JP5242695B2 - ディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイに関する。このようなディスプレイは、例えば携帯電話、ラップトップパソコン、テレビ、デスクトップモニタなどにおける指向性ディスプレイとして用いられ得る。このような表示装置は、例えば従来のディスプレイ、プライバシーディスプレイ、裸眼立体型３Ｄディスプレイなどの複数画像表示機能を有する。

複数のユーザは、従来の表示装置において同じ画像を同時に見ることができる。従来の表示装置の属性は、複数の観察者がディスプレイに対して異なる角度から同じ画像を見ることができる（以下、“パブリックモード”）というものである。これは、例えば空港および鉄道の駅での出発情報の表示などで、同じ情報を多くのユーザが必要とする場合に有効である。しかしながら、同じディスプレイから、角度に依存した情報を各ユーザまたは複数のユーザが見ることができることが望ましいといったケースも多い。例１としては、“デュアルビュー”が挙げられる。自動車の助手席の人が映画を見ている間に、自動車のダッシュボードに設けられた１つのディスプレイが、衛星ナビゲーションデータを運転手に表示するといったケースである。例２としては、“プライバシー”が挙げられる。一人のディスプレイユーザが公衆の場で極秘情報の閲覧を望み、そのため極秘画像を軸上のみに（すなわち、そのユーザの目のみに）表示することが望ましく、また、第３者に見られてもよい非極秘画像は軸外に表示することが望ましいと判断されるケースである。例３としては、“３Ｄ機能”が挙げられる。ディスプレイからの３Ｄ画像（奥行きが知覚される画像）を見るために、一人のユーザが、それぞれの目に向けられる異なる画像（立体ペア）を必要とするケースである。

英国特許出願公開第２４０５５４２号は、指向性表示を行うための視差光学素子およびディスプレイの使用について記載している。英国特許出願公開第２４０５５４２号に記載されている実施形態は、デュアルビューディスプレイの実現に焦点を当てているが、これによって２つの独立した画像を、２つの異なる主方向において見ることができる。車内での使用に応用することが強調され、そのため、表示の通常軸の左側で１つの画像を見ることができる一方、表示の通常軸の右側で第２画像を見ることができる。同じ画像を左右どちらの観察者にも向けることによって、正常な“パブリック”モードが実現される。パブリックモードの主な欠点は、視差光学素子が取り付けられていない同様の画像パネルに比べて、当該構成による画像は５０％の解像度および約５０％の輝度しか有していないことである。このような相対的に低いパブリックモード性能は、当該表示モードの応用を、比較的狭い市場に限定してしまう。英国特許出願公開第２４０５５４２号はまた、パブリック広域視認モードおよびプライベート狭域視認モードを可能にする切替可能なプライバシー表示を実現し得るということを記載している。しかしながら、英国特許出願公開第２４０５５４２号は、プライバシー表示をどのようにして実現するかを明確に教示しておらず、また、上記プライバシー表示においてどのようにパブリック広域視認モードとプライバシー狭域視認モードを電子的に切り替えるかということも記載していない。

２００６年９月２７日、シャープ株式会社は、添付の図１に示すように、既存の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と視差光学素子とを組み合わせることによって３つの独立した画像を同時に表示する“トリプルビュー指向性視認ＬＣＤ（以降、”トリプルビューディスプレイ）を発表した。ディスプレイ９ｘは、基板７に形成された表示装置９ｂおよび視差光学素子２を備え、視認領域２８において視認し得るように３つの像を表示する。このＬＣＤは、以下の画像機能、すなわちパブリック広域視認モードおよびトリプルビューモードを実行し得る。トリプルビューモードでは、３つの独立した画像が、異なる方向から視認可能なように表示され、これにより、１つの画像が観察者５によって実質的に軸上で視認され得、その一方で、他の画像が観察者５ｂによって表示の左において実質的に軸外で視認され得、また一方で、他の画像が観察者５ｃによって表示の右において実質的に軸外で視認され得る。軸上のユーザ５が軸外では視認できない内容を視認できるので、トリプルビューモードはまた、プライバシーモードとして機能する。同じ画像を左の観察者５ｂ、中央の観察者５、そして右の観察者５ｃに向けることによって、通常のパブリックモードがトリプルビューディスプレイにおいて実現される。パブリックモードの主な欠点は、視差光学素子が取り付けられていない同様の画像パネルと比べて、当該構成による画像は３３％の解像度および約３３％の輝度しか有していないことである。このように相対的に低いパブリックモード性能は、当該表示モードの応用を、比較的狭い市場に限定してしまう。

英国特許出願公開第２４２６３５２号は、パブリック広域視認モード、プライベート狭域視認モード、および裸眼立体３Ｄモードを実現し得るディスプレイについて記載している。米国特許出願第１１／３４８６０２号は、パブリック広域視認モード、プライベート狭域視認モード、デュアルビューモード、および裸眼立体３Ｄモードを実現し得るディスプレイについて記載している。英国特許出願公開第２４２６３５２号および米国特許出願第１１／３４８６０２号の主な欠点は、付加的な画像機能を有するディスプレイを実現するために、追加の液晶切替セルが必要となることである。追加の液晶切替セルは、ディスプレイモジュール全体の相対的な厚さおよび重さを約４０％増加してしまう。追加分の重さおよび厚さは非常に望ましくなく、特に、携帯電話、ラップトップパソコンなどの携帯表示製品には望ましくない。追加の液晶セルを用いる表示パネルの視野角属性を変更する方法は、英国特許出願公開第２４１３３９４号、英国特許出願公開第２４２７０３３号、英国特許出願公開第２４３９９６１号、特開平９−２３０３７７号公報、ＪＰ３６０７２７２、ＪＰ３６０７２８６、米国特許第５８２５４３６号、および国際公開第０４０７０４５１号に記載されている。

液晶ディスプレイの自然な視野角依存を利用することによって切替可能なプライバシーを実現する方法を説明している技術は多数存在し、その中には、特開平９−２３０３７７号公報、米国特許第０５８４４６４０号、米国特許出願公開第２００７００４０９７５Ａ１号、米国特許出願公開第２００７０１２１０４７Ａ１号、米国特許出願公開第２００６０１０９２２４号、米国特許出願公開第２００４０２０７５９４号、英国特許出願公開第２４２８１５２Ａ１号、特開平１１−３０７８３号公報、米国特許第６６４６７０７号、特開平１１−３０７８３号公報、米国特許出願公開第２００６０２６７９０５Ａ１号、米国特許出願公開第２００７００４６８８１号、英国特許出願公開第２４２８１０１号、英国特許出願第０７２１２５５．８号が含まれる。既存の表示パネルに余分な厚さや重さを加えないという点ではこれら全ての方法は有効であるが、これらは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モードの使用に特定され、（例えば）切替可能なプライバシー有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイの製造には用いることができない。

米国特許第５８４４６４０号、米国特許出願公開第２００７００４０９７５号、および米国特許出願公開第２００７０１２１０４７号は、単一層ＬＣＤパネルの視野角属性を変更するための技術を開示している。これは、垂直配向ネマティック（ＶＡＮ）ＬＣモード用に実現される。これらの技術は、視差光学素子を必要としないものである。

切替不可能なプライバシーディスプレイを製造するためのレンズおよび視差光学素子を用いる関連従来技術には、特開平２００２−２９９０３９号公報、特開平２００６−２３６６５５号公報、米国特許第６８０９４７０号、米国特許第７０９１６５２号、米国特許第６９３５９１４号、国際公開第０１３３５９８号、国際公開第０３００７６６３号が含まれる。パブリック広域視認モードとプライベート狭域視認モードとの間の切替機能を有しないディスプレイは、２つのモード間で切替可能なディスプレイに比べて特有の欠点を有している。

可動部を有することなくパブリックモードからプライベートモードへ切り替えるための方法では、光制御フィルムを表示パネルの裏側に設け、電子的にオンとオフとの切替が可能な拡散器を、光制御フィルムとパネルとの間に配置する。拡散器が起動していないときは、光制御フィルムが視野角の範囲を制限し、表示はプライベートモードになる。拡散器が起動すると、広い角度範囲で進む光がパネルを通過し、表示はパブリックモードになる。また、光制御フィルムをパネルの正面に設けることも可能であり、同様の効果を実現するために、切替可能な拡散器を光制御フィルムの正面に配置することも可能である。これらのタイプの切替可能なプライバシー装置は、米国特許第５８３１６９８号、米国特許第６２１１９３０号、および米国特許第０５８７７８２９号に記載されている。これらには共通した欠点がある。それは、表示がパブリックモードであろうとプライベートモードであろうと、光制御フィルムが常に入射光の大部分を吸収してしまうということである。このため、光の利用に際して、表示が不十分なものとなってしまう。パブリックモードにおいて、拡散器は広い角度範囲を通して光を拡散させるので、バックライトをより明るくして補償しないと、パブリックモードにおけるこれらの表示はプライベートモードに比べて暗くなってしまう。

ＬＥＤおよびＯＬＥＤディスプレイに適用するためのアドレス方式が米国特許第６４２１０３３号に記載されているが、これは、複数の対向電極を使用することによって、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の総量を増やすことなく、アクティブマトリックスディスプレイの効果的な解像度向上を制御するものである。しかしながら、米国特許第６４２１０３３号は、複数画像機能ディスプレイを製造するために複数の対向電極を用いることは提案していない。

本発明の第１側面によると、複数の視差素子を有する視差光学素子と、グループとして構成される複数の画素を有する表示装置であって、前記グループにおける対応する画素がそれぞれ異なる視認領域において視認可能となるように、各グループが前記視差光学素子の前記視差素子と協働する表示装置と、前記表示装置における任意の第１および第２領域を選択することが可能であり、異なる視認範囲特性の第１および第２表示視認モードを同時に実現するために、前記第１領域の各グループの画素の第１コンビネーション、および前記第１コンビネーションとは異なる、前記第２領域の各グループの画素の第２コンビネーションを、画像表示のために、同時に選択することが可能な制御部（control arrangement）と、を備えるディスプレイを提供する。

前記制御部は、前記表示装置における少なくとも１つのさらなる任意の領域を選択することが可能であり、前記第１および第２表示視認モードの視認範囲特性とは異なる視認範囲特性の少なくとも１つのさらなる同時視認モードを実現するために、前記第１および第２コンビネーションとは異なる、前記少なくとも１つのさらなる領域における各グループの画素の少なくとも１つのさらなるコンビネーションを、画像表示のために、選択することが可能であってもよい。前記少なくとも１つのさらなる領域は、単一の第３領域を含んでもよい。または、前記少なくとも１つのさらなる領域は、複数のさらなる領域を含んでもよい。

