KR100840818B1

KR100840818B1 - 멀티 뷰 방향 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR100840818B1
Application number: KR1020040068580A
Authority: KR
Inventors: 매써조나단; 몽고메리데이비드제이.; 윈로우로버트; 보어힐그랜트; 베레트닐더블유.
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2003-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2008-06-23
Also published as: KR20050021973A; JP4367775B2; JP2005078078A; US7580186B2; CN1306316C; US20050111100A1; GB0320367D0; CN1591088A; GB2405519A

Abstract

멀티 뷰 방향 디스플레이 장치는 제1 및 제2 이미지를 디스플레이면에 걸쳐 입체 멀티플렉싱된 방식으로 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함한다. 상기 장치는 상기 제1 및 제2 이미지로부터의 빛을 상이한 뷰잉 방향으로 향하게 하는 방향성 디스플레이 장치 서브-시스템으로서 작용하도록 렌티큘러 스크린과 같은 시차 광학체와 협력한다. 광학 시스템으로서, 예를 들면 발산 소자들의 렌티큘러 스크린을 포함하는 광학 시스템은 예를 들면 각도 간격을 벌리기 위해 뷰잉 각도 방향의 각도 간격을 변화시킨다.

시차 광학체, 각도 간격, 프리즘, 쐐기부, 평탄 비경사부, 복굴절성 재료층, 편광 스위치

Description

멀티 뷰 방향 디스플레이 장치{A MULTIPLE-VIEW DIRECTIONAL DISPLAY}

도1은 공지된 형태의 전방 배리어 복합시차지각 3D 디스플레이의 개략적 수평 단면도.

도2는 도1에 도시된 형태의 디스플레이를 갖는 시점 교정되지 않은 뷰잉 영역의 형성에 대한 개략 도시도.

도3은 시점 교정의 이용을 개략 도시한 도면.

도4는 공지된 형태의 후방 시차 배리어 복합시차지각 디스플레이의 개략 수평 단면도.

도5 내지 도7은 공지된 형태의 디스플레이의 개략 평면도.

도8은 본 발명의 일 실시예를 구성하는 멀티 뷰 방향 디스플레이의 자동차 용도의 두 가지 예의 개략 도시도.

도9a 내지 도19c는 본 발명의 실시예들을 구성하는 멀티 뷰 방향 디스플레이의 개략 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40: 디스플레이 43: SLM

44, 45: 렌즈 어레이 50: 액정 층

52: 복굴절성 재료 층 53: 편광 스위치

54, 55: 편광기 60, 61: 필터

65: 쐐기부 66: 평탄 비경사부

67, 69: 픽셀 75: 패널

본 비공개 출원(nonprovisional application)은 미국 35 U.S.C. §119(a)에 의거하여 2003년 8월 30일 출원된 영국 특허 출원 제0320367.6호를 우선권 주장하며, 상기 우선권의 전체 내용은 본 명세서에서 참고로 포함된다.

본 발명은 각각의 이미지를 다른 방향에서 볼 수 있도록 둘 이상의 이미지를 디스플레이하는 멀티 뷰 방향 디스플레이에 관한 것이다. 따라서, 다른 방향에서 디스플레이를 보는 둘 이상의 관찰자는 서로 다른 이미지를 볼 것이다. 그러한 디스플레이는 예를 들어 복합시차지각 디스플레이 또는 2 방향 디스플레이로서 사용될 수 있다.

수년 동안 종래의 디스플레이 장치들은 여러 사용자에 의해 동시에 볼 수 있도록 설계되어 왔다. 장치의 디스플레이 특성은 뷰어(viewer)가 디스플레이 장치에 대해 상이한 각도에서 동일한 양질의 이미지를 볼 수 있도록 만들어진다. 이는 여러 사용자가 예를 들면 공항 및 철도역에서의 출발 정보 같은 디스플레이로부터 동일한 정보를 필요로 하는 경우에 효과적이다. 그러나, 각각의 사용자들이 동일 디스플레이로부터 상이한 정보를 볼 수 있도록 하는 것이 바람직한 경우도 많이 있다. 예를 들면, 자동차에서 운전자는 위성 내비게이션 데이터를 보고 싶어할 수 있지만 승객은 영화를 보고 싶어할 수 있다. 이러한 상충되는 요구사항은 두 개의 개별적인 디스플레이 장치를 제공함으로써 충족될 수 있지만, 이는 과도한 공간을 차지할 것이며 비용을 증대시킬 것이다. 또한, 상기 예에서 두 개의 개별 디스플레이 장치가 사용된다면, 운전자는 자신의 머리를 움직일 경우 승객의 화면을 볼 수 있을 것이고, 이는 운전자의 주의를 흩어놓을 것이다. 다른 예로서, 2인용 이상의 컴퓨터 게임에서의 각각의 플레이어는 그 자신만의 시각으로 게임을 보고 싶어한다. 이는 오늘날 각각의 플레이어가 자신만의 시각으로 개별 화면을 바라보도록 개별적인 디스플레이 화면에서 게임을 보게 함으로써 이루어진다. 그러나, 각각의 플레이어에게 개별적인 디스플레이 화면을 제공하는 것은 많은 공간을 차지하며, 휴대용 게임에서는 실제적이지 않다.

이러한 문제들을 해결하기 위해, 멀티 뷰 방향(multiple-view directional) 디스플레이가 개발되어 왔다. 멀티 뷰 방향 디스플레이의 한가지 용도는 '2 방향(dual-view) 디스플레이'이며, 이는 둘 이상의 다른 이미지를 동시에 디스플레이할 수 있고 각각의 이미지는 특정 방향에서만 볼 수 있어서 한 방향으로 디스플레이 장치를 바라보는 관찰자는 하나의 이미지를 보게 될 것이고 다른 방향으로부터 디스플레이 장치를 바라보는 관찰자는 다른 이미지를 보게 될 것이다. 둘 이상의 사용자에게 다른 이미지들을 보여줄 수 있는 디스플레이는 둘 이상의 개별 디스플레이 장치를 사용하는 것에 비하여 공간 및 비용 측면에서 상당한 절약을 제공한다.

멀티 뷰 방향 디스플레이의 가능한 용도는 앞서 기술되었지만, 다른 많은 용도가 있다. 예를 들면, 각각의 승객에게 고유한 개별 기내 오락 프로그램이 제공되는 항공기에서 사용될 수 있다. 오늘날 각각의 승객은 통상 앞줄 좌석의 뒷면에 개별 디스플레이 장치를 갖는다. 멀티 뷰 방향 디스플레이를 사용하게 되면 하나의 디스플레이가 둘 이상의 승객에게 서비스를 제공할 수 있으며 각각의 승객은 그 자신만의 영화를 선택할 수 있게 된다.

멀티 뷰 방향 디스플레이의 다른 장점은 사용자들이 상호간의 시선으로부터 독립될 수 있다는 것이다. 이는 상기 컴퓨터 게임의 예에서 뿐 아니라 자동 예금 인출 및 예입기(ATM)를 사용하는 경우와 같이 뱅킹 또는 영업 거래와 같이 보안을 요하는 용도에서 바람직하다.

