KR101555892B1 - 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치 - Google Patents

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마틴 지. 에이치. 히딩크
지월트 시에베 티. 드
오스카 에이치. 윌렘센
미쉘 씨. 제이. 엠. 비센베르그
토마스 씨. 크라안
드 벡 마크 제이. 알. 오프
렘코 티. 제이. 무이지스
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

뷰들의 해상도를 저하시키기 않고 개선된 3 차원 효과를 제공하는 방법의 문제점을 해결하는 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치가 개시된다. 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치는: 디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖는 이미지 형성 수단; 이미지 형성 수단에 위치결정되어 배치되고, 뷰 형성 소자들의 어레이를 갖는 뷰 형성 수단으로서, 상기 뷰 형성 소자들 각각은 상기 디스플레이 픽셀들의 그룹들의 출력들을 상이한 방향들로 사용자에게 투영된 복수의 뷰들로 포커싱하도록 구성 가능한, 상기 뷰 형성 수단; 및 뷰 형성 수단에 위치결정되어 배치된 뷰 편향 수단으로서, 상기 복수의 뷰들이 상기 사용자에게 투영되는 방향들을 선택 가능하게 변경하도록 구성된, 상기 뷰 편향 수단을 포함한다. 뷰 편향 수단은 제 1 편광 방향을 갖는 광에 대해 제 1 굴절률을 갖고 제 2 편광 방향을 갖는 광에 대해 제 2 굴절률을 갖는 적어도 하나의 복굴절 프리즘(birefringent prism)을 포함한다. 뷰 편향 수단은 제 1 또는 제 2 편광 방향을 갖는 디스플레이 광을 복굴절 프리즘에 제공하기 위해 복굴절 프리즘에 위치결정되는 편광 스위치를 추가로 포함한다. 이미지 형성 수단, 뷰 형성 수단 및 뷰 편향 수단의 특정 설비들은 픽셀들 및 편향된 뷰들과 연관된 가상의 픽셀들의 고른 분포를 제공한다.

Description

오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치{AUTO-STEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖는 디스플레이 패널과 같은 이미지 형성 수단, 및 뷰 형성 수단을 포함하는 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치(auto-stereoscopic display device)에 관한 것이다. 뷰 형성 수단은 디스플레이 픽셀들이 보여지는 이미지 형성 소자 위에 배치된 렌티큘러 렌즈 소자들(lenticular elements)의 어레이일 수 있다. 본 발명은 또한 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치를 구동시키는 방법에 관한 것이다.
공지된 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치는 제 GB 2196166 호에 기재되어 있다. 이러한 공지된 장치는, 디스플레이를 생성하기 위해 이미지 형성 요소로서 작동하는 디스플레이 픽셀들의 행 및 열 어레이를 갖는 2 차원 액정 디스플레이 패널을 포함한다. 서로에 대해 평행하게 연장하는 가늘고 긴 렌티큘러 렌즈 소자들의 어레이는 디스플레이 픽셀 어레이 위에 놓이고, 뷰 형성 소자로서 작동한다. 디스플레이 픽셀들은 사용자 또는 시청자에 의해 이러한 렌티큘러 렌즈 소자들을 통해 관찰된다.
렌티큘러 렌즈 소자들은 소자들의 시트로서 제공되고, 이들 각각은 가늘고 긴 반원통형 렌즈 소자를 포함한다. 렌티큘러 렌즈 소자들은 디스플레이 패널의 열 방향으로 확장하고, 각각의 렌티큘러 렌즈 소자는 디스플레이 픽셀들의 두 개의 이상의 인접한 열들의 각각의 그룹 위에 놓인다.
예를 들면, 각각의 렌티큘러 렌즈(lenticule)가 디스플레이 픽셀들의 두 개의 열들과 연관되는 설비에서, 각각의 열 내의 디스플레이 픽셀들은 각각의 2 차원 서브-이미지의 수직 슬라이스를 제공한다. 렌티큘러 렌즈 시트는 이러한 두 개의 슬라이스들 및 다른 렌티큘러 렌즈들과 연관된 디스플레이 픽셀 열들로부터의 대응하는 슬라이스들을 상기 시트의 전면에 배치된 사용자의 좌우 눈들에 지향하여, 사용자가 단일의 스테레오스코픽 이미지를 관찰한다.
다른 설비들에서, 각각의 렌티큘러 렌즈는 행 방향의 세 개 이상의 인접한 디스플레이 픽셀들의 그룹과 연관된다. 각각의 그룹 내의 디스플레이 픽셀들의 대응하는 열들은 각각의 2 차원 서브-이미지로부터의 수직 슬라이스를 적절히 제공하도록 구성된다. 사용자의 머리가 좌에서 우로 이동할 때, 예를 들면, 룩-어라운드 인상(look-around impression)을 생성하여 일련의 연속적이고, 상이한, 스테레오스코픽 뷰들이 지각된다.
상술된 장치는 효과적인 3 차원 디스플레이를 제공한다. 그러나, 스테레오스코픽 뷰들을 제공하기 위해, 상기 장치의 수평 해상도에서 필연적인 희생이 존재한다는 것이 인식될 것이다. 예를 들면, 디스플레이 픽셀들의 600 개의 행들 및 800 개의 열들의 어레이를 갖는 디스플레이 패널은, 각각의 뷰가 디스플레이 픽셀들의 600 개의 행들 및 200 개의 열들의 어레이를 포함하는 4 개의 뷰 오토-스테레오스코픽 디스플레이를 제공할 수 있다. 수직 및 수평 해상도 간의 이러한 실질적인 차이는 원하지 않는 것이다.
또한, 디스플레이의 시야각과 디스플레이에서 3 차원 깊이의 지각 간의 트레이드 오프가 존재한다는 것이 또한 인식될 것이다. 특히, 넓은 시야각을 갖는 디스플레이를 제공하기 위해, 투영된 뷰들을 대각, 예를 들면, 60 °에 걸쳐 분배하는 것이 필요하다. 그러나, 그러한 디스플레이는 적은 깊이의 지각을 갖는 얕은 3 차원 이미지를 제공한다. 대조적으로, 양호한 깊이를 갖는 현실적인 3 차원 이미지를 제공하기 위해, 작은 시야각을 통해 투영된 뷰들 모두를 집중시킬 필요가 있다.
본 발명의 목적은 양호한 이미지 해상도, 넓은 시야각 및 양호한 깊이의 지각을 갖는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명은 독립 청구항들에 의해 규정된다. 종속 청구항들은 이로운 실시예들을 규정한다.
본 발명의 양태에 따라, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비가 제공된다. 오토-스테레오스코픽 장치는 다중의 뷰 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치일 수 있다.
사용 시에, 뷰 편향 수단(view deflecting means)은, 뷰 형성 수단에 의해 형성된 복수의 뷰들이 사용자 또는 시청자에게 투영되는 방향들을 변경한다. 특히, 복굴절 프리즘(birefringent prism)에서 뷰들의 굴절은 디스플레이 광의 편광 방향에 따라 변경된다. 편광 스위치(polarization switch)가 매우 얇고 일정한 두께를 갖도록 형성될 수 있기 때문에, 편광 스위치들을 포함하는 뷰 편향 수단은 고속의 스위칭이 가능한 것으로 알려져 있다.
