JP5508538B2 - マルチビュー表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示パネルからの光ビームの方向を調節する調節器を用いる自動立体視又はデュアルビュー・ディスプレイのようなマルチビュー・ディスプレイに関する。

US2007/0008617は、切り替え可能なレンチキュラ配置が２つのレンズ・シートを有し、シート間に第１及び第２電気光学媒体があり、間に半波長板がある、2D/3D切り替え可能自動立体視表示装置を開示する。

本発明によれば、独立請求項に定義されるようなマルチビュー表示装置が提供される。従属請求項は、有利な実施の形態を提供する。

この配置では、調節器は、光源によって生成される光線(「光ビーム」又は「ビーム」)の方向を調節することが可能であるように構成される。一般に、調節器は、(光源がオンに切り替えられるときに)光線をさえぎるように配置される。状態のうちの少なくとも１つにおいて、調節器は、調節器が配置される光源によって生成される光の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透過する。好ましくは、オン及びオフの両方の状態において、調節器は、調節器が配置される光源によって生成される光の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透過する。「光ビームの方向を調節するために」とのフレーズは、特に、調節器がオンに切り替えられるときに、光ビームが光線を調節することを示す。調節器がオフに切り替えられるときに、光ビームは実質的に不変の態様で調節器を通過することができる。

「オフ状態及びオン状態を有する」とのフレーズは、調節器が少なくとも２つの状態を有するように構成されることを示し、以下でさらに詳細に述べられる。オフ状態において、光ビームは、調節器によって実質的に影響されることなく、調節器を通過することができる。オン状態において、ビームは、調節器によって少なくとも部分的に操作される。「オン状態」という用語が複数のオン状態を指すことができることに注意されたい。複屈折材料に適用される条件(例えば電圧)に応じて、異なるオン状態、したがって光ビームの異なる操作が達成されることができる。このようにして、ユーザは、ユーザの要求に応じてビームを操作することができる。さらに、本願明細書において、「オン状態」は、オンに切り替えられたときに調節器によって少なくとも提供されることができる特定の状態のために用いられる。したがって、オフ状態と特に定められたオン状態との間の中間状態も調節器のために選択可能である。

「層の積層」という用語は、実質的に隣接する層を指す（下記参照）。これは、２つの隣接する層間の界面が１つ以上の曲線又は１つ以上の角度を有することができることを除外しない。特に、固体複屈折材料層と切り替え可能な複屈折材料との間の界面は、１つ以上の微細構造(例えばプリズム構造)を含むことができる。好ましくは、界面は非平面である。しかしながら、第１及び第２材料層の外側の面は、好ましくは実質的に平行に配置される。これらの面は好ましくは平面であり、一方、切り替え可能な複屈折材料との界面における層は好ましくは実質的に非平面で、(したがって)１つ以上の微細構造を含む。

第１界面及び第２界面は、好ましくは複数のレンズ又はプリズムの形状を有する。レンズは直接隣接することができるが、レンズ又はプリズム間にゼロ以外の距離が存在することもできる。好ましくは、レンズ又はプリズムの形状は、実質的に互いの鏡像である。

したがって、好ましくは、実施の形態において、第１界面及び第２界面は、複数の１次元レンズの形状を有する。

レンズの配置は、マルチビュー表示装置(例えば自動立体視又はデュアルビュー表示装置)の切り替え可能なレンチキュラ画像形成配置を定めるために用いられる。自動立体視ディスプレイのために、好ましくは、レンズのアレイが用いられ、これは３つより多くのビューを可能にする。

マルチビュー表示装置は、自動立体視表示装置であることができる。そのような装置は、少なくとも１人の観察者に三次元(3D)画像を提供することが可能である。この場合、オン状態において、マルチビュー・モードが3Dモードであり、オフ状態において、シングルビュー・モードが2Dモードであることができる。別の態様では、マルチビュー表示装置は、デュアルビュー表示装置であることができる。この場合、オン状態において、マルチビュー・モードは、少なくとも２人の観察者に少なくとも２つの異なる2D画像を提供するためのモードである。したがって、例えば、デュアルビュー・ディスプレイは、事実上、３人の観察者に３つの異なる2D画像を提供することが可能なトリプルビュー・ディスプレイであることができる。シングルビュー・モードは、１つの二次元画像を提供するためのモードであることができる。

画像との用語は、任意の種類の静止画像又はビデオ表示を含む。

この切り替え可能なレンチキュラ・レンズ配置は、光ビームを生成するOLED表示パネルとともに用いるのに適している。これは無偏光出力を有するが、調節器設計は偏光した光入力を必要としない。それは、OLED表示パネルの光が失われることなく、又は破棄されることを必要とすることなく、動作することができる。一般に、無偏光を提供する表示パネルは、効果の損失なしに用いられることができる。

