KR20120024460A - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

표시 장치가, 화면의 제1 방향으로 제1 서브픽셀 피치로 서브픽셀들이 주기적으로 배열되고, 복수의 상기 서브픽셀들에 의해 각각의 화소가 구성되며, 표시면에 복수의 시점 화상들이 표시되는 표시부, 및 투과부들이 주기적으로 배열된 배리어 부를 포함한다. 각각의 화소를 구성하는 상기 복수의 서브픽셀들 중 하나의 개구부인 화소 개구부는 상기 제1 방향으로 제1 화소 개구 폭을 갖는다. 상기 제1 화소 개구 폭은 상기 제1 서브픽셀 피치에 근사하게 설정된다.

Description

표시 장치{DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이며, 더 자세하게는, 복수의 시점(viewpoint)을 향해 지향된 화상을 배리어(barrier)가 분리하는 표시 장치에 관한 것이다.
투과부를 포함하는 배리어가 복수의 시점을 향해 지향된 화상을 공간적으로 분리함으로써 각자의 시점에서 상이한 화상이 보여질 수 있는 표시 장치가 개발되었다. 그러한 표시 장치에서는, 관찰자의 좌안과 우안의 위치를 포함하는 복수의 시점을 설정하고 우안의 위치에서의 시점을 향해 지향된 화상과 좌안의 위치에서의 시점을 향해 지향된 화상 사이의 소정의 시차(parallax)를 반영함으로써 관찰자가 그 또는 그녀의 나안(naked eye)으로 입체 영상을 볼 수 있다. 표시 장치에서 이용된 배리어는, 특히 시차 배리어(parallax barrier)라고 지칭된다. 또한, 시차 배리어를 이용하는 표시 장치는, 예를 들어, 복수의 시점을 향해 지향된 화상에 아무런 시차도 반영하지 않음으로써, 즉, 복수의 시점에서 동일한 화상을 표시함으로써 평면 영상을 표시할 수도 있다.
복수의 시점을 향해 지향된 화상들이 주기적으로 배열되어 표시되는 표시 장치에서는, 모아레(moire)라고 지칭되는 휘도 불균등이 발생된다. 모아레는 화상에서의 줄무늬로서 관찰되며, 그래서 관찰자에게 불쾌감을 줄 수 있다. 이러한 이유로 인해, 화상에서 관찰되는 모아레를 저감시키기 위한 기술이 개발되었다. 예를 들어, 일본 특허 4023626호는 배리어에서 투과부의 비율이 통상의 비율보다 더 커지게 함으로써 모아레를 저감시키는 기술을 개시하고 있다. 또한, 일본 특허 3955002호는 배리어의 투과부를 경사진 스트라이프 형상으로 구성하여 투과부의 폭이 수평 화소 피치(horizontal pixel pitch)와 일치하게 함으로써 모아레를 저감시키는 기술을 개시하고 있다.
일본 특허 4023626호에서는, 배리어의 투과부의 비율이 시점의 수의 역수의 1.1 내지 1.8 배로 설정되지만, 투과부의 비율을 도출하는 과정이 명료하지 않다. 일본 특허 3955002호에서는, 단지 배리어의 투과부의 폭이 수평 화소 피치에 일치하게 되어 있다는 사실만 기재되어 있을 뿐이고 투과부의 폭을 도출하는 과정은 전혀 기재되어 있지 않다. 표시 장치는 화상을 보는 관찰자에게 불쾌감 또는 피로감을 주지 않기 위해 모아레의 저감 뿐만 아니라 다양한 요구를 고려하여 설계되어야 한다. 그러므로, 위에서 설명한 기술들에 의해 모아레를 저감시키고자 하는 경우에, 그러한 구성에 관한 한정으로 인해 표시 장치의 설계에서의 유연성이 악화될 수 있다는 문제가 생길 수 있다.
복수의 시점을 향해 지향된 화상을 배리어가 분리하는 구성에서의 설계 유연성을 보장함과 함께 모아레를 저감시킬 수 있는 신규하고 개선된 표시 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 화면의 제1 방향으로 제1 서브픽셀 피치로 서브픽셀들이 주기적으로 배열되고, 복수의 서브픽셀들에 의해 각각의 화소가 구성되며, 표시면에 복수의 시점 화상들이 표시되는 표시부, 및 투과부들이 주기적으로 배열된 배리어 부를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 각각의 화소를 구성하는 복수의 서브픽셀들 중 하나의 개구부인 화소 개구부는 제1 방향으로 제1 화소 개구 폭을 갖는다. 제1 화소 개구 폭은 제1 서브픽셀 피치에 근사하게 설정된다.
서브픽셀들의 광강도 분포가 투과부들의 광강도 분포에 중첩되는 공간 주기 구조에서는 비트가 발생되는 주파수 성분이 저감될 수 있으므로, 그러한 구성에 의해, 화상에서 관찰되는 모아레를 저감시킬 수 있다. 또한, 화소 개구 폭이 서브픽셀 피치에 근사한 값으로 설정되면, 폭은 자유롭게 설정될 수 있으며, 그럼으로써 설계에서의 유연성을 보장할 수 있다.
