KR101112059B1 - 디스플레이 장치, 디스플레이 방법 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체 - Google Patents

디스플레이 장치, 디스플레이 방법 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체 Download PDF

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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

시야각(viewing angle)에 따라 상이한 시야(views)가 디스플레이되도록 3차원 화상을 디스플레이하는 디스플레이 장치는, 상기 화상을 디스플레이하는 복수의 개별적으로 어드레싱 가능한 화소를 구비하는 디스플레이 패널을 포함한다. 이러한 화소는 그룹 내의 상이한 화소가 상기 화상의 상이한 시야에 대응하도록 그룹화된다. 디스플레이 드라이버는 수신된 화상 데이터에 따라서 화상을 생성하도록 각 화소의 광학 특성을 제어한다. 디스플레이 패널 내의 각 화소에 인가된 구동 신호는, 화상 내의 각 포인트에서 시야 방향(viewing direction)에 무관한 세기를 생성하기 위해서 그룹 내의 각 화소의 광 투과도를 변경하는 세기 보정값을 이용하여 조정된다.

Description

디스플레이 장치, 디스플레이 방법 및 컴퓨터 판독가능 저장 매체{OPTIMISING BRIGHTNESS CONTROL IN A 3D IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 3차원 또는 입체적 화상(stereoscopic images)을 디스플레이하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
3차원적 화상의 생성은 일반적으로 디스플레이 장치가 디스플레이 장치의 사용자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 대해 서로 다른 시야(view)를 제공할 수 있도록 요구한다. 이것은 특수하게 제작된 고글(goggles)을 이용하여 사용자의 각 눈에 직접적으로 별도의 화상을 제공함으로써 달성될 수 있다. 일례에서, 디스플레이는 시간 순차적인 방식으로 교대로 왼쪽 시야 및 오른쪽 시야를 제공하고, 이 시야들은 동기화된 뷰잉 고글에 의해 시청자의 대응하는 눈에 수용된다.
미국 특허 제 6,172,807 호에 개시된 것과 같은 다른 예에서, 왼쪽 눈과 오른쪽 눈의 시야의 시간 순차적 동기화(time sequential synchronisation)는 시차(parallax)를 이용하여 디스플레이의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈의 시야를 교대로 차단 하는 LCD 패널 형태의 공간 변조 소자(spatial modulation element)에 의해 제공된다. 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈 시야를 정확하게 차단하기 위해서, 상기 미국 특허 제 6,172,807 호에서는 디스플레이 장치에 대한 관찰자의 위치를 지속적으로 트래킹해야 한다.
이와는 대조적으로, 본 발명은 사용자 위치의 트래킹을 필요로 하지 않으면서 단일 디스플레이 패널에 대해 시야각에 따라 화상의 서로 다른 시야를 관찰할 수 있는 종류의 디스플레이 장치에 관한 것이다. 이하에서, 이것은 일반적으로 3D 디스플레이 장치로 지칭될 것이다.
이러한 3D 디스플레이 장치 중 알려진 종류 중의 하나로는 액정 디스플레이가 존재하는데, 여기에서 시차 장벽(parallax barrier) 방법이 구현된다. 이러한 시스템은 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 시차 장벽 타입의 디스플레이 장치(100)는 복수의 불연속 광원을 제공하는 백 패널(back panel)(11)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 백 패널(11)은 그 표면에 걸쳐 분포된 복수의 슬릿(14a～14d)을 구비하는 불투명 마스크 또는 장벽층(13)으로 피복된 면적 광원(areal light source)(12)(축광 패널(photoluminescent panel) 등)을 이용하여 형성될 수 있다. 그러면 각각의 슬릿(14)은 선 광원(line source of light)으로서 기능한다.
액정 디스플레이 패널(LCD)(15)은 그 제각기의 광 투과 특성을 변동하기 위해 공지된 기법에 따라서 전기적 신호에 의해 별도로 어드레싱 가능한 복수의 화소(예를 들면, 도 1의 참조 부호(1) 내지 참조 부호(10) 등)를 포함한다. 백 패 널(11)은 각각의 선 광원(14)이 화소의 그룹(16)에 대응하도록 LCD 패널(15)에 대해 가깝게 위치된다. 예를 들면, 그룹(161)으로 도시된 화소(1～5)는 슬릿(14a)에 대응하고, 그룹(162)으로 도시된 화소(6～10)는 슬릿(14b)에 대응하는 것과 같다.
화소 그룹(16)의 각 화소가 화상의 복수의 가능 시야(V-2, V-1, V0, V1, V2) 중 하나의 시야(V)에 대응하게 하여, 각각의 선 광원(14a)이 해당 시야에 대응하는 화소(1～5) 중 하나를 통해서 관찰될 수 있게 한다. 각각의 그룹(16) 내의 화소의 개수는 존재하는 화상의 시야의 개수를 결정하고, 도시된 구성에서는 5개이다. 시야의 개수가 많아질수록, 3D 효과가 더욱 실제적으로 되고, 더 기울어진 시야각이 제공된다.
