KR20160080877A - 3d 필터의 부착오차가 보정된 입체영상표시장치 및 부착오차 보정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 입체영상표시장치는 렌티큘러렌즈판과 표시패널의 부착오차가 발생하는 경우 광선역추적방식에 의해 중첩이 발생하는 서브-픽셀을 검출한 후, 이 중첩이 발생한 서브-픽셀에 대응하는 뷰에 새로운 뷰를 할당함으로써 새로운 뷰패턴을 생성하며, 렌티큘러렌즈판과 표시패널의 부착오차에 의해 다른 렌티큘러렌즈를 통해 다른 그룹의 서브-픽셀의 영상이 침범하여 뷰패턴에 중복뷰가 발생하는 경우, 수정가능한 인접하는 뷰패턴중 최적의 뷰패턴으로 대치함으로써 뷰패턴을 수정한다.

Description

3D 필터의 부착오차가 보정된 입체영상표시장치 및 부착오차 보정방법{STEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE INCLUDING 3-DIMENSION FILTER HAVING COMPENSATING ATTACHMENT ERROR AND METHOD OF COMPENSATING ATTACHMENT ERROR OF 3-DIMENSION FILTER}

본 발명은 입체영상 표시장치에 관한 것으로, 특히 렌티큘러(lenticular) 렌즈와 패러렉스 배리어(parallax barrier)와 같은 입체영상 구현용 3D 필터의 부착시 부착오차에 의한 입체영상의 화질 저하를 보상할 수 있는 표시장치 및 부착공차 보정방법에 관한 것이다.

3D 디스플레이(display)란 "인위적으로 3D화면 을재생시켜 주는 시스템의 총체"라고 할 수 있다. 여기서, 시스템이란 3D로 보여질 수 있는 소프트웨어적인 기술과 그 소프트웨어적 기술로 만든 컨텐츠를 실제로 3D로 구현해내는 하드웨어를 동시에 포함한다. 소프트웨어 영역까지 포함시키는 이유는 3D 디스플레이 하드웨어의 경우 각각의 입체 구현방식마다 별도의 소프트웨어적 방식으로 구성된 컨텐츠가 따로 필요하기 때문이다.

또한, 가상 3D 디스플레이는 사람이 입체감을 느끼는 여러 요인 중 우리 눈이 가로방향으로 약 65mm 떨어져 있어서 나타나게 되는 양안시차(binocular disparity)를 이용하여 평면적인 디스플레이 하드웨어에서 말 그대로 가상적으로 입체감을 느낄 수 있게 하는 시스템의 총체이다. 다시 말해 우리의 눈은 양안시차 때문에 똑같은 사물을 바라보더라도 각각 약간은(정확히 말하면 좌우의 공간적 정보를 약간씩 나눠 가지고 있는) 다른 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합시킴으로써 우리가 입체감을 느낄 수 있게 되는데, 그것을 이용하여 2D 디스플레이 장치에서 좌우 화상 2개를 동시에 표시하여 각각의 눈으로 보내는 설계를 통해 가상적인 입체감을 만들어 내는 것이 바로 가상 3D 디스플레이인 것이다.

이러한 가상 3D디스플레이 하드웨어 장치에서 하나의 화면으로 두 채널의 화상을 나타내기 위해서는 대부분의 경우 하나의 화면에서 가로나 세로의 한쪽 방향으로 줄을 한 줄씩 바꿔가며 한 채널씩 출력하게 된다. 그렇게 동시에 두 채널의 화상이 하나의 디스플레이 장치에서 출력되면 하드웨어적 구조상 무안경 방식의 경우에는 오른쪽 화상은 그대로 오른쪽 눈으로 들어가고, 왼쪽 화상은 왼쪽 눈으로만 들어가게 된다. 또한, 안경을 착용하는 방식의 경우에는 각각의 방식에 맞는 특수한 안경을 통하여 오른쪽 화상은 왼쪽 눈이 볼 수 없게 가려주고, 왼쪽 화상은 오른쪽 눈이 볼 수 없게 각각 가려주는 방법을 사용한다.

이와 같이 사람이 입체감과 깊이감을 느끼는 요인으로 가장 중요하게는 두 눈 사이의 간격에 의한 양안시차를 들 수 있지만, 이외에도 심리적, 기억적 요인에도 깊은 관계가 있고, 이에 따라 입체 구현방식 역시 관찰자에게 어느 정도의 3차원 영상정보를 제공할 수 있는지를 기준으로 통상 부피표현방식(volumetric type), 3차원표현방식(holographic type), 입체감표현방식(stereoscopic type)으로 구분된다.

부피표현방식은 심리적인 요인과 흡입효과에 의해 깊이방향에 대한 원근감이 느껴지도록 하는 방법으로서, 투시도법, 중첩, 음영과 명암, 움직임 등을 계산에 의해 표시하는 3차원 컴퓨터그래픽, 또는 관찰자에게 시야각이 넓은 대화면을 제공하여 그 공간 내로 빨려 들어가는 것 같은 착시현상을 불러일으키는 이른바 아이맥스 영화 등에 응용되고 있다.

가장 완전한 입체영상 구현기술이라 알려져 있는 3차원표현방식은 레이저광 재생 홀로그래피(holography) 내지 백색광 재생 홀로그래피로 대표될 수 있다.

그리고, 입체감표현방식은 양안의 생리적 요인을 이용하여 입체감을 느끼는 방식으로, 전술한 바와 같이 약 65㎜ 떨어져 존재하는 인간의 좌, 우안에 시차정보가 포함된 평면의 연관 영상이 보일 경우에 뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 입체 사진술(stereography)을 이용한 것이다. 이러한 입체감표현방식은 크게 안경을 착용하는 방식과 안경을 착용하지 않는 무안경 방식이 있다.

안경을 착용하지 않는 방식으로서 알려진 대표적인 것으로는 원통형의 렌즈를 수직으로 배열한 렌티큘러(lenticular) 렌즈 판을 표시패널 전방에 설치하는 렌티큘러렌즈방식과 패러렉스 배리어(parallax barrier) 방식이 있다.

