(57)【要約】  本発明は、透明モードを伴うディスプレイパネルと、これも透明モードを持つ、オートステレオスコピックビューイングを可能にするために異なるビューを異なる空間方向に方向付けるための切替可能な光学配置とを組み合わせる、オートステレオスコピックディスプレイを提供する。ディスプレイは、ディスプレイが駆動され光学配置がビューを生成するために使用される３Ｄオートステレオスコピックディスプレイモードと、ディスプレイの後ろの画像の歪みのないビューを提供するためにディスプレイと光学配置が透明モードに駆動される透明モードとを（少なくとも）持つ。
2016519324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイモードと、ディスプレイパネルが実質的に透明である透明モードとを持つ、ディスプレイパネルと、
オートステレオスコピックビューイングを可能にするために異なるビューを異なる空間的方向に方向付けるための光学配置と
を有する、オートステレオスコピックディスプレイであって、
前記光学配置がマルチビューモードと透明非レンズモードの間で切替可能であり、
前記ディスプレイは、前記ディスプレイパネルが前記ディスプレイモードに駆動され、前記光学配置が前記マルチビューモードに駆動される、３Ｄオートステレオスコピックディスプレイモードと、前記ディスプレイが前記透明モードに駆動され、前記光学配置が前記透明非レンズモードに駆動される、透明ディスプレイモードとを少なくとも持つ、
オートステレオスコピックディスプレイ。
【請求項２】
前記ディスプレイパネルが、透明有機発光ダイオードディスプレイパネル、エレクトロウェッティングピクセルディスプレイパネル、エレクトロフルイディックピクセルディスプレイパネル、面内電気泳動ピクセルディスプレイパネル、及びロールアウトＭＥＭＳピクセルディスプレイパネルから成る群から選ばれるディスプレイパネルである、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記切替可能な光学配置が、
エレクトロウェッティングマイクロレンズセル、
エレクトロウェッティングレンチキュラセル、
レンチキュラレンズアレイの間に切替可能なＬＣ材料を伴う複屈折レンチキュラレンズアレイのペアを有する光学アジャスタビームシェーパ、
切替可能な視差バリア、
複屈折レンズと切替可能な偏光回転子、若しくは
複屈折レンズ、偏光子、及び切替可能な位相差板
を有する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記切替可能な光学配置に対して前記ディスプレイパネルの反対側に切替可能な光学拡散体若しくは切替可能な吸収体をさらに有する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記ディスプレイパネルがオフにされるときに透明なピクセルを有する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記ディスプレイパネルが透明ＯＬＥＤピクセルを有し、前記切替可能な光学配置がエレクトロウェッティングレンズを有する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記ディスプレイパネルがディスプレイエリアの５０％未満を占める不透明ピクセルを有する、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記ピクセルが後部反射体を有する、請求項７に記載のディスプレイ。
【請求項９】
前記切替可能な光学配置と前記ピクセルの切替を同期して制御するためのコントローラであって、表示画像輝度に対するディスプレイ透明度の比率を変更するために切替のデューティサイクルを制御するコントローラを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項１０】
