KR20220095602A - 시야각이 향상된 라이트필드 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시야각이 향상된 라이트필드 표시장치에 관한 것으로, 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 라이트필드 표시장치는 라이트필드를 방출하는 복수의 서브화소를 포함하는 표시패널과, 표시패널 위에 배치되는 복수의 렌티큘러렌즈를 포함하는 렌티큘러렌즈 어레이로 구성되며, 렌티큘러렌즈는 복수의 서브화소로 이루어진 서브화소군에 대응하며, 복수의 서브화소군 각각의 폭은 대응하는 렌티큘러렌즈의 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.

Description

시야각이 향상된 라이트필드 표시장치{LIGHT FIELD DISPLAY DEVICE HAVING IMPROVED FIELD OF VIEW}
본 발명은 라이트필드 표시장치에 관한 것으로, 특히 시야각이 향상된 라이트필드 표시장치에 관한 것이다.
최근 들어, 3D 컨텐츠가 보급됨에 따라, 3D 표시장치가 활발히 보급되고 있다. 그러나, 현재 상용화되고 있는 대부분의 3D 표시장치는사용자의 양 눈에 서로 다른 영상을 재생함으로써 깊이감을 주는 원리를 사용한다. 이러한 방식은 사용자에게 양안시차정보만을 줄 뿐, 초점조절, 운동시차 등 단안 깊이 인지 요인을 전달하지 못한다. 이로 인하여, 3D영상이 자연스럽지 못하고, 눈의 피로가 야기되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 시야각이 향상된 라이트필드 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 관찰되는 3D영상의 가로방향과 세로방향의 해상도가 크게 달라짐으로 인해 발생하는 영상의 왜곡을 방지할 수 있는 라이트필드 표시장치를 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 좌우시야에서 3D 크로스토크가 발생하는 것을 방지할 수 있는 라이트필드 표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 라이트필드 표시장치는 라이트필드를 방출하는 복수의 서브화소를 포함하는 표시패널과, 표시패널 위에 배치되는 복수의 렌티큘러렌즈를 포함하는 렌티큘러렌즈 어레이로 구성되며, 렌티큘러렌즈는 복수의 서브화소로 이루어진 서브화소군에 대응하며, 복수의 서브화소군 각각의 폭은 대응하는 렌티큘러렌즈의 폭보다 큰 것을 특징으로 한다.
서브화소군은 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 서브화소를 포함하며,서브화소군은 홀수열에 배치된 복수의 제1서브화소군과 짝수열에 배치된 복수의 제2서브화소군을 포함할 수 있다.
제1서브화소군은 제1홀수열에 배치된 복수의 서브화소를 포함하는 제1서브화소열과 제2홀수열에 배치된 복수의 서브화소를 포함하는 제2서브화소열을 포함할 수 있으며, 제2서브화소군은 제1짝수열에 배치된 복수의 서브화소를 포함하는 제3서브화소열과 제2짝수열에 배치된 복수의 서브화소를 포함하는 제4서브화소열을 포함할 수 있다.
표시장치에는 서브화소군으로부터 방출되는 라이트필드의 경로를 제어하여 대응하는 렌티큘러렌즈로 입사시키는 광경로제어부를 더 포함할 수 있으며, 광경로제어부재는 표시패널 내부에 배치될 수도 있고 표시패널 및 렌티큘러렌즈 어레이 사이에 배치될 수도 있다.
광경로제어부재는 표시패널에서 출력되는 라이트필드를 차단하고 투과시키는 제1배리어와 제1배리어를 투과한 라이트필드를 차단하고 투과시키는 제2배리어를 포함할 수 있다.
또한, 광경로제어부재는 표시패널에서 출력되는 라이트필드를 굴절시키는 렌즈, 렌즈에서 굴절된 라이트필드를 차단하고 투과시키는 배리어를 포함할 수 있다.
렌티큘러렌즈 어레이의 렌티큘러렌즈는 표시패널의 서브화소의 세로방향에 대하여 경사질(slanted) 수 있으며, 표시패널의 서브화소의 세로방향은 렌티큘러렌즈 어레이의 렌티큘러렌즈에 대하여 경사질(slanted) 수 있다.
서브화소군의 양측 외곽에는 블랙의 영상을 표시하는 블랙영상영역이 형성될 수 있으며. 블랙영상영역은 적어도 하나의 서브화소를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 렌티큘러렌즈을 통해 라이트필드를 투과하는 서브화소군을 대응하는 렌티큘러렌즈의 하부에만 배치하는 것이 아니라 다른 영역까지 서브화소를 배치함으로써 시야각을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 렌티큘러렌즈 어레이에 구비되는 렌티큘라렌즈가 서브화소의 종 방향을 기준으로 설정된 각도 기울기로 배치됨으로써, 관찰되는 3D영상의 가로방향과 세로방향의 해상도가 크게 달라짐으로 인해 발생하는 영상의 왜곡을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에서는 서브화소군의 양측에 블랙을 표시하는 블랙영상영역을 형성하여 좌우시야에서 3D 크로스토크가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1a는 본 발명에 따른 라이트필드 표시장치를 나타내는 개념도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 라이트필드 표시장치에 의해 표시되는 3D 영상을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시에에 따른 라이트필드 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 3a는 제2서브화소군이 대응하는 렌티큘러렌즈의 하부 영역에만 배치되는 구조를 나타내는 도면이다.
도 3b는 제2서브화소군이 대응하는 렌티큘러렌즈의 하부 영역 및 대응하지 않는 렌티큘러렌즈)의 하부영역 일부에 배치된 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 일부 영역 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 라이트필드 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 제1실시예 및 제2실시예에 따른 라이트필드 표시장치(200)에서 광경로제어부재를 투과한 광의 휘도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 라이트필드 표시장치을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 라이트필드 표시장치의 평면도이다.
도 9은 본 발명의 제3실시예에 따른 라이트필드 표시장치의 다른 구조를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 라이트필드 표시장치를 나타내는 도면이다.
도 11은 이 실시예에 따른 라이트필드 표시장치에서의 시야각을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에서는 라이트필드 표시장치(light field display device)를 제공한다. 일반적으로 3D 표시장치는 안경식 3D 표시장치, 무안경식 3D 표시장치, 홀로그램 3D 표시장치로 구분할 수 있다. 안경식 3D 표시장치는 3D영상을 보기 위해 특수 안경을 착용해야 하는 불편함이 존재할 뿐만 아니라 3D영상을 시청할 때 어지럼증과 같은 시청피로현상이 발생하는 문제가 있었다.
