KR101531391B1 - 자동입체 디스플레이 디바이스 - Google Patents

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데르 호스트 얀 반
달프센 아헤 예이. 반
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

자동입체 디스플레이 디바이스는 디스플레이 픽셀들(105)의 어레이를 갖는 디스플레이(103)와, 칼럼 픽셀 방향에 대하여 각도α로 기울어진 장축을 갖는 기다란 소자들의 뷰 형성 장치(109)를 포함하며, 상기 소자들은 상이한 칼럼들에서 동일 컬러의 픽셀들 간의 폭의 P배의 피치를 가진다. 피치 P는 P=0.5.k.(1+S2)가 되도록 선택되며, 여기서 S=tanα이고, k는 양의 정수이다. 이 구성은 이미지를 가로질러 픽셀들의 균일하고 규칙적인 분포를 갖도록 결과로 생성된 이미지를 각 뷰에 관하여 투사되게 할 수 있다. 이것은 뷰들의 시각적 외양(visual appearance)을 향상시킨다.

Description

자동입체 디스플레이 디바이스{AUTOSTEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖는 디스플레이 패널을 구비한 자동입체 디스플레이 디바이스(autostereoscopic display device)와, 상이한 뷰들을 상이한 물리적 위치들로 향하게 하는 장치에 관한 것이다.
본 기술분야의 공지된 자동입체 디스플레이 디바이스는 GB 2196166 A에 개시된다. 이 공지된 디바이스는 디스플레이를 생성하기 위해 이미지 형성 수단으로서 동작하는 로우와 칼럼 어레이의 디스플레이 픽셀들을 갖는 2차원 발광 액정 디스플레이 패널을 포함한다. 상호 평행하게 연장하는 기다란 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)들의 어레이는 디스플레이 픽셀 어레이 위에 배치되고 뷰 형성 수단으로서 동작한다. 그 디스플레이 픽셀들로부터의 출력들은 그 출력들의 방향들을 변경하도록 기능하는 이러한 렌티큘러 렌즈를 통해 투사된다.
렌티큘러 렌즈들은 소자들의 시트로서 제공되며, 그것 각각은 기다란 반-원통형 렌즈 소자를 포함한다. 렌티큘러 렌즈들은 디스플레이 패널의 칼럼 방향으로 연장하며, 각각의 렌티큘러 렌즈는 디스플레이 픽셀들의 2개 이상의 인접 칼럼들로 된 각각의 그룹 위에 있다.
그러한 장치에서, 예를 들면, 각각의 렌티큘러 렌즈는 디스플레이 픽셀들의 2개 칼럼들과 연관되며, 각 칼럼의 디스플레이 픽셀들은 각각의 2차원 부(sub)-이미지의 수직 슬라이스(slice)를 제공한다. 렌티큘러 시트는 이러한 2개 슬라이스와, 다른 렌티큘러 렌즈들과 연관된 디스플레이 픽셀 칼럼들로부터의 대응하는 슬라이스들을 시트의 전방에 위치한 사용자의 좌안과 우안에 투사하여, 사용자는 단일 입체 이미지를 보게 된다.
다른 구성들에서, 각각의 렌티큘러 렌즈들은 로우 방향의 3개 이상의 인접 디스플레이 픽셀들의 그룹과 연관된다. 각 그룹의 디스플레이 픽셀들의 대응하는 칼럼들은 각각의 2차원 부-이미지로부터 수직 슬라이스를 제공하도록 적절하게 배열된다. 사용자의 머리가 좌측에서 우측으로 이동되는 경우, 일련의 연속적인 다른 입체 뷰들은 예를 들면, 룩 어라운드(look-around) 효과를 생성하는 것으로 관찰된다.
전술된 자동입체 디스플레이 디바이스는 양호한 레벨의 휘도를 갖는 디스플레이를 생성한다. 그러나, 이 디바이스와 연관된 한 가지 문제점은 렌티큘러 시트에 의해 투사되는 뷰들이 통상적으로 디스플레이 픽셀 어레이를 규정하는 무발광 블랙 매트릭스의 "이미징(imaging)"에 의해 야기되는 어두운 존들(zones)로 나누어진다는 것이다. 이러한 어두운 존들은 디스플레이를 전반에서 이격된 어두운 수직 밴드들 형태로 휘도 비균일(brightness non-uniformities)로서 사용자에 의해 손쉽게 관찰된다. 이 밴드들은 사용자가 좌측에서 우측으로 이동할 때 디스플레이를 가로질러 움직이고, 그 밴드들의 피치는 사용자가 디스플레이 쪽으로 또는 멀리 움직일 때 변화한다. 또 다른 문제점은 수직 렌즈들이 수직 방향에서 보다 수평 방향으로 훨씬 더 크게 해상도가 감소한다는 것이다. 이러한 문제점들 모두는 디스플레이 픽셀 어레이의 칼럼 방향에 관해 예각으로 렌티큘러 렌즈들을 기울이는 공지된 방법들에 의해 적어도 부분적으로 처리될 수 있다. 따라서, 기울어진 각도 렌즈들의 사용은 거의 일정한 휘도로, 그리고 렌즈 후방의 양호한 RGB 분포로 상이한 뷰들을 생성하는데 필요한 특징으로서 인식된다.
