KR101232763B1 - 서브 셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 표시 장치 - Google Patents

서브 셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 표시 장치에 대한 것으로서, 구체적으로 무안경 방식 입체영상 디스플레이를 수직/수평으로 가능하게 할 뿐만 아니라 시청자가 이동시에도 정밀한 입체감을 느낄 수 있도록 하는 서브 셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 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 수평방향 또는 수직 방향으로 교대로 배치된 디스플레이 모듈; 및 상기 디스플레이 모듈의 제 1 타입 픽셀 및 제 2 타입 픽셀이 시청자의 좌안과 우안에 선택적으로 보이도록 수평 방향 또는 수직 방향으로 배치된 복수의 배리어를 형성하는 패럴랙스 배리어 모듈을 포함하며, 상기 패럴랙스 배리어 모듈은 수평 방향 또는 수직 방향으로 배치된 복수의 배리어를 형성하기 위한 복수의 셀들로 구성되는 셀 타입 구조를 가지며, 상기 복수의 셀들 각각은 복수의 서브 셀 요소들로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

서브 셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 표시 장치{Stereoscopic Display Apparatus Using Subcell Element Based Parallax Barrier}
이하의 설명은 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 표시 장치에 대한 것으로서, 구체적으로 무안경 방식 입체영상 디스플레이를 수직/수평으로 가능하게 할 뿐만 아니라 시청자가 이동시에도 정밀한 입체감을 느낄 수 있도록 하는 서브 셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 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-배리어 (parallax-barrier) 방식에 의한 장치로 크게 구분된다.
이하에서 패럴랙스-배리어 방식에 의한 입체영상 표시 장치의 동작을 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한다.
도 1a는 패럴랙스-배리어를 이용한 입체영상 표시장치의 단면도, 도 1b는 패럴랙스-배리어를 이용한 입체영상 표시장치의 사시도이다.
패럴랙스-배리어 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 배리어(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 배리어(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 배리어를 이용한 디스플레이 모듈을 통해 사용자의 좌안에는 좌측 영상만 보이고, 우안에는 우측 영상만이 보여 전체적으로 입체 영상으로 인지되게 된다.
종래의 패럴랙스 배리어 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-배리어 및 이를 이용하는 입체영상 표시 장치(특허출원번호 제 2005-0127631 호; 이하 '0127631호 발명이라 함)에 따르면, 상술한 패럴랙스 배리어를 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 배리어 방식의 디스플레이 모듈의 배리어 방향을 조절하여 입체 영상을 상영할 수 있다.
상술한 '0127631호 발명에 따를 경우, 시청자가 사용자 기기(User Equipment)를 쥐는 방향에 따라 수평 방향/수직 방향 디스플레이가 바뀌는 경우에도 시청자가 입체 영상을 볼 수 있는 장점을 가진다. 다만, 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 디스플레이에서는 상기 도 1a에서 볼 수 있는 바와 같이 시청자의 좌안과 우안의 위치에 따라 패럴랙스-배리어의 위치가 바뀌도록 설정하는 것이 바람직할 수 있다. 이때, 패럴랙스-배리어의 위치가 기존 셀 단위로만 이동할 수 있다만, 시청자의 이동에 따라 패럴랙스-배리어의 정밀한 이동이 어려울 수 있다.
따라서, 이하에서 설명할 본 발명에서는 패럴랙스-배리어의 정밀한 이동이 가능하도록 서브셀 단위로 이동 가능한 패럴랙스-배리어를 제안하고자 한다.
