KR101606797B1

KR101606797B1 - 입체 영상 표시 장치 및 영상 표시 방법

Info

Publication number: KR101606797B1
Application number: KR1020090102981A
Authority: KR
Inventors: 김주영; 박철우
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2016-03-29
Also published as: US8576277B2; JP2011095730A; US20110096156A1; CN102055995B; KR20110046127A; CN102055995A; JP5855336B2

Abstract

본 발명은 입체 영상 표시가 가능한 표시 장치에 대한 발명으로 더욱 상세하게는 입체 영상 표시가 가능한 표시 장치에서 2차원 영상 표시시 표시 품질이 향상되도록 하기 위한 발명으로, 주변 화소에 대응하는 화상 신호를 가중치에 근거하여 본 화소에 대응하는 출력 데이터에 포함시키는 필터링에 의하여 본 화소의 데이터도 주변 화소에 영향을 주어 보다 넓은 범위에서 해당 화소의 데이터가 표시되도록 한다. 그 결과 특정 각도에서 해당 얇은 선이나 글씨가 보이지 않는 것을 방지한다.

입체 영상 표시 장치, 2차원 영상 표시, 렌티큘러 렌즈, 필터링

Description

입체 영상 표시 장치 및 영상 표시 방법{3D DISPLAY DEVICE AND DISPLAY METHOD THEREOF}

본 발명은 입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 장치에서 2차원 영상을 표시하는 방법에 관한 것이다.

오늘날 초고속 정보 통신망을 근간으로 구축된 정보의 고속화를 위해 실현될 서비스들은 현재의 전화와 같은 단순히 듣고 말하는 서비스로부터 문자, 음성, 영상을 고속 처리하는 디지털 단말을 중심으로 한 보고 듣는 멀티 미디어형 서비스로 발전하고 궁극적으로는 시공간을 초월하여 실감있고 입체적으로 보고 느끼고 즐기는 초공간형 실감 3차원 입체 정보통신 서비스로 발전하고 있다.

일반적으로 입체 영상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65mm정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하는 것이다. 이러한 능력을 통상 스테레오그라피(stereography)라 한다.

입체 영상 표시 장치는 양안시차를 이용하는 것으로 관찰자의 별도의 안경착용 여부에 따라 안경식(stereoscopic)의 편광 방식과 시분할 방식, 비안경식(autostereoscopic)의 패럴랙스-배리어방식, 렌티큘러(lenticular)방식 및 블린킹 라이트(blinking light) 방식이 있다.

안경식 편광 방식의 경우에는 많은 인원이 입체 영상을 즐길 수 있으며, 어느 위치에서든지 편광 안경 또는 액정 셔터 안경을 착용하기만 하면 입체 영상을 즐길 수 있다는 장점이 있다. 그러나 별도의 편광 안경 또는 액정 셔터 안경을 착용해야 한다는 단점으로 인하여 일상적으로 입체 영상을 즐기도록 하는 경우에는 사용되지 못하고 있으며, 영화관 같은 곳에서 사용되는데 그치고 있다.

이에 반하여 비안경식의 경우에는 안경을 별도로 착용하지 않아도 입체 영상을 즐길 수 있다는 장점이 있어서, 다양한 방식으로 개발이 진행되고 있다. 비안경식의 경우 다양한 방식 중에 표시 장치의 두께와 개구율을 고려할 때 렌티큘러 렌즈를 사용하는 입체 표시 장치가 가장 적합하여 중점적으로 개발되고 있다.

렌티큘러 렌즈를 사용하는 경우에는 표시 장치의 두께를 얇게 형성할 수 있으며, 렌즈를 사용함으로써 표시 장치를 가리지 않는 장점이 있다. 그렇지만, 렌티큘러 렌즈를 사용하는 경우에는 입체 영상이 아닌 2차원 영상을 표시하는 경우에는 표시 품질에 문제가 발생한다. 즉, 2차원 영상도 렌티큘러 렌즈에서 굴절되게 되므로 눈의 위치에 따라서는 인식할 수 없는 화소가 존재하는 문제가 발생한다. 또한, 색상은 적, 녹, 청의 3색이 합하여 하나의 색상을 나타내지만 이 중 하나의 화소를 인식하지 못하는 경우 표시하고자 하는 색상과 다른 색을 인식하게 되는 문 제점이 있다. 뿐만 아니라, 얇은 선을 표시하거나 작은 글씨를 표시하는 경우 해당 선이나 글씨가 눈의 위치에 따라서 시인되지 못하는 문제점도 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 렌티큘러 렌즈를 사용하는 입체 영상 표시 장치에서 2차원 영상을 보다 명확하게 시인할 수 있도록 표시하기 위한 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 3 이상의 서로 다른 색을 나타내는 부화소를 포함하는 화소가 매트릭스 형태로 배치되어 있는 표시 패널, 표시 패널의 상부에 형성되어 있는 렌티큘러 렌즈, 상기 표시 패널에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부, 상기 데이터 구동부를 제어하는 신호 제어부, 및 외부에서 인가되는 화상 신호 중 2차원 화상을 표시하는 화상 신호를 필터링하여 출력 데이터를 생성하고 상기 신호 제어부에 전달하는 변환부를 포함하며, 상기 렌티큘러 렌즈는 반원 기둥 형상을 가지며, 상기 표시 패널의 2이상의 행화소마다 하나씩 정렬되어 있다.

