KR102597593B1 - 무안경 입체 영상 표시장치 - Google Patents

무안경 입체 영상 표시장치 Download PDF

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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 패널과 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. 개구부 하나는, 동일한 크기의 평행 사변형 모양을 갖는 적어도 2개 이상의 서브 개구부들을 구비한다. 기울임 축은, 서브 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 패널과 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. 개구부 하나는, 동일한 크기의 평행 사변형 모양을 갖는 적어도 2개 이상의 서브 개구부들을 구비한다. 기울임 축은, 서브 개구부의 어느 한 대각선과 평행하다.
일례로, 개구부는, 좌측 확장부 및 우측 확장부를 더 포함한다. 좌측 확장부는, 개구부의 좌측변에서 좌측으로 제1 폭 확장된 영역이다. 우측 확장부는, 개구부의 우측변에서 우측으로 제2 폭 확장된 영역이다.
일례로, 제1 폭 및 상기 제2 폭은 동일한 값을 갖는다.
일례로, 기울임 축은, 서브 개구부의 우상 꼭지점과 좌하 꼭지점을 연결하는 제1 대각선과 평행하다.
일례로, 기울임 축은, 서브 개구부의 좌상 꼭지점과 우하 꼭지점을 연결하는 제2 대각선과 평행하다.
일례로, 공정 편차가 2㎛인 경우, 제1 폭 및 제2 폭은, 0.5㎛ ~ 1.5㎛ 중 어느 한 값을 갖는다.
일례로, 좌측 확장부와 우측 확장부는 서로 평행한 선분 형상을 갖는다.
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 n번째 뷰 영역에 배치된 개구부들은 k 번째 영상을 표시하는 화소 영역들에 배치된다.
일례로, 개구부의 가로변에 해당하는 개구 폭은, 뷰 폭에 상응하는 값을 갖는다.
본 발명은 렌티큘러 렌즈 내에 구분된 시청 영역 내에 배치된 개구부를 적어도 2개 이상의 서브 개구부들로 나누고, 서브 개구부들 사이에 중앙 블랙 스트립을 인위적으로 삽입한 구조를 갖는다. 또한, 개구부의 좌측변 및 우측변에는 측변 블랙 스트립을 인위적으로 삽입한 구조를 갖는다. 특히, 중앙 블랙 스트립은 제조 공정 오차에 해당하는 폭 값을 갖고, 측변 블랙 스트립은 중앙 블랙 스트립의 절반에 해당하는 폭 값을 갖는다. 그 결과, 개구부 내에 배치된 서브 개구부들 사이에 인위적인 암선이 존재한다. 개구부 내의 암선은 개구부와 개구부 사이에서 공정 오차에 의한 암선과 동일한 폭을 가짐으로써, 동일한 정도의 휘도 저하를 야기한다. 그 결과, 전 시청 영역에 걸쳐 이동하면서 관측할 경우, 휘도 편차가 거의 발생하지 않는다. 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 4a는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도.
도 4b는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서 이웃하는 시청 영역 사이에서 휘도 편차를 제거하는 강건 구조를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도.
도 7은 본 발명의 제4 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도.
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.
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.
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 4a를 참조하여, 개구부(AP)가 두 개의 서브 개구부들(S1, S2)로 구분된 경우를 설명한다. 도 4a는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도이다.
도 4a를 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.
첫 번째 특징으로, 제1 실시 예에서, 개구부(AP)는 적어도 두 개의 서브 개구부들 즉, 제1 서브 개구부(S1)와 제2 서브 개구부(S2)로 구분된다. 제1 서브 개구부(S1) 및 제2 서브 개구부(S2)들은 동일한 평행 사변형으로, 그 크기들도 서로 동일할 수 있다. 이 두 서브 개구부들이 반드시 동일할 필요는 없지만, 설계의 편의상 동일한 크기를 갖는 것이 바람직하다.
도면에서 점선으로 표시한 좌측 평행 사변형이 제1 서브 개구부(S1)이고, 우측 평행 사변형이 제2 서브 개구부(S2)이다. 제1 서브 개구부(S1)와 제2 서브 개구부(S2) 사이에는 실질적으로 경계를 나타내는 선분이 없으므로, 점선으로 표시하였다.
두 번째 특징으로, 개구부(AP)의 좌측변과 우측변에는 각각 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)가 배치되어 있다. 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)는 서로 평행하게 배치되어 있다. 이들 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)는 공정 오차를 고려하여 인위적으로 추가한 개구 확장 영역에 해당한다. 즉, 개구부(AP)는 도면에서 실선으로 표시한 평행 사변형 모양으로 개방되어 있으며, 점선은 실제로 포함된 구성 요소가 아니다. 다만, 서브 개구부(S1 및 S2)의 경계를 나타내기 위해 표시한 가상의 선이다.
