JP5135448B2 - 縦または横に表示することのできる３ｄディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、マルチビュー指向性ディスプレイに関し、このマルチビュー指向性ディスプレイは２つ以上の画像を表示し、各画像は異なる方向から見える。従って、異なる方向からディスプレイを見る２人の観察者は、互いに異なる画像を見る。そのようなディスプレイは、例えば、自動立体視（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）３−Ｄディスプレイ装置またはデュアルディスプレイ装置に用いられ得る。

長年、従来のディスプレイは複数のユーザが同時に見るように設計されてきた。観察者がディスプレイに対して異なる角度から同一の良い画質を見ることができるようにディスプレイの表示特性が作成される。これは、例えば、空港および鉄道駅における出発情報の表示といった多くのユーザがディスプレイから同一の情報を必要とする用途において効果が発揮される。しかしながら、個々のユーザが同一のディスプレイから異なる情報を見ることができることを所望する用途が多くある。例えば、自動車において、運転手は衛星ナビゲーションデータを見ることを希望し得るが、乗客は映画を見ることを希望し得る。これら相反する必要性は、２つの個別のディスプレイを設けることによって満たされ得るが、これによると余分な空間を要し、費用が増大する。さらに、２つの個別のディスプレイがこの例において用いられるとしたら、運転手が乗客のディスプレイをみることが可能であり、運転手の気を散らすことになる。さらなる例として、２人以上のプレーヤー用コンピュータゲームにおいては、各プレーヤーは彼または彼女自身の視野からそのゲームを見ることを希望し得る。これは最近、各プレーヤーが個別のディスプレイ画面上でゲームを見ることで、各プレーヤーは自分たち自身の固有の視野を個々の画面上で見ることができるようにすることによって得られる。しかしながら、個別のディスプレイ画面を各プレーヤーに設けることは多くの空間を占め、ポータブルゲームについては現実的ではない。

これら問題を解決するために、マルチビュー指向性ディスプレイが開発されてきた。マルチビュー指向性ディスプレイの１つの用途は、「デュアルビューディスプレイ」のようなものであり、このディスプレイは同時に２つ以上の異なる画像を表示し、各画像は特定の方向においてのみ見ることができる。よって、１つの方向からディスプレイ装置を見る観察者は１つの画像を見るのに対して、他の方向または異なる方向からディスプレイ装置を見る観察者は異なる画像を見る。異なる画像を２人以上のユーザに示すことができるディスプレイは、２つ以上の個別のディスプレイを使用するときと比較して空間および費用の面で大幅に節約される。

マルチビュー指向性ディスプレイのさらなる用途は、３次元画像を創り出すことにある。正視の場合には、ヒトの２つの眼が異なるビューから世界の光景を知覚する。これは、２つの眼が頭の中で異なる位置にあるためである。これら２つのビューを脳が用いることにより、シーンにおける様々な物体の距離を判断する。３次元画像を効率的に示すディスプレイを作成するためには、この状況を再現し、画像のいわゆる「立体視視ペア」、すなわち１つの画像を観察者の各眼に供給する必要がある。

３次元ディスプレイは、異なる光景を眼に供給するのに用いる方法に応じて、２つのタイプに分類される。立体視ディスプレイは通常、立体視画像ペアの２つの画像を広い表示画面にわたり表示する。ユーザは、光景を分離し、各眼にその眼に向けられた光景のみを見させるフィルタシステム眼鏡をかける必要がある。

自動立体視ディスプレイは、異なる方向で右眼ビューと左眼ビューとを表示し、その結果各ビューはそれぞれの規定された空間領域からのみ見ることができる。画像をディスプレイアクティブエリアの全体から見ることができる空間領域は、「ビューイングウィンドウ」と呼ばれる。観察者の左眼が立体視ペアの左眼用の光景のビューウィンドウにあり、観察者の右眼がそのペアの右眼用の光景のビューウィンドウにあるように観察者が位置する場合には、観察者の各眼には正確な光景が見え得、３次元画像が知覚され得る。自動立体視ディスプレイでは、観察者が視覚補助具を着用する必要はない。

自動立体視ディスプレイの原理は、デュアルビューディスプレイの原理と類似する。しかし、自動立体視ディスプレイに表示される２つの画像は、立体視画像ペアの左眼用画像および右眼用画像であり、従って、互いに独立したものではない。その上、２つの画像は１人の観察者に見えるように表示され、１つの画像は観察者の各眼に見える。

フラットパネル自動立体視ディスプレイについて、ビューイングウィンドウは通常、自動立体視ディスレイの画像表示部の画素（あるいは「ピクセル」）構造と光学素子との組み合わせによって形成されるものであり、一般的に視差光学素子と呼ばれる。視差光学素子の例は視差バリアであり、これは、不透過領域によって分離された透過領域を（しばしば、スリットの形態で）有する画面である。この画面は、２次元アレイの画素を有する空間光変調器（ＳＬＭ）の前または後に設置されることにより自動立体視ディスプレイを作製し得る。

図１６は、従来のマルチビュー指向性装置（この場合、自動立体視ディスプレイ）の平面図である。指向性ディスプレイ１００は、画像ディスプレイ装置を構成する空間光変調器（ＳＬＭ）１０４と視差バリア１０５とから成る。図１６のＳＬＭは、アクティブマトリクス薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板１０６と、対向基板１０７と、この基板と対向基板との間に配置された液量層１０８とを有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置の形態にある。ＳＬＭは、複数の独立アドレス可能画素を規定するアドレス指定電極（図示していない）が設けられ、また、液晶層を配向する配向層（図示していない）も設けられる。視野角拡張フィルム１０９と線形偏光板１１０とが、各基板１０６、１０７の外面上に設けられる。照明１１１はバックライト（図示していない）から供給される。

視差バリア１０５は、視差バリア開口アレイ１１３がＳＬＭ１０４に隣接する表面上に形成されている基板１１２を備える。開口アレイは、垂直に延び（すなわち、図１６の平面に広がる）不透過部分１１４から区分される透過開口１１５を備える。反射防止（ＡＲ）膜１１６は視差バリア基板１１２の反対側の表面（ディスプレイ１００の外面を形成する）上に形成される。

ＳＬＭ１０４のピクセルは、図１６の平面に広がる列と行とで構成される。行方向または水平方向のピクセルピッチ（１つのピクセルの中心から隣接するピクセルの中心までの距離）はｐである。バリア開口アレイ１１３の平面は、液晶層１０８の平面から距離ｓ分の間隔が空けられる。

使用において、ディスプレイ装置１００は、左眼ビューイングウィンドウ１０２に左眼画像を、右眼ビューイングウィンドウ１０３に右眼画像を形成し、観察者の左眼と右眼とがそれぞれ左眼ビューイングウィンドウ１０２と右眼ビューイングウィンドウ１０３とに一致するように頭を置く観察者は３次元画像が見える。左および右ビューイングウィンドウ１０２、１０３は、ディスプレイから所望の視距離においてウィンドウ面１１７に形成される。ウィンドウ面は開口アレイ１１３の平面から距離ｒ_０分間隔を空けられる。意図されるディスプレイの視距離は、ディスプレイの正面から垂直に測定され、ｒ_０から視差バリア基板１１２の厚さを引いたものに等しい。ウィンドウ１０２、１０３は、ウィンドウ面に近接している。ディスプレイの視距離は、ディスプレイからの距離であり、ここで右眼画像用のビューイングウィンドウと左眼画像用のビューイングウィンドウとの間の横方向分離ｅがヒトの２つの眼の間の平均分離に等しい。

視差バリア１０５におけるスリット１１５のピッチは、整数倍のＳＬＭ１０４のピクセルピッチに近接するように選択され、その結果、ピクセル列の群は視差バリアの特定のスリットと関連付けられる。図１６は、ＳＬＭ１０４の２つのピクセル列が視差バリアの各透過スリット１１５と関連付けられるディスプレイ装置を示す。

図１６は、自動立体視３Ｄディスプレイを示す。デュアルビュー（またはマルチビュー）ディスプレイの原理は、自動立体視ディスプレイに類似するが、２つ（あるいはそれ以上）の異なる画像を２人（あるいはそれ以上）の異なる観察者に表示する。従って、画像ディスプレイ層は、互いにインターレースされる独立画像を２つ（あるいはそれ以上）表示するように促進される。画像のビューイングウィンドウは、意図された視距離において、観察者の両眼を収容することができる大きさを有するように構成される。ビューイングウィンドウ間の分離は、観察者が表示された画像の１つのみを見るように作成される。

従来の２Ｄディスプレイの多くは、１つ以上の方向において用いられ得るように設計される。これにより、観察者は、画像が制止しているか動いているかによって、画像がより良く表示されるのは、図１（ａ）のように横向きにおいてなのか図１（ｂ）のように縦向きにおいてなのかを選ぶ自由を有することができる。そのようなディスプレイの１つの例は、Ｓｈａｒｐ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＳＬＣ−７６０＆Ｃ７５０ Ｚａｕｒｕｓ（登録商標）個人用デジタル補助装置（ＰＤＡ）であり、これは、横または縦モードで使用され得る（２００３年５月１６日、ｈｔｔｐ：／／ｓｈａｒｐ−ｗｏｒｌｄ．ｃｏｍ／ｃｏｒｐｏｒａｔｅ／ｎｅｗｓ／０３０５１６．ｈｔｍｌから手に入るプレスリリースを参照）。また、用途によっては、特定のモバイル装置送受器において、１つ以上の方向でディスプレイを使用する性能により、その装置に必要とされるディスプレイの数を減少させることができ、また、ディスプレイが装置の機能性に統合される方向に自由度を上げる。

自動立体視３Ｄディスプレイおよびデュアルビューディスプレイまたはマルチビューディスプレイといったマルチビュー指向性ディスプレイは、これまでディスプレイの１つの方向においてのみ動作するように設計されてきた。多くの指向性ディスプレイは、１つの平面にのみ分散される画像を有しており、そのようなディスプレイを回転中、画像分解効果は回転せず、多くの場合、所望の効果が得られない。

図２は、従来の図１６のディスプレイ１００といったマルチビューディスプレイの概略図であり、ピクセル化された画像ディスプレイ層の前に配置される視差光学素子を有する。視差光学素子は、透過開口１１５によって区分された不透過ストリップ１１４を有する単純な視差バリア開口アレイである。バリアの不透過ストリップ１１４は、図２に示されるように、垂直方向に延びる。２つのインターレースした画像は画像ディスプレイ層上に表示される。１つの画像（例えば、自動立体視ディスプレイの場合、左眼画像）はピクセル列Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５．．．上に表示され、他の画像（自動立体視ディスプレイの場合、右眼画像）はピクセル列Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６．．．上に表示される。（図２は、フルカラーディスプレイを示しており、ここでは、ピクセル列Ｃ１、Ｃ４、Ｃ７．．．は赤色画像を表示し、ピクセル列Ｃ２、Ｃ５、Ｃ８．．．は緑色画像を表示し、ピクセル列Ｃ３、Ｃ６、Ｃ９．．．は青色画像を表示するが、これはディスプレイ動作の一般的な原理にとって重要なことではない。）視差バリアの垂直不透過ストリップ１１４は、画像ディスプレイ層上に表示される２つの画像の水平方向分離を提供し、その結果、観察者の左眼と右眼とはそれぞれ異なる画像を見る。それは、各眼に対してディスプレイの異なる部分を不明瞭にする視差バリアの不透過ストリップ１１４による。これを用いて３Ｄ画像を作成し得る。

図２に示されるディスプレイは、横向きに置いて見られることを対象としており、ここでは、ディスプレイの水平幅ｗはその垂直高ｈよりも大きい。ディスプレイが、ディスプレイの正面（またはディスプレイ面）に垂直な軸を中心に回転し、縦モードになると、図３に示されるようになる。画像ディスプレイ層は、再びアドレス指定されて、２つのインターレースされた画像を表示し得、一方の画像はピクセル列Ｃ’１、Ｃ’３上にあり、もう一方の画像はピクセル列Ｃ’２、Ｃ’４上にある（縦モードのピクセル列Ｃ’１、Ｃ’２．．．は図２のピクセル列Ｃ１、Ｃ２．．．とは同じものではない）。しかしながら、視差バリアは、縦モードで２つの画像の水平方向分離を提供することができない。これは、ディスプレイのこの方向では、視差バリアの不透過ストリップ１１４は今、水平であるからである。よって、観察者の２つの眼は今、ディスプレイの同一部分を見ており、ディスプレイの同一部分が両眼に対して不透過であるので、観察者はもはや３Ｄ画像を知覚しない。

視差光学素子としてレンズ形バリアを有する特定のディスプレイにおいて、複数の水平ビューと複数の垂直ビューとを生成するように設計される３Ｄディスプレイがある。そのようなディスプレイの例は、例えば、Ｓ．Ｓ．Ｋｉｍらによる「Ｓｕｐｅｒ−ｍｕｌｔｉｖｉｅｗ ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｓｙｓｔｅｍ」、ＳＩＤ ０２ Ｄｉｇｅｓｔ、ｐ１４２２−１４２３に記載されており、これでは、水平方向に８つのビューを、垂直方向に３つのビューを生成する３Ｄディスプレイが記載されている。他のそのようなディスプレイは、米国特許第６ ３７３ ６３７号に記載されている。一般的に、これらディスプレイは、観察者の見る自由を増大させるために垂直方向に複数のビューを提供しており、かつ、これらディスプレイは特定の方向にあるディスプレイにこれをするように最適化される。そのようなディスプレイが回転すると、例えば、横向きから縦向きに回転すると、ディスプレイの視距離は実質的に変化する。

同様の方法で、図２に示されるように垂直の不透過ストリップ１１４および垂直の透過開口１１５で設計される単純な視差バリアを単純な水平の視差バリアと組み合わせることにより、図４（ｂ）に示される視差バリア３が得られる。図４（ｂ）においては、長方形の透過開口４が行と列とのマトリックス内に配置される。視差バリアの残りは光を通さない。図４（ｂ）の視差バリア３と使用するための適切なピクセル化された画像ディスプレイ層１は図４（ａ）に示されており、これには、列と行とのマトリクス内に配置されたピクセルＰが含まれる。（この例において、画像ディスプレイ層はここでもフルカラーディスプレイ層であり、その結果、ピクセル列Ｃ１、Ｃ４．．．内のピクセルは赤色ピクセルであり、ピクセル列Ｃ２、Ｃ５．．．内のピクセルは緑色ピクセルであり、ピクセル列Ｃ３、Ｃ６．．．内のピクセルは青色ピクセルである。）視差バリア３は、画像ディスプレイ層上に表示された２つのインターレースした画像の水平方向の分離を提供し、ディスプレイは図４（ｃ）のように縦モードまたは図４（ｄ）のように横モードのどちらか一方に向きを設定される。

図４（ａ）に示されるように、縦モードにおける水平方向のピクセルピッチをｐ１と示し、横モードにおける水平方向のピクセルピッチをｐ２と示すとすると、図４（ａ）〜図４（ｄ）のディスプレイの視距離は、図５に記された距離と角度とを用いて以下のように計算され得る。

パネル内の屈折率はｎで、パネルの外側の屈折率が１（空気に対応する）である場合、スネルの法則によると、
ｎ ｓｉｎ（ｘ）＝ｓｉｎ（ｙ） （１）
しかしながら、角度は小さいので、眼の分離はｅであり、水平方向のピクセルピッチはｐであり、視距離はｒであり、ピクセルバリアの分離はｓである場合、方程式（１）は以下のように近似値が求められ得る。

ｎｐ／２ｓ＝ｅ／２ｒ （２）
（２）より以下が得られる。

ｒ＝ｅｓ／ｎｐ （３）
ｐ２はＬＣＤパネルの場合、ｐ１よりも大幅に大きく、通常約３倍大きいので、方程式（３）から、縦モードにおけるディプレイの視距離（ｐ１が水平方向のピクセルピッチである場合）は、得られたところの横モードにおける視距離（ｐ２が水平方向のピクセルピッチである場合）よりも通常約３倍長い。これが意味することは、観察者が、ディスプレイが横向きにあるときディスプレイを見る適切な視距離に位置づけられる場合、ディスプレイが縦向きに回転されると、観察者はもはやディスプレイからの適切な視距離にはおらず、観察者はディスプレイを見たときに不快感を体験する。大型ディスプレイの場合、観察者は、ディスプレイが回転すると、ディスプレイに向かって、もしくはディスプレイから離れて物理的に移動して、新しいモードに対して適切な視距離に自分たちを配置しなければならない。これは不便なことであり、可能ではない場合もある。あるいは、小型モバイルディスプレイの場合、観察者は、ディスプレイを動かして観察者の眼からさらに離すか、もしくはより近づけられるようにディスプレイの持ち方を変えることが必要である。しかしながら、観察者がディスプレイを動かすことができる限度は、観察者の腕の長さ、もしくは観察者が表示された画像を解像することができる観察者の眼からディスプレイまでの最大距離といった人間工学問題により制限される。

上記の議論は視差バリアを視差光学素子として有するマルチビューディスプレイに関しているが、水平方向のピクセルピッチと視距離との間の同一の関係はレンズ形バリアを有するディスプレイにも当てはまる。従って、上述した問題は、レンズ形バリアを有するディスプレイの場合においても生じる。

ＤＥ２００２２４５６Ｕは、２つの異なる方向において用いることを対象としたマルチビュー指向性ディスプレイを開示する。この明細者は、個々のカラーピクセル（すなわち、赤色ピクセル、青色ピクセルおよび緑色ピクセル）が四角であるピクセル化した画像ディスプレイ層を有するディスプレイを開示する。しかしながら、標準画像ディスプレイ装置において、カラーピクセルは非対称なので、赤色ピクセル、青色ピクセルおよび緑色ピクセルを組み合わせて、正方形混成ピクセルを形成する（そして、カラーピクセルは通常ほぼ１：３のアスペクト比を有する）。従って、ＤＥ２００２２４５６Ｕは、そのような標準画像ディスプレイ装置を有するディスプレイに適用しない。

ＵＳ２００３／００５８３３５は、画像の前に位置する両凸レンズを有するディスプレイを開示する。ディスプレイは、２つの異なる方向に配置され得、１つを他方に対して９０°に置く。両凸レンズが垂直である１つの方向において、３Ｄディスプレイが配置され、ディスプレイが他方の方向に配置される、両凸レンズが水平に移動する場合、垂直方向に頭を動かす観察者は「移動画像」を取得し得、その結果、観察者らには一連の異なる画像が見える。

