(57)【要約】【課題】  既存のマルチビューディスプレイは、ディスプレイの複数のイメージのうちの１つを観察する観察者に可能な頭部の移動が制限される。【解決手段】  マルチビュー指向性ディスプレイは、画素のセットを有するイメージ表示デバイスと、カラーフィルタのアレイを有する視差光学素子とを備える。フィルタのいくつかまたはすべては、複数の１次色の光を透過し得る。各カラーフィルタは、画素のそれぞれのセットと位置合わせされる。カラーフィルタは、視差光学素子におけるアパーチャ内に構成される。【選択図】  図１７ｂ
2005078092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビュー指向性ディスプレイであって、画素のセットを含むイメージ表示デバイスと、カラーフィルタのアレイを含む視差光学素子とを備える、マルチビュー指向性ディスプレイ。
【請求項２】
各カラーフィルタは、前記画素のそれぞれのセットと位置合わせされる、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記カラーフィルタは、前記視差光学素子におけるアパーチャ内に構成される、請求項１または２に記載のディスプレイ。
【請求項４】
各画素は、１次色の光を発するように構成され、該カラーフィルタの少なくとも１つは、複数の１次色の光を透過するように構成される、請求項１、２または３に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記視差光学素子は、すべての３つの１次色の光を透過するための少なくとも１つの実質的に透明な領域を備える、請求項１〜４のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記カラーフィルタの全ては、２つの１次色を透過するように構成された２次色のフィルタである、請求項４に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記画素は、２つのイメージの部分を交互に示す、請求項６に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記カラーフィルタは、周期的に反復するパターンで構成される、請求項１〜７のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記画素は、着色された光を周期的に反復するパターンで発するように構成され、該カラーフィルタおよび該画素のパターンは異なる、請求項８に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、該第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第３の１次色のみの光を透過するように構成された第４のフィルタとを備える、請求項８または９に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、第２の１次色のみの光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第１の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第２の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、該第３の１次色のみの光を透過するように構成された第５のフィルタとを備える、請求項８または９に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色の光を透過するように構成された第１のフィルタと、第２の１次色のみの光を透過するように構成された第２のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第２の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、該第１の１次色の光を透過するように構成された第５のフィルタとを備える、請求項８または９に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記画素パターンは、第１、第２、第３、第３、第２、第１の順序で１次色を発するように構成された要素を備える、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記第３の１次色は、緑色である、請求項１２または１３に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第１のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第１および第２の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタとを備える、請求項８または９に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記画素パターンは、第１、第３、第２、第２、第３、第１の順序で１次色を発するように構成された要素を備える、請求項１５に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色の光を透過するように構成された第１のフィルタと、第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第３および第１の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、該第１の１次色のみの光を透過するように構成された第５のフィルタとを備える、請求項８または９に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記画素は、３つのグループで構成され、これにより、隣接し合う３つの画素が同じイメージを示す、請求項１０〜１７のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記各カラーフィルタの幅は、前記画素の間隔と実質的に同じである、請求項１０〜１８のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記色フィルタパターンの１周期は、不透明マスクをさらに備える、請求項１０〜１９のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項２１】
前記カラーフィルタは、多様な幅である、請求項８または９に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、該第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第２の１次色のみの光を透過するように構成された第３のフィルタと、第１の不透明マスクと、該第２の１次色のみの光を透過するように構成された第４のフィルタと、該第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第５のフィルタと、該第３の１次色の光を透過するように構成された第６のフィルタと、第２の不透明マスクと、該第３の１次色のみの光を透過するように構成された第７のフィルタと、該第３および第１の１次色の光を透過するように構成された第８のフィルタと、該第１の１次色のみの光を透過するように構成された第９のフィルタと、第３の不透明マスクとを備える、請求項８、９、または２１のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項２３】
前記第２、第５、および第８のフィルタは、前記第１、第３、第４、第６、第７、および第９のフィルタよりも幅が広い、請求項２２に記載のディスプレイ。
【請求項２４】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、該第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第２の１次色のみの光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、該第３の１次色のみの光を透過するように構成された第５のフィルタと、該第３および第１の１次色の光を透過するように構成された第６のフィルタとを備える、請求項８、９、または２１のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項２５】
前記第１、第３、および第５のフィルタは、前記第２、第４、および第６のフィルタよりも幅が広い、請求項２４に記載のディスプレイ。
【請求項２６】
前記視差光学素子は、不透明部分を備えない、請求項２４または２５に記載のディスプレイ。
【請求項２７】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、該第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、３つのすべての１次色の光を透過するように構成された透明部分と、該第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第３の１次色のみの光を透過するように構成された第４のフィルタとを備える、請求項８、９、または２１に記載のディスプレイ。
