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KR102463171B1 - 광학 레이어 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

광학 레이어 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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KR102463171B1
KR102463171B1 KR1020150186272A KR20150186272A KR102463171B1 KR 102463171 B1 KR102463171 B1 KR 102463171B1 KR 1020150186272 A KR1020150186272 A KR 1020150186272A KR 20150186272 A KR20150186272 A KR 20150186272A KR 102463171 B1 KR102463171 B1 KR 102463171B1
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KR
South Korea
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optical layer
display panel
angle
pixel
viewing angle
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정영주
강병민
남동경
이진호
최윤선
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삼성전자주식회사
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Abstract

광학 레이어 및 이를 포함하는 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 광학 레이어는 디스플레이 패널에 포함된 픽셀에 대해 미리 결정된 각도
Figure 112015126957369-pat00083
로 기울어지고 미리 결정된 거리
Figure 112015126957369-pat00084
의 간격으로 배치된 광학소자들을 포함하고, 미리 결정된 각도
Figure 112015126957369-pat00085
및 미리 결정된 거리
Figure 112015126957369-pat00086
는,
Figure 112015126957369-pat00087
,
Figure 112015126957369-pat00088
를 만족한다.

Description

광학 레이어 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{OPTICAL LAYER AND DESPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
아래 실시예들은 광학 레이어 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 3차원 영상은 사람의 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의해 구현된다. 3차원 영상 디스플레이에는 안경을 이용한 디스플레이와 무안경 방식의 디스플레이가 있다. 무안경 방식의 디스플레이는 안경을 사용하지 않고 좌우 영상을 분리하여 3차원 영상을 얻는 것으로서, 예를 들어, 패럴렉스 배리어(Parallax Barrier) 방식과 렌티큘러(Lenticular) 방식이 있다.
한편, 패럴렉스 배리어 방식과 렌티큘러 방식 등은 한 번 설계가 되면 변경이 어렵다. 이러한 점에 착안하여 3차원 영상 디스플레이의 수평 모드 또는 수직 모드로 배치되더라도 고품질의 3차원 영상을 구현할 수 있는 기술들이 개발되고 있다.
일실시예에 따른 광학 레이어는 디스플레이 패널에 포함된 픽셀에 대해 미리 결정된 각도
Figure 112015126957369-pat00001
로 기울어지고 미리 결정된 거리
Figure 112015126957369-pat00002
의 간격으로 배치된 광학소자들(optical components)을 포함하고, 상기 미리 결정된 각도
Figure 112015126957369-pat00003
및 미리 결정된 거리
Figure 112015126957369-pat00004
는, 하기의 수학식들을 만족한다.
<수학식 1>
Figure 112015126957369-pat00005
<수학식 2>
Figure 112015126957369-pat00006
상기 수학식들에서, a는
Figure 112015126957369-pat00007
이고, g는 상기 디스플레이 패널 및 상기 광학 레이어 사이의 거리를 나타내고, VAL은 수평 모드(landscape mode)에서의 시야각을 나타내고, VAP는 수직 모드(portrait mode)에서의 시야각을 나타낸다.
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 미리 결정된 각도
Figure 112015126957369-pat00008
는,
Figure 112015126957369-pat00009
를 만족할 수 있다.
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 미리 결정된 거리
Figure 112015126957369-pat00010
는, 상기 디스플레이 패널에 포함된 픽셀을 기준으로
Figure 112015126957369-pat00011
를 만족할 수 있다.
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 수평 모드에서의 시야각 VAL은, 하기의 수학식 3을 만족할 수 있다.
<수학식 3>
Figure 112015126957369-pat00012
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 수직 모드에서의 시야각 VAP는, 하기의 수학식 4를 만족할 수 있다.
<수학식 4>
Figure 112015126957369-pat00013
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 미리 결정된 각도
Figure 112015126957369-pat00014
는, 상기 디스플레이 패널에 포함된 픽셀의 수직성분에 대해 기울어진 각도인 슬랜티드 앵글을 나타낼 수 있다.
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 수평 모드에서의 시야각 VAL 및 상기 수직 모드에서의 시야각 VAP는, 최소각 3도 및 상기 디스플레이 패널의 크기에 비례하는 최대각을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 수평 모드에서의 시야각 VAL의 최대각은, 상기 수직 모드에서의 시야각 VAP의 최대각보다 클 수 있다.
