KR20170082788A - 방향성 광선들의 생성 방법 및 이를 수행하는 장치들 - Google Patents

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Abstract

방향성 광선들을 생성하는 방법 및 이를 수행하는 장치들이 개시된다. 일 실시예에 따른 백라이트는 광선을 생성하는 광원과, 상기 광선을 디스플레이 패널로 전달하기 위한 도광판과, 상기 광선을 산란하여 복수의 방향성 광선들로 생성하는 방향성 픽셀을 포함하고, 상기 복수의 방향성 광선들 각각은 상기 디스플레이 패널에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀로 입사된다.

Description

방향성 광선들의 생성 방법 및 이를 수행하는 장치들{METHOD OF GENERATING DIRECTIONAL RAYS AND APPARATUSES PERFORMING THE SAME}
아래 실시예들은 방향성 광선들을 생성하는 방법 및 이를 수행하는 장치들에 관한 것이다.
입체적인 느낌을 제공하는 3차원 영상을 효과적으로 구현하기 위해서는 사람의 좌, 우 시각에 각각 서로 다른 시점(view point)의 영상을 표현하여야 한다.
안경을 착용하지 않은 상태에서 3차원 영상을 구현하기 위해서는 3차원 영상을 시점에 따라 공간적으로 분할하여 표현하여야 한다. 무안경식 3차원 디스플레이는 주로 광학 제어 수단을 이용하여 영상을 공간에 분할하여 표현한다. 예를 들어, 광학 제어 수단으로는 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)와 패럴랙스 배리어(parallax barrier) 등이 대표적이다. 렌티큘러 렌즈는 각각의 픽셀 영상이 특정 방향으로만 표현되도록 하고, 패러랙스 배리어는 슬릿을 통해 특정 방향에서 특정 픽셀만 볼 수 있도록 한다.
최근에, 회절 격자가 광학 제어 수단으로서 제시되고 있다. 회절 격자로 입사되는 광의 입사 각도, 회절 격자의 선폭 등을 조정하여 줌으로써 출력되는 광의 경로를 변경해 줄 수 있어서, 디스플레이 서브 픽셀 각각에 대응하는 회절 격자 구성을 통하여 3차원 영상을 표현해 줄 수 있다.
실시예들은 광원을 백색 광원으로 구현하여 하나의 방향성 픽셀을 통해 생성된 복수의 방향성 광선들 각각이 디스플레이 패널에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀로 입사되도록 하는 기술을 제공할 수 있다.
이에, 실시예들은 상기 방향성 픽셀의 배치 자유도를 증가시키며, 상기 방향성 픽셀을 다양한 크기로 배치할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 백라이트는 광선을 생성하는 광원과, 상기 광선을 디스플레이 패널로 전달하기 위한 도광판과, 상기 광선을 산란하여 복수의 방향성 광선들로 생성하는 방향성 픽셀을 포함하고, 상기 복수의 방향성 광선들 각각은 상기 디스플레이 패널에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀로 입사될 수 있다.
상기 광원은 백색 광원일 수 있다.
상기 백색 광원은 백색 LED 및 RGB(Red, Green, Blue) LED 칩 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 백색 광원은 백색 레이저 및 RGB(Red, Green, Blue) 레이저 칩 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 방향성 픽셀은 상기 도광판의 상면 및 하면 중에서 적어도 하나에 구현될 수 있다.
상기 백라이트는 상기 광선으로부터 특정 복수의 파장을 선택적으로 통과시킨 대역 필터를 더 포함할 수 있다.
상기 방향성 픽셀의 크기는 상기 디스플레이 패널의 단위 픽셀 크기 이하일 수 있다.
상기 방향성 픽셀은 상기 복수의 방향성 광선들 각각이 대응하는 시점 위치로 입사되도록 배치될 수 있다.
상기 방향성 픽셀은 상기 복수의 방향성 광선들이 균일하게 퍼지도록 배치될 수 있다.