ＥＰ−Ａ−１ １９１ ３８４は、同様に、レンズが対角線上に延びる両凸レンズアレイを有するディスプレイに関する。これにより、観察者は、ディスプレイに対して頭を適切に動かすことによって立体視効果または移動画像効果を知覚することが可能になる。

ＪＰ−Ａ−２０００−２８１−５２６は、ディスプレイが回転するにつれて２つの表示された画像の位置が変動する立体視ディスプレイに関する。これにより、ディスプレイが対象とする方向から回転されたとしても３Ｄ効果を得ることが可能になる。

ＵＳ ６ ０２３ ２６３、ＷＯ ２００４／０４２４５２およびＣ．ｖａｎ Ｂｅｒｋｅｌら、ＳＰＩＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｖｏｌ．２６５３における「Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙｓ ａｎｄ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＩＩＩ：Ｍｕｌｔｉｖｉｅｗ ３Ｄ ＬＣＤ」ｐｐ３２〜３９（１９９６年４月）はそれぞれ、４つのビューディスプレイ装置を開示する。装置の画像ディスプレイ層のピクセルは、４つの側面に沿って間隔をあけられた見る位置のそれぞれの位置に１つの画像があって、４つの別個の画像が表示されるように、４つの異なるソースから駆動される。

本発明の第１の局面において、ピクセル化された画像表示層を備えており、第１の方向にマルチビュー指向性ディスプレイとして動作可能であり、第１の方向と異なる第２の方向にマルチビュー指向性ディスプレイとして動作可能であるディスプレイであって、第１の方向におけるディスプレイの視距離が第２の方向におけるディスプレイの視距離と実質的に等しく、第１の方向に装置により表示された第１の画像と第２の画像との分離角が第２の方向に装置により表示された第１の画像と第２の画像との分離角と実質的に等しく、画像表示層が、アスペクト比が１でないカラーピクセルを備えた、ディスプレイを提供する。

非対称のカラーピクセルを有する標準的な画像表示パネルを備えたディスプレイにも本発明を適用し得る。例えば、画像表示パネルが約１対３のアスペクト比のカラーピクセルを有するディスプレイにも本発明を適用し得、それにより、赤ピクセルと、緑ピクセルと、青ピクセルとをまとめて正方形の複合ピクセルが形成される。

本発明により、表示画像に合うようにディスプレイの方向を変更することができる。ディスプレイを用いて、例えば、一画像を横向きに表示し得る。次いで、ディスプレイを用いて、例えば、縦向きに見られるのが最も良い別の画像を表示することが望まれる場合には（例えば、新たな画像と前の画像のアスペクト比が異なる場合）、ディスプレイは新たな方向に回転され得て、新たな画像を表示する。

実質的に同じ視距離の場合を参照することにより、一方向における視距離と別の方向における視距離とが正確に同じである必要がないことが示される。それは、マルチビュー指向性ディスプレイにより作成されたビューウィンドウが、ディスプレイの法線方向に有限の大きさを有するためである。このことは、例えば、視差バリアをピクセル列のピッチの整数倍よりもわずかに小さくする「ビュー修正」手法を用いる場合に当てはまる。一方向におけるディスプレイにより生成されたビューウィンドウが（ディスプレイの法線方向において）別の方向におけるディスプレイにより生成されたビューウィンドウと重なる場合には、観察者は、自分の両眼が両方向におけるディスプレイにより生成されたビューウィンドウ内にある位置を見つけ出すことができる。この場合、ディスプレイの一方向における視距離と別の方向における視距離とが実質的に等しいと言える。一モードと別のモードにおけるディスプレイの視距離の耐え得る最大の差は、ビューウィンドウの正確な形状とビューウィンドウ内の観察者の位置とに依存する。

第１の方向に装置により表示された第１の画像と第２の画像との分離角は第２の方向に装置により表示された第１の画像と第２の画像との分離角と実質的に等しい。その分離角は、所与の平面、例えば観察者の眼のある平面における分離角であり得る。ディスプレイの２つの方向において、観察者の眼のある平面における２つの画像の分離角とディスプレイの視距離が有意な差がないため、不快感を覚えることなく、例えば、ディスプレイが水平に向いているか（横向きモードを与える）、または、垂直に向いている（縦向きモードを与える）かによらず、観察者が同じ視距離から本発明のディスプレイを見ることができる。ディスプレイの方向が変更されるときに、利用者は見る位置を変える必要が無い。それにより、大きく、固定されたディスプレイと携帯型のディスプレイとの両方の場合におけるディスプレイの観察が一層便利になる。例えば、自動立体視３次元ディスプレイの場合には、ディスプレイの視距離における左眼用ウィンドウと右眼用ウィンドウとの間隔は、ディスプレイの方向が変更されたときに変化しない。従って、例えば、縦向きモードの方向においてディスプレイの３次元画像を見るように的確な位置にいる観察者は（すなわち、左眼が左眼用画像ビューウィンドウにあり、右眼が右眼用画像ビューウィンドウにある）、ディスプレイが横向きモードの方向に変更された場合にも、３次元画像を知覚するに的確な位置のままである。ディスプレイを一ディスプレイモードから別のディスプレイモードへと切り替えるためには、シンプルに、ディスプレイを新たな方向に回転させ、画像ディスプレイを新たな方向に合うように再アドレス指定し、（以下に記載の実施形態の場合において）ディスプレイの新たな方向に合うように視差光学素子を再設定する必要がある。場合によっては、例えば、一画像が両モードにおいて表示される場合（画像のアスペクト比とディスプレイのアスペクト比とが異なる場合にはディスプレイに供給される全ての画像を再フォーマットする必要があり得る）、変更後のディスプレイのアスペクト比に合うように画像を再フォーマットする必要がある。一般的に、ディスプレイのアスペクト比によらず、（ＴＦＴパネルの駆動が原因で）縦向きモードと横向きモードとの切替えにより、画像のインタレースパターンは変わる。

ディスプレイは、画像表示層を介する光路に配置された視差光学素子を備え得る。

第１の方向に沿った画像表示層のピッチと第１の方向に直交する第２の方向に沿った画像表示層の有効ピッチとが、第１の方向におけるディスプレイの視距離が第２の方向におけるディスプレイの視距離と実質的に等しくなるように選択され得る。その上、ディスプレイの各方向に対する視距離および２つの画像の分離角が確かに実質的に等しくなるように、ディスプレイの別のパラメータを適切に選択する必要があり得る。現実のディスプレイにおける視距離と視覚間隔との関係は、概して、（３）式に示される関係よりも複雑である。現実のバリアにおける視差バリアには多数の開口部が含まれ、観察者が各ピクセルを的確に見ることができるように、視差バリアのピッチを選択する必要がある。「ビュー修正手法」において、視差光学素子のピッチをピクセルのピッチの整数倍にならないように設定することにより、画像領域の重なりの形成が妨がれる。現実のディスプレイにおいて、ピクセルのピッチｐと屈折率ｎとは固定されており、視覚間隔に対する視距離の比ｒ／ｅは、画像表示層と視差光学素子との間隔ｓにより決定される。視距離ｒの具体的な値は、視覚光学素子に加えられたビュー修正により決定される。

画像表示層は少なくとも第１の色の第１のピクセルと第２の色の第２のピクセルとを備え得、第１の方向に沿った第１のピクセルの幅が第２の方向に沿った第１のピクセルの幅と実質的に等しく、第１の方向に沿った第２のピクセルの幅が第２の方向に沿った第２のピクセルの幅と実質的に等しい。

画像表示層は、複合ピクセルを形成するように配置された第１の色の第１のピクセルと第２の色の第２のピクセルとを少なくとも備え得、各複合ピクセルが少なくとも１つの第１のピクセルと少なくとも１つの第２のピクセルとを有し、第１の方向に沿った複合ピクセルの幅が第２の方向に沿った複合ピクセルの幅と実質的に等しい。

第１の方向に沿った視差光学素子のピッチが第２の方向に沿った視差光学素子のピッチと実質的に等しくあり得る。

視差光学素子は複数の透過性の開口部を備え得る。

透過性の開口部は、第１の方向に沿って列をなして配列され得、１つの列における開口部は隣接する列における開口部に対して第１の方向に配置される。

視差光学素子はカラーフィルタバリアであり、それによって、各開口部が異なる光透過特性を有する第１および第２の領域を少なくとも備えている。

視差光学素子は固定された視差光学素子であり得る。

あるいは、視差光学素子は、ＯＦＦの状態とＯＮの状態とに切替可能であり得る。

視差光学素子は第１のＯＮ状態と第２のＯＮ状態とに再設定可能であり得る。

視差光学素子は、ＯＦＦ状態にさらに切替可能であり得る。

ディスプレイは、視差光学素子がＯＦＦ状態と第１のＯＮ状態とに切替可能な第１の視差光学素子と、視差光学素子がＯＦＦ状態と第２のＯＮ状態とに切替可能な第２の視差光学素子とを備え得る。

ディスプレイは、第１の視差光学素子と第２の視差光学素子とを備え得、第１および第２の視差光学素子は画像表示層を介する光路に配置されており、第１の視差光学素子は第１の方向に有限のピッチを有し、第２の視差光学素子は第１の方向に直交する第２の方向に有限のピッチを有し、第１の方向に沿った画像表示層のピッチに対する第１の視差光学素子と該画像表示層との間隔との比が、第２の方向に沿った画像表示層のピッチに対する第２の視差光学素子と画像表示層との間隔との比に実質的に等しい。

第１の視差光学素子と第２の視差光学素子とは、画像表示層の対向する面に配置され得る。

第１の視差光学素子と第２の視差光学素子とは、前記画像表示層の同一面に配置され得る。

視差光学素子のそれぞれは液晶材料を含み得る。

視差光学素子のそれぞれは、液晶層と、ディスプレイを介する光路に配置されたパターン化されたリターダとを備え得る。

視差光学素子のそれぞれは第１のパターン化されたリターダと、液晶層と、第２のパターン化されたリターダとを備え得、第１のパターン化されたリターダと、液晶層と、第２のパターン化されたリターダとはディスプレイを介する光路においてこの記載の順に配置されている。

パターン化されたリターダのそれぞれは反応性メソゲン層を備え得る。

視差光学素子のそれぞれは、一定の光学特性を有する領域と交互に配置された複数のアドレス可能な液晶領域を備え得る。

視差光学素子のそれぞれは、第１の配向特性を有する領域と第２の配向特性を有する領域とを交互に有したアドレス可能な液晶層を備え得る。

視差光学素子は、アドレス可能な層と、アドレス可能な層の第１の視差光学素子を定める第１のアドレス指定装置と、アドレス可能な層の第２の視差光学素子を定める第２のアドレス指定装置とを備え得る。

第１のアドレス指定装置は、第１の視差光学素子を定める第１の電極セットを備え得、ディスプレイは、第１の電極セットの形状と実質的に相補的な形状を有する電極をさらに備え得る。

第２のアドレス指定装置は、第２の視差光学素子を定める第２の電極セットを備え得、ディスプレイは、第２の電極セットの形状と実質的に相補的な形状を有する電極をさらに備え得る。

ディスプレイの表示面の法線を軸にディスプレイを回転させることにより、ディスプレイを第１の方向から第２の方向へと変化させ得る。

第１の方向は第２の方向に対して実質的に９０°をなし得る。

第１の方向は水平方向であり得、第２の方向は垂直方向であり得る。

本発明の第２の局面において、４つのビューを表示するように適合されたマルチビュー指向性ディスプレイであって、各ビューは、使用するときに、同一平面上にない４つの互いに異なる方向のそれぞれに沿って表示され、ディスプレイは画像表示層を備えており、ビューのうちの少なくとも１つが画像表示層に割当てられることにより、画像表示層において第１の方向を有し、ビューのうちの少なくとも別の１つが画像表示層に割当てられることにより、画像表示層において第１の方向と異なる第２の方向を有する、マルチビュー指向性ディスプレイを提供する。

ディスプレイは、例えば机の周りにいる２人以上の観察者に対して画像を表示し得る。２つの画像を画像表示層に割当てることにより、画像表示層において相違した方向を有する。それによって、確かに、各画像がそれぞれの観察者に的確に映る。

第１〜第４のビューが画像表示層において互いに異なる方向を有するように、第１〜第４のビューは画像表示層に割当てられ得る。

ディスプレイは、第１のビューを表示する複数の第１の領域、第２のビューを表示する複数の第２の領域、第３のビューを表示する複数の第３の領域、および、第４のビューを表示する複数の第４の領域を有する画像表示層と、使用するときに、同一平面上にない４つの互いに異なる方向のそれぞれに沿って各ビューを表示する視差光学素子とを備え得る。

視差光学素子の要素は、画像表示層の第１の領域の１つと、画像表示層の第２の領域の１つと、画像表示層の第３の領域の１つと、画像表示層の第４の領域の１つとに関連し得る。

画像表示層がピクセル化された画像表示層であり得、各第１の領域と、各第２の領域と、各第３の領域と、各第４の領域とは１つまたは複数のピクセルを備える。

第１の領域と第２の領域とは互いに横方向に隣接して配置され得て、第３の領域が第１の領域と該第２の領域との上方に配置されており、第４の領域が第１の領域と第２の領域との下方に配置されており、第３の領域の垂直下方に配置されている。

本発明の第３の局面において、第１または第２の局面におけるディスプレイを備えたデュアルビュー表示装置を提供する。

本発明の第４の局面において、第１または第２の局面におけるディスプレイを備えた自動立体視表示装置を提供する。

（項目１）
ピクセル化された画像表示層を備えており、第１の方向にマルチビュー指向性ディスプレイとして動作可能であり、該第１の方向と異なる第２の方向にマルチビュー指向性ディスプレイとして動作可能であるディスプレイであって、該第１の方向における該ディスプレイの視距離が該第２の方向における該ディスプレイの視距離と実質的に等しく、該第１の方向にディスプレイにより表示された第１の画像と第２の画像との分離角が該第２の方向に該装置により表示された第１の画像と第２の画像との分離角と実質的に等しく、該画像表示層が、アスペクト比が１でないカラーピクセルを備えた、ディスプレイ。

（項目２）
上記画像表示層を介する光路に配置された視差光学素子を備えた、項目１に記載のディスプレイ。

（項目３）
第１の方向に沿った上記画像表示層の有効ピッチと該第１の方向に直交する第２の方向に沿った該画像表示層の有効ピッチとが、該第１の方向における上記ディスプレイの視距離が該第２の方向における該ディスプレイの視距離と実質的に等しくなるように選択されている、項目２に記載のディスプレイ。

（項目４）
上記画像表示層が少なくとも第１の色の第１のピクセルと第２の色の第２のピクセルとを備えており、上記第１の方向に沿った第１のピクセルの幅が上記第２の方向に沿った第１のピクセルの幅と実質的に等しく、該第１の方向に沿った第２のピクセルの幅が該第２の方向に沿った第２のピクセルの幅と実質的に等しい、項目１、２または３のいずれか１項に記載のディスプレイ。

（項目５）
上記画像表示層が、複合ピクセルを形成するように配置された第１の色の第１のピクセルと第２の色の第２のピクセルとを少なくとも備えており、各複合ピクセルが少なくとも１つの第１のピクセルと少なくとも１つの第２のピクセルとを有し、上記第１の方向に沿った複合ピクセルの幅が上記第２の方向に沿った複合ピクセルの幅と実質的に等しい、項目１、２または３のいずれか１項に記載のディスプレイ。

（項目６）
上記第１の方向に沿った上記視差光学素子のピッチが上記第２の方向に沿った該視差光学素子のピッチと実質的に等しい、項目４または５に記載のディスプレイ。

（項目７）
上記視差光学素子が複数の透過性の開口部を備えた、項目６に記載のディスプレイ。

（項目８）
上記視差光学素子がカラーフィルタバリアであり、これにより、各開口部が異なる光透過特性を有する第１および第２の領域を少なくとも備えた、項目７に記載のディスプレイ。

（項目９）
上記視差光学素子が固定された視差光学素子である、項目２〜８のいずれか１項に記載のディスプレイ。

（項目１０）
上記視差光学素子が、ＯＦＦの状態とＯＮの状態とに切替可能である、項目２〜８のいずれか１項に記載のディスプレイ。

（項目１１）
上記視差光学素子が第１のＯＮ状態と第２のＯＮ状態とに再設定可能である、項目２〜９のいずれか１項に記載のディスプレイ。

（項目１２）
上記視差光学素子が、ＯＦＦ状態にさらに切替可能である、項目１１に記載のディスプレイ。

（項目１３）
第１の視差光学素子と第２の視差光学素子とを備えており、該第１および該第２の視差光学素子は上記画像表示層を介する光路に配置されており、該第１の視差光学素子は第１の方向に有限のピッチを有し、該第２の視差光学素子は該第１の方向に直交する第２の方向に有限のピッチを有し、該第１の視差光学素子と該画像表示層との間隔と、該第１の方向に沿った該画像表示層のピッチに対する該第１の視差光学素子と該画像表示層との間隔の比が、該第２の方向に沿った該画像表示層のピッチに対する該第２の視差光学素子と該画像表示層との間隔との比に実質的に等しい、項目１に記載のディスプレイ。

（項目１４）
上記ディスプレイが、ＯＦＦ状態と第１のＯＮ状態とに切替可能な第１の視差光学素子と、ＯＦＦ状態と第２のＯＮ状態とに切替可能な第２の視差光学素子とを備えている、項目１１または１３に記載のディスプレイ。

（項目１５）
上記第１の視差光学素子と上記第２の視差光学素子とが、上記画像表示層の対向する面に配置されている、項目１４に記載のディスプレイ。

（項目１６）
上記第１の視差光学素子と上記第２の視差光学素子とが、上記画像表示層の同一面に配置されている、項目１４に記載のディスプレイ。

（項目１７）
視差光学素子のそれぞれが液晶材料を含む、項目１１〜１６のいずれか１項に記載のディスプレイ。

（項目１８）
視差光学素子のそれぞれが、液晶層と、上記ディスプレイを介する光路に配置されたパターン化されたリターダとを備えた、項目１７に記載のディスプレイ。

（項目１９）
視差光学素子のそれぞれが、第１のパターン化されたリターダと、液晶層と、第２のパターン化されたリターダとを備えており、該第１のパターン化されたリターダと、該液晶層と、該第２のパターン化されたリターダとは上記ディスプレイを介する光路において記載の順に配置されている、項目１７に記載のディスプレイ。