본 발명은 렌티큘러의 기울어짐을 사용하는 디스플레이가 더 개선될 수 있다는 인식에 근거를 둔다. 개선은 기울어짐이 개개의 뷰들을 만드는 픽셀들(또는 컬러 서브-픽셀들)의 불규칙적인 픽셀 분포를 초래한다는 것에 관련된다. 이것은 2D 이미지로부터의 픽셀들 또는 서브-픽셀들의 패턴이 개개의 뷰잉 위치들에 렌즈 장치에 의해 이미징되기 때문에 발생한다. 렌즈들과 픽셀들 간의 상대적 경사는 픽셀들(또는 서브-픽셀들)이 평평한 그리드에 규칙적으로 배열되지 않는다는 것을 의미한다. 이것은 시청자에 의한 불쾌감 효과로 인지될 수 있는 지각적 비동질성을 초래한다.
발명의 목적은 전술된 효과를 줄이기 위한 것이다. 본 발명은 독립 청구항들에 의해 규정된다. 종속항들은 바람직한 실시예들을 규정한다.
본 발명에 따르면, 자동입체 디스플레이 디바이스에 있어서: 디스플레이를 생성하는 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖는 디스플레이로서, 상기 디스플레이 픽셀들은 로우들과 칼럼으로 배열되는, 상기 디스플레이;
복수의 뷰들을 각각 상이한 방향으로 투사하기 위한 뷰 형성 장치로서, 상기 뷰 형성 장치는 칼럼 픽셀 방향으로 각도 α로 기울어지는 장축을 갖는 기다란 뷰 형성 소자들을 포함하고, 상기 기다란 소자들은 상이한 칼럼들에서 동일 컬러의 픽셀들 간의 폭의 P배인 피치를 가지며,
상기 P는:
P=0.5k(1+S2)이도록 선택되고,
여기서, S=tanα이고, k는 양의 정수인, 자동입체 디스플레이 디바이스가 제공됩니다.
이 장치는 결과로 생성된 이미지가 이미지 전반에 픽셀이 균일하고 규칙적으로 분포되도록 각각의 뷰에 관하여 투사되는 것을 가능하게 한다. 이것은 뷰들의 시각적 외양을 향상시킨다.
본 발명은 뷰 형성 소자 어레이 이후의 픽셀들이 각 뷰에 대하여 규칙적인 그리드, 예를 들면 정사각형 또는 육각형 그리드를 형성하도록 경사 각도와 뷰 형성 소자 피치(디스플레이 칼럼들에 대하여) 간의 관계를 제공한다.
k의 값은 픽셀 어레이의 특징에 따라 그리고 개개의 뷰들의 소망의 픽셀 그리드 장치에 따라, 예를 들면 디스플레이가 단일 컬러(컬러 순차적; 다수 컬러의 시간 순차적 디스플레이를 포함함) 또는 상이한 컬러 서브-픽셀들을 갖는 다수 컬러인지에 따라 변화한다.
다수 컬러의 경우에, 디스플레이 픽셀들은 레드, 그린 그리고 블루 서브-픽셀들의 칼럼들로 배열되고, 이 경우에 칼럼 폭은 인접한 동일 컬러 서브-픽셀 칼럼들 간의 거리를 포함하며, 바람직하게:
k=3(2N+1)이고,
여기서, N은 0 또는 양의 정수이다.
경사 각도는 바람직하게:
S=1/V(2N+1)에 의해 주어지고,
여기서, V는 사용자를 향해 투사되는 개개의 뷰들에 대하여 픽셀 그리드의 폭 대 높이 비와 동일하다.
이것은 뷰 전면에 균일하게 분포되는 서브-픽셀들을 제공한다.
다른 구성에서:
S=V/N이고,
여기서, V는 사용자를 향해 투사되는 개개의 뷰들의 픽셀 그리드의 폭 대 높이 비와 동일하다.
이것은 컬러 픽셀 트리플릿(triplets)들로서 함께 그룹화된 서브-픽셀들을 제공한다.
단일 컬러(또는 컬러 순차) 경우에, 디스플레이 픽셀들은 단일 컬러 픽셀들의 칼럼으로 배열되며,
k=2N+1이고,
여기서 N은 0 또는 양의 정수이다.
다시 말하면, 경사 각도는:
S=1/V(2N+1) 또는
S=V/N에 의해 주어질 수 있다.
