KR101174076B1 - 사선 방향 패럴랙스 베리어 방식 입체영상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패럴랙스 베리어 방식 입체영상 표시 장치에 대한 것으로서, 구체적으로 무아레 간섭(moire interference) 방지를 위한 사선 방향 패럴랙스 베리어 방식 입체영상 표시 장치에 대한 것이다. 본 발명에 따른 입체영상 표시 장치는, 제 1 방향 영상 및 제 2 방향 영상을 각각 디스플레이할 수 있는 제 1 타입 픽셀과 제 2 타입 픽셀이 수평방향으로 교대로 배치된 디스플레이 모듈; 및 상기 디스플레이 모듈과 소정 거리만큼 이격되어 위치하며, 시청자의 좌안과 우안에 상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀이 수평 방향에서 픽셀 단위로 선택적으로 보이도록 배치된 사선방향 패턴의 베리어의 구동을 제어하는 베리어 모듈을 포함하며, 상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 광을 각각 디스플레이하는 서브픽셀들을 포함하며, 상기 사선 방향 패턴은 순차적으로 배열된 상기 제 1 타입 픽셀과 상기 제 2 타입 픽셀을 행렬 형태로 볼 때, 수직 방향으로 소정 개수의 행마다 서브픽셀 단위로 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 지속적으로 이동한 위치에 베리어가 배치된 패턴인 것을 특징으로 한다.

Description

사선 방향 패럴랙스 베리어 방식 입체영상 표시 장치{Auto stereoscopic Display Apparatus Using Diagonal Direction Parallax Barrier}

이하의 설명은 패럴랙스 베리어 방식 입체영상 표시 장치에 대한 것으로서, 구체적으로 무아레 간섭(moire interference) 방지를 위한 사선 방향 패럴랙스 베리어 방식 입체영상 표시 장치에 대한 것이다.

일반적으로 입체 영상(또는 3D 영상)을 구현하는 방법은 인간의 두 눈에 서로 다른 영상을 조명함으로써 구현되며, 입체 영상 표시 장치는 이와 같이 두 눈에 서로 다른 영상을 조명하기 위하여 별도의 안경착용이 필요한지 여부에 따라 크게 안경식 입체 영상 표시 장치와 비안경식 (나안방식) 입체 영상 표시 장치로 구분된다.

안경식 입체영상 표시장치는 관찰자가 특수한 안경을 착용하여야 하는 불편함을 감수하여야 하지만, 비안경식 입체영상 표시 장치는 상술한 안경을 착용하지 않고 직접 스크린을 주시하는 것만으로도 입체영상을 느낄 수 있어 안경식 입체영상 표시 장치의 단점을 해소할 수 있기 때문에, 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 비안경식 입체영상 표시 장치는 렌티큘러 (lenticular) 방식에 의한 장치와 패럴랙스-베리어 (parallax-barrier) 방식에 의한 장치로 크게 구분된다.

이하에서 패럴랙스-베리어 방식에 의한 입체영상 표시 장치의 동작을 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한다.

도 1a는 패럴랙스-베리어를 이용한 입체영상 표시장치의 단면도, 도 1b는 패럴랙스-베리어를 이용한 입체영상 표시장치의 사시도이다.

패럴랙스-베리어 방식에 의한 입체영상 표시 장치는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 좌/우 두 눈에 각각 대응하는 수직방향(도 1b 의 Y-Y' 방향)을 향하는 좌측영상(L)과 우측영상(R)을 수평방향(도 1b에서 X-X' 방향)으로 교대로 배치한 디스플래이 모듈(10), 및 그 전단에 베리어(20; barrier)라 불리는 수직방향을 향하는 막대 형태의 차단막을 포함한다. 이러한 입체영상 표시 장치는 도 1a에 도시된 바와 같이 좌측영상(L)에 해당하는 빛은 좌안으로만 입사되고, 우측영상(R)에 해당하는 빛은 우안으로만 입사되도록 상기 디스플레이 모듈(10) 및 베리어(20)를 배치하며, 이를 통해 분할된 2 개의 좌, 우 영상(L, R)이 분리 관측되어 입체감을 느끼게 하는 방식이다.

이하에서는 상술한 패럴랙스 배리어 방식에 이용되는 입체영상 컨텐츠에 대해 설명한다.

도 2는 2개의 카메라를 이용하여 촬영한 좌측 영상과 우측 영상을 각각 도시한 도면이다.

2개의 카메라 또는 카메라 모듈은 도 2의 (1)과 같은 좌측 영상(L)과 도 2의 (2)와 같은 우측 영상(R)을 촬영할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 좌측 영상(L)과 우측 영상(R)은 정지화상일 수도 있고, 동영상일 수도 있으며, 각각의 카메라를 통한 일반적인 영상 컨텐츠에 해당할 수 있다.

도 3은 2개의 카메라를 이용하여 촬영한 좌측 영상과 우측 영상을 합성한 영상을 도시한 도면이다.

