KR20060056356A - 전기적 제어가능 광 확산기 및 오토스테레오스코픽디스플레이 디바이스 - Google Patents

전기적 제어가능 광 확산기 및 오토스테레오스코픽디스플레이 디바이스 Download PDF

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KR20060056356A KR1020067002176A KR20067002176A KR20060056356A KR 20060056356 A KR20060056356 A KR 20060056356A KR 1020067002176 A KR1020067002176 A KR 1020067002176A KR 20067002176 A KR20067002176 A KR 20067002176A KR 20060056356 A KR20060056356 A KR 20060056356A
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베르켈 코넬리스 반
알란 지 크냅
휴고 제이 코넬리센
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

디스플레이 패널(10), 렌즈형 시트(lenticular sheet)(15) 및 전기적 제어가능 확산기(electrically controllable diffuser)(80)를 포함하는 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스(autostereoscopic display device)(1)가 개시된다. 전기적 제어가능 확산기(80)는 전기 광학 매체(electro-optic medium)(95), 예를 들면, 작은 드롭렛 PDLC(polymer dispersed liquid crystal)층에 대하여 구조화된 표면(98)을 갖는 광학 매체(94), 예를 들면, PET(polyethyleneterephthalate)를 포함한다. 전기 광학 매체(95) 굴절률은 인가된 전계(또는 제로 필드(zero field))에 따라 변화되며, 적어도 (i) 광학 매체(94)의 굴절율에 실질적으로 매칭되며, 실질적으로 비확산 모드를 제공함으로써, 디스플레이 디바이스의 3D 동작을 제공하는 값(n2)과, (ii) 광학 매체(94)의 굴절율과는 상이하며, 따라서 구조화된 표면(98)에서의 굴절을 초래하는 값(n1)(구조화된 표면(98)은 상이한 굴절 각도(?0)를 제공하여, 전체 확산 효과를 제공함으로써, 2D 동작을 제공함) 사이에서 스위칭가능하다. 확산기(80)는 독립적 항목으로서 제공될 수 있다.

Description

전기적 제어가능 광 확산기 및 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스{AUTOSTEREOSCOPIC DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 컬러 오토스테레오스코픽(autostereoscopic) 디스플레이 장치를 포함하는 오토스테레오스코픽 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히, 오토스테레오스코픽 디스플레이 모드와 2차원 디스플레이 모드 사이에서 전기적으로 스위칭가능한 오토스테레오스코픽 디스플레이 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 확산 모드와 비확산 모드 사이에서 전기적으로 제어가능하거나 스위칭가능한 전기적 제어가능 또는 스위칭가능 확산기에 관한 것이다.
스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이는 상이한 뷰잉 포인트에서의 상이한 서브이미지로 형성되는 이미지를 제공할 수 있다. 만약, 적절하게 조절된 상이한 서브이미지(즉, 적절한 쌍안 불일치(binocular disparity)를 가짐)가 뷰어의 좌측 눈 및 우측 눈에 제공된다면, 전체 이미지는 뷰어에 의해 3차원 이미지로서 인지된다. 상이한 이미지들을 제공하는 한 가지 알려진 방법은 컬러 내용을 변화시키는 것에 의한 것이며, 이 경우, 뷰어는 각각의 접안경(eyepiece)에 상이한 컬러 흡수 렌즈를 구비한 특수 안경을 각각의 착용할 필요가 있다.
뷰어가 특수 안경을 착용할 필요없이, 상이한 뷰잉 포인트에서의 상이한 서브이미지로 형성된 이미지를 제공하는 스테레오스코픽 디스플레이는, 오토스테레오스코픽 디스플레이로서 알려져 있다. 전형적인 오토스테레오스코픽 디스플레이는 행 및 열로 배열된 디스플레이 요소의 어레이를 포함하는 매트릭스 LCD(liquid crystal display) 패널을 포함한다. 디스플레이는 디스플레이 요소의 어레이로부터의 출력 광을 조사(directing)하여, 디스플레이 패널상의 소정의 포인트로부터 제공된 가시적인 출력이 뷰잉 각도에 의존하도록 하는 수단을 더 포함한다. 이것은 뷰어의 우측 눈은 좌측 눈이 보게 되는 것과는 상이한 뷰를 보게 되어, 원하는 스테레오스코픽 또는 3차원 이미지를 제공함을 의미한다.
잘 알려진 형태의 출력 광 조사 수단은 디스플레이 패널 위에 놓이는 렌즈형 시트(lenticular sheet)이다. 예를 들면, 폴리머 재료의 몰딩되거나 기계가공된 시트의 형태인 렌즈형 시트는, 그의 렌즈형 요소를 갖는 디스플레이 패널의 출력 측 위에 놓이며, (반(semi)) 원통 렌즈형 요소를 포함하는데, 이것은 열 방향으로 연장되고, 각각의 렌즈형 요소는 디스플레이 요소의 둘 이상의 인접한 열들의 각 그룹와 관련되며, 디스플레이 요소 열과 평행하게 연장된다. 각각의 렌즈가 디스플레이 요소의 2개의 열과 관련되는 구성에서, 디스플레이 패널은 수직으로 인터리빙된 인터리빙된 2D 서브이미지를 포함하는 복합 이미지를 디스플레이하도록 구동되며, 디스플레이 요소의 교번하는 열들이 2개의 이미지를 디스플레이하고, 각 열에서의 디스플레이 요소는 각각의 2D 서브이미지의 수직 슬라이스를 제공한다. 렌 즈형 시트는 이들 2개의 슬라이스, 및 다른 볼록 렌즈와 관련된 디스플레이 요소 열로부터의 대응하는 슬라이스를 시트 앞의 뷰어의 좌측 및 우측 눈에 각각 조사하여, 적절한 쌍안 불일치를 갖는 서브이미지로, 뷰어가 단일의 스테레오스코픽 이미지를 인지하도록 한다. 각각의 볼록 렌즈가 행 방향에서의 2개보다 많은 인접한 디스플레이 요소의 그룹과 관련되며, 각 그룹에서의 디스플레이 요소의 대응하는 열이 각각의 2D (서브) 이미지로부터 수직 슬라이스를 제공하도록 적절하게 배열되는 다른 멀티 뷰 구성에서, 뷰어의 머리가 연속적으로 이동함에 따라, 예를 들면, 룩어라운드 효과(look-around impression)를 만들기 위해, 상이한 스테레오스코픽 뷰들이 인지된다. 디스플레이 화소와 정확하게 정렬되는 렌즈형 요소에 대한 필요성의 관점에서, 디스플레이 패널 위에 렌즈형 스크린이 영구적인 방법으로 탑재되어, 렌즈형 요소의 위치가 화소의 어레이와 관련하여 고정되도록 하는 것이 통상적이다.
이러한 종류의 오토스테레오스코픽 디스플레이 장치는 다양한 응용, 예를 들면, 의료 촬영, 가상 현실, 게임, 이동 전화 및 CAD 분야에서 이용될 수 있다.
US-A1-2003/0011884는 반대되는 전극들 사이에 샌드위치되는 전기 광학 재료, 예를 들면, PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)층을 포함하는 전기적 스위칭가능 광 확산층을 구비한 오토스테레오스코픽 디스플레이 장치를 개시하고 있다. 전극들에 적절한 전위차를 인가함으로써, 그러한 층은 비확산(non-scattering) 상태로부터 강한 확산 상태로 변경되며, 렌즈형 시트의 광학적 효과를 제거하는 확산 상태로 인해, 장치가 3D 모드로부터 2D 모드로 변경되도록 할 수 있 다.