이러한 예들에서, 값 V=1은 픽셀들 또는 서브-픽셀들의 정사각형 그리드에 대응하고, V=√3 또는 1/√3은 픽셀 또는 서브-픽셀들의 육각형 그리드에 대응한다.
픽셀 로우들은 픽셀 칼럼들에 직각인 것으로부터 오프셋일 수 있다. 이것은 렌즈들의 수평 피치들이 정수가 아닐 때(렌즈들에 의해 커버링되는 픽셀 칼럼들의 수에 관하여) 사용될 수 있다. 예를 들면, 로우를 따른 한 픽셀과 다음 픽셀 간의 수직 변위는:
y=(P/m-1)/S에 의해 주어지고,
여기서, m은 양의 정수이다.
이것은 렌즈의 폭 양단의 칼럼들의 정수 개수에 적합하다.
픽셀들의 폭 대 높이 비는:
w/h=S-y, 또는
w/h=2S-y에 의해 주어질 수 있다.
로우들과 칼럼들이 완벽하게 직교가 아닐 때, 픽셀들의 로우들은 디스플레이의 상부 에지에 평행이 될 수 있거나 또는 픽셀들의 칼럼들은 디스플레이의 측면 에지에 평행이 될 수 있다.
바람직한 구성에서, 뷰 형성 장치는 디스플레이에 위치 결정되도록 배열되는 렌티큘러 어레이를 포함하고, 기다란 소자들은 상이한 방향들로 사용자를 향해 투사되는 복수의 뷰에 디스플레이 픽셀들의 그룹들의 출력들을 포커싱(focusing)하도록 구성 가능한 렌티큘러 렌즈들을 포함하며, 이로써 자동입체 이미징(imaging)을 가능하게 한다. 이 렌티큘러들은 이상적인 렌즈 형태를 가지거나, 또는 예를 들어 (반)-원통형 평면-볼록 렌즈, 볼록-볼록렌즈 등을 포함하는 렌즈 설계 기술에서 알려진 임의의 다른 적정 형태를 가진다.
또 다른 실시예에서, 뷰 형성 장치는 디스플레이에 위치 결정되도록 배열된 렌티큘러 어레이를 포함하고, 기다란 소자들은 상이한 방향으로 사용자를 향해 투사되는 복수의 뷰들에 디스플레이 픽셀들의 그룹들의 출력들을 포커싱하도록 구성 가능하고, 이것에 의해 자동입체 이미징을 가능하게 하는 렌티큘러 렌즈들을 포함한다. 렌티큘러는 이상적인 렌즈를 가지거나, 또는 예를 들어 (반)-원통형 평면-볼록 렌즈, 볼록-볼록 렌즈 등을 포함하는 렌즈 설계 기술에서 공지된 임의의 다른 적정 형태를 가진다.
이러한 자동입체 디스플레이에서, 예를 들어 렌티큘러 렌즈들의 어레이 및/또는 장벽들과 슬릿들(slits)의 어레이인 뷰 형성 소자들의 어레이는 바람직하게는 픽셀 플레인의 넌-제로 거리에(예를 들면, 전방에) 배치된다. 이것은 상이한 뷰들을 형성하는 픽셀들의 그룹들이 수평 각도 하에서 디스플레이를 뷰잉하는 경우에 인접 소자들을 통해 관찰될 수 있게 한다. 따라서, 다수 뷰잉 콘들이 형성된다. 거리는 마이크로미터 또는 밀리미터 스케일이 되도록 선택될 수 있으며, 예를 들면, 0.5~1 또는 2 밀리미터일 수 있다.
도 1은 공지된 자동입체 디스플레이 디바이스의 개략적인 투시도.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 디바이스의 개략적인 단면도.
도 3은 다수 뷰 중 하나에 대한 제 1 가능 픽셀 그리드를 도시한 도면.
도 4는 다수 뷰 중 하나에 대한 제 2 가능 픽셀 그리드를 도시한 도면.
도 5는 제 3 가능 픽셀 그리드 구성을 도시한 도면.
도 6은 단일 컬러 디스플레이의 제 4 가능 픽셀 그리드를 도시한 도면.
도 7은 로우 정렬을 변경하는 제 1 방법을 도시한 도면.
도 8은 로우 정렬을 변경하는 제 2 방법을 도시한 도면.
본 발명의 실시예들은 단지 일례로서 첨부 도면들을 참조하여 이제 기술될 것이다.
본 발명은 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들에 따라 기술된다.
도 1은 다수 뷰 자동입체 디스플레이 디바이스(1)의 개략적인 투시도이다. 디바이스(1)는 디스플레이를 생성하기 위한 이미지 형성 수단으로서 동작하는 능동 매트릭스 형태의 액정 디스플레이 패널(3)을 포함한다.
