KR100944304B1 - 다시점 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 다시점 디스플레이는 시차 배리어 등의 시차 광학부(25)와, 행과 열로서 배열되는 복수개의 화소를 갖는 공간 광 변조기(20)를 포함한다. 시차 광학부(25)는 복수개의 1차 시점-보정 관찰 창을 생성시키기 위해 화소 구조와 협력한다. 행들은 그룹으로서 배열되며, 시차 요소들은 행으로서 배열된다. 각각의 시차 요소는 각각의 화소 행 그룹과 정렬된다. 화소는 각각의 시차 요소 행의 각각의 시차 요소를 통해 각각의 관찰 창에서 관찰 가능한 가시 영역 색상의 시퀀스가 하나의 또는 각각의 인접한 시차 요소 행에 있어서의 하나의 또는 각각의 최근접 시차 요소를 통해 관찰 가능한 화소 색상의 시퀀스와 상이하도록 배열되는 상이한 색상의 화소 세트를 포함한다.
다시점 디스플레이, 시차 광학부, 공간 광 변조기, 시차 요소, 관찰 창, 화소

Description

다시점 디스플레이{MULTIPLE VIEW DISPLAY}
본 발명은 다시점 디스플레이에 관한 것이다.
이러한 디스플레이는 예컨대 2명 이상의 다른 사람들이 동일한 디스플레이 스크린 상에서 2개 이상의 상이한 화상을 볼 필요가 있을 때 사용될 수 있다. 관찰 각도 차이는 바람직하게는 관찰자들 사이에서 상당히 크다(약 60˚).
이러한 디스플레이는 또한 3-차원(3D) 디스플레이, 특히 자동 입체 디스플레이(autostereoscopic display)로서 사용될 수 있다. 이러한 디스플레이는 3D 모바일 핸드세트, 3D 게임, 3D 컴퓨터 모니터, 3D 랩탑 디스플레이, 3D 워크스테이션 및 3D 전문 화상 장치(예컨대, 의학용, 설계용 또는 건축용)에서 사용될 수 있다. 일부의 3D 디스플레이에서, 특정한 관찰 거리에 대해 눈의 간격을 증가시키거나 특정한 눈의 간격에 대해 관찰 거리를 감소시킬 것이 필요하다. 이들 경우의 양쪽 모두는 더 넓은 분리 각도를 요구한다.
통상의 시각에서, 2개의 인간의 눈은 머리에 있어서의 이들의 이격된 위치로 인해 상이한 관점으로부터 사물의 모습을 인지한다. 그리하여 이들 2개의 관점은 보이는 여러 물체들까지의 거리를 평가하기 위해 뇌에 의해 사용된다. 3 차원 화 상을 효과적으로 표시하는 디스플레이를 구축하기 위해, 이러한 상황을 재현하고, 그리고 소위 "입체 쌍(stereoscopic pair)"의 화상을 관찰자의 각각의 눈에 하나씩 제공할 것이 필요하다.
3-차원 디스플레이는 눈에 상이한 영상을 제공하는데 사용되는 방법에 따라 2개의 방식으로 분류된다. 입체 디스플레이는 전형적으로 넓은 관찰 영역에 걸쳐 양쪽 화상 모두를 표시한다. 그러나, 각각의 영상은 예컨대 색상, 편광 상태 또는 표시 시간에 의해 인코딩되며, 그 결과 관찰자에 의해 착용된 안경의 필터 시스템이 영상을 분리할 수 있고, 그것에 의도된 영상 부분만이 눈에 보이게 할 것이다.
자동 입체 디스플레이는 관찰자가 관찰 보조 기구를 착용할 필요 없이, 2개의 영상이 공간의 한정된 영역으로부터 관찰 가능하다. 디스플레이 활성 영역의 전체에 걸쳐 화상이 관찰 가능한 공간의 영역은 "관찰 영역(viewing region)"으로서 지칭된다. 관찰자가 자신의 눈 중 하나가 화상의 쌍 중 하나의 화상을 위한 관찰 영역 내에 있으며 다른 눈이 화상의 쌍 중 다른 화상을 위한 관찰 영역 내에 있도록 위치되면, 정확한 영상의 세트가 보일 것이고, 3-차원 화상이 인지될 것이다.
평판 자동 입체 디스플레이에 대해, 관찰 영역의 형성은 전형적으로 디스플레이 유닛의 화소 구조와, 일반적으로 시차 광학부(parallax optic)로서 지칭되는 광학 요소의 조합에 기인한다. 이러한 광학부의 예가 시차 배리어(parallax barrier)이다. 이러한 요소는 불투명 영역에 의해 분리되는 수직 투과성 슬릿을 갖는 스크린이다. 이러한 스크린은 도1에 도시된 바와 같은 화소 개구의 2-차원 어레이를 갖는 공간 광 변조기(SLM: spatial light modulator) 전방에 설치될 수 있다.
디스플레이는 활성 매트릭스 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor) 기판(1), 상대 기판(2), 액정층에 의해 형성되는 화소(화상 요소) 평면(3), 편광자(4) 및 관찰 각도 향상 필름(5)을 포함하는 액정 소자(LCD: liquid crystal device)의 형태로 된 투과성 공간 광 변조기를 포함한다. SLM은 화살표(6)에 의해 표시된 방향으로의 조명광을 갖는 백라이트(backlight)(도시되지 않음)에 의해 조명된다. 디스플레이는 전방 시차 배리어 방식으로 되어 있고, 기판(7), 개구 어레이(8) 및 반사방지(AR: anti-reflection) 코팅(9)을 갖는 시차 배리어를 포함한다.
SLM은 화소의 열(column)이 수평 피치 p를 갖는 상태에서 통상의 관찰을 위해 수직으로 연장하는 상태로 제공되도록 배열된다. 시차 배리어는 서로에 평행하고 화소 열에 평행하게 연장하는 개구 또는 슬릿의 어레이(8)를 제공한다. 슬릿은 폭 2w 및 수평 피치 b를 갖고, 간격 s만큼 화소 평면(3)으로부터 이격된다.
