KR20150105002A - 3차원 입체 영상 디스플레이 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무안경 방식으로 3차원 입체 영상을 표시할 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 해상도 대비 시야각이 넓은 3차원 입체영상을 제공할 수 있는 3차원 입체 영상 디스플레이 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체영상을 출력하는 디스플레이 장치는, 복수의 방향별 영상이 믹싱된 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 상기 믹싱된 영상의 홀수 프레임에서 개방되는 복수의 제 1 슬릿 및 상기 믹싱된 영상의 짝수 프레임에서 개방되는 복수의 제 2 슬릿을 포함하는 시차 장벽; 및 시청자가 특정 위치 시점에서 상기 홀수 프레임에서 열린 상기 복수의 제 1 슬릿을 통해 보이는 특정 방향별 영상이 상기 짝수 프레임에서도 열린 상기 복수의 제 2 슬릿을 통해 동일하게 보이도록 상기 복수의 방향별 영상을 재배치하여 믹싱하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

3차원 입체 영상 디스플레이 및 그 제어방법 {3D DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 무안경 방식으로 3차원 입체 영상을 표시할 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 해상도 대비 시야각이 넓은 3차원 입체영상을 제공할 수 있는 3차원 입체 영상 디스플레이 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 양안 시차(stereo scopic) 방식의 3차원 입체영상을 표시할 수 있는 디스플레이 장치가 등장하고 있다. 3차원 입체 영상은 특수한 안경이 필요한 방식과, 이러한 안경이 요구되지 않는 방식으로 크게 구분될 수 있는데, 안경이 요구되지 않는 무안경 방식은 다시 크게 렌티큘러(lenticular) 방식과 시차 장벽(parallax barrier) 방식으로 구분될 수 있다. 그런데, 렌티큘러 방식은 디지털 영상을 동적으로 표시하는데는 적합하지 못하기 때문에 디지털 기기에는 시차 장벽 방식이 주로 사용되고 있는 실정이다.
시차 장벽 방식은 일반적인 디스플레이부와 양안 사이에 구비되는 차단장치를 전기적으로 제어하여 빛의 진행방향을 제어하는 방법으로 양안에 서로 다른 영상이 도달되도록 하는 방식이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 시차 장벽 방식을 사용하는 디스플레이 장치 구조를 간략히 설명한다.
도 1은 양안 시차를 이용한 3차원 이미지 표시 방법의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 도 1에서 3D 입체 영상을 표시하기 위해, 디스플레이부(151)는 디스플레이 패널과 그 상면에 부착되는 스위칭 패널, 즉, 시차 장벽을 포함한다. 스위칭 패널은 전기적으로 제어되어 디스플레이 패널로부터 양안으로 도달되는 빛의 일부를 차단하거나 통과시킬 수 있다. 여기서 디스플레이 패널은 LCD, LED, AMOLED 등 일반적인 디스플레이 소자로 구성될 수 있다.
도 1에서 b는 스위칭 패널의 배리어(barrier) 간격을, g는 스위칭 패널과 디스플레이 패널의 간격을, z는 사람이 보는 위치로부터 디스플레이 패널까지의 거리를 나타낸다. 도 1에서와 같이, 두 이미지를 픽셀단위로 합성할 경우(L, R), 오른쪽 눈의 시각이 오른쪽 이미지에 포함된 픽셀로, 왼쪽 눈의 시각이 왼쪽 이미지에 포함된 픽셀로 대응되도록 시각을 입사받는 스위칭 패널이 동작할 수 있다. 스위칭 패널은 3D 입체 영상을 표출하고자 할 경우, 온(on) 되어 입사 시각을 분리할 수 있다. 또한, 스위칭 패널은 2차원 영상을 표출하고자 할 경우 오프(off)되어 입사 시각을 분리시키지 않고 그대로 통과시킬 수 있다. 따라서, 스위칭 패널이 오프될 경우에는 양안 시차가 분리되지 않는다. 이러한 스위칭 패널 방식은 2D/3D간 전환이 용이하여 사용자가 별도의 편광처리되거나 액티브 셔터로 동작하는 안경을 착용하지 않고도 3D 입체영상을 감상할 수 있는 장점이 있다.