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 광학소자들은, 상기 광학 레이어에 입사되는 광을 선택적으로 투과시키는 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 및 상기 광학 레이어에 입사되는 광을 일정한 규칙에 따라 굴절시키는 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 광학소자들은, 능동형 3D 광학소자에 해당하는 액정 배리어(liquid crystal barrier), 전기습윤 소자(electro-wetting element) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 광학 레이어는, 백라이트 유닛으로부터 제공된 광을 선택적으로 투과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시켜 상기 디스플레이 패널로 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 광학 레이어에서 상기 디스플레이 패널은, 백라이트 유닛으로부터 제공된 광을 이용하여 3D 영상을 표시하고, 상기 광학 레이어는, 상기 디스플레이 패널로부터 입사된 광을 선택적으로 투과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시켜 시청자의 양안으로 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛에서 생성된 광을 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널에 포함된 픽셀에 대해 미리 결정된 각도
Figure 112015126957369-pat00015
로 기울어지고 미리 결정된 거리
Figure 112015126957369-pat00016
의 간격으로 배치된 광학소자들를 포함하고, 상기 미리 결정된 각도
Figure 112015126957369-pat00017
는,
Figure 112015126957369-pat00018
를 만족하고, 상기 미리 결정된 거리
Figure 112015126957369-pat00019
는, 상기 디스플레이 패널에 포함된 픽셀을 기준으로
Figure 112015126957369-pat00020
를 만족한다.
도 1은 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 동작 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 픽셀 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 일실시예에 따른 수평 모드 및 수직 모드에서의 픽셀과 광학소자 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 일실시예에 따른 수평 모드 및 수직 모드에서의 슬랜티드 앵글을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 일실시예에 따른 시점 밀집도를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 일실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일실시예에 따라 슬랜티드 앵글과 피치를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
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 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 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.
하기에서 설명될 실시예들은 3D 영상을 표시하는 데 사용될 수 있다. 실시예들은 퍼스널 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드, 텔레비전, 스마트 가전 기기, 지능형 자동차, 웨어러블 장치, 디지털 광고판(DID; digital information display) 등 다양한 형태의 제품으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들은 스마트 폰, 모바일 기기, 스마트 패드 등에서 3D 영상을 표시하는데 적용될 수 있다. 이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 동작 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 수평 모드의 디스플레이 장치(110)와 수직 모드의 디스플레이 장치(120)가 도시된다.
디스플레이 장치(110, 120)는 3D 영상을 표시할 수 있는 장치로서, 수평 모드(landscape mode)와 수직 모드(portrait mode)에서 3D 영상을 표시할 수 있다. 디스플레이 장치(110, 120)는 좌우 영상을 사용자의 양안에 각각 제공함으로써, 3D 영상을 구현할 수 있다.
수평 모드의 디스플레이 장치(110)는 수직 모드의 디스플레이 장치(120)를 90도 회전시킨 것에 해당한다. 마찬가지로, 수직 모드의 디스플레이 장치(120)는 수평 모드의 디스플레이 장치(110)를 90도 회전시킨 것에 해당한다.
사용자는 이용하고자 하는 용도에 따라 디스플레이 장치(110, 120)를 수평 모드 및 수직 모드 중 어느 하나를 선택하여 디스플레이 장치를 이용할 수 있다.
도 2 및 도 3은 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 픽셀 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참고하면, 수평 모드에서의 디스플레이 패널에 포함된 픽셀이 도시되어 있다.
하나의 픽셀은 복수의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 일례로, 도 2에 도시된 픽셀은 서브 픽셀 R, 서브 픽셀 G, 서브 픽셀 B를 포함할 수 있다.
수평 모드에서, 서브 픽셀의 단변은 수평 방향으로 배열되고, 장변은 수직 방향으로 배열될 수 있다. 이 때, 픽셀의 높이(L-Ph; Landscape-Pixel height)(210)은 픽셀의 폭(L-Pw; Landscape-Pixel width)(220)과 동일할 수 있다. 그리고, 픽셀의 폭(L-Ph)(220)은 서브 픽셀의 폭(L-SPw; Landscape-Subpixel width)(221)의 3배일 수 있다. 다시 말해, 수평 모드에서 픽셀과 서브 픽셀 간의 관계는 다음의 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure 112015126957369-pat00021
도 3을 참고하면, 수직 모드에서의 디스플레이 패널에 포함된 픽셀이 도시되어 있다.
