JP2007500865A - 切り換え可能な２ｄ／３ｄディスプレイ - Google Patents

Abstract

バックライト（６）および光変調層（５）を有するＬＣＤ装置などのディスプレイ装置。バックライト（６）は、２Ｄ画像を生成するための単一の均一な光源または３Ｄ画像を生成するための一連の狭い平行光源として動作するよう制御できる。好ましくはバックライト（６）はＯＬＥＤデバイスであり、２Ｄ／３Ｄモード切り換えはＯＬＥＤデバイスの平行制御電極（１１）の全部または部分集合に選択的に電圧をかけることによって達成される。

Description

本発明はディスプレイ装置に関する。

液晶マトリクスを使ってピクセル単位でバックライトが変調される液晶ディスプレイ装置は周知である。そのような装置は一般に二次元（２Ｄ）画像を生成する。三次元（３Ｄ）画像を生成することもできるが、追加的なコンポーネントが必要となる。たとえば、半円筒形のレンズを液晶装置の前に置くなどである。あるいはまた、平行遮蔽（parallel barrier）法では、不透明シートに透明な線のパターンを含む遮蔽層がバックライトと液晶マトリクスとの間に置かれる。US-A-4717949で開示されているさらなる技術は細い平行光源を液晶マトリクスの裏で使う。

これらの既知の技術には、ディスプレイが２Ｄディスプレイまたは３Ｄディスプレイのいずれかとして構築されなければならないという問題がある。

２Ｄ画像および３Ｄ画像の両方の表示に使うことのできるディスプレイ装置を提供することが本発明の目的である。

本発明によれば、光源および該光源からの光を変調するための光強度変調器のアレイを有するディスプレイ装置であって、前記光源が単一の広い光源またはある間隔方向に離間された複数の狭い光源として動作するよう構成され、前記光源および前記アレイが、各変調器が前記狭い光源のうちの一つのみによって有意に照射され、前記間隔方向に平行な変調器のストリングが狭い光源のそれぞれによって照射されるようなディスプレイ装置が提供される。

これにより、全光源を発光させることによって２Ｄ画像を提供することができ、狭い光源だけを選択的に発光させることによって３Ｄ光源を提供することができる。

前述した変調器と光源との構成は、当該ディスプレイ装置の画像形成領域全体を占めなくてもよい。

US-A-4717949で開示されている装置は、光源の分離のために広い光源として動作するにはふさわしくないものになっている。

狭い光源は点光源でもよい。しかし、狭い光源が細長く、間隔方向に実質垂直に整列しているほうが製造が容易になるので好ましい。

好ましくは、前記光源は前記アレイと実質同じ広がりをもち、前記アレイに平行な面である発光面を有している。アレイは液晶ディスプレイのピクセルのアレイなどである。

好ましくは、前記光源は発光ダイオード構造、たとえば有機発光ダイオード構造を有している。より好ましくは、前記光源は各自が独立して制御できる、太いものと細いものが交互になった平行な制御電極を有している。あるいはまた、前記光源は、細い、互いに隣り合わせの、平行で、独立して制御できる制御電極を有しうる。これにより、３Ｄモードで使われる有機発光ダイオード構造の部分を変更して、それによりディスプレイ全体としての耐用寿命を延長することが可能になる。

制御電極を二次元グリッドに配列することにより、２Ｄ画像と３Ｄ画像を実質任意の仕方で混合することが可能になる。

ピクセルが長方形状のグリッドに配列されているところでは、帯が出たりするような望ましくない画像乱れは、制御電極をある角度（θ）傾けることによって軽減させたり、解消したりすることができる。傾ける角度は、ピクセルの縦列に対して好ましくは10°以下であるが、これは必須ではない。

光源が複数の領域の二次元的なアレイを有するような装置によってカラー画像を生成することができる。これらの領域は異なる色の光を放出することができ、カラー画像の生成のために好ましくは繰り返しパターンに配列されている。また、これらの領域から放出される光の強度は表示される画像の局所的な強度に依存して独立に変化させてもよい。その場合、画像の暗い部分は低輝度のバックライトで照らされ、画像の明るい部分は高輝度の光のバックライトで照らされる。

