JP2009519488A - ２ｄ／３ｄ自動立体視表示装置 - Google Patents

Abstract

レンズ要素の切り換えを制御するように、行電極ラインのアレイ及び列電極ラインのアレイ間の電気的に切り換え可能な屈折率を有する切り換え可能なレンズアレイを有する２Ｄ／３Ｄ自動立体視ディスプレイのための駆動方法及び装置について開示している。駆動信号は、行選択電圧波形（Ｒｓｗ）と、列選択電圧波形（Ｃｓｗ）と、共通行及び列選択解除電圧波形（Ｖｂａｓｅ）とを有する。それらの波形の各々は、実質的に矩形波の電圧波形を有し、各々の波形は同じ周期を有する。それらの３つの波形は、各々の波形と各々の他の波形との間で２／３又は４／３の位相のずれにより互いに対して時間的にずらされている。この構成は、切り換え電圧がレンズ要素に適用されるとき、及び最大のＲＭＳ電圧を用いる場合に、極性反転電圧波形を与える。

Description

本発明は、表示を生成する表示画素のアレイを有する表示パネルと、表示パネルにおいて備えられているレンチキュラ要素のような複数の画像化手段であって、その画像化手段を通して表示画素をみる、画像化手段とを有する種類の自動立体視表示装置に関する。

既知の自動立体視表示装置は、表示を生成するように空間光変調器としての役割を果たす表示画素の行列アレイを有する二次元液晶表示パネルを有する。互いに対して平行に延びている細長いレンチキュラ要素のアレイは表示画素アレイの上にあり、表示画素はそれらのレンチキュラ要素を通して見ることができる。

レンチキュラ要素は、各々が細長い半円柱形レンズ要素を有する要素のシートとして備えられている。レンチキュラ要素は表示パネルの列方向に延びて（又は列方向に対して傾いて）いて、各々のレンチキュラ要素は２つ又はそれ以上の隣接する表示画素の列のそれぞれの群の上にある。

例えば、各々のレンチキュラが表示画素の２つの列に関連する実施形態においては、各々の列における表示画素は、それぞれの二次元副画像の垂直スライスを与える。レンチキュラシートはそれらの２つのスライス及び他のレンチキュラに関連する表示画素列からの対応するスライスを方向付け、それ故、ユーザは単一の立体視画像を見ることができる。そのように、レンチキュラ要素のシートは光出力方向付け機能を備えている。

他の構成においては、各々のレンチキュラは、行方向において３つ以上の隣接する表示画素の群に関連している。各々の群において表示画素の対応する列は、それぞれの二次元の副画像から垂直スライスを与えるように適切に配置されている。ユーザの頭が左側から右側に動くとき、一連の連続的な、異なる立体視ビューは、例えば、一回りする印象を得るように知覚される。

上記の装置は、有効な三次元表示を与える。しかしながら、立体視ビューを与えるように、装置の解像度において必要な犠牲が存在することが理解できる。解像度におけるこの犠牲は、近距離から見る小さいテキストの文字の表示のような、特定のアプリケーションにおいては許容できないものである。この理由のために、二次元モードと三次元（立体視）モードとの間で切り換え可能である表示装置を供給することの要請が存在している。

二次元モードにおいては、切り換え可能装置のレンチキュラ要素が“通過モード”で動作する、即ち、それらのレンチキュラ要素は、光学的に透過性の材料の平面シートと同様に作用する。その結果として得られる表示は、表示パネルの本来の解像度と同様の高解像度を有し、その表示パネルは、近距離から見る小さいテキストの文字の表示に対して適切である。その二次元表示モードは、勿論、立体視画像を与えるものではない。

三次元モードにおいては、切り換え可能装置のレンチキュラ要素は、上記のように、光出力方向付け機能を備えている。その結果として得られる表示は、立体視画像を与えることが可能であるが、上記の避けられない解像度の損失を有する。

切り換え可能表示モードを備えるように、切り換え可能装置のレンチキュラ要素は、例えば、２つの値の間で切り換え可能な屈折率を有する液晶材料のような電気光学的材料から構成されている。その装置は、その場合、レンチキュラ要素の上下に備えられる平面電極に適切な電位を印加することにより２つのモード間で切り換えられる。その電位は、隣接する光学的に透過性の層の屈折率に対してレンチキュラ要素の屈折率を変える。切り換え可能装置の構造及び動作の詳細については、米国特許第６，０６９，６５０号明細書に記載されていて、その文献の援用により、本明細書の説明の一部を代替する。