도 3에 도시된 수직 모드에서의 픽셀은 도 2에 도시된 수평 모드에서의 픽셀을 90도로 회전시킨 것에 해당할 수 있다.
수직 모드에서, 서브 픽셀의 단변은 수직 방향으로 배열되고, 장변은 수평 방향으로 배열될 수 있다. 이 때, 픽셀의 폭(P-Pw; Portrait-Pixel width)(310)은 서브 픽셀의 폭(P-SPw; Portrait-Subpixel width)과 동일할 수 있다. 픽셀의 높이(P-Ph; Portrait-Pixel height)(320)는 픽셀의 폭(P-Pw)(310)의 1/3배일 수 있다. 다시 말해, 수직 모드에서 픽셀과 서브 픽셀 간의 관계는 다음의 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure 112015126957369-pat00022
도 4 및 도 5는 일실시예에 따른 수평 모드 및 수직 모드에서의 픽셀과 광학소자 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참고하면, 수평 모드에서의 디스플레이 패널에 포함된 픽셀(410)과 광학 레이어에 포함된 광학소자(420)가 도시되어 있다.
픽셀(410)은 디스플레이 패널에 포함되어 영상을 표시하는 소자로, 복수의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 픽셀(410)에는 3개의 서브 픽셀들이 포함될 수 있다.
광학소자(420)는 광학 레이어에 포함된 소자로서, 입사되는 광을 선택적으로 투과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시킬 수 있다. 예를 들어, 광학소자(420)는 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 및 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 등의 수동형 3D 광학소자 및 액정 배리어(liquid crystal barrier), 전기습윤 소자(electro-wetting element) 등의 능동형 3D 광학소자를 포함할 수 있다.
광학소자(420)는 디스플레이 패널에 포함된 픽셀(410)에 대해 미리 결정된 각도(430)로 기울어지도록 배치될 수 있다. 여기서, 미리 결정된 각도(430)는 픽셀(410)의 수직성분에 대해 기울어진 각도인 슬랜티드 앵글을 나타낼 수 있다. 가로 모드에서 슬랜티드 앵글은 픽셀(410)에 포함된 서브 픽셀의 장변을 기준으로 결정될 수 있다.
또한, 광학소자(420)는 미리 결정된 거리(440)의 간격마다 배치될 수 있다. 미리 결정된 거리(440)는 광학 레이어에 포함된 복수의 광학소자들 간의 간격을 나타내는 피치(pitch)일 수 있다.
도 5를 참고하면, 수직 모드에서의 디스플레이 패널에 포함된 픽셀(510)과 광학 레이어에 포함된 광학소자(520)가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 수직 모드에서의 픽셀(510)과 광학소자(520)는 도 4에 도시된 수평 모드에서의 픽셀(410)과 광학소자(420)를 90도로 회전시킨 것에 해당한다.
광학소자(520)는 픽셀(510)에 대해 미리 결정된 각도(530)로 기울어지도록 배치될 수 있다. 여기서, 미리 결정된 각도(530)는 픽셀(510)의 수직성분에 대해 기울어진 각도인 슬랜티드 앵글을 나타낼 수 있다. 세로 모드에서 슬랜티드 앵글은 픽셀(510)에 포함된 서브 픽셀의 단변을 기준으로 결정될 수 있다.
또한, 광학소자(520)는 미리 결정된 거리(540)의 간격마다 배치될 수 있다. 미리 결정된 거리(540)는 광학 레이어에 포함된 복수의 광학소자들 간의 간격을 나타내는 피치일 수 있다.
도 6 내지 도 8은 일실시예에 따른 수평 모드 및 수직 모드에서의 슬랜티드 앵글을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참고하면, 수평 모드에서 다양한 슬랜티드 앵글을 가지는 광학소자들이 도시되어 있다.
일실시예에 따른 제1 광학소자(610)는 x축을 기준으로 12도의 슬랜티드 앵글로 배치될 수 있다. 제2 광학소자(620)는 x축을 기준으로 18도의 슬랜티드 앵글로 배치될 수 있다. 제3 광학소자(630)는 x축을 기준으로 40도의 슬랜티드 앵글로 배치될 수 있다.
광학소자들의 슬랜티드 앵글은 디스플레이 패널에 포함된 서브 픽셀을 기준으로 한 접선 기울기(tangential gradient)로도 표시될 수 있다. 접선 기울기는 슬랜티드 앵글을 세로방향 서브 픽셀 대비 가로방향 서브 픽셀의 변화량으로 나타낼 수 있다. 슬랜티드 앵글을 접선 기울기로서 나타냄으로써, 서브 픽셀의 물리적 크기 변화에 상관없이 슬랜티드 앵글을 표현할 수 있다.