디스플레이는 좌측 및 우측 관찰 창(10, 11)이 창 평면(12)을 한정하는 관찰 영역의 가장 폭이 넓은 부분에 있는 상태에서 의도된 관찰 거리 r0을 갖는다. 관찰 창(10, 11)은 일반적으로 전형적인 또는 평균적인 인간의 눈의 간격과 실질적으로 동일하게 형성되는 피치 e를 갖는다. 각각의 1차 관찰 창(10, 11)의 중심은 디스플레이 법선에 대해 반각 α를 한정한다.
시차 배리어 내에서의 슬릿의 피치 b는 SLM의 화소 피치 p의 정수배에 근접하도록 선택되며, 그 결과 화소 열 그룹이 시차 배리어의 특정 슬릿과 관련된다. 도1은 2개의 화소 열이 시차 배리어의 각각의 슬릿과 관련되는 SLM을 도시하고 있다.
창(10, 11)은 시차 배리어(7 내지 9)의 각각의 슬릿이 그와 관련된 화소와 협력함으로써 형성된다. 그러나, 인접한 화소가 창 평면(12) 내의 창(10, 11)의 양쪽 측면 상에 위치되는 추가의 관찰 창(도시되지 않음)을 형성하기 위해 각각의 슬릿과 협력할 수 있다. 창(10, 11)은 1차 관찰 창으로서 지칭되며, 한편 임의의 추가의 창은 2차 관찰 창으로서 지칭된다.
첨부 도면의 도2는 시차 배리어가 화소 열 피치 p의 정확한 정수배의 피치 b를 갖는 SLM 및 시차 배리어로부터 생성되는 광의 각도 영역을 도시하고 있다. 이러한 경우에, 디스플레이 패널 표면을 횡단하여 상이한 위치로부터 나오는 각도 영역들은 서로 섞이며, 화상 1 또는 화상 2를 위한 순수한 관찰 영역은 존재하지 않는다. 이것을 처리하기 위해, 시차 광학부의 피치 b는 각도 영역이 디스플레이 전 방의 창 평면(12)에서 수렴하도록 약간 감소된다. 이러한 시차 광학부 피치의 변화는 "시점 보정(viewpoint correction)"으로서 지칭되고, 첨부 도면의 도3에 도시되어 있다. 이러한 방식으로 생성된 관찰 영역은 대략 연 형상(kite shaped)이다.
컬러 디스플레이를 위해, 각각의 화소에는 일반적으로 삼원색 중 하나와 관련되는 필터가 제공된다. 각각이 상이한 컬러 필터를 갖는 3개의 화소의 그룹을 제어함으로써, 실질적으로 모든 가시 영역 색상이 생성될 수 있다. 자동 입체 디스플레이에서, 각각의 입체 화상 "채널(channel)"은 균형된 색상 출력을 위해 충분한 개수의 컬러 필터를 포함하여야 한다.
또 다른 공지된 방식의 방향성 디스플레이는 첨부 도면의 도4에 도시된 바와 같은 후방 시차 배리어 디스플레이이다. 이러한 경우에, 시차 배리어(7, 8)는 SLM(1 내지 5) 뒤에, 즉 SLM과 백라이트 사이에 위치된다. 이러한 배열은 배리어가 손상되지 않도록 SLM 뒤에 유지된다는 장점을 갖는다.
렌즈형 스크린이 서로 얽힌 화상을 다수의 방향으로 유도하는데 사용되며, 이것은 3D 화상을 제공하거나 또는 다수의 방향으로 다수의 화상을 제공하도록 설계될 수 있다. 실제의 렌즈는 산란성 및 열악한 반사방지 성능을 갖는 경향이 있으며, 그 결과 표면은 주변광 및 역광 환경의 양쪽 모두에서 눈에 매우 잘 보인다. 그러므로, 렌즈형 스크린의 화질은 열악할 수 있으며, 시스템은 화상 화소에 매우 근접할 필요성 등의 시차 배리어와 유사한 문제를 갖는다. 프리즘 구조의 어레이가 유사한 방식으로 사용될 수 있다.
화상 분리의 홀로그램 방법이 또한 존재하지만, 관찰 각도 문제, 위영 영 역(pseudoscopic zone) 그리고 화상의 용이한 제어의 부족을 겪는다.
마이크로 편광자 디스플레이(micropolariser display)는 편광된 방향성 광원, 그리고 LCD 화소와 정렬되는 패터닝된 고정밀 마이크로 편광자 요소를 사용한다. 이러한 디스플레이는 높은 창 화질뿐만 아니라 소형 패키지 내에서의 2D/3D 기능의 가능성을 제공한다. 주요 요건은 시차 논쟁을 피하기 위한 마이크로 편광자 요소의 LCD 내로의 합체이다.
도5는 P1, P2 및 P3으로서 지칭되는 3개의 공지된 유형의 이중 시점 디스플레이를 도시하고 있다. 각각의 이들 디스플레이는 전방 시차 배리어 방식으로 되어 있지만, 그와 동등하게, 후방 시차 배리어 방식으로 될 수 있거나 또는 상이한 방식의 시차 광학부를 사용하여 실시될 수 있다. P1 디스플레이는 좌측 및 우측 스트립이 화소의 얽힌 단일의 열에 의해 표시되는 상태에서의 얽힌 수직 스트립으로서 2개의 영상을 표시하는 화소 열을 포함하는 LCD(20a)를 포함한다. 도5는 관찰자가 도면 부호 "30"으로 도시되어 있는 상태에서의 자동 입체 3D 디스플레이로서의 디스플레이를 도시하고 있다. 화소 열(21a)이 우측 눈 화상의 스트립을 표시하는 한편, 열(22a)이 좌측 눈 화상의 스트립을 표시한다. 인접한 열(23a, 24a)은 LCD(20a)를 횡단하여 좌측 눈 및 우측 눈 화상 스트립 등을 표시한다. 시차 배리어(25a)가 LCD(20a) 전방에 배치되고, 어느 화소 열이 통상의 방식으로 관찰자(30)의 어느 눈에 관찰 가능한지를 제어한다.
