KR20180100137A - 3d 디스플레이 장치 - Google Patents
3d 디스플레이 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180100137A KR20180100137A KR1020187020779A KR20187020779A KR20180100137A KR 20180100137 A KR20180100137 A KR 20180100137A KR 1020187020779 A KR1020187020779 A KR 1020187020779A KR 20187020779 A KR20187020779 A KR 20187020779A KR 20180100137 A KR20180100137 A KR 20180100137A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical elements
- diffractive optical
- display device
- image
- array
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 206
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 32
- 230000008447 perception Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 10
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 5
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 8
- 238000003491 array Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G02B27/2242—
-
- G02B27/225—
-
- G02B27/2264—
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
- G02B30/24—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type involving temporal multiplexing, e.g. using sequentially activated left and right shutters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
- G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/34—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers
- G02B30/36—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers using refractive optical elements, e.g. prisms, in the optical path between the images and the observer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1866—Transmission gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
시각 정보가 디스플레이 장치(140)에 의해 제시될 때 사용자가 3D 지각을 경험하는 것을 가능하게 하기 위한 상기 디스플레이 장치가 설명된다. 디스플레이 장치는, 연관된 시각 정보를 제시하기 위한 광을 방출하도록 배열되는 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이를 갖는 이미지 형성 유닛(142), 및 상기 이미지 서브픽셀들의 어레이의 각각의 이미지 서브픽셀과 연관된 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이를 갖는 광학 시스템(144)을 포함한다. 각각의 회절 광학 엘리먼트는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 복수의 회절 차수들을 갖는 회절 패턴으로 회절시켜, 상기 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 시각 정보를 상기 복수의 회절 차수들과 연관된 복수의 지향성 시청 지역들(directional viewing regions)에 제공하도록 배열된다.
Description
본 발명은 시각 정보가 디스플레이 장치에 의해 제시될 때 사용자가 3D 지각을 경험하는 것을 가능하게 하기 위한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
시각 정보가 디스플레이 장치에 의해 제공될 때 사용자가 3D 지각을 경험하는 것을 가능하게 하기 위한 디스플레이 장치들은 다양한 종류들로 알려져 있다. 일부 알려진 시스템들은 예를 들어, 좌측 눈에 제시된 시각 정보를 우측 눈에 제시된 시각 정보와 분리시키도록 사용자가 안경을 착용할 필요가 있다. 안경을 착용할 필요성의 불편함은 소위 오토스테레오스코픽 시스템(autostereoscopic system)들로 극복될 수 있다. 3D 지각을 위한 일부 시스템들은 렌티큘러 렌즈들을 사용하여 시각 정보를 공간적으로 지시한다. 렌티큘러 시스템의 예는 C. van Berkel 외, SPIE Proceedings Vol. 2653, 1996, pages 32-39에서 공개된 "Multiview 3D - LCD"에 설명된다. 다른 시스템들은 시차 장벽(parallax barrier)들을 사용한다. 일부 시스템 접근법들은 물리적 제약들로 인해 그의 설계 한계들에 도달한다. 예를 들어, 일부 고해상도 소형 디스플레이 시스템들은 음의 두께(negative thickness)를 갖는 렌티큘러 렌즈가 필요하다. 특히 큰 디스플레이 크기들을 갖는 일부 다른 시스템들에서, 사용자가 고품질 3D 지각을 경험하도록 허용하기 위해, 렌티큘러 렌즈들 또는 시차 장벽들을 사용하는 디스플레이 장치는 렌티큘러 렌즈와 이미지 서브픽셀들의 2차원 어레이를 갖는 디스플레이 패널 사이에 상당한 거리를 필요로 할 수 있다. 또한, 광학 공차들은 예를 들어, 거리를 제공하기 위해 고체 투명 플레이트를 사용함으로써 이 거리를 정의 및 유지하기 위한 추가의 기계적 조치들을 필요로 할 수 있으며, 이는 무게 및 비용의 상당한 증가로 이어질 수 있다. 두께, 무게 및 비용과 같은 보다 더 양호하게 제어 가능한 설계 파라미터들을 갖는 디스플레이 장치를 제공하는 것이 유리할 것이다.
여기서의 본 발명은 시각 정보가 디스플레이 장치에 의해 제시될 때 사용자가 3D 지각을 경험하는 것을 가능하게 하기 위한 디스플레이 장치를 제공하며, 디스플레이 장치는 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이를 포함하는 이미지 형성 유닛 및 회절 광학 엘리먼트의 어레이를 포함하는 광학 시스템을 포함한다. 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이는 연관된 시각 정보를 제시하기 위한 광을 방출하도록 배열된다. 회절 광학 엘리먼트들의 어레이는 이미지 서브픽셀들의 어레이의 각각의 것들과 연관된다. 각각의 회절 광학 엘리먼트는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 복수의 회절 차수를 포함하는 회절 패턴으로 회절시켜, 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 시각 정보를 복수의 회절 차수들과 연관된 복수의 지향성 시청 지역들(directional viewing regions)에 제공하도록 배열된다. 따라서, 광학 시스템은, 사용자가 복수의 지향성 시청 지역들의 각각의 것에서 3D 지각을 경험할 수 있도록, 시각 정보가 회절 광학 컴포넌트들에 의해 복수의 회절 차수들 각각에 제공됨에 따라 하나의 서브픽셀에 의해 제시된 시각 정보를 복수의 지향성 시청 지역들에 효과적으로 복제하는 것으로 언급될 수 있다. 회절 광학 엘리먼트들은 예를 들어, 회절 격자들일 수 있다. 회절 광학 엘리먼트는 얇을 수 있다. 회절 광학 엘리먼트들은, 이러한 시스템에서 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이와 렌티큘러 렌즈들 또는 시차 장벽들 사이에서, 렌티큘러 렌즈들 또는 시차 장벽들과 같은 종래의 광학계를 사용하는 디스플레이 장치에서 요구되는 추가적인 공간 분리에 대한 필요성 없이 3D 지각을 경험하기 위한 시각 정보를 제공할 수 있다. 디스플레이 장치는 그리하여 더 얇고, 더 가볍고 및/또는 더 저렴해질 수 있다.
실시예에서, 회절 광학 엘리먼트들의 어레이의 각각의 회절 광학 엘리먼트는, 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을, 회절 차수들 사이의 복수의 미리 정의된 세기 비(intensity ratio)들에 따라 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시키도록 배열된다. 지향성 시청 지역들 각각의 상대적인 세기들은 그리하여, 예를 들어, 가장 일반적인 시청 포지션들, 즉 중앙 시청 지역에서 지향성 시청 지역들에 대해 보다 높은 세기를 제공하도록 정의될 수 있다.
다른 실시예에서, 복수의 미리 정의된 세기 비들은 대응하는 지향성 시청 지역들에 대응하는 미리 정의된 세기 비들을 제공하기 위해, 램버트의 코사인 법칙에 대응하는 점진적인 변동인, 중앙으로부터 외측 회절 차수들까지 세기의 점진적인 변동에 대응한다.
실시예에서, 복수의 지향성 시청 지역들은 하나 또는 그 초과의 미리 정의된 제한된 지향 범위들로 제한된다.