구체적으로, 도 2의 (1) 및 (2)에 도시된 바와 같은 2개의 카메라에 의해 촬영된 좌측 영상과 우측 영상은 입체 영상 생성 수단에 입력되어 각각 세로방향 열을 단위로 분할되어 가로 방향으로 교대로 배치되어 합성된다. 이와 같이 공간적으로 교대로 배치된 좌우 영상은 도 1a 및 도 1b와 같은 패럴랙스 베리어를 이용한 디스플레이 모듈을 통해 사용자의 좌안에는 좌측 영상만 보이고, 우안에는 우측 영상만이 보여 전체적으로 입체 영상으로 인지되게 된다.

종래의 패럴랙스 베리어 방식 입체 영상 디스플레이 모듈의 경우에는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 좌측 영상과 우측 영상이 각각 세로 방향 열을 단위로 분할되어 가로 방향으로 배치되어 합성된 입체 영상만이 사용자에게 입체 영상으로서 인지가 가능하였다. 다만, 본 발명자에 의해 발명되어, 본 출원인에 의해 출원된 "셀 구조 패럴랙스-베리어 및 이를 이용하는 입체영상 표시 장치(특허출원번호 제 2005-0127631 호)에 따르면, 상술한 패럴랙스 베리어를 셀 방식으로 구현하여, 이를 가로방향 또는 세로 방향으로 선택적으로 구동할 수 있다. 따라서, 입체 영상을 합성하는 경우, 합성의 방향은 어느 한 방향으로 한정될 필요는 없으며, 입체 영상을 합성하는 방향과 이를 상영하는데 이용되는 패럴랙스 베리어 방식의 디스플레이 모듈의 베리어 방향을 조절하여 입체 영상을 상영할 수 있다.

상술한 바와 같은 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 표시 방법에 있어서 무아레 간섭(Moire Interference)가 문제될 수 있다.

무아레 간섭이란 주기적인 무늬가 겹쳐져서 나타나는 간섭 형상으로서, 예를 들어 모기장 같은 망사 두 장이 겹쳐있을 때 망사를 이루는 세밀한 직물의 격자간격보다 훨씬 크고 변화가 다양한 얼룩무늬와 같은 현상이다. 다른 예로는, 머리빗 두 개를 겹쳐서 보면 간격이 빗살보다 넓은 새로운 어두운 그림자가 보여지는 것을 들을 수 있다. 이렇게 주기적인 무늬가 겹쳐서 원래의 주기보다 큰 무늬를 만드는 현상을 무아레 간섭이라 하고, 이때 생기는 무늬를 무아레 무늬(moire fringe)라 한다.

따라서, 이하에서 설명할 본 발명에서는 상술한 무아레 간섭을 방지할 수 있는 사선 방향 패럴랙스 배리어 패턴을 제안하고, 이를 이용한 입체영상 표시 장치를 제안하고자 한다.

한편, 디스플레이 모듈은 일반적으로 픽셀 단위로 구성될 수 있으며, 각각의 픽셀은 해당 픽셀 이미지의 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)광을 각각 디스플레이하는 서브픽셀로 구성될 수 있다. 이러한 가정하에 상기 사선 방향 패럴랙스 배리어 패턴을 이용하는 배리어가 좌측영상/우측 영상을 서브픽셀 단위로 구분하여 보이도록 설정되는 경우, 각 색깔광이 혼합되어 관측되는 레인보우 현상(Rainbow Effect)가 문제될 수 있다.

따라서, 이하에서 설명할 본 발명에서는 이와 같은 레인보우 현상을 방지하기 위해 시청자의 좌안과 우안에 디스플레이 모듈의 픽셀 단위로 좌측 영상과 우측 영상이 구분되어 보이도록 설정된 베리어를 이용한 입체영상 표시 장치를 제안한다.

또한, 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 표시 장치에 있어서 N개(N>2)의 영상을 동시에 디스플레이하고, 시청자의 좌안과 우안에 상기 N개 영상 중 서로 다른 2개 영상이 구분되어 보이도록 설정하는 다중 뷰 방식을 설정할때, 최적의 설정 방법을 제공하고자 한다.

아울러, 패럴랙스 배리어 방식에서 문제될 수 있는 휘도 감소를 효율적으로 해결하는 방법을 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태에서는, 제 1 방향 영상 및 제 2 방향 영상을 각각 디스플레이할 수 있는 제 1 타입 픽셀과 제 2 타입 픽셀이 수평방향으로 교대로 배치된 디스플레이 모듈; 및 상기 디스플레이 모듈과 소정 거리만큼 이격되어 위치하며, 시청자의 좌안과 우안에 상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀이 수평 방향에서 픽셀 단위로 선택적으로 보이도록 배치된 사선방향 패턴의 베리어의 구동을 제어하는 베리어 모듈을 포함하며, 상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 광을 각각 디스플레이하는 서브픽셀들을 포함하며, 상기 사선 방향 패턴은 순차적으로 배열된 상기 제 1 타입 픽셀과 상기 제 2 타입 픽셀을 행렬 형태로 볼 때, 수직 방향으로 소정 개수의 행마다 서브픽셀 단위로 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 지속적으로 이동한 위치에 베리어가 배치된 패턴인 입체영상 표시 장치를 제안한다.

