KR20080022589A - 다중-뷰 방향 디스플레이와, 이를 포함한 입체화상디스플레이 장치 및 이중-뷰 디스플레이 장치 - Google Patents

다중-뷰 방향 디스플레이와, 이를 포함한 입체화상디스플레이 장치 및 이중-뷰 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

다중-뷰 방향 디스플레이는 제1 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제1 픽셀(P1) 및 제2 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제2 픽셀(P2)을 갖는 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층, 및 제1 픽셀로부터의 광을 전체적으로 제1 뷰잉 윈도우로 전달하고 제2 픽셀로부터의 광을 제1 뷰잉 윈도우(2)와 중첩되지 않게 전체적으로 제2 뷰잉 윈도우(3)로 전달하는 시차 배리어 개구 어레이(21)를 포함한다. 상기 디스플레이는 제1 픽셀 각각의 제1 측방향 에지 영역(25)으로부터 방출된 광을 제2 뷰잉 윈도우로부터 멀리 재전달하는 제1 광-전달 수단(31)을 더 포함한다.
Figure P1020087002413
다중-뷰 방향 디스플레이. 이중-뷰 디스플레이, 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층, 뷰잉 윈도우, 광 전달 수단, 시차 배리어

Description

다중-뷰 방향 디스플레이와, 이를 포함한 입체화상 디스플레이 장치 및 이중-뷰 디스플레이 장치{MULTIPLE-VIEW DIRECTIONAL DISPLAY}
본 발명은 각 이미지를 서로 다른 방향에서 볼 수 있도록 둘 이상의 이미지를 디스플레이하는 다중-뷰 방향 디스플레이(miltiple-view directional display)에 관한 것이다. 이처럼, 서로 다른 방향에서 디스플레이를 보는 두 관찰자들은 서로 다른 이미지를 보게 될 것이다. 이런 디스플레이는, 예를 들어, 입체화상 디스플레이 또는 이중-뷰 디스플레이 장치로서 사용될 수 있다.
수년간, 전통적인 디스플레이 장치들은 다수의 사용자가 동시에 시청할 수 있도록 설계되어왔다. 이런 디스플레이 장치의 디스플레이 특성은 관찰자들이 디스플레이에 대해 서로 다른 각도로 동일의 양호한 화질을 볼 수 있도록 이루어진다. 이는 많은 사용자가, 예를 들어, 공항 및 철도역에서의 출발 정보의 디스플레이와 같은 디스플레이로부터 동일 정보를 필요로 하는 응용에 효과적이다. 그러나, 개개의 사용자가 동일 디스플레이로부터 서로 다른 정보를 볼 수 있는 것이 바람직할 수 있는 응용이 다수 있다. 예를 들어,, 자동차에서, 운전자는 GPS 등의 위성 내비게이션 데이터를 보기를 원하는 한편, 탑승객은 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같은 영화를 보길 원할 수 있다. 이러한 상반되는 사항은 독립된 두 디 스플레이 장치를 제공함에 의해 충족될 수 있지만, 이는 추가의 공간을 차지하게 될 수 있고 비용을 증가시킬 수 있다. 게다가, 이 예에서 독립된 두 디스플레이, 즉 탑승객의 디스플레이(70) 및 운전자의 디스플레이(80)를 사용하면, 운전자가 자신의 머리를 움직일 경우에 탑승객의 디스플레이(70)를 볼 가능성이 생겨 운전자의 주의력을 떨어뜨릴 수 있다. 또 다른 예로서, 둘 이상의 플레이어가 하는 컴퓨터 게임에서 각 플레이어는 자신의 시각에서 게임을 보길 원할 수 있다. 이것은 현재 각 플레이어가 독립된 디스플레이 화면 상의 게임을 시청함으로써 이루어져, 각 플레이어는 개별 화면 상에서 그 자신의 고유 사물을 보게 된다. 그러나, 각 플레이어에게 독립된 디스플레이 화면을 제공하는 것은, 많은 공간을 차지하게 되어 비용이 증가하고, 이동성 게임에는 실용적이지 않다.
이런 문제점들을 해결하기 위해, 다중-뷰 방향 디스플레이가 개발되어왔다. 다중-뷰 방향 디스플레이의 한 응용으로서, 둘 이상의 서로 다른 이미지를 동시에 디스플레이할 수 있는 '이중-뷰 디스플레이'가 있으며, 여기서 각 이미지는 특정 방향에서만 보일 수 있으므로, 한 방향에서 디스플레이 장치를 보는 관찰자는 한 이미지를 보게 될 것인 반면, 또 다른 방향에서 디스플레이 장치를 보는 관찰자는 다른 이미지를 보게 될 것이다. 둘 이상의 사용자에게 서로 다른 이미지를 보여 줄 수 있는 디스플레이는 둘 이상의 독립된 디스플레이를 사용하는 것에 비해, 공간 및 비용을 상당히 절약하게 된다.
다중-뷰 방향 디스플레이 장치의 응용의 가능 예들이 상기에서 제시되었지만, 다른 많은 응용예들이 존재한다. 예를 들면, 이 장치들은 각 탑승객에게 그들 자신의 개별적인 기내 오락 프로그램을 제공하는 비행기에 사용될 수 있다. 현재 각 탑승객에게는 통상적으로 앞 열의 좌석 뒤에 개별적인 디스플레이 장치가 제공된다. 다중-뷰 방향 디스플레이를 사용하면 비용, 공간 및 중량을 상당히 절약할 수 있는데, 이는 하나의 디스플레이로 각 탑승객이 그들 마음대로 영화를 선택할 수 있게끔 하면서 둘 이상의 탑승객을 서비스할 수 있기 때문이다.
다중-뷰 방향 디스플레이의 다른 이점은 사용자들이 각각의 다른 뷰를 보게 되는 것을 방지시키는 능력이다. 이는, 컴퓨터 게임의 상기 예에서 뿐 아니라, 예를 들어, 현금 자동 입출금기(ATM)를 이용한 은행 업무 또는 판매 거래 등의 보안을 필요로 하는 응용에서 바람직하다.
다중-뷰 방향 디스플레이의 또 다른 응용은 3차원 디스플레이를 생성하는 데 있다. 정상적인 시각(vision)에서, 사람의 두 눈은 두뇌에서 서로 다른 장소에 위치해 있기 때문에 서로 다른 시각으로 세상사(views of the world)를 지각한다. 그 후, 두뇌가 이들 두 시각을 이용하여 화면에서의 여러 물체에 대한 거리를 평가한다. 3차원 이미지를 효과적으로 디스플레이할 디스플레이를 제작하기 위해서는, 이런 상황을 재현하고, 관찰자의 각 눈에 하나의 이미지씩인 소위 "입체 쌍"의 이미지를 제공할 필요가 있다.
3차원 디스플레이는 눈에 서로 다른 뷰를 제공하는 데 이용되는 방법에 따라 두 유형으로 분류된다. 입체화상 디스플레이는 전형적으로 넓은 시야 면적에 걸쳐 입체 이미지 쌍의 두 이미지를 디스플레이한다. 각각의 뷰는, 예를 들어, 디스플레이의 색, 편광 상태, 또는 시간에 의해 인코딩된다. 사용자는 뷰를 분리하여 각 각의 눈이 지정된 뷰만을 보게 하는 필터 시스템의 안경을 착용할 것을 요구받는다.
입체화상 디스플레이는 우안 뷰 및 좌안 뷰를 서로 다른 방향으로 디스플레이하여, 각 뷰는 정해진 해당 공간 영역으로부터만 보이게 된다. 이미지가 디스플레이 활성 영역 전체에 걸쳐 보이는 공간 영역을 "뷰잉 윈도우(viewing window)"라 한다. 관찰자의 좌안은 입체 쌍의 좌안 뷰용의 뷰잉 윈도우에 있고 우안은 입체 쌍의 우안 뷰용의 뷰잉 윈도우에 있도록 관찰자가 위치해 있으면, 관찰자의 각 눈에는 올바른 뷰가 보이게 되어, 3차원 이미지를 지각하게 될 것이다. 입체화상 디스플레이는 관찰자에게 뷰잉 보조 기구의 착용을 요구하지 않는다.
입체화상 디스플레이는 이중-뷰 디스플레이와 원칙적으로 유사하다. 그러나, 입체화상 디스플레이 상에 디스플레이되는 두 이미지는 입체 이미지 쌍의 좌안 및 우안 이미지로서, 서로 독립적이지 않다. 또한, 두 이미지는 단일 관찰자에게 보일 수 있도록 디스플레이되며, 여기서 하나의 이미지가 그 관찰자의 각 눈에 보이게 된다.
평판 입체화상 디스플레이의 경우, 뷰잉 윈도우의 형성은 통상적으로 입체화상 디스플레이의 이미지 디스플레이 단위인 화소(즉, "픽셀")와 일반적으로 시차 광학 렌즈(parallax optic)라 칭하는 광학 소자의 결합으로 이루어진다. 시차 광학 렌즈의 일례로는 시차 배리어가 있으며, 이는 흔히 슬릿 형태의 투광성 영역들이 불투광성 영역들에 의해 분리되는 스크린이다. 이 스크린은 2차원의 화소 어레이를 갖는 공간 광 변조기(SLM) 앞쪽 또는 뒤쪽에 설치되어 입체화상 디스플레이를 제작할 수 있다.
도 2는 통상적인 다중-뷰 방향 디스플레이 장치의 평면도로서, 이 경우에는 입체화상 디스플레이이다. 이 방향 디스플레이(1)는 이미지 디스플레이 장치를 형성하는 공간 광 변조기(SLM)(4), 및 시차 배리어(5)로 구성된다. 도 2의 SLM은 능동 매트릭스 박막 트랜지스터(TFT) 기판(6), 대향 기판(7), 및 기판(6)과 대향 기판(7) 사이에 개재된 액정층(8)을 갖는 액정 디스플레이(LCD) 장치의 형태이다. SLM은 독립적으로 어드레스가능한 복수 개의 화소인 "픽셀"을 한정하는 어드레싱 전극(미도시)을 구비하며, 또한 액정층을 정렬시키는 정렬층(미도시)을 구비한다. 각각의 기판(6, 7)의 외면 상에는 시야각 향상 막(9) 및 선형 편광기(10)가 제공된다. 백라이트(미도시)로부터 조명(11)이 공급된다.
시차 배리어(5)는 SLM(4)의 인접한 표면 상에 형성된 시차 배리어 개구 어레이(13)를 갖는 기판(12)을 포함한다. 개구 어레이는 불투광성 부분(14)에 의해 분리되는 투광성 개구(15)를 포함한다. 개구(15)는 수직으로 연장(즉, 도 2의 지면 평면으로 연장)하고, 슬릿 형태를 갖는다. 시차 배리어 기판(12)의 대향 표면(디스플레이(1)의 출력 표면을 형성함) 상에 반사 방지(AR) 코팅(16)이 형성된다.