발명의 개요
본 발명자는 US-A1-2003/0011884에 의해 개시된 장치에 이용된 PDLC층과 같은 종래의 전기적 스위칭가능 광 확산층의 산란 또는 확산 특성은, 그러한 디바이스에서의 특정한 확산 역할을 위해 최적이 아님을 인식하였다. 특히, 본 발명자는 알려진 확산기층의 각도 산란 특성은 소정의 볼록 렌즈와 관련된 화소 또는 부화소(sub-pixel)로부터의 높은 광 혼합 레벨을 제공하고, 그럼에도 불구하고, 상이한 볼록 렌즈와 관련된 화소 또는 부화소로부터의 광이 가능한 떨어져 있도록 유지하기 위해, 렌즈형 시트를 통한 광 확산의 처리에 최적으로 적합하지 않음을 인식하였다.
제 1 양상에서, 본 발명은 광학 매체 또는 기판 및 전기 광학 매체 또는 층과, 전기 광학 매체를 통해 전계를 제공하여, 전기 광학 매체를 통한 전계의 인가 또는 비인가에 의해, 또는 전기 광학 매체를 통한 전계의 변화에 의해, 전기 광학 매체의 굴절율의 제어를 허용하도록 배열된 투명 전극을 포함하되, 광학 매체 및 전기 광학 매체는 광학 매체의 제 1 표면과 전기 광학 매체의 제 1 표면 사이에 유효 광학 인터페이스를 가지면서 배열되고, 유효 광학 인터페이스는, 예를 들면, 직접적으로 이웃하는 전기 광학 매체 및 광학 매체에 의해 형성되거나, 또는 예를 들면, 그 사이의 투명 전극인 다른 층에 의해 형성되며, 광학 매체의 제 1 표면 및 전기 광학 매체의 제 1 표면 중 적어도 하나는 표면 프로파일로 구조화되고, 표면 프로파일은 복수의 표면 각도 혹은 면(facet) 각도, 또는 표면 각도 혹은 면 각도의 분포 또는 가변 각도 혹은 복수의 각도를 제공하는 윤곽을 포함하여, (i) 전기 광학 매체의 굴절율이 전계의 인가 또는 비인가에 의해, 광학 매체의 굴절율과 실질적으로 동일하도록 제어될 때, 광학 매체의 제 1 표면과 전기 광학 매체의 제 1 표면 사이의 유효 광학 인터페이스로부터 발생되는 굴절이 실질적으로 존재하지 않고, (ii) 전기 광학 매체의 굴절율이 전계의 인가 또는 비인가에 의해, 광학 매체의 굴절율과 상이하도록 제어될 때, 광학 매체의 제 1 표면과 전기 광학 매체의 제 1 표면 사이의 유효 광학 인터페이스에서 굴절이 발생되도록 하며, 표면 프로파일로 인해, 예를 들면, 복수의 표면 각도 혹은 면 각도가 존재하거나, 또는, 예를 들면, 표면 프로파일은 표면 각도 혹은 면 각도의 분포 또는 가변 각도 혹은 복수의 각도를 제공하는 윤곽을 포함하고, 굴절은 대응하는 복수의 각도 또는 방향으로 광을 조사함으로써, 확산 효과 또는 모드를 제공한다.
바람직하게, 복수의 표면 각도는 상이한 표면 방향으로 상이하게 분포되어, 광이 상이한 표면 방향에서 상이한 정도로 확산되도록 한다.
바람직하게, 전기 광학 매체는 작은 드롭렛(droplet) PDLC(polymer dispersed liquid crystal)를 포함한다.
다른 양상에서, 본 발명은 전술한 제 1 양상 또는 전술한 제 1 양상의 변형들 중 임의의 것에 따른 전기적으로 제어된 확산기를 포함하는 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제공한다.
바람직하게, 오토스테레오스코픽 디스플레이는 디스플레이 패널, 예를 들면, 액정 디스플레이 패널과, 조사 수단, 예를 들면, 렌즈형 시트를 포함한다. 전기적 제어가능 확산기는 적어도 하나의 전계 모드에서 조사 수단의 효과를 제거하기 위해 확산 효과를 제공하도록 배열되며, 전계 모드는 전기 광학 매체를 통한 소정 크기의 전계 또는 전압의 인가, 또는 전기 광학 매체를 통한 전계 또는 전압의 비인가를 포함한다.
바람직하게, 전술한 전계 모드들 중 상이한 다른 하나의 모드에서, 실질적으로 확산이 발생되지 않는다. 다른 가능성은, 중간 확산 효과가 발생되는 것이며, 이것은 예를 들면, 2D와 3D 사이의 중간적인 이미지를 제공한다.
바람직하게, 확산 효과 동안에, 확산의 정도는 실질적으로 2D 이미지를 제공하도록 충분한 혼합을 제공하기에 충분하다.
바람직하게, 디스플레이 패널은 행 및 열로 배열되는 부화소 또는 화소를 포함하며, 조사 수단은 열과 실질적으로 평행하게 배열된 렌즈형 요소를 포함하여, 행을 따른 부화소 또는 화소의 그룹이 각각의 렌즈형 요소에 대응하여 배열되도록 하고, 복수의 표면 각도가 행 및 열 방향으로 상이하게 분포되어, 확산 모드에서, 광이 열 방향보다는 행 방향으로 더 확산되도록 한다.
바람직하게, 표면 각도의 분포 또는 변화는, 이것이 스케일에 있어서 회절 한계보다는 크게, 그러나 부화소 간격보다는 작게 변화되어, 관측된 효과는 부화소의 간격에 대한 확산기의 것이 되도록 한다.
또다른 양상에서, 본 발명은 디스플레이 패널과, 조사 수단, 예를 들면, 렌즈형 시트와, 전기적 제어가능 확산기를 포함하는 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제공한다. 전기적 제어가능 확산기는 전기 광학 매체, 예를 들면, 작은 드롭렛 PDLC층에 대하여 구조화된 표면을 갖는 광학 매체, 예를 들면, PET(polyethyleneterephthalate)를 포함한다. 전기 광학 재료 굴절율은 인가된 전계(또는 제로 필드(zero field))에 따라 변화되며, 적어도 (i) 광학 매체의 굴절율에 실질적으로 매칭되며, 실질적으로 비확산 모드를 제공함으로써, 디스플레이 디바이스의 3D 동작을 제공하는 값과, (ii) 광학 매체의 굴절율과는 상이하며, 따라서 구조화된 표면에서의 굴절을 초래하는 값(구조화된 표면은 상이한 굴절 각도를 제공하여, 전체 확산 효과를 제공함으로써, 2D 동작을 제공함) 사이에서 스위칭가능하다. 확산기는 독립적 항목으로서 제공될 수 있다.
본 발명에서, 확산 또는 유효 확산 효과는 광학 매체와 전기 광학 매체 사이의 거칠게 된 표면으로부터의 상이한 각도 출력에서의 변화에 의해 제공된다. 이러한 각도 변화는 구조화된 표면의 표면 프로파일을 변화시키고/시키거나, 광학 매체 및/또는 전기 광학 매체의 굴절율을 변화시키고, 전기 광학 매체를 통해 인가된 전압 또는 전계의 레벨을 변화시키거나 선택함으로써 제어 또는 사전결정될 수 있다. 이것은 확산된 광의 각도 분포가 제어되고, 선택되거나, 그에 따라 사전결정되어, 적어도 대략적으로, 전기 광학의 벌크 또는 스위칭가능 층을 통한 벌크 확산에 의존하는 종래의 전기적으로 제어된 확산기로부터 이용가능한 것보다 더욱 적절한 분포로 되게 한다.
