(57)【要約】  オートステレオスコピックディスプレイは、ディスプレイに入る周辺光に対して、ディスプレイピクセルによって変調され、反射後にディスプレイから出る光よりも大きな光拡散度を与える、光拡散構成を使用する。
2016505870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型若しくは半透過型オートステレオスコピックディスプレイであって、
ピクセルのアレイを持つディスプレイパネルと、
異なる方向に異なるピクセルグループからの像を提供するためのビュー形成構成と、
前記ディスプレイへの入射光と前記ディスプレイピクセルによる変調後の前記ディスプレイからの反射光の光路内の、非対称光拡散構成とを有し、
前記光拡散構成が前記入射光に対して前記反射光よりも大きな光拡散度を与える、
ディスプレイ。
【請求項２】
前記ディスプレイの出力面から順に、
空気の屈折率よりも大きい第一の屈折率ｎ１のレンズ体を有するレンチキュラレンズアレイと、
粗面を持つ層及び覆っているレプリカを有するディフューザとを有し、前記レプリカが前記ディフューザ層の屈折率ｎ３よりも小さい屈折率ｎ２を持つ、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記レプリカが固体若しくは空気を有する、請求項２に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記レンズ体が外側を向く曲面を有する、請求項２に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記ディスプレイの出力面から順に、
第一の屈折率ｎ１のレンズ体を有するレンチキュラレンズアレイと第二の屈折率ｎ２を持つレプリカ層と、
第三の屈折率ｎ３を持つ層を有するディフューザとを有し、
粗い界面が前記レプリカ層と前記ディフューザ層の間にあり、ｎ２がｎ１及びｎ３の両方よりも小さい、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記レンズ体が内側を向く曲面を有する、請求項５に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記ディスプレイの出力面から順に、
粗い外面を持ち、第一の屈折率ｎ１を持つディフューザと、
第二の屈折率ｎ２を持つレプリカ層と、
第三の屈折率ｎ３のレンズ体を有するレンチキュラレンズアレイとを有し、ｎ２がｎ１及びｎ３の両方よりも小さい、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記レンズ体が外側を向く曲面を有する、請求項７に記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記ディスプレイの出力面から順に、
ディフューザを画定する粗い外面と、レンズ体を画定する内面とを持つレンチキュラアレイであって、第一の屈折率ｎ１を持つレンチキュラアレイと、
第二の屈折率ｎ２を持つレプリカとを有し、ｎ１がｎ２及び空気の屈折率よりも大きい、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記レンズ体が内側を向く曲面を有する、請求項９に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記光拡散構成が前記ピクセルのアレイと前記ピクセルのアレイの後ろのバックリフレクタとの間に設けられる、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記光拡散構成がキノフォームディフューザを有する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記光拡散構成が表面ディフューザと、プリズム構造、台形構造、錐体構造、若しくは角錐台構造の組み合わせを有する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