SLM(4)의 픽셀은 행들 및 열들로 배열되며, 열들은 도 2의 지면 평면으로 연장한다. 행, 즉 수평 방향으로의 픽셀 피치(한 픽셀의 중심에서 인접 픽셀의 중심까지의 거리)는 p이다. 개구 어레이(13)의 수직으로 연장하는 투광성 슬릿(15)의 폭은 2w이고 투광성 슬릿(15)의 수평 피치는 b이다. 개구 어레이(13)의 평면은 액정층(8)의 평면에서 거리 s만큼 떨어져있다.
사용 중에, 디스플레이 장치(1)는 좌안 이미지 및 우안 이미지를 형성하고, 좌안 및 우안이 좌안 뷰잉 윈도우(2) 및 우안 뷰잉 윈도우(3) 각각에 일치하도록 머리를 위치한 관찰자는 3차원 이미지를 보게 될 것이다. 좌안 및 우안 뷰잉 윈도우(2, 3)는 윈도우 평면(17)에서 디스플레이로부터 원하는 시야 거리로 형성된다. 윈도우 평면은 개구 어레이(13)의 평면으로부터 거리 ro만큼 떨어져 있다. 윈도우(2, 3)는 윈도우 평면에서 연속하고, 사람의 두 눈 사이의 평균 간격에 대응하는 피치 e를 갖는다. 법선 축에서 디스플레이 법선까지 각 윈도우(2, 3)의 중심에 대한 절반 각은 αs이다.
시차 배리어(5) 내에서의 슬릿(15)의 피치는 SLM(4)의 픽셀 피치의 정수배에 근접하도록 선택되어, 픽셀들의 열 그룹들은 시차 배리어의 특정 슬릿에 연관된다. 도 2는 SLM(4)의 두 픽셀 열들이 시차 배리어의 각 투광성 슬릿(15)에 연관되는 디스플레이 장치를 도시한다.
동작 중에, 픽셀들은 입체 이미지 쌍의 좌측 이미지 및 우측 이미지인 두 이미지를 디스플레이하도록 구동된다. 이미지들은 도 2의 디스플레이에서, 픽셀들의 교대 열들이 각 이미지에 할당되는 픽셀 상에서 인터레이스된다.
이중-뷰 디스플레이는 도 2의 입체화상 3차원 디스플레이와 원칙적으로 유사하다. 그러나, 픽셀들은 서로 다른 관찰자들에게 디스플레이하도록 의도된 두 독립 이미지를 디스플레이하도록 구동된다. 또한, 이미지들은 서로 다른 관찰자에게 디스플레이하도록 의도되므로, 두 뷰잉 윈도우의 피치 e는 입체화상 3차원 디스플 레이에서보다 이중-뷰 디스플레이에서 더 크다-피치 e는 전형적으로 이중-뷰 디스플레이에서는 1 미터 정도이고, 입체화상 3차원 디스플레이에서는 10센티미터 정도이다-.
고화질의 이중-뷰 디스플레이는 각 사용자가 다른 사용자의 데이터 내용에 어떠한 간섭도 없이 원하는 데이터 내용의 고화질의 밝은 이미지를 볼 수 있도록 해야 한다. 추가로, 각 사용자는 화질 저하 없이 그리고 다른 사용자의 데이터 내용을 전혀 간섭하지 않으면서 자신들의 뷰잉 위치를 다시 움직이는 데 어느 정도의 자유도를 요구할 것이다. 사용자가 다른 사용자의 데이터 내용의 간섭을 볼 수 있으면, 이는 전형적으로 누화 또는 이미지 혼합으로 불린다.
시차 배리어를 이용하여 이중-뷰 디스플레이를 구성하기 위해, 모든 홀수 번호의 픽셀 행 P1, P3 등의 중심에서 우측 뷰 위치 3으로 한 세트의 라인들이 그려질 수 있고, 모든 짝수 번호의 픽셀 행 P2, P4 등의 중심에서 좌측 뷰 위치 2로 다른 한 세트의 라인들이 그려질 수 있다. (이것은 사용 중, 좌측 뷰가 짝수 번호의 픽셀 행 P2, P4 등 상에 디스플레이될 것이고, 우측 뷰가 홀수 번호의 픽셀 행 P1, P3 등 상에 디스플레이될 것인 이중-뷰 디스플레이를 위한 것이다.) 픽셀들의 평면(18)으로부터 임의 거리에, 이들 세트의 라인들이 우선 서로 교차하는 위치(19)가 존재하며, 픽셀들이 공통 평면에 놓이는 디스플레이에서는, 교차점의 위치(19)는 픽셀들의 평면(18)과는 떨어져 있지만 평행한 라인(20)(이는 "교차점"이라 칭함)을 한정한다. 사실상, 교차점의 위치(19)는 픽셀들의 평면과 평행한, 지면의 평면으로 연장하는 평면을 한정한다. 이것이 도 3a에 도시되어 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 평면(20)에 시차 배리어를 배치함에 의해, 배리어(21)의 불투광성 영역(22)이 교차점(19)을 제외한 모든 곳의 광을 차단하게 되어, 좌측 뷰 윈도우에 있는 사용자는 홀수 번호의 픽셀 열을 볼 수 없게 되고 우측 뷰 윈도우에 있는 사용자는 짝수 번호의 픽셀 열을 볼 수 없게 되는 이중-뷰 디스플레이를 생성할 수 있다. 사실상, 사람이 현재 픽셀들 각각의 에지로부터 각 라인이 시차 배리어(21)의 개구(23)들 중 하나를 통과하는 한 세트의 라인들을 그릴 경우, 이런 시스템은 본질적으로 각 사용자가 의도한 픽셀들만을 볼 수 있는 광범위의 위치들을 갖는 데, 도 3b에서 도시된 바와 같이, 좌측 및 우측 뷰 윈도우(2, 3)는 큰 각도 크기를 갖는다. 이런 움직임 자유도는 고화질의 이중-뷰 디스플레이의 요건들 중 하나이다. 그러나, 실제로는 광이 통과할 수 있는 단지 미소 폭의 슬릿 형태의 개구를 갖는 경우에는 디스플레이용으로 사용할 수 있는 밝기를 제공하지 않을 것이다. 또한, 협소한 개구를 통과하는 광은 회절하게 되어, 이런 광은 기하학적으로 어떠한 누화(crosstalk)라도 보아서는 안 되는 위치에서조차 원치않는 누화를 일으킬 수 있다.
디스플레이의 밝기를 시차 배리어(21)의 개구의 폭을 증가시킴에 의해 증가시킬 수 있지만, 밝기의 증가는 시야 자유도 감소의 희생을 치른다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 시차 배리어의 개구폭의 증가는 좌측 뷰 윈도우(2)와 우측 뷰 윈도우(3) 간의 큰 윈도우(24)로 이어지며, 이곳에서 디스플레이의 모든 픽셀들을 볼 수가 있다. 중심 영역(24)에 위치해 있는 관찰자는 좌측 이미지 및 우측 이미지 모두를 볼 수 있게 되므로, 이미지 혼합을 경험하게 될 것이다.
시차 배리어(21)에서 넓은 개구를 갖는 디스플레이는 또다시 회절 현상을 겪을 수 있으며, 이는 기하학적으로 어떤 누화도 있어서는 안 되는 위치에서 누화를 발생시킬 수 있다. 또한, 시차 배리어의 불투광성 영역들이 완전히 흡수하지 않는 물질로 만들어질 경우, 픽셀로부터 나온 광은 잘못된 뷰잉 윈도우 내로 누설되어 원치않는 누화를 증가시킨다.
이런 문제점들을 해결하기 위한 공지된 한 해결방안으로는, 이미지 분리를 제공하기 위한 시차 광학 렌즈로서 시차 배리어를 사용하기보다는 렌즈 어레이(반-원통형 렌즈 어레이)를 사용하는 것이다. 렌즈 어레이는 원리상 중앙 이미지-혼합 영역을 갖지 않고 양호한 밝기 및 관찰자의 머리에 대한 큰 자유도를 제공할 수 있다. 그러나, 실제로는 여러 가지의 이유로 이런 성과를 달성하기에는 곤란할 수 있다. 렌즈들이 제조 시에 완벽하게 형성되지 않을 수 있고, 얇은 렌즈들을 갖는 디스플레이의 기계적인 안정성에 문제가 있을 수 있고, 이들 렌즈의 열팽창이 픽셀들과의 오정렬을 일으킬지도 모른다.
영국 특허원 제0320358.5호에는 프리즘 어레이를, 어레이의 프리즘이 시차 배리어의 모든 개구 뒤에 배치되도록 시차 배리어 개구 어레이 뒤에 배치한 다중-뷰 디스플레이가 개시되어 있다. 프리즘 어레이는 좌측 뷰 윈도우와 우측 뷰 윈도우 사이의 각도 분리를 변경시킨다. 그러나, 중앙 이미지 혼합 영역의 각도 크기는 뷰잉 윈도우의 각도 크기와 동일한 계수(factor)만큼 확대 또는 축소된다.
영국 특허원 제0501469.1호에는 이미지 디스플레이 층의 픽셀들 상에 디스플레이되는 데이터의 내용을 좌측 이미지와 우측 이미지 간에서의 누화를 보상하도록 조정하는 이중-뷰 디스플레이가 개시되어 있다. 일 실시예에서는, 데이터의 내용에 예정된 흐릿한 마스킹(faint masking) 이미지가 더해진다.
본 발명의 제1 양상은 다중-뷰 방향 디스플레이를 제공하는 것으로, 이 디스플레이는 제1 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제1 픽셀 및 제2 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제2 픽셀을 갖는 픽셀레이티드(pixellated) 이미지 디스플레이 층, 및 제1 픽셀로부터의 광을 전체적으로 제1 뷰잉 윈도우로 전달하고 제2 픽셀로부터의 광을 제1 뷰잉 윈도우와 중첩되지 않게 전체적으로 제2 뷰잉 윈도우로 전달하는 시차 배리어 개구 어레이를 포함하며, 디스플레이는 또한 제1 픽셀 각각의 제1 측방향 에지 영역으로부터 방출된 광을 제2 뷰잉 윈도우로부터 멀리 재전달하는 제1 광-전달 수단을 포함한다. 광-전달 수단의 제공으로, 관찰자에게 보여지는 이미지 혼합 영역의 각도 크기를 감소시키거나 심지어는 완전히 제거시킴으로써, 디스플레이의 화질을 향상시킨다.
제1 광-전달 수단은 각각의 제1 픽셀의 제1 측방향 에지 영역으로부터 방출된 광을 제1 뷰잉 윈도우 내로 디스플레이의 의도된 시야 거리로 전달하도록 배치될 수 있다. 제1 광-전달 수단은 각각의 제1 픽셀의 측방향-중앙 영역으로부터 방출된 광을 재전달하지 않도록 배치될 수 있으며, 각각의 제1 픽셀의 제2 측방향 에지 영역으로부터 방출된 광을 재전달하지 않도록 배치될 수 있다.
