JPH0922006A - 空間光変調器、自動立体ディスプレイおよびバックライト、ならびに空間光変調器の製造方法 - Google Patents

空間光変調器、自動立体ディスプレイおよびバックライト、ならびに空間光変調器の製造方法

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JPH0922006A
JPH0922006A JP8175269A JP17526996A JPH0922006A JP H0922006 A JPH0922006 A JP H0922006A JP 8175269 A JP8175269 A JP 8175269A JP 17526996 A JP17526996 A JP 17526996A JP H0922006 A JPH0922006 A JP H0922006A
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pixels
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light modulator
columns
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ジェイ． ウッドゲート グラハム
Harorudo Jiyonasan
ハロルド ジョナサン
Ezura Debitsudo
エズラ デビッド
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 公知の製造技術に比較的小さな変更を加え
て、自動立体ディスプレイでの使用に特に適する液晶空
間光変調器を製造する。 【解決手段】 自動立体ディスプレイでの使用に適した
アクティブマトリクス液晶空間光変調器１を提供するた
めに、従来の液晶ピクセルのデルタ配列が形成される。
しかし、従来のブラックマスクを形成する代わりに、新
しい型のブラックマスク２が提供される。このブラック
マスク２は、ピクセル開口部からなる２つまたはそれ以
上の列を、列の各組が実質的に連続となるように規定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶空間光変調器
の製造方法およびそのような方法で製造された液晶空間
光変調器に関する。また、本発明は、そのような空間光
変調器を備えた自動立体ディスプレイおよびバックライ
トにも関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、「デルタパターン」液晶表示パネル
(ＬＣＤ)と称されるものは大量生産されており、テレビ
および／またはビデオ信号表示のためのオーディオビジ
ュアル用アプリケーションに一般に使用されている。こ
のようなデルタパネルにより、インターレースされたス
タンダードビデオ信号を取り扱うシンプルな方法が提供
され、デルタパネルにおける絵素(ピクセル)数は、「ス
トライプパターン」型表示パネルにおいて同等の画像品
質を得るのに要求される絵素数より半分程度と少なくて
済む。ストライプパターン型パネルは、一般にコンピュ
ータまたはマルチメディア用ディスプレイ等のＯＡ機器
に使用される。液晶ディスプレイがバッテリー電源の機
器で有効に使用されるには、そのようなディスプレイの
消費電力を低減する必要がある。公知の通り、この目的
を達成するひとつの方法はピクセルの開口率を最大にす
ることであり、パネル面積の使用を最大限にするため
に、デルタパネルの隣接する行のピクセルは可能な限り
オーバーラップするように配置される。
【０００３】薄膜トランジスタまたはダイオード等のス
イッチング素子を使用したアクティブマトリクスディス
プレイでは、各ピクセルにおいて、液晶ピクセルが見え
る、すなわち光を透過あるいは反射する開口部は、不透
明のマスクによってその輪郭が定められる。そのマスク
によりピクセルの周りのパネルの領域と、例えばピクセ
ルのアドレス電極端の間または電極端にて発生するフリ
ンジ電界によって引き起こされるような望ましくないビ
ジュアルアーティファクトが発生し得るピクセルの領域
とがカバーされる。この不透明のマスクは普通「ブラッ
クマスク」または「ブラックマトリクス」と呼ばれる。更
に、ブラックマスクは、ピクセルの見える部分を規定す
るのに加えて、ピクセル間の領域をカバーし、パネルの
コントラスト比を高めるために可能な限り非反射性を有
することが望まれる。このことは次の理由のために望ま
しい。すなわち、例えば電極と薄膜トランジスタとを含
む領域は反射性を有し、オフィス内等程度の背景照明の
あるところで使用した場合パネルのコントラスト比を減
少させる傾向があるからである。更に、自動立体(３Ｄ)
ディスプレイでは、そのような領域からの反射はディス
プレイでの迷光の増加を生じる。その結果、ディスプレ
イにおけるクロストークのレベルが増加し、観測者の左
眼が右眼イメージからの光の一部を捕らえたり、またそ
の逆が行われる。このことは、観測者の頭痛の原因とな
り得、かつ視認されるイメージの劣化となり得る。
【０００４】典型的なアクティブマトリクス型液晶表示
パネルは、間に液晶を挟んだ２枚の基板を備えている。
基板の内の１枚は、例えば薄膜トランジスタによるアド
レス回路および関連する電極からなる、アクティブマト
リクスアドレス電子回路を装備する。もう１枚の基板
は、１つ以上の更なるアドレス電極と少なくともブラッ
クマスクの一部分とを装備する。ブラックマスクは、両
基板上に数枚からなる層として形成され得るが、アクテ
ィブマトリクスと反対の側の基板上に１枚の層として形
成されるのが一般的である。
【０００５】特開昭60-43635号公報は、２つのピクセル
行からなるパッシブマトリクスＬＣＤを開示している。
ピクセルは、第１の基板上に形成された列電極と、第２
の基板上に形成された行電極とのオーバーラップ領域に
よってその輪郭が決定される。ブラックマスクは、例え
ばフリンジ電界によって発生する望ましくないビジュア
ルアーティファクトを回避するように、ピクセルの開口
を制限するピクセル開口部の輪郭を決定する。特開昭60
-43635号公報の開示内容からは必ずしも完全に明確でな
いが、各ピクセル開口部は行方向において、行方向の各
隣接ピクセル開口部と連続しているようである。
【０００６】GB 2 278 223およびEP 0 625 861は、ピク