第１及び第２固体材料層は、好ましくは、複屈折性の固体材料を含む。「固体複屈折材料」との用語は、その光学軸配置が、切り替え可能な複屈折材料の場合のように可変ではない複屈折の材料に関する。複屈折又は重屈折は、光の偏光に応じたある種類の材料を通過するときの２つの光線（常光線及び異常光線）への光線の分解である。この効果は、材料の構造が異方性(方向依存性)の場合にのみ発生することができる。材料が１つの異方性の軸又は光学軸を有する(すなわち一軸性である)場合、複屈折は、通常屈折率及び異常屈折率と一般的に呼ばれる２つの異なる屈折率を材料に割り当てることによって形式化されることができる。

光学軸との用語は従来技術において周知であり、一軸性媒体中の位置であって、その位置を通過する全ての常光線がそれに対して垂直である偏光を有する位置における方向に関する。多くの場合、光学軸は、液晶の場合、分子の配向子の近くにある（Hecht (Optics, 4th edition, E. Hecht, Addison-Wesley)を参照）。

第１及び第２材料層のための適切な材料の例は、例えば、MerckからのRMM34c又はRMM257LCのような、光重合系に含まれるLCに基づく。そのような系は、例えばWO2004059565に記載されており、当業者に知られている。

「オフ状態」において、各々の界面について、界面の両側の媒体は、積層の法線に向きを調整されている無偏光に対して界面の両側で実質的に同じである屈折率を生じさせることができる(オフ状態)。

２つの界面の各々における切り替え可能な(複屈折)媒体は、「オン状態」と呼ばれる状態に切り替えられることができ、第１界面について、界面の両側の媒体は、積層の法線に向きを調整され、第１方向に向きを調整されているか又は第１方向に対して垂直な第２方向の偏光を有する光に対して界面の両側で実質的に同じである屈折率を生じさせることができ、積層の法線に向きを調整され、第２方向に対して垂直である方向の偏光を有する光に対して界面の両側で実質的に異なる屈折率に生じさせることができ、第２界面について、界面の両側の媒体は、積層の法線に向きを調整され、第１方向に向きを調整されているか又は第１方向に対して垂直な第３方向の偏光を有する光に対して界面の両側で実質的に同じである屈折率を生じさせ、積層の法線に向きを調整され、第３方向に対して垂直である方向の偏光を有する光に対して界面の両側で実質的に異なる屈折率に生じさせることができる。

積層は、第１固体材料層、切り替え可能な複屈折材料の層及び第２固体材料層の積層を含む。第１光学軸及び第２光学軸は、好ましくは直角を成す。そのような調節器は基本的に３つの層から成り、第１及び第２固体材料層は切り替え可能な複屈折材料をはさみ込む。切り替え可能な複屈折材料は、ツイステッド・ネマチック液晶又はキラル・ネマチック液晶材料を含む。さらに、第１光学軸及び第２光学軸は、積層の面の方向に向きを定められることができる。

この配置は、単純な構成を提供して、スイッチングのために１セットの電極のみを必要とする。１つの切り替え可能な層の使用は薄い構成を可能にして、これは、屈折が生じる異なる深さに起因するそれぞれの偏光が経験する光路差が減少することを意味する。

オフ状態において、第１界面における切り替え可能な複屈折材料の光学軸は、第２界面における同じ切り替え可能な材料の光学軸に対して垂直である。例えばツイステッド・ネマチック液晶を用いることにより、実質的に90°のねじれが、材料層にわたる切り替え可能な材料の光学軸に課されることができる。

オン状態において、切り替え可能な複屈折材料の層中の複屈折材料の光学軸(又は複数の光学軸)は、光学軸が第１固体材料層の光学軸及び第２材料層の光学軸の両方に対して垂直である状態に変化する。オン状態において、切り替え可能な材料の中の光学軸は、実質的に、全て整列配置される。この実施の形態の利点は、比較的単純な調節器が３つの層のみによって達成されることができることである。

従来技術において周知であるように、液晶の整列のために、面の近くにLCの向きを定めるためにラビングされた標準的なポリイミド層を用いることができる。LCの第２方位を与えるために電場が用いられることができる。電場を生成するために、(透明インジウムスズ酸化物(ITO)）電極が適用されることができる。ここで、「層の積層」という用語は、２つの実質的に隣接する層間にITO層及び/又はポリイミド層も存在する実質的に隣接する層を指す。本願明細書において、調節器は、特に、調節器のために必須である３つ以上の層、すなわち、第１固体材料層、第２固体材料層及び切り替え可能な複屈折材料の１つ以上の層を参照して説明される。

