(57)【要約】【課題】  観察者が２次元像及び３次元像を認識することができるように、２つのマイクロリターダーを用いることによって２次元モードと３次元モードとを切り換えること。【解決手段】  表示装置は、光空間変調器（１）と、互いに重ね合わされた複数の縞を有し、光空間変調器の後方に配置された２つのマイクロリターダー（２、３）と、２つのマイクロリターダーの後方に配置された偏光子（４）と、偏光子の後方に配置されたバックライト（５）と、第１及び第２の駆動装置（６、７）と、搬送体（８）とを含む。２つのマイクロリターダー間の相対的な水平運動が選択的に２次元像又は３次元像を表示することを可能にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光空間変調器と、
互いに重ね合わされ、前記光空間変調器の後方に配置された２つのマイクロリターダーと、
前記２つのマイクロリターダーの後方に配置された偏光子と、
前記偏光子の後方に配置されたバックライトと、
第１の駆動装置及び第２の駆動装置と、
搬送体とを含み、
前記２つのマイクロリターダーの相対的な水平運動が、選択的に２次元像又は３次元像を表示することを可能にする、表示装置。
【請求項２】
前記光空間変調器は液晶表示板である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各マイクロリターダーは垂直方向に伸びる複数の縞を有し、一方のマイクロリターダーの縞の部分における位相遅れはπであり、他方のマイクロリターダーの縞の部分における位相遅れは−πであり、２つのマイクロリターダーの縞の他の部分における位相遅れは０である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記２つのマイクロリターダーの各縞は、前記光空間変調器の画素幅寸法の２倍よりわずかに大きな幅寸法を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
各マイクロリターダーは、水平方向に運動すべく前記第１の駆動装置によって駆動することができ、前記２つのマイクロリターダー及び前記第１の駆動装置は、水平方向に運動すべく前記第２の駆動装置によって駆動することができる、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
位相遅れπの部分と位相遅れ−πの部分とが正確に重ね合わされ、位相遅れ０の部分と位相遅れ０の部分とが正確に重ね合わされたとき、２次元像が表示される、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記２つのマイクロリターダーは、位相遅れπの部分が位相遅れ−πの部分と部分的に、かつ、位相遅れ０の部分と部分的に重ね合わされるように配置され、位相遅れ−πの部分が位相遅れπの部分と部分的に、かつ、位相遅れ０の部分と部分的に重ね合わされるように配置され、これにより、三次元像が表示される、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
光空間変調器と、
第１のマイクロリターダーであって、固定の第２のマイクロリターダーに対して可動であり、前記第１及び第２のマイクロリターダーは互いに重ね合わされ、前記光空間変調器の後方に位置された、第１のマイクロリターダーと、
前記２つのマイクロリターダーの後方に配置された偏光子と、
前記偏光子の後方に配置されたバックライトと、
駆動装置とを含み、
前記第２のマイクロリターダーに対する前記第１のマイクロリターダーの相対的な水平運動が、選択的に２次元像又は３次元像を表示することを可能にする、表示装置。
【請求項９】
前記光空間変調器は液晶表示板である、請求項９に記載の装置。
【請求項１０】
第１及び第２のマイクロリターダーのそれぞれは垂直方向に伸びる複数の縞を有し、一方のマイクロリターダーの縞の部分における位相遅れはπであり、他方のマイクロリターダーの縞の部分における位相遅れは−πであり、２つのマイクロリターダーの縞の他の部分における位相遅れは０である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記２つのマイクロリターダーの各縞は、前記光空間変調器の画素幅寸法の２倍よりわずかに大きな幅寸法を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
位相遅れπの部分と位相遅れ−πの部分とが正確に重ね合わされたとき、２次元像が表示される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記２つのマイクロリターダーは、位相遅れπの部分が位相遅れ−πの部分と部分的に、かつ、位相遅れ０の部分と部分的に重ね合わされるように配置され、位相遅れ−πの部分が位相遅れπの部分と部分的に、かつ、位相遅れ０の部分と部分的に重ね合わされるように配置され、これにより、三次元像が表示される、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特に、視差障壁（以下「パララックスバリア」という。）を形成するように、偏光子と２つのマイクロリターダー（ｍｉｃｒｏｒｅｔａｒｄｅｒ）とを用いて３次元像（以下「３Ｄ像」という。）