KR20180058756A - 디스플레이 장치 및 구동 방법 - Google Patents

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KR20180058756A
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바트 크룬
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

디스플레이 장치는 큰 측방향 각도로 방출되었거나 방출되었을 광을 선택적으로 차단하기 위한 차광 설비를 구비한다. 디스플레이는 이들 요소에 도달하는 광이 관찰자에게 도달하도록 허용되거나 관찰자에게 도달하는 것이 차단되도록 구성될 수 있다. 이는 공개 시야 모드 또는 비밀 시야 모드가 선택될 수 있음을 의미한다. 차광 요소들은 구성과 제어를 간단하게 하기 위해 광학적으로 제어된다.

Description

디스플레이 장치 및 구동 방법
본 발명은 프라이버시 모드(privacy mode)와 공개 모드(public mode)를 제공할 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명은 전적으로는 아니지만 특히 디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖는 디스플레이 패널 및 상이한 뷰(view)들을 상이한 공간 위치들로 지향시키기 위한 이미징 설비(imaging arrangement)를 구비하는 무안경 입체 디스플레이 장치(autostereoscopic display device)에 관한 것이다.
이러한 유형의 디스플레이의 무안경 입체 디스플레이 장치에 사용하기 위한 이미징 설비의 제1 예는, 예를 들어 디스플레이의 하부 픽셀들에 대해 크기 설정되고 위치되는 슬릿(slit)들을 갖은 배리어(barrier)이다. 2-뷰 설계에서, 관찰자는 관찰자의 머리가 고정된 위치에 있다면 3D 이미지를 인식할 수 있다. 배리어는 디스플레이 패널 앞에 위치되고, 홀수 및 짝수 픽셀 열(column)들로부터의 광이 각각 관찰자의 좌안 및 우안을 향해 지향되도록 설계된다.
이러한 유형의 2-뷰 디스플레이 설계의 단점은 관찰자가 고정된 위치에 있어야 하고, 좌측 또는 우측으로 대략 3 cm만 움직일 수 있다는 것이다. 더 바람직한 실시예에서, 각각의 슬릿 아래에 2개의 서브-픽셀 열들이 아닌 수 개의 서브-픽셀 열들이 존재한다. 이러한 방식으로, 관찰자는 좌측 및 우측으로 움직이도록 허용되고, 관찰자의 눈에서 입체 이미지를 줄곧 인식한다.
배리어 설비는 제조하기에 간단하지만, 광 효율적이지는 않다. 따라서, 바람직한 대안은 이미징 설비로서 렌즈 설비를 사용하는 것이다. 서로 평행하게 연장되는 기다란 렌즈들의 어레이가 디스플레이 픽셀 어레이 위에 놓이고, 뷰 형성 수단으로서 작용한다. 이들은 "렌티큘러 렌즈(lenticular lens)"로서 알려져 있다. 디스플레이 픽셀들로부터의 출력들이 이들 렌티큘러 렌즈를 통해 투사되며, 이러한 렌티큘러 렌즈들은 출력들의 방향들을 변화시키도록 기능한다.
렌티큘러 요소들은 기다란 반원통형(semi-cylindrical) 렌즈 요소를 각각 포함하는 요소들의 시트(sheet)로서 제공된다. 렌티큘러 요소들은 대체로 디스플레이 패널의 열 방향으로 연장되며, 이때 각각의 렌티큘러 요소는 디스플레이 서브-픽셀들의 2개 이상의 인접한 열들의 각각의 그룹 위에 놓인다.
디스플레이 패널은, 예를 들어 디스플레이 픽셀들의 행(row) 및 열 어레이를 갖는 2차원 액정 디스플레이 패널을 포함한다(여기서, "픽셀"은 전형적으로 "서브-픽셀"들의 세트를 포함하고, "서브-픽셀"은 가장 작은 개별적으로 어드레싱가능한(addressable) 단색의 화소(picture element)이다). 서브-픽셀들은 함께 이미지 형성 수단으로서 작용하여 디스플레이를 생성한다.
예를 들어 각각의 렌티큘(lenticule)이 디스플레이 서브-픽셀들의 2개의 열들과 관련되는 설비에서, 각각의 열 내의 디스플레이 서브-픽셀들은 각자의 2차원 서브-이미지의 수직 슬라이스(vertical slice)를 제공한다. 렌티큘러 시트는 이들 2개의 슬라이스들 및 다른 렌티큘들과 관련된 디스플레이 픽셀 열들로부터의 대응하는 슬라이스들을 시트 앞에 위치된 사용자의 좌안 및 우안으로 지향시켜, 사용자가 단일 입체 이미지를 보도록 한다. 따라서, 렌티큘러 요소들의 시트는 광 출력 지향 기능을 제공한다.
다른 설비들에서, 각각의 렌티큘은 행 방향으로 4개 이상의 인접한 디스플레이 서브-픽셀들의 그룹과 관련된다. 각각의 그룹 내의 디스플레이 서브-픽셀들의 대응하는 열들은 각자의 2차원 서브-이미지로부터 수직 슬라이스를 제공하기에 적절하게 배열된다. 사용자의 머리가 좌측으로부터 우측으로 움직일 때, 일련의 연속하는 상이한 입체 뷰들이 인식되어, 예를 들어 둘러보기 효과(look-around impression)를 생성한다.
뷰들의 개수를 증가시키는 것은 3D 효과를 개선하지만 관찰자에 의해 인식되는 이미지 해상도를 감소시키는데, 그 이유는 모든 뷰들이 본래의 디스플레이에 의해 동시에 표시되기 때문이다. (9개 또는 15개와 같은) 다수의 뷰들이 소위 시야 원추(viewing cone)들에 표시되고, 이들 시야 원추가 시계(field of view)를 가로질러 반복되게 하는 절충안이 전형적으로 모색된다. 관찰자가 3D 모니터 또는 텔레비전을 보게 되는 위치를 선택하는 데 완전히 자유롭지는 못하지만, 최종 결과는 큰 시야각(viewing angle)을 갖는 디스플레이인데, 시야 원추들 사이의 경계들에서, 3D 효과가 없고 고스트 이미지(ghost image)가 나타난다. 이러한 넓은 시야각은 디스플레이의 사용자가 디스플레이 콘텐츠의 전부 또는 소정 부분을 다른 사람이 보지 않기를 원하는 상황에서 문제가 된다. 하나의 전형적인 예는 통근 동안에 메일과 문서를 읽는 것이다.
비밀(private) 시야 모드 및 공개 시야 모드를 갖는 디스플레이를 제공하는 것이 제안되었다. 이는, 예를 들어 WO 2013/179190호에서, 3D 무안경 입체 디스플레이에 대해 또한 제안되었다.
이 문헌은, 차광 설비(light blocking arrangement)가 인접 렌즈 위치들 사이에 제공되고, 디스플레이가 적어도 2가지 상이한 모드들, 즉 차광 설비가 렌즈들 사이로 지향되는 광을 차단하는 제1 프라이버시 모드; 및 차광 설비가 렌즈들 사이로 지향되는 광을 차단하지 않는 제2 공개 모드로 구성가능한 렌즈-기반 무안경 입체 디스플레이 장치를 개시한다.