セルの行と列とを備える液晶空間光変調器を開示してい
る。ピクセル列は、各グループの隣接する列が水平方向
に連続するようなグループとして配置されている。。レ
ンティキュラスクリーン等のパララックス(視差)デバイ
スが、デバイスの各エレメントがそれぞれの列グループ
上にくるように配置される。そのような配置は適切な照
明とともに、広い範囲の角度にわたって切れ目のない実
質的に均一な照明プロファイルを有する自動立体ディス
プレイとして利用され得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図１は、ブラックマス
ク２の開口部によって規定されるピクセルの行と列とを
備えた公知の型のＬＣＤ１を示す。このパネルは、自動
立体ディスプレイとしての使用に適するように、従来の
向きから９０゜回転した状態で示されている。ブラック
マスク２は不透明で、駆動電子回路および電極等の非活
性領域をカバーする。これらの非活性領域は反射性を有
するか、あるいはパネルのコントラスト比を低減し自動
立体３Ｄディスプレイでの迷光によるクロストークを生
じさせる。ブラックマスク２は、例えばフリンジ電界に
よって引き起こされる望ましくない眼に見えるアーティ
ファクトが発生し得る液晶の領域をもカバーする。ブラ
ックマスク２は、表示のコントラスト比を高めるために
非常に低い反射率を有することが望まれる。眼に見える
ピクセル領域には、赤、緑、青の各フィルタが配置さ
れ、赤ピクセル(Ｒ)３、緑ピクセル(Ｇ)４、および青ピ
クセル(Ｂ)５がそれぞれ規定される。これらのＲ、Ｇ、
Ｂの各ピクセルは行の繰り返しパターンによって配置さ
れ、したがって各列はＲ、Ｇ、Ｂの各ピクセルを備え
る。
【０００８】ＬＣＤ１は、円筒形収斂レンズの互いに平
行な列またはレンティキュールを備えたレンティキュラ
スクリーン２と連携される。各レンティキュールは２つ
のピクセル列と整合されており、適切な照明システムと
ともに、２眼式自動立体ディスプレイを形成する。
【０００９】図２は、図１に示されたディスプレイから
の光の分布を示す。特に、図２は上から見た様子を図示
し、スクリーン６のレンティキュールのひとつから発す
る光の「ローブ」を示す。ＬＣＤ１のピクセル列は、２つ
のビューの交互のストライプを空間多重方式でもって表
示する。例えば、列７は左眼ビューの筋を、列８は右眼
ビューの筋をそれぞれ表示する。図２に示されるよう
に、ピクセル列からの光は、右眼ビューの筋が窓９で見
え、左眼ビューの筋が窓１０で見えるように、整合され
たレンティキュールによって結像される。したがって、
観測者の左眼と右眼とが適切に配置されれば、３次元イ
メージを観測することができる。
【００１０】図１に示されるディスプレイの問題点は、
参照符号７および８で示されるような列がブラックマス
ク２の不透明領域によって分離されることである。この
ことは、光が出射されない１１のような暗い領域が存在
する原因となる。更に、ピクセルの形状に起因する１２
および１３のような光の弱い領域が存在する。また、窓
９および１０だけでなく、この列はローブ１４および１
５に結像される。したがって、ローブ１５および１０か
らの光を受け取るように観測者の左眼と右眼とがそれぞ
れ位置すると、左眼ビューと右眼ビューとが入れ替わ
り、疑似立体なイメージの観測につながる。したがっ
て、図１に示される型のＬＣＤ１は自動立体ディスプレ
イにおいて用いるには理想的ではない。
【００１１】図３および図４はそれぞれ図１および図２
に対応するが、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ピクセルがデルタ配列で
ある他の公知の型のディスプレイを示す。図３のＬＣＤ
１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ピクセルがデルタ形状に、すなわ
ち三角形の各頂点に配列されている点で、図１のそれと
異なっている。例えば、ピクセル２０、２１、２２はデ
ィスプレイにおけるひとつのカラー絵素の赤、緑、青の
各成分をそれぞれ表示する。ここで、１つの赤ピクセ
ル、１つの緑ピクセル、および１つの青ピクセルを一ま
とまりとしたものを絵素と呼ぶ。図３で、各行のピクセ
ルは、上下に隣接する行の２つのピクセルと水平方向で
重なっている。
【００１２】図３に示す型のＬＣＤ１の使用には図４に
示す問題点がある。レンティキュラスクリーン６がＲ、
Ｇ、Ｂの各ピクセルを結像する方法に起因する色分離が
発生する。したがって、領域２３では青ピクセルのみが
視認される。領域２４では緑および青のピクセルの各部
分が視認され、不適切な混色となる。領域２５では緑ピ
クセルのみが視認される。同様にして、領域２６、２
７、２８、２９では、赤および緑のピクセル、赤ピクセ
ル、赤および青ピクセル、青ピクセルがそれぞれ視認さ
れる。したがって、図３に示される型のＬＣＤは自動立
体ディスプレイに不適切である。
【００１３】図５はEP 0 625 861に開示されている型の
ＬＣＤ１を示す。このＬＣＤでは、１つのカラー絵素を
形成するＲ、Ｇ、Ｂのピクセル２０、２１、２２のセッ
トのそれぞれは、他のセットに垂直に重ねて配置され、
カラー絵素は列状に配置されている。スクリーン６の各
レンティキュールの下のこれらの列は連続している。す
なわち隣接する列の間にブラックマスク２が垂直に切れ
目なくつながっている部分が存在しない。図５に示す配
置では、絵素の３つの列がスクリーン６の各レンティキ
ュールと整合している。
【００１４】この配列により図６に示す光の分配とな
る。ピクセルの列は連続する３つの窓３０、３１、３２
に結像され、窓間にギャップあるいは光が減少したりオ
ーバーラップまたは増加したりする領域は存在しない。
列は、プラスおよびマイナスの１次ローブ３３および３
４にも結像し、ある型のディスプレイには有益となり得
る。ローブは、隣接するローブ間で光の減少あるいは増
加した領域が実質的に無いように配列される。
【００１５】図５に示すピクセルの配列は、図１および
図３に示すピクセル配列に関わる問題を解決するが、図
５に示すＬＣＤ１は図示されるピクセル配列のために、
特別に製造されなければならない。特に、新しい電子駆
動スキームが要求され、ＬＣＤのアクティブエレメント
および内部電極のための新しいマスクパターンが必要と
なる。これにより、図５に示す型のＬＣＤは、特に少量
