JP2014529363A

JP2014529363A - 光学的拡大をもつオートステレオスコピックディスプレイ装置

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Publication number: JP2014529363A
Application number: JP2014516473A
Authority: JP
Inventors: クローン，バルト; トーマスジョンソン，マーク
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2014-11-06
Also published as: RU2598158C2; WO2012176113A1; EP2724544B1; CN103609107A; US20140111854A1; US9436014B2; BR112013032650A2; RU2014101713A; EP2724544A1; CN103609107B; TW201308982A; TWI575930B

Abstract

表示要素を有するオートステレオスコピックディスプレイ装置であって、各表示要素は、表示要素領域の中心の第一の光強度及び当該表示要素領域の周縁の第二の低い光強度を含む、少なくとも二つのゼロでない光強度レベルを有する出力光強度分布を有する。これにより光の強度がピクセルの周縁においてより少しずつ落ち、オートステレオスコピックディスプレイ装置のレンズ配置によってもたらされる拡大に関わらず、はっきりしたピクセルの端が見えにくくなる。

Description

本発明はディスプレイパネルによって提供される画像の光学的拡大を有するディスプレイ装置に関する。最も共通する例はそのディスプレイパネル上にレンチキュラーシートを持つオートステレオスコピックディスプレイ装置である。

ステレオスコピックディスプレイは異なる複数の視点で異なる複数のサブイメージで作り上げられた画像を提供する。適切に調整された（すなわち、適切な両眼視差をもつ）異なる複数のサブイメージがビューアーの左目と右目に提供された場合は、画像が全体としてビューアーに三次元画像として知覚される。異なる複数の画像を提供する一つの既知の方法として、色内容を異なるものとする方法がある。この場合、ビューアーはそれぞれのアイピースに異なる色吸収レンズをもつ特別な眼鏡を装着する必要がある。

ビューアーが特別な眼鏡を装着する必要なく異なる複数の視点で異なる複数のサブイメージで作り上げられた画像を提供するステレオスコピックディスプレイは、オートステレオスコピックディスプレイとして知られている。オートステレオスコピックディスプレイの一つの典型例はマトリックス液晶ディスプレイ（LCD）パネルを有する。マトリックスLCDパネルは行（row）と列（column）の形で整列された表示要素のアレイ（array）を有する。そのディスプレイは更に、ディスプレイパネル上の与えられた点から供給された視覚的アウトプットが視る角度に依存するように、表示要素のアレイからの出力光を方向づける手段を有する。これは、ビューアーの右目が左目とは異なるビュー（view）を見ることで、所望の立体的な（ステレオスコピック）又は三次元の像を提供することを引き起こす。

出力光を方向づける手段の一つの良く知られた形式はディスプレイパネルを覆うレンチキュラーシートである。レンチキュラーシート、例えば型成形又は機械加工されたポリマー材料のシートは、ディスプレイパネルの出力側を覆う。そのレンチキュラーシートは（半）円筒型レンズ要素を有するレンチキュラー要素を有する。各（半）円筒型レンズ要素は列方向に延び、それぞれのレンチキュラー要素が二つかそれ以上の隣接した表示要素のグループに関連付けられ、表示要素の列と平行に延びる。

レンチキュル（lenticule、微小凸レンズ片）が二つの表示要素の列に関連付けられた配置では、ディスプレイパネルは二つの垂直方向にインターリーブされた二次元サブイメージを含む合成画像を表示するように動作させられる。交互に並ぶように配列された表示要素の列は二つの画像を表示し、それぞれの列はそれぞれの二次元サブイメージの垂直方向の薄片（slice）を提供する。レンチキュラーシートはこれら二つの薄片及び他のレンチキュルと関連付けられた表示要素の列からの対応する薄片を、それぞれシートの前にいるビューアーの左目及び右目へと方向づける。これは、適切な両眼視差をもつサブイメージを用い、ビューアーが一つの立体的な映像を知覚できるように行なわれる。その他に、いわゆるマルチビュー配置においては、それぞれのレンチキュルは行方向に並んだ二つより多い隣接した表示要素のグループ及びそれぞれのグループにおいて対応する表示要素の列と関連付けられる。マルチビューはそれぞれの二次元（サブ）イメージから垂直方向の薄片を適切に提供し、ビューアーの頭が動くと一連の連続した異なる立体映像が知覚され、例えばより大きな度合いの見方の自由及び/又は見回した印象を創造する。

この種のオートステレオスコピックディスプレイ装置は様々な応用、例えば医療用画像、仮想現実、ゲーム、携帯電話及びCAD分野で使用できる。

二次元とオートステレオスコピックな動作とを切り替えることができるオートステレオスコピックディスプレイ装置が知られている。これは例えば拡散状態と不拡散状態を切り替え可能な拡散層を提供することで実現できる。この拡散層は拡散状態では微小凸レンズ片による光の方向付け効果を打消しオートステレオスコピックなビューを二次元のビューに減らすようなものである。

