KR20130062556A - 3차원 영상 표시 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것으로서, 좌안용 이미지와 우안용 이미지가 각각의 픽셀에 교대로 표시되는 디스플레이 패널부, 및 개구부와 차단부가 교대로 반복되도록 배열되고 개구부를 통해 보이는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격에서 관측된 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격의 홀수 배 감소되어 관측되도록 설계되는 시차장벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 영상 표시 장치 및 그 방법{Three-dimensional displaying device and method thereof}
본 발명은 3차원 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 디스플레이 패널 상에 R, G, B로 배열되는 다수의 서브 픽셀을 단위셀로 구분하고, 구분된 단위셀을 기반으로 좌안용 픽셀과 우안용 픽셀로부터 나오는 좌안용 이미지 및 우안용 이미지의 빛이 시차장벽(Parallax Barrier)을 통해 관찰자에게 전달될 때, 시차장벽을 통해 관측되는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격일 때의 홀수 배로 감소되어 관측되도록 시차장벽을 설계함으로써, 좌안용 이미지 및 우안용 이미지의 배치 주기가 홀수 배가 되는 것과 같은 3차원 영상을 표시할 수 있도록 하는 3차원 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 3차원 영상 표시 기술에서는 근거리에서 입체감을 발생시키는 가장 큰 요인으로 양안시차(binocular parallax)를 이용하여 물체의 입체감을 나타낸다.
이러한 입체영상 표시 장치는 별도의 안경착용 여부에 따라 크게 안경식(stereoscopic) 입체영상 표시 장치와 나안방식의 비안경식(autostereoscopic) 입체영상 표시 장치로 구분된다.
안경식 입체영상 표시 장치는 관찰자가 특수한 안경을 착용하여야 하는 불편함을 감수해야 하지만, 비안경식 입체영상 표시 장치의 경우 관찰자가 직접 스크린을 주시하는 것만으로 입체영상을 느낄 수 있어 안경식 입체영상 표시 장치의 단점을 해소할 수 있기 때문에 많은 연구가 진행되어 왔고, 최근 제품이 출시되고 있는 상황이다.
비안경식 입체영상 표시 장치는 렌티큘러(Lenticular) 방식과 시차장벽(Parallax-Barrier) 방식으로 크게 구분된다
렌티큘러 방식은 원통형의 렌즈를 수직으로 배열한 것으로, 디스플레이 패널에 대해 세로 셀(R,G,B) 단위의 좌측 영상과 우측 영상을 세로 방향으로 번갈아 배열하고(세로 인터레이스 방식), 좌우 영상 전면에 각각 특수하게 제작된 굴절 렌즈를 장착함으로써 좌우 영상을 분리하여 입체영상을 볼 수 있도록 하는 방식을 말한다.
시차장벽 방식은 디스플레이 패널의 화소를 R,G,B 화소 단위의 좌안용 화소와 우안용 화소로 배열하고(세로 인터레이스 방식), 그 좌안용 화소와 우안용 화소로부터 소정 거리 상의 좌안용 화소와 우안용 화소 사이에 해당하는 부분마다 차단기판을 설치하여 좌안용 영상은 좌안에만, 우안용 영상은 우안에만 보이도록 함으로써 입체영상을 재현하는 방식이다.