이 디스플레이는 각각의 제2 픽셀의 제1 측방향 에지 영역으로부터 방출된 광을 제2 뷰잉 윈도우 내로 디스플레이의 의도된 시야 거리로 전달하는 제2 광-전달 수단을 더 포함할 수 있다.
제2 광-전달 수단은 각각의 제2 픽셀의 측방향-중앙 영역으로부터 방출된 광을 재전달하지 않도록 배치될 수 있으며, 각각의 제2 픽셀의 제2 측방향 에지 영역으로부터 방출된 광을 재전달하지 않도록 배치될 수 있다.
제2 광-전달 수단은 제1 광-전달 수단일 수 있다.
제1 광-전달 수단은 렌즈 어레이를 포함할 수 있으며, 이 렌즈 어레이는 시차 배리어와 동일 평면 상에 있지 않다. 어레이의 각 렌즈는 시차 배리어의 각 개구와 정렬될 수 있다. 어레이의 각 렌즈는 시차 배리어의 각 개구와 사실상 동일 크기일 수 있다.
본 발명의 제2 양상은 다중-뷰 방향 디스플레이를 제공하는 것으로, 이 디스플레이는 제1 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제1 픽셀 및 제2 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제2 픽셀을 갖는 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층, 및 제1 픽셀로부터의 광을 전체적으로 제1 뷰잉 윈도우로 전달하고 제2 픽셀로부터의 광을 제1 뷰잉 윈도우와 중첩되지 않게 전체적으로 제2 뷰잉 윈도우로 전달하는 시차 배리어 개구 어레이를 포함하며, 디스플레이는 또한 제1 픽셀로부터 방출되어 제2 뷰잉 윈도우로 전달되는 광의 특성을 변화시키는 제1 수단을 포함한다.
제1 수단은 제1 픽셀로부터 방출되어 제1 뷰잉 윈도우로 전달되는 광의 특성을 실제로는 변화시키지 않을 수 있다.
이 디스플레이는 또한 제2 픽셀로부터 방출되어 제1 뷰잉 윈도우로 전달되는 광의 특성을 변화시키는 제2 수단을 더 포함할 수 있다.
제2 수단은 제2 픽셀로부터 방출되어 제2 뷰잉 윈도우로 전달되는 광의 특성을 실제로는 변화시키지 않을 수 있다.
이 특성은 편광일 수 있으며 그 각기 수단은 해당 수단을 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키도록 적응될 수 있다.
그 각기 수단은 지연기(retarder) 어레이를 포함할 수 있다.
각 지연기는 시차 배리어의 해당 불투광성 영역과 정렬되고 사실상 동일 크기일 수 있다.
각 지연기는 시차 배리어의 해당 불투광성 영역과 동일 크기일 수 있다.
각 지연기는 시차 배리어의 해당 투광성 영역과 정렬될 수 있다.
이 특성은 파장일 수 있으며, 그 각기 수단은 선택된 파장 범위의 광을 차단시키도록 적응될 수 있다.
그 각기 수단은 컬러 필터 배리어 어레이를 포함할 수 있다.
각 지연기는 시차 배리어의 해당 불투광성 영역과 정렬되고 사실상 동일 크기일 수 있다.
이 특성은 강도일 수 있으며, 그 각기 수단은 선택된 편광의 광을 차단시키도록 적응될 수 있다.
그 각기 수단은 선형 편광기 어레이를 포함할 수 있다.
각 편광기는 시차 배리어의 각 불투광성 영역과 정렬되고 이것과 사실상 동일 크기일 수 있다.
본 발명의 제3 양상은 다중-뷰 방향 디스플레이를 제공하는 것으로, 이 디스플레이는 제1 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제1 픽셀 및 제2 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제2 픽셀을 갖는 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층, 및 제1 픽셀로부터의 광을 전체적으로 제1 뷰잉 윈도우로 전달하고 제2 픽셀로부터의 광을 제1 뷰잉 윈도우와 중첩되지 않게 전체적으로 제2 뷰잉 윈도우로 전달하는 시차 배리어 개구 어레이를 포함하며, 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층은 비평면이다.
이미지 디스플레이 층의 픽셀들의 피치는 이미지 디스플레이 층의 면적에 걸쳐 변할 수 있다.
이미지 디스플레이 층의 픽셀들의 피치는 이미지 디스플레이 층의 면적에 걸쳐 변할 수 있으므로, 픽셀의 피치가 변한다.
제1 이미지에 할당된 픽셀들의 폭은 이미지 디스플레이 층의 면적에 걸쳐 변할 수 있다.
이미지 디스플레이 층의 픽셀들의 피치는 제1 픽셀 및 인접한 제2 픽셀의 각 쌍마다, 이미지 디스플레이 층으로부터, 제1 픽셀의 중심에서 제1 뷰잉 윈도우의 중심까지의 라인과 제2 픽셀의 중심에서 제2 뷰잉 윈도우의 중심까지의 라인의 교차점까지의 거리가 디스플레이의 면적 상에서 거의 일정하게 되도록 변할 수 있다.
이미지 디스플레이 층의 픽셀들의 피치는 이미지 디스플레이 층의 면적 상에서 거의 일정하게 변할 수 있다.
제1 픽셀 및 인접한 제2 픽셀의 각 쌍마다, 이미지 디스플레이 층으로부터, 제1 픽셀의 중심에서 제1 뷰잉 윈도우의 중심까지의 라인과 제2 픽셀의 중심에서 제2 뷰잉 윈도우의 중심까지의 라인의 교차점까지의 거리는 디스플레이의 면적 상에서 변할 수 있다.
디스플레이는 제1 픽셀들로부터 나온 광을 전체적으로 제1 뷰잉 윈도우 내로 전달하고 제2 픽셀들로부터 나온 광을 전체적으로 제2 뷰잉 윈도우 내로 전달하는 시차 배리어 개구 어레이를 포함할 수 있으며, 시차 배리어는 교차점에 의해 한정된 표면과 전반적으로 일치하게 위치된다.
시차 배리어 각각은 교차점 중 해당하는 것에 배치될 수 있다.
본 발명의 제4 양상은 이미지 디스플레이 층, 시차 광학 렌즈, 및 이미지 디스플레이 층의 정면에 배치되는 편광기를 포함한 다중-뷰 방향 디스플레이를 제공하며, 이 디스플레이는 또한 편광기 상에 배치되는 편광-감응 산란막을 포함한다.
제1 양상, 제2 양상, 또는 제3 양상의 디스플레이는 이미지 디스플레이 층의 정면에 배치되는 편광기를 포함할 수 있고, 이 디스플레이는 또한 편광기 상에 배치되는 편광-감응 산란막을 포함한다.
편광-감응 산란막은 편광기에 의해 통과되는 편광 상태의 광을 거의 산란시키지 않을 수 있다.
편광기는 선형 편광기일 수 있다.
이미지 디스플레이 층은 액정 디스플레이 층일 수 있다.
본 발명은 또한 제1 내지 제4 양상 중 어느 것의 다중-뷰 방향 디스플레이를 포함한 입체화상 디스플레이 또는 이중-뷰 디스플레이를 제공한다.
도 1은 자동차에서 사용 중인 이중-뷰 디스플레이이 개략도.
도 2는 다중-뷰 방향 디스플레이의 개략적인 부분 평면도.
도 3a는 다중-뷰 디스플레이에서의 시차 배리어 슬릿 위치를 결정하는 도면.
도 3b는 슬릿이 매우 미소한 시차 배리어를 갖는 다중-뷰 디스플레이의 시야 자유도를 도시한 도면.
도 4는 슬릿폭이 한정된 시차 배리어를 갖는 다중-뷰 디스플레이의 시야 자유도를 도시한 도면.
도 5는 중앙 이미지-혼합 영역의 형성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 평면도.
도 7a는 다중-뷰 방향 디스플레이에서 이미지 혼합을 도시한 다른 도면.
도 7b 내지 도 7d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 평면도.
도 7e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 정면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 평면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이의 개략적인 평면도.
도 10은 구부러진 이미지 디스플레이 층을 갖는 다중-뷰 방향 디스플레이의 개략도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중-뷰 방향 디스플레이의 개략도.
도 12a는 다중-뷰 방향 디스플레이의 개략적인 평면도.
도 12b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중-뷰 방향 디스플레이의 개략적 인 평면도.
지금부터, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하면서 기술하기로 한다.
본 발명은 제1 관찰자에게는 제1 이미지를 제2 관찰자에게는 제2 이미지를 디스플레이하도록 의도된 이중-뷰 디스플레이에 대해 기술하기로 한다. 그러나, 본 발명은 또한 입체화상 3차원 디스플레이에도 적용될 수 있다.
도 5는 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층(8), 예컨대, 액정층, 및 시차 배리어 개구 어레이(21)를 갖는 이중-뷰 디스플레이를 도시한다. 픽셀들이 교대로 좌측 뷰잉 윈도우(2) 내로 디스플레이하도록 의도된 "좌측 이미지" 및 우측 뷰잉 윈도우(3) 내로 디스플레이하도록 의도된 "우측 이미지"에 할당된다. 이처럼, 홀수 번호 픽셀 열 P1, P3 등의 픽셀은 좌측 이미지에 할당되고, 짝수 번호 픽셀 열 P2, P4 등의 픽셀은 우측 이미지에 할당된다. 시차 배리어 개구 어레이의 개구들(23)은 도 4에 관련하여 상술한 바와 같이, 이미지 혼합 영역(24)이 존재하도록 유한 폭 w를 갖는다.
도 5로부터, 이미지 혼합 영역에 전달되는 광의 대부분은 한 측방향 에지를 따라 픽셀의 영역으로부터 나온다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 한 측방향 에지(26)를 따르며 그 근방에서 연장하는 픽셀 열 P4의 픽셀의 영역(25)으로부터 나온 광은, 도 5에서 파선으로 제한되고 파선으로 가려진 영역(49)에서 도시된 바와 같이 이미지 혼합 영역(24)으로 전달되는 반면, 시차 배리어의 불투광성 영역(22) 은 픽셀의 측방향 중앙 영역(27)으로부터 나온 광 및 다른 측방향 에지(29) 근방 픽셀의 영역(28)으로부터 나온 광이 이미지 혼합 영역에 들어가는 것을 차단시킨다. 마찬가지로, 좌측 픽셀, 예컨대, 픽셀 열 P3의 픽셀로부터 나온 광은 도 5에서 실선으로 제한되고 실선으로 가려진 영역(48)에서 도시된 바와 같이 이미지 혼합 영역(24)으로 전달된다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중-뷰 디스플레이(30)의 개략적인 평면도이다. 이중-뷰 디스플레이(30)는 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층(8), 예컨대, 액정층, 및 시차 배리어 개구 어레이(21)를 갖는다. 픽셀들이 교대로 좌측 뷰잉 윈도우(2) 내로 디스플레이하도록 의도된 "좌측 이미지" 및 우측 뷰잉 윈도우(3) 내로 디스플레이하도록 의도된 "우측 이미지"에 할당된다. 도 6은 픽셀들이 지면의 평면으로 연장하는 열에 배열되는 디스플레이를 도시하고, 홀수 번호 픽셀 열 P1, P3 등의 픽셀은 좌측 이미지에 할당되고, 짝수 번호 픽셀 열 P2, P4 등의 픽셀은 우측 이미지에 할당되는 것으로 도시되지만, 본 발명은 이런 특정 픽셀 할당에만 제한되는 것은 아니다. 시차 배리어 개구 어레이(21)의 개구(23)는 유한 폭 w를 가지며, 장축이 지면의 평면으로 연장하는 슬릇 형태를 갖는다. 편의 상, 시차 배리어 내의 단지 두 픽셀 열 및 하나의 개구만을 도시하였다.