도 2는 일반적인 시차장벽 방식이 구현되는 형태를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2에서는 도 1를 통해 상술한 디스플레이 패널 및 스위칭 패널을 포함하는 디스플레이부의 배치 상태가 입체적으로 도시된다. 구체적으로, 디스플레이 패널(10) 상부에 스위칭 패널(20)이 배치된다. 도 2에서는 스위칭 패널이 LCD 소자로 구성된 경우로 가정한다. 이는 전기 인가여부에 따라 LCD 내부의 액정분자 배열이 변화되어 투명/불투명 상태가 되는 성질을 이용한 것이다. 이러한 스위칭 패널(620)은 동작하지 않을 시에는 하부의 디스플레이 패널(10)로부터 발생되는 빛을 대부분 투과시킨다. 반대로, 동작할 시에는 d10에 해당하는 빛은 통과시키고, d20에 해당하는 빛은 차단시켜 3D 입체영상을 구성하기에 바람직한 방향으로만 빛을 투과시키도록 동작한다. d10과 d20의 비율은 가변적일 수 있다.
그런데, 도 1에서 도시된 바와 같이 시차 장벽 방식은 좌안과 우안의 시각 범위, 즉, 단위 입체 시역의 범위의 경계에 사용자가 위치하게 되는 경우, 3차원 입체영상이 정상적으로 사용자에게 인지되지 않는 문제점이 있다. 따라서, 입체 영상 시청 편의성을 개선하기 위하여는 넓은 입체 시역이 필요하고, 이를 위하여는 사용되는 방향별 영상(perspective view)의 개수가 증가해야 한다. 그런데, 방향별 영상이 증가되면 다시 해상도가 감소될 수밖에 없다. 따라서, 해상도의 감소 없이 단위 입체 시역을 증대할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 해상도를 유지하면서 단위 입체 시역을 증대시킬 수 있는 3차원 입체영상 디스플레이 장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 백라이트의 방식에 관계없이 동일한 효과를 낼 수 있는 3차원 입체영상 디스플레이 장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 3차원 입체영상을 출력하는 디스플레이 장치는, 복수의 방향별 영상이 믹싱된 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 상기 믹싱된 영상의 홀수 프레임에서 개방되는 복수의 제 1 슬릿 및 상기 믹싱된 영상의 짝수 프레임에서 개방되는 복수의 제 2 슬릿을 포함하는 시차 장벽; 및 시청자가 특정 위치 시점에서 상기 홀수 프레임에서 열린 상기 복수의 제 1 슬릿을 통해 보이는 특정 방향별 영상이 상기 짝수 프레임에서도 열린 상기 복수의 제 2 슬릿을 통해 동일하게 보이도록 상기 복수의 방향별 영상을 재배치하여 믹싱하는 제어부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 복수의 제 1 슬릿 및 상기 복수의 제 2 슬릿은 서로 교차로 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 제 1 슬릿 및 상기 복수의 제 2 슬릿은 사선 방향으로 개방되도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 방향별 영상은 기 설정된 뷰맵에 따라 믹싱될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 뷰맵을 프레임마다 상기 뷰맵의 반주기에 해당하는 만큼 평행이동시키는 방법으로 상기 복수의 방향별 영상을 재배치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 디스플레이 장치는 백라이트 유닛을 더 포함하며, 이때 상기 백라이트 유닛은 상기 디스플레이 패널의 후면에 배치되고, 상기 디스플레이 패널은 상기 시차 장벽의 후면에 배치될 수 있다.
상기 디스플레이 장치가 에지 방식의 백라이트 유닛을 사용하는 경우, 상기 백라이트 유닛은 상기 디스플레이 패널의 후면에 배치되고, 상기 시차 장벽은 상기 백라이트 유닛의 후면에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 경우 상기 시차 장벽은, 전압 인가 여부에 따라 굴절율이 변경되는 액정 패널로 구성될 수 있다.
