JPH10246869A - 方向性ディスプレイおよび方向性ディスプレイ用のマスクを製造する方法 - Google Patents
方向性ディスプレイおよび方向性ディスプレイ用のマスクを製造する方法Info
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Abstract
された観察領域および観察ウィンドウを生成することが
できるディスプレイを提供する。 【解決手段】 空間光変調器2およびパララックスバリ
ア6は、連係して作用することにより、フレネル回折を
生成する。その結果、輝度は、空間的に不均一となる。
また、空間光変調器2が、開口が垂直方向に一定ではな
い画素を有している場合には、ウィンドウでの強度プロ
ファイルのさらなる変化が発生する。これを補償するた
めに、パララックスバリア6とバックライト1との間に
設けられる。マスク21は、パララックスバリア6と連
係して作用することにより、パララックスバリア6およ
び空間光変調器2により生成される強度パターンの変化
の逆である変化を呈する強度パターンを生成する。これ
らの変化が重ね合わされ、実質的に均一な光強度を有す
る観察ウィンドウが得られる。
Description
3次元(3D)型ディスプレイのような方向性ディスプ
レイに関する。このようなディスプレイは、オフィス環
境機器、ラップトップコンピュータおよびパーソナルコ
ンピュータ、コンピュータゲームのようなパーソナルエ
ンターテインメントシステム、3Dテレビジョン、医用
イメージング、バーチャルリアリティ、ビデオ電話およ
びアーケードビデオゲームなどで用いることができる。
また、本発明は、方向性ディスプレイ用のマスクを製造
する方法にも関する。
1号、第0 726 482号および第0 721 131号に開示されて
いる従来型の自動立体3Dディスプレイの模式的横断面
図である。このディスプレイは、液晶表示装置(LC
D)として構成された空間光変調器(SLM)2の背後
に配置された、拡散型バックライトまたはランバーティ
アンバックライト1を備えている。SLM2は、例え
ば、参照番号3で示されている複数の絵素(画素)を有
しており、それらの画素は、それぞれ複数の列からなる
複数のグループをなして配置されている。図示されてい
る例では、それぞれのグループには、3つのウィンドウ
ディスプレイを提供する3つの列がある。これらの列
は、欧州特許第0 625 861号に開示され、かつ図3に図
示されているように、横方向に互いに連続している。こ
こで、これらの画素3は、不透明なブラックマスク11
により規定される複数の開口を有している。それぞれの
画素列のエッジ12は、隣接する列のエッジと連続して
いる。SLM2の前面には、レンチキュラースクリーン
4が配置されている。このレンチキュラースクリーン4
では、それぞれのレンチキュールが、3つの画素列から
構成される対応するグループと一直線上に配置されてい
る。
まれる3つの列は、異なる視点から得られた3つの異な
る2次元(2D)画像の垂直スライスを表示し、これら
の2D画像が空間的に多重化されるようにする。例えば
参照番号5で示されているそれぞれのレンチキュール
は、3つの画素列からなる関連づけられたグループを透
過した光を、ゼロ次ローブの3つの異なる観察領域を構
成する、3つのくさび形領域へとイメージングする。ま
た、それぞれのレンチキュール5は、隣接するレンチキ
ュールと一直線上にある画素列からなるグループを、よ
り高次なローブの反復された観察領域へとイメージング
する。これらの観察領域は、角度的に連続している。
の眼が、ディスプレイ全体にわたり同一の2D画像を見
ることができるように、レンチキュラースクリーン4の
レンチキュール5のピッチは、SLM2の画素列グルー
プのピッチよりもわずかに小さく設定される。図2に図
示されているように、このように複数の観察領域は、デ
ィスプレイから所定の観察距離を隔てた所に、観察ウィ
ンドウ7および8を規定する。これらのウィンドウは、
ディスプレイに対して平行な平面上に位置するようにさ
れ、また、観察領域内のウィンドウ平面においてその横
方向の幅が最も広くなるようにされる。観察者の両目9
および10が2つの隣接する観察領域内(例えば、隣接
する2つのウィンドウ7および8内)にあるものとする
と、観察者が観察補助具(viewing aids)を装着しなく
ても、3D画像が知覚されうる。
代わりにパララックスバリア6が設けられている点で図
1Aに図示されているディスプレイとは異なる、別の3
D自動立体ディスプレイを図示している。それぞれのレ
ンチキュール5は、このように、垂直スリットに置き換
えることができる。垂直スリットは、3つの画素列から
なる隣接するグループと連係して作用することにより、
観察領域と、ゼロ次の観察ウィンドウとを規定する。
2とバックライト1との間に配置されている点で図1B
に図示されているディスプレイとは異なるディスプレイ
を図示している。このパララックスバリア6は、SLM
2の基板上に形成されるものとして図示されている。
許出願第97305757.3号は、背面照明される自動立体ディ
スプレイに用いるのに特に適したSLMを開示してい
る。SLMの画素を通した透過によりもたらされる光の
回折が、観察領域の劣化をもたらす。透過された光が回
折により広がるのをを抑えるために、複雑な透過率プロ
ファイルが画素開口に課せられ、それにより、開口プロ
ファイルを修正し、角度的により高次な回折による広が
りを抑制する。
1およびパララックスバリア6の代わりに、図4に図示
され、参照番号13で示されている、複数の出射光線を
形成する配列体が設けられている点で、図1Cに図示さ
れているディスプレイとは異なる自動立体ディスプレイ
を開示している。米国特許第5,457,574号は、図5に図
示されている光線を生成する具体的な配列体を開示して
いる。バックライト1からの光は、ディフューザ14を
通過し、フレネルレンズ15により集光される。フレネ
ルレンズ15は、バックライト1およびディフューザ1
4からの光を視準し、視準された光をレンチキュラース
クリーン16へと供給する。レンチキュラースクリーン
16は、ディフューザ14の画像を弱いディフューザ1
7上に形成することによって、光線を形成する。これら
の光線からの光は、空間光変調器2により変調され、光
利用効率は、別のフレネルレンズ18により改善され
る。フレネルレンズ18は、ディスプレイからの照明
を、観察者が位置している空間内にある領域に制約す
る。
ースクリーンおよび前面パララックスバリア自動立体デ
ィスプレイは、G.R. Chamberlin、D.E. SheatおよびD.
J. McCartneyによる「ビデオ電話用の3次元イメージン
グ」、TAO First International Symposium (1993年12
月)、M.R. Jewell、G.R. Chamberlin、D.E. Sheat、P.C
ochraneおよびD.J. McCartneyによる「ビデオ通信に応
用するための3Dイメージングシステム」、SPIE Vol.
