JP2008513807A - マルチビューディスプレイ - Google Patents

Abstract

マルチビューディスプレイは、視差バリアのような視差光学素子（２５）、ならびに、行および列として配列された複数の画素を有する空間光変調器（２０）を備える。視差光学素子（２５）は、複数の一次視点補正されたビューウィンドウを形成するために、画素構造と協働する。行は、グループとして配列され、視差エレメントは、行として配列される。各視差エレメントは、画素の行のそれぞれのグループと並ぶ。画素は、視差エレメントの各行の各視差エレメントを介して各ビューウィンドウ内に見ることのできる可視カラーのシーケンスが、視差エレメントの該行または隣接する各行内の該視差エレメントまたは最も近くにある各視差エレメントを介して見ることのできる画素カラーのシーケンスとは異なるように、配列されたカラーの画素のセットを備える。

Description

本発明は、マルチビューディスプレイに関する。

このようなディスプレイは、例えば、２人以上の異なる人が、同じディスプレイ画面上の２つ以上の異なる画像を見る必要があるときに使われ得る。視野角の差は、視聴者間で非常に大きいこと（約６０度）が好ましい。

このようなディスプレイは、三次元（３Ｄ）ディスプレイとしても、特に、自動立体ディスプレイとしても使用され得る。このようなディスプレイは、３Ｄ移動体ハンドセット、３Ｄゲーム、３Ｄコンピュータモニタ、３Ｄラップトップディスプレイ、３Ｄワークステーションおよび３Ｄプロ用イメージング（例えば、医療、設計または建築での利用のため）において、使用され得る。一部の３Ｄディスプレイにおいて、特定の視距離に対して、目の間隔を広げること、あるいは、特定の目の間隔に対して、視距離をより短くすることが必要である。いずれの場合も、広い分離角が必要とされる。

普通の視覚において、人間の２つの目は、頭部内で双方の目が離れた位置にあるため、異なる視野から世界の光景を理解する。これら２つの視野は、次いで、頭脳で使用され、一つの情景内の様々な対象に対する距離を評価する。三次元画像を効率的に表示するディスプレイを構築するためには、この状況を再生成し、観察者のそれぞれの目に一つずつある画像のいわゆる「立体ペア」を供給することが必要である。

三次元ディスプレイは、異なるビューを目に供給するために使用される方法によって、２つのタイプに分類される。立体ディスプレイは、典型的には、広い表示画面にわたって、双方の画像を表示する。しかしながら、そのビューのそれぞれは、例えば、カラー、偏光状態または表示の時間によって、コード化される。それは、観察者が着用する眼鏡のフィルタシステムが、そのビューを分離でき、それぞれの目が、そのビューに対して意図されるビューを見させるだけにするためである。

自動立体ディスプレイは、観察者が着用する視覚補助は一切必要としないが、２つのビューは、空間の規定された領域からのみ見ることができる。ディスプレイのアクティブなエリアの全体にわたって画像を見ることのできる空間の領域は、「ビュー領域」と呼ばれる。観察者の両目の一方が一方のビュー領域にあり、他方の目がそのペアの他方の画像に対するビュー領域にあるように、観察者が位置される場合、ビューの正しいセットが見られ、三次元画像は認知される。

フラットパネル自動立体ディスプレイにおいて、ビュー領域の形成は、典型的には、ディスプレイユニットの画素構造と、総称的に視差光学素子と呼ばれる光学素子との組み合わせによる。このような光学素子の例は、視差バリアである。この素子は、不透明な領域によって分離される垂直な透過スリットを有するスクリーンである。このスクリーンは、図１に示す画素開口の二次元アレイを有する空間光変調器（ＳＬＭ）の前方に設置され得る。

ディスプレイは、液晶デバイス（ＬＣＤ）形式の透過空間光変調器を備える。ＬＣＤは、アクティブマトリックスの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板１、対向基板２、液晶層から形成される画素（ピクチャエレメント）平面３、偏光器４、および、視野角拡張フィルム５を備える。ＳＬＭは、矢印６で示される方向に向かって、照明付きバックライト（図示せず）によって照らされる。ディスプレイは、前視差バリアタイプであり、基板７、開口アレイ８および反射防止（ＡＲ）コーティング９を有する視差バリアを備える。

ＳＬＭは、画素の列が、水平ピッチｐを有する列を備える通常ビューに対して、垂直に伸びて提供されるように配列される。視差バリアは、互いに平行で、画素列に平行に伸びるスリットを有する開口またはスリットのアレイ８を提供する。スリットは、幅２ｗおよび水平ピッチｂを有し、分離距離ｓだけ、画素平面３から間隔を空けている。

ディスプレイは、ウィンドウ平面１２を規定する見るビュー領域の最も広い部分に、左ビューウィンドウ１０および右ビューウィンドウ１１を備えた意図された視距離ｒ_０を有する。ビューウィンドウ１０および１１は、典型的または平均的な人間の目の分離距離に実質的に等しくなるように、一般的に作られるピッチｅを有する。各一次ビューウィンドウ１０および１１の中心は、半角αがディスプレイに対して法線になるように内在する。

視差バリア内のスリットのピッチｂは、ＳＬＭの画素ピッチｐの整数倍に近くなるように選択される。それは、画素の列のグループを、視差バリアの特定のスリットと関連付けるためである。図１は、２つの画素列が、視差バリアの各スリットと関連付けされているＳＬＭを示す。

ウィンドウ１０および１１は、視差バリア７〜９の各スリットと、それと関連する画素との協働によって、形成される。しかしながら、隣接する画素は、各スリットと協働して、ウィンドウ平面１２内のウィンドウ１０および１１の両側に位置される追加のビューウィンドウ（図示せず）を形成し得る。ウィンドウ１０および１１は、一次ビューウィンドウと称されるのに対し、任意の追加のウィンドウは、二次ビューウィンドウと称される。

