【発明の詳細な説明】
自動立体表示装置
本発明は、行列配置した表示素子のアレイを有するマトリックス表示パネルと
、この表示パネルの出力が指導され、複数の光指導素子を具えて、互いに相違す
る各方向の各光指導素子に関連する表示素子の各列の出力を指導する光指導手段
とを具える自動立体表示装置に関するものである。
このような自動立体表示装置の例は、１９９６年にＳａｎ ＪｏｓｅのＩＳ＆
Ｔ／ＳＰＩＥ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉ
ｎｇで発表されるとともにＳＰＩＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｖｏｌ．２６５
３に記載された表題が“Ｍｕｌｔｉｖｉｅｗ ３Ｄ−ＬＣＤ”であるＣ．ｖａｎ
Ｂｅｒｋｅｌ等による文献、１９９３年のＥｕｒｏｄｉｓｐｌａｙにおける表
題が“３−Ｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ ｆｏｒ Ｖｉｄｅｏ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”のＤ．Ｓｈｅａｔ等による文献及び英国特許出願公
開明細書第２１９６１６６号に記載されている。これらの例において、マトリッ
クス表示パネルは、表示素子の行列を有するとともに空間光変調器として作用す
るマトリックスＬＣ（液晶）表示パネルを具え、光指導手段は（半）円柱レンズ
素子を具え、そのレンチキュラーは表示パネルの列方向に延在し、各レンチキュ
ラーは、表示素子の二つ以上の隣接する列の各グループに重なり、表示素子列に
並列に延在する。マトリックスＬＣ表示パネルは、他の用途の表示タイプ、例え
ばコンピュータ表示スクリーンのように、規則的に配置された表示素子の行列を
具える通常の形態のものである。各レンチキュラーを表示素子の二つの列に関連
させる配置においては、表示パネルを、垂直方向に交互に重なった二つの２Ｄ副
画像を表示するように配置し、この際、表示素子の交互の列が二つの画像を表示
し、各列の表示素子は、各２Ｄ（副）画像の垂直スライスを提供する。レンチキ
ュラーシートは、これら二つのスライス及び他のレンチキュラーに関連した表示
素子列からの対応するスライスを、シートの前の観察者の左目及び右目にそれぞ
れ指導して、観察者は単一立体像を感知する。各レンチキュラーを行方向の二つ
の隣接する表示素子より多いグループに関連させるとともに各グループの表示素
子の対応する列を適切に配置して各２Ｄ（副）像から垂直スライスを提供する他
のマルチビュー配置においては、観察者の頭部が移動すると、一連の連続的な相
違する立体視野は、例えば複数の方向から見たような印象を受ける。スリットの
アレイを具える視差隔層スクリーンを、視野決定スクリーンとしてレンチキュラ
ーシートの代わりに用いることができる。
３Ｄディスプレイに複数の視野を与えるために行方向に所定の数の表示素子を
有するＬＣマトリックス表示パネルを用いるに当たり、水平表示解像度が必然的
に犠牲にされる。８００行及び６００列の表示素子のアレイを有する表示パネル
（カラーパネルの場合、各々が、３原色を形成する赤、緑及び青副素子を具える
。）を用いる場合、（固定された視野距離で）三つのステレオ対を提供する４視
野システムに対して、結果的に得られる表示は、各視野に対して水平（列）方向
に２００及び垂直（行）方向に６００の解像度しか有しない。したがって、観察
者によって見られる立体像の各々は、比較的高い垂直解像度を有するが、比較的
低い水平解像度を有する。当然、垂直解像度と水平解像度との差が大きいことは
不所望なものである。代表的には、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）能動マトリック
スＬＣ表示パネルが用いられている。このようなパネルは、良好な表示品質及び
例えば、ＶＧＡ（６４０×４８０），ＳＶＧＡ（８００×６００）及びＸＧＡ（
１０２４×７６８）に適合した解像度を提供するが、適切な高解像度表示を行う
ことができず、それに伴って解像度に対して設けられる複数の視野を交互に使用
する必要があるため、このような自動立体表示装置の使用の要因及び普及が制限
される。
本発明の目的は、向上した自動立体表示装置を提供することである。
本発明によれば、冒頭に記載した種類の自動立体表示装置は、前記マトリック
ス表示パネルは、プラズマアドレス指定電子光学マトリックス表示パネルを具え
ることを特徴とするものである。プラズマアドレス指定電子光学表示パネル、特
に、ＰＡＬＣパネルとして既知のプラズマアドレス指定ＬＣ表示パネルは、ＴＦ
Ｔタイプの能動マトリックス表示パネルに代わるものとして近年開発されており
、この場合、特にコンピュータモニタ、ワークステーション及びＴＶ表示用途の
表示スクリーンとして用いる際にＴＦＴパネルの場合と同様な解像度が得られ、
このために、プラズマアドレス指定電子光学表示パネルは、大表示領域のＴＦＴ
表示パネルに比べて有利である。本発明は次のような認識に起因するものである
。本発明の構成では、このタイプの表示パネルが著しく高い垂直解像度を提供す
ることができ、この場合、水平解像度が垂直解像度によりも著しく高く、垂直解
像度に対する水平解像度の比が、通常のＴＦＴマトリックス表示パネルの比、通
常４：３よりも著しく大きい。このような解像度を有する表示パネルを、特に多
視野の種類の立体表示アプリケーション上に配置し、この場合、高水平解像度の
表示出力は非常に好適である。ＴＦＴ表示パネルにおいて、水平解像度は、その
構造の性質によって制限される。表示素子は、行列配置されたプレート上の電極
によって規定される。各電極を、隣接するＴＦＴに接続し、各ＴＦＴを、行（走
査）アドレス導体のセットのうちの一つ及び列（データ）アドレス導体のセット
のうちの対応するものに接続する。行導体は、表示素子電極の隣接する行間のギ
ャップに延在し、列導体は、隣接する列と表示素子電極との間のギャップに延在
する。ＰＡＬＣの構造は非常に相違する。この場合、行方向に延在する一例の並
列でプラズマを含有するチャネルが用いられ、これらチャネルはＬＣ材料の層の
下に存在する。列方向に延在する並列な透明導体のセットを、ＬＣ層のチャネル
に対して反対側の上の隔離プレート上に支持する。表示素子は、離間された列導
体とチャネルとの間の交差領域に規定され、チャネルの高さ（すなわち、列方向
の寸法）はチャネルの幅によって決定され、チャネル幅（すなわち、行歩行の寸
法）は列導体の幅によって決定される。行方向の隣接する表示素子間の間隔は、
隣接する列導体間の間隔によって決定される。ＴＦＴ表示パネルの場合と異なり
、チャネル設ける必要があるために制限されるのは、ＰＡＬＣパネルの垂直解像
度である。しかしながら、ＰＡＬＣパネルの水平解像度にはこのような制限がな
い。個々の表示素子の幅は、列導体の幅を減少させることによって減少され、そ
の結果、行の表示素子の個数、したがって水平解像度を、列導体の幅及びピッチ
を減少させることによって簡単かつ簡便に増大させることができる。このように
して水平解像度を更に増大させて、自動立体表示装置を非常に好適に用いること
ができる。
行の表示素子の数を増大させて、約１０：１までの列の表示素子の数（垂直解
像度）に対する行の表示素子の数（水平解像度）の比を、標準的なＴＦＴパネル
の４：３のみの比に対して達成することができる。
