KR100651099B1 - 멀티뷰 방향성 디스플레이 - Google Patents

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매써조나단
자콥스아드리안엠.에스.
보우힐그랜트
존스그래함알.
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Abstract

시차 광학 장치(3)와, 픽셀 표시층(4)과 시차 광학 장치 및 이미지 표시층중 하나를 이미징하기 위한 이미지 수단(29)으로 구성된 멀티뷰 방향성 디스플레이를 개시하고 있다. 상기 이미지는 이 이미지와 시차 광학 장치 및 이미지 표시층중 다른 하나사이의 분리가 시차 광학 장치와 이미지 표시층간의 분리보다 작도록 형성됨으로써, 디스플레이에 의해 형성된 두개의 뷰윈도우간의 각분리를 증가시킨다. 이미지 수단(29)은 이미지와 이미지 표시층간의 분리가 시차 광학 장치 및 이미지 표시층간의 분리보다 작거나 또는 크도록 시차 광학 장치의 이미지를 형성함으로써, 디스플레이에 의해 형성된 두개의 뷰윈도우간의 각분리를 증가시키거나 또는 감소시킨다. 이미지 수단(29)은 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지가 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 피치와 실질적으로 동일한 피치를 갖도록 시차 광학 장치 및 이미지 표시층중 하나의 이미지를 형성할 수 있다.
멀티뷰, 방향성 디스플레이, 시차 광학 장치, 이미지 표시층, 각분리

Description

멀티뷰 방향성 디스플레이 {A MULTIPLE-VIEW DIRECTIONAL DISPLAY}
도1은 종래의 멀티뷰 방향성 디스플레이를 개략적으로 도시한 평면도.
도2a 및 도2b는 다른 종래의 방향성 디스플레이를 도시한 평면도.
도3은 다른 종래의 방향성 디스플레이를 도시한 평면도.
도4는 다른 종래의 방향성 디스플레이를 도시한 평면도.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 디스플레이를 개략적으로 도시한 평단면도.
도6은 도5의 디스플레이에 대한 변형예.
도7a 내지 도7i는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방향성 디스플레이를 개략적으로 도시한 평단면도.
도8a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 가변 촛점거리 이미지 수단을 구비한 디스플레이의 개략적인 평단면도.
도8b 및 도8c는 본 발명의 다른 일 실시예의 방향성 디스플레이를 개략적으로 도시한 평단면도.
도9a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 다중 렌즈 시스템을 구비한 디스플레이의 개략적 평단면도.
도9b는 본 발명의 일 실시예에 따라 두개의 제어성 렌즈 어레이를 개별적으 로 구비하고 있는 디스플레이의 개략적인 평단면도.
도9c는 본 발명의 일 실시예에 따라 측방 이동성 시차 배리어 또는 이미지 시스템을 구비한 디스플레이의 개략적 평단면도.
도9d는 본 발명의 일 실시예에 따라 이동성 배리어 및 이미지 시스템을 구비한 디스플레이의 개략적 평단면도.
도10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이를 개략적으로 도시한 평단면도.
도11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이를 개략적으로 도시한 평단면도.
도12는 본 발명의 일 실시예에 다른 디스플레이를 개략적으로 도시한 평단면도.
도13a 및 도13b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이를 개략적으로 도시한 평단면도.
도14는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 평단면도.
도15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이를 개략적으로 도시한 평단면도.
도16은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이를 개략적으로 도시한 평단면도.
도17은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 평단면도.
도18은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 평단면도.
도19는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 평단면도.
도20은 본 발명의 디스플레이에 사용하기에 적절한 백라이트를 도시한 도면.
도21은 본 발명의 디스플레이에 사용하기에 적절한 다른 백라이트를 도시한 도면.
도22는 본 발명의 디스플레이에 사용하기에 적절한 다른 백라이트를 도시한 도면.
도23은 본 발명의 디스플레이에 사용하기에 적절한 다른 백라이트를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2: 이미지 디스플레이 장치
3: 시차 광학 장치
4: 디스플레이 픽셀층
5, 6: 제1 및 제2 광투과성 기판
8, 9: 제1 및 제2 편광기
10: 광투과성 슬릿
13, 14: 뷰윈도우
29: 렌즈 어레이
30: 시차 광학 장치의 이미지
본 발명은 멀티뷰 방향성 디스플레이에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 적어도 두개의 이미지를 동시에 표시할 수 있고 각 이미지가 다른 방향으로 표시되는 방향성 디스플레이에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 멀티뷰 방향성 디스플레이를 이용한 듀얼뷰 디스플레이 및 자동 입체 디스플레이에 관한 것이다.
멀티뷰 방향성 디스플레이에 관한 일반 원칙은 "인터내셔널 저널 버츄얼 리엘리티" 1995년 제1권 제1호에서 스타크스에 의해 기술되고 있으며, 도1은 종래의 멀티뷰 방향성 디스플레이(1)를 개략적으로 도시한 평단면도이다. 도1의 디스플레이는 이미지 표시장치(2)와 시차 광학 장치(3)를 구성하고 있다. 이미지 표시장치(2)는 제1 및 제2 광투과성 기판(5, 6)사이에 배치된 픽셀 이미지 표시층(4)을 포함하고 있다. 픽셀 표시층(4)은 예를 들어 액정층일 수 있고, 두개 이상의 엇갈린 이미지를 표시하기 위한 어떤 종래 기술에 의해서도 어드레싱이 가능하다. 도1은 표시층(4)에 표시된 두 이미지를 도시하고 있고, 두 이미지는 교번 픽셀 칼럼에 표시되어 있으며, 하나의 이미지는 픽셀 칼럼 C1, C3, C5에 표시되어 있고 두번째 이미지는 픽셀 칼럼 C2, C4, C6에 표시되어 있다. (픽셀 컬럼은 도면의 평면으로 연장된다.) 상기 이미지 표시층은 광원(도시않됨)의 광(7)에 의해 조명된다. 광원은 예를 들어 낮은 공간적 정합성을 갖는 확산원과 같은 어떤 적절한 광원이어도 좋다. 구성요소(8, 9)는 선형 편광기이다.
상기 멀티뷰 방향성 디스플레이(1)의 시차 광학 장치(3)는 이미지 표시층(4)에 표시된 두개 이상의 이미지를 분리하고, 따라서 각 이미지는 다른 방향으로 표 시된다. 도1에서 시차 광학 장치는 불투명 영역으로 분리된 다수의 투명 슬릿(10)을 구성하는 시차 배리어로 형성되어 있다. 상기 투명 슬릿(10)은 픽셀 컬럼에 평행하게 연장되어 있다. (따라서 도1에서 도면의 평면에 수직하게 연장됨) 시차 배리어는 물리적 지지를 위해 투과성 기판(12)상에 장착할 수 있다.
상기 시차 배리어의 이미지 분리 효과로 인하여, 두개의 뷰윈도우(13, 14)가 설정된다(도1). 제1 뷰윈도우(13)에서는 픽셀 컬럼(C1, C3, C5)에 표시된 이미지를 볼 수 있으나, 픽셀 컬럼 C2, C4, C6에 표시된 이미지는 볼 수 없다. 이는 불투명 영역(11)이 제1 뷰윈도우의 방향으로 이들 픽셀 컬럼을 통과하는 광을 차단하기 때문이다. 반대로, 제2 뷰윈도우(14)에서는 픽셀 컬럼 C2, C4, C6에 표시된 이미지는 볼 수 있으나, 픽셀 컬럼 C1, C3, C5에 표시된 이미지는 보이지 않는다. 이는 시차 배리어(3)의 불투명 영역(11)이 제2 뷰윈도우를 향하여 이들 픽셀 컬럼을 통과하는 광을 차단하기 때문이다.
도1은 자동입체 디스플레이에 사용된 멀티뷰 방향성 디스플레이를 예시하고 있다. 사용시, 관측자는 우측 눈이 제2 뷰윈도우에 일치하고 좌측 눈이 제1 뷰윈도우와 일치하도록 위치할 것이다. 따라서, 도1의 상기 뷰윈도우들을 "우측 뷰윈도우" 및 "좌측 뷰윈도우"라 한다. 입체 이미지쌍이 이미지 표시장치(1)에 표시될 것이고, 여기에서 우측눈 이미지는 픽셀 칼럼 C2, C4, C6에 표시될 것이며, 좌측눈 이미지는 픽셀 C1, C3, C5에 표시된다. 따라서, 좌측 및 우측눈이 좌측 및 우측 뷰윈도우에 각각 일치하도록 위치한 관측자는 좌측눈으로 좌측 이미지를 우측눈으로 우측 이미지를 보게 되므로 3차원 이미지를 인식하게 된다.
도1의 디스플레이(1)의 시차 광학 장치는 불투명 영역으로 분리된 투명 스트립으로 구성된 시차 배리어이다. 다른 형태의 시차 광학 장치도 알려져 있다. 예를 들면, 시차 광학 장치로서 렌즈 어레이를 사용하는 것이 알려져 있고, 이 렌즈 어레이는 전형적으로 픽셀 이미지 표시층(4)의 다른 영역으로부터 다른 방향으로 이미지를 향하게 하여 방향성 효과를 획득하는 기둥형 렌즈를 구성한다.
다른 예로서 멀티뷰 방향성 디스플레이가 "듀얼뷰(dual-view)" 디스플레이에 사용될 수 있다. 듀얼뷰 디스플레이는 한 관측자에게 하나의 이미지를 표시하고, 다른 관측자에게는 다른 이미지를 표시하도록 된 것이다. 예로서, 모터카의 듀얼뷰 디스플레이는 카의 운전자에게 지도를 표시할 수 있고, 다른 동승자에게는 텔레비젼 프로그램 또는 영화를 표시할 수 있다. 듀얼뷰 디스플레이의 원리는 일반적으로 자동 입체 디스플레이의 원리와 유사하지만, 듀얼뷰 디스플레이의 이미지 표시층에 표시된 두 이미지는 입체 이미지쌍의 좌측눈 이미지 및 우측눈 이미지가 아니라 서로 독립된 이미지일 것이다. 또한, 듀얼뷰 디스플레이에 의해 표시된 두 이미지는 다른 관측자에게 보여지도록 된 것이기 때문에, 시야각 분리 V (두 이미지에 대한 뷰윈도우의 중심간의 각분리)가 주어진 시각거리에 대해 자동 입체 디스플레이의 경우보다 일반적으로 커야 한다.
시야각 분리 V는 두 이미지에 대한 뷰윈도우간의 각분리이며, 따라서 관측자가 디스플레이상의 두개의 다른 뷰사이를 이동하기 위해 움직여야 하는 각도를 말한다. 시차 광학 장치로서 시차 배리어를 갖는 멀티뷰 디스플레이에 대해서, 시야각 분리 V는 래디언(radian)으로 표시하여 대략 다음 식으로 주어진다.
V = np/s (1)
여기에서, n은 시차 배리어(3)와 이미지 표시층(4)간을 분리하는 굴절율이고,(도1에서, n은 이미지 표시장치의 후방 기판(5)의 굴절율임) p는 이미지 표시층의 픽셀 피치이며, s는 시차 배리어(3)와 이미지 표시층(4)간의 분리거리이다. 일정한 이미지 퀄리티(분해도)에 대해, 픽셀 피치 p는 일반적으로 일정한다. 방향성 디스플레이(1)의 기판은 일반적으로 유리로 만들어 지며, 유리의 굴절율 n은 전형적으로 대부분의 상용화된 관련 유리들에 대해 크게 다르지 않다.
시야각 분리를 증가하기 위한 한가지 방법은 이미지 표시장치의 후방 기판(5)의 두께를 줄여서 시차 광학 장치(3)와 이미지 표시층(4)간의 분리를 줄이는 것일 것이다. 그러나, 기판(5)의 두께는 0.5 ㎜이하로 크게 줄일 수는 없으며, 그렇지 않으면 손상이 일어나지 쉽고, 제조하기가 어려우며, 충분한 구조적 지지를 제공하지 못한다. 따라서, 후방 기판(5)의 두께를 시야각을 실질적으로 증가시킬 수 있는 두께로 줄이는 데에 실질적인 어려움이 있다.
시야각 분리를 줄이는 데에 바람직한 몇가지 사례가 있다. 예를 들면, 디스플레이가 큰 관측거리에서 보여지도록 된 경우, 디스플레이의 시야각 분리는 소정의 시야각 분리보다 클 수 있다. 종래, 시야각 분리는 s 를 증가시키도록 두꺼운 기판을 사용하여 줄이고 있으나, 이는 디스플레이의 중량을 크게 증가시킨다.
도2a는 유럽 특허출원 제 0 597 629 호에 기재되어 있고 이미지 수단(LS1)을 사용하고 있는 종래의 방향성 디스플레이(15)를 개략적으로 도시한 평단면도이다. 상기 디스플레이에서는 두개의 엇갈린 이미지가 픽셀 표시패널(16)에 표시되어 있 고, 이미지는 시차 광학 장치(LS2)에 의해 분리되어 있다. 상기 디스플레이는 스위치 조명기(18)에 의해 조명되고, 조명기의 광은 이미지 수단(LS1)으로부터 확산기을 통과하면서 이미지 수단(LS1)에 의해 확산기(17)에 집속되며 픽셀 표시패널(16)에 의해 변조된다. 따라서, 이러한 종래 디스플레이에서는, 이미지 수단(LS1)이 스위치 조명기(18)의 크게 줄어든 이미지를 픽셀면에 형성한다. 그 목적은 연장되어 있는 조명기상의 모든 지점에서의 광이 픽셀과 시차 광학 장치(LS2)을 제대로 통과되도록 하기 위함이다. 이미지 수단(LS1)은 시야각 분리의 증가에 기여하지는 않는다.
도2b는 유럽 특허출원 제 0 597 629 호에 기재된 종래의 디스플레이(15')를 도시하고 있다. 이는 픽셀 표시패널(16)이 스위치 조명기(18)와 이미지 수단(LS1)사이에 배치되어 있는 점을 제외하고 전반적으로 도2a의 디스플레이와 대응한다. 상기 디스플레이에서, 이미지 수단(LS1)은 조명기를 확산면상에 재이미징하며, 이는 조명기의 변화와 동기된 시순차 디스플레이로서 풀(full) 분해도의 3차원 디스플레이가 주어진다. 렌즈 어레이(LS2)는 이미지 분리기(splitter)이다.
도3은 유럽 특허출원 제 0 656 555 호에 기술된 또 다른 종래의 자동 입체 디스플레이를 도시하고 있다. 이 디스플레이는 이동성 조명기 어레이를 갖는 자동 입체 프로젝션 장치(20)에 의해 조명된다. 이미지는 이중 렌즈 스크린(21)에 투사된다. 상기 스크린의 두 렌즈 어레이(22, 23)는 다른 촛점거리를 가지며, 렌즈 스크린(21)은 투사된 이미지의 시야각 분리를 변화시킨다. 상기 종래의 디스플레이에서, 첫번째 렌즈 스크린은 스위치 조명기(18)의 이미지를 형성한다. 이와 같은 종래 디스플레이는 단지 디스플레이의 구성요소가 이종의 것인 프러젝션형 디스플레이에 적합하며, 보다 작은 일체형의 '데스크탑' 또는 '다이렉트뷰'형 디스플레이에는 적합하지 않다.
도4는 또 다른 종래의 방향성 디스플레이(24)를 개략적으로 도시한 평단면도로서, 이는 2002년 Proc. SPIE 권4660, 236면에 "풀칼러 LED 패널을 이용한 렌즈 입체 디스플레이의 두께 감소"라는 제목으로 야마모토 등이 게재한 형의 디스플레이이다. 상기 디스플레이(24)는 두 렌즈 어레이(25, 26)가 대단히 큰 포스터 크기의 디스플레이(27) 전방에 위치해 있는 자동 입체 디스플레이이다. 디스플레이(27)는 큰 피치와 짧은 시야거리를 가지며, 따라서, 의도하는 (긴) 시야거리에서 뷰들간의 분리가 인간의 두 눈간의 평균 분리보다 크기 때문에, 큰 스크린 포스터/광고에 적용하기 위한 자동 입체 디스플레이용으로는 통상적으로 부적절할 것이다. 시야각 분리를 줄이기 위해, 첫번째 렌즈 배리어(25)가 디스플레이 패널(27)의 픽셀을 축소하여 훨씬 작은 픽셀 피치를 갖는 디스플레이 이미지를 형성한다. 두번째 렌즈 시트(26)는 LED 패널상의 두개의 엇갈린 뷰를 분리하지만, 이미지된 LED 패널의 줄어든 픽셀 피치로 인하여 시야각 분리가 낮아지므로 두 이미지는 관측자의 좌우측 눈에 의해 편안하게 보여질 수 있다.
미국 특허출원 제2002/008096호는 다중 광원을 사용하는 용적(volumetric) 3차원 디스플레이를 개시하고 있다. 각 광원은 거울 및 마이크로 렌즈 요소와 같은 광빔 스케닝 수단을 구비하고 있다. 광원의 움직이는 이미지는 관측자와 디스플레이사이의 공간에 3차원 이미지를 형성한다. 상기 디스플레이는 픽셀 이미지 표시 층을 갖지 않는다.
파크 등은 어플라이드 옵틱스, 2001년, 40권, 29호, 5217면에 "일체형 포토그래피에 의거한 두 디스플레이 방법에 대한 뷰잉 인자 분석"이라는 제목으로 일체형 이미지 원리에 따라 동작하는 자동 입체 디스플레이를 게시하고 있다. 이 원리는 렌즈 어레이(각 영역에 대해 하나의 렌즈)에 의해 뷰와 디스플레이사이의 이미지면으로 이미지되는 디스플레이상의 작은 이미지 영역을 포함한다. 일체형 이미징은 대단히 많은 수의 뷰들을 갖는 멀티뷰 디스플레이로 간주되며, 여기에서 뷰간의 분리가 인간의 눈간의 분리보다 훨씬 작다. 상기 렌즈 어레이는 시차 광학 장치로 간주될 수 있으나, 렌즈는 픽셀면 영역을 관측자 면보다는 관측자와 디스플레이사이의 이미지면에 집속한다. 그러나, 이 이미지의 위치는 디스플레이의 시야각에는 영향을 주지 못한다.
일본 특허출원 제10 206 795호는 두개의 표시된 뷰들간에 각분리를 부여하기 위해 시차 광학 장치로서 수정체 렌즈 어레이가 사용되는 자동 입체 디스플레이를 게시하고 있다. 이 디스플레이는 렌즈 어레이를 통과하는 광을 제한하는 시차 광학 장치를 구성하여, 크로스토크를 줄이고 뷰윈도우의 형성을 조장한다. 배리어와 렌즈 어레이는 거의 동일면상에 있다. 렌즈 어레이는 이미지 분리기이며 배리어는 렌즈를 통과하는 광을 제한하여 시스템의 크로스토크를 줄인다. 상기 렌즈는 배리어 또는 픽셀을 재이미징하지 않는다(통상의 렌즈가 픽셀을 뷰면에 이미징하는 경우를 제외하고).
미국 특허 제6 304 288호에는 이미지 표시패널의 전방에 하나 이미지 표시패 널의 뒷쪽에 하나, 두개의 렌즈 배리어를 갖는 추적(tracked) 자동입체 디스플레이 시스템을 게시하고 있다. 상기 디스플레이는 광원 어레이에 의해 조명되고, 이미지 표시패널 뒷쪽의 렌즈 배리어는 광원 요소를 픽셀면에 집속한다. 이미지 표시패널 전방의 렌즈 배리어는 이미지 표시패널에 표시된 두 이미지사이의 각분리를 부여한다.
미국 특허 제6 061 179호는 2차원 디스플레이 모드와 3차원 디스플레이 모드사이를 전환할 수 있는 디스플레이를 게재하고 있다. 일 실시예로서 상기 디스플레이는 단일 마스크과 단일 렌즈 배리어를 구성하며, 디스플레이 모드간의 전환은 렌즈 배리어를 마스크쪽으로 또는 그로 부터 멀리함으로써 수행된다.
미국 특허 제5 682 215호는 인트라셀(intra-cell) 렌즈를 포함하고 있는 액정 디스플레이 패널을 개시하고 있다. 이들은 게이트나 소스라인과 같은 불투명 구성요소에 입사되게 되는 광의 방향을 바꾸어 줌으로써 디스플레이의 밝기를 개선하기 위해 제공된다. 상기 디스플레이는 방향성 디스플레이는 아니다.
유럽 특허 제1 089 115호는 외부 마이크로 렌즈를 구비한 액정셀을 개시하고 있다. 상기 디스플레이는 방향성 디스플레이는 아니며, 마이크로 렌즈는 뷰를 분리하기 위해 구비된 것이 아니다. 오히려, 상기 디스플레이는 프로젝션 디스플레이에 사용하기 위한 반사 디스플레이이다.
유럽 특허 제 0 721 132호는 마크로 렌즈와 마크로 프로젝션 렌즈가 다른 편광 상태의 광을 발하는 두개의 광원과 픽섹 이미지 표시층에 따라 두개의 윈도우 영역을 형성하는 자동 입체 디스플레이를 개시하고 있다. 상기 이미지 표시층은 마크로 렌즈와 프로젝션 렌즈사이에 배치된다. 픽셀의 이미지는 렌즈 스크린에 의해 재투사된다.
