KR20150065056A

KR20150065056A - 영상 표시 장치

Info

Publication number: KR20150065056A
Application number: KR1020130150141A
Authority: KR
Inventors: 하마기시 고로; 정경호
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-06-12
Also published as: US20150156480A1

Abstract

영상 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 유닛, 시점 형성 유닛 및 지향성 백라이트 유닛을 포함한다. 시점 형성 유닛은 상기 영상이 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 인지되도록 하기 위해 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작하고, 3차원 모드로 동작시 상이한 방향으로 N개의 시점을 형성한다. 지향성 백라이트 유닛은 명시 거리에 위치하여 상기 표시 유닛으로부터 출력된 영상이 투영되는 영상 평면을 조명 영역과 비조명 영역으로 구분하여 상기 조명 영역에 광을 공급하고 상기 비조명 영역에 상기 광을 공급하지 않도록 동작하며, 상기 조명 영역과 상기 비조명 영역의 위치를 다수의 관찰자의 위치 정보에 근거하여 변경한다.

Description

영상 표시 장치{IMAGE DISPLAY APPARATUS}

본 발명의 영상 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 입체 영상을 표시할 수 있는 영상 표시 장치에 관한 것이다.

입체영상 표시장치에 채용되는 무안경식(Autostereoscopic) 디스플레이 기술은 셔터 안경을 착용하는 불편함 없이 입체 영상을 디스플레이할 수 있는 이점을 갖는다. 무안경식 디스플레이 기술은 패럴랙스 배리어(parallax barrier)를 이용한 방식 및 렌티큘러(lenticular) 렌즈를 이용한 방식을 포함할 수 있다.

패럴렉스 배리어를 이용한 입체영상 표시장치는 행들과 열들로 배열된 화소들을 가지는 표시 패널 앞에 설치된 세로 격자 형상의 개구들을 가지는 패럴랙스 배리어를 갖는다. 그러면, 패럴랙스 배리어는 관찰자의 우측 눈과 좌측 눈에 대한 우측 영상과 좌측 영상을 분리하고, 표시 패널 상의 서로 다른 영상들의 양안 시차를 발생한다.

렌티큘러 렌즈를 이용한 입체영상 표시장치는 세로 격자 형상의 패럴랙스 배리어 대신에 표시 패널 위에 놓여 있는 반원통형 렌즈들의 열방향 배열을 가지는 렌티큘러 렌즈 시트를 사용한다.

특히, 최근에는 2D 모드와 3D 모드로 스위치 가능한 스위칭 패널을 포함하는 무안경식 영상표시장치가 개발되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 다수의 관찰자가 3D 영상을 인식할 수 있는 영상표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 영상표시장치의 구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 영상 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 유닛; 상기 영상이 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 인지되도록 하기 위해 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작하고, 3차원 모드로 동작시 상이한 방향으로 N개의 시점을 형성하는 다시점 형성 소자를 포함하는 시점 형성 유닛; 및 명시 거리에 위치하여 상기 표시 유닛으로부터 출력된 영상이 투영되는 영상 평면을 조명 영역과 비조명 영역으로 구분하여 상기 조명 영역에 광을 공급하고 상기 비조명 영역에 상기 광을 공급하지 않도록 동작하며, 상기 조명 영역과 상기 비조명 영역의 위치를 다수의 관찰자의 위치 정보에 근거하여 변경하는 지향성 백라이트 유닛을 포함한다.

본 발명의 영상표시장치의 구동방법은, 표시 유닛에 표시되는 영상이 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 인지되도록 하기 위해 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작하고, 3차원 모드로 동작시 상이한 방향으로 N개의 시점을 형성하는 단계; 상기 표시 유닛을 바라보는 다수의 관찰자의 위치 정보를 추출하는 단계; 명시 거리에 위치하여 상기 표시 유닛으로부터 출력된 상기 영상이 투영되는 영상 평면을 3D 영상을 인식하기 적합한 제1 영역과 3D 영상을 인식하기 부적합한 제2 영역으로 구분하는 단계; 시분할 구동에 의해서 상기 제1 영역과 제2 영역의 위치를 전환시키는 단계; 및 상기 위치 정보에 따라서 상기 영상 평면에 형성되는 조명 영역과 비조명 영역을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 서로 다른 위치에 관찰자가 위치한다고 하더라도, 각 관찰자의 위치를 검출하여 상기 관찰자들이 제1 및 제2 서브 프레임 중 어느 구간에 3D 영상을 인식하기 적합한 위치에 있는지 판별한 후, 각 관찰자로 공급되는 광을 제어한다. 따라서, 다수의 관찰자 각각이 또는 관찰자의 이동시에도 최적의 3D 영상을 인식할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 블럭도이다.
도 2a는 제1 서브 프레임동안 지향성 백라이트 유닛에 의해 조명되는 조명 영역과 비조명 영역을 나타낸 도면이다.
도 2b는 제2 서브 프레임동안 지향성 백라이트 유닛에 의해 조명되는 조명 영역과 비조명 영역을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 두 명의 관찰자에게 3D 영상을 공급할 수 있는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 세 명의 관찰자에게 3D 영상을 공급할 수 있는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 네 명의 관찰자에게 모두 3D 영상을 공급할 수 있는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 관찰자의 이동시 조명 영역의 이동을 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 제1 및 제2 관찰자가 동시에 제1 영역에 위치하거나 동시에 제2 영역에 위치하는 경우 3D 영상을 공급할 수 있는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 제1 및 제2 관찰자가 각각 제1 및 제2 영역에 위치하는 경우 3D 영상을 공급할 수 있는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 입체영상 표시장치의 시청 가능 범위를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 I 부분의 확대도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 입체영상 표시장치의 시청 가능 범위를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 II 부분의 확대도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

상술한 본 발명이 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 실시 예들을 통해서 용이하게 이해될 것이다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다.

안경 방식의 경우, 관찰자가 어느 위치에서 입체영상 표시장치를 보든지 좌안과 우안에 각각 좌안 영상과 우안 영상을 제공할 수 있다. 즉, 입체영상 표시장치는 전방위로 좌안 영상과 우안 영상이 혼합된 영상을 표시하고, 안경을 통해 상기 좌안 영상과 우안 영상을 분리하는 방식이다.

무안경 방식도 단 한 명의 사용자가 고정된 위치에 있다면 상기 안경 방식과 같은 효과를 가질 수 있다. 다만, 무안경 방식의 경우 입체영상 표시장치 자체에서 좌안 영상과 우안 영상을 각각 분리하여 관찰자의 좌안과 우안으로 보내주게 된다. 그러나, 여러 명이 시청하거나 또는 움직이면서 입체영상 표시장치를 보는 경우 인위적으로 좌안 영상과 우안 영상을 분리할 수 없다. 그래서, 다시점 무안경 방식에서는 좌안 영상과 우안 영상의 2개의 영상을 조합하여 다수개의 시점 영상을 만들어 사용한다.

