KR20110031461A - 픽셀화된 조명 기구를 갖는 무안경 입체 디스플레이 - Google Patents

픽셀화된 조명 기구를 갖는 무안경 입체 디스플레이 Download PDF

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KR20110031461A
KR20110031461A KR1020117000900A KR20117000900A KR20110031461A KR 20110031461 A KR20110031461 A KR 20110031461A KR 1020117000900 A KR1020117000900 A KR 1020117000900A KR 20117000900 A KR20117000900 A KR 20117000900A KR 20110031461 A KR20110031461 A KR 20110031461A
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

무안경 입체 디스플레이가 설명된다. 무안경 입체 디스플레이 장치는 복수의 수직 픽셀 스트라이프를 갖는 픽셀화된 백라이트를 포함한다. 각각의 픽셀 스트라이프는 좌측 뷰 광원 및 우측 뷰 광원을 포함한다. 이미지 디스플레이 패널은 백라이트의 복수의 수직 픽셀 스트라이프와 정렬되어 있는 복수의 이미지 스트라이프를 디스플레이하도록 구성된다. 픽셀화된 백라이트와 이미지 디스플레이 패널 사이에 렌즈 어레이가 있다. 렌즈 어레이는 복수의 렌즈 스트라이프로 형성된다. 각각의 렌즈 스트라이프는 우측 뷰 렌즈 및 좌측 뷰 렌즈를 포함하고, 백라이트의 복수의 수직 픽셀 스트라이프는 복수의 렌즈 스트라이프와 정렬되어 있다. 좌측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 좌측 뷰 렌즈를 통해 좌측 뷰 위치로 지향되며, 우측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 우측 뷰 렌즈를 통해 우측 뷰 위치로 지향된다.

Description

픽셀화된 조명 기구를 갖는 무안경 입체 디스플레이{AUTOSTEREOSCOPIC DISPLAY WITH PIXELATED LUMINAIRE}
본 발명은 픽셀화된 조명 기구(pixelated luminaire)를 포함하는 무안경 입체 디스플레이(autostereoscopic display)에 관한 것이다.
입체 디스플레이(stereoscopic display)는 보통 개개의 좌안 및 우안 시점(viewpoint)으로부터 시차(parallax)를 갖는 이미지를 관찰자에게 제공한다. 관찰자의 양안에 시차 이미지를 제공하는 2가지의 방법이 존재한다. 하나의 방법에서, 관찰자는 좌/우 이미지 디스플레이의 교번과 동기화하여 광을 시청자의 눈으로 투과시키거나 차단하는 한 쌍의 셔터(shutter) 또는 3D 안경을 이용한다. 유사하게, 다른 방법에서는, 우안과 좌안의 시점이 관찰자의 각각의 눈에 교대로 디스플레이 및 안내되지만, 3D 안경은 이용하지 않는다. 이러한 두 번째 방법은 무안경 입체로 지칭되며, 별도의 안경이 필요하지 않기 때문에 입체 3D 시청에 바람직하다.
액정 디스플레이(LCD)는 디스플레이의 임의의 지점 또는 픽셀에서의 이미지가 그 픽셀이 전형적으로 1/60초 또는 그보다 빠른 그 다음 이미지 리프레시 시간에 업데이트될 때까지 안정되어 있게 되는 샘플/홀드 디스플레이(sample and hold display) 장치이다. 그러한 샘플/홀드 시스템에서, 상이한 이미지들을 디스플레이하는 것, 구체적으로는 무안경 입체 디스플레이를 위한 교번하는 좌측 및 우측 이미지들을 디스플레이하는 것은, 예를 들어 좌안 이미지 광원이 우안에 대한 데이터의 디스플레이 동안에 켜지지 않도록 그리고 그 반대의 경우도 성립하도록 광원들의 주의 깊은 타이밍 시퀀싱(timing sequencing)을 필요로 한다.
좌측 및 우측 광원들이 이미지 디스플레이와 동기화하여 켜지거나 꺼지는 것을 보장하는 것은 고품질의 무안경 입체 이미지를 달성하는 데 중요하다. 그러나, 이미지들이 일시적으로 멀티플렉싱되기 때문에, 하나의 눈은 시청 시간의 절반 동안 흑색 데이터를 보고, "플리커(flicker)"가 종종 생성되어 시청자를 불편하게 한다. 무안경 입체 디스플레이에서의 플리커의 제거가 요구되는데, 60 헤르츠 이하의 리프레시 레이트(refresh rate)로 동작하는 디스플레이에서 특히 요구된다.
본 발명은 픽셀화된 조명 기구를 포함하는 무안경 입체 디스플레이에 관한 것이다.