最適な３Ｄのパフォーマンスが得られるのは、前記ストリングのそれぞれの長さが、それを照射する狭い光源とその隣の狭い光源との間の間隔と実質同じであるときである。

本発明に基づくディスプレイは、電子手帳、パソコン、携帯電話などを含む電子装置において用いてもよい。

本発明の諸実施形態についてこれから、例としての付属の図面を参照しつつ説明する。

図１を参照すると、携帯情報端末（PDA: personal digital assistant）１は、平坦な直方体ボディ２を有している。長方形のディスプレイパネル３およびキー４がボディ２の二つの大きな面のうちの一つ２ａに設けられている。このキー４によって、ユーザーはＰＤＡ１上で走るプログラムと対話することができる。ディスプレイパネル３はＰＤＡ１上で走るプログラムによって生成される画像を表示する。

図２を参照すると、ディスプレイパネル３はフレーム４を有しており、該フレーム４は平面状の有機発光ダイオード（OLED: organic light emitting diode）バックライト６の上に重なる液晶ディスプレイ（LCD: liquid crystal display）を含んでいる。ディスプレイパネル３は２Ｄモードおよび３Ｄモードで動作させることができる。

ＬＣＤ５は従来のもので、上側と下側に電極担持ガラス基板７、８およびそれらを隔てる液晶物質９を有している。ＬＣＤ５のピクセルピッチはこの例では100μmである。OLEDバックライト６も概して従来のもので、少なくとも基板１０、下側電極層１１、プリントポリマー層１２、上側電極層１３を有する。プリントポリマー層１２は白色光を発する。このOLEDバックライト６は、下側電極層１０が太い電極１１ａと細い電極１１ｂとに分割されている点が従来とは異なっている（図２では明確のため誇張して描かれている）。電極１１ａと１１ｂの間に必要な間隔は別として、太い電極１１ａそれぞれの幅はＬＣＤ５の４ピクセルの幅であり、細い電極１１ｂそれぞれの幅はＬＣＤ５の１ピクセルの幅である。２ピクセル幅の電極１１ｃがOLEDバックライト６の左側に形成される。この電極１１ｃは太い電極が途中で切れたものであり、以後は「太い電極」の用語の範囲に含めるものとする。

図３を参照すると、ディスプレイパネル３を２Ｄモードで動作させているときは、OLEDバックライト６の電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃのすべてに電圧がかけられ、上に重なるポリマー層１２の領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃが光を発する。今の例の大きさは、ＬＣＤ５の各ピクセルがポリマー層１２の約５ピクセル幅のストリップからの光によって照射されるようなものである。従って、電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃに平行なポリマー層１２の任意の１ピクセル幅の縞は、ＬＣＤ５の５ピクセル幅の部分の照射に寄与する。

図４を参照すると、ディスプレイパネル３を３Ｄモードで動作させているときは、細い電極１１ｂだけが電圧をかけられ、それらの上に重なるポリマー層ストリップ１２ｂだけが光を発する。従って、ＬＣＤ５のピクセル線１〜５は第一の細い縞１１ｂ₁の上にあるポリマー層１２のストリップによって照射され、ピクセル線６〜１０は第二の細い縞１１ｂ₂の上にあるポリマー層１２のストリップによって照射される、といった具合になる。

第一の像がピクセル線１、６、１１、１６、２１、２６によって形成される。第二の像がピクセル線２、７、１２、１７、２２、２７によって形成される。第三の像がピクセル線３、８，１３、１８、２３、２８によって形成される。第四の像がピクセル線４、９、１４、１９、２４、２９によって形成される。第五の像がピクセル線５、１０、１５、２０、２５、３０によって形成される。これら五つの像はわずかに異なる視点からの、すなわち異なる方向から見た、同じ場面の像である。従って、見る者は３Ｄ画像を知覚する。