한편, 입체영상의 디스플레이는 점차 해상도가 높아지는 쪽으로 기술개발을 진행하고 있다. 해상도가 높아지면 LCD와 시차장벽 사이의 간격을 좁게 가져가야 된다. 그런데 그 간격은 물리적으로 한계가 있어 지속적으로 좁힐 수 없는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제 2001-0103100 호(공개일: 2001년 11월 23일)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 디스플레이 패널 상에 R, G, B로 배열되는 다수의 서브 픽셀을 단위셀로 구분하고, 구분된 단위셀을 기반으로 좌안용 픽셀과 우안용 픽셀로부터 나오는 좌안용 이미지 및 우안용 이미지의 빛이 시차장벽(Parallax Barrier)을 통해 관찰자에게 전달될 때, 시차장벽을 통해 관측되는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격일 때의 홀수 배로 감소되어 관측되도록 시차장벽을 설계함으로써, 좌안용 이미지 및 우안용 이미지의 배치 주기가 기준 눈 간격일 때의 홀수 배가 되는 것과 같은 3차원 영상을 표시할 수 있도록 하는 3차원 영상 표시 장치 및 방법을 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 좌안용 이미지와 우안용 이미지가 각각의 픽셀에 교대로 표시되는 디스플레이 패널부, 및 개구부와 차단부가 교대로 반복되도록 배열되고 개구부를 통해 보이는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격에서 관측된 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격의 홀수 배 감소되어 관측되도록 설계되는 시차장벽을 포함하는 3차원 영상 표시 장치가 제공된다.
시차장벽은, 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 반복 주기가 기준 눈 간격에서 관측된 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 반복 주기보다 홀수 배 증가하여 관측되도록 설계될 수 있다.
시차장벽은, 디스플레이 패널부의 전면에 일정 거리 간격(g')으로 설계되고, 상기 설계된 일정 거리 간격(g')은 기준 눈 간격에서의 일정 거리 간격(g)보다 홀수 배 증가하여 설계될 수 있다.
여기서, 일정 거리 간격(g)은 다음 수학식1에 따라 화소의 픽셀피치(i)를 양안시차의 간격(e)과 화소의 픽셀피치(i)를 더한 것(e+i)으로 나눈 것(
Figure pat00001
)과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00002
여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 양안시차의 간격을 나타낸다.
시차장벽은, 양안시차의 간격이 3 배로 줄어든 관찰자의 좌안 및 우안이 개구부를 통해 관찰하는 영역에 대응하는 좌안픽셀(L)에 표시된 좌안용 이미지를 좌안이 관찰하고 우안픽셀(R)에 표시된 우안용 이미지를 우안이 관찰하는 정시와, 좌안용 이미지를 우안이 관찰하고 우안용 이미지를 좌안이 관찰하는 역시에 대해, 정시와 역시의 반복 주기가 3 배로 반복되도록 상기 개구부 및 차단부의 배열 주기가 3 배로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 개구부 및 차단부가 교대로 반복되도록 배열된 시차장벽(Parallax Barrier)과, 시차장벽의 후면에 일정 거리 간격(g) 떨어져 배치되고 개구부를 통해 관찰자의 좌안 및 우안이 관찰하는 영역에 대응하는 좌안픽셀(L) 및 우안픽셀(R)에 각각 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 배치하여 디스플레이 하는 디스플레이 패널부를 포함하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법으로서, (a) 개구부를 통해 보이는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격에서 관측된 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격의 홀수 배만큼 감소되어 관측되도록 시차장벽과 상기 디스플레이 패널부의 일정 거리 간격(g')을 설계하는 단계, (b) 설계된 일정 거리 간격(g')에 시차장벽을 설치한 상태에서, 3차원 영상을 입력받아 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 홀수배 감소되어 관측되도록 시차장벽 개구부의 크기를 조절하는 단계, 및 (c) 개구부를 통해 디스플레이 패널부로부터 표출된 좌안용 이미지 및 우안용 이미지가 투과되도록 개구부 및 차단부를 온 또는 오프시키는 단계를 포함하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법이 제공된다.
(a) 단계는, 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 반복 주기가 기준 눈 간격에서 관측된 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 반복 주기보다 홀수 배 증가하여 관측되도록 설계될 수 있다.
여기서, 일정 거리 간격(g)은 다음 수학식1에 따라 화소의 픽셀피치(i)를 양안시차의 간격(e)과 화소의 픽셀피치(i)를 더한 것(e+i)으로 나눈 것(
Figure pat00003
)과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출하며, 설계된 일정 거리 간격(g')은 일정 거리 간격(g)에 홀수 배를 곱하여 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00004
여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 양안시차의 간격을 나타낸다.