P2 디스플레이는 인접한 화소 열의 쌍이 영상들 중 하나의 스트립을 표시한다는 점에서 P1 디스플레이와 상이하다. 예컨대, 인접한 화소 열의 쌍(21b, 23b) 그리고 인접한 화소 열의 쌍(26b, 27b)은 우측 눈 영상의 각각의 스트립을 표시하는 한편, 화소 열의 쌍(22b, 24b) 그리고 화소 열의 쌍(28b, 29b)은 좌측 눈 영상의 각각의 스트립을 표시한다. 배리어(25b)는 P1 디스플레이를 위한 배리어(25a)보다 LCD(20b)로부터 추가로 이격되는 더 큰 피치의 더 넓은 슬릿을 제공한다. 이와 같이, 관찰자(30)의 각각의 눈은 배리어(25b)의 각각의 슬릿을 통해 2개의 화소 열을 볼 수 있다.
P3 디스플레이는 관찰자(30)의 각각의 눈이 시차 배리어(25c)의 각각의 슬릿을 통해 3개의 화소 열을 본다는 점에서 그리고 LCD(20c)에 의해 표시된 각각의 2개의 영상의 각각의 스트립이 인접한 3개의 화소 열에 의해 표시된다는 점에서 P1 및 P2 디스플레이와 상이하다. 이와 같이, 화소 열(21c, 23c, 28c) 및 화소 열(27c, 31c, 32c)은 좌측 눈 영상의 2개의 스트립을 표시하는 한편, 화소 열(22c, 24c, 26c) 및 화소 열(29c, 33c, 34c)은 우측 눈 영상의 2개의 스트립을 표시한다.
일반적으로, 디스플레이는 각각의 1차 관찰 창 내에서 n개의 화소 열이 관찰 가능하며 각각의 영상의 각각의 스트립이 n개의 인접한 화소 열에 의해 표시되는 Pn 방식으로 되어 있는 것으로서 분류될 수 있다. n이 1보다 큰 Pn 디스플레이는 시점 보정이 제공되는 디스플레이의 관찰 거리, 즉 창 평면을 변화시키지 않고 더 높은 해상도의 LCD 패널 또는 배리어 슬릿 평면과 화소 평면 사이의 더 큰 간격이 사용될 수 있다는 점에서 P1 디스플레이보다 우수한 장점을 갖는다. 그러나, 이러한 디스플레이는 배리어 구조가 관찰자에게 더 잘 보일 수 있다는 점에서 그리고 이하에서 설명되는 바와 같은 색상 결함이 발생될 수 있다는 점에서 단점을 갖는 다.
도6은 종래의 수직 스트라이프형 컬러 필터(또는 컬러 화소의 수직 스트립)가 사용되는 P2 방식의 디스플레이를 도시하고 있다. 이와 같이, 컬러 필터는 반복하는 패턴의 수직형 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 스트립을 포함한다(또는 실제로 착색된 화소가 이러한 방식으로 배열됨). 하나의 영상에 대한 이것의 효과는 도면 부호 "35"로 도시되어 있다. 특히, 그 영상 내에서 보이는 색상의 배열은 아래의 컬러 화소의 RGBRGB...가 아니라 대신에 RGGBBRRG...이다.
이와 같이, 관찰자는 화소 열의 피치보다 4배 큰 축척으로 적색, 녹색 및 청색 스트라이프를 인지할 수 있다.
도7은 역시 반복하는 RGB 열로서 배열되는 화소 색상을 갖는 P3 방식의 디스플레이를 도시하고 있다. 관찰 창의 중간에서 보았을 때, 어떠한 바람직하지 못한 색상 오차(colour artefact)도 없으며, 적색, 녹색 및 청색 화소 색상은 배리어(25)의 각각의 슬릿을 통해 정확한 비율로 관찰 가능하다.
도8은 좌측 및 우측 화상을 위한 인접한 화소 그룹이 상이한 화상 데이터를 표시할 때 일어나는 현상을 도시하고 있다. 특히, 예컨대, 좌측 눈 화상을 위한 도면 부호 "36" 등의 3개의 화소 열의 각각의 세트는 백색을 표시하는 것으로서 도시되어 있는 한편, 우측 눈 화상을 표시하는 도면 부호 "37" 등의 화소 열은 흑색인 것으로서 도시되어 있다. 디스플레이가 도면 부호 "38"로 도시된 바와 같은 각각의 관찰 창의 중심으로부터 관찰될 때, 어떠한 바람직하지 못한 시각적 오차도 없다.
도8은 도면 부호 "38"로 도시된 상황과 비교될 때 관찰자가 좌측으로 이동한 효과를 도면 부호 "39"로 도시하고 있다. 이것은 배리어(25)의 우측으로의 상대적 이동과 동등하다. 이것의 효과는 좌측 눈 영상의 화소의 각각의 적색 열이 점차로 모호해진다는 것이다. 우측 눈 영상의 적색 화소는 관찰 가능해지지만, 이들은 흑색이기 때문에, 그 효과는 관찰자에 의해 인지될 때 좌측 눈 영상에 시안색을 향한 색상 변이(colour shift)가 있다는 것이다. 이와 같이, 표시되는 화상에 의존하는 색상 오차가 최적 위치 이외의 위치로부터 디스플레이를 관찰할 때 관찰자에 의해 인지된다.
GB2399653은 균등하게 이격된 슬릿의 그룹이 상이한 수평 피치로 자체적으로 균등하게 이격되는 불규칙한 시차 배리어 구조를 개시하고 있다. 수직 스트라이프형 컬러 필터링이 또한 개시되어 있다.
WO02091348은 비표준적 패턴의 화소 착색부를 갖는 단일 영상 또는 2-차원(2D) 디스플레이를 개시하고 있다.
DE19822342는 P3 방식의 다시점 디스플레이를 도시하고 있다. 화소 구조에 대해 시차 배리어 구조를 시프트하지 않고 관찰자의 측방 이동을 가능케 하기 위해, 디스플레이가 정확하게 관찰될 때 각각의 슬릿을 통해 관찰 가능한 화소에 추가적인 화소 열이 스위칭된다.