典型的には、オートステレオスコピックモード（又は三次元モードのみをもつディスプレイ）においては空間的解像度が保てなくなる。それは、分離し、個別にアドレス可能であり所与の色の表示要素を、行方向に沿った異なるビューのために提供することのためである。また、輝度の変化もディスプレイ内、例えば行方向で発生する。

上記のオートステレオスコピックディスプレイにおける空間的解像度の損失効果は、ピクセルの列方向に対してレンチキュラーレンズの斜め方向の使用によって軽減される。このような配置は解像度損失の”共有”を行方向と列方向で行い、特に多数の像を有するマルチビューディスプレイのため、それによって行方向の解像度の荒れを低減するのに役立つ。

しかしながら、レンチキュラー要素を表示ピクセルのカラムに対してある角度で斜めすることで別の問題がもたらされ、又は悪化する。使用者の頭が左から右を動くと、光強度が変化することが観察される。これらの強度の変化は、異なった量のディスプレイパネルのピクセル領域を規定する不透明なブラックマスクをレンチキュラー要素が映すことで起こされる。この変化はユーザーにはモアレ（moire）として観察される。

光強度の変化の問題はレンチキュラー要素の焦点軸を変えてディスプレイパネルのより広いバンドが映されるようにすることで対処し得る。しかしながら、結果として異なるビュー同士の干渉が引き起こされ、それもまた望ましいことではない。

米国特許第７,８００,７０３号公報はディスプレイピクセルの表示領域がレンチキュラー要素の軸と実質的に平行な縁を有する配置を開示する。縁がレンチキュラー要素の軸と平行なピクセルの表示領域をもつ装置を提供することで、光強度の変化及び複数のビュー同士の干渉の問題は低減又は解消される。レンチキュラー要素は、しかしながら、ディスプレイピクセルの列に対してある角度だけ斜めのままであり、従って装置が表示するビューの数を増加させるためには、依然として垂直方向及び水平方向の解像度を”消費する”可能性がある。

ビューアーに可視なピクセルのサブストラクチャー（例えばブラックマトリクス）の問題は、ディスプレイパネル出力の光学的拡大をもつあらゆるディスプレイ装置にとって潜在的な問題である。光学レンズ配置を有するオートステレオスコピックディスプレイその他の例は、最近出願人によって提案された（ただし未公開の）フリーフォーカスオートステレオスコピックディスプレイデザインである。

フリーフォーカス配置では、ディスプレイシステムはピクセルのアレイ及び光学システムを有するディスプレイ装置を有し、その光学システムはディスプレイ装置を覆うマイクロレンズのアレイを含み、それぞれのピクセルはマイクロレンズと関連する。光学システムはサブアレイの異なるピクセルが瞳孔の異なる領域に映されるように、ピクセルのサブアレイをビューアーの瞳孔に映す。このように、ディスプレイは意図的に複数の像（一つの像は全てのサブアレイからの対応するピクセルの組み合わせを含む）を単一の瞳孔に映す。

この方法はそれぞれの瞳孔に追加的な情報、特にそれぞれの瞳孔に同時に複数の像を提供する。これら複数の像は瞳孔内の異なる領域に提供される。これは脳が読み取り可能な深さ情報を提供する。例えば、たとえディスプレイが一つの瞳孔のみに提供されたとしても（又は同一の情報が両目に与えられたとしても）、脳はより現実的な像を知覚することが可能である。なぜなら、小さな像の差異（瞳孔の領域にわたる異なる視点の規模における）が深さ情報を暗号化しているからである。

光学システムは好ましくは瞳孔追跡システムを基礎として駆動され、瞳孔の所与の領域にマイクロレンズのアレイによって映された、ピクセルの組み合わせによる光出力が光景の像を決定する。これは光ビーム誘導法を提供する。これは光は一方又は両方の瞳孔にのみ提供され、効率的なシステムを創造することを意味する。しかしながら、ディスプレイシステムに基づいた単一ユーザーゴーグルには、瞳孔追跡は必要とされないかもしれない。この場合はより少ない数のビューが視野を満たすことができる。ディスプレイは目を覆う比較的一定の相対位置に配置され、微かな相対移動では他のビューがビューアーに示されて動作を妨害することがない。二つの瞳孔に異なるビューを提供することで、オートステレオスコピックディスプレイが形成される。

空間的解像度と時間解像度の間にはトレードオフが成立することがある。このことは視聴者の数を事前に知ることができないテレビジョン（TV）のような応用において特に重要である。システムはそれぞれの視聴者に（又はそれぞれの瞳孔にさえも）個々に画像を提供する、又は全ての使用者により低い解像度の画像を提供することができ、又はこれら二つのトレードオフをすることができる。

