独立であるという利点を持つ。
【００１９】
本発明の前記表示装置の更に他の実施例において、前記外側ディスプレイは、前記内側ディスプレイの解像度より高い解像度を持つように構成される。これは、高品質マルチプルビューモードが見られることができる点（"スウィートスポット"）が、前記ディスプレイの直接前の静的スウィートスポットを持つのではなく前記観察者の近くに配置されるように前記バリアをシフトすることを可能にする。
【００２０】
本発明の更に他の特徴及び利点は、以下の記載及び添付の請求項を検討する場合に明らかになる。当業者は、本発明の異なる特徴が、以下に記載される実施例以外の実施例を作成するように組み合わせられることができることに気が付く。
【００２１】
本発明は、非限定的な例によって提供される添付の図面を参照してより詳細に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１ａ及びｂにおいて、本発明の一実施例による表示装置が示され、前記表示装置は、電気泳動ディスプレイ（１２）を備えたＬＣＤ（１１）を有する。この表示装置は、マルチプルビューディスプレイを作成するように動作されることができる。
【００２３】
まず、２つのセクションに分割されている、電気泳動ディスプレイ（１２）内の電極を検討する。これらの電極セクションは、Ｅ１（バリア電極）及びＥ２（リザーバ電極、reservoir electrode）と称される。両方とも、透明導電層（例えばＩＴＯ）から加工される。これらの電極（Ｅ１／Ｅ２）間の面積の関係は、１０：１であるように選択される。しかしながら、これは決して限定的ではなく、当業者は、前記粒子が、前記画素を透明に見せるのに十分に小さい電極面積に集められる限り、他の面積関係が可能であることに気が付く。この例において、全ての粒子は、黒に色づけされ、特定の極性、例えば正を持つ。前記表示装置が、２つの可能なモード間で切り換えられるべきである場合、前記バリア（Ｅ１）電極及び前記リザーバ（Ｅ２）電極は、駆動するために２つの別のグループにグループ分けされる。前記Ｅ１電極をグラウンドに保持しながら前記Ｅ２電極に負の電圧を印加することにより、前記粒子は、前記極性のために前記Ｅ２電極に引き寄せられる。これは、結果として、図１ａに示される状況を生じ、ここでバリア（Ｅ２）は、デュアルビューに必要とされるサイズの１０分の１しかなく、これは、電気泳動ディスプレイ（１２）が透明に見え、前記表示装置が２次元ディスプレイとして機能するという効果を持つ。前記電気泳動ディスプレイは、各ピクチャ素子に関連付けられた電極に駆動信号を印加することにより制御可能であるように構成され、これは、前記荷電粒子を移動させる。したがって、前記不透明状態又は前記透明状態のいずれかが得られる。前記外側ディスプレイにおいて使用される電気泳動材料の双安定性のため、前記駆動信号の印加後には電圧が必要とされず、前記粒子は前記電極Ｅ２に固定されたままでいる。更に、前記粒子は、低い駆動電圧を可能にするために大量の電荷を持つことができる。前記マルチプルビュー／デュアルビューモードに切り換えるために、電圧極性が反転され、前記バリア電極（Ｅ１）が負にされる。これは、粒子が前記バリア電極（Ｅ１）上に分散される結果となる。これは、前記ＬＣＤ（１１）から放出された光を遮り、切り換え可能な前記バリアは、デュアルビュー用の位置にある。前記バリア電極の被覆率（すなわち、前記表示装置が３次元モードである場合に粒子により覆われる前記電極の面積）は、粒子の数に依存し、前記デュアルモード／３次元モードに対して、前記バリア電極（Ｅ１）を通る低いリーク透過を得るためには大きな被覆率が必要とされる。
【００２４】
上記実施例は、前記バリア電極及び追加のギャップ電極が、切り換え可能な可変グレイフィルタとして機能するように拡張されることができる。図２に見られるように、前記追加のギャップ電極は、既に存在する電極Ｅ１とＥ２との間の空間に配置され、Ｅ３で示される。短い期間だけＥ３及びＥ１に負の電圧を印加することにより、前記粒子の一部のみが前記電極を覆う。この場合、１００％ではない被覆率を用いて、すなわち前記電極が粒子で完全に覆われない場合、前記バリアは、グレイフィルタとして機能する。
【００２５】
図３ａ及びｂにおいて、本発明の他の実施例が記載される。前記電極は、本実施例においてインタロッキング（interlocking）フィンガ電極（３１）として構成される。図３ａ及びｂにおいて、前記フィンガ電極は、それぞれ断面図及び平面図で示される。Ｅ１とＥ２との間の面積関係は、依然として１０：１であるが、前記リザーバ電極は、より多くのより小さな面積上に分散される。このようなフィンガ電極は、より速い切り換え時間の利点を持つ。