예를 들어, 선 폭 공정 오차가 2㎛인 경우, 이웃하는 두 개구부(AP) 사이에서 2㎛는 서로 중첩되거나 이격될 수 있다. 제1 실시 예에서는 이 공정 오차에 의한 편차 범위를 개구 확장 영역으로 처리하는 것을 특징으로 한다.
개구부(AP)의 좌측변과 우측변에서 각각 개구부(AP) 외측으로 공정 오차의 절반에 해당하는 폭을 갖는 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)를 인위적으로 추가한다. 이 구조에서는, 이웃하는 개구부(AP)들 사이에 인위적으로 추가한 개구 확장 영역의 폭과, 렌티큘러 렌즈들이 교차하는 영역을 전체 렌즈 필름(LF)영역에 걸쳐 동일하게 된다. 그 결과, 시청 영역의 경계부에서나 시청 영역 내부에서 휘도 차이가 발생하지 않는 결과를 얻을 수 있다. 즉, 공정 오차를 고려하여 공정 오차 내에서 오차가 발생하더라도, 이로 인한 휘도 차이(Luminance Difference)가 실질적으로 발생하지 않는 강건 구조(robust structure)를 제공한다.
예를 들어, 공정 오차가 2㎛라면, 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)의 폭을 각각 1㎛로 설정할 수 있다. 한편, 공정 오차가 1㎛라면, 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)의 폭을 0.5㎛로 설정할 수 있다.
세 번째 특징으로, 서브 개구부(S1, S2)와 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울어진 축(LAX)의 관계에 있다. 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울임 축(LAX)은 서브 개구부(S1, S2)의 어느 한 대각선과 일치하는 것이 바람직하다. 도 4a에서 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 서브 개구부(S1, S2)의 좌상 꼭지점(P1)과 우하 꼭지점(P2)을 연결하는 대각선 축(DAX)과 평행한 것이 바람직하다.
이상 세 가지 조건을 만족함으로써 나타나는 본 발명의 특징에 대해, 도 4b를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 도 4b는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서 이웃하는 시청 영역 사이에서 휘도 편차를 제거하는 강건 구조를 설명하는 도면이다.
도 4b는 이웃하는 두 시청 영역에 배치된 개구부 두 개를 나란하게 배치하여 설명하기 위한 가상의 도면이다. 이는 표시 패널(DP)의 화소들에서 제공하는 영상 데이터를 시청자가 인지하는 관점에서 설명하기 위한 도면이다. 관측자가 시청할 때에는, 도 4a에서처럼, 제1 시청 영역에 있는 제1 개구부(AP1)과 제2 시청 영역에 있는 제2 개구부(AP2)를 서로 평행하게 배치된 것으로 인지한다. 여기서 개구부(AP1, AP2) 각각의 폭은 30㎛로 설정하고, 공정 오차를 2㎛인 경우로 설명한다.
제1 개구부(AP1) 및 제2 개구부(AP2) 각각은 2개의 동일한 크기와 모양을 갖는 서브 개구부들(S1, S2)로 나뉜다. 즉, 제1 서브 개구부(S1)와 제2 서브 개구부(S2)는 각각 10㎛의 폭을 갖는다. 개구부(AP1, AP2) 각각은 좌측변 및 우측변에서 각각 외측으로 1㎛의 폭을 갖는 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)들이 배치되어 있다.
제1 개구부(AP1)에서 제2 개구부(AP2)에 걸쳐서 보면, 10㎛의 폭을 갖는 서브 개구부들이 연속해서 배치하고 있다. 제1 개구부(AP1)는 좌측변에 좌측 확장부(LX1)를, 우측변에 우측 확장부(RX1)를 더 구비한다. 마찬가지로, 제2 개구부(AP2)는 좌측변에 좌측 확장부(LX2)를, 우측변에 우측 확장부(RX2)를 더 구비한다. 시청자가 인지할 때는, 제1 개구부(AP1)과 제2 개구부(AP2)를 나란히 배열된 것으로 인지하므로, 제1 개구부(AP1)의 우측 확장부(RX1)과 제2 개구부(AP2)의 좌측 확장부(LX2)가 서로 중첩한다.
또한, 제1 개구부(AP1)의 좌측 확장부(LX1)와 우측 확장부(RX1)를 구비함으로써, 제2 개구부(AP1)을 구성하는 제1 서브 개구부(S1)과 제2 서브 개구부(S2)들도 서로 중첩한 것과 같은 효과가 나타난다. 이는 기울임 축(LAX)이 서브 개구부(S1, S2)의 대각선과 일치하면서, 서브 개구부(S1, S2)가 좌측 및 우측으로 확장되어 있기 때문에 나타나는 효과이다. 즉, 제1 서브 개구부(AP1)의 좌측변과 우측변이 각각 1㎛ 씩 확장되고, 제2 서브 개구부(AP2)의 좌측변과 우측변이 각각 1㎛ 씩 확장된 것과 동일한 효과를 갖는다.
