(57)【要約】【課題】  ２Ｄ及び３Ｄ映像に対する選択性を維持しつつ観測距離を短くすることができ、ディスプレイの厚さ、消費電力または光損失を減らすことができる平面ディスプレイを提供する。【解決手段】  ２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイは、映像表示パネル、映像表示パネルに２次元映像を表示するための光と３次元映像を表示するための光とを選択的に放出する光源を含むことを特徴とする。映像表示パネルは、例えば、液晶パネルなどである。光源は、印加電圧によってオン／オフされる光放出セル、例えば、ＥＬセルが配列された平板状光源などである。【選択図】図１０
2005196147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像表示パネルと、
前記映像表示パネルに２次元映像を表示するための光と３次元映像を表示するための光とを選択的に放出する光源と、
を具備することを特徴とする２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項２】
前記映像表示パネルは、液晶パネルであることを特徴とする、
請求項１に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項３】
前記光源は、印加電圧によってオン／オフされる光放出セルが配列された平板状光源であることを特徴とする、
請求項１に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項４】
前記光放出セルは、ＥＬセルであることを特徴とする、
請求項３に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項５】
映像表示パネルと、
光源と、
光吸収手段を有する手段であって、前記映像表示パネルと前記光源との間に位置し、前記光源から入射された光を２次元映像表示用光または３次元映像表示用光として前記映像表示パネルに放出する、光スイッチング手段と、
を具備することを特徴とする２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項６】
前記映像表示パネルは、液晶パネルであることを特徴とする、
請求項５に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項７】
前記光源は、印加電圧によりオン／オフされる光放出セルが配列された平板状光源であることを特徴とする、
請求項５に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項８】
前記光放出セルは、ＥＬセルであることを特徴とする、
請求項５に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項９】
前記光スイッチング手段は、
前記光源に対向する透明な下部電極と、
前記下部電極上に形成された透明絶縁層と、
前記透明絶縁層上に離隔形成された上部電極と、
前記上部及び下部電極に印加される電圧によって存在位置が変わる前記光吸収手段と、
前記映像表示パネルと対向する透明基板と、を含むことを特徴とする、
請求項５に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項１０】
前記光吸収手段は、極性のあるトナーであることを特徴とする、
請求項５に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項１１】
前記光吸収手段は、極性のあるトナーであることを特徴とする、
請求項９に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項１２】
映像表示パネルと、
印加電圧によりオン／オフされる光放出セルが配列された平板状光源と、
前記映像表示パネルと前記光源との間に位置し、前記光源から入射された光を２次元映像表示用光または３次元映像表示用光として前記映像表示パネルに放出する、光スイッチング手段と、
を具備することを特徴とする２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項１３】
前記映像表示パネルは、液晶パネルであることを特徴とする、
請求項１２に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項１４】
前記光放出セルは、ＥＬセルであることを特徴とする、
請求項１２に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【請求項１５】
前記光スイッチング手段は、
前記光源と対向する偏光子と、
前記映像表示パネル及び前記偏光子とそれぞれ接触された二つの透明な平板と、
前記二つの平板内面にそれぞれ備えられた二つの透明電極と、
前記二つの透明電極間に充填された液晶と、を含むことを特徴とする、