배리어 부는 표시부의 표시면의 앞에 배치될 수 있을 것이다.
표시 장치는 광원을 더 포함할 수 있을 것이다. 배리어 부는 광원과 표시부 사이에 배치될 수 있을 것이다.
제1 화소 개구 폭은 제1 서브픽셀 피치에 일치할 수 있을 것이다.
배리어 부는 경사진 스트라이프 배리어(stripe barrier)일 수 있을 것이다. 제1 방향은 경사진 스트라이프 배리어의 개구 방향에 대해 수직일 수 있을 것이다.
각각의 화소를 구성하는 복수의 서브픽셀들 중 하나의 개구부인 화소 개구부는 화면의 제2 방향으로 제2 화소 개구 폭을 가질 수 있을 것이다. 서브픽셀들은 제2 방향으로 제2 서브픽셀 피치로 주기적으로 배열될 수 있을 것이다. 제2 화소 개구 폭은 제2 서브픽셀 피치에 근사하게 설정될 수 있을 것이다.
제1 화소 개구 폭은 제1 서브픽셀 피치에 일치할 수 있을 것이며, 제2 서브픽셀 피치는 제2 서브픽셀 피치에 일치할 수 있을 것이다.
제1 방향은 화면의 수평 방향일 수 있을 것이다. 제2 방향은 화면의 수직 방향일 수 있을 것이다. 배리어 부는 투과부들이 계단형으로 배열된 스텝 배리어(step barrier)일 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 시점을 향해 지향된 화상을 배리어가 분리하는 표시 장치가 설계에서의 유연성을 보장하면서 모아레를 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 전반적인 구성을 도시하는 다이어그램.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 및 시차 배리어를 시점측에서 본 개략적인 입면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화소 개구부를 도시하는 다이어그램.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이의 광강도 분포를 도시하는 다이어그램.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 투과부를 도시하는 다이어그램.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시차 배리어의 광강도 분포를 도시하는 다이어그램.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광강도 분포의 주파수 스펙트럼을 도시하는 다이어그램.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광강도 분포의 주파수 스펙트럼들 사이의 중첩을 도시하는 다이어그램.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 및 제2 방향으로의 광강도의 주파수들의 조합을 도시하는 다이어그램.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이와 시차 배리어 사이의 거리를 도시하는 다이어그램.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 폭을 도시하는 다이어그램.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 및 제2 방향의 광강도들의 주파수들의 조합을 도시하는 다이어그램.
이후, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해 상세하게 설명하겠다. 명세서와 도면의 전반에 걸쳐, 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성 요소들에는 동일한 인용 부호가 부여되며, 그에 관한 설명은 반복되지 않을 것이다.
설명은 다음의 순서로 이루어질 것이다.
1. 제1 실시예
1-1. 표시 장치의 구성
1-2. 화상에서의 광강도 분포
1-3. 모아레의 발생 원인
1-4. 모아레를 저감시키기 위한 설계
2. 제2 실시예
2-1. 표시 장치의 구성
2-2. 화상에서의 광강도 분포
2-3. 모아레의 발생 원인
2-4. 모아레를 저감시키기 위한 설계
3. 보충
1. 제1 실시예
우선, 도 1 내지 9를 참조하여 본 발명 제1 실시예에 대해 설명하겠다.
1-1. 표시 장치의 구성
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치(100)의 전반적인 구성을 도시하는 다이어그램이다. 도 1에 보이듯이, 표시 장치(100)는 디스플레이(110)와 시차 배리어(120)를 포함한다.
디스플레이(110)는 3개의 서브픽셀을 갖는 화소들을 이용하여 N개의 시점(여기에서 N은 임의의 복수)을 향해 제각기 지향된 N개의 시점 화상을 표시하는 표시부이다. 예를 들어, 디스플레이(110)는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 유기 EL(Electro-Luminescence) 패널 등일 수 있다.
시차 배리어(120)는 표시면(115)으로부터 소정의 간격을 두고 디스플레이(110)의 표시면(115)의 앞 또는 디스플레이(110)의 백라이트와 표시면(115)의 사이에 배치된다. 시차 배리어(120)는 경사 방향으로 계단형으로 구성된 투과부(120A)를 포함한다. 시차 배리어(120)는 디스플레이(110)로부터의 빛을 투과부(120A)를 통해 투과시키고 다른 부분에서는 빛을 차단하다. 투과부(120A)는 디스플레이(110)에서 표시되는 N개의 시점을 향해 지향된 화상의 배열에 맞춰서 배열되어 시차 배리어(120)가 N개의 시점을 향해 지향된 화상을 시점 화상마다 제각기 분리한다.