본 발명의 실시예는, 첨부된 도면을 참조하여, 예를 통해 기술될 것이다.
도 1은 오토스테레오스코픽 디스플레이 수단 및 전기적 스위칭가능 광 확산기를 포함하는 컬러 디스플레이 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 2 뷰 디스플레이 출력 생성시의 도 1의 장치의 동작을 평면도로서 도시한다.
도 3은 도 1의 장치에서의 디스플레이 요소의 행 부분의 개략 평면도이다.
도 4a는 종래 기술에서 벌크 확산기로서 이용된 종래의 PDLC층의 전형적인 각도 확산 (산란) 프로파일을 도시한다(실제 축적은 아님).
도 4b는 이상화된 각도 확산 (산란) 프로파일을 도시한다.
도 5는 도 1의 장치에 제공된 전기적 스위칭가능 광 확산기의 세부 내용을 도시한다.
도 6은 도 5의 전기적 스위칭가능 광 확산기에 수직으로 부딪치는 광선의 경로를 개략적으로 도시한다.
도 1은 오토스테레오스코픽 디스플레이 수단(10) 및 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)를 포함하는 컬러 디스플레이 장치(1)의 개략 사시도이다.
오토스테레오스코픽 디스플레이(10)는 공간 광 변조기로서 이용되며 서로에 대해 수직인 행 및 열로 정렬되도록 배열된 디스플레이 요소(12)의 평탄 어레이를 갖는 종래의 AMLCD(active colour matrix liquid crystal display) 패널(11)을 포함한다. 간략성을 위해, 디스플레이 요소는 각각의 행 및 열에서 단지 비교적 적은 수로서 개략적으로 도시된다. 디스플레이 패널(11)은, 임의의 적절한 유형일 수 있으며, 본 예에서 디스플레이 요소 어레이의 영역을 갖는 평탄 백라이트 코익스텐시브(a planar back-light co-extensive)를 포함하는 광원(14)에 의해 조명된다. 패널에 입사된 광은 개별적인 디스플레이 요소(12), 또는 부화소에 의해, 그리고 적절한 구동 전압을 그것에 인가함으로써, 변조되어, 원하는 이미지 디스플레이 출력을 생성한다.
디스플레이 패널(11)의 출력 측 위에는, 길게 연장되고 평행한 렌즈형 요소(16)의 어레이를 제공하는 렌즈형 시트(15)가 배치된다. 렌즈형 요소(16)는 예를 들면, 디스플레이 요소의 열에 평행하게 연장되는 볼록한 원통형 렌즈로서 형성되며, 스테레오스코픽 또는 3D 이미지가 인지되도록 디스플레이 패널(11)로부터 떨어진 렌즈형 시트(15)의 측면을 대향하는 뷰어의 두 눈에 대해 수직으로 인터리빙된 형태로 디스플레이 패널(11)의 어레이에 형성되는 분리된 이미지를 제공하도록 알려진 방법으로 기능하는 광학적으로 원통형으로 수렴하는 볼록 렌즈를 포함한다. 매트릭스 디스플레이 패널과 함께 렌즈형 시트를 이용한 오토스테레오스코픽 디스플레이 장치는 잘 알려져 있으며, 본 명세서에서 그들의 동작을 상세히 기술할 필요는 없다고 보여진다. 그러한 장치 및 그들의 동작의 예는 전술한 US-A1-2003/0011884 및 GB-A-2196166에 기술되거나 참조되는데, 이들 두 문헌의 내용은 본 명세서에서 참조로 인용된다. 각각의 렌즈형 요소(16)는 부화소의 2개, 3개, 또는 그 이상의 인접한 열들의 각 그룹 위에 놓여, 대응하는 수의 뷰를 제공할 수 있다.
각각의 렌즈형 요소는 서로 상이한 각도 방향에서의 각각의 관련된 화소 열로부터 공간적으로 이산적인 출력 빔을 제공한다. 뷰어의 각각의 좌측 및 우측 눈이 보게 될 복수의 인터리빙된 2D (서브) 이미지를 포함하는 생성된 디스플레이를 갖는 부화소의 각 열에 의해 2D (서브) 이미지의 좁은 수직 슬라이스가 생성되도록, 디스플레이 패널이 구동된다. 따라서, 각각의 렌즈형 요소(16)는 복수의 출력 빔을 제공하는데, 그것은 광학 축이 서로 상이한 방향에 있고 렌즈형 요소의 세로 축 둘레에 각을 이루며 퍼져 있는 부화소의 관련된 열 각각으로부터 발생된 것이다. 디스플레이 요소의 각각의 열에 대해 인가된 적절한 2D 이미지 정보를 가지고, 상이한 빔들을 수신하는 눈을 가진 뷰어에 대하여, 3D 이미지가 인지된다. 복수의 부화소 열과 관련되는 각각의 렌즈형 요소를 가지고, 뷰어의 머리가 행 방향으로 이동함에 따라, 상이한 스테레오스코픽 이미지가 보여질 수 있다. 통상적으로, 렌즈형 요소는 부화소 열과 실질적으로 정렬되지만, 그 대신에, 미국 특허 제 6,064,424 호에 기술된 바와 같이, 그들은 열에 대하여 약간 경사질 수 있다.
도 2는 예를 들면, 2 뷰 디스플레이 출력을 생성시의 장치 동작을 평면도로서 도시하며, 여기서, 각각의 렌즈형 요소(16)는, 본 예에서 한 쌍의 인접한 부화소 열인 각각의 그룹(21) 위에 놓여져서, 각각의 2D 뷰의 수직 슬라이스를 각각 나타내는 2개의 수직 스트립이 뷰어에게 제공되도록 한다. 부화소(12)에 인가된 적절한 2D 이미지 정보를 가지고, 또한 뷰어의 눈이 상이한 출력 빔들을 수신하기에 적절한 거리에 있는 상태에서, 3D 이미지가 인지된다. 뷰의 수는, 도 2에 도시된 하나의 스테레오스코픽 이미지를 제공하는 단지 2개의 뷰를 갖는 것으로부터, 보다 많은 뷰, 예를 들면, 6개의 스테레오스코픽 이미지를 제공하는 7 뷰로 변화될 수 있다. (명료성을 위해, 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)는 도 2에 도시되지 않음).
도 3은 컬러 매트릭스 LCD 패널(11)에서의 디스플레이 요소의 행의 부분에 대한 개략적인 평면도이다. 패널(11)은 컬러 화소 레이아웃을 포함하며, 여기서, 각각의 컬러 화소(30)는 수평 RGB 트리플렛(30)을 구성하는 행에서의 3개(적색 R, 녹색 G, 청색 B)의 인접한 부화소(12)를 포함한다. 그러한 컬러 레이아웃은 각각의 R, G, B 열에서 반복적인 형태로 배열되는 디스플레이 패널(11)의 디스플레이 요소(12)를 갖는 수직 컬러 필터 스트립을 이용하여 형성된다. 그러한 디스플레이 패널의 화소 피치는 패널에서의 화소들의 간격에 대한 척도(measure)이다. 일반적으로, 종래의 컬러 매트릭스 LCD 패널의 경우, 화소 피치는 수직의 열 및 수평의 행 방향에서 실질적으로 동일하다. 도 3은 각각 3개의 부화소(12)를 포함하는 8개의 RGB 컬러 화소(30)를 도시한다. 수평 피치 K는 화소의 폭 + 인접 화소들(도시되지 않음) 사이의 간격과 동일하다. 그러한 디스플레이 패널(11)의 해상도는 화소가 뷰어에 의해 인지되는 공간 주파수의 척도이다. 물론, 고해상도가 바람직한데, 그 이유는, 고품질의 이미지 출력을 생성하기 때문이다. 일반적으로, 종래의 컬러 매트릭스 LCD 패널의 경우, 해상도는 수직의 열 및 수평의 행 방향에서 실질적으로 동일하다.