무안경식 3D 표시장치는 패럴렉스배리어나 렌티귤러렌즈를 이용하여 좌안과 우안의 시차를 만들어 우안영상은 사용자의 우안으로 입력되고 좌안영상은 사용자의 좌안으로 입력되어 사용자가 2가지 영상을 결합하여 3D영상을 인식하도록 한다. 그러나, 이러한 무안경식 3D 표시장치에서는 사용자가 어지럼증과 같은 시청피로현상을 느낄 수 있다. 또한, 무안경식 3D 표시장치에서는 3D 영상의 깊이감이 나쁘므로, 사용자가 실제 3D영상의 깊이감이 낮거나 색상이 왜곡되는 현상이 발생한다.
홀로그램 3D 표시장치는 물체로부터 발산되는 광파를 그대로 기록/재생할 수 있으므로. 실제 물체와 완전히 동일한 3D 영상을 구현할 수 있다. 따라서, 홀로그램 3D 표시장치를 완전체 3D 표시장치라 할 수 있지만, 홀로그램의 3D영상을 구현하는데에는 기술적인 한계가 존재하므로, 홀로그램 3D 표시장치의 상용화에 이르기에는 갈길이 멀다.
라이트필드 표시장치는 홀로그램과 유사한 3D영상을 구현할 수 있다. 라이트필드 표시장치에서는 광선의 분포를 재현함으로써 3D영상을 구현한다. 홀로그램기술은 광선의 색상과 세기뿐만 아니라 위상정보도 기록할 수 있기 때문에 광정보의 손실없는 기록이 가능하고 촬영한 물체의 여러 면을 볼 수 있는 완전한 3D영상의 구현이 가능하다.
반면에, 라이트필드 표시장치는 광선의 색상과 세기 및 방향정보를 기록한다. 이와 같이 기록된 정보와 재생된 정보는 위상정보를 포함하고 있지 않으나, 서로 다른 거리에 있는 물체들은 각기 다른 위치에 기록되기 때문에 이미지센서의 화소의 위치와 렌즈어레이의 위치를 알고 있으면 기록된 영상으로부터 입사 광선의 방향정보를 복원함으로써 3D영상을 구현할 수 있게 된다.
도 1a는 본 발명에 따른 라이트필드 표시장치(100)를 나타내는 개념도이고 도 1b는 라이트필드 표시장치(100)에 의해 표시되는 3D 영상을 나타내는 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 라이트필드 표시장치(100)는 표시패널(110)과 상기 표시패널(110)의 전면에 배치된 렌티큘러렌즈 어레이(150)를 포함한다.
상기 표시패널(110)은 액정표시패널, 유기전계발광 표시패널, PDP(Plasma Display Panel), 전기영동 표시패널(Electrophoretic Display Panel), 양자점 표시패널(Quantum Dot Display Panel), 미니 LED 표시패널(Mini Lightt Emitting Device Display Panel), 마이크로 LED 표시패널(Micro Lightt Emitting Device Display Panel) 등이 적용될 수 있지만, 이에 한정되는 것이 아니라 현재 알려진 모든 표시패널에 적용될 수 있다.
상기 표시패널(110)에는 다수의 서브화소(SP)가 배치되며, 각각의 서브화소(SP)로부터 영상이 방출한다. 이때, 상기 서브화소(SP)는 R(Red), G(Green), B(Blue) 서브화소를 포함할 수 있다.
각각의 서브화소(SP)에 표시되는 영상은 물체를 서로 다른 방향으로 촬영한 영상이다. 서브화소(SP)에서 방출되어 사용자의 좌안 및 우안으로 입력되는 영상에는 서로 다른 광선정보(예를 들면, 영상의 세기, 컬러, 방향 등)를 가지며, 이 서로 다른 정보에 의해 3D 영상을 구현할 수 있게 된다.
상기 렌티큘러렌즈 어레이는(150)는 다수의 렌티큘러렌즈로 구성되며, 상기 렌티큘러렌즈는 일측방향(예를 들어, y-방향)을 따라 연장되고 타측방향(예를 들어, x-방향)을 따라 다수개 배열된다. 상기 렌티큘러렌즈 어레이(150)는 표시패널(110)의 상면에 직접 형성될 수도 있고, 별도의 투명한 기판상에 형성될 수도 있다.
도면에서는 렌티큘러렌즈 어레이(150)가 하면의 직선형상으로 형성되고 상면이 곡면의 렌즈형상으로 이루어져 있지만, 렌티큘러렌즈 어레이(150) 전체가 곡면으로 렌즈형상으로 이루어질 수 있다. 상기 렌티큘러렌즈 어레이(150)는 투명한 플라스틱계 물질로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 구조의 라이트필드 표시장치(100)에서는 서브화소(SP)에서 출력되는 영상이 상기 렌티큘러렌즈 어레이(150)에 의해 분리되어, 사용자의 좌안 및 우안에 서로 다른 정보를 가진 영상이 입력된다. 특히, 라이트필드 표시장치(100)에서는 사용자의 좌안 및 우안으로 입력되는 영상정보에 방향정보가 포함되어, 도 1b에 도시된 바와 같이 사용자가 홀로그램과 유사한 정도의 3D영상을 인식할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 라이트필드 표시장치의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시에에 따른 라이트필드 표시장치(100)를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 라이트필드 표시장치(100)는 다수의 서브화소(SP)를 포함하는 표시패널(110)과 상기 표시패널(110) 상부에 배치된 렌티큘러렌즈 어레이(130)를 포함한다.
상기 표시패널(110)은 유리나 플라스틱과 같은 투명한 물질로 이루어진 기판(112)과, 상기 기판(112)에 배치된 버퍼층(114)과, 상기 버퍼층 위에 배치된 서브화소(SP)로 구성된다.