예시적인 일 실시예에서, 무안경 입체 디스플레이 장치는 복수의 수직 픽셀 스트라이프(stripe)를 갖는 픽셀화된 백라이트(backlight)를 포함한다. 각각의 픽셀 스트라이프는 좌측 뷰(view) 광원 및 우측 뷰 광원을 포함한다. 이미지 디스플레이 패널은 백라이트의 복수의 수직 픽셀 스트라이프와 정렬되어 있는 복수의 이미지 스트라이프를 디스플레이하도록 구성된다. 픽셀화된 백라이트와 이미지 디스플레이 패널 사이에 렌즈 어레이가 있다. 렌즈 어레이는 복수의 렌즈 스트라이프로 형성된다. 각각의 렌즈 스트라이프는 우측 뷰 렌즈 및 좌측 뷰 렌즈를 포함하고, 백라이트의 복수의 수직 픽셀 스트라이프는 복수의 렌즈 스트라이프와 정렬되어 있다. 좌측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 좌측 뷰 렌즈를 통해 좌측 뷰 위치로 지향되며, 우측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 우측 뷰 렌즈를 통해 우측 뷰 위치로 지향된다.
예시적인 다른 실시예에서, 무안경 입체 이미지의 디스플레이 방법은 복수의 수직 픽셀 스트라이프를 갖는 픽셀화된 백라이트로 액정 디스플레이 패널을 조명하는 단계를 포함한다. 각각의 픽셀 스트라이프는 좌측 뷰 광원 및 우측 뷰 광원을 포함한다. 이어서, 우측 뷰 이미지의 전반부(first half)를 우측 광원으로 그리고 좌측 뷰 이미지의 전반부를 좌측 뷰 광원으로 액정 디스플레이 패널 상에 교번하는 이미지 스트라이프로서 동시에 디스플레이한다. 이미지 스트라이프는 픽셀 스트라이프와 정렬되고, 우측 뷰 이미지는 시청자의 우안을 향해 지향되고 좌측 뷰 이미지는 시청자의 좌안을 향해 지향된다. 이어서, 우측 뷰 이미지의 후반부(second half)를 우측 광원으로 그리고 좌측 뷰 이미지의 후반부를 좌측 뷰 광원으로 액정 디스플레이 패널 상에 교번하는 이미지 스트라이프로서 동시에 디스플레이한다. 이미지 스트라이프는 픽셀 스트라이프와 정렬되고, 우측 뷰 이미지는 시청자의 우안을 향해 지향되고 좌측 뷰 이미지는 시청자의 좌안을 향해 지향되어, 3D 이미지를 형성한다.
예시적인 다른 실시예에서, 무안경 입체 디스플레이 장치는 복수의 수직 픽셀 스트라이프를 갖는 픽셀화된 백라이트를 포함한다. 각각의 픽셀 스트라이프는 좌측 뷰 광원 및 우측 뷰 광원을 포함한다. 이미지 디스플레이 패널은 백라이트의 복수의 수직 픽셀 스트라이프와 정렬되어 있는 복수의 이미지 스트라이프를 디스플레이하도록 구성된다. 픽셀화된 백라이트와 이미지 디스플레이 패널 사이에 렌즈 어레이가 있다. 렌즈 어레이는 복수의 렌즈 스트라이프로 형성된다. 각각의 렌즈 스트라이프는 우측 뷰 렌즈 및 좌측 뷰 렌즈를 포함하고, 백라이트의 복수의 수직 픽셀 스트라이프는 복수의 렌즈 스트라이프와 정렬되어 있다. 좌측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 좌측 뷰 렌즈를 통해 좌측 뷰 위치로 지향되며, 우측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 우측 뷰 렌즈를 통해 우측 뷰 위치로 지향된다. 이미지 디스플레이 패널은 우측 뷰 이미지 및 좌측 뷰 이미지를 동시에 디스플레이하여 3D 이미지를 형성하도록 구성된다.
본 발명은 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시예의 하기의 상세한 설명을 고려하여 더욱 완벽하게 이해될 수 있다.
도 1은 예시적인 디스플레이 장치의 개략 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 예시적인 디스플레이의 개략 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 예시적인 장치를 위한 공간 다중화 방식(spatial multiplex scheme)의 개략도.
도 4a 및 도 4b는 동작 중의 도 1의 예시적인 디스플레이 장치의 개략 단면도.
도면은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다. 도면에 사용된 유사한 도면 부호는 유사한 구성요소를 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 표시된 다른 도면의 구성요소를 제한하고자 하는 것이 아님을 이해할 것이다.
하기 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하며, 몇몇 특정 실시예가 예로서 도시되어 있는 첨부 도면을 참조한다. 다른 실시예가 고려되며 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 하기 상세한 설명은 제한하는 의미로 취해져서는 안된다.
본 명세서에 사용된 모든 과학적 및 기술적 용어는 달리 명시되지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본 명세서에 제공된 정의는 본 명세서에 빈번하게 사용되는 소정 용어들의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다.
달리 표시되지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 특징부의 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수는 모든 경우 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 표시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 개시되는 수치 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다.
종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함)와 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 갖는 실시예를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, "또는"이라는 용어는 일반적으로 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 이용된다.