(c) 단계는, 양안시차의 간격이 홀수 배로 줄어든 관찰자의 좌안 및 우안이 개구부를 통해 관찰하는 영역에 대응하는 좌안픽셀(L)에 표시된 좌안용 이미지를 좌안이 관찰하고 우안픽셀(R)에 표시된 우안용 이미지를 우안이 관찰하는 정시와, 좌안용 이미지를 우안이 관찰하고 우안용 이미지를 좌안이 관찰하는 역시에 대해, 정시와 역시의 반복 주기가 홀수 배로 반복되도록 홀수 배로 배열된 개구부 및 차단부를 온 또는 오프시킬 수 있다.
(c) 단계는, 정시와 역시의 반복 주기가 3 배로 반복되도록 홀수 배로 배열된 개구부 및 차단부를 온 또는 오프시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 3차원 영상 표시 장치 및 방법은, 정시와 역시의 반복 주기가 짧아져서 크로스토크가 줄어들고 정시 영역을 찾기가 용이해지며, 디스플레이 패널과 시차장벽(PB)의 간격이 커지는 것처럼 느껴져 작은 크기의 디스플레이 패널이나 고해상도 LCD를 대상으로 하는 배리어 설계에 있어서 설계의 자유도를 증가시킬 수 있다.
또한, 시차장벽을 통해 관측되는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격일 때의 홀수 배로 감소되어 관측되도록 시차장벽을 설계함으로써, 관찰하는 좌안용 이미지 및 우안용 이미지의 배치 주기가 홀수 배가 되는 것과 같은 효과가 있으며, 디스플레이 패널부와 시차장벽 사이의 거리 간격을 증가시킬 수 있다.
또한, 기존의 양안시차가 넓었던 좌안 및 우안으로 관찰했던 관찰자는 본 발명을 통해 양안시차가 홀수 배로 줄어든 좌안 및 우안으로 관찰함으로써 3차원 영상을 관찰하다가 이동하더라도 곧바로 새로운 양안시차의 좌안 및 우안에 적응하여 관찰하게 되므로 이동에 따른 눈의 부담감을 대폭 줄일 수 있다.
그리고, 관찰자의 눈 간격(시차)을 홀수 배로 조절함과 같은 효과로 좌우영상을 표시하는 영역이 자주 나타나는 것처럼 보일 수 있으며, 크로스토크와 역시(reverse view) 영역이 줄어들어 정시영역에서 역시영역으로 이동 시 영상의 뒤바뀜에서 나타나는 눈의 부담감 등을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상을 시차장벽 방식으로 표시하는 원리를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법의 예를 설명하기 위한 개념도이며,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상을 시차장벽 방식으로 표시하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치(100)는 시차장벽(PB:parallax barrier)(110)과 디스플레이 패널부(120) 등을 포함한다. 이외에 도시하지 않은 백라이트(backlight) 등과 같은 일반적인 구성을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 관찰자와 디스플레이 패널부(120) 사이에는 시차장벽(110)이 위치하고, 시차장벽(110)에는 디스플레이 패널부(120)의 좌/우안 픽셀(L, R)로부터 나오는 빛을 통과시키는 개구부(slit)(a)와, 그 빛을 차단하는 차단부(barrier)(b)가 교대로 번갈아 스트라이프 형태로 형성되어 있다. 즉, 시차장벽(110)은 개구부 (a) 및 차단부(b)가 교대로 반복되도록 배열되고, 개구부(a)를 통해 관찰자의 좌안과 우안이 각각 다른 화소를 보도록 하여 양안시차에 의한 입체감을 유발시킨다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 시차장벽(110)은, 개구부와 차단부가 교대로 반복되도록 배열되고 개구부를 통해 보이는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격에서 관측된 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격의 홀수 배 감소되어 관측되도록 설계된다.