전환가능(switchable) 프라이버시 모드는 원추 반복을 온(on) 및 오프(off) 상태로 할 수 있다. 원추 반복이 있는 경우, 디스플레이는 통상의 3D 렌티큘러 디스플레이와 유사한 넓은 시야각을 갖고서, 정확히 통상의 렌즈-기반 무안경 입체 디스플레이처럼 기능한다. (렌즈들 사이의 차광 기능으로 인해) 원추 반복이 없는 경우, 주(primary) 원추만이 보이고, 모든 다른 원추들은 검게 나타난다. 프라이버시 모드에서, 원하는 시야 원추에 대한 출력 휘도가 감소되지 않고, 최대 디스플레이 해상도가 사용된다.
3D 렌티큘러 디스플레이는 또한 2D 모드와 3D 모드 사이에서 전환가능할 수 있는데, 그 이유는 렌즈가 전기-광학적으로 전환가능하기 때문이거나, 렌즈가 복굴절성이고 디스플레이 패널의 편광이 제어될 수 있기 때문이다. 특히 차광 설비에 의한 광 변조가 편광에 기반하지 않을 때, 이러한 2가지 기능들이 독립적일 수 있고, 4가지 조합 모드(2D 비밀, 2D 공개, 3D 비밀 및 3D 공개)들이 있을 수 있다.
그러나, 차광 구조체들은 이들이 수직 구조체들이기 때문에 어쩌면 제조하기 어렵다.
따라서, 낮은 비용과 낮은 복잡성으로 구현될 수 있는 공개 모드 및 비밀 모드를 구현하기 위한 차광 설비에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명에 따르면, 독립항에서 한정된 바와 같은 디스플레이 및 방법이 제공된다.
일 태양에서, 본 발명은 프라이버시 모드와 공개 모드를 갖는 디스플레이 장치로서,
디스플레이 패널;
디스플레이 패널을 조명하기 위한 백라이트 설비(backlight arrangement); 및
디스플레이 패널로부터 측방향 출력 방향으로 지향되는 광을 선택적으로 차단하기 위한 차광 설비를 포함하고,
디스플레이는 차광 설비가 측방향으로 지향된 광을 차단하는 프라이버시 모드와, 차광 설비가 측방향으로 지향된 광을 차단하지 않는 공개 모드로 구성가능하며,
차광 설비는 광변색 재료(photochromic material)로부터 형성되는 요소들을 포함하고, 차광 설비의 차단 기능은 차광 설비에 입사하는 특정 파장의 광 자극에 의존하며,
백라이트 설비는,
불투명 상태를 향한 차광 요소들의 전환(switching)을 유도하기 위한 광 자극인 제1 비-가시(non-visible) 광 출력,
제2 가시(visible) 광 출력, 및
투명 상태를 향한 차광 요소들의 전환을 유도하기 위한 제3 출력을 갖는, 디스플레이 장치를 제공한다.
차광 요소들은 디스플레이 출력이 큰 측방향 각도로부터 보여지는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 차광 설비는 수직 방향을 중심으로 한 측방향 방출각이 60도 초과(즉, 수직선의 각각의 측부에서 30도 초과), 또는 40도 초과(즉, 수직선의 각각의 측부에서 20도 초과), 또는 20도 초과(즉, 수직선의 각각의 측부에서 10도 초과)인 그러한 광을 차단할 수 있다. 보다 좁은 출력각 범위는 보다 큰 프라이버시를 제공한다. 따라서, "측방향으로 지향된 광을 차단한다"라는 것은 한계치보다 큰, 수직선으로부터 측방향으로 멀어지는 각도를 갖는 방향의 광이 차단된다는 것을 의미한다. 이러한 각도는 차광 요소들의 높이(즉, 수직 방향으로의 치수) 및 이들의 측방향 간격에 의존할 것이다. 이들은 광 튜브들을 형성한다.
차광 기능은 광 입력에 의해 제어된다. 이는 제어 전극들의 복잡한 설비가 필요하지 않고 차광 요소들의 구조 및 제조가 단순화될 수 있음을 의미한다. 전환은 백라이트를 사용하여 능동적으로 제어된다.
전환은, 예를 들어 2개의 상태들 사이에서 전환하도록 스위치(랩톱 키(laptop key)와 같은 물리적 스위치 또는 소프트웨어의 스위치)를 통해 사용자로부터 수신된 입력에 기반할 수 있다. 장치에서 실행되는 애플리케이션에 프라이버시 모드가 할당되어, 이러한 프라이버시 모드를 갖는 적어도 하나의 애플리케이션이 실행될 때, 시야각이 단일 원추로 제한되도록 할 수 있다.
장치는 디스플레이 패널을 조명하기 위한 백라이트 설비를 갖는다. 이는, 디스플레이 픽셀들 자체가 방출하지 않을 때, 예를 들어 액정 디스플레이를 위해, 광 출력을 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 백라이트는 또한 적합한 발광 요소들을 포함함으로써 차광 요소들의 광학적 제어를 구현하는 데 사용될 수 있다.
이러한 목적을 위해, 백라이트 설비는 불투명 상태를 향한 차광 요소들의 전환을 유도하기 위한 비-가시 광 출력, 및 가시 광 출력을 포함한다. 백라이트 설비는 별개의 상부 배치 유닛들을 가질 수 있거나, 이들은 공통 기판(substrate) 위에 단일 구조체로서 함께 통합될 수 있다.
예로서, 백라이트 설비는 단일 도파관(waveguide)으로서, 도파관으로부터의 광의 아웃-커플링(out-coupling)을 제공하기 위해 산란점(scattering dot)들을 갖는 상기 단일 도파관, 및 광을 도파관 내로 제공하는 다수의 LED들 또는 LED 패키지들을 포함할 수 있다. 이때, 산란점들은 모든 요구되는 광의 아웃-커플링을 제공하기에 충분히 파장-독립적이어야 한다.
디스플레이 패널의 출력부에 UV 필터가 제공될 수 있다. 이는 백라이트에 의해 발생된 UV 광에 대한 장치의 사용자의 노출을 방지하기 위해 그리고 또한 차광 요소들에 도달하고 이에 의해 원하지 않는 전환을 유도하는 주변 UV 광을 방지하기 위해 사용된다.
투명 상태를 향한 차광 요소들의 전환을 유도하기 위한 제3 출력은, 특히 투명 상태로의 전환을 위해, 차광 요소들의 응답 속도를 증가시키는 데 사용된다. 제3 출력은 바람직하게는 비-가시 광 출력, 예를 들어 IR 광 출력이다. 이는 광변색 재료의 복원을 가속시킬 수 있는 가열을 유도하기 위해 사용된다.