請求項１２に記載の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面ディスプレイに係り、さらに詳細には、２次元（２−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）及び３次元（３−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）映像を選択的に表示できる手段が備えられた平面ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ映像を表示する一般的な方法には、視聴者の両眼視差を利用する方法がある。両眼視差を利用した３Ｄ映像表示方法には、偏光めがね、ＬＣ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）シャッターめがねのような３Ｄ映像を表示するためのめがねを着用して観測する方法（例えば、特許文献１参照。）と、レンチキュラー・レンズ、バララックス・バリヤー（ｂａｒａｌｌａｘｂａｒｒｉｅｒ）、バララックス・イルミネーション（ｂａｒａｌｌａｘｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）などが備えられた装置を利用して肉眼で観測する方法（例えば、特許文献２参照。）とがある。前者をステレオスコピー方法といい、後者をオート・ステレオスコピー方法という。
【０００３】
ステレオスコピー方法は、偏光プロジェクターを利用して主に映画館のような多くの人が視聴する所に応用されている。オート・ステレオスコピー方法は、個人や少数の人々が使用するゲーム用ディスプレイ、家庭用ＴＶ、展示用ディスプレイなどに応用されている。
【０００４】
現在の研究の主流は、オート・ステレオスコピー方法を利用して３Ｄ映像を表示する方法に集中しており、それと関連したいろいろな製品が販売されている。
【０００５】
現在紹介されている大部分の立体映像用ディスプレイ装置は、３Ｄ映像のみ表示可能になっており、価格も２Ｄディスプレイ装置より割高である。
【０００６】
さらに、３Ｄ映像用コンテンツがあまり供給されていないため、高コストの３Ｄ映像専用のディスプレイ装置では消費者の購買欲求を満足させられない。
【０００７】
これにより、最近、２Ｄ及び３Ｄ映像を選択的に表示できるディスプレイ装置を製作する方法に関する研究が多くなされており、多様な製品が紹介されている。
【０００８】
紹介された製品のうち、ＴＦＴ−ＬＣＤ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ−ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）の背面に液晶シャッターを具備し、それを利用して２Ｄ及び３Ｄ映像を選択的に表示するディスプレイがある。このようなディスプレイは、２Ｄ／３Ｄ映像可変特性を持つ。しかし、液晶シャッターの厚さのためにディスプレイも厚い。また偏光板を使用せねばならないので、所望の光効率を得難い。
【０００９】
図１に、バララックス・イルミネーション方式が適用された従来技術による３Ｄ専用ディスプレイを示す。
【００１０】
図１に示すように、従来技術による３Ｄ専用ディスプレイは、映像が表示される一般ＬＣＤ１０及びその背面に備えられたスリット板１４を具備する。スリット板１４は、ＬＣＤ１０から所定間隔ｄＳほど離隔されている。スリット板１４のＬＣＤ１０と対向する面には、複数のスリット１６が形成されている。スリット板１４に入射される光は、スリット１６を通じてＬＣＤ１０に入射される。したがって、ＬＣＤ１０に対してスリット１６は線光源となる。図１で参照番号１２は、ＬＣＤ１０の画素を示す。
【００１１】
図１に図示された３Ｄ専用ディスプレイは、構造が簡単でありつつバララックス・バリヤー方式が適用されたディスプレイより輝度に優れている。さらに、モアレ干渉が少ないという利点も持っている。
【００１２】
しかし、図１に図示された３Ｄ専用ディスプレイは、固定されたスリット板を使用した固定３Ｄ方式であるため、左右映像が分離された３Ｄ映像のみ見られる。ところが、前述したように現在は３Ｄコンテンツの供給物量が少なく、これからも当分は２Ｄと３Ｄコンテンツが共存すると見込まれるので、消費者が気軽に高コストの３Ｄ専用ディスプレイを購買できるとはいえない。
【００１３】
これにより、２Ｄ映像と３Ｄ映像とを選択的に表示できるディスプレイ（以下、２Ｄ／３Ｄディスプレイ）が要求されている。
【００１４】
図２は、現在広く利用されている２Ｄ／３Ｄディスプレイを示す。図２で参照番号Ａ１は、スイッチング素子として薄膜トランジスタを用いたＬＣＤを示す。
【００１５】
図２が示すように、ＬＣＤＡ１の背面に液晶シャッターＡ２が備えられており、液晶シャッターＡ２の背面には光源Ａ３が備えられている。光源Ａ３は、一般ＬＣＤに使われるバックライトである。液晶シャッターＡ２の動作原理は、ＬＣＤＡ１の動作原理と同一である。したがって、液晶シャッターＡ２に印加される電気的信号を調節して、液晶シャッターＡ２の特定領域を、光源Ａ３から入射される光が通過される透光領域あるいは遮断される遮光領域にすることができる。また、液晶シャッターＡ２に印加される電気的信号を調節して、液晶シャッターＡ２の図１に示したディスプレイのスリット１６に対応する領域を透光領域にし、液晶シャッターＡ２の残りの領域を遮光領域にすることができる。液晶シャッターＡ２をこのように駆動させる場合、図２に示した２Ｄ／３Ｄディスプレイは、図１に示した３Ｄ専用ディスプレイと同様になる。
【００１６】
一方、液晶シャッターＡ２に印加される電気的信号を調節して液晶シャッターＡ２の全領域を透光領域にすることもできるが、この場合、図２に図示された２Ｄ／３Ｄディスプレイは２Ｄ映像ディスプレイと同様になる。
【００１７】
このように、図２に図示された従来の２Ｄ／３Ｄディスプレイは、液晶シャッターＡ２を利用して２Ｄ専用光源と３Ｄ専用光源とを選択的に具現できるために、２Ｄまたは３Ｄ映像を選択的に表示できる利点を持っている。
【００１８】
