KR20150123834A - 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스 - Google Patents

무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스

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코닌클리케 필립스 엔.브이.
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Abstract

그 렌즈들이 정방형, 또는 근-정방형, 3D 픽셀들을 가능하게 하기 위해 일반적인 컬럼 픽셀 방향에 대하여 기울어진, 컬러 서브-픽셀들의 로우들 및 컬럼들 및 디스플레이에 등록한 렌티큘러 어레이(9)를 포함한 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스(1).

Description

무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스{AUTOSTEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이 픽셀들의 어레이를 가진 디스플레이 패널을 포함하는 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스, 및 상이한 물리적 위치들로 상이한 뷰들을 향하게 하기 위한 장치에 관한 것이다.
알려진 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스는 디스플레이를 생성하기 위해 이미지 형성 수단으로서 동작하는 디스플레이 픽셀들의 로우 및 컬럼 어레이를 가진 2차원 방사형 액정 디스플레이 패널을 포함한다. 서로 평행하게 연장되는 가늘고 긴 렌즈들의 어레이는 디스플레이 픽셀 어레이 위에 놓이며 뷰 형성 수단으로서 동작한다. 이것들은 "렌티큘러 렌즈들"로서 알려져 있다. 디스플레이 픽셀들로부터의 출력들은 이들 렌티큘러 렌즈들을 통해 투사되며, 렌티큘러 렌즈들은 출력들의 방향들을 변경하도록 기능한다.
렌티큘러 렌즈들은 그 각각이 가늘고 긴 반-원통형 렌즈 요소를 포함하는, 렌즈 요소들의 시트로서 제공된다. 렌티큘러 렌즈들은 디스플레이 패널의 컬럼 방향으로 연장되며, 각각의 렌티큘러 렌즈는 디스플레이 픽셀들의 둘 이상의 인접한 컬럼들의 각각의 그룹 위에 놓인다.
각각의 렌티큘러 렌즈는 사용자로 하여금 단일 입체 영상 이미지를 관찰할 수 있게 하기 위해 디스플레이 픽셀들의 두 개의 컬럼들과 연관될 수 있다. 대신에, 각각의 렌티큘러 렌즈들은 로우 방향으로 3개 이상의 인접한 디스플레이 픽셀들의 그룹과 연관될 수 있다. 각각의 그룹에서 디스플레이 픽셀들의 대응하는 컬럼들은 각각의 2차원 서브-이미지로부터 수직 슬라이스를 제공하기 위해 적절하게 배열된다. 사용자의 머리가 좌측에서 우측으로 이동됨에 따라, 일련의 연속적인, 상이한, 입체 영상 뷰들이 관찰되어, 예를 들면, 둘러보기 느낌을 생성한다.
상기 설명된 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스는 양호한 레벨들의 밝기를 가진 디스플레이를 생성한다. 그러나, 디바이스와 연관된 하나의 문제점은 렌티큘러 시트에 의해 투사된 뷰들이 통상적으로 디스플레이 픽셀 어레이를 정의하는 비-방출 블랙 매트릭스의 "이미징"에 의해 야기된 암(dark) 구역들에 의해 분리된다는 것이다. 이들 암 구역들은 디스플레이에 걸쳐 이격된 암 수직 밴드들의 형태로 밝기 비-균일성들로서 사용자에 의해 쉽게 관찰된다. 밴드들은 사용자가 좌측에서 우측으로 이동함에 따라 디스플레이에 걸쳐 이동하며 밴드들의 피치는 사용자가 디스플레이를 향해 또는 그로부터 멀어지도록 이동함에 따라 변한다. 또 다른 문제점은 수직 렌즈가 수직 방향에서보다 수평 방향에서 해상도에서의 훨씬 더 큰 감소를 야기한다는 것이다.
이들 문제들 양쪽 모두는 디스플레이 픽셀 어레이의 컬럼 방향에 대하여 예각으로 렌티큘러 렌즈들을 기울게 하는 잘-알려진 기술에 의해 적어도 부분적으로 처리될 수 있다. 경사각 렌즈들의 사용은 따라서 거의 일정한 밝기를 가진 상이한 뷰들, 및 렌즈들 뒤에서의 양호한 RGB 분포를 생성하기 위해 필수적인 특징으로서 인식된다.
종래에, 디스플레이 패널들은 형태가 정방형인 픽셀들의 매트릭스에 기초한다. 컬러의 이미지들을 발생시키기 위해, 픽셀들은 서브-픽셀들로 분할된다. 종래에, 각각의 픽셀은 3개의 서브-픽셀들로 분할되어, 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 투과하거나 또는 방출한다. 동일한 컬러의 서브-픽셀들은 통상적으로 컬럼들로 배열된다.
WO2010/070564는 렌즈 피치 및 렌즈 경사가 컬러 서브-픽셀들의 간격에 대하여, 렌티큘러 어레이에 의해 생성된 뷰들에서 개선된 픽셀 레이아웃, 및 컬러 밀도의 균일성을 제공하기 위한 이러한 방식으로 선택되는 배열을 개시한다. 이 경우는 개개의 픽셀들보다는, 3D 이미지를 형성하는 픽셀들의 그리드의 배열과 관련된다.