각각의 뷰는 통상적으로, 편향되지 않은 뷰들 간의 실질적으로 사각들(dark angles)을 채우도록 편향된다. 통상적인 편향각은 약 1/2 도이다. 이러한 방법에서, 사각들의 효과를 감소시키기 위해 디스플레이의 디포커싱(defocusing)에 대한 요구가 감소되거나 제거될 수 있다. 많은 경우들에서, 이미지 형성 수단은 디스플레이 광을 제공하는 픽셀들 및 픽셀들을 분리하는 다크 영역들(dark regions)을 포함한다. 다크 영역들은 블랙 마스크에 의해 형성될 수 있다. 뷰 형성 수단은 또한 사각들로 불리는 각도들에서 뷰들 간의 이러한 다크 영역들을 이미징한다. 사각들의 효과는 또한 일반적으로 시청자에 의해 관찰되는 뷰들을 분리하는 다크 밴드들(dark band)로 인해 다크 밴딩(dark banding)으로서 알려져 있다. 다크 밴딩을 감소시키는 하나의 방법은, 뷰 형성 수단으로부터의 포커스 바로 외부에 이미지 형성 수단을 배치하고, 그와 함께 시청자에 의해 관찰된 이미지를 다소 블러링(blurring)하고, 다크 밴드들을 스미어링(smearing)하는 것이다.
이미지 형성 수단이 뷰 편향 수단의 동작과 동기화되어 제 1 및 제 2 복수의 뷰들에 대한 데이터로 순차적으로 구동되면, 그후 임의의 해상도 손실 없이 뷰들의 수가 효과적으로 두 배가 될 수 있다. 이미지 형성 수단이 동일한 복수의 뷰들에 대한 데이터로 일정하게 구동되면, 그후 각각의 뷰의 각도가 증가될 수 있고, 상술된 바와 같이, 사각들의 효과를 감소시키기 위해 디스플레이의 디포커싱에 대한 요구가 감소되거나 제거될 수 있다.
편광 스위치(polarization switch)는, 전달된 광의 편광 방향을 제 1 방향에서 제 2 방향으로 선택 가능하게 변경하도록 구성된 스위칭 가능한 편광 회전자(polarization rotator)를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 편광 스위치는 또한, 편광 회전자에 제 1 편광 방향을 갖는 광이 제공되도록 디스플레이 광을 편광시키는 수단을 포함한다. 그러나, 이러한 편광 수단은 이미지 형성 수단 및/또는 뷰 형성 수단의 기능적 일부를 형성할 수 있다.
스위칭 가능한 편광 회전자는 투과성 전극들 간에 배치된 액정 재료를 포함할 수 있다. 그 후, 액정 재료의 변형을 유발하기 위해 전압이 전극들에 인가되고, 액정 재료는 TN(Twisted Nematic)이거나, 임의의 다른 종류의 액정 재료일 수 있다. 전극들에 걸친 전압들의 인가는, 디스플레이 광의 편광 방향이 액정 재료에 의해 회전되는 정도를 변경한다.
적어도 하나의 복굴절 프리즘은 프리즘으로 광을 수신하는 제 1 표면 및 프리즘으로부터 외부로 광을 전송하는 제 2 표면을 포함할 수 있고, 프리즘의 제 1 및 제 2 표면들은 예각(acute angle)을 규정한다. 예각은 예를 들면, 1°내지 3° 범위일 수 있다.
복굴절 프리즘에는 프리즘의 제 2 표면에 인접하도록 배치된 각각의 인터페이싱 재료층(interfacing material layer)이 제공될 수 있다. 인터페이싱 재료층은 복굴절 프리즘보다 더욱 광학적으로 등방성이고, 뷰들이 뷰 형성 수단에 의해 편향되는 정도는 주어진 편광의 광에 대한 복굴절 프리즘 및 인터페이싱 층 간의 굴절률에서의 차이에 의존한다. 이것은 재료의 선택에 의한 편향의 설정을 가능하게 한다.
인터페이싱 재료층은 제 2 프리즘을 규정할 수 있고, 제 2 프리즘은 복굴절 프리즘의 제 2 표면에 인접하여 제공된 제 1 표면 및 복굴절 프리즘의 제 1 표면에 평행하게 배치된 제 2 표면을 갖는다.
이롭게도, 인터페이싱 재료층은 제 1 및 제 2 편광 방향들을 갖는 광에 대해 동일한 굴절률을 갖고, 인터페이싱 재료층의 굴절률은 실질적으로 제 1 또는 제 2 굴절률 중 어느 하나이다. 이러한 장치에서, 뷰 편향 수단은 그가 어떠한 편향도 발생시키지 않는 상태와 그가 편향을 발생시키는 상태 간에 스위칭 가능하다.
각각 톱니 배열을 갖는 복굴절 프리즘들 및 제 2 프리즘들의 어레이들은 각각의 층들의 두께를 최소화하기 위해 제공될 수 있다. 프리즘들은 뷰 형성 소자들과 함께 정렬되거나 정렬되지 않을 수 있다.
뷰 형성 수단은, 실질적으로 일정한 각도들로 분리된 방향들로 복수의 뷰들을 투영하도록 구성 가능할 수 있다. 또한, 뷰 편향 수단은, 복수의 뷰들이 실질적으로 일정한 각도들로 투영되는 방향들을 선택 가능하게 변경하도록 구성될 수 있다. 또한, 뷰 형성 수단에 의해 투영된 뷰들 간의 각도들은, 복수의 뷰들이 뷰 편향 수단에 의해 변경되는 각도들의 두 배가 바람직하다. 이러한 바람직한 배치는, 뷰들의 수가 두 배가 되고 시야에 걸쳐 동일한 각도들에서 확산하는 디스플레이 장치에 대한 배치를 제공한다.
뷰 형성 소자들의 어레이는 렌티큘러 렌즈들의 어레이 또는 투과성 슬릿들(transmissive slits)의 어레이를 갖는 장벽층(barrier layer)을 포함한다. 렌티큘러 렌즈들의 경우에서, 뷰 형성 수단은 렌티큘러 렌즈들의 평면 표면에 인접하거나 렌티큘러 렌즈들의 볼록한 표면에 인접하여 배치될 수 있다.
뷰 편향 수단들 중 다수의 수단들은 디스플레이 장치에 의해 제공된 뷰들의 수에서 세 배 이상의 증가들을 제공하기 위해 연속하여 적층될 수 있다. 그러나, 그러한 배치들은 단일의 뷰 편향 수단을 포함하는 것보다 더 빠른 스위칭 시간을 요구한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖는 이미지 형성 수단; 및 이미지 형성 수단에 위치결정되어 상술된 배치을 포함하는 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치가 제공된다. 이미지 형성 수단은 액정 디스플레이(LCD) 패널, LED 픽셀 기반 디스플레이 패널, CRT 패널 또는 임의의 다른 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. LCD 및 LED 패널은, 그들이 전체적으로 평평할 수 있기 때문에 이로울 수 있다. 또한, LED 패널은 LED의 저전력 고효율로 인해 에너지 절약 옵션일 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 다중의 뷰 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치일 수 있다.
또 다른 양태에 따라, 디스플레이 장치는, 제 1 및 제 2 복수의 뷰들을 상이한 방향들로 투영하는 뷰 편향 수단의 제어와 동기화하여 제 1 및 제 2 복수의 뷰들에 대한 디스플레이 데이터로 이미지 형성 수단을 구동시키도록 구성된 구동 수단을 더 포함할 수 있다.
