KR20050022956A - 멀티뷰 방향성 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

멀티뷰 방향성 디스플레이는 한 세트의 픽쳐 요소를 구비한 이미지 디스플레이 장치와, 컬러 필터의 어레이를 구비한 시차 광학 장치를 포함한다. 일부 또는 모든 필터는 하나 이상의 원색의 광을 투과시킬 수 있다.

Description

멀티뷰 방향성 디스플레이 {A MULTIPLE-VIEW DIRECTIONAL DISPLAY}
본 발명은 각각의 이미지를 다른 방향에서 볼 수 있도록 둘 이상의 이미지를 표시하는 멀티뷰 방향성 디스플레이에 관한 것이다. 따라서, 다른 방향에서 디스플레이를 보는 둘 이상의 관찰자는 서로 다른 이미지를 볼 것이다. 그러한 디스플레이 장치는 예를 들어 복합시차지각 디스플레이 또는 듀얼뷰 디스플레이 장치로서 사용될 수 있다.
수년 동안 종래의 디스플레이 장치들은 여러 사용자에 의해 동시에 볼 수 있도록 설계되어 왔다. 디스플레이 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 디스플레이 화면과 같은 디스플레이로부터 동일한 정보를 필요로 하는 경우에 효과적이다. 그러나, 각각의 사용자들이 동일 디스플레이 장치로부터 상이한 정보를 볼 수 있도록 하는 것이 바람직한 경우도 많이 있다. 예를 들면, 자동차에서 운전자는 위성 네비게이션 데이터를 보고 싶어할 수 있지만 승객은 영화를 보고 싶어할 수 있다. 이러한 상충되는 요구사항은 두 개의 개별적인 디스플레이를 제공함으로써 충족될 수 있지만, 이는 과도한 공간을 차지할 것이며 비용을 증대시킬 것이다. 또한, 상기 예에서 두 개의 개별 디스플레이가 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 디시플레이 화면에서 게임을 보게 함으로써 이루어진다. 그러나, 각각의 플레이어에게 개별적인 디스플레이 화면을 제공하는 것은 많은 공간을 차지하며, 휴대용 게임에서는 실제적이지 않다.
이러한 문제들을 해결하기 위해, 멀티뷰 방향성(multiple-view directional) 디스플레이가 개발되어 왔다. 멀티뷰 방향성 디스플레이의 한가지 용도는 '듀얼뷰(dual-view) 디스플레이'이며, 이는 둘 이상의 다른 이미지를 동시에 표시할 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 디스플레이를 사용하는 것에 비하여 공간 및 비용 측면에서 상당한 절약을 제공한다.
멀티뷰 방향성 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. 멀티뷰 방향성 디스플레이를 사용하게 되면 하나의 디스플레이 장치가 둘 이상의 승객에게 서비스를 제공할 수 있으며 각각의 승객은 그 자신만의 영화를 선택할 수 있게 된다.
멀티뷰 방향성 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.
멀티뷰 방향성 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 표시하는 디스플레이를 만들기 위해서는 이 상황을 재구성하여 소위 "입체적(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 표시한다. 상기 뷰의 각각은 예를 들면, 디스플레이의 컬러, 편광 상태, 또는 시간에 따라 인코딩된다. 사용자는 이들 뷰를 분리하고 각각의 눈이 그 원하는 뷰 만을 보게 해주는 안경 필터 시스템을 착용해야 한다.
복합시차지각(autostereoscopic) 디스플레이는 상이한 방향에 있는 우안 뷰 및 좌안 뷰를 표시하여, 각각의 뷰가 공간의 형성된 영역으로부터만 보여진다. 디스플레이 장치의 능동 영역 전체를 가로질러 볼 수 있는 하나의 이미지가 있는 공간 영역은 "뷰잉 윈도우"로 언급된다. 관찰자가 그 좌안이 입체적 이미지의 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 디스플레이는 관찰자에게 끼워지는 어떠한 뷰잉 보조물도 필요치 않다.
복합시차지각 디스플레이는 원리적으로 듀얼뷰 디스플레이와 유사하다. 그러나, 복합시차지각 디스플레이상에 표시되는 두 개의 이미지는 입체적 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 표시된다.
평탄 패널(flat panel) 복합시차지각 디스플레이에 있어서, 뷰잉 윈도우(viewing window)의 형성은 통상 복합시차지각 디스플레이의 이미지 디스플레이 유닛의 픽셀(또는 "픽셀")와, 일반적으로 시차 광학 장치(parallax optic)로 지칭되는 광학 소자의 조합으로 인해 이루어진다. 시차 광학 장치의 예는 시차 배리어이며, 이는 불투과 영역에 의해 분리되는 슬릿 형태의 투과 영역을 갖는 스크린이다. 이 스크린은 복합시차지각 디스플레이를 형성하도록 2차원적 픽셀 어레이를 갖는 입체 광 변조기(SLM: spatial light modulator)의 전방 또는 후방에 설정될 수 있다.
도1은 종래의 멀티뷰 방향성 디스플레이, 이 경우는 복합시차지각 디스플레이의 평면도이다. 상기 방향성 디스플레이(1)는 이미지 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(LCD) 형태이다. 상기 SLM은 다수의 독립적으로 접근가능한 픽셀을 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 애퍼쳐 어레이(13)를 갖는다. 이 애퍼쳐 어레이는 수직 연장(즉, 도1에서 지면의 평면 속으로 연장)되고 불투과 부분(14)에 의해 분리되는 투과 애퍼쳐(15)를 포함한다. 상기 시차 배리어 기판(12)의 (디스플레이 장치(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. 애퍼쳐 어레이(13)의 수직 연장되는 투과 슬릿(15)의 폭은 2w이며, 투과 슬릿(15)의 수평 피치는 b이다. 배리어 애퍼쳐 어레이(13)의 평면은 액정 층(8)의 평면으로부터 거리 s만큼 이격되어 있다.
사용 시에, 디스플레이 장치(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 애퍼쳐 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 혼합부에서의 상이한 위치에서 나오며, 이미지1 또는 이미지2(여기에서 '이미지1'과 '이미지2'는 SLM(4)에 의해 표시되는 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. 이런 효과는 SLM(4)과 교정된 시차 배리어(5')에 의해 생성된 이미지 영역을 도시하는 첨부도면 중 도3에 도시되어 있다. 상기 뷰잉 영역은 이런 식으로 생성되었을 때 평면도시에서 대략 방패모양을 갖는다.