이때, 상기 표시패널(110)은 액정표시패널, 유기전계발광 표시패널, PDP, 전기영동 표시패널, 양자점 표시패널, 미니 LED 표시패널, 마이크로 LED 표시패널 등을 포함할 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(112에는 다수의 게이트라인 및 데이터라인이 가로방향 및 세로방향을 따라 배열되어 복수의 서브화소(SP)를 정의한다
상기 표시패널(110)이 액정표시패널인 경우, 상기 기판(112)상의 게이트라인과 데이터라인의 교차점에는 스위칭되어 서브화소(SP)에 신호를 선택적으로 인가하는 스위칭소자인 박막트랜지스터가 배치될 수 있다. 이때, 박막트랜지스터는 게이트라인과 접속되는 게이트전극, 상기 게이트전극 위에 비정질실리콘이나 결정질실리콘 또는 산화물반도체 등이 적층되어 형성되는 반도체층, 상기 반도체층 위에 형성되고 데이터라인 및 화소전극에 연결되는 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진다.
또한, 서브화소(SP)에는 액정층과 상기 액정층에 전계를 인가하는 화소전극 및 공통전극이 형성된다. 이때, 상기 화소전극은 박막트랜지스터의 드레인전극에 접속되어 박막트랜지스터가 턴온됨에 따라 영상신호가 입력되어 상기 공통전극과 함께 액정층에 전계를 형성한다.
또한, 상기 서브화소(SP)의 각각에는 R,G,B 컬러필터가 형성되어 서브화소에 대응하는 컬러가 구현된다.
상기 표시패널(110)이 유기전계발광 표시패널인 경우, 상기 서브화소(SP)에는 유기발광소자가 배치될 수 있다. 유기발광소자는 각각의 서브화소(SP)에 배치되어 박막트랜지스터의 드레인전극에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 영상신호가 입력되는 애노드전극과, 각각의 서브화소(SP)의 애노드전극 위에 형성된 유기발광층과, 상기 유기발광층 위의 표시패널(1000 전체에 걸쳐 형성된 캐소드전극을 포함한다.
상기 표시패널(110)이 전기영동 표시패널인 경우, 상기 서브화소(SP)에는 박막트랜지스터의 드레인전극에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 영상신호가 입력되는 화소전극과, 상기 화소전극 위에 배치된 전기영동층과, 상기 전기영동층 위에 배치된 공통전극이 형성된다.
상기 표시패널(110)이 양자점 표시패널인 경우, 상기 서브화소(SP)에는 박막트랜지스터의 드레인전극에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 영상신호가 입력되는 화소전극과, 상기 화소전극 위에 배치된 양자점층과, 상기 양자점층 위에 배치된 공통전극이 형성된다.
상기 표시패널(1100이 미니LED 표시패널 또는 마이크로LED 표시패널인 경우, 상기 서브화소(SP)에는 미니LED 또는 마이크로LED가 배치된다.
상기 서브화소(SP)는 다수의 서브화소군(P2,P4)를 형성한다. 각각의 서브화소군(P2,P4)은 교대로 반복하여 배치되는 복수의 R,G,B 서브화소(SP)로 구성된다.
서브화소군(P2,P4)에 배치되는 각각의 서브화소(SP)는 라이트필드를 재생한다. 예를 들어, 도면에서는 서브화소군(P2,P4) 각각에 7개의 서브화소(SP)가 배치되므로, 7개의 라이트필드의 재생이 가능하게 된다. 도면에서는 서브화소군(P2,P4) 각각에 7개의 서브화소(SP)가 배치되지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 서브화소군(P2,P4) 각각은 7개 미만의 서브화소(SP) 또는 8개 이상의 서브화소(SP)를 포함할 수 있다.
상기 렌티큘러렌즈 어레이(130)는 제1렌티귤러렌즈(L1), 제2렌티귤러렌즈(L2), 제3렌티귤러렌즈(L3) 및 제4렌티큘러렌즈(L4)가 반복하여 배치된다.
각각의 서브화소군(P2,P4)는 렌티큘러렌즈 어레이(130)의 렌티큘러렌즈(L2,L4)에 대응한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 서브화소군은 4개의 서브화소군으로 구성되어, 각각의 서브화소군이 제1-4렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)에 대응한다.
제2서브화소군(P2)에서 방출된 라이트필드(즉, 영상)는 제2렌티귤러렌즈(L2)을 투과하며, 제4서브화소군(P4)에서 방출된 광은 제4렌티귤러렌즈(L4)을 투과한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 제1서브화소군에서 방출된 라이트필드(즉, 영상)는 제1렌티귤러렌즈(L1)을 투과하며, 제3서브화소군에서 방출된 광은 제3렌티귤러렌즈(L3)을 투과한다.
상기 제1렌티귤러렌즈(L1), 제2렌티귤러렌즈(L2), 제3렌티귤러렌즈(L3), 제4렌티귤러렌즈(L4)를 투과한 광은 다양한 시점에 위치하는 사용자의 눈으로 입력되어 사용자가 3D영상을 인식할 수 있게 된다.
서로 대응하는 서브화소군(P2,P4)와 렌티귤러렌즈(L2,L4)는 동일한 폭으로 형성되지 않고, 서브화소군(P2,P4)의 폭이 대응하는 렌티귤러렌즈(L2,L4)의 폭보다 크게 형성된다. 즉, 제2서브화소군(P2)은 7개의 서브화소(SP)로 구성되며, 이때 제2렌티귤러렌즈(L2)에 대응하는 영역에는 4개의 서브화소(SP)가 배치되고 그 외곽영역의 제1렌티귤러렌즈(L1) 및 제3렌티큘러렌즈(L3)에 대응하는 영역에는 3개의 서브화소(SP)가 배치된다.
그러나, 본 발명에서 서브화소군(P2,P4)이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 서브화소군(P2,P4)은 각각 8개의 서브화소(SP)로 구성되어, 제2렌티큘러렌즈(L2)에 대응하는 영역에는 4개의 서브화소(SP)가 배치되고 그 외곽영역의 제1렌티큘러렌즈(L1) 및 제3렌티큘러렌즈(L3)에 대응하는 영역에는 각각 2개T씩의 서브화소(SP)가 배치될 수도 있다.
또한, 서브화소군(P2,P4)은 각각 14개의 서브화소(SP)로 구성되어, 제2렌티큘러렌즈(L2)에 대응하는 영역에는 7개의 서브화소(SP)가 배치되고 그 외곽영역의 제1렌티큘러렌즈(L1) 및 제3렌티큘러렌즈(L3)에 대응하는 영역에는 7개의 서브화소(SP)가 배치될 수도 있다.