도 1은 일반적인 렌티큘러렌즈방식의 입체영상표시장치의 개념을 설명하기 위한 도면으로써, 렌즈의 배면거리(S)와 시청거리(d) 사이의 관계를 보여준다.

또한, 도 2는 일반적인 렌티큘러렌즈방식의 입체영상표시장치 및 광 프로파일(profile)을 예를 들어 보여주는 도면이다.

이때, 도 2의 중앙에는 시청영역(viewing zone)을 형성하는 뷰잉 다이아몬드(viewing diamond) 및 광 프로파일과 뷰 데이터를 도시하고 있으며, 도 2의 하단에는 뷰잉 다이아몬드 내에 실제로 인지되는 뷰를 개략적으로 도시하고 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 렌티큘러렌즈방식의 입체영상표시장치는 상부기판 및 하부기판, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 액정이 충진된 액정패널(10)과, 액정패널(10)의 후면에 위치하여 광을 조사하는 백라이트부(미도시) 및 입체영상의 구현을 위해 액정패널(10) 전면에 배치되는 렌티큘러렌즈판(20)을 포함하여 이루어진다.

렌티큘러 렌즈판(20)은 평평한 기판상에 상부 표면이 볼록렌즈형상의 물질층으로 이루어진 다수의 렌티큘라 렌즈(25)가 형성되어 이루어진다. 이러한 렌티큘러 렌즈판(20)은 좌안영상 및 우안 영상을 나누어주는 역할을 수행하고 있으며, 렌티큘러 렌즈판(20)으로부터 최적 시청거리 d에는 좌안 및 우안 각각으로 좌안 및 우안에 해당되는 영상들이 정상적으로 도달하는 다이아몬드형태의 뷰잉다이아몬드(정시영역)(30)가 형성된다.

뷰잉다이아몬드(30)의 하나의 폭은 시청자의 양안 간격(e)의 크기로 형성되는데, 이는 시청자의 좌안과 우안에 각각 시차가 있는 영상을 입력함으로써 입체영상으로 인식하게 하기 위함이다.

이때, 각 뷰잉다이아몬드(30)에는 대응되는 액정패널(10)의 서브-픽셀의 뷰데이터(view data), 즉 이미지가 형성된다. 상기 뷰데이터는 양안 간격(e)의 기준만큼 떨어진 카메라에서 촬영된 영상을 의미한다.

이러한 일반적인 렌티큘러 렌즈 방식의 입체영상표시장치는 액정패널(10)과 렌티큘러렌즈판(20)이 기구물(미도시) 등에 의해 지지되어, 액정패널(10)과 렌티큘러렌즈판(20) 사이가 소정 간격(배면거리; S)으로 이격되어 있다. 이때, 일반적인 렌티큘라렌즈방식의 입체영상표시장치에서는 배면거리(S)를 일정하게 유지하기 위해 갭글라스(26)가 삽입되어 있다.

전술한 바와 같이, 렌티큘러렌즈방식의 입체영상표시장치에서는 초기에 설계된 뷰-맵(view map)에 따라 형성되는 멀티뷰(multi view) 방식으로 구현되기 때문에 시청자는 정해진 뷰의 영역으로 들어갈 때 3D영상을 시청할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 구조의 렌티큘러렌즈방식의 입체영상표시장치에서는 다음과 같은 문제가 발생한다.

렌티큘러렌즈방식의 입체영상표시장치에서, 상기 렌티큘러렌즈판(20)은 갭글라스(26)을 사이에 두고 액정패널(10)에 부착된다. 이때, 상기 렌티큘러렌즈판(20)은 부착장비에 의한 기계적인 방법에 의해 부착된다. 따라서, 기계적인 방법에 의한 렌티큘러렌즈판(20)의 부착시, 공정오차나 공정마진 등에 의해 렌티큘러렌즈판(20)이 설정된 정확한 위치에 부착되는 것이 아니라 설정된 위치에서 미세하게 벗어난 위치에 부착된다. 이러한 부착오차는 좌안영상 및 우안영상을 분리하여 각각 사용자의 좌안과 우안에 정확하게 도달하는 것이 아니라 사용자의 좌안에 우안영상의 일부가 혼입되거나 우안에 좌안영상의 일부가 혼입되는 3D 크로스토크가 발생하여, 입체영상에 불량이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 렌티큘러렌즈판을 표시패널에 부착할 때 오차가 발생하는 경우, 뷰패턴을 수정하여 오차를 보정할 수 있는 입체영상표시장치 및 오차보정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 렌티큘러렌즈판과 표시패널의 부착오차가 발생하는 경우 광선역추적방식에 의해 중첩이 발생하는 서브-픽셀을 검출한 후, 이 중첩이 발생한 서브-픽셀에 대응하는 뷰에 새로운 뷰를 할당함으로써 새로운 뷰패턴을 생성한다.

또한, 본 발명에서는 렌티큘러렌즈판과 표시패널의 부착오차에 의해 다른 렌티큘러렌즈를 통해 다른 그룹의 서브-픽셀의 영상이 침범하여 뷰패턴에 중복뷰가 발생하는 경우, 수정가능한 인접하는 뷰패턴중 최적의 뷰패턴으로 대치함으로써 뷰패턴을 수정한다.

이러한 부패턴의 생성 및 수정에 의해 형성된 뷰맵을 적용함으로써 렌티큘러렌즈판과 표시패널의 부착오차가 발생하는 경우에도 3D 크로스토크에 의한 3D 불량을 최소화할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 입체영상표시장치는 렌티큘러렌즈판을 표시패널에 부착할 때 오차가 발생하는 경우, 오차가 발생하는 영역의 서브-픽셀에 대한 뷰패턴을 생성함과 아울러 생성된 뷰패턴을 수정하므로, 3D 영상의 구현시 부착오차에 의해 발생하는 3D 크로스토크와 같은 불량을 제거할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 기구적인 오차를 기계적인 방법에 의해 수정하지 않고 소프트웨어적인 방법으로 수정함으로써 별도의 공정이나 기구가 필요없게 되므로, 부착오차를 수정하기 위한 별도의 비용이 발생하지 않게 된다.