しかし、図２に図示された２Ｄ／３Ｄディスプレイは、映像が表示されるＬＣＤＡ１と光源Ａ３間に液晶シャッターＡ２が備えられるために、ディスプレイが厚くなり、かつ製造コストも上昇する恐れがある。また、追加的な偏光板が挿入されねばならないので光効率が低下する短所がある。
【００１９】
またこの技術では、観測距離に関する問題もある。
【００２０】
一般に、３Ｄ映像を観測するのに必要な観測距離Ｌｏは次の数式１により得られる。
【００２１】
Ｌｏ＝（ｄｘＥ）／ｐ  ・・・（数式１）
数式１で、Ｌｏは、ＬＣＤＡ１の映像面から視聴者の目２６Ｌ、２６Ｒまでの距離を表し、ｄは、液晶シャッターＡ２の表面からＬＣＤＡ１の映像面までの距離を表す。そして、Ｅは、視聴者の左眼２６Ｌと右眼２６Ｒとの間の距離を表し、ｐは、ＬＣＤＡ１の画素ピッチを表す。
【００２２】
一般的に、ＬＣＤＡ１の画素ピッチｐは、１１０μｍ程度であり、両眼２６Ｌ、２６Ｒ間の距離Ｅは、６５ｍｍ程度である。そして、ＬＣＤＡ１の背面ガラス板の厚さは、０．７ｍｍ程度であり、偏光子の厚さは０．２ｍｍであり、液晶シャッターＡ２のガラス板厚さは０．７ｍｍ程度であることを勘案すれば、ｄは１．６ｍｍとなるが、映像は空気を通過して視聴者に到達されるので、この厚さは空気厚さに換算せねばならない。このために、１．６ｍｍを１．５２で割る必要がある。この値を数式１に代入すれば、３Ｄ映像を観測するのに必要な観測距離Ｌｏは、６２２ｍｍ｛［（（０．７ｍｍ＋０．２ｍｍ＋０．７ｍｍ）／１．５２）＊６５ｍｍ］／０．１１ｍｍ｝程度となる。
【００２３】
図３に示すように、ＬＣＤＡ１は、左側から右側に順次に配列された第１偏光子５０、第１透明基板５２、ＴＦＴに連結された第１ＩＴＯ電極５４、第１液晶層５６、共通電極として使われた第２ＩＴＯ電極５８、第２透明基板６０及び１３５゜偏光子６２で構成される。そして、液晶シャッターＡ２は、ＬＣＤＡ１から光源Ａ３側に順次に配列された第３透明基板７０、ＴＦＴに連結された第３ＩＴＯ電極７２、液晶層７４、共通電極として使われた第４ＩＴＯ電極７６、第４透明基板７８及び第２偏光子８０で構成される。液晶シャッターＡ２がオン状態の時、光源Ａ３、すなわち、バックライトから入射された光は液晶シャッターＡ２をそのまま通過し、オフ状態の時は入射された光の偏光方向が９０゜回転される。
【００２４】
個人用ＬＣＤモニターが２Ｄ／３Ｄディスプレイとして使われる場合を勘案すれば、この観測距離Ｌｏは、キーボードに手を置いたままで観測するには多少遠い距離である。また、携帯電話、ＰＤＡのような個人移動端末機に適用するためには観測距離Ｌｏが近いほど有利であるが、このような面で図２に図示された２Ｄ／３Ｄディスプレイは、個人用ＬＣＤモニターや個人移動端末機には適用し難い。もちろん、このような問題は、極めて薄いガラス板やポリマー基板を使用する工程上の難しさが克服できるならば解決できる。しかし、図２に図示された２Ｄ／３Ｄディスプレイの液晶シャッターＡ２は、必ず偏光板を必要とするので、所望の通りの光効率を得にくい。
【００２５】
一方、図２で参照符号Ｌ及びＲはＬＣＤＡ１の画素を表すが、Ｌで表示された画素を通じて見られるスリット光源２２ａの映像は、視聴者の左眼２６Ｌにのみ入射され、Ｒで表示された画素を通じて見られるスリット光源２２ａの映像は、視聴者の右眼２６Ｒにのみ入射される。このようにして、視聴者はスリット光源２２ａに対する両眼２６Ｌ、２６Ｒ視差を感じるようになり、立体映像を見ることができる。
【００２６】
３Ｄ映像観測距離及び光効率が重要な要素になるにつれてそれを改善するための多様な２Ｄ／３Ｄディスプレイが紹介されている。図４にその一例を示す。
【００２７】
図４に図示された２Ｄ／３Ｄディスプレイは、観測距離を短くする目的で、映像が表示されるＬＣＤＡ１と光源Ａ３との間にパターン化されたリターダＡ５及び液晶シャッターＡ４を順次具備したものであり、シャープ社で最近発売したモデルの構造図である。リターダＡ５は、入射光の偏光方向が自身の高速軸と同じ入射光、または入射光の偏光方向が高速軸に９０゜の入射光をそのまま通過させる。一方、偏光方向が高速軸に４５゜の入射光は９０゜回転させる。液晶シャッターＡ４は、リターダＡ５から光源Ａ３側に順次に配列された第５透明基板９０、第５ＩＴＯ電極９２、第３液晶層９４、第６ＩＴＯ電極９６、第６透明基板９８及び第３偏光子１００で構成される。
【００２８】
このような従来の２Ｄ／３Ｄディスプレイは、２Ｄ及び３Ｄ映像の選択性に優れているが、液晶パネルと同じ構成の液晶シャッターを使用するので、実質的に２枚の液晶パネルを使用するのと同じである。したがって、従来の２Ｄ／３Ｄディスプレイは、装置全体のが厚くなり、消費電力も増加する。また、従来の２Ｄ／３Ｄディスプレイは、偏光された光の調節を行う透過度調節ユニットを含み、偏光板を必ず追加的に使用する必要があるので、光効率が低下してしまう。
【特許文献１】米国特許第４，７１７，９４９号明細書
【特許文献２】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】
【００２９】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した従来技術の問題点を改善するためのものであり、２Ｄ及び３Ｄ映像に対する選択性を維持しつつ観測距離を短くすることができ、ディスプレイの厚さ、消費電力または光損失を減らすことができる平面ディスプレイを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイは、映像表示パネルと、映像表示パネルに２次元映像を表示するための光と３次元映像を表示するための光とを選択的に放出する光源と、を具備している。
【００３１】