본 명세서에 걸쳐서, 디스플레이 패널 내의 모든 화소에 의해 생성된 전체 화상으로서 디스플레이되는 '화상'을 참조하고, 이 화상은 특정 시야각에 의해 결정된 복수의 '시야'로 이루어진다.
종래 기술의 장치에서는 문제점이 존재한다. 관찰자에 의해 인식된 임의의 주어진 불연속 광원(14)의 밝기는 광선에 수직한 방향에서 광원과 관찰자 사이에 놓인 화소의 크기의 함수일 것이다. 다시 말해서, 도 1의 화소(3)를 통해 관찰된 광원(14a)의 시야 각도 크기는 화소(5)를 통해 관찰된 광원(14a)의 시야 각도 크기보다 더 크다.
그러므로, 관찰된 광원의 인식된 세기는 시야각의 함수일 것이다. 이는 더욱 기울어진 각도로 관찰할 때 더 흐릿한 화상을 초래하게 되고, 그에 따라 화상의 서로 다른 시야를 관찰할 때 바람직하지 않은 세기 아티팩트를 초래한다.
본 발명의 목적은 시야각에 따라서 화상의 서로 다른 시야가 디스플레이되는 3차원 화상을 디스플레이하는 디스플레이 장치 내에서 바람직하지 않은 세기 아티팩트를 극복하거나 완화하는 것이다.
일측면에 따르면, 본 발명은 시야각(viewing angle)에 따라 서로 다른 시야(views)가 디스플레이되도록 3차원 화상을 디스플레이하는 디스플레이 장치를 제공하는데, 이러한 디스플레이 장치는 상기 화상을 디스플레이하는 복수의 별도로 어드레싱 가능한 화소?상기 화소는 그룹 내의 서로 다른 화소가 상기 화상의 서로 다른 시야에 대응하도록 그룹화되고, 그룹 내의 각 화소는 각각의 불연속 광원에 대응하여 위치됨?를 구비하는 디스플레이 패널과, 수신된 화상 데이터에 따라서 화상을 생성하도록 각 화소의 광학 특성을 제어하는 디스플레이 드라이버와, 그룹 내의 화소의 상기 광학 특성을 제어하여 상기 화소를 통한 각각의 광원의 시야 각도 크기를 보정하는 세기 보정 장치를 포함한다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 시야각에 따라 화상의 서로 다른 시야가 디스플레이되도록 디스플레이 장치 상에 3차원 화상을 디스플레이하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 화상 데이터를 처리하여 디스플레이 패널 내에서, 각각의 화소가 각각의 불연속 광원에 대응하여 위치되는 그룹 내의 서로 다른 화소가 상기 화상의 서로 다른 시야에 대응하도록 그룹화된 복수의 별개의 어드레스 가능 화소 중 각각의 화소에 대하여 화소 세기 데이터값?상기 화소 데이터값은 각 화소의 광학 특성을 제어하여 화상을 생성함?을 형성하는 단계와, 각각의 그룹 내의 적어도 몇 개의 화소 데이터값에 대해 세기 보정값을 적용하여 상기 화소를 통과하는 각 광원의 시야 각도 크기를 보정하는 단계와, 상기 보정된 화소 데이터값을 이용하여 상기 화상을 생성하도록 상기 디스플레이 패널의 화소를 구동하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 오로지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 3차원 화상을 디스플레이하기 위해 시차 장벽 방법을 이용하는 LCD 장치의 기존 설계에 대한 개략적인 단면도.
도 2는 시차 장벽 LCD 장치의 형상을 나타내는 데 있어서 유용한 개략적인 단면도.
도 3은 광원을 관찰할 수 있게 하는 화소의 좌측 및 우측 에지(edges)에 의해 결정된 광원의 각각의 시야의 각도 폭을 도시하는 개략도.
도 4는 화상의 서로 다른 시야를 제공하는 화소 그룹의 화소의 개수의 함수로서 정규화된 밝기를 나타내는 그래프.
도 5는 화상의 서로 다른 시야를 제공하는 화소 그룹의 각 화소에 적용된 밝기 보정 계수를 나타내는 그래프.
도 6은 시야 개수의 함수로서 시야 폭 및 각도 위치를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 블 록도.
도 8은 렌티클 어레이를 이용하는 본 발명의 일실시예를 도시하는 도면.
도 9는 디스플레이 장치에서 이용하기에 적합한 광원의 다른 형태를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 디스플레이 최적화 원리를 이용하는 데 있어서 유용한 통상적인 액정 디스플레이 패널의 시야각 특성을 도시하는 그래프.
도 1을 참조하면, 시차 장벽 타입의 3차원 화상 디스플레이 장치의 기본 기능이 먼저 도시되어 있다. 유사한 구조의 디스플레이 패널(15) 및 백 패널(11) 조명 광원은 본 발명의 바람직한 실시예에서 이용될 수 있다. 그러나, 이하에서 명백해지는 바와 같이 다른 구성도 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일반적으로, 본 발명은 복수의 별개의 어드레스 가능 화소(1...10)를 구비하는 디스플레이 패널(15)을 이용하는데, 여기에서 화소는 제각기 그룹(161 및 162) 내에 속하는 서로 다른 화소(1...5 또는 6...10)가 화상의 서로 다른 시야에 대응하도록 그룹화되어 있다. 디스플레이 패널(15)은 각 화소의 광학 특성이 전기적 제어 신호에 따라 변경되어 화상을 생성할 수 있는 임의의 적절한 전자-광학 장치일 수 있다. 바람직하게는, 디스플레이 패널은 액정 디스플레이이다.