디스플레이 패널(3)은 이 경우에 평평한 표면에 로우들과 칼럼들로 배열되는 디스플레이 픽셀들(5)의 직교 어레이를 가진다. 명확하게 하기 위하여, 오직 적은 수의 디스플레이 픽셀들(5)만이 도 1에 도시된다. 실제로는, 디스플레이 패널(3)은 약 일천 개 로우들과 수천 개 칼럼들의 디스플레이 픽셀들(5)을 포함한다.
액정 디스플레이 패널(3)의 구조는 전체적으로 진부하다. 특히, 패널(3)은 한 쌍의 이격된 투명 유리 기판들을 포함하며, 이 기판들 사이에는 정렬된 꼬인 네마틱 또는 다른 액정 물질이 제공된다. 이 기판은 그것들의 대향 표면들에 투명한 인듐 주석 산화물(ITO) 전극들의 패턴들을 운반한다. 또한, 기판들의 외부 표면들에 편광 계층들이 제공된다.
각각의 디스플레이 픽셀(5)은 기판들 상의 반대 전극들을 포함하며, 그것들 사이에 액정 물질을 개재한다. 디스플레이 픽셀들(5)의 형태 및 레이아웃은 전극들의 형태 및 레이아웃과 패널(3)의 전면에 제공되는 블랙 매트릭스 장치에 따라 결정된다. 디스플레이 픽셀들(5)은 상호 갭들만큼 규칙적으로 이격되어 있다.
각각의 디스플레이 픽셀(5)은 박막 트랜지스터(FET) 또는 박막 다이오드(TFD)와 같은 스위칭 소자와 연관된다. 디스플레이 픽셀들은 스위칭 소자들에 어드레싱 신호들을 제공함으로써 디스플레이를 생성하도록 동작되고, 적정 어드레싱 스킴들은 당업계에 알려져 있을 것이다.
디스플레이 패널(3)은 이 경우에 디스플레이 픽셀 어레이의 영역에 걸쳐 확장하는 평면 백라이트를 포함하는 광원(7)에 의해 조명된다. 광원(7)으로부터의 광은 광을 변조시켜 디스플레이를 생성하도록 구동되는 개개의 디스플레이 픽셀들(5)과 함께 디스플레이 패널(3)을 통해 지향된다.
또한, 디스플레이 디바이스(1)는 디스플레이 패널(3)의 디스플레이 측에 배열되는 렌티큘러 시트(9)를 포함하며, 이것은 뷰 형성 기능을 수행한다. 렌티큘러 시트(9)는 상호 평행하게 연장하는 한 로우의 렌티큘러 렌즈들(11)을 포함하며, 명확하게 하기 위하여 그것들의 오직 한 로우만이 과장된 크기로 도시된다. 렌티큘러 렌즈들(11)은 뷰 형성 기능을 실행하도록 뷰 형성 소자들로서 동작한다.
이 일례에서, 렌티큘러 렌즈들(11)은 볼록한 원통형 소자들 형태이고, 그것들은 상이한 이미지들, 또는 뷰들을 디스플레이 패널(3)로부터 디스플레이 디바이스(1)의 전방에 위치한 사용자의 눈들에 제공하도록 광 출력 지시 수단으로 동작한다. 따라서, 도 1에 도시된 자동입체 디스플레이 디바이스(1)는 상이한 방향들로 여러 개의 상이한 투시 뷰들을 제공할 수 있다. 특히, 각각의 렌티큘러 렌즈(11)는 각각의 로우에서 적은 그룹의 디스플레이 픽셀들(5) 위에 배치한다. 렌티큘러 렌즈(11)는 여러 개의 상이한 뷰들을 형성하도록, 상이한 방향으로 그룹의 각 디스플레이 픽셀(5)을 투사한다. 사용자의 머리가 좌측에서 우측으로 움직이는 경우, 그의/그녀의 눈들은 여러 개의 뷰들 중 상이한 것들을 차례로 수신한다.
도 2는 전술된 바와 같이 렌티큘러 형 이미징 장치의 동작의 원리를 도시하며, 광원(7), 디스플레이 패널(3) 그리고 렌티큘러 시트(9)를 도시한다. 이 구성은 상이한 방향들로 각각 투사되는 3개 뷰들을 제공한다. 디스플레이 패널(3)의 각 픽셀은 한 특정 뷰, 예를 들면 시청자의 좌안 또는 우안에 대한 정보로 구동된다.
좌안과 우안 이미지들을 갖는 2개 뷰들만이 투사되는 경우, 사람은 입체 이미지를 본다. 다수 뷰들이 그 눈들 각각에 대하여 이미지의 다수 투시를 포함하는 경우, 룩 어라운드(look around) 입체 이미지는 구글 또는 다른 뷰잉 보조물들 없이도 보여질 수 있다.