다시 말해서, 서브화소군(P2,P4) 각각은 설계되는 시점의 개수에 따라 다양한 개수의 서브화소(SP)를 포함할 것이다. 또한, 대응하는 렌티큘러렌즈에 대응하는 영역에 배치되는 서브화소(SP)의 개수 및 인접하는 렌티큘러렌즈에 대응하는 영역에 배치되는 서브화소(SP)의 개수 역시 다양하게 결정될 수 있을 것이다.
이와 같이, 서브화소군(P2,P4)의 폭이 대응하는 렌티귤러렌즈(L2,L4)의 폭보다 크게 형성되는 것은 라이트필드 표시장치(100)의 시야각을 향상시키기 위한 것으로, 이하에서는 이를 자세히 설명한다.
라이트필드 표시장치(100)의 시야각은 사용자가 3D영상을 관찰할 수 있는 영역을 의미한다. 시야각이 좁다는 것은 3D영상을 시청할 수 있는 영역이 좁다는 것을 의미한다. 따라서, TV와 같은 다수의 사람들이 동시에 사용하는 표시장치에서는 시야각을 향상시켜야만 한다.
시야각은 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)의 피치(pitch)와 초점거리 등에 따라 결정된다. 따라서, 라이트필드 표시장치(100)의 시야각을 향상시키기 위해서는 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)를 재설계하여 피치와 초점거리를 조절해야만 하지만, 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)를 재설계하면 대응하는 표시패널(110)의 서브화소(SP) 역시 재설계해야만 할 뿐만 아니라, 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)의 재설계에 의해서도 시야각을 향상시키는데에는 한계가 있었다.
본 발명에서는 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)의 재설계없이 서브화소(SP)만을 재배치함으로써 라이트필드 표시장치(100)의 시야각을 향상시킨다. 특히, 본 발명에서는 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)을 통해 라이트필드를 투과하는 서브화소군(P1,P3)을 대응하는 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3)의 하부에만 배치하는 것이 아니라 다른 영역까지 서브화소(SP)를 배치함으로써 시야각을 향상시킬 수 있게 된다.
도 3a는 제2서브화소군(P2)이 대응하는 렌티큘러렌즈(L2)의 하부 영역에만 배치되는 구조를 나타내는 도면이고 도 3b는 제2서브화소군(P2)이 대응하는 렌티큘러렌즈(L2)의 하부 영역 및 대응하지 않는 렌티큘러렌즈(L1,L3)의 하부영역 일부에 배치된 구조를 나타내는 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제2서브화소군(P2)은 대응하는 제2렌티큘러렌즈(L2)의 하부 영역에만 배치될 수 있다. 이 구조의 표시장치(100)의 경우, 제2서브화소군(P2)에서 방출된 광(또는 라이트필드)이 모두 상부의 제2렌티귤러렌즈(L2)를 통해 출력된다. 이때, 제2서브화소군(P2)의 최외각 서브화소(SP)에서 방출된 광이 φ1의 출사각도로 제2렌티큘러렌즈(L2)를 통해 출사되며, 양측 최외각 서브화소(SP)에서 출사된 광이 렌티큘러렌즈(L2)를 투과한 각도(θ1)가 시야각이 된다. 따라서, 이 각도(θ1) 내에 위치한 사용자의 양눈에 라이트필드가 입력되어 사용자가 3D영상을 인식하게 된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치(100)에서는 제2서브화소군(P2)이 대응하는 제2렌티큘러렌즈(L2)의 하부 영역에만 배치되는 것이 아니라 인접하는 제1 및 제3렌티큘러렌즈(L1,L3)의 하부 영역의 일부에도 배치된다. 이때, 제2서브화소군(P2)에 배치되는 서브화소(SP)는 8개로 도 3a에 도시된 구조와 동일할 수도 있고 더 많은 수의 서브화소(SP)가 배치될 수도 있다.
본 발명에 따른 표시장치(100)에서는 렌티큘러렌즈(L2)의 하부에 배치된 서브화소(SP)에서 방출된 광만이 상기 렌티귤러렌즈(L2)를 투과하는 것이 아니라 인접하는 렌티큘러렌즈(L1,L3)의 하부에 배치된 서브화소(SP)에서 방출된 광 역시 상기 렌티귤러렌즈(L2)를 투과한다.
제2서브화소군(P2)의 최외각 서브화소(SP), 즉 인접하는 제1 및 제3렌티큘러렌즈(L1,L3)의 하부에 배치된 서브화소(SP)에서 방출된 광이 φ2의 출사각도로 렌티큘러렌즈(L2)를 통해 출사된다. 이때, φ1>φ2이므로, 제2서브화소군(P2)의 최외각 서브화소(SP)에서 방출된 광이 도 3a에 도시된 구조의 경우에 비하여 더 넓은 각도로 렌티귤러렌즈(L2)를 투과하며, 따라서 본 발명에 따른 표시장치(100)의 시야각(θ2)이 도 3a에 도시된 구조의 시야각(θ1)에 비해 증가한다(θ2>θ1).
이와 같이, 본 발명에서는 서브화소군(P1)이 대응하는 렌티큘러렌즈(L2)의 하부 영역에만 배치되는 것이 아니라 인접하는 렌티큘러렌즈(L1,L3)의 하부 영역의 일부까지 연장되어 배치함으로써 시야각(θ2)을 향상시킬 수 있게 된다.
이때, 시야각(θ2)은 서브화소군(P1)의 최외각 서브화소(SP)에서 렌티큘러렌즈(L2)로 출사되는 출사각(φ2)에 반비례하며 상기 출사각(φ2)은 서브화소군(P2)의 인접하는 렌티큘러렌즈(L1,L3)의 하부에 배치되는 서브화소(SP)의 위치에 따라 달라지므로, 서브화소군(P2)의 인접하는 렌티큘러렌즈(L1,L3)의 하부에 배치되는 서브화소(SP)의 위치를 조절함으로써 시야각(θ2)을 조절할 수 있게 된다.
다시 도 2를 참조하면, 표시패널(110)의 상부에는 제1절연층(115) 및 제2절연층(116)이 형성되며, 상기 제1절연층(115)에는 제1배리어(121)가 형성되고 제2절연층(116)에는 제2배리어(124)가 형성된다.
