(57)【要約】  自動立体視表示装置は、表示パネルと表示パネル上に設けられるレンチキュラ・アレイとを有する。レンチキュラ・アレイは、平行な細長い軸を各々が有し、ピッチ方向にサイド・バイ・サイドで配置されるレンチキュラ・レンズのアレイを含む。表示パネルは、シャッタ型ディスプレイを含み、光変調状態間の遷移は概してレンチキュラ・ピッチ方向に対して垂直な方向における光変調媒体の動きを伴う。
2015530608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクセルのロウ及びカラムを有する表示パネル、
前記表示パネル上に設けられたレンチキュラ・アレイ、
を有し、
前記レンチキュラ・アレイは、各々が平行な細長い軸を有するレンチキュラ・レンズのアレイを有し、
前記表示パネルは、少なくとも２つの状態、光変調媒体が前記ピクセルの第1領域を占める第1状態と、前記光変調媒体が前記ピクセルの第2領域を占める第2状態との間で光変調の程度が制御可能な光変調ピクセルを有し、
第1状態と第2状態との間の遷移が、概して第1方向における前記光変調媒体の動きを伴い、
前記第1方向が、前記細長い軸から10度の範囲内若しくは前記ピクセルのカラム方向から10度の範囲内であるか、又は、前記細長い軸と前記ピクセルのカラム方向との間である、
自動立体視表示装置。
【請求項２】
前記第1方向が、前記細長い軸から5度の範囲内若しくは前記ピクセルのカラム方向から5度の範囲内であるか、又は、前記細長い軸と前記ピクセルのカラム方向との間である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記細長い軸及び前記ピクセルのカラム方向が1/3又は1/6の正接を有する角度をなす、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第1方向が、前記第1領域の領域中央から前記第2領域の領域中央への方向である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第1方向が前記細長い軸の方向に平行である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第1状態において、前記光変調媒体がリザーバ領域を占める、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記リザーバ領域が、前記ピクセルのカラム方向に対して垂直な細長い形状である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記レンチキュラ・アレイ並びに前記リザーバの形状及び位置が、各々の3Dビューが等しい割合の前記リザーバ及び前記ピクセルの非リザーバ領域と相互作用するように選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記表示パネルが電気泳動表示パネルを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記表示パネルがエレクトロ・ウエッティング表示パネルを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記表示パネルがMEMSシャッタに基づく表示パネルを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
ピクセルのロウ及びカラムを有する表示パネル、前記表示パネル上に設けられたレンチキュラ・アレイを有し、前記レンチキュラ・アレイは各々が平行な細長い軸を有するレンチキュラ・レンズのアレイを有する自動立体視表示装置を制御する方法であって、
少なくとも２つの状態、光変調媒体が前記ピクセルの第1領域を占める第1状態と、前記光変調媒体が前記ピクセルの第2領域を占める第2状態との間で、前記ピクセルの光変調の程度を制御し、第1状態と第2状態との間の遷移が、概して第1方向における前記光変調媒体の動きを伴い、
前記第1方向が、前記細長い軸から10度の範囲内若しくは前記ピクセルのカラム方向から10度の範囲内であるか、又は、前記細長い軸と前記ピクセルのカラム方向との間である、
方法。
【請求項１３】
前記第1方向が、前記細長い軸から5度の範囲内若しくは前記ピクセルのカラム方向から5度の範囲内であるか、又は、前記細長い軸と前記ピクセルのカラム方向との間である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第1方向が、前記第1領域の領域中央から前記第2領域の領域中央への方向である、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示を生成するための表示ピクセルのアレイを有する表示パネル及び異なる空間位置に異なるビューを導くための画像形成配置を含むタイプの自動立体視表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種類のディスプレイに用いられる画像形成配置の第１の例は、例えば、ディスプレイのピクセルに関してサイズ設定をされて配置されたスリットを伴うバリアである。観察者は、頭部が一定の位置にある場合、3D画像を知覚することをできる。バリアは、表示パネルの前に配置されて、奇数及び偶数のピクセル・カラムからの光が観察者の左及び右目の方へ導かれるように設計される。