이때, 상기 베리어는 상기 베리어 모듈 상에서 사선 방향으로 형성된 직선 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 사선 방향 패턴은 수직 방향으로 (2, 1) 행마다 서브픽셀 단위로 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 지속적으로 이동한 위치에 배치되는 것이 바람직하며, 여기서 (x, y)는 최초 x행 이후 상기 어느 한 방향으로, 후속하는 y행 이후 상기 어느 한 방향으로 이동하는 방식이 반복되는 패턴을 나타낸다.

또한, 상기 베리어는 각 행마다 상단 또는 하단에 투과부를 포함할 수 있다.

상기 제 1 방향 영상은 좌측 영상을, 상기 제 2 방향 영상은 우측 영상을 나타낼 수 있으나, 이와 반대로 설정될 수도 있다.

상술한 실시형태에서 상기 베리어 모듈은 3D 디스플레이 모드에서 상기 베리어를 ON시키고, 2D 디스플레이 모드에서 상기 베리어를 OFF시킬 수 있다.

또한, 상기 입체영상 표시 장치는 모니터 및 TV 중 어느 하나일 수 있다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시형태에서는 제 1 방향 영상 내지 제 N 방향 영상의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 광 중 제 1 색깔광을 디스플레이하는 제 1 타입 서브픽셀 내지 제 N 타입 서브픽셀, 상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상의 R, G, B 광 중 제 2 색깔광을 디스플레이하는 제 1 타입 서브픽셀 내지 제 N 타입 서브픽셀, 그리고 상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상의 R, G, B 광 중 제 3 색깔광을 디스플레이하는 제 1 타입 서브픽셀 내지 제 N 타입 서브픽셀 순서로 모든 행에서 반복적으로 배치된 디스플레이 모듈; 및 상기 디스플레이 모듈과 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 시청자의 좌안과 우안에 상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상 중 서로 다른 2 방향 영상이 서브픽셀 단위로 선택적으로 보이도록 배치된 사선 방향 패턴의 베리어의 구동을 제어하는 베리어 모듈을 포함하며, 상기 사선 방향 패턴은 (2, 1, 2) 행마다 서브픽셀 단위로 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 지속적으로 이동한 위치에 배치되며, 상기 (2, 1, 2) 패턴은 최초 2행 이후에 상기 어느 한 방향으로 1서브 픽셀만큼, 후속하는 1행 이후에 다시 상기 어느 한 방향으로 1서브 픽셀만큼, 후속하는 2행 이후에 상기 어느 한 방향으로 1서브 픽셀만큼 이동하는 방식이 반복되는 패턴을 나타내는 입체영상 표시 장치를 제안한다. (단, N>2)

이때, 상기 입체영상 표시 장치는 최대 N-1개의 입체영상 시청 지점을 제공할 수 있다.

본 실시형태에서도 상기 베리어 모듈은 3D 디스플레이 모드에서 상기 베리어를 ON시키고, 2D 디스플레이 모드에서 상기 베리어를 OFF시킬 수 있으며, 상기 입체영상 표시 장치는 모니터 및 TV 중 어느 하나일 수 있다.

상술한 바와 같은 서선 방향 패턴의 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 표시 장치에 따르면, 무아레 간섭을 효율적으로 억제하면서도 베리어가 시청자의 좌안과 우안에 픽셀 단위로 디스플레이 모듈의 서로 다른 픽셀이 모이도록 설정됨으로써 상술한 레인보우 현상을 효율적으로 방지할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같은 픽셀 단위 디스플레이 방식에 따를 경우, 서브픽셀 단위 디스플레이 방식에 비해 최대 3배의 시야각을 확보할 수 있으며, 일정 수준의 휘도 향상도 이룰 수 있다.

또한, 베리어의 각 행마다 상당 또는 하단에 투과부를 둠으로써 원치 않는 가로줄무늬를 제거할 수 있다.

한편, 다중 뷰 방식에 있어서는 한 픽셀의 R, G, B 광을 세로 방향으로 배열하여, 복수개의 영상이 중첩됨에 따라 발생할 수 있는 휘도 문제를 해결할 수 있으며, 다중 뷰 방식에 있어서 가장 최적의 패턴으로서 (2, 1, 2) 을 이용하여 무아레 간섭을 가장 효율적으로 감소시킬 수 있다.

아울러, 패럴랙스 배리어 방식에서 문제될 수 있는 휘도 감소를 시청자가 느끼는 입체감의 저하 없이 효율적으로 해결할 수 있다.