또한, 이와 같은 서브셀 단위 패럴랙스-배리어를 이용함에 따라 패럴랙스 배리어 형성이 자유로워질 수 있는 점을 이용하여 다양한 입체영상 표시 장치 구현 방법을 제안하고자 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 수평방향 또는 수직 방향으로 교대로 배치된 디스플레이 모듈; 및 상기 디스플레이 모듈의 제 1 타입 픽셀 및 제 2 타입 픽셀이 시청자의 좌안과 우안에 선택적으로 보이도록 수평 방향 또는 수직 방향으로 배치된 복수의 배리어를 형성하는 패럴랙스 배리어 모듈을 포함하며, 상기 패럴랙스 배리어 모듈은 수평 방향 또는 수직 방향으로 배치된 복수의 배리어를 형성하기 위한 복수의 셀들로 구성되는 셀 타입 구조를 가지며, 상기 복수의 셀들 각각은 복수의 서브 셀 요소들로 구성되는 입체영상 표시 장치를 제안한다.
바람직하게, 상기 패럴랙스 배리어 모듈은 수평 방향 또는 수직 방향으로 배치된 복수의 배리어를 형성하기 위해 수직 방향 또는 수평 방향으로 연속된 N(단, N은 2 이상의 자연수)개의 서브 셀 요소 단위로 상기 복수의 배리어가 형성되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 패럴랙스 배리어 모듈은 상기 서브 셀 요소 단위로 상기 복수의 배리어를 수평 방향 또는 수직 방향으로 이동시켜 형성되도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 입체영상 표시 장치는 상기 시청자의 이동을 감지할 수 있는 이동 감지 모듈을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 패럴랙스 배리어 모듈은 상기 시청자의 이동에 따라 상기 서브 셀 요소 단위로 상기 복수의 배리어를 수평 방향 또는 수직 방향으로 이동시켜 형성되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 N은 시청자의 위치에 따라 가변적일 수 있으며, 이는 시청자의 위치에 따라 배리어의 두께를 조절할 수 있음을 의미한다.
또한, 상기 패럴랙스 배리어 모듈은 수직 방향으로 상기 복수의 배리어를 형성할 경우, 수직 방향에서 소정 셀 단위로 수평 방향으로 좌측 방향 또는 우측 방향 중 어느 한 방향으로 지속적으로 서브 셀 단위로 이동시킨 사선 방향 패턴의 복수의 배리어를 형성할 수 있다.
또한, 상기 패럴랙스 배리어 모듈은 수평 방향으로 상기 복수의 배리어를 형성할 경우, 수평 방향에서 소정 셀 단위로 수직 방향으로 위쪽 또는 아래쪽 중 어느 한 방향으로 지속적으로 서브 셀 단위로 이동시킨 사선 방향 패턴의 복수의 배리어를 형성할 수 있다.
상술한 실시형태에서 입체영상 표시 장치는 휴대폰, PDA, MP3 등의 이동 기기일 수도, TV, 모니터 등의 디스플레이 장치일 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들에 따를 경우 수평 방향/수직 방향으로 입체영상 디스플레이가 자유로울 뿐만 아니라, 시청자의 이동에 따라 패럴랙스-배리어의 정밀한 이동이 가능하여 고품질의 입체영상을 디스플레이할 수 있다.
또한, 서브 셀 요소 단위로 패럴랙스 배리어를 구성할 경우, 패럴랙스 배리어의 패턴을 다양하게 할 수 있으며, 패럴랙스 배리어가 사선 방향 패턴을 가지도록 함으로써 무아레 형상을 방지할 수도 있다.
도 1a는 패럴랙스-배리어를 이용한 입체영상 표시장치의 단면도, 도 1b는 패럴랙스-배리어를 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 4 및 도 5는 셀 타입 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 표시 장치의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 셀 타입 패럴랙스 배리어 방식에 따라 형성되는 패럴랙스 배리어 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 서브 셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 서브 셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 서브셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 패턴의 이동 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시형태에 따라 배리어 두께를 가변적으로 조절하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스플레이 모듈과 배리어 모듈에 의해 디스플레이되는 영상의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입체영상 표시 장치 구성을 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.
한편, 이하의 설명에서 사용되는 용어들은 특별히 추가된 용어 또는 추가적인 의미를 부여한 용어를 제어하고는 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 가진다.
