KR20130138780A - 다중 시점 디스플레이 디바이스 - Google Patents

Abstract

다중 시점 디스플레이는 단일 시점 모드와 다중 시점 모드 사이에서 전환 가능하고, 전환 불가능한 광학적으로 투명한 층(60)에 인접한 복굴절 전기 광학 재료(62)를 포함하는 디스플레이 패널 위에 배열되는 렌티큘라 수단(9)을 사용한다. 상기 전환 불가능한 광학적으로 투명한 층(60)은 상기 복굴절 전기 광학 재료(62)의 특정한 굴절률과 실질적으로 같은 굴절률(n)을 갖는다. 단일 시점 모드에서, 상기 복굴절 전기 광학 재료(62)는 전환 불가한 상태를 규정하고, 디스플레이 패널로부터 출력되고 렌티큘라 수단 상에 입사하는 광선의 편광(64)은 선형이고 디스플레이 출력 광선이 수용되는 표면에서 상기 복굴절 전기 광학 재료(62)의 광학 축에 따라 정렬된다. 다중 시점 모드에서, 상기 복굴절 전기 광학 재료(62)는 광학 축이 디스플레이 출력면에 수직으로 정렬되는 전환된 상태를 규정한다.

Description

다중 시점 디스플레이 디바이스{MULTI-VIEW DISPLAY DEVICE}

본 발명은 디스플레이를 생성하기 위해 디스플레이 픽셀들의 어레이를 가진 디스플레이 패널과 디스플레이 픽셀들이 보여지고 디스플레이 패널 위에 배열되는, 렌티큘라(lenticular) 수단들을 포함하는 형태의 다중 시점 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.

다중 시점 디스플레이 디바이스의 2개의 기본 형태들이 있다. 하나의 형태는 다른 공간 위치들에서 다른 시청자들에게 동시에 다른 이미지들을 보여주는 디스플레이 디바이스들이다. 예를 들어, 한 명의 시청자는 차의 운전자 자리에 있을 수 있고 다른 시청자는 승객의 자리에 있을 수 있다. 운전자는 위성 네비게이션(navigation) 내용과 같은 운전자 관련 내용을 볼 수 있고, 승객은 오락물들을 볼 수 있다. 복수의 시청자들을 위해, 2개 이상의 뷰(view)들이 있을 수 있다.

다른 형태는 다른 공간 위치들로 다른 눈들에 대해 뷰들을 보여주는 오토스테레오스코픽(autostereoscopic) 디스플레이들이다. 하나의 위치에서 한 명의 시청자를 위해 2개의 뷰들이 있을 수 있지만, 복수의 시청자들이 뷰의 필드(field) 내에 있을 수 있도록 그리고/또는 시청자가 주위의 효과를 경험하기 위해 디스플레이에 대해 이동할 수 있도록 많은 뷰들(예를 들어, 9개 또는 15개)이 있을 수 있다.

다른 뷰들의 공간 분리와 생성의 원리들은 이러한 디바이스들에서 동일하다. 본질적으로, 다른 2D 내용은 동시에 다른 공간 위치들로 투영된다. 유일한 차이점은 뷰들의 각 분리가 다중 시점 디스플레이들보다 오토스테레오스코픽 디스플레이에 대해 일반적으로 작고(약 2도), 시청자의 양안은 동일한 이미지를 수용한다는 것이다. 일반적으로, 다른 공간 위치들은 시청자들의 양안들이 일반적으로 동일한 수직 높이에 있지만, 디스플레이에 대해 다른 수평 위치들에 있기 때문에, 수평선을 따라 연장한다. 설명의 목적들을 위해, 본 발명은 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스들에 대해 설명할 것이다.

공지된 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스는 디스플레이를 생성하도록 공간 광선 모듈레이터(modulator)의 역할을 하는 디스플레이 픽셀들의 행 및 열 어레이를 가진 2차원 액정 디스플레이 패널을 포함한다. 서로에 대해 평행하게 연장하는 긴 렌티큘라 요소들의 어레이는 디스플레이 픽셀 어레이 위에 가로놓이고, 디스플레이 픽셀들은 이러한 렌티큘라 요소들을 통해 관찰된다. 렌티큘라 요소들은 요소들의 시트(sheet)로서 제공되고, 각각은 긴 반원통형 렌즈 요소를 포함한다. 렌티큘라 요소들은 디스플레이 패널의 열 방향으로 연장하고, 각각의 렌티큘라 요소는 디스플레이 픽셀들의 2개 이상의 인접한 열들의 각각의 그룹 위에 가로놓인다.

예를 들어, 각각의 렌티큘라 요소가 디스플레이 픽셀들의 2개의 열들에 관련되는 배열에서, 각각의 열 내의 디스플레이 픽셀들은 각각의 2차원 서브이미지(sub-image)의 수직 슬라이스(slice)를 제공한다. 렌티큘라 시트는 다른 렌티큘라 요소들과 연관된 디스플레이 픽셀 열들로부터 시트 전방에 위치한 사용자의 양안으로 이러한 2개의 슬라이스들과 해당하는 슬라이스들을 향하게 하고, 따라서 사용자는 단일의 스테레오스코픽 이미지를 관찰하게 된다. 따라서, 렌티큘라 요소들의 시트는 광선 출력 다이렉팅(directing) 기능을 제공한다.

다른 배열들에서, 각각의 렌티큘라 요소는 행 방향에서 말하자면, 4개 이상의 인접한 디스플레이 픽셀들의 그룹과 연관된다. 각각의 그룹의 디스플레이 픽셀들의 해당 열들은 각각의 2차원 서브이미지로부터 수직 슬라이스를 제공하도록 적절하게 배열된다. 사용자의 머리가 연속적으로 왼쪽에서 오른쪽으로 이동되기 때문에, 다른, 스테레오스코픽 뷰들은 예를 들어, 주위의(look-around) 인상을 생성하여 인지된다.

상술된 디바이스는 실질적인 3차원 디스플레이를 제공한다. 그러나, 스테레오스코픽 뷰들을 제공하도록, 디바이스의 수평 해상도에 있어서 필수적인 희생(sacrifice)이 있다는 것이 이해될 것이다(동일한 희생이 다중 시점 2D 시스템에서 다른 이미지들의 해상도에 적용됨). 해상도에 있어서의 이러한 희생은 고해상도를 필요로 하는 그래픽 적용들 또는 단거리들로부터 뷰잉(viewing)하기 위한 작은 문자들의 디스플레이와 같은, 특정한 적용들을 위해 허용되지 않는다. 이러한 이유로, 2차원(2D) 모드와 3차원(3D 스테레오스코픽) 모드 사이에서 전환 가능한 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이 제안되어 왔다. 이러한 디바이스는 US-A-6,069,650호에 설명되어 있고, 그 전부는 여기에 참조로써 통합되어 있다. 이 디바이스에서, 하나 이상의 스테레오스코픽 쌍들을 형성하는, 픽셀들의 다른 그룹들은 렌티큘라 요소들을 통해 시청자의 각각의 눈들에 의해 보여진다. 렌티큘라 요소들은 렌티큘라 요소들의 굴절 효과의 제거를 가능하게 하도록 전환 가능한 굴절률을 가진 전기 광학 재료를 포함한다.