別途示されない限り、適用可能であり技術的に可能である場合には、複数の要素「からなるグループから選択される」とのフレーズは、示される要素のうちの２つ以上の組み合わせも指すことができる。「上」「下」「上部」「下部」などの用語は、実質的に水平な面に実質的に平行で部屋の天井に対向するライティング・システム底面に関して実質的に水平な面に対して実質的に平らに、特にその下に、ライティング・システムが配置されるときに達成されるアイテムの位置又は配置を指す。しかしながら、これは、他の配置における(例えば壁に対する)又は他の(例えば垂直)配置のライティング・システムの使用を除外しない。

本発明の実施の形態は、単に一例として、対応する参照記号が対応する部分を示す添付の図面を参照して以下で説明される。

本発明のいくつかの原理を概略的に表す図。 「オフ」状態における調節器の実施の形態を概略的に表す図（この実施の形態が本発明の表示において用いられる）。 「オン」状態における調節器の実施の形態を概略的に表す図（この実施の形態が本発明の表示において用いられる）。 「オフ」状態における調節器の他の実施の形態を概略的に表す図。 「オン」状態における調節器の他の実施の形態を概略的に表す図。 「オフ」状態における調節器のさらに他の実施の形態を概略的に表す図。 「オン」状態における調節器のさらに他の実施の形態を概略的に表す図。 マイクロ構造化界面の実施の形態を概略的に表す図。 マイクロ構造化界面の実施の形態を概略的に表す図。 調節器を有する光学装置の実施の形態を概略的に表す図。 調節器を有する光学装置の実施の形態を概略的に表す図。 調節器を有する光学装置の実施の形態を概略的に表す図。 切り替え可能なレンズ配置がどのように切り替え可能な2D/3Dディスプレイを提供するために用いられることができるかについて説明するために用いられる図。 2Dモードの自動立体視ディスプレイにおいて使用される光学装置の第１の例を示す図。 3Dモードにおける図8の光学装置を示す図。 2Dモードの自動立体視ディスプレイのための本発明の光学装置の第１の例を示す図。 3Dモードにおける図10の光学装置を示す図。 2Dモードの自動立体視ディスプレイのための本発明の光学装置の第２の例を示す図。 3Dモードにおける図12の光学装置を示す図。

本発明を説明する前に、出願人によって開発された(但し未公表)光学調節器のいくつかの設計及び用途が最初に説明される。

図1は、光ビーム5の方向を調節するための調節器1を概略的に表す。調節器1は、層の積層10を有する。積層10は、第１光学軸(図示せず、図2a-4b参照)を有する第１固体材料層100、第２光学軸(図示せず、図2a-4b参照)を有する第２固体材料層200及び切り替え可能な複屈折材料30を有する。切り替え可能な複屈折材料は、１つの層として又は分かれた層として用意されることができる(下記参照)。

理解のために、ポリイミド層及び電極層(例えばITO層)は、図中に描かれない。それらの特徴は、当業者に知られている。本明細書において「隣接する」という用語は、いくつかの実施の形態では、隣接するアイテムの少なくとも一部の間に、例えば、ポリイミド層及び/又は(透明)ITO層が存在することを意味する。

積層は、第１固体材料層100と複屈折材料30との間の第１界面130及び第２固体材料層200と複屈折材料30との間の第２界面230を更に有する。

切り替え可能な複屈折材料と同様に第１材料層100及び第２材料層200の材料は、(a)オフ状態において、第１界面130の複屈折材料30が第１光学軸と平行な光学軸を有するように構成され、第２界面230の複屈折材料30が第２光学軸と平行な光学軸を有するように構成され、そして（b）オン状態において、第１界面130の複屈折材料30が第１光学軸に対して垂直な光学軸を有するように構成され、第２界面230の複屈折材料30が第２光学軸に対して垂直な光学軸を有するように構成されるように選択されて構成される。

第１及び第２固体材料層100,200は、好ましくは、複屈折性である固体材料を有する。切り替え可能な複屈折材料は、好ましくは液晶(例えば、ツイステッド・ネマチック液晶又はキラル・ネマチック液晶)である。

特に、界面130,230は、１つ以上の微細構造を有することができる(下記参照)。しかしながら、第１及び第２材料層の外側の面は、好ましくは、実質的に平行に配置される。これらの面は好ましくは平面であり、一方、切り替え可能な複屈折材料を有する界面130,230の層は、(したがって)好ましくは実質的に非平面であり、１つ以上の微細構造を有する(下記参照)。

特定の実施の形態では、図2a-2b（それぞれ「オフ状態」及び「オン状態」）に描かれるように、積層10は、第１固体材料層100、切り替え可能な複屈折材料30の層300及び第２固体材料層200の積層を有する。符号111によって示される第１光学軸及び符号211によって示される第２光学軸は直角を成すように選択される。そのような調節器1は基本的に３つの層から成り、第１及び第２固体材料層は切り替え可能な複屈折材料をはさみ込む。特に、そのような実施の形態において、切り替え可能な複屈折材料30は、例えばMerckからのTL213のような、ツイステッド・ネマチック液晶材料を有する。

