KR102515026B1

KR102515026B1 - 무안경 입체 영상 표시장치

Info

Publication number: KR102515026B1
Application number: KR1020160162358A
Authority: KR
Inventors: 진유용; 이병주; 이원식
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2023-03-30
Also published as: US20180152696A1; US10735715B2; KR20180062581A

Abstract

본 발명은 렌티큘러 렌즈를 이용한 다중 시청 영역을 구현한 무안경 입체 영상 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는, 표시 패널 및 렌즈 필름을 포함한다. 표시 패널은, 복수의 화소들과, 각 화소 내에 하나씩 배치된 개구부를 구비한다. 렌즈 필름은, 표시 패널의 수직축에 대해 일정 각도로 기울어진 기울임 축을 갖고 연속 배치된 복수의 렌티큘러 렌즈들을 구비한다. 개구부는, 평행 사변형 형상을 갖는다. 기울임 축은, 개구부의 어느 한 대각선과 평행하다.

Description

무안경 입체 영상 표시장치{Autostereoscopic 3-Dimensional Display}

본 발명은 렌티큘러 렌즈를 이용한 다중 시청 영역(혹은, 멀티-뷰; Multi-View)을 구현한 (이하, '렌티큘러 렌즈 방식'이라함) 무안경 입체 영상 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 제조 공정의 오차에 관련 없이 시청 영역들 사이의 휘도 편차를 일정하게 유지하여, 고품질의 입체 영상을 제공하는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에 관한 것이다.

입체 영상 표시 기술의 발달로 인하여, 텔레비전이나 모니터와 같은 표시장치에 입체 영상을 재현하는 기술이 적용되어 누구나 어디에서든지 입체(혹은, 3D) 영상을 감상할 수 있게 되었다. 입체 영상 표시장치란 "인위적으로 입체 영상을 재생하는 시스템"이라고 정의할 수 있다.

사람이 시각적으로 입체감을 느끼는 이유는, 눈이 가로 방향으로 65mm 떨어져 있음으로 하여 나타나는 양안 시차(binocular disparity) 때문이다. 사람의 눈은 양안 시차 때문에 똑같은 사물을 바라보더라도 각각 약간의 다른 각도에서 바라본 영상을 보며, 이 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면, 뇌는 이를 정확히 융합함으로써 입체감을 느낄 수 있다.

입체 영상 표시장치는, 양안 시차의 메카니즘을 이용하여 2차원 표시장치에서 좌안 및 우안 영상 2개를 모두 표시하고, 좌안과 우안에 정확하게 보내는 설계를 통해 가상적인 입체감을 만들어 낸다. 양안 시차를 구현하기 위한 방법으로, 안경 방식과 무안경 방식이 각각 개발되어 있다.

본 발명과 관련된 무안경 방식은, 좌안 영상과 우안 영상을 동시에 표시하고, 각각 영상의 광축을 분리하여 좌안과 우안에 나누어 제공한다. 무안경 방식은 다시 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 방식, 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 방식 그리고 인테그럴 포토그래피(integral photography) 방식으로 나눌 수 있다. 패럴렉스 배리어 방식은 표시 패널 전면에 세로 격자 모양의 개구부(aperture)를 설치하여 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 제공한다. 렌티큘러 렌즈 방식은 반원통형 렌즈가 연속으로 배열된 렌즈 필름을 표시 패널의 전면에 부착하여 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 제공한다. 인테그럴 포토그래피 방식은 잠자리 눈 모양의 렌즈판을 이용하여 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 제공한다.

도 1을 참조하여, 종래 기술에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에 대해 설명한다. 도 1은 종래 기술에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 1은 1/3 델타 구조로 렌티큘러 렌즈가 배치된 무안경 입체 영상 표시장치에서 시청 영역들이 7개로 분리된 경우를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는, 표시 패널(DP)과, 표시 패널(DP)의 상부 표면에 배치된 렌즈 필름(LF)을 포함한다. 표시 패널(DP)에는 다수 개의 화소(PXL)들이 매트릭스 방식으로 배열되어 있다. 화소(PXL) 하나 하나에는 개구부(AP)가 정의되어 있다. 개구부(AP)는 화소(PXL)에서 나타내는 색상 및 명도를 표시하는 영역이다. 예를 들어, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 한 색상을 나타내는 영역으로 정의할 수 있다. 개구부(AP)를 제외한 영역은 블랙 매트릭스로 가려져 있다.