生産において比較的高価となる。
【００１６】本発明は、このような現状に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、公知のアクティブマトリク
ス液晶空間光変調器の製造技術に、比較的小さな変更を
加えるだけで、自動立体ディスプレイでの使用に特に適
する液晶空間光変調器を製造することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の見地によ
ると、アクティブマトリクス液晶光変調器の製造方法が
提供され、該製造方法は、第１の基板上に、少なくとも
いくつかのピクセルが所定の方向に重なる液晶ピクセル
のアレイを定義するアドレス電極のアレイを形成する工
程と、少なくとも第１の基板上あるいは第２の基板上の
いずれかに、該ピクセルのそれぞれと光学的に整合する
ように配列され、ピクセル開口部からなるＮ個の隣接す
る列のグループとして配列されるピクセル開口部を定義
する不透明マスクを形成する工程とを包含しており、該
Ｎは１より大きい整数で、該列が所定の方向と実質的に
垂直に伸びており、各組の列が実質的に連続であり得、
そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】好ましくは、前記ピクセルのアレイがデル
タ配列である。
【００１９】好ましくは、前記列に実質的に垂直に伸び
るカラーストライプからなるフィルタが形成される。あ
る実施態様では、各前記カラーストライプが前記ピクセ
ルの行と整合する。他の実施態様では、各前記カラース
トライプが前記ピクセルの隣り合った２行と整合する。
【００２０】前記列に対して斜め方向に伸びるカラース
トライプからなるフィルタ形成されてもよく、各該カラ
ーストライプが前記ピクセルのラインと整合してもよ
い。
【００２１】前記フィルタが赤、緑および青のカラース
トライプの繰り返しセットからなるようにしてもよい。
【００２２】前記ピクセル開口部が、所定の方向に実質
的に垂直な全ての軸に沿って実質的に一定かつ同じ高さ
であってもよい。
【００２３】本発明の第２の見地によると、本発明の第
１の見地に従う方法によって作られる液晶空間光変調器
が提供される。
【００２４】本発明の第３の見地によると、本発明の第
２の見地に従う方法によって作られる液晶空間光変調器
ディスプレイおよびパララックススクリーンを備える自
動立体ディスプレイが提供される。
【００２５】ある実施態様では、前記パララックススク
リーンがレンティキュラスクリーンからなり、該レンテ
ィキュラスクリーンの各レンティキュールが前記列のそ
れぞれのグループと整合する。
【００２６】他の実施態様では、前記パララックススク
リーンがパララックスバリアを備え、該パララックスバ
リアのスリットが前記列のそれぞれのグループと整合す
る。
【００２７】自動立体ディスプレイは、前記空間光変調
器が複数のカラー入力端子を有してもよく、該複数のカ
ラー入力端子は、各カラー入力端子にそれぞれのビュー
のイメージデータを供給するためのプロセス回路に接続
されるようにしてもよい。
【００２８】本発明の第４の見地によると、本発明の第
２の見地に従う空間光変調器および拡張された光源を備
える自動立体ディスプレイのためのバックライトが提供
される。
【００２９】本発明の第５の見地によると、本発明の第
２の見地に従うバックライトを備える自動立体ディスプ
レイが提供される。
【００３０】したがって、自動立体ディスプレイでの使
用に特に適し、かつ液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)等の公知
のアクティブマトリクスＬＣＳＬＭの製造のための従来
技術において、比較的小さな変更のみで済む液晶空間光
変調器(ＳＬＭ)を製造することが可能となる。特に、不
透明、つまり「黒い(ブラック)」マスクの形成、および必
要ならばカラーフィルタの形成に関する工程のみが変更
され得る。したがって、設計および製造コストは比較的
低い。
【００３１】例えば、３Ｄディスプレイでの使用に適し
た液晶空間光変調器が提供されるように、比較的低いコ
ストの付加でデルタパネルの製造を変更することが可能
である。デルタパネルは大量生産されており、したがっ
て比較的安価である。このようなパネルで、更にブラッ
クマスクが単層で形成される場合、ブラックマスクを規
定するリソグラフィの変更による製造工程の一部修正の
みが必要となる。したがって、ブラックマスクがアクテ
ィブマトリクスを備える基板の反対側の基板上に形成さ
れるパネルの場合、アクティブマトリクス基板はいかな
る変更も必要としない。
【００３２】必要とされるブラックマスクの形態は、３
Ｄディスプレイに適したパネルを提供するために光スル
ープットが犠牲にされる点で、従来のディスプレイのそ
れと異なる。このことは、光スループットを最大にする
ブラックマスクの従来の設計アプローチとは正反対であ
る。しかし、従来のパネルの製造方法をこのように変更
することによって、３Ｄディスプレイに適し、かつ例え
ばアクティブマトリクスの製造に必要なリソグラフィの
全面設計変更が要求されるような特別設計のパネルの場
合よりもはるかに安価に製造できるパネルを提供するこ
とが可能となる。
【００３３】ある目的専用の自動立体３ＤＳＬＭを提供
することも可能である。この場合、要求される厳密な許
容誤差はブラックマスク層のみに提供される。ピクセル
は、アクティブマトリクス基板上で低減された許容誤差
で若干オーバーラップするように設計される。
【００３４】そのようなＳＬＭは自動立体ディスプレイ
での使用に特に適しており、可動部分無しに移動する観
測者をトラッキングする性能を提供し、ディスプレイ上
のイメージの強度が観測者の動きにしたがって揺らがな
い。非トラッキング型ディスプレイでにおいてもビュー
イング自由度の高い３Ｄイメージが提供され、目に見え
るクロストークの量を特別なピクセル配列によって制御
でき得る。可動部分を有するディスプレイにおいて、動
く観測者に対するイメージの揺らぎの量が低減される。
横方向および縦方向のビューイング自由度が最大とな
る。このようなディスプレイの明るさの均一性は向上
し、このことは、例えばプルフリッヒ効果による奥行き
歪みの原因となり得る、左眼イメージと右眼イメージと
が異なる明るさを有する可能性を低減する。組立時のア