添付図面の図２は、ＳＬＭおよび視差バリアから形成された光の角度ゾーンを示す。ここで、視差バリアは、画素列ピッチｐと正確な整数倍のピッチｂを有する。この場合、ディスプレイパネル表面全体にわたる異なる場所から来る角度ゾーンは、混ざり、画像１または画像２に対するビューの純粋なゾーンは存在しない。これに対処するため、視差光学素子のピッチｂは、ディスプレイの前のウィンドウ平面１２で、角度ゾーンが収束するように、わずかに小さくされる。この視差光学素子ピッチにおける変化は、「視点補正（ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）」と呼ばれ、これは、添付図面の図３に示される。このようにして生成されたビュー領域は、概ね、凧の形状をしている。

カラーディスプレイにおいて、各画素は、一般的に、三原色の１つと関連するフィルタを提供する。それぞれが異なるカラーフィルタである３つの画素のグループを制御することで、実質的に全ての可視カラーが生成され得る。自動立体ディスプレイにおいて、立体画像の「チャネル」のそれぞれは、バランスのとれたカラー出力のためのカラーフィルタを十分含まなくてはならない。

別の既知のタイプの方向性ディスプレイは、添付図面の図４に示されるような後方視差バリアディスプレイである。この場合において、視差バリア７、８は、ＳＬＭ１〜５の後ろ（すなわち、ＳＬＭとバックライトの間）に置かれる。この配列は、バリアがＳＬＭの後ろに保たれることで、起こり得るダメージから免れるという利点を有する。

レンズスクリーン（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ ｓｃｒｅｅｎ）は、多数の方向に飛び越し画像（ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ ｉｍａｇｅ）を導くために、使用される。これは、３Ｄ画像を与えるために、あるいは、多数の方向に多数の画像を与えるために、設計され得る。実用レンズは、周辺環境とバックライト環境との双方で、表面が非常に良く見ることのできるようにするために、散乱および弱い反射防止性能という問題を有する傾向がある。それゆえ、レンズスクリーンの画像品質は、不良であり得、画像画素にきわめて接近する必要性のように、視差バリアと同様の問題にシステムも悩まされている。プリズム構造のアレイは、同じような方法で使用され得る。

画像分割（ｉｍａｇｅ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）のホログラフィの方法も、また存在するが、視野角問題、シュードスコピックゾーン（ｐｓｅｕｄｏｓｃｏｐｉｃ ｚｏｎｅ）、および、画像の容易な制御方法の欠如に悩まされている。

マイクロ偏光ディスプレイは、偏光された方向の光源、および、ＬＣＤ画素と整列されたパターン付き高精度マイクロ偏光素子を使用する。このようなディスプレイは、高いウィンドウ画像品質、および、コンパクトなパッケージでの２Ｄ／３Ｄ機能に対する可能性を提供する。最も要求されるのは、視差問題を避けるためにマイクロ偏光素子のＬＣＤを取り込むことである。

図５は、Ｐ１、Ｐ２およびＰ３として示されている３つの既知のタイプのデュアルビューディスプレイを示す。これらディスプレイのそれぞれは、前方視差バリアのタイプであるが、後方視差バリアのタイプも等しくあり得、異なるタイプの視差光学素子を使用して具現化され得る。Ｐ１ディスプレイは、ＬＣＤ２０ａを備え、ＬＣＤ２０ａは、２つのビューを、画素の飛び越し単一列によって表示される左帯および右帯を有する飛び越し垂直帯として表示する画素列を備える。図５は、自動立体３Ｄディスプレイであるようなディスプレイが、３０で示された視聴者とともに描かれている。画素列２１ａは、右目画像の帯を表示するのに対し、列２２ａは、左目画像の帯を表示する。隣接する列２３ａおよび２４ａは、左目画像帯および右目画像帯を表示し、こうして、ＬＣＤ２０ａ上にわたって表示する。視差バリア２５ａは、ＬＣＤ２０ａの前方に配置され、通常の方法で、どの画素列が視聴者３０のどちらの目で見ることができるかを制御する。

Ｐ２ディスプレイは、隣接する画素列のペアが、ビューのうちの１つの帯を表示する点で、Ｐ１ディスプレイとは異なる。例えば、隣接する画素列２１ｂおよび２３ｂのペア、ならびに、隣接する画素列２６ｂおよび２７ｂのペアは、右目ビューのそれぞれの帯を表示する。一方、画素列２２ｂおよび２４ｂのペア、ならびに、画素列２８ｂおよび２９ｂのペアは、左目ビューのそれぞれの帯を表示する。バリア２５ｂは、Ｐ１ディスプレイに対するバリア２５ａよりも、ＬＣＤ２０ｂから、さらに離れた間隔を空けた大きなピッチの幅広いスリットを提供する。このように、観察者３０の各目は、バリア２５ｂの各スリットを介して、２つの画素列を見ることができる。

Ｐ３ディスプレイは、観察者３０の各目が、視差バリア２５ｃの各スリットを介する３つの画素列を見る点で、および、ＬＣＤ２０ｃによって表示される２つのビューのそれぞれの各帯が、３つの隣接する画素列によって表示される点で、Ｐ１およびＰ２ディスプレイとは異なる。このように、画素列２１ｃ、２３ｃ、２８ｃ、ならびに、画素列２７ｃ、３１ｃ、３２ｃは、左目ビューの２つの帯を表示する。一方、画素列２２ｃ、２４ｃ、２６ｃ、ならびに、画素列２９ｃ、３３ｃ、３４ｃは、右目ビューの２つの帯を表示する。

一般に、ディスプレイは、Ｐｎタイプであるものとして、分類され得る。このとき、各一次ビューウィンドウにおいて、ｎ個の画素列が可視であり、各ビューの各帯はｎ個の隣接する画素列によって表示される。ｎが２以上であるＰｎディスプレイは、Ｐ１ディスプレイに対して、視点補正が提供されるディスプレイ（すなわち、ウィンドウ平面）の視距離を変化させずに、バリアスリット平面と画素平面との間で、より高い解像度のＬＣＤパネルまたはより大きな分離距離が使用され得る点で、優位である。しかしながら、このようなディスプレイは不利な点を有し、バリア構造が、視聴者に、より見えるようになり得、本明細書に以下に記載されるようなカラー欠陥が生成され得る。