상기 복수의 방향성 광선들의 출광 방향 및 확산 각도 중에서 적어도 하나는 상기 방향성 픽셀에 포함된 회절 격자의 격자 간격, 격자 폭, 격자 길이, 및 배치 각도 중에서 적어도 하나에 의하여 조절될 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 광선을 산란하여 복수의 방향성 광선들로 생성하는 방향성 픽셀을 포함하는 백라이트와, 상기 복수의 방향성 광선들을 이용하여 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하고, 상기 복수의 방향성 광선들 각각은 상기 디스플레이 패널에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀로 입사될 수 있다.
일 실시예에 따른 방향성 광선들을 생성하는 방법은 광원이 디스플레이 패널에 전달하기 위한 광선을 생성하는 단계와, 방향성 픽셀이 상기 광선을 산란하여 복수의 방향성 광선들을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 방향성 광선들 각각은 상기 디스플레이 패널에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀로 입사될 수 있다.
상기 광원은 백색 광원일 수 있다.
상기 백색 광원은 백색 LED 및 RGB(Red, Green, Blue) LED 칩 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 백색 광원은 백색 레이저 및 RGB(Red, Green, Blue) 레이저 칩 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 방법은 상기 광선으로부터 특정 복수의 파장만을 선택적으로 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방향성 픽셀의 크기는 상기 디스플레이 패널의 단위 픽셀 크기 이하일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 백라이트의 개략적인 구조도이다.
도 3은 도 2에 도시된 방향성 픽셀의 일 예이다.
도 4는 일 실시예에 따른 방향성 픽셀에 의해 생성된 복수의 방향성 광선들과 디스플레이 패널에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 대응 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 각 방향성 픽셀이 디스플레이 패널의 각 서브 픽셀에 대응되도록 배치된 도면이다.
도 6은 도 5의 방향성 픽셀의 퍼짐 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 방향성 픽셀의 배치의 일 예이다.
도 8은 도 7에 도시된 방향성 픽셀의 퍼짐 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 방향성 광선들을 생성하는 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 도는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(10)는 컨트롤러(controller; 100), 디스플레이 패널(display panel; 200), 및 백라이트(backlight; 300)를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(10)는 이미지 정보에 기초하여 이미지를 생성하고, 생성된 이미지를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 이미지는 2D 이미지 또는 3D 이미지일 수 있다.
또한, 디스플레이 장치(10)는 회절 격자(diffraction grating)을 통해 광선의 방향을 조절하여 시청 위치로 원하는 시점 이미지가 형성되도록 함으로써 3D 이미지를 생성할 수 있다.
디스플레이 장치(10)는 3차원 디스플레이 장치, 예를 들어, 무안경식 3차원 디스플레이를 구현하기 위한 장치일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(10)는 TV, DID(Digital Information Display), 모니터, PC(personal computer) 또는 휴대용 장치로 구현될 수 있다.
휴대용 장치는 랩탑(laptop) 컴퓨터, 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 모바일 인터넷 디바이스(mobile internet device(MID)), PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), PND(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), e-북(e-book), 또는 스마트 디바이스(smart device)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 스마트 디바이스는 스마트 와치(smart watch) 또는 스마트 밴드(smart band)로 구현될 수 있다.
즉, 디스플레이 장치(10)는 이미지를 디스플레이할 수 있는 모든 장치를 포함할 수 있다.
컨트롤러(100)는 디스플레이 장치(10)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)는 마더보드(motherboard)와 같은 인쇄 회로 기판(printed circuit board(PCB)), 집적 회로(integrated circuit(IC)), 또는 SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)는 애플리케이션 프로세서(application processor)일 수 있다.
컨트롤러(100)는 이미지 정보에 기초하여 디스플레이 패널(200)과 백라이트(300)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 이미지 정보는 2D 이미지 정보 또는 3D 이미지 정보일 수 있다.
또한, 컨트롤러(100)는 이미지 정보에 기초하여 이미지를 생성하고, 이미지를 디스플레이 패널(200)로 전송할 수 있다.