복수의 불연속 광원(14a...14d)을 구비하여 각각의 화소 그룹(16)이 제각기 의 광원으로부터 광을 수신하도록 위치되는 조명 광원을 제공하는 것이 바람직하다. 이것은 도 1의 면적 광원(12) 및 마스크(13) 구성을 이용하여 이루어질 수 있지만, 화소의 라인, 개별 화소 또는 화소 블록으로서 광원(14)을 제공하는 픽셀레이트 광원(pixellated light source)에 의해서도 제공될 수 있다.
또한, 복수의 불연속 광원은 일련의 높은 세기의 광 스팟(spots)을 제공하는 백라이트(backlight) 및 렌즈 어레이(예를 들면 렌티클 시트 어레이(lenticular sheet array) 등)를 이용하여 제공된 가상 광원일 수 있다. 이러한 구성은 도 9에 도시되어 있다. 디스플레이 장치(80)는 LCD 패널(75), 면적 광원(72) 및 렌즈 어레이(71)를 포함한다. 렌즈 어레이는 면적 광원(72)으로부터의 광을 LCD 패널의 면 바로 옆의 외부에 존재하는 복수의 불연속 초점(focal points)(73)에 포커싱(focuses)하여, 도 1과 관련하여 설명된 바와 같이 그 각각이 LCD 패널 내의 복수의 화소에 광을 공급하게 한다.
디스플레이 패널(15) 내의 화소 그룹의 일부분이 도 2에 도시되어 있다. 폭(w)을 갖는 광원(14)은 디스플레이 패널의 면에 수직한 방향에 대해 각각의 시야각(φ0, φ1, ...φ7)에서 화소(0...7)의 그룹과 대응하고 이 화소를 통해 관찰될 수 있다. 여기에는 화소 그룹(16)의 절반만이 도시되어 있고, 화소 그룹(16)을 완성하기 위해 화소(0)의 왼쪽에 7개의 추가적인 화소가 존재하는 것을 이해할 것이다.
각각의 화소는 폭(p0, p1, ...p7)을 구비한다. 바람직하게는, 폭(p0...p7)은 동일하지만, 그것을 통과하는 광의 입사각을 어느 정도 보정하기 위해서 변경될 수 있다. 백 패널 조명 광원(14)과 디스플레이 패널(15) 사이의 거리는 h로 도시되어 있다. 바람직한 디스플레이 장치에서, h=2.3mm, p0=200마이크론, 및 w=50마이크론이지만, 이러한 값은 크게 변동될 수 있다.
도 3은 각각의 시야(V0, V1, V2, V3, V4)의 뷰잉 콘(viewing cone)의 각도 크기(Δφ)가 n이 높아질수록 작아지는 것을 도시하는데, 여기에서 n은 광원(14) 상에 중심을 갖는 화소(0)로부터 시작하여 카운팅된 화소 개수이다(도 2 참조). 이것은 광원(14)이 등방성 발광기(isotropic emitter)라고 가정할 때, n개의 시야 각각의 밝기가 n의 값이 더 높아질수록 더 낮아진다는 것을 의미한다. 이것은 일반적으로 적어도 각도 범위가 관련 광원(14)에 따라서 화소 그룹(16)에 의해 한정되는 경우에 해당할 것이다. 그러므로 관찰자는 직각 시야(V0)에서보다 더 경사진 시야(예를 들면, V4, V3 등)에서 더 낮은 밝기를 관찰할 것이다. 이것은 디스플레이되는 화상의 서로 다른 시야를 관찰할 때 소정의 바람직하지 않은 아티팩트를 초래할 것이다.
시야(n)의 각도 위치(φn)는 φn=arctan(np0/h)에 의해 주어진다. 이것은 모든 n에 대해 pn=p0(화소 폭이 일정함)이 되어 xn=p0/2+np0이 되도록 가정한다. 이것은 대부분의 LCD 패널의 경우에 해당하지만, 적절한 변경에 의해 서로 다른 화소 크기를 갖는 패널에 있어서도 적용될 수 있다. 눈 사이 각도(inter-eye angle)(Δ φeye)에서의 제 1 시야(φ1)는 φ1=arctan(p0/h)으로 주어진다. 이웃하는 시야 사이의 각도 거리(φn+1 - φn)는 일정하지 않다. 시야 개수(n)의 함수인 Δφ 및 φn값은 도 6에서 각각 커브(31, 32)로 도시되어 있다.
Δφ에 대한 수식은 다음과 같다.
Figure 112006023272668-pct00001
Δφ값은 각각의 시야의 밝기를 결정한다. 광원(14)이 모든 (관련) 방향에서 동일한 세기로 방출하는 등방성 발광기이면, 그 밝기는 각 시야가 한정하는 각도에 따라 선형적으로 크기 조정된다. 시야(0)의 밝기가 1로 정규화되면, 각각의 시야(n)에 대한 밝기는 다음 수식에 의해 주어진다.