렌즈형 시트(15)는 디스플레이 패널(11) 위에 놓이며, 각각의 길게 연장된 렌즈형 요소(16)는 인접한 부화소 열들의 각 쌍(21)을 실질적으로 커버한다. 렌즈형 렌즈의 피치 p는 2개의 길게 연장된 렌즈형 요소(16)의 각 중심들 사이의 거리이다. 디스플레이 패널(11)의 한 행만이 도시되므로, 수평 방향으로 인접한 단지 한 쌍의 부화소(21)만이 도시되며, 각각의 렌즈형 요소(16)에 대응함을 이해할 것이다. 또한, 렌즈형 어레이(15)는 개략적으로 도시되므로, 하나의 행 부분의 단면이 도시됨을 이해할 것이다. 개별적인 볼록 렌즈(15)는 대응하는 부화소(32, 33)로부터의 출력 광을 서로 상이한 방향으로 조사한다. 또한, 도 2를 참조하면, 뷰어는 2 뷰 스테레오스코픽 이미지를 인지할 것이다. 각 쌍(21)의 좌측(32)상의 각각의 부화소로부터의 출력은 영역 A로 조사되므로, 도 2에서 뷰어의 우측 눈에 의해 보여진다. A에서 보여진 이미지(35)의 인지된 수평 화소 피치 L은 패널 수평 화소 피치 K의 길이의 2배이다. 또한, 각 쌍(21)의 우측(33)상의 각각의 부화소로부터의 출력은 영역 B로 조사되므로, 도 2에서 뷰어의 좌측 눈에 의해 보여진다. B에서 보여진 이미지(36)는 수평 화소 피치 L을 갖는 것으로 인지된다. 따라서, 2 뷰 스테레오스코픽 이미지의 수평 해상도는, 렌즈형 시트(15)없이 보여진 것으로서의 대응하는 2D 이미지의 절반이다.
비록 전술한 예는 2 뷰 시스템을 기술하고 있지만, 2 뷰보다 많은 뷰를 갖는 스테레오스코픽 이미지로 해상도가 감소된다. 예를 들어, 각각의 볼록 렌즈는 대응하는 2D 디스플레이의 1/4의 수평 해상도를 갖는 4 뷰 스테레오스코픽 디스플레이를 제공하는 4개의 인접한 부화소 열을 실질적으로 커버한다.
이제, 도 1을 다시 참조하여, 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)의 역할을 보다 상세히 기술할 것이다. 제 1 조건에서, 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)는 실질적으로 비확산, 즉 실질적으로 클리어 상태로 스위칭되어, 뷰어가 전술된 바와 같은 스테레오스코픽 3D 이미지를 인지하게 되고, 이미지(35 및 36)로 된다. 제 2 조건에서, 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)가 실질적으로 확산 상태로 스위칭되어, 렌즈형 시트(15)의 방향적 효과가 실질적으로 부정되고, 그에 따라 뷰어는 2D 이미지를 인지하게 된다. 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)는, 시트(15)의 표면과 매우 근접하도록, 바람직하게는 직접 접촉하도록 배열된다.
도 3에는, 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)가 전술한 제 2 조건에 있는 경우, 즉 실질적으로 확산 상태로 스위칭되는 경우의 효과가 개략적으로 도시된다. 각 쌍(21)에서의 각각의 부화소로부터의 광 출력이 실질적으로 동일한 방향으로 조사되도록, 평균화 효과가 발생된다. 따라서, 뷰어의 두 눈은 동일한 이미지(50)를 보게 된다. 개별적인 렌즈형 요소(16)에 대응하는 각각의 인지된 화소로부터의 출력은, 대응하는 하부의 부화소 쌍(21)내의 모든 부요소에 의해 제공된다. 예를 들어, 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)가 클리어 상태로 스위칭되는 경우, 우측 눈은 적색 부화소로부터의 출력을 보고, 좌측 눈은 인접한 녹색 부화소로부터의 출력을 보게 되며, 두 눈은 이제, 확산 상태로 스위칭된 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)로, 적색 및 녹색 부화소 둘다로부터의 혼합 출력을 보게 된다. 따라서, 뷰어는 두 눈이 모든 부화소로부터의 광 출력을 수신하는 이미지(50)를 보게 되고, 2D 이미지가 인지된다. 본 예에서, 혼합된 트리플렛(51)은 6개의 디스플레이 요소, 즉 2개의 각 컬러에 의해 제공된다. 혼합된 트리플렛(51)의 피치 M은 스테레오스코픽 인지 수평 피치 L과 동일하다. 그러나, 각각의 혼합된 트리플렛(51)의 전체 출력은 2 컬러 "비혼합" 화소 트리플렛의 출력을 포함한다. 따라서, 2D 인지 수평 화소 피치는 혼합된 트리플렛 피치 M의 절반이다. 따라서, 2D 이미지의 해상도는 스테레오스코픽 이미지의 해상도보다 크다. 전술한 예에서 기술된 2 뷰 디스플레이의 경우, 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)를 이러한 방식으로 스위칭함으로써 풀(full) 해상도가 복원된다.
전기적 스위칭가능 광 확산기(80)가 전술한 바와 같은 실질적으로 확산 상태로 스위칭되는 경우의 그 역할 및 효과는, 이상적인 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)로 달성될 이상화되거나 최적인 결과를 나타낸다. 특히, 상기의 고려 사항은 광 확산 층의 각도 확산 속성이, 첫째, 특정 렌즈형 요소에 대응하는 2개의 부화소로부터의 광이 완전하고 동일하게 혼합(예를 들면, 이미지(50)의 조합된 부화소 이미지(52)에서와 같은 "R+G")되고, 둘째, 어떠한 광도, 특정 렌즈형 요소에 대응하는 2개의 부화소로부터, 행을 따른 인접한 부화소의 광 경로에 도달하기 위한 것과 같이 넓게 산란되지 않고(예를 들면, 이미지(50)의 "R+G" 조합된 부화소 이미지(52)에 청색 B가 존재하지 않도록), 또는 동일한 열을 따른 인접한 부화소로부터 존재하지 않도록(즉, 특정 렌즈형 요소로 더 다운됨), 이상화되는 것으로 가정한다.
전술한 US-A1-2003/0011884에 기술된 벌크 PDLC 층과 같은 종래의 전기적 스위칭가능 광 확산 층을 이용하여, 합리적인 성능이 달성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 그러한 종래의 확산기 층은 전술한 목적을 위해 특히 적절한 각도 확산 속성을 갖지 않는다.
도 4a는 (실제 축적으로 되지 않은) 종래의 벌크 PDLC 층의 전형적인 각도 확산 프로파일(80)(이것은 산란 프로파일로서 고려될 수도 있음)을 도시한다. 종래의 각도 확산 프로파일(80)은 방해받지 않은 PDLC 층을 통해 이동하는 광의 강한 "발리스틱(ballistic)" 피크(82)와, 넓은 다수의 산란 숄더(84)를 포함한다. 어느 특징도 바람직하지 않다. 강한 발리스틱 피크(82)는 특정 렌즈형 요소에 대응하는 2개의 부화소로부터의 광이 완전하고 동일하게 혼합되는 정도를 감소시킨다. 넓은 다수의 산란 숄더(84)는 특정 렌즈형 요소에 대응하는 2개의 부화소로부터의 광이, 다른 부화소의 광 경로에 도달하는 것과 같이 보다 넓게 산란되는 정도를 증가시킨다.