前記切替可能な光学配置がフレネルレンズのアレイを形成するエレクトロウェッティングレンズセグメントを有し、各フレネルレンズがレンズセグメントのセットから形成される、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記マルチビューモードと前記非レンズモードとの間でマイクロ流体レンズセグメントの切替を制御するためのコントローラであって、各フレネルレンズを形成するレンズセグメントの数を変更することによって前記マルチビューモードであるときにフレネルレンズのピッチを変更するコントローラを有する、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記ディスプレイが、
透明モード、
オートステレオスコピックディスプレイモード、若しくは
前記切替可能な光学配置がオフにされ前記ディスプレイパネルがオンにされる２Ｄディスプレイモード
に駆動されるように制御可能である、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記ディスプレイが、
２Ｄディスプレイコンテンツの少なくとも一つの領域と透明領域とを有する第一のハイブリッドモード、若しくは
３Ｄディスプレイコンテンツの少なくとも一つの領域と透明領域とを有する第二のハイブリッドモード、若しくは
２Ｄディスプレイコンテンツの少なくとも一つの領域と３Ｄディスプレイコンテンツの少なくとも一つの領域とを有する第三のハイブリッドモード
に駆動されるようにさらに制御可能である、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記ディスプレイが、
２Ｄディスプレイコンテンツの少なくとも一つの領域、３Ｄディスプレイコンテンツの少なくとも一つの領域、及び透明領域を有する第四のハイブリッドモード
に駆動されるようにさらに制御可能である、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
請求項１に記載のディスプレイを有する携帯デバイス、ショーウィンドウ若しくは広告ウィンドウ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透明ディスプレイに、特に透明オートステレオスコピックディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
透明ディスプレイは、ディスプレイ出力だけでなくディスプレイの後ろの背景も見られることを可能にする。従ってディスプレイはある程度の透過率を持つ。透明ディスプレイは建物若しくは自動車用のウィンドウ及びショッピングモール用のショーウィンドウなどの多くの可能な用途を持つ。これらの大型デバイス用途に加えて、携帯タブレットなどの小型デバイスも、例えばユーザが地図だけでなくスクリーンを通して前方の景色も見ることを可能にするなど、透明ディスプレイにより利益を得ることがある。
【０００３】
例えば建設、広告、公共情報の分野において、既存のディスプレイ市場のほとんどは透明ディスプレイに取って代わると予想される。３Ｄビューイング機能を持つ透明ディスプレイはまだ利用可能でなく、特にレンチキュラレンズなどによる裸眼オートステレオスコピックアプローチを採用する透明ディスプレイはまだ利用可能でない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
透明ディスプレイは典型的には、観察者がディスプレイコンテンツを見ることを意図するときのディスプレイモードと、ディスプレイがオフになり観察者がディスプレイ越しに見ることができることを意図するときのウィンドウモードとを持つ。ディスプレイの上部へのレンチキュラレンズの従来の組み合わせは、オートステレオスコピック３Ｄディスプレイでよく見られる通り、レンチキュラレンズがディスプレイの後ろの画像の歪んだビューを生じることになるので、ディスプレイが透明である場合問題を生じる。従って、ウィンドウモードはウィンドウの後ろのシーンの適切なビューを提供しない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はクレームによって定義される。
【０００６】
本発明の一態様によれば、
ディスプレイモードと、パネルが実質的に透明である透明モードとを持つ、ディスプレイパネルと、
