KR20130076361A - Ｆｐｒ 방식 입체 영상 디스플레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편광패턴이 바둑판 형태로 화소 단위로 구성되며 바로 이웃한 화소간의 편광 방향이 직교하는 편광패턴필름(FPR)이 포함된 입체 영상 디스플레이를 제공한다. 바둑판형 화소단위 FPR 패턴과 부합하도록 좌안 영상 데이터와 우안 영상의 데이터를 화소 단위로 교번하면서 읽어내고, 읽어낸 데이터를 순차적으로 이미지 패널에 입력함으로써 수직 방향의 화질 저하를 개선할 수 있다.

Description

ＦＰＲ 방식 입체 영상 디스플레이{FPR type 3 dimensional display}

본 발명은 FPR (film type patterned retarder) 방식의 입체 영상 디스플레이의 영상 화질 향상을 위한 장치에 관한 것으로, 상세하게는 수직 방향의 화질 저하를 개선한 새로운 입체 영상 디스플레이를 제안한다.

최근 국내 전자 업계는 3차원 입체 영상에 있어서 세계 기술의 진보를 이끌고 있다. 입체 영상을 디스플레이하는 방식에는 크게 셔터 글래스 방식과 편광필름패턴 방식이 경합하고 있다.

셔터 글래스(shutter glass: SG) 방식의 입체 영상은 TV로부터 통기 신호를 받아 영상을 제어할 수 있도록 전자 회로가 부착된 안경을 쓰고 화면을 보는 방식인데, TV에서는 순차적으로 만들어내는 각각의 좌우 영상이 전기적 신호에 따라 눈에 빛을 전달하고 안경을 통해 양안 시차를 발생시킨다.

왼쪽과 오른쪽 눈의 위치 차이로 인해 뇌가 양쪽 눈에 들어온 영상을 분석하는 과정에서 입체감을 느끼게 된다. 셔터 글래스 방식은 안경에 전자회로를 넣어야 하기 때문에 안경이 무겁고 커지며, 가격이 비싸 구매자에게 부담이 될 수 있다. 또한, 좌우 화면이 번갈아 표시되는 방식이기 때문에 깜빡임이 심한 단점이 있다.

반면, 편광필름패턴(film type patterned retarder: FPR) 방식은 패시브라 부르는 편광으로 디스플레이 앞에 편광 필름을 부착, 이 곳을 통해 좌우 영상을 동시에 한 화면으로 내보낸다. 편광 안경을 통해 영상이 분리되면 양안 시차가 발생해 입체 영상을 즐기게 된다.

도 1은 일반적인 FPR 방식의 입체 디스플레이를 보여주고 있다. 백라이트유닛(20), 2개의 편광판(30), 이미지패널(10), 그리고 가장 바깥쪽에 FPR(40)이 설치되어 있다.

FPR 방식 입체 디스플레이에서는 도 2에 나타난 바와 같이 수평선 단위로 편광 방향을 서로 직교하도록 설정되어 있다. 즉, 화면의 짝수 번째와 홀수 번째 수평선에 좌안 영상과 우안 영상 (또는 그 반대 순서로 홀수 번째와 짝수 번째 수평선에 좌안 영상과 우안 영상)을 각각 디스플레이함으로써 그 시차정보에 의해 시청자는 입체감을 느끼게 된다.

이와 같이 FPR 방식은 디스플레이 패널 앞에 장착된 편광 필름을 통해 화면이 둘로 나뉘게 되는데 이 과정에서 HD 해상도 1080p 의 경우 홀수 주사선 540개, 짝수 주사선 540 개로 나뉜다. 즉, 디스플레이 패널에서 1080p 영상이 출력되면, FPR 편광에서 540 개로 나뉜 영상이 홀수 짝수로 번갈아 출력되는 과정을 거친다.

좌안 영상과 우안 영상의 원래의 해상도가 W×H 라고 할 때, FPR 방식 디스플레이는 짝수 번째와 홀수 번째 수평선에 좌안 영상과 우안 영상(또는 그 반대 순서로 홀수 번째와 짝수 번째 수평선에 좌안 영상과 우안 영상)을 디스플레이해야 하므로 좌안 영상과 우안 영상의 해상도를 수직 방향으로 1/2 감소시켜야 한다. 즉, W×(H/2)의 좌안 영상과 우안 영상을 조합하여 W×H의 영상을 디스플레이하게 된다. 결국 좌안 영상과 우안 영상은 수직 방향으로의 2 대 1의 서브샘플링(subsampling) 과정을 거치게 되며 이는 화질의 저하를 초래한다.

화질 저하 문제를 구체적으로 살펴보기 위하여 주파수 영역에서 영상신호를 도 3과 도 4에 나타내었다.

도 3은 서브샘플링 전의 원래 해상도의 좌안 영상 또는 우안 영상의 주파수 스펙트럼(spectrum)이다. 여기서 마름모꼴 모양은 내부에 영상신호가 존재하는 영역으로써 많은 경우 영상이 이러한 모양의 스펙트럼을 가진다. 이 영상신호에 대하여 수직 방향으로 2 대 1의 서브샘플링을 수행하게 되면 도 4와 같이 나타나게 된다. 도 4에 나타난 음영으로 나타난 마름모꼴 대역이 추가적으로 나타나게 되어 기존에 존재하던 마름모꼴 대역과 겹친다. 이를 간섭(aliasing) 현상이 말하며, 이 간섭 현상의 발생으로 인하여 화질 저하를 초래하게 된다.