특히, 구동 수단은: 구동 사이클의 제 1 부분에서, 제 1 복수의 뷰들에 대한 디스플레이 데이터의 프레임으로 이미지 형성 수단을 구동시키고, 복수의 뷰들이 제 1 복수의 방향들로 사용자에게 투영되도록 뷰 편향 수단을 제어하고; 구동 사이클의 제 2 부분에서, 제 2 복수의 뷰들에 대한 디스플레이 데이터의 프레임으로 이미지 형성 수단을 구동시키고, 복수의 뷰들이 제 1 복수의 방향들과 상이한 제 2 복수의 방향들로 사용자에게 투영되도록 뷰 편향 수단을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 디스플레이 장치의 구동 수단은, 복수의 뷰들에 대한 디스플레이 데이터로 이미지 형성 수단을 구동시키고, 복수의 뷰들을 상이한 방향들로 투영하기 위해 뷰 편향 수단을 제어하도록 구성될 수 있다. 그러한 경우에서, 구동 수단은: 구동 사이클의 제 1 부분에서, 복수의 뷰들에 대한 디스플레이 데이터의 프레임으로 이미지 형성 수단을 구동시키고, 복수의 뷰들이 제 1 복수의 방향들로 사용자에게 투영되도록 뷰 편향 수단을 제어하고; 구동 사이클의 제 2 부분에서, 복수의 뷰들에 대한 디스플레이 데이터의 동일한 프레임으로 이미지 형성 수단을 구동시키고, 복수의 뷰들이 제 1 복수의 방향들과 상이한 제 2 복수의 방향들로 사용자에게 투영되도록 뷰 편향 수단을 제어하도록 구성될 수 있다.
구동 수단은 가능한 칩 또는 소형 컴퓨터 내에 포함되는 집적 회로의 형태를 가질 수 있다. 집적 회로, 칩 또는 컴퓨터는, 예를 들면, 표준 전자 및/또는 반도체 방법들을 이용하여 준비될 수 있다.
뷰 형성 수단은, 뷰 형성 수단과 뷰 편향 수단 간의 간격, Sdeflection 가 다음과 같은 수학식에 의해 주어지는 방법으로 이미지 형성 수단과 뷰 편향 수단 사이에 배치된다.
Figure 112010028197776-pct00001
여기서, m 및 n은 양의 정수들이고, P는 이미지 형성 수단의 수평 반복 피치(horizontal repetition pitch)이고, X shift , view 는 연속하는 뷰들에 대한 X view 의 값들 간의 차이이고, X view 는 뷰를 생성하는 픽셀의 중앙 및 연관된 뷰 형성 소자의 축 간의 수평 거리이고, S viewform 는 이미지 형성 수단과 뷰 형성 수단 간의 간격이다. 수평 반복 피치(horizontal repetation pitch)는 통상적으로, 반복하는 세 개의 적색, 녹색 및 청색 픽셀들을 갖도록 구성된 컬러 이미지 형성 수단에 대한 픽셀 피치에 세 배이다.
실제 디스플레이 장치들에서, 뷰 형성 수단과 뷰 편향 수단 간의 간격, S deflection 는 필연적인 것이다. 대부분의 구성들에서, 이러한 간격은 편향되거나 편향되지 않은 뷰들이 고르지 못하게 간격을 두도록 한다. 그러나, 상기 수학식을 따르는 파라미터들을 갖는 디스플레이 장치들은, 뷰 형성 수단과 뷰 편향 수단 간에 실제 상당한 간격, S deflection 가 존재할 때조차 고르게 간격을 둔 각 분배 및 고르게 간격을 둔 픽셀 구조들을 갖는 뷰들을 제공할 수 있다.
이미지 형성 수단과 뷰 형성 수단 간의 간격, S viewform 은 뷰 형성 수단과 뷰 편향 수단 간의 간격, S deflection 의 정수배, 예를 들면, 5 배이도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에서, 상기 수학식에 따라, 0으로 설정된 m 및 n에서, 상당히 작은 장치 두께를 제공하는 동일한 시간에서, 상당한 수차(aberration)를 회피하기 위해 뷰 편향 수단에 의해 제공된 편향이 최소화될 수 있다. 대안적으로, 상기 수학식은 제조될 수 있는 최소의 S deflection 를 대체함으로써 최소의 실제 장치 두께를 제공하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 다중-뷰 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치를 구동시키는 방법이 제공된다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 구동 방법의 단계들을 프로그래밍 가능한 장치가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다. 본 발명은, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때 상술된 방법의 단계들 모두를 수행하도록 적응된 컴퓨터 프로그램 코드 수단으로 구현될 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에서 구현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 다중-뷰 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치를 위한 구동 장치가 제공된다. 구동 장치는, 예를 들면, 표준 반도체 방법들을 이용하여 제조된 IC 칩 또는 소형 컴퓨터의 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치가 제공되고, 상기 장치는:
디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖는 이미지 형성 수단;
상기 이미지 형성 수단 위에 및 상기 이미지 형성 수단에 위치결정되어 배치되고, 뷰 형성 소자들의 어레이를 갖는 뷰 형성 수단으로서, 상기 뷰 형성 소자들 각각은 상기 디스플레이 픽셀들의 그룹들의 출력들을 상이한 방향들로 사용자에게 투영된 복수의 뷰들로 포커싱하도록 구성 가능한, 상기 뷰 형성 수단; 및
상기 뷰 형성 수단 위에 및 상기 뷰 형성 수단에 위치결정되어 배치된 뷰 편향 수단으로서, 상기 뷰 편향 수단은 상기 복수의 뷰들이 상기 사용자에게 투영되는 방향들을 선택 가능하게 변경하도록 구성된, 상기 뷰 편향 수단을 포함하고,
상기 뷰 형성 수단과 상기 뷰 편향 수단 간의 간격, S deflection 는,
Figure 112010028197776-pct00002
이고,
여기서, m 및 n은 양의 정수들이고, P는 상기 이미지 형성 수단의 수평적 반복 피치이고, Xshift,view 는 연속하는 뷰들에 대한 Xview 의 값들 간의 차이이고, Xview 는 뷰를 생성하는 픽셀의 중심 및 연관된 뷰 형성 소자의 축 간의 수평 거리이고, Slenticular 는 상기 이미지 형성 수단과 상기 뷰 형성 수단 간의 간격이다. 수평적 반복 피치는 통상적으로, 반복하는 세 개의 적색, 녹색 및 청색 픽셀들을 갖도록 구성된 컬러 이미지 형성 수단에 대한 픽셀 피치에 세 배이다. 이러한 실시예는 제 1 및 제 2 편광광을 제공하는 편광 스위치와 독립적으로 사용될 수 있다.
미국 특허 제 6,064,424 호는, 가늘고 긴 렌티큘러 렌즈 소자들이 디스플레이 패널의 열 방향으로 비스듬히 기울어진 것을 제외하고, 상술된 장치와 유사한 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치를 개시하고 있다. 렌티큘러 렌즈 소자들을 경사지게 함으로써, 다른 경우에 요구되는 수평 해상도에서의 일부 감소가 수직 해상도로 변형된다. 따라서, 상기 장치에 의해 디스플레이되는 뷰의 수를 증가시키기 위해 수직 및 수평 해상도 양자를 '소비하는' 것이 가능하게 된다. 그럼에도 불구하고, 넓은 시야각 및/또는 깊이의 양호한 지각을 갖는 디스플레이를 획득하기 위해 여전히 해상도를 희생할 필요가 있다.