【請求項２８】
前記透明部分は、前記カラーフィルタよりも幅が狭い、請求項２７に記載のディスプレイ。
【請求項２９】
前記カラーフィルタは、周期的に反復するパターンで構成され、該パターンの１周期における該カラーフィルタの数は、３よりも大きい、請求項１〜７のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３０】
前記画素は、周期的に反復するパターンで構成され、該パターンの１周期における該画素の数は、３よりも大きい、請求項１〜７のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３１】
前記カラーフィルタの幅は多様である、請求項１〜７のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３２】
前記カラーフィルタのいくつかまたはすべてがスイッチング可能である、請求項１〜３１のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３３】
前記ディスプレイは、デュアルビューディスプレイである、請求項１〜３２のいずれかに記載のディスプレイ。
【請求項３４】
前記カラーフィルタは、前記観察者には暗く見える、ディスプレイに対して９０°の領域ができるように構成される、請求項３３に記載のデュアルビューディスプレイ。
【請求項３５】
マルチビュー指向性ディスプレイであって、光源のアレイによって照射される画素のセットを含むイメージ表示デバイスを備え、該光源の少なくとも１つは、２次色の光を発する、マルチビュー指向性ディスプレイ。
【請求項３６】
カラーフィルタのアレイを備える視差光学素子であって、該カラーフィルタの少なくとも１つは、複数の１次色を透過する、視差光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチビュー指向性ディスプレイに関する。これは、２つ以上のイメージを表示し、これにより、異なった方向から各イメージを見ることができ、従って、異なった方向からディスプレイを見る２人以上の観察者が互いに異なったイメージを見る。このようなディスプレイは、例えば、自動立体視表示デバイスまたはデュアルビュー表示デバイスとして用いられ得る。
【背景技術】
【０００２】
従来の表示デバイスは、長年、複数のユーザが同時に見ることができるように設計されてきた。表示デバイスの表示特性は、複数の観測者が、ディスプレイに対して異なった角度から同じ良質なイメージを見ることができるようにされた。これは、複数のユーザが、例えば、空港および駅での出発情報の表示等のディスプレイから同じ情報を必要とし得る場合に使用すると効果的である。しかしながら、個々のユーザが同じディスプレイから異なった情報を見得ることが所望される複数の用途がある。例えば、自動車の場合、ドライバが衛星ナビゲーションデータを見ることを所望する一方で、同乗者は、映画を見ることを所望し得る。この対立する要求は、２つの別個のディスプレイを提供することによって満たされ得るが、これは、余分な空間を占有し、かつ、コストを高くする。さらに、この例で２つの別個のディスプレイが用いられた場合、ドライバは、頭部を動かして同乗者のディスプレイを見ることができるが、ドライバの気を散らせることになる。さらなる例として、２人以上のプレーヤ向けのコンピュータゲームをする各プレーヤは、自分のパースペクティブ（ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ）からゲームを見ることを所望し得る。これは、現在、各プレーヤが別個のディスプレイ画面上でゲームを見ることによって行われ、これにより、各プレーヤは、別個の画面上で自分だけの固有のパースペクティブを見る。しかしながら、プレーヤごとに別個のディスプレイ画面を提供することによって、多くの空間が占有され、コストがかかり、ポータブルゲームのためには実用的でない。
【０００３】
これらの問題を解決するために、マルチビュー指向性ディスプレイが開発されている。マルチビュー指向性ディスプレイのある応用例は、「デュアルビューディスプレイ」としてであり、これは、２つ以上の異なったイメージを同時に表示し得、各イメージは、特定の方向にのみ見え、すなわち、１つの方向から表示デバイスを見る観察者は１つのイメージを見、これに対して、別の異なった方向から表示デバイスを見る観察者は異なったイメージを見る。２人以上のユーザに異なったイメージを示し得るディスプレイは、２つ以上の別個のディスプレイを使用する場合と比べて空間およびコストの著しい節約を提供する。
【０００４】
マルチビュー指向性表示デバイスの可能な応用例がこれまで述べられたが、他にも多くの応用例がある。例えば、マルチビュー指向性表示デバイスは、飛行機内で用いられ、各乗客に個別の機内娯楽プログラムが提供される。現在、各乗客に、典型的には、前方の列のシートの背面に個別の表示デバイスが提供される。マルチビュー指向性ディスプレイを用いることによって、コスト、空間および重量の著しい節約が提供され得る。なぜなら、これにより、１つのディスプレイで２人以上の乗客にサービス提供することが可能である一方で、各乗客が好みに応じて固有の映画の選択をすることがさらに可能になるからである。
【０００５】
マルチビュー指向性ディスプレイのさらなる有利な点は、ユーザ間で互いの画面表示を見ることを不可能にする能力である。これは、例えば、現金自動預払機（ＡＴＭ）を用いる銀行または売買取引等のセキュリティを必要とする用途、ならびに、上述の例のコンピュータゲームにおいて所望される。
【０００６】
マルチビュー指向性ディスプレイのさらなる用途は、３次元ディスプレイの生成時である。正視の場合、ヒトの２つの眼は、頭部の異なった位置にあるために、異なったパースペクティブから外界のビューを知覚する。従って、これらの２つのパースペクティブは、脳によって１つのシーンにおける種々の視対象に対する距離を評価するために用いられる。３次元イメージを効果的に表示するディスプレイを製造するために、この状態を再生し、かつ、イメージのいわゆる「立体視の対（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  ｐａｉｒ）」、すなわち観察者の眼ごとに１つのイメージを供給することが必要である。
【０００７】
３次元ディスプレイは、眼に異なったビューを供給するために用いられる方法に応じて、２つのタイプに分類される。立体視ディスプレイは、通常、立体イメージの対の２つのイメージを広い視域にわたって表示する。ビューの各々は、例えば、ディスプレイの色、偏光状態、または時間ごとにコード化される。ユーザは、ビューを分離し、かつ、各眼に、その眼向けのビューのみを見させるフィルタシステムの眼鏡を着用することを必要とする。
【０００８】
自動立体視ディスプレイは、右眼用ビューおよび左眼用ビューを異なった方向に表示し、これにより、各ビューは、空間のそれぞれの所定の領域からしか見ることができない。ディスプレイアクティブ領域の全体にわたってイメージを見ることができる空間の領域は、「表示ウィンドウ」と呼ばれる。観察者の左眼が立体視の対の左眼用ビューの表示ウィンドウにあり、観察者の右眼がその対の右眼用イメージの表示ウィンドウにあるように観察者が位置する場合、観察者のそれぞれの眼は、ビューを見て、３次元イメージが知覚される。自動立体視ディスプレイは、観察者が観察補助器具を着用することを必要としない。
【０００９】
自動立体視ディスプレイは、デュアルビューディスプレイと同じ原理である。しかしながら、自動立体視ディスプレイ上に表示された２つのイメージは、立体イメージの対の左眼用イメージおよび右眼用イメージであり、従って、互いに独立したものでない。さらに、２つのイメージは、１人の観察者に可視であるように表示され、その観察者のそれぞれの眼に１つのイメージが見える。
【００１０】
フラットパネル自動立体視ディスプレイの場合、表示ウィンドウは、通常、視差光学素子（ｐａｒａｌｌａｘ  ｏｐｔｉｃ）と呼ばれる光学素子と自動立体視ディスプレイのイメージ表示ユニットの画素（または「ピクセル」）構造とが組み合わされることによって形成される。視差光学素子の例は、視差バリアであり、これは、不透明な領域によって分離された、多くの場合スリットの形態である透過性の領域を有するスクリーンである。このスクリーンは、画素の２次元アレイを有する空間光変調器（ＳＬＭ）の前方または後方にセットされて、自動立体視ディスプレイを生成し得る。
【００１１】