を自動的に表示することができる表示装置に関する。さらに、２つのマイクロリターダーの互いの相対運動によって、２次元像（以下「２Ｄ像」という。）と３次元像（３Ｄ像）とが切り換えられる。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示装置は、白黒表示型からカラー表示型へと劇的に進歩した。現今の表示装置における最近の傾向として、高品質の映像又は画像（以下「像」という。）を表示する性能を有することである。したがって、表示装置技術の次代の傾向は、身体装着型の追加付属品を用いることなく３Ｄ像を見ることができる表示装置の開発である。しかし、３Ｄ像を表示するための機能をすべての表示装置が有するようになる前に、いかにして３Ｄ像表示機能を現存の表示装置の現在の仕様に組み入れるかが、大衆の期待及び熱望を達成するために重要である。
【０００３】
人の左眼で受けた像と右眼で受けた像とを分離するためにパララックスバリアを用いることは、従来からよく知られている。このような技術は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００４】
前記既知の技術を、３次元表示（以下「３Ｄ表示」という。）を形成すべくパララックスバリア９３を液晶表示板（以下「ＬＣＤパネル」という。）９１と背面光装置（以下「バックライト」という。）９４との間に配置するために用いることは、例えば、特許文献２に開示されている。前記特許文献２によれば、散乱（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｍｏｄｅ）モードと透過モード（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｍｏｄｅ）とを切り換えることができる分散型ＬＣＤパネル９２が、２Ｄ像及び３Ｄ像のそれぞれを表示するために、ＬＣＤパネル９１とパララックスバリア９３との間に挿入されている。
【０００５】
図６を参照するに、前記した技術の不都合な点は、以下のとおりである。
（１）  ＬＣＤパネルの輝度が半分だけ減じられる。
（２）  パララックスバリアとＬＣＤパネルとの間の距離が増す。これは、液晶画素の横幅寸法を低減し、像を見るために必要な距離、すなわち、観察距離（ｗａｔｃｈｉｎｇ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）を低減するための設計において、適切でない。
（３）  分散型ＬＣＤパネルは高価であり、表示装置全体の費用が増加する。
（４）  観察者非連続追跡（Ｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｖｉｅｗｅｒ  ｔｒａｃｋｉｎｇ）。観察者が一方の位置から他方の位置へ移動したとき、この移動によって、像を観察することができる角度範囲、すなわち、視野角が変わり、結果として、３Ｄ像を認識することができない。
【０００６】
図７を参照するに、特許文献３によれば、表示装置は、ＬＣＤパネル９１′と、複数の縞（以下「ストライプ」という。）を有する液晶（以下「ＬＣ」という。）パララックスバリア９３′と、バックライト９４′とを含む。３Ｄ像を表示すべく、左眼及び右眼のそれぞれで受けて得られる像を分離するためにパララックスバリアが用いられている。前記特許文献３によれば、一般のパララックスバリアに代えて、複数のストライプを有するＬＣＤパネルが用いられている。ＬＣＤパネルは、また、２Ｄ像と３Ｄ像とを切り換えることができる。
【０００７】
図７を参照するに、前記した装置では、以下のような不都合な点が生じる。
（１）  製造費用が高い。
（２）  観察者非連続追跡。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７２５，５６７号明細書（１９０３年）
【特許文献２】米国特許第５，８３１，７６５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１５７，４２４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記欠点を克服するために、本発明は、該欠点を予防又は低減することができる改良された表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
すなわち、本発明の目的は、観察者が２次元像及び３次元像を認識することができるように、２つのマイクロリターダーを用いることによって２次元モードと３次元モードとを切り換えることができる改良された表示装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、観察者が３次元像の観察領域で追跡を連続的に持続することができるように２つのマイクロリターダー間の相対的な水平運動を用いる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る表示装置は、光空間変調器と、互いに重ね合わされ、前記光空間変調器の後方に配置された２つのマイクロリターダーと、前記２つのマイクロリターダーの後方に配置された偏光子と、前記偏光子の後方に配置されたバックライトと、第１の駆動装置及び第２の駆動装置と、搬送体とを含み、前記２つのマイクロリターダーの相対的な水平運動が、選択的に２次元像又は３次元像を表示することを可能にする。