본 발명은 3D 이미지를 형성하는 개개의 픽셀들의 형태에 관한 것이다.
WO 2010/070564호는 특정한 렌즈 피치가 3D 픽셀들의 균일하며 규칙적인 분포를 달성하기 위해 선택되는 경사형 렌티큘러 렌즈들을 가진 무안경 입체 영상 디스플레이를 개시한다.
본 발명은 정방형 또는 근 정방형 3D 픽셀들(자체가 3D 서브-픽셀들의 세트를 포함하는)을 가능하게 하기 위한 설계에 관한 것이다.
본 발명은 청구항들에 의해 정의된다.
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스가 제공되고 있으며, 상기 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스는:
디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들의 어레이를 가진 디스플레이로서, 상기 디스플레이 픽셀들은 상이한 컬러 서브-픽셀들의 로우들 및 컬럼들로 배열되는, 상기 디스플레이;
상이한 방향들로 사용자를 향해 복수의 뷰들을 투사하기 위해 상기 디스플레이와 정렬되어 배열되며, 상이한 방향들로 사용자를 향해 투사된 상기 복수의 뷰들로 상기 디스플레이 픽셀들의 그룹들의 출력들을 집중시키고, 그에 의해 무안경 입체 영상 이미징을 가능하게 하도록 구성 가능한 가늘고 긴 렌즈들을 포함한 렌즈 어레이로서, 상기 가늘고 긴 렌즈들은 일반적인 컬럼 픽셀 방향에 대해 각도(θ)로 기울어진 긴 축을 가진, 상기 렌즈 어레이를 포함하며,
Figure pct00001
여기에서 s=tanθ이고, α는 복수의 뷰들의 각각을 형성한 픽셀들의 종횡비이고, p는 디스플레이 서브-픽셀 폭들의 수로서 표현된, 픽셀 로우 방향에 걸친 렌즈들의 피치이며, c는 디스플레이의 각각의 픽셀을 형성한 다수의 상이한 컬러 서브-픽셀들이며,
여기에서
Figure pct00002
이다.
본 발명은 따라서 정방형 또는 근 정방형 3D 픽셀들(자체가 3D 서브-픽셀들의 세트를 포함하는)을 가능하게 하기 위한 설계에 관한 것이다. 이것은 1에 가까운 값(α)에 의해 달성된다. 이러한 디스플레이들을 위해, 경사각이 피치의 특정 함수이도록 이루어진다.
본 발명은 3D 픽셀들이 기저 디스플레이 패널과 동일한 종횡비 해상도를 갖도록 설계될 수 있는 설계 공간을 제공한다. 설계 공간은 초 고화질(Super Hi-Vision; SHV) 디스플레이들과 같은 고 해상도 패널들에 대한 양호한 설계들을 제공한다. 3D 뷰들은 항상 기저 패널보다 더 낮은 공간 해상도를 가질 것이다. 해상도에서 원하는 감소 인자(A)는 요구된 피치를 산출하기 위해 사용될 수 있다:
Figure pct00003
따라서, 렌즈 피치 및 경사각의 조합은 해상도에서의 감소, 2D 디스플레이의 컬러 서브-픽셀들의 수 및 렌즈 배열에 의해 형성될 3D 픽셀들의 원하는 종횡비를 고려한다. 감소 인자는 3D 픽셀 당 존재하는 기본 2D 픽셀들의 수를 나타낸다. 따라서, 감소 인자는 1보다 크다.
디스플레이의 각각의 픽셀은 각각이 컬럼 방향으로 연장되며 나란히 배열되는 적색 녹색 및 청색 서브-픽셀들을 가진 스트라이프형 RGB 픽셀을 포함할 수 있다. 대안적으로, 디스플레이의 각각의 픽셀은 각각이 컬럼 방향으로 연장되며 나란히 배열되는 적색 녹색 청색 및 황색 서브-픽셀들을 가진 스트라이프형 RGBY 픽셀을 포함한다. 다른 픽셀 구성들이 또한 사용될 수 있다.
일 예에서, c=3 및 A=9이다. 이것은, 2560×1440 3D RGB 픽셀들의 Quad HD 3D 해상도를 갖고, 7680×4320 RGB 픽셀들의 초 고화질 RGB 패널에 대해 특히 관심이 있다.
또 다른 예에서, c=4 및 A=16이다. 이것은 1920×1080 3D RGBY 픽셀들의 Quad HD 3D 해상도를 갖고, 7680×4320 RGBY 픽셀들의 초 고화질 RGBY 패널에 대해 특히 관심이 있다.
다른 배열들에서, c=3 및 A=16이거나 또는 c=4 및 A=9이다.
