(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相違する画像に対応し、２より大きいＮ個の行方向に隣接する表示素子を持つグループで延在すると共に行及び列方向に各々行及び列で延在するように配置された表示素子のアレイを有するマトリックス表示パネルと、各々が前記Ｎ個の行方向に隣接する表示素子の各グループに関連すると共に、前記Ｎ個の行方向に隣接する表示素子の出力を互いに相違する角方向で互いに相違する連続的な２次元のながめに向かせるための複数の光学素子を有する光学手段とを具える自動立体表示装置において、各グループの前記Ｎ個の行方向に隣接する表示素子は物理的に互いに重なり合わないが、各グループの前記Ｎ個の行方向に隣接する表示素子を前記列方向から見た場合、各グループの前記Ｎ個の行方向に隣接する表示素子は視覚的に部分的に互いに重なり合うように、各グループの前記Ｎ個の行方向に隣接する表示素子が配置されたことを特徴とする自動立体表示装置。
【請求項２】
前記表示素子を、矩形でない平行四辺形形状とし、グループ中でそれら表示素子を直線に配置して、隣接する表示素子の対向するエッジをほぼ隣接させるとともにそのエッジが前記列方向にある角度で延在するようにしたことを特徴とする請求の範囲１記載の自動立体表示装置。
【請求項３】
前記表示素子の一方の側のコーナを、隣接する表示素子の同一のサイドのコーナーと前記列方向でほぼ整列させるようにしたことを特徴とする請求の範囲２記載の自動立体表示装置。
【請求項４】
前記表示素子を三角形状とし、グループ中、これら表示素子を、ある表示素子の向きが隣接する表示素子に対して逆になるように前記行方向に延在するラインに配置して、隣接する表示素子の対向するエッジがほぼ隣接するとともに前記行方向に対してある角度で延在するようにしたことを特徴とする請求の範囲１記載の自動立体表示装置。
【請求項５】
ある表示素子の底辺のコーナーを、隣接する表示素子の底辺の中央に対して前記列方向にほぼ整列したことを特徴とする請求の範囲４記載の自動立体表示装置。
【請求項６】
前記表示素子を一列に配置するとともに、隣接する表示素子の対向エッジを前記行方向で互いに組み合わせるように形成したことを特徴とする請求の範囲１記載の自動立体表示装置。
【請求項７】
グループ中の前記表示素子を、ほぼ矩形形状とし、ある表示素子を、隣接する表示素子に対して前記列方向にオフセットするように配置して、その表示素子が前記隣接する表示素子の上に前記列方向で存在するようにしたことを特徴とする請求の範囲１記載の自動立体表示装置。
【請求項８】
各グループ中、少なくとも６個の表示素子を具え、見る方向に連続的に隣接する表示素子を少なくとも３行に配置したことを特徴とする請求の範囲７記載の自動立体表示装置。
【請求項９】
前記光学手段は、前記列方向に延在する複数の細長レンチキュラーを有するレンチキュラースクリーンを具えることを特徴とする請求の範囲１から８のうちのいずれかに記載の自動立体表示装置。
【請求項１０】
前記光学手段は、前記列方向に延在する複数の細長スリットを有する視差バリアを具えることを特徴とする請求の範囲１から８のうちのいずれかに記載の自動立体表示装置。
【請求項１１】
前記マトリックス表示パネルは液晶表示パネルを具えることを特徴とする請求の範囲１から１０のうちのいずれかに記載の自動立体表示装置。
【請求項１２】
前記マトリックス表示パネルは、各表示素子を２端子の非線形切替装置に関連させたアクティブマトリックス液晶パネルを具えることを特徴とする請求の範囲１１記載の自動立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、各々が２より大きいＮ個の行方向に隣接する表示素子を持つグループで行列方向に延在するように配置された表示素子のアレイを有するマトリックス表示パネルと、互いに相違する角方向の前記表示素子の出力を検出するために前記表示素子の各グループに各々が関連する複数の光学的指導素子を有する光学的指導手段とを具える自動立体表示装置に関するものである。