도 1은 일반적인 렌티큘러 렌즈 방식의 입체영상표시장치의 개념을 설명하기 위한 도면.
도 2는 일반적인 렌티큘러 렌즈 방식의 입체영상표시장치 및 광 프로파일을 예를 들어 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 무안경 입체영상표시장치를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 렌티큘러렌즈방식의 입체영상표시장치의 단면 구조를 예시적으로 보여주는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 렌티큘러렌즈판을 개략적으로 보여주는 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 제어부의 구조를 나타내는 블럭도.
도 7은 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 렌티큘러렌즈판의 부착오차를 보정하는 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 8a 및 도 8b는 광선역추적방식에 의한 뷰중첩된 서브-픽셀을 검출하는 방법을 나타내는 도면.
도 9a-도 9e는 뷰중첩된 서브-픽셀에 대한 뷰패턴을 생성하는 방법을 나타내는 도면.
도 10a-도 10d는 뷰중첩이 발생한 뷰패턴을 수정하는 방법을 나타내는 도면.
도 11a 및 도 11b는 각각 종래 입체영상표시장치 및 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 영상을 나타내는 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

일반적으로 렌티큘러렌즈방식의 입체영상표시장치에서 공정오차 등에 의한 렌티큘러렌즈판의 부착오차는 부착장비의 기계적인 오차에 의해 발생하지만, 광학적인 특성으로 인해 더 심해진다. 즉, 입체영상표시장치에서는 렌티큘러렌즈에 의해 광분리가 확실하게 되어 복수의 뷰에 각각 분리된 광이 입사되어야 하지만, 오차가 발생하는 경우 렌티큘러렌즈에 의해 분리된 광이 사용자의 눈에 정확하게 도달하지 않고 좌안영상 및 우안영상이 혼입되는 문제가 발생하게 된다. 특히, 광학적 특성에 의해 이러한 현상은 표시패널의 외곽영역에서 심하게 발생하는데, 이러한 광분리가 확실하게 이루어지지 않을 경우 해당 영역에서 영상왜곡이 발생하여 최적화된 3D 영상을 제공할 수 없게 된다.

이러한 불량을 해소하는 가장 용이한 방법은 불량이 발생하는 경우 부착된 렌티큘러렌즈판을 분리한 후 다시 부착하는 것이다. 그러나, 이 경우 공정이 복잡해지고 분리공정시 렌티큘러렌즈판과 표시패널이 외부 충격으로 인해 파손되는 문제도 있었으며, 심지어는 파손의 정도가 심해져서 불량이 발생한 렌티큘러렌즈판 및/또는 표시패널을 폐기처분해야 하는 경우도 있었다.

본 발명에서는 공정오차 등에 의해 렌티큘러렌즈판의 위치에 오차가 발생하는 경우, 광분리가 일어나지 않은 뷰를 데이터처리에 의해 광분리시킴으로써, 불량이 발생하는 것을 방지한다. 이와 같이, 본 발명에서는 기계적인 방법에 의해 불량을 해소하지 않고 데이터처리에 의해 불량을 처리하므로, 제조공정이 복잡해지고 외부 충격으로 인해 렌티큘러렌즈판 및/또는 표시패널이 파손되는 문제를 해결할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 렌티큘러렌즈방식 입체영상표시장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 렌티큘러렌즈방식의 입체영상표시장치는 표시패널(110)과 렌티큘러렌즈판(120)으로 이루어진다.

상기 표시패널(110)은 액정패널(Liquid Crystal Display Panel), 유기발광표시패널(Organic Light Emitting Diode Panel), 전계발광표시패널(Field Emission Panel), 플라즈마영상표시패널(Plasma Display Panel), 전기발광표시장치(Electroluminescent Panel) 등의 평판표시소자로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서는 표시패널(110)로 액정패널을 일례로 사용하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

표시패널(110)을 액정패널인 경우, 본 발명은 액정 모드, 즉 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN) 모드, 인-플레인 스위칭(In Plane Switching; IPS) 모드, 프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching; FFS) 모드 및 수직배향(Vertical Alignment; VA) 모드에 상관없이 적용 가능하다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 액정패널은 제1기판 및 제2기판과 그 사이의 액정층으로 이루어져 외부로부터 신호가 인가됨에 따라 화상을 구현한다. 제1기판에는 종횡으로 배열되어 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인과 데이터라인이 형성되어 있으며, 각각의 화소영역에는 스위칭소자인 박막트랜지스터가 형성되고 상기 화소영역 위에는 화소전극이 형성된다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 박막트랜지스터는 게이트라인과 접속되는 게이트전극, 상기 게이트전극 위에 비정질실리콘 등이 적층되어 형성되는 반도체층, 상기 반도체층 위에 형성되고 데이터라인 및 화소전극에 연결되는 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진다.

도면에는 도시하지 않았지만, 제2기판은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터, 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)로 이루어질 수 있다. 이와 같이 구성된 제1기판 및 제2기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 제1기판과 제2기판의 합착은 상기 제1기판 또는 제2기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 액정패널에는 좌안용 화소와 우안용 화소가 구비되어, 각각 좌안용 화상 및 우안용 화상을 표시한다.

상기 표시패널(110)에는 멀티 뷰영상을 표시할 수 있는데, 이때, 멀티 뷰영상은 제1내지 제n(n은 2 이상의 자연수)뷰 영상을 의미한다. 입체영상의 뷰는 일반인의 양안 간격만큼 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성할 수 있다. 일례로, 4대의 카메라를 이용하여 객체를 촬영하는 경우, 표시패널(110)은 4뷰의 입체영상을 표시할 수 있다.