또한, 상기 백라이트 유닛은 도광판(LGP) 및 상기 도광판 내부로 빛이 전파되도록 상기 도광판의 가장자리에 배치된 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 상기 액정 패널은 상기 홀수 프레임에서 상기 복수의 제 1 슬릿에 대응되는 영역의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율보다 커지도록 동작하고, 나머지 영역의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율보다 적도록 동작하는 것이 바람직하다. 짝수 프레임의 경우, 상기 액정 패널은, 상기 복수의 제 2 슬릿에 대응되는 영역의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율보다 커지도록 동작하고, 나머지 영역의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율보다 적도록 동작하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 3차원 입체영상 디스플레이 장치를 통하여 해상도의 희생 없이도 보다 넓은 단위 입체 시역이 구현될 수 있다.
또한, 슬릿 패널의 위치를 달리하는 방법으로 백라이트의 타입에 관계없이 3차원 입체영상이 출력될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 양안 시차를 이용한 3차원 이미지 표시 방법의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 시차장벽 방식이 구현되는 형태를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 시차 장벽 방식의 디스플레이에서 네 개의 방향별 영상이 사용되는 경우를 나타내고, 도 4는 8개의 방향별 영상이 사용되는 경우를 각각 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시차 장벽의 슬릿 배치 형태의 일례를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임에 따른 시차 장벽의 개폐 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실제 시청자가 체감하는 영상을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주기성을 갖도록 배치된 복수의 방향별 영상들 중 사용자의 위치 시점에 대응되는 방향별 영상이 열린 슬릿을 통해 표시되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지형 백라이트가 적용된 경우의 디스플레이 구조의 일례를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예와 관련된 3차원 입체영상 디스플레이 장치의 블록 구성도(block diagram)이다.
이하, 본 발명과 관련된 영상표시 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에서 설명되는 영상표시 장치는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등과 같은 이동 단말기는 물론, 디지털 TV, 데스크탑용 모니터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 3차원 입체영상 디스플레이 장치를 설명하기 앞서, 시차 장벽 방식의 디스플레이에서 해상도와 단위 입체 시역, 그리고 방향별 영상의 관계를 설명한다.
여기서 해상도란 디스플레이 장치 상으로 표시되는 영상의 선명함의 기준이 될 수 있는 개념으로 화소/주사선의 밀도를 의미한다. 그런데, 본 발명에서 언급되는 해상도는 디스플레이 장치 자체의 해상도가 아닌, 사용자가 체감하는 화소의 밀도를 의미한다. 또한, 단위 입체 시역은 스윗 스팟(sweet spot)이라고도 하며, 시차 장벽 방식의 디스플레이를 통해 3차원 입체 영상을 감상할 때 3차원 입체 효과를 선명히 느낄 수 있는 시청 범위를 의미한다. 따라서, 단위 입체 시역의 양 가장자리는 입체 영상이 비정상적으로 보일 수 있기 때문에 비정상적인 입체 영역 또는 데드 존(deadzone)이라 칭할 수 있다. 아울러, 방향별 영상(perspective view)은 동일 피사체(즉, 3차원 입체 영상으로 표시될 대상)를 복수의 시점 각각에서 촬영한 영상을 의미할 수 있다. 물론, 이는 직접 복수의 카메라를 통해 동시에 촬영되는 방식으로 생성될 수도 있고, 3차원 가상 모델링을 통해 생성될 수도 있으며, 실제 촬영된 영상을 디지털 처리하여 복수의 가상 방향별 영상이 생성되도록 할 수도 있다.
실제로 디스플레이 패널에 표시되는 영상은 복수의 방향별 영상을 소정 규칙에 따라 믹싱(mixing, 또는 multiplexing)한 것으로, 하나의 3차원 입체 영상을 표현하는데 사용되는 복수의 방향별 영상은 주기적으로 반복되는 형태로 디스플레이 패널 상에 나열되게 된다. 이러한 방향별 영상의 반복 주기를 샘플링 주기라 칭할 수 있다.
도 3은 시차 장벽 방식의 디스플레이에서 네 개의 방향별 영상이 사용되는 경우를 나타내고, 도 4는 8개의 방향별 영상이 사용되는 경우를 각각 나타낸다.