본 발명은 또한 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스의 가늘고 긴 렌즈 어레이를 위한 경사각을 결정하는 방법을 제공하며, 상기 디바이스는 디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들의 어레이를 가진 디스플레이로서, 상기 디스플레이 픽셀들이 상이한 컬러 서브-픽셀들의 로우들 및 컬럼들로 배열되는, 상기 디스플레이, 및 상이한 방향들로 사용자를 향해 복수의 뷰들을 투사하기 위해 상기 디스플레이와 정렬되어 배열되며, 상이한 방향들로 사용자를 향해 투사된 상기 복수의 뷰들로 디스플레이 픽셀들의 그룹들의 출력들을 집중시키고, 그에 의해 무안경 입체 영상 이미징을 가능하게 하도록 구성 가능한 가늘고 긴 렌즈들을 포함한 렌즈 어레이로서, 상기 가늘고 긴 렌즈들은 일반적인 컬럼 픽셀 방향에 대해 각도(θ)로 기울어지는 긴 축을 갖는, 상기 렌즈 어레이를 포함하고,
여기에서 상기 방법은:
Figure pct00004
를 설정하는 단계로서, s=tanθ이고, α는 복수의 뷰들의 각각을 형성한 픽셀들의 종횡비이고, p는 디스플레이 서브-픽셀 폭들의 수로서 표현된, 픽셀 로우 방향에 걸친 렌티큘러 렌즈들의 피치이며, c는 상기 디스플레이의 각각의 픽셀을 형성한 상이한 컬러 서브-픽셀들의 수인, 상기 설정 단계, 및
Figure pct00005
를 설정하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 또한:
Figure pct00006
를 설정하는 단계를 포함하며, A는 기저 패널에 비교하여 3D 뷰들의 공간 해상도의 감소 인자이다.
본 발명은 사용자에게 제공된 뷰들의 품질을 최적화하기 위해 렌티큘러 어레이의 특정한 설계(경사각 및 바람직하게는 또한 렌즈 피치)를 렌티큘러 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스에 제공한다. 특히, 본 발명은 피치 및 경사각들이 기저 픽셀들과 유사한 종횡비를 가진 3D 픽셀들을 달성하기 위해 최적화될 수 있게 한다.
본 발명의 실시예들이 이제 첨부한 도면들을 참조하여, 전적으로 예로서 설명될 것이다.
도 1은 알려진 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스의 개략적인 투시도.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 디바이스의 개략적인 단면도.
도 3은 알려진 RGB 픽셀이 알려진 디스플레이에서 렌티큘러 배열에 의해 어떻게 투사되는지를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 디스플레이에 대한 알려진 RGB 픽셀 레이아웃 및 알려진 RGBW 픽셀을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 디스플레이를 위한 RGBY 픽셀 레이아웃을 도시하는 도면.
도 6은 렌티큘러 렌즈 피치 당 4.66 서브픽셀들을 가진 단편적 배열을 도시하는 도면.
도 7은 렌티큘러 렌즈 피치당 4.5 서브픽셀들을 가진 단편적 배열을 도시하는 도면.
도 8은 렌즈 피치 및 경사 파라미터들을 도시하는 도면.
도 9는 렌즈 피치 및 경사 파라미터들이 3D 디스플레이 출력의 서브-픽셀의 치수들로 어떻게 변환하는지를 도시하는 도면.
도 10은 풀(full) 3D 픽셀의 형태를 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 설계에 의해 달성될 3D 디스플레이 픽셀 배열을 도시하는 도면.
본 발명은 사용자에게 제공된 뷰들의 품질을 최적화하기 위해 렌티큘러 어레이의 특정한 설계(경사각 및 바람직하게는 또한 렌즈 피치)를 렌티큘러 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스에 제공한다. 특히, 본 발명은 피치 및 경사각들이 기저 픽셀들과 유사한 종횡비를 가진 3D 픽셀들을 달성하기 위해 최적화될 수 있게 한다. 실제로, 이것은 일반적으로 본 발명이 정방형 또는 근 정방형 3D 픽셀들로 이어짐을 의미한다.
본 발명을 상세히 설명하기 전에, 알려진 무안경 입체 영상 디스플레이의 구성이 먼저 설명될 것이다.
도 1은 알려진 다중-뷰 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스(1)의 개략적인 투시도이다. 알려진 디바이스(1)는 디스플레이를 생성하기 위해 이미지 형성 수단으로서 동작하는 능동 매트릭스 형의 액정 디스플레이 패널(3)을 포함한다.
디스플레이 패널(3)은 로우들 및 컬럼들로 배열된 디스플레이 픽셀들(5)의 직교 어레이를 가진다. 명료성을 위해, 단지 작은 수의 디스플레이 픽셀들(5)만이 도 1에 도시된다. 실제로, 디스플레이 패널(3)은 대략 천 개의 로우들 및 수천 개의 컬럼들의 디스플레이 픽셀들(5)을 포함할 수 있다.