ピクセルのアレイを持つディスプレイパネルと、異なる方向に異なるピクセルグループからの像を提供するためのビュー形成構成とを有するオートステレオスコピックディスプレイのディスプレイパネルの照明の均一性を改良する方法であって、周辺環境から前記ディスプレイに入る光と、前記ディスプレイピクセルによる変調後に前記ディスプレイから出る反射光を、前記ディスプレイに入る光に対して前記ディスプレイから出る反射光よりも大きな光拡散度を与える非対称光拡散構成を用いて、散乱させるステップを有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオートステレオスコピックディスプレイに関し、特に異なるビューが異なる輝度で表示されることに関連するバンディングの問題に関する。本発明は特に反射型若しくは半透過型ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
オートステレオスコピック３Ｄディスプレイはマルチビューを生成するために視差バリア若しくはレンチキュラレンズを使用する。ディスプレイのピクセルを照らすために周辺光が使用される反射型若しくは半透過型ディスプレイの場合、こうした光学素子は不均一なピクセル照明を導入する。この効果は特に、限定されないが日光若しくは屋内スポットライトなどの（半）指向性照明条件下で見られる。不均一なピクセル照明の結果として、特定のビューが暗くなったり若しくは全く見えなくなったりすることさえある。
【０００３】
反射型ディスプレイは一般に発光型ディスプレイより自然に見えると考えられている紙状の外観を持つ。発光型ディスプレイと反射型ディスプレイの主な違いは採用される光源である。発光型ディスプレイでは液晶ピクセルとバックライトの組み合わせ若しくは発光ピクセル自体のいずれかが画像を生成するために使用される。他方、反射型ディスプレイはそのコンテンツを表示するために周辺光を選択的に反射する。結果として、発光型ディスプレイの視認性が一般に周辺光下で減少する場合に、反射型ディスプレイはこうした自然照明条件下で優れている。さらに、反射型ディスプレイは独自光源を利用しないので、わずかな電力量しか消費せず、例えば数週間に至るまでの極めて長いバッテリ寿命を容易にする、モバイルデバイスにおいて特に強い優位性を与える。
【０００４】
両方のタイプのディスプレイの組み合わせが半透過型ディスプレイであり、これはバックライトを使用しない反射モードで動作することができ、若しくはバックライトを伴う透過モードのピクセル動作へ切り替えて暗条件に適応することができる。この場合ディスプレイは透過型と反射型のピクセルから成る。
【０００５】
反射型ディスプレイのタイプ（電気泳動、エレクトロウェッティング、スタックエレクトロウェッティングなど）によって、ピクセルはそれ自体によって支配的に入射光を反射し得るか、反射モードと透過モードの間で切り替えられ得るか、若しくはその透過率を変化させる。後者の二つの場合、ピクセルを伝播した後の光はディスプレイ内部のバックリフレクタから反射される。このリフレクタは鏡面反射鏡、表面構造化鏡、若しくは拡散反射部品であり得る。
【０００６】
３Ｄディスプレイでは、２Ｄディスプレイの上に視差バリア若しくはレンチキュラレンズを置くことによって、空間に複数のビューを生成するオートステレオスコピック３Ｄディスプレイが作られ得る。ユーザは左右の眼で異なるビューを観察することによって画像の奥行きの錯覚を与えられる。二つよりも多くのビューを作り出すことによって、システムは限られた動きについて視差を調整することさえでき、それによって奥行き知覚を向上させる。
【０００７】
既存の３Ｄディスプレイは主に発光型ディスプレイを採用する。反射型ディスプレイに対する視差バリア若しくはレンチキュラレンズの使用は非常に重要であり、照明の違いのために発光型ディスプレイと本質的に異なる。この違いは、ピクセルを照らすときと、光がピクセルからユーザの方へ反射されるときの両方で、周辺光が同じ光学素子を二度通過しなければならないという事実に起因する。
【０００８】
図１はこの問題を図示する。ディスプレイはレンチキュラフォイル２で覆われた反射型ディスプレイである。図１（ａ）は指向性周辺照明１の下でのディスプレイを示す。周辺光は反射層にフォーカスされ、それによって利用可能なピクセル３の小サブセット４のみを照らす。図１（ｂ）は照らされたピクセルのサブセットが限られた量のビュー５のみを生成し得ることを示す（図１（ｂ）は他のビューコーンにおける同じピクセルからのビューは無視する）。
