JP3518720B2 - 方向性ディスプレイおよび方向性ディスプレイ用のマスクを製造する方法 - Google Patents

方向性ディスプレイおよび方向性ディスプレイ用のマスクを製造する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動立体
３次元（３Ｄ）型ディスプレイのような方向性ディスプ
レイに関する。このようなディスプレイは、オフィス環
境機器、ラップトップコンピュータおよびパーソナルコ
ンピュータ、コンピュータゲームのようなパーソナルエ
ンターテインメントシステム、３Ｄテレビジョン、医用
イメージング、バーチャルリアリティ、ビデオ電話およ
びアーケードビデオゲームなどで用いることができる。
また、本発明は、方向性ディスプレイ用のマスクを製造
する方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】図１Ａは、例えば、欧州特許第0 625 86
1号、第0 726 482号および第0 721 131号に開示されて
いる従来型の自動立体３Ｄディスプレイの模式的横断面
図である。このディスプレイは、液晶表示装置（ＬＣ
Ｄ）として構成された空間光変調器（ＳＬＭ）２の背後
に配置された、拡散型バックライトまたはランバーティ
アンバックライト１を備えている。ＳＬＭ２は、例え
ば、参照番号３で示されている複数の絵素（画素）を有
しており、それらの画素は、それぞれ複数の列からなる
複数のグループをなして配置されている。図示されてい
る例では、それぞれのグループには、３つのウィンドウ
ディスプレイを提供する３つの列がある。これらの列
は、欧州特許第0 625 861号に開示され、かつ図３に図
示されているように、横方向に互いに連続している。こ
こで、これらの画素３は、不透明なブラックマスク１１
により規定される複数の開口を有している。それぞれの
画素列のエッジ１２は、隣接する列のエッジと連続して
いる。ＳＬＭ２の前面には、レンチキュラースクリーン
４が配置されている。このレンチキュラースクリーン４
では、それぞれのレンチキュールが、３つの画素列から
構成される対応するグループと一直線上に配置されてい
る。
【０００３】使用時において、それぞれのグループに含
まれる３つの列は、異なる視点から得られた３つの異な
る２次元（２Ｄ）画像の垂直スライスを表示し、これら
の２Ｄ画像が空間的に多重化されるようにする。例えば
参照番号５で示されているそれぞれのレンチキュール
は、３つの画素列からなる関連づけられたグループを透
過した光を、ゼロ次ローブの３つの異なる観察領域を構
成する、３つのくさび形領域へとイメージングする。ま
た、それぞれのレンチキュール５は、隣接するレンチキ
ュールと一直線上にある画素列からなるグループを、よ
り高次なローブの反復された観察領域へとイメージング
する。これらの観察領域は、角度的に連続している。
【０００４】視点補正をおこなって、観察者のそれぞれ
の眼が、ディスプレイ全体にわたり同一の２Ｄ画像を見
ることができるように、レンチキュラースクリーン４の
レンチキュール５のピッチは、ＳＬＭ２の画素列グルー
プのピッチよりもわずかに小さく設定される。図２に図
示されているように、このように複数の観察領域は、デ
ィスプレイから所定の観察距離を隔てた所に、観察ウィ
ンドウ７および８を規定する。これらのウィンドウは、
ディスプレイに対して平行な平面上に位置するようにさ
れ、また、観察領域内のウィンドウ平面においてその横
方向の幅が最も広くなるようにされる。観察者の両目９
および１０が２つの隣接する観察領域内（例えば、隣接
する２つのウィンドウ７および８内）にあるものとする
と、観察者が観察補助具（viewing aids）を装着しなく
ても、３Ｄ画像が知覚されうる。
【０００５】図１Ｂは、レンチキュラースクリーン４の
代わりにパララックスバリア６が設けられている点で図
１Ａに図示されているディスプレイとは異なる、別の３
Ｄ自動立体ディスプレイを図示している。それぞれのレ
ンチキュール５は、このように、垂直スリットに置き換
えることができる。垂直スリットは、３つの画素列から
なる隣接するグループと連係して作用することにより、
観察領域と、ゼロ次の観察ウィンドウとを規定する。
【０００６】図１Ｃは、パララックスバリア６がＳＬＭ
２とバックライト１との間に配置されている点で図１Ｂ
に図示されているディスプレイとは異なるディスプレイ
を図示している。このパララックスバリア６は、ＳＬＭ
２の基板上に形成されるものとして図示されている。
【０００７】英国特許出願第9616281.3号および欧州特
許出願第97305757.3号は、背面照明される自動立体ディ
スプレイに用いるのに特に適したＳＬＭを開示してい
る。ＳＬＭの画素を通した透過によりもたらされる光の
回折が、観察領域の劣化をもたらす。透過された光が回
折により広がるのをを抑えるために、複雑な透過率プロ
ファイルが画素開口に課せられ、それにより、開口プロ
ファイルを修正し、角度的により高次な回折による広が
りを抑制する。
【０００８】米国特許第4,717,949号は、バックライト
１およびパララックスバリア６の代わりに、図４に図示
され、参照番号１３で示されている、複数の出射光線を
形成する配列体が設けられている点で、図１Ｃに図示さ
れているディスプレイとは異なる自動立体ディスプレイ
を開示している。米国特許第5,457,574号は、図５に図
示されている光線を生成する具体的な配列体を開示して
いる。バックライト１からの光は、ディフューザ１４を
通過し、フレネルレンズ１５により集光される。フレネ
ルレンズ１５は、バックライト１およびディフューザ１
４からの光を視準し、視準された光をレンチキュラース
クリーン１６へと供給する。レンチキュラースクリーン
１６は、ディフューザ１４の画像を弱いディフューザ１
７上に形成することによって、光線を形成する。これら
の光線からの光は、空間光変調器２により変調され、光
利用効率は、別のフレネルレンズ１８により改善され
る。フレネルレンズ１８は、ディスプレイからの照明
を、観察者が位置している空間内にある領域に制約す
る。
【０００９】従来技術によるその他の前面レンチキュラ
ースクリーンおよび前面パララックスバリア自動立体デ
ィスプレイは、G.R. Chamberlin、D.E. SheatおよびD.
J. McCartneyによる「ビデオ電話用の３次元イメージン
グ」、TAO First International Symposium (1993年12
月)、M.R. Jewell、G.R. Chamberlin、D.E. Sheat、P.C
ochraneおよびD.J. McCartneyによる「ビデオ通信に応
用するための３Ｄイメージングシステム」、SPIE Vol.
2409、第4〜10頁、(1995)、M. Sakata、G. Hamagishi、
A. Yamasjita、K. MashitaniおよびE. Nakayamaによる
「画像スプリッタ方法による特殊メガネの不要な３Ｄデ
ィスプレイ」、3D Image Conference ’95、ならびに、
特開平第7-287198号公報に開示されている。
【００１０】図６は、図１Ｃに図示されている背面パラ
ラックスバリアディスプレイの動作原理を示している。
このパララックスバリアは、一連の薄い透過スリット１
９を備えた、平坦で不透明なスクリーンである。これら
のスリットは、正規の横方向ピッチσを有しており、バ
ックライト１が起動される時、ＬＣＤ２の背後に複数の
垂直な照明線を形成する。ＬＣＤ２は、正規の横方向ピ
ッチｐを有する複数の画素列を備えている。ＬＣＤ上の
隣接する複数の垂直画素列では、Ｎ個の画像がインタレ
ースされる。パララックスバリアピッチは、ほぼ σ＝Ｎｐ （１） により得られる。
【００１１】よって、それぞれの画素列について、背面
パララックスバリアに関連づけられた光線があるので、
θで示される規定された照明角度範囲が存在することに
なる。
【００１２】最適な観察面に位置する観察者の眼が、Ｌ
ＣＤ２上に表示される複数のインタレースされた画像の
うちの１つだけを見ることができるように、背面パララ
ックスバリアのピッチは、方程式（１）により得られる
ピッチよりもわずかに大きく設定される。これにより、
それぞれの画素列に対する視角の範囲が、最適な観察位
置に収束する。このことは、２つの画像を示すディスプ
レイについて図７に描かれている光線により示されてい
る。このピッチ補正は、「視点補正」として知られてお
り、観察ウィンドウ７および８を含む観察面上のどの点
においても、パララックスバリアスリット１９が、１つ
のビューの各画素内で、同じ水平位置において確実に可
視であるようにする。観察面内で横方向に移動すると、
スリット位置もそれらの画素内で移動することとなり、
最終的には、隣接する画素列の背後で可視となる。この
位置では、観察者は、次の観察領域にいる。よって、こ
れらのインタレースされた画像およびパララックスバリ
ア６により、観察面内に観察ウィンドウ７、８が生じる
こととなり、この平面内においては、ディスプレイ全体
にわたり、ただ１つのビューのみが可視となる。背面パ
ララックスバリアのこのように視点補正されたピッチ
は、以下の式により計算することができる。
【００１３】σ＝Ｎｐ（１＋ｔ／ｎＬ） ここで、ｔは、画素平面とバリアのスリットとの間の間
隔であり、ｎは、この間隔での媒体の複屈折率であり、
Ｌは、ディスプレイの最適な観察距離である。
【００１４】前面パララックスバリアディスプレイも、
実質的に同様に動作する。この場合、画素は、観察領域
外のマスクの不透明部分により遮蔽され、観察領域にお
けるスリットを通してのみ可視となる。図８は、そのよ
うなシステムの観察用幾何学的構成を図示している。
【００１５】幾何学的議論をおこなえば、観察ウィンド
ウの強度プロファイルの一次近似が得られる。もしＬＣ
Ｄ２が矩形の画素を有しているのなら、観察ウィンドウ
は、その中央領域にわたっては、均一な照度を有するこ
とになる。背面スリットが部分的に遮蔽されているの
で、両エッジにおける照度プロファイルは、線形の傾き
を有する。なぜなら、観察面内での横方向位置が移動す
ると、パララックスバリアスリットも画素のエッジの下
で移動するからである。よって、背面スリットの幅が広
いと、観察ウィンドウのエッジへの傾きは緩やかにな
り、背面スリットの幅が狭いと、観察領域のエッジは急
峻になる。ウィンドウエッジの関数と、光スループット
とを調整することによって、最適なパララックスバリア
スリット幅を決めることができる。図９は、図７に示さ
れている寸法により得られる、理想的な幾何学的観察ウ
ィンドウ強度プロファイルを示している。
【００１６】もしＬＣＤにおいてブラックマスクにより
規定される画素開口が矩形ではないのなら、観察ウィン
ドウのプロファイルは、このように単純な台形または
「テント」形ではなくなる。観察面内のそれぞれ異なる
横方向位置では、観察者は、画素内のそれぞれ異なる垂
直開口サイズを通して光線を見ることになる。よって、
観察ウィンドウ強度は、有限の背面スリット幅によりぼ
やける画素開口の垂直方向における範囲に従うことにな
る。図１０は、このことの一例を示している。隣接する
画素列間の隙間により、観察面には暗い領域がもたらさ
れることになる。なぜなら、それらの隙間では、パララ
ックスバリアの光線が完全に遮蔽されるからである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】このようなディスプレ
イの幾何学的パフォーマンスは、回折の影響により変化