Figure 112006023272668-pct00002
이것은 도 4에서 h=2.3mm, p0=200마이크론, w=50마이크론에 있어서의 시야 번호 n에 대한 정규화된 밝기로 도시되어 있다. 이방성 광원(anisotropic light source)(14)의 경우에, n의 함수로서 밝기 프로파일을 결정하기 위해 그에 따른 조정이 이루어져야 한다는 것을 이해할 것이다.
바람직한 실시예에 따르면, 설정된 밝기 프로파일을 적어도 부분적으로 보정하기 위해서 LCD 패널의 화소에 대한 구동 전압 및/또는 전류를 수정하도록 제안되었다. 따라서, 그룹 내의 LCD 화소의 투과성은 화소가 생성하는 시야의 밝기를 보 정하도록 개별적으로 조정된다. 2N+1개의 시야(-N 내지 +N으로 넘버링된 시야)에 있어서, 그룹(16) 내의 각각의 화소(O...N 및 0...-N)의 광학 특성을 제어하여 시야각을 보정하는 세기 보정 장치를 제공할 수 있다.
세기 보정 장치는 화소 그룹(16)에 의해 디스플레이되는 광원(14)의 세기를 디스플레이 패널 내의 임의의 주어진 위치의 그룹 내의 다른 화소의 세기에 대해 실질적으로 정규화하는 것이 바람직하다. 그에 따라 인식된 세기는 시야각에 무관하게 된다. 세기 보정 장치는 광원(14)의 소정 범위의 이방성 특성을 고려할 수 있다.
서로 다른 디스플레이 타입(예를 들면 화소 크기, LCD 패널 두께, 광원과 디스플레이 사이의 간격 등을 고려할 때) 및 투과 대 반사형 디스플레이에 대해서는 서로 다른 세기 보정 계수가 요구될 것이다.
바람직한 일실시예에서, 세기 보정 장치는 다음 식에 따라서 전체 2N+1개의 화소(광원에 수직한 중심 화소(n=0)의 양쪽에 N개의 화소가 존재함)의 n번째 화소에 대해 밝기 보정 계수(fn)를 적용한다.
Figure 112006023272668-pct00003
도 7은 세기 보정 장치를 포함하는 디스플레이 장치(101)에 대한 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
화상 프로세서(50)는 복수의 시야(φ0...φ7) 각각에 대한 세기 화소 데이터를 포함하는 화상 정보의 스트림을 수신한다. 화상 정보는 디지털 형태로 처리되고 프레임 버퍼(51) 내에 저장되어 디스플레이 장치(53)에 렌더링될 수 있다. 프레임 버퍼(51)는 복수의 페이지(58)를 포함하고, 각각의 페이지는 각각의 시야(φ0,φ1,...φ7)에 대한 화소 데이터를 포함한다.
프레임 버퍼(51)는 프레임 저장부(51) 내에 각각 저장된 값에 따라서 적절한 구동 전압 및/또는 전류 신호를 디스플레이 패널(53)의 각 화소에 제공하는 디스플레이 드라이버(52)에 의해 액세스된다. 일반 원칙으로서, 세기 보정 장치에 의한 세기 보정값의 적용은 (i) 보정 계수를 포함하도록 프레임 저장부(51) 내에 저장된 화상 데이터를 디지털 수정하여 디스플레이 드라이버(52)에 의해 선택된 구동 파라미터가 적절히 수정될 수 있게 하거나, (ii) 프레임 저장부(51) 내에 저장된 화상 데이터를 수정하지 않고 유지하지만, 디스플레이 드라이버(52)의 출력에 대해 보정 계수를 적용하는 것에 의해 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
제 1 실시예에서, 세기 보정 장치(60)(점선 외곽선으로 도시됨)는 예를 들면 화상 프로세서(50)에 의해 액세스 가능한 룩업 테이블(look-up table)로서 제공된다. 룩업 테이블은 복수의 보정값 페이지(61, 62, 63)를 포함하고, 각각의 페이지는 화상 프로세서에 의해 수신된 화상 데이터에 적용될 시야각(φ0...φ7) 중 하나에 대응한다. 화상 프로세서(50)는 화상 데이터에 대한 적절한 보정값을 획득하고, 이러한 보정된 데이터를 프레임 저장부(51) 내에 저장한다.
이와 관련된 '보정값'이라는 표현은 '치환' 값 또는 '오프셋' 값을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 주어진 입력 화소값(xi)에 있어서, 룩업 테이블(61～63)은 xi 대신에 프레임 저장부 내에 저장될 치환값(xs)(φ의 함수임)을 제공할 수 있다. 이와 다르게, 주어진 입력 화소값(xi)에 있어서, 룩업 테이블(61～63)은 입력값과, xi 대신에 프레임 저장부 내에 저장된 결과(xi+xo)와 결합된 오프셋 값(xo)(φ의 함수임)을 제공할 수 있다.