본 발명자는 보다 적절한 각도 확산 (산란) 프로파일은 도 4b에 도시된 각도 확산 프로파일(86)(실제 축적은 아님)임을 또한 인식하였다. 본 발명자는 이상적으로 전기적 스위칭가능 광 확산기는 수직 산란을 발생시키지 않으며, 수평 방향에서 좁은 각도를 통해 가우시안 확산을 가질 것임을 인식하였다. 산란 각도는 이상적으로 소정의 렌즈 아래의 또는 대응하는 부화소의 동일 그룹에 속하는 부화소로부터의 광이 혼합되기에 충분한데, 즉, 산란 각도는 이상적으로 뷰잉 영역의 폭 정도이며, 다음과 같이 주어진다.
Figure 112006007402272-PCT00001
여기서, p는 렌즈 피치이고, f는 초점 거리이다. p 및 f에 대한 현재의 디스플레이를 위한 전형적이 값은, p=0.4㎜ 및 f=1.5㎜이며, 15°의 산란 각도를 제공한다(FWHM). 미래에, 보다 큰 φ가 바람직할 것으로 예측된다. φ보다 큰 각도를 통한 산란은 밝기(광이 큰 각도로 손실) 및 콘트라스트(산란은 상이한 렌즈형 요소 아래의 화소로부터의 광을 혼합시킴)를 감소시키는 경향이 있을 것이다. 도 4b를 참조하면, 각도 확산 프로파일(86)은 1% 미만의 수직 산란 성분(88)과, 대략 10%의 수평 산란 성분(90)을 포함한다.
도 5는 본 실시예에서 제공된 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)를 보다 상세히 도시한다.
전기적 스위칭가능 광 확산기(80)는 2개의 이격된 투명 기판(92, 94), 예를 들면, PET로 제조된 얇은 플라스틱 기판을 포함하여, 작은 드롭렛 PDLC 재료(95)가 샌드위치되는 셀을 형성한다. 예를 들면, 인듐 주석 산화물로 제조되는 투명 전극(96, 97)이 기판(92, 94)의 내부 표면상에 제공되는데, 즉 반대되는 구성으로 된다. (도 1에 도시된 바와 같은) 리드(81)가 투명 전극(96, 97)에 접속된다. 동작시에, 리드(81) 및 투명 전극(96, 97)은 요구에 따라, 작은 드롭렛 PDLC 재료(95)를 통해 전계를 전달 및 인가하는데 이용된다.
기판(94)의 내부 표면(98)은 거칠고, 고르지 않고, 또는 비평탄한 표면 프로파일을 갖는 구조화된 표면이다. 구조화된 표면은, 예를 들면, 기계적인, 엠보싱, 재생성 또는 광학 수단을 포함하는 임의의 적절한 수단을 이용하여 형성될 수 있다. (이후, 구조화된 표면을 갖는 기판은 구조화된 기판(94)이라고 지칭하고, 다른 기판은 평탄 기판(92)이라고 지칭할 것이다). 본 실시예에서, 표면은 엠보싱된다.
작은 드롭렛 PDLC 재료(95)는 전계가 그것을 통해 인가되었는지의 여부에 의존하는 상이한 유효 굴절율을 갖는다. 전계가 인가되지 않는 경우, 작은 드롭렛 PDLC 재료(95)의 굴절율은 구조화된 기판(94)의 굴절율과 상이하므로, 이하에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 거칠게 된 표면에서의 굴절율 미스매칭으로 인해 산란 및 확산이 발생된다.
그러나, 작은 드롭렛 PDLC 재료(95)를 통해 전계가 인가되는 경우, 작은 드롭렛 PDLC 재료(95)의 굴절율은 구조화된 기판(94)의 굴절율과 대략적으로 또는 실질적으로 동일하게 되므로, 거칠게 된 표면에 굴절율 미스매칭이 존재하지 않아, 산란 및 확산은 발생되지 않는다. 여기서 이용된 작은 드롭렛 PDLC 재료(95)는, 전계가 재료를 통해 인가되는 경우 또는 전계가 재료를 통해 인가되지 않는 경우, 광선이 재료를 통과함에 따라 광선에 어떠한 실질적인 벌크 확산 효과도 제공하지 않음을 알아야 한다(이것은 전술한 US-A1-2003/0011884에서의 표준 PDLC 재료에 의해 이용된 종래의 벌크 확산 효과에 반대되는 것임).
작은 드롭렛 PDLC 재료(95)는 가시광의 파장 정도 또는 그보다 작은 버블 크기를 갖는다. 이러한 유형의 재료는 소위 홀로그래픽 PDLC에서 이용되어 왔으며, H M Neijzen, H M J Boots, F A M A Paulissen, M B van der Mark 및 H J Cornelissen의 Liquid Crystals vol.22 pp255-264(1997)의 문헌 및 Natlab technical note TN021/96의 문헌에 기술되어 있으며, 이들 두 문헌은 본 명세서에서 참조로 인용된다.
액정 분자들의 버블간 임의의 지향성(bubble-to-bubble random orientation)으로 인해, 셀은 유효 굴절율을 갖는 매체를 나타낸다.
Figure 112006007402272-PCT00002
작은 드롭렛 PDLC 재료(95)의 층을 통해 충분히 강한 전계가 인가되는 경우, 버블에서의 액정 분자는 전계의 방향과 정렬될 것이다. 층을 통해 수직으로 이동하는 광의 경우(즉, 전계에 평행), 작은 드롭렛 PDLC 재료(95)의 층은 다음과 같은 유효 굴절율을 나타낼 것이다.
Figure 112006007402272-PCT00003
ne 및 n0의 전형적인 값은 각각 1.807 및 1.527이며, 상기 식으로부터, n1=1.620 및 n2=1.527을 제공한다.
도 6은 투명 전극(96, 97) 사이에 전계가 인가되지 않아, PDLC 재료(95)의 유효 굴절율이 n1=1.620인 경우, 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)에 수직으로 부딪치는 광선(101)의 경로를 개략적으로 도시한다.
광선(101)은 본 예에서 n2에 근사한 굴절율을 갖는 유리 기판(105)인 오토스테레오스코픽 디스플레이(10)의 외곽층으로부터 구조화된 기판(94)내로 전달된다.
또한, 구조화된 기판(94)은 n2와 동일한 굴절율을 갖는다. 제 1 굴절은 구조화된 표면(98)에서 발생되며, 이것은 각도
Figure 112006007402272-PCT00004
아래로 경사지며, 굴절율은 n2 및 n1로부터 변화된다. 제 2 굴절은 평탄 기판(2)과 공기(108) 사이의 인터페이스에서 발생된다. 평탄 기판(92)의 굴절율은 중요하지 않은 것이며, 결과적인 각도 θo는 n1로부터 공기로의 전이에 의해 완전하게 결정된다. 또한, 투명 전극(97)의 존재로부터 발생하는 순수(net) 효과는 없으며, 이것은 도 6에 도시되지 않았지만, 사실상, 제 2 기판(4)과 작은 드롭렛 PDLC 층(95) 사이에 존재하는 것이며, 그의 굴절성 동작이 그들 자신을 소거, 즉 둘 사이의 투명 전극(97)의 존재에도 불구하고, 유효 광학 인터페이스가 구조화된 기판(94)과 작은 드롭렛 PDLC 층(95) 층 사이의 구조화된 표면(98)에 제공되기 때문이다.