本発明は、以下で更に説明されるように、切り替え可能な自動立体視表示装置の中でこの種類の調節器の使用を伴う。

オフ状態において、切り替え可能な複屈折材料のそれぞれの界面130及び230における符号311によって示される光学軸(あるいは、ここでは、特にキラル・ネマチック材料が切り替え可能な複屈折材料として適用される場合には、複数の光学軸)は、(それぞれの界面の他方の側における固体材料の)光学軸111及び211と平行に配置される。したがって、界面130,230において、光学軸は、それぞれ、界面の両方の側において平行に整列される。複屈折材料層の光学軸は、第１及び第２固体材料100,200の第１及び第２光学軸111,211に関して光学軸の所望の配置を達成するために、90°以上回転されることができる。

複屈折材料がツイステッド・ネマチックLCを有することができるこの実施の形態における切り替え可能な複屈折層の層厚は、約40-100μmの範囲(例えば約50μm)であることができる。そのような厚さは、90°回転を発生させるのに十分である。

調節器1がオンに切り替えられると、切り替え可能な複屈折材料30の光学軸の整列が変化して、それぞれ、第１及び第２材料層の両方の光学軸に対して垂直に整列配置する。ここで、複屈折材料の光学軸311は、実質的に材料全体を通して、第１及び第２材料層の光学軸111,211に対して垂直に整列配置される。

図3a-3b(それぞれ「オフ状態」及び「オン状態」)に表される更に特定の実施の形態において、積層10は、
- 切り替え可能な複屈折材料30の第１層301、
- 第１固体材料層100、
- 切り替え可能な材料30の第２層302、及び
- 第２固体材料層200、
の積層10を有する。

切り替え可能な複屈折材料30の第１層301及び第１固体材料層100は、第１界面130を生成する。切り替え可能な材料30の第２層302及び第２固体材料層200は、第２界面230を生成する。実際上、この積層10は、２つのセルを有する（すなわち、第１層301及び第１固体材料100、並びに、第２層302及び第２固体材料200）。これらの２つのセルは隣接して配置されることができ、すなわち、第１材料100及び第２層302は更なる界面400を発生させる。この更なる界面400は、好ましくは平面である。切り替え可能な複屈折材料30の第１及び第２層301, 302それぞれにおける光学軸は、それぞれ、符号311(1)及び311(2)によって示される。

ここで、第１光学軸111及び第２光学軸211は、この実施の形態において垂直である。第１層301の光学軸311(1)は(実質的に切り替え可能な複屈折材料30の第１層301の材料の至る所で)第１光学軸111と平行である。第２層302の光学軸311(2)は(実質的に切り替え可能な複屈折材料30の第２層302の材料の至る所で)第２光学軸211と平行である。

オフ状態において、それぞれの界面130及び230における光学軸311(1)及び311(2)は、したがって、それぞれ、第１固体材料層100及び第２固体材料層200の光学軸111及び211と平行であるように整列配置される。調節器1がオンに切り替えられると、切り替え可能な複屈折材料30の光学軸の整列は変化し、第１及び第２材料層の両方の光学軸に対してそれぞれ垂直で、かつ、互いに対して垂直であるように整列配置する。図3bを参照して、切り替え可能な複屈折材料30の第１層301の光学軸311(1)は、第１固体材料層100の光学軸111に対して垂直であり、切り替え可能な複屈折材料30の第２層302の光学軸311(2)に対して垂直である。切り替え可能な複屈折材料30の第２層302の光学軸311(2)は、第２固体材料層200の光学軸211に対して垂直であり、切り替え可能な複屈折材料30の第１層301の光学軸311(1)に対して垂直である。

図4a-4b(それぞれ「オフ状態」及び「オン状態」)に表される更に他の実施の形態において、積層10は、
- 第１固体材料層100、
- 切り替え可能な複屈折材料30の第１層301、
- 偏光回転子(例えばツイステッド・ネマチックセル)から成る中間層500、
- 切り替え可能な材料30の第２層302、及び
- 第２固体材料層200、
の積層を有する。

切り替え可能な複屈折材料30の第１層301及び第１固体材料層100は、第１界面130を生成する。切り替え可能な材料30の第２層302及び第２固体材料層200は、第２界面230を生成する。

ここで再び、２つのセルが提供され、それらのセルは両方とも切り替え可能な複屈折材料及び(複屈折の)固体材料層を有する。個々のセル(それぞれ100/301及び200/302)の中の光学軸(111/311(1)及び211/311(2))は、平行に整列配置される。さらに、全ての光学軸は、オフ状態において平行に整列配置されることができる。

