KR101688400B1 - 입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 장치의 설계 방법 - Google Patents

입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 장치의 설계 방법 Download PDF

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Abstract

입체 영상 표시 장치는 격자 형태로 배열된 복수의 서브화소를 포함하는 영상표시패널; 및 상기 영상표시패널과 이격하여 배치되며 복수의 광통과영역을 포함하는 광학판 또는 복수의 광방출부를 포함하는 백라이트패널;을 포함하되, 상기 복수의 광통과영역 또는 광방출부는 수직방향으로부터 경사져 있고, 상기 영상표시패널은, 기준시역을 형성하는 기준데이터행; 및 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행;을 포함하되, 상기 기준시역은 복수의 단위기준시역을 포함하고, 상기 사이시역은 인접하는 상기 단위기준시역들 사이에 위치하는 적어도 하나의 단위사이시역을 포함할 수 있다. 이로써 각 데이터행 별 크로스토크량은 감소시키고 표현 가능한 시점수는 증가시킬 수 있다.

Description

입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 장치의 설계 방법{3-Dimensional Image Display Device and Method for Designing 3-Dimensional Image Display Device}
실시예들은 입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 장치의 설계 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 입체 영상 표시 장치로부터의 빛의 진행방향을 결정하는 백라이트 패널, 시차장벽 또는 렌티큘러 렌즈가 경사지도록 구성될 경우의 시역 형성 방법에 관한 것이다.
3차원 입체 영상을 제공하기 위해서는 관찰자의 양안에 서로 다른 영상을 제공할 필요가 있다. 이를 위해 입체 영상 표시 장치는 시차 분리 수단으로서 시차장벽(parallax barrier) 또는 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)를 이용하여 관찰자의 좌안에 제공되는 영상과 우안에 제공되는 영상을 분리할 수 있다. 또는 화소를 포함하는 영상표시패널 뒤에 복수의 선광원을 배치함으로써 관찰자의 좌안 또는 우안에 영상을 제공할 화소들을 결정할 수도 있다.
도 1은 입체 영상 표시 장치가 형성하는 시역을 설명하기 위한 개념도이다. 시차 분리 수단으로서 시차장벽을 적용한 경우를 예시로 하였다. 도 1을 참고하면 서브화소로부터의 빛은 시차장벽의 개구부를 통과하여 최적관찰거리(Optimum Viewing Distance; OVD)에 시역을 형성한다. 도 1은 최적관찰거리에 공통시역을 형성하는 다시점 입체 영상 표시 장치의 경우를 도시한다. 이때 공통시역은 서브화소들이 형성하는 복수의 단위시역들이 특정한 위치에서 수렴하도록 시차장벽을 설계함으로써 형성할 수 있다. 도 1에는 시점 영상이 배치된 영상표시패널로부터의 빛이 시차장벽을 통과하여 형성되는 정시역(Central Viewing Zone)만을 도시하였다. 정시역에 인접하여 부시역(Side Viewing Zone)(미도시)이 존재한다.
도 2는 서로 다른 기울기를 갖는 시차장벽들을 도시한다. 도 2의 (a)에 도시된 시차장벽은 단위시차장벽들이 수직방향으로 연장되며 수평방향으로 나열되도록 구성된다. 반면 도 2의 (b)에 도시된 시차장벽은 단위시차장벽이 수직방향으로부터 기울기를 갖도록 구성된다. RGB 서브화소에 표시된 숫자(“1” 내지 “6”)는 해당 서브화소에 맵핑되는 시점데이터를 나타낸다. 즉, 도 2의 (a) 및 (b)의 입체 영상 표시 장치는 6시점을 표현할 수 있으며, (a)의 시차장벽의 개구부를 통해 관찰자에게 인식되는 제3시점 영상정보들은 청색(B) 서브화소들에 배치된다.
도 2의 (a)에 도시된 수직 시차장벽의 경우, 어느 한 시역의 최적관찰위치(깊이방향으로 OVD 위치 그리고 수평방향으로 시역의 중심위치)에서는 인접시점의 영상 정보가 배치된 서브화소로부터 형성된 빛이 보이지 않으므로 이상적으로 시점영상간 크로스토크가 발생하지 않고, 시역중심위치에서 벗어나는 경우에도 경사 시차장벽에 비해 인접시역간 크로스토크가 적게 발생한다. 그러나 예를 들면 제3시역이 청색으로만 형성되는 등 시역별 색분산 문제가 발생하고, 시점수가 증가함에 따라 3D 영상의 해상도 저하가 수평방향으로만 나타나는 단점이 있다.
한편, 도 2의 (b)에 도시된 종래의 경사각도가 arcTan(1/3)인 경사진 시차장벽의 경우 수직 시차장벽이 갖는 상기 두 가지 문제점은 해결될 수 있다. 그러나 일반적으로 서브화소는 직사각형의 구조를 갖기 때문에, 해당 시역의 최적관찰위치에서도 인접시역(예를 들면 도 2의 (b)에서는 제2시역과 제4시역)의 정보도 함께 관찰자에게 제공된다. 즉, 크로스토크가 증대된다. 또 종래의 경사진 시차장벽에 의해 설계된 3D 영상표시장치에서는 최적관찰거리 외에서 모아레(Moire) 현상이 심하게 관찰되기 때문에 3D 영상의 화질이 저하된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 한국공개특허 제10-2005-0025935호에서는 도 3에서와 같이 화소를 격자 형태로 배치하지 않고 수평방향의 일 행에 배열된 서브화소들과 이웃하는 행에 배열된 서브화소들이 서로 엇갈리도록 배치하였다. 이 경우 수직 렌티큘러 렌즈를 사용하더라도 시역별 색분산 문제가 발생하지 않는다. 또, 시점수 증가에 따른 해상도 저감 비율을 수평방향 및 수직방향 모두에서 조정할 수 있다. 그러나 이러한 구조는 도 2에서와 같은 일반적인 스트라이프(stripe) 타입의 수평 RGB 서브화소 구조(RGB 서브화소가 격자 형태로 배열되어 있고, 수직방향의 일 서브화소 열은 동일한 색상의 서브화소로 구성된 구조)에는 적용될 수 없다는 점에서 한계가 있다.
경사진 시차장벽을 사용하는 다른 예로서, 한국공개특허 제10-2011-0065982호에서는 도 4에서와 같이 서브화소를 시차장벽의 기울기와 동일한 기울기를 갖는 평행사변형으로 구성하였다. 즉, 최적관찰위치에 있는 관찰자에게 시차장벽의 개구부를 통해 인접시역의 정보가 제공되지 않도록 함으로써 크로스토크를 최소화하는 구조를 제시하였다. 그러나 이 또한 스트라이프 타입의 일반적인 화소 구조에는 적용할 수 없으며 경사진 구조와 동일한 기울기로 경사진 시차장벽에서만 크로스토크가 최소화 되며, 경사진 시차장벽의 경사각도를 임의로 변경하기 어렵다.
한편, 도 5에 도시된 종래의 일반적인 다시점 3D 영상 표시 장치의 경우, 최적관찰거리에서 영상표시패널의 모든 화소를 볼 수 있는 수평범위는 영상표시패널의 폭보다 좁게 형성된다. 따라서 최적관찰거리(L)에서도 관찰자의 수평 이동 자유도가 크지 않다. 또한 정시역과 부시역 경계에 관찰자가 위치할 경우에는 역입체시 영상(pseudoscopic image)을 보게 된다. 뿐만 아니라 관찰자가 정시역 범위에 있더라도 최적관찰거리 외에 있는 경우에는 수평방향에서의 이동 자유도가 더욱 제한된다.
KR 10-2005-0025935 A KR 10-2011-0065982 A
본 발명의 일 측면에 따르면 스트라이프(stripe) 배열의 서브화소 구조를 사용하면서 표현 가능한 시점수를 증대시킴과 동시에 시역 간 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 관찰자가 최적관찰거리를 벗어나 깊이방향으로 이동하더라도 최적관찰거리에서와 같이 모아레 패턴이 최소화된 3차원 입체 영상을 관찰할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 색분산 효과가 관찰되지 않으면서 최대 시점수를 갖는 입체 영상 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 격자 형태로 배열된 복수의 서브화소를 포함하는 영상표시패널; 및 상기 영상표시패널과 이격하여 배치되며 복수의 광통과영역을 포함하는 광학판 또는 상기 영상표시패널과 이격하여 배치되며 복수의 광방출부를 포함하는 백라이트패널;을 포함하되, 상기 복수의 광통과영역 또는 광방출부는 수직방향으로부터 경사져 있고, 상기 영상표시패널은, 기준시역을 형성하는 기준데이터행; 및 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행;을 포함하되, 상기 기준시역은 복수의 단위기준시역을 포함하고, 상기 사이시역은 인접하는 상기 단위기준시역들 사이에 위치하는 적어도 하나의 단위사이시역을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 기준데이터행과 상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행은 일 주기를 이룬다.
일 실시예에서, 상기 복수의 광통과영역 또는 광방출부의 수직방향으로부터의 경사각은
Figure 112015054001516-pat00001
(Wh는 상기 서브화소의 수평방향 폭, Wv는 상기 서브화소의 수직방향 길이, n은 4 이상의 자연수, k는 1 이상의 자연수, k/n < 1/3, 그리고 k/n는 기약분수)로 표현되며, 상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행은 n이 3의 배수인 경우 (n/3)-1개의 데이터행이고 n이 3의 배수가 아닌 경우 n-1개의 데이터행이다.