표시 패널(DP)은 액정 표시 패널 혹은 유기발광 다이오드 표시 패널과 같은 평판 표시 패널일 수 있다. 표시 패널(DP)에는 화소(PXL) 외에도 게이트 배선, 데이터 배선, 박막 트랜지스터 등 여러 구성 요소들이 배치되어 있을 수 있다. 여기서는, 편의상 표시 패널(DP)의 구체적인 구성들에 대해서는 생략한다.

렌즈 필름(LF)은 다수 개의 렌티큘러 렌즈(SLN)들이 일정 폭을 갖고 배열되어 있다. 예를 들어, 반원통형의 렌티큘러 렌즈(SLN)들이 연속해서 배치되어 있다. 특히, 렌티큘러 렌즈(SLN)는 일정 각도를 갖고 기울어져 배치된다. 여기서, 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울어진 각도는 델타 값에 의해 결정된다.

예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 1/3 델타 구조인 경우, 세로 방향으로 세개 가로 방향으로 한 개의 화소마다 동일한 시청 영역의 화소들이 배정된다. 이 조건하에서, 렌티큘러 렌즈(SLN) 하나의 폭이 세 개의 화소(PXL)들에 대응되는 폭을 갖는 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 렌티큘러 렌즈(SLN) 하나는 7개의 시청 영역들(V1 ~ V7)로 나누어질 수 있다. 각 시청 영역들(V1~V7)에 배치된 화소들에는 하나의 화상을 표시한다. 도 1에서 개구부(AP)에 기재한 번호들은 해당 개구부(AP)가 할당된 시청 영역(V1~V7)을 나타낸다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 시청 영역(V1)에 할당된 화소(PXL)들의 개구부(AP)에는 제1 영상이 표시된다. 제2 시청 영역(V2)에 할당된 화소(PXL)들의 개구부(AP)에는 제2 영상이 표시된다. 이와 같은 방법으로 제k 시청 영역(Vk)에 할당된 화소(PXL)들의 개구부(AP)에는 제k 영상이 표시된다. 여기서, k는 1~7 중 어느 한 정수이다.

도 2a 및 2b를 참조하여, 좀 더 상세히 설명한다. 도 2a 및 2b는 실제 물체(객체)를 입체 영상으로 표시하는 메커니즘을 나타내는 개략도들이다.

도 2a를 참조하면, 객체(OBJ)의 전면에서 바라보는 방향에 따라 서로 다른 영상이 보인다. 이를, V1 내지 V7으로 이루어진 7개의 시청 영역(멀티 뷰)들로 나눈 경우로 설명한다. 제k 시청 영역(Vk)에서 보이는 영상을 Sk라 한다. 여기서, k는 1 내지 7 사이의 정수이다. 즉, 제1 시청 영역(V1)에서는 S1 영상이, 제2 시청 영역(V2)에서는 S2의 영상이, 제3 시청 영역(V3)에서는 S3 영상이, 그리고, 제7 시청 영역(V7)에서는 S7 영상이 보인다.

시청자의 좌안이 제1 시청 영역(V1)에 우안이 제2 시청 영역(V2)에 위치하면, 시청자의 좌안은 S1 영상이 그리고 우안은 S2 영상을 인지한다. 이러한 양안 시차를 조합하여 시청자의 뇌는 객체(OBJ)를 입체적으로 인지한다.