멀티 뷰 방향 디스플레이의 다른 용도는 3차원 디스플레이의 제조이다. 정상 시각(vision)에서, 사람의 두 눈은 안면 상에서의 상이한 위치로 인하여 상이한 시선으로 세상을 바라보게 된다. 이들 두 시선은 이후 뇌에 의해, 화면에 있는 다양한 물체들까지의 거리를 재는데 사용된다. 3차원 이미지를 효과적으로 디스플레이하는 디스플레이를 만들기 위해서는 이 상황을 재구성하여 소위 "양안시차적(stereoscopic) 이미지 쌍"을 관찰자의 각 눈에 하나씩 공급할 필요가 있다.

3차원 디스플레이는 양쪽 눈에 다른 뷰(different views)를 제공하기 위해 사용되는 방법에 따라서 두 가지 형태로 분류된다. 입체적 디스플레이는 통상 넓은 뷰잉(viewing) 면적에 걸쳐서 입체적 이미지 쌍을 이루는 양 이미지를 디스플레이한다. 상기 뷰의 각각은 예를 들면, 디스플레이의 컬러, 편광 상태, 또는 시간 에 따라 인코딩된다. 사용자는 이들 뷰를 분리하고 각각의 눈이 그 원하는 뷰 만을 보게 해주는 안경 필터 시스템을 착용해야 한다.

복합시차지각 디스플레이는 상이한 방향에 있는 우안 뷰 및 좌안 뷰를 디스플레이하여, 각각의 뷰가 공간의 형성된 영역으로부터만 보여진다. 디스플레이의 능동 영역 전체를 가로질러 볼 수 있는 하나의 이미지가 있는 공간 영역은 "뷰잉 윈도우"로 언급된다. 관찰자가 그 좌안이 양안시차적 상의 좌안용 뷰잉 윈도우에 있도록 위치되고 그 우안이 상기 쌍의 우안 이미지용 뷰잉 윈도우에 있다면, 정확한 뷰가 관찰자의 각각의 눈에 보여질 수 있어서, 3차원 이미지를 느낄 수 있다. 복합시차지각 디스플레이장치는 관찰자에게 끼워지는 어떠한 뷰잉 보조물도 필요치 않다.

복합시차지각(autostereoscopic) 디스플레이는 원리적으로 2 방향 디스플레이와 유사하다. 그러나, 복합시차지각 디스플레이 상에 디스플레이되는 두 개의 이미지는 양안시차적 이미지 쌍의 좌안 이미지와 우안 이미지이며, 따라서 서로 독립적이지 않다. 또한, 이들 두 이미지는 하나의 이미지가 관찰자의 각 눈에 보일 수 있도록 단일 관찰자에게 볼 수 있게 디스플레이된다.

평탄 패널(flat panel) 복합시차지각 디스플레이에 있어서, 뷰잉 윈도우(viewing window)의 형성은 통상 복합시차지각 디스플레이의 이미지 디스플레이 유닛의 화소(또는 "픽셀")와, 일반적으로 시차 광학체(parallax optic)로 지칭되는 광학 소자의 조합으로 인해 이루어진다. 시차 광학체의 예는 시차 배리어이며, 이는 불투과 영역에 의해 분리되는 슬릿 형태의 투과 영역을 갖는 스크린이다. 이 스크린은 복합시차지각 디스플레이를 형성하도록 2차원적 화소 어레이를 갖는 입체 광 변조기(SLM: spatial light modulator)의 전방 또는 후방에 설정될 수 있다.

도1은 종래의 멀티 뷰 방향 디스플레이, 이 경우는 복합시차지각 디스플레이의 평면도이다. 상기 방향성 디스플레이(1)는 화상 디스플레이 장치를 구성하는 입체 광 변조기(SLM)(4)와, 시차 배리어(5)를 포함한다. 도1의 SLM은 능동 매트릭스 박막 트랜지스터(TFT) 기판(6), 대향 기판(7), 및 상기 기판과 대향 기판 사이에 배치되는 액정 층(8)을 갖는 액정 디스플레이 장치(LCD) 형태이다. 상기 SLM은 다수의 독립적으로 접근가능한 화소를 한정하는 어드레싱 전극(도시되지 않음)을 구비하며, 또한 액정 층을 정렬하기 위한 정렬 층(도시되지 않음)을 구비한다. 각각의 기판(6, 7)의 외표면 상에는 뷰잉 각도 개선 막(9)과 선형 편광기(10)가 제공된다. 백라이트(도시되지 않음)로부터 조명(11)이 공급된다.

상기 시차 배리어(5)는 기판(12)을 포함하며, 상기 기판은 SLM(4) 근처의 그 표면에 시차 배리어 개구 어레이(13)를 갖는다. 이 개구 어레이는 수직 연장(즉, 도1에서 지면의 평면 속으로 연장)되고 불투과 부분(14)에 의해 분리되는 투과 개구(15)를 포함한다. 상기 시차 배리어 기판(12)의 (디스플레이(1)의 출력 표면을 형성하는) 대향 표면에는 반사방지(AR: anti-reflection) 코팅(16)이 형성된다.

상기 SLM(4)의 픽셀들은 행과 열(rows and columns)로 배열되며, 열은 도1에서 지면 속으로 연장된다. 행 또는 수평 방향으로의 픽셀 피치(하나의 픽셀의 중심으로부터 인접 픽셀의 중심까지의 거리)는 p이다. 개구 어레이(13)의 수직 연장되는 투과 슬릿(15)의 폭은 2w이며, 투과 슬릿(15)의 수평 피치는 b이다. 배리어 개구 어레이(13)의 평면은 액정 층(8)의 평면으로부터 거리 s만큼 이격되어 있다.

SLM(4)에 적절한 신호를 공급하여 좌안 이미지와 우안 이미지를 디스플레이하기 위한 구동 장치(20)가 제공된다. 특히, 이들 이미지는 SLM(4)상의 교호적인 픽셀 열에서 입체적으로 멀티플렉싱된다.

사용 시에, 디스플레이(1)는 좌안 이미지와 우안 이미지를 형성하며, 좌안과 우안이 좌안 뷰잉 윈도우(2) 및 우안 뷰잉 윈도우(3)와 각각 일치하도록 머리를 위치시키는 관찰자는 3차원 이미지를 볼 수 있다. 상기 좌안 및 우안 뷰잉 윈도우(2, 3)는 윈도우 평면(17)에서 디스플레이로부터 소정 뷰잉 거리에 형성된다. 상기 윈도우 평면은 개구 어레이(13)의 평면으로부터 거리 r₀ 만큼 이격되어 있다. 상기 윈도우(2, 3)는 윈도우 평면에서 인접하고 있으며, 사람의 양안 사이의 평균 간격에 대응하는 피치(e)를 갖는다. 디스플레이의 법선축으로부터 각 윈도우(10, 11)의 중심까지의 절반 각도는 α이다.