도 3 및 도 4에서는 백라이트(310) 전면에 소정 간격으로 슬릿 배열(slit array)을 제공하는 시차 장벽(320)이 배치되고, 그 전면에 디스플레이 패널이(330)이 배치되는 형태의 디스플레이 장치를 가정한다.
도 3과 같이 디스플레이 패널(330)을 통해 4 개의 방향별 영상을 한 주기로 믹싱한 영상이 표시되는 경우의 단위 입체 시역은, 디스플레이 패널을 통해 8 개의 방향별 영상을 한 주기로 믹싱된 영상이 표시되는 경우의 단위 입체 시역보다 좁게 된다. 그런데, 이는 도 3의 경우에는 하나의 단위 시역을 구성하는데 4 개의 방향별 영상이 필요하지만, 도 4의 경우에는 그 두배가 필요하다는 말이 된다. 결국, 도 3의 경우 도 4에 비해 단위 입체 시역은 좁으나, 도 3과 4에서 각 방향별 영상이 디스플레이 패널에서 차지하는 크기가 동일하다고 가정하면, 주기가 보다 많이 반복될 수 있기 때문에 실질적으로 사용자가 느끼는 해상도가 두 배로 체감되는 결과를 낳게 된다. 따라서, 믹싱 영상의 한 주기에 많은 방향별 영상이 들어갈수록 단위 입체 시역은 넓어지나, 시청자가 체감하는 해상도는 그에 반비례하게 된다.
이러한 단위 입체 시역과 해상도의 트레이드 오프 관계를 개선하기 위하여, 본 발명에서는 복수의 프레임으로 구성된 3D 입체 영상을 재생함에 있어 홀수 프레임과 짝수 프레임에 시차 장벽의 서로 다른 슬릿(slit) 그룹이 교차로 여닫히도록 하며, 믹싱된 영상 또한 반주기씩 평행이동(shift)되도록 할 것을 제안한다.
먼저, 본 발명에 따른 슬릿 구조 및 개폐 형태를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시차 장벽의 슬릿 배치 형태의 일례를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체영상 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널(510)의 전면에 시차 장벽(520)이 배치된다. 여기서, 디스플레이 패널(510)에는 RGB 화소들이 가로방향으로 반복되며, 시차 장벽(520)에는 소정 간격으로 개폐 여부가 변경될 수 있는 슬릿들이 사선 형태로 형성된다. 따라서, 슬릿들이 열리는 경우, 열린 슬릿들을 통해 사선형태로 디스플레이 패널의 영상이 통과하게 된다. 슬릿들은 두 개의 그룹으로 구분될 수 있는데, 그 하나는 홀수 슬릿군(521)이고, 다른 하나는 짝수 슬릿군(523)이다. 시차 장벽에서 슬릿군들을 제외한 나머지 영역은 3D 입체영상 표시시에는 항상 닫혀있는 상태가 되는 것이 바람직하다. 각 슬릿군의 프레임별 개폐 여부를 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임에 따른 시차 장벽의 개폐 방법을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 6a는 홀수 프레임에서의 시차 장벽의 동작을 나타내고, 도 6b는 짝수 프레임에서의 시차 장벽의 동작을 나타낸다.
도 6a를 참조하면, 홀수 프레임에서는 홀수 슬릿군(521)이 개방되고, 짝수 슬릿군은 닫히게 된다. 이러한 상태에서 개방된 슬릿을 통해 노출되는 RBG 중 특정 색상(G로 가정)의 화소를 중심으로, 시청자가 체감하는 화소의 크기를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 가장 좌측의 슬릿을 통해 제 1 화소(611) 및 제 3 화소(613)가 선명히 노출되고, 중앙의 슬릿을 통해 제 2 화소(612) 및 제 4 화소(614)가 선명히 노출된다. 따라서, 이러한 경우 시청자는 네 화소를 연결한 면적(620)만큼을 하나의 화소로 체감하게 된다.