도 1에는 영상 평면에 다수개의 시점 영상을 제공하는 다시점 무안경 방식을 채용하는 입체영상 표시장치를 개시한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시 장치의 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치(1000)는 표시 유닛(100), 시점 형성 유닛(200), 지향성(directional) 백라이트 유닛(500), 위치정보 추출유닛(600), 및 제어유닛(700)을 포함한다.

상기 표시 유닛(100)은 다수의 화소(PX)를 포함한다. 상기 다수의 화소(PX)는 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향(D1)과 직교하는 제2 방향(D2)으로 행렬 형태로 배열된다. 상기 다수의 화소(PX) 각각은 레드, 그린 및 블루 색화소를 포함하는 제1 내지 제3 서브 화소를 포함할 수 있다. 상기 화소(PX)들 각각에 포함된 서브 화소의 개수 및 서브 화소의 컬러는 이에 한정되지 않는다.

상기 시점 형성 유닛(200)은 상기 표시 유닛(100) 상에 위치한다. 상기 시점 형성 유닛(200)은 액정 배리어 패널을 포함할 수 있다. 상기 액정 배리어 패널(200)은 액정 배리어에 구동 전압 인가 여부에 따라서 광의 투과를 제어할 수 있다. 상기 액정 배리어 패널(200)이 노멀리 화이트 액정을 포함하는 경우, 전압이 인가되는 않은 영역은 광을 투과하는 투과부(TA)로 정의되고, 전압이 인가되는 영역은 광을 차단하는 차광부(BA)로 정의된다.

상기 액정 배리어 패널(200)은 2D 모드 구동시 턴-오프되어 상기 표시 유닛(100)으로부터 공급된 2D 영상을 투과시키고, 3D 모드 구동시 턴-온되어 상기 표시 유닛(100)으로부터 공급된 2D 영상을 3D 영상으로 변환시킨다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 차광부(BA) 및 상기 투과부(TA)는 상기 제1 방향(D1)으로 교번적으로 배치된다. 본 발명의 일 예로, 상기 차광부(BA)와 상기 투과부(TA)는 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 형태를 갖는다.

상기 입체영상 표시장치(1000)가 120Hz로 구동하는 경우, 한 프레임은 2개의 서브 프레임으로 분할된다. 상기 액정 배리어 패널(200)은 한 개의 서브 프레임 단위로 상기 차광부(BA) 및 상기 투과부(TA)의 위치가 전환되도록 구동될 수 있다. 이 경우, 상기 표시 유닛(100)은 서로 다른 2 세트의 프레임 영상을 상기 서브 프레임 단위로 표시하는 시분할 방식으로 구동될 수 있다. 즉, 상기 액정 배리어 패널(200)은 상기 표시 유닛(200)과 동기화되어 특정 영역을 개방하거나 차폐할 수 있다.

3D 모드 구동시, 상기 투과부(TA)와 상기 차광부(BA)에 의해서 상기 표시유닛(100)으로부터 출사된 영상이 진행하는 각도가 제한되어 출사된다. 특히, 상기 투과부(TA)에 대응하여 배치된 N개의 화소 각각이 출력하는 영상은 상기 투과부(TA)를 통과하면서 N개의 시점 영상으로 변환된다. 따라서, 관찰자는 좌안 및 우안이 보는 영상 사이에 시차가 발생하여 3D 영상으로 인식할 수 있다.

상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 백라이트(10), 발광영역 제어유닛(300), 및 지향성 제어유닛(400)을 포함한다.

상기 백라이트(10)는 상기 표시 유닛(100) 측으로 공급되는 광을 발생하는 광원을 포함할 수 있다. 상기 광원에는 점광원 또는 선광원 등이 이용될 수 있으며, 본 발명의 일 예로, 상기 백라이트(10)는 다수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

상기 발광영역 제어유닛(300)은 상기 백라이트(10)와 상기 표시 유닛(100) 사이에 개재되어 상기 백라이트(10)로부터 조사된 광을 투과시키는 투명 슬릿부(TP) 및 상기 광을 차광하기 위한 배리어부(BP)를 포함할 수 있다. 상기 투명 슬릿부(TP) 및 상기 배리어부(BP)는 상기 제1 방향(D1)으로 교번적으로 배치된다. 본 발명의 일 예로, 상기 투명 슬릿부(TP) 및 상기 배리어부(BP)는 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 형태를 갖는다. 상기 발광영역 제어유닛(300)은 상기 투명 슬릿부(TP)와 상기 배리어부(BP)를 각각 포함하는 복수개의 단위 영역(UA)으로 분할되어 동작할 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 발광영역 제어유닛(300)은 두 기판 사이에 액정층을 포함하는 액정 패널, 상기 액정 패널을 사이에 두고 마주하는 제1 및 제2 편광판을 포함할 수 있다. 상기 액정층은 무전계 상태에서 90°비틀린 상태로 유지되는 트위스트 네마틱 액정으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 및 제2 편광판은 실질적으로 서로 직교하는 편광축을 가질 수 있다. 각 단위 영역(UA)에 대응하여 상기 액정 패널에는 복수개의 제어 전극(미도시)이 구비될 수 있다. 상기 제어 전극들에 구동 전압이 인가되는 않은 영역은 상기 액정의 비틀림이 유지되어 상기 광을 투과시키는 상기 투명 슬릿부(TP)로 정의되며, 상기 제어 전극들에 구동 전압이 인가되는 영역은 상기 액정의 비틀림이 해제되어 상기 광을 차광하는 상기 배리어부(BP)로 정의된다.

상기 지향성 제어유닛(400)은 상기 발광영역 제어유닛(300)과 상기 표시 유닛(100) 사이에 개재되고, 렌티큘러 렌즈가 포함된 필름으로 구성될 수 있다. 상기 렌즈는 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 반원기둥 형상을 가지며, 복수개로 이루어져 상기 제1 방향(D1)으로 배열된다. 상기 렌즈 각각의 피치는 상기 단위 영역(UA)의 폭에 대응할 수 있다.

상기 위치정보 추출유닛(600)은 상기 표시 유닛(100)을 바라보는 관찰자의 위치 정보를 추출한다. 상기 위치정보 추출유닛(600)은 상기 표시 유닛(100)과 상기 관찰자 사이의 수직 거리 정보 및 상기 관찰자의 수평(상기 표시 유닛(100)과 평행한 방향) 이동 정보를 추출할 수 있다.

특히, 상기 표시 유닛(100)을 바라보는 관찰자가 여러명인 경우, 상기 위치정보 추출유닛(600)은 상기 관찰자들 각각의 위치 정보를 추출하고, 추출된 정보를 상기 제어 유닛(700)으로 공급한다.

상기 제어 유닛(700)은 상기 표시 유닛(100), 상기 액정 배리어 패널(200), 상기 지향성 백라이트 유닛(500)의 동작을 제어한다. 구체적으로, 상기 입체영상 표시장치(1000)가 2D 모드로 동작시, 상기 제어 유닛(700)은 상기 액정 배리어 패널(200)을 턴-오프시킨다. 그러나, 상기 입체영상 표시장치(1000)가 3D 모드로 동작시, 상기 제어 유닛(700)은 상기 액정 배리어 패널(200)을 턴-온시킨다.