본 발명은 적어도 두개의 이미지를 동시에 표시할 수 있고 각 이미지가 다른 방향으로 표시되는 방향성 디스플레이를 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 멀티뷰 방향성 디스플레이를 이용한 듀얼뷰 디스플레이 및 자동 입체 디스플레이를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 첫번째 측면에 따른 멀티뷰 방향성 디스플레이는 시차 광학 장치와, 픽셀 이미지 표시층, 및 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층중 하나를 이미징하기 위한 이미지 수단을 구성하고 있으며, 시차 광학 장치와 이미지 표시층중 상기 하나의 이미지와 시차 광학 장치와 이미지 표시층중 다른 하나간의 분리가 상기 시차 광학 장치와 상기 이미지 표시층간의 분리보다 작음으로써, 디스플레이에 의해 형성된 두개의 뷰윈도우간의 각분리를 증가시키도록 되어 있다.
본 발명의 디스플레이에서, 시야각 분리는, 한편으로는, 하나의 시차 광학 장치 이미지와 이미지 표시층간의 거리에 의해, 다른 한편으로는, 다른 시차 광학 장치와 이미징되지 않은 이미지 표시층간의 거리에 의해 결정된다. 이 거리를 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층간의 분리보다 작게함으로써, 시야각 분리를 증가시킬 수 있다. 본 발명은 디스플레이의 어떠한 기판의 두께도 줄일 필요가 없으며, 따라서 두텁고 견고한 기판을 사용할 수 있다.
많은 종래의 디스플레이들이 이미지 수단을 사용하고 있다. 그러나, 어떤 종래의 디스플레이에서도, 이미지 수단이 시야각 분리를 증가시키기 위해 시차 광학 장치 또는 이미지 표시패널을 이미지 하는 데에 사용되지 않았다.
일반적으로 방향성 디스플레이에서 렌즈에 관한 종래 기술(예를 들어, 상기 한 스타크스 등에 의한 기술문헌)은 렌즈 그 자체가 이미지 분리기로서 사용되는 렌즈 시스템을 기술하고 있다. 즉, 상기 렌즈들은 뷰들을 분리하고, 멀티 세트의 픽셀을 멀티 윈도우에 이미징하는 것으로 말할 수 있다. 따라서, 이 렌즈 어레이의 특성은 그것이 픽셀을 관측자의 눈의 위치에서 평면에 재이미징하는 것이다.
본 발명의 두 번째 측면에 따른 멀티뷰 방향성 디스플레이는 시차 광학 장치와, 픽셀 이미지 표시층, 및 상기 시차 광학 장치를 이미징하기 위한 이미지 수단을 구성하고 있으며, 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층간의 이미지가 상기 시차 광학 장치와 상기 이미지 표시층간의 분리보다 작거나 또는 크게됨으로써 디스플레이에 의해 형성된 두 뷰윈도우간의 각분리를 각각 증가시키거나 또는 감소시키게 된다.
본 발명의 세번째 측면에 따른 멀티 방향성 디스플레이는 시차 광학 장치와, 픽셀 이미지 표시층, 및 상기 시차 광학 장치와 상기 이미지 표시층중 하나를 이미징하기 위한 이미지 수단을 구성하고 있고, 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지가 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 피치와 실질적으로 동일한 피치를 갖는다.
본 발명의 두번째 또는 세번째 측면에 따른 디스플레이는 시야각 분리를 증 가시키거나 또는 감소시키는데 사용될 수 있다. 특히, 디스플레이로부터 멀리있는 관측자에 의해 보여지도록 된 디스플레이의 경우, 두꺼운 유리 기판을 사용할 필요없이 시야각 분리를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 이들 측면은 디스플레이가 주어진 시각거리에서 충분한 각분리를 형성하지 못하게 되는 경우에 시야각 분리를 증가하는데 사용될 수도 있다.
본 발명의 세번째 측면에 따른 디스플레이에서, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층과 실질적으로 동일한 피치를 갖는 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지를 형성하도록 배열되어 있다. 도4의 종래의 디스플레이에서, 픽셀 표시층의 이미지 피치는 시야각 분리를 줄이기 위해 의도적으로 표시층의 피치보다 작게 하였다. 그러나, 시차 광학 장치 (또는 이미지 표시층)의 이미지 피치가 시차 광학 장치 (또는 이미지 표시층)의 피치보다 크게 다르면, 분해능과 같은 디스플레이의 뷰잉 특성이 바뀐다. 따라서, 시차 광학 장치 (또는 이미지 표시층)의 피치가 시차 광학 장치 (또는 이미지 표시층)의 피치와 동일하거나 유사하게 하는 것이 바람직하다. 이는 디스플레이의 다른 구성요소로의 최소한의 변형으로 본 발명이 실행될 수 있도록 해준다.
본 발명의 첫번째 또는 두번째 측면에 따른 디스플레이의 이미지 수단은 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 피치와 실직적으로 동일한 피치를 갖는 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지를 형성하도록 배열될 수 있다.
상기 이미지 수단은, 사용시, 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층중의 하나의 이미지와 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층중 다른 하나간의 분리가 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층간의 분리보다 작거나 혹은 크게되도록 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지를 형성함으로써, 상기 디스플레이에 의해 형성된 두 뷰윈도우간의 각분리를 각각 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
상기 시차 광학 장치는 이미지 표시층의 뒷쪽에 배치될 수 있고, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층사이에 배치되어, 사용시, 시차 광학 장치의 이미지를 형성할 수 있다. 이와는 달리, 상기 이미지 표시층이 상기 시차 광학 장치의 뒷쪽에 배치되어 있고, 상기 이미지 수단이 이미지 표시층과 시차 광학 장치사이에 배치되어, 사용시, 이미지 표시층의 이미지를 형성할 수도 있다.
여기에서, "뒷쪽" 및 "전방"이란 용어는 디스플레이를 보는 사람이 디스플레이의 의도된 관측 위치에서 보았을 때 구성요소의 순서를 의미하는 것으로 사용된다.
상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 요소 또는 이미지 표시층 픽셀의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 이미지를 형성하도록 배열될 수도 있다. 상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 단위(x1) 배율을 생성하도록 배열될 수도 있다.
상기와 달리, 상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층의 픽셀의 폭보다 큰 폭을 가지는 상기 시차 광학 장치요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 이미지를 형성하도록 배열될 수도 있다. 상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 단위(x1) 배율을 생성하도록 배열될 수 도 있다. 상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 폭의 정수배와 실질적으로 같은 폭을 갖는 상기 시차 광학 장치 요소 또는 이미지 표시층 픽셀의 이미지를 형성하도록 배열될 수 있다. 상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 비단위 배율(단위배율(x1)보다 큰 배율)을 생성하도록 배열될 수도 있다.
다른 대안으로서, 상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층의 폭보다 작은 폭을 갖는 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 이미지를 형성하도록 배열될 수도 있다. 상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 폭의 정수분의 일과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 이미지를 형성하도록 배열될 수도 있다. 상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 비단위 배율(단위배율(x1)보다 큰 배율 또는 축소)을 생성하도록 배열될 수도 있다.
상기 시차 광학 장치 요소중 적어도 하나의 요소의 이미지를 차단하는 차단수단을 더 포함할 수 있다. 상기 차단 수단은 예를 들면 제1 뷰윈도우의 형성을 억제하도록 배열될 수 있다.
상기 차단장치는 상기 이미지 수단과 상기 시차 광학 장치 및 상기 이미지 표시층중 어느 하나사이에 연장되어 있는 다수의 불투명 영역을 포함할 수도 있다. 상기 불투명 영역은 상기 이미지 수단의 요소가 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 대응요소의 이미지를 형성하도록 하지만, 이미지 수단의 요소와 시차 광학 장 치 또는 이미지 표시층의 다른 요소간의 광경로를 차단한다.
상기 이미지 수단은 가변 촛점거리를 가질 수 있고, 상기 디스플레이는 이미지 수단의 촛점거리를 제어하기 위한 제어기를 구비할 수 있다.
상기 디스플레이는 확산층을 구성할 수 있고, 이 확산층은 상기 시차 광학 장치의 이미지 또는 이미지 표시층의 이미지의 평면과 실질적으로 일치하도록 위치되어 있다.
상기 디스플레이는 디스플레이와 관측자간의 거리를 결정하기 위한 제1 트랙킹 수단을 더 포함할 수도 있고, 사용시, 상기 제어기가 상기 트랙킹 수단으로 부터의 출력을 수신함으로써 상기 디스플레이와 상기 관측자간의 거리에 의거하여 상기 이미지 수단의 촛점거리를 제어한다.
상기 이미지 수단은 가변 촛점거리 및 가변 배율을 가질 수 있고, 상기 디스플레이는 상기 이미지 수단의 촛점거리와 배율을 제어하기 위한 제어기를 구비할 수 있다.
상기 디스플레이는 확산층을 더 구성할 수 있다. 가변 촛점거리 이미지 수단을 갖는 디스플레이에 확산층을 구비하면, 이미지가 형성되는 위치를 제어함으로써 상기 확산기에서 시차 광학 장치의 요소의 이미지 크기 또는 이미지 표시층의 이미지 픽셀의 크기가 제어될 수 있는 디스플레이를 제공할 수 있다. 이는 시차 광학 장치의 요소의 이미지 또는 픽셀 이미지의 유효크기가 제어될 수 있도록 가변되도록 해준다.
상기 이미지 수단은 렌즈 어레이를 구성할 수 있다.
상기 이미지 수단이 제1 및 제2 불능케 할 수 있는 렌즈 어레이를 포함할 수도 있으며, 상기 제1 렌즈 어레이는 제2 렌즈 어레이에 대해 측방으로 변위되어 있고, 상기 디스플레이는 상기 제1 렌즈 어레이 또는 상기 제2 렌즈 어레이중 어느 하나를 가능케하고 다른 하나를 불능케 하기 위한 제어기를 구성할 수 있다.
상기 이미지 수단은 시차 광학 장치 및 이미지 표시층중의 하나에 대해 측방으로 이동할 수도 있다.
상기 디스플레이는 디스플레이에 대해 관측자의 측방 위치를 결정하기 위한 제2 트랙킹 수단을 구성할 수도 있다. 상기 제어기는 사용시 상기 제2 트랙킹 수단으로 부터 출력을 수신할 수 있다. 상기 시차 광학 장치 및 이미지 표시층중 하나에 대한 상기 이미지 수단의 측방 위치는 상기 제2 트랙킹 수단의 출력에 의거하여 제어될 수 있다.
상기 이미지 수단은 시차 광학 장치 및 이미지 표시층중의 하나에 대해 고정될 수 있으며, 상기 시차 광학 장치 및 이미지 표시층중 다른 하나에 대해 이동할 수도 있다. 이러한 상대적 움직임은 측방 및/또는 길이방향으로 가능하다. 상기 상대적 움직임은 디스플레이에 대한 관측자의 측방향 및/또는 길이방향 움직임을 추적하는 관측자 트랙킹 장치에 의거하여 제어될 수 있다. 본 실시예에서는, 이미지 수단의 위치가 그것을 이미징하는 구성요소에 대해 고정되어 있다. 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치를 이미징하는 실시예에서는, 예를 들면, 이미지 표시층에 대한 상기 시차 광학 장치의 이미지 위치가 이미지 표시층에 대하여 상기 이미지 수단과 시차 광학 장치를 함께 움직임으로써 제어될 있다.
상기 디스플레이는 디스플레이의 관측자를 확인하기 위한 수단을 더 구성할 수 있다.
상기 이미지 수단은 상기 이미지 표시층 또는 상기 시차 광학 장치에 대해 측방으로 오프셋되어 있는 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층의 이미지를 형성하도록 되어 있음으로써, 사용시, 상기 디스플레이가 제1 이미지의 각범위가 제2 이미지의 각범위와 다른 제1 및 제2 이미지를 표시할 수 있다.
상기 이미지 수단은 비대칭 이미지 수단을 포함할 수 있다. 이는 다른 각범위의 제1 및 제2 이미지가 형성될 수 있는 다른 방법이다.
상기 이미지 수단의 각 요소는 제1 촛점거리를 갖는 제1 부분과 상기 제1 촛점거리와 다른 제2 촛점거리를 갖는 제2 부분을 구성할 수 있다. 이로써 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 두 이미지를 형성하고, 따라서 다른 각범위의 제1 및 제2 이미지로 이어진다.
상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층이 수직 이미지이도록 배열될 수 있다.
상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층은 상기 이미지 수단과 상호작용하여 불균일 피치를 갖는 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층의 이미지를 형성할 수 있다.
상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층은 상기 이미지 수단과 상호작용하여 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층에 대해 상기 시차 광학 장치 및 상기 이미지 표시층중 다른 하나의 반대측에 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지를 형성할 수 있다. 상기 시차 광학 장치가 상기 이미지 표시층 뒷쪽에 있고 시차 광학 장치의 이미지가 형성되는 디스플레이에서는, 예를 들면, 시차 광학 장치의 상기 이미지가 이미지 표시층의 시차 광학 장치 반대측에 있을 수 있다.
상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층은 상기 이미지 수단과 상호작용하여 디스플레이 외부에 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지를 형성할 수 있다.
본 발명의 네번째 측면에 따른 멀티뷰 방향성 디스플레이는 콜리메이트 백라이트와, 픽셀 이미지 표시층과, 상기 이미지 표시층에 또는 그 근방에 상기 콜리메이트 백라이트를 이미징하기 위한 이미지 수단을 구성하고 있다.
상기 이미지 수단은 실질적으로 상기 이미지 표시층의 평면에 상기 콜리메이트 백라이트를 이미징할 수도 있다. 이와 달리, 상기 이미지 수단은 상기 백라이트와 상기 이미지 표시층사이의 평면에 또는 상기 백라이트에 대해 상기 이미지 표시층의 반대쪽 평면에 상기 콜리메이트 백라이트를 이미징할 수도 있다.
상기 백라이트는 선택적으로 콜리메이크 밸라이트 또는 비콜리메이트 백라이트로서 작용할 수 있다. 이는 방향성 디스플레이 모드 또는 2차원 디스플레이 모드가 선택될 수 있도록 해준다.
본 발명의 다섯번째 측면에 따른 광학장치는 한면에 시차 광학 장치를 수반하고 다른 한면에 렌즈 어레이를 수반하고 있다. 상기 시차 광학 장치는 상기 기판의 상기 한면에 또는 그에 인접하여 형성될 수 있다. 상기 렌즈 어레이는 상기 기판의 상기 다른 한면에 또는 그에 인접하여 형성될 수 있다. 상기 기판, 상기 시차 광학 장치 및 상기 렌즈 어레이는 일체형으로 형성될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 명세서와 첨부도면에서 동일한 도면부호는 동일한 또는 유사한 구성을 나타낸다.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티플뷰 방향성 디스플레이(28)의 평단면도이다. 본 발명의 디스플레이(28)는 이미지 디스플레이 장치(2)를 구성하고 있고, 이미지 디스플레이 장치(2)는 제1 및 제2 광투과성 기판(5, 6)사이에 설치된, 예를들면, 활성메트릭스 TFT 액정 표시층과 같은 이미지 디스플레이 픽셀층(4)을 포함하고 있다. 디스플레이(28)는 디스플레이의 뒷쪽에 배치되어 있는 광원(도시않됨)으로 부터 나오는 광(7)에 의해 조명되고, 디스플레이 픽셀층(4)은 어떤 종류의 투과성 표시층이어도 좋다. 본 실시예에서는 디스플레이 픽셀층(4)은 액정층이고, 디스플레이 장치(2)는 이미지 표시층의 양쪽에 하나씩 배치된 제1 및 제2 편광기(8, 9)를 포함한다. 이미지 디스플레이 요소(2) 는 액정층 픽셀의 어드레싱(addressing)을 위해 픽셀전극, 스위칭 요소 등과 같은 어드레싱 수단을 더 구성할 것이다. 그러나, 이들 요소는 모두 종래기술에 포함되는 것으로서 도5에는 도시되어 있지 않다.
디스플레이(28)는 이미지 표시요소(2)의 뒷쪽에 배치된 시차 광학 장치(parallax optic)(3)를 더 구성하고 있다. 본 실시예에서 상기 시차 광학 장치(3)은 도5의 평면을 따라 연장되어 있고 불투명부(11)에 의해 분리되는 광투과성 슬릿(10)을 갖는 시차 배리어(parallax barrier)이다. 동작에 있어서, 구동수단(도시 않됨)은 상기 디스플레이 픽셀층(4)이 두개의 서로 어긋난 이미지를 표시하도록 한다. 즉, 도5에서 하나씩 건너서 설치된 픽셀컬럼 C1, C3, C5 (회색으로 표시된 부분)이 하나의 이미지를 나타내고, 픽셀컬럼 C2, C4, C6 (흰색으로 표시된 부분)는 다른 이미지를 나타낸다 (도5에서 픽셀컬럼은 도면의 평면으로 연장된다.) 이는 하나의 이미지가 픽셀칼럼 C1, C3, C5에 표시되도록 하고, 다른 하나의 제2 이미지는 다른 픽셀칼럼 C2, C4, C6 에 표시된다는 것을 의미한다. 시차 배리어(3)는 이미지 표시층(4)에 표시된 두 이미지의 각분리(angular separation)를 일으키므로, 도5에 도시된 바와 같이, 두개의 뷰(viewing)윈도우가 형성된다. 픽셀칼럼 C1, C3, C5 에 표시된 이미지는 뷰윈도우(13)에서 볼 수 있고, 따라서 이 윈도우는 회색으로 표시되어 있다. 픽셀칼럼 C2, C4, C6 에 표시된 다른 이미지는 우측 뷰윈도우(14)에서 볼 수 있다.
따라서, 디스플레이(28)의 구성은 대부분 종래와 같다.
시차 배리어(3)는 제1 광투과성 기판(12)과 제2 광투과성 기판(12)사이에 배치되어 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 시차 광학 장치(3)와 이미지 표시층(4)중 하나의 이미지를 형성하기 위한 이미지 수단을 더 구성하고 있다. 본 발명이 시차 광학 장치가 이미지 표시요소(2)의 뒤에 배치되어 있는 후방 배리어(rear barrier) 디스플레이에 적용되는 경우, 도5의 경우와 같이, 이미지 수단은 시차 광학 장치(3)와 이미지 표시층(4)사이에 배치되어 있고 시차 광학 장치(3)의 이미지를 형성한다. 이미지 수단은 도5와 같이 수정체 렌즈 배열(lenticular lens array)(29)로 구성되어 있고 시차 배리어(3)의 이미지를 형성한다. 수정체 렌즈배열(29)의 각 렌즈는 이미지 표시층(4)의 픽셀 칼럼 C1, ... C6 에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다.
도5는 이미지 수단으로서 수정체 렌즈배열을 예시하고 있으나, 본 발명은 이와 같은 구체적 이미지 수단에만 한정되지 않는다. 원칙적으로, 어떠한 수렴성 회절 또는 굴절 미세구조 (예를 들면, 프레스넬 렌즈) 가 보통의 렌즈대신에 사용될 수 있다. 이미지 수단은 또한 홀로그래픽 광학 요소를 사용하여 구성될 수도 있다.
상기 이미지 수단이 없으면, 도5의 디스플레이(28)에 의한 시야각 분리(view angle separation)는 이미지 표시층(4)의 픽셀의 피치 p, 이미지 표시층(4)과 시차 광학 장치(3)간의 분리, 및 이미지 표시층(4)과 시차 광학 장치(3)를 분리하는 물질의 굴절율에 의해서 결정될 것이다. 본 발명에 따르면, 시차 광학 장치의 이미지(30)는 이미지 표시층(4)과 시차 광학 장치의 이미지(30)간의 분리(도5에서 s')가 이미지 표시층(4)과 시차 광학 장치(3)간의 분리보다 작도록, 즉 s' < s 이 되도록 형성된다. 도5의 디스플레이에서 시야각 분리는 시차 광학 장치의 이미지(30)와 이미지 표시층간의 분리에 의해 다음 식에 따라 결정된다.
V = np/s' (2)
여기에서 n은 이미지 표시층(4)과 시차 광학 장치의 이미지(30)를 분리하는 물질의 굴절율(따라서, 도5에서 n은 기판(5)의 굴절율이다)이고, p는 이미지 디스플레이(4)의 픽셀 피치이다.
기판(5)의 두께는 상기 식(2)으로 주어지는 시야각 분리에 영향을 주지 않는다. 따라서, 기판(5)은 충분한 구조적 강도를 부여하기 위해 비교적 두텁게 되어 있다.
시차 광학 장치의 이미지(30)의 위치는 수정체 렌즈배열의 렌즈 촛점거리 (또는 더 일반적으로 이미지 수단의 이미징파워), 및 시차 광학 장치(3)와 수정체 렌즈 어레이사이(또는 더 일반적으로, 시차 광학 장치 및 이미지 수단사이)의 분리에 의해 결정된다. 이미지 수단과 시차 광학 장치간의 분리는 시차 광학 장치(3)와 이미지 수단을 분리하는 기판(12')의 두께에 의해 결정된다. 따라서, 시차 광학 장치의 이미지(30)는 이미지 수단의 이미징파워와 그에 따른 이미지 수단과 시차 광학 장치간의 분리를 선택하므로서 디스플레이의 축과 수직한 소정의 평면에 위치하도록 배열될 수도 있다.