도 1a는 패럴랙스-베리어를 이용한 입체영상 표시장치의 단면도, 도 1b는 패럴랙스-베리어를 이용한 입체영상 표시장치의 사시도이다.
도 2는 2개의 카메라를 이용하여 촬영한 좌측 영상과 우측 영상을 각각 도시한 도면이다.
도 3은 2개의 카메라를 이용하여 촬영한 좌측 영상과 우측 영상을 합성한 영상을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스플레이 모듈과 베리어 모듈에 의해 디스플레이되는 영상의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따라 디스플레이 모듈과 베리어 모듈에 의해 디스플레이되는 영상의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 배리어 패턴을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 다중 뷰 방식 입체영상 디스플레이 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 다중 뷰 방식 입체영상 디스플레이 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 측면에 따라 입체영상 휘도를 증가시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 입체영상 휘도를 증가시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라 입체영상 휘도를 증가시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스플레이 모듈과 베리어 모듈에 의해 디스플레이되는 영상의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시형태에 있어서 디스플레이 모듈은 도 1b의 도면부호 10에, 베리어 모듈은 도 1b의 도면부호 20에 대응할 수 있다. 다만, 본 실시형태에 따른 디스플레이 모듈과 베리어 모듈이 디스플레이하는 영상은 다음과 같은 특징을 가진다.

본 실시형태에 따른 디스플레이 모듈은 제 1 방향 영상 및 제 2 방향 영상을 각각 디스플레이할 수 있는 제 1 타입 픽셀과 제 2 타입 픽셀이 수평방향에서 교대로 배치된 형태를 가질 수 있다. 여기서, 제 1 타입 픽셀은 좌측 영상 디스플레이용 픽셀을, 제 2 타입 픽셀을 우측 영상 디스플레이용 픽셀을 나타낼 수 있으나, 이와 반대로 설정될 수도 있다. 이때, 제 1 타입 픽셀 및 제 2 타입 픽셀은 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 광을 각각 디스플레이하는 3개의 서브픽셀들을 포함하는 것을 가정한다.

또한, 본 실시형태에 따른 베리어 모듈은 상기 디스플레이 모듈과 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 시청자의 좌안과 우안에 상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀이 수평 방향에서 픽셀 단위로 선택적으로 보이도록 배치된 사선 방향 패턴의 베리어의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

여기서, '사선 방향 패턴'이란, 도 4에 도시된 바와 같이, 순차적으로 배열된 상기 제 1 타입 픽셀과 상기 제 2 타입 픽셀을 행렬 형태로 볼 때, 수직 방향으로 소정 개수의 행마다 서브픽셀 단위로 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 지속적으로 이동한 위치에 배치된 패턴을 지칭하기로 한다.

도 4는 상기 제 1 타입 픽셀(R, G, B)과 상기 제 2 타입 픽셀(R, G, B) 중 제 1 타입 픽셀만이 시청자에게 보이도록 설정된 경우를 도시하고 있다. 즉, 도 4에서 검게 표시된 부분에는 제 2 타입 픽셀에 대응하는 R, G, B 영상이 디스플레이되는 것으로 볼 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 실시형태에 따른 배리어는 소정 개수의 행마다 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 서브픽셀 단위로 이동한 사선 방향 패턴을 가지는 것을 제안하며, 도 4에서는 소정 행마다 1서브픽셀만큼 좌측 방향으로 계속해서 이동한 패턴을 도시하고 있다. 이와 같은 사선방향 패턴을 이용함으로써 중복되는 직선 형태의 패럴랙스 베리어 방식에서 문제되는 상술한 무아레 간섭의 영향을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 디스플레이 모듈의 직선형 패턴과 배리어의 배치 패턴이 무아레 간섭이 문제되는 반복된 패턴을 이루는 것을 방지하는 것이다.

한편, 본 실시형태에서는 도 4에 도시된 바와 같이 베리어가 시청자의 좌안과 우안에 특정 행에서 서브픽셀 단위가 아닌 픽셀 단위로 구분되어 보이도록 설정되는 것을 제안하였다. 이는, 만일 베리어가 특정 행에서 시청자의 좌안과 우안에 제 1 타입 픽셀과 제 2 타입 픽셀 각각의 R, G, B 광 중 어느 하나를 디스플레이하는 서브픽셀 단위로 구분하여 보이도록 설정되는 경우, 시청자가 이동함에 따라 레인보우 현상이 발생할 수 있기 때문이다. 상기 레인보우 현상에 대해 간단하게 설명하면 다음과 같다.

상술한 바와 같이 제 1 타입 픽셀의 R, G, B 서브픽셀과, 제 2 타입 픽셀의 R, G, B 서브픽셀은 특정 행에서 순차적으로 배치되게 된다. 만일, 특정 행에서 베리어가 시청자의 좌/우안에 제 1 타입 픽셀의 R과 제 2 타입 픽셀의 R을 구분하여 보여주고 있는 경우, 시청자가 조금만 이동하더라도 시청자의 좌/우안에는 이웃하는 색깔광, 예를 들어 시청자가 우측으로 이동하는 경우 B가 유입되어 보일 수 있다. 이와 같이 시청자가 이동할 때 원치 않는 색깔광이 유입되어 무지게와 같은 영상이 보이는 것을 상술한 레인보우 현상으로 지칭할 수 있다.