"무안경 입체"라는 용어는 사용자 또는 시청자 쪽에서 특수한 헤드기어(headgear) 또는 안경을 사용하지 않고서 볼 수 있는 3차원 이미지를 디스플레이하는 것을 지칭한다. 이들 방법은 이미지가 평판형 장치에 의해 생성되더라도 시청자의 깊이 지각(depth perception)을 생성한다.
액정 디스플레이는 임의의 특정 지점에서의 이미지가 그 지점 또는 픽셀이 전형적으로 1/50초 (또는 1/60) 또는 그보다 빠른 시간 내의 그 다음 이미지 리프레시 시간에 업데이트될 때까지 안정되어 있게 되는 샘플/홀드 디스플레이 장치이다. 그러한 샘플/홀드 시스템에서, 디스플레이의 순차적인 리프레시 기간 동안에 상이한 이미지들, 구체적으로는 3D 디스플레이를 위한 교번하는 좌측 및 우측 이미지들을 디스플레이하는 것은, 예를 들어 좌안 광원이 우안에 대한 데이터의 디스플레이 동안에 켜지지 않도록 그리고 그 반대의 경우도 성립하도록 백라이트 광원들의 주의깊은 시퀀싱을 필요로 한다.
본 발명은 픽셀화된 조명 기구를 포함하는 무안경 입체 디스플레이에 관한 것이다. 디스플레이는 시청자의 우안 또는 좌안을 향한 지향성 광을 발생하기 위해 광학 렌즈 어레이에 광을 제공하는 픽셀화된 조명 기구를 포함한다. 각각의 디스플레이 프레임은 2개의 필드로 이루어진다. 제1 필드는 소스 프레임의 좌측 이미지 및 우측 이미지로부터의 교번하는 스트립들로 이루어지고, 제2 필드는 소스 프레임의 나머지 좌측 이미지 및 우측 이미지로부터의 교번하는 스트립들로 이루어진다. 절반의 픽셀은 우안으로 지향되고, 이와 동시에 나머지 절반은 좌안으로 지향된다. 각각의 필드에서, 각각의 눈은 소스 이미지를 구성하는 픽셀들의 개수의 절반만을 보지만, 그 다음 필드에 의해 이미지의 나머지 절반이 제시되고, 따라서 조합된 필드는 눈에 소스 이미지의 전체 해상도를 제공하고, 플리커의 느낌이 없다. 본 발명은 무안경 입체 디스플레이에 특히 유용하다. 본 발명은 또한 3D 스틸 이미지 디스플레이에도 유용하다. 본 발명은 또한 우측 이미지 필드 및 좌측 이미지 필드가 동일하거나 유사한 2D 이미지 디스플레이에도 유용하다. 본 발명은 이렇게 한정되지 않으며, 본 발명의 다양한 태양에 대한 이해는 이하에 제공된 예들의 논의를 통해 얻어질 것이다.
도 1은 예시적인 디스플레이 장치(10)의 개략 정면도이다. 디스플레이 장치(10)는 이미지 디스플레이 패널(15)을 포함한다. 이미지 디스플레이 패널(15)은 복수의 수직 이미지 스트라이프(A, B, C, D, E, F)(본 명세서에서 또한 수직 픽셀 스트라이프(A, B, C, D, E, F)라고도 함)를 디스플레이하도록 구성된다. 본 명세서에 전반에 걸쳐 6개의 수직 이미지 스트라이프가 예시되지만, 이미지 디스플레이 패널(15)이 예를 들어 10개 이상, 50개 이상, 100개 이상, 또는 1000개 이상과 같은 임의의 유용한 개수의 이미지 스트라이프를 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 디스플레이 장치(10)는 임의의 유용한 형상 또는 구성을 가질 수 있다. 많은 실시예에서, 디스플레이 장치(10)는 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖는다.
이미지 디스플레이 패널(15)은 임의의 유용한 디스플레이일 수 있다. 많은 실시예에서, 이미지 디스플레이 패널(15)은 120 헤르츠 이하, 또는 90 헤르츠 이하, 또는 60 헤르츠 이하의 리프레시 레이트를 갖는 액정 디스플레이 패널이다. 일부 실시예에서, 이미지 디스플레이 패널(15)은 강유전성 디스플레이 패널이다. 많은 실시예에서, 이미지 디스플레이 패널(15)의 각각의 이미지 스트라이프(A, B, C, D, E, F) 또는 수직 픽셀 스트라이프(A, B, C, D, E, F)는, 예를 들어 적색 픽셀, 녹색 픽셀 및 청색 픽셀과 같은 2개 이상의 유색 픽셀을 포함한다.
이미지 디스플레이 패널(15)은 우측 뷰 이미지 및 좌측 뷰 이미지를 동시에 디스플레이할 수 있다. 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 우측 뷰 이미지의 전반부 및 좌측 뷰 이미지의 전반부가 이미지 디스플레이 패널(15) 상에 교번하는 이미지 스트라이프로서 동시에 디스플레이된다. 이어서, 우측 뷰 이미지의 후반부 및 좌측 뷰 이미지의 후반부가 이미지 디스플레이 패널(15) 상에 교번하는 이미지 스트라이프로서 동시에 디스플레이된다.