プラズマアドレス指定表示パネルを用いて別の利点を得ることができる。ＴＦ
Ｔパネルを用いる場合、表示素子の列間のギャップに延在するブラックマトリッ
クス材料が存在するために不所望な表示アーティファクトを経験する。隣接する
２Ｄ視野間の垂直な黒い帯として観察者が感知するブラックマトリックス材料の
これら垂直ストリップは、レンチキュラーシートによって写像される。プラズマ
アドレス指定表示パネルにおいて、行方向の表示素子を、隣接する表示素子間の
比較的小さいギャップで密接させることができ、その結果、これらギャップの任
意のブラックマトリックスの存在が原因の表示アーティファクトが気づかれにく
くなる。さらに、同様な行数のＴＦＴパネルに比べて物理的に大きなプラズマア
ドレス指定表示パネルの表示領域は、自動立体表示を直接見るためには有利であ
る。その理由は、与えられる表示は、ユーザの視界をより多く満たすからである
。
行方向により多くの数の表示素子を設けるために、列アドレス導体を支持する
現存するプラズマアドレス指定表示パネルの基板を修正するだけでよい。簡便に
は、現存する種類のプラズマアドレス指定表示パネルの、基板を支持するととも
に行数を規定するチャネルを用いることができる。したがって、例えば６００又
は８００行を設ける既知のパネルからのチャネル基板を用いることができる。
好適には、列導体の数及びチャネル数によってそれぞれ決定れさる列の表示素
子の数に対する行の表示素子の数の比を、少なくとも２：１となるように選択す
る。しかしながら、最も有利にするために、より高い比が好適に用いられる。８
：３，１２：３，１６：３又は２０：３の比は、平面モードで動作する一般的な
ＴＦＴ表示パネルからの表示解像度に匹敵する表示解像度の２，３，４又は５視
野システムを可能にする。特に好適な例では、比を約２８：３に選択し、これに
よって、７視野システムを達成することができる。例えば６００行を有する一般
的なプラズマアドレス指定パネルからチャネル基板を用いる場合、５６００×６
００又は４０００×６００の表示素子アレイは、各視野に対して８００×６００
（４：３比）の解像度を維持しながら７及び５視野を提供することができる。
多色表示に対して、好適には各表示素子を細分して、各々が相違する色、例え
ば、フルカラー表示に対して行方向に沿って互いに配置した赤、緑及び青副素子
を具える３色を発生させる複数の副素子を形成する。
本発明による自動立体表示装置の実施の形態を、図面を参照しながら例示する
。
図１は、装置の斜視図である。
図２は、装置に用いられるプラズマアドレス指定される電子光学マトリックス
表示パネルを装置る表示装置の線形ブロック図である。
図３は、表示装置の表示パネルの一部の一部断面図である。
図４は、例えば、４視野を設けるように作動する装置の平面図である。
図面は線図的なものであり、寸法通りではないことを理解すべきである。特に
、所定の方向を誇張しているのに対して、他の方向を減少させている。同一又は
同様なパーツを表すために同一参照番号を図面中で用いる。
図１を参照すると、装置は、空間光変調器として作用するマトリックス表示装
置を具え、このマトリックス表示装置は表示パネル１０を具え、この表示パネル
は、互いに垂直な行列方向に配置され、個別にアドレス指定可能で、規則的に配
置され、かつ、同一サイズの表示素子１２の平坦アレイを有する。表示素子を、
簡単のために各行及び列に比較的少ない個数のみ線図的に示す。表示パネル１０
を、任意の適切な種類のものとすることができる光源１４によって照射し、この
場合、この光源１４は、表示素子アレイの区域に比べてやや大きい平坦なバック
ライトを具える。パネルへの入射光を、個々の表示素子に適切な駆動電圧を印加
することによって調整して、所望の表示出力を発生させる。
表示パネル１０の出力側に光指導手段を設け、本例では、光指導手段は、細長
い平行なレンチキュラー１６を有するレンチキュラーシート１５を具える。レン
チキュラー１６は、例えば凸シリンドリカルレンズ又は勾配屈折率シリンドリカ
ルレンズとして形成した光学的にシリンドリカルな収束レンチキュラーを具え、
これら収束レンチキュラーは、表示素子列に平行に延在し、既知のように、パネ
ル１０から離間したシート１５の面に対向する観察者の二つの目に対して垂直方
向に交互に重なるようパネル１０の表示素子アレイに個別の像を発生させるよう
に作用して、立体表示を行う。マトリックス表示パネルとともにレンチキュラー
シートを用いる自動立体表示装置は、十分既知であり、その動作をここで詳細に
説明する必要はないと思われる。このような装置の例及びその動作は、Ｃ．ｖａ
ｎ Ｂｅｒｋｅｌ等による文献、Ｄ．Ｓｈｅｅｔ等による文献及びここに参照し
た英国特許出願公開明細書第２１２９６１６６号に記載されている。各レンチキ
ュラ１６は、対応する数の観察者に提供すべき２，３又はそれより上の表示素子
の隣接する列の各グループに重なる。
本発明によれば、マトリックス表示パネル１０は、プラズマアドレス指定マト
リックス表示パネルを具える。代表的なプラズマアドレス指定マトリックス表示
パネルの構成、製造及び動作は、例えば、ここに参照した米国特許出願番号０８
／３８４０９０（ＰＨＡ６００９０）、米国特許出願明細書第４８９６１４９号
、及び欧州特許出願公開明細書第６２８９４４号に記載されている。このような
表示パネルの一例であるＰＡＬＣパネルを、本例のパネル及びそれに関連する駆
動回路のブロック図である図２に簡単に図示し、図３において、パネルの斜視図
の一部の断面を示す。
表示素子１２の行列を具える表示パネル１０は、行列方向に延在する行列アド
レス導体２０及び１８のセットを有し、これらアドレス導体２０及び１８の交差
部で表示素子のアレイを規定する。表示素子のアレイは、関連の行駆動回路２２
及び列駆動回路２４によって駆動される。行駆動回路２２は、電圧パルスを具え
る走査信号を接続線２６を通じて各行アドレス導体２０に順次供給して、表示素
子の各行を順に選択する。列駆動回路２４は、表示すべき像を表す入力ビデオ信
号の連続するラインを列位置でサンプリングすることによって得られたアナログ
電圧を具えるデータ信号を、接続線２５を通じて列アドレス導体１８に供給して
行を選択し、選択した行の表示素子１２を、供給されたデータ信号の各レベルに
応じて駆動して、所望の表示出力を発生させる。動作が次の表示フィールド周期
で繰り返されるので、全ての行はこのようにして表示フィールド周期で順に駆動
される。このために、タイミング及び制御回路３２は、行駆動回路２２及び列駆
動回路２４の動作を調整する。
三つの列導体１８及び四つの行導体２０の一部を有する表示パネルの一部を示
す図３を参照すると、表示パネル１０は、ガラスのような透明な絶縁材料の基板
３４及び３６の対を具え、これら基板の間に、液晶材料の層４２を挟む。基板３
４は、ＩＴＯのような透明導体材料の狭く平行なストリップの形態の列アドレス
導体１８のセットを支持する。カラー表示を行うために、（図示しない）カラー
フィルタのアレイを、導体１８上の基板３４の上に設けることができる。この場
合、各表示素子を、三つの表示副素子で有効に構成し、これら副素子は、赤出力
、緑出力及び青出力をそれぞれ発生させ、各副素子を、相違する列導体に関連さ
せるとともにこれらによって規定する。第２基板３６は、導体１８に垂直の列方
向に延在する一連の平行な細長いエッチングされたチャネル４４を具え、チャネ