유사하게, 도 6b의 경우 짝수 프레임에서는 짝수 슬릿군(523)이 개방되고, 홀수 슬릿군은 닫히게 된다. 여기에서도 개방된 슬릿을 통해 노출되는 RBG 중 특정 색상(G로 가정)의 화소를 중심으로, 시청자가 체감하는 화소의 크기를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 가장 좌측의 슬릿을 통해 제 5 화소(631) 및 제 7 화소(633)가 선명히 노출되고, 중앙의 슬릿을 통해 제 6 화소(632) 및 제 8 화소(634)가 선명히 노출된다. 따라서, 이러한 경우 시청자는 네 화소를 연결한 면적(640)만큼을 하나의 화소로 체감하게 된다.
그런데, 3차원 입체영상이 표시될 때 상당히 빠른 주기(예를 들어, 120hz)로 프레임이 변경된다. 따라서, 실제로 시청자가 체감하는 영상은 두 영상을 중첩시킨 형태가 된다. 이를 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실제 시청자가 체감하는 영상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하여 개방된 슬릿을 통해 노출되는 RBG 중 특정 색상(G로 가정)의 화소를 중심으로, 시청자가 체감하는 화소의 크기를 설명하면 다음과 같다. 빠른 프레임 변경에 따라 실제 시청자의 눈에는 좌측으로부터 두 번째 슬릿을 통해 제 5화소(631)가, 세 번째 슬릿을 통해 제 2 화소(612) 및 제 4 화소(614)가, 그리고 네 번째 슬릿을 통해 제 6 화소(632)가 선명하게 보이게 된다. 따라서, 실제로 시청자가 체감하는 화소의 크기는 네 화소를 잇는 사각형(710)이 되며, 이는 도 6a 및 도 6b에서 체감되는 화소 크기의 절반이 된다. 결국, 시청자는 이러한 방법을 통해 고정된 슬릿 대비 두 배의 해상도 향상을 체감하게 된다. 그런데, 여기서의 전제 조건은 시청자가 특정 고정 위치에서 디스플레이를 바라볼 때(즉, 특정 위치 시점에서) 홀수 프레임에서 열린 슬릿을 통해 보이는 방향별 영상이 짝수 프레임에서도 열린 슬릿을 통해 동일하게 보이도록 방향별 영상이 배치되어야 한다. 그래야만 위치 고정된 시청자의 눈에 해당 시점에 대응되는 방향별 영상이 항상 들어오기 때문이다. 이하에서는 도 8을 참조하여 프레임별로 개폐되는 슬릿군이 스위칭될 때 개방된 슬릿을 통해 동일한 방향별 영상이 보이도록 하는 방법을 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 주기성을 갖도록 배치된 복수의 방향별 영상들 중 사용자의 위치 시점에 대응되는 방향별 영상이 열린 슬릿을 통해 표시되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 8에서는 방향별 영상 80개가 하나의 주기로 반복되는 경우(즉, 80 view 방식)를 가정한다. 80개의 방향별 영상이 배열되는 규칙 또는 배치된 형태 자체를 뷰맵(viewmap) 또는 방향별 영상(perspective view) 배치 맵이라 칭할 수 있는데, 도 8에서는 가로로 16개, 세로로 5개의 픽셀에 걸쳐(즉, 픽셀 하나당 하나의 방향별 영상이 표시되도록), 뷰맵이 매핑되는 경우가 도시된다. 여기서 사용자의 위치 시점에서는 2번 방향별 영상이 열린 슬릿을 통해 보이는 것으로 가정한다.
도 8의 (a)를 참조하면, 홀수 프레임에서는 홀수 슬릿군(521)이 개방되어 좌측 슬릿의 G 픽셀을 통해 2번 방향별 영상(811)이, 우측 슬릿의 B 픽셀을 통해 2번 방향별 영상(812)이 각각 통과하게 된다. 그런데, 여기서 뷰맵의 이동 없이 바로 짝수 프레임에서 짝수 슬릿군(523)이 개방되면 가운데 슬릿을 통해 2번이 아닌 42번 방향별 영상이 보이게 된다. 이를 방지하기 위하여, 뷰맵을 반주기만큼 가로 방향으로 평행이동되도록 영상이 재구성되면 도 8의 (b)와 같이 짝수 프레임에서 가운데 슬릿을 통해서도 R 픽셀 상에 표시되는 2번 방향별 영상(813)이 보이게 된다. 이러한 방법을 통해 특정 위치 시점에서 홀수 프레임에서 열린 슬릿을 통해 보이는 방향별 영상이 짝수 프레임에서도 열린 슬릿을 통해 동일하게 보일 수 있으며, 그에 따라 시청자는 실질적으로 80 뷰 방식에 대응되는 단위 입체 시역을 확보하면서도 두 배의 해상도를 체감할 수 있다.