다만, 본 실시형태에서와 같이 베리어가 특정 행에서 시청자의 좌/우안에 픽셀 단위로 구분되어 보이도록 설정되고, 배리어가 사선방향 패턴을 가지는 경우 시청자가 이동하더라도 특정 색깔 광만 유입되어 레인보우 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상술한 예와 같이 시청자가 우측으로 이동하는 경우 특정 행에서는 R이, 다른 특정 행에서는 G가, 또 다른 특정 행에서는 B가 유입될 수 있으나, 픽셀 단위로 볼 때 특정 행은 제 1 타입 픽셀 또는 제 2 타입 픽셀의 일정한 양의 R, G, B를 볼 수 있게 되어 상술한 레인보우 현상이 효율적으로 방지될 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 픽셀 단위 디스플레이 방식에 따를 경우, 서브픽셀 단위 디스플레이 방식에 비해 최대 3배의 시야각을 확보할 수 있으며, 일정 수준의 휘도 향상도 이룰 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시형태에서는 배리어의 사선 방향 패턴이 (2, 1) 행마다 1서브픽셀만큼 좌측 방향 또는 우측 방향으로 계속해서 이동하는 패턴을 가지는 것을 제안한다. 여기서, (2, 1)는 최초 2행 이후에 좌측/우측 방향으로 1 서브픽셀만큼 이동하고, 후속하는 1행 이후에 다시 좌측/우측 방향으로 1 서브픽셀만큼 이동하는 방식이 지속되는 패턴을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따라 디스플레이 모듈과 베리어 모듈에 의해 디스플레이되는 영상의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 일 실시형태에서는 배리어가 베리어 모듈 상에서 사선 방향으로 형성된 직선 형태로 형성되는 것을 제안한다. 배리어를 사선방향 직선 형태로 구성함으로써 배리어 제작을 간단하게 할 수 있음에 반해, 도 4에 도시된 실시형태와 큰 성능차이 없이 입체영상 디스플레이를 구현할 수 있다. 도 5에 도시된 실시형태에 있어서도 배리어는 특정 행에서 시청자의 좌안과 우안에 픽셀 단위로 제 1 타입 픽셀 또는 제 2 타입 픽셀이 보이도록 설정되는 것을 제안한다. 도 5에 도시된 사선 방향 직선 패턴 역시 도 4의 (2, 1) 패턴과 실질적으로 동일한 이동 패턴을 가지는 것으로 볼 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 배리어의 패턴은 도 4에 도시된 배리어 패턴에 대응하는 기울기를 가지는 직선 패턴으로 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 발명자는 상술한 바와 같은 사선 방향 패턴을 가지는 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 디스플레이 장치를 구현할 경우, 매 행간 픽셀 경계에서 원치 않는 가로 줄무늬가 관측되는 현상을 발견하고 다음과 같은 실시형태를 제안한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 배리어 패턴을 도시한 도면이다.

상술한 바와 같은 원치 않는 가로 줄무늬는 매 행 사이의 픽셀 경계에서 휘도 감소 등이 문제되어 발생할 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 베리어의 각 행마다 상단 또는 하단에 투과부를 포함하도록 구성함으로써 원치않는 가로줄무늬를 효율적으로 감소시킬 수 있다. 본 실시형태에서 설명한 투과부는 도 5와 같이 매 행마다 형성할 수도, 소정 주기 또는 패턴으로 형성할 수도 있으며, 이는 배리어 패턴에 따라 다를 수 있다.

한편, 이하에서는 2시점 영상을 이용한 입체영상 디스플레이 방식과 달리 N개(N>2) 시점 영상을 이용하여 최대 N-1개 시청 가능 위치를 만들 수 있는 다중 뷰 입체영상 디스플레이 장치에 대한 설명한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 다중 뷰 방식 입체영상 디스플레이 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중 뷰 방식 입체영상 디스플레이 장치에 따른 디스플레이 모듈은 제 1 방향 영상 내지 제 N 방향 영상의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 광 중 제 1 색깔광을 디스플레이하는 제 1 타입 서브픽셀 내지 제 N 타입 서브픽셀, 상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상의 R, G, B 광 중 제 2 색깔광을 디스플레이하는 제 1 타입 서브픽셀 내지 제 N 타입 서브픽셀, 그리고 상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상의 R, G, B 광 중 제 3 색깔광을 디스플레이하는 제 1 타입 서브픽셀 내지 제 N 타입 서브픽셀 순서로 모든 행에서 반복적으로 배치되는 것을 제안한다. 즉, 제 1 방향 영상 내지 제 N 방향 영상의 R을 N번 반복하고, 다음으로 N개의 G, 다음으로 N개의 B를 반복하는 방식이다.