ル４４の各々は、全ての導体１８と交差するとともに行アドレス導体２０を構成
する。これらチャネルを、その端部でシールするとともに、例えばガラス製の肉
薄の透明絶縁シート４５によって密閉する。シート４５は、基板３６の表面全体
に亘って延在し、チャネルをＬＣ層４２から隔離する。容量性ＬＣ表示素子、又
はカラーディスプレイの場合の表示副素子を、列導体１８とチャネル４４との間
の各交差部で規定する。各チャネル４４は、低圧のイオン化可能なガス、代表的
にはヘリウム及び／又はネオンのような１原子、場合によっては少量のアルゴン
を含み、これらチャネルの表面上に、気体をイオン化するとともにプラズマを形
成するように励起可能であるとともにチャネルの長さ方向に延在する第１及び第
２電極３０及び３１を設ける。行方向の表示素子に関連するＴＦＴを、表示素子
の行方向のアドレスを選択する行スイッチとして作用するプラズマチャネルに置
き換える点を除いて、パネルは、ＴＦＴ能動マトリックスＬＣ表示パネルの動作
と同様に動作する。第１電極３０を、代表的には接地し、通常カソードと称する
。カソード電極に対して正である第２電極３１、すなわち、アノードに、行駆動
回路２４からの選択パルス信号を供給する。このアノードは、電子をカソード３
０から放出させて気体をイオン化させるのに十分である。動作中、一つを除く全
ての行プラズマチャネルは、非イオン化状態、すなわち非導通状態である。一つ
のイオン化された選択チャネルのプラズマが処理され、ＬＣ層４２の表示素子の
行の隣接する側の基準電位を確立し、行方向の各ＬＣ表示素子１２を、データ信
号の印加列電位に基づいて充電する。このようなアドレス指定の後、イオン化さ
れたチャネルをターンオフし、フィールド周期中ＬＣ表示素子を絶縁するととも
にデータ電圧を記憶する。次の行のデータが列導通１８に現れると、それ続くプ
ラズマチャネル行のみが絶縁されて、ＬＣ表示素子の連続する行のデータ電圧を
記憶する、等々。入射光に対する各ＬＣ表示素子１２の減衰は、表示素子の両端
間の記憶された電圧の関数となる。
既に説明したように、この種の表示パネルにおいて、列導体１８とチャネル４
４との交差部の幅は、個々の表示素子１２の寸法を決定し、カラー表示の場合の
表示副素子の場合、各表示素子を複数のカラー副素子に分割する。代表的には、
表示素子又は副素子を、列導通１８を構成する配置されたＩＴＯストリップの幅
によって決定される行方向の幅及びチャネル４４の幅によって決定される高さを
有する矩形形状とする。プラズマチャネルを設けることによって、例えばエッチ
ングによってチャネルを形成する際の物理的な制限及び電極を用いてプラズマを
発生させる際のチャネルの寸法的な要求が原因で、表示素子の行方向のピッチの
要因が制限される。したがって、表示素子の最低の高さ及び発生した表示中に得
られる垂直方向の解像度を制限する。代表的には、チャネルピッチを約３００μ
ｍとし、チャネル幅は最大で約２７０μｍとなり、チャネル間隔を約３０μｍと
する。
同様な制限が列導通１８には課されない。ＩＴＯストリップの幅及びＩＴＯス
トリップの間隔を減少させて、行に対する表示素子の数ｍ、したがって水平方向
の解像度を容易に増大させることができる。したがって、表示素子列の数ｍは、
表示素子行の数ｎを大幅に超えることができる。これまで、ＰＡＬＣパネルのｍ
：ｎの比は、一般に約４：３（すなわち、６４０：４８０，８００：６００，１
０２４：７６８）であるＴＦＴ表示パネルのような他のフラットパネルディスプ
レイで見られる比に一致した比を有する。
行方向の表示素子の数を増大させることができること、したがって、より高い
ｍ：ｎ比を有することは、自動立体表示装置に顕著な利点を提供する。例えば、
８００（ｍ）×６００（ｎ）の表示素子のアレイを有するＴＦＴ表示パネルを用
いる既知の装置を採用すると、各視野から垂直スライスを表示する表示素子の各
列とある視野の垂直スライスを表示する４行ごとの表示素子を垂直方向に重ねた
四つの視野をパネルが表示する（固定された視界距離で）三つのステレオ対を発
生させる４視野システムとして作動する場合、結果的に得られる表示は、各視野
に対して水平（ｍ）方向に２００及び垂直（列）方向に６００の解像度した有し
ない。したがって、観察者によって見られる立体像は、比較的高い垂直解像度を
有するが、比較的低い水平解像度を有する。同一行数ｎのＰＡＬＣパネルを用い
る代わりに１６：３のｍ：ｎ比、例えば３２００×６００の表示素子のアレイを
有するＰＡＬＣパネルを用いて４視野システムを同様にして設ける場合、結果的
に得られる表示は、水平方向の８００及び垂直方向の６００の解像度を有する。
これは、平面動作の対応するＴＦＴパネルから得られる表示解像度に等しい。
各表示素子を行方向に沿って互いに配置した三つの副素子に分割して３色を形
成し、各副素子を相違する列導通に関連させるとともに各副素子が３原色のうち
の一つを発生させるフルカラー表示パネルを用いる場合、行方向の副素子は、Ｔ
ＦＴパネルの２４００に対して９６００となる。
４視野表示装置の動作を、図４に線図的に示す。レンチキュラーシートの各レ
ンチキュラー１６は、四つの隣接する表示素子列の各グループに重なって、各々
が２次元の視野の垂直スライスを表す四つの垂直ストリップを、観察者に示す。
番号１〜４は、対応する視野の垂直スライスを示す。他のレンチキュラは同様な
ストリップを発生させる。したがって、図示したような観察者の目によって、観
察者は、視野２及び３からなる立体像を見る。横側を除去することによって、観
察者は、視野１及び２からなる立体像及び視野３及び４からなる二つの立体像を
見る。
二つの視野のみをパネルによって発生させて一つの立体像を構成する場合、比
ｍ：ｎを８：３まで増大させ、すなわち、行方向の表示素子を１６００まで増大
させて、平面動作におけるＴＦＴパネルから得られるのと同種の解像度のディス
プレイを得るだけでよい。好適には、ＰＡＬＣディスプレイパネルを用いること
によって得られる利点を更に利用して、より多くの視野を得る。特に好適な実施
の形態では、２８：３アレイ、すなわち、５６００×６００表示画素を有する表
示パネルを用いて７視野を得る。他の数の視野に対して、比を、それに応じて、
すなわち、３視野システム及び５視野システムに対して１２：３（２４００×６
００）又は２０：３（４０００×６００）にそれそれ選択する。
各行に設けた表示素子の数を、好適には比ｍ：ｎが少なくとも２：１となるよ
うに増大させる。通常の比４；３は必須でなく、要求される視野の数に正比例し
て増大させるだけでよい。大抵の表示規格が４：３のｍ：ｎ比に従う間、少なく
とも一つ、ＥＷＳ／ＳＸＧＡ規格がこれに関して相違する。
数ｍの増大は、隣接する列導通１８間のギャップを規定する必要によって制限
される。しかしながら、列方向の表示素子の数ｎに対する行方向の表示素子ｍの
数の比を約１０：１まで増大させることができる。所定のチャネル幅及びピッチ
を有するパネルに対して、より小さい幅でより多くの列導通を設けることによっ
て行方向の表示素子の数を増大させると、表示素子（又はカラー副素子）が垂直
方向により細長くなるように表示素子（又はカラー副素子）の形状を変形させる
よう影響を及ぼし、これは考慮すべき他の要因である。
各行の表示素子の数が増大するに伴って、ＰＡＬＣ表示パネルの標準的な形態
の上側基板３４の構造を変化させるだけで、設けられる列導通１８の数を増大さ
せることがわかる。チャネル４４を有する下側基板３６を、標準的な形態で用い