異なるモード、例えば、テキストの２Ｄ表示及び画像の３Ｄ表示において、表示領域の異なる部分が動作されることが可能であるディスプレイを有する切り換え可能自動立体視表示装置を備えることが望ましいことが認識されている。

２Ｄモード及び３Ｄモードで動作される領域のある選択の自由度を備えるように、両方の電極層がパターニングされる必要がある。特に、第１電極ラインのアレイとして位置の電極層が、そして第２電極ラインの垂直なアレイとして他の電極層が備えられることにより、それらの電極は、表示領域の矩形ブロックが選択されることを可能にするマトリクスアドレッシングスキームとして作用することが可能である。

局所的な切り換えを可能にすることに加えて、ｎ個の行及びｍ個の列を有するマトリクス構造に両方の電極層をパターニングすることにより、ｎｘｍ個のドライバのみにより２Ｄモード又は３Ｄモードに切り換えられることが可能であるｎｘｍ個の副セルが得られる。それ故、このことはまた、有効なドライバのハードウェア及びソフトウェアが実行されることを可能にする。
米国特許第６，０６９，６５０号明細書

本発明は、この種類の切り換え可能なレンズアレイを用いる表示装置に関する。

液晶材料のレンチキュラレンズの切り換えが、適切な偏光を有する光について液晶の屈折率を有効に変化させるように液晶材料において十分に高い電圧を印加されることにより達成される。液晶の屈折率の一とレンチキュラ構造の屈折率を適合させることにより、レンズ作用のないモードが与えられる。他のモードにおいては、偏光光及びレンズ作用についての屈折率の有効な差が存在する。デザインに応じて、レンズは、非ゼロ電圧差か又はゼロ電圧差のどちらかをセルに印加することにより３Ｄモードから２Ｄモードに切り換えられる。

それらのセルの問題はドライバ電圧である。デザインに応じて、最大１００Ｖまでの電圧が適切な切り換えのために必要である。ドライバは、電圧が高くなるにつれてより高価になるため、必要に応じて、ドライバの電圧レベルを低下させることは好ましいことである。

本発明に従って、切り換え可能な自動立体視表示装置であって：
− 表示を生成するための表示画素のアレイを有する表示パネルであって、表示画素が行列状に配列されている、表示パネルと；
− 立体視画像を生成するように、表示画素の光出力を方向付けるための、表示パネルにおいて備えられているレンズ要素のアレイであって、そのレンズ要素は、光出力方向付け機能を維持する第１値と、光出力方向付け機能を取り除く第２値との間での電界の選択的適用により、屈折率が切り換え可能である電気光学的材料を有する、レンズ要素のアレイと、
− レンズ要素において電界を印加するためにレンズ要素アレイの対向する両側に備えられている第１及び第２電極層と、
を有する、切り換え可能な自動立体視表示装置であり、
それらの電極層は、行電極ラインのアレイを有する第１電極層と、列電極ラインのアレイを有する第２電極層とによりセグメント化されていて、
その装置は、レンズ要素の切り換えを制御するようにそれらの電極ラインに駆動信号を適用するためのドライバ回路を更に有し、駆動信号は、
− 行選択電圧波形と、
− 列選択電圧波形と、
− 共通行及び列選択解除電圧波形と、
を有し、
それらの波形の各々は、実質的に矩形波の電圧波形を有し、各々の波形は、２π／３の相対的位相ずれを与えるように、３つの有効なタイミングの各々を有する３つの波形を有する、同じ周期を有する、
切り換え可能な自動立体視表示装置を提供する。

この構成は、切り換え電圧がレンズ要素に印加されるとき、及び最大化されたＲＭＳ電圧を用いて、極性反転電圧波形を与える。

好適には、行選択電圧波形か又は選択解除電圧波形のどちらかが行に適用され、列選択電圧波形か又は選択解除電圧波形のどちらかが列に適用される。このようにして、その選択は、各々の行及び列について２つの有効な電圧波形の一を選択することを有することが可能である。

各々の波形は、好適には、等しい大きさの正電圧及び負電圧の間の矩形波の波形である。

次の差分信号の各々のＲＭＳ電圧は、好適には、約２√（２／３）Ａ_{ｄｒｉｖｅ}であり、ここで、Ａ_{ｄｒｉｖｅ}は等しい大きさの正電圧及び負電圧である。
− 行選択電圧波形及び列選択電圧波形間の差分
− 列選択電圧波形及び共通選択解除電圧波形間の差分
− 行選択電圧波形及び共通選択解除電圧波形間の差分
これは、レンズアレイを制御するように用いられるドライバの出力電圧からの高いＲＭＳ電圧を与える。