따라서, 개구부 내부 및 개구부 외부에서 서브 개구부들이 동일한 폭을 갖는 일정 간격들이 균일하게 중첩되어 배치된 것과 동일한 구조가 된다. 일정한 폭들이 중첩되어 있으므로, 시청자가 좌측에서 우측으로 혹은 우측에서 좌측으로 이동하더라도, 휘도가 항상 일정한 양질의 입체 영상을 관측할 수 있다.
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, 평행 사변형인 개구부(AP)를 두 개 이상의 서브 개구부들로 나누고, 개구부(AP)의 측변에 공정 편차의 절반에 해당하는 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)를 추가한다. 또한, 서브 개구부(S1, S2)의 대각선 축(DAX)과 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울임 축(LAX)을 평행하게 함으로써, 시청 영역과 시청 영역 사이의 경계부가 좌측 확장부(LX) 및 우측 확장부(RX)와 교차되는 면적을 동일한 면적 분포를 갖도록 한 것이다.
참고로, 도 1에 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 4a에 도시한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 구조를 갖는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서의 휘도 편차는 1.76%로 현저하게 개선된 결과를 얻을 수 있었다.
<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 확대도이다. 이하의 실시 예들에 대한 설명에서는, 편의상 개구부와 렌티큘러 렌즈 사이의 관계를 중심으로 설명한다.
도 5를 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 폭과 동일한 것이 바람직하다. 개구부(AP)는 세 개의 서브 개구부, 즉 제1 서브 개구부(S1), 제2 서브 개구부(S2)와 제3 서브 개구부(S3)를 포함한다. 제1 서브 개구부(S1) 내지 제3 서브 개구부(S3)들은 서로 동일한 크기를 갖는 평행 사변형의 형상인 것이 바람직하다.
개구부(AP)의 좌측변과 우측변에는 각각 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)가 배치되어 있다. 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)는 서로 평행하게 배치되어 있다. 이들 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)는 공정 오차를 고려하여 인위적으로 추가한 확장 개구 영역에 해당한다. 예를 들어, 공정 오차가 2㎛라면, 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)의 폭은 1㎛로 설정할 수 있다. 한편, 공정 오차가 1㎛라면, 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)의 폭은 0.5㎛로 설정할 수 있다.
이러한 구조로 인해, 시청 영역의 경계부에서나 시청 영역 내부에서 휘도 차이가 발생하지 않는다. 공정 오차를 고려하여 공정 오차 내에서 오차가 발생하더라도, 이로 인한 휘도 차이(Luminance Difference)가 실질적으로 발생하지 않는 강건 구조(robust structure)를 제공한다.
렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울임 축은 서브 개구부(S1, S2, S3)의 어느 한 대각선과 일치하는 것이 바람직하다. 도 5에서 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 서브 개구부(S1, S2, S3)의 좌상 꼭지점과 우하 꼭지점을 연결하는 대각선 축(DAX)과 평행한 것이 바람직하다.
제1 실시 예와 제2 실시 예의 차이는 서브 개구부의 개수에 있다. 제1 실시 예는 서브 개구부가 두 개인 반면 제2 실시 예에서는 서브 개구부가 세 개이다. 도 4와 5를 비교하면, 서브 개구부의 개수가 많아질수록, 개구부(AP)의 형상은 렌티큘라 렌즈의 시청 영역의 형상에 더욱 가까워짐을 알 수 있다. 설계의 용이성을 고려하면, 서브 개구부의 개수는 2개 혹은 3개인 것이 바람직하다.
<제3 실시 예>
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도이다.
도 6을 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. 개구부(AP)는 두 개의 서브 개구부, 즉 제1 서브 개구부(S1)와 제2 서브 개구부(S2)로 나뉜다. 제1 서브 개구부(S1) 및 제2 서브 개구부(S2)들은 동일한 평행 사변형으로, 그 크기들도 서로 동일할 수 있다. 이 두 서브 개구부들이 반드시 동일할 필요는 없지만, 설계의 편의상 동일한 크기를 갖는 것이 바람직하다.
개구부(AP)의 좌측변과 우측변에는 각각 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)가 배치되어 있다. 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)는 서로 평행하게 배치되어 있다. 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)는 공정 오차를 고려하여 인위적으로 추가한 확장 개구 영역에 해당한다.