られるものと同様にすることができる。当然、行数ｎを６００にする必要がない
。ＸＧＡ規格に従うＰＡＬＣ表示パネルから下側基板を用いることによって、例
えば、行数ｎを約７６８にする。この場合、表示素子の列数ｍを、２〜７視野シ
ステムに対する上記ｍ：ｎ比に応じて増大させることができる。
標準形態と同一の行数を有する表示パネルは、製造の便宜上及び簡単化に対し
て好適であるが、当然、標準形態で用いられる行数と相違する行数を有する表示
パネルを用いることもできる。
ＴＦＴパネルのように、表示素子をブラックマトリックス材料によって縁取る
ことができる。この場合でさえも、隣接する表示素子列間に延在するブラックマ
トリックスの垂直ストリップのレンチキュラーによる結像の影響は、隣接する列
間のスペースが比較的狭い場合に比べて観察者に気づかれにくい。
上記実施の形態の液晶材料の層は、捩じれネマチックＬＣ材料を具えることが
でき、この場合、パネルの入力側及び出力側に偏光層を既知の方法で設ける。パ
ネル１０は、相違するタイプの電子光学材料を用いることができる。例えば、パ
ネル１０が、入力光線の偏光状態を変える材料を用いる場合、パネル１０を偏光
層の対の間に配置し、これら偏光層は、伝播する光の輝度を変えるためにパネル
と協同する。しかしながら、電子光学材料としての分散液晶セルを使用すること
によって、偏光フィルタを用いる必要がない。ここでは、両端間の電圧に応答し
て減衰するこのような材料又は層の全てを、電子光学材料と称する。最もあり得
る例としてＬＣ材料を示したが、本発明はそれに限定されるものではないことを
理解されたい。投影表示装置に対して、パネル内でカラーフィルタを用いる代わ
りに、各々が１原色を制御する三つの個別の単色パネル１０を用いることによっ
て、フルカラー像を形成することができる。このような投影装置において、拡散
体投影スクリーンの後方の投影レンズによって投影する前に、三つのパネルの画
像出力を既知の方法で結合する。レンチキュラーシートを、スクリーンの前方、
すなわち、観察者に対向する側全体に亘って設け、この場合、レンチキュラーは
、スクリーン上に生じた表示素子アレイの拡大像に重なる。
レンチキュラーシート以外の光学指導手段の形態を、視野決定スクリーン、例
えば、マイクロレンズスクリーン、列方向に延在するとともに表示素子の各列に
整列したスリットを有する視差隔層又はホログラフィー素子として用いることが
できる。
上記装置は簡単かつ基本的な形態である。しかしながら、本発明を、空間光変
調器としてのマトリックス表示装置を用いる他の種類の空間表示装置に適用する
こともでき、このような他の種類の空間表示装置を、例えば、表示パネルに供給
される表示情報に同期をとって順次照明される光源のアレイを用いるとともに追
加のレンチキュラーシート又は視差隔層を表示パネルの前に配置した装置とする
。
これまで説明したように、光指導手段、例えば、表示パネルに重なったレンチ
キュラーシートとともに作動する表示パネルを具える立体表示装置を開示し、パ
ネルは、行の表示素子の数を容易に増大させるプラズマアドレス指定電子光学タ
イプのマトッリクス表示パネルを具え、これによって高解像度の複数の視野を達
成することができることがわかる。
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が
可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Automatic stereo display
The present invention relates to a matrix display panel having an array of display elements arranged in a matrix.
The output of this display panel is instructed and provided with a plurality of light guiding elements, which are different from each other.
Light guiding means for guiding the output of each column of display elements associated with each light guiding element in each direction
And an autostereoscopic display device comprising:
An example of such an autostereoscopic display device was San Jose's IS &
T / SPIE Symposium on Electronic Imagi
ng and SPIE Proceedings Vol. 265
The title described in C.3 is "Multiview 3D-LCD". van
Berkel et al., 1993 Eurodisplay table.
The title is “3-D Displays for Video telephone
Applications. Literature by Seat et al. And UK patent application
It is described in JP-A-2196166. In these examples, the matrix
The display panel has a matrix of display elements and acts as a spatial light modulator.
Matrix LC (liquid crystal) display panel, the light guiding means is a (half) cylindrical lens
A lenticular element extending in the column direction of the display panel, and
Color overlaps each group of two or more adjacent columns of display elements, and
Extend in parallel. Matrix LC display panels are display types for other uses, such as
A matrix of regularly arranged display elements, such as a computer display screen,
It is of the usual type with. Each lenticular is associated with two rows of display elements
In such an arrangement, the display panel is divided into two 2D sub-arrays that are alternately overlapped in the vertical direction.
Arranged to display images, with alternating rows of display elements displaying two images