전술된 자동입체 디스플레이 디바이스는 양호한 레벨의 휘도를 갖는 디스플레이를 생성한다. 디스플레이 픽셀 어레이의 칼럼 방향에 관하여 예각으로 렌티큘러 렌즈들을 기울이는 것은 이미 알려져 있다. 이것은 향상된 휘도 균일성을 가능하게 하고, 또한 보다 더 정밀한 수평 및 수직 해상도들을 가져온다. 그것이 제공하는 이점들뿐만 아니라 기울어짐의 동작 메커니즘이 US6064424에 기술된다.
본 발명은 기울어진 렌티큘러 렌즈들의 사용이 각 뷰의 픽셀들이 이미지를 가로질러 규칙적으로 배열되지 않는 효과를 발생하며, 그것은 시청자에 의해 불쾌감으로 인식될 수 있다는 인식에 기초한다.
본 발명은 일례에 관하여 렌티큘러 렌즈 어레이 이후의 픽셀들이 각 뷰에 대하여 규칙적인 그리드, 예를 들면 정사각형 또는 육각형 그리드를 형성하도록, 렌즈 경사 각도와 렌즈 피치(디스플레이 칼럼들에 관하여) 간의 관계를 제공한다.
도 3은 좌측에서 우측의 수평 방향으로 반복해서, 레드(R)(32'), 그린(G)(32"), 블루(B)(32''') 서브-픽셀들을 갖는 서브-픽셀들의 칼럼들(32)과 본 발명에 따른 특정 뷰에 대한 서브-픽셀 위치들(30)의 바람직한 그리드를 도시한다. 이 경우에 영역들(30)은 렌티큘러 렌즈들을 통해 시청자에 의해 관찰되는 디스플레이의 서브-픽셀들을 나타낸다. 직사각형(30)은 특정 컬러(예, 그린)를 갖는 특정 뷰의 영역들을 표시한다. 그 영역을 제공하는 서브-픽셀은 직사각형(30)의 중앙에 배치되지만, 디스플레이(3)의 픽셀 표면 내에는 배치되지 않는다. 렌즈들이 그들의 장 축(34)과 픽셀 칼럼 방향(36)간의 각도(α)로 기울어진 렌즈 장치는, 도시된 직사각형에 그 서브-픽셀에 의해 제공되는 뷰의 영역을 확대한다. 따라서, 직사각형은 한 특정 서브-픽셀에 의해 제공되는 특정 뷰의 영역을 나타낸다(즉, 그 영역 내에 그 뷰에 대한 다른 서브-픽셀들이 전혀 없다).
비 V는 그리드의 높이와 폭의 비를 제공한다:
V=H/W
H는 동일 컬러의 서브-픽셀들에 대응하는 영역들 간의 렌티큘러 소자의 장축(34)을 따라 거리에 의해 제공된다.
Figure 112011054040616-pct00001
이 등식에서, α는 렌티큘러 소자의 장축과 픽셀 칼럼 방향(36) 간의 렌티큘러 경사 각도이고, Ppx는 픽셀 패널의 수평 픽셀 피치(38)이며, 동일 컬러의 인접 영들(32) 간의 거리이다.
픽셀들의 직사각형 그리드를 유지하기 위하여, 영역들(30)에 대하여 도시되는 바와 같이, 폭 W는 그리드 형태에 직각을 이루는 소망의 측면들을 제공하도록 선택되어야 한다. 이것은 다음과 같은 경우에 달성된다:
Figure 112011054040616-pct00002
여기서, N은 음수가 아닌 정수이다(0, 1, 2,...)
이것은 이하를 제공한다.
Figure 112011054040616-pct00003
따라서, 소정의 동일 컬러 픽셀 피치 Ppx에 대하여, 바람직한 비 V와 임의의 N, 렌즈 경사 각도는 다음과 같이 선택되어야 한다:
α=cot-1(V(2N+1))
렌즈 피치는 다음에 의해 제공되어야 한다:
P=0.5W
따라서:
Figure 112011054040616-pct00004
렌즈 피치 Ph(픽셀 피치들 Ppx의 개수에 관하여)는 이하에 의해 제공된다:
Ph=1.5(2N+1)(1+S2)
값 V=1은 도 3의 정사각형 그리드에 대응한다. 값 V=√3 또는 1/√3 은 도 4에 도시된 바와 같이 육각형 그리드에 대응하며, 라운드 주파수 응답을 가진다.