ラインメント許容誤差は低減され、ディスプレイはより
しっかりしたものとなる。
【００３５】
【発明の実施の形態】本発明は、添付の図面と共に実施
例により更に説明される。
【００３６】本明細書で使用される「デルタ配列」という
用語は三角形の各頂点での配列を意味し、ＬＣＤピクセ
ル配列の説明で通常使用される用語である。
【００３７】図面において、同様の参照符号は同様の部
分を示す。
【００３８】図７は、外表面上に偏光板６１を装備する
ガラス基板６０を備えた典型的なアクティブマトリクス
ＬＣＤデルタパネルの簡略化された構造を示す。基板６
０の内表面には、カラーフィルタ６２とブラックマスク
２とを備えた層が形成されている。その層上には、例え
ばインジウムすず酸化物(ＩＴＯ)の透明な切れ目のない
電極６３が形成され、例えばラビングされたポリイミド
の配向層６４を装備する。
【００３９】基板６５は外表面に偏光板６６を装備し、
内表面にシリコン二酸化物などのナトリウムバリア層６
７およびゲート絶縁層７６を有する。バリア層６７は、
図７においてアドレス電極６８および薄膜トランジスタ
６９として示されるアドレス構成要素を装備する。ピク
セル電極７０はディスプレイのアクティブピクセル領域
を定義する。配向層７１が電極７０を含む層上に形成さ
れており、液晶７２が配向層６４、７１の間に挟まれて
いる。列電極は７３で示されている。
【００４０】デルタパネル製造時には、基板６０上にカ
ラーフィルタ６２およびブラックマスク２を有する層、
電極６３ならびに配向層６４が形成され、カラーフィル
タ６２およびブラックマスク２は、例えばフォトリソグ
ラフィあるいは類似のプロセスによって規定される。同
様に、層６７、７０および７１がアドレス電極６８およ
び薄膜トランジスタ６９と共に基板６５上に形成され
る。電極７０、および電極６８と薄膜トランジスタ６９
とを含む他の構成要素は、いくつかの異なるマスクを使
用するフォトマスキングの使用を伴う複数の工程から作
製され、所望の構造に形成される。基板６０および６５
とそれらに伴う層が形成されると、これらを配向層６４
と７１との間にスペーサを介して組立て、それらの間の
スペースを液晶７２で充填することによってパネルを完
成する。ブラックマスク２が、望ましくないビジュアル
アーティファクトを回避するように構成要素６８、６
９、および電極７０の端部等の適切な領域をカバーする
のを保証するために、正確な位置合わせが要求される。
ガラス基板６０とカラーフィルタ層６２との間に電極６
３がくるように、「対向」基板６０を製作することも可能
である。
【００４１】図７ではブラックマスク２はパネルの単一
層として配置されるように示されているが、複数の層と
して提供することも可能であり、基板６５が全面的にあ
るいは部分的に装備し得る。この場合、この技術は「Ｂ
Ｍオンアレイ」技術として知られる。正しくスイッチさ
れないＬＣＤの領域からの光は、不透明の金属アドレス
電極の組み合わせおよび、例えば図８に示されるような
色素の分散された高分子層７５によって遮蔽される。ブ
ラックマトリクスの効果は、基板６５および対向基板６
０上の構成要素によっても提供され得る。
【００４２】図９は、視認されるアクティブピクセルの
領域を規定する従来のデルタパターンブラックマスクの
一形態を示す。このブラックマスクを図７に示す構造に
使用すれば、従来のデルタパネルが提供される。
【００４３】図１０は、修正されたパターンのブラック
マスク２を示している。このマスク２は、図７に示す型
のＬＣＤを改造するように図９に示すパターンの代わり
に用いられ得、自動立体ディスプレイで用いられるのに
適した本発明の一実施形態を提供する。このマスク２
は、アクティブピクセルのための開口部が、水平方向に
おいて実質的には重なり合わないが実質的に連続する列
状に配置されるように修正されている。つまり修正され
たマスク２では、開口部の隣接する列の間ではブラック
マスク２が垂直に切れ目なくつながった部分が最小限か
あるいは全く存在しないように、開口部の列が配置され
ている。特に、ブラックマスクの実際の製作において開
口部の角が若干丸められる場合、角に起因する部分的な
強度低下を補償するためにブラックマスクの開口部を若
干重ね合わせることができる。
【００４４】図９に示すマスクの代わりに図１０に示す
ブラックマスク２を使用することにより、自動立体ディ
スプレイでの使用に適するということ以外は従来型と同
様のＬＣＤを製造することができる。特に、ディスプレ
イ内で、アドレス電極６８、あるいはトランジスタ６９
等のアクティブマトリクスエレメントの位置を変更する
必要は無い。更に、ディスプレイの電子駆動スキームの
一部を形成するトランジスタ６９および他の電子構成要
素を移動させる必要がない。したがって、アクティブマ
トリクス型ディスプレイのための全く新しいマスクセッ
トを提供する必要がない。そのかわりに、ブラックマス
ク２のためのプロダクションマスクの設計変更のみが必
要である。必要に応じ、カラーフィルタ６２を変更す
る。
【００４５】図１１は、図１０に示すブラックマスクの
使用によって修正されたアクティブマトリクスＬＣＤデ
ルタパネルの構造を示す。「アクティブマトリクス」基板
は、アクティブピクセル領域を定義する「ピクセル」電極
７０と共に列電極７３と、行電極６８と、薄膜トランジ
スタ６９とを装備する。領域７４は、示される実施態様
において対向基板６０上に配置されるブラックマスク２
内に形成されたピクセル開口部の位置を示す。このよう
に、ピクセル開口部７４は、水平に連続する列状に配置
される実際の表示ピクセル領域を定義する。更に、ピク
セル開口部７４は一定の高さで、一般に長方形である。
表示の明るさを最大にするために、ピクセルの高さは最
大にされる。
【００４６】従来のディスプレイのカラーフィルタ６２
を削除することにより、図１０に示す修正されたブラッ
クマスク２を使用したＬＣＤは、図１２に示されるよう
に、自動立体ディスプレイでの使用に適した白黒ＬＣＤ
を提供することができる。図１２にゼロ次ローブの窓３
０、３１、３２を示す。これらは、元々の赤、緑、青の
各チャネルのイメージにそれぞれ対応する３つの独立し
たビューイング窓をそれぞれ提供する。特に、このよう
なＬＣＤを、各レンティキュールが３つのピクセル列に
連携するようなレンティキュラスクリーン等のパララッ
クスエレメントと共に使用すると、従来のアクティブマ