도5에 도시된 상기 제1 광투과성 기판(12)은 디스플레이의 작동에는 꼭 필요하지 않고, 생략될 수 있다. 시차 광학 장치(3), 제2 광투과성 기판(12') 및 렌즈 어레이(29)는 일체형 단위로 제작되는 것이 바람직하다.
도6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이(28')의 개략적인 평단면도이다. 본 실시예는 전반적으로 도5의 실시예와 유사하고, 따라서 실시예의 상세부분의 설명은 반복하지 않는다.
도5의 디스플레이에서, 시차 광학 장치의 이미지(30)는 이미지 표시층(4)에서 시차 광학 장치(10)과 같은 쪽에 형성된다. 이와는 달리, 시차 광학 장치의 이미지(30)는 시차 광학 장치(10)와 반대쪽 이미지 표시층(4)상에 형성될 수도 있고, 도6의 디스플레이의 경우가 그렇다. 사실상, 도6의 디스플레이(28')에서 이미지 수단(수정체 렌즈 어레이(29)로 구성됨)의 이미징 파워 및 기판(5')의 두께, 시차 광학 장치(3)와 이미지 표시층(4)을 분리하는 5는 시차 광학 장치의 이미지(30)가 디스플레이(28')의 내부에 형성되지 않고 디스플레이와 관측자사이에 형성되도록 선정된다. 본 실시예의 뷰세퍼레이션(view separation)은 다시 시차 광학 장치의 이미지(30)와 이미지 표시층(4)간의 분리(s'로 표시됨)에 의해 정해진다. 상기 시차 광학 장치의 이미지(30)가 s'< s (여기서, s 는 이미지 표시층(4)과 시차 광학 장치(3)간의 거리)이도록 위치된다면, 도6의 실시예에서는 그 시야각 분리가 상승될 것이다. 이와는 달리, 만약 시차 광학 장치의 이미지(30)가 s'> s 이도록 위치되었다면, 본 실시예는 그 시야각 분리가 줄어들 수 있다. 이는 본 발명이 종래의 대단히 두껍고 무거운 글라스 기판을 피하고 있기 때문에, 시각 거리가 길고 따라서 시야각 분리가 작은 경우의 디스플레이에 적용하는 경우에 유용하다.
주지된 바와 같이, 시차 광학 장치의 이미지는 도5 및 도6에서 이미지 표시층의 양쪽에 형성되기 때문에, 상기 두 이미지에 픽셀 칼럼의 할당은 도5 및 6의 경우 같지 않다. 예를 들면, 도5에서 회색으로 나타낸 픽셀 칼럼 C1, C3, C5 을 통과하는 광은 좌측 뷰윈도우(13)를 향하고, 반면에 도6에서 회색으로 표시된 픽셀 칼럼 C1, C3, C5 을 통과하는 광은 우측 뷰윈도우(14)를 향한다. 따라서, 도5에서 좌측 뷰윈도우(13)는 회색으로 되어있지 않고, 반면에 도6에서 우측 뷰윈도우(14)는 회색으로 표시되어 있다.
도5와 도6의 디스플레이에서, 이미지 수단은 시차 광학 장치의 이미지 피치 가 시차 광학 장치의 피치와 같거나 거의 같도록, 따라서 시차 광학 장치의 이미지(30)에서 시차 광학 장치의 이미지(30)의 아퍼츄어(aperture)(10')간의 피치 b'가 시차 광학 장치(3)의 원래의 피치 b와 실질적으로 같도록 배치되어 있다. 또한, 시차 광학 장치의 요소 이미지의 폭은 그 요소의 폭과 거의 같으며, 따라서 도5와 도6에서 배리어 슬릿의 이미지(10')의 폭 w'은 시차 배리어의 투과성 슬릿(10)의 폭 w와 거의 같다. 그러나, 본 발명은 시차 광학 장치의 이미지(또는 이미지 수단이 이미지 표시층의 이미지를 형성하는 실시예에서 이미지 표시층의 이미지)가 원래의 시차 광학 장치(또는 이미지 표시층)에 비하여 크게 확대되지 않는 디스플레이에 한정되지 않는다. 도7a는 본 발명에 따른 다른 디스플레이 장치(28")의 평단면도로서, 시차 광학 장치의 이미지가 원래의 시차 광학 장치에 비하여 확대(이 경우, 한배이상)된다.
도7a의 디스플레이 장치(28")은 전반적으로 도5의 디스플레이 장치(28)에 대응한다. 따라서, 여기서 상세한 기술은 생략한다. 그러나, 디스플레이 (28")에서, 본 실시예에서도 수정체 렌즈 어레이(29)인 이미지 수단이 시차 광학 장치의 요소들의 이미지가 원래의 요소들에 비해 확대되도록 시차 광학 장치(3)를 이미징한다. 렌즈 어레이와 시차 광학 장치의 이미지(30)의 거리가 시차 광학 장치와 렌즈 어레이간의 거리보다 크도록 하는 촛점거리를 갖는 렌즈 어레이(29)를 이용하므로써, 상기 확대가 이루어 진다. 이는 시차 광학 장치가 불투명 영역(11)에 의해 분리된 투과성 슬릿(10)을 갖는 시차 배리어(3)인 디스플레이에 대해 도7a에 도시되어 있으나, 본 발명의 실시예는 이와 같은 특별한 형태의 시차 광학 장치에 한정 되지는 않는다.
더 구체적으로, 시차 배리어의 투과성 슬릿(10)의 이미지(10') 폭 w'이 원래의 시차 배리어(3)에서 투과성 슬릿(10)의 폭 w보다 크다. 그러나, 시차 배리어의 이미지(30)의 피치 b'는, 각 렌즈 세그먼트가 특별한 아퍼츄어를 갖기 때문에 원래의 시차 배리어(3)의 피치 b와 같거나 거의 같다. 렌즈 어레이의 피치는 시차 배리어의 피치 b와 동일한 것이 바람직하다.
특히 바람직한 일 실시예로서, 시차 배리어의 슬릿의 이미지(10') 폭 w'은 시차 배리어(3)의 투과성 슬릿(10)의 폭 w의 정수배와 거의 같다. 도7a에서, 시차 배리어의 이미지(30)에서 투과성 슬릿의 이미지(10')의 폭 w'은 시차 배리어(3)에서 투과성 슬릿(10)의 폭 w의 거의 두배이지만, 거의 두배의 것도 사용될 수 있다. 투과성 슬릿의 이미지(10') 폭 w'을 시차 배리어의 투과성 슬릿(10)의 폭 w의 정수배로 하는 것은 제2 뷰윈도우(31)가 제1 뷰윈도우(13)와 중첩되지 않음을 의미한다. 따라서, 관측자는 크로스토크(cross-talk)을 겪지 않고 디스플레이(28")를 볼 수 있다. 투과성 슬릿의 이미지(10')의 폭 w'을 시차 배리어(3)의 투과성 슬릿(10)의 폭 w의 정수배보다 크게하고 같지 않게 하는 것은 크로스토크로 이어질 수도 있다. 예를 들면, 만약 왼쪽 눈의 이미지에 의해 형성된 제2 차 윈도우가 (자동 입체 디스플레이의 경우) 오른쪽 눈의 이미지에 대한 제1 차 뷰윈도우와 충첩되면, 관측자는 오른쪽 눈이 왼쪽 눈의 이미지와 오른쪽 눈의 이미지가 혼합된 이미지를 보게 되므로 크로스토크를 경험하게 될 것이다.
그러나, 어떤 경우에는 크로스토크가 용인될 정도로 낮게 유지된다면 투과성 슬릿의 폭의 비정수배율도 이용될 수 있다.
도7b는 또 다른 디스플레이(28")를 개략적으로 도시한 평단면도이다. 다시, 도5 및 도7a의 디스플레이와 전반적으로 유사하므로, 상세한 설명은 생략한다.
마찬가지로 수정체 렌즈 어레이(29)인 도7b의 디스플레이(28")의 이미지 수단은 디스플레이의 시차 광학 장치의 이미지(30)를 생성한다. 다시, 시차 광학 장치는 시차 배리어(3)이다. 수정체 렌즈 어레이는 시차 배리어의 이미지(30)를 생성하고, 여기에서 투과성 슬릿의 이미지(10') 폭 w'은 투과성 슬릿의 폭 w보다 작다. 또한, 시차 배리어의 이미지 피치는 b'는 시차 배리어(3)의 피치 b 보다 작다. 즉, w'< w 및 b'< b이고, 슬릿 폭 및 배리어 피치는 같은 정도로 줄어든다.
도7b에서 시차 배리어(3)의 투과성 슬릿의 이미지(10) 폭 w'은 시차 배리어(3)의 슬릿(10)의 폭 w의 절반과 거의 같다.
투과성 슬릿의 이미지(10') 폭 w'을 시차 배리어의 투과성 슬릿(10)의 폭 w 보다 작게 하는 것은 시차 배리어(3)에서 투과성 슬릿의 이미지의 공간적 범위가 줄어듬을 의미한다. 여기에서, 만약 이미지 표시층(4)의 픽셀폭이 작으면 디스플레이의 밝기가 높아지고, 슬릿이 픽셀 아퍼츄어보다 넓으면 광이 표시층의 검은 점으로 소실되게 되며, 따라서 슬릿(10)의 이미지 폭 w'을 줄이면 픽셀을 통해 많은 광을 허용하게 된다. 또한, 픽셀 아퍼츄어가 작을 수록, 일반적으로 크로스토크가 줄어든다. 나아가서, 투과성 슬릿의 이미지(10') 폭 w 을 작게 하면, 광의 수렴이 증가되고 디스플레이의 시야각 범위가 크게 된다.
시차 광학 장치의 이미지를 일배수(x1)이하로 생성하는 이미지 수단을 사용 하면 상기와 같은 장점이 있으나, 심각한 한가지 단점은, 시차 배리어의 이미지(30)의 피치 b'도 줄어들기 때문에 제1 차 윈도우와 중첩하는 제2 차 윈도우가 형성된다는 점이다. 이는 크로스토크로 연결된다. 도7b에서, 예를 들면, 시차 배리어의 투과성 슬릿(10)의 이미지(10'a)는 A로 표시된 제1 차 뷰윈도우를 만든다. 시차 배리어의 투과성 슬릿(10)의 인접한 이미지(10'b)는 B로 표시된 제2 차 뷰윈도우를 형성한다. 도7b에 도시된 바와 같이, 두개의 뷰윈도우가 중첩하고, 중첩된 영역에 위치한 관측자는 크로스토크를 겪게 될 것이다.
도7c는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(32)를 개략적으로 도시한 평단면도이다. 도7c의 디스플레이는 전체적으로 도7b의 디스플레이에 대응하고, 특히 이미지 수단 (본 실시예에서는 수정체 렌즈 어레이(29))은 약 ½ 배로 확대시키므로써, 시차 광학 장치 요소의 이미지 폭이 시차 광학 장치 요소의 폭의 거의 절반이다. 도7c에서 시차 광학 장치는 투과성 슬릿(10)과 불투명 부분을 갖는 시차 배리어로 도시되어 있고, 시차 배리어의 이미지(30)에서 투과성 슬릿의 이미지(10')의 폭 w'은 시차 배리어(3)의 투과성 슬릿(10) 폭 w 의 거의 절반이다. 도7b의 디스플레이(28")에 대응하는 도7c의 디스플레이 구성요소는 반복하여 설명하지 않는다.
도7c의 디스플레이(32)는 시차 광학 장치의 적어도 하나의 요소의 이미지를 차단하기 위한 차단수단을 더 구성하고 있다. 도7c의 디스플레이(32)에서, 차단수단은 시차 배리어(3)의 투과성 슬릿(10)의 이미지를 하나씩 걸러서 차단한다. 따라서, 시차 배리어의 이미지(30)는 시차 배리어의 투과성 영역(10)의 폭 w의 거의 절반인 폭 w'을 가지는 투과성 영역(10')으로 구성되어 있으나, 시차 배리어의 이미지(30)의 피치 b'는 시차 배리어 그 자체의 피치 b 와 같거나 거의 같다(w' = ½w, b = b). 슬릿의 이미지(10')는 시차 배리어의 슬릿(10)보다 작은 폭을 가지기 때문에, 도7b를 참조하여 상기한 개선된 밝기 및 개선된 시야각의 장점이 도7c의 디스플레이(32)에도 적용된다. 그러나, 투과성 슬릿(10)의 이미지(10')의 피치가 시차 배리어의 투과성 슬릿(10)의 피치와 같거나 거의 같기 때문에, 제2 차 뷰윈도우가 제거되고 단지 제1 차 뷰윈도우(13, 14)만이 남는다. 도7b의 디스플레이에 의해 표시된 이미지에 존재하는 크로스토크는 제거되었다. 따라서, 도7c의 디스플레이는 제1 차 윈도우(13, 14)가 왼쪽눈 및 오른쪽 눈 뷰윈도우에 대응하는 자동 입체 디스플레이로서 사용하기에 특히 적합하다.
도7c에서, 차단수단은 편광패턴(33)과 반파장 지연패턴(34)의 조합으로 구성되어 있다. 지연 패턴(33) 및 편광기(8, 9)에서 회색표시의 방향은 편광기(본 실시예에서 선형 편광기)의 투과축의 방향을 의미한다. 따라서, 편광 패턴(33)의 요소들은 그 투과축이 교대로 이미지 디스플레이 요소(2)의 후방 편광기(8)와 평행하거나 90°를 이루도록 배열되어 있음을 알 수 있다. 즉, 투과성 슬릿(10A)의 뒷쪽에 있는 편광 패턴의 영역(33A)은 그 투과축이 후방 편광기(8)의 투과축과 평행하도록 하고, 시차 배리어의 슬릿(10B)을 덮고 있는 영역(33B)은 그 투과축이 후방 편광기(8)의 투과축과 90°을 이루도록 하는 등등이다.
반파장 지연 패턴(34)은 제로(zero) 지연을 갖는 영역(34B)과 교대로 반파장 지연을 제공하는 영역(34A, 34C)으로 구성된다. 지연 패턴의 각 영역(34A, 34B, 34C)은 일반적으로 수정체 렌즈 어레이의 하나의 렌즈에 대응한다. 도7c에서 시차 배리어(3)의 중심 슬릿(10B)을 통과하는 광은 후방 편광기(8)의 중심부를 통과할 수 있다. 즉, +45°에서 투과축을 갖는 편광 패턴의 일부를 통과한다. 광은 제로 지연 영역를 통과하여 45°에서 투과축을 갖는 편광기(8)에 입사된다. 그러나, 도7c의 상부 또는 하부 슬릿(10A, 10C)을 지나는 광은 편광 패턴의 상부 또는 하부 요소(33A, 33C)에 의해 -45°로 편광되며, 제로 지연 영역을 통과한 다음, +45 °에 투과축을 갖는 편광기(8)에 의해 차단된다. 따라서, 시차 배리어의 슬릿의 이미지가 하나씩 교대로 차단된다.
도7d는 본 발명에 따른 다른 디스플레이(32')를 도시하고 있다. 이는 도7c의 디스플레이와 전반적으로 유사하며, 두 디스플레이간의 다른 점만을 기술한다.
도7d의 디스플레이(32')는 시차 광학 장치의 선택된 요소의 이미지를 차단하기 위한 차단수단을 구성한다. 다시, 시차 광학 장치는 시차 배리어이며, 차단수단의 결과로서 시차 배리어의 이미지(30)는 시차 배리어 슬릿폭의 거의 절반의 폭을 갖는 시차 배리어의 슬릿(10)의 이미지를 구성하지만, 시차 배리어의 피치와 동일한 또는 거의 동일한 피치를 갖는다. 그러나, 도7d의 실시예에서, 투명슬릿의 이미지(10')는 1차 윈도우가 형성되지 않고 또 좌우측 2차 윈도우(35, 36)가 형성되도록 위치되어 있다. 상기 좌우측 2차 윈도우는 이미지를 볼 수 없는 검은 영역(35, 36)에 의해 분리된다. 따라서, 도7d의 디스플레이(32')는 두개의 독립 이미지를 두사람의 다른 관측자에게 표시하기 위한 듀얼뷰(dual-view) 디스플레이에 사용하기에 특히 적합하다. 상기 디스플레이(32')가 듀얼뷰 디스플레이로서 사용될 때, 한 관측자는 좌측 2차 윈도우에 위치하여 한 이미지를 보게 될 것이고, 우측 2차 윈도우에 위치한 제2 관측자는 다른 이미지를 보게 될 것이다. 중심부의 검은 영역이 존재하여 관측자가 머리를 움직이거나 돌리면 무심결에 다른 이미지를 보게되는 것을 방지해 준다.
도7d의 디스플레이(32')에서 차단 수단은 다른 영역이 직교 투과축을 갖는 선형 편광 패턴(33)과 반파장 지연 패턴(4)에 의해 형성된다. 선형 편광 패턴(33)은 시차 배리어의 투과성 슬릿(10)을 통한 광의 경로에 위치되고, 반파장 지연 패턴은 편광기(8)에 인접하여 위치된다. 차단 수단은 도7c의 차단 수단과 유사한 방법으로 동작한다.
도7e는 본 발명에 따른 또 다른 하나의 디스플레이(28''')를 개략적으로 도시한 평단면도이다. 본 실시예는 전체적으로 도7b의 디스플레이(28")와 대응하며, 특히 이미지 수단(본 실시예에서 수정체 렌즈 어레이(29))은 시차 요소의 폭과 시차 광학 장치의 피치가 거의 반으로 줄어드는 시차 광학 장치의 이미지를 생성한다. 일반적으로 도7e의 디스플레이(28''')는 도7b의 디스플레이와 유사하며, 여기에서는 그 차이점만을 기술한다.
도7e의 디스플레이(28''')에서 시차 광학 장치는 불투명 영역(1)으로 분리된 투과성 슬릿(10)을 갖는 시차 배리어(3)이다. 본 실시예에서 시차 배리어의 슬릿폭과 피치는 슬릿 이미지(10')의 소정 폭과 시차 배리어의 이미지(30)의 소정 피치 b'를 제공하도록 선정된다. 따라서, 수정체 렌즈 어레이(29)가 거의 ½배로 확대된 이미지를 형성하는 도7e의 경우에, 시차 배리어(3)의 슬릿 폭 w 이 소정의 슬릿 폭만큼 거의 두배가 된다. 이는 시차 배리어의 이미지(30)에서 슬릿의 이미지(10') 폭 w'이 소기의 폭을 갖게 되도록 해준다. 마찬가지로, 시차 배리어(3)의 피치는 바람직하게 거의 두배의 크기로 되므로, 시차 배리어 이미지(30)의 피치 b'가 소기의 피치와 같게 된다. 결과적으로, 2차 뷰윈도우의 방지가 억제되고 크로스토크가 방지된다. 그러나, 시차 배리어의 이미지(30)에서 슬릿의 이미지(10')의 폭 w'은 줄어들기 때문에, 밝기가 증가되고 높은 광수렴성이 유지되는 장점이 있다.
도7f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이(60)를 도시하고 있다. 도7f의 디스플레이(60)는 전체적으로 도7b의 디스플레이(28")에 대응하며, 그 차이점만을 기술한다. 도7f의 디스플레이(60)는 시차 광학 장치(3)와 이미지 수단(29")사이에 연장된 불투명 "플랜지(57)"를 구성한다. 상기 플랜지는 실질적으로 디스플레이의 축과 평행하게 연장되어 있고, 디스플레이의 전체 수직 높이에 걸쳐 연장된다. 즉, 도7f에서 도면의 평면으로 연장되어 있다. 인접한 플랜지(57)간의 거리 d는 이미지 수단(29')의 피치와 동일하다.
상기 플랜지(57)는 이미지 수단의 각 요소(29a, 29b, 29c)가 시차 광학 장치(3)의 대응 요소(10a, 10b, 10c)중 하나의 이미지를 형성하도록 배치되어 있다. 도7f에서, 시차 광학 장치(3)는 투과성 아퍼츄어(10a, 10b, 10c)를 갖는 시차 배리어로 도시되어 있고, 이미지 수단은 렌즈 요소(29a, 29b, 29c)를 갖는 렌즈 어레이로서 도시되어 있다. 예를 들어, 도7f에 도시된 중심 렌즈 요소(29b)는 도면에 도시된 바와 같이 시차 배리어의 중심 투과성 아퍼츄어(10b)의 이미지를 형성할 수 있다. 그러나, 상기 플랜지(57)가 시차 광학 장치의 상부 또는 하부 아퍼츄어(10a, 10c)를 통과하는 광이 렌즈 어레이의 중심 렌즈(29b)에 도달하는 것을 막기 때문에, 렌즈 어레이의 중심 렌즈(29b)는 시차 배리어의 상부 또는 하부 아퍼츄어(10a, 10c)의 이미지를 형성할 수 없다. 마찬가지로, 렌즈 어레이의 상부 렌즈 요소(29a)는 시차 배리어의 상부 슬릿(10a)의 이미지만을 형성할 수 있고, 렌즈 어레이의 하부 렌즈(29c)는 시차 배리어의 하부 슬릿(10c)의 이미지만을 형성한다.