この種の光ビーム誘導システムにおいては、サブピクセル毎に一つのエミッター及びレンズシステムを設ける、又は、ピクセル毎に画素化されたエミッターシステム及びレンズシステムを設けることができる。適当なパラメーターとともに、ビーム誘導ディスプレイの光学的拡大の典型的な範囲は２００から５００と、レンチキュラーディスプレイよりも有意に大きなものとなる。より具体的には、ピクセルの形状が、ビューアーがスクリーンに表示された焦点から外れた内容中に見出すであろうぼけ味（画像の焦点を外れ輪郭がぼけた部分の審美的質の程度）に影響する。従って、ピクセル形状はディスプレイの（知覚的）品質の一部分を形成する。

この（未公開の）方法は本明細書では更なる記述を行なわない。しかしながら、サブピクセル構造における光学的拡大の課題はレンチキュラーオートステレオスコピックディスプレイに限定されず、本発明によってもたらされる解決策は上記に簡単に概説した方法を含む多くの異なるディスプレイデザインに適用可能なことが理解されるであろう。

様々な先行技術文献は個別にアドレス可能な表示要素が方形以外の形状に形成されたオートステレオスコピックディスプレイを開示する。例えば、欧州特許公開第１９２９７９２号公報はサブピクセル（又はピクセル）の形状が、方形のフットプリントから一つ又はそれ以上の切り欠きを除いた残りの形状を有する配置を開示する。それぞれの個別の集光ライン及び個別にアドレス可能な表示要素が重なる延長線がより均一に作られるように、一つ又はそれ以上の切り欠きは光指向要素の斜めの角度に対して配置される。

高解像度テレビジョン（HDTV）や携帯電話のような大半の適用のために、ピクセルはサブピクセル構造が実際に“見えない”程度に十分に小さい。しかしながら、ディスプレイが拡大を行う光学的手段、例えばオートステレオスコピックディスプレイにおけるレンチキュラー膜又は上記に簡単に概説したフリーフォーカスシステムと組み合わされる場合はサブピクセル構造は拡大され、従ってビューアーに可視となる。バンディングを軽減するためのピクセルの形状、例えば欧州特許公開第１９２９７９２号公報にて概説されたような形状はこの課題を解決しない。

ディスプレイの効率及び/又は寿命を高めるために、従来の全てのディスプレイはピクセル毎の光強度を最大化することを常に試みてきた。それは、放出強度がディスプレイ全体にわたって均一であることを確かにすること、及びディスプレイの放出領域が最大化されることを確かにすること（開口）によってなされてきた。

結果として、サブピクセルは均一な強度の放出領域を有する傾向があり、多くの直角（９０度）の角と組み合わされて、最大放出強度の領域と放出強度ゼロの領域（例えば、ブラックマスク）の間に極めてはっきりした境界を作り出している。この理由のため、オートステレオスコピックディスプレイにおいて、この現象はバンディングのみならず可視的に線引きされたサブピクセルとして明確に可視的である。

本発明の一つの実施形態によれば、行方向及び列方向のアレイに配置された複数の個別にアドレス可能な表示要素であって、各表示要素は単色の一つのピクセルの画像データを表示するための最も小さな領域を有する、表示要素、及び該表示要素によって同時に表示される異なる像を異なる空間的位置へと方向づけるレンズ配列を有し、各表示要素は、表示要素領域の中心の第一の光強度及び当該表示要素領域の周縁の第二の低い光強度を含む、少なくとも二つのゼロでない光強度レベルを有する出力光強度分布を有する、オートステレオスコピックディスプレイ装置が提供される。

本発明の実施形態の一つの効果は、かなりの拡大を実行した場合でも、レンズ配置によって投影されたときに放出強度分布がスムースに現れるように配置されたサブピクセル構造を提供することである。この出力光強度分布は、個々の表示要素にわたって意図的に光放出強度を変化させることによって達成される。この方法は、直接視ディスプレイのピクセルレイアウトの従来受け入れられた知恵と全くもって対照的である。

それぞれの前記表示要素は、前記表示要素領域にわたって均一な光出力強度を有する電界発光材料及び前記出力光強度分布を調整するための光学的構成要素（例えばフィルター）を有していても良い。これにより標準的なピクセルレイアウトが使用し得る。

他の実施形態において、各表示要素は少なくとも二つの電界発光材料領域を有し、各電界発光材料領域は個別のドライブトランジスターに関連している。これは少なくとも二つのサブピクセル領域（表示要素毎、表示要素はそれ自体がサブピクセル又はピクセルで有り得る）を提供する。