상기 입체영상 표시장치(1000)가 상기 3D 모드로 동작할 경우, 상기 제어 유닛(400)은 상기 표시 유닛(100)을 상기 2D 모드의 2배의 주파수(예를 들어, 120Hz)로 시분할 구동하고, 상기 액정 배리어 패널(200)을 상기 표시 유닛(100)에 시분할 구동에 동기하여 동작시킨다.

또한, 상기 제어유닛(700)은 상기 관찰자들의 상기 위치 정보에 따라서 상기 지향성 백라이트 유닛(500)의 조명 영역과 비조명 영역을 제어한다.

도 2a는 제1 서브 프레임동안 지향성 백라이트 유닛에 의해 조명되는 조명 영역과 비조명 영역을 나타낸 도면이고, 도 2b는 제2 서브 프레임동안 지향성 백라이트 유닛에 의해 조명되는 조명 영역과 비조명 영역을 나타낸 도면이다.

도 2a를 참조하면, 상기 표시 유닛(100)으로부터 출력된 영상은 명시 거리에 위치하는 영상 평면(Image plane)(IP)에 투영된다. 상기 영상 평면(IP)은 조명 영역(LA)과 비조명 영역(NLA)으로 구분될 수 있다. 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 영상 평면(IP)의 상기 조명 영역(LA)으로 광을 공급하고, 상기 비조명 영역(NLA)으로는 상기 광을 공급하지 않는다.

예를 들어, 상기 입체영상 표시장치(1000)가 영상 평면(IP)에 4개의 뷰를 제공하는 4 시점 표시장치인 경우, 상기 영상 평면(IP)에는 제1 내지 제4 뷰잉존((viewing zone)(V1, V2, V3, V4)이 상기 제1 방향(D1, 도 1에 도시됨)으로 순차적으로 반복하여 형성될 수 있다. 상기 제1 뷰잉존(V1)에는 제1 화소의 영상(I1)(이하, 제1 영상)이 나타나고, 상기 제2 뷰잉존(V2)에는 제2 화소의 영상(I2)(이하, 제2 영상)이 나타난다. 또한, 상기 제3 뷰잉존(V3)에는 제3 화소의 영상(I3)(이하, 제3 영상)이 나타나고, 상기 제4 뷰잉존(V4)에는 제4 화소의 영상(I4)(이하, 제4 영상)이 나타난다.

도 2a를 참조하면, 좌안이 제2 뷰잉존(V2)에 표시되는 제2 영상(I2)을 보고 우안이 제3 뷰잉존(V3)에 표시되는 제3 영상(I3)을 보는 위치에 관찰자(OB)가 서면, 좌안이 보는 영상과 우안이 보는 영상의 시차를 통해 입체적으로 영상을 인식할 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4) 내에서 상기 관찰자는 입체 영상을 정상적으로 인식할 수 있다.

그러나, 관찰자가 이동하여 뷰 세트가 전환되는 위치, 예를 들어 좌안이 상기 제4 뷰잉존(V4)의 제4 영상(I4)을 보고 우안이 상기 제1 뷰잉존(V1)의 상기 제1 영상(I1)을 보는 위치에 서면, 관찰자는 혼선에 의해서 입체적으로 영상을 느끼지 못할 수 있다.

시점수가 늘어나면 정상적으로 보이는 위치가 증가하게 되나, 입체영상 표시장치(1000)의 해상되는 시점수에 비례하여 감소한다.

해상도 저하를 방지하기 위하여, 60Hz의 영상을 i번의 프레임별로 교번하여 표시하고, 이에 동기화시켜 상기 액정 배리어 패널(200)의 상기 투과부(TA)의 위치를 1/i 피치만큼 이동시켜줌으로써, 2D 영상 대비 동일한 해상도를 갖는 3D 영상을 구현할 수 있게 된다.

도 2a 및 도 2b에서는 한 프레임이 두 개의 서브 프레임(즉, 제1 및 제2 서브 프레임(SF1, SF2))으로 분할되어 120Hz로 구동되는 경우를 도시하였다.

또한, 관찰자가 2명 이상이고, 각 관찰자별 위치가 서로 다른 경우, 위치정보 검출유닛(600, 도 1에 도시됨)을 통해 각 관찰자의 위치를 감지하고, 위치에 따라서 적절한 서브 프레임에 3D 영상을 인식할 수 있도록 상기 지향성 백라이트 유닛(500)의 구동을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 입체영상 표시장치(1000)는 상기 제1 서브 프레임(SF1) 동안은 상기 제1 관찰자(OB1)가 3D 영상을 시인할 수 있도록 동작하고, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 동안 상기 제2 관찰자(OB2)가 3D 영상을 시인할 수 있도록 동작한다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 서브 프레임(SF1) 동안 상기 발광영역 제어유닛(300)의 각 단위 영역(UA) 내에서 투명 슬릿부(TP)가 상기 각 단위 영역(UA)의 중심선을 기준으로 우측으로 치우쳐 위치한다. 이 경우, 상기 백라이트(10)로부터 출력된 광은 상기 지향성 제어유닛(400)의 렌즈를 통과한 후 좌측으로 치우쳐 진행하게 된다. 따라서, 상기 조명 영역(LA)은 상기 제1 관찰자(OB1) 측에 위치하여, 상기 제1 관찰자(OB1)가 상기 영상 평면(IP) 상에 투영되는 영상을 3D 영상으로 인식할 수 있다. 한편, 상기 제2 관찰자(OB2)는 상기 비조명 영역(NLA) 측에 위치하여 광을 공급받을 수 없어 영상을 시인할 수 없다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 동안 상기 발광영역 제어유닛(300)의 각 단위 영역(UA) 내에서 투명 슬릿부(TP)는 상기 중심선을 기준으로 좌측으로 이동한다. 상기 백라이트(10)로부터 출력된 광은 상기 지향성 제어유닛(400)의 렌즈를 통과한 후 우측으로 치우쳐 진행하게 되며, 그 결과, 상기 조명 영역(LA)은 상기 제2 관찰자(OB2) 측에 위치하여 상기 제2 관찰자(OB2)는 상기 영상 평면(IP) 상에 투영되는 영상을 3D 영상으로 인식할 수 있다. 한편, 상기 제1 관찰자(OB1)는 상기 비조명 영역(NLA)에 위치하므로, 광을 공급받을 수 없어 영상을 시인할 수 없다.

이때, 상기 영상 평면(IP) 상에 투영되는 영상도 상기 서브 프레임 단위로 전환된다. 예를 들어, 상기 제1 서브 프레임(SF1) 동안 상기 영상 평면(IP)의 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4)에는 제1 내지 제4 영상(I1~I4)이 각각 나타났다면, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 동안 상기 제1 및 제2 영상(I1, I2)은 제3 및 제4 뷰잉존(V3, V4)에 나타나고, 제3 및 제4 영상(I3, I4)은 제1 및 제2 뷰잉존(V1, V2)에 나타날 수 있다.