따라서, 관찰자가 개구부(a)를 통해 관찰하는 디스플레이 패널부(120)의 영역에 대응하는 좌/우안 픽셀(L, R)로부터 발산되는 각각 좌안용 이미지 및 우안용 이미지에 대해, 관찰자가 양안시차의 간격이 홀수 배로 줄어든 좌안 및 우안으로 관찰하는 듯한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 좌안픽셀(L)과 우안픽셀(R)로부터 표출되는 좌안용 이미지 및 우안용 이미지가 각각의 개구부1,2,3(a)를 통해 관찰자의 좌안 및 우안에 도달되어, 결국 관찰자가 양안시차의 간격이 홀수 배로 줄어든 좌안 및 우안으로 관찰하는 듯한 효과를 낼 수 있는 것이다. 따라서, 기존의 양안시차가 넓었던 좌안 및 우안으로 관찰했던 관찰자는 본 발명을 통해 양안시차가 홀수 배로 줄어든 좌안 및 우안으로 관찰함으로써 3차원 영상을 관찰하다가 이동하더라도 곧바로 새로운 양안시차의 좌안 및 우안에 적응하여 관찰하게 되므로 이동에 따른 눈의 부담감을 대폭 줄일 수 있게 된다. 또한, 이후에 설명할 정시영역에서 역시영역으로 이동 시에도 영상의 뒤바뀜에서 나타나는 눈의 부담감을 줄일 수 있게 된다.
디스플레이 패널부(120)는 예컨대, 액정 디스플레이(LCD) 패널을 들 수 있으며, 도시된 바와 같이 시차장벽(110)의 후방에 일정 거리 간격(g)으로 설치되고, 좌안용 이미지 정보를 표시하는 좌안 픽셀(L)과 우안용 이미지 정보를 표시하는 우안 픽셀(R)이 교대로 반복되도록 형성되며, 관찰자의 좌안 및 우안이 개구부(a)를 통해 관찰하는 영역에 대응하는 좌안 픽셀(L)과 우안 픽셀(R)에 각각 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 배치하여 디스플레이한다.
또한, 디스플레이 패널부(120)는 디스플레이 패널 상에 R, G, B로 배열되는 다수의 서브 픽셀을 단위셀로 구분하고, 구분된 단위셀을 기반으로 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 배치하여 디스플레이한다. 이를 위해, 디스플레이 패널부(120)는 좌안용 이미지를 표시하는 좌안 픽셀(L)과 우안용 이미지를 표시하는 우안 픽셀(R)이 번갈아 형성되어 있고, 이의 뒤편에는 도시하지 않았지만 빛의 공급을 위한 백라이트가 마련된다. 즉, 디스플레이 패널부(120)는 백라이트로부터 발생된 빛을 이용하여 좌안픽셀(L)과 우안픽셀(R)에 각각 배치된 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 표출하여, 일정 거리 간격(g)으로 이격되어 있는 시차장벽(110)에 도달되도록 하는 것이다.
도 2는 관찰자의 좌안 및 우안이 개구부(a)를 통해 관찰하는 영역에 대응하는 좌안 픽셀(L)과 우안 픽셀(R)에 각각 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 배치하여 디스플레이 함으로써, 관찰자가 좌안으로 좌안용 이미지를 관찰하고 우안으로 우안용 이미지를 관찰하는 정시의 예를 나타낸 것이고, 도 3은 관찰자가 이동함에 따라 좌안 픽셀(L)로부터 발산된 좌안용 이미지가 개구부(a)를 통해 관찰자의 우안에 도달하고, 우안 픽셀(R)로부터 발산된 우안용 이미지가 개구부(a)를 통해 관찰자의 좌안에 도달하여, 관찰자가 좌안으로 우안용 이미지를 관찰하고 우안으로 좌안용 이미지를 관찰하는 역시의 예를 나타낸 도면이다.
