(57)【要約】  立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライトは、発光面及び反対側の光抽出面を有するライトガイドを含み、第１の側面は発光面と光抽出面との間に延在し、第２の側面は発光面と光抽出面との間に延在し、第２の側面は第１の側面の反対側である。中心線は、第１の側面及び第２の側面に平行して延在し、かつ第１の側面及び第２の側面から等距離である。中央の細長いプリズムは、中心線に沿って延在し、光抽出面の一部分を形成する。複数の細長いプリズムは、中央の細長いプリズムに平行して延在し、後続の細長いプリズムがそれぞれ、中央の細長いプリズムから遠くなるにつれて、漸次傾きが増す。複数の光源は、第１の側面及び第２の側面に沿って配置される。
2012510078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライトであって、
発光面及び対向する光抽出面と、
前記発光面と前記光抽出面との間に延在する第１の側面と、
前記発光面と前記光抽出面との間に延在し、前記第１の側面に対向する、第２の側面と、
前記第１の側面及び前記第２の側面に平行して延在し、前記第１の側面及び前記第２の側面から等距離である、中心線と、
前記中心線に沿って延在し、前記光抽出面の一部分を形成する、中央の細長いプリズムと、
前記中央の細長いプリズムに平行して延在する複数の細長いプリズムであって、後続の細長いプリズムがそれぞれ、前記中央の細長いプリズムから遠くなるにつれて、漸次傾きを増す、複数の細長いプリズムと、
を備えるライトガイドと、
前記第１の側面及び前記第２の側面に沿って配置された複数の光源と、を含む、バックライト。
【請求項２】
前記複数の細長いプリズムが、前記中心線に対し対称である、請求項１に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項３】
前記中央の細長いプリズムが対称である、請求項１に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項４】
前記複数のプリズムの各プリズムが、第１の側面の内角及び第２の側面の内角によって画定され、前記各プリズムの前記第１の側面の内角は、各プリズムが前記第２の側面により近くなるにつれて、減少する、請求項１に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項５】
前記複数のプリズムの各プリズムが、第１の側面の内角及び第２の側面の内角によって画定され、前記各プリズムの前記第１の側面の内角は、前記各プリズムが前記第２の側面に近くなるにつれて、漸次増加する、請求項１に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項６】
前記複数のプリズムの各プリズムが、一定のピッチを有する、請求項１に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項７】
前記ピッチが５０〜１５０マイクロメートルの範囲にある、請求項６に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項８】
前記複数のプリズムの各プリズムが、一定の高さを有する、請求項１に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項９】
立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライトであって、
発光面及び対向する光抽出面と、
前記発光面と前記光抽出面との間に延在する第１の側面と、
前記発光面と前記光抽出面との間に延在し、前記第１の側面に対向する、第２の側面と、
前記第１の側面及び前記第２の側面に平行して延在し、かつ前記第１の側面及び前記第２の側面から等距離である、中心線と、
前記中心線に沿って延在し、前記光抽出面の一部分を形成する、中央の細長いプリズムと、
前記中央の細長いプリズムに平行して延在する複数の細長いプリズムであって、前記各プリズムが、前記第１の側面又は前記第２の側面に平行な立ち上がり面を含み、前記立ち上がり面は、後続の細長いプリズムがそれぞれ、前記中央の細長いプリズムから遠くなるにつれて、高さが増加する、複数の細長いプリズムと、
を備えるライトガイドと、
前記第１の側面及び前記第２の側面に沿って配置された複数の光源と、を含む、バックライト。
【請求項１０】
前記複数の細長いプリズムが、前記中心線に対し対称である、請求項９に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項１１】
前記中央の細長いプリズムが対称である、請求項９に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項１２】
前記複数のプリズムの各プリズムが、一定のピッチを有する、請求項９に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項１３】
前記ピッチが５０〜１５０マイクロメートルの範囲にある、請求項１２に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項１４】
前記立ち上がり面の高さが、後続細長いプリズムがそれぞれ前記中央の細長いプリズムから遠くになるにつれて、漸次増加する、請求項９に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項１５】