일 실시예에서, 상기 기준데이터행은, 상기 일 주기를 이루는 데이터행들 중 첫 번째 데이터행이다.
일 실시예에서, 상기 기준데이터행은, 상기 일 주기를 이루는 데이터행들 중 기준광통과영역 또는 기준광방출부의 일 측면에서 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부로부터 가장 가까운 서브화소를 포함하는 데이터행이다.
일 실시예에서, 상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행이 k개의 데이터행인 경우, 상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행은 인접하는 두 단위기준시역들 사이에 k개의 단위사이시역을 형성한다.
일 실시예에서, 상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행은 기준광통과영역 또는 기준광방출부의 일 측면에서, 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부와 해당 데이터행의 서브화소 사이의 최소 거리가 짧은 데이터행 순서대로 k개의 단위사이시역을 형성한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 광통과영역 또는 광방출부의 경사각 θ는
Figure 112015054001516-pat00002
(n'은
Figure 112015054001516-pat00003
이하의 자연수 중 가장 큰 값, L은 상기 입체 영상 표시 장치와 관찰자 사이의 거리)보다 크거나 같고 arctan(1/3)보다 작다.
일 실시예에서, 각각의 데이터행은 N개의 시점을 형성하며, 각각의 데이터행 내에서 동일한 시점을 표현하는 서브화소들 중 가장 가까운 두 서브화소의 거리는
Figure 112015054001516-pat00004
(L는 상기 입체 영상 표시 장치와 관찰자 사이의 거리, β 는
Figure 112015054001516-pat00005
°) 보다 작다.
일 실시예에서, 상기 N은
Figure 112015054001516-pat00006
를 상기 서브화소의 폭으로 나눈 값보다 작은 자연수 중 가장 큰 값이다.
일 실시예에서, 상기 입체 영상 표시 장치의 깊이방향의 최대관찰거리에, 일 데이터행의 인접하는 두 서브화소에 맵핑된 영상정보로부터 형성되는 두 단위시역의 시점간격은 관찰자의 양안간격보다 좁다.
일 실시예에서, 상기 광학판은 시차장벽이고 상기 광통과영역은 상기 시차장벽의 개구부이거나, 상기 광학판은 렌티큘러 렌즈이고 상기 광통과영역은 상기 렌티큘러 렌즈의 표면 중 빛이 통과하는 영역이며, 상기 광방출부는 선광원 또는 일부가 차폐된 면광원이다.
일 실시예에서, 상기 영상표시패널로부터 형성되는 최적관찰거리에서의 입체시역은, 수평방향의 폭이 상기 영상표시패널의 수평방향의 폭보다 큰 정시역을 갖는다.
일 실시예에서, 상기 복수의 서브화소 중 어느 하나가 형성하는 3차원 영상의 관찰범위 내에서 단위시역의 광세기 형상은 시역의 중심에서의 광세기가 일정 수평방향 범위 내에서 균일하게 유지되는 사다리꼴 형상이다.
일 실시예에서, 상기 광통과영역 또는 광방출부의 폭은 상기 서브화소의 폭의 0% 초과 30% 미만이다.
일 실시예에서, 광통과영역 또는 광방출부의 주기는 공통시역을 형성하는 다시점 입체 영상 표시 장치의 광통과영역 또는 광방출부의 주기보다 크고 집적영상 입체 영상 표시 장치의 광통과영역 또는 광방출부의 주기보다 작으며, 이 경우 변형된 공통시역을 형성한다.
일 실시예에서, 변형된 공통시역을 형성하는 입체 영상 표시 장치가 일정한 관찰자 깊이방향위치에서 형성하는 하나의 시차장벽의 개구부 또는 렌티큐라 렌즈를 통하여 형성된 단위시역의 크기(E)와 그에 인접한 시차장벽의 개구부 또는 렌티큐라 렌즈를 통하여 형성된 인접 시역의 수평 위치의 차이(ΔE)의 비(ratio)를 α(=E/ΔE)로 정의할 때, α는 8 이상이다.
일 실시예에서, 상기 입체 영상 표시 장치는 관찰자의 안면위치 또는 헤드위치 추적시스템; 및 상기 영상표시패널의 복수의 서브화소를 제어하는 제어부;를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 추적시스템이 추적한 안면 또는 헤드 위치를 이용하여 관찰자의 위치에 따라 각 서브화소에 시점데이터를 재맵핑함으로써 정시역의 수평위치를 조절한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치 설계 방법은 복수의 서브화소를 포함하는 영상표시패널의 일 데이터행으로 표현할 시점수 및 시점간격을 결정하는 단계; 광학판에 포함된 복수의 광통과영역 또는 백라이트패널에 포함된 복수의 광방출부의 경사각 θ를 결정하는 단계; 상기 경사각 θ에 기초하여, 기준시역을 형성할 기준데이터행 및 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행을 결정하는 단계; 상기 기준데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 단계; 및 상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 단계;를 포함하되, 상기 기준시역은 복수의 단위기준시역을 포함하고, 상기 사이시역은 인접하는 상기 단위기준시역들 사이에 위치하는 적어도 하나의 단위사이시역을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 경사각 θ에 기초하여, 기준시역을 형성할 기준데이터행 및 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행을 결정하는 단계는, 상기 경사각 θ에 따라 일 주기를 구성하는 데이터행들의 개수를 결정하는 단계; 상기 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 어느 하나의 데이터행을 상기 기준데이터행으로 결정하는 단계; 상기 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 상기 기준데이터행 외의 데이터행을 상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행으로 결정하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 경사각 θ에 따라 일 주기를 구성하는 데이터행들의 개수를 결정하는 단계는, 경사각 θ가 (Wh는 서브화소의 폭, Wv는 서브화소의 길이, n은 4 이상의 자연수, k는 1 이상의 자연수, k/n < 1/3, 그리고 k/n는 기약분수)로 표현되며 n이 3의 배수인 경우 연속하는 n/3 개의 데이터행으로 일 주기를 구성하고, n이 3의 배수가 아닌 경우 연속하는 n 개의 데이터행으로 일 주기를 구성한다.
일 실시예에서, 상기 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 어느 하나의 데이터행을 상기 기준데이터행으로 결정하는 단계는, 상기 복수의 광통과영역 중 어느 하나를 기준광통과영역으로 결정하거나 상기 복수의 광방출부 중 어느 하나를 기준광방출부로 결정하는 단계; 상기 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부의 일 측에서 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부로부터 가장 가까운 서브화소를 포함하는 데이터행을 기준데이터행으로 결정하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 단계는, 상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행이 k개의 데이터행인 경우, 상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행은 인접하는 두 단위기준시역들 사이에 k개의 단위사이시역을 형성하도록 상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑한다.
일 실시예에서, 상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 단계는, 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부의 일 측면에서 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부와 해당 데이터행의 서브화소 사이의 최소 거리가 짧은 데이터행 순서대로 k개의 단위사이시역을 형성하도록 시점데이터를 맵핑한다.
일 실시예에서, 상기 경사각 θ를 결정하는 단계는,
Figure 112015054001516-pat00008
(n'은
Figure 112015054001516-pat00009
이하의 자연수 중 가장 큰 값, L은 상기 입체 영상 표시 장치와 관찰자 사이의 거리, k는 1이상의 자연수, k/n'은 기약분수) 이상 arcTan(1/3) 미만의 범위 내에서 상기 경사각 θ를 결정한다.
일 실시예에서, 상기 일 데이터행으로 표현할 시점수 및 시점간격을 결정하는 단계는, 일 데이터행 내에서 동일한 시점데이터가 맵핑되는 서브화소들 중 가장 가까운 두 서브화소의 거리가
Figure 112015054001516-pat00010
(L는 상기 입체 영상 표시 장치와 관찰자 사이의 거리, β 는
Figure 112015054001516-pat00011
°) 미만이 되도록 상기 일 데이터행으로 표현할 시점수를 결정한다.
일 실시예에서, 상기 일 데이터행으로 표현할 시점수 및 시점간격을 결정하는 단계는,
Figure 112015054001516-pat00012
를 상기 서브화소의 폭으로 나눈 값보다 작은 자연수 중 가장 큰 값으로 상기 일 데이터행으로 표현할 시점수를 결정한다.
일 실시예에서, 입체 영상 표시 장치 설계 방법은, 상기 입체 영상 표시 장치의 깊이방향의 최대관찰거리에, 일 데이터행의 인접하는 두 서브화소에 맵핑된 영상정보로부터 형성되는 두 단위시역의 시점간격이 관찰자의 양안간격보다 좁아지도록 상기 서브화소의 폭을 결정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 크로스토크를 감소시킴으로써 관찰자에게 최적의 3D 영상을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 관찰자가 운동시차를 갖고 있는 선명한 입체 영상을 관찰할 수 있는 관찰영역을 최적관찰거리 이후의 깊이방향으로 확장하고, 수평방향으로는 3D 모니터 보다 넓게 형성하게 하여 관찰자의 관찰 자유도가 증가하며, 기준 시역 사이에 사이 시역을 형성함에 따라 시인성상 연속 운동시차를 갖는 3차원 영상의 구현이 가능하면서, 관찰자 위치에서 시차를 분리하기 위한 광학판(시차장벽 또는 렌티큐라렌즈)의 주기가 관찰위치에서 시인되지 않는 조건 이내에서 사용하고, 관찰자의 이동 중에 발생될 수 있는 관찰되는 모아레 패턴이 최소화됨에 따라 선명한 3차원 영상을 깊이방향 포함하여 넓은 관찰범위 내에서 볼 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 색분산이 발생하지 않는 범위에서 자연스러운 운동시차를 제공할 수 있다.