다수의 서브-픽셀(R, G, B)이 배치되는 표시패널(110) 전면에는 소정의 폭을 갖는 다수의 렌티큘라렌즈(125)를 포함하는 렌티큘러렌즈판(120)이 배치된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 렌티큘러렌즈판(120)의 다수의 렌티큘라 렌즈(125)의 배열은 서브-픽셀(R,G,B)의 종 방향(y축 방향)에 대해 제1각도(θ)를 갖고 기울어진 형태로 배치되고 있으며, 렌티큘라렌즈(125)의 서브-픽셀(R,G,B)의 횡 방향(x축 방향)을 따르는 수평폭(w)은 서브-픽셀(R,G,B)의 정수 배로 설정할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 렌티큘러렌즈판(120)에 구비되는 렌티큘라렌즈(125)가 서브-픽셀(R,G,B)의 종 방향을 기준으로 제1각도(θ)의 기울기로 배치될 수 있다. 따라서, 표시패널(110)에 대해 이러한 렌티큘러 렌즈판(120)의 기울어진 배치에 의해 3D 영상시청을 위한 뷰 수를 조절할 수 있다.

이러한 렌티큘러렌즈판(120)에 있어서, 렌티큘라렌즈(125)의 서브-픽셀(R, G, B)의 종 방향을 기준으로 기울어진 제1각도 θ는 tan^-1((M*Pa)/(N*Pb))의 식으로 표현될 수 있다. 이때, Pa는 서브-픽셀(R,G,B)의 단축피치, Pb는 서브-픽셀(R,G,B)의 장축피치이며, M과 N은 각각 임의의 자연수로서 렌티큘라 렌즈(125)가 다수의 서브-픽셀(R,G,B)을 하나의 그룹으로 하고, 하나의 그룹을 정확히 대각방향으로 꼭지점을 관통했을 때의 그룹 내의 서브-픽셀(R,G,B)의 횡 방향으로의 서브-픽셀(R,G,B)의 개수 및 서브-픽셀(R,G,B)의 종 방향으로의 서브-픽셀(R, G, B)의 개수로 정의된다. 이때, 통상적으로 M과 N은 M/N ≤ 2의 값을 만족하는 것이 일반적이다.

이때, 하나의 그룹 내부에 위치하는 다수의 서브-픽셀(R,G,B)에 부여된 숫자는 렌티큘러렌즈판(120)의 렌티큘라렌즈(125)를 제1각도(θ)로 기울여 배치한 입체영상표시장치의 3D 영상시청이 가능한 영역으로 정의되는 뷰의 개수가 되며, 각 뷰에 부여된 숫자는 각 뷰영역에서 3D 영상시청시 보여지는 서브-픽셀(R,G,B)이 된다.

이렇게 렌티큘러렌즈판(120)을 구비한 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 휘도 향상 측면에서 효과가 있으며, 뷰수의 증가를 통해 3D 영상시청을 위한 시야각을 향상시키는 효과를 갖는다.

상기와 같은 구성의 렌티큘러렌즈방식의 입체영상표시장치는 렌티큘러렌즈판(120)을 표시패널(110)에 부착하여 제작된다. 그런데, 전술한 바와 같이, 하나의 렌티큘러렌즈(125)가 다수의 서브-픽셀(R,G,B)으로 이루어진 하나의 그룹과 대응하므로, 렌티큘러렌즈판(120)의 부착시 아주 미세한 오차가 발생하는 경우에도 렌티큘러렌즈(125)에서 분리된 광이 해당 서브-픽셀(R,G,B)에 대응하지 않게 되어, 불량이 발생하게 된다.

본 발명에서는 이러한 불량을 방지하기 위해, 데이터를 처리하여 오차가 발생하는 영역의 뷰데이터를 수정하는데, 이하에는 이를 좀더 자세히 설명한다.

렌티큘러렌즈판(120)의 부착오차는 표시패널(110) 전체에 걸쳐 발생할 수 있으며, 오차정도도 렌티큘러렌즈판(120)을 분리하고 재부착할 정도로 큰 경우도 있고 뷰테이터를 수정함으로써 치유될 정도로 작은 경우도 있다. 오차정도가 심한 경우는 실질적으로 수정이 불가능하므로, 제작된 입체영상표시장치를 폐기하거나 렌티큘러렌즈판(120)을 분리하고 재부착해야만 하지만, 오차정도가 작은 경우 뷰데이터를 수정함으로써 불량을 방지할 수 있다.

물론, 이러한 뷰테이터의 수정에 의해 뷰데이터가 설정된 최초의 뷰데이터와는 동일시되지는 않지만, 3D의 인식이 사용자의 망막에 맺히는 상을 뇌에서 결합하여 이루어지는 것이므로, 인간의 뇌의 한계로 인해 수정된 뷰데이터도 사용자의 뇌에서 인식될 때에는 불량을 거의 감지할 수 없는 완전한 3D 영상으로 인식된다.

이러한 뷰데이터의 수정은 제어부에 의해 이루어진다. 상기 제어부는 렌티큘러렌즈판(120)의 부착오차가 발생하는 경우 뷰가 중첩하는 서브-픽셀의 뷰패턴을 생성하고 뷰패턴 내에 뷰가 중복되는 경우 뷰패턴을 수정하여 불량을 방지한다.

도 6은 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 제어부(160)의 구조를 나타내는 블럭도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(160)는 렌티큘러렌즈판(120)의 부착후 부착상태를 검사하는 검사장비로부터 입력되는 검사데이터를 기초로 부착이 불량임을 판단하는 불량판정부(162)와, 렌티큘러렌즈판(120)의 부착이 불량인 경우 하나의 뷰가 아닌 복수의 뷰가 중첩되는 서브-픽셀을 검출하는 뷰중첩검출부(164), 상기 복수의 뷰가 중첩하는 서브-픽셀(164)에 대한 뷰데이터를 처리하여 뷰패턴을 생성하는 뷰패턴생성부(165)와, 생성된 뷰패턴에 중복된 뷰가 발생하는 경우 상기 뷰패턴을 수정하는 뷰패턴수정부(166)로 구성된다.