オートステレオスコピックビューイングを可能にするために異なる空間方向に異なるビューを方向付けるための切替可能な光学配置であって、マルチビューモードと透明非レンズモードとの間で切替可能である、光学配置と
を有する、オートステレオスコピックディスプレイが提供され、
ディスプレイは、ディスプレイパネルがディスプレイモードに駆動され、光学配置がマルチビューモードに駆動される、３Ｄオートステレオスコピックディスプレイモードと、ディスプレイが透明モードに駆動され、光学配置が透明モードに駆動される、透明ディスプレイモードとを少なくとも持つ。
【０００７】
本発明は２Ｄコンテンツを２Ｄモードで、３Ｄコンテンツをオートステレオスコピックモードで表示することができ、透明モードも持つディスプレイを提供する。実質的に透明とは、パネル越しに見て後ろのシーンを見ることができることを意味する。実際、可視スペクトルに対し全体で平均５０％の透明度がこの目的にとって十分であるが、透明度は６０％、７０％若しくは８０％などもっと高くてもよい。光学配置の切替は、両方ともレンズ機能の欠如を要するので、３Ｄモードと２Ｄ若しくは透明モードとの間の切替を可能にする。
【０００８】
オートステレオスコピックモードは、一つの画像が観察者の一方の目に届き、異なる画像が他方の目に届くように、少なくとも二つの異なる画像が異なる方向に表示されるものである。ただ一つのステレオスコピック画像（すなわち二つの異なる画像）があり得るか、又は３、７若しくは１０など、多くのステレオスコピック画像があり得る。レンチキュラレンズの場合、異なるピクセルが異なる光路方向と関連するように各レンズは行方向にピクセルのセットを覆う。ビューの数は各レンズの下のピクセルの数に対応し得るか、又はマルチビューが異なるレンズによって共有され得る（レンズピッチがピクセルピッチの整数倍でない場合）。これらの問題は全てオートステレオスコピックディスプレイの当業者に周知である。
【０００９】
光学配置機能は、ディスプレイ全体の透過率が高く維持され得るよう、好適には偏光から独立している。この配置はそれを伝播する光線に影響を及ぼさないか、又はビュー方向付け配置として機能することができ、これは視差バリア、レンチキュラレンズ若しくはマイクロレンズアレイであり得る。
【００１０】
ディスプレイパネルは少なくとも一つの状態においてシースルーモードにとって十分に透明であるピクセルを持つ。この透明性はピクセル層がオフにされるときに透明であるためか、又はピクセル口径が小さいためであり得る。小ピクセル口径は例えばディスプレイエリアの５０％未満、若しくはさらに３０％未満を占める不透明ピクセルである。
【００１１】
小ピクセル口径の場合、反射ピクセル、不透明ＯＬＥＤピクセル若しくはバックライトピクセルが使用されることができ、口径比はディスプレイを通るかなりの総透過率を可能にする。ピクセルは後部反射体を備え得る。
【００１２】
ディスプレイパネルは、
透明有機発光ダイオードディスプレイパネル、
エレクトロウェッティングピクセルディスプレイパネル、
エレクトロフルイディックピクセルディスプレイパネル、
面内電気泳動ピクセルディスプレイ、若しくは
ロールアウトＭＥＭＳピクセルディスプレイを有し得る。
【００１３】
切替可能な光学配置は、
エレクトロウェッティングマイクロレンズセル、
エレクトロウェッティングレンチキュラセル、
レンチキュラレンズアレイ間に切替可能なＬＣ材料を伴う複屈折レンチキュラレンズアレイのペアを有する光学アジャスタビームシェーパ、
切替可能な視差バリア、若しくは
複屈折レンズプラス切替可能な偏光子若しくは偏光子及び切替可能な位相差板を有し得る。
【００１４】
これらの異なるディスプレイ及び光学配置は異なる方法で組み合わされ得る。
【００１５】
切替可能な光学拡散体若しくは吸収体が切替可能な光学配置に対してディスプレイパネルの反対側に設けられ得る。透過ピクセルを用いるディスプレイ設計の場合、ディスプレイを透過した光をディスプレイの裏側へ混合するために拡散体が使用され得る。拡散体はディスプレイパネルの裏のより均一な照明も提供する。透明モードにおいて拡散体はオフにされ得る。
【００１６】