도 2b를 참조하면, 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는 이러한 입체감 인지 메카니즘을 평판 표시장치를 이용하여 구현한다. 도 1에 도시한 것과 같은 표시장치에서, 렌티큘러 렌즈(SLN)에 의해 7 개의 시청 영역으로 구분하고, 각 시청 영역에 할당된 화소(PXL)들에서는 각 시청 영역에 할당된 영상들을 표시한다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 렌티큘러 렌즈(SLN)에 의해 분리된 시청 영역들(V1~V7)로 각각의 영상들(S1~S7)이 구분되어 제공된다. 시청자가 위치 L1에서 표시 장치를 바라보면, 시청자의 좌안이 제1 시청 영역(V1)에 우안이 제2 시청 영역(V2)에 위치하고, 마치 도 2a에서 위치 L1에서 객체(OBJ)를 바라보는 것과 동일한 입체감을 감상할 수 있다. 시청자가 위치를 바꾸어 위치 L4에 오면, 좌안(L)이 제4 시청 영역(V4)에 우안(R)이 제5 시청 영역(V5)에 위치하고, L4의 위치에서 실제 객체(OBJ)를 바라보는 입체감을 감상할 수 있다.

이러한 구조를 갖는 표시 패널을 제조하는 과정에서 공정 오차에 의해 휘도 불균일이 발생할 수 있다. 이러한, 휘도 불균일 문제는 시청자가 이동하면서 입체 영상을 관측할 때, 휘선이나 암선으로 인지되고, 이는 정상적인 입체 영상을 관람하는데 지장을 준다. 따라서, 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서는 시청 위치가 바뀌더라도, 균일한 휘도를 유지할 수 있는 설계적 보완이 필요하다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, 시청 방향을 이동함에 따라 휘도 불균일이 발생하지 않는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는, 표시 패널 및 렌즈 필름을 포함한다. 표시 패널은, 복수의 화소들과, 각 화소 내에 하나씩 배치된 개구부를 구비한다. 렌즈 필름은, 표시 패널의 수직축에 대해 일정 각도로 기울어진 기울임 축을 갖고 연속 배치된 복수의 렌티큘러 렌즈들을 구비한다. 개구부는, 평행 사변형 형상을 갖는다. 기울임 축은, 개구부의 어느 한 대각선과 평행하다.

일례로, 기울임 축은, 개구부의 우상 꼭지점과 좌하 꼭지점을 연결하는 제1 대각선과 평행하다.

일례로, 기울임 축은, 개구부의 좌상 꼭지점과 우하 꼭지점을 연결하는 제2 대각선과 평행하다.

일례로, 렌티큘러 렌즈 하나는, 동일한 뷰 폭을 갖고 기울임 축과 평행한 띠 형상으로 정의된 k 개의 (k는 자연수) 뷰 영역들을 구비한다. 개구부 하나는, 뷰 영역들 중 어느 하나에 대응하여 배치된다.

일례로, 뷰 영역들 중 k번째 뷰 영역에 배치된 개구부들은 k 번째 영상을 표시하는 화소 영역들에 배치된다.

일례로, 개구부의 가로변에 해당하는 개구 폭은, 뷰 폭에 상응하는 값을 갖는다.

일례로, 개구부의 상기 대각선은, 뷰 폭의 중앙에서 기울임 축과 평행하게 배치된다.

일례로, 뷰 영역의 갯수인 상기 k는 짝수이다. m번째 및 m+1번째 (여기서, m은 k보다 작은 홀수인 자연수) 뷰 영역에 대응하는 개구부들에 해당하는 화소 영역들에는 동일한 영상을 제공한다.

본 발명은 다수 개의 시청 영역이 정의된 렌티큘러 렌즈들을 연속하여 배치한 렌즈 필름을 이용하여 표시 패널의 각 화소에서 제공하는 영상을 분리함으로써 입체 영상을 표현하는 표시장치를 제공한다. 여기서, 각 화소에 형성한 개구부가 렌티큘러 렌즈의 시청 영역에 대응하도록 배치됨에 있어, 렌티큘러 렌즈의 기울임 축이 시청 영역의 대각선과 일치하도록 배치되는 특징을 갖는다. 그 결과, 전 시청 영역에 걸쳐 이동하면서 관측할 경우, 휘도 편차가 거의 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 입체 영상 표시장치는 시청 방향을 이동하더라도, 입체 영상의 휘도가 크게 변화하지 않아 자연스러운 입체 영상을 제공한다.

도 1은 종래 기술에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 2a 및 2b는 실제 물체(객체)를 입체 영상으로 표시하는 메커니즘을 나타내는 개략도들.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도.
도 6은 본 발명의 제1 및 제2 실시 예들에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서 시청 범위를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 나타내는 평면도.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서 시청 범위를 나타내는 도면.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.