【００１３】
好ましくは、前記光空間変調器は液晶表示板である。
【００１４】
好ましくは、各マイクロリターダーは垂直方向に伸びる複数の縞を有し、一方のマイクロリターダーの縞の部分における位相遅れはπであり、他方のマイクロリターダーの縞の部分における位相遅れは−πであり、２つのマイクロリターダーの縞の他の部分における位相遅れは０である。
【００１５】
好ましくは、前記２つのマイクロリターダーの各縞は、前記光空間変調器の画素幅寸法の２倍よりわずかに大きな幅寸法を有する。
【００１６】
好ましくは、各マイクロリターダーは、水平方向に運動すべく前記第１の駆動装置によって駆動することができ、前記２つのマイクロリターダー及び前記第１の駆動装置は、水平方向に運動すべく前記第２の駆動装置によって駆動することができる。
【００１７】
位相遅れπの部分と位相遅れ−πの部分とが正確に重ね合わされ、位相遅れ０の部分と位相遅れ０の部分とが正確に重ね合わされたとき、２次元像が表示されるとすることができる。
【００１８】
前記２つのマイクロリターダーは、位相遅れπの部分が位相遅れ−πの部分と部分的に、かつ、位相遅れ０の部分と部分的に重ね合わされるように配置され、位相遅れ−πの部分が位相遅れπの部分と部分的に、かつ、位相遅れ０の部分と部分的に重ね合わされるように配置され、これにより、三次元像が表示されるとすることができる。
【００１９】
本発明に係る他の表示装置は、光空間変調器と、第１のマイクロリターダーであって、固定の第２のマイクロリターダーに対して可動であり、前記第１及び第２のマイクロリターダーは互いに重ね合わされ、前記光空間変調器の後方に位置された、第１のマイクロリターダーと、前記２つのマイクロリターダーの後方に配置された偏光子と、前記偏光子の後方に配置されたバックライトと、駆動装置とを含み、前記第２のマイクロリターダーに対する前記第１のマイクロリターダーの相対的な水平運動が、選択的に２次元像又は３次元像を表示することを可能にする。
【００２０】
好ましくは、前記光空間変調器は液晶表示板である。
【００２１】
好ましくは、第１及び第２のマイクロリターダーのそれぞれは垂直方向に伸びる複数の縞を有し、一方のマイクロリターダーの縞の部分における位相遅れはπであり、他方のマイクロリターダーの縞の部分における位相遅れは−πであり、２つのマイクロリターダーの縞の他の部分における位相遅れは０である。
【００２２】
好ましくは、前記２つのマイクロリターダーの各縞は、前記光空間変調器の画素幅寸法の２倍よりわずかに大きな幅寸法を有する。
【００２３】
位相遅れπの部分と位相遅れ−πの部分とが正確に重ね合わされたとき、２次元像が表示されるとすることができる。
【００２４】
前記２つのマイクロリターダーは、位相遅れπの部分が位相遅れ−πの部分と部分的に、かつ、位相遅れ０の部分と部分的に重ね合わされるように配置され、位相遅れ−πの部分が位相遅れπの部分と部分的に、かつ、位相遅れ０の部分と部分的に重ね合わされるように配置され、これにより、三次元像が表示されるとすることができる。
【００２５】
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照しての以下の説明からさらに明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１（ａ）、図１（ｂ）を参照するに、本発明に係る表示装置は、光空間変調器１と、２つのマイクロリターダー２、３と、偏光子４と、バックライト５と、２つの駆動装置６、７と、搬送体８とを含む。２つのマイクロリターダー２、３間の相対的な水平運動が、２Ｄモードと３Ｄモードとに切り換えることを可能にする。
【００２７】
図２を参照するに、注目すべきは、各マイクロリターダー２、３は、奇数番目の複数の縞（以下「ストライプ」という。）２１、３１と偶数番目の複数のストライプ２２、３２とに区分けされた、垂直方向に伸びる複数の縞（以下「垂直ストライプ」という。）を有する。一方のマイクロリターダー２について、奇数番目のストライプ２１は、その位相遅れ（以下「位相リターデーション」という。）が０であり、偶数番目のストライプ２２は、その位相リターデーションがπである。または、その逆、すなわち、奇数番目のストライプ２１の位相リターデーションをπとし、偶数番目のストライプ２２の位相リターデーションを０としてもよい。他方のマイクロリターダー３について、奇数番目のストライプ３１は、その位相遅れ（以下「位相リターデーション」という。）が０であり、偶数番目のストライプ３２は、その位相リターデーションが−πである。または、その逆としてもよい。
【００２８】
図３を参照するに、２つのマイクロリターダー２、３の前にＬＣＤパネル１を配置する。この後、マイクロリターダー２（又はマイクロリターダー３）を、ストライプ２１、２２（又はストライプ３１、３２）とストライプ３１、３２（又はストライプ２１、２２）とが正確に重ね合わされるように駆動装置６によって駆動する場合、以下のように、２つの重ね合わせの状態がある。
【００２９】