도 2는 도 1에 도시된 예시적인 디스플레이(10)의 개략 단면도이다. 디스플레이 장치(10)는 전술된 복수의 수직 이미지 스트라이프(A, B, C, D, E, F)(즉, 픽셀들의 열(column))를 갖는 이미지 디스플레이 패널(15)을 포함한다. 액정 디스플레이 패널(15)에 광을 제공하도록, 픽셀화된 백라이트(30)가 배치된다. 이미지 디스플레이 패널(15)과 픽셀화된 백라이트(30) 사이에 렌즈 어레이(20)가 광학적으로 존재한다.
수직 이미지 스트라이프(A, B, C, D, E, F) 또는 픽셀들의 열(A, B, C, D, E, F)은 임의의 유용한 구성으로 배열된 적색, 청색 및 녹색의 유색 픽셀들을 포함할 수 있다. 많은 실시예에서, 수직 이미지 스트라이프(A, B, C, D, E, F) 또는 픽셀들의 열(A, B, C, D, E, F)은 수직 이미지 스트라이프(A, B, C, D, E, F) 또는 픽셀들의 열(A, B, C, D, E, F)을 따라 수직으로 배열된 적색, 청색 및 녹색의 유색 픽셀들을 포함한다. 유색 픽셀들은 단일 색상의 수평(수직 픽셀 열에 직교함) 픽셀 라인으로서 배열될 수 있다.
픽셀화된 백라이트(30)는 복수의 수직 픽셀 스트라이프(30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F)를 포함한다. 많은 실시예에서, 수직 픽셀 스트라이프는 수직 이미지 스트라이프와 정렬되어 있다. 각각의 수직 픽셀 스트라이프(30A, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F)는 우측 뷰 광원(32) 및 좌측 뷰 광원(31)을 포함한다. 많은 실시예에서, 우측 뷰 광원(32) 및 좌측 뷰 광원(31)은 고상(solid state) 광원이다. 고상 광원은, 예를 들어 90 헤르츠 이하, 60 헤르츠 이하, 또는 50 헤르츠 이하와 같은 임의의 유용한 레이트로 변조될 수 있는 임의의 유용한 고상 광원일 수 있다. 많은 실시예에서, 고상 광원은 복수의 발광 다이오드이다. 다른 실시예에서, 고상 광원은 복수의 레이저 다이오드 또는 유기 발광 다이오드(즉, OLED)이다. 고상 광원은 백색, 적색, 청색 및/또는 녹색과 같은 임의의 개수의 가시광 파장을 방출할 수 있다.
렌즈 어레이(20)는 복수의 수직 렌즈 스트라이프(20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F)를 포함한다. 많은 실시예에서, 수직 렌즈 스트라이프는 수직 이미지 스트라이프 및 수직 픽셀 스트라이프와 정렬되어 있다. 각각의 수직 렌즈 스트라이프(20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F)는 우측 뷰 렌즈(22) 및 좌측 뷰 렌즈(21)를 포함한다. 우측 뷰 렌즈(22)는 우측 뷰 광원(32)으로부터의 광을 투과시켜 이를 이미지 디스플레이 패널(15)을 통해 시청자의 우안(1b)으로 지향시킨다. 좌측 뷰 렌즈(21)는 좌측 뷰 광원(31)으로부터의 광을 투과시켜 이를 이미지 디스플레이 패널(15)을 통해 시청자의 좌안(1a)으로 지향시킨다. 많은 실시예에서, 우측 뷰 렌즈(22) 및 좌측 뷰 렌즈(21)는 렌티큘러(lenticular) 단면 프로파일을 갖는다. 렌즈 어레이(20)가 2개의 개별 렌즈를 갖는 것으로 예시되어 있지만, 우측 뷰 렌즈(22) 및 좌측 뷰 렌즈(21)가 전술된 바와 같이 광을 지향시키에 충분한 복합 형상을 갖거나 패싯(facet)을 갖는 단일 렌즈일 수 있다는 것이 이해된다.
동작 동안에, 픽셀화된 백라이트(30)로부터의 광은 렌즈 어레이(20)를 투과하여 이미지 디스플레이 패널(15)을 조명한다. 예를 들어, 이미지 스트라이프(A)는 픽셀 스트라이프(30A)의 우측 뷰 광원(32) 및 렌즈 스트라이프(20A)의 우측 이미지 렌즈(22)에 의해 제공되는 광으로 우측 뷰 이미지의 일부분을 디스플레이한다. 그리고 나서, 이미지 스트라이프(A)는 픽셀 스트라이프(30A)의 좌측 뷰 광원(31) 및 렌즈 스트라이프(20A)의 좌측 이미지 렌즈(21)에 의해 제공되는 광으로 좌측 뷰 이미지의 일부분을 디스플레이한다. 따라서, 동작 동안에, 각각의 픽셀 스트라이프의 좌측 뷰 광원(31) 또는 우측 뷰 광원(32) 중 하나만이 렌즈 스트라이프를 통해 이미지 스트라이프에 광을 제공한다.