전술한 영상 표시 장치(100)의 경우, 백라이트에서 발산된 빛 중에서 디스플레이 패널부(120)의 좌안용 픽셀(L)을 통과한 빛은 시차장벽(110)의 개구부(a)를 거쳐 관찰자의 좌안에 도달하는 반면, 디스플레이 패널부(120)의 좌안용 픽셀(L)을 통과하였다고 하더라도 관찰자의 우안으로 향하는 빛은 차단부(b)에 의해 차단된다. 마찬가지로 백라이트에서 발산된 빛 중에서 디스플레이 패널부(120)의 우안용 픽셀(R)를 통과한 빛은 차단기판(110)의 개구부(a)를 거쳐 관찰자의 우안에 도달되는 반면, 디스플레이 패널부(120)의 우안용 픽셀(R)을 통과하였다고 하여도 관찰자의 좌안을 향하는 빛은 차단부(b)에 의해 차단된다. 그 결과 디스플레이 패널부(120)의 좌/우안용 픽셀(L, R)을 통과한 빛은 각각 관찰자의 좌/우안으로만 전달되는데, 이들 사이에는 인간이 충분히 감지할 수 있을 정도의 시차 정보가 존재하여 관찰자는 결국 3차원 입체영상(3 dimension images)을 인식하게 되는 것이다.
이때, 도 1에서 시차장벽(110)과 디스플레이 패널부(120)는 일정 거리 간격(g)으로 이격되어 있는데, 픽셀(i)과 관찰자의 좌안과 우안 간의 간격(e)이 개구부(a)를 기준으로 서로 마주보며 이루는 삼각형 ΔABD와 ΔDFG가 닮은 꼴이므로 이를 이용하여 다음 수학식1에 따라 일정 거리 간격(g)을 산출할 수 있다.
Figure pat00005
여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 관찰자의 두 눈 간격, 즉 양안시차의 간격을 나타낸다.
즉, 수학식1에 따른 시차장벽(110)과 디스플레이 패널부(120) 간의 거리 간격(g)은 화소의 픽셀피치(i)를 양안시차의 간격(e)과 화소의 픽셀피치(i)를 더한 것(e+i)으로 나눈 것(
Figure pat00006
)과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출할 수 있다.
도 2 및 도 3에서, 파란색 부분은 관찰자의 좌안과 그 좌안으로 들어오는 좌안용 이미지를 발산하는 좌안 픽셀(L)을 나타내고, 빨간색 부분은 관찰자의 우안과 그 우안으로 들어오는 우안용 이미지를 발산하는 우안 픽셀(R)을 나타내는 것으로, 눈 간격을 E로 하였을 경우 정시 및 역시에 따른 양안시차(E)의 좌우 눈에 영상이 보여지는 것을 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법의 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시차장벽(410)은, 개구부와 차단부가 교대로 반복되도록 배열되고 개구부를 통해 보이는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격에서 관측된 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격의 홀수 배 감소되어 관측되도록 설계된다.
즉, 관찰자 입장에서는 원래의 양안시차의 간격(E)의 홀수 배 감소되어 관측된다.
이하에서는, 3 배로 줄어든 양안시차 간격(E')의 좌안 및 우안이 개구부(a)를 통해 관찰되는 실시예에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
따라서, 관찰자가 개구부(a)를 통해 관찰하는 디스플레이 패널부(120)의 영역에 대응하는 좌안픽셀(L)과 우안픽셀(R)에 각각 좌안용 이미지 및 우안용 이미지의 반복 주기는 3 배로 배치되어 표출하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 양안시차의 간격이 1/3 배로 줄어든 관찰자의 좌안 및 우안이 개구부(a)를 통해 관찰하는 영역에 대응하는 좌안픽셀(L) 및 우안픽셀(R)에 각각 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 배치하여 디스플레이 함으로써, 시차장벽(410)과 디스플레이 패널부(120) 간의 거리 간격(g')은 원래의 거리 간격(g)에 비해 다음 수학식2에 따라 3 배의 거리 간격을 갖는 것과 같은 효과가 있다.
