(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイパネルと、
マルチビュー機能を与えるために前記ディスプレイパネル上に形成される視野形成装置とを有し、
前記視野形成装置は、第１の方向に渡って複数の視野を供給するための、前記ディスプレイパネルから第１の距離だけ離れた第１の視野形成構造体と、第２の直交する方向に渡って複数の視野を供給するための、前記第１の視野形成構造体から第２の距離だけ離れた第２の視野形成構造体とを有し、
前記視野形成構造体は、周期的構造体を有し、前記ディスプレイパネルに最も近い前記第１の視野形成構造体は、前記第２の視野形成構造体より小さい周期を有し、
0006489711.tif 000018
であり、ｐ１は、前記第１の視野形成構造体の周期であり、ｔ１は、前記ディスプレイパネル上の前記第１の視野形成構造体の高さであり、ｎ１は、前記ディスプレイパネルと前記第１の視野形成構造体との間の材料の屈折率であり、ｐ２は、前記第２の視野形成構造体の周期であり、ｔ２は、前記第１の視野形成構造体上の前記第２の視野形成構造体の高さであり、ｎ２は、前記第１及び第２の視野形成構造体の間の材料の屈折率であり、ここで、ｋは、０．５〜２である、マルチビューディスプレイ。
【請求項２】
双方の視野形成構造体は、同時に動作可能である、請求項１に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項３】
前記ディスプレイパネルは、矩形のサブピクセルを有する、請求項１又は請求項２に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項４】
ｋ＝１である、請求項１−３のうちいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項５】
前記第１の視野形成構造体は、第１の屈折率を有する材料で作られ、前記第２の視野形成構造体は、より小さな屈折率を有する材料から作られる、請求項１−４のうちいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項６】
前記視野形成装置は、前記ディスプレイパネル上の第１のスペーサ層と、前記第１のスペーサ層上の第１のレンチキュラレンズアレイと、前記第１のレンチキュラレンズアレイ上の第２のスペーサ層と、前記第２のスペーサ層上の第２のレンチキュラレンズアレイとを有する、請求項１−５のうちいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項７】
前記第１及び第２のレンチキュラレンズアレイは、前記視野形成装置を介した前記ディスプレイパネルからの光の方向に対して、凸状のレンズ接触面を規定する、請求項６に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項８】
前記第１のスペーサ層、前記第１のレンチキュラレンズアレイ及び前記第２のレンチキュラレンズアレイは、ガラス又はプラスチックであり、前記第２のスペーサ層は空気である、請求項７に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項９】
前記第１のレンチキュラレンズアレイは、凸状のレンズ接触面を規定し、前記第２のレンチキュラレンズアレイは、前記視野形成装置を介した前記ディスプレイパネルからの光の方向に対して、凹レンズ接触面を規定する、請求項６に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項１０】
前記第１のスペーサ層、前記第１のレンチキュラレンズアレイ及び前記第２のレンチキュラレンズアレイは、第１の屈折率を有するガラス又はプラスチックであり、前記第２のスペーサ層は、第２の、より低い屈折率を有するガラス又はプラスチックである、請求項９に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項１１】
前記視野形成装置は、前記ディスプレイパネル上の第１のスペーサ層と、前記第１のスペーサ層上の第１のバリア層と、前記第１のバリア層上の第２のスペーサ層と、前記第２のスペーサ層上の第２のバリア層とを有する、請求項１−５のうちいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項１２】