상술한 바와 같이 이하의 설명은 서브셀 단위 패럴랙스 배리어 및 이를 이용한 입체영상 표시 장치에 대한 것이다. 이를 위해 본 발명의 기반이 되는 '0127631호 발명에 대해 간단하게 살펴본다.
도 4 및 도 5는 셀 타입 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 표시 장치의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
상기 '0127631호 발명에 따른 패럴랙스 배리어의 액정부(40a)는 수평방향(X-X')과 수직방향(Y-Y')에 따라 각각 셀 단위의 배리어를 교대로 배치하여 셀 단위의 패턴 구조를 형성한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각 수평방향 배리어를 형성하는 셀들을 제 1 수평방향 셀 컬럼, 제 2 수평방향 셀 컬럼, 제 3 수평방향 셀 컬럼 .... 이라고 칭할 때, 제 1 수평방향 셀 컬럼에 가로*세로가 a*c 인 제 1 셀, b*c 인 제 2 셀을 순차적으로 배열하고; 제 2 수평방향 셀 컬럼에 가로*세로가 a*d 인 제 3 셀, b*d 인 제 4 셀을 순차적으로 배열한다. 여기서, a, b, c 및 d의 값은 디스플레이 모듈의 규격에 따라 계산되는 규격 값으로, 배리어의 두께 및 간격을 정확히 표시할 수 있도록 결정된다.
그리고, 제 3 수평방향 셀 컬럼은 제 1 수평방향 셀 컬럼과 동일한 구조로 배열되고, 제 4 수평방향 셀 컬럼은 제 2 수평방향 셀 컬럼과 동일한 구조로 배열된다. 즉, '0127631호 발명에 따른 배리어 기판은 서로 다른 구조의 2 개의 수평방향 셀 컬럼이 수직방향으로 교대로 배열되는 것이다.
'0127631호 발명에서, 수평방향 배리어를 형성하기 위해, 홀수번째 셀 컬럼들이 모두 온이 되어 배리어를 형성하고, 짝수번째 셀 컬럼들이 모두 오프가 되어 배리어 사이의 간격을 형성하거나, 또는 홀수번째 셀 컬럼들이 모두 오프가 되어 배리어 사이의 간격을 형성하고, 짝수번째 셀 컬럼들이 모두 온이 되어 배리어를 형성할 수 있다.
또한, 상술한 구조를 수직방향을 기준으로 보면, 제 1 수직방향 셀 컬럼에 가로*세로가 a*c 인 제 1 셀, a*d 인 제 3 셀이 순차적으로 배열되고, 제 2 수직방향 셀 컬럼에 가로*세로가 b*c 인 제 2 셀, b*d 인 제 4 셀이 순차적으로 배열되는 것임은 당업자에게 명확하다.
따라서, '0127631호 발명에 따른 패러랙스-배리어 패턴은 수평 및 수직 방향으로 서로 다른 규격의 2 개의 셀들이 순차적으로 배열되어 셀 컬럼을 구성함은 물론 상술한 배열에 따른 서로 다른 구조의 2 개의 셀 컬럼이 수평, 수직 방향으로 순차적으로 배열되는 것이다.