Figure pat00007
여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 양안시차의 간격을 나타낸다.
즉, 디스플레이 패널부(120)는 해상도를 높이기 위해 시차장벽(410)과 디스플레이 패널부(120) 간의 거리 간격(g')을 좁게 가져가야 하는데 물리적으로 한계가 있다.
본 발명에 따르면, 시차장벽(110)과 디스플레이 패널부(120) 간의 거리 간격(g')은 기준 눈 간격에 따라 시차장벽(110)이 설계된 경우의 일정 거리 간격(g)보다 약 3배만큼 크게 설계될 수 있다.
또한, 시차장벽(410)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 홀수 배로 줄어든 양안시차의 간격(g')을 갖는 관찰자의 좌안 및 우안의 경우, 개구부(a)를 통해 관찰하는 영역에 대응하는 디스플레이 패널부(120)의 좌안픽셀(L)에 표시된 좌안용 이미지를 좌안이 관찰하고 우안픽셀(R)에 표시된 우안용 이미지를 우안이 관찰하는 정시와, 좌안용 이미지를 우안이 관찰하고 우안용 이미지를 좌안이 관찰하는 역시에 대해, 정시와 역시의 반복 주기가 홀수 배로 반복되도록 개구부 및 차단부의 반복 주기를 홀수 배로 배열하여 설정하게 된다.
즉, 시차장벽(410)은, 예를 들면, 액정패널로 구현하여 3차 영상을 디스플레이 할 경우, 일부 액정을 포지션(position)별로 구동시켜 스트라이프 형태로 빛을 차단하게 되는 바, 그 결과 액정이 구동되지 않은 부분은 개구부(a)의 역할을 하게 되고, 액정이 회전된 부분은 블랙을 표시하여 차단부(b)의 역할을 하게 되는 동작으로, 정시와 역시의 반복 주기가 홀수 배로 반복되도록 홀수 배로 배열된 개구부(a) 및 차단부(b)를 온 또는 오프시키게 되는 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 영상 표시 장치(100)는, 먼저 시차장벽(410)의 개구부를 통해 보이는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격에서 관측된 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격의 홀수 배만큼 감소되어 관측되도록 시차장벽(410)과 디스플레이 패널부(120)의 일정 거리 간격(g')을 설계된다(S510).
이어, 설계된 일정 거리 간격(g')에 시차장벽(410)을 설치한 상태에서, 3차원 영상을 입력받아 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 홀수 배 감소되어 관측되도록 시차장벽(410)의 개구부의 크기를 조절한다(S520).
즉, 디스플레이 패널부(120)는 외부로부터 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 포함하는 3차원 영상을 입력받으면, 백라이트로부터 방사되는 빛을 이용하여 좌안픽셀(L) 및 우안픽셀(R)로부터 좌안용 이미지 및 우안용 이미지의 빛이 각각 시차장벽(410)에 도달되도록 표출하는 것이다.
이때, 디스플레이 패널부(120)는 시차장벽(410)으로부터 수학식1에 의한 일정 거리 간격(g)으로 이격되고, 본 발명에 따르면, 기준 눈 간격일 때의 홀수 배만큼 양안시차 간격이 감소되도록 일정 거리 간격(g')으로 설계된다.
이어, 시차장벽(410)은 디스플레이 패널부(120)로부터 표출된 좌안용 이미지 및 우안용 이미지가 투과되도록 개구부(a) 및 차단부(b)를 온(ON) 또는 오프(OFF)시키게 된다(S530).