상기 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4)에 나타나는 영상은 한 개의 서브 프레임(SF1, SF2)마다 2개의 화소 단위로 쉬프트되는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 표시 유닛(100)의 화소가 표시하는 영상 정보를 변경하거나, 상기 액정 배리어 패널(200)의 차광부(BA) 및 투과부(TA)의 위치를 제어하여 상기 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4)에 나타나는 영상을 전환시킬 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 두 명의 관찰자에게 모두 3D 영상을 공급할 수 있는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 한 프레임 중 제1 서브 프레임 동안 제1 관찰자가 3D 영상을 인지하는 경우를 나타내고, 도 3b는 한 프레임 중 제2 서브 프레임 동안 제2 관찰자가 3D 영상을 인지하는 경우를 나타낸다.

도 3a를 참조하면, 상기 표시 유닛(100)으로부터 출력된 영상이 투영되는 상기 영상 평면(IP)은 관찰자가 3D 영상을 인식하기 적합한 제1 영역(OA))과 상기 3D 영상을 인식하기 부적합한 제2 영역(NOA)으로 구분될 수 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 제1 및 제2 영역(OA, NOA) 각각은 상기 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4) 각각의 2배에 해당하는 폭을 갖고, 상기 제1 방향(D1, 도 1에 도시됨)으로 교번적으로 나타날 수 있다.

또한, 상기 영상 평면(IP)은 조명 영역(LA)과 비조명 영역(NLA)으로 구분될 수 있다. 상기 영상 평면(IP)은 상기 발광영역 제어유닛(300)의 단위 영역(UA, 도 2a 및 도 2b에 도시됨)에 의해서 제어되는 제1 내지 제6 제어 영역(UCA1~UCA6)을 포함할 수 있다. 상기 제어 영역들(UCA1~UCA6)의 개수는 상기 입체영상 표시장치(1000)의 시청 가능 범위에 따라서 달라질 수 있으나, 도 3a 및 도 3b에서는 설명의 편의를 위하여 6개의 제어 영역만을 도시하였다. 각 제어 영역(UCA1~UCA6)은 상기 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4) 각각의 폭의 2배에 해당하는 폭을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 뷰잉존들(V1~V4) 각각의 폭이 양안 거리(대략 65mm)로 설정될 때, 상기 각 제어 영역(UCA1~UCA6)의 폭(W1)은 130mm로 설정될 수 있다.

상기 위치정보 검출유닛(600, 도 1에 도시됨)은 상기 제1 및 제2 관찰자(OB1, OB2)가 상기 제1 및 제2 영역(OA, NOA) 중 어느 영역에 위치하는지 판별한다. 본 발명의 일 예로, 상기 제1 관찰자(OB1)는 상기 제1 영역(OA)에 위치하고, 상기 제2 관찰자(OB2)는 제2 영역(NOA)에 위치한다. 본 발명의 일 예로, 상기 위치정보 검출유닛(600)은 각 관찰자의 양안의 중심 지점이 상기 제1 및 제2 영역(OA, NOA) 중 어느 위치에 존재하는지를 판별하여 상기 각 관찰자의 위치를 검출할 수 있다.

상기 제1 관찰자(OB1)가 상기 제1 영역(OA)에 위치하는 경우, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 관찰자(OB1)가 상기 3D 영상을 인식할 수 있도록 상기 제1 관찰자(OB1)가 위치하는 영역으로 광을 조사한다. 특히, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 제1 내지 제3 제어 영역(UCA1~UCA3)에 광이 조사될 수 있도록 제어된다. 따라서, 상기 제1 서브 프레임(SF1) 동안 상기 제1 내지 제3 제어 영역(UCA1~UCA3)이 상기 조명 영역(LA)으로 설정되고, 상기 제4 내지 제6 제어 영역(UCA4~UCA6)이 상기 비조명 영역(NLA)으로 설정된다.

상기 조명 영역(LA)은 상기 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4)을 전체적으로 커버할 수 있는 폭(W2)을 갖는다. 즉, 상기 조명 영역(LA)의 폭(W2)은 상기 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4) 각각의 폭의 합보다 크거나 같을 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 조명 영역(LA)은 적어도 각 제어 영역(UCA1~UCA6)의 3배의 폭을 갖도록 설정될 수 있다.

한편, 상기 제2 관찰자(OB2)는 상기 제2 영역(NOA)에 위치하므로, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제2 관찰자(OB2)가 상기 3D 영상을 인식할 수 없도록 상기 제2 관찰자(OB2)가 위치하는 영역으로 공급되는 광을 차단한다.

이후 도 3b를 참조하면, 제2 서브 프레임(SF2) 구간에서 상기 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4)에 표시되는 영상이 전환되고, 그에 따라 상기 제1 영역(OA)과 제2 영역(NOA)의 위치도 상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간 대비 서로 전환된다. 따라서, 상기 제1 관찰자(OB1)가 상기 제2 영역(NOA)에 위치하고, 상기 제2 관찰자(OB2)는 상기 제1 영역(OA)에 위치하게 된다.

상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제2 관찰자(OB2)가 상기 3D 영상을 인식할 수 있도록 상기 제2 관찰자(OB2)가 위치하는 영역으로 광을 조사한다. 특히, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제4 내지 제6 제어 영역(UCA4~UCA6)에 광이 조사될 수 있도록 제어된다. 따라서, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 동안 상기 제4 내지 제6 제어 영역(UCA4~UCA6)이 상기 조명 영역(LA)으로 설정된다.

한편, 상기 제1 관찰자(OB1)는 상기 제2 영역(NOA)에 위치한다. 따라서, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 관찰자(OB1)가 상기 3D 영상을 인식할 수 없도록 상기 제1 관찰자(OB1)가 위치하는 상기 제1 내지 제3 제어 영역(UCA1~UCA3)을 상기 비조명 영역(NLA)으로 설정한다.

이처럼 서로 다른 위치에 관찰자가 위치한다고 하더라도, 각 관찰자의 위치를 검출하여 상기 관찰자들이 제1 및 제2 서브 프레임(SF1, SF2) 중 어느 구간에 3D 영상을 인식하기 적합한 위치에 있는지 판별한 후, 각 관찰자로 공급되는 광을 제어한다. 따라서, 각 서브 프레임 구간에 상기 제1 영역(OA)에 위치하는 관찰자에게 상기 광을 제공함으로써, 다수의 관찰자 각각이 또는 관찰자의 이동시에도 최적의 3D 영상을 인식할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 세 명의 관찰자에게 3D 영상을 공급할 수 있는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4a는 한 프레임 중 제1 서브 프레임 동안 제1 및 제3 관찰자가 3D 영상을 인지하는 경우를 나타내고, 도 4b는 한 프레임 중 제2 서브 프레임 동안 제2 관찰자가 3D 영상을 인지하는 경우를 나타낸다.