본 발명에 따르면, 디스플레이(30)는 각 우측 픽셀의 제1 측방향 에지 영역(25)으로부터 방출되는 광을 좌측 뷰잉 윈도우(2)로부터 멀리 재전달하는 제1 광 전달 수단을 포함한다. 도 6의 실시예에, 제1 광 전달 수단은 렌즈(31)를 포함한다. 렌즈(31)는 시차 배리어의 개구(23)와 정렬되어, 좌측 뷰잉 윈도우(2)와 우측 뷰잉 윈도우(2) 간의 의도된 경계를 형성하고 개구(23)의 중심을 통과하는 라인이 또한 렌즈(31)를 통과하고, 바람직하게는 렌즈(31)의 중심을 통과할 것이다. 렌즈는 도 6의 지면 평면으로 연장하고 도 6에 도시된 바와 같은 단면을 갖는 프리즘의 형태를 갖는다. 일반적으로, 하나의 렌즈가 시차 배리어의 각 개구에 연관되는 렌즈(31)의 어레이가 제공될 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 렌즈(31)는 각 우측 픽셀의 제1 측방향 에지 영역(25)으로부터 방출되는 광을 좌측 뷰잉 윈도우(2)로부터 멀리 재전달함으로써, 도 6에서 파선으로 규정되고 파선으로 가려지는 영역(49)으로 도시된 바와 같이, 디스플레이로부터의 의도된 시야 거리에서, 각 우측 픽셀의 제1 측방향 에지 영역(25)으로부터 나온 광이 우측 뷰잉 윈도우(3)로 전달된다.
렌즈(31)는 이와 같이 위치되는 것이 바람직하고, 각 우측 픽셀의 측방향 중앙 영역(27) 또는 제2 측방향 에지 영역(28)으로부터 방출되는 광을 재전달하지 않을 정도의 치수로 제조된다. 이처럼, 각 우측 픽셀의 측방향 중앙 영역(27) 또는 제2 측방향 에지 영역(28)으로부터 나온 광은 원하는 대로 우측 뷰잉 윈도우(3) 내로 전달된다. 즉, 렌즈는 바람직하게는 시차 배리어 개구 어레이(21)에 의해 전달되는 우측 픽셀로부터 나온 광만을 좌측 뷰잉 윈도우(2) 내로 재전달하고, 렌즈는 바람직하게는 시차 배리어 개구 어레이(21)에 의해 전달되는 우측 픽셀로부터 나온 광을 우측 뷰잉 윈도우(3) 내로 재전달하지 않는다.
렌즈(31)는 바람직하게는 또한 각 좌측 픽셀의 제1 측방향 에지 영역(25')으로부터 방출되는 광을 우측 뷰잉 윈도우(3)로부터 멀리 재전달하는 제2 광 전달 수 단으로서 작용하도록 배치된다. 도 6에서, 렌즈(31)는 각 좌측 픽셀의 제1 측방향 에지 영역(25')으로부터 방출되는 광을 우측 뷰잉 윈도우(3)로부터 멀리 재전달하도록 배치되어, 도 6에서 실선으로 규정되고 실선으로 가려지는 영역(48)으로 도시된 바와 같이, 디스플레이로부터의 의도된 시야 거리에서, 각 좌측 픽셀의 제1 측방향 에지 영역(25')으로부터 나온 광이 좌측 뷰잉 윈도우(2)로 전달된다. 렌즈(31)는 바람직하게는 이와 같이 또다시 위치되고, 각 좌측 픽셀의 측방향 중앙 영역(27') 또는 제2 측방향 에지 영역(28')으로부터 방출되는 광을 재전달하지 않을 정도의 치수로 제조된다. 이처럼, 각 좌측 픽셀의 측방향 중앙 영역(27') 또는 제2 측방향 에지 영역(28')으로부터 나온 광은 원하는 대로 좌측 뷰잉 윈도우 내로 전달된다. 즉, 렌즈는 바람직하게는 시차 배리어 개구 어레이(21)에 의해 전달되는 좌측 픽셀로부터 나온 광만을 우측 뷰잉 윈도우(3) 내로 재전달하고, 렌즈는 바람직하게는 시차 배리어 개구 어레이(21)에 의해 전달되는 좌측 픽셀로부터 나온 광을 좌측 뷰잉 윈도우(2) 내로 재전달하지 않는다.
원칙적으로, 우측 픽셀의 에지 영역(25)으로부터 나온 광을 재전달하고 좌측 픽셀의 에지 영역(25')으로부터 나온 광을 재전달하기 위한 별도의 수단을 제공할 수 있다.
도 6에서, 렌즈(31)는 시차 배리어 개구 어레이(21)의 앞쪽에 위치되고, 시차 배리어 개구 어레이(21)의 개구(23)의 폭 w보다 약간 큰 폭 wL을 갖는다. 렌즈의 폭 wL은 렌즈가 단지 픽셀들의 에지로부터 나온 광을 분리하기에 충분한 폭으로 되 어, 렌즈는 픽셀들의 중심으로부터 나오는 광을 간섭하지 않게 될 것이다. 결과적으로, 도 5의 중앙 이미지 혼합 영역(24) 내로 전달되는 광이 좌측 및 우측 뷰잉 윈도우(2 및 3) 내로 재전달되게 된다. 그러므로, 도 5의 중앙 이미지 혼합 영역(24)이 제거되어, 좌측 및 우측 뷰잉 윈도우의 각도 크기가 증가된다.
시차 배리어와 렌즈(31) 간의 간격 s, 렌즈(31)의 폭 w, 및 렌즈의 배율은 특정 디스플레이의 경우, 시차 배리어에 의해 분할되는 이미지를 간섭하지 않고 도 5의 중앙 이미지 혼합 영역(24)의 가능한 최대로 축소하도록 디스플레이 구성요소의 치수 및 디스플레이의 의도된 시야 거리에 기초하여 선택될 수 있다.
예를 들어, 슬릿 폭이 w이고, 배리어 슬릿을 포함한 평면과 픽셀들을 포함한 평면 간의 간격이 x이고, (인접한 픽셀들 간의) 블랙 마스크 폭이 b인 경우, 픽셀들을 포함한 평면과 렌즈들을 포함한 평면 간의 간격 d는
d = 3 x
로 주어진다.
렌즈들의 초점 길이는
f = 3 x + a
로 주어진다.
여기서, a = x b / (w - b)이고, 각 렌즈의 폭 wL은
wL = (2w (3x + a)) / (2 (x + a))이다.
도 7a는 이중-뷰 디스플레이에서 이미지 혼합을 일으킬 수 있는 다른 메커니 즘을 도시한다.
도 7a는 픽셀들이 원하는 픽셀 밝기를 인코딩하는 편광 방향으로 편광된 광을 방출하는 디스플레이의 평면도이다. 편광 방향은 출력 편광기(32)에 의해 "디코딩" 또는 분석되어, 디스플레이는 원하는 픽셀 밝기를 출력한다. 이하의 기술에서는, 좌측 픽셀 PL은 완전 밝기가 되도록 제어되는 한편, 우측 픽셀 PR은 최대로 어둡게 또는 "블랙"이 되도록 제어된다. 따라서, 우측 픽셀 PR에 의해 방출되는 광은 좌측 픽셀 PL에 의해 방출되는 광에 대해 직교 편광 상태를 갖는다. 픽셀로부터 나온 광은 시차 배리어 개구 어레이(21)에 의해 좌측 및 우측 뷰잉 윈도우(2, 3) 내로 전달된다. 출력 편광기(32)는 시차 배리어 개구 어레이(21)의 앞쪽에 제공된다.
도 7a는 시차 배리어 개구 어레이(21)를 통과하는 픽셀로부터 광을 취해 뷰잉 윈도우 내로 전달하는 여러 경로를 도시한 것이다. 상술한 예에서는, 좌측 픽셀 PL은 "화이트"를 디스플레이하도록 지면으로 선형적으로 편광되는 출력 편광 상태를 갖는 한편, 우측 픽셀 PR은 "블랙"을 디스플레이하도록 지면과 평행하게 선형적으로 편광되는 출력 편광 상태를 갖는다. 출력 편광기(32)가 지면과 수직인 투광축을 갖는 선형 편광기를 포함함에 의해, 디스플레이는 좌측 픽셀을 화이트로서, 우측 픽셀을 블랙으로서 디스플레이한다.
픽셀 PR, PL로부터 나온 광의 소망 경로는 시차 배리어 개구 어레이(21)의 개구를 통과하는 것이며 광 대부분은 이 경로를 택할 것이다. 그러나, 우측 뷰잉 윈도우(3)의 경우에는, 도 7a에서 광선 경로(50)로 도시된 바와 같이, 도달하는 광 의 일부가 좌측 픽셀 PL에 의해 방출되었을 수 있어 시차 배리어 개구 어레이(21)의 개구(23)에서 회절되었을 수 있다. 또한, 광선 경로(51)로 도시된 바와 같이, 시차 배리어 개구 어레이(21)의 불투광성 영역(22)이 완전한 불투광성이 아니면, 좌측 픽셀 PL로부터 나온 광의 일부가 시차 배리어 개구 어레이(21)를 통과하여 우측 뷰잉 윈도우(3) 내로 누설될지도 모른다. 좌측 픽셀 PL로부터 나온 원치않는 광은 지면으로 평면-편광되어, 출력 편광기(32)를 통과하여, 우측 뷰잉 윈도우에 원치않는 광이 부가될 수 있을 것이다. 디스플레이의 다른 부분에서, 또 다른 좌측 픽셀이 블랙으로 나타나도록 지면과 평행하게 선형적으로 편광되는 광을 방출하면, 이 다른 좌측 픽셀로부터 누설되는 어떠한 원치않는 광이라도 출력 편광기(32)를 통과하지 않을 것인데, 이는 편광기가 지면과 평행한 투광축을 가져 디스플레이에 원치않는 광이 부가될 수 없기 때문이다. 이는 좌측 픽셀이 디스플레이의 다른 영역에서는 아니지만, 일부 영역에서는 광을 "누설"시키는 문제를 일으키므로, 결과적으로, 상당한 콘트라스트비의 의사(spurious) 이미지를 형성하는 밝고 어두운 영역들의 가시 패턴이 생긴다.