【０００３】
この種類の２ビュー・ディスプレイ設計の欠点は、観察者が一定の位置にいなければならず、左右にわずか３センチメートルしか動くことができないことである。より好ましい実施の形態では、各々のスリットの下に２つのサブピクセル・カラムではなく、いくつかのサブピクセル・カラムが存在する。このようにして、観察者が、左右に動いても常に目で立体画像を知覚することが可能にされる。
【０００４】
バリア配置は、作成が単純であるが、光効率が良くない。したがって、好ましい変形例は、画像形成配置としてレンズ配置を用いることである。例えば、細長いレンチキュラ素子のアレイが、互いに平行に延在して、表示ピクセル・アレイの上に横たわって提供されることができ、表示ピクセルはこれらのレンチキュラ素子を通して観察される。
【０００５】
レンチキュラ素子は、それぞれが細長い半円柱状のレンズ素子から成る素子のシートとして提供される。レンチキュラ素子（「レンチキュール」）は表示パネルのカラム方向に延在し、各々のレンチキュラ要素は、表示ピクセルの２つ以上の隣接するカラムのそれぞれのグループの上に横たわる。
【０００６】
例えば、各々のレンチキュラが表示ピクセルの２つのカラムと関連付けられる配置において、各々のカラムにおける表示ピクセルは、それぞれの二次元サブ画像の垂直スライスを提供する。レンチキュラ・シートは、これらの２つのスライス及び他のレンチキュラと関連付けられた表示ピクセル・カラムからの対応するスライスを、シートの前に位置するユーザの左及び右目に導き、ユーザは１つの立体画像を観察する。したがって、レンチキュラ素子のシートは、光出力指向機能を提供する。
【０００７】
他の配置において、各々のレンチキュラは、ロウ方向において４つ以上の隣接する表示ピクセルのグループに関連付けられる。各々のグループ中の表示ピクセルの対応するカラムは、それぞれの二次元サブ画像からの垂直スライスを提供するように適切に配置される。ユーザの頭部が左から右に動くと、一連の連続した異なる立体視が知覚されて、例えば、見回したような印象を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
レンチキュラ配置は、任意の基本的な本来の2D表示パネルに対して、自動立体視表示装置を生成するために用いられることができる。しかしながら、異なるディスプレイ技術は、異なる技術的問題を生じさせる。
【０００９】
本発明は、特に、にレンチキュラ・レンズ配置とシャッタに基づくディスプレイとの組み合わせに関する。本発明は、したがって、反射型、透過型及び半透過型ディスプレイのサブセットを対象とする。この種類のディスプレイはピクセルを有し、一方の極端な状態において、光変調部分がピクセルのわずかな領域に限られ、他方の極端な状態において、ピクセルの相当な部分がこの光変調特性を有する。
【００１０】
ディスプレイ技術の例（少なくともそれらのいくつかの変形例が本発明の範囲内である）は、エレクトロウェッティング・ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、電気流動（electrofluidic）ディスプレイ及びMEMS型ディスプレイである。
【００１１】
この種類のディスプレイの使用に関する問題は、異なる階調レベルに対して、又は、変調レベル間の遷移を行うときに、ピクセル形状及び領域が変化することである。特にレンチキュラ・アレイと共に用いられるときに、これは視覚的アーチファクトを生じさせる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、独立請求項に記載の装置及び方法を提供する。従属請求項は、有利な実施の形態を定める。
【００１３】
１つの態様において、本発明は自動立体視表示装置を提供し、当該自動立体視表示装置は、ピクセルの行および列を有する表示パネル、表示パネル上に設けられるレンチキュラ・アレイを有し、レンチキュラ・アレイは、各々が平行な細長い軸を有するレンチキュラ・レンズのアレイを有し、表示パネルは、少なくとも２つの状態、すなわち、光変調媒体がピクセルの第１領域を占有する第１状態と、光変調媒体がピクセルの第２領域を占有する第２状態との間で、光変調の程度が制御可能である光変調ピクセルを有し、第１状態と第２状態との間の遷移は、概して第１方向への光変調媒体の動きを含み、第１方向は、細長い軸から10度の範囲内若しくはピクセル・カラム方向から10度の範囲内であるか、又は、細長い軸とピクセル・カラム方向との間である。
【００１４】