トリクスアドレスは、各レンティキュールの下の第１、
第２および第３の列の白黒ピクセルが、従来のデルタパ
ネルの赤、緑および青のピクセルに対応することにな
る。従来のデルタパネルのＲＧＢピクセルは、それぞれ
に対応する色のデータチャネルを形成し、第１、第２お
よび第３のビューイメージデータを赤、緑および青のチ
ャネルにそれぞれ向けることによって３窓白黒ディスプ
レーが提供される。
【００４７】適切なパネルプロセス電子回路８２によっ
て駆動されるＬＣＤ表示カラーピクセル８１を備える従
来のＲＧＢカラーパネル８０の大まかな構成を図１３に
示す。赤、緑および青のピクセルは個別の赤、緑および
青のチャネルによってアドレスされ、イメージデータソ
ース８４に接続されたそれぞれの入力端子において２次
元イメージデータを受け取る。このような配列は、８４
で示される型のソースと容易にインターフェースできる
従来のものであり、それぞれの出力端子において個別の
赤、緑、青の各イメージデータを提供する。
【００４８】図１４は、同じデルタパネル８０を駆動す
るための構成ではあるが、白黒表示を行うためにカラー
フィルタ６２が削除されるか、あるいは以下に述べられ
るようにカラー表示のために変更されている構成を示し
ている。表示部８１およびプロセス電子回路８２は、ほ
とんどあるいは全く変更を必要としない。カラーデータ
が取り扱われる方法に対応するために、駆動電子回路の
マイナーな変更が必要であり得る。
【００４９】３つのソースである８５、８６および８７
は、自動立体３次元イメージを形成するためのビュー
１、２および３のための、カラーあるいは白黒イメージ
データを提供する。ソース８５、８６および８７のそれ
ぞれは、チャネルコンバイニングプロセッサ８８へＲＧ
Ｂ出力を供給する。プロセッサ８８は、パネル８０の赤
入力にビュー１のためのＲＧＢデータを供給するよう
に、イメージデータを再配置する。同様に、第２および
第３のビューのためのＲＧＢイメージデータが、パネル
８０の緑入力９０および青入力９１へそれぞれ供給され
る。
【００５０】したがって、ＬＣＤの元々の赤、緑および
青のチャネルにピクセルを供給することによって、３つ
の空間多重化されたビューを表示することができ、ＬＣ
Ｄの電子駆動システムの変更はほとんどあるいは全く必
要とされない。プラスおよびマイナスの１次のローブ３
３と３４とはここでも存在し、この型のＬＣＤは、例え
ば本出願人による特願平7-341825号（GB 9426334.0）お
よび特願平8-12335号（GB 9502555.7）に開示されてい
る型の可動部分のない観測者トラッキングディスプレイ
で使用され得る。
【００５１】上述のディスプレイはイメージを３つのビ
ューイング窓で供給する３窓型である。しかし、２窓お
よび４窓ディスプレイ等、他の数の窓を提供するディス
プレイも提供され得る。２窓および４窓ディスプレイで
は、ビュー情報が必ずしも元々のＲＧＢチャネルを通し
て供給できないので、追加の駆動電子回路が必要とな
る。
【００５２】図１５は、カラーフィルタが白黒表示のた
めに削除されたか、あるいは以下に述べられるようにカ
ラー表示のために変更されたデルタパネル８０を駆動す
るための構成を示す。図１５の構成は、２窓ディスプレ
イを提供するためにソース８７が削除されている点で図
１４の構成とは異なる。更に、図１４のチャネルコンバ
インニングプロセッサ８８は、ソース８５および８６か
らのイメージデータをパネル８０による表示に適した形
式に変換するチャネルコンバイニングプロセッサ・イン
ターレーシングシステム９３によって置き替えられてい
る。
【００５３】図１６に示す構成は、４窓ディスプレイを
提供するようにソース８７と更なるソース９４とが提供
されている点で、図１５に示す構成と異なる。チャネル
コンバイニングプロセッサ・インターレーシングシステ
ム９３は、ソースからのイメージデータを４窓ディスプ
レイを提供するパネル８０によるディスプレイに適した
形式に組み合わせる。
【００５４】図１４から図１６に示す構成は、例えばコ
ンピュータソースからのインターレースされていないビ
デオ信号を受け入れるように構成することも可能であ
る。
【００５５】２窓ディスプレイの利点は表示解像度の向
上である。しかし、このようなディスプレイは電子トラ
ッキング方式には適さず、疑似立体のイメージゾーンが
生じ得る。４窓ディスプレイの利点は電子トラッキング
スキームの品質の向上である。しかしこのようなディス
プレイの表示解像度は低減する。
【００５６】図１０に示すブラックマスク２では、全て
のピクセル用開口部の列が隣接する列と連続する。した
がってこのブラックマスクは、所望の数の連続したビュ
ーを有する自動立体ディスプレイを提供するのに使用さ
れ得る。例えば、図１０のブラックマスクを有するＬＣ
Ｄが、各レンティキュールがＮ個のピクセル列と連携ま
たは整合するようなレンティキュラスクリーンと連携す
れば、全ての列が連続しているので各グループの列は連
続となる。ここでＮは１より大きい整数である。したが
って、グループは互いに連続であると言える。図１７は
従来のデルタディスプレイで使用される他の修正パター
ンのブラックマスク２を示し、列のグループが連続でな
い点で図１０に示すものとは異なる。図１７に示すブラ
ックマスクはＮ＝２の場合について示され、各グループ
は図１７の底部にＲおよびＬとして示される互いに連続
な２つの列からなる。しかし、各グループは、図１７の
底部にＢとして示される垂直な黒い列を形成するブラッ
クマスクの一部分によって、互いに分離される。マスク
されたピクセルは、水平方向にオーバーラップしない。
右(Ｒ)、左(Ｌ)、およびブラック(Ｂ)の水平方向の幅
は、疑似立体ゾーンの発生を効果的に防止するために、
実質的に同じである。
【００５７】図１８に、このようなＬＣＤ１の使用を示
す。左眼ビューおよび右眼ビューは窓３５および３６で
それぞれ視認され、したがって観測者は、眼が３７で示
される位置にあるとき３次元イメージを認識する。しか
し、窓３５および３６は充分な幅を有する暗い領域３８
および３９によって隔離されており、左眼が右眼ビュー
を認識し、右眼が左眼ビューを認識する疑似立体視ゾー
ンの可能性は効果的に排除されている。ピクセルの連続
する列のペアの間の垂直なブラックマスク片は充分に幅
広く作られ、したがってレンティキュラスクリーンによ