여기에서, 시차 배리어(120)는 투과형 액정 표시 장치를 이용하는 것에 의해 투과부(120A)에 대응하는 부분에서의 빛의 투과율이 다른 부분에서보다 더 높은 화상을 표시함으로써 실현될 수 있을 것이다. 이 경우에, 투과부(120A)는 반드시 물리적 개구부이어야 하는 것은 아니다. 투과부(120A)에서의 빛의 투과율은 반드시 100%이어야 하는 것은 아니며, 다른 부분보다 높으면 될 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이(110)와 시차 배리어(120)를 시점측에서 본 개략적인 입면도이다. 디스플레이(110)에서는, 도 2에 보이듯이, 서브픽셀(110S)들이 주기적으로 배열된다. 이 실시예에서, 화소(110P)는 3개의 서브픽셀(110S)을 포함한다. 화소의 서브픽셀의 수는 복수일 수 있으며, 본 발명의 실시예는 3으로 제한되지 않는다. 시차 배리어(120)에서, 투과부(120A)는 주기적으로 배열된다. 이 실시예에서, 시점의 수 N은 4이다.
서브픽셀(110S)은 화면의 제1 방향인 x축 방향으로 제1 서브픽셀 피치(pxS)로 배열되고, 화면의 제2 방향인 y축 방향으로 제2 서브픽셀 피치(pyS)로 배열된다. R(red), G(green), B(blue)의 3색을 표시하는 서브픽셀(110S)은 x축 방향으로 R, G, B의 순서로 주기적으로 배열된다. R, G, B의 3색 중 하나를 표시하는 서브픽셀(110S)은 y축 방향으로 주기적으로 배열된다.
화소(110P)는 R, G, B의 3색을 제각기 표시하는 3개의 서브픽셀(110S)을 포함한다. 화소(110P)는 x축 방향으로 제1 화소 피치(pxP)로 배열되고 y축 방향으로 제2 화소 피치(pyP)로 배열된다. 여기에서, 화소(110P)는 x축 방향으로 배열된 3개의 서브픽셀(110S)을 포함하므로, 제1 화소 피치(pxP) 및 제1 서브픽셀 피치(pxS)는 수학식 1에 의해 표현되는 관계를 충족시킨다.
Figure pat00001
또한, 제2 화소 피치(pyP) 및 제2 서브픽셀 피치(pyS)는 수학식 2에 의해 표현되는 관계를 충족시킨다.
Figure pat00002
투과부(120A)는 시차 배리어(120)에 주기적으로 배열되며 서브픽셀(110S)의 형상과 실질적으로 유사한 형상을 갖는다. 제1 실시예에서, 시차 배리어(120)는 스텝 배리어라고 지칭되는 배리어의 일종이며, 계단형을 갖는 투과부(120A)가 각도 θ의 경사 방향으로 배열되어 있다. 투과부(120A)는 x축 방향으로 제1 배리어 피치(pxB)로 배열되고 y축 방향으로 제2 배리어 피치(pyB)로 배열된다.
여기에서, 디스플레이(110)에서, N개의 시점을 향해 지향된 화상이 분리되고, 1개의 시점을 향해 지향된 각각의 화상이 각도 θ의 경사 방향으로 배열된 서브픽셀(110S)에 표시된다. 즉, 제1 시점을 향해 지향된 화상, 제2 시점을 향해 지향된 화상, …, 및 제N 시점을 향해 지향된 화상이 각도 θ의 경사 방향으로 배열된 서브픽셀(110S)의 단위로 순차적으로 반복적으로 배열된다. 따라서, 제1 배리어 피치(pxB), 제1 서브픽셀 피치(pxS), 및 제1 화소 피치(pxP)는 수학식 3에 의해 표현되는 관계를 충족시킨다.
Figure pat00003
또한, 제2 배리어 피치(pyB), 제2 서브픽셀 피치(pyS), 및 제2 화소 피치(pyP)는 수학식 4 에 의해 표현되는 관계를 충족시킨다.
Figure pat00004
각도 θ는 서브픽셀(110S)의 x축 방향과 y축 방향 사이의 비율에 의해 결정된다. 예를 들어, 제1 화소 피치(pxP)와 제2 화소 피치(pyP)가 서로 동일하면, 수학식 5에 의해 표현되는 관계가 충족된다.
Figure pat00005
1-2. 화상에서의 광강도 분포
디스플레이의 광강도 분포
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화소 개구부(110A)를 도시하는 다이어그램이다. 도 3에 보이듯이, 화소 개구부(110A)는 화소(110P)를 구성하는 복수의 서브픽셀(110S) 중 하나의 개구부이다.
화소 개구부(110A)는 R, G, B의 3색 중 어느 하나에 대한 화소(110P)의 광 투과 부분이다. 도면에 도시된 예에서, 화소(110P)의 G(green)광 투과 부분이 화소 개구부(110A)로서 설정된다. 이 경우에, 화소 개구부(110A)는 G(green)광을 표시하는 서브픽셀(110S)의 개구부로서 작용한다. 화소 개구부(110A)는 x축 방향으로의 제1 화소 개구 폭(wxP)과 y축 방향으로의 제2 화소 개구 폭(wyP)을 갖는다.
마찬가지로, 도면에 도시된 화소(110P)에 인접한 화소(110P)(미도시)에는 동일한 화소 개구부(110A)가 존재한다. 따라서, 디스플레이(110)에서, x축 방향으로의 화소 개구부(110A)의 간격은 제1 화소 피치(pxP)와 동일하고 y축 방향으로의 화소 개구부(110A)의 간격은 제2 화소 피치(pyP)와 동일하다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이(110)의 광강도 분포를 도시하는 다이어그램이다. 도 4에 보이듯이, 디스플레이(110)에서의 G(green)광강도는 x축 및 y축 방향으로 주기적으로 분포된다.