【００２６】
図４において、本発明の他の実施例による半透過型３次元表示装置の原理図が示される。前記３次元表示装置は、上部（又は外側）電気泳動ディスプレイ（４１）及び底部（又は内側）カラーＬＣディスプレイ（４２）を有する。
【００２７】
本実施例の特別に設計された電気泳動ディスプレイは、図５に示される。前記電気泳動ディスプレイは、透明上部パネル（５１）、底部パネル（５２）、複数のマイクロカプセル（又はマイクロカップ）（５３）、並びに透明流体中に配置された帯電極性及び色が異なる２つのグループの電気泳動粒子（５４、５５）（例えば、負に帯電された白い粒子及び正に帯電された黒い粒子）を有する。前記マイクロカプセルは、前記パネル間に配置され、前記粒子は、各マイクロカプセル内に配置される。上部電極（５６）及び底部電極（５７、５８、５９）は、各マイクロカプセルに関連付けられ、この特定の模範的実施例において、前記底部電極は、３つのセクション、すなわち２つの外側セクション（５７、５９）及び１つの真ん中セクション（５８）に分割され、各セクションは、他の２つのセクションの極性とは異なる極性を持つように設定されることができるように構成される。
【００２８】
したがって、前記底部電極の前記３つのセクション（５７、５８、５９）の極性を制御することによって、前記粒子は移動され、前記マイクロカプセル及び結果的に前記ピクチャ素子（５３）は、不透明状態（１、３）又は透明状態（２）のいずれか一方に設定される。前記底部電極のそれぞれのセクションに印加される駆動信号は、駆動信号電圧と前記駆動信号電圧が印加される時間との積として規定され、前記電気泳動ディスプレイに含まれる荷電粒子を表示されるべき画像情報に対応する位置に持っていくのに十分なエネルギを持つ。これは、図５の２つの極端な光学的状態１と３との中間にある中間の光学的状態であってもよく、一方の極性の粒子は、前記上部電極（５６）に配置され、反対の極性の粒子は、反対の底部電極（５７、５８、５９）に配置される。駆動パルスの必要とされるエネルギは、前記光学的状態の所望の遷移に依存する。
【００２９】
図５に見られるように、前記電気泳動ディスプレイの前記ピクチャ素子（５３）は、３つの状態に切り換えられることができ、すなわち、白は１により示され、透明は２により示され、黒は３により示される。上に記載されたように、前記底部電極は、３つのセクションに分割される。状態２において、それぞれの外側セクションは、対応する極性の粒子を引き付け、前記ピクチャ素子の主要部、すなわち真ん中の電極により形成される部分は、粒子が存在しない（５１ａ）ので、前記ピクチャ素子は透明に見える。
【００３０】
図５に示される電極構成は、ピクチャ素子ごとに３つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（前記底部電極の各セクションに対して１つ）を持つアクティブマトリクス構成を使用することにより実現されることができる。画素ごとのＴＦＴのこの数は、下にあるＬＣＤがカラーＬＣディスプレイである場合、前記ＬＣＤのピクチャ素子ごとのＴＦＴの数に等しい。前記ＴＦＴに対して１つの共通行電極及び別個の列電極を持つことが好ましい。しかしながら、前記ＴＦＴに対して３つの行電極及び１つの列電極を持つ構成を使用することが可能である。
【００３１】
本発明の他の実施例において、前記電極構成は、電気泳動画素内に配置された有機光伝導体（ＯＰＣ）層を使用する。この層は、例えば、トリニトロフルオレノン・ドーピングを持つポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）を有してもよい。この構成は、前記ＴＦＴを除去し、必要とされるドライバの数を減少させる。図６において、電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３及びＥ４の少なくとも１つは、ＯＣＰ層で覆われており、前記電極は、各電気泳動画素を駆動するのに４つのドライバのみが必要とされるように相互接続される。
【００３２】
