KR20200039527A

KR20200039527A - 디스플레이 패널, 이를 이용한 3차원 디스플레이 장치 및 3차원 hud 장치

Info

Publication number: KR20200039527A
Application number: KR1020190011177A
Authority: KR
Inventors: 강병민; 최윤선; 남동경; 박주용; 이진호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2020-04-16
Also published as: JP2020076969A; JP7492323B2

Abstract

일 실시예에 따른 디스플레이 패널은 복수의 픽셀들 및 디스플레이 패널 내 복수의 픽셀들을 위한 공간을 유지하는 복수의 스페이서들을 포함하고, 픽셀들은 스페이서들에 기초한 미리 정해진 패턴에 따라 디스플레이 패널 내에서 주기적으로 배치되고, 패턴의 주기에 대응하는 주파수는 사용자의 인지 주파수 대역에 포함되지 않는다.

Description

디스플레이 패널, 이를 이용한 3차원 디스플레이 장치 및 3차원 HUD 장치{DISPLAY PANEL, 3D DISPLAY APPARATUS AND 3D Head Up Display(HUD) DEVICE USING THE SAME}

아래 실시예들은 디스플레이 패널, 이를 이용한 3차원 디스플레이 장치 및 3차원 HUD 장치에 관한 것이다.

두 개의 주기적인 패턴이 서로 중첩되면 패턴 간 간섭으로 인해 새로운 주기를 갖는 패턴이 생성될 수 있다. 이와 같이 새로운 주기를 갖는 패턴을 '무아레(moire)'라고 한다. 3 차원 디스플레이는 일반적으로 디스플레이 패널 위에 렌즈를 중첩하여 제작될 수 있다. 디스플레이 패널에서 주기적으로 배치된 픽셀들과 주기적으로 배치된 렌즈로 인해 무아레가 발생할 수 있다. 무아레는 3 차원 영상의 화질을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 특히, 디스플레이 패널을 3D HUD(Head Up Display)에 적용 시에 발생하는 무아레에 의한 줄무늬 패턴은 운전을 방해하는 요소로 작용할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 디스플레이 패널은 복수의 픽셀들(pixels); 및 상기 디스플레이 패널 내 상기 복수의 픽셀들을 위한 공간을 유지하는 복수의 스페이서들(spacers)을 포함하고, 상기 픽셀들은 상기 스페이서들에 기초한 미리 정해진 패턴에 따라 상기 디스플레이 패널 내에서 주기적으로 배치되고, 상기 패턴의 주기에 대응하는 주파수는 사용자의 인지 주파수 대역에 포함되지 않는다.

상기 패턴은 적어도 하나의 픽셀을 포함하고, 상기 적어도 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들의 구조는 상기 디스플레이 패널 내에서 스페이서의 배치 공간을 고려하여 결정될 수 있다.

상기 픽셀들의 모양은 서로 동일할 수 있다.

상기 픽셀들의 모양은 개별 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 조합에 의한 패턴에 따라 결정되고, 상기 디스플레이 패널 내에서 상기 픽셀들 각각의 패턴은 서로 동일할 수 있다.

상기 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는 스페이서가 실제로 배치되는지 여부와 무관하게 유지되는 배치 공간을 고려하여 결정될 수 있다.

상기 패턴에 포함된 상기 서브 픽셀들 중 적어도 일부는 상기 배치 공간을 확보하기 위하여 나머지 픽셀의 크기와 상이한 크기를 가질 수 있다.

상기 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는 상기 서브 픽셀들의 모양들, 크기들 및 기울기들의 조합으로 결정될 수 있다.

상기 패턴의 주기는 수평 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제1 주기, 수직 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제2 주기, 및 상기 수평 방향 및 상기 수직 방향의 조합에 따른 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제3 주기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 픽셀들은 액정(liquid crystal)들을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 3차원 디스플레이 장치는 복수의 픽셀들 및 상기 복수의 픽셀들을 위한 공간을 유지하는 복수의 스페이서들을 포함하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널로부터 입사되는 빛의 방향을 제어하는 광학 레이어를 포함하고,상기 픽셀들은 상기 스페이서들에 기초한 미리 정해진 패턴에 따라 상기 디스플레이 패널 내에서 주기적으로 배치되고, 상기 패턴의 주기에 대응하는 주파수는 사용자의 인지 주파수 대역에 포함되지 않는다.