렌티큘러렌즈판(120)이 부착장비에 의해 표시패널(110)에 부착되면, 검사장비에 의해 부착불량을 검사한다. 이때, 검사장비로는 비젼카메라 등이 사용될 수 있다. 불량판정부(162)에서는 검사장비에서 입력된 결과를 기초로 불량을 판정한다. 즉, 렌티큘러렌즈판(120)이 표시패널(110)에 부착될 때 설정된 위치에 부착되지 않는 경우 불량으로 판정한다. 상기 렌티큘러렌즈판(120)의 부착의 오차가 허용된 범위(인간의 뇌가 인식하지 못할 만큼의 오차범위)인 경우 불량이 아님을 판정하고 허용된 범위를 초과하는 경우 불량으로 판정한다.

뷰중첩검출부(164)는 렌티큘러렌즈판(120)의 부착이 불량인 경우 영상을 출력하는 다수의 서브-픽셀중에서 실제 사용자의 눈에 중복된 영상을 제공하는 서브-픽셀을 검출한다.

또한, 뷰패턴생성부(165)에서는 서브-픽셀에 복수의 뷰가 중첩하는 경우, 해당 서브-픽셀의 각각에 대하여 최적의 뷰를 할당하여 서브-픽셀(164)에 중첩하지 않는 뷰패턴을 갖는 새로운 뷰패턴을 생성하며, 뷰패턴수정부(166)에서는 인접하는 렌티큘러렌즈(125)로부터 입사되는 광 등에 의해 뷰패턴에 중첩되는 뷰가 발생하는 경우, 중첩된 뷰를 수정하여 뷰패턴에 뷰가 중첩되지 않도록 하여 뷰패턴을 수정한다.

도 7은 본 발명에 입체영상표시장치에서 렌티큘러렌즈판(120)의 부착오차 보정방법을 나타내는 플로우챠트이고 도 8-10은 부착오차를 보정하기 위한 뷰맵생성 및 수정방법을 나타내는 도면으로, 이 도면을 참조하여 본 발명의 렌티큘러렌즈판(120)의 부착오차 보정방법을 구체적으로 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 우선 렌티큘러렌즈판(120)을 표시패널(110)에 부착한 후, 검사장비에 의해 검사하여 렌티큘러렌즈판(120)의 부착에 오차가 불량이 발생하였는지를 판단한다(S101,S102).

렌티큘러렌즈판(120)이 부착된 표시패널(110)을 비젼카메라와 같은 카메라로 촬영한 후 촬영된 화상을 분석하여 렌티큘러렌즈판(120)이 설정된 위치에 부착되었는 지를 검사하여, 상기 렌티큘러렌즈판(120)이 설정된 위치로부터 오차범위 이내의 위치에 부착된 경우 불량이 아닌 양품으로 판정하여, 렌티큘러렌즈판(120)에 의해 대응하는 뷰맵을 생성하여 입체영상표시장치에 표시한다(S103).

상기 렌티큘러렌즈판(120)이 설정된 위치로부터 오차범위를 초과하는 위치에 부착된 경우 불량으로 판정하다(S102).

이러한 부착불량은 다양한 형태로 발생할 수 있다. 예를 들어, 렌티큘러렌즈판(120) 표시패널(110)에 부착될 때, 서브-픽셀의 크기의 단위로 오차가 발생하는 경우(즉, 오차범위가 서브-픽셀의 크기 이상일 경우), 뷰데이터의 처리에 의해 상기 오차를 치유할 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 이 부착오차가 소프트웨어적으로 치유 가능할 경우에만 적용된다.

렌티큘러렌즈판(120)에 부착오차가 발생하는 경우, 제어부(160)의 뷰중첩검출부(164)에서는 부착오차에 의해 뷰중첩이 발생하는 서브-픽셀을 검출한다(S104). 전술한 바와 같이, 렌티큘러렌즈판(120)에 부착오차가 발생하는 경우는 실질적으로 과도한 오차가 아니므로, 표시패널(110)의 중앙영역에는 뷰가 중첩하지 않지만, 외곽영역으로 갈수록 렌티큘러렌즈(125) 및 이를 투과하는 광의 특성으로 인해 뷰가 중첩하게 된다.

제어부(160)의 뷰중첩검출부(164)는 표시패널(110) 외곽영역의 뷰중첩이 발생하는 서브-픽셀을 검출한다. 이러한 뷰중첩이 발생하는 서브-픽셀은 광선역추적(reverse ray tracing)방식에 의해 이루어진다. 광선역추적방식은 표시패널(110)에서 광이 출사되어 렌티큘러렌즈판(120)을 통해 사용자의 좌안 및 우안에 도달하는 것이 아니라, 사용자의 좌안 및 우안에 대응하는 위치에서 광선을 출력하여 렌티큘러렌즈판(120)을 통해 도달하는 표시패널(110)의 서브-픽셀의 위치를 추적한다.

도 8a 및 도 8b에 광선역추적방식에 의한 뷰중첩된 서브-픽셀을 검출하는 방법이 도시되어 있다. 이때, 도 8a는 실제 눈의 위치에서 광선을 출력하여 렌티큘러렌즈판(120)을 투과한 광선이 서브-픽셀에 도달하는 것을 나타내는 도면이고 도 8b는 도 8a에서 광선이 도달한 위치를 산출하기 위해 모식도이다. 이때, 도면에서는 하나의 렌티큘러렌즈(125)에 대응하는 그룹이 5개의 서브-픽셀로 이루어진 것으로 한정하였지만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 본 발명은 그룹은 4개 이하 또는 6개 이상의 서브-픽셀로 가능하다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 표시패널(110)은 렌티큘러렌즈판(120)으로부터 일정 거리(B)로 이격되어 있으며(실질적으로는 갭 글라스가 표시패널(110)과 렌티큘러렌즈판(120) 사이에 배치되지만 설명의 편의를 위해 이를 생략한다), 렌티큘러렌즈판(120)은 사용자의 눈에 대응하는 광선역추적기로부터 일정 거리(Z) 이격되어 있다.