図１は、従来のマルチビュー指向性ディスプレイ、この場合、自動立体視ディスプレイの平面図である。指向性ディスプレイ１は、イメージ表示デバイスを構成する空間光変調器（ＳＬＭ）４および視差バリア５を備える。図１のＳＬＭは、アクティブマトリクス薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板６、カウンタ基板７、および基板とカウンタ基板との間に配置された液晶層８を有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイスの形態である。ＳＬＭには、独立してアドレス指定可能な複数の画素を規定するアドレシング電極（図示せず）が提供され、かつ、液晶層を位置合わせするためのアライメント層（図示せず）がさらに提供される。視角拡大膜９および線形偏光子１０が各基板６、７の外面上に提供される。照明１１がバックライト（図示せず）によって供給される。
【００１２】
視差バリア５は、ＳＬＭ４に隣接する表面上に視差バリアアパーチャアレイ１３が形成された基板１２を備える。アパーチャアレイは、不透明な部分１４によって分離された垂直に広がる（すなわち、図１の紙面に向かって延びる）透明なアパーチャ１５を備える。反射防止（ＡＲ）コーティング１６（ディスプレイ１の出力面を形成する）が視差バリア基板１２の反対側の面上に形成される。
【００１３】
ＳＬＭ４のピクセルは、ロウおよびカラムで構成され、カラムは、図１の紙面に向かって延びる。ロウの、または水平方向のピクセルピッチ（あるピクセルの中心から隣接するピクセルの中心への距離）はｐである。アパーチャアレイ１３の垂直に延びる透過性スリット１５の幅は、２ｗであり、透過性スリット１５の水平方向のピッチはｂである。バリアアパーチャアレイ１３の平面は、液晶層８の平面から距離ｓの間隔を空ける。
【００１４】
使用中に、表示デバイス１は、左眼用イメージおよび右眼用イメージを形成し、左眼と右眼とがそれぞれ左眼用表示ウィンドウ２および右眼用表示ウィンドウ３と整合するように頭部を位置付けた観察者は３次元イメージを見る。左眼用表示ウィンドウ２および右眼用表示ウィンドウ３は、ディスプレイから所定の視距離のウィンドウ平面１７に形成される。ウィンドウ平面は、アパーチャアレイ１３の平面から距離ｒｏの分の間隔を空ける。ウィンドウ２、３は、ウィンドウ平面において隣接し、ヒトの２つの眼の間の平均的間隔に対応するピッチｅを有する。ディスプレイの法線方向の軸から各ウィンドウ１０、１１の中心に対する半角はαｓである。
【００１５】
視差バリア５におけるスリット１５のピッチは、ＳＬＭ４のピクセルピッチの整数倍に近似するように選択され、これにより、ピクセルのカラムの群は、視差バリアの特定のスリットと関連する。図１は、ＳＬＭ４の２つのピクセルカラムが視差バリアの各透過性スリット１５と関連する表示デバイスを示す。
【００１６】
図２は、ＳＬＭ４および視差バリア５から生成された光の角度区域を示し、ここで、視差バリアは、ピクセルカラムピッチの正確な整数倍数のピッチを有する。この場合、ディスプレイパネル表面にわたる異なった位置から入ってくる角度区域が混合され、かつ、イメージ１またはイメージ２のビューの純区域（ここで、「イメージ１」および「イメージ２」は、ＳＬＭ４によって表示される２つのイメージを示す）は存在しない。これに対処するために、視差バリアのピッチが、好ましくは、ピクセルカラムピッチの整数倍数よりもわずかに小さくなるように、わずかに低減される。その結果、角度区域は、ディスプレイの前方の所定の平面（「ウィンドウ平面」）にて収束する。これは、ビューポイント補正として知られ、かつ、ＳＬＭ４および改変された視差バリア５’によって生成されたイメージ区域を示す添付の図面の図３に示される。視域は、この方法で生成された場合に、平面図では、およそカイト形状である。
【００１７】
図４は、別の従来のマルチビュー指向性表示デバイス１’の平面図である。これは、一般に、視差バリア５がバックライトとＳＬＭ４との間にあるようにＳＬＭ４の背後に配置されることを除いて、図１の表示デバイス１に対応する。このデバイスは、視差バリアが観察者にはほとんど見えず、かつ、ディスプレイのピクセルが、デバイスの前方の比較的近傍に現れるという利点を有し得る。さらに、図１および図４は、各々、バックライトによって照射された透過性表示デバイスを示すが、（明るい状態の）周辺光を用いる反射デバイスが知られている。反透過性デバイスの場合、図４の後方視差バリアは、周囲の照明を吸収しない。これは、反射光を用いるディスプレイが２Ｄモードである場合に有利である。
【００１８】
図１および図４の表示デバイスにおいて、視差バリアは、視差光学素子として用いられる。他のタイプの視差光学素子が知られている。立体イメージの対を形成するため、または、異なった方向にそれぞれ見られる２つ以上のイメージを形成するために、インターレースされたイメージを異なった方向に方向付ける、例えば、レンチキュラーレンズアレイが用いられ得る。
【００１９】
イメージ分割のホログラフィー法が知られているが、実際、これらの方法には、視野角の問題、擬視区域、およびイメージの簡単な制御の欠如がある。
【００２０】
別のタイプの視差光学素子は、マイクロ偏光子ディスプレイであり、これは、偏光指向性光源と、ＳＬＭのピクセルと位置合わせされた、パターニングされた精密マイクロ偏光子素子とを用いる。このようなディスプレイは、高品質のウィンドウイメージ、コンパクトデバイス、および、２Ｄ表示モードと３Ｄ表示モードとの間でスイッチングする能力の可能性を提供する。視差光学素子としてマイクロ偏光子ディスプレイを用いる場合に支配的な要件は、マイクロ偏光子素子がＳＬＭに組み込まれる場合の視差の問題を回避する必要性である。
【００２１】
カラーディスプレイが必要とされる場合、ＳＬＭ４の各ピクセルには、一般に、３つの主要な色の１つと関連したフィルタが付与される。各々が異なった色のフィルタを有する３つのピクセルの群を制御することによって、複数の可視色が生成され得る。自動立体視ディスプレイにおいて、立体イメージチャネルの各々は、バランスのとれた色出力の色フィルタを十分に含まなければならない。製造業者に有用であるように、複数のＳＬＭは、垂直カラムで構成された色フィルタを有し、所与のカラムにおけるすべてのピクセルは、これらと関連した同色フィルタを有する。視差光学素子は、視差光学素子の各スリットまたはレンズレットと関連した３つのピクセルカラムを有するこのようなＳＬＭに配置された場合、各視域は、１つの色のピクセルしか見ない。この状態を回避するために、色フィルタレイアウトについては注意が払われなければならない。適切な色フィルタレイアウトのさらなる詳細は、特許文献１に示される。
【００２２】
図１および図４に示されるもののような指向性表示デバイスにおける視差光学素子の機能は、ＳＬＭ４のピクセルを通って特定の出力角に透過される光を制限することである。この制限は、視差光学素子（例えば、透過スリット等）の所与の素子の背後のピクセルカラムの各々の視野角を規定する。各ピクセルのビューの角度範囲は、ピクセルピッチｐ、ピクセルの平面と視差光学素子の平面との間の分離ｓ、および、ピクセルの平面と視差光学素子の平面（図１のディスプレイにおけるこの平面は、基板７である）との間の材料の屈折率ｎによって決定される。非特許文献１では、自動立体視ディスプレイにおけるイメージ間の分離角度が表示ピクセルと視差バリアとの間の距離に依存することが示される。
【００２３】
図１または図４の半角αは、
ｓｉｎα＝ｎ・ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｐ／２ｓ））      （１）
によって求められる。
【００２４】
複数の既存のマルチビュー指向性ディスプレイに関するある問題は、２つのイメージ間の角度分離が過度に小さいことである。基本的に、表示ウィンドウ間の角度２αは、ピクセルピッチｐを増加すること、視差光学素子とピクセルとの間の分離ｓを小さくすること、または、基板の屈折率ｎを増加することによって大きくなり得る。
【００２５】
同時係属中の特許文献２は、マルチビュー指向性ディスプレイの観察ウィンドウ間の距離の角度を、ピクセルの有効ピッチを大きくすることによって増加させることを提案する。これは、２つ以上の隣接し合うピクセルが同じイメージを示すようにピクセルをグループ分けすることによって達成され得る。カラーサブピクセルが、イメージ１およびイメージ２を交互に示す場合、これは、ＮＰ１と呼ばれる。カラーサブピクセルの対がイメージ１およびイメージ２を交互に示す場合、これは、ＮＰ２と呼ばれる。３つのカラーサブピクセルのグループがイメージ１およびイメージ２を交互に示す場合、これは、ＮＰ３と呼ばれる。これは、有効なピクセルピッチが増加するにつれて視差バリアのピッチを増加させなければならず、これは、その結果、観察者に対する視差バリアの可視性が向上するという不利な点を有する。
【００２６】
図５は、自動車に取り付けられたデュアルビューディスプレイを示す。デュアルビューディスプレイ１８は、自動車のダッシュボード１９に取り付けられる。デュアルビューディスプレイ上に表示されるあるイメージは、車両がＧＰＳロケーションシステムと適合した場合、車両の位置も示し得るマップである。このビューは、車両のドライバに見えるようにされる。デュアルビューディスプレイ１９によって表示される他のイメージは、映画などの娯楽番組であり、これは、例えば、車両内の前部座席の同乗者に見えるようにされる。車両、特に、自動車内での使用は、デュアルビューディスプレイの用途として益々重要になっている。
【００２７】