슈미트 등의 "4D-시각으로부터의 다시점 자동 입체 디스플레이(Multi-Viewpoint Autostereoscopic Displays from 4D-Vision)"[Proc. SPIE, vol. 4660, pp 212-221 (2002)], 썬 등의 "관찰 영역 형성 광학부로서 2개의 교차된 렌즈형 판 을 사용한 완전-시차 자동 입체 영상 시스템에서의 물결 패턴 감소(Moire Pattern Reduction in Full-Parallax Autostereoscopic Imaging Systems Using Two Crossed Lenticular Plates as a Viewing Zone Forming Optics)", 제10회 국제 디스플레이 워크샵-후꾸오까 2003의 회보, 페이퍼 3D2-2는 슬릿이 디스플레이 구조의 열 방향에 예각으로 배열되는 소위 엇갈린 시차 배리어를 개시하고 있다. 이러한 배열은 P1 방식의 디스플레이에서 물결 패턴을 감소시키기 위해 개시되어 있다.
EP 1 427 223 및 EP 0 829 743은 반복하는 그룹의 RGB 열을 갖는 P1 디스플레이를 개시하고 있다.
EP 1 401 216, EPO 0 860 72, US 2002/0001128 및 EP 0 847 208은 P1 디스플레이에 있어서의 관찰자 위치 표시부를 개시하고 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 단일의 제1 피치로 이격되는 복수개의 시차 요소를 포함하는 시차 광학부와; n개의 영상을 관찰하기 위한 n개의 1차 관찰 창을 생성하기 위해 시점 보정을 제공하는 제2 피치로 배열되는 복수개의 화소 열을 포함하는 공간 광 변조기를 포함하며, 여기에서 n은 1보다 큰 정수이며, 이때 w개의 화소 열이 각각의 관찰 창 내의 각각의 시차 요소를 통해 관찰 가능하며, 여기에서 w는 1보다 큰 정수이며, 각각의 화소 열은 동일한 색상으로 되어 있으며, 열은 x개의 상이한 색상으로 되어 있으며, 여기에서 x는 2보다 큰 정수이며, 열은 동일한 하위-시퀀스로 되어 있는 반복하는 그룹을 포함하는 색상의 시퀀스로서 배열되는, 다시점 디스플레이이며, 각각의 그룹은 z개의 열의 y개의 하위 그룹을 포함하며, 여기에서 y는 1보다 큰 정수이며, z는 x 이상의 정수이며, 각각의 하위 그룹은 모두 x개의 색상의 열들을 포함하며, 시퀀스의 최소 반복 피치는 y.z 열과 동일한 것을 특징으로 하는 디스플레이가 제공된다.
변조기는 그 스트라이프가 열과 정렬되는 스트라이프형 컬러 필터 배열체를 포함할 수 있다.
색상의 개수 x는 3과 동일할 수 있다. 3개의 색상은 원색일 수 있다. 원색은 적색, 녹색 및 청색일 수 있다.
각각의 하위 그룹의 열의 개수 z는 x와 동일할 수 있다.
각각의 창에서 관찰 가능한 열의 개수 w는 2와 동일할 수 있다. 각각의 그룹 내의 하위 그룹의 개수 y는 3과 동일할 수 있다. 각각의 하위-시퀀스는 적색, 녹색, 청색, 녹색, 청색, 적색, 청색, 적색, 녹색일 수 있다.
각각의 창에서 관찰 가능한 열의 개수 w는 3과 동일할 수 있다. 각각의 그룹 내의 하위 그룹의 개수 y는 6과 동일할 수 있다. 각각의 하위-시퀀스는 적색, 녹색, 청색, 적색, 녹색, 청색, 녹색, 청색, 적색, 녹색, 청색, 적색, 청색, 적색, 녹색, 청색, 적색, 녹색일 수 있다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 복수개의 시차 요소를 포함하는 시차 광학부와; n개의 영상을 관찰하기 위한 n개의 1차 시점-보정 관찰 창을 생성하기 위해 시차 광학부와 협력하는 행과 열로서 배열되는 복수개의 화소를 포함하는 공간 광 변조기를 포함하며, 여기에서 n은 1보다 큰 정수이며, 이때 각각의 단일 화소열이 각각의 관찰 창 내의 각각의 시차 요소를 통해 관찰 가능하며, 화소는 각각의 컬러 화상 요소를 표시하기 위한 복합 색상 그룹으로서 배열되며, 각각의 그룹은 동일한 열 내에 서로에 인접하게 배치되는 x개의 상이한 색상의 z개의 화소를 포함하며, 여기에서 x는 2보다 큰 정수이며, z는 x 이상인 정수이며, 각각의 영상을 위한 각각의 색상의 화소는 수평으로 실질적으로 균등하게 이격되도록 그리고 수직으로 실질적으로 균등하게 이격되도록 배치되는, 다시점 디스플레이이며, 각각의 그룹의 화소의 색상의 열 방향으로의 배열은 동일한 행 내의 각각의 인접한 그룹의 화소의 색상의 열 방향으로의 배열과 상이한 것을 특징으로 하는 디스플레이가 제공된다.
각각의 색상의 화소들은 변조기 상에서 수평으로 실질적으로 균등하게 이격되도록 그리고 수직으로 실질적으로 균등하게 이격되도록 배치될 수 있다.
화소들은 각각의 행이 0보다 많고 z보다 적은 화소의 개수만큼 각각의 인접한 행에 대해 행 방향으로 오프셋된 상태에서 x개의 상이한 색상으로 되어 있는 z개의 화소의 반복하는 세트로서 행 방향으로 배열될 수 있다. 인접한 행들 사이의 오프셋은 동일한 크기를 가질 수 있다. 인접한 행들 사이의 오프셋은 동일한 방향을 가질 수 있다.
상이한 색상의 개수 x는 3일 수 있다. 3개의 색상은 원색일 수 있다. 원색은 적색, 녹색 및 청색일 수 있다.