レンズ要素のアレイは、並列のレンチキュラレンズ要素のアレイを有することが可能であり、電気光学材料は液晶材料を有することが可能である。表示パネルはまた、液晶ディスプレイパネルであることが可能であるが、他の種類のディスプレイパネルを用いることも可能である。

本発明はまた、切り換え可能な自動立体視表示装置の切り換え可能なレンズ要素アレイを制御するドライバであって、そのドライバは、行電極ラインのアレイを有する第１電極層及び列電極ラインのアレイを有する第２電極層を有するセグメント化された電極層により、レンズ要素において電界を印加するレンズ要素アレイの両側に備えられている第１電極層及び第２電極層を制御するためのものであり、ドライバ回路は、レンズ要素の切り換えを制御するように電極ラインについての駆動信号を生成する手段を有し、駆動信号は、
− 行選択電圧波形、
− 列選択電圧波形、及び
− 共通行及び列選択解除電圧波形、
を有し、それらの波形の各々は、実質的に矩形波の電圧波形を有し、各々の波形は、２π／３の相対的な位相ずれを与える３つの有効なタイミングの各々を有する３つの波形を有する同じ周期を有する、ドライバを提供する。

本発明はまた、行電極ラインの第１アレイを有する第１電極層及び列電極ラインのアレイを有する第２電極層を有するセグメント化された電極層により、レンズ要素において電界を印加するレンズ要素アレイの両側に備えられている第１及び第２電極層を制御することにより、切り換え可能な自動立体視表示装置の切り換え可能なレンズ要素アレイを制御する方法であって、
その方法は、電極ラインに駆動信号を選択的に適用する段階を有し、その駆動信号は、
− 行選択電圧波形、
− 列選択電圧波形、及び
− 共通行及び列選択解除電圧波形、
を有し、それらの波形の各々は、実質的に矩形波の電圧波形を有し、各々の波形は、２π／３の相対的な位相ずれを与える３つの有効なタイミングの各々を有する３つの波形を有する同じ周期を有する、方法を提供する。

その駆動信号の選択的適用は、対応する行電極ラインに行選択電圧波形を適用することにより、又は対応する列電極ラインに列選択電圧波形を適用することにより、又はそれらの両方により、レンズ要素を選択することを有することが可能である。レンズ要素の選択解除は、対応する行電極に選択解除電圧波形を適用することにより、及び対応する列電極に選択解除電圧波形を適用することにより達成することが可能である。

一実施例においては、レンズ要素を選択することは、２Ｄモードで表示の関連部分を動作させることを有し、レンズ要素を選択解除することは、３Ｄモードで表示の関連部分を動作させることを有する。

本発明の実施形態について、以下、添付図を参照して、単に例示として詳述する。

本発明は、レンズ要素の切り換えを制御するように制御線のマトリクスを有する切り換え可能レンズアレイを有する自動立体視表示のための駆動方法及び装置を提供する。駆動信号は、
− 行選択電圧波形、
− 列選択電圧波形、及び
− 共通行及び列選択解除電圧波形
を有する。

それらの波形は各々、実質的に矩形波電圧波形を有し、各々の波形は同じ周期を有する。それらの３つの波形は、その周期において６つの等しい長さの位相を有するように、互いに対して時間がずらされている。各々の位相はそれらの３つの波形についての異なる値の組み合わせを有し、各々の波形と各々の他の波形との間に２π／３又は４π／３の位相シフトが存在する。

この構成は、切り換え電圧がレンズ要素に印加され、最大ＲＭＳ電圧を有するときに、極性反転電圧波形を有する。

図１は、既知の直視型自動立体視表示装置１の模式的な斜視図である。既知の装置１は、表示を生成するように空間光変調器としての役割を果たすアクティブマトリクス型の液晶表示パネル３を有する。

表示パネル３は、直交する行列状に配列された表示画素５のアレイを有する。明確化のために、少数の表示画素５のみが図示されている。実際には、表示パネル３は、表示画素５の約千の行及び数千の列を有することが可能である。

液晶表示パネル３の構造は全く従来のものである。特に、パネル３は、一対の間隔を置いた透明なガラス基板を有し、それらのガラス基板の間には、アライメントされたねじれネマチック液晶材料又は他の液晶材料が備えられている。それらの基板は、対向する表面に透明なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極のパターンを担持している。偏光層がまた、基板の外側表面に備えられている。