図６は、不透明部分１４および透明部分１５のアレイから構成される従来の視差バリア１３を有するデュアルビューディスプレイにおいて生じる問題を示す。図６ａにおいて示されるように、観察者が、イメージ１を観察するための正確な位置２０に位置する場合、この観察者は、スリット１５を通してピクセル２１のみを見ることができる。しかしながら、観察者が異なった位置２２に移動する場合、観察者は、異なったイメージを表示する２つの隣接し合うピクセル２１、２３を見ることができる。従って、観察者は、その位置から同時に両方のイメージを見ることができる。図６ｂは、観察者がイメージ１およびイメージ２のそれぞれを見る角度領域２４、２５を示す。中央領域２６において、観察者は、両方のイメージを同時にみることができる。これは、「クロストーク」として知られている。
【００２８】
この問題の１つの解決策は、図６ｃに示されるように、透明部分１５の幅を低減することである。ここで、観察者は、隣接するピクセル２３をみることができない状態で、種々の位置２０、２２からイメージ１を表示するピクセル２１を見る。図６ｄに示されるように、観察者が両方のイメージを見ることのできる領域２６が低減され、イメージ１のみ、またはイメージ２のみが可視である領域２４、２５が拡大される。残念ながら、透明スリット１５の幅を低減することによって、観察者によって見られるイメージの輝度が低下する。観察者が頭部を移動するために十分な自由を生成するために、透明スリット１５の幅は、ピクセルの幅の約半分でなければならず、従って、パネルは、非マルチビューパネルの輝度の約４分の１である。
【００２９】
非特許文献２において、自動立体視ディスプレイにおける２つの視差バリアの使用を記載する。バリアのスリット幅に依存して、２つのバリアは、観察者が２つのビュー間のクロストーク領域（眼ごとに１つ）を見ることを防止するか、または、観察者がパネルにわたって移動するにつれて生じる強度の変動を除去し得る。
【００３０】
特許文献３は、ピクセルが共に３つのセットにグループ分けされるＬＣＤを開示する。ピクセルのグループは、左イメージおよび右イメージのスライスを交互に示す（ＮＰ３インターレース）。カラーフィルタ視差バリアが、ピクセルのグループからの光を異なった方向に発光させることができるようにすることが提案される。カラーフィルタバリアおよびＬＣＤカラーフィルタは、同じ３つの１次色を用いる。
【００３１】
特許文献４は、特許文献３と類似の設計を提案する。カラーフィルタバリアの各スリットは、光を１つのＬＣＤカラーフィルタからのみ通すことを可能にする。
【００３２】
特許文献５は、ピクセルが３つのセットにグループ分けされるＬＣＤの別のカラーフィルタバリア設計を開示する。各カラーフィルタバリアスリットは、対応するピクセルと同じ色である。
【００３３】
特許文献６は、左イメージおよび右イメージが、ピクセル単位でインターレースされる（ＮＰ１インターレース）ＬＣＤのカラーフィルタバリア設計を開示する。カラーフィルタバリアは、左イメージおよび右イメージを適切な方向に送るために用いられる。カラーフィルタバリア上のカラーの各部分は、ピクセルの幅の約２倍である。
【００３４】
特許文献７は、２つ以上のビュー（マルチビュー）と関連するカラーフィルタバリアに関する。
【００３５】
特許文献８は、着色されたスリットを有するＮＰ１視差バリアを開示する。これは、カラーフィルタおよびバリアの両方が同じ平面にあり得ることを意味する。カラーフィルタの１つの層のみが必要とされる（すなわち、カラーフィルタの２つのセット間に視差効果はない）。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０７５２６１０号明細書
【特許文献２】英国特許出願第０３１５１７０．１号明細書
【特許文献３】特許第８１４６３４６号明細書
【特許文献４】特許第８１４６３４７号明細書
【特許文献５】特許第８１６３６０５号明細書
【特許文献６】米国特許第５７５１４７９号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００３／００６７５３９号明細書
【特許文献８】米国特許第６３９２６９０号明細書
【非特許文献１】Ｈ．Ｙａｍａｍｏｔｏら、「Ｏｐｔｉｍｕｍ  ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ａｎｄ  ｖｉｅｗｉｎｇ  ａｒｅａｓ  ｏｆ  ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  ｆｕｌｌ−ｃｏｌｏｕｒ  ＬＥＤ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｕｓｉｎｇ  ｐａｒａｌｌａｘ  ｂａｒｒｉｅｒ」ＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，Ｖｏｌ．Ｅ８３−Ｃ，Ｎｏ．１０，１６３２（２０００年）
【非特許文献２】Ｇ．Ｈａｍａｇｉｓｈｉら、「Ａ  ｄｉｓｐｌａｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ２−Ｄ／３−Ｄ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ」ＳＩＤ  ９８  Ｄｉｇｅｓｔ、１９９８年、９１５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
既存のマルチビューディスプレイは、ディスプレイの複数のイメージのうちの１つを観察する観察者に可能な頭部の移動が制限される。さらなる問題は、ディスプレイの２人の観察者間の領域にクロストークが生じるという問題である。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
本発明によるマルチビュー指向性ディスプレイは、マルチビュー指向性ディスプレイであって、画素のセットを含むイメージ表示デバイスと、カラーフィルタのアレイを含む視差光学素子とを備えることにより上記目的を達成する。
【００３８】
各カラーフィルタは、前記画素のそれぞれのセットと位置合わせされてもよい。
【００３９】
前記カラーフィルタは、前記視差光学素子におけるアパーチャ内に構成されてもよい。
【００４０】
各画素は、１次色の光を発するように構成され、該カラーフィルタの少なくとも１つは、複数の１次色の光を透過するように構成されてもよい。
【００４１】
前記視差光学素子は、すべての３つの１次色の光を透過するための少なくとも１つの実質的に透明な領域を備えていてもよい。
【００４２】
前記カラーフィルタの全ては、２つの１次色を透過するように構成された２次色のフィルタであってもよい。
【００４３】
前記画素は、２つのイメージの部分を交互に示してもよい。
【００４４】
前記カラーフィルタは、周期的に反復するパターンで構成されてもよい。
【００４５】
前記画素は、着色された光を周期的に反復するパターンで発するように構成され、該カラーフィルタおよび該画素のパターンは異なってもよい。
【００４６】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、該第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第３の１次色のみの光を透過するように構成された第４のフィルタとを備えてもよい。
【００４７】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、第２の１次色のみの光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第１の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第２の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、該第３の１次色のみの光を透過するように構成された第５のフィルタとを備えてもよい。
【００４８】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色の光を透過するように構成された第１のフィルタと、第２の１次色のみの光を透過するように構成された第２のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第２の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、該第１の１次色の光を透過するように構成された第５のフィルタとを備えてもよい。
【００４９】
前記画素パターンは、第１、第２、第３、第３、第２、第１の順序で１次色を発するように構成された要素を備えてもよい。
【００５０】
前記第３の１次色は、緑色であってもよい。
【００５１】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第１のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第１および第２の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタとを備えていてもよい。
【００５２】