Then, the display elements in each column provide a vertical slice of each 2D (sub) image. Wrench
The lenticular sheet shows the indications associated with these two slices and other lenticulars.
Place the corresponding slices from the element row into the left and right eyes of the observer in front of the sheet, respectively.
The observer perceives a single stereoscopic image. Each lenticular with two rows
Associated with more groups than the adjacent display elements of
Other than providing a vertical slice from each 2D (sub) image with proper placement of the corresponding rows of children
In the multi-view arrangement, the observer's head moves, causing a series of successive phases.
A different stereoscopic view gives an impression as if viewed from a plurality of directions, for example. Slit
A parallax separator screen with an array is used as a lenticular screen
-Can be used instead of sheet.
In order to provide a plurality of fields of view to a 3D display, a predetermined number of display elements are arranged in a row direction.
Horizontal display resolution is inevitable when using an LC matrix display panel
Be sacrificed. Display panel having an array of display elements in 800 rows and 600 columns
(In the case of a color panel, each comprises red, green and blue sub-elements forming the three primary colors
. ), Four views providing three stereo pairs (with fixed viewing distance)
For field systems, the resulting display is horizontal (row) for each field of view.
Only 200 and 600 in the vertical (row) direction. Therefore, observe
Each of the stereoscopic images seen by the observer has a relatively high vertical resolution, but a relatively high
Has a low horizontal resolution. Of course, the difference between vertical and horizontal resolution is
It is undesirable. Typically, TFT (thin film transistor) active matrix
An LC display panel is used. Such panels have good display quality and
For example, VGA (640 × 480), SVGA (800 × 600) and XGA (
1024 × 768), but provides an appropriate high-resolution display
Can not be used, and alternately use multiple fields of view provided for resolution
The use and dissemination of such autostereoscopic displays is limited
Is done.
It is an object of the present invention to provide an improved autostereoscopic display.
According to the invention, an autostereoscopic display of the type described at the outset comprises
The display panel comprises a plasma addressed electro-optic matrix display panel
It is characterized by that. Plasma addressed electron optical display panel, special
In addition, a plasma addressed LC display panel, known as a PALC panel, has a TF
It has been recently developed as an alternative to T-type active matrix display panels.
In this case, especially for computer monitors, workstations and TV display applications
When used as a display screen, the same resolution as that of a TFT panel is obtained,
For this reason, the plasma-addressed electro-optical display panel has a large display area TFT.
This is advantageous over a display panel. The present invention is based on the following recognition.
. In the arrangement of the present invention, this type of display panel provides significantly higher vertical resolution.