예를 들어, 제1 광학소자(610)의 슬랜티드 앵글 12도는 세로방향으로 3개의 서브 픽셀들을 지나갈 때 가로방향으로 2개의 서브 픽셀들을 지나가는 접선 기울기 2/3으로 표현될 수 있다. 또한, 제2 광학소자(620)의 슬랜티드 앵글 18도는 세로방향으로 3개의 서브 픽셀들을 지나갈 때 가로방향으로 3개의 서브 픽셀들을 지나가는 접선 기울기 3/3으로 표현될 수 있다. 또한, 제3 광학소자(630)의 슬랜티드 앵글 40도는 세로방향으로 3개의 서브 픽셀들을 지나갈 때 가로방향으로 6개의 서브 픽셀들을 지나가는 접선 기울기 6/3으로 표현될 수 있다.
도 7을 참고하면, 수직 모드에서 다양한 슬랜티드 앵글을 가지는 광학소자들이 도시되어 있다. 도 7에 도시된 제1 광학소자(710), 제2 광학소자(720), 제3 광학소자(730)는 도 6에 도시된 제1 광학소자(610), 제2 광학소자(620), 제3 광학소자(630) 각각이 90도 회전한 것에 해당된다.
수평 모드에서의 슬랜티드 앵글을
Figure 112015126957369-pat00023
으로 나타내고, 수직 모드에서의 슬랜티드 앵글을
Figure 112015126957369-pat00024
으로 나타낼 경우, 수평 모드의 슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00025
과 수직 모드의 슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00026
은 다음의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112015126957369-pat00027
이에 따라, 도 7에 도시된 제1 광학소자(710)의 슬랜티드 앵글은 348도로 표현될 수 있다. 제2 광학소자(720)의 슬랜티드 앵글은 342도로 표현될 수 있다. 제3 광학소자(730)의 슬랜티드 앵글은 320도로 표현될 수 있다.
또는, 수평 모드의 슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00028
과 수직 모드의 슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00029
을 x축을 기준으로 한 절대값으로 표현할 경우, 수평 모드의 슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00030
과 수직 모드의 슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00031
은 다음의 수학식 4로도 표현될 수도 있다.
Figure 112015126957369-pat00032
이에 따라, 제1 광학소자(710)의 슬랜티드 앵글은 x축을 기준으로 한 78도로 표현될 수 있다. 제2 광학소자(720)의 슬랜티드 앵글은 x축을 기준으로 한 72도로 표현될 수 있다. 제3 광학소자(730)의 슬랜티드 앵글은 x축을 기준으로 한 50도로 표현될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 슬랜티드 앵글을 접선 기울기로 표현할 경우, 제1 광학소자(710)의 슬랜티드 앵글 348도는 세로방향으로 3개의 서브 픽셀들을 지나갈 때 가로방향으로 4개의 서브 픽셀들을 지나가는 접선 기울기 4/3으로 표현될 수 있다. 또한, 제2 광학소자(720)의 슬랜티드 앵글 342도는 세로방향으로 3개의 서브 픽셀들을 지나갈 때 가로방향으로 3개의 서브 픽셀들을 지나가는 접선 기울기 3/3으로 표현될 수 있다. 또한, 제3 광학소자(730)의 슬랜티드 앵글 320도는 세로방향으로 3개의 서브 픽셀들을 지나갈 때 가로방향으로 2개의 서브 픽셀들을 지나가는 접선 기울기 2/3으로 표현될 수 있다.
도 8을 참고하면, 수평 모드 및 수직 모드에서의 슬랜티드 각도를 접선 기울기와 x축을 기준으로 한 절대값 각도 간의 관계가 도시된다.
그래프(800)의 x축은 접선 기울기를 나타내고, y축은 x축을 기준으로 한 절대값 각도를 나타낸다. 또한, 그래프(800)의 일점쇄선은 수평 모드에서의 슬랜티드 앵글을 나타내고, 실선은 수직 모드에서의 슬랜티드 앵글을 나타낸다.
도 9 및 도 10은 일실시예에 따른 시점 밀집도를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참고하면, 일실시예에 따른 수평 모드에서의 디스플레이 패널(910) 및 수직 모드에서의 디스플레이 패널(920)이 도시되어 있다.