ｋが０．７５〜１．５である、請求項１−１１のうちいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項１３】
ｋが０．９〜１．１である、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
【請求項１４】
請求項１−１３のうちいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイを有する、携帯型デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチビューディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチビューディスプレイは、典型的には、特別なレイヤを２Ｄディスプレイに適用することにより生成される。このレイヤのための既知のオプションは、バリアディスプレイのためのバリア、レンチキュラディスプレイ又はレンズのマイクロアレイのためのレンチキュラレンズシートである。
【０００３】
たとえどのオプションが選択されても、効果は、目（又はカメラ）の視点に依存して、異なるイメージが投射され、それ故、特別なガラスを必要とすることなく立体視（立体映像）を供給することである。これは、"自動"立体により意味されるものである。
【０００４】
図１は、レンチキュラレンズアレイを用いたディスプレイのための基本的な原理を示している。
【０００５】
ディスプレイは、ピクセル４のアレイをもつ従来の（２Ｄ）ディスプレイパネル２を有し、これに渡って、視野形成アレンジメント６が設けられる。これは、レンチキュラレンズ８を有する。各レンズがディスプレイ幅方向における４ピクセルの上にある場合、これらの４ピクセルからの光は異なる方向へ投射され、これにより、図２においてＶ１からＶ４と番号付けられる、異なる表示エリアを規定する。これらの表示エリアの各々において、レンズに対して同じ相対位置を有する全てのピクセルの組み合わせとして形成されるイメージが投射される。
【０００６】
同じ効果は、光が各ピクセルから放射される出力方向を制限するバリアによって実現され得る。故に、各出力方向において、ピクセルの異なるセットが表示され得る。
【０００７】
角度解像度（即ち、マルチビュー）の増大は、空間解像度（即ち、個々の視野の解像度）の減少をもたらす。垂直レンチキュラシート及びバリアの場合、この解像度削減は、完全に水平方向におけるものである。レンチキュラシートを傾斜させることにより、解像度削減は、水平及び垂直方向の双方に渡って広げられ、より良好な画質を提供する。
【０００８】
図２及び３は、３Ｄレンチキュラディスプレイ構造の例を示している。
【０００９】
図２は、ディスプレイパネルに渡ってレンチキュラレンズシート６を有し、間にスペーサ１０を有する、最も複雑ではない設計を示している。レンチキュラレンズの湾曲面は、凸状レンズが規定されるように外方に向く。
【００１０】
図３は、広視野角の下でより良好なパフォーマンスを有する、好ましい設計を示している。湾曲レンズ面は、ディスプレイパネルに向いており、レプリカレイヤ１２は、平面内部表面を規定するために用いられる。このレプリカは、レンズ機能がレンズ材料とレプリカ材料との間の屈折率差分により規定されるように、レンチキュラレンズとは異なる屈折率を有する接着剤（典型的にはポリマー）であり得る。ガラス又はポリカーボネートスラブは、スペーサ１０として用いられ、厚さは、レンチキュラレンズがディスプレイパネル上に集光する適切な距離を与えるように設計される。好ましくは、スラブの屈折率は、接着剤の屈折率と同様である。
【００１１】
２Ｄ／マルチビュー切り替え可能ディスプレイが望ましいことはよく知られている。
【００１２】
電気的に切り替え可能なマルチビューディスプレイのレンズを作ることにより、例えば、３Ｄモードと組み合わせて（レンズ機能をもたない）高２Ｄ解像度モードを有することが可能になる。切り替え可能なレンズの他の使用は、ＷＯ２００７／０７２３３０において開示されるように時系列に視野の数を増大させるか、又は、ＷＯ２００７／０７２２８９のように複数の３Ｄモードを可能にすることである。