디스플레이 패널(200)은 컨트롤러(100)의 제어에 따라 이미지를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(200)은 컨트롤러(100)의 제어에 따라 백라이트(300)로부터 입사되는 복수의 방향성 광선들 이용하여 이미지를 디스플레이할 수 있다.
디스플레이 패널(200)은 LCD(Liquid Cristal Display) 패널로 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(200)은 터치 스크린 패널, TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) 패널, LED(Liquid Emitting Diode) 디스플레이 패널, OLED(Organic LED) 디스플레이 패널, AMOLED(Active Matrix OLED) 디스플레이 패널 또는 플렉시블(flexible) 디스플레이 패널로 구현될 수 있다.
이때, 디스플레이 패널(200)은 복수의 단위 픽셀들을 포함할 수 있다. 단위 픽셀들 각각은 서로 다른 컬러의 복수의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 서브 픽셀은 레드 서브 픽셀, 그린 서브 픽셀, 또는 블루 서브 픽셀일 수 있다. 다른 예를 들어, 각 서브 픽셀은 화이트 서브 픽셀이거나 기타 컬러의 서브 픽셀일 수 있다.
백라이트(300)는 컨트롤러(100)의 제어에 따라 복수의 방향성 광선들을 생성할 수 있다. 백라이트(300)는 하나 이상의 방향성 픽셀을 통해 광선(ray)을 산란하여 복수의 방향성 광선들을 생성할 수 있다.
하나의 방향성 픽셀을 통해 생성된 복수의 방향성 광선들 각각은 디스플레이 패널(200)에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀로 입사될 수 있다. 이에, 디스플레이 패널(200)은 각각의 서브 픽셀로 입사되는 방향성 광선을 통해 이미지를 디스플레이할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 백라이트의 개략적인 구조도이고, 도 3은 도 2에 도시된 방향성 픽셀의 일 예이고, 도 4는 일 실시예에 따른 방향성 픽셀에 의해 생성된 복수의 방향성 광선들과 디스플레이 패널에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 대응 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 백라이트(300)는 광원(light source; 310), 렌즈(lens; 330), 도광판(light guiding plate; 350), 및 하나 이상의 방향성 픽셀(directional pixel; 370)을 포함할 수 있다.
광원(310)은 광선(315)을 생성할 수 있다. 광원(310)은 백색 광원일 수 있다. 즉, 광원(310)은 백색 광선을 생성할 수 있다. 광원(310)은 LED와 레이저 중에서 적어도 하나의 형태로 구현될 수 있다.
광원(310), 예를 들어 백색 광원은 백색 LED 및 RGB(Red, Green, Blue) LED 칩 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 다른 예를 들어, 백색 광원은 백색 레이저 및 RGB(Red, Green, Blue) 레이저 칩 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
도 2에서는 광원(310)을 하나로 도시하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 광원(310)은 복수의 광원을 포함할 수 있다.
렌즈(330)는 광선(315)을 도광판(350)으로 집속할 수 있다. 즉, 렌즈(330)는 광선(310)을 도광판(350)으로 입사하도록 할 수 있다.
도광판(350)은 광선(310)을 디스플레이 패널(200)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 도광판(350)은 광선(310)을 균일하게 디스플레이 패널(200)로 전달할 수 있다.
방향성 픽셀(370)은 회절 격자(375)를 포함하고, 회절 격자(375)를 통해 광선(315)을 산란하여 복수의 방향성 광선들(411, 413, 415)을 생성할 수 있다. 이때, 하나의 방향성 픽셀(370)을 통해 생성된 복수의 방향성 광선들(411, 413, 415) 각각은 디스플레이 패널(200)에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀(R2, G2, 및 B1)로 입사될 수 있다.
예를 들어, 복수의 방향성 광선들(411, 413, 415)은 적색 방향성 광선(415), 녹색 방향성 광선(413), 및 청색 방향성 광선(411)을 포함할 수 있다. 이때, 적색 방향성 광선(415)은 대응하는 서브 픽셀(R2)로 입사되고, 녹색 방향성 광선(413)은 대응하는 서브 픽셀(G2)로 입사되고, 청색 방향성 광선(411)은 대응하는 서브 픽셀(B1)로 입사될 수 있다.
