2Ｄ／3Ｄ 이미지 디스플레이 document_id A220623030727

후면광이 액정 매트릭스를 사용하여 픽셀 단위로 변조된, LCD와 같은 광 셔터 디스플레이 디바이스는 잘 알려져 있다. 이러한 디바이스는 일반적으로 2차원(2D) 이미지를 생성한다. 그러나, 3차원(3D) 디스플레이의 연구 개발에서 급격한 진보가 이루어졌다. 비용 효율성과 사용자 편의성의 이유로 인해, 3D 이미지를 지각하기 위해 사용자가 특수 안경을 쓰지 않아도 되는 디스플레이 시스템이 개발되었다. 이들 디스플레이 시스템은 자동 입체(autostereoscopic) 디스플레이라고 한다. 자동 입체 디스플레이는 한 쌍의 이미지를 제공하는 수단과 함께, LCD와 같은, 종래의 디스플레이 패널을 포함하며, 이 패널에서 한 이미지는 시청자의 왼쪽 눈에 제공되고, 다른 이미지는 시청자의 오른쪽 눈에 제공된다. 일부 종래 기술 디스플레이에서, 3D 이미지는 디스플레이 패널 앞에 배치된 렌즈형 스크린(lenticular screen)을 사용하여 생성된다. 이러한 장치에서, 렌즈는 픽셀 또는 서브-픽셀의 다른 열로부터 공간의 다른 영역으로 광을 집속시켜서, 디스플레이 패널로부터 미리 정해진 거리에 서있는 시청자가 3D 이미지를 감지하도록 한다. 3D 이미지를 제공하기 위한 덜 복잡한 방법은 시차 장벽(parallax barrier)을 이용한다. 도 1을 참조하면, 종래의 장벽-유형의 자동 입체 디스플레이(1)는 디스플레이 패널(2), 후면광(3) 및 장벽(4)을 포함한다. 일반적으로, 장벽(4)은 평행한 투명선 또는 슬릿(5a 내지 5d)의 패턴을 가진 불투명 스크린이며 후면광(3)과 디스플레이 패널(2) 사이 또는 디스플레이 패널(2) 앞에 배치된다. 사용 중일 때, 후면광(3)에 의해 발산된 광은 장벽(4)의 슬릿(5a 내지 5d)을 통해 전파되어서, 디스플레이 패널(2)은 효과적으로 복수의 좁고 길게 연장된 광원에 의해 조명된다. 디스플레이 패널(2)의 서브-픽셀의 교체 열은 왼쪽 눈 이미지(A)와 오른쪽 눈 이미지(B)에 각각 디스플레이하기 위해 구동된다. 서브-픽셀은 피치(pd)를 가지며, 디스플레이 패널(2)은 장벽(4)으로부터 거리(c)를 두고 배치되어서, 각 "연장된 광원"은 한 쌍의 서브-픽셀 열을 조명한다. 시청자(6)가 디스플레이(1)를 디스플레이 패널(2)로부터 거리(d)에서 사용할 때, 사용자의 왼쪽 및 오른쪽 눈은 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈 이미지(A,B)를 각각 감지한다. 그러나, 장벽(4)이 후면광(3)에 의해 생성된 광의 대부분을 차단하므로, 이러한 유형의 배열은 비효율적이다. 그러나, 전술한 이전 배열 모두에서, 디스플레이 패널(2)은 수직 광선에 의해 조명된다. 서브 픽셀의 피치(pd)에 대한 광선의 피치 내의 작은 오류로 인해 무아레(Moire) 패턴의 형태로, 디스플레이된 이미지의 시각적 결함이 야기될 수 있다. 이러한 결함을 피하기 위한 한 기술로는 US 6,064,424의 렌즈형 스크린을 포함하는 디스플레이에 대해 설명된 것처럼, 디스플레이 패널(2) 내의 서브-픽셀의 열에 대해 광선이 기울어지도록 후면광(3)을 배열하는 것이다. 이 기술은 디스플레이의 해상도를 감소시키지만 해상도 손실은 수평과 수직 방향 사이로 산란된다. 2가지 시야(view)(A,B)를 가지는 자동 입체 디스플레이의 경우, 디스플레이된 3D 이미지는 한 시각에서만 시청될 수 있다. 예컨대, 3D 이미지가 객체를 나타내는 경우, 디스플레이된 이미지는 한 각도에서 시청되었을 때의 객체를 나타낸다. 그러나, 디스플레이가 하나 이상의 사각으로부터 객체를 보여주는 것이 가능하다. 