2409、第4〜10頁、(1995)、M. Sakata、G. Hamagishi、
A. Yamasjita、K. MashitaniおよびE. Nakayamaによる
「画像スプリッタ方法による特殊メガネの不要な3Dデ
ィスプレイ」、3D Image Conference ’95、ならびに、
特開平第7-287198号公報に開示されている。
ラックスバリアディスプレイの動作原理を示している。
このパララックスバリアは、一連の薄い透過スリット1
9を備えた、平坦で不透明なスクリーンである。これら
のスリットは、正規の横方向ピッチσを有しており、バ
ックライト1が起動される時、LCD2の背後に複数の
垂直な照明線を形成する。LCD2は、正規の横方向ピ
ッチpを有する複数の画素列を備えている。LCD上の
隣接する複数の垂直画素列では、N個の画像がインタレ
ースされる。パララックスバリアピッチは、ほぼ σ=Np (1) により得られる。
パララックスバリアに関連づけられた光線があるので、
θで示される規定された照明角度範囲が存在することに
なる。
CD2上に表示される複数のインタレースされた画像の
うちの1つだけを見ることができるように、背面パララ
ックスバリアのピッチは、方程式(1)により得られる
ピッチよりもわずかに大きく設定される。これにより、
それぞれの画素列に対する視角の範囲が、最適な観察位
置に収束する。このことは、2つの画像を示すディスプ
レイについて図7に描かれている光線により示されてい
る。このピッチ補正は、「視点補正」として知られてお
り、観察ウィンドウ7および8を含む観察面上のどの点
においても、パララックスバリアスリット19が、1つ
のビューの各画素内で、同じ水平位置において確実に可
視であるようにする。観察面内で横方向に移動すると、
スリット位置もそれらの画素内で移動することとなり、
最終的には、隣接する画素列の背後で可視となる。この
位置では、観察者は、次の観察領域にいる。よって、こ
れらのインタレースされた画像およびパララックスバリ
ア6により、観察面内に観察ウィンドウ7、8が生じる
こととなり、この平面内においては、ディスプレイ全体
にわたり、ただ1つのビューのみが可視となる。背面パ
ララックスバリアのこのように視点補正されたピッチ
は、以下の式により計算することができる。
隔であり、nは、この間隔での媒体の複屈折率であり、
Lは、ディスプレイの最適な観察距離である。
実質的に同様に動作する。この場合、画素は、観察領域
外のマスクの不透明部分により遮蔽され、観察領域にお
けるスリットを通してのみ可視となる。図8は、そのよ
うなシステムの観察用幾何学的構成を図示している。
ウの強度プロファイルの一次近似が得られる。もしLC
D2が矩形の画素を有しているのなら、観察ウィンドウ
は、その中央領域にわたっては、均一な照度を有するこ
とになる。背面スリットが部分的に遮蔽されているの
で、両エッジにおける照度プロファイルは、線形の傾き
を有する。なぜなら、観察面内での横方向位置が移動す
ると、パララックスバリアスリットも画素のエッジの下
で移動するからである。よって、背面スリットの幅が広
いと、観察ウィンドウのエッジへの傾きは緩やかにな
り、背面スリットの幅が狭いと、観察領域のエッジは急
峻になる。ウィンドウエッジの関数と、光スループット
とを調整することによって、最適なパララックスバリア
スリット幅を決めることができる。図9は、図7に示さ
れている寸法により得られる、理想的な幾何学的観察ウ
ィンドウ強度プロファイルを示している。
規定される画素開口が矩形ではないのなら、観察ウィン
ドウのプロファイルは、このように単純な台形または
「テント」形ではなくなる。観察面内のそれぞれ異なる
横方向位置では、観察者は、画素内のそれぞれ異なる垂
直開口サイズを通して光線を見ることになる。よって、
観察ウィンドウ強度は、有限の背面スリット幅によりぼ
やける画素開口の垂直方向における範囲に従うことにな
る。図10は、このことの一例を示している。隣接する
画素列間の隙間により、観察面には暗い領域がもたらさ
れることになる。なぜなら、それらの隙間では、パララ
ックスバリアの光線が完全に遮蔽されるからである。
イの幾何学的パフォーマンスは、回折の影響により変化
を受ける。フレネル回折の影響は、開口または光路内の
障害物の近傍視野で観察される。このことは、観察者が
開口/障害物の非常に近くに位置していることを意味し
ているか、または光源が開口/障害物のすぐ後ろにある
ことを意味している。いずれの場合にせよ、波面の曲率
を考慮に入れるという点では同様である。フラウンホー
ファー回折は、回折が遠視野で起こる場合の単純化され
た理論であり、波面曲率の影響を無視したり、平面波の
アプローチを仮定したりしてフレネル解析をさまざまな
形で単純化することにより得られる。一般に、背面パラ
ラックスバリアディスプレイと、前面パララックスバリ
アディスプレイとでは、もたらされる回折の影響は大き
く異なってくる。以下に、背面パララックスバリアディ
スプレイに及ぼされる回折の影響について、詳細に説明
する。
ラックスバリアディスプレイでは、観察者は、600m
m離れ、幅90μmの画素開口を見ている。よって、フ
ラウンホーファー回折は、これらによりもたらされる光
分布に適用可能と思われる。しかし、この背面パララッ
クスバリアの作用は、規定された光源を画素開口背後の
ごく近く(1.3mm)に設けることを前提としてい
る。
面照明されるので、球状波面を生じる点光源のように作
用する。このスリットは比較的狭いので、これらの波面
が結合して、全画素開口幅にわたって平面波を発生する
ことはない。よって、この照明波面は、画素開口では平
面ではないので、フレネル回折が結果として生じること
になる。図11は、このことを示している。もし背面ス
リットが画素開口よりも大きければ、画素開口にわたる
波面は、本質的には平面になり、フラウンホーファー処
理は適切になる。
の「オプティクス」、第2版、(Addison-Wesley、198
7)のような多数の適切な教科書で言及されている。
ており、幅wを有する開口の背後に距離ρ0だけ離れて
位置する点光源を含む。開口(原点0に位置する)を介
してこの点を観察者Pへと結ぶ直線が、原線(origin l
ine)を規定している。観察者は、開口から距離r0だけ
離れた位置にいる。観察者により受け取られた振幅への
寄与は、開口内の湾曲した波面の位相を考慮に入れ、開
口上で和がとられる。
算するためには、線SOPを固定されたものとみなし、
この線に対して開口をずらすことにより、観察者の移動
が及ぼす影響を求める。よって、開口幅に対する積分範
囲は、開口内の原点0の移動に追従するために、変えら
れる。さらなる詳細については教科書に述べられている
が、無限長スリットについての最終的な結果は、以下の
ようになる。観察面内の横方向位置xで受け取られる光
の強度l(x)は、 l(x)=|B(u1(x),u2(x))|2 により求められる。ここで、u1およびu2は、フレネ
ル積分のための積分範囲であり、それぞれ以下のように
規定される。
r0)/(λr0ρ0)]1/2 u2(x)=(x−w/2)[2(ρ0+r0)/(λr
0ρ0)]1/2 フレネル積分自体は、 B(u1(x),u2(x))=FR1(u2(x),
u1(x))+iFR2(u2(x),u1(x)) により求められる。ここで、 FR1(b,a)=∫b acos(πw2/2)dw FR2(b,a)=∫b asin(πw2/2)dw である。600mmの距離から観察され、1.3mm後
ろに点光源を有する90μm幅のスリットからの回折パ
ターンの一例は、図13に示されている。これらのパラ
メータは、現在のディスプレイシステムに典型的なもの
である。背後作動距離(1.3mm)は、開口への入射
光の波面曲率(ρ0)を規定している。このパターン
は、多数の2次的な干渉縞を持つ複雑なものである。
モデルは、前述したように、背面パララックスバリア6
と画素レイアウトとの間の視点補正に依存する。これら
2つの要素間でこのようにピッチ補正をおこなうことに
より、観察面から見ると、観察ウィンドウに関連づけら
れたそれぞれの画素は、その画素開口20に対して同じ
水平位置に位置づけられたパララックスバリアスリット
19をその背後に有することが確実になる。この水平オ
フセットは、前述したように観察者が観察面内で横方向
に移動すると、変化する。観察面内のある点で受け取ら
れたこの光の強度は、画素により生成されたフレネル回
折パターンからの寄与の和であり、視点補正により、そ
れぞれの画素は、同じ貢献をする。なぜなら、点光源
は、各画素の背後の同じ位置にあるからである。また、
観察者が横方向に移動すると、強度パターンは、単一の
スリットに対するフレネル回折パターンに従うことにな
る。なぜなら、観察面内での移動により、スリットは、
各画素の背後で同じ量だけ移動することになるからであ
る。光源のこのような変位により、上で計算した回折プ
ロファイルに従う回折の影響が変化する。このことは、
図14に模式的に示されている。よって、観察ウィンド
ウ強度プロファイルは、単一のスリットからのフレネル
回折パターンの単なる拡大バージョンになるので、もし
大きな回折が発生すれば、不均一なものになると予想さ
れうる。
てのこのような仮定(実際の画素形状により近い矩形開
口とは対立する)は、画素が積み重なって列をなすこと
により、垂直方向で長い範囲を形成し、垂直面における
あらゆる回折がこれにより解消される時には、有効であ
る。矩形ではない開口の場合、このように単純化された
処理の場合と同じ線に沿って導き出されうる、より複雑
な処理が適切になる。しかし、背面パララックスバリア
スリット19の有限な幅を考慮に入れる必要がある。そ
のためには、スリット幅はそのスリットを通る点光源の
積分値であるとみなし、最終的な回折パターンは個々の