도 1은 입체 영상 표시 장치가 형성하는 시역을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 두 종류의 기울기를 갖는 시차장벽의 배치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 엇갈리게 배치된 서브화소와 수직 렌티큘러 렌즈를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 개략도이다.
도 4는 경사진 시차장벽과 경사진 서브화소를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 개략도이다.
도 5는 종래의 일반적인 다시점 입체 영상 표시 장치가 형성하는 시역의 범위를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구조를 도시한 개략도이다.
도 7은 시차장벽의 경사각도가 arctan(1/3)인 입체 영상 표시 장치의 최적관찰거리에서의 수평방향에서의 시역별 광세기 분포를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 입체 영상 표시 장치가 최적관찰거리에 형성하는 시역의 수평방향에서의 시역별 광세기 분포를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제4실시예에 따른 입체 영상 표시 장치가 최적관찰거리에 형성하는 수평방향에서의 시역별 광세기 분포를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 입체 영상 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제6실시예에 따른 입체 영상 표시 장치가 최적관찰거리에 형성하는 수평방향에서의 시역별 광세기 분포를 나타낸다.
도 13은 경사각도가 arctan(1/3)인 시차장벽을 적용한 다시점 입체 영상 표시 장치 풀 화이트(Full White) 테스트 영상의 결과를 나타내는 사진이다.
도 14는 입체 영상 표시 장치의 광학판 또는 백라이트패널의 선광원의 경사각도 범위를 설명하기 위한 개념도이다.
도 15는 광학판 또는 백라이트패널의 선광원의 경사각 범위의 하한을 설명하기 위한 개념도이다.
도 16은 도 15의 DRGB의 최소값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 17은 입체 영상 표시 장치와 관찰자의 거리 L에 따른 색분리가 시인되지않는 도 15의 DRGB의 허용 최대값을 나타내는 그래프이다.
도 18은 입체 영상 표시 장치와 관찰자의 거리 L에 따른 광학판 또는 백라이트패널의 선광원의 최소 경사각과 최소 경사각을 결정하는 파라미터(n)의 최대값을 나타내는 그래프이다.
도 19는 화소크기가 다른 두 가지 영상표시패널을 이용한 입체 영상 표시 장치와 관찰자의 거리 L에 따른 광학판 또는 백라이트패널의 선광원의 최소 경사각을 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 시점간격 조건을 설명하기 위한 개념도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 영상표시패널에서 일 데이터행 내의 최대수평주기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 영상표시패널로부터 형성되는 최적관찰거리에서의 3D 시역의 크기 조건과 입체영상을 볼 수 있는 관찰 범위를 설명하기 위한 개념도이다.
도 23은 일 서브화소의 수평방향 폭 대비 시차장벽의 개구폭 또는 백라이트 패널의 광방출부의 수평방향 폭에 따른 크로스토크량을 나타내는 그래프이다.
도 24는 공통시역을 형성하며 사다리꼴 모양의 단위시역을 형성하는 4시점 입체 영상 표시 장치의 관찰거리에서의 수평위치에 따른 시역별 광세기 분포, 평균 광세기 분포 및 크로스토크량의 일 예를 나타낸다.
도 25의 (a) 내지 (f)는 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치가 형성하는 단위시역의 크기와 인접 시역의 수평 위치의 차이의 비(ratio)인 α에 따른 평균 광세기 분포 및 크로스토크량을 나타낸다.
도 26은 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치가 형성하는 시역과 정시역 범위 내의 관찰자를 나타낸 개략도이다.
도 27은 일 실시예에 따른 안면위치 또는 헤드위치 추적시스템을 포함하는 입체 영상 표시 장치를 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 살펴본다.
도 6은 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구조를 도시한 개략도이다. 도 6를 참조하면, 입체 영상 표시 장치는 복수의 서브화소(630)가 격자형태로 배열된 영상표시패널(610) 및 복수의 광통과영역(620)을 포함하는 광학판을 포함할 수 있다. 또는, 영상표시패널(610) 및 복수의 광방출부(620)를 포함하는 백라이트패널을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 “광학판”은 시차분리를 위한 광학판을 의미한다.
영상표시패널(610)은 영상 데이터가 입력되는 패널로서 복수의 데이터행(640, 650, 660, 670)을 포함한다. 데이터행(640, 650, 660, 670)은 수평방향(즉, x축 방향)으로 나열된 복수의 서브화소(630)로 이루어진다. 즉, 데이터행(640, 650, 660, 670)은 서브화소행을 의미한다.
서브화소(630)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 중 어느 하나의 색상을 갖는다. 복수의 서브화소(630)를 포함하는 화소는 직사각의 형태를 가질 수 있다. 일 예로서 서브화소(630)의 수직방향 길이가 수평방향 폭의 3배이며 하나의 화소가 3개의 서브화소(630)로 이루어진 경우 화소는 정사각형의 형상을 갖는다. 입체 영상 표시 장치가 N시점을 갖도록 설계된 경우, 각각의 서브화소(630)에는 제1시점 내지 제N시점 중 어느 하나의 시점데이터가 맵핑되며, 관찰자위치에서 공간상으로 맵핑된 시점의 시역을 형성한다. 시점데이터는 어떤 시점에 해당하는 영상정보를 의미하며, 시점데이터가 맵핑되는 것은 시점데이터가 서브화소에 배치되는 것을 의미한다. 도 6의 서브화소(630)에는 각각 맵핑된 시점이 숫자로 기재되어 있다. 예를 들면 좌측 상단의 '13'이 기재된 적색(R) 서브화소에는 제13시점 데이터가 맵핑되며 해당 서브화소는 공간상(예를 들면 최적관찰거리(Optimum Viewing Distance; OVD))에 제13시역을 형성한다.
광학판은 시차장벽(parallax barrier) 또는 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)일 수 있다. 시차장벽은 복수의 단위시차장벽을 포함하며, 인접하는 단위시차장벽의 사이에는 빛이 통과할 수 있는 광통과영역(620)인 개구부(또는 슬릿)가 존재한다. 렌티큘러 렌즈는 복수의 단위렌즈를 포함하며, 광학판이 렌티큘러 렌즈인 경우 광통과영역(620)은 각각의 단위렌즈의 곡면 중 빛이 통과하게 되는 면적을 나타낸다.
일 실시예에서 입체 영상 표시 장치는 광학판 대신 백라이트(backlight) 패널에서 방출되는 광을 조절하여 시차분리를 할 수도 있다. 백라이트 패널은 스스로 빛을 낼 수 있는 복수의 광방출부를 포함한다. 광방출부(620)는 선광원일 수도 있고, 면광원 및 면광원의 일부를 차폐하여 선광원과 같은 효과를 내는 수단으로 이루어질 수도 있다. 이하 광통과영역(620)에 적용되는 특징 및 설명은 광방출부(620)에도 동일하게 적용될 수 있다.
편의상 도 6에는 편의상 광통과영역(620) 또는 광방출부(620)의 중심 또는 축만을 도시하였다. 도 6에 도시된 광통과영역(620)의 중심은, 입체 영상 표시 장치가 광학판으로서 시차장벽을 사용할 경우 시차장벽의 개구부의 중심(또는 축) 위치를 나타내며, 광학판이 렌티큐라 렌즈인 경우 단위렌즈의 중심(축) 위치를 나타낸다. 입체 영상 표시 장치는 전면 시차분리 수단을 사용하지 않고 영상표시패널의 후면에 광원을 사용하여 구현될 수도 있다. 광방출부(620)의 중심은, 후면에 선광원이 사용된 경우에는 선광원의 중심(축) 위치를 나타내며, 후면에 면광원이 사용된 경우에는 면광원의 차폐되지 않은 영역의 중심(축) 위치를 나타낸다.
도 6을 참고하면, 광통과영역(620)은 수직방향(즉, y축 방향)으로부터 경사각 θ로 기울어져 있다. 다시 말해, 광통과영역(620)의 연장방향과 수직방향의 사이각은 θ이다. 본 명세서에서 광학판 또는 백라이트패널이 경사각 θ를 갖는다는 것은 광학판의 광통과영역 또는 백라이트패널의 광방출부가 경사각 θ로 기울어져 있음을 의미한다.
영상표시패널(610)은 공간 상에 기준 시역을 형성하는 기준데이터행(640)을 포함한다. 입체 영상 표시 장치는 일 데이터행으로 표현할 시점수(N) 및 시점간격(E)이 미리 정해지며, 기준데이터행(640)은 공간 상 깊이방향으로 최적관찰거리에서 시점간격이 E인 기준시역을 형성한다. 이때 시점간격(E)이란 이웃하는 두 시역의 중심 간의 거리를 의미한다. 영상표시패널(610)은 또한 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행(650)을 포함한다. 도 6에는 사이시역을 형성하는 데이터행(650)이 하나의 데이터행인 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐 본 발명은 이에 한정되지 않고 하나의 기준데이터행(640)에 대하여 복수의 데이터행이 사이시역을 형성할 수 있다.
광통과영역(620)의 경사각 θ는 다음의 수학식 1로 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112015054001516-pat00013
Wh는 서브화소(630)의 수평방향 폭, Wv는 서브화소(630)의 수직방향 길이, n은 4 이상의 자연수이다.