一実施例においては、各々の表示画素５は、基板において対向する電極を有し、それらの基板間に液晶材料が挟まれている。表示画素５の形状及びレイアウトは、電極の形状及びレイアウトにより決定される。表示画素５は、ギャップだけ一定間隔を置いて互いから離れている。

各々の表示画素５は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）又は薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等の切り換え要素と関連付けられる。表示画素は、切り換え要素にアドレス信号を与えることにより表示を生成するように動作され、適切なアドレススキームを当業者は知っている。

表示パネル３は、この場合、表示画素アレイの全体の領域に亘って延びている平面型バックライトを有する光源７により照明される。光源７からの光は表示パネル３を透過して方向付けられ、個々の表示画素５は、光を変調して、表示を生成するように駆動される。

表示装置１はまた、ビュー生成機能を実行する、表示パネル３の表示側において備えられているレンチキュラシート９を有する。レンチキュラシート９は、互いに対して平行に延びているレンチキュラ要素１１の列を有し、その列の１つのみが、明確化のために、誇張された寸法で示されている。

レンチキュラ要素１１は、凸状の円柱形レンズの形にあり、それらのレンチキュラ要素１１は、表示パネルから表示装置１の前に位置しているユーザの目に、異なる画像、即ちビューを与える光出力方向付け手段としての役割を果たす。

図１に示す自動立体視表示装置１は、異なる方向に複数の異なる透視ビューを与えることができる。特に、各々のレンチキュラ要素１１は、各々の行において小さい群の表示画素５を重ねている。レンチキュラ要素１１は、複数の異なるビューを生成するように、異なる方向に群の各々の表示画素５を投影する。ユーザの頭が左側から右側に動くとき、彼／彼女の目は、順に、複数のビューのうちの異なるビューを受け入れる。

上記のように、電気的に切り換え可能なレンズ要素を備えることが提案されている。このことは、ディスプレイが２Ｄモードと３Ｄモードとの間で切り換えられることを可能にする。図２及び３は、図１に示している装置で用いられることが可能である電気的に切り換え可能なレンチキュラ要素３５のアレイを模式的に示している。そのアレイは透明なガラス基板３９、４１の対を有し、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成された透明電極４３、４５がそれらの対向する表面において備えられている。複製技術を用いて形成された逆レンズ構造４７が、上側の基板の一３９に隣接して、基板３９、４１間に備えられている。液晶材料４９はまた、下側の基板の一４１に隣接して、基板３９、４１間に備えられている。

本発明のレンズ構造４７は、その図に断面図として示しているように、液晶材料４９が逆レンズ構造４７と下側基板４１との間の平行な細長いレンチキュラ形状をとるようにする。液晶材料と接触している逆レンズ構造４７と下側基板４１の表面はまた、液晶材料を配向させる配向層（図示せず）を備えている。

図２は、電極４３、４５に電位が印加されないときのアレイを示している。この状態においては、液晶材料の屈折率は、逆レンズアレイ４７の屈折率に比べて実質的に大きく、レンチキュラの形状は、それ故、図示しているように、光出力方向付け機能を備えている。

図３は、約５０乃至１００Ｖの交流電位が電極４３、４５に印加されるときのアレイを示している。この状態においては、液晶材料４９の屈折率は、逆レンズアレイ４７の屈折率と実質的に同じであり、それ故、図示しているように、レンチキュラの形状の光出力方向付け機能は無効にされる。それ故、この状態においては、そのアレイは、“通過”モードで有効に機能する。図１に示す表示装置で用いる適切な切り換え可能なレンチキュラ要素のアレイの構造及び動作の更なる詳細については、米国特許第６，０６９，６５０号明細書に記載されていて、その文献の援用により、本明細書の説明の一部を代替する。

本発明は、特に、電気的に切り換え可能なレンズアレイに印加される電圧に関連している。切り換え可能なレンチキュラは、十分に高い電圧により切り換えられる。しかしながら、ドライバ回路のコストを低く維持するように、低い駆動電圧を保つことはまた、好ましいことである。それ故、切り換え可能なレンズアレイの異なるモードの持続的な保持及び高速切り換えを備える要求と駆動エレクトロニクスとは不一致している。

局所的に切り換え可能なレンズアレイを駆動する必要条件は次のようである。
（ｉ）セルを完全に切り換えるように、ＲＭＳ電圧は十分に高い必要がある。この電圧は、各々の切り換えられるセルについて等しい必要がある。
（ｉｉ）セルは、オフの状態で受け入れる正味電圧はゼロである必要がある。
（ｉｉｉ）セルの変化を回避するには、対称な電圧（極性反転駆動スキーム）が必要である。
（ｉｖ）駆動電圧はできるだけ低い必要がある。