도4는 다른 종래의 멀티뷰 방향성 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 디스플레이 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. 투과 및 반사 장치의 경우에는 도4의 후방 시차 배리어가 2차원 디스플레이 모드를 나타내도록 스위칭 오프되는 배리어에 대해 주변 광을 흡수하지 않을 것이다. 이는 디스플레이가 반사광을 사용하는 2차원 모드를 가질 때 장점이 된다.
도1 및 도4의 디스플레이 장치에서는 시차 배리어가 시차 광학 장치로서 사용된다. 다른 형태의 시차 광학 장치가 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 입체적 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 광학 장치는 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 2차원 디스플레이 모드와 3D 디스플레이 모드 사이에서의 전환 능력을 제공한다. 시차 광학 장치로서 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 컬러가 만들어질 수 있다. 복합시차지각 디스플레이에서, 입체적 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 광학 장치의 각 슬릿이나 소형 렌즈와 연관된 상태로 시차 광학 장치가 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 광학 장치의 기능은 SLM(4)을 통해 전달된 빛을 특정 출력 각도로 억제하는 것이다. 이러한 억제는 시차 광학 장치의 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 광학 장치의 평면 사이의 간격(s), 및 픽셀의 평면과 시차 광학 장치의 평면[도1의 디스플레이에서는 기판(7)] 사이의 재료의 굴절률(n)에 의해 결정된다. 에이치 야마모토(H Yamamoto) 등은 "시차 배리어를 이용한 입체식 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 멀티뷰 방향성 디스플레이가 갖는 한가지 문제점은 두 이미지 사이의 각도 간격이 너무 작다는 점이다. 원칙적으로, 뷰잉 윈도우 사이의 각도 2α는 픽셀 피치(p)를 증가시키거나, 시차 광학 장치와 픽셀 사이의 분리를 감소시키거나, 기판의 굴절률(n)을 증가시킴으로써 증가될 수 있다.
공동 계류중인 영국 특허 출원 제0315170.1호는 픽셀의 유효 피치를 증가시킴으로써 멀티뷰 방향성 디스플레이의 뷰 윈도우 사이의 분리각을 증가시키는 단계를 제안한다. 이것은 2이상의 인접 픽셀이 동일 이미지를 나타내도록 픽셀을 함께 그룹핑함으로써 달성된다. 컬러 부 픽셀이 이미지1 및 이미지2를 교대로 나타내면, 이것은 NP1로 불린다. 컬러 부 픽셀의 쌍이 이미지1 및 이미지2를 교대로 나타내면, 이것은 NP2로 불린다. 3개의 컬러 부 픽셀의 그룹이 이미지1 및 이미지2를 교대로 나타내면, 이것은 NP3으로 불린다. 이것은 유효 픽셀 피치가 증가되고 차례로 관찰자의 시차 배리어의 가시성을 증가시키는 만큼 시차 배리어의 피치가 증가해야 한다는 단점을 갖는다.
도5는 모터 차량 내에 장착된 듀얼뷰 디스플레이를 도시한다. 듀얼뷰 디스플레이(18)는 모터 차량의 계기판(19) 내에 장착된다. 듀얼뷰 디스플레이 상에 나타낸 하나의 이미지는 지도이고, 또한 차량이 GPS 위치 시스템을 장착했으면 차량의 위치를 나타낼 수 있다. 이러한 뷰는 차량 운전자에게 보여진다. 듀얼뷰 디스플레이(19)에 의해 나타난 다른 이미지는 영화와 같은 오락 프로그램이고, 이것은 예컨대 차량의 앞좌석 승객에게 보여진다. 모터 차량, 특히 자동차에서의 사용은 듀얼뷰 디스플레이의 보다 중요한 응용례이다.
도6은 불투명한 어레이(14) 및 투명한 어레이(15)로 이루어진 종래의 시차 배리어(13)를 구비한 듀얼뷰 디스플레이에 부닥친 문제를 도시한다. 도6a에 도시된 바와 같이, 뷰어는 뷰잉 이미지1에 대한 정확한 위치(20)에 배치될 때, 뷰어는 슬릿(15)을 통해 오직 픽셀(21) 만을 볼 수 있다. 그러나, 뷰어가 다른 위치(22)로 이동하면, 그는 다른 이미지를 나타내는 두 개의 인접 픽셀(21, 23)을 볼 수 있다. 따라서 그는 이러한 위치로부터 두 이미지를 즉시 볼 수 있을 것이다. 도6b는 뷰어가 이미지1 및 이미지2를 각각 보는 각도 영역(24, 25)을 도시한다. 중심 영역(26)에 있어서, 그는 두 이미지를 즉시 볼 수 있을 것이다. 이것은 "크로스토크(crosstalk)"로 공지된다.
이런 문제에 대한 한 해결책은 도6c에 도시된 바와 같이 투명부(15)의 폭을 감소시키는 것이다. 이제 뷰어는 이미지1을 나타내는 픽셀(21)을 보지만 여러 위치(20, 22)로부터 인접 픽셀(23)을 보는 것이 가능하지 않다. 도6d에 도시된 바와 같이, 뷰어가 두 이미지를 볼 수 있는 영역(26)은 감소되고, 이미지1 만을 또는 이미지2 만을 불 수 있는 영역(24, 25)은 증가된다. 불행하게도, 투명 슬릿(15)의 폭의 감소는 뷰어에 의해 보여지는 이미지 휘도의 감소를 이끈다. 뷰어의 머리 움직임을 충분히 자유롭게 하기 위하여, 투명 슬릿(15)의 폭은 픽셀의 폭의 대략 절반이 되어야 하며, 그래서 패널은 비멀티뷰 패널의 휘도의 약 4분의 1이다.
쥐 하마기쉬(G Hamagishi) 등은 p915의 1998년 SID 98 다이제스트(Digest)의 "초청 논문: 2D/3D 호환성을 지닌 디스플레이 시스템(Invited Paper: A display System with 2D/3D Compatibility)"에서 복합시차지각 디스플레이에 두 개의 시차 배리어의 사용을 개시한다. 배리어의 슬릿 폭에 의하여, 두 배리어는 뷰어가 두 개의 뷰(각각의 눈에 대해 하나씩) 사이의 크로스토크 영역을 보는 것을 방지하거나, 뷰어가 패널을 가로질러 이동할 때 강도(intensity)의 변동을 제거할 수 있다.