前記第１表示視認モードはパブリックモードであってもよい。

前記視認領域のうち、隣接する視認領域は部分的に重なってもよい。

前記視差光学素子は制御可能ではなくてもよい。

表示モードの選択は、各グループの画素選択によってのみ決定されてもよい。

前記表示視認モードのそれぞれが、表示軸を含む視認領域を有する第１プライベートモード、前記表示軸からオフセットされる視認領域を有する第２プライベートモード、パブリックモード、前記表示軸の一方の側に位置する視認領域を有する第１デュアルビューモード、前記表示軸の１つの側に位置する視認領域を有する第２デュアルビューモード、および裸眼立体モードのうちの少なくともいくつかから選択されてもよい。前記表示視認モードのうちの少なくとも１つは前記裸眼立体モードを含み、前記ディスプレイは、前記表示装置による表示のために、ユーザ操作可能な制御装置の３次元画像を生成する画像生成器と、ユーザ操作を検出する入力装置と、を含み、前記画像生成器は、入力装置によるユーザ操作の検出に応じて、前記制御装置画像の知覚される奥行き位置を変更するように構成されていてもよい。前記制御装置は、制御ボタンであってもよい。前記画像生成器は、前記入力装置による検出に応じて、前記制御ボタン画像の上面の知覚される奥行き面を変更するように構成されていてもよい。前記入力装置は、マウス、タッチスクリーン、ジェスチャー認識装置、および近接検出器のうちの１つを含んでもよい。

各視差素子は、２次元視差を実現してもよい。

各視差素子は、１次元視差を実現してもよい。各グループは、協働する前記視差素子の中心に位置合わせされた第１画素と、前記第１画素の両側に位置する第２および第３画素と、前記第２または第３画素における前記第１画素とは反対の側に位置する少なくとも１つの第４画素と、を含んでもよい。前記少なくとも１つの第４画素は、隣接するグループによって共有されてもよい。

各グループは、協働する前記視差素子の中心線を含み、かつ、前記視差光学素子に対して略垂直に延びる面の両側に位置する第１および第２画素と、前記面を基準にして、前記第１および第２画素の両側に位置する第３画素と、を含んでもよい。前記第３画素のうちの少なくとも１つは、隣接するグループによって共有されてもよい。

各グループは、協働する前記視差素子の中心線を含み、かつ、前記視差光学素子に対して略垂直に延びる面の両側に配置されている第１および第２画素と、前記第１および第２画素のそれぞれにおける面とは反対の側に配置されている第３および第４画素と、を含んでもよい。

各グループの画素は同じ色を有してもよい。

前記視差光学素子は、視差素子の１次元アレイを含んでもよい。または、前記視差光学素子は、視差素子の２次元アレイを含んでもよい。

前記視差光学素子は、レンズアレイを含んでもよい。または、前記視差光学素子は、視差バリアを含んでもよい。各視差素子は、レンズを備える開口を含んでもよい。

前記視差光学素子は、前記表示装置の基板上に形成されてもよい。または、前記視差光学素子は、前記表示装置の基板に取り付けられてもよい。

前記視差光学素子は、前記表示装置の複数の外部素子の間に配置されてもよい。

前記表示装置は、透過型装置、反射型装置、および半透過型装置のうちの１つであってもよい。前記表示装置は、液晶装置であってもよい。

前記表示装置は、発光型装置であってもよい。前記表示装置は、発光ダイオード装置、有機発光ダイオード装置、プラズマ表示装置、電界放出装置、およびブラウン管のうちの１つであってもよい。

前記視差光学素子は、前記表示装置と前記視認領域との間に配置されてもよい。

視認モードを手動で選択できるように、前記表示装置と協働する手動入力部（manual input arrangement）を備えてもよい。前記手動入力部は、タッチスクリーン部（touchscreen arrangement）を含んでもよい。

本発明の第２側面によると、視差光学素子と、グループとして構成される複数の画素を有する表示装置と、を備え、各グループは、前記視差光学素子の視差素子と協働し、前記視差素子に位置合わせされている第１画素と、前記第１画素の両側に位置する第２および第３画素と、前記第２および第３画素における前記第１画素とは反対の側に位置する少なくとも１つの第４画素と、を含むディスプレイを提供する。

本発明の第３側面によると、表示装置と、前記表示装置による表示のために、ユーザ操作可能な制御装置の３次元画像を生成する画像生成器と、ユーザ操作を検出する入力装置と、を備え、前記画像生成器は、前記入力装置によるユーザ操作の検出に応じて、前記制御装置画像の知覚される奥行き位置を変更するように構成される双方向３次元ディスプレイを提供する。

前記表示装置は、裸眼立体型表示装置であってもよい。

前記制御装置は、制御ボタンであってもよい。前記画像生成器は、前記入力装置による検出に応じて、制御ボタン画像の上面の知覚される奥行き面を変更するように構成されてもよい。

前記入力装置は、マウス、タッチスクリーン、ジェスチャー認識装置、および近接検出器のうちの１つを含んでもよい。

このため、異なる視野角特性を有する異なる視認モードを同時に実現可能なディスプレイを提供することができる。異なるモードはディスプレイのどこにおいても実現し得、これによって、所望の操作を行うためのディスプレイを構成する上で完全な柔軟性を実現する。各グループにおいてどの画素がアクティブであるかを選択することによってモードが選択されるので、領域の選択は全く任意に行われる。このため、画素グループの全てによって、同じ視認領域能力が実現される。所望であれば、ディスプレイ全体は単一モードで操作されてもよく、特定の実施形態において利用可能なモードのいずれかから選択されてもよい。しかしながら、ディスプレイは、ディスプレイにおける任意の領域内の利用可能なモードから視認モードのいずれかを提供し、ディスプレイにおける他の任意の領域内の他の利用可能なモードのいずれかも同時に提供する能力を有する。

典型的な実施形態では、ピクセル型画像ディスプレイと組み合わされる視差光学素子は、画像ディスプレイの画素に対する角度依存視認ゾーンを作り出す。データを画像ディスプレイの画素に適切に適用することを通じて、少なくとも４つの明確な画像表示機能が実現され得る。これらの画像表示機能は、限定するわけではないが、パブリックモード、プライベートモード、デュアルビューモード、および裸眼立体３Ｄモードを含む。パブリックモードでは、表示される画像が全方向から視認可能である。プライベートモードでは、異なる方向から視認可能な少なくとも２つの独立した画像が表示され、これにより、１つの画像が実質的に軸上で視認可能である一方、もう一方の画像は実質的に軸外で視認可能である。デュアルビューモードでは、少なくとも２つの独立した画像が表示され、これにより、１つの画像がディスプレイの左において実質的に軸外で視認可能である一方、もう一方の画像はディスプレイの右において実質的に軸外で視認可能である。裸眼立体３Ｄモード（以下、３Ｄモード）では、奥行きを有しているように見える画像が表示され、こうして３次元画像が実現される。

ピクセル型画像表示装置は、限定するわけではないが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、またはプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、または泳動ディスプレイ、またはプラズマディスプレイパネル、または電界放射ディスプレイ（ＦＥＤ）、または表面伝導電子放出ディスプレイ（ＳＥＤ）、または発光ダイオードＬＥＤディスプレイ、またはプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、または電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）などを含み得る。

ピクセル型画像ディスプレイは、限定するわけではないが、透過型ディスプレイ、または発光型ディスプレイ、反射型ディスプレイ、または半透過型ディスプレイであり得る。

画像パネルの上の画素の構成配置は重要ではない。したがって、ピクセル型画像ディスプレイは、限定するわけではないが、画素カラーの一次元のアレイであってもよく、または、Ｐｅｎｔｉｌｅ ＲＧＢＷ^ＴＭにおいて構成されるカラーまたは画素の２次元アレイであってもよい。

視差光学素子は、透過型および非透過型の領域からなる視差バリアであってもよい。視差光学素子は、レンズアレイからなってもよい。視差光学素子は、視差バリアおよびレンズアレイからなってもよい。視差光学素子は、一次元において周期的であってもよい。視差光学素子は、２次元において周期的であってもよい。レンズ素子は、光を面（円柱レンズ）に焦点を合わせてもよく、点（球面レンズ）に焦点を合わせてもよい。

視差光学素子は、画像表示装置に後から取り付けられる基板上に組み立てられてもよい。視差光学素子は、観察者に最も近い画像パネルの基板上に直接形成されてもよい。視差光学素子は、画像パネルを形成する基板間に形成されてもよい。

視差光学素子上の構造のピッチは、ディスプレイの中心軸の周りに位置するユーザに対して、画像パネルディスプレイの広さにわたって均一な画像視認を可能にするように選択される。

視差光学素子のピッチは、４つの画素のピッチと略同一である。視差光学素子は、各画素について、角度依存視認ゾーンを生成する。第１画素は、画像ディスプレイの軸上で実質的に視認可能であってもよい。第２画素は、軸上で部分的に視認可能であってもよく、画像ディスプレイの右の軸外で部分的に視認可能であってもよい。第３画素は、軸上で部分的に視認可能であってもよく、画像ディスプレイの左の軸外で部分的に視認可能であってもよい。第４画素は、画像ディスプレイの軸外で実質的に視認可能であってもよい。

ピクセル型画像表示装置に画像を表示する視差光学素子および方法は、あらゆるタイプのピクセル型情報ディスプレイと連動して用いられてもよく、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、またはプラズマディスプレイ、または電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、または電気泳動ディスプレイなどと連動して用いられてもよい。このような技術はまた、透過型、放射型、反射型、および半透過型のピクセル型ディスプレイタイプと互換性がある。あらゆるタイプのピクセル型情報ディスプレイに対するこのような普遍的な適用性は、商業的に有利な点を有する。それは、たった１つの技術の開発によって、複数画像機能性があらゆるピクセル型情報ディスプレイに適用可能だからである。

視差光学素子は、情報ディスプレイに付加される物理的要素のみであり得る。視差光学素子は比較的薄く（＜５００μｍ）、結果として、画像ディスプレイに適用可能な厚さまたは重さを増加することはない。ディスプレイ用の複数画像機能を実現するために、視差光学素子を画像ディスプレイの画素に近接して配置できるように、画像ディスプレイにおける基板の厚さを低減することが必要な場合がある。その結果、画像表示装置および視差光学素子を含む、ディスプレイの全体的な厚さおよび重さは、変更が施されていない元の画像ディスプレイパネルのものと同じである。この特徴は、厚さおよび重さが重要な測定基準となる、携帯電話、ラップトップコンピュータなど、携帯表示製品について特に重要な利点である。

一度、視差光学素子が正確に画像ディスプレイに取り付けられると、全ての複数画像機能を、画像表示方法を介して起動させることができる。したがって、複数画像機能間の切替は、安価であり、信頼性があり、速い。画像表示方法はまた非常に単純であり、このため、演算パワーをほとんど必要としない。例えばプライバシーなどの画像機能は、非常に速く起動させることができる。概して、画像表示機能のいずれかの起動時間は、ディスプレイのリフレッシュ時間と密接に関連し、典型的には１００ｍｓよりも速く、例えば、ある表示については１ｍｓよりも速い場合もある。