前記画素パターンは、第１、第３、第２、第２、第３、第１の順序で１次色を発するように構成された要素を備えていてもよい。
【００５３】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色の光を透過するように構成された第１のフィルタと、第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第３および第１の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、該第１の１次色のみの光を透過するように構成された第５のフィルタとを備えていてもよい。
【００５４】
前記画素は、３つのグループで構成され、これにより、隣接し合う３つの画素が同じイメージを示してもよい。
【００５５】
前記各カラーフィルタの幅は、前記画素の間隔と実質的に同じであってもよい。
【００５６】
前記色フィルタパターンの１周期は、不透明マスクをさらに備えていてもよい。
【００５７】
前記カラーフィルタは、多様な幅であってもよい。
【００５８】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、該第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第２の１次色のみの光を透過するように構成された第３のフィルタと、第１の不透明マスクと、該第２の１次色のみの光を透過するように構成された第４のフィルタと、該第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第５のフィルタと、該第３の１次色の光を透過するように構成された第６のフィルタと、第２の不透明マスクと、該第３の１次色のみの光を透過するように構成された第７のフィルタと、該第３および第１の１次色の光を透過するように構成された第８のフィルタと、該第１の１次色のみの光を透過するように構成された第９のフィルタと、第３の不透明マスクとを備えてもよい。
【００５９】
前記第２、第５、および第８のフィルタは、前記第１、第３、第４、第６、第７、および第９のフィルタよりも幅が広くてもよい。
【００６０】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、該第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、該第２の１次色のみの光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、該第３の１次色のみの光を透過するように構成された第５のフィルタと、該第３および第１の１次色の光を透過するように構成された第６のフィルタとを備えていてもよい。
【００６１】
前記第１、第３、および第５のフィルタは、前記第２、第４、および第６のフィルタよりも幅が広くてもよい。
【００６２】
前記視差光学素子は、不透明部分を備えなくてもよい。
【００６３】
前記カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、該第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、３つのすべての１次色の光を透過するように構成された透明部分と、該第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、該第３の１次色のみの光を透過するように構成された第４のフィルタとを備えていてもよい。
【００６４】
前記透明部分は、前記カラーフィルタよりも幅が狭くてもよい。
【００６５】
前記カラーフィルタは、周期的に反復するパターンで構成され、該パターンの１周期における該カラーフィルタの数は、３よりも大きくてもよい。
【００６６】
前記画素は、周期的に反復するパターンで構成され、該パターンの１周期における該画素の数は、３よりも大きくてもよい。
【００６７】
前記カラーフィルタの幅は多様であってもよい。
【００６８】
前記カラーフィルタのいくつかまたはすべてがスイッチング可能であってもよい。
【００６９】
前記ディスプレイは、デュアルビューディスプレイであってもよい。
【００７０】
前記カラーフィルタは、前記観察者には暗く見える、ディスプレイに対して９０°の領域ができるように構成されてもよい。
【００７１】
本発明によるマルチビュー指向性ディスプレイは、光源のアレイによって照射される画素のセットを含むイメージ表示デバイスを備え、該光源の少なくとも１つは、２次色の光を発することにより、上記目的を達成する。
【００７２】
本発明によるカラーフィルタのアレイを備える視差光学素子は、該カラーフィルタの少なくとも１つは、複数の１次色を透過することにより、上記目的を達成する。
【００７３】
本発明の第１の局面において、画素のセットを含むイメージ表示デバイスと、カラーフィルタのアレイを含む視差光学素子とを備えるマルチビュー指向性ディスプレイがある。
【００７４】
本発明によるディスプレイは、これまで可能であったよりも多様な角度から観察され得る。従って、ディスプレイの輝度について妥協することなく、ユーザの頭部の自由が増加される。さらに、クロストークが生じるディスプレイに対してほぼ９０°の領域が低減され得る。これは、デュアル表示デバイスの観察者が両方のイメージを同時に見ることを防止し得る。
【００７５】
各カラーフィルタは、画素のそれぞれのセットと位置合わせされることが好ましい。カラーフィルタは、視差光学素子におけるアパーチャ内に配置され得る。
【００７６】
好ましい実施形態において、各画素は、１次色の光を発するように構成され、カラーフィルタの少なくとも１つは、複数の１次色の光を透過するように構成される。２次色を透過するカラーフィルタの使用によって、視差光学素子の設計における自由をはるかに大きくすることが可能である。これによって、さらに光学素子をイメージ表示デバイスのより近くに配置することが可能になる。これは、さらに、「黒色」の中央ウィンドウを提供して、クロストークの出現の低減を容易にする。
【００７７】
さらに、視差光学素子は、３つの１次色の光を透過するための少なくとも１つの実質的に透明の領域を備え得る。あるいは、カラーフィルタのすべては、２つの１次色のみを透過するように構成された２次色であり得る。
【００７８】
画素は、２つのイメージの部分（ＮＰ１インターレースとして知られている）を交互に示し得る。あるいは、ピクセルは、各イメージ（ＮＰ２およびＮＰ３インターレース）を示す対または３つにグループ分けされ得る。各イメージを示すために、比較的多くのピクセルをグループ化してもよいが、カラーフィルタの設計は、より困難になることが明らかである。
【００７９】
カラーフィルタは、周期的に反復するパターンで構成されることが好ましい。画素は、さらに、周期的に反復するパターンで着色光を発するように構成されてもよく、カラーフィルタおよび画素のパターンが異なってもよい。パターンの１周期におけるカラーフィルタの数は、３よりも大きいことが好ましい。
【００８０】
好ましい実施形態において、カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第４のフィルタとを備える。
【００８１】
これに代わるカラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色の光を透過するように構成された第１のフィルタと、第２の１次色のみの光を透過するように構成された第２のフィルタと、第１の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、第２の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第５のフィルタとを備え得る。
【００８２】
さらなる代替のものとして、カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、第２の１次色のみの光を透過するように構成された第２のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第３のフィルタと、第２の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、第１の１次色の光を透過するように構成された第５のフィルタとを備え得る。
【００８３】
上述の実施形態において、第３の１次色が緑色であることが好ましい。これにより、グリーン（第３）カラーフィルタをパターンの中央に配置することが可能になる。これは、グリーンカラーフィルタがいくらかの赤色および青色を漏出する場合、影響をほとんど及ぼさないという利点を有する。このことは、カラーフィルタを通る漏出によって引き起こされるクロストーク問題に対して有用である。
【００８４】
画素パターンの１周期における要素の数は、３つよりも多くてもよい。例えば、画素パターンは、１次色を、第１、第２、第３、第３、第２、第１の順序で発するように構成された要素を含み得る。
【００８５】