本発明は、所定のドライバ回路の出力電圧について各々のセルにおいてＲＭＳ電圧を最大化することにより、ドライバ信号の最適化として駆動スキームが選択されるという認識に基づいている。

図４は、電極のマトリクス構成を示している。一の電極アレイは、並列の列電極Ｃ_１，．．．，Ｃ_ｎのアレイを有し、他の電極アレイは、並列の行電極Ｒ_１，．．．，Ｒ_ｍのアレイを有する。

各々の列は、列におけるセルが切り換えられる必要があるか否かを選択するように、２つの電圧駆動レベルＣ_ＳＷ又はＣ_ｂａｓｅのうちの一に接続される。同様に、各々の行は、２つの電圧駆動レベルＲ_ＳＷ又はＲ_ｂａｓｅのうちの一に接続される。

図４は、行電極及び列電極に駆動信号を供給する行及び列ドライバ回路を模式的に示している。これは、電圧波形を生成する回路を有する。下で更に説明するように、それらの電圧波形は、等しいが逆の大きさの２つのレベルのみを有することが可能である。それらの電圧波形は、外部のソースからそのドライバ回路に供給されることが可能である、又は内部で生成されることが可能である。

その駆動電圧は、各々のセルにおける４つの有効な信号の組み合わせをもたらす。セルは、信号の少なくとも１つが切り換え信号に接続される場合に、切り換えられる必要がある（所望の切り換えを与えるように、十分なＲＭＳ電圧を得る）。行及び列の両方が基本信号に接続されている場合、ＬＣは切り換えられてはならない（ゼロＲＭＳ電圧）。それらの有効な信号の組み合わせは、次の式（１）により表される。

最後の式は、セルがゼロ電圧を受け入れる状態に対応している。このことは、自動的に、Ｃ_ｂａｓｅ＝Ｒ_ｂａｓｅであることを意味する。それ故、単一の値が、この電圧値を現すために用いられることが可能であり、それはＲ_ｂａｓｅで表される。

最初の３つの式は、次式のように和をとることができる。

この式は次のように書き換えられる。

これは次式（２）のように書き換えられる。

所定の最大振幅を有する対称信号の最大ＲＭＳ電圧は矩形信号について得られる。このことは、行又は列における電圧が最大の正の駆動電圧＋Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}であるか又は最大の負の駆動電圧−＋Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}であるかのどちらかである。

式（２）の積分の第１の半分については、駆動信号の符号は、二乗関数のために重要ではない。その積分の第２の半分を最小化（ＲＭＳ値を導くように減算される）するように、３つの信号Ｃ_ｓｗ、Ｖ_ｂａｓｅ又はＲ_ｓｗのうちの一は、他の逆の符号を有する必要がある。

これが実行されるとき、その式は次式のように簡単になる。

この式から、ＲＭＳ電圧は、次式（３）のように表される。
Ｖ_{ｒｍｓ，ｍａｘ}＝√（２／３）２Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}
上記の方法から導き出される駆動スキームは、＋Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}又は−Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}の間で切り換えられるドライバを有する。その結果、各々のタイムインスタンスにおける各々のセルの正味のセル電圧は±２Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}か又は０Ｖのどちらかである。このことは、Ｖ_{ｒｍｓ，ｍａｘ}＝２Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}√（２／３）である最適な状態において、周期の時間の２／３において、セルは±２Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}の正味の電圧を受け入れ、周期の時間の１／３において、セルは０Ｖの正味の電圧に設定されることを意味する。

セルが切り換えられない場合、セルは、代わりに、常にゼロ電圧差を受け入れる。

図５は、上記の解析から導き出された１つの駆動スキームを示している。上記の方法を用いて、ドライバ電圧から最大ＲＭＳ電圧が得られることを可能にする駆動スキームを実行する多くの方法が存在していることは明らかである。図５の実施例は、信号Ｒ_ＳＷ、Ｃ_ＳＷ及びＶ_ｂａｓｅ間の２π／３の位相シフトを有する矩形波として、各々の電圧を有する。

上記のように、この駆動スキームは、Ｖ_{ｒｍｓ，ｍａｘ}＝２√（２／３）Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}の各々のセルについてＲＭＳ電圧を与える。