이때, 백라이트 설비는 단일 도파관으로서, 도파관으로부터의 광의 아웃-커플링을 제공하기 위한 산란 요소들을 갖는 상기 단일 도파관, 및 도파관 내로 광을 제공하는 UV, IR 및 가시 광 LED들을 포함할 수 있다. 그러나, 대신에 3개의 적층된 별개의 백라이트 유닛들이 있을 수 있거나, 2개 이상이 공통 구조체로 통합될 수 있다.
이때, 사용자에 도달하는 IR 방사선을 방지하기 위해 디스플레이 패널의 출력부에 IR 필터가 제공될 수 있다.
차광 설비는, 예를 들어 용제, 수지 또는 중합체와 광변색 염료의 혼합물을 포함하는 광변색 재료를 포함한다.
디스플레이 장치는,
디스플레이 패널 앞에 배열되는 렌즈들의 어레이를 포함할 수 있고,
차광 설비는 렌즈들 사이로 지향되는 광을 선택적으로 차단하기 위한 것이고, 차광 설비는 인접 렌즈 위치들 사이에 제공되는 요소들을 포함하며,
프라이버시 모드에서 차광 설비는 렌즈들 사이로 지향되는 광을 차단하고, 공개 모드에서 차광 설비는 렌즈들 사이로 지향되는 광을 차단하지 않는다.
"렌즈들 사이로 지향되는"은 렌즈 출력부에 도달하기 전에 하나의 렌즈로부터 인접 렌즈까지에서 통과하는 방향을 갖는 광을 의미한다.
이러한 태양에서, 본 발명은 전환가능 프라이버시 모드가 원추 반복을 온 및 오프 상태로 할 수 있는 렌즈-기반 무안경 입체 디스플레이 장치를 제공한다. 원추 반복이 있는 경우, 디스플레이는 정확히 통상의 렌즈-기반 무안경 입체 디스플레이처럼 기능한다. (렌즈들 사이의 차광 기능으로 인해) 원추 반복이 없는 경우, 시야각은 하나의 원추로 제한된다. 단일 시야 원추의 개방각(opening angle)은 렌즈 피치(pitch)와 시트 두께 사이의 관계에 기초한 렌즈 설계 선택이다.
본 발명의 다른 태양에 따른 예들은 프라이버시 모드와 공개 모드를 갖는 디스플레이 장치를 작동시키는 방법으로서, 디스플레이 장치는 디스플레이 패널, 디스플레이 패널을 조명하기 위한 백라이트 설비, 및 디스플레이 패널로부터 측방향 출력 방향으로 지향되는 광을 선택적으로 차단하기 위한 차광 설비를 포함하고, 차광 설비는 광변색 재료로부터 형성되고, 차광 설비의 차단 기능은 차광 설비에 입사하는 특정 파장의 광 자극에 의존하는, 상기 디스플레이 장치를 작동시키는 방법을 제공하는데,
이 방법은 차광 설비에 입사하는 광의 스펙트럼에 따라 디스플레이를 프라이버시 모드 및 공개 모드 중 하나로 구성하는 단계를 포함하고,
이 방법은,
백라이트 설비를 사용하여, 불투명 상태를 향한 차광 요소들의 전환을 유도하기 위한 광 자극인 제1 비-가시 광 출력을 제공하여서, 차광 설비가 측방향으로 지향된 광을 차단하는 프라이버시 모드를 구현하는 단계,
백라이트 설비를 사용하여 제2 가시 광 출력을 제공하는 단계, 및
차광 설비로부터 광 자극을 제거하고, 백라이트 설비를 사용하여, 투명 상태를 향한 차광 요소들의 전환을 유도하기 위한 제3 출력을 제공하여서, 차광 설비가 측방향으로 지향된 광을 차단하지 않는 공개 모드를 구현하는 단계를 포함한다.
이 방법은 무안경 입체 디스플레이 장치를 작동시키기 위한 것일 수 있고, 무안경 입체 디스플레이 장치는 디스플레이 패널 앞에 배열되는 렌즈들의 어레이를 포함하고, 차광 설비는 렌즈들 사이로 지향되는 광을 선택적으로 차단하기 위한 것이며, 차광 설비는 인접 렌즈 위치들 사이에 제공되는 요소들을 포함하고,
프라이버시 모드에서 차광 설비는 렌즈들 사이로 지향되는 광을 차단하며,
공개 모드에서 차광 설비는 렌즈들 사이로 지향되는 광을 차단하지 않는다.
이제 본 발명의 일 실시예가 첨부 도면을 참조하여 순전히 예로서 기술될 것이다.
도 1은 공지의 무안경 입체 디스플레이 장치의 개략 사시도.
도 2는 렌티큘러 어레이가 상이한 뷰들을 상이한 공간 위치들에 어떻게 제공하는지를 도시한 도면.
도 3은 다중-뷰 무안경 입체 디스플레이의 레이아웃의 단면도.
도 4는 도 3의 상세도.
도 5는 원추들의 세트들 각각에서 생성된 뷰들이 동일한 9-뷰 시스템을 도시한 도면.
도 6은 WO2013/179190호에 개시된 바와 같은 디스플레이 장치의 일례를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 디스플레이 장치의 제1 예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 디스플레이 장치의 제2 예를 도시한 도면.
도 9는 시야 원추 내의 뷰들의 강도(intensity)가 비밀 시야 모드에서 컷오프(cutoff)를 개선하도록 어떻게 구성될 수 있는지를 도시한 도면.
본 발명은 큰 측방향 각도로 방출되었거나 방출되었을 광을 선택적으로 차단하기 위한 차광 설비를 구비하는 디스플레이 장치를 제공한다. 디스플레이는 이들 요소에 도달하는 광이 관찰자에게 도달하도록 허용되거나 관찰자에게 도달하는 것이 차단되도록 구성될 수 있다. 이는 공개 시야 모드 또는 비밀 시야 모드가 선택될 수 있음을 의미한다. 차광 요소들은 구성과 제어를 간단하게 하기 위해 광학적으로 제어된다.
본 발명은 무안경 입체 디스플레이 장치에 관하여 기술될 것이지만, 본 발명은 일반적으로 비밀 시야 모드 및 공개 시야 모드를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 1은 공지의 직시형(direct view) 무안경 입체 디스플레이 장치(1)의 개략 사시도이다. 공지의 장치(1)는 디스플레이를 생성하기 위해 공간 광 변조기(spatial light modulator)로서 작용하는 능동 매트릭스(active matrix) 유형의 액정 디스플레이 패널(3)을 포함한다.
디스플레이 패널(3)은 행 및 열로 배열되는 디스플레이 서브-픽셀(5)들의 직교 어레이를 구비한다. 명확성을 위해, 적은 개수의 디스플레이 서브-픽셀(5)들만이 도면에 도시되어 있다. 실제로, 디스플레이 패널(3)은 디스플레이 서브-픽셀(5)들의 약 일천 개의 행들 및 수천 개의 열들을 포함할 수 있다. 흑백 디스플레이 패널에서, 서브-픽셀은 실제로 풀 픽셀(full pixel)을 구성한다. 컬러 디스플레이에서, 서브-픽셀은 풀 컬러 픽셀의 하나의 색상 구성요소이다. 일반 용어에 따르면, 풀 컬러 픽셀은 표시된 최소 이미지 부분의 모든 색상들을 생성하는 데 필요한 모든 서브-픽셀들을 포함한다.