상기 제1절연층(116)은 표시패널(110)을 봉지하는 봉지층(encapsulation layer)일 수도 있다. 제1절연층(116)이 봉지층인 경우, 상기 제1절연층(116)은 무기층로 구성된 단일층으로 구성될 수도 있고, 무기층/유기층의 2층으로 구성될 수도 있으며, 무기층/유기층/무기층의 3층으로 구성될 수도 있다. 상기 무기층은 SiNx와 SiX 등의 무기물로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 유기층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌,폴리아릴레이트 등의 유기물질 또는 이들의 혼합물질을 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2절연층(116)은 유기물질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2절연층(116)은 제1절연층(115)과 동일한 물질로 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 상기 제2절연층(116)은 제1절연층(115)과 동일한 굴절률을 갖는 것이 바람직하다.
상기 표시패널(110)과 렌티큘러렌즈 어레이(130) 사이에는 제3절연층(118)이 배치된다. 상기 제3절연층(118)은 유기물질로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제3절연층(118)은 제1절연층(115) 및 제2절연층(116)과 동일한 물질로 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 상기 제3절연층(118)은 제1절연층(115) 및 제2절연층(116)과 동일한 굴절률을 갖는 것이 바람직하다.
상기 제1배리어(121)와 제2배리어(124)는 TiOx 등과 같은 불투명한 금속이나 블랙수지 등으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1배리어(121)와 제2배리어(124)는 서브화소(SP)에서 방출되는 광의 경로를 제어하는 광경로제어부재이다. 상기 제1배리어(121)와 제2배리어(124)는 각각 일정한 간격을 두고 배치되어 각각 광이 투과되는 제1슬릿(S1) 및 제2슬릿(S2)을 형성한다. 서브화소군(P2,P4)에서 방출된 광중에서 대응하는 렌티큘러렌즈(L2,L4)로 전파되는 광은 제1 및 제2슬릿(S1,S2)를 투과하고 다른 영역으로 전파되는 광은 제1 및 제2배리어(121,124)에 의해 차단되어, 대응하는 렌티큘러렌즈(L2,L4)로만 서브화소군(P2,P4)에서 방출된 광이 입력된다.
도 4는 도 2의 일부 영역 확대도로서, 하나의 렌티귤러렌즈 어레이(130)의 하나의 렌티큘러렌즈(L) 및 그 하부의 표시패널(110)을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1절연층(115)은 T1의 두께로 형성되고 제2절연층(116)은 T2의 두께로 형성되며, 제3절연층(117)은 T3의 두께로 형성된다. 이때, T1은 약 8-12㎛, 바람직하게는 약 10㎛이며, T2는 약 16-24㎛, 바람직하게는 약 20㎛이다. 또한, T3는 약 360-400㎛, 바람직하게는 약 200㎛이다. 따라서, 제1절연층(115), 제2절연층(116) 및 제3절연층(118)의 총두께(Tt), 즉 렌티큘러렌즈(L)와 대응하는 서브화소군(P)의 서브화소(SP) 사이의 거리는 약 384-476㎛, 바람직하게는 약 430㎛이다.
서브화소군(P)의 최외각 서브화소(SP)(인접하는 렌티큘러렌즈의 하부에 배치된 서브화소)에서 렌티큘러렌즈(L)의 중앙으로 방출되는 광의 출사각(φ2)은 다음의 수학시 1로 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, PP는 서브화소군(P)의 폭이고 PL은 렌티큘러렌즈(L)에서 서브화소군(P)의 외곽까지의 거리이다.
또한, 서브화소군(P)의 외곽에서 제1배리어(121)의 중심위치까지의 거리(d1) 및 서브화소군(P)의 외곽에서 제2배리어(124)의 중심위치까지의 거리(124)의 중심위치(d2)는 다음의 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure pat00002
Figure pat00003
상기 수학식 2에 따라 제1배리어(121) 및 제2배리어(124)를 각각 제1절연층(115) 및 제2절연층(116) 위에 배치함으로써, 서브화소군(P)에서 방출된 광이 대응하는 렌티큘러렌즈(L)로 모두 입력되고 다른 렌티큘러렌즈로는 입력되지 않는다.
이와 같이, 본 발명에 따른 라이트필드 표시장치(100)에서는 서브화소군(P)을 대응하는 렌티큘러렌즈(L) 보다 넓은 폭으로 형성하고, 제1배리어(121) 및 제2배리어(124)에 의해 상기 서브화소군(P)에서 출력되는 광이 대응하는 렌티큘러렌즈(L)로만 입력도도록 하여 라이드필드 표시장치(100)의 시야각을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 도면에서는 상기 제1배리어(121) 및 제2배리어(124)가 표시패널(110)의 상부에 배치되지만, 상기 제1배리어(121) 및 제2배리어(124)가 표시패널(110)의 내부에 배치될 수도 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 라이트필드 표시장치(200)를 나타내는 도면이다. 이때, 도 2의 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 하고 다른 구성에 대해서만 상세힌 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 라이트필드 표시장치(200)는 영상을 표시하는 표시패널(210)과 그 전면의 렌티큘러렌즈 어레이(130)로 구성된다.
표시패널(210)에는 동일한 컬러의 라이트필드를 방출하는 다수의 서브화소(SP)로 이루어진 서브화소군(P2,P4)이 배치된다. 렌티큘러렌즈 어레이(130) 각각은 다수의 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)를 포함하여, 서브화소군(P2,P4) 각각에서 방출된 라이트필드가 대응하는 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)로 입력된다.
상기 표시패널(210)의 상면에는 서브화소군(P2,P4)에서 방출된 라이트필드를 대응하는 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)로 입력되도록 라이트필드의 경로를 조절하는 광경로제어부재가 구비된다.
이때, 상기 광경로제어부재는 제1절연층(215) 위에 형성된 다수의 렌즈(222)와 제2절연층(216) 위에 배치된 배리어(224)로 구성된다. 상기 렌즈(222)는 플라스틱계물질로 이루어져 반원통형상의 렌티큘러렌즈로 구성될 수 있고 곡면의 일반적인 렌즈로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 배리어(224)는 TiOx나 TiO 등의 불투명한 금속으로 구성될 수도 있고 블랙수지로 구성될 수도 있다.