시점 밀집도(view density)는 3D 영상을 표현하는 서브 픽셀의 밀집 정도를 나타낸 수치로서, 예를 들어, PPI(Pixels per inch) 또는 PPCM(pixels per centimeter)으로 표현될 수 있다. 3D 영상을 표현하는 서브 픽셀의 개수가 많을수록 시점 밀집도가 높을 수 있다. 반대로, 3D 영상을 표현하는 서브 픽셀의 개수가 물리적으로 적을수록 해당 시점 밀집도는 낮을 수 있다.
도 9에서는 슬랜티드 앵글이 45도(다시 말해, 접선 기울기 1)인 광학소자가 도시되어 있다. 이 때, 3D 영상을 표시하기 위한 최소 픽셀은 가로방향의 서브 픽셀 3개와 세로방향의 서브 픽셀 1개이다. 그래서, 수평 모드에서 3D 영상을 표시하기 위한 최소 픽셀 개수는 수직 모드에서 3D 영상을 표시하기 위한 최소 픽셀 개수보다 3배가 많다. 다시 말해, 수평 모드의 시점 밀집도는 수직 모드의 시점 밀집도의 3배일 수 있다.
도 10을 참고하면, 다른 일실시예에 따른 수평 모드에서의 디스플레이 패널(1010) 및 수직 모드에서의 디스플레이 패널(1020)이 도시되어 있다.
도 10에서는 슬랜티드 앵글이 접선 기울기 1/3인 광학소자가 도시되어 있다. 이 때, 3D 영상을 표현하기 위한 최소 픽셀은 가로방향의 서브 픽셀 3개와 세로방향의 서브 픽셀 3개이다. 그래서, 수평 모드에서 3D 영상을 표시하기 위한 최소 픽셀 개수는 수직 모드에서 3D 영상을 표시하기 위한 최소 픽셀 개수와 동일하다. 다시 말해, 수평 모드의 시점 밀집도는 수직 모드의 시점 밀집도와 동일할 수 있다.
도 11 및 도 12는 일실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참고하면, 디스플레이 장치(1100)는 백라이트 유닛(1110), 디스플레이 패널(1120) 및 광학 레이어(1130)를 포함한다.
백라이트 유닛(BLU; back light unit)(1110)은 디스플레이 패널(1120)로 광을 제공하는 장치로서, 예를 들어, 광원과 도광판을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(1110)은 광원이 도광판의 측면에 위치하는 에지형 백라이트 유닛(edge-type BLU)과 광원이 도광판의 배면에 위치하는 직하형 백라이트 유닛(direct-type BLU)을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(1120)은 백라이트 유닛(1110)으로부터 광을 제공받아 3D 영상을 표시하는 장치로서, 복수의 픽셀들(1121)을 포함할 수 있다.
광학 레이어(1130)는 입사되는 광을 선택적으로 통과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시키는 레이어로서, 복수의 광학소자들(1140)을 포함할 수 있다. 광학 레이어(1130)는 디스플레이 패널(1120)로부터 입사된 광을 선택적으로 투과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시켜 시청자의 양안으로 제공할 수 있다.
광학소자들(1140)은 디스플레이 패널(1120)에 포함된 픽셀에 대해 슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00033
(1141)로 기울어지고 피치
Figure 112015126957369-pat00034
(1142)의 간격으로 배치될 수 있다.
수평 모드와 수직 모드 사이에서 3D 해상도는 다음의 수학식 5와 같이 시점수(optical view #)로 표현될 수 있다.
Figure 112015126957369-pat00035
다시 말해, 수평 모드에서의 해상도를 R L 으로 표현하고, 수직 모드에서의 해상도를 R P 로 표현한다면, 다음의 수학식 6가 도출될 수 있다.
Figure 112015126957369-pat00036
위의 수학식 6에서, a는
Figure 112015126957369-pat00037
으로, 슬랜티드 앵글을 접선 기울기로 나타낸 파라미터일 수 있다.
수평 모드에서의 시야각을 VA L 이라 표현하고, 수직 모드에서의 시야각을 VA P 이라 표현할 경우, 슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00038
(1141)과 피치
Figure 112015126957369-pat00039
(1142) 간의 관계는 다음의 수학식 7로 표현될 수 있다.