도 4a를 참조하면, 상기 영상 평면(IP)은 조명 영역(LA)과 비조명 영역(NLA)으로 구분될 수 있다. 상기 영상 평면(IP)은 상기 발광영역 제어유닛(300)의 단위 영역(UA, 도 2a 및 도 2b에 도시됨)에 의해서 제어되는 제1 내지 제9 제어 영역(UCA1~UCA9)을 포함할 수 있다.

제1 서브 프레임(SF1) 구간에서 상기 제1 및 제3 관찰자(OB1, OB3)가 상기 제1 영역(OA)에 위치하는 경우, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 및 제3 관찰자(OB1, OB3)가 상기 3D 영상을 인식할 수 있도록 상기 제1 및 제3 관찰자(OB1, OB3)가 위치하는 영역으로 광을 조사한다. 특히, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 내지 제3 제어 영역(UCA1~UCA3) 및 제7 내지 제9 제어 영역(UCA7~UCA9)에 광이 조사될 수 있도록 제어된다. 따라서, 상기 제1 서브 프레임(SF1) 동안 상기 제1 내지 제3 제어 영역(UCA1~UCA3) 및 제7 내지 제9 제어 영역(UCA7~UCA9)이 상기 조명 영역(LA)으로 설정된다.

한편, 상기 제2 관찰자(OB2)는 상기 제2 영역(NOA)에 위치한다. 따라서, 따라서, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제2 관찰자(OB2)가 상기 3D 영상을 인식할 수 없도록 상기 제2 관찰자(OB2)가 위치하는 상기 제4 내지 제6 제어 영역(UCA4~UCA6)을 상기 비조명 영역(NLA)으로 설정한다.

이후 도 4b를 참조하면, 제2 서브 프레임(SF2) 구간에서 상기 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4)에 표시되는 영상이 전환되고, 그에 따라 상기 제1 영역(OA)과 상기 제2 영역(NOA)의 위치도 상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간 대비 서로 전환된다. 따라서, 상기 제1 및 제3 관찰자(OB1, OB3)가 상기 제2 영역(NOA)에 위치하고, 상기 제2 관찰자(OB2)는 상기 제1 영역(OA)에 위치하게 된다.

상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제2 관찰자(OB2)가 상기 3D 영상을 인식할 수 있도록 상기 제2 관찰자(OB2)가 위치하는 영역으로 광을 조사한다. 특히, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제4 내지 제6 제어 영역(UCA4~UCA6)에 광이 조사될 수 있도록 제어된다. 따라서, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 구간 동안 상기 제4 내지 제6 제어 영역(UCA4~UCA6)이 상기 조명 영역(LA)으로 설정된다.

한편, 상기 제1 및 제3 관찰자(OB1, OB3)는 상기 제2 영역(NOA)에 위치한다. 따라서, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 및 제3 관찰자(OB1, OB3)가 상기 3D 영상을 인식할 수 없도록 상기 제1 및 제3 관찰자(OB1, OB3)가 각각 위치하는 상기 제1 내지 제3 제어 영역(UCA1~UCA3) 및 제7 내지 제9 제어 영역(UCA7~UCA9)을 상기 비조명 영역(NLA)으로 설정한다.

도 5a 및 도 5b는 네 명의 관찰자에게 모두 3D 영상을 공급할 수 있는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5a는 한 프레임 중 제1 서브 프레임 동안 제1, 제2 및 제3 관찰자가 3D 영상을 인지하는 경우를 나타내고, 도 5b는 한 프레임 중 제2 서브 프레임 동안 제4 관찰자가 3D 영상을 인지하는 경우를 나타낸다.

도 5a를 참조하면, 상기 영상 평면(IP)은 조명 영역(LA)과 비조명 영역(NLA)으로 구분될 수 있다. 상기 영상 평면(IP)은 상기 발광영역 제어유닛(300)의 단위 영역(UA, 도 2a 및 도 2b에 도시됨)에 의해서 제어되는 제1 내지 제9 제어 영역(UCA1~UCA9)을 포함할 수 있다.

제1 서브 프레임(SF1) 구간에서 상기 제1 내지 제3 관찰자(OB1, OB2, OB3)가 상기 제1 영역(OA)에 위치하는 경우, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 내지 제3 관찰자(OB1, OB2, OB3)가 상기 3D 영상을 인식할 수 있도록 상기 제1 내지 제3 관찰자(OB1, OB2, OB3)가 위치하는 영역으로 광을 조사한다. 특히, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 내지 제7 제어 영역(UCA1~UCA7)에 광이 조사될 수 있도록 제어된다. 따라서, 상기 제1 서브 프레임(SF1) 동안 상기 제1 내지 제7 제어 영역(UCA1~UCA7)이 상기 조명 영역(LA)으로 설정된다.

한편, 상기 제4 관찰자(OB4)는 상기 제2 영역(NOA)에 위치한다. 따라서, 따라서, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제4 관찰자(OB4)가 상기 3D 영상을 인식할 수 없도록 상기 제4 관찰자(OB4)가 위치하는 상기 제8 및 제9 제어 영역(UCA8, UCA9)을 상기 비조명 영역(NLA)으로 설정한다.

이후 도 5b를 참조하면, 제2 서브 프레임(SF2) 구간에서 상기 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4)에 표시되는 영상이 전환되고, 그에 따라 상기 제1 영역(OA)과 상기 제2 영역(NOA)의 위치도 상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간 대비 서로 전환된다. 따라서, 상기 제1 내지 제3 관찰자(OB1, OB2, OB3)가 상기 제2 영역(NOA)에 위치하고, 상기 제4 관찰자(OB4)는 상기 제1 영역(OA)에 위치하게 된다.

상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제4 관찰자(OB4)가 상기 3D 영상을 인식할 수 있도록 상기 제4 관찰자(OB4)가 위치하는 영역으로 광을 조사한다. 특히, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제8 및 제9 제어 영역(UCA8, UCA9)에 광이 조사될 수 있도록 제어된다. 따라서, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 동안 상기 제8 및 제9 제어 영역(UCA8, UCA9)이 상기 조명 영역(LA)으로 설정된다.

한편, 상기 제1 내지 제3 관찰자(OB1, OB2, OB3)는 상기 제2 영역(NOA)에 위치한다. 따라서, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 내지 제3 관찰자(OB1, OB2, OB3)가 상기 3D 영상을 인식할 수 없도록 상기 제1 내지 제3 관찰자(OB1, OB2, OB3)가 각각 위치하는 상기 제1 내지 제7 제어 영역(UCA1~UCA7)을 상기 비조명 영역(NLA)으로 설정한다.

도 6a 및 도 6b는 관찰자의 이동시 조명 영역의 이동을 나타낸 도면이다. 도 6a는 한 프레임 중 제1 서브 프레임 동안 A 위치에서 관찰자가 3D 영상을 인지하는 경우를 나타내고, 도 6b는 한 프레임 중 제2 서브 프레임 동안 B 위치에서 관찰자가 3D 영상을 인지하는 경우를 나타낸다.