光源は、例えば、全面的に発光することにより、２次元映像表示用光を、部分的に発光することにより、３次元映像表示用光を放出する。これにより、例えば、パララックス照射方式による３Ｄ映像の表示などが可能となる。
【００３２】
本発明の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイでは、光源自体の発光パターンの変更により、２次元映像表示用光と３次元映像表示用光とを選択的に放出する。このため、従来技術のように、発光パターンを変更するための液晶シャッターなどを備える必要がない。このため、２Ｄ及び３Ｄ映像に対する選択性を維持しつつ観測距離を短くすることができ、ディスプレイの厚さ、消費電力または光損失を減らすことが可能となる。
【００３３】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、映像表示パネルは、液晶パネルであることを特徴としてもよい。
【００３４】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、光源は、印加電圧によってオン／オフされる光放出セルが配列された平板状光源であることを特徴としてもよい。
【００３５】
本発明の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイでは、光放出セルの発光により、２次元映像表示用光と３次元映像表示用光とを選択的に放出する。このため、例えば、３次元映像を表示する際に、従来のように、光源全体を発光させる必要がなく、さらなる消費電力の削減に有効となる。また、３次元映像表示用の光では、例えば、線光源の幅およびその間隔の調整が容易である。
【００３６】
さらに、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、光放出セルは、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）セルであることを特徴としてもよい。
【００３７】
本発明の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイは、映像表示パネルと、光源と、光スイッチング手段とを具備している。光スイッチング手段は、光吸収手段を有する手段であって、映像表示パネルと光源との間に位置し、光源から入射された光を２次元映像表示用光または３次元映像表示用光として映像表示パネルに放出する。
【００３８】
光源からの光は、例えば、光スイッチング手段により全面的に透過されると、２次元映像表示用光として、光吸収手段により一部の光が遮断され、残りの光が部分的に透過されると、３次元映像表示用光として、映像表示パネルに照射される。これにより、例えば、パララックス照射方式による３Ｄ映像の表示などが可能となる。
【００３９】
本発明の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイでは、光スイッチング手段により、２次元映像表示用光と３次元映像表示用光とを映像表示パネルに放出する。このため、従来技術のように、発光パターンを変更するための液晶シャッターなどを備える必要がない。このため、２Ｄ及び３Ｄ映像に対する選択性を維持しつつ観測距離を短くすることができ、ディスプレイの厚さ、消費電力または光損失を減らすことが可能となる。
【００４０】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、映像表示パネルは、液晶パネルであることを特徴としてもよい。
【００４１】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、光源は、印加電圧によりオン／オフされる光放出セルが配列された平板状光源であることを特徴としてもよい。
【００４２】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、光放出セルは、ＥＬセルであることを特徴としてもよい。
【００４３】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、光吸収手段は、極性のあるトナーであることを特徴としてもよい。
【００４４】
極性のあるトナーは、例えば、電圧が印加された電極などを用いて、その配置を変更可能である。これにより、光スイッチング手段では、トナーの配置を変更し、光源からの光を透過させるか、遮断するかを選択可能となる。
【００４５】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、光スイッチング手段は、光吸収手段の配置を変更することにより、光源から入射された光を透過あるいは遮断することを特徴としてもよい。
【００４６】
ここで、配置の変更は、例えば、電圧が印加された電極などを用いて行われる。これにより、光スイッチング手段では、トナーの配置を変更し、光源からの光を透過させるか、遮断するかを選択可能となる。
【００４７】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、光スイッチング手段は、光源に対向する透明な下部電極と、下部電極上に形成された透明絶縁層と、透明絶縁層上に離隔形成された上部電極と、上部及び下部電極に印加される電圧によって存在位置が変わる光吸収手段と、映像表示パネルと対向する透明基板と、を含むことを特徴としてもよい。
【００４８】
下部電極と上部電極との間に電圧が印加されると、光吸収手段の位置が変わる。上部電極は、隔離形成されている。このため、上部電極が光吸収手段を引き寄せる場合、上部電極間に光源からの光を透過する隙間が形成される。一方、上部電極が光吸収手段を引き寄せない場合、光吸収手段は分布して配置され、光源からの光を遮断する。