복수의 시각에서 시청가능한 3D 이미지를 제공하고/하거나 시청자의 동작을 더 자유롭게 하기 위해, 더 많은 시야(C,D 등)가 요구된다. 광선이 서브-픽셀 열에 대해 기울어지지 않는 디스플레이에서, 광원의 피치(pi)와 시야의 개수(m) 사이의 관계는 다음과 같다. 여기서 pd는 서브-픽셀의 피치이며 a는 사용자의 위치에서 각 시야 사이의 요구된 시차(parallax)이다. 시청 거리(d), 시차(a) 및 장벽에서 패널까지의 거리(c) 간의 관계는 식2로 주어진다. 자동 입체 디스플레이가 물리적 장벽 또는 렌즈형 스크린을 포함하는지 여부와 무관하게, 디스플레이 패널의 교체 픽셀은 다른 시야(A,B,C,D 등)를 생성하는데 사용된다. 그러므로, 3D 이미지는 같은 장치 상에 디스플레이된 2D 이미지와 비교할 때 비교적 낮은 해상도로만 디스플레이될 수 있다. 이것은 높은 해상도 이미지가 요구되지 않을 때 문제가 되지 않는 반면, 이러한 감소된 해상도는 문자 또는 다른 2D 이미지의 디스플레이를 위해 받아들여지지 않을 수 있다. 이러한 문제는 2D와 3D 이미지 모드 사이에서 스위칭될 수 있는 디스플레이를 제공함으로써 어느 정도 극복되었다. 스위칭가능한 디스플레이가 물리적 장벽을 포함하는 경우, 장벽(4)과 디스플레이 패널(2) 사이의 스위칭가능한 확산기(diffuser)(7)를 포함해야만 할 수 있다. 디스플레이(1)가 3D 이미징 모드에서 사용될 때, 확산기(7)는 슬릿(5a 내지 5d)에 의해 투과된 광이 통과하는 것을 허용하기 위해 투과 상태로 스위칭된다. 2D 이미징 모드에서, 확산기(7)는 확산 상태로 스위칭되어서, 후면광(3)으로부터의 광은 산란되고 디스플레이 패널(2)은 균일하게 조명된다. 그러나, 위에서 지적한 대로, 후면광(3)에 의해 생성된 광의 상당 부분이 손실되므로, 장벽 배치는 비효율적이다. 예를 들어, 2D 이미징 모드에서, 광의 상당 부분은 디스플레이 패널(2)로부터 산란될 수 있다. 3D 모드에서, 슬릿(5a 내지 5d)에 진입하지 않는 광은 낭비된다. WO 03/015424 A2에 개시된, 다른 종래의 스위칭가능한 디스플레이에는, 분석 편광기가 없는 LCD가 제공된다. 복굴절(birefringent) 렌즈의 어레이를 포함하는 렌즈형 스크린은, 스위칭가능한 반파(half-wave) 플레이트로서 작용하는, 액정(LC; Liquid Crystal) 셀 및 분석 편광기와 함께 LCD 앞에 배치된다. 디스플레이는 LC 셀을 사용하여 2D 및 3D 이미징 모드 사이에서 스위칭된다. 2D 이미지가 디스플레이될 때, LC 셀은 이를 통과하는 광의 편광을 변경한다. 3D 이미지가 디스플레이될 때, 디스플레이는 광이 그 편광에 어떠한 변화도 없이 LC 셀을 통과하도록 작동된다. LC 셀을 통과하는 광은 이후 분석 편광기가 적절한 편광을 가진 경우 이를 통과할 수 있다. 그러나, 이러한 종래의 디스플레이는 2D 또는 3D 이미지가 디스플레이 되는지에 따라서 다른 모드에서 작동한다. 2D 이미지가 디스플레이될 때, 디스플레이는 "일반적인 검은색" 모드와 "일반적인 흰색" 모드 중 하나에서 작동하며, 3D 이미지가 디스플레이될 때, 디스플레이는 "일반적인 검은색" 모드와 "일반적인 흰색" 모드 중 다른 하나에서 작동한다. 대부분의 경우, 종래의 디스플레이는 "일반적인 흰색"과 "일반적인 검은색" 모드 중 하나에 대해 최적화되어서, 두 가지 모드 중 다른 하나는 상대적으로 열악한 콘트래스트를 야기하므로, 이미지 품질이 감소된다. 게다가, 이러한 종래의 디스플레이에서, 렌즈형 스크린은 비-표준, 편광-선택적, 마이크로렌즈의 어레이를 포함해야 한다. 이러한 어레이는 요구된 소재의 높은 비용과 제조의 복잡성으로 인해, 제조에 비용이 많이 든다.