따라서, 공기(108)에서의 각도는 수학식에서 θo로 주어진다.
Figure 112006007402272-PCT00005
이제, 거칠게 된 표면(98)의 대표적인 부분(98a)의 각도를 고려한다. 이것은 편리하게 대표 부분의 면 각도라고 지칭될 수 있으며, 도 6에서
Figure 112006007402272-PCT00006
로 표기된다. 구조화된 표면(98) 위에는 전체적으로 그러한 면 각도의 분포가 존재하며, 각각의 면 각도는 상이한 각도 θo로 입사 광선을 굴절시키며, 출사 각도의 분포를 초래한다. 즉, 인터페이스는 전체적으로 확산기로서 작용한다.
면 각도의 분배 또는 변화는, 이것이 회절 한계보다 크지만 부화소 간격보다는 작은 스케일로 변함으로써, 관측된 효과는 부화소의 간격에 대한 확산기의 효과이도록 만들어진다.
온상태(on-state)에서, 전계가 인가될 때, PDLC의 유효 굴절율은 n2와 동일하고, 굴절은 발생되지 않으며, 셀은 클리어 비산란 표면, 즉 비확산 조건을 제공한다.
상기 수학식은 거칠게 된 기판 표면의 면 각도 분포의 폭을 확산 프로파일의 폭과 관련시키는데 이용될 수 있다.
Figure 112006007402272-PCT00007
본 예에서,
Figure 112006007402272-PCT00008
를 취함으로써,
Figure 112006007402272-PCT00009
를 계산할 수 있다. n1 및 n2는 상당히 근접하고, 보다 약한 전계가 인가되는 경우 보다 근접하므로,
Figure 112006007402272-PCT00010
는 요구에 따라 보다 작게 만들어질 수 있다. 다른 실시예에서, 이것은 디스플레이상에 중간 2D/3D 효과, 즉 여전히 일부 3D가 존재하며, 감소된 깊이를 갖지만, 강화된 해상도를 갖는 효과를 생성하는데 유용할 수 있다.
본 실시예에서, 구조화된 표면은 다수의 작은 개별적 영역을 포함하는 표면 프로파일로 엠보싱된다. 각 영역은 렌즈보다 작고(즉, 200㎛ 미만), 광의 파장보다 크다(즉, 1㎛ 이상). 본 실시예에서, 편리한 개수, 즉 100개의 상이한 면 각도가 이용된다. 각 영역은 면 각도들 중 하나로 만들어지는데, 예를 들면, 제 1 면 각도를 갖는 10000개의 영역, 제 2 면 각도를 갖는 10000개의 영역 등이 존재할 수 있다. 모든 영역은 표면상에서 혼합되어, 임의의 국부화된 영역에, 적어도 대부분의 100개의 상이한 면 각도의 분포가 바람직하게 존재하게 된다. 영역은 기계적으로(즉, 대략적인 연마) 또는 (반 임의적인 고정 설계(semi random fixed design)를 이용하여) 포토리소그래피적으로 만들어질 수 있다.
더욱이, 다른 실시예에서, 수평 및 수직 방향에서
Figure 112006007402272-PCT00011
가 상이하게 되도록 기판의 구조화된 표면을 구조화함으로써, 도 4b의 이상화된 산란 프로파일에 도달될 수 있는 정도가 증가될 수 있다. 본 실시예의 관점에서, 이것은 엠보싱 구성에서의 상이한 개별적 영역의 분포를 제어함으로써 달성될 수 있다.
한 가지의 일반적인 이점은, n1로부터 n2로의 굴절율의 변화가 단지 작기만 하면 된다는 것이다.
다른 이점은, 주의깊은 정렬이 요구되지 않아, 셀 구조가 매우 단순하고, 얇은 플라스틱 기판 재료가 이용될 수 있다는 것이다.
다른 이점은, 2D (산란) 상태가 전력 소모를 필요로 하지 않는다는 것이다.
상기 실시예들에 있어서, 투명 전극은 기판(92, 94)의 실질적으로 전체 영역을 통해 연장됨으로써, 2D와 3D 모드 사이의 전체 디스플레이 영역을 스위칭한다. 그러나, 다른 실시예에서, 투명 전극(96, 97)은 2D 디스플레이에 3D 윈도우를 제공하고, 3D 디스플레이에 2D 윈도우를 제공하도록 패터닝될 수 있다. 이것은 전술한 US-A1-2003/0011884에 기술된 방법으로 구현될 수 있다.
비록, 전기적 스위칭가능 광 확산기(80)는, 전술한 실시예에서처럼, 조사 수단(15)의 앞에 위치되는 것이 바람직하지만, 그것은 조사 수단과 디스플레이 패널(11) 사이에 위치되어, 그 대신에, 그것이 조사 수단의 입력 측과 근접하게 쌍을 이루도록 할 수도 있다.
상기 실시예에서, 렌즈형 요소의 곡선으로 된 표면은 뷰어와 대향한다. 통상적으로, 이것은 최상의 광학 특성을 제공한다. 그러나, 다른 실시예에서, 제조 또는 조립의 용이성과 같은 다른 이유로 인해, 렌즈의 곡선으로 된 표면은 뷰어로부터 떨어져서 대향할 수 있다.
상기 실시예에서, 디스플레이는 상이한 컬러의 부화소를 갖는 컬러 디스플레이이다. 그러나, 다른 실시예에서, 전기적 스위칭가능 광 확산기는 흑색 및 백색 디스플레이 수단과 함께 이용될 수 있다.
더욱이, 상기 실시예에서 기술된 바와 같은 전기적 스위칭가능 광 확산기는 전술한 디스플레이 수단과 함께 이용하기에 특히 적합하지만, 그럼에도 불구하고, 다른 실시예에서, 전기적 스위칭가능 광 확산기는 전기적 스위칭가능 확산기를 요구하거나 또는 잠재적으로 이용하는 다른 유형의 디스플레이 디바이스 또는 구성과 함께 이용될 수 있다. 실제로, 본 발명은 임의의 다른 적절한 광학 응용에서의 전기적 스위칭가능 확산기로 확장되며, 이러한 의미에서, 그와 같은 전기적 스위칭가능 확산기와 관련되는 상기 실시예에서의 세부 내용은, 본 발명의 양상에 따른 독립적인 전기적 스위칭가능 확산기의 실시예를 나타내는 것으로서 고려될 수 있다.
상기 실시예에서, 구조화된 표면의 표면 프로파일은 엠보싱에 의해 형성된다. 그러나, 다른 실시예에서, 구조화된 표면의 표면 프로파일은, 예를 들면, 기계적인, 재생성, 화학적 에칭, 광학 수단 등으로 형성하는 것을 포함하는 임의의 적절한 수단을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 실시예에서, 구조화된 표면의 표면 프로파일은, 공간적으로 분포된 형태로, 10개의 상이한 면 각도로 그들 사이에 공유하는 대략적으로 10000개의 개별적인 영역을 포함한다. 그 결과, 구조화된 표면에 의해 정의된 인터페이스에서 굴절이 발생될 때, 본 예에서 10개의 상이한 출력 각도의 공간적으로 혼합된 분포가 발생된다. 표면은 비록 면 각도에서 그것이 특성화되지만, 각 영역 그자체내에서 실질적으로 평탄하다. 그러나, 다른 실시예에서, 구조화된 표면은 임의의 다른 적절한 형태일 수 있다.