상기 렌즈(222)는 상기 서브화소(SP)에서 방출된 라이트필드를 원하는 방향을 굴절시키며, 상기 배리어(224)는 슬릿(S)을 형성하여 상기 렌즈(222)를 투과하는 광을 투과하고 차단하여 서브화소(SP)에서 방출된 라이트필드가 대응하는 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)로만 입력되도록 한다.
도 2에 도시된 제1실시예에서는 광경로제어부재가 제1배리어(121) 및 제2배리어(124)로 이루어진 반면에, 이 실시예에서는 광경로제어부재가 렌즈(222)와 배리어(224)로 구성된다.
도 6a 및 도 6b는 각각 제1실시예 및 제2실시예에 따른 라이트필드 표시장치(200)에서 광경로제어부재를 투과한 광, 즉 렌티큘러렌즈 어레이로 입사되는 광의 휘도를 나타내는 그래프이다.
제1실시예에서는 광을 투과하는 차단하는 배리어(121,124)가 2개 배치되는데 반해, 이 실시예에서는 배리어(224)가 1개만 배치된다. 따라서, 이 실시예에 따른 라이트필드 표시장치(200)는 제1실시예의 라이트필드 표시장치(100)에 비해 배리어에 의해 차단되는 광이 감소한다. 따라서, 광경로제어부재에 의해 차단되는 광량의 감소함에 따라, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1실시예의 라이트필드 표시장치(100)에 비해, 제2실시예의 라이트필드 표시장치(200)의 휘도가 대폭 증가한다. 특히, 시야각의 외곽영역에서는 제1실시예의 라이트필드 표시장치(100)와 제2실시예의 라이트필드 표시장치(200)의 휘도가 거의 유사한데 반해, 시야각의 중앙영역으로 갈수록 제2실시예의 라이트필드 표시장치(200)의 휘도가 증가한다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 라이트필드 표시장치(300)을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 라이트필드 표시장치(300)는 영상을 표시하는 표시패널(310) 및 렌티큘러렌즈 어레이(330)로 이루어진다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 표시패널(310)에는 R,G,B 서브화소(SP)가 세로방향(x-방향)을 따라 배열되며, 제1 내지 제n(n은 2 이상의 자연수)의 멀티 라이트필드를 방출할 수 있다. 멀티 라이트필드는 카메라들을 라이트필드의 발산각도인 각해상도(angular resolution)를 따라 배치되어 물체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한다. 예를 들어, 8대의 카메라를 이용하여 객체를 촬영하는 경우, 표시패널(110)은 8개의 라이트필드를 방출하여 8개의 뷰를 형성할 수 있으며, 28의 카메라를 이용하여 객체를 촬영하는 경우, 표시패널(110)은 28개의 라이트필드를 방출하여 28개의 뷰를 형성할 수 있다
상기 표시패널(310) 전면에는 렌티큘라렌즈(L)를 포함하는 렌티큘러렌즈 어레이(330)가 배치된다.
상기 렌티큘러렌즈 어레이(330)의 다수의 렌티큘라렌즈(L)의 배열은 서브화소(SP)의 세로방향(y-방향)에 대해 설정된 각도(ψ)로 기울어진 형태로 배치되고 있으며, 렌티큘라렌즈(L)의 R,G,B 서브화소(SP)의 세로방향(x-방향)의 수평폭(w)은 서브화소(SP)의 정수 배로 설정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1실시예 따른 표시장치(300)에서는 렌티큘러렌즈 어레이(120)에 구비되는 렌티큘라렌즈(L)가 서브화소(L)의 세로방향을 기준으로 설정된 각도(ψ)의 기울기로 배치됨으로써, 관찰되는 3D영상의 가로방향과 세로방향의 해상도가 크게 달라짐으로 인해 발생하는 영상의 왜곡을 방지할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 라이트필드 표시장치(300)의 평면도로서, 표시패널(310)의 서브화소군(P1,P2,P3,P4)과 렌티귤러렌즈 어레이(330)의 배열을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 복수이 서브화소(SP)로 이루어진 서브화소군(P1,P2,P3,P4)는 각각 홀수열과 짝수열에 배치된다. 예를 들어, 제1서브화소군(P1) 및 제3서브화소군(P3)은 각각 찍수열에 배열되며, 제2서브화소군(P2) 및 제4서브화소군(P4)은 각각 홀수열에 배열된다. 서브화소군(P1,P2,P3,P4)에 배열된 복수의 서브화소(SP)는 R,G,B서브화소가 교대로 반복하여 배치된다.
또한, 상기 서브화소군(P1,P2,P3,P4) 위에는 ψ의 각도로 경사진(slanted) 렌티큘러렌즈 어레이(330)를 포함하며, 렌티큘러렌즈 어레이(130)에는 4개의 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)과 반복하여 배치된다.
이때, 제1서브화소군(P1) 제1렌티큘러렌즈(L1)에 대응하고 제2서브화소군(P2)은 제2렌티큘러렌즈(L2)에 대응하며, 제3서브화소군(P3) 제3렌티큘러렌즈(L3)에 대응하고 제4서브화소군(P4)은 제4렌티큘러렌즈(L4)에 대응한다.
서브화소군(P1,P2,P3,P4) 각각은 28개의 서브화소(R,G,B)로 구성될 수 있다. 따라서, 상기 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)에 의해 28개의 서브화소(R,G,B)에서 출력되는 광이 분리되어 28개의 다중뷰(multi-view)를 형성한다.
서브화소군(P1,P2,P3,P4) 각각은 2개의 서브화소열(P11,P12,P21,P22,P31,P32,P41,P42)로 구성될 수 있다. 즉, 제1서브화소군(P1)은 첫번째 짝수열에 배치된 제1-1서브화소열(P11)과 두번째 짝수열에 배치된 제1-2서브화소열(P12)을 포함하며, 제2서브화소군(P2)은 첫번째 홀수열에 배치된 제2-1서브화소열(P21)과 두번째 홀수열에 배치된 제2-2서브화소열(P22)을 포함할 수 있다. 또한, 제3서브화소군(P3)은 첫번째 짝수열에 배치된 제3-1서브화소열(P31)과 두번째 짝수열에 배치된 제3-2서브화소열(P32)을 포함하며, 제4서브화소군(P4)은 첫번째 홀수열에 배치된 제4-1서브화소열(P41)과 두번째 홀수열에 배치된 제4-2서브화소열(P42)을 포함할 수 있다.