결과적으로, 시차 배리어의 이미지(30)에서 각 투과성 슬릿(10a, 10b, 10c)의 이미지(10')는 그 폭이 렌즈 어레이의 배율만큼 줄어든다(도7f에서 렌즈 어레이는 거의 절반의 배율을 부여하지만, 본 실시에는 1보다 작은 어떤 배율에도 적용될 수 있다). 따라서, 도7b의 디스플레이에 관련하여 부여되는 장점을 가질 수 있다. 그러나, 불투명 플랜지(57)가 존재한다는 점은 시차 배리어의 이미지 피치가 원래의 시차 배리어(3)의 피치 b와 같거나 거의 동일함을 의미한다. 따라서, 2차 윈도우의 형성이 방지되고, 크로스토크가 줄어든다. 2차 뷰윈도우가 없기 때문에, 디스플레이는 1차 뷰영역밖에서는 검게되고, 이는 본 발명이 안전 스크린에 적용될 수 있는 장점일 수 있다. 따라서, 플랜지(57)는 이미지 수단의 각 요소가 시차 광학 장치의 하나이상의 이미지를 형성하는 것을 차단하는 차단 수단으로 작용한다. 이들은 도7c의 편광패턴(33)과 반파장 지연 패턴(34)과 같은 결과를 수행한다.
기판(12')은 몇 편의 유리를 이용하여 플랜지를 형성하도록 각 편사이에 불투명층을 배치하여 형성할 수 있다. 이와는 달리, 기판에 딥커트(deep cut)를 형성하여 각 커트에 불투명 물질을 충진하여 플랜지(57)를 형성할 수도 있다.
도7g는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이(62)를 도시하고 있다. 도7g의 디스플레이(62)는 전반적으로 도5의 디스플레이(28) 및 도7a의 디스플레이(28")과 대응하며, 그 차이점만을 기술한다. 도7g의 실시예에서, 이미지 수단(29)은 이미지 수단(29) 앞쪽에 시차 배리어(3)를 이미징하지 않는 약한 수렴렌즈를 구성하지만, 그 대신에 이지미 수단(29)뒤쪽의 시차 배리어(3)의 가상 이미지(30)를 생성하고, 시차 배리어 이미지(30)와 표시층(4)간의 분리 s'는 실제 시차 배리어(3)과 표시장치(4)간의 분리 s 보다 크다. 이는 이미지 수단(29)없이 실제 시차 배리어(3)와 표시층(4)으로 생성되는 것보다 좁은 시야각 분리로 이어진다.
도7h는 본 발명의 다른 실시예에 다른 디스플레이(63)를 도시하고 있다. 도7h의 디스플레이(63)는 전반적으로 도7g의 디스플레이(62)에 대응하며, 그 차이점만을 기술한다. 도7h의 실시예에서, 이미지 수단(29)는 이미지 수단(29)뒤에 시차 배리어(3)의 가상 이미지(30)를 생성하는 발산렌즈를 구성하며, 발산렌즈는 또한 본 실시에서 시차 배리어(30)앞쪽에 실제 시차 배리어(3)와 표시층(4)간의 분리 s보다 작은 시차 배리어 이미지(30)와 표시층(4)간의 분리 s'를 갖는 이미지를 생성한다. 이는 이미지 수단(29)없이 실제 시차 배리어(3)와 표시층(4)으로 생성되는 것보다 넓은 시야각 분리로 이어진다.
도7h는 본 발명의 다른 일시예에 따른 디스플레이(63)를 도시하고 있다. 도7h의 디스플레이(63)는 전반적으로 도7g의 디스플레이(62)에 대응하고, 그 차이점만을 기술한다. 도7h의 실시예에서, 이미지 수단(29)은 이지지 수단(29)뒤에, 또한 본 실시예에서는 시차 배리어(3)앞쪽에 실제 시차 배리어(3)와 표시층(4)간의 분리 s보다 작은 시차 배리어 이미지(30)와 표시층(4)간의 분리 s' 을 갖는 시차 배리어(3)의 가상 이미지(30)를 형성하는 발산 렌즈를 구성하고 있다. 이는 이미지 수단(29)없이 실제 시차 배리어(3)와 표시층(4)으로 생성되는 것 보다 넓은 시야각 분리로 이어진다.
도7i는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이(64)를 도시하고 있다. 도7i의 디스플레이(64)는 전반적으로 도7h의 디스플레이(63)에 대응하며, 그 차이점만을 기술한다. 도7i의 실시예에서 이미지 수단(29)은 광투과성 기판(12')의 전면보다 오히려 광투과성 기판(5)의 전면상의 이미지 표시층(4)에 인접하여 배치되어 있다. 이미지 수단(29)은 이미지 수단(29)뒤에 그리고 본 실시예에서는 시차 배리어(3)의 앞쪽 및 광투과성 기판(S)의 내부에 시차 배리어(3)의 가상 이미지(30)를 형성하는 발산 렌즈를 구성한다. 시차 배리어 이미지(30)와 표시층(4)간의 분리 s'는 실제 시차 배리어(3)와 표시층(4)간의 분리 s보다 작다. 이는 이미지 수단(29)없이 실제 시차 배리어(3)와 표시층(4)으로 생성되는 것보다 넓은 시야각 분리로 이어진다. 약한 수렴성 렌즈도 이미지 수단(29)으로 사용될 수 있다. 이미지 수단(29)도 이미지 표시층(4)과 일체형으로 형성될 수 있고, 예를 들면, 이미지 수단은 픽셀면 그 자체내에 미세구조로써 형성될 수 있다.
도8a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이의 평단면도이다. 도8a의 디스플레이(38)는 전반적으로 도5의 디스플레이(28)와 대응하며, 그 차이점만을 기술한다.
도8a의 디스플레이에서, 이미지 수단(본 실시예에서는 시차 광학 장치의 이 미지를 형성함)은 가변 촛점거리를 갖는다. 이미지 수단의 촛점거리는 제어기(40)에 의해 조정된다. 따라서, 시차 배리어의 이미지의 위치를 조절할 수 있고, 따라서 이미지 표시층(4)과 시차 배리어의 이미지간의 분리를 제어할 수 있다. 이로써 디스플레이의 시야각 분리가 조절될 수 있다. 예를 들면, 시차 배리어의 이미지가 일 위치(30a)에서 형성되도록 촛점거리가 설정되었다면, 그 이미지와 이미지 표지층(4)간의 분리는 비교적 낮고, 따라서 넓은 시야각이 얻어진다. 이는 이미지가 다른 관측자들에 의해 보여지도록 된 듀얼뷰 디스플레이로서 동작하는 디스플레이용으로 바람직하다. 역으로, 시차 배리어의 이미지가 다른 위치(30b)에 형성된다면, 시차 배리어의 이미지와 이미지 표시층(4)간의 분리는 보다 크고(시차 배리어와 이미지 표시층간의 분리보다는 작음), 이는 시차 배리어의 이미지가 상기 첫번째 위치(30a)에 있을 때 보다 낮은 시야각으로 이어지고, 이미지 분리가 사람의 눈사이의 분리에 대응하도록 시야각이 선정되어야 하는 자동 입체 디스플레이로서 사용되도록 된 디스플레이에 적합할 수 있다. 이미지 수단의 촛점거리를 적절히 제어하므로써, 디스플레이(38)의 시야각을 변경시킬 수 있다. 이는 시야각을 특정 용도에 적합하도록 조절되게 해주고, 특히 디스플레이가 듀얼뷰 디스플레이 모드와 자동 입체 디스플레이 모드사이를 오갈 수 있도록 한다. 또한, 시차 광학 장치의 이미지가 이미지 표시층(4)의 뒷쪽에 위치하는 후방 배리어 모드와 시차 광학 장치의 이미지가 이미지 표시층(4)의 전방에 위치하는 전방 배리어 모드로 전환시킬 수 도 있다.
가변 촛점거리를 갖는 어떠한 이미지 수단도 도8a의 디스플레이(38)에 사용 할 수 있다. 예를 들면, 모드 액정 렌즈, 픽셀 액정 렌즈, 또는 액정으로 채워진 마이크로렌즈를 사용할 수 있다. 각 경우, 이들 렌즈의 촛점거리는 액정 렌즈에 인가된 전압에 따라 변동한다. 이 경우, 제어기(40)가 렌즈 어레이의 인가전압을 조절할 것이다. 따라서, 이미지 수단의 촛점거리는 간단히 제어기(40)를 사용하여 렌즈에 인가되는 전압의 크기를 제어하므로써 조절될 수 있다.
도8b는 본 발명에 따른 다른 디스플레이(38')를 개략적으로 도시한 평단면도이다. 도8b의 디스플레이(38')는 전반적으로 도8a의 디스플레이(38)와 유사하며, 여기에서는 그 차이점만을 기술한다.
도8b의 디스플레이(38')는 디스플레이와 관측자간의 길이방향 거리를 결정하는 트랙킹 수단(41)을 구성한다. 이미지 수단의 촛점거리를 제어하기 위한 제어기(40)는 디스플레이와 관측자간의 길이방향 거리를 나타내는 출력신호를 트랙킹 수단으로 부터 입력으로 수신한다. 따라서, 제어기(40)는 이미지 수단의 촛점거리를 가변할 수 있고, 따라서 관측자와 디스플레이간의 길이방향 거리에 따라 시차 광학 장치의 이미지(30)의 위치를 가변할 수 있다. 디스플레이가 자동 입체 모드로 사용될 때, 시야각 분리는 디스플레이(38')와 관측자간의 길이방향거리에 의거하여 변동될 수 있으며, 이는 좌우측 뷰윈도우간의 분리가 관측자의 두눈사이의 분리와 동일하도록 유지시켜 준다. 이와는 달리, 종래의 자동 입체 디스플레이는 디스플레이로부터 고정된 거리에서 관측자에게 보여지도록 된 것이고, 시야각 분리는 좌 우측눈의 이미지가 정확히 그 거리만큼 관측자에 대해 이격되도록 설정된다. 그러나, 만약 관측자가 디스플레이를 향하여 움직이거나 멀어지는 경우, 뷰윈도우간의 측방분리가 증가하거나 감소하고, 따라서 관측자의 두 눈간의 분리와 동일하게 되지 못한다.
도8c는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(38")를 개략적으로 도시한 평단면도이다. 본 실시예에서, 이미지 수단은 가변 촛점거리 이미지 수단이고, 그 촛점거리는 적절한 제어기(40)에 의해 조절된다.
도8c의 디스플레이(38")에서 시차 광학 장치는 시차 배리어(3)이다. 가변 촛점거리 이미지 수단(39)은 이미지 표시층(4)의 평면상에 시차 배리어의 이미지를 형성하도록 배치된다. 또한, 도8c에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 시차 배리어의 폭과 피치, 및 이미지 수단(29)에 의한 배율은 시차 배리어(30)의 이미지가 이미지 표시층(4)의 평면상이나 이미지 표시층(4)의 평면뒤에 형성된 블랙영역을 갖지 않도록 배열된다. (도8c에서 시차 배리어는 2:1 블랙영역을 가지며, 위치(30C)에서 투과성 슬릿비와 시차 배리어의 이미지는 거의 3배로 확대된다.) 따라서, 시차 배리어(3)가 효과적으로 불능하게 되며, 2차원 디스플레이 모드가 얻어지게 된다. 따라서, 상기 디스플레이 장치는 시차 배리어(3)의 적절한 이미지를 제공하도록 이미지 수단을 조절함으로써, 3차원 디스플레이 모드와 2차원 디스플레이 모드를 오갈 수 있다. 도8c에 도시된 바와 같이, 시차 배리어의 이미지가 픽셀면뒤에 형성되는 블랙영역을 부여하는 경우, 도5 또는 6에 나타난 바와 같이, 3차원 디스플레이 모드가 이어질 것이다.
도8c의 디스플레이 장치(38")는 서로 다른 3차원 디스플레이 모드사이에서 전환될 수도 있다. 예를 들면, 렌즈 어레이(39)의 촛점거리가 제어되어 상기 도8b 에서 설명한 바와 같이 듀얼뷰 디스플레이 모드 또는 자동 입체 디스플레이 모드를 제공할 수도 있고, 2차원 디스플레이 모드를 제공할 수도 있다. (이는 도9a에 도시된 광학 시스템과 같은 보다 복잡한 광학 시스템을 필요로 할 수도 있다.)
도9a는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(42)를 도시한 평단면도이다. 본 실시예는 전반적으로 도5의 디스플레이 장치(28)에 대응하며, 그 차이점만을 기술한다.
도9a의 디스플레이 장치(42)는 다층 렌즈로 형성된 이미지 수단을 구성한다. 도9a에서 세개의 층(43, 44, 45)이 도시되어 있고, 각 층은 수정체 렌즈 어레이를 구성한다. 이 층들 중 두개의 층은 가변 촛점거리를 갖은 렌즈를 구성하고, 이들은 중심 렌즈(44)와 다른 하나의 렌즈층이다. (도9a에서 중심 렌즈와 우측 렌즈층(44, 45)은 제어가 가능하다.) 가변 촛점거리를 갖는 상기 렌즈들은 도8a의 디스플레이에 관련하여 상술한 바와 같이 액정 렌즈일 수 있다. 가변 촛점거리 렌즈층(44, 45)의 촛점거리는 적절한 제어기(도시 않됨)에 의해 서로 독립적으로 제어된다. 본 실시예는 이미지 수단의 촛점거리와 배율의 독립적인 제어가 가능하다. 따라서, 도8a에서 8C에서와 같이, 디스플레이(42)는 2차원 및 3차원 디스플레이 모드 및/또는 다른 3차원 디스플레이 모드간의 전환이 가능하다.
도9a의 실시예는 이미지 수단의 촛점거리와 배율의 독립적 제어를 제공함으로써, 이미지의 위치에 관계없이 시차 광학 장치(또는 이미지 표시층)의 이미지의 피치가 항상 시차 광학 장치(또는 이미지 표시층)의 피치와 같도록 해준다. 이와는 달리, 이미지 수단의 촛점거리만이 제거가능한 도8a, 8B 및 8C도의 실시예에서 는, 이미지 수단의 촛점거리 가변은 이미지 수단의 배율의 변화를 수반하고, 이 경우 시차 광학 장치(또는 이미지 표시층)의 이미지의 피치가 이미지 위치에 따라 약간 가변된다. 이는 시차 광학 장치(또는 이미지 표시층)의 이미지의 몇몇 위치에 대해 2차 윈도우를 형성시키며, 이들 2차 윈도우는 예를 들어 도7c, 7D, 7F의 방법을 이용하여 제거할 수 있다.
도9b는 본 발명의 다른 일 실시에에 따른 디스플레이(43)를 도시하고 있다. 본 실시예의 디스플레이(46)는 디스플레이에 대해 측방으로 움직이는 관측자를 추적하도록 되어 있다.
상기 디스플레이(46)의 이미지 수단은 불능하게 할 수 있는 두개의 렌즈 어레이(47, 48)를 구성하며, 서로 앞뒤로 위치되어 있다. 상기 두 렌즈 어레이(47, 48)는 동일한 피치를 가지지만, 도9b에서 서로에 대해 약 8분의 1만큼 측방으로 오프셋되어 있다. 상기 두 렌즈 어레이의 촛점거리는 거의 동일하며, 따라서 어레이(47, 48)는 동일한 길이방향 위치에 있지만 서로에 대해 4분의 1만큼 측방으로 오프셋되어 있는 시차 광학 장치(3)의 각각의 이미지(30A, 30B)를 형성한다. (도9b에서 시차 광학 장치의 두 이미지(30A, 30B)는 길이방향으로 오프셋되어 도시되어 있으나, 이는 도면을 명료하게 하기 위한 것이며, 바람직하게 두 이미지(30A, 30B)는 동일 면상에 놓여 있다.)
상기 렌즈 어레이(47, 48)는 제어기(40)에 의해 서로 독립적으로 제어가능하다. 특히, 제어기(40)는 렌즈 어레이(47, 48)의 하나 또는 다른 하나를 가능케하고, 다른 어레이를 불능하게 할 수 있다.
상기 디스플레이(46)는 디스플레이에 대해 관측자의 측방 위치를 추적하기 위한 트랙킹 수단(41)을 구성하고 있다. 제어기(40)는 트랙킹 수단(41)으로 부터 관측자의 측방 위치에 관한 정보를 제공하는 출력신호를 입력으로서 수신한다. 디스플레이에 대한 측방 위치에 따라, 제어기(40)는 렌즈 어레이(47, 48)의 하나 또는 다른 하나를 선택한다. 상기 두 렌즈 어레이(47)에 의해 형성된 시차 광학 장치의 이미지(30A, 30B)는 4분의 1 피치만큼 측방으로 오프셋되어 있기 때문에, 렌즈 어레이(47)에 의해 형성된 뷰윈도우는 렌즈 어레이(48)에 의해 형성된 뷰윈도우로부터 각방향으로 변위되어 있다. 도9b에서 렌즈 어레이(47)에 의해 형성된 1차 뷰윈도우의 중심위치는 실선으로 도시되어 있고, 렌즈 어레이(48)에 의해 형성된 뷰윈도우의 중심위치는 점선으로 도시되어 있다.
따라서, 하나의 어레이로부터 다른 어레이로 변환시킴으로써, 관측자의 움직임에 따라 뷰윈도우를 측방향으로 변위시키는 것이 가능하게 된다.
상기 가변식 렌즈 어레이(47, 48)를 제공하는 한 가지 방법을 기술한다. 이 방법에서는 각 렌즈 어레이가 예를 들어 글래스와 같은 투과성 기판(47b, 48b)에 배치된 액정 렌즈(47a, 48a)로 구성되어 있다. 렌즈(47a, 48b)의 굴절율이 주위의 기판(47b, 48b)의 굴절율과 일치하면, 렌즈는 효과적으로 불능하게 되어 렌즈 효과를 내지 않으며, 반면에 렌즈(47a, 48a)의 액정 재료의 굴절율이 각 기판(47b, 48b)의 굴절율과 다르면, 렌즈 효과가 발생한다. 따라서, 렌즈(47a, 48a)의 액정 재료에 적절한 전압을 인가하면, 즉 그들의 굴절율을 조정하므로써, 다른 어레이를 불능케하면서 하나의 렌즈 어레이를 선택할 수 있다.
다른 일 실시예로서(도시않됨) 렌즈 어레이(47, 48)를 제어되지 않도록 할 수 있다. 본 실시예에서는 하나의 렌즈 어레이는 그 액정 재료가 하나의 편광 광에 대해 주위의 기판과 굴절율이 일치하도록 배열되고, 다른 하나의 렌즈 어레이(48)는 그 랜즈 어레이의 굴절율이 상기 직교하는 상태의 편광 광에 대해 주위 기판과 일치하도록 배열되어 있다. 이 경우, 렌즈 어레이에 입사된 입사광의 편광을 조절하는 적절한 편광 스위치(도시않됨)를 제어함으로써 렌즈 어레이중의 하나 또는 다른 하나가 선택될 수 있다.
도9c는 본 발명에 따른 다른 하나의 디스플레이(49)를 도시하고 있다. 이 디스플레이(49)는 마찬가지로 예를 들어 관측자의 측방 움직임을 따라 뷰윈도우의 각위치를 가변할 수 있다.
도9c의 디스플레이에서, 이미지 수단(여기에서는 종래의 수정체 렌즈 어레이(29)로 도시됨)는 시차 광학 장치에 대해 측방으로 움직일 수 있도록 배열되어 있다. 도9c에서 이미지 수단은 기계식으로 움직일 수 있도록 도시되어 있으나, 시차 배리어가 이미지 수단에 더하여 또는 이미지 수단에 대신에 측방으로 움직일 수도 있을 것이다. 시차 광학 장치에 대해 이미지 수단의 측방 위치를 가변함으로써, 시차 광학 장치의 요소의 이미지의 측방 위치도 가변된다. 시차 광학 장치가 시차 배리어인 경우, 시차 배리어에 대한 이미지 수단의 측방위치를 가변하면 시차 배리어의 투과성 슬릿(10)의 이미지(10')의 측방위치가 변화될 것이다. 도9b와 관련하여 기술하였듯이, 이는 다시 디스플레이(49)에 의해 형성된 뷰윈도우의 각위치를 변화시킬 것이다.
제어기(40)는 디스플레이(49)에 대한 관측자의 측방위치를 추적하는 트랙커(41)로부터의 출력신호를 입력으로서 수신한다. 시차 배리어에 대한 이미지 수단의 측방위치는 트랙커(41)로 부터 입력에 의거하여 제어기(40)에 의해 제어됨으로써, 관측자의 측방 움직임을 따라 뷰윈도우의 각위치를 가변한다.
상기 디스플레이(49)의 나머지 구성은 도5의 디스플레이(28)에 대응하므로 더 이상 기술하지 않는다.
본 실시예의 변형예로서, 시차 배리어(3)는 예를 들어 액정패널과 같은 공간 광변조기로서 구현된다. 본 실시예에서 시차 배리어의 측방 움직임은 공간 광변조기를 다시어드레싱하여 시뮬레이션됨으로써 시차 배리어의 투과성 슬릿의 측방 위치가 측방으로 움직이게 된다.