2차원 모드에서, 전환 가능한 디바이스의 렌티큘라 요소들은 "통과(pass through)" 모드로 동작하는데, 즉, 렌티큘라 요소들은 매우 동일한 방식으로 광학적으로 투명한 재료의 편평한 시트의 역할을 한다. 이러한 결과로 초래된 디스플레이는 짧은 뷰잉 거리들로부터 작은 문자들의 디스플레이에 적합한, 디스플레이 패널의 기본 해상도(native resolution)와 동일한, 고해상도를 갖는다. 물론, 2차원 디스플레이 모드는 스테레오스코픽 이미지를 제공할 수 없다.

3차원 모드에서, 전환 가능한 디바이스의 렌티큘라 요소들은 상술한 바와 같이, 광선 출력 다이렉팅 기능을 제공한다. 이러한 결과로 초래된 디스플레이는 스테레오스코픽 이미지들을 제공할 수 있지만, 또한 상술된 불가피한 해상도 손실을 겪는다.

전환 가능한 디스플레이 모드들을 제공하도록, 전환 가능한 디바이스의 렌티큘라 요소들은 편광된 광선에 대한 2개의 다른 값들 사이에서 전환 가능한 굴절률을 갖는, 액정 재료와 같은, 전기 광학 재료를 사용한다. 그러면, 디바이스는 렌티큘라 요소들 위 그리고 아래에 제공되는 전극층들에 적절한 전기 포텐셜을 인가함으로써 모드들 사이에서 전환된다. 전기 포텐셜은 인접한 광학적으로 투명한 층의 굴절률에 대해 렌티큘라 요소들의 굴절률을 바꾼다. 대안적으로, 인접한 광학적으로 투명한 층은 전기 광학 재료로 형성될 수 있고, 광학적으로 투명한 층에 대해 렌티큘라 요소들의 굴절률이 바뀌게 되는 동일한 결과가 나온다.

그러나, 경사각들에서 볼 때 전환 가능한 다중 시점/단일 시점 디스플레이의 2D 모드의 원하지 않는 디스플레이 인공물들을 가진 문제점들을 경험하게 되었다. 이러한 각들에서, 가시적인 구조는 렌티큘라 시트의 구조와 관련하여 나타나는 디스플레이 출력에서 보이고, 반면에 어떠한 이러한 구조도 디스플레이 패널과 렌티큘라 어레이의 평면에 대해 수직으로 볼 때 보이지 않는다.

복수의 다른 방법들이 이 문제를 처리하기 위해 제안되어 왔다. 예를 들어, WO2007/099488호는 전환 가능한 복굴절 렌즈 구조와 인접한 복굴절(전환 불가능한) 복제(replica) 구조의 사용을 개시한다. 복굴절 재료로부터 렌티큘라 수단의 광학적으로 투명한 층을 형성함으로써, 경사각들에서 2D 모드 디스플레이들의 상술한 원하지 않는 디스플레이 인공물들의 감소에 있어서 상당한 개선이 이뤄질 수 있다. 그러나, 복굴절 복제 구조의 추가의 복잡성이 요구된다. 또한 측방향 뷰잉 각들에서 이미지 질을 향상하도록 다른 해결책들이 있지만, 이러한 해결책들 모두는 디스플레이에 추가의 복잡성을 갖는다.

상술한 문제를 처리하는 다중 시점 디스플레이가 필요하다. 상술한 문제는 인용 청구항들에서 규정된 바와 같이 본 발명으로 해결된다. 독립 청구항들은 유리한 실시예들을 규정한다.

본 발명에 따르면, 청구항 1에서 청구된 바와 같이 디스플레이 디바이스가 제공된다.

이러한 배열에서, 전환 가능한 복굴절 전기 광학 재료와 전환 불가능한 광학적으로 투명한 층이 다시 사용된다. 전환 가능한 복굴절 전기 광학 재료는 작동의 단일 시점(예를 들어, 2D) 모드에 대해, 전환 불가능한 광학적으로 투명한 층 상에 입사된 광선의 선형 편광을 주어진 방향으로 정렬하는 기능을 실행한다. 전환 불가능한 광학적으로 투명한 층은 복굴절 전기 광학 재료의 특정한 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는다. 정렬은 디스플레이 패널의 출력 편광이 소정의 방향에 있지 않다면, 편광 비틀림(twisting) 기능을 포함할 수 있다.

디스플레이 패널로부터 출력된 광선의 편광은 선형이고 필요하다면, 예를 들어, 렌티큘라 렌즈들의 방향에서 편광을 선형으로 만들도록 편광 비틀림을 수행하는, 복굴절 전기 광학 재료의 광학 축으로 정렬된다. 본 발명의 설명에서, 광학 축은 보통 광학 이론으로 규정되는 바와 같이, LC 재료의 방향과 동일하다. 이는 액정 샘플의 체적 요소에 있어서의 분자 정렬의 '선호되는 방향'이다.

용어 '-에 인접한(adjacent to)'은 바람직하게는 접촉한 상태를 의미한다.

하나의 실시예에서, 제 1 상태는 전환이 안 된 상태이고(즉, 어느 전압도 완화된 상태를 필요로 하지 않음) 반면에 제 2 상태는 LC 재료의 전환된 상태(즉, 구동된 전압)이다.

다중 시점(예를 들어, 3D) 모드에서, 복굴절 전기 광학 재료는 광학 축이 디스플레이 출력면에 수직으로 정렬되는 상태를 규정한다(호메오트로피컬하게(homeotropically) 정렬됨).

특징들(feature)의 이러한 조합은 주어진 뷰잉 평면, 예를 들어, 수평 뷰잉 평면에서 이미지 인공물들이 없는 고품질의 단일 시점 모드를 제공한다.

전기 광학 재료는 바람직하게는 편광 비틀림이 LC 재료 층들의 비틀린 상태로 제공될 수 있기 때문에 트위스티드 네마틱(twisted nematic) 액정 재료를 포함한다.

전환 불가능한 광학적으로 투명한 층은 바람직하게는 등방성 재료를 포함하지만, 복굴절 재료가 또한 사용될 수 있다.

디스플레이 패널은 바람직하게는 액정 디스플레이 패널을 포함한다. 디스플레이 패널들은 편광된 광선을 전달한다. 대안적으로, 예를 들어, 선형 편광층과 같은, 편광 수단이 광선 다이렉팅(directing) 수단에 대해 편광된 광선을 제공하도록 사용되는 조건에서, 편광이 안 된 광선을 전달하는 디스플레이 패널들이 사용될 수 있다.