立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置であって、
液晶ディスプレイパネル、
左眼用画像及び右眼用画像を交互に切り替えて前記液晶ディスプレイパネルを駆動するように構成された駆動電子装置、及び
前記液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置されたバックライトを含み、前記バックライトが、
発光面及び対向する光抽出面と、
前記発光面と前記光抽出面との間に延在する第１の側面と、
前記発光面と前記光抽出面との間に延在し、前記第１の側面に対向する、第２の側面と、
前記第１の側面及び前記第２の側面に平行して延在し、かつ前記第１の側面及び前記第２の側面から等距離である、中心線と、
前記中心線に沿って延在し、前記光抽出面の一部分を形成する、中央の細長いプリズムと、
前記中央の細長いプリズムに平行して延在する複数の細長いプリズムであって、前記プリズムが、後続の細長いプリズムがそれぞれ、前記中央の細長いプリズムから遠くなるにつれて、漸次傾きを増す、複数の細長いプリズムと、
を備えるライトガイドと、
前記第１の側面内に光を交互に透過させ、左眼画像を照明するように、前記第１の側面に沿って配置された、複数の光源と、前記第２の側面内に光を透過させ、右眼画像を照明するように、前記第２の側面に沿って配置された、複数の光源と、を含む、立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記複数の細長いプリズムが、前記中心線に対し対称である、請求項１５に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項１７】
前記中央の細長いプリズムが対称である、請求項１５に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項１８】
前記複数のプリズムの各プリズムが、第１の側面の内角及び第２の側面の内角によって画定され、前記各プリズムの前記第１の側面の内角は、前記各プリズムが前記第２の側面に近くなるにつれて、漸次減少する、又は漸次増加する、請求項１５に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライト。
【請求項１９】
立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置であって、
液晶ディスプレイパネル、
左眼用画像及び右眼用画像を交互に切り替えて前記液晶ディスプレイパネルを駆動するように構成された駆動電子装置、及び
前記液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置されたバックライトを含み、前記バックライトが、
発光面及び対向する光抽出面と、
前記発光面と前記光抽出面との間に延在する第１の側面と、
前記発光面と前記光抽出面との間に延在し、前記第１の側面に対向する、第２の側面と、
前記第１の側面及び前記第２の側面に平行して延在し、かつ前記第１の側面及び前記第２の側面から等距離である、中心線と、
前記中心線に沿って延在し、前記光抽出面の一部分を形成する、中央の細長いプリズムと、
前記中央の細長いプリズムに平行して延在する複数の細長いプリズムであって、前記各プリズムは、前記第１の側面又は前記第２の側面に平行な立ち上がり面を含み、前記立ち上がり面は、後続の細長いプリズムがそれぞれ、前記中央の細長いプリズムから遠くになるにつれて、高さが増加する、複数の細長いプリズムと、
を備えるライトガイドと、
前記第１の側面内に光を交互に透過させることにより、左眼画像を照明するように、前記第１の側面に沿って配置された、複数の光源と、前記第２の側面内に光を透過させることにより、右眼画像を照明するように、前記第２の側面に沿って配置された、複数の光源と、を含む、立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置。
【請求項２０】
前記複数の細長いプリズムが、前記中心線に対し対称である、請求項１９に記載の立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
立体的３Ｄディスプレイは通常、個人の右眼及び左眼の視点からの視差を伴う画像を観測者に提示する。観測者の両眼に視差画像を時系列的に与える方法が２つある。１つの方法では、観察者が、左／右画像表示の交代と同期化して視聴者の眼から光を透過又は遮断する１対のシャッター又は３Ｄメガネを利用する。同様に、もう一方の方法では、右眼及び左眼の視点が、観測者のそれぞれの眼に、ただし３Ｄ眼鏡を使用することなく、交互に表示され提示される。この第２の方法は、自動立体と呼ばれており、許容される頭部の動きに制限はあるが、別個の眼鏡を必要としないため、時に立体３Ｄ視聴に望ましい。
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、サンプル＆ホールド表示装置であり、ディスプレイの任意の点又はピクセルにおける画像は、そのピクセルが次の画像リフレッシュ時間、通常は１／６０秒又はそれより速い時間で更新されるまで、安定している。このようなサンプル＆ホールドシステムでは、異なる画像を表示するために、具体的には自動立体ディスプレイ用の交互の左及び右の画像を表示するためには、例えば、右眼用データが表示されている間に左眼用画像光源がオンではなく、また逆も同様であるように、光源のタイミング順序付けを注意深く行う必要がある。