상기 픽셀들의 모양은 서로 동일할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 3차원 HUD(head-up display) 장치는 복수의 픽셀들 및 상기 복수의 픽셀들을 위한 공간을 유지하는 복수의 스페이서들을 포함하는 디스플레이 패널; 차량의 윈드 쉴드(wind shield)에 포함되고, 상기 디스플레이 패널로부터 입사되는 빛의 방향을 제어하는 광학 레이어; 및 상기 광학 레이어를 통하여 사용자에게 3차원 영상을 제공하기 위하여, 상기 사용자의 양 눈의 위치를 고려하여 상기 디스플레이 패널에 표시되는 패널 영상을 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 픽셀들은 상기 스페이서들에 기초한 미리 정해진 패턴에 따라 상기 디스플레이 패널 내에서 주기적으로 배치되고, 상기 패턴의 주기에 대응하는 주파수는 사용자의 인지 주파수 대역에 포함되지 않는다.

도 1은 일반적인 듀얼 도메인 디스플레이의 픽셀 구조에 따른 디스플레이 패널에서 발생하는 무아레를 설명하기 위한 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 싱글 도메인 디스플레이 패널의 픽셀 구조 및 해당 픽셀 구조에 대응하는 주파수 영상을 도시한 도면.
도 3은 서로 다른 패턴을 갖는 픽셀들에 의해 구성되는 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면.
도 4는 일 실시예에 따라 서로 동일한 패턴을 갖는 픽셀들에 의해 구성되는 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 6은 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 제작 방법을 나타낸 흐름도.
도 7은 일 실시예에 따른 3차원 HUD(head-up display) 장치의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면.
도 8은 일 실시예에 해결하고자 하는 무아레의 발생 원인을 설명하기 위한 도면.

본 명세서에 개시되어 있는 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 기술적 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 개시된 실시예들은 다양한 다른 형태로 변경되어 실시될 수 있으며 본 명세서의 범위는 개시된 실시예들에 한정되지 않는다.

제1 또는 제2 등의 용어는 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 사용자를 인식하거나, 또는 스마트 차량 등의 증강 현실 내비게이션(Augmented Reality Navigation) 시스템에서 차선을 표시하거나, 자율 주행 차량의 조향을 돕기 위한 시각 정보를 생성하는 데에 활용될 수 있다. 또한, 실시예들은 차량 내 주행 보조 또는 완전 자율 주행을 위해 설치된 HUD(Head Up Display) 등의 지능 시스템을 포함하는 기기에서 시각 정보(Visual Information)를 추적하여 안전하고 쾌적한 주행을 돕는 데에 사용될 수 있다. 실시예들은 예를 들어, 스마트 폰, 모바일 기기, 내비게이션, 자율 주행 자동차, 및 지능형 자동차 등에 적용될 수 있다. 이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 일반적인 듀얼 도메인 디스플레이의 픽셀 구조에 따른 디스플레이 패널에서 발생하는 무아레를 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 (a)을 참조하면, 듀얼 도메인 디스플레이의 픽셀 구조가 도시되고, 도 1의 (b)를 참조하면 (a)의 픽셀 구조에 따른 주파수 영상이 도시된다. 또한, 도 1의 (c)를 참조하면, (a)의 픽셀 구조로 3 차원 디스플레이 제작 시에 발생하는 무아레가 도시된다.

도 1의 (a)에 도시된 것과 같이 3 차원 디스플레이 장치는 픽셀들을 포함하는 디스플레이 패널 위에 렌즈를 중첩하여 제작될 수 있다. 여기서, 디스플레이 패널에서 주기적인 픽셀들과 주기적으로 배치된 렌즈로 인해 간섭이 발생할 수 있다. 간섭으로 인해 생성된 무아레의 주파수가 저주파 영역에 있으면 사용자는 무아레를 줄무늬로 인지되게 된다. 일반적으로 사람의 눈은 60cycle/degree 이상의 주파수를 갖는 패턴은 인지하지 못하지만, 60cycle/degree 이하의 주파수를 갖는 패턴은 인지할 수 있다. 60cycle/degree 이하의 주파수는 '인지 주파수 대역' 혹은 '가시성 서클(Visibility Circle)'에 해당할 수 있다. 도 1의 (b)에서 원으로 표시된 부분은 60cycle/degree 주파수의 경계를 나타내며, '인지 주파수 경계'라고 부를 수 있다. 이때, 인지 주파수 경계의 내부에 해당하는 주파수, 다시 말해 60cycle/degree 이하의 주파수는 '무아레 주파수'라고 부를 수 있다. 무아레 주파수를 갖는 패턴은 사람의 눈에 도 1의 (c)와 같이 무아레로 인지될 수 있다. 무아레는 3 차원 영상의 화질을 저하시키는 요인으로 제거되어야 한다.