도면에서는 서브화소군(P1,P2,P3,P4) 각각이 28개의 서브화소(SP)로 구성되며, 서브화소열(P11,P12,P21,P22,P31,P32,P41,P42) 각각은 14개의 서브화소(SP)로 구성되지만, 이에 한정되는 것이 아니라 설계되는 라이트필드 표시장치의 뷰의 개수에 따라 달라질 것이다.
상기 서브화소열(P11,P12,P21,P22,P31,P32,P41,P42)은 각각 대응하는 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)의 폭보다 넓게 배치된다. 예를 들어, 제2렌티큘러렌즈(L2)에 대응하는 영역에는 각각 7개의 제2-1서브화소열(P21) 및 제2-2서브화소열(P22)이 배치되고 인접하는 제1렌티큘러렌즈(L1) 및 제3렌티큘러렌즈(L3)에 대응하는 영역에 7개의 제2-1서브화소열(P21) 및 제2-2서브화소열(P22)이 배치될 수 있다.
이와 같이, 서브화소열(P11,P12,P21,P22,P31,P32,P41,P42)이 각각 대응하는 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)의 폭보다 넓게 배치되므로, 서브화소열(P11,P12,P21,P22,P31,P32,P41,P42)에서 방출된 라이트필드의 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)로의 입사각이 감소하게 되어, 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3,L4)를 투과하는 라이트필드의 시야각이 증가하게 된다.
이 실시예의 라이트필드 표시장치(300)에서는 서브화소군(P1,P2,P3,P4) 각각은 서로 다른 열에 배치된 2갱의 서브화소열로 구성되므로, 2개의 열이 다중 뷰를 형성한다.
또한, 이 실시예의 라이트필드 표시장치(300)에서는 홀수열과 짝수열에 각각 다른 서브화소군을 형성함으로써 홀수열의 서브화소군과 짝수열의 화소군을 별개로 제어하여 다중뷰를 형성할 수 있다.
예를 들어, 2개의 짝수열에 배열된 제1서브화소군(P1) 및 제3서브화군(P3)으로부터 각각 방출되는 라이트필드를 제1렌티큘러렌즈(L1) 및 제3렌티큘러렌즈(L3)에 의해 다중 뷰로 분리하여 출력한다. 또한, 2개의 홀수열에 배열된 제2서브화소군(P2) 및 제4서브화군(P4)으로부터 각각 방출되는 라이트필드를 제2렌티큘러렌즈(L2) 및 제4렌티큘러렌즈(L4)에 의해 다중 뷰로 분리하여 출력한다
도 9은 본 발명의 제3실시예에 따른 라이트필드 표시장치(300)의 다른 구조를 나타내는 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 이 구조의 표시장치에서는 서브화소군(P1,P2,P3)과 렌티큘러렌즈 어레이(130)이 상대적으로 경사지도록(slanted) 배치된다. 도 8에 도시된 구조의 라이트필드 표시장치(300)에서는 서브화소군(P1,P2,P3)이 수직방향(y-방향)을 따라 배열되고 렌티큘러렌즈 어레이(130)가 설정된 각도(ψ)로 경사지지만, 이 구조의 라이트필드 표시장치(300)에서는 렌티큘러렌즈 어레이(130)는 수직을 배열되고 서브화소군(P1,P2,P3)이 설정된 각도(ψ)로 경사진다.
이때, 상기 서브화소군(P1,P2,P32)은 각각 대응하는 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3)의 폭보다 넓게 배치되므로, 서브화소군(P1,P2,P3)에서 방출된 라이트필드의 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3)로의 입사각이 감소하게 되어, 렌티큘러렌즈(L1,L2,L3)를 투과하는 라이트필드의 시야각이 증가하게 된다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 라이트필드 표시장치(400)를 나타내는 도면이다. 이때, 이 실시예의 라이트필드 표시장치(400)는 도 2에 도시된 제1실시예에 따른 라이트필드 표시장치(100)와 동일한 구조이며, 인가되는 신호에만 차이가 있다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 하고 다른구성에 대해서만 자세히 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 라이트필드 표시장치(400)에서는 서브화소군(P2,P4)이 각각 대응하는 렌티큘러렌즈(L2,L4) 보다 넓은 폭으로 형성된다. 예를 들어, 제2서브화소군(P2)의 서브화소는 대응하는 제2렌티큘러렌즈(L2)의 하부 영역에만 배치되는 것이 아니라 인접하는 제1 및 제3렌티큘러렌즈(L1,L3)의 하부 영역의 일부에도 배치된다. 제2서브화소군(P2)의 최외각 서브화소(SP)에서 방출된 광이 더 좁은 각도로 렌티귤러렌즈(L2)를 투과하므로, 표시장치(100)의 시야각이 향상된다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 서브화소군(P2,P4)에 배치된 서브화소(SP) 각각에는 V1의 영상데이터가 인가된다. 본 실시예에서는 인접하는 렌티큘러렌즈로 연장되어 배치되는 서브화소군(P2,P4)의 양측에 블랙을 표시하는 블랙영상영역을 형성하여 3D 크로스토크가 발생하는 것을 방지한다.
도면에 도시된 바와 같이, 제2서브화소군(P2)과 제4서브화소군(P4)에 각각 배치된 서브화소(SP)에 V1을 영상데이터를 인가하면 상기 서브화소(SP)에서 라이트필드가 방출하며, 제2서브화소군(P2)의 서브화소(SP)에 방출된 라이트필드는 제2렌티큘러렌즈(L2)를 통해 출력되고 제4서브화소군(P4)의 서브화소(SP)에 방출된 라이트필드는 제4렌티큘러렌즈(L4)를 통해 출력된다.
블랙영상영역은 제2서브화소군(P2)의 양측 외곽영역 및 제4서브화소군(P4)의 양측외곽 영역에 형성된다. 이때, 도면에서는 블랙영상영역이 대응하는 서브화소군(P2,P4)의 최외각 서브화소(SP)만을 포함하지만, 복수의 서브화소(SP)를 포함할 수도 있다. 더욱이, 블랙영상영역에는 대응하는 렌티큘러렌즈(L2,L4)의 하부에 배치된 서브화소(SP)가 포함될 수도 있다.