【０００９】
これは照明光がレンチキュラレンズピッチの方向にディスプレイにわたって不均一に分布するために生じる。結果として、対応するビューに関与する特定のピクセルがあまり、若しくは全く照らされなくなる。従って対応するビューは暗くなり、暗いバンドとしてユーザに知覚される。この効果は、直射日光や屋内頭上ライトなどの（半）指向性周辺照明条件下で特に顕著になる。
【００１０】
照明の指向性の影響を推定するために、オートステレオスコピック３Ｄディスプレイについて典型的なデバイスパラメータが考慮され得る。約１／６乃至１／８のピクセル面とレンズ頂点の間の距離に対するレンズピッチの典型的な比率は、７度乃至９．５度の一つのビューコーンの角度幅をもたらす。頭上ライト（ダウンライト若しくはＴＬチューブなど、天井高３ｍでランプサイズ１０ｃｍ乃至２０ｃｍ）でのオフィス照明の場合、デバイスにおける照明光線の典型的な角度広がりは２度乃至４度であり、これはビューのごく一部（１／５乃至１／２）しか観察者に見えないことを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
典型的なハンドヘルドデバイスの場合、典型的には７度の発散角で光が一つのピクセル周辺を照らし得るので、問題はさらにもっと顕著になり得る。従って半指向性照明光をマルチピクセルに広げるために特別の手段と解決法が要求される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は独立請求項に定義されるディスプレイと方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、
ピクセルのアレイを持つディスプレイパネルと、
異なる方向に異なるピクセルグループからの像を提供するためのビュー形成構成と、
ディスプレイへの入射光とディスプレイピクセルによる変調後のディスプレイからの反射光の光路内の、非対称光拡散構成とを有する反射型若しくは半透過型オートステレオスコピックディスプレイが提供され、光拡散構成は入射光に対して反射光よりも大きな光拡散度を与える。
【００１４】
非対称とは拡散特性が光拡散構成を通過する光の相対する方向によって異なることを意味する。
【００１５】
この構成は入射する周辺光を広げるためにディフューザを利用することによって不均一なピクセル照明を軽減する。ディフューザがその結果異なる出射ビューも混合してしまうことを防止するために、光の伝播方向によって異なる散乱プロファイルを持つ非対称ディフューザが使用される。
【００１６】
一実施例においてディスプレイは、出力面から順に、空気の屈折率よりも大きい第一の屈折率ｎ１のレンズ体を有するレンチキュラレンズアレイ、粗面を持つ層と覆っているレプリカを有するディフューザを有し、レプリカはディスプレイパネル側のディフューザ層の屈折率ｎ３よりも小さい屈折率ｎ２を持つ。この実施例におけるレンズ体は外側を向く曲面を持つ。
【００１７】
別の実施例において、ディスプレイは出力面から順に、第一の屈折率ｎ１のレンズ体と第２の屈折率ｎ２を持つレプリカ層とを有するレンチキュラレンズアレイ、及び第三の屈折率ｎ３を持つ層を有するディフューザを有し、粗い界面がレプリカ層とディフューザ層の間にあり、ｎ２はｎ１及びｎ３の両方よりも小さい。この実施例におけるレンズ体は内側を向く曲面を持つ。
【００１８】
別の実施例において、ディスプレイは出力面から順に、粗い外面を持ち第一の屈折率ｎ１を持つディフューザ、第二の屈折率ｎ２を持つレプリカ層、及び第三の屈折率ｎ３のレンズ体を有するレンチキュラレンズアレイを有し、ｎ２はｎ１及びｎ３の両方よりも小さい。この実施例におけるレンズ体は外側を向く曲面を持つ。
【００１９】
別の実施例において、ディスプレイは出力面から順に、ディフューザを画定する粗い外面とレンズ体を画定する内面とを持つレンチキュラアレイであって、第一の屈折率ｎ１を持つレンチキュラアレイ、及び第二の屈折率ｎ２を持つレプリカを有し、ｎ１はｎ２及び空気の屈折率よりも大きい。