회절 격자(375)는 도광판(350)의 상면 및 하면 중에서 적어도 하나에 구현될 수 있다. 예를 들어, 방향성 픽셀(370)은 도광판(350)의 상면에 위치할 수 있다. 다른 예를 들어, 방향성 픽셀(370)은 도광판(350)의 하면에 위치할 수 있다. 도 2 이하에서는 설명의 편의를 위해 방향성 픽셀(370)이 도광판(350)의 상면에 위치한 것으로 도시한다.
이때, 회절 격자(375)는 일정한 간격(P)으로 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 회절 격자(375)는 도광판(350)으로 입사되는 광선(315)의 수직 방향(V)에 대해 일정한 각도(θ)로 기울어져 배치될 수 있다.
광선(315)은 회절 격자(375)를 통과하여 복수의 방향성 광선들(411, 413, 415)로 될 수 있다. 이때, 방향성 광선(411, 413 또는 415)의 확산 각도(angular spread; ΔΘ)는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 확산 각도(ΔΘ)는 방향성 광선(411, 413 또는 415)의 출광 각도를 의미할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, λ는 방향성 광선(411, 413, 또는415)의 파장일 수 있다.
방향성 광선(411, 413 또는 415)의 방향(예를 들어, 출광 방향) 및 확산 각도(ΔΘ) 중에서 적어도 하나는 격자 길이(L), 격자 폭(W), 배치 각도(θ), 격자 간격(P)에 의하여 조절될 수 있다. 특히, 격자 길이(L)는 방향성 광선(411, 413 또는 415)의 방향에 대하여 영향을 주고, 격자 폭(W)은 방향성 광선(411, 413 또는 415)의 방향과 확산 각도(ΔΘ)에 영향을 줄 수 있다.
백라이트(300)는 광원(310)으로부터 생성된 광선(315)에서 복수의 파장만을 선택적으로 통과시키기 위한 대역 필터(band pass filter; 390)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 파장은 적색 파장, 녹색 파장, 및 청색 파장을 포함할 수 있다. 이를 통해, 방향성 픽셀(370)은 적색 파장, 녹색 파장, 및 청색 파장만을 갖는 광선(315)을 회절 격자(375)를 통해 산란하여 적색 방향성 광선(415), 녹색 방향성 광선(413), 및 청색 방향성 광선(411)을 생성할 수 있다.
광원(310)을 백색 광원으로 구현함으로써, 방향성 픽셀(370)은 광원(310)으로부터 생성된 광선(315)을 회절 격자(375)를 통해 산란하여 복수의 방향성 광선들(411, 413, 415)을 생성할 수 있다. 이때, 복수의 방향성 광선들(411, 413, 415)은 디스플레이 패널(200)에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀(R2, G2, 및 B1)로 입사될 수 있다.
하나의 방향성 픽셀(370)을 통해 생성된 복수의 방향성 광선들(411, 413, 415) 각각이 디스플레이 패널(200)에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀(R2, G2, 및 B1)로 입사됨으로써, 방향성 픽셀(370)의 크기를 다양하게 구현할 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 방향성 픽셀(370)의 배치에 대해서 상세히 설명한다.
도 7 및 도 8을 참조하여 일 실시예에 따른 방향성 픽셀(370)의 배치를 설명하기 전에, 도 5 및 도 6을 참조하여 광원(310)이 백색 광원이 아닌 단색 광원 또는 복수의 컬러 광원으로 구현된 것으로 가정한 경우 방향성 픽셀(370)의 배치에 대해서 먼저 설명한다. 이때, 도 5 내지 도 8에서는 설명의 편의를 위해 디스플레이 패널(200)이 하부 편광관(polarizer), 하부 유리(glass), 및 서브 픽셀들을 포함한 것으로 도시한다.