このような装置は、欧州特許出願公開明細書第0625861号に記載されている。この装置のマトリックス表示パネルは、空間光変調器として作用するアクティブマトリックス（ＴＦＴタイプ）ＬＣ（液晶）表示パネルを具える。従来、普通にながめる場合に、表示素子のプレーナーアレイを具えるアクティブマトリックスＬＣ表示パネルでは、規則的な間隔で列方向に表示素子を離間し、ＴＦＴを具えるスイッチを光から遮蔽するとともに表示素子の隣接する列の間に延在する介在スペース全体に亘ってブラックマスクを設け、隣接する列間でアドレス導体をマスクするとともにコントラストを増大させるのが通常である。直接ながめる表示素子のレイアウト又は投影タイプのアクティブマトリックスＬＣ表示パネルは、眼によって検出されない程度に十分小さいピッチで完全な反復パターンを形成するよう設計されている。しかしながら、このようなパネルが、３Ｄ表示を行うレンチキュラースクリーン、マイクロレンズアレイのような光学的指導手段を有する自動立体表示に用いられる場合、ブラックマスクパターンにより、目に見えるアーティファクトが生じる。上記明細書に記載された装置では、各グループの表示素子は、行方向に互いにほぼ隣接するように配置されて、ブラックマスクによって生じた表示アーティファクトの問題を低減させる。例えば複数の平行レンチキュラーを有するとともにその各々を表示素子の複数の隣接する列全体に亘って配置され、関連のグループの表示素子が存在するとともにレンチキュラーに関連した表示素子の各列から出力光ビームを発生させるレンチキュラースクリーンをこの既知の装置が装置る光学的指導手段を介して規則的に離間された表示素子を有する従来のＬＣ表示パネルを見ると、ブラックマスクの垂直（列方向）部分もレンチキュラーによってイメージされて、表示素子の隣接する列からのイメージが暗領域から分離され、表示出力が連続的な視差を欠く。観察者が、表示素子の各列が２Ｄイメージの垂直スライスを与える３Ｄ表示を認識するために頭を動かすので、観察者によって見られる、連続的な、相違するながめは、イメージされたブラックマスクによって妨げられる。表示素子をほぼ隣接するようにグループ分けすることにより、ほぼ隣接する垂直方向のブラックマスク部がもはや隣接する列間に存在しないので、この問題を克服する助けとなる。欧州特許出願公開明細書第0625861号に記載された実施の形態の一つでは、ある表示素子をそれに隣接する表示素子に対して列方向にオフセットしてその表示素子の垂直エッジをその隣接する表示素子の隣接する垂直エッジに対して列方向にほぼ整列するようにして、一般に矩形形状の表示素子を配置することによってこれを達成する。他の記載された配置では、一つの立体的なながめのみを発生させることができ、各グループは、二つの隣接する表示素子の列から、行方向に整列した二つの表示素子を具え、これら隣接する列間のギャップは比較的小さい。
それ以外に表示素子の隣接する列間のブラックマスクを取り除くべき場合でさえも同様な問題があり、むしろ、ブラックマスク部によって生じた連続的なながめの間の目に見える暗領域が存在し、この際ＬＣ層の非同調領域が露出されるために目に見えるアーティファクトが存在するようになる。
本発明の目的は、改善された自動立体表示装置を提供することである。
本発明によれば、冒頭に記載した種類の自動立体表示装置は、各グループの前記表示素子を、前記隣接する表示素子が前記列方向で部分的に互いに重なり合うように配置したことを特徴とするものである。
グループ中の隣接する表示素子のこのような列方向の空間的な重なり合いは、立体的なイメージを見る際に改善された表示の効果が得られるという利点があり、この表示を見る人は、欧州特許出願公開明細書第0625861号の既知の表示装置から生じた表示よりもより楽しめるとともにより自然な表示を見ることができる。既知の表示装置を考察すると、レンチキュラースクリーンの各レンチキュラーによりその上に存在する表示素子の列の数に対応する複数の光出力ビームを発生させ、その各々は、２次元的なながめの垂直スライスに相当する。各グループの表示素子が垂直（行）方向にほぼ隣接するので、レンチキュラーからの光出力ビームは、ブラックマスクの垂直バンドをイメージするとともに一般的に隣接する水平視差の相違する複数の２Ｄのながめを観察者に提供することによって生じた介在する任意の暗領域なしでほぼ角方向に隣接させる。しかしながら、観察者に提供された連続的な２Ｄのながめは結果的にはある２Ｄから次の２Ｄまでに急に変化する。本発明による表示装置では、観察者に提供される連続的な２Ｄのながめはこのように急に変化せずに、隣接する表示素子を部分的に重ね合わせることによって連続的なながめの間を併合するために除々に変化する。相違するながめの間の遷移の間、両方のながめの表示情報を併合したものが観察される。したがって、認識される順次の変化により、実際の世界で経験されるような増強された連続的な水平視差の印象を観察者に与える。