이러한 디자인은 다른 출력 편광들을 갖는 다른 디스플레이 형태들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널로부터 출력된 광선의 편광 방향은:

렌티큘라 렌즈들의 긴 축과 평행하거나;

디스플레이 열 방향이거나;

디스플레이 행 방향이거나;

상기 디스플레이 행 방향과 상기 디스플레이 열 방향에 45°일 수 있다.

편광판(polarizer)은 출력되는 디스플레이 패널과 렌티큘라 수단 사이에 제공될 수 있다. 이는 유기 발광 다이오드(OLED) 패널들을 포함하는 발광 다이오드(LED) 패널들과 같은 편광이 안 되거나 또는 비선형적으로 편광된 광선을 본질적으로 제공하는 디스플레이 패널들, 또는 플라즈마 디스플레이 패널들의 사용을 가능하게 한다. OLED들은 심지어 편광 필터들이 디스플레이의 광선을 편광시키도록 사용될 때에도, 광효율이 좋은 것으로 공지되어 있다.

어떤 디스플레이는 디스플레이 전방에 앉은 시청자에 의해 보여질 수 있는 것에 의해 디스플레이되어(displayed) 영사되는 뷰의 필드(field)를 갖는다. 용어 '뷰의 전체 필드'는 2D 또는 3D 모드가 보여질 수 있는 것으로부터 디스플레이 전방의 모든 위치들을 의미하도록 의도된다. 복수의 시청자들을 위한 다중 시점 모드에서, 디스플레이는 일반적으로 복수의 2D 모드들을 갖고 2D 모드들의 각각은 뷰의 전체 필드의 오직 한 부분에서 특정한 시청자에 의해 보여질 수 있다. 예를 들어, 듀얼(dual) 뷰 디스플레이는 2개의 2D 모드들을 가질 수 있는데 보여질 하나는 뷰의 전체 필드의 왼쪽 절반에 있고 보여질 다른 하나는 뷰의 전체 필드의 오른쪽 절반에 있다.

본 발명은 또한 청구항 12에 의해 규정되는 바와 같이 발명의 디스플레이 디바이스를 제어하는 방법을 제공한다.

본 발명의 추가의 특징들과 장점들은 수반된 도면들을 참조로 하여 그리고 오직 예의 방식으로 주어진, 본 발명의 바람직한 실시예들의 다음의 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다.

도 1은 발명이 적용될 수 있는 공지된 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스의 개략 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 공지된 디스플레이 디바이스의 요소의 상세한 개략도.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 공지된 디스플레이 디바이스의 작동 원리를 설명하기 위해 사용되는 도면들.
도 4는 작동 시 광학 효과들을 도시하는 도 1의 디바이스의 2개의 일반적인 렌티큘라 요소들의 개략 단면도.
도 5는 복굴절 전환 불가능한 렌티큘라 복제 구조를 사용하는 디자인의 렌티큘라 어레이 부분의 도 4의 도면과 유사한 도면.
도 6a 및 도 6b는 2D 및 3D 모드들에서 발명의 디스플레이 디바이스를 도시한 도면들.
도 7은 도 6의 디바이스의 수정을 도시한 도면.

2차원 디스플레이 모드와 3차원 디스플레이 모드 사이에서 전환될 수 있는 볼 수 있는 디스플레이 영역을 갖는 전환 가능한 디스플레이 디바이스들이 공지되어 있다. 모드들 사이에서 전환하는 것은 LC 재료와 같은, 전기 광학 재료를 포함하는 렌즈 요소들의 어레이의 전기 광학 재료를 가로질러 전기장을 인가함으로써 성취된다. 2차원 모드에서, 렌즈 요소들은 렌즈 요소들이 투명한 재료의 정상적인 시트(sheet)였던 것처럼 행동한다. 3차원 모드에서, 렌즈 요소들은 스테레오스코픽 이미지가 인지되도록 광선 출력 다이렉팅 기능을 제공한다. 동일한 전환 개념은 2D 뷰의 전체 필드에 대한 단일 시점과 다른 공간 위치들로 향하는 다중 시점들 사이에서 전환되도록, 2D 다중 시점 디스플레이에 적용될 수 있어 복수의 시청자들은 디스플레이의 뷰의 전체 필드의 다른 부분들에서 다른 2D 내용을 볼 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는, 공지된 전환 가능한 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스(1)의 개략 사시도이다. 디스플레이 디바이스(1)는 확장된 형태로 도시되어 있다.

공지된 디바이스(1)는 디스플레이를 생성하도록 공간 광선 모듈레이터(modulator)의 역할을 하는 액티브(active) 매트릭스 형태의 액정 디스플레이 패널(3)을 포함한다. 상기 디스플레이 패널(3)은 행들 및 열들로 배열되는 디스플레이 픽셀들(5)의 직교(orthogonal) 어레이를 갖는다. 명확성을 위해, 디스플레이 픽셀들(5)의 오직 적은 수가 도면에 도시된다. 실제로, 디스플레이 패널(3)은 디스플레이 픽셀들(5)의 약 천 개의 행들과 수천 개의 열들을 포함할 수 있다.

액정 디스플레이 패널(3)의 구조는 완전히 종래의 것이다. 특히, 패널(3)은 정렬된 트위스티드 네마틱 또는 다른 액정 재료가 개재되어 제공되는, 한 쌍의 이격된 투명한 유리 기판들을 포함한다. 기판들은 기판들의 마주하는 면들 상에 투명한 ITO(indium tin oxide) 전극들의 패턴들을 갖는다. 편광층들은 또한 기판들의 외부면들 상에 제공된다.

각각의 디스플레이 픽셀(5)은 액정 재료를 사이에 개재한 상태로, 기판들 상에 마주하는 전극들을 포함한다. 디스플레이 픽셀들(5)의 형태와 레이아웃은 전극들의 형태와 레이아웃에 의해 결정된다. 디스플레이 픽셀들(5)은 규칙적으로 서로로부터 간격들을 두어 이격되어 있다.

각각의 디스플레이 픽셀(5)은 TFT(thin film transistor) 또는 TFD(thin film diode)와 같은, 전환 요소와 관련된다. 디스플레이 픽셀들은 신호들을 전환 요소들로 어드레싱(addressing)하는 것을 제공함으로써 디스플레이를 생성하도록 작동되고, 적합한 어드레싱 계획(scheme)들이 기술 분야의 숙련자들에게 공지될 것이다.

디스플레이 픽셀들(5) 사이의 간격들은 불투명한 블랙 마스크에 의해 덮여진다. 마스크는 광선 흡수 재료의 그리드(grid) 형태로 제공된다. 마스크는 전환 요소들을 덮고 각각의 디스플레이 픽셀 영역들을 규정한다.

디스플레이 패널(3)은 이러한 경우에, 디스플레이 픽셀 어레이의 영역을 걸쳐 연장하는 평면의 백라이트(backlight)를 포함하는 광원(7)에 의해 비추어진다. 광원(7)으로부터의 광선은 디스플레이 패널(3)을 통해 향하게 되고, 각각의 디스플레이 픽셀들(5)은 광선을 조절하도록 그리고 디스플레이를 생성하도록 구동된다.