図６は、従来の垂直縞カラーフィルタ（またはカラー画素の垂直帯）が使用されるＰ２タイプのディスプレイを示す。このように、カラーフィルタは、垂直な赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および、青（Ｂ）の帯（または、このように配列される本来的にカラー付けされた画素）の繰り返しパターンを備える。１つのビューに対するこの影響が、３５で示されている。特に、そのビューで見られるカラーの順番は、基調をなす（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ）カラー画素のＲＧＢＲＧＢ・・・パターンではなく、その代わりに、ＲＧＧＢＢＲＲＧ・・・パターンである。

このように、視聴者は、画素列のピッチより４倍大きいスケール上に、赤、緑および青の帯を認識し得る。

図７は、Ｐ３タイプのディスプレイを示し、これもまた、繰り返しＲＧＢ列として配列された画素カラーを有する。ビューウィンドウの中央から見るとき、望ましくないカラーアーチファクトはなく、赤、緑および青の画素カラーは、バリア２５の各スリットを介して、正しい比率で見ることができる。

図８は、左画像および右画像に対する画素の隣接するグループが、異なる画像データを表示するときに、何か起こるかを示す。特に、一例として、左目画像に対する３６のような３つの画素列の各セットが、白を表示して示されているのに対し、右目画像に対する３７のような画素列は、黒であるとして示されている。ディスプレイが、３８で示されるように各ビューウィンドウの中央から見られるとき、望ましくない可視アーチファクトはない。

図８は、３８で示された状況と対比して、視聴者が左に移動する影響を３９で示す。これは、バリア２５が相対的に右へ動くのと同等である。この影響によって、左目ビューの各赤の画素列は、だんだんと、ぼやけてくる。右目ビューの赤の画素が、見えるようになってくるが、それらは黒であるので、この影響によって、視聴者によって気付かれると、左目ビュー内に、シアン（ｃｙａｎ）へのカラーシフトがある。このように、最適位置以外からディスプレイを見るとき、表示されている画像に依存するカラーアーチファクトに、視聴者は気付く。

特許文献１は、非周期的な視差バリア構造を開示している。ここで、等間隔の空いたスリットのグループは、異なる水平ピッチで、これら自身、等間隔を空けている。垂直な縞模様のカラーフィルタリングも、また開示されている。

特許文献２は、画素カラー付けの非標準パターンを有するシングルビューまたは二次元（２Ｄ）ディスプレイを開示している。

特許文献３は、Ｐ３タイプのマルチビューディスプレイを開示している。画素構造と相対的に視差バリア構造をシフトすることなく、観察者の側面に沿った動きを可能とするために、ディスプレイを正しく見るときに、各スリットを介して見ることのできる画素列に追加の画素列が、切り換えられる。

非特許文献１および非特許文献２は、いわゆるずれた視差バリアを開示している。これらにおいて、スリットは、ディスプレイ構造の列方向に鋭角で配列される。このような配列は、Ｐ１タイプのディスプレイにおいて、モアレパターン形成を減らすために、開示されている。

特許文献４および特許文献５は、ＲＧＢ列の繰り返しグループを有するＰ１ディスプレイを開示している。

特許文献６、特許文献７、特許文献８および特許文献９は、Ｐ１ディスプレイにおける視聴者の位置の指示を開示している。
英国特許第２３９９６５３号明細書 国際公開第０２／０９１３４８号パンフレット 独国特許発明第１９８２２３４２号明細書 欧州特許第１ ４２７ ２２３号明細書 欧州特許第０ ８２９ ７４３号明細書 欧州特許第１ ４０１ ２１６号明細書 欧州特許第０ ８６０ ７２８号明細書 米国特許出願公開第２００２／０００１１２８号明細書 欧州特許第０ ８４７ ２０８号明細書 Ｓｃｈｍｉｄｔら、「Ｍｕｌｔｉ−Ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ Ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙｓ ｆｒｏｍ ４Ｄ−Ｖｉｓｉｏｎ」Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ、ｖｏｌ．４６６０、２００２年、ｐ２１２〜２２１ Ｓｏｎら、「Ｍｏｉｒｅ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｆｕｌｌ−Ｐａｒａｌｌａｘ Ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｕｓｉｎｇ Ｔｗｏ Ｃｒｏｓｓｅｄ Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ Ｐｌａｔｅｓ ａｓ ａ Ｖｉｅｗｉｎｇ Ｚｏｎｅ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｏｐｔｉｃｓ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｎｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ−Ｆｕｋｕｏｋａ ２００３）、ｐａｐｅｒ ３Ｄ２−２

本発明の第一の局面に従うと、マルチビューディスプレイが提供される。該マルチビューディスプレイは、単一の第一のピッチで間隔を空けた複数の視差エレメントを備える視差光学素子と；２以上の整数ｎ個のビューを見るためのｎ個の一次ビューウィンドウを形成するために視点補正を提供する第二のピッチで配列された複数の画素列を備える空間光変調器であって、各ビューウィンドウ内の各視差エレメントを介して見ることのできる２以上の整数ｗ個の画素列を備え、各列の該画素は、同じカラーであり、該列は、３以上の整数ｘ個の異なるカラーであり、同じサブシーケンスの繰り返しグループを備えるカラーのシーケンスとして配列され、各グループは、ｘ以上の整数ｚ個の列の２以上の整数ｙ個のサブグループを備えることを特徴とし、各サブグループは、全てのｘ個のカラーの列を含み、該シーケンスの最小繰り返しピッチは、ｙ．ｚ個の列に等しい、空間光変調器（２０）とを備える。

上記変調器は、縞が上記列と並んでいる縞模様のカラーフフィルタ配列を含み得る。

上記カラーの数ｘは、３に等しいこともあり得る。該３つのカラーは、原色であり得る。該原色は、赤、緑および青であり得る。

各サブグループの上記列の数ｚは、ｘに等しいこともあり得る。

各ウィンドウ内で見ることのできる上記列の数ｗは、２に等しいこともあり得る。各グループ内の上記サブグループの数ｙは、３に等しいこともあり得る。各サブシーケンスは、赤、緑、青、緑、青、赤、青、赤、緑であり得る。

