KR101897479B1 - 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스 - Google Patents

Abstract

오토스테리오스코픽 디스플레이 디바이스는 적어도 2개의 서브-프레임들을 통해 제공되는 디스플레이 출력을 가지며, 픽셀 소자들은 상이한 서브-프레임들에서 동작된다. 이러한 방식으로, 더 높은 해상도 또는 증가된 수의 뷰들이 시간-순차 방식으로 만들어진다.

Description

오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스{AUTOSTEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 상이한 뷰들이 상이한 공간 위치들에 향하게 하기 위한 디스플레이 및 이미징 어레인지먼트(imaging arrangement)를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖는 디스플레이 패널을 포함하는 유형의 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.

렌티큘라(렌즈) 어레인지먼트를 이미징 어레인지먼트로서 이용하는 전제부에 따른 디스플레이는 미국 특허 제6064424호로부터 알려져 있다. 개시된 디스플레이는 서로 평행하게 연장하고 디스플레이 픽셀 어레이를 오버레이하는 길어진 렌티큘라 소자들(elongate lenticular element)의 에러이를 가지고, 디스플레이 픽셀들은 이들 렌티큘라 소자들을 통해 뷰어에 의해 관찰된다.

렌티큘라 소자들은 소자들의 시트로서 제공되며, 이들 각각은 길어진 반원통형 렌즈 소자들을 포함한다. 렌티큘라 소자들은 주로, 디스플레이 패널의 컬럼 방향으로 연장되며, 각각의 렌티큘라 소자는 디스플레이 픽셀들의 2개 이상의 인접한 컬럼들의 각각의 그룹을 오버레이한다.

예를 들면, 각각의 렌티큘(lenticule)이 디스플레이 픽셀들의 2개의 컬럼들과 연관되는 어레인지먼트에서, 각각의 컬럼에서의 디스플레이 픽셀들은 각각의 2차원 서브-이미지의 수직 슬라이스를 제공한다. 렌티큘라 시트는 다른 렌티큘들과 연관된 디스플레이 픽셀 컬럼들로부터의 대응하는 슬라이스들 및 이들 2개의 슬라이스들을 시트 앞에 위치된 이용자의 좌안 및 우안에 향하게 하여, 이용자가 단일 스테리오스코픽 이미지를 관찰한다. 따라서 렌티큘라 소자들의 시트는 광 출력 방향 기능을 제공한다.

다른 어레인지먼트들에서, 각각의 렌티큘은 로우 방향으로 4개 이상의 인접한 디스플레이 픽셀들의 그룹과 연관된다. 각각의 그룹의 디스플레이 픽셀들의 대응하는 컬럼들은 각각의 2차원 서브-이미지로부터 수직 슬라이스를 제공하기 위해 적합하게 배열된다. 이용자의 머리가 좌측에서 우측으로 디스플레이를 가로질러 이동될 때, 일련의 연속하는, 상이한, 스테리오스코픽 뷰들이 인식되어 예를 들면 룩-어라운드 임프레션(look-around impression)을 생성한다.

상술된 디바이스는 효과적인 3차원 디스플레이를 제공한다. 그러나, 스테레오스코픽 뷰들을 제공하기 위하여, 다수의 픽셀 소자들이 3차원 픽셀을 생성해야 할 때 해상도의 희생이 필수적임을 알 것이다. 이러한 해상도의 희생은, 단거리에서 보기 위한 작은 텍스트 문자들의 디스플레이와 같이, 특정 응용들에 대한 문제이다. 이러한 이유로, 2차원 모드와 3차원(스테레오스코픽) 모드 사이에서 스위칭 가능한 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이 제안되었다.

이를 구현하기 위한 일 방법은 미국 특허 제6069650호에 개시된 바와 같이 전기적으로 스위칭 가능한 렌티큘라 어레이를 제공하는 것이다. 2차원 모드에서, 스위칭 가능한 디바이스의 렌티큘라 소자들은 즉, 이들이 광학적으로 투명한 재료의 평면 시트와 동일한 방식으로 동작하는 "패스 쓰루(pass through)" 모드에서 동작한다. 결과로서 생긴 디스플레이는, 디스플레이 패널의 기본 해상도와 동일한, 높은 해상도를 가지며, 이것은 단거리 뷰로부터의 작은 텍스트 문자들의 디스플레이에 적합하다. 2차원 디스플레이 모드는 스테레오스코픽 이미지를 제공할 수 없다.

해상도의 손실은 3D 모드에도 또한 존재한다. 한편, 각도당 다수의 뷰들은 양호한 3D 임프레션에 필요하고, 다른 한편, 작은 수의 뷰들은 뷰 당 충분히 높은 해상도(즉, 픽셀들의 수)에 필요하다.

적어도 2개의 3D 모드들 사이에서 전기적으로 스위칭 가능한 이미징 어레인지먼트를 제공함으로써 뷰 당 해상도를 증가시키는 것이 WO 제2007/072330호에 제안되었으며, 여기서 이미징 어레인지먼트의 효과적인 위치는 픽셀 소자들 사이의 피치의 비정수배인 양만큼 디스플레이 픽셀 소자들에 대해 모드들 사이에서 측면으로 시프트된다.

이들 2개의 모드들은 픽셀간 위치들에 뷰들을 추가함으로써 모드 당 해상도가 증가될 수 있게 하거나, 뷰들의 수가 증가될 수 있게 한다. 이것은 3D 이미지들의 생성으로부터 유발된 성능의 손실이 감소되게 할 수 있다. 시프트량은 예를 들면, 픽셀 소자들 사이의 피치의 절반을 포함할 수 있다.