【０００３】
良好な左／右の画像分離を有するために、光はそれぞれの眼に交互に供給される。これを達成するための試みは、ライトガイドの裏面上の、並進不変性かつ対称的なプリズム機構によって、光を抽出するライトガイドを供給することである。抽出機構は、ライトガイドの範囲上で同じであるため、左側又は右側の光源のいずれかが照射されたとき、抽出される光の量は、ライトガイドが横断するにつれて、程度の差はあるが指数関数的に減少する。この構造体はしばしば、立体的３Ｄディスプレイの非均一な照明をもたらし、劣化した３Ｄ視聴体験となる。視聴者が知覚した３Ｄ画像は、個別の左側及び右側の不均一性が５：１、より好ましは３：１を超えない限り、ディスプレイにわたって均一である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、視聴者が２つの別個の画像を結合し、奥行きを知覚するように、均一な抽出効率をディスプレイにわたって提供する、時系列的自動立体３Ｄディスプレイのためのライトガイドに関連する。
【０００５】
１つの特定の実施形態では、立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライトは、発光面及び反対側の光抽出面を有するライトガイドを含み、第１の側面は発光面と光抽出面との間に延在し、第２の側面は発光面と光抽出面との間に延在し、第２の側面は第１の側面の反対側である。中心線は、第１の側面及び第２の側面に平行して延在し、かつ第１の側面及び第２の側面から等距離である。中央の細長いプリズムは、中心線に沿って延在し、光抽出面の一部分を形成する。複数の細長いプリズムは、中央の細長いプリズムに平行して延在し、後続の細長いプリズムがそれぞれ、中央の細長いプリズムから遠くなるにつれて、漸次傾きを増す。複数の光源は、第１の側面及び第２の側面に沿って配置される。
【０００６】
他の特定の実施形態では、立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置のためのバックライトは、発光面及び反対側の光抽出面を有するライトガイドを含み、第１の側面は発光面と光抽出面との間に延在し、第２の側面は発光面と光抽出面との間に延在し、第２の側面は第１の側面の反対側である。中心線は、第１の側面及び第２の側面に平行して延在し、かつ第１の側面及び第２の側面から等距離である。中央の細長いプリズムは、中心線に沿って延在し、光抽出面の一部分を形成する。複数の細長いプリズムは、中央の細長いプリズムに平行して延在し、各プリズムは、第１の側面又は第２の側面に平行な立ち上がり面を含み、立ち上がり面は、後続の細長いプリズムのそれぞれは、中央の細長いプリズムから遠くになるにつれて、高さが増加する。複数の光源は、第１の側面及び第２の側面に沿って配置される。
【０００７】
他の特定の実施形態では、立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイパネル、左眼用画像及び右眼用画像を交互に切り替えて液晶ディスプレイパネルを駆動するように構成された駆動電子装置、及び液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置されたバックライトを含む。バックライトはライトガイドを含む。ライトガイドは、発光面及び反対側の光抽出面を含み、第１の側面は発光面と光抽出面との間に延在し、第２の側面は発光面と光抽出面との間に延在し、第２の側面は第１の側面の反対側である。中心線は、第１の側面及び第２の側面に平行して延在し、かつ第１の側面及び第２の側面から等距離である。中央の細長いプリズムは、中心線に沿って延在し、光抽出面の一部分を形成する。複数の細長いプリズムは、中央の細長いプリズムに平行して延在し、後続のプリズムはそれぞれ、中央の細長いプリズムから遠くになるにつれて、漸次傾きを増す。複数の光源は、第１の側面内に光を交互に透過させ、左眼画像を照射するために、第１の側面に沿って配置され、複数の光源は、第２の側面内に光を透過させ、右眼画像を照射するために、第２の側面に沿って配置される。
【０００８】
他の特定の実施形態では、立体的３Ｄ液晶ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイパネル、左眼用画像及び右眼用画像を交互に切り替えて液晶ディスプレイパネルを駆動するように構成された駆動電子装置、及び液晶ディスプレイパネルに光を供給するように配置されたバックライトを含む。バックライトはライトガイドを含む。ライトガイドは、発光面及び反対側の光抽出面を含み、第１の側面は発光面と光抽出面との間に延在し、第２の側面は発光面と光抽出面との間に延在し、第２の側面は第１の側面の反対側である。中心線は、第１の側面及び第２の側面に平行して延在し、かつ第１の側面及び第２の側面から等距離である。中央の細長いプリズムは、中心線に沿って延在し、光抽出面の一部分を形成する。複数の細長いプリズムは、中央の細長いプリズムに平行して延在し、各プリズムは、第１の側面又は第２の側面に平行な立ち上がり面を含み、立ち上がり面は、後続の細長いプリズムがそれぞれ、中央の細長いプリズムから遠くになるにつれて、高さが増加する。複数の光源は、第１の側面内に光を交互に透過させ、左眼画像を照射するために、第１の側面に沿って配置され、複数の光源は、第２の側面内に光を透過させ、右眼画像を照射するために、第２の側面に沿って配置される。