예를 들어, 상기 실시예의 변형에서, 이용된 영역의 수 및/또는 상이한 면 각도의 수는 상이할 수 있다.
상기 실시예 중 임의의 것에 있어서, 영역에 대한 한 가지 가능성은 서로 대략적으로 유사한 영역일 수 있다는 것이며, 일부 또는 모든 영역에 대한 다른 가능성은 상이한 영역일 수 있다는 것이다.
상기 실시예 중 임의의 것에 있어서, 한 가지 가능성은 각각의 면 각도의 대략적으로 동일한 수의 영역이 존재할 수 있다는 것이며, 다른 가능성은 일부 또는 모든 상이한 면 각도의 상이한 수의 영역이 존재할 수 있다는 것이다.
상기 실시예에서, 구조화된 표면은, 예를 들면, CAD(computer aided) 처리를 이용한 세부화된 설계에 의해 형성된 전술한 프로파일 세부 사항을 갖는 엠보싱 툴/스탬프를 이용하여 엠보싱된다. 그러나, 다른 실시예에서, 표면 프로파일은 랜덤 또는 의사 랜덤 표면 프로파일 세부 사항으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이것은 (대략적인) 연마 또는 에칭 처리가 이용되는 경우에 발생될 수 있다. 다른 가능성은 예를 들면, 면 각도의 적절한 혼합 분포 및 특성을 제공하도록 설계된 컴퓨터 알고리즘을 포함하는 자동화된 설계 프로세스에 의해, 의사 랜덤 표면이 생성될 수 있다는 것이다.
다른 가능성은, 굴절의 혼합이 발생되도록, 구조화된 표면이, 사전결정되거나 또는 의사 램덤 또는 랜덤한 형태로, 곡선으로 된, 서로에 대해 상이한 곡률 각도를 가지며 그럼에도 불구하고 오프렛되는 표면의 영역들을, 전체적으로 또는 부분적으로 포함한다는 것이다.
명백하게, 구조화된 표면의 정확한 형태가 구현될 수 있는, 여기서 언급하기에는 너무 많은, 여러 가지의 방법이 존재한다. 따라서, 상기한 예 및 가능성들은 단지 예시적인 것이며, 본 발명은 유효 산란 또는 확산의 확장이 발생되도록 복수의 출력 굴절 각도를 제공하는 임의의 구조화된 표면 프로파일을 포함함을 이해할 것이다.
상기 실시예에서, 작은 드롭렛 PDLC는 전계의 인가하에서 그의 굴절율을 변화시키는 전기 광학 재료 또는 매체로서 이용된다. 그러나, 다른 실시예에서, 다른 재료 또는 수단을, 전계의 인가하에 그의 굴절율을 변화시키는, 바람직하게 굴절율이 적은 양만큼 변화되는 전기 광학 재료 또는 매체로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 종래의 액정 재료(LC)가, 예를 들면, 수퍼트위스티드 네마틱(supertwisted nematic) 형태로 이용될 수 있다. PDLC의 이점은, 전계가 없는 경우에, 재료가 보다 신속하게 완화되며, 유효 굴절율 n1에 대해 보다 정교한 형태를 갖는다는 것이다. 종래의 LC를 이용하는 것의 이점은, LC 층은 유리한 방향, 즉 액정 디스플레이의 폴라라이저(polariser)의 방향으로 지향될 수 있다는 것이다. n1에 대한 산란 상태에서, 완전한 값 ne가 획득될 수 있으나, 작은 드롭렛 PDLC 경우에는, 가장 높은 가능성의 값이 상기 수학식에 의해 주어진다. 비산란 상태에서, PDLC 및 LC 둘다 굴절율 n2=n0을 갖도록 배열될 수 있다.
전계의 인가하에 그의 굴절율을 변화시키는 전기 광학 재료 또는 매체로서 이용하기 위한 다른 가능성은, 소위 "전기 습성(electro-wetting)" 구성을 이용하는 것이다. "전기 습성" 구성에서, 표면상의 유체의 습성 동작은 유체 표면 접촉 각도를 전기적으로 변화시킴으로써 조작된다. 그러한 실시예에서, n=1.5를 갖는 구조화된 표면의 굴절율과 매칭되는 오일(oil)막이, n=1.33을 갖는 물(water)막에 의해 대체될 수 있다(즉, 그들에 대한 전계의 효과에 의해 액체가 물리적으로 이동됨). 후자의 (물) 상태는 산란을 초래하여, 2D 모드로 될 것이며, 전자의 (오일) 상태는 비산란 표면을 제공하여, 3D 모드로 될 것이다.
상기 실시예에서, 산란/확산 효과는 인가된 전계가 없는 경우에 발생되며, 전기적 스위칭가능 확산기는 전계가 인가될 때 실질적으로 비확산하도록 된다. 다른 실시예에서, 전기 광학 재료의 굴절율이, 전계가 인가되지 않을 때의 구조화된 기판의 굴절율과 매칭되도록 함으로써, 이것은 역으로 된다.
상기 실시예에서, (기판과 투명 도체의 인터페이스에서의 임의의 굴절은 투명 도체와 전기 광학 재료 사이의 인터페이스에서의 임의의 굴절에 의해 소거되므로, 굴절 출력 각도에 대해 전체적인 영향을 미치지 않지만) 투명 전극은 전기 광학 재료의 직접적으로 어느 측면에 있으므로, 투명 전극 중 하나는 구조화된 기판의 구조화된 표면상에 제공되어 그것이 전기 광학 재료에 대하여 직접적으로 위치, 즉 구조화된 기판과 전기 광학 재료 사이에 위치된다. 다른 실시예에서, 하나 또는 두 개의 투명 전극은, 예를 들면, 기판의 외곽 표면상에, 예를 들면, 구조화된 기판의 외곽 (평탄) 표면상에 위치될 수 있다. 이 경우, 전계가 투명 도체들 사이에 인가될 때, 일부 전계는 기판 또는 기판들을 통해 저하되고, 일부는 전기 광학 재료를 통해 저하된다.
상기 실시예에서, 이용된 전기 광학 재료의 굴절율 값들 중 하나는 전계가 없는 경우에 대한 것이다. 다른 실시예에서, 전계가 인가되지 않는 것에 의해 제공되는 동작의 하나의 조건 대신에, 인가되는 전계의 각각의 상이한 크기로 인해 두 개의 동작 조건이 제공된다. 이 경우, 예를 들면, 하나의 전계 크기에서의 굴절율은 구조화된 기판의 굴절율과 대략적으로 매칭될 것이며(즉, 확산이 없음), 반면, 제 2 전계 크기에서의 굴절율은 구조화된 기판의 굴절율과는 상이할 것이다. 비록, 이것은 2D와 3D 둘다에 대해 전력이 이용될 필요가 있음을 의미하지만, 이것은 전기 광학 재료의 굴절율이 구조화된 기판의 굴절율과 매칭될 것에 대한 요건을 완화시켜, 물질에 대한 선택성이 넓어지고, 제조 허용 오차가 증가되도록 한다.
상기 실시예에서, 비전기 광학 매체에 구조화된 표면이 제공되고, 전기 광학 재료(즉, 전계의 인가하에 그의 굴절율을 변화시키는 매체)에 인접하여 위치된다. 그러나, 다른 실시예에서, 고체의 전기 광학 재료가 이용된다면, 구조화된 표면은 전기 광학 재료상에 위치될 수 있다.