제JP-A-8146346호는 픽셀이 3개의 세트로 함께 그룹핑된 LCD를 개시한다. 픽셀의 그룹은 좌우 이미지 조각을 교대로 나타낸다(NP3 인터레이싱). 컬러 필터 시차 배리어는 픽셀의 그룹으로부터 다른 방향으로 방출될 빛을 허용하도록 제안된다. 컬러 필터 배리어 및 LCD 컬러 필터는 동일한 3원색을 이용한다.
제JP-A-8146347호는 제JP-A-8146346호와 유사한 설계를 제안한다. 컬러 필터 배리어의 각 슬릿은 하나의 LCD 컬러 필터로부터 빛이 통과하도록 허용한다.
제JP-A-8163605호는 픽셀이 3개의 세트로 그룹핑된 LCD를 위한 다른 컬러 필터 배리어 설계를 개시한다. 각 컬러 필터 배리어 슬릿은 그 대응하는 픽셀과 동일한 색이다.
미국 특허 제5,751,479호는 좌우 이미지가 픽셀마다 인터레이싱되는 LCD를 위한 컬러 필터 배리어 설계를 개시한다(NP1 인터레이싱). 컬러 필터 배리어는 좌우 이미지를 적절한 방향으로 투과하기 위해 사용된다. 컬러 필터 배리어 상에서 컬러의 각 부분은 픽셀 폭을 약 2배이다.
제US-A-2003/0067539호는 둘 이상의 뷰(멀티뷰)에 관한 컬러 필터 배리어에 관한 것이고, 미국 특허 제6,392,690호는 채색된 슬릿을 구비한 NP1 시차 배리어를 개시한다. 이것은 컬러 필터 및 배리어가 동일 평면에 존재할 수 있다는 것을 의미한다. 요구된 컬러 필터의 오직 한 층만이 있다(즉, 두 세트의 컬러 필터 사이에 어떤 시차 효과도 없다).
본 발명의 제1 태양에 따르면, 한 쌍의 픽쳐 요소를 포함하는 이미지 디스플레이 장치, 및 컬러 필터를 포함하는 시차 광학 장치를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이가 제공된다.
본 발명에 따른 디스플레이는 기존 가능한 각도보다 넓은 다양한 각도로부터 보여질 수 있다. 따라서, 이용자의 머리 자유도는 디스플레이의 휘도를 손상시키지 않고 증가될 수 있다. 게다가, 크로스토크가 발생하는 디스플레이와 90°근처의 영역이 감소될 수 있다. 이것은 듀얼 디스플레이 장치의 뷰어가 이미지들을 동시에 보는 것을 방지한다.
각각의 컬러 필터는 양호하게 각각의 세트의 픽쳐 요소와 정렬한다. 컬러 필터는 시차 광학 장치 내의 애퍼쳐 내에 배치될 수 있다.
양호한 실시예에서, 각 픽쳐 요소는 하나의 원색의 광을 방출하도록 배치되고, 적어도 하나의 컬러 필터가 하나 이상의 원색의 광을 투과하도록 배치된다. 제2 컬러를 투과하는 컬러 필터의 사용은 시차 광학 장치의 설계에 있어서 보다 큰 자유도를 허용한다. 이것은 차례로 광학 장치가 이미지 디스플레이 장치에 보다 가까이 배치되도록 허용한다. 또한, 크로스토크 발생을 감소시키기 위하여 "블랙" 중심 윈도우의 공급을 용이하게 한다.
게다가, 시차 광학 장치는 모든 3원색 광을 투과하는 적어도 하나의 대체로 투명 영역을 포함할 수 있다. 이와 달리, 모든 컬러 필터는 2개의 원색만을 투과하도록 배치된 제2 컬러가 될 수 있다.
상기 픽쳐 요소는 (NP1 인터레이싱으로 알려진) 두 개의 이미지의 일부를 선택적으로 나타낼 수 있다. 선택적으로, 픽셀은 각 이미지(NP2 및 NP3 인터레이싱)를 나타내는 한 쌍으로 또는 세 개로 분류될 수 있다. 컬러 필터의 설계가 더 복잡해지더라도, 더 높은 번호의 픽셀이 각 이미지를 나타내기 위해 함께 분류될 수 있는 것이 명백해질 것이다.
컬러 필터는 유리하게는 주기적인 반복 패턴으로 배열된다. 상기 픽쳐 요소는 컬러 광을 방출하기 위해 주기적인 반복 패턴으로 배열될 수 있고, 컬러 필터 및 픽쳐 요소의 패턴은 상이할 수 있다. 단일 주기 패턴의 다수의 컬러 필터가 세 개의 컬러 필터보다 더 유리하다.
유리한 실시예에서 일 주기의 컬러 필터 패턴은, 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제1 원색 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제2 원색 및 제3 원색의 광을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제3 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제4 필터를 포함한다.
선택적으로는 일 주기의 컬러 필터 패턴은, 제1 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제1 원색 및 제3 원색의 광을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제4 필터와, 제3 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제5 필터를 포함한다.
또한 선택적으로는, 일 주기의 컬러 필터 패턴은 제1 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제2 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제3 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제4 필터와, 제1 원색의 광을 투과하도록 배열된 제5 필터를 포함한다.
상술된 실시예에서, 제3 원색은 유리하게는 그린이다. 이는 그린(제3) 컬러 필터가 패턴의 중간이 되는 것을 가능케 한다. 이는 그린 컬러 필터가 약간의 레드 및 블루를 누출하는 경우, 그 효과가 사소하게 되는 장점을 가진다. 이는 컬러 필터를 통한 누출에 의해 발생되는 크로스토크 문제를 돕는다.
일 주기의 픽쳐 요소 패턴 내의 다수의 요소가 세 개의 요소보다 더 크다. 예를 들어, 픽쳐 요소 패턴은 제1, 제2, 제3, 제3, 제2, 제1의 순서로 원색을 방출하도록 배열된 요소를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 일 주기의 컬러 필터 패턴은 제1 원색 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제3 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제1 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제3 필터를 포함한다. 이러한 경우, 일 주기의 픽쳐 요소 패턴은 제1, 제3, 제2, 제2, 제3, 제1의 순서로 원색을 방출하도록 배열된 요소를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 일 주기의 컬러 필터 패턴은 제1 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제1 원색 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제2 원색 및 제3 원색의 광을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제3 원색 및 제1 원색의 광을 투과하도록 배열된 제4 필터와, 제1 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제5 필터를 포함한다.
각 컬러 필터의 폭은 유리하게는 픽쳐 요소의 간격과 대체로 동일하다. 일 주기의 컬러 필터 패턴은 불투명 마스크를 더 포함할 수 있다. 그러나, 불투명 마스크가 항상 요구되지는 않을 것이다.