（項目２０）
パターン化されたリターダそれぞれが反応性メソゲン層を備えた、項目１８または１９に記載のディスプレイ。

（項目２１）
視差光学素子のそれぞれが、一定の光学特性を有する領域と交互に配置された複数のアドレス可能な液晶領域を備えた、項目１７に記載のディスプレイ。

（項目２２）
視差光学素子のそれぞれが、第１の配向特性を有する領域と第２の配向特性を有する領域とを交互に有したアドレス可能な液晶層を備えた、項目１７に記載のディスプレイ。

（項目２３）
上記視差光学素子が、アドレス可能な層と、該アドレス可能な層の第１の視差光学素子を定める第１のアドレス指定装置と、該アドレス可能な層の第２の視差光学素子を定める第２のアドレス指定装置とを備えた、項目１２、１３、または、直接的にもしくは間接的に項目１３に従属している場合における項目１７〜２０のいずれか１項に記載のディスプレイ。

（項目２４）
上記第１のアドレス指定装置が、上記第１の視差光学素子を定める第１の電極セットを備えており、上記ディスプレイが、該第１の電極セットの形状と実質的に相補的な形状を有する電極をさらに備えた、項目２３に記載のディスプレイ。

（項目２５）
上記第２のアドレス指定装置が、上記第２の視差光学素子を定める第２の電極セットを備えており、上記ディスプレイが、該第２の電極セットの形状と実質的に相補的な形状を有する電極をさらに備えた、項目２３または２４に記載のディスプレイ。

（項目２６）
上記ディスプレイの表示面の法線を軸に該ディスプレイを回転させることにより、該ディスプレイを上記第１の方向から上記第２の方向へと変化させる、項目１〜２５のいずれか１項に記載のディスプレイ。

（項目２７）
上記第１の方向が上記第２の方向に対して実質的に９０°をなしている、項目１〜２６のいずれか１項に記載のディスプレイ。

（項目２８）
上記第１の方向が水平方向であり、上記第２の方向が垂直方向である、項目２７に記載のディスプレイ。

（項目２９）
４つのビューを表示するように適合されたマルチビュー指向性ディスプレイであって、各ビューは、使用するときに、同一平面上にない４つの互いに異なる方向のそれぞれに沿って表示され、該ディスプレイは画像表示層を備えており、該ビューのうちの少なくとも１つが該画像表示層に割り当てられることにより、該画像表示層において第１の方向を有し、該ビューのうちの少なくとも別の１つが該画像表示層に割当てられることにより、該画像表示層において第２の異なる方向を有する、マルチビュー指向性ディスプレイ。

（項目３０）
上記第１〜第４のビューが上記画像表示層において互いに異なる方向を有するように、該画像表示層に該第１〜第４のビューを割り当てた、項目２９に記載のディスプレイ。

（項目３１）
第１のビューを表示する複数の第１の領域、第２のビューを表示する複数の第２の領域、第３のビューを表示する複数の第３の領域、および、第４のビューを表示する複数の第４の領域を有する画像表示層と、使用するときに、同一平面上にない４つの互いに異なる方向のそれぞれに沿って各ビューを表示する視差光学素子とを備えた、項目３０に記載のディスプレイ。

（項目３２）
上記視差光学素子の要素が、上記画像表示層の第１の領域の１つと、該画像表示層の第２の領域の１つと、該画像表示層の第３の領域の１つと、該画像表示層の第４の領域の１つとに関連している、項目３１に記載のディスプレイ。

（項目３３）
上記画像表示層がピクセル化された画像表示層であり、各第１の領域と、各第２の領域と、各第３の領域と、各第４の領域とが１つまたは複数のピクセルを備えた、項目３１または３２に記載のディスプレイ。

（項目３４）
第１の領域と第２の領域とが互いに横方向に隣接して配置されており、第３の領域が該第１の領域と該第２の領域との上方に配置されており、第４の領域が該第１の領域と該第２の領域との下方に配置されており、該第３の領域の垂直下方に配置されている、項目３１、３１または３３のいずれか１項に記載のディスプレイ。

（項目３５）
項目１〜３４のいずれか１項に記載のように定義されたディスプレイを備えたデュアルビュー表示装置。

（項目３６）
項目１〜３４のいずれか１項に記載のように定義されたディスプレイを備えた自動立体視表示装置。

図１（ａ）および１（ｂ）は、ディスプレイの横方向表示モードおよび縦方向表示モードを示す。 従来のマルチプルビューの略図である。 横方向モードから９０°回転した後の図２のディスプレイは、別の従来のマルチプルビュー指向性ディスプレイ装置によって生成されるビューウインドウの基本構想図であることを示す。 図４（ａ）および４（ｂ）は、別のマルチプルビューディスプレイの画像ディスプレイ層および視差バリアを示す。図４（ｃ）、４（ｄ）、４（ｅ）は、縦方向モードおよび横方向モードにおける図４（ａ）および４（ｂ）のディスプレイの動作を示す。 マルチプルビューディスプレイの視距離を示す。 図６（ａ）および６（ｂ）は、本発明のマルチプルビューディスプレイの画像ディスプレイ層および視差バリアを示す。図６（ｃ）、６（ｄ）、６（ｅ）は、縦方向モードおよび横方向モードにおける図６（ａ）および６（ｂ）のディスプレイの動作を示す。 図７（ａ）は発明の別のマルチプルビューディスプレイの視差バリアを示し、７（ｂ）は横方向モードにおけるディスプレイの動作を示す。 本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイの断面概略図である。 本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイの断面概略図である。 図１０（ａ）および１０（ｂ）は、３−Ｄモードにおいて本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイの動作を示し、図１０（ｃ）および１０（ｄ）は、２−Ｄモードにおけるディスプレイの動作を示す。 図１１（ａ）、１１（ｂ）、１１（ｃ）は、本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイの断面概略図である。 図１２（ａ）は本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイの視差バリアを示す。図１２（ｂ）、１２（ｃ）、１２（ｄ）は、図１２（ａ）の視差バリアの製造を示す。 本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイの視差バリアを示す。 本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイの視差バリアを示す。 図１３（ａ）の視差バリアの製造を示す。 図１３（ａ）の視差バリアの製造を示す。 図１４（ａ）は本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイの視差バリアの断面概略図であり、図１４（ｂ）は視差バリアの動作を示す。 図１５（ａ）、１５（ｂ）、１５（ｃ）、１５（ｄ）、１５（ｅ）は、図１４（ａ）の視差バリアの動作を示す。 従来のマルチプルビュー指向性ディスプレイの概略平面図である。 本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイを示す概略平面図である。 図１８（ａ）、１８（ｂ）、１８（ｃ）は、図１７のディスプレイの一実施形態の画像ディスプレイ層、視差バリア、その重層を示す。 図１９（ａ）は図１７のディスプレイのための別の画像ディスプレイ層を示し、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の上位の適切な視差バリアを示す。 図２０（ａ）は図１７のディスプレイに適したさらなる画像ディスプレイ層を示し、図２０（ｂ）は図２０（ａ）の上位の適切な視差バリアを示す。 図２１（ａ）は図１７のディスプレイに適したさらなる画像ディスプレイ層を示し、図２１（ｂ）は図２１（ａ）の上位の適した視差バリアを示す。 視差光学素子をしてのカラーフィルタバリアを用いて具体化された図１７に従ったディスプレイを示す。 図２３（ａ）は図１７に従ったさらなるディスプレイを示し、図２３（ｂ）は図１７のさらなるディスプレイの画像ディスプレイ層を示し、図２３（ｃ）は図２３（ｂ）の上位の適切な視差バリアを示す。 図２４（ａ）、２４（ｂ）、２５（ａ）は、本発明のさらなる実施形態に従って、ディスプレイのための回転可能な視差バリア領域を示す。 図２５（ａ）および２５（ｂ）は、図２４（ａ）〜図２４（ｃ）に従って、回転可能な視差バリアに必要なしきい値特性を示すグラフである。 強誘電性液晶材料のスイッチング特性を示す。 図２４（ａ）〜図２４（ｃ）に従って、視差バリアにおける液晶領域の実効的な誘電率を示すグラフである。 図２４（ａ）〜図２４（ｃ）に従って、視差バリアにおける液晶領域の実効的な誘電率を示すグラフである。 図２４（ａ）〜図２４（ｃ）に従って、視差バリアにおける液晶領域の実効的な誘電率を示すグラフである。 図２４（ａ）〜図２４（ｃ）に従って、視差バリアの図表の断面図である。

同様の参照番号は図全体を通して同様の構成要素を示す。

本発明の実施態様は、水平（または横）方向か、または垂直（または縦）方向で動作すし得るディスプレイに関連して記述される。このディスプレイは、ディスプレイの正（ディスプレイ）面に対して垂直である軸を、ほぼ実質９０°の回転することで、一方向から他方向へ変換する。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、本発明の実施態様に従う画像ディスプレイ（表示）層１０およびディスプレイの視差光学素子１２を示している。本実施形態の画像ディスプレイ層１０は行および列のマトリックスに配置されるピクセル１１、１１’、１１”を含む。利便性のために、隣接するピクセル間の空間は図６（ａ）から省略されている。ピクセルはカラーピクセルであり、ピクセル１１は赤ピクセル、ピクセル１１’は緑ピクセル、ピクセル１１”は青ピクセルである。

それぞれのカラーピクセル１１、１１’、１１”のアスペクト比は１に等しくない。つまり、図６（ａ）の水平方向に沿うピクセルの幅は図６（ａ）の垂直方向のピクセルの高さに等しくない。本実施形態の画像ディスプレイ層１０は、実質的に四角である白ピクセルを提供するように配置されている。「白ピクセル」は複合性ピクセルであり、３つのカラーピクセル、つまり１つの赤ピクセル、１つの青ピクセル、１つの緑ピクセルで構成されている。「白ピクセル」は図６（ａ）の右上の角に太線で縁取られている。「白ピクセル」１４が実質的に四角であるためには、それぞれのカラーピクセル１１、１１’、１１”が長方形で、一方向が長さが垂直方向の長さのおよそ３倍で、３つの隣接するカラーピクセルが実質的に四角である複合性の白ピクセル１４を生成できるようにする。

方程式（３）で用いられるピクセルの効率的なピッチは複合性白ピクセルのピッチである。縦方向において効率的なピクセルピッチが３×Ｐ１であるのに対して、横方向において（効率的な）ピクセルピッチはＰ２である。Ｐ２＝３Ｐ１という形およびピクセル配置を選択することで、横方向における効率的なピクセルピッチは縦方向における効率的なピクセルピッチと同じである。

方程式（３）について考察すると、パネルのピクセルバリアｓおよび屈折率ｎはディスプレイの方向に依存しない。視差バリアが２つの方向において２つのビュー間で実質的に同じ角分離を提供して、意図する視距離における視覚分離がディスプレイの２方向間で著しく変わらない場合、ディスプレイが水平方向で図６（ｃ）に示される縦方向の画像を提供する場合にディスプレイ１０の視距離は、ディスプレイが垂直方向で図６（ｄ）に示される横方向の画像を提供する場合のディスプレイ９の視距離に実質的に等しい。本発明の本実施形態はこのように複数表示の指向性ディスプレイを提供する。これは、水平方向または垂直方向のどちらでも実施可能で、両方向でも実質的に同じ視距離を有する。それゆえ、本ディスプレイのユーザーは、ディスプレイが横方向から縦方向、またはその逆に回転する際に、ディスプレイに相対して体位を変える必要がない。さらに、観察者の眼の平面における２つの視覚間の角分離（意図する視距離で測定される）は、１つの方向でも他方向と実質的に同じであって、観察者はディスプレイの備えられた３−Ｄ画像を見るのに正確に位置して（つまり、左目と右目を用いて、左目はビューウィンドウの画像をとらえ、右目もそれぞれべつべつにビューウィンドウの画像をとらえる）、たとえば、ディスプレイが横方向にある場合に縦方向が正確に位置して３−Ｄ画像を認知されるようにする。

このように、ディスプレイの方向は表示された画像に適するように変化し得る。ディスプレイを備える１つの画像は、たとえば図６（ｃ）の横方向の画像のように表示される。図６（ｄ）の横方向においてディスプレイを用いて最もよく表示される異なる画像を表示することが実質的に所望される場合、ディスプレイは縦方向に回転して新しい画像を表示し得る。

図６（ｂ）は本ディスプレイの適切な垂直光学素子を示す。垂直光学素子は、実質的に四角である透過な開口を有する垂直バリア１２として示される。水平方向におけるバリアピッチ（図６（ｂ）に示されるようなバリア方向を有する）は、ディスプレイが横方向である場合のバリアピッチであるのでｐ_Ｌと示され、垂直方向におけるバリアピッチ（図６（ｂ）に示されるようなバリア方向を有する）は、ディスプレイが縦方向である場合のバリアピッチであるのでｐ_Ｐと示される。本実施形態において、バリアピッチをｐ１よりおよそ６倍大きくすることでｐ_Ｌはｐ_Ｐとほぼ等しくされ、横方向のカラーサブピクセルのピッチはｐ２のおよそ２倍に等しい。開口の大きさと形およびピクセルピッチと視差バリアの関係は本発明の一般的な概念に関係しておらず、ここには記載されない（本ディスプレイのクロストークには関係し得るが）。

本実施形態は、ディスプレイの視差光学素子としての視差バリアに規定されない。たとえば、四角底レンズまたは半球レンズを有するレンズ状バリアを用いることで代わりに達成されることがあり得る。そのような視差バリアにおいて、レンズは行および列に、図６（ｂ）の視差バリア１２の透過開口１３と同じ様式に配置される。

レンズ状の視差光学素子を用いて本実施形態が実施される場合、それぞれのレンズが焦点特性において対照的であること、つまり、図６（ｂ）に示される垂直方向における焦点力が図６（ｂ）に示される水平方向における焦点力に実質的に等しいことが好まれる。レンズが焦点特性に非対称で、水平方向におけるディスプレイの視距離が垂直方向におけるディスプレイの視距離に等しい場合、ビューウインドウ間の分離はディスプレイの水平方向とディスプレイの垂直方向間とは異なる。デュアルビューディスプレイの場合、ビューアに影響を及ぼすであろう。ビューアは、ディスプレイが回転している場合、特定の画像のビューウインドウに残るためにディスプレイの平面に平行になるように移動する必要がある。自動立体視３−Ｄディスプレイの場合、左目ビューウインドウと右目視覚間の分離が変わる結果になり、ディスプレイが回転する際に３−Ｄ効果が消えることがあり得る。任意の３−Ｄ効果でも残っている場合、観察者の目は、左目右目のビューウインドウに正しく位置されておらず、任意の３−Ｄ効果も心地よくないことがあり得る。

図６（ｃ）および図６（ｄ）は横方向および縦方向それぞれにおけるディスプレイ１０の動作を図示し、図６（ｅ）は観察者の方向を示す。横方向では２つの画像がピクセルの代わりの列に組み合わされている。たとえば、自動立体視３−Ｄディスプレイの場合は、右目画像はピクセル列Ｃ１、Ｃ３などに表示され、左目画像はピクセル列Ｃ２、Ｃ４などに表示される。縦方向では、画像は、白ピクセルのそれぞれの列はカラーピクセルの３列に対応している白ピクセル１４の交互の列に表示される。このように、右目画像はカラーピクセル列ＣＲ１、ＣＧ１、ＣＢ１（白ピクセルの第１の列を構成する）に表示され、左目画像はカラーピクセル列ＣＲ２、ＣＧ２、ＣＢ２（白ピクセルの列Ｃ２を構成する）に表示されるというようになる。

図６（ａ）〜図６（ｄ）へ参照する上記のディスプレイは周知の方法で変化し得る。たとえば、同時係属の英国特許出願第０３１５１７１．９号に開示される技術に従って、画像ディスプレイ層はそれぞれの白ピクセルに４つ以上のカラーサブピクセルを含み得る。左目画像と右目画像の組み合わせは、同時係属の英国特許出願第０３１５１７０．１号に提示されているように、１つの行から次の行へと１つのピクセルに置換されてより大きな視野角を提供し得る。左目画像と右目画像のカラーサブピクセルは、英国特許出願第０２２８６４４．１号に提示されるようにピクセルの２つの行にわたって分割し得る。視差光学素子のピッチは、英国特許出願第０３０６５１６．６号に開示されているように、画像ディスプレイ層のカラーピクセルのピッチよりわずかに大きい可能性がある。これらの出願内容は参考文献としてここに援用される。

上記ディスプレイの視差光学素子が視差バリアとして具体化される場合、視差バリアはたとえば透過開口を規定するために写真乳剤材料を選択的に露出することによって固定視差バリアとして具体化され得る。そのような視差バリアは主に３次元モードまたはデュアルビューディスプレイモードで動作するように設計されたディスプレイに適している。なぜなら、視差バリアは従来の２−Ｄディスプレイを提供するためにスイッチを切ることができないからである。従来の２−Ｄモードで固定した視差バリアまたは他の固定した視差光学素子を有するディスプレイを動作することを所望する場合、画像ディスプレイ層は２つの同一の画像を表示するように促進され得て、ディスプレイから提供される両視覚が同じになるようにする。固定した視差バリアを有する２−Ｄディスプレイモードを獲得する代わりの方法は、ポリマー分布された液晶材料のような切替可能な散乱体を、視差光学素子から観察者への光の光学パスに提供することである。視差光学素子の効果は、散乱体のスイッチがＯＮされて２−Ｄディスプレイモードが獲得されると除去される。散乱体のスイッチがＯＦＦされると、指向性のディスプレイモードは獲得される。

上記の実施形態は、たとえばマイクロレンズアレイのようなレンズ状の視差バリアを用いて代わりに具体化され得る。マイクロレンズアレイは固定したマイクロレンズアレイであり得るかまたは、スイッチが切り替えられて動作の２−Ｄモードを提供するマイクロレンズアレイであり得る。ＷＯ０３／０１５４２４に開示されるように、液晶材料のような極性感応性材料を用いて加工されたマイクロレンズアレイと連動で切り換え液晶層を用いて、切替可能なマイクロレンズアレイが提供され得る。