２つのセルの間に、偏光回転子500が配置される。セルは、偏光回転子500をはさみ込むことができる。特定の実施の形態において、切り替え可能な複屈折材料30の第１層301は、偏光回転子500との界面501を発生させる。さらに特定の実施の形態において、切り替え可能な複屈折材料30の第２層302は、偏光回転子500との界面502を発生させる。

オン状態において、切り替え可能な複屈折材料30の光学軸の方向は、第１層301及び第２層302の両方で変化する。光学軸311(1)及び311(2)は、それぞれ固体材料層100, 200の光学軸111, 211に対して垂直な状態に切り替わる。さらに、それらは相互に平行な状態に切り替わる。さらに、それらは、それらが外側の面に対して実質的に垂直(すなわち積層1に対する法線と実質的に平行)である状態に切り替わることができる。

図5a-5bは、非制限的に、界面130及び230上の微細構造のいくつかの実施の形態を表す。これらの微細構造は、図5ではレンズ形状であり、図5bではのこぎり歯形状である。なお、好ましくは、微細構造は一次元である。したがって、図5a/5bは、積層10の実施の形態の断面を概略的に表すことになる。

いくつかの実施の形態(例えば図1-3参照)において、オン状態の第１界面を通過するビームの屈折する部分に対する屈折率の変化は、第２界面を通過するビームの屈折する部分の屈折率の変化に対して符号が反対である。各々の界面において同じ動作を必要とする場合(例えば、ある方向におけるリダイレクション又はフォーカシング)、屈折率の小さい差分のために、微細構造の形状は実質的に鏡像であることができる。しかしながら、最適な効果を達成するための小さい差分を誘導することができる。図4a-4bの実施の形態では、好ましくは、界面は微細構造を有しない。

図6a-6bは、調節器1を備えた光学装置600の実施の形態を概略的に表す。

光学装置600は、光線5を生成するように構成される光源601を有する。光学装置600は、さらに、光ビーム5の方向を調節する調節器1を有する。光学装置600は、１つの光線を生成するように用意されることができるが、複数の光ビーム5を生成するように構成されることもできる。

ここで、一例として、図6aの光学装置600は、光源601として複数のピクセル602を備える表示装置を有する。以下でさらに説明されるように、本発明は特に自動立体視表示装置における光学調節器の使用に関する。調節器1は、複数の光ビーム5の方向を調節するように構成される。複数のピクセル602は、調節器1によって操作されることができる複数の光ビーム5を生成する。特定の実施の形態では、光学装置600は、複数の調節器1をオプションとして有することができる。

他の一実施例において、光学装置600は照光装置である（図6b参照）。そのような照光装置は、ランプであることができ、特に実質的に点光源ランプ(例えばスポットライト)であることができる。したがって、実施の形態において、光学装置600は、光源601としてスポットライトを有する。特に、光源601は、2-20°の範囲、好ましくは2-10°の範囲から選択される開口角度(2*θ)を有する光ビーム5を生成するように構成される。調節されたビーム(又は調節された光ビーム)は、調節器1の下流において、調節器1がオンである場合、符号5'によって示される。

図6cは、光を検出するように用意された光学装置600の実施の形態を表す。光学装置600は、光学センサ651(例えばCCDアレイ）及び本明細書において説明される調節器1を有する。調節器は、光学センサの方向に光ビーム5の向きを変えるために用いられることができる。例えば、このようにして、領域をスキャン又は掃引することができる。

上で説明される調節器は、光ビーム5の方向を調節するためにある。調節器1は、オフ状態及びオン状態を有し、層の積層10を有する。積層10は、第１光学軸111を有する第１固体材料層100、第２光学軸211を有する第２固体材料層200及び切り替え可能な複屈折材料30を有する。さらに、積層は、第１固体材料層100と複屈折材料30との間の第１界面130及び第２固体材料層200と複屈折材料30との間の第２界面230を含む。オフ状態において、第１界面130における複屈折材料30は、第１光学軸111と平行な光学軸を有するように構成され、第２界面230における複屈折材料30は、第２光学軸211と平行な光学軸を有するように構成される。オン状態において、第１界面130における複屈折材料30は、第１光学軸111に対して垂直な光学軸を有するように構成され、第２界面230における複屈折材料30は、第２光学軸211に対して垂直な光学軸を有するように構成される。この装置は、例えば、スポットライト、表示装置又は光学センサのために、光ビームの方向を変えるために用いられることができる。

調節器の使用は、スポットライト又は車両ヘッドライトのような光学ビームの方向を変えるために用いられる装置に関連して上で説明された。本発明は、特に、自動立体視表示装置に適用されるこの種類の調節器の使用に関する。