디스플레이 디바이스(1)는 또한 디스플레이 패널(3)의 디스플레이 출력 측면 위에 위치된 렌티큘라 요소 장치(9)를 포함하는 렌티큘라 수단을 포함하고, 장치는 뷰 형성 기능을 선택적으로 수행하도록 제어가능하다. 렌티큘라 요소 장치(9)는 서로에 대해 평행하게 연장하는 렌티큘라 요소들(11)의 어레이를 포함하고, 오직 하나의 렌티큘라 요소 장치가 명확성을 위해 확대된 치수들로 도시되어 있다.

렌티큘라 요소 장치(9)는 도 2에 더 상세히 개략적으로 도시된다. 상기 장치(9)는 펼쳐진 형태로 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 렌티큘라 요소 장치(9)가 한 쌍의 투명한 유리 기판들(13, 15)을 포함하고, ITO로 구성된 투명한 전극층들(17, 19)이 상기 한 쌍의 투명한 유리 기판들의 마주하는 면들 상에 제공된다는 것을 알 수 있다. 각각의 전극층(17, 19)은 복수의 평행한 긴 전극들의 형태이고, 각각의 다른 층들(17, 19)의 전극들은 서로에 대해 수직으로 배열된다. 긴 전극들은 상기 전극들이 개별적으로 어드레스되도록 사이에 작은 간격들을 두고 배열된다.

렌티큘라 본체를 구성하고 반대의 렌티큘라 구조를 갖고, 시트 또는 평면의 형태인, 광학적으로 투명한 층(21)은 기판들(13) 중 상부 기판에 인접하여, 기판들(13, 15) 사이에 제공된다. 렌티큘라 본체(21)는 복제 기술을 사용하여 플라스틱 재료로부터 제작된다. 네마틱 액정 재료(23)는 또한 기판들 중 더 아래쪽의 기판(15)에 인접하여, 기판들(13, 15) 사이에 제공된다. 렌티큘라 본체(21)의 반대의 렌티큘라 구조는 액정 재료(23)가 도면에서 도시된 바와 같이, 렌티큘라 본체(21)와 더 아래쪽의 기판(15) 사이에, 평행한, 긴 반원통형 렌티큘라 형태들을 취할 것이다. 본체(21)의 반대의 렌티큘라 구조의 표면과 액정 재료(23)와 접촉하는 더 아래쪽의 기판(15)의 표면에는 또한 액정 재료(23)를 향하게 하기 위해, 배향층(orientation layer; 25, 26)이 제공된다.

사용시에, 도 1에 도시된 공지된 전환 가능한 디스플레이 디바이스(1)는 2차원(2D) 디스플레이 모드와 3차원(3D) 디스플레이 모드 사이에서, 홀로 또는 조합으로 전환될 수 있는 디스플레이 출력된, 별개의 부분들을 제공하도록 동작가능하다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 2차원 디스플레이 윈도우(window)들이 3차원 디스플레이 영역에 제공될 수 있다.

모드들 사이에서 출력되는 디스플레이의 별개의 부분들의 전환 성능(switchability)은 액정 재료(23)로 형성된 렌티큘라 요소들을 가로질러 전기장을 인가함으로써 성취된다. 상기 전기장은 전극층들(17, 19)의 전극들을 가로질러 전기 포텐셜을 인가함으로써 생성된다.

전기 포텐셜은 각각의 전극층(17, 19)에서 긴 전극들 중 인접한 전극들의 선택된 수에 인가된다. 상부 전극들의 선택은 전환될 디스플레이 윈도우의 높이를 규정하고, 하부 전극들의 선택은 전환될 디스플레이 윈도우의 폭을 규정한다.

도시된 바와 같이 세분되는 것 대신에, 전극들(17, 19)은 각각 픽셀 어레이 위의 연속적으로 연장하는 단일의 전극들일 수 있고 2D 디스플레이 모드와 3D 디스플레이 모드 사이에서 그 완전성으로 출력된 디스플레이를 전환하도록 간단히 적절한 전압들을 전극들에 인가함으로써 작동할 수 있다.

인가된 전기 포텐셜은 디스플레이 영역의 선택된 부분 내의 렌티큘라 요소들이 이제 도 3a 및 도 3b를 참조로 하여 설명될 수 있는, 광선 출력 다이렉팅 기능을 유지하는 것과 광선 출력 다이렉팅 기능을 제거하는 것 사이를 전환하도록 야기한다.

그 정적 유전체 이방성 때문에, LC 재료의 배향은 인가된 전기장을 통해 제어될 수 있다. 광학 상황(regime)에서, 또한 유전체 이방성이 있고 LC 재료의 굴절률이 상대적인 유전 상수와 관련된다. LC 재료는 정상(ordinary) 굴절률과 특정한(extra-ordinary) 굴절률을 갖고, 상기 정상 굴절률은 다이렉터(director)에 수직인 전기장 편광을 가진 광선에 대해 적용할 수 있고 상기 특정한 굴절률은 상기 다이렉터에 평행인 전기장 편광을 가진 광선에 대해 적용할 수 있다.

도 3a는 어떠한 전기 포텐셜도 전극들에 인가되지 않을 때의 렌티큘라 요소 장치(9) 부분의 개략 단면도이다. 여기서, 배향층들(25, 26)과 디스플레이 광선의 편광의 러빙(rubbing) 방향은 z 방향이고(렌즈 축들의 방향) 이러한 경우에 도 3a의 도면의 평면에 수직으로 연장한다. 결과적으로, 비록 광학적으로 복굴절이지만, 유효한 렌즈는 LC 재료의 특정한 굴절률에 해당하는 굴절률을 가진 등방성 렌즈와 비슷할 수 있다. 이 상태에서, 디스플레이 패널에 의해 제공되는 선형의 편광된 광선에 대해 액정 재료(23)의 굴절률(특정한 굴절률인)은 실질적으로 본체(21)의 굴절률보다 크고, 따라서 렌티큘라 형태들은 설명한 바와 같이, 광선 출력 다이렉팅 기능을 제공한다.