【００２０】
この実施例において、レンチキュラの外面は、レンズ及び光散乱特性が一つの素子に組み合わされるように粗面化される。レンズの粗面は外側を向き、レンズ形状は内側を向く。従ってこの実施例におけるレンズ体は内側を向く曲面を持つ。
【００２１】
別の実施例において、光拡散構成はピクセルのアレイとピクセルアレイの後ろのバックリフレクタとの間に設けられる。これはディスプレイパネルの上の層として設けられるのではなくディスプレイパネル構造の中に組み込まれるデザインを提供する。そしてレンズ体は内側若しくは外側に湾曲することができ、実際、光散乱がディスプレイパネルに組み込まれるのでいかなるレンズ構成も使用されることができる。
【００２２】
光拡散構成はキノフォームディフューザ、若しくは例えば一次元プリズム構造及びディフューザを有し得るか、又は光散乱特性に対して同様の効果を持つ異なる光学微細構造を有し得る。
【００２３】
ディスプレイは反射型オートステレオスコピックディスプレイ、若しくは反射型ディスプレイピクセルと透過型ディスプレイピクセルを持つ半透過型オートステレオスコピックディスプレイ、若しくは二つのタイプの組み合わせを有し得る。
【００２４】
本発明はピクセルのアレイを持つディスプレイパネルと、異なる方向に異なるピクセルグループからの像を提供するためのビュー形成構成とを有する、オートステレオスコピックディスプレイのディスプレイパネルの照明の均一性を改良する方法も提供し、
方法は周辺環境からディスプレイに入る光と、ディスプレイピクセルによる変調後にディスプレイから出る反射光とを、ディスプレイに入る光に対してディスプレイから出る反射光よりも大きな光拡散度を与える非対称光拡散構成を用いて、散乱させるステップを有する。
【００２５】
本発明の実施例は添付の図面を参照して詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】レンズ構造を通過する光に対する反射型若しくは半透過型ピクセルを持つオートステレオスコピックディスプレイにおけるピクセルの不均一照明の問題の原因を示す。
【図２】本発明がいかにして問題を軽減するかを示す。
【図３】非対称ディフューザの第一の既知の実施例の概略図を示す。
【図４】ディフューザを通過する光の相対する方向について図３のディフューザを透過した光に対する角度強度分布パターンを示す。
【図５】非対称ディフューザの第二の実施例と、ディフューザを通る光移動の相対する方向についてのその特性を示す。
【図６】本発明のディスプレイの第一の実施例を示す。
【図７】本発明のディスプレイの第二の実施例を示す。
【図８】本発明のディスプレイの第三の実施例を示す。
【図９】本発明のディスプレイの第四の実施例を示す。
【図１０】本発明のディスプレイの第五の実施例を示す。
【図１１】図６のディスプレイに対する設計パラメータの記述を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明はディスプレイに入る光に対してディスプレイから出る光よりも大きな光拡散度を与える光拡散構成を用いるオートステレオスコピックディスプレイを提供する。
【００２８】
本発明はディスプレイに入射する光からより均一なピクセル照明を作り出し、それによって欠けているビュー及び暗バンドの効果を除去し、同時に反射型若しくは半透過型ディスプレイによって生成される異なるビュー間の余分なクロストークを回避する。
【００２９】
レンチキュラ／視差バリアとディスプレイの間、レンチキュラ／視差バリアより上、若しくはディスプレイの内部に光を散乱させる素子を導入することによって、入射光がより大きな領域にわたって散乱され、ピクセルにおける照明の均一性を増加する。
【００３０】
図２は図１と同じ参照記号を用いて本発明の効果を示す。
【００３１】
図２の実施例では、ディフューザ６がレンチキュラ２とピクセル面の間に導入され、これは入射光がより大きな領域にわたって散乱され、ピクセルにおける照明の均一性を増加することを意味する。より多くのピクセルが照らされるので、図２（ｂ）に示す通りより多くのビュー５が生成される。
【００３２】
ピクセルから反射される光が適切なビューになることを確実にするために、素子６はディスプレイから出る光についてはあまり散乱させないべきである。