도 5는 각 방향성 픽셀이 디스플레이 패널의 각 서브 픽셀에 대응되도록 배치된 도면이고, 도 6은 도 5의 방향성 픽셀의 퍼짐 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 광원(310)이 백색 광원이 아닌 단색 광원 또는 복수의 컬러 광원으로 구현된 경우, 서로 다른 컬러의 방향성 광선 간의 혼합을 방지하기 위해 각 방향성 픽셀(370-3~370-5)은 각 서브 픽셀(R6, G6, B6)에 대응되도록 배치되어야 한다.
방향성 픽셀(370-3)은 서브 픽셀(G6)에 대응되도록 배치되고, 방향성 픽셀(370-4)는 서브 픽셀(R6)에 대응되도록 배치되고, 방향성 픽셀(370-5)은 서브 픽셀(B6)에 대응되도록 배치된다. 이에, 방향성 픽셀(370-3)을 통해 생성된 방향성 광선은 서브 픽셀(G6)로 입사되고, 방향성 픽셀(370-4)을 통해 생성된 방향성 광선은 서브 픽셀(R6)로 입사되고, 방향성 픽셀(370-5)을 통해 생성된 방향성 광선은 서브 픽셀(B6)에 입사된다.
이때, 디스플레이 장치(10)가 3차원 디스플레이 구현을 위하여 다시점(multi-view) 방식을 수행하는 경우에는 일정한 시점 위치로 광선들이 모이도록 방향성 픽셀들(370-3~370-5)을 배치하여 방향성 광선을 제어해 주어야 한다. 또한, 디스플레이 장치(10)가 3차원 디스플레이 구현을 위하여 라이트 필드(light-field) 방식을 수행하는 경우에는 광선들이 균일하게 퍼지도록 방향성 픽셀들(370-3~370-5)을 배치하여 방향성 광선을 제어해 주어야 한다. 이러한 경우, 방향성 픽셀들(370-3~370-5)이 가능한 크게 배치되어야, 방향성 픽셀들(370-3~370-5)로부터 생성된 방향성 광선들의 양이 디스플레이 패널(200)로 많이 전달되어 밝은 화면이 구현될 수 있다.
다만, 도 5에 도시된 바와 같이, 광원(310)이 단색 광원 또는 복수의 컬러 광원으로 구현된 경우, 각 방향성 픽셀(370-3~370-5)이 각 서브 픽셀(R, G, B)에 대응되도록 배치되어야 하기 때문에, 각 방향성 픽셀(370-3~370-5) 간의 중첩이 발생하지 않도록 각 방향성 픽셀(370-3~370-5)의 크기를 줄여서 배치해야 한다.
방향성 픽셀들(370-3~370-5)의 크기가 작아 지게 되면, 방향성 픽셀들(370-3~370-5)로부터 생성된 방향성 광선들의 양이 디스플레이 패널(200)로 많이 전달되지 못하기 때문에 효율 저하에 따른 디스플레이 패널(200)의 화면 밝기 저하가 생길 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 방향성 픽셀들(370-3~370-5)의 크기 감소는 디스플레이 패널(200)의 화면 밝기 저하뿐만 아니라, 방향성 광선의 퍼짐 현상으로 인해 색상 간의 혼합 및 디스플레이 장치(10)의 화질 저하 현상인 X-talk 증가를 유발할 수 있다. 도 6에서는 방향성 광선의 퍼짐 현상에 대한 설명의 편의를 위해 도 5와 달리 방향성 픽셀(370-4)이 서브 픽셀(G6)에 대응되도록 도시하였다.
방향성 픽셀(370-4)의 크기가 감소할수록 방향성 광선의 퍼짐 각도(angular spread, 또는 반치폭(full width at half maximum); α)가 증가하여, 방향성 광선이 대응하는 서브 픽셀(G6)뿐만 아니라 이웃하는 서브 픽셀들(예를 들어, 동일한 컬러의 서브 픽셀들)로 퍼져 입사하게 되며, 이는 색상 간의 혼합 및 디스플레이 장치(10)의 화질 저하 현상인 X-talk 증가를 유발한다. 이와 같은 현상은 디스플레이 패널(200)의 하부 편광판과 하부 유리의 두께에 기인한 배치 간격(gap)으로 인하여 더욱 심화된다.