<제1 실시 예>

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예를 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 나타내는 평면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는, 표시 패널(DP)과 표시 패널(DP)의 상부 표면에 배치된 렌즈 필름(LF)을 포함한다. 표시 패널(DP)은 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소(PXL)들을 포함한다. 표시 패널(DP)에는 화소(PXL)들 이외에도 여러 구성 요소들이 더 포함되어 있으나, 편의상 본 발명과 직접적으로 관련되지 않은 부분은 설명하지 않는다. 각 화소(PXL) 하나에는 하나의 개구부(AP)가 할당되어 있다.

렌즈 필름(LF)은 연속하여 배치된 반원통 형의 다수 개의 렌티큘러 렌즈(SLN)들을 포함한다. 렌티큘러 렌즈(SLN)들은 일정한 기울기를 갖고 표시 패널(DP)의 상부 표면에 부착될 수 있다. 여기서, 기울기는 화소(PXL) 단위로 설정할 수 있다. 예를 들어, 1/3 델타 구조인 경우, 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울기는 {화소의 가로 폭 / (3 x 화소의 세로 길이)}와 같을 수 있다. 여기서, 델타 값은 n/m (n은 자연수, m은 n보다 큰 자연수)으로 설정할 수 있다.

렌티큘러 렌즈는 k 개의 시청 영역(혹은, 뷰(view) 영역)들로 구분될 수 있다. 시청 영역들은, 동일한 시청 영역 폭(혹은, 뷰 폭)을 갖는 띠 형상이 연속해서 나열되도록 정의된다. 각각의 시청 영역에는 개구부(AP)들이 할당되어 있다. 동일한 시청 영역에 할당된 화소 영역들(PXL)은 동일한 종류의 영상을 표시한다. 시청 영역의 설정은 설계 방식에 의해 결정된다. 여기서는, 본 발명과 직접적인 관련이 없는 시청 영역을 설정하는 구체적인 방법에 대해서는 언급하지 않는다.

여기서, 렌티큘러 렌즈에 정의된 시청 영역의 폭은, 시청 영역 좌측 및 우측에 정의된 두 사선 경계선 사이의 거리를 의미한다. 일반적으로 두 사선 사이의 거리는 두 사선을 가로 지르는 수직선의 길이로 정의한다. 하지만, 여기서는 시청 영역의 폭은, 시청 영역을 정의하는 이웃하는 두 사선 사이의 수평 이격 거리(즉, x 축을 따라 이격한 거리)로 정의한다. 또한, 시청 영역을 정의하는 이웃하는 두 사선은 렌티큘러 렌즈의 기울임 축과 평행하다.

도 3에서는 7개의 시청 영역들로 구분된 경우를 도시하였다. 각, 시청 영역들(V1~V7)에 할당된 화소들은 각각 고유의 화면을 나타낸다. 따라서, 도 3에 도시한 표시장치는 7개의 방향에서 바라본 7개의 영상을 동시에 표시한다. 다만, 7개의 영상들은 렌티큘러 렌즈에 의해 7개의 시청 영역으로 구분되어 제공된다. 시청 영역의 개수는 7개에 한정하는 것이 아니고, 뷰-맵(view map; 혹은 시청 영역 설정) 설계에 따라 시청 영역의 개수를 다양하게 설정할 수 있다.

도 3에서 각 개구부(AP)에 기재한 번호는 영상 번호를 의미한다. 예를 들어, 숫자 '1'이 기재된 개구부(AP)에서는 제1 영상이 표현된다. 제1 영상을 나타내는 개구부(AP)는 제1 시청 영역(V1)에 할당되어 있다. 숫자 '2'가 기재된 개구부(AP)에서는 제2 영상이 표현된다. 제2 영상을 나타내는 개구부(AP)는 제2 시청 영역(V2)에 할당되어 있다. 이런 방식으로 7개의 시청 영역들(V1~V7)에는 각각 제1 영상 내지 제7 영상 중 어느 한 영상을 표현하는 개구부(AP)가 배치되어 있다.