도 3b는 약 50 볼트의 전기 포텐셜이 전극들에 교대로 인가될 때의 렌티큘라 요소 장치(9) 부분의 개략 단면도이다. 전기장은 y 방향으로 생성되고 LC 분자들은 필드 라인들을 따라 정렬한다. 결과적으로, LC 재료의 다이렉터는 또한 실질적으로 y 방향이다. 디스플레이 패널로부터의 광선의 편광 방향은 여전히 선형 평광되고, 즉, 광선의 E 필드는 z 방향이다. z 방향에서 디스플레이의 광선의 편광에 의해, 유효한 렌즈가 정상 굴절률을 가질 것이고, 광선은 LC 재료와 렌티큘라 본체(21) 사이에서 굴절률 정합이 있기 때문에 굴절되지 않을 것이다. 따라서, 이 상태에서, 디스플레이 패널에 의해 제공되는 선형 편광의 광선에 대해 LC 재료(23)의 굴절률은 본체(21)의 반대의 렌티큘라 구조의 굴절률과 실질적으로 동일하여, 렌티큘라 형태들의 광선 출력 다이렉팅 기능은 설명된 바와 같이, 없어진다. 따라서, 어레이는 실질적으로 "통과(pass through)" 모드에서 작동한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 광선 출력 다이렉팅 기능을 유지하면서, LC 재료(23)에 의해 규정된 렌티큘라 요소들은 볼록 원통형 렌즈들의 역할을 하고, 디스플레이 패널(3)로부터 디스플레이 디바이스(1) 전방에 위치된 사용자의 양안으로 다른 이미지들 또는 뷰들을 제공한다. 따라서, 3차원 이미지가 제공될 수 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 광선 출력 다이렉팅 기능을 제거하면서, 액정 재료(23)에 의해 규정된 렌티큘라 요소들은 상기 렌티큘라 요소들이 뷰 다이렉팅 기능 없이 통과층의 역할을 하는 투명한 재료의 편평한 시트였던 것처럼 행동한다. 따라서, 고해상도의 2차원 이미지가 디스플레이 패널(3)의 전체 기본(native) 해상도를 이용하여 제공될 수 있다.

디스플레이 모드들 사이에서 전환하도록 전기 포텐셜들의 제어가 컨트롤러(controller; 12)에 의해 렌티큘라 요소 장치(9)의 전극들에 제공된다.

공지된 전환 가능한 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스의 구조의 추가의 상세 설명들은 참조로 주어진, US 특허 명세서 제 6,069,650호에서 찾을 수 있다.

원하지 않는 디스플레이 인공물들이 사각(oblique angle)으로, 예를 들어, 디스플레이 패널의 평면에 대해 약 45도로, 2D 모드에서 디스플레이를 볼 때 이 디바이스의 디스플레이 출력 시 볼 수 있다는 것을 알아내었다. 이러한 인공물들은 가시적인 어두운 밴딩(banding) 라인 또는 셰이딩(shading) 라인의 형태이고 상기 라인들의 구조는 렌티큘라 어레이의 구조와 관련이 있는 것처럼 보인다. 디스플레이 패널에 직각인 2D 모드 디스플레이 출력을 볼 때 인공물 구조는 보이지 않는다. 인공물들이 몇몇의 잔여(residual) 렌즈 효과로 인한 것이라고 여겨진다.

구조의 가시성이 이하에 설명될 것이다. 2D 모드에서, 전압은 렌티큘라 요소들을 가로질러 인가되고 LC 재료의 분자들은 디스플레이 패널(3)의 평면에 대략 직각으로 향하게 된다. 도 4는 이러한 모드에서 어레이의 2개의 대표적인 렌티큘라 요소들의 인가된 효과를 개략적으로 도시하고 이러한 요소들에서 LC 재료의 직각 배향을 나타낸다. 디스플레이 패널과 렌티큘라 어레이에 실질적으로 수직으로 진행하는 광선들은 LC 재료의 굴절률로서 렌즈 표면(LC 재료(23)와 렌티큘라 본체(21) 사이의 반원통형 경계)에서 굴절률의 변화를 보이지 않고 상기 렌티큘라 본체(21)는 정합되어, 그 결과 광선의 길(path)이 달라지지 않는다. 이는 도 4의 왼쪽 측면의 렌티큘라 요소에 대해 도시되어 있다.

그러나, 사각의 광선들에 대해(렌즈 또는 디스플레이 패널에 수직이 아님) LC 재료(23)의 유효한 굴절률은 특정한 편광 방향들에 대한 정상 굴절률(일반적으로 약 1.5)과 같지 않지만 값이 광선들의 사각들과 다른 것들 사이에서 의존적인 정상 굴절률과 특정한 굴절률(일반적으로 약 1.7) 사이의 값을 가질 수 있다. 그 결과, 광선들은 도 4의 오른쪽 측면의 렌티큘라 요소를 도시한 바와 같이, 곡선의 렌즈 표면에서 굴절될 것이다. 따라서, LC 재료의 복굴절 성질들 때문에, 사각에서 디스플레이를 볼 때 잔여 렌즈 효과가 있다. 렌티큘라 요소의 초점 거리는 각 의존적인 것 같다. 디스플레이 패널에 수직인, 수직 각들에서, 초점력(focal power)은 0이고, 반면에 더 큰 뷰잉 각들에 대해 증가한다. 특정한 뷰잉 각에 대해, 렌티큘라 요소의 초점은 디스플레이 패널의 픽셀 구조에 있다. 그 결과, 패널 내의 픽셀들을 둘러싼 블랙 매트릭스는 무한대로 이미징되고, 가시성 인공물 구조의 원인이 되도록 여겨진다.

이 효과는 렌즈면에서 입사한 광선의 편광의 방향에 의존한다. 도 4의 예에서, 디스플레이로부터의 광선은 수평 방향(도 3에서 도시된 x 방향)에서 즉, 도시된 바와 같이, 렌티큘라들을 가로지르는 방향에서 편광되도록 취해진다. 디스플레이로부터의 광선이 도 3의 예에서 설명된 바와 같이 수직의 z 방향에서 편광되면, LC 재료의 광학 축은 항상 편광의 방향에 수직으로 남아있고, 도면의 평면 내의 광선들은 항상 정상 굴절률을 보인다. 이러한 경우에, 인공물들은 없다. 따라서, 2D 모드의 인공물들은 입사 광선의 편광 방향에 의존적이다.

이러한 문제를 극복하기 위해, 복굴절 재료가 렌티큘라 본체(21)를 위해 사용될 수 있다. 바람직하게 복굴절 재료는 LC 재료와 동일한 정상 굴절률과 특정한 굴절률을 갖는다. 이는 모든 뷰잉 각들에 대한 문제를 해결한다. 이것의 효과는 2개의 일반적인 렌티큘라 요소들(11)을 포함하는 렌티큘라 어레이(9) 부분의 단면도이고, 도 4의 단면도와 유사한, 도 5에 도시되어 있다. 렌티큘라 본체(21) 내의 광학 축의 배향은 도 5에 도시된 바와 같이, 수직 방향인 것이 바람직하다.

동작의 3D 모드에서, 디스플레이 패널로부터의 광선은 굴절이 렌즈 표면에서 얻어지도록 편광된다. 광선들은 LC 재료(23)의 특정한 굴절률과 렌티큘라 본체(21)의 정상 굴절률을 보인다.