この目的を達成するために、グループ内の表示素子を種々の方法で配置することができる。
好適例では、前記表示素子を、矩形でない平行四辺形形状とし、グループ中でそれら表示素子を直線に配置して、隣接する表示素子の対向するエッジをほぼ隣接させるとともにそのエッジが前記列方向にある角度で延在するようにする。好適には、前記表示素子の一方の側のコーナを、隣接する表示素子の同一のサイドのコーナーと前記列方向でほぼ整列させるようにする。
他の好適例では、前記表示素子を三角形状とし、グループ中、これら表示素子を、ある表示素子の向きが隣接する表示素子に対して逆になるように前記行方向に延在するラインに配置して、隣接する表示素子の対向するエッジがほぼ隣接するとともに前記行方向に対してある角度で延在するようにする。好適には、ある表示素子の底辺のコーナーを、隣接する表示素子の底辺の中央に対して前記列方向にほぼ整列させる。
他の好適例では、前記表示素子を一列に配置するとともに、隣接する表示素子の対向エッジを前記行方向で互いに組み合わせるように形成する。
上記全ての例では、グループ中の表示素子の形状及びレイアウトにより、観察領域が隣接するながめを併合する領域でも、ほぼ一定の出力輝度を達成することができる。さらに、表示素子を行方向でほぼ隣接するようにグループ中の隣接する表示素子間のギャップを欧州特許出願公開明細書第0625861号に記載されたような例よりも著しく小さくする必要がない。隣接する表示素子の列方向の空間的な重なりにより、広いギャップを存在させる間にも同様の効果を達成する。これは、広いギャップにより例えば表示素子用のアドレス導体を所望の場合には表示素子の列間に収容させることができるよう設計の自由度が増大するという利点を有する。
更に別の例では、グループ中の前記表示素子を、ほぼ矩形形状とし、ある表示素子を、隣接する表示素子に対して前記列方向にオフセットするように配置して、その表示素子が前記隣接する表示素子の上に前記列方向で存在するようにする。グループの表示素子を例えば二つの隣接する行に配置する場合、出力輝度の変動を経験するおそれがある。各グループが６個以上の表示素子を具える場合、この輝度変動を、見る方向に少なくとも三つの行に連続的に隣接する表示素子を配置することにより最小にすることができる。
好適には、マトリックス表示パネルはＬＣ表示パネルを具えるが、他の種類の電気光学的な空間光変調器及びエレクトロルミネッセント又はプラズマ表示パネルのようになフラットパネル表示装置を用いることができることがわかる。
三角形、平行四辺形又は矩形の表示素子を参照すると、アクティブマトリックス液晶表示パネルの場合、ＴＦＴのような必要な切替装置又は薄膜ダイオード（ＴＦＤ）のような２端子の非線形切替装置を各表示素子に設け、その結果、上記形状の小部分を切替装置を収容するのに充てる。２端子非線形切替装置を用いるパネルは特に好適である。その理由は、アドレス導体のセット、例えば行アドレス導体のセットのみを、切替装置及び表示素子を規定する電極のアレイと同一プレート上に設けるだけでよく、それに対して、ＴＦＴタイプのパネルは、行アドレス導体及び列アドレス導体の交差したセットを設ける必要がある。列アドレス導体のセットを２端子の切替装置及び電極のアレイと同一プレートに有しなくすることにより、このような列導体を収容する必要によって生じる問題や、表示素子の電極の列間でそれらを送ることによって生じる問題を回避することができ、より自由度の高い表示素子レイアウトを利用することができる。
本発明による自動立体表示装置の実施の形態を、添付図面を参照して例示して説明する。図面中、
図１は、従来のＬＣ表示パネルの表示素子の配置を線図的に示す。
図２Ａ及び２Ｂは、自動立体表示装置の空間光変調器として用いられるＬＣ表示パネル用の二つの既知の表示素子配置を線図的に示す。
図３は、本発明による自動立体表示装置の第１の実施の形態に用いられるＬＣ表示パネルの表示素子配置の代表的な部分を線図的に示す。
図４は、動作を説明するための第１の実施の形態の平面図である。
図５は、本発明による自動立体表示装置の第２の実施の形態に用いられるＬＣ表示パネルの表示素子配置の代表的な部分を線図的に示す。
図６は、動作を説明するための第２の実施の形態の平面図である。
図７，８及び９は、自動立体表示装置の第３、第４及び第５の実施の形態に用いられるＬＣ表示パネルの表示素子配置の他の例を線図的に示す。