본 발명의 실시예들은 첨부한 도면들을 참조하여 단지 예의 방법으로 기재될 것이다.
본 발명은 이미지 형성 소자 및 뷰 형성 소자를 갖는 유형의 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치를 제공한다. 디스플레이는 다중-뷰 오토-스테레오스코픽 디스플레이일 수 있다. 상기 장치는 칩 내에 통합된 집적 회로 또는 상이한 뷰들에 대한 정보를 갖는 각각의 픽셀을 순차적으로 구동시키도록 구성된 컴퓨터의 형태의 구동 수단을 포함한다. 상이한 뷰들은 디스플레이 픽셀들을 구동시키는 것에 동기화된 뷰 편향 수단을 스위칭함으로써 상이한 방향들로 투영된다. 이로써, 상이한 뷰들은 상이한 방향들로 뷰 편향 수단에 의해 순차적으로 투영된다.
도 1은 공지된 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치의 간략한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 간략한 단면도.
도 3은 또 다른 공지된 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치의 간략한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치의 간략한 사시도.
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 디스플레이 장치의 소자의 동작을 설명하는데 사용된 간략한 단면도들.
도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 디스플레이 장치의 동작을 설명하는데 사용된 간략한 단면도들.
도 7a 및 도 7b는 도 4에 도시된 디스플레이 장치의 동작을 설명하는데 또한 사용된 시야각에 대한 광 강도의 플롯들.
도 8은 도 4에 도시된 디스플레이 장치의 동작을 설명하는데 또한 사용된 시야각에 대한 광 강도의 또 다른 플롯.
도 9는 도 4에 도시된 디스플레이 장치에 대한 입사각에 대한 뷰 편향의 플롯.
도 10은 도 4에 도시된 디스플레이 장치의 상세한 설계를 설명하는데 사용된 간략한 단면도.
도 1은 다중의 뷰 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치(1)의 간략한 사시도이다. 공지된 장치(1)는, 디스플레이를 생성하기 위한 이미지 형성 수단으로서 작동하는 능동 매트릭스형의 액정 디스플레이 패널(3)을 포함한다.
디스플레이 패널(3)은 행들 및 열들로 배치된 디스플레이 픽셀들(5)의 직교 어레이를 갖는다. 명확히 하기 위해, 단지 적은 수의 디스플레이 픽셀들(5)이 도면에 도시된다. 실제로, 디스플레이 패널(3)은 약 천 개의 행들 및 수천 개의 열들의 디스플레이 픽셀들(5)을 포함할 수 있다.
액정 디스플레이 패널(3)은, 정렬된 TN(twisted nematic) 또는 다른 액정 재료가 제공되는 간격을 둔 투명 유리 기판들의 쌍을 포함한다. 기판들은 그들의 전면 표면들 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 전극들의 패턴들을 갖고 있다. 편광층들은 또한 기판들의 외부 표면들 상에 제공된다.
각각의 디스플레이 픽셀(5)은 그 사이에 개재된 액정 재료를 갖는 기판들 상의 대향 전극들을 포함한다. 디스플레이 픽셀들(5)의 형태 및 레이아웃은 전극들의 형태 및 레이아웃에 의해 결정된다. 디스플레이 픽셀들(5)은 갭들에 의해 서로로부터 일정한 간격을 둔다.
각각의 디스플레이 픽셀(5)은 박막 트랜지스터(TFT) 또는 박막 다이오드(TFD)와 같은 스위칭 소자와 연관된다. 디스플레이 픽셀들은, 어드레싱 신호들을 스위칭 소자들에 제공함으로써 디스플레이를 생성하도록 동작되고, 적합한 어드레스싱 방식들은 본 기술 분야의 당업자에게 알려져 있을 것이다.
디스플레이 패널(3)은, 이러한 경우에, 디스플레이 픽셀 어레이의 영역 위로 확장하는 평면의 백라이트(backlight)를 포함하는 광원(7)에 의해 조명된다. 광원(7)으로부터의 광은 디스플레이 패널(3)을 통해 지향되고, 개별 디스플레이 픽셀들(5)은 광을 변조하고 디스플레이를 생성하도록 구동된다.
디스플레이 장치(1)는 또한, 뷰 형성 기능을 수행하는 디스플레이 패널(3)의 디스플레이 측 위에 배치된 렌티큘러 렌즈 시트(9)를 포함한다. 렌티큘러 렌즈 시트(9)는, 명료함을 위해 확대된 크기들을 갖는 단지 하나가 도시된 서로에 대해 평행하게 확장하는 한 행의 렌티큘러 렌즈 소자들(11)을 포함한다. 렌티큘러 렌즈 소자들(11)은 뷰 형성 기능을 수행하는 뷰 형성 소자들로서 작동한다.
렌티큘러 렌즈 소자들(11)은 볼록한 원통형의 렌즈들의 형태이고, 그들은 디스플레이 패널(3)에서 디스플레이 장치(1)의 전면에 배치된 사용자의 눈들로 상이한 이미지들 또는 뷰들을 제공하는 광 출력 지향 수단으로서 작동한다. 도 1에 도시된 렌티큘러 렌즈 소자들(11)의 원통형 표면들은 디스플레이 패널(3)로부터 빗나간다. 그러나, 다른 장치들에서, 렌티큘러 렌즈들 소자들(11)의 원통형 표면들은 디스플레이 패널(3)에 대면할 수 있다.
도 1에 도시된 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치(1)는 몇몇 상이한 사시도들을 상이한 방향들로 제공할 수 있다. 특히, 각각의 렌티큘러 렌즈 소자(11)는 각각의 행으로 작은 그룹의 디스플레이 픽셀들(5) 위에 놓인다. 렌티큘러 렌즈 소자(11)는 몇몇의 상이한 뷰들을 형성하기 위해 그룹의 각각의 디스플레이 픽셀(5)을 상이한 방향으로 투영한다. 사용자의 머리가 좌에서 우로 이동하기 때문에, 그/그녀의 눈들은 결국 몇몇의 뷰들 중 상이한 뷰들을 수신할 것이다.
도 2는 상술된 바와 같은 렌티큘러 렌즈형 이미징 설비의 동작 원리를 도시하고, 광원(7), 디스플레이 패널(3) 및 렌티큘러 렌즈 시트(9)를 도시한다. 상기 설비는 상이한 방향들로 각각 투영되는 세 개의 뷰들을 제공한다. 디스플레이 패널(3)의 각각의 픽셀은 하나의 특정 뷰에 대한 정보로 구동된다.
도 3은 장벽형 이미징 설비의 동작 원리를 도시한다. 장벽형 장치는 렌티큘러 렌즈형 설비와 유사하고, 광원(7) 및 디스플레이 패널(3)을 포함한다. 그러나, 렌티큘러 렌즈 시트 대신에, 장벽형 설비에는 복수의 좁은 슬릿들(15)을 규정하는 장벽 장치(13)가 제공된다. 도면에 도시된 바와 같이, 장벽형 설비는, 복수의 뷰들을 제공하기 위해 뷰 형성 소자들로서 동작 시에 렌티큘러 렌즈형 설비와 실질적으로 동일한 방법으로 동작한다. 도시된 예에서, 두 개의 뷰들이 제공된다.