In this case, the horizontal resolution is significantly higher than the vertical
The ratio of horizontal resolution to image resolution is the same as that of a normal TFT matrix display panel.
Always larger than 4: 3. Display panels with such resolutions are particularly
Place on a 3D display application of the field of view type, in this case a high horizontal resolution
The display output is very suitable. In a TFT display panel, the horizontal resolution is
Limited by the nature of the structure. The display element is an electrode on a matrix of plates
Defined by Each electrode is connected to an adjacent TFT, and each TFT is connected to a row (scan).
Inspection) one of the set of address conductors and the set of column (data) address conductors
Connect to the corresponding one of The row conductor is the gap between adjacent rows of display element electrodes.
The column conductor extends into the gap between the adjacent column and the display element electrode
I do. The structure of PALC is very different. In this case, an example of a row extending in the row direction
In the rows, channels containing plasma are used, these channels being the layers of the LC material.
Present below. A set of parallel transparent conductors extending in the column direction is defined as a channel in the LC layer.
On the isolation plate on the opposite side. The display elements are spaced apart from each other.
Defined at the intersection area between the body and the channel, the height of the channel (ie,
Is determined by the width of the channel, and the channel width (ie,
Modulo) is determined by the width of the column conductor. The spacing between adjacent display elements in the row direction is
It is determined by the spacing between adjacent column conductors. Unlike the case of TFT display panel
The limitation of the vertical resolution of the PALC panel is limited by the need to provide channels.
Degrees. However, the horizontal resolution of PALC panels does not have such a limitation.
No. The width of individual display elements is reduced by reducing the width of the column conductors,
As a result, the number of display elements in a row, and thus the horizontal resolution, is determined by the width and pitch of the column conductors.
Can be increased simply and conveniently by reducing. in this way
The use of autostereoscopic display devices very well by further increasing the horizontal resolution
Can be.
Increasing the number of display elements in a row, the number of display elements in a column up to about 10: 1 (vertical solution
The ratio of the number of display elements in a row (horizontal resolution) to the image resolution) is calculated using a standard TFT panel.
Can be achieved for a ratio of only 4: 3.
Another advantage can be obtained with a plasma addressed display panel. TF
When a T panel is used, a black matrix extending in a gap between rows of display elements is used.
Experience undesirable display artifacts due to the presence of glass material. Adjacent
Of black matrix material perceived by the viewer as a vertical black band between 2D fields of view
These vertical strips are mapped by a lenticular sheet. plasma
In the addressing display panel, the display element in the row direction is placed between adjacent display elements.
Closeness can be achieved with relatively small gaps, and as a result
Display artifacts caused by the presence of the desired black matrix
It becomes. Furthermore, a plasma electrode physically larger than a TFT panel having the same number of rows is used.
The display area of the dress designation display panel is advantageous for directly viewing the autostereoscopic display.
You. The reason is that the given display fills the user's field of view more
.
Support column address conductors to provide more display elements in the row direction
It is only necessary to modify the existing plasma addressed display panel substrate. Simply
Supports and supports substrates of existing types of plasma addressed display panels
A channel that defines the number of rows can be used. Thus, for example, 600
Can use a channel substrate from a known panel providing 800 rows.
Preferably, the display elements of the column are determined by the number of column conductors and the number of channels, respectively.
The ratio of the number of display elements in a row to the number of children is selected to be at least 2: 1.
You. However, for the most advantage, higher ratios are preferably used. 8
: 3, 12: 3, 16: 3 or 20: 3 ratios are typical for operating in planar mode.
2, 3, 4 or 5 views with a display resolution comparable to the display resolution from the TFT display panel
Enables field systems. In a particularly preferred example, the ratio is selected to be about 28: 3,
Thus, a seven-field-of-view system can be achieved. General with, for example, 600 rows
5600 × 6 when using a channel substrate from a typical plasma addressing panel
A 00 or 4000 × 600 display element array is 800 × 600 for each field of view.
7 and 5 fields of view can be provided while maintaining a (4: 3 ratio) resolution.
For multi-color display, preferably each display element is subdivided and each has a different color, e.g.
For example, red, green and blue sub-elements arranged along the row direction for full color display
Forming a plurality of sub-elements for generating three colors.
An embodiment of an autostereoscopic display device according to the present invention will be exemplified with reference to the drawings.
.
FIG. 1 is a perspective view of the apparatus.
FIG. 2 shows a plasma-addressed electro-optic matrix used in the device.
It is a linear block diagram of a display device which equips a display panel.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a part of the display panel of the display device.
FIG. 4 is a plan view of an apparatus that operates to provide, for example, four fields of view.
It should be understood that the drawings are diagrammatic and not to scale. Especially
While the predetermined direction is exaggerated, the other directions are reduced. Same or
The same reference numbers are used in the drawings to represent similar parts.
Referring to FIG. 1, the device comprises a matrix display device acting as a spatial light modulator.
The matrix display device comprises a display panel 10;
Are arranged in a matrix direction perpendicular to each other, are individually addressable, and are
And a flat array of display elements 12 of the same size. The display element
For simplicity, only a relatively small number is shown diagrammatically in each row and column. Display panel 10
Is illuminated by a light source 14, which can be of any suitable type,
In this case, the light source 14 has a flat back surface slightly larger than the area of the display element array.
With lights. Light incident on the panel is applied to each display element with an appropriate drive voltage
To produce the desired display output.
Light guiding means is provided on the output side of the display panel 10, and in this example, the light guiding means is elongated.
A lenticular sheet 15 having parallel lenticulars 16 is provided. Len
The chicular 16 is, for example, a convex cylindrical lens or a gradient refractive index cylindrical lens.
With an optically cylindrical convergent lenticular formed as a lens,
These convergent lenticulars extend parallel to the display element rows and, as is known,
Perpendicular to the two eyes of the observer facing the surface of the sheet 15 spaced from the
So that individual images are generated on the display element array of the panel 10 so as to alternately overlap in the directions.
To perform three-dimensional display. Lenticular with matrix display panel
Autostereoscopic displays using sheets are well known and their operation will be described in detail here.