この配置は、レンズ軸の方向に、シャッタ型ディスプレイにおけるシャッタのロールアウト方向を提供する。ロールアウト方向は、ピクセル・カラム方向又はレンズ軸方向の近傍であるか、あるいはそれらの間である。これは、3Dディスプレイ出力における視覚的アーチファクトを低減する。
【００１５】
第１方向は、例えば、第１領域の領域中央から第２領域の領域中央への方向である。これは、一般的なシャッタ開閉方向を定める。
【００１６】
第１方向は、好ましくは、細長い軸方向に平行である。
【００１７】
第１状態において、光変調媒体は、リザーバ領域を占有することができる。このリザーバ領域は、最も小さいピクセル領域であると考えられることができる。リザーバ領域は、好ましくは、細長い軸方向に対して垂直な細長い形状である。したがって、リザーバ形状はレンズ軸方向を横切り、ロールアウト方向はレンズ軸方向に沿っている。
【００１８】
レンチキュラ・アレイ並びにリザーバ形状及び位置は、各々の3Dビューが等しい量のピクセル・リザーバ領域と相互作用するように、選択されることができる。レンチキュラ・アレイ設計及び最大の光変調形状及び位置も、各々の3Dビューが等しい量のピクセルの最大の光変調形状と相互作用するように、選択されることができる。
【００１９】
表示パネルは、電気泳動表示パネル、エレクトロウエッティング表示パネル又はMEMSシャッタに基づく表示パネルを有することができる。
【００２０】
他の態様において、本発明は、ピクセルの行と列を有する表示パネル及び表示パネル上に設けられるレンチキュラ・アレイを有する自動立体視表示装置を制御する方法を提供し、レンチキュラ・アレイは、各々が平行な細長い軸を有するレンチキュラ・レンズのアレイを含み、当該方法は、少なくとも２つの状態、すなわち、光変調媒体がピクセルの第１領域を占有する第１状態と、光変調媒体がピクセルの第２領域を占有する第２状態との間でピクセルの光変調の程度を制御し、第１状態と第２状態との間の遷移は、概して第１方向への光変調媒体の動きを含み、第１方向は、細長い軸から10度の範囲内若しくはピクセル・カラム方向から10度の範囲内であるか、又は、細長い軸とピクセル・カラム方向との間である。
【００２１】
本発明の実施の形態は、添付の図面を参照して、単に一例として、説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】既知の自動立体視表示装置の概略的な斜視図。
【図２】レンチキュラ・アレイがどのように異なる空間位置に異なるビューを提供するかについて示す図。
【図３】断面及び平面図で第１表示状態におけるエレクトロウェッティング・ディスプレイの既知の表示ピクセルを示す図。
【図４】第２表示状態における図3の既知の表示ピクセルを示す図。
【図５】可動液滴を用いる既知のディスプレイ技術を示す図。
【図６】チャンバ層上の表示層を用いる、それらの層間で移動可能な光変調媒体を伴う既知のディスプレイ技術を示す図。
【図７】色素を保持するためのチャネル及びリザーバを用いる既知のディスプレイ技術を示す図。
【図８】回転粒子を用いる既知のディスプレイ技術を示す図。
【図９】２種類の動く帯電粒子を用いる既知のディスプレイ技術を示す図。
【図１０】面内電気泳動を用いる既知のディスプレイ技術を示す図。
【図１１】MEMSによるロール可能なシャッタを用いる既知のディスプレイ技術を示す図。
【図１２】シャッタに基づくディスプレイがどのように表示状態を変更するかについて一般に示す図。
【図１３】図12のディスプレイ技術の中間的な状態を示す図。
【図１４】図12のディスプレイに関する問題を説明するために用いられる図。
【図１５】光遮断領域の厚さに関する既知の更なる問題を示す図。
【図１６】本発明の配置の２つの実施例を示す図。
【図１７】図16（a）の実施例に対してバンディングがどのように低減されるかについて示す図。
【図１８】本発明の配置の更なる実施例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、表示パネル及び表示パネル上に設けられるレンチキュラ・アレイを有する自動立体視表示装置を提供する。レンチキュラ・アレイは、平行な細長い軸を各々が有し、ピッチ方向においてサイド・バイ・サイドで配置されるレンチキュラ・レンズのアレイを含む。表示パネルは、概してレンチキュラ・ピッチ方向に対して垂直な方向における光変調媒体の動きを伴う光変調状態間の遷移による、シャッタ型ディスプレイを有する。
【００２４】
図1は、既知の直視型自動立体視表示装置1の概略斜視図である。一般的に、表示を生成するための空間光変調器として作用するアクティブ・マトリックス型の液晶表示パネル3が用いられる。
【００２５】
表示パネル3は、ロウ及びカラムで配置される表示ピクセル5の直交するアレイを有する。明確にするため、少数の表示ピクセル5のみが図に示される。実際には、表示パネル3は、表示ピクセル5の約千のロウ及び数千のカラムを有する。
【００２６】