이 실시예의 특별한 이점은 통상적인 LCD 드라이버 구성에 대해 하드웨어에서의 아주 약간의 변동(존재하는 경우에)만으로 구현될 수 있다는 것이다. 화상 프로세서(50)의 기능은 소프트웨어로 구현될 수 있고, 그레이 스케일 보정 장치(60)의 기능도 소프트웨어 방법으로서 구현될 수 있다.
이러한 제 1 실시예의 변형예에서, 보정 장치(60)는 화상 프로세서(50)에 의해 프레임 저장부(51) 내에 이미 저장된 데이터에 따라서 화상 프로세서(50)에 대해 독립적으로 작동할 수 있다. 이것은 프레임 저장부(51)에 대한 제 2 액세스 포트(access port)(64)를 이용함으로써 실행될 수 있다. 이러한 실시예에서의 보정 장치(60)는 또한 화상 프로세서(50)(예를 들면, 이 화상 프로세서가 맞춤형 그래픽 프로세서(customised graphics processor)인 경우)의 작동을 방해하지 않으면서 소프트웨어 모듈로서 구현될 수 있다. 또한, 룩업 테이블(61～63)은 세기 보정 장치에 의해 구현될 치환값 또는 오프셋값을 제공할 수 있다.
제 2 실시예에서, 각각의 화소 구동 신호에 대한 세기 보정은 디스플레이 드 라이버(52)에 의해 생성된 각각의 화소 신호에 대해 보정 전압 오프셋을 적용하는 것에 의해, 아날로그 도메인 내에서 실시간으로 실행될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 그러므로, 이 실시예에서, 세기 보정 장치(70)는 디스플레이 드라이버(52)와 디스플레이 패널(53) 사이에 설치되어 디스플레이 드라이버에 의한 출력에 대해 특정한 오프셋 전압 및/또는 전류를 적용한다. 이러한 구성에서, 세기 보정값은 전압 및/또는 전류 오프셋값으로서 간주될 수 있다.
완전한 설명을 위해서, 하이브리드 시스템은 보정 장치(60)에 의해 프레임 저장부(51)에 디지털 보정값을 인가하는 기법 및 보정 장치(70)에 의해 디스플레이 드라이버 출력에 아날로그 오프셋을 인가하는 기법 모두를 전개할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 더 복잡한 해결책이기는 하지만, 이 2가지 기법 모두의 적절한 기여에 의해 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 세기 보정 장치(70)에 의해 적용된 아날로그 오프셋 또는 보정값은 디스플레이 패널의 작동을 투과도-전압 특성의 적절한 부분으로 이동시키도록 선택될 수 있는 반면, 디지털 보정값은 투과도-전압 특성의 기울기 차이를 보정하도록 선택될 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 세기 보정 장치(60)는 도 1 및 도 2에 도시된 것과는 상이한 다른 형태의 3D 디스플레이에 적용될 수 있다는 것을 유의하라. 도 8을 참조하면, 본 발명은 또한 렌티클(lenticular) 3D 디스플레이 장치(200)에 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 렌티클 디스플레이 장치에서, 액정 디스플레이 패널(115)은 도 1에 도시된 것과 유사한 방식으로 그룹(1161, 1162) 내에 정렬된 복수의 화소(a1 내지 b8이 도시됨)를 포함한다. LCD 어레이(115)의 상부에는 원통형 렌즈(cylindrical lenses)(121, 122)의 렌티클 어레이(120)가 위치된다. 렌티클 어레이는 LCD 패널의 화소 그룹에 대해 국부화된 포커싱(localised focusing)을 제공하는 주름형(corrugated) 광학 재료의 임의의 시트, 또는 불연속 또는 결합형 렌즈의 어레이를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 장치에서, 각각의 렌즈 소자의 폭은 8-뷰(eight-view) 3D 디스플레이에 대응하여 8개의 화소로 선택될 수 있다. 물론, 각각의 렌즈 소자의 폭은 요구되는 각도 해상도에 따라서 서로 다른 개수의 화소에 대응하도록 선택될 수 있다. LCD의 화소(a1 내지 a8)는 서로 다른 시야로 영상화된다. 예를 들면, 화소(a2, a4)로부터 방출된 광선이 도시되어 있다. LCD 기판(116) 내에서 이것을 관찰하면, 화소(a2)로부터 방출된 광선은 화소(a4)로부터 방출된 광에 대해 큰 범위의 경사를 가지고 전파된다. 그 사이의 각도는 평균적으로 대략 2개의 시야 사이의 각도(θ)와 같다.
렌티클 타입 3D 디스플레이 장치에 있어서, 서로 다른 시야의 광선은 디스플레이의 면에 대해 서로 다른 각도로 각각의 불연속 광원(도시하지 않음)으로부터 액정 디스플레이 패널을 통해 진행할 것임을 확인할 수 있을 것이다. 그러므로, 각도에 대한 세기 의존도의 문제점이 여전히 존재하고, 이것은 도 7과 관련하여 도시된 세기 보정 장치(70)에 의해 해결될 것이다.