【００４９】
本発明の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイでは、光スイッチング手段が光源からの光を透過させるか、遮断するか切り換えることにより、映像表示パネルに照射されう光パターンを変更することが可能となる。
【００５０】
さらに、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、光吸収手段は、極性のあるトナーであることを特徴としてもよい。
【００５１】
本発明の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイは、映像表示パネルと、印加電圧によりオン／オフされる光放出セルが配列された平板状光源と、光スイッチング手段と、を具備している。光スイッチング手段は、映像表示パネルと光源との間に位置し、光源から入射された光を２次元映像表示用光または３次元映像表示用光として映像表示パネルに放出する。
【００５２】
光源からの光は、例えば、光スイッチング手段により全面的に透過されると、２次元映像表示用光として、部分的に透過されると、３次元映像表示用光として、映像表示パネルに照射される。これにより、例えば、パララックス照射方式による３Ｄ映像の表示などが可能となる。
【００５３】
本発明の２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイでは、光スイッチング手段により、２次元映像表示用光と３次元映像表示用光とを映像表示パネルに放出する。また、例えば、３次元映像を表示する際に、従来のように、光源全体を発光させる必要がなく、光スイッチング手段により遮断される部分の発光を行わないことが可能である。このため、消費電力の削減に有効となる。よって、従来と同様に２Ｄ及び３Ｄ映像に対する選択性を維持しつつ観測距離を短くすることができ、さらに、消費電力を減らすことが可能となる。
【００５４】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、映像表示パネルは、液晶パネルであることを特徴としてもよい。
【００５５】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、光放出セルは、ＥＬセルであることを特徴としてもよい。
【００５６】
また、２Ｄ／３Ｄ用ディスプレイにおいて、光スイッチング手段は、光源と対向する偏光子と、映像表示パネル及び偏光子とそれぞれ接触された二つの透明な平板と、二つの平板内面にそれぞれ備えられた二つの透明電極と、二つの透明電極間に充填された液晶と、を含むことを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００５７】
このような本発明を利用すれば、２Ｄ及び３Ｄ映像に対する選択性を維持しつつ観測距離も短くすることができ、ディスプレイの厚さ、消費電力または光損失を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の実施形態による２Ｄ及び３Ｄ映像を選択的に表示できるディスプレイを添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で図面に図示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張されて図示されたものである。
【００５９】
（第１実施形態）
第１実施形態による２Ｄ／３Ｄディスプレイ（以下、本発明の第１ディスプレイ）は、光源から放出される光を２Ｄ用光及び３Ｄ用光とするために、図６に示したような光スイッチング装置を具備する。
【００６０】
図６に示した光スイッチング装置は、図５に示したようなスイッチング素子を応用したものである。
【００６１】
図５に示した光スイッチング素子は、外部から入射された光を散乱させて再放出する素子であり、極性のある光吸収トナーの分布によって光の放出を行うか否かが決定され、電子本（ｅ−ｂｏｏｋ）などのディスプレイとして使われる。
【００６２】
図５に示す光スイッチング素子は、順次積層された下部基板３０、下部電極３２及び光散乱層３４を具備する。それらは一つのピクセルをなす。光散乱層３４は、その上側に備えられた上部基板４０を通じて入射される光を散乱させて、上部基板４０に反射させる。上部基板４０は、光散乱層３４から離隔されている。光散乱層３４上には、離隔された上部電極３６が存在する。参照番号３８は、極性があって上部基板４０を通じて入射される光を吸収できるトナーを示す。極性のあるトナー３８は、図面に示されたように、下部電極３２及び上部電極３６に印加される電圧によって、上部電極３６上に、または上部電極３６間の光散乱層３４上に存在する。
【００６３】
図５の左側に図示されたように、トナー３８が上部電極３６上に存在するように下部電極３２及び上部電極３６に電圧が印加された場合、光散乱層３４から外部光が散乱されて光散乱層３４は白色を帯びる。
【００６４】
具体的には、上部基板４０を通じて入射された光は、上部電極３６間の光散乱層３４で散乱されて再び上部基板４０に反射される。この時、上部電極３６に入射された光は、トナー３８に吸収されるため、上部電極３６が存在する領域は黒色を帯びる。
【００６５】
しかし、上部電極３６の幅が上部電極３６間の光散乱層３４の幅に比べて非常に狭いため、外部から見れば、上部電極３６が形成された領域を含む光散乱層３４全体から光が放出されるように見える。