상기 렌티큘러 렌즈는 상기 표시 패널의 3개 행화소마다 하나씩 정렬되어 있을 수 있다.

하나의 렌티큘러 렌즈에 대응하는 부화소들은 열을 따라서도 3이상의 서로 다른 색을 나타내는 부화소를 포함하는 열화소를 이룰 수 있다.

하나의 렌티큘러 렌즈에 대응하는 부화소를 동일행 또는 동일열부터 복수개씩 묶어 상기 열화소 또는 상기 행화소로 구분하고, 상기 열화소 또는 상기 행화소는 적색, 녹색, 청색의 순서를 가지는 제1 화소, 녹색, 청색, 적색의 순서를 가지는 제2 화소, 청색, 적색, 녹색의 순서를 가지는 제3 화소를 포함할 수 있다.

상기 변환부는 상기 화상 신호 중 하나의 행에 대한 화상 신호를 저장하는 적어도 3개의 라인 메모리, 및 상기 적어도 3개의 라인 메모리에 저장된 화상 신호를 필터링하는 필터링부를 포함할 수 있다.

상기 필터링은 가중치를 포함하며, 적어도 3×3의 크기를 가지는 정방행렬의 구조를 가지는 필터를 이용하여 수행되며, 상기 필터를 순차적으로 이동하면서 각 라인 메모리에 저장된 화상 신호와 대응시키고 서로 대응하는 화상 신호와 가중치를 서로 곱한 후 더함에 의하여 출력 데이터가 생성될 수 있다.

상기 정방행렬은 중앙에 위치하는 가중치가 가장 크며, 주변에 위치하는 가중치는 모두 동일한 값을 가지거나 중앙에서 상하좌우에 위치하는 가중치와 사선 방향에 위치하는 가중치의 값이 다를 수 있다.

상기 필터링은 동일한 색을 나타내는 부화소끼리 처리될 수 있다.

상기 변환부는 프로그램 가능한 집적회로 칩으로 형성될 수 있다.

상기 필터링은 주변 화소에 대응하는 화상 신호를 상대적 위치에 따른 가중치만큼 본 화소에 대응하는 출력 데이터에 포함되도록 할 수 있다.

상기 필터링은 본 화소에 대응하는 화상 신호도 가중치에 기초하여 본 화소에 대응하는 출력 데이터에 포함되도록 할 수 있다.

상기 필터링에서 고려되는 상기 주변 화소는 상기 본 화소를 둘러싸고 있는 8개의 화소일 수 있다.

상기 변환부는 상기 외부에서 인가되는 화상 신호 중 입체 영상을 표시하는 화상 신호는 렌더링 처리될 수 있다.

상기 표시 패널과 상기 렌티큘러 렌즈의 사이에 형성되어 있는 보호 기판, 및 상기 렌티큘러 렌즈의 표면에 형성되어 있는 보호 필름을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 영상 표시 방법은 렌티큘러 렌즈를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 영상 표시 방법에서, 외부로부터 입력된 화상 신호가 2차원 화상을 표시하는 화상 신호인지 입체 영상을 표시하는 화상 신호인지 구분하는 단계; 2차원 화상을 표시하는 화상 신호인 경우 입력된 화상 신호를 필터링하여 출력 데이터를 생성하는 단계 및 상기 출력 데이터를 출력하고 상기 출력 데이터를 이용하여 화상을 표시하는 단계를 포함하며, 상기 필터링은 주변 화소에 대응하는 화상 신호를 상대적 위치에 따른 가중치만큼 본 화소에 대응하는 출력 데이터에 포함시킨다.

상기 필터링은 본 화소에 대응하는 화상 신호도 가중치에 기초하여 본 화소에 대응하는 출력 데이터에 포함시킬 수 있다.

상기 필터링은 상기 주변 화소 및 본 화소의 동일한 색을 나타내는 부화소끼리 처리할 수 있다.

상기 본 화소 및 주변 화소의 가중치는 모두 더하여 1이 될 수 있다.

입체 영상을 표시하는 화상 신호인 경우 입력된 화상 신호를 렌더링하여 출력 데이터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 렌티큘러 렌즈를 사용하는 입체 영상 표시 장치에서 2차원 영상이 보다 넓은 영역에 걸쳐 표시되어 눈의 위치에 따라서 시인되지 못하는 문제를 줄일 수 있어 렌티큘러 렌즈를 사용한 입체 영상 표시 장치에서 2차원 영상을 어느 위치에서도 명확하게 인식할 수 있어 보다 향상된 화질의 2차원 영상을 제공할 수 있다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구조에 대하여 도 1을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 단면도이다.

입체 표시 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 표시 패널(300), 렌티큘러부(400)를 포함하며, 입체 표시는 표시 패널(300)에서 나온 빛이 렌티큘러 렌즈(410)를 거치면서 굴절되어 진행 방향이 갈려 양쪽 눈으로 각각 입사함으로써 화상에 깊이감이 더해져 입체 영상이 인식되게 된다. 이때, 오른쪽 눈으로 들어가는 빛과 왼쪽 눈으로 들어가는 빛은 상호 상이한 정보를 가지고 있어서 화상이 입체로 인식된다.