各ウィンドウ内で見ることのできる上記列の数ｗは、３に等しいこともあり得る。各グループ内の上記サブグループの数ｙは、６に等しいこともあり得る。各サブシーケンスは、赤、緑、青、赤、緑、青、緑、青、赤、緑、青、赤、青、赤、緑、青、赤、緑であり得る。

本発明の第二の局面に従うと、マルチビューディスプレイが提供される。該マルチビューディスプレイは、複数の視差エレメントを備える視差光学素子と；２以上の整数ｎ個のビューを見るためにｎ個の一次視点補正されたビューウィンドウを生成するために、該視差光学素子と協働する行および列として配列された複数の画素を備える空間光変調器であって、各ビューウィンドウ内の各視差エレメントを介して見ることのできる画素のそれぞれの単一の列を有し、該画素は、それぞれのカラー画像エレメントを表示するための複合色グループとして配列され、各グループは、互いに同じ列に隣接して配置された３以上の整数ｘ個の異なるカラーのｘ以上の整数ｚ個の画素を備え、各ビューに対する各カラーの該画素は、実質的に等間隔で水平に、かつ、実質的に等間隔で垂直になるように配置され、各グループの該画素の該カラーの列方向の順番は、同じ行内の隣接する各グループの該画素の該カラーの列方向の順番と異なることを特徴とする、空間光変調器とを備える。

各カラーの上記画素は、上記変調器上に、実質的に等間隔で水平に、かつ、実質的に等間隔で垂直になるように配置され得る。

上記画素は、ｘ個の異なるカラーのｚ個の画素の繰り返しセットとして、行方向に配列され得、各行は、０より大きくｚより小さい数の画素分だけ、隣接する各行と相対的な行方向内でオフセットされる。隣接する行の間の該オフセットは、同じ大きさを有し得る。隣接する行の間の該オフセットは、同じ方向を有し得る。

上記異なるカラーの数ｘは、３に等しいこともあり得る。該３つのカラーは、原色であるり得る。該原色は、赤、緑および青であり得る。

各グループ内の上記画素の数ｚは、ｘに等しいことあり得る。

本発明の第三の局面に従うと、マルチビューディスプレイが提供される。該マルチビューディスプレイは、複数の視差エレメントを備える視差光学素子と；２以上の整数ｎ個のビューを見るためにｎ個の一次視点補正されたビューウィンドウを生成するために、該視差光学素子と協働する行および列として配列された複数の画素を備える空間光変調器であって、各ビューウィンドウ内の各視差エレメントを介して見ることのできる各行内に２以上の整数ｗ個の画素を有し、該行は、グループとして配列され、該視差エレメントは、行として配列されることを特徴として、行のそれぞれは、画素の行のそれぞれのグループと並び、異なるカラーの画素のセットを備える該画素は、視差エレメントの各行の各視差エレメントを介して各ビューウィンドウ内に見ることのできる画素カラーのシーケンスが、視差エレメントの該行または隣接する各行内の該視差エレメントまたは最も近くにある各視差エレメントを介して見ることのできる画素カラーのシーケンスとは異なるように配列される、空間光変調器とを備える。

上記視差エレメントは、行方向内に並び得る。上記視差エレメントは、列方向に連続的であり得る。上記画素は、行方向に繰り返しカラーシーケンスとして配列され得、グループの隣接する各ペアの画素行は、行方向に互いに対して、少なくとも１画素ピッチ分だけ、および、該繰り返しカラーシーケンスの最小繰り返しピッチ分だけ、オフセットされ得る。

各カラーの上記画素は、列として配列され得る。行の隣接する各ペアの上記視差エレメントは、行方向に互いに対してオフセットされ得る。

上記オフセットは、同じ大きさであり得る。

前記オフセットは、同じ方向であり得る。

画素の行の上記グループまたは視差エレメントの上記行は、同じ方向である上記セットのオフセットを有し、かつ、逆方向であるセットの隣接するペアの該オフセットを有するセットとして配列され得る。

行の各グループは、単一の行を備え得る。

行の各グループは、複数の行を備え得る。行の各グループは、ｎ個の行を備え得、上記ディスプレイは、ポートレート向きと風景向きとの間で回転可能であり得、また、上記視差エレメントは、二次元視差を提供するように配列され得る。上記オフセットは、視点補正を提供するために、上記列の上記ピッチと２倍異なり得る。各行の上記画素は、該列の該ピッチによって、互いから離されたｎ．ｗ個の画素のグループとして配列され得る。

上記数ｗは、２に等しいこともあり得、また、画素カラーの上記異なるシーケンスは、異なる組み合わせを備え得る。

上記数ｗは、３に等しいこともあり得、また、画素カラーの前記異なるシーケンスは、異なる順列を備え得る。

上記視差光学素子は、視差バリアであり得る。

上記空間光変調器は、光減衰変調器であり得る。該変調器は、透過可能であり得る。該変調器は、液晶デバイスであり得る。

上記ウィンドウの数ｎは、２に等しいこともあり得る。

上記画素のセットは、３つのカラーであり得る。該３つのカラーは、原色であり得る。該原色は、赤、緑および青であり得る。

このように、改善されたマルチビューディスプレイを提供することが可能になる。このようなディスプレイの実施形態および例は、以下の利点：
画像品質の改善、
マルチビューモードにおけるカラーアーチファクトの低減、
シングルビューモードで使用されるときのカラーアーチファクトの低減、
視聴者の位置に依存するカラーアーチファクトの低減
の１つ以上の組み合わせを達成し得る。

ｎが２以上であるＰｎディスプレイは、空間光変調器の画素平面と、視差エレメントを含む平面との間の空間が、Ｐ１ディスプレイに対する空間より大きくされ得る。こうして、両平面間の任意の基板は、より大きな厚みとし得るので、例えば、比較的薄いガラスを取り扱うような製造上の問題は低減される。さらに、このために、視差バリアのような視差光学素子が、薄いガラスのような薄い基板の使用を必要とせずに、アクティブなタイプとすることが可能に、あるいは、より容易になる。従って、マルチビューモードとシングルビューモードとの間で切り換え可能なディスプレイを提供することが容易になる。例えば、視差バリアは、視差バリアを効率的に無効にして、単一の画像の通常のビューまたは広範なビュー領域にわたるビューを可能にするように、実質的に均一な透過モードに切り換えられ得る液晶デバイスによって具現化され得る。