각각의 그룹 내의 화소의 개수 z는 x와 동일할 수 있다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 복수개의 시차 요소를 포함하는 시차 광학부와; n개의 영상을 관찰하기 위한 n개의 1차 시점-보정 관찰 창을 생성하기 위해 시차 광학부와 협력하는 행과 열로서 배열되는 복수개의 화소를 포함하는 공간 광 변 조기를 포함하며, 여기에서 n은 1보다 큰 정수이며, 이때 각각의 행 내의 w개의 화소가 각각의 관찰 창 내의 각각의 시차 요소를 통해 관찰 가능하며, 여기에서 w는 1보다 큰 정수인, 다시점 디스플레이이며, 행은 그룹으로서 배열되며, 시차 요소는 행으로서 배열되며, 각각의 시차 요소는 각각의 화소 행 그룹과 정렬되며, 화소는 시차 요소의 각각의 행의 각각의 시차 요소를 통해 각각의 관찰 창 내에서 관찰 가능한 화소 색상의 시퀀스가 시차 요소의 그 또는 각각의 인접한 행 내의 그 또는 각각의 가장 근접한 시차 요소를 통해 관찰 가능한 화소 색상의 시퀀스와 상이하도록 배열되는 상이한 색상의 화소 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이가 제공된다.
시차 요소는 행 방향으로 정렬될 수 있다. 시차 요소는 열 방향으로 연속일 수 있다. 화소는 행 방향으로 반복하는 색상 시퀀스로서 배열되며, 그룹의 각각의 인접한 쌍의 화소의 행은 적어도 1개의 화소 피치와 같게 그리고 반복하는 색상 시퀀스의 최소 반복 피치보다 적게 행 방향으로 서로에 대해 오프셋될 수 있다.
각각의 색상의 화소들은 열로서 배열될 수 있다. 행의 각각의 인접한 쌍의 시차 요소들은 행 방향으로 서로에 대해 오프셋될 수 있다.
오프셋은 동일한 크기로 되어 있을 수 있다.
오프셋은 동일한 방향으로 되어 있을 수 있다.
화소 행 그룹들 또는 시차 요소의 행들은 세트들의 오프셋이 동일한 방향으로 되어 있는 상태로 그리고 세트의 인접한 쌍의 오프셋이 반대 방향으로 되어 있는 상태로 된 세트로서 배열될 수 있다.
각각의 행 그룹은 단일의 행을 포함할 수 있다.
각각의 행 그룹은 복수개의 행을 포함할 수 있다. 각각의 행 그룹은 n개의 행을 포함할 수 있으며, 디스플레이는 세로 배향과 가로 배향 사이에서 회전 가능할 수 있으며, 시차 요소들은 2 차원 시차를 제공하도록 배열될 수 있다. 오프셋은 시점 보정을 제공하기 위해 열의 피치의 2배와는 상이할 수 있다. 각각의 행의 화소들은 열들의 피치만큼 서로로부터 분리되는 n.w 화소의 그룹으로서 배열될 수 있다.
개수 w는 2와 동일할 수 있으며, 화소 색상의 상이한 시퀀스들은 상이한 조합을 포함할 수 있다.
개수 w는 3과 동일할 수 있으며, 화소 색상의 상이한 시퀀스들은 상이한 순열을 포함할 수 있다.
시차 광학부는 시차 배리어일 수 있다.
공간 광 변조기는 광-감쇠 변조기일 수 있다. 변조기는 투과성일 수 있다. 변조기는 액정 소자일 수 있다.
창의 개수 n은 2와 동일할 수 있다.
화소 세트들은 3개의 색상으로 되어 있을 수 있다. 3개의 색상은 원색일 수 있다. 원색은 적색, 녹색 및 청색일 수 있다.
이와 같이, 개선된 다시점 디스플레이를 제공하는 것이 가능하다. 이러한 디스플레이의 실시예 및 예는 다음의 장점들 중 1개 이상의 조합을 성취할 수 있 다:
개선된 화질;
다시점 모드에서의 감소된 색상 오차;
단시점 모드에서 사용될 때의 감소된 색상 오차;
관찰자 위치에 의존하는 색상 오차의 감소.
n이 1보다 큰 Pn 디스플레이는 공간 광 변조기의 화소 평면과 시차 요소를 포함하는 평면 사이의 공간이 P1 디스플레이에 대한 것보다 크게 형성될 수 있다는 장점을 제공한다. 이와 같이, 평면들 사이의 임의의 기판이 큰 두께로 될 수 있으며, 이것은 예컨대 비교적 얇은 유리를 취급하는 데 있어서 제조 문제를 감소시킨다. 추가로, 얇은 유리 등의 얇은 기판의 사용을 요구하지 않고 시차 배리어 등의 시차 광학부가 활성 방식으로 되게 하는 것을 가능하게 하거나 더 용이하게 한다. 그러므로, 다시점 및 단시점 모드들 사이에서 스위칭 가능한 디스플레이를 제공하는 것이 더 용이하다. 예컨대, 효과적으로 시차 배리어를 불능화하고 넓은 관찰 영역 전체를 통해 단일 화상 또는 영상의 통상의 관찰을 가능케 하도록 실질적으로 균일한 투과 모드로 스위칭될 수 있는 액정 소자에 의해 시차 배리어가 실시될 수 있다.
동일한 도면 부호는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부품을 나타낸다.
이후에서 설명되는 다시점 디스플레이는 모두 2개 또는 이중 영상 방식이지만, 2개보다 많은 영상을 제공하는 디스플레이가 또한 제공될 수 있다. 디스플레 이는 자동 입체 3D 화상 디스플레이 등의 임의의 적절한 적용 분야를 위해 사용될 수 있고, 서로에 대해 독립적이고 무관할 수 있는 1명보다 많은 화상의 관찰자에게 표시할 수 있다. 모든 디스플레이는 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue) 화소로 구성되고, RGB 화소의 3중 세트가 복합 색상 또는 "백색(white)" 그룹을 형성하는 컬러 디스플레이이다. 그러나, RGGB 화소 또는 RGYB 화소를 포함하는 복합 그룹 등의 다른 배열이 가능하며, 여기에서 Y 화소는 백색이다. 디스플레이는 공간 광 변조기로서의 평판 액정 소자 그리고 시차 광학부로서의 시차 배리어를 포함한다. 그러나, 다른 방식의 공간 광 변조기(발광 방식을 포함함) 및 다른 방식의 시차 광학부가 사용될 수 있다.