몇몇의 실시예에서, 컬러 필터는 그 폭이 다양하며, 픽쳐 요소로부터 배출되는 광의 작용을 밀접하게 제어할 수 있다.
또 다른 실시예는 일 주기의 컬러 필터 패턴이 제1 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제1 원색 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제2 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제1 불투명 마스크와, 제2 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제4 필터와, 제2 원색 및 제3 원색의 광을 투과하도록 배열된 제5 필터와, 제3 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제6 필터와, 제2 불투명 마스크와, 제3 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제7 필터와, 제3 원색 및 제1 원색의 광을 투과하도록 배열된 제8 필터와, 제1 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제9 필터와, 제3 불투명 마스크를 포함하는 장치를 포함한다.
상기 장치에서, 제2, 제5 및 제8 필터는 제1, 제3, 제4, 제6, 제7 및 제9 필터 보다 더 넓다.
또 다른 실시예에서, 일 주기의 컬러 필터 패턴은 제1 원색의 광 만을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제1 원색 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제2 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제2 원색 및 제3 원색의 광으 투과하도록 배열된 제4 필터와, 제3 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제5 필터와, 제3 원색 및 제1 원색의 광을 투과하도록 배열된 제6 필터를 포함한다.
선택적인 실시예에서, 일 주기의 컬러 필터 패턴은 제1 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제1 원색 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 세 개의 모든 원색의 광을 투과하도록 배열된 투명부와, 제2 원색 및 제3 원색의 광을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제3 원색의 광만을 투과하도록 배열된 제4 필터를 포함한다. 상기 투명부는 유리하게는 컬러 필터보다 더 좁다.
상기 컬러 필터는 유리하게는 절환 가능하며, 이미지 윈도우의 위치가 뷰어의 이동에 반응하여 조절될 수 있거나 또는 디스플레이가 듀얼뷰 디스플레이로의 사용과 단일 뷰 디스플레이로의 사용 사이에서 절환될 수 있다.
상기 디스플레이는 유리하게는 듀얼뷰 디스플레이이다.
상기 컬러 필터는 유리하게는 뷰어에게 어둡게 보이는 디스플레이의 90°구역이 있도록 배열된다.
본 발명의 제2 양태와 관련하여, 컬러 필터 어레이를 포함하는 시차 광학 장치가 제공되며, 적어도 하나의 필터는 하나 이상의 원색을 투과한다.
또 다른 실시예에서, 백라이트가 상이한 컬러의 광을 방출하여 추가의 컬러 필터의 요구가 제거된다. 따라서, 본 발명의 제3 양태와 관련하여, 광원 어레이에 의해 조사된 일련의 픽쳐 요소를 포함하는 이미지 디스플레이 장치를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이가 제공되며, 적어도 하나의 상기 광원은 등화색의 광을 방출한다.
디스플레이의 다중 이미지 중 하나를 보는 경우, 멀티뷰 디스플레이가 제공됨으로써 뷰어를 위한 한정된 헤드의 이동이 수행된다. 또 다른 문제는 디스플레이의 두 개의 뷰 사이의 구역에서의 크로스토크가다. 본 발명의 실시예는 디스플레이의 밝기를 손상하지 않고 유효한 헤드 이동을 증가시킬 수 있다. 몇몇의 실시예에서는 크로스토크를 감소 또는 제거하는 중심 블랙 윈도우가 제공될 수 있다.
본 발명의 몇몇의 유리한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예시로만 설명될 것이다.
유사한 도면 부호는 도면에 걸쳐 유사한 부품을 나타낸다.
도7a는 픽셀 및 시차 배리어(13)의 LCD 어레이(8)를 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼뷰 디스플레이(1)의 정면도이다. 픽셀이 NP3 인터레이싱 시스템을 사용하여 배열되어서, 제1의 3개의 픽셀(27, 28, 29)은 이미지(2)에 대응하여 레드, 그린 및 블루 광을 방출하고, 다음 3개의 픽셀(30, 31, 32)은 이미지(1)에 대응하여 레드, 그린 및 블루 광을 방출하며, 다음 3개의 픽셀(33, 34, 35)은 이미지(2)에 대응하여 레드, 그린 및 블루 광을 방출한다.
시차 배리어(13)는 도6에 도시된 배리어와 유사한 방식으로 불투명 영역(14) 및 실트(15)를 포함한다. 각각의 실트(15)에는 일련의 컬러 필터(36, 37, 38, 39)가 위치된다. 컬러 필터는 실질적으로 픽셀과 동일한 간격을 가지고, 여기에 도시된 실시예에 있어서, 각각의 실트에는 4개의 필터가 존재하고, 그 컬러는 레드, 옐로우, 시안 및 그린 광이다. 레드 필터는 오직 레드 광만을 투과한다. 옐로우 필터는 레드 광 및 그린 광을 투과한다. 시안 필터는 그린 광 및 블루 광을 투과하고 블루 필터는 블루 광만을 투과한다. 본 도면 및 이후의 도면에 있어서, 필터는 그 컬러에 의해 라벨링되어서, 레드에 대해서는 "R", 블루에 대해서는 "B", 그린에 대해서는 "G", 옐로우에 대해서는 "Y", 시안에 대해서는 "C" 그리고 마젠타에 대해서는 "M"으로 라벨링된다.
실트 내부의 필터(36, 37, 38, 39)의 피치는 픽셀의 피치와 실질적으로 동일하다. 레드 필터(36)는 그린 픽셀(31)과 3개의 픽셀의 투과 이미지(1)의 중심에서 정렬된다. 옐로우 필터(37)는 블루 픽셀(32)과 이미지(1) 그룹의 에지에서 정렬된다. 시안 필터(38)는 레드 픽셀(33)과 인접하는 이미지(2) 그룹의 시작점에서 정렬되며, 블루 필터(39)는 그린 픽셀과 이미지(2) 그룹의 중심에서 정렬된다.
도7a로부터 이미지(1)만이 뷰어에 대해 가시화되는 각도(20, 22)의 범위가 도6a에 도시된 배열과 비교하여 증가됨이 명백해진다. 또한, 슬릿 폭은 도6c에 도시된 슬릿 폭보다 훨씬 크고, 이는 휘도에 있어서의 현저한 증가를 이끌어낸다. 따라서 이미지의 휘도에 있어서 훨씬 적은 손실에도 불구하고 뷰어를 위한 헤드 이동에 대한 더 큰 자유도가 획득된다.