일 실시예에서 n = 3m (m은 2 이상의 자연수)인 경우 m개의 데이터행이 하나의 주기를 구성하여 공간 상에는 N*m 개의 시점을 표현한다. 즉 기준데이터행(640)이 k번째 데이터행인 경우 k+1번째 데이터행부터 m-1개의 데이터행(k+1번째 내지 k+m-1번째 데이터행)이 사이시역을 형성한다. 한편, n이 3의 배수가 아닌 경우 n개의 데이터행이 하나의 주기를 이루어 공간 상에 N*n 개의 시점을 표현할 수 있다. 즉 기준데이터행(640)이 k번째 데이터행인 경우 k+1번째 데이터행부터 n-1개의 데이터행(k+1번째 내지 k+n-1번째 데이터행)이 사이시역을 형성한다.
일 실시예에서, 복수의 광통과영역 중 어느 하나의 광통과영역을 기준광통과영역으로 정한 후, 하나의 주기를 이루는 데이터행들 중 기준광통과영역으로부터 가장 가까운 서브화소를 포함하는 데이터행을 기준데이터행으로 결정한다. 즉, 기준데이터행은 서브화소에 어떤 시점데이터가 맵핑되는지에 무관하게 결정된다. 서브화소와 기준광통과영역과의 거리를 측정할 때에는 기준광통과영역의 연장방향을 기준으로 일 측면(예를 들면 기준광통과영역의 우측)에 있는 서브화소의 중심과 기준광통과영역 사이의 거리를 측정한다. 예를 들면 도 6에 도시된 광통과영역(620a, 620b) 중 좌측에 표시된 광통과영역(620a)을 기준으로 하여, 기준광통과영역(620a)의 우측(RIGHT)에 있는 서브화소들 중 기준광통과영역(620a)으로부터 중심이 가장 가까운 서브화소(630a)를 포함하는 데이터행(640)이 기준데이터행이 된다.
또한 다른 실시예에서는 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 첫 번째 데이터행을 기준데이터행으로 결정할 수도 있다.
사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행(650)은 기준데이터행(640)에 연속하는 데이터행이므로, 공간 상에서 인접하는 두 단위기준시역의 사이에 적어도 하나의 단위사이시역이 형성된다. 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행(650)의 각각은 인접하는 두 단위기준시역의 사이에 하나의 단위사이시역을 형성하므로, 인접하는 두 단위기준시역 사이에는 기준데이터행(640)에 연속하는 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행(650)의 개수만큼의 단위사이시역이 일정한 간격으로 형성된다.
기준데이터행(640)이 형성하는 제p단위기준시역(p = 1, 2, ..., N-1)과 제p+1단위기준시역의 사이에는, 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행(650)이 기준광통과영역(620a)으로부터 가까운 서브화소를 포함하는 순서대로 단위사이시역을 형성한다. 이에 대한 예시는 본 발명의 제3실시예를 도시하는 도 9를 참고하여 설명한다.
도 9에서는 하나의 주기를 이루는 세 개의 데이터행(940, 950, 960) 중 두 광통과영역(920a, 920b)의 사이에 서브화소의 중심이 위치하는 서브화소들이 한 주기의 데이터행들 내에서도 3*N개의 시점을 표현하는 또 하나의 주기를 이룬다(제3실시예의 경우 N=15). 기준광통과영역(920a)로부터 중심이 가장 가까운 서브화소(930a)를 포함하는 데이터행(940)이 기준데이터행이 된다. 기준데이터행(940)의 서브화소(930a)는 제1단위기준시역을 형성하고, 기준데이터행(940) 내에서 서브화소(930a)에 인접하는 서브화소는 제1단위기준시역에 인접하는 제2단위기준시역을 형성한다. 기준데이터행에 연속하는 두 데이터행(950, 960)은 기준시역의 사이에 사이시역을 형성한다. 데이트행(950)에서 기준광통과영역(920a)와 가장 가까운 서브화소(930b)보다 데이터행(960)의 서브화소(930c)가 기준광통과영역(920a)으로부터 더 가깝기 때문에, 데이터행(960)의 서브화소(930c)는 데이터행(950)의 서브화소(930b)보다 제1단위기준시역에 가까운 단위사이시역을 형성한다. 즉, 데이터행(950)이 제p'단위사이시역을 형성하고, 데이터행(960)이 제p"단위사이시역을 형성할 때 제p단위기준시역-제p"단위사이시역-제p'단위사이시역-제p+1단위기준시역의 순서로 시역이 형성된다.
이하, 도 6 내지 도 12를 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 설명한다.
(제1실시예)
먼저, 도 6을 참고하여 본 발명의 제1실시예에 따른 입체 영상 표시 장치를 설명한다. 영상표시패널(610)의 서브화소(630)는 3Wh=Wv 을 만족하는 길이(Wv)와 폭(Wh)을 갖는다. 서브화소(630)들은 일 데이터행이 15시점을 형성하도록 설계된다.
시차장벽의 개구부(620)는 arctan(1/6)의 경사각도를 갖는다. 즉, 수학식 1 에서 n은 6이다. n은 3의 배수이며 n = 2*3이므로, 연속하는 2개의 데이터행을 한 주기로 시점데이터를 배분한다. 기준데이터행(640)은 최적관찰거리에 기준이 되는 15시점을 형성한다. 그 후 동일 주기의 나머지 데이터행(650)에 기준시점들의 사이에 사이시점들을 형성한다. 이때 한 주기내의 수평방향에서 시점의 진행 순서는 1-1'-2-2'-3-3'-…-15-15' 와 같다.
상기 2개의 데이터행(640, 650) 외의 데이터행들(660, 670)에 대하여도 상기 2개의 데이터행(640, 650)이 형성하는 시점수와 동일한 시점수를 표현하도록 시점데이터를 맵핑한다. 일 주기의 기준데이터행(640)과 상기 일 주기에 인접하는 다른 일 주기의 기준데이터행(660)은 개구부(620)의 경사방향으로 일 서브화소씩 수평방향으로 이동하여 시점을 형성한다. 예를 들면, 제1주기의 기준데이터행(640)의 제1단위기준시역을 형성하는 적색 서브화소(630a)와 제2주기의 기준데이터행(660)의 제1단위기준시역을 형성하는 녹색 서브화소(630b)는 이웃하는 서브화소 열에 존재하며, 따라서 서로 다른 색상을 갖는다.
결과적으로, 하나의 데이터행 별로 15시점을 형성하도록 설계하였지만, 기준이 되는 15시점의 사이에 15개의 시점이 추가되어 총 30개의 시점을 형성하는 것과 동일한 효과를 갖는다. 또한, 하나의 데이터행 내에서 인접하는 서브화소가 형성하는 시역들의 중심 사이의 거리인 기준 시점간격(E)과 비교하여 최적관찰거리에서의 인접하는 시점 사이의 간격이 1/2로 감소된다. 따라서 arctan(1/3)의 경사각도를 갖는 시차장벽을 포함하는 15시점 입체 영상 표시 장치에 비해 시점수도 증가되고 시점간격도 감소되어 보다 자연스러운 운동시차를 제공할 수 있다.
(비교예)
입체 영상 표시 장치로부터 형성된 관찰자 위치에서의 시역의 분포를 제1실시예와 비교하기 위한 비교예로서 도 7을 참고한다. 도 7은 시차장벽의 경사각도가 arctan(1/3), 시점간격은 30mm, 시점수는 9, 최적관찰거리는 1000mm가 되도록 설계한 입체 영상 표시 장치의 최적관찰거리에서의 수평방향에서의 시역별 광세기 분포를 나타낸다. 도 7을 참고하면, 한 시역의 중심에서의 인접시역의 영상이 들어오는 량을 정량화한 시역 간의 크로스토크가 적지 않게 발생하는 것을 알 수 있다. 예를 들면 이상적인 전산모사조건에서도 제5시역의 경우 시역의 중심에서도 제4시역 및 제6시역에 의한 크로스토크가 상당히 발생한다.
(제2실시예)
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 입체 영상 표시 장치가 최적관찰거리에 형성하는 수평방향에서의 시역별 광세기 분포를 나타낸다. 제2실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 시차장벽의 경사각도, 서브화소의 배열 및 형상은 제1실시예와 동일하다. 다만, 15시점이 아닌 9시점으로 설계하였으며, 시점간격(E)은 30mm, 최적관찰거리는 1000mm로 설정하였다.
도 8의 (a)는 기준데이터행이 형성하는 수평방향에서의 시역별 광세기 분포를 나타낸다. 도 8의 (a)와 도 7을 비교해 보면, 도 8의 (a)에서 크로스토크량이 감소된 것을 확인할 수 있다.
도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 기준데이터행을 포함하여 동일한 주기에 속하는 2개의 데이터행이 형성하는 시역별 광세기 분포를 나타낸다. 기준데이터행이 형성하는 시역에서 수평방향으로 E/(n/3)(= 30mm/2 = 15mm)만큼 이동하여 사이시역들이 형성된다. 결과적으로 인접하는 두 시점 사이의 간격은 15mm가 된다. 결과적으로, 도 7의 경우와 비교하여 표현 가능한 시점수는 2배로 증가하며 각 데이터행별 크로스토크량은 감소한다.
(제3실시예)
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 입체 영상 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 서브화소의 길이와 폭의 관계, 일 데이터행 내의 시점수는 제1실시예와 같다.
다만, 시차장벽은 arctan(1/9)의 경사각도를 갖는다. 따라서, 수학식 1에서 n은 9이다. n이 3의 배수이며 n = 3*3이므로, 연속하는 3개의 데이터행을 한 주기로 시점데이터를 배분한다. 기준데이터행(940)이 기준시역을 형성하며, 데이터행들(950, 960)이 단위기준시역들의 사이에 사이시역을 형성한다. 수평방향으로 시역이 형성되는 순서는 1-1"-1'-2-2"-2'-…-15-15"-15' 와 같다.
