KR101531135B1

KR101531135B1 - 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR101531135B1
Application number: KR1020140097325A
Authority: KR
Inventors: 신이치 다츠타; 히로시 하세가와; 히데아키 오카노; 다카히로 가미카와; 다이스케 오고시; 도루 감바야시; 신이치 우에하라; 마사코 가시와기
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2015-06-23
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: TWI481902B; TW201339643A; CN103369334B; US20130258446A1; JP2013205663A; JP5657598B2; CN103369334A; US8995045B2; KR20140106485A; KR101464049B1; KR20130111193A

Abstract

일 실시예에 따르면, 화상 표시 장치(100)는 광원(101), 변조 유닛(102), 제1 어레이(103), 및 제2 어레이(104)를 포함한다. 변조 유닛(102)은 광의 강도 및 컬러를 변조하여 변조 화소 그룹에 포함된 변조 화소들의 각각에 대응하는 빔을 생성한다. 제1 어레이(103)는 변조 화소들의 수직 방향에 평행한 모선을 각각 갖는 복수의 제1 편향 소자를 병치함으로써 형성된다. 제2 어레이(105)는 제1 편향 소자의 모선에 대해 tan^-1(α × m/n) 에 의해 표현된 각도만큼 기울어진 모선을 각각 갖는 복수의 제2 편향 소자를 병치함으로써 형성된다.

Description

화상 표시 장치{IMAGE DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 일반적으로 화상 표시 장치에 관한 것이다.

종래의 음극선관 모니터로부터 액정 패널로 대표되는 평면 패널 디스플레이(FPD)로의 급속한 이동에 따라, 사업용 모니터 및 개인용 컴퓨터의 디스플레이뿐 아니라, 범용 일반 모니터를 포함하여 거의 모든 화상 표시 장치가 FPD로 대체되고 있다. 동시에, 풀 고해상도(full high definition)(1920 × 1080 화소) 등에 의해 높은 화질을 획득하기 위한 노력이 계속되고 있다. 이러한 환경 속에서, 3차원(3D) 디스플레이는 새로운 기능으로서 광범위하게 개발되고 있는데, 사람들은 3D 디스플레이를 가정에서 재생할 수 있는 비디오 디스크 및 3D 방송을 즐길 수 있다.

이러한 3D 방송을 시청하기 위한 수단으로서, 전용 안경을 사용하는 시청 방법 및 전용 안경을 사용하지 않고 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 또는 시차 베리어(parallax barrier)를 포함한 특수 디스플레이를 사용하는 시청 방법이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화상 표시 장치는, 광을 방출하는 광원; 상기 광의 강도 및 상기 광의 컬러를 변조하여 변조 화소(modulated pixel) 그룹에 포함된 변조 화소들의 각각에 대응하는 빔을 생성하도록 구성된 변조 유닛 - 상기 변조 화소들의 각각은 화상이 관측되는 관측 위치 및 상기 관측 위치에 대응하는 출력 각도에 의해 결정되며, 상기 변조 화소 그룹은 상기 변조 화소들이 2차원적으로 배열된 것임 - ; 상기 변조 화소들의 수직 방향에 평행한 모선(generating line)을 각각 갖는 복수의 제1 편향 소자를 병치(juxtapose)함으로써 형성되며, 상기 변조 화소 그룹의 m개의 열에 대응하는 제1 변조 화소 그룹마다 상기 빔을 편향하여 제1 편향 빔을 생성하도록 구성된 제1 어레이 - 상기 m은 자연수임 - ; 및 상기 제1 편향 소자의 모선에 대해 tan^-1(α × m/n)로 표현된 각도만큼 기울어진 모선을 각각 갖는 복수의 제2 편향 소자를 병치함으로써 형성되며, 상기 제1 변조 화소 그룹의 n개의 행에 대응하는 제2 변조 화소 그룹마다 상기 제1 편향 빔을 편향시켜 제2 편향 빔을 생성하도록 구성된 제2 어레이 - 상기 α는 각각의 변조 화소의 수직 화소 간격에 대한 수평 화소 간격의 비이며, 상기 n은 자연수임 - 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치의 상세한 배치의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 광원 및 광변조 유닛의 변형예를 도시한 도면이다.
도 4는 제1 실시예에 따라 변조 화소(modulated pixel)와 제1 편향 소자 어레이(deflection element array) 사이의 위치 관계를 도시한 도면이다.
도 5는 편향 소자의 변형예를 도시한 도면이다.
도 6은 제1 편향 소자 어레이를 통과하는 제1 편향 빔들과 제2 편향 소자 사이의 위치 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 제1 편향 소자 어레이와 제2 편향 소자 어레이에 의한 변조 화소의 편향 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 다른 방향으로부터 관측되는 제1 편향 소자 어레이와 제2 편향 소자 어레이에 의한 변조 화소의 편향 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 제2 실시예에 따라 변조 화소와 제1 편향 소자 어레이 사이의 위치 관계를 도시한 도면이다.
도 10은 제1 변형예에 따른 화상 표시 장치를 도시한 도면이다.
도 11은 제2 변형예에 따른 화상 표시 장치를 도시한 도면이다.
도 12는 제3 변형예에 따른 화상 표시 장치에 사용되는 슬릿(slit)의 일례를 도시한 도면이다.
도 13은 제4 변형예에 따른 화상 표시 장치에서의 변조 화소들의 압축 폭(compression width)을 설정하는 일례를 도시한 도면이다.
도 14는 화소 시프트 소자의 제1 예시를 도시한 도면이다.
도 15는 화소 시프트 소자의 제2 예시를 도시한 도면이다.

3D 디스플레이의 화상을 시청하기 위한 수단으로서, 액정 셔터, 편향 소자 등을 통합한 안경을 사용하는 방법은 FPD와의 높은 호환성으로 인해 실제로 사용되어 왔으며, 이미 여러 제품이 출시되었다. 안경을 사용하는 방법에서, 좌안(left eye) 및 우안(right eye)을 위한 2차원(2D) 화상이 시분할적으로 표시되거나, 그렇지 않으면 FPD 내의 화소마다 표시되며, 좌안을 위한 화상이 좌안에 도달하고, 우안을 위한 화상이 우안에 도달하도록 안경에서 스위칭이 수행된다. FPD의 프레임 레이트가 이전보다 2배 높아져야 할 필요성 및 좌측 화상과 우측 화상을 구분하여 이들이 혼합되는 것을 방지해야 할 필요성을 제외하고는 기술적 부담이 상대적으로 가볍다. 그러나, 이러한 기법은 다음의 단점을 갖는다는 문제가 있다.