点光源すべてからのパターンの和として発生されるとみ
なせばよい。
畳み込みによりフレネル回折積分と組み合わされる。フ
レネルパターンl(x)は、背面スリット透過関数を反
映し、通常の手法により観察ウィンドウプロファイルV
(x)を与えるトップハット関数R(x)と畳み込まれ
る。
されるウィンドウプロファイルは、図15に示されてい
る。このプロファイルは、図13で用いられているデー
タおよび(これも実用的ディスプレイの典型的な数値で
ある)背面スリット幅25μmから生成される。
ではなく、白色光であるということである。この理論で
は、モノクロ光を想定しているため、波長範囲による第
2の畳み込みは、厳密に実行されるべきである。このこ
とは、現在の数学的計算法では考慮に入れられていない
が、これを怠ると、パターンは、わずかながらさらにぼ
やけてしまう。
れたものであり、その目的とするところは、光強度プロ
ファイルの均一性が実質的に改善された観察領域および
観察ウィンドウを生成することができるディスプレイを
提供することにある。
レイは、複数の観察領域を生成する表示配列体を備え、
該複数の観察領域のそれぞれが、第1角度変化成分をも
つ不均一な第1角強度プロファイルを有している、方向
性ディスプレイであって、該第1角度変化成分の実質的
に逆である第2角度変化成分を有する第2角強度プロフ
ァイルを該複数の観察領域において重ね合わせる補償器
を備えており、そのことにより上記目的が達成される。
素と、複数の離散光源からなるアレイと、を有する空間
光変調器を含む。
の列をなして配列されており、前記複数の光源が互いに
平行で等間隔に配置された光源を含んでいる。
散型バックライトと、パララックスバリアと、を含んで
いる。
質的に一定の垂直開口を有しており、前記空間光変調器
および前記パララックスバリアが連係して作用すること
により、フレネル回折を生成し、かつ前記補償器が、該
フレネル回折によりもたらされた前記不均一な第1角強
度プロファイルを補償するように配置されている。
が、一定ではない垂直開口を有しており、前記空間光変
調器および前記パララックスバリアが連係して作用する
ことにより、フレネル回折を生成し、かつ前記補償器
が、該一定ではない垂直開口および該フレネル回折によ
りもたらされた、前記不均一な第1角強度プロファイル
を補償するように配置されている。
が、拡散型バックライトと、パララックスバリアと、を
含んでおり、該パララックスバリアが複数のスリットを
備えており、該複数のスリットのそれぞれが、前記複数
の絵素列の各グループと連係して作用することにより、
ゼロ次ローブの前記複数の観察領域を形成する。
が、実質的に一定の垂直開口を有しており、前記空間光
変調器および前記パララックスバリアが連係して作用す
ることにより、フレネル回折を生成し、かつ前記補償器
が、該フレネル回折によりもたらされた前記不均一な第
1角強度プロファイルを補償するように配置されてい
る。
が、一定ではない垂直開口を有しており、前記空間光変
調器および前記パララックスバリアが連係して作用する
ことにより、フレネル回折を生成し、かつ前記補償器
が、該一定ではない垂直開口および該フレネル回折によ
りもたらされた、前記不均一な第1角強度プロファイル
を補償するように配置されている。
前記パララックスバリアと前記バックライトとの間に配
置されたマスクを含んでおり、該マスクが、該パララッ
クスバリアの前記複数のスリットと連係して作用するこ
とにより前記第2角度変化強度プロファイルを形成す
る、光透過率がそれぞれ異なる、複数のストリップを備
えている。
記複数の絵素列と実質的に同じ幅を有する。
と前記複数のスリットとの横方向ピッチの比が、該複数
のスリットと前記複数の絵素列から構成される前記複数
のグループとの横方向ピッチの比と実質的に等しい。
アおよび前記マスクが、共通の透明基板の互いに対向す
る面上に形成されている。
器の絵素平面と前記パララックスバリアとの間の実効屈
折率をn1とし、該空間光変調器の該絵素平面と該パラ
ラックスバリアとの間の厚さをt1とし、該パララック
スバリアと前記マスクとの間の実効屈折率をn2とし、
かつ該パララックスバリアと該マスクとの間の厚さをt
2とする時、n1t1=n2t2である。
スクリーンが、前記マスクと前記パララックスバリアと
の間に配置されている。
ラースクリーンが複数のレンチキュールを有しており、
該複数のレンチキュールのそれぞれが、前記マスクの前
記複数のストリップのそれぞれと一直線上にある。
ディフューザが、前記空間光変調器と前記複数の光源か
ら構成されるアレイとの間に配置されており、拡散モー
ドと実質的非拡散モードとの間で切り替え可能である。
能なディフューザが、高分子分散液晶層を備えている。
が、拡散型バックライトと、パララックスバリアと、該
バックライトと該パララックスバリアとの間に配置され
た空間光変調器と、を含む。
器が複数の絵素列を備えており、前記パララックスバリ
アが互いに平行で等間隔に配置された複数のスリットを
備えており、該複数のスリットのそれぞれが、該複数の
絵素列の各グループと連係して作用することにより、ゼ
ロ次ローブの前記複数の観察領域を形成する。
光透過率がそれぞれ異なる複数のストリップを備えたマ
スクを含んでおり、前記パララックスバリアが、前記空
間光変調器と該マスクとの間に配置されており、該複数
のストリップのそれぞれが、前記複数のスリットのそれ
ぞれと連係して作用することにより、前記第2角度変化
強度パターンを形成する。
前記複数の絵素の開口透過特性を規定する手段を含む。
数の絵素の開口形状を規定する、空間光変調器ブラック
マスクを含む。
前記複数の絵素の開口透過率を空間的に変化させる。
スバリアが、第1偏光子と、第2偏光子と、該第1およ
び該第2偏光子の間に配置され、直交偏光の光を供給す
る複数のスリット領域および複数のバリア領域を有する
偏光修正層と、を含む。
が、前記空間光変調器の一部を含んでいる。
が、非方向性動作モードを実現するために除去可能であ
る。
レイ用のマスクを製造する方法であって、前記空間光変
調器に実質的に平行であり、前記複数の観察領域と交差
している平面に感光性材料を配置する工程と、透過性で
ある前記複数の絵素を用いて該ディスプレイを動作させ
ることにより、該感光性材料を露光する工程と、該感光
性材料により記録された画像を縮小し、反復する工程
と、を含み、そのことにより上記目的が達成される。
記工程中に、前記パララックスバリアが、スリット幅の
より小さい別のパララックスバリアに置き換えられる。
点補正されることにより、好ましい観察面に複数の観察
ウィンドウを形成し、前記感光性材料が該複数の観察ウ
ィンドウ内に配置される。
ララックスバリアの透明基板上に形成される。
数の観察ウィンドウを形成する、視点補正されたタイプ
の、上記記載のディスプレイ用にホログラフィ型マスク
を製造する方法であって、前記空間光変調器に対して、
パララックスバリア平面上に感光性材料を配置する工程
と、該複数の観察ウィンドウを均一に照明し、前面基準
ビームを供給することによって、該感光性材料を露光す
る工程と、を含む。
数の観察ウィンドウを形成する、視点補正されたタイプ
の、上記記載のディスプレイ用にホログラフィ型マスク
を製造する方法であって、該複数の観察ウィンドウに対
して、あるパララックスバリア位置に感光性材料を配置
する工程と、前記補償器をもたない前記ディスプレイに
より生成される第2強度プロファイルの第2空間変化成
分の実質的に逆である、第1空間変化成分を有する第1
強度プロファイルで、該複数の観察ウィンドウを照明
し、前面基準ビームを供給することによって、該感光性
材料を露光する工程と、を含む。
散型バックライトと、パララックスバリアと、を含んで
おり、切り替え可能なディフューザが、前記空間光変調
器と該複数の光源から構成されるアレイとの間に配置さ
れており、拡散モードと実質的非拡散モードとの間で切
り替え可能である。
ーザが、高分子分散液晶層を備えている。
散型バックライトと、パララックスバリアと、を含んで
おり、前記補償器が、前記複数の絵素の開口透過特性を
規定する手段を含む。
数の絵素の開口形状を規定する、空間光変調器ブラック
マスクを含む。
前記複数の絵素の開口透過率を空間的に変化させる。
アが、第1偏光子と、第2偏光子と、該第1および該第
2偏光子の間に配置され、直交偏光の光を供給する複数
のスリット領域および複数のバリア領域を有する偏光修
正層と、を含む。
領域を生成する表示配列体を備えた方向性ディスプレイ
が提供される。これら複数の観察領域はそれぞれ、第1
角度変化成分をもつ不均一な第1角強度プロファイルを
有している。この方向性ディスプレイは、第1角度変化
成分の実質的に逆である第2角度変化成分を有する第2
角強度プロファイルを、複数の観察領域において重ね合
わせる補償器を備えていることを特徴とする。
複数の絵素と、複数の離散光源からなるアレイと、を有
する空間光変調器を備えていてもよい。複数の絵素は、
複数の列をなして配列されていてもよく、複数の光源
は、互いに平行で等間隔に配置された複数の光源を含ん
でいてもよい。
型バックライトと、パララックスバリアとを含んでいて
もよい。
は、複数のスリットを備えていてもよい。ここで、これ
ら複数のスリットはそれぞれ、複数の絵素列の各グルー
プと連係して作用することにより、ゼロ次ローブの複数
の観察領域を形成する。
的に一定の垂直開口を有していてもよく、空間光変調器
およびパララックスバリアは、連係して作用することに
より、フレネル回折を生成してもよい。また、補償器
は、このフレネル回折によりもたらされた不均一な第1
角強度プロファイルを補償するように配置されていても
よい。
ではない垂直開口を有していてもよく、空間光変調器お
よびパララックスバリアは、連係して作用することによ
り、フレネル回折を生成してもよい。また、補償器は、