도9d는 본 발명의 다른 하나의 멀티뷰 방향성 디스플레이(49')를 도시한 평단면도이다. 상기 디스플레이(49')는 전반적으로 도9c의 디스플레이(49)에 대응하며, 도9c의 디스플레이(49)와 공통으로 가지고 있는 디스플레이(49')의 특징들은 다시 기술될 것이다.
도9d의 디스플레이에서, 이미지 수단의 위치(여기에서 종래의 수정체 렌즈 어레이(29)로 도시됨)는 시차 광학 장치(3)(여기에서 시차 배리어로 도시된)에 대해 고정되어 있다. 이는 이미지 수단을 시차 광학 장치의 기판(12')중의 하나에 장착하여 이루어 진다. 이미지 수단과 시차 광학 장치는 이미지 표시장치(2)에 대하여 함께 움직일 수 있다. 도9d에서 이미지 수단과 시차 광학 장치는 기계적으로 움직이는 것으로 도시되어 있으나, 이미지 수단에 더하여 또는 이미지 수단에 대신 하여 이미지 표시장치가 움직이도록 할 수도 있을 것이다.
상기 이미지 수단(29)과 시차 광학 장치(3)는 이미지 표시장치(2)에 대하여 측방으로 및/또는 길이방향으로 함께 움직일 수도 있다. 이미지 표시장치에 대한 이미지 수단과 시차 광학 장치의 측방 위치를 가변함으로써, 시차 광학 장치의 요소의 이미지의 측방위치도 가변할 수 있다. 도9b에서 기술한 바와 같이, 이는 다시 디스플레이(49')에 의해 형성된 뷰윈도우의 각위치를 변화시킬 것이고, 따라서 디스플레이가 디스플레이에 대해 측방으로 움직이는 관측자를 추적하도록 한다.
이미지 표시장치에 대한 이미지 수단과 시차 광학 장치의 길이방향을 가변함으로써, 시차 광학 장치 요소의 이미지의 길이방향 위치도 변화시킬 수 있다. 도8b에서 설명한 바와 같이, 이는 다시 디스플레이(49')에 의해 형성된 뷰윈도의 시야각 분리를 변화시킬 것이며, 따라서, 디스플레이가 디스플레이에 대해 길이방향으로 움직이는 관측자를 추적하도록 할 것이다. 디스플레이는 디스플레이와 관측자간의 길이방향 거리에 관계없이 뷰윈도우간의 일정한 측방 거리를 제공할 수 있다.
이미지 표시장치에 대한 이미지 수단과 시차 광학 장치의 측방 및/또는 길이방향 움직임은 제어기(40)에 의해 제어된다. 이미지 수단 및 시차 광학 장치가 디스플레이에 대해 측방 및 길이방향으로 움직일 수 있는 경우, 제어기(40)는 바람직하게도 측방 및 길이방향 움직임을 서로 독립적으로 제어할 수 있다.
제어기(40)는 디스플레이(49')에 대한 관측자의 길이방향 및/또는 측방 위치를 추적하는 관측자 트랙킹 장치(41)로부터의 출력신호를 입력으로서 수신한다. 제어기(40)는 관측자 크랙킹 장치(41)로 부터의 출력에 의거하여 이미지 표시장치에 대한 시차 광학 장치 및 이미지 수단의 길이방향 및/또는 측방 위치를 제어할 수 있다.
도10은 본 발명의 다른 디스플레이(28"")를 도시한 평단면도이다. 본 실시예에서는, 본 발명이 시차 광학 장치가 시차 광학 장치의 이미지가 아니라 픽셀 표시층의 전방에 배치된 전방 배리어 디스플레이에 적용된다.
도10에서 시차 광학 장치는 불투명 영역으로 분리된 광투과성 슬릿(10)을 갖는 시차 배리어(3)로서 도시되어 있다. 이미지 수단은 픽셀 표시층(4)의 픽셀 피치, 또는 픽셀 피치의 정수배와 실질적으로 동일한 피치를 갖는 수정체 렌즈 어레이로 도시되어 있다. 수정체 렌즈 어레이(29)는 픽셀 배리어(3)와 이미지 표시층(4)의 이미지(30)간의 길이방향 분리 s' 가 시차 배리어(3)와 이미지 표시층(4)간의 길이방향 분리 s 보다 작도록 이미지 표시층(4)의 이미지를 형성한다. 따라서, 도5에서 설명한 바와 같이, 시야각 분리가 증가한다.
도10의 나머지 구성성분은 전반적으로 도5의 디스플레이(28)와 대응하므로, 그 기술은 반복하지 않는다. 그러나, 본 실시예의 이미지 표시층(4)은 백라이트(도시않됨)에 의해 조명되는 투과성 이미지 표시층이거나, 혹은 플라즈마 또는 유기 발광 장치(OLED) 표시층과 같은 발광성 표시층일 수 있음은 주지의 사실이다.
도10의 디스플레이에서, 이미지 표시층의 이미지(30)는 디스플레이내부에 형성되고, 수정체 렌즈 어레이는 고정된 촛점거리를 가지며 거의 1배로 확대시킨다. 그러나, 원칙적으로 도6 내지 9C의 실시예는 모두 도10에 도시된 형태의 전방 배리 어 디스플레이에 적용될 수 있다. (실제적으로 1차 이미지가 대향 픽셀의 2차 이미지와 충첩될 수 있기 때문에, 도7c 및 7D의 디스플레이를 구현하는데는 어려움이 있을 수 있기는 하다.)
도10의 디스플레이에서, 이미지 표시층의 이미지는 이미지 표시층(4)의 피치와 실질적으로 동일한 피치로 형성된다. 렌즈 어레이(29)가 이미지 표시층(4)과 다른 피치, 또는 보다 큰 피치 또는 보다 작은 피치를 갖도록 배열할 수도 있다. 렌즈 어레이(29)의 피치가 보다 큰 피치를 갖도록 배열되면, 이미지 표시층의 이미지(30)의 결과적인 피치는 이미지 표시층(4)의 피치보다 크게 될 것이며, 이는 시야각 분리를 더욱 증가시키게 된다.
도11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이(50)를 도시하고 있다. 도5의 디스플레이(28)와 공통인 디스플레이(5)의 특징들은 다시 기술하지 않는다.
본 실시예에서, 이미지 수단은 렌즈 어레이(51)를 구성한다. 렌즈 어레이의 렌즈(52)는 그 평면이 디스플레이 축에 수직하게 형성되어 있지 않다. 대신에, 렌즈(52)는 렌즈(52)의 평면이 디스플레이의 길이축과 어떤 각도를 갖도록 미세구조(53)상에 장착되어 있다.
상기 렌즈(52)의 촛점거리는 픽셀 표시층(4)의 픽셀(54)과 일치하는 시차 광학 장치 요소의 이미지(이 경우, 광학 배리어(3)의 투과성 슬릿(10)의 이미지(10'))를 형성하도록 배열된다. 즉, 투과성 슬릿의 이미지(10')는 픽셀 표시층(4)의 평면상에 있고, 이미지 표시층(4)의 픽셀(54)의 표시영역과 일치하거나 거의 일치한다.
슬릿(10)의 이미지(10')는 도11에 개략적으로 도시된 바와 같이 이미지 표시층(4)의 평면과 각도를 가지고 있다. 이는 렌즈(52)가 미세구조(53)상에 장착된 결과이다. 결과적으로, 디스플레이(50)는 디스플레이에 수직한 축으로 부터 비교적 큰 각도로 양호한 특성의 뷰윈도우를 제공할 수 있다. 종래의 디스플레이에서 넓은 시야각에서 주로 발생하는 광수차가 도11의 디스플레이(50)에서는 제거되거나 상당히 감소된다. 각 배리어 슬릿에 대해 두개의 렌즈가 있기 때문에, 슬릿의 이미지(10')는 이미지 표시층의 평면에 촛점이 맞는다. 만약 슬릿의 이미지(10')가 이미지 표시층의 전방 혹은 후방에 있다면, 일반적으로 두배 정도의 많은 슬릿 이미지가 있을 것이며, 3차원 뷰윈도우는 불가능하게 된다.
도11의 실시예는 시차 광학 장치가 이미지 표시층(4)의 전방에 배치되는 전방 배리어 디스플레이로 구현될 수도 있다.
상기한 실시예들에서, 렌즈광의 비네팅(vignetting)으로 기술되는 시야의 원뿔각은 볼 수 있는 최대 시야각을 결정할 것이다. 이들 선분은 실시예에 관련한 도면에 표시되어 있다. 현저하게도, 이미지 크기가 원래의 슬릿폭보다 큰 확대된 이미지의 경우, 원뿔각도 줄어든다. 이는 도7d에 관하여 상기한 실시예에 숨은 이유의 일부이다.
도12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이(55)를 도시한 평단면도이다. 디스플레이(55)에서 도5의 디스플레이(28)와 공통인 특징들은 다시 기술하지 않는다.
본 실시예에서 확산층(56)은 이미지 표시장치(2)의 기판중의 하나의 기판내 부에 배치되어 있다. 도12에서 확산층(56)은 제1 기판(5)내에 배치된 것으로 도시되어 있고, 따라서 제1 기판은 그사이에 확산층을 둔 두 기판(5a, 5b)으로 형성되지만, 대안으로 확산층(56)은 이미지 표시요소의 제2 기판(6)내에 주어질 수도 있다.
상기 확산층은 실질적으로 디스플레이 축에 수직하도록 위치된다. 도12의 디스플레이(55)는 후방 배리어 디스플레이이고, 여기에서 이미지 수단(도12에서 수정체 렌즈 어레이(29))은 시차 광학 장치의 이미지(30)를 형성한다. 본 실시예에서 확산층은 시차 광학 장치의 이미지(30)가 확산층과 실질적으로 일치하도록 위치된다. 시차 광학 장치의 이미지(30)와 확산층(56)은 도12에서 길이방향으로 분리된 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 명확을 기하기 위한 것이며, 확산층은 시차 광학 장치의 이미지(30)가 확산층의 평면과 일치하도록 위치되는 것이 바람직하다.
디스플레이의 원뿔각은 촛점면에 집중된 광의 발산각에 따라 다르고, 이 각을 넘어서면 비네팅을 일어날 것이다. 확산층(56)을 구비함으로써 디스플레이의 사야각을 개선한다.
도12의 확산층(56)은 이미지 수단이 시차 광학 장치의 이미지를 형성하는 상기의 어떤 실시예에도 적용될 수 있고, 고정된 이미징 파워를 가지므로 시차 광학 장치의 이미지 위치가 고정되고, 디스플레이내에 시차광학 장치의 이미지가 형성된다. 또한, 도12의 실시예는, 이미지 수단의 이미징 파워가 고정되어 이미지 표시층의 이미지 위치도 고정되는 한, 이미지 수단이 이미지 표시층(4)의 이미지를 형 성하는 전방 배리어 실시예에도 적용될 수 있다.
도12의 확산층은 3차원 모드와 2차원 모드사이의 전환이 가능한 디스플레이에 적용될 수도 있다. 예를 들면, 확산층(56)은 3차원 또는 듀얼뷰 디스플레이 모드 및 2차원 디스플레이 모드로 동작할 수 있는 도8c에 도시된 형태의 디스플레이에 병합될 수 있다. 확산층은 3차원 또는 듀얼뷰 디스플레이 모드에서 시차 광학 장치의 이미지와 일치하도록 위치될 것이며, 3차원 또는 듀얼뷰 디스플레이 모드에서 증가된 시야각이 얻어질 것이다. 2차원 모드에서 시차 배리어의 이미지는 확산층으로 부터 꽤 벗어나서 형성될 것이므로 2차원 디스플레이 모드에서 확산층은 균일한 백라이트가 된다.
도13a는 본 발명에 따른 다른 멀티뷰 방향성 디스플레이(58)를 개략적으로 도시한 평단면도이다. 전반적으로 디스플레이(58)는 도12의 디스플레이(55)에 대응하며, 두 디스플레이에서 공통의 특징들은 다시 기술하지 않는다.
도13a의 디스플레이(58)에서 이미지 수단(29)은 가변 촛점길이를 가지며, 예를 들어 도13a에 도시된 바와 같이 가변 촛점길이를 갖는 렌즈 어레이일 수 있다.
상기 시차 광학 장치(3)와 이미지 수단(29)은 시차 광학 장치의 요소의 이미지가 작은 시차 광학 장치의 이미지를 부여하도록 배열되어 있다. 시차 광학 장치가 시차 배리어인 경우, 예를 들어 비교적 좁은 슬릿을 갖는 시차 배리어가 사용될 수 있다. 추가로, 또는 다른 대안으로서 1보다 작은 배율을 갖는 이미지 수단이 사용될 수 있고, 따라서 시차 배리어의 이미지(30)에서 슬릿(10')의 이미지는 상기 도7b에서 7E에서 기술한 시차 배리어에서 슬릿(10)보다 좁게 된다.
이미지 수단의 촛점거리는 적절한 제어기(도시않됨)를 사용하여 시차 광학 장치의 이미지(30)의 위치를 가변할 수 있다. 따라서, 시차 광학 장치의 이미지(30)가 확산기 뒷쪽에 또는 확산기의 평면에 형성되게 할 수 있다. 따라서, 시차 광학 장치의 이미지(30)의 위치를 제어함으로써, 확산기에서 시차광학 장치요소의 이미지 크기를 변화시켜 시차 광학 장치 요소의 이미지의 유효크기를 가변할 수 있다. 따라서, 시차 광학 장치의 요소의 유효크기가 제어될 수 있는 디스플레이를 구성할 수 있다. 시야각 분리는 시차 광학 장치의 요소의 유효크기에 관계없이 일정하고 확산층과 이미지 표시층간의 분리에 의해 결정된다.
도13a의 디스플레이(58)는, 시차 광학 장치의 이미지가 확산층(56)으로 부터 벗어나서 형성되도록 이미지 수단의 촛점거리를 제어함으로써 확산층이 균일한 백라이트로 작용하는 2차원 디스플레이 모드로 동작할 수도 있다.
도13a의 디스플레이(58)는, 이미지 수단(29)을 불능하게 할 수 있다면 2차원 모드로 작동할 수도 있다. 이미지 수단을 불능하게 함으로써, 시차 배리어의 이미지가 형성되지 않는다. 시차 배리어(3)로부터 광이 확산층(56)에 의해 확산되고, 도13b에 도시된 바와 같이, 2차원 디스플레이 모드가 다시 얻어진다. 본 실시예에서 불능케 할 수 있는 이미지 수단은 예를 들어 도9b의 실시예의 불능케 할 수 있는 렌즈 어레이(47, 48)에 의해 구성될 수 있다.
도12 및 도13의 실시예는 시차 광학 장치가 이미지 표시층(4)의 전방에 배치되는 전방 배리어 디스플레이에도 적용될 수 있다.
도8a 내지 도13의 실시예에서, 시차 광학 장치의 이미지(또는 이미지 표시층 의 이미지)의 피치는 시차 광학 장치(또는 이미지 표시층)의 피치와 동일하거나 실질적으로 동일하다.
관측자 추적기를 포함하고 있는 도8b, 9B, 9C 및 9D의 실시예는 디스플레이 사용자를 확인하기 위한 수단을 더 구비할 수도 있다. 예를 들어, 사용자 눈의 위치를 추적하고 또한 사용자를 확인할 수 있는 트랙킹/확인 장치(26)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도8b, 9B, 9C 및 9D의 트랙킹 장치(41)는 디스플레이의 정당 사용자의 홍체 또는 지문 패턴에 관한 정보를 포함하고 있는 홍체 센서 및/또는 지문 센서를 구성할 수 있다.
어떤 사람이 장치의 활성화를 시도할 때, 트랙킹 장치(41)는 그 사람이 시스템의 정당 사용자인지를 결정하고 시스템이 정당 사용자에 의해서만 활성화되도록 할 것이다. 트랙킹 장치(41)는 각 정당 사용자에 의해 가장 자주 사용되는 디스플레이 모드에 관한 정보도 저장하고 있고, 시스템이 활성화되었을 때, 트랙킹 장치(41)는 바람직하게도 제어기(40)가 그 사용자가 가장 좋아하는 디스플레이 모드로 디스플레이를 구동하도록 지시한다.
상기한 디스플레이에서, 기판, 편광기, 시차 배리어, 및 렌즈 어레이는 어떠한 적적한 재료로도 제작될 수 있다. 원칙적으로 이미지 표시층(4)은 어떠한 픽셀 표시층이어도 좋다. 이미지 표시층이 시차 광학 장치 뒤쪽에 배치되는 실시예에서는 어떠한 투과성 또는 발광성 이미지 표시층도 사용될 수 있다.
이미지 표시층(4)의 성격에 따라, 이미지 표시장치(2)의 편광기(8, 9)는 필요치 않을 수도 있다.
본 발명은 비대칭 뷰윈도우, 즉 하나의 뷰윈도우의 각범위(angular extent)가 다른 뷰윈도우의 각범위와 같지 않은 디스플레이를 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 이는 이미지 표시층에 대한 측방 오프셋되는 시차 광학 장치 이미지를 형성하거나, 또는 시차 광학 장치에 대해 측방으로 오프셋되는 이미지 표시층의 이미지를 생성하는 이미징 시스템을 사용함으로써 구현될 수 있다. 이는 이미지 수단의 적절한 측방 배열에 의해서도 달성될 수 있다.
비대칭 뷰윈도우의 형성에 관해서는 동시 계속중인 영국 특허출원 제 0320365호에 기술되어 있다. 상기 동시 계속중인 출원에 게시된 비대칭 뷰윈도우를 얻기위한 기술은 이미지 표시층에 대해 실질적으로 어굿나게 배열된 시차 배리어를 사용하는 것이다. "관점 수정(viewpoint correction)"을 위해 시차 배리어의 피치를 픽셀 이미지 표시패널보다 다소 작게하는 것은 공지되어 있고, 그러한 디스플레이에는 시차 배리어의 아퍼츄어와 이미지 표시패널의 픽셀(또는 픽셀 컬럼)간에 작은 불일치 배열이 있다. 예를 들면, 디스플레이의 중심에서 시차 배리어의 아퍼츄어는 보통 수정 정렬된 위치로 부터 약 20°만큼 변위되어 있다. 이러한 부정합 정렬의 효과는 하나의 뷰윈도우를 작게 하고, 따라서 서로에 대해 다른 각범위를 갖는 뷰윈도우를 형성하는 것이다.
상기한 본 발명의 실시예들에서 상기 이미지 수단의 적절한 측방 위치에 의하여, 상기 이미지 표시층에 대하여 실질적으로 불일치 정렬된 시차 광학 장치의 이미지를 형성할 수 있음으로써, (또는 상기 시차 광학 장치에 대해 실질적으로 불일치 정렬된 이미지 표시층의 이미지를 형성함으로써,) 동시 계속중인 영국 특허출 원 제 0320365.0호에 제시된 방법으로 비대칭 뷰윈도우를 형성할 수 있다.
도9c의 실시예는 대칭 뷰윈도우 또는 비대칭 뷰윈도우를 제공하도록 제어될 수 있는 디스플레이를 제공할 수 있다. 만약, 렌즈 어레이가 시차 광학 장치와 정확히 일치정렬되어 있으면, 시차 광학 장치의 이미지가 이미지 표시층과 정렬되게 될 것이며 대칭 뷰윈도우가 얻어질 것이다. 시차 광학 장치에 대해 렌즈 어레이를 측방으로 움직임으로써, 이미지 표시층에 대해 심하게 불일치 정렬되는 시차 광학 장치의 이미지를 형성할 수 있음으로써, 비대칭 뷰윈도우를 형성할 수 있다. 이는 또한 도9c의 전방 배리어 변형예에도 적용된다.
도14는 비대칭 뷰윈도우를 형성할 수 있는 본 발명의 멀티뷰 방향성 디스플레이(59)를 도시하고 있다. 상기 디스플레이(59)는 전반적으로 도5의 디스플레이(28)에 대응하며, 여기에서는 도14의 디스플레이와 도5의 디스플레이간의 차이점만을 기술한다.
도14의 디스플레이(59)에서, 이미징 파워가 이미지 수단의 각 요소에 대해 일정하지 않은 점에서 상기 이미지 수단은 비대칭이다. 도14에 도시된 상기 이미지 수단에서, 이미지 수단은 비대칭 렌즈를 갖는 렌즈 어레이(29)이다. 각 렌즈는 긴 촛점거리를 갖는 부분(29a)과 짧은 촛점거리를 갖는 부분(29b)을 포함한다. 결과적으로 상기 렌즈 어레이(29)는 시차 배리어의 두개의 이미지를 형성한다. 시차 배리어의 제1 이미지(30a)는 상기 렌즈 어레이의 렌즈의 긴 촛점거리를 갖는 상기 부분(29a)에 의해 형성된다. 시차 배리어의 제2 이미지(30b)는 렌즈 어레이의 짧은 촛점거리를 갖는 부분(29b)에 의해 형성되며, 따라서 상기 제2 이미지(30b)는 시차 배리어의 제1 이미지(30a)와 렌즈 어레이(29)사이에 위치하게 된다. 또한, 상기 두 이미지는 실질적으로 동일한 크기를 갖는다.