동작의 2D 모드에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 전압은 렌티큘라 요소들을 가로질러 인가되고 LC 재료 분자들은 y 방향에서 다시 배향된다. 이 모드에서, LC 재료와 렌티큘라 본체(21)의 재료의 정상 굴절률과 특정한 굴절률은 정합하고 어떠한 굴절도 렌즈면에 존재하지 않는다. 도 5의 왼쪽에서 렌티큘라 요소(11)는 디스플레이로 정상적으로 진행하는 광선에 대한 효과들을 도시하고 반면에 도 5의 오른쪽에서 렌티큘라 요소(11)는 비스듬히 진행하는 광선에 대한 효과들을 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 두 개의 경우들에서 광선들은 렌즈면에서 굴절률의 변화를 보이지 않고 굴절되지 않는다.

특히, 광학적으로 투명한 층은 디스플레이 패널의 표면에 수직인 제 1 방향과 표면의 평면의 제 2 측방향 사이의 복굴절을 갖는 복굴절 재료를 포함한다.

더 상세하게, 렌티큘라 요소(11) 안쪽의 LC 재료(23)는 동질의 단축 이방성 매체에 의해 비슷할 수 있다. 상기 단축 이방성 매체의 광선 전파는 편광의 2개의 독립적인 모드들에 의해 설명될 수 있다. 각각의 독립 모드의 굴절률은 편광의 방향과 복굴절 매체의 광학 축에 대한 전파의 방향에 의존한다. 정상 굴절률을 가진, 정상(O)파는 광학 축에 수직인 편광 방향과 파동 벡터(k_o)를 갖는다. 특정한(E) 파는 O 파의 편광 방향과 수직인 편광 방향을 갖는다. E 파의 특정한 굴절률은 파동 벡터(k_e)와 광학 축 사이의 각(θ)에 의존한다.

O 파의 전파와 E 파의 전파 사이를 식별하는 것이 가능하다. O 파에 대해, 굴절률은 전파 방향에 비의존적이다. 그러나, E 파에 대해, 광학 축에 대한 전파의 방향에 의존하는, 굴절률의 변동이 존재한다. 다시 말해서, 굴절률은 또한 뷰잉 각에 의존한다. 각(θ)이 커지면, 유효 굴절률도 또한 증가한다. 특정한 뷰잉 각에 대해, 렌티큘라의 굴절력은 전환 가능한 렌티큘라의 초점이 디스플레이 패널의 픽셀 구조에 정확히 있는 값에 도달하였다.

상술된 문제들에 대한 다른 해결책은 GRIN 렌즈들(graded refractive index lens)을 사용하는 것이다. 이 경우에, 전환 가능한 LC 재료의 제어는 렌즈 형태들이 LC 분자 배향에 의해 규정되도록 국소적으로 수행된다. 턴 오프(turn off)될 때에는, 규정된 어떠한 렌즈 형태도 없어서, 구조가 렌즈를 통한 광선 전파의 방향에 둔감하게 된다.

상기 다른 접근법들은 뷰잉 각 의존성에 대해 다른 수행들을 초래한다. 도 4의 접근법의 각 의존성은 디스플레이의 편광에 의존한다. 현재는 편광이 디스플레이 위에서 사선인 몇몇의 디스플레이들이 생성된다. 이러한 디스플레이들에 대해 수평면 또는 수직면 어느 것도 양호한 뷰잉 각 의존성들을 제공하지 못한다.

본 발명은 디스플레이 디자인을 상당히 복잡하게 만드는 일없이, 그리고 디스플레이 패널로부터 다른 출력된 편광들에 대해 조정될 수 있는 방식으로, 넓은 뷰잉 각들에서 2D 모드에서 이미지 인공물들의 문제를 처리하는 것을 목적으로 한다.

LC의 2개의 모드들이 있다: 호메오트로픽하게(homeotropically) 정렬되고(디스플레이의 표면들에 수직으로) 표면들에 대해 평면임.

도 3의 배열에서, 2D 모드에서(도 3b 참조) 액정은 호메오트로픽하게 정렬되고, 3D 모드에서(도 3a 참조) 액정은 평면으로 정렬된다.

도 6은 발명에 따른 구성을 도시하는 개략도이다. 도 6a는 2D 모드를 도시하고 도 6b는 3D 모드를 도시한다.

도시된 예에서, 디스플레이(66)의 편광(64)은 선형이고 디스플레이의 평면에 있다(정상적으로 방출된 광선, 즉, 디스플레이 평면에 수직으로 방출되는 광선에 대해). 이하의 설명에서, 편광이 디스플레이의 평면에 있다고 하면, 이는 측방향으로 방출되는 선형의 편광된 광선이 전파 방향에 수직인 편광 방향을 가질 수 있고, 따라서 더 이상 디스플레이의 평면에 있지 않을 것이기 때문에, 디스플레이 패널로부터 정상적으로 방출되는 광선(즉, 디스플레이 패널에 대해 수직으로 방출되는 광선)과 관련된다.

이하에 나타낸 다른 특징들 이외에, 예의 디스플레이는 도 2 및 도 3의 디스플레이에 대해 설명된 바와 같이 빌트 업(built up)될 수 있다.

렌티큘라들(60)은 전환 불가능하고 바람직하게는 등방성이며, 전환 가능한 LC 셀(62)은 렌즈의 복제 부분에 사용된다.

등방성 렌티큘라(60)의 굴절률(n)은 LC(62)의 특정한 굴절률과 일치된다. 상기 특정한 굴절률은 종종 정상 굴절률보다 크고, 렌즈들은 다중 시점(3D인 경우에) 모드에서 원하는 광학 포커싱(focusing)을 제공하는 공지된 방식으로 형성된다. 특히, 특정한 굴절률이 보통 정상 굴절률보다 크기 때문에, 전환 불가능한 광학적으로 투명한 층은 볼록한 형태의 렌티큘라를 포함한다. 상기 렌티큘라는 전환 가능한 복굴절 층으로 벌지(bulge)한다. 형태가 볼록하기 때문에, 전환 가능한 층의 액정의 양은 보통의 오목 형태의 전환 불가능한 광학적으로 투명한 층들의 액정의 양보다 작을 수 있다. 이는 액정 재료의 양을 절약하고 생산 비용을 감소시킨다. 따라서, 렌티큘라들은 전환 불가능하고 비틀린 LC 셀은 렌즈의 복제 부분에 사용된다.

다중 시점 3D 모드는 호메오트로픽하게 정렬된 LC(62)를 기반으로 한다. 이러한 경우에, 광선은 주로 정상 굴절률을 겪을 것이고, 따라서 LC의 정상 굴절률과 등방성 복제 부분의 특정한 굴절률 사이의 경계에서 렌즈 인터페이스가 존재한다.