代わりに、上記ディスプレイは、視差光学素子としてのカラーフィルタバリアを用いて具体化され得る。カラーフィルタバリア１５の例は図７（ａ）に示される。カラーフィルタバリアは複数の透過開口１６ａ、１６ｂ、１６ｃを含み、カラーフィルタバリアの残りは不透明である。開口１３がすべての可視の光の波長に対して透過な上記の視差バリアと比較すると、図７（ａ）カラーフィルタバリアの開口１６ａ、１６ｂ、１６ｃは可視スペクトラムの狭い範囲のみに透過である。開口１６ａはスペクトラムの赤い部分に透過で、開口１６ｂはスペクトラムの青の部分に透過で、開口１６ｃはスペクトラムの緑の部分に透過であり、カラーフィルタバリア１５の開口を示すために「ｒ」、「ｂ」、「ｇ」という文字で示されている。開口１６ａ、１６ｂ、１６ｃは３つの開口のグループに配置されて、それぞれのグループは１つの「赤」開口１６ａ、１つの「青」開口１６ｂ、１つの「緑」開口１６ｃを含む。図７（ａ）のカラーフィルタバリア１５は図６（ａ）に示される画像ディスプレイ層とともに用いるのに適している。

図７（ａ）のカラーフィルタバリア視差光学素子として有し、図６（ａ）に示される画像ディスプレイ層１０を有するディスプレイ９が、図７（ｂ）に横方向で示されている。図７（ｂ）は自動立体視ディスプレイに適応された本実施形態を示し、図７（ｂ）におけるカラーサブピクセルはＲまたはＬのラベルが貼られ、右目画像を表示しているのか左目画像を表示しているのかを示す。図７（ｂ）の下方の文字はカラーフィルタバリアの開口の透過範囲を示す。

カラーフィルタバリアの使用によってより明るい３−Ｄディスプレイが提供され、クロストークはより低くなる。（「クロストーク」は観察者の左目が右目用に意図された画像を認知するとき、およびその逆の場合に発生する。）カラーフィルタバリアの使用の詳細は同時係属の英国特許出願第０３２０３６７．６号に記載され、ここに参考文献として援用される。

図７（ｂ）に示されるディスプレイにおいて、右目画像および左目画像がピクセルの列に表示されていないことが注目される。画像は１つの列から次の列へと変わる１つの白ピクセルによって（つまり、カラーピクセルの３つの列によって）組み合わせがオフセットされるように表示される。カラーフィルタバリア１５における開口はそれゆえ列に配置されていないが、１つの行における開口は、画像の組み合わせのオフセットに対応して、上下の列に関連して側方にオフセットする。しかし、カラーフィルタバリアは、たとえば図６（ａ）〜図６（ｄ）の実施形態に示されているように、左目と右目の画像がピクセルの列に表示されるディスプレイ装置に適用される。

カラーフィルタバリアは一般的に固定バリアとして具体化され、重に指向性ディスプレイモードでの動作を必要とされるディスプレイでの使用に適している。２−Ｄディスプレイモードで視差光学素子としてカラーフィルタバリアを有するディスプレイを動作することが所望される場合、ポリマー分布された液晶セルのような切替可能な散乱体が、ディスプレイから観察者への光学パスに配置され得て、視差バリアの効果を取り除く。代わりに、ディスプレイの画像ディスプレイ層上に表示された２つの画像は同じであり得て、同じ画像が両目に表示されて装置が２−Ｄモードで動作されるようにする。

図８は本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイ９の基本構想図である。ディスプレイ９は画像ディスプレイ層１０および、画像ディスプレイ層１０を経由した光学パスに配置された視差光学素子１２を有する。画像ディスプレイ層は、図９に示されているように、第１および第２の線形偏光板１７、１９間に配置された従来の液晶層１８で形成され得る。さらなる線形偏光板２２が視差光学素子１２の前に配置されている（使用においては、ディスプレイ９は、バックライトおよび画像ディスプレイ層が視差光学素子の反対側になるように設置されるバックライトによって照らされている、つまりバックライトからの光は偏光板を経由してディスプレイに入る）。たとえば、液晶層１８に対処するための対処電極、液晶材料を配向する配向層、カラーディスプレイの場合のカラーフィルタのような他の構成成分は本発明の一部を形成せず、示されない。

本実施形態において、視差光学素子１２は切り換え可能な視差光学素子で、実質的に視差光学素子が規定されないＯＦＦ状態とＯＮ状態の間で切り換えられる。図は、そのような切り換え可能な視差光学素子が規定され得る１つの方法を示す。本実施形態において、切り換え可能な視差光学素子が、切り換え可能な液晶層と共にパターン化されたリターダ２０によって形成される。パターン化されたリターダは、１つ以上の第１の部分２３が視差バリアの望ましい透過開口に対応し、１つ以上の第２の部分２４が視差バリアの望ましい不透明部分に対応するようにパターン化され得る。液晶層２１は第１の状態間で切り換え可能である。第１の状態において、パターン化されたリターダの両部分２３、２４は光に対して同じ光学効果を有し、画像ディスプレイ層１０を、視差バリアが規定されないようにする。液晶層の別の状態では、第１の部分２３視差バリアの透過部分を規定し、第２の部分は視差バリアの不透明な部分を規定する。

視差バリア１２のパターン化されたリターダ２０はパターン化された光軸を有する半波長のリターダ板である。パターン化されたリターダの１つの部分２３にある光軸は、パターン化されたリターダの別の部分２４における光軸に対して４５°である。１つの入力（スイッチＬＣＤ２１から）電極の光に対して、パターン化されたリターダの両部分２３，２４は透過する。パターン化されたリターダにおける視差バリアは規定されず、ディスプレイは２−Ｄモードで動作する。パターン化されたリターダ２０における光入射の電極が４５°で回転する場合、スイッチＬＣＤ２１を切り換えることで、パターン化されたリターダの１つの部分は、画像ディスプレイ層１０の入力偏光板１９の透過軸に平行な偏光した光を透過する一方で、パターン化されたリターダの別の部分は、画像ディスプレイ層の入力偏光板１９の透過軸に垂直な偏光した光を透過する。よって、パターン化されたリターダの１つの部分からの光は遮へいされる一方、パターン化されたリターダの他の部分からの光は透過される。視差バリアは規定され、ディスプレイは３−Ｄディスプレイモードのような指向性ディスプレイモードにおいて動作する。図８のパターン化されたリターダ２０の一般的な原理は、英国特許出願第０２１５０５９．７に記載される。

図８の実施形態は任意の望ましい視差バリアをも提供するために用いられ得る。たとえば、パターン化されたリターダ２０の第１の部分２３および第２の部分２４は、カラーピクセル１１、１１’、１１”が１に等しくないアスペクト比を有するディスプレイにおいて用いられるために、図６（ｂ）に示されるように視差バリアを提供するために配置され得る。それゆえ、本実施形態は、横方向または縦方向で用いられ、どちらの方向でも実質的に同じ視覚方向を有する複数表示指向性ディスプレイを提供するために用いられ得る。さらに、切り換え可能な視差光学素子を使用するということは、ディスプレイは２−Ｄモード動作と指向性モード動作との間で切り換え可能であるということである。

図９は本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイ９の基本構想図である。本実施形態のディスプレイもやはり、画像ディスプレイ層１０および画像ディスプレイ層１０を経由した光学パスに配置される視差光学素子１２から成る。本実施形態における視差光学素子は切り換え可能な視差バリアである。

画像ディスプレイ層１０は第１基板２３および第２基板２５の間に配置される液晶層１８を含む。赤、緑、青色フィルタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂは液晶層１８と基板の１つの間に配置される。たとえば、液晶層１８を処理するための処理電極、液晶材料を配向するための配向層、偏光板などのような他の構成成分は本発明の一部を形成しておらず示されていない。図９はアクティブマトリックス画像ディスプレイ層を示す。アクティブマトリックス画像ディスプレイ層において、処理電極の１つは複数のピクセル電極によって構成され、それぞれのピクセル電極は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような関連するスイッチング要素によって制御され、それゆえ画像ディスプレイ層１０は「ＴＦＴパネル」と呼ばれることがあり得る。使用時に、ディスプレイは（ディスプレイが図９に示されるように）画像ディスプレイ層の上から提供される光によって照らされる。偏光板（示されていない）は、画像ディスプレイ層への入力、画像ディスプレイ層からの出力（アクティブな視差バリアへの入力もまた形成する）、アクティブな視差バリアからの出力において提供される。

視差バリア１２は、たとえば樹脂といった固定された光学特性を有する材料のストリップ２８から形成される。これらのストリップは図９の紙面上に延長する。ストリップ２８は互いに平行になるように延長し、互いに空間を空ける。液晶材料のストリップ２１は固定された光学特性材料の隣接するストリップ２８の間に配置される。液晶材料のストリップ２１および固定光学特性の材料のストリップ２８は２つの光透過基板２６，２７の間に配置される。使用時に、液晶材料のストリップ２１は適切な処理手段（示されていない）によって処理される。適切な処理手段は、たとえば樹脂２８の層の１方に配置される第１の均一な電極（示されていない）および樹脂２８の層の一方および液晶材料２１に配置される液晶材料２１および第２の均一電極（示されていない）から成る。２つの電極間に電圧を加えることによって、電圧は全液晶部分２１にわたって同時に適用される。

ディスプレイ９を２−Ｄモードで動作するためには、液晶材料のストリップ２１が切り換えられ、液晶材料の屈折率がストリップ２８の屈折率と一致するようにする。液晶材料のストリップ２１とストリップ２８の間の光学特性に違いがなく、視差バリアは形成されない。指向性ディスプレイモードを獲得するために、液晶材料のストリップ２１が切り換えられ、複屈折部分として作用し、視差バリアの光遮へい部分を形成するようにする。固定した光学特性の材料のストリップ２８は透過なままである。

図９の実施形態は図６（ａ）〜６（ｄ）を参照するいずれの上記のディスプレイにも適用し得る。本実施形態はそれゆえマルチ表示指向性ディスプレイを提供するために用いられ得る。マルチ表示指向性ディスプレイは横方向または縦方向で用いられ、どちらの方向でも実質的に同じビュー方向を有する。さらに、切り換え可能な視差光学素子を用いるということは、ディスプレイは動作の２−Ｄモードと動作の３−Ｄモード間で切り換え可能であるということである。

上記の実施形態において、正確な大きさおよび視差バリアの開口の形は本発明の原理に直接関わっていないため詳細が記載されていない。しかし、大きさおよび視差バリアの開口の形は異なる方向でのディスプレイの動作に影響しないが、ディスプレイのクロストークの程度などのディスプレイの特性に影響する。バリア開口幅などのパラメーターは調整され得て、ビューウインドウの中心部分などのディスプレイの特徴は方向間の回転において最も変化していないことを示す。

図６（ｂ）に示される視差バリアが図２に示されているような従来の視差バリアと比較される場合、光透過であるこれらの視差バリアの部分の比率が光透過である従来の視差バリアの部分の比率より小さいことが見られる。効率的に、上記の発明のディスプレイは横方向視差バリアおよび縦方向視差バリアを有する。弱められた明るさは特に、ディスプレイにおいて顕著である。ディスプレイは指向性ディスプレイモードおよび２−Ｄディスプレイモード間で切り換え可能であるバリアを有する。

指向性ディスプレイモードにおいて弱められた明るさを補償するために、ディスプレイが指向性ディスプレイモードで動作するときにバックライトに供給される電力を増大させ、より大きな光強度を提供し、視差バリアの弱められた透過部分を補償することは可能である。それゆえ本実施形態では、２−Ｄディスプレイモードから指向性ディスプレイモードへの切り換えは視差バリアのスイッチをＯＮにすること、また、ディスプレイのバックライトへ供給された電力を増大することを含む。代わりに、指向性ディスプレイモードにおける弱められた光は画像ディスプレイ層の駆動を調整し、装置が指向性ディスプレイモードで動作しているときにより明るいグレイレベルを提供することによって補償され得る。

指向性ディスプレイモードでのみ動作するディスプレイの場合、バックライトの強度は調整されて任意の望ましいディスプレイの明るさをも提供し得る。

図１０（ａ）〜１０（ｄ）は本発明のディスプレイでの使用に適したさらなる切り換え可能な視差バリアを図示する。図１０（ｂ）および１０（ｄ）はそれぞれ指向性ディスプレイモード（この場合は３−Ｄモード）および２−Ｄディスプレイモードにおける視差バリアの概略断面図である。

図１０（ｂ）および１０（ｄ）に示されるように、視差バリア１２は、均一電極（示されていない）が与えられている基板２６，２７間に配置される液晶層２１を備える。液晶層２１および基板２６，２７は第１の偏光板１７および第２の偏光板１９の間に設置される。液晶層に電圧が適用されていない場合、液晶層の１つ以上の第１の部分２８は第１の配向を有し、１つ以上の第２の部分２９は第２の配向を有する。図１０（ｂ）の実施形態において、第１の部分２８は垂直配向を有し、１つの直線偏光板１７がもう１つの直線偏光板１９の透過軸に直交に配置されている場合、これらの部分は視差光学素子が後から照らされている場合に暗く見える。部分２８はこのように視差バリアの不透明部分を規定する。

液晶材料の第１の部分２８がストリップに伸びる場合の結果、３−Ｄモードにおける視差バリアの正面図である図１０（ａ）に示されるように、透過ストリップ５によって分離される不透明ストリップ１を有する従来の視差バリアになる。しかし、液晶材料の第１の部分２８に適した大きさ、形、位置を選択することで、本実施形態は図６（ｂ）に示されるような視差バリアを生成することが可能である。

電圧が液晶層に適用される場合、第１の部分２８における液晶配向は切り換わり、第２の液晶部分２９における配向と同じ配向を適用する。その結果、図１０（ｄ）に示されるように、全液晶層が均一配向を有する。本実施形態において、全液晶層は平面液晶配向を有する。視差バリアが規定されておらず、視差バリアの全体部分は、本実施形態における視差バリアの正面図である図１０（ｃ）に示されるように透過である。

液晶層のパターン化された配向はいずれの便利な方法においても獲得され得て、パターン化され配向された液晶層を獲得する多くの方法は周知である。たとえば、パターン化された配向は適切な配向層（示されていない）に写真配向プロセスを適用することによって達成され得る。写真配向プロセスは結合破壊すること、結合形成すること、アゾ配向層などの配向層の再方向に関与することであり得る。代わりに、格子配向または適切な配向層のマルチラビングなどの方法が使用され得る。

さらなる代替として、スクリーン印刷技術が使用され得、基板２６，２７のうち１つの選択された部分に配向層が堆積する。選択された部分はスクリーンによって決定される
。基板の異なる部分をカバーする第２のスクリーンはそれから適応され得て、第２の配向層は基板の異なる部分に堆積される。配向層はそれからキュアおよびラビングされ、液晶層の望ましい配向を生成するパターン化された配向層を提供する。

さらなる例として、第１の配向層が基板２６，２７の１つに配置され得て、キュアおよびラビングされて配向方向を規定する。次に第２の写真想像可能な配向層が第１の配向層に配置され得る。第２の配向層はそれから、第１の配向層の配向方向と異なる配向方向に沿って摩擦され得る。写真描画可能な配向層はそれから、選択的に露光され、適切な現像条件を用いて現像され得、ある部分では、写真描画可能な配向層は維持されるが、他の部分では写真描画可能な配向層は取り除かれ、下位の第１の配向層を露出するようにする。これによって、異なる配向方向の部分を有する配向層が提供され、これは、望ましい液晶配向を生成するために用いられる。

上記のように、図６（ｂ）に示されるタイプの視差バリアの使用は、視差バリアの低い透過部分のために装置中に光を弱める潜在的不利益性を有する。それゆえ本発明のさらなる好ましい実施形態は、第１のまたは第２のＯＮ状態において構成される視差光学素子を有するディスプレイを提供する。１つのＯＮ状態はディスプレイが１つの方向にあるときに適切な視差バリア提供し、第２のＯＮ状態はディスプレイがもう１つの方向にあるときに適切な視差バリア提供する。このように、装置が１つの方向にあるときに（たとえば横方向）、視差バリアは第１のＯＮ状態に入り、ディスプレイがもう１つの方向に（たとえば縦方向）回転されるときに、視差バリアは第２のＯＮ状態に切り換わり、縦方向に適切な視差バリアを提供する。本実施形態において、ディスプレイは、一度あたり、ディスプレイの方向に適切な横方向視差バリアまたは縦方向視差バリアを有するのみで、縦方向または横方向のどちらかにおける視差バリアの透過部分は図６（ｂ）の視差バリアの透過部分より大きい。

特定の好ましい実施形態において、視差バリアは第１のＯＮ状態と第２のＯＮ状態の間で再構成されるだけでなく、実質的に視差光学素子が規定されないＯＦＦ状態に切り換わる。これによって、ディスプレイは２−Ｄディスプレイモードに切り換わる。

図１１（ａ）は本発明の本実施形態に従うディスプレイ９の基本構想図である。ディスプレイ９は画像ディスプレイ層１０および２つの視差光学素子１２、１２’を備える。それぞれの視差光学素子１２，１２’は画像ディスプレイ層を経由して光学パスに提供される。画像ディスプレイ層は第１および第２基板２３，２５の間に配置される液晶層１８を含む。本実施形態はフルカラーディスプレイで画像ディスプレイ層は従ってさらに赤、緑、青カラーフィルタ２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを備える。たとえば、液晶層１８をアドレスするアドレス電極、液晶材料を配向する配向層、偏光板などの他の構成部分は本発明の一部を形成せず、示されない。

本実施形態において、それぞれの視差光学素子１２，１２’は切り換え可能な視差バリアとして具体化されている。それぞれの視差光学素子１２，１２’はＯＦＦ状態の間で切り換え可能である。ＯＦＦ状態において、全体部分に渡って不均一に透過であって、視差バリアが規定されず、ＯＮ状態でないようにする。

視差光学素子１２，１２’は、１つの視差バリア１２は、装置が１つの方向にある（たとえば横方向）とき、ＯＮ状態において使用するために１つの視差バリアを提供する。もう１つの視差光学素子１２’は、装置がもう１つの方向にある（たとえば縦方向）とき、ＯＮ状態において使用するのに適した１つの視差バリアを提供する。