【０００９】
これらの、及び様々な他の機構及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」を読むことで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の様々な実施形態についての以下の詳細説明を添付の図面とともに検討することで、本開示はより完全に理解され得る。
【図１】例示のディスプレイ装置の概略的側面図。
【図２Ａ】動作中である例示的なディスプレイ装置の概略的側面図。
【図２Ｂ】動作中である例示的なディスプレイ装置の概略的側面図。
【図３】例示的なライトガイドの底面の概略図。
【図４】線４−４に沿った、傾いたプリズムを有する例示的なライトガイドの横断面図。
【図５】線４−４に沿った、傾いたプリズムを有する他の例示的なライトガイドの横断面図。
【図６】立ち上がりプリズムを有する、他の例示的なライトガイドの横断面図。
【図７】立ち上がりプリズムを有する、他の例示的なライトガイドの横断面図。
【００１１】
図面は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる類似の数字は、類似の構成要素を示す。しかし、所与の図中の構成要素を意味する数字の使用は、同一数字でラベルした別の図中の構成要素を制約するものではないことは理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の説明において、本明細書の一部を構成し複数の特定の実施形態が例として示される一連の添付図面を参照する。本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が検討され、作製され得ることを理解されたい。したがって、以下の「発明を実施するための形態」は、限定する意味で理解すべきではない。本明細書にて提供される定義は、本明細書でしばしば使用されるある種の用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【００１３】
他に指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴の大きさ、量、物理特性を表す数字は全て、どの場合においても用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、当業者が本明細書で開示される教示内容を用いて、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
【００１４】
端点による数値範囲の詳述には、その範囲内に組み入れられる全ての数が包含され（例えば１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が包含される）並びにその範囲内のあらゆる範囲が包含される。
【００１５】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が特に明確に指示しない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、一般的に「及び／又は」を含む意味で用いられる。
【００１６】
本開示は、視聴者が２つの別個の画像を結合し、奥行きを知覚するように、均一な抽出効率をディスプレイにわたって提供する、時系列的自動立体３Ｄディスプレイのためのライトガイドに関連する。ライトガイドは、対称的な中心線の細長いプリズム機構から離れるにつれて、漸次勾配が付けられているプリズム機構を備える光抽出面を含む。漸次勾配が付けられているプリズム機構は、ライトガイドを第１の側面から照明し、次いで第２の側面からライトガイドを照明するとき、自動立体３Ｄ画像ディスプレイのための時系列的な方式で、ライトガイドにわたって均一な抽出効率を提供する。いくつかの実施形態では、ライトガイドの中心線からの距離が増加するにつれて、プリズムは漸次傾きを増す。いくつかの実施形態では、ライトガイドの中心線からの距離が増加するにつれて、プリズムは漸次傾きを減少する。他の実施形態では、プリズムは、一般的にライトガイドの第１の側面又は第２の側面に平行な立ち上がり面（それを四辺形にする）を含み、この立ち上がり面は、ライトガイドの中心線からの距離が増加するにつれて、高さを増す又は減少してもよい。プリズムは、線状の表面のみを有しているのが示されてはいるものの、プリズムは曲面を、例えばプリズムの頂点において、又はプリズム間の谷部分等に有してもよいということが理解される。本開示はそのように限定されていないが、本開示の様々な態様の理解が、以下に示す例の考察を通じて得られる。
【００１７】
図１は、例示的なディスプレイ装置１０の概略的側面図である。ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイパネル２０と、液晶ディスプレイパネル２０に光を供給するように配置されたバックライト３０とを含む。バックライト３０は、多数の実施形態において少なくとも９０ヘルツの速度で、右眼用画像の固体光源３２と左眼用画像の固体光源３４との間で変調されることが可能な、右眼用画像の固体光源３２又は複数の第１の光源３２と、左眼用画像の固体光源３４又は複数の第２の光源３４と、ライトガイド３７とを有する。両面プリズムフィルム４０が、液晶ディスプレイパネル２０とバックライト３０との間に配置されている。