さらなる長所は、適切に視差光学素子を設計することによって、水平・垂直の両方向および対角線方向（３６０°）におけるプライバシーが実現される。さらなる有利な点は、デュアルビューモードまたは３Ｄモードを用いつつ、プライバシー機能を起動させることができることである。

さらなる長所は、複数のプライバシー強度オプションが与えられ得ることである。その結果、ユーザは自分たちの要求および環境に合うように、プライバシー強度およびプライバシー方向を選択することができる。例えば、ユーザは、自分の左に“標準”画像プライバシー強度を選択し得るが、自分の右には画像プライバシーを選択しない。他の例では、ユーザは、自分の左に“強い”画像プライバシー強度を選択し得るが、自分の右には画像プライバシーを選択しない。プライバシーモードの汎用性によると、ユーザは、画像プライバシーの所望のレベルを維持しつつ、画像ディスプレイの軸上輝度および解像度を最大化することができる。

さらなる長所は、表示用の複数画像機能は、ディスプレイの表面上の異なる空間的位置において同時に起動し得ることである。したがって、表示の一部が極秘情報（パスワードまたは像など）を隠し、表示の他の部分は３Ｄコンテンツを示し、表示の他の部分がデュアルビューコンテンツを示すといった表示を実現することができる。概して、表示における空間的位置は、上記画像機能のいずれかを提供し得る。

輝度および解像度の点から、パブリックモード性能は、複数画像表示機能を提供する他の指向性ディスプレイよりもはるかに高い。パブリックモードは大部分の時間においてアクティブであるので、パブリックモードの有利な性能は非常に重要である。シャープ株式会社のトリプルビューディスプレイにおける軸上解像度は、本来の画像表示の１／３であり、本発明の典型的実施形態の軸上解像度は、本来の画像表示の３／４である。

本発明の上記、また他の目的、特徴、および長所は、添付の図面を参照して、以下の発明の詳細な説明を読めば容易に理解できるであろう。

従来技術のトリプルビューディスプレイを示す図である。 基板上に形成され、画像パネルに取り付けられた視差光学素子を示す図である。 ピクセル型ディスプレイ（画像パネル）を示す図である。 基板上に形成され、画像パネルに取り付けられた視差光学素子を示す図である。 ピクセル型ディスプレイ（画像パネル）を示す図である。 画像パネルの基板上に形成された視差光学素子を示す図である。 画像パネルの基板上に形成された視差光学素子を示す図である。 ピクセル型ディスプレイ（画像パネル）を示す図である。 画像パネルの基板間に形成された視差光学素子を示す図である。 レンズアレイおよび非透過視差バリアを含む基板上に形成された視差光学素子を示す図である。 レンズアレイを含む基板上に形成された視差光学素子を示す図である。 最密レンズアレイ（close packed lens array）を含む基板上に形成された視差光学素子を示す図である。 非透過型視差バリアを含む基板上に形成された視差光学素子を示す図である。 レンズアレイおよび非透過型視差バリアを含む画像ディスプレイの基板上に形成された視差光学素子を示す図である。 レンズアレイを含む画像ディスプレイの基板上に形成された視差光学素子を示す図である。 最密レンズアレイを含む画像ディスプレイの基板上に形成された視差光学素子を示す図である。 非透過型視差バリアを含む画像ディスプレイの基板上に形成された視差光学素子を示す図である。 レンズアレイおよび非透過型視差バリアを含む画像ディスプレイの基板間に形成された視差光学素子を示す図である。 レンズアレイを含む画像ディスプレイの基板間に形成された視差光学素子を示す図である。 最密レンズアレイを含む画像ディスプレイの基板間に形成された視差光学素子を示す図である。 非透過型視差バリアを含む画像ディスプレイの基板間に形成された視差光学素子を示す図である。 光学素子の帯からなる視差光学素子を示す図である。 光学素子の市松模様の配列からなる視差光学素子を示す図である。 球面レンズからなる視差光学素子を示す図である。 球面レンズからなる視差光学素子を示す図である。 画像ディスプレイの基板に取り付けられた視差光学素子を示す図である。 画像ディスプレイの基板に取り付けられた視差光学素子を示す図である。 画像ディスプレイの基板に取り付けられた視差光学素子を示す図である。 画像ディスプレイの基板に取り付けられた視差光学素子を示す図である。 画像ディスプレイの基板に取り付けられた視差光学素子を示す図である。 １次元カラー画素配置を示す図である。 ２次元カラー画素配置を示す図である。 白画素（Pentile Display）を含むカラー画素配列を示す図である。 千鳥状のカラー画素配列を示す図である。 ディスプレイのユーザのための視点補正を示す図である。 視差光学素子およびピクセル型ディスプレイからなる指向性ディスプレイを示す図である。 画素１ａの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ａの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 画素１ｂの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ｂの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 画素１ｃの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ｃの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 画素１ｄの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ｄの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 パブリック広域視認モードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 強いプライバシーモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 プライバシーモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 洗い出し画像解除プライバシーモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 非対称プライバシー強度を実現する画素に表示される画像を示す図である。 非対称プライバシー強度を実現する画素に表示される画像を示す図である。 非対称プライバシー強度を実現する画素に表示される画像を示す図である。 非対称プライバシー強度を実現する画素に表示される画像を示す図である。 デュアルビューモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 軸外プライバシーを有するデュアルビューモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 軸上プライバシーを有するデュアルビューモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 軸外プライバシーを有するデュアルビューモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 軸上３Ｄモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 軸外３Ｄモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 軸外３Ｄモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 軸外プライバシーを有する軸上３Ｄモードを実現する画素に表示される画像を示す。 軸外洗い流しプライバシーを有する軸上３Ｄモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 偏光子に挟まれた視差光学素子を有する透過型ＬＣＤを示す図である。 積層偏光子の外側に位置する視差光学素子を有する透過型ＬＣＤを示す図である。 セル内偏光子の外側に位置する視差光学素子を有する透過型ＬＣＤを示す図である。 片側のみに位置する視差光学素子および補償層を有する透過型ＬＣＤを示す図である。 バックライトの隣に位置する視差光学素子を有する透過型ＬＣＤを示す図である。 視差光学素子を有する反射型ＬＣＤを示す図である。 視差光学素子を有する半透過型ＬＣＤを示す図である。 視差光学素子を有する半透過型ＬＣＤを示す図である。 視差光学素子を用いて画像を形成するために偏光子を用いないディスプレイを示す図である。 ＯＬＥＤディスプレイのためのアノード配列の平面図である。 ＯＬＥＤディスプレイのためのカソード配列の平面図である。 視差光学素子および画素を示すＯＬＥＤディスプレイの側面図である。 ４つの異なる画像表示機能を同時に発揮するディスプレイを示す図である。 ユーザが規定する画像機能領域を有するディスプレイを示す図である。 ユーザが規定する画像機能ウィンドウを有するディスプレイを示す図である。 ３Ｄボタンを示すウィンドウを有するディスプレイを示す図である。 視差光学素子およびピクセル型ディスプレイからなる指向性ディスプレイを示す図である。 画素１ｅの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ｅの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 画素１ｆの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ｆの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 画素１ｈの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ｈの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 画素１ｇの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ｇの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 パブリック広域視認モードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 強いプライバシーモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 強いプライバシーモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 強いプライバシーモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 ３Ｄモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 視差光学素子およびピクセル型ディスプレイからなる指向性ディスプレイを示す図である。 画素１ｊの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ｊの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 画素１ｋの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ｋの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 画素１ｌの視認ウィンドウを示す図である。 画素１ｌの輝度に対するモデル化された角度応答を示す図である。 パブリック広域視認モードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 強いプライバシーモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 強いプライバシー３Ｄモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。 ３Ｄモードを実現する画素に表示される画像を示す図である。

図２９は、限定するわけではないが、４つの異なる画像機能４０、４１、４２、４３を同時に発揮する複数画像機能ディスプレイ２２を示す。画像機能４０、４１、４２、４３は、任意のサイズ及び形状を有し、ディスプレイ上の異なる空間に配置される。画像機能は、限定するわけではないが、標準モード４０、３Ｄモード４１、プライベートモード４２、およびデュアルビューモード４３であり得る。画像機能４０、４１、４２、４３は、ディスプレイにおける予め規定された領域またはディスプレイ５０（図３０）におけるユーザが規定した領域のいずれかにおいて起動され得る。画像機能４０、４１、４２、および４３はまた、ワードプロセッサ、表計算ソフト、写真画像ビューアー、または映像ビューアーなどのアプリケーションを展開させる特定のウィンドウ６１（図３１）と関連し得る。このようなウィンドウ６１は、ディスプレイ２２上のウィンドウの位置に関係なく、割り当てられた画像機能を維持する。

ディスプレイ２２は、どの画像機能が、またはどの“表示視認モード”が、表示装置におけるどの領域によって実行されているかを選択する制御部（control arrangement）を含む（または、外部制御部と協働する）。表示装置における任意の領域は典型的に、複数の“位相的に接続される”画素を含み、ディスプレイにおける現在のアプリケーションに応じて任意の画像機能を実行するために任意の表示装置領域を制御部が選択し得るように、任意の画像機能を実行することができる。画像機能は同時に実行され、各視差素子と関連する画素の各グループにおいて、どの表示装置画素が、以下に述べるようにどの画像画素に対して表示を行うかを選択する制御部によってのみ、画像機能が選択される。

したがって、図２９に示す例では、制御部は表示装置の４０に対応する“任意の”第１領域と、第１領域の画素の各グループにおける画素の第１コンビネーションとを選択し、第１視認範囲特性を有する第１表示視認モード（通常モードなど）を提供する。制御部は、表示装置の４１、４２、４３に対応する“任意の”第２、第３、および第４領域と、各表示装置領域の各グループにおける画素の第２、第３および第４コンビネーションとを同時に選択し、互いに異なる視認範囲特性で、かつ第１視認範囲特性とは異なる視認範囲特性を有する第２（３Ｄ）、第３（プライベート）および第４（デュアルビュー）表示視認モードを提供する。

図３０は、複数画像機能ディスプレイ２２上のユーザが規定する領域５０を示す。複数画像機能ディスプレイ２２は、アプリケーションを展開する、例えば、ワードプロセッサ、表計算ソフト、写真画像ビューアー、または映像ビューアーを展開するウィンドウ６０を有する。ユーザが規定する領域５０は、例えばマウス、キーボード、またはタッチスクリーンなどの入力装置を介して生成される。予め規定された画像機能４０、４１、４２、４３は、ユーザが規定する領域５０に属し得、ユーザが規定する領域と空間的に重なるウィンドウ６０は、ユーザが規定する領域５０と関連する画像機能に影響される。画像機能は、限定するわけではないが、通常モード４０、３Ｄモード４１、プライベートモード４２、およびデュアルビューモード４３であり得る。