풀 컬러 픽셀은 가능하게는 백색 서브-픽셀을 사용하여 또는 하나 이상의 다른 원색(elementary colored) 서브-픽셀들을 사용하여 증대되는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브-픽셀들을 구비할 수 있다. 예를 들어, RGB(적색, 녹색, 청색) 서브-픽셀 어레이가 잘 알려져 있지만, RGBW(적색, 녹색, 청색, 백색) 또는 RGBY(적색, 녹색, 청색, 황색)와 같은 다른 서브-픽셀 구성들이 알려져 있다.
액정 디스플레이 패널(3)의 구조는 완전히 종래의 것이다. 특히, 패널(3)은 한 쌍의 이격된 투명 유리 기판들을 포함하며, 기판들 사이에는 정렬된 비틀림 네마틱(twisted nematic) 또는 다른 액정 재료가 제공된다. 기판들은 그들의 대면하는 표면들 상에 투명한 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 전극들의 패턴들을 갖는다. 편광 층들이 또한 기판들의 외측 표면들 상에 제공된다.
각각의 디스플레이 서브-픽셀(5)은 개재 액정 재료가 사이에 있는 상태로 대향 전극들을 기판들 상에 포함한다. 디스플레이 서브-픽셀(5)들의 형상 및 레이아웃(layout)은 전극들의 형상 및 레이아웃에 의해 결정된다. 디스플레이 서브-픽셀(5)들은 간극들에 의해 서로 규칙적으로 이격된다.
각각의 디스플레이 서브-픽셀(5)은 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT) 또는 박막 다이오드(thin film diode, TFD)와 같은 전환 요소와 관련된다. 디스플레이 서브-픽셀은 전환 요소에 어드레싱 신호(addressing signal)를 제공함으로써 디스플레이를 생성하도록 작동되고, 적합한 어드레싱 방식이 당업자에게 알려져 있을 것이다.
디스플레이 패널(3)은, 이 경우에 디스플레이 서브-픽셀 어레이의 영역에 걸쳐 연장되는 평면형 백라이트를 포함하는 광원(7)에 의해 조명된다. 광원(7)으로부터의 광이 디스플레이 패널(3)을 통해 지향되는데, 이때 개별 디스플레이 서브-픽셀(5)들은 광을 변조하고 디스플레이를 생성하도록 구동된다.
디스플레이 장치(1)는 또한 디스플레이 패널(3)의 디스플레이 면 위에 배열되는 렌티큘러 시트(9)를 포함하며, 이는 뷰 형성 기능을 수행한다. 렌티큘러 시트(9)는 서로 평행하게 연장되는 렌티큘러 요소(11)들의 행을 포함하며, 그 중 하나만이 명확성을 위해 과장된 치수로 도시되어 있다.
렌티큘러 요소(11)들은 볼록 원통형 렌즈들의 형태이고, 이들은 디스플레이 패널(3)로부터 디스플레이 장치(1) 앞에 위치된 사용자의 눈들에 상이한 이미지들 또는 뷰들을 제공하기 위한 광 출력 지향 수단으로서 작용한다.
장치는 백라이트 및 디스플레이 패널을 제어하는 제어기(13)를 구비한다.
도 1에 도시된 무안경 입체 디스플레이 장치(1)는 수 개의 상이한 투시 뷰(perspective view)들을 상이한 방향들로 제공할 수 있다. 특히, 각각의 렌티큘러 요소(11)는 각각의 행 내의 디스플레이 서브-픽셀(5)들의 작은 그룹 위에 놓인다. 렌티큘러 요소(11)는 수 개의 상이한 뷰들을 형성하기 위해 그룹의 각각의 디스플레이 서브-픽셀(5)을 상이한 방향으로 투사한다. 사용자의 머리가 좌측으로부터 우측으로 움직일 때, 사용자의 눈들은 수 개의 뷰들 중 상이한 뷰들을 차례로 받아들일 것이다.
액정 재료는 굴절률 전환이 특정 편광의 광에만 적용되는 복굴절이므로, 당업자는 전술된 어레이와 함께 광 편광 수단이 사용되어야 함을 인식할 것이다. 광 편광 수단은 장치의 이미징 설비 또는 디스플레이 패널의 일부로서 제공될 수 있다.
도 2는 전술된 바와 같은 렌티큘러 유형 이미징 설비의 작동의 원리를 도시하고, 백라이트(20), LCD와 같은 디스플레이 장치(24), 및 렌즈(27)들의 렌티큘러 어레이(28)를 도시한다. 도 2는 렌티큘러 설비(28)가 상이한 픽셀 출력들을 3개의 상이한 공간 위치들로 어떻게 지향시키는지를 도시한다.
무안경 입체 디스플레이에 적용될 때, 본 발명은 후술되는 그러한 디스플레이들에서의 뷰 반복에 관한 것이다.
도 3은 다중-뷰 무안경 입체 디스플레이의 레이아웃의 단면도를 도시한다. 소정 렌티큘러 렌즈(27) 아래의 각각의 서브-픽셀(31I 내지 31VII)이 특정 뷰(32I 내지 32VII)에 기여할 것이다. 이러한 렌즈 아래의 모든 픽셀들이 뷰들의 원추에 함께 기여할 것이다. (선(37')과 선(37") 사이의) 이러한 원추의 폭은 수 개의 파라미터들의 조합에 의해 결정되는데, 원추의 폭은 픽셀 평면으로부터 렌티큘러 렌즈들의 평면까지의 거리(34)(D)에 의존한다. 이는 또한 렌즈 피치(35)(ΡL)에 의존한다.
도 4는 도 3의 상세도이고, 디스플레이(24)의 픽셀에 의해 방출된 (또는 변조된) 광이 픽셀에 가장 가까운 렌티큘러 렌즈(27)에 의해서뿐만 아니라 렌티큘러 설비(28)의 이웃한 렌즈(27', 27")들에 의해서도 수집되는 것을 보여준다. 이는 뷰들의 반복된 원추들의 발생 근원이다. 예를 들어, 픽셀(31IV)은 도시된 바와 같이 시야 원추(29', 29", 29'")들에 기여한다.
원추들 각각에서 생성되는 대응하는 뷰들은 동일하다. 이러한 효과가 9-뷰 시스템(즉, 각각의 원추에서 9개의 뷰들)에 대해 도 5에 개략적으로 도시된다.
3D 효과와 해상도 불이익 사이의 허용가능한 절충을 위해, 뷰들의 총 개수는 전형적으로 9개 또는 15개로 제한된다. 이들 뷰는 각도 폭이 전형적으로 1 내지 2도이다. 뷰들 및 원추들은 이들이 주기적이라는 특성을 갖는다.