개구부(AP)의 양 측변에 배치된 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)들의 폭은 제조 공정 오차 값의 절반에 해당하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공정 오차가 2㎛라면, 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)의 폭은 1㎛로 설정할 수 있다. 한편, 공정 오차가 1㎛라면, 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)의 폭은 0.5㎛로 설정할 수 있다. 하지만, 필요에 따라서는, 공정 오차가 2㎛이더라도, 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)의 폭은 1~3㎛ 사이의 값 중에서 선택할 수 있다.
렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울임 축(LAX)은 서브 개구부(S1, S2)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. 따라서, 기울임 축(LAX)은 서브 개구부(S1, S2)의 우상 꼭지점(P3)과 좌하 꼭지점(P4)을 연결하는 대각선 축(DAX)과 평행한 것이 바람직하다.
<제4 실시 예>
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 제4 실시 예에 의한 개구부의 구조 및 렌티큘러 렌즈의 구조 사이의 관계를 나타내는 평면 확대도이다.
도 7을 참조하면, 하나의 화소(PXL)에는 하나의 개구부(AP)가 정의되어 있다. 개구부(AP)의 가로 폭은 렌티큘러 렌즈(SLN)에서 설정된 시청 영역의 폭과 동일한 것이 바람직하다. 하나의 개구부(AP)는 세 개의 서브 개구부, 즉 제1 서브 개구부(S1), 제2 서브 개구부(S2)와 제3 서브 개구부(S3)를 포함한다. 개구부(AP)는 평행 사변형의 형상을 갖는다. 따라서, 제1 서브 개구부(S1) 내지 제3 서브 개구부(S3)들은 서로 동일한 크기를 갖는 평행 사변형의 형상인 것이 바람직하다.
개구부(AP)의 좌측변과 우측변에는 각각 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)가 배치되어 있다. 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)는 서로 평행하게 배치되어 있다. 이들 좌측 확장부(LX)와 우측 확장부(RX)는 공정 오차를 고려하여 인위적으로 추가한 확장 개구 영역에 해당한다.
렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울임 축(LAX)은 서브 개구부(S1, S2, S3)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 서브 개구부(S1, S2, S3)의 우상 꼭지점(P3)과 좌하 꼭지점(P4)을 연결하는 대각선 축(DAX)과 평행한 것이 바람직하다.
제3 실시 예와 제4 실시 예의 차이는 서브 개구부의 개수에 있다. 제3 실시 예에서는 서브 개구부가 두 개인 반면 제4 실시 예에서는 서브 개구부가 세 개이다. 도 6과 7을 비교하면, 서브 개구부의 개수가 많아질수록, 개구부(AP)의 기울어진 정도가 렌티큘라 렌즈(SLN)의 기울임 축(LAX)에 수렴함을 알 수 있다. 제조 공정의 효율성을 고려하여, 본 발명에서는 서브 개구부의 개수는 2개 혹은 3개인 것이 가장 바람직한 결과를 얻을 수 있었다.
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
S1: 제1 서브 개구부 S2: 제2 서부 개구부
S3: 제3 서브 개구부 BS: 블랙 스트립
LF: 렌즈 필름 SLN: 렌티큘러 렌즈
V1~V7: 시청 영역 OBJ: (실물) 객체
LAX: (렌티큘러 렌즈의) 기울임 축 DAX: (서브 개구부의) 대각선 축

Claims (10)

  1. 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 개구부 하나는, 상기 개구부를 등분하는 동일한 크기의 평행 사변형 모양을 갖는 적어도 2개 이상의 서브 개구부들을 구비하고,
    상기 기울임 축은, 상기 서브 개구부의 어느 한 대각선과 평행한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부의 좌측변에서 좌측으로 제1 폭 확장된 좌측 확장부; 그리고
    상기 개구부의 우측변에서 우측으로 제2 폭 확장된 우측 확장부를 더 포함하는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 폭 및 상기 제2 폭은 동일한 값을 갖는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기울임 축은, 상기 서브 개구부의 우상 꼭지점과 좌하 꼭지점을 연결하는 제1 대각선과 평행한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기울임 축은, 상기 서브 개구부의 좌상 꼭지점과 우하 꼭지점을 연결하는 제2 대각선과 평행한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    공정 편차가 2㎛인 경우,
    상기 제1 폭 및 제2 폭은, 0.5㎛ ~ 1.5㎛ 중 어느 한 값을 갖는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 좌측 확장부와 상기 우측 확장부는 서로 평행한 선분 형상을 갖는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
  8. 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.
  9. 제 8 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.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 개구부의 가로변에 해당하는 개구 폭은, 상기 뷰 폭에 상응하는 값을 갖는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
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