먼저, 입체 영상 표시 장치에서 사용되는 표시 패널은 다양한 실시예를 적용할 수 있다. 즉, 액정의 배향 방향을 조절하여 화상을 표시하는 액정 표시 패널, 유기 발광 다이오드를 이용하여 화상을 표시하는 유기 발광 표시 패널, 플라즈마를 이용한 플라즈마 표시 패널 및 전기 영동 표시 패널 등이 사용될 수 있다. 그 외에도 다양한 패널이 사용될 수 있으며, 도 1에서는 이중 대표적인 액정 표시 패널(300)이 도시되어 있다. 액정 표시 패널(300)은 자체적으로 빛을 방출하기 않고 빛을 투과시키거나 차단시키는 역할만으로 화상을 표시하므로 액정 표시 패널(300)의 배면에는 백라이트 유닛(200)이 형성되어 있다.

도 1에서는 표시 패널(300)을 간략하게 도시하고 있다. 즉, 표시 패널(300)의 하부 면에는 하부 편광판(12)이 형성되어 있고, 그 위에는 하부 기판인 박막 트랜지스터 기판(310)이 형성되어 있고, 이에 대향하는 위치에는 상부 기판(320)이 형성되어 있으며, 상부 기판(320)과 박막 트랜지스터 기판(310)의 사이에는 액정층(330)이 위치하고 있다. 또한, 상부 기판(320)의 외측에는 상부 편광판(22)이 형성되어 있다.

박막 트랜지스터 기판(310)은 액정을 제어하기 위한 화소 전극(도시하지 않음)과 이에 연결된 박막 트랜지스터(도시하지 않음)를 가지며, 액정(330)은 화소 전극에 가해지는 전압에 따라서 배향 방향이 달라진다.

한편, 상부 기판(320)은 실시예에 따라서 블랙 매트릭스, 컬러 필터와 공통 전극을 가질 수 있으며, 블랙 매트릭스는 박막 트랜지스터 기판(310)에서 가려져야 하는 부분(박막 트랜지스터 등)을 가리기 위하여 형성하며, 공통 전극은 상기 화소 전극과 함께 전계를 형성하기 위하여 형성한다.

컬러 필터는 일반적으로 R(적색), G(녹색), B(청색) 필터로 구분되며, 액정(330)을 통과한 빛에 각 색 성분을 제공하여 컬러 화상을 표시하도록 한다.

표시 패널(300)은 백라이트 유닛(200)에서 방출된 빛을 하부 편광판(12)에서 선편광으로 바꾼 후, 액정층(330)을 통과시키면서 빛의 위상을 바꾸고 상부 편광판(22)의 투과축에 일치하는 빛만 투과시켜 화상을 표시하도록 한다.

표시 패널(300)의 위에는 접착제 따위로 부착된 렌티큘러부(400)가 형성되어 있다.

상기 렌티큘러부(400)는 렌티큘러 렌즈(410), 렌티큘러 렌즈를 보호하는 보호 필름(420), 표시 패널(300)을 보호하는 보호 기판(430)을 포함한다.

렌티큘러 렌즈(410)는 굴절률 등방성을 가지는 물질로 형성되며, 반원 기둥 의 형태로 보호 기판(430)의 상부면에 부착되어 있다. 렌티큘러 렌즈(410)는 실시예에 따라서 표시 패널(300)의 일정 개수의 화소마다 하나씩 형성될 수 있으며, 이에 대해서는 도 2에서 상세하게 살펴본다.

표시 패널(300)에서 입사된 빛은 렌티큘러 렌즈의 표면에서 굴절되어 각각 좌우 눈을 향하여 진행하게 되어 입체 영상을 표시할 수 있게 되지만, 2차원 영상도 굴절시키는 문제가 있다. 이를 위하여 본 발명에서는 2차원 영상의 경우 필터링을 통하여 각 화소에서 표시하는 화상 중 일부를 주변 화소에서도 표시하도록 한다. 이에 대해서는 도 3 내지 도 8에서 후술 한다.

먼저, 도 2를 통하여 렌티큘러 렌즈(410)와 표시 패널(300)의 화소간의 배치 관계를 살펴본다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 렌티큘러 렌즈와 화소의 배치 관계를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에서는 렌티큘러 렌즈(410)가 총 9개의 부화소마다 하나씩 형성되어 있다. 이하에서 부화소는 적색, 녹색 및 청색을 나타내는 각각의 단위 화소를 의미하며, 화소는 적색, 녹색 및 청색을 나타내는 3개의 부화소를 합하여 나타낸다. 즉, 렌티큘러 렌즈(410)는 총 9개의 부화소마다 하나씩 형성되며, 3개의 화소마다 하나씩 형성되어 있다. 렌티큘러 렌즈(410)에서 보호 기판(430)과 거리가 가장 가깝거나 접하는 지점(이하, 렌티큘러 렌즈(410)의 가장자리라 함)은 부화소(또는 화소)의 일측변에 맞추어 정렬되어 있다. 실시예에 따라서는 렌티큘러 렌즈(410)의 가장자리가 부화소들 사이의 중간 지점에 맞추어 정렬되어 있을 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(300)에서는 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이 하나의 행에 인접하는 3개의 부화소도 적색, 녹색 및 청색을 가지는 하나의 화소(이하 행화소(Pr)라 한다)가 되며, 하나의 열에 인접하는 3개의 부화소도 적색, 녹색 및 청색을 가지는 하나의 화소(이하 열화소(Pc)라 한다)가 되도록 형성되어 있다. 이하 이러한 배열을 모자이크 배열이라고 한다. 도 2에서는 3개의 행만을 도시하고 있지만, 그 아래에서도 도시된 3개 행과 동일한 배치로 반복 형성되어 있다.