지금까지의 도면들은 직하 방식의 백라이트 유닛(BLU)이 사용될 때의 디스플레이 패널과 시차 장벽의 배치를 중심으로 설명되었으나, 본 발명은 에지형 백라이트 유닛이 사용되는 경우에도 적용될 수 있다. 이를 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 에지형 백라이트가 적용된 경우의 디스플레이 구조의 일례를 나타낸다.
도 9의 (a)를 참조하면, 에지형(edge-lit) BLU가 적용된 경우, 최상단에는 디스플레이 패널(910)이 배치되고, 그 아래에는 백라이트 유닛(930)과의 사이에 공간(gap, 920)이 형성된다. 최하단에는 시차 장벽(940)이 배치된다. 여기서, 백라이트 유닛 하단에 있는 시차 장벽이 선별적으로 BLU로부터 발생되는 빛을 상단으로 투과시키기 위해, 본 발명에서는 매질의 경계에서 굴절율 차이에 따른 전반사 현상을 이용하며, 이를 위해 시차 장벽을 전압 인가에 따라 굴절율이 가변되는 액정 패널로 구현할 것을 제안한다.
즉, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, BLU는 가장자리에 배치된 발광 다이오드(LED, 931)와 그로부터 발생되는 빛을 전달하는 도광판(LGP, 933)로 구성될 수 있다. 도광판(933)의 아래에는 시차 장벽 동작을 수행하는 액정 패널(940)이 위치하며, 그 아래에는 빛을 고르게 확산시키는 반사형 디퓨져가 배치된다. 여기서 액정 패널의 좌측은 닫힌 상태로, 우측은 개방된 상태로 만들기 위해서는 도광판 좌측에서는 전반사가 발생하여 빛이 도광판 내부에서만 반사되어야 하며, 도광판 우측에서는 전반사 없이 빛이 액정 패널로 투과하여 반사형 디퓨져에 반사되어 다시 빛이 상방향으로 나아가도록 해야한다. 이를 위한 액정 패널과 도광판 사이의 굴절율 조건은 다음과 같다.
닫힌 슬릿 영역(즉, 좌측 영역)에서는 도광판의 굴절율 > 시차 장벽 액정층의 굴절율 > 공기의 굴절율을 만족해야하고, 열린 슬릿 영역(즉, 우측 영역)에서는시차 장벽 액정층의 굴절율> 도광판의 굴절율 > 공기의 굴절율의 조건을 만족해야 한다. 따라서, 이러한 조건을 만족하도록 액정 패널에 전압을 인가한다면 에지형 백라이트 유닛이 사용되는 경우에도 슬릿의 개폐 여부가 효율적으로 제어될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 3차원 입체영상 디스플레이 장치의 기구적 구성을 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예와 관련된 3차원 입체영상 디스플레이 장치의 블록 구성도(block diagram)이다.
3차원 입체영상 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 유닛(110)과 제어부(120) 등을 포함할 수 있다. 물론, 도 1에 도시된 구성요소 보다 많은 구성요소들을 갖도록 디스플레이 장치가 구현될 수도 있다.
이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
디스플레이부 유닛(110)은 3차원 입체영상을 출력할 때 복수의 방향별 영상이 뷰맵에 따라 믹싱된 영상을 표시하는 디스플레이 패널(111)과, 영상의 프레임에 따라 교대로 두 개의 슬릿군을 개폐하는 시차장벽(112)을 포함한다.
디스플레이 패널(151)은 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이 패널(111)과 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이 유닛(110)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.
터치 센서는 디스플레이 패널(111)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.
터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기(미도시)로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(120)로 전송한다. 이로써, 제어부(120)는 디스플레이 패널(111)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.