別の実施形態において、カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第１のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第２のフィルタと、第１および第２の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタとを備える。この場合、画素パターンの１周期は、１次色を第１、第３、第２、第２、第３、第１の順序で発するように構成された要素を含み得る。
【００８６】
さらに別の実施形態において、カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、第３および第１の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第５のフィルタとを備える。
【００８７】
各カラーフィルタの幅は、画素の間隔と実質的に同じであることが好ましい。カラーフィルタパターンの１周期は、不透明マスクをさらに備えてもよい。しかしながら、不透明マスクは、いつも必要とされるわけではない。
【００８８】
いくつかの実施形態において、カラーフィルタは、幅が可変であり、画素から発する光の挙動の綿密な制御を可能にし得る。
【００８９】
さらなる実施形態は、カラーフィルタパターンの１周期が、第１１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、第２の１次色のみの光を透過するように構成された第３のフィルタと、第１の不透明マスクと、第２の１次色のみの光を透過するように構成された第４のフィルタと、第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第５のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第６のフィルタと、第２の不透明マスクと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第７のフィルタと、第３および第１の１次色の光を透過するように構成された第８のフィルタと、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第９のフィルタと、第３の不透明マスクとを備える構成を含む。
【００９０】
この実施形態において、第２、第５、および第８のフィルタは、第１、第３、第４、第５、第６、第７および第９のフィルタよりも幅が広くなり得る。
【００９１】
さらに別の実施形態において、カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、第２の１次色のみの光を透過するように構成された第３のフィルタと、第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第４のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第５のフィルタと、第３および第１の１次色の光を透過するように構成された第６のフィルタとを備える。第１、第３および第５のフィルタは、第２、第４および第６のフィルタよりも幅が広いことが望ましい。
【００９２】
これに代わる実施形態において、カラーフィルタパターンの１周期は、第１の１次色のみの光を透過するように構成された第１のフィルタと、第１の１次色および第２の１次色の光を透過するように構成された第２のフィルタと、すべての３つの１次色の光を透過するように構成された透明部分と、第２の１次色および第３の１次色の光を透過するように構成された第３のフィルタと、第３の１次色のみの光を透過するように構成された第４のフィルタとを備える。透明部分は、カラーフィルタよりも幅が狭いことが好ましい。
【００９３】
カラーフィルタは、スイッチング可能であり得、イメージウィンドウの位置が観察者の移動に応答して調整されることを可能にするか、または、デュアルビューディスプレイとしての使用とシングルビューディスプレイとしての使用との間でスイッチングされることを可能にする。
【００９４】
ディスプレイは、デュアルビューディスプレイであることが好ましい。
【００９５】
カラーフィルタは、観察者には暗く見えるディスプレイに対して９０°の領域であるように構成されることが好ましい。
【００９６】
本発明の第２の局面により、少なくとも１つが１つ以上の１次色を透過するカラーフィルタのアレイを備える視差光学素子が提供される。
【００９７】
別の実施形態において、バックライトは、異なった色の光を発し、これは、さらなるカラーフィルタの必要をなくす。従って、本発明の第３の局面によると、少なくとも１つが２次色の光を発する光源のアレイによって照射される画素のセットを備えるイメージ表示デバイスを備えるマルチビュー指向性ディスプレイが提供される。
【００９８】
既存のマルチビューディスプレイは、ディスプレイの複数のイメージのうちの１つを観察する観察者に可能な頭部の移動が制限される。さらなる問題は、ディスプレイの２人の観察者間の領域にクロストークが生じるという問題である。本発明の実施形態は、ディスプレイの輝度について妥協することなく、頭部が移動できる範囲を拡大することを可能にする。いくつかの実施形態は、さらに、クロストークを低減または消去する中央黒色ウィンドウの提供を可能にする。
【００９９】
本発明のいくつかの好ましい実施形態は、ここで、例示のみ、および添付の図面を参照して記載される。
【発明の効果】
【０１００】
本発明によるディスプレイは、これまで可能であったよりも多様な角度から観察され得る。従って、ディスプレイの輝度について妥協することなく、ユーザの頭部の自由が増加される。さらに、クロストークが生じるディスプレイに対してほぼ９０°の領域が低減され得る。これは、デュアル表示デバイスの観察者が両方のイメージを同時に見ることを防止し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０１】
同じ参照符号は、図面全体にわたって同じコンポーネントを示す。
【０１０２】
図７ａは、ピクセルのＬＣＤアレイ８および視差バリア１３を有する本発明のある実施形態によるデュアルビューディスプレイ１を正面図で示す。ピクセルは、ＮＰ３インターレースシステムを用いて構成され、これにより、最初の３つのピクセル２７、２８、２９は、イメージ２に対応する赤色、緑色、および青色の光を発し、次の３つのピクセル３０、３１、３２は、イメージ１に対応する赤色、緑色、および青色の光を発し、その次の３つのピクセル３３、３４、３５は、イメージ２に対応する赤色、緑色、および青色の光を発する。
【０１０３】
視差バリア１３は、図６に示されるバリアと類似の態様で、不透明領域１４およびスリット１５を備える。各スリット１５に、一連のカラーフィルタ３６、３７、３８、３９が配置される。カラーフィルタは、ピクセルと実質的に同じ間隔を有し、示される実施形態において、各スリットに、赤色、黄色、シアン、および青色で着色された４つのフィルタがある。赤色フィルタは、赤色光のみを透過する。黄色フィルタは、赤色光および緑色光を透過する。シアンフィルタは、緑色光および青色光を透過し、青色フィルタは、青色光のみを透過する。この図および後続の図において、フィルタには、その色でラベル付けされる。すなわち、赤色は「Ｒ」、青色は「Ｂ］、緑色は「Ｇ」、黄色は「Ｙ］、シアンは「Ｃ」、およびマゼンタは「Ｍ］である。
【０１０４】
スリット内のフィルタ３６、３７、３８、３９のピッチは、ピクセルのピッチと実質的に同じである。赤色フィルタ３６は、イメージ１を透過する３つのピクセルの中心で緑色ピクセル３１と位置合わせされる。黄色フィルタ３７は、イメージ１グループのエッジで青色ピクセル３２と位置合わせされる。シアンフィルタ３８は、隣接するイメージ２グループの開始点で赤色ピクセル３３と位置合わせされ、青色フィルタ３９は、イメージ２グループの中央で緑色ピクセルと位置合わせされる。
【０１０５】
観察者にはイメージ１のみが可視である角度２０、２２の範囲が、図６ａに示される構成との比較によって拡大されることが図７ａから明らかである。さらに、スリット幅は、図６ｃに示されるスリット幅よりもはるかに大きく、これにより、輝度が著しく大きくなる。従って、観察者の頭部の移動の自由がはるかに大きくなると、イメージの輝度の損失がはるかに小さくなる。
【０１０６】
図７ａの構成のさらなる利点は、図７ｂから明らかである。ディスプレイが９０°で観察された場合、フィルタ３６、３７、３８、３９は、ピクセルからの光がフィルタを通過し得ないようにピクセル３１、３２、３３、３４と並ぶ。従って、観察者が９０°でディスプレイを見た場合、この観察者は、ディスプレイから発する光を見ない。これにより、従来の不透明／透明視差バリアを用いて生じるイメージの混合（クロストーク）が実質的に低減、または、さらに消去される。
【０１０７】
この挙動は、図７ｃに示される。図の右側の領域２４において、観察者２０は、イメージ１のみを見る。図の左側の領域２５において、観察者は、イメージ２のみを見る。これらの２つの領域間の狭い領域２６は光を発せず、デバイスは、観察者には黒く見える。
【０１０８】
図８は、カラーフィルタを備える視差バリアの最も重要な設計パラメータを示す。図８に示されるように、ピクセルは、インターレースシステムＮＰ１を用いて、「左」イメージおよび「右」イメージに交互に光を発するように構成される。カラーフィルタを備える視差バリアは、任意のインターレースシステムＮＰ１、ＮＰ２、ＮＰ３、．．．等と共に用いるために設計され得ることが理解される。