행화소(Pr)는 입체 영상을 표시함에 있어서는 렌티큘러 렌즈로 인하여 서로 다른 위치로 굴절되어 진행되므로 묶여서 하나의 화소로 시인되지 않는다. 이에 반하여 열화소(Pc)는 렌티큘러 렌즈에서 서로 동일한 방향으로 굴절되어 시인되므로 서로 묶이어 하나의 화소로 시인된다.

이에 반하여 표시 패널(300)에서 2차원 영상을 표시함에 있어서는 행화소(Pr)를 기준으로 하나씩의 화상 정보가 입력되며, 서로 묶이어 하나의 화소로 시인되는 것이 일반적이다.

그러므로 본 실시예에서는 입체 영상 표시의 경우에는 열화소(Pc)의 관계가 보다 중요하며, 2차원 영상을 표시함에 있어서는 행화소(Pr)의 관계가 보다 중요하다.

본 발명의 실시예에서 이와 같은 모자이크 배열을 하는 이유는 입체 영상 표시시 동일 방향으로 굴절되는 화소들을 묶어서도 하나의 색상을 나타낼 수 있는 열 화소(Pc)를 가짐으로 인하여 눈의 위치에 따라서 한색만 보게 되는 문제점을 제거하여 입체 영상의 표시 품질이 향상되도록 하기 위한 것이다.

그렇지만, 이와 같은 모자이크 배열을 하더라도 2차원 영상은 렌티큘러 렌즈(410)에서 굴절되어 시인되므로 가는 세로 선이나 작은 글씨등은 시인성이 떨어지는 문제가 여전하다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 본 발명에서는 2차원 영상을 표시하는 경우에는 주변 부화소의 데이터를 이용하여 각 부화소에 인가할 데이터를 수정(필터링)하여 표시한다.

본 발명의 다른 실시예에서는 렌티큘러 렌즈(410)가 총 12개의 부화소마다 하나씩 형성되어 있다. 이때 부화소는 적색, 녹색, 청색 및 흰색을 나타내는 각각의 단위 화소를 의미하며, 화소는 적색, 녹색, 청색 및 흰색을 나타내는 4개의 부화소를 합하여 나타낸다. 즉, 렌티큘러 렌즈(410)는 총 12개의 부화소마다 하나씩 형성되며, 4개의 화소마다 하나씩 형성될 수 있다. 여기서, 본 실시예는 렌티큘러 렌즈(410)는 총 12개의 부화소마다 하나씩 형성되며, 4개의 화소마다 하나씩 형성이 경우 외에 위 도 2의 실시예에서 설명한 렌티큘러 렌즈(410)가 총 9개의 부화소마다 하나씩 형성되며, 3개의 화소마다 하나씩 형성이 경우 바 동일하므로 본 실시예에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하 도 3 내지 도 8을 이용하여 2차원 영상 데이터를 수정(필터링)하는 것에 대하여 상세하게 살펴본다.

우선, 도 3을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구 조를 회로적인 입장에서 살펴본다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 블록도이다.

도 3에서 도시하고 있는 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 표시 패널(300), 주사 구동부(400), 데이터 구동부(500), 신호 제어부(600) 및 변환부(700)를 포함한다. 도 3의 표시 패널(300)의 상부에는 렌티큘러부(400)가 형성되어 있지만, 도 3은 간단하게 블록으로 나타낸 블록도이므로 렌티큘러 렌즈 구조는 도시하지 않았다.

표시 패널(300)은 주사 신호를 전달하는 게이트선(도시하지 않음)과 데이터 전압을 전달하는 데이터선(도시하지 않음), 그리고 이들에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함한다. 도 2와 비교하면, 도 3의 화소(PX)는 3개의 부화소(적색, 녹색, 청색 부화소)를 포함한다. 또한, 도 3의 화소(PX)는 4개의 부화소(적색, 녹색, 청색, 흰색 부화소)를 포함할 수 있다.

게이트선은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

하나의 화소(PX)에 포함되어 있는 각 부화소는 게이트선, 데이터선에 연결된 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극, 화소 전극에 대향하는 공통 전극, 및 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 액정층을 포함한다.