液晶表示パネル3の構造は、完全に従来通りであることができる。表示パネル3は、この場合には表示ピクセル・アレイの領域の上に広がる平面バックライトからなる光源7によって照射される。光源7からの光は、表示パネル3を通して導かれ、個々の表示ピクセル5は光を変調して表示を生成するように駆動される。
【００２７】
表示装置1は、ビュー形成機能を実行する表示パネル3の表示側に配置されるレンチキュラ・シート9を含む。レンチキュラ・シート9は互いに平行に延在するレンチキュラ素子のロウを含み、明確性のために、そのうちの１つのみが誇張された大きさで示される。
【００２８】
レンチキュラ素子は、この場合には凸形の円柱状の素子の形であり、それらは、表示パネル3から表示装置1の前に位置するユーザの目まで異なる画像又はビューを提供する光出力指向手段として作用する。
【００２９】
図1に示される自動立体視表示装置1は、異なる方向にいくつかの異なる視野ビューを提供することが可能である。特に、各々のレンチキュラ素子は、各々のロウにおいて少数の表示ピクセル5のグループの上に横たわる。レンチキュラ素子は、いくつかの異なるビューを形成するように、異なる方向にグループの各々の表示ピクセル5を投射する。ユーザの頭部が左から右に動くと、ユーザの目はいくつかのビューのうちの異なるものを順々に受けとる。
【００３０】
図2は、上述のようなレンチキュラ型画像形成配置の動作原理を示し、バックライト7、表示装置3（例えばLCD）及びレンチキュラ・アレイ9を示す。図2は、どのようにレンチキュラ配置9が異なる空間位置に異なるピクセル出力を導くのかを示す。
【００３１】
本発明は、従来のLCDディスプレイに対して異なるタイプの固有のディスプレイを用いるレンチキュラ自動立体視ディスプレイに関する。特に、本発明は、シャッタに基づくディスプレイを利用する。本発明の説明の前に、さまざまな例が以下に説明される。
【００３２】
シャッタ型ディスプレイの第１のクラスは、静電気力及び表面張力を利用した水内部の着色した油滴の相互作用に基づく、エレクトロウェッティング・ディスプレイである。
【００３３】
既知のエレクトロ・ウエッティング表示装置はセルのアレイを含み、それぞれのセルは着色した油剤の層で満たされる。図3は、断面図（上図）及び平面図（下図）で１つのセル10を示す。各々のセル10は、ディスプレイにおけるピクセルを形成して、セルの着色した油剤14を収容するセル壁12によって、その隣と分離される。
【００３４】
セル壁は、セルの底面を形成する疎水性絶縁層16に取り付けられるグリッドの形である。セルの上は、全てのセルに共通である、導電性の水の層18である。電気接点が、透明共通電極20を介して、導電性の水に対して作成される。各々のセルの中に、各々のセルの底面への個別の電圧印加を可能にする別々のピクセル電極22がある。
【００３５】
導電性の水18は実際には極性導電性塩溶液であり、油剤は絶縁シリコーン油剤又はアルカンであり、染料または顔料によって着色されている。2つの液体は混ざらない。
【００３６】
表示セルは、下部基板24とガラス上部プレート26との間に提供される。絶縁パッシベーション層28が、基板24とピクセル電極22との間に提供される。セルは各々、パッシベーション層28の中に含まれる制御TFTを備えており、これらのTFTはアクティブ・マトリックス・アレイを形成する。ロウ及びカラム電極が提供され、それらは集積回路ドライバへの接続を可能にする。カラム電極は、図3中に29として示される。
【００３７】
外部印加電圧が存在しないと、油剤はピクセル・セルの底面において疎水性絶縁層16の上に拡散し、これは、光反射率及びセルを通した透過率が共に低い、いわゆる「閉」状態を定める。
【００３８】
十分な大きさの電圧が特定のセルのピクセル電極22と共通電極20との間に印加されると、油剤はセルの一方の端又はコーナーに退いて、細胞壁のそばで垂直方向に上へと隆起する。特に、セルを横切る外部電場の印加は、水-油剤疎水性絶縁系のエネルギー・バランスを調節し、水が油剤と対照的に疎水性絶縁体と接触することを有利にする。
【００３９】
図3はセルの閉状態を示し、図4は同じセルの開状態を示す。水が疎水性層と接触させられると、図4に示されるように、油剤は、一般的にはセル領域のコーナーへと追いやられる。
【００４０】
したがって、印加電圧なしでは、ピクセル全体が色素の色を呈するように、油剤は疎水性絶縁体を覆う。電圧が印加されると、水は絶縁体の方へ引っ張られて、油剤は押しのけられる。この状態では、セルのわずかな部分のみが色素を有し、セルの大部分は単に透過する。
【００４１】
反射体を追加することによって、透過効果は反射効果に変えられることができ、バックライトと組み合わせた部分的な反射体は、半透過型ディスプレイを提供する。
【００４２】
フルカラー表示は空間多重化（例えばRGBストライプ）によってなされることができるが、更なるコントラスト及び色域は減法混色の原色（例えばCMYすなわちシアン-マゼンタ-イエロー-ブラック（CMYK））による層を積み重ねることによって達成される。
【００４３】