状態Ａ（ストライプ２１とストライプ３１との重ね合わせ）の場合、累積加算された位相リターデーションは、０＋０＝０である。
【００３０】
状態Ｂ（ストライプ２２とストライプ３２との重ね合わせ）の場合、累積加算された位相リターデーションは、π−π＝０である。
【００３１】
すなわち、重ね合わされたマイクロリターダー２、３の有効な遅れ（以下「有効リターデーション」という。）は完全に消失し、３Ｄ像のために形成された障壁はなく、表示装置は、通常の２Ｄ表示の機能とまったく同じ機能を果たす。さらに、偏光子４の偏光方向は、ＬＣＤパネル１の偏光子の偏光方向と同じであるように選択することができるので、輝度における損失がない。
【００３２】
図４を参照するに、マイクロリターダー２、３間に存在する１つのストライプのピッチＰ（該ピッチＰは、ＬＣＤパネル１の画素幅Ｗの２倍よりわずかに大きい。）の半分（１／２）の距離だけ水平方向に位置を変えるために、駆動装置６がマイクロリターダー２（又はマイクロリターダー３）を駆動したとき、以下の関係が成り立つ。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
ここで、Ｐは、マイクロリターダーのストライプピッチ、Ｗは、ＬＣＤパネルの画素幅、ｄは、観察者とＬＣＤパネルとの間の距離、ｔは、ＬＣＤパネルとマイクロリターダーとの間の距離である。
【００３５】
この条件下で、２つのマイクロリターダーについて、４つの異なる重ね合わせの状態がある。
【００３６】
状態Ａ（ストライプ２２とストライプ３２との重ね合わせ）の場合、累積加算された位相リターデーションは、π＋０＝πである。
【００３７】
状態Ｂ（ストライプ２２とストライプ３１との重ね合わせ）の場合、累積加算された位相リターデーションは、π−π＝０である。
【００３８】
状態Ｃ（ストライプ２１とストライプ３２との重ね合わせ）の場合、累積加算された位相リターデーションは、０−π＝−πである。
【００３９】
状態Ｄ（ストライプ２１とストライプ３１との重ね合わせ）の場合、累積加算された位相リターデーションは、０＋０＝０である。
【００４０】
π及び−πは、４５度の偏光と同じ機能を果たすので、２つのマイクロリターダー２、３が前記したように結合された後、２つのマイクロリターダー２、３は、実際に、Ｐ／２のストライプピッチを有する１つのマイクロリターダーと同じ機能を果たす。ＬＣＤパネルの偏光子との統合後、結合された２つのマイクロリターダー２、３の効果は、Ｐ／２のストライプピッチを有する白黒パララックスバリアと同じである。
【００４１】
従来の３Ｄ表示装置を示す図７を参照するに、観察者が移動すると、この結果、観察者は３Ｄ像の知覚を失う。しかし、本発明の表示装置によれば、観察者は、そのまま、３Ｄ像を知覚することができる。図５を参照するに、一つの方法として、右眼及び左眼で受けた像を交換するために、像を１画素分だけ左（又は右）へ移動させて像の位置を変える方法がある。他の方法として、駆動装置７によって駆動装置６とマイクロリターダー２、３を有する搬送体８とを移動させる方法がある。観察者が右へ移動したとき、搬送体８は、観察者の眼を最良の観察位置に保つように左へ移動する。好ましくは、最大変位は、Ｐ／２に設定される。搬送体８が最大変位を越えて移動したとき、像は、観察者の眼を最良の観察位置に維持するように  移動して位置を変えられる必要がある。
【００４２】
本発明の多くの特徴及び利点について図を参照して説明したが、それらは図示の目的のためであり、本発明から逸脱しない範囲において種々の変更、特に、部品の形状、寸法、配置等の変更をすることができることは、前記した説明から明らかであろう。したがって、本発明は、前記した事項のすべての順列及び組合せを含み、制限又は限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）は、３Ｄ像を表示することができる状態にある、本発明に係る表示装置を示す概略図。（ｂ）は、２Ｄ像を表示することができる状態にある、本発明に係る表示装置を示す概略図。
【図２】本発明に係る表示装置で用いられるマイクロリターダーを示す概略図。
【図３】２Ｄ像を表示するために、本発明に係る表示装置で用いられる部品の構造的関係を示す概略図。
【図４】３Ｄ像を表示するために、本発明に係る表示装置で用いられる部品の構造的関係を示す概略図。
【図５】本発明に係る表示装置の像追跡の原理を示す概略図。
【図６】従来の表示装置を示す概略図で、（ａ）は３Ｄモードにあるとき、（ｂ）は２Ｄモードにあるときを示す。
【図７】従来の他の表示装置を示す概略図で、（ａ）は３Ｄモードにあるとき、（ｂ）は２Ｄモードにあるときを示す。
【符号の説明】
【００４４】
１  光空間変調器
２、３  マイクロリターダー
４  偏光子
５  バックライト
６、７  駆動装置
８  搬送体
２１、２２、３１、３２  ストライプ
【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】
2004184976.tif 000008
【図６】
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【図７】
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