【００３３】
ホログラフィックディフューザは、一つの伝播方向に広い拡散特性を、他の伝播方向には狭い拡散特性をもたらすような挙動を提供し得る。代替的に同様の光学機能は、一次元プリズム構造と標準弱ボリューム若しくは表面ディフューザの組み合わせなど、既知の構成要素の組み合わせによって実現され得る。プリズム構造の代わりに、他の微細構造の台形構造、錐体、角錐台が同様の光学機能を提供するために使用され得る。
【００３４】
可能なディフューザの例が以下で論じられる。
【００３５】
光学ディフューザは、広告写真、ライティングデバイス及びディスプレイプロジェクタなどの多数の光学用途において、ランダム方向に光を散乱させることによって照明を成形する若しくは和らげるために、広く使用されている。従来のディフューザは光照射野をスクランブルするために多重散乱を利用し、しばしば比較的低い透過率をもたらす。従来のディフューザの位相限定表面レリーフホログラムであるキノフォームディフューザは、もっと高い透過率を可能にし、高度に設計された散乱プロファイルを可能にする。
【００３６】
図３は粗い側面１０と滑らかな側面１２を持つキノフォームディフューザの概略図である。差し込み図は座標系を示す。この配向において、角度（π／２≦θｉ，φｉ＜３π／２）の下で到達する光は滑らかな側面（差し込み図の濃灰色の球面）に作用する。異なる角度（−π／２≦θｉ，φｉ＜π／２）の下で到達する光は最初にディフューザの粗い側面（差し込み図の薄灰色の球面）に衝突する。
【００３７】
ディフューザの作用を記述する数学的枠組みが提示される。目的は単にディフューザの散乱プロファイルを（一次で）記述する四つのパラメータのセットを定義することである。パラメータの二つ、
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はディフューザの滑らかな側面に入る光についての散乱プロファイルの角度幅を定義する。残り二つのパラメータ、
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は粗い側面から入る光についての角度幅を定義する。読者は数学的詳細をスキップして直ちに最終結果に移ることを選ぶことができる。
【００３８】
最も一般的に、ディフューザの散乱特性は入射角（θｉ，φｉ）と出射角（θｏ，φｏ）に依存する散乱関数Ｄ（θｉ，φｉ，θｏ，φｏ）で定義される。多くのディフューザは出射角と入射角の相対的差のみに依存するように設計される。それによって散乱関数を次式に単純化することができる。
2016505870.tif 000005
【００３９】
キノフォームディフューザの散乱面は常に二つの異なる屈折率を持つ二つの異なる材料の界面にある。続いて、散乱プロファイルはディフューザのどちら側に光が入るかにも依存する。ディフューザの滑らかな側面から入る光（π／２≦θｉ，φｉ＜３π／２）は散乱関数ＤＳを経験するが、一方粗い側面から入る光（−π／２≦θｉ，φｉ＜２π）は関数ＤＲに従って散乱される。
2016505870.tif 000006
【００４０】
ガウス若しくは２Ｄ矩形プロファイルなど、ほとんどの散乱プロファイルの場合、散乱の角度範囲を示す典型的な幅値を定義することは容易である。残りの文中で我々は、完全な散乱プロファイルを記述するのにたった四つの幅パラメータ
2016505870.tif 000007
を用いることによって議論を単純化するためにこの事実を使用する。例えば、２Ｄ矩形関数は
2016505870.tif 000008
によって記述され、パラメータαＲ及びαＳは関数を正規化し、矩形関数は
2016505870.tif 000009
と定義される。
【００４１】
図４は明確な双方向散乱プロファイルを持つディフューザを示す。概略図が図４の上部に示され、下部に、その面に垂直入射で粗面側から入るキノフォームディフューザを伝播する光（左画像）と滑面側から入る光（右画像）に対する測定結果が示される。
【００４２】
二次元"色"プロットは等高線図の形で測定強度分布をあらわす。"色"は赤‐黄‐青‐暗青色の順で減少する順に測定強度レベルに対応する（従って赤が最高強度であり暗青色が最低強度である）。