본 발명에 의한 무안경 입체 영상 표시장치의 주요 특징은 개구부(AP)의 구조에 있다. 개구부(AP)의 구조에 따라 여러 실시 예로 구분할 수 있다. 제1 실시 예에서는, 도 4를 참조하여, 개구부(AP)의 구체적인 구조에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도이다.

도 4를 참조하면, 화소(PXL)에는 개구부(AP)가 정의되어 있다. 개구부(AP)는 평행 사변형의 형상을 갖는다. 개구부(AP)의 가로 폭은 렌티큘러 렌즈(SLN)에서 설정된 시청 영역의 폭(혹은, 뷰 폭)과 동일한 것이 바람직하다.

본 발명에서 가장 중요한 특징 중 하나는, 개구부(AP)와 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울어진 축(LAX)의 관계에 있다. 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울임 축(LAX)은 개구부(AP)의 어느 한 대각선과 일치하는 것이 바람직하다. 도 6에서 렌티큘러 렌즈(SLN) 사이에 표시한 점선들은 시청 영역들 사이를 구분하기 위한 가상의 선이다. 이 가상의 점선이 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울임 축(LAX)과 평행하다. 기울임 축(LAX)은 개구부(AP)의 좌상 꼭지점(P1)과 우하 꼭지점(P2)을 연결하는 대각선 축(DAX)과 평행한 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 개구부(AP)는 렌티큘러 렌즈(SLN)에 정의된 어느 한 시청 영역 내에 배치되지만, 좌측 및 우측에 정의된 이웃하는 시청 영역들과도 중첩된 구조를 갖는다. 이와 같이 시청 영역의 일부가 이웃하는 시청 영역 일부가 중첩된 구조로 인해, 제조 공정 오차 내에서 오차가 발생하더라도, 이로 인한 휘도 차이(Luminance Difference)가 실질적으로 발생하지 않는 강건 구조(robust structure)를 이룩한다.

<제2 실시 예>

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도.이다.

도 5를 참조하면, 하나의 화소(PXL)에는 하나의 개구부(AP)가 정의되어 있다. 개구부(AP)는 평행 사변형의 형상을 갖는다. 개구부(AP)의 가로 폭은 렌티큘러 렌즈(SLN)에서 설정된 시청 영역의 폭과 동일한 것이 바람직하다.

렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울임 축(LAX)은 개구부(AP)의 어느 한 대각선과 일치하는 것이 바람직하다. 도 7에서 렌티큘러 렌즈(SLN) 사이에 표시한 점선들은 시청 영역들 사이를 구분하기 위한 가상의 선이다. 이 가상의 점선이 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울임 축(LAX)과 평행하다. 따라서, 기울임 축(LAX)은 개구부(AP)의 우상 꼭지점(P3)과 좌하 꼭지점(P4)을 연결하는 대각선 축(DAX)과 평행한 것이 바람직하다.

도 5를 참조하면, 개구부(AP)는 렌티큘러 렌즈(SLN)에 정의된 어느 한 시청 영역 내에 배치되지만, 좌측 및 우측에 정의된 이웃하는 시청 영역들과도 중첩된 구조를 갖는다. 이와 같이 시청 영역의 일부가 이웃하는 시청 영역 일부가 중첩된 구조로 인해, 제조 공정 오차 내에서 오차가 발생하더라도, 이로 인한 휘도 차이(Luminance Difference)가 실질적으로 발생하지 않는 강건 구조(robust structure)를 이룩한다.

이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예 및 제2 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치가 갖는 특징인 강건 구조에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 제1 및 제2 실시 예들에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서 시청 범위를 나타내는 도면이다.

도 6은 각 시청 영역들이 관측자에게 제공되는 상황을 나타낸 가상도이다. 제1 시청 영역(V1)에 배치된 화소 영역들에서는 적정 시청 거리에 제1 영상(S1)을 제공한다. 마찬가지로, 제2 시청 영역(V2)에 배치된 화소 영역들에서는 제2 영상(S2)을 제공한다. 즉, n번째 시청 영역(Vn)에 배치된 화소 영역들에서는 n번째 영상(Sn)을 제공한다. 이들 각 영상들이 제공되는 범위를 다이아몬드로 도시하였다.