상기 분석은 컬러 서브-픽셀들 32', 32'', 32'''의 3개 칼럼들을 갖는 디스플레이 픽셀 레이아웃에 대한 것이며, 픽셀 피치 PPX는 디스플레이 표면에서 동일 컬러 서브-픽셀들 간의 거리이다. 따라서, 도 1의 디스플레이 패널(3)에서의 (이미지) 픽셀(5)은 3개 컬러들을 나타내는 3개 서브-픽셀들을 포함한다. 단일 컬러 디스플레이, 또는 컬러 순차 디스플레이와 같은 다른 실시예들에서, 후자는 오직 한 형태의 픽셀(5)을 가지지만, 예를 들면 순차적 채색 백라이트(sequential coloured backlighting)에서 서브-픽셀들(32', 32'', 32''') 각각이 이미지 픽셀(5)에 대응하는 경우 컬러들의 시간 순차적 디스플레이를 사용하며, 그 다음에는 이하 등식이 유지된다:
Ph=0.5(2N+1)(1+S2)
상기 분석은 한 솔루션 스페이스를 제공한다. 제 2 솔루션 스페이스는 도 5에 도시된 바와 같이 높이-폭 비 V를 갖는 정렬된 RGB 픽셀들을 야기한다.
이 경우에:
Figure 112011054040616-pct00005
Figure 112011054040616-pct00006
α=cot-1(VN)
이것은 S=1/VN의 경사를 제공하고 수평 픽셀 피치는 다음과 같다:
Ph=3N(1+S2)
다시 말하면, 상기 분석은 3개 칼럼들의 컬러 서브-픽셀들(32', 32'', 32''')을 갖는 디스플레이 픽셀 레이아웃에 관한 것이고, 픽셀 피치 Ppx는 디스플레이 표면에서 동일 컬러 서브-픽셀들 간의 거리이다. 따라서, 도 1의 디스플레이 패널(3)의 (이미지) 픽셀(5)은 3개 컬러를 나타내는 3개의 서브-픽셀들을 포함한다. 도 5의 일례에서, 적합한 칼럼들(32)의 서브-픽셀들(32', 32'', 32''')은 각각의 영역들(30', 30'', 30''')로서 렌티큘러를 통해 시청된다.
단일 컬러 디스플레이, 또는 컬러 순차적 디스플레이와 같은 다른 실시예들에서, 후자는 오직 한 형태의 픽셀(5)을 가지지만, 예를 들면 순차적 채색 백라이트에서 각각의 서브-픽셀들(32', 32'', 32''')이 (이미지) 픽셀(5)에 대응하는 경우 컬러들의 시간 순차적 디스플레이를 사용하며, 이하 등식이 유지된다:
Ph=N(1+S2)
단일 컬러 형태가 도 6에 도시된다. 도 5 및 도 6은 V=1인 경우에 관한 것이다.
상기 상이한 예들이 피치 P가 다음과 같이 되도록 선택되는 결과를 공유한다는 것을 알 수 있다:
P=0.5k(1+S2), 여기서 k는 양의 정수이다.
k가 취하는 정수들은 특정 예에 따라 다르다. 따라서, 예를 들면, 도 3에 대하여, k=3, 9, 15, 21 등(양의 정수 z에 대하여 k=6z-3)일 때의 솔루션이다. 도 3의 단일 컬러 버전에 대하여, k=1, 3, 5, 7 등(양의 정수 z에 대하여 k=2z-1)일 때의 솔루션이다. 도 5의 일례에 대하여, k=6, 12, 18, 24 등(양의 정수 z에 대하여 k=6z)일 때의 솔루션이다. 도 6의 일례에 대하여, k=2, 4, 6, 8 등(양의 정수 z에 대하여 k=2z)일 때의 솔루션이다.
전술되는 임의의 픽셀 피치와 렌즈 경사 결합들은 하부에 있는 픽셀 그리드와 결합하여 자동입체 시스템의 3D 품질을 한정하는 정수가 아닌(non-integer) 뷰들(분할 뷰들)을 생성할 것이다. 예를 들면, 이것은 컬러 왜곡들, 깊이에서의 높은 애매성, 복잡한 렌더링 알고리즘들을 초래할 수 있다. 다른 제약은 렌즈의 이러한 정수가 아닌 수평 피치(렌즈 아래에 픽셀들로 표현됨)로 인해 정수가 아닌 뷰들과 연관된 문제점들을 처리되게 할 수 있다. 특히, 픽셀 로우들은 경사로 인해 정수가 아닌 뷰들을 에워싸도록 픽셀 칼럼들에 수직인 것으로부터 오프셋되어 있다.
상이한 픽셀들은 이후에 수평 픽셀들의 정수 양이 다음 렌즈까지의 수직 거리가 제 1 렌즈까지의 거리와 동일하도록 로우 위치를 따라 수직으로 증가하는 오프셋을 가져야 한다. 이것을 표현하는 또 다른 방법은 렌즈 에지가 칼럼들의 픽셀들의 엇물림과 동일한 각도(또는 정수 배)로 경사지게 하는 것이다. 이것은 이하와 같이 로우를 따라 한 픽셀과 다음 픽셀 간의 수직 변위를 형성함으로써 우선적으로 달성될 수 있다.
y=(P/m-1)/S
여기서, m은 양의 정수이며, 이것은 바람직하게는 수평 피치 값 Ppx과 상당히 다르지 않다.