상기 두 이미지는 이미지 표시층에 서로 엇갈리도록 표시되며, 도14는 픽셀 컬럼 C1, C3, C5에 표시된 좌측눈 이미지와, 픽셀 컬럼 C2, C4, C6에 표시된 우측눈 이미지를 도시하고 있다. 상기 좌측눈 이미지를 표시하는 픽셀 컬럼은 렌즈의 짧은 촛점거리 영역(29b)을 통과한 광으로 조명되고, 우측눈 이미지를 표시하는 픽셀 컬럼은 렌즈의 긴 촛점거리 영역(29a)을 통과한 광으로 조명된다. 따라서, 이미지 표시층(4)과 시차 배리어간의 분리는 좌측눈 이미지와 우측눈 이미지사이에서 다르다. 좌측눈 이미지(SL)에 대한 분리는 시차 배리어의 짧은 촛점 거리 이미지(30b)와 이미지 표시층(4)간의 분리와 같지만, 우측눈 이미지에 대한 분리(SR)는 시차 배리어의 긴 촛점거리 이미지(30a)와 이미지 표시층(4)간의 분리이며 따라서 SL > SR 이다. 따라서, 우측눈 이미지에 대한 뷰윈도우(14)는 좌측눈 이미지에 대한 뷰윈도우보다 큰 각범위를 갖는다.
도14의 실시예는 상기 이미지 수단이 이미지 표시층의 이미지를 형성하는 디스플레이에도 적용될 수 있다.
도15는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 멀티뷰 방향성 디스플레이(63)를 도시한 평단면도이다. 상기 디스플레이(63)는 광투과성 기판(5)상에 배치된 픽셀 이미지 표시층(4)을 포함하는 이미지 표시장치를 구성한다. 상기 디스플레이(63)는 디스플레이 뒷쪽에 배치된 광원(도시않됨)으로 부터의 광(7)에 의해 조명된다. 상기 이미지 표시층은 어떠한 광투광 표시층일 수 있고, 본 실시예에서 이미지 표시층(4)은, 예를 들어 활성 매트릭스 TFT 액정 표시층과 같은 액정층이다. 상기 이미지 표시장치는 이미지 표시층(4)의 각 측면에 하나씩 배치된 제1 및 제2 편광기와, 도15에 도시된 기판(5)의 반대쪽 이미지 표시층(5)에 배치된 제2 투명 기판, 및 액정층의 픽셀을 어드레싱하기 위한 픽셀전극 및 스위칭 요소와 같은 어드레싱 수단 등의 구성요소를 더 포함하고 있으나, 이들 요소는 전적으로 종래의 것이며 도15에 도시되어 있지 않다.
상기 디스플레이(63)는 이미지 표시 요소의 뒷쪽에 배치된 시차 광학 장치(3)를 더 구성하고 있다. 본 실시예에서, 시차 광학 장치(3)는 도15의 도면으로 연장되고 불투명 영역(11)에 의해 분리된 광투과성 슬릿(10)을 갖는 시차 배리어이다. 작동에 있어서, 구동수단(도시않됨)이 상기 픽셀 표시층(4)을 구동하여 두개의 엇갈린 이미지를 표시하고, 이는 도15에서 "R"로 표시된 픽셀 컬럼 C1, C3, C5로 하나의 이미지를 나타내고, "L"로 표시된 픽셀 컬럼 C2, C4, C6가 다른 하나의 이미지를 나타낸다. (도15에서 픽셀칼럼은 도면으로 연장되어 있음) 이는 하나의 이미지가 픽셀 칼럼 C1, C3, C5에 표시되어 우측 뷰윈도우에서 보일 수 있도록 하기 위함이다. 제2 이미지는 다른 픽셀 칼럼 C2, C4, C6에 표시되고 우측 뷰윈도우에서 보여 질 수 있다.
상기 디스플레이(63)는 상기 시차 배리어(3)와 이미지 표시층(4)사이에 부여된 두개의 이미지 수단(60, 61)을 더 구성하고 있다. 도15의 실시예에서, 각 이미지 수단은 수정체 렌즈 어레이에 의해 구성된다. 각 수정체 렌즈 어레이의 각 렌 즈는 이미지 표시층(4)의 픽셀 컬럼 C1, ... C6에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 두 수정체 렌즈 어레이는 도15에서 공통 광투과성 기판(62)의 양표면에 형성되어 있는 것으로 도시되어 있다.
도15는 이미지 수단으로서 수정체 렌즈 어레이를 도시하고 있으나, 본 발명은 이들 구체적인 형태의 이미지 수단에 한정되지 않는다. 특히, 어떤 수렴성 굴절 또는 회절 미세구조(예를 들면, 프레스넬 렌즈)도 보통 렌즈에 대신하여 사용될 수 있다. 상기 이미지 수단은 홀로그래픽 광학 요소를 사용하여 형성될 수도 있다.
상기 디스플레이(63)의 동작 원리는 시차 배리어(3)와 상기 제1 이미지 수단(60)이 방향성 조명 영역을 형성하는 것이다. 제1 이미지 수단(60)이 수정체 렌즈 어레이인 도15의 상기 실시예에서, 시차 배리어(3)의 아퍼츄어(10)를 통과한 광의 일부는 수정체 렌즈의 부분(60R)에 입사되어 전체적으로 우측 뷰윈도우를 향하고, 광의 일부는 인접한 수정체 렌즈의 부분(60L)에 입사되어 전체적으로 좌측 뷰윈도우를 향하여 진행한다. (여기에서 "우측" 및 "좌측"은 정상적인 관측위치에서 디스플레이를 보는 관측자가 보았을 때의 디스플레이의 방위에 관한 것이다.)
상기 제2 이미지 수단(61)은 시차 배리어(3)와 제1 이미지 수단(60)에 의해 이미지 표시층(4)상에 (또는 이미지 표시층의 평면에 가까운 평면상에) 형성된 방향성 조명 패턴을 이미징한다. 결과적으로, 좌측 이미지를 표시하는 픽셀 칼럼 C2, C4, C6 등은 주로 좌측 뷰윈도우를 향하여 진행하는 광에 의해 조명되고, 우측 이미지를 표시하는 픽셀 칼럼 C1, C3, C5 등은 주로 우측 뷰윈도우를 향하여 진행 하는 광에 의해 조명된다. 상기 두 이미지는 다른 방향으로 표시되므로 멀티뷰 디스플레이를 구성하게 된다.
도15의 디스플레이(63)는 표준 시차 배리어 디스플레이와 비교하여 높은 이미지 밝기를 제공한다. 도1도에 도시된 종래의 디스플레이에서는, 이미지 표시층의 픽셀이 그 픽셀이 좌측 이미지를 표시하고 있든 우측 이미지를 표시하고 있든 관계없이 좌측으로 향하는 광과 우측으로 향하는 광에 의해 조명된다. 그러나, 도15의 디스플레이(63)에서, 렌즈 어레이는 시차 배리어(3)의 투과성 영역(10)을 통과하는 광을 재분포시킴으로써, 좌측 (또는 우측)이미지를 표시하는 이미지 표시층의 픽셀이 일차적으로 좌측 (또는 우측)으로 향하는 광에 의해 조명된다. 이로써 시차 배리어의 투과성 영역(10)이 종래의 시차 배리어 디스플레이에서 보다 넓도록 해준다. 도15의 디스플레이의 다른 장점은 크로스토크가 줄어든다는 점이다.
좌측 (또는 우측) 이미지를 표시하는 픽셀이 주로 좌측 (또는 우측)으로 향하는 광에 의해 조명되기 때문에, 상기 디스플레이(63)는 보다 작은 이미지 믹싱(mixing) 영역을 제공한다. 또한 상기 제1 이미지 수단에 의해 디스플레이의 축을 따라 광이 거의 또는 전혀 진행하지 않으며, 이는 좌측 이미지와 우측 이미지사이에 낮은 강도영역을 부여한다.
상기 이미지 수단(60, 61)의 바람직한 촛점거리는, 상기 제1 이미지 수단(60)이 제2 이미지 수단(61)의 평면에 배리어(3)를 이미징하도록 하고, 또 제2 이미지 수단(61)이 이미지 표시층(4)의 평면에 상기 제1 이미지 수단(60)을 이미징하도록 하는 것이다. 따라서, 시차 배리어의 이미지와 이미지 표시층의 이미지간의 분리는 시차 배리어와 이미지 표시층간의 분리보다 작으므로, 이전 실시예에서 기술한 바와 같이 좌측뷰와 우측뷰간의 각분리가 증가된다. 이로써 이미지 수단과 시차 배리어(3)가 이미지 표시층으로부터 비교적 멀리 있어도 뷰(view)들간에 넓은 각분리가 성취될 수 있다. 이는, 예를 들어, 상기 기판(5)과 이미지 수단의 기판(62)이 둘 모두 비교적 두텁고 견고하게 할 수 있게 함으로써, 시스템의 제작을 용이하게 한다. 기판(5, 62)은 예를 들어 약 0.5 ㎜의 두께로 할 수 있다.
렌즈의 바람직한 피치는 상기 제1 이미지 수단(60)이 이미지 표시층(4)의 픽셀의 피치와 거의 같도록 하고, 또 제2 이미지 수단(61)의 피치가 이미지 표시층(4)의 픽셀의 피치와 거의 같거나 또는 거의 두배가 되도록 하는 것이다.
상기 제2 이미지 수단의 요소들은 제1 이미지 수단의 요소들과 일치 정렬하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이미지 수단이 수정체 렌즈 어레이에 의해 구성되는 경우, 제2 수정체 렌즈 어레이의 수정체 렌즈(61a)는 제1 수정체 렌즈 어레이의 대응하는 수정체 렌즈(60a)와 직접 일치 정렬되는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 구성도 가능하다. 시차 광학 장치(3)의 피치는 상기 제1 이미지 수단의 피치의 두배인 것이 바람직하다. 시차 광학 장치의 각 요소는 상기 제1 이미지 수단(60)의 두 요소간의 경계와 거의 일치 정렬되어 있어서, 시차 광학 장치가 시차 배리어이고 제1 이미지 수단이 렌즈 어레이인 경우, 도15에 도시된 바와 같이, 시차 배리어(3)의 각 투과성 영역(10)의 중심이 제1 렌즈 어레이(60)의 두 렌즈 요소간의 경계와 거의 일치 정렬된다.
도15에 도시된 시차 광학 장치, 제1 렌즈 어레이 및 제2 렌즈 어레이의 정렬 은 디스플레이의 수직축을 중심으로 대칭 배렬되는 좌측 및 우측 뷰윈도우를 제공한다. 시차 광학 장치, 제1 렌즈 어레이 또는 제2 렌즈 어레이간의 측방 불일치 정렬은 두개의 뷰윈도우의 위치에는 영향을 주지 않을 것이나, 두 뷰윈도우간의 크로스토크로 이어진다.
스페이서(도시않됨)가 구비되어 상기 제1 이미지 수단(60)과 시차 배리어(3)간의 분리를 소정의 값으로 유지되게 할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 이미지 수단(60)이 스페이서 칼럼을 구비하여 (경우에 따라 공간 간격을 두고) 상기 제1 이미지 수단(60)과 시차 광학 장치(3)간의 분리를 유지할 수 있다.
상기 시차 배리어(3)는 불투명 영역(11)이 광투과성 기판(도시않됨)에 배치된 고정 시차 배리어일 수 있다. 이와 달리, 불능케 할 수 있는 시차 배리어일 수도 있고, 예를 들면, 투명 영역(10)과 불투명 영역(11)이 예를 들어 액정층과 같은 어드레서블 층에 정의됨으로써, 액정을 스위칭하여 배리어가 불능하게 하면 그 영역에 걸쳐 균일한 투과성을 갖을 수 있다. 불능케할 수 있는 시차 배리어의 사용으로 디스플레이(63)가 종래의 2차원 디스플레이 모드로 전환될 수 있다.
도16은 본 발명의 다른 디스플레이(63')를 도시한 평단면도이다. 많은 면에서 상기 디스플레이(63')는 도15의 디스플레이(63)와 대응하며, 두 디스플레이간의 차이점만을 기술한다.
도16의 디스플레이(63')에서는 도15의 시차 배리어(3)와 별도의 백라이트는 존재하지 않는다. 대신에, 상기 디스플레이(63')는 웨이브가이드(64)와 웨이브가이드의 측면을 따라 배열된 적어도 하나의 광원(65)으로 구성된 백라이트(66)를 구 비하고 있다. 도16에는 웨이브가이드(64)의 양측면(64a, 64b)을 따라 배열된 두개의 광원(65)이 도시되어 있으나, 본 발명은 도16에 도시된 구체적 구성의 백라이트에 한정되지 않으며, 하나의 광원 또는 둘 이상의 광원을 사용할 수도 있다. 상기 광원(65)은 웨이브가이드의 각 측면의 전부 또는 거의 전부를 따라 연장되는 것이 바람직하며, 예를 들어 형광 튜브일 수 있다.
공지된 바와 같이, 광원(65)으로부터의 광은 웨이브가이드(64)로 들어가서 전반사 현상에 의해 웨이브가이드(64)내에 트랩된다. 웨이브가이드(64)의 앞면(67) 또는 뒷면에 입사되어 웨이브가이드(64)내에서 진행하는 광은 전반사를 하며 웨이브가이드로 부터 방출되지 않는다.
도16의 실시예에 다르면, 웨이브가이드의 후면(68)의 선택된 영역(69)에 확산 도트(diffusive dot)가 구비되어 있다. 만약, 웨이브가이드내에서 진행하는 광이 확산 도트가 있는 웨이브가이드 후면(68)의 영역(69)에 입사되면, 그 광은 후면(68)으로 부터 거울면과 같이 반사되지 않고, 오히려 도16에 나타낸 바와 같이 확산 도트에 의해 산란된다. 결과적으로 산란된 광은 임계각보다 작은 수직에 대해 일정 각도로 웨이브가이드 전면(67)에 입사되며, 따라서 웨이브가이드외부로 이미지 표시층(4)을 향하여 굴절된다.
확산 도트가 존재하는 영역(69)에서만 광이 웨이브가이드밖으로 산란하며, 확산 도트가 없는 영역에서는 웨이브가이드로부터 광이 방출되지 않는다. 따라서, 웨이브가이드(64)는 광을 방출하는 영역(확산 도트가 있는 영역(69)에 대응)과 크게 광을 방출하지 않는 영역을 갖는다. 만약, 확산 도트가 구비된 영역(69)이 도 16에서 도면의 평면으로 연장된 줄무늬모양을 하고 있다면, 광을 방출하는 웨이브가이드(64)의 영역은 그 크기, 형상 및 위치에 있어서 도15의 시차 배리어(3)의 불투명 투과성 영역(10)에 대응하고, 광을 방출하지 않는 웨이브가이드(64)의 영역은 그 크기, 형상, 위치에 있어서 도15의 시차 배리어(3)의 불투명 영역(11)에 상당한다. 따라서, 도16의 디스플레이의 백라이트(66)는 종래의 백라이트와 도15의 디스플레이의 시차 광학 장치(3)를 조합하고, 시차 광학 장치를 이미징하는 것으로서 제2 렌즈어레이를 고려할 수 있다. 시차 광학 장치의 이미지와 이미지 표시층간의 분리는 시차 광학 장치와 이미지 표시층간의 분리보다 작으므로, 좌측뷰와 우측뷰간의 각분리는 상기 실시예들에서와 같이 증가하고 전술한 실시예들에서의 장점이 성취된다.
확산 도트가 없는 웨이브가이드(64) 영역(69)은 흡수물질을 코팅하여 광이 이들 영역으로부터 산란되지 않도록 할 수 있다. 이로써 도15의 시차 배리어(3)의 불투명 영역(11)에 대응하도록 된 웨이브가이드 영역에 의해 방출되는 광의 강도가 낮아진다.
상기 확산 도트는 웨이브가이드의 후면(68)에 대신하여 또는 그에 더하여 웨이브가이드의 전면(67)에 구비될 수도 있다.
상기 확산 도트는 확산구조, 회절구조 또는 미세 굴절구조로 구성될 수 있다. 광이 확산 도트가 있는 영역(69)으로부터 산란하고 확산 도트가 없는 영역에서는 크게 산란되지 않는 한, 이들의 정확한 구조는 중요하지 않다.
상기 웨이브가이드(64)의 전면(67)과 상기 제1 이미지 수단의 표면은 자동적 으로 웨이브가이드(64)와 제1 이미지 수단간의 정확한 위치 정렬을 부여할 수 있도록 형성할 수 있다.
도17은 본 발명의 다른 디스플레이(63")를 도시한 평단면도이다. 상기 디스플레이(63")는 전반적으로 도15의 디스플레이(63)에 대응하며, 그 차이점만을 기술한다.
도17의 디스플레이(63")도 역시 웨이브가이드(64)와 웨이브가이드(64)의 측면을 따라 배열된 적어도 두개의 광원(65a, 65b)으로 구성된 백라이트(66)를 구비하고 있다. 상기 두 백라이트(65a, 65b)는 웨이브가이드(64)의 양측면을 따라 배열된 것으로 도16에 도시되어 있으나, 본 발명은 특정 구조의 백라이트에 한정되지 않는다. 상기 광원(65a, 65b)은 웨이브가이드의 각 측면 모서리의 전부 또는 실질적으로 전부의 모서리를 따라 연장되는 것이 바람직하며, 예를 들어 형광튜브일 수 있다.
상기 백라이트(66)는 가시스펙트럼의 광을 발하는 적어도 하나의 광원(65b)을 구성한다. 이는 가시스펙트럼의 광을 발하지 않고 가시스펙트럼 영역밖의 파장, 예를 들면, 스펙트럼의 자외선 파장의 광만을 발하는 적어도 하나의 광원(65a)을 더 구성할 수도 있다. 가시광원(65b)과 비가시광원(65a)은 서로 독립적으로 제어할 수 있다.
상기 백라이트(66)에서, 웨이브가이드(64)의 후면(68)은 평탄하지는 않지만, 거칠게 되어 있어서 웨이브가이드의 후면(68)에 입사되어 웨이브가이드(64)내에서 전파되는 광이 거울면 반사되기 보다는 산란된다. 결과적으로, 광원(65b)이 가시 광을 발할 때(다른 광원(65a)은 오프), 웨이브가이드(64)는 그 전면으로부터 그 영역전체에 걸쳐 실질적으로 균일한 강도로 가시광선을 발한다. 따라서, 디스플레이(63")는 종래의 2차원 디스플레이로서 작용하고, 방향성 효과는 없다.
가시광 스펙트럼외의 광원(65a)으로부터의 광에 의해 조명될 때, 가시광을 발하는 물질(70)이 웨이브가이드(70)의 후면(68)의 선정된 영역에 구비되어 있다. 광원(65a)이 자외선을 발하는 실시예에서는, 상기 물질(70)은 예를 들어 자외선에 의해 조명되었을 때 형광 즉 가시광을 발하는 물질일 수도 있다. 가시광원(65b)에 의해 발광된 광의 스펙스럼과 상기 물질(70)은 가시광원(65b)에 의해서만 조명될 때 상기 물질(70)이 완전히 비활성이 되도록 선정하는 것이 바람직하다.
광원(65a)이 온(ON)이고 가시광원(65b)이 오프(OFF)일 때, 자외선은 웨이브가이드로 들어가서 상기 물질(70)의 영역에 입사된다. 상기 물질(70)에 의해 가시광이 발광되지만, 상기 물질(70)이 없는 영역(71)에서는 발광하지는 않는다. 결과적으로, 가시광은 상기 물질(70)이 있는 영역에서만 발하고, 상기 물질(70)이 없는 웨이브가이드(64)에서는 가시광을 발하지 않는다. 따라서, 웨이브가이드(64)는 가시광을 발하는 영역(상기 물질(70)이 존재하는 영역에 대응)과 가시광을 심하게 발하지 않는 영역(71)을 갖는다. 만약, 상기 물질(70)이 존재하는 영역이 도17의 도면의 평면으로 연장된 줄무늬 모양을 하고 있다면, 가시광을 발하는 웨이브가이드(64) 영역은 그 크기, 형상 및 위치에 있어서 도15의 시차 배리어(3)의 투과성 영역(10)에 대응하고, 가시광을 발하지 않는 웨이브가이드(64) 영역은 그 크기, 형상 및 위치에 있어서 도15의 시차 배리어(3)의 불투명 영역(11)에 대응한다. 따라서, 도16의 디스플레이의 백라이트(66)는 종래의 백라이트 기능과 도15의 디스플레이의 시차 광학 장치(3)를 조합하고 있고, 상기 디스플레이는 방향성 모드로 동작하며, 시차 광학 장치를 이미징하는 것으로서 제2 렌즈 어레이(61)를 고려할 수도 있다. 시차 광학 장치의 이미지와 이미지 표시층간의 분리는 시차 광학 장치와 이미지 표시층간의 분리보다 작으므로, 전술한 장점이 달성된다.
상기 물질(70)은 웨이브가이드의 후면(68)에 대신하여 또는 그에 더하여 웨이브가이드의 전면(61)에 구비될 수도 있다. 상기 물질(70)로 사용하기에 적합한 형광 스트립이 동시 계속중인 영국 특허출원 제 0401064.1 호에 기재되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참고로서 포함된다.