【０１０９】
図８、および次の図面において、これらのピクセルの両方は、これらのピクセルが、発せられた光の部分および色であるイメージでラベル付けされる。例えば、ＬＢとラベル付けされたピクセルは、左イメージ用の青色光を発するピクセルである。ＲＧとラベル付けされたピクセルは、右イメージ用の緑色光を発する。
【０１１０】
図８において、ピクセル８と視差バリア１３との間の距離は、「ｄ」とラベル付けされる。視差バリアにおいてカラーフィルタの適切な構成を使用することによって、イメージ間に同じ角度距離を達成するために、広範囲の異なった距離を用いることが可能になる。例えば、図１４に示されるバリア１３は、ピクセル８からの距離が、図１８に示されるバリアの３倍離れているが、これらの両方の場合において、イメージの角度距離が同じである。
【０１１１】
バリア１３におけるスリットの幅は、図８において「ｓ」とラベル付けされる。図８は、赤色フィルタのみを含むスリットを示すが、これは例示にすぎない。スリット幅は、左または右ピクセルが見られ得る角度範囲βを実質的に制御する。十分な頭部の自由を取得するために、この角度範囲は、大きいことが必要とされる。これについての例は、図１５および図１６に見られ得る。図１５において、スリット幅は狭く、ピクセルは、小さい範囲の角度にわたってのみ見ることができる。図１６において、スリット幅はより大きく、ピクセルは、より大きい角度範囲にわたって見られ得る。
【０１１２】
図９は、視差バリア１３が不透明部分１４および透明スリット１５を有するが、カラーフィルタは有しない公知の自動立体視ディスプレイを示す。インターレースシステムは、ＮＰ３である。バリアとピクセルとの距離が大きく、スリットの幅は、３つのピクセルのセット（すなわち、例えば、左イメージなどの部分を形成する３つの隣接し合うピクセル）の幅と同等である。観察者の右眼４０の光は、右ピクセル３０、３１、３２からスリット１５を通って進む。同様に、左眼４１の光は、左ピクセル２７、２８、２９からスリット１５を通って進む。
【０１１３】
右イメージのピクセル２９、３０、３１の各々におけるスリットによって範囲が定められた角度範囲が点線で示される。観察者の左眼４１には、右イメージの赤色ピクセル３０の少なくとも１つからの光もいくらか見えることが明らかである。従って、各イメージの輝度は高いが、イメージ間のクロストークが非常に大きく、観察者は、カラーアーテファクトを見ることができ、かつ、頭部の移動の自由がわずかしかない。
【０１１４】
図１０は、類似の自動立体視ディスプレイを示すが、この場合、ピクセル８は、ＮＰ１インターレースシステムを用いて構成され、バリアとピクセルとの距離は小さい。各スリット１５の幅は、個々の各ピクセルの幅と類似である。右ピクセル４８、５０、５２の各々におけるスリットによって範囲が定められる角度範囲もまた点線で示される。この場合、クロストークもカラーアーテファクトもないが、輝度および頭部の自由が小さい。
【０１１５】
図１１は、自動立体視ディスプレイにおけるカラーフィルタの使用を示す。バリアとピクセルとの距離が大きく、かつ、スリットは、再び、ＮＰ１インターレースのために構成されたピクセル幅と同等である。カラーフィルタの代わりに空スリット（ｅｍｐｔｙ  ｓｌｉｔ）を有する類似のディスプレイと比較して、このディスプレイは、十分な頭部の自由および輝度を示し、そして、カラーアーテファクトが見られない。
【０１１６】
図１２は、図９と類似の構成を示すが、この場合、赤色、緑色、および青色カラーフィルタ５５、５６、５７がスリット１５に挿入される。これにより、カラーアーテファクトの出現が低減される。
【０１１７】
図１３は、カラーフィルタの構成が視差バリア１３から不透明領域を完全に除去することができた自動立体視ディスプレイを示す。これにより、カラーアーティファクトの問題を伴なわず、十分に頭部が自由となり、十分な輝度が可能になる。
【０１１８】
図１４、図１５、および図１６は、各場合について、バリアがピクセルの近くに移動されていることを除いて、図１１、図１２、および図１３に示されるディスプレイと設計が類似である。これにより、２つのイメージ間の角度距離を拡大し、かつ、このタイプのディスプレイが自動立体視ディスプレイに加えて、デュアルビューディスプレイとして用いられることを可能にする。これらのディスプレイは、すべて、十分に頭部を自由にし、かつ、ディスプレイに対して９０°で観察された場合、黒色の中央「ウィンドウ」を有する。図１４〜図１６における「左」および「右」は、観察者の左眼または右眼ではなく、左観察位置および右観察位置のことである。
【０１１９】
黒色中央ウィンドウは、デュアルビューディスプレイにとって特に重要である。自動立体視ディスプレイの中央領域は、ユーザの眼間にあたり、従って、見え得ない。従って、この領域におけるクロストークは、問題になり得ない。しかしながら、車内のデュアルビューディスプレイの図５に示される例に戻って、（例えば、後部座席の）中央に位置する観察者は、ディスプレイ１８を９０°で観察する。従って、このようなディスプレイがクロストーク領域ではなく、黒色中央領域を有することが重要である。
【０１２０】
図１１〜図１３および図１４〜図１６に示されるディスプレイのすべては、各々が単一の１次色が通過することを可能にするカラーフィルタを用いる。フィルタを用いることによって、複数の１次色が通過することが可能になり、視差バリアの設計における柔軟性がより大きくなる。
【０１２１】
図１７ａは、大きいスリット、および各ピクセルの各カラーフィルタによって範囲が定められた大きい角度を有するバリア１３の要件を示す。ディスプレイは、ＮＰ３インターレースを用い、かつ、赤色、緑色、および青色光がそれぞれ通過することを可能にしなければならない領域５８、５９、６０を示す。角度を十分に変更できるように、これらの領域は、互いに重なり合う。赤色光を透過する領域５８は、光がこの領域を通過する赤色ピクセル２７、３０よりもはるかに大きいことに留意されたい。各ピクセルから光を透過するこれらの大きい領域は、輝度を増大し、および観察者の頭部を大幅に自由にさせる。
【０１２２】
図１７ｂは、このようなバリアが実際に製作され得る方法を示す。緑色および赤色光の両方が透過されなければならない場合、黄色フィルタ６１が用いられる。緑色および青色光が透過されなければならない場合、シアンフィルタ６２が用いられる。換言すると、カラーフィルタのいくつかは、１次色ではなく２次色であり得る。各フィルタの幅は、ピクセルの幅と実質的に同じであるが、図１７ａに示されるように、各１次色を透過する領域５８、５９、６０は、対応するピクセルの幅よりもはるかに大きいことに留意されたい。ディスプレイは、イメージごとに、十分な輝度、十分な角度範囲を有し、クロストークな存在しない。
【０１２３】
図１８は、２次カラーフィルタがスリット１５に挿入された、図１０に示されるものと類似のディスプレイを示す。このようなバリアにおけるカラーフィルタの使用は、バリアが傾斜角から、すなわち、通常の左および右観察領域の外側から観察される場合にクロストークを除去する。
【０１２４】
図１９ａは、スリットがさらに拡大されたＮＰ３ディスプレイを示す。このディスプレイは、自動立体視ディスプレイまたはデュアルビューディスプレイとして用いられ得る。カラーフィルタは、「再構成」され、これにより、もはや単純な赤色、緑色、青色パターンに従わず、５つのフィルタ６３〜６７が各スリット１５に存在する。図１９ｂは、１次色フィルタ６３〜６７のみを用いる類似の構成を示すが、これは、各スリットに５つのフィルタを有する。図１９ｂにおいて、ピクセルの順序も変更される。すなわち、左ピクセルの順序が、右ピクセルの順序の鏡像である。
【０１２５】
カラーフィルタを再構成することによって、バリアがパネルにより近づくことが可能になる。これは、さらに、緑色カラーフィルタ（図１９ｂに示されるように）がスリットの中央に位置することを可能にする。緑色カラーフィルタがいくらかの赤色および青色を漏出した場合、影響をほとんど及ぼさない。これにより、カラーフィルタの漏出によって引き起こされたクロストーク問題の緩和を支援する。
【０１２６】
図２０ａは、本発明のさらなる可能な実施形態を示す。この実施形態において、フィルタは、幅が均一ではない。各スリット１５は、幅がより狭い１次カラーフィルタ６９がいずれかの側に隣接する２次カラーフィルタ６８を備える。これにより、透過された光の方向にわたるさらなる制御が可能になる。
【０１２７】
図２０ｂは、図２０ａと類似の設計であるが、不透明領域１４が除去されている。不透明領域の各側の１次カラーフィルタは、この領域を埋めるように広がる。各ピクセルの角度範囲、従って、頭部移動の自由は、ここで、非常に大きいが、依然としてクロストークがわずかであり、輝度が高い。
【０１２８】
図２１は、本発明のさらなる実施形態を示す。図２１ａは、赤色、緑色、および青色光がそれぞれ通過する、図１７ａの領域５８〜６０と同様の領域５８’、５９’、６０’を示す。すべての３つの領域が重なり合うスリットの中央で、すべての３つの１次色のすべての光が透過される。これを実用化するバリア１３が図２１ｂに示される。中央領域７０は、実質的に透明であり、これにより、すべての３つの１次色の光が通過することが可能になり、かつ、２次カラーフィルタ７１、７２が隣接する。