디스플레이(110)는 화소(110P)의 G(green)광 투과 부분인 화소 개구부(110A)에서 G(green)광을 발광한다. 도면에 보이듯이, 화소(110P)는 x축 방향으로 제1 화소 피치(pxP)로 배열되고 y축 방향으로 제2 화소 피치(pyP)로 배열된다. 각각의 화소(110P)에서, 화소 개구부(110A)는 x축 방향으로 제1 화소 개구 폭(wxP)을 가지며 y축 방향으로 제2 화소 개구 폭(wyP)을 갖는다.
따라서, 디스플레이(110)의 광강도 분포는 x축 방향으로 주기(pxP) 및 폭(wxP)을 갖는 펄스형 주기 구조를 갖는다. 또한, 광강도 분포는 y축 방향으로 주기(pyP) 및 폭(wyP)을 갖는 펄스형 주기 구조를 갖는다. 2차원 주기 구조로 관찰되는 광강도는 푸리에 급수(Fourier series)를 이용하여 x 및 y 좌표에 대한 함수 fP(x,y)로서 수학식 6에 의해 표현된다. 이 수학식에서, m 및 n은 급수의 차수를 나타내고, amn, am 및 an은 푸리에 계수(Fourier coefficient)를 나타낸다.
Figure pat00006
시차 배리어에 의한 광강도 분포
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 투과부(120A)를 도시하는 다이어그램이다. 도 5에 보이듯이, 투과부(120A)는 시차 배리어(120)에 주기적으로 배열된다.
투과부(120A)는 x축 방향으로 제1 폭(wxB)을 갖고 y축 방향으로 제2 폭(wyB)을 갖는다. 도 2에 보이듯이, 투과부(120A)는 x축 방향으로 제1 배리어 피치(pxB)로 배열되고 y축 방향으로 제2 배리어 피치(pyB)로 배열된다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시차 배리어(120)의 광강도 분포를 도시하는 다이어그램이다. 도 6에 보이듯이, 시차 배리어(120)에서의 광강도는 x축 및 y축 방향으로 주기적으로 분포된다.
시차 배리어(120)에서, 투과부(120A)는 디스플레이(110)로부터의 빛을 통과시킨다. 도면에 보이듯이, 투과부(120A)는 x축 방향으로 제1 배리어 피치(pxB)로 배열되고 y축 방향으로 제2 배리어 피치(pyB)로 배열된다. 또한, 투과부(120A)는 x축 방향으로 제1 폭(wxB)을 가지며 y축 방향으로 제2 폭(wyB)을 갖는다.
따라서, 시차 배리어(120)의 광강도 분포는 x축 방향으로 주기(pxB) 및 폭(wxB)을 갖는 펄스형 주기 구조를 갖는다. 또한, 광강도 분포는 y축 방향으로 주기(pyB) 및 폭(wyB)을 갖는 펄스형 주기 구조를 갖는다. 2차원 주기 구조로 관찰되는 광강도는 푸리에 급수를 이용하여 x 및 y 좌표에 대한 함수 fB(x,y)로서 수학식 7에 의해 표현된다. 이 수학식에서, m 및 n은 급수의 차수를 나타내고, bmn, bm, bn은 푸리에 계수를 나타낸다.
Figure pat00007
화상에서 관찰되는 광강도 분포
본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치(100)에 의해 표시되는 화상에서 관찰되는 광강도는, 위에서 설명한 바와 같이 시차 배리어(120)에서의 광강도에 디스플레이(110)에서의 광강도를 중첩함으로써 구성되는 광강도이다. 중첩에 의해 구성되는 광강도는 각자의 광강도들을 표현하는 함수들의 곱(product)에 의해 표현된다. 따라서, 화상에서 관찰되는 광강도 분포는 디스플레이(110)에서의 광강도를 표현하는 수학식 6의 함수 fP(x,y)와 시차 배리어(120)에서의 광강도를 표현하는 수학식 7의 함수 fB(x,y)의 곱에 의해 수학식 8과 같이 표현된다.
Figure pat00008
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광강도 분포의 주파수 스펙트럼을 도시하는 다이어그램이다. 도 7에 보이듯이, 주기가 p이고 폭이 w인 펄스형 주기 구조를 갖는 광강도는 간격이 1/p인 이산 스펙트럼(discrete spectrum)을 갖는다.
펄스형 주기 구조를 갖는 함수의 이산 스펙트럼의 포락선(envelope line)은 싱크 함수(sinc function)로 된다. 이산 스펙트럼의 포락선이 디스플레이(110)의 광강도를 표현하는 수학식 6의 함수 fP(x,y)에 적용되면, 싱크 함수의 곱의 형태의 푸리에 계수는 수학식 9와 같이 계산된다.
Figure pat00009
마찬가지로, 포락선이 시차 배리어(120)에서의 광강도를 표현하는 수학식 7의 함수 fB(x,y)에 적용되면, 싱크 함수에 계수가 적용되는 푸리에 계수는 j가 임의의 정수인 경우에 수학식 10과 같이 계산된다.