이러한 제안된 솔루션은 2개의 3D 모드들 사이에서의 스위칭을 요구하는 복잡한 이미징 어레인지먼트를 유발한다.

본 발명의 목적은 개선된 해상도를 가진 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명은 독립 청구항에 의해 규정된다. 종속 청구항은 유리한 실시예들을 규정한다.

본 발명에 따라, 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스 및 디스플레이 디바이스를 동작하는 방법이 제공된다. 디바이스 및 방법에서, 서브-프레임들을 포함하는 프레임의 스테레오스코픽 뷰를 생성하는데 필수적인 상이한 출력 정보와 서브-프레임들의 시간-멀티플렉싱은 서브-프레임들을 생성하기 위해 서브-픽셀들의 상이한 그룹들을 이용하여 조합된다. 즉, 스테레오스코픽으로 보일 수 있는 디스플레이 출력의 하나의 프레임에서, 좌안 및 우안에 대한 정보는 시간상 순서대로 출력되는 적어도 2개의 서브 프레임들에 제공된다. 시간 멀티플렉싱은 또한 픽셀들을 구동하기 위한 제어 렌즈들이 공유될 수 있음을 의미한다. 이것은 디스플레이 배선의 더 간단한 구현을 가능하게 한다.

용어들 픽셀들 및 서브-픽셀들은 컬러 픽셀이 디스플레이의 모든 컬러들을 제공할 수 있는 기술 분야에서 보통의 의미를 가진다. 서브-픽셀은 적색, 녹색 또는 청색과 같은 임의의 원색일 수 있다. 픽셀은 백색인 부가의 서버-픽셀을 가질 수 있다. 픽셀들은 예를 들면 이웃하는 서브-픽셀들의 통상적인 트리플렛들일 수 있거나, 하나 이상이 동일한 원색인 3개보다 많은 서브-픽셀들을 가지는 멀티프리머리(multiprimari)일 수 있다. 모든 서브-픽셀들은 동일한 형상 및 크기를 가지는 것이 바람직하지만, 반드시 그러할 필요는 없다.

이미징 어레인지먼트는 디스플레이 패널 앞에 위치된 투명 슬릿들(slits)의 어레이의 형태인 디스플레이 출력 광 배리어들의 어레이일 수 있다. 대안적으로 및 바람직하게, 이미징 어레인지먼트는 또한 렌티큘라 소자들이라고도 알려진 렌티큘라들의 어레이이다. 슬릿들 및 렌티큘라들은 예를 들면 홀수 및 짝수 서브-픽셀 컬럼들로부터의 광을 상이한 공간적 위치들 쪽으로 향하게 하도록 설계된다. 예를 들면, 슬릿들 및 렌티큘라들은, 오토스테리오스코픽 디스플레이의 뷰잉측에서의 특정 공간적 위치에서 뷰어의 좌안 및 우안에 서브-픽셀들이 출력이 향하도록 하기 위하여 디스플레이의 기초를 이루는 픽셀들에 관해 규격화되고 위치될 수 있다.

이미징 어레인지먼트는, 디스플레이의 오토스테레오스코픽 능력을 제공하기 위한 이미징 모드와, 2차원 이미지를 디스플레이할 수 있는 모드를 오토스테레오스코픽 디스플레이에 제공하기 위한 논 이미징 모드 사이에서 스위칭 가능할 수 있다. 이러한 스위칭 가능한 이미징 어레인지먼트들의 예들은 미국 특허 제6069650호에 개시된 바와 같은 스위칭 가능한 렌티큘라 어레이, 국제 공보 제WO03/015424호에 개시된 바와 같은 복굴절 렌티큘라와 조합한 스위칭 가능한 편광기, 또는 SPIE의 논문집 7329권 732903-732903-8면(2009)에 개시된 바와 같은 액정 광 변조기에 기초한 스위칭 가능한 배리어의 형태이다.

프레임은 움직임 화상에서 단일 이미지 또는 많은 단일 이미지들 중 하나를 표현하기 위한 것이다. 개별 프레임들은 적어도 부분적으로 순차적으로 디스플레이되는 서브-프레임들로부터 만들어진다. 프레임 레이트 또는 프레임 주파수는 디스플레이가 프레임들을 생성하는 주파수(레이트)의 측정이다. 프레임 레이트는 초당 프레임들(FPS)로 및 헤르츠(Hz)로서 프로그래시브-스캔 모니터들로 표현된다. 스틸 이미지에서, 디스플레이는 동일한 프레임을 출력할 수 있고, 비디오 출력에서 상이한 프레임들은 함께 비디오 출력을 형성하는 출력일 수 있다.

바람직하게, 제 1 및 제 2 서브-프레임들 각각은 뷰어의 두 눈들에 대한 정보를 동시에 포함한다. 이 실시예에서, 각각의 서브-프레임은 2개의 스테레오스코픽 뷰들이 동시에 보이도록 프레임의 이미지들의 전체 스테레오스코픽 쌍을 제공한다. 이것은 한쪽 눈에 대한 뷰가 다른 눈에 대한 뷰가 제공되는 시간과는 상이한 시간에 제공되고 전체 스테레오스코픽 이미지를 합성하기 위해 인간의 눈과 뇌에 대한 차이가 너무 긴 경우의 결과일 수 있는 이미지 아티팩트들을 회피할 수 있다.