発光ピクセルを用いるディスプレイ設計の場合、光をブロックするために吸収体が使用され得る。３Ｄモードでは、ビューを形成する光学配置がないので後ろ方向には画像を送りたくない。２Ｄモードでは、反転して見えることになるので典型的には画像を後ろ方向に送りたくない。吸収体はこうしたビューを防止することができ、表示画像のコントラスト比も増加し得る。吸収体も切替可能であり得る。
【００１７】
ディスプレイパネルは透明ＯＬＥＤピクセルを有し、切替可能な光学配置はエレクトロウェッティングレンズを有し得る。この構成は高切替速度の可能性という利点を持つ。
【００１８】
切替可能な光学配置とピクセルの切替を同期して制御するためのコントローラであって、表示画像輝度に対するディスプレイ透明度の比率を変更するために切替のデューティサイクルを制御するコントローラが設けられ得る。この駆動方式は好適にはエレクトロウェッティングレンズなどの高速応答光学配置を使用する。そしてデューティサイクルは相当なディスプレイ輝度を維持しながらディスプレイの後ろの景色が歪められることなく見られ得るように調節され得る。
【００１９】
切替可能な光学配置はフレネルレンズのアレイを形成するマイクロ流体レンズセグメントを有することができ、各フレネルレンズはレンズセグメントのセットから形成される。これはレンズ形状の制御を可能にする。例えば、マイクロ流体レンズセグメントの切替を制御するためのコントローラが設けられ、それにより、各フレネルレンズを形成するレンズセグメントの数を変更することによってフレネルレンズのピッチを変更することができる。
【００２０】
上述の通り、ディスプレイは異なるモードで制御され得る。
【００２１】
例えば、ディスプレイは
透明モード、
オートステレオスコピックディスプレイモード、若しくは
切替可能な光学配置がオフになりディスプレイパネルがオンになる２Ｄディスプレイモード
に駆動されるように制御可能であり得る。
【００２２】
これらのモードはデバイスの異なる実施例全てに適用可能である。
【００２３】
ディスプレイはさらに、
２Ｄディスプレイコンテンツの一つ以上の領域と透明領域とを有する第一のハイブリッドモード、若しくは
３Ｄディスプレイコンテンツの一つ以上の領域と透明領域とを有する第二のハイブリッドモード
に駆動されるように制御可能であり得る。
【００２４】
２Ｄディスプレイコンテンツの一つ以上の領域、３Ｄディスプレイコンテンツの一つ以上の領域、及び透明領域を有する第三のハイブリッドモードもあり得る。
【００２５】
添付の図面を参照して実施例が詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】既知のエレクトロウェッティングレンズ設計を示す。
【図２】既知の偏光無依存切替可能ビームステアリング構成を示す。
【図３】本発明のディスプレイの第一の実施例を示す。
【図４】ディスプレイが駆動され得る異なるモードを示す。
【図５】可能な透明度／輝度制御方式を示す。
【図６】本発明のディスプレイの第二の実施例を示す。
【図７】本発明のディスプレイの第三の実施例を示す。
【図８】本発明のディスプレイの第四の実施例を示す。
【図９】本発明のディスプレイの第五の実施例を示す。
【図１０】付随する制御システムとともにディスプレイを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、透明モードを持つディスプレイパネルを、オートステレオスコピックビューイングを可能にするために異なる空間方向に異なるビューを方向付けるための、これも透明モードを持つ、切替可能な光学配置と組み合わせるオートステレオスコピックディスプレイを提供する。ディスプレイは、ディスプレイが駆動され光学配置がビューを生成するために使用される３Ｄオートステレオスコピックディスプレイモードと、ディスプレイと光学配置が透明モードに駆動される透明ディスプレイモードを少なくとも持つ。
【００２８】
様々な実施例を説明する前に、歪みのない、偏光無依存透明モードを持つ透明３Ｄディスプレイの設計のためのオプションと問題の一部が以下で論じられる。
【００２９】
歪みのない透明モードを提供する一つの方法は切替可能レンズシステムを使用することである。
【００３０】