도 6a를 참조하면, 제1 서브 프레임(SF1) 구간 동안 관찰자가 A 위치에 있는 경우, A 위치는 제1 영역(OA)에 포함되므로, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 관찰자(OB1)가 위치하는 제4 내지 제6 제어 영역(UCA4~UCA6)으로 광이 조사될 수 있도록 구동된다. 상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간 동안, 나머지 제1 내지 제3 제어 영역(UCA1~UCA3), 제7 및 제8 제어 영역(UCA7, UCA8)으로는 광이 조사되지 않는다.

이후, 상기 관찰자(OB1)가 B 위치로 이동하면, 제2 서브 프레임(SF2) 구간에 상기 B 위치가 상기 제1 영역(OA)에 포함된다. 따라서, 상기 제2 서브 프레임 구간(SF2) 동안 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 관찰자(OB1)가 위치하는 제3 내지 제5 제어 영역(UCA3~UCA5)으로 광이 조사될 수 있도록 구동된다. 상기 제2 서브 프레임(SF2) 구간 동안, 나머지 제1 및 제2 제어 영역(UCA1, UCA2), 제6 내지 제8 제어 영역(UCA6~UCA8)으로는 광이 조사되지 않는다.

이처럼 관찰자의 이동시에도 관찰자의 위치를 검출하여 상기 관찰자들이 제1 및 제2 서브 프레임(SF1, SF2) 중 어느 구간에 3D 영상을 인식하기 적합한 위치에 있는지 판별한 후, 각 관찰자로 공급되는 광을 제어한다. 따라서, 각 서브 프레임 구간 중 상기 제1 영역(OA)에 위치하는 경우에만 상기 관찰자에게 광을 제공함으로써, 관찰자의 이동시에도 최적의 3D 영상을 인식할 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 제1 및 제2 관찰자가 동시에 제1 영역에 위치하거나 동시에 제2 영역에 위치하는 경우 3D 영상을 공급할 수 있는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7a를 참조하면, 제1 서브 프레임(SF1) 구간 동안 상기 제1 및 제2 관찰자(OB1, OB2)는 동시에 제1 영역(OA)에 위치한다. 따라서, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간 동안 상기 제1 및 제2 관찰자(OB1, OB2)에게 광을 조사한다.

상기 영상 평면(IP)은 상기 발광영역 제어유닛(300)의 단위 영역(UA)에 의해서 제어되는 제1 내지 제9 제어 영역(UCA1~UCA9)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제9 제어 영역(UCA1~UCA9) 각각은 제1 내지 제4 뷰잉존(V1~V4)의 폭의 1배에 해당하는 폭(w3)을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 상기 뷰잉존들(V1~V4) 각각의 폭이 양안 거리(대략 65mm)로 설정될 때, 상기 제1 내지 제9 제어 영역(UCA1~UCA9) 각각의 폭(w3)은 65mm로 설정될 수 있다.

상기 입체영상 표시장치(1000)가 상기 영상 평면(IP)에 4개의 뷰를 제공하는 4 시점 표시장치인 경우, 상기 영상 평면(IP)에는 3D 영상을 인식하기 적합한 영역인 제1 영역(OA)과 3D 영상을 인식하기 부적합한 영역인 제2 영역(NOA)이 두 개의 뷰잉존 단위로 형성될 수 있다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 관찰자(OB1, OB2)가 하나의 제2 영역(NOA)을 사이에 두고 서로 인접하는 두 개의 제1 영역(OA)에 각각 위치하는 경우, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)에 의해서 광이 조사되는 조명 영역(LA)은 제1 내지 제8 제어 영역(UCA1~UCA8)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 내지 제4 제어 영역(UCA1~UCA4)은 상기 제1 관찰자(OB1)를 위한 조명 영역(LA)이고, 상기 제5 내지 제8 제어 영역(UCA5~UCA8)은 상기 제2 관찰자(OB2)를 위한 조명 영역(LA)일 수 있다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 구간 동안 상기 영상 표면(IP)에 표시되는 영상 정보가 전환되면, 상기 제1 및 제2 관찰자(OB1, OB2)가 위치하는 영역은 상기 제2 영역(NOA)으로 전환된다. 따라서, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 구간 동안 상기 제1 및 제2 관찰자(OB1, OB2)는 3D 영상을 인식하기 부적합한 영역에 존재하므로, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 및 제2 관찰자(OB1, OB2)가 위치하는 상기 제1 내지 제8 제어 영역(UCA1~UCA8)이 비조명 영역(NLA)으로 동작하도록 제어된다.

도 7a 및 도 7b에서는 상기 제1 및 제2 관찰자(OB1, OB2) 각각에 대한 조명 영역(LA)이 4개의 뷰잉존(V1~V4)과 동일한 폭을 갖는 경우를 도시하였으나, 상기 조명 영역(LA)의 폭은 5개 내지 6개의 뷰잉존과 동일한 폭을 가질 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 제1 및 제2 관찰자가 각각 제1 및 제2 영역에 위치하는 경우 3D 영상을 공급할 수 있는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8a를 참조하면, 제1 서브 프레임(SF1) 구간 동안 제1 관찰자(OB1)는 제1 영역(OA)에 위치하고, 제2 관찰자(OB2)는 제2 영역(NOA)에 위치한다. 따라서, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 서브 프레임(SF1) 구간동안 상기 제1 관찰자(OB1)에게 광을 조사하지만, 상기 제2 관찰자(OB2)에게 광을 조사하지 않도록 동작한다.

상기 제1 및 제2 관찰자(OB1, OB2)가 대략 6개의 뷰잉존의 폭에 대응하는 거리로 이격되어 위치하는 경우, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)의 조명 영역(LA)은 제1 내지 제4 제어 영역(UCA1~UCA4)을 포함할 수 있다. 상기 지향성 백라이트 유닛(500)의 조명 영역(LA)의 폭은 상기 제1 관찰자(OB1)가 위치하는 상기 제1 영역(OA)의 폭보다 적어도 크다. 본 발명의 일 예로, 상기 조명 영역(LA)의 폭은 상기 제1 영역(OA)보다 2배 가량 크게 설정될 수 있다.

상기 지향성 백라이트 유닛(500)의 비조명 영역(NLA)은 상기 제2 관찰자(OB2)가 구비되는 상기 제2 영역(NOA)을 커버하도록 설정된다. 본 발명의 일 예로, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)의 비조명 영역(NLA)은 제7 내지 제10 제어 영역(UCA7~UCA10)을 포함할 수 있다. 상기 조명 영역(LA)과 상기 비조명 영역(NLA) 사이에 위치하는 제5 및 제6 제어 영역(UCA5, UCA6)은 상기 조명 영역(LA) 또는 상기 비조명 영역(NLA)에 포함될 수 있다.