【００６６】
一方、図５の右側に図示されたように、下部電極３２及び上部電極３６に、トナー３８が上部電極３６間の光散乱層３４の全面に存在するように電圧が印加された場合、極性のあるトナーが外部から入射された光をいずれも吸収するため、光散乱層３４は黒色を帯びる。
【００６７】
具体的には、この場合にトナー３８は、上部電極３６間の光散乱層３４の全面に存在するので、上部基板４０を通じて入射された光のうち上部電極３６間の光散乱層３４に入射された光は、トナー３８にいずれも吸収される。一方、上部基板４０を通じて入射された光のうち上部電極３６に入射された光は、上部電極３６を通過して光散乱層３４で散乱された後、再び上部電極３６及び上部基板４０を通過して放出される。しかし、上部電極３６の幅が上部電極３６間の光散乱層３４の幅に比べてはるかに狭く、かつ上部電極３６はセルを区切る要素により遮蔽されるので、この場合には外部にはいかなる光も放出されない。
【００６８】
本発明者は、このような光スイッチング素子を応用して、すなわち、透過型スイッチング素子に変形して、２Ｄ／３Ｄディスプレイの光源から放出される光を２Ｄ用または３Ｄ用にする手段（以下、２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段）を具現した。
【００６９】
図６は、２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段をなす一部のピクセルを示す。
【００７０】
図６に示すように、２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段は、順次積層された透明下部基板１１０、透明下部電極１１２及び透明絶縁層１１４を含む。そして、透明絶縁層１１４上に所定距離ほど離隔された上部電極１１６を具備する。また、２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段には、透明絶縁層１１４の上側に、透明絶縁層１１４と所定間隔を維持する透明上部基板１２０が設けられている。また、本発明の第１ディスプレイに備えられた２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段は、光吸収手段１１８を具備する。光吸収手段１１８は、上部電極１１６及び透明下部電極１１２に印加される電圧によって、図面の左側に示したように上部電極１１６間の透明絶縁層１１４の全面に存在する状態と、図面の右側に示したように上部電極１１６上にのみ存在する状態とを遷移する。なお、光吸収手段１１８は他のものでもよいが、トナーが望ましい。したがって、光吸収手段１１８を以下トナーと称す。
【００７１】
図６の左側に示したように、トナー１１８が負（−）に帯電されており、上部電極１１６及び透明下部電極１１２にそれぞれ負（−）電圧と正（＋）電圧とが印加された場合（以下、第１状態）、トナー１１８は、上部電極１１６間の透明絶縁層１１４の全面に分布される。したがって、第１状態では、下部基板１１０の下方から下部基板１１０及び透明下部電極１１２を経て透明絶縁層１１４に入射された光Ｌｉのうち、上部電極１１６に入射された光は、上部電極１１６及び透明上部基板１２０を通過して上方に放出される。しかし、上部電極１１６の幅は、上部電極１１６間の透明絶縁層１１４の幅に比べてはるかに狭く、かつセルを区切る要素により遮断されるため、外部ではこの光を観測できない。一方、上部電極１１６間の透明絶縁層１１４に入射された光は、トナー１１８に吸収されるため透明上部基板１２０を通じて放出されない。このように第１状態では、２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段は、バックライトからの光を完全に遮断する光スイッチング素子の役割を行う。
【００７２】
一方、図６の右側に示したように、上部電極１１６及び透明下部電極１１２にそれぞれ正（＋）電圧と負（−）電圧とを印加する場合（以下、第２状態）、トナー１１８はいずれも上部電極１１６上に存在する。したがって、下部基板１１０及び透明下部電極１１２を通じて透明絶縁層１１４に入射された光のうち上部電極１１６に入射された光はいずれもトナー１１８に吸収され、上部電極１１６間の透明絶縁層１１４に入射された光は、透明絶縁層１１４及び透明上部基板１２０を通過して放出される。上部電極１１６の幅は、上部電極１１６間の透明絶縁層１１４の幅に比べてはるかに狭いため、上部電極１１６間の透明絶縁層１１４を通じて放出される光は、実質的に透明絶縁層１１４の全面から放出されるように見える。
【００７３】
このように、２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段の各ピクセルは、上部電極１１６及び透明下部電極１１２に印加される電圧によって光を透過または遮断するので、２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段に含まれたピクセルを、第１状態または第２状態になるように選択的に制御することによって、２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段から２Ｄ用光または３Ｄ用光を放出させうる。
【００７４】
図７に、図６に示した２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段が備えられた本発明の第１ディスプレイの構成を示す。
【００７５】