제3실시예에서는 하나의 데이터행 별로 15시점을 형성하도록 설계하였지만, 기준이 되는 15시점의 사이에 30개의 시점이 추가되어 총 45개의 시점을 형성하는 것과 동일한 효과를 갖는다. 또한, 기준 시점간격(E)과 비교하여 최적관찰거리에서의 인접하는 시점 사이의 간격이 1/3로 감소된다.
(제4실시예)
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제4실시예에 따른 입체 영상 표시 장치가 최적관찰거리에 형성하는 시역별 광세기 분포를 나타낸다. 제4실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 서브화소의 배열 및 형상, 일 데이터행으로 표현하는 시점수, 시점간격, 최적관찰거리는 제2실시예와 동일하다. 다만, 시차장벽의 경사각도가 arctan(1/6)이 아닌 arctan(1/9)라는 점 및 이에 따라 연속하는 3개의 데이터행이 하나의 주기를 이룬다는 점에서 차이가 있다.
도 10a는 일 주기를 이루는 각 데이터행이 형성하는 시역별 광세기 분포를 나타낸다. 시차장벽의 경사각도가 제2실시예보다 작기 때문에 도 8의 (a)에서보다 각 데이터행별 크로스토크량이 감소된 것을 확인할 수 있다. 기준데이터행이 형성하는 시역의 광세기가 가장 위 그래프에 도시되어 있으며, 기준시역에서 수평방향으로 E/(n/3)(= 30mm/3 = 10mm)만큼 이동하여 (a)의 중간 그래프에 도시된 바와 같이 기준데이터행의 다음 데이터행(제2데이터행)이 사이시역들을 형성한다. 또, 제2데이터행이 형성하는 사이시역에서 수평방향으로 E/(n/3)만큼 이동하여 가장 아래의 그래프에 도시된 바와 같이 제2데이터행의 다음 데이터행(제3데이터행)이 사이시역들을 형성한다.
도 10b는 일 주기에 속하는 3개의 데이터행이 형성하는 시역의 광세기를 하나의 그래프로 나타낸 것이다. 최종적으로 인접하는 시점들 사이의 간격은 10mm가 되며, 도 7의 경우와 비교하여 표현 가능한 시점수는 3배로 증가한다.
(제5실시예)
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 입체 영상 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 서브화소의 길이와 폭의 관계, 일 데이터행 내의 시점수는 제1실시예와 같다. 동일한 수직방향 열에 속하는 서브화소들은 동일한 색상을 갖는다.
제5실시예의 시차장벽은 arctan(1/4)의 경사각도를 갖는다. 즉, 수학식 1에서 n은 4이다. n은 3의 배수가 아니므로, 연속하는 4개의 데이터행(1110 내지 1140)을 한 주기로 시점데이터를 배분한다. 시차장벽의 개구부로부터 가장 가까운 서브화소(데이터행(1110)의 왼쪽에서 4번째에 있는 “1(0)”으로 표기된 적색 서브화소)를 포함하는 데이터행(1110)이 기준데이터행으로 설정되며, 데이터행(1110)은 최적관찰거리에 기준이 되는 15시점을 형성한다. 그 후 동일 주기의 나머지 데이터행(1120, 1130, 1140)은 기준시점들의 사이에 사이시점들을 형성한다. 수평방향으로 시역이 형성되는 순서는 1(0)-1(1)-1(2)-1(3)-2(0)-2(1)-2(2)-2(3)-…-15(0)-15(1)-15(2)-15(3)와 같다.
제5실시예에서는 기준이 되는 15시점의 사이에 45개의 시점이 추가되어 총 60개의 시점을 형성하는 것과 동일한 효과를 갖는다. 또한, 기준 시점간격(E)과 비교하여 최적관찰거리에서의 최종적으로 인접하는 시점들 사이의 간격이 1/4로 감소된다.
n이 3의 배수인 경우와 달리 기준시역에서 제p시역은 항상 동일한 색상을 갖는다(예를 들면 제1(0)시역은 항상 적색). 그러나 인접하는 사이시역이 기준시역과 상이한 색상을 갖지만(예를 들면 제15(3)시역은 청색, 제1(1)시역은 녹색) 인접시역간 간격이 좁아 시차가 충분히 작은 경우 시역별 칼라분산 효과는 관찰되지 않는다. 오히려 n이 3의 배수인 경우와 비교하여 결과적 시점수가 3배 증대되는 효과를 갖는다.
(제6실시예)
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제6실시예에 따른 입체 영상 표시 장치가 최적관찰거리에 형성하는 시역별 광세기 분포를 나타낸다. 제6실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 서브화소의 배열 및 형상, 시점수, 시점간격, 최적관찰거리는 제2실시예와 동일하다. 다만, 시차장벽의 경사각도가 arctan(1/6)이 아닌 arctan(1/4)이라는 점 및 이에 따라 연속하는 4개의 데이터행이 하나의 주기를 이룬다는 점에서 차이가 있다.
도 12a는 일 주기를 이루는 데이터행들이 형성하는 시역별 광세기 분포를 나타낸다. 가장 위에 도시된 그래프가 기준데이터행이 형성하는 기준시역을 나타내며, 아래 3개의 그래프는 기준데이터행에 연속하는 3개의 데이터행이 형성하는 사이시역을 나타낸다. 기준데이터행이 제k데이터행인 경우, 기준시역에서 수평방향으로 E/n(=30mm/4=7.5mm)만큼 이동하여 제k+1데이터행이 사이시역을 형성하고, E/n만큼 더 이동하여 제k+2데이터행이 사이시역을 형성하고, E/n만큼 더 이동하여 제k+3데이터행이 사이시역을 형성한다. 시차장벽의 경사각도가 도 7의 경우보다는 작고 제2실시예보다는 크기 때문에 데이터행별 크로스토크량이 도 7의 경우보다 적고 제2실시예보다는 큰 것을 확인할 수 있다.
도 12b는 하나의 주기에 속하는 4개의 데이터행이 형성하는 시역의 광세기를 하나의 그래프로 나타낸 것이다. 결과적으로 인접하는 시점들 사이의 간격은 7.5mm가 된다. 표현 가능한 시점수는 도 7의 경우에 비하여 4배로 증가한다.
(제 7실시예)
상기 수학식 1에서 모아레 최소화 조건을 고려하여 경사각도를 보다 정밀히 설정하기 위하여 시차장벽의 경사각도(θ)가 다음 수학식 2와 같이 표현되도록 설계할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112015054001516-pat00014
Wh는 서브화소(630)의 수평방향 폭, Wv는 서브화소(630)의 수직방향 길이, n은 4 이상의 자연수이며, k는 1 이상의 자연수이다. 이때, k/n 은 1/3 보다 작은 조건을 만족하고, k/n은 기약분수이다. n은 시차장벽이 수직방향에서 경사진 정도를 나타내고, k는 수평방향에서 경사진 정도를 나타낸다. 이러한 경우에도 앞의 수학식 1에서와 동일하게 n이 3의 배수(n=3m, m은 2 이상의 자연수)인 경우에는 m개의 데이터행이 하나의 주기를 구성하여 기준데이터행의 서브화소로부터 관찰자 위치에 N개의 기준 단위시역을 형성하는 경우에, m-1개의 데이터행의 서브화소로부터 관찰자 위치에 상기 기준 단위시역에 대한 사이시역을 형성하여 관찰위치의 공간상에 N*m개의 시점을 표현한다. 반면에, n이 3의 배수가 아닌 경우에는 n개의 데이터행이 하나의 주기를 이루어 관찰위치의 공간 상에 N*n 개의 시점을 표현할 수 있다. 수학식 1을 만족하는 실시예는 본 실시예의 k가 1인 경우에 해당한다.
본 발명은 입체 영상 표시 장치를 설계하는 방법도 포함한다. 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치 설계 방법은 일 데이터행으로 표현할 시점수 및 시점간격을 결정하는 단계, 광학판 또는 백라이트패널의 경사각 θ를 결정하는 단계, 경사각 θ에 기초하여, 기준데이터행 및 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행을 결정하는 단계, 기준데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 단계 및 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 단계를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 시점수 및 시점간격 등을 먼저 결정한 후에 모아레 효과 발생 정도 등을 고려하여 광학판 또는 백라이트패널의 경사각을 결정하고 경사각에 따라 사이시역을 형성할 수 있기 때문에, 장치 설계 시 경사각 설계의 자유도가 증가하고 모아레 패턴이 관찰되지 않도록 시역을 형성할 수 있는 시역 형성의 유연성이 증대된다.
이하, 광학판 또는 백라이트패널의 경사각 범위에 대하여 도 13 내지 도 19를 참고하여 상세히 설명한다. 편의상 입체 영상 표시 장치가 광학판을 포함하며 광학판이 시차장벽인 경우를 예로 들어 설명한다.
도 13은 경사각도가 arctan(1/3)인 시차장벽을 적용한 다시점 입체 영상 표시 장치에 풀 화이트(Full White) 테스트 영상을 띄워놓고 관찰위치에서 촬영한 결과를 나타내는 사진이다. 이때 서브화소의 길이(Wh)와 폭(Wv)은 3Wh = Wv 을 만족한다. 도 13의 (a)에서와 같이 관찰자가 최적관찰거리(예를 들면 관찰자와 입체 영상 표시 장치 사이의 거리(z) = 1300mm)에 위치할 경우에는 모아레 패턴이 관찰되지 않는다. 그러나 관찰자가 깊이방향으로 이동할 경우 이동한 거리에 따라 주기가 다른 모아레 패턴을 관찰하게 된다. 예를 들면 관찰자가 z=2500mm인 위치로 이동할 경우 (b)에 도시된 모아레 패턴을 관찰하게 되어 관찰자가 제공받는 입체(3D) 영상의 질이 저하된다.