도7a의 배열의 다른 장점은 도7b로부터 명백하다. 디스플레이가 90°의 각도로 보여지면, 필터(36, 37, 38, 39)는 픽셀로부터의 어떠한 광도 필터를 통해 통과할 수 없게 하는 방식으로 픽셀(31, 32, 33, 34)과 일직선으로 정렬된다. 따라서, 뷰어가 90°의 각도로 보는 경우, 디스플레이로부터 어떠한 발광도 보지 못할 것이다. 이는 종래의 불투명/투명 시차 배리어를 사용하는 경우 발생하는 이미지 혼합(크로스토크)을 실질적으로 감소시키거나 제거시킨다.
이러한 작동은 도7c에 도시된다. 도면의 오른손 쪽인 영역(24)에 있어서, 뷰어(20)는 이미지(1)만을 볼 것이다. 도면의 왼손 쪽인 영역(25)에 있어서, 뷰어는 이미지(2)만을 볼 것이다. 이들 두 영역 사이의 좁은 영역(26)에 있어서는, 아무런 광이 방출되지 않고 장치는 뷰어에 있어 블랙으로 보여질 것이다.
도8은 컬러 필터를 포함하는 시차 배리어에 대한 가장 중요한 설계 변수를 도시한다. 도8에 도시된 바와 같이, 픽셀은 인터레이싱 시스템 NP1을 사용하여 "좌측" 및 "우측" 이미지에 대해 광을 교대로 방출하도록 배열된다. 컬러 필터를 포함하는 시차 배리어가 인터레이싱 시스템(NP1, NP2, NP3 등)을 사용하기 위해 설계될 수 있음을 알 수 있다.
도8 및 이후의 도면에 있어서, 픽셀은 어느 이미지의 일부분이 되는지 여부와 방출되는 광 컬러 모두에 의해 라벨링된다. 예를 들면, LB로 라벨링되는 픽셀은 좌측 이미지에 대해 블루 광을 방출하는 픽셀이다. RG로 라벨링되는 픽셀은 우측 이미지에 대해 그린 광을 방출하는 픽셀이다.
픽셀(8)과 시차 배리어(13) 사이의 분리는 도8에 있어 "d"로 라벨링된다. 시차 배리어에 있어 컬러 필터의 절절한 배열의 사용은 이미지 사이의 동일한 각도 분리를 달성하는데 사용되는 광범위한 범위의 다양한 분리를 가능하게 한다. 예를들면, 도14에 도시된 배리어(13)는 도18에 도시된 배리어보다 픽셀(8)로부터 3배 더 멀지만, 두 가지 경우 모두 이미지의 각도 분리는 동일하다.
배리어(13) 내의 슬릿 폭은 도8에서 "s"로 라벨링된다. 도8은 단지 예시로서 레드 필터만을 포함하는 슬릿을 도시한다. 슬릿 폭은 실질적으로 좌측 또는 우측 픽셀이 관찰될 수 있는 각도 범위(β)를 제어한다. 양호한 헤드 자유도를 획득하기 위해서, 이러한 각도 범위는 클 필요가 없다. 이러한 예들은 도15 및 도16에서 관찰될 수 있다. 도15에 있어서, 슬릿 폭은 좁고, 픽셀은 작은 각도 범위에 걸쳐서만 관찰될 수 있다. 도16에 있어서, 슬릿 폭은 크고, 픽셀은 큰 각도 범위에 걸쳐 관찰될 수 있다.
도9는 시차 배리어(13)가 불투명부(14) 및 투명 슬릿(15)을 가지지만 컬러 필터를 가지지 않는 공지된 복합시차지각 디스플레이를 도시한다. 인터레이싱 시스템은 NP3이다. 배리어-픽셀 분리는 크고 슬릿의 폭은 3개의 픽셀로 이루어지는 일 세트(즉, 예를 들어 좌측 이미지의 3개의 인접하는 픽셀 형성부)의 폭에 상당한다. 뷰어의 우안(40)에 대한 광은 우측 픽셀(30, 31, 32)로부터 슬릿(15)을 통해 통과한다. 유사하게, 좌안(41)에 대한 광은 좌측 픽셀(27, 28, 29)로부터 슬릿(15)을 통해 통과한다.
우측 이미지의 각각의 픽셀(29, 30, 31)에서 슬릿에 의해 경계가 정해지는 각도 범위는 점선으로 도시된다. 뷰어의 좌안(41)은 우측 이미지의 하나 이상의 레드 픽셀(30)로부터의 일부 광을 볼 수 있을 것이다. 따라서 이미지 사이의 크로스토크는 매우 크고, 비록 각각의 이미지의 휘도가 높지만, 뷰어는 컬러 인공물을 관찰할 수 있을 것이고 헤드 이동에 대해 매우 열악한 자유도를 가진다.
도10은 픽셀(8)들은 NP1 인터레이싱 시스템을 사용하여 정렬되며 배리어-픽셀 분리는 작지만, 유사한 복합시차지각 디스플레이 장치를 도시한다. 각각의 슬릿(15)의 폭은 각각의 개별 픽셀의 폭과 유사하다. 각각의 우측 픽셀(48, 50, 52)에서의 슬릿에 의해 범위가 정해진 각도 범위가 점선으로 도시된다. 이번에는 크로스토크 또는 컬러 생성물이 없지만, 밝기 및 머리의 자유도가 부족하다.
도11은 복합시차지각 디스플레이 장치에서 컬러 필터의 사용을 나타낸다. 상기 배리어-픽셀 분리가 크고 슬릿들은 픽셀의 폭과 유사하며, NP1 인터레이싱으로 정렬된다. 상기 장치는 컬러 필터의 위치에 빈 슬릿들을 갖는 유사한 디스플레이 장치와 비교하여 좋은 머리의 자유도와 밝기를 보이며, 컬러 생성물이 적다.
도12는 도9와 유사한 구성체를 도시하지만, 이번에는 레드, 그린, 블루 필터(55, 56, 57)가 슬릿(15)에 삽입되었다. 이는 컬러 생성물의 발생을 감소시킨다.
도13은 컬러 필터들의 구성체가 불투명한 영역을 시차 배리어(13)로부터 완전히 제거하는 것이 가능한 복합시차지각 디스플레이 장치를 도시한다. 이는 머리의 자유도 및 밝기가 좋으며 컬러 생성물에 대한 문제가 없다.