【００４３】
ディフューザはＬｅｄａｌｉｇｈｔ（登録商標）のホログラフィックキノフォームディフューザであり、二つの明確に区別できる散乱関数ＤＳ（左）及びＤＲ（右）が透過光について下画像に見られる。粗面側からディフューザを照らすとおよそ６０度の半値全幅（ＦＷＨＭ）を持つ広範な散乱プロファイルになる。光が最初にディフューザの滑面側を照らすようにディフューザが回転されると、およそ３０度のＦＷＨＭを持つもっと狭い散乱分布になる。
【００４４】
光学系へのディフューザの導入は光照射野を拡大させる。ディフューザからの光学距離ｈにおいて元の照射野Ｅｏｒｉｇは近軸近似の下で
2016505870.tif 000010
となる。
2016505870.tif 000011
は畳み込み積をあらわす。結果として、完全に鮮明な画像はぼやけて見えることになる。距離ｈが大きくなり角度散乱プロファイルＤが広くなるほど、画像はより不鮮明になる。
【００４５】
拡散特性の不均一性は、散乱及び曲げ関数が（それぞれ）ディフューザの粗面と滑面で起こる順序、並びに生じる異なる内部全反射への依存から生じる。
【００４６】
明確な双方向散乱プロファイルを持つ代替的な光学素子がある。
【００４７】
例えば、同様の光学機能は一次元プリズム構造と標準弱ボリューム若しくは表面ディフューザの組み合わせによって実現され得る。弱ボリューム若しくは表面ディフューザ１６の上の１Ｄ伸長プリズムフォイル１４の構造について光線追跡ソフトウェアでの光学シミュレーションの一実施例が図５に示される。最初にプリズム構造に入射する光は一方向に"スプリットビーム"状の伸長プロファイルを生じ、一方標準ディフューザ側からの構造の照明ではビームにおいてより狭い散乱分布が得られる。この実施例は光伝播方向に依存して異なる散乱プロファイルを実現する光学素子が標準光学部品の組み合わせで実現され得ることを示す。
【００４８】
シミュレーションは異なる側から構造に作用するコリメート光の角度透過分布を示す。二次元"色"プロットは等高線図の形で測定強度分布をあらわす。"色"は赤‐オレンジ‐黄‐緑‐青‐暗青色の順で減少する順に測定強度レベルに対応する（従って赤が最高強度であり暗青色が最低強度である）。出射光に対する散乱角度は二つの場合に明確に異なる。
【００４９】
本発明のディスプレイの第一の実施例が図６に示される。デバイスはディフューザ構造２２，２４の上にレンチキュラシート２１を有する。ディフューザは散乱上面２３を持つディフューザ層２４を持つ。レプリカ２２が散乱面の上に設けられる。レプリカは固体若しくは気体であり得、ディフューザ層２４に異なる屈折率を持つ必要がある。ディスプレイは反射型ピクセル２５を採用する。
【００５０】
レンチキュラシートは外側を向くレンズを形成し、すなわちレンズ面がピクセル面から見て外側に曲がるようにレンズ面の中心部がレンズ境界よりもディスプレイパネルから離れている。
【００５１】
レンチキュラシート２１は屈折率ｎ１を持つ。光学ディフューザ層２４は屈折率ｎ３を持つ。レンチキュラシート２１とディフューザ層２４の散乱面２３の間のレプリカ層２２は屈折率ｎ２＜ｎ３を持つ。この層は、例えば、２１と２３の間に接着剤を挿入することによって、若しくはこの空洞を空気で満たすことによって作られ得る。ディフューザ層２４の下はピクセルを持つディスプレイパネル２５である。
【００５２】
レンチキュラシートのピッチと半径は通常ディスプレイに関して（散乱層がないかのように）、ただしそれぞれディフューザレプリカ層２２とメインディフューザ層２４における屈折率ｎ２及びｎ３に起因する光路長を考慮して、設計されるべきである。
【００５３】
デバイスに入射する光は最初にディフューザ２４の粗い側面を通って伝播し、従って散乱プロファイルＤＲを経験する。他方、ディスプレイ２５から反射する光は散乱プロファイルＤＳに従って散乱する。散乱特性
2016505870.tif 000012
及び散乱層の位置は最適な場合において
2016505870.tif 000013