본 발명은 투과형 디스플레이 패널 타입뿐만 아니라 반사형 디스플레이 패널 타입에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 디스플레이 패널이 복수의 화소 각각에 대한 반사도의 제어를 제공하는 경우에, 광원을 향한 화소의 면의 각도에 대한 반사도의 의존성이 여전히 존재할 것이고, 이것은 상술된 바와 같은 세기 보정 장치를 이용하여 보정될 수 있다.
상술된 바와 같은 본 발명은 또한 일반적으로 액정 디스플레이의 최적화에 대한 중요한 의미를 갖는다. LCD 패널의 시야각 의존도는 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 알려져 있다. 도 10은 콘트라스트(contrast) 및 그레이 스케일 반전이 보정 포일(compensation foil)이 없는 표준 90° TN(twisted nematic) 투과형 LCD에 대한 시야각에 대해 의존하는 방식을 나타낸다. 수평 시야각은 x축 상에서 디스플레이의 면에 수직한 방향으로부터 -60°와 +60° 사이로 도시되고, 수직 시야각은 y축 상에서 디스플레이의 면에 수직한 방향으로부터 -60°와 +60° 사이로 도시되어 있다.
LCD 편광기의 광학 축(90, 91) 및 액정 디렉터(liquid crystal directors)의 광학 축(92)의 배향은 도면의 하단부에 도시되어 있다.
도 10에서, 화상 품질이 시야각에 강하게 의존한다는 것을 확인할 수 있다. 도 10에 도시된 예에서, 최적 시야각은 좌측 상부로부터 우측 하단까지 연장된 대각선(94)이고, 시야 위치(viewing positions)에 대한 그레이 스케일 반전은 대각선(94)의 우측 상부 쪽으로 발생한다.
통상적으로, 텔레비전 및 컴퓨터 모니터 등과 같은 가장 중요한 적용 분야에 있어서, 수평 시야 방향에 대한 성능의 최대화는 수직 시야 방향에 대한 성능의 최 대화보다 더 중요하다는 것을 인식할 것이다. 예를 들면, 텔레비전 적용 분야에 있어서, 일반적으로 디스플레이 장치에 대한 다수의 관찰자는 그 눈 높이가 스크린에 대해 다소 일정하게 되도록 배치(즉, y축을 따라서는 매우 작은 변동만이 이루어지도록 배치)되지만, x축에 대한 그 수평 시야각은 크게 변동될 수 있다. 마찬가지로, 컴퓨터 모니터 앞에 앉은 사용자는 작업 동안에 y축이 아닌 x축을 따라서 머리 위치가 변동될 가능성이 더 많게 된다.
그러므로, 관행에 따르면, LCD는 도 10에 도시된 배향으로부터 시계 반대 방향으로 45°만큼 회전하여, 그 편광축이 사용 중에 디스플레이의 x축 및 y축에 대해 대략 45°의 각도를 갖게 한다. 이러한 방식으로, 디스플레이 장치의 성능은 수평 시야각에 대해 최적화되지만, 수직 시야각에 대해서는 절충된다.
3D LCD 디스플레이는 x 방향 및 y 방향에 대한 시야각 의존도의 최적화와 관련된 동일한 문제점을 갖고 있다.
그러나, 본 발명에서, 상술된 것과 같은 그레이 스케일 보정 장치(60 및/또는 70)를 이용하여 디스플레이를 구동하는 전자적 기법에 의해 밝기 렌더링의 최적화가 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.
그러므로, 디스플레이 패널의 고유 광학 특성이 수직 시야각 변동에 대해 최적화되는 배향을 디스플레이 장치에 제공하는 것이 보다 더 적합할 것이다. 수평 시야각 변동은 본 명세서에 설명된 전자 구동 기법을 이용하여 수용되고 최적화된다.
따라서, 바람직한 구성에서 상술된 3D 디스플레이 장치는 정규 사용 중에, 디스플레이 패널의 제 1 축에 대한 각도의 함수로서 서로 다른 시야를 제공하는 각각의 그룹(16) 내의 화소를 구비하고, 디스플레이의 제 2 축에 대한 시야각 의존도를 최소화하도록 배향된 디스플레이 패널의 편광 소자(polarising elements)를 구비하도록 구성되며, 여기에서 제 2 축은 제 1 축에 대해 직교한다.
보다 일반적인 의미로, 디스플레이 패널의 고유 광학 특성은 y축에 대한 시야각 의존도를 감소시키거나 실질적으로 최소화하고, 세기 보정 장치(60 및/또는 70)는 y축을 횡단하는 축에 대한 시야각 의존도를 감소시키거나 실질적으로 최소화하는 기능을 한다. 보다 바람직하게는, 세기 보정 장치(60 및/또는 70)는 y축에 직교하는 축(즉, x축)에 대한 시야각 의존도를 감소시키거나 실질적으로 최소화하는 기능을 한다. 가장 바람직한 장치에서, x축은 디스플레이가 정규 사용 중일 때 수평축으로서 정의되고, y축은 디스플레이가 정규 사용 중일 때 수직축으로서 정의된다.
다른 실시예는 첨부된 청구항의 범주 내에 속하도록 의도되었다.