주사 구동부(400)는 표시 패널(300)의 게이터선에 연결되어 있으며, 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 전압을 게이트선에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 표시 패널(300)의 데이터선에 연결되어 있으며 영상 신호를 나타내는 데이터 전압을 데이터선에 인가한다. 여기서 영상 신호는 입체 영상을 표시하기 위한 입체 영상 신호와 2차원 영상을 표시하기 위한 평면 영상 신호를 포함한다.

신호 제어부(600)는 주사 구동부(400), 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하며, 입력 영상 신호(Din)를 일정 처리하여 데이터 구동부(500)로 출력 영상 신호(Dout)를 전달한다.

신호 제어부(600)에 입력되는 입력 영상 신호(Din)은 변환부(700)의 출력 신호이며, 변환부(700)는 외부 장치로부터 입력되는 화상 신호(video signal)를 도 4에서와 같은 처리를 한 후 신호 제어부(600)로 전달한다.

이하에서는, 도 4를 통하여 본 발명의 실시예에 따라 외부 장치로부터 입력되는 화상 신호를 어떻게 처리하는지 살펴본다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치에서 화상 데이터를 처리하는 방법을 도시한 순서도이다.

외부로부터 입력된 화상 신호(video signal)가 입체 영상을 표시하기 위한 신호(이하 3D 화상 신호라 함)인지 아니면 일반적인 2차원 화상을 표시하기 위한 신호(이하 2D 화상 신호라 함)인지 판단(S10 단계)한다.

일반적으로 3D 화상 신호는 2D 화상 신호에 추가적으로 깊이감(depth)에 대한 데이터를 포함한다. 즉, 2D 화상에 깊이감(depth)을 추가하여 입체로 보이도록 하는 것이 3D 화상 신호이며, 깊이감(depth)에 대한 신호가 있는 경우 렌더링(S22 단계) 처리한 후 입체 영상 데이터인 3D 데이터를 생성하여 신호 제어부(600)로 전달(S32 단계)한다.

한편, 깊이감(depth)에 대한 데이터가 없는 경우에는 2차원 영상을 표시하게 되며, 입력된 화상 신호(video signal)를 필터링 처리(S21 단계)한 후 2차원 영상 데이터인 2D 데이터를 생성하여 신호 제어부(600)로 전달(S31 단계)한다.

먼저, S10 단계를 살펴보면, 이상에서는 깊이감(depth)에 대한 데이터 유무를 기준으로 3D 화상 신호인지, 2D 화상 신호인지를 구별하였지만, 다른 실시예에서는 또 다른 기준으로 구분할 수도 있다.

S10 단계에서 3D 화상 신호로 구분된 경우 먼저 살펴본다.

3D 화상 신호로 인식되면, 2D 화상 신호에 깊이감(depth)을 이용하여 데이터 처리를 하여야 한다. 이러한 처리를 하는 방법은 다양할 수 있으며, 본 실시예에서는 렌더링 처리(S22)를 통하여 3D 데이터를 생성한다.

본 발명의 실시예에서 렌더링 처리(S22)는 동일한 화면을 다수개 표시하여 이를 이용하여 입체로 인식되도록 한다. 일 예로 1920×1080의 해상도를 가지는 표시 패널에서 입체 영상을 표시하는 경우에는 640×360의 크기를 가지는 화면을 9개 중복 표현하는 방식으로 입체감을 제공한다. 즉, 도 2에서 도시한 9개의 화소는 모두 동일한 데이터를 표시하고, 27개의 부화소 중 적색을 나타내는 9개의 부화소도 모두 동일한 데이터를 표시하고, 청색 및 녹색을 나타내는 9개의 부화소도 각각 동일한 데이터를 표시한다. 이와 같이 표시하면 1920×1080의 모든 화소에 데이터를 공급할 수 있고, 렌티큘러 렌즈(410)로 인하여 서로 다른 방향으로 전달되 어 눈으로 전달된 경우에는 입체감을 느낄 수 있게 된다. 이 때, 도 2에서 동일한 방향으로 굴절되는 열화소(Pc)를 통하여 하나의 화소가 인식되게 된다.

본 실시예에서는 위와 같이 렌더링 처리된 데이터가 3D 데이터로 신호 제어부(600)로 출력(S32 단계)된다.

한편, 이하에서는 S10 단계에서 2D 화상 신호로 구분된 경우를 살펴본다.

2D 화상 신호로 인식되면, 입력되는 화상 신호(video signal)를 필터링(S21)하여 신호 제어부(600)로 출력하는데, 이에 대하여 도 5 내지 도 6을 중심으로 하여 살펴본다.

도 5는 도 3의 변환부 중 2차원 영상을 표시하는 부분을 상세하게 도시한 블록도이고, 도 6은 도 4의 방법에서 2차원 영상을 표시하는 방법을 구체적으로 도시한 도면이다.

우선 변환부(700)의 내부 블록도를 도 5를 통하여 살펴본다. 도 5는 2D 화상 신호를 필터링하는 구성을 중심으로 도시한 변환부(700)로 라인 메모리(710)와 필터링부(750)를 포함한다. 그러므로 3D 화상 신호로 인식된 경우에는 도 5와 다른 구조를 통해서 데이터 처리가 될 수도 있고, 필터링부(750)에서 렌더링 처리(S22 단계) 및 3D 화상 신호인지 판단하는 단계(S10 단계)도 수행될 수도 있다.