시청자는 3D 화상 시청을 즐기려면 전용 안경을 착용해야 한다. 또한, 시청자는 전용 안경을 착용하여 3D 화상을 보는 동안 2D 화상을 볼 수 없다. 다시 말하면, 시청자가 자신의 눈을 빠르게 3D 화상으로부터 2D 화상으로 또는 그 반대로 적응시키는 것은 어렵다. 또한, 3D 화상은 안경을 착용하지 않은 임의의 시청자(사용자에게) 두 배로 보인다. 이에 따라, 시청자는 2D 화상을 시청하기 위해 전용 안경을 벗어야 하며, 3D 화상을 인식하기 위해 안경을 착용해야 한다. 이는 3D 프로그램 방송의 확산을 저해하는 요인이다. 또한, 전용 안경을 계속 착용하고 3D 화상을 시청하는 시청자는 불편한 느낌을 가질 수 있거나, 피로감을 느낄 수 있다. 또한, 시청자가 좌안 및 우안으로 시청하는 2개의 화상은 각각 시청자가 이동하는 경우에도 변하지 않는다. 결과적으로, 시청자가 이동함에 따라 이들 화상을 변경시키는 운동 시차(motion parallax)가 전혀 획득될 수 없다.

이러한 단점을 회피하기 위해, 디스플레이는 렌티큘러 렌즈 또는 시차 베리어와 같은 기술에 기반하여 개발되어, 사용자로 하여금 안경 없이 시청하거나 시차의 개수를 증가시킴으로써 운동 시차를 획득하게 한다. 그러나, 이러한 방법에서, 시차의 개수가 증가함에 따라 사용될 FPD는 해상도를 증가시킬 필요가 있기 때문에, 시차의 개수의 증가는 한정된다. 시차의 개수가 작으면, 자연스러운 스테레오 장면이 획득될 수 있는 시청 영역이 작아진다. 이에 따라 관측 영역이 제한된다.

일반적으로, 일 실시예에 따르면, 화상 표시 장치는 광원, 변조 유닛, 제1 어레이, 및 제2 어레이를 포함한다. 광원은 광을 방출한다. 변조 유닛은 광의 강도 및 광의 컬러를 변조하여 변조 화소 그룹에 포함된 변조 화소들의 각각에 대응하는 빔을 생성하도록 구성되며, 변조 화소들의 각각은 화상이 관측된 관측 위치 및 관측 위치에 대응하는 출력 각도에 의해 결정되며, 변조 화소 그룹은 2차원적으로 배열된 변조 화소들이다. 제1 어레이는 변조 화소들의 수직 방향에 평행한 모선(generating line)을 각각 갖는 복수의 제1 편향 소자를 병치(juxtapose)함으로써 형성되며, 변조 화소 그룹 내의 m개의 열에 대응하는 제1 변조 화소 그룹마다 빔을 편향시켜 제1 편향 빔을 생성하도록 구성되는데, 여기서 m은 자연수이다. 제2 어레이는 제1 편향 소자의 모선에 대해 tan^- ¹(α × m/n)라고 표현된 각도만큼 기울어진 모선을 각각 갖는 복수의 제2 편향 소자를 병치함으로써 형성되며, 제1 변조 화소 그룹 내의 n개의 행에 대응하는 제2 변조 화소 그룹마다 제1 편향 빔을 편향시켜 제2 편향 빔을 생성하도록 구성되는데, α는 각각의 변조 화소의 수직 화소 간격에 대한 수평 화소 간격의 비이며, n은 자연수이다.

다음으로, 본 실시예에 따른 화상 표시 장치는 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이하 설명될 실시예에서, 동일한 참조 부호에 의해 특정된 모듈은 동일한 동작을 수행하며, 단지 한번만 설명될 수도 있다.

(제1 실시예)

제1 실시예에 따른 화상 표시 장치는 도 1의 블록도를 참조하여 설명될 것이다. 제1 실시예에 따른 화상 표시 장치(100)는 광원(101), 광변조 유닛(102), 제1 편향 소자 어레이(103), 제2 편향 소자 어레이(104), 및 확산 유닛(105)을 포함한다.

광원(101)은 레이저 다이오드(LD)와 같은 발광 소자이며, 광을 방출한다. 저전력 소비의 관점에서, 바람직하게는 발광 다이오드(LED) 또는 유기 전계발광원(electroluminescent source) 또는 LD가 사용된다. 컬러 재현의 관점으로부터 보면, 빔 직경을 감소시키면서, 빔 방출 각 및 폭을 조절함으로써 시차 생성을 최적화하므로, LD가 바람직하다. 어느 경우든, 바람직하게, 광변조 유닛(102)에 입사하는 광은 빔 확산 각이 작으며 방향성이 높다.

고체 레이저, 기체 레이저, 또는 제2 고조파 발생(SHG) 레이저가 사용될 수 있거나, 보통의 범용 프로젝터(projector)에 사용되는 수은 램프 또는 할로겐 램프와 같은 발광 소자가 사용될 수 있다는 점에 유의한다.

광변조 유닛(102)은, 예를 들어 공간 광변조기(SLM)이다. 평면 패널 타입의 액정 패널(예를 들어, LCOS)이 사용될 수 있다. 광변조 유닛(102)은 광원(101)으로부터 광을 수신하고, 이 광을 변조하여 변조 화소에 대응하는 빔을 생성한다.

제1 편향 소자 어레이(103)는, 예를 들어, 복수의 실린더형 렌즈(cylindrical lens)가 제1 편향 소자로서 병치되어 시트(sheet)를 형성하는 소위 렌티큘러 렌즈이다. 제1 편향 소자 어레이(103)는 각각의 변조 화소에 대응하는 광변조 유닛(102)으로부터 입력된 빔을 편향시킨다. 이러한 편향된 빔은 또한 제1 편향 빔이라고 지칭될 것이다. 제1 편향 소자 어레이(103)의 상세 설명은 도 4를 참조하여 나중에 설명될 것이다.

제1 편향 소자와 거의 동일하게, 제2 편향 소자 어레이(104)는, 예를 들어, 복수의 실린더형 렌즈가 제2 편향 소자로서 병치되어 시트를 형성하는 렌즈이다. 그러나, 제1 편향 소자 어레이(103)와는 달리, 제2 편향 소자의 모선은 제1 편향 소자 어레이(103)의 모선에 대해 소정의 각도만큼 기울어져 있다. 제2 편향 소자 어레이(104)는 제1 편향 소자 어레이(103)로부터 입력된 각각의 제1 편향 빔을 더 편향시킨다. 제2 편향 소자 어레이(104)에 의해 편향된 빔은 제2 편향 빔이라고 지칭될 것이다. 제2 편향 소자 어레이(104)의 상세 설명은 도 6을 참조하여 나중에 설명될 것이다.

확산 유닛(105)은, 예를 들어, 이방성 광확산판(anisotropic light diffusion plate)이며, 수직 광확산 각도가 크고 수평 광확산 각도가 작은 물질로 형성되거나 수평적으로는 광을 확산시키지 않는 물질로 형성된다. 제2 편향 소자 어레이(104)로부터 입사된 제2 편향 빔이 확산 유닛(105)을 통과하는 경우, 시차 화상들이 외부 관측 위치에 생성된다. 그러므로, 사용자는 관측 위치에서 시차 화상(3D 화상)들을 시청할 수 있다.