本発明は、例として、添付図面を参照して、さらに記載される。

同じ参照番号は、図面全体を通じて、同じパーツを示す。

本明細書で以下に記載されるマルチビューディスプレイは、いずれも、２つのビュータイプすなわちデュアルビュータイプであるが、３つ以上のビューを提供し得るディスプレイも、また提供され得る。ディスプレイは、自動立体３Ｄ画像ディスプレイ、および、互いに独立して無関係であり得る画像の２人以上の視聴者向けのディスプレイのように、任意の適切な用途において、使用され得る。ディスプレイの全ては、赤、緑および青の画素からなるカラーディスプレイであり、ＲＧＢの画素の３つで複合色または「白」グループを形成する。しかしながら、ＲＧＧＢ画素またはＲＧＹＢ画素を備える複合グループのように、他の配列も可能である。ここで、Ｙ画素は、白である。ディスプレイは、空間光変調器としてフラットパネル液晶デバイス、および、視差光学素子として視差バリアを備える。しかしながら、他のタイプの空間光変調器（発光タイプを含む）および他のタイプの視差光学素子も使用され得る。

図９に示すＰ２ディスプレイは、ＬＣＤ２０および視差バリア２５を備える。これによって、２つの列の画素が、関連するカラーフィルタの縞とともに、視差バリア２５の各スリットを介して各ビュー領域で見ることのできるようになる。ディスプレイは、赤、緑および青のフィルタ縞からなる水平な順番またはシーケンスであり、その縞が画素の列方向に垂直に伸び、その縞のそれぞれが単一の画素列と関連する既知のタイプのディスプレイとは異なる。特に、フィルタのシーケンス（図９の左から右に）、ＲＧＢＧＢＲＢＲＧのフィルタ縞の繰り返しサブシーケンスを備える。

このように配置すると、マルチビュー画像ディスプレイにおいて、望ましくないカラーアーチファクトが低減される。しかしながら、このようなディスプレイが、視差バリア２５が無効または除去されて、２Ｄまたはシングルビューモードで使用される場合、９つの画素列の周期で、望ましくないカラー縞を発生し得る。例えば、このようなモードにおいて、青画素を比較的高い密度で有する領域は、４０で示される。

図１０は、水平すなわち行方向の画素カラーシーケンスが、既知のディスプレイと異なるＰ３ディスプレイを示す。このディスプレイにおいて、画素カラーは、ＲＧＢＲＧＢＧＢＲＧＢＲＢＲＧＢＲＧの繰り返しシーケンスとして配列される。このような配列は、視聴者がディスプレイの前を側面に沿って移動すると、異なる列で異なるカラーシフトが生じる結果となる。それは、視距離が十分大きければ、本明細書に以前に記載される観察者の移動にともなうカラーシフトのアーチファクトは、低減され、感知され得ないようにするためある。しかしながら、ここでもまた、視差バリア２５が除去または無効にされて、シングルビューモードで使用される場合、カラー縞のアーチファクトは見ることも可能である（青の密度が高い領域は、４０で示される）。

図１１は、代替的なＰ２ディスプレイおよびＰ３ディスプレイを示す。このディスプレイにおいて、画素は、単一のカラーの列として、配列されていない。これらのディスプレイのそれぞれにおいて、各行は、ＲＧＢ画素の繰り返しシーケンスを備える。しかしながら、各カラーの画素が、ＬＣＤ２０上で対角線上に並ぶように、隣接する行のパターンは、行方向に１画素ずらされるか、あるいはオフセットされる。Ｐ２ディスプレイにおいて、望ましくないカラーアーチファクトが、マルチビューモードにおいても、シングルビューモードにおいても、実質的に避けられるように、カラーは、バリアスリットを介して垂直に「平均化」する。同様に、Ｐ３ディスプレイにおいて、望ましくないカラーシフトのアーチファクトは、実質的に避けられるように、異なるカラーシフトは、異なる行で生じる。

図１２は、図１１で示されるものと異なるＰ２ディスプレイまたはＰ３ディスプレイに対する代替的な画素カラーパターンを示す。行は、３つの行に対して一方向に、次いで、３つの行に対して逆方向に、ずらされるか、あるいはオフセットされるようになっている。このような配列は、例えば、シングルビューモードにおいて、図１１の対角線上のカラー縞模様によって生じる任意の望ましくない影響を除去または低減するために使用され得る。

３つの異なるカラーの画素を有するＬＣＤの場合、隣接する行は、１画素または２画素ピッチで、オフセットされ得る。代替として、画素カラーの順番は、各行の中で変更され得る。

図１３は、既知タイプのＰ１ディスプレイを４１で、および、本発明の実施形態を構成するＰ１ディスプレイを４２で示す。４２で示されるＰ１ディスプレイは、各ビューウィンドウの中で見ることができる各カラーの画素が、垂直および水平ピッチが互いに異なり得るが、垂直および水平に実質的に等間隔となるようにして、図１１に示すディスプレイと同じカラー画素パターンを使用する。

例えば、Ｐ２およびＰ３ディスプレイが、自動立体３Ｄディスプレイとして使用されるとき、両眼視差が、視差バリア構造に関連するカラー画素パターン生成のために、異なるカラーの画素間で生じることはあり得る。これは、予想外の立体外観を結果としてもたらし得る。例えば、視聴者から等距離で現れることを意図された赤い平面および緑の平面が、深さ方向で分かれているように現れ得る。

図１４〜図１６は、個々のカラー間で、両眼視差の変動を減らすために使用され得るカラー画素パターンを示す。図１４および図１５は、Ｐ２タイプのディスプレイとともに使用するためのパターンを示す。こうして、図１４は、カラーが水平にＲＧＲＧＢＲＢＲＧＢＧＢの繰り返しシーケンスを有する垂直な縞として配列されるパターンを示す。