도14, 도15 및 도16은 각각의 경우 배리어가 픽셀에 근접하게 이동된 것을 제외하고는 도11 도12 및 도13과 유사하다. 이는 두 개의 이미지들 사이의 각도 분리를 증가시키며, 이러한 타입의 디스플레이 장치가 복합시차지각 디스플레이 장치에 부가하여 듀얼뷰 디스플레이 장치로서 사용될 수 있도록 한다. 상기 디스플레이 장치들은 모두 좋은 머리의 자유도를 허용하며 디스플레이 장치로부터 90°에서 보았을 때 블랙 중앙 "윈도우"(black central window)를 허용한다. 도14 내지 도16의 "좌", "우"는 뷰어의 좌안 또는 우안보다는 뷰잉 위치에서의 좌측 및 우측을 언급한다.
특히, 블랙 중앙 윈도우는 듀얼-뷰 디스플레이 장치에서 중요하다. 복합시차지각 디스플레이 장치의 중앙 영역은 사용자의 눈들 사이에 위치될 수 있어서 보이지 않을 수 있다. 따라서, 이 영역에서의 크로스토크는 문제가 되지 않는다. 그러나, 차량의 듀얼-뷰 디스플레이 장치에 대한 도5에 도시된 예를 고려하면, (예로써, 뒷 좌석에 앉은) 중앙에 위치한 뷰어는 90°에서 디스플레이 장치를 볼 수 있다. 따라서, 이러한 디스플레이 장치는 크로스토크 영역보다는 블랙 중앙 영역을 가져야 한다.
도11 내지 도13 및 도14 내지 도16에 도시된 모든 디스플레이 장치는 각각 단일 원색을 통과시키는 컬러 필터들을 사용한다. 하나 이상의 원색을 통과시키는 필터를 사용함으로서, 시차 배리어 디자인에는 상당한 유연성이 얻어진다.
도17a는 각각의 픽셀에 있는 각각의 컬러 필터로부터 범위가 정해진 큰 슬릿과 큰 각도를 갖는 배리어(13)에 대한 필요 사항을 도시한다. 디스플레이 장치는 NP3 인터레이싱을 사용하며 적, 녹, 블루 광을 통과시키는 영역(59, 59, 60)을 나타낸다. 좋은 각도 변화를 얻기 위해, 상기 영역은 서로 중첩된다. 레드 광을 투과시키는 영역(58)은 이를 통해 빛이 투과되는 레드 픽셀(27, 30)보다 크다는 것을 주지해야 한다. 각각의 픽셀로부터 빛을 투과시키는 큰 영역은 뷰어를 위한 밝기와 머리의 자유도를 증가시킨다.
도17b는 배리어가 제조될 수 있는 실시 방법을 도시한다. 그린 및 레드 광 모두가 투과되는 곳에는, 옐로우 필터(61)가 사용된다. 그린 및 블루 광이 투과되는 곳에는, 시안 필터(62)가 사용된다. 다시 말해, 몇몇 컬러 필터는 원색이라기 보다는 등화색일 수 있다. 각각 필터의 폭은 사실상 픽셀의 폭과 유사하지만, 도17a에 도시된 바와 같이, 각각의 원색을 투과하는 영역(58, 59, 60)은 해당 픽셀의 폭보다는 크다는 것을 주지해야 한다. 상기 디스플레이 장치는 밝기가 좋고, 각각의 이미지에 대해 좋은 각도 범위를 가지며, 크로스토크가 없다.
도18은 등화색 필터가 슬릿(15)에 삽입된 표시된 도10에 도시된 것과 유사한 디스플레이 장치를 도시한다. 이러한 배리어에서의 컬러 필터의 사용은 배리어가 불투명 각도 즉, 통상의 좌우 뷰잉 영역 밖의 각도로부터 보여졌을 때의 크로스토크를 제거한다.
도19a는 슬릿이 더 확대된 NP3 디스플레이부를 도시한다. 상기 디스플레이 장치는 복합시차지각 디스플레이 장치 또는 듀얼-뷰 디스플레이 장치로서 사용될 수 있었다. 상기 컬러 필터들은 단순한 레드, 그린, 블루 패턴을 따르지 않도록 "재배열"되었으며, 각각의 슬릿(15)에 다섯 개의 필터(63 내지 67)를 갖는다. 도19b는 원색 필터(63 내지 67) 만을 사용하는 유사한 구조체를 도시하지만, 여전히 각각의 슬롯에 다섯 개의 필터를 갖는다. 도19b에서 픽셀의 순서는 좌측 픽셀의 순서는 우측 픽셀의 순서가 바뀐 것으로 변경된다.
컬러 필터의 재배열은 배리어가 패널에 근접하도록 한다. 또한, 이는 (도19a에 도시된 바와 같이) 그린 필터가 슬릿의 중앙에 있도록 한다. 그린 필터가 약간의 레드 및 블루를 누출시킨다면 그 효과는 중요하지 않다. 이것은 컬러 필터의 누출에 의한 문제를 감소시킨다.
도20a는 본 발명의 다른 가능한 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 필터들은 균일한 두께를 갖지 않는다. 각각의 슬릿(15)은 협소한 원색 필터(69) 옆의 측면 중 어느 하나에 측면에 위치된(flanked) 등화색 필터(68)를 포함한다. 이것은 투과된 빛의 방향을 부가적으로 제어할 수 있게 한다.
도20b는 도20a와 유사한 디자인이지만, 불투명 영역(14)이 제거된 것이다. 불투명 영역의 각 측면의 원색 필터는 이 영역을 채우기 위해 팽창된다. 각각 픽셀의 각도 범위 및 그로 인한 머리 움직임의 자유도는 매우 커지지만, 여전히 매우 약간의 크로스토크와 높은 밝기에는 부족함이 있다.
도21은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도21a는 적, 녹, 블루 각각이 통과해야 하는 도17a의 영역(58 내지 60)과 유사한 영역(58', 59', 60')을 도시한다. 슬릿의 중앙에서, 세 개의 모든 영역이 중첩되며, 3원색의 모든 빛이 투과된다. 본 실시에 적용된 배리어(13)는 도21b에 도시된다. 중앙 영역(70)은 모든 3원색의 빛이 통과되도록 상당히 투명하며, 등화색 필터(71, 72)에 의해 측면에 위치된다.
도22는 본 발명에 따른 가능한 구조의 다른 예를 제공한다. 모두 NP3 인터래이싱을 사용하며, 두 개의 경우에서 픽셀의 순서는 좌우 이미지와는 상이하다.