한편, 상기 '0127631호 발명의 경우 수평 방향/수직 방향 배리어 패턴의 형성을 간단하게 하기 위해, 수평 방향/수직 방향 배리어 패턴 형성시 항상 오프되는 컬럼의 셀을 제거하는 것을 도시하고 있다. 이는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
도 6 및 도 7은 셀 타입 패럴랙스 배리어 방식에 따라 형성되는 패럴랙스 배리어 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 상기 '0127631호 발명에 따른 패럴랙스 배리어가 수직 방향으로 형성되는 패턴을 도시하고 있으며, 도 7은 상기 '0127631호 발명에 따른 패럴랙스 배리어가 수평 방향으로 형성되는 패턴을 도시하고 있다. 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 수평 방향/수직 방향 패턴 모두에서 오프되는 컬럼의 셀, 즉 상술한 설명에서 제 4 셀을 제거하여 형성함으로써 수평 방향/수직 방향 패턴 형성 제어를 단순하게 할 수 있다. 다만, 이 경우 본 발명에서 이루고자 하는 시청자의 이동에 따른 패럴랙스 배리어의 이동을 구현하기 어려울 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 제 4 셀을 제거하지 않더라도, 상기 '0127631호 발명에 따를 경우, 패럴랙스 배리어의 이동은 셀 단위로밖에 수행할 수 없어, 시청자의 이동에 따른 정밀한 제어가 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에서는 상술한 셀 타입 패럴랙스 배리어의 셀을 복수의 서브 셀 요소(Sub-Cell Element)로 구분하고, 복수의 서브셀 요소 단위로 패럴랙스 배리어를 형성함으로써 패럴랙스 배리어 패턴 형성을 유연하게 하는 것을 제안한다. 여기서 "서브 셀 요소"는 상기 '0127631호 발명에서와 같은 셀이 복수의 제어 단위로 구분된 형태를 의미한다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 서브 셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 (a)는 상기 '0127631호 발명에서와 같은 셀 매트릭스 타입 패럴랙스 배리어를 도시하고 있다. 도 8의 (a)에서 각 사각형은 '0127631호 발명에서의 하나의 셀에 대응할 수 있다. 즉, 도 8의 (a)는 상기 도 4 및 도 5에서 제 1 내지 제 4 셀을 도시한 것으로 볼 수 있으며, 이 경우 제 4 셀이 제거되지 않은 형태를 도시한 것으로 볼 수 있다.
한편, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)와 비교하여 하나의 셀이 복수의 서브셀 요소로 구분된 형태를 도시하고 있다. 도 8의 (b)에서는 수평 방향에서 하나의 셀이 3개의 서브셀 요소로 구성되는 형태를 예시적으로 도시하고 있으나, 하나의 셀을 구성하는 서브셀 요소의 개수(N)은 패럴랙스 배리어 이동의 유연성과 제어의 복잡성을 고려하여 다양하게 선택할 수 있다. 또한, 도 8의 (b)에서는 도 8의 (a)에 도시된 하나의 셀이 수평방향으로만 복수의 서브셀 요소들로 구분된 형태를 도시하고 있으나, 수직 방향으로 역시 하나의 셀은 복수의 서브 셀 요소로 구분될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 서브 셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8과 대비하여 하나의 셀이 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로도 복수의 서브셀 요소들로 구분된 형태를 도시하고 있다. 도 9의 (b)에서 하나의 셀은 수평 방향에서 3개의 서브셀 요소들로, 수직 방향에서 2개의 서브셀 요소들로 구분된 형태를 예시적으로 도시하고 있으며, 이 경우 하나의 셀은 6개의 서브셀 요소들을 포함할 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 하나의 셀이 몇 개의 서브셀 요소들로 구분되는지는 패럴랙스 배리어 이동의 유연성과 제어의 복잡성을 고려하여 다양하게 선택할 수 있다. 또한, 수평 방향 디스플레이에 있어서 패럴랙스 배리어에 요구되는 이동의 유연성과 수직 방향 디스플레이에 있어서 패럴랙스 배리어에 요구되는 이동의 유연성은 다를 수 있기 때문에, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 하나의 셀이 수평 방향에서 구분되는 서브셀 요소들의 개수(Nx)와 수직 방향에서 구분되는 서브셀 요소들의 개수(Ny)는 서로 다를 수 있다.
만일, 본 발명이 적용되는 입체영상 표시 장치가 휴대폰, PDA와 같은 휴대 기기인 경우, 수평/수직으로 디스플레이 방향 전환이 자유롭기 때문에 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 패럴랙스 배리어가 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로도 서브셀 요소들로 구분되어 형성되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 상대적으로 수평/수직으로 디스플레이 방향 전환에 대한 요구가 크지 않은 모니터, TV 등의 경우 제어의 단순함을 위해 도 8에 도시된 바와 같이 수평 방향으로만 셀을 복수의 서브셀 요소들로 구분하여 형성할 수도 있다.