도17의 실시예에서 상기 웨이브가이드(67)에 구비된 물질(70)은 형광물질에 한정하지 않고, 다른 대안으로서 예를 들면 인광물질을 사용할 수도 있다.
상기 디스플레이(63")는 2차원 디스플레이 모드로부터 방향성 디스플레이 모드로 용이하게 전환시킬 수 있다. 가시광원(65b)을 온으로 하고 다른 광원(65a)을 오프로 함으로써 2차원 모드로 동작시키고, 가시광원(65b)은 오프하고 다른 광원(65a)을 온으로 함으로써 방향성 모드로 동작시킬 수 있다.
도18은 본 발명의 다른 디스플레이(72)를 도시한 평단면도이다. 상기 디스플레이(72)는 많은 면에서 도15의 디스플레이(63)에 대응하며, 그 차이점만을 기술한다.
도18의 디스플레이(72)에서 시차 배리어(3)와 도15의 별도의 백라이트는 존재하지 않는다. 대신에, 상기 디스플레이(72)는 콜리메이트 광을 발하는 백라이트 (73)를 구비하거나 그에 의해 조명되며, 디스플레이(72)의 축을 따라 콜리메이트되는 것이 바람직하다.
도18의 디스플레이(72)에서, 도15의 디스플레이의 제1 이미지 수단(60)은 존재하지 않는다. 대신에, 백라이트로부터 콜리메이트 광을 전체적으로 우측 뷰윈도우 또는 좌측 뷰윈도우로 향하게 하는 광방향성 요소(60')가 구비되어 있다. 또한, 상기 광방향성 요소와 상기 제2 이미지 수단(61)은 우측 뷰윈도우를 향하는 광이 우측 이미지를 표시하는 픽셀 컬럼 C1, C3, C5를 통과하고 좌측 뷰윈도우를 향하는 광이 좌측 이미지를 표시하는 픽셀 컬럼 C2, C4, C6을 통과하도록 배열되어 있다. 따라서, 도18의 디스플레이는 도15의 디스플레이(63)를 참조하여 상기한 바와 같이 그 밝기가 개선된다.
도18의 실시예에서, 광방향성 요소(60')는 도18의 도면의 평면으로 연장된 프리즘 어레이이다. 상기 프리즘 어레이의 피치 PP 는 이미지 표시층(4)의 픽셀의 피치의 거의 두배인 것이 바람직하다. 프리즘 어레이의 일면(76)으로 들어가는 광은 렌즈 어레이(61)의 적어도 하나의 요소를 향하여 진행하고, 렌즈 어레이(61)의 각 요소는 각 픽셀을 향하는 광을 집속시킨다. 상기 광은 픽셀 평면상의 지점(77) 또는 렌즈 어레이와 픽셀(4)의 평면사이의 평면의 지점(77)에 집속될 수 있다.
백라이트로부터의 광이 집속되는 지점(77)은 광투과성 슬릿으로 작용한다. 지점(77)사이의 영역은 어둡다. 좌측 이미지와 우측 이미지간의 각분리는 지점(77)의 평면과 이미지 표시층(4)간의 분리 SV 에 의해 결정된다. 따라서, 본 실시 예에서는 이미지 수단의 기판(5)와 기판(75) 모두를 비교적 두껍고 견고하게 하면서 뷰간에 넓은 각분리를 성취할 수 있다. 기판(5, 75)은 예를 들어 약 0.5 ㎜의 두께를 가질수 있다.
상기 광방향성 요소는 프리즘 어레이에 한정되지 않으며, 다른 대안으로서 예를 들면 수정체 렌즈 어레이를 구성할 수도 있다.
도18의 실시예에서, 광방향성 요소(60')와 제2 이미지 수단(61)은 광투과성 기판(62)을 공동으로 갖는 것으로 도시되어 있다. 이와 달리, 광방향성 요소(60')와 제2 이미지 수단(61)이 각각 별도의 기판을 가질 수도 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 백라이트(73)는 콜리메이트 광을 발하는 콜리메이트 모드와 비콜리메이트 광을 발하는 비콜리메이트 모드사이를 전환할 수 있다. 상기 백라이트가 비콜리메이트 광을 발할 때, 광방향성 요소는 광을 좌측 및 우측 뷰윈도우으로만 보낼 수 없고 디스플레이는 종래의 2차원 모드로 동작한다. 따라서, 본 실시예에서는, 도18의 디스플레이(72)는 백라이트가 비콜리메이트 광 또는 콜리메이트 광을 각각 발할 수 있도록 배열되어 있음으로써 2차원 모드 또는 방향성 모드로 동작할 수 있다. 이는 백라이트(73)의 전방에 전환성 확산기를 부여함으로써 구현할 수 있다. 상기 확산기가 오프되면 백라이트의 콜리메이션이 유지되고 상기한 바와 같이 방향성 모드가 얻어진다. 상기 확산기가 온되면, 백라이트의 콜리메이션이 불능되고 2차원 모드로 된다.
도19는 본 발명의 다른 디스플레이(72')를 도시한 평단면도이다. 도18의 실시예에서와 같이, 본 실시예의 디스플레이(72')는 콜리메이트 광을 발하는 백라이 트를 구비하거나, 그에 의해 조명되며, 디스플레이(72') 축을 따라 콜리메이트되는 것이 바람직하다.
상기 백라이트(73)로부터의 광을 집속하기 위한 이미지 수단(74)이 구비되어 있다. 상기 이미지 수단(74)은 백라이트(73)에서 나온 광을 백라이트(73)와 이미지 표시층(4)사이에 배치된 다수의 분리된 지점(77)으로 집속한다. 도19의 디스플레이에서, 이미지 수단은 광투과성 기판(75)에 형성된 수정체 렌즈 어레이에 의해 형성된다. 각 수정체 렌즈 어레이의 각 렌즈는 이미지 표시층(4)의 픽셀 칼럼 C1, ... C6에 실질적으로 평행하게 연장되어 있고, 백라이트의 각 영역으로 부터 광을 지점(76)중의 하나에 집속한다.
백라이트의 광이 집속되는 지점(77)은 광투과성 슬릿으로 작용한다. 지점(77)사이의 영역은 어둡다(dark). 좌측뷰와 우측뷰간의 각분리는 지점(77)의 평면과 이미지 표시층(4)간의 분리 SV 에 의해서 결정된다. 따라서, 본 실시예는 이미지 수단의 기판(5)과 기판(75) 모두를 비교적 두껍고 견고하게 하면서 뷰들간에 넓은 각분리를 성취할 수 있다. 상기 기판(5, 75)은 예를 들면 약 0.5 ㎜의 두께를 가질 수 있다.
백라이트의 광이 집속되는 지점(77)은 도19에서 백라이트(73)와 이미지 표시층(4)사이에 놓여있는 것으로 도시되어 있다. 이와 달리, 백라이트의 광이 집속하는 지점(77)은 이미지 표시층(4)의 백라이트(73)와 반대측에 위치할 수도 있다. 백라이트의 광이 집속하는 지점(77)이 이미지 표시층(4)의 백라이트 반대측에 위치 하는 경우, 이들은 디스플레이의 다른 기판내에 있을 수도 있고 디스플레이와 관측자사이에 있을 수도 있다. (도6의 시차 배리어의 이미지(30')와 유사함) 도19에서 좌측 이미지에 할당된 것으로 도시된 픽셀은, 백라이트의 광이 집속하는 지점(77)이 이미지 표시층(4)의 백라이트(73) 반대측에 있을 경우, 도6에서 기술한 바와 같이 우측 이미지에 할당될 것이며, 그 반대의 경우도 가능하다.
바람직한 실시예로서, 이미지 수단의 측방 피치는 이미지 표시층의 픽셀 피치의 거의 두배로 되어 있다. 이 실시예는 좌측 (또는 우측) 이미지를 표시하는 픽셀 컬럼이 주로 좌측 (또는 우측)으로 향하는 광에 의해 조명되는 장점이 있음으로, 디스플레이(72')는 보다 작은 이미지 믹싱 영역과 보다 밝은 뷰윈도우를 제공한다.
더 바람직한 실시예로서, 도19의 디스플레이(72')의 백라이트(73)는 콜리메이트 광을 발하는 콜리메이트 모드와 비콜리메이드 광을 발하는 비콜리메이트 모드사이를 전환할 수 있다. 백라이트가 비콜리메이트 광을 발할 때, 이미지 수단(74)은 백라이트의 광을 지점(76)에 집속할 수 없고, 디스플레이는 2차원 모드로 작동한다. 따라서, 본 실시예에서는 도19의 디스플레이(72')는 백라이트를 비콜리메이트 광 또는 콜리메이트 광을 각각 발하도록 배열함으로써 2차원 디스플레이 모드 또는 방향성 디스플레이 모드로 동작할 수 있다. 이는 백라이트(73) 전방에 전환 확산기를 부여함으로써 가능하다. 상기 확산기는 오프로 되면, 백라이트의 콜리메이션이 유지되고 전술한 바와 같이 방향성 모드로 된다. 상기 확산기가 온으로 되면, 백라이트의 콜리메이션은 파괴되고 2차원 모드로 된다.
도19는 이미지 수단으로서 수정체 렌즈 어레이를 도시하고 있으나, 본 발명은 이와 같은 특정 형태의 이미지 수단에 한정되지 않는다. 원칙적으로, 어떤 수렴성 회절 또는 굴절 미세구조(예를 들면, 프레스넬 렌즈)도 통상의 렌즈대신에 사용될 수 있다. 또한, 이미지 수단은 홀로그래픽 광학 요소를 사용하여 형성될 수도 있다.
도15에서 19의 실시예에서, 각 렌즈 어레이(60, 61, 61')는 기판(62)과 일체형일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 만약, 렌즈 어레이(60, 61, 61')가 기판(62)과 일체형이 아니면, 렌즈 어레이의 굴절율이 기판(62)의 굴절율과 같거나 또는 다를 수 있다. 상기 기판(62)은 예를 들어 글래스 기판일 수도 있다.
도15에서 19의 실시예에서, 이미지 수단(60, 60', 61) (도면에서 렌즈 또는 프리즘 어레이)은 이미지 표시패널의 기판(5) 및/또는 백라이트(73)에 접착제를 이용하여 부착할 수 있다. 접착제는 렌즈 또는 프리즘층 물질의 굴절율보다 훨씬 낮은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다. 상기 렌즈 또는 프리즘층은 예를 들어 글래스 또는 플래스틱 재료와 같은 적절한 재료로 형성되어도 좋다.
상기 실시예들은 슬릿이 배리어에 걸쳐 반복하여 균일하게 배열된 표준형의 시차 배리어를 이용하는 것으로 기술되어 있다. 동시 계속중인 영국 특허 출원 제 0228644.1, 0306516.6 및 0315170.1 호에 시차 배리어가 비표준형인 디스플레이가 개시되어 있다. 예를 들면, 동시 계속중인 출원 제0306516.6 호에 개제된 시차 배리어는 슬릿이 그룹간 분리에 의해 이격된 반복 그룹으로 배열되어 있고 각 그룹의 슬릿은 그룹간 분리보다 작은 그룹간 분리만큼 이격되어 있다. 이러한 비표준형 시차 배리어는, 시차 광학 장치와 이미지 수단이 상호작용하여 소정의 비표준형 시차 광학 장치의 이미지를 형성할 수 있으므로 본 발명의 실시예에 포함할 수 있다. 이는 (a) 상술한 균일한 렌즈 어레이(29)와 조합하여 비표준형 시차 광학 장치(3)를 가지고, (b) 비표준형 렌즈 어레이(29)와 조합하여 상술한 표준형 시차 광학 장치(3)를 가지며, 상기 비표준형 렌즈 어레이(29)는 반드시 실린더형이 아니거나 반드시 직선형일 필요가 없거나 렌즈 평면에 불투명 패취를 포함할 수 있는 렌즈로 적절히 패턴화시킬 수 있으며, 또는 (c) 비표준형 시차 광학 장치(3)와 비표준형 렌즈 어레이(29)를 모두 구비함으로써 성취될 수 있다.
렌즈 에레이를 포함하는 전술한 임의의 실시예에서, 렌즈 어레이는 그린(GRIN)(그레이드 인덱스) 렌즈의 어레이일 수 있다.
도20은 도16의 디스플레이(63')의 백라이트의 변형을 도시한다. 도20의 백라이트는 제1 웨이브가이드(94) 및 제1 파장의 측면을 따라 배열된 하나 이상의 제1 광원(95)를 포함한다. 두 개의 광원(95)이 제1 웨이브가이드(94)의 대향 측면(94a, 94b)을 따라 배열되어 도20에 도시되지만, 본 발명은 이러한 특정 형상에 제한되지 않고 단지 하나의 광원 또는 두 개 이상의 광원이 구비될 수 있다. 광원(95)은 바람직하게는 제1 웨이브가이드의 각각의 모든 또는 사실상 모든 측면을 따라 연장되고 예를 들어 형광 튜브일 수 있다.
확산 도트가 제1 웨이브가이드(94)의 후면(94c)의 선택된 구역(84)에 구비된다. 확산 도트가 존재하는 구역(84)은 에를 들어 스트라이프형이고 도20의 종이의 평면으로 연장될 수 있다. 만약 제1 웨이브가이드 내에 전파하는 광이 확산 도트 가 구비되는 웨이브가이드의 전면(94c) 구역(84)에 입사되면, 광은 거울같이 반사되지 않고 다소 상기 도16을 참조하여 설명된 바와 같이 제1 웨이브가이드로부터 산란된다(도20에서 관찰자는 그 페이지의 상부에 있다고 가정되고 광은 일반적으로 상향으로 제1 웨이브가이드(94)로부터 산란된다.).
백라이트는 제2 웨이브가이드(94') 및 제1 웨이브가이드의 측면을 따라 배열된 하나 이상의 제2 광원(95')을 포함한다. 제2 웨이브가이드(94')는 뒤에 위치되고 제1 웨이브가이드(94)에 일반적으로 평행하고, 제2 웨이브가이드(94')는 일반적으로 제1 웨이브가이드(94)의 크기 및 형상에 상응한다. 두 개의 제2 광원(95')은 도20에 도시되고 제2 웨이브가이드(94')의 대향 측면(94a', 94b')을 따라 배열되지만, 본 발명은 이러한 특정 형상에 제한되지 않고, 단지 하나의 제2 광원 또는 두 개 이상의 제2 광원이 사용될 수 있다. 광원(95')은 바람직하게는 제2 웨이브가이드의 모든 또는 사실상 모든 각각의 측면을 따라 연장되고, 예를 들어 형광 튜브일 수 있다.
확산 도트(89)는 제2 웨이브가이드(94')의 사실상 모든 전면(94d')에 대해 구비된다. 따라서, 제2 광원(95')이 조명될 때, 광은 대부분의 영역에 걸쳐 제2 웨이브가이드의 전면(94d')으로부터 분산된다.
따라서, 도20의 백라이트는 "패턴화된 모드"와 "균일한 모드" 사이에서 변경될 수 있다. "패턴화된 모드"에서, 제1 광원(95)이 조명되고 제2 광원(95')은 조명되지 않는다. 광은 제1 웨이브가이드(94)에서만 전달되고, 백라이트는 광을 발하는 구역(이러한 구역은 확산 도트가 존재하는 구역(84)에 상응함)을 갖고 광을 발하지 않는 구역(이러한 구역은 확산 도트가 존재하지 않는 구역에 상응함)을 갖는다. "균일한 모드"에서, 제2 광원(95)이 조명되고 광은 제2 웨이브가이드에서 전달된다. 확산 도트(89)가 제2 웨이브가이드(94')의 사실상 전체 전면(94d')에 대해 구비되기 때문에, 백라이트는 "균일한 모드"의 전체 영역에 걸쳐 사실상 균일한 조명을 제공한다. 도20의 백라이트를 구비한 디스플레이는 "패턴화된 모드"에서 "균일한 모드"로 변경함으로써 방향성 디스플레이 모드에서 종래 2-D 디스플레이 모드로 변경될 수 있다.
"균일한 모드"에서, 제1 광원(95)이 조명될 수 있거나 또는 조명되지 않을 수 있다. 바람직하게는, 제1 광원은 ON 으로 연속적으로 유지될 수 있고, 백라이트는 제2 광원(95')을 ON 또는 OFF로 각각 변경시킴으로써 "균일한 모드" 또는 "패턴화된 모드"에 놓인다. (패턴화된 웨이브가이드가 균일한 모드에서 조명되어 유지되게 하는 것은 백라이트 영역을 따라 강도에서 약간의 변화를 야기할 수 있지만, 이런 가능한 단점은 제2 광원(95')만을 변경시키는 필요에 의해 몇몇 적용예에서 보다 중대해질 수 있다.)
제1 웨이브가이드의 후면(94c)에서 내부 반사 발생을 보증하기 위해, 제1 웨이브가이드(94)와 제2 웨이브가이드(94') 사이의 공간이 제1 웨이브가이드(94)보다 더 낮은 굴절률을 갖는 것이 필요하다. 이는 제1 웨이브가이드(94)와 제2 웨이브가이드(94') 사이의 공기 간극을 제공하여 편리하게 수행될 수 있거나, 이와 달리 제1 웨이브가이드(94)와 제2 웨이브가이드(94') 사이 공간이 낮은 굴절률을 가진 광투과성 재료로 충진될 수 있다.
확산 도트가 제1 웨이브가이드(94) 상에 제공되는 구역(84)의 후면이 예를 들어 금속 코팅을 도포함으로써 반사적일 수 있다. 만약 이것이 행해지면, 확산 도트에 의해 제2 웨이브가이드(94')를 향해 산란된 임의 광이 관찰자를 향해 후방으로 반사된다. (만약 확산 도트가 제1 웨이브가이드(94) 상에 제공되는 구역(84)의 후면이 반사적으로 형성되면, 반사기가 제2 웨이브가이드(94)로부터 상방으로 산란되는 광을 차단하기 때문에 제1 광원 및 제2 광원이 균일한 모드를 달성하도록 조명되는 것이 필요하다.)
각각의 웨이브가이드는 (도시되지 않은) 반사방지 코팅이 구비될 수 있다.
도21은 본 발명의 다른 백라이트를 도시한다. 백라이트는 웨이브가이드(94) 및 그 웨이브가이드의 측면을 따라 배열된 하나 이상의 광원(95)을 포함한다. 두 개의 광원(95)은 도21에 도시되고 웨이브가이드(94)의 대향 측면(94a, 94b)을 따라 배열되지만, 본 발명은 이러한 특정 형상에 제한되지 않고, 단지 하나의 광원 또는 두 개 이상의 광원이 사용될 수 있다. 광원(95)은 바람직하게는 웨이브가이드의 모든 또는 사실상 모든 각각의 측면을 따라 연장되고, 예를 들어 형광 튜브일 수 있다.
웨이브가이드(94)는 두 개의 광투과성 기판(92, 93) 사이에 개재된 액정 금속(87)의 층을 포함할 수 있다. 액정층은 예를 들어, 전계가 액정층(87)을 따라 가해지게 하는 (도시되지 않은) 전극에 의해 어드레스가능하다. (도21의 파선에 의해 나타내어진) 액정층의 구역(87A, 87B)은 예를 들어, 전계가 액정층의 선택된 구역을 따라 가해지게 하는 적절하게 패턴화된 전극의 사용에 의해 서로로부터 독 립적으로 어드레스가능하다. 액정층의 구역(87A, 87B)은 예를 들어, 스트라이프형일 수 있고 도21에서 페이지의 평면으로 연장된다.
액정층의 구역(87A, 87B)은 산란 모드 또는 선명한 광투과성 모드로 변경될 수 있다. 만약 모든 액정 구역이 광투과성 모드로 변경되면, 광은 최소 산란을 가진 웨이브가이드에 전달되고, 광은 상부 기판(92)의 상부면(92a)에서 내부 반사를 겪고, 상부 기판(92) 및 액정층(87)을 통해 하부 기판(93)으로 통과하고, 하부 기판(93)의 하부면(93b)에서 내부 반사를 겪고, 상부 기판 등을 향해 후방으로 반사된다. 거의 또는 어떤 광도 웨이브가이드로부터 방출되지 않는다.
웨이브가이드로부터 광의 방출을 야기하기 위해, 하나 이상의 액정 구역은 도21에서 85로서 개략적으로 도시된 산란 구역을 형성하도록 변경된다. 제1 웨이브가이드 내에서 전달되는 광이 산란 구역(85)에 입사될 때, 광은 상기 도16을 참조하여 설명된 바와 같이 웨이브가이드로부터 산란된다(도21에서, 관찰자는 그 페이지의 상부에 있다고 가정되고 광은 일반적으로 상방향으로 웨이브가이드(94)로부터 산란된다.).
도21은 모든 교번식 액정 구역(87A)이 산란 구역(85)을 생성하도록 변경될 때의 웨이브가이드를 도시한다. 다른 액정 구역(87B)은 산란되지 않도록 변경된다. 광은 일반적으로 산란 구역(85)에 상응하는 웨이브가이드(94)의 전면의 구역으로부터만 발하고, 백라이트는 "패턴화된 모드"에서 작동한다.