도 5에서 도시하고 있는 바와 같이 화상 신호(video signal)가 외부로부터 입력되면, 라인 메모리(710)로 화상 신호(video signal)가 입력되고 저장된다. 라인 메모리(710)의 사이즈는 표시 패널(300)의 한 행에 화상을 표시하기 위한 데이터를 단위로 하나 이상의 행 데이터를 저장할 수 있는 사이즈를 가진다.

한편, 도 6의 실시예에서와 같이 라인 메모리(710)는 총 3개의 제1 내지 제3 라인 메모리(711, 712, 713)을 포함하여 형성될 수도 있다. 도 6과 같은 실시예에서는 아래와 같이 데이터가 저장된다.

먼저, 제1 라인 메모리(711)로 화상 신호(video signal)가 입력되고 저장된다. 제1 라인 메모리(712)의 사이즈는 표시 패널(300)의 한 행에 화상을 표시하기 위한 데이터를 저장할 수 있는 사이즈를 가지며, 제2 및 제3 라인 메모리(712, 713)의 사이즈도 제1 라인 메모리(711)의 사이즈와 동일할 수 있다. 다만, 각 라인 메모리(711, 712, 713)의 사이즈는 설계의 환경에 따라 설계자가 변경할 수 있음을 밝혀둔다.

입력된 화상 신호(video signal)로부터 한 행의 데이터가 제1 라인 메모리(711)에 저장되고 난 후에는, 제1 라인 메모리(711)에 저장된 데이터는 제2 라인 메모리(712)로 옮겨지고, 그 이후의 데이터가 다시 제1 라인 메모리(711)에 저장된다. 다시 한 행의 데이터가 제1 라인 메모리(711)에 모두 저장되면, 제1 라인 메모리(711) 및 제2 라인 메모리(712)에 저장된 데이터는 각각 제2 라인 메모리(712) 및 제3 라인 메모리(713)로 옮겨진다. 그 이후의 데이터는 다시 제1 라인 메모리(711)에 저장된다. 제3 라인 메모리(713)에 저장되었던 데이터는 제2 라인 메모리(712)에 저장된 데이터가 옮겨 올 때 덮어써지면서 지워지게 된다.

이렇게 제1 내지 제3 라인 메모리(711, 712, 713)에 저장된 데이터는 필터링부(750)로 전달되어 필터링 처리(S21 단계)된다.

필터링 처리는 하나의 부화소를 중심으로 해당 부화소를 둘러 싸는 동일 색 의 부화소 8개의 데이터를 이용하여 처리된다. 이에 대해서는 도 6에서 보기 편하게 도시하고 있다.

도 6에서 도시하고 있는 바와 같이 2D 화면에 대항 화상 신호(video signal)가 입력되면, 이들 데이터는 제1 내지 제3 라인 메모리(711, 712, 713)에 순차적으로 저장된다. 저장된 데이터를 일정 시간의 후에(도 6에서는 1H 후에) 3×3 사이즈를 가지는 필터(A)를 이용하여 중첩되는 영역(X)에 대하여 필터링 처리(B 참조)하여 그 결과를 출력(C 참조)한다.

즉, 입력된 3행의 데이터를 순차적으로 필터(A)로 중첩시켜(X 영역) B와 같이 연산하여 그 결과치를 중첩된 영역(X 영역)의 중앙에 위치한 데이터값(C)으로 하여 출력한다.

B에서 기술하고 있는 데이터 연산 방법은 A 필터와 중첩하는 X 영역에서 각각 대응하는 수를 곱한 후 더하는 것이다. 즉, 3×3의 A 필터와 3×3의 X 영역에서 좌상측의 값을 곱하면 128×1/16이고, 우에서 좌로 가면서 한 행씩 계산하면, 121×1/16, 130×1/16, 111×1/16, 10×1/2, 130×1/16, 122×1/16, 12×1/16, 174×1/16이다. 이렇게 곱한 값을 모두 더하여 계산된 값인 63은 X 영역의 중앙에 위치한 10의 데이터를 수정한 값이 되어 C와 같이 출력된다.

그 후 한열만큼 X 영역이 이동하여 다시 계산하는 방식을 통하여 모든 데이터들이 필터링된다.

한편, A 필터와 중첩하는 X 영역에서 대응하는 데이터가 없는 경우가 있을 수 있다. 즉, 표시 패널(300)의 상하좌우 외각측에서 필터링하는 경우에는 대응하 는 데이터가 없을 수 있는데, 이 때에는 해당 데이터를 0이라고 놓고 계산한다.