예를 들어, 실시예에서, 복수의 지향성 시청 지역들은 미리 정의된 제한된 지향 범위들로 제한된다. 여기서의 회절 광학 엘리먼트들은 더 높은 회절 차수들이 억제되도록 설계될 수 있다. 미리 정의된 제한된 지향적 범위는 예를 들어, -60° 내지 +60° 또는 그 이하의 수평면에서의 각도 범위에 대응할 수 있고, 0°는 디스플레이 장치의 법선에 대응한다. 미리 결정된 제한된 지향적 범위로 제한하는 것은 복수의 지향성 시청 지역들에 제공되는 바와 같은 시각 정보의 증가된 밝기를 허용할 수 있다. 미리 정의된 제한된 지향적 범위는 예를 들어, -30° 내지 +30° 또는 그 이하의 수평면에서의 각도 범위에 대응하고, 0°는 디스플레이 장치의 법선에 대응한다. 미리 결정된 제한된 지향적 범위로 제한하는 것은 대안적으로 또는 부가적으로, 미리 정의된 제한된 지향적 범위 내의 사용자에게만으로 디스플레이 장치의 사용을 제한하고 다른 사람들의 감소된 방해를 제공하고 그리고/또는 다른 사람들이 시각 정보를 보는 것을 방지할 수 있다.
실시예에서, 복수의 지향성 시청 지역들은 2개의 미리 정의된 제한된 지향 범위들로 제한된다. 여기서의 회절 광학 엘리먼트들은 중앙 회절 차수들이 억제되도록 설계될 수 있다. 2개의 미리 정의된 제한된 지향적 범위는 예를 들어, -45° 내지 -15° 또는 그 이하의 수평면에서의 제 1 각도 범위 및 +15° 내지 +45° 또는 그 이하의 수평면에서의 제 2 각도 범위에 대응할 수 있고, 0°는 디스플레이 장치의 법선에 대응한다. 2개의 미리 결정된 제한된 지향적 범위들로 제한하는 것은 예를 들어, 자동차 안의 운전자 또는 부조종사와 같은 사용자가 3D 지각을 경험할 수 있는 2개의 공간적으로 분리된 지역들을 허용할 수 있다.
실시예들에서, 각각의 회절 광학 엘리먼트는 회절 격자이다. 격자 피치 및 형상은 연관된 서브픽셀에 의해 방출된 광의 회절 패턴의 회절 차수의 원하는 방향들 및 세기 비들을 제공하도록 설계될 수 있다. 따라서, 회절 격자들은 복수의 미리 정의된 세기 비들을 갖는 회절 차수들을 제공하도록 배열될 수 있다.
실시예들에서, 회절 광학 엘리먼트들의 어레이의 각각의 회절 광학 엘리먼트는, 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시키도록 배열되며, 지향성 시청 지역들과 연관된 복수의 회절 차수들의 인접한 억제되지 않은 회절 차수(non-suppressed diffraction order)들은 하나 또는 그 초과의 억제된 회절 차수에 의해 분리된다. 따라서, 회절 광학 엘리먼트는 지향성 시청 지역들과 연관되는 회절 차수 및 지향성 시청 지역들에 대한 각각의 시각 정보와 유효하게 연관되지 않은 억제된 회절 차수들로 광을 회절시키지 않는다. 예를 들어, 매 3 번째 회절 차수는 지향성 시청 지역들에 대한 시각 정보를 반복하는데 사용될 수 있으며, 매 2 번째 중간 차수들은 억제된다. 이는 회절 격자들의 피치 및 형상의 추가적인 설계 자유도와 같은 회절 광학 엘리먼트에 대한 부가적인 설계 자유도를 허용할 수 있다.
실시예들에서, 회절 광학 엘리먼트들의 어레이는 회절 광학 엘리먼트들의 복수의 서브세트들을 포함한다. 회절 광학 엘리먼트들의 각각의 서브세트의 회절 광학 엘리먼트들은 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 회절 광학 엘리먼트로부터의 회절 패턴에 제공하도록 배열될 수 있다. 상이한 서브세트들의 미리 결정된 서브세트 방향들은 사용자가 복수의 지향성 시청 지역들 각각에서 3D 지각을 보는 것을 가능하게 하기 위해, 상이한 서브세트들과 연관된 이미지 서브픽셀들로부터 시각 정보를 상이한 방향들의 지향성 시청 지역들에 제공하도록 상이하다. 따라서, 회절 광학 엘리먼트들의 서브세트는 연관된 서브픽셀들의 서브세트들로부터 지향성 시청 지역들 각각의 연관된 복수의 상이한 방향들로 시각 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 각각의 회절 광학 엘리먼트는 인입하는 광을 회절시켜 회절 패턴을 제공하고 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 회절 패턴에 제공할 수 있다.
추가의 실시예들에서, 회절 광학 엘리먼트들의 각각의 서브세트의 회절 광학 엘리먼트들은 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 회절 광학 엘리먼트로부터의 회절 패턴에 제공하도록 배열되고, 지향성 시청 지역들과 연관된 복수의 회절 차수들의 인접한 회절 차수들은 하나 또는 그 초과의 억제된 회절 차수들에 의해 분리되고, 억제는 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 회절 광학 엘리먼트로부터의 회절 패턴에 제공하기 위해 상이한 서브세트들에 대해 상이하다. 따라서, 각각의 회절 광학 엘리먼트는 인입하는 광을 회절시켜 회절 패턴을 제공하고 연관된 서브픽셀에 대한 미리 결정된 서브세트 방향에 의존한 회절 차수의 억제에 의해 회절 패턴에 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 제공할 수 있다.
실시예들에서, 광학 시스템은 추가로, 회절 광학 엘리먼트들의 어레이의 각각의 하나 또는 그 초과의 회절 광학 엘리먼트들과 연관된 추가의 광학 엘리먼트들의 어레이를 더 포함한다. 추가의 광학 엘리먼트들의 어레이는 추가의 광학 엘리먼트들의 복수의 서브세트들을 포함하고, 추가의 광학 엘리먼트들의 각각의 서브세트의 추가의 광학 엘리먼트들은 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 하나 또는 그 초과의 회절 광학 엘리먼트들로부터의 회절 패턴에 제공하도록 배열된다. 상이한 서브세트들의 미리 결정된 서브세트 방향들은 사용자가 복수의 지향성 시청 지역들 각각에서 3D 지각을 보는 것을 가능하게 하기 위해, 상이한 서브세트들과 연관된 이미지 서브픽셀들로부터 시각 정보를 상이한 방향들의 지향성 시청 지역들에 제공하도록 상이하다. 따라서, 추가의 광학 엘리먼트들의 서브세트들은 연관된 하나 또는 그 초과의 서브픽셀들의 서브세트들로부터 지향성 시청 지역들 각각의 연관된 복수의 상이한 방향들로 시각 정보를 제공할 수 있다. 회절 광학 엘리먼트들 옆에 추가의 광학 엘리먼트들을 사용하는 것은 설계 및/또는 제조, 및/또는 허용오차를 용이하게 할 수 있다.
실시예들에서, 추가의 광학 엘리먼트들의 어레이의 상이한 서브세트들의 추가의 광학 엘리먼트들은 대응하는 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 회절 패턴에 제공하도록 배열된 각각의 추가의 회절 컴포넌트들을 포함한다. 실시예들에서, 추가의 회절 광학 컴포넌트들은 블레이즈드 격자(blazed grating)들이거나, 또는 이들을 포함한다. 따라서, 블레이즈드 격자들은 효율적인 방식으로 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 제공하도록 배열될 수 있다.