一定ではない垂直開口およびフレネル回折によりもたら
された不均一な第1角強度プロファイルを補償するよう
に配置されていてもよい。
クスバリアとバックライトとの間に配置されたマスクを
含んでいてもよい。このマスクは、このパララックスバ
リアの複数のスリットと連係して作用することにより第
2角度変化強度プロファイルを形成する、光透過率がそ
れぞれ異なる複数のストリップを備えている。
は、複数の絵素列と実質的に同じ幅を有していてもよ
い。
複数のスリットとの横方向ピッチの比は、複数のスリッ
トと複数の絵素列から構成される複数のグループとの横
方向ピッチの比と実質的に等しくてもよい。
およびマスクは、共通の透明基板の互いに対向する面上
に形成されていてもよい。
ラックスバリアとの間の実効屈折率をn1とし、空間光
変調器の絵素平面とパララックスバリアとの間の厚さを
t1とし、パララックスバリアとマスクとの間の実効屈
折率をn2とし、かつパララックスバリアとマスクとの
間の厚さをt2とする時、n1t1=n2t2であってもよ
い。
リーンが、マスクとパララックスバリアとの間に配置さ
れていてもよい。このレンチキュラースクリーンは、複
数のレンチキュールを有していてもよく、それら複数の
レンチキュールはそれぞれ、マスクのストリップのそれ
ぞれと一直線上にあってもよい。
フューザが、空間光変調器と複数の光源から構成される
アレイとの間に配置されていてもよい。このディフュー
ザは、拡散モードと実質的非拡散モードとの間で切り替
え可能であってもよい。また、この切り替え可能なディ
フューザは、高分子分散液晶層を備えていてもよい。
型バックライトと、パララックスバリアと、バックライ
トとパララックスバリアとの間に配置された空間光変調
器と、を備えていてもよい。
数の絵素列を備えていてもよく、パララックスバリア
は、互いに平行で等間隔に配置された複数のスリットを
備えていてもよい。これら複数のスリットはそれぞれ、
絵素列のそれぞれのグループと連係して作用することに
より、ゼロ次ローブの複数の観察領域を形成する。
がそれぞれ異なる複数のストリップを備えたマスクを含
んでいてもよく、パララックスバリアは、空間光変調器
とマスクとの間に配置されていてもよく、これら複数の
ストリップはそれぞれ、複数のスリットのそれぞれと連
係して作用することにより、第2角度変化強度パターン
を形成してもよい。
素の開口透過特性を規定する手段を含んでいてもよい。
数の絵素の開口形状を規定する空間光変調器ブラックマ
スクを含んでいてもよい。
数の絵素の開口透過率を空間的に変化させてもよい。
は、第1偏光子と、第2偏光子と、第1および第2偏光
子の間に配置され、直交偏光の光を供給する複数のスリ
ット領域および複数のバリア領域を有する偏光修正層
と、を備えていてもよい。
空間光変調器の一部を含んでいてもよい。
向性動作モードを実現するために除去可能であってもよ
い。
1の局面によるある実施の形態におけるディスプレイの
ためにマスクを製造する方法が提供される。この方法
は、空間光変調器に実質的に平行であり、複数の観察領
域と交差している平面に感光性材料を配置する工程と、
透過性である複数の絵素を用いてディスプレイを動作さ
せることにより、感光性材料を露光する工程と、感光性
材料により記録された画像を縮小し、反復する工程と、
を含んでいる。
る工程中に、パララックスバリアは、スリット幅のより
小さい別のパララックスバリアに置き換えられてもよ
い。
点補正されることにより、好ましい観察面内に観察ウィ
ンドウを形成してもよく、感光性材料は、これらの観察
ウィンドウ内に配置されてもよい。
クスバリアの透明基板上に形成されてもよい。
1の局面によるある実施の形態におけるディスプレイで
あって、好ましい観察面内に複数の観察ウィンドウを形
成する、視点補正されたタイプのディスプレイのために
ホログラフィ型マスクを製造する方法が提供される。こ
の方法は、空間光変調器に対して、パララックスバリア
平面上に感光性材料を配置する工程と、複数の観察ウィ
ンドウを均一に照明し、前面基準ビームを供給すること
によって、感光性材料を露光する工程と、を含んでい
る。
1の局面によるある実施の形態におけるディスプレイで
あって、好ましい観察面内に複数の観察ウィンドウを形
成する、視点補正されたタイプのディスプレイのために
ホログラフィ型マスクを製造する方法が提供される。こ
の方法は、複数の観察ウィンドウに対して、あるパララ
ックスバリア位置に感光性材料を配置する工程と、補償
器をもたないディスプレイにより生成される第2強度プ
ロファイルの第2空間変化成分の実質的に逆である、第
1空間変化成分を有する第1強度プロファイルで複数の
観察ウィンドウを照明し、前面基準ビームを供給するこ
とによって、感光性材料を露光する工程と、を含んでい
る。
イルの均一性が実質的に改善された観察領域および観察
ウィンドウを生成することができるディスプレイを提供
することが可能である。例えば、フレネル回折によりも
たらされる変化は、実質的に低減されうる。また、垂直
方向の広がり、すなわち開口が一定ではない形の画素を
有する表示配列体の場合には、結果として得られる照度
の不均一性も、実質的に低減されうる。これにより、観
察領域または観察ウィンドウ内に実質的に均一な強度の
照明を実現しつつ、現存するSLMのような任意の形状
の画素を有するSLMを、例えば、フラットパネル方向
性ディスプレイにおいて用いることが可能となる。
は、表示輝度の実質的な変化を知覚することなく、例え
ば、最適な観察面内で横方向に移動することが可能にな
る。観察者の移動を追跡するこのようなディスプレイで
は、望ましくないフリッカーによるアーティファクトが
実質的に低減される。また、たとえ観察者が最適な観察
面内に位置していなくても、全ディスプレイにわたっ
て、表示輝度の均一性改善を実現することができる。加
えて、観察の自由度は、横方向にとどまらず、縦方向に
も拡大される。
ることによって、背面パララックスバリアのスリットサ
イズを小さくすることができる。これにより、より鮮鋭
なエッジの観察ウィンドウが実現され、観察の自由度も
さらに大きくなる。
ザを用いることによって、2D動作モードと3D動作モ
ードとの間で切り替え可能なディスプレイを実現するこ
とができる。このようなディスプレイは、3Dモードの
場合と同様に、2Dモードにおいても、前述したさまざ
まな効果を奏することができる。
参照しながら実施の形態に基づいて詳細に説明する。な
お、全図面を通して、同一の参照番号は同様の部分を指
す。
ックスバリア6とを備え、自動立体3Dディスプレイの
一部を成す、表示配列体を図示している。このディスプ
レイにより観察ウィンドウ内に形成される対応する光強
度プロファイルが、光強度と観察者の横方向位置との関
係を示すグラフとして、その右側に示されている。図示
されているように、この強度は、観察ウィンドウの全体
にわたって大幅に変化する。観察者は、観察面にいる場
合には、全表示領域にわたる2%未満の照度変化に対す
る感度を有する。ディスプレイの表面にわたって変化が
見られる、観察面外では、観察者は、0.5%未満の照
度変化を識別することができる。このウインドの光強度
プロファイルは、主に画素における回折によりもたらさ
れる。
と、この素子21により観察ウィンドウ内に生成され
る、対応する強度プロファイルとを示している。この素
子21は、例えば、SLM2およびパララックスバリア
6と同様に連係して作用し、同じ観察領域および観察ウ
ィンドウを生成する、マスク要素およびパララックスバ
リアを備えていてもよい。このマスクは、図示されてい
る強度プロファイルが観察ウィンドウに生成されるよう
にする光透過率を有している。
り生成される強度プロファイルは、観察ウィンドウにわ
たって空間的に変化する成分を含んでいる。同様に、素
子21もまた、SLM2およびパララックスバリア6に
より生成される空間変化成分の実質的に逆である空間変
化成分を有するプロファイルを生成する。図16の第3
行に示されているように、これらの強度プロファイルが
重ね合わされることにより、少なくとも観察ウィンドウ
の主要部分内では、これらの空間変化成分は低減される
か、実質的に打ち消される。よって、回折の影響および
画素の垂直開口変化の影響が実質的に低減されるので、
観察者の眼と観察ウィンドウとの間の相対的移動の結
果、光強度に何らかの変化が副次的に発生したとして
も、望ましくない視覚的アーティファクトが結果として
生じることがないように、そのような変化を十分に小さ
く抑制することができる。
1は、背面パララックスバリア6と連係して作用するこ
とにより、回折の影響および(存在する場合には)開口
が垂直方向に変化する画素の影響を補償するマスクとし
て実施されてもよい。このような配列体は、図18Aに
さらに詳細に示されている。図18Aに図示されている
ディスプレイは、図1Cに図示されているディスプレイ
と同様の背面パララックスバリアタイプのものである。
マスク21は、パララックスバリア6とバックライト1
との間に配置されており、図19に2つの隣接するスト
リップについて図示されているような光透過率を有する
複数の垂直ストリップを備えている。このディスプレイ
は、パララックスバリア6のそれぞれのスリットが、S
LM2の2つの画素列と連係して作用するように、2つ
の観察領域を生成するタイプのディスプレイである。パ
ララックスバリア6のそれぞれのスリットは、同様に、
マスク21の2つのストリップとも連係して作用する。
SLM2の画素は、矩形の断面を有しているので、垂直
方向の開口は一定である。この場合、図3に示すタイプ
の画素配列が適している。マスク21のストリップの空
間的に変化する透過率は、このように、パララックスバ
リアのスリットおよびSLM2の画素により生成される
フレネル回折のみを補償するように設計される。
2の関連づけられた画素列の幅と実質的に等しく設定さ