시차 배리어(5)에서의 슬릿(15)의 피치는 픽셀의 열 그룹(groups of columns)이 시차 배리어의 특정 슬릿과 연관되도록 SLM(4)의 픽셀 피치의 정수배에 가깝게 선택된다. 도1은 SLM(14)의 두 열의 픽셀이 시차 배리어의 각 투과 슬릿(15)과 연관되는 디스플레이 장치를 도시한다.

도2는 SLM(4)과 시차 배리어(5)로부터 생성되는 빛의 각도 영역(angular zones)을 도시하며, 여기에서 시차 배리어는 픽셀 열 피치(column pitch)의 정확한 정수배의 피치를 갖는다. 이 경우에, 상기 각도 영역은 디스플레이 패널 표면 혼 합부에서의 상이한 위치에서 나오며, 이미지1 또는 이미지2(여기에서 '이미지1'과 '이미지2'는 SLM(4)에 의해 디스플레이되는 두 이미지를 나타냄)에 대한 순수 뷰 영역은 존재하지 않는다. 이를 해결하기 위해, 시차 배리어의 피치는 픽셀 열 피치의 정수배 보다 약간 작도록 약간 감소되는 것이 바람직하다. 그 결과, 각도 영역들은 디스플레이 전방의 소정 평면("윈도우 평면")에 수렴된다. 이는 시점 교정으로 공지되어 있으며, 첨부도면중, SLM(4)과 교정된 시차 배리어(5')에 의해 생성된 이미지 영역을 도시하는 도3에 도시되어 있다. 상기 뷰잉 영역은 이런 식으로 생성되었을 때 평면도시에서 대략 방패모양을 갖는다.

도4는 다른 종래의 멀티 뷰 방향 디스플레이 장치(1')의 평면도이다. 이는 시차 배리어(5)가 백라이트와 SLM(4) 사이에 있도록 SLM(4) 뒤에 배치되는 점을 제외하고는 도1의 디스플레이 장치(1)와 대체로 일치한다. 이 장치는 시차 배리어가 관찰자에게 덜 보여질 수 있으며 디스플레이의 픽셀이 장치의 전방에 보다 가깝게 위치한다는 장점을 가질 수 있다. 또한, 도1 및 도4는 각각 백라이트에 의해 조명되는 투과성 디스플레이 장치를 도시하지만, (밝은 상태에서) 주변 조명을 이용하는 반사 장치가 공지되어 있다. 반투과 장치의 경우에는 도4의 후방 시차 배리어가 주변 조명을 전혀 흡수하지 않을 것이다. 이는 디스플레이가 반사광을 사용하는 2차원 모드를 가질 때 장점이 된다.

도1 및 도4의 디스플레이 장치에서는 시차 배리어가 시차 광학체로서 사용된다. 다른 형태의 시차 광학체가 공지되어 있다. 예를 들면, 인터레이싱된(interlaced) 이미지를 상이한 방향으로 향하게 하기 위한 렌티큘러(lenticular) 렌즈 어레이가 사용됨으로써, 각각 다른 방향으로 보여지는 둘 이상의 이미지를 형성하거나 양안시차적 이미지 쌍을 형성할 수 있다.

홀로그래피 방식의 이미지 분할 방법이 공지되어 있으나, 실제로 이 방법은 뷰잉 각도 문제, 슈도스코픽(pseudoscopic) 영역, 및 이미지의 용이한 제어의 부족함 등의 결점을 안고 있다.

다른 형태의 시차 광학체는 미세 편광기 디스플레이이며, 이는 편광된 방향성 빛의 소스, 및 SLM의 픽셀과 정렬된 패터닝된 고정밀 미세 편광기 소자를 사용한다. 이러한 디스플레이는 고품질 윈도우 이미지의 가능성, 콤팩트한 장치, 및 2D 디스플레이 모드와 3D 디스플레이 모드 사이에서의 전환 능력을 제공한다. 시차 광학체로서 미세 편광기 디스플레이를 사용할 때의 주된 요건은 SLM에 미세 편광기 소자들이 합체될 때 시차 문제를 회피할 필요성이다.

컬러 디스플레이가 요구되는 경우에, SLM(4)의 각 픽셀에는 대체로 3원색중 하나와 연관된 필터가 주어진다. 각각 상이한 컬러 필터를 갖는 세 가지 픽셀의 그룹을 제어함으로써, 많은 가시적 컬러이 만들어질 수 있다. 복합시차지각 디스플레이에서, 양안시차 이미지 채널의 각각은 균형잡힌 컬러 출력을 위해 충분한 컬러 필터를 구비해야 한다. 많은 SLM은 제조의 용이함으로 인해 수직 열(column)로 배치되는 컬러 필터를 구비하며, 따라서 주어진 열에서의 모든 픽셀들은 그와 연관된 동일한 컬러 필터를 갖는다. 세 열의 픽셀이 시차 광학체의 각 슬릿이나 소형 렌즈와 연관된 상태로 시차 광학체가 그러한 SLM상에 배치되면, 각각의 뷰잉 영역은 단일 컬러의 픽셀들만을 볼 수 있다. 이러한 상황을 방지하기 위해서는 컬러 필터 레이아웃에 주의를 기울여야 한다. 적절한 컬러 필터 레이아웃의 다른 세부사항은 EP-A-0 752 610에 개시되어 있다.

도1 및 도4에 도시된 것과 같은 방향성 디스플레이 장치에서의 시차 광학체의 기능은 SLM(4)을 통해 전달된 빛을 특정 출력 각도로 억제하는 것이다. 이러한 억제는 시차 광학체의 주어진 소자(예를 들면 투과 슬릿)의 뒤에서 픽셀 열 각각의 뷰 각도를 형성한다. 각 픽셀의 뷰의 각도 범위는 픽셀 피치(p), 픽셀의 평면과 시차 광학체의 평면 사이의 간격(s), 및 픽셀의 평면과 시차 광학체의 평면[도1의 디스플레이에서는 기판(7)] 사이의 재료의 굴절율(n)에 의해 결정된다. 에이치 야마모토(H Yamamoto) 등은 "시차 배리어를 이용한 양안시차식 풀-컬러 LED 디스플레이의 최적 파라미터 및 뷰잉 영역", IEICE Trans. Electron., vol. E83-C, No.10, p1632(2000)에서, 복합시차지각 디스플레이에서의 이미지들 사이의 각도 간격은 디스플레이 픽셀과 시차 배리어 사이의 거리에 종속됨을 보여준다.

도1 또는 도4의 절반 각도 α는 다음 식으로 나타난다:

기존의 여러가지 멀티 뷰 방향 디스플레이가 갖는 한가지 문제점은 두 이미지 사이의 각도 간격이 너무 작다는 점이다. 원칙적으로, 뷰잉 윈도우 사이의 각도 2α는 픽셀 피치(p)를 증가시키거나, 시차 광학체와 픽셀 사이의 간격(s)을 감소시키거나, 기판의 굴절율(n)을 증가시킴으로써 증가될 수 있다.