실시예들에서, 추가의 광학 엘리먼트들의 어레이의 상이한 서브세트들의 추가의 광학 엘리먼트들은 대응하는 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 회절 패턴에 제공하도록 배열된 각각의 굴절 광학 컴포넌트들을 포함한다. 실시예들에서, 굴절 광학 컴포넌트들은 프리즘들이거나, 또는 이들을 포함한다. 따라서, 굴절 광학 컴포넌트들은 효율적인 방식으로 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 제공하도록 배열될 수 있다. 굴절 광학 컴포넌트들은 취급하기가 비교적 쉽다. 프리즘들은 예를 들어, 프리즘 시트로서 제공될 수 있다.
추가의 광학 엘리먼트들은 서브픽셀들에 1대1로 관련될 수 있다. 단일 추가의 광학 엘리먼트는 다수의 서브픽셀들과, 특히 동일한 서브세트 시청 방향에 대응하는 인접한 서브픽셀들 또는 단일 풀-컬러 픽셀과 연관된 서브픽셀들과 관련될 수 있다.
실시예들에서, 회절 광학 엘리먼트들 및 추가의 광학 엘리먼트들은 별개의 엘리먼트들일 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 회절 광학 엘리먼트 및 연관된 추가의 광학 엘리먼트는 단일 광학 엘리먼트로서 통합될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서, 회절 광학 엘리먼트들의 각각의 서브세트의 회절 광학 엘리먼트들은 각각의 회절 표면 및 대향하는 표면들을 가지며, 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시키도록 배열되는 각각의 회절 표면들은 각각의 대향하는 표면들에 대해 서브세트-특정 각도로 배열되며, 서브세트-특정 각도는 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 제공하도록 선택된다. 회절 표면들 및 대향하는 표면들은 그리하여 회절 광학 엘리먼트들과 통합된 굴절 광학 엘리먼트들을 형성한다. 따라서, 각각의 회절 광학 엘리먼트는 인입하는 광을 회절시켜 회절 패턴을 제공하고 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 회절 패턴에 제공할 수 있다.
실시예들에서, 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이는 추가의 광학 컴포넌트들의 어레이와 회절 광학 엘리먼트들의 어레이 사이에 포지셔닝된다. 다른 실시예들에서, 추가 광학 컴포넌트들의 어레이는 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이와 회절 광학 엘리먼트들의 어레이 사이에 포지셔닝된다. 실시예들에서, 회절 광학 엘리먼트들의 어레이는 디스플레이 장치의 전방 측, 즉, 사용 동안 사용자를 향하는 측에 포지셔닝된다.
실시예들에서, 2-차원 이미지 형성 유닛은 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이의 이미지 서브픽셀들로부터 광학 시스템으로 미리 정의된 각도 세기 프로파일을 갖는 광을 방출하도록 배열된다. 회절 광학 컴포넌트들 및/또는 추가의 광학 컴포넌트들은 미리 정의된 각도 세기 프로파일에 대해 최적화될 수 있다. 미리 정의된 각도 세기 프로파일은 예를 들어, 약간 발산하는 빔에 대응한다. 미리 정의된 각도 세기 프로파일은 사용자의 가정된 시차에 대응하는 방향, 즉 수평면에서의 프로파일과 관련될 수 있다. 수직 프로파일은 확산, 램버트(Lambertian), 프로파일 또는 임의의 다른 적합한 프로파일일 수 있다.
실시예들에서, 2-차원 이미지 형성 유닛은 사용자가 복수의 지향성 시청 지역들 각각에서 3D 지각을 보는 것을 가능하게 하도록, 시간-주기적으로 변동되는 각도 프로파일 방향(time-periodically varying angular profile direction)으로 미리 정의된 각도 세기 프로파일을 갖는 광을 방출하고 연관된 시각 정보를 서브픽셀들에 제공하여 상이한 서브세트들과 연관된 이미지 서브픽셀들로부터 주기적으로 상이한 방향들의 지향성 시청 지역들에 시각 정보를 제공하게 배열된다. 예를 들어, 디스플레이 장치는 투과형 LCD 패널을 조명하는 시간-순차적 지향성 백라이트를 가질 수 있다. 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이의 공간적 해상도는 그리하여 완전히 이용될 수 있다. 광학 컴포넌트들의 수 및/또는 복잡성이 감소될 수 있다.
실시예들에서, 회절 광학 엘리먼트들의 어레이는, 상이한 컬러들을 갖는 광의 복수의 회절 차수들과 연관된 대응하는 지향성 시청 지역들을 제공하기 위해 상이한 컬러들을 갖는 광을 방출하도록 배열된 이미지 서브픽셀들의 세트들에 대한 대응하는 회절 패턴들을 제공하도록 배열된다. 그리하여, 각각의 지향성 시청 지역에서 개선된 품질의 시각 정보가 획득된다.
본 발명의 전술한 실시예들, 구현들 및/또는 양상들 중 둘 또는 그 초과는 유용하다고 여겨지는 임의의 방식으로 결합될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 인지될 것이다. 디스플레이 장치의 설명된 수정들 및 변동들에 대응하는 디스플레이 장치의 수정들 및 변동들은 본 설명에 기초하여 당업자에 의해 수행될 수 있다. 본 발명은 독립 청구항들에서 정의된다. 유리한 옵션들은 종속 청구항들에서 정의된다.
본 발명의 이들 및 다른 양상들은 이후에 설명되는 실시예들로부터 자명하고 이를 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 디스플레이 장치에 의한 시각 정보의 프리젠테이션을 개략적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 디스플레이 장치의 실시예들을 개략적으로 도시한다.
도 3 내지 도 6은 다양한 실시예들의 세부사항들을 개략적으로 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 다른 실시예의 세부사항들을 개략적으로 도시한다.
도 1은 디스플레이 장치에 의한 시각 정보의 프리젠테이션을 개략적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 디스플레이 장치의 실시예들을 개략적으로 도시한다.
도 3 내지 도 6은 다양한 실시예들의 세부사항들을 개략적으로 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 다른 실시예의 세부사항들을 개략적으로 도시한다.