동기 구동 요소(synchronization driving element, 50)는 픽셀화된 백라이트(30), 광원(31, 32) 및 이미지 디스플레이 패널(15)에 전기적으로 접속된다. 동기 구동 요소(50)는 플리커-프리 스틸 이미지 시퀀스(flicker-free still image sequence), 비디오 스트림(video stream) 또는 렌더링된 컴퓨터 그래픽(rendered computer graphic)을 생성하기 위해 이미지 프레임이 이미지 디스플레이 패널(15)에 초당 90 프레임 이하 또는 초당 60 프레임 이하의 레이트로 제공될 때 우안 이미지 고상 광원(32) 및 좌안 이미지 고상 광원(31)의 활성화 및 비활성화(즉, 변조)를 동기화시킨다. 이미지(예를 들어, 비디오 또는 컴퓨터 렌더링된 그래픽) 소스(60)는 동기 구동 요소(50)에 접속되어, 이미지 프레임(예를 들어, 우측 뷰 이미지 및 좌측 뷰 이미지)을 이미지 디스플레이 패널(15)에 제공한다.
이미지 소스(60)는, 예를 들어 비디오 소스 또는 컴퓨터-렌더링된 그래픽 소스와 같은 이미지 프레임들(예를 들어, 제1 이미지 뷰 및 좌측 이미지 뷰)을 제공할 수 있는 임의의 유용한 이미지 소스일 수 있다. 많은 실시예에서, 비디오 소스는 초당 24 프레임 내지 초당 30 프레임 또는 그 이상의 이미지 프레임을 제공할 수 있다. 많은 실시예에서, 컴퓨터 렌더링된 그래픽 소스는 50 내지 60 헤르츠 (초당 프레임) 또는 그 이상의 이미지 프레임을 제공할 수 있다.
컴퓨터 렌더링된 그래픽 소스는 게임 컨텐츠, 의료 영상 컨텐츠, CAD(computer aided design) 컨텐츠 등을 제공할 수 있다. 컴퓨터 렌더링된 그래픽 소스는, 예를 들어 엔비디아(Nvidia) FX5200 그래픽 카드, 엔비디아 지포스(GeForce) 9750 GTX 그래픽 카드, 또는 랩톱 컴퓨터(laptop computer)와 같은 모바일 솔루션(mobile solution)의 경우에는 엔비디아 지포스 GO 7900 GS 그래픽 카드와 같은 그래픽 처리 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터 렌더링된 그래픽 소스는 또한, 예를 들어 오픈지엘(OpenGL), 다이렉트엑스(DirectX), 또는 엔비디아 독점(proprietary) 3D 스테레오 드라이버(stereo driver)와 같은 적절한 스테레오 드라이버 소프트웨어를 포함할 수 있다.
비디오 소스는 비디오 컨텐츠를 제공할 수 있다. 비디오 소스는, 예를 들어 엔비디아 쿼드로(Quadro) FX1400 그래픽 카드와 같은 그래픽 처리 장치를 포함할 수 있다. 비디오 소스는 또한, 예를 들어 오픈지엘, 다이렉트엑스, 또는 엔비디아 독점 3D 스테레오 드라이버와 같은 적절한 스테레오 드라이버 소프트웨어를 포함할 수 있다.
동기 구동 요소(50)는 플리커-프리 3D 비디오 또는 렌더링된 3D 컴퓨터 그래픽을 생성하기 위해 이미지 디스플레이 패널(15)에 제공되는 이미지 프레임과 우안 이미지 고상 광원(32) 및 좌안 이미지 고상 광원(31)의 동기 활성화 및 비활성화(즉, 변조)를 제공하는 임의의 유용한 구동 요소를 포함할 수 있다. 동기 구동 요소(50)는 주문제작된 고상 광원 구동 회로에 결합되는, 예를 들어 웨스타(Westar) VP-7 비디오 어댑터(미국 미주리주 세인트 찰스 소재의 웨스타 디스플레이 테크놀로지즈, 인크.(Westar Display Technologies, Inc.))와 같은 비디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 예시적인 장치를 위한 공간 다중화 방식의 개략도이다. 소스 프레임은 좌측 이미지 필드 및 우측 이미지 필드를 포함한다(예를 들어, 2개의 필드 = 1개의 프레임, 좌측 이미지 필드 + 우측 이미지 필드). 우측 이미지 및 좌측 이미지 각각은 디스플레이 패널의 수직 이미지 스트라이프(예를 들어, 픽셀 열)의 개수에 대응하는 수직 스트라이프들로 나뉜다. 따라서, 예시된 좌측 이미지 및 우측 이미지는 도 1에 도시된 디스플레이 장치(10)에 대응하도록 6개의 이미지 스트라이프(A, B, C, D, E, F)로 나뉜다. 디스플레이 장치는 예를 들어 1/60초 (또는 1/50초)와 같은 임의의 유용한 시간량 동안에 필드 1을 디스플레이하고, 이어서 예를 들어 1/60초 (또는 1/50초)와 같은 임의의 유용한 시간량 동안에 필드 2로 변조한다. 디스플레이 장치가 이미지 버퍼 모듈 및 시간 지연 모듈을 포함할 것임이 이해된다.