【００１８】
液晶ディスプレイパネル２０及び／又はバックライト３０は、任意の有効な形状又は外形を有することができる。多くの実施形態において、液晶ディスプレイパネル２０及びバックライト３０は、正方形又は長方形の形状を有する。しかしながら、いくつかの実施形態では、液晶ディスプレイパネル２０及び／又はバックライト３０は、４つを超える辺を有するか又は湾曲した形状である。本開示は、シャッター眼鏡又は複数のライトガイド及びそれに関連した液晶ディスプレイパネルを必要とするものを含めた、任意の立体的３Ｄバックライトに関するが、本開示は、自動立体的ディスプレイに特に有用である。
【００１９】
同期駆動素子５０は、バックライト３０の複数の第１の及び第２の光源３２、３４、並びに液晶ディスプレイパネル２０と電気的に接続される。同期駆動素子５０は、多数の実施形態において１秒当たり９０フレーム以上の速度で、画像フレームが液晶ディスプレイパネル２０に供給されるように、右眼用画像の固体光源３２及び左眼用画像の固体光源３４の作動及び停止（すなわち、変調）を同期させて、ちらつきのない静止画像シーケンス、ビデオストリーム、又はレンダリングされたコンピュータグラフィックスを生成する。画像（例えば、ビデオ又はコンピュータでレンダリングされたグラフィックス）ソース６０は、同期駆動素子５０に接続され、画像フレーム（例えば、右眼用画像及び左眼用画像）を液晶ディスプレイパネル２０に供給する。
【００２０】
液晶ディスプレイパネル２０は、任意の有用な透過性の液晶ディスプレイパネルであることができる。多数の実施形態において、液晶ディスプレイパネル２０は、１６ミリ秒未満、又は１０ミリ秒未満、又は５ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する。１０ミリ秒未満、又は５ミリ秒未満、又は３ミリ秒未満のフレーム応答時間を有する市販の透過性液晶ディスプレイパネルは、例えば、Ｔｏｓｈｉｂａ  Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ  Ｄｉｓｐｌａｙ（ＴＭＤ）の任意に補正されるベンド（optionally compensated bend：ＯＣＢ）モードパネルＬＴＡ０９０Ａ２２０Ｆ（Ｔｏｓｈｉｂａ  Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊａｐａｎ）である。
【００２１】
バックライト３０は、多くの実施形態において少なくとも９０ヘルツ、又は１００ヘルツ、又は１１０ヘルツ、又は１２０ヘルツ、又は１２０ヘルツ超の速度で、右眼用画像の固体光源３２と左眼用画像の固体光源３４との間で変調されることができる任意の有用なバックライトであることができる。
【００２２】
図示したライトガイド３７は、第１の側面３１、すなわち、複数の第１の光源３２又は右眼用画像の固体光源３２に隣接した第１の光入射面３１と、反対側の第２の側面３３、すなわち、複数の第２の光源３４又は左眼用画像の固体光源３４に隣接した第２の入射面３３とを含む。光抽出面３６は、第１の側面３１と第２の側面３３との間に延在し、発光面３５、反対側の光抽出面３６は、第１の側面３１と第２の側面３３との間に延在する。光抽出面３６は、実質的に光を方向転換し（例えば、反射させる、抽出する等）、発光面３５は実質的に光を透過する。多数の実施形態において、高反射表面は、光抽出面３６上にあるか、又はこれに隣接し、発光面３５を介して光を外に方向転換させるのに役立つ。
【００２３】
光抽出面３６は、複数の抽出素子、例えば、以下に記載のように対称的な中心線の細長いプリズム機構から遠くなるにつれて、漸次勾配が付けられている細長いプリズム機構などを含む。多数の実施形態において、これらのプリズム機構は、第１の側面３１及び第２の側面３３に平行な、又は両面プリズムフィルム４０の線状プリズム及びレンズ機構に平行な方向に延在することができる。
【００２４】
固体光源は、例えば少なくとも９０ヘルツの速度で変調されることができる、任意の有用な固定光源であってもよい。多くの実施形態において、半導体光源は例えば、Ｎｉｃｈｉａ  ＮＳＳＷ０２０Ｂ（Ｎｉｃｈｉａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．，Ｊａｐａｎ）などの、複数の発光ダイオードである。他の実施形態において、固体光源が複数個のレーザーダイオード又は有機発光ダイオード（すなわち、ＯＬＥＤ）である。固体光源は、赤、青、及び／若しくは緑などの多数の可視光線の任意の波長、又は波長の範囲若しくは組み合わせを放射し、例えば白色光を生成することができる。バックライトは、両端に光源を有する光学的に透明な材料の単一層、又は、１層ごとに光源を有する光学的に明澄な材料の二重（又はそれ以上の）層であることができ、その二重層は、各層ごとに所望の方向に光を優先的に抽出する。
【００２５】
両面プリズムフィルム４０は、第１の面上に線状レンズ機構及び対向面上に線状プリズム構造を有する任意の有用なプリズムフィルムであり得る。線状レンズ機構及び線状プリズム構造は、平行である。両面プリズムフィルム４０は、視聴者が表示された画像の奥行きを知覚するように、走査バックライトから液晶ディスプレイパネル２０へと適切な角度で光を透過する。有用な両面プリズムフィルムが米国特許出願公開第２００５／００５２７５０号及び同第２００５／０２７６０７１号に記載されており、これらは、本開示と矛盾しない範囲で本明細書に組み込まれる。