도 6은 차광 요소(62)들이 렌즈들 사이에 제공되는 WO 2013/179190호의 하나의 예시적인 설비를 도시한다. 이러한 설비는 전체로서(반드시 렌즈들 사이의 부분들인 것은 아님) 투광(light transmitting) 모드 또는 차광 모드로 전환될 수 있다. 이러한 방식으로, 주 시야 원추가 변화되지 않는 동안, 이웃한 렌즈로부터 디스플레이를 떠날 픽셀로부터의 광이 차단될 수 있다. 이러한 시스템은 차광 기능이 가능하게 되거나 불가능하게 되도록 렌티큘러 렌즈들에 입사/출사하는 광의 제어를 제공하는 추가의 층들과 렌티큘(lenticule)들 사이의 광학 요소들로서 구현될 수 있다.
WO2013/179191호에 개시된 가능한 차광 설비의 예들은 다음과 같다:
(i) 차광 구조체는 편광기이고, 광학 경로는 적어도 하나의 지연기를 포함한다.
(ii) 차광 구조체는 지연기이고, 광학 경로는 편광기를 포함한다.
(iii) 차광 구조체는 전기영동 셀(electrophoretic cell)이다.
도 6은 차광 요소로서의 편광기의 사용에 기반한다. 제1 편광기(60)가 디스플레이 패널(24)과 렌티큘러 어레이(28) 사이에 제공된다. 제2 편광기(62)들의 설비가 렌즈 요소들 사이에 제공된다. 광학 지연기(64)가 편광기(60, 62)들 사이에 제공된다.
렌티큘러 시트는 렌티큘러 시트를 엠보싱하고, 건조시 편광 기능을 갖는 재료로 엠보싱된 렌티큘러 시트를 충전시킴으로써 제조될 수 있다. 대안은 렌티큘러 및 편광 스트립(strip)들을 개별적으로 제조한 다음에 이들을 함께 접착시켜 렌티큘러 시트를 형성하는 것이다. 그러한 시트는 이어서 다른 디스플레이 층들 위에 배치될 수 있다.
지연기(64)는, 예를 들어 지연기가 전체로서 극성 상태들 사이에서 전환될 수 있도록, 양면이 단일 투명(예를 들어, ITO) 전극으로 덮인 단일 액정 셀일 수 있다. 대안적으로, 지연기(64)는 LC 셀이 단일 서브-픽셀, 픽셀, 또는 픽셀들의 세트를 덮도록 패턴화될 수 있다. 그러한 경우에, 셀들이 독립적으로 전환될 수 있다. 이는 디스플레이 상의 민감한 정보(예를 들어, 메일)가 작은 시야 원추에서만 보이는 반면, 민감하지 않은 정보는 그렇지 않도록 콘텐츠, 작업 또는 애플리케이션 프라이버시 모드들을 허용한다.
개시된 구조는 전기적으로 제어되는 층들 또는 스트라이프(stripe)들과 함께 이들의 관련 전극 설비들을 필요로 하며, 이는 렌티큘러 구조의 설계의 복잡성을 증가시켰다.
배리어 투과율이 전기장의 인가에 의해 전기적으로 제어가능하도록 배리어가 전기변색 재료(electrochromic material)로부터 형성되는 대안이 WO2013/048847호에 제안되었다. 이는 역시 렌티큘러 구조의 일부로서 제어 전극 설비를 필요로 한다.
본 발명은 광학적으로 제어되는 차광 요소들을 이용한다. 따라서, 이러한 설계는 광변색 재료를 이용한다.
도 7은 일례를 도시한다.
차광 요소(70)들은 광변색 재료로부터 형성된다. 이들은 광 자극에 의존하는 광학 흡수율을 갖는다.
비교적 단시간 내에, 예컨대 수 초 또는 수십 초, 그러나 바람직하게는 1분 미만, 또는 30초 미만에 전환될 수 있는 광변색 재료가 선택된다. 바람직하게는, 전환 시간은 10초 미만이다.
광변색 재료는 일반적으로 용제, 수지 또는 중합체와 광변색 염료의 혼합물이다. 사용될 수 있는 많은 광변색 분자들이 있다. 예를 들어, 광변색 분자들은 다양한 부류들, 즉 트라이아릴메탄, 스틸벤, 아자스틸벤, 니트론, 풀기드(fulgide), 스피로피란, 나프토피란, 스피로-옥사진, 퀴논 및 다른 것들에 속할 수 있다.
광변색 재료의 하나의 잘 알려진 사용은 광 반응 선글라스에서이다. 광 반응 선글라스에 사용되는 전형적인 광변색 재료는 염화 은 또는 할로겐화 은을 함유한 용액에 기반한다. 이러한 분자들은 인공 조명의 경우에 통상적인, UV 광이 없는 상태에서 가시 광에 대해 투과성이다. 직사 일광에서와 같이, UV 광선에 노출될 때, 이러한 분자들은 형상 변화를 유발하는 화학적 과정을 겪는다. 새로운 분자 구조가 가시 광의 부분들을 흡수하여, 렌즈들이 어두워지게 한다. 형상을 변화시키는 분자들의 개수는 UV 광의 강도에 따라 달라진다.
UV 방사선의 후속적인 부존재가 분자들로 하여금 이들의 원래 형상으로 복귀하게 하여, 이들의 흡광 특성의 상실을 초래한다.
광변색 염료의 전환 속도는 전형적으로, 중합 매트릭스 내에 포획될 때보다 용액 내에서 더 높다. 그러나, 중합 매트릭스에 대한 전환 속도를 개선하기 위해 화학 성분을 광변색 염료에 첨가하는 공지의 해법이 있다. 일례가 문헌[R.A. Evans et al., The generic enhancement of photochromic dye switching speeds in a rigid polymer matrix, Nature Materials, volume 4, pp. 249―253, 2005]에 개시되어 있다.
전환 속도를 증가시키기 위한 다른 접근법이 오일 코어 캡슐(oil core capsule)에 기반한 광변색 재료를 개시하는 WO 2013/132123호에 개시되어 있다.
광변색 염료는 임의의 원하는 색상을 가질 수 있다. 염화 은 또는 할로겐화 은은 은색/회색이지만, 원한다면 다른 색상을 제공하도록 다른 재료가 선택될 수 있다.
광 자극을 제공하기 위해, 백라이트(72)는 전환가능 UV 출력을 제공하도록 설계된다. 예를 들어, 백라이트(72)는 LED들의 어레이를 포함하는 LED 백라이트를 포함할 수 있다. 일례에서, 백라이트 설비는 단일 도파관으로서, 도파관으로부터의 광의 아웃-커플링(out-coupling)을 제공하기 위해 산란점(scattering dot)들을 갖는 상기 단일 도파관, 및 광을 도파관 내로 제공하는 UV 광 및 가시 광 LED들 둘 모두를 포함하는 다수의 LED들 또는 LED 패키지들을 포함한다. 이는 다수의 광 파장들이 도파관에 제공되는 에지형(edge-lit) 도파관 백라이트 설계를 제공한다. 산란점들(또는 융기된 또는 만입된 프로파일들과 같은 다른 광 아웃-커플링 구조체들)은 모든 요구되는 광의 아웃-커플링을 제공하기에 충분히 파장-독립적이도록 선택된다.