시청 영역마다 배치된 개구부(AP)들이 시청 영역의 좌측 및 우측에 배치된 시청 영역들을 일부 침범하고 있다. 따라서, 관측자에게 제공되는 영상들도 사이에 중첩된 영역이 있다. 이 중첩된 영역을 크로스-토크 영역(CT)라고 부른다. n개로 분리된 영상들을 적정 시청 거리에서 각각 양안 거리만큼 이격되도록 제공된다. 예를 들어, 제1 영상(S1)의 중심부 제2 영상(S2)의 중심부 사이의 거리가 양안 거리인 63mm가 된다. 양안 거리에 대한 정의는 다소 차이가 있을 수 있으나, 대략 60 ~ 65mm 범위 내에서 설정한다. 여기서는, 대표적인 값으로 63mm를 설정하였다.

크로스-토크 영역(CT)의 범위가 이웃하는 두 영상들의 중심부를 넘어서지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 및 제2 실시 예에서는 개구부(AP)의 대각선이 시청 영역(Vk)의 정 중앙에 배치되고, 개구부(AP)의 가로 폭이 시청 영역(Vk)의 가로 폭에 대응하도록 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 시청 영역(Vk)을 넘어서는 개구부(AP)의 영역을 최소한으로 설정할 수 있다. 이러한 구조로 인해, 크로스-토크 영역(CT)의 크기가 전체 영상들에 걸쳐서 균일하게 분포한다. 따라서, 시청 위치를 각 영상들 사이로 이동하면서 입체 영상을 관측할 경우에, 크로스-토크 영역(CT)에 의한 휘도 불균일도 발생하지 않는다.

예를 들어, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치에서는, 시청 위치를 변화하더라도 휘도 편차가 2% 미만으로 급격하게 떨어지는 매우 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 휘도 편차가 떨어진다는 것은 휘도 편차가 발생하지 않는 양질의 화상 정보를 제공함을 의미한다.

이웃하는 개구부들 사이에서 휘도 편차가 발생하는 원인이 공정 편차에 의한 것으로 판단된다. 이 휘도 편차는, 공정 오차에 의해 개구부와 개구부 사이에서 발생하는 것이다.

본 발명에서는, 개구부(AP)의 대각선 축(DAX)과 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울임 축(LAX)을 평행하게 함으로써, 시청 영역과 시청 영역 사이의 경계부에 발생하는 크로스-토크 영역(CT)이 전체 영상 영역에 걸쳐 동일한 면적 분포를 갖도록 한 것이다.

참고로, 도 2에 도시한 종래 기술에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서는, 공정 편차로 발생하는 휘도 편차가 최하 29.9% 정도 측정된다. 종래 기술에 의한 구조에서는, 아무리 공정 편차를 줄이더라도 20% 이하로 휘도 편차를 감소할 수 없었다. 반면에 도 6 및 7에 도시한 본 발명의 제1 및 제2 실시 예들에 의한 구조를 갖는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서의 휘도 편차는 2% 이하로 현저하게 개선된 결과를 얻을 수 있었다.

<제3 실시 예>

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 대해 설명한다. 제3 실시 예에서는 크로스-토크 영역(CT)을 최소화한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 제안한다. 도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 나타내는 평면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는, 표시 패널(DP)과 표시 패널(DP)의 상부 표면에 배치된 렌즈 필름(LF)을 포함한다. 표시 패널(DP)은 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소(PXL)들을 포함한다. 표시 패널(DP)에는 화소(PXL)들 이외에도 여러 구성 요소들이 더 포함되어 있으나, 편의상 본 발명과 직접적으로 관련되지 않은 부분은 설명하지 않는다. 각 화소(PXL) 하나에는 하나의 개구부(AP)가 할당되어 있다.

렌티큘러 렌즈는 k 개의 시청 영역(혹은, 뷰(view) 영역)들로 구분될 수 있다. 시청 영역들은, 동일한 시청 영역 폭(혹은, 뷰 폭)을 갖는 띠 형상이 연속해서 나열되도록 정의된다. 각각의 시청 영역에는 개구부(AP)들이 할당되어 있다. 동일한 시청 영역에 할당된 화소 영역들(PXL)은 동일한 종류의 영상을 표시한다. 시청 영역의 설정은 설계 방식에 의해 결정된다.