を受ける。フレネル回折の影響は、開口または光路内の
障害物の近傍視野で観察される。このことは、観察者が
開口／障害物の非常に近くに位置していることを意味し
ているか、または光源が開口／障害物のすぐ後ろにある
ことを意味している。いずれの場合にせよ、波面の曲率
を考慮に入れるという点では同様である。フラウンホー
ファー回折は、回折が遠視野で起こる場合の単純化され
た理論であり、波面曲率の影響を無視したり、平面波の
アプローチを仮定したりしてフレネル解析をさまざまな
形で単純化することにより得られる。一般に、背面パラ
ラックスバリアディスプレイと、前面パララックスバリ
アディスプレイとでは、もたらされる回折の影響は大き
く異なってくる。以下に、背面パララックスバリアディ
スプレイに及ぼされる回折の影響について、詳細に説明
する。
【００１８】典型的な例を挙げると、図１Ｃの背面パラ
ラックスバリアディスプレイでは、観察者は、６００ｍ
ｍ離れ、幅９０μｍの画素開口を見ている。よって、フ
ラウンホーファー回折は、これらによりもたらされる光
分布に適用可能と思われる。しかし、この背面パララッ
クスバリアの作用は、規定された光源を画素開口背後の
ごく近く（１．３ｍｍ）に設けることを前提としてい
る。
【００１９】背面スリット内のそれぞれの点は、拡散背
面照明されるので、球状波面を生じる点光源のように作
用する。このスリットは比較的狭いので、これらの波面
が結合して、全画素開口幅にわたって平面波を発生する
ことはない。よって、この照明波面は、画素開口では平
面ではないので、フレネル回折が結果として生じること
になる。図１１は、このことを示している。もし背面ス
リットが画素開口よりも大きければ、画素開口にわたる
波面は、本質的には平面になり、フラウンホーファー処
理は適切になる。
【００２０】フレネル回折の理論は、例えば、E. Hecht
の「オプティクス」、第２版、（Addison-Wesley、198
7）のような多数の適切な教科書で言及されている。
【００２１】基本的な幾何学的構成は、図１２に示され
ており、幅ｗを有する開口の背後に距離ρ0だけ離れて
位置する点光源を含む。開口（原点０に位置する）を介
してこの点を観察者Ｐへと結ぶ直線が、原線（origin l
ine）を規定している。観察者は、開口から距離ｒ0だけ
離れた位置にいる。観察者により受け取られた振幅への
寄与は、開口内の湾曲した波面の位相を考慮に入れ、開
口上で和がとられる。
【００２２】観察面上で受け取られる強度パターンを計
算するためには、線ＳＯＰを固定されたものとみなし、
この線に対して開口をずらすことにより、観察者の移動
が及ぼす影響を求める。よって、開口幅に対する積分範
囲は、開口内の原点０の移動に追従するために、変えら
れる。さらなる詳細については教科書に述べられている
が、無限長スリットについての最終的な結果は、以下の
ようになる。観察面内の横方向位置ｘで受け取られる光
の強度ｌ（ｘ）は、 ｌ（ｘ）＝｜Ｂ（ｕ１（ｘ），ｕ２（ｘ））｜2 により求められる。ここで、ｕ１およびｕ２は、フレネ
ル積分のための積分範囲であり、それぞれ以下のように
規定される。
【００２３】ｕ１（ｘ）＝（ｘ＋ｗ／２）［２（ρ0＋
ｒ0）／（λｒ0ρ0）］1/2 ｕ２（ｘ）＝（ｘ−ｗ／２）［２（ρ0＋ｒ0）／（λｒ
0ρ0）］1/2 フレネル積分自体は、 Ｂ（ｕ１（ｘ），ｕ２（ｘ））＝ＦＲ１（ｕ２（ｘ），
ｕ１（ｘ））＋ｉＦＲ２（ｕ２（ｘ），ｕ１（ｘ）） により求められる。ここで、 ＦＲ１（ｂ，ａ）＝∫b aｃｏｓ（πｗ2／２）ｄｗ ＦＲ２（ｂ，ａ）＝∫b aｓｉｎ（πｗ2／２）ｄｗ である。６００ｍｍの距離から観察され、１．３ｍｍ後
ろに点光源を有する９０μｍ幅のスリットからの回折パ
ターンの一例は、図１３に示されている。これらのパラ
メータは、現在のディスプレイシステムに典型的なもの
である。背後作動距離（１．３ｍｍ）は、開口への入射
光の波面曲率（ρ0）を規定している。このパターン
は、多数の２次的な干渉縞を持つ複雑なものである。
【００２４】観察ウィンドウ強度プロファイルの完全な
モデルは、前述したように、背面パララックスバリア６
と画素レイアウトとの間の視点補正に依存する。これら
２つの要素間でこのようにピッチ補正をおこなうことに
より、観察面から見ると、観察ウィンドウに関連づけら
れたそれぞれの画素は、その画素開口２０に対して同じ
水平位置に位置づけられたパララックスバリアスリット
１９をその背後に有することが確実になる。この水平オ
フセットは、前述したように観察者が観察面内で横方向
に移動すると、変化する。観察面内のある点で受け取ら
れたこの光の強度は、画素により生成されたフレネル回
折パターンからの寄与の和であり、視点補正により、そ
れぞれの画素は、同じ貢献をする。なぜなら、点光源
は、各画素の背後の同じ位置にあるからである。また、
観察者が横方向に移動すると、強度パターンは、単一の
スリットに対するフレネル回折パターンに従うことにな
る。なぜなら、観察面内での移動により、スリットは、
各画素の背後で同じ量だけ移動することになるからであ
る。光源のこのような変位により、上で計算した回折プ
ロファイルに従う回折の影響が変化する。このことは、
図１４に模式的に示されている。よって、観察ウィンド
ウ強度プロファイルは、単一のスリットからのフレネル
回折パターンの単なる拡大バージョンになるので、もし
大きな回折が発生すれば、不均一なものになると予想さ
れうる。
【００２５】理論上の処理におけるスリット開口につい
てのこのような仮定（実際の画素形状により近い矩形開
口とは対立する）は、画素が積み重なって列をなすこと
により、垂直方向で長い範囲を形成し、垂直面における
あらゆる回折がこれにより解消される時には、有効であ
る。矩形ではない開口の場合、このように単純化された
処理の場合と同じ線に沿って導き出されうる、より複雑
な処理が適切になる。しかし、背面パララックスバリア
スリット１９の有限な幅を考慮に入れる必要がある。そ
のためには、スリット幅はそのスリットを通る点光源の
積分値であるとみなし、最終的な回折パターンは個々の
点光源すべてからのパターンの和として発生されるとみ
なせばよい。
【００２６】数学的には、この積分は、以下に規定する
畳み込みによりフレネル回折積分と組み合わされる。フ
レネルパターンｌ（ｘ）は、背面スリット透過関数を反
映し、通常の手法により観察ウィンドウプロファイルＶ
（ｘ）を与えるトップハット関数Ｒ（ｘ）と畳み込まれ
る。
【００２７】 Ｖ（ｘ）＝∫∞ -∞ｌ（ｔ）Ｒ（ｔ−ｘ）ｄｔ 背面スリット幅に対する畳み込みをおこなった後に生成
されるウィンドウプロファイルは、図１５に示されてい
る。このプロファイルは、図１３で用いられているデー
タおよび（これも実用的ディスプレイの典型的な数値で
ある）背面スリット幅２５μｍから生成される。
【００２８】もう１つ厄介な問題は、入射光がモノクロ
ではなく、白色光であるということである。この理論で
は、モノクロ光を想定しているため、波長範囲による第
２の畳み込みは、厳密に実行されるべきである。このこ
とは、現在の数学的計算法では考慮に入れられていない
が、これを怠ると、パターンは、わずかながらさらにぼ
やけてしまう。
【００２９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、光強度プロ
ファイルの均一性が実質的に改善された観察領域および
観察ウィンドウを生成することができるディスプレイを
提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明の方向性ディスプ
レイは、複数の観察領域を生成する表示配列体を備え、
該複数の観察領域のそれぞれが、第１角度変化成分をも
つ不均一な第１角強度プロファイルを有している、方向
性ディスプレイであって、該第１角度変化成分の実質的
に逆である第２角度変化成分を有する第２角強度プロフ
ァイルを該複数の観察領域において重ね合わせる補償器
を備えており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３１】好ましくは、前記表示配列体が、複数の絵
素と、複数の離散光源からなるアレイと、を有する空間
光変調器を含む。
【００３２】さらに好ましくは、前記複数の絵素が複数
の列をなして配列されており、前記複数の光源が互いに
平行で等間隔に配置された光源を含んでいる。
【００３３】ある実施形態では、前記複数の光源が、拡
散型バックライトと、パララックスバリアと、を含んで
いる。
【００３４】他の実施形態では、前記複数の絵素が、実
質的に一定の垂直開口を有しており、前記空間光変調器
および前記パララックスバリアが連係して作用すること
により、フレネル回折を生成し、かつ前記補償器が、該
フレネル回折によりもたらされた前記不均一な第１角強
度プロファイルを補償するように配置されている。
【００３５】さらに他の実施形態では、前記複数の絵素
が、一定ではない垂直開口を有しており、前記空間光変
調器および前記パララックスバリアが連係して作用する
ことにより、フレネル回折を生成し、かつ前記補償器
が、該一定ではない垂直開口および該フレネル回折によ
りもたらされた、前記不均一な第１角強度プロファイル
を補償するように配置されている。
【００３６】さらに他の実施形態では、前記複数の光源
が、拡散型バックライトと、パララックスバリアと、を
含んでおり、該パララックスバリアが複数のスリットを
備えており、該複数のスリットのそれぞれが、前記複数
の絵素列の各グループと連係して作用することにより、
ゼロ次ローブの前記複数の観察領域を形成する。
【００３７】さらに他の実施形態では、前記複数の絵素
が、実質的に一定の垂直開口を有しており、前記空間光
変調器および前記パララックスバリアが連係して作用す
ることにより、フレネル回折を生成し、かつ前記補償器
が、該フレネル回折によりもたらされた前記不均一な第
１角強度プロファイルを補償するように配置されてい
る。
【００３８】さらに他の実施形態では、前記複数の絵素
が、一定ではない垂直開口を有しており、前記空間光変
調器および前記パララックスバリアが連係して作用する
ことにより、フレネル回折を生成し、かつ前記補償器
が、該一定ではない垂直開口および該フレネル回折によ
りもたらされた、前記不均一な第１角強度プロファイル
を補償するように配置されている。
【００３９】さらに他の実施形態では、前記補償器が、
前記パララックスバリアと前記バックライトとの間に配
置されたマスクを含んでおり、該マスクが、該パララッ
クスバリアの前記複数のスリットと連係して作用するこ
とにより前記第２角度変化強度プロファイルを形成す
る、光透過率がそれぞれ異なる、複数のストリップを備
えている。
【００４０】好ましくは、前記複数のストリップが、前
記複数の絵素列と実質的に同じ幅を有する。
【００４１】ある実施形態では、前記複数のストリップ
と前記複数のスリットとの横方向ピッチの比が、該複数
のスリットと前記複数の絵素列から構成される前記複数
のグループとの横方向ピッチの比と実質的に等しい。
【００４２】他の実施形態では、前記パララックスバリ
アおよび前記マスクが、共通の透明基板の互いに対向す
る面上に形成されている。
【００４３】さらに他の実施形態では、前記空間光変調
器の絵素平面と前記パララックスバリアとの間の実効屈
折率をｎ1とし、該空間光変調器の該絵素平面と該パラ
ラックスバリアとの間の厚さをｔ1とし、該パララック
スバリアと前記マスクとの間の実効屈折率をｎ2とし、
かつ該パララックスバリアと該マスクとの間の厚さをｔ
2とする時、ｎ1ｔ1＝ｎ2ｔ2である。
【００４４】さらに他の実施形態では、レンチキュラー