도 7은 도 2에 도시된 방향성 픽셀의 배치의 일 예이고, 도 8은 도 7에 도시된 방향성 픽셀의 퍼짐 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 광원(310)을 백색 광원으로 구현함으로써, 방향성 픽셀(370-6)은 복수의 방향성 광선들을 생성할 수 있다. 이때, 복수의 방향성 광선들은 디스플레이 패널(200)에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀(B7, G8, R9)로 입사될 수 있다. 디스플레이 패널(200)의 각 서브 픽셀(R7~B9)이 대응하는 색상에 대한 컬러 필터를 포함하고 있어서, 타 파장의 광선은 투과되지 않고 제거될 수 있다. 이에, 목표하는 서브 픽셀과 인접한 다른 색상의 컬러 필터를 가진 좌우에 위치한 서브 픽셀로 인가되는 방향성 광선은 디스플레이 패널(200)을 통과하지 못하고 제거될 수 있다.
광원(310)을 백색 광원으로 구현하여 하나의 방향성 픽셀(370-6)을 통해 생성된 복수의 방향성 광선들 각각이 디스플레이 패널(200)에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀(B7, G8, R9)로 입사됨으로써, 도 4와 비교하여 방향성 픽셀(370-6)의 개수가 감소할 수 있다. 이는 방향성 픽셀(370-6)의 배치 자유도를 증가시킬 수 있다. 이에, 방향성 픽셀(370-6)은 다양한 크기로 배치될 수 있다.
도 7 및 도 8에서는 방향성 픽셀(370-6)의 크기가 하나의 서브 픽셀의 크기보다 큰 것으로 도시하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 상술한 바와 같이 방향성 픽셀은 다양한 크기(예를 들어, 서브 픽셀의 크기보다 작거나 같음 포함)로 배치될 수 있다.
도 5와 비교하여, 방향성 픽셀(370-6)은 도 5에 도시된 적어도 하나의 방향성 픽셀(370-3~370-5)의 크기보다 크게 배치될 수 있다. 방향성 픽셀(370-6)의 배치 개수가 감소되고, 크기가 증가됨에 따라, 방향성 광선(370-6)의 개구 면적(open area)이 증가되어, 광 효율이 향상되며, 디스플레이 패널(200)의 보다 밝은 화면이 구현될 수 있다. 목표하는 서브 픽셀과 인접한 다른 색상의 칼라 필터를 가진 좌우에 위치하는 서브 픽셀로 인가되는 방향성 광선은 디스플레이 패널(200)을 통과하지 못하고 더 잘 제거될 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 방향성 픽셀(370-6)의 크기가 증가함에 따라 방향성 광선의 퍼짐 각도(α)가 감소하므로, 색상 간의 혼합 및 X-talk가 크게 줄어들 수 있다.
다만, 방향성 픽셀(370-6)의 크기는 디스플레이 패널(200)의 단위 픽셀(예를 들어, R 서브 픽셀 1개 + G 서브 픽셀 1개 + B 서브 픽셀 1개)의 크기 보다는 작을 수 있다. 개구 면적 확보를 위해서는 방향성 픽셀(370-6)의 크기가 클수록 유리하나, 방향성 픽셀(370-6)의 크기가 단위 픽셀보다 커지게 되면 방향성 광선이 목표하지 않는 인접한 같은 컬러의 서브 픽셀로 섞여 입사될 수 있다. 단위 픽셀보다 큰 방향성 광선이 입사되면, 동일한 색상의 칼라 필터를 가진 인접한 서브 픽셀에도 방향성 광선이 들어가게 되므로, 영상 간의 X-talk이 발생하게 될 수 있다.
즉, 방향성 픽셀(370-6)의 최대 크기는 디스플레이 패널(200)의 단위 픽셀 크기의 이하일 수 있다.