Figure 112015126957369-pat00040
Figure 112015126957369-pat00041
일반적인 상황을 고려하면, 수평 모드 및 수직 모드에서 요구되는 시야각을 다음과 같이 계산할 수 있다. 최소 시야각은 개인용 태블릿을 기준으로 양안 사이의 거리 IPD(Inter-Pupil Distance) 6.5cm, 시청거리 60cm가 설정될 수 있다. 수평 모드에서의 시야각 VA L 의 최대각은 42인치 TV를 기준으로 수평방향 160cm, 시청거리 150cm가 설정되고, 수직 모드에서의 시야각 VA P 의 최대각은 42인치 DID를 기준으로 수평방향 120cm, 시청거리 150cm가 설정될 수 있다. 설정된 값을 이용하여 VA L , VA P 은 다음의 수학식 8과 같은 범위를 가질 수 있다.
Figure 112015126957369-pat00042
다만, VA L , VA P 의 최대 시야각은 디스플레이 패널의 크기에 따라 변경될 수 있다. 디스플레이 패널의 크기가 커질수록 VA L , VA P 의 최대 시야각도 함께 증가할 수 있다.
상술된 계산에서, 디스플레이 패널(1120)과 광학 레이어(1130) 사이의 간격 g가 주요요소가 될 수 있다. g는 다음의 TEFF로 고려될 수 있다.
Figure 112015126957369-pat00043
위의 수학식 9에서, TEFF는 공기의 굴절률을 na=1이라 하고, 디스플레이 패널(1120)과 광학 레이어(1130) 사이의 굴절률을 nm≠1이라 하고, na에서의 두께를 Ta이라 하였을 때의 실제 간격을 나타낼 수 있다. TEFF는 갭 글라스, 디스플레이 패널 글라스, 편광판 등을 고려하여 결정될 수 있다.
수학식 9의 TEFF을 기준으로, 디스플레이 패널(1120)과 광학 레이어(1130) 사이의 간격 g는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112015126957369-pat00044
위의 수학식 10의 간격 g는 nm=1.5로 설정하였을 때의 범위를 나타낼 수 있다. 만약 nm=1의 경우에서는 간격 g이 다음과 같은 범위를 가질 수 있다.
Figure 112015126957369-pat00045
위의 수학식 11에서, g의 최대값 10mm은 TV 두께 기준으로 디스플레이 패널(1120)과 광학 레이어(1130) 사이의 간격이 10mm을 초과할 수 없음이 고려된 수치다. 수학식 10, 수학식 11의 간격 g에 대한 구체적인 범위는 예시적인 범위에 해당되며, 설정조건에 따라 간격 g은 다양한 범위를 가질 수 있다.
상술된 설정조건 및 계산된 범위 값에 기초하여, 슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00046
(1141) 및 피치
Figure 112015126957369-pat00047
(1142)에 대한 구체적인 범위가 계산될 수 있다.
슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00048
(1141)은
Figure 112015126957369-pat00049
의 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 픽셀의 수평방향의 길이가 0.1815mm이고, 서브 픽셀의 수평방향의 길이가 0.0605mm인 경우, 슬랜티드 앵글
Figure 112015126957369-pat00050
(1141)의 범위는 21.8도 <
Figure 112015126957369-pat00051
< 45도로 표현될 수 있다.
피치
Figure 112015126957369-pat00052
(1142)는 디스플레이 패널(1120)에 포함된 픽셀을 기준으로
Figure 112015126957369-pat00053
의 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 픽셀의 수평 방향의 길이가 0.1815mm인 경우, 피치
Figure 112015126957369-pat00054
(1142)의 범위는 0.1815mm <
Figure 112015126957369-pat00055
< 1.452mm로 표현될 수 있다.
도 12을 참고하면, 디스플레이 장치(1200)는 백라이트 유닛(1210), 광학 레이어(1220) 및 디스플레이 패널(1230)을 포함한다.
백라이트 유닛(1210)은 디스플레이 패널(1120)로 광을 제공하는 장치로서, 예를 들어, 광원과 도광판을 포함할 수 있다.
광학 레이어(1220)는 입사되는 광을 선택적으로 통과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시키는 레이어로서, 복수의 광학소자들(1221)을 포함할 수 있다. 일례로, 광학 레이어(1220)는 백라이트 유닛(1210)으로부터 제공된 광을 선택적으로 투과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시켜 디스플레이 패널(1230)로 제공할 수 있다.
디스플레이 패널(1230)은 광학 레이어(1220)으로부터 광을 제공받아 3D 영상을 표시하는 장치로서, 복수의 픽셀들(1231)을 포함할 수 있다.