도 14는 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 시차장벽의 경사각도 범위를 설명하기 위한 개념도이다. 시차장벽의 경사각은 θmax보다 작고, θmin보다 크다. θmax는 아래의 수학식 3과 같다. 이보다 큰 경사각에서는 모아레 효과가 크게 발생한다. 일 예로서 3Wh = Wv 인 정사각형 화소의 경우 θmax는 1/3 이다.
[수학식 3]
Figure 112015054001516-pat00015
도 15는 시차장벽의 경사각 범위의 하한 θmin을 설명하기 위한 개념도이다. 도 15를 참고하면, 시차장벽의 개구부(1500)의 중심이 수직방향에서 θ만큼 기울어진 경우 θ는 수학식 1과 같이 표현된다. 이때 n은 하나의 시점영상이 배치된 서브화소와 가장 가까운 동일시점을 표시하는 인접 서브화소 위치가 수평방향으로 한 화소(3개의 서브화소) 이동시에 수직방향으로 이동하는 화소수에 해당하고, n이 클수록 시차장벽의 수직으로부터의 기울기가 줄어들게 된다. 이때, n은 4 이상의 자연수이다. 그림에는 도시하지 않았지만, 이를 일반화 시켜 수학식 2로 표현할 수 있고, 이때 n은 하나의 시점영상이 배치된 서브화소와 가장 가까운 동일시점을 표시하는 인접 서브화소 위치가 수평방향으로 k 화소(3개의 서브화소) 이동시에 수직방향으로 이동하는 화소수에 해당한다. 이때는 도 15에서 수직길이는 동일한 경우에 수평방향의 길이가 2Wh 에서 (3k-1)Wh 로 변경된다. 관찰자는 개구부(1500)를 통과한 빛을 보게 되므로, 개구부(1500)를 통해 관찰자에게 인식되는 R, G, B 각 서브화소를 관찰자가 구별할 수 없어야 관찰자는 R, G, B 서브화소를 융합된 단일 색상으로 인식할 수 있다(시인성). 즉, 개구부(1500)를 통해 보이는 RGB 서브화소 세트의 폭(또는, 제1색상(예를 들면 R), 제2색상(예를 들면 G) 및 제3색상(예를 들면 B))이 순서대로 연속되어 있을 때 제1색상의 서브화소 중심과 제3색상의 서브화소 중심 사이의 거리)(DRGB)이 일정 값 이하일 경우에만 관찰자에게 단일 색상으로 인식된다.
도 16은 도 15의 DRGB의 최소값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다. RGB 서브화소 세트의 폭(DRGB)만큼 이격된 두 서브화소(1610, 1620)로부터 거리 L만큼 떨어진 지점(1630)에 관찰자가 위치한다. 거리 L은 관찰자와 입체 영상 표시 장치 사이의 거리를 나타낸다. 2차원(2D) 영상 표시 장치의 경우, 관찰자와 영상 표시 장치 사이의 거리는 일반적으로 영상 표시 장치의 대각선 길이의 약 2배 이상이고 약 2.5배 이하이며, 입체(3D) 영상 표시 장치와 관찰자 사이의 거리도 이에 준하여 결정된다. 즉, 상기 거리 L은 입체 영상 표시 장치의 대각선 길이의 약 2배 이상이고 약 2.5배 이하일 수 있다. 상기 거리 L은 광학판 또는 백라이트 패널의 선광원이 디스플레이 패널의 수직방향으로부터 경사각이 최소로 설계될 경우에 DRGB가 증가되어 최소값(Lmin)이 증가하고, 광학판 또는 백라이트 패널의 선광원이 디스플레이 패널의 수직방향으로부터 경사각이 최대로 설계된 경우에 DRGB가 감소하여 최소값(Lmin)이 감소할 수 있다. 또한, 입체영상을 관찰하는 관찰자는 양안에 서로 다른 시차의 영상을 관찰할 수 있어야 하므로, 유효 시점간격(Eeff)이 관찰자 양안사이 간격보다 작아야 한다는 조건으로부터 최대값(Lmax)이 정해질 수 있다. 일 실시예에서 상기 거리 L은 관찰자와 입체 영상 표시 장치의 최대 거리(Lmax)와 최소 거리(Lmin)의 중간값(Lavg)일 수 있다.
사람의 평균 시력을 고려하여 다수의 관찰자를 기준으로 실험한 결과, 관찰자 및 제1서브화소(1610)를 잇는 직선과 관찰자 및 제2서브화소(1620)를 잇는 직선의 사이각 β가
Figure 112015054001516-pat00016
°(=π/5400 radian) 이상인 경우 관찰자는 두 서브화소(1610, 1620)를 구분할 수 있었다. β와 DRGB와의 관계를 고려하면 다음의 수학식 4를 얻을 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112015054001516-pat00017
수학식 4에 β=
Figure 112015054001516-pat00018
°를 대입하면, 결과적으로 DRGB는 다음의 수학식 5를 만족해야 R,G,B 각 서브화소가 융합되어 관찰자에게 하나의 색상으로 인식될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112015054001516-pat00019
아래의 표 1은 거리 L에 따른 DRGB의 최대값을 나타내며, 도 17은 이를 그래프로 표현한 것이다.
[표 1]
Figure 112015054001516-pat00020
다시 도 15를 참고하면, DRGB는 아래의 수학식 6으로 표현된다.
[수학식 6]
Figure 112015054001516-pat00021
수학식 6에 위에서 실험적으로 구한 DRGB의 상한을 적용할 경우, 아래의 수학식 7을 얻을 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112015054001516-pat00022
따라서, 수학식 7을 만족하는 n값을 중 최대 자연수를 수학식 1에 대입함으로써 시인성상 색분리가 없는 시차장벽 개구부의 최소 경사각이 결정된다.
아래 표 2는 정사각형 화소 구조(Wv = 0.162mm, Wh = 0.054 mm)의 입체 영상 표시 장치의 관찰거리 L과 k값이 1인 경우(수학식 1을 만족하는 조건)에 수학식 7의 조건을 만족하는 최대 n값과 최대 n값을 갖는 경우의 시차장벽 개구부의 최소 경사각을 나타내며 도 18은 이를 그래프로 표현한 것이다.
[표 2]
Figure 112015054001516-pat00023
아래 표 3은 정사각형 화소에서 서브화소의 길이(Wv)가 각각 0.162mm 또는 0.108mm인 경우 관찰거리 L 과 k값이 1인 경우(수학식 1을 만족하는 조건)에 수학식 7의 조건을 만족하는 시차장벽 개구부의 최소 경사각을 나타내며, 도 19는 이를 그래프로 표현한 것이다.
[표 3]
Figure 112015054001516-pat00024
표 3 및 도 19를 참고하면, 고밀도 영상표시패널일수록, 즉 화소의 크기가 작을수록 더 작은 시차장벽의 경사각도에서도 색분리가 일어나지 않는다. 따라서, 크로스토크 감소에 유리한 것을 알 수 있다.
이하, 도 20 내지 도 22를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 입체 영상 표시 장치의 일 데이터행의 3D 시역 형성 조건에 대하여 설명한다. 입체 영상 표시 장치가 시차장벽을 포함하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 시차장벽의 개구부에 적용되는 특징들은 광학판의 광통과영역 및 백라이트 패널의 광방출부에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 시점간격 조건을 설명하기 위한 개념도이다. 도 20을 참고하면, 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 인접하는 두 서브화소에 맵핑된 영상정보가 최적관찰거리에 형성하는 시점들 간의 간격(E)이 관찰자의 양안간격(Inter-Pupil Distance; IPD)보다 작도록 인접시점영상을 제공하는 두 서브화소 사이의 거리와 디스플레이패널과 시차장벽 사이의 거리(d)가 결정된다. 최적관찰거리에서 시점간격이 양안간격보다 클 경우, 하나의 화소로부터 제공되는 시점영상이 관찰자의 양안에 동시에 인식되어 관찰자가 분리된 시차영상을 제대로 감상할 수 없게 된다.
또한, 일 실시예에서는 최적관찰거리 이후의 깊이방향(z축 방향) 최대관찰거리(z(max) = OVD+ΔL)에서의 효과 시점간격(Eeff)이 양안간격보다 작다. 효과 시점간격이 양안간격보다 작은 경우 최적관찰거리에서의 시점간격도 양안간격보다 작다.이때 최대관찰범위는 인접시점 영상을 제공하는 두 개의 인접 서브화소로 부터 시차장벽 하나의 개구부를 통하여 형성되는 두 단위시역간의 효과 시점간격(Eeff)이 양안 간격과 같아지는 깊이방향의 위치를 의미한다. 효과 시점간격은 다음의 수학식 8과 같이 표현된다.