一つのタイプの切替可能レンズシステムはビューイングモード（すなわち透明若しくは３Ｄ）を制御するためにディスプレイによって発せられる光の偏光を使用する。そしてモードを交互に交代するために偏光切替が使用され得る。光は光源によって偏光されるか、若しくは偏光素子がレンズ若しくは光学切替配置に組み込まれる。これは本質的にディスプレイの総透過率を（少なくとも５０％）制限する一方で、高透過率はルックスルーディスプレイにとって主要パラメータの一つである。従って偏光無依存的に切替機能を実現することが好適であり、これは透明ディスプレイにとって特に重要である。
【００３１】
偏光無依存切替可能レンズを実現する第一の可能性はエレクトロウェッティング原理を用いることである。
【００３２】
エレクトロウェッティングレンズの可能な実施例はＵＳ７３０７６７２に記載されている。切替可能レンズにとってエレクトロウェッティングセルの利点は、これらの応答時間が速く（特により小さいセルサイズで、マイクロアレイで典型的）、ｋＨｚ範囲の周波数で駆動され得ることである。
【００３３】
図１はこのようなレンズ（Ｓｍｉｔｈ  Ｎ．Ｒ．ｅｔ  ａｌ，Ｏｐｔｉｃｓ  ｅｘｐｒｅｓｓ  １４（２００６）６５５７から再現される）の構造を単純化した形で示す。図１（ａ）は構造を斜視図で示す。レンズは液体１０を含むチャンバを有する。チャンバの側壁は対向する側壁電極１２を有する電極配置を備える。このタイプの構造のセルの両側壁電極に印加される電圧が同じであるとき、液界面はいくらかの曲率を持ち、図１（ｂ）示すようなレンズ作用をもたらす。側壁電極に異なる電圧を持つ長方形セルの場合、これらの電圧は図１（ｃ）に図示の通りセルの底面に対して制御可能な傾斜で平坦なメニスカスを持つために調節されることができ、それによってマイクロプリズム素子（エレクトロウェッティングマイクロプリズム、ＥＭＰとして知られる）をもたらす。接触角は図１（ｄ）に図示の通り表面の傾斜を定義する。そしてこれらのマイクロプリズムは光ビームの偏向のために使用される。
【００３４】
エレクトロウェッティングセルの寸法は１００マイクロメートルに等しいか若しくはそれよりも小さくなり得る。原理上これはフレネルタイプレンズの形成を可能にし、各レンズはマルチセグメントから構成され、各個別セグメントは異なる傾斜角を提供するＥＭＰセルで実現される。
【００３５】
偏光無依存切替可能レンズを実現する第二の可能性は、その材料が相互に互いに垂直な光軸の配向性を持つ二つのレンチキュラレンズと、その間の切替可能な複屈折材料の層との組み合わせを使用することである。
【００３６】
この構成は図２に図示され、これは間にねじれネマチックＬＣ（ＴＮＬＣ）材料２４を伴う第一及び第二のレンチキュラアレイ２０，２２を示す。レンズの光軸は２６及び２８と示される。この構造はＷＯ２０１１／０５１８４０に詳細に記載される。
【００３７】
切替可能光学素子はオフ状態にあるとき透明であり、光の伝播方向を変更しない。オン状態において、レンズ間の切替可能なねじれネマチック液晶（ＴＮＬＣ）材料の光軸のアライメントは変化し、第一及び第二のレンチキュラアレイ２０，２２両方の光軸に垂直に整列し、構造は入射光の偏光から独立したレンズ機能を持つことになる。
【００３８】
クリア透明モードを可能にする切替可能なレンズ機能に加えて、ディスプレイ自体が固有の透明性を持たなければならない。
【００３９】
透明ディスプレイのために、ディスプレイパネルが透明状態に切り替えられることを可能にするピクセル技術が必要である。十分に透明な状態に切り替えられることができるディスプレイピクセルのために使用され得る技術の例は、
非偏光を発光する透明ＯＬＥＤ；
エレクトロウェッティングセルに基づくピクセル、ディスプレイは透過モード（後部反射体無）若しくは反射モード（後部反射体有）で動作可能である；
エレクトロフルイディックセル（透明若しくは透過／反射ピクセルを伴う）；
面内電気泳動セル（透明若しくは反射ピクセルを伴う）；
ロールアウトＭＥＭＳタイプピクセル（透明若しくは反射ピクセルを伴う）である。
【００４０】
ピクセルは高透明度を持ち、偏光無依存であり、応答時間が速くなければならない。
【００４１】
本発明は少なくとも３Ｄオートステレオスコピックモードに加えて偏光無依存透明モードを提供するために異なる技術を組み合わせる。