れる。SLM2の画素列、パララックスバリア6のスリ
ット、およびマスク21のストリップのピッチは、上述
したように視点補正されたディスプレイを実現するよう
に選択される。
わたって打ち消すためには、マスク21およびパララッ
クスバリア6により形成されるウィンドウは、パララッ
クスバリア6およびSLM2により形成されるウィンド
ウと同じサイズでなければならず、同じように最適な観
察面を有していなければならない。これを実現するため
には、マスク21とパララックスバリア6との間の光路
の長さは、パララックスバリア6とSLM2との間の光
路の長さと等しくなければならない。よって、SLM2
およびパララックスバリア6間の領域の実効屈折率をn
1とし、パララックスバリア6およびマスク21間の領
域の実効屈折率をn2とし、これらの領域の厚さをそれ
ぞれt1およびt2とする時、上記条件は、 n1t1=n2t2 である時に満たされる。
察面について視点補正されれば、マスク21およびパラ
ラックスバリア6の組み合わせと、パララックスバリア
6およびSLM2の組み合わせとが正しく相互作用する
ことになり、すべての表示ローブ内のウィンドウが重ね
合わされることになる。
とは、回折の影響の面から考えても有効である。マスク
21における回折は無関係である。なぜなら、マスク2
1は、すべての方向に伝わる光を含むランバーティアン
バックライト1により照明されているからである。マス
クのストリップはパララックスバリアのスリットよりも
幅が広いので、パララックスバリアのスリットへの入射
波面は、本質的には平面状であり、このようにスリット
が狭いことにより、SLMの画素開口までは、強いフレ
ネル回折の発生を確実に防止することができる。よっ
て、マスク21からの「平衡化」ウィンドウのイメージ
ングは、SLM2の画素における回折の影響と平衡する
ように、高い品位でおこなわれる。もし必要であれば、
スリットにおける何らかの回折を考慮に入れるために、
マスクのプロファイルにわずかな修正を施してもよい。
の背面パララックスバリアディスプレイを図示する。こ
の場合、パララックスバリア6およびマスク21は、共
通の透光性基板21aの対向する表面上に形成される。
画素形状22、および回折の影響と画素の垂直方向に一
定ではない開口の影響との両方を補償するためのマスク
ストリップの結果として得られた透過率プロファイルを
図示している。よって、マスク21を使用することによ
り、観察ウィンドウ内に実質的に均一な照度プロファイ
ルを実現しつつ、理想的ではない画素開口形状を用いる
ことが可能になる。したがって、そうしない場合には、
このタイプのディスプレイに不適切となってしまうよう
な画素開口形状を有する従来のLCDを用いることが可
能になる。
側の垂直開口よりも左側の垂直開口の方が小さい。この
ため、画素形状22の左側に対応するマスク21の部分
は、画素の狭い垂直方向範囲に対処するために光を強く
透過する。一方、画素形状の右側に対応するマスク21
の部分は、画素のより広い垂直画素範囲に対処するため
に光のマスク透過を低くする。
ンドウ強度プロファイルについて既に説明した計算によ
り決定することができる。あるいは、実験的技術を用い
てもよい。パララックスバリアスリットの幅は有限であ
るので、パララックスバリアスリットの有限なサイズが
フレネル回折パターンにぼやけをもたらすのと同様に、
マスク21およびパララックスバリア6のみにより生成
されるプロファイルにもぼやけをもたらす。よって、マ
スク21の空間プロファイルは、SLMの画素から得ら
れた畳み込まれていない回折パターンの逆である。これ
に加えて、もし必要であれば、垂直方向の開口が均一で
はないSLM画素を何らかの形で補正することも要求さ
れる。パララックスバリアスリットの有限な幅は、これ
をぼやけさせ、SLM画素から得られた畳み込まれた回
折パターンと同じにする。
の画素は、関連づけられたカラーフィルタを有すること
がある。もし画素が類似した色の列として配列されるの
なら、各画素列と連係して作用するマスク部分は、光の
対応する色成分について最も正確であるように調整され
うる。
性層に写真技術またはリソグラフィ技術により製造され
うる。この透明基板は、パララックスバリア6がその上
に形成された基板を含みうる。このようなマスクを製造
するためのある技術によれば、高精度に焦点合わせされ
たレーザスポットに対して基板を移動させる高精度走査
システムを用いる。そのような構成は、図21に図示さ
れている。光出力振幅を変調可能であるレーザ25が、
光ビームを生成し、この光ビームは、ミラー26により
焦点合わせレンズ27へと反射される。感光性層を支持
している基板28が、X方向およびY方向に走査されう
る走査テーブル29上に載置されている。X走査および
Y走査が進行するにつれて、レーザ25の出力が変調さ
れることにより、基板28上の感光性層の露光を変調
し、マスク21が所望の空間透過特性を有するようにす
る。
法を示している。図21に図示されているマスク基板と
同じタイプのマスク基板28が、階調マスタ23を通し
て照明に露光されながら、方向24に動かされる。マス
タ23は、図22Bに示されているようにスリットの長
手方向に沿って変化する光透過率を有するスリットの形
状である。階調マスタ23は、任意の適切な技術、例え
ば、本願に開示されている技術により製造されうる。
照明され、マスク基板28は一定の速度で方向24に動
かされる。マスタ23により生成され、基板28を露光
するのに用いられる階調は、マスタのスリットの長手方
向に沿ったそれぞれの点における基板28の露光レベル
が等しく一定になるように、一定とされる。現像後、適
切な透過特性を有するマスク21が生成される。
代わりに用いてもよい中間調マスタを参照番号23'で
示している。中間調マスタ23'は、スリットに沿った
それぞれの点における基板28の露光が、その長手方向
の軸を横断するスリットの透明部分の長さに比例するよ
うに、2進透過パターンを有している。このような中間
調マスタ23'は、例えば、従来の印刷技術により簡単
に製造されうる。例えば、このようなマスタは、業務用
ウェブ上の基板28の非常に大型のシートを露光するた
めに用いられうる。その基板は、その後、必要なサイズ
に切断されうる。このようにして、製造コストを削減す
ることができる。
を図示している。このマスクが設けられるディスプレ
イ、またはこれらのマスクを製造するためだけに用いら
れる、同じタイプのディスプレイには、パララックスバ
リア6の代わりに、ピッチは同じだが、幅が狭くなった
スリットを有するパララックスバリア6'が設けられ
る。SLM2は、完全な透過性を有するように制御さ
れ、写真板30が、ディスプレイのウィンドウ面に配置
される。その後、バックライト1がスイッチオンされ、
板30を露光する。このようにして、結果として生じる
回折パターンが、モアレ効果により拡大されて見えるも
のとしてウィンドウ面に記録される。
された板30は、照明源31により照明され、画像は、
レンズ32として示されている光学系により縮小され
る。縮小された画像は、適切な基板33上に形成され
る。その後、照明源31は、スイッチオフされ、基板3
3は、段階的に前に進められ、この処理が繰り返され
る。この段階的反復処理により、必要なパターンが、写
真技術により縮小され、マスクを通して複写される。あ
るいは、マスクの全面にわたって光学的イメージングお
よび反復をおこなうレンズ32の代わりに、レンチキュ
ラースクリーンを用ることにより、一回の露光で、基板
33の全面にわたってマスクストリップを記録するよう
にしてもよい。
トラストのレベルは、最終的なマスク21に所望の階調
レベルを実現するために適切に調整されるべきである。
第1の工程において照明用に用いられるスポットのサイ
ズは、記録されたパターンがぼやけるのを避けるため
に、最終的なディスプレイにおけるパララックスバリア
6のスリットサイズよりも大幅に小さく設定される。
上に製造されてもよいし、現在ある基板上に形成されて
もよい。例えば、図18Bに図示するように、マスクを
透明基板の一方の側面上に形成し、パララックスバリア
を他方の側面上に形成してもよい。このような配列体に
よれば、これら2つの構成要素の可能な相対的移動を完
全になくすことにより、激しい使用に耐える設計を実現
することができる。
型ディスプレイで用いられてもよい。例えば、図18A
に図示されている配列体の場合、欧州特許第0 726 482
号および第0 721 131号に開示されている追跡技術に適
したものにするためには、ディスプレイのそれぞれのロ
ーブに3つの観察ウィンドウを設けるように改変しさえ
すればよい。図24は、観察者追跡装置(不図示)を用
いて観察者を機械的に追跡できるように改変されたディ
スプレイを図示している。矢印35の方向に移動する観
察者を追跡するためには、パララックスバリア6は、矢
印36の方向に移動することが要求され、マスク21
は、矢印37の方向に移動することが要求される。しか
し、マスク21には、ディスプレイ全体を通して正しい
視差を維持するために、パララックスバリア6に比べ
て、増幅された(マスク21とパララックスバリア6と
の間、およびパララックスバリア6とSLM2との間で
間隔が等しく、屈折率が等しい限りにおいては、2倍
の)移動を受けることが要求される。パララックスバリ
ア6をSLM2に対して長手方向に変位させ、マスク2
1をその変位の2倍だけ長手方向に変位させることによ
って、長手方向の観察者追跡も実現することができる。
光の透過を制約するので、ウィンドウの輝度全体を低下
させる。しかし、もしウィンドウ強度プロファイルの補
正されるべき変化が約5〜10%であるのなら、予想さ
れうるウィンドウ輝度の低下も、実質的にこの程度の大
きさになる。よって、表示品質の改善は、表示輝度の比
較的小さい低下や、表示輝度を維持するための電力消費