図１１（ｂ）は図１１（ａ）のディスプレイ９の概略組立て図で、２つの視差光学素子１２，１２’および画像ディスプレイ層１０を示す。説明の明確さのために互いに分かれている。両視差光学素子１２，１２’は図１１（ｂ）にＯＮ状態で示されている。繰り返しになるが、それぞれの視差光学素子の不透明な部分と透過部分がどのように配置されているかを説明する明確さのための図である。図１１（ｂ）に示されるように、それぞれの視差光学素子１２，１２’は、それぞれのＯＮ状態において、ストリップ形で一般的に互いに視差になるように伸びていて、不透明部分１、１’によって分離されている光透過部分５，５’を有する。しかし、１つの視差光学素子１２の不透明部分１および透過部分５は、もう１つの視差光学素子１２’の不透明部分１’および透過部分５’に実質的に垂直である。

ディスプレイ９は縦方向の図１１（ｂ）に示されている。この方向において、第１の視差バリア１２はＯＦＦに切り換えられ、第２の視差バリア１２’はＯＮに切り換えられて垂直な不透明ストリップ１’を規定する。デバイスが横方向に回転する場合、第２の視差バリアはＯＮに切り換わり、装置の回転のため、この視差バリアの不透明ストリップは垂直方向になる。第２の視差バリア１２’は、デバイスが横方向に回転する場合、ＯＦＦに切り換わる。

両視差光学素子１２，１２’がＯＦＦに切り換わる場合、ディスプレイ９は従来の２−Ｄディスプレイとして作用し、縦方向か横方向かに関係ない。

図１１（ｂ）において、両視差光学素子１２，１２’が、説明の明確さのために、それぞれのＯＮ状態において示されている。しかし、装置は両視差光学素子が同時にＯＮに切り換わる状態で動作しないことが好まれる。両視差光学素子が同時にＯＮに切り換わる状態は可能であるが、そうするとディスプレイはすでに説明されたように３−Ｄモードにおける低強度の問題に当たることになる。一度当たり、視差光学素子のどちから１つのみがＯＮに切り換わることが好ましい。

図１１（ａ）および１１（ｂ）のディスプレイにおいて、１つの視差光学素子１２は画像ディスプレイ層１０の後ろに設置され、もう１つの視差光学素子１２’は画像ディスプレイ層１０の前に設置されている。（「後ろ」および「前」という概念は観察者によって認知されるディスプレイに関連する。）本実施形態は本配置に規定していないが、両視差光学素子１２、１２’がディスプレイと同じ側に設置されることは可能である。たとえば、両視差光学素子１２、１２’は、図１１（ｃ）の基本構造図に示されるように画像ディスプレイ層の後ろに設置され得る。代わりに、両視差光学素子１２、１２’は画像ディスプレイ層１０の前に提供され得る。

任意の適切な切り換え可能な視差光学素子が本実施形態で使用され得る。たとえば、図８、９、１０（ａ）〜１０（ｄ）に示される切り換え可能な視差光学素子が使用され得る。

図１１（ａ）〜１１（ｃ）の実施形態のさらなる利点は、四角ピクセルまたは四角複合ピクセルを有する画像ディスプレイ層に規定されていない。視差光学素子が視差バリアである場合、たとえば、方程式（３）における項「ｓ」が定数でないようにするために、１つのバリアのピクセルバリア分離が第２のバリアのピクセルバリア分離に等しくないように、２つの視差バリアは配置され得る。図１１（ａ）〜１１（ｃ）の実施形態はＳ_Ｐ／Ｐ_Ｐ〜Ｓ_ｌ／Ｐ_ｌである場合に一定の視距離を提供する。この場合、Ｓ_Ｐは縦方向において使用される視差バリアのピクセル分離バリアで、Ｐ_Ｐは縦方向のピクセルピッチで、Ｓ_ｌは縦方向において使用される視差バリアのピクセル分離バリアで、Ｐ_ｌは横方向のピクセルピッチである（１方向におけるビュー間の分離ｅが他方向における場合とほぼ同じである場合）。（２つの視差バリアが同じ距離に配置されるが、Ｓ_Ｐ＝Ｓ_ｌとなるように画像ディスプレイ層の逆側に設置される場合、画像ディスプレイ層が前述の実施形態のように、四角ピクセルまたは四角複合ピクセルを有する必要があるということに留意すべきである。）
図６（ｂ）に示されるタイプの視差バリアは、たとえば図８、９、１０（ａ）〜１０（ｄ）に示される任意の方法を用いて切り換え可能な視差バリアとして具体化され得るということに留意すべきである。これには、図６（ａ）〜６（ｄ）の実施形態が２−Ｄディスプレイを提供するために切り換えられるディスプレイとして具体化され得るという利点がある。しかし、指向性ディスプレイモードにおいて動作するとすでに説明されたように低強度の問題が発生し得るのである。

図１１（ａ）〜１１（ｃ）の実施形態において、それぞれの視差光学素子１２、１２’および画像ディスプレイ層１０が、基板の分離対とともに提供されている。しかし、基板が両視差光学素子にとって共通であるように、両視差光学素子が画像ディスプレイ層の同じ側に配置されている場合に、たとえば、画像ディスプレイ層１０および視差光学素子のうち１つに基板が共通なものになることは可能である。

本発明のさらなる実施形態において、２つの切り換え可能な視差光学素子が単一のアドレス可能な層において規定される。本実施形態は、図１２（ａ）〜１２（ｄ）への参照で説明される。記述された例において、アドレス可能な層は液晶層であるが、実施形態は必ずしもこれに規定されない。

図１２（ａ）に示されるように、アドレス可能な層は２つの独立したアドレス可能な電極２８、２９のセットとともに提供される。１つの電極２８のセットはアドレス可能な層において視差バリアを規定する。視差バリアはディスプレイが１方向（たとえば横方向）にあるときに使用に適している。電極の第２のセット２９は、ディスプレイがもう１方向（たとえば縦方向）であるときに使用に適する視差バリアを規定する。図１２（ａ）に示されるように、電極２８，２９のそれぞれのセットはストライプ電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃ；２９ａ、２９ｂ、２９ｃの一組から成る。これらのストライプは互いに平行に伸びて、１つのセットの電極は他のセットの電極に実質的に垂直である。

本実施形態の視差光学素子は電極の１つの組を配置することによって具体化され得る。たとえば、基板３０上の「横方向電極」２８ａ、２８ｂ、２８ｃ．．．である。これは図１２（ｂ）に示される。

次いで、電気的絶縁層３１が横方向電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃ．．．上に配置され、横方向電極が完全にカバーされるようにする。バリア層の上面は図１２（ｃ）に示されるように実質的に平らにするために堆積される、または実質的に平らにされる。

電極の第２のセット、本例においては「縦方向電極」２９ａ、２９ｂ、２９ｃ．．．は、バリア層上に堆積される。これらは、絶縁バリア層３１によって横方向電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃから絶縁されている。これは図１２（ｄ）に示される。

図１２（ａ）に示される、交差した電極の２つの独立したアドレス可能なセットを有する第２の基板は同様に準備される。２つの基板はそれから、１つの基板と他の基板の間に配置される液晶材料のようなアドレス可能な材料の層とともに組み立てられる。この視差バリアがマルチビュー指向性ディスプレイに組み込まれるとき、アドレス可能な層は、横方向電極２８または縦方向電極２９のどちらか適切な方を用いてアドレスされる。ディスプレイが横方向にあるとき、たとえば横方向電極２８は活性化し、アドレス可能な層における、デバイスの横方向に適している視差バリアを規定し、縦方向電極２９はＯＦＦになる。装置が縦方向に回転するとき、横方向電極２８はスイッチがオフされ、縦方向電極２９は活性化されて、ディスプレイの縦方向においての使用に適する視差バリアを規定する。

本実施形態において、視差バリアは両方向における層３１において規定されるので、ピクセルバリア分離は、縦方向と横方向の間で変化しない。それゆえ、１方向においても他方向と同じ視距離を獲得するために、画像ディスプレイ層が四角ピクセルまたは四角複合ピクセルを有する必要がある。

図１２（ａ）〜１２（ｄ）における視差バリアは２つのＯＮモードにおいて切り換え可能であり、また、アドレス可能な層において視差バリアが規定されないＯＦＦモードにも切り換え可能である。それゆえ視差バリアは、指向性モードと２−Ｄモード動作の間で切り換え可能であることが望ましいディスプレイに組み込むのに適している。

図１３（ａ）〜１３（ｄ）は本発明のさらなる実施形態を示す。２つの切り換え可能な視差光学素子が再び単一のアドレス可能な層において規定されている。記された例において、アドレス可能な液晶層であるが、実施形態はかならずしもこれに限定されない。

図１３（ａ）および１３（ｂ）に示されるように、アドレス可能な層は再び、２つの独立した電極２８，２９のアドレス可能なセットとともに提供されている。電極２８，２９はアドレス可能な層の各側に１つずつ配置されている。電極２８の１つのセットはアドレス可能な層において、ディスプレイが１つの方向（たとえば横方向）にあるときに使用に適した視差バリアを規定し、電極の第２のセット２９は、ディスプレイがもう１つの方向（たとえば縦方向）にあるときに使用に適した視差バリアを規定する。図１２（ａ）の実施形態におけるように、電極２８，２９のそれぞれのセットは、１組のストライプ電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃ；２９ａ、２９ｂ、２９ｃから成る。これらのストライプ電極は互いに平行に伸び、１つのセットの電極は他のセットの電極に実質的に垂直である。ストライプ電極２８ａ、２８ｂ、２８ｃ；２９ａ、２９ｂ、２９ｃは一般的に図１２（ａ）の実施形態のストライプ電極に類似する。

図１３（ａ）および１３（ｂ）の実施形態において、電極２８の第１のセットはさらなる電極２８ｗを含む。電極２８ｗは電極の第１のセットの電極２８ａ〜２８ｃの形に補完的である。図１３（ａ）の実施形態において、補完的な電極２８ｗは１組のストライプ電極２８ｘ、２８ｙ、２８ｚから成る。ストライプ電極２８ｘ、２８ｙ、２８ｚはストライプ電極２８ａ〜２８ｃと相互に指状突起がある。補完的電極２８ｗのストライプ電極２８ｘ、２８ｙ、２８ｚの１つの幅は、電極の第１のセットの２つの隣接のストライプ電極２８ａ〜２８ｃ間の隙間よりもわずかに小さくされている。このように、補完的な電極２８ｗのそれぞれのストライプ電極２８ｘ、２８ｙ、２８ｚは電極の第１のセットの２つの隣接するストライプ電極２８ａ〜２８ｃ間の隙間を実質的に埋めて、小さな隙間１３０（典型的におよそ１０μｍ幅）を残して、電極２８の第１のセットと補完的な電極２８ｗ間の電気的絶縁を提供する。同様に、電極２９の第２のセットはさらなる電極２９ｗを含む。電極２９ｗは一般的に、電極の第１のセットの電極２９ａ〜２９ｃの形に補完的な形を有する。図１３（ｂ）の実施形態において、補完的電極２９ｗはストライプ電極２９ｘ、２９ｙ、２９ｚの１組から成る。ストライプ電極２９ｘ、２９ｙ、２９ｚはストライプ電極２９ａ〜２９ｃと相互に指状突起している。補完的電極２９ｗのストライプ電極２９ｘ、２９ｙ、２９ｚの１つの幅は電極の第２のセットの２つの隣接するストライプ電極２９ｗ間の隙間よりもわずかに小さくされて、補完的電極２９ｗのストライプ電極２９ｘ、２９ｙ、２９ｚが電極の第２のセットの２つの隣接するストライプ電極２９ａ〜２９ｃ間の隙間を実質的に埋めて、小さな隙間１３０（典型的に１０μｍ）を残して電気的絶縁を提供する。

アドレス可能な層および電極を示す断面図である図１３（ｄ）に示されるように、補完的電極２８ｗ，２９ｗは電極２８，２９の第１または第２のセットと同じレベルであることが好ましい。基板３０に金属層を配置し、金属層をエッチングして、図１３（ｃ）に示されるように電極２８の第１のセットおよび補完的電極２８ｗを規定し、電極２９の第２のセットおよび対応する補完的電極２９が同様に形成され得ることによって、電極は好都合に加工され得る。金属層はたとえばＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）層であり得る。

基板３０はそれから、たとえば配向層（示されない）の堆積およびラビングといったさらなる処理ステップの対象になり得る。基板３０は組み合わされ、セル１３１を規定し、セル１３１はそれから、この例では液晶材料２１の層であるアドレス可能な材料で充填される。

本実施形態において、電極２８の第１のセットは、たとえば横方向の、ディスプレイの１方向における視差バリアを規定し、電極２９の第２のセットはたとえば縦方向のディスプレイのもう１つの方向における視差バリアを規定する。図１２（ａ）〜１２（ｃ）の実施形態と比較すると、電極２８，２９の１つのセットおよび対応する補完的電極２８ｗ、２９ｗは、それらの間の狭い隙間１３０とは別に、カウンター電極として作用する基本的な連続電極部分を規定する。このように、横方向の視差バリアを獲得するために、第１の電圧が第１のセットのストライプ電極２８ａ〜２８ｃに適用されると同時に、第２の異なる電圧が第１のセットのストライプ２９ａ〜２９ｃおよび対応する補完的電極２９ｗに適用されて、基本的に、アドレス可能な全体部分にかかる均一電位でカウンター電極を生成する。第１のセットのストライプ電極２８ａ〜２８ｃの下のアドレス可能な層の部分が実質的に非透過であるように第１および第２の電圧が選択されることによって、視差バリアの不透明部分を規定する。（実際には、第２の電圧が、また上部補完的電極２８に適用され得て、上部補完的電極２８と、下部ストライプ電極２９ａ〜２９ｃまたは下部補完的電極２９との間の電位がゼロであるようにする。）
同様に、縦方向に視差バリアを獲得するために、第１の電圧が第２のセット２９のストライプ電極２９ａ〜２９ｃに適用されると同時に、第２の異なる電圧が第２のセットのストライプ電極２８ａ〜２８ｃおよび対応する補完的電極２８ｗに適用されて、基本的に、アドレス可能な層の全体部分にかかる均一電位でカウンター電極を生成する。電極の第２のセットのストライプ電極２９ａ〜２９ｃのアドレス可能な層の部分が実質的に非透過でないように第１および第２の電圧が選択されることによって、視差バリアの不透明な部分を規定する。

第１のセットのストライプ電極２８ａ〜２８ｃおよび対応する補完的電極２８ｗに第１の電圧を適用し、第１のセットのストライプ電極２９ａ〜２９ｃおよび対応する補完的電極２９ｗに適用することによって、２次元ディスプレイモードが獲得され得る。これによって、アドレス可能な層の各側に１つずつある、基本的に、２つの均一な電極を生成する。第１および第２の電圧は、アドレス可能な層が全体部分にわたって透過状態を適用するように選択される（アドレス可能な層の性質によって、第１の電圧は第２の電圧に等しいことがあり得るか、または第２の電圧とは異なることがあり得る）。

本発明の動作は次の表によって要約され得る：

本実施形態の視差バリアは、電極の第１（または第２）のセットおよび対応する補完的電極が金属層を単純にエッチングすることによって規定され得るので、製造するのに安価であるという有利性を有する。さらに、一度に１つの視差バリアのみが規定されるので、ディスプレイは比較的狭い非透過部分を有し、明るい画像が獲得される。

図１４（ａ）は２つの異なるＯＮ状態の一方かまたは他方において構成されるさらなる視差バリア１２を示す。

図１４（ａ）の視差光学素子は再び視差バリアである。基準方向に対して４５°に配置された透過軸を有する第１の線形偏光板３１を備える。次の層はパターン化された反応性のメソゲン層３２で、この次がλ／２の厚みを有するフレデリックのタイプの液晶層３３であり、λはディスプレイの設計された波長である。５５０ｎｍは可視波長範囲のほぼ中心であるので、典型的にλ＝５５０ｎｍである。（フレデリックのタイプの液晶層またはＦＲＥＤ液晶層は単純な平面タイプのツイストされていない液晶層。）
液晶層３３は、第２のパターン化された反応性のメソゲン層３４に続き、それから基準方向に４５°の透過軸を有する第２の直線偏光板３５に続く。最後に、視差バリア１２は切り換え可能な散乱層３６を含む。

切り換え可能な散乱層３６は視差バリア１２の出力面に提供される。つまり、使用では、光は第１の偏光板３１を経由して視差バリアに入り、切り換え可能な散乱層３６を経由して出て行く。その結果、切り換え可能な散乱層３６のスイッチがＯＮに切り換わり、視差バリア１２を出て行く光を散乱する場合、液晶層３３において規定される任意の視差バリアも散乱層３６によって取り除かれる。それゆえ、散乱層３６のスイッチがＯＮに切り換わるとき、視差バリア１２はスイッチがＯＦＦに切り換わり、全体部分に不均一な透過率を有する。

それぞれのＲＭ層３２、３４は４つの異なる部分にパターン化される。反応性メソゲン層の光軸は部分間で変わる。第１のＲＭ層において、第１の部分である３２は基準方向に対して６７．５°の光軸を有し、第２の部分は基準方向に対して０°の光軸を有し、第３の部分は基準方向に対して２２．５°を有し、第４の部分は基準方向に対して４５°の光軸を有する。第２のＲＭ層３４において、第１の部分は基準方向に対して２２．５°の光軸を有し、第２の部分は基準方向に対して１３５°の光軸を有し、第３の部分は基準方向に対して２２．５°の光軸を有し、第４の部分は基準方向に対して４５°の光軸を有する。

液晶層３３は切り換え可能であり、基準方向に対して４５°に配置された光軸を有する。使用される液晶層３３は半波長プレートとして作用する状態と垂直状態の間で切り換わる。ＲＭ層は位相リターダとして作用する。

散乱層３６がＯＦＦに切り換わると、液晶層は、常に不透明である部分（部分４）の１セットおよび常に透明である部分（部分２）の１セットを含む。また液晶層がＯＮに切り換わると透明であるが、液晶層３３がＯＦＦに切り換わると不透明になる部分（部分１）の１セットを含む。最後に、液晶層３３がＯＮに切り換わると不透明になり、液晶層３３がＯＦＦに切り換わると透過になる部分（部分３）の１セットを含む。それゆえ、液晶層３３における縦方向モード視差バリアまたは横方向モード視差バリアを規定することは可能である。