スクリーンが、前記マスクと前記パララックスバリアと
の間に配置されている。
【００４５】さらに他の実施形態では、前記レンチキュ
ラースクリーンが複数のレンチキュールを有しており、
該複数のレンチキュールのそれぞれが、前記マスクの前
記複数のストリップのそれぞれと一直線上にある。
【００４６】さらに他の実施形態では、切り替え可能な
ディフューザが、前記空間光変調器と前記複数の光源か
ら構成されるアレイとの間に配置されており、拡散モー
ドと実質的非拡散モードとの間で切り替え可能である。
【００４７】さらに他の実施形態では、前記切り替え可
能なディフューザが、高分子分散液晶層を備えている。
【００４８】さらに他の実施形態では、前記表示配列体
が、拡散型バックライトと、パララックスバリアと、該
バックライトと該パララックスバリアとの間に配置され
た空間光変調器と、を含む。
【００４９】さらに他の実施形態では、前記空間光変調
器が複数の絵素列を備えており、前記パララックスバリ
アが互いに平行で等間隔に配置された複数のスリットを
備えており、該複数のスリットのそれぞれが、該複数の
絵素列の各グループと連係して作用することにより、ゼ
ロ次ローブの前記複数の観察領域を形成する。
【００５０】さらに他の実施形態では、前記補償器が、
光透過率がそれぞれ異なる複数のストリップを備えたマ
スクを含んでおり、前記パララックスバリアが、前記空
間光変調器と該マスクとの間に配置されており、該複数
のストリップのそれぞれが、前記複数のスリットのそれ
ぞれと連係して作用することにより、前記第２角度変化
強度パターンを形成する。
【００５１】さらに他の実施形態では、前記補償器が、
前記複数の絵素の開口透過特性を規定する手段を含む。
【００５２】好ましくは、前記規定する手段が、前記複
数の絵素の開口形状を規定する、空間光変調器ブラック
マスクを含む。
【００５３】他の実施形態では、前記規定する手段が、
前記複数の絵素の開口透過率を空間的に変化させる。
【００５４】さらに他の実施形態では、前記パララック
スバリアが、第１偏光子と、第２偏光子と、該第１およ
び該第２偏光子の間に配置され、直交偏光の光を供給す
る複数のスリット領域および複数のバリア領域を有する
偏光修正層と、を含む。
【００５５】さらに他の実施形態では、前記第２偏光子
が、前記空間光変調器の一部を含んでいる。
【００５６】さらに他の実施形態では、前記第１偏光子
が、非方向性動作モードを実現するために除去可能であ
る。
【００５７】本発明の製造方法は、上記記載のディスプ
レイ用のマスクを製造する方法であって、前記空間光変
調器に実質的に平行であり、前記複数の観察領域と交差
している平面に感光性材料を配置する工程と、透過性で
ある前記複数の絵素を用いて該ディスプレイを動作させ
ることにより、該感光性材料を露光する工程と、該感光
性材料により記録された画像を縮小し、反復する工程
と、を含み、そのことにより上記目的が達成される。
【００５８】好ましくは、前記感光性材料を露光する前
記工程中に、前記パララックスバリアが、スリット幅の
より小さい別のパララックスバリアに置き換えられる。
【００５９】ある実施形態では、前記ディスプレイが視
点補正されることにより、好ましい観察面に複数の観察
ウィンドウを形成し、前記感光性材料が該複数の観察ウ
ィンドウ内に配置される。
【００６０】他の実施形態では、前記マスクが、前記パ
ララックスバリアの透明基板上に形成される。
【００６１】ある実施形態では、好ましい観察面内に複
数の観察ウィンドウを形成する、視点補正されたタイプ
の、上記記載のディスプレイ用にホログラフィ型マスク
を製造する方法であって、前記空間光変調器に対して、
パララックスバリア平面上に感光性材料を配置する工程
と、該複数の観察ウィンドウを均一に照明し、前面基準
ビームを供給することによって、該感光性材料を露光す
る工程と、を含む。
【００６２】他の実施形態では、好ましい観察面内に複
数の観察ウィンドウを形成する、視点補正されたタイプ
の、上記記載のディスプレイ用にホログラフィ型マスク
を製造する方法であって、該複数の観察ウィンドウに対
して、あるパララックスバリア位置に感光性材料を配置
する工程と、前記補償器をもたない前記ディスプレイに
より生成される第２強度プロファイルの第２空間変化成
分の実質的に逆である、第１空間変化成分を有する第１
強度プロファイルで、該複数の観察ウィンドウを照明
し、前面基準ビームを供給することによって、該感光性
材料を露光する工程と、を含む。
【００６３】ある実施形態では、前記複数の光源が、拡
散型バックライトと、パララックスバリアと、を含んで
おり、切り替え可能なディフューザが、前記空間光変調
器と該複数の光源から構成されるアレイとの間に配置さ
れており、拡散モードと実質的非拡散モードとの間で切
り替え可能である。
【００６４】好ましくは、前記切り替え可能なディフュ
ーザが、高分子分散液晶層を備えている。
【００６５】他の実施形態では、前記複数の光源が、拡
散型バックライトと、パララックスバリアと、を含んで
おり、前記補償器が、前記複数の絵素の開口透過特性を
規定する手段を含む。
【００６６】好ましくは、前記規定する手段が、前記複
数の絵素の開口形状を規定する、空間光変調器ブラック
マスクを含む。
【００６７】さらに好ましくは、前記規定する手段が、
前記複数の絵素の開口透過率を空間的に変化させる。
【００６８】ある実施形態では、前記パララックスバリ
アが、第１偏光子と、第２偏光子と、該第１および該第
２偏光子の間に配置され、直交偏光の光を供給する複数
のスリット領域および複数のバリア領域を有する偏光修
正層と、を含む。
【００６９】本発明の第１の局面によれば、複数の観察
領域を生成する表示配列体を備えた方向性ディスプレイ
が提供される。これら複数の観察領域はそれぞれ、第１
角度変化成分をもつ不均一な第１角強度プロファイルを
有している。この方向性ディスプレイは、第１角度変化
成分の実質的に逆である第２角度変化成分を有する第２
角強度プロファイルを、複数の観察領域において重ね合
わせる補償器を備えていることを特徴とする。
【００７０】ある実施の形態では、この表示配列体は、
複数の絵素と、複数の離散光源からなるアレイと、を有
する空間光変調器を備えていてもよい。複数の絵素は、
複数の列をなして配列されていてもよく、複数の光源
は、互いに平行で等間隔に配置された複数の光源を含ん
でいてもよい。
【００７１】ある実施の形態では、複数の光源は、拡散
型バックライトと、パララックスバリアとを含んでいて
もよい。
【００７２】ある実施の形態では、パララックスバリア
は、複数のスリットを備えていてもよい。ここで、これ
ら複数のスリットはそれぞれ、複数の絵素列の各グルー
プと連係して作用することにより、ゼロ次ローブの複数
の観察領域を形成する。
【００７３】ある実施の形態では、複数の絵素は、実質
的に一定の垂直開口を有していてもよく、空間光変調器
およびパララックスバリアは、連係して作用することに
より、フレネル回折を生成してもよい。また、補償器
は、このフレネル回折によりもたらされた不均一な第１
角強度プロファイルを補償するように配置されていても
よい。
【００７４】ある実施の形態では、複数の絵素は、一定
ではない垂直開口を有していてもよく、空間光変調器お
よびパララックスバリアは、連係して作用することによ
り、フレネル回折を生成してもよい。また、補償器は、
一定ではない垂直開口およびフレネル回折によりもたら
された不均一な第１角強度プロファイルを補償するよう
に配置されていてもよい。
【００７５】ある実施の形態では、補償器は、パララッ
クスバリアとバックライトとの間に配置されたマスクを
含んでいてもよい。このマスクは、このパララックスバ
リアの複数のスリットと連係して作用することにより第
２角度変化強度プロファイルを形成する、光透過率がそ
れぞれ異なる複数のストリップを備えている。
【００７６】ある実施の形態では、複数のストリップ
は、複数の絵素列と実質的に同じ幅を有していてもよ
い。
【００７７】ある実施の形態では、複数のストリップと
複数のスリットとの横方向ピッチの比は、複数のスリッ
トと複数の絵素列から構成される複数のグループとの横
方向ピッチの比と実質的に等しくてもよい。
【００７８】ある実施の形態では、パララックスバリア
およびマスクは、共通の透明基板の互いに対向する面上
に形成されていてもよい。
【００７９】ある実施の形態では、空間光変調器とパラ
ラックスバリアとの間の実効屈折率をｎ1とし、空間光
変調器の絵素平面とパララックスバリアとの間の厚さを
ｔ1とし、パララックスバリアとマスクとの間の実効屈
折率をｎ2とし、かつパララックスバリアとマスクとの
間の厚さをｔ2とする時、ｎ1ｔ1＝ｎ2ｔ2であってもよ
い。
【００８０】ある実施の形態では、レンチキュラースク
リーンが、マスクとパララックスバリアとの間に配置さ
れていてもよい。このレンチキュラースクリーンは、複
数のレンチキュールを有していてもよく、それら複数の
レンチキュールはそれぞれ、マスクのストリップのそれ
ぞれと一直線上にあってもよい。
【００８１】ある実施の形態では、切り替え可能なディ
フューザが、空間光変調器と複数の光源から構成される
アレイとの間に配置されていてもよい。このディフュー
ザは、拡散モードと実質的非拡散モードとの間で切り替
え可能であってもよい。また、この切り替え可能なディ
フューザは、高分子分散液晶層を備えていてもよい。
【００８２】ある実施の形態では、表示配列体は、拡散
型バックライトと、パララックスバリアと、バックライ
トとパララックスバリアとの間に配置された空間光変調
器と、を備えていてもよい。
【００８３】ある実施の形態では、空間光変調器は、複
数の絵素列を備えていてもよく、パララックスバリア
は、互いに平行で等間隔に配置された複数のスリットを
備えていてもよい。これら複数のスリットはそれぞれ、
絵素列のそれぞれのグループと連係して作用することに
より、ゼロ次ローブの複数の観察領域を形成する。
【００８４】ある実施の形態では、補償器は、光透過率
がそれぞれ異なる複数のストリップを備えたマスクを含
んでいてもよく、パララックスバリアは、空間光変調器
とマスクとの間に配置されていてもよく、これら複数の
ストリップはそれぞれ、複数のスリットのそれぞれと連
係して作用することにより、第２角度変化強度パターン
を形成してもよい。
【００８５】ある実施の形態では、補償器は、複数の絵
素の開口透過特性を規定する手段を含んでいてもよい。
【００８６】ある実施の形態では、規定する手段は、複
数の絵素の開口形状を規定する空間光変調器ブラックマ
スクを含んでいてもよい。
【００８７】ある実施の形態では、規定する手段は、複
数の絵素の開口透過率を空間的に変化させてもよい。
【００８８】ある実施の形態では、パララックスバリア
は、第１偏光子と、第２偏光子と、第１および第２偏光
子の間に配置され、直交偏光の光を供給する複数のスリ
ット領域および複数のバリア領域を有する偏光修正層
と、を備えていてもよい。
【００８９】ある実施の形態では、第２偏光子は、前記
空間光変調器の一部を含んでいてもよい。
【００９０】ある実施の形態では、第１偏光子は、非方
向性動作モードを実現するために除去可能であってもよ
い。
【００９１】本発明の第２の局面によれば、本発明の第
１の局面によるある実施の形態におけるディスプレイの
ためにマスクを製造する方法が提供される。この方法
は、空間光変調器に実質的に平行であり、複数の観察領
域と交差している平面に感光性材料を配置する工程と、
透過性である複数の絵素を用いてディスプレイを動作さ