도 1은 디스플레이 장치(140)에 의한 시각 정보의 프리젠테이션을 개략적으로 도시한다. 디스플레이 장치(140)는, 시각 정보가 디스플레이 장치(140)에 의해 제시될 때 사용자가 3D 지각을 경험하는 것을 가능하게 할 수 있다. 디스플레이 장치(140)는 이미지 서브픽셀들(이후의 도면들에서 142b로서 도시됨)의 2-차원 어레이를 포함하는 이미지 형성 유닛(142) 및 회절 광학 엘리먼트(150)의 어레이를 포함하는 광학 시스템(144)을 포함한다. 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이는 연관된 시각 정보를 제시하기 위한 광을 방출하도록 배열된다. 2-차원 이미지 형성 유닛(142)은 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이의 이미지 서브픽셀들로부터 광학 시스템으로 미리 정의된 각도 세기 프로파일(predefined angular intensity profile)을 갖는 광을 방출하도록 배열된다. 도시된 예에서, 2-차원 이미지 형성 유닛(142)은 약간 발산하는 광을 방출하도록 배열된다. 회절 광학 엘리먼트들의 어레이(150)는 이미지 서브픽셀들의 어레이의 각각의 이미지 서브픽셀과 연관된다. 각각의 회절 광학 엘리먼트는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴(300)으로 회절시켜, 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 시각 정보를 복수의 회절 차수들과 연관된 복수의 지향성 시청 지역들(102, 104, 106)에 제공하도록 배열된다. 이미지 서브픽셀들의 어레이의 이미지 서브픽셀들은 적색, 녹색 및 청색 광과 같은 이미지 서브픽셀들의 그룹에 대한 특정 컬러들의 광을 방출하도록 배열된 이미지 서브픽셀들로서 제공된다. 이미지 서브픽셀들은 그들이 방출하는 광의 컬러에 의해, 예를 들어, 적색 서브픽셀들, 녹색 서브픽셀들 및 청색 서브픽셀들로서 참조될 수 있다. 대안적인 컬러들은 예를 들어, 적색, 녹색, 청색 및 황색 광일 수 있다. 회절 광학 엘리먼트들의 어레이는, 상이한 컬러들을 갖는 광의 복수의 회절 차수들과 연관된 대응하는 지향성 시청 지역들을 제공하기 위해 상이한 컬러들을 갖는 광을 방출하도록 배열된 이미지 서브픽셀들의 세트들에 대한 대응하는 회절 패턴들을 제공하도록 배열된다. 회절 광학 엘리먼트들은 회절 격자들일 수 있다. 동일한 컬러의 이미지 서브픽셀들과 연관된 회절 격자들은 동일한 격자 피치를 가질 수 있다. 따라서, 적색 서브픽셀들과 연관된 모든 격자들은 제 1 격자 피치를 가질 수 있고, 녹색 서브픽셀들과 연관된 모든 격자들은 제 2 피치를 가질 수 있고, 청색 서브픽셀들과 연관된 모든 격자는 제 3 피치를 가질 수 있으며, 여기서 제 1, 제 2 및 제 3 피치는 상이한 컬러들의 광에 대한 복수의 회절 차수들을 동일한 복수의 지향성 시청 지역에 제공하도록 설계된다. 이미지 서브픽셀들은 상이한 원근감을 나타내는 상이한 시각 정보와 연관된 이미지 서브픽셀들의 서브세트들로 구성된다. 여기서의 이미지 서브픽셀에는 이미지 프로세서(120)로부터의 이미지 신호(122)가 제공된다. 이미지 프로세서(120)는 3D 지각을 허용하기 위해 시각 정보가 제시되도록 허용하는 구동 신호들을 서브픽셀들에 제공하도록 배열된다. 각각의 서브세트는 지향성 시청 지역 내에서 0, 1, 2, 3, 4 및 5로서 표시된 서브세트 방향과 연관된 시각 정보의 서브세트와 연관된다. 사용자의 눈들이 예를 들어, 110으로 표시된 바와 같이 지향성 시청 지역 내에서 이웃한 서브섹트-방향(subsect-direction)에 있을 때, 사용자는 3D 지각을 경험할 수 있다. 따라서, 광학 시스템은, 시각 정보가 회절 광학 컴포넌트들에 의해 복수의 회절 차수들 각각에 제공됨되기 때문에, 하나의 서브픽셀에 의해 제시된 시각 정보를 복수의 지향성 시청 지역들(102, 104, 106)에 효과적으로 복제하는 것으로 언급될 수 있다. 복제는 서브세트 방향 번호 3에 대해 점선 영역으로 표시된다. 사용자는 이에 의해, 복수의 지향성 시청 지역들(102, 104, 106) 각각의 것에서 3D 지각을 경험할 수 있다. 도시된 예에서, 회절 차수들의 수는, 대응하는 지향성 시청 지역들(102, 104, 106) 및 이들 지향성 시청 지역들(102, 104, 106)에 의해 커버되고 100으로 표시되는 미리 결정된 제한된 각도 범위로 3개로 제한되는 것으로 개략적으로 도시된다. 회절 광학 엘리먼트들의 어레이는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을, 회절 차수들 사이의 복수의 미리 정의된 세기 비(ratio)들에 따라 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시키도록 배열된다. 광학 시스템은 미리 정의된 세기 비들로 하나의 서브픽셀에 의해 제시된 시각 정보를 복수의 지향성 시청 지역들(102, 104, 106)에 효과적으로 복제할 수 있다. 도 1에 도시된 예에서 지향성 시청 지역들(102, 106)과 같은 외부 지향성 시청 지역들은 예를 들어, 회절 차수들 사이의 복수의 미리 정의된 세기 비들에 따른 세기 비들을 가질 수 있다.
도 2a는 백라이트(142a) 및 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이를 포함하는 이미지 형성 유닛(142) 및 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이 및 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이를 포함하는 광학 시스템(144)을 포함하는 디스플레이 장치(140)를 개략적으로 도시한다. 추가의 광학 컴포넌트들(160)의 어레이는 이미지 서브픽셀(142b)의 2-차원 어레이와 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이 사이에 포지셔닝되며, 그리하여, 방출된 광이 회절 광학 엘리먼트에 의해 복수의 회절 차수들의 회절 패턴으로 "복제"되기 전에, 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이의 서브세트들의 이미지 서브픽셀들에 의해 방출된 광에 각각의 서브세트 방향을 제공하도록 배열된다. 서브픽셀과 연관된 회절 광학 엘리먼트 및 연관된 추가의 광학 엘리먼트는 단일 광학 엘리먼트로서 통합될 수 있다.
도 2b는 백라이트(142a) 및 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이를 포함하는 이미지 형성 유닛(142) 및 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이 및 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이를 포함하는 광학 시스템(144)을 포함하는 다른 디스플레이 장치(140)를 개략적으로 도시한다. 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이가 추가의 광학 컴포넌트들(160)의 어레이와 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이 사이에 포지셔닝되고, 그리하여 방출된 광이 회절 광학 엘리먼트에 의해 복수의 회절 차수의 회절 패턴으로 "복제"되기 전에, 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이의 서브세트들에 대한 각각의 서브세트 방향을 광에 제공하도록 배열되며, 그 후, 광은 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이의 서브세트들의 이미지 서브픽셀들에 의해 각각의 서브세트 방향으로 방출된다.
도 2c는 백라이트(142a) 및 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이를 포함하는 이미지 형성 유닛(142) 및 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이 및 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이를 포함하는 광학 시스템(144)을 포함하는 다른 디스플레이 장치(140)를 개략적으로 재차 도시한다. 추가의 광학 컴포넌트들의 어레이(160) 및 회절 광학 엘리먼트들의 어레이(15)가 백라이트(142a)와 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이 사이에 포지셔닝된다. 회절 광학 엘리먼트들의 어레이(15)는 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이에 근접한 거리에 포지셔닝된다. 이러한 어레인지먼트에서, 추가의 광학 컴포넌트들(160)의 어레이 및 회절 광학 엘리먼트들의 어레이(15)는 백라이트(142a)로부터 방출된 광이 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이의 서브세트들의 이미지 서브픽셀들로 전달되기 전에, 광에 각각의 서브세트 방향을 제공하고 복수의 회절 차수들로 "복제"되도록 배열된다. 서브픽셀과 연관된 회절 광학 엘리먼트 및 연관된 추가의 광학 엘리먼트는 단일 광학 엘리먼트로서 통합될 수 있다.