【００１３】
２Ｄ／３Ｄ切り替え可能なディスプレイを生成する既知の方法は、レンチキュラレンズを、液晶材料により充填されるレンズ状のキャビティに置換することである。レンズ機能は、液晶材分子の向きを制御する電極により、又は、他に（例えば、切り替え可能な抑制剤を用いて）光の偏光を変えることにより、オン／オフに切替えることができる。
【００１４】
また、段階的な屈折率のレンズの使用が提案されており、ボックス状のキャビティが液晶により充填され、電極アレイが、勾配屈折率レンズを生成するように液晶材分子の向きを制御する（これは、例えばＷＯ２００７／０７２３３０において開示されている）。形状が電子により制御される液滴で形成される電子湿式レンズが２Ｄ／３Ｄスイッチングのために提案されている。最後に、電気泳動レンズの使用が、例えばＷＯ２００８／０３２２４８において提案されている。
【００１５】
上で述べられるように、空間解像度と角度解像度との間のトレードオフが常に存在する。レンチキュラレンズ及び垂直バリアを有するディスプレイは、水平視差のみを提供し、立体映像及び水平動作視差及び閉塞を可能にするが、垂直動作視差及び閉塞を可能にしない。結果として、自動立体（autostereoscopic）機能は、ディスプレイの向きに適合される。完全な（水平及び垂直の）視差によってのみ、３Ｄ効果は、スクリーンの向きから独立してもたらされ得る。
【００１６】
しかしながら、少なくとも中期的に、少なくとも多数の視野を伴わないディスプレイパネルは、ＨＤ解像度において十分な視差を可能にするのに十分な解像度を有しないだろう。それ故、携帯用デバイスのような、縦方向及び横方向モードにおいて動作するように設計されているデバイスに対する問題が存在する。
【００１７】
この問題は認識されており、２Ｄ／３Ｄスイッチング機能を提供する上記の解決策の幾つかは、縦方向及び横方向モードのような、複数の３Ｄモードを含むように拡張されている。この手法において、３つのモード、即ち、２Ｄ、３Ｄ縦方向及び横方向が可能にされる。
【００１８】
十分な視差は、２つだけの視野を有するシステムに対して既に可能であり、それ故、適度な解像度損失しかもたらさず、従って、３Ｄモード間のスイッチングが回避され得る。非スイッチングアプローチが用いられる場合、デュアルビュー及びデュアルオリエンテーションである最小限のマイクロレンズアレイ設計は、２×２の視野を有し、最大量の空間解像度を維持する。
【００１９】
一般的なＲＧＢストライプピクセルレイアウトは、赤、緑及び青のサブピクセル列を有する。各サブピクセルは、各ピクセル三つ組みが１：１のアスペクト比を有するように、１：３のアスペクト比を有する。レンズ系は、典型的には、斯様な矩形の２Ｄサブピクセルを矩形の３Ｄピクセルに変換する。
【００２０】
マイクロレンズが、例えばピクセルの２×２サブアレイに渡る各マイクロレンズにより、斯様なディスプレイパネルと関連付けられたときには、レンズ設計は、２つの直交する方向のうちの一方における表示円錐が他方の３倍の広さであるという問題を有する。
【００２１】
図４は、この効果を示しており、３つのピクセルがオンで１つがオフであり、１０％の焦点ぼけを伴う、４つのサブピクセルの各グループを示している。これは、レンズの焦点距離がレンズ−ディスプレイ距離と比較して１０％だけ異なることを意味する。これは、ピクセル間の黒いマスクパターンの鮮明な集光を阻止することである。
【００２２】
光強度プロットにおけるピークは、所与のピクセルの（即ち、異なる表示円錐の範囲内の）繰り返された視野の位置を示す。これらは、ディスプレイスクリーンに渡る異なる位置において単位エリア当たりの光出力（ｍｍ２当たりのワット）を示す。一方のプロットは、横方向モードに対するものであり、他方は、縦方向モードに対するものである。それ故、繰り返すパターンのピッチは、表示円錐幅に対応する。明らかに、長いサブピクセル軸（ｘ軸）を通る方向において、表示円錐幅は、短いサブピクセル軸（ｙ軸）を通る方向より非常に大きい。
【００２３】