프레임을 서브-프레임들로 분할하고 대응하는 프레임 시간을 서브 프레임 시간들로 분할함으로써, 해상도는 시퀀스로 만들어질 수 있다. 동일한 데이터 라인들이 제 1 및 제 2 세트들의 서브-픽셀들을 어드레싱하는데 이용될 수 있어서, 디스플레이 배선이 더 복잡해질 필요가 없다. 예를 들면, 각각의 컬럼(데이터 라인)은 두 세트들로부터 서브-픽셀들에 접속될 수 있다.

바람직하게, 제 1 서브-프레임 및 제 2 서브-프레임은 함께 디스플레이 출력이 오토스테레오스코픽 이미지들의 일 세트로서 보이게 하기 위한 완전한 프레임을 규정한다. 이러한 방식으로, 프레임은 2개의 저해상도 서브-프레임들로 나누어진다.

서브-픽셀들의 제 1 및 제 2 세트들은 서브-픽셀들 모두를 함께 포함할 수 있고, 제 1 및 제 2 세트들 양쪽 모두에는 서브-픽셀이 없다. 이것은 서브-픽셀들의 오버랩되지 않은 패턴들, 예를 들면 2개의 서브-프레임들을 규정하는 대향 체커판 패턴들이 존재하는 것을 의미한다.

서브-픽셀들은 컬러 픽셀들로 그룹화될 수 있고, 각각의 컬러 픽셀은 적어도 2개의 적색 서브-픽셀들, 또는 적어도 2개의 녹색 서브-픽셀들 또는 적어도 2개의 청색 서브-픽셀들을 포함한다. 따라서, 컬러 픽셀의 서브-픽셀들의 절반은 하나의 서브-프레임으로 구동되고, 컬러 픽셀의 서브-픽셀들의 다른 절반은 다른 서브-프레임으로 구동된다.

서브 프레임들은 100Hz의 레이트 또는 더 높은 주파수로 구동될 수 있다.

이미징 어레인지먼트는 렌티큘라들의 어레이를 포함한다. 렌티큘라들 사이의 피치는 로우 방향으로 측정된 5개의 이웃하는 서브-픽셀들의 앙상블의 피치에 대응할 수 있다.

렌티큘라들은 바람직하게, 보통 수직 방향과 동일한 디스플레이 패널의 컬럼 방향으로 길어진 축이 기울어지는 렌티큘라의 곡률에 직각인 길어진 축을 가진 반원통형을 가지는 것이 바람직하다. 인물 및 배경 모드의 디스플레이들에서, 배경 모드의 컬럼 방향은 인물 모드와 수평임을 유념한다. 예를 들면, 경사는 예를 들면 tan α = 1/3 또는 1/6인 각도일 수 있다. 그러나, 미국 특허 제6064424호 또는 EP 제1566683호에 개시된 바와 같이 다른 경사각들이 이용될 수 있다. 바람직한 경사각은 렌즈들 사이의 피치에 의존할 것이다.

디스플레이 패널은 개별적으로 어드레싱 가능한 방출형, 투과형, 굴절형 및/또는 회절형 디스플레이 픽셀들의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 패널은 백라이트와 조합하여 투과형 픽셀들을 가진 액정 디스플레이 패널일 수 있다. 대안적으로, 디스플레이 패널은 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 패널과 같은 발광 다이오드(LED)계 디스플레이 또는 플라즈마 디스플레이 패널일 수 있다. LED, OLED 또는 플라즈마 디스플레이 패널들은 본 발명에 따라 디스플레이되는 이미지 프레임 당 더 고속인 및/또는 더 많은 서브-프레임들을 가능하게 하는 액정 디스플레이 패널들과 비교할 때 고속 서브-픽셀 응답을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들은 지금부터 첨부 도면들을 참조하여 순수하게 예의 방식으로 기술될 것이다.

도 1은 알려진 오토스테리오스코픽 디스플레이 디바이스의 개략적 투시 뷰를 도시한 도면.
도 2는 렌티큘라 어레이가 상이한 공간적 위치들에 대한 상이한 뷰들을 제공하는 방법을 도시한 도면.
도 3은 기울어진 포커싱 어레인지먼트의 이점을 설명하기 위해 이용된 도면.
도 4는 본 발명의 디바이스에 이용하기에 적합한 서브-픽셀 구성을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 서브-픽셀 구성이 본 발명을 구현하기 위해 이용되는 방법을 도시한 도면.
도 6은 서브-픽셀들의 로우들 및 컬럼들을 구동하기 위한 하나의 가능한 어레인지먼트를 도시한 도면.
도 7은 대안적인 기울어진 포커싱 어레인지먼트를 도시한 도면.

본 발명은 프레임의 적어도 2개의 서브-프레임들 내에서 디스플레이 출력이 제공되는 오토스테레오스코픽 디스플레이를 제공하고, 프레임의 제 1 서브-프레임은 제 2 서브-프레임이 디스플레이되는 설정과 상이한 픽셀들의 설정으로 디스플레이된다. 이러한 방식으로, 함께 스테레오스코픽 이미지를 형성하는 뷰어의 좌안 및 우안에 대한 이미지들을 포함하는 이미지들의 쌍들이 디스플레이 출력의 일 프레임 내에 제공되고, 동시에 출력되는 적어도 2개의 서브-프레임들에 걸쳐 프레임의 시간 순서 구축을 통해 스테레오 이미지의 높은 해상도가 획득된다.

도 1은 알려진 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스(1)의 개략적 투시 뷰를 도시한 도면이다. 알려진 디바이스(1)는 디스플레이를 생성하기 위해 공간적 광 변조기의 역할을 하는 액티브 매트릭스형의 액정 디스플레이 패널(3)을 포함한다.

디스플레이 패널(3)은 로우들 및 컬럼들로 배열된 디스플레이 픽셀들의 직교 어레이를 가진다. 각각의 디스플레이 픽셀은 3원색 컬러 서브-픽셀들(5)로 구성된다; 하나는 적색이고, 다른 하나는 녹색이고 다른 하나는 청색이다. 명확히 하기 위해, 작은 수의 디스플레이 픽셀들만 도시된다. 실제로, 디스플레이 패널(3)은 약 천개의 로우들 및 수천개의 컬럼들의 디스플레이 픽셀들을 포함할 수 있다. 이러한 특정 경우, 따라서 디스플레이 픽셀은 이웃하는 서브-픽셀들(5)의 트리플렛들로 구성된 컬러 픽셀이고, 각각의 컬러 픽셀은 적색, 녹색 및 청색 직사각 서브-픽셀을 가진다. 이와 같이, 서브-픽셀들은 또한 로우들 및 컬럼들로 배열된다.

액정 디스플레이 패널(3)의 구조는 전적으로 통상적이다. 특히, 패널(3)은 이격된 투명 유리 기판들의 쌍을 포함하고, 이 사이에는 정렬된 트위스트형 네마틱 또는 다른 액정 재료가 제공된다. 기판들은 마주한 표면들 상에 투명한 인듐 주석 산화물(ITO) 전극들의 패턴들을 지닌다. 편광 층들이 또한 기판들의 외면들 상에 제공된다.

각각의 디스플레이 픽셀(5)은 기판들 상에 전극들을 포함하고, 이들 사이에 액정 재료를 개재한다. 디스플레이 픽셀들(5)의 형상 및 레이아웃은 전극들의 형상 및 레이아웃에 의해 결정된다. 디스플레이 픽셀들(5)은 갭들에 의해 서로 규칙적으로 이격되고, 갭들은 디스플레이 패널의 블랙 마스크를 유발한다.

각각의 디스플레이 서브-픽셀(5)은 박막 트랜지스터(TFT) 또는 박막 다이오드(TFD)와 같은 스위칭 소자와 연관된다. 디스플레이 픽셀들은 스위칭 소자들에 어드레싱 신호들을 제공함으로써 디스플레이를 생성하도록 동작되고, 적합한 어드레싱 방식들은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있을 것이다.

디스플레이 패널(3)은 광원(7)에 의해 조명되며, 이 경우 디스플레이 픽셀 어레이의 영역을 넘어 연장하는 평면 백라이트를 포함한다. 광원(7)으로부터의 광은 디스플레이 패널(3)을 통하도록 향해지며, 개별 디스플레이 서브-픽셀들(5)은 광을 변조하고 디스플레이를 생성하도록 구동된다.

디스플레이 디바이스(1)는 또한, 뷰 형성 기능을 실행하는 디스플레이 패널(3)의 디스플레이 측면 상에 배열되는 렌티큘라 시트(9)를 포함한다. 렌티큘라 시트(9)는 서로 평행하게 연장하는 렌티큘라 소자들(11)의 로우를 포함하고, 명료히 하기 위해 그 중 단 하나만 과장된 치수들로 도시된다.

렌티큘라 소자들(11)은 볼록한 반원통형 렌즈들의 형태이고, 이들은 디스플레이 패널(3)로부터의 상이한 이미지들 또는 뷰들을 디스플레이 디바이스(1)의 앞에 위치된 이용자의 눈들에 제공하기 위해 광 출력 방향 수단의 역할을 한다.

도 1은 또한 디스플레이 디바이스를 구동하기 위한 제어기(13)를 개략적으로 도시한다.

도 1에 도시된 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스(1)는 상이한 방향들에서 여러 상이한 투시 뷰들을 제공할 수 있다. 특히, 각각의 렌티큘라 소자(11)는 각각의 로우에서 디스플레이 서브-픽셀들(5)의 소그룹을 오버레이한다. 렌티큘라 소자(11)는 여러 상이한 뷰들을 형성하도록, 상이한 방향에서 그룹의 각각의 디스플레이 서브-픽셀(5)을 프로젝팅한다. 이용자의 머리가 좌측에서 우측으로 이동할 때, 이용자의 눈들은 여러 뷰들의 상이한 것들을 차례로 수신할 것이다. 뷰 어레인지먼트의 더욱 상세한 동작은 미국 특허 제6064424호에 제공된다.

도 2는 상술된 렌티큘라형 이미징 어레인지먼트의 동작의 원리를 도시하고 백라이트(20), LCD와 같은 디스플레이 디바이스(24) 및 렌티큘라 어레이(28)를 도시한다. 도 2는 렌티큘라 어레인지먼트(58)가 서브-픽셀들의 서브그룹 내의 상이한 서브-픽셀들의 출력들을 상이한 공간적 위치들에 향하게 하는 방법을 도시한다.

본 발명은 뷰 당 해상도를 증가시키거나 주어진 해상도로 뷰들의 수를 증가시키기 위한 메커니즘들을 제공한다.

예에 의해, 도 3은 9-뷰 디스플레이(30)의 서브-픽셀 레이아웃을 도시하고, 이것은 기울어진 렌티큘라들(32)의 어레이를 이용한다. 컬럼들은 적색(34), 녹색(34') 및 청색(34") 서브-픽셀들의 컬럼들로서 순차적으로 배열되고, 3개의 오버레이 렌티큘라들(32)이 도시된다. 도시된 번호들은 서브-픽셀들이 기여된 뷰의 수를 나타내고, 뷰들은 -4 내지 +4로 번호가 매겨지고, 렌티큘라들을 따르는 뷰 0은 축을 길어지게 한다. 서브-픽셀들의 가로세로비(폭:높이)는 이 예에서와 같이 1:3이어서, 각각의 픽셀은 소위 RGB 구성인 3개의 서브-픽셀들의 로우를 포함할 때, 컬럼 방향에 대한 렌티큘라의 길이 축의 하나의 가능한 및 바람직한 경사각은 tan(θ)=l/6다. 결과적으로, 인식된 뷰당 해상도 손실(2D 경우에 비해)은 경사각 세타가 영일 때 수평 방향에서 9의 인자 대신에 수평 및 수직 방향 양쪽 모두에서 3의 인자이다. 이 어레인지먼트는 4.5 서브-픽셀들의 렌티큘라 폭을 가지거나 렌티큘라의 피치는 로우 방향에서 4.5 이웃하는 서브-픽셀들의 이격과 동일하다.

본 발명은, RGB 컬러 픽셀의 서브-픽셀들이 도 4에 도시된 바와 같이 공간적으로 분리된 하반부 및 상반부에 의해 만들어지는 알려진 패널 설계를 이용한 구현에 특히 관심이 있다.

각각의 절반부는 도 4에 도시된 바와 같이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 3개의 서브-픽셀들을 가진다. 서브-픽셀들은 4개의 상이한 세기 레벨들을 제공하도록 제어된다. 낮은 세기 레벨들 I(I=0.25 및 I=0.5)에 대해, 각각의 컬러의 하나의 서브-픽셀만이 이용된다. 이것은 이들 서브-픽셀들이, 3개의 서브 픽셀들만 존재하는 경우보다 높은 밝기에서 동작될 수 있음을 의미한다.

더 높은 세기들(I=0.75 및 I=1)에 대해, 모든 6개의 서브-픽셀들이 이용된다.

상이한 레벨들이 조합되는 방식은 시야각 효율성 및 감마 안정성을 고려한다. 특히, 이 6개의 서브-픽셀 어레인지먼트는 2D 디스플레이의 각도 효율성을 개선하도록 고안되었다. 어레인지먼트는 상이한 영이 아닌 전압들로 구동 가능한 각각의 컬럼들에서 서브-픽셀들의 쌍들을 필요로 하지 않는다; 따라서 이들은 컬럼 데이터 라인을 공유한다.

도 4의 픽셀 어레인지먼트를 이용한 본 발명의 구현은 패널의 요구 전자들 및 패널 해상도를 증가시키지 않고, 전체 해상도(즉, 동일한 픽셀 피치, 각각의 픽셀은 도시된 바와 같이 6개의 서브-픽셀들의 그룹임)에서 뷰들의 수가 2배가 될 수 있게 한다.

본 발명은 서브-프레임들에서의 서브-픽셀들의 구동을 제공한다. 예를 들면, 픽셀 당 서브-픽셀들의 2개의 트리플렛들, 즉 서브-픽셀들의 절반은 하나의 서브-프레임에서 구동되고, 서브-픽셀들의 다른 절반은 다음 서브-프레임에서 구동된다. 이러한 방식으로, 픽셀 컬럼 방향의 더 높은(수직) 해상도가 달성될 수 있게 하기 위해 디스플레이의 높은 프레임 레이트 및 높은 세기가 이용된다.

렌티큘라 또는 배리어 기반 시스템에서, 뷰들의 양은 이제 2배가 된다. 낮은 크로스토크 렌즈를 선택하면 새로운 뷰 당 수용 가능한 크로스토크를 유발할 것이다. 본 발명은 렌티큘라 렌즈 어레이와 같은 오토스테레오스코픽 이미징 어레인지먼트와 조합된 이미지들의 인터레이싱을 조합한다.

도 5는 도 4의 서브-픽셀 구성이 2개의 상이한 이미지들을 제공하는데 이용될 수 있는 방법을 도시한다.

서브-픽셀들은 체커판 패턴들로서 구동된다. 제 1 그룹의 서브-픽셀들 R1, G1 및 B1은 제 1 서브-프레임을 제공하기 위해 제 1 서브-프레임 시간 동안 구동되고, 그 후에 제 2 그룹의 서브-픽셀들 R1, G1 및 B1은 제 2 서브-프레임을 제공하기 위해 제 2 서브-프레임 시간 동안 구동된다. 바람직하게, 프레임은 100Hz 이상의 주파수로 구동된다. 이러한 방식으로, 각각의 서브-프레임 또는 서브-픽셀들의 그룹이 초당 50 프레임들 이상으로 업데이트되지만, 더 고속 디스플레이를 위해 1/100초 이하만큼, 즉 100Hz보다 높은 리프레시 레이트로 시간이 시프트된다.

모든 서브-픽셀들이 이제, 시간 인터레이싱에 의해 독립된 전압 레벨들로 구동될 수 있지만, 3개의 컬럼 라인들만이 컬러 픽셀마다 요구된다. 따라서, 본 발명의 구현을 가능하게 하기 위해 디스플레이 패널 배선의 복잡도가 증가될 필요가 없다. 따라서, 본 발명은 예를 들면 액정 디스플레이들에 알려진 기존의 기술로 구현될 수 있다.

서브-픽셀들이 순차적으로 리프레시되는 방식은 상이한 방식들로 달성될 수 있다.

제 1 방식은 도 6에 표현된 픽셀에 의해 도시된다. 각각의 픽셀(6개의 서브-픽셀들)(60 내지 65)은 2개의 로우 라인들(66 및 67) 및 3개의 컬럼 라인들(68, 69 및 70)에 의해 어드레싱된다. 로우 라인들은 로우에서의 모든 서브-픽셀들에 접속되는 것이 아니라, 대신 하나의 로우로부터의 교호하는 서브-픽셀들 및 다른 로우로부터의 교호하는 서브-픽셀들에 접속된다. 이것은 도 6에 도시되고, 각각의 로우 라인이 도 5에 도시된 패턴들과 같이 2개의 로우들 중 하나로부터의 2개의 서브-픽셀들 및 다른 하나로부터의 서브-픽셀을 제어하는 것을 의미한다.

도시된 바와 같은 인터리브된 체커판 패턴들을 이용하는 대신, 교호하는 픽셀 로우들이 상이한 시간들에 어드레싱될 수 있다. 다시, 동일한 컬럼 컨덕터들은 상이한 시간들에서 상이한 서브-픽셀들을 어드레싱하기 위해 이용될 수 있다. 픽셀 레벨에서도 많은 다른 가능성들이 존재한다(즉, 상이한 픽셀들은 2개의 그룹들의 서브-픽셀들로 상이하게 나누어진다).

서브-프레임들의 업데이트가 서브-프레임의 절반에 의해 분리되었지만, 각각의 프레임의 유지 시간은 플리커 및 광 손실을 회피하기 위해 전체 프레임 기간이 될 수 있다.

상기 예들에서, 픽셀 구조는 픽셀 영역이 2개의 픽셀들로서 구동되게 허용한다 - 즉 각각의 픽셀 영역에 6개의 서브-픽셀들이 존재하여, 2개의 그룹들의 3개의 서브-픽셀들이 상이한 시간에 구동될 수 있다. 대안은 서브-픽셀들의 절반을 교호적으로 차단하는 스위칭 가능한 차단 소자들을 추가하는 것이다. 이 경우, 디스플레이는 예를 들면 픽셀 당 3개의 서브-픽셀들을 가질 수 있고, 각각의 서브 픽셀은 구동시 절반이 커버된다.

이용된 렌즈 어레인지먼트는 낮은 크로스토크 구성을 가지고 기초를 이루는 픽셀은 밴딩 친숙한 형상을 가지는 것이 바람직하다. 밴딩은 렌즈가 디스플레이 패널의 블랙 매트릭스를 이미징하는 현상이다. 낮은 크로스토크 렌즈들은 통상적으로 tan(각도) = 1/3 또는 0의 기울기와 정수의 가로 폭을 가지는 것들이다. 서브-픽셀들이 체커판에서 공간적으로 교호될 때(도시된 바와 같이), 렌즈의 폭/피치는 서브-픽셀들의 홀수의 정수가 되어야 한다.

바람직한 구성예는 기울기(tan(슬랭 각) = 1/3과 5개의 서브-픽셀들의 렌즈 피치를 가진 5개의 뷰 시스템이다. 이것은 도 7에 도시된다. 렌즈 및 서브-픽셀 어레인지먼트는 10개의 뷰 시스템을 제공하고, 완전한 정사각 3D 픽셀 그리드를 유지한다. 3D 픽셀은 뷰어에 의해 관찰되는 바와 같이 디스플레이되는 스테레오스코픽 이미지의 화상 소자이다. 이것은 2D 픽셀들 및 이들의 격자와 다르다. 따라서, 각각이 픽셀 영역(도 7에서 점선 정사각형(30)으로 도시됨)은 6개의 서브-픽셀들(각각 직사각형 픽셀 영역(32)은 상부 서브-픽셀(32a)과 하부 서브-픽셀(32b)에 대해서만 도시된 바와 같이, 상부 서브-픽셀 및 하부 서브-픽셀을 가짐)을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 렌즈에 대한 서브-픽셀들의 10개의 상이한 상대 위치들이 존재하여, 10개의 뷰들이 발생하고, 각각의 픽셀은 6개의 상이한 상대 위치들에서 6개의 서브-픽셀들을 가진다. 따라서, 각각의 픽셀 영역(30)은 순차적으로 2번 어드레싱될 수 있다. 상술된 바와 같이 동일한 방식으로, 이것은 전체 해상도에서 2개의 디스플레이 동작들을 제공한다(즉, 전체 컬러 픽셀은 각각의 영역(30) 내에서 규정된다).

상기에 설명된 시스템은 2개의 서브-프레임 시간들을 이용한다. 또한, 픽셀마다 3n 서브-픽셀들을 가짐으로써 상이한 수(n)의 서브-프레임 시간들을 가지는 것이 가능하다.

LC 재료의 평면내 스위칭을 이용한 일부 LCD 설계는 100Hz의 프레임 레이트를 허용한다. 더욱 고속인 LC 응답을 가능하게 하여 예를 들면 180Hz의 프레임 레이트를 가능하게 하는 LC 효과들(예를 들면, 소위 광학적으로 보상된 복굴절(OCB) 효과)을 이용하려는 경향이 있다.

상술된 예들은 예를 들면 50㎛ 내지 1000㎛의 범위에서 디스플레이 서브-픽셀 피치를 갖는 액정 디스플레이 패널을 채용한다. 그러나, 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 음극선관(CRT) 디스플레이 디바이스들과 같이, 대안적인 종류의 디스플레이 패널이 채용될 수 있음을 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 명백할 것이다.

본 발명의 구동 방법은 디스플레이 제어기, 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이 제어기(13)에서 구현될 수 있다.

디스플레이 디바이스를 제작하는데 이용되는 제조 및 재료들은 통상적이고 본 기술분야에 잘 알려져 있을 것이므로 상세하게 기술되지 않았다.

제어 가능한 렌즈 어레이의 바람직한 예는 세그먼트된 로우 및 컬럼 전극들을 가지지만, 세그먼트된 컬럼 전극들만이 다수의 상이한 뷰들과의 호환성을 가능하게 하기 위해 필요하다.

상기 기술은 각각의 픽셀이 3개의 서브-픽셀들을 포함하는 컬러 디스플레이들에 관련된다. 그러나, 픽셀은 단색 디스플레이에 대한 단일 픽셀 소자를 포함할 수 있다. 이 경우, 2개의 서브 픽셀들을 가진 픽셀은 본 발명의 방식으로 구동될 수 있다.

상이한 수의 뷰들을 생성하기 위해 경사각 및 렌즈 피치의 많은 상이한 가능한 조합들이 존재한다.

이 유형의 디스플레이에 이용하기 위한 이미징 어레인지먼트의 제 1 예는 예를 들면 디스플레이의 기초를 이루는 픽셀들에 관해 규격화되고 위치되는 슬릿들을 가진 배리어이다. 뷰어는 뷰어의 머리가 고정된 위치에 있는 경우 3D 이미지를 인지할 수 있다. 배리어는 디스플레이 패널 앞에 위치되고, 홀수 및 짝수 픽셀 컬럼들로부터의 광이 뷰어의 좌안 및 우안쪽으로 향하도록 설계된다.

이러한 유형의 2개의 뷰 디스플레이 설계의 결함은 뷰어가 고정된 위치에 있어야 하고, 대략 3cm만 좌측 또는 우측으로 이동할 수 있다는 점이다. 더욱 바람직한 실시예에서, 각각의 슬릿의 바로 밑에 2개의 서브-픽셀 컬럼들이 존재하는 것이 아니라, 여러 개의 서브-픽셀 컬럼들이 존재한다. 이러한 방식으로, 뷰어는 좌측 및 우측으로 이동하도록 허용되고 항상 뷰어의 눈들로 스테레오 이미지를 인식한다.

배리어 어레인지먼트는 생성하기 간단하지만 광 효율적이지 않다.

개시된 실시예들에 대한 다른 변형들은 도면들, 개시내용 및 첨부된 청구항들의 연구로부터, 청구된 본 발명을 실시하는데 있어서 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되고 실시될 수 있다. 청구항들에서, 단어 "포함(comprising)"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정관사는 복수 개를 배제하지 않는다. 단일 처리기 또는 다른 유닛은 청구항들에 기재된 여러 항목들의 기능들을 이행할 수 있다. 특정 방식들이 서로 상이한 종속 청구항들에 기재된다는 단순한 사실은 이들 방식의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 컴퓨터 프로그램은 다른 하드웨어와 함께 또는 이들의 일부로서 공급되는 광 저장 매체 또는 고형 매체와 같은 적합한 매체 상에 저장/분배될 수 있지만, 인터넷 또는 다른 유선 또는 무선 원격통신 시스템들을 통해서와 같이 다른 형태들로 배포될 수 있다. 청구항들의 임의의 참조 부호들은 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

더 높은 수의 뷰들은 뷰 당 이미지 해상도가 감소되는 것을 의미하고, 이것은 총수의 이용 가능한 픽셀들이 뷰들 사이에 분배되어야 하기 때문이다. 수직 렌티큘라 렌즈들을 가진 n-뷰 3D 디스플레이의 경우, 수평 방향을 따른 각각의 뷰의 인식된 해상도는 2D 경우에 대해 n의 인자만큼 감소될 것이다. 수직 방향에서, 해상도는 동일하게 남아있을 것이다. 기울어진 렌티큘라 또는 배리어의 이용은 수평 또는 수직 방향의 해상도 사이의 이러한 디스패리티를 감소시킬 수 있다. 그 경우, 해상도 손실은 수직 방향과 수평 방향 사이에 균일하게 분포될 수 있다.

1: 디스플레이 디바이스 3: 액정 디스플레이 패널
11: 렌티큘라 소자 13: 제어기

Claims (15)

1. 오토스테레오스코픽 디스플레이(autostereoscopic display)에 있어서:
   디스플레이 출력을 생성하기 위해, 로우들 및 컬럼들로 배열되는 픽셀들의 어레이를 가진 디스플레이 패널(3)로서, 상기 픽셀들의 각각은 적어도 2개의 서브-픽셀들을 포함하고, 각 서브-픽셀은 컬럼 데이터 라인을 공유하면서 공간적으로 분리된 상반부 및 하반부를 갖는, 상기 디스플레이 패널(3);
   상기 디스플레이 출력의 오토스테레오스코픽 뷰를 가능하게 하도록 상이한 서브-픽셀들로부터의 출력을 상이한 공간적 위치들로 향하게 하기 위한 이미징 어레인지먼트(imaging arrangement; 9); 및
   제 1 및 제 2 서브-프레임 시간을 포함하는 프레임 시간에서, 상기 디스플레이 패널(3)이 상기 디스플레이 출력의 프레임을 생성하도록 상기 서브-픽셀들로부터의 상기 출력을 제어하기 위한 제어기를 포함하고,
   제 1 서브-프레임 시간에서, 제 1 세트의 서브-픽셀 절반들은 제 1 해상도 서브-프레임을 제공하고,
   제 2 서브-프레임 시간에서, 상기 제 1 세트의 서브-픽셀 절반들과 상이한 제 2 세트의 서브-픽셀 절반들은 제 2 해상도 서브-프레임을 제공하고, 각각의 서브-픽셀은 상기 제 1 세트에서 하나의 서브-픽셀 절반을 갖고 상기 제 2 세트에서 다른 서브-픽셀 절반을 갖는 것을 특징으로 하고,
   상기 제 1 및 제 2 서브-프레임들은 함께 합성된 해상도 프레임이 시퀀스로 구축되도록, 오토스테레오스코픽 뷰를 가능하게 하기 위한 정보를 상기 합성된 해상도 프레임에 제공하고, 상기 합성된 해상도는 상기 제 1 및 제 2 해상도보다 높고,
   상기 제 1 및 제 2 세트들의 서브-픽셀 절반들은 함께 모든 서브-픽셀 절반들(5)을 포함하지만, 어느 서브-픽셀 절반도 상기 제 1 및 제 2 서브-세트 절반들 양쪽 모두에는 없는, 오토스테레오스코픽 디스플레이.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 서브-프레임들 각각은 뷰어의 좌안 및 우안에 대한 정보를 포함하는, 오토스테레오스코픽 디스플레이.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 서브-픽셀들은 컬러 픽셀들로 그룹화되고, 각각의 컬러 픽셀은 2개의 적색 서브-픽셀 절반들, 2개의 녹색 서브-픽셀 절반들 및 2개의 청색 서브-픽셀 절반들을 포함하는, 오토스테레오스코픽 디스플레이.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 프레임들은 100Hz 이상의 프레임 레이트로 제공되는, 오토스테레오스코픽 디스플레이.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 이미징 어레인지먼트는 상이한 서브-픽셀들로부터의 출력을 상기 상이한 공간적 위치들로 향하게 하기 위한 렌티큘라들(lenticulars)의 어레이를 포함하는, 오토스테레오스코픽 디스플레이.
7. 제 6 항에 있어서,
   렌티큘라들 사이의 피치(pitch)는 서브-픽셀들의 로우를 따르는 로우의 5개의 이웃하는 서브-픽셀들의 이격에 대응하는, 오토스테레오스코픽 디스플레이.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 렌티큘라들은 길어진 반원통형을 가지고, 길어진 축이 상기 픽셀들의 컬럼 방향에 대해 기울어지게 배향되는, 오토스테레오스코픽 디스플레이.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 서브-픽셀 절반들은 개별적으로 어드레싱 가능하고, 방출형, 투과형, 굴절형 및/또는 회절형 서브-픽셀들인, 오토스테레오스코픽 디스플레이.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널, 플라즈마 디스플레이 패널 및 발광 다이오드 디스플레이 패널 중 어느 하나인, 오토스테레오스코픽 디스플레이.
11. 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제어하기 위한 방법으로서,
    디스플레이 출력을 생성하기 위한 픽셀들(5)의 어레이를 가진 디스플레이 패널(3)로서, 상기 픽셀들은 로우들 및 컬럼들로 배열되고, 상기 픽셀들의 각각은 적어도 2개의 서브-픽셀들을 포함하고, 각 서브-픽셀은 컬럼 데이터 라인을 공유하면서 공간적으로 분리된 상반부 및 하반부를 갖는, 상기 디스플레이 패널(3); 및
    상기 디스플레이 출력의 오토스테레오스코픽 뷰를 가능하게 하도록 상이한 서브-픽셀들로부터의 출력을 상이한 공간적 위치들로 향하게 하기 위한 이미징 어레인지먼트(9)를 포함하는 상기 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제어하기 위한 상기 방법에 있어서:
    제 1 및 제 2 서브-프레임 시간을 포함하는 프레임 시간에서, 상기 디스플레이 출력의 프레임을 디스플레이하는 단계를 포함하고,
    제 1 서브-프레임 시간에서, 제 1 세트의 서브-픽셀 절반들이 제 1 해상도 서브-프레임을 제공하도록 제어하는 단계, 및
    제 2 서브-프레임 시간에서, 상기 제 1 세트의 서브-픽셀 절반들과 상이한 제 2 세트의 서브-픽셀 절반들이 제 2 해상도 서브-프레임을 제공하도록 제어하는 단계로서, 각각의 서브-픽셀은 상기 제 1 세트에서 하나의 서브-픽셀 절반을 갖고 상기 제 2 세트에서 다른 서브-픽셀 절반을 갖는, 상기 제 2 해상도 서브-프레임을 제공하도록 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제 1 및 제 2 서브-프레임들은 함께 합성된 해상도가 시퀀스로 구축되도록, 오토스테레오스코픽 뷰를 가능하게 하기 위한 정보를 상기 합성된 해상도 프레임에 제공하고, 상기 합성된 해상도는 상기 제 1 및 제 2 해상도보다 높고,
    상기 디스플레이 출력의 상기 합성된 프레임은 일 세트의 오토스테레오스코픽 이미지들을 제공하고, 상기 제 1 및 제 2 세트들의 서브-픽셀 절반들은 함께 모든 서브-픽셀 절반들을 포함하지만, 어느 서브-픽셀 절반들도 상기 제 1 및 제 2 세트 양쪽 모두에는 없는, 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제어하기 위한 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 디스플레이 출력의 상기 제 1 및 제 2 서브-프레임들의 각각은 뷰어의 두 눈들에 대한 정보를 동시에 포함하는, 오토스테레오스코픽 디스플레이 디바이스를 제어하기 위한 방법.
13. 삭제
14. 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때, 제 11 항의 모든 단계들을 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램 코드 수단을 포함하는, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터-판독가능한 기록매체.
15. 삭제

Images