또한, 본 실시형태에 따른 배리어 모듈은 상기 디스플레이 모듈과 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 시청자의 좌안과 우안에 상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상 중 서로 다른 2 방향 영상이 서브픽셀 단위로 선택적으로 보이도록 배치된 사선 방향 패턴의 베리어의 구동을 제어하는 것을 제안한다. 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이 특정 행에서는 제 1 방향 영상의 R, G, B가 별도의 개구부를 통해 디스플레이되는 서브픽셀 단위 디스플레이를 제안한다.

다중 뷰 방식 입체영상 디스플레이 장치의 경우, 상술한 2 방향 영상 입체영상 디스플레이 장치에서 '픽셀 단위' 디스플레이를 수행한 것과 달리 '서브픽셀 단위' 디스플레이를 수행하는 이유는 다음과 같다.

만일, 다중 뷰 방식에 있어서도 2 방향 영상 방식과 동일하게 제 1 방향 영상의 R, G, B, 제 2 방향 영상의 R, G, B, ...와 같이 픽셀 단위로 배치된 디스플레이 모듈을 이용하여 배리어가 특정 방향 영상의 R, G, B를 픽셀 단위로 디스플레이 한다면, 나머지 제 2 내지 제 N 방향 영상의 R, G, B 전체를 배리어가 가려 주어야 하게 되며, 이는 영상의 가려지는 면적이 너무 넓어서 휘도 감소 문제 및 시청자에게 배리어가 보이는 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 다중 뷰 방식 입체영상 디스플레이 장치는 배리어가 N 방향 영상 중 특정 방향 영상의 R, G, B 중 어느 한 색깔광에 대응하는 서브픽셀 단위로 구분하여 시청자에게 보이도록 설정함으로써 상술한 휘도 감소 문제, 배리어가 보이는 문제 등을 해결할 수 있다.

아울러, 다중 뷰 방식의 경우 제 1 내지 제 N 방향 영상의 R, G, B 중 어느 한 색깔광이 N 번 반복되어 배치되기 때문에, 시청자가 이동하는 경우에도 상술한 2 방향 영상 방식에서와 달리 레인보우 현상이 그다지 문제되지 않을 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 실시형태에 따른 배리어 역시 무아레 간섭을 방지하기 위해 사선 방향 패턴을 가지는 것을 제안한다. 본 발명의 발명자는 다중 뷰 방식에 있어서 최적의 배리어 패턴을 구하기 위해 (2, 1) 패턴, (2, 1, 2) 패턴, (1, 1, 1) 패턴 등을 구성하여 상술한 무아레 간섭 정도를 확인하고, 최적의 패턴으로서 (2, 1, 2) 패턴을 제안한다. 즉, 본 실시형태에 따른 배리어의 사선 방향 패턴은 최초 2행 이후에 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 1서브 픽셀만큼, 후속하는 1행 이후에 다시 상기 어느 한 방향으로 1서브 픽셀만큼, 후속하는 2행 이후에 상기 어느 한 방향으로 1서브 픽셀만큼 이동하는 방식이 반복되는 패턴을 가지는 것을 제안한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 다중 뷰 방식 입체영상 디스플레이 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이 다중 뷰 방식에 있어서도 2 방향 영상 방식과 동일하게 배리어를 사선 방향 직선 형식으로 형성할 수 있다. 이를 통해 배리어 제작을 간단하게 하면서도 유사한 성능을 얻을 수 있다. 도 8은 본 실시형태에 따른 배리어 역시 도 7에 도시한 (2, 1, 2) 사선 방향 패턴을 가지는 것을 도시하고 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중 뷰 방식 입체영상 디스플레이 장치의 배리어 역시 도 6과 관련하여 상술한 바와 같은 투과부를 소정 행 단위로 또는 매 행 단위로 설정할 수 있다.

이하에서는 상술한 실시형태들 각각에 추가적으로 입체영상 표시 장치에 의해 디스플레이되는 입체 영상의 입체감에 영향을 주지 않으면서도, 휘도를 효율적으로 향상시키는 방법에 대해 설명한다.

설명의 편의를 위해 이하의 휘도 향상 방법에 대한 도면은 배리어가 상술한 사선 방향 패턴을 가지지 않고 단순히 수직 방향으로 형성되는 것을 도시하고 있으나, 이러한 휘도 향상 방법에 대한 설명을 통해 당업자는 용이하게 상술한 사선 방향 패턴을 가지는 패럴랙스 베리어 방식에 적용할 수 있을 것이다.