본 실시형태들에 따른 서브셀 요소들은 각각 독립적으로 또는 소정 개수의 서브셀 요소 그룹 단위로 온/오프가 제어될 수 있어, 패럴랙스 배리어 패턴 이동의 유연성을 증가시키는 것을 제안하며, 이러한 개념은 이하 도 10 내지 12를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 서브셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 패턴의 이동 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 예에서와 같이 패럴랙스 배리어는 수평 방향에서 3개의 서브셀 요소 단위로 배리어를 형성할 수 있다. 즉, 최초 제 1 내지 제 3 컬럼의 서브셀 요소들, 제 7 내지 제 9 컬럼의 서브 셀 요소들, 제 13 내지 제 15 컬럼의 서브 셀 요소들을 선택적으로 온(ON)시킴으로써 수직 방향 패럴랙스 배리어를 형성할 수 있다.
이때 만일 시청자의 위치가 이동하는 경우를 가정한다. 무안경 방식인 패럴랙스 배리어 방식 입체영상 디스플레이에 있어서 시청자의 좌안과 우안의 위치 이동은 입체 영상 디스플레이 품질에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 따라서 본 발명의 일 실시형태에서는 시청자의 이동에 따라 패럴랙스 배리어 역시 이동하는 것을 제안한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시형태는 패럴랙스 배리어의 이동이 셀 단위가 아닌 서브셀 요소 단위로 수행됨으로써, 시청자의 미세한 이동에도 정밀하게 패럴랙스 배리어 패턴을 형성하여 고품질의 입체영상을 디스플레이하도록 하는 것을 제안한다.
도 11은 도 10의 패럴랙스 배리어 패턴이 우측 방향으로 1 서브셀 요소만큼 이동하는 것을 도시하고 있다. 또한, 도 12는 도 10의 패럴랙스 배리어 패턴이 우측 방향으로 2 서브셀 요소만큼 이동하는 것을 도시하고 있다. 즉, 본 발명에서와 같이 하나의 셀이 복수의 서브셀 요소들로 구성되도록 설정함으로써 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 서브셀 요소 단위로 패럴랙스 배리어 패턴을 이동시킬 수 있는 장점을 가진다.
도 10 내지 도 12의 설명은 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 하나의 셀이 수평 방향에서만 복수의 서브셀 요소들로 구분되어 형성되고, 패럴랙스 배리어 패턴이 수평 방향으로 이동하는 경우에 대해서만 설명하였으나, 당업자는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같은 구조를 이용하여 수평 방향 및 수직 방향 모두에서 패럴랙스 배리어 패턴을 이동시키는 방법 역시 상술한 설명을 통해 알 수 있을 것이다. 또한, 하나의 셀이 수직 방향으로만 복수의 서브셀 요소들로 구분되어 형성되고, 수평 방향으로 형성된 패럴랙스 배리어 패턴을 수직 방향으로만 이동시키는 방식 역시 가능함을 알 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명에서와 같이 서브셀 요소 단위 패럴랙스 배리어를 이용함에 따라 획득되는 유연성을 이용하는 일례에 대해 설명한다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시형태에 따라 배리어 두께를 가변적으로 조절하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로 도 13은 도 10과 비교하여 배리어의 두께가 1 서브셀 요소만큼 감소한 패턴을 도시하고 있으며, 도 14는 도 10과 비교하여 배리어의 두께가 1 서브셀 요소만큼 증가한 패턴을 도시하고 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에 따를 경우, 패럴랙스 배리어 모듈은 N개의 서브셀 요소 단위로 복수의 배리어를 형성할 수 있되, N을 가변적으로 조절함으로써 시청자의 위치/요구되는 밝기/잔상 등에 따라 배리어의 두께를 조절할 수 있다.