の増加に比べて、その重要度がはるかに高くなる。ま
た、このような輝度低下は、マスク21の裏面を吸収性
ではなく反射性にすることによって、部分的に回復する
ことも可能である。マスク21から出射され、ディスプ
レイにより遮蔽された光は、バックライト1に戻り、そ
こから再びディスプレイへと反射されうる。
8が、パララックスバリア6とSLM2との間に配置さ
れている点で、例えば図18Aに示されているディスプ
レイとは異なるディスプレイを図示している。高分子分
散液晶層を備えていてもよいディフューザ38は、適切
な電界を印可することによって、高散乱状態と低散乱状
態との間で切り替え可能である。ディフューザ38が低
散乱モードの時、ディスプレイは、前述した自動立体デ
ィスプレイとして動作する。一方、ディフューザ38が
高散乱モードに切り替えられると、ディスプレイ内の視
差が失われるので、すべてのSLM画素は、標準的な画
像SLMの場合と同様に、ディスプレイの前面におい
て、広い角度範囲にわたって可視となる。よって、SL
M2の全解像度を、2Dモードで用いることができる。
LM2がバックライト1とパララックスバリア6との間
に配置されており、パララックスバリア6がSLM2と
マスク21との間に配置されている点で、図18Aに示
すディスプレイとは異なる。よって、このディスプレイ
は、図1Bに示されている前面パララックスバリアタイ
プのディスプレイである。図26のディスプレイの動作
は、マスク21の空間透過率プロファイルが、マスクの
スリットおよびSLMにもたらされた回折を平衡させる
という点で、図18Aのディスプレイの動作と異なる。
マスク21の空間透過率プロファイルの設計プロセス
は、マスクプロファイル自体の回折の影響を考慮に入
れ、それ自身の回折を平衡させるパターン上に収束を試
みるので、反復性でなければならないこともある。マス
ク21は、垂直方向の開口が均一ではないSLM画素に
よって発生された不均一な強度プロファイルを補正する
ために用いられるが、しかしまた、前面パララックスバ
リアディスプレイにおいて生じるフレネル回折効果を補
償する役目も有する。これらの効果は、前面パララック
スバリアディスプレイにおいて、背面パララックスバリ
アディスプレイにおけるほど重大ではないが、それでも
ある程度存在する。
スバリアタイプのディスプレイを図示しているが、この
図では、マスク21は、SLM2と一体化されている。
具体的には、SLMの画素開口は、回折の影響または垂
直方向で不均一な開口の影響を平衡させるのに必要な空
間透過率プロファイルを有している。
る実施の形態では、SLM2の画素開口を規定するブラ
ックマスク39は、観察ウィンドウ内に適切な強度プロ
ファイルを発生するために、画素の垂直方向の開口が図
28に示されているように変化するものに改変される。
この配列体では、ブラックマスクが、透明領域と不透明
領域とを有する1つ以上の層であり続けるためには、階
調化は全く必要ではない。
スクを設けることによって、画素開口が空間的に変化す
る透過率を有する、別のブラックマスク39を図示して
いる。この配列体では、これらの透過率プロファイル
は、光強度の分布を平衡させるが、光の回折による広が
りは抑制しない。
レンチキュラースクリーン40がマスク21とパララッ
クスバリア6との間に配置されている点で、図18Aに
示されているディスプレイとは異なる。レンチキュラー
スクリーン40は、マスクを観察ウィンドウ上へとイメ
ージングし、モアレ効果を避けるために、パララックス
バリア6のスリットのすぐ後ろに配置されている。よっ
て、それぞれのスリットは、関連づけられたレンチキュ
ールのアパーチュアストップとして作用する。このレン
チキュラースクリーンは、マスク素子をイメージングす
る際に解像度の改善を実現するので、マスクのぼやけは
少なくなる。これにより、マスク製造時には、解像度を
低くすることができる。しかし、レンズの開口が小さい
ので、解像度の増加は限定される。なぜなら、レンズの
性能は、小さいスリット開口における回折に左右される
からである。これらのレンチキュラーレンズ素子は、必
ずしもパララックスバリア6のそれぞれのスリットに関
連づけられていなくてもよく、製造時の許容誤差を緩和
するためにより大きく設定しうる異なるピッチを有して
いてもよい。
ア6と組み合わされている点で、図18Aに示されてい
るディスプレイとは異なるディスプレイを図示してい
る。この実施の形態では、マスク21は、平衡させるウ
ィンドウ強度を発生するホログラムを備えている。ホロ
グラム41は、図31に示されているように、パララッ
クスバリア6のスリット開口内に配置されていてもよい
し、別の基板上でスリット開口のすぐ後ろに配置されて
もよい。ここでは、バックライトの代わりに、ホログラ
ムに対して適切な再生ビーム42を与える光源が設けら
れている。これらのホログラムは、適切な位置のSLM
2およびパララックスバリア6と連係して、再生時に均
一な観察ウィンドウ強度を生成するように設計される。
ラム41を記録する方法を図示している。ホログラム記
録面43は、SLM2、または完全に透過性であるよう
に制御された同じタイプのSLMの背後に配置される。
ホログラム記録面43のSLM2に対向する面は、基準
ビーム44により照明されるが、均一な強度プロファイ
ルを有する記録ビームは、所望のウィンドウ領域45か
ら与えられる。これらの基準ビームおよび記録ビームが
互いに干渉することにより、ホログラム記録面43上に
所望のホログラム構造を生成する。
M2を取り除くことができるようにするための、図32
に示す方法の改変された方法を示している。この配列体
によれば、ホログラムにおいて、SLM2のブラックマ
スクにより遮蔽されて露光されない領域に伴う問題を回
避することができる。ウィンドウ45からの記録ビーム
は、これらのウィンドウ領域が所望の非回折プロファイ
ルで照明されるという点で異なっている。
再生ビーム46による再生を図示している。再生ビーム
46は、分光帯域幅が限定されており、ホログラムの記
録時に決定された所定の参照角から照射される、視準さ
れた光のビームである。この再生ビームは、均一に照明
されたウィンドウを再び生成するために回折される。
るので、パララックスバリア6のそれぞれのスリット
は、SLM2のフィルタの1色と関連づけられればよ
い。これにより、その色で最適な性能を得られるように
調整されうる。
21がバックライト1とSLM2との間に配置されてい
る、前面パララックスバリアタイプのディスプレイを図
示している。しかし、前述したパララックスバリア6
は、英国特許出願第9713985.1号および欧州特許出願第9
7307085.7号に開示されているタイプのパララックスバ
リア配列体に置き換えられている。この配列体は、除去
可能な偏光子6bと連係して作用する、パターニングさ
れた偏光修正パララックスバリア6aを備えている。
能な偏光子6bは、図35に示されている位置に配置さ
れる。偏光修正パララックスバリア6aは、参照番号6
dで示されているバリア領域により分離された、参照番
号6cで示されているスリット領域を備えている。SL
M2は、偏光修正パララックスバリア6aに供給された
光が直線偏光されるようにする、出力偏光子を備えてい
る。ある配列体では、スリット領域6cは偏光に対して
全く影響を及ぼさないが、バリア領域6dは、偏光を9
0゜回転させる。除去可能な偏光子6bの偏光軸は、ス
リット領域6cを通過した光が偏光子6bを通過し、バ
リア領域6dを通過した光が偏光子6bにより消光され
るように、SLM2の出力偏光子の偏光軸に対して平行
にされる。別の配列体では、スリット領域6cは光の偏
光を90゜回転させるが、バリア領域6dは、偏光に対
して全く影響を及ぼさない。偏光子6bの偏光軸は、こ
の場合もスリット領域6cを通過した光が偏光子6bを
透過し、バリア領域6dを通過した光が偏光子6bによ
り消光されるように、SLM2の出力偏光子の偏光軸に
対して直交するようにされる。前述したように、マスク
21は、ディスプレイの観察領域における不均一を補正
する。
を通過した光が、減衰されずかつ消光されないでディス
プレイから出射されるように、偏光子6bは除去され
る。しかし、領域6cおよび6dからの光の偏光は異な
るので、偏光修正パララックスバリア6aにより、回折
をもたらし、観察領域の照明を不均一にしてもよい。前
述したように、マスク21は、このような照明の変化を
低減する。
であるという点で、図35のディスプレイとは異なるデ
ィスプレイを図示している。除去可能な偏光子6bは、
バックライト1とマスク21との間に配置されており、
偏光修正パララックスバリア6aは、マスク21とSL
M2との間に配置されている。よって、偏光子6bは、
3Dモードではパララックスバリアの入力偏光子として
作用し、SLM2の入力偏光子は、パララックスバリア
の出力偏光子として作用する。よって、パララックスバ
リアは、図35を参照して述べたパララックスバリアと
同様に機能する。また、図36は、図25を参照して既
に述べたタイプの切り替え可能なディフューザ38をオ
プションとして図示している。ディフューザ38は電気
信号によって切換可能であり、このことによってディス
プレイは2D/3D変換可能である。
バリアと矩形のSLM画素とを組み合わせることによ
り、照度レベルが均一であるためディスプレイを観察す
るのに有用である、平坦な中央領域を特徴とする照度プ
ロファイルが結果として得られる。この領域の幅は、パ
ララックスバリアのスリット幅に対する画素サイズの比
により決定される。スリットの幅をより広くすれば、よ
り狭く均一な中央領域がもたらされるが、光のスループ
ットは改善されるので、ディスプレイの輝度も改善され
る。よって、有用な観察ウィンドウの幅が広くなった輝
度の高いディスプレイを製造するためには、パララック