図１５は、同じ繰り返しカラーシーケンスに基づくパターンを示すが、隣接する行が、４つの画素列幅でオフセットされる点で異なる。図１６に示すパターンは、図９に示すパターンと同じである。

以上に記載された実施形態において、各視差バリア２５は、等間隔で連続的な垂直スリットを備える。図１１、図１２および図１５に示された実施形態において、画素カラーの隣接する行は、行方向に互いにオフセットされる。連続的な垂直スリットは、各行に対する個々のスリットと同等であり、それら各行に対する個々のスリットとして、考えられ得る。これらのスリットは、互いに行方向に並び、列方向の連続的な垂直スリットを形成する。しかしながら、同様の性能は、カラー画素パターンと協働するスリットのオフセットされた行を有することで達成され得る。ここで、画素の各列は、同じカラーからなる。

図１７は、このような配列の例を示し、カラーフィルタの縞がＲＧＢ縞の繰り返しシーケンスとして配列される。画素の各行は、スリットの行と協働し、このスリットの行は、ほぼ画素列ピッチ分だけオフセットされる隣接する行のスリットを備える（視点補償（ｖｉｅｗｐｏｉｎｔ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）を可能にする）。この配列は、Ｐ２タイプのディスプレイで使用され得、図１１に示すＰ２ディスプレイと事実上、同等である。

図１８は、Ｐ２ディスプレイを示し、視差バリアのスリットの隣接する行の間のオフセットは、画素列ピッチのほぼ２倍に等しい（視点補償を可能にする）。

図１９は、Ｐ３ディスプレイを示し、スリットの隣接する行は、ほぼ１画素列ピッチだけ、互いに相対的にオフセットされる（視点補償を可能にする）。

図１７〜図１９に示すタイプのディスプレイは、クロストークを避けるために、視聴者の動きの垂直な動きを制限してきた。特に、視聴者が、意図された水平ビュー平面より上または下からディスプレイを見ると、間違った画素が、視差バリアスリットを介して見えるようになる。この影響は、個々のスリット高さ（図１９にＸで示される）を低くすることで、低減され得る。これは、所定のディスプレイ照度に対する輝度低下の犠牲にして、垂直に見る自由をより多く提供するためである。

図２０および図２１は、それぞれ、図１９に示すＰ３ディスプレイおよび図１７に示すＰ２ディスプレイの改変を示す。これは、許容可能でないような任意の対角線上の「バンディング（ｂａｎｄｉｎｇ）」を低減または除去するためである。これらディスプレイのそれぞれにおいて、視差バリアスリットの行は、３つの行に対して一方向に、次いで、３つの行に対して逆方向に、オフセットされる。

図２２は、ポートレートビューモードまたは風景ビューモードで使用され得るか、あるいは、この両モード間で切り換えられ得るＰ３ディスプレイを示す。ＬＣＤ２０は、例えば、図７に示すように、ＲＧＢ縞の繰り返しグループを有する垂直な縞模様となるカラーフィルタを備える。個々のカラー画素は、ディスプレイがポートレートモードに向けられると、行のピッチｐ２が、列のピッチｐ１のほぼ３倍となるように、四角形状の複合色のグループとして配列される。

視差バリアは、四角形の５０のような開口部のパターンを備える。ポートレートモードにおいて、開口部５０は、視点補正を提供するために、６ｐ１異なるピッチを有する行として配列される。隣接する行は、ほぼ列ピッチｐ１で互いに対してオフセットされ、開口部５０の各行は、画素の２つの行と協働する。

図２２において、異なるカラーの画素は、異なる陰影で示され、その左画像画素および右画像画素を表示する画素は、それぞれＬおよびＲによって示される。

ポートレートモードにおいて、図２２のディスプレイは、図１９に示したディスプレイと同じ方法で、本明細書で前述したカラーシフトのアーチファクトを克服する。

風景モードにおいて、ディスプレイは、バリア開口部５０が２ｐ２のピッチを有する列として配列されるように、事実上９０度回転される。このビューモードにおいて、視聴者３０の右目と左目は、望ましくないカラーシフトのアーチファクトを一切なしに、幅広い側面方向のビュー範囲全体にわたって、異なるカラーの画素の同じエリアを見ることができる。

左画像と右画像へのＬＣＤ画素の割り当ては、ポートレートモードと風景モードとの間で変化する。ディスプレイが、これら両モード間で切り換え可能なタイプである場合、ディスプレイの向きが変化されたとき、ディスプレイ制御装置は、左ビューおよび右ビューに画素を正しく割り当てるように配列され得る。これは、自動または手動で作動され得る。

ディスプレイがポートレートモードと風景モードとの間で切り換え不要な場合、ディスプレイ制御装置は、ディスプレイ動作のモードに対して、画素割り当てを提供するように、事前設定され得る。

図２３は、ポートレートモードと風景モードとの間で切り換わり得る別のＰ３ディスプレイのポートレートモードのみを示す。図２３に示されるデュアルビューディスプレイにおいて、画素の行は、自身の黒い状態に切り換えられた５１のような画素によって互いから切り離された６つの画素からなるグループ内に配列される。代替として、視聴者の自由度を高めるために、このような画素５１は、双方のビューの一方に対するデータを表示するために使用され得るか、あるいは、双方のビューに適切なグレーレベルを示すように制御され得る。開口部の行は、視点補正を提供するために、列ピッチの２倍異なる量だけ、行方向にずれる。同様に、黒に切り換わっている画素５１は、列ピッチの２倍分、隣接する行とずれる。各行内に６つの画素からなるグループを分離する「冗長な」画素５１が存在するので、結果として、各一次ビュー領域から、ディスプレイ全体で行方向に赤、緑および青の循環する３つの画素のセットの中央にある各開口部５０を介して、見ることのできるカラーが生じる。行の隣接するペアの間にある冗長な画素または黒の画素をずらすことによって、４つの行にわたってカラーが均衡化され、視聴者からさほど見えない比較的小さなカラー分離が提供される。

２Ｄまたはシングルビューの動作モードを提供するために、全ての実施形態における視差バリアは、除去または無効にされ得る。例えば、視差バリアは、バリア構造が提供されるマルチビューモードと、バリア構造が無効にされるシングルビューモードとの間で切り換え可能となるように、適切な電極パターニングを有する切り換え可能な液晶セルを備え得る。