[수학식 8]
Figure 112015054001516-pat00025
일 데이터행 내에서 동일한 시점영상이 맵핑된 가장 가까운 두 서브화소가 시인성상 관찰자에게 불연속적으로 보일 경우, 관찰자는 3D 영상의 화질이 저하된 것으로 느끼게 된다. 따라서, 일 데이터행 내에서 동일한 시점영상이 맵핑된 가장 가까운 두 서브화소 사이의 거리, 즉, 수평주기(T)는 일정값 이하로 설계되어야 고수준의 선명한 입체영상을 관찰할 수 있게 된다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 영상표시패널에서 일 데이터행 내의 최대수평주기(Tmax)를 설명하기 위한 개념도이다. 이때 최대수평주기란 일 데이터행 내에서 동일한 시점영상이 맵핑된 가장 가까운 두 서브화소 사이의 거리가 시인성상 불연속적으로 보이지 않는 최대거리를 의미한다. 도 21을 참고하면, 서브화소(2110)와 서브화소(2120)에는 동일한 시점에 대한 영상 데이터가 맵핑된다. 도 16에서의 실험 결과에 따라 관찰자의 눈(2130) 및 서브화소(2110)를 잇는 직선과 눈(2130) 및 서브화소(2120)를 잇는 직선의 사이각이
Figure 112015054001516-pat00026
°보다 작아야 한다. 이를 위해 일 실시예에서 최대수평주기(Tmax)는 다음의 수학식 9를 만족할 수 있다.
[수학식 9]
Figure 112015054001516-pat00027
수평주기(T)는 달리 표현하면, 인접하는 두 광통과영역 사이의 수평거리(즉, 광통과영역의 주기) 또는 백라이트패널의 두 광방출부 사이의 수평거리(즉, 광방출부의 주기)와 같다. 따라서, 서브화소의 수평방향 폭이 결정되어 있을 경우, 광통과영역의 주기가 위 수학식 9에 기초하여 결정되면 일 데이터행으로 표현할 수 있는 최대 시점수가 결정된다.
예를 들면, 28인치 UHD (Ultra High Definition) 모니터의 경우, 서브화소의 수평방향 폭(Wh)이 0.054mm 이므로, 수학식 9에 대입해 보면 일 데이터행 내의 3D 기준시역을 형성하는 최대 단위 서브화소수(즉 기준시역의 최대 시점수)는 Tmax/Wh보다 작거나 같은 최대 자연수이므로, 3D 디스플레이로부터의 평균관찰거리(Lavg)를 2500mm로 정하여 계산하면 약 27이다. 또 다른 예로서, 31인치 2560*1600 모니터의 경우, 서브화소의 수평방향 폭(Wh)이 0.0835mm 이므로, 3D 디스플레이로부터의 평균관찰거리(Lavg)를 2500mm로 정하여 계산하면 기준시역의 최대 시점수는 약 17이다.
도 22는 시차장벽의 일 개구부를 통해 형성되는 최적관찰거리에서의 3D 시역의 크기 조건을 설명하기 위한 개념도이다. 도 22를 참고하면, 일 실시예에서 N 시점을 포함하는 최적관찰거리에서의 정시역(또는 3D 시역)의 폭(즉, 최적관찰거리에서의 단위시역의 폭과 일 데이터행으로 표현할 수 있는 시점수의 곱)은 영상표시패널의 수평방향 폭보다 크다. 이로써 영상표시패널 전체영역으로부터의 3D 영상을 볼 수 있는 최적관찰거리에서부터 최대관찰거리까지의 영역을 최대화할 수 있다.
한편, 일 실시예에서 최대관찰거리에서 수학식 8로 표현되는 유효 시점간격은 관찰자의 양안간격보다 작으므로, 최적관찰거리에서 허용 가능한 최대 시점간격(Emax)은 다음의 수학식 10으로 표현될 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112015054001516-pat00028
예를 들면, 모니터의 수평방향 폭이 640mm, 최적관찰거리가 1000mm, 관찰자의 깊이방향 최대 관찰 거리(L(max))가 3000mm인 28인치 UHD 모니터의 경우, 사람의 양안간격의 평균은 약 65mm인 것으로 알려져 있으므로, 최적관찰거리에서의 최대 시점간격(Emax)은 21.7mm이다. 따라서, 최적관찰거리에서의 3D 시역의 크기가 영상표시패널의 수평방향 폭보다 크기 위해서는 기준시역에 관여하는 서브화소가 30개 이상이어야 한다. 즉, 최적관찰거리에서 최대 시점간격으로 설계한 경우, 하나의 데이터행으로 30개 이상의 단위기준시역을 형성하여야 한다.
또 다른 예로서, 모니터의 수평방향 폭이 640mm, 최적관찰거리가 1000mm, 관찰자의 깊이방향 최대 관찰 거리(L(max))가 2000mm인 28인치 UHD 모니터의 경우, 최적관찰거리에서의 최대 시점간격(Emax)은 32.5mm이고, 기준시역에 관여하는 서브화소가 20개 이상이어야 한다. 즉, 최적관찰거리에서 최대 시점간격으로 설계한 경우, 하나의 데이터행으로 20개 이상의 단위기준시역을 형성하여야 한다.
도 23은 일 서브화소의 수평방향 폭 대비 시차장벽 개구부의 수평방향 폭에 따른 도 22에서 정의된 관찰범위에서의 평균 크로스토크량을 나타내는 그래프이다. 일 실시예에서, 개구부의 폭은 서브화소의 폭의 30% 보다 작거나 같을 수 있다(0% 미포함). 아래 표 4는 서브화소 폭 대비 백라이트패널의 수직 선광원의 선폭에 따른 도 22에서 정의된 관찰범위에서의 평균 크로스토크량을 나타내며, 도 23에는 이를 그래프로 도시하였다.
[표 4]
Figure 112015054001516-pat00029
표 4 및 도 23을 참고하면, 선광원의 선폭이 서브화소폭의 30% 이하일 경우 3D 영상을 관찰할 수 있는 설계된 관찰범위 내에서의 평균크로스토크가 10%이내로 감소됨을 알 수 있다.
일 실시예에서, 입체 영상 표시 장치의 서브화소는 광세기 형상이 사다리꼴 형상인 단위시역을 형성할 수 있다. 즉, 이 경우 단위시역의 중심에서의 광세기가 일정 범위 내에서 균일하게 유지된다. 도 24는 공통시역을 형성하며 사다리꼴 모양의 단위시역을 형성하는 4시점 입체 영상 표시 장치의 최적관찰거리(OVD)에서의 수평위치에 따른 시역별 광세기 분포, 평균 광세기 분포 및 크로스토크량의 일 예를 나타낸다. 서로 다른 시점의 시역별 광세기 분포는 서로 다른 윤곽선으로 나타내었다. 도 24의 가장 아래 도시된 그래프를 참고하면, 관찰자의 동공이 수평방향에서 단위시역의 중심에 위치할 경우뿐만 아니라 중심에서 일정영역 벗어난 위치에서도 크로스토크량이 0으로 유지될 수 있다.
그러나, 관찰자 동공의 위치가 광세기 분포가 일정하게 유지되지 않는 영역에 있을 경우 최대 100%의 크로스토크를 경험할 수도 있다. 또한, 관찰자의 수평 위치에 따라 평균 광세기 분포가 달라지고, 이는 관찰자가 인식하는 영상의 밝기가 균일하지 않음을 의미한다.
한편, 공통시역을 형성하지 않는 집적영상(Integral Photography) 방식의 입체 영상 표시 장치의 시차장벽 개구부의 주기(인접하는 두 개구부 사이의 거리)는 서브화소의 폭(Wp)과 시점수(N)의 곱으로 표현된다. 집적영상 방식의 입체 영상 표시 장치가 형성하는 정시역 내에서는 크로스토크량이 균일하다. 다만 정시역의 범위가 다시점 방식에 비해 축소되고, 정시역 내의 평균 크로스토크량의 값이 크다. 공통시역을 형성하지 않는 입체 영상 표시 장치의 정시역 범위는 관찰위치에서 역입체시가 없는 수평영역을 의미한다.
공통시역을 형성하는 다시점 입체 영상 표시 장치와 집적영상 입체 영상 표시 장치의 문제점을 해결하기 위해, 일 실시예에서는 입체 영상 표시 장치의 시차장벽 개구부의 주기는 공통시역을 형성하는 다시점 입체 영상 표시 장치의 시차장벽 개구부의 주기보다 크고 집적영상 입체 영상 표시 장치의 시차장벽 개구부의 주기보다 작다. 본 실시예의 입체 영상 표시 장치는 공통시역을 형성하지는 않지만 집적영상 입체 영상 표시 장치의 정시역보다는 범위가 넓은 정시역을 갖는 변형된 공통시역을 형성하게 된다. 예를 들면 도 26에 도시된 바와 같이 관찰위치에서 시역을 형성할 수 있다.
변형된 공통시역을 형성하는 입체 영상 표시 장치가 형성하는 단위시역의 크기와 인접 시역의 수평 위치의 차이의 비(ratio)를 α로 정의할 때, 도 25의 (a)내지 (f)는 사다리꼴 형상의 시역별 광세기 형상을 갖는 입체 영상 표시 장치의 α에 따른 평균 광세기 분포 및 크로스토크량을 나타낸다. 도 25를 참고하면, α가 8 이상인 경우 크로스토크량을 3% 이내로 줄일 수 있게 되며 평균 광세기 분포도 수평위치에 따른 변동이 크지 않은 것을 알 수 있다. 즉, 관찰자는 수평 이동을 할 경우에도 균일한 밝기와 낮은 평균 크로스토크를 경험할 수 있다. 따라서 관찰자는 최적관찰거리로부터 변형된 공통시역의 영역에서 시점영상이 평균화된 3D 영상을 관찰할 수 있다. 이러한 변형된 공통시역은 도 22에 표시한 3D 영상의 관찰범위(OVD 위치로부터 최대 관찰 거리(L(max)) 사이에 해당한다.