즉, 시차장벽(410)은 교대로 배열된 개구부(a) 및 차단부(b)에 대해, 3차원 영상에 대응된 소정의 제어 신호에 따라 일부 액정을 포지션(position)별로 구동시켜, 액정이 구동되지 않은 개구부(a)와 액정이 회전된 차단부(b)의 역할을 온(ON) 또는 오프(OFF) 동작으로 구현하는 것이다.
따라서, 관찰자는 시차장벽(410)의 온 동작에 따른 개구부(a)를 통해 디스플레이 패널부(120)로부터 표출된 기준 눈 간격에서의 양안시차 간격의 1/3배로 감소된 양안시차 간격을 가지는 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 관할할 수 있게 된다.
이때, 시차장벽(410)과 디스플레이 패널부(120) 간의 거리 간격(g')은 수학식2에 따라 3배 픽셀피치(3i)를 양안시차의 간격(e)과 3 배 픽셀피치(3i)를 더한 것(e+3i)으로 나눈 것(
Figure pat00008
)과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출하는 것으로, 결국 시차장벽(410)과 디스플레이 패널부(120) 간의 원래의 거리 간격(g)의 3 배에 해당하는 거리 간격(3g=g')을 갖는 것과 같은 효과가 있다.
또한, 시차장벽(410)은 홀수 배로 배열된 개구부 및 차단부를 온 또는 오프시키는 동작에 따라, 양안시차의 간격이 1/3 배로 줄어든 관찰자의 좌안 및 우안이 개구부(a)를 통해 관찰하는 영역에 대응하는 디스플레이 패널부의 좌안픽셀(L)에 표시된 좌안용 이미지를 좌안이 관찰하고 우안픽셀(R)에 표시된 우안용 이미지를 우안이 관찰하는 정시와, 좌안용 이미지를 우안이 관찰하고 우안용 이미지를 좌안이 관찰하는 역시(reverse view)에 대해, 정시와 역시의 반복 주기가 홀수 배로 반복되도록 하는 효과가 있다.
즉, 시차장벽(410)은 정시와 역시의 반복 주기가 3 배로 반복되도록 설계된 시차장벽의 개구부 및 차단부를 온 또는 오프시키게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 디스플레이 패널 상에 R, G, B로 배열되는 다수의 서브 픽셀을 단위셀로 구분하고, 구분된 단위셀을 기반으로 좌안용 픽셀과 우안용 픽셀로부터 나오는 좌안용 이미지 및 우안용 이미지의 빛이 시차장벽(Parallax Barrier)을 통해 관찰자에게 전달될 때, 시차장벽을 통해 관측되는 양안시차 간격이 기준 눈 간격으로 설계된 경우보다 홀수 배 감소되도록 설계함으로써, 좌안용 이미지 및 우안용 이미지의 배치 주기가 홀수 배 증가되는 것과 같은 3차원 영상을 표시할 수 있도록 하는 3차원 영상 표시 장치 및 방법을 실현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 3차원 입체영상을 디스플레이하는 장치 및 방법에 적용할 수 있다.
100 : 영상 표시 장치 110 : 시차장벽
120 : 디스플레이 패널부 410 : 본 발명의 시차장벽
a : 개구부 b : 차단부

Claims (10)

  1. 좌안용 이미지와 우안용 이미지가 각각의 픽셀에 교대로 표시되는 디스플레이 패널부; 및
    개구부와 차단부가 교대로 반복되도록 배열되고 상기 개구부를 통해 보이는 상기 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격에서 관측된 상기 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격의 홀수 배 감소되어 관측되도록 설계되는 시차장벽;
    을 포함하는 3차원 영상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시차장벽은, 상기 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 반복 주기가 상기 기준 눈 간격에서 관측된 상기 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 반복 주기보다 홀수 배 증가하여 관측되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시차장벽은, 상기 디스플레이 패널부의 전면에 일정 거리 간격(g')으로 설계되고, 상기 설계된 일정 거리 간격(g')은 상기 기준 눈 간격에서의 일정 거리 간격(g)보다 홀수 배 증가된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 일정 거리 간격(g)은 다음 수학식1에 따라 화소의 픽셀피치(i)를 양안시차의 간격(e)과 화소의 픽셀피치(i)를 더한 것(e+i)으로 나눈 것(
    Figure pat00009
    )과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00010

    여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 양안시차의 간격을 나타낸다.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시차장벽은, 상기 양안시차의 간격이 3 배로 줄어든 관찰자의 좌안 및 우안이 개구부를 통해 관찰하는 영역에 대응하는 좌안픽셀(L)에 표시된 좌안용 이미지를 좌안이 관찰하고 우안픽셀(R)에 표시된 우안용 이미지를 우안이 관찰하는 정시와, 좌안용 이미지를 우안이 관찰하고 우안용 이미지를 좌안이 관찰하는 역시에 대해, 정시와 역시의 반복 주기가 3 배로 반복되도록 상기 개구부 및 차단부의 배열 주기가 3 배로 배열된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시 장치.