제1 실시예에 따른 화상 표시 장치의 상세한 배치의 일례는 도 2를 참조하여 다음에 설명될 것이다.

광원(101), 광변조 유닛(102), 제1 편향 소자 어레이(103), 제2 편향 소자 어레이(104), 및 확산 유닛(105)은 깊이 방향(도 2의 +z 방향)의 원거리로부터 순차적으로 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각 구성요소는 하나의 평판으로부터 형성된다고 가정한다. 제1 편향 소자 어레이(103), 제2 편향 소자 어레이(104), 및 확산 유닛(105)은 그 형상을 유지할 수 있는 한 얇은 것이 바람직하다는 점에 유의한다. 그러나, 얇은 경우, 유리판 등의 기판 위에 이들을 적층하고 고정하여 형상을 유지함으로써 강도를 증가시킬 수 있다.

광원(101) 및 광변조 유닛(102)의 변형예는 도 3을 참조하여 다음에 설명될 것이다. 광원(101) 및 광변조 유닛(102)의 변형예는 프로젝터이다. 프로젝터(301)는 광원(101), 2차원 공간 광변조기(302), 및 프로젝터 렌즈(303)를 포함한다. 프로젝터(301)는 2차원 공간 광변조기(302)를 통과한 광을 프로젝터 렌즈(303)를 통해 2D 화상의 빔으로서 외부로 투사한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 프로젝터 렌즈(303)를 통해 투사된 2D 화상의 빔(304)은 제1 편향 소자 어레이(103)에 입사한 후, 제2 편향 소자 어레이(104) 및 확산 유닛(105)에 순차적으로 입사한다.

프로젝터는, 예시되지 않았지만, 빔을 스캐닝함으로써 2D 화상 투사와 동일한 효과를 얻는 스캔 타입의 프로젝터일 수 있다는 점에 유의한다. 프로젝터 렌즈(303)는 복수의 렌즈의 그룹으로부터 형성될 수 있다. 화소들 사이의 입사각의 차를 조절하거나 제거하기 위해, 편향 부재, 예를 들어 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 또는 프리즘 어레이 등의 렌즈가 프로젝터 렌즈(303)와 제1 편향 소자 어레이(103) 사이에 배치될 수 있다. 복수의 2차원 공간 광변조기(302)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 컬러 표시를 획득하기 위해, 적색, 녹색, 및 청색에 대응하는 3개의 2차원 공간 광변조기가 프리즘 등과 결합될 수 있다.

광변조 유닛(102) 내의 변조 화소들에 대응하는 빔과 제1 편향 소자 어레이(103) 사이의 위치 관계는 도 4를 참조하여 다음으로 설명될 것이다.

도 4는 변조 화소에 대응하여 제1 편향 소자 어레이(103)에 입사하는 빔과 제1 편향 소자 어레이(103)의 일부를 예시한다. 굵은 선에 의해 둘러싸인 각각의 영역은 표시 유닛(미도시)에 표시되는 화소를 나타내며, 이하 표시 화소(401)라고 지칭될 것이다. 표시 화소(401) 내의 8행 × 8열에 있는 64개의 영역 각각은 광이 광변조 유닛(102)에 의해 변조된 변조 화소(402)를 나타낸다. 변조 화소(402)는 화상이 관측되는 관측 위치 및 관측 위치에 대응하는 출력 각도에 의해 결정된다. 광의 강도 및 컬러는 표시될 화상에 따라 설정된다. 설명의 편의를 위해, 64개의 변조 화소들(402)은 1부터 64로 번호가 매겨진다.

점곡선은 제1 편향 소자 어레이(103)에 포함된 제1 편향 소자들 외부의 제1 편향 소자들(403-1 내지 403-3)의 표면 형상의 외곽선을 나타낸다. 이러한 실시예에서, 실린더형 렌즈는 각각의 편향 소자(403)로서 사용되며, 파선은 실린더형 렌즈의 표면 형상의 외곽선을 표시한다. 하나의 제1 편향 소자(403)는 수평적으로(도 4에서의 x축 방향) 8개의 변조 화소(402)(8개의 열) 및 수직적으로(도 4에서의 y축 방향) 표시 화소(401)의 전체 영역의 하나의 열에 대응하는 사이즈를 갖는다. 즉, 전체 표시 화소 영역이 1080행 × 1920열의 표시 화소(1080 × 1920 표시 화소)로부터 형성되는 경우, 하나의 제1 편향 소자(403)는 1080행 × 1열의 표시 화소들의 영역에 대응하는 사이즈를 갖는다.

제1 편향 소자들 간의 경계선(예를 들어, 제1 편향 소자(403-1)와 제1 편향 소자(403-2) 사이의 선)이 표시 화소들(401) 사이의 경계의 수직선과 매칭된다. 각각의 제1 편향 소자의 모선은 표시 화소(401)을 형성하는 변조 화소의 수직 방향에 평행하다. 이러한 실시예에 사용된 실린더형 렌즈는 일측 또는 양측에 볼록면을 가질 수 있다. 볼록면은 광변조 유닛(102)과 마주보는 측면 또는 제2 편향 소자 어레이(104)와 마주보는 측면에 위치할 수 있다. 볼록 렌즈가 아니라 오목 렌즈가 동일한 특성을 획득하는 데 사용될 수 있다.

이 실시예에서, 달리 특정되지 않으면, 시차의 개수가 64이며, 변조 화소들은 8행 × 8열로 형성되며, 변조 화소들 사이의 간격은 일정하고, 수직 방향 및 수평 방향으로 동일하다고 가정하여 설명할 것이다. 그러나 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 시차의 개수는 144(12 × 12개의 변조 화소)일 수 있고, 임의의 다른 경우도 고려할 수 있다.

이러한 실시예에 따른 편향 소자의 변형예는 도 5를 참조하여 다음에 설명될 것이다.

도 5에 도시된 프리즘은 실린더형 렌즈를 대신하여 사용될 수 있다. 프리즘(501-1 내지 501-3)이 제1 편향 소자 어레이(103)로서 인접하여 배치되는 경우, 실린더형 렌즈와 동일한 효과가 획득될 수 있다. 2개 이상의 표면을 갖는 프리즘, 회절 격자(diffraction grating), 또는 임의의 다른 형상이 사용될 수 있다는 점에 유의한다. 표시 화소(401)의 64개의 변조 화소들(402)의 폭을 압축하고, 광으로 하여금 제2 편향 소자 어레이(104)에 입사하게 하는 편향 효과를 획득하는 것만이 필요하다. 그러나, 하나의 표시 화소(401)에 대응하는 변조 화소의 열의 개수가 프리즘의 표면의 개수 또는 그 배수와 동일하지 않으면, 변조 화소들은 프리즘의 표면들의 경계와 중첩된다. 이는 원하지 않는 광의 의도하지 않은 생성을 초래할 수 있다. 그러므로, 프리즘을 사용하는 경우, 바람직하게, 하나의 표시 화소(401)에 대응하는 변조 화소들의 열의 개수는 프리즘의 표면의 개수 또는 그 배수와 동일하다. 도 5에 도시된 예시에서, 변조 화소를 마주 보지 않는 프리즘의 표면들의 개수는 2이고, 하나의 표시 화소(401)에 대응하는 64개의 변조 화소의 열의 개수는 8이다. 변조 화소의 열의 개수가 프리즘의 표면들의 개수의 배수(4배)이기 때문에, 원하지 않는 광의 생성이 억제될 수 있다.