図１５（ａ）は２×２マトリックスにおける１〜４で配置されたそれぞれの部分の１つを示している。切り換え可能な散乱体はＯＦＦであるが、液晶層３３はＯＮである場合、部分３および４は不透明で、部分１および２は透過である。これによって、垂直に伸びる不透明で透過ストリップを有する第１の視差バリアは、図１５（ｂ）に概略的に示されるように規定される。しかし、液晶層３３がＯＦＦに切り換わると、部分１および４は不透明になり、部分２および３は透過になる。これによって水平に伸びる不透明部分および水平に伸びる透過部分を有する視差バリアは図１５（ｃ）に示されるように規定される。このように、本実施形態の視差バリアは、第１のＯＮ状態と第２のＯＮ状態の間で再び構成可能である。

切り換え可能な散乱体層３６がＯＮに切り換わると、液晶層３３のすべての部分は図１５（ａ）に示されるように光透過になる。これによってディスプレイが２−Ｄディスプレイに切り換わる。

図１５（ｄ）は液晶層における部分１，２，３，４の１つの可能な配置を示す。部分１および部分２は列に配置され、部分３および部分４もまた列に配置される。部分２および部分３と同様に、部分１および部分４は行に配置される。液晶層が切り換わり部分３および部分４が黒で、部分１および部分２が透過とする場合、垂直の不透明部分および垂直の透過部分（垂直は図１５（ｄ）に示される方向に関連する）を有する視差バリアが獲得される。液晶層が切り換えられ、部分１および部分２が黒で、部分３および部分４が透過であるようにする場合、水平な不透明部分および水平な透過部分（水平は再び図１５（ｄ）に示される方向に言及する）を有する視差バリアが獲得される。このように、液晶は切り換えられて、水平に伸びる透過部分および不透明部分を有する視差バリアを提供するか、垂直に伸びる透過部分および不透明部分を有する視差バリアを提供する。

最後に、図１５（ｅ）は２−Ｄモード、縦方向モード、横方向モードにおける液晶層３３の部分１−４の必要な状態を示す。

切り換え可能な散乱層３６は本実施形態の視差バリアから省略され得る。散乱層３６が省略される場合、視差バリアが切り換えられて２−Ｄモード動作を提供することができない（２つの同一の画像を表示して２−Ｄモードにおいてディスプレイが動作されて観察者の片目が同じ画像を見ることができるようにするが）。

本実施形態において、アドレス可能な層において規定される２つの視差バリアは互いから独立して選択された幅とピッチを有することがある。本実施形態の視差バリアはそれゆえ任意の画像ディスプレイ層を用いて、２つの視差バリアを適切に構成することによって用いられ得て、横方向におけるディスプレイの視距離が縦方向におけるディスプレイの視距離と実質的に同じであるということを確実にすることが可能である。図１５（ｄ）に示されるような次元の、部分１〜４を用いて、たとえば、１つの視差バリアは他の視差バリアのピッチのおよそ３倍のピッチを有する。

切り換え可能な散乱層３６はたとえばポリマー散乱した液晶層であり得る。

上記のディスプレイはたとえば「観察者トラッキング」などの他の周知の特徴とともに提供され得る。ビューアの目の位置をモニターし、ビューアの動きを考慮に入れるために画像ディスプレイ層１０のピクセルにデータの割り当てを調整することは周知である。このことはそうでなければビューアがクロストークまたは二次的画像を受けられる場所に移動し始める場合に特になされ得る。観察者の目の位置をモニタリングすることおよびしたがって画像ディスプレイ層にデータ割り当てを調整することは、任意の適切な観察者トラッキング技術を用いても実行され得る。

代替として、観察者の動きを考慮に入れるために、画像ディスプレイ層１０のピクセルにデータの割り当てを調整するのではなく、視差バリアがアドレス可能な層において規定される実施形態において、観察者の動きを考慮に入れるために視差バリアを調整することは可能である。この実施形態において、観察者の目の位置を追うために画像ディスプレイ層１０に表示される２つの画像のビューイングウインドウの位置を変えるために視差バリアが調整される。たとえば、アドレス可能な層においてバリアを規定する電極ストリップが複数の独立したアドレス可能な電極ストリップからそれぞれ形成される場合に、視差バリアの位置は調整され得る。たとえば視差バリアの不透明部分の左側の１つのストリップをＯＦＦに切り換える一方で、その視差バリアの不透明な部分の右側の１つの電極ストリップをＯＮに切り換えることは可能である。視差バリアのそれぞれの不透明ストリップにおいてこれが繰り返され、有効な視差バリアの位置が右に動き、このようにして画像ディスプレイ層に表示される２つの画像の視覚部分の位置を変える。

たとえば横方向モードから縦方向モードのように、ディスプレイが一方向からもう一方向へ回転される場合、ディスプレイの視野角特性が変化し得る。使用されるディスプレイが均一な視野角特性を有する場合、表示される画像の質は、一方向から他方向へのディスプレイの回転によってほとんど影響を受けない。しかし、視野角特性が不均一である場合、複雑な視野角補償フィルムを有さない単純なツイストされたネマチック液晶ディスプレイの場合であり得るように、表示された画像の質は、ディスプレイ動作の横方向モードと縦方向モードの間で大きく変わり得る。デュアルビューディスプレイは自動立体視ディスプレイより大きな視野角で動作される傾向にあるので、特にデュアルビューディスプレイにとってこれは問題になり得る。この不利な点が克服され得る１つの方法は、それぞれの方向においてディスプレイに異なるグレイスケールマッピングを用いることである。これにより、ディスプレイのそれぞれの方向にとってディスプレイの透過電圧特性によって最善に使用されることが可能になる。

上記の実施形態において、視差バリアは画像ディスプレイ装置の外側である。これによって、視差バリアと画像ディスプレイ層の間の最小の分離に制限を設け、２つのビューイングウインドウの間が最大角分離が低すぎることがあり得るということである。２つのビューイングウインドウの間の角分離を大きくすることが所望される場合、同時係属の英国特許出願第０３２０３５８．５号の教示に従って、画像ディスプレイ層の基板の１つの中に視差バリアを配置することは可能である。

上記の実施形態において、画像ディスプレイ装置は液晶層を備える。しかし、発明は、液晶画像ディスプレイ層を有するディスプレイに限定されない。任意の適切な画像ディスプレイ層が用いられ得る。画像ディスプレイ層は適切なバックライトに照らされる透過層であり得るか、またはＯＬＥＤ層、プラズマパネル層、陰極線管のような放射層であり得る。

発明は、正面バリアディスプレイおよび後方バリアディスプレイに適用され得る。

横方向モードまたは縦方向モードにおいて動作するとこを意図するディスプレイへ参照することで、発明が記述されてきた。しかし、本発明は、２つの特定のディスプレイモードに規定されない。本発明は、２つ以上の異なる方向で見られることを意図する任意のディスプレイにも適用し得る。

図１７は、本発明のさらなるマルチビュー指向性ディスプレイ１２０の概略的な平面図である。ディスプレイ１２０は４つの独立したビューを表示し得、各ビューは４つの異なる同一平面上にない方向のうちそれぞれの１つに沿って表示される。各ビューは、ディスプレイ１２０の表示面に対して傾斜する方向に表示されており、その結果、それぞれの観察者１２２ａ〜１２２ｄは各ビューを見ることができる。ビューが表示される方向がディスプレイ１２０の表示面上に投影される場合、各投影された方向は、隣接する投影された方向に対してほぼ９０°である。図１７は、正面図で見られるように、ほぼ９０°の角度範囲を有する各ビューのビューイングウィンドウを示しているが、実施形態はこれに限られず、ビューイングウィンドウは互いに異なる角度範囲を有し得る。画像のビューイング方向は、その画像についてビューイングウィンドウの中心方向と規定される。画像のそれぞれは、その他の画像とほぼ同じ視距離を有する。

以下に記載されるように、ビューは同一向きにおいて全て表示されているわけではない。例えば、ビュー２および３は、１つの向き（例えば、縦向き）に表示され得、ビュー１および４は、異なる向き（例えば、横向き）に表示され得る。ディスプレイが、垂直軸を中心に９０°回転すると、ディスプレイの１つの向きにおいて縦モードで表示されたビューは、新しい向きにおいて横モードで表示され、その逆もまた同様である。

図１７のディスプレイ１２０は、例えば、ディスプレイがその表示面が水平であるようにテーブル１２１上に配置される水平の卓上インタラクティブゲームにおいて用いられ得る。各観察者１２２ａ〜１２２ｄは、ゲームの参加者であり得、異なる参加者はゲームの状況について異なる情報を提供されている。図１７のディスプレイ１２０の他の用途は、授業において用いられ得る。観察者のうち１人１２２ａが先生であり得、残りの観察者１２２ｂ〜１２２ｄは生徒であり得る。ディスプレイ１２０はまた、商談または会議においても用いられ得る。これら用途において、ディスプレイは「デュアルビュー」ディスプレイとして動作し、各観察者は他の観察者に表示されるビューから独立して制御され得るビューを見ている。

図１７に示されるタイプのディスプレイはまた、３次元マルチビューディスプレイとしても用いられ得、この場合、従来のディスプレイのように表示面を垂直にして用いられ、あるいは表示面を水平にして用いられ得る。この場合、図１７に示される位置１２２ａ〜１２２ｄは、観察者の位置というよりはむしろ観察者の目の位置を表している。従って、例えば、ビュー２およびビュー１はそれぞれ、第１のビューから観察者に表示された右眼ビューと左眼ビューであり得、ビュー４およびビュー３はそれぞれ、第１のビューの上のビューから表示された右眼ビューと左眼ビューであり得る。従って、ディスプレイ１２０は、２つの個別のビューから独立した自動立体視３Ｄ画像を表示し得る。これにより、垂直「見回す（ｌｏｏｋ ａｒｏｕｎｄ）」効果が与えられ得、ここでは、１人の観察者が第１の３Ｄビューの上または下のビューから第１の３Ｄビューまたは第２の３Ｄビューを眼にし得る。（この用途に関して、ディスプレイの向きは図１７に示される向きから変更される必要がある。ディスプレイは、下部のコーナーのうち１つ（例えば、前に出てきたビュー割り当てについて、下部右側コーナー）に静置しておく必要があり、その結果、各立体視画像ペアの２つの画像は、同一の垂直高さで表示された。あるいは、図１８（ａ）に示されるピクセル割り当ては変更される必要があり、その結果、画像のうち２つは１つの高さで表示され、画像のうちその他２つは異なる高さで表示された。）あるいは、（例えば、２人の観察者がテーブルの反対側に着席している場合）ビュー１および２は互いに３Ｄビューを提供し得、ビュー３および４は第２の観察者に３Ｄビューを提供し得、よって結合３Ｄ、デュアルビューイングモードを提供する。

図１７の実施形態は、ちょうど４つのビューを表示するディスプレイに関して以下に記載される。しかしながら、この実施形態は、５つ以上のビューを表示し得るディスプレイに適用され得る。

図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、ディスプレイ１２０が４つの個別の方向に沿って４つのビューを表示し得る１つの方法を示す。図１８（ａ）は、画像ディスプレイ層１２５上に画像がどのように表示されるのかを示しており、画像ディスプレイ層は第１のビューから第４のビューまでを表示する第１の領域から第４の領域を有することが分かる。図１８（ａ）の実施形態において、画像ディスプレイ層はピクセル化された画像ディスプレイ層であり、図１８（ａ）は４つのビューがどのようにピクセルに割り当てられるのかを示す。図１８（ａ）の実施形態において、各ビューは２つのピクセル１２４ａ〜１２４ｈ上に表示されており、各ピクセルは「１」、「２」、「３」または「４」の番号付けをされ、ビュー１〜ビュー４のうちどれがそのピクセルに表示されるのかを示す。図１８（ａ）から分かるように、２つのビュー（ビュー２および３）は、ピクセルの１つの行上で並んで表示される。１つのビュー（ビュー１）は、ビュー２および３が表示されるピクセルの行の上にあるピクセル行上に表示されており、第４のビュー（ビュー４）は、ビュー２および３が表示されるピクセルの行の下にあるピクセル行上に表示される。ビュー１および４は、互いに同一のピクセル列上に表示される。さらに、ビュー１および４が表示されるピクセル列は、図１８（ａ）に示されるピクセルの「十字型」群を生み出すように、ビュー３が表示される左側の列とビュー２が表示される右側の列とである。

画像ディスプレイ層は、任意の適切なピクセル化画像ディスプレイ層であり得る。それは、適切なバックライトにより照らされるピクセル化されたディスプレイ層といった液晶透過ディスプレイ層、ＯＬＥＤ（有機エレクトロルミネセンス装置）またはＰＤＰアレイといった電子放射ディスプレイ層、または、通常の適切なピクセル構造を有する他のディスプレイであり得る。

図１８（ａ）は、ピクセルの単一の行のみに、およびピクセルの２つの列上に表示される各ビューを示す。本発明はこれに限られることなく、図１８（ａ）の「十字型」群が設けられていることを条件として、各ビューは１つより多くのピクセル行上および／または２つより多くのピクセル列上に表示され得る。

フルカラーディスプレイの場合、図１８（ａ）に示される各ピクセル１２４ａ〜１２４ｈは、図１８（ａ）への挿入画に示されるように、赤色サブピクセル１２４Ｒ、緑色サブピクセル１２４Ｇおよび青色サブピクセル１２４Ｂから成り得る。

図１８（ｂ）は、図１８（ａ）の画像ディスプレイ層１２５とともに用いる適切な視差光学素子１２６を示す。この実施形態において、視差光学素子は透過開口１２７を備える視差バリアである。視差バリアの透過開口１２７は、画像ディスプレイ層１２５の２つの側面に沿って隣接するピクセルと実質的には同じ形であるが、僅かに小さい。視差バリアは、一般的に、例えば図６（ｂ）の視差バリアに類似しており、図１８（ｂ）において水平方向に延びる不透過ストリップを有する１つの視差バリアと、図１８（ｂ）において垂直方向に延びる不透過ストリップを有する他の視差バリアとの重ね合わせと言える。

図１８（ｃ）は、図１８（ａ）の画像ディスプレイ層１２５上に重ね合った図１８（ｂ）の視差バリア１２６を示す。視差バリア１２６の開口１２７は、第１のビューを表示する領域（すなわち、２つのピクセル１２４ａ、１２４ｂを有する）と、第２のビューを表示する領域（すなわち、２つのピクセル１２４ｃ、１２４ｄを有する）と、第３のビューを表示する領域（すなわち、２つのピクセル１２４ｅ、１２４ｆを有する）と、第４のビューを表示する領域（すなわち、２つのピクセル１２４ｇ、１２４ｈを有する）と関連する。視差バリアの開口１２７は、図１８（ａ）に示されるピクセルの十字型群上にほぼ中心に配置される。視差バリア１２６が画像ディスプレイ層１２５と観察者との間に配置される場合、左側からディスプレイを見ている観察者（図１８（ｃ）に示されるディスプレイのような）は、ビュー１、２および４は視差バリアの不透過領域によって遮断されているので、ビュー３を知覚するが、ビュー１、２または４は眼にしない。反対に、右手側からディスプレイを見ている観察者は、画像２のみを知覚する。同様に、上端部からディスプレイを見ている観察者は、画像４のみを知覚し、その一方で、下端部からディスプレイを見ている観察者は、画像１のみを知覚する。

ビュー１および４は、ビュー１および４が表示される２つのピクセルはそれぞれの観察者に対して横方向に配置されているので、横モードで眼にされることを注記する。しかしながら、ビュー２および３は、画像２または画像３が表示される２つのピクセルが、ビュー２またはビュー３が向けられる観察者によって見られる場合、１つが他方の上にあるように配置されているので、縦モードで表示される。従って、この実施形態のディスプレイ１２０は、２つの異なるモードで同時に画像を表示する。

図１８（ａ）は、ディスプレイ１２０の画像ディスプレイ層１２５の１つの要素を示す。図１９（ａ）は、図１８（ａ）の複数の十字型ピクセル群を規定するために、画像ディスプレイ層のピクセルが４つのビューに割り当てられ得る１つの方法を示す。図１９（ａ）の構造は、１つの要素のビュー１に割り当てられた２つのピクセルが他の要素のビュー４に割り当てられたピクセルと同じ行で、隣接しているように、図１８（ａ）の十字型ピクセル群をインターレースすることによって得られることが言える。従って、図１９（ａ）におけるピクセルの１つおきの行は、ビュー２および３に割り当てられ、ピクセルのインターレースしている行は、ビュー１および４に割り当てられる。

図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の画像ディスプレイ層１２５の前に配置された適切な視差バリア１２６を図示する。視差バリアは、開口１２７のアレイを備える。開口は、視差バリアが画像ディスプレイ層１２５の上に配置される場合、各開口１２７が図１９（ａ）のピクセル構造に規定された十字型ピクセル群のうちの１つの中心上に配置されるように、位置決めされる。

図１９（ｂ）を図１７と比較すると、卓上の向きに配置される４人の観察者に４つのビューが示されるとき、ビュー１が画像ディスプレイ層上に表示されるのと同じ方法で、ビュー１は観察者１２２ａに表示されることが分かる。すなわち、図１９（ｂ）において画像ディスプレイ層の下部に示される画像１のピクセルは、観察者１２２ａが見る画像の下部にある。しかしながら、図１９（ｂ）において画像ディスプレイ層の下部に示される画像４のピクセルは、観察者１２２ｄが見る画像の上部にある。これは、ビュー４を見る観察者１２２ｄは、ビュー１を見る観察者１２２ａに対してテーブル１２１の反対側にいる（観察者１２２ｄは観察者１２２ａと対面している）からである。両方の観察者が適切にそれぞれの画像を見ることを保証するために、２つの画像が互いに異なる第１の方法と第２の方法とで画像ディスプレイの２つの画像それぞれのピクセルに割り当てられ、その結果、ビューが画像ディスプレイ層上で異なる向きを有することが好ましい。すなわち、ビュー１は、好ましくは、画像の上部と下部とがそれぞれ図１９（ｂ）に示されるように、画像ディスプレイ層の上部と下部とにあるように、画像ディスレプレイ層のラベル１の番号付けされたピクセルに割り当てられる。しかしながら、ビュー４は、好ましくは、画像の上部と下部とがそれぞれ図１９（ｂ）に示されるように、画像ディスプレイ層の下部と上部とにあるように、ラベル４の番号付けされたピクセルに割り当てられる。