図３０を参照して、ユーザが規定する画像機能領域５０を有する複数機能ディスプレイ２２の特定の例について考える。この例では、ユーザが規定する領域５０の画像機能はプライベートモード４２であり、ユーザが規定する領域５０の外側の全ての領域は通常モード４０である。画像機能プライベートモード４２を有するユーザが規定する領域５０と空間的に重なるウィンドウ６０内に含まれる情報は、ディスプレイに対して略軸上に位置する人によって視認することができる。しかしながら、ユーザが規定する領域５０と空間的に重なるウィンドウ６０内に含まれる情報は、ディスプレイに対して略軸外に位置する人によって視認することができない。ユーザが規定する領域５０と空間的に重ならないウィンドウ６０内に含まれる情報は、ディスプレイに対して軸上に位置する、また、ディスプレイに対して軸外に位置する人によって視認できる。すなわち、ユーザが規定する領域５０と空間的に重ならないウィンドウ６０のための画像機能は通常モードである。

図３１は、ウィンドウ６１を有する複数画像機能ディスプレイ２２を示す。ウィンドウ６１は、ユーザが規定する画像機能４０、４１、４２、４３を有する。ウィンドウ６１は例えば、ワードプロセッサ、写真ビューアー、ウェブブラウザなどのアプリケーションを含み得る。ウィンドウ６１は例えば、写真および／または文字および／または映像情報を含み得る。ウィンドウ６１と関連する画像機能は、限定するわけではないが、通常モード４０、３Ｄモード４１、プライベートモード４２、およびデュアルビューモード４３であり得る。ユーザは、例えばマウス、キーボード、またはタッチスクリーンなどの入力装置を介して、ウィンドウ６１の画像機能を規定し得る。自動処理は、ウィンドウ６１の画像機能を規定し得る。ユーザ処理または自動処理のいずれかによって、ウィンドウ６１がディスプレイを横切るように移動し（“ドラッグアンドドロップ”）、ウィンドウ６１は、画像機能との関連を維持する。

図３１を参照して、ユーザが規定する画像機能を有するウィンドウ６１を備える複数機能ディスプレイ２２の特定の例を考える。この例では、ウィンドウ６１の画像機能はプライベートモード４２であり、ウィンドウ６１の外側の全領域は通常モード４０である。ウィンドウ６１内に含まれる情報は、ディスプレイに対して略軸上に位置する人によって視認することができる。ウィンドウ６１内に含まれる情報は、ディスプレイに対して略軸外に位置する人によって視認できない。

異なる表示装置領域の任意の選択によって、異なる視認範囲特性を有する異なる視認モードを可能にする機能は、後に説明する実施形態において提供される。

好ましい実施形態を図１５に模式的に示すが、これは図３ｂに詳細を示すように、非制御視差光学素子２およびディスプレイ９を備える。視差光学素子は図７ａに基づいて形成され、レンズ素子４のアレイからなり、これによって、レンズ素子間の空間は、不透明物質３で満たされる。代わりとなる視差光学素子のオプションは、図７ｂ、７ｃ、および７ｄにおいて示される。レンズ素子４は、円柱状集光タイプであり、１次元視差を与える。しかしながらその代わり、レンズ素子４は球状集光タイプであってもよく、２次元視差（例えば図１１ａおよび図１１ｂに示すようなもの）を与えてもよい。図１５における視差光学素子２は、ディスプレイ９における４つの画素のピッチ（ピッチ２）と略同一のピッチ（ピッチ１）を有している。ピッチ２は、画素タイプＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤを含む。各レンズ素子４と関連する画素タイプＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤはグループを形成し、該グループは、レンズ素子４に位置合わせされた第１画素１ａと、第１画素１ａの両側に位置する第２画素１ｂおよび第３画素１ｃと、その第２および第３画素の外側の第４画素１ｄとを有している。各第４画素は、隣接する画素グループによって共有されている。タイプＡの画素１ａ、タイプＢの画素１ｂ、およびタイプＤの画素１ｄは、白色画素であってもよい。タイプＡの画素１ａ、タイプＢの画素１ｂ、およびタイプＤの画素１ｄは、カラーのサブ画素であってもよい。レンズ４の頂点は、画素タイプＡの略周辺にその中心が位置する。

不透明物質３（バリア）の幅と視差光学素子のピッチ（ピッチ１）との比が０％から４０％の間で、好ましい値としては約２０％であるとき、満足のいく画像形成（imaging）性能が得られることが分かった。レンズ幅に対するバリア幅の比が大きい場合、良好な画像形成能力をもたらす。しかしながら、上記比が大きすぎる場合、バリアが目に付くことから、画像アーティファクトが生じる。このため、バリア幅は、観察者にとって実質的に控えめであるが、十分な画像形成の結果を実現するように選択される必要がある。市松模様状に構成されるバリア（図１０ｂ）は、１次元バリア構成（図１０ａ）よりも画像アーティファクトを低減することができる。６０μｍのバリア幅と、２４０μｍのレンズ幅と、５０μｍのレンズ高さと、２００μｍの曲率半径を有するレンズとを用いると、好ましい性能が得られることが分かった。基板６の厚さと等しい距離だけ、レンズの頂点は画素層から離れている。基板６の厚さが３０μｍから２００μｍの間で変更されると、満足のいく画像形成性能が得られることが分かった。基板６の厚さが約１００μｍのとき、好ましい性能が得られることが分かった。一般的に、基板６の厚さによって視差光学素子が図１６ｂのように画素タイプＡのための角度依存視認ウィンドウを生成し、これにより、画素タイプＡがディスプレイの観察者５によって軸上で実質的に視認可能であり、ディスプレイの観察者５ｂおよび５ｃによって軸外で実質的に視認不可能なとき、好ましい画像形成性能が得られることが分かった。

視差光学素子が、図１２ｄに基づくピクセル型ディスプレイに取り付けられるとき、好ましい画像形成性能が得られることが分かった。各グループの個々の画素タイプＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、各レンズと協働し、これにより、グループにおける対応する画素は、それぞれ異なる視認領域、または、ディスプレイ９および視差光学素子２（このためこれは、ディスプレイ９と視認ウィンドウとの間に位置する）の前の“ウィンドウ”において視認可能である。角度依存視認領域、または、画素タイプＡのウィンドウ５Ａは、図１６ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図１６ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＡは、観察者５によって軸上で視認可能であり、ディスプレイ９の“中心”軸５’の周りで視認可能な画像を実質的に形成する。画素タイプＡは、ディスプレイ９において、観察者５ｂおよび５ｃによって実質的に軸外で視認可能な画像を形成しない。

角度依存視認領域、または、画素タイプＢのウィンドウ５Ｂは、図１７ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図１７ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＢは、観察者５によって軸上で視認可能であり、ディスプレイ９の観察者５ｂによって左の軸外で視認可能な画像を実質的に形成する。画素タイプＢは、ディスプレイ９の観察者５ｃによって実質的に右の軸外で視認可能な画像を形成しない。

角度依存視認領域、または、画素タイプＣのウィンドウ５Ｃは、図１８ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図１８ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＣは、観察者５によって軸上で視認可能であり、ディスプレイ９の観察者５ｃによって右の軸外で視認可能である画像を実質的に形成する。

各角度依存視認領域、または、画素タイプＤのウィンドウ５Ｄは、図１９ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図１９ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＤは、観察者５ｃによって右の軸外で視認可能であり、ディスプレイ９の観察者５ｂによって左の軸外で視認可能である画像を実質的に形成する。画素タイプＤは、ディスプレイ９の観察者５によって実質的に軸上で視認可能な画像を形成しない。好ましくない画像アーティファクトは、ディスプレイにおける任意の行および／または列において同色を生成するように画素タイプＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤを配列することによって最小化できる。

図１６ｂ、図１７ｂ、図１８ｂ、および図１９ｂから明らかなように、画素タイプＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、レンズ素子４と協働し、これにより、視認領域のうちの隣接する視認領域同士が部分的に重なるように視認領域を生成する。

図１５に示すような視差光学素子２およびピクセル型ディスプレイ９を使用することによって、複数画像機能が可能となるディスプレイを実現することができる。実際に複数画像機能を実現するために、所定の方法で画像を、ピクセル型ディスプレイに表示することが必要である。より具体的には、異なる画像が所定の方法で空間的に組み合わせられなければならない。ディスプレイモードの選択は、各グループの画素選択によってのみ決定される。図１５で概説される実施形態のための画素タイプＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤに画像を表示する方法は、図２０ａ〜２０ｑに示される。図２０ａによると、同じ画像（顔）を画素タイプＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤに表示することによって、広角度視認パブリックモードが実現される（すなわち、顔が全ての方向から視認可能である）。図２０ｂによると、第１画像（顔）を画素タイプＡに表示し、第１画像とは異なる第２画像（花）を画素タイプＤに表示し、実質的に黒（黒い四角）の第３画像を画素タイプＢおよびＣに表示することによって、強いプライバシーモードが実現され、これによって第１画像（顔）は観察者５によって軸上で実質的に視認可能であり、第２画像（花）は観察者５ｂおよび５ｃによって軸外で実質的に視認可能である。

図２０ｃによると、第１画像（顔）を画素タイプＡ、Ｂ、およびＣに表示し、第２画像（花）を画素タイプＤに表示することによって、プライバシーモードが実現され、これによって第１画像（顔）は観察者５によって軸上で実質的に視認可能であり、観察者５ｂおよび５ｃによって軸外で視認可能な画像は、第１画像と第２画像とが組合せられたもの（顔と花とを組合せたもの）となる。これによって、軸上の第１画像（顔）についてのプライバシーの度合いが確保される。図２０ｂにおけるプライバシー強度（すなわち、軸上画像を軸外観察者に対してぼかす度合い）は、図２０ｃにおけるプライバシー強度よりも高い。しかしながら、図２０ｃのスキームを実行することによってもたらされる、輝度および解像度の観点からの軸上画像の質は、図２０ｂに示されるスキームを実行することによるものよりも高い。

図２０ｄによると、第１画像（顔）を画素タイプＡ、Ｂ、およびＣに表示し、第２画像（顔）を画素タイプＤに表示し、第２画像が効果的に第１画像の輝度反転または第１画像の“ネガティブ”となる（すなわち、第１画像において低輝度を有する画素が、第２画像において高輝度を有する画素となる、また逆のケースも起こる）ように所定の方法で輝度値を変更することによって、第２画像を第１画像から導き出す。元の顔の画像（変更していない輝度値）は、観察者５によって軸上で実質的に視認可能であり、観察者５ｂおよび５ｃによって軸外で視認可能な画像は、顔の画像と“ネガティブ”な顔の画像とを組合せたものであり、この結果、実質的にコントラストを欠き、解釈の難しい軸外画像が形成される（すなわち、軸外プライバシー機能が実現される）。図２０ｄに示されるスキームを実行する際のプライバシー強度は、図２０ｃに示されるスキームを実行することによって得られるプライバシー強度よりも高い。