明るいエリアは、ディスプレイからの最適観察距離に位置している平面上で、オンにされる３つのピクセルの各グループからの照度分布を表す。ｘ軸及びｙ軸は線形変位を表す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
小さな表示円錐角は、スタックの厚さにより分割されるレンチキュラピッチで近似され得るタンジェントを有する。ＲＧＢストライプレイアウトに関して、一の方向におけるレンチキュラピッチは、図４から分かるように、他方の３倍であり、従って、表示円錐は、３倍の広さになるだろう。結果として、或る（固定された）表示距離において、一の方向（例えば縦方向）において、ユーザは、円錐から出ることを回避するために慎重にデバイスを保持しなければならない一方で、他の方向に関して、視野が非常に広いので、３Ｄゾーンを見つけることが難しくなり得る。それ故、２つの直交するディスプレイの向きにおける表示円錐サイズが独立して規定されるのを可能にする完全な視差自動立体ディスプレイの必要性が存在する。
【００２５】
ＵＳ２０１３／００６９９３８は、一例において２つの直交するレンチキュラアレイを有するディスプレイユニットを開示している。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、特許請求の範囲により規定される。
【００２７】
本発明によれば、ディスプレイパネルと、マルチビュー機能を与えるために前記ディスプレイパネル上に形成される視野形成装置とを有し、前記視野形成装置は、第１の方向に渡って複数の視野を供給するための、前記ディスプレイパネルから第１の距離だけ離れた第１の視野形成構造体と、第２の直交する方向に渡って複数の視野を供給するための、前記第１の視野形成構造体から第２の距離だけ離れた第２の視野形成構造体とを有し、従って、これら２つの方向における複数の視野の角度幅は独立して規定され、前記２つの方向における複数の視野の角度幅は、１：ｎ（ｎ＜２）のより大きな角度幅に対するより小さな角度幅の割合である、マルチビューディスプレイが提供される。
【００２８】
この装置は、異なる直交する方向に対してそれぞれ、２つの視野形成構造体の間におけるディスプレイに渡る複数の視野の供給を分離する。同時に、これらは十分な視差を提供し、従って、ディスプレイが任意のスイッチング機能を必要とすることなく縦方向又は横方向モードにおいて表示され得る。好ましくは、ｎ＜１．５、より好ましくは、ｎ＜１．２である。
【００２９】
これらの角度幅は、それ故、１００％未満（即ち、大きい方は小さい方の２倍未満）だけ異なり、より好ましくは、より少なく、例えば５０％未満（大きい方は小さい方の１．５倍未満）又は２０％未満（大きい方は小さい方の１．２倍未満）だけ異なる。これは、同様のサイズの表示円錐を作る。"複数の視野の角度幅"により、視野の１つの完全なセットが表示方向のうちの１つに沿って表示される角度が意味される。これは、表示方向のうちの１つにおける固有の視野のセットに対応するピクセルのセットが単一の視野形成要素（即ち、レンズ又はバリア開口部）を介して表示され得る角度に対応する。より遠隔の表示角度において、これらの画素は、隣り合う視野形成要素を介して可視になる。
【００３０】
好ましくは、双方の視野形成構造体は、モード間のスイッチングが必要とされないように、同時に動作可能である。表示光は、双方の視野形成構造体を通過する。一方は一の方向において視差を与え、他方は他の方向において視差を与える。故に、ディスプレイは、ディスプレイ設定の任意のスイッチングを必要とすることなく向きの間で回転され得る。しかしながら、視野形成構造体の一方又は双方は、既知の態様において、電気的に切り替え可能にされてもよい。
【００３１】
２つの直交する方向において同じ（多くの場合、円錐幅と称される）角度幅を供給することにより、光学的性能は、異なる向きにおいて適合され得る。この適合を提供するために、スタックにおいて使用される材料（例えば、スペーサ材料）及び間隔距離が選択され得る。同じ屈折率の材料が用いられる場合、設計は、考慮されることを必要とする幾何学的距離のみによって簡素化する。視野形成要素（視野形成構造体を一緒に作り上げるレンズ又はバリア）のサイズは、典型的には、元の画素設定により示される。これは、個々の視野形成要素は、ディスプレイの或る数のサブピクセルを覆うことを意図され、これは、そして、形成されるべき視野の数を決定するためである。