액정 디스플레이 패널(3)의 구조는 전적으로 관습적이다. 특히, 패널(3)은 그 사이에 정렬된 트위스티드 네마틱 또는 다른 액정 재료가 제공되는, 한 쌍의 이격된 투명 유리 기판들을 포함한다. 기판들은 그것들의 접합 표면들 상에 투명 인듐 주석 산화물(ITO) 전극들의 패턴들을 운반한다. 편광층들이 또한 기판들의 외부 표면들 상에 제공된다.
각각의 디스플레이 픽셀(5)은, 그 사이에 매개 액정 재료를 갖고, 기판들 상에 대향 전극들을 포함한다. 디스플레이 픽셀들(5)의 형태 및 레이아웃은 전극들의 형태 및 레이아웃 및 패널(3)의 전면 상에 제공된 블랙 매트릭스 배열에 의해 결정된다. 디스플레이 픽셀들(5)은 갭들만큼 서로로부터 규칙적으로 이격된다.
각각의 디스플레이 픽셀(5)은 박막 트랜지스터(TFT) 또는 박막 다이오드(TFD)와 같은, 스위칭 소자와 연관된다. 디스플레이 픽셀들은 스위칭 소자들에 어드레싱 신호들을 제공함으로써 디스플레이를 생성하도록 동작되며, 적절한 어드레싱 기법들이 이 기술분야의 숙련자들에게 알려질 것이다.
디스플레이 패널(3)은 이 경우에, 디스플레이 픽셀 어레이의 영역 위로 연장된 평면 역광을 포함한 광원(7)에 의해 조사된다. 광원(7)으로부터의 광은 디스플레이 패널(3)을 통해 지향되며, 개개의 디스플레이 픽셀들(5)은 광을 변조하며 디스플레이를 생성하도록 구동된다.
디스플레이 디바이스(1)는 또한 디스플레이 패널(3)의 디스플레이 측면 위에 배열된, 렌티큘러 시트(9)를 포함하며, 이것은 뷰 형성 기능을 수행한다. 렌티큘러 시트(9)는 서로에 평행하여 연장된 렌티큘러 렌즈들(11)의 로우를 포함하며, 그 중 단지 하나만이 명료성을 위해 과장된 치수들을 갖고 도시된다. 렌티큘러 렌즈들(11)은 뷰 형성 기능을 수행하기 위해 뷰 형성 소자들로서 동작한다.
렌티큘러 렌즈들(11)은 볼록한 원통형 소자들의 형태이며, 그것들은 디스플레이 패널(3)에서 디스플레이 디바이스(1)의 앞에 위치된 사용자의 눈들로, 상이한 이미지들, 또는 뷰들을 제공하기 위해 광 출력 지향 수단으로서 동작한다.
도 1에 도시된 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스(1)는 상이한 방향들로 여러 개의 상이한 투시도들을 제공할 수 있다. 특히, 각각의 렌티큘러 렌즈(11)는 각각의 로우에서 작은 그룹의 디스플레이 픽셀들(5) 위에 놓인다. 렌티큘러 소자(11)는 여러 개의 상이한 뷰들을 형성하도록, 상이한 방향으로 그룹의 각각의 디스플레이 픽셀(5)을 투사한다. 사용자의 머리가 좌측에서 우측으로 이동함에 따라, 그/그녀의 눈들은 차례로, 여러 개의 뷰들의 상이한 것들을 수신할 것이다.
도 2는 상기 설명된 바와 같이 렌티큘러 형 이미징 배열의 동작의 원리를 도시하며 광원(7), 디스플레이 패널(3) 및 렌티큘러 시트(9)를 도시한다. 배열은 각각 상이한 방향들로 투사된 3개의 뷰들을 제공한다. 디스플레이 패널(3)의 각각의 픽셀은 하나의 특정 뷰에 대한 정보를 갖고 구동한다.
상기 설명된 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스는 양호한 레벨들의 밝기를 가진 디스플레이를 생성한다. 디스플레이 픽셀 어레이의 컬러 방향에 대하여 예각으로 렌티큘러 렌즈들을 기울이는 것이 잘 알려져 있다. 이것은 개선된 밝기 균일성을 가능하게 하며 또한 수평 및 수직 해상도들을 더 가깝게 제공한다.
무-안경 입체 영상 디스플레이 시스템을 획득하기 위해 사용된 메커니즘이 무엇이든지, 해상도는 깊이를 위해 트레이딩된다: 뷰들이 많을수록, 뷰당 해상도에서의 손실은 더 높다. 이것은 도 3에 예시되며, 이것은 동일한 스케일로, 패널의 앞에 렌티큘러를 둠으로써 획득된 3D 뷰에서의 픽셀 레이아웃뿐만 아니라 2D 디스플레이 패널의 기본 픽셀 레이아웃을 도시한다.
3D 이미지를 보여주는 픽셀 레이아웃은 하나의 뷰잉 방향으로부터 보여지는 바와 같이 픽셀 패턴을 나타낸다. 동일한 기하학적 픽셀 패턴은 모든 뷰잉 방향들로부터 보여지지만, 기저 2D 디스플레이의 상이한 세트들의 서브-픽셀들이 가시적이다. 도시된 바와 같이 주어진 뷰잉 방향에 대해, 청색 3D 서브-픽셀은 기본 2D 디스플레이의 하나 이상의 서브-픽셀들의 이미지이다(및 녹색 및 적색에 대해 동일하게 적용함).