특히, 제3 실시 예에서는, 시청 영역들을 짝수 개로 정의한다. 예를 들어, 도 9에서는 렌티큘러 렌즈(SLN) 하나가 8개의 시청 영역들로 구분된 경우를 도시하였다. 제3 실시 예에서 시청 영역들을 짝수개로 정의한 이유는, 이웃하는 두 개의 시청 영역들에 동일한 영상을 제공함으로써 크로스-토크 영역의 비율을 최소화하기 위함이다.

도 7에서 각 시청 영역들(V1~V8)에 할당된 화소들은 각각 고유의 화면을 나타낸다. 따라서, 도 7에 도시한 표시장치는 8개의 방향에서 바라본 8개의 영상을 동시에 표시한다. 8개의 영상들은 렌티큘러 렌즈에 의해 8개의 시청 영역으로 구분되어 제공된다. 특히, 이웃하는 두 시청 영역들에 할당된 화소들에 동일한 영상을 표시한다.

도 7에서 각 개구부(AP)에 기재한 번호는 영상 번호를 의미한다. 예를 들어, 제1 시청 영역(V1) 및 제2 시청 영역(V2)에 배치된 화소들에 제1 영상(S1)을 표시한다. 제3 시청 영역(V3) 및 제4 시청 영역(V4)에 배치된 화소들에 제2 영상(S2)을 표시한다. 제5 시청 영역(V5) 및 제6 시청 영역(V6)에 배치된 화소들에 제3 영상(S3)을 표시한다. 제7 시청 영역(V7) 및 제8 시청 영역(V8)에 배치된 화소들에 제4 영상(S4)을 표시한다.

이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 제3 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서 제공하는 입체 영상이 적정 시청 거리에 위치한 사용자에게 제공되는 구조를 설명한다. 도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서 시청 범위를 나타내는 도면이다.

도 8은 각 시청 영역들이 관측자에게 제공되는 상황을 나타낸 가상도이다. 제1 시청 영역(V1)에 배치된 화소 영역들에서는 적정 시청 거리에 제1 영상(S1)을 제공한다. 마찬가지로, 제2 시청 영역(V2)에 배치된 화소 영역들에서는 제2 영상(S2)을 제공한다. 즉, n번째 시청 영역(Vn)에 배치된 화소 영역들에서는 n번째 영상(Sn)을 제공한다. 이들 각 영상들이 제공되는 범위는 점선으로 작은 다이아몬드로 도시하였다.

제3 실시 예에서는 제1 시청 영역(V1)과 제2 시청 영역(V2)에는 모두 제1 영상(S1)이 표시되고, 제3 및 제4 시청 영역들(V3, V4)에는 제2 영상(S2)이 표시되고, 제5 및 제6 시청 영역들(V5, V6)에는 제3 영상(S3)이 표시되며, 제7 및 제8 시청 영역들(V7, V8)에는 제4 영상(S4)이 표시된다. 따라서, 영상의 종류별로 시청자가 인지하는 실제 영상들은 실선으로 큰 다이아몬드로 표시한 것과 같다.

제1 영상(S1)의 중심부 제2 영상(S2)의 중심부 사이의 거리가 양안 거리인 63mm가 된다. 양안 거리에 대한 정의는 다소 차이가 있을 수 있으나, 대략 60 ~ 65mm 범위 내에서 설정한다. 여기서는, 대표적인 값으로 63mm를 설정하였다.

도 8에서 작은 다이아몬드가 서로 중첩하는 영역에도 동일한 영상이 표시되므로, 이 부분은 크로스-토크 영역이 아니다. 큰 다이아몬드가 서로 중첩하는 영역만 크로스-토크 영역(CT)이 된다. 따라서, 도 6과 비교하면, 실제 어느 한 영상을 제공하는 시청 영역의 크기에 비해 크로스-토크 영역(CT)의 비율이 1/2이상 줄어든 효과를 얻을 수 있다.