필드 1은 이미지 스트라이프(A, C, E)에 각각 디스플레이된 좌측 이미지의 절반(좌측 1, 좌측 3, 좌측 5)을 디스플레이하고, 필드 1은 또한 이미지 스트라이프(B, D, F)에 각각 디스플레이된 우측 이미지의 절반(우측 2, 우측 4, 우측 6)을 디스플레이한다. 이어서, 필드 2는 이미지 스트라이프(B, D, F)에 각각 디스플레이된 좌측 이미지의 나머지 절반(좌측 2, 좌측 4, 좌측 6)을 디스플레이하고, 필드 2는 또한 이미지 스트라이프(A, C, E)에 각각 디스플레이된 우측 이미지의 절반(우측 1, 우측 3, 우측 5)을 디스플레이한다. 따라서, 각각의 이미지 스트라이프(A, B, C, D, E, F)는 우측 뷰 이미지 및 좌측 뷰 이미지의 일부분을 디스플레이하는 것 사이에서 교번한다. 게다가, 이미지 스트라이프(A, B, C, D, E, F)는 디스플레이에 걸쳐 우측 이미지와 좌측 이미지를 인터레이스(interlace)한다.
도 4a 및 도 4b는 동작 중의 도 1의 예시적인 디스플레이 장치의 개략 단면도이다. 도 4a는 도 3의 필드 1을 디스플레이하는 디스플레이 장치의 동작을 도시한다. 도 4b는 도 3의 필드 2를 디스플레이하는 디스플레이 장치의 동작을 도시한다. 도 4a 및 도 4b는 좌측 이미지의 일부분 및 우측 이미지의 일부분을 동시에 디스플레이하고 이어서 좌측 이미지의 나머지 부분 및 우측 이미지의 나머지 부분을 동시에 디스플레이함으로써 3D 이미지가 어떻게 형성되는지를 도시한다. 도 4a 및 도 4b는 함께, 도 3과 관련하여 기술된 바와 같이, 좌측 (뷰) 이미지 및 우측 (뷰) 이미지로 구성된 소스 프레임의 3D 이미지를 시청자에게 제공한다.
도 4a는 좌측 1, 좌측 3, 좌측 5 이미지 부분을 시청자의 좌안(1b)에 디스플레이하고 이와 동시에 우측 2, 우측 4, 우측 6 이미지 부분을 시청자의 우안(1a)에 디스플레이하는 디스플레이 장치를 도시한다. 각각의 필드의 디스플레이 시간은, 예를 들어 1/50 초 또는 1/60 초와 같은 임의의 유용한 지속기간일 수 있다.
좌측 1 이미지가 A 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30A 수직 픽셀 스트라이프의 좌측 광원(31)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20A)의 좌측 뷰 렌즈(21)에 의해 시청자의 좌안(1b)으로 지향된다. 좌측 3 이미지가 C 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30C 수직 픽셀 스트라이프의 좌측 광원(31)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20C)의 좌측 뷰 렌즈(21)에 의해 시청자의 좌안(1b)으로 지향된다. 좌측 5 이미지가 E 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30E 수직 픽셀 스트라이프의 좌측 광원(31)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20E)의 좌측 뷰 렌즈(21)에 의해 시청자의 좌안(1b)으로 지향된다. 좌측 1, 좌측 3, 좌측 5 이미지 부분이 시청자의 좌안(1b)에 동시에 디스플레이된다.
우측 2 이미지가 B 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30B 수직 픽셀 스트라이프의 우측 광원(32)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20B)의 우측 뷰 렌즈(22)에 의해 시청자의 우안(1a)으로 지향된다. 우측 4 이미지가 D 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30D 수직 픽셀 스트라이프의 우측 광원(32)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20D)의 우측 뷰 렌즈(22)에 의해 시청자의 우안(1a)으로 지향된다. 우측 6 이미지가 F 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30F 수직 픽셀 스트라이프의 우측 광원(32)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20F)의 우측 뷰 렌즈(22)에 의해 시청자의 우안(1a)으로 지향된다. 우측 2, 우측 4, 우측 6 이미지 부분이 시청자의 우안(1a)에 동시에 디스플레이된다.
도 4b는 좌측 2, 좌측 4, 좌측 6 이미지 부분을 시청자의 좌안(1b)에 디스플레이하고 이와 동시에 우측 1, 우측 3, 우측 5 이미지 부분을 시청자의 우안(1a)에 디스플레이하는 디스플레이 장치를 도시한다. 각각의 필드의 디스플레이 시간은, 예를 들어 1/60 초와 같은 임의의 유용한 지속기간일 수 있다.