일반적으로 시청자가 입체영상 표시 장치에서부터 멀어질 수록, 그리고/또는 요구되는 밝기가 증가할수록 배리어 두께를 얇게 하는 것이 바람직하나, 이에 한정될 필요는 없다. 또한,
한편, 이하에서는 본 발명에서와 같이 서브셀 요소 단위 패럴랙스 배리어를 이용함에 따라 획득되는 유연성을 이용하는 다른 일례에 대해 설명한다.
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 발명의 일 실시형태에서는 상술한 서브셀 요소 단위 패럴랙스 배리어 구조를 이용하여 상술한 무아레 간섭을 방지할 수 있는 사선 방향 패럴랙스 배리어 패턴을 제안하고, 이를 이용한 입체영상 표시 장치를 제안하고자 한다.
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따른 디스플레이 모듈과 배리어 모듈에 의해 디스플레이되는 영상의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시형태에 있어서 디스플레이 모듈은 도 1b의 도면부호 10에, 배리어 모듈은 도 1b의 도면부호 20에 대응할 수 있다. 다만, 본 실시형태에 따른 디스플레이 모듈과 배리어 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 배리어 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 배리어의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, '사선 방향 패턴'이란, 도 15에 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. 이때 디스플레이 모듈단에서 보는 서브픽셀 단위는 상술한 서브셀 요소 단위 패럴랙스 배리어에서 하나 또는 복수의 서브셀 요소에 대응할 수 있다.
도 15는 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 15에서 검게 표시된 부분에는 제 2 타입 픽셀에 대응하는 R, G, B 영상이 디스플레이되는 것으로 볼 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이 본 실시형태에 따른 배리어는 소정 개수의 행마다 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로 서브셀 요소 단위 또는 서브픽셀 단위로 이동한 사선 방향 패턴을 가지는 것을 제안하며, 도 15에서는 소정 행마다 디스플레이 모듈단에서 보았을 때 1서브픽셀만큼 좌측 방향으로 계속해서 이동한 패턴을 도시하고 있다. 이와 같은 사선방향 패턴을 이용함으로써 중복되는 직선 형태의 패럴랙스 배리어 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 15에 도시된 바와 같이 배리어가 시청자의 좌안과 우안에 특정 행에서 서브픽셀 단위가 아닌 픽셀 단위로 구분되어 보이도록 설정되는 것을 제안하였다. 이는, 만일 배리어가 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 배리어가 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 배리어가 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.
이하에서는 상술한 바와 같은 실시형태들이 적용될 수 있는 입체영상 표시 장치에 대해 총괄적으로 설명한다.
도 16은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입체영상 표시 장치 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이 본 실시형태에 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 수평방향 또는 수직 방향으로 교대로 배치된 디스플레이 모듈(10) 및 디스플레이 모듈(10)의 제 1 타입 픽셀 및 제 2 타입 픽셀이 시청자의 좌안과 우안에 선택적으로 보이도록 수평 방향 또는 수직 방향으로 배치된 복수의 배리어를 형성하는 패럴랙스 배리어 모듈(20)을 포함할 수 있다.
패럴랙스 배리어 모듈(20)은 구체적으로 하판부(30), 액정부(40), 제어부(50) 및 상판부(60)를 포함할 수 있으며, 액정부(40)는 상술한 바와 같이 서브셀 요소 단위로 구분되어 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 입체영상 표시 장치는 시청자의 이동을 감지/측정하거나, 이에 대한 정보를 입력받을 수 있는 이동 감지 모듈(70)을 더 포함하는 것을 제안한다. 이동 감지 모듈(70)은 시청자의 이동에 대한 정보를 획득하여 이를 패럴랙스 배리어의 제어부(50) 또는 입체영상 표시 장치 전반에 대한 프로세서(미도시)에 전달할 수 있다.