공동 계류중인 영국 특허원 제0315171.9호는 멀티 뷰 방향 디스플레이의 뷰 잉 윈도우 사이에 보다 큰 각도 간격을 제공하는 표준 시차 배리어와 함께 사용하기 위한 신규 픽셀 구조체를 개시하고 있다. 그러나, 표준 픽셀 구조체를 멀티 뷰 방향 디스플레이에서 사용할 수 있는 것이 바람직할 수 있다.

공동 계류중인 영국 특허원 제0306516.6호 및 제0315170.1호는 픽셀의 유효 피치를 증가시킴으로써 멀티 뷰 방향 디스플레이의 뷰잉 윈도우 사이의 각도 간격을 증가시키는 것을 제안하고 있다.

EP 1089115는 영사 용도로 특수 고안된 반사 디스플레이에 입사되는 뷰잉 각도를 개선하기 위한 외부 마이크로렌즈의 사용을 개시하고 있다.

첨부도면중 도5는 EP 0656555에 개시된 형태의 복합시차지각 디스플레이를 도시하고 있다. 이 디스플레이는 디스플레이(21, 22)에 의해 생성된 이미지들이 빔 조합기(combiner)(23)에 의해 조합되어 영사 렌즈(24)에 공급되는 "빔 조합기" 형태이다. 뷰잉 각도 간격을 확대시키기 위해 더블 렌티큘러 스크린 각도 확대기(25)가 사용되었다. 상기 확대기(25)는 영사되는 이미지의 뷰잉 각도 간격을 변화시키기 위해 초점 길이가 다른 두 개의 렌티큘러 스크린 또는 시트를 포함한다. 상기 확대기(25)의 광학체 내에 실제 이미지가 형성된다. 또한, 이는 상기 확대기의 렌즈가 디스플레이(21, 22)에 있는 각 LCD의 전체를 재영사(re-image)해야 하기 때문에, 확대기(25)의 렌즈는 디스플레이의 잔여부로부터 비교적 멀어야 한다.

EP 0597629는 첨부도면중 도6a 및 6b에 도시된 바와 같이 "하이브리드 샌드위치(26)"로서 공지된 것을 형성하기 위해 두 개의 렌티큘러 렌즈 어레이(LS1, LS2)를 사용하는 복합시차지각 디스플레이를 개시하고 있다. 전환된 조명 장치 (27) 형태의 제어가능한 광원 어레이는 SLM(28)을, 도6b에 도시된 바와 같이 직접 조명하거나, 도6a에 도시된 바와 같이 제1 어레이(LS1)를 통해서 조명한다. 각각의 렌티큘은 SLM(28)의 각 픽셀 열과 연관되어 있으며, 상기 열을 통해서 빛을 확산기(29) 상에 포커싱시킨다. 상이한 뷰들은 이후 어레이(LS2)에 의해서 효과적으로 분리되며, 상기 어레이는 도시된 예에서는 각각의 인접한 쌍의 픽셀 열에 대해 하나의 렌티큘을 갖는다. 상기 어레이(LS2)는 확산기(29)에 형성된 이미지를 디스플레이의 윈도우 평면에 있는 뷰 위치(30)에 재영사하는 것이 효과적이다.

도7은 야마모토(Yamamoto) 등에 의한 "풀 컬러 LED 패널을 이용한 렌티큘러 양안시차 디스플레이의 두께 감소", Proc Spie, vol. 4660, 2002, pp236에 개시된 형태의 복합시차지각 디스플레이를 도시한다. 상기 디스플레이는 매우 큰 "포스터" 크기의 발광 다이오드(LED) 패널(31)을 포함한다. 패널(31)과 뷰어 사이에는 제1 및 제2 렌티큘러 시트(32, 33) 형태의 두 렌즈 어레이가 배치된다. 상기 디스플레이는 비교적 큰 픽셀 피치와 긴 뷰잉 거리를 갖는다. 뷰잉 각도 간격을 감소시키기 위해, 제1 렌티큘러 시트(32)는 패널(31)의 픽셀들을 영사하고 훨씬 좁은 피치로 축소시켜 제2 렌티큘러 시트(33)로부터 보다 작은 뷰 각도 간격을 제공한다. 상기 렌티큘러 시트(32, 33)의 초점 길이는 제1 렌티큘러 시트(32)가 패널(31)을 제1 및 제2 시트 사이의 영역에 포커싱시키도록 되어있다. 제2 시트(33)는 이후 패널을 뷰잉 평면(34)에 재영사한다.

WO 0301542는 렌티큘러 렌즈를 사용하여 2D 내지 3D 전환가능한 액정 디스플레이 패널을 제공하기 위한 배치를 개시하고 있다.

슈베르트너(Schwerdtner) 등에 의한 "드레스덴 3D 디스플레이(D4 D)", SPIE, vol. 3295, pp203, 1998은 복합시차지각 3D 디스플레이에서의 프리즘 구조체 사용을 개시하고 있다. 상기 프리즘 구조체는 이 디스플레이의 뷰잉 윈도우를 생성한다.

또한, US 5774262는 복합시차지각 3D 디스플레이를 형성하기 위한 프리즘 구조체의 사용을 개시하고 있다. 이 디스플레이는 조준(collimated) 광 소스의 사용을 필요로 한다. 개별 프리즘은 픽셀과 정렬되며, 또한 디스플레이 장치의 뷰잉 윈도우를 생성하는데 사용된다.

WO 9827451은 복합시차지각 3D 디스플레이 장치에서의 관찰자 추적(observer tracking) 시스템을 개시하고 있다. 추적은 시차 배리어 및 프리즘 구조체 형태의 고정 시차 광학체에 대해 픽셀을 이동시킴으로써 수행된다. 뷰잉 윈도우를 생성하기 위해 배리어와 프리즘의 조합이 사용된다.

사사가와(Sasagawa) 등에 의한 "P-51: 양안시차방식 LCD용의 듀얼 방향성 백라이트", 미츠비시 일렉트릭 코포레이션, SID 2003 Digest, pp399는 두 개의 광원을 갖는 방향성 백라이트를 개시하고 있다. 두 광원중 하나의 광원은 좌안 이미지를 조명하며, 다른 광원은 시간-순서적인(time-sequential) 풀 해상도 3D 디스플레이에서 우안 이미지를 조명한다. 프리즘 구조체는 렌티큘러 렌즈와 조합하여 +60 및 -60 방향에서 빛을 수용하여 이를 다시 +10 및 -10 방향으로 보낸다. 이 디스플레이에서는 시차 광학체가 전혀 사용되지 않는다.

WO 03/015424는 다양한 3D 또는 멀티 뷰 방향 디스플레이의 부분을 형성하는 광학 전환 장치를 개시한다. 각각의 경우에, 디스플레이의 광학 전환 부분은 디스플레이의 시차 광학체를 형성하는 수동 복굴절성 렌즈 어레이이다. 빛의 어떤 편광이 출력되는지를 선택하는 장치에 의해 디스플레이 장치는 멀티 뷰 모드와 2D 또는 비방향성 모드 사이에서 전환될 수 있다.