【００４２】
図３は２Ｄ及び３Ｄモードの間で切替可能な、透明ディスプレイパネルを使用する本発明のディスプレイデバイスの第一の実施例を示す。
【００４３】
デバイスはオートステレオスコピックマルチビューディスプレイ機能を提供するための偏光無依存切替可能光学素子３０を有する。オン状態において素子は視差バリア、レンチキュラレンズ若しくはマイクロレンズアレイとして機能し、ユーザにマルチステレオスコピックビューを提供する。オフ状態において素子はそれを通過する光線に対し光学機能を持たない。
【００４４】
このような素子はエレクトロウェッティングマイクロレンズセル、エレクトロウェッティングレンチキュラセル、若しくは図２に図示の光学アジャスタで実現され得る。視差バリアは、低透過率をもたらすことになるので好適なオプションではないが、黒インクを有するエレクトロウェッティング光学スイッチで実現され得る。
【００４５】
ディスプレイパネルは基板３４上に透過ピクセル３２を持つ。ピクセルは透明ピクセルのための既知の技術、すなわちＯＬＥＤ、エレクトロウェッティング、エレクトロフルイディック若しくは電気泳動若しくはＭＥＭＳピクセル技術のうちの一つで実現される。ピクセルは例えばシリコン基板の場合、基板の構造に組み込まれ得る。
【００４６】
オン状態の光学素子の焦点面をピクセル面とマッチさせるために光学的に透明な材料からオプションのスペーサ３６が形成される。所要のスペーシングは代わりに光学素子３０によって提供されてもよい。
【００４７】
ルックスルーモードを実現するために、光学素子３０はオフ状態に駆動される。このように、光学素子材料と空気の間の界面は平坦であり（エレクトロウェッティング技術の実施例の場合）、これは通過する光線の伝播方向を歪めない。ピクセルもオフ、つまり透明状態に切り替えられる。ディスプレイ全体は透明材料の外観を持つ。
【００４８】
３Ｄモードにおいて光学素子はピクセルから伝播する光を屈折させ、それを多方向に方向を変化させ、そこで異なるビューとしてユーザに観察され得る。２Ｄモードは、一つの視円錐（ビューイングコーン）に寄与する全ピクセルが同じ強度を持つ（ユーザの両目が同じビューを見る）ようにレンダリングによって、又は光学素子をオフ状態に切り替えて２Ｄコンテンツをディスプレイ上に表示することによって、実現され得る。
【００４９】
このディスプレイ構成は、切替可能な光学素子がその偏光から独立して光を伝達し、従ってディスプレイの総透過率が高いという利点を持つ。
【００５０】
デバイスは透過ピクセル（エレクトロウェッティングシャッタ、面内電気泳動など）若しくは発光ピクセル（例えば透明ＯＬＥＤ）で実現され得る。
【００５１】
透過ピクセルの場合、ピクセルディスプレイの光源は反対側から、すなわち図３において下から上にディスプレイに到達する光の形である。ディスプレイの裏側にいる観察者にとって画像をぼやけさせる機能を持ち、透過ピクセルの照明をより均一にする、付加的な電気光学的に切替可能な拡散体３８がピクセルの裏側に追加されることができる。拡散体３８は拡散及び透明状態の間で切り替えることができ、例えばＰＤＬＣ材料で実現され得る。このタイプの光学シャッタ素子は拡散体として機能するとき透明若しくは乳白色の外観を持ち得る。これらの素子はプライバシー保護ガラスのために及びときにディスプレイ用途のために使用されて周知である。
【００５２】
発光ピクセルの場合、表示画像のコントラスト比を増すために切替可能な吸収体層３８がピクセルの裏側に追加され得る。切替可能な吸収体は例えば電気泳動インクで実現され得る。従って層３８は使用ピクセルのタイプに応じて拡散体若しくは吸収体のいずれかである。
【００５３】
ディスプレイは図４（ａ）に図示の通り背景シーンがディスプレイ越しに見られる完全に透明なモードを提供するように制御され得る。
【００５４】
図４（ｂ）は２Ｄコンテンツ４０とともに部分的に透明なディスプレイを示す。この２Ｄコンテンツはフルスクリーン上に若しくは図４（ｂ）に図示の通りディスプレイのサブエリアの上に局所的に、若しくは複数領域において表示され得る。図４（ｃ）は異なるディスプレイエリアの上の２Ｄコンテンツ４０及び３Ｄコンテンツ４２とともに部分的に透明なディスプレイモードを示す。勿論フルスクリーン又はディスプレイエリアの任意の組み合わせの上に２Ｄ若しくは３Ｄコンテンツがあってもよい。