마찬가지로, 좌측 뷰잉 윈도우(2)에 도달하는 광은 우측 픽셀로부터 나온 광, 예를 들어, 회절 광 경로(50')를 따라 이동된 광 및/또는 누설 광 경로(51')를 따라 이동된 광을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 다중-뷰 방향 디스플레이는 픽셀로부터 방출되어 부적정 뷰잉 윈도우에 전달되는 광의 특성을 가변시키는 수단(따라서, 예를 들어, 이중-뷰 디스플레이의 경우에는, 좌측(적정한) 픽셀로부터 방출되어 적정한 (좌측) 뷰잉 윈도우에 전달되는 광의 특성을 가변시키는 수단)을 구비한다. 광의 특성은, 예를 들어, 편광, 파장 또는 강도 중 하나일 수 있다.
도 7b는 본 발명의 양상에 따른 이중-뷰 디스플레이(33)의 개략적인 부분 평면도이다. 디스플레이(33)는 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층(8), 예를 들어, 액정층, 및 시차 배리어 개구 어레이(21)를 갖는다. 픽셀들이 교대로 좌측 뷰잉 윈도우(2) 내로 디스플레이하도록 의도된 "좌측 이미지" 및 우측 뷰잉 윈도우(3) 내로 디스플레이하도록 의도된 "우측 이미지"에 할당된다. 도 7b는 픽셀들이 지면의 평면으로 연장하는 열에 배열되는 디스플레이를 도시하고, 이 도면에서 픽셀들은 좌측 이미지 및 우측 이미지에 교대로 할당되지만, 본 발명은 이런 특정 픽셀 할당에만 제한되는 것은 아니다. 시차 배리어 개구 어레이(21)의 개구(23)는 유한 폭을 가지며, 장축이 지면의 평면으로 연장하는 슬릿 형태를 갖는다. 편의 상, 시차 배리어 내의 단지 두 픽셀 열 및 하나의 개구만을 도시하였다. 좌측 픽셀 PL은 화이트를 나타내도록 지면으로 선형적으로 편광되는 광을 발광하는 것으로 도시되는 한편, 우측 픽셀 PR은 블랙을 나타내도록 지면으로 선형적으로 편광되는 광을 발광하는 것으로 도시된다. 지면과 수직으로 배향된 투광축을 갖는 선형 편광기가 출력 편광기(32)로서 시차 배리어 앞쪽에 배치된다.
다중-뷰 방향 디스플레이(33)는 좌측 픽셀 PL에 의해 방출되지만 우측 뷰잉 윈도우(3)에 전달되는 광의 편광을 가변시키는 수단을 구비한다. 도 7b에서는, 시차 배리어 개구 어레이(21)의 불투광성 영역(22) 각각 위에 지연기(34)가 배치된다. 이 실시예에서, 각 지연기는 일반적으로 시차 배리어 개구 어레이(21)의 해당 불투광성 영역(22)과 동일한 크기를 갖지만, 약간 더 넓어, 시차 배리어의 불투광성 영역(22)의 에지 주변에서 회절되는 광이 지연기를 통과하게 되어, 시차 배리어의 불투광성 영역을 통과하여 누설되는 광 또한 지연기(34)를 통과하게 될 것이다. 이런 경우, 시차 배리어의 불투광성 영역(22) 주변에서의 회절이나 시차 배리어의 불투광성 영역(22)을 통한 누설에 의해, 우측 뷰잉 윈도우(3)에 전달되는 좌측 픽셀 PL로부터 나온 광의 편광 상태는 지연기(34)를 통과한 결과로서 변화된다.
각 지연기(34)는 바람직하게는 1/4 파장판이다. 따라서, 좌측 픽셀 PL로부터 나온 광이 지연기(34)를 통과할 때, 그 편광 상태는 지면으로의 선형 편광에서 우선회 편광으로 변한다. 출력 편광기(32)는 우선회 편광 상태를 부분적으로는 투과시키고 부분적으로는 차단시키므로, 좌측 픽셀로부터 나오지만 우측 뷰잉 윈도우(3)에 전달되는 광의 50%는 출력 편광기(32)에 의해 통과하게 되어 여전히 우측 뷰잉 윈도우에는 원치않는 광이 존재하게 될 것이다. 그러나, 디스플레이의 다른 부분에서는, 또 다른 좌측 픽셀로부터 나온 광이 블랙을 나타내도록 지면에 평행하게 선형적으로 편광되면, 우측 뷰잉 윈도우 내로 전달되는 이런 또 다른 좌측 픽셀로부터 나온 어떠한 광이라도 1/4 파장판을 통과함에 의해 그 편광 상태가 좌선회 편광으로 변할 수 있어, 출력 편광기(32)는 좌선회 편광 상태를 또다시 부분적으로는 투과시키고 부분적으로는 차단시킬 것이다. 따라서, 다른 좌측 픽셀로부터 나온 광의 50%가 또다시 출력 편광기(32)에 의해 우측 뷰잉 윈도우 내로 전달될 것이다. (사실상, 좌측 픽셀에 의해 방출되는 임의 선형 편광 상태 광의 50%는 그것이 1/4 파장판을 통과하게 되면 출력 편광기에 의해 통과될 것이다.) 이것은, 원치않 는 광이 좌측 픽셀로부터 우측 뷰잉 윈도우에 도달하더라도, 모든 좌측 픽셀은 우측 뷰잉 윈도우에 거의 동일한 강도를 제공한다는 것을 의미한다. 우측 뷰잉 윈도우에 들어가는 좌측 픽셀로부터 나온 광은 디스플레이 면적에 걸쳐 상당한 강도 변화를 갖지 않으므로, 밝고 어두운 영역들의 가시 패턴이 생기지 않을 것이다.
지연기(34)들은 시차 배리어의 해당 불투광성 영역(22)보다 약간 넓으므로, 시차 배리어의 개구(23)의 폭 중 상당 부분은 지연기에 의해 커버되지 않는다. 따라서, 좌측 픽셀 PL에 의해 방출되고 좌측 뷰잉 윈도우에 정확하게 전달되는 광의 대부분은 지연기(34)를 통과하지 않게 되어, 그 편광 상태가 변하지 않는다.
지연기(34)는 또한 우측 픽셀 PR에 의해 방출되지만 좌측 뷰잉 윈도우(2)에 전달되는 광의 편광 상태를 변화시키는 수단으로서 작용한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 우측 픽셀 PR에 의해 방출되고 시차 배리어의 불투광성 영역(22)을 통해 누설되거나 시차 배리어의 개구의 에지 주변에서 회절되어, 좌측 뷰잉 윈도우(2)에 전달되는 광은 지연기(34)를 통과한다. 그러나, 우측 픽셀 PR에 의해 방출되고 시차 배리어에 의해 우측 뷰잉 윈도우(3)에 정확하게 전달되는 광의 대부분은 지연기(34)를 통과하지 않게 되어, 그 편광 상태가 변하지 않는다.
도 7c의 디스플레이(35)에서 도시된 바와 같이, 도 7b의 디스플레이(33)는 지연기(34)가 시차 배리어의 불투광성 영역(22)과 동일한 폭을 가지며 이것과 정렬되도록 변형될 수 있다. 이와는 별도로, 도 7c의 디스플레이(35)는 도 7b의 디스플레이(33)에 전반적으로 대응하므로, 이둘 두 디스플레이에 공통되는 특징에 대한 기술은 반복하지 않기로 한다. 이 실시예는 누화의 우세 원인이 시차 배리어의 불 투광성 영역(22)을 통과한 광의 누설인 경우에 사용될 수 있고, 시차 배리어의 불투광성 영역(22) 주변에서의 광의 회절로 인한 누설은 이것과 비교하면 무시될 수 있다.
도 7d는 본 발명의 또 다른 디스플레이(36)를 도시한다. 디스플레이(36)는 도 7b의 디스플레이(33)에 전반적으로 대응하므로, 단지 다른 점에 대해서만 기술하기로 한다.
도 7d의 디플레이(36)에서, 지연기(34)는 시차 배리어의 불투광성 영역(22)의 에지 주변에서 회절되는 광만이 지연기를 통과하고, 시차 배리어의 불투광성 영역(22)를 통해 누설되는 광은 지연기를 통과하지 않도록 제공된다. 이것은 도 7d에서 도시된 바와 같이, 시차 배리어의 개구(23)에 개구(23)의 에지를 따라 지연기(34)를 배치함으로써 달성될 수 있다. 이 실시예는 누화의 우세 원인이 시차 배리어의 불투광성 영역(22) 주변에서의 광의 회절인 경우에 사용될 수 있고, 시차 배리어의 불투광성 영역(22)을 통한 광의 누설은 이것과 비교하면 무시될 수 있다.
도 7d의 디플레이(36)에서, 지연기(34)는 바람직하게는 1/4 파장판이며, 따라서, 이 실시예에서는 도 7b에 대해 상술한 바와 같이 동작한다.
또한, 시차 배리어 주변에서 회절되는 광의 강도와 시차 배리어를 통해 누설되는 광의 강도를 균형 맞출 수 있어, 픽셀에 의해 방출된 광의 편광 상태와는 독립적으로 대략 동일한 비율의 원치않는 광이 출력 편광기를 통과할 수 있다. 예를 들어, 도 7c의 디스플레이(35)에서, 시차 배리어의 불투광성 영역을 통해 누설되는 광은 지연기(34)(이 실시예에서는 1/2 파장판임)에 의해 그 편광면이 90°만큼 회 전되지만, 시차 배리어(21)의 불투광성 영역(22)의 에지 주변에서 회절되는 광은 그 편광 상태가 변치않게 된다. 시차 배리어의 불투광성 영역(22)을 통해 누설되는 광량을 조절하면(예를 들어, 불투광성 영역(22)의 두께를 감소시킴에 의해), 회절된 광의 강도와 동일해지게 되어, 평군하여, 좌측(적정한) 픽셀로부터 나온 광의 동일량이 픽셀에 의해 방출되는 광의 편광 상태와 독립적으로 출력 편광기를 통해 적정한(좌측) 뷰잉 윈도우로 전달될 것이다.
시차 배리어 주변에서 회절된 광의 강도와 시차 배리어의 불투광성 영역(22)을 통해 누설되는 광의 강도의 균형을 충분히 정확하게 또는 모든 시야 각에서 맞출 수 없을 경우에는, 시차 배리어 블랙 영역의 길이를 따라 지연기(34)를 패터닝함에 의해 누화를 공간적으로 균형 맞출 수 있다. 이런 패터닝된 지연기를 갖는 시차 배리어 개구 어레이(21)의 정면도가 도 7e에 도시되어 있다. 지연기(34)는 부분적으로는 시차 배리어(21)의 불투광성 영역(22) 각각을 커버하지만, 불투광성 영역(22)의 일부분은 지연기에 의해 커버되지 않는다. 이런 경우, 시차 배리어의 불투광성 영역을 통해 누설되는 어떤 광이라도 그것이 지연기를 통과하면 그 편광 상태는 변하게 되거나, 또는 그것이 지연기가 존재하지 않는 지점에서 시차 배리어의 불투광성 영역을 통과하면 그 편광 상태는 변치않게 될 것이다. 부적정 뷰잉 윈도우 내로 누설되는 광의 강도의 이런 공간 평균화는 가시적인 이미지 콘트라스트를 발생시키지 않아 시야각과 독립적이게 될 것이다.