도 4는 본 발명에 따른 다중의 뷰 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치(101)의 간략한 사시도이다. 상기 장치(101)는 도 1 및 도 2에 도시된 장치(1)와 유사하다. 특히, 상기 장치(101)는 이미지 형성 기능을 수행하는 디스플레이 패널(103), 픽셀들(105)을 갖는 디스플레이 패널(103)에 대한 광원(107), 및 뷰 형성 기능을 수행하는 렌티큘러 렌즈 시트(109)를 포함한다. 이러한 소자들은, 렌티큘러 렌즈 소자들(111)의 원통형 표면들이 디스플레이 패널(3)에 대면하는 것을 제외하고, 도 1을 참조하여 상술된 것과 동일하다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 장치(101)가 렌티큘러 렌즈 시트(109) 위에 배치되고 그에 위치결정되어 뷰 편향층(117)을 부가적으로 포함한다. 뷰 편향층(117)은, 렌티큘러 렌즈 소자들(111)에 의해 형성된 복수의 뷰들이 사용자에게 투영되는 방향들을 선택 가능하게 변경하도록 구성된다. 상기 장치(101)는 또한, 디스플레이 패널(103)을 구동시키고 뷰 편향층(117)을 스위칭하기 위한 디스플레이 구동기(119)를 포함한다.
뷰 편향층(117)의 구조는 도면들에서 더욱 상세하게 도시되고, 도 5a 및 도 5b는 또한 그의 동작 원리를 도시한다. 뷰 편향층(117)은 복굴절 프리즘들(117a)의 어레이들을 포함하고, 서로 접촉되도록 배치된 등방성의 프리즘들(117b)을 선택적으로 포함한다. 프리즘들(117a, 117b)의 각각의 어레이들은 디스플레이 영역 위에 배치되고, 각각은 '톱니' 패턴들을 규정한다.
프리즘들(117a, 117b)은, 렌티큘러 렌즈 시트(109)로부터의 디스플레이 광이 그의 제 1 표면들을 통해 복굴절 프리즘들(117a)로 전달되고 그의 제 2 표면들을 통해 복굴절 프리즘들(117a)의 외부로 전달되도록 구성된다. 복굴절 프리즘들(117a)의 제 1 표면들은 렌티큘러 렌즈 시트(109)의 평면에 평행이도록 배치되고, 복굴절 프리즘들(117a)의 제 2 표면들은 제 1 표면들과 2 °의 예각을 규정하도록 배치된다.
프리즘들(117a, 117b)은 또한, 복굴절 프리즘들(117a)로부터의 디스플레이 광이 복굴절 프리즘들(117a)의 제 2 표면들과 접촉하도록 배치된 그의 제 1 표면들을 통해 등방성의 프리즘들(117b)에 직접 전달되도록 구성된다. 디스플레이 광은 그의 제 2 표면들을 통해 등방성의 프리즘들(117b)의 외부에 전달되고, 사용자에게 투영된다. 등방성의 프리즘들(117b)의 제 2 표면들은 복굴절 프리즘들(117a)의 제 1 표면들에 평행이도록 배치된다.
프리즘들(117a, 117b)은, 그에 입사된 디스플레이 광의 편광 방향에 따라 프리즘들이 그들의 경계에서 디스플레이 광을 선택적으로 굴절시키도록 구성된다. 따라서, 뷰 편향층(117)은 프리즘들(117a, 117b)을 선택 가능하게 제공하기 위해 렌티큘러 렌즈 시트(109)와 프리즘들(117a, 117b) 간에 제공된 편광 스위치(117c)를 추가로 포함하고, 디스플레이 광은 제 1 또는 제 2 방향으로 편광된다.
편광 스위치(117c)는 투명 기판들의 쌍 간에 개재된 TN 액정 재료의 층을 포함한다. 기판들 각각에는, 기판들 간에 액정 재료를 정렬시키기 위한 투명 정렬층들 및 전극들에 걸쳐 전압 파형들을 인가하기 위한 투명 전극들이 제공된다. 적합한 정렬 및 전극층들은 당업자에게 알려져 있을 것이다. 편광 스위치(117c)는 또한 편광층을 포함하고, 편광층은 액정 셀에 편광광을 제공하기 위해 액정 셀 아래에 놓인다. 도시된 예에서, 편광층은 디스플레이 패널(3)의 기능적 소자이고, 디스플레이 패널은 일치로 편광된 디스플레이 광을 출력한다.
이용 시에, 뷰 편향층(117)은 렌티큘러 렌즈 소자들(111)에 의해 형성된 복수의 뷰들을 간헐적으로 편향하도록 스위칭된다. 도 5a에 도시된 상태에서, 전압 파형은 정렬된 액정 재료가 꼬이지 않도록 편광 스위치(117c)의 전극들에 걸쳐 인가된다. 이러한 상태에서, 스위치(117c)의 액정 재료는, 광이 제 1 편광 방향을 갖는 렌티큘러 렌즈 시트(109)로부터의 디스플레이 광의 편광 방향을 변경하지 않는다. 제 1 편광 방향을 갖는 디스플레이 광에 대한 복굴절 프리즘(117a)의 굴절률은 등방성의 프리즘(117b)의 굴절률과 동일하다. 이와 같이, 프리즘들(117a, 117b) 간의 경계에서 어떠한 굴절도 없으며, 뷰들은 약간 옆으로 시프트되어 사용자에게 투영되지만, 각도 굴절은 없다.
도 5b에 도시된 상태에서, 편광 스위치(117c)의 전극들에 걸친 전압 파형이 제거되고, 이는 정렬된 액정 재료가 그의 자연적인 꼬인 구성으로 돌아가도록 한다. 이러한 상태에서, 액정 재료는 디스플레이 광의 편광 방향을 제 1 방향에서 제 2 방향으로 꼬이게 한다. 꼬인 제 2 편광 방향을 갖는 디스플레이 광에 대한 복굴절 프리즘(117a)의 굴절률은 등방성의 프리즘(117b)의 굴절률과 상이하다. 이와 같이, 프리즘들(117a, 117b) 간의 경계에서 디스플레이 광의 굴절이 존재하고, 뷰들은 약간 옆으로 시프트되고 각도 굴절로 사용자에게 투영된다.
편향되지 않은 뷰들은 도 6a(단면도) 및 도 7a(시야각 A에 대한 광 강도 I의 플롯)에 도시된다. 편향된 뷰들은 도 6b(단면도) 및 도 7b(시야각 A에 대한 광 강도 I의 플롯)에 도시된다. 편향되지 않거나 편향된 뷰들은 도 8에서 조합되어 도시된다. 이러한 도면들에서 볼 수 있듯이, 편향된 뷰들은, 뷰들이 사용자의 눈들에 의해 통합을 시뮬레이팅하기 위해 서로 중첩될 때, 사각들이 제거되고 디스플레이 장치가 사용자에 대해 자연스러운 룩 어라운드 뷰잉 경험을 제공하도록 편향되지 않은 뷰들 간의 사각들을 채운다. 따라서, 뷰들 간의 사각들을 숨기기 위해 디스플레이 장치를 디포커싱하는 종래의 업무는 필요하지 않다. 도면들에서 상태들 각각이 도시된다. 도면들은 4 개의 메인 뷰들을 제공하고, 이들 뷰들은 메인 뷰들의 어느 한 측면에서 반복된다.