単に液滴の形状を変える代わりに、液滴を視界に出入りさせるためにエレクトロ・ウエッティング力を適用することも可能である。
【００４４】
図5は、液滴50が、黒いマスク層52の開口部の上にある位置（左図）と横に変位された位置（右図）との間の動かされる実施例を示す。各々のピクセルは、液滴の動きを制御するための2つのスキャン電極54を有する。フルカラー表示は、可動液滴から作成されることができる。液滴を動かすためにセル内の表面張力を制御するために、駆動方式が用いられる。
【００４５】
他のアプローチが、S. Yang, "High reflectivity electrofluidic pixels with zero-power grayscale operation", Applied Physics Letters, vol. 97, no. 14, p. 143501, 2010に開示される。この場合には、リザーバが隠されており、流体が上部層と下部層との間で動かされる。このアプローチは図６に示されている。顔料分散60は、上部チャンバと下部チャンバとの間で共有される。反射電極62がチャンバ間にあり、上部チャンバの充填の度合がピクセルの見た目を定める。2つのチャンバは、上部及び下部エレクトロ・ウエッティング基板64, 66間にある。右の画像で分かるように、異なる階調レベルは、不均一にピクセル上に拡散する異なる量のピクセル上の顔料をもたらす。
【００４６】
シャッタに基づくディスプレイの他の一般的なタイプは、エレクトロ・ウエッティングの液滴可動タイプと同様に、2つの効果、すなわち、エレクトロ・ウエッティング力及びヤング-ラプラス力を利用する。このディスプレイ技術は電気流動(electrofluidic)ディスプレイ表示と称され、それは微小流体チャネルと組み合わせてエレクトロ・ウエッティングを基本的に利用する。この技術は、J. Heikenfeld, "Electrofluidic displays using Young -Laplace transposition of brilliant pigment dispersions", Nature Photonics, vol. 3, no. 5, pp. 292-296, 2009において説明される。
【００４７】
典型的な表示セルが図7に示される。セルは、ポリマー・チャネル72中に定められるリザーバ70を含み、ダクト74がこのリザーバにつながる。顔料が水の流体中に分散し、チャンバは疎水性コーティングを有する。顔料を保持する流体は油性の流体（一般的に透明または黒い）によって囲まれ、ダクトを通して、一方の流体が動くと、他方の流体はその動きと反対の動きをすることができる。電圧なしでは、ヤング-ラプラス圧力に起因して、リザーバは丸い一方で上部チャネルは薄く、リザーバがより低いエネルギー状態を有するので、流体はリザーバへと戻る。電圧が電極に印加されると、エレクトロ・ウエッティング力が他の効果を優越し、顔料を有する流体が、ピクセル全体を覆うことができる。２つの状態が図7（a）の右に示され、開状態のピクセルの外観が図7（b）に示される。
【００４８】
他の実施例は、「ジャイリコン・シート」として知られる。これは、数百万の小さいビーズがランダムに分散する透明プラスチックの薄層である。各々が油で充填されたキャビティ中に収容されたビーズは、それらのキャビティ内で自由に回転することができる。ビーズは2つの対照的な色（例えば白及び黒、赤及び白）の半球による「二色」(bichromal)であり、それらが電気双極子を呈するように帯電される。電圧がシートの面に印加されると、ビーズは観察者に一方の着色した側を示すように回転する。電圧は、画像（例えばテキスト及びピクチャ）を生成するために、面に印加されることができる。新たな電圧パターンが印加されるまで、画像は持続する。
【００４９】
図8は、一方の印加電圧（左画像）及び逆の電圧（右の画像）への遷移によって、動作原理を概略的に示す。
【００５０】
ディスプレイ技術の他の一般的なタイプは、電気泳動を用いる。これは、均一な電場に応じた流体（コロイド混合物）または気体中の帯電粒子の動きに関する。電気泳動ディスプレイの例は、さまざまな電子書籍リーダ・アプリケーション中に適用されたE Ink(TM)またはブリヂストン(TM)技術である。
【００５１】
図9に示されるように、E Inkは、プラスチック・ホイルによって形成されるセル94内の、一方が白90及び他方が黒92である、逆の電荷を有する2種類の粒子90, 92を用いる。上部及び下部電極に電圧を印加することにより、粒子の移動を引き起こす。
【００５２】
急速応答流体粉末ディスプレイ（QR-LPD）と呼ばれるブリヂストン技術は、２種類の逆電荷の粒子を有する点でE Inkと同様であるが、液体を気体によって置き換える。プレートの電圧を変更することによって、白又は黒い粒子が前部プレートに「くっつく」。液体の代わりに気体を用いることにより、わずか200マイクロ秒の応答時間が可能であることが報告されている。
【００５３】