렌티큘러는 15개의 뷰들을 야기하는 경사(s=tan(θ)=1/6) 및 렌즈 피치(PL=2.5px)(여기에서 px는 로우 방향에서의 픽셀 피치이다)를 가진다. 이 경우에, px=py이다. 렌즈 피치는 따라서 로우 방향에서 서브-픽셀 치수들의 수로서 표현될 때 7.5이다. 3D 이미지는 서브-픽셀들의 반복 패턴을 가지며, 패턴에서의 모든 컬러들이 이해될 수 있도록 몇 개의 서브-픽셀들의 컬러들(R, G 및 B)이 보여진다. 각각의 컬러는 서로 인터리빙되는 서브-픽셀들의 다이아몬드형 그리드로서 출력된다.
그것의 피치뿐만 아니라 렌티큘러의 경사각은 다수의 요건들이 가능한 많이 이행되도록 선택되어야 한다:
(i) 픽셀들의 유리한 분포가 각각의 3D 뷰에 대해 획득되어야 한다.
3D 뷰들의 각각에서, 각각의 컬러의 서브-픽셀들은 규칙적이며 수평 및 수직 방향에 대해 유사한 해상도를 가진 패턴으로 분포되어야 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이웃하는 녹색 픽셀들 사이에서의 수평 거리(도 3에서 A로 라벨링된)는 이웃하는 녹색 픽셀들 사이에서의 수직 거리(B로 라벨링된)와 비교 가능해야 한다. 이것은 또한 다른 컬러들에 대해서도 적용되어야 한다.
(ii) 동일한 컬러들의 픽셀들에 의해 점유된 표면적은 각각의 3D 뷰에 대해 동일해야 한다.
(iii) 모아레(moire)의 부재
디스플레이 패널의 앞에 있는 렌티큘러의 조합은 모아레('밴딩')의 발생에 매우 민감하다. 이러한 효과는 디스플레이 패널의 픽셀 레이아웃의 주기성 및 렌티큘러의 주기성의 조합에 의해 야기된다. 그것은 디스플레이 패널의 서브-픽셀들이 블랙 매트릭스에 의해 둘러싸여진다는 사실에 의해 악화된다. 렌티큘러를 기울이는 것에 의해 및 서브-픽셀의 폭의 정수 배와 동일하지 않은 폭을 갖도록 렌티큘러를 선택함으로써, 이러한 모아레 효과는 최소화될 수 있다.
최근에, 디스플레이 제조사들은 3개보다 많은 원색들을 사용하여 대안적인 픽셀 레이아웃들을 조사하기 시작하였다.
도 4 및 도 5는 2개의 픽셀 레이아웃들을 도시한다. 서브픽셀들은 컬러를 표시하기 위해 글자 라벨들("R", "G", "B" 등)에 의해 식별된다. 픽셀들은 반복 패턴들에 있다. 픽셀들의 컬럼들이 동일한 컬러를 갖는 경우에, 이것들은 컬럼들 위로부터 식별된다. 단지 충분한 픽셀들의 컬러들은 식별될 반복 패턴에 대해 도시되었다.
도 4는 종래의 RGB 스트라이프 픽셀 레이아웃을 도시한다. 각각의 픽셀은 3개의 서브-픽셀들, 그러므로 RGB_3에서 아래첨자("3")를 가진다(동일한 표기법이 모든 픽셀 레이아웃들을 위해 사용된다).
3개보다 많은 원색들을 사용한 픽셀 레이아웃들은 "다중-원색(multi-primary)" 픽셀 레이아웃들로서 불린다. 여러 개의 이러한 다중-원색 레이아웃들이 시장에 이르게 되며 주류가 될 것으로 예상된다.
도 5는 RGBY(Y=황색) 픽셀 레이아웃을 도시하며, 이것은 샤프사(Sharp)에 의해 사용되어 왔다. 도 5에서, px R=px B=2px G=2px Y(적색 및 청색 서브-픽셀들은 로우 방향으로 녹색 및 황색 서브-픽셀들의 넓이의 두 배이다). RGB 레이아웃들에 비교하면, 이러한 레이아웃은 보다 큰 색 영역(colour gamut)을 야기한다.
상기 설명된 바와 같이, 무안경 입체 영상 디스플레이들에 대해, 공간 해상도는 보통 뷰들의 형태로 각도 해상도를 생성하기 위해 희생된다. 현재 최상의 렌즈 설계들은 수평 및 수직 공간 해상도 사이에서 불공평한 트레이드-오프를 제공하며, 기저 패널의 원래 픽셀들의 것과 상이한 종횡비를 가진 픽셀들을 갖는 3D 뷰들을 야기한다. 이것은 보통 수평 3D 픽셀 밀도가 부자유스럽게 수직 3D 픽셀 밀도와 상이하다는 것을 의미한다.