본 발명에 따르면, 입체적으로 멀티플렉싱된 제1 및 제2 이미지를 디스플레이하도록 배치되는 디스플레이 장치와, 상기 장치와 협력하여 상기 제1 및 제2 이미지로부터의 빛을 제1 각도 간격으로 각각 제1 및 제2 방향으로 향하게 하도록 배치되는 시차 광학체, 및 상기 제1 및 제2 방향으로부터의 빛을 수용하여 상기 빛을 상기 제1 각도 간격과 상이한 제2 각도 간격으로 각각 제1 및 제2 뷰잉 방향으로 향하게 하기 위한 광학 시스템을 포함하며, 상기 시차 광학체와 상기 광학 시스템은 상기 디스플레이 전방의 디스플레이 뷰잉 거리 또는 그 근처에만 실제 이미지를 형성하도록 배치되는 멀티 뷰 방향 디스플레이가 제공된다.

상기 제2 각도 간격은 상기 제1 각도 간격보다 클 수 있다.

상기 광학 시스템은 광학 소자들의 어레이를 포함할 수 있다. 상기 소자들의 각각은 비대칭적일 수 있다. 상기 소자들의 각각은 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 각각 발산(diverging) 렌즈일 수 있다. 상기 렌즈 어레이는 상기 시차 광학체와 조합될 수 있다. 상기 광학 시스템은 수렴(converging) 렌즈들로 이루어진 추가 렌즈 어레이를 포함할 수 있다.

상기 소자들의 각각은 프리즘을 포함할 수 있다.

상기 소자들의 각각은 쐐기부 및 평탄 비경사 영역을 포함할 수 있다.

상기 어레이는 그 굴절율이 제어될 수 있는 재료로 이루어진 제1층의 매칭 표면과 접촉하는 비평탄 표면을 가질 수 있다. 상기 제1층은 어레이의 굴절율을 포함하는 제어가능한 범위의 굴절율을 가질 수 있다. 상기 제1층의 재료는 액정 재료일 수 있다.

상기 어레이는 복굴절성 재료로 이루어진 제2층의 매칭 표면과 접촉하는 비평탄 표면을 가질 수 있다. 복굴절성 재료의 굴절율중 하나의 굴절율은 상기 어레이의 굴절율과 실질적으로 동일할 수 있다. 복굴절성 재료는 중합 액정(polymerised liquid crystal)일 수 있다. 상기 디스플레이는 제2층을 통과하는 빛의 편광을 선택적으로 전환하기 위한 편광 스위치를 포함할 수 있다.

상기 장치는 액정 장치를 포함할 수 있다.

상기 디스플레이는 멀티플렉싱된 제1 및 제2 이미지를 디스플레이하도록 상기 장치를 구동하기 위한 구동 장치를 포함할 수 있다.

따라서, 각도 간격이 쉽게 제어 또는 선택될 수 있는 다중 뷰 디스플레이를 제공할 수 있다. 상기 디스플레이 장치와 시차 광학체는 멀티 뷰 방향 디스플레이를, 전술한 바와 같이 결정된 뷰잉 각도 간격을 갖는 서브-시스템으로서 형성하며, 광학 시스템의 파라미터는 뷰잉 각도 간격을 디스플레이에 필요한 간격으로 변경하도록 선택될 수 있다. 상기 서브 시스템이 표준화되어 상이한 뷰잉 각도 간격이 요구되는 광범위한 용도에서 사용될 수 있도록, 상기 광학 시스템은 별도의 구성요소로서 제조될 수 있다. 따라서, 소망 뷰잉 각도 간격을 달성하기 위해서는 적절 한 광학 시스템을 추가하거나 부착하는 것만이 필요하다. 디스플레이의 설치 도중에, 광학 시스템은 소망 뷰잉 각도 간격 및 소망 뷰잉 각도를 달성하기 위해 예를 들어 디스플레이 장치 및 시차 광학체에 대한 그 위치와 관련하여 조정될 수 있다. 광학 시스템은 예를 들어 뷰어가 이미지를 가능한 뷰잉 위치 범위 내에서 자신에게 향하도록 조정할 수 있도록, 뷰잉 각도 간격 및 뷰잉 방향을 변화시키도록 조정될 수 있다.

뷰잉 각도 간격은 증가 또는 감소될 수 있다. 뷰잉 각도 간격이 증가되면, 디스플레이되는 이미지의 밝기가 증가되며, 이렇게 되면 시차 광학체와 디스플레이 장치 사이에서 비교적 큰 간격의 사용이 가능해진다.

실시예

도8은 비교적 협폭의 차량(41)과 비교적 광폭의 화물차(42)에서의 디스플레이(40) 설치를 도시한다. 멀티 뷰 방향 디스플레이는 2 방향(dual view) 형태이며, 좌측 뷰어(viewer) 이미지(L)와 우측 뷰어 이미지(R)의 인터레이싱된 수직 스트립을 디스플레이하는 교호적인 픽셀 칼럼을 갖는 액정 장치(LCD)(43)를 포함하는 것으로 개략 도시되어 있다. 렌티큘러 스크린(44) 형태의 시차 광학체는 상기 LCD(43)의 픽셀 평면으로부터 LCD 기판 및 관련 층들의 두께만큼 이격되어 있으며, 본 예에서 상기 두께는 대략 0.7㎜이다. 상기 디스플레이는 전방 시차 광학체 형태이지만, 후술되는 모든 실시예에서와 같이 후방 시차 광학체 형태일 수도 있다.

상기 렌티큘러 스크린(44)의 전방에는 광학 시스템(45)이 배치되고, 이 광학 시스템은 평요(平凹; plano-concave) 렌즈 형태의 발산 렌즈의 어레이를 포함하며, 렌티큘러 스크린(44)의 렌즈는 평철(平凸; plano-convex) 렌즈이다. LCD(43)와 렌티큘러 스크린(44)의 조합이 방향성 디스플레이 서브-시스템을 형성하며, 이 서브-시스템은 좌측 뷰 및 우측 뷰로부터의 빛을, LCD(43) 및 렌티큘러 스크린(44)의 파라미터에 의해 결정되는 각도 간격을 갖는 각각의 상이한 방향으로 향하게 한다. 특히, 이 서브-시스템으로부터의 뷰잉 방향들 사이의 각도 간격은 비교적 작으며, 각각의 뷰가 운전자(46) 및 앞좌석 승객(47)에게 보여질 수 있기 위해 필요한 것보다 작다. 발산 광학체 또는 렌즈 형태의 광학 시스템(45)은 뷰잉 방향 사이의 각도 간격을 본 예에서 40도로 도시된 값으로 증가시키며, 따라서 운전자(46)와 승객(47)은 자신이 의도하는 뷰는 볼 수 있지만, 다른 뷰는 실질적으로 볼 수 없다.