せることにより、感光性材料を露光する工程と、感光性
材料により記録された画像を縮小し、反復する工程と、
を含んでいる。
【００９２】ある実施の形態では、感光性材料を露光す
る工程中に、パララックスバリアは、スリット幅のより
小さい別のパララックスバリアに置き換えられてもよ
い。
【００９３】ある実施の形態では、ディスプレイは、視
点補正されることにより、好ましい観察面内に観察ウィ
ンドウを形成してもよく、感光性材料は、これらの観察
ウィンドウ内に配置されてもよい。
【００９４】ある実施の形態では、マスクは、パララッ
クスバリアの透明基板上に形成されてもよい。
【００９５】本発明の第３の局面によれば、本発明の第
１の局面によるある実施の形態におけるディスプレイで
あって、好ましい観察面内に複数の観察ウィンドウを形
成する、視点補正されたタイプのディスプレイのために
ホログラフィ型マスクを製造する方法が提供される。こ
の方法は、空間光変調器に対して、パララックスバリア
平面上に感光性材料を配置する工程と、複数の観察ウィ
ンドウを均一に照明し、前面基準ビームを供給すること
によって、感光性材料を露光する工程と、を含んでい
る。
【００９６】本発明の第４の局面によれば、本発明の第
１の局面によるある実施の形態におけるディスプレイで
あって、好ましい観察面内に複数の観察ウィンドウを形
成する、視点補正されたタイプのディスプレイのために
ホログラフィ型マスクを製造する方法が提供される。こ
の方法は、複数の観察ウィンドウに対して、あるパララ
ックスバリア位置に感光性材料を配置する工程と、補償
器をもたないディスプレイにより生成される第２強度プ
ロファイルの第２空間変化成分の実質的に逆である、第
１空間変化成分を有する第１強度プロファイルで複数の
観察ウィンドウを照明し、前面基準ビームを供給するこ
とによって、感光性材料を露光する工程と、を含んでい
る。
【００９７】よって、本発明によれば、光強度プロファ
イルの均一性が実質的に改善された観察領域および観察
ウィンドウを生成することができるディスプレイを提供
することが可能である。例えば、フレネル回折によりも
たらされる変化は、実質的に低減されうる。また、垂直
方向の広がり、すなわち開口が一定ではない形の画素を
有する表示配列体の場合には、結果として得られる照度
の不均一性も、実質的に低減されうる。これにより、観
察領域または観察ウィンドウ内に実質的に均一な強度の
照明を実現しつつ、現存するＳＬＭのような任意の形状
の画素を有するＳＬＭを、例えば、フラットパネル方向
性ディスプレイにおいて用いることが可能となる。
【００９８】このようなディスプレイによれば、観察者
は、表示輝度の実質的な変化を知覚することなく、例え
ば、最適な観察面内で横方向に移動することが可能にな
る。観察者の移動を追跡するこのようなディスプレイで
は、望ましくないフリッカーによるアーティファクトが
実質的に低減される。また、たとえ観察者が最適な観察
面内に位置していなくても、全ディスプレイにわたっ
て、表示輝度の均一性改善を実現することができる。加
えて、観察の自由度は、横方向にとどまらず、縦方向に
も拡大される。
【００９９】表示配列体内で回折の及ぼす影響を補償す
ることによって、背面パララックスバリアのスリットサ
イズを小さくすることができる。これにより、より鮮鋭
なエッジの観察ウィンドウが実現され、観察の自由度も
さらに大きくなる。
【０１００】また、例えば、切り替え可能なディフュー
ザを用いることによって、２Ｄ動作モードと３Ｄ動作モ
ードとの間で切り替え可能なディスプレイを実現するこ
とができる。このようなディスプレイは、３Ｄモードの
場合と同様に、２Ｄモードにおいても、前述したさまざ
まな効果を奏することができる。
【０１０１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を、添付の図面を
参照しながら実施の形態に基づいて詳細に説明する。な
お、全図面を通して、同一の参照番号は同様の部分を指
す。
【０１０２】図１６の第１行は、ＳＬＭ２と背面パララ
ックスバリア６とを備え、自動立体３Ｄディスプレイの
一部を成す、表示配列体を図示している。このディスプ
レイにより観察ウィンドウ内に形成される対応する光強
度プロファイルが、光強度と観察者の横方向位置との関
係を示すグラフとして、その右側に示されている。図示
されているように、この強度は、観察ウィンドウの全体
にわたって大幅に変化する。観察者は、観察面にいる場
合には、全表示領域にわたる２％未満の照度変化に対す
る感度を有する。ディスプレイの表面にわたって変化が
見られる、観察面外では、観察者は、０．５％未満の照
度変化を識別することができる。このウインドの光強度
プロファイルは、主に画素における回折によりもたらさ
れる。
【０１０３】図１６の第２行は、角強度補正素子２１
と、この素子２１により観察ウィンドウ内に生成され
る、対応する強度プロファイルとを示している。この素
子２１は、例えば、ＳＬＭ２およびパララックスバリア
６と同様に連係して作用し、同じ観察領域および観察ウ
ィンドウを生成する、マスク要素およびパララックスバ
リアを備えていてもよい。このマスクは、図示されてい
る強度プロファイルが観察ウィンドウに生成されるよう
にする光透過率を有している。
【０１０４】パララックスバリア６およびＳＬＭ２によ
り生成される強度プロファイルは、観察ウィンドウにわ
たって空間的に変化する成分を含んでいる。同様に、素
子２１もまた、ＳＬＭ２およびパララックスバリア６に
より生成される空間変化成分の実質的に逆である空間変
化成分を有するプロファイルを生成する。図１６の第３
行に示されているように、これらの強度プロファイルが
重ね合わされることにより、少なくとも観察ウィンドウ
の主要部分内では、これらの空間変化成分は低減される
か、実質的に打ち消される。よって、回折の影響および
画素の垂直開口変化の影響が実質的に低減されるので、
観察者の眼と観察ウィンドウとの間の相対的移動の結
果、光強度に何らかの変化が副次的に発生したとして
も、望ましくない視覚的アーティファクトが結果として
生じることがないように、そのような変化を十分に小さ
く抑制することができる。
【０１０５】図１７に示されているように、補正素子２
１は、背面パララックスバリア６と連係して作用するこ
とにより、回折の影響および（存在する場合には）開口
が垂直方向に変化する画素の影響を補償するマスクとし
て実施されてもよい。このような配列体は、図１８Ａに
さらに詳細に示されている。図１８Ａに図示されている
ディスプレイは、図１Ｃに図示されているディスプレイ
と同様の背面パララックスバリアタイプのものである。
マスク２１は、パララックスバリア６とバックライト１
との間に配置されており、図１９に２つの隣接するスト
リップについて図示されているような光透過率を有する
複数の垂直ストリップを備えている。このディスプレイ
は、パララックスバリア６のそれぞれのスリットが、Ｓ
ＬＭ２の２つの画素列と連係して作用するように、２つ
の観察領域を生成するタイプのディスプレイである。パ
ララックスバリア６のそれぞれのスリットは、同様に、
マスク２１の２つのストリップとも連係して作用する。
ＳＬＭ２の画素は、矩形の断面を有しているので、垂直
方向の開口は一定である。この場合、図３に示すタイプ
の画素配列が適している。マスク２１のストリップの空
間的に変化する透過率は、このように、パララックスバ
リアのスリットおよびＳＬＭ２の画素により生成される
フレネル回折のみを補償するように設計される。
【０１０６】マスク２１の各ストリップの幅は、ＳＬＭ
２の関連づけられた画素列の幅と実質的に等しく設定さ
れる。ＳＬＭ２の画素列、パララックスバリア６のスリ
ット、およびマスク２１のストリップのピッチは、上述
したように視点補正されたディスプレイを実現するよう
に選択される。
【０１０７】マスクおよび回折の影響を観察領域全体に
わたって打ち消すためには、マスク２１およびパララッ
クスバリア６により形成されるウィンドウは、パララッ
クスバリア６およびＳＬＭ２により形成されるウィンド
ウと同じサイズでなければならず、同じように最適な観
察面を有していなければならない。これを実現するため
には、マスク２１とパララックスバリア６との間の光路
の長さは、パララックスバリア６とＳＬＭ２との間の光
路の長さと等しくなければならない。よって、ＳＬＭ２
およびパララックスバリア６間の領域の実効屈折率をｎ
1とし、パララックスバリア６およびマスク２１間の領
域の実効屈折率をｎ2とし、これらの領域の厚さをそれ
ぞれｔ1およびｔ2とする時、上記条件は、 ｎ1ｔ1＝ｎ2ｔ2 である時に満たされる。
【０１０８】もし相対ピッチが、その後同一の最適な観
察面について視点補正されれば、マスク２１およびパラ
ラックスバリア６の組み合わせと、パララックスバリア
６およびＳＬＭ２の組み合わせとが正しく相互作用する
ことになり、すべての表示ローブ内のウィンドウが重ね
合わされることになる。
【０１０９】このように２つの結像視差系を追加するこ
とは、回折の影響の面から考えても有効である。マスク
２１における回折は無関係である。なぜなら、マスク２
１は、すべての方向に伝わる光を含むランバーティアン
バックライト１により照明されているからである。マス
クのストリップはパララックスバリアのスリットよりも
幅が広いので、パララックスバリアのスリットへの入射
波面は、本質的には平面状であり、このようにスリット
が狭いことにより、ＳＬＭの画素開口までは、強いフレ
ネル回折の発生を確実に防止することができる。よっ
て、マスク２１からの「平衡化」ウィンドウのイメージ
ングは、ＳＬＭ２の画素における回折の影響と平衡する
ように、高い品位でおこなわれる。もし必要であれば、
スリットにおける何らかの回折を考慮に入れるために、
マスクのプロファイルにわずかな修正を施してもよい。
【０１１０】図１８Ｂは、図１８Ａに図示されるタイプ
の背面パララックスバリアディスプレイを図示する。こ
の場合、パララックスバリア６およびマスク２１は、共
通の透光性基板２１ａの対向する表面上に形成される。
【０１１１】図２０は、垂直方向の開口が一定ではない
画素形状２２、および回折の影響と画素の垂直方向に一
定ではない開口の影響との両方を補償するためのマスク
ストリップの結果として得られた透過率プロファイルを
図示している。よって、マスク２１を使用することによ
り、観察ウィンドウ内に実質的に均一な照度プロファイ
ルを実現しつつ、理想的ではない画素開口形状を用いる
ことが可能になる。したがって、そうしない場合には、
このタイプのディスプレイに不適切となってしまうよう
な画素開口形状を有する従来のＬＣＤを用いることが可
能になる。
【０１１２】図２０に図示される画素形状２２では、右
側の垂直開口よりも左側の垂直開口の方が小さい。この
ため、画素形状２２の左側に対応するマスク２１の部分
は、画素の狭い垂直方向範囲に対処するために光を強く
透過する。一方、画素形状の右側に対応するマスク２１
の部分は、画素のより広い垂直画素範囲に対処するため
に光のマスク透過を低くする。
【０１１３】マスクの空間透過率プロファイルは、ウィ
ンドウ強度プロファイルについて既に説明した計算によ
り決定することができる。あるいは、実験的技術を用い
てもよい。パララックスバリアスリットの幅は有限であ
るので、パララックスバリアスリットの有限なサイズが
フレネル回折パターンにぼやけをもたらすのと同様に、
マスク２１およびパララックスバリア６のみにより生成
されるプロファイルにもぼやけをもたらす。よって、マ
スク２１の空間プロファイルは、ＳＬＭの画素から得ら