제1 실시예에 따른 제1 편향 소자 어레이(103)를 통과한 제1 편향 빔과 제2 편향 소자 어레이(104) 사이의 위치 관계는 도 6을 참조하여 다음으로 설명될 것이다.

제1 편향 소자 어레이(103)를 통과한 변조 화소 빔은 8행 × 1열, 즉 8행 × 8열의 화소들의 폭(열 방향)을 압축함으로써 하나의 수직 열의 제1 편향 빔으로 편향된다. 도 6을 참조하면, 번호 매김의 편의를 위해 각각의 화소 빔은 스퀘어 셀(square cell)에 의해 표현된다. 실제로, 폭은 압축된다. 구체적으로 다른 언급이 없다면, 이후 빔은 동일한 방법으로 표현될 것이다.

8개의 열의 변조 화소들의 빔은 도 6에 도시된 하나의 변조 화소(402)의 위치에 중첩된다. 예를 들어, 도 4에서의 변조 화소 번호 1, 9, 17, 25, 33, 41, 49, 및 57의 빔은 도 6에서 번호 1의 변조 화소의 위치에 중첩된다. 변조 화소 번호 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 및 64의 빔은 번호 8의 변조 화소의 위치에 중첩된다. 시프트가 균일하여 번호 순서가 변하지 않으면, 빔은 시프트와 중첩될 수 있다. 시프트가 일어나면, 시프트 양은 가능한 한 적은 것이 바람직하다.

도 6의 파선은 제2 편향 소자 어레이(104)의 편향 소자(601)의 외곽선을 나타낸다. 각각의 제2 편향 소자(601)의 모선은 제1 편향 소자의 모선에 대해 45°만큼 기울어진다. 또한, 표시 화소(401)은 제2 편향 소자들 사이의 경계를 가로지르지 않도록 배치된다.

즉, 표시 화소(401) 사이의 y축 방향 경계선과 제1 편향 소자(403)의 모선이 평행하다. 이 때문에, 제1 편향 소자(403)의 모선에 대한 제2 편향 소자(601)의 모선의 경사각(즉, 각도 Θr)은 도 6에서 45°이다. 또한, 번호 1 내지 번호 8에 관한 변조 화소 빔의 입사 위치의 한 세트는 하나의 제2 편향 소자의 영역 내에 있다. 제2 편향 소자들 사이의 수평(x축 방향) 간격은 제1 편향 소자들 사이의 수평(x축 방향) 간격과 동일하다.

표시 화소가 8행 × 8열의 변조 화소들이 아닌 n행 × m열(n 및 m은 상이한 자연수임)의 변조 화소로부터 형성되는 경우, 제1 편향 소자의 모선에 대한 제2 편향 소자(601)의 모선의 경사각 Θr은 다음과 같이 주어질 수 있다는 점에 유의한다.

그러나, m = n이면, 변조 화소들이 제2 편향 소자들 사이의 경계를 가로지르는 것을 방지할 수 있고, 표시 화소 간격이 수직 및 수평 방향으로 변조 화소 간격과 동일하게 만들 수 있다. 이 때문에, m = n이 바람직하다. 화소 간격은 화소 피치를 나타낸다. 변조 화소들이 상이한 수직 및 수평 간격을 가지면, 경사각은 그 비율에 따라 변한다. 즉, α가 수직적 변조 화소 간격에 대한 수평 변조 화소 간격의 비라고 하면, 각도 Θr은 다음과 같이 주어진다.

조절시 제조 오류 또는 위치 어긋남(misregistration)에 의해 일어나는 각도의 오류는 변조 화소들이 제2 편향 소자들 사이의 경계를 가로지르지 않고 배치될 수 있는 한 허용될 수 있으며, 확산 유닛(105)으로부터 최종적으로 배출되는 변조 화소 빔의 수평 정렬 순서는 거의 시프트되지 않는다.

보통, 제2 편향 소자 어레이(104)로서 실린더형 렌즈로부터 형성된 렌티큘러 렌즈가 사용된다는 점에 유의한다. 제1 편향 소자 어레이(103)에서와 같이, 실린더형 렌즈는 일측 또는 양측에 볼록면을 가질 수 있다. 볼록면은 광변조 유닛(102)과 마주보는 측면 또는 확산 유닛(105)과 마주보는 측면에 위치할 수 있다. 오목 렌즈가 동일한 특성을 획득하는 데 사용될 수 있다. 제2 편향 소자 어레이(104)로부터 출사한 화소 빔의 확산 각도를 억제하고 화소 빔의 중첩을 수평적으로 억제하기 위해, 하나의 표시 화소(401)에 대응하는 변조 화소의 열만큼의 표면을 일측면에 갖는 프리즘이 실린더형 렌즈 대신 사용될 수 있다. 회절 격자 또는 임의의 다른 형상 또한 사용될 수 있다. 즉, 상이한 방향으로 번호 1 내지 번호 8을 갖는 변조 화소의 위치에 입사한 변조 화소 빔을 편향시키는 것만이 필요하다.

제1 편향 소자 어레이 및 제2 편향 소자 어레이에 의한 변조 화소의 편향 상태는 도 7 및 도 8을 참조하여 다음으로 설명될 것이다.

도 7은 광 진행 방향(사용자가 비디오 등을 관측하는 방향, 또는 도 7의 z축의 양의 측면으로부터 음의 측면으로의 방향)으로부터 관측되는 경우 하나의 표시 화소 내의 8행 × 8열로 배열된 변조 화소들의 빔의 편향 상태를 도시한다. 변조 화소의 편향 상태에서 각각의 화소의 사이즈, 각도, 및 종횡비가 실제 화소와는 상이하다는 점에 유의한다.

도 7에서, (a)는 빔이 제1 편향 소자에 입사하는 위치에서 8행 × 8열의 변조 화소들의 빔의 정렬을 도시한다.

도 7에서, (b)는 빔이 제2 편향 소자에 입사하는 위치에, 도 7의 (a)에 의해 표시된 변조 화소 빔의 정렬을 갖는 제1 편향 소자에 입사하여 제1 편향 소자를 통과하는 제1 편향 빔의 정렬을 도시한다. 도 7의 (b)에 의해 표시된 바와 같이, 화소들은 수평적으로 중첩되어 하나의 수직 열(8행 × 1열)을 형성한다. 예를 들어, 도 7의 (a)에서 번호들의 최상단 행을 형성하는 변조 화소 번호 1, 9, 17, 25, 33, 41, 49, 및 57의 빔은 번호 1의 위치에서 중첩된다. 마찬가지로, 도 7의 (a)에서 변조 화소 번호 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 및 64의 빔은 번호 8의 위치에 중첩된다. 시프트가 균일하여 번호 순서가 변하지 않으면, 빔은 시프트와 중첩될 수 있다. 시프트가 일어나면, 시프트 양은 가능한 한 적은 것이 바람직하다.