광폭 화물차(42)의 경우에는 보다 넓은 뷰잉 각도 간격이 요구된다. 이를 달성하기 위해서, 동일한 디스플레이 서브-시스템이 상이한 또는 상이하게 배치되는 광학 시스템(45)과 함께 사용되어 본 예에서 화물차(42)에서의 운전자(46)와 승객(47)의 위치에 의해 요구되는 80도의 뷰잉 각도 간격을 제공한다.

편의를 위해, LCD(43) 및 시차 광학체(44)를 포함하는 디스플레이 서브-시스템은 상이한 뷰잉 각도 간격을 요구하는 광범위한 용도에 사용하기 위한 표준 아이템으로서 제조될 수 있다. 설치 중에, 각각의 디스플레이는 이후 적절한 광학 시스템(45)의 설치 및/또는 광학 시스템의 위치결정에 의해 원하는 뷰잉 각도 간격을 제공하도록 개조되거나 배열된다. 따라서 상이한 뷰잉 각도 간격을 갖는 광범위한 완전한 디스플레이를 제조할 필요가 없다.

도9a는 도8에 도시된 형태의 2 방향 디스플레이를 도시하며, 이는 LCD(43), 렌티큘러 스크린 형태의 시차(parallax) 렌즈 어레이(44), 및 "추가" 렌즈 어레이(45) 형태의 광학 시스템을 포함한다. 상기 어레이(44)의 렌즈는 LCD(43)를 어레이(45) 외부에 포커싱하며, 렌즈 어레이(44, 45)의 조합은 뷰어가 위치되어야 하는 디스플레이 전방의 평면인, 디스플레이의 뷰잉 평면 또는 그 근처에 LCD의 실제 이미지를 형성한다. 따라서, SLM의 픽셀 평면은 디스플레이 전방의 사용자 평면에 실질적으로 포커싱된다. 뷰잉 각도 간격의 증가는 렌즈 어레이(44, 45)의 초점 길이 및 그 사이의 간격에 종속적이다. 이들 파라미터는 따라서 소망하는 뷰잉 각도 간격과 디스플레이(40)로부터의 소망하는 사용자 뷰잉 거리를 달성하도록 선택된다.

어레이(45)의 렌즈의 피치는 렌즈 어레이(44)에 의해 형성되는 시차 광학체의 피치와 실질적으로 동일한 방식으로 최적화될 수 있으며, 상기 시차 광학체는 대안적으로 시차 배리어(parallax barrier) 또는 임의의 기타 적절한 시차 광학체일 수 있다. 이는 양호한 뷰잉 윈도우의 형성을 달성하기 위해 요구된다. 도시된 실시예에서, 상기 어레이(45)의 각각의 렌즈는 어레이(44)의 각각의 렌즈와 연관되어 있지만, 이는 필수적인 것은 아니며 다른 배치가 사용될 수 있다.

도9b에 도시된 디스플레이(40)는 렌즈 어레이(44, 45)가 단일 소자 또는 시트로 조합된다는 점에서 도9a에 도시된 디스플레이와 상이하다.

도10에 도시된 디스플레이(40)는 도10의 추가 렌즈 어레이 또는 렌티큘러 스크린(45)이 평철 원통형 렌즈로 도시된 수렴 렌즈를 포함한다는 점에서 도9a에 도시된 디스플레이와 상이하다. 이 효과는 도10의 디스플레이 장치에서의 뷰잉 각도 간격을 줄이기 위한 것이다.

도11a의 디스플레이는 LCD(43)와 렌티큘러 스크린(44)을 포함하는 디스플레이 서브-시스템에 의해 형성되는 뷰잉 각도 간격을 증가시키는 동일한 효과를 얻기 위해 협력하는 두 개의 다른 렌티큘러 스크린(45a, 45b)을 광학 시스템이 포함한다는 점에서 도9a에 도시된 디스플레이와 상이하다. 상기 렌티큘러 스크린(44a, 44b)은 렌티큘러 스크린(45b)을 형성하는 수렴 렌즈 어레이와 렌티큘러 스크린(44)을 포함하는 시차 광학체 사이의 발산 소자 어레이(45a)로서 도시되어 있다. 이러한 배치는 각각의 렌즈 또는 소자의 초점 길이에 필요한 사양을 감소시킬 수 있으며, 시스템 내의 왜곡을 보다 쉽게 해소할 수 있다.

도11b에 도시된 바와 같이, 렌티큘러 스크린(45a, 45b)은 단일 소자 또는 시트(45)로 조합될 수 있다.

도12a 및 12b는 도9a에 도시된 형태의 디스플레이를 2 방향 작동 모드와 정상 모드 또는 단일 뷰 비방향성(single view non-directional) 작동 모드에서 도시하고 있다. 렌티큘러 스크린(45)의 발산 렌즈는 그 굴절율이 변화 또는 제어될 수 있는 재료의 층을 포함하는 공동에 의해, 렌티큘러 스크린(44)의 렌즈로부터 분리된다. 상기 층은 액정 층(50)으로서 도시되어 있으며, 대향 전극 및 층(50)의 굴절율을 제어하기 위해 전극을 가로질러 가변 전압을 적용하기 위한 장치와 같은 적절한 제어 수단을 구비할 수 있다.

도12a에 도시된 2 방향 작동 모드에서, 층(50)은 스크린(44, 45)의 굴절율과는 다른 굴절율을 갖도록 제어되며, 따라서 경계면에서 굴절이 발생하고 디스플레 이(40)는 전술한 바와 같이 작동된다. 도12b에 도시된 "정상" 또는 비방향성 작동 모드에서, 층(50)은 스크린(44, 45)의 굴절율과 실질적으로 동일한 굴절율을 갖도록 제어된다. 따라서, 디스플레이가 비방향성 디스플레이로서 작동하도록, 층(50)과 스크린(44, 45)의 경계면에서는 굴절이 실질적으로 발생되지 않는다. LCD 또는 입체 광 변조기(SLM)(43)에 의해 단일 이미지가 디스플레이될 수 있으며, 이는 수직 및 수평 뷰잉 각도 범위를 통해서 볼 수 있다.

층(50)의 굴절율은 2 방향 모드와 정상 모드 사이에서 전환되도록 전술한 바와 같이 두 값 사이에서 전환될 수 있다. 또한, 상기 굴절율은 렌티큘러 스크린(44, 45)의 굴절 및 굴절력을 변경시키기 위해 연속적인 범위의 값중에서 다른 별개의 값 또는 임의의 값을 갖도록 제어될 수 있다. 이는 예를 들어 상이한 뷰잉 각도, 상이한 뷰잉 각도 간격 및/또는 상이한 뷰잉 거리를 제공하도록 디스플레이(40)를 제어하는데 사용될 수 있다. 따라서, 상기 디스플레이는 다양한 뷰잉 각도 및 뷰잉 거리를 갖는 광범위한 설치에서 개선된 또는 최적의 디스플레이 품질을 제공하도록 제어될 수 있다. 뷰어 추적 시스템이 제공되면, 이는 뷰어의 위치에 따라 층(50)의 굴절율을 제어하도록 사용될 수 있다.