부가적으로, 픽셀들의 폭 대 높이 비는(도 7에 도시됨) 다음과 같이 주어진다:
w/h=S-y, 또는
w/h=2S-y
더욱 통상적으로는, w/h=aS-y, 여기서 a는 양의 정수이다. 따라서, 픽셀들의 폭-높이 비는 경사의 정수 배에 기초한 것이다.
도 7은 서브-픽셀들(70)의 비수평 로우들 중 한 일례를 도시하며, 이 경우에 로우들은 화살표(72) 방향으로 연장하고, 로우들의 각이 렌티큘러 렌즈들의 장축(34)에 수직이 되게 하는 방법을 도시한다. 따라서, 픽셀 그리드는 렌즈 구성으로 정렬된다. 도 8은 대안을 도시하고 있다.
도 6 및 도 7에서, 렌즈 경사 축과 결과적인 경사는 렌즈 장축(34)이 반복 형태로 동일 방법으로 서브-픽셀들을 잘라내도록 하기 위한 것이다. 예를 들면, 도 7 및 도 8 각각의 렌즈 중앙축(렌즈 장축에 평행)은 다음 2개(76, 78)를 잘라내는 것등과 동일한 방법으로 제 1의 2개의 서브-픽셀들(74, 75)을 잘라낸다. 반복은 더 가파른 렌즈 각도(보다 작은 경사 각도)를 위해 3개의 서브-픽셀마다 행한다. 도 7에서, 로우들은 상향으로 엇갈리게 하고, 도 8에서는 하향으로 엇갈리게 한다.
선택적으로, RGB 칼럼들은 회전될 수 있으며, 반면에 칼럼들과 렌티큘러 렌즈 축 간의 경사를 유지하고, (피치 Ppx는 그 경우에 RGB 칼럼들에 수직인 피치이다). 픽셀 형태들은 제어된 양의 크로스토크 및 밴딩(banding)을 가지도록 설계될 수 있다.
본 발명은 2D 패널들과 비교 가능한 3D 픽셀 그리드들을 구비하는 미래 형태의 렌티큘러 자동입체 디스플레이들에 대한 옵션들을 제공한다. 제안된 렌즈-의존형 패널 픽셀-그리드 솔루션은 훌륭한 3D 이미지 품질들을 생성한다. 광범위한 솔루션 스페이스는 육각형 그리드를 유지하면서 뷰들의 개수와 크로스토크를 조정할 수 있게 한다.
상기 일례들은 렌티큘러 렌즈 구성에 모두 관련된다. 그러나, 본 발명은 독립항들에 따른 광범위한 형태에서 경사진 장벽 장치들을 사용하는 자동입체 디스플레이들, 즉 자동입체 시차 장벽 디스플레이 디바이스들에 적용될 수 있다. 이러한 장벽 구성들은 또한 2D 이미지의 상이한 부분들이 상이한 뷰잉 위치들로 지향되도록 2D 이미지의 각도-의존형 부-샘플링을 실행한다. 이 경우에, 2개 장벽이 슬릿으로 분리되도록, 뷰 형성 장치로서, 픽셀 플레인 위에 배치하는 장벽들로 불리는 불투명한 영역들과 슬릿들로 불리는 투명한 영역들의 어레이가 있다. 장벽들은 뷰 형성 픽셀들의 그룹이 관찰될 수 있는 임의의 방향들을 저지하며, 슬릿들은 픽셀 광에 대하여 투명하다. 장벽들과 하부 픽셀들 간의 관계는 상이한 픽셀들이 보여질 수 있는 뷰잉 위치들을 결정한다. 시차 장벽 디스플레이 시스템에 대하여 시청자의 두 눈에 상이한 뷰들을 제공하는 상세한 동작 원리들은 일례로 WO2006/068426 또는 US7154653에 잘 기술되어 있으며, 간결하게 하기 위하여 본 명세서에서는 반복되지 않을 것이다.
따라서, 본 발명의 뷰 형성 장치는 기다란 장벽과 기다란 슬릿의 쌍을 반복 배치하는 어레이일 수 있으며, 각각의 쌍은 그것들의 장축에 수직이 되게 측정되는 임의의 폭을 가진다.
이러한 장벽들은 전술되는 바와 동일한 이유로 기울어질 수 있고(또는 계단형 프로필(staircase profile)을 가질 수 있고), 본 발명은 동일하게 적용 가능하다. 이러한 장벽 형태 뷰 형성 소자들에 본 발명을 적용할 경우, 한 쌍의 장벽과 슬릿의 폭은 렌티큘러 뷰잉 장치가 사용되는 경우에 렌티큘러의 피치와 동일하도록 선택되어야 한다.