도 8a 및 도 8b에서는 상기 제5 및 제6 제어 영역(UCA5, UCA6)이 상기 비조명 영역(NLA)에 포함되도록 동작하는 경우를 나타낸다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 영상 표면(IP)에 표시되는 영상 정보가 전환되면, 상기 제1 관찰자(OB1)가 위치하는 영역은 제2 영역(NOA)으로 전환되고, 상기 제2 관찰자(OB2)가 위치하는 영역은 제1 영역(OA)으로 전환된다. 따라서, 상기 제2 서브 프레임(SF2) 구간동안 상기 제1 관찰자(OB1)는 3D 영상을 인식하기 부적합한 영역에 존재하므로, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)은 상기 제1 관찰자(OB1)가 위치하는 상기 제1 내지 제4 제어 영역(UCA1~UCA4)이 비조명 영역(NLA)으로 동작하도록 제어된다.

상기 지향성 백라이트 유닛(500)의 조명 영역(LA)은 상기 제2 관찰자(OB2)가 위치하는 제7 내지 제10 제어 영역(UCA7~UCA10)을 포함할 수 있다.

도 9는 입체영상 표시장치의 시청 가능 범위를 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9에 도시된 I 부분의 확대도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 영상 평면(IP)은 상기 발광영역 제어유닛(300)의 단위 영역(UA, 도 2a 및 도 2b에 도시됨)에 의해서 제어되는 다수의 제어 영역(UCA)을 포함할 수 있다.

여기서, 각 제어 영역(UCA)의 폭(W1)이 130mm이고, 영상 평면(IP) 상에서 시청 가능 범위(VR)가 2080mm로 설정되면, 상기 시청 가능 범위(VR) 내에는 16개의 제어 영역이 포함될 수 있다. 상기 16개의 제어 영역으로 광의 공급과 차단을 제어하기 위하여 상기 발광영역 제어유닛(300)은 하나의 단위 영역(UA) 내에 적어도 16개의 제어 전극을 구비해야 한다. 즉, 상기 하나의 단위 영역(UA) 내에 구비되는 제어 전극의 개수와 상기 각 제어 영역(UCA)의 폭(W1)을 곱한 값이 상기 시청 가능 범위(VR)로 설정될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 발광영역 제어유닛(300)은 제1 기판(310), 제2 기판(320) 및 상기 제1 기판(310)과 상기 제2 기판(320) 사이에 개재된 액정층(330)을 포함한다. 상기 제1 기판(310)에는 통 전극으로 이루어진 기준 전극(311)이 구비되고, 상기 제2 기판(320)에는 상기 기준 전극(311)과의 사이에 형성된 전계의 세기를 통해 상기 액정층(330)의 비틀림 정도를 결정하는 다수의 제어 전극(321)이 구비된다. 상기 단위 제어 영역(UA)은 상기 지향성 제어유닛(400)의 하나의 렌즈에 대응하는 영역이고, 본 발명의 일 예로, 상기 단위 제어 영역(UA) 내에는 16개의 제어 전극(321)이 구비될 수 있다.

그러나, 상기 제어 전극(321)의 개수는 여기에 한정되지 않는다. 즉, 상기 제어 전극(321)의 개수는 상기 제어 영역의 폭(W1) 및 상기 시청 가능 범위(VR)의 수치에 따라서 가변될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 나타낸 단면도이다. 단, 도 11에 도시된 구성 요소 중 도 9에 도시된 구성 요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치(1100)는 시점 형성 유닛(200)이 액정 배리어 패널 대신에 액정렌즈 패널(250)을 포함한다는 것을 제외하고 도 1에 도시된 입체영상 표시장치(1000)와 동일하다.

상기 액정렌즈 패널(250)은 관찰자와 표시유닛(100) 사이에 배치되어 전압 인가에 따라 구동되어 렌즈 기능을 갖는다. 액정렌즈 패널(250)에 전압이 인가되지 않으면 표시유닛(100)으로부터의 2D 영상을 투과시켜 입체영상 표시장치(1100)는 2D 모드로 동작하고, 전압 인가시 상기 액정렌즈 패널(250)은 상기 표시유닛(100)으로부터의 2D 영상을 3D 영상을 변환하여 3D 모드로 동작하도록 한다.

또한, 상기 액정렌즈 패널(250)은 상기 표시유닛(100)의 시분할 구동에 동기되어 서브 프레임마다 렌즈면의 프로파일을 소정 피치만큼 이동시킬 수 있다.

3D 모드로 동작시, 상기 액정렌즈 패널(250)에는 상기 뷰 세트와 거의 동일한 피치를 갖는 액정렌즈가 형성되고, 상기 표시유닛(100)으로부터 출력된 입사광이 액정렌즈의 위치별로 서로 다른 위상 변화를 일으켜, 상기 액정렌즈 패널(250)은 입사광의 경로를 제어할 수 있다. 이러한 위상차에 의해서, 관찰자의 좌안 및 우안이 보는 영상 사이에 시차가 발생하여 3D 영상으로 인식할 수 있다.

그러나, 도 11에 도시된 바와 같이, 영상 평면(IP)에 제1 폭의 조명 영역(LA)이 형성되도록 지향성 백라이트 유닛(500)을 제어하였으나, 상기 지향성 백라이트 유닛(500)에 의해서 지향성을 갖는 광이 상기 액정렌즈 패널(250)의 액정 렌즈를 통과하면서 굴절되어, 상기 조명 영역(LA)의 제1 폭이 확장될 수 있다. 상기 지향성 백라이트 유닛(500)에 의해서 제어된 조명 영역(LA)의 폭이 확장될 수 있다.

따라서, 상기 액정렌즈 패널(250)을 사용하는 경우 시청 가능 범위(VR) 내에 구비되는 제어 영역의 개수를 증가시켜 액정 배리어 패널(200)을 사용하는 경우보다 좀더 미세한 범위로 조명 영역(LA)을 제어할 수 있다.

도 12는 도 11에 도시된 입체영상 표시장치의 시청 가능 범위를 나타낸 도면이고, 도 13은 도 12에 도시된 II 부분의 확대도이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 영상 평면(IP)은 상기 발광영역 제어유닛(300)의 단위 영역(UA)에 의해서 제어되는 다수의 제어 영역(UCA)을 포함할 수 있다.

여기서, 각 제어 영역(UCA)의 폭(W2)이 65mm이고, 영상 평면(IP) 상에서 시청 가능 범위(VR)가 2080mm로 설정되면, 상기 시청 가능 범위(VR) 내에는 32개의 제어 영역이 포함될 수 있다. 상기 32개의 제어 영역(UCA)으로 광의 공급과 차단을 제어하기 위하여 상기 발광영역 제어유닛(300)은 하나의 단위 영역(UA) 내에 적어도 32개의 제어 전극을 구비해야 한다.

도 13에 도시된 바와 같이, 상기 발광영역 제어유닛(300)은 제1 기판(310), 제2 기판(320) 및 상기 제1 기판(310)과 상기 제2 기판(320) 사이에 개재된 액정층(330)을 포함한다. 상기 제1 기판(310)에는 통 전극으로 이루어진 기준 전극(311)이 구비되고, 상기 제2 기판(320)에는 상기 기준 전극(311)과의 사이에 형성된 전계의 세기를 통해 상기 액정층(330)의 비틀림 정도를 결정하는 다수의 제어 전극(321)이 구비된다. 상기 단위 영역(UA)은 상기 지향성 제어유닛(400)의 하나의 렌즈에 대응하는 영역이고, 본 발명의 일 예로, 상기 단위 영역(UA) 내에는 32개의 제어 전극(321)이 구비될 수 있다.