렌티큘러렌즈판(125)의 렌티큘러렌즈의 중앙영역으로부터 일정 거리(L) 이격된 1번 광선역추적기에서 출력된 광은 렌티큘러렌즈판(125)의 렌티큘러렌즈로 입사된 후 굴절되어 표시패널(110)의 1번 서브-픽셀로 입력된다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 렌티큘러렌즈판(125)의 렌티큘러렌즈에 대응하는 그룹의 중앙으로부터의 거리(Tx)는 스넬의 법칙인 sinθ=ksinφ(여기서, k는 굴절률)에 의해 다음의 수학식 1과 같이 된다.

본 발명에서는 렌티큘러렌즈판(120)의 부착오차가 발생하는 경우, 광선역추적기에서 광을 출력하여, 상기 수학식 1에 의해 사용자의 눈, 즉 각 뷰에 대응하는 서브-픽셀의 위치를 산출한다.

도 9a에 광선역추적방식에 의해 산출된 사용자의 눈에 대한 서브-픽셀의 위치가 도시되어 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 렌티큘러렌즈판(125)의 부착시 미세한 오차가 발생하였지만, 상기 수학식1에 의해 서브-픽셀의 위치를 산출하면 표시패널(110)의 중앙영역에서는 1,2,3,4,5번의 광선역추적기로부터 출력된 광이 각각 하나의 서브-픽셀, 특히 대응하는 1,2,3,4,5번 서브-픽셀에 도달한다.

한편, 렌티큘러렌즈판(125)의 부착시 미세한 오차가 발생하는 경우, 수학식1에 의해 서브-픽셀의 위치를 산출하면 표시패널(110)의 외곽영역에서는 1,2,3,4,5번의 광선역추적기로부터 출력된 광중 복수의 광이 하나의 서브-픽셀에 도달하게 된다. 도면에서는 5번과 4번 광선역추적기에서 출력된 광은 각각 하나의 서브-픽셀로 도달하는데 반해, 1,2,3번 광선역추적기에서 출력된 광은 모두 하나의 서브-픽셀로 도달하게 된다.

광선역추적기로부터 출력된 광이 서브-픽셀에 도달하였다는 의미는, 역으로 서브-픽셀에서 표시되는 영상이 광선역추적기와 대응하는 위치의 사용자의 눈에 도달한다는 것을 의미한다. 따라서, 표시패널(110)의 중앙영역에서 1,2,3,4,5번의 광선역추적기로부터 출력된 광이 각각 하나의 서브-픽셀, 특히 대응하는 1,2,3,4,5번 서브-픽셀에 도달하다는 것의 의미는 표시패널(110)의 중앙영역의 한 그룹의 서브-픽셀에서 표시되는 영상이 각각 대응하는 뷰잉다이아몬드(정시영역)에 도달함을 의미한다. 따라서, 표시패널(110)의 중앙영역에서는 정상적인 뷰패턴이 입력되어 정상적인 3D 영상을 인식할 수 있게 된다.

반면에, 표시패널(110)의 외곽영역에서는 1,2,3,4,5번의 광선역추적기로부터 출력된 광중 복수의 광이 하나의 서브-픽셀에 도달한다는 것은, 복수의 서브-픽셀에 표시되는 영상이 하나의 눈에 도달한다는 것을 의미한다. 따라서, 사용자는 눈에는 3D 크로스토크가 발생하여 완전한 3D 영상을 인식할 수 없게 된다.

다시 도 7을 참조하면, 상기와 같이 뷰가 중첩하는 서브-픽셀을 검출한 후에는 중첩뷰를 서브-픽셀의 뷰패턴을 생성한다(S105). 도 9a를 예를 들어 설명하면, 표시패널(110)의 외곽영역에는 4,5번 광선역추적기로부터 출력된 광은 각각 3,2번의 서브-픽셀에 도달하고 1,2,3번의 광선역추적기로부터 출력된 광은 1번 서브-픽셀에 도달되어, 결국 2개의 뷰는 각각 다른 뷰잉다이아몬드에 도달하게 되며 3개의 뷰가 하나의 뷰잉다이아몬드에 도달하게 된다.

따라서, 이를 정시영역을 표현하는 뷰패턴으로 만들면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 1,2번 뷰에는 영상이 입력되지 않고 3,4번 뷰에는 각각 5번 및 4번 서브-픽셀의 영상이 하나씩 입력되지만, 5번 뷰에는 3개의 영상(1,2,3번 서브-픽셀의 영상)이 입력된다.

본 발명에서는 상기와 같이 영상이 하나의 영상이 입력되는 뷰에는 대응하는 영상을 선택하고 복수의 영상이 입력되는 영상에는 그중에서 하나의 영상만을 선택하며, 영상이 입력되지 않는 뷰에는 임으로 영상을 할당함으로써, 1-5번뷰 모두에 각각 하나씩 영상이 입력되는 뷰패턴을 형성한다.

도 9c는 3개의 광이 중첩되는 액정패널(110) 외곽의 서브-픽셀을 확대하여 나타내는 도면이다. 수학식1에 의해 산출된 1,2,3 광선역추적기로부터 출력된 광은 서브-픽셀을 중심(0.5지점)에서 각각 0.9, 0.7.0.4 지점에 위치한다. 따라서, 서브-픽셀의 중심에 3번 광선역추적기로부터 출력된 광이 가장 근접한다. 본 발명에서는 서브-픽셀의 중심에 가장 근접한 광만이 해당 서브-픽셀에 도달한다는 가정하여 뷰패턴의 5번 뷰에 3번 서브-픽셀의 영상을 할당한다. 또한, 뷰패턴의 3,4번에는 입력되는 영상인 5번 및 4번 영상을 선택한다. 따라서,도 9d에 도시된 바와 같이, 뷰패턴의 1,2번 뷰에는 영상이 할당되지 않는 반면, 3,4,5번의 뷰에는 각각 5,4,3번 서브-픽셀의 영상이 도달하게 된다.