도13a 및 13b는 상기 층(50)이 중합 액정으로서 도시된 복굴절성 재료의 층(52)으로 대체된다는 점에서 도12a 및 12b에 도시된 것과 상이한 디스플레이(40)의 2 방향 모드 및 정상 모드를 도시한다. 또한, 편광 스위치(53) 및 편광기(54, 55)가 제공된다. 중합 액정층(52)은 이를 통과하는 빛의 제1 편광 방향에 대해 제1 굴절율을 갖고, 이는 상기 렌티큘러 스크린(44, 45)의 굴절율과 매치된다. 상기 층(52)은 직교하는 편광 방향의 빛에 대해 제2 굴절율을 갖고, 이는 스크린(44, 45)의 굴절율과 매치되지 않는다. 따라서, 제1 편광 방향을 갖는 빛은 렌즈들에 의해 후퇴되지 않으며, 따라서 디스플레이(40)는 도13b에 도시된 정상 모드의 비방향성 디스플레이로서 작용한다. 직교 편광 방향의 빛은 스크린(44, 45)의 렌즈에 의해 후퇴되며, 따라서 디스플레이(40)는 전술한 2 방향 모드로 작동한다.

편광 스위치는 편광기(55)와 함께 제1 또는 제2 편광 방향의 빛을 선택적으로 투과시키며, 따라서 2 방향 작동 모드와 정상 작동 모드 사이에서 전환되는데 사용된다. 예를 들면, 편광 스위치(53)는 직교하는 편광 방향들의 빛이 통과하는 모드 사이에서의 전환을 가능하게 하는 전극 및 제어 배치와 액정 재료를 포함할 수 있다.

편광 스위치(53)를 사용하는 2 방향 모드 및 정상 모드 사이에서의 전환은 적어도 본 실시예에서 디스플레이의 정상 블랙 액정 모드와 정상 화이트 액정 모드 사이에서의 전환 효과를 갖는다. 따라서, 모드가 전환되면, SLM(43)에 공급되는 데이터는 이를 보상하도록 역전된다.

도14에 도시된 디스플레이는 시차 광학체(44)가 44a와 같은 수직 평행 균등 이격된 슬릿들을 갖는 시차 배리어 형태이며 렌즈 어레이가 광학 시스템을 형성하는 프리즘 구조체(45)로 교체되는 점에서 도9a에 도시된 디스플레이와 상이하다. 상기 프리즘 구조체(45)는 SLM(43) 및 시차 광학체(44)를 포함하는 디스플레이 서브-시스템으로부터의 뷰잉 각도 간격을 증가시킨다. 거리 a, b, c는 예를 들어 누화(crosstalk)를 감소시키거나 최소화하고 소망의 뷰잉 각도 간격을 달성하도록 선 택되거나 최적화될 수 있다.

예를 들어 도14에 도시된 것과 동일한 기본 형태의 후방 시차 배리어 디스플레이의 경우에, 상기 프리즘 구조체(45)는 SLM(43)의 픽셀 평면에 배치될 수 있는 프레넬(Fresnel) 프리즘으로 대체될 수 있다.

도15는 프리즘 구조체(45)가 뷰잉 각도 간격을 증가시키는 대신 감소시키도록 역전된다는 점에서 도14에 도시된 것과 상이한 디스플레이 장치(40)를 도시한다. 이 실시예에서는 확산 조명이 도시되었지만, 이미지 믹싱 또는 누화를 감소시키기 위해 조준 조명이 사용될 수도 있다.

도16은 도15에 도시된 형태의 것이지만 도12a 및 12b에 도시된 형태의 능동 액정 층(50)을 구비하는 디스플레이(40)를 도시한다. 전술했듯이, 층(50)의 굴절율은 2 방향 모드와 정상 모드 사이에서 전환되도록 및/또는 뷰잉 각도 간격의 변화를 변경시키기도록 제어될 수 있다. 도16에, 층(50)의 액정을 둘러싸기 위한 기판(58)이 도시되어 있다.

도17에 도시된 디스플레이는 도15에 도시된 형태의 것이지만 도13a 및 13b에 도시된 중합 액정층(52), 편광 스위치(53) 및 편광기(54, 55)를 포함하는 형태이다. 2 방향 작동 모드와 정상 작동 모드 사이에서의 선택을 위한 도17의 디스플레이의 작동은 시차 광학체(44)가 정상 작동 모드 또는 싱글 뷰 작동 모드로 계속 작용하는 시차 배리어일 때 이 모드에서의 수평 뷰잉 각도 범위가 제한된다는 점을 제외하고는 전술한 바와 같다. 그러나, 시차 배리어(44)는 시차 배리어 모드와, 시차 배리어 구조체가 실질적으로 싱글 뷰 작동 모드에서 보다 넓은 뷰잉 각도 범 위를 허용하도록 실질적으로 비효과적이거나 비가시적일 수 있는 모드 사이에서 전환될 수 있는 형태일 수 있다.

도18에 도시된 디스플레이(40)는 도14에 도시된 것과 동일하지만, 시차 배리어 또는 광학체(44)가 슬릿에 색 필터를 갖는 형태이다. 상기 SLM(43)은 각각의 픽셀이 적색, 녹색 또는 청색과 같은 단일 컬러의 빛을 효과적으로 전달하도록 컬러 필터링을 갖는다. 상기 배리어(44)의 각 슬릿은 한 쌍의 픽셀 칼럼과 협력하며, 좌측 이미지 스트립을 디스플레이하는 픽셀(L)은 하나의 컬러이고 우측 이미지 스트립을 디스플레이하는 픽셀(R)은 다른 컬러이다. 각각의 슬릿은 좌측 이미지 픽셀(L)로부터의 빛은 통과시키고 우측 이미지 픽셀(R)로부터의 빛은 실질적으로 차단하는 필터(60), 및 우측 이미지 픽셀(R)로부터의 빛은 통과시키고 좌측 이미지 픽셀(L)로부터의 빛은 차단하는 필터(61)를 구비한다. 이러한 배치에 의하면 좌측 이미지 픽셀(L)로부터의 빛만이 실질적으로 상기 구조체(45)의 각 프리즘의 좌측 면(62)에 도달하는 것이 보장된다. 마찬가지로, 이 배치에 의하면 우측 이미지 픽셀(R)로부터의 빛만이 실질적으로 구조체(45)의 각 프리즘의 우측 면(63)에 도달하는 것이 보장된다.