って結像された場合、暗い領域３８および３９によって
疑似立体ゾーンの発生が防止される。図１８に示される
型のディスプレイは、本出願人による特願平7-341825号
（GB 9426334.0）および特願平8-12335号で説明されて
いる型の観測者トラッキングが要求されないアプリケー
ションに適している。このようなディスプレイで「ブラ
ック窓」を使用することによって、このようなディスプ
レイにおけるクロストークレベルが減少する。
【００５８】図１２に示されるような３ビつのュー窓を
生ずる型のディスプレイを、疑似立体ゾーンの発生を防
止するように制御することも可能である。このようなデ
ィスプレイにおいて、ピクセルの３番目の列の全てを黒
となるように制御することによって、図１８に示される
ような光分布を有する疑似立体ゾーンの無い定位置ディ
スプレイが提供され得る。例えば観測者により操作され
るスイッチによって「黒」、「左」、「右」とそれぞれ制御さ
れる列を変更することにより、観測者が広い範囲の位置
から３Ｄイメージを快適に見ることができるように定格
ビューイング位置が変更され得る。
【００５９】フルカラー表示を実現するためには、従来
のデルタ配列とは異なる配列を有するカラーフィルタが
必要である。図１９に、図１０に示されるブラックマス
クパターンと適切なカラーフィルタとの組み合わせを示
す。赤、緑および青の各水平ストライプの繰り返しを有
するカラーフィルタが、各ストライプが２つのピクセル
の行をカバーするように配置される。１つのフルカラー
絵素を形成するＲＧＢのピクセルの１つの組を４０で示
す。したがって、ブラックマスク層およびカラーフィル
タ層の両方が、通常のデルタ配列のＬＣＤをもとに修正
されている。必要とされるビューイング窓のためのＲＧ
Ｂ信号は、上述したように元々のＲＧＢ入力であり得る
が、ビューチャネルに供給される前に前処理（プレプロ
セス）される。あるいは新たな走査電子回路をディスプ
レイに取り付けることもできる。
【００６０】図１９に示すパターンでは、カラー絵素の
高さは、ピクセルの垂直方向のピッチの４倍である。こ
れにより、ディスプレイから近距離にいる観測者に対し
ては色成分のある程度の分離を生じ得る垂直に引き延ば
されたカラー絵素が形成され、それゆえに視認されるイ
メージの質が低下する。図２０は色分離を低減するため
の他のカラーフィルタ配列を示している。ここでも、ス
トライプ状のカラーフィルタが使用されるが、ストライ
プは斜めに配置される。適切にアドレス方法が変更され
れば他のフィルタパターンの配列も可能である。垂直に
延びる長方形の箱は、各レンティキュール、例えば４１
で示される位置のレンティキュールによって結像される
ようにグループにまとめられている列を示している。三
角形はディスプレイのカラー絵素を形成するＲＧＢのピ
クセルのグループを示す。したがって、各カラー絵素に
おいて、ＲＧＢのピクセルの内の２つは垂直方向に重な
り、かつ１つのレンティキュールの下に配置され、３つ
目のピクセルは垂直方向の中間位置に配置され、そして
隣接するレンティキュールの下に位置する。これにより
ＲＧＢのピクセルの空間的分離は低減され、垂直方向の
イメージの品質が向上する。
【００６１】図２１は、赤、緑および青の水平の各スト
ライプがピクセルの１つの行をカバーする点で図１９に
示す配列と異なっているカラーフィルタ配列を示す。図
２２および図２３は２窓ディスプレイに使用し得る２つ
のカラーフィルタの配列を、図２４および図２５は４窓
ディスプレイに使用し得るカラーフィルタの配列を示
す。これらの各図面では、代表的なカラー絵素を４０と
して示す。
【００６２】図２６は、レンティキュラスクリーン６と
共に図１０に示すブラックマスクを備えるＬＣＤ１を用
いた自動立体ディスプレイを示す。ＬＣＤの照明用にバ
ックライト４５が備えられ、アウトプット窓４６は観測
者のために意図された観測位置を決定し、例えば窓のピ
ッチは実質的に平均眼間距離に等しい。このディスプレ
イは空間多重によって３つのビューを同時に与える型式
である。
【００６３】図２７は、レンティキュラスクリーンある
いは他のレンズアレイ６がアウトプットパララックスバ
リア４７と交換されている点で、図２６と異なる。パラ
ラックスバリアは、レンティキュラスクリーン６のレン
ティキュールと実質的に同じ結像機能を有する垂直で互
いに平行なスリットが形成されている不透明のスクリー
ンからなる。パララックスバリアは、レンティキュラス
クリーンまたは他のレンズアレイで発生し得る光学的収
差を生ずることが無いが、より大きい回折効果を受け、
レンズアレイと比べて観測者に供給される光量を低減す
る。
【００６４】図２８に示す自動立体ディスプレイは、ア
ウトプットパララックスバリア４７がバックライト４５
とＬＣＤ１との間に配置されたインプットパララックス
バリア４８と交換されている点で、図２７に示す自動立
体ディスプレイと異なっている。このことは、ディスプ
レイの動作、特にアウトプット窓４６の形成に実質的に
影響を与えるものではない。
【００６５】図２９に、図１０に示す型のブラックマス
クを使用した高速反応マルチフィールド白黒ＬＣＤを用
いるが、カラーフィルタを削除した自動立体ディスプレ
イを示す。フィールドシーケンシャルバックライト４９
は、赤、緑および青の各光を繰り返しのシーケンスで供
給するように配置され、赤、緑および青のリン光体を有
する蛍光管から構成され得る。赤、緑および青の各イメ
ージプレーンからのデータは、バックライト４９によっ
て供給される赤、緑、青の各光の領域と同期してＬＣＤ
１に供給され、フルカラーの自動立体表示が行われる。
したがって、ＬＣＤ１内にカラーフィルタを供給するコ
ストは除かれるが、通常のビデオフレームレートよりも
大きいリフレッシュレートが可能な高速反応ＬＣＤが概
して要求される。同様に、適切なカラーシーケンシャル
／プログラマブルバックライト４９が要求される。
【００６６】図３０は、図１０に示すブラックマスク２
を用いた型のＬＣＤ１を使用した投射型ディスプレイを
示す。イルミネータ１００はコンデンサレンズ１０１を
介してＬＣＤ１を照明する。投射レンズ１０２は、ピク
セルのイメージをレンティキュラスクリーン１０４と連
携したデフューザ１０３に投射する。投射レンズ１０２
は、ピクセル列のグループを、ビューイングゾーン１０
５を形成するスクリーン１０４の各レンティキュールと