도 5에서 도시하고 있는 변환부(700)는 프로그래밍이 가능한 집적 회로(IC) 칩으로 구성될 수 있는데, 프로그래밍 가능한 집적 회로(IC) 칩의 경우 덧셈 및 뺄셈은 별도의 연장 장치의 구비 없이 가능하며, 곱셈 및 나눗셈도 비트 데이터를 처리하여 계산할 수 있어 보다 간편하게 형성할 수 있다. 즉, 도 6의 실시예에서 1/2를 곱하는 경우에는 데이터가 8비트인 경우 상위 7비트만을 사용하여 1/2의 곱셈 결과를 얻을 수 있고, 1/16을 곱하는 경우에는 상위 4비트만 사용하고, 1/8을 곱하는 경우에는 상위 5비트만 사용함으로써 결과를 얻을 수 있다. 이러한 방식을 적절하게 더하거나 빼서 보다 복잡한 결과도 얻을 수 있으므로 별도의 연산부가 불필요한 장점이 있다.

도 6에서 도시하는 X 영역의 데이터는 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 색상에만 대응하는 데이터이다. 즉, 정확하게는 각 라인 메모리(711, 712, 713)에 저장된 데이터를 분류하여 각 색의 데이터로 나눈 후 각 색의 데이터를 도 6에서 도시한 바와 같이 정렬하고, 정렬된 데이터를 기초로 A 필터와 중첩시켜 필터링한다.

그 후 각 색에 대한 출력 데이터가 정해지면, 이를 도 2의 부화소 배열과 같이 배치시킨 후 출력한다. 이와 같은 데이터의 배치는 변환부(700)내에서 직접 진행될 수도 있고, 신호 제어부(600)에서 처리될 수도 있다.

위와 같이 A 필터를 이용하여 필터링을 하면 B 연산에서 확인한 바와 같이 해당 부화소(또는 화소)의 데이터가 주변 화소에 영향을 주게 된다. 그 결과 가는 세로선이나 작은 글자를 표시하는 화소가 주변에 늘어나게 되므로 렌즈를 통하여 굴절되는 영역이 넓어져서 시인되기 용이해진다.

도 6에서는 필터링 처리하는 필터의 예를 도시하고 있다. A 필터는 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이 자기에 대응하는 데이터는 반(1/2)만큼 포함되며, 주변의 8개의 화소에서 각각 1/16만큼씩 더해져서 필터링된 데이터값을 가지게 된다.

그렇지만, 실시예에 따라서는 도 6의 A 필터와 다른 구조의 필터를 가질 수 있다. 가장 기본적으로는 3×3의 필터에서 9개의 가중치값이 모두 서로 다른 값을 가지는 경우도 있을 수 있다. 한편, 3×3 필터는 실시예에 따라서는 대칭적인 구조를 가질 수도 있는데 대칭적인 구조에 따른 실시예를 도 7 및 도 8에서 도시하고 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따라 2차원 영상을 처리하는 필터의 예를 도시한 도면이다.

도 7의 실시예에서는 도 6의 A 필터와 같은 구조를 도시하고 있다. 즉, 중심에 있는 가중치만 다르고, 주변의 8개의 가중치는 동일하다. 도 6의 A 필터에서와 같이 α값이 β값보다 큰 값을 가질 수 있다.

한편, 도 8에서는 중앙의 가중치를 중심으로 상하좌우의 가중치값이 동일한 β값을 가지고, 사선 방향의 가중치값은 동일한 γ값을 가진다. 이 때, 실시예에 따라서는 α값이 β값보다 크고, β값이 γ값보다 클 수 있다.

본 실시예에 따른 도 7 및 도 8의 가중치값들은 합하면 1이 된다.

도 7 및 도 8과 달리 다양한 가중치 값을 가지는 실시예도 존재할 수 있다.

한편, 화상 데이터를 처리함에 있어서 YCbCr 색공간에서 데이터를 수정하는 방식이 있다. 이러한 방식은 휘도를 나타내는 Y, 색차를 나타내는 Cb, Cr 값을 기준으로 데이터를 처리하는 것인데, 이러한 데이터 처리는 본 발명의 실시예에서는 사용하지 않을 수 있다. 대신, 도 6에서 언급한 바와 같이 적색, 녹색, 청색별로 각각 필터링되었으므로 RGB 색공간에서 데이터를 수정 처리하는 방식을 사용하는 것이 보다 간편하게 데이터 처리를 할 수 있는 방법이다. 즉, RGB 색공간에서 데이터 처리를 하는 것이 YCbCr 색공간으로의 데이터 변환을 수행할 필요가 없어 처리 속도 및 처리 능률을 향상시킨다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 단면도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 렌티큘러 렌즈와 화소의 배치 관계를 나타낸 도면이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 블록도이며,

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치에서 화상 데이터를 처리하는 방법을 도시한 순서도이고,

도 5는 도 3의 변환부 중 2차원 영상을 표시하는 부분을 상세하게 도시한 블록도이고,

도 6은 도 4의 방법에서 2차원 영상을 표시하는 방법을 구체적으로 도시한 도면이고,

Claims

3 이상의 서로 다른 색을 나타내는 부화소를 포함하는 화소가 매트릭스 형태로 배치되어 있는 표시 패널,

표시 패널의 상부에 형성되어 있는 렌티큘러 렌즈,

상기 표시 패널에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부,

상기 데이터 구동부를 제어하는 신호 제어부, 및

외부에서 인가되는 화상 신호 중 2차원 화상을 표시하는 화상 신호를 필터링하여 출력 데이터를 생성하고 상기 신호 제어부에 전달하는 변환부를 포함하며,