디스플레이 구동기(119)는 복수의 뷰들에 대한 정보로 디스플레이 패널(103)을 순차적으로 구동시키고, 비편향 및 편향 상태들 간에 뷰 편향층(117)을 스위칭하도록 구성된다. 디스플레이 구동기(119)는 특정 구동 기술을 이용하여 이러한 구동을 수행하도록 구성되고, 특정 구동 기술은 도면들, 도 5a, 도 5b, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b을 참조하여 기재될 것이다.
도 5a, 도 6a 및 도 7a는 구동 사이클의 전반기 동안에 상기 장치(101)를 도시하고, 도 5b, 도 6b 및 도 7b는 구동 사이클의 후반기 동안에 상기 장치(101)를 도시한다.
구동 사이클의 전반기에서, 디스플레이 구동기(119)는 편광 스위치(117c)의 전극들에 걸쳐 전압 파형을 인가한다. 이러한 상태에서, 상술된 바와 같이, 뷰 편향층(117)은 렌티큘러 렌즈 시트(109)에 의해 형성된 뷰들을 편향하지 않고, 따라서, 도 6a 및 도 7a에 도시된 바와 같이 뷰들이 제 1 복수의 방향들로 투영된다.
편광 스위치(117c)의 전극들에 걸쳐 전압 파형을 인가하는 것과 실질적으로 동시에, 디스플레이 구동기(119)는 제 1 네 개의 뷰들, 즉, 뷰들(1, 2, 3, 4)에 대한 정보로 디스플레이 패널(103)을 구동시킨다. 네 개의 상이한 뷰들에 대한 출력들은 통상적인 방법으로 렌티큘러 렌즈 시트(109)에 의해 상이한 방향들로 투영되고, 뷰 편향층(117)을 통과한 출력들은 편향되지 않는다.
도 6b 및 도 7b를 참조하여, 구동 사이클의 후반기에서, 디스플레이 구동기(119)는 편광 스위치(117c)의 전극들에 걸쳐 전압 파형을 제거한다. 이러한 상태에서, 렌티큘러 렌즈 시트에 의해 뷰들이 형성되고, 따라서, 뷰들은 도 6b 및 도 7b에 도시된 바와 같이 제 2 복수의 방향들로 투영된다. 따라서, 뷰 편향층(117)은 뷰 편향 상태에 들어간다.
편광 스위치(117c)의 전극들에 걸쳐 전압 파형을 제거한 것과 실질적으로 동시에, 디스플레이 구동기(119)는 제 1 네 개의 뷰들과 상이한 제 2 네 개의 뷰들, 즉, 뷰들(1', 2', 3', 4')에 대한 정보로 디스플레이 패널(103)을 구동시킨다. 이들 네 개의 추가의 뷰들에 대한 출력들은 렌티큘러 렌즈 시트(109)에 의해 상이한 방향들로 투영되지만, 그후 뷰 편향층(117)은 뷰들이 사용자에게 투영되기 전에 뷰들을 편향시킨다.
따라서, 전체 구동 사이클에 걸쳐, 디스플레이 패널(103)이 구동되고, 여덟 개의 상이한 뷰들에 대해 출력을 제공한다. 이러한 뷰들은 도 8에 도시된 바와 같이 상이한 방향들로 투영된다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 어느 때나, 뷰들의 절반에 대한 정보는 상기 장치(101)에 의해 투영된다. 그러나, 제공된 상기 장치의 프레임 레이트는 충분히 높고, 사용자는 관찰되는 여덟 개의 뷰들 중 어느 것에서도 임의의 스크린 깜박임(screen flicker)을 의식하지 않을 것이다.
디스플레이 패널(103)은 적합한 주파수의 프레임 레이트를 갖는 액정 디스플레이 장치일 수 있다. 그러한 주파수들은, 예를 들면, 60 Hertz 또는 80, 100, 120 Hertz 등과 같이 더 높은 주파수들을 포함한다. 그러한 프레임 레이트는, 예를 들면, OCB(optically compensated birefringent) 액정 효과를 이용하여 성취될 수 있고, 이러한 효과의 상세들은 당업자에게 알려져 있을 것이다. 액정 디스플레이는, 뷰 편향 수단(117)의 편광 스위치(117c)에 제공될 수 있는 편광된 디스플레이 광을 제공한다.
상이한 뷰들에 대한 정보를 순차적으로 출력하기 위한 디스플레이 패널(103)의 이용이, 뷰들의 수를 증가시키기 위한 많은 종래의 기술들과 비교하여 각각의 뷰의 해상도에서 어떠한 감소도 존재하지 않게 한다는 것이 또한 이해될 것이다.
도 9는 상술된 장치(101)에 대한 디스플레이 광의 입사각 IA에 대해 뷰 편향층에 의해 제공된 편향각 DA의 플롯을 도시한다. 보여지는 바와 같이, 편향각은 광범위한 입사각에 대해 실질적으로 일정하다. 따라서, 디스플레이 장치(101)는 고르게 간격을 둔 비편향된 뷰 및 편향된 뷰를 제공할 수 있다.
도 10은 디스플레이 장치의 상세한 설계를 설명하는데 사용될 디스플레이 장치(101)의 간략도이다.
본 발명의 실제 실시예들에서, 뷰 편향층(117)은, 뷰 형성 기능을 제공하는 렌티큘러 렌즈 소자들(111)의 원통형 표면들로부터 약간의 거리, Sdeflection 만큼 항상 분리될 것이다. 이러한 간격, Sdeflection 는 디스플레이 광의 측면으로의 시프트 정도를 발생시킨다. 결과적으로, 편향된 뷰들에 의해 규정된 가상의 픽셀들이 비편향된 뷰들의 픽셀들 간에 동일하고 고르게 간격을 둔 것처럼 보이는 실제 배치를 제공하는 것이 어렵다.
도 10을 참조하여, 인접한 비편향된 뷰들 간의 각도는 디스플레이 패널(103)의 인접한 픽셀들 간의 시프트, Xshift,view , 및 디스플레이 패널(103)과 렌티큘러 렌즈 소자들(111) 간의 간격, Sviewform 에 의해 규정된다. Xshift,view 는, 뷰를 생성하는 픽셀의 중심 및 연관된 뷰 형성 소자의 축 간의 수평 거리인 연속적인 뷰들, Xview 에 대한 Xview 의 값들 간의 차이이다.
도면으로부터, 상기 배치가, 0의 Sdeflection 에 대해 편향각이
Figure 112013088539719-pct00003
의 시프트에 대응할 때 동일하고 고르게 간격을 둔 편향된 뷰들을 제공한다는 것을 명백히 알 수 있고, 여기서 n은 양의 정수이다.
뷰들의 고르게 간격을 둔 각도 분포뿐만 아니라, 사용자에 의해 보여지는 뷰의 픽셀 구조도 규칙적으로 간격을 두어야 한다. 편향된 뷰들의 가상의 픽셀들이 비편향된 뷰들의 픽셀들 간의 중심들에서 관찰될 때 이것이 성취될 수 있다. 픽셀 피치, P를 갖는 배치에 대해, 이것은
Figure 112013088539719-pct00004
의 픽셀 위치에서의 시프트에 대응한다.