도19a는 디스플레이(40) 및, 다른 형태의 광학 시스템(45)을 도시하는 바, 상기 광학 시스템은 쐐기부(65) 및 평탄 비경사부(66)를 갖는 개별 광학 소자를 포함한다. 이러한 배치에 의하면 디스플레이 표면에 대한 법선에 대하여 비대칭적인 좌측 및 우측 뷰잉 방향을 제공한다. 예를 들면, 도19a에 도시된 바와 같이, 67과 같은 픽셀은 차량 운전자용의 이미지를 디스플레이하고, 여기에서 상기 디스플레이 (40)는 운전자 용으로 의도된 이미지가 보일 수 있는 각도 범위 형태의 "운전자 윈도우(68)"를 제공하도록 설치된다. 67과 같은 픽셀로부터의 빛은 쐐기형 미세구조 층(45)의 각 소자의 평탄부(66)를 통과하고, 비발산형 굴절을 겪게 된다.

승객용으로 의도된 이미지를 디스플레이하는 69와 같은 픽셀로부터의 빛은 쐐기부 또는 구조체(65)를 통과하며, 발산형 굴절을 겪게 된다. 이는 각도 뷰잉 범위가 보다 크기 때문에 운전자 윈도우(68)보다 넓은 승객 윈도우(70)를 생성하며, 따라서 승객용으로 의도된 이미지는 보다 넓은 뷰잉 범위에서 보여질 수 있다.

도19b는 도19a에 도시된 형태의 디스플레이로서, 도12a 및 12b에 도시된 형태의 층(50)을 구비하는 디스플레이를 도시한다. 층(50)의 굴절율을 제어하기 위한 전압 제어기(72) 및 전극(71)이 도19b에 도시되어 있다. 싱글 뷰 작동 모드와 2 방향 작동 모드 사이에서의 전환 또는 뷰잉 각도 간격의 변화를 위한 디스플레이의 작동은 전술한 바와 같다.

도19c는 도19a에 도시된 것과 동일한 일반적인 형태이지만, 전술했듯이 픽셀(67, 69)을 포함하는 LCD와 시차 배리어(44) 형태의 시차 광학체가 "듀얼-뷰 패널"(75)로서 대량 제조되는 형태의 디스플레이를 도시한다. 이후 특정 적용을 위한 디스플레이의 설치 이전, 설치 도중, 설치 이후에, 패널(75)에 상이한 광학 시스템이 부착될 수 있다. 특히, 상이한 적용에서 소망의 뷰잉 각도 간격, 뷰잉 각도 및/또는 뷰잉 거리를 달성하기 위하여 상이한 광학 시스템이 선택될 수 있다. 도19c는 두 가지 다른 형태의 광학 시스템의 각 소자의 구조를 도시한다. 한가지 소자는 도19a에 도시된 바와 같이 비대칭 쐐기형 미세구조체(45a) 형태이며, 다른 소자 (45b)는 두 개의 상이한 발산 렌즈 구조체(76a, 76b) 형태의 비대칭 발산 렌즈 소자이다. 이러한 배치에 의하면 비교적 고가의 패널(75)을 대량 생산할 수 있지만, 특수 적용을 위한 광학 시스템의 비교적 저렴한 제조도 가능하다.

본 발명에 의하면, 뷰잉 각도 간격이 쉽게 제어 또는 선택될 수 있는 멀티 뷰 방향 디스플레이를 제공할 수 있다.

Claims

멀티 뷰 디스플레이이며,

공간적으로 멀티플렉싱된 제1 및 제2 이미지를 디스플레이하도록 배치되는 디스플레이 장치와,

상기 디스플레이 장치와 협력하여 빛을 상기 제1 및 제2 이미지로부터 제1 각도 간격으로 각각 제1 및 제2 방향으로 향하도록 배치되는 시차 광학체, 및

상기 빛을 제1 및 제2 방향으로부터의 빛을 수용하고 제1 각도 간격과 상이한 제2 각도 간격으로 각각 제1 및 제2 뷰잉 방향으로 향하게 하기 위한 광학 시스템을 포함하며,

상기 시차 광학체 및 광학 시스템은 디스플레이 전방의 디스플레이 장치 뷰잉 거리 또는 그 근처에만 실제 이미지를 형성하도록 배치되는 멀티 뷰 디스플레이.
제1항에 있어서, 상기 제2 각도 간격은 상기 제1 각도 간격보다 큰 멀티 뷰 디스플레이.
제1항에 있어서, 상기 광학 시스템은 광학 소자들의 어레이를 포함하는 멀티 뷰 디스플레이.
제3항에 있어서, 상기 소자들의 각각은 비대칭적인 멀티 뷰 디스플레이.
제3항에 있어서, 상기 소자들의 각각은 렌즈를 포함하는 멀티 뷰 디스플레이.
제5항에 있어서, 상기 렌즈들 각각은 발산 렌즈인 멀티 뷰 디스플레이.
제5항에 있어서, 상기 렌즈 어레이는 상기 시차 광학체와 조합되는 멀티 뷰 디스플레이.
제6항에 있어서, 상기 광학 시스템은 수렴 렌즈의 렌즈 어레이를 더 포함하는 멀티 뷰 디스플레이.
제3항에 있어서, 상기 소자들의 각각은 프리즘을 포함하는 멀티 뷰 디스플레이.
제4항에 있어서, 상기 소자들의 각각은 쐐기부 및 평탄 비경사 영역을 포함하는 멀티 뷰 디스플레이.
제3항에 있어서, 상기 어레이는 비평탄 표면을 가지며, 상기 디스플레이 장 치는 그 굴절율을 제어할 수 있는 재료의 층을 포함하고, 상기 층은 비평탄 표면과 매치되며 그와 접촉하는 표면을 갖는 멀티 뷰 디스플레이.
제11항에 있어서, 상기 층은 상기 어레이의 굴절율을 포함하는 제어가능한 범위의 굴절율을 갖는 멀티 뷰 디스플레이.
제11항에 있어서, 상기 층의 재료는 액정 재료인 멀티 뷰 디스플레이.
제3항에 있어서, 상기 어레이는 비평탄 표면을 가지며, 상기 디스플레이 장치는 복굴절성 재료의 층을 포함하고, 상기 층은 상기 비평탄 표면과 매치되며 그와 접촉되는 멀티 뷰 디스플레이.
제14항에 있어서, 상기 복굴절성 재료는 제1 및 제2 굴절율을 가지며, 이들 굴절율중 하나는 상기 어레이의 굴절율과 실질적으로 동등한 멀티 뷰 디스플레이.
제14항에 있어서, 상기 복굴절성 재료는 중합 액정인 멀티 뷰 디스플레이.
제14항에 있어서, 상기 층을 통과하는 빛의 편광을 선택적으로 전환하기 위한 편광 스위치를 포함하는 멀티 뷰 디스플레이.
제17항에 있어서, 상기 편광 스위치로부터의 빛을 수용하기 위한 편광기를 포함하는 멀티 뷰 디스플레이.
제1항에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 액정 장치를 포함하는 멀티 뷰 디스플레이.
제1항에 있어서, 상기 멀티플렉싱된 제1 및 제2 이미지를 디스플레이하도록 상기 디스플레이 장치를 구동하기 위한 구동 장치를 포함하는 멀티 뷰 디스플레이.