図２０ｅによると、第１画像（顔）を画素タイプＡおよびＢに表示し、実質的に黒（黒い四角）の第２画像を画素タイプＣに表示し、第３画像（花）を画素タイプＤに表示することによって、図２０ｂのスキームを実行するための、先に述べたような強いプライバシーが、ディスプレイ９の観察者５ｃが見るように右の軸外で実現され、図２０ｃのスキームを実行するための、先に述べたようなプライバシーは、ディスプレイ９の観察者５ｂが見るように左の軸外で実現される。図２０ｆによると、第１画像（顔）を画素タイプＡおよびＣに表示し、実質的に黒（黒い四角）の第２画像を画素タイプＢに表示し、第３画像（花）を画素タイプＤに表示することによって、図２０ｂのスキームを実行するための、先に述べたような強いプライバシーは、ディスプレイ９の観察者５ｂが見るように左の軸外で実現され、図２０ｃのスキームを実行するための、先に述べたようなプライバシーは、ディスプレイ９の観察者５ｃが見るように右の軸外で実現される。

図２０ｇによると、第１画像（顔）を画素タイプＡおよびＢに表示し、実質的に黒（黒い四角）の第２画像を画素タイプＣに表示し、画素タイプＡおよびＢに表示される画像の‘ネガティブ’（‘ネガティブ’の顔）である第３画像を画素タイプＤに表示することによって、図２０ｂのスキームを実行するための、先に述べたような強いプライバシーは、ディスプレイ９の観察者５ｃが見るように右の軸外で実現され、図２０ｄのスキームを実行するための、先に述べたようなプライバシーは、ディスプレイ９の観察者５ｂが見るように左の軸外で実現される。

図２０ｈによると、第１画像（顔）を画素タイプＡおよびＣに表示し、実質的に黒（黒い四角）の第２画像を画素タイプＢに表示し、画素タイプＡおよびＣに表示される画像の‘ネガティブ’（顔）を表示することによって、図２０ｂのスキームを実行するための、先に述べたような強いプライバシーは、ディスプレイ９の観察者５ｂが見るように左の軸外で実現され、図２０ｄのスキームを実行するための、先に述べたようなプライバシーは、ディスプレイ９の観察者５ｃが見るように右の軸外で実現される。

図２０ｉによると、実質的に黒（黒い四角）の第１画像を画素タイプＡおよびＤに表示し、第２画像（顔）を画素タイプＢに表示し、第３画像（花）を画素タイプＣに表示することによって、デュアルビューディスプレイ９が実現され、これによって、第２画像（顔）は、ディスプレイ９の観察者５ｂによって左の軸外で実質的に視認可能であり、第３画像（花）は、ディスプレイ９の観察者５ｃによって右の軸外で実質的に視認可能である。

図２０ｊによると、実質的に黒（黒い四角）の第１画像を画素タイプＡに表示し、第２画像（顔）を画素タイプＢに表示し、第３画像（花）を画素タイプＣに表示し、第４画像（太陽）を画素タイプＤに表示することによって、（図２０ｅに示すような）軸外プライバシーを有する（図２０ｉに示すような）デュアルビューディスプレイが実現される。図１７ｂ、図１８ｂ、図１９ｂ、および図２０ｊを参照すると、ディスプレイの左の軸外、〜５から〜３０度の角度にて、第２画像（顔）の視認ウィンドウが発生し、ディスプレイの右の軸外、〜５から〜３０度の角度にて、第３画像（花）の視認ウィンドウが発生し、軸外、〜３０度より大きい全ての角度にて、プライバシーが発生する。

図２０ｋによると、第１画像（太陽）を画素タイプＡに表示し、第２画像（顔）を画素タイプＢに表示し、第３画像（花）を画素タイプＣに表示し、実質的に黒（黒い四角）の第４画像を画素タイプＤに表示することによって、軸上プライバシーを有する（図２０ｉに示すような）デュアルビューディスプレイが実現される。図１６ｂ、図１７ｂ、図１８ｂ、図１９ｂ、および図２０ｋを参照すると、ディスプレイの左の軸外で、〜３０度より大きい角度にて、第２画像（顔）の視認ウィンドウが発生し、ディスプレイの右の軸外で、３０度より大きい角度にて、第３画像（花）の視認ウィンドウが発生し、実質的に軸上の観察者は、第１、第２、および第３画像からなる組み合わせ画像を視認する。

図２０ｌによると、実質的な黒（黒い四角）の第１画像を画素タイプＡに表示し、第２画像（顔）を画素タイプＢに表示し、第３画像（花）を画素タイプＣに表示し、第２画像の‘ネガティブ’（‘ネガティブ’の顔）である第４画像を画素タイプＤに表示することによって、（図２０ｊに示すように）軸外プライバシーを有するデュアルビューディスプレイが実現される。

図２０ｍによると、実質的に黒（黒い四角）の第１画像を画素タイプＡおよびＤに表示し、第２画像（人の左目で観察されるボート）を画素タイプＢに表示し、第３画像（人の右目で観察されるボート）を画素タイプＣに表示することによって、ボートの裸眼立体画像が軸上で視認可能となる。第２および第３画像は、“立体的な画像の対”であり、それぞれの目で視認した場合のボートの画像を示す。

図２０ｎによると、実質的に黒（黒い四角）の第１画像を画素タイプＡおよびＣに表示し、第２画像（人の右目で観察されるボート）を画素タイプＢに表示し、第３画像（左目で観察されるボート）を画素タイプＤに表示することによって、ボートの裸眼立体画像が、ディスプレイの左の軸外で視認可能となる。

図２０ｏによると、実質的に黒（黒い四角）の第１画像を画素タイプＡおよびＢに表示し、第２画像（人の左目で観察されるボート）を画素タイプＣに表示し、第３画像（右目で観察されるボート）を画素タイプＤに表示することによって、ボートの裸眼立体画像が、ディスプレイの右の軸外で視認可能となる。

図２０ｐによると、実質的に黒（黒い四角）の第１画像を画素タイプＡに表示し、第２画像（人の左目で観察されるボート）を画素タイプＢに表示し、第３画像（人の右目で観察されるボート）を画素タイプＣに表示し、第４画像（太陽）を画素タイプＤに表示することによって、ボートの裸眼立体画像が、図２０ｃに示すように軸外プライバシーを有して、軸上に視認可能となる。

図２０ｑによると、実質的に黒（黒い四角）の第１画像を画素タイプＡに表示し、第２画像（人の左目で観察されるボート）を画素タイプＢに表示し、第３画像（人の右目で観察されるボート）を画素タイプＣに表示し、第４画像（‘ネガティブ’のボート）を画素タイプＤに表示することによって、ボートの裸眼立体画像は、図２０ｄに示すように軸外プライバシーを有して、軸上で視認可能である。

図２は、ピクセル型ディスプレイ９と、視差光学素子２と、視差光学素子が形成される基板７とからなる複数画像機能ディスプレイ２２を示す。目５は、複数画像機能ディスプレイ２２の視認側を示す。図３ａは、複数画像機能能力を有さず、観察者５に最も近い基板６と、基板６に対向する第２基板６ｂと、画素１のアレイとからなる従来のピクセル型ディスプレイ９を示す。図３ｂは、視差光学素子２を加えることによって複数画像機能を可能にするディスプレイ２２を実現するために、どのように図３ａの従来のディスプレイを変形し得るかを示す。視差光学素子７を、画素１から適切な距離に配置するために、画像パネル基板６を薄くする必要があり得る。複数画像機能ディスプレイ２２の厚さおよび重さを低減するために、視差光学素子２が画像ディスプレイ９に取り付けられた後に基板７を薄くし得る。

図４は、ピクセル型ディスプレイ９と、画像ディスプレイ上に直接形成された視差光学素子２とからなる複数画像機能ディスプレイ２２を示す。ユーザ５の目は、複数画像機能ディスプレイ２２の視認側を示す。図５ａは、複数画像機能能力を有さず、観察者５に最も近い基板６と、基板６に対向する第２基板６ｂと、画素１のアレイとからなる従来のピクセル型ディスプレイを示す。図５ｂは、視差光学素子２を加えることによって複数画像機能が可能となるディスプレイ２２を実現するために、図５ａの従来のディスプレイ９をどのように変形し得るかを示す。視差光学素子２を画素１から適切な距離に配置するために、画像パネル基板６を薄くする必要があり得る。第２基板６ｂには変更を加えないままでもよい。視差光学素子が形成される基板７を省略することにより、図５ｂに示す複数画像能力を有する表示装置は、図３ｂに示す表示装置よりも薄く、軽くし得る。

図６ａは、複数画像機能能力を有さず、観察者５に最も近い基板６と、基板６に対向する第２基板６ｂと、画素１のアレイとからなる従来のピクセル型ディスプレイ９を示す。図６ｂは、視差光学素子２を加えることによって複数画像機能が可能となるディスプレイ２２を実現するために、図６ａのディスプレイがどのように変形され得るかを示す。視差光学素子２は、基板６と、ディスプレイパネル２２の基板６ｂとの間に配置される。

図７は、基板７上に形成され、図３ｂまたは６ｂに示すように複数画像機能を可能にするディスプレイ２２を実現するために用いられ得る様々なタイプの視差光学素子２を示す。

図７ａは、レンズ素子４のアレイからなる視差光学素子２を示すが、レンズ素子間の空間は、不透明物質３で満たされている。この構成により、視差バリアが形成されるが、この視差バリアにおいて、各視差素子がレンズを備えた開口を有する。図７ｂは、レンズ素子間に透明領域を有するレンズ素子４のアレイからなる視差光学素子を示す。図７ｃは、レンズ素子４の最密アレイからなる視差光学素子を示す。図７ｄは、不透明物質３からなる不透明領域の周期的アレイからなる視差光学素子を示す。

図８は、図５ｂに示すような複数画像機能が可能となるディスプレイ２２を実現するために、ピクセル型ディスプレイ９の基板６上に直接形成され得る様々なタイプの視差光学素子２を示す。図８ａは、レンズ素子４のアレイからなる視差光学素子２を示しているが、レンズ素子間の空間は、不透明物質３で満たされている。図８ｂは、レンズ素子の間に透明領域を有するレンズ素子４のアレイからなる視差光学素子を示す。図８ｃは、レンズ素子の最密アレイからなる視差光学素子を示す。図８ａ、図８ｂ、および図８ｃに示すレンズ素子は、エッチング処理または成形処理を行って基板６に直接形成してもよい。図８ｄは、不透明物質３からなる不透明領域の周期的アレイからなる視差光学素子を示す。