【００５５】
透明ＯＬＥＤを図３のピクセル３２として、エレクトロウェッティングレンズ構造を図３のレンズ３０として使用することに基づく、第一のより具体的な実施例が説明される。
【００５６】
透明ＯＬＥＤ発光体及びエレクトロウェッティング光学素子は、例えば最大ｋＨｚ範囲まで、高速切替応答が可能であり、この実施例はこの切替能力を利用する。ディスプレイ用途の場合、１００Ｈｚ範囲以上の切替が特に興味深い。レンズ構造とＯＬＥＤは同期して及び同時にオン及びオフ状態を切り替えられ得る。ディスプレイの光学素子とピクセル両方についてオン及びオフ状態の時間比（すなわちデューティサイクル）を連続的に変更することによって、ディスプレイの透明度の変化が実現され得る。
【００５７】
この制御方式は図５に図示され、これは同期タイミングを示す略タイミング図である。図５は単一レンズ素子若しくは単一ピクセルの実際の駆動条件を反映するのではなく、同期時間間隔のみをあらわす。
【００５８】
明るい期間中、大きいデューティサイクルでピクセルがオンになりレンズシステムが３Ｄモードに駆動される。暗い期間中、低いデューティサイクルでピクセルがオンになりレンズシステムが３Ｄモードに駆動される。これはディスプレイがより長い時間透明モードに駆動され、透明度がそれに従って増加されることを意味する。図５における限界（最小）パルス幅は典型的にはディスプレイピクセルの切替レートによって決定され、単一ミリ秒のオーダーであり得る。
【００５９】
第二の実施例が図６に図示される。この実施例は不透明ピクセル６０、例えば反射ピクセル、不透明ＯＬＥＤ、若しくはバックライトピクセルを使用する。図６はピクセル光変調器層６０ｂの下に反射体６０ａを有するピクセル構造を示す。他の構成要素は図３と同様であり、すなわち切替可能な光学素子３０、オプションのスペーサ３６、基板３４及びオプションの切替可能な拡散体若しくは吸収体３８である。
【００６０】
各ピクセル周辺に透明な基板のかなりのエリアがあるように、各ピクセルの口径比は小さい。このように、パネルの総透明度は十分に高い。従って、レンズがオフ状態であるとき観察者は実背景シーンをほとんど邪魔されずに見ることになる。
【００６１】
ピクセルは透明でないので、ディスプレイの裏側にいる観察者からピクセルをマスクするため及びディスプレイコントラストを増すためにピクセルの裏側で反射体６０ａが使用される。
【００６２】
図７は異なる視距離に対するピッチ調節とともにフレネルレンズを利用する第三の実施例を示す。
【００６３】
この実施例はレンズアレイのピッチの電気光学調節によって変化するディスプレイとユーザの間の距離（視距離）への３Ｄディスプレイの適応を可能にする。
【００６４】
デバイスは上記実施例の通り基板３４、スペーサ３６及びオプションの拡散体若しくは吸収体３８を有する。デバイスは透明ピクセル３２を持ち、レンズ配置はフレネルレンチキュラ７０として実現される。
【００６５】
ディスプレイから非常に異なる距離における３Ｄ画像の最適知覚のために、レンズのピッチを調節することが有利である。調節可能なピッチを持つレンチキュラレンズはフレネルタイプレンチキュラレンズで実現され得る。各レンズは図示の通りマルチセグメントから形成され、セグメントは各々エレクトロウェッティングマイクロプリズムセルを有する。各セグメントを独立にアドレスすることによって、マルチセグメントによって形成されるレンズのピッチを調節するように各プリズムの傾斜角を調節することが可能である。図７の実施例では、七つのこのようなセグメントが単一レンズを形成する。
【００６６】
このアプローチは図６に関して説明した通り小口径比の不透明ピクセルと組み合わせても使用され得る。
【００６７】
第四の実施例が図８に図示される。先と同様、基本構造は図３の通りであり、上記実施例と同様に基板３４、スペーサ３６及びオプションの拡散体若しくは吸収体３８を持つ。この実施例も透明ピクセル３２を利用する。
【００６８】