도 2d는 방출 이미지 서브픽셀들(142c)의 2-차원 어레이를 포함하는 이미지 형성 유닛(142) 및 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이 및 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이를 포함하는 광학 시스템(144)을 포함하는 다른 디스플레이 장치(140)를 개략적으로 재차 도시한다. 추가의 광학 컴포넌트들(160)의 어레이는 이미지 서브픽셀(142b)의 2-차원 어레이와 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이 사이에 포지셔닝되며, 그리하여, 방출 이미지 서브픽셀들(142c)의 2-차원 어레이의 서브세트들의 이미지 서브픽셀들에 의해 방출된 광이 회절 광학 엘리먼트에 의해 복수의 회절 차수들의 회절 패턴으로 "복제"되기 전에, 광에 각각의 서브세트 방향을 제공하도록 배열된다. 서브픽셀과 연관된 회절 광학 엘리먼트 및 연관된 추가의 광학 엘리먼트는 단일 광학 엘리먼트로서 통합될 수 있다. 방출 이미지 서브픽셀(142c)의 2-차원 어레이를 포함하는 이미지 형성 유닛(142)은 유기 LED 디스플레이일 수 있다.
도 3은 도 2b에 도시된 바와 같은 디스플레이 장치(140)의 단순화된 실시예를 개략적으로 도시한다. 디스플레이 장치(140)는 백라이트(142a) 및 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이를 포함하는 이미지 형성 유닛(142) 및 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이 및 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이를 포함하는 광학 시스템(144)을 포함한다. 도 3은 대응하는 광학계와 함께 3개의 이미지 서브픽셀들(300R1, 300L1, 300R2)을 개략적으로 도시한다. 백라이트(142a)는 실질적으로 평행한 빔으로 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이를 조명한다. 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이가 추가의 광학 컴포넌트들(160)의 어레이와 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이 사이에 포지셔닝되고, 그리하여 광이 회절 광학 엘리먼트에 의해 복수의 회절 차수의 회절 패턴으로 "복제"되기 전에, 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이의 서브세트들에 대한 각각의 서브세트 방향을 광에 제공하도록 배열되며, 그 후, 광은 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이의 서브세트들의 이미지 서브픽셀들에 의해 각각의 서브세트 방향으로 방출된다. 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이는 백라이트(142a)로부터 수신된 광에 이미지 서브픽셀들(142a)의 2-차원 어레이에 2개의 서브세트 방향들을 제공하기 위한 프리즘 시트(prism sheet)로서 제공된다. 프리즘 시트는 3.6°의 프리즘 각(α)을 갖는다. 프리즘은 3개의 컬러 서브픽셀들, 이 예에서는 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀로 이루어진 풀(full) 픽셀을 따라 연장된다. 프리즘 시트는 그의 프리즘 꼭대기들에서 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이와 접촉한다. 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이는 1m의 시청 거리에서 최적의 3D 지각을 가능하게 하기 위해 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀에 대해 각각 5.2μm, 4.4μm 및 3.6μm의 피치들을 갖는 격자들을 포함한다. 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이는 미리 결정된 광도 비(luminous intensity ratio)들의 복수의 지향성 시청 지역들에 대응하는 다수의 회절 차수들로 설계된다.
도 4는 도 2a에 도시된 디스플레이 장치(140)의 예시적인 실시예의 디스플레이 장치(140)에 의한 시각 정보의 프리젠테이션을 개략적으로 도시한다. 디스플레이 장치(140)는 지향성 백라이트(142a) 및 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이를 포함하며, 이 서브픽셀들 중 3개가 도시된다. 디스플레이 장치(140)는 이미지 서브픽셀들의 어레이의 각각의 것들과 연관되는 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이를 포함한다. 각각의 회절 광학 엘리먼트는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 회절 패턴으로 회절시키도록 배열된다. 디스플레이 장치(140)는 회절 광학 엘리먼트들의 어레이(150)의 각각의 회절 광학 엘리먼트들과 연관된 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이를 포함한다. 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이는 추가의 광학 엘리먼트들의 복수의 서브세트들을 포함한다. 추가의 광학 엘리먼트들의 각각의 서브세트의 추가의 광학 엘리먼트들은 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 하나 또는 그 초과의 회절 광학 엘리먼트들로부터의 회절 패턴에 제공하도록 배열된다. 상이한 서브세트들의 미리 결정된 서브세트 방향들은 사용자가 복수의 지향성 시청 지역들 각각에서 3D 지각을 보는 것을 가능하게 하기 위해, 상이한 서브세트들과 연관된 이미지 서브픽셀들로부터 시각 정보를 상이한 방향들의 지향성 시청 지역들에 제공하도록 상이하다. 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이의 상이한 서브세트들의 추가의 광학 엘리먼트들은 대응하는 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 회절 패턴에 제공하도록 배열된 각각의 추가의 회절 컴포넌트들을 포함한다. 도시된 예에서, 추가의 회절 광학 컴포넌트들은 대응하는 미리 결정된 서브세트 방향을 제공하도록 배열된 블레이즈드 격자(blazed grating)들이다. 도 4는 이미지 서브픽셀들의 어레이의 3개의 서브픽셀들을 개략적으로 도시한다. 3개의 서브픽셀들은 서브세트 방향들(2, 3 및 4)(도 1 참조)에 대응하는 3개의 상이한 서브세트들에 속한다. 추가의 회절 광학 컴포넌트들(160)은 연관된 서브픽셀들(142b)로부터 방출된 광에 서브세트 방향을 제공하고 그 후 광을 연관된 회절 광학 엘리먼트(150)로 방출한다. 표시된 바와 같이, 도시된 3개의 추가 회절 광학 컴포넌트들(160)은 각각 방출된 광에 상이한 서브세트 방향을 제공한다. 동일한 서브세트의 서브픽셀들과 연관되고 상이한 컬러들의 광을 방출하도록 배열되는 추가의 회절 컴포넌트들(160)은 동일한 서브세트 방향을 제공하도록 설계된다. 각각의 회절 광학 엘리먼트(150)는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 -1, 0, 1로서 표시된 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시켜, 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 시각 정보를 복수의 회절 차수들과 연관된 복수의 지향성 시청 지역들(102, 104, 106)에 제공한다.
도 5는 다른 실시예의 세부사항들을 개략적으로 도시한다. 도 5의 실시예는, 추가의 광학 엘리먼트들(160)이 추가의 회절 광학 엘리먼트들이 아니라, 대응하는 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 회절 패턴에 제공하도록 배열되는 굴절 광학 컴포넌트들이란 점에서 적어도 도 4의 실시예와 상이하다. 도시된 예에서, 굴절 광학 컴포넌트들은 대응하는 미리 결정된 서브세트 방향을 제공하도록 배열된 프리즘들이다. 따라서, 굴절 광학 컴포넌트들(160)은 연관된 서브픽셀들(142b)로부터 방출된 광에 서브세트 방향을 제공하고 그 후 광을 연관된 회절 광학 엘리먼트(150)로 방출한다. 각각의 회절 광학 엘리먼트(150)는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 -1, 0, 1로서 표시된 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시켜, 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 시각 정보를 복수의 회절 차수들과 연관된 복수의 지향성 시청 지역들(102, 104, 106)에 제공한다.