【００２６】
画像ソース６０は、例えば、ビデオソース又はコンピュータでレンダリングされたグラフィックソースなどの画像フレーム（例えば、右眼用画像及び左眼用画像）を供給することができる任意の有用な画像ソースであり得る。多くの実施形態において、ビデオソースは５０〜６０ヘルツ又はそれ以上の画像フレームを供給することができる。多くの実施形態において、コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースは１００〜１２０ヘルツ又はそれ以上の画像フレームを供給することができる。
【００２７】
コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースが、ゲームコンテンツ、医用撮像（medical imaging）コンテンツ、コンピュータ支援設計コンテンツなどを供給することができる。コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースが、例えば、Ｎｖｉｄｉａ  ＦＸ５２００グラフィックカード、Ｎｖｉｄｉａ  ＧｅＦｏｒｃｅ  ９７５０  ＧＴＸグラフィックカード、又はノートパソコンなどの携帯型ソリューションにはＮｖｉｄｉａ  ＧｅＦｏｒｃｅ  ＧＯ  ７９００  ＧＳグラフィックカードなどの、グラフィック処理ユニットを含むことができる。コンピュータでレンダリングされたグラフィックソースはまた、例えば、ＯｐｅｎＧＬ、ＤｉｒｅｃｔＸ、又はＮｖｉｄｉａの特許権下にある３Ｄステレオドライバーなどの、適切なステレオドライバーソフトウェアを組み込むこともできる。
【００２８】
ビデオソースがビデオコンテンツを供給することができる。ビデオソースが、例えば、Ｎｖｉｄｉａ  Ｑｕａｄｒｏ  ＦＸ１４００グラフィックカードなどのグラフィック処理ユニットを含むことができる。ビデオソースがまた、例えば、ＯｐｅｎＧＬ、ＤｉｒｅｃｔＸ、又はＮｖｉｄｉａの特許権下にある３Ｄステレオドライバーなどの、適切なステレオドライバーソフトウェアを組み込むこともできる。
【００２９】
同期駆動素子５０は、右眼用画像の固体光源３２及び左眼用画像の固体光源３４の作動及び停止（すなわち、変調）を、例えば１秒当たり９０フレーム以上の速度で、液晶ディスプレイパネル２０に供給される画像フレームと同期させて、ちらつきのないビデオ又はレンダリングされたコンピュータグラフィックスを生成する任意の有用な駆動素子を含むことができる。同期駆動素子５０が、例えば、カスタムの固体光源駆動電子装置と連結したＷｅｓｔａｒ  ＶＰ−７ビデオアダプタ（Ｗｅｓｔａｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｓｔ．Ｃｈａｒｌｅｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）などの、ビデオインターフェースを含むことができる。
【００３０】
図２Ａ及び図２Ｂは、動作中の例示のディスプレイ装置１０の概略的側面図である。図２Ａにおいて、左眼用画像の固体光源３４（すなわち、複数の第２の光源３４）は点灯されており、右眼用画像の固体光源３２（すなわち、複数の第１の光源３２）は点灯されていない。この状態で、左眼用画像の固体光源３４から放射された光は、ライトガイド３７を透過し、両面プリズムフィルムシート４０及び液晶パネル２０を透過して、視聴者又は観察者の左眼１ａに向けられた左眼用画像を供給する。図２Ｂでは、右眼用画像固体光源３２が点灯しており、左眼用画像固体光源３４は点灯していない。この状態で、右眼用固体光源３２から放射された光は、ライトガイド３７を透過し、両面プリズムシート４０及び液晶パネル２０を透過して、視聴者又は観察者の右眼１ｂに向けられた右眼用画像を供給する。右眼用固体光源３２はライトガイドの右側に配置され、左眼用画像の固体光源３４はライトガイドの左側に配置されるが、いくつかの実施形態では、右眼用固体光源３２がライトガイドの左側に配置され、左眼用画像の固体光源３４がライトガイドの右側に配置されることは理解されよう。
【００３１】
光源３２、３４は、ライトガイド３７に空気結合又は屈折率整合されることができる。例えば、パッケージ化された光源装置（例えば、ＬＥＤ）は、ライトガイド３７内に屈折率整合材を使用せずにエッジ結合されることができる。あるいは、効率を増加させるために、パッケージ化された又はベアダイＬＥＤを、屈折率整合して、及び／又はライトガイドのエッジ内に封入することができる。この特徴は、効率的に入射光を運ぶために、付加的な光学的特徴（たとえば、注入ウェッジ形状）をライトガイドの端部上に含んでもよい。あるいは、ＬＥＤは、ＬＥＤの光をライトガイドのＴＩＲ（すなわち、全反射）モードに効率的に集めて平行化するために、適切な特徴を有するライトガイド３７のエッジ又は側面３１、３３に埋め込まれることができる。
【００３２】