도 7e에서 실제로 도시된 바와 같이, 파장판이 시차 배리어 블랙 영역을 조금 지나 연장하면 회절된 광에 대해 동일한 효과가 얻어질 것이다.
지연기(34)는 도 7b 내지 도 7e에서 독립된 지연기로서 도시된다. 그러나, 지연기는 도 7b 내지 도 7e에서 도시된 지연기(34)에 대응하는 영역에는 넌-제로(non-zero) 지연을 갖고 그 밖의 곳에서는 제로 유효 지연을 갖는 단일의 패터닝된 지연기로서 구체화될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 다중-뷰 디스플레이는 부적정 뷰잉 윈도우에 전달된 선택된 파장의 광을 차단시키는 수단을 갖는다. 도 8은 본 발명의 이 실시예에 따른 디스플레이(37)의 개략적인 부분 평면도이다.
디스플레이(37)는 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층(8), 예컨대, 액정층, 및 시차 배리어 개구 어레이(21)를 갖는다. 픽셀들이 좌측 뷰잉 윈도우(2) 내로 디스플레이하도록 의도된 "좌측 이미지" 및 우측 뷰잉 윈도우(3) 내로 디스플레이하도록 의도된 "우측 이미지"에 할당된다. 도 8은 픽셀들이 지면의 평면으로 연장하는 열에 배열되는 디스플레이를 도시하고, 이 도면에서 픽셀들은 좌측 이미지 및 우측 이미지에 교대로 할당되어, 홀수 번호 픽셀 열 P1, P3 등의 픽셀은 좌측 이미지에 할당되고, 짝수 번호 픽셀 열 P2, P4 등의 픽셀은 우측 이미지에 할당된다. 픽셀들은 컬러 픽셀로서, 이 실시예에서는 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출한다. 따라서, 픽셀 열 P2의 픽셀들은 녹색광을 방출하는 좌측 픽셀이고, 픽셀 열 P3의 픽셀들은 적색광을 방출하는 좌측 픽셀이고, 픽셀 열 P4의 픽셀들은 청색광을 방출하는 좌측 픽셀이고, 픽셀 열 P5의 픽셀들은 녹색광을 방출하는 좌측 픽셀이고, 픽셀 열 P6의 픽셀들은 적색광을 방출하는 우측 픽셀이고, 픽셀 열 P7의 픽셀들은 청색광을 방출하는 좌측 픽셀이지만, 본 발명은 이런 특정의 픽셀 할당에만 제한되는 것은 아니다. 시차 배리어의 개구(23)는 유한 폭을 가지며, 장축이 지면의 평면으로 연장하는 슬릿 형태를 갖는다.
도 8에서는, 컬러 필터(38B, 38G, 38R)가 시차 배리어 개구 어레이(21)의 불투광성 영역(22) 각각 상에 배치된다. 이 실시예에서, 각각의 컬러 필터는 전반적으로는 시차 배리어 개구 어레이(21)의 각 불투광성 영역(22)과 동일한 크기이지만, 이것보다 약간 넓어, 시차 배리어의 불투광성 영역(22)의 에지 주변에서 회절되는 광이 컬러 필터를 통과하게 되어, 시차 배리어의 불투광성 영역을 통해 누설되는 광 또한 해당 컬러 필터를 통과할 것이다. 컬러 필터는 선택된 파장 범위의 광을 투과시켜, 컬러 필터(38G)는 녹색광은 투과시키지만 적색광 및 청색광은 차단시키고, 컬러 필터(38R)는 적색광은 투과시키지만 녹색광 및 청색광은 차단시키고, 컬러 필터(38B)는 청색광은 투과시키지만 녹색광 및 적색광은 차단시킨다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 컬러 필터들은 시차 배리어의 불투광성 영역(22A, 22B, 22C)을 통해 누설되거나, 또는 시차 배리어의 불투광성 영역의 에지 주변에서 회절되는 한 컬러의 광이 그 컬러의 광을 차단시키는 컬러 필터 상에 입사되도록 제공된다. 이처럼, 광이 부적정 뷰잉 윈도우에 들어가는 것이 방지된다.
일례로서, 시차 배리어의 불투광성 영역(22C)은 좌측 청색 픽셀 열 P7 및 우측 적색 픽셀 열 P6 상에 배치된다. 녹색광은 투과시키고 적색광 및 청색광은 차단시키는 컬러 필터(38G)는 시차 배리어의 불투광성 영역(22C) 상에 배치된다. 결과적으로, 시차 배리어의 불투광성 영역(22C)을 통해 누설되거나 불투광성 영역(22C)의 에지 주변에서 회절되는 좌측 청색 픽셀 열 P7로부터 나온 어떤 청색광 이라도 녹색 컬러 필터(38G)에 의해 차단되어 우측 뷰잉 윈도우에 도달하지 않는다. 시차 배리어의 불투광성 영역(22C)을 통해 누설되거나 불투광성 영역(22C)의 에지 주변에서 회절되는 우측 적색 픽셀 열 P6으로부터 나온 어떤 적색광이라도 녹색 컬러 필터(38G)에 의해 차단되어 좌측 뷰잉 윈도우에 도달하지 않는다.
마찬가지로, 단지 적색광만을 투과시키는 컬러 필터(38R)는 좌측 녹색 픽셀 열 P5 및 우측 청색 픽셀 열 P4 위에 위치된, 시차 배리어의 불투광성 영역(22B) 위에 제공되며, 단지 청색광만을 투과시키는 컬러 필터(38B)는 좌측 적색 픽셀 열 P3 및 우측 녹색 픽셀 열 P2 위에 위치된, 시차 배리어의 불투광성 영역(22A) 위에 제공된다.
컬러 필터(38B, 38G, 38R)는 시차 배리어의 각 불투광성 영역(22A, 22B, 22C)보다 약간 넓어, 시차 배리어의 개구(23)의 폭 중 상당 부분이 컬러 필터에 의해 커버되지 않는다. 또한, 컬러 필터는 바람직하게는 컬러 필터가 소정 픽셀로부터 그 픽셀로부터의 광을 위해 의도된 뷰잉 윈도우까지 광 경로를 횡단해야 하는 경우, 컬러 필터는 그 광을 투과하도록 제공된다. 따라서, 일례로서, 컬러 필터(38B)가 픽셀 열 P4의 우측 픽셀들로부터 우측 뷰잉 윈도우까지의 광 경로를 횡단해야 하는 경우에는, 픽셀 열 P4의 우측 픽셀들이 컬러 필터(38B)에 의해 통과되는 청색광은 방출시키므로 문제가 되지 않을 것이다. 따라서, (예를 들어, 배리어 슬릿 폭 및/또는 픽셀의 측방향 크기를 줄이기 위해) 흡수용 블랙 마스크의 양을 증가시키는 대신에, 컬러 필터를 사용하는 이점은 컬러 필터가 디스플레이의 밝기에는 커다란 영향을 주지 않지만, 회절된 광에 대해서는 여전히 상당한 영향을 미 치는 시차 배리어의 개구(23) 내로 연장할 수 있다는 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 다중-뷰 디스플레이는 부적정 뷰잉 윈도우에 전달된 선택된 편광의 광을 차단시키는 수단을 갖는다. 도 9는 본 발명의 이 실시예에 따른 디스플레이(39)의 개략적인 부분 평면도이다. 도 9의 디스플레이(39)는 도 7b의 디스플레이(33)에 대체로 대응하므로, 차이점에 대해서만 기술하기로 한다.
도 9에서, 편광기(41)가 시차 배리어 개구 어레이(21)의 불투광성 영역(22) 각각 위에 위치된다. 이 실시예에서, 각각의 편광기는 전반적으로는 시차 배리어 개구 어레이(21)의 각 불투광성 영역(22)과 동일한 크기이지만, 이것보다 약간 넓어, 시차 배리어의 불투광성 영역(22)의 에지 주변에서 회절되는 광이 편광기를 통과하게 되어, 시차 배리어의 불투광성 영역을 통해 누설되는 광 또한 편광기(41)를 통과할 것이다. 편광기(41)는 선형 편광기로서, 각 편광기는 그 투광축이 출력 편광기(32)의 투광축에 거의 수직하도록 배열된다. 도 9의 예에서는, 좌측 픽셀 PL은 지면으로 선형적으로 편광되는 출력 편광 상태를 갖는 한편, 우측 픽셀은 지면에 평행하게 선형적으로 편광되는 출력 편광 상태를 갖는다. 출력 편광기(32)는 지면과 수직인 투광축을 갖는 선형 편광기이며, 편광기(41)의 투광축들은 지면의 평면과 평행한다. 따라서, 우측 뷰잉 윈도우(3)에 전달되는 좌측 픽셀 PL로부터 나온 광의 강도는 배리어의 불투광성 영역(22) 주변에서의 회절에 의해 또는 배리어의 불투광성 영역(22)을 통한 누설에 의해, 편광기(41)에 의해 변화되고, 편광기(41)는 배리어의 불투광성 영역(22) 주변에서 회절되었거나 배리어의 불투광성 영역(22)을 통과한 좌측 픽셀로부터 나온 광을 차단시켜, 이런 광이 우측 뷰잉 윈도우에 도달하는 것을 방지한다.
도 9는 다른 도면에서 도시된 다른 LCD에 존재할 수도 있는 LCD의 입력 편광기(40)를 도시한다.
배리어의 불투광성 영역(22) 주변에서 회절되거나 배리어의 불투광성 영역(22)을 통과한 우측 픽셀 PR로부터 나온 광은 편광기(41)에 의해 통과되는데, 이는 편광기(41)의 투광축이 우측 픽셀로부터 나온 광의 편광 방향에 평행하게 배열되기 때문이다. 그러나, 이 광은 출력 편광기(32)에 의해 흡수되어, 관찰자에게 도달되지 않는다. 따라서, 추가의 편광기들(41)의 투광축들이 출력 편광기의 투광축에 수직하는 것을 보장함으로써, 부적정 뷰잉 윈도우로 향하는 모든 광이 디스플레이를 떠날 수 있기 전에 이러한 모든 광을 확실하게 흡수시킬 수 있다.
도 9에서, 추가의 편광기(41)는 시차 배리어의 불투광성 영역(22)보다 약간 넓다. 따라서, 좌측 픽셀 PL에 의해 방출되어 시차 배리어에 의해 좌측 뷰잉 윈도우(2)에 정확하게 전달되는 광 중 대부분은 추가의 편광기(41)를 통과하지 않게 되어, 추가의 편광기(41)에 의해 차단되지 않는다.