図面は線図的であり、寸法通りではないことを理解する必要がある。特に、ある寸法を誇張するとともに、他の寸法を減少させる。図面全体に亘って同一又は同様な部分を表すために同一参照番号を用いる。
図１を参照すると、空間光変調器として用いられる通常のマトリックス表示パネル１０は、互いに垂直に延在するよう行列配置された個別にアクセス指定可能な表示素子２１のプレーナアレイを具え、図１に図示したパネルの一部は、各行に６個の表示素子を有する三つの隣接する行を有する部分を示す。実際には、アレイを取り囲むように２４００列及び６００行存在する。図からわかるように、表示素子をほぼ矩形形状とし、その表示素子は、列すなわち垂直方向に延在するギャップによって離間された行方向に隣接する表示素子と規則的に離間され、行すなわち垂直方向に延在するギャップによって離間された列方向に隣接する表示素子と規則的に離間される。
通常、空間光変調表示パネルとして液晶（ＬＣ）表示パネルが用いられる。このようなＬＣ表示パネルは、代表的には、捩じれネマチック又は他の液晶材料を挟んだ二つの離間された例えばガラスの透明プレートとする。これらプレートは、表示素子のレイアウト及び形状を決定する例えばＩＴＯの透明電極のパターンを保持する。各表示素子は、ＬＣ材料を挟んだ二つのプレート上の対向する電極によって規定される。アクティブマトリックスタイプＬＣ表示パネルでは、各表示素子を、表示素子に隣接して位置する例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）又は薄膜ダイオード（ＴＦＤ）を具える切替素子に関連させる。これらスイッチ装置を収容するために、表示素子は完全に矩形にする必要がなく、切替装置が配置される例えばコーナー部を有することができる。垂直及び水平に隣接する表示素子間のギャップは通常、少なくとも一つのプレートに指示された光吸収材料のマトリックスを具えるブラックマスク１４によって被覆されて、表示素子がこの光不透明材料によって互いに離間される。
このブラックマトリックス、より正確には表示素子の隣接する列間で列方向に連続的に延在するマトリックスの部分により、このような表示装置を自動立体表示に用いる場合に問題が生じる。自動立体３Ｄディスプレイを設けるために、例えばレンチキュラースクリーンの形態の光検出手段を、欧州特許出願公開明細書第0625861号及び１９９３年８月にStrasbourgでのProceedings of EuroDisplay 93 Conference  でのD Sheat等による表題“3D Displays for Videotelephone Applications”の文献に記載されたような表示パネル全体に亘って配置する。これら文献を、ここに参照することによって組み込む。このようなスクリーンは、例えば平凸シリンドリカルレンズ又はグレーデッドインデックスシリンドリカルレンズとして形成した光学的シリンドリカリー収束レンチキュラーの並列アレイからなり、その各々は、表示素子の列の各グループに配置されている。レンチキュラースクリーンを図１において１５で示し、個別のレンチキュラーを有するスクリーンを１６で示す。他方の側から照明された表示パネルとともに、各レンチキュラーは、関連のグループの表示素子の列の各々から空間的に個別の出力ビームを発生させる。しかしながら、レンチキュラーは、各表示素子の列間のブラックマトリックスの垂直部のイメージを写し、その結果、暗領域が、隣接する表示素子の列からの出力ビーム間で見えるようになって、ディスプレイは連続的な視差を持たない。この問題を、欧州特許出願公開明細書第0625861号で記載されたように、各グループで表示素子が行方向に互いにほぼ隣接するように表示素子を配置することによって軽減することができる。一例では、図２Ａに図示したように、あるグループの表示素子（本例では各グループが６個の表示素子を具える。）を列方向に互いにオフセットして、それらの対向垂直エッジを垂直方向に互いに整列させるとともに、一つの表示素子の下側のエッジを他の表示素子の上側のエッジに近接して整列させる。他の例では、図２Ｂに図示したように、二つの表示素子をグループ中に設けるとともに行方向のラインに互いに近接して配置して、グループ中の隣接する表示素子間のギャップの幅を非常に小さくする。図２Ｂの配置は、一つの立体表示画像に対して二つのサブイメージのみを発生させる。レンチキュラースクリーン及びそれらレンチキュラーを１５及び１６で線図的に示す。全カラーディスプレイに対して、各表示素子を、基本的には列方向に互いに整列して赤色、緑色及び青色をそれぞれ表示する三つの副素子に細分する。これらの配置を用いて、グループの表示素子を行方向に十分隣接させて、ブラックマスクの垂直部によって生じる上記問題を回避し又は軽減させる。第１例の図２Ａにおいて、列方向に垂直に延在するブラックマスクの隣接部がもはや存在しない。第２例の図２Ｂにおいて、グループ中の二つの隣接する表示素子間のギャップを著しく小さくしているので、表示素子の列間の任意のブラックマスクの影響はより少なくなる。