도 26은 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치가 형성하는 시역과 정시역 범위 내의 관찰자를 나타낸 개략도이다. 일 실시예에서, 시차장벽 개구부의 폭이 서브화소 폭의 30% 이내인 경우 관찰자가 정시역 범위 내에서 이동한다면 관찰자의 동공 트래킹 및 동공 위치에 따른 별도의 제어 없이도 평균 크로스토크가 10% 이내인 입체 영상을 시청하게 된다.
또한, 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 관찰자의 안면위치 또는 헤드(head)위치 추적시스템을 더 포함할 수 있다. 도 27은 안면위치 또는 헤드위치 추적시스템을 포함하는 입체 영상 표시 장치를 설명하기 위한 예시도이다. 관찰자가 정시역 범위를 벗어나 수평 이동할 경우, 추적 시스템은 관찰자의 안면 또는 헤드 위치를 실시간으로 추적한다. 영상표시패널을 제어하는 제어부는 추적된 안면 또는 헤드 위치에 기초하여 관찰자의 안면이 정시역 내에 위치하도록 시점 영상을 서브화소에 실시간으로 재배치할 수 있다. 이로써, 정밀한 작업을 요하는 동공 트래킹 대신 간편한 안면 트래킹을 이용하여 관찰자의 안면이 항상 정시역 범위에 있도록 할 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
610 : 영상표시패널 620 : 광통과영역 또는 광방출부
630 : 서브화소 640 : 기준데이터행
650 : 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행

Claims (23)

  1. 격자 형태로 배열된 복수의 서브화소를 포함하는 영상표시패널; 및
    상기 영상표시패널과 이격하여 배치되며 복수의 광통과영역을 포함하는 광학판 또는 상기 영상표시패널과 이격하여 배치되며 복수의 광방출부를 포함하는 백라이트패널;
    을 포함하되,
    상기 복수의 광통과영역 또는 광방출부는 수직방향으로부터 경사져 있고,
    상기 영상표시패널은,
    기준시역을 형성하는 기준데이터행; 및
    사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행;을 포함하되,
    상기 기준시역은 복수의 단위기준시역을 포함하고,
    상기 사이시역은, 인접하는 상기 단위기준시역들 사이에 위치하는 적어도 하나의 단위사이시역을 포함하고,
    상기 기준데이터행과 상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행은 일 주기를 이루고,
    상기 복수의 광통과영역 또는 광방출부의 수직방향으로부터의 경사각은
    Figure 112016054823812-pat00071
    (Wh는 상기 서브화소의 수평방향 폭, Wv는 상기 서브화소의 수직방향 길이, n은 4 이상의 자연수, k는 1 이상의 자연수, k/n < 1/3, 그리고 k/n는 기약분수)로 표현되며, 상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행은, n이 3의 배수인 경우 (n/3)-1개의 데이터행이고 n이 3의 배수가 아닌 경우 n-1개의 데이터행인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준데이터행은, 상기 일 주기를 이루는 데이터행들 중 첫 번째 데이터행인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준데이터행은, 상기 일 주기를 이루는 데이터행들 중 기준광통과영역 또는 기준광방출부의 일 측면에서 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부로부터 가장 가까운 서브화소를 포함하는 데이터행인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행이 k개의 데이터행인 경우, 상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행은 인접하는 두 단위기준시역들 사이에 k개의 단위사이시역을 형성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행은, 기준광통과영역 또는 기준광방출부의 일 측면에서, 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부와 해당 데이터행의 서브화소 사이의 최소 거리가 짧은 데이터행 순서대로 상기 k개의 단위사이시역을 형성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광통과영역 또는 광방출부의 경사각 θ는
    Figure 112015054001516-pat00031
    (n'은
    Figure 112015054001516-pat00032
    이하의 자연수 중 가장 큰 값, L은 상기 입체 영상 표시 장치와 관찰자 사이의 거리, k는 1이상의 자연수, k/n'은 기약분수)보다 크거나 같고 arctan(1/3)보다 작은 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    각각의 데이터행은 N개의 시점을 형성하며,
    각각의 데이터행 내에서 동일한 시점을 표현하는 서브화소들 중 가장 가까운 두 서브화소의 거리는
    Figure 112015054001516-pat00033
    (L는 상기 입체 영상 표시 장치와 관찰자 사이의 거리, β 는
    Figure 112015054001516-pat00034
    °) 보다 작은 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 N은
    Figure 112015054001516-pat00035
    를 상기 서브화소의 폭으로 나눈 값보다 작은 자연수 중 가장 큰 값인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 입체 영상 표시 장치의 깊이방향의 최대관찰거리에, 일 데이터행의 인접하는 두 서브화소에 맵핑된 영상정보로부터 형성되는 두 단위시역의 시점간격은 관찰자의 양안간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광학판은 시차장벽이고 상기 광통과영역은 상기 시차장벽의 개구부이거나, 상기 광학판은 렌티큘러 렌즈이고 상기 광통과영역은 상기 렌티큘러 렌즈의 표면 중 빛이 통과하는 영역이며,
    상기 광방출부는 선광원 또는 일부가 차폐된 면광원인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  13. 복수의 서브화소를 포함하는 영상표시패널의 일 데이터행으로 표현할 시점수 및 시점간격을 결정하는 단계;
    광학판에 포함된 복수의 광통과영역 또는 백라이트패널에 포함된 복수의 광방출부의 경사각 θ를 결정하는 단계;
    상기 경사각 θ에 기초하여, 기준시역을 형성할 기준데이터행 및 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행을 결정하는 단계;
    상기 기준데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 단계; 및
    상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 기준시역은 복수의 단위기준시역을 포함하고,
    상기 사이시역은 인접하는 상기 단위기준시역들 사이에 위치하는 적어도 하나의 단위사이시역을 포함하고,
    상기 경사각 θ에 기초하여, 기준시역을 형성할 기준데이터행 및 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행을 결정하는 단계는,
    상기 경사각 θ에 따라 일 주기를 구성하는 데이터행들의 개수를 결정하는 단계;
    상기 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 어느 하나의 데이터행을 상기 기준데이터행으로 결정하는 단계;
    상기 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 상기 기준데이터행 외의 데이터행을 상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행으로 결정하는 단계;를 포함하고,
    상기 경사각 θ에 따라 일 주기를 구성하는 데이터행들의 개수를 결정하는 단계는,
    경사각 θ가
    Figure 112016054823812-pat00072
    (Wh는 서브화소의 폭, Wv는 서브화소의 길이, n은 4 이상의 자연수, k는 1 이상의 자연수, k/n < 1/3, 그리고 k/n는 기약분수)로 표현되며 n이 3의 배수인 경우 연속하는 n/3 개의 데이터행으로 일 주기를 구성하고, n이 3의 배수가 아닌 경우 연속하는 n 개의 데이터행으로 일 주기를 구성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 설계 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 어느 하나의 데이터행을 상기 기준데이터행으로 결정하는 단계는, 상기 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 첫 번째 데이터행을 상기 기준데이터행으로 결정하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 설계 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 어느 하나의 데이터행을 상기 기준데이터행으로 결정하는 단계는,
    상기 복수의 광통과영역 중 어느 하나를 기준광통과영역으로 결정하거나 상기 복수의 광방출부 중 어느 하나를 기준광방출부로 결정하는 단계;
    상기 일 주기를 구성하는 데이터행들 중 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부의 일 측에서 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부로부터 가장 가까운 서브화소를 포함하는 데이터행을 기준데이터행으로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 설계 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 단계는,
    상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행이 k개의 데이터행인 경우, 상기 사이시역을 형성하는 적어도 하나의 데이터행이 인접하는 두 단위기준시역들 사이에 k개의 단위사이시역을 형성하도록 상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 설계 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 사이시역을 형성할 적어도 하나의 데이터행의 서브화소들에 시점데이터를 맵핑하는 단계는,
    상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부의 일 측면에서 상기 기준광통과영역 또는 기준광방출부와 해당 데이터행의 서브화소 사이의 최소 거리가 짧은 데이터행 순서대로 k개의 단위사이시역을 형성하도록 시점데이터를 맵핑하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 설계 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 경사각 θ를 결정하는 단계는,
    Figure 112015054001516-pat00037
    (n'은
    Figure 112015054001516-pat00038
    이하의 자연수 중 가장 큰 값, L은 상기 입체 영상 표시 장치와 관찰자 사이의 거리, k는 1이상의 자연수, k/n'은 기약분수) 이상 arctan(1/3) 미만의 범위 내에서 상기 경사각 θ를 결정하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 설계 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 일 데이터행으로 표현할 시점수 및 시점간격을 결정하는 단계는,
    일 데이터행 내에서 동일한 시점데이터가 맵핑되는 서브화소들 중 가장 가까운 두 서브화소의 거리가
    Figure 112015054001516-pat00039
    (L는 상기 입체 영상 표시 장치와 관찰자 사이의 거리, β 는
    Figure 112015054001516-pat00040
    °) 미만이 되도록 상기 일 데이터행으로 표현할 시점수를 결정하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 설계 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 일 데이터행으로 표현할 시점수 및 시점간격을 결정하는 단계는,
    Figure 112015054001516-pat00041
    를 상기 서브화소의 폭으로 나눈 값보다 작은 자연수 중 가장 큰 값으로 상기 일 데이터행으로 표현할 시점수를 결정하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 설계 방법.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 입체 영상 표시 장치의 깊이방향의 최대관찰거리에, 일 데이터행의 인접하는 두 서브화소에 맵핑된 영상정보로부터 형성되는 두 단위시역의 시점간격이 관찰자의 양안간격보다 좁아지도록 상기 서브화소의 폭을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 설계 방법.
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