도 7에서, (c)는 빔들이 확산 유닛(105)에 입사하는 위치에서, 제2 편향 소자를 통과한 변조 화소 빔(제2 편향 빔)의 정렬을 도시한다.

제2 편향 소자 어레이(104)를 통과하는 제2 편향 빔은 편향되어 행마다 상이한 출력 각도가 주어진다. 즉, 도 7의 (b)에서의 번호 1의 위치에 있는 8개의 변조 화소 빔은 제2 편향 소자에 의해 도 7의 (c)에서의 최우측 위치로 편향된다. 제2 편향 소자가 제1 편향 소자의 모선에 대해 45°의 경사각으로 배치되기 때문에, 빔도 수평적으로 편향된 각도와 동일한 각도로 수직으로 편향된다. 따라서, 화소 위치들은 수직적으로 반대이며, 빔은 변조 화소의 모든 행 중 최하위 행에서 출사한다. 또한, 도 7의 (b)에서의 번호 1의 위치에 있는 변조 화소 빔에는 제1 편향 소자에 의해 수평 (x축 방향) 각도 차가 주어진다. 그러므로, 빔은 각도 차에 대응하는 수평각(도 7에서의 x축 방향)을 갖는 동안, 제2 편향 소자의 출사 위치에서 출사한다. 즉, 도 7의 (c)에서, 우측 하단 위치에서 1행 × 8열에 있는 변조 화소 그룹(701)에서, 변조 화소 빔들은 우측으로부터 좌측으로 1, 9, 17, 25, 33, 41, 49, 및 57로서 순차적으로 배치된다.

앞서 설명한 바와 같이, 제2 편향 소자 어레이(104)로부터 출사된 각각의 제2 편향 빔은, 입사된 제1 편향 빔의 변조 화소 빔과 제2 편향 소자 어레이에 포함된 제2 편향 소자의 상대적 위치에 대응하는 출력 각도, 및 입사된 변조 화소 빔의 입사각을 갖는다. 예를 들어, 이러한 실시예에서, 변조 화소 1 내지 64의 빔은 각도를 순차적으로 변경하면서 하나의 표시 화소로부터 출사하며, 64개의 시차가 생성된다. 보통은 빔이 또한 제2 편향 소자 어레이(104)에 의해 수직적으로 편향되기 때문에, 변조 화소 빔들은 확산 유닛(105)에 의해 수직적으로 확산될 필요가 있다는 점에 유의한다. 확산 유닛(105)에 요구되는 성능은, 수평(x축 방향) 모선 등을 갖는 렌티큘러 렌즈를 제2 편향 소자 어레이(104)와 확산 유닛(105) 사이에 설정하고 이에 따라 수직 편향을 상쇄함으로써, 낮을 수 있다.

도 8은 y축 방향으로부터 관측되는 제2 편향 소자 어레이(104) 및 제1 편향 소자 어레이(103)에 의한 변조 화소의 편향 상태를 예시한다.

도 8을 참조하면, 최좌측에 있는 화살표(801)는 도 7의 (a)에 의해 표시되는 변조 화소 빔의 중심선에 수직적(y축 방향)으로 대응한다. 즉, 도 7의 (a)의 최우측 열의 빔은 도 8의 최상측 화살표(변조 화소 번호 57 내지 64)의 위치에 정렬된다.

화살표(802)는 화살표(801)에 의해 표시되는 변조 화소 빔들이 제1 편향 소자 어레이(103)를 통과한 경우 각각의 열의 변조 화소 빔의 중심선을 표시한다. 각각의 화살표(802)는 8개의 열의 변조 화소 빔이 하나의 번호의 위치에서 중첩된다는 것을 나타낸다. 이는 도 7의 (b)에 의해 표시되는 상태에 대응한다. 화살표(803)는 화살표(802)에 의해 표시되는 변조 화소 빔들이 제2 편향 소자 어레이(104)를 통과하는 경우 각각의 열의 변조 화소들의 중간선을 표시한다. 더 구체적으로, 예를 들어, 최상측 화살표(803)는 변조 화소들(1, 9, 17, 25, 33, 41, 49, 및 57)의 중간선(25와 33 사이의 중간선)을 나타낸다. 마찬가지로, 제2 화살표(803)는 번호 2부터 번호 58까지의 변조 화소들 중 26과 34 사이의 중간선을 나타낸다.

도 7의 (c)에 의해 표시된 바와 같이, 간극(gap)을 남기지 않고 소정의 간격으로 수평적으로 빔들을 배열하기 위해, 제1 편향 소자 어레이(103)에 포함된 제1 편향 소자 및 제2 편향 소자 어레이(104)에 포함된 제2 편향 소자가 렌즈와 동등하다고 고려하면, 수평 개구수(NA)가 다음을 충족시킬 필요가 있다는 점에 유의한다.

여기서, NA₁는 제1 편향 소자 어레이(103)에 포함된 제1 편향 소자에 입사한 변조 화소 빔의 최외각 빔 중심에 기반한 개구수이며, NA₂는 제2 편향 소자 어레이(104)에 포함된 제2 편향 소자에 입사한 변조 화소 빔의 최외각 빔 중심에 기반한 개구수이며, n은 n행 × m열의 변조 화소의 빔의 행들의 개수이다. 이 실시예에서, n = 8이다.

도 8에 도시된 각도를 가정하여 설명될 것이다. 제1 편향 소자 어레이 및 제2 편향 소자 어레이의 편향 소자는 다음과 같이 표현된 관계를 갖는다.

수학식 3에서 등호 표시에 시프트가 일어나면, 즉 다음의 수학식이 충족되면, 변조 화소 빔의 수평 각도 간격의 폭이 부분적으로 매우 넓다는 점에 유의한다.

반대로, 다음의 수학식이 충족되면, 변조 화소 빔의 수평 각도 간격의 폭은 부분적으로 매우 좁다.

어느 경우든, 변조 화소 빔의 간격은 하나의 이상의 화소만큼 폭이 넓어지지 않는 문제 또는 인접한 변조 화소 빔들의 정렬 순서가 반전되지 않는다는 문제가 있기 때문에, 2Θ₁ / (n - 1) 이하의 시프트는 허용될 수 있다.

도 1에 도시된 FPD 또는 도 3에 도시된 프로젝터가 사용되는 경우, 렌즈, 프레넬 렌즈, 프리즘 등이 제1 편향 소자 어레이(103)와 광변조 유닛(102) 사이 또는 광원(101)과 광변조 유닛(102) 사이에 제공된다. 이는 스크린 중심으로부터의 거리가 증가함에 따라 입사각을 더 크게 설정하여, 시차를 생성하는 경우, 스크린 중심 방향으로 정렬함으로써 시야를 최적화할 수 있게 한다.