本発明による自動立体表示装置の実施の形態に用いられるマトリックス表示パネルを、図３，５，７，８及び９に示す。マトリックス表示パネルは、ＬＣマトリックス表示パネルの形態の空間光変調器を具える。これら実施の形態にといて、プレーナアレイの表示素子を三つ以上の素子のグループに配置して、二つ以上の空間イメージを設け、その結果、グループ中では、隣接する表示素子が列方向で部分的に互いに重なり合う。このようにして、列方向に延在する架空の直線が、表示素子の隣接対の一部に交差する。グループ中の隣接する表示素子の重なり合う性質は、後に明らかにするような種々の方法で達成される。一般に、これに関して隣接する表示素子は、物理的及び視覚的に、すなわち、見る人の頭が行方向に動く際に見える順番で隣接する。しかしながら、視覚的に隣接する素子は物理的に最も近い素子でない場合もある。
第１の実施の形態のＬＣ表示パネル１０の代表的な部分を線図的に示す図３を参照すると、プレーナアレイの表示素子１２は、矩形ではなく、全てが同一方向に向くとともにほぼ同一寸法の平行四辺形である。これら素子を、行方向Ｘ及び列方向Ｙにそれぞれ延在する行及び列に配置し、グループ中、各グループは、この特定の例では４個の隣接する（物理的に及び順番に見える）、行方向に整列して三つの立体的なながめを与える表示素子１２を有する。グループ中の隣接する表示素子１２の対向端部は並列であり、それらを小さいギャップによって離間する。表示素子１２の対向する側部が勾配を有するので、グループの列の表示素子間に垂直な列方向に延在するブラックマスク材料の連続的なバンドが存在しない。行方向の隣接するグループはギャップ１９によって離間されている。
表示素子に関連する切替装置ＴＦＴ又はＴＦＤを、表示素子を駆動するために行方向に延在するアドレス導体とともに、隣接する表示素子の行間のギャップに配置する。簡単のために、切替装置及びアドレス導体を図示しない。ＴＦＤタイプの表示パネルの場合、従来の方法で、表示素子を規定する表示素子電極と、行アドレス導体並びに表示素子電極及び関連の行アドレス導体間に各々を接続したＴＦＤとのセットとを、一方のプレートに支持し、各々が表示素子電極の各行に存在する列アドレス導体のセットを支持する。ＴＦＴタイプの表示パネルの場合、ＴＦＴは同様に、隣接する行の間のギャップに配置し、ＴＦＴのゲートを、それらギャップに沿って延在する行アドレス導体のセットのうちの各々に接続する。列アドレス導体を一方の基板上の表示素子電極の行の間のギャップを介して運ばれるが、これらギャップを従来より狭くするのが望ましいので、グループの列の表示素子電極の４列に対する４個の列導体は、グループの隣接する列間で一方の基板上で垂直ギャップ１９に延在することができ、列導体を関連の表示素子のＴＦＴのＴＦＴに接続する導通範囲が、行アドレス導体に沿って隣接する行の間のギャップに延在する。
図３からわかるように、グループ中の各表示素子１２は、行方向で隣接する表示素子１２と部分的に重なり合う。したがって、図３にＡで破線の輪郭で表したボックスで示したように、ある表示素子の右上のコーナー部は、行方向で、隣接する表示素子の左下のコーナー部の上に存在する。このような重なり合いの程度を変えることができ、これは、平行四辺形の角度及び寸法に依存する。特に好適なレイアウトでは、ある表示素子の左上コーナー部が、隣接する表示素子の左下コーナー部と垂直な列方向で整列するように、配置する。