도 6은 또 다른 실시예의 세부사항들을 개략적으로 도시한다. 도 6에 도시된 실시예에서, 회절 광학 엘리먼트들의 어레이(151)는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시키도록 배열되며, 지향성 시청 지역들과 연관된 복수의 회절 차수들의 인접한 억제되지 않은 회절 차수들은 하나 또는 그 초과의 억제된 회절 차수에 의해 분리된다. 도 6의 개략적인 예에서, 5개의 인접한 회절 차수들은 억제되고 6개의 회절 차수 중 하나가 시각 정보에 대해 사용되며, 여기서 억제는 서브픽셀과 연관된 시청 방향에 의존한다. 도 6은 개략적인 방식으로 선택적 억제를 도시하며; 3개의 서브픽셀들은 2, 3 및 4로 라벨링된 방향들과 연관되고; 좌측 회절 광학 엘리먼트(151)는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 -7, -1, 5로서 표시된 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시켜, 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 시각 정보를 복수의 회절 차수들과 연관된 복수의 지향성 시청 지역들(102, 104, 106)에 제공하도록 설계되고; 중간 회절 광학 엘리먼트(151)는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 -6, 0, 6로서 표시된 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시켜, 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 시각 정보를 복수의 회절 차수들과 연관된 복수의 지향성 시청 지역들(102, 104, 106)에 제공하도록 설계되고; 그리고 좌측 회절 광학 엘리먼트(151)는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 -5, -1, 7로서 표시된 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시켜, 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 시각 정보를 복수의 회절 차수들과 연관된 복수의 지향성 시청 지역들(102, 104, 106)에 제공하도록 설계된다. 따라서, 회절 광학 엘리먼트들의 각각의 서브세트의 회절 광학 엘리먼트들은 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 회절 광학 엘리먼트로부터의 회절 패턴에 제공하도록 배열되고, 상이한 서브세트들의 미리 결정된 서브세트 방향들은 사용자가 복수의 지향성 시청 지역들 각각에서 3D 지각을 보는 것을 가능하게 하기 위해, 상이한 서브세트들과 연관된 이미지 서브픽셀들로부터 시각 정보를 상이한 방향들의 지향성 시청 지역들에 제공하도록 상이하다. 억제는 미리 결정된 서브세트 방향을 연관된 회절 광학 엘리먼트로부터의 회절 패턴에 제공하기 위해 상이한 서브세트들에 대해 상이하다.
도 7a 내지 도 7c는 또 다른 실시예의 세부사항들을 개략적으로 도시한다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 디스플레이 장치(140)는 시간-순차적 지향성 백라이트(142aS) 및 이미지 서브픽셀들(142b)의 2-차원 어레이를 포함하며, 이 서브픽셀들 중 3개가 도시된다. 디스플레이 장치(140)는 이미지 서브픽셀들의 어레이의 각각의 것들과 연관되는 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이를 포함한다. 각각의 회절 광학 엘리먼트는 관련된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 회절 패턴으로 회절시키도록 배열된다. 도시된 예에서, 각각의 회절 광학 엘리먼트는 3개의 차수들(-1, 0 및 1)의 회절 패턴으로 광을 회절시키고, 임의의 다른 것들은 억제된다. 따라서, 회절 광학 컴포넌트는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 시각 정보를, 복수의 회절 차수들과 연관된 복수의 지향성 시청 지역들(102, 104, 106)에 제공한다. 2-차원 이미지 형성 유닛(142)은 사용자가 복수의 지향성 시청 지역들 각각에서 3D 지각을 보는 것을 가능하게 하도록, 시간-주기적으로 변동되는 각도 프로파일 방향으로 미리 정의된 각도 세기 프로파일을 갖는 광을 방출하고 상이한 서브세트들과 연관된 이미지 서브픽셀들로부터의 시각 정보를 주기적으로, 상이한 방향들의 지향성 시청 지역들에 제공하도록 서브픽셀들(142b)에 연관된 시각 정보를 제공하게 배열된다.
도 7a 내지 도 7c는 3개의 연속적인 시간의 순간들을 도시한다. 도 7a에서, 시간-순차적 지향성 백라이트(142aS)는 시청 방향(2)과 연관된 제 1 프로파일 방향을 갖는 제 1 미리 정의된 각도 세기 프로파일을 갖는 광을 방출하고; 도 7b에서, 시간-순차적 지향성 백라이트(142aS)는 스크린에 실질적으로 수직인 시청 방향(3)과 연관된 제 2 프로파일 방향을 갖는 제 2 미리 정의된 각도 세기 프로파일을 갖는 광을 방출하고; 도 7c에서, 시간-순차적 지향성 백라이트(142aS)는 시청 방향(4)과 연관된 제 3 프로파일 방향을 갖는 제 3 미리 정의된 각도 세기 프로파일을 갖는 광을 방출한다. 상이한 프로파일 방향들과 연관되는 시청 방향들은 사용자가 복수의 지향성 시청 지역들 각각에서 3D 지각을 보는 것을 가능하게 하기 위해, 상이한 프로파일 방향들과 연관된 이미지 서브픽셀들로부터 시각 정보를 상이한 방향들의 지향성 시청 지역들에 제공하도록 상이하다.
전술한 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 예시하고, 당업자들은 첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 다수의 대안적인 실시예들을 설계할 수 있을 것이란 점에 주의해야 한다. 청구항들에서, 괄호 사이에 배치된 임의의 참조 부호들은 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "포함하다"라는 동사 및 그의 활용형들의 사용은 청구항에 언급된 것들 이외의 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하지 않는다. 엘리먼트들의 단수 표현은 그러한 엘리먼트들의 복수의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 여러 별개의 엘리먼트들을 포함하는 하드웨어에 의해 그리고 적합하게 프로그래밍된 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 여러 수단들을 열거하는 장치 청구항에서, 이들 수단들 중 여러 개는 하나의 그리고 동일한 하드웨어 아이템에 의해 실현될 수 있다. 소정의 측정들이 서로 상이한 종속 청구항들에서 인용된다는 단순한 사실만으로 이 측정들의 결합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다.