図３および図４に示したディスプレイパネル３の実施形態は白黒画像を生成する。ディスプレイパネル３の第二の実施形態はカラー画像を生成することができる。

図５を参照すると、ディスプレイパネル３の第二の実施形態は上述した第一の実施形態とほとんど同じである。ただし、ポリマー層１２が赤１２Ｒ、緑１２Ｇまたは青１２Ｂの光を放出する縞に分割されている。いちばん左の縞を除いて、各ポリマー層縞１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは一本の太い電極１１ａおよび一本の隣接する細い電極１１ｂの上に重なっている。電極１１ａ、１１ｂへの電圧印加は表示すべき像を表すデータに依存して制御回路１６によって制御される。

これまでに述べた実施形態では、OLEDバックライト６の下側電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃはディスプレイパネル３の高さ全体にわたって切れ目なく伸びていた。ディスプレイパネル３の第三の実施形態では、下側電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃは横断方向に分割される。

図６を参照すると、ディスプレイパネル３の第三の実施形態は上述した第一の実施形態とほとんど同じである。ただし、下側電極１１ａ、１１ｂのそれぞれが横断方向に多数の区間１１ａ′、１１ａ″、１１ｂ′、１１ｂ″に分割されている（明快のため二つしか示していない）。各電極セクション１１ａ′、１１ａ″、１１ｂ′、１１ｂ″は制御回路１６によって独立に電圧をかけられる。従って、図７に示すように、太い電極と細い電極の両方１１ａ′、１１ａ″、１１ｂ′、１１ｂ″が電圧印加される２Ｄ領域２０を、細い電極１１ｂ′、１１ｂ″のみが電圧印加される３Ｄ領域２１と混在させることができる。

光源が個別に制御できる領域の二次元アレイに分割されたことで、制御回路１６は、これらの領域の輝度をそれにかかる電圧を変えることによって制御し、表示のダイナミックレンジを改善することが可能となる。こうして、画像の暗い部分では、バックライトの輝度が低くなるよう制御され、画像の明るい部分ではバックライトの輝度が高くなるよう制御される。この利点はカラーディスプレイについて得られるのみならず、モノクロームディスプレイにおいても、バックライトをすべてが同じ色の光を発する領域の二次元アレイに分割することにより達成できる。

これまでに述べた実施形態はみな３Ｄ画像を生成するためにある軸方向の解像度を犠牲にしていた。第四の実施形態はこの問題を解決する。

図８を参照すると、下側の太い電極と細い電極１１ａ、１１ｂの長軸ＬがＬＣＤのピクセルアレイの垂直軸Ｖに対して小さな角度（θ）だけ傾けられている。細い電極１１ｂが複数のピクセル列１５の下に広がるので、ディスプレイが３Ｄモードで動作しているときも知覚できる垂直の黒い帯が避けられる。

第五の実施形態では、光源６は狭い光源のみを有している。

図９を参照すると、下側電極層１１は平行な狭い電極のアレイを有している。ディスプレイ装置３が２Ｄモードで動作しているときは、すべての電極に電圧がかけられ、広い、均一なバックライトを生成する。

ディスプレイ装置３が第一の場面で３Ｄモードで動作させられているとき、制御回路１６が第一の電極の組１１ｂ₁…１１ｂ₆に電圧をかける。その後、ディスプレイ装置３が第二の場面で３Ｄモードで動作されるとき、制御回路１６は第二の電極の組１１ｂ′₁…１１ｂ′₆に電圧をかける（図１０）。それぞれの狭い光源がＬＣＤ５の５ピクセル幅の部分を照射する今の例では、逐次の３Ｄモード動作のために５組の電極が巡回的に電圧印加される。この動作モードの利点は、狭い光源を形成する負担がポリマー層１２の全体に拡散されるのでディスプレイの寿命が延びることにある。

本発明には多くのさらなる実施形態があることは理解されることであろう。たとえば、第三の実施形態において区切られた領域はさまざまに赤、緑、青の光を放出するよう適応されたポリマー層を含むことができる。また、第四の実施形態における斜めの電極配向は第二、第三、第五の実施形態に適用してもよい。光源の細い縞と太い縞の幅の比は上に挙げた例とは異なっていてもよい。これらの幅と上に重なっている変調器アレイのピクセルピットとの比もまた上に挙げた例とは異なっていてもよい。