제어부(50)는 서브셀 요소 단위로 구성된 액정부(40a)에 각 서브셀 요소 각각 또는 소정 패턴의 서브셀 요소 그룹 단위로 연결된 배선 등을 이용하여 서브셀 요소들의 구동을 제어할 수 있다. 즉, 수평 방향으로 N개(N은 2 이상의 자연수)의 서브셀 요소들 단위로 패럴랙스 배리어를 형성하고, 이동감지 모듈(70)로부터 획득된 시청자의 이동 정보에 따라 1 서브셀 요소 단위로 패럴랙스 배리어를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 물론, 수직 방향으로도 동일한 제어를 수행할 수 있다.
상술한 실시형태들에 있어서 배리어 모듈은 3D 디스플레이 모드에서 상기 배리어를 ON시키고, 2D 디스플레이 모드에서 상기 배리어를 OFF시키도록 설정되어 하나의 입체영상 표시 장치가 2D/3D 겸용으로 이용될 수 있도록 할 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.

Claims (7)

  1. 제 1 방향 영상 및 제 2 방향 영상을 각각 디스플레이할 수 있는 제 1 타입 픽셀과 제 2 타입 픽셀이 수평방향 또는 수직 방향으로 교대로 배치된 디스플레이 모듈; 및
    상기 디스플레이 모듈의 제 1 타입 픽셀 및 제 2 타입 픽셀이 시청자의 좌안과 우안에 선택적으로 보이도록, 상기 제 1 타입 픽셀과 상기 제 2 타입 픽셀이 수직방향으로 교대로 배치된 경우 수평 방향으로, 그리고 상기 제 1 타입 픽셀과 상기 제 2 타입 픽셀이 수평방향으로 교대로 배치된 경우 수직 방향으로 배치된 복수의 배리어를 형성하는 패럴랙스 배리어 모듈을 포함하며,
    상기 패럴랙스 배리어 모듈은 수평 방향 또는 수직 방향으로 배치된 복수의 배리어를 형성하기 위한 복수의 셀들로 구성되는 셀 타입 구조를 가지며,
    상기 복수의 셀들 각각은 복수의 서브 셀 요소들로 구성되며,
    상기 패럴랙스 배리어 모듈은 수평 방향 또는 수직 방향으로 배치된 복수의 배리어를 형성하기 위해 수직 방향 또는 수평 방향으로 연속된 N개(단, N은 2 이상의 자연수)의 서브 셀 요소 단위로 상기 복수의 배리어가 형성되도록 제어하고,
    상기 패럴랙스 배리어 모듈은 상기 서브 셀 요소 단위로 상기 복수의 배리어를 수평 방향 또는 수직 방향으로 이동시켜 형성되도록 제어하는,
    입체영상 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입체영상 표시 장치는
    상기 시청자의 이동을 감지할 수 있는 이동 감지 모듈을 더 포함하며,
    상기 패럴랙스 배리어 모듈은 상기 시청자의 이동에 따라 상기 서브 셀 요소 단위로 상기 복수의 배리어를 수평 방향 또는 수직 방향으로 이동시켜 형성되도록 제어하는, 입체영상 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 N은 상기 시청자의 위치에 따라 가변적인, 입체영상 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패럴랙스 배리어 모듈은 수직 방향으로 상기 복수의 배리어를 형성할 경우, 수직 방향에서 소정 셀 단위로 수평 방향으로 좌측 방향 또는 우측 방향 중 어느 한 방향으로 지속적으로 서브 셀 단위로 이동시킨 사선 방향 패턴의 복수의 배리어를 형성하는, 입체영상 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 패럴랙스 배리어 모듈은 수평 방향으로 상기 복수의 배리어를 형성할 경우, 수평 방향에서 소정 셀 단위로 수직 방향으로 위쪽 또는 아래쪽 중 어느 한 방향으로 지속적으로 서브 셀 단위로 이동시킨 사선 방향 패턴의 복수의 배리어를 형성하는, 입체영상 표시 장치.
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