スバリアのスリット幅を広く保持しつつ、より広く均一
な中央領域を実現するのが望ましい。
示されている。図37は、図30に示されているタイプ
のディスプレイに類似しているが、前面パララックスバ
リアタイプであるディスプレイを図示している。具体的
には、マスク21上にレンチキュラースクリーン40が
配置されている。レンチキュラースクリーン40は、バ
ックライト1と連係して、SLM2およびパララックス
バリア6の照度プロファイルを変化させることにより、
ディスプレイの輝度を増加させる、より幅の広いパララ
ックスバリアスリットを使用することを可能にしつつ、
照度プロファイルの均一な中央領域の幅を広くする。図
38は、類似してはいるが、背面パララックスバリアタ
イプであるディスプレイを図示している。
およびレンチキュラースクリーン40の組み合わせによ
り生成される照度プロファイルを図示している。このプ
ロファイルは、図39Bに図示されているように、エッ
ジに向かって線形に上昇する、均一な中央領域を有して
いる。図40Aは、SLM2とパララックスバリア6と
の組み合わせを図示しており、図40Bは、図40Aに
図示されている組み合わせが、完全に透過性であるSL
M画素を用いて前述したように従来の手法により照明さ
れれば実現される、観察ウィンドウにおける照度プロフ
ァイルを図示している。このプロファイルは、パララッ
クスバリア6のスリットにより決定されるSLM2の画
素の可視度に対応する。
せを模式的に図示している。図41Bは、図39Bの照
度プロファイルを一点鎖線で示し、図40Bの照度プロ
ファイルを破線で示し、結果として得られる照度プロフ
ァイルを実線で示す図である。結果として得られる照度
プロファイルは、均一な中央領域の幅がより広くなって
いるので、観察者が横方向に移動した時の強度変化によ
りもたらされる望ましくない視覚的アーティファクトを
低減することができる。よって、観察ウィンドウの品質
および観察自由度が、実質的に改善される。
ァイルに比べて、図41Bに示されている照度プロファ
イルは、隣接するウィンドウ間でより高いレベルのクロ
ストークを示す。なぜなら、個々のウィンドウの照度プ
ロファイルがオーバーラップするので、それらのオーバ
ーラップ領域が、中央領域よりも高い輝度を有するから
である。強度が均一な中央領域の幅の増加と、クロスト
ークの増加との接点を見出さなければならない。そのよ
うな接点の発見は、図42A〜図44Bに示されている
ように達成される。図42A、図43Aおよび図44A
は、それぞれ図39A、図40Aおよび図41Aに示さ
れている配列体と同じ概略的配列体を示しているが、レ
ンチキュラースクリーン40およびマスク21は、図4
2Bに示す照度プロファイルを生成するように配置され
ている。図43Bに示されている従来の照度プロファイ
ルは、図40Bに示されている照度プロファイルと同じ
であるが、図42Bの照度プロファイルと組み合わせる
と、結果として得られる照度プロファイルは、図44B
に示すようになる。この場合、結果として得られるプロ
ファイルは、図43Bに示すプロファイルよりも幅の広
い均一な中央領域を有しているが、図41Bに示す結果
として得られたプロファイルに比べて、クロストークは
小さくなっている。よって、この場合には、クロストー
ク低減を優先するために、均一な中央領域の幅は、多少
犠牲にされている。
が得られる。
一性が実質的に改善された観察領域および観察ウィンド
ウを生成することができるディスプレイを提供すること
が可能である。例えば、フレネル回折によりもたらされ
る変化は、実質的に低減されうる。また、垂直方向の広
がり、すなわち開口が一定ではない形の画素を有する表
示配列体の場合には、結果として得られる照度の不均一
性も、実質的に低減されうる。これにより、観察領域ま
たは観察ウィンドウ内に実質的に均一な強度の照明を実
現しつつ、現存するSLMのような任意の形状の画素を
有するSLMを、例えば、フラットパネル方向性ディス
プレイにおいて用いることが可能となる。
は、表示輝度の実質的な変化を知覚することなく、例え
ば、最適な観察面内で横方向に移動することが可能にな
る。観察者の移動を追跡するこのようなディスプレイで
は、望ましくないフリッカーによるアーティファクトが
実質的に低減される。また、たとえ観察者が最適な観察
面内に位置していなくても、全ディスプレイにわたっ
て、表示輝度の均一性改善を実現することができる。加
えて、観察の自由度は、横方向にとどまらず、縦方向に
も拡大される。
ることによって、背面パララックスバリアのスリットサ
イズを小さくすることができる。これにより、より鮮鋭
なエッジの観察ウィンドウが実現され、観察の自由度も
さらに大きくなる。
ザを用いることによって、2D動作モードと3D動作モ
ードとの間で切り替え可能なディスプレイを実現するこ
とができる。このようなディスプレイは、3Dモードの
場合と同様に、2Dモードにおいても、前述したさまざ
まな効果を奏することができる。
来のフラットパネル自動立体3Dディスプレイを示す図
である。
ラットパネル自動立体3Dディスプレイを示す図であ
る。
ラットパネル自動立体3Dディスプレイを示す図であ
る。
を説明する図である。
である。
る。
を示す模式的平面図である。
される照明角度を示す図である。
の、視点補正による観察領域の生成を示す図である。
の、視点補正による観察領域の生成を示す図である。
ックスバリアスリットを用いる場合の、光強度と、観察
者の横方向位置との関係を示すグラフである。
ドウ強度プロファイルを示す、図9と同様のグラフであ
る。
す図である。
成を示す図である。
度と、横方向位置との関係を示すグラフである。
複数の視点から見た時の、背面パララックスバリアスリ
ットおよび画素開口の相対位置を示す自動立体ディスプ
レイの模式的平面図である。
ンドウの光強度プロファイルの一例を図示する、光強度
と横方向位置との関係を示すグラフである。
各種構造および結果として得られる光強度プロファイル
を示す図である。
と同様の図である。
イの模式的平面図である。
を改変したディスプレイの模式的平面図である。
し、透過率と横方向位置との関係を示すグラフである。
のグラフである。
方法を模式的に説明する図である。
イプのマスタを示す図である。
イプのマスタを示す図である。
法を模式的に説明する図である。
る、図18Aのディスプレイを示す図である。
なディスプレイの模式的平面図である。
の模式的平面図である。
の模式的平面図である。
を示す図である。
イルを示す図である。
の模式的平面図である。
の模式的平面図である。
法を模式的に説明する図である。
造方法を模式的に説明する図である。
マスクを照明する配列体を模式的に示す図である。
の模式的平面図である。
の模式的平面図である。
の模式的平面図である。
の模式的平面図である。
る。
プロファイルを示す図である。
イの残りの部分を示す模式的平面図である。
を示す図である。
たディスプレイの平面図である。
ドウの照度プロファイルを示す図である。
る。
プロファイルを示す図である。
イの残りの部分を示す模式的平面図である。
を示す図である。
たディスプレイの平面図である。
ドウの照度プロファイルを示す図である。
Claims (39)
- 【請求項1】 複数の観察領域を生成する表示配列体を
備えた方向性ディスプレイにおいて、該複数の観察領域
のそれぞれが、第1角度変化成分をもつ不均一な第1角
強度プロファイルを有している、方向性ディスプレイで
あって、 該第1角度変化成分の実質的に逆である第2角度変化成
分を有する第2角強度プロファイルを該複数の観察領域
において重ね合わせる、補償器を備えている、方向性デ
ィスプレイ。 - 【請求項2】 前記表示配列体が、複数の絵素と、複数
の離散光源からなるアレイと、を有する空間光変調器を
含む、請求項1に記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項3】 前記複数の絵素が複数の列をなして配列
されており、前記複数の光源が互いに平行で等間隔に配
置された光源を含んでいる、請求項2に記載の方向性デ
ィスプレイ。 - 【請求項4】 前記複数の光源が、拡散型バックライト
と、パララックスバリアと、を含んでいる、請求項2お
よび3のいずれか1つに記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項5】 前記複数の絵素が、実質的に一定の垂直
開口を有しており、前記空間光変調器および前記パララ
ックスバリアが連係して作用することにより、フレネル
回折を生成し、かつ前記補償器が、該フレネル回折によ
りもたらされた前記不均一な第1角強度プロファイルを
補償するように配置されている、請求項4に記載の方向
性ディスプレイ。 - 【請求項6】 前記複数の絵素が、一定ではない垂直開
口を有しており、前記空間光変調器および前記パララッ
クスバリアが連係して作用することにより、フレネル回
折を生成し、かつ前記補償器が、該一定ではない垂直開
口および該フレネル回折によりもたらされた、前記不均
一な第1角強度プロファイルを補償するように配置され
ている、請求項4に記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項7】 前記複数の光源が、拡散型バックライト
と、パララックスバリアと、を含んでおり、 該パララックスバリアが複数のスリットを備えており、
該複数のスリットのそれぞれが、前記複数の絵素列の各
グループと連係して作用することにより、ゼロ次ローブ
の前記複数の観察領域を形成する、請求項3に記載の方
向性ディスプレイ。 - 【請求項8】 前記複数の絵素が、実質的に一定の垂直
開口を有しており、前記空間光変調器および前記パララ
ックスバリアが連係して作用することにより、フレネル
回折を生成し、かつ前記補償器が、該フレネル回折によ