図９は、図６ｂに示すように複数画像機能を可能にするディスプレイ２２を実現するために、基板６と、ピクセル型ディスプレイ９の基板６ｂとの間に形成され得る様々なタイプの視差光学素子２を示す。図９ａは、レンズ素子４のアレイからなる視差光学素子２を示しているが、レンズ素子間の空間は、不透明物質３で満たされている。図９ｂは、レンズ素子の間に透明領域を有するレンズ素子４のアレイからなる視差光学素子を示す。図９ｃは、レンズ素子４の最密アレイからなる視差光学素子を示す。図９ｄは、不透明物質３からなる不透明領域の周期的アレイからなる視差光学素子を示す。図９（ａ〜ｄ）の全ての例において、視差光学素子を平坦化し、かつ、所定の量だけ視差光学素子を画素１から離すために、透明平坦化層２０が用いられてもよい。平坦化層は、ＳＵ-８ ２０５０（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ）を用いて形成されてもよい。

図１０ａは、レンズ素子４、２１のアレイおよび不透明物質３からなる視差光学素子が、どのように１次元のみの周期にある構造に形成され得るかを示している。レンズ素子４は、円柱状の集光を実現するために円柱状であってもよい。図１０ｂは、レンズ素子４、２１のアレイおよび不透明物質３からなる視差光学素子が、２次元の周期にあり、市松模様の構成をなす構造に、どのように形成され得るかを示す。レンズ素子４は、円柱状または球状であってもよい。不透明物質が同じ領域を覆うために、図１０ｂの市松模様構成は、図１０ａに示す構成と比べてあまり目に見えず、望ましくない画像アーティファクトも低い。

図１１ａは、球状レンズ素子４のアレイおよび不透明物質３からなる視差光学素子が、２次元の周期にある構造に、どのように形成され得るかを示す。図１１ａのレンズ素子は、一点に光の焦点を当てることが可能である。図１１ｂは、球状レンズ素子４のアレイおよび不透明物質３からなる視差光学素子が、２次元の周期にある構造に、どのように形成され得るかを示す。図１１ｂのレンズ素子は、一点に光の焦点を当てることが可能である。

図１２は、図３ｂに示すように複数画像機能を可能にするディスプレイ２２を実現するために、ピクセル型ディスプレイ９の基板６に、どのように視差光学素子を取り付け得るかを示す。図１２ａは、接着剤８または接着剤状物質８ｂを用いて、どのように視差光学素子を取り付け得るかを示している。レンズアレイが画像機能を果たすために、図１２ａの接着剤８または接着剤状物質８ｂは、レンズを備える物質とは実質的に異なる屈折率を有しなくてはならない。視差光学素子２をピクセル型ディスプレイ９に接着すると、物理的に丈夫な光学システムが得られる。レンズの画像パワーを増加するため、図１２ａの接着層は、空気と置き換えられてもよい。図１２ｂ、図１２ｃ、図１２ｄ、および図１２ｅは、空気２３の界面が実質的にレンズを囲むように視差光学素子を基板６に取り付けるにはどうすればよいかを示している。

複数画像機能が可能となるディスプレイ２２は、ピクセル型ディスプレイ９の画素配置構成に関係なく、ピクセル型ディスプレイ９から形成され得る。図１３ａ、図１３ｂ、図１３ｃ、および図１３ｄは、複数画像機能が可能となるディスプレイ２２と互換性のある異なる画素配置構成のうちのいくつかを示すが、これは限定的なリストではない。赤、緑、青、および白の画素がそれぞれ、２４、２５、２６、および２７に示されている。

図１４は、限られた距離に位置する観察者５のために、ピクセル型ディスプレイ９の中心に配置される画素の角度視認機能は、ピクセル型ディスプレイ９の周辺に配置される画素の角度視認機能と異なっていなくてはならない。中心の画素および周辺の画素についての異なる視認機能を促進するために、視差光学素子のピッチは、特定の画素構成のピッチ以下であることが必要である（すなわち、図１５、図３３、および図３９について、ピッチ２≧ピッチ１）。これは、視点補正として知られている。典型的には、αピッチ１＝ピッチ２であり、αは１から０．９９の数値を取る。

図２１を参照すると、使用されるディスプレイのタイプは、例えばガラスからなる基板６および１７を有する透過型ＬＣＤである。光源は、ディスプレイにおける視差光学素子とは反対の側に配置されるバックライト１０である。この場合、画像形成層は、透明電極１３に接続されるＴＦＴ１２を含む、液晶１１の薄層である。画像を形成するために、液晶層は、偏光子１４の対に挟まれていなければならず、液晶層の各側部および偏光子の内側に配置される補償フィルム１５を用いることによって、画質が向上されることがしばしばある。この実施形態では、レンズ４およびバリア３の視差光学素子は、偏光子間に位置し、バックライトから観察者までの光学素子の順番は、偏光子１４、補償層１５、液晶層１１、レンズ４、バリア構成３、補償層１５、偏光子１４である。

図２２を参照すると、透過型ＬＣＤが示されているが、レンズ４およびバリア３からなる視差光学素子２は、偏光子対１４の外側に配置される。ここでのバックライト１０から観察者までの光学素子の順番は、偏光子１４、補償層１５、液晶層１１、補償層１５、偏光子１４、レンズ４、およびバリア構成３である。偏光子および補償層は、図２２ａに示すように、液晶層を挟むガラス基板６、１７に積層されるタイプであり得る。または、偏光子および補償層が図２２ｂに示すようにガラスプレートと液晶層との間に配置されるように、セル内で変化するものであり得る。または、セル内光学素子（偏光子、補償フィルム）および積層可能光学素子（偏光子、補償フィルム）の任意の組み合わせであってもよい。

図２３を参照すると、使用されるディスプレイのタイプは透過型ＬＣＤである。この場合、偏光子１４は、レンズ４およびバリア３の片側に配置されるが、補償層はどちらも、図２３に示すように、レンズおよびバリア構成の片側に位置する。また、補償層１５は、ガラス基板の外側か、液晶層１１に隣接する場所に位置し得る。偏光子１４は、ディスプレイの“外部素子”を形成し、バリア３およびレンズによって形成される視差光学素子が、これらの外部素子の間に配置される。

図２４を参照すると、使用されるディスプレイのタイプは透過型ＬＣＤであるが、レンズ４およびバリア３からなる視差光学素子２は、バックライトとＬＣＤとの間に配置される。

図２５を参照すると、使用されるディスプレイのタイプは反射型ＬＣＤである。ここでの光源は、反射板１６から反射され、光学システムを介して戻ってくる（液晶層から視差光学素子を介して偏光子へ戻ってくる）前に、前方の偏光子１４、追加の補償層１５、視差光学素子２を形成するレンズ４およびバリア３、液晶層１１を通過する周辺光である。図２５では、反射板１６は、電極１３ｂ上に位置している。反射板１６は、電極１３ａの下に配置されてもよく、基板１７の外側表面上に配置されてもよい。

図２６を参照すると、使用されるディスプレイのタイプは透過型ＬＣＤであるが、ディスプレイの各画素は透過型の部分と反射型の部分との両方を有する。図２６は、各画素における透過型領域および反射型領域は、レンズの対称軸に沿って発生する。図２６ａは、反射型の部分内の装置の断面を示している。図２６ｂは、透過型の部分内の断面を示している。

図２７を参照すると、本発明のさらなる実施形態では、画像を形成するために、偏光光学素子を用いないディスプレイが用いられている。図２７は、画像形成層１８を示しているが、該画像形成層１８は、電気泳動層、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）層、または発光ダイオード（ＬＥＤ）層、またはプラズマディスプレイ層、または電界効果装置（ＦＥＤ）層、または表面導電電子放射（ＳＥＤ）層、またはリンの層であってもよい。

図２８ａ、図２８ｂ、および図２８ｃを参照すると、本発明のさらなる実施形態では、逆方向バイアスと、順方向バイアスとのいずれかでのみ作動するディスプレイ、例えばＬＥＤまたはＯＬＥＤディスプレイが用いられる。ここではＯＬＥＤディスプレイの例を用いて本発明の実施形態の概念を説明する。アノードであり得る電極および電気スイッチ構成の平面図を図２８ａに示すが、各画素は２つの領域１ｘおよび１ｙからなる。電圧Ｖ１は、領域１ｘおよび１ｙに印加される。１ｘおよび１ｙの横幅は同一であってもよいが、領域１ｙの好ましい横幅は、領域１ｘの横幅の約２から４倍である。

カソードであり得る電極構成の平面図を図２８ｂに示すが、図２８ａに示されるような画素領域１ｘおよび１ｙはそれぞれ、電極１９ａおよび電極１９ｂの真下に配置される。電圧Ｖ_２およびＶ_３は独立して、電極１９ａおよび電極１９ｂのそれぞれに印加される。

画素領域１ｘおよび１ｙを有するディスプレイと、領域１ｘおよび１ｙに対して角度依存視認ウィンドウを与えるための視差光学素子の相対的位置付けを表す側面図を、図２８ｃに示す。順方向バイアスで作動されるＯＬＥＤディスプレイの場合、同じ電気スイッチ１２ｂを用いて画素領域１ｘおよび１ｙの両方を作動することが可能であり、例えば、ＯＬＥＤ発光に必要な電流を供給する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の構成を用いて作動することが可能である。領域１ｘおよび１ｙをオフにするために、ダイオード発光閾値がクロスし、発光が生じるように、Ｖ_２およびＶ_３はＶ_１とは十分異なるように設定される。

領域１ｙをオフにするために、ダイオード発光閾値がクロスせず、発光しないように、Ｖ_３はＶ_１とは十分異なるように設定される。画素領域１ｘおよび１ｙが発光している状態から領域１ｘのみが発光している状態へ変化させることによって、図２８ｃに示すような視差光学素子によって与えられる画像形成機能のため、ディスプレイの視認角度は広域から狭域へ（パブリックからプライベートへ）変化する。このシステムの長所は、同一のデータが画素領域１ｘおよび１ｙに印加されるので、領域１ｘおよび１ｙの両方を制御するために必要となる電気スイッチは１つだけであるということである。画素領域１ｘおよび１ｙと一致するように対向電極１９ａおよび１９ｂをパターニングし、対向電極１９ａおよび１９ｂに印加される電圧を独立して制御することによって、ＴＦＴデータを画素領域１ｘまたは１ｙに表示するか、または両領域に表示するか、またはどの領域にも表示しないかを選択することができる。順方向バイアスが必要となるので、この駆動技術はＬＥＤまたはＯＬＥＤディスプレイについて有効であるが、プラス電圧とマイナス電圧との両方に応答するので、（例えば）ネマティックＬＣＤにおいて用いることができない。しかしながら、それらを作動させるための印加電圧のサインに応じて切り替わる双安定または極性ＬＣＤ（強誘電体またはフレクソエレクトリック）において用いられ得る。

米国特許出願公開第２００７０１４６２３６Ａ１号に記載されている方法は、複数画像機能ディスプレイの輝度を向上させるために用いられ得る。英国特許出願公開第２４４５９８２号に記載されている方法は、複数画像機能ディスプレイの画質を向上させるために用いられ得る。