Claims (36)

  1. 시야각(viewing angle)에 따라 상이한 시야(views)가 디스플레이되도록 3차원 화상을 디스플레이하는 디스플레이 장치(101)로서,
    상기 화상을 디스플레이하는 복수의 개별적으로 어드레싱 가능한 화소(0...10) - 상기 화소는 그룹(16) 내의 상이한 화소가 상기 화상의 상이한 시야에 대응하도록 그룹화되고, 상기 그룹(16) 내의 각각의 화소는 각각의 불연속 광원(14)에 대하여 위치됨 - 를 구비하는 디스플레이 패널(15, 53)과,
    수신된 화상 데이터에 따라서 화상을 생성하도록 각 화소의 광학 특성을 제어하는 디스플레이 드라이버(52)와,
    상기 화소를 통한 상기 각각의 광원의 시야각 크기로 인해 상이하게 인식되는 상기 그룹의 상이한 화소에 대한 각 광원의 밝기를 보상하기 위해, 상기 그룹 내의 화소의 상기 광학 특성을 추가적으로 제어하는 세기 보정 장치(60, 70)를 포함하는
    디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 불연속 광원(14)을 제공하는 백 패널(back panel)(11)을 더 포함하고,
    상기 디스플레이 패널(15) 내의 각각의 화소 그룹(16)은 각각의 상기 불연속 광원으로부터 광을 수신하도록 위치하는
    디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 백 패널(11)은 복수의 선 조명 광원(line source of illumination)을 제공하는
    디스플레이 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 백 패널(11)은 복수의 점 조명 광원(point sources of illumination)을 제공하는
    디스플레이 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널(15)은 상기 백 패널(11)이 위치하는 면에 대향하는 면에서 뷰잉(viewing)하도록 구성된 광투과형 디스플레이 패널인
    디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널(115)에 근접하게 위치된 렌티클 어레이(lenticular array)(120)를 더 포함하고,
    상기 렌티클 어레이 내의 각각의 렌티클(lenticle)(121, 122)은 상기 디스플레이 패널 내의 선택된 화소로부터의 광을 포커싱(focusing)하는
    디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 렌티클 어레이(120) 내의 각각의 렌티클(121, 122)은 상기 화소 그룹(16)과 연관되는
    디스플레이 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 특성은 광 투과 특성이고,
    상기 디스플레이 드라이버(52) 및 상기 세기 보정 장치(60, 70)는 디스플레이될 화상에 따라서 각 화소를 통과하는 광의 양을 제어하는
    디스플레이 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세기 보정 장치(60)는 그룹 내의 각 화소에 대해 적용될 보정값을 포함하는 룩업 테이블(look-up table)을 포함하는
    디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 보정값은 화소 그룹에 의해 디스플레이되는 세기가 상기 시야각에 무관하게 되도록 실질적으로 정규화(normalise)하기 위해 선택되는
    디스플레이 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은 프레임 저장부에 적용될 시야각의 함수로서 치환값(substitution values) 또는 오프셋값(offset values)을 포함하는
    디스플레이 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 세기 보정 장치는 상기 디스플레이 드라이버로부터 수신된 화소 구동 전압과 전류 중 적어도 하나를 조정하는
    디스플레이 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 세기 보정 장치는 상기 디스플레이 드라이버로부터 수신된 상기 화소 구동 전압과 전류 중 적어도 하나에 대한 전압 및 전류 오프셋 중 적어도 하나를 제공하는
    디스플레이 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 세기 보정 장치는 각각의 화소의 선형 시야각 치수의 함수로서 그룹 내의 화소의 상기 광학 특성을 추가적으로 제어하는
    디스플레이 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 세기 보정 장치는 각각의 화소의 면적(areal) 시야각 치수의 함수로서 그룹 내의 화소의 상기 광학 특성을 추가적으로 제어하는
    디스플레이 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 세기 보정 장치는 그 각각의 불연속 광원에 대한 화소의 선형 치수에 의해 한정된 각도의 함수로서 그룹 내의 화소의 상기 광학 특성을 추가적으로 제어하는
    디스플레이 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 세기 보정 장치는 그 각각의 불연속 광원에 대한 화소의 면적 치수에 의해 한정된 각도의 함수로서 그룹 내의 화소의 상기 광학 특성을 추가적으로 제어하는
    디스플레이 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 세기 보정 장치는 함수
    Figure 112009060486052-pct00004
    에 따라서 각 화소의 광 투과율(optical transmissivity)을 조정하도록 그룹 내의 화소의 상기 광학 특성을 추가적으로 제어하되,
    상기 화소 그룹은 (2N+1)개의 화소를 포함하고, n은 (2N+1)개의 화소로 이루어진 그룹의 중심으로부터의 화소 위치이고, po은 화소 폭이며, w는 상기 불연속 광원의 폭이고, h는 상기 화소 그룹의 면에 대한 상기 광원의 수직 간격인
    디스플레이 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널(15, 53)의 고유 광학 특성은 y축에 대한 시야각 의존도를 감소 또는 실질적으로 최소화하도록 구성되고,
    상기 세기 보정 장치(60, 70)는 상기 y축을 횡단하는 축에 대한 시야각 의존도를 감소 또는 실질적으로 최소화하도록 기능하는
    디스플레이 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 세기 보정 장치(60, 70)는 상기 y축에 직교하는 축(즉, x축)에 대한 시야각 의존도를 감소 또는 실질적으로 최소화하도록 기능하는
    디스플레이 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    대상물(object) 내에 통합되고,
    상기 x축은 상기 대상물이 정규 사용 중일 때 수평축으로서 정의되며,
    상기 y축은 상기 대상물이 정규 사용 중일 때 수직축으로서 정의되는
    디스플레이 장치.