をもたらし、ｗはピクセルサイズ、ｎ２はディフューザ２４の屈折率、ｈはディフューザ２４の厚さである。角度方向θはレンチキュラレンズピッチ方向に平行な垂直面に定義され、角度方向φはそれに垂直な垂直面に定義される。これらの条件下で、照明光は主にレンチキュラレンズピッチの方向（レンチキュラレンズが不均一照明を生じていた方向だった）にディスプレイ上に広がる。ディスプレイから反射される光は散乱層によって中程度に影響を受けるのみである。上記Ｌｅｄａｌｉｇｈｔ（登録商標）のキノフォームディフューザはこれらの条件に適合し得るディフューザの一実施例である。
【００５４】
本発明の最高性能のために、比率
2016505870.tif 000014
が最大化されるべきである。
【００５５】
図７から図９は構成要素のスタック順序と配向が異なる、異なる実施形態を示す。デバイスの適切な機能のために、異なる層材料が適切に選択される。例えば、層の屈折率についての制約はスタック順序に関連する。
【００５６】
図７はレンチキュラ２６が図６の実施形態に対して逆さまに、すなわち内側を向いて置かれる第一のバリエーションを示す。この実施形態はレンズの界面上のフレネル反射に起因する損失を軽減するのに役立ち、光学層を観察者により見えにくくする。レンチキュラシートの下はレンズレプリカ２７であり、これはスペーサとしても機能する。レンズレプリカ２７の屈折率ｎ２はレンチキュラ２６の屈折率ｎ１よりも小さい。層２７はレンズレプリカ層２７の下に置かれるディフューザ層２９の散乱面２８へのレプリカとしても機能する。ディフューザ２９の下にピクセルを持つディスプレイパネル３０がある。
【００５７】
図８の実施例では、屈折率ｎ１を持つディフューザ層３２が上部にあり、その拡散面３１が外側を向いている。ディフューザ３２の下に屈折率ｎ２＜ｎ１を持つ層３３が設けられ、これはスペーサとして及びレンチキュラ３４へのレプリカとして機能する。レンチキュラ３４は屈折率ｎ３＞ｎ２を持つべきである。レンチキュラ３４の下にディスプレイ３５がある。
【００５８】
ディフューザがレンチキュラの上部にあるので、散乱特性
2016505870.tif 000015
に対して異なる制約が存在する。第一のセットの制約は
2016505870.tif 000016
であり、ｐはレンチキュラレンズピッチである。これら二つの条件は一つのビュー内部のピクセルがクロストークを示さないことを確実にする。
【００５９】
異なるビューがクロストークを示さないが、同時に照明光がマルチビューに広がる（若しくは、言い換えれば、マルチピクセルに広がる）という要件もある。この制約は
2016505870.tif 000017
を確実にすることによって達成され、Θはレンチキュラシートを通して見た幅ｗを持つピクセルから作られるビューの角度幅である。Θの実際の値は元のピクセルの幅ｗ、レンチキュラレンズのピッチｐと半径ｒ、レンチキュラシートの厚さｈ３、屈折率比ｎ２／ｎ３及びｎ１／ｎ２によって決まる。
【００６０】
図６の実施形態と同様に、比率
2016505870.tif 000018
は最高性能のために最大化されるべきである。
【００６１】
図９に示す第三の代替的なスタッキングの可能性は、ディフューザとして機能するように粗面化された一つの面３６を持つレンチキュラ３７から成る。レンチキュラ３７の下はスペーサとして機能するレンズレプリカ３８である。レンチキュラ３７の屈折率ｎ１はレプリカ３８の屈折率ｎ２よりも大きいべきである。レプリカ３８の下はディスプレイ３９である。
【００６２】
さらなる可能な代替案がある。ディスプレイの上部に追加部品を置く代わりに、素子がディスプレイ自体の内部に組み込まれることもできる。図１０は代替実施形態を示す。ディフューザ４２はピクセル面４０と反射面４３の間に置かれる。層４１はスペーサとして及びディフューザへのレプリカとして機能する。
【００６３】
ピクセル面４０は単層であり得るか若しくは積層多層ピクセル面であり得る。
【００６４】
この代替実施形態において、光はピクセル面４０を通って二度伝播しなければならない；一度目はバックリフレクタへ向かってピクセルを通過する周辺照明光として散乱される前、二度目は散乱されて反射層４３から反射された後。入射光と出射光は異なるピクセルを通って伝播する可能性があり、それによってクロストークを導入する。それにもかかわらず、この実施形態は依然としてピクセル照明の均一性を改良するのに役立つ。この実施形態はより単純な（及びもしかするとより安価な）鏡面反射バックミラー４３の使用も可能にする。