추가의 편광기(41)는 도 9에서는 독립된 편광기로서 도시되었다. 그러나, 이 편광기들은 도 9에 도시된 편광기(41)에 대응하는 영역에서는 선형 편광기이고 그 밖의 다른 곳에서는 비-편광인 단일의 패터닝된 편광기로서 구체화될 수 있다.
도 8 및 도 9에서, 컬러 필터(38B, 38G, 38R) 및 추가의 편광기(41)는 시차 배리어의 각기 불투광성 영역(22)보다 약간 넓은 것으로 도시되어, 배리어의 불투 광성 영역(22) 주변에서 회절되었거나 배리어의 불투광성 영역(22)을 통과한 광은 컬러 필터나 편광기를 통과하게 될 것이다. 누화의 우세 원인이 배리어를 통한 광 누설인 경우에는, 대안으로, 도 7c의 지연기의 경우와 동일한 방식으로, 컬러 필터(38B, 38G, 38R) 또는 추가의 편광기(41)의 폭을 시차 배리어의 불투광성 영역(22)의 폭과 동일하게 만들 수 있다. 반대로, 누화의 우세 원인이 배리어 주변에서의 광 회절인 경우에는, 대안으로 도 7d의 지연기의 경우와 동일한 방식으로, 시차 배리어의 개구의 에지 영역을 따라서만 컬러 필터(38B, 38G, 38R) 또는 추가의 편광기(41)를 제공할 수 있다.
향후 디스플레이들은 휘어질 것이며, 예를 들어, 자동차에 사용하는 디스플레이들은 대부분 항상 구부러진 차량의 계기판(dashboard)에 넣어 만들어질 것이다. 곡선인 다중-뷰 방향 디스플레이를 구성할 때에는, 화질이 양호하고 누화가 적고 시야 자유도가 넓은 것을 보장하도록 배리어 및/또는 픽셀 설계에 대한 변경을 행하는 것이 중요하다. 도 10은 구부러진 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층(8) 및, 예를 들어, 좌측 뷰잉 위치(2) 및 우측 뷰잉 위치(3)인 임의 두 뷰잉 위치를 갖는 디스플레이를 도시한다. 또한 도 10은 좌측(또는 우측) 픽셀의 중심에서 좌측(또는 우측) 위치까지 그려진 라인을 도시하며, 도 3a에 관련하여 상술한 바와 같이, 교차점(19)은 시차 배리어의 이상적인 위치를 한정한다. 그러나, 도 10의 디스플레이에서는, 교차점(19)은 직선 상에 위치되기보다는, 곡선(47) 상에(보다 정학하게 표현하자면, 지면으로 연장하는 곡면 상에) 위치된다. 또한, 이 곡선(47)은 디스플레이의 픽셀들로부터 일정한 거리에 있지 않음에 주목하는 것이 중요하다. 이미지 디스플레이 층의 순시 평면에 수직으로 측정된 곡선(47)과 이미지 디스플레이 층 간의 간격은 도 10에서 우측으로 이동함에 따라 감소한다. 그러므로, 이전의 이중-뷰 디스플레이, 예를 들어, 이미지 디스플레이 층으로부터 일정 간격에 시차 배리어를 갖는 도 3b 또는 도 4에 도시된 바와 같은 이중-뷰 디스플레이를 간단히 구성하여, 이를 특정 설치에 적합하도록 구부리면, 광범위한 시야에 걸쳐 시야에 누화가 없을 수 없을 것이다. 고화질의 디스플레이를 얻기 위해서는, 이미지 디스플레이 층과 배리어 간의 간격의 두께를 최적의 누화없는 광범위한 시야 자유도를 달성하도록 변화시킬 필요가 있을 것이다.
예를 들어, 이런 디스플레이의 제조 시의 곤란함으로 인해, 픽셀들과 시차 배리어 간에서 디스플레이의 면적에 걸쳐 변하는 간격을 갖는 것이 바람직하지 않을 경우에는, 다른 대안은 디스플레이의 면적에 걸쳐 픽셀들과 시차 배리어 간의 간격을 일정하게 하는 것이다. 이는 도 11에 도시된 바와 같이, 픽셀들의 피치를 변화시킴에 의해 행해질 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 양상에 따른 디스플레이(42)의 개략도를 도시한 것이다. 디스플레이(42)는 평면이 아닌 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층(8)을 갖는다. 이미지 디스플레이 층(8)은 지면의 평면으로 연장된다. 편의상, 이미지 디스플레이 층(8)이 그 깊이에 걸쳐 일정하게 구부러진 프로파일을 갖는다고 가정하지만, 본 발명은 이미지 디스플레이 층이 그 깊이에 걸쳐 변화하는(즉, 2차원으로 구부러지는) 구부러진 프로파일을 갖는 디스플레이에 적용될 수 있다.
디스플레이(42)에서, 이미지 디스플레이 층(8)의 픽셀들은 일정한 피치를 갖 지 않는다. 이미지 디스플레이 층의 "피치" p'는, 이중-뷰 디스플레이의 경우, 한 좌측(또는 우측) 픽셀의 중심에서 그 다음 좌측(또는 우측) 픽셀의 중심까지의 측방향 거리로서 정의된다. 이미지 디스플레이 층의 피치 p'는 도 11의 좌측에서 우측으로 증가한다. 피치 p'의 변화는 교차점(19)이 여기서는 이미지 디스플레이 층(43)으로부터 일정한 거리에 있는 곡선(47) 상에 놓여지는 정도이다. 결과적으로, 디스플레이(42)를 제조하는 것이, 시차 배리어와 이미지 디스플레이 층 간의 간격을 디스플레이에 걸쳐 변화시키는 도 10의 디스플레이와 같은 디스플레이를 제조하는 것보다 용이하다. 도 11의 디스플레이(42)는 휘어질 수 있는 디스플레이를 위한 임의 적합한 제조 기술에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 평판 디스플레이로 제조된 후에, 설치 시에 구부러진 형상으로 될 수 있다.
픽셀들의 피치는 픽셀들의 폭 및, 인접한 픽셀들 간의 비투광성/비방사성 영역(또는 "블랙 마스크")의 폭에 의해 결정된다(블랙 마스크는 도 11에 도시하지 않았다). 원칙적으로, 블랙 마스크의 폭은 디스플레이 전체에 걸쳐 픽셀들의 폭을 일정하게 유지시키면서 픽셀 피치를 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 그러나, 이것은 디스플레이 전체에 걸친 밝기에서 변화를 가져올 수 있다. 그러므로, 도 11에 도시된 바와 같이, 픽셀 피치의 변화를 얻기 위해서는 픽셀들의 폭을 변화시키는 것이 바람직할 수 있다.
픽셀들의 폭을 변화시킴에 의한 또 다른 이점이 얻어질 수 있다. 픽셀의 법선과 시야 방향 간의 각이 증가하고 픽셀들의 유효 폭이 감소함에 따라, 화질이 저하될 수 있다. 그러나, 디스플레이(42)에 걸쳐 좌측에서 우측으로 가면서 픽셀 폭 을 증가하는 효과는, 픽셀에 대한 법선과 시야 방향 간의 각이 증가함에 따라 픽셀들의 폭이 증가함으로써, 관찰자에게 보여지는 픽셀들의 유효 폭을 보다 균일하게 유지시킨다는 것이다.
피치에서의 원하는 변화를 얻기 위해 픽셀들의 폭을 변화시키는 방법은 디스플레이의 곡률 및 의도된 시야 위치에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이 구부러진 디스플레이의 경우, 좌측 뷰잉 윈도우(2)에 있는 관찰자는 우측 뷰잉 윈도우(3)에 있는 관찰자보다 디스플레이에 걸쳐 유효 픽셀 폭에서 더 많은 변화를 보게 될 것이다. 따라서, 도 11에서 픽셀 피치는 픽셀 열 P1, P3, P5 및 P7 내의 좌측 픽셀의 폭은 변화시키고, 픽셀 열 P2, P4, P6 및 P8 내의 우측 픽셀의 폭은 변화시키지 않음으로써 변화되는 것이 바람직하다. 좌측 픽셀의 폭을 변화시키는 것은, 좌측 뷰잉 윈도우(2)에 있는 관찰자에게 보여지는 픽셀들의 유효 폭을 보다 균일하게 유지시키는 것이다.
도 12a는 다중-뷰 방향 디스플레이에서의 누화의 또 다른 원인을 예시한 것이다. 도 12a에서 도시된 바와 같이, 디스플레이의 정면 상에, 예를 들어, 도 7a의 디스플레이와 같은 디스플레이의 경우에는 출력 편광기(32)의 정면 상에 섬광(glare) 방지막(44)이 흔히 배치된다. 섬광 방지막은, 예컨대, 입사광의 회절 반사를 제공하는 반사형 산란막일 수 있다. 섬광 방지막은 디스플레이의 정면에 입사하는 광의 스펙트럼 반사를 방지 또는 최소화시킴으로써, 관찰자가 태양(45), 창, 또는 또 다른 광원 등의 밝은 물체의 이미지를 보게 되는 것을 방지시킨다.
그러나, 섬광 방지막을 다중-뷰 방향 디스플레이에 적용하면 한 가지 단점을 갖게 된다. 산란막(44)은 또한 산란막을 통해 투과되는 광을 산란하게 되어, 반사된 광만 산란시키지 않는다. 그 결과, 좌측(또는 우측) 뷰잉 윈도우에 정확하게 전달되는 좌측(또는 우측) 픽셀로부터 나온 광은 산란막(44)에 의해 산란될 것이며, 일부 광은 부적정한 뷰잉 윈도우 내로 산란될 것이다. 도 12a는 우측 뷰잉 윈도우로 진행하는 광 일부가 좌측 뷰잉 윈도우 내로 산란하게 되어(또한, 좌측 뷰잉 윈도우로 진행하는 광 일부가 우측 뷰잉 윈도우 내로 산란하게 되어), 디스플레이의 누화가 증가하게 된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 도 12b에 도시된 바와 같이, 섬광 방지막으로서 편광-감응 산란막(46)을 사용한다. 편광-감응 산란막(46)은 어느 한 편광 상태의 광에 대해서는 산란 현상을 갖지 않으므로, 직교 편광 상태의 광에 대해서는 최대의 산란을 제공한다. 따라서, 출력 편광기(32)에 의해 통과된 선형 편광의 광에 대해 산란 현상을 갖지 않는 편광-감응 산란막을 사용함으로써, 적정 픽셀로부터 나온 광이 이 산란막을 통과할 때 상당 부분 산란되지 않아, 누화가 방지된다. 그러므로, 예를 들어, 이중-뷰 디스플레이의 화질은 편광-감응 산란막에 의해 영향을 받지 않는다.