이밖에도 상기 제어 전극(321)의 개수 및 폭은 다양하게 변형될 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 백라이트 100 : 표시 유닛
200: 액정 배리어 패널 250 : 액정 렌즈 패널
300 : 발광영역 제어유닛 400 : 지향성 제어 유닛
500 : 지향성 백라이트 유닛 600 : 위치정보 추출유닛
700 : 제어 유닛 1000 : 입체영상 표시장치

Claims

영상을 표시하는 표시 유닛;
상기 영상이 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 인지되도록 하기 위해 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작하고, 3차원 모드로 동작시 상이한 방향으로 N개의 시점을 형성하는 시점 형성 유닛; 및
명시 거리에 위치하여 상기 표시 유닛으로부터 출력된 영상이 투영되는 영상 평면을 조명 영역과 비조명 영역으로 구분하여 상기 조명 영역에 광을 공급하고, 상기 조명 영역과 상기 비조명 영역의 위치를 다수의 관찰자의 위치 정보에 근거하여 변경하는 지향성 백라이트 유닛을 포함하는 영상표시장치.
제1항에 있어서, 상기 영상 평면에 상기 N개의 시점 영상이 표시되는 다수의 뷰 세트가 구비되고,
상기 조명 영역의 폭은 상기 뷰 세트들 각각의 폭 이상인 것을 특징으로 영상표시장치.
제2항에 있어서, 각 뷰 세트에는 N개의 뷰잉존이 포함되고,
상기 조명 영역 및 비조명 영역 각각은 다수의 제어 영역을 포함하며, 상기 제어 영역들 각각의 폭은 상기 뷰잉존의 폭보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제3항에 있어서, 상기 제어 영역들 각각은 상기 뷰잉존의 폭의 2배에 대응하는 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제3항에 있어서, 상기 뷰잉존 각각의 폭은 관찰자의 양안 거리에 대응하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제1항에 있어서, 상기 지향성 백라이트 유닛은,
상기 광을 생성하는 백라이트;
상기 표시 유닛과 상기 백라이트 사이에 구비되고, 상기 3차원 모드로 동작시 상기 광을 투과시키기 위한 슬릿부 및 상기 광을 차단하기 위한 배리어부를 포함하며, 상기 관찰자들의 위치 정보에 따라 상기 슬릿부와 상기 배리어부의 위치를 가변시키는 발광영역 제어유닛; 및
상기 슬릿부를 통과한 상기 광을 상기 조명 영역으로 가이드하는 지향성 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제6항에 있어서, 상기 발광영역 제어유닛은,
기준 전극을 포함하는 제1 기판;
상기 제1 기판과 마주하고, 단위 영역 내에 다수의 제어 전극을 포함하는 제2 기판; 및
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며,
상기 제어 전극들 중 구동 전압이 인가되는 제어 전극의 위치 및 개수에 따라서 상기 조명 영역의 위치 및 폭이 변화되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제7항에 있어서, 상기 단위 영역 내에 상기 제어 전극들이 m개 구비되고, 상기 조명 영역 및 비조명 영역 각각이 다수의 제어 영역을 포함하는 경우,
시청 가능 범위는 상기 제어 영역들 각각의 폭과 상기 m의 곱에 해당하는 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제7항에 있어서, 상기 표시 유닛은 한 프레임을 적어도 2개의 서브 프레임으로 분할하여 시분할 구동되고,
상기 발광영역 제어유닛은 서브 프레임 단위로 상기 조명 영역과 상기 비조명 영역의 위치가 가변되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제7항에 있어서, 상기 지향성 제어유닛은 다수의 렌티큘러 렌즈를 포함하는 렌즈 필름인 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제10항에 있어서, 상기 렌즈 각각은 상기 단위 제어 영역에 대응하는 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제1항에 있어서, 상기 다수의 관찰자의 위치 정보를 추출하는 위치정보 추출유닛; 및
상기 위치 정보에 따라서 상기 지향성 백라이트 유닛의 구동을 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제12항에 있어서, 상기 영상 평면은 3D 영상을 인식하기 적합한 제1 영역과 3D 영상을 인식하기 부적합한 제2 영역으로 구분되고,
상기 표시 유닛과 상기 시점 형성 유닛의 시분할 구동에 의해서 상기 제1 영역과 제2 영역의 위치가 전환되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제13항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 위치 정보에 따라서 상기 관찰자들 각각이 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 어느 위치에 있는지 판단하고,
상기 표시 유닛에 동기화하여 상기 지향성 백라이트 유닛을 시분할 구동하여 각 서브 프레임 마다 상기 제1 영역에 위치하는 관찰자가 상기 광을 수신하도록 상기 조명 영역의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제1항에 있어서, 상기 시점 형성 유닛은,
상기 광을 차단하는 차광부 및 상기 광을 투과하는 투과부가 관찰자의 좌안과 우안을 연결하는 제1 방향으로 교번적으로 배치된 액정 배리어 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제1항에 있어서, 상기 시점 형성 유닛은,
관찰자의 좌안과 우안을 연결하는 제1 방향으로 배열되고, 동일 평면 상에서 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 액정 렌즈 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
표시 유닛에 표시되는 영상이 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 인지되도록 하기 위해 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작하고, 3차원 모드로 동작시 상이한 방향으로 N개의 시점을 형성하는 단계;
상기 표시 유닛을 바라보는 다수의 관찰자의 위치 정보를 추출하는 단계;
명시 거리에 위치하여 상기 표시 유닛으로부터 출력된 상기 영상이 투영되는 영상 평면을 3D 영상을 인식하기 적합한 제1 영역과 3D 영상을 인식하기 부적합한 제2 영역으로 구분하는 단계;
시분할 구동에 의해서 상기 제1 영역과 제2 영역의 위치를 전환시키는 단계; 및
상기 위치 정보에 따라서 상기 영상 평면에 형성되는 조명 영역과 비조명 영역을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치의 구동방법.
제17항에 있어서, 상기 영상 평면에 상기 N개의 시점 영상이 표시되는 다수의 뷰 세트가 구비되고,
상기 조명 영역의 폭은 상기 뷰 세트들 각각의 폭 이상인 것을 특징으로 영상표시장치의 구동방법.
제18항에 있어서, 각 뷰 세트에는 N개의 뷰잉존이 포함되고,
상기 조명 영역 및 비조명 영역 각각은 다수의 제어 영역을 포함하고, 상기 제어 영역들 각각의 폭은 상기 뷰잉존의 폭보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 영상표시장치의 구동방법.
제19항에 있어서, 상기 제어 영역들 각각은 상기 뷰잉존의 폭의 2배에 대응하는 폭을 갖고,
상기 뷰잉존 각각의 폭은 관찰자의 양안 거리에 대응하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치의 구동방법.