面内電気泳動によって、一方の極端な状態において、粒子は全てリザーバ中にまとめられ、他方の極端な状態において、それらは、セルにわたって一様に拡散される。この挙動は図10に示される。図10(a)はオン状態を示し、図10(b)は六角形の壁に引き寄せられたオフ状態を示し、図10(c)は中央のドットへの引力を示す。
【００５４】
１つの大きい中央リザーバの代わりにピクセルごとに多くの小さい引力中心を提供するようにこの設計を変更することが可能である。これは良好な均一な挙動を生成するが、ディスプレイにとっては、ピクセルごとに１つの引力中央を有することがより典型的である。
【００５５】
他のクラスのディスプレイは、MEMS型ディスプレイである（例えば、コイルを巻いたり広げたりすることによって機能するロール・ブラインド）。図11は、WO2005/109392から取得され、このアプローチを概略的に示す。
【００５６】
本発明の目的に対して、上記のタイプのディスプレイは、「シャッタ型」ディスプレイと一般に呼ばれ、光の通過を許容するか光の通過をブロックするためのピクセル構造中での動きに依存する。ピクセル構造中でのこの動きは、段階的にピクセル開口を閉ざす。
【００５７】
一般的なシャッタ型電気光学ディスプレイが図12に表される。各々のピクセルは、制御可能な光変調効果を有するボリューム120を含む。図12(a)は、流体がリザーバ122に位置する最小の光変調効果を示す。２つのリザーバ122が見えるが、一方はこのピクセルのためであり、一方は背後の隣接するピクセルのためのものである。図12(b)は、流体がセル全体に拡散された最大の光変調効果を示し、図12(c)は遷移中の不均一な光変調、すなわちグレイ・レベル124を示す。
【００５８】
図12(c)中の矢印125は、ロールアウト方向を表す。これは、(光変調媒体がピクセルの最小の第１領域を占有する)第１オフ状態と(光変調媒体がピクセルの最大の第２領域を占有する)第２オン状態のピクセルの領域間の方向である。
【００５９】
この方向は、ピクセルの一般的なロールアウト方向である。それは、第１領域の領域中央(「重心」)(すなわちリザーバ122の領域中央)から第２領域の領域中央(すなわちピクセル開口の領域中央)への方向として、より簡明に定められることができる。
【００６０】
図12(a)の極端な状態において、光変調部分は、小さいリザーバ領域122に限られる。技術に応じて、これは、例えば巻き上げられたバイメタル又は顔料リザーバであることができる。「リザーバ」という用語は、全てのこれらの可能性を含むように、しかるべく理解されるべきである。
【００６１】
図12(b)のもう一方の極端な状態では、ピクセルの相当な部分が、光変調特性を有する。
図13に示される一方の状態から他方の状態への遷移中に、すなわち、中間的な(グレー)レベルにおいて、光変調特性は、ボリュームにわたって不規則に拡散される場合がある。さらに、複数の独立に制御可能な光変調効果が１つの囲いの中に存在する場合があり(例えば複数の顔料)、それらは、フルカラー・ディスプレイを形成するために積み重ねられる場合がある。実施態様に応じて、必要な層数は、１つのみ、２つ又は３つである場合がある。３つを超える層を有することが有益であることも可能である。
【００６２】
最小の光変調状態においても、ピクセル・ボリュームのいくつかの部分は、依然として光を変調する。これは、減少した透過率及び/又は反射率を引き起こす場合があり、減少したコントラスト又は減少した輝度につながる。これはさらに、バンディング効果を生じる可能性がある。
【００６３】
これらの問題は関連しており、バンディング効果は、コントラスト又は輝度の不均一な低減であると単に考えられることができる。これらの問題の原因は、以下の通りである:
【００６４】
(i)ロールアウト中のピクセル形状。
【００６５】
図14(a)は、光変調部分をロールアウトする間に変化しているピクセル形状を示す。図14(b)に示されるように、異なる輝度プロファイルが生じる。
【００６６】
図14(b)は、レンズの幅方向に沿った0からp(pはレンズ・ピッチ)の位置uに対する光変調効果の強度Iをプロットする。したがって、図は、３つの異なる光変調設定のための、レンズ・ピッチを横切る強度変化を示す(黒は上のプロット141、グレーは中央のプロット142、白は下のプロット143)。これらのプロットがレンズ・ピッチにわたる異なる位置に対して変化するという事実は、レンズ幅を横切る各々の位置が異なる光出力方向に対応するので、ビュー間の変動が存在することを意味する。
【００６７】
このように、中間プロファイルのいずれかが不均一である(例えば平坦なラインではない)場合、遷移中又はグレイ・レベルにおいてバンディングが観察される。この問題は、動くコンテンツ(遷移)又は不透明なグレイ・レベルにより、静止していないユーザにとって、特に目につく。
【００６８】
(ii) 多くの場合、リザーバは、不透明な層によって故意に覆われるが、そうでない場合、ピクセルのオフ状態においても、光変調効果を維持する。半透明のインクの場合、より多くのインクが小さい領域中に収容されるので、リザーバはより強い光変調効果を有する場合がある。