図１は、既知のマルチビューディスプレイの図解用水平断面図である。 図２は、見る領域の生成および視点補正の影響を示す図解用平面図である。 図３は、見る領域の生成および視点補正の影響を示す図解用平面図である。 図４は、別の既知のマルチビューディスプレイの図解用水平断面図である。 図５は、異なるタイプの既知のマルチビューディスプレイを示す図解用平面図である。 図６は、既知のタイプのＰ２ディスプレイによって作成された望ましくないカラーアーチファクトを示す。 図７は、既知のタイプのＰ３ディスプレイにおける望ましくない可視アーチファクトを示す。 図８は、既知のタイプのＰ３ディスプレイにおける望ましくない可視アーチファクトを示す。 図９は、本発明の実施形態を構成するマルチビューＰ２ディスプレイを示す図である。 図１０は、本発明の実施形態を構成するマルチビューＰ３ディスプレイを示す図である。 図１１は、本発明の実施形態を構成するＰ２ディスプレイおよびＰ３ディスプレイを示す図である。 図１２は、本発明の実施形態で使用するための別の画素配列を示す。 図１３は、既知のＰ１タイプのディスプレイ、および、本発明の実施形態を構成するＰ１タイプのディスプレイを示す図である。 図１４は、本発明の実施形態を構成するディスプレイ用の更なる画素配列を示す。 図１５は、本発明の実施形態を構成するディスプレイ用の更なる画素配列を示す。 図１６は、本発明の実施形態を構成するディスプレイ用の更なる画素配列を示す。 図１７は、本発明の実施形態を構成するずれたバリアスリット配列をともなうＰ２タイプのディスプレイを示す。 図１８は、本発明の実施形態を構成するずれたバリアスリット配列をともなうＰ２タイプのディスプレイを示す。 図１９は、本発明の実施形態を構成するずれたバリアスリット配列をともなうＰ３タイプのディスプレイを示す。 図２０は、ジグザグバリアスリット配列をともなう図１９に示すタイプのディスプレイを示す。 図２１は、ジグザグバリアスリット配列をともなう図１７に示すタイプのディスプレイを示す。 図２２は、ポートレートビューモードおよび風景ビューモードを有し、本発明の実施形態を構成するＰ３タイプのディスプレイを示す。 図２３は、ポートレートビューモードおよび風景ビューモードを有し、本発明の実施形態を構成する別のＰ３タイプのディスプレイを示す。

Claims (45)