Figure pat00010
wxB≤pyB/N 및 wyB≤pyB/N인 경우에 수학식 10이 성립된다. 다른 경우에는, 계수 부분이 변화될지라도, 싱크 함수의 곱 부분은 동일하다.
1-3. 모아레의 발생 원인
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광강도 분포들의 주파수 스펙트럼들 사이의 중첩을 도시하는 다이어그램이다. 디스플레이(110)의 광강도 분포의 주파수 스펙트럼은 도 8의 상측에서 x축 방향으로 도시되어 있다. 시차 배리어(120)의 광강도 분포의 주파수 스펙트럼은 도 8의 하측에서 x축 방향으로 도시되어 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 펄스형 주기 구조를 갖는 광강도 분포는 주기의 역수인 간격의 이산 스펙트럼을 갖는다. 도면의 상측에 도시된 디스플레이(110)의 광강도 분포는 1/pxP 간격의 이산 스펙트럼을 갖는다. 마찬가지로, 도면의 하측에 도시된 시차 배리어(120)의 광강도 분포는 1/pxB 간격의 이산 스펙트럼을 갖는다.
여기에서, 모아레의 발생 원인에 대해 설명하겠다. 복수의 광강도 분포들이 서로 중첩될 때 중첩된 광강도 분포들의 각각의 주파수 성분에서 주파수가 서로 약간 상이한 주파수 성분들이 포함되면 주파수 성분들 사이의 비트(beat)(buzz)에 의해 유발되는 휘도 불균등으로서의 모아레가 발생된다. 휘도 불균등의 크기는 비트가 발생되는 각각의 주파수 성분의 진폭(광강도의 크기)의 곱에 의존한다.
따라서, 비트가 발생되는 주파수 성분의 진폭(광강도)이 크면, 큰 휘도 불균등이 발생되고, 그럼으로써 강한 모아레가 관찰된다. 제1 화소 피치(pxP) 및 제1 배리어 피치(pxB)의 실제의 값은 기계적 가공 정밀도에 의존하고 작은 오차를 가질 수 있으므로, 설계상의 값에 의해 계산되는 각각의 광강도 분포에 공통으로 포함된 주파수 성분에서 모아레가 발생될 가능성이 크다.
x축 방향으로의 디스플레이(110)와 시차 배리어(120)의 각각의 광강도 분포에 공통으로 포함된 주파수 성분에 대한 조건은, 수학식 3을 이용하면, 수학식 11로 표현된다.
Figure pat00011
이 실시예에서, 시점의 수 N이 4이므로, "4/pxB=3/pxP"의 관계가 충족된다. 따라서, 도 8에 도시된 예에서, 위 조건을 충족시키는 성분들은 디스플레이(110)의 주파수 성분에서 3/pxP의 주파수를 갖는 성분, 시차 배리어(120)의 주파수 성분에서 4/pxB의 주파수를 갖는 성분, 디스플레이(110)의 주파수 성분에서 6/pxP의 주파수를 갖는 성분, 및 시차 배리어(120)의 주파수 성분에서 8/pxB의 주파수를 갖는 성분을 포함한다.
x축 방향을 이용한 경우가 여기에서 설명되었지만, 제2 방향인 y축 방향에도 동일한 관계가 적용된다. y축 방향으로의 디스플레이(110)와 시차 배리어(120)의 각각의 광강도 분포에 공통으로 포함된 주파수 성분에 대한 조건은, 수학식 4를 이용하면, 수학식 12로 표현된다.
Figure pat00012
s 및 t가 임의의 정수이면, 관찰된 화상에서 모아레가 발생되는 조건은 수학식 11 및 수학식 12로부터 수학식 13으로 표현된다.
Figure pat00013
이 실시예에서는, 위에서 설명한 바와 같이, 수학식 12 및 수학식 13에서 N은 4이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 방향인 x축 방향 및 제2 방향인 y축 방향으로의 광강도들의 주파수들의 조합을 도시하는 다이어그램이다. 도 9에 보이듯이, x축 및 y축 방향으로의 디스플레이(110)의 광강도 분포와 시차 배리어(120)의 광강도 분포의 공간 주파수들의 조합이 플로트(plot) 된다.
여기에 도시된 주파수 분포는 도 8을 참조하여 설명한 주파수 분포들을 x축 및 y축 방향으로 조합함으로써 구성되는 주파수 분포이다. 따라서, x축 및 y축 방향으로의 디스플레이(110)의 광강도 분포와 시차 배리어(120)의 광강도 분포에 공통으로 포함된 주파수 성분들의 조합은 비트가 발생되는 주파수 성분들의 조합으로서 도시된다. 여기에서, 디스플레이(110)의 광강도 분포의 주기성 및 시차 배리어(120)의 광강도 분포의 주기성으로 인해, 비트(모아레)가 발생되는 주파수는 xy 공간에서 등간격으로 나타난다.