3D 모드에서, 굴절률은 편광의 방향과 LC 굴절률 사이에 형성된 각이 조명 방향에 따라 변하기 때문에 각 의존적이다. 그러나, 이는 2D 모드가 이러한 인공물들에 의해 눈에 띄게 영향을 받는 동일한 방식으로 3D 모드에 부정적으로 영향을 미치지 않는다. 게다가, 넓은 뷰잉 각들에 대해, 렌티큘라는 수직 광선으로부터 더 멀리 떨어져 있다. 인공물은 각 의존적인 렌즈의 초점 거리를 증가시키고, 이는 픽셀 평면에 대해 다른 통로 거리를 보상한다. 이러한 방식으로, 3D 모드에서 렌즈 인공물은 측방향 뷰들의 초점 품질 면에서 긍정적인 이점을 준다.

렌즈들을 스위치 오프(switch off)하기 위해, 2D 모드의 광선은 복제 부분의 굴절률을 일치시키도록 특정한 굴절률을 주로 겪어야한다.

발명의 배열의 하나의 예에서, 오프 상태에서(2D 모드) 디스플레이의 편광은 회전되어 렌즈 인터페이스에서 또는 적어도 LC 층의 광선 출구 표면에서, 광선의 편광이 원하는 편광 방향을 갖는다. 트위스티드 네마틱 LC 셀이 사용되고, LC 배향은 디스플레이 측면에서 디스플레이 출력의 편광 방향으로 정렬된다. 도 6a에 도시된 예에서, 디스플레이 출력의 편광(64)은 다시 디스플레이의 평면 내에 도시된다. 이는 렌즈 축들을 따라서 또는 렌즈들을 가로질러 있을 수 있다.

2D 모드에서, 비틀림(twist)은 디스플레이의 평면에서 그리고 렌티큘라 렌즈 본체의 굴절률과 정합하기 위한 소정의 방향에서 편광 방향 배향을 초래한다.

최적의 수평 수행(performance)은 비틀림 후에 렌티큘라 렌즈들의 원통형 축에 평행하게 LC를 정렬함으로써 얻어질 수 있다. 이는 도 6a 및 도 6b에 도시된 정렬이고, 이미지 인공물들이 측방향 뷰잉 각들로 도입(introduce)되지 않음을 의미한다.

특히, 광학적으로 투명한 층의 표면에서 전환 가능한 복굴절 층의 광학 축이 렌티큘라의 배향을 따라 정렬될 때, 2D 모드에서 각 인공물들은 제거될 수 있다. 편광 방향과 LC의 광학 축 사이의 각은 렌즈 구조의 배향에 수직인 뷰잉 평면에 대해 실질적으로 일정하다(즉, 0임). 상기 뷰잉 평면은 실질적으로 수평이어서, 이는 디스플레이들이 사용되는 방법과 일치한다. 이는 패널의 본래의 편광을 무시하여 성취될 수 있다.

최적의 수직 수행은 렌티큘라들의 원통형 축을 가로질러(즉, 원통형 축에 수직으로) 그리고 다시 렌즈 인터페이스에 평행하게 LC를 정렬함으로써(비틀림 후에) 얻어질 수 있다.

따라서, 본 발명은 밑에 놓인 패널의 편광을 무시하고 실질적으로 수평면에서 인공물들의 문제점을 해결할 수 있다. 도 3b에서, 인공물들은 광선의 편광이 모든 이러한 각들에 대해 LC의 광학 축과 수직이기 때문에 수평면에서 주로 볼 수 없다. 그러나, 디스플레이의 편광이 렌티큘라 방향과 정렬되지 않으면(일반적인 경우에서와 같이), 이러한 인공물들이 발생한다. 본 발명의 배열은 이러한 문제를 해결한다.

상술된 배열들은 행 방향에서(렌티큘라들을 가로질러) 디스플레이 패널의 추정되는 출력 편광에 기초하여, 90도 비틀림을 사용한다. 본 발명은 행 및 열 방향들에서 45도의 출력 편광을 가진 디스플레이들에 적용될 수 있다. 이러한 경우에, 45도의 편광 비틀림은 전환 불가능한 렌티큘라에 소정의 편광 방향 입력을 제공하도록, 전환 가능한 LC 층에 의해 시작될 수 있다. 편광 회전의 정도는 공지된 방식으로, LC 층의 마주하는 측면들 상의 표면 정렬 방향들에 의해 좌우되고, 회전의 임의의 소정의 정도를 제공하도록 제어될 수 있다.

디스플레이 패널이 소정의 출력 편광 방향을 가진다면(예를 들어, 열 방향 또는 렌티큘라들의 방향에서), 어떠한 비틀림도 요구되지 않을 수 있다. 이러한 경우에, 전환 가능한 LC는 비틀림 없는 평면의 선형 편광과 호메오트로픽 편광 정렬 사이에서 전환될 수 있다.

중요한 점은 전환 가능한 복굴절 층(즉, 렌즈 인터페이스에서)의 출력 측면에서 편광 방향이 선형이고 소정의 방향(렌티큘라의 긴 축에 평행한 것과 같은)이라는 것이다. 선형 편광 방향은 일반적으로(디스플레이 패널에 수직으로) 방출된 광선에 대해 디스플레이 패널과 평행하다. 이를 성취하도록 요구되는 각 비틀림의 양은 디스플레이 패널로부터 광선 출력의 편광 방향에 의존한다.

단일 시점/다중 시점(예를 들어, 2D/3D) 전환 가능한 디스플레이들은 현재 고성능 디스플레이들로 여겨진다. 2D 모드에서 인공물들을 갖는 것은 소비자 시점으로 볼 때 허용 불가한 것으로 여겨진다. 이는 소비자가 2D 모드에 가장 친숙한 사실 때문일 수 있다.

발명의 디자인은 전환 불가한 모드가 될 제 1 모드로서 2D 모드를 사용한다. 이는 더 적은 잔여 렌즈 액션(action)(그리고 따라서 더 적은 인공물들)을 초래한다. 이론상으로, 인공물들의 문제점이 3D 모드로 이동해 왔다고 입증될 수 있지만, 사용자 테스트들로부터 이러한 인공물들이 2D 모드보다 3D 모드에서 덜 눈에 띈다는 것이 명백하다. 2D 모드를 사용하는 전환 불가한 모드를 가짐으로써, 2D 모드의 품질이 실질적으로 향상된다.

도 6의 예에서, 전환 불가한 모드에서, 편광은 회전되어 렌티큘라 렌즈들의 기하학적 축에 평행하고 LC의 광학 축에 평행하다. 렌티큘라 렌즈들의 표면에서 편광이 기하학적 축을 따라 정렬되기 때문에, 어떠한 인공물들도 수평 뷰잉 평면에서 발견되지 않는다(즉, 디스플레이를 볼 때 왼쪽-오른쪽 평면). 이 평면은 주로 소비자들에 의해 사용된다.

디스플레이는 렌즈 축들을 따라 또는 디스플레이의 대각선을 따라, 렌티큘라 렌즈들(도 6에서와 같이)을 가로지르는 출력 편광을 가질 수 있다. LC 정렬은 디스플레이의 형태에 부합되도록 선택된다.