도9에 도시된 P2 디스플레이는 LCD(20) 및 시차 배리어(25)를 포함하고, 관련된 컬러 필터 스트라이프를 갖는 2개의 화소 열이 시차 배리어(25)의 각각의 슬릿을 통해 각각의 관찰 영역 내에서 관찰 가능하다. 이 디스플레이는, 화소 열 방향으로 수직으로 연장하고 각각이 단일의 화소 열과 관련되는 적색, 녹색 및 청색 필터 스트라이프의 수평방향 순서 또는 시퀀스 면에서 공지된 방식의 디스플레이와 상이하다. 특히, 필터 시퀀스(도9에서 좌측으로부터 우측으로)는 RGBGBRBRG 필터 스트라이프의 반복 시퀀스를 포함한다.
이러한 배열은 다시점 화상 디스플레이 내에서의 바람직하지 못한 색상 오차를 감소시킨다. 그러나, 이러한 디스플레이가 시차 배리어(25)가 불능화 또는 제거된 상태에서의 2D 또는 단시점 모드에서 사용되면, 9개 화소의 열의 주기를 갖는 바람직하지 못한 색상 스트라이프가 발생될 수 있다. 예컨대, 이러한 모드에서, 비교적 높은 밀도의 청색 화소를 갖는 영역이 도면 부호 "40"으로 도시되어 있다.
도10은 공지된 디스플레이와는 수평 또는 행 방향으로의 화소 색상 시퀀스가 상이한 P3 디스플레이를 도시하고 있다. 이러한 디스플레이에서, 화소 색상은 RGBRGBGBRGBRBRGBRG의 반복 시퀀스로서 배열된다. 이러한 배열은 관찰자가 디스플레이 전방에서 측방으로 이동할 때 상이한 열에서 상이한 색상 변이를 초래하며, 그 결과 충분히 큰 관찰 거리에서 전술된 바와 같은 관찰자 이동에 따른 색상 변이 오차가 감소되어 인지 불가능할 수 있다. 그러나, 다시, 시차 배리어(25)가 제거 또는 불능화된 상태에서의 단시점 모드에서 사용될 때에는, 색상 스트라이프 오차가 관찰 가능하다(높은 청색 밀도의 영역이 도면 부호 "40"으로 도시됨).
도11은 화소가 단일 색상의 열로서 배열되지 않은 대체예의 P2 및 P3 디스플레이를 도시하고 있다. 각각의 이들 디스플레이에서, 각각의 행은 RGB 화소의 반복 시퀀스를 포함한다. 그러나, 인접한 행들에 있어서의 패턴은 각각의 색상의 화소가 LCD(20) 상에서 대각선 방향으로 정렬되도록 1개의 화소만큼 행 방향으로 엇갈리거나 오프셋된다. P2 디스플레이에서, 색상은 바람직하지 못한 색상 오차가 다시점 및 단시점 모드에서 실질적으로 방지되도록 배리어 슬릿을 통해 수직으로 "평균화(average)"된다. 마찬가지로, P3 디스플레이에서, 상이한 행들에서는 상이한 색상 변이가 일어나며, 그 결과 바람직하지 못한 색상 변이 오차가 실질적으로 방지된다.
도12는 행들이 한 방향으로 3행씩 그리고 반대 방향으로 3행씩 엇갈리거나 오프셋된다는 점에서 도11에 도시된 디스플레이와 상이한 P2 또는 P3 디스플레이를 위한 대체예의 화소 색상 패턴을 도시하고 있다. 각 열방향으로의 색상 그룹에서 가장 높은 빈도의 색상을 주요색(dominant color), 그 이외의 색상을 비주요색(non-dominant color)이라 할 때, 도12는 각 열방향 색상 그룹의 주요색 화소가 인접한 열방향 색상 그룹의 주요색 화소와 동일하지 않은 배열을 도시한다. 이러한 배열은 예컨대 단시점 모드에서 도11에서의 대각선 방향 색상 스트라이프 형성에 의해 유발되는 임의의 바람직하지 못한 효과를 제거하거나 감소시키는 데 사용될 수 있다.
인접한 행들은 3개의 상이한 색상의 화소를 갖는 LCD의 경우에 1개 또는 2개의 화소 피치만큼 오프셋될 수 있다. 대체예로서, 화소 색상의 순서는 각각의 행 내에서 변화될 수 있다.
도13은 공지된 방식의 P1 디스플레이를 도면 부호 "41"로, 그리고 본 발명의 실시예를 구성하는 P1 디스플레이를 도면 부호 "42"로 도시하고 있다. 도면 부호 "42"의 P1 디스플레이는 각각의 관찰 창 내에서 관찰 가능한 각각의 색상의 화소가 수직 및 수평으로 실질적으로 균등하게 이격되도록 도11에 도시된 디스플레이와 동일한 컬러 화소 패턴을 사용하지만, 수직 및 수평 피치는 서로 상이할 수 있다.
예컨대, P2 및 P3 디스플레이가 자동 입체 3D 디스플레이로서 사용될 때, 시차 배리어 구조와 관련된 컬러 화소 패터닝 때문에 양안 시차(binocular disparity)가 상이한 색상의 화소들 사이에서 발생하는 것이 가능하다. 이것은 예측하지 못한 입체 특징을 가져올 수 있다. 예컨대, 관찰자로부터 동일한 거리에서 보이도록 의도되는 적색 평면 및 녹색 평면이 깊이 면에서 분리된 것처럼 보일 수 있다.
도14 내지 도16은 개별 색상들 사이의 양안 시차의 변동을 감소시키기 위해 사용될 수 있는 컬러 화소 패턴을 도시하고 있다. 도14 및 도15는 P2 방식의 디스플레이와 함께 사용하는 패턴을 도시하고 있다. 이와 같이, 도14는 색상이 RGRGBRBRGBGB의 수평방향 반복 시퀀스를 갖는 수직 스트라이프로서 배열되는 패턴을 도시하고 있다.
도15는 동일한 반복 색상 시퀀스를 기초로 하지만 인접한 행들이 4개의 화소 열 폭만큼 오프셋되는 패턴을 도시하고 있다. 도16에 도시된 패턴은 도9에 도시된 패턴과 동일하다.