만약 모든 액정 구역(87A, 87B)이 산란 구역을 형성하도록 변경되면, 액정층(87)은 광이 웨이브가이드(94)의 사실상 전체 영역으로부터 발하게 되도록 사실상 그 전체 영역에 걸쳐 광을 산란시킨다. 따라서, 모든 액정 구역(87A, 87B)이 산란 구역을 형성하도록 변경될 때 백라이트는 "균일한 모드"에서 작동한다. 따라서, 백라이트는 액정 구역을 변경시킴으로써 "패턴화된 모드"와 "균일한 모드" 사이에서 변경될 수 있다. 도21의 백라이트를 구비한 디스플레이는 "패턴화된 모드"에서 "균일한 모드"로 백라이트를 변경함으로써 방향성 디스플레이 모드에서 종래 2-D 디스플레이 모드로 변경될 수 있다.
도21의 백라이트의 일 실시예에서, 상부 기판(92)의 후면(92b)은 그 전체 영역에 걸쳐 완만하다. 이 실시예는 층(87)이 예를 들어 중합체-분산된 액정(PDLC)와 같이 광을 산란시키는 상태와 상당한 산란없이 광을 투과시키는 상태 사이에서 변경될 수 있는 액정 재료를 포함하는 것이 요구된다. 산란 구역(85)은 액정층의 구역을 그 산란 모드로 변경함으로써 달성된다.
따라서, 예를 들어, 액정층의 구역(87A)은 산란 구역(85)을 형성하도록 산란 모드로 변경되고, 상부 기판(92)에서 액정층의 구역(87A)으로 통과하는 광은 그 액정에 의해 산란되고 일부 광은 상방으로 반사되고 웨이브가이드(94)의 전면으로부터 통과할 수 있다. 역으로, 액정층의 구역(87B)은 비산란 모드로 변경되고, 상부 기판(92)에서 액정층의 구역(87B)으로 통과하는 광은 그 액정에 의해 산란되지 않고 하부 기판으로 관통한다. 비산란 모드의 액정층의 구역(87B)으로, 백라이트는 "패턴화된 모드"에 있다.
백라이트의 "균일한 모드"를 달성하기 위해, 액정층의 모든 구역(87A, 87B)은 산란 모드로 변경된다. 웨이브가이드(94)의 후면은 다음에 사실상 전체 영역에 절쳐 산란된다.
이 실시예에서, 비산란 구역 및 산란 구역(85)의 크기 및 위치를 변경하는 것이 가능하다. 예를 들어, 2:1 애퍼쳐 배리어 비율을 가진 시차 배리어를 시뮬레이트하기 위해 두 개의 인접 액정 구역을 산란 모드로, 다음 액정 구역을 비산란 모드로, 다음 두 개의 액정 구역을 산란 모드로, 다음 액정 구역을 비산란 모드 등으로 변경하는 것이 가능하다.
이와 달리, 산란 구역(85)의 원하는 위치에 상응하는 상부 기판(92)의 후면(92b) 구역은 이러한 구역이 항상 광을 산란하도록 거칠어질 수 있다. 백라이트는 액정 구역(87B)을 각각 산란 모드 또는 비산란 모드로 변경함으로써 "균일한 모드"와 "패턴화된 모드" 사이에서 변경될 수 있다.
다른 대체예로서, 상부 기판의 후면(92b)은 전체 영역에 걸쳐 광학적으로 거칠 수 있다. 이 실시예는 변경될 수 있는 굴절률을 가진 액정 재료 층(87)을 필요로 한다. 산란 구역(85)은 액정의 굴절률이 웨이브가이드(94)의 굴절률과 정합하지 않도록 그 상응하는 액정 구역(87A)을 변경하여 달성된다. 상부 기판에 전달되는 광은 상부 기판 후면의 광학적으로 거친면을 "만나고" 산란된다.
비산란 구역은 구역(87B)에서 액정의 굴절률이 상부 기판(92)의 굴절률과 정합하도록 그 상응하는 액정 구역(87B)을 변경하여 달성된다. 상부 기판에 전달되는 광은 광학적으로 거친면을 "만나지" 않고, 산란되지 않고(하부 기판의 후면(93b)에서 이어서 내부적으로 반사되고) 액정층 안으로 통과한다.
만약 산란 구역의 위치가 고정되면 반사기는 산란 구역(85) 뒤에 구비될 수 있고, 이는 도21에서 86으로 도시된다. 후방 기판(93)을 향해 산란되는 임의의 광은 관찰자를 향해 반사기(86)에 의해 반사된다.
도22은 다른 백라이트를 도시한다. 백라이트는 웨이브가이드(94) 및 웨이브가이드의 측면을 따라 배열된 하나 이상의 광원(95)을 포함한다. 두 개의 광원(95)은 도22에 도시되고 웨이브가이드(94)의 대향 측면(94a, 94b)을 따라 배열되지만, 본 발명은 이런 특정 형상에 제한되지 않고 단지 하나의 광원 또는 두 개 이상의 광원이 사용될 수 있다. 광원(95)은 바람직하게는 모든 또는 사실상 모든 웨이브가이드의 각각의 측면을 따라 연장되고 예를 들어 형광 튜브일 수 있다.
확산 도트는 웨이브가이드(94)의 후면(94c)의 선택된 구역(84)에 구비된다. 확산 도트가 존재하는 구역(84)은 예를 들어 스트라이프 형상일 수 있고 도20의 페이지의 평면으로 연장된다. 만약 제1 웨이브가이드 내에 전달되는 광이 확산 도트가 구비되는 웨이브가이드의 전면(94c)의 구역(84)에 입사되면 광은 거울식으로 반사되지 않고 다소 상기 도16을 참조하여 설명된 바와 같이 제1 웨이브가이드로부터 산란된다(도22에서 관찰자는 페이지의 상부에 있다고 가정되고 광은 일반적으로 상방향으로 제1 웨이브가이드(94)로부터 산란된다.)
렌즈 어레이(88)가 웨이브가이드(94)의 전면에 배치된다. 렌즈 어레이는 제1 방향(90, 또는 방향의 제1 범위) 및 제2 방향(91, 또는 방향의 제2 범위)으로 주로 웨이브가이드(94)에 의해 발하게 되어 좌측으로 지향된다. 제1 방향(90, 또는 방향의 제1 범위) 및 제2 방향(91, 또는 방향의 제2 범위)은 바람직하게는 그 수직 방향을 포함하는 방향의 제3 범위에 의해 분리된다. 광이 주로 제1 및 제2 방향 (90, 91 또는 방향의 제1 및 제2 범위)으로 지향되기 때문에, 제1 및 제2 방향(90, 91 또는 방향의 제1 및 제2 범위)에서의 광의 강도는 방향의 제3 범위에서의 강도보다 더 크다. 제1 방향(90, 또는 방향의 제1 범위) 및 제2 방향(91, 또는 방향의 제2 범위)은 수직 방향의 대향 측면에 있고, 바람직하게는 수직에 대해 사실상 대칭적이다.
도22의 백라이트는 방향성 디스플레이로 사용하기에 특히 적절하다. 전형적인 듀얼 뷰 디스플레이는 예를 들어 두 개의 이미지를 표시하고, 그 이미지는 수직 방향의 대향 측면에 놓인 방향을 따라 표시된다. 도22의 백라이트는 광을 주로 두 개의 이미지가 듀얼 뷰 디스플레이에 의해 표시되는 방향으로 지향시켜 밝은 이미지를 생성한다. 반대로, 종래의 백라이트는 수직 방향을 따라 가장 큰 강도를 갖고 축에서 벗어난(off-axis) 방향으로부터 볼 때 낮은 강도를 갖는다.
4 뷰 조명 시스템은 마이크로렌즈의 2D 어레이 및 확산 도트의 2D 어레이를 사용하여 생성될 수 있다. 이는 2개의 뷰 위에 2개의 뷰가 배열된 4개의 뷰를 제공하여 뷰의 수평 및 수직 분리를 제공한다.
도23은 다른 백라이트를 도시한다. 이 백라이트는 방출된 광이 두 개의 양호한 방향(90, 91 또는 방향의 범위)으로 지향하기 위한 렌즈 어레이를 구비한다는 점에서 도22의 백라이트와 유사하다. 도23의 백라이트는 제2 웨이브가이드(95)의 각각의 측면을 따라 배열된 제2 웨이브가이드(94') 및 제2 광원(95')을 더 포함한다. 확산 도트(89)는 제2 웨이브가이드(95')의 사실상 전체 전면에 걸쳐 구비된다. 도23의 제2 웨이브가이드(95')는 일반적으로 도20의 제2 웨이브가이드(95')에 상응한다. 도23의 백라이트는 도20의 백라이트용으로 상술된 방식으로 "패턴화된 모드"와 "균일한 모드" 사이에서 변경될 수 있다.
도20 내지 도23의 백라이트는 예를 들어 도16의 디스플레이(63') 또는 도17의 디스플레이(63')에 합체될 수 있다.
도20 내지 도23의 실시예에서, 확산 도트의 밀도는 광원(95)으로부터의 거리가 증가할 때 웨이브가이드 내에 전달되는 광의 강도의 감소를 보상하기 위해 공간 조명 균일성을 변경하도록 조정될 수 있다. 이는 도20 및 도23의 실시예에서 양 쪽의 웨이브가이드에 적용될 수 있다.
도20 내지 도23의 실시예에서, 확산 도트는 프리즘, 돌출부 등과 같은 미세 반사 구조물에 의해 대체될 수 있다. 이는 예를 들어, 확사도트가 구비되는 웨이브가이드의 구역으로부터 방출의 방향성을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
전술한 실시예들은 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않고서도 많은 방법으로 변형될 수 있다. 가능한 변형예는, 반드시 이에 한정되지는 않지만, 다음과 같다.
단일 렌즈 어레이로 된 이미지 수단이 구비된 모든 실시예에서, 이미지 수단은 그 유효 등가물이 그 실시예의 이미지 수단에 대해 언급된 위치에서 동일한 유효 촛점거리를 갖는 단일 렌즈 어레이가 되는 실(real)렌즈의 그룹 어레이로 구성될 수도 있다.
이미지 수단이 시차 광학 장치를 이미징하는 상기 모든 실시예에서, 디스플레이는 하나 이상의 시차 광학 장치를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 시 차 광학 장치는 상기 이미지 수단에 의해 이미징된다. 다른 하나의 시차 광학 장치는 크로스토크를 개선하거나 제2 뷰윈도우를 제거하기 위해 광을 개량하기 위해 구비될 수 있다. 제2 시차 광학 장치를 구비하는 것이, 예를 들면, 도7b에 기술된 문제점에 대한 해결책을 제공하게 될 것이다. 제2 광학장치는 크로스토크 또는 제2 뷰윈도우를 줄이기 위한 상기 다른 기술과 관련하여 사용될 수 있다.
전술한 디스플레이들은 두개의 뷰를 표시한다. 그러나, 전술한 어떤 실싱예도 단지 두개의 뷰만을 디스플레이하는 것에 한정되지는 않으며, 두개 이상의 뷰를 표시할 수도 있다. 또한, 전술한 디스플레이들은 측방으로 분리된 뷰윈도우를 제공하지만, 본 발명은 수직으로 분리된 뷰윈도우를 제공하거나 또는 측방으로 분리된 뷰윈도우 및 수직으로 분리된 뷰윈도우 모두를 제공하는 디스플레이에 적용될 수 있다.
도9d의 디스플레이의 이미지 수단은 도9a의 디스플레이의 이미지 수단과 유사한 방법으로 3개의 렌즈 어레이로 구성할 수도 있다.
도11의 디스플레이는 변형된 2차 윈도우들을 제거하기 위해 도7f의 디스플레이에 구비된 것과 유사한 불투명 플랜지의 루버(louvre) 배열을 구비할 수도 있다.
본 발명의 디스플레이에서는, 시야각 분리가, 한편으로는, 하나의 시차 광학 장치 이미지와 이미지 표시층간의 거리에 의해, 다른 한편으로는, 다른 시차 광학 장치와 이미징되지 않은 이미지 표시층간의 거리에 의해 결정된다. 이 거리를 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층간의 분리보다 작게함으로써, 시야각 분리를 증 가시킬 수 있다. 본 발명은 디스플레이의 어떠한 기판의 두께도 줄일 필요가 없으며, 따라서 두텁고 견고한 기판을 사용할 수 있다.

Claims (45)

  1. 시차 광학 장치(3)와, 픽셀 이미지 표시층(4), 및 상기 시차 광학 장치(3)와 이미지 표시층(4)중 하나를 이미징하기 위한 이미지 수단(29, 29', 39, 43, 44, 45, 47, 48, 61)을 구성하고 있으며, 시차 광학 장치와 이미지 표시층중 상기 하나의 이미지와 시차 광학 장치와 이미지 표시층중 다른 하나간의 분리가 상기 시차 광학 장치와 상기 이미지 표시층간의 분리보다 작음으로써, 디스플레이에 의해 형성된 두개의 뷰윈도우(13, 14)간의 각분리를 증가시키는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  2. 시차 광학 장치(3)와, 픽셀 이미지 표시층(4), 및 상기 시차 광학 장치를 이미징하기 위한 이미지 수단(29, 29', 39, 43, 44, 45, 47, 48, 61)을 구성하고 있으며, 상기 시차 광학 장치(3)와 이미지 표시층(4)간의 이미지(30, 30')가 상기 시차 광학 장치(3)와 상기 이미지 표시층(4)간의 분리보다 작거나 또는 크게됨으로써 디스플레이에 의해 형성된 두 뷰윈도우(13, 14)간의 각분리를 각각 증가시키거나 또는 감소시키는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  3. 시차 광학 장치와, 픽셀 이미지 표시층, 및 상기 시차 광학 장치와 상기 이미지 표시층중 하나를 이미징하기 위한 이미지 수단을 구성하고 있고, 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지가 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시 층의 피치와 실질적으로 동일한 피치를 갖는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층과 실질적으로 동일한 피치를 갖는 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지를 형성하도록 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  5. 제3항에 있어서, 상기 이미지 수단은, 사용시, 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층중의 하나의 이미지와 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층중 다른 하나간의 분리가 상기 시차 광학 장치와 이미지 표시층간의 분리보다 작거나 혹은 크게되도록 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지를 형성함으로써, 상기 디스플레이에 의해 형성된 두 뷰윈도우간의 각분리를 각각 증가시키거나 감소시키는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 광학 장치(3)가 이미지 표시층(4)의 뒷쪽에 배치되어 있고, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치(3)와 이미지 표시층(4)사이에 배치되어, 사용시, 시차 광학 장치(3)의 이미지(30, 30')를 형성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 이미지 표시층(4)이 상기 시차 광학 장치(3)의 뒷쪽에 배치되어 있고, 상기 이미지 수단이 이미지 표시층(4)과 시차 광학 장치(3)사이에 배치되어, 사용시, 이미지 표시층의 이미지를 형성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치 요소 또는 이미지 표시층 픽셀의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 이미지를 형성하도록 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층의 픽셀의 폭보다 큰 폭을 가지는 상기 시차 광학 장치요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 이미지를 형성하도록 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 폭의 정수배와 실질적으로 같은 폭을 갖는 상기 시차 광학 장치 요소 또는 이미지 표시층 픽셀의 이미지를 형성하도록 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단은 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층의 폭보다 작은 폭을 갖는 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 이미지를 형성하도록 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 폭의 정수분의 일과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 상기 시차 광학 장치 요소 또는 상기 이미지 표시층 픽셀의 이미지를 형성하도록 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  13. 제11항에 있어서, 상기 시차 광학 장치 요소중 적어도 하나의 요소의 이미지를 차단하는 차단수단을 더 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  14. 제13항에 있어서, 상기 차단장치가 상기 이미지 수단과 상기 시차 광학 장치 및 상기 이미지 표시층중 어느 하나사이에 연장되어 있는 다수의 불투명 영역을 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 광학 장치의 이미지 또는 상기 이미지 표시층의 이미지의 평면과 실질적으로 일치하도록 위치된 확산층을 더 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 가변 촛점거리를 가지고 있는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  17. 제16항에 있어서, 상기 이미지 수단의 촛점거리를 제어하기 위한 제어기를 더 포함하고 있는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  18. 제17항에 있어서, 상기 디스플레이와 관측자간의 거리를 결정하기 위한 제1 트랙킹 수단을 더 포함하고, 사용시, 상기 제어기가 상기 트랙킹 수단으로 부터의 출력을 수신함으로써 상기 디스플레이와 상기 관측자간의 거리에 의거하여 상기 이미지 수단의 촛점거리를 제어하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 가변 촛점거리 및 가변 배율을 갖는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  20. 제19항에 있어서, 상기 이미지 수단의 촛점거리 및 배율을 제어하기 위한 제어기를 더 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  21. 제16항에 있어서, 확산층을 더 구성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  22. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 렌즈 어레이를 구성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  23. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 제1 및 제2 불능케 할 수 있는 렌즈 어레이를 포함하고, 상기 제1 렌즈 어레이는 제2 렌즈 어레이에 대해 측방으로 변위되어 있고, 상기 디스플레이는 상기 제1 렌즈 어레이 또는 상기 제2 렌즈 어레이중 어느 하나을 가능케하고 다른 하나를 불능케 하기 위한 제어기를 구성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  24. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치 및 상기 이미지 표시층중 어느 하나에 대해 측방으로 움직일 수 있는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  25. 제23항에 있어서, 상기 디스플레이에 대해 관측자의 측방 위치를 결정하기 위한 제2 트랙킹 수단을 더 구성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  26. 제23항에 있어서, 상기 디스플레이에 대해 관측자의 측방 위치를 결정하기 위한 제2 트랙킹 수단을 더 포함하고, 사용시, 상기 제어기가 상기 제2 트랙킹 수단으로 부터의 출력을 수신하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  27. 제24항에 있어서, 상기 디스플레이에 대해 관측자의 측방 위치를 결정하기 위한 제2 트랙킹 수단을 더 구성하고, 상기 시차 광학 장치 및 상기 이미지 표시층중 어느 하나에 대한 상기 이미지 수단의 측방 위치가 상기 제2 트랙킹 수단으로 부터의 출력에 의거하여 제어하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  28. 제18항에 있어서, 상기 디스플레이의 관측자를 확인하기 위한 수단을 더 구성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  29. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치 및 상기 이미지 표시층중 어느 하나에 대해 고정되어 있고, 상기 시차 광학 장치 및 상기 이미지 표시층중 다른 하나에 대해 이동할 수 있는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  30. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 상기 이미지 표시층 또는 상기 시차 광학 장치에 대해 측방으로 오프셋되어 있는 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층의 이미지를 형성하도록 되어 있음으로써, 사용시, 상기 디스플레이가 제1 이미지의 각범위가 제2 이미지의 각범위와 다른 제1 및 제2 이미지를 표시하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  31. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 비대칭 이미지 수단을 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  32. 제31항에 있어서, 상기 이미지 수단의 각 요소가 제1 촛점거리를 갖는 제1 부분과 상기 제1 촛점거리와 다른 제2 촛점거리를 갖는 제2 부분을 구성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  33. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 수단이 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층의 이미지가 가상 이미지가 되도록 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  34. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층이 상기 이미지 수단과 상호작용하여 불균일 피치를 갖는 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층의 이미지를 형성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  35. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층이 상기 상기 이미지 수단과 상호작용하여 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층에 대해 상기 시차 광학 장치 및 상기 이미지 표시층중 다른 하나의 반대측에 상기 시차 광학 장치 또는 이미지 표시층의 이미지를 형성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  36. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층이 상기 이미지 수단과 상호작용하여 상기 디스플레이의 바깥에 상기 시차 광학 장치 또는 상기 이미지 표시층의 이미지를 형성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  37. 콜리메이트 백라이트(73)와, 픽셀 이미지 표시층(4)과, 상기 이미지 표시층에 또는 그 근방에 상기 콜리메이트 백라이트를 이미징하기 위한 이미지 수단(61, 74)을 구성하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  38. 제37항에 있어서, 상기 이미지 수단(61, 74)이 실질적으로 상기 이미지 표시층의 평면에 상기 콜리메이트 백라이트를 이미징하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  39. 제37항에 있어서, 상기 이미지 수단(61, 74)이 상기 백라이트와 상기 이미지 표시층사이의 평면에 상기 콜리메이트 백라이트를 이미징하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  40. 제37항에 있어서, 상기 이미지 수단(61, 74)이 상기 백라이트에 대해 상기 이미지 표시층의 반대쪽 평면에 상기 콜리메이트 백라이트를 이미징하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  41. 제37항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백라이트가 선택적으로 콜리메이크 밸라이트 또는 비콜리메이트 백라이트로서 작용하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  42. 한면에 시차 광학 장치를 수반하고 다른 한면에 렌즈 어레이를 수반하고 있는 광투과성 기판을 구성하는 광학장치.
  43. 제42항에 있어서, 상기 시차 광학 장치가 상기 기판의 상기 한면에 또는 그에 인접하여 형성되는 광학장치.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서, 상기 렌즈 어레이가 상기 기판의 상기 다른 한면에 또는 그에 인접하여 형성되는 광학장치.
  45. 제42항 또는 제43항에 있어서, 상기 기판, 상기 시차 광학 장치 및 상기 렌즈 어레이가 일체형으로 형성되는 광학장치.
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