1-4. 모아레를 저감시키기 위한 설계
수학식 8에 표현된 바와 같이, 화상에서 관찰되는 광강도는 디스플레이(110)의 광강도와 시차 배리어(120)의 광강도의 곱으로 표현된다. 따라서, 모아레가 발생되는 주파수 성분들의 조합에서 광강도들 중 하나가 0에 근접하면, 모아레를 저감시킬 수 있다.
우선, 디스플레이(110)의 광강도 분포에서 수학식 9로 표현된 푸리에 계수가 0으로 되면, 모아레가 발생되는 주파수의 광강도(진폭)는 0에 근접해질 수 있고, 그럼으로써 모아레가 발생되는 것을 방지한다. j가 임의의 정수이면, 푸리에 계수가 0으로 되는 조건은 수학식 14로 표현된다.
Figure pat00014
위 조건은 수학식 1 및 수학식 2로부터 수학식 15로 표현된다. 이 조건에서는, 제1 화소 개구 폭(wxP)이 제1 서브픽셀 피치(pxS)보다 크지 않고, 제2 화소 개구 폭(wyP)이 제2 서브픽셀 피치(pyS)보다 크지 않으므로, 수학식 14의 조건은 j=1인 경우로 한정된다.
Figure pat00015
또한, 시차 배리어(120)의 광강도 분포에서 수학식 10으로 표현된 푸리에 계수가 0으로 되는 조건은, j가 임의의 정수이면, 수학식 16으로 표현된다.
Figure pat00016
위 조건은 수학식 3 및 수학식 4로부터 수학식 17로 표현된다. 이 조건에서는, 제1 폭(wxB)이 제1 배리어 피치(pxB)보다 크지 않고, 제2 폭(wyB)이 제2 배리어 피치(pyB)보다 크지 않으므로, j는 1, 2, …, N이다. 즉, j는 시점의 수 N 이하의 자연수이다.
Figure pat00017
디스플레이(110)에 대해 수학식 15로, 시차 배리어(120)에 대해 수학식 17로 표현된 조건들을 요약하자면, 표시 장치(100)에 의해 표시되는 화상에서 관찰되는 모아레를 저감시키기 위해 다음의 조건들 중 하나가 충족될 수 있을 것이다.
(a) 제1 서브픽셀 피치(pxS)에 대한 제1 폭(wxB)의 비율은 N 이하의 자연수이다.
(b) 제2 서브픽셀 피치(pyS)에 대한 제2 폭(wyB)의 비율은 N 이하의 자연수이다.
(c) 제1 화소 개구 폭(wxP)은 제1 서브픽셀 피치(pxS)에 일치한다.
(d) 제2 화소 개구 폭(wyP)은 제2 서브픽셀 피치(pyS)에 일치한다.
표시 장치(100)의 실제 설계에서는, 서브픽셀들(110S) 사이에 구동 회로를 위한 공간을 구성할 필요가 있으므로, 위에서 설명한 조건들을 엄밀하게 충족시키기가 어렵다. 그러나, 위에서 설명한 조건들에 근사하도록 표시 장치를 설계함으로써, 모아레가 어느 정도 저감될 수 있다. 이 경우에, 조건 (a) 내지 (d)의 다수를 충족시키도록 표시 장치를 설계함으로써, 수학식 8에 나타낸 4개의 푸리에 계수의 곱은 더 작은 값을 가지며, 그럼으로써 모아레를 더 저감시킨다.
2. 제2 실시예
다음으로, 도 10 내지 12를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명하겠다. 시차 배리어(120)의 구성에서 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와 상이하다. 그러나, 나머지 구성은 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 반복하지 않겠다.
2-1. 표시 장치의 구성
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이(110)와 시차 배리어(220)를 시점측에서 본 개략적인 입면도이다. 디스플레이(110)에서는, 도 10에 보이듯이, 서브픽셀(110S)이 주기적으로 배열된다. 이 실시예에서, 화소(110P)는 3개의 서브픽셀(110S)로 구성된다. 화소의 서브픽셀의 수는 복수일 수 있고, 본 발명의 실시예는 3으로 제한되지 않는다. 시차 배리어(220)에서, 투과부(220A)는 주기적으로 배열된다. 이 실시예에서, 시점의 수 N은 4이다.
투과부(220A)는 시차 배리어(220)에서 주기적으로 배열되며 스트라이프 형상을 갖는다. 제2 실시예에서, 시차 배리어(220)는 투과부(220A)가 각도 θ의 경사 방향으로 배열된 스트라이프 배리어라고 지칭되는 배리어의 일종이다. 투과부(220A)의 배리어 피치에 대해 아래에서 설명하겠다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 투과부(220A)를 도시하는 다이어그램이다. 도 11에 보이듯이, 투과부(220A)는 시차 배리어(220)에 주기적으로 배열된다.
투과부(220A)는 x축에 대해 각도 θ의 경사 방향으로 연장하는 스트라이프 형상을 갖는다. 여기에서, 투과부(220A)의 연장 방향에 수직인 방향으로 u축이 설정된다. u축 방향으로의 거리(u)와 x축 및 y축 사이의 관계는 수학식 18로 표현된다.