この場合、各表示要素は単一の信号アドレッシング電極、及び各電界発光材料領域毎のドライブ電極に関連させることができる。代替として、各表示要素は、単一のドライブ電極、及び各電界発光材料領域毎のアドレッシング電極に関連させることができる。これらの方法は二つの表示要素領域を同時又は順次的に、個別にアドレス可能とする。

また一方、各表示要素は単一のドライブ電極及び単一の信号アドレッシング電極に関連し、各電界発光材料領域に関連する前記ドライブトランジスターは異なる電流出力特性を有するようにしても良い。そして、二つの領電界発光材料領域に同一のドライブ信号が使用されるが、異なるドライブトランジスター特性が異なる出力強度の結果をもたらす。

代替として、また一方で、各表示要素は単一のドライブ電極及び単一の信号アドレッシング電極に関連させた場合に、前記電界発光材料領域に関連する前記ドライブトランジスターは同じ電流出力特性を有しても良く、ただし、前記電界発光材料領域の表面面積（area）が異なるものとする。これらの異なる面積は異なる電流密度を生じさせる。

各表示要素は中央電界発光材料領域及び該中央電界発光材料領域の回りの外側同心電界発光材料領域を有しても良い。

前記レンズ配列はレンチキュラーレンズのアレイを有し、当該レンチキュラーレンズは表示要素のアレイのカラム方向に対して鋭角に傾いた長軸を有しても良い。本発明の一つの実施形態はこのような可視的なサブピクセル間の遷移の課題を解決するのみならず、ディスプレイに生じるバンディングの課題を解決する。例えば、バンディングを低減するために表示要素の出力強度を変化させるためのフィルターアレンジメントを更に提供され得る。

本発明の他の実施形態はまた、オートステレオスコピックディスプレイ装置の動作方法であって、該装置は、行方向及び列方向のアレイに配置された複数の個別にアドレス可能な表示要素であって、各表示要素は単色の一つのピクセルの画像データを表示するための最も小さな領域を有する、表示要素、を有し、当該方法は、前記表示要素によって同時に表示される異なるビューを、レンズ配列を用いて、異なる空間的位置へと方向づけること、及び各表示要素の出力光の強度分布を、表示要素領域の中心の第一の光強度及び当該表示要素領域の周縁の第二の低い光強度を有するように制御すること、を含むオートステレオスコピックディスプレイ装置の動作方法を提供する。

本発明の実施形態について、添付の図面を参照しつつ以下に実施例として記述する。
図１は既知の直接視オートステレオスコピックディスプレイ装置の模式的な斜視図である。図２は図１のディスプレイ装置におけるディスプレイピクセル及びレンズ要素の配列をより明確に示す。図３は本発明のピクセル構造の第１の実施例を示す。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは本発明のピクセルレイアウトの３つの実施例を示す。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは本発明のピクセルレイアウトの３つの実施例を示す。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは本発明のピクセルレイアウトの３つの実施例を示す。図５は図４の複数のピクセルレイアウトのための、第１のアドレスレイアウトを示す。図６は図４の複数のピクセルレイアウトのための、第２のアドレスレイアウトを示す。図７はレンズ式のオートステレオスコピックディスプレイに起こり得るバンディングの課題を示す。図８は本発明と併せて用いられるバンディングの課題に対処するための第１の方法を示す。図９は本発明と併せて用いられるバンディングの課題に対処するための第２の方法を示す。図１０は本発明と併せて用いられるバンディングの課題に対処するための第３の方法を示す。

本発明の一つの実施形態は、各表示要素が表示要素領域の中心の第一の光強度及び当該表示要素領域の周縁の第二の低い光強度を含む、少なくとも二つのゼロでない光強度レベルを有する出力光強度分布を有する、オートステレオスコピックディスプレイ装置を提供する。これは光の強度がピクセルの周縁においてより少しずつ落ち、レンズ配置によってもたらされる拡大に拘らず、はっきりしたピクセルの端を見えにくくする。

図１は既知の直接視オートステレオスコピックディスプレイ装置の模式的な斜視図である。既知の装置１は、空間的光変調器として振る舞い表示を提供するアクティブマトリックス型の液晶ディスプレイパネル３を有する。

ディスプレイパネル３は行方向及び列方向に配置されたディスプレイピクセル５の直角なアレイを有する。明りょうさのために、各図面には少数のディスプレイピクセル５のみが示されている。実際には、ディスプレイパネル３はおよそ一千の行及び数千の列のディスプレイピクセル５を有することがある。

液晶ディスプレイパネル３の構造は全体として従来のものである。具体的に、パネル３は一対の離間した透明ガラス構造を有しており、その間には整列したねじれネマティック又は他の液晶材料が供給されている。基板はその対向する表面に透明なインジウムスズ酸化物（ITO）電極のパターンを有している。また、基板の外側の表面には偏光層が提供されている。