도23은 이미지들 사이에 동일한 각도 분리를 얻기 위해 배리어(13)가 픽셀에 가깝게 될 수 있도록 등화색 필터들을 사용하는 방법을 도시한다. 도23a에서 필터들은 원색 필터들이며 배리어-픽셀 분리는 크다. 도23b에서, 배리어를 픽셀에 매우 근접되게 위치시킬 수 있는 등화색 필터 및 투면 부분(70)이 사용된다. 효과에 있어서, 각각의 원색을 통과하는 영역은 도23b에서보다는 도23a에서 더 크다.
도23b의 구성체가 도23a의 것보다 더 큰 머리의 자유도를 제공한다는 것을 알 수 있다. 이는 도13a에서 단일 원색을 투과하는 각각의 컬러 필터가 임의의 픽셀에 대한 폭과 비교될 수 있기 때문이다. 도23b에서, 단일 원색을 투과하는 영역은 픽셀 폭에 2배이상 크다.
본 발명은 디스플레이 장치 및 시차 컬러 필터의 어레이를 갖는 시차 광학 장치를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이 장치를 제공한다. 이 기술 분야의 숙련자들에게는 본 발명의 범위에서 상기 실시예들에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 상술된 실시예는 공간 광 변조기(4)의 전방에 시차 배리어를 구비한 도1에 도시된 형태의 멀티뷰 디스플레이를 참조하여 설명된다. 본 발명은 도4에 도시된 형태의 디스플레이에 동등하게 적용할 수 있고, 여기서 시차 배리어(5)는 백라이트(11)와 SLM(4) 사이에 위치된다. 다른 대체예로서, 시차 배리어 애퍼쳐 어레이(13)가 백라이트 자체가 상이한 컬러의 광을 방출하도록 배열되어 완전히 제거될 수 있다. 예를 들어, 백라이트는 그 일부 또는 모두가 등화색의 광을 방출하는 LED의 어레이를 포함할 수 있다.
다른 개량으로, 컬러 필터 또는 백라이트 컬러가 변경가능할 수 있다. 이는 좌우 뷰잉 윈도우의 위치가 변경되게 할 수 있다. 이는 예를 들어 복합시차지각 디스플레이에 유용할 수 있다. 뷰어의 머리가 이동하면, 디스플레이는 좌우측 이미지가 그의 눈을 향해 지향되도록 동적으로 재구성될 수 있다. 이와 달리, 그들이 완전히 투명하도록 예를 들어 시차 배리어의 모든 컬러 필터와 불투명한 구역을 변경함으로써, 듀얼뷰 디스플레이는 단일뷰 디스플레이로서 사용하기 위해 재구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 디스플레이가 기존 가능한 각도보다 넓은 다양한 각도로부터 보여질 수 있어서, 이용자 머리의 자유도는 디스플레이의 휘도를 손상시키지 않고 증가될 수 있고, 크로스토크가 발생하는 디스플레이와 90°근처의 영역이 감소될 수 있어서 듀얼 디스플레이 장치의 뷰어가 이미지들을 동시에 보는 것을 방지하는 작용 효과가 있다.
도1은 통상의 복합시차지각 디스플레이 장치의 개략 평면도.
도2는 종래의 멀티뷰 디스플레이 장치에 의해 제공되는 뷰잉 윈도우의 개략도.
도3은 다른 종래의 멀티뷰 방향성 디스플레이 장치에 의해 생산되는 뷰잉 윈도우의 개략 평면도.
도4는 다른 종래의 복합시차지각 디스플레이 장치의 개략 평면도.
도5는 모터 자동차에 설치되는 종래의 듀얼뷰 장치를 도시한 도면.
도6a 내지 도6d는 듀얼뷰 디스플레이의 이미지 사이의 크로스토크를 감소시키는 공지 방법을 도시한 도면.
도7a 내지 도7c는 본 발명에 따른 크로스토크를 감소시키고 각각의 이미지의 각도를 증가시키는 방법을 도시한 도면.
도8은 컬러 필터 시차 배리어의 설계 변수를 도시한 도면.
도9는 대형 배리어-픽셀 분리 및 NP3 인터레이싱 설계를 가지지만 컬러 필터가 없는 복합시차지각 디스플레이를 도시한 도면.
도10은 소형 배리어-픽셀 분리 및 NP1 인터레이싱 설계를 가지는 복합시차지각 디스플레이를 도시한 도면.
도11은 대형 배리어-픽셀 분리 및 NP1 인터레이싱 설계를 가지는 복합시차지각 디스플레이를 도시한 도면.
도12는 대형 배리어-픽셀 분리 및 NP3 인터레이싱 설계를 가지는 복합시차지각 디스플레이를 도시한 도면.
도13은 대형 배리어-픽셀 분리 및 NP1 인터레이싱 설계를 가지지만, 그 배리어에 불투명부가 없는 복합시차지각 디스플레이를 도시한 도면.
도14는 대형 배리어-픽셀 분리 및 NP1 인터레이싱 설계를 가지는 듀얼뷰 디스플레이를 도시한 도면.
도15는 대형 배리어-픽셀 분리 및 NP3 인터레이싱 설계를 가지는 듀얼뷰 디스플레이를 도시한 도면.
도16은 대형 배리어-픽셀 분리 및 NP1 인터레이싱 설계를 가지지만, 그 배리어에 불투명부가 없는 듀얼뷰 디스플레이를 도시한 도면.
도17a 및 도17b는 본 발명의 일 실시예의 작동 원리를 도시한 도면.
도18은 등화색을 투과하는 컬러 필터를 가지는 듀얼뷰 디스플레이를 도시한 도면.
도19a 및 도19b는 컬러 필터가 3개가 넘는 반복 패턴을 가지는 두 개의 디스플레이를 도시한 도면.
도20a 및 도20b는 변화하는 폭을 가지는 컬러 필터를 가지는 두 개의 디스플레이를 도시한 도면.
도21a 및 도21b는 시차 배리어 내에 컬러 필터 및 투명부를 가지는 디스플레이를 도시한 도면.
도22a 및 도22b는 픽셀의 순서가 변화된 디스플레이를 도시한 도면.