영상이 도달하지 않는 뷰패턴의 1,2번 뷰에는 새로운 영상을 임의로 할당한다. 예를 들면, 도 9e에 도시된 바와 같이, 뷰패턴의 1,2번 뷰에는 각각 2번 서브-픽셀 및 1번 서브-픽셀에서 도달하는 영상을 할당할 수 있다. 이러한 경우, 뷰패턴은 1,2,3,4,5번의 뷰에 각각 2,1,5,4,3번 서브-픽셀의 영상이 도달하게 된다. 또한, 1,2번 뷰에 각각 1번 서프-픽셀 및 2번 서브-픽셀에서 도달하는 영상을 할당하여 뷰패턴을 1,2,5,4,3으로 형성할 수도 있다.

한편, 상술한 설명에서는 하나의 뷰가 중첩하는 경우에 뷰패턴을 생성하는 구성만이 기술되어 있지만, 복수의 뷰가 중첩될 수도 있다. 예를 들면, 1개의 뷰에는 2개의 영상이 중첩되고 다른 1개의 뷰에는 3개의 영상이 중첩되는 경우, 각각이 중첩된 뷰에서 중심에 가까운 영상을 선택하여 이를 해당 뷰에 할당한 후, 나머지 3개의 뷰를 임의로 할당함으로써 뷰패턴을 생성할 수 있다.

상기와 같이, 뷰패턴이 생성된 후, 생성된 뷰패턴에 중첩되는 뷰가 발생하는 경우 이를 수정한다(S106).

생성된 뷰패턴에 중첩뷰가 발생하는 것은 다음과 같은 이유 때문이다. 렌티큘러렌즈판(125)의 부착시 오차가 발생하는 경우, 하나의 렌티큘러렌즈(125)에 대응하는 서브-픽셀의 상호간에만(즉, 렌티큘러렌즈(125)에 대응하는 하나의 그룹내에서만) 중첩이 발생하는 것이 아니라 서로 인접하는 렌티큘러렌즈(125)를 통해서도 중첩이 발생하게 된다. 예를 들면, 도 9e에 도시된 바와 같이, 특정 렌티큘러렌즈에 대한 뷰패턴이 2,1,5,4,3으로 생성되지만, 인접하는 렌티큘러렌즈을 통해 다른 그룹의 서브-픽셀로부터 영상이 입력되는 경우가 발생하게 된다.

이러한 인접하는 렌티큘러렌즈(125)로부터 영상이 입력되는 것은 렌티큘러렌즈(125)의 구조적인 한계에 기인한다. 렌티큘러렌즈(125)를 설계대로 완벽하게 제작할 수만 있다면 렌티큘러렌즈를 통해서 해당하는 서브-픽셀에서 출력된 영상만이 사용자의 눈에 도달하지만, 렌즈가공의 공차 등에 의해 완벽한 렌티큘러렌즈(125)를 현실적으로 제작할 수 없으므로, 인접하는 렌티큘러렌즈(125)를 통해 서브-픽셀에서 출력되는 영상이 설계된 뷰패턴의 뷰에 도달하지 않고 인접하는 다른 뷰패턴의 뷰에 도달하게 된다.

도 10a은 표시패널(110)의 외곽영역에 대응하여 생성된 뷰패턴을 나타내는 도면이다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 이 영역의 뷰패턴은 '2,1,3,4,5', '2,1,2,4,3',····'1,3,5,1,4', '1,3,5,2,4'로 생성되는데, 이들 뷰패턴은 전술한 바와 같은 과정을 통해 생성된 뷰패턴이다. 그런데, 상기 뷰패턴중에 인접하는 렌티큘러렌즈를 통해 다른 서브-픽셀의 영상이 도달하게 되어 뷰가 중복된 뷰패턴이 발생하게 되는데, 이러한 뷰의 중복에 의해 사용자가 3D영상을 완전하게 인식하지 못하게 된다.

도면에서는 '2,1,2,4,3' 및 '1,3,5,1,4'의 2개의 뷰에 중첩된 뷰패턴이 발생하였다. 이와 같이, 뷰패턴에 뷰중첩이 발생하면, 중첩된 뷰를 다른 뷰로 변경하여 뷰패턴을 수정해야만 한다.

도 10b은 '2,1,2,4,3' 인 뷰패턴을 수정하는 방법을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 뷰가 중첩된 뷰패턴을 수정하기 위해, 수정가능한 뷰패턴을 선택한다. 이때, 수정가능한 뷰패턴은 '2,1,2,4,3' 과 인접한 뷰패턴을 선택하는 것이 바람직한데, 그 이유는 인접한 뷰패턴을 선택하는 경우, 3D 크로스토크(crosstalk)를 최소화할 수 있기 때문이다.

'2,1,2,4,3' 과 인접한 뷰패턴은 '2,1,3,4,5'이며, 이 뷰패턴을 이용하여 배치가능한 가능한 뷰패턴은 '2,1,3,4,5', '3,4,5,2,1', '5,2,1,3,4', '1,3,4,5,2' 및 '4,5,2,1,3'으로 총 5개이다. 이때, 서로 인접하는 뷰는 좌안용 뷰 및 우안용 뷰이므로, 뷰패턴 '2,1,3,4,5'의 배치위치가 변경되어도, 뷰패턴 내의 5개의 뷰는 뷰패턴내에서 순서대로 배치되므로, 총 5개가 가능한 뷰패턴이 된다.