상기 렌티큘러 렌즈는 반원 기둥 형상을 가지며, 상기 표시 패널의 적어도 하나의 행화소마다 하나씩 정렬되어 있고,

상기 필터링은 주변 화소에 대응하는 화상 신호를 상대적 위치에 따른 가중치만큼 본 화소에 대응하는 출력 데이터에 포함되도록 하는

입체 영상 표시 장치.
제1항에서,

상기 렌티큘러 렌즈는 상기 표시 패널의 3개 행화소마다 하나씩 정렬되어 있는 입체 영상 표시 장치.
제2항에서,

하나의 렌티큘러 렌즈에 대응하는 부화소들은 열을 따라서도 3이상의 서로 다른 색을 나타내는 부화소를 포함하는 열화소를 이루는 입체 영상 표시 장치.
제3항에서,

하나의 렌티큘러 렌즈에 대응하는 부화소를 동일행 또는 동일열부터 복수개씩 묶어 상기 열화소 또는 상기 행화소로 구분하고, 상기 열화소 또는 상기 행화소는 적색, 녹색, 청색의 순서를 가지는 제1 화소, 녹색, 청색, 적색의 순서를 가지는 제2 화소, 청색, 적색, 녹색의 순서를 가지는 제3 화소를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
제1항 또는 제4항에서,

상기 변환부는

상기 화상 신호 중 하나의 행에 대한 화상 신호를 저장하는 라인 메모리, 및

상기 라인 메모리에 저장된 화상 신호를 필터링하는 필터링부를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
제5항에서,

상기 필터링은 가중치를 포함하며, 적어도 3×3의 크기를 가지는 정방행렬의 구조를 가지는 필터를 이용하여 수행되며,

상기 필터를 순차적으로 이동하면서 각 라인 메모리에 저장된 화상 신호와 대응시키고 서로 대응하는 화상 신호와 가중치를 서로 곱한 후 더함에 의하여 출력 데이터가 생성되는 입체 영상 표시 장치.
제6항에서,

상기 정방행렬은 중앙에 위치하는 가중치가 가장 크며, 주변에 위치하는 가중치는 모두 동일한 값을 가지거나 중앙에서 상하좌우에 위치하는 가중치와 사선 방향에 위치하는 가중치의 값이 다른 입체 영상 표시 장치.
제7항에서,

상기 필터링은 동일한 색을 나타내는 부화소끼리 처리되는 입체 영상 표시 장치.
제5항에서,

상기 변환부는 프로그램 가능한 집적회로 칩으로 형성되는 입체 영상 표시 장치.
삭제
제1항에서,

상기 필터링은 본 화소에 대응하는 화상 신호도 가중치에 기초하여 본 화소에 대응하는 출력 데이터에 포함되도록 하는 입체 영상 표시 장치.
제11항에서,

상기 필터링에서 고려되는 상기 주변 화소는 상기 본 화소를 둘러싸고 있는 8개의 화소인 입체 영상 표시 장치.
제12항에서,

상기 필터링은 상기 주변 화소 및 본 화소의 동일한 색을 나타내는 부화소끼리 처리되는 입체 영상 표시 장치.
제1항에서,

상기 변환부는 상기 외부에서 인가되는 화상 신호 중 입체 영상을 표시하는 화상 신호는 렌더링 처리되는 입체 영상 표시 장치.
제1항에서,

상기 표시 패널과 상기 렌티큘러 렌즈의 사이에 형성되어 있는 보호 기판, 및

상기 렌티큘러 렌즈의 표면에 형성되어 있는 보호 필름을 더 포함하는 입체 영상 표시 장치.
렌티큘러 렌즈를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 영상 표시 방법에서,

외부로부터 입력된 화상 신호가 2차원 화상을 표시하는 화상 신호인지 입체 영상을 표시하는 화상 신호인지 구분하는 단계;

2차원 화상을 표시하는 화상 신호인 경우 입력된 화상 신호를 필터링하여 출력 데이터를 생성하는 단계 및

상기 출력 데이터를 출력하고 상기 출력 데이터를 이용하여 화상을 표시하는 단계를 포함하며,

상기 필터링은 주변 화소에 대응하는 화상 신호를 상대적 위치에 따른 가중치만큼 본 화소에 대응하는 출력 데이터에 포함시키는 입체 영상 표시 장치의 영상 표시 방법.
제16항에서,

상기 필터링은 본 화소에 대응하는 화상 신호도 가중치에 기초하여 본 화소에 대응하는 출력 데이터에 포함시키는 입체 영상 표시 장치의 영상 표시 방법.
제16항 또는 제17항에서,

상기 필터링은 상기 주변 화소 및 본 화소의 동일한 색을 나타내는 부화소끼리 처리하는 입체 영상 표시 장치의 영상 표시 방법.
제18항에서,

상기 본 화소 및 주면 화소의 가중치는 모두 더하여 1이 되는 입체 영상 표 시 장치의 영상 표시 방법.
제16항에서,

상기 필터링에서 고려되는 상기 주변 화소는 상기 본 화소를 둘러싸고 있는 8개의 화소인 입체 영상 표시 장치의 영상 표시 방법.