自動立体視ディスプレイは２つのグループに分類され、そのうちの一方では眼鏡が必要とされ、一方ではこれは必要とされない。後者では、ディスプレイは、角度依存性の画像を送出する。左目及び右目は異なる画像を受けて、3Dの印象が得られるように設計が行われる。

角度依存性画像は、特別なバックライトを有する又はディスプレイの前に取り付けられるレンチキュラを有するLCD-TVから得られることができる。レンチキュラは、円柱レンズのアレイを有し、LCピクセル面を無限遠に投射する。そのような場合、レンズは、位置の差を角度の差に変換する。これは、ピクセルのある選択のみが、ある角度から見られることができることを意味する。更なる角度のためのより異なるビューは、より良好な3D印象につながる。しかしながら、3D印象を与える他に、更なるビューはさらに、全ての利用可能なピクセルがビューの間で分割されるので、観察される解像度を自動的に低下させ、ビューが多いほど、ビューあたりのピクセルが減ることを意味する。これは、解像度とビューの数との間のトレードオフにつながる。固体材料の(切り替え可能ではない)レンチキュラ・アレイの設計に関する自動立体視装置を構成するための１つの態様の詳細な説明は、例えばUS特許6064424に説明され、その内容は参照として組み込まれる。自動立体視表示を設計するための他の態様が用いられることができる。

解像度減少は3Dコンテンツを表示するためには許容できる場合があるが、(全てのビューが同じものである)2Dコンテンツを表示するために、それは多くの場合許容できない。この問題を解決するために、いくつかのいわゆる2D/3D切り替え可能なディスプレイが提案された。これらは、複屈折性の液晶によって満たされた固定のレンチキュラ構造を有する。液晶を切り替えることによって、レンチキュラは、オン/オフを切り替えられることができる。そのような装置の設計及び動作のより詳細な説明は、例えば、US6069650に見出されて、その内容は参照として組み込まれる。特に2D又は3Dモードに関するレンチキュラのレンズ機能又は透明機能を提供するための態様が詳細に説明される。その特許に説明された切り替え可能な原理は、例えば標準的なLCDパネルが表示パネルとして用いられる場合には、ディスプレイからの光が偏光していることを必要とする場合がある。そのようなLCDパネルは一般に偏光した光を提供することが知られている。

OLEDディスプレイの出力は基本的に無偏光である。標準的な切り替え可能なレンチキュラを適用するために、具合が悪い偏光を有する光を除去するためにシステム中に偏光子が必要である。これは光出力を50%低下させ、輝度の損失又はパワー効率の減少をもたらす。

図7は、切り替え可能なレンチキュラがどのように光経路を制御することができるかについて示す。左図はいかなるレンズ作用も示さず、一方、右図はレンズ作用を示す。LCの配向は２つの図において異なる。光は偏光しているので、左図において、レプリカと一致する常光線屈折率を経験する。この一致のために、レンズ作用は存在しない。右図において、光はレプリカと一致しない異常光線屈折率を経験し、レンズ作用を与える。

このシステムに関する問題は、それが光の１つの偏光に対してのみ用いられることができ、無偏光OLEDディスプレイには適していないことである。

上で説明される光調節器は、切り替え可能なレンズ機能を提供するために用いられることができる。界面130,230は、レンチキュラ・レンズ面になる。

図8及び9は、無偏光表示出力(例えばOLEDディスプレイ)に適しており、上で説明される光リダイレクション・コンセプトを用いる切り替え可能なレンチキュラ配置の実施態様の第１の例を示す。

図8は、2Dモードにおけるシステムを示す。これは、図2aを参照して説明された配置に対応するが、別々の切り替え可能な層30a, 30b及び２つの固定された層100, 200を有する。

湾曲したレンズ面において、材料の光学特性における差は存在せず、したがってレンズ作用は無い。これは完全な2D画像を与える。

図9は、3Dモードにおけるシステムを示す。これは、図2bを参照して説明された配置に対応するが、やはり別々の切り替え可能な層30a, 30b及び２つの固定された層100, 200を有する。中央の媒体は切り替わり、下層200は偏光のうちの一方を屈折させ、上層100はもう一方の偏光を切り替える。

結果として、無偏光入力によっても、レンズ作用がオン／オフされることができる。

図10及び11は、無偏光表示出力(例えばOLEDディスプレイ)に適しており、上で説明される光リダイレクション・コンセプトを用いる本発明による切り替え可能なレンチキュラ配置の実施態様の第１の例を示す。

図10は、2Dモードにおけるシステムを示す。これは、図2aを参照して説明される配置により密接に対応し、１つの切り替え可能な層30及び2つの固定された層100, 200を有する。この実施態様は、製造の観点から、製造がより容易である。更に、クロストークが少ない。