본 발명은 복굴절 복제 부분을 필요로 하지 않지만(도 5의 예에서와 같이), 복굴절 렌티큘라는 그럼에도 불구하고 사용될 수 있다.

특정한 디스플레이 출력 편광을 위해 설계될 전환 가능한 렌즈 장치에 대한 필요를 회피하도록, 편광판 또는 편광 회전 요소가 -디스플레이의 상부 층 또는 렌즈 장치의 하부 층과 같은- 디스플레이 출력부와 렌티큘라 장치 사이에서 사용될 수 있다. 편광판(70)의 이러한 사용은 도 7에 도시되어 있다. 그러므로 또한 LED, OLED 또는 플라즈마 디스플레이들이 발명으로부터 이익을 얻을 수 있다.

상술된 바와 같이, 발명은 각각의 시청자가 디스플레이 전방의 다른 위치들에 대해 복수의 2D 뷰들을 제공하는 다중 시점 디스플레이 또는 3D 효과를 경험할 수 있는 다중 시점 3D 디스플레이 및 단일 시점 2D 모드를 가진 디스플레이들에 적용될 수 있어 다른 시청자들이 다른 내용을 볼 수 있다.

비록 발명이 다중 시점 3D 모드에 대해 상세히 설명되어 왔지만, 복수의 시청자들을 위한 다중 시점 2D 모드에 대한 예는 뷰 다이렉팅 수단이 설계되어야하는 중요한 거리와 거의 동일할 수 있어, 디스플레이 전방의 적절한 위치들로 적절한 뷰들을 보낸다. 따라서, 3D 디스플레이에 대해 본 발명의 도입 부분에서 설명된 바와 같이, 시청자의 양안에 대해 다른 뷰들을 규정하도록 전송될 수 있는 픽셀들의 다른 열들이 이제 편향되어야 하고 따라서 다른 열들은 복수의 시청자들을 위한 다른 뷰들을 생성한다.

개시된 실시예들에 대한 다른 변형들은 도면들, 개시물, 및 첨부된 청구항들의 검토로부터, 청구된 발명을 실시하여 본 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해될 수 있고 영향을 받을 수 있다. 청구항들에서, 단어 "포함하는(comprising)"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정 관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 특정한 수단들이 상호 다른 의존적인 청구항들에서 설명되는 단순한 사실은 이러한 수단의 조합이 유리하도록 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 청구항들에서 임의의 참조 부호들은 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다.

Claims (12)

1. 단일 시점과 다중 시점 모드 사이에서 전환 가능한 다중 시점 디스플레이 디바이스에 있어서,
   상기 디스플레이는 디스플레이 패널(3), 및 상기 디스플레이 패널의 디스플레이 출력 측면 상의 상기 디스플레이 패널 위에 배열되는 렌티큘라(lenticular) 렌즈 수단(9)을 포함하고, 상기 렌티큘라 렌즈 수단은 렌티큘라 렌즈 요소를 규정하도록 전환이 불가능한 광학적으로 투명한 층(60)에 인접한 복굴절 전기 광학 재료(62)를 포함하는 상기 렌티큘라 렌즈 요소들(60, 62)의 어레이를 포함하고, 상기 전기 광학 재료(62)의 굴절률은 상기 디스플레이 디바이스 작동의 단일 시점 및 다중 시점 모드를 규정하도록 제어가능하고,
   상기 전환이 불가능한 광학적으로 투명한 층(60)은 상기 복굴절 전기 광학 재료(62)의 특정한(extra ordinary) 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률(n)을 갖고,
   상기 디스플레이 패널로부터 출력되고 상기 렌티큘라 렌즈 수단 상에 입사하는 광선의 편광 방향(64)은 선형이고,
   상기 단일 시점 모드에서, 상기 복굴절 전기 광학 재료(62)는 상기 복굴절 전기 광학 재료의 광학 축이 상기 디스플레이 출력 광선이 상기 복굴절 전기 광학 재료로 들어가는 표면에서 상기 디스플레이 패널로부터 출력된 광선의 편광 방향으로 정렬되는 제 1 상태를 규정하고,
   상기 다중 시점 모드에서, 상기 복굴절 전기 광학 재료(62)는 상기 복굴절 전기 광학 재료의 광학 축이 상기 디스플레이 출력면과 수직으로 정렬되는 제 2 상태를 규정하는, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복굴절 전기 광학 재료(62)의 굴절률은 상기 전기 광학 재료의 적어도 일부에 전기장을 선택적으로 인가함으로써 전환 가능한, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 단일 시점 모드에서, 상기 전환 불가능한 광학적으로 투명한 층의 표면에서 상기 복굴절 전기 광학 재료의 광학 축은 상기 렌티큘라 렌즈 요소들의 긴 축들로 정렬되는, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전기 광학 재료(62)는 트위스티드 네마틱(twisted nematic) 액정 재료를 포함하는, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 디스플레이 패널(3)은 액정 디스플레이 패널을 포함하는, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전환 불가능한 광학적으로 투명한 층(60)은 복굴절 재료를 포함하는, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전환 불가능한 광학적으로 투명한 층(60)은 등방성 재료를 포함하는, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 디스플레이 패널로부터 출력되는 광선의 편광 방향은:
   상기 렌티큘라 렌즈들의 긴 축과 평행하거나;
   디스플레이 열 방향이거나;
   디스플레이 행 방향이거나;
   상기 디스플레이 행 방향과 상기 디스플레이 열 방향에 45°인, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 디스플레이 패널 출력 측면과 상기 렌티큘라 렌즈 수단 사이에 편광판(70)을 추가로 포함하는, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    오토스테레오스코픽(autostereoscopic) 디스플레이 디바이스를 포함하고,
    상기 단일 시점 모드는 2D 모드를 포함하고,
    상기 다중 시점 모드는 3D 모드를 포함하는, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    듀얼 뷰(Dual view) 디스플레이 디바이스를 포함하고,
    상기 단일 시점 모드는 디스플레이의 뷰(view)의 전체 필드(field)에서 2D 모드를 포함하고,
    상기 다중 시점 모드는 상기 디스플레이의 뷰의 전체 필드의 다른 부분들에서 2개의 적어도 부분적으로 분리된 2D 모드들을 포함하는, 다중 시점 디스플레이 디바이스.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 청구된 전환 가능한 디스플레이 디바이스를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 단일 시점 모드에서, 상기 복굴절 전기 광학 재료(62)를 전환 불가한 상태에 두고, 디스플레이 패널로부터 출력된 광선의 편광(64)은 선형이고 디스플레이 출력 광선이 수용되는 표면에서 상기 복굴절 전기 광학 재료(62)의 광학 축에 따라 정렬되는 단계와,
    상기 다중 시점 모드에서, 상기 복굴절 전기 광학 재료(62)를 상기 광학 축이 상기 디스플레이 출력면에 수직으로 정렬되는 상태로 전환하는 단계를 포함하는, 전환 가능한 디스플레이 디바이스를 제어하는 방법.

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