図５は、逆極性スキームの両方の位相に対応する時間期間Ｔを示している。図示しているように、時間期間Ｔは６つの副期間に分割され、それらの時間期間の各々の間に、異なる電圧の組み合わせが、３つの制御電圧Ｒ_ＳＷ、Ｃ_ＳＷ及びＶ_ｂａｓｅについて用いられる。

行及び列に印加される電圧の組み合わせに応じて、３つの電圧Ｒ_ＳＷ−Ｃ_ＳＷ、Ｒ_ＳＷ−Ｖ_ｂａｓｅ又はＣ_ＳＷ−Ｖ_ｂａｓｅのうちの一がセルにおいて存在している。代替として、Ｖ_ｂａｓｅが行及び列に印加される場合、セルにおいてはゼロＶが存在している。

プロットされている非ゼロ電圧の各々については、副期間の３つが正極性位相であると考えられ、副期間の３つは負極性位相であると考えられる。

実施例として電圧Ｒ_ＳＷ−Ｃ_ＳＷを用いる場合、電圧Ｒ_ＳＷ−Ｃ_ＳＷは、最初の２つの副期間については駆動ピーク電圧Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}の２倍に等しく、第３の副期間についてはゼロに等しい。

第２の３つの副期間は、負極性位相であるとみなされ、図示しているように、電圧Ｒ_ＳＷ−Ｃ_ＳＷは、最初の２つの副期間については、駆動ピーク電圧Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}の２倍に再び等しい大きさを有し、第３の副期間についてはゼロを有する。セルにおける電圧の符号は、正極性位相に比べて逆である。

プロットされている有効な３つの電圧の各々は、極性反転の、及び２Ａ_{ｄｒｉｖｅｒ}において２つの副期間及びゼロにおいて１つの副期間のこの特性を有する。

この駆動スキームは、それ故、局所的な極性の反転を与え（各々の周期において２回）、ピークのドライバ電圧レベルから得られる最大のＲＭＳ電圧を与える。行及び列のラインは、各々の行及び列に２つの有効な電圧波形を印加することにより制御され、それらの電圧波形（Ｖ_ｂａｓｅ）の一は共有され、それ故、全部で３つの異なる電圧波形が存在する。

この種類の切り換え可能レンズアレイの最も一般的な実施においては、３ＤモデルについてはゼロＶ駆動を、２Ｄモデルについては高いＲＭＳ電圧駆動を有する。選択された領域は、それ故、図５に示されている電圧波形の印加により、３Ｄモードをオフに切り換えられる。

表示の全ての領域の動作モードの制御は完全に自在にはならない。特に、３Ｄウィンドウは有効であるが、２Ｄウィンドウは有効ではない。これについては、簡単な２ｘ２アレイについての２Ｄモデルに選択された領域を切り換えるように印加される行及び列信号を示す図６を参照して説明する。これはまた、レンズアレイが２Ｄモードに切り換えられる場合を前提としている。図６においては、２Ｄモデルがハッチングされた領域として示されている。

図６Ａは、２Ｄモードに切り換えられた左側の列を示し、これは、印加される切り換え電圧Ｃ_ＳＷを有する左側の列と、電圧Ｖ_ｂａｓｅを有する他の行及び列全てを有する。

図６Ｂは、２Ｄモードに切り換えられた上側の列を示し、これは、印加される切り換え電圧Ｒ_ＳＷを有する上側の列と、電圧Ｖ_ｂａｓｅを有する他の行及び列全てを有する。

図６Ｃは、個々の領域が３Ｄモードのままであることが可能であることを示している。この実施例においては、右下角のみが３Ｄモードであり、残りは２Ｄモードである。２Ｄモードについて個々の領域を選択することは可能でない。そうではなく、全部の行又は列が２Ｄモードに切り換えられることが必要である。

必要に応じて、代替は、図６Ｄに示すように、２Ｄモードにある対角線領域を有する。この実施例においては、電圧Ｖ_ｂａｓｅは、全てには用いられないが、それに代えて、３Ｄモードが、同じ列又は行電圧Ｒ_ＳＷ、Ｃ_ＳＷを印加することにより作られる。左上領域は２Ｄモードに切り換えられているが、右下領域は尚も、３Ｄモードに保たれることはできず、また、２Ｄモードに切り換えられる。これは、行及び列が、２つではなく、３つの電圧波形間で切り換えることができるように要求する。それ故、この付加的オプションは好ましくない。それに代えて、図６Ａ乃至６Ｃに機能を制限することは好ましく、それらの場合には、各々の行及び列は、２つのみの電圧波形間で切り換えられる。