  22. 시야각에 따라 화상의 상이한 시야가 디스플레이되도록 디스플레이 장치 상에 3차원 화상을 디스플레이하는 방법으로서,
    화상 데이터를 처리하여 디스플레이 패널(15, 53) 내에서, 복수의 별개의 어드레스 가능 화소(0...10) 각각에 대하여 화소 세기 데이터값을 형성하는 단계 - 상기 화소는 그룹(16) 내의 상이한 화소가 상기 화상의 상이한 시야에 대응하도록 그룹화되고, 그룹 내의 각 화소는 각각의 불연속 광원(14)에 대하여 위치하며, 상기 화소 세기 데이터 값은 각각 각 화소의 광학 특성을 제어하여 상기 화상을 생성함 - 와,
    상기 화소를 통한 상기 각각의 광원의 시야각 크기로 인해 상이하게 인식되는 상기 그룹의 상이한 화소에 대한 각 광원의 밝기를 보상하기 위해, 각각의 그룹 내의 적어도 일부 화소 데이터 값에 대해 세기 보정값을 적용하는 단계와,
    상기 보정된 화소 데이터값을 이용하여 상기 화상을 생성하도록 상기 디스플레이 패널의 화소를 구동하는 단계를 포함하는
    디스플레이 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 광학 특성은 광 투과 특성이고,
    적용된 상기 세기 보정값은 디스플레이될 3차원 화상에 따라 각각의 상기 불연속 광원으로부터 각 화소를 통과하는 광의 양을 제어하는
    디스플레이 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 세기 보정값은 그룹 내의 각 화소에 대해 적용될 보정값을 포함하는 룩업 테이블로부터 획득되는
    디스플레이 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 보정값은 화소 그룹에 의해 디스플레이되는 세기가 상기 시야각에 무관하게 되도록 실질적으로 정규화(normalise)하기 위해 선택되는
    디스플레이 방법.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 세기 보정값은 상기 디스플레이 패널에 인가된 화소 구동 전압과 전류 중 적어도 하나를 조정하기 위해 이용되는
    디스플레이 방법.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 세기 보정값은 그룹 내의 각 화소의 선형 시야각 치수의 함수에 따라 결정되는
    디스플레이 방법.
  28. 제 22 항에 있어서,
    상기 세기 보정값은 그룹 내의 각 화소의 면적 시야각 치수의 함수에 따라서 결정되는
    디스플레이 방법.
  29. 제 22 항에 있어서,
    상기 세기 보정값은 그 각각의 불연속 광원에 대한 화소의 선형 치수에 의해 한정된 각도의 함수에 따라서 결정되는
    디스플레이 방법.
  30. 제 22 항에 있어서,
    상기 세기 보정값은 그 각각의 불연속 광원에 대한 화소의 면적 치수에 의해 한정된 각도의 함수에 따라서 결정되는
    디스플레이 방법.
  31. 제 22 항에 있어서,
    상기 세기 보정값은 함수
    Figure 112011027608245-pct00005
    에 따라서 각 화소의 광 투과율을 조정하도록 선택되되,
    상기 화소 그룹은 (2N+1)개의 화소를 포함하고, n은 (2N+1)개의 화소로 이루어진 그룹의 중심으로부터의 화소 위치이고, po은 화소 폭이며, w는 상기 불연속 광원의 폭이고, h는 상기 화소 그룹의 면에 대한 상기 광원의 수직 간격인
    디스플레이 방법.
  32. 제 22 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    y축에 대한 시야각 의존도를 감소 또는 실질적으로 최소화하도록 상기 디스플레이 패널(15, 53)의 고유 광학 특성을 구성하는 단계와,
    상기 세기 보정값을 적용하여 상기 y축을 횡단하는 축에 대한 시야각 의존도를 감소 또는 실질적으로 최소화하는 단계를 더 포함하는
    디스플레이 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 세기 보정값은 상기 y축에 직교하는 축(즉, x축)에 대한 시야각 의존도를 감소 또는 실질적으로 최소화하도록 적용되는
    디스플레이 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널이 정규 사용 중일 때 상기 x축은 수평축이고,
    상기 디스플레이 패널이 정규 사용 중일 때 상기 y축은 수직축인
    디스플레이 방법.
  35. 컴퓨터 프로그램 코드를 구비하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터 상에 로딩되었을 때, 상기 컴퓨터가 제 22 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항의 절차를 실행하게 하는
    컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  36. 전자 데이터 전송에 의해 배포 가능한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서,
    상기 프로그램이 컴퓨터 상에 로딩될 때, 상기 컴퓨터가 제 22 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 기재된 절차를 실행하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는
    컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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