Figure pat00018
투과부(220A)는 u축 방향으로의 폭(wuB)을 갖는다. 또한, 투과부(220A)는 u축 방향으로 배리어 피치(puB)로 배열된다. 이후, 시차 배리어(220)에서의 u축 방향으로의 광강도 분포에 대해 설명하겠다. 투과부(220A)에서, x축 방향으로의 폭(wxB)과 x축 방향으로의 배리어 피치(pxB)는 수학식 19와 같이 정의될 수 있을 것이다.
Figure pat00019
도시되지 않았을지라도, y축 방향으로의 폭(wyB)과 y축 방향으로의 배리어 피치(pyB)가 수학식 20과 같이 정의될 수도 있다.
Figure pat00020
2-2. 화상에서의 광강도 분포
제1 실시예에서 도 6을 참조하여 설명한 시차 배리어(120)에서의 광강도 분포와 마찬가지로, 시차 배리어(220)의 광강도 분포는 u축 방향으로 주기(puB) 및 폭(wuB)을 갖는 펄스형 주기 구조를 갖는다. 주기 구조로 관찰되는 광강도는 수학식 21과 같이 푸리에 급수를 이용하여 u축 방향으로의 거리(u)에 대한 함수 fB(u)로서 표현된다. 이 수학식에서, m은 급수의 차수를 나타내고, bm은 푸리에 계수를 나타낸다.
Figure pat00021
본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치(100)에 의해 표시되는 화상에서 관찰되는 광강도는 시차 배리어(220)에서의 광강도 상에 디스플레이(110)에서의 광강도를 중첩시킴으로써 구성되는 광강도이다. 중첩에 의해 구성되는 광강도는 각자의 광강도들을 표현하는 함수들의 곱으로 표현된다. 따라서, 화상에서 관찰되는 광강도 분포는, 수학식 22와 같이, 제1 실시예의 디스플레이(110)에서 광강도를 표현하는 수학식 6의 함수 fP(x,y)와 시차 배리어(220)에서 광강도를 표현하는 수학식 21의 함수 fB(u)의 곱으로 표현된다.
Figure pat00022
펄스형 주기 구조를 갖는 함수의 이산 스펙트럼의 포락선은 싱크 함수를 갖는다. 그러므로, 이산 스펙트럼의 포락선이 시차 배리어(220)의 광강도를 표현하는 수학식 21의 함수 fB(u)에 적용되면, 수학식 23과 같이, 싱크 함수의 형태의 푸리에 계수가 계산된다.
Figure pat00023
2-3. 모아레의 발생 원인
여기에서, 시차 배리어(220)의 광강도 분포는 u축 방향으로의 1/puB 간격의 이산 스펙트럼을 갖는다. 광강도 분포는 디스플레이(110)의 광강도 분포와의 중첩을 고려하여 x축 및 y축 방향으로 분해된다. x축 방향으로의 시차 배리어(220)의 광강도 분포는 수학식 19로부터 1/puBcosθ의 간격을 갖는 이산 스펙트럼을 갖는다.
제1 실시예에서 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 디스플레이(110)와 시차 배리어(220)의 광강도 분포에 공통으로 포함된 주파수 성분에서 모아레가 발생될 가능성이 크다. 이 조건은 x축 방향에 대해 수학식 3을 이용하여 수학식 24로 표현된다.
Figure pat00024
이 조건은 y축 방향에 대해 수학식 4를 이용하여 수학식 25로 표현된다.
Figure pat00025
이 수학식에서, pxS가 x축 방향으로의 제1 서브픽셀 피치이고 pyS가 y축 방향으로의 제2 서브픽셀 피치인 경우에, u축 방향으로의 서브픽셀 피치(puS)는 수학식 26과 같이 정의된다.
Figure pat00026
수학식 26을 이용하여 u축 방향으로의 수학식 24 및 수학식 25를 요약하자면, 관찰된 화상에서 모아레가 발생되는 조건은, s가 임의의 정수이면, 수학식 27로 표현된다.
Figure pat00027
이 실시예에서는, 위에서 설명한 바와 같이, 수학식 24, 수학식 25, 및 수학식 27에서 N은 4이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 방향인 x축 방향 및 제2 방향인 y축 방향으로의 광강도들의 주파수들의 조합을 도시하는 다이어그램이다. 도 12에 보이듯이, x축 및 y축 방향으로의 디스플레이(110)의 광강도 분포와 시차 배리어(220)의 광강도 분포의 공간 주파수들의 조합은 플로트된다.
여기에 도시된 주파수 분포는 제1 실시예에서 도 8을 참조하여 설명한 주파수 분포들을 수학식 24, 수학식 25, 및 수학식 27로부터 x축 및 y축 방향으로 조합함으로써 구성되는 주파수 분포이다. 따라서, x축 및 y축 방향으로의 디스플레이(110)의 광강도 분포와 시차 배리어(220)의 광강도 분포에 공통으로 포함된 주파수 성분들의 조합은 비트가 발생되는 주파수 성분들의 조합으로서 나타내어진다. 여기에서, 디스플레이(110)의 광강도 분포의 주기성과 시차 배리어(220)의 광강도 분포의 주기성으로 인해, 비트(모아레)가 발생되는 주파수는 xy 공간에서 등간격으로 나타난다.