또한, 다른 기다란 기울어진 뷰 형성 장치들이 가능하며, 본 발명은 2D 이미지의 각도 의존형 부샘플링을 제공하는 기다란 소자들에 통상적으로 적용 가능하며, 이러한 소자들은 디스플레이 칼럼 방향에 관하여 기울어져 있다. 청구항들은 그것에 따라서 이해되어야 한다.
더욱 통상적으로는, 전술된 실시예들이 본 발명을 한정하기보다는 오히려 설명하며, 당업자들은 첨부된 청구항들에 의해 규정되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않게 많은 다른 실시예들을 설계할 수 있을 것이라는 것에 주목해야 한다.
개시된 실시예들에 관한 다른 변동들은 청구된 발명을 실행하는 데 있어 당업자에 의해 도면들, 명세, 첨부된 청구항들을 연구해서 이해될 수 있고 실행될 수 있다. 청구항들에서, 단어 "포함하는"은 다른 소자들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정 관사 "a" 또는 "an"은 다수를 배제하지 않는다. 단지 임의의 단위들이 상호 다른 종속항들에서 인용된다는 사실은 이러한 단위 결합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구항들에서의 임의의 참조 기호들은 범위를 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (15)

  1. 자동입체 디스플레이 디바이스(autostereoscopic display device)에 있어서,
    디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들(105)의 어레이를 갖는 디스플레이(103)로서, 상기 디스플레이 픽셀들은 로우(row)들과 칼럼(column)들로 배열되는, 상기 디스플레이(103);
    복수의 뷰들을 각각 상이한 방향으로 투사하기 위한 뷰 형성 장치로서, 상기 뷰 형성 장치는 칼럼 픽셀 방향에 대하여 각도α로 기울어진 장축을 갖는 기다란 소자들을 포함하며, 상기 기다란 소자들은 상이한 칼럼들에서 동일 컬러의 픽셀들 간의 폭의 P 배의 피치를 가지며,
    상기 P는
    P=0.5k(1+S2)이도록 선택되고,
    여기서, S=tanα이고, k는 양의 정수인, 상기 뷰 형성 장치를 포함하는, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 픽셀들은 레드, 그린 및 블루 서브-픽셀들의 칼럼들로 배열되고, 상기 칼럼 폭은 인접한 동일-컬러 서브-픽셀 칼럼들 간의 거리를 포함하고,
    k=3(2N+1)이고,
    여기서, n은 0 또는 양의 정수인, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    S=1/V(2N+1)이고,
    여기서, V는 사용자를 향해 투사되는 개개의 뷰들을 위한 픽셀 그리드의 폭 대 높이 비와 동일한, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  4. 제 2 항에 있어서,
    S=V/N이고,
    여기서, V는 사용자를 향해 투사되는 개개의 뷰들을 위한 픽셀 그리드의 폭 대 높이 비와 동일한, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 픽셀들은 단일 컬러 픽셀들의 칼럼들로 배열되며,
    k=2N+1이고,
    여기서, N은 0 또는 양의 정수인, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    S=1/V(2N+1) 또는
    S=V/N이고,
    여기서, V는 사용자를 향해 투사되는 개개의 뷰들을 위한 픽셀 그리드의 폭 대 높이 비와 동일한, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  7. 제 3 항에 있어서,
    V=1인, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  8. 제 3 항에 있어서,
    V=√3 또는 1/√3인, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 픽셀 로우들은 상기 픽셀 칼럼들에 직각인 것으로부터 오프셋되어 있는, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서, 한 픽셀과 로우를 따른 다음 픽셀 간의 수직 변위는:
    y=(P/m-1)/S에 의해 주어지고,
    여기서, m은 양의 정수인, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 픽셀들의 폭 대 높이 비는:
    w/h=S-y, 또는
    w/h=2S-y에 의해 주어지는, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  12. 제 10 항에 있어서, P는 정수가 아닌, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 픽셀들의 로우들은 상기 디스플레이의 상부 에지에 평행한, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 픽셀들의 칼럼들은 상기 디스플레이의 측면 에지에 평행한, 자동입체 디스플레이 디바이스.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 뷰 형성 장치는 상기 디스플레이(103)에 위치 결정되어 배열된 렌티큘러 어레이(109)를 포함하고, 상기 기다란 소자들은 상이한 방향에서 사용자를 향해 투사되는 복수의 뷰들로 상기 디스플레이 픽셀들(105)의 그룹들의 출력들을 포커싱하도록 구성 가능한 렌티큘러 렌즈들(111)을 포함하고, 이에 의해 자동입체 이미징을 가능하게 하는, 자동입체 디스플레이 디바이스.
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