도 12에 도시된 각 구성요소에 대해서는 도 11에서 전술한 내용이 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 13은 일실시예에 따라 슬랜티드 앵글과 피치를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참고하면, 슬랜티드 앵글과 피치 사이의 관계를 나타낸 그래프(1300)가 도시된다.
슬랜티드 앵글과 피치 사이의 관계를 고려함으로써, 슬랜티드 앵글과 피치에 대한 최적의 범위(1310)가 결정될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널과 광학 레이어 사이의 간격이 TEFF = 1.86에 해당되고, 광학 시점이 4.5 시점보다 커야 하며, 시야각을 9도~30도 사이로 광학 레이어에 대한 설계 조건을 설정하면, 슬랜티드 앵글과 피치에 대한 최적의 범위(1310)가 도출될 수 있다. 다만, 도 13에 도시된 최적의 범위(1310)는 예시적인 범위에 해당하고, 광학 레이어에 대한 설계 조건에 따라 슬랜티드 앵글과 피치는 다양한 최적의 범위를 가질 수 있다.
실시예들은 광학 레이어에 대한 최적의 슬랜티드 앵글과 피치를 결정함으로써, 광학 레이어만으로도 수평 모드 및 수직 모드에서 3D 영상을 구현할 수 있다.
실시예들은 추가적인 광학소자 없이 슬랜티드 앵글과 피치에 대한 최적의 관계를 고려하여 광학소자들을 광학 레이어에 배치함으로써, 디스플레이 장치의 제작 단가 상승과 불필요한 두께 증가를 방지할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 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.

Claims (20)

  1. 디스플레이 패널에 포함된 픽셀에 대해 미리 결정된 각도
    Figure 112022055425571-pat00102
    로 기울어지고 미리 결정된 피치
    Figure 112022055425571-pat00103
    의 간격으로 배치된 광학소자들(optical components)
    을 포함하고,
    상기 픽셀의 수평 거리의 1배와 상기 픽셀의 수평 거리의 8배 사이의 피치들에 대해, 상기 각도
    Figure 112022055425571-pat00104
    는 하기의 수학식1 및 2에 따라 상기 피치
    Figure 112022055425571-pat00105
    , 상기 디스플레이 패널 및 광학 레이어 사이의 갭, 수직 모드의 시야각에 기초하여 결정되고,
    상기 픽셀의 수평 거리의 1배와 상기 픽셀의 수평 거리의 8배 사이의 피치들에 대해, 상기 피치
    Figure 112022055425571-pat00106
    는 하기의 수학식 1에 따라 상기 갭, 수평 모드의 시야각에 기초하여 결정되는 광학 레이어.
    <수학식 1>
    Figure 112022055425571-pat00107

    <수학식 2>
    Figure 112022055425571-pat00108

    상기 수학식들에서, a는
    Figure 112022055425571-pat00109
    이고, g는 상기 디스플레이 패널 및 상기 광학 레이어 사이의 갭을 나타내고, VAL 은 수평 모드(landscape mode)에서의 시야각을 나타내고, VAP 는 수직 모드(portrait mode)에서의 시야각을 나타냄.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 결정된 각도
    Figure 112022055425571-pat00110
    는,
    Figure 112022055425571-pat00111
    를 만족하는, 광학 레이어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미리 결정된 피치
    Figure 112022055425571-pat00112
    는,
    상기 디스플레이 패널에 포함된 픽셀을 기준으로
    Figure 112022055425571-pat00113
    를 만족하는, 광학 레이어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수평 모드에서의 시야각 VAL 은, 하기의 수학식 3을 만족하는, 광학 레이어.
    <수학식 3>
    Figure 112022055425571-pat00114
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수직 모드에서의 시야각 VAP 는, 하기의 수학식 4를 만족하는, 광학 레이어.