一例として、前記Ｅ４電極が前記ＯＰＣ層で覆われる。図６は、前記画素の概略的な断面を示す。前記電極Ｅ２とＥ１との間に第１の極性の電圧を印加し、Ｅ２とＥ３との間に他の極性の電圧を印加することにより、図５において状態２として図示される状態、すなわち前記透明状態は、この画素構成を用いて達成されることができる。しかしながら、前記電極Ｅ１、Ｅ２及びＥ３は、各画素に対して個別に制御されることができず、すなわち、全ての画素は、電極Ｅ１、Ｅ２及びＥ３に前記粒子を同時に集めることができる。効果として、画像情報は表示されることができないが、前記ディスプレイは、シングルビューモードとマルチプルビューモードとの間で切り換えられることができる。上とは対照的に、前記内側ディスプレイのＬＣＤ画素を持つ電気泳動ピクチャ素子を照射することにより前記電気泳動ディスプレイに画像情報を表示することが可能である。これは、以下に説明されるように、前記ＬＣＤに所望の画像（又はその反転）を表示することにより単純に行われる。
【００３３】
まず、第１の極性の電圧、例えば＋１５Ｖが、Ｅ１、Ｅ２及びＥ３に印加され、Ｅ４は０Ｖに維持され、これは、前記黒の粒子（正に帯電）がＥ４に集められ、白い粒子（負に帯電）がＥ１、Ｅ２及びＥ３にひきつけられるという効果を持つ。この場合、下にあるＬＣＤパネルは、完全に白い画像を表示するように動作される。前記下にあるＬＣＤパネルからの照射は、Ｅ４の前記ＯＰＣ層の抵抗を、約１０4の倍率で減少する効果を持つ。前記下にあるＬＣＤパネルにより表示される白い画像はここで取り除かれ、代わりに、表示されるべき画像情報が、前記ＬＣＤパネルに示される。したがって、ＯＰＣでコーティングされた電極Ｅ４の照射されない部分（それぞれの部分が前記電気泳動ディスプレイの１つの画素に対応する）は、非常に高い抵抗のモードに設定され、前記ＯＰＣコーティングされた電極Ｅ４の照射される部分は、低い抵抗のモードに設定される。この低い抵抗部分は、したがって、＋１５Ｖで駆動されることができ、Ｅ１、Ｅ２及びＥ３は０Ｖに維持される。前記照射されない部分は、高い抵抗のため、０Ｖに保たれる。前記下にあるＬＣＤパネルの一部の画素は、表示されるべき画像情報に規定されるように、黒であり、他の画素は白である（すなわち光が存在する）。切り換えられた極性のため、前記電気泳動ディスプレイの前記照射される画素は、＋１５Ｖが負に帯電された白い粒子を電極Ｅ４に引き付けるので、白状態に変化する。前記電極Ｅ４の照射されない部分において、抵抗は非常に高く、これらの高い抵抗の部分における電圧は、実質的に０Ｖに降下し、これにより前記黒い粒子はＥ４に残り、前記画素は黒のままである。
【００３４】
初期状態が、Ｅ２−Ｅ１及びＥ２−Ｅ３間に"振動電圧"を印加することにより達成可能である中間の光学的状態である場合、Ｅ４を０Ｖに維持しながらＥ１、Ｅ２及びＥ３に−１５Ｖが印加される。前記振動電圧は、例えば、１つの電圧パルス又は複数の電圧パルスを有しうる。前記振動電圧は、一般に、前記極端な状態の一方に存在する粒子を解放するのに十分なエネルギを持つが、前記粒子が前記極端な位置の他方に到達することを可能にするには不十分である。前記ＬＣＤ画素のどれも照射に対して駆動されないので、前記ＯＰＣコーティングされた電極Ｅ４の抵抗は非常に高く、−１５Ｖが０Ｖに降下する。したがって、前記粒子は移動しない。次に、前記画像は、前記下にあるＬＣＤに表示される。前記白状態に設定されるべき前記電気泳動ディスプレイの画素に対して、前記ＬＣＤは、白い画素を表示するように駆動され、これにより前記電気泳動画素が照射され、前記白い粒子がＥ１、Ｅ２及びＥ３に印加されている−１５Ｖにより反発されるので、これら白い粒子は上面に移動する。前記電極Ｅ４の対応する部分が照射されない前記電気泳動ディスプレイの画素において、設定された状態が維持される。前記電圧はここで反転され、前記画像のネガ表現が前記ＬＣＤに表示される。これは、黒い粒子が、（ネガ画像が表示されるという事実のため）光にさらされる電気泳動画素において電極Ｅ４に持っていかれる（前記−１５Ｖにより引き付けられる）結果となる。前記白状態における画素は、これらの特定の画素に対する前記ネガ画像において光が生成されないので、影響を受けない。
【００３５】
他の例において、前記電極Ｅ１及びＥ３は、ＯＰＣで覆われる。もう一度、前記電極に対する適切な電圧及び一様な照射が、前記ディスプレイを図４に示される状態にリセットするのに使用される。ＯＰＣ層を持つ第１の例のように、前記下にあるＬＣＤ画素を介する光伝導体の局所的な照射は、選択された白又は黒の粒子をアドレスする。これらが選択された後に、前記粒子は、Ｅ４とＥ２との間で適切な電圧により観察側に輸送されることができる。
【００３６】
中心電極Ｅ２がＯＰＣでコーティングされて光源の局所的な照射により書き込みを可能にする画素を構成することが可能であると理解される。
【００３７】
前記カラーＬＣ底部ディスプレイの設計及び機能は、当業者に既知であり、したがって、本明細書において論じられない。
【００３８】