れた畳み込まれていない回折パターンの逆である。これ
に加えて、もし必要であれば、垂直方向の開口が均一で
はないＳＬＭ画素を何らかの形で補正することも要求さ
れる。パララックスバリアスリットの有限な幅は、これ
をぼやけさせ、ＳＬＭ画素から得られた畳み込まれた回
折パターンと同じにする。
【０１１４】カラーディスプレイの場合には、それぞれ
の画素は、関連づけられたカラーフィルタを有すること
がある。もし画素が類似した色の列として配列されるの
なら、各画素列と連係して作用するマスク部分は、光の
対応する色成分について最も正確であるように調整され
うる。
【０１１５】マスク２１は、例えば、透明基板上の感光
性層に写真技術またはリソグラフィ技術により製造され
うる。この透明基板は、パララックスバリア６がその上
に形成された基板を含みうる。このようなマスクを製造
するためのある技術によれば、高精度に焦点合わせされ
たレーザスポットに対して基板を移動させる高精度走査
システムを用いる。そのような構成は、図２１に図示さ
れている。光出力振幅を変調可能であるレーザ２５が、
光ビームを生成し、この光ビームは、ミラー２６により
焦点合わせレンズ２７へと反射される。感光性層を支持
している基板２８が、Ｘ方向およびＹ方向に走査されう
る走査テーブル２９上に載置されている。Ｘ走査および
Ｙ走査が進行するにつれて、レーザ２５の出力が変調さ
れることにより、基板２８上の感光性層の露光を変調
し、マスク２１が所望の空間透過特性を有するようにす
る。
【０１１６】図２２Ａは、マスク２１を製造する別の方
法を示している。図２１に図示されているマスク基板と
同じタイプのマスク基板２８が、階調マスタ２３を通し
て照明に露光されながら、方向２４に動かされる。マス
タ２３は、図２２Ｂに示されているようにスリットの長
手方向に沿って変化する光透過率を有するスリットの形
状である。階調マスタ２３は、任意の適切な技術、例え
ば、本願に開示されている技術により製造されうる。
【０１１７】マスタ２３は、一定で均一な強度の照明で
照明され、マスク基板２８は一定の速度で方向２４に動
かされる。マスタ２３により生成され、基板２８を露光
するのに用いられる階調は、マスタのスリットの長手方
向に沿ったそれぞれの点における基板２８の露光レベル
が等しく一定になるように、一定とされる。現像後、適
切な透過特性を有するマスク２１が生成される。
【０１１８】図２２Ｃは、図２２Ａの階調マスタ２３の
代わりに用いてもよい中間調マスタを参照番号２３'で
示している。中間調マスタ２３'は、スリットに沿った
それぞれの点における基板２８の露光が、その長手方向
の軸を横断するスリットの透明部分の長さに比例するよ
うに、２進透過パターンを有している。このような中間
調マスタ２３'は、例えば、従来の印刷技術により簡単
に製造されうる。例えば、このようなマスタは、業務用
ウェブ上の基板２８の非常に大型のシートを露光するた
めに用いられうる。その基板は、その後、必要なサイズ
に切断されうる。このようにして、製造コストを削減す
ることができる。
【０１１９】図２３は、マスク２１を製造する別の方法
を図示している。このマスクが設けられるディスプレ
イ、またはこれらのマスクを製造するためだけに用いら
れる、同じタイプのディスプレイには、パララックスバ
リア６の代わりに、ピッチは同じだが、幅が狭くなった
スリットを有するパララックスバリア６'が設けられ
る。ＳＬＭ２は、完全な透過性を有するように制御さ
れ、写真板３０が、ディスプレイのウィンドウ面に配置
される。その後、バックライト１がスイッチオンされ、
板３０を露光する。このようにして、結果として生じる
回折パターンが、モアレ効果により拡大されて見えるも
のとしてウィンドウ面に記録される。
【０１２０】工程２において、工程１で露光され、処理
された板３０は、照明源３１により照明され、画像は、
レンズ３２として示されている光学系により縮小され
る。縮小された画像は、適切な基板３３上に形成され
る。その後、照明源３１は、スイッチオフされ、基板３
３は、段階的に前に進められ、この処理が繰り返され
る。この段階的反復処理により、必要なパターンが、写
真技術により縮小され、マスクを通して複写される。あ
るいは、マスクの全面にわたって光学的イメージングお
よび反復をおこなうレンズ３２の代わりに、レンチキュ
ラースクリーンを用ることにより、一回の露光で、基板
３３の全面にわたってマスクストリップを記録するよう
にしてもよい。
【０１２１】この写真プロセスにおける輝度およびコン
トラストのレベルは、最終的なマスク２１に所望の階調
レベルを実現するために適切に調整されるべきである。
第１の工程において照明用に用いられるスポットのサイ
ズは、記録されたパターンがぼやけるのを避けるため
に、最終的なディスプレイにおけるパララックスバリア
６のスリットサイズよりも大幅に小さく設定される。
【０１２２】前述したように、マスク２１は、別の基板
上に製造されてもよいし、現在ある基板上に形成されて
もよい。例えば、図１８Ｂに図示するように、マスクを
透明基板の一方の側面上に形成し、パララックスバリア
を他方の側面上に形成してもよい。このような配列体に
よれば、これら２つの構成要素の可能な相対的移動を完
全になくすことにより、激しい使用に耐える設計を実現
することができる。
【０１２３】このタイプのディスプレイは、観察者追跡
型ディスプレイで用いられてもよい。例えば、図１８Ａ
に図示されている配列体の場合、欧州特許第0 726 482
号および第0 721 131号に開示されている追跡技術に適
したものにするためには、ディスプレイのそれぞれのロ
ーブに３つの観察ウィンドウを設けるように改変しさえ
すればよい。図２４は、観察者追跡装置（不図示）を用
いて観察者を機械的に追跡できるように改変されたディ
スプレイを図示している。矢印３５の方向に移動する観
察者を追跡するためには、パララックスバリア６は、矢
印３６の方向に移動することが要求され、マスク２１
は、矢印３７の方向に移動することが要求される。しか
し、マスク２１には、ディスプレイ全体を通して正しい
視差を維持するために、パララックスバリア６に比べ
て、増幅された（マスク２１とパララックスバリア６と
の間、およびパララックスバリア６とＳＬＭ２との間で
間隔が等しく、屈折率が等しい限りにおいては、２倍
の）移動を受けることが要求される。パララックスバリ
ア６をＳＬＭ２に対して長手方向に変位させ、マスク２
１をその変位の２倍だけ長手方向に変位させることによ
って、長手方向の観察者追跡も実現することができる。
【０１２４】マスク２１の存在は、ディスプレイを通る
光の透過を制約するので、ウィンドウの輝度全体を低下
させる。しかし、もしウィンドウ強度プロファイルの補
正されるべき変化が約５〜１０％であるのなら、予想さ
れうるウィンドウ輝度の低下も、実質的にこの程度の大
きさになる。よって、表示品質の改善は、表示輝度の比
較的小さい低下や、表示輝度を維持するための電力消費
の増加に比べて、その重要度がはるかに高くなる。ま
た、このような輝度低下は、マスク２１の裏面を吸収性
ではなく反射性にすることによって、部分的に回復する
ことも可能である。マスク２１から出射され、ディスプ
レイにより遮蔽された光は、バックライト１に戻り、そ
こから再びディスプレイへと反射されうる。
【０１２５】図２５は、切り替え可能なディフューザ３
８が、パララックスバリア６とＳＬＭ２との間に配置さ
れている点で、例えば図１８Ａに示されているディスプ
レイとは異なるディスプレイを図示している。高分子分
散液晶層を備えていてもよいディフューザ３８は、適切
な電界を印可することによって、高散乱状態と低散乱状
態との間で切り替え可能である。ディフューザ３８が低
散乱モードの時、ディスプレイは、前述した自動立体デ
ィスプレイとして動作する。一方、ディフューザ３８が
高散乱モードに切り替えられると、ディスプレイ内の視
差が失われるので、すべてのＳＬＭ画素は、標準的な画
像ＳＬＭの場合と同様に、ディスプレイの前面におい
て、広い角度範囲にわたって可視となる。よって、ＳＬ
Ｍ２の全解像度を、２Ｄモードで用いることができる。
【０１２６】図２６に示されているディスプレイは、Ｓ
ＬＭ２がバックライト１とパララックスバリア６との間
に配置されており、パララックスバリア６がＳＬＭ２と
マスク２１との間に配置されている点で、図１８Ａに示
すディスプレイとは異なる。よって、このディスプレイ
は、図１Ｂに示されている前面パララックスバリアタイ
プのディスプレイである。図２６のディスプレイの動作
は、マスク２１の空間透過率プロファイルが、マスクの
スリットおよびＳＬＭにもたらされた回折を平衡させる
という点で、図１８Ａのディスプレイの動作と異なる。
マスク２１の空間透過率プロファイルの設計プロセス
は、マスクプロファイル自体の回折の影響を考慮に入
れ、それ自身の回折を平衡させるパターン上に収束を試
みるので、反復性でなければならないこともある。マス
ク２１は、垂直方向の開口が均一ではないＳＬＭ画素に
よって発生された不均一な強度プロファイルを補正する
ために用いられるが、しかしまた、前面パララックスバ
リアディスプレイにおいて生じるフレネル回折効果を補
償する役目も有する。これらの効果は、前面パララック
スバリアディスプレイにおいて、背面パララックスバリ
アディスプレイにおけるほど重大ではないが、それでも
ある程度存在する。
【０１２７】図２７は、図１８Ａに示す背面パララック
スバリアタイプのディスプレイを図示しているが、この
図では、マスク２１は、ＳＬＭ２と一体化されている。
具体的には、ＳＬＭの画素開口は、回折の影響または垂
直方向で不均一な開口の影響を平衡させるのに必要な空
間透過率プロファイルを有している。
【０１２８】図２７に図示されているディスプレイのあ
る実施の形態では、ＳＬＭ２の画素開口を規定するブラ
ックマスク３９は、観察ウィンドウ内に適切な強度プロ
ファイルを発生するために、画素の垂直方向の開口が図
２８に示されているように変化するものに改変される。
この配列体では、ブラックマスクが、透明領域と不透明
領域とを有する１つ以上の層であり続けるためには、階
調化は全く必要ではない。
【０１２９】図２９は、それぞれの画素開口上に階調マ
スクを設けることによって、画素開口が空間的に変化す
る透過率を有する、別のブラックマスク３９を図示して
いる。この配列体では、これらの透過率プロファイル
は、光強度の分布を平衡させるが、光の回折による広が
りは抑制しない。
【０１３０】図３０に図示されているディスプレイは、
レンチキュラースクリーン４０がマスク２１とパララッ
クスバリア６との間に配置されている点で、図１８Ａに
示されているディスプレイとは異なる。レンチキュラー
スクリーン４０は、マスクを観察ウィンドウ上へとイメ
ージングし、モアレ効果を避けるために、パララックス
バリア６のスリットのすぐ後ろに配置されている。よっ
て、それぞれのスリットは、関連づけられたレンチキュ
ールのアパーチュアストップとして作用する。このレン
チキュラースクリーンは、マスク素子をイメージングす
る際に解像度の改善を実現するので、マスクのぼやけは
少なくなる。これにより、マスク製造時には、解像度を
低くすることができる。しかし、レンズの開口が小さい
ので、解像度の増加は限定される。なぜなら、レンズの
性能は、小さいスリット開口における回折に左右される
からである。これらのレンチキュラーレンズ素子は、必
ずしもパララックスバリア６のそれぞれのスリットに関
連づけられていなくてもよく、製造時の許容誤差を緩和
するためにより大きく設定しうる異なるピッチを有して
いてもよい。
【０１３１】図３１は、マスク２１がパララックスバリ