【００３２】
ディスプレイパネルは、矩形のサブピクセルを有してもよい。矩形のピクセルは、マイクロレンズが用いられるときに異なる向きにおいて表示円錐バリエーションを生じさせる。サブピクセルのアスペクト比は１：３であり、これは、典型的には、ＲＧＢストライプのピクセル設定に当てはまる。
【００３３】
第１の視野形成構造体は、好ましくは、サブピクセルに渡る第１の方向におけるサブピクセル寸法の数に基づく期間（しかしながら、前記期間は、所望の表示距離に対する集光を与えるために修正される）を伴う、周期的構造体を有し、第２の視野形成構造体は、サブピクセルに渡る第２の直交する方向におけるサブピクセル寸法の数に基づく期間（しかしながら、前と同じように、前記期間は、所望の表示距離に対する集光を与えるために修正される）を伴う、周期的構造を有する。
【００３４】
各視野形成構造体のための期間が上で述べられたサブピクセルの数に基づく場合、同じ数の視野は、視野形成要素当たりの同じ数のサブピクセルを供給することにより、横方向及び縦方向モードにおいて生成されことを意味する。元のサブピクセルが矩形のときには、この結果は、２つの視野形成装置のための異なる要求されるピッチをもたらす。
【００３５】
２つの視野形成構造体のための期間は、縦方向及び横方向モードのための異なる数のサブピクセルに基づいてもよい。これは、２つの配向における異なる解像度損失をもたらすが、異なる表示円錐サイズの間で依然として修正することができる。
【００３６】
ディスプレイパネルに最も近い第１の視野形成構造体は、第１の屈折率ｎを有する材料で作られ、第２の視野形成構造体は、より小さな屈折率を有する材料から作られ得る。この装置は、光学スタックの厚さが最低限に保たれるのを可能にする。
【００３７】
好ましい例において、
【数１】
0006489711.tif 000002
ｐ１は、第１の視野形成構造体の期間であり、ｔ１は、ディスプレイパネル上の第１の視野形成構造体の高さであり、ｎ１は、ディスプレイパネルと第１の視野形成構造体との間の材料の屈折率であり、ｐ２は、第２の視野形成構造体の期間であり、ｔ２は、第１の視野形成構造体上の第２の視野形成構造体の高さであり、ｎ２は、第１及び第２の視野形成構造体の間の材料の屈折率であり、ここで、ｋは、０．５〜２、より好ましくは０．７５〜１．５、より好ましくは０．９〜１．１である。
【００３８】
これは、ディスプレイパネルからの一方の視野形成構造体の効果的な光学的距離（屈折率により分割された距離）に対する一方の視野形成構造体の期間の割合とディスプレイパネルからの他方の視野形成構造体の効果的な光学的距離（屈折率により分割された距離）に対する他方の視野形成構造体の期間の割合が同様になるように作られることを意味する。これは、表示円錐が実質的に同じになることをもたらす。割合は、もちろん同じであってもよい（ｋ＝１）。
【００３９】
この式は、屈折率値が同じである場合にのみ、幾何学的距離に対して簡素化する。
【００４０】
例のうちの１つのセットにおいて、視野形成装置は、ディスプレイパネル上の第１のスペーサ層と、第１のスペーサ層上の第１のレンズ層（例えば、レンチキュラレンズアレイ）と、第１のレンズ層上の第２のスペーサ層と、第２のスペーサ層上の第２のレンズ層（例えば、レンチキュラレンズアレイ）とを有する。
【００４１】
スペーササイズ及び材料は、表示円錐角に渡って制御を可能にする。第１及び第２のレンズ層は、視野形成装置を介したディスプレイパネルからの光の方向に対して、凸状のレンズ接触面形状を規定することができる。この場合、第１のスペーサ層、第１のレンズ層及び第２のレンズ層は、ガラス又はプラスチックであってもよく、第２のスペーサ層は空気である。
【００４２】
他の例において、第１のレンズ層は、凸状のレンズ接触面形状を規定し、第２のレンズ層は、視野形成装置を介したディスプレイパネルからの光の方向に対して、凹レンズ接触面形状を規定する。この場合、第１のスペーサ層、第１のレンズ層及び第２のレンズ層は、第１の屈折率を有するガラス又はプラスチックであってもよく、第２のスペーサ層は、第２の、より低い屈折率を有するガラス又はプラスチックである。
【００４３】