任意の位置における期間Ｔの分割及び２つの側の順序の変更は、ＲＭＳ値又は分極反転動作を変えない。それ故、期間Ｔにおける全ての部分のランダムな順序付けからもたらされる信号形状はまた、最適な駆動をもたらす。

本発明の特定の実施例については、上で説明している。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、それらの実施形態に対して種々の変形及び修正が成されることが可能であることは、当業者には明らかである。

上記の実施例においては、切り換え可能な屈折率を有する液晶を有するレンチキュラ要素を用いている。しかしながら、屈折率分布（ＧＲＩＮ）レンズは、当業者が理解できるであろうように、代替として、光出力方向付け要素として用いられることが可能である。
それらのレンズはまた、非円柱形であることが可能である。

上記の実施例は、例えば、５０μｍ乃至１０００μｍの範囲内の表示画素ピッチを有する液晶表示パネルを用いている。しかしながら、例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）又は陰極線管（ＣＲＴ）表示装置等の代替の種類の表示パネルを使用することが可能であることは、当業者には明らかである。上記の表示装置は、従来の自動立体視表示装置において知られているように、表示画素の列方向に対して鋭い角度で傾けられたレンチキュラ要素を用いることが可能である。

その表示装置を組み立てるために用いられる製造及び材料については、それらが従来のものであり、当業者に知られているために、上記で詳細には説明していない。切り換え電極は透過性であり、典型的には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）から成る。

上記の実施例は、高電圧モードが２Ｄモードを与え、ゼロの印加電圧は３Ｄモードを与えるデザインに関するものである。レンズ構成は、逆の機能を与えるようにデザインされることが可能である。

勿論、実際には、完全に矩形の電圧波形を得ることは可能でなく、本発明は、“実質的に矩形波の電圧波形”を与えるものである。それらは、矩形であるように意図されているが、実際には、完全ではない立ち上がり及び立ち下がり端部を有する波形である。更に、意図されている形状における小さい変更が、請求項によりカバーされるように意図されている。例えば、高レベルにおけるリップル、立ち上がり及び立ち下がりにおける僅かな遅延及び一般的な丸めは、用語“実質的な矩形”でカバーされるように意図されている。

ドライバ回路については、詳細に説明されていない。明らかであるように、そのドライバ回路は、電極に選択された電圧波形を容易に印加し、それらの波形はまた、互いのバージョンにおいて容易に時間遅延される。シフトレジスタ回路は、異なる信号間のタイミング合わせを実行するように用いられることが可能であり、選択された電圧の電極への印加はルーチンである。

種々の他の変形が可能であることを、当業者は理解することができるであろう。

従来の自動立体視表示装置の模式的な斜視図である。 図１に示す表示装置のレンズアレイの動作原理を説明するための図である。 図１に示す表示装置のレンズアレイの動作原理を説明するための図である。 本発明の表示装置のレンズアレイのための電極構成及びドライバを示す図である。 本発明の方法を説明するためのタイミング図である。 図５の波形が用いられる種々の方法を示す図である。

Claims (14)