이때, 블랙영상영역에 배치된 서브화소(SP)에는 블랙의 영상데이터, 예를 들면 0V의 영상데이터가 인가되어 좌우시야가방향에서 3D 크로스토크가 발생하는 것을 방지한다.
3D 크로스토크(crosstalk)는 특정 시야각에서 서로 다른 시점의 영상이 중접적으로 보여질 때 인식되는데, 정면시야각에서는 인식되지 않고 주로 좌우시야각에 인식된다. 특히, 본 발명과 같이 시야각을 증가된 경우, 좌우영역에서의 3D 크로스토크가 더욱 심하게 발생한다.
본 실시예에서는 서브화소군(P1,P2,P3)의 좌우측 각각의 적어도 하나의 서브화소(SP)를 블랙영상영역으로 설정하여, 이 영역의 서브화소에 블랙의 영상데이터를 인가하여 3D 크로스토크를 방지할 수 있게 된다.
다시 말해서, 본 실시예에 따른 표시장치에서는 서브화소군(P2,P4)이 각각 대응하는 렌티큘러렌즈(L2,L4) 보다 넓은 폭으로 형성하고 서브화소군(P2,P4)의 외곽에 블랙을 표시하는 블랙영상영역을 형성함으로써 3D크로스토크가 발생하지 않는 시야각을 향상시킬 수 있게 된다.
도 11은 이 실시예에 따른 라이트필드 표시장치(400)에서의 시야각을 나타내는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 라이트필드 표시패널에서 출력되는 라이트필드는 θ1의 시야각을 갖지만, 표시패널의 서브화소군을 대응하는 렌티큘러렌즈의 외측으로 연장 배치함으로써 시야각이 θ2로 확장된다(θ2>θ1).
서브화소군의 외곽영역을 블랙영상영역으로 설정하고 이 영역의 서브화소(SP)에 블랙의 영상데이터를 인가하여 블랙이 표시되도록 한다. 이때, 블랙영상영역은 본 실시예의 확장된 시야각(θ2)의 좌우시야각 및 그 외부의 일부 영역을 포함한다. 이러한 블랙영상영역에 의해 좌우 시야각에서의 3D 크로스토크를 방지할 수 있게 된다.
또한, 블랙영상영역의 외곽으로 출력되는 라이트필드는 도 2 및 도 5에 도시된 광경로제어부재의 차단되어 이 영역으로 라이트필드가 투과되어 표시장치가 불량으로 되는 것을 방지한다.
이와 같이, 이 실시예의 라이트필드 표시장치에서는 광경로제어부재 뿐만 아니라 블랙영상영역이 형성되므로, 시야각범위 이외의 영역으로 라이트필드가 출력되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 3D 크로스토트가 발생하는 것도 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
상술한 본 출원의 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 출원의 적어도 하나의 예에 포함되며, 반드시 하나의 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 본 출원의 적어도 하나의 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 본 출원이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 본 출원은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 출원의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 출원의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 라이트필드 표시장치 110 : 표시패널
121,124 : 배리어 130 : 렌티큘러렌즈 어레이
222 : 렌즈 L1,L2,L3,L4 : 렌티큘러렌즈
P1,P2,P3,P4 : 서브화소군 SP : 서브화소

Claims (15)

  1. 라이트필드를 방출하는 복수의 서브화소를 포함하는 표시패널; 및
    상기 표시패널 위에 배치되는 복수의 렌티큘러렌즈를 포함하는 렌티큘러렌즈 어레이로 구성되며,
    상기 렌티큘러렌즈는 복수의 서브화소로 이루어진 서브화소군에 대응하며,
    복수의 서브화소군 각각의 폭은 대응하는 렌티큘러렌즈의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서브화소군은,
    홀수열에 배치된 복수의 제1서브화소군; 및
    짝수열에 배치된 복수의 제2서브화소군을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1서브화소군은,
    제1홀수열에 배치된 복수의 서브화소를 포함하는 제1서브화소열; 및
    제2홀수열에 배치된 복수의 서브화소를 포함하는 제2서브화소열을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2서브화소군은,
    제1짝수열에 배치된 복수의 서브화소를 포함하는 제3서브화소열; 및
    제2짝수열에 배치된 복수의 서브화소를 포함하는 제4서브화소열을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 서브화소군으로부터 방출되는 라이트필드의 경로를 제어하여 대응하는 렌티큘러렌즈로 입사시키는 광경로제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광경로제어부재는 상기 표시패널 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 광경로제어부재는 상기 표시패널 및 상기 렌티큘러렌즈 어레이 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 광경로제어부재는,
    상기 표시패널에서 출력되는 라이트필드를 차단하고 투과시키는 제1배리어; 및
    상기 제1배리어를 투과한 라이트필드를 차단하고 투과시키는 제2배리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 광경로제어부재는,
    상기 표시패널에서 출력되는 라이트필드를 굴절시키는 렌즈; 및
    상기 렌즈에서 굴절된 라이트필드를 차단하고 투과시키는 배리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 표시패널의 서브화소의 세로방향 배열과 상기 렌티큘러렌즈 어레이의 렌티큘러렌즈는 서로 일정 각도로 배열되는 것을 특징으로 라이트필드 표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 렌티큘러렌즈 어레이의 렌티큘러렌즈는 상기 표시패널의 서브화소의 세로방향에 대하여 경사진(slanted) 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 표시패널의 서브화소의 세로방향은 상기 렌티큘러렌즈 어레이의 렌티큘러렌즈에 대하여 경사진(slanted) 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 서브화소군의 양측 외곽에는 블랙의 영상을 표시하는 블랙영상영역이 형성된 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 블랙영상영역은 적어도 하나의 서브화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 표시패널은 액정표시패널, 유기전계발광 표시패널, PDP(Plasma Display Panel), 전기영동 표시패널(Electrophoretic Display Panel), 양자점 표시패널(Quantum Dot Display Panel), 미니 LED 표시패널(Mini Lightt Emitting Device Display Panel), 마이크로 LED 표시패널(Micro Lightt Emitting Device Display Panel) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 라이트필드 표시장치.
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