광변색 재료의 사용은 전극들이 공개 모드와 비밀 모드 사이에서 전환될 필요가 없음을 의미한다.
UV LED들이 오프 상태로 될 때, 디스플레이는 공개 모드로 (점진적으로) 복귀한다. 도 7은 또한 일광이 존재하는 상태에서 디스플레이가 비밀 모드로 전환되는 것을 방지하고 또한 장기적인 UV 방사선으로부터 사용자를 보호하기 위해 차단 요소(70) 앞에 있는(즉, 디스플레이 출력측에 있는) UV-필터(76)를 도시한다.
비밀 모드로 전환될 때 고속 전환을 가능하게 하기 위해 고강도 UV 광 출력이 사용될 수 있고, 비밀 모드를 유지하기 위해 저강도 UV 광이 사용될 수 있다. 따라서, 제2 백라이트 유닛은 가변 출력 강도를 가질 수 있으며, 이때 강도는 2가지 작동 모드들 사이의 전이 동안에 제어된다.
공개 모드로의 전환은, 예를 들어 적외선(Infrared, IR) LED들을 사용하여 가열을 구현함으로써 더욱 신속히 이루어지는데, 그 이유는 UV LED들이 오프 상태로 될 때 투명 상태로의 복귀가 열-기반 과정을 이용하기 때문이다. IR LED들은 열원으로서 기능하고, 이들은 차광 요소들에 열 결합되어, 발생된 IR 광을 열로 변환시킨다.
이제, 위에서 개괄된 단일 도파관 접근법의 몇몇 대안들이 제시될 것이다.
제1 대안은 UV LED들만을 제공하고, 인광체(phosphor)들의 패턴화된 층, 또는 양자점(quantum dot)들의 혼합의 패턴화된 층을 포함하여, 가시 스펙트럼 내의 좁은 적색, 녹색 및 청색 피크들 및 또한 IR 피크를 얻는다. 이러한 방식으로, UV 광원들로부터 가시 광 및 또한 IR 방사선을 발생시키는 것이 가능하다.
다른 대안은 UV 주파수의 좁은 대역을 흡수하거나 반사하는 필터 층을 백라이트 유닛과 광변색 요소(70)들 사이에 제공하는 것이다. 이는 브래그 반사기(Bragg reflector)로서 구현될 수 있고, 이는 전체 백라이트를 따라 그리고 따라서 차광 요소들 각각에서 열을 발생시키기 위해 사용된다. 이어서, 전환 기능을 구현하기 위해 다른 UV 대역이 필터를 통해 투과될 수 있다. 이러한 경우에, 모든 기능들에 대해 UV LED들의 2개 또는 3개의 상이한 세트들이 있을 수 있다. 역시 양자점 층 또는 인광체 층을 사용하여 제1 UV 대역으로부터 제2 UV 대역을 발생시키는 것이 또한 가능하다.
원칙적으로, UV(또는 일반적으로 비-가시) 광 출력과 가시 광 출력을 제공하기 위해 사용될 수 있는 많은 다른 일반적인 백라이트 구성들이 있다. 예들은 하기를 포함한다:
(가시 광에 대해) 실질적으로 투과성인 직접 조명 UV LED 어레이가 위에 있는 가시 광 에지형 도파관;
(가시 광에 대해) 실질적으로 투과성인 에지형 UV 도파관이 위에 있는 가시 광 에지형 도파관;
(UV에 대해) 실질적으로 투과성인 가시 에지형 도파관이 위에 있는 UV 에지형 도파관;
(UV에 대해) 실질적으로 투과성인 직접 조명 가시 LED 어레이가 위에 있는 UV 에지형 도파관;
실질적으로 투과성인 UV 직접 조명 LED 어레이가 위에 있는 직접 조명 LED 어레이;
에지형 UV 백라이트가 위에 있는 직접 조명 가시 LED 어레이; 및
단일 지지 패널 상의 산재된 직사광 UV 및 가시 LED들.
UV 및 가시 광 출력(그리고 또한 사용된다면 IR)을 확산시키기 위해 확산기들이 사용될 수 있다.
UV 광 및 가시 광에 대한 상이한 강도들이 선택될 수 있다. 예를 들어 공유되는 백라이트 영역의 보다 큰 부분을 차지하는 UV LED들에 의해 구현되는 보다 큰 UV 강도가 전환 속도를 증가시킬 것이지만, 디스플레이 균일성을 감소시킬 수 있다. 상이한 광원(UV, RGB, IR)들이 에지형 백라이트의 상이한 측들에 제공될 수 있다.
IR LED들이 위에서 설명된 바와 같은 방식들 중 임의의 방식으로 UV LED들과 동일한 방식으로 (그리고 이들에 더하여) 백라이트 내에 통합될 수 있다. 이러한 경우에, 필터(76)는 UV 광 및 IR 광 둘 모두를 차단하는 대역-통과 필터를 포함한다. 시스템은 이어서 2개의 파장들을 이용하고, 광변색 층 내에서의 화학적 과정들이 그들 파장과 반응하여 투명도(transparency)를 전환하고 이에 의해 비밀 모드와 공개 모드 사이에서 전환한다.
차광 요소들은 백라이트와 관찰자 사이의 임의의 위치에 위치될 수 있다. 위의 예에서, 차광 요소들은 렌즈 요소들 사이에 그리고 따라서 디스플레이 패널 위에 있다. 그러나, 차광 요소들은 백라이트와 디스플레이 패널 사이에 있을 수 있다. 이러한 설비는 모아레 효과(
Figure pct00001
)를 감소시킬 수 있다.
위의 예는 비밀 모드와 공개 모드 사이에서 능동적으로 전환가능하다.
일광이 디스플레이를 전환하는 것을 방지하기 위해 관찰자와 차광 요소들 사이에 UV-필터가 사용될 수 있다. 따라서, 디스플레이는 임의의 주변 광 상황에서 공개 모드 또는 비밀 모드에 있을 수 있다.
도 7에 따른 렌즈 어레이는 렌즈들을 형성하도록 중합체를 성형하고 경화시킴으로써 제조될 수 있다. 이어서, 광변색 재료(중합체 및 염료)가 렌즈들 사이에 제공되고, 광변색 중합체가 또한 경화된다.
위의 예는 렌티큘러 어레이(28)의 렌티큘러들의 만곡된 면들이 디스플레이 패널(24)로부터 멀리 향하는 것을 보여준다. 넓은 시야각들에 걸쳐 더 우수한 성능을 갖는 대안적인 설계가 WO 2009/147588호에 상세히 기술되어 있다. 이러한 유형의 설계의 적용이 도 8에 도시되어 있다.
접착제(glue)(80)(전형적으로 중합체)가 렌티큘러 렌즈 어레이(28)의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는다. 유리 또는 폴리카르보네이트 슬래브(slab)(82)가 접착제(80)와 유사한 굴절률을 가지며, 렌티큘러 렌즈가 디스플레이 패널(24) 상에 초점을 맞추기에 충분한 거리를 생성하기 위해 사용된다. 이때, 렌티큘러 어레이(28)의 렌티큘러들의 만곡된 면은 디스플레이 패널(24)을 향해 대면한다.