【００６９】
(iii) リザーバ厚さ。
【００７０】
図15は、ボリューム151、リザーバ152、レンチキュラ・レンズ界面154、並びに反射体及び/又はバックライト155を有するレンチキュラ・ディスプレイの側面図を示す。図15から、(過度に)厚いリザーバ152は、中心を外れたビューに比較的多くの影響を及ぼすことが明らかである。リザーバによって妨げられる領域に対して影156が示される。リザーバの光学特性に応じて、障害は、輝度(吸収)の損失又はクロストーク(隣接するピクセルによる好ましくない変調)の増加になる。
【００７１】
(iv) 最大の光変調状態において機能しない領域は光変調の不均一な領域を生じさせる。
【００７２】
本発明は、デザインにおける設計パラメータ並びにレンチキュラ・アレイに対するピクセル・アレイの相対的なアライメント及び配向として、図12における方向125を用いる。特に、第１方向125は、細長い軸に平行であるか、又は、ピクセル・カラム方向に平行である。いずれの場合においても、ピクセル・カラム方向に対するレンチキュラ・レンズの概して小さい傾斜のために、方向125は、レンチキュラ・レンズの細長い軸に対して概して平行である。
【００７３】
したがって、本発明は、「ロールアウト」方向がレンチキュラ・ピッチ方向に対して本質的に垂直であるように、すなわちレンズ軸方向に沿うように、ピクセルを構成することに基づく。
【００７４】
上で概説されるように、ロールアウト方向は変調領域の変形を定めるベクトルであると考えられることができる。
【００７５】
リザーバ(すなわち最小のピクセル形状)は、好ましくは、ピッチ方向に沿って成形され、すなわち、ピクセル幅を横切って延在する。
【００７６】
レンチキュラ設計並びにリザーバ形状及び位置は、好ましくは、各々の3Dビューが等しい数のリザーバと相互作用するように選択される。
【００７７】
各々の3Dビューは、レンチキュラ・レンズ軸と平行なラインに由来するように定められることができる。このラインに沿った全てのポイントは、レンチキュラによって同一方向に導かれる。このラインは、ピクセルのラインと重なり合う。レンチキュラ幅方向にピクセルを完全に横切って延在しているリザーバを有することによって、各々の観察方向が、開いたピクセル領域に対するリザーバ領域の同じ比によって影響を与えられるように、これらのラインの全ては、リザーバ及び交差する各々のピクセルの開いた部分と交差する。
【００７８】
レンチキュラ設計及び最大光変調形状及び位置は、好ましくは、各々の3Dビューが等しい数の最大光変調形状と相互作用するように選択される。ここでも、各々の観察方向は、開いたピクセル領域に対するリザーバ領域の同じ比によって影響を与えられる。
【００７９】
全ての極端な及び中間的な状態において、バンディングは、適切なピクセル形状を選択することによって回避される。
【００８０】
図16は、例えば電気泳動ディスプレイの場合における粒子の流動の主要な方向に対応する、リザーバ161からのロールアウト方向160を示す。点線162は単にレンズの細長い軸の方向を表す。エレクトロ・ウエッティング及び電気流動ディスプレイの場合、方向160は、着色した液滴の形状変化の主要な方向を表す。MEMS装置では定義を明確にする物理的なロールが実際に存在する場合があるが、その他の場合には、方向160は、上記で説明されて定められたように、ここでも一般に、光変調効果の変化の主要な方向に対応する。
【００８１】
ロールアウト方向は、レンチキュラ・シートの光学軸に対して平行に近いように設計されている。図16(左図)において、ロールアウト方向は、レンチキュラ軸162に対して平行に近いカラム方向であり、図16(右図)は、光学軸162にちょうど平行なロールアウト方向を示す。
【００８２】
その代わりに、ロールアウト方向が任意であるか、または光学軸に対して垂直な場合、光変調効果が全てのビューにおいて均等に示されずに、バンディング効果が生じる。この効果は遷移の間にのみ目に見えるが、上記で概説された、いくつかの技術は遅い遷移を被る。ビデオ・コンテンツのために、高速な遷移が必要とされ、多数の高速な遷移がある。
【００８３】
図17(a)は、4ピクセルのアレイのための図16(a)のピクセル構造を示し、それぞれの強度プロファイルが、(図14(b)に示すのと同じ態様で)図17(b)に示される。プロット170は完全な変調(黒)、プロット171は中間的なピクセル・レベル、プロット172は白いピクセルに対するものである。
【００８４】
光学変調効果がレンズ・ピッチ方向を横断して均一であるようにプロットは平坦になり、ビューに基づくバンディングを回避することが分かる。
【００８５】