同様に、観察者１２２ｂおよび１２２ｃは、テーブル１２１越しに互いに向かい合っている。従って、ビュー２がビュー３とは異なる方法でそれぞれのピクセルに割り当てられ、その結果、ビューは画像ディスプレイ層上で互いに異なる向きを有することが必要である。観察者が図１７に示されるように位置づけられており、ビュー２は、好ましくは、画像の上部および下部がそれぞれ図１９（ｂ）に示されるように画像ディスプレイ層の左と右とにあるように、ラベル２の番号付けされたピクセルに割り当てられる。しかしながら、ビュー３は、画像の上部および下部がそれぞれ、図１９（ｂ）に示されるように画像ディスプレイ層の右および左にあるようにラベル３の番号付けされたピクセルに割り当てられる。

図１７のディスプレイが２人の異なる観察者に立体視画像を表示しており、ビュー１および２が１人の観察者に立体視画像ペアを形成し、ビュー３および４が他の観察者に立体視画像ペアを形成するところで、ビュー１および２は、互いに同じ方法で画像ディスプレイ層のそれぞれのピクセルに割り当てられなければならなく、また、ビュー３および４もまた、互いに同じ方法で画像ディスプレイ層のそれぞれのピクセルに割り当てられなければならない。その結果、各観察者には適切な立体視画像が見える。しかしながら、２人の観察者はテーブルを越しに互いに向き合っているので、ビュー１および２が画像ディスプレイ層のそれぞれのピクセルに割り当てられる方法は、ビュー３および４が画像ディスプレイ層のそれぞれのピクセルに割り当てられる方法と異なる。例えば、ビュー１および２は、画像の上部および下部が図１９（ｂ）の画像ディスプレイ層の左上および右下斜めエッヂに沿って移動するように画像ディスプレイ層に割り当てられ得るが、ビュー３および４は、画像の上部および下部が図１９（ｂ）の画像ディスプレイ層の右下および左上斜めエッヂに沿って移動するように画像ディスプレイ層に割り当てられ得る。

図２０（ａ）は、画像ディスプレイ１２５のピクセル１２４が４つのビューに割り当てられ得る他の方法を示す。この構造において、ピクセルの各行は、ビューのうち４つ全てを表示する。この構造は、１つのピクセル群の上の行が、隣接する十字型ピクセル群のピクセルの第２の行と同じピクセル行上に規定されるように図１８（ａ）の十字型ピクセル群をインターレースしているものと考えられ得る。図１８（ａ）の十字型ピクセル群のうち１つが、図２０（ａ）において強調表示されている。

図２０（ｂ）は、図２０（ａ）の画像ディスプレイ層１２５を示し、その上には視差バリアが配置されている。視差バリアの開口１２７の位置が再び選択され、視差バリアが画像ディスプレイ層１２５上に配置される場合、視差バリアの各開口の中心は、図１８（ａ）の十字型ピクセル構造のうちの１つの中心と一致する。

図１９（ａ）〜図２０（ｂ）は、図１８（ａ）の「単位セル」を取り入れる４つの画像の中からの画像ディスプレイ層のピクセルと、対応する視差バリアとの２つの可能な割り当てを示すが、本発明はこれら十字型インターレースに限られない。他の十字型インターレースが用いられ得る。

画像間のピクセルの割り当ては、ディスプレイの特定の意図された用途に応じて選択され得る。例えば、バリアの可視性が問題である場合、図２０（ａ）に示されるピクセル構造がより良い。何故ならば、バリア開口１２７が、図２０（ｂ）から分かるように、垂直線または水平線に配置されていないからである。図２０（ｂ）では、視差バリアの開口１２７は、水平方向または垂直方向について傾斜した線に配置されており、ヒトの眼は、図１９（ｂ）における垂直線および水平線と同じ程度に、そのような線を見る傾向にない。画像ディスレプレイ層のピクセルの他の可能性のある割り当ては、図１８（ａ）の「単位セル」のランダムまたは半ランダム構造であり、これにより、視差バリアの可視制がさらに削減され得、また、ビュー間のプライバシーが向上され得る（これは、二次ビューイングウィンドウが、ディスプレイの異なる部分において全てのピクセル混合を示す結果、ビューはその対象とされた視距離においてのみ可視となるからである）。プライバシーは、例えば、ゲームのプレーといった用途において有用である。

図１９（ａ）と図２０（ａ）とにおいて、各ピクセル１２４は、フルカラーディスプレイの場合に、図１８（ａ）への挿入画に示されるように、赤色ピクセル、青色ピクセルおよび緑色ピクセルから成り得る。さらに、図１８（ａ）を参照しながら前に説明したように、図１９（ａ）と図２０（ａ）とは、ピクセルの単一行にのみ配置された各ビューを示すが、本発明はこれに限られない。

図１９（ｂ）と図２０（ｂ）との両者は、表示面に対する直角線に沿ってディスプレイを見る観察者には、ビュー２および３の混合物が見えることを示す。

ディスプレイ１２０は、前に説明したように、ケースビュー１、２、３および４が互いに独立し得るデュアルビューディスプレイとして用いられ得る。あるいは、前に説明したように、２つの独立立体視画像ペアの左眼画像と右眼画像とを含む４つのビューの場合の２つの３Ｄ自動立体視ビューを提供するように用いられ得る。２つの画像ペアは、２つの異なるビューから１つの画像を表し得、結合された３Ｄおよびデュアルビューモードを提供するように２つの異なる画像を表し得る。

本発明は、視差光学素子としての視差バリアとともに用いることに限られない。本発明のこの実施形態によるディスプレイは、例えば、両凸レンズアレイといった他の形式の視差光学素子を備え得る。この実施形態のディスプレイは、マルチ視差バリアシステムを用い得、ここでは、例えば図１２（ａ）の実施形態について記載したように２つ以上の視差バリアが提供される。

視差光学素子は、固定の視差光学素子であり得る。あるいは、視差光学素子は、アクティブ視差光学素子であり得、ＯＮの状態とＯＦＦの状態との間で切り替わり得る。例えば、視差光学素子が視差バリアである場合、これは、透過開口のアレイが液晶層内に規定されており、液晶層の残りは不透過であるＯＮの状態と、液晶層が均一に光透過であるＯＦＦの状態との間で切り替わり得る液晶層として具現化され得る。これにより、視差バリアをＯＦＦに切り替えることによって、かつ、ディスプレイに従来方法で単一の画像を表示するように再度アドレス指定することによって、ディスプレイが従来の２Ｄディスプレイモードに切り替わることが可能になる。

この実施形態のディスプレイ１２０は、ディスプレイの解像度および／または表示されたビューの輝度を改善するために、時系列順にアドレス指定され得る。

図１８（ａ）、１９（ａ）および２０（ａ）から分かるように、本発明のディスプレイは、長方形ピクセルが行と列とに配置されている従来のピクセル化した画像ディスプレイ層を使用し得る。従って、本発明のこれら実施形態は、任意の従来の液晶ディスプレイパネルとともに用いられ得、空間ディスプレイパネルを必要としない。同様に、長方形開口の正規アレイを含む従来の視差バリア（または他の適切な従来の視差光学素子）が用いられ得、本発明は、特化した視差光学素子を必要としない。さらなる利点は、４つのビューのインターレースするパターンは比較的再現することが容易であることである。

図１８（ａ）、１９（ａ）および２０（ａ）に示されるビューのインターレースは、画像ディスプレイ層の任意のピクセルが永久的に暗く維持されることを要求しない。画像ディスプレイ層の各ピクセルは、４つのビューのうち１つに割り当てられる。これは、ディスプレイの輝度を最大にし、ディスプレイの可能性のある出力強度の４分の１が４つのビューのそれぞれに入力されることを保証する。

さらに、前述したように、ディスプレイのサイドエッジは垂直であり、ディスプレイのトップエッジおよびボトムエッジは水平であるので、パネル１２０は、図１７に示される観察者１２２に対して自然な向きを有している。観察者のうち２人は、横モードのビューを見ており、２人の観察者は縦モードのビューを見ている。ディスプレイを９０°回転さえることによって、１人の観察者の眼に写るビューは、縦モードから横モードに変更する（その逆も同様である）。

図２１（ａ）は、本発明の本実施形態におけるディスプレイ１２０の使用に適した画像表示層１２５をさらに示す。画像表示層１２５は、先と同様、ピクセル化された画像表示層であり、４つの像はピクセルに割当てられている。図２１（ａ）に示されるように、４つの像は、十字（＋）の４つの腕の端に配置された４つのピクセルの群に割当てられる。図２１（ａ）において、ピクセルには陰影がつけられており、それにより、ピクセルが割当てられた画像を示す。４つの画像は、それぞれ、均一な陰影、斜線陰影、縦線陰影、および点線陰影により示される。従って、ピクセルにこの割当を再び行うことにより、ピクセルの十字型の群が生じ、群には各像に割当てられたピクセルが含まれる。ピクセルのこの割当は、図２１（ａ）に示されるように、画像表示層全体にわたり繰返し行われる。

図２１（ａ）の画像表示層１２５との使用に適した一視差光学素子は、図に示される。本実施形態において、視差光学素子は視差バリアであり、その視差バリアには、一方向（図２１（ａ）の横方向）に延びた不透明領域１２６ａの第１の組と、第１の組と交差する第２の不透明領域１２６ｂとが含まれる。第１の組の不透明領域は図２１（ａ）において輪郭が実線を用いて示され、第２の組の不透明領域１２６（ｂ）は図２１（ａ）において輪郭が点線を用いて示されている。この視差バリアは、例えば図６（ｂ）の視差バリアと類似し、不透明領域が互いに交差する方向に広がる２つの従来型の視差バリアの重ね合わせとして見なすことができる。

図２１（ｂ）は、画像表示層１２５全体にわたって重ね合わされた２組の不透明領域１２６ａおよび１２６ｂにより生成された視差バリア１２６を示す。図に示すように、２組の不透明領域は複数の透過開口部１２７を生成し、開口部１２７の形状は、通常、長方形である。隣接する透過開口部１２７の間隔が、ピクセル１２４の十字型の群の間隔とほぼ一致するように、不透明領域１２６ａおよび１２６ｂの幅を選択する。その結果、視差バリアの各透過性開口部１２７は、ピクセルの十字型の群のうちの１つと関連し、それにより、上述したように、４つの像が４つの互いに異なる方向に表示され、図２１（ｂ）の観察者１２２の各々が４つの像の１つを互いに異なるように見る。図２１（ｂ）において、各観察者１２２が見る像は、観察者に隣接する適切な陰影の領域により示されている。

本実施形態において、ピクセルの十字型の群の真中における画像表示層の領域１２８は、画像を表示するように割当てられていない。その結果、ディスプレイの法線に沿ってディスプレイを観察する観察者には、黒色ディスプレイが観察される。これにより、意図せずに２つの画像を同時に観察してしまう可能性、または、自動立体視ディスプレイの場合には、意図せずに右眼に左眼用の画像が見えるか、または左眼に右眼用の画像が見えてしまう可能性が低減される。黒色ディスプレイにより、プライバシーも提供される。これは、観察者が、その観察者に向けられていない像を見ることが一層困難になるためである。

本発明の本実施形態は、従来型の液晶表示パネルまたは別のピクセル化された表示装置において実施される。そのために、十字型の群の真中のピクセルは不変的に黒色ディスプレイを生じさせるように駆動される必要があり、表示しない領域１２８を提供する。もしくは、本実施形態は、アドレス可能なピクセルが十字型の群の真中に提供されていない特注の液晶パネルまたは別の特注の画像表示装置において実施される。

図２１（ａ）および２１（ｂ）において、各像は単一のピクセルに割当てられるように示してきた。それにより、ピクセルの十字型の群にはちょうど４つのピクセルが含まれる。フルカラーのディスプレイを得るために、図２１（ａ）に示される各ピクセルは３色のサブピクセルを含み得る。そのサブピクセルは、図１８（ａ）の挿入図に示されるような、赤色サブピクセル、青色サブピクセル、および緑色サブピクセルなどである。その上、各画像は２つ以上のピクセルに表示され得、各画像が１つのピクセルのみに表示されるようには制限されていない。

図２２は、図１７のディスプレイ１２０のさらなる実施形態を示す。本実施形態において、図１８（ａ）に示された態様により、４つの像は画像表示層１２５のピクセルに割当てられる。本実施形態において、画像表示層はフルカラーの画像表示層であり、故に、ピクセルは、赤色ピクセル１２４Ｒ、青色ピクセル１２４Ｂ、または、緑色ピクセル１２４Ｇのいずれかである。各像は、赤色ピクセルと、青色ピクセルと、緑色ピクセルとにより生成された複合ピクセル１２４に割当てられる。簡略化のために、各像を１つの複合ピクセルのみに割当てられるように示したが、ピクセルへの像の割当は、図１８（ａ）に示される割当と類似する。２つの像は２つの横方向に隣接したピクセルに割当てられ、１つの像は上方の行に割当てられ、残りの１つの像は下方の行に割当てられる。図２２のカラーサブピクセルには、「１」、「２」、「３」、または「４」と番号付けされており、それにより、そのサブピクセルに割当てられた像を示す。図２２において、各カラーサブピクセルには陰影がつけられており、それにより、サブピクセルが、赤色サブピクセル（斜線陰影）か、青色サブピクセル（均一な陰影）か、緑色サブピクセル（縦線陰影）かであるかを示す。

本実施形態において、視差光学素子はカラーフィルタバリアである。通常、カラーフィルタバリアには、図１９（ｂ）の実施形態における視差バリアにおいて示されるように配置された開口部１２７が含まれる。しかし、図２２の挿入図に示されるように、各開口部１２７には、互いに異なった光透過特性を示す領域が含まれる。本実施形態において、カラーフィルタバリアにおける各開口部１２７には、第１の領域１２７ｒと、領域１２７ｂと、領域１２７ｇが含まれ、領域１２７ｒは、赤色光を透過し、青色光および緑色光を実質的に遮り、領域１２７ｂは、赤色光および緑色光を実質的に遮る一方で青色光を透過し、領域１２７ｇは、赤色光および青色光を実質的に遮る一方で緑色光を透過する。カラーフィルタバリアの開口部の位置は、輪郭のみが図２２に示される。

赤色光と、緑色光と、青色光とに対して、図１８（ｃ）と関連して上述した態様で、図２２の実施形態が動作するということが分かる。カラーフィルタバリアにおける開口部１２７の赤色透過部分１２７ｒは、横方向では、ビュー２に割当てられた赤色ピクセルとビュー３に割当てられた赤色ピクセルとの間に配置され、縦方向では、ビュー４に割当てられた赤色ピクセルと像１に割当てられた赤色ピクセルとの間に配置される。同様に、青色光のみを透過するカラーフィルタにおける開口部の部分１２７Ｂは、横方向では、ビュー２に割当てられた青色ピクセルとビュー３に割当てられた青色ピクセルとの間に配置され、縦方向では、ビュー４に割当てられた青色ピクセルとビュー１に割当てられた青色ピクセルとの間に配置される。緑色領域のスペクトルを透過するカラーフィルタの部分は、横方向では、ビュー２に割当てられた緑色ピクセルとビュー３に割当てられた緑色ピクセルとの間に配置され、縦方向では、ビュー１に割当てられた緑色ピクセルとビュー４に割当てられた緑色ピクセルとの間に配置される。従って、図１８（ｃ）の実施形態と同じように、ビュー１、２、３および４とが、４つの互いに異なった方向に向けられる。

図１８（ｃ）、図１９（ｂ）および図２０（ｂ）の実施形態と比較すると、図２２の実施形態は、表示面に対する直角線に沿ってディスプレイを見る観察者が、暗いディスプレイを知覚するという潜在的な利点を有する。これは、カラーフィルタバリアの開口の各部分が、開口のその部分によって透過される光を放つピクセル上に直接配置されていないからである。赤色光を透過するカラーフィルタの部分は、例えば、部分的に青色ピクセルに隣接し、かつ、部分的に緑色ピクセルに隣接するように配置されており、その結果、カラーフィルタバリアの開口に垂直入射で光を入射することが全て遮断される。従って、この実施形態は、ディスプレイに垂直に沿って見られる場合、ピクセルを永久に黒く保持することを必要とせず、また、カスタム画像ディスプレイ層を必要とせずに、ダークディスプレイを提供するディスプレイが提供される。

カラーフィルタバリアの更なる詳細は、注目の同時係属の英国特許出願番号第０３２０３６７．６号に含まれる。

図２３（ａ）〜図２３（ｃ）は、本発明のさらなる実施形態を示す。この実施形態において、図２３（ａ）に示されるように、単純な水平方向および垂直方向のインターレースを用いて、４つの画像がピクセルに割り当てられる。この実施形態におけるこの視差光学素子は、長方形の透過開口１２７を有する視差バリアである。このディスプレイは、実行することが容易であるが、４つのビューはディスプレイのエッジよりむしろ、ディスプレイのコーナーへ向けられるという潜在的な不利益を有する。図２３（ａ）の実施形態は、４つの画像の単純なインターレースを用いるので、ディスプレイは、容易なよく知られたアドレス指定技術を必要とする。（他の実施形態のように、図２３（ａ）に示された各ピクセルは、図２３（ａ）への挿入画に示されるように３つのカラーサブピクセルから成り、フルカラーディスプレイを提供し得る。）
図２３（ａ）の単純な水平方向および垂直方向のインターレースから設けられる単純なアドレス指定の利点を保持するために、ピクセル列がディスプレイのエッジについて傾いている画像ディスプレイ層を用いてこの実施形態を実行することが可能である。この画像ディスプレイ層は、図２３（ｂ）に示されており、ピクセル列１２８と隣接するピクセル列１２８間のノンディスプレイエリア１２９とが示されている。このピクセル列は、画像ディスプレイ層１２５のサイドエッジに対して、かつ、トップエッジおよびボトムエッジに対して傾斜して延びている。視差バリアの開口１２７のサイドエッジがピクセル列に対して水平または垂直に延びる視差バリアを用いて、この画像ディスプレイ層をディスプレイに取り込む場合、図２３（ｃ）に示されるように、４つのビューはディスプレイの４つのエッジの中心に向けられる。これにより、観察者は、ディスプレイをコーナーから見なければならないのではなく、図１７に示される直角な向きからディスプレイを観測することができる。しかしながら、この実施形態は一般的に、ピクセル列が画像ディスプレイパネルのエッジに対して傾斜して延びるカスタム画像ディスプレイパネルを必要とする。