슬래브(82)는 차광 요소(70)들을 포함한다.
도 8은 제조하기에 더욱 간단한데, 그 이유는 차광 요소들이 스페이서(spacer) 내에 있고 렌티큘러 렌즈가 위에 있기 때문이다. 따라서, 이들은 별개로 제조될 수 있다. 광변색 재료는 신속 반응을 가능하게 하기 위해 용제 및 염료일 수 있으며, 이러한 경우에 2개의 기판들이 밀봉되어야 한다. 대안적으로, 밀봉에 대한 필요성을 피하기 위해 중합 매트릭스 설계가 사용될 수 있다.
위의 예로부터, 차광 요소들이 디스플레이 출력 표면(예를 들어, 렌티큘러 렌즈들)과 디스플레이 백라이트 사이에, 즉 디스플레이 출력 표면 아래와 백라이트 출력 표면 위에 있도록 차광 요소들이 디스플레이 패널의 구조 내에 통합되는 것을 알 수 있다. 차광 요소들은,
렌티큘러 어레이의 개별 렌즈들 사이에 있을 수 있거나(도 7),
렌티큘러 어레이 층과 디스플레이 패널 사이에 있을 수 있거나(도 8),
백라이트와 디스플레이 패널 사이에 있을 수 있다.
전술된 바와 같이, 백라이트는 바람직하게는 백색 LED들과 같은 LED들을 이용한다. 이는 우수한 에너지 효율을 제공하고, 이들은 신속하게 온 및 오프 상태로 될 수 있으며, 이에 의해 프레임-기반 로컬 디밍(local dimming)을 허용하여, 흑색 레벨과 전력 효율을 개선할 수 있다. 다른 단계는 색역(color gamut)이 증가될 수 있다는 이득을 갖고서 백색 LED들 대신에 RGB LED들을 사용하는 것이다. LED들은 디스플레이 패널 뒤에 또는 패턴화된 도파관의 측부들에 배치되어 측면형(side-lit) 디스플레이를 생성할 수 있다.
그러나, 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp, "CCFL") 백라이트가 대신에 사용될 수 있으며, 이는 전형적으로 백색 및 확산(램버시안(Lambertian)) 후방체(back)로 라이닝되는 공동(cavity) 내에 배치되는 CCFL 램프들의 행을 포함한다. CCFL 램프들로부터의 광은, 램프들을 은폐시키고 충분히 균일한 스크린 강도를 보장하기 위해, 직접 또는 후방체 라이닝을 통해 확산기를 통과한다.
유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED), 유기 발광 트랜지스터(organic light emitting transistor, OLET) 및 양자점 LED(QLED)가 백라이트를 생성하기 위해 또한 사용될 수 있는데, 그 이유는 이러한 기술들이 균일 방출 표면을 생성할 수 있게 하기 때문이다. 이는 확산기 및 도파관에 대한 필요성을 제거하고, 따라서 구성요소들의 개수를 감소시키고 디스플레이를 훨씬 더 얇게 만들 수 있다. 그러나, 이들 기술의 최대 잠재력을 이용하기 위해, 픽셀들 자체가 방출기여서 효율을 개선할 수 있다.
이때, 직접 방출 디스플레이 기술이 사용된다면, 표시될 이미지의 생성에 대해 백라이트가 생략될 수 있다. 위의 제어가능한 구현을 위해, 이때 UV 조명 설비만이 차광 요소들의 제어를 구현하는 데 필요하다.
본 발명은 이들 유형의 디스플레이 모두에 적용될 수 있다.
위의 예는 비-전환가능 무안경 입체 디스플레이를 보여준다.
다중-뷰 디스플레이의 렌즈들을 전환가능하게 만듦으로써, 3D 모드와 조합하여 고 2D 해상도 모드를 갖는 것이 가능해진다. 전환가능 렌즈들의 다른 사용은 뷰들의 개수를 시간-순차적으로 증가시키는 것(WO 2007/072330호) 및 다수의 3D 모드들을 허용하는 것(WO 2007/072289호)이다. 2D/3D 전환가능 디스플레이를 생성하기 위한 공지의 방법들은 렌티큘러 렌즈를 하기로 대체한다:
(i) 렌즈 기능이 LC 분자들의 배향을 제어하는 전극들에 의해 온/오프 상태로 되거나 (전환가능 지연기를 통해) 광의 편광을 변화시킴으로써 온/오프 상태로 되는 액정 재료로 충전된 렌즈형 공동.
(ii) 전극들이 굴절률 분포형 렌즈(gradient-index lens)를 생성하도록 LC 분자들의 배향을 제어하는 액정으로 충전된 박스형 공동(예를 들어 WO 2007/072330호 참조).
(iii) 형상이 전기장에 의해 제어되는 소적(droplet)들의 전기 습윤 렌즈(electro wetting lens).
(iv) 상이한 굴절률의 유체 내의 투명 전기영동 입자들로 충전된 렌즈형 공동(WO 2008/032248호).
본 발명은 예를 들어 위에서 개괄된 유형들의 전환가능 무안경 입체 디스플레이들에 적용될 수 있다.
위의 예들은 전체 디스플레이의 전환을 제어하기 위해 UV 조명을 이용한다. UV 광원은, 국소적으로 설정되는 전환가능 프라이버시 모드를 가능하게 하기 위해, 픽셀화된(pixelated) 광원으로서 국소적으로 제어가능할 수 있다. 이러한 경우에, 장치는 프라이버시 모드가 사용자에게 명확하고 편리한 방식으로 국소적으로 설정되도록 작동될 수 있다.
위의 예들은 무안경 입체 디스플레이에서의 본 발명의 사용을 보여준다. 그러나, 본 발명은 2D 디스플레이에 사용되어 비밀 시야 모드 및 공개 시야 모드를 제공할 수 있다.
무안경 입체 디스플레이에 적용될 때, 차광 요소들은 스택(stack) 내의 상이한 위치들에(예컨대, 렌즈 어레이 앞 또는 뒤에 또는 백라이트와 디스플레이 패널 사이에) 배치될 수 있다. 차광 요소들의 기능은 본질적으로 광의 시준(collimation)을 제공하는 것이다. 시준을 보존하기 위해, 프라이버시 필터 앞에 강 확산 요소(strongly diffusing element)가 없어야 하는데, 그 이유는 이득이 상실될 것이기 때문이다.
전술된 바와 같이, 광변색 설비는, 특히 차광 요소들이 주 원추를 통과하도록 최적화되고 부(secondary) 시야 원추들을 감소시킬 때, 3D 렌티큘러 디스플레이의 3D 기능을 방해하지 않는다.
3D 렌티큘러 디스플레이에 특유한 중요한 이득은 (적어도 비밀 모드에서) 차광 요소들에 의해 야기되는, 주 원추에서의 강도 하락이 뷰들을 따라 보정 강도 프로파일을 설정함으로써 부분적으로 보상될 수 있다는 것이다.