도23a 및 도23b는 본 발명의 일 실시예가 배리어-디스플레이 분리가 감소되도록 하는 방법을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 디스플레이 장치
2 : 좌안 뷰잉 윈도우
3 : 우안 뷰잉 윈도우
4 : 입체 광 변조기(SLM)
5 : 시차 배리어
6 : 박막 트랜지스터(TFT) 기판
7 : 기판
8 : 액정 층
13 : 애퍼쳐 어레이
15 : 슬릿
17 : 윈도우 평면

Claims (36)

  1. 한 세트의 픽쳐 요소를 구비한 이미지 디스플레이 장치와, 컬러 필터의 어레이를 구비한 시차 광학 장치를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 컬러 필터는 픽쳐 요소의 각각의 세트와 정렬되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컬러 필터는 시차 광학 장치의 애퍼쳐에 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 픽쳐 요소는 원색의 광을 방출하도록 배열되고, 상기 적어도 하나의 컬러 필터는 하나 이상의 원색의 광을 투과하도록 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시차 광학 장치는 모든 3원색의 광을 투과시키기 위한 사실상 적어도 하나의 투명 구역을 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  6. 제4항에 있어서, 상기 모든 컬러 필터는 이원색을 투과시키도록 배열된 등화색인 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  7. 제6항에 있어서, 상기 픽쳐 요소는 두 개의 이미지 부분을 교대로 보여주는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컬러 필터는 주기적으로 반복되는 패턴으로 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  9. 제8항에 있어서, 상기 픽쳐 요소는 주기적으로 반복되는 패턴으로 컬러광을 방출하도록 배열되고, 픽쳐 요소 및 컬러 필터의 패턴이 상이한 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 일 주기의 컬러 필터 패턴은 제1 원색만의 광을 투과시키도록 배열된 제1 필터와, 제1 원색 및 제2 원색의 광을 투과시키도록 배열된 제2 필터와, 제2 원색 및 제3 원색의 광을 투과시키도록 배열된 제3 필터와, 제3 원색만의 광을 투과시키도록 배열된 제4 필터를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 일 주기의 컬러 필터 패턴은 제1 원색만의 광을 투과시키도록 배열된 제1 필터와, 제2 원색만의 광을 투과시키도록 배열된 제2 필터와, 제1 원색 및 제3 원색의 광을 투과시키도록 배열된 제3 필터와, 제2 원색의 광을 투과시키도록 배열된 제4 필터와, 제3 원색만의 광을 투과시키도록 배열된 제5 필터를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서, 일 주기의 컬러 필터 패턴은 제1 원색만의 광을 투과시키도록 배열된 제1 필터와, 제2 원색만의 광을 투과시키도록 배열된 제2 필터와, 제3 원색만의 광을 투과시키도록 배열된 제3 필터와, 제2 원색의 광을 투과시키도록 배열된 제4 필터와, 제1 원색의 광을 투과시키도록 배열된 제5 필터를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서, 상기 픽쳐 요소 패턴은 제1, 제2, 제3, 제3, 제2, 제1의 순서로 원색을 방출하도록 배열된 요소를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제3 원색은 그린인 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  15. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 컬러 필터 패턴의 일 주기는 제1 원색과 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제3 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제1 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제3 필터를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  16. 제15항에 있어서, 상기 픽쳐 요소 패턴은 제1, 제3, 제2, 제2, 제3 및 제1의 순서로 원색을 방출하도록 배열된 요소들을 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  17. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 컬러 필터 패턴의 일 주기는 제1 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제1 원색 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제2 원색 및 제3 원색의 광을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제3 및 제1 원색의 광을 투과하도록 배열된 제4 필터와, 제1 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제5 필터를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  18. 제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 픽쳐 요소들은 인접한 3개의 픽쳐 요소들이 동일한 이미지를 나타내도록 3개의 그룹으로 배열되는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  19. 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 컬러 필터의 폭은 픽쳐 요소들의 간격과 사실상 동일한 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  20. 제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컬러 필터 패턴의 일 주기는 불투명 마스크를 더 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  21. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 컬러 필터는 가변폭을 갖는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  22. 제8항, 제9항 또는 제21항 중 어느 항 항에 있어서, 상기 컬러 필터 패턴의 일 주기는 제1 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제1 원색과 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제2 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제1 불투명 마스크와, 제2 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제4 필터와, 제2 원색 및 제3 원색의 광을 투과하도록 배열된 제5 필터와, 제3 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제6 필터와, 제2 불투명 마스크와, 제3 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제7 필터와, 제3 및 제1 원색의 광을 투과하도록 배열된 제8 필터와, 제1 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제9 필터와, 제3 불투명 마스크를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제2, 제5 및 제8 필터들은 제1, 제3, 제4, 제6, 제7 및 제9 필터들보다 넓은 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  24. 제8항, 제9항 또는 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컬러 필터 패턴의 일 주기는 제1 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제1 원색 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 제2 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제2 원색 및 제3 원색의 광을 투과하도록 배열된 제4 필터와, 제3 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제4 필터와, 제3 및 제1 원색의 광을 투과하도록 배열된 제6 필터를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1, 제3 및 제5 필터는 제2, 제4 및 제6 필터보다 넓은 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 시차 요소는 불투명부를 포함하지 않는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  27. 제8항, 제9항 또는 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컬러 필터 패턴의 일 주기는 제1 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제1 필터와, 제1 원색 및 제2 원색의 광을 투과하도록 배열된 제2 필터와, 모든 3원색의 광을 투과하도록 배열된 투명부와, 제2 원색과 제3 원색의 광을 투과하도록 배열된 제3 필터와, 제3 원색만의 광을 투과하도록 배열된 제4 필터를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  28. 제27항에 있어서, 상기 투명부는 컬러 필터들보다 좁은 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  29. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컬러 필터들은 주기적으로 반복되는 패턴으로 배열되고, 상기 패턴의 단일 주기에서 컬러 필터의 수는 3개 이상인 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  30. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 픽쳐 요소들은 주기적으로 반복되는 패턴으로 배열되고, 상기 패턴의 단일 주기에서 픽쳐 요소의 수는 3개 이상인 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  31. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컬러 필터들의 폭은 가변적인 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  32. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 몇몇 또는 모든 컬러 필터들은 절환 가능한 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  33. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스플레이는 듀얼뷰 디스플레이인 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  34. 제33항에 있어서, 상기 컬러 필터가 디스플레이로부터 90°인 영역이 뷰어에게 어둡게 나타나도록 배열되는 듀얼뷰 디스플레이.
  35. 멀티뷰 방향성 디스플레이이며, 등화색의 광을 방출하는 적어도 하나의 광원 어레이에 의해 조사되는 일 세트의 픽쳐 요소를 포함하는 이미지 디스플레이 장치를 포함하는 멀티뷰 방향성 디스플레이.
  36. 시차 광학 장치이며, 하나 이상의 원색을 투과하는 적어도 하나의 컬러 필터 어레이를 포함하는 시차 광학 장치.
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