1. 切り換え可能な自動立体視表示装置であって：
   表示を生成する表示画素のアレイを有する表示パネルであって、該表示パネルは行列状に配列されている、表示パネル；
   立体視画像を備えるように、前記表示画素の光出力を方向付ける前記表示パネルにおいて配列されているレンズ要素のアレイであって、前記レンズ要素は電気光学材料を有し、該電気光学材料の屈折率は、光出力方向付け機能を保つ第１値と光出力方向付け機能を取り除く第２値との間の電界の選択的適用により切り換え可能である、レンズ要素のアレイ；並びに
   前記レンズ要素において前記電界を適用する前記レンズ要素アレイの両側に備えられている第１電極層及び第２電極層；
   を有する切り換え可能な自動立体視表示装置であり、
   前記電極層は、行電極ラインのアレイを有する前記第１電極層及び列電極ラインのアレイを有する前記第２電極層によりセグメント化され；
   前記自動立体視表示装置は、前記レンズ要素の前記切り換えを制御するように前記電極ラインに駆動信号を適用するドライバ回路を更に有し、前記駆動信号は、
   行選択電圧波形、
   列選択電圧波形、及び
   共通行及び列選択解除電圧波形、
   を有し；
   前記波形の各々は、実質的に矩形波の電圧波形を有し、各々の波形は、相対的な２π／３の位相ずれを与えるように３つの有効なタイミングの各々を有する３つの波形を有する同じ周期を有する；
   自動立体視表示装置。
2. 請求項１に記載の自動立体視表示装置であって、各々の波形は、同じ大きさの正電圧及び負電圧間の矩形波の波形である、自動立体視表示装置。
3. 請求項２に記載の自動立体視表示装置であって、次の差分信号の各々のＲＭＳ電圧は約２√（２／３）Ａ_{ｄｒｉｖｅ}であり、ここで、Ａ_{ｄｒｉｖｅ}は等しい大きさの正電圧及び負電圧であり、前記次の差分信号は：
   行選択電圧波形及び列選択電圧波形間の差分；
   列選択電圧波形及び共通選択解除電圧波形間の差分；並びに
   行選択電圧波形及び共通選択解除電圧波形間の差分；
   である、自動立体視表示装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の自動立体視表示装置であって、前記のレンズ要素のアレイは並列のレンチキュラレンズ要素のアレイを有する、自動立体視表示装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の自動立体視表示装置であって、前記電気光学材料は液晶材料を有する、自動立体視表示装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の自動立体視表示装置であって、前記電極ラインはＩＴＯを有する、自動立体視表示装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の自動立体視表示装置であって、前記表示パネルは液晶表示パネルである、自動立体視表示装置。
8. 切り換え可能な自動立体視表示装置の切り換え可能なレンズ要素のアレイを制御するドライバであって、該ドライバは、行電極ラインを有する第１電極層及び列電極ラインのアレイを有する第２電極層によりセグメント化された電極層により、前記レンズ要素において電界を適用する前記レンズ要素アレイの両側に備えられている第１電極層及び第２電極層を制御するためのものである、ドライバであり：
   前記ドライバの回路は、前記レンズ要素の切り換えを制御するように前記行電極ライン及び列電極ラインのための駆動信号を生成する手段を有し、前記駆動信号は、
   行選択電圧波形、
   列選択電圧波形、及び
   共通行及び列選択解除電圧波形、
   を有し；
   前記波形の各々は、実質的に矩形波の電圧波形を有し、各々の波形は、相対的な２π／３の位相ずれを与えるように３つの有効なタイミングの各々を有する３つの波形を有する同じ周期を有する；
   ドライバ。
9. 請求項８に記載のドライバであって、各々の波形は、同じ大きさの正電圧及び負電圧間の矩形波の波形である、ドライバ。
10. 請求項９に記載のドライバであって、次の差分信号の各々のＲＭＳ電圧は約２√（２／３）Ａ_{ｄｒｉｖｅ}であり、ここで、Ａ_{ｄｒｉｖｅ}は等しい大きさの正電圧及び負電圧であり、前記次の差分信号は：
    行選択電圧波形及び列選択電圧波形間の差分；
    列選択電圧波形及び共通選択解除電圧波形間の差分；並びに
    行選択電圧波形及び共通選択解除電圧波形間の差分；
    である、ドライバ。
11. 行電極ラインを有する第１電極層及び列電極ラインのアレイを有する第２電極層によりセグメント化された電極層により、前記レンズ要素において電界を適用する前記レンズ要素アレイの両側に備えられている第１電極層及び第２電極層を制御することにより、切り換え可能な自動立体視表示装置の切り換え可能なレンズ要素のアレイを制御する方法であって：
    該方法は、前記行電極ライン及び列電極ラインに駆動信号を選択的に適用する段階であって、前記駆動信号は、
    行選択電圧波形、
    列選択電圧波形、及び
    共通行及び列選択解除電圧波形、
    を有する、段階を有し；
    前記波形の各々は、実質的に矩形波の電圧波形を有し、各々の波形は、相対的な２π／３の位相ずれを与えるように３つの有効なタイミングの各々を揺する３つの波形を有する同じ周期を有する；
    方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、前記の駆動信号を選択的に適用する段階は、対応する前記行電極ラインに行選択電圧波形を適用することにより、又は対応する前記列電極ラインに列選択電圧波形を適用することにより、又はそれらの両方を適用することにより、レンズ要素を選択する段階を有する、方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、前記の駆動信号を選択的に適用する段階は、対応する前記行電極に選択解除電圧波形を適用することにより、及び前記対応する列電極ラインに前記選択解除電圧波形を適用することにより、レンズ要素を選択解除する段階を有する、方法。
14. 請求項１２又は１３に記載の方法であって、前記レンズ要素を選択する段階は、二次元モードで表示の関連部分を動作させる段階を有し、レンズ要素を選択解除する段階は、三次元モードで表示の関連部分を動作させる段階を有する、方法。

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