例の代替のセットにおいて、視野形成装置は、ディスプレイパネル上の第１のスペーサ層と、第１のスペーサ層上の第１のバリア層と、第１のバリア層上の第２のスペーサ層と、第２のスペーサ層上の第２のバリア層とを有し得る。それ故、本発明は、バリアタイプディスプレイにも、レンチキュラレンズタイプディスプレイにも、適用され得る。
【００４４】
本発明の例は、添付図面を参照して詳述されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】動作の基本的な原理を説明するための既知のマルチビューディスプレイを示す。
【図２】既知のレンズ設計の第１の例を示す。
【図３】既知のレンズ設計の第２の例を示す。
【図４】異なる表示配向のための異なる表示円錐サイズの問題を説明するために用いられる。
【図５】本発明の視野形成装置の第１の例を示す。
【図６】異なる表示配向のための異なる表示円錐サイズの問題がどのように図５の設計により解決されるかを示す。
【図７】本発明の視野形成装置の第２の例を示す。
【図８】レンズの代わりにバリアに基づく本発明の視野形成装置の第３の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明は、視野形成装置が、第１の方向に渡って複数の視野を供給するための、ディスプレイパネルから第１の距離だけ離れた第１の視野形成構造体と、第２の直交する方向に渡って複数の視野を供給するための、ディスプレイパネルから第２の距離だけ離れた第２の視野形成構造体とを含むマルチビューディスプレイを提供する。それ故、２つの方向における複数の視野の角度幅は、独立して規定され得る。
【００４７】
規則的なマイクロレンズディスプレイは、第１及び第２の方向における表示円錐の独立した設計を許容しない。実際には、表示円錐比率は、２つの方向に沿った視野の数の比率により乗算されたサブピクセルアスペクト比に等しい。
【数２】
0006489711.tif 000003
ここで、ａｐ及びａｌは、２つの方向（例えば、縦方向及び横方向）に沿ったサブピクセル寸法である。
【００４８】
規則的なマイクロレンズは、
【数３】
0006489711.tif 000004
が望ましい表示円錐比率に近い場合に適切である。
【００４９】
本発明は、マイクロレンズディスプレイのように実行するが、表示円錐の独立した設計を可能にするディスプレイを提供する。
【００５０】
図５は、レンズスタックの形式の本発明の視野形成装置の第１の例を示している。
【００５１】
レンズ装置は、底部スペーサ２２によりディスプレイパネル２の表面からの間隔を置かれる第１のレンズ装置２０を有する。第１のレンズ装置及びスペーサは、レンズ面がディスプレイパネル２からの距離ｔ１になるように、ｔ１の組み合わせられた厚さを有する。第２のレンズ装置２４は、第２のスペーサ２６により第１のレンズ装置２０から間隔を置かれる。第２のレンズ装置及び第２のスペーサは、レンズ面が第１のレンズ装置からの距離ｔ２になるとともにディスプレイパネル２からｔ１＋ｔ２の距離になるように、ｔ２の組み合わせられた厚さを有する。２つのレンズ装置は、ディスプレイパネルモジュールにおけるピクセル上の充分な焦点を伴って設計される。
【００５２】
薄いレンズに関して、レンズアレイの厚さは無視され得る。第１のレンズアレイ２２により実装される第１の方向におけるスペーサの材料における表示円錐半角
【数４】
0006489711.tif 000005
は、図５から分かるように、
【数５】
0006489711.tif 000006
により与えられる。
【００５３】
近似値として、表示円錐角が小さい場合、材料における完全な表示円錐角
【数６】
0006489711.tif 000007
は、
【数７】
0006489711.tif 000008
により近似され得る。
【００５４】
同じ屈折率をもつ２つのスペーサの例に関して、第２のレンズ装置により実装される第２の方向におけるスペーサの材料における視聴円錐半角は、
【数８】
0006489711.tif 000009
により、又は、完全な表示円錐のための近似値
【数９】
0006489711.tif 000010
として与えられる。
【００５５】