ア６と組み合わされている点で、図１８Ａに示されてい
るディスプレイとは異なるディスプレイを図示してい
る。この実施の形態では、マスク２１は、平衡させるウ
ィンドウ強度を発生するホログラムを備えている。ホロ
グラム４１は、図３１に示されているように、パララッ
クスバリア６のスリット開口内に配置されていてもよい
し、別の基板上でスリット開口のすぐ後ろに配置されて
もよい。ここでは、バックライトの代わりに、ホログラ
ムに対して適切な再生ビーム４２を与える光源が設けら
れている。これらのホログラムは、適切な位置のＳＬＭ
２およびパララックスバリア６と連係して、再生時に均
一な観察ウィンドウ強度を生成するように設計される。
【０１３２】図３２は、図３１のディスプレイのホログ
ラム４１を記録する方法を図示している。ホログラム記
録面４３は、ＳＬＭ２、または完全に透過性であるよう
に制御された同じタイプのＳＬＭの背後に配置される。
ホログラム記録面４３のＳＬＭ２に対向する面は、基準
ビーム４４により照明されるが、均一な強度プロファイ
ルを有する記録ビームは、所望のウィンドウ領域４５か
ら与えられる。これらの基準ビームおよび記録ビームが
互いに干渉することにより、ホログラム記録面４３上に
所望のホログラム構造を生成する。
【０１３３】図３３は、ホログラムを記録する間にＳＬ
Ｍ２を取り除くことができるようにするための、図３２
に示す方法の改変された方法を示している。この配列体
によれば、ホログラムにおいて、ＳＬＭ２のブラックマ
スクにより遮蔽されて露光されない領域に伴う問題を回
避することができる。ウィンドウ４５からの記録ビーム
は、これらのウィンドウ領域が所望の非回折プロファイ
ルで照明されるという点で異なっている。
【０１３４】図３４は、記録されたホログラム面４３の
再生ビーム４６による再生を図示している。再生ビーム
４６は、分光帯域幅が限定されており、ホログラムの記
録時に決定された所定の参照角から照射される、視準さ
れた光のビームである。この再生ビームは、均一に照明
されたウィンドウを再び生成するために回折される。
【０１３５】ホログラムはモノクロ的な特性を有してい
るので、パララックスバリア６のそれぞれのスリット
は、ＳＬＭ２のフィルタの１色と関連づけられればよ
い。これにより、その色で最適な性能を得られるように
調整されうる。
【０１３６】図３５は、透明基板上に形成されたマスク
２１がバックライト１とＳＬＭ２との間に配置されてい
る、前面パララックスバリアタイプのディスプレイを図
示している。しかし、前述したパララックスバリア６
は、英国特許出願第9713985.1号および欧州特許出願第9
7307085.7号に開示されているタイプのパララックスバ
リア配列体に置き換えられている。この配列体は、除去
可能な偏光子６ｂと連係して作用する、パターニングさ
れた偏光修正パララックスバリア６ａを備えている。
【０１３７】３Ｄ自動立体モードで動作する時、除去可
能な偏光子６ｂは、図３５に示されている位置に配置さ
れる。偏光修正パララックスバリア６ａは、参照番号６
ｄで示されているバリア領域により分離された、参照番
号６ｃで示されているスリット領域を備えている。ＳＬ
Ｍ２は、偏光修正パララックスバリア６ａに供給された
光が直線偏光されるようにする、出力偏光子を備えてい
る。ある配列体では、スリット領域６ｃは偏光に対して
全く影響を及ぼさないが、バリア領域６ｄは、偏光を９
０゜回転させる。除去可能な偏光子６ｂの偏光軸は、ス
リット領域６ｃを通過した光が偏光子６ｂを通過し、バ
リア領域６ｄを通過した光が偏光子６ｂにより消光され
るように、ＳＬＭ２の出力偏光子の偏光軸に対して平行
にされる。別の配列体では、スリット領域６ｃは光の偏
光を９０゜回転させるが、バリア領域６ｄは、偏光に対
して全く影響を及ぼさない。偏光子６ｂの偏光軸は、こ
の場合もスリット領域６ｃを通過した光が偏光子６ｂを
透過し、バリア領域６ｄを通過した光が偏光子６ｂによ
り消光されるように、ＳＬＭ２の出力偏光子の偏光軸に
対して直交するようにされる。前述したように、マスク
２１は、ディスプレイの観察領域における不均一を補正
する。
【０１３８】２Ｄ動作モードでは、領域６ｃおよび６ｄ
を通過した光が、減衰されずかつ消光されないでディス
プレイから出射されるように、偏光子６ｂは除去され
る。しかし、領域６ｃおよび６ｄからの光の偏光は異な
るので、偏光修正パララックスバリア６ａにより、回折
をもたらし、観察領域の照明を不均一にしてもよい。前
述したように、マスク２１は、このような照明の変化を
低減する。
【０１３９】図３６は、背面パララックスバリアタイプ
であるという点で、図３５のディスプレイとは異なるデ
ィスプレイを図示している。除去可能な偏光子６ｂは、
バックライト１とマスク２１との間に配置されており、
偏光修正パララックスバリア６ａは、マスク２１とＳＬ
Ｍ２との間に配置されている。よって、偏光子６ｂは、
３Ｄモードではパララックスバリアの入力偏光子として
作用し、ＳＬＭ２の入力偏光子は、パララックスバリア
の出力偏光子として作用する。よって、パララックスバ
リアは、図３５を参照して述べたパララックスバリアと
同様に機能する。また、図３６は、図２５を参照して既
に述べたタイプの切り替え可能なディフューザ３８をオ
プションとして図示している。ディフューザ３８は電気
信号によって切換可能であり、このことによってディス
プレイは２Ｄ／３Ｄ変換可能である。
【０１４０】図９に示されているように、パララックス
バリアと矩形のＳＬＭ画素とを組み合わせることによ
り、照度レベルが均一であるためディスプレイを観察す
るのに有用である、平坦な中央領域を特徴とする照度プ
ロファイルが結果として得られる。この領域の幅は、パ
ララックスバリアのスリット幅に対する画素サイズの比
により決定される。スリットの幅をより広くすれば、よ
り狭く均一な中央領域がもたらされるが、光のスループ
ットは改善されるので、ディスプレイの輝度も改善され
る。よって、有用な観察ウィンドウの幅が広くなった輝
度の高いディスプレイを製造するためには、パララック
スバリアのスリット幅を広く保持しつつ、より広く均一
な中央領域を実現するのが望ましい。
【０１４１】これを実現するための技術は、図３７に図
示されている。図３７は、図３０に示されているタイプ
のディスプレイに類似しているが、前面パララックスバ
リアタイプであるディスプレイを図示している。具体的
には、マスク２１上にレンチキュラースクリーン４０が
配置されている。レンチキュラースクリーン４０は、バ
ックライト１と連係して、ＳＬＭ２およびパララックス
バリア６の照度プロファイルを変化させることにより、
ディスプレイの輝度を増加させる、より幅の広いパララ
ックスバリアスリットを使用することを可能にしつつ、
照度プロファイルの均一な中央領域の幅を広くする。図
３８は、類似してはいるが、背面パララックスバリアタ
イプであるディスプレイを図示している。
【０１４２】図３９Ａは、バックライト１、マスク２１
およびレンチキュラースクリーン４０の組み合わせによ
り生成される照度プロファイルを図示している。このプ
ロファイルは、図３９Ｂに図示されているように、エッ
ジに向かって線形に上昇する、均一な中央領域を有して
いる。図４０Ａは、ＳＬＭ２とパララックスバリア６と
の組み合わせを図示しており、図４０Ｂは、図４０Ａに
図示されている組み合わせが、完全に透過性であるＳＬ
Ｍ画素を用いて前述したように従来の手法により照明さ
れれば実現される、観察ウィンドウにおける照度プロフ
ァイルを図示している。このプロファイルは、パララッ
クスバリア６のスリットにより決定されるＳＬＭ２の画
素の可視度に対応する。
【０１４３】図４１Ａは、図３７に示す素子の組み合わ
せを模式的に図示している。図４１Ｂは、図３９Ｂの照
度プロファイルを一点鎖線で示し、図４０Ｂの照度プロ
ファイルを破線で示し、結果として得られる照度プロフ
ァイルを実線で示す図である。結果として得られる照度
プロファイルは、均一な中央領域の幅がより広くなって
いるので、観察者が横方向に移動した時の強度変化によ
りもたらされる望ましくない視覚的アーティファクトを
低減することができる。よって、観察ウィンドウの品質
および観察自由度が、実質的に改善される。
【０１４４】図４０Ｂに示されている従来の照度プロフ
ァイルに比べて、図４１Ｂに示されている照度プロファ
イルは、隣接するウィンドウ間でより高いレベルのクロ
ストークを示す。なぜなら、個々のウィンドウの照度プ
ロファイルがオーバーラップするので、それらのオーバ
ーラップ領域が、中央領域よりも高い輝度を有するから
である。強度が均一な中央領域の幅の増加と、クロスト
ークの増加との接点を見出さなければならない。そのよ
うな接点の発見は、図４２Ａ〜図４４Ｂに示されている
ように達成される。図４２Ａ、図４３Ａおよび図４４Ａ
は、それぞれ図３９Ａ、図４０Ａおよび図４１Ａに示さ
れている配列体と同じ概略的配列体を示しているが、レ
ンチキュラースクリーン４０およびマスク２１は、図４
２Ｂに示す照度プロファイルを生成するように配置され
ている。図４３Ｂに示されている従来の照度プロファイ
ルは、図４０Ｂに示されている照度プロファイルと同じ
であるが、図４２Ｂの照度プロファイルと組み合わせる
と、結果として得られる照度プロファイルは、図４４Ｂ
に示すようになる。この場合、結果として得られるプロ
ファイルは、図４３Ｂに示すプロファイルよりも幅の広
い均一な中央領域を有しているが、図４１Ｂに示す結果
として得られたプロファイルに比べて、クロストークは
小さくなっている。よって、この場合には、クロストー
ク低減を優先するために、均一な中央領域の幅は、多少
犠牲にされている。
【０１４５】
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも以下の効果
が得られる。
【０１４６】本発明によれば、光強度プロファイルの均
一性が実質的に改善された観察領域および観察ウィンド
ウを生成することができるディスプレイを提供すること
が可能である。例えば、フレネル回折によりもたらされ
る変化は、実質的に低減されうる。また、垂直方向の広
がり、すなわち開口が一定ではない形の画素を有する表
示配列体の場合には、結果として得られる照度の不均一
性も、実質的に低減されうる。これにより、観察領域ま
たは観察ウィンドウ内に実質的に均一な強度の照明を実
現しつつ、現存するＳＬＭのような任意の形状の画素を
有するＳＬＭを、例えば、フラットパネル方向性ディス
プレイにおいて用いることが可能となる。
【０１４７】このようなディスプレイによれば、観察者
は、表示輝度の実質的な変化を知覚することなく、例え
ば、最適な観察面内で横方向に移動することが可能にな
る。観察者の移動を追跡するこのようなディスプレイで
は、望ましくないフリッカーによるアーティファクトが
実質的に低減される。また、たとえ観察者が最適な観察
面内に位置していなくても、全ディスプレイにわたっ
て、表示輝度の均一性改善を実現することができる。加
えて、観察の自由度は、横方向にとどまらず、縦方向に
も拡大される。
【０１４８】表示配列体内で回折の及ぼす影響を補償す
ることによって、背面パララックスバリアのスリットサ
イズを小さくすることができる。これにより、より鮮鋭
なエッジの観察ウィンドウが実現され、観察の自由度も
さらに大きくなる。
【０１４９】また、例えば、切り替え可能なディフュー
ザを用いることによって、２Ｄ動作モードと３Ｄ動作モ
ードとの間で切り替え可能なディスプレイを実現するこ
とができる。このようなディスプレイは、３Ｄモードの