表示パネルの出力部が、本実施の形態では図３で１６を付した光学的にシリンドリカルな収束レンチキュラーの並列アレイを有するレンチキュラースクリーン１５を具えるパネルの一方のサイド全体に亘って配置された光検出手段を介して見られ、レンチキュラーの各々は、列方向に延在し、表示素子グループすなわち表示素子の４列の各列に存在する。図４は、動作を説明するための装置の平面線形図である。表示パネル１０を、適切な照明手段２２により後方から照明し、照明手段２２からの光は、表示素子をアドレス指定するのに用いられる表示情報に基づいてパネルの表示素子によって変調される。これに関して、表示素子は、２Ｄイメージの狭い垂直スライスを表示素子の各列によって表示するように駆動される。生じた表示は、観察者の左右の眼から見ることができるとともに表示素子の各列からの出力によって構成される交互に重ね合わせた２Ｄサブイメージを具える。各レンチキュラー１６は、表示素子の関連の四つの列の各々から一つを発生させる四つの出力ビーム２６〜２９を出射し、それらの光軸は互いに相違する方向にあり、レンチキュラーの長手方向の軸線の周りで角方向に広がっている。ビーム２６〜２９のうちの相違するものを両眼で受光する観察者に対して表示素子の各列に供給される適切な２Ｄイメージ情報を用いて、３Ｄイメージが認識される。観察者の頭が、行（Ｘ）方向（図３）に、すなわち図４において上下に動くと、ビーム２６及び２７、２８及び２９並びに２８及び２９がそれぞれ供給されるので、三つの立体イメージを見ることができる。グループ内の表示素子１２は実際には行方向Ｘにほぼ互いに隣接している。出力ビームを分離する暗領域が除去され、水平方向の連続的な視差が得られる。それに対して、出力ビーム２６〜２９のうちの角方向に隣接するものを図２Ａに図示した既知の表示素子配置のグループから供給された出力ビームは、グループ中の隣接する表示素子間の重なりのために図４に図示したようにある程度互いに重なり合う。その結果、観察者が例えばビーム２６及び２７間を動くと、観察されるながめは、次のながめに対して急にフリップ（flip）したり飛んだりせず、その代わりに滑らかな遷移となるようにながめが併合される。
グループ中の表示素子の形状及び配置により、表示素子が行方向にほぼ連続しているという印象を観察者に与える。しかしながら、図２Ｂの配置のタイプと異なり、隣接する表示素子間のギャップを非常に狭くする必要がなく、例えば表示素子の列間に延在する列アドレス導体を収容できるよう十分大きくすることができ、ＴＦＴ表示パターンの場合、所望ならギャップ１９より大きくすることができる。
このような表示素子の形状及び配置は、行（Ｘ）方向の距離の関数として出力の輝度を考察する場合、グループの表示素子が同一の透過レベルであるとすると、四つの出力ビーム２６〜２９が横切る際に眼によって認識される輝度が隣接する出力ビームが重なり合うこれら中間領域でさえほぼ一定のままであり、かつ、輝度の変化により生じた観察者に対する妨害が回避されることを意味する。これを、図３にＢで破線輪郭を示したようなスリットをイメージングすることにより理解することができ、その幅は表示素子の幅より著しく小さく、垂直（列）方向Ｙに延在し、行（Ｘ）方向にグループの表示素子を横切って移動する。スリットから見える表示素子の一つ以上の区域、したがって認識される輝度は、いつでもほぼ一定のままである。これは、スリットが隣接する表示素子間のグループ全体に亘って移動するような図２Ｂの配置とは対照的であり、スリットから見ることができる表示素子区域の範囲したがって輝度が減少する。隣接するグループ間で列方向に延在する比較的広いギャップ１９により観察者は暗領域を見ることができるが、実際にはこれら暗領域は隣接するグループの出力間の区別を明瞭にするので観察を容易にし、関連のない出力ビームを観察するのを防ぐのを助ける。既に説明したように、ギャップ１９を、ＴＦＴタイプのパネルの場合列アドレス導体に対して用いることができる。このようにして設けるべき列アドレス導体を必要としないが個別のプレート上に支持するとともに表示素子電極の各列が重なり合う透明列導体を用いるＴＦＤタイプのパネルに対して、表示素子のレイアウトの自由度をより増大させることができる。所望の場合には、これらギャップを幅方向に減少させて、行方向の表示素子のグループが互いにほぼ隣接するようにする。
含まれる寸法の例として、表示素子の面を、３００μｍ前後の高さ及び１００μｍの幅とし、グループ中の隣接する表示素子間のギャップを２０μｍ前後の幅とする。
図５は、装置の第２の実施の形態の空間光変調器として用いられるＬＣパネルの代表的な部分を示す。本形態の表示素子１２を、二等辺三角形の形状とする。各グループ中の、五つの立体イメージを与える本例では六つの表示素子を、ある素子の頂点が次の素子の底辺に隣接するように、隣接する表示素子が互いに逆になるよう配置する。三角形の軸は平行であり、列（Ｙ）方向に延在する。交互の三角形の底辺は、行方向で直線に延在する。したがって、各グループにおいて、各表示素子は、列方向で、隣接する表示素子に重なり合う。ある表示素子の底辺のコーナーは、隣接する素子の底辺の中央の上にほぼ存在する。最初及び最後の素子は別にして、各表示素子は、このようにして二つの隣接する素子の各サイドの上に存在する。表示素子グループの各列は、レンチキュラーシート１５の各レンチキュラー１６の下に存在し、行方向の表示素子の隣接するグループはギャップ１９によって離間されている。代表的な寸法の例として、表示素子の底辺を１５０μｍ前後とし、その高さを３００μｍ前後とする。隣接する素子の対向するサイド間のギャップを２０μｍ前後とする。