No need to explain. Examples of such devices and their operation are described in C.I. va
n. Berkel et al. See the article by Sheet et al. And here.
And U.S. Patent Application Publication No. 21296166. Each wrench
The display 16 has two, three or more display elements to be provided to a corresponding number of viewers.
Overlap each group of adjacent columns.
According to the present invention, the matrix display panel 10 comprises a plasma addressed matrix.
Rix display panel. Representative plasma addressing matrix display
The construction, manufacture and operation of the panel are described, for example, in US patent application Ser.
/ 384090 (PHA60090), US Patent Application No. 4896149.
And EP-A-628 944. like this
A PALC panel, which is an example of a display panel, is replaced with a panel of this example and a driver related thereto.
FIG. 2 is a block diagram of the driving circuit, and FIG. 3 is a perspective view of the panel.
2 shows a partial cross section.
A display panel 10 having a matrix of display elements 12 is provided with a matrix adder extending in the matrix direction.
Address conductors 20 and 18 and the intersection of these address conductors 20 and 18
The section defines an array of display elements. The array of display elements is associated with an associated row driver 22.
And a column drive circuit 24. The row driving circuit 22 includes a voltage pulse.
Are sequentially supplied to each row address conductor 20 through the connection line 26,
Select each child row in turn. The column drive circuit 24 receives an input video signal representing an image to be displayed.
Analog obtained by sampling successive lines of the signal at column positions
A data signal comprising a voltage is supplied to the column address conductor 18 via the connection line 25.
A row is selected, and the display elements 12 of the selected row are set to each level of the supplied data signal.
The display is driven accordingly to generate a desired display output. Operation is next display field period
, So that all the rows are driven sequentially in the display field cycle in this way.
Is done. To this end, the timing and control circuit 32 controls the row drive circuit 22 and the column drive circuit.
The operation of the driving circuit 24 is adjusted.
Shows a portion of a display panel having a portion of three column conductors 18 and four row conductors 20.
Referring to FIG. 3, the display panel 10 is made of a transparent insulating material such as glass.
It comprises a pair of 34 and 36, sandwiching a layer 42 of liquid crystal material between these substrates. Substrate 3
4 is the column address in the form of a narrow parallel strip of transparent conductor material such as ITO
Supports a set of conductors 18. Color (not shown) for color display
An array of filters can be provided on a substrate 34 on conductor 18. This place
Each display element is effectively composed of three display sub-elements, each of which has a red output
, Each producing a green output and a blue output, each subelement being associated with a different column conductor.
Stipulated by these. The second substrate 36 is arranged in a column perpendicular to the conductor 18.
A series of parallel elongated etched channels 44 extending in
Each of the headers 44 intersects all the conductors 18 and constitutes a row address conductor 20.
I do. Seal these channels at their ends and, for example,
It is closed by a thin transparent insulating sheet 45. The sheet 45 covers the entire surface of the substrate 36.
To isolate the channel from the LC layer 42. Capacitive LC display element, or
Represents a display sub-element in the case of a color display between the column conductor 18 and the channel 44.
Specified at each intersection. Each channel 44 is a low pressure ionizable gas, typically
One atom such as helium and / or neon, and possibly a small amount of argon
On the surface of these channels to ionize gas and form plasma
First and first excitable to form and extend the length of the channel.
Two electrodes 30 and 31 are provided. The TFT associated with the display element in the row direction is
Placed in the plasma channel acting as a row switch to select the row address of the
Except for the replacement, the panel operates in the same manner as the TFT active matrix LC display panel.
Works the same as. The first electrode 30 is typically grounded and is commonly referred to as a cathode
. A second electrode 31 that is positive with respect to the cathode electrode, ie, the anode,
A selection pulse signal from the circuit 24 is supplied. This anode transfers electrons to the cathode 3
Sufficient to release from zero and ionize the gas. In operation, all but one
All row plasma channels are in a non-ionized state, that is, a non-conductive state. One
The plasma of the ionized selected channel is processed and the display element of the LC layer 42 is
The reference potential on the adjacent side of the row is established, and each LC display element 12 in the row direction is set to the data signal.
It charges based on the applied column potential of the signal. After such addressing, the ionized
Turn off the isolated channel and insulate the LC display during the field period
To store the data voltage. When the next row of data appears at column conduction 18,
Only the plasma channel rows are insulated and the data voltages of successive rows of LC display elements are
Remember, etc. The attenuation of each LC display element 12 with respect to incident light is measured at both ends of the display element.
Between the stored voltages.
As described above, in this type of display panel, the column conductor 18 and the channel 4
The width of the intersection with 4 determines the size of each display element 12, and in the case of color display,
In the case of display sub-elements, each display element is divided into a plurality of color sub-elements. Typically,
The width of the ITO strip on which the display element or sub-element is arranged to form the column conduction 18
And the height determined by the width of the channel 44
Have a rectangular shape. By providing a plasma channel, for example, an etch
Of plasma by using physical restrictions and electrodes when forming channels by
Due to the dimensional requirements of the channel when generating, the pitch of the display element in the row direction
Factors are limited. Therefore, the minimum height of the display element and the
Limit the vertical resolution available. Typically, a channel pitch of about 300 μm
m, the maximum channel width is about 270 μm, and the channel spacing is about 30 μm.
I do.
Similar restrictions are not imposed on column conduction 18. ITO strip width and ITO strip
Reduce the distance between trips, the number of display elements per row m, and thus the horizontal
Can be easily increased. Therefore, the number m of the display element rows is:
The number n of display element rows can be greatly exceeded. Until now, PALC panel m
: N ratio is generally about 4: 3 (ie, 640: 480, 800: 600,1).
024: 768) other flat panel displays such as TFT display panels.
It has a ratio that matches the ratio found in the ray.
That the number of display elements in the row direction can be increased, and therefore higher
Having an m: n ratio offers significant advantages for autostereoscopic displays. For example,
Using a TFT display panel having an array of 800 (m) × 600 (n) display elements
With known devices, each of the display elements displays a vertical slice from each field of view.