제3 실시 예에서도, 개구부(AP)의 대각선이 시청 영역(Vk)의 정 중앙에 배치되고, 개구부(AP)의 가로 폭이 시청 영역(Vk)의 가로 폭에 대응한다. 따라서, 시청 영역(Vk)을 넘어서는 개구부(AP)의 영역을 최소한으로 설정할 수 있다. 이러한 구조로 인해, 크로스-토크 영역(CT)의 크기가 전체 영상들에 걸쳐서 균일하게 분포한다. 따라서, 시청 위치를 각 영상들 사이로 이동하면서 입체 영상을 관측할 경우에, 크로스-토크 영역(CT)에 의한 휘도 불균일도 발생하지 않는다.

또한, 이웃하는 두 시청 영역에 동일한 영상을 제공함으로써, 시청 영역 내에서 크로스-토크 영역(CT)이 차지하는 면적의 비율을 더 줄일 수 있다. 따라서, 제3 실시 예에서는, 휘도 편차가 개선될 뿐만 아니라, 크로스-토크가 발생하는 영역의 크기도 줄여 더 양질의 입체 영상을 제공할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

DP: 표시 패널
PXL: 화소 AP: 개구부
LF: 렌즈 필름 SLN: 렌티큘러 렌즈
V1~V7: 시청 영역 OBJ: (실물) 객체
LAX: (렌티큘러 렌즈의) 기울임 축 DAX: (개구부의) 대각선 축

Claims

복수의 화소들과, 상기 각 화소 내에 하나씩 배치된 개구부를 구비하는 표시 패널;
상기 표시 패널의 수직축에 대해 일정 각도로 기울어진 기울임 축을 갖고 연속 배치된 복수의 렌티큘러 렌즈들을 구비하며, 상기 표시 패널 전면에 배치된 렌즈 필름을 포함하되,
상기 복수의 렌티큘러 렌즈 각각은 n개의 뷰영역(n은 자연수)을 포함하며,
상기 개구부는 상기 n개의 뷰영역중 하나에 대응하여 상기 n개의 뷰영역 중 어느 하나에 인접한 뷰영역과 일부 중첩되도록 배치되며,
상기 개구부는, 평행 사변형 형상을 갖고,
상기 화소는 상기 개구부보다 크며, 상기 개구부의 장변은 상기 화소의 장변으로 기울어져 있으며,
상기 렌티큘러 렌즈의 상기 기울임 축은 상기 개구부의 어느 하나의 대각선에서 가장 먼 모서리를 연결하는 대각선과 평행하며, 상기 개구부의 상기 장변과 상기 화소의 상기 장변으로 기울어져 있으며,
상기 개구부의 대각선은 상기 뷰영역의 중심에 위치하며,
상기 개구부의 폭은 상기 뷰영역중 하나의 폭과 동일한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기울임 축은, 상기 개구부의 우상 꼭지점과 좌하 꼭지점을 연결하는 제1 대각선과 평행한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기울임 축은, 상기 개구부의 좌상 꼭지점과 우하 꼭지점을 연결하는 제2 대각선과 평행한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 렌티큘러 렌즈 하나는,
동일한 뷰 폭을 갖고 상기 기울임 축과 평행한 띠 형상으로 정의된 k 개의 (k는 자연수) 뷰 영역들을 구비하고,
상기 개구부 하나는,
상기 뷰 영역들 중 어느 하나에 대응하여 배치된 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 뷰 영역들 중 k번째 뷰 영역에 배치된 상기 개구부들은 k 번째 영상을 표시하는 화소 영역들에 배치된 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 개구부의 가로변에 해당하는 개구 폭은, 상기 뷰 폭에 상응하는 값을 갖는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 개구부의 상기 대각선은,
상기 뷰 폭의 중앙에서 상기 기울임 축과 평행하게 배치된 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 뷰 영역의 갯수인 상기 k는 짝수이고,
m번째 및 m+1번째 (여기서, m은 k보다 작은 홀수인 자연수) 뷰 영역에 대응하는 상기 개구부들에 해당하는 상기 화소 영역들에는 동일한 영상을 제공하는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.