整合するデフューザ１０３上に結像するように配列され
る。したがって、直視型ディスプレイで通常可能なもの
より大きな自動立体ディスプレイを提供することが可能
である。
【００６７】図１０に示す型のブラックマスクを使用し
たＬＣＤ１を、移動可能な光源を有効に提供するバック
ライトと組み合わせて非表示モードで使用することも可
能である。図３１から図３３にそのような構成を示す。
【００６８】図３１は、EP 0 602 934およびEP 0 708 3
51に開示されている型のディスプレイを示す。例えば部
分的に銀メッキされたミラーであり得るビームコンバイ
ナ５０は、２つの同一のディスプレイからの２組のビュ
ーを、片方のディスプレイからの光を通過し、他のディ
スプレイからの光を反射することによって組み合わせ
る。各ディスプレイは、表示ＬＣＤ５１、レンティキュ
ラスクリーン５２、照明ＬＣＤ５３、およびバックライ
ト５４を備える。照明ＬＣＤ５３は、図９あるいは図１
４に示すようなブラックマスクを有する型である。照明
ＬＣＤ５３の照明されたピクセル列を適切な観測者位置
検知システムで検知された観測者位置に従って「動か
す」ことによって、３次元イメージが認識でき得るビュ
ーイング領域が拡張されるように、表示アウトプット窓
４６に一人以上の観測者の位置を追従させることが可能
である。
【００６９】図３２は、左眼ビューおよび右眼ビューを
ディスプレイのフレームレートの２倍で提示するのに充
分なリフレッシュレートを有する表示ＬＣＤ５１を備え
る時間多重型のディスプレイを示す。照明ＬＣＤ５３は
表示ＬＣＤ５１と同期しており、左眼ビューが表示され
ている間は照明ＬＣＤ５３のアクティブピクセル列が左
眼位置に結像され、ＬＣＤ５１が右眼ビューを表示する
間は照明ＬＣＤ５３のアクティブ列がアウトプット窓４
６の観測者の右眼位置に結像される。観測者の位置にし
たがって照明ＬＣＤ５３のアクティブピクセル列の位置
を変更することによって、３次元イメージが認識され得
るビューイング領域が拡張されるように、アウトプット
窓４６に観測者の位置を追従させることが可能である。
【００７０】図３３は、EP 95309180.8に開示されてい
る「マイクロ偏光」型の自動立体ディスプレイを示す。バ
ックライト５４は、インプット偏光板５５と図１０およ
び図１７に示す型のブラックマスクを有するＬＣＤ層５
６と共に機能する。ＬＣＤ５６はアウトプット偏光板を
持たず、したがって垂直で透明な対になった筋を形成
し、各対の筋のアウトプットの偏光方向は直交してい
る。ＬＣＤ５６のアウトプットの筋は、空間多重方式に
より２つのイメージビューをインターレースされた垂直
の筋として表示するマイクロ偏光ディスプレイデバイス
５７を通して、レンティキュラスクリーン６によって結
像される。各対の筋は、左ビューおよび右ビューがそれ
ぞれ左アウトプットおよび右アウトプットの各窓４６で
結像されるように、直交する偏光の光を通過させる。
【００７１】図３４から図３６は、デルタ配列ＬＣＤの
ための従来のブラックマスクを示す。図１０および図１
７に示す型のブラックマスクを代わりに用いることによ
り、これら従来のディスプレイを上記のような自動立体
ディスプレイでの使用に適するようにすることが可能で
ある。
【００７２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、自動立体
ディスプレイでの使用に特に適しかつ液晶ディスプレイ
(ＬＣＤ)等の公知のアクティブマトリクスＬＣＳＬＭの
製造のための従来技術において、比較的小さな変更のみ
で済む液晶空間光変調器(ＳＬＭ)を製造することが可能
となる。特に、不透明の「ブラック」マスクの形成、およ
び必要ならばカラーフィルタの形成に関する工程のみが
変更され得る。したがって、設計および製造コストは比
較的低くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動立体ディスプレイで使用される公知の型の
ＬＣＤを示す。
【図２】図１のディスプレイからの光の分布を示す。
【図３】他の公知の型のＬＣＤのピクセル配列を示す。
【図４】図３のＬＣＤを使用した３Ｄディスプレイから
の光の分布を示す。
【図５】EP 0 625 861に開示されている型の自動立体デ
ィスプレイを示す。
【図６】図５のディスプレイからの光の分布を示す。
【図７】公知のアクティブマトリクスＬＣＤデルタパネ
ルの断面図である。
【図８】公知のアクティブマトリクスＬＣＤデルタパネ
ルの断面図である。
【図９】従来のデルタパターンおよびブラックマスクを
示す。
【図１０】本発明の第１の実施態様を構成する方法に従
ってＬＣＳＬＭを製造するための修正ブラックマスクパ
ターンを示す。
【図１１】図７に示す型式で、図１０の修正ブラックマ
スクパターンを使用したＬＣＤの一部分の上面図であ
る。
【図１２】図１０のパターンを使用したＬＣＳＬＭを有
する自動立体ディスプレイからの光の分布を示す。
【図１３】ＬＣＤデルタパネルの従来の使用例における
データフローを示すブロック回路図である。
【図１４】３ビューの自動３次元イメージを表示するＬ
ＣＤデルタパネルにおけるデータフローを示すブロック
回路図である。
【図１５】２ビューの自動３次元イメージを表示するＬ
ＣＤデルタパネルにおけるデータフローを示すブロック
回路図である。
【図１６】４ビューの自動３次元イメージを表示するＬ
ＣＤデルタパネルにおけるデータフローを示すブロック
回路図である。
【図１７】本発明の第２の実施態様を構成する方法に従
ってＬＣＳＬＭを製造するための他の修正ブラックマス
クパターンを示す。
【図１８】図１４のパターンを使用したＬＣＳＬＭを有
する自動立体ディスプレイからの光の分布を示す。
【図１９】カラーフィルタ配列を示す。
【図２０】カラーフィルタ配列を示す。
【図２１】カラーフィルタ配列を示す。
【図２２】カラーフィルタ配列を示す。
【図２３】カラーフィルタ配列を示す。
【図２４】カラーフィルタ配列を示す。
【図２５】カラーフィルタ配列を示す。
【図２６】図１０に示す型のブラックマスクを有するＬ
ＣＳＬＭを使用した自動立体ディスプレイを示す。
【図２７】図１０に示す型のブラックマスクを有するＬ
ＣＳＬＭを使用した自動立体ディスプレイを示す。
【図２８】図１０に示す型のブラックマスクを有するＬ
ＣＳＬＭを使用した自動立体ディスプレイを示す。