특히, 도 3에 도시된 바와 같은 프로젝터가 사용되는 경우, 제1 편향 소자 어레이(103)에 입사하는 빔의 입사각은 변조 화소의 위치에 따라 변할 수 있다. 그러므로, 시차 생성을 적절히 수행하는 것이 어려울 수 있다. 이 경우, 렌즈, 프레넬 렌즈, 프리즘 등이 제1 편향 소자 어레이(103)와 광변조 유닛(102) 사이에 제공된다. 이는 변조 화소의 위치와 별개로 소정의 입사각을 획득하거나, 스크린 중심으로부터의 거리가 증가함에 따라 입사각을 더 커지도록 설정하는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 화소의 위치와 무관하게 시차 생성을 적절히 수행하고, 스크린 중심을 향하도록 정렬함으로써 시야를 최대화할 수 있다.

또한, 광변조 유닛(102), 제1 편향 소자 어레이(103), 및 제2 편향 소자 어레이(104) 사이의 위치 관계는 스크린 중심으로부터의 거리에 따라 표시 화소마다 시프트되도록 조절될 수 있다. 제1 편향 소자 어레이(103)와 제2 편향 소자 어레이(104)의 렌즈 또는 프리즘의 형상은 스크린 중심으로부터의 거리에 따라 조절될 수 있다. 앞서 설명된 바와 동일한 효과는 이러한 조절에 의해서도 획득될 수 있다. 프레넬 렌즈가 제1 편향 소자 어레이(103)와 광변조 유닛(102) 사이에 사용되는 경우, 바람직하게는 프레넬 렌즈의 편향 소자들 사이의 경계 및 표시 화소 사이의 경계의 매칭이 이루어져야 한다는 점에 유의한다. 이는 프레넬의 분할 경계를 관측하여 사용자로 하여금 부조화(incongruity)를 느끼게 하는 임의의 단점을 방지하게 한다.

앞서 설명된 제1 실시예에 따르면, 변조 화소들 사이의 경계에 평행한 모선을 갖는 제1 편향 소자 어레이, 및 하나의 표시 화소에 포함된 n행 × m열의 변조 화소들에 기초하여 제1 편향 소자의 모선에 대해 tan^-1(m / n)로 표현된 각도만큼 기울어진 모선을 갖는 제2 편향 소자 어레이를 제공한다. 변조 화소 빔은 제1 편향 소자 어레이와 제2 편향 소자 어레이를 이러한 순서로 통과하며, 이로써 저비용으로 울트라 멀티 시차 3D 화상(ultra multi-parallax 3D image)을 용이하게 표시한다.

(제2 실시예)

제2 실시예는 2개의 표시 화소에 대응하는 구간에서 톱니 모양의(지그재그형의) 모선을 각각 갖는 제 2 편향 소자들이 제2 편향 소자 어레이로서 병치된다는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 이는 화소의 수평 압축을 감소시킬 수 있게 한다. 따라서, 화상 표시 장치의 설계 사양에 따라 저비용으로 울트라 멀리 시차 3D 화상을 용이하게 생성할 수 있다.

제2 실시예에 따른 제1 편향 소자 어레이를 통과한 제1 편향 빔과 제2 편향 소자 어레이 사이의 위치 관계는 도 9를 참조하여 설명될 것이다.

제1 편향 소자 어레이는, 변조 화소의 수평 압축 정도가 낮다는 것을 제외하고, 제1 실시예와 거의 동일하다. 도 9에 도시된 바와 같이, 변조 화소(901)의 폭은 제1 편향 소자 어레이에 의해 압축된다. 변조 화소들이 하나의 수직 열을 형성하도록 중첩된 제1 실시예에 따른 제1 편향 소자 어레이(103)와는 달리, 각각의 변조 화소(901)은 더 작아지도록 수평적으로 압축된다. 비록 변조 화소들이 도 9에서는 중첩되어 있지 않아도, 중첩되도록 수평적으로 압축될 수 있다는 점에 유의한다.

제2 편향 소자 어레이는 제1 편향 소자 어레이의 모선에 대해 기울어진 모선을 각각 갖는 복수의 제2 편향 소자(902)를 병치함으로써 형성된 렌티큘러 렌즈이다. 제2 편향 소자의 모선은, 일 방향의 직선이 아니라, 표시 화소(401)마다 방향이 스위칭되는 선이다. 즉, 도 9에 도시된 예시에서, 제2 편향 소자(902)의 모선은 표시 화소(401)마다 각도가 수직적으로(y축 방향으로) Θr → -Θr → Θr로 반전함으로써 톱니 모양이 된다. 제2 편향 소자(902)의 모선의 방향을 스위칭하는 주기, 즉 지그재그 주기는 2개의 표시 화소(401)에 수직적으로 대응한다.

하나의 표시 화소가 n행 × m열의 변조 화소들로부터 형성되고, w는 하나의 표시 화소(401)에 대응하며 제2 편향 소자 어레이에 입사하는 제1 편향 빔(64개의 변조 화소(901))의 폭이며, p는 하나의 제2 편향 소자(902)의 폭이라고 가정한다. 이 경우, 제2 편향 소자(902)의 모선은 다음과 같이 주어지는 각도 Θr만큼 제1 편향 소자의 모선에 대해 기울어질 필요가 있다.

이 각도가 부등식 9를 만족시키는 경우, 변조 화소(901)은 제2 편향 소자 어레이에 포함된 실린더형 렌즈 사이의 경계선과 중첩하지 않으며, 출사된 빔들이 미광(stray light)이 되는 것을 방지하고, 화상 품질 또는 입체 효과를 열화시키거나 컬러 위치 어긋남 또는 불균일을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 표시 화소 간격이 수직 방향 및 수평 방향으로 변조 화소 간격과 동일하게 될 수 있기 때문에, m = n이 더욱 바람직하다는 점에 유의한다.

앞서 설명된 제2 실시예에 따르면, 제2 편향 소자 어레이는 표시 화소의 사이즈에 따른 주기로 지그재그 형상을 갖는다. 이는 화상 표시 장치의 설계 사양에 따라 모든 변조 화소들을 효과적으로 사용하고 저비용으로 울트라 멀리 시차 3D 화상을 용이하게 표시하는 것을 가능하게 한다.

(실시예의 제1 변형예)

제1 변형예에서, 2D 화상과 3D 화상 사이의 스위칭은 액체를 사용하여 수행된다.

제1 변형예에 따른 화상 표시 장치는 도 10을 참조하여 설명될 것이다.