이러한 접근법이 도 9에 도시되어 있다. 도 9(a)는 공개 모드에서 각도(x-축)의 함수로서 강도(y-축)를 도시한다. 주 원추(90)는 수직선의 양측에서 대략 15도의 폭을 갖는다. 도 9(b)는 어떠한 보상도 없는 비밀 모드에서 각도(x-축)의 함수로서 강도(y-축)를 도시한다.
도 9(c)는 비밀 모드에서 적용된 보상 함수를 나타내기 위해 각도(x-축)의 함수로서 강도(y-축)를 도시한다. 이러한 보상이 없는 비밀 모드에서 각도(x-축)의 함수로서 생성된 강도(y-축)가 도 9(d)에 도시되어 있다.
주 원추(90) 내의(그리고 실제로 각각의 원추 내의) 중심 뷰들은 외측 뷰들보다 더 낮은 강도를 갖도록 구성된다. 원추 반복으로 인해, 도 9(d)에 도시된 바와 같이 부 원추로의 하락이 보다 급격할 것이다.
개시된 실시예들에 대한 다른 변화들이 도면, 개시 내용, 및 첨부된 청구범위의 검토로부터, 청구된 발명을 실시함에 있어서 당업자에 의해 이해되고 이루어질 수 있다. 청구범위에서, 단어 "포함하는(comprising)"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정 관사("a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 단순히 소정의 수단이 서로 상이한 종속항에 열거된다는 사실이 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구범위 내의 임의의 도면 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (11)

  1. 프라이버시 모드(privacy mode)와 공개 모드(public mode)를 갖는 디스플레이 장치로서,
    디스플레이 패널(24);
    상기 디스플레이 패널을 조명하기 위한 백라이트 설비(backlight arrangement); 및
    상기 디스플레이 패널로부터 측방향 출력 방향으로 지향되는 광을 선택적으로 차단하기 위한 차광 설비(light blocking arrangement)(70)를 포함하고,
    상기 디스플레이는 상기 차광 설비(70)가 상기 측방향으로 지향된 광을 차단하는 상기 프라이버시 모드와, 상기 차광 설비(70)가 상기 측방향으로 지향된 광을 차단하지 않는 상기 공개 모드로 구성가능하며,
    상기 차광 설비는 광변색 재료(photochromic material)로부터 형성되는 요소(70)들을 포함하고, 상기 차광 설비의 차단 기능은 상기 차광 설비에 입사하는 특정 파장의 광 자극에 의존하며,
    상기 백라이트 설비는,
    불투명 상태를 향한 상기 차광 요소(70)들의 전환(switching)을 유도하기 위한 상기 광 자극인 제1 비-가시(non-visible) 광 출력;
    제2 가시(visible) 광 출력; 및
    투명 상태를 향한 상기 차광 요소(70)들의 전환을 유도하기 위한 제3 출력을 갖는, 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 비-가시 출력은 UV 광 출력인, 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 디스플레이 패널의 출력부에서 UV 필터를 추가로 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제3 출력은 IR 광 출력인, 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 디스플레이 패널의 출력부에서 IR 필터를 추가로 포함하는 디스플레이 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 백라이트는 단일 도파관(waveguide)으로서, 상기 도파관으로부터의 광의 아웃-커플링(out-coupling)을 제공하기 위한 산란 요소(scattering element)들을 갖는 상기 단일 도파관, 및 상기 도파관 내로 광을 제공하는 UV, 가시 및 IR 광 LED들을 포함하는, 디스플레이 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차광 설비는 용제, 수지 또는 중합체와 광변색 염료의 혼합물을 포함하는 광변색 재료를 포함하는, 디스플레이 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 상기 디스플레이 패널(24) 앞에 배열되는 렌즈(27)들의 어레이(28)를 포함하고,
    상기 차광 설비(70)는 상기 렌즈(27)들 사이로 지향되는 광을 선택적으로 차단하기 위한 것이고, 상기 차광 설비는 인접 렌즈 위치들 사이에 제공되는 요소들을 포함하며,
    상기 프라이버시 모드에서 상기 차광 설비(70)는 상기 렌즈들 사이로 지향되는 상기 광을 차단하고, 상기 공개 모드에서 상기 차광 설비(70)는 상기 렌즈들 사이로 지향되는 상기 광을 차단하지 않는, 디스플레이 장치.
  9. 프라이버시 모드와 공개 모드를 갖는 디스플레이 장치를 작동시키는 방법으로서, 상기 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(24), 상기 디스플레이 패널을 조명하기 위한 백라이트 설비, 및 상기 디스플레이 패널로부터 측방향 출력 방향으로 지향되는 광을 선택적으로 차단하기 위한 차광 설비(70)를 포함하고, 상기 차광 설비는 광변색 재료로부터 형성되고, 상기 차광 설비의 차단 기능은 상기 차광 설비에 입사하는 특정 파장의 광 자극에 의존하는, 상기 디스플레이 장치를 작동시키는 방법으로서,
    상기 방법은 상기 차광 설비에 입사하는 광의 스펙트럼에 따라 상기 디스플레이를 상기 프라이버시 모드 및 상기 공개 모드 중 하나로 구성하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 백라이트 설비를 사용하여, 불투명 상태를 향한 상기 차광 요소(70)들의 전환을 유도하기 위한 상기 광 자극인 제1 비-가시 광 출력을 제공하여서, 상기 차광 설비(70)가 상기 측방향으로 지향된 광을 차단하는 상기 프라이버시 모드를 구현하는 단계;
    상기 백라이트 설비를 사용하여 제2 가시 광 출력을 제공하는 단계; 및
    상기 차광 설비로부터 상기 광 자극을 제거하고, 상기 백라이트 설비를 사용하여, 투명 상태를 향한 상기 차광 요소(70)들의 전환을 유도하기 위한 제3 출력을 제공하여서, 상기 차광 설비(70)가 상기 측방향으로 지향된 광을 차단하지 않는 상기 공개 모드를 구현하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 비-가시 출력은 UV 광 출력이고, 상기 제3 출력은 IR 광 출력인, 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 방법은 무안경 입체(autostereoscopic) 디스플레이 장치를 작동시키기 위한 방법이고, 상기 무안경 입체 디스플레이 장치는 상기 디스플레이 패널(24) 앞에 배열되는 렌즈(27)들의 어레이(28)를 포함하고, 상기 차광 설비(70)는 상기 렌즈들 사이로 지향되는 광을 선택적으로 차단하기 위한 것이며, 상기 차광 설비는 인접 렌즈 위치들 사이에 제공되는 요소들을 포함하고,
    상기 프라이버시 모드에서 상기 차광 설비(70)는 상기 렌즈들 사이로 지향되는 상기 광을 차단하며,
    상기 공개 모드에서 상기 차광 설비(70)는 상기 렌즈들 사이로 지향되는 상기 광을 차단하지 않는, 방법.
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