上述のように、１つの切り替え可能な層30は、90°以上偏光を回転させる液晶で満たされる。光学特性が界面において整合するので、いかなるレンズ作用も現れない。これは2Dモードである。

図11は、3Dモードのシステムを示す。液晶がセル中でねじれていないので、両方の偏光が屈折する。

図10及び11の設計に関する２つの潜在的な問題が存在する。１つは、切り替え可能なLC層の厚さがレンズ配置の中央において適切に制御されないことである。これは、いくつかの状況においてアーチファクトにつながる可能性がある。第２の問題は、下のレンチキュラにおけるあるレンズ界面を通過する光が、１つ以上のレンズだけシフトされた上のレンチキュラにおける他のレンズ界面を通過する場合があることである。これは、迷惑である可能性があるクロストークにつながる。これは、矢印1100によって表される。

この問題に対処するために、レンズの面が互いにほぼ触れるように、レンチキュラを互いの非常に近くに配置することができる。図12及び13は、このコンセプトを用いる本発明による第２の例を示す。特に、切り替え不可能なレンズ間の最小間隔は、レンズの深さより小さい(図12を参照してs<d)。好ましくは、最小間隔sは、両方のアレイのレンズの深さより小さい。２つのアレイのレンズは一般的に、(示されるように)同じ深さ及びピッチを有するが、これは必須でない。この間隔低減は、クロストークの低減につながる。

図12は2Dモードを示し、図13は3Dモードを示す。これを可能にするために、考えられる光学材料の組み合わせに関する若干の制限がある。複屈折材料はΔn =nE - nOによってしばしば特定され、nEは異常光線屈折率、nOは常光線屈折率である。

図12及び13の実施の形態のために、用いられる３つの材料（２つの固定されたレンチキュラ及び切り替え可能LC）の常光線屈折率及び異常光線屈折率は全て同じでなければならない。加えて、示されるレンズ形状に対して、(例えば図13の左部分において法線の方への屈曲を提供するために)Δnはさらに負でなければならない。

液晶の切り替えは、整列層、適切に配置された電極及び適切な種類のLC(特にΔε特性)を組み合わせることによって達成されることができる。

整列層は、例えば、境界の近くのLCに、それ自体の向きを境界に対してある角度に定めることを強制することができ、この角度は例えば、0又は90°に近いことができる。レンズの界面に沿ったLC整列を提供するために、面内切り替え電極が例えば用いられることができる。これらの方法は全て当業者に周知である。

層の配置は、上記の設計において交換されることができる。２つのレンズ配置は同じレンズ・ピッチによって示されるが、これらは異なってもよい。２つの固定されたレンズ配置は、所望の場合、異なる角度を有することもできる。固定されたレンチキュラは、同様にホメオトロピカルに整列配置されてもよい。

上述の配置において、２つの切り替え可能なレンチキュラは、各々入射光の垂直な偏光成分に作用する。レンチキュラは、切り替え可能な異方性媒体によって間隔を置いて配置され、レンチキュラ自体が異方性であって、それらの間の媒体と対応する光学屈折率特性を有する。これは、両方の偏光が用いられて、システムを効率的にすることができることを意味する。

図面において、電気ケーブルなどのようなあまり重要でない特徴は、明確にするために、（全ては）描かれていない。

上述の実施の形態において、調節器は、自動立体視表示が可能になるように、複数のビューを発生させるために用いられる。一例として、これは、表示パネルの個々のピクセルが異なるビューに投射されるようにレンチキュラを設計することによって実行されることができる。詳細な説明として、上で参照されたUS特許及び本発明の詳細な説明を参照のこと。

しかしながら、本発明の調節器は、複数の観察者が異なる2Dコンテンツを観察することができるデュアルビュー・ディスプレイを提供するためにも適している。例えば、それぞれ、車両又は航空機のドライバ/パイロット及び副ドライバ/副パイロットは、トラフィック・データ及び非トラフィック・データ(例えば動画など)を提供されることができる。そのようなディスプレイの詳細な説明は、例えば国際出願PCT/IB03/03844に提供され、その内容は参照として組み込まれる。この出願は、パララックスバリアを備える又はレンチキュラ・アレイを備えるデュアルビュー・ディスプレイを提供する。その出願の内容を繰り返すことを必要とすることなく、PCT/IB03/03844におけるレンチキュラ・アレイを有するディスプレイに関する実施の形態の説明は、ピクセル寸法及びレンチキュラ設計の関係に関してデュアルビュー表示を構成する方法の例を提供する。本発明のデュアルビュー・ディスプレイに至るために、PCT/IB03/03844のディスプレイのレンチキュラは、本発明の調節器に置き換えられる必要があり、ここで、調節器レンチキュラの寸法は、PCT/IB03/03844のディスプレイの関連する実施の形態の説明に従うように選択されるべきである。さらに、LCD表示装置は、例えばOLED表示パネルのような実質的に無偏光を提供する表示パネルに置き換えられることができる。