최적의 렌즈 설계는 기저 디스플레이 픽셀 레이아웃을 고려해야 한다. 가장 보편적인 현재 디스플레이 해상도들이 이하의 표에서 정의된다:
Figure pct00007
풀 HD 및 쿼드 풀 HD 디스플레이들에 대해, 무안경 입체 영상 렌즈 설계를 위한 적절한 설계 파라미터들은 대략 4½ 서브-픽셀들의 피치 및 1/6 경사를 갖고 제안되어 왔다.
파라미터들은 밴딩을 감소시키기 위해, 특히 a 및 b가 정수들이며 b>2인 피치(a/b)를 갖고 소위 부분 설계를 제공하기 위해 약간 변경될 수 있다. 부분 뷰들의 설계가 2005년, Int. Disp. 워크샵들, 회의록, vol. 12, 페이지 1789-1792, O.H. Willemsen, S.T. de Zwart 및 W.L. IJzerman의, "렌티큘러 기반 3D 디스플레이들에서 밴딩을 감소시키기 위한 부분 뷰잉 시스템들(Fractional viewing systems to reduce banding in lenticular based 3D displays)"에서 논의된다.
도 6은 RGB 스트라이프들 및 4 2/3 서브-픽셀들 및 경사 1/6에 대한 렌즈 위치들을 가진 기본 2D 패널을 도시한다. 부분 뷰들의 수는 렌즈에 대하여 서브픽셀의 28개의 가능한 위치들이 있다는 점에서 28이지만, 그 사이에 적은 크로스토크를 갖거나 또는 크로스토크가 없는 뷰들만을 카운팅할 때, 4개의 뷰들이 현실적인 수이다.
도 7은 4 1/2 서브-픽셀들에 대한 렌즈 위치들 및 RGB 스트라이프들을 가진 기본 2D 패널을 도시한다.
각각의 픽셀 구성요소가 각도 및 공간 해상도에 양쪽 모두를 부가하기 때문에 렌티큘러 디스플레이의 공간 및 각도 해상도를 추정하는 것은 어렵다. 경험으로 보아, 서브-픽셀 단위들에서 피치 번호(p)는 분리 가능한 뷰들의 수(즉, 4 이상)를 표시하며 뷰의 공간 해상도는 기본 해상도의 1/p 배이다.
디스플레이 패널의 최상부에 렌티큘러 렌즈를 위치시킴으로써, 다수의 각도 뷰들이 생성될 수 있다. 이들 뷰들에서 서브-픽셀들의 정확한 형태는 렌즈가 기저 디스플레이 패널에 대하여 위치되는 경사 및 렌티큘러 렌즈의 파라미터들에 의존한다.
도 8은 경사(s) 하에서 피치(p)를 가진 렌티큘러 렌즈를 디스플레이 패널상에 위치시킴으로써 생성된 3D 서브-픽셀들을 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 3D 서브-픽셀들은 폭(w) 및 높이(h)를 가진다.
이들 3D 서브-픽셀 형태들을 정의할 때 중요한 파라미터들은 렌티큘러 렌즈들의 피치(p) 및 경사(s)이다. 3D 서브-픽셀의 높이(h)는 도 9로부터 도출될 수 있으며 다음에 의해 제공되고,
Figure pct00008
, (1)
여기에서 c는 디스플레이의 원래 2D 픽셀에서의 서브-픽셀들의 수이다(예로서, RGB-스트라이프형 디스플레이에서 c=3). 3D 서브-픽셀의 폭(w)은 다음에 의해 정의된다
Figure pct00009
. (2)
3D 뷰에서, 서브-픽셀들은 일반적으로 기저 디스플레이 패널에서와 상이하게 위치된다. 이웃하는 3D 서브-픽셀들로부터 3D 픽셀들을 정의하는 방법에 대한 자유가 있다.
본 발명은 렌티큘러 렌즈들을 위한 설계 공간을 제공하며, 따라서 3D 픽셀들은 정방형 또는 근 정방형이고, 패널 해상도에서의 희생이 수평 방향 및 수직 방향으로 균일하게 분포되어, 생성된 뷰들의 픽셀들에서 종횡비의 보존을 이끈다.
이러한 목적을 달성하기 위해:
1. 3D 픽셀은 렌티큘러들의 방향을 따라 서로의 아래 위치되는 c 서브-픽셀들로 구성된다. 도 10은 기본 픽셀 레이아웃을 도시한다. 파라미터(c)는 디스플레이의 원래 픽셀들을 구성하는 서브-픽셀들의 수이다.
2. 경사 및 피치는 풀 3D 픽셀이 충분히 정방형이도록 하는 방식으로 조정된다. 정확한 경사 및 피치를 찾기 위한 방법이 이하에 제공된다.