좌측 2 이미지가 B 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30B 수직 픽셀 스트라이프의 좌측 광원(31)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20B)의 좌측 뷰 렌즈(21)에 의해 시청자의 좌안(1b)으로 지향된다. 좌측 4 이미지가 D 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30D 수직 픽셀 스트라이프의 좌측 광원(31)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20D)의 좌측 뷰 렌즈(21)에 의해 시청자의 좌안(1b)으로 지향된다. 좌측 6 이미지가 F 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30F 수직 픽셀 스트라이프의 좌측 광원(31)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20F)의 좌측 뷰 렌즈(21)에 의해 시청자의 좌안(1b)으로 지향된다. 좌측 2, 좌측 4, 좌측 6 이미지 부분이 시청자의 좌안(1b)에 동시에 디스플레이된다.
우측 1 이미지가 A 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30A 수직 픽셀 스트라이프의 우측 광원(32)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20A)의 우측 뷰 렌즈(22)에 의해 시청자의 우안(1a)으로 지향된다. 우측 3 이미지가 C 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30C 수직 픽셀 스트라이프의 우측 광원(32)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20C)의 우측 뷰 렌즈(22)에 의해 시청자의 우안(1a)으로 지향된다. 우측 5 이미지가 E 이미지 스트라이프 상에 디스플레이되고 30E 수직 픽셀 스트라이프의 우측 광원(32)에 의해 조명된다. 광은 수직 렌즈 스트라이프(20E)의 우측 뷰 렌즈(22)에 의해 시청자의 우안(1a)으로 지향된다. 우측 1, 우측 3, 우측 5 이미지 부분이 시청자의 우안(1a)에 동시에 디스플레이된다.
각각의 필드(즉, 필드 1 및 필드 2)에서, 각각의 눈은 소스 이미지를 구성하는 픽셀들의 개수의 절반만을 보지만, 그 다음 필드에 의해 이미지의 나머지 절반이 제시되고, 따라서 조합된 필드는 눈에 소스 이미지의 전체 해상도를 제공한다. 따라서, 소스 이미지가 초당 30 프레임의 레이트로 이미지 디스플레이 패널에 제공될 때에도 시청자가 3D 이미지 디스플레이에서 "플리커"를 인지하지 못한다. 따라서, 90 헤르츠 이하 또는 60 헤르츠의 리프레시 레이트를 갖는 디스플레이 패널이 플리커-프리 무안경 입체 3D 이미지를 디스플레이할 수 있다.
따라서, 픽셀화된 조명 기구를 갖는 무안경 입체 디스플레이의 실시예들이 개시되었다. 당업자라면 본 발명이 개시된 것 이외의 실시예들로 실시될 수 있다는 것을 알 것이다. 개시된 실시예들은 제한이 아니라 예시를 위해 제시된 것이며, 본 발명은 이어지는 특허청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (20)

  1. 복수의 수직 픽셀 스트라이프(pixel stripe) - 각각의 픽셀 스트라이프는 좌측 뷰(view) 광원 및 우측 뷰 광원을 포함함 - 를 갖는 픽셀화된 백라이트(pixelated backlight);
    백라이트의 복수의 수직 픽셀 스트라이프와 정렬되어 있는 복수의 이미지 스트라이프를 디스플레이하도록 구성된 이미지 디스플레이 패널; 및
    픽셀화된 백라이트와 이미지 디스플레이 패널 사이에 있는 렌즈 어레이를 포함하며,
    렌즈 어레이는 복수의 렌즈 스트라이프로 형성되고, 각각의 렌즈 스트라이프는 우측 뷰 렌즈 및 좌측 뷰 렌즈를 포함하며, 백라이트의 복수의 수직 픽셀 스트라이프는 복수의 렌즈 스트라이프와 정렬되어 있으며,
    좌측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 좌측 뷰 렌즈를 통해 좌측 뷰 위치로 지향되며, 우측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 우측 뷰 렌즈를 통해 우측 뷰 위치로 지향되는 무안경 입체(autostereoscopic) 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 이미지 디스플레이 패널은 우측 뷰 이미지 및 좌측 뷰 이미지를 동시에 디스플레이하여 3D 이미지를 형성하도록 구성된 무안경 입체 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 이미지 디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널인 무안경 입체 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 이미지 스트라이프는 적색 픽셀, 녹색 픽셀 및 청색 픽셀을 포함하는 무안경 입체 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 우측 뷰 렌즈 및 좌측 뷰 렌즈는 렌티큘러(lenticular)인 무안경 입체 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 좌측 뷰 광원 및 우측 뷰 광원은 고상(solid state) 광원을 포함하는 무안경 입체 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 이미지 디스플레이 패널은 픽셀 스트라이프에서 교번하는 우측 뷰 이미지와 좌측 뷰 이미지를 동시에 디스플레이하여 3D 이미지를 형성하도록 구성된 무안경 입체 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 이미지 디스플레이 패널은 90 헤르츠 이하의 리프레시 레이트(refresh rate)를 갖는 무안경 입체 디스플레이 장치.