図２０（ａ）および図２０（ｂ）、図２１（ａ）および図２１（ｂ）、図２２および図２３（ａ）〜図２３（ｃ）の実施形態において、また、図１９（ｂ）に関して前述したように、画像は異なる方法で画像ディスプレイ層に割り当てられることが好ましく、その結果、各ビューは適切な向きにいるそれぞれの観察者によって見られる。

本発明は、長方形開口を有する視差バリアを特に参照しながら上に記載された。しかしながら、視差バリアが視差光学素子として用いられる場合、開口は長方形に限られず、円形、正方形または有用な任意の具体的な形状であり得る。非長方形開口は、特に、５つ以上のビューを表示する図１７のタイプのディスプレイにとって好ましいものであり得る。

視差バリアにおける開口のエッジは、英国特許出願第９６１６２８１．３号および英国特許出願第９９１７３１８．９号に記載されるように、「軟化」（アポダイズ）されることにより、さらにクロストークを低減し得る。

図２４（ａ）〜２４（ｃ）は本発明のさらなる実施形態に従うディスプレイのための視差バリア７０の基本構想図である。視差バリアは図中で数字１〜４で示される４つの異なるタイプの領域７２（本例では９つの領域が示されているが、実用バリアは１０以上の領域を含む）を備える。タイプ１，２，３の領域は液晶材料から作成される。液晶材料は、一度適切なスレショルド電圧を上回ると、不透明なタイプ１およびタイプ３の領域を選択するか、または不透明なタイプ２およびタイプ３の領域をそれぞれ選択することで、横方向または縦方向の視差バリアが生成され得るように、切り換えられる。タイプ１およびタイプ２の領域は特定の条件下でのみ光を透過する材料から成り得る。タイプ３の領域は２Ｄモードで光を透過する必要がある材料から成る。タイプ４の領域は常に光を透過することを要求され、クリアポリマーまたは樹脂から成り得る。タイプ４の領域に用いられる樹脂は反応性メソゲンのような複屈折フォトレジストであり得る。（タイプ４の領域は常に光を透過することを要求されるので、ディスプレイの偏光板はこれが可能であるように配置されなければならない。同じ偏光板構成が全ディスプレイ領域に渡って用いられ得るか、または代わりに、パターン化された偏光板が使用され得る。）
図２４（ａ）はビューアの向きを示し、縦方向モードで動作するディスプレイに適切な視差バリアを示す。図２４（ｂ）は再びビューアの向きを示すが、横方向モードで動作するディスプレイに適切な視差バリアを示す。濃いストリップ７１は視差バリアの不透明な領域を示す。２つの画像の適切な水平分離を提供するためにビューアによって見られる場合に、バリアの濃いストリップ７１は常に垂直であるということが注意される。このように、不透明なタイプ１およびタイプ３の領域を適切に選択することによって、または、不透明なタイプ２およびタイプ３の領域を選択することによって、ディスプレイが横方向から縦方向に回転される場合、視差バリアは再構成される。

図２４（ｃ）は光を透過する視差バリアの領域のすべての４つの異なるタイプを示す。この図は視差バリアが必要とされない２次元ディスプレイモードを提供する。

図２５（ａ）および２５（ｂ）は図２４に示されるバリア７０のタイプ１〜３の領域の必要なスレショルド特性の例を示す。図２５（ａ）は、２Ｄディスプレイモードが装置の活性モードであるあることが要求される場合、つまり、２Ｄモードが可能であるようにするために電圧が供給されなければいけない場合の該当領域の特性を示す。タイプ２および４の領域が低電圧で光を透過する一方で、領域１および３にはこれが該当しない。それゆえ、タイプ１および３の領域は低電圧で縦方向モード視差バリアを形成する。電圧が電圧スレショルドＴ１を上回って増加するにつれて、タイプ２の領域はもはや光を透過しないで、領域タイプ１が光を透過し始める。タイプ３および４の領域はそれぞれ非透過および透過なままである。それゆえ視差バリアはスレショルドＴ１において縦方向構成から横方向構成に変化する。およそＴ２に示されるように、電圧が電圧スレショルドを上回ってさらに増加するにつれて、タイプ３の領域を含むすべての領域が透過になり、活性化した２次元ディスプレイモードを提供する。

図２５（ｂ）の領域の特性は次の点を除いて図２５（ａ）のそれと類似する。その点というのは、２次元モードがゼロまたは低電圧範囲に存在することによって、視差バリアに電力が適用されない場合にディスプレイが２次元モードで動作するようにするという点である。電圧スレショルドＴ３領域以下の全タイプは透過である。タイプ３の電圧スレショルドＴ３領域以上は光の透過を止め、タイプ２の電圧スレショルドＴ４およびＴ５間の領域は光の透過を止める。タイプ１および４の唯一の領域であるスレショルドＴ４およびスレショルドＴ５の間が光を透過し、それによって横方向視差バリア動作モードを提供する。タイプ１の領域のスレショルドＴ５以上は光の透過を止め、タイプ２の領域が透過になることによって、縦方向動作モードを提供する。図２５（ｂ）の特性は２−Ｄモードが低またはゼロ適用電圧で獲得され、ディスプレイが２−Ｄモードで使用される場合にほとんどまたはまったく余剰電力が必要とされないという利点を有する。

液晶の異なる厚みの領域はタイプ１，２，３の領域を規定するために提供され得る。液晶の厚みはステップまたはランプを提供されることで変化し得る。ステップまたはランプは液晶セル内でフォトレジストなどのポリマーを用いて生成され得る。常に透過である領域４は完全にポリマーから形成される。そのような構造は周知であり、たとえばフォトリソグラフィーによって加工され得る。ステップ構造は均一な電極が提供される基板上に加工され得る。対向の基板はまた均一な電極が提供される。ポリマーステップおよび対向基板の間の隙間は適切な液晶で埋められる。配向表面は、液晶を配向し、ネマチック液晶の場合における領域間でダレクター構成を変化させる能力を提供するためにそれぞれの基板上に形成され得る。

代わりに、たとえば異なる厚みの領域を有するＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの不均一な厚みを有する電極が用いられ、同時に、異なる厚みと電極の液晶領域を提供する。

切り換え可能な媒体として強誘電性液晶を用いて図２４（ａ）〜２４（ｃ）の視差バリアが埋め込まれることがある。周知のように、電極中の電圧パルスの適用によって、適用されたパルスのパラメーター（パルス電圧およびパルス幅を含む）に従って、視差バリアのＦＬＣ層の特定領域の切り換えが可能である。図２６はパルス電圧に対するパルス期間のグラフで、パルス期間電圧平面として知られる平面を規定する。図２６のグラフは３つの曲線の対、７９，８０；７９’、８０’；７９”、８０”を示す。これらの曲線の第１の対を検討すると、曲線７９と８０の間の領域８１は、領域的な切り換えが発生するパルス幅とパルス電圧状態を示す。曲線７９以下の液晶材料は切り換えらない。曲線８０以上の材料は完全に切り換わる。矢印は厚みが増す効果を示すことで、曲線７９’、８０’が第１の曲線７９、８０より厚い液晶材料を有する視差バリアの領域のパルスに対する反応を示し、曲線７９”、８０”がさらに厚い液晶材料を有する視差バリアの領域のパルスに対する反応を示せるようにする。増した厚みによってスイッチングスレショルドを変化させる。この影響は、より高いパルス電圧に対する曲線の反応を変化させる。低電圧では、領域的なスイッチング領域８１、８１’、８１”の幅はわずか２〜３ボルトで、曲線の対は厚みにおけるマイクロメーター変化あたりおよそ２０ボルト変化する。あるパルス幅にとって、液晶の異なる厚みを切り換えるためにパルス電圧が変化させられることがあり、それによって、視差バリアの位置が変わる。例として、図２６におけるＡと記された位置を検討すると、あるパルス幅とパルス電圧において、第１の厚みに対するスイッチング動作を示す曲線７９，８０に対して、位置Ａは曲線８０の上にあるので、材料は完全に切り換えられるが、曲線７９’、８０’に表されるより大きな厚みに対して材料は切り換えられない。

図２６に示されるように、ＢおよびＣで示される２つの位置が曲線の対にあり、２つの厚みを同時に駆動して横方向または縦方向バリアのどちらかを生成することは可能である。

図２６の中間の曲線７９’、８０’の対はタイプ３の領域に対応する。タイプ１，２の領域は、曲線７９，８０の対かまたは曲線７９”、８０”の対のどちらかに対応し得る。

他の双安定の液晶モードもまた存在する。これは上記のＦＬＣ材料に対するスイッチングスレショルドの変化に同様に対応して、図２４（ａ）〜２４（ｃ）の視差バリアにおいて用いられ得る。これらは、いくつかの異なるタイプ（つまり１８０°または３６０°ツイスト）を有するＢＴＮ（ｂｉｓｔａｂｌｅ ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）液晶、ＺＢＤ（ｚｅｎｉｔｈａｌ ｂｉｓｔａｂｌｅ ｍｏｄｅ）、ｂｉｎｅｍ１８０ネマチックモード（ＢＴＮの別の充填）を含む。一般的に、ネマチック材料は上記のＦＬＣモードに必要とされるセルの厚みの約２倍であるという利点を有する。

異なる誘電体材料がそれぞれの領域で用いられ得てＬＣ層にドロップされる電圧を制御する。液晶の実効的な誘電率は電圧が適用されて切り換わるのに応じて変化することに注意すべきである。このことが図２７に示されている。図２７は、適用された電圧の関数としてのネガティブデルタイプシロンネマチック液晶の３．７μｍ厚みの層の効果的な誘電率を示す。

図２８は、液晶の７μｍ厚みの層に対する電圧での透過の反応のモデルを示し、これは図７のタイプ２の領域に用いられる。目盛りに示される電圧は液晶層にドロップされた電圧である。およそ３．２Ｖの明るい状態は図２４（ａ）の縦方向モードに用いられ、４．１Ｖの暗い状態は図２４（ｂ）の横方向モードにおいて使用され、６．５Ｖのさらに明るい状態は図２５（ｃ）の２次元ディスプレイモードに用いられる。

図２９は液晶の３．７μｍ厚みの層に対する透過電圧反応のさらなるモデルであり、これは図２４（ａ）〜２４（ｃ）における領域タイプ１または３のどちらかに適用され得る。約２．６Ｖより下の暗い状態および約４．０Ｖの明るい状態がある。

タイプ１および３の領域の間の厚いステップが異なる誘電率を有する材料を用いて生成される場合、図２４（ａ）のバリアは、領域１および３に対する液晶の３．７μｍ厚みの層および領域タイプ２に対する液晶の７μｍ厚みの層を用いて獲得され得る。領域タイプ４は常に透過である。この配置は図３０に示されている。図３０は図２４（ａ）〜２４（ｃ）の視差バリアを通る断面概略図である。

視差バリアは２つの基板８２および８３を有し、その間に液晶８４および樹脂８５が配置されている。樹脂８５は段階状の厚みを有して配置され、上記のようにタイプ１〜４の領域を規定する。領域タイプ４は常に透過であるため、純粋に樹脂を含む。タイプ１および３の領域は液晶の３．７μｍ厚みの層をおよび樹脂と等しい深さを有する。しかし、タイプ１（１に固定されたε）の領域における樹脂の誘電体定数はタイプ３の領域における樹脂の誘電率（２に固定されたε）に等しくない。タイプ２の領域は液晶の７μｍ厚みの層およびそれに対応する薄い樹脂を含む。タイプ２および４の領域における樹脂の誘電体定数は同じであり得る。タイプ１および３の領域の誘電体定数はタイプ２および４（注意書きされたように、互いに異なる）の領域のそれと異なる。

樹脂８５が設置されている基板８３は均一にラビングされ得る。液晶８４が設置される基板８２は、ラビングされ得て異なる領域に異なる液晶ディレクター構成を提供する。それは液晶セルの製造中に必要とされるためである。

アドレス電極および配向膜のような他の構成成分は図３０から省略されている。

縦方向、横方向、２Ｄモードにおいて光を透過するタイプ１〜３の領域は、領域タイプ４のカラーおよび輝度（常に透過）と一致する光を透過し、十分な２Ｄ、３Ｄの画像および一貫性が表示されるようにする。

本発明は、マルチビュー指向性ディスプレイに関し、このマルチビュー指向性ディスプレイは２つ以上の画像を表示し、各画像は異なる方向から見える。従って、異なる方向からディスプレイを見る２人の観察者は、互いに異なる画像を見る。そのようなディスプレイは、例えば、自動立体視（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）３−Ｄディスプレイ装置またはデュアルディスプレイ装置に用いられ得る。

９ ディスプレイ
１０、１２５ 画像ディスプレイ（表示）層
１１、１１’、１１” カラーピクセル
１２、１２’、１２６ 視差光学素子（視差バリア）
１３、１２７ 開口
１４ ピクセル
１８、２１ 液晶層
２０ リターダ
２３ リターダの第１の部分
２４ リターダの第２の部分

Claims (13)

1. 画像を表示する画像表示層と、該画像表示層が表示する該画像を分離する視差光学素子とを備え、該視差光学素子が第一方向に視差バリアを形成する第一方向表示モードと、該視差光学素子が該第一方向に直交する第二方向に視差バリアを形成する第二方向表示モードとを立体画像を表示する動作モードとして有する立体画像表示装置であって、
   該視差光学素子は、
   該第一方向に伸びている第一電極と、
   該第二方向に伸びている第二電極とを有するものであり、
   該第一電極及び該第二電極は、該視差バリアが該第一方向あるいは該第二方向に沿って形成されるようお互いに独立して駆動されるものであり、
   該画像表示層を構成するピクセルは、複数のカラーピクセルを複合してなる複合ピクセルであり、
   該複合ピクセルは、その平面形状を正方形としたものであることを特徴とする立体画像表示装置。
2. 前記第一電極及び前記第二電極はそれぞれ、複数のストライプ電極を含むものであり、
   該第一電極及び該第二電極のそれぞれを構成する該複数のストライプ電極は、等間隔で並べられていることを特徴とする、請求項１に記載の立体画像表示装置。
3. 前記第一電極及び前記第二電極は、これらの間に絶縁層を介在させて積層したものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の立体画像表示装置。
4. 前記第一方向表示モードにおいて、前記第一電極が前記第二電極に対して独立して駆動されるよう、前記第一電極に駆動電圧を印加することを特徴とする、請求項１に記載の立体画像表示装置。
5. 前記第二方向表示モードにおいて、前記第二電極が前記第一電極に対して独立して駆動されるよう、前記第二電極に駆動電圧を印加することを特徴とする、請求項１に記載の立体画像表示装置。
6. 二次元画像を表示する二次元画像表示モードを、前記立体画像を表示する動作モードである前記第一方向表示モード及び前記第二方向表示モードに加えて設け、
   前記二次元画像表示モードを、前記第一電極及び前記第二電極に駆動電圧を印加しない動作モードとすることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
7. 前記第一方向表示モード及び前記第二方向表示モード以外の動作モードで動作するとき、前記第一電極及び前記第二電極を該両電極に駆動電圧を印加しない状態とすることを特徴とする、請求項１に記載の立体画像表示装置。
8. 立体画像を表示する動作モードとして第一方向表示モード及び第二方向表示モードを有する立体画像表示装置で使用され、該第一方向表示モードでは第一方向に視差バリアを形成し、該第二方向表示モードでは、該第一方向に直交する第二方向に視差バリアを形成する視差光学素子であって、
   該第一方向に伸びている第一電極と、
   該第二方向に伸びている第二電極とを有し、
   該第一電極及び該第二電極は、該視差バリアが該第一方向あるいは該第二方向に沿って形成されるようお互いに独立して駆動されるものであり、
   該立体画像表示装置は、画像を表示する画像表示層を有し、
   該画像表示層を構成するピクセルは、複数のカラーピクセルを複合してなる複合ピクセルであり、
   該複合ピクセルは、その平面形状を正方形としたものであることを特徴とする視差光学素子。
9. 前記第一電極及び前記第二電極はそれぞれ、複数のストライプ電極を含むものであり、
   該第一電極及び該第二電極のそれぞれを構成する該複数のストライプ電極は、等間隔で並べられていることを特徴とする、請求項８に記載の視差光学素子。
10. 前記第一電極及び前記第二電極は、これらの間に絶縁層を介在させて積層したものであることを特徴とする、請求項８または９に記載の視差光学素子。
11. 立体画像を表示する動作モードとして第一方向表示モード及び第二方向表示モードを有する立体画像表示装置で使用され、該第一方向表示モードでは第一方向に視差バリアを形成し、該第二方向表示モードでは、該第一方向に直交する第二方向に視差バリアを形成する視差光学素子を製造する方法であって、
    基板の上に、該第一方向に伸びている第一電極を形成するステップと、
    基板の上に、該第二方向に伸びている第二電極を形成するステップと、
    該第一電極及び該第二電極をお互いに独立して駆動することにより、該視差バリアが該第一方向あるいは該第二方向に沿って形成されるよう、該第一電極と該第二電極とを電気的に分離する絶縁層を形成するステップとを含み、
    該立体画像表示装置は、画像を表示する画像表示層を有し、
    該画像表示層を構成するピクセルは、複数のカラーピクセルを複合してなる複合ピクセルであり、
    該複合ピクセルは、その平面形状を正方形としたものであることを特徴とする、視差光学素子の製造方法。
12. 画像を表示する画像表示層と、該画像表示層が表示する該画像を分離する視差光学素子とを備え、該画像表示層を構成するピクセルを、複数のカラーピクセルを複合してなる、平面形状が正方形である複合ピクセルとした立体画像表示装置を、該視差光学素子が第一方向に視差バリアを形成する第一方向表示モードと、該視差光学素子が該第一方向に直交する第二方向に視差バリアを形成する第二方向表示モードとで、立体画像が表示されるように駆動する方法であって、
    該第一方向表示モードにおいて、該第一方向に伸びている第一電極が該第二方向に伸びている第二電極に対して独立して駆動されるよう該第一電極に駆動電圧を印加し、
    該第二方向表示モードにおいて、該第二電極が該第一電極に対して独立して駆動されるよう該第二電極に駆動電圧を印加することを特徴とする、立体画像表示装置の駆動方法。
13. 前記第一方向表示モード及び前記第二方向表示モード以外の動作モードで動作するとき、前記第一電極及び前記第二電極を該両電極に駆動電圧を印加しない状態とすることを特徴とする請求項１２に記載の立体画像表示装置の駆動方法。

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