S deflection 이 0이 아닌 실제 실시예에 대해 편향된 뷰의 가상의 픽셀의 위치들이 도면에서 볼 수 있다. 가상의 시프트
Figure 112010028197776-pct00005
가 픽셀 시프트, X(S viewform )에 관련된다는 것을 알 수 있다:
Figure 112010028197776-pct00006
또는:
Figure 112010028197776-pct00007
Figure 112010028197776-pct00008
및
Figure 112010028197776-pct00009
를 이러한 수학식에 대입함으로써, n 및 m의 각각의 조합에 대해 편향기에 대한 최적의 거리를 알 수 있다:
Figure 112010028197776-pct00010
1/6의 기울기를 갖는 렌티큘러 렌즈 소자들을 갖는 아홉 개의 뷰 시스템의 통상적인 배치에 대해, 시프트 Xshift,view 가 피치 P의 1/6과 동일하다는 것을 볼 수 있다:
Figure 112010028197776-pct00011
상기 수학식은, 예를 들면, 최소의 가능한 편향각을 제공하기 위해 설비를 최적화하는데 사용될 수 있다. 상당한 일탈을 회피하기 위해, 광선들(rays)의 편향은 가능한 작도록(즉, n=0) 선택되어야 한다. 또한, 전체적인 설비를 얇게 유지하기 위해 작은 S deflection 을 갖는 것이 바람직하다. n=0에 대해, 최소의 적층은 m=0에서 발견된다. 이러한 특정 경우에서, S deflection 에 대한 공식은 다음과 같이 감소된다.
Figure 112010028197776-pct00012
상기 설비는 또한 얇은 적층을 제공하도록 최적화될 수 있다. 최소의 실제 간격 S deflection , min 및 미리 규정된 간격 S lenticular 를 대입함으로써, 우리는,
Figure 112010028197776-pct00013
라는 것을 알게 된다.
각각의 n(n=1,2,3,4...)에 대해, m에 대한 대응하는 최소가 계산될 수 있고, 이는 m min 이상의 제 1 정수로서 알려진다.
본 발명의 바람직한 실시예가 상술되었다. 그러나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다.
예를 들면, 상술된 실시예는 뷰 형성 수단으로서 렌티큘러 렌즈 소자를 채용한다. 그러나, 투과성 슬릿들의 어레이를 갖는 장벽층과 같은 또 다른 뷰 형성 수단이 사용될 수 있다.
상술된 실시예에서, 편광 스위치 및 뷰 편향 수단의 복굴절 프리즘들의 어레이가 뷰 형성 수단에 걸쳐 함께 제공된다. 그러나, 편광 스위치 및 프리즘들의 어레이는 이미지 형성 수단 위의 임의의 위치에 제공될 수 있다. 편광 스위치 및 프리즘들은 또한 서로로부터 분리되어, 즉, 두 개의 개별 층들로서 제공될 수 있다.
상술된 실시예에서 이미지 형성 수단은 액정 디스플레이 패널이다. 그러나, 다른 형태들의 이미지 형성 수단이 채용될 수 있다. 이미지 형성 수단이 편광된 디스플레이 광을 출력하지 않는다면, 그 후 뷰 편향 수단이 편광 스위치 위에 놓이는 편광층에 제공되어야 한다.
상술된 실시예에서, 디스플레이 장치에 의해 제공된 뷰들의 수는, 상이한 뷰들에 대한 데이터로 이미지 형성 수단을 순차적으로 구동시킴으로써 증가된다. 다른 실시예들에서, 디스플레이 장치에 의해 제공된 뷰들의 수가 증가하지 않지만, 각각의 뷰의 각도가 뷰들 간의 사각들(그렇지 않다면)을 채우기 위해 증가된다. 그러한 실시예들은 이롭게도 사각들을 숨기기 위한 디스플레이 장치의 디포커싱에 대한 요구를 회피한다.
상술된 실시예들이 본 발명을 제한하기보다는 예시적인 것이며, 당업자가 첨부한 특허청구범위를 벗어나지 않고 많은 대안적인 실시예들을 설계할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 특허청구범위에서, 괄호 안에 배치된 임의의 참조 부호들은 청구항을 제한하는 것으로서 구성되어서는 안된다. 단어 "포함"은 청구항에 나열된 것 이외의 소자들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 단어, 소자 앞에 오는 "하나"는 복수의 그러한 소자들의 존재를 배제하지 않는다. 몇몇의 수단을 열거하는 장치 청구항에서, 이러한 수단 중 몇몇은 하드웨어 및 하드웨어의 동일한 물품에 의해 구현될 수 있다. 임의의 측정들이 상호 상이한 종속항들에서 인용된다는 단순한 사실은, 이러한 측정들의 조합이 이롭게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.
101 : 다중의 뷰 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치
103 : 디스플레이 패널 105 : 픽셀들
107 : 광원 109 : 렌티큘러 렌즈 시트
117 : 뷰 편향층 119 : 구동기

Claims (23)

  1. 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치(auto-stereoscopic display device)에서 이용하기 위한 설비로서, 상기 장치는 디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들(105)의 어레이를 포함하는 이미지 형성 수단(103)을 갖는, 상기 설비에 있어서:
    상기 이미지 형성 수단(103)에 위치결정되어 배치하고, 뷰 형성 소자들(111)의 어레이를 갖는 뷰 형성 수단(109)으로서, 상기 뷰 형성 소자들(111) 각각은 상이한 방향들로 사용자에게 투영되는 복수의 뷰들로 상기 디스플레이 픽셀들(105)의 그룹들의 출력들을 포커싱하도록 구성 가능한, 상기 뷰 형성 수단(109); 및
    상기 뷰 형성 수단(109)에 위치결정되어 배치된 뷰 편향 수단(view deflection means)(117)으로서, 상기 복수의 뷰들 모두가 상기 사용자에게 투영되는 방향을 선택 가능하게 변경하도록 구성된, 상기 뷰 편향 수단(117)을 포함하고,
    상기 뷰 편향 수단(117)은, 제 1 편광 방향을 갖는 광에 대해 제 1 굴절률을 갖고 제 2 편광 방향을 갖는 광에 대해 제 2 굴절률을 갖는 적어도 하나의 복굴절 프리즘(birefringent prism)(117a)을 포함하고, 상기 뷰 편향 수단(117)은, 상기 제 1 또는 제 2 편광 방향을 선택 가능하게 갖는 디스플레이 광을 상기 복굴절 프리즘(117a)에 제공하기 위해 상기 복굴절 프리즘(117a)에 위치결정되는 편광 스위치(117c)를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 복굴절 프리즘(117a)은, 상기 프리즘으로의 광을 수신하는 제 1 표면 및 상기 프리즘으로부터 외부로 광을 전송하는 제 2 표면을 포함하고, 상기 프리즘의 상기 제 1 및 제 2 표면들은 예각(acute angle)을 규정하고, 상기 적어도 하나의 복굴절 프리즘(117a)은, 상기 프리즘(117a)의 상기 제 2 표면에 인접하게 배치된 각각의 인터페이싱 재료층을 갖춘, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 스위치(117c)는, 전송된 광의 편광 방향을 상기 제 1 방향에서 상기 제 2 방향으로 선택 가능하게 변경하도록 구성된 스위칭 가능 편광 회전자(switchable polarization rotator)를 포함하는, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 가능 편광 회전자는 투명 전극들 사이에 배치된 액정 재료를 포함하는, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인터페이싱 재료층은 상기 각각의 복굴절 프리즘(117a)보다 더욱 광학적으로 등방성(isotropic)인, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인터페이싱 재료층은 상기 제 1 및 제 2 편광 방향들을 갖는 상기 광에 대해 동일한 굴절률을 갖고, 상기 인터페이싱 재료층의 굴절률은 실질적으로 상기 제 1 또는 제 2 굴절률 중 어느 하나인, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인터페이싱 재료층은 제 2 프리즘(117b)을 규정하고, 상기 제 2 프리즘(117b)은, 상기 복굴절 프리즘(117a)의 상기 제 2 표면에 인접하게 제공된 제 1 표면 및 상기 복굴절 프리즘(117a)의 상기 제 1 표면과 평행하게 배치된 제 2 표면을 갖는, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각각 톱니 배열을 갖는 복굴절 프리즘들(117a) 및 제 2 프리즘들(117b)의 어레이들을 포함하는, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 뷰 형성 수단(109)은, 실질적으로 일정한 각도들로 분리된 방향들로 상기 복수의 뷰들을 투영하도록 구성 가능하고, 상기 뷰 편향 수단(117)은 상기 복수의 뷰들이 실질적으로 일정한 각도들로 투영되는 방향들을 선택 가능하게 변경하도록 구성된, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 뷰 형성 수단(109)에 의해 투영되는 상기 복수의 뷰들 간의 각도들은, 상기 복수의 뷰들이 상기 뷰 편향 수단(117)에 의해 변경되는 각도들에 실질적으로 두 배인, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 뷰 형성 소자들(111)의 어레이는 렌티큘러 렌즈들(lenticular lenses)의 어레이를 포함하고, 상기 뷰 형성 수단(109)은 상기 렌티큘러 렌즈들의 평면 표면에 인접하거나 상기 렌티큘러 렌즈들의 볼록한 표면에 인접하게 배치된, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에서 이용하기 위한 설비.