제어부(controller, 120)는 통상적으로 디스플레이 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부는 디스플레이 유닛에 3차원 입체영상이 표시되기 위한 시차 장벽(112)의 제어 등을 담당할 수 있다. 제어부(120)는 복수의 방향별 영상을 뷰맵에 따라 믹싱한 영상이 프레임마다 반주기씩 쉬프트되도록 소스 영상을 재구성하는 영상처리부(121)를 구비할 수도 있다. 영상처리부(121)는 제어부(120) 내에 구현될 수도 있고, 제어부(120)와 별도로 구현될 수도 있다.
그 외에도, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 무선 통신 시스템 사이 또는 외부 단말기와 유/무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부는 방송 수신 모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.
방송 수신 모듈은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 단말기에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련한 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈에 의해 수신될 수 있다. 상기 방송 수신 모듈은, 예를 들어, DMB-T(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial), DMB-S(Digital Multimedia Broadcasting-Satellite), MediaFLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) 등의 디지털 방송 시스템을 이용하여 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다. 물론, 상기 방송 수신 모듈은, 상술한 디지털 방송 시스템뿐만 아니라 다른 방송 시스템에 적합하도록 구성될 수도 있다.
이동통신 모듈은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다. 또한 무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 의미할 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.
근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 A/V(Audio/Video) 입력부를 더 포함할 수도 있다. 아울러, 디스플레이 장치는 외부기기와의 통로 역할을 수행하는 인터페이스부를 포함할 수도 있다. 인터페이스부는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 디스플레이 장치 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부에 포함될 수 있다.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(180) 자체로 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(120)에 의해 실행될 수 있다.
상기와 같이 설명된 3차원 입체 영상영상 디스플레이 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (11)

  1. 3차원 입체영상을 출력하는 디스플레이 장치에 있어서,
    복수의 방향별 영상이 믹싱된 영상을 표시하는 디스플레이 패널;
    상기 믹싱된 영상의 홀수 프레임에서 개방되는 복수의 제 1 슬릿 및 상기 믹싱된 영상의 짝수 프레임에서 개방되는 복수의 제 2 슬릿을 포함하는 시차 장벽; 및
    시청자가 특정 위치 시점에서 상기 홀수 프레임에서 열린 상기 복수의 제 1 슬릿을 통해 보이는 특정 방향별 영상이 상기 짝수 프레임에서도 열린 상기 복수의 제 2 슬릿을 통해 동일하게 보이도록 상기 복수의 방향별 영상을 재배치하여 믹싱하는 제어부를 포함하는, 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 슬릿 및 상기 복수의 제 2 슬릿은 서로 교차로 배치되는, 디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 슬릿 및 상기 복수의 제 2 슬릿은 사선 방향으로 개방되도록 배치되는, 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 방향별 영상은 기 설정된 뷰맵에 따라 믹싱되는, 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 뷰맵을 프레임마다 상기 뷰맵의 반주기에 해당하는 만큼 평행이동시키는 방법으로 상기 복수의 방향별 영상을 재배치하는, 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    백라이트 유닛을 더 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 상기 디스플레이 패널의 후면에 배치되고,
    상기 디스플레이 패널은 상기 시차 장벽의 후면에 배치되는, 디스플레이 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    에지 방식의 백라이트 유닛을 더 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 상기 디스플레이 패널의 후면에 배치되고,
    상기 시차 장벽은 상기 백라이트 유닛의 후면에 배치되는, 디스플레이 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 시차 장벽은, 전압 인가 여부에 따라 굴절율이 변경되는 액정 패널을 포함하는, 디스플레이 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    도광판(LGP) 및 상기 도광판 내부로 빛이 전파되도록 상기 도광판의 가장자리에 배치된 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하는, 디스플레이 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 액정 패널은,
    상기 홀수 프레임에서 상기 복수의 제 1 슬릿에 대응되는 영역의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율보다 커지도록 동작하고, 나머지 영역의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율보다 적도록 동작하는, 디스플레이 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 액정 패널은,
    상기 짝수 프레임에서 상기 복수의 제 2 슬릿에 대응되는 영역의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율보다 커지도록 동작하고, 나머지 영역의 굴절율이 상기 도광판의 굴절율보다 적도록 동작하는, 디스플레이 장치.
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