이러한 간섭 현상을 막기 위해서는 서브샘플링 전에 수직방향으로 저대역통과필터를 적용하여 대역 제한(band-limited)을 수행한 후 서브샘플링을 수행하여야 한다.

도 5a는 저대역통과필터를 통과시킨 후의 주파수 스펙트럼이고, 도 5b는 도5a 신호에 대한 서브샘플링 후의 주파수 스펙트럼이다. 도 5b에 나타난 바와 같이 주파수 밴드 간의 간섭 현상은 사라졌으나 수직 방향의 고주파(high frequency) 성분이 상당 부분 제거되어 영상 신호의 수직 방향 고주파 성분이 제거되었음을 알 수 있다. 이는 수직 방향의 화질 저하로 나타나게 된다.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 수직 방향의 화질 저하를 개선한 FPR 방식의 입체 영상 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 FPR 방식의 입체 영상을 개선을 위한 새로운 편광패턴필름을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 저대역통과필터를 통과시키지 않고도 서브샘플링 후 간섭이 발생하지 않는 FPR 방식의 입체 영상 디스플레이를 제공하는 것이다.

기타, 본 발명의 또 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 상세한 설명에서 보다 구체적으로 제시될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 입체 영상 디스플레이용 편광패턴필름(FPR)에 있어서, 편광패턴이 바둑판 형태로 화소 단위로 구성되며, 바로 이웃한 화소간의 편광 방향이 직교하도록 하는 것을 특징으로 하는 편광패턴필름을 제공한다.

또한, 본 발명은 상면과 하면에 편광판이 부착된 이미지 패널과, 상기 이미지 패널의 배면에 부착되는 백라이트 유닛과, 상기 이미지 패널의 전면에 부착되며, 편광패턴이 바둑판 형태로 화소 단위로 구성되며, 바로 이웃한 화소간의 편광 방향이 직교하는 편광패턴필름 포함하는 입체 영상 디스플레이를 제공한다.

본 발명은 또한, 바둑판형 화소단위 FPR 패턴을 갖는 편광패턴필름이 이미지 패널에 부착된 입체 영상 디스플레이에 있어서, 상기 바둑판형 화소단위 FPR 패턴과 부합하도록 좌안 영상 데이터와 우안 영상의 데이터를 화소 단위로 교번하면서 읽어내고, 읽어낸 데이터를 순차적으로 이미지 패널에 입력하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 종래의 FPR 방식의 디스플레이에 있어서, 좌안 영상과 우안 영상의 서브샘플링으로 인하여 화질 저하가 발생하는 문제를 개선할 수 있다. 구체적으로 바둑판형 화소단위 FPR과 이에 부합하는 좌안 영상과 우안 영상 데이터를 화소단위로 교번하면서 읽어내어 이미지 패널에 입력함으로써 화질 저하가 개선된다. 또한, 서브샘플링 후 발생하는 간섭 현상을 막기 위한 수직방향 저대역통과필터 적용이 필요없게 된다. 따라서 FPR 방식의 입체 영상 디스플레이의 수준을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 FPR 방식 입체 디스플레이의 단면 모식도.
도 2는 종래의 줄단위 FPR 패턴.
도 3은 서브샘플링 전의 영상의 주파수 스펙트럼.
도 4는 서브샘플링 후의 영상의 주파수 스펙트럼.
도 5a는 서브샘플링 전의 영상의 대역제한 스펙트럼.
도 5b는 대역제한된 영상의 서브샘플링 후의 주파수 스펙트럼.
도 6은 화소단위의 바둑판형 FPR 패턴.
도 7은 바둑판형 서브샘플링 후의 영상의 주파수 스펙트럼.
도 8은 화소단위의 바둑판형 서브샘플링을 통한 입체 영상 디스플레이의 모식도.

본 발명에서는 좌안 영상과 우안 영상의 수직 방향의 해상도를 1/2 감소시킴으로 인해 발생하는 화질 저하 문제를 해결하고자 FPR의 패턴을 수정하고 이에 부합하도록 이미지 패널에 좌안 영상과 우안 영상 신호를 제공하는 장치를 제안한다.

수직 방향 화질 저하 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 입체 영상 디스플레이용 편광패턴필름에 있어서, 편광패턴이 바둑판 형태로 화소 단위로 구성되며 바로 이웃한 화소간의 편광 방향이 직교하도록 구성된다.

도 6을 참조하면, 종래의 FPR 방식 입체 디스플레이에서는 편광패턴필름이 수평선 단위로 편광 방향이 서로 직교하도록 설정되어 있는 반면, 본 발명에 따른 편광패턴필름은 화소 단위로 편광 방향을 서로 직교하도록 하였다. 편광패턴필름을 화소단위로 바둑판형태로 구성함으로써 상하좌우 방향으로 바로 이웃한 화소간의 편광 방향이 서로 직교한다.