  13. 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에 있어서:
    디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들(105)의 어레이를 갖는 이미지 형성 수단(103); 및
    상기 이미지 형성 수단(103)에 위치결정되어 제공되는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 설비를 포함하는, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    복수의 뷰들에 대한 디스플레이 데이터로 상기 이미지 형성 수단(103)을 구동시키고, 상기 복수의 뷰들을 상이한 방향들로 투영하기 위해 상기 뷰 편향 수단(117)을 제어하도록 구성되는 구동 수단(119)을 더 포함하는, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 구동 수단(119)은 제 1 및 제 2 복수의 뷰들에 대한 디스플레이 데이터로 상기 이미지 형성 수단(103)을 구동시키고, 상기 제 1 및 제 2 복수의 뷰들을 상이한 방향들로 투영하기 위해 상기 뷰 편향 수단(117)을 제어하도록 구성되는, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 구동 수단(119)은:
    구동 사이클의 제 1 부분에서, 제 1 복수의 뷰들에 대한 디스플레이 데이터의 제 1 프레임으로 상기 이미지 형성 수단(103)을 구동시키고, 상기 복수의 뷰들이 제 1 복수의 방향들로 사용자에게 투영되도록 상기 뷰 편향 수단(117)을 제어하고;
    상기 구동 사이클의 제 2 부분에서, 제 2 복수의 뷰들에 대한 디스플레이 데이터의 제 2 프레임으로 상기 이미지 형성 수단(103)을 구동시키고, 상기 복수의 뷰들이 상기 제 1 복수의 방향들과 상이한 제 2 복수의 방향들로 상기 사용자에게 투영되도록 상기 뷰 편향 수단(117)을 제어하도록 구성된, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 디스플레이 데이터의 제 1 및 제 2 프레임은 동일한, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 뷰 형성 수단(109)은 상기 이미지 형성 수단(103)과 상기 뷰 편향 수단(117) 사이에 배치되고, 상기 뷰 형성 수단(103)과 상기 뷰 편향 수단(117) 간의 간격, Sdeflection 은:
    Figure 112015005887008-pct00014
    이고,
    m 및 n은 양의 정수들이고, P는 상기 이미지 형성 수단(103)의 수평적 반복 피치이고, Xshift,view 는 연속하는 뷰들에 대한 Xview 의 값들 간의 차이이고, Xview 는 뷰를 생성하는 디스플레이 픽셀(105)의 중심 및 연관된 뷰 형성 소자(111)의 축 간의 수평 거리이고, Slenticular 는 상기 이미지 형성 수단(103)과 상기 뷰 형성 수단(109) 간의 간격인, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 뷰 형성 수단(109)은 상기 이미지 형성 수단(103)과 상기 뷰 편향 수단(117) 사이에 배치되고, 상기 이미지 형성 수단(103)과 상기 뷰 형성 수단(109) 간의 간격은 상기 뷰 형성 수단(109)과 상기 뷰 편향 수단(117) 간의 간격의 두 배인, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치.
  20. 제 13 항에 따른 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치를 구동시키는 방법에 있어서:
    디스플레이 데이터로 상기 이미지 형성 수단(103)을 구동시키는 단계; 및
    상기 뷰 형성 수단에 의해 형성되는 상기 복수의 뷰들 모두가 상기 사용자에게 투영되는 방향들을 변경하기 위해 상기 뷰 편향 수단(107)을 제어하는 단계를 포함하는, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치 구동 방법.
  21. 프로그래밍 가능한 장치가 제 20 항의 방법을 수행하도록 하는, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  22. 제 13 항에 따른 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치를 위한 구동 장치에 있어서:
    디스플레이 데이터로 상기 이미지 형성 수단(103)을 구동시키는 구동 수단; 및
    상기 뷰 형성 수단에 의해 형성되는 상기 복수의 뷰들 모두가 상기 사용자에게 투영되는 방향들을 변경하기 위해 상기 뷰 편향 수단(107)을 제어하는 편향 제어기를 포함하는, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치를 위한 구동 장치.
  23. 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치에 있어서:
    디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들(105)의 어레이를 갖는 이미지 형성 수단(103);
    상기 이미지 형성 수단(103) 위에 그리고 상기 이미지 형성 수단(103)에 위치결정되어 배치되고, 뷰 형성 소자들(111)의 어레이를 갖는 뷰 형성 수단(109)으로서, 상기 뷰 형성 소자들(111) 각각은 상이한 방향들로 사용자에게 투영된 복수의 뷰들로 상기 디스플레이 픽셀들(105)의 그룹들의 출력들을 포커싱하도록 구성 가능한, 상기 뷰 형성 수단(109); 및
    상기 뷰 형성 수단(109) 위에 그리고 상기 뷰 형성 수단(109)에 위치결정되어 배치되는 뷰 편향 수단(117)으로서, 상기 복수의 뷰들 모두가 상기 사용자에게 투영되는 방향들을 선택 가능하게 변경하도록 구성되는, 상기 뷰 편향 수단(117)을 포함하고,
    상기 뷰 형성 수단(109)과 상기 뷰 편향 수단(117) 간의 간격, Sdeflection 은 0이 아니고,
    Figure 112015005887008-pct00015
    이고,
    m 및 n은 양의 정수들이고, P는 상기 이미지 형성 수단(103)의 수평적 반복 피치이고, Xshift,view 는 연속하는 뷰들에 대한 Xview 의 값들 간의 차이이고, Xview 는 뷰를 생성하는 디스플레이 픽셀(105)의 중심 및 연관된 뷰 형성 소자(111)의 축 간의 수평 거리이고, Slenticular 는 상기 이미지 형성 수단(103)과 상기 뷰 형성 수단(109) 간의 간격인, 오토-스테레오스코픽 디스플레이 장치.
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