図７に示すように、本発明の第１ディスプレイは、視聴用映像が表示される液晶パネルＰ１、液晶パネルＰ１の背面に備えられた２Ｄ及び３Ｄ用光源構成手段Ｐ２（以下、光源構成手段）及び光源構成手段Ｐ２に光を放出し、例えばバックライトにより構成される光源Ｐ３を具備する。液晶パネルＰ１は、左側から光源構成手段Ｐ２側に順次配列された前面偏光子２００、透明な前面基板２０２、例えばＴＦＴなどのスイッチング素子に連結された前面ＩＴＯ電極２０４、液晶層２０６、共通電極２０８、透明な背面基板２１０及び背面偏光子２１１を具備する。前面偏光子２００は、入射光を４５゜に偏光させる偏光子であり、背面偏光子２１１は、光源構成手段Ｐ２から入射される光を１３５゜に偏光させる偏光子である。光源構成手段Ｐ２は、透明上部基板１２０及び下部基板１１０を具備し、上部及び下部基板１２０、１１０の間に２Ｄ及び３Ｄ用光を選択的に放出させる部材２１４を具備する。部材２１４の構成は図６に示されたものである。
【００７６】
図８の左側図面は、光源構成手段Ｐ２が３Ｄ用光源として使われる時、すなわち、図６の左側に示したように、光を吸収するトナー１１８が上部電極１１６間の透明絶縁層１１４の全面に分布されている時の、光源構成手段Ｐ２から放出される光のプロファイルを示す。そして図８の右側図面は、光源構成手段Ｐ２が２Ｄ用光源として使われる時、すなわち、図６の右側に示したように、光を吸収するトナー１１８がすべて上部電極１１６上に存在する時の、光源構成手段Ｐ２から放出される光のプロファイルを示す。図８の左側図面では、第１領域Ｒ１は、図６の第１状態に相当し、第２領域Ｒ２は、図６の第２状態に相当する。
【００７７】
図９は、図８に示した本発明の第１ディスプレイの透過光の分布を示す。図９の左側図面は、本発明の第１ディスプレイが２Ｄ映像表示のために使われる時の、液晶パネルＰ１の背面偏光子２１１を透過した光の分布Ｄ１を示し、図９の右側図面は、本発明の第１ディスプレイが３Ｄ映像表示のために使われる時の、液晶パネルＰ１の背面偏光子２１１を透過した光の分布Ｄ２を示す。
【００７８】
（第２実施形態）
第１実施形態で言及した部材と同じ部材については説明を省略し、第１実施形態で使用した同一参照番号（符号）を使用する。
【００７９】
図１０を参照すれば、本発明の第２実施形態による２Ｄ／３Ｄディスプレイ（以下、本発明の第２ディスプレイ）は、液晶パネルＰ１及び液晶パネルＰ１に２Ｄ及び３Ｄ用光を選択的に放出できる光源Ｐ４を具備する。光源Ｐ４は、例えば、図１１に示したＥＬセルを含むＥＬユニットでありうる。ＥＬユニットに含まれた複数のＥＬセルは、液晶パネルのＴＦＴアレイのようにＥＬセルアレイを形成する。したがって、ＥＬユニットのアドレッシングラインに信号を印加することによって、所望の位置のＥＬセルを選択できる。このような方法でＥＬセルアレイからＥＬセル全体を選択することもあり、１行または１列のＥＬセルのみ選択することもあるので、ＥＬユニットを２Ｄ用光源または３Ｄ用光源として使用できる。すなわち、ＥＬセルアレイをなすＥＬセル全体を選択して電圧を印加する場合、ＥＬユニットの全面から光が放出されるので、ＥＬユニットは２Ｄ用光源として使用できる。そして、ＥＬセルアレイにおいて、各列は、スリットまたはラインに該当するため、ＥＬセルアレイから一定の間隔で離隔された位置にある列のみ選択して電圧を印加する場合、選択された列からのみ光が放出され、ＥＬユニットは、３Ｄ用光源として使用できる。
【００８０】
一般的に光効率及び漏れを考慮する時、３Ｄ用光源で線光源間の幅と線光源自体の幅との比は２：１が適当であると知られている。ＥＬユニットを３Ｄ用光源として使用する場合、単純にアドレッシングを通じてこの比を維持できる。また、この比を維持しつつ線光源の幅と線光源間の幅とを可変させることもできる。
【００８１】
一方、ここまででは一般的なカラーディスプレイ装置について説明したが、液晶パネルＰ１が色フィルターが除去された白黒液晶パネルであり、光源Ｐ４が単色光を放出する２Ｄ及び３Ｄ用光放出手段、例えば単色光ＥＬユニットである場合もある。この場合、単色光ＥＬユニットの駆動原理は、白色光ＥＬユニットの駆動原理と同一なので、前述したように、単色光ＥＬユニットを２Ｄ用光源または３Ｄ用光源になるように駆動することによって、単色２Ｄまたは３Ｄ映像を表示できる。
【００８２】
図１１に、本発明の第２ディスプレイの光源Ｐ４として使われたＥＬユニットのＥＬセルを示す。図１１に示すように、ＥＬセルは、順次積層された偏光子３００、下部基板３０２及び下部電極３０４を具備する。偏光子３００は白黒コントラストを改善し、かつ外部光から下記のＥＬ層３０６を保護する役割を行う。ＥＬセルは、偏光子３００を接触面として液晶パネルＰ１に付着される。下部基板３０２は、例えば、ガラス基板またはポリマー基板のように透明な基板でありうる。そして、下部電極３０４は、例えば、ＩＴＯ電極のように透明な電極でありうる。また、ＥＬセルは、下部電極３０４上にＥＬ層３０６を具備し、ＥＬ層３０６上に上部電極３０８を具備する。ＥＬ層３０６は、順次積層された電子転移層３０６ｃ、光放出層３０６ｂ及びホール転移層３０６ａを含む。このようなＥＬ層３０６及び上部電極３０８は、保護膜３１０で覆われている。
【００８３】
このようなＥＬセルは、ＥＬ層３０６をなす物質層によって、白色光を放出することもあり、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）それぞれの光を放出することもあり、青色（Ｂ）を放出する物質層上に色変換物質を塗布し、色変換物質の種類によってＲＧＢを放出することもある。
【００８４】