도 9는 본 발명의 또 다른 일 측면에 따라 입체영상 휘도를 증가시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 9에서는 좌측 영상을 디스플레이하는 픽셀 영역을 L로, 우측 영상을 디스플레이하는 픽셀 영역을 R로 표기할 경우, 시청자의 우안에 우측 영상만이 디스플레이되도록 배리어 패턴이 배치되는 경우를 도시한 것이다. 2방향 영상을 이용한 패럴랙스 배리어 방식은 2개 영상 중 어느 한 영상을 가려서 선택적으로 디스플레이하는 방식이기 때문에, 디스플레이되는 영상의 휘도가 1/2로 감소하는 문제가 존재하게 된다. 따라서, 본 실시형태에서는 도 9에 도시된 바와 같이 가려지는 픽셀 영역의 일부에 소정 굵기 이하의 얇은 개방선을 두어, 가려지는 영상의 빛이 휘도 향상에 이용되도록 설정하는 것을 제안한다. 다만, 원래 가려져야 하는 영상의 일부가 시청자에게 보이도록 함에 따라 시청자가 느끼는 입체감에 영향을 주는 문제가 발생할 수도 있다. 특히, 본 발명의 발명자는 가려져야 하는 영상의 R, G, B가 연결되는 형태로 개방되는 경우, 시청자에게 가려지는 영상이 일부 인식되어 입체감을 저하하는 것을 인지하고 다음과 같은 형태를 제안한다.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 입체영상 휘도를 증가시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 10은 도 9에서와 달리 시청자에게 가려져야 하는 픽셀 영역(L)에 대해 휘도 향상을 위한 개방선을 추가하되, 개방선이 R, G, B를 디스플레이하는 각 서브픽셀의 대각선 방향으로 얇은 선 형태로 배치되는 것을 도시하고 있다. 본 실시형태에서와 같이 가려지는 픽셀 영역(L)의 각 서브픽셀에서 개방선을 대각선 방향으로 배치함으로써, 시청자의 어느 한쪽 눈(우안)에 가려지는 픽셀 영역(L)이 인지되지 않아, 휘도를 향상시키면서도 입체감을 저해하는 것을 최소화할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 가려지는 픽셀 영역(L)의 각 서브픽셀에서 대각선 방향 개방선을 이용할 때, 시청자에게 가려지는 픽셀 영역 영상이 인지되지 않는 이유는 해당 픽셀 영역이 디스플레이하는 영상의 R, G, B가 소정 거리 이상 떨어져 배치되기 때문이다.

도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라 입체영상 휘도를 증가시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 입체영상 디스플레이 장치의 디스플레이 모듈은 각 행마다 행 경계부에 영상을 표시할 수 없는 블랙 라인(black line)이 존재할 수 있다. 도 11은 도 10의 패턴과 같이 가려지는 픽셀 영역의 각 서브픽셀에서 대각선 방향 개방선(이하 '제 1 개방선'이라 함)에 추가적으로 상술한 블랙 라인에 대응하는 위치에서 가려지는 픽셀 영역의 영상을 노출시키는 수평 방향 개방선(이하 '제 2 개방선'이라 함)을 추가적으로 포함하는 것을 제안한다. 디스플레이 모듈의 블랙 라인에 대응하는 위치에서 가려지는 영상(L)을 노출시키더라도 시청자가 느끼는 입체감에는 큰 영향이 없는 반면 휘도를 효율적으로 향상시킬 수 있다.

상기 도 9 내지 도 11과 관련하여 상술한 휘도 향상 기술은 도 4 내지 6과 관련하여 상술한 바와 같이 사선 방향 배리어 패턴에도 그대로 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 도 7 및 8과 관련하여 상술한 다시점 방식에도 그대로 적용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향 영상 내지 제 N 방향 영상 중 서로 다른 2 방향 영상이 서브픽셀 단위로 시청자에게 선택적으로 보이도록 배치되는 경우, 나머지 방향 영상들에는 각 서브픽셀마다 대각선 방향의 얇은 개방선(제 1 개방선)이 형성되어 이들을 노출시킬 수 있으며, 추가적으로 디스플레이 모듈의 행 경계에 대응하는 위치에서 제 2 개방선을 형성되어 이들을 노출시킬 수 있다.

한편, 도 9 내지 도 11과 관련하여 설명한 휘도 향상 방법은 도 4 내지 도 8과 관련하여 설명한 사선 방향 패턴과 독립적으로 적용될 수도 있다.

상술한 실시형태들에 있어서 베리어 모듈은 3D 디스플레이 모드에서 상기 베리어를 ON시키고, 2D 디스플레이 모드에서 상기 베리어를 OFF시키도록 설정되어 하나의 입체영상 표시 장치가 2D/3D 겸용으로 이용될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태들에서 입체영상 표시 장치는 모니터 및 TV 중 어느 하나인 것을 가정하나, 이에 한정될 필요는 없으면 상술한 본 발명의 개념이 적용될 수 있는 한 다양한 영상 기기에 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

10: 디스플레이 모듈 20: 패럴랙스 베리어

Claims (15)