図４に対応する図６は、この実施の形態の動作を説明する。複数、この場合６本の出力ビーム３０〜３５を、レンチキュラーの長手方向の軸線の周りで互いに相違する角度で各レンチキュラーから発生させる。得られる効果は、上記実施の形態の効果と同様である。上記実施の形態の場合のように、グループ中の隣接する表示素子の性質を重ね合わせることにより、観察者によって認識される相違するながめがフリップされずに併合されるように、隣接する出力ビームを重ね合わせる。また、グループ中の表示素子が列方向でほぼ隣接するような印象を観察者に与え、表示素子が同一の透過レベルで駆動されると仮定すると、出力ビームのうちの隣接するものの間の重なり合う領域でも、グループから駆られるながめの輝度はほぼ一定のままである。この場合も好適にはＴＦＤの切替装置を、既に説明したように収容することができる。
同様に暗領域を除去するとともにレンチキュラーからの隣接する出力ビーム間を併合する装置の第３の実施の形態の表示パネルの他の例を、図７に示す。この際、表示素子１２は、一般に全体に亘って矩形形状を有するが、グループ中の隣接する表示素子の対向するサイドが組み合わされている。図７Ａに図示した組み合わせ方法は直線的な指を意味するが、代わりに図７Ｂに図示したように曲線とすることもできる。グループ中の表示素子は行方向にほぼ隣接する。組み合わせを分離する小さいギャップが上記実施の形態に比べて隣接する表示素子間の重なり区域の大部分を占めるので、組み合わされた区域によって決定されるような、隣接する出力ビーム間の重なり合う領域において感知しうる輝度の低下が生じるおそれがある。
さらに、図２Ａに図示した表示素子配置の変更形態を用いる図８を参照して説明する。図２Ａの場合のように、この配置のグループ中の表示素子１２を一般に矩形とし、グループの、この例では６個の表示素子が２行で３個ずつ存在するように隣接する素子をオフセットすることにより、行方向に互いに連続させる。しかしながら、図２Ａの表示素子を、ある素子の右側エッジが隣接する素子の左側エッジと同一の垂直ライン上に存在するように配置するのに対して、この配置の表示素子を、隣接する表示素子の対が列方向で互いに部分的に重なり合うように配置する。したがって、例えば、ある表示素子の右側のエッジは、隣接する素子に交差する垂直ライン上に存在し、その隣接する素子の左側のエッジは、ある表示素子に交叉する垂直ライン上に存在する。その結果、６個の表示素子の上にあるレンチキュラー１６から供給された出力ビームを、隣接するビームの対の各々が互いに部分的に重なって、併合の効果を有するようにする。この配置では表示素子間に大きなスペースが存在するので、ＴＦＴタイプのパネルの場合、列アドレス導体を、表示素子の隣接する列の間でジグザグに送ることができ、これら導体を収容するスペースを設けるために隣接するグループと離間する必要がない。しかしながら、ブラックマスクが存在するこれら大きなスペースは光効率が低く、その結果製造されたディスプレイの全体に亘る輝度は、上記実施の形態に比べて減少する。
このタイプのレイアウトを用いると、得られる２Ｄのながめの数を従来のレイアウトに比べて増大させることができるが、垂直解像度が犠牲になる。しかしながら、上記実施の形態に比べると、出力の輝度は、隣接する出力ビーム間の重なり合う領域の方が残りのほぼ一定のままであるところより増大する。この理由は、グループの全体に亘る高さ及び素子の幅に比べて小さい幅の架空のスリットを行方向にグループ全体に亘って動かした場合に理解することができる。スリットが、ある表示素子が隣接する素子に重なり合う領域に到達すると、このスリット中の表示素子の区域の範囲が増大する。このような輝度変動の問題を、図９に図示したような第５の実施の形態のこの種の表示素子配置の変更形態を用いることによってある程度克服することができる。この配置において、表示素子を９個のグループにし、各グループの素子を、各行に３個ずつ３列に配置して八つの立体的なながめを与えるようにこれら素子を配置することにより、行方向に隣接させる。