Claims (15)
- 시각 정보가 디스플레이 장치(140)에 의해 제시될 때 사용자가 3D 지각을 경험하는 것을 가능하게 하기 위한 상기 디스플레이 장치로서,
- 연관된 시각 정보를 제시하기 위한 광을 방출하도록 배열되는 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이를 포함하는 이미지 형성 유닛(142), 및
- 상기 이미지 서브픽셀들의 어레이의 각각의 이미지 서브픽셀과 연관된 회절 광학 엘리먼트들(150)의 어레이를 포함하는 광학 시스템(144)을 포함하고,
각각의 회절 광학 엘리먼트는 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시켜, 상기 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 시각 정보를 상기 복수의 회절 차수들과 연관된 복수의 지향성 시청 지역들(directional viewing regions)에 제공하도록 배열되는,
디스플레이 장치. - 제1항에 있어서,
상기 회절 광학 엘리먼트들의 어레이의 각각의 회절 광학 엘리먼트는, 상기 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을, 회절 차수들 사이의 복수의 미리 정의된 세기 비(intensity ratio)들에 따라 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시키도록 배열되는,
디스플레이 장치 - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 지향성 시청 지역들은 하나 또는 그 초과의 미리 정의된 제한된 지향 범위들로 제한되는,
디스플레이 장치 - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 회절 광학 엘리먼트는 회절 격자인,
디스플레이 장치 - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회절 광학 엘리먼트들의 어레이의 각각의 회절 광학 엘리먼트는, 상기 연관된 이미지 서브픽셀로부터의 광을 상기 복수의 회절 차수들을 포함하는 회절 패턴으로 회절시키도록 배열되며, 상기 지향성 시청 지역들과 연관된 복수의 회절 차수들의 인접한 억제되지 않은 회절 차수(non-suppressed diffraction order)들은 하나 또는 그 초과의 억제된 회절 차수에 의해 분리되는,
디스플레이 장치 - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회절 광학 엘리먼트들의 어레이는 회절 광학 엘리먼트들의 복수의 서브세트들을 포함하고,
상기 회절 광학 엘리먼트들의 각각의 서브세트의 회절 광학 엘리먼트들은 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 상기 연관된 회절 광학 엘리먼트로부터의 회절 패턴에 제공하도록 배열되고, 상이한 서브세트들의 미리 결정된 서브세트 방향들은 상기 사용자가 상기 복수의 지향성 시청 지역들 각각에서 3D 지각을 보는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 상이한 서브세트들과 연관된 이미지 서브픽셀들로부터 시각 정보를 상이한 방향들의 지향성 시청 지역들에 제공하도록 상이한,
디스플레이 장치 - 제5항에 의존하는 한, 제6항에 있어서,
억제는 상기 미리 결정된 서브세트 방향을 상기 연관된 회절 광학 엘리먼트로부터의 회절 패턴에 제공하기 위해 상이한 서브세트들에 대해 상이한,
디스플레이 장치 - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 시스템(144)은 상기 회절 광학 엘리먼트들의 어레이의 하나 또는 그 초과의 회절 광학 엘리먼트들과 연관된 추가의 광학 엘리먼트들(160)의 어레이를 더 포함하고, 상기 추가의 광학 엘리먼트들의 어레이는 추가의 광학 엘리먼트들의 복수의 서브세트들을 포함하고, 상기 추가의 광학 엘리먼트들의 각각의 서브세트의 추가의 광학 엘리먼트들은 연관된 미리 결정된 서브세트 방향을 상기 연관된 하나 또는 그 초과의 회절 광학 엘리먼트들로부터의 회절 패턴에 제공하도록 배열되고, 상기 상이한 서브세트들의 미리 결정된 서브세트 방향들은 상기 사용자가 상기 복수의 지향성 시청 지역들 각각에서 3D 지각을 보는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 상이한 서브세트들과 연관된, 상기 이미지 형성 유닛의 이미지 서브픽셀들로부터 시각 정보를 상이한 방향들의 지향성 시청 지역들에 제공하도록 상이한,
디스플레이 장치 - 제8항에 있어서,
상기 추가의 광학 엘리먼트들의 어레이의 상이한 서브세트들의 추가의 광학 엘리먼트들은 상기 대응하는 미리 결정된 서브세트 방향을 상기 연관된 회절 패턴에 제공하도록 배열된 각각의 추가의 회절 컴포넌트들을 포함하는,
디스플레이 장치 - 제9항에 있어서,
상기 추가의 회절 광학 컴포넌트들은 블레이즈드 격자(blazed grating)들을 포함하는,
디스플레이 장치 - 제8항에 있어서,
상기 추가의 광학 엘리먼트들의 어레이의 상이한 서브세트들의 추가의 광학 엘리먼트들은 상기 대응하는 미리 결정된 서브세트 방향을 상기 연관된 회절 패턴에 제공하도록 배열된 각각의 굴절 광학 컴포넌트들을 포함하는,
디스플레이 장치 - 제11항에 있어서,
상기 굴절 광학 컴포넌트들은 프리즘들을 포함하는,
디스플레이 장치 - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2-차원 이미지 형성 유닛(142)은 상기 이미지 서브픽셀들의 2-차원 어레이의 이미지 서브픽셀들로부터 상기 광학 시스템으로 미리 정의된 각도 세기 프로파일을 갖는 광을 방출하도록 배열되는,
디스플레이 장치 - 제13항에 있어서,
상기 2-차원 이미지 형성 유닛(142)은 상기 사용자가 복수의 지향성 시청 지역들 각각에서 3D 지각을 보는 것을 가능하게 하도록, 시간-주기적으로 변동되는 각도 프로파일 방향(time-periodically varying angular profile direction)으로 상기 미리 정의된 각도 세기 프로파일을 갖는 광을 방출하고 연관된 시각 정보를 사기 서브픽셀들에 제공하여 상기 상이한 서브세트들과 연관된 이미지 서브픽셀들로부터의 시각 정보를 주기적으로 상이한 방향들의 지향성 시청 지역들에 제공하도록 배열되는,
디스플레이 장치 - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회절 광학 엘리먼트들의 어레이는, 상이한 컬러들을 갖는 광의 복수의 회절 차수들과 연관된 대응하는 지향성 시청 지역들을 제공하기 위해 상이한 컬러들을 갖는 광을 방출하도록 배열된 이미지 서브픽셀들의 세트들에 대한 대응하는 회절 패턴들을 제공하도록 배열되는,
디스플레이 장치
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2016/050018 WO2017118469A1 (en) | 2016-01-04 | 2016-01-04 | 3d display apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180100137A true KR20180100137A (ko) | 2018-09-07 |
| KR102598842B1 KR102598842B1 (ko) | 2023-11-03 |
Family
ID=55027780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020187020779A KR102598842B1 (ko) | 2016-01-04 | 2016-01-04 | 3d 디스플레이 장치 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11106049B2 (ko) |
| EP (1) | EP3400473B1 (ko) |
| JP (1) | JP6728362B2 (ko) |
| KR (1) | KR102598842B1 (ko) |
| CN (2) | CN113325598B (ko) |
| BR (1) | BR112018011885B1 (ko) |
| CA (1) | CA3006904C (ko) |
| ES (1) | ES2775593T3 (ko) |
| IL (1) | IL259641B (ko) |
| RU (1) | RU2694575C1 (ko) |
| TW (1) | TWI713668B (ko) |
| WO (1) | WO2017118469A1 (ko) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107490874A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-19 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种三维显示装置及其显示方法 |
| CN110221451A (zh) * | 2018-03-02 | 2019-09-10 | 台达电子工业股份有限公司 | 显示装置及显示方法 |
| KR102642697B1 (ko) * | 2018-12-21 | 2024-03-04 | 레이아 인코포레이티드 | 뷰-말단 표시자를 갖는 멀티뷰 디스플레이 시스템, 멀티뷰 디스플레이 및 방법 |
| AU2020320867A1 (en) * | 2019-07-26 | 2022-02-03 | Aurora Operations, Inc. | Focal plane array system for FMCW LiDAR |
| CN114253005A (zh) * | 2020-09-23 | 2022-03-29 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 三维多视点显示装置及制造方法 |
| EP4124033A1 (en) * | 2021-07-23 | 2023-01-25 | VitreaLab GmbH | Stereoscopic display device |
| CN115047558A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-13 | 深圳小豆视觉科技有限公司 | 光学复合膜及显示装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030058209A1 (en) * | 2000-04-07 | 2003-03-27 | Tibor Balogh | Method and apparatus for the presentation of three-dimensional images |
| KR20120115201A (ko) * | 2009-06-23 | 2012-10-17 | 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. | ２차원 및/또는 ３차원 이미지 내용을 표시하기 위한 디스플레이용 광 변조 장치 |
| WO2014033699A2 (en) * | 2013-07-10 | 2014-03-06 | Bui Dac | Stereoscopic displays and methods |
| KR20150134309A (ko) * | 2012-10-29 | 2015-12-01 | 코닝 인코포레이티드 | 이미지를 디스플레잉하는 자동입체영상 디스플레이 디바이스 및 방법 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09304738A (ja) * | 1996-05-10 | 1997-11-28 | Mitsubishi Electric Corp | 立体像表示装置 |