1. 単一の第一のピッチで間隔を空けた複数の視差エレメントを備える視差光学素子（２５）と、
   ２以上の整数ｎ個のビューを見るためのｎ個の一次ビューウィンドウを形成するために視点補正を提供する第二のピッチで配列された複数の画素列を備える空間光変調器（２０）であって、
   各ビューウィンドウ内の各視差エレメントを介して見ることのできる２以上の整数ｗ個の画素列を備え、
   各列の該画素は、同じカラーであり、
   該列は、３以上の整数ｘ個の異なるカラーであり、同じサブシーケンスの繰り返しグループを備えるカラーのシーケンスとして配列され、
   各グループは、ｘ以上の整数ｚ個の列の２以上の整数ｙ個のサブグループを備えることを特徴とし、
   各サブグループは、全てのｘ個のカラーの列を含み、該シーケンスの最小繰り返しピッチは、ｙ．ｚ個の列に等しい、空間光変調器（２０）と
   を備える、マルチビューディスプレイ。
2. 前記変調器（２０）は、縞が前記列と並んでいる縞模様のカラーフフィルタ配列を含むことを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイ。
3. 前記カラーの数ｘは、３に等しいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のディスプレイ。
4. 前記３つのカラーは、原色であることを特徴とする、請求項３に記載のディスプレイ。
5. 前記原色は、赤、緑および青であることを特徴とする、請求項４に記載のディスプレイ。
6. 各サブグループの前記列の数ｚは、ｘに等しいことを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のディスプレイ。
7. 各ウィンドウ内で見ることのできる前記列の数ｗは、２に等しいことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のディスプレイ。
8. 各グループ内の前記サブグループの数ｙは、３に等しいことを特徴とする、請求項７に記載のディスプレイ。
9. 各サブシーケンスは、赤、緑、青、緑、青、赤、青、赤、緑であることを特徴とする、請求項５または請求項６に従属する請求項８に記載のディスプレイ。
10. 各ウィンドウ内で見ることのできる前記列の数ｗは、３に等しいことを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のディスプレイ。
11. 各グループ内の前記サブグループの数ｙは、６に等しいことを特徴とする、請求項１０に記載のディスプレイ。
12. 各サブシーケンスは、赤、緑、青、赤、緑、青、緑、青、赤、緑、青、赤、青、赤、緑、青、赤、緑であることを特徴とする、請求項５または請求項６に従属する請求項１１に記載のディスプレイ。
13. 複数の視差エレメントを備える視差光学素子（２５）と、
    ２以上の整数ｎ個のビューを見るためにｎ個の一次視点補正されたビューウィンドウを生成するために、該視差光学素子（２５）と協働する行および列として配列された複数の画素を備える空間光変調器（２０）であって、
    各ビューウィンドウ内の各視差エレメントを介して見ることのできる画素のそれぞれの単一の列を有し、
    該画素は、それぞれのカラー画像エレメントを表示するための複合色グループとして配列され、
    各グループは、互いに同じ列に隣接して配置された３以上の整数ｘ個の異なるカラーのｘ以上の整数ｚ個の画素を備え、
    各ビューに対する各カラーの該画素は、実質的に等間隔で水平に、かつ、実質的に等間隔で垂直になるように配置され、
    各グループの該画素の該カラーの列方向の順番は、同じ行内の隣接する各グループの該画素の該カラーの列方向の順番と異なることを特徴とする、空間光変調器（２０）と
    を備える、マルチビューディスプレイ。
14. 各カラーの前記画素は、前記変調器（２０）上に、実質的に等間隔で水平に、かつ、実質的に等間隔で垂直になるように配置されることを特徴とする、請求項１３に記載のディスプレイ。
15. 前記画素は、ｘ個の異なるカラーのｚ個の画素の繰り返しセットとして、行方向に配列され、各行は、０より大きくｚより小さい数の画素分だけ、隣接する各行と相対的な行方向内でオフセットされることを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載のディスプレイ。
16. 隣接する行の間の前記オフセットは、同じ大きさを有することを特徴とする、請求項１５に記載のディスプレイ。
17. 隣接する行の間の前記オフセットは、同じ方向を有することを特徴とする、請求項１５または請求項１６に記載のディスプレイ。
18. 前記異なるカラーの数ｘは、３に等しいことを特徴とする、請求項１３〜請求項１７のいずれか１項に記載のディスプレイ。
19. 前記３つのカラーは、原色であることを特徴とする、請求項１８に記載のディスプレイ。
20. 前記原色は、赤、緑および青であることを特徴とする、請求項１９に記載のディスプレイ。
21. 各グループ内の前記画素の数ｚは、ｘに等しいことを特徴とする、請求項１３〜請求項２０のいずれか１項に記載のディスプレイ。
22. 複数の視差エレメントを備える視差光学素子（２５）と、
    ２以上の整数ｎ個のビューを見るためにｎ個の一次視点補正されたビューウィンドウを生成するために、該視差光学素子（２５）と協働する行および列として配列された複数の画素を備える空間光変調器（２０）であって、
    各ビューウィンドウ内の各視差エレメントを介して見ることのできる各行内に２以上の整数ｗ個の画素を有し、
    該行は、グループとして配列され、該視差エレメントは、行として配列されることを特徴として、
    行のそれぞれは、画素の行のそれぞれのグループと並び、
    異なるカラーの画素のセットを備える該画素は、視差エレメントの各行の各視差エレメントを介して各ビューウィンドウ内に見ることのできる画素カラーのシーケンスが、視差エレメントの該行または隣接する各行内の該視差エレメントまたは最も近くにある各視差エレメントを介して見ることのできる画素カラーのシーケンスとは異なるように、配列される、空間光変調器（２０）と
    を備える、マルチビューディスプレイ。
23. 前記視差エレメントは、行方向内に並ぶことを特徴とする、請求項２２に記載のディスプレイ。
24. 前記視差エレメントは、列方向に連続的であることを特徴とする、請求項２３に記載のディスプレイ。
25. 前記画素は、行方向に繰り返しカラーシーケンスとして配列され、
    グループの隣接する各ペアの画素行は、行方向に互いに対して、少なくとも１画素ピッチ分だけ、および、該繰り返しカラーシーケンスの最小繰り返しピッチ分だけ、オフセットされることを特徴とする、請求項２３または請求項２４に記載のディスプレイ。
26. 各カラーの前記画素は、列として配列されることを特徴とする、請求項２２または請求項２３に記載のディスプレイ。
27. 行の隣接する各ペアの前記視差エレメントは、行方向に互いに対してオフセットされることを特徴とする、請求項２６に記載のディスプレイ。
28. 前記オフセットは、同じ大きさであることを特徴とする、請求項２５または請求項２７に記載のディスプレイ。
29. 前記オフセットは、同じ方向であることを特徴とする、請求項２５、請求項２７および請求項２８のいずれか１項に記載のディスプレイ。
30. 画素の行の前記グループまたは視差エレメントの前記行は、同じ方向である前記セットのオフセットを有し、かつ、逆方向であるセットの隣接するペアの該オフセットとを有するセットとして配列されることを特徴とする、請求項２５、請求項２７および請求項２８のいずれか１項に記載のディスプレイ。
31. 行の各グループは、単一の行を備えることを特徴とする、請求項２２〜請求項３０のいずれか１項に記載のディスプレイ。
32. 行の各グループは、複数の行を備えることを特徴とする、請求項２２〜請求項３０のいずれか１項に記載のディスプレイ。
33. 行の各グループは、ｎ個の行を備えることと、
    前記ディスプレイは、ポートレート向きと風景向きとの間で回転可能であることと、
    前記視差エレメントは、二次元視差を提供するように配列されることと
    を特徴とする、請求項３２に記載のディスプレイ。
34. 前記オフセットは、視点補正を提供するために、前記列の前記ピッチと２倍異なることを特徴とする、請求項２７に従属する請求項３３に記載のディスプレイ。
35. 各行の前記画素は、前記列の前記ピッチによって、互いから離されたｎ．ｗ個の画素のグループとして配列されることを特徴とする、請求項３３または請求項３４に記載のディスプレイ。
36. 前記数ｗは、２に等しいこと、および、画素カラーの前記異なるシーケンスは、異なる組み合わせを備えることを特徴とする、請求項２２〜請求項３５のいずれか１項に記載のディスプレイ。
37. 前記数ｗは、３に等しいこと、および、画素カラーの前記異なるシーケンスは、異なる順列を備えることを特徴とする、請求項２２〜請求項３６のいずれか１項に記載のディスプレイ。
38. 前記視差光学素子（２５）は、視差バリアであることを特徴とする、請求項１〜請求項３７のいずれか１項に記載のディスプレイ。
39. 前記空間光変調器（２０）は、光減衰変調器であることを特徴とする、請求項１〜請求項３８のいずれか１項に記載のディスプレイ。
40. 前記変調器（２０）は、透過可能であることを特徴とする、請求項３９に記載のディスプレイ。
41. 前記変調器（２０）は、液晶デバイスであることを特徴とする、請求項３９または請求項４０に記載のディスプレイ。
42. 前記ウィンドウの数ｎは、２に等しいことを特徴とする、請求項１〜請求項４１のいずれか１項に記載のディスプレイ。
43. 前記画素のセットは、３つのカラーであることを特徴とする、請求項２２〜請求項４２のいずれか１項に記載のディスプレイ。
44. 前記３つのカラーは、原色であることを特徴とする、請求項４３に記載のディスプレイ。
45. 前記原色は、赤、緑および青であることを特徴とする、請求項４４に記載のディスプレイ。

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