りもたらされた前記不均一な第1角強度プロファイルを
補償するように配置されている、請求項7に記載の方向
性ディスプレイ。 - 【請求項9】 前記複数の絵素が、一定ではない垂直開
口を有しており、前記空間光変調器および前記パララッ
クスバリアが連係して作用することにより、フレネル回
折を生成し、かつ前記補償器が、該一定ではない垂直開
口および該フレネル回折によりもたらされた、前記不均
一な第1角強度プロファイルを補償するように配置され
ている、請求項7に記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項10】 前記補償器が、前記パララックスバリ
アと前記バックライトとの間に配置されたマスクを含ん
でおり、該マスクが、該パララックスバリアの前記複数
のスリットと連係して作用することにより前記第2角度
変化強度プロファイルを形成する、光透過率がそれぞれ
異なる、複数のストリップを備えている、請求項5、7
および9のいずれか1つに記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項11】 前記複数のストリップが、前記複数の
絵素列と実質的に同じ幅を有する、請求項10に記載の
方向性ディスプレイ。 - 【請求項12】 前記複数のストリップと前記複数のス
リットとの横方向ピッチの比が、該複数のスリットと前
記複数の絵素列から構成される前記複数のグループとの
横方向ピッチの比と実質的に等しい、請求項10および
11のいずれか1つに記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項13】 前記パララックスバリアおよび前記マ
スクが、共通の透明基板の互いに対向する面上に形成さ
れている、請求項10から12のいずれか1つに記載の
方向性ディスプレイ。 - 【請求項14】 前記空間光変調器の絵素平面と前記パ
ララックスバリアとの間の実効屈折率をn1とし、該空
間光変調器の該絵素平面と該パララックスバリアとの間
の厚さをt1とし、該パララックスバリアと前記マスク
との間の実効屈折率をn2とし、かつ該パララックスバ
リアと該マスクとの間の厚さをt2とする時、n1t1=
n2t2である、請求項10から13のいずれか1つに記
載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項15】 レンチキュラースクリーンが、前記マ
スクと前記パララックスバリアとの間に配置されてい
る、請求項10から14のいずれか1つに記載の方向性
ディスプレイ。 - 【請求項16】 前記レンチキュラースクリーンが複数
のレンチキュールを有しており、該複数のレンチキュー
ルのそれぞれが、前記マスクの前記複数のストリップの
それぞれと一直線上にある、請求項15に記載の方向性
ディスプレイ。 - 【請求項17】 切り替え可能なディフューザが、前記
空間光変調器と前記複数の光源から構成されるアレイと
の間に配置されており、拡散モードと実質的非拡散モー
ドとの間で切り替え可能である、請求項2から16のい
ずれか1つに記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項18】 前記切り替え可能なディフューザが、
高分子分散液晶層を備えている、請求項17に記載の方
向性ディスプレイ。 - 【請求項19】 前記表示配列体が、拡散型バックライ
トと、パララックスバリアと、該バックライトと該パラ
ラックスバリアとの間に配置された空間光変調器と、を
含む、請求項1に記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項20】 前記空間光変調器が複数の絵素列を備
えており、前記パララックスバリアが互いに平行で等間
隔に配置された複数のスリットを備えており、該複数の
スリットのそれぞれが、該複数の絵素列の各グループと
連係して作用することにより、ゼロ次ローブの前記複数
の観察領域を形成する、請求項19に記載の方向性ディ
スプレイ。 - 【請求項21】 前記補償器が、光透過率がそれぞれ異
なる複数のストリップを備えたマスクを含んでおり、前
記パララックスバリアが、前記空間光変調器と該マスク
との間に配置されており、該複数のストリップのそれぞ
れが、前記複数のスリットのそれぞれと連係して作用す
ることにより、前記第2角度変化強度パターンを形成す
る、請求項20に記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項22】 前記補償器が、前記複数の絵素の開口
透過特性を規定する手段を含む、請求項2から9のいず
れか1つに記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項23】 前記規定する手段が、前記複数の絵素
の開口形状を規定する、空間光変調器ブラックマスクを
含む、請求項22に記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項24】 前記規定する手段が、前記複数の絵素
の開口透過率を空間的に変化させる、請求項22に記載
の方向性ディスプレイ。 - 【請求項25】 前記パララックスバリアが、第1偏光
子と、第2偏光子と、該第1および該第2偏光子の間に
配置され、直交偏光の光を供給する複数のスリット領域
および複数のバリア領域を有する偏光修正層と、を含
む、請求項4から16および請求項19から21のいず
れか1つに記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項26】 前記第2偏光子が、前記空間光変調器
の一部を含んでいる、請求項25に記載の方向性ディス
プレイ。 - 【請求項27】 前記第1偏光子が、非方向性動作モー
ドを実現するために除去可能である、請求項25および
26のいずれか1つに記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項28】 請求項10から16のいずれか1つに
記載のディスプレイ用のマスクを製造する方法であっ
て、 前記空間光変調器に実質的に平行であり、前記複数の観
察領域と交差している平面に感光性材料を配置する工程
と、 透過性である前記複数の絵素を用いて該ディスプレイを
動作させることにより、該感光性材料を露光する工程
と、 該感光性材料により記録された画像を縮小し、反復する
工程と、を含む、マスクを製造する方法。 - 【請求項29】 前記感光性材料を露光する前記工程中
に、前記パララックスバリアが、スリット幅のより小さ
い別のパララックスバリアに置き換えられる、請求項2
8に記載のマスクを製造する方法。 - 【請求項30】 前記ディスプレイが視点補正されるこ
とにより、好ましい観察面に複数の観察ウィンドウを形
成し、前記感光性材料が該複数の観察ウィンドウ内に配
置される、請求項28および29のいずれか1つに記載
のマスクを製造する方法。 - 【請求項31】 前記マスクが、前記パララックスバリ
アの透明基板上に形成される、請求項28から30のい
ずれか1つに記載のマスクを製造する方法。 - 【請求項32】 好ましい観察面内に複数の観察ウィン
ドウを形成する、視点補正されたタイプの、請求項10
から16のいずれか1つに記載のディスプレイ用にホロ
グラフィ型マスクを製造する方法であって、 前記空間光変調器に対して、パララックスバリア平面上
に感光性材料を配置する工程と、 該複数の観察ウィンドウを均一に照明し、前面基準ビー
ムを供給することによって、該感光性材料を露光する工
程と、を含む、ホログラフィ型マスクを製造する方法。 - 【請求項33】 好ましい観察面内に複数の観察ウィン
ドウを形成する、視点補正されたタイプの、請求項10
から16のいずれか1つに記載のディスプレイ用にホロ
グラフィ型マスクを製造する方法であって、 該複数の観察ウィンドウに対して、あるパララックスバ
リア位置に感光性材料を配置する工程と、 前記補償器をもたない前記ディスプレイにより生成され
る第2強度プロファイルの第2空間変化成分の実質的に
逆である、第1空間変化成分を有する第1強度プロファ
イルで、該複数の観察ウィンドウを照明し、前面基準ビ
ームを供給することによって、該感光性材料を露光する
工程と、を含む、ホログラフィ型マスクを製造する方
法。 - 【請求項34】 前記複数の光源が、拡散型バックライ
トと、パララックスバリアと、を含んでおり、 切り替え可能なディフューザが、前記空間光変調器と該
複数の光源から構成されるアレイとの間に配置されてお
り、拡散モードと実質的非拡散モードとの間で切り替え
可能である、請求項2および3のいずれか1つに記載の
方向性ディスプレイ。 - 【請求項35】 前記切り替え可能なディフューザが、
高分子分散液晶層を備えている、請求項34に記載の方
向性ディスプレイ。 - 【請求項36】 前記複数の光源が、拡散型バックライ
トと、パララックスバリアと、を含んでおり、 前記補償器が、前記複数の絵素の開口透過特性を規定す
る手段を含む、請求項2および3のいずれか1つに記載
の方向性ディスプレイ。 - 【請求項37】 前記規定する手段が、前記複数の絵素
の開口形状を規定する、空間光変調器ブラックマスクを
含む、請求項36に記載の方向性ディスプレイ。 - 【請求項38】 前記規定する手段が、前記複数の絵素
の開口透過率を空間的に変化させる、請求項36に記載
の方向性ディスプレイ。 - 【請求項39】 前記パララックスバリアが、第1偏光
子と、第2偏光子と、該第1および該第2偏光子の間に
配置され、直交偏光の光を供給する複数のスリット領域
および複数のバリア領域を有する偏光修正層と、を含
む、請求項34から38のいずれか1つに記載の方向性
ディスプレイ。
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