図１２は、前述した本発明の第２ディスプレイが２Ｄ用として使われる時と３Ｄ用として使われる時の、液晶パネルＰ１の背面偏光子２１１を透過した光の分布を示す。
【００８５】
図１２の左側図面を参照すれば、本発明の第２ディスプレイが２Ｄ用として使われる時、背面偏光子２１１を通過した時点で光の分布Ｄ３は全領域で均一であることが分かる。
【００８６】
図１２の右側図面を参照すれば、本発明の第２ディスプレイが３Ｄ用として使われる時、背面偏光子２１１を通過した後の光分布Ｄ４は、光源Ｐ４の線光源に対応する領域のみに光が存在することが分かる。
【００８７】
（各実施形態の効果）
前述したように、本発明のディスプレイは、光源自体が２Ｄ用光源及び３Ｄ用光源になりうるため、従来の液晶シャッターのような、２Ｄ用光及び３Ｄ用光を選択するための別途の光選択手段を必要としない。したがって、ディスプレイの体積を減らすことができ、かつ観測距離も短くすることができる。
【００８８】
また、本発明のディスプレイは、光源の必要領域を選択して２Ｄ用または３Ｄ用光を放出できる。すなわち、３Ｄ用光を放出しようとする場合、光源全体から光を放出するものではなく、実際の３Ｄ用光が放出される領域からのみ光を放出することができる。それにより、２Ｄ用や３Ｄ用の区分なしにいつも光源の全領域から光を放出せねばならない従来のディスプレイに比べて、ディスプレイの光損失も少なく、電力損失も減らすことができる。
【００８９】
また、本発明のディスプレイの場合、線光源の幅及び線光源間の幅を任意に調節できる。したがって、本発明を利用すれば、従来より効果的に３Ｄ用光を作ることができる。
【００９０】
また、図６で、透明上部基板１２０の代わりに薄い保護基板を使用する場合、観測距離をさらに短くすることができる。
【００９１】
（その他）
上記説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは発明の範囲を限定するものというより、望ましい実施形態の例示として解釈されねばならない。例えば、当業者ならば、ＥＬユニットの代りにそれと同等な２Ｄ及び３Ｄ用光源を具備できる。また、前述した本発明の第１及び第２実施形態を併合することもできる。例えば、本発明の第２実施形態によるディスプレイに備えられたＥＬユニットを、既存のバックライトのように２Ｄ用光源としてのみ使用し、このようなＥＬユニットと液晶パネルとの間に、図７に示した光源構成手段Ｐ２を具備する２Ｄ／３Ｄディスプレイを実現することもできる。
【００９２】
また、図３などに示した従来の構成において、光源をＥＬユニットとすることも可能である。この場合、液晶シャッターと同調してＥＬユニットの発光を制御することで、不必要な発光を押さえることができる。すなわち、２Ｄ用や３Ｄ用の区分なしにいつも光源の全領域から光を放出せねばならない従来のディスプレイに比べて、消費電力を削減することが可能となる。
【００９３】
したがって、本発明の範囲は説明された実施形態によって定められるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想により定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、テレビ、コンピュータモニター、プロジェクター、プロジェクションテレビはもとより、ＧＰＳ、ＰＤＡ，携帯電話、デジタルカメラなどのいろいろなデジタル映像表示装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】従来の３Ｄ専用の平面ディスプレイの概略的な斜視図である。
【図２】従来技術による２Ｄ及び３Ｄを選択的に表示できる平面ディスプレイの平面図である。
【図３】従来技術による２Ｄ及び３Ｄを選択的に表示できる平面ディスプレイの平面図である。
【図４】液晶シャッターとリターダとが共に使われた、従来技術による２Ｄ及び３Ｄを選択的に表示できる平面ディスプレイの平面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による２Ｄ及び３Ｄを選択的に表示できる平面ディスプレイに応用された反射型光スイッチング素子のピクセル単位の動作を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態による２Ｄ及び３Ｄを選択的に表示できる平面ディスプレイで２Ｄ用及び３Ｄ用光を作る過程を示す断面図である。
【図７】図６に示した２Ｄ用光及び３Ｄ用光を作る部材を含む本発明の第１実施形態による平面ディスプレイの平面図である。
【図８】図７に示した平面ディスプレイにおいて、光源構成手段から放出される３Ｄ用光及び２Ｄ用光の分布を示す図面である。
【図９】図７に示した平面ディスプレイで、液晶パネルの背面偏光子を通過した２Ｄ用光及び３Ｄ用光の分布を示す平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による２Ｄ及び３Ｄを選択的に表示できる平面ディスプレイの平面図である。
【図１１】図１０に示した平面ディスプレイの光源に使われたＥＬセルの断面図である。
【図１２】図１１に示した平面ディスプレイで、液晶パネルの背面偏光子を通過した２Ｄ用光及び３Ｄ用光の分布を示す平面図である。
【符号の説明】
【００９６】
Ｐ１液晶パネル
Ｐ４光源
２００前面偏光子
２０２前面基板
２０４前面ＩＴＯ電極
２０６液晶層
２０８共通電極
２１０背面基板
２１１背面偏光子
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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