液晶ディスプレイパネル２０は、可変のリフレッシュ速度又は画像更新速度を有するが、この例の用途では、６０ヘルツのリフレッシュ速度が想定される。これは、新しい画像が視聴者に示されるのが、１／６０秒ごと、つまり１６．６７ミリ秒（ｍｓｅｃ）ごとであるということを意味する。３Ｄシステムでは、これは、時間ｔ＝０（ゼロ）においてフレーム１の右画像が示されることを意味する。時間ｔ＝１６．６７ミリ秒において、フレーム１の左画像が示される。時間ｔ＝２×１６．６７ミリ秒において、フレーム２の右画像が示される。時間ｔ＝３×１６．６７ミリ秒において、フレーム２の左画像が示され、このようにこのプロセスが繰り返される。有効なフレームレートは、通常のイメージングシステムの値の半分である。なぜならば、個々の画像において、その画像の左眼と右眼の図を示すからである。
【００３３】
この例では、時間ｔ＝０において複数の第１の光源を点灯して右（又は左）画像を照明することで、それぞれ右（又は左）画像に光を供給する。時間ｔ＝１６．６７ミリ秒において、第２の画像（左又は右）を所定の位置に置き始める。この画像は、ＬＣＤパネルの上部からＬＣＤの下部へ「時間ｔ＝０の画像」に取って代わり、この例では完了までに１６．６７ミリ秒かかる。非走査式ソリューションにより、複数の第１の光源が全て消灯され、次にこの移行中の一時点で複数の第２の光源が全て点灯される。
【００３４】
毎秒少なくとも４５の左眼用画像及び少なくとも４５の右眼用画像を視聴者に供給することにより（右眼用画像と左眼用画像を交互に、また、画像は前回の画像ペアの繰り返しである可能性がある）、ちらつきのない３Ｄ画像を視聴者に提供する。したがって、コンピュータでレンダリングされた画像又は静止画像カメラ若しくはビデオ画像カメラから取得された画像による、異なる右視点画像及び左視点画像の対が表示されると、光源３２及び３４の切り替えと同期して表示される場合、視聴者は２つの異なる画像を視覚的に融合することができ、フラットパネルディスプレイから奥行きの知覚が生み出される。この視覚的にちらつきのない動作の限界は、上で議論したように、液晶ディスプレイパネル上に表示されている新しい画像が安定化するまでバックライトがオンとなるべきでなく、さもなければクロストーク及び劣った立体的画像が知覚されるということである。
【００３５】
図３は、例示的なライトガイド３７の底面の概略図である。図４は、線４−４に沿った、例示的なライトガイド３７の横断面図である。図５は、線４−４に沿った、他の例示的なライトガイド３７の横断面図である。
【００３６】
ライトガイド３７は、発光面３５及び反対側の光抽出面３６を含み（上記のとおり）、第１の側面３１は、発光面３５と光抽出面３６との間に延在する。第２の側面３３は、発光面３５と光抽出面３６との間に延在する。第２の側面３３は第１の側面３１の反対側であり、多くの実施形態では、第２の側面３３は、第１の側面３１と平行である。
【００３７】
中心線ＣＬは、第１の側面３１及び第２の側面３３に平行して延在し、かつ第１の側面３１及び第２の側面３３から（例えば、これらの間で）等距離である。中央の細長いプリズム３８は、中心線ＣＬに沿って延在し、光抽出面３６の一部分を形成する。複数の細長いプリズム３９は、中央の細長いプリズム３８に平行して延在し、後続のプリズム３９のそれぞれは、中央の細長いプリズム３８から遠くなるにつれて、漸次傾きが増す。複数の光源３２及び３４は、第１の側面３１及び第２の側面３３に沿って、それぞれ配置される。
【００３８】
多くの実施形態では、中央の細長いプリズム３８は、対称的なプリズムである（すなわち、第１の側面の内角θ１及び第２の内角θ２は等しい）。多くの実施形態では、複数の細長いプリズム３９は、中心線ＣＬに対し対称である。いくつかの実施形態では、図４に示すように、各プリズム３９の第１の側面の内角θ１は、各プリズム３９が第２の側面３３により近くなるにつれて減少する。いくつかの実施形態では、図５に示すように、各プリズム３９の第１の側面の内角θ１は、各プリズム３９が第２の側面３３により近くなるにつれて増加する。いくつかの実施形態では、後続のプリズムはそれぞれは、第１の側面の内角θ１が、各プリズム３９が第２の側面３３に近づくにつれて、漸次増加する又は減少する。
【００３９】
いくつかの実施形態では、複数の細長いプリズム３９は一定のピッチｐ（例えば、各プリズムの基部に沿った直線距離）を有する。他の実施形態では、複数の細長いプリズム３９は、非均一性のピッチを有する。いくつかの実施形態では、複数の細長いプリズム３９は、２５〜２５０マイクロメートルの範囲で、又は５０〜１５０マイクロメートルの範囲で一定のピッチを有する。多くの実施形態では、プリズム３９は一定の高さＰＨを有する。
【００４０】
プリズムの漸次傾斜因数は、プリズムが中心線ＣＬから離れて配置されるにつれて、傾いたプリズムの頂点がどのように移動するかとして考えることができる。各プリズムの頂点は、−１／２ピッチ〜１／２ピッチであってもよい（各頂点に隣接してドットと矢印によって図示されるように。ここでドットは対称的なプリズム頂点の位置を示した）。各ファセットは、それ自体の上に、−１／２ピッチ〜＋１／２ピッチのどれかのプリズムの頂点の場所を有する。無次元の単位まで測定し（ピッチに全てを割り当てる）、次いで頂点は−１／２〜１／２である。中心線ＣＬから更にもっと遠くに配置されたプリズムを検討する。図５は、プリズムが中心線ＣＬから更にもっと遠くに配置されるにつれて、中心線に漸次向かっていくように「移動する」頂点を図示する。図４は、プリズムが中心線ＣＬから更にもっと遠くに配置されるにつれて、中心線から漸次離れるように「移動する」頂点を図示する。可視領域における最終的なファセットの頂点の場所は、「アルファ」として記載され得る。例えば、−０．５又は０．５のアルファは、可視領域の縁部における直角三角形に対応する。