이와 같은 편광패턴필름을 사용함으로써 기존의 FPR 방식에서 발생하는 마름모꼴 주파수 밴드 간의 간섭현상을 해소할 수 있다. 본 발명에 따른 편광패턴필름을 사용하여, 좌안 영상 또는 우안 영상에 대해 저대역통과필터를 적용하지 않고, 서브샘플링한 후의 주파수 스펙트럼을 도 7에 나타내었다. 도시된 바와 같이, 저대역통과필터를 통과하지 않았음에도 불구하고, 마름모꼴 주파수 밴드 간의 간섭현상이 발생하지 않음을 알 수 있다. 그 결과, 수직 방향의 화질 저하가 개선될 수 있다.

본 발명에 따른 편광패턴필름을 사용한 입체 영상 디스플레이서는 이미지 패널에 입력되는 좌안 영상과 우안 영상이 편광패턴필름과 부합하도록 조정되어야 한다. 즉, 화소 단위로 교번하면서 좌안 영상과 우안 영상 메모리에서 데이터를 읽어내어 이미지패널에 데이터를 입력하여야 한다.

이를 위하여 본 발명에서 상면과 하면에 편광판이 부착된 이미지 패널과, 상기 이미지 패널의 배면에 부착되는 백라이트 유닛, 및 상기 이미지 패널의 전면에 부착되며, 편광패턴이 바둑판 형태로 화소 단위로 구성되며, 바로 이웃한 화소간의 편광 방향이 직교하는 편광패턴필름 포함하는 입체 영상 디스플레이를 제안한다.

도 8에 화소 단위의 바둑판형 서브샘플링을 통한 입체 영상 디스플레이의 실시예를 나타내었다.

좌안 영상 데이터를 저장하고 있는 제1메모리(110)와 우안 영상 데이터를 저장하고 있는 제2메모리(112)에서 화소 단위로 좌안 영상의 화소를 읽어낸 후 우안 영상의 화소를 읽어내는 동작을 반복하여, 이미지패널(100)에 전달될 스테레오 영상을 저장하는 제3메모리(114)에 순차적으로 저장한다.

여기서 좌안 영상과 우안 영상의 화소를 읽어낼 때에는 한 화소씩 건너뛰어 읽어낸다. 즉 제어부(120)에서 좌안 영상과 우안 영상을 화소 단위로 교번하여 제어하여 제3메모리에 저장하고, 저장된 스테레오 영상 데이터를 이미지 패널(100)로 입력함으로써 스테레오 디스플레이가 가능해 진다.

도 8의 실시예에서는 본 발명의 개념을 이해하기 쉽게 하기 위하여 제3메모리를 두었으나, 제1메모리와 제2메모리를 교번하면서 읽어내어 바로 이미지 패널에 입력하면 제3메모리를 절감할 수 있다.

본 발명에서 제시한 바둑판형 화소 단위 FPR과 이에 부합하는 좌안 영상과 우안 영상 데이터를 화소단위로 교번하면서 읽어내어 이미지 패널에 입력함으로써 기존의 FPR 방식 입체 영상에서의 화질 저하 문제가 해결될 수 있으며, 저대역통과필터를 적용할 필요가 없게 된다.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.

100:이미지 패널 110:제1메모리
112:제2메모리 114:제3메모리
120:제어부

Claims (5)

1. 입체 영상 디스플레이용 편광패턴필름(FPR)에 있어서,
   편광패턴이 바둑판 형태로 화소 단위로 구성되며, 바로 이웃한 화소간의 편광 방향이 직교하도록 하는 것을 특징으로 하는
   편광패턴필름.
2. 상면과 하면에 편광판이 부착된 이미지 패널과,
   상기 이미지 패널의 배면에 부착되는 백라이트 유닛과,
   상기 이미지 패널의 전면에 부착되며, 편광패턴이 바둑판 형태로 화소 단위로 구성되며, 바로 이웃한 화소간의 편광 방향이 직교하는 편광패턴필름 포함하는
   입체 영상 디스플레이.
3. 제2항에 있어서, 좌안 영상 데이터를 저장하는 제1메모리와, 우안 영상 데이터를 저장하는 제2메모리를 더 포함하며, 화소 단위로 좌안 영상의 데이터와 우안 영상의 데이터를 순차적으로 반복적으로 읽은 후 이미지 패널에 입력하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1메모리와 제2메모리로부터 이미지패널에 전달될 스테레오 영상을 저장하는 제3메모리를 더 포함하는 입체 영상 디스플레이.
5. 바둑판형 화소단위 FPR 패턴을 갖는 편광패턴필름이 이미지 패널에 부착된 입체 영상 디스플레이에 있어서,
   상기 바둑판형 화소단위 FPR 패턴과 부합하도록 좌안 영상 데이터와 우안 영상의 데이터를 화소 단위로 교번하면서 읽어내고,
   읽어낸 데이터를 순차적으로 이미지 패널에 입력하는 것을 특징으로 하는
   입체 영상 디스플레이 방법.

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