それぞれのディスプレイピクセル５は基板上に対抗する複数の電極を有しており、その間に液晶材料が位置する。ディスプレイピクセル５の形状及び配置は電極の形状及び配置によって定まる。ディスプレイピクセル５は通常互いに隙間をもって離れた位置に配置される。

それぞれのディスプレイピクセル５は例えば薄膜トランジスター（TFT）のようなスイッチ要素と関連（associate）している。スイッチ要素に信号をアドレスすることでディスプレイピクセルは表示を提供するように動作させられる。適切なアドレッシングの概略については、当業者に知られるところであろう。

ディスプレイピクセル５同士の間の隙間は不透明なブラックマスクで覆われている。マスクは光を吸収する材料の格子の形状で提供される。マスクはスイッチ要素を覆い個々のディスプレイピクセル領域を規定する。

ディスプレイパネル３は光源７から光を当てられる。光源７は、この場合は、ディスプレイピクセルのアレイの領域にわたって広がる平板上のバックライトを有する。光源７からの光はディスプレイパネル３を通り抜けるように方向づけられ、個々のディスプレイピクセル５はその光を調節し、表示を提供するように駆動される。

ディスプレイ装置１はまた、ディスプレイパネル３の表示側を覆うように配置されたレンチキュラーシート９を有する。レンチキュラーシート９は互いに平行に伸びるレンチキュラー要素の列を有する。

ディスプレイピクセル５及びレンチキュラー要素１１の配置は図２により明確に示されている。図２は図１のディスプレイ装置１の模式的な平面図である。この図においても、明りょうさのために少数のディスプレイピクセル５のみが示されている。

図２に示されるように、レンチキュラー要素１１（図２においては一つのみ示されている）はディスプレイピクセル５の列方向（カラム方向）に対してある角度傾いている。すなわち、レンチキュラー要素１１の長軸はディスプレイピクセル５の列方向と鋭角をなす。

レンチキュラー要素１１は凸状の円筒レンズの形状をしている。そして、レンチキュラー要素１１は、ディスプレイパネル３からディスプレイ装置１の前にいる使用者の目に異なる画像又はビューを提供する光学的指向手段として役割を果たす。レンチキュラー要素１１はまた、使用者の頭がディスプレイパネルの前で左から右へ移動するにつれて、数々の異なる画像又はビューを使用者の目に提供する。

図１及び図２に示されたオートステレオスコピックディスプレイ装置１は、九つの異なるビューを提供することが可能である。具体的には、１８個のディスプレイピクセル５がレンチキュラー要素１１に覆われたグループそれぞれのために、レンチキュラー要素１１は二つのピクセル５を９つの異なる方向それぞれに向けて投影し、それにより９つの異なるビューを形成する。図２のディスプレイピクセル５はそれらが対応するビューを意味する“１”から“９”までの数字で標識されている。

ディスプレイピクセル５だけでなく、レンチキュラー要素１１はディスプレイピクセル５の間に提供されたブラックマスク１３の部分を投影する。

例えば、図２に示されたレンチキュラー要素１１は１８個のディスプレイピクセル５のグループの上を覆う。破線１５は９つの異なるビューのうちの一つを提供するために特定の方向においてレンチキュラー要素１１に投影されるディスプレイパネル３の部分を指し示す。図２から理解されるように、ビュー“４”のための二つのディスプレイピクセルが投影される。同様に、かなりの量のブラックマスク１３も投影される。少しの量の隣接するビュー“３”及び“５”のディスプレイピクセルも投影され、これがビュー間の干渉として観察される。

使用者の頭が左から右へ動くにつれて、彼/彼女の目は順に９つのビューのうちいくつかの異なるビューを受けることが理解されるであろう。このように使用者の頭が動くにつれて、使用者の目に入るブラックマスク１３の形状もまた変化し、これにより光強度が変化する。このような好ましくない光強度の変化はモアレパターン（バンディング）として観察されるだけでなく、ビューアーが投影される領域の端へ動くのにつれて画像の強度が急速に変化し得るという事実は妨げとなる。ときには、ビューアーは投影されたピクセルの形状を見ることがある。

本発明の一つの実施形態は、意図的にピクセルにわたって発光を変化させることで、ピクセル構造をよりビューアーの妨げとならなくする効果を有するものである。これには幾つかの方法があり、例えば、それぞれのピクセルについて伝達を変化させる光学的要素を追加する方法、又は、有機発光ダイオード（OLED）ディスプレイのようなエミッティングディスプレイのために、ディスプレイ内のサブピクセル内でサブエミッターの発光強度が異なることを確かにするという方法がある。