【０１２９】
図２２は、本発明による可能な構成のさらなる例を提供する。両方がＮＰ３インターレースを用い、かつ、両方の場合において、左イメージと右イメージとではピクセルの順序が異なる。
【０１３０】
図２３は、２次カラーフィルタの使用によりバリア１３がピクセル８のより近くに運ばれ、イメージ間の同じ角度距離が達成されることを可能にし得る。図２３ａにおいて、フィルタは、１次カラーフィルタであり、バリアとピクセルとの距離が大きい。図２３ｂにおいて、２次カラーフィルタおよび透明部分７０が用いられ、バリアがピクセルのかなり近くに配置されることを可能にする。実際に、各１次カラーを通過する領域が図２３ｂよりも図２３ａのほうが大きい。
【０１３１】
図２３ｂの構成は、頭部の自由が図２３ａのものよりもはるかに大きいこともまた理解される。これは、図２３ａにおいては、単一の１次色を透過する各カラーフィルタがピクセルの幅と同等であるからである。図２３ｂにおいて、単一の１次色を透過する領域ははるかに大きく、ピクセルの幅の２倍を超える。
【０１３２】
本発明は、表示デバイス、およびカラーフィルタのアレイを有する視差光学素子を備えるマルチビュー指向性ディスプレイを備える。本発明の範囲から逸脱することなく、上述の実施形態に種々の改変が成され得ることが当業者によって理解される。
【０１３３】
例えば、上述の実施形態は、すべて、空間光変調器４の前方に視差バリア５を有する図１に示されるタイプのマルチビューディスプレイに関して例示される。本発明は、図４に示されるタイプのディスプレイに一様に良好に適用することができ、ここで、視差バリア５は、バックライト１１とＳＬＭ４との間に配置されることが理解される。さらなる代替のものとして、視差バリアアパーチャアレイ１３は、すべて除去され得、バックライトそれ自体は、種々の色の光を発するように構成される。例えば、バックライトは、ＬＥＤのアレイを備え得、それらのうちのいくつか、またはすべてが、２次色の光を発する。
【０１３４】
さらなる改良点において、カラーフィルタまたはバックライトカラーアレイは、スイッチング可能であり得る。これにより、左および右観察ウィンドウの位置を変更することができる。これは、例えば、自動立体視ディスプレイにおいて有用であり得る。観察者の頭部が移動した場合、ディスプレイは、動的に再構成され得、これにより、左右のイメージは、依然として、この観察者の眼に向かって方向付けられる。あるいは、例えば、視差バリアにおけるすべてのカラーフィルタおよび不透明領域をスイッチングし、これにより、これらのフィルタおよび領域が完全に透明になることによって、デュアルビューディスプレイは、シングルビューディスプレイとして用いるために再構成され得る。
【０１３５】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【０１３６】
（要約）
マルチビュー指向性ディスプレイは、画素のセットを有するイメージ表示デバイスと、カラーフィルタのアレイを有する視差光学素子とを備える。フィルタのいくつかまたはすべては、複数の１次色の光を透過し得る。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】図１は、従来の自動立体視表示デバイスの模式的平面図である。
【図２】図２は、従来のマルチビュー表示デバイスによって提供される観察ウィンドウの模式図である。
【図３】図３は、別の従来のマルチビュー指向性表示デバイスによって生成される観察ウィンドウの模式的平面図である。
【図４】図４は、別の従来の自動立体視表示デバイスの模式的平面図である。
【図５】図５は、自動車内に取り付けられた従来のデュアルビュー装置を示す。
【図６ａ】図６ａは、デュアルビューディスプレイのイメージ間のクロストークを低減する公知の方法を示す。
【図６ｂ】図６ｂは、デュアルビューディスプレイのイメージ間のクロストークを低減する公知の方法を示す。
【図６ｃ】図６ｃは、デュアルビューディスプレイのイメージ間のクロストークを低減する公知の方法を示す。
【図６ｄ】図６ｄは、デュアルビューディスプレイのイメージ間のクロストークを低減する公知の方法を示す。
【図７ａ】図７ａは、本発明による、各イメージの角度を拡大し、クロストークを低減する方法を示す。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明による、各イメージの角度を拡大し、クロストークを低減する方法を示す。
【図７ｃ】図７ｃは、本発明による、各イメージの角度を拡大し、クロストークを低減する方法を示す。
【図８】図８は、カラーフィルタ視差バリアの設計パラメータを示す。
【図９】図９は、バリアとピクセルとの距離が大きく、かつ、ＮＰ３インターレース方式であるが、カラーフィルタではない自動立体視ディスプレイを示す。
【図１０】図１０は、バリアとピクセルとの距離が小さく、かつ、ＮＰ１インターレース方式の自動立体視ディスプレイを示す。
【図１１】図１１は、バリアとピクセルとの距離が大きく、かつ、ＮＰ１インターレース方式の自動立体視ディスプレイを示す。
【図１２】図１２は、バリアとピクセルとの距離が大きく、かつ、ＮＰ３インターレース方式の自動立体視ディスプレイを示す。
【図１３】図１３は、バリアとピクセルとの距離が大きく、かつ、ＮＰ１インターレース方式であり、バリアには不透明部分がない自動立体視ディスプレイを示す。
【図１４】図１４は、バリアとピクセルとの距離が大きく、かつ、ＮＰ１インターレース方式のデュアルビューディスプレイを示す。
【図１５】図１５は、バリアとピクセルとの距離が大きく、かつ、ＮＰ３インターレース方式のデュアルビューディスプレイを示す。
【図１６】図１６は、バリアとピクセルとの距離が大きく、ＮＰ１インターレース方式であるが、バリアに不透明部分がないデュアルビューディスプレイを示す。
【図１７ａ】図１７ａは、本発明のある実施形態の動作の原理を示す。
【図１７ｂ】図１７ｂは、本発明のある実施形態の動作の原理を示す。
【図１８】図１８は、２次色を透過するカラーフィルタを有するデュアルビューディスプレイを示す。
【図１９ａ】図１９ａは、４つ以上のカラーフィルタのパターンが反復する２つのディスプレイを示す。
【図１９ｂ】図１９ｂは、４つ以上のカラーフィルタのパターンが反復する２つのディスプレイを示す。
【図２０ａ】図２０ａは、カラーフィルタの幅が可変の２つのディスプレイを示す。
【図２０ｂ】図２０ｂは、カラーフィルタの幅が可変の２つのディスプレイを示す。
【図２１ａ】図２１ａは、視差バリアにカラーフィルタおよび透明部分を有するディスプレイを示す。
【図２１ｂ】図２１ｂは、視差バリアにカラーフィルタおよび透明部分を有するディスプレイを示す。
【図２２ａ】図２２ａは、ピクセルの順序が変更されたディスプレイを示す。
【図２２ｂ】図２２ｂは、ピクセルの順序が変更されたディスプレイを示す。
【図２３ａ】図２３ａは、本発明のある実施形態が、バリアとディスプレイとの距離の低減を可能にする態様を示す。
【図２３ｂ】図２３ｂは、本発明のある実施形態が、バリアとディスプレイとの距離の低減を可能にする態様を示す。
【符号の説明】
【０１３８】
１      指向性ディスプレイ
２      左観察ウィンドウ
３      右観察ウィンドウ
６      アクティブ基板
７      対向基板
９      視野角強化膜
１０    偏光子
１１    バックライト
１２    視差バリア基板
１３    視差バリアアパーチャアレイ
１５    透明部分
１６    ＡＲコーティング
１７    ウィンドウ平面
【図１】
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【図２】
2005078092.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８】
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【図１９ａ】
2005078092.tif 000027
【図１９ｂ】
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【図２０ａ】
2005078092.tif 000029
【図２０ｂ】
2005078092.tif 000030
【図２１ａ】
2005078092.tif 000031
【図２１ｂ】
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【図２２ａ】
2005078092.tif 000033
【図２２ｂ】
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【図２３ａ】
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【図２３ｂ】
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