切替可能な偏光無依存レンズ８０は図２に図示の構造を用いて実現される。従って、切替可能な光学素子は、その光軸が互いに垂直に配向される複屈折材料から作られる二つのレンチキュラレンズの薄いスタックを有する。切替可能な複屈折材料の層８２（例えばねじれネマチック液晶材料）がレンズ間に設けられる。
【００６９】
切替可能層は、レンズとの各界面において、切替可能材料の光軸の配向が各レンズ材料の光軸に平行になるように構成される。
【００７０】
オフ状態において切替可能材料とのレンズの界面において屈折率の変化はなく、その結果光学素子はレンズ作用を持たない。
【００７１】
光学素子がオン状態であるとき、切替可能な複屈折材料の光軸はレンチキュラレンズの材料の両光軸に垂直に整列する。この状態において、光学素子を通って伝播する光は屈折率の異なる界面を通過し、レンズ上で屈折する。
【００７２】
このタイプの切替可能な光学素子は偏光及び非偏光に対して機能する。
【００７３】
第五の実施例が図９に図示される。先と同様、基本構造は図３の通りであるが、オプションのスペーサは図９から除かれる。この実施例も透明ピクセル３２を利用する。
【００７４】
レンズ９０は、一方の偏光を伴う入射光が屈折され、他方は屈折されないように、ＵＶカーブポリマー化ＬＣ法などの切替不可能な複屈折材料から実現される。
【００７５】
切替可能層は偏光子９２とオン及びオフ状態を伴う切替可能な位相差板９３から成る。位相差板は二つの状態の一方において入射光の偏光面を９０度回転させる。代替的に、素子９２及び９３は一つの構成要素、切替可能な偏光回転子に統合されることができる。
【００７６】
オフ状態では切替可能材料とのレンズの界面において屈折率の変化はなく、その結果光学素子はレンズ作用を持たない。
【００７７】
切替可能な位相差板がオン状態であるとき、透過光の偏光方向は、光学素子を通って伝播する光が屈折率の異なる界面を通過してレンズ上で屈折するようになっている。第四の実施例に勝る、切替可能な光学素子のこの第五の実施例の利点は、アクティブ材料のもっと薄い層であり、これはオン及びオフ状態のもっと速い切替を可能にする。従って、この技術は図５．１を参照して説明されたデューティサイクル制御を実現するためにも使用され得る。
【００７８】
本発明は携帯デバイスからスマートウィンドウに及ぶ、透明ディスプレイデバイスにおいて適用され得る。ローカルアドレッシングと組み合わされる２Ｄ／３Ｄ及び透明な切替可能特徴は、エンターテイメント及び広告機能にとって特に興味深い。
【００７９】
実用限界内で、いかなる数の２Ｄ、３Ｄ及び透明領域があってもよい。レンズ配置は例えばＮ×Ｍの独立して切替可能なセクション（正方形若しくは長方形）を持つことができ、各セクションは一つ以上の個々のレンズをカバーし得る。レンズは迅速に切り替えられなければならないので、アクティブマトリクス技術が採用され得る。
【００８０】
ディスプレイパネル３２及び光学配置３０，７０，８０，９２／９３の両方が可能なディスプレイモード間で切り替わるように制御される必要があることが上記から明らかである。図１０に図示の通り、コントローラ１００がこの目的で設けられる。ビューイングモードは表示されているデータの分析に基づいて、すなわちどのエリアが透明、２Ｄ若しくは３Ｄであるべきかを示す埋め込み情報とともに、自動的に選択され得る。代替的に、ディスプレイモードをセットする外部入力があってもよい。コントローラ９０は従ってディスプレイドライバだけでなく光学コントローラも組み合わせる。
【００８１】
開示の実施形態への他の変更は、図面、開示及び添付のクレームの考察から、請求される発明を実践する上で当業者によって理解されもたらされることができる。クレーム中、"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クレーム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。クレーム中の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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【国際調査報告】
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