OLEDディスプレイの場合、電子部品を収容するのに、それぞれのサブピクセル内で表示領域の固定された量の空間が用いられる。例えば赤色、緑色及び青色のピクセルの異なる経年劣化を補正するために、それぞれのピクセル内で、赤色、緑色及び青色の発光部品が異なる面積及び形状を占めることが知られている。この領域の差異によって比較的早く劣化する色には比較的低い電流密度が配分される。それにより、青色のサブピクセルの発光する領域は緑色のサブピクセルのそれよりも広くすることができる。また、ピクセルの強度は、経年変化効果を調整するためにサブピクセル間で異なるように調整することができる。サブピクセルはそれでもなお均一な強度及び外縁の形状を有する。

図３は本発明の第１の実施形態を示す図である。第１の実施形態においては、例えばフィルターのような付加的な光学的構成要素３０が、有機発光ダイオード（OLED（organic light emitting diode））層又はポリマー発光ダイオード（PLED（polymer light emitting diode））層のような均一な強度の発光層３２の上に配置されている。発光層はエミッター電極３４によって駆動されている。ローコンダクター３６及びカラムコンダクター３８の交点における平面図において、ピクセルは模式的に方形で示されている。

付加的な光学的構成要素はピクセル領域にわたる光強度分布を変化させる。この方法は従来のディスプレイピクセル配置と組み合わせることができる。例えば、ピクセルが図３で示すような方形の発光領域を有し、かつ均一な強度をもつことで、最大の発光強度とゼロの発光強度の領域の間に極めてはっきりした境界が引き起こされる場所である。

エミッシブ（OLED又はPLED）又はバックライト（backlit LCD）ディスプレイにこの方法が使用できる。

光学的構成要素３０はピクセルの端に向かって上昇する光の吸収をもつ。それによって光の強度はピクセルの端に向かって低下する。光の強度の実施例は、例えばピクセルの中心から減少していくように光をガウス分布させることである。しかしながら、後述するように他の最適化もバンディングをより効果的に低減しうる。

この方法の不利益は、付加的な光学的要素を設けるためディスプレイ制作プロセスに追加の工程を加える必要があり、それ故にディスプレイの価格が上昇することである。加えて、追加の光学的構成要素が部分的に光を吸収するため、ディスプレイの効率が低下する。

これらの理由により、エミッシブディスプレイを用いる本発明のより好ましい実施形態が図４を参照して記述される。

図４は三つの考えらえる光エミッターを用いたピクセルの設計が示されている。その設計においてそれぞれの“表示要素”は異なる発光強度を有するサブピクセル要素の組を有する。これらのサブピクセル要素は全て同じ色であり、共にその色の単一の表示要素を規定する。このように、従来のディスプレイにおける最も小さな表示要素（例えば、単一色のサブピクセル）が更に分割されている。複数色のディスプレイの場合は、それぞれの“表示要素”はある色のサブピクセルであり、単一色のディスプレイの場合は、それぞれの“表示要素”はピクセルでありうる。

このように、本実施形態のディスプレイはピクセル/サブピクセルにつき一つより多い発光領域を取り入れるように改良され、それによって発光領域における発光の強度（Cd/m²）は異なるものとなる。

図４Aは四角形のピクセル/サブピクセルを示す。四角形の内側ピクセル領域４０を第１のサブエミッターと定義する。そして、同心の四角形つば形状（square annulus shaped）の外側ピクセル領域４２を内側ピクセル領域の回りの第２のサブエミッターと定義する。図４Bは円形の内側ピクセル領域４０、及び内側ピクセル領域の回りの同心の円形つば形状（round annulus shaped）の外側ピクセル領域４２を有する、円形のピクセル/サブピクセルを示す。
図４Cは六角形の内側ピクセル領域４０、及び内側ピクセル領域の回りの同心の六角形つば形状（hexagonal annulus shaped）の外側ピクセル領域４２を有する、六角形のピクセル/サブピクセルを示す。

図４はカラム（データ）ライン３８及びロー（セレクト）３６ラインの交点における単一のピクセル/サブピクセルを示す。

外側ピクセル領域に内側ピクセル領域よりも低い強度を提供することによって、光の強度はピクセルの端に向かって減少する。光の強度の実施例は、例えばピクセルの中心から段階的に減少していくように光を分布させることである。

このような強度の変化を創り出すためのいくつかの方法がある。しかし、これらば全てピクセルの個々のサブエミッターにおいて異なる電流密度が創り出されることを必要とする。

最も融通が利く方法において、個々のサブエミッターの分離したアドレッシングは、それぞれのサブエミッターに個別にアドレサブルなドライブトランジスター（ドライブトランジスターは電流供給源の形態である）を提供することによって実現される。