【図２９】図１０に示す型のブラックマスクを有するＬ
ＣＳＬＭを使用した自動立体ディスプレイを示す。
【図３０】図１０に示す型のブラックマスクを有するＬ
ＣＳＬＭを使用した投射型自動立体ディスプレイを示
す。
【図３１】図１０あるいは図１７に示す型のブラックマ
スクを備えるＬＣＳＬＭを使用したバックライトを有す
る自動立体ディスプレイを示す。
【図３２】図１０あるいは図１７に示す型のブラックマ
スクを備えるＬＣＳＬＭを使用した、バックライトを有
する自動立体ディスプレイを示す。
【図３３】図１０あるいは図１７に示す型のブラックマ
スクを備えるＬＣＳＬＭを使用した、バックライトを有
する自動立体ディスプレイを示す。
【図３４】図１０あるいは図１７に示す型のブラックマ
スクパターンを使って改造でき得るＬＣＤが有する、他
の従来のデルタパターンブラックマスクを示す。
【図３５】図１０あるいは図１７に示す型のブラックマ
スクパターンを使って改造でき得るＬＣＤが有する、他
の従来のデルタパターンブラックマスクを示す。
【図３６】図１０あるいは図１７に示す型のブラックマ
スクパターンを使って改造でき得るＬＣＤが有する、他
の従来のデルタパターンブラックマスクを示す。
【符号の説明】
１ 空間光変調器 ２ ブラックマスク ６ パララックススクリーン ４７ パララックスバリア ４８ パララックスバリア ５３ 空間光変調器 ５４ バックライト ６０ 基板 ６５ 基板 ８８ チャネルコンバイニングプロセッサ ７０ ピクセル電極 ７４ ピクセル開口部 ８９ 赤入力 ９０ 緑入力 ９１ 青入力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド エズラ イギリス国 オーエックス10 ０アールエ ル，オクソン，ワリンフォード，ブライト ウェル カム ソトウェル，モンクス ミ ード 19

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の基板上に、少なくともいくつかの
    ピクセルが所定の方向に重なる液晶ピクセルのアレイを
    規定するアドレス電極のアレイを形成する工程と、 少なくとも該第１の基板および該第２の基板上のいずれ
    かに、該ピクセルのそれぞれと光学的に整合するように
    配列され、ピクセル開口部からなるＮ個の隣接する列の
    グループとして配列されるピクセル開口部を規定する不
    透明マスクを形成する工程とを包含しており、 該Ｎは１より大きい整数で、該列が所定の方向と実質的
    に垂直に伸びており、各組の列が実質的に連続である、
    アクティブマトリクス液晶光変調器の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記ピクセルのアレイがデルタ配列であ
    る、請求項１に記載のアクティブマトリクス液晶光変調
    器の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記列に実質的に垂直に伸びるカラース
    トライプからなるフィルタを形成する工程を更に包含す
    る、請求項１または２に記載のアクティブマトリクス液
    晶光変調器の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記カラーストライプのそれぞれが前記
    ピクセルの行と整合する、請求項３に記載のアクティブ
    マトリクス液晶光変調器の製造方法。
  5. 【請求項５】 各前記カラーストライプが前記ピクセル
    の隣り合った２行と整合する、請求項３に記載のアクテ
    ィブマトリクス液晶光変調器の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記列に対して斜め方向に伸びるカラー
    ストライプからなるフィルタを形成する工程を更に包含
    し、各該カラーストライプが前記ピクセルのラインと整
    合する、請求項１または２に記載のアクティブマトリク
    ス液晶光変調器の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記フィルタが赤、緑、青のカラースト
    ライプの繰り返しセットからなる、請求項３から６のい
    ずれかに記載のアクティブマトリクス液晶光変調器の製
    造方法。
  8. 【請求項８】 前記ピクセル開口部が、所定の方向に実
    質的に垂直な全ての軸に沿って実質的に一定かつ同じ高
    さである、請求項１から７のいずれかに記載のアクティ
    ブマトリクス液晶光変調器の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載の方法
    で製造される液晶空間光変調器。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の空間光変調器とパラ
    ラックススクリーンとを有する自動立体ディスプレイ。
  11. 【請求項１１】 前記パララックススクリーンがレンテ
    ィキュラスクリーンからなり、該レンティキュラスクリ
    ーンの各レンティキュールが前記列のそれぞれのグルー
    プと整合する、請求項１０に記載の自動立体ディスプレ
    イ。
  12. 【請求項１２】 前記パララックススクリーンがパララ
    ックスバリアを備え、該パララックスバリアのスリット
    が前記列のそれぞれのグループと整合する、請求項１０
    に記載の自動立体ディスプレイ。
  13. 【請求項１３】 前記空間光変調器が複数のカラー入力
    端子を有し、該複数のカラー入力端子は、各カラー入力
    端子にそれぞれのビューのイメージデータを供給するた
    めのプロセス回路に接続される、請求項１０から１２の
    いずれかに記載の自動立体ディスプレイ。
  14. 【請求項１４】 請求項９に記載の空間光変調器と拡張
    された光源とを備える自動立体ディスプレイ用バックラ
    イト。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載のバックライトを備
    える自動立体ディスプレイ。
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