ながめの順序及び関連のレンチキュラー１６から供給される出力ビームの順序に、番号１〜９を付す。したがって、例えば、表示素子３を隣接する表示素子２とし、表示素子５及び６が表示素子４よりも表示素子３に物理的に近接するとしても表示素子４を隣接する表示素子３と考える。表示素子を、隣接する素子が見える順番に列方向に互いに重なり合うように配置する。したがって、表示素子１及び２、２及び３、３及び４、４及び５等は部分的に重なり合う。表示素子１及び表示素子３、表示素子２及び表示素子４、表示素子３及び表示素子５、表示素子４及び表示素子６等は重なり合わない。むしろ、これら垂直方向のエッジは単に整列される。
一方、既知の自動立体表示装置及び本発明の実施の形態の上記説明に関して、表示素子の列間のブラックマスク部の影響を特に説明したが、（行方向にブラックマスク部が保持されている間）これらブラックマスク部がパネルから取り除かれない場合、不所望な表示アーティファクトに関する同様な問題も存在する。この場合、液晶材料の変調されない領域が露出され、これは、ＬＣパネルの性質に依存して、既に説明したような暗バンド又はイメージすべき明バンドとなる暗領域又は明領域として現れる。本発明の装置はこのような問題を同様にして克服する。
上記自動立体表示装置は、簡単かつ基本的な形態のものである。しかしながら、本発明を、空間光変調器を用いる他の種類の自動立体表示装置、例えば欧州特許出願公開明細書第0625861号に記載したような種類の装置に適用することができ、この装置は、ＬＣ表示パネルに適用することにより表示上記に同期して順次照明する光源のアレイを使用し、追加のレンチキュラーシート又は視差バリアを、空間光変調器の光入力側に隣接して用いる。
さらに、この装置を、欧州特許出願公開明細書第0625861号に記載したように投影レンズを介して表示パネルからの出力をディフューザによって支持されたレンチキュラースクリーンに投影する投影型のものとすることができ、これらスクリーン及びディフューザは光学的指導手段を構成する。
レンチキュラースクリーン以外の光学的指導手段の形態を、マイクロレンズスクリーン、欧州特許出願公開明細書第0625861号に記載したような列方向に延在するとともに表示素子グループの各列に整列した視差バリア、又はホログラフィー素子のように用いることができる。
グループ中の表示素子の数を、上記実施の形態で図示した数と相違させることができる。
上記実施の形態の全てを、パネルにカラーフィルタを用いるカラーディスプレイを提供するのに利用することができ、その結果、各表示素子は、赤色出力、緑色出力及び青色出力を発する。相違する色の種々の形態は、当業者には理解できるように可能である。相違するカラーフィルタを配置して、十分な区域に亘って立体イメージを構成する各ながめにカラーバランスを達成することができる。例えば、図３，５及び７の実施の形態に関して、各行の表示素子を、赤、緑及び青をそれぞれ表示する三つの連続する行で各色を表示するように配置することができ、色のパターンをパネルの他の行に対して繰り返す。代わりに、例えば図３を参照すると、行方向の三つの連続するグループの表示素子をＲＧＢＲＧＢＲＧＢＲＧＢを表示するように配置することができ、同様に配置した他の行の表示素子についても同様である。
他の形態の空間光変調器又は電光表示板やプラズマパネルのような他のタイプの表示パネルのような、液晶パネル以外のマトリックス表示パネルを用いることもできることも考えられる。
本開示を読めば、他の変形は当業者に明らかである。このような変形は、自動立体ディスプレイ及びマトリックス表示パネルの分野で既に既知であるとともにここで既に説明した特徴の代わりに又はそれに加えて用いることができる他の特徴を含むことができる。
【図１】
0004010564.tif 000002
【図２Ａ】
0004010564.tif 000003
【図２Ｂ】
0004010564.tif 000004
【図３】
0004010564.tif 000005
【図４】
0004010564.tif 000006
【図５】
0004010564.tif 000007
【図６】
0004010564.tif 000008
【図７Ａ】
0004010564.tif 000009
【図７Ｂ】
0004010564.tif 000010
【図８】
0004010564.tif 000011
【図９】
0004010564.tif 000012