또한, 디스플레이 장치(10)가 3차원 디스플레이 구현을 위하여 다시점(multi-view) 방식을 수행하는 경우, 방향성 픽셀(370-6)은 복수의 방향성 광선들 각각이 대응하는 시점 위치로 입사되도록 배치될 수 있다. 디스플레이 장치(10)가 3차원 디스플레이 구현을 위하여 라이트 필드(light-field) 방식을 수행하는 경우, 방향성 픽셀(370-6)은 복수의 방향성 광선들이 균일하게 퍼지도록 배치될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 방향성 광선들을 생성하는 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 9를 참조하면, 광원(310)은 디스플레이 패널(200)에 전달하기 위한 광선(315)을 생성할 수 있다(910). 예를 들어, 광원(310)은 백색 광원일 수 있다.
방향성 픽셀(370)은 회절 격자(375)를 통해 광선(315)을 산란하여 복수의 방향성 광선들을 생성할 수 있다(930). 복수의 방향성 광선들 각각은 디스플레이 패널(200)에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀로 입사될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. 광선(ray)을 생성하는 광원;
    상기 광선을 디스플레이 패널로 전달하기 위한 도광판; 및
    상기 광선을 산란하여 복수의 방향성 광선들로 생성하는 방향성 픽셀
    을 포함하고,
    상기 복수의 방향성 광선들 각각은 상기 디스플레이 패널에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀로 입사되는 백라이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 백색 광원인 백라이트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 백색 광원은 백색 LED 및 RGB(Red, Green, Blue) LED 칩 중에서 적어도 하나로 구현되는 백라이트.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 백색 광원은 백색 레이저 및 RGB(Red, Green, Blue) 레이저 칩 중에서 적어도 하나로 구현되는 백라이트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방향성 픽셀은 상기 도광판의 상면 및 하면 중에서 적어도 하나에 구현되는 백라이트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광선으로부터 특정 복수의 파장을 선택적으로 통과시킨 대역 필터
    를 더 포함하는 백라이트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방향성 픽셀의 크기는 상기 디스플레이 패널의 단위 픽셀 크기 이하인 백라이트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방향성 픽셀은,
    상기 복수의 방향성 광선들 각각이 대응하는 시점 위치로 입사되도록 배치되는 백라이트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방향성 픽셀은,
    상기 복수의 방향성 광선들이 균일하게 퍼지도록 배치되는 백라이트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방향성 광선들의 출광 방향 및 확산 각도 중에서 적어도 하나는 상기 방향성 픽셀에 포함된 회절 격자의 격자 간격, 격자 폭, 격자 길이, 및 배치 각도 중에서 적어도 하나에 의하여 조절되는 백라이트.
  11. 광선을 산란하여 복수의 방향성 광선들로 생성하는 방향성 픽셀을 포함하는 백라이트; 및
    상기 복수의 방향성 광선들을 이용하여 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 패널을 포함하고,
    상기 복수의 방향성 광선들 각각은 상기 디스플레이 패널에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀로 입사되는 디스플레이 장치.
  12. 광원이 디스플레이 패널에 전달하기 위한 광선을 생성하는 단계; 및
    방향성 픽셀이 상기 광선을 산란하여 복수의 방향성 광선들을 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 방향성 광선들 각각은 상기 디스플레이 패널에 포함된 각각의 대응하는 서브 픽셀로 입사되는 방향성 광선들을 생성하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광원은 백색 광원인 방향성 광선들을 생성하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 백색 광원은 백색 LED 및 RGB(Red, Green, Blue) LED 칩 중에서 적어도 하나로 구현되는 방향성 광선들을 생성하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 백색 광원은 백색 레이저 및 RGB(Red, Green, Blue) 레이저 칩 중에서 적어도 하나로 구현되는 방향성 광선들을 생성하는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 광선으로부터 특정 복수의 파장만을 선택적으로 통과시키는 단계
    를 더 포함하는 방향성 광선들을 생성하는 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 방향성 픽셀의 크기는 상기 디스플레이 패널의 단위 픽셀 크기 이하인 방향성 광선들을 생성하는 방법.
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