  6. 개구부 및 차단부가 교대로 반복되도록 배열된 시차장벽(Parallax Barrier)과, 상기 시차장벽의 후면에 일정 거리 간격(g) 떨어져 배치되고 상기 개구부를 통해 관찰자의 좌안 및 우안이 관찰하는 영역에 대응하는 좌안픽셀(L) 및 우안픽셀(R)에 각각 좌안용 이미지 및 우안용 이미지를 배치하여 디스플레이 하는 디스플레이 패널부를 포함하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법으로서,
    (a) 상기 개구부를 통해 보이는 상기 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 기준 눈 간격에서 관측된 상기 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격의 홀수 배만큼 감소되어 관측되도록 상기 시차장벽과 상기 디스플레이 패널부의 일정 거리 간격(g')을 설계하는 단계;
    (b) 상기 설계된 일정 거리 간격(g')에 상기 시차장벽을 설치한 상태에서, 3차원 영상을 입력받아 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 양안시차 간격이 홀수배 감소되어 관측되도록 상기 시차장벽 개구부의 크기를 조절하는 단계; 및
    (c) 상기 개구부를 통해 상기 디스플레이 패널부로부터 표출된 좌안용 이미지 및 우안용 이미지가 투과되도록 상기 개구부 및 차단부를 온 또는 오프시키는 단계;
    를 포함하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 반복 주기가 상기 기준 눈 간격에서 관측된 상기 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 반복 주기보다 홀수 배 증가하여 관측되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 일정 거리 간격(g)은 다음 수학식1에 따라 화소의 픽셀피치(i)를 양안시차의 간격(e)과 화소의 픽셀피치(i)를 더한 것(e+i)으로 나눈 것(
    Figure pat00011
    )과, 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리(z)를 곱하여 산출하며, 상기 설계된 일정 거리 간격(g')은 상기 일정 거리 간격(g)에 홀수 배를 곱한 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00012

    여기서, z는 관찰자로부터 디스플레이 패널부까지의 설계 거리를 나타내고, i는 화소의 픽셀피치를 나타내며, e는 양안시차의 간격을 나타낸다.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 양안시차의 간격이 홀수 배로 줄어든 관찰자의 좌안 및 우안이 개구부를 통해 관찰하는 영역에 대응하는 좌안픽셀(L)에 표시된 좌안용 이미지를 좌안이 관찰하고 우안픽셀(R)에 표시된 우안용 이미지를 우안이 관찰하는 정시와, 좌안용 이미지를 우안이 관찰하고 우안용 이미지를 좌안이 관찰하는 역시에 대해, 정시와 역시의 반복 주기가 홀수 배로 반복되도록 상기 홀수 배로 배열된 개구부 및 차단부를 온 또는 오프시키는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 정시와 역시의 반복 주기가 3 배로 반복되도록 상기 홀수 배로 배열된 개구부 및 차단부를 온 또는 오프시키는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치의 3차원 영상 표시 방법.
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