例えば、表示円錐が、同様に設計されているべきである場合、
【数１０】
0006489711.tif 000011
【００５６】
２つのスペーサが異なる屈折率を有し、薄いレンズに近い材料で作られる場合、空気中の観察の２つの方向における類似の表示円錐を有する上記の条件は、
【数１１】
0006489711.tif 000012
として書かれ得る。ここで、ｎ１及びｎ２は、それぞれ第１および第２のスペーサの材料の屈折率である。
【００５７】
この式は、スタックにおける屈折率値を考慮する。屈折率ｎ１＝ｎ２である場合、第２の式は、第１の式に対して簡素化し、幾何学的な距離のみが考慮される必要がある。レンズの屈折率は、完全な光学的分析のために考慮されることを必要とする。但し、典型的には、スペーサは、スペーサが支配するように、レンズより厚い。
【００５８】
値ｔ／ｎが屈折率値を考慮するときに要求される理由は、円錐角が媒体において計算されるが、ユーザが空気中で知覚する効果的な３Ｄ円錐角であることである。
【００５９】
スネルの法則によれば、
【数１２】
0006489711.tif 000013
小さな角度のための近似値を用いると、
【数１３】
0006489711.tif 000014
従って、
【数１４】
0006489711.tif 000015
【００６０】
例えば、画素成分が３：１の高さ対幅の比率を有するＲＧＢストライプディスプレイの場合、２つの観察方向における同じ数の視野を伴う設計（例えば、２ｘ２視野設計）に関して、レンズスタックのピッチは、
【数１５】
0006489711.tif 000016
従って
【数１６】
0006489711.tif 000017
として関連する。
【００６１】
これは、レンズにより挟まれるスペーサがディスプレイパネルと第１のレンズ２０との間のスペーサより光学的に厚いことを意味する。
【００６２】
本発明のレンズ設計は、切り替え不能なレンズを用いることができ、従って、十分な視差は恒久的に供給される。同じ表示円錐性能は、いずれのディスプレイ配向に対しても取得される。
【００６３】
本発明を実装することについていくらかの自由度がある。
【００６４】
レンズ湾曲は、例えば図２及び３を参照して説明されるように、正又は負であり得る。
【００６５】
幾つかの設定において、スペーサは、レンズの平面側をより厚くすることによりレンズと一体化され得る。
【００６６】
レンズの一方又は両方は、例えば上で述べられる技術のうちの１つを用いて、切り替え可能なレンズとして作られる。これは、レンズ機能が２Ｄモードのために完全にスイッチを切られるのを可能にするために用いられ得るか、又は、一の方向のみにおいて視差を可能にするが、他の方向においてより高い解像度を有するように用いられ得る。
【００６７】
厚いレンズ及び種々の屈折率を有するシステムにおいて、上記の関係は、大雑把な近似値でしかない。実際には、バランスは、数値的なシミュレーションを介して、並びに、材料、レンズ形状及びスペーサの厚さを同時に選択することにより見つけられるだろう。これらのパラメータは、典型的には、表示円錐が双方の方向（例えば縦方向及び横方向）において類似するように、最適化される。
【００６８】
ポータブルデバイスのための重さ及びサイズを低減するために構造の全体の厚さを減少させることが望ましいかもしれない。この理由のため、好ましい実施形態において、より高い屈折率を有するより低いスペーサを実現することが有利である一方で、上部スペーサは、より低い屈折率（例えば空気）を有するべきである。このように、全体のスタック厚さが低減される一方で、円錐サイズを維持するために光学的比率（例えば３：１）を維持する。斯様なアプローチの更なる結果は、レンズインタフェースが好ましくは対向する湾曲を有することである。
【００６９】
２つの例となる解決策がここで示されるだろう。
【００７０】
１．エアギャップ解決策
この解決策は、図５に示される構造を有し得る。スペーサ２２は、例えば屈折率１．５を有する、ガラス／プラスチックである。
【００７１】
レンズ２０は、図５に示されるように、ガラス／プラスチック及び平凸である。
【００７２】
スペーサ２６は、所望の固定された距離を与えるために機械的サポートを有するエアギャップである。
【００７３】