場合と同様に、２Ｄモードにおいても、前述したさまざ
まな効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】前面レンチキュラースクリーンを有する、従
来のフラットパネル自動立体３Ｄディスプレイを示す図
である。
【図１Ｂ】前面パララックスバリアを有する、従来のフ
ラットパネル自動立体３Ｄディスプレイを示す図であ
る。
【図１Ｃ】背面パララックスバリアを有する、従来のフ
ラットパネル自動立体３Ｄディスプレイを示す図であ
る。
【図２】自動立体ディスプレイにおける観察領域の形成
を説明する図である。
【図３】ＳＬＭにおける従来の画素レイアウトを示す図
である。
【図４】従来の自動立体３Ｄディスプレイを示す図であ
る。
【図５】従来技術による別の自動立体３Ｄディスプレイ
を示す模式的平面図である。
【図６】背面パララックスバリアスリットによりもたら
される照明角度を示す図である。
【図７】背面パララックスバリアディスプレイの場合
の、視点補正による観察領域の生成を示す図である。
【図８】前面パララックスバリアディスプレイの場合
の、視点補正による観察領域の生成を示す図である。
【図９】画素開口が矩形であり、回折のない背面パララ
ックスバリアスリットを用いる場合の、光強度と、観察
者の横方向位置との関係を示すグラフである。
【図１０】画素開口が矩形ではない場合の、観察ウィン
ドウ強度プロファイルを示す、図９と同様のグラフであ
る。
【図１１】画素開口におけるフレネル回折の発生源を示
す図である。
【図１２】フレネル回折の計算で用いられる幾何学的構
成を示す図である。
【図１３】フレネル回折プロファイルの一例における強
度と、横方向位置との関係を示すグラフである。
【図１４】観察ウィンドウ内で横方向にそれぞれ異なる
複数の視点から見た時の、背面パララックスバリアスリ
ットおよび画素開口の相対位置を示す自動立体ディスプ
レイの模式的平面図である。
【図１５】自動立体３Ｄディスプレイについて観察ウィ
ンドウの光強度プロファイルの一例を図示する、光強度
と横方向位置との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明のある実施の形態を説明するための、
各種構造および結果として得られる光強度プロファイル
を示す図である。
【図１７】本発明の別の実施の形態についての、図１６
と同様の図である。
【図１８Ａ】本発明のある実施の形態を成すディスプレ
イの模式的平面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａに示されるタイプのディスプレイ
を改変したディスプレイの模式的平面図である。
【図１９】マスクのある部分の透過率プロファイルを示
し、透過率と横方向位置との関係を示すグラフである。
【図２０】マスクの別の部分についての、図１９と同様
のグラフである。
【図２１】マスクを製造する方法を説明する図である。
【図２２Ａ】本発明のある実施の形態を成すマスク製造
方法を模式的に説明する図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａに示す方法で用いられる第１のタ
イプのマスタを示す図である。
【図２２Ｃ】図２２Ａに示す方法で用いられる第２のタ
イプのマスタを示す図である。
【図２３】本発明のある実施の形態を成すマスク製造方
法を模式的に説明する図である。
【図２４】観察者追跡をおこなうように動作させられ
る、図１８Ａのディスプレイを示す図である。
【図２５】本発明のある実施の形態を成す切り替え可能
なディスプレイの模式的平面図である。
【図２６】本発明のある実施の形態を成すディスプレイ
の模式的平面図である。
【図２７】本発明のある実施の形態を成すディスプレイ
の模式的平面図である。
【図２８】回折の影響を平衡させるのに適した画素形状
を示す図である。
【図２９】回折の影響を平衡させる画素透過率プロファ
イルを示す図である。
【図３０】本発明のある実施の形態を成すディスプレイ
の模式的平面図である。
【図３１】本発明のある実施の形態を成すディスプレイ
の模式的平面図である。
【図３２】本発明のある実施の形態を成すマスク製造方
法を模式的に説明する図である。
【図３３】本発明のある実施の形態を成す別のマスク製
造方法を模式的に説明する図である。
【図３４】図３２または図３３の方法により製造された
マスクを照明する配列体を模式的に示す図である。
【図３５】本発明のある実施の形態を成すディスプレイ
の模式的平面図である。
【図３６】本発明のある実施の形態を成すディスプレイ
の模式的平面図である。
【図３７】本発明のある実施の形態を成すディスプレイ
の模式的平面図である。
【図３８】本発明のある実施の形態を成すディスプレイ
の模式的平面図である。
【図３９Ａ】ディスプレイの一部の模式的平面図であ
る。
【図３９Ｂ】図３９Ａに示すディスプレイの部分の照度
プロファイルを示す図である。
【図４０Ａ】本発明のある実施の形態を成すディスプレ
イの残りの部分を示す模式的平面図である。
【図４０Ｂ】図４０Ａに示す部分について画素の可視度
を示す図である。
【図４１Ａ】図３９Ａおよび図４０Ａに示す部分を備え
たディスプレイの平面図である。
【図４１Ｂ】図４１Ａに示すディスプレイの観察ウィン
ドウの照度プロファイルを示す図である。
【図４２Ａ】ディスプレイの一部の模式的平面図であ
る。
【図４２Ｂ】図４２Ａに示すディスプレイの部分の照度
プロファイルを示す図である。
【図４３Ａ】本発明のある実施の形態を成すディスプレ
イの残りの部分を示す模式的平面図である。
【図４３Ｂ】図４３Ａに示す部分について画素の可視度
を示す図である。
【図４４Ａ】図４２Ａおよび図４３Ａに示す部分を備え
たディスプレイの平面図である。
【図４４Ｂ】図４４Ａに示すディスプレイの観察ウィン
ドウの照度プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１ バックライト ２ ＳＬＭ ６ パララックスバリア ２１ マスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド エズラ イギリス国 オーエックス10 ０アール エル オックスフォードシャー， ウォ リングフォード， ブライトウェル−カ ム−ソトウェル， モンクス メッド 19 (56)参考文献 特開 平６−258597（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−218865（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−211334（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−242470（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−115804（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−115800（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−115801（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 27/22 G02F 1/13 G02F 1/1335

Claims (39)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の観察領域を生成する表示配列体を
    備えた方向性ディスプレイにおいて、該複数の観察領域
    のそれぞれが、横方向位置に対する光強度変化である第
    １角度変化成分をもつ不均一な第１角強度プロファイル
    を有している、方向性ディスプレイであって、 該第１角度変化成分の横方向位置に対する光強度変化と
    は逆の横方向位置に対する光強度変化である第２角度変
    化成分を有する第２角強度プロファイルを該複数の観察
    領域のそれぞれにおいて該第１角強度プロファイルと重
    ね合わせることによって、各観察領域において横方向位
    置に対する光強度変化を補償する補償器を備えている、
    方向性ディスプレイ。
  2. 【請求項２】 前記表示配列体が、複数の絵素を有す空
    間光変調器と、複数の離散光源とを備え、該複数の離散
    光源の光が前記空間光変調器の所定の画素にそれぞれ与
    えられる、請求項１に記載の方向性ディスプレイ。
  3. 【請求項３】 前記複数の絵素が複数の列をなして配列
    されており、前記複数の離散光源が互いに平行で等間隔
    に配置された光源を備え、前記各光源の光が、前記複数
    の列からなる各グループにそれぞれ与えられる、請求項
    ２に記載の方向性ディスプレイ。
  4. 【請求項４】 前記複数の光源が、拡散型バックライト
    と、該拡散型バックライトからの光から複数の出射光線
    を形成するパララックスバリアとを備え、該パララック
    スバリアからの各出射光線が、前記所定の画素にそれぞ
    れ与えられる、請求項２および３のいずれか１つに記載
    の方向性ディスプレイ。
  5. 【請求項５】 前記空間光変調器の複数の絵素が、一定
    の垂直開口を有しており、前記拡散型バックライトの光
    が前記パララックスバリアおよび前記空間光変調器の該
    垂直開口を透過することにより、フレネル回折を生成
    し、かつ前記補償器が、該フレネル回折によりもたらさ
    れた前記不均一な第１角強度プロファイルを補償するよ
    うに配置されている、請求項４に記載の方向性ディスプ
    レイ。
  6. 【請求項６】 前記空間光変調器の複数の絵素が、一定
    ではない垂直開口を有しており、前記拡散型バックライ
    トの光が前記パララックスバリアおよび前記空間光変調
    器の該垂直開口を透過することにより、フレネル回折を
    生成し、かつ前記補償器が、該一定ではない垂直開口お
    よび該フレネル回折によりもたらされた、前記不均一な
    第１角強度プロファイルを補償するように配置されてい
    る、請求項４に記載の方向性ディスプレイ。
  7. 【請求項７】 前記複数の光源が、拡散型バックライト
    と、該拡散型バックライトからの光から複数の出射光線
    を形成するパララックスバリアと、を含んでおり、 該パララックスバリアが前記複数の絵素列の各グループ
    に対して設けられた複数のスリットを備えており、前記
    拡散型バックライトの光が、該パララックスバリアの該
    複数のスリット、該複数のスリットのそれぞれに対して
    設けられた前記複数の絵素列の各グループを透過するこ
    とにより、ゼロ次ローブの前記複数の観察領域を形成す
    る、請求項３に記載の方向性ディスプレイ。
  8. 【請求項８】 前記空間光変調器の複数の絵素が、一定
    の垂直開口を有しており、前記拡散型バックライトの光
    が、前記パララックスバリアの該複数のスリットおよび
    前記空間光変調器の該一定の垂直開口を透過することに
    より、フレネル回折を生成し、かつ前記補償器が、該フ
    レネル回折によりもたらされた前記不均一な第１角強度
    プロファイルを補償するように配置されている、請求項
    ７に記載の方向性ディスプレイ。
  9. 【請求項９】 前記複数の絵素が、一定ではない垂直開
    口を有しており、前記拡散型バックライトの光が、前記