1. 제 1 방향 영상 및 제 2 방향 영상을 각각 디스플레이할 수 있는 제 1 타입 픽셀과 제 2 타입 픽셀이 수평방향으로 교대로 배치된 디스플레이 모듈; 및
   상기 디스플레이 모듈과 소정 거리만큼 이격되어 위치하며, 시청자의 좌안과 우안에 상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀이 수평 방향에서 픽셀 단위로 선택적으로 보이도록 배치된 사선방향 패턴의 베리어의 구동을 제어하는 베리어 모듈을 포함하고,
   상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 광을 각각 디스플레이하는 서브픽셀들을 포함하며,
   상기 사선 방향 패턴은
   순차적으로 배열된 상기 제 1 타입 픽셀과 상기 제 2 타입 픽셀을 행렬 형태로 볼 때, 수직 방향으로 소정 개수의 행마다 서브픽셀 단위로 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 지속적으로 이동한 위치에 베리어가 배치된 패턴이며
   상기 베리어는,
   각 행마다 상단 또는 하단에 투과부를 포함하는, 입체영상 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 베리어는 상기 베리어 모듈 상에서 사선 방향으로 형성된 직선 형태로 형성되는, 입체영상 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 사선 방향 패턴은 수직 방향으로 2행 이후 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 1서브픽셀만큼 이동하고, 후속하는 1행 이후 상기 어느 한 방향으로 1서브픽셀만큼 이동하는 패턴이 반복되는, 입체영상 표시 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 방향 영상은 좌측 영상을, 상기 제 2 방향 영상은 우측 영상을 나타내는, 입체영상 표시 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 베리어 모듈은 3D 디스플레이 모드에서 상기 베리어를 ON시키고, 2D 디스플레이 모드에서 상기 베리어를 OFF시키는, 입체영상 표시 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 입체영상 표시 장치는 모니터 및 TV 중 어느 하나인, 입체영상 표시 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 사선 방향 패턴의 베리어는,
   상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀 중 어느 하나가 선택적으로 보이도록 배치되는 경우,
   상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀 중 다른 하나의 서브픽셀들 각각을 대각선 방향으로 소정 굵기 이하의 개방 선을 따라 개방시키도록 배치되는, 입체영상 표시 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 사선 방향 패턴의 베리어는,
   상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀 중 어느 하나가 선택적으로 보이도록 배치되는 경우,
   상기 제 1 타입 픽셀 및 상기 제 2 타입 픽셀 중 다른 하나의 서브픽셀들 각각을 대각선 방향으로 소정 굵기 이하의 제 1 개방 선, 및 상기 디스플레이 모듈의 행 경계부에 대응하는 위치에 상기 소정 굵기 이하의 제 2 개방선을 따라 개방시키도록 배치되는, 입체영상 표시 장치.
10. 제 1 방향 영상 내지 제 N 방향 영상의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 광 중 제 1 색깔광을 디스플레이하는 제 1 타입 서브픽셀 내지 제 N 타입 서브픽셀, 상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상의 R, G, B 광 중 제 2 색깔광을 디스플레이하는 제 1 타입 서브픽셀 내지 제 N 타입 서브픽셀, 그리고 상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상의 R, G, B 광 중 제 3 색깔광을 디스플레이하는 제 1 타입 서브픽셀 내지 제 N 타입 서브픽셀 순서로 모든 행에서 반복적으로 배치된 디스플레이 모듈; 및
    상기 디스플레이 모듈과 소정 거리만큼 이격되어 배치되며, 시청자의 좌안과 우안에 상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상 중 서로 다른 2 방향 영상이 서브픽셀 단위로 선택적으로 보이도록 배치된 사선 방향 패턴의 베리어의 구동을 제어하는 베리어 모듈을 포함하며,
    상기 사선 방향 패턴은 최초 2행 이후에 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 1서브 픽셀만큼, 후속하는 1행 이후에 다시 상기 어느 한 방향으로 1서브 픽셀만큼, 후속하는 2행 이후에 상기 어느 한 방향으로 1서브 픽셀만큼 이동하는 방식이 반복되는 패턴을 나타내고,
    상기 베리어는,
    각 행마다 상단 또는 하단에 투과부를 포함하는, 입체영상 표시 장치.
    (단, N>2)
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 입체영상 표시 장치는 최대 N-1개의 입체영상 시청 지점을 제공하는, 입체영상 표시 장치.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 베리어 모듈은 3D 디스플레이 모드에서 상기 베리어를 ON시키고, 2D 디스플레이 모드에서 상기 베리어를 OFF시키는, 입체영상 표시 장치.
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 입체영상 표시 장치는 모니터 및 TV 중 어느 하나인, 입체영상 표시 장치.
14. 제 10 항에 있어서,
    상기 사선 방향 패턴의 베리어는,
    상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상 중 서로 다른 2 방향 영상이 서브픽셀 단위로 선택적으로 보이도록 배치되는 경우,
    상기 제 1 방향 영상 내지 상기 제 N 방향 영상 중 나머지 방향 영상들에 대응하는 서브픽셀들 각각을 대각선 방향으로 소정 굵기 이하의 개방 선을 따라 개방시키도록 배치되는, 입체영상 표시 장치.
15. 삭제

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