이러한 방식으로, 3D 픽셀은 c 개의 3D 서브-픽셀들로 구성되며, 이것은 렌티큘러 렌즈들의 방향을 따라 배향된다. 그러므로, 도 11에 도시된 바와 같이, 완전한 3D 픽셀의 높이(H) 및 폭(W)은 다음에 의해 주어진다:
Figure pct00010
. (3)
이것은 간단히 상기 정의된 바와 같이 서브-픽셀 높이의 c배이다.
Figure pct00011
. (4)
이것은 상기 정의된 개개의 서브-픽셀 폭과 같다.
픽셀들이 종횡비(α)를 가져야 한다고 강요된다면, 높이는 그것의 폭의 α배이어야 한다. 식 3 및 식 4를 사용하며 s에 대해 풀 때, 피치(p) 및 픽셀 종횡비(α)에 대하여 경사(s)에 대한 식은:
Figure pct00012
(5)이며,
따라서:
Figure pct00013
이다.
그러므로:
Figure pct00014
(6).
식(6)은 이차 방정식에 대한 두 개의 해들 중 단지 하나이며, 특히 그 하나는 경사(s)에 대한 합리적인 결과들을 산출한다. ±는 경사가 어느 하나의 의미(컬럼 방향에 대하여 시계 방향 또는 반 시계 방향)일 수 있음을 표시한다. 경우(α=1)는 3D 픽셀이 정확하게 원래 패널 픽셀들의 통합 종횡비를 보존하기 위한 것일 때이다. 통합 종횡비를 가진 결과적인 3D 픽셀은 도 11에 도시된다.
이러한 방식으로, 주어진 경사 및 3D 픽셀 종횡비에 대해, 피치가 설정된다. 그러나, 여전히 경사를 선택하기 위한 자유가 있다.
본 발명은 3D 뷰들에서 공간 해상도에서의 요구된 감소에 기초하여 경사를 선택하기 위한 방식을 제공한다.
본 발명의 레이아웃에서, 3D 픽셀들은 α의 종횡비를 가지며 3D 픽셀들은 경사(s)만큼 회전된다. 3D 픽셀의 영역이 A(풀 2D 픽셀 영역의 단위들에서)이면, 해상도에서의 감소가 또한 A이다. 이러한 지식을 갖고, 인자(A)의 해상도에서의 감소는 적절한 경사를 선택함으로써 생성될 수 있다:
Figure pct00015
(7)
실제로 3D 픽셀은 정확하게 정방형(α=1)일 필요는 없지만 정방형에 충분히 가깝다는 것이 이해되어야 한다.
따라서, 바람직하게는, α는
Figure pct00016
를 만족한다.
예를 들면, 주어진 경사에 대해, 식 5는 α=1이 사용된다면 불편한 3D 픽셀 레이아웃을 야기하는 피치를 제공할 수 있다. 그 후 원래 레이아웃을 너무 많이 건드리지 않고 3D 픽셀 레이아웃을 최적화하기 위해 식 5에서 α를 약간 조정하는 것이 적절할 것이다.
도 11로부터, 3D 픽셀 구성요소들이 하나보다 많은 2D 픽셀 구성요소들에 의해 형성된다는 것이 관찰될 수 있다. 도시된 예에서, 각각의 원색의 두 개의 구성요소들이 수반된다.
이것은 픽셀 당 구성요소들의 수(c)를 갖고 모든 경사들(|s|<1/c)에 대해 발생한다. 경사들(|s|≥1/c)에 대해, 이것은 발생하지 않지만(하나의 2D 서브-픽셀이 하나의 3D 서브-픽셀에 매핑하도록), 경사가 클수록, 각도 크로스토크 프로파일은 더 넓다.
이러한 동기를 갖고, 바람직한 실시예에서, 경사는
Figure pct00017
를 갖고 또는 보다 바람직하게는
Figure pct00018
을 갖고
Figure pct00019
내에 있다. 이것은 2D 서브픽셀들의 효율적인 사용이 존재하도록 1/c에 가깝게 경사각을 둔다.
중요한 원리들이 상기 개괄되었다. 몇몇 특정 예들이 이하에 있다. 간소화를 위해, 종횡비(α=1)는 모든 이들 예들을 위해 사용되어 왔다.
쿼드 풀 HD RGB 패널, HD 3D 해상도
Figure pct00020
초 고화질 RGB 패널, 풀 HD 3d 해상도
Figure pct00021
초고화질 RGB 패널, 110% 풀 HD 3D 해상도
Figure pct00022
초 고화질 RGB 패널, 쿼드 HD 3D 해상도
Figure pct00023
초 고화질 RGBY 패널, 풀 HD 3D 해상도
Figure pct00024
상기 언급된 실시예들은 본 발명을 제한하기보다는 예시하며, 이 기술분야의 숙련자들은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 많은 대안적인 실시예들을 설계할 수 있을 것임이 주의되어야 한다.
개시된 실시예들에 대한 다른 변형들이 도면들, 개시, 및 첨부된 청구항들의 연구로부터, 청구된 발명을 실시할 때 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이해되며 실시될 수 있다. 청구항들에서, 단어("포함하는")는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며 단수는 복수를 배제하지 않는다. 단지 특정한 조치들이 상호 상이한 종속 청구항들에서 설명된다는 사실은 측정된 이것들의 조합이 유리하게 하기 위해 사용될 수 없다는 것을 표시하지 않는다. 청구항들에서의 임의의 참조 부호들은 범위를 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 한다.