  9. 무안경 입체 이미지의 디스플레이 방법으로서,
    복수의 수직 픽셀 스트라이프 - 각각의 픽셀 스트라이프는 좌측 뷰 광원 및 우측 뷰 광원으로 형성됨 - 를 갖는 픽셀화된 백라이트로 액정 디스플레이 패널을 조명하는 단계;
    우측 뷰 이미지의 전반부(first half)를 우측 광원으로 그리고 좌측 뷰 이미지의 전반부를 좌측 뷰 광원으로 액정 디스플레이 패널 상에 교번하는 이미지 스트라이프로서 동시에 디스플레이하는 단계 - 이미지 스트라이프는 픽셀 스트라이프와 정렬되어 있고, 우측 뷰 이미지는 시청자의 우안을 향해 지향되고 좌측 뷰 이미지는 시청자의 좌안을 향해 지향됨 - ; 및
    우측 뷰 이미지의 후반부(second half)를 우측 광원으로 그리고 좌측 뷰 이미지의 후반부를 좌측 뷰 광원으로 액정 디스플레이 패널 상에 교번하는 이미지 스트라이프로서 동시에 디스플레이하여, 3D 이미지를 형성하는 단계 - 이미지 스트라이프는 픽셀 스트라이프와 정렬되어 있고, 우측 뷰 이미지는 시청자의 우안을 향해 지향되고 좌측 뷰 이미지는 시청자의 좌안을 향해 지향됨 - 를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 우측 뷰 이미지의 전반부를 우측 광원으로 그리고 좌측 뷰 이미지의 전반부를 좌측 뷰 광원으로 디스플레이하는 단계는 1/50 초 이하 동안 일어나는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 우측 뷰 이미지의 후반부를 우측 광원으로 그리고 좌측 뷰 이미지의 후반부를 좌측 뷰 광원으로 디스플레이하는 단계는 1/50 초 이하 동안 일어나는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 좌측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 좌측 뷰 렌즈를 통해 시청자의 좌안으로 지향되며, 우측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 우측 뷰 렌즈를 통해 시청자의 우안으로 지향되는 방법.
  13. 제9항에 있어서, 각각의 이미지 스트라이프는 우측 뷰 이미지와 좌측 뷰 이미지를 디스플레이하는 것 사이에서 교번하는 방법.
  14. 제8항에 있어서, 각각의 좌측 뷰 광원은 좌측 뷰 렌즈와 정렬되고, 각각의 우측 뷰 광원은 우측 뷰 렌즈와 정렬되는 방법.
  15. 제8항에 있어서, 좌측 뷰 광원 및 우측 뷰 광원은 고상 광원을 포함하는 방법.
  16. 제8항에 있어서, 각각의 이미지 스트라이프는 적색 픽셀, 녹색 픽셀 및 청색 픽셀을 포함하는 방법.
  17. 제8항에 있어서, 우측 뷰 이미지의 전반부를 우측 광원으로 그리고 좌측 뷰 이미지의 전반부를 좌측 뷰 광원으로 디스플레이하는 단계는 1/50 초 동안 일어나고, 우측 뷰 이미지의 후반부를 우측 광원으로 그리고 좌측 뷰 이미지의 후반부를 좌측 뷰 광원으로 디스플레이하는 단계는 1/50 초 동안 일어나는 방법.
  18. 제8항에 있어서, 액정 디스플레이 패널은 60 헤르츠 이하의 리프레시 레이트를 갖는 방법.
  19. 복수의 수직 픽셀 스트라이프 - 각각의 픽셀 스트라이프는 좌측 뷰 광원 및 우측 뷰 광원을 포함함 - 를 갖는 픽셀화된 백라이트;
    백라이트의 복수의 수직 픽셀 스트라이프와 정렬되어 있는 복수의 이미지 스트라이프를 디스플레이하도록 구성된 이미지 디스플레이 패널; 및
    픽셀화된 백라이트와 이미지 디스플레이 패널 사이에 있는 렌즈 어레이를 포함하며,
    렌즈 어레이는 복수의 렌즈 스트라이프로 형성되고, 각각의 렌즈 스트라이프는 우측 뷰 렌즈 및 좌측 뷰 렌즈를 포함하며, 백라이트의 복수의 수직 픽셀 스트라이프는 복수의 렌즈 스트라이프와 정렬되어 있으며,
    좌측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 좌측 뷰 렌즈를 통해 좌측 뷰 위치로 지향되며, 우측 뷰 광원으로부터의 광은 이미지 스트라이프를 통해 지향되고 우측 뷰 렌즈를 통해 우측 뷰 위치로 지향되며, 이미지 디스플레이 패널은 우측 뷰 이미지와 좌측 뷰 이미지를 동시에 디스플레이하여 3D 이미지를 형성하도록 구성된 무안경 입체 디스플레이 장치.
  20. 제19항에 있어서, 이미지 디스플레이 패널은 픽셀 스트라이프에서 교번하는 우측 뷰 이미지와 좌측 뷰 이미지를 동시에 디스플레이하여 3D 이미지를 형성하도록 구성된 무안경 입체 디스플레이 장치.
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