図４を再び参照すると、上述の電気泳動ディスプレイ（４１）と前記放射型カラーＬＣディスプレイ（４２）を組み合わせることにより、本発明による前記表示装置を３つのモード、すなわち、
Ａ）第１のシングルビューグレイスケール低電力モード、
Ｂ）第２のシングルビューカラーモード、及び
Ｃ）第３のマルチプルビューカラーモード
に切り換えることが可能になる。
【００３９】
前記第１のモード（Ａ）において、前記底部ディスプレイ（４２）がオフに切り換えられ、機能せず、このモードにおいて、本発明による前記表示装置は、前記上部電気泳動ディスプレイ（４１）を用いて達成される低電力２次元ディスプレイとして機能する。このモードにおいて、図５を参照すると、前記ピクチャ素子の状態１及び３が起動される。これは、前記電気泳動ディスプレイ内のピクチャ素子（５３）の３つの底部電極（５７、５８、５９）を同じ電圧に切り換えることにより達成される。本発明による前記表示装置の前記電気泳動ディスプレイ層が対象の２次元画像を生成するように使用されるので、全てのピクチャ素子は、異なる状態のいずれか１つに設定されるように別々に制御されることができる。
【００４０】
前記第２のモード（Ｂ）において、前記電気泳動ディスプレイは、透明状態（２）に切り換えられ、底部ＬＣＤ（４２）は通常に動作され、このモードにおいて、本発明による前記表示装置は、通常のカラーＬＣＤとして機能する。したがって、図５を参照すると、全てのピクチャ素子は、前記第２のモードにおいて状態２に切り換えられる。これは、前記底部電極の前記外側セクションの一方を正の極性に設定し、他方を負の極性に設定し、前記真ん中セクションを中間の極性（すなわちグラウンド）に設定することにより行われる。
【００４１】
前記第３のモード（Ｃ）において、前記電気泳動ディスプレイ（４１）のピクチャ素子（５３）は、前記電気泳動ディスプレイが、透明アレイが黒い線により分割されているグリッドを表示するように見えるように、透明（２）ピクチャ素子のアレイを除き、前記黒状態（３）に切り換えられる。このパターンは、いわゆる３次元バリアを具現する。前記３次元バリアは、前記ＬＣＤにより放射される光が異なる角度の下で見られることを可能にし、これによりマルチプルビューディスプレイを作成する。前記バリアは、前記線の間に透明領域を持つ不透明（黒）の線のグリッドとして見られることができる。標準的な一度に一行のアドレシング（row-at-a-time addressing）は、前記ピクチャ素子を、このモードにおいて使用される図５の状態２又は３に切り換えるために使用されなければならない。更に、前記電気泳動ディスプレイ内の前記ピクチャ素子の状態を偏光することにより前記マルチプルビューを偏光することが可能である。前記透明領域は、特定のピクチャ素子が、特定の角度から見られるかどうかを決定し、同様に、前記不透明な線は、特定のピクチャ素子が、特定の角度から見えなくされるかどうかを決定する。これは、表示される視野の数が、ビデオコンテンツ内に存在する視野の数に依存して切り換えられることを可能にする。
【００４２】
本発明が、特定の模範的実施例を参照して記載されているとしても、多くの代替例及び変更例等が、当業者に明らかになる。記載された実施例は、したがって、添付の請求項により規定される本発明の範囲を限定することを意図されない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１ａ】デュアルビューディスプレイを提供する本発明の一実施例を示す。
【図１ｂ】デュアルビューディスプレイを提供する本発明の一実施例を示す。
【図２】追加の電極が、可変グレイフィルタ制御を可能にするように電気泳動ディスプレイに設けられる、本発明の他の実施例を示す。
【図３ａ】特定の画素の減少された輝度を避けるように設計されるフィンガ電極を断面図で示す。
【図３ｂ】特定の画素の減少された輝度を避けるように設計されるフィンガ電極を平面図で示す。
【図４】本発明によるマルチプルビューディスプレイの実施例を示す。
【図５】本発明において採用される電気泳動ディスプレイの原理図を示す。
【図６】上側電極においてＯＰＣを持つ画素構造を示す。
【図７】電極Ｅ１及びＥ２がＯＰＣ層でコーティングされる、前記ＯＰＣ層の他の配置を持つ画素構造を示す。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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【国際調査報告】
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