    <수학식 4>
    Figure 112022055425571-pat00115
  6. 제1항에 있어서,
    상기 미리 결정된 각도
    Figure 112022055425571-pat00116
    는, 상기 디스플레이 패널에 포함된 픽셀의 수직성분에 대해 기울어진 각도인 슬랜티드 앵글을 나타내는, 광학 레이어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수평 모드에서의 시야각 VAL 및 상기 수직 모드에서의 시야각 VAP 는, 최소각 3도 및 상기 디스플레이 패널의 크기에 비례하는 최대각 사이에 존재하는, 광학 레이어.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수평 모드에서의 시야각 VA L 의 최대각은, 상기 수직 모드에서의 시야각 VA P 의 최대각보다 큰, 광학 레이어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광학소자들은,
    상기 광학 레이어에 입사되는 광을 선택적으로 투과시키는 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 및 상기 광학 레이어에 입사되는 광을 일정한 규칙에 따라 굴절시키는 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 중 어느 하나를 포함하는, 광학 레이어.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광학소자들은,
    능동형 3D 광학소자에 해당하는 액정 배리어(liquid crystal barrier), 전기습윤 소자(electro-wetting element) 중 어느 하나를 포함하는, 광학 레이어.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광학 레이어는,
    백라이트 유닛으로부터 제공된 광을 선택적으로 투과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시켜 상기 디스플레이 패널로 제공하는, 광학 레이어.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은, 백라이트 유닛으로부터 제공된 광을 이용하여 3D 영상을 표시하고,
    상기 광학 레이어는,
    상기 디스플레이 패널로부터 입사된 광을 선택적으로 투과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시켜 시청자의 양안으로 제공하는, 광학 레이어.
  13. 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛에서 생성된 광을 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널에 포함된 픽셀에 대해 미리 결정된 각도
    Figure 112022055425571-pat00117
    로 기울어지고 미리 결정된 피치
    Figure 112022055425571-pat00118
    의 간격으로 배치된 광학소자들을 포함하는 광학 레이어
    를 포함하고,
    상기 미리 결정된 각도
    Figure 112022055425571-pat00119
    는,
    Figure 112022055425571-pat00120
    를 만족하고,
    상기 미리 결정된 피치
    Figure 112022055425571-pat00121
    는,
    상기 디스플레이 패널에 포함된 픽셀을 기준으로
    Figure 112022055425571-pat00122
    를 만족하고,
    상기 픽셀의 수평 거리의 1배와 상기 픽셀의 수평 거리의 8배 사이의 피치들에 대해, 상기 각도
    Figure 112022055425571-pat00123
    는 하기의 수학식1 및 2에 따라 상기 피치
    Figure 112022055425571-pat00124
    , 상기 디스플레이 패널 및 상기 광학 레이어 사이의 갭, 수직 모드의 시야각에 기초하여 결정되고,
    상기 픽셀의 수평 거리의 1배와 상기 픽셀의 수평 거리의 8배 사이의 피치들에 대해, 상기 피치
    Figure 112022055425571-pat00125
    는 하기의 수학식 1에 따라 상기 갭, 수평 모드의 시야각에 기초하여 결정되는, 디스플레이 장치.
    <수학식 1>
    Figure 112022055425571-pat00126

    <수학식 2>
    Figure 112022055425571-pat00127

    상기 수학식들에서, a는
    Figure 112022055425571-pat00128
    이고, g는 상기 디스플레이 패널 및 상기 광학 레이어 사이의 갭을 나타내고, VAL 은 수평 모드에서의 시야각을 나타내고, VAP 는 수직 모드에서의 시야각을 나타냄.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 수평 모드에서의 시야각 VAL 은, 하기의 수학식 3으로 결정되는, 디스플레이 장치.
    <수학식 3>
    Figure 112022055425571-pat00129
  16. 제13항에 있어서,
    상기 수직 모드에서의 시야각 VAP 는, 하기의 수학식 4로 결정되는, 디스플레이 장치.
    <수학식 4>
    Figure 112022055425571-pat00130
  17. 제13항에 있어서,
    상기 수평 모드에서의 시야각 VAL 및 상기 수직 모드에서의 시야각 VAP 는, 최소각 3도 및 상기 디스플레이 패널의 크기에 비례하는 최대각 사이에 존재하는, 디스플레이 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 광학소자들은,
    패럴렉스 배리어, 렌티큘러 렌즈, 액정 배리어 및 전기습윤 소자 중 어느 하나를 포함하는, 디스플레이 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 광학 레이어는,
    상기 백라이트 유닛으로부터 제공된 광을 선택적으로 투과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시켜 상기 디스플레이 패널로 제공하는, 디스플레이 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은, 상기 백라이트 유닛으로부터 제공된 광을 이용하여 3D 영상을 표시하고,
    상기 광학 레이어는,
    상기 디스플레이 패널로부터 입사된 광을 선택적으로 투과시키거나 일정한 규칙에 따라 굴절시켜 시청자의 양안으로 제공하는, 디스플레이 장치.
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