제1 변형예에 따른 화상 표시 장치(1000)에서, 제1 편향 소자 어레이(103)와 제2 편향 소자 어레이(104) 모두는 평면과 오목면/볼록면을 갖는다. 제1 편향 소자 어레이(103) 및 제2 편향 소자 어레이(104)는 오목면/볼록면이 서로 마주보도록 배치된다. 제1 편향 소자 어레이(103) 및 제2 편향 소자 어레이(104)의 물질과 동일한 굴절률을 갖는 물질이 이들 사이의 간극(1001)에 놓이는 경우, 이러한 2개의 편향 소자 어레이의 광편향 효과가 제거될 수 있다. 즉, 이 물질을 놓는 것은 시차 생성 효과를 제거하고 소위 2D 화상 및 3D 화상 사이에서 스위칭하는 것을 가능하게 한다. 화상 표시 장치(1000)에 놓인 물질은 예를 들어, 액체이다. 실리콘유(silicone oil), 소위 광학 현미경의 유침(oil immersion)에 사용되는 광학유(유침유), 글리세린(glycerin), 또는 아니솔(anisole)이 간극(1001)에 삽입된다. 오목면/볼록면을 서로 마주보게 만드는 대신, 오목면/오목면 또는 볼록면/볼록면이 서로 마주보게 할 수 있다는 점에 유의한다.

앞서 설명된 제1 변형예에 따르면, 2D 화상과 3D 화상 사이에서 용이하게 스위칭할 수 있다.

(실시예의 제2 변형예)

앞서 설명된 실시예에서, 제1 편향 소자 어레이 및 제2 편향 소자 어레이는 별도의 시트라고 가정된다. 제2 변형예에서, 하나의 시트는 제1 편향 소자 어레이 및 제2 편향 소자 어레이의 효과를 갖도록 형성된다.

제2 변형예에 따른 화상 표시 장치는 도 11을 참조하여 설명될 것이다.

제2 변형예에 따른 화상 표시 장치(1100)에서, 오목/볼록 패턴이 도 11에 도시된 편향 소자 어레이(1101)의 양 표면에 형성되어 제1 편향 소자 어레이 및 제2 편향 소자 어레이의 효과를 획득한다. 이 배치를 이용하면, 제1 편향 소자 어레이와 제2 편향 소자 어레이 사이의 위치 관계는 하나의 시트의 양면 상에 오목면/볼록면을 형성할 때 결정된다. 그러므로, 제1 편향 소자 어레이 및 제2 편향 소자 어레이를 별도로 형성하고, 이들 간의 위치 관계를 조절하는 경우보다 용이하게 위치 관계를 조절할 수 있으며, 제조시의 부담을 감소시킬 수 있다.

앞서 설명된 제2 변형예에 따르면, 오목면/볼록면이 제1 편향 소자 어레이 및 제2 편향 소자 어레이의 효과를 갖도록 하나의 시트의 양면 상에 형성된다. 이는 화상 표시 장치의 배치를 간략하게 하여 비용을 감소시키게 한다.

(실시예의 제3 변형예)

앞서 설명된 제1 편향 소자 어레이가 각각의 표시 화소마다 변조 화소의 폭을 압축하는 경우에도, 광이 예상치 못한 방향으로 누설되어 미광을 생성하고 표시 품질을 열화시킬 수 있다. 이러한 경우에, 복수의 광학 슬릿 또는 아이리스(iris)가 표시 화소의 수직 열마다 제1 편향 소자 어레이와 제2 편향 소자 어레이 사이의 간극에 배치된다. 이러한 배치는 미광을 차단할 수 있게 한다.

도 12는 제3 변형예에 따른 화상 표시 장치에 사용된 슬릿의 일례를 도시한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 수직 스트립과 같은 슬릿 형상 마스크(1201)는, 예를 들어, 도 9의 변조 화소들(901) 없이 영역들을 통과하는 광을 차단하도록 제공된다. 각 표시 화소(401)의 영역을 둘러싸기 위한 구획판(partition plate)이 사용될 수 있다.

또한, 시차 사이의 크로스토크(crosstalk)를 감소시키고 인접한 시차 광컴포넌트가 중첩 상태에서 관측되는 것을 방지하기 위해, 더 미세한 광학 슬릿 또는 아이리스가 변조 화소들의 빔 사이에 삽입될 수 있다. “빔 사이”는 도 9의 제2 편향 소자 어레이에 입사한 제1 편향 빔들의 입사 위치를 표시한 번호들 사이의 위치들을 의미한다. 빔을 차단하기 위한 영역이 클수록, 관측 화상의 밝기는 더 낮다. 그러나, 변조 화소 빔의 사이즈가 작게 될 수 있기 때문에, 이에 따라 시차 사이의 크로스토크가 감소될 수 있다.

앞서 설명된 제3 변형예에 따르면, 슬릿 형상 마스크 또는 아이리스를 사용함으로써 미광을 억제하고 시차 사이의 크로스토크를 감소시킬 수 있다.

(실시예의 제4 변형예)

제4 변형예에서, 빔 방사 위치를 능동적으로 변경할 수 있는 화소 시프트 소자를 배치함으로써 시차의 개수가 증가될 수 있다.

화소 시프트 소자들은 제1 편향 소자 어레이와 광변조 유닛 사이 또는 제1 편향 소자 어레이와 제2 편향 소자 어레이 사이의 간극에 배치된다. 화소 시프트 소자들은 변조 화소들의 위치를 신속하게 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 화소 시프트 소자들이 광변조 유닛(102)과 제1 편향 소자 어레이(103) 사이에 제공된다고 가정한다. 변조 화소 위치들이 1/2 변조 화소 간격에 대응하는 간격으로 수평 또는 수직 방향으로 시프트되는 경우, 변조 화소 빔들을, 예를 들어, 도 9에 도시된 변조 화소의 개수 사이에 입사시킬 수 있으며, 시차의 개수는 거의 두 배가 될 수 있다.

도 13은 제4 변형예에 따른 변조 화소의 압축 폭을 설정하는 일례를 도시한다. 도 13은 제1 편향 소자 어레이를 통과하여 제2 편향 소자 어레이에 입사한 제1 편향 빔과 제2 편향 소자 사이의 위치 관계를 예시한다. 도 13에 도시된 변조 화소(1301)의 경우, 제1 편향 빔(변조 화소들)의 폭은 표시 화소마다 2배 높은 압축도로 제1 편향 소자 어레이에 의해 압축된다. 또한, 빔 위치가 압축 폭과 동일한 거리만큼 화소 시프트 소자들에 의해 시프트된다. 이러한 경우에, 변조 화소들(1301)의 빔이 도 13의 빗금 영역(1302)에 입사하는 경우, 시차의 개수는 2배가 될 수 있다. 그러나, 표시될 프레임 레이트(초당 표시되는 프레임 개수)보다 2배 높은 주파수로 스위칭이 수행될 필요가 있다.

화소 시프트 소자는 다양한 배치를 가질 수 있다.

도 14 및 도 15는 화소 시프트 소자의 상이한 예시를 도시한다. 화소 시프트 소자의 배치의 제1 예시로서, 도 14에 도시된 바와 같이, 평행판(1401)의 각도를 변경함으로써 변조 화소 빔의 광학 경로를 바꾸는 소자가 사용될 수 있다.