상기 실시예에서, 렌즈형 요소를 포함하는 렌즈형 시트가 광 조사 수단으로서 이용된다. 그러나, 다른 실시예에서, 임의의 다른 적절한 조사 수단이 이용될 수 있다. 예를 들어, 부화소의 각각의 쌍 또는 다른 그룹화에 대해 개별적인 구형 렌즈를 포함하는 시트가 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 전기적 제어가능 광 확산기(electrically controllable light diffuser)(80)에 있어서,
    광학 매체(94) 및 전기 광학 매체(95)와,
    상기 전기 광학 매체(95)를 통해 전계를 제공하여, 상기 전기 광학 매체(95)를 통한 전계의 인가 또는 비인가에 의해 상기 전기 광학 매체(95)의 굴절율을 제어하도록 배열된 투명 전극을 포함하되,
    상기 광학 매체(94) 및 상기 전기 광학 매체(95)는 상기 광학 매체(94)의 제 1 표면과 상기 전기 광학 매체(95)의 제 1 표면 사이에 유효 광학 인터페이스를 가지면서 배열되고,
    상기 광학 매체(94)의 제 1 표면과 상기 전기 광학 매체(95)의 제 1 표면 중 하나는 표면 프로파일로 구조화되고, 상기 표면 프로파일은 복수의 표면 각도를 포함하여, (i) 상기 전기 광학 매체(95)의 굴절율이 전계의 인가 또는 비인가에 의해, 상기 광학 매체(94)의 굴절율과 실질적으로 동일하도록 제어될 때, 상기 광학 매체(94)의 제 1 표면과 상기 전기 광학 매체(95)의 제 1 표면 사이의 유효 광학 인터페이스로부터 발생되는 굴절이 실질적으로 존재하지 않고, (ii) 상기 전기 광학 매체(95)의 굴절율이 전계의 인가 또는 비인가에 의해, 상기 광학 매체(94)의 굴절율과 상이하도록 제어될 때, 상기 광학 매체(94)의 제 1 표면과 상기 전기 광학 매체(95)의 제 1 표면 사이의 유효 광학 인터페이스에서 굴절이 발생되도록 하 며, 복수의 표면 각도로 인해, 상기 굴절이 대응하는 복수의 각도로 광을 조사함으로써 확산 효과를 제공하는
    전기적 제어가능 광 확산기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 표면 각도는 상이한 표면 방향으로 상이하게 분포되어, 광이 상이한 표면 방향으로 상이한 정도 확산되도록 하는 전기적 제어가능 광 확산기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 광학 매체(95)의 상기 굴절율은, 상기 전기 광학 매체(95)를 통해 전계가 인가될 때, 상기 광학 매체(94)의 상기 굴절율과 실질적으로 동일하고, 상기 전기 광학 매체(95)의 상기 굴절율은, 상기 전기 광학 매체(95)를 통해 전계가 인가되지 않을 때, 상기 광학 매체(94)의 상기 굴절율과 상이한 전기적 제어가능 광 확산기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 광학 매체(95)는 작은 드롭렛(droplet) PDLC(polymer dispersed liquid crystal)를 포함하는 전기적 제어가능 광 확산기.
  5. 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스(autostereoscopic display device)에 있어서,
    부화소(12) 또는 화소(30)의 어레이와,
    복수의 조사 요소(16)를 포함하는 조사 수단(directing means)(15)과,
    각각 상기 부화소(12) 또는 화소(30)를 포함하며, 각각의 상기 조사 요소(16)에 대응하여 배열되는, 상기 부화소(12) 또는 화소(30)의 그룹과,
    전기적 제어가능 확산기(80)를 포함하되,
    상기 전기적 제어가능 확산기(80)는,
    광학 매체(94) 및 전기 광학 매체(95)와,
    상기 전기 광학 매체(95)를 통해 전계를 제공하여, 상기 전기 광학 매체(95)를 통한 전계의 인가 또는 비인가에 의해 상기 전기 광학 매체(95)의 굴절율을 제어하도록 배열된 투명 전극을 포함하되,
    상기 광학 매체(94) 및 상기 전기 광학 매체(95)는 상기 광학 매체(94)의 제 1 표면과 상기 전기 광학 매체(95)의 제 1 표면 사이에 유효 광학 인터페이스를 가지면서 배열되고,
    상기 광학 매체(94)의 제 1 표면과 상기 전기 광학 매체(95)의 제 1 표면 중 하나는 표면 프로파일로 구조화되고, 상기 표면 프로파일은 복수의 표면 각도를 포 함하여, (i) 상기 전기 광학 매체(95)의 굴절율이 전계의 인가 또는 비인가에 의해, 상기 광학 매체(94)의 굴절율과 실질적으로 동일하도록 제어될 때, 상기 광학 매체(94)의 제 1 표면과 상기 전기 광학 매체(95)의 제 1 표면 사이의 유효 광학 인터페이스로부터 발생되는 굴절이 실질적으로 존재하지 않도록 하여, 비확산 모드를 제공하고, (ii) 상기 전기 광학 매체(95)의 굴절율이 전계의 인가 또는 비인가에 의해, 상기 광학 매체(94)의 굴절율과 상이하도록 제어될 때, 상기 광학 매체(94)의 제 1 표면과 상기 전기 광학 매체(95)의 제 1 표면 사이의 유효 광학 인터페이스에서 굴절이 발생되도록 하며, 복수의 표면 각도로 인해, 상기 굴절이 대응하는 복수의 각도로 광을 조사함으로써 확산 모드를 제공하며,
    상기 부화소(12) 또는 화소(30), 상기 조사 수단(15) 및 상기 전기적 제어가능 확산기(80)는,
    상기 확산기(80)가 상기 비확산 모드에 있을 때, 그룹내의 상이한 부화소(12) 또는 화소(30)로부터의 광이, 대응하는 조사 요소에 의해 상이한 방향으로 조사됨으로써, 3D 모드를 제공하고,
    상기 확산기(80)가 상기 확산 모드에 있을 때, 그룹내의 상이한 부화소(12) 또는 화소(30)로부터의 광이 혼합되도록 배열되는
    오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 확산 모드에서, 확산의 정도는 실질적으로 2D 이미지를 제공하도록, 충분한 혼합을 제공하기에 충분한 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 확산 모드에서, 확산의 정도는 2D와 3D 사이의 중간적인 이미지를 제공하도록, 충분한 혼합을 제공하기에만 충분한 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 수단(15)은 렌즈형 시트(lenticular sheet)이고, 상기 조사 요소(16)는 렌즈형 요소인 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 부화소(12) 또는 화소(30)는 행 및 열의 어레이로 되며, 상기 렌즈형 요소는 상기 열과 실질적으로 평행하게 배열되어, 행을 따른 상기 부화소(12) 또는 화소(30)의 그룹이 각각의 렌즈형 요소에 대응하여 배열되도록 하고, 복수의 표면 각도가 행 및 열 방향으로 상이하게 분포되어, 상기 확산 모드에서, 광이 상기 열 방향보다는 상기 행 방향으로 더 확산되도록 하는 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 광학 매체(95)의 상기 굴절율은, 상기 전기 광학 매체(95)를 통해 전계가 인가될 때, 상기 광학 매체(94)의 상기 굴절율과 실질적으로 동일하고, 상기 전기 광학 매체(95)의 상기 굴절율은, 상기 전기 광학 매체(95)를 통해 전계가 인가되지 않을 때, 상기 광학 매체(94)의 상기 굴절율과 상이하게 되어, 전계가 인가되지 않을 때, 상기 확산 모드가 달성되도록 하는 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스.
  11. 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 광학 매체(95)는 작은 드롭렛 PDLC를 포함하는 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스.
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