【００４１】
Ｒａｙｔｒａｃｅモデリング（Ｌａｍｂｄａ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＴｒａｃｅＰｒｏソフトウェアを利用する）を、図４及び図５の実施例、並びに、傾いていないプリズムを有する対照例に実施した。全ての３つの実施例は、８１．６マイクロメートルのピッチ及び８７１のプリズムを、一定の高さを備えて有した。中心のプリズムは、対照例及び図５の実施例では６．５度の内角を有した。図４の実施例は、７．５度の中心プリズムの内角を有した。図５の実施例では、頂点の場所は、中心線において完全に中心であるものから、縁部において−０．３の位置に縮小されるものまで線状に変化する。図４の実施例では、頂点の場所は、中心線において完全に中心であるものから、縁部において＋０．１５の位置に縮小されるものまで線状に変化する。対照例のためのＲａｙｔｒａｃｅモデルの結果は、３７％のシステム効率と、個々の左側及び右側源の、２．９の不均一性を示し、図５の実施例に関しては、５８％のシステム効率を示し、個々の左側及び右側源の２．７の非均一性を示し、図４の実施例に関しては、５９％のシステム効率を示し、個々の左側及び右側源の、３．０の非均一性を示す。
【００４２】
図６は、立ち上がりプリズムを有する、他の例示的なライトガイドの横断面図である。図７は、立ち上がりプリズムを有する、他の例示的なライトガイドの横断面図である。
【００４３】
ライトガイドは、発光面３５及び反対側の光抽出面３６を含み（上記のとおり）、第１の側面３１は、発光面３５と光抽出面３６との間に延在する。第２の側面３３は、発光面３５と光抽出面３６との間に延在する。第２の側面３３は第１の側面３１の反対側であり、多くの実施形態では、第２の側面３３は、第１の側面３１と平行である。
【００４４】
中心線ＣＬは、第１の側面３１及び第２の側面３３に平行して延在し、かつ第１の側面３１及び第２の側面３３から等距離である。中央の細長いプリズム３８は、中心線ＣＬに沿って延在し、光抽出面３６の一部分を形成する。複数の細長いプリズム３９’は、中央の細長いプリズム３８に平行して延在し、各プリズム３９’は、第１の側面３１又は第２の側面３３に平行な立ち上がり面５１を含む。立ち上がり面５１は、後続の細長いプリズム３９’のそれぞれが、中央の細長いプリズム３８から遠くなるにつれて、高さＲＨが増加する。
【００４５】
多くの実施形態では、中央の細長いプリズム３８は、立ち上がり面５１のない、対称的なプリズムである（すなわち、第１の側面の内角θ１及び第２の内角θ２は等しい）。多くの実施形態では、複数の細長いプリズム３９’は、中心線ＣＬに対し対称である。いくつかの実施形態では、立ち上がり面５１は、図６に示されるように、中央の細長いプリズム３８を向く。いくつかの実施形態では、立ち上がり面５１は、図７に示されるように中央の細長いプリズム３８から外に向けられる。多くの実施形態では、図６に図示されるように、立ち上がり面５１は、後続の細長いプリズム３９のそれぞれが、中央の細長いプリズム３８から遠くなるにつれて、高さＲＨが漸次増加する。
【００４６】
いくつかの実施形態では、複数の細長いプリズム３９’は一定のピッチｐ（例えば、プリズムの基部の直線距離）を有する。他の実施形態では、複数の細長いプリズム３９’は、非均一性のピッチを有する。いくつかの実施形態では、複数の細長いプリズム３９’は、２５〜２５０マイクロメートルの範囲で、又は５０〜１５０マイクロメートルの範囲で一定のピッチを有する。いくつかの実施形態では、プリズム３９’は一定の高さを有する。いくつかの実施形態では、プリズム３９’は、プリズムが中心のプリズム３８からどれくらい遠くに配置されるかによって変動する高さを有する。図６及び図７は、一定の内角（すなわち、第１の側面の内角θ１及び第２の内角θ２が等しい）を有するが、プリズム３９’が中心線ＣＬから遠くに配置されるにつれて、立ち上がり面が増加し、プリズム３９’が中心線ＣＬから遠くに配置されるにつれて、各プリズム３９’の高さが増加するプリズム３９’を示す。
【００４７】
漸次的な立ち上がりプリズム（四辺形として示される）は、プリズムが中心線ＣＬから離れて配置されるにつれて、立ち上がりプリズムの頂点がどのように移動するかとして考えることができる。上記のように、各プリズムの頂点は、−１／２ピッチ〜１／２ピッチであってもよい（各頂点に隣接してドットと矢印によって図示される。ここでドットは対称的なプリズム頂点の位置を示した）。図６は、プリズムが中心線ＣＬから更にもっと遠くに配置されるにつれて、中心線に漸次向かうように「移動する」頂点を図示する。図７は、プリズムが中心線ＣＬから更にもっと遠くに配置されるにつれて、中心線から漸次離れるように「移動する」頂点を図示する。
【００４８】
このように「勾配が付けられているライトガイド光抽出機構を備える、立体的３Ｄ液晶ディスプレイ」の実施形態が開示される。上記の実施及び他の実施は以下の「請求項の範囲」内である。本開示が、開示されたもの以外の実施形態で実施されうることは当業者には理解されよう。開示された実施形態は、例証の目的で提示されているのであって、制限するものではなく、本発明は、次に続く請求項によってのみ限定される。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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