レンズ２４は、（図５に示されるように）ガラス／プラスチック及び平凸である。
【００７４】
図６は、図５の構造の性能のシミュレーションを示しており、４つの中の３つの視野がオンにされる、ディスプレイから最適な表示距離に配置される検出部平面上の照度を示している。図６は、規則的なマイクロレンズのための非同等表示円錐分布（図４）が同等表示円錐に変化することを示す。図６は、図４と同様であり、前と同じように、ディスプレイスクリーン上の異なる位置において、単位エリア当たりの光出力（ｍｍ２当たりのワット）を示す。一方のプロットは横方向モードのためのものであり、他方は、縦方向モードのためのものである。
【００７５】
２．低屈折率差の解決策
この解決策は、図７において示される構造を有し得る。この状況において、低屈折率は、１．３−１．５の範囲にあり（典型的には１．４）、高屈折率は、１．４５−１．７５の範囲にあり（典型的には１．６）、低屈折率差は、０．１−０．３の範囲にある（典型的には０．２）。
【００７６】
スペーサ２２は、高屈折率を有するガラス／プラスチックである。レンズ２０は、スペーサ２２と一体化され、同じ高屈折率を有する同じガラス／プラスチックであり、平凸である。
【００７７】
スペーサ２６は、低屈折率を有する。レンズ／スペーサユニット２０，２２は、低い率に適合する接着剤を有する第２のスペーサ２６に積層される。
【００７８】
第２のレンズ２４は、高屈折率を有し、平凸であり、低い率に適合する接着剤を有するスペーサ２６に積層される。しかしながら、第２のレンズは、第１のレンズと比較して反転され、従って、レンズスタックを介してディスプレイ光の方向に対して凹レンズ形状を規定する。それ故、第１のレンズ２０は、図２に示されるように構成され、第２のレンズ２４は、図３に示されるように構成される。
【００７９】
システムにおいて２を超える屈折率値があり得るが、各接触面は３Ｄクロストークに追加する反射を与える。それ故、不必要な接触面は回避されるべきである。
【００８０】
上の２つの例は、レンチキュラレンズの使用に基づいている。図８は、同じ設計方法論がバリアタイプディスプレイに適用される代替アプローチを模式的な形式において示している。第１のバリア層７０は、ディスプレイパネル２の上にある第１のスペーサ層（図示省略）の上にあり、第２のバリア層７２は、第２のスペーサ層（図示省略）の上にある。
【００８１】
間隔のサイズは、レンチキュラ設計と同じ手段において、元の画素構造に依存するバリア開口幅及びピッチを伴って、上記の方法論を用いて選択される。
【００８２】
ディスプレイパネルは、典型的には、例えばＲＧＢストライプディスプレイのような、長尺サブピクセルを有するサブピクセルグリッドを有する。長尺サブピクセルは、他の画素設定において用いられてもよく、本発明は、さらに一般的に適用されてもよい。
【００８３】
本発明は、自動立体ディスプレイを有する電話機、タブレット及びカメラに適用され得る。
【００８４】
２つの視野形成層は、直交するレンチキュラ又はバリアを有してもよいが、縦方向／横方向の機能のためにも、これらは直交しなくてもよい。例えば、これらは、１つのモードにおいて垂直であってもよいが、他のモードにおいて垂直に対して傾斜してもよい。典型的な傾斜は、逆正接関数（１／６）＝９．４６度である。故に、レンチキュラは、直交してもよく、又は、傾斜のこの例のための８０．５４度であってもよい。他の傾斜角がもちろん考えられる。
【００８５】
開示された実施形態に対する他のバリエーションは、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、当業者によって理解され、実施され得る。請求項において、"有する"という用語は他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に用いられ得ないことを示すものではない。請求項中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【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８】
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