図５について以下に説明する。

サブエミッターのアドレッシングは順次的（二つ又はそれ以上の分離したアドレッシングライン及び共有のデータラインを用いて）にも、同時的（二つ又はそれ以上の分離したデータライン及び共有のアドレッシングラインを用いて）にも実行することができる。図５は後者の選択肢であり、二つのデータライン５０、５２がそれぞれ対応するピクセルトランジスター５４、５６に、アドレッシングトランジスター５４’、５６’を介して接続する。ピクセルトランジスター５４、５６はそれぞれ対応するピクセルサブエミッター５８、６０（すなわち、異なる領域）を駆動する。アドレッシングトランジスターは単一のローアドレッシングライン５３に制御される。これらの方法の組み合わせが使用できる。

このようにして、個々のサブエミッター５８、６０は如何なる所望の発光強度をもつことができ、ディスプレイの光プロファイルは要求に従って調整することができる。

比較的柔軟性が低い実施形態において、個々のサブエミッター５８、６０は固定された強度比率を有する。この場合は単一の発光プロファイルのみが実現可能である。この実施形態では単一のローコンダクター及び単一のカラムコンダクターを使用することができ、それによりディスプレイのコストを削減する利点を有している。

この方法を実現するためにはいくつかのやり方がある。図６を参照してそのうちの二つを説明する。

二つのドライブトランジスター５４、５６は単一のアドレッシングトランジスター６２にアドレスされている。

第１の実施例において、ドライブトランジスター５４、５６は異なる幅（W）、長さ（L）又は電圧閾値（Vth）を有している。これらのトランジスター特性により下記の数式１に従って電流が決まる。実際には、トランジスターの幅を増減することが最適であり、これは単純なデザインの変更により達成できる。同等な面積を有する複数のサブエミッターについて、発光の強度はドライブトランジスターの幅によって増減する。

第２の実施例において、ドライブトランジスター５４、５６は同一であり、両方のトランジスターからの駆動電流は同一である（これらは同一の幅と長さの比（W/L ration）を有している）。しかし、サブエミッターは異なる面積を有している。この場合、発光の強度はサブエミッターの面積とは反対に増減し、所望のピクセルの端に向かっての強度の低下を創り出すことができる。ピクセルの中心から離れるほど、サブエミッターは大きくなる。

上記の複数の方法は組み合わせをすることができる。

これらの方法の利点はディスプレイ制作プロセスに追加の工程を加える必要がないこと、及びディスプレイの電力効率が保たれることである（また、発光領域が有意に小さいため、実際に全ての方向に画像を投影するディスプレイと比較して有意に上昇しうる）。

理想的に、本発明は可視光よりも小さな隙間で分離されたエミッシブ構造を創り出すことを可能にするプロセスで実施される。例えば、この場合は、個々のサブエミッターが互いに近くに位置し、そのためサブエミッター間の可視的な境界をなくすことができる。

これは知覚されるピクセルにわたる発光の滑らかさを劇的に改善することができる。このようなプロセスの一つの例はLCD及びAMOLEDディスプレイパネルを製造するために使用されるフォトリソグラフプロセスである。このようなプロセスによって、200−300nmの構造が製造でき、この間隔の大きさは隣り合うサブエミッター間の隙間として使用することができる。

理想的に、全てのサブエミッターは単一のマスク層に実現することができる。これは非常に大きな基板（例えば2m×2m）にわたって上記のような高い分解能の使用を可能にし、高い精度で複数のマスク層を整列させた構造を要求しない。

図４乃至図６に示された実施例はエミッシブ（AMOLED）ディスプレイを参照している。しかしながら、同様に“表示要素”毎に複数のサブピクセルを設ける方法はまたエミッシブでない、バックライト型のディスプレイ、例えばLCD、電気泳動ディスプレイ及びエレクトロウェッティングディスプレイにも適用可能である。これらにおいて、ピクセルの輝度はピクセル電極に加えられる電圧（エミッシブディスプレイにおける電流に対応する）から得られる。

これらの場合において、ピクセル電極を分離するために個別にアドレスされたトランジスター、又は代替として異なるピクセル電極にわたって電圧信号を分割する手段が必要である。その手段は、例えばいわゆるキックバック現象のような電容量性の分割コンセプトであり、これは保存用キャパシターと比較したピクセルの電気容量に依存し、従って電極のサイズにより電極の電気容量が決まる。

欧州特許公開第１９２９７９２号公報を参照して上述したように、ピクセルの形状をデザインすることはバンディングの課題を低減する方法として考えられてきた。さらに、（例えば図３の光学的構成要素３０によって実施されるような）フィルター機能は、ピクセルの端に向かって光強度を低下させることに加えて、バンディング低減のためにデザインされたパターンを有しても良い。

レンズ設計に依存した機能を有する出力強度を導くためのこれらの方法は、本発明の方法と組わせることができる。

図７は現実のピクセル構造のブラックマスクを示し、また、レンズ式のオートステレオスコピックディスプレイに起こり得るバンディングの課題を示す。バンディングの模様はレンチキュラーレンズのピッチ及び傾きに依存する。