    パララックスバリアの該複数のスリット、該複数のスリ
    ットのそれぞれに対して設けられた前記複数の絵素列の
    各グループを透過することにより、フレネル回折を生成
    し、かつ前記補償器が、該一定ではない垂直開口および
    該フレネル回折によりもたらされた、前記不均一な第１
    角強度プロファイルを補償するように配置されている、
    請求項７に記載の方向性ディスプレイ。
  10. 【請求項１０】 前記補償器が、前記パララックスバリ
    アと前記拡散型バックライトとの間に配置されたマスク
    を含んでおり、該マスクが、該パララックスバリアの前
    記複数 のスリットに対してそれぞれ設けられた複数のス
    トリップを備えており、前記拡散型バックライトの光が
    該マスクの複数のストリップを透過することにより前記
    第２角度変化強度プロファイルを形成するように、該マ
    スクにおける各ストリップの光透過率が設計されてい
    る、請求項５、７および９のいずれか１つに記載の方向
    性ディスプレイ。
  11. 【請求項１１】 前記複数のストリップが、前記複数の
    絵素列と同じ幅を有する、請求項１０に記載の方向性デ
    ィスプレイ。
  12. 【請求項１２】 前記複数のストリップと前記複数のス
    リットとの横方向ピッチの比が、該複数のスリットと前
    記複数の絵素列から構成される前記複数のグループとの
    横方向ピッチの比と等しい、請求項１０および１１のい
    ずれか１つに記載の方向性ディスプレイ。
  13. 【請求項１３】 前記パララックスバリアおよび前記マ
    スクが、共通の透明基板の互いに対向する面上に形成さ
    れている、請求項１０から１２のいずれか１つに記載の
    方向性ディスプレイ。
  14. 【請求項１４】 前記空間光変調器の絵素平面と前記パ
    ララックスバリアとの間の実効屈折率をｎ1とし、該空
    間光変調器の該絵素平面と該パララックスバリアとの間
    の厚さをｔ1とし、該パララックスバリアと前記マスク
    との間の実効屈折率をｎ2とし、かつ該パララックスバ
    リアと該マスクとの間の厚さをｔ2とする時、ｎ1ｔ1＝
    ｎ2ｔ2である、請求項１０から１３のいずれか１つに記
    載の方向性ディスプレイ。
  15. 【請求項１５】 レンチキュラースクリーンが、前記マ
    スクと前記パララックスバリアとの間に配置されてい
    る、請求項１０から１４のいずれか１つに記載の方向性
    ディスプレイ。
  16. 【請求項１６】 前記レンチキュラースクリーンが複数
    のレンチキュールを有しており、該複数のレンチキュー
    ルのそれぞれが、前記マスクの前記複数のストリップの
    それぞれと一直線上にある、請求項１５に記載の方向性
    ディスプレイ。
  17. 【請求項１７】 切り替え可能なディフューザが、前記
    空間光変調器と前記複数の光源から構成されるアレイと
    の間に配置されており、拡散モードと実質的非拡散モー
    ドとの間で切り替え可能である、請求項２から１６のい
    ずれか１つに記載の方向性ディスプレイ。
  18. 【請求項１８】 前記切り替え可能なディフューザが、
    高分子分散液晶層を備えている、請求項１７に記載の方
    向性ディスプレイ。
  19. 【請求項１９】 前記表示配列体が、拡散型バックライ
    トと、該拡散型バックライトからの光から複数の出射光
    線を形成するパララックスバリアと、該拡散型バックラ
    イトと該パララックスバリアとの間に配置された空間光
    変調器とを備え、該パララックスバリアの複数の出射光
    線が該空間光変調器を透過する請求項１に記載の方向性
    ディスプレイ。
  20. 【請求項２０】 前記空間光変調器が複数の絵素列から
    なる複数のグループを備えており、前記パララックスバ
    リアが互いに平行で等間隔に配置された複数のスリット
    を備えており、該複数のスリットのそれぞれが該複数の
    絵素列の各グループに対して設けられており、該パララ
    ックスバリアの該複数のスリットからの出射光線が、該
    複数のスリットのそれぞれに対して設けられた前記複数
    の絵素列の各グループを透過することにより、ゼロ次ロ
    ーブの前記複数の観察領域を形成する、請求項１９に記
    載の方向性ディスプレイ。
  21. 【請求項２１】 前記補償器が、前記パララックスバリ
    アの前記複数のスリットに対してそれぞれ設けられた複
    数のストリップを備えたマスクを含んでおり、前記パラ
    ラックスバリアが、前記空間光変調器と該マスクとの間
    に配置されており、前記拡散型バックライトの光が該マ
    スクの各ストリップを透過することにより、前記第２角
    度変化強度パターンを形成するように該複数のストリッ
    プの光透過率が設計されている、請求項２０に記載の方
    向性ディスプレイ。
  22. 【請求項２２】 前記補償器が、前記複数の絵素の開口
    透過特性を規定する手段を含む、請求項２から９のいず
    れか１つに記載の方向性ディスプレイ。
  23. 【請求項２３】 前記規定する手段が、前記複数の絵素
    の開口形状を規定する、空間光変調器ブラックマスクを
    含む、請求項２２に記載の方向性ディスプレイ。
  24. 【請求項２４】 前記規定する手段が、前記複数の絵素
    の開口透過率を空間的に変化させる、請求項２２に記載
    の方向性ディスプレイ。
  25. 【請求項２５】 前記パララックスバリアが、前記空間
    変調器を透過した光が直線偏光される第１偏光子と、複
    数のバリア領域のそれぞれによって分離された複数のス
    リット領域を有し、該第１偏光子から出力される光を直
    交偏光の光とする偏光修正層と、該偏光修正層から出力
    される一方の偏光光を通過させる第２偏光子とを備え
    る、請求項４から１６および請求項１９から２１のいず
    れか１つに記載の方向性ディスプレイ。
  26. 【請求項２６】 前記第１偏光子が、前記空間光変調器
    の一部として構成されている、請求項２５に記載の方向
    性ディスプレイ。
  27. 【請求項２７】 前記第２偏光子が、非方向性動作モー
    ドを実現するために除去可能である、請求項２５および
    ２６のいずれか１つに記載の方向性ディスプレイ。
  28. 【請求項２８】 請求項１０から１６のいずれか１つに
    記載のディスプレイ用のマスクを製造する方法であっ
    て、 前記空間光変調器に実質的に平行であり、前記複数の観
    察領域と交差している平面に感光性材料を配置する工程
    と、 透過性である前記複数の絵素を用いて該ディスプレイを
    動作させることにより、該感光性材料を露光する工程
    と、 該感光性材料により記録された画像を縮小する工程と、 前記各工程を反復する工程と、 を含む、マスクを製造す
    る方法。
  29. 【請求項２９】 前記感光性材料を露光する前記工程中
    に、前記パララックスバリアが、スリット幅のより小さ
    い別のパララックスバリアに置き換えられる、請求項２
    ８に記載のマスクを製造する方法。
  30. 【請求項３０】 前記ディスプレイが視点補正されるこ
    とにより、前記ディスプレイから所定の距離を隔てた観
    察面に複数の観察ウィンドウを形成し、前記感光性材料
    が該複数の観察ウィンドウ内に配置される、請求項２８
    および２９のいずれか１つに記載のマスクを製造する方
    法。
  31. 【請求項３１】 前記マスクが、前記パララックスバリ
    アの透明基板上に形成される、請求項２８から３０のい
    ずれか１つに記載のマスクを製造する方法。
  32. 【請求項３２】 前記ディスプレイから所定の距離を隔
    てた観察面内に複数の観察ウィンドウを形成する、視点
    補正されたタイプの、請求項１０から１６のいずれか１
    つに記載のディスプレイ用にホログラフィ型マスクを製
    造する方法であって、 前記空間光変調器に対して、パララックスバリア平面上
    に感光性材料を配置する工程と、 該複数の観察ウィンドウを均一に照明し、前面基準ビー
    ムを供給することによって、該感光性材料を露光する工
    程と、を含む、ホログラフィ型マスクを製造する方法。
  33. 【請求項３３】 前記ディスプレイから所定の距離を隔
    てた観察面内に複数の観察ウィンドウを形成する、視点
    補正されたタイプの、請求項１０から１６のいずれか１
    つに記載のディスプレイ用にホログラフィ型マスクを製
    造する方法であって、 該複数の観察ウィンドウに対して、あるパララックスバ
    リア位置に感光性材料を配置する工程と、 前記補償器をもたない前記ディスプレイにより生成され
    る第２強度プロファイルの第２空間変化成分の実質的に
    逆である、第１空間変化成分を有する第１強度プロファ
    イルで、該複数の観察ウィンドウを照明し、前面基準ビ
    ームを供給することによって、該感光性材料を露光する
    工程と、を含む、ホログラフィ型マスクを製造する方
    法。
  34. 【請求項３４】 前記複数の光源が、拡散型バックライ
    トと、該拡散型バックライトからの光から複数の出射光
    線を形成するパララックスバリアとを備え、該パララッ
    クスバリアからの各出射光線が、前記所定の画素にそれ
    ぞれ与えられており、切り替え可能なディフューザが、
    前記空間光変調器と前記パララックスバリアとの間に配
    置されており、拡散モードと実質的非拡散モードとの間
    で切り替え可能である、請求項２および３のいずれか１
    つに記載の方向性ディスプレイ。
  35. 【請求項３５】 前記切り替え可能なディフューザが、
    高分子分散液晶層を備えている、請求項３４に記載の方
    向性ディスプレイ。
  36. 【請求項３６】 前記複数の光源が、拡散型バックライ
    トと、該拡散型バックライトからの光から複数の出射光
    線を形成するパララックスバリアとを備え、該パララッ
    クスバリアからの各出射光線が、前記所定の画素にそれ
    ぞれ与えられており、前記補償器が、前記複数の絵素の
    開口透過特性を規定する手段を含む、請求項２および３
    のいずれか１つに記載の方向性ディスプレイ。
  37. 【請求項３７】 前記規定する手段が、前記複数の絵素
    の開口形状を規定する、空間光変調器ブラックマスクを
    含む、請求項３６に記載の方向性ディスプレイ。
  38. 【請求項３８】 前記規定する手段が、前記複数の絵素
    の開口透過率を空間的に変化させる、請求項３６に記載
    の方向性ディスプレイ。
  39. 【請求項３９】 前記パララックスバリアが、前記空間
    変調器を透過した光が直線偏光され第１偏光子と、複数
    のバリア領域のそれぞれによって分離された複数のスリ
    ット領域を有し、該第１偏光子から出力される光を直交
    偏光の光とする偏光修正層と、該偏光修正層から出力さ
    れる一方の偏光光を通過させる第２偏光子とを備える、
    請求項３４から３８のいずれか１つに記載の方向性ディ
    スプレイ。
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