편광-감응 산란막(46)은 디스플레이의 외부로부터 디스플레이의 정면 상으로 입사하는 편광되지 않은 광의 거의 50%를 산란하게 되어, 관찰자는 태양(45), 창, 광 등의 밝은 이미지를 보게 되지 않을 것이다. 특히, 입사된 태양 광은 편광되지 않아 입사된 태양 광의 50% 정도가 편광-감응 산란막에 의해 산란하게 됨으로써, 태양의 강한 스펙트럼 반사로 인해 초래될 수 있는 섬광을 상당히 감소시킨다.
도 12b의 편광-감응 산란막(46)은 통상의 다중-뷰 방향 디스플레이에 적용시킬 수 있거나, 본 발명의 임의 이전 실시예에 따른 다중-뷰 방향 디스플레이에 적용시킬 수 있다.
상술한 디스플레이의 경우, 이미지 디스플레이 층은 투광성 액정 디스플레이 층이었다. 그러나, 본 발명은 이것에만 한정되지 않고, 방사성 디스플레이 층을 갖는 디스플레이 또는 또 다른 투광성 디스플레이 층을 갖는 디스플레이에 적용될 수 있다.
본 발명의 디스플레이는 개개의 관찰자들이 동일한 디스플레이로부터 서로 다른 정보를 볼 수 있는 것이 바람직한 어떠한 용도에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 디스플레이는 자동차, 또는 게임자가 둘 이상인 컴퓨터 게임에서 디스플레이로서 사용될 수 있다.

Claims (42)

  1. 다중-뷰 방향 디스플레이로서,
    제1 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제1 픽셀 및 제2 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제2 픽셀을 갖는 픽셀레이티드(pixellated) 이미지 디스플레이 층, 및
    제1 픽셀로부터의 광을 전체적으로 제1 뷰잉 윈도우로 전달하고 제2 픽셀로부터의 광을 제1 뷰잉 윈도우와 중첩되지 않게 전체적으로 제2 뷰잉 윈도우로 전달하는 시차 배리어 개구 어레이
    를 포함하며,
    상기 디스플레이는 제1 픽셀 각각의 제1 측방향 에지 영역으로부터 방출된 광을 제2 뷰잉 윈도우로부터 멀리 재전달하는 제1 광-전달 수단을 더 포함하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광-전달 수단은 각각의 제1 픽셀의 제1 측방향 에지 영역으로부터 방출되는 광을 상기 제1 뷰잉 윈도우 내로 상기 디스플레이의 의도된 시야 거리로 전달하도록 제공되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 광-전달 수단은 각각의 제1 픽셀의 측방향으로 중심인 영역으로부터 방출되는 광은 재전달하지 않도록 제공되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 광-전달 수단은 각각의 제1 픽셀의 제2 측방향 에지 영역으로부터 방출되는 광은 재전달하지 않도록 제공되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이는 각각의 제2 픽셀의 제1 측방향 에지 영역으로부터 방출되는 광을 상기 제2 뷰잉 윈도우 내로 상기 디스플레이의 의도된 시야 거리로 재전달하는 제2 광 전달 수단을 더 포함하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 광 전달 수단은 각각의 제2 픽셀의 측방향으로 중심인 영역으로부터 방출되는 광은 재전달하지 않도록 제공되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 광-전달 수단은 각각의 제2 픽셀의 제2 측방향 에지 영역으로부터 방출되는 광은 재전달하지 않도록 제공되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 광-전달 수단은 상기 제1 광-전달 수단인 다중-뷰 방향 디스플레이.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 광-전달 수단은 렌즈의 어레이를 포함하며, 상기 렌즈 어레이는 상기 시차 배리어와 비-동일 평면(non co-planar)에 있는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 어레이의 각 렌즈는 상기 시차 배리어의 각 개구와 정렬되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 어레이의 각 렌즈는 상기 시차 배리어의 각 개구와 사실상 동일한 크기인 다중-뷰 방향 디스플레이.
  12. 다중-뷰 방향 디스플레이로서,
    제1 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제1 픽셀 및 제2 이미지를 디스플레이하도록 할당된 복수의 제2 픽셀을 갖는 픽셀레이티드(pixellated) 이미지 디스플레이 층, 및
    제1 픽셀로부터의 광을 전체적으로 제1 뷰잉 윈도우로 전달하고 제2 픽셀로부터의 광을 제1 뷰잉 윈도우와 중첩되지 않게 전체적으로 제2 뷰잉 윈도우로 전달하는 시차 배리어 개구 어레이
    를 포함하며,
    상기 디스플레이는 또한 제1 픽셀로부터 방출되어 상기 제2 뷰잉 윈도우에 전달되는 광의 특성을 변화시키는 제1 수단을 포함하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 수단은 제1 픽셀로부터 방출되어 상기 제1 뷰잉 윈도우에 전달되는 광의 특성을 사실상 변화시키지 않는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제2 수단은 제2 픽셀로부터 방출되어 상기 제1 뷰잉 윈도우에 전달되는 광의 특성을 변화시키는 제2 수단을 더 포함하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 수단은 제2 픽셀로부터 방출되어 상기 제2 뷰잉 윈도우에 전달되는 광의 특성을 사실상 변화시키지 않는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  16. 제12항, 제13항 또는 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특성은 편광이고, 상기 각 수단은 이들 각 수단을 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키도록 적응되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 각 수단은 지연기들(retarder)의 어레이를 포함하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  18. 제17항에 있어서,
    각 지연기는 상기 시차 배리어의 각 불투광성 영역과 정렬되며 상기 시차 배리어의 각 불투광성 영역과 사실상 크기가 동일한 다중-뷰 방향 디스플레이.
  19. 제18항에 있어서,
    각 지연기는 상기 시차 배리어의 각 불투광성 영역과 크기가 동일한 다중-뷰 방향 디스플레이.
  20. 제17항에 있어서,
    각 지연기는 상기 시차 배리어의 각 투광성 영역과 정렬되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  21. 제12항, 제13항 또는 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특성은 파장이며, 상기 각 수단은 선택된 파장 범위의 광을 차단시키도록 적응되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 각 수단은 컬러 필터 배리어 어레이를 포함하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  23. 제22항에 있어서,
    각 지연기는 상기 시차 배리어의 각 불투광성 영역과 정렬되며 사실상 상기 시차 배리어의 각 불투광성 영역과 크기가 동일한 다중-뷰 방향 디스플레이.
  24. 제12항, 제13항 또는 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특성은 강도이며, 상기 각 수단은 선택된 편광의 광을 차단시키도록 적응되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 각 수단은 선형 편광기의 어레이를 포함하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  26. 제25항에 있어서,
    각 편광기는 상기 시차 배리어의 각 불투광성 영역과 정렬되며 사실상 상기 시차 배리어의 각 불투광성 영역과 크기가 동일한 다중-뷰 방향 디스플레이.
  27. 다중-뷰 방향 디스플레이로서,
    제1 이미지를 제1 뷰잉 윈도우 내로 디스플레이하도록 할당된 복수의 제1 픽셀 및 제2 이미지를 상기 제1 뷰잉 윈도우와 중첩되지 않게 제2 뷰잉 윈도우 내로 디스플레이하도록 할당된 복수의 제2 픽셀을 갖는 픽셀레이티드(pixellated) 이미지 디스플레이 층
    을 포함하며,
    상기 픽셀레이티드 이미지 디스플레이 층은 비평면인 다중-뷰 방향 디스플레이.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 층의 픽셀들의 피치는 상기 이미지 디스플레이 층의 면적에 걸쳐 변화하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 층의 픽셀들의 폭은 상기 이미지 디스플레이 층의 면적에 걸쳐 변화하여 상기 픽셀들의 피치를 변화시키는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  30. 제29항에 있어서,
    제1 이미지에 할당된 상기 픽셀들의 폭은 상기 이미지 디스플레이 층의 면적에 걸쳐 변화하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  31. 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 층의 픽셀들의 피치는, 제1 픽셀과 인접한 제2 픽셀의 각 쌍마다, 상기 이미지 디스플레이 층으로부터, 상기 제1 픽셀의 중심에서 상기 제1 뷰잉 윈도우의 중심까지의 라인과 상기 제2 픽셀의 중심에서 상기 제2 뷰잉 윈도우의 중심까지의 라인의 교차점까지의 거리가 상기 디스플레이의 면적에 걸쳐 사실상 일정하게 되도록, 변하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 층의 픽셀들의 피치는 상기 이미지 디스플레이 층의 면적에 걸쳐 사실상 일정한 다중-뷰 방향 디스플레이.
  33. 제27항 내지 제30항 또는 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 픽셀과 인접한 제2 픽셀의 각 쌍마다, 상기 이미지 디스플레이 층으로부터, 상기 제1 픽셀의 중심에서 상기 제1 뷰잉 윈도우의 중심까지의 라인과 상기 제2 픽셀의 중심에서 상기 제2 뷰잉 윈도우의 중심까지의 라인의 교차점까지의 거리는 상기 디스플레이의 면적에 걸쳐 변하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  34. 제31항에 있어서,
    상기 제1 픽셀로부터의 광을 전체적으로 상기 제1 뷰잉 윈도우로 전달하고 상기 제2 픽셀로부터의 광을 전체적으로 상기 제2 뷰잉 윈도우로 전달하는 시차 배리어 개구 어레이를 더 포함하며, 상기 시차 배리어는 상기 교차점에 의해 한정된 표면과 전체적으로 일치하게 위치되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 시차 배리어 개구 각각은 상기 교차점 각각에 배치되는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  36. 다중-뷰 방향 디스플레이로서,
    이미지 디스플레이 층, 시차 광학 렌즈, 및 상기 이미지 디스플레이 층 앞쪽에 배치되는 편광기를 포함하며, 상기 디스플레이는 상기 편광기 상에 배치된 편광-감응 산란막을 더 포함하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  37. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 층의 앞쪽에 배치된 편광기를 더 포함하며, 상기 디스플레이는 상기 편광기 상에 배치되는 편광-감응 산란막을 더 포함하는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  38. 제36항 또는 제37항에 있어서,
    상기 편광-감응 산란막은 상기 편광기에 의해 통과되는 편광 상태를 갖는 광은 사실상 산란시키지 않는 다중-뷰 방향 디스플레이.
  39. 제36항 또는 제37항에 있어서,
    상기 편광기는 선형 편광기인 다중-뷰 방향 디스플레이.
  40. 제1항, 제12항 또는 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이 층은 액정 디스플레이 층인 다중-뷰 방향 디스플레이.
  41. 제1항, 제12항 또는 제27항 중 어느 한 항에 따른 다중-뷰 방향 디스플레이를 포함하는 입체화상(autostereoscopic) 디스플레이 장치.
  42. 제1항, 제12항 또는 제27항 중 어느 한 항에 따른 다중-뷰 방향 디스플레이를 포함하는 이중-뷰 디스플레이 장치.
KR1020087002413A 2005-07-08 2006-07-07 다중-뷰 방향 디스플레이와, 이를 포함한 입체화상디스플레이 장치 및 이중-뷰 디스플레이 장치 KR100955987B1 (ko)

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