【００６５】
図１１は関連パラメータを示す追加の詳細とともに図６のバージョンを示す。典型的な反射型ディスプレイ、この場合よく知られ広く利用されているＡｍａｚｏｎ  Ｋｉｎｄｌｅ（登録商標）のための異なる所要パラメータの実施例が導出される。
【００６６】
この白黒反射型ディスプレイは１６７ピクセル／インチ（１６７ピクセル／２．５４ｃｍに相当）の解像度を持つＥ‐ｉｎｋ（登録商標）技術に基づく。良好な３Ｄ性能が５ビューで実現され得る。０．５ｍのハンドヘルドデバイスに対する典型的な視覚距離について、これは１８度の一つのビューコーンの角度幅をもたらし、これは空気中で２．３７５ｍｍの焦点距離を持つレンチキュラレンズの使用に対応し得る。
【００６７】
図１１に示すものに対応する、重要なパラメータが下の表に要約される。レンチキュラレンズとディフューザの組み合わせを持つ典型的な反射型ディスプレイの場合、不均一なピクセル照明とこれによって生じるバンディングの効果を少なくとも二分の一に軽減することが可能である。散乱層の位置とその散乱特性は上記関係を満たす。
【表１】
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【００６８】
本発明は反射型及び半透過型オートステレオスコピック３Ｄディスプレイにとって興味深い。
【００６９】
本発明はディスプレイピクセルが（光を生成するのではなく）入射光を変調するディスプレイデバイスに一般に当てはまる。このタイプの最も一般的なディスプレイ技術は液晶ピクセルを使用し、反射型ディスプレイは液晶ディスプレイを用いて形成され得る。しかしながら、他のディスプレイ技術が使用されることができる。ピクセルはそれ自体反射型（Ｅ  Ｉｎｋ（登録商標）ピクセルなど）であり得るか若しくは追加リフレクタを使用して透過型（ＬＣＤピクセルなど）であり得る。ピクセルは電気泳動技術（ｉｎ  ｐｌａｎｅ型若しくはｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ型のいずれか）、エレクトロウェッティング技術、エレクトロフルイディックシステムを使用し得るか、又はＭＥＭＳベースシステムであり得る。本発明はいかなる既知のディスプレイ技術にも適用され得る。
【００７０】
上記実施例はレンチキュラレンズの使用を示す。レンズは典型的にはピクセル列方向であるか若しくは（解像度の喪失が行列方向間で共有されるように）ピクセル列方向からわずかにオフセットされる。マイクロレンズが代わりに使用されることができ、各々がピクセルの小サブアレイをカバーする。マイクロレンズ構成の場合、マイクロレンズが一つよりも多くの方向に像形成特性を持ち得るという事実を反映して、拡散構成は好適には図４及び５に示す実施例よりも楕円状にならずに入射光と出射光の両方を拡散すべきである。しかしながら先と同様に、入射光の拡散は反射光の拡散を超えるべきである。さらに、本発明はバリアなど、他のタイプのビュー形成構成を使用するオートステレオスコピックディスプレイに適用され得る。
【００７１】
開示の実施形態への他の変更は、図面、開示、及び添付の請求項の考察から、請求される発明を実施する上で当業者によって理解されなされることができる。請求項において、"有する"という語は他の要素若しくはステップを除外せず、不定冠詞"ａ"若しくは"ａｎ"は複数を除外しない。特定手段が相互に異なる従属請求項に列挙されるという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。請求項における任意の参照符号は範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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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【国際調査報告】
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