2-4. 모아레를 저감시키기 위한 설계
수학식 22에 표현된 바와 같이, 화상에서 관찰되는 광강도는 디스플레이(110)의 광강도와 시차 배리어(220)의 광강도의 곱으로 표현된다. 따라서, 모아레가 발생되는 주파수 성분들의 조합에서 광강도들 중 하나가 0에 근접하면, 모아레를 저감시킬 수 있다.
우선, 시차 배리어(220)의 광강도 분포에서 수학식 23으로 표현되는 푸리에 계수가 0으로 되면, 모아레가 발생되는 주파수의 광강도(진폭)는 0에 근접해질 수 있고, 그럼으로써 모아레가 발생되는 것을 방지한다. 푸리에 계수가 0으로 되는 조건은, j가 임의의 정수이면, 수학식 28로 표현된다.
Figure pat00028
u축 방향에 대해서는 위 조건이 수학식 29로 표현된다. 이 수학식에서, 폭(wuB)은 배리어 피치(puB)보다 크지 않으며, j는 1, 2, …, N이다. 즉, j는 시점의 수 N 이하의 자연수이다.
Figure pat00029
디스플레이(110)에 대해 수학식 15로, 시차 배리어(220)에 대해 수학식 29로 표현된 조건을 요약하자면, 표시 장치(100)에 의해 표시되는 화상에서 관찰되는 모아레를 저감시키기 위해 다음의 조건들 중 하나가 충족될 수 있을 것이다.
(a) 서브픽셀 피치(puS)에 대한 폭(wuB)의 비율은 N 이하의 자연수이다.
(b) 제1 화소 개구 폭(wxP)은 제1 서브픽셀 피치(pxS)에 일치한다.
(c) 제2 화소 개구 폭(wyP)은 제2 서브픽셀 피치(pyS)에 일치한다.
표시 장치(100)의 실제 설계에서는, 서브픽셀들(110S) 사이에 구동 회로를 위한 공간을 구성할 필요가 있으므로, 위에서 설명한 조건들을 엄밀하게 충족시키기가 어렵다. 그러나, 위에서 설명한 조건들에 근사하게 표시 장치를 설계함으로써, 모아레가 어느 정도 저감될 수 있다. 이 경우에, 조건 (a) 내지 (c)의 다수를 충족시키도록 표시 장치를 설계함으로써, 수학식 22에 보이는 3개의 푸리에 계수의 곱은 더 작은 값을 가지며, 그럼으로써 모아레를 더 저감시킨다.
3. 보충
여기에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명은 실시예들에 제한되지 않는다. 당 기술분야에서 숙련된 자들에게는 첨부된 특허청구의 범위 또는 그 균등물 내에서 다양한 변화 및 변경이 발생할 수 있을 것임이 자명할 것이며, 그러한 변화 및 변경은 본 발명의 기술적 범위에 당연히 속하는 것임을 알아야 한다.
본 발명은 2010년 9월 2일에 일본 특허청에 제출되었고 그 모든 내용이 여기에서 참고로 통합되는 일본 우선권 특허출원 JP 2010-196819호에 개시된 것에 관련된 요지를 포함한다.

Claims (8)

  1. 표시 장치로서,
    화면의 제1 방향으로 제1 서브픽셀 피치로 서브픽셀들이 주기적으로 배열되고, 복수의 상기 서브픽셀들에 의해 각각의 화소가 구성되며, 표시면에 복수의 시점 화상들이 표시되는 표시부, 및
    투과부들이 주기적으로 배열된 배리어 부를 포함하며,
    각각의 화소를 구성하는 상기 복수의 서브픽셀들 중 하나의 개구부인 화소 개구부는 상기 제1 방향으로 제1 화소 개구 폭을 갖고,
    상기 제1 화소 개구 폭은 상기 제1 서브픽셀 피치에 근사하게 설정된, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배리어 부는 상기 표시부의 상기 표시면의 앞에 배치된, 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    광원을 더 포함하고,
    상기 배리어 부는 상기 광원과 상기 표시부 사이에 배치된, 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화소 개구 폭은 상기 제1 서브픽셀 피치에 일치하는, 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배리어 부는 경사진 스트라이프 배리어이고,
    상기 제1 방향은 상기 경사진 스트라이프 배리어의 개구 방향에 대해 수직인, 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 화소를 구성하는 상기 복수의 서브픽셀들 중 하나의 개구부인 화소 개구부는 상기 화면의 제2 방향으로 제2 화소 개구 폭을 갖고,
    상기 서브픽셀들은 상기 제2 방향으로 제2 서브픽셀 피치로 주기적으로 배열되며,
    상기 제2 화소 개구 폭은 상기 제2 서브픽셀 피치에 근사하게 설정된, 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 서브픽셀 피치는 상기 제2 서브픽셀 피치에 일치하는, 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 방향은 상기 화면의 수평 방향이고,
    상기 제2 방향은 상기 화면의 수직 방향이며,
    상기 배리어 부는 상기 투과부들이 계단형으로 배열된 스텝 배리어인, 표시 장치.
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