ディスプレイにおける、またはディスプレイを含む機器または装置における他の機能（出力特性など）は、画像表示機能または画像表示モードに基づいて同時に制御され得る。例えば、表示がパブリックモードとプライベートモードとの間で変更されるとき、音声設定のボリュームが変更され得る。

任意の画像表示機能（例えば、パブリックモード）を、ユーザが手動入力の形態で、例えば、タッチスクリーン、専用コントロールボタン、音声認識入力、またはジェスチャー認識入力で、異なる画像表示機能に変更し得る。任意の画像表示機能（例えばパブリックモード）を、所定の自動処理によって異なる画像表示機能（例えばプライベートモード）に変更し得る。

図３２を参照すると、３Ｄタッチボタンアプリケーション７０が、データ入力用に実現され得る。軸上ユーザ５に対する３Ｄモードを可能にする複数画像機能ディスプレイ２２は、画像生成器を有する、または、ボタンの画像または３Ｄの見かけを有するボタンを表示するために画像生成器と協働する。３Ｄボタン画像の上面は、実質的にディスプレイ７２の面より上において、または実質的にディスプレイ７２の面において、または実質的にディスプレイ７３の面の下において視認されるように構成し得る。例えばマウス、タッチスクリーン、ジェスチャー認識ユニットなどの入力装置を用いて、ユーザはアクションを喚起するために３Ｄボタンでやり取りを行うことができる。特定の３Ｄボタンでやり取りを行うと、画像生成器は３Ｄボタン画像を変更し、知覚される画像の奥行きを変更する。例えば、３Ｄボタンの先端部が実質的に現れる面が変更される、すなわち、３Ｄボタンの先端部は、一度やり取りが登録されると実質的に異なる面に現れる。３Ｄボタンの先端部が実質的に現れる面を変更すると、３Ｄボタンを用いて行ったやり取りの処理が登録され、情報がうまく入力されたということを示す視覚的確認をユーザに与えることができる。複数画像機能ディスプレイ２２に近接検出能力を有するタッチセンサが備えられると、ユーザは複数画像機能ディスプレイ２２に物理的に接触せずに３Ｄボタンを用いてやり取りを行うことができる。これは、複数画像機能ディスプレイ２２に、画質を低下させがちな指紋がつかないようにできるという長所を有する。

図３３において模式的に概説される実施形態は、図３ｂに詳解するように、視差光学素子２およびディスプレイ９を備える。視差光学素子は図７ａに基づいて形成され、レンズ素子４のアレイを備え、レンズ素子間の空間は不透明物質３で満たされる。代替の視差光学素子を図７ｂ、ｃ、およびｄに示す。図３３における視差光学素子２は、ディスプレイ９における４つの画素のピッチ（ピッチ２）と略同一のピッチ（ピッチ１）を有する。ピッチ２は、画素タイプＥ、Ｆ、Ｇ、およびＨのそれぞれの第１〜第４画素を含む。画素タイプＥ、Ｆ、Ｇ、およびＨは、白色画素であってもよい。画素タイプＥ、Ｆ、Ｇ、およびＨは、カラーのサブ画素であってもよい。レンズ４の頂点は、画素タイプＥおよびＦの実質的な周囲を中心として位置する。特に、レンズ４の中心線３１を含み、かつ、視差光学素子２に対して略垂直に延びる面３０の両側に、タイプＥの第１画素とタイプＦの第２画素とが配置される。タイプＧの第３画素は、面３０を基準にして第１画素の両側に配置され、タイプＨの第４画素は、面３０を基準にして第２画素の両側に配置される。

視差光学素子のピッチ（ピッチ１）に対する不透明物質（バリア）の幅の比が０％から４０％の間のとき、好ましい値としては約２０％のとき、満足のいく画像形成性能が得られることが分かった。レンズ幅に対するバリア幅の比が大きい場合、良好な画像形成能力を実現させる。しかしながら、当該比が大きすぎる場合、バリアが目に付くことから、画像アーティファクトが生じる。このため、バリア幅は、観察者にとっては実質的に控えめであるが、十分な画像形成の結果を実現するように選択される必要がある。市松模様状に構成されるバリア（図１０ｂ）は、１次元バリア構成（図１０ａ）よりも視覚的な画像アーティファクトを低減できる。３０μｍのバリア幅、１２０μｍのレンズ幅、４０μｍのレンズ高さ、および６５μｍの曲率半径を有するレンズを用いると、好ましい性能が得られることが分かった。基板６の厚さと等しい距離だけ、レンズの頂点は画素層から離れている。基板６の厚さが３０μｍから２００μｍの間で変更されると、満足のいく画像形成性能が得られることが分かった。基板６の厚さが約７５μｍのとき、好ましい性能が得られることが分かった。視差光学素子が、図１２ｄに基づくピクセル型ディスプレイに取り付けられると、好ましい画像形成性能が得られることが分かった。

画素タイプＥの角度依存視認ウィンドウは図３４ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図３４ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＥは、観察者５によって軸上で視認可能であり、ディスプレイ９の観察者５ｂによって左の軸外で視認可能である画像を実質的に形成する。

画素タイプＦの角度依存視認ウィンドウは図３５ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図３５ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＦは、観察者５によって軸上で視認可能であり、ディスプレイ９の観察者５ｃによって右の軸外で視認可能な画像を実質的に形成する。

画素タイプＨの角度依存視認ウィンドウは図３６ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図３６ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＨは、ディスプレイ９の観察者５ｃによって右の軸外で視認可能な画像を実質的に形成する。

画素タイプＧの角度依存視認ウィンドウは図３７ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図３７ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＧは、観察者５ｂによって左の軸外で視認可能な画像を実質的に形成する。任意の行および／または列において同色を表示するように画素タイプＥ、Ｆ、Ｇ、およびＨを配列することによって、望ましくない画像アーティファクトを最小化できる。

図３３で示すように、視差光学素子２およびピクセル型ディスプレイ９を用いることによって、複数画像機能を可能にするディスプレイを実現することができる。実際に複数画像機能を実現するために、所定の方法でピクセル型ディスプレイに画像を表示することが必要である。より具体的には、異なる画像が所定の方法で空間的に組み合せられる必要がある。図３３において概説される実施形態のために画素タイプＥ、Ｆ、ＧおよびＨに画像を表示する方法を、図３８ａ〜ｅに示す。図３８ａによると、同じ画像（顔）を画素タイプＥ、Ｆ、ＧおよびＨに表示することによって、広角度視認パブリックモードが実現される（すなわち、にこやかな顔が全ての方向から視認可能である）。図３８ｂによると、第１画像（顔）を画素タイプＥおよびＦに表示し、第１画像と異なる第２画像（花）を画素タイプＧおよびＨに表示することによって、強いプライバシーモードが実現されるが、第１画像（顔）は観察者５によって軸上で実質的に視認可能であり、第２画像（花）は観察者５ｂおよび５ｃによって軸外で実質的に視認可能である。

図３８ｃによると、第１画像（顔）を画素タイプＥおよびＦに表示し、第２画像（太陽）を画素タイプＧに表示し、第３画像（花）を画素タイプＨに表示することによって、プライバシーモードが実現されるが、第１画像（顔）は観察者５によって軸上で実質的に視認可能であり、第２画像（太陽）は観察者５ｂによって左の軸外で視認可能であり、第３画像（花）は観察者５ｃによって右の軸外で視認可能である。これによって、軸上の第１画像（顔）についてのプライバシーの度合いが確保される。

図３８ｄによると、第１画像（人の左目で観察されるボート）を画像タイプＥに表示し、第２画像（人の右目で観察されるボート）を画素タイプＦに表示することによって、ボートの裸眼立体画像が軸上で視認可能となる。それぞれの目で見るとき、第１および第２画像は“立体の画像対”であり、ボートの画像を表す。第３画像（花）を画素タイプＧおよびＨに表示することによって、３Ｄプライバシーモードが実現されるが、ボートの裸眼立体画像は軸上で視認可能であり、花の画像は軸外で観察される。

図３８ｅによると、第１画像（人の左目で観察されるボート）を画素タイプＥに表示し、第２画像（人の右目で観察されるボート）を画素タイプＦに表示し、第３画像（ボートの非立体画像）を画素タイプＧおよびＨに表示することによって、ボートの裸眼立体画像が軸上で視認可能となり、同じボートを示す裸眼立体画像は軸外で視認可能となる。

図３９において模式的に概説される実施形態は、図３ｂで詳述されるように、視差光学素子２およびディスプレイ９を備える。視差光学素子は図７ａに基づいて形成され、レンズ素子４のアレイからなり、レンズ素子間の空間は不透明物質３で満たされる。代替の視差光学素子を、図７ｂ、ｃ、およびｄに示す。図３９における視差光学素子２は、ディスプレイ９における３つの画素のピッチ（ピッチ３）と略同一のピッチ（ピッチ１）とを有する。ピッチ３は、画素タイプＪ、Ｋ、およびＬのそれぞれの第１〜第３画素を含む。画素タイプＪ、Ｋ、およびＬは、白色画素であってもよい。画素タイプＪ、Ｋ、およびＬは、カラーのサブ画素であってもよい。レンズ４の頂点は、画素タイプＪおよびＫの略周辺にその中心が位置する。特に、タイプＪの第１画素とタイプＫの第２画素は、面３０の両側に配置され、タイプＬの第３画素は、面３０を基準にして第１および第２画素の両側に配置される。ディスプレイの端部における画素以外の第３画素は、第１〜第３画素の隣接するグループによって共有される。

視差光学素子のピッチ（ピッチ１）に対する不透明物質（バリア）の幅の比が０％から４０％の間のとき、好ましい値としては約２０％のとき、満足のいく画像形成性能が得られることが分かった。レンズ幅に対するバリア幅の比が大きい場合、良好な画像形成能力を実現させる。しかしながら、当該比が大きすぎると、バリアが目に付くことから、画像アーティファクトが生じる。このため、バリア幅は観察者にとって実質的に控えめではあるが、十分な画像形成の結果を実現するように選択される必要がある。市松模様状に構成されるバリア（図１０ｂ）は、１次元バリア構成（図１０ａ）よりも視認可能な画像アーティファクトを低減できる。３５μｍのバリア幅、１１３μｍのレンズ幅、３０μｍのレンズ高さ、および３９μｍの曲率半径を有するレンズを用いることによって、好ましい性能が得られることが分かった。基板６の厚さと等しい距離だけ、レンズの頂点は画素層から離れている。基板６の厚さを３０μｍから２００μｍの間で変更すると、満足のいく画像形成性能が得られることが分かった。基板６の厚さが約７５μｍのとき、好ましい性能が得られることが分かった。視差光学素子が、図１２ｄに基づくピクセル型ディスプレイに取り付けられると、好ましい画像形成性能が得られることが分かった。

画素タイプＪの角度依存視認ウィンドウは図４０ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図４０ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＪは、観察者５によって軸上で視認可能であり、ディスプレイ９の観察者５ｂによって左の軸外で視認可能である画像を実質的に形成する。