1: 다중-뷰 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스
3: 디스플레이 패널
5: 디스플레이 픽셀 7: 광원
9: 렌티큘러 시트 11: 렌티큘러 렌즈

Claims (10)

  1. 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스(autostereoscopic display device)로서,
    디스플레이를 생성하기 위해 디스플레이 픽셀들(5)의 어레이를 가진 디스플레이(3)로서, 상기 디스플레이 픽셀들은 상이한 컬러 서브-픽셀들의 로우들 및 컬럼들로 배열되는, 상기 디스플레이(3);
    상이한 방향들로 사용자를 향해 복수의 뷰들을 투사하기 위해 상기 디스플레이와 정렬되어 배열되며, 상이한 방향들로 사용자를 향해 투사된 상기 복수의 뷰들로 상기 디스플레이 픽셀들의 그룹들의 출력들을 집중시키고, 그에 의해 무안경 입체 영상 이미징을 가능하게 하도록 구성 가능한 가늘고 긴 렌즈들을 포함한 렌즈 어레이(9)로서, 상기 가늘고 긴 렌즈들은 일반적인 컬럼 픽셀 방향에 대해 각도(θ)로 기울어진 긴 축을 갖는, 상기 렌즈 어레이(9)를 포함하며,
    Figure pct00025

    s=tanθ이고, α는 상기 복수의 뷰들의 각각을 형성한 상기 픽셀들의 종횡비이고, p는 디스플레이 서브-픽셀 폭들의 수로서 표현된, 픽셀 로우 방향에 걸친 상기 렌즈들의 피치이며, c는 상기 디스플레이의 각각의 픽셀을 형성한 상이한 컬러 서브-픽셀들의 수인, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스에 있어서,
    Figure pct00026
    , 및
    Figure pct00027
    이고,
    A는 기저 패널의 해상도에 대하여 3D 뷰의 해상도에서의 감소 인자인 것을 특징으로 하는, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이의 각각의 픽셀(5)은 각각이 상기 컬럼 방향으로 연장되며 나란히 배열되는 적색 녹색 및 청색 서브-픽셀들을 가진 RGB 픽셀을 포함하는, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 디스플레이의 각각의 픽셀(5)은 각각이 상기 컬럼 방향으로 연장되며 나란히 배열된 적색 녹색 청색 및 황색 서브-픽셀들을 가진 RGBY 픽셀을 포함하는, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    c=3이며 A=9인, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 7680×4320 RGB 픽셀들의 해상도를 갖는, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    c=4 및 A=16인, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 7680×4320 RGBY 픽셀들의 해상도를 갖는, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    c=3 및 A=16이거나; 또는
    c=4 및 A=9인, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    픽셀들의 상기 컬럼들은 상기 디스플레이의 측면 에지에 평행하는, 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스.
  10. 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스의 가늘고 긴 렌즈 어레이(9)를 위한 경사각을 결정하는 방법으로서, 상기 디바이스는 디스플레이를 생성하기 위한 디스플레이 픽셀들(5)의 어레이를 가진 디스플레이(3)를 포함하고, 상기 디스플레이 픽셀들(5)은 상이한 컬러 서브-픽셀들의 로우들 및 컬럼들로 배열되고, 상기 렌즈 어레이는 상이한 방향들로 사용자를 향해 복수의 뷰들을 투사하기 위해 상기 디스플레이와 정렬되어 배열되며, 상이한 방향들로 사용자를 향해 투사된 상기 복수의 뷰들로 상기 디스플레이 픽셀들의 그룹들의 출력들을 집중시키고, 그에 의해 무안경 입체 영상 이미징을 가능하게 하도록 구성 가능한 가늘고 긴 렌즈들을 포함하고, 상기 가늘고 긴 렌즈들은 일반적인 컬럼 픽셀 방향에 대해 각도(θ)로 기울어진 긴 축을 갖고,
    Figure pct00028
    을 설정하는 단계로서,
    s=tanθ이고, α는 상기 복수의 뷰들의 각각을 형성한 상기 픽셀들의 종횡비이고, p는 디스플레이 서브-픽셀 폭들의 수로서 표현된, 상기 픽셀 로우 방향에 걸친 상기 렌즈들의 피치이며, c는 상기 디스플레이의 각각의 픽셀을 형성한 상이한 컬러 서브-픽셀들의 수인, 상기 설정 단계를 포함하는, 상기 경사각을 결정하는 방법에 있어서,
    Figure pct00029
    를 설정하는 단계, 및
    Figure pct00030
    를 설정하는 단계를 포함하고,
    A는 기저 패널의 해상도에 대하여 3D 뷰의 해상도에서의 감소 인자인 것을 특징으로 하는, 경사각을 결정하는 방법.
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