전술된 실시예에서, 각각의 시차 배리어(25)는 균등하게 이격된 연속 수직 슬릿을 포함한다. 도11, 도12 및 도15에 도시된 실시예에서, 인접한 화소 색상 행들은 행 방향으로 서로로부터 오프셋되어 있다. 연속 수직 슬릿은 각각의 행에 대한 개별 슬릿과 동등하고, 각각의 행에 대한 개별 슬릿으로서 고려될 수 있으며, 이러한 슬릿은 열 방향으로 연속 수직 슬릿을 형성하기 위해 행 방향으로 서로와 정렬된다. 그러나, 각각의 화소 열이 동일한 색상으로 되어 있는 컬러 화소 패턴과 협력하는 오프셋된 슬릿 행들을 가짐으로써 유사한 성능이 달성될 수 있다.
도17은 컬러 필터 스트라이프가 RGB 스트라이프의 반복 시퀀스로서 배열되는 배열의 예를 도시하고 있다. 각각의 화소 행은 인접한 행의 슬릿들이 대략 화소 열 피치만큼 오프셋된 상태에서 슬릿 행과 협력한다(시점 보상을 고려함). 이러한 배열은 P2 방식의 디스플레이에서 사용될 수 있고, 도11에 도시된 P2 디스플레이와 효과 면에서 동등하다.
도18은 시차 배리어의 인접한 슬릿 행들 사이의 오프셋이 화소 열 피치의 대략 2배와 동일한 P2 디스플레이를 도시하고 있다(시점 보상을 고려함).
도19는 슬릿의 인접한 행이 대략 1개의 화소 열 피치만큼 서로에 대해 오프 셋되는 P3 디스플레이를 도시하고 있다(시점 보상을 고려함).
도17 내지 도19에 도시된 방식의 디스플레이는 누화를 피하기 위해 관찰자의 제한된 수직 이동 자유도를 갖는다. 특히, 관찰자가 의도된 수평 관찰 평면의 위 또는 아래로부터 디스플레이를 관찰하면, 부적절한 화소가 시차 배리어 슬릿을 통해 관찰 가능해진다. 이러한 효과는 주어진 디스플레이 조명에 대해 감소된 밝기의 비용으로 더 큰 수직 관찰 자유도를 제공하기 위해 개별 슬릿의 높이(도19에서 X에 의해 표시됨)를 감소시킴으로써 감소될 수 있다.
도20 및 도21은 수용 불가능할 수 있는 임의의 대각선 방향 "밴딩(banding)"을 감소시키거나 제거하기 위해 각각 도19 및 도17에 도시된 P3 및 P2 디스플레이의 변형예를 도시하고 있다. 이들 각각의 디스플레이에서, 시차 배리어 슬릿 행들은 한 방향으로 3행씩 그리고 반대 방향으로 3행씩 오프셋되어 있다.
도22는 세로 관찰 모드(portrait viewing mode) 또는 가로 관찰 모드(landscape viewing mode)에서 사용될 수 있거나, 이들 모드 사이에서 스위칭될 수 있는 P3 디스플레이를 도시하고 있다. LCD(20)는 예컨대 도7에 도시된 바와 같은 반복하는 그룹의 RGB 스트라이프를 갖는 수직 스트라이프형 컬러 필터를 포함한다. 개별 컬러 화소는 디스플레이가 세로 모드로 배향된 상태에서 행들의 피치 p2가 열들의 피치 p1의 대략 3배가 되도록 정사각형 복합 컬러 그룹으로서 배열된다.
시차 배리어는 정사각형 형상의 도면 부호 "50" 등의 개구의 패턴을 포함한다. 세로 모드에서, 개구(50)는 시점 보정을 제공하기 위해 6p1과는 상이한 피치를 갖는 행으로서 배열된다. 인접한 행들은 대략 열 피치 p1만큼 서로에 대해 오 프셋되며, 개구(50)의 각각의 행은 2개의 화소 행과 협력한다.
도22에서, 상이한 색상의 화소들은 상이한 음영 처리에 의해 표시되어 있으며, 좌측 및 우측 화상 화소를 표시하는 화소들은 각각 L 및 R에 의해 표시되어 있다.
세로 모드에서, 도22의 디스플레이는 도19에 도시된 디스플레이와 동일한 방식으로 전술된 색상 변이를 극복한다.
가로 모드에서, 디스플레이는 배리어 개구(50)가 2p2의 피치를 갖는 열로서 배열되도록 90˚에 걸쳐 효과적으로 회전된다. 이러한 관찰 모드에서, 관찰자(30)의 우측 및 좌측 눈은 임의의 바람직하지 못한 색상 변이 오차 없이 넓은 측방 관찰 범위 전체에 걸쳐 상이한 색상의 화소의 동일한 영역을 볼 수 있다.
좌측 및 우측 화상으로의 LCD 화소의 할당은 세로 모드와 가로 모드 사이에서 변한다. 디스플레이가 이들 모드 사이에서 스위칭 가능한 방식으로 되어 있을 때, 디스플레이 제어기는 디스플레이 배향이 변화될 때 좌측 및 우측 영상에 정확하게 화소를 할당하도록 배열될 수 있다. 이것은 자동으로 또는 수동으로 작동될 수 있다.
디스플레이가 세로 및 가로 모드들 사이에서 스위칭 가능할 것이 요구되지 않으면, 디스플레이 제어기는 디스플레이의 동작의 모드를 위한 화소 할당을 제공하도록 미리 설정될 수 있다.
도23은 세로 모드와 가로 모드 사이에서 스위칭될 수 있는 또다른 P3 디스플레이의 세로 모드만을 도시하고 있다. 도23에 도시된 이중 시점 디스플레이에 대 해, 화소 행들은 그 흑색 상태로 스위칭되는 도면 부호 "51" 등의 화소만큼 서로로부터 분리되는 6개의 그룹으로 배열된다. 대체예에서, 이러한 화소(51)는 영상들 중 하나에 대한 데이터를 표시하는 데 사용될 수 있거나 관찰자 자유도를 증가시키기 위해 양쪽 모두의 영상에 적절한 그레이 레벨을 보여주도록 제어될 수 있다. 개구의 행들은 시점 보정을 제공하기 위해 열 피치의 2배와는 상이한 양만큼 행 방향으로 엇갈려 있다. 마찬가지로, 흑색으로 스위칭되는 화소(51)는 열 피치의 2배만큼 인접한 행 내에서 엇갈려 있다. 각각의 행 내의 6개의 화소의 그룹을 분리하는 "여분(redundant)" 화소(51)의 존재는 디스플레이를 행 방향으로 횡단하여 적색, 녹색 및 청색의 순으로 순환하는 3개의 화소 세트의 중앙에서 각각의 개구(50)를 통해 각각의 1차 관찰 영역으로부터 관찰 가능한 색상을 형성한다. 행들의 인접한 쌍들 사이에서의 여분 또는 흑색 화소의 엇갈림은 색상이 4개의 행을 횡단하여 균형화된 색상을 형성하고, 관찰자에게 잘 보이지 않는 비교적 작은 색상 간격을 제공한다.