Vertically stacked display elements for every four rows displaying columns and vertical slices of a field of view
The panel displays four fields of view and emits three stereo pairs (at a fixed viewing distance)
When operating as a four-view system, the resulting display is
With a resolution of 200 in the horizontal (m) direction and 600 in the vertical (column) direction
Absent. Therefore, the stereoscopic image seen by the observer has a relatively high vertical resolution.
But has a relatively low horizontal resolution. Using PALC panels with the same number n of rows
Instead of using a 16: 3 m: n ratio, for example, an array of 3200 × 600 display elements
If a four-view system is similarly provided using PALC panels with
Has a resolution of 800 in the horizontal direction and 600 in the vertical direction.
This is equal to the display resolution obtained from the corresponding TFT panel in planar operation.
Each display element is divided into three sub-elements arranged along the row direction to form three colors.
And each sub-element is associated with a different column conduction and each sub-element is
When a full-color display panel that generates one of the following is used, the sub-element in the row direction is T
It becomes 9600 for 2400 of the FT panel.
The operation of the four-view display device is shown diagrammatically in FIG. Each lenticular sheet
The enuncular 16 overlaps each group of four adjacent display element rows,
The observer is shown four vertical strips, which represent the vertical slices of the two-dimensional field of view.
Numbers 1-4 indicate the vertical slices of the corresponding field of view. Other lenticules are similar
Generate a strip. Therefore, by the observer's eyes as shown,
The observer looks at a stereoscopic image composed of the visual fields 2 and 3. By removing the side,
The observer considers a three-dimensional image composed of the visual fields 1 and 2 and two stereoscopic images composed of the visual fields 3 and 4
to see.
If only two fields of view are generated by the panel to form one stereoscopic image,
m: n is increased to 8: 3, that is, the display element in the row direction is increased to 1600.
Thus, a display having the same resolution as that obtained from the TFT panel in the planar operation is obtained.
You just need to get play. Preferably using a PALC display panel
Take advantage of the additional benefits gained by obtaining more fields of view. Particularly preferred implementation
In the embodiment, a 28: 3 array, that is, a table having 5600 × 600 display pixels is used.
Seven visual fields are obtained using the display panel. For other numbers of fields, the ratio, and accordingly,
That is, 12: 3 (2400 × 6) for a three-view system and a five-view system.
00) or 20: 3 (4000 × 600).
The number of display elements provided in each row is preferably such that the ratio m: n is at least 2: 1.
Increase. The normal ratio 4; 3 is not essential and is directly proportional to the number of fields required.
It just needs to be increased. While most display standards follow a 4: 3 m: n ratio,
In each case, the EWS / SXGA standard differs in this regard.
An increase of a few m is limited by the need to define a gap between adjacent column conductions 18.
Is done. However, the number of display elements m in the row direction with respect to the number n of display elements in the column direction
The ratio of numbers can be increased to about 10: 1. Predetermined channel width and pitch
By providing more column continuity with smaller width for panels with
When the number of display elements in the row direction is increased, the display elements (or color
Deform the shape of the display element (or color sub-element) so that it is elongated in the direction
And this is another factor to consider.
As the number of display elements in each row increases, standard forms of PALC display panels
By merely changing the structure of the upper substrate 34, the number of column conductors 18 provided can be increased.
You can see it. A lower substrate 36 having a channel 44 is used in a standard form.
Can be performed in the same manner. Of course, there is no need to set the number of rows n to 600
. By using lower substrate from PALC display panel according to XGA standard,
For example, the number of rows n is set to about 768. In this case, the number of columns m of the display elements is
It can be increased according to the above m: n ratio to the stem.
Display panels with the same number of rows as the standard form are used for manufacturing convenience and simplification.
Display that has a different number of lines than is used in the standard form
Panels can also be used.
Display element is bordered by black matrix material like TFT panel
be able to. Even in this case, the black mask extending between adjacent display element rows is used.
The effect of the lenticular imaging of the vertical strips of the trix
It is harder for the observer to notice than when the space between them is relatively narrow.
The layer of liquid crystal material of the above embodiment may comprise a twisted nematic LC material.
In this case, a polarizing layer is provided on the input side and the output side of the panel in a known manner. Pa
The tunnel 10 can use different types of electro-optical materials. For example,
When the panel 10 uses a material that changes the polarization state of an input light beam, the panel 10 is polarized.
Located between a pair of layers, these polarizing layers are used to change the brightness of the propagating light.
Cooperate with. However, the use of dispersed liquid crystal cells as electro-optical materials
Therefore, it is not necessary to use a polarizing filter. Here we respond to the voltage across
All such materials or layers that attenuate are referred to as electro-optic materials. Most likely
LC material is shown as an example, but it should be understood that the present invention is not limited thereto.
I want to be understood. Instead of using a color filter in the panel for the projection display device
In addition, by using three individual monochrome panels 10, each controlling one primary color.
Thus, a full-color image can be formed. In such a projection device, the diffusion
Before projecting by the projection lens behind the body projection screen,
The image outputs are combined in a known manner. Place the lenticular sheet in front of the screen,
That is, the lenticular is provided over the entire side facing the observer, and in this case, the lenticular is
And an enlarged image of the display element array generated on the screen.
Example of optical guidance means other than lenticular sheet
For example, a microlens screen extends in the column direction and is
Used as parallax barrier or holographic element with aligned slits
it can.
The device is simple and basic. However, the invention is not
Applies to other types of spatial display devices that use a matrix display as a controller
It is also possible to supply such other types of spatial display devices, for example, to display panels.
And an array of light sources that are sequentially illuminated in synchronization with the displayed information.
A device in which an additional lenticular sheet or parallax barrier is arranged in front of the display panel
.
As described above, a light guiding means, for example, a wrench overlapping the display panel
Disclosed is a three-dimensional display device having a display panel that operates with a circular sheet.
The plasma-addressed electro-optical panel easily increases the number of display elements in a row.
Equipped with a matrix display panel of Ip, which enables multiple high-resolution views
It can be seen that this can be achieved.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may have various changes and modifications.
It is possible.