화소 시프트 소자의 배치의 제2 예시로서, 도 15에 도시된 바와 같이, 편광을 사용하여 광학 경로를 바꾸는 편광 적분기(1500)라고 일반적으로 지칭되는 소자가 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 지연기(retarder)(1501)가 빔을 s편광 또는 p편광으로 스위칭한다. 편광 빔 분할기(1502)는 p편광을 직접 통과시키고 s편광을 반사함으로써, 빔의 광학 경로를 스위칭한다. 특히, 편광 적분기(1500)는 이동부(movable portion)를 갖지 않는다는 장점이 있다. 자체적으로 광변조 유닛(102)을 발진시키기 위한 음성 코일 또는 압전 액추에이터 등의 소자가 화소 시프트 소자로서 사용될 수 있다는 점에 유의한다.

앞서 설명된 제4 변형예에 따르면, 화소 시프트 소자들을 배치함으로써 시차의 개수를 증가시킬 수 있다.

앞서 설명된 실시예에서, 각 변조 화소가 컬러 표시를 위한 RGB로 분리되고 도 3에 도시된 바와 같은 프로젝터 타입의 투사가 사용되는 경우, 바람직하게 변조 화소의 RGB 컴포넌트들이 동축으로 중첩된다. 그러나, 인접 변조 화소들이 서로 중첩되지 않으면, RGB 컴포넌트들이 시프트될 수 있다. 사용자가 컬러 위치 어긋남 또는 불일치를 관측하는 것을 방지하기 위해, 각각의 변조 화소는 하나의 변조 화소의 RGB 컴포넌트들이 항상 동시에 관측되도록 사선 형상(oblique shape)으로 형성된다.

일정한 실시예들이 설명되고 있지만, 이들 실시예는 단지 예로서 제시되는 것이며, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 실제로, 여기에 설명된 신규한 실시예들은 다양한 다른 형상으로 구체화될 수 있으며, 또한 여기에 설명된 실시예들의 형상의 다양한 생략, 대체, 및 변경이 본 발명의 사상에서 벗어나지 않고 수행될 수 있다. 첨부된 청구항 및 그에 대한 균등물이 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 이러한 형상 또는 변형예를 포함하고자 하는 것이다.

Claims

화상 표시 장치로서,
광을 방출하는 광원;
상기 광의 강도 및 상기 광의 컬러를 변조하여 변조 화소(modulated pixel) 그룹에 포함된 변조 화소들의 각각에 대응하는 빔을 생성하도록 구성된 변조 유닛 - 상기 변조 화소들의 각각은 화상이 관측되는 관측 위치 및 상기 관측 위치에 대응하는 출력 각도에 의해 결정되며, 상기 변조 화소 그룹은 상기 변조 화소들이 2차원적으로 배열된 것임 - ;
상기 변조 화소들의 수직 방향에 평행한 모선(generating line)을 각각 갖는 복수의 제1 편향 소자를 병치(juxtapose)함으로써 형성되며, 상기 변조 화소 그룹의 m개의 열에 대응하는 제1 변조 화소 그룹마다 상기 빔을 편향하여 제1 편향 빔을 생성하도록 구성된 제1 어레이 - 상기 m은 자연수임 - ; 및
상기 제1 편향 소자의 모선에 대해 tan^-1(α × m/n)로 표현된 각도만큼 기울어진 모선을 각각 갖는 복수의 제2 편향 소자를 병치함으로써 형성되며, 상기 제1 변조 화소 그룹의 n개의 행에 대응하는 제2 변조 화소 그룹마다 상기 제1 편향 빔을 편향시켜 제2 편향 빔을 생성하도록 구성된 제2 어레이 - 상기 α는 각각의 변조 화소의 수직 화소 간격에 대한 수평 화소 간격의 비이며, 상기 n은 자연수임 - 를 포함하는, 화상 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 m은 상기 n과 동일한, 화상 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 어레이 및 상기 제2 어레이는 실린더형 렌즈, 프리즘 및 회절 격자 중 하나로 형성되는, 화상 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 어레이 및 상기 제2 어레이는 제1 표면에 배치된 상기 제1 편향 소자들 및 상기 제1 표면과 마주보는 제2 표면에 배치된 상기 제2 편향 소자들을 갖는 평판으로 형성되는, 화상 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 어레이와 상기 제2 어레이는 각각 평면과 오목면/볼록면을 가지며, 서로 그 오목면/볼록면이 마주 보도록 간극을 갖게 배치되고, 이 간극에 상기 제1 어레이의 제1 굴절률 및 상기 제2 어레이의 제2 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 물질을 배치함으로써, 3D 화상으로부터 2D 화상으로의 전환이 가능하게 구성되는, 화상 표시 장치.
화상 표시 장치로서,
광을 방출하는 광원;
상기 광의 강도 및 상기 광의 컬러를 변조하여 변조 화소 그룹에 포함된 변조 화소들의 각각에 대응하는 빔을 생성하도록 구성된 변조 유닛 - 상기 변조 화소들의 각각은 화상이 관측되는 관측 위치 및 상기 관측 위치에 대응하는 출력 각도에 의해 결정되며, 상기 변조 화소 그룹은 상기 변조 화소들이 2차원적으로 배열된 것임 - ;
상기 변조 화소들의 수직 방향에 평행한 모선을 각각 갖는 복수의 제1 편향 소자를 병치함으로써 형성되며, 상기 변조 화소 그룹의 m개의 열에 대응하는 제1 변조 화소 그룹마다 상기 빔을 편향하여 제1 편향 빔을 생성하도록 구성된 제1 어레이 - 상기 m은 자연수임 - ; 및
상기 제1 편향 소자의 모선에 대해 제1 각도만큼 기울어진 톱니 모양의 모선을 각각 갖는 복수의 제2 편향 소자를 병치하고, n개의 모든 행에서 상기 제1 각도의 기울기를 반전시킴으로써 형성되며, 상기 제1 변조 화소 그룹의 n개의 행에 대응하는 제2 변조 화소 그룹마다 상기 제1 편향 빔을 편향시켜 제2 편향 빔을 생성하도록 구성된 제2 어레이 - 상기 n은 자연수임 - 를 포함하는, 화상 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 m은 상기 n과 동일한, 화상 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 어레이 및 상기 제2 어레이는 실린더형 렌즈, 프리즘 및 회절 격자 중 하나로 형성되는, 화상 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 어레이 및 상기 제2 어레이는 제1 표면에 배치된 상기 제1 편향 소자들 및 상기 제1 표면과 마주보는 제2 표면에 배치된 상기 제2 편향 소자들을 갖는 평판으로 형성되는, 화상 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 어레이와 상기 제2 어레이는 각각 평면과 오목면/볼록면을 가지며, 서로 그 오목면/볼록면이 마주 보도록 간극을 갖게 배치되고, 이 간극에 상기 제1 어레이의 제1 굴절률 및 상기 제2 어레이의 제2 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 물질을 배치함으로써, 3D 화상으로부터 2D 화상으로의 전환이 가능하게 구성되는, 화상 표시 장치.