상기 수정 가능한 5개의 뷰패턴을 중복된 뷰패턴 '2,1,2,4,3'와 비교하여, '2,1,2,4,3'와 동일한 위치에서 뷰가 일치하는 숫자를 산출하면, '2,1,3,4,5'는 3개 뷰가 일치하고 '3,4,5,2,1', '5,2,1,3,4', '1,3,4,5,2' 는 일치하는 뷰가 없으며, '4,5,2,1,3'는 2개의 뷰가 일치한다. 따라서, 중복된 뷰패턴 '2,1,2,4,3'과 가장 유사한 뷰패턴은 '2,1,3,4,5'이며, 중복된 뷰패턴 '2,1,2,4,3'를 뷰패턴 '2,1,3,4,5'로 대치한다.

또한, 도 10c에 도시된 바와 같이, 중첩된 뷰를 포함하는 '1,3,5,1,4'도 동일한 방법을 통해 수정 가능한 뷰패턴중에서 '1,3,5,1,4'과 가장 일치하는 '1,3,5,2,4'를 선택하여 '1,3,5,1,4'를 대치한다.

상기와 같은 과정을 거쳐, 뷰가 중첩된 모든 뷰패턴을 최적의 뷰패턴으로 대치하여 도 10d에 도시된 바와 같은 뷰맵을 완성한다. 이때, 도 10d에는 표시패널(110)의 외곽영역의 일부 영역의 뷰패턴으로 이루어진 뷰맵만이 도시되어 있지만, 다른 영역도 상기와 같은 과정을 거쳐 최적의 뷰패턴을 가진 뷰맵을 형성할 수 있게 된다.

다시 도 7을 참조하면, 상기와 같이 중첩된 뷰를 가진 뷰패턴을 수정한 후, 수정된 뷰패턴에 따라 3D영상을 구현한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 입체영상표시장치에서는 렌티큘러렌즈판(120)의 부착시 오차가 발생하는 경우, 뷰가 중첩되는 서브-픽셀을 검출하여 새로운 뷰패턴을 생성하고 뷰패턴에 뷰가 중첩되는 경우, 상기 중첩된 뷰패턴을 다른 뷰패턴으로 대치함으로서 항상 최적의 3D영상을 구현할 수 있게 된다.

도 11a는 종래 입체영상표시장치에서 렌티큘러렌즈판에 부착오차가 발생한 경우의 3D영상을 나타내는 도면이고 도 11a는 본 발명에 따른 입체영상표시장치에서의 3D영상을 나타내는 도면이다.

도 11a에 도시되 바와 같이, 종래 입체영상표시장치에서는 중앙영역에는 휘도가 높고 외곽영역은 휘도가 낮아 중앙영역과 외곽영역 사이에 휘도차이가 크게 발생하여 3D 크로스토크가 심하게 발생하는 반면에, 본 발명에 따른 입체영상표시장치에서는 전체적으로 휘도가 균일하게 되어 3D 크로스토크를 제거할 수 있게 된다.

상술한 본 발명에서는 입체영상표시장치가 특정 구조로 설명되고 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 다양한 변형례나 본 발명을 기초로 용이하게 창안할 수 있는 구조 등도 본 발명의 범위에 포함되어야만 할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.

110 : 표시패널 120 : 렌티큘러 렌즈판
125 : 렌티큘러 렌즈 126 : 갭 글라스

Claims (8)

1. 표시패널;
   상기 표시패널의 전면에 위치하며, 다수의 렌티큘라 렌즈를 포함하는 렌티큘러 렌즈판; 및
   상기 표시패널과 렌티큘러렌즈판의 부착에 오차가 발생하는 경우, 뷰가 중첩되는 서프-픽셀을 검출하고 중복되는 뷰패턴을 수정하는 제어부로 구성된 입체영상표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   렌티큘러렌즈판의 부착이 불량임을 판단하는 불량판정부;
   복수의 뷰가 중첩되는 서브-픽셀을 검출하는 뷰중첩검출부;
   상기 복수의 뷰가 중첩하는 서브-픽셀에 대한 뷰데이터를 처리하여 뷰패턴을 생성하는 뷰패턴생성부; 및
   생성된 뷰패턴에 중복된 뷰가 발생하는 경우 해당 뷰패턴을 수정하는 뷰패턴수정부를 포함하는 입체영상표시장치.
3. 제1항에 있어서, 뷰패턴생성부는 뷰가 중첩하는 서브-픽셀에 최적의 뷰를 할당하는 입체영상표시장치.
4. 제1항에 있어서, 뷰패턴수정부는 생성된 뷰패턴에 뷰중첩이 발생하는경우 중첩된 뷰를 최적의 뷰로 변경하는 입체영상표시장치.
5. 렌티큘러렌즈판의 부착이 불량임을 판단하는 단계;
   복수의 뷰가 중첩되는 서브-픽셀을 검출하는 단계;
   상기 복수의 뷰가 중첩하는 서브-픽셀에 대한 뷰데이터를 처리하여 뷰패턴을 생성하는 단계; 및
   생성된 뷰패턴에 중복된 뷰가 발생하는 경우 해당 뷰패턴을 수정하는 단계로 구성된 입체영상표시장치의 부착오차 보정방법.
6. 제5항에 있어서, 복수의 뷰가 중첩되는 서브-픽셀을 검출하는 단계는 광선역추적방식에 의해 복수의 광이 입력되는 서브-픽셀을 검출하는 단계를 포함하는 입체영상표시장치의 부착오차 보정방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 뷰패턴을 생성하는 단계는 중첩되는 뷰중에서 해당 서브-픽셀의 중심과 가장 가까운 뷰를 새로운 뷰로 할당하는 단계를 포함하는 입체영상표시장치의 부착오차 보정방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 뷰패턴을 수정하는 단계는,
   수정가능한 복수의 뷰패턴을 생성하는 단계; 및
   상기 수정가능한 뷰패턴중에서 수정해야할 뷰패턴과 동일 뷰수가 가장 많은 것을 선택하는 단계를 포함하는 입체영상표시장치의 부착오차 보정방법.

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