本発明に基づくディスプレイを含む携帯情報端末を示す図である。 図１に示した携帯情報端末のためのディスプレイパネルの第一の実施形態の、線ＡＡに沿った概略的な断面図である。 図２のディスプレイパネルの２Ｄモードでの動作を示す図である。 図２のディスプレイパネルの３Ｄモードでの動作を示す図である。 図１に示したような携帯情報端末のためのディスプレイパネルの第二の実施形態の、線ＡＡに沿った概略的な断面図である。 図１に示したような携帯情報端末のためのディスプレイパネルの第三の実施形態の部分的な概略的な斜視図である。 図６のディスプレイパネルをもつ図１の電子手帳を示す図である。 図１に示した携帯情報端末のためのディスプレイパネルの第四の実施形態の概略的な透視図である。 電子手帳のディスプレイパネルの第五の実施形態の第一の場面での動作を示す図である。 図９のディスプレイパネルのその後の第二の場面での動作を示す図である。

Claims (16)

1. 光源および該光源からの光を変調するための光強度変調器のアレイを有するディスプレイ装置であって、前記光源が単一の広い光源またはある間隔方向に離間された複数の狭い光源として動作するよう構成され、前記光源および前記アレイが、各変調器が前記狭い光源のうちの一つのみによって有意に照射され、前記間隔方向に平行な変調器のストリングが狭い光源のそれぞれによって照射されるようなディスプレイ装置。
2. 前記狭い光源が細長く、前記間隔方向に実質垂直に整列していることを特徴とする、請求項１記載のディスプレイ装置。
3. 前記光源が前記アレイと実質同じ広がりをもち、前記アレイに平行な面である発光面を有することを特徴とする、請求項１または２記載のディスプレイ装置。
4. 前記アレイが液晶ディスプレイのピクセルのアレイであることを特徴とする、請求項３記載のディスプレイ装置。
5. 前記光源が有機発光ダイオード構造を有することを特徴とする、請求項３記載のディスプレイ装置。
6. 前記光源が、各自が独立して制御されうる、太いものと細いものが交互になった平行な制御電極を有することを特徴とする、請求項５記載のディスプレイ装置。
7. 前記電極が複数の行および列をもつ二次元グリッドに配列されていることを特徴とする、請求項６記載のディスプレイ装置。
8. 前記光源が、細い、互いに隣り合わせの、平行で、独立して制御できる制御電極を有することを特徴とする、請求項５記載のディスプレイ装置。
9. 液晶ディスプレイのピクセルが行および列に配列されており、制御電極が前記ピクセルの列に対して傾いていることを特徴とする、請求項６ないし８のうちいずれか一項記載のディスプレイ装置。
10. 前記光源が、独立して制御されうる複数の発光領域の二次元配列と、表示すべき画像を表すデータに依存して前記領域を制御するよう構成された制御回路とを有することを特徴とする、請求項１ないし９記載のディスプレイ装置。
11. 前記領域が異なる色の光を放出することを特徴とする、請求項１０記載のディスプレイ装置。
12. 前記領域が赤、緑、青の発光体の繰り返しパターンを形成することを特徴とする、請求項１１記載のディスプレイ装置。
13. 前記制御回路が、表示すべき画像の局所的な輝度を表すデータに依存して前記領域によって放出される光の強度を制御するよう構成されていることを特徴とする、請求項１０ないし１２のうちいずれか一項記載のディスプレイ装置。
14. 前記ストリングのそれぞれの長さがそれを照射する狭い光源とその隣の狭い光源との間の間隔と実質同じであることを特徴とする、請求項１ないし１３のうちいずれか一項記載のディスプレイ装置。
15. 制御回路を含む請求項８記載のディスプレイ装置であって、該制御回路が前記制御電極の第一の組に電圧をかけて３Ｄ画像を生成し、その後前記制御電極の第二の組に電圧をかけて３Ｄ画像を生成することを特徴とするディスプレイ装置。
16. 請求項１ないし１５のうちいずれか一項記載のディスプレイ装置を含む電子装置。

Images