2D 또는 단시점 모드 동작을 제공하기 위해, 모든 실시예에서의 시차 배리어는 제거 또는 불능화될 수 있다. 예컨대, 시차 배리어는 배리어 구조가 제공된 상태에서의 다시점 모드와 배리어 구조가 불능화된 상태에서의 단시점 모드 사이에서 스위칭 가능하도록 적절한 전극-패터닝부를 갖는 스위칭 가능한 액정 셀을 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 예를 통해 추가로 설명될 것이다.
도1은 공지된 다시점 디스플레이의 개략 수평 단면도이다.
도2 및 도3은 관찰 영역의 발생 그리고 시점 보정의 효과를 도시하는 개략 평면도이다.
도4는 또 다른 공지된 다시점 디스플레이의 개략 수평 단면도이다.
도5는 상이한 방식의 다시점 디스플레이를 도시하는 개략 평면도이다.
도6은 공지된 방식의 P2 디스플레이에 의해 생성되는 바람직하지 못한 색상 오차를 도시하고 있다.
도7 및 도8은 공지된 방식의 P3 디스플레이에서의 바람직하지 못한 시각적 오차의 발생을 도시하고 있다.
도9는 본 발명의 실시예를 구성하는 다시점 P2 디스플레이를 도시하는 개략도이다.
도10은 본 발명의 실시예를 구성하는 다시점 P3 디스플레이를 도시하는 개략도이다.
도11은 본 발명의 실시예를 구성하는 P2 및 P3 디스플레이를 도시하는 개략도이다.
도12는 본 발명의 실시예에서 사용하는 또 다른 화소 배열을 도시하고 있다.
도13은 공지된 P1 방식의 디스플레이 그리고 본 발명의 실시예를 구성하는 P1 방식의 디스플레이를 도시하는 개략도이다.
도14 내지 도16은 본 발명의 실시예를 구성하는 디스플레이를 위한 추가의 화소 배열을 도시하고 있다.
도17 및 도18은 본 발명의 실시예를 구성하는 엇갈린 배리어 슬릿 배열을 갖는 P2 방식의 디스플레이를 도시하고 있다.
도19는 본 발명의 실시예를 구성하는 엇갈린 배리어 슬릿 배열을 갖는 P3 방식의 디스플레이를 도시하고 있다.
도20은 지그-재그 배리어 슬릿 배열을 갖는 도19에 도시된 방식의 디스플레이를 도시하고 있다.
도21은 지그-재그 배리어 슬릿 배열을 갖는 도17에 도시된 방식의 디스플레이를 도시하고 있다.
도22는 가로 및 세로 관찰 모드를 갖고 본 발명의 실시예를 구성하는 P3 방식의 디스플레이를 도시하고 있다.
도23은 가로 및 세로 관찰 모드를 갖고 본 발명의 실시예를 구성하는 또 다른 P3 방식의 디스플레이를 도시하고 있다.

Claims (9)

  1. 복수개의 시차 요소를 포함하는 시차 광학부(25)와; n개의 영상을 관찰하기 위한 n개의 1차 시점-보정 관찰 창을 생성하기 위해 시차 광학부(25)와 협력하는 행과 열로서 배열되는 복수개의 화소를 포함하는 공간 광 변조기(20)를 포함하며, 여기에서 n은 1보다 큰 정수이며, 이때 각각의 단일 화소 열이 각각의 관찰 창 내의 각각의 시차 요소를 통해 관찰 가능하며, 화소는 각각의 컬러 화상 요소를 표시하기 위한 복합 색상 그룹으로서 배열되며, 각각의 색상 그룹은 동일한 열 내에 서로에 인접하게 배치되는 x개의 상이한 색상으로 되어 있는 z개의 화소를 포함하며, 여기에서 x는 2보다 큰 정수이며, z는 x 이상인 정수이며,
    각각의 색상 그룹의 화소의 색상의 열 방향으로의 순서는 동일한 행 내의 각각의 인접한 색상 그룹의 화소의 색상의 열 방향으로의 순서와 상이하며,
    각 색상 그룹은 주요색의 화소를 포함하고, 각 색상 그룹에서 그 이외의 화소는 비주요색이며, 주요색의 화소는 비주요색과 비교할 때 색상 그룹 내에서 더 높은 빈도를 갖고, 주요색의 화소는 균등하게 산재되고 이들 사이에 하나 이상의 비주요색의 화소가 배치되며,
    각 색상 그룹의 주요색의 화소는 인접한 색상 그룹의 주요색의 화소와 동일하지 않는 것을 특징으로 하는 다시점 디스플레이.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 화소들은 각각의 행이 0보다 많고 z보다 적은 화소의 개수만큼 각각의 인접한 행에 대해 행 방향으로 오프셋된 상태에서 x개의 상이한 색상으로 되어 있는 z개의 화소의 반복하는 세트로서 행 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 다시점 디스플레이.
  4. 제3항에 있어서, 인접한 행들 사이의 오프셋은 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 다시점 디스플레이.
  5. 제3항에 있어서, 인접한 행들 사이의 오프셋은 동일한 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 다시점 디스플레이.
  6. 제1항에 있어서, 상이한 색상의 개수 x는 3인 것을 특징으로 하는 다시점 디스플레이.
  7. 제6항에 있어서, 3개의 색상은 원색인 것을 특징으로 하는 다시점 디스플레이.
  8. 제7항에 있어서, 원색은 적색, 녹색 및 청색인 것을 특징으로 하는 다시점 디스플레이.
  9. 제1항에 있어서, 각각의 그룹 내의 화소의 개수 z는 x와 동일한 것을 특징으로 하는 다시점 디스플레이.
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