画像タイプＫの角度依存視認ウィンドウは図４１ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図４１ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＫは、観察者５によって軸上で視認可能であり、ディスプレイ９の観察者５ｃによって右の軸外で視認可能な画像を実質的に形成する。

画素タイプＬの角度依存視認ウィンドウは図４２ａに模式的に示され、先に詳述した好ましい画像形成状態の詳細に基づく図４２ｂにおいて正確にモデル化されている。画素タイプＬは、観察者５ｃによって右の軸外で視認可能であって、ディスプレイ９の観察者５ｂによって左の軸外で視認可能な画像を実質的に形成する。

図３９に示すように視差光学素子２およびピクセル型ディスプレイ９を用いると、複数画像機能を可能にするディスプレイが実現される。複数画像機能を実際に実現するために、所定の方法で画像をピクセル型ディスプレイに表示する必要がある。より具体的には、異なる画像が所定の方法で空間的に組み合わせられなければならない。図２９において概説される実施形態のための画像タイプＪ、Ｋ、およびＬに画像を表示する方法を、図４３ａ〜ｄに示す。

図４３ａによると、同じ画像（にこやかな顔）を画像タイプＪ、Ｋ、およびＬに表示することによって、広角度視認パブリックモードが実現される（すなわち、にこやかな顔が全ての方向から視認可能である）。

図４３ｂによると、第１画像（顔）を画素タイプＪおよびＫに表示し、第１画像と異なる第２画像（花）を画素タイプＬに表示することによって、強いプライバシーモードが実現されるが、第１画像（顔）は、観察者５によって軸上で実質的に視認可能であり、第２画像（花）は、観察者５ｂによって左の軸外で実質的に視認可能であり、観察者５ｃによって右の軸外で視認可能である。

図４３ｃによると、第１画像（人の左目で観察されるボート）を画素タイプＪに表示し、第２画像（人の右目で観察されるボート）を画素タイプＫに表示することによって、ボートの裸眼立体画像が軸上で視認可能となる。第１および第２画像は“立体の画像対”であり、それぞれの目でみるときにボートの画像を示す。第３画像（花）を画素タイプＬに表示することによって、３Ｄプライバシーモードが実現されるが、ボートの裸眼立体画像は軸上で視認可能であり、花の画像は軸外で観察される。

図４３ｄによると、第１画像（人の左目で観察されるボード）を画素タイプＪに表示し、第２画像（人の右目で観察されるボート）を画素タイプＫに表示し、第３画像（ボートの非立体画像）を画素タイプＬに表示することによって、ボートの裸眼立体画像が軸上で視認可能となり、同じボートを示す非裸眼立体画像が軸外で視認可能となる。

図１５、図１７、図１８、および図２０ｍを参照すると、裸眼立体３Ｄモードを実現することが可能であり、３Ｄ画像は観察者５によって軸上で知覚され、２Ｄ画像は観察者５ｂおよび５ｃによって軸外で知覚される。図３３、図３４、図３５、図３８ｄ、および図３８ｅを参照すると、裸眼立体３Ｄモードを実現することが可能であるが、３Ｄ画像が観察者５によって軸上で知覚され、２Ｄ画像が観察者５ｂおよび５ｃによって軸外で知覚される。図３９、図４０、図４１、図４３ｃ、および図４３ｄを参照すると、裸眼立体３Ｄモードを実現することが可能であり、３Ｄ画像が観察者５によって軸上で知覚され、２Ｄ画像が観察者５ｂおよび５ｃによって軸外で知覚される。上記のものと同様に、裸眼立体３Ｄディスプレイシステムは、３Ｄ画像用の単一の視認位置を有し、他の全ての視認位置は２Ｄ画像を実現するが、ユーザが決して“逆３Ｄ画像”を経験することがないという長所を有している。逆３Ｄ画像とは、右目で左目画像が見られたり、その逆の現象が起こったりするように、左目画像と右目画像とが逆転した状態のものをいう。逆３Ｄ画像は、非トラッキング裸眼立体３Ｄディスプレイに共通する問題であり、ユーザが自分の頭を、正しい３Ｄ視認位置から横方向に、感知し得るほどの距離だけ動かすと発生する。３Ｄ画像と逆３Ｄ画像との間の画像のブレは不快なものであり、ユーザの気を逸らしてしまう。

本発明をこのように説明してきたが、同一の方法を他の方法に変更してもよいことは明らかである。このような変更は、本発明の精神と範囲から逸脱するものと見なされるべきではなく、当業者にとって自明である全ての変形は、以下の請求項の範囲内に含まれることを意図するものである。

Claims (28)

1. 複数の視差素子を有する視差光学素子と、
   グループとして構成される複数の画素を有する表示装置であって、前記グループにおける対応する画素がそれぞれ異なる視認領域において視認可能となるように、各グループが前記視差光学素子の前記視差素子と協働する表示装置と、
   前記表示装置における任意の第１領域、第２領域、および第３領域を選択することが可能であり、異なる視認範囲特性の第１表示視認モード、第２表示視認モード、および第３表示視認モードを同時に実現するために、前記第１領域の各グループの画素の第１コンビネーション、前記第１コンビネーションとは異なる前記第２領域の各グループの画素の第２コンビネーション、ならびに、前記第１および第２コンビネーションとは異なる前記第３領域の各グループの画素の第３コンビネーションを、画像表示のために、同時に選択することが可能な制御部と、
   前記表示装置による表示のために、ユーザ操作可能な制御装置の３次元画像を生成する画像生成器と、
   ユーザ操作を検出する入力装置と、を備え、
   前記視認領域のうち、隣接する視認領域は部分的に重なり、
   前記視差光学素子は制御可能ではなく、
   表示モードの選択は、各グループの画素選択によってのみ決定され、
   前記表示視認モードのそれぞれが、表示軸を含む視認領域を有する第１プライベートモード、前記表示軸からオフセットされる視認領域を有する第２プライベートモード、パブリックモード、前記表示軸の一方の側に位置する視認領域を有する第１デュアルビューモード、前記表示軸の１つの側に位置する視認領域を有する第２デュアルビューモード、および裸眼立体モードのうちの少なくともいくつかから選択され、
   前記第１表示視認モードはパブリックモードであり、
   前記第２表示視認モードは前記裸眼立体モードであり、
   前記画像生成器は、前記入力装置によるユーザ操作の検出に応じて、前記制御装置の３次元画像の知覚される奥行き位置を変更するように構成されており、
   前記第３領域において、第１視認領域に対応する第１画素に第１画像を表示させ、第１視認領域に部分的に重なる第２視認領域に対応する第２画素に第１画像の輝度反転またはネガティブである第２画像を表示させるディスプレイ。
2. 前記第１画像および第３画像は立体的な画像の対であり、
   前記第３領域において、第３視認領域に対応する第３画素に第３画像を表示させる請求項１に記載のディスプレイ。
3. 前記制御装置は、制御ボタンである、請求項１または２に記載のディスプレイ。
4. 前記画像生成器は、前記入力装置による検出に応じて、前記制御ボタン画像の上面の知覚される奥行き面を変更するように構成されている、請求項３に記載のディスプレイ。
5. 前記入力装置は、マウス、タッチスクリーン、ジェスチャー認識装置、および近接検出器のうちの１つを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のディスプレイ。
6. 各視差素子は、２次元視差を実現する、請求項１から５のいずれか１項に記載のディスプレイ。
7. 各視差素子は、１次元視差を実現する、請求項１から５のいずれか１項に記載のディスプレイ。
8. 各グループは、協働する前記視差素子の中心に位置合わせされた第４画素と、前記第４画素の両側に位置する前記第１画素および第３画素と、前記第１画素または第３画素における前記第４画素とは反対の側に位置する前記第２画素と、を含む、請求項７に記載のディスプレイ。
9. 前記第２画素は、隣接するグループによって共有される、請求項８に記載のディスプレイ。
10. 各グループは、協働する前記視差素子の中心線を含み、かつ、前記視差光学素子に対して略垂直に延びる面の両側に位置する第１画素および第３画素と、前記面を基準にして、前記第１および第３画素の両側に位置する第２画素と、を含み、
    前記複数の視差素子が並ぶ方向に沿って、前記第２画素、前記第１画素、および前記第３画素が１次元方向に配列している請求項７に記載のディスプレイ。
11. 前記第２画素のうちの少なくとも１つは、隣接するグループによって共有される、請求項１０に記載のディスプレイ。
12. 各グループは、協働する前記視差素子の中心線を含み、かつ、前記視差光学素子に対して略垂直に延びる面の両側に配置されている第１画素および第３画素と、前記第１および第３画素のそれぞれにおける前記面とは反対の側に配置されている第２画素および第４画素と、を含み、
    前記複数の視差素子が並ぶ方向に沿って、前記第２画素、前記第１画素、前記第３画素、および前記第４画素が１次元方向に配列している請求項７に記載のディスプレイ。
13. 各グループの画素は同じ色を有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載のディスプレイ。
14. 前記視差光学素子は、視差素子の１次元アレイを含む、請求項７、１０、１１、および１２のいずれか１項に記載のディスプレイ。
15. 前記視差光学素子は、視差素子の２次元アレイを含む、請求項６に記載のディスプレイ。
16. 前記視差光学素子は、レンズアレイを含む、請求項１から１５のいずれか１項に記載のディスプレイ。
17. 前記視差光学素子は、視差バリアを含む、請求項１から１５のいずれか１項に記載のディスプレイ。
18. 各視差素子は、レンズを備える開口を含む、請求項１７に記載のディスプレイ。
19. 前記視差光学素子は、前記表示装置の基板上に形成されている、請求項１から１８のいずれか１項に記載のディスプレイ。
20. 前記視差光学素子は、前記表示装置の基板に取り付けられている、請求項１から１８のいずれか１項に記載のディスプレイ。
21. 前記視差光学素子は、前記表示装置の複数の外部素子の間に配置されている、請求項１から２０のいずれか１項に記載のディスプレイ。
22. 前記表示装置は、透過型装置、反射型装置、および半透過型装置のうちの１つである、請求項１から２１のいずれか１項に記載のディスプレイ。
23. 前記表示装置は、液晶装置である、請求項２２に記載のディスプレイ。
24. 前記表示装置は、発光型装置である、請求項１から２１のいずれか１項に記載のディスプレイ。
25. 前記表示装置は、発光ダイオード装置、有機発光ダイオード装置、プラズマ表示装置、電界放出装置、およびブラウン管のうちの１つである、請求項２４に記載のディスプレイ。
26. 前記視差光学素子は、前記表示装置と前記視認領域との間に配置されている、請求項１から２５のいずれか１項に記載のディスプレイ。
27. 視認モードを手動で選択できるように、前記表示装置と協働する手動入力部を備える、請求項１から２６のいずれか１項に記載のディスプレイ。
28. 前記手動入力部は、タッチスクリーン部を含む、請求項２７に記載のディスプレイ。

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