「実質的に平ら」又は「実質的に構成される」などにおけるような「実質的」との用語は、当業者によって理解される。実施の形態において、形容詞は、大体において除去されることができる。該当する場合には、「実質的に」用語は、「全体的に」、「完全に」、「全て」などによる実施の形態を含むことができる。該当する場合には、「実質的に」との用語は、95%以上、特に99%以上のような、90%以上に関することもでき、100%を含む。「有する」との用語は、「有する」との用語が「からなる」を意味する実施の形態も含む。

さらに、詳細な説明及び請求の範囲における「第１」「第２」「第３」などの用語は、同様の要素を区別するために用いられ、必ずしも、逐次的又は経時的な順序を表すために用いられるわけではない。そのように用いられる用語は適切な状況の下で相互に交換可能であり、本明細書に記載される本発明の実施の形態は、記載され又は図示されたもの以外の他の順序で動作することが可能であることが理解されるべきである。

本願明細書における装置は、とりわけ、動作の間として説明される。当業者にとって明らかであるように、本発明は、動作方法又は動作中の装置に制限されない。

上述の実施の形態は本発明を制限ではなく説明し、当業者は、請求の範囲から逸脱することなく多くの他の実施の形態を設計することができることが留意されるべきである。請求の範囲において、括弧間に配置される任意の参照符号は請求項を制限するように解釈されてはならない。「有する」「含む」などの動詞及びその活用形の使用は、請求の範囲において述べられたもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。「及び/又は」という用語は、関連する記載された項目の１つ以上のすべての組み合わせを含む。単数で表現された要素は、そのような要素が複数存在することを除外しない。本発明は、いくつかの異なる素子を有するハードウェアによって、及び、適切にプログラムされたコンピュータによって実施されることができる。いくつかの手段を列挙する装置請求項において、これらの手段のいくつかは、ハードウェアの同じ１つのアイテムによって実現されることができる。単に特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されるからといって、利益を得るためにこれらの手段の組み合わせを用いることができないことを意味しない。

Claims (7)

1. 光ビームを生成するためのピクセルを有する表示パネル、及び、前記光ビームの方向を調節するための調節器を有するマルチビュー表示装置であって、前記調節器は、オフ状態及びオン状態を有し、層の積層を有し、
   前記積層は、第１光学軸を有する第1固体材料層、第２光学軸を有する第２固体材料層、及び、切り替え可能な複屈折性のツイステッド・ネマチック液晶材料又はキラル・ネマチック液晶材料を有し、
   前記第１固体材料層と複屈折材料との間に第１界面が形成され、前記第２固体材料層と複屈折材料との間に第２界面が形成され、前記第１界面及び前記第２界面はそれぞれ、前記光ビームの方向を調節するためのレンチキュラ・レンズ又はプリズムのアレイを定め、
   オフ状態において、前記第１界面における前記複屈折材料は、前記第1光学軸に平行な光学軸を有するように構成され、前記第２界面における前記複屈折材料は、前記第２光学軸に平行な光学軸を有するように構成され、
   オン状態において、前記第１界面における前記複屈折材料は、前記第1光学軸に垂直な光学軸を有するように構成され、前記第２界面における前記複屈折材料は、前記第２光学軸に垂直な光学軸を有するように構成され、
   オン状態において、前記マルチビュー表示装置はマルチビュー・モードとなり、オフ状態において、前記マルチビュー表示装置はシングルビュー・モードとなる、マルチビュー表示装置。
2. 前記第１光学軸及び前記第２光学軸が直角を成し、前記第１光学軸及び前記第２光学軸が前記積層の面の方向を向く、請求項１に記載のマルチビュー表示装置。
3. 無偏光の前記光ビームを生成する表示パネルを有する、請求項１又は請求項２に記載のマルチビュー表示装置。
4. 前記表示パネルが有機発光ダイオード表示パネル又は発光ダイオード表示パネルである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のマルチビュー表示装置。
5. 前記第１固体材料層と前記第２固体材料層との間の最小間隔が、前記レンチキュラレンズアレイのレンチキュラ・レンズの深さ未満である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のマルチビュー表示装置。
6. 前記マルチビュー表示装置が自動立体視表示装置であり、前記マルチビュー・モードが三次元モードであり、前記シングルビュー・モードが二次元モードである、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のマルチビュー表示装置。
7. 前記マルチビュー表示装置がデュアルビュー表示装置であり、前記マルチビュー・モードが、少なくとも２人の観察者に少なくとも２つの異なる二次元画像を提供するためのマルチビュー・モードであり、前記シングルビュー・モードが１つの二次元画像を提供するためのモードである、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のマルチビュー表示装置。

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