ピクセル領域にわたる様々な伝達がこのバンディングを低減又は防止しうる。レンチキュラーレンズの方向のラインに沿って光学的な拡大が起こらず、従ってレンチキュラーシート無しで裸眼では見えない如何なるピクセル構造も、シートを追加した後も不可視的である。しかしながら、レンズ方向に直角な線においては、サブピクセル構造を可視的にする拡大が起こる。

図８はフィルターを適用したピクセル構造を示す。フィルタープロファイルはレンズ軸に対する直角なもののみを変化させる。写真から、バンディングの低減が確認できる。

図９は改良したピクセル形状、例えば欧州特許公開第１９２９７９２号公報において記述された形状を有するピクセル構造を示す。写真から、バンディングの低減が確認できる。

図１０は二段階の強度（灰色の領域は白色の領域よりも低い中間の強度を示す）を有するピクセル構造を示す。ただし、これはより低い強度の端を提供することよりも、バンディングを低減することを目的として設計されている。ここでも同様に、写真から、バンディングの低減が確認できる。

本発明は、異なるビューを異なる空間的位置に方向づけるために光学レンズを使用した（従って拡大を提供する）、如何なるオートスレテオスコピックディスプレイに適用することができる。これらには光ビーム誘導や頭部の追跡が、固定されたレンチキュラースクリーンと同様に含まれる。また、本発明はエミッシブ及びバックライト調節型を含む全てのディスプレイ技術に当てはまる。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において記述された実施形態の他の変形は、図面、明細書及び添付の特許請求の範囲を参照して、本発明の実施にあたって当業者に理解され、効力を発揮するであろう。特許請求の範囲において、“有する”及び“含む”という用語はその他の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素の単数表記は複数の要素の存在を除外するものではない。単にある複数の手段が互いに異なる従属項に挙げられた事実は、これらの手段の組み合わせが利益をもたらすために使用できないことを示唆しない。特許請求の範囲において、如何なる引用符号も特許請求の範囲を限定するものとして考慮されるべきではない。

Claims

行方向及び列方向のアレイに配置された複数の個別にアドレス可能な表示要素であって、各表示要素は単色の一つのピクセルの画像データを表示するための最も小さな領域を有する、表示要素、及び
該表示要素によって同時に表示される異なる像を異なる空間的位置へと方向づけるレンズ配列、を有し、
各表示要素は、表示要素領域の中心の第一の光強度及び当該表示要素領域の周縁の第二の低い光強度を含む、少なくとも二つのゼロでない光強度レベルを有する出力光強度分布を有する、
オートステレオスコピックディスプレイ装置。
各表示要素は、前記表示要素領域にわたって均一な光出力強度を有する電界発光材料及び前記出力光強度分布を調整するための光学的構成要素を有する、請求項１記載の装置。
各表示要素は少なくとも二つの電界発光材料領域を有し、各電界発光材料領域は個々のドライブトランジスターに関連している、請求項１記載の装置。
各表示要素は、単一の信号アドレッシング電極、及び各電界発光材料領域毎のドライブ電極に関連している、請求項３記載の装置。
各表示要素は、単一のドライブ電極、及び各電界発光材料領域毎のアドレッシング電極に関連している、請求項３記載の装置。
各表示要素は単一のドライブ電極及び単一の信号アドレッシング電極に関連しており、各電界発光材料領域に関連する前記ドライブトランジスターは異なる電流出力特性を有する、請求項３記載の装置。
各表示要素は単一のドライブ電極及び単一の信号アドレッシング電極に関連しており、前記電界発光材料領域に関連する前記ドライブトランジスターは同じ電流出力特性を有し、前記電界発光材料領域の表面面積は異なる、請求項３記載の装置。
各表示要素は中央電界発光材料領域及び該中央電界発光材料領域の回りの外側同心電界発光材料領域を有する、請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の装置。
前記レンズ配列はレンチキュラーレンズのアレイを有し、当該レンチキュラーレンズは前記表示要素アレイのカラム方向に対して鋭角に傾いた長軸を有する、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の装置。
バンディングを低減するために表示要素出力強度を変化させるためのフィルターアレンジメントを更に有する、請求項８記載の装置。
オートステレオスコピックディスプレイ装置の動作方法であって、
該装置は、行方向及び列方向のアレイに配置された複数の個別にアドレス可能な表示要素であって、各表示要素は単色の一つのピクセルの画像データを表示するための最も小さな領域を有する、表示要素、を有し、
当該方法は、前記表示要素によって同時に表示される異なるビューを、レンズ配列を用いて、異なる空間的位置へと方向づけること、及び
各表示要素の出力光の強度分布を、表示要素領域の中心の第一の光強度及び当該表示要素領域の周縁の第二の低い光強度を有するように制御すること、
を含むオートステレオスコピックディスプレイ装置の動作方法。