| AUPP081797A0 (en) * | 1997-12-09 | 1998-01-08 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | A diffractive device with three dimensional effects |
| JP2005077437A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Olympus Corp | 映像表示装置及び立体映像表示装置並びに車載用映像表示装置 |
| WO2005117458A2 (en) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Tibor Balogh | Method and apparatus for generating 3d images |
| US8384997B2 (en) * | 2008-01-21 | 2013-02-26 | Primesense Ltd | Optical pattern projection |
| EP2235584B1 (en) * | 2008-01-21 | 2020-09-16 | Apple Inc. | Optical designs for zero order reduction |
| GB0901084D0 (en) * | 2009-01-22 | 2009-03-11 | Trayner David J | Autostereoscopic display |
| US20120013654A1 (en) * | 2009-03-30 | 2012-01-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Display panel and display device |
| DE102009044910A1 (de) * | 2009-06-23 | 2010-12-30 | Seereal Technologies S.A. | Räumliche Lichtmodulationseinrichtung zum Modulieren eines Wellenfeldes mit komplexer Information |
| EP2431786A1 (de) * | 2010-09-17 | 2012-03-21 | Bayer MaterialScience AG | Autostereoskopisches 3D-Display |
| US20130033752A1 (en) | 2011-08-04 | 2013-02-07 | Chien-Yue Chen | Diffraction-type 3d display element and method for fabricating the same |
| CN102629041B (zh) * | 2012-02-09 | 2014-04-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种3d显示装置及其制造方法 |
| FI125270B (en) * | 2012-09-20 | 2015-08-14 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Optical device with diffractive grating |
| TWI561855B (en) | 2014-04-10 | 2016-12-11 | Au Optronics Corp | 3-d display device |
| JP6684785B2 (ja) * | 2014-09-30 | 2020-04-22 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 裸眼立体ディスプレイデバイス及び駆動方法 |
| WO2016080908A1 (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. | Optical pattern projection |
| CN104460115B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-09-01 | 苏州大学 | 一种多视角像素指向型背光模组及裸眼3d显示装置 |
| CN110908134B (zh) * | 2018-08-28 | 2021-01-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示装置及显示*** |
-
2016
- 2016-01-04 CA CA3006904A patent/CA3006904C/en active Active
- 2016-01-04 BR BR112018011885-0A patent/BR112018011885B1/pt active IP Right Grant
- 2016-01-04 ES ES16700001T patent/ES2775593T3/es active Active
- 2016-01-04 US US16/067,984 patent/US11106049B2/en active Active
- 2016-01-04 EP EP16700001.7A patent/EP3400473B1/en active Active
- 2016-01-04 KR KR1020187020779A patent/KR102598842B1/ko active IP Right Grant
- 2016-01-04 JP JP2018534935A patent/JP6728362B2/ja active Active
- 2016-01-04 WO PCT/EP2016/050018 patent/WO2017118469A1/en active Application Filing
- 2016-01-04 CN CN202110644908.6A patent/CN113325598B/zh active Active
- 2016-01-04 RU RU2018128381A patent/RU2694575C1/ru active
- 2016-01-04 CN CN201680077695.0A patent/CN108431671B/zh active Active
- 2016-12-30 TW TW105144079A patent/TWI713668B/zh active
-
2018
- 2018-05-28 IL IL259641A patent/IL259641B/en active IP Right Grant
-
2021
- 2021-04-22 US US17/238,004 patent/US11747644B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030058209A1 (en) * | 2000-04-07 | 2003-03-27 | Tibor Balogh | Method and apparatus for the presentation of three-dimensional images |
| KR20120115201A (ko) * | 2009-06-23 | 2012-10-17 | 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. | ２차원 및/또는 ３차원 이미지 내용을 표시하기 위한 디스플레이용 광 변조 장치 |
| KR20150134309A (ko) * | 2012-10-29 | 2015-12-01 | 코닝 인코포레이티드 | 이미지를 디스플레잉하는 자동입체영상 디스플레이 디바이스 및 방법 |
| WO2014033699A2 (en) * | 2013-07-10 | 2014-03-06 | Bui Dac | Stereoscopic displays and methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI713668B (zh) | 2020-12-21 |
| US20210240004A1 (en) | 2021-08-05 |
| TW201734568A (zh) | 2017-10-01 |
| IL259641B (en) | 2020-09-30 |
| CA3006904C (en) | 2023-04-11 |
| EP3400473B1 (en) | 2019-12-25 |
| BR112018011885B1 (pt) | 2022-12-20 |
| CN113325598A (zh) | 2021-08-31 |
| CA3006904A1 (en) | 2017-07-13 |
| WO2017118469A1 (en) | 2017-07-13 |
| ES2775593T3 (es) | 2020-07-27 |
| CN108431671B (zh) | 2021-06-29 |
| EP3400473A1 (en) | 2018-11-14 |
| CN113325598B (zh) | 2023-05-09 |
| JP2019508729A (ja) | 2019-03-28 |
| US11747644B2 (en) | 2023-09-05 |
| JP6728362B2 (ja) | 2020-07-22 |
| IL259641A (en) | 2018-07-31 |
| BR112018011885A2 (pt) | 2018-11-27 |
| CN108431671A (zh) | 2018-08-21 |
| US11106049B2 (en) | 2021-08-31 |
| KR102598842B1 (ko) | 2023-11-03 |
| RU2694575C1 (ru) | 2019-07-16 |
| US20190011718A1 (en) | 2019-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102598842B1 (ko) | 3d 디스플레이 장치 | |
| US10429567B2 (en) | Multi-view pixel directional backlight module and naked-eye 3D display device | |
| US20120062990A1 (en) | Three-dimensional image display apparatus and image display device | |
| JP5649526B2 (ja) | 表示装置 | |
| EP3136159A1 (en) | Backlight unit and 3d image display apparatus | |
| CN112219154A (zh) | 基于衍射元件的3d显示定向背光 | |
| US20040169919A1 (en) | Image display device, portable terminal device, display panel and image display method using the same | |
| US10739612B2 (en) | 3D display device and display method thereof | |
| US8963808B2 (en) | Autostereoscopic display device and method of displaying image | |
| WO2019031443A1 (ja) | 立体表示装置 | |
| CN107608084B (zh) | 立体显示装置 | |
| EP2838266A2 (en) | Three-dimensional television display | |
| US10728530B2 (en) | Three-dimensional display device with sub-light source and corresponding blazed grating and display method thereof | |
| US10110882B2 (en) | Stereo display device | |
| KR101961014B1 (ko) | 무안경방식 입체 디스플레이 시스템 | |
| CN117441332A (zh) | 显示装置 | |
| JPWO2004046789A1 (ja) | 立体映像表示装置 | |
| KR20150051533A (ko) | 공간영상 디스플레이 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |