KR102130133B1 - 백 라이트 장치 및 이를 포함하는 3차원 영상 표시 장치 - Google Patents
백 라이트 장치 및 이를 포함하는 3차원 영상 표시 장치 Download PDFInfo
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Abstract
3차원 영상 표시 장치기 개시된다. 3차원 영상 표시 장치는, 다시점 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 디스플레이 패널의 배면에서 디스플레이 패널과 이격되어 배치되며, 메인 패턴이 기설정된 간격으로 이격되어 반복 형성된 도광판 및, 도광판으로 광을 조사하는 광원부을 포함하며, 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴 중 상기 광원에 가까운 입광부에 배치된 서브 패턴의 높이는 중앙부에 배치된 서브 패턴의 높이보다 작다.
Description
본 발명은 백 라이트 장치 및 이를 포함하는 3차원 영상 표시 장치에 관한 것으로, 기설정된 패턴으로 구성된 도광판을 이용하는 백 라이트 장치 및 이를 포함하는 3차원 영상 표시 장치에 관한 것이다.
3차원 영상을 구현하는 일반적인 방법은 시청자의 양안시차를 이용하는 것이다. 양안시차를 이용한 3차원 영상 구현 방법에는 스테레오스코픽 (Stereoscopic) 방법과, 오토스테레오스코픽(Autostereoscoic) 방법이 있다.
스테레오스코픽 방법은 편광안경, LC 셔터(LC shutter) 안경 등과 같은 3차원 영상을 표시하기 위한 안경을 착용하는 방법이다. 이러한 스테레오스코픽 방법은 편광 프로젝터를 이용하여 주로 극장과 같은 여러 사람이 시청하는 곳에 응용되고 있다. 오토스테레오스코픽 방법은 렌티큘라 렌즈(lenticular lens), 패럴랙스 배리어(Parallax barrier), 패럴랙스 일루미네이션(Parallax illumination) 등의 장치를 이용하여 맨눈으로 관측하는 방법이다. 이러한 오토스테레오스코픽 방법은 개인이나 소수의 사람들이 사용하는 게임용 디스플레이, 가정용 TV, 전시용 디스플레이 등에 응용되고 있다.
본 발명은 상술한 필요성에 따라 안출된 것으로, 본 발명은 도광판에 포함된 패턴의 높이를 광원으로부터의 거리에 따라 상이하게 적용한 백 라이트 장치 및 이를 포함하는 3차원 영상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시 예에 따르면 3차원 영상 표시 장치는, 다시점 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널의 배면에서 상기 디스플레이 패널과 이격되어 배치되며, 메인 패턴이 기설정된 간격으로 이격되어 반복 형성된 도광판 및, 상기 도광판으로 광을 조사하는 광원부를 포함하며, 상기 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴 중 상기 광원에 가까운 입광부에 배치된 서브 패턴의 높이는 상기 중앙부에 배치된 서브 패턴의 높이보다 작다.
여기서, 상기 도광판의 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴의 폭은 동일하다.
또한, 상기 광원부는, 상기 도광판의 제1 측에 인접하여 위치하는 제1 광원 및 상기 제1 측과 대향하는 제2 측에 인접하여 위치하는 제2 광원을 포함한다.
또한, 상기 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴은 상기 제1 및 제2 광원 각각에 가까운 입광부에서 상기 중앙부로 갈수록 높이가 점차 증가할 수 있다.
또한, 상기 메인 패턴은, 크로스토크 발생 영역에서 상기 서브 패턴의 위치가 시프트될 수 있다. 여기서, 상기 크로스토크 발생 영역은, 서로 다른 시점을 가지는 복수의 영상 뷰가 상기 디스플레이 패널 상에서 배치되는 위치에 기초하여 산출된 영역이 될 수 있다.
또한, 상기 메인 패턴은, 기설정된 각도 만큼 경사진 형태로 형성되며, 상기 크로스토크 발생 영역에 위치한 상기 서브 패턴은 상기 기설정된 각도를 유지하면서 좌측 또는 우측으로 기설정된 폭만큼 시프트된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 메인 패턴은 기설정된 각도 만큼 경사진 형태로 형성되며, 상기 크로스토크 발생 영역에 위치한 제1 서브 패턴은 상측 및 하측 중 적어도 하나에 연속하여 위치하는 제2 서브 패턴과 연속성을 유지하면서, 상기 제1 서브 패턴이 기울어진 각도와 상이한 각도만큼 기울어진 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 메인 패턴은 제1 각도만큼 기울어진 상기 제1 서브 패턴과 상기 제1 각도와 상이한 제2 각도만큼 기울어진 제2 서브 패턴이 교번적으로 연속성을 유지하면서 배치된 형태가 될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 장치는, 메인 패턴이 기설정된 간격으로 이격되어 반복 형성된 도광판 및, 상기 도광판으로 광을 조사하는 광원부를 포함하며, 상기 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴 중 상기 광원에 가까운 입광부에 배치된 서브 패턴의 높이는 상기 중앙부에 배치된 서브 패턴의 높이보다 작다.
또한, 상기 도광판의 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴의 폭은 동일하다.
또한, 상기 광원부는, 상기 도광판의 제1 측에 인접하여 위치하는 제1 광원 및 상기 제1 측과 대향하는 제2 측에 인접하여 위치하는 제2 광원을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 3D 영상을 제공하기 위한 도광판의 밝기 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 인접 시점 영상 뷰로 인하여 발생하는 크로스토크를 감소시킬 수 있게 된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 영상 표시 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 용 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 용 백라이트 유닛의 단면을 도시한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판에 형성되는 패턴 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예의 이해를 돕기 위한 도면들이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 크로스토크를 최소화시키기 위해 메인 패턴의 형상을 변경하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 크로스토크를 최소화시키기 위해 메인 패턴의 형상을 변경하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 표시 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 용 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 용 백라이트 유닛의 단면을 도시한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판에 형성되는 패턴 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예의 이해를 돕기 위한 도면들이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 크로스토크를 최소화시키기 위해 메인 패턴의 형상을 변경하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 크로스토크를 최소화시키기 위해 메인 패턴의 형상을 변경하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 표시 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시예의 다양한 변경 (modification), 균등물 (equivalent), 및/또는 대체물 (alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 명세서에서, “가진다,” “가질 수 있다,”“포함한다,” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 해당 특징 (예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 명세서에서, “A 또는 B,”“A 또는/및 B 중 적어도 하나,”또는 “A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상”등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, “A 또는 B,” “ A 및 B 중 적어도 하나,”또는 “ A 또는 B 중 적어도 하나”는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
다양한 실시예에서 사용된 “제1,”“제2,”“첫째,”또는“둘째,”등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소 (예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소 (예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어 ((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어 (connected to)" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소 (예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소 (예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소 (예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소 (예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 표현 “~하도록 구성된 (또는 설정된)(configured to)”은 상황에 따라, 예를 들면, “~에 적합한 (suitable for),” “~하는 능력을 가지는 (having the capacity to),” “~하도록 설계된 (designed to),” “~하도록 변경된 (adapted to),” “~하도록 만들어진 (made to),”또는 “~를 할 수 있는 (capable of)”과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 “~하도록 구성 (또는 설정)된”은 하드웨어적으로 “특별히 설계된 (specifically designed to)”것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, “~하도록 구성된 장치”라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 “~할 수 있는” 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 “A, B, 및 C를 수행하도록 구성 (또는 설정)된 프로세서”는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서 (예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서 (generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 명세서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 명세서에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 1 을 참조하면 편광 필름(401, 405), 디스플레이 패널(403), 백라이트 유닛(400, 407)이 도시되어 있다.
편광필름(401, 405)은 특정 각도의 편광만 투과시키며, 편광 조절을 통해 빛의 투과도를 조절할 수 있다. 편광필름(401, 405)은 디스플레이 패널(403)의 전면 및 배면에 배치될 수 있다.
디스플레이 패널(403)은 투과형의 2차원 표시 디스플레이 패널, 예를 들어, 투과형의 액정 표시 디스플레이 패널을 사용하여 구성되고, R(적색)용 화소, G(녹색)용 화소, 및 B(청색)용 화소로 구성되는 복수의 화소를 포함하며, 복수의 화소는 매트릭스 형태로 배치된다.
디스플레이 패널(403)은 3차원 영상을 표시할 수 있다. 디스플레이 패널(403)은 3차원 영상 데이터에 기초하는 영상과 2차원 영상 데이터에 기초하는 영상을 필요에 따라 선택적으로 전환하여 표시한다. 3차원 영상 데이터는 예를 들어, 3차원 표시에 있어서의 복수의 시야각 방향에 대응하는 복수의 시차 영상을 포함하는 데이터이다. 예를 들어, 2안식(binocular)의 3차원 표시를 행하는 경우, 3차원 영상 데이터는 우안 표시용과 좌안 표시용의 시차 영상을 포함하는 데이터이다. 3차원 영상표시 모드에서는, 종래의 시차 배리어 방식의 3차원 영상 표시 장치의 경우와 마찬가지로, 예를 들어, 한 화면 내에 복수의 스트라이프형의 시차 화상을 포함하는 합성 화상이 생성되어 표시된다.
백라이트 유닛(400, 407)은 3차원 영상을 표시하는 데 사용되는 제1 백라이트 유닛(400) 과 2차원 영상을 표시하는데 사용되는 제2 백라이트 유닛 (407)으로 구성될 수 있다. 3차원 영상 표시 장치는 제1 백라이트 유닛 또는 제2 백라이트 유닛을 이용하여 3차원 표시 모드와 2차원 표시모드 간을 필요에 따라 선택적으로 전환하는 것이 가능하다.
제1 백라이트 유닛(400)은 도광판, 제1 광원 및 제2 광원을 포함할 수 있다. 도광판은 디스플레이 패널의 배면에 위치하며 디스플레이 패널(403)로 광을 출사할 수 있다. 제1 광원 및 제2 광원은 도광판을 기준으로 마주보는 양 변에 위치하여 서로 반대 방향에서 도광판으로 광을 조사할 수 있다.
여기서 광을 기 설정된 방향으로 출사시킨다 함은 입사된 광이 도광판에 형성된 패턴에 의해 반사 또는 굴절 또는 회절 또는 산란 등 다양한 물리적 현상에 의해 해당 방향으로 출사되는 것을 의미한다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위하여 패턴 반사에 의해 광이 출사되는 것으로 상정하여 설명하도록 한다
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 백라이트 유닛(400)을 도시한 도면이다. 제1 백라이트 유닛(400)은 3차원 영상을 표시할 때 사용될 수 있다. 도 2 를 참조하면 백라이트 유닛(400)은 제1 광원(213), 제2 광원(215), 도광판(211)을 포함하고 도광판(211)에는 패턴(217)이 형성되어 있다.
제1 광원 및 제2 광원(213, 215)은 예를 들어, CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등의 형광 램프나, LED(Light Emitting Diode) 등을 사용하여 구성된다. 제1 광원 및 제2 광원(213, 215)은 도광판(211)의 측면에서 내부를 향해 광을 조사한다.
도광판(211)은 디스플레이 패널과 평행하게 배치되며 사각 플레이트 형상으로 이루어 질 수 있다. 구체적으로 도광판(211)은 광이 입사되는 제1 입사면 및 제2 입사면, 제1 입사면과 제2 입사면을 연결하고 광이 출사되는 출사면, 제1 입사면과 제2 입사면을 연결하고 출사면과 마주하는 반사면 및 입사된 광을 기설정된 임계 범위 내의 방향으로 반사시키도록 일정한 간격으로 이격되어 반사면 상에 형성된 패턴(217)을 포함할 수 있다. 여기서 기설정된 임계 범위 내의 방향은 도광판(211) 의 반사면 또는 출사면에 수직인 방향, 즉 도광판(211) 평면에 수직인 방향(Z축 방향)(이하에서, 도광판(211)에 수직인 방향이라 함)을 기준으로 기설정된 임계 범위 내의 방향을 의미한다. 예를 들어, 기설정된 임계 범위 내의 방향은 전(全) 방향으로 도광판에 수직인 방향에서 ±20~30 도 범위 내의 방향이 될 수 있으나, 임계 범위를 지정하기 위한 수치는 이에 한정되는 것은 아니다.
패턴(217)은 도광판(211)의 반사면상에 형성된 프리즘과 같은 역할을 하는 것으로 광을 반사 시킨다. 패턴(217)의 단면은 직각 삼각형, 비대칭 삼각형, 사다리꼴 또는 타원형 일 수 있다.
패턴(217)은 도광판(211)의 반사면에 복수 개 형성되며, 2차원 배열 형태로 형성될 수 있다. 또한 패턴(217)은 복수 개의 패턴이 모여서 하나의 라인 형태로 형성될 수 있다. 즉, 복수 개의 패턴이 하나의 라인을 구성하며, 도광판(211)은 복수의 라인을 포함할 수 있다. 패턴(217)에 의해 기설정된 임계 범위 내의 방향으로 반사된 광은 도광판(211) 외부로 출사되므로 패턴(217)은 라인 광원으로 동작할 수 있다. 여기서, 기설정된 임계 범위 내의 방향은 도광판에 수직인 방향을 기준으로 기설정된 임계 범위 내의 방향이 될 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 백라이트 유닛의 단면을 도시한 도면이다. 도 3 을 참조하면 제1 광원(213), 제2 광원(215), 패턴(217) 및 제2 백라이트 유닛(407)이 도시되어 있다. 제1 광원(213)에서 조사된 광은 도광판의 입사면으로 입사하여 도광판 내부로 진행하며 도광판의 반사면에 형성된 패턴(217)에서 기설정된 임계 범위 내의 방향으로 반사되어 도광판 외부로 출사될 수 있다. 도광판 외부로 출사된 광(221, 223, 225, 227)은 디스플레이 패널의 대응되는 위치에서 라인 광처럼 발광하며, 디스플레이 패널에는 시점 영상이 표시될 수 있다.
제2 백라이트 유닛(407)은 면광원으로 동작하며, 2차원 영상 표시를 위해 발광한다. 즉, 2차원 영상을 표시할 때는 제2 백라이트 유닛(407)이 발광하고, 3차원 영상을 표시할 때는 제1 백라이트 유닛에 포함된 제1 광원(213) 및 제2 광원(215)이 발광될 수 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도광판에 형성되는 패턴 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면 도광판(211), 제1 광원(213) 및, 제2 광원(215)이 도시되어 있다. 제1 광원(213)은 도광판(211)의 제1 측에 인접하여 위치하고, 제2 광원(215)은 도광판(211)의 제2 측에 인접하여 위치할 수 있다. 또한 제1 광원(213)은 제2 광원(215)과 마주보며 배치될 수 있다.
제1 광원(213) 및 제2 광원(215)은 복수의 LED로 구성될 수 있다. 제1 광원(213)은 도광판(211) 윗쪽에 배치되며 도광판(211)의 입사면을 향해 광을 조사할 수 있다. 제2 광원(215)은 제1 광원과 반대되는 위치 즉, 도광판(211) 아래쪽에 배치되며 도광판(211)의 입사면을 향해 광을 조사할 수 있다.
도광판(211)은 사각 플레이트 형상으로 이루어 질 수 있다. 도광판(211)은 예를 들어, 아크릴 수지의 투명한 플라스틱판으로 구성된다. 도광판(211)의 내부 반사면 이외의 모든 면은 전체적으로 투명하게 구성될 수 있다. 예를 들어 도광판(211)이 사각 플레이트 형상을 갖는 경우 내부 반사면과 4개의 측면은 전체적으로 투명하게 구성될 수 있다. 내부 반사면은 경면 가공(mirror-finished)되어 있어, 전반사 조건을 만족하는 입사각으로 입사한 광을 반사시키고, 전반사 조건에서 벗어난 광은 도광판(211)에 수직인 방향을 기준으로 기설정된 임계 범위 내의방향으로 반사된 광은 도광판 외부로 출사시킨다.
한편, 도광판(211)에는 입사된 광을 반사시키기 위한 메인 패턴이 기설정된 일정한 간격 만큼 이격되어 반복 배치될 수 있다. 이에 따라 도광판(211)은 메인 패턴과 비패턴 영역이 기설정된 간격으로 교번하는 형태로 구현될 수 있다. 여기서, 각 메인 패턴은 복수의 서브 패턴으로 구성될 수 있다. 즉, 본 명세서에서 메인 패턴은 복수 서브 패턴의 집합을 의미한다.
특히, 도시된 바와 같이 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴 중 광원에 가까운 입광부에 배치된 서브 패턴의 높이는 중앙부에 배치된 서브 패턴의 높이보다 작은 형태가 될 수 있다. 또한, 도광판의 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴의 폭은 동일할 수 있다.
구체적으로, 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴은 제1 및 제2 광원 각각에 가까운 입광부에서 중앙부로 갈수록 높이가 점차 증가하는 형태가 될 수 있다. 한편, 도면에서는 서브 패턴의 단면이 대칭 삼각형 형태인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 비대칭 삼각형, 사각형, 타원형, 사다리꼴 등 본연의 기능을 수행할 수 있는 한 다양한 형태로 구현 가능하다.
경우에 따라서는 서브 패턴의 배치 간격 및 배치 밀도는 각 광원으로부터의 거리에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 서브 패턴의 높이 조정을 통해 도광판에서 출사되는 광의 휘도가 완전히 동일하도록 조정되지 않는 경우, 서브 패턴의 배치 간격 및 배치 밀도 중 적어도 하나를 추가적으로 조정하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 메인 패턴은 크로스토크 발생 영역에서 서브 패턴의 위치가 시프트된 형태가 될 수 있다.
구체적으로, 메인 패턴은, 기설정된 각도 만큼 경사진 형태로 형성되며, 크로스토크 발생 영역에 위치한 서브 패턴은 기설정된 각도를 유지하면서 좌측 또는 우측으로 기설정된 폭만큼 시프트된 형태로 구성될 수 있다.
또는, 메인 패턴은 기설정된 각도 만큼 경사진 형태로 형성되며, 크로스토크 발생 영역에 위치한 서브 패턴은 상측 및 하측 중 적어도 하나에 연속하여 위치하는 서브 패턴과 연속성을 유지하면서, 서브 패턴이 기울어직 각도와 상이한 각도만큼 기울어진 형태로 구성될 수 있다.
여기서, 크로스토크 발생 영역은, 서로 다른 시점을 가지는 복수의 영상 뷰가 디스플레이 패널 상에서 배치되는 위치에 기초하여 산출된 영역이 될 수 있다.
한편, 도 4의 우측에 있는 도면은 메인 패턴의 일부를 확대한 단면도이다. 즉, 도광판을 y축 방향으로 절단한 단면을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 메인 패턴을 구성하는 복수의 서브 패턴의 높이는 광원에 가까운 가장 자리 영역에서 가운데 영역으로 갈수록 증가하는 형태가 될 수 있다. 이에 따라 3D 용 도광판에서 출사되는 광의 휘도가 균일하게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예의 이해를 돕기 위한 도면이다.
일반적으로 무안경 식의 3차원 영상 표시 장치는, 도시된 바와 같이 기설정된 각도 만큼 기울어진 시역 분리부 및 다시점 영상을 디스플레이하는 디스플레이 패널에 의해 3D 영상을 제공할 수 있게 된다.
여기서, 디스플레이 패널에 디스플레이되는 다시점 영상을 서로 다른 시점의 복수의 영상 뷰를 구성하는 서브 픽셀 값을 디스플레이 패널에 기설정된 패턴으로 배치하여 제공될 수 있다. 여기서, 시역 분리부는 상술한 바와 같은 구조에서 메인 패턴이 될 수 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이 렌티큘러 렌즈(612) 또는 패럴렉스 배리어(미도시)가 디스플레이 패널(611) 전면에 위치하는 디스플레이 구조에서 렌티큘러 렌즈(612) 또는 패럴렉스 배리어(미도시)가 될 수 있다. 여기서, 디스플레이 패널(611)이 LCD 패널로 구현되는 경우 백라이트 유닛(613)이 필요할 수 있으나, OLED 패널과 같은 자발광 디스플레이 패널로 구현되는 경우 백라이트 유닛(613)은 필요하지 않게 된다.
한편, 복수의 영상 뷰 즉, 복수의 영상 뷰를 구성하는 서브 픽셀 값의 배치 위치 및 시역 분리부가 기울어진 각도에 기초하여 크로스토크가 발생하는 영역을 예측할 수 있게 된다. 이에 따라 본 발명의 다른 실시 예에서는 크로스토크 발생 영역에서 크로스토크를 최소화시키기 위해 렌티큘러 렌즈 또는 패럴렉스 배리어 또는 도광판의 메인 패턴의 형상을 변경할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 메인 패턴의 형성된 도광판을 이용하는 구조에서 메인 패턴의 형상을 변경하는 것으로 설명하도록 한다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 크로스토크를 최소화시키기 위해 메인 패턴의 형상을 변경하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이 크로스토크 발생 영역(711, 712)에 위치한 서브 패턴을 적절한 위치만큼 좌/우로 시프트시킨 형태로 3D 용 도광판의 메인 패턴을 구성하여 크로스토크 발생 영역을 최소화할 수 있다.
여기서, 도 8에 도시된 바와 같이 좌/우로 이동 시키는 영역의 높이(C)와 폭(E)은 인접 시점이 시인되는 영역 즉 크로스토크 발생 영역의 높이와 폭 만큼으로 하고, 최대 3D 용 도광판의 메인 패턴 폭을 벗어날 수 없도록 구현할 수 있다. 만약, 서브 패턴의 좌/우 이동폭이 메인패턴 폭보다 커지면 시청 위치가 상/하로 이동할 때 시차가 발생하여 특정 영역에서 인접시점 간섭이 더 커지게 되기 때문이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 크로스토크를 최소화시키기 위해 메인 패턴의 형상을 변경하는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 크로스토크 발생 영역에 위치한 제1 서브 패턴은 상측 및 하측 중 적어도 하나에 연속하여 위치하는 제2 서브 패턴과 세로 방향으로 연속성을 유지하면서, 제1 서브 패턴이 기울어진 각도와 상이한 각도만큼 기울어진 형태로 메인 패턴을 구현할 수 있다.
또한, 메인 패턴을 제1 각도만큼 기울어진 제1 서브 패턴과 제1 각도와 상이한 제2 각도만큼 기울어진 제2 서브 패턴이 교번적으로 연속성을 유지하면서 배치된 형태가 되도록 구현할 수도 있다.
다만, 실시 예에 따라서는 메인 패턴을 형성하기 위한 패턴 마스크를 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 형성하고, 이와 같은 패턴 마스크를 이용하여 메인 패턴을 형성할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 표시 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 11을 참조하면 3차원 영상 표시 장치(300)는 영상 입력부(310), 디스플레이부(320) 및 프로세서(330)를 포함할 수 있다.
3차원 영상 표시 장치(300)는 TV, 모니터, PC, 키오스크, 태블릿 PC, 전자 액자, 키오스크, 휴대폰 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치로 구현될 수 있다.
영상 입력부(310)는 영상을 입력받는다. 구체적으로, 영상 입력부(310)는 외부의 저장 매체, 방송국, 웹 서버 등과 같은 각종 외부 장치로부터 영상을 입력받을 수 있다. 여기서, 입력되는 영상은 단일 시점 영상, 스테레오(Stero) 영상, 다시점 영상 중 어느 하나의 영상이다. 단일 시점 영상은 일반적인 촬영 장치에 의해 촬영된 영상이며, 스테레오 영상(Stereoscopic image)은 좌안 영상과 우안 영상만으로 표현된 3차원 비디오 영상으로, 스테레오 촬영 장치에 의해 촬영된 입체 영상이다. 일반적으로 스테레오 촬영 장치는 2개의 렌즈를 구비한 촬영 장치로 입체 영상을 촬영하는데 사용된다. 그리고, 다시점 영상(Multiview image)은 한대 이상의 촬영 장치를 통해 촬영된 영상들을 기하학적으로 교정하고 공간적인 합성 등을 통하여 여러 방향의 다양한 시점을 사용자에게 제공하는 3차원 비디오 영상을 의미한다.
또한, 영상 입력부(310)는 영상의 뎁스 정보를 수신할 수 있다. 일반적으로 영상의 뎁스(Depth)는 영상의 각각 픽셀별로 부여된 깊이 값으로, 일 예로, 8bit의 뎁스는 0~255까지의 그레이 스케일(grayscale) 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 흑/백을 기준으로 나타낼 때, 검은색(낮은 값)이 시청자로부터 먼 곳을 나타내며, 흰색(높은 값)이 시청자로부터 가까운 곳을 나타낼 수 있다.
뎁스(depth) 정보란 3D 영상의 뎁스를 나타내는 정보로, 3D 영상을 구성하는 좌안 영상과 우안 영상 사이의 양안 시차 정도에 대응되는 정보이다. 뎁스 정보에 따라 사람이 느끼는 입체감의 정도가 달라진다. 즉, 뎁스가 큰 경우 좌우 양안 시차가 크게 되므로 입체감이 상대적으로 크게 느껴지고, 뎁스가 작은 경우 좌우 양안 시차가 작게 되므로 입체감이 상대적으로 작게 느껴지게 된다. 뎁스 정보는 일반적으로, 스테레오 정합(Stereo matching) 등과 같이 영상의 2차원적 특성만을 가지고 얻는 수동적인 방법과 깊이 카메라(Depth camera)와 같은 장비를 이용하는 능동적 방법을 통하여 획득될 수 있다. 한편, 뎁스 정보는 뎁스 맵 형태가 될 수 있다.
뎁스 맵(Depth map)이란 영상의 각 영역 별 뎁스 정보를 포함하고 있는 테이블을 의미한다. 영역은 픽셀 단위로 구분될 수도 있고, 픽셀 단위보다 큰 기설정된 영역으로 정의될 수도 있다. 일 예에 따라 뎁스 맵은 0~255까지의 그레이 스케일(grayscale) 값 중 127 또는 128을 기준 값 즉, 0(또는 포컬 플레인)으로 하여 127 또는 128 보다 작은 값을 - 값으로 나타내고, 큰 값을 + 값으로 나타내는 형태가 될 수 있다. 포컬 플레인의 기준값은 0~255 사이에서 임의로 선택할 수 있다. 여기서, - 값은 침강을 의미하며, + 값은 돌출을 의미한다.
디스플레이부(320)는, 사용자의 시청 영역에서 복수의 광학 뷰를 제공하는 기능을 한다. 디스플레이부(320)는 디스플레이 패널(403), 제1 백라이트 유닛(400) 및 제2 백라이트 유닛(407)을 포함한다.
디스플레이 패널(403)은 복수의 서브 픽셀로 구성된 복수의 픽셀을 포함한다. 여기에서, 서브 픽셀은 R(Red), G(Green), B(Blue)로 구성될 수 있다. 즉, R, G, B의 서브 픽셀로 구성된 픽셀이 복수의 행 및 열 방향으로 배열되어 디스플레이 패널(131)을 구성할 수 있다. 이 경우, 디스플레이 패널(403)는 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel: LCD Panel), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기발광 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field Emission Display), ELD(Electro Luminescence Display) 등과 같은 다양한 디스플레이 유닛으로 구현될 수 있다.
디스플레이 패널(403)은 영상 프레임을 디스플레이한다. 구체적으로, 디스플레이 패널(403)은 서로 다른 시점의 복수의 뷰가 순차적으로 반복 배치된 다시점 영상 프레임을 디스플레이할 수 있다. 제1 백라이트 유닛(400)은 3D 영상용 백라이트 유닛이고, 제2 백라이트 유닛(407)은 2D 영상용 백라이트 유닛으로 자세한 설명은 상술한 바와 동일하다.
프로세서(330)는 3차원 영상 표시 장치(300)의 전반적인 동작을 제어한다. 여기서, 컨트롤러(330)는 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
우선, 컨트롤러(330)는 서로 다른 시점의 복수의 영상 뷰를 렌더링할 수 있다.
구체적으로, 컨트롤러(330)는 입력된 영상이 2D 영상인 경우, 2D/3D 변환에 추출된 뎁스 정보를 기초로 서로 다른 시점의 복수의 영상 뷰를 렌더링할 수 있다. 또는 서로 다른 시점의 복수의 영상 뷰 및 대응되는 복수의 뎁스 정보가 입력되는 경우, 입력된 복수의 영상 뷰 및 뎁스 정보 중 적어도 하나의 영상 뷰 및 뎁스 정보에 기초하여 개수(이하에서 N개라 함)의 영상 뷰를 렌더링할 수 있다. 또는 서로 다른 시점의 복수의 영상 뷰 만 입력되는 경우, 복수의 영상 뷰로부터 뎁스 정보 추출 후, 추출된 뎁스 정보에 기초하여 N 개의 영상 뷰를 렌더링할 수 있다.
프로세서(330)는 렌더링된 서로 다른 시점의 복수의 영상 뷰를 구성하는 서브 픽셀 값에 기초하여 디스플레이부(310)에 디스플레이할 다시점 영상을 생성한다. 구체적으로, 프로세서(330)는 복수의 영상 뷰를 디스플레이 패널(403)에 기설정된 배치 패턴으로 배치하여 다시점 영상을 제공할 수 있다.
또한, 프로세서(330)는 디스플레이 패널(403)에 3차원 영상을 표시하는 3차원 모드 또는 2차원 영상을 표시하는 2차원 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 3차원 영상 표시 장치가 3차원 모드로 동작하는 경우, 프로세서(330)는 제1 광원 및 제2 광원을 교번적으로 발광하도록 제어하고, 제2 백라이트 유닛(407)은 오프 시킨다. 3차원 영상 표시 장치가 2차원 모드로 동작하는 경우, 프로세서(330)는 제1 광원 및 제2 광원을 오프시키고, 제2 백라이트 유닛(407)을 온 시킨다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 3D 영상을 제공하기 위한 도광판의 밝기 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 인접 시점 영상 뷰로 인하여 발생하는 크로스토크를 감소시킬 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
403 : 디스플레이 패널 400, 407 : 백라이트 유닛
Claims (12)
- 다시점 영상을 표시하는 디스플레이 패널;
상기 디스플레이 패널의 배면에서 상기 디스플레이 패널과 이격되어 배치되며, 메인 패턴이 기설정된 간격으로 이격되어 반복 형성된 도광판; 및
상기 도광판으로 광을 조사하는 광원부;를 포함하며,
상기 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴 중 상기 광원에 가까운 입광부에 배치된 서브 패턴의 높이는 상기 중앙부에 배치된 서브 패턴의 높이보다 작고,
상기 서브 패턴 중 적어도 일부 서브 패턴은 기설정된 폭만큼 일측으로 시프트되거나, 나머지 서브 패턴과 상이한 각도로 기울어진 형태인, 3차원 영상 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도광판의 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴의 폭은 동일한, 3차원 영상 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광원부는,
상기 도광판의 제1 측에 인접하여 위치하는 제1 광원 및 상기 제1 측과 대향하는 제2 측에 인접하여 위치하는 제2 광원을 포함하는, 3차원 영상 표시 장치. - 제3항에 있어서,
상기 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴은 상기 제1 및 제2 광원 각각에 가까운 입광부에서 상기 중앙부로 갈수록 높이가 점차 증가하는, 3차원 영상 표시 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 서브 패턴 중 제1 서브 패턴은 상측 및 하측 중 적어도 하나에 연속하여 위치하는 제2 서브 패턴과 연속성을 유지하면서, 상기 제2 서브 패턴이 기울어진 각도와 상이한 각도 만큼 기울어진 형태로 구성된, 3차원 영상 표시 장치. - 제7항에 있어서,
상기 메인 패턴은 제1 각도 만큼 기울어진 상기 제1 서브 패턴과 상기 제1 각도와 상이한 제2 각도 만큼 기울어진 제2 서브 패턴이 교번적으로 연속성을 유지하면서 배치된 형태인, 3차원 영상 표시 장치. - 삭제
- 메인 패턴이 기설정된 간격으로 이격되어 반복 형성된 도광판; 및
상기 도광판으로 광을 조사하는 광원부;를 포함하며,
상기 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴 중 상기 광원에 가까운 입광부에 배치된 서브 패턴의 높이는 상기 중앙부에 배치된 서브 패턴의 높이보다 작고,
상기 서브 패턴 중 적어도 일부 서브 패턴은 기설정된 폭만큼 일측으로 시프트되거나, 나머지 서브 패턴과 상이한 각도로 기울어진 형태인, 백라이트 장치. - 제10항에 있어서,
상기 도광판의 메인 패턴을 구성하는 서브 패턴의 폭은 동일한, 백라이트 장치. - 제10항에 있어서,
상기 광원부는,
상기 도광판의 제1 측에 인접하여 위치하는 제1 광원 및 상기 제1 측과 대향하는 제2 측에 인접하여 위치하는 제2 광원을 포함하는, 백라이트 장치.
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