この効果は正確なアライメントに依存せず、したがってレンチキュラ・シートが垂直(カラム方向)に対して典型的な傾斜角度tan(φ)=1/6を有する場合、図16(a)のようなロールアウト方向で十分である。しかしながら、図16(b)のようなレンズ軸に沿ったロールアウト方向160が好ましい。3Dレンチキュラ・ディスプレイのための典型的な傾斜比は1:6であるが、1:3も用いられる。大部分の視差が水平方向であるはずなので、1:2を超える傾斜はまれである。
【００８６】
本発明は、ピクセル・カラム方向に沿って又はレンズ軸方向に沿ってロールアウトするリザーバを用いることができる。ロールアウト方向は、これらの方向のいずれかから、２つの方向の間の任意の角度で、僅かにオフセットされることができる。したがって、ロールアウト方向は、一般的にカラム方向またはレンズ軸方向の10度の範囲内である。1/6のレンズ・ピッチは、9.5度に対応する。この場合には、垂直カラムならば、ロールアウト方向はマイナス10度と19.5度との間に延在する。1/3のレンズ・ピッチは、18.4度に対応する。この場合には、垂直カラムならば、ロールアウト方向はマイナス10度と28.4度との間に延在する。
【００８７】
より好ましくは、ロールアウト方向は、ピクセル・カラム方向またはレンズ軸方向の5度の範囲内、又は、レンズ軸とピクセル・カラム方向との間である(すなわち、1/6の傾斜に対してマイナス5度〜24.5度、又は、1/3の傾斜に対してマイナス5度〜23.4度)。
【００８８】
(2色の個々の層からフルカラーを生成するための)複数の積み重ねられた表示構造に関しては、個々の層のロールアウト方向が同一であったり、ボリュームが正確に互いに重なりあっていたりする必要はない。全ての層のロールアウト方向は、レンチキュラ・シートの光学軸と同様であるべきである。
【００８９】
リザーバは、いかなる状態においてもバンディングに寄与しないように、成形されて配置されるべきである。リザーバが不透明な材料によって覆われる場合、リザーバは全ての状態で同じ外観を有するが、リザーバがオフ状態での強い光変調効果及びオン状態でのより弱い光変調効果を有する可能性もある。
【００９０】
図16は、バンディングのないリザーバ形状の２つの例を与える。
【００９１】
図18において、ピクセル領域180は2つのリザーバ182,184を有し、各々がレンズ幅を横切って延在して、細長い軸に平行なロールアウト方向を有する。上で述べたように、点線162は、単に、レンズの細長い軸の方向を表す。従来のように、異なる観察方向に異なるビューを生成するために、１つのレンズが幅方向において複数のピクセルを覆う。
【００９２】
ピクセルごとにより多くのリザーバが存在してもよい。
【００９３】
リザーバは、レンチキュラ・シートの面にも、好ましくは平行である。これは、それらの影がピクセル面の小さい部分にのみ当たることを保証する。
【００９４】
各々のグレー・レベル(またはカラー)において、そして各々のグレーからグレー(又はカラーからカラー)の遷移の間、全ての中間的な形状が、いかなるバンディングをも有するべきではない。任意の特定の状態に対して、レンチキュラ・シートに沿って積分するときに、等しい量の光変調効果が存在する場合、バンディングは回避される。これは例えば、図14の形状に対しては、リザーバが１つのコーナーに限られているので当てはまらない。
【００９５】
図面、開示及び添付の請求の範囲の検討から、開示された実施の形態に対する他のバリエーションは、請求された発明を実施する際に、当業者によって理解され、遂行されることができる。請求の範囲において、「有する」「含む」等の用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数表現は複数を除外しない。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項中に列挙されているからといって、これらの手段の組み合わせが有効に用いられることができないことを意味しない。請求の範囲におけるいかなる参照符号も、その範囲を制限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（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１０（ｃ）】
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【図１１】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１２（ｃ）】
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【図１３】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７（ａ）】
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【図１７（ｂ）】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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