일반적으로 무아레의 발생 원인은 공간 도메인보다는 주파수 도메인에서 쉽게 분석 가능하므로, 이하에서는 주파수 도메인으로 변경된 영상을 통해 무아레 발생 여부를 확인하기로 한다. 또한, 일반적으로 무아레는 사용자의 눈에 보이는지 여부와 무관하게 새로이 생성된 주기적인 패턴을 정의하지만, 이하에서는 설명의 편의 및 혼동을 방지하기 위해 사용자의 눈에 보이는 주기적인 패턴만을 무아레라고 정의하기로 한다.

도 1의 (a)에 도시된 듀얼 도메인 디스플레이에서 홀수 줄의 픽셀들은 왼쪽으로 기울어져 있고 짝수 줄의 픽셀들은 오른쪽으로 기울어져 있음을 확인 할 수 있다. 이와 같이 홀수 줄과 짝수 줄의 픽셀들의 패턴이 상이한 픽셀 구조를 '듀얼 도메인(Dual-domain)' 구조라고 부를 수 있다. 듀얼 도메인 구조에서 상하 픽셀들의 모양의 차이로 인해 싱글 도메인 구조에 비해 픽셀의 패턴이 반복되는 주기가 길어짐에 따라 저주파 영역에서 주파수가 생성될 수 있다. 이러한 저주파가 렌티큘러 렌즈와 겹쳐지면서 무아레가 발생할 확률이 높아질 수 있다.

일 실시예에서는 픽셀의 패턴이 반복되는 주기를 감소시키는 형태로 픽셀 구조를 변경하여 무아레의 주기를 변경함으로써 인지 주파수 대역으로부터 무아레를 제거할 수 있다. 예를 들어, 듀얼 도메인 구조를 사용하는 이유는 디스플레이 시야각을 증대시키기 위함이다. 하지만, 예를 들어, HUD 장치 등과 같이 시야각이 일반 디스플레이에 비해서 작은 장치의 경우, 시야각 증대를 위한 듀얼 도메인 구조를 사용할 필요가 없다. 따라서, 일 실시예에서는 듀얼 도메인의 픽셀 구조를 싱글 도메인의 픽셀 구조로 변경하여 무아레의 주기를 변경함으로써 인지 주파수 대역으로부터 무아레를 제거할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 픽셀 구조에 기초한 3차원 디스플레이 장치 및 해당 픽셀 구조에 대응하는 주파수 영상을 도시한 도면이다. 도 2의 (a)를 참조하면, 디스플레이 패널(210) 위에 광학 레이어(230)를 배치시켜 픽셀(211)들의 빛이 특정 방향으로 출력되도록 만든 3차원 디스플레이 장치(250)가 도시된다. 도 2의 (b)를 참조하면, 디스플레이 패널(210)에 광학 레이어(230)를 부착한 경우의 주파수 도메인 영상이 도시된다.

디스플레이 패널(210)은 짝수 줄과 홀수 줄의 픽셀들이 동일한 패턴을 갖는 싱글 도메인(Single-domain) 디스플레이 패널일 수 있다. 픽셀(211)들 각각은 복수의 서브 픽셀들-예를 들어, R(Red) 서브 픽셀(211-1), G(Green) 서브 픽셀(211-2), 및 B(Blue) 서브 픽셀(211-3)-을 포함할 수 있다. 싱글 도메인 디스플레이 패널은 모든 픽셀(211)들이 동일한 모양, 동일한 크기 및 동일한 기울기를 가질 수 있다. 싱글 도메인 픽셀 구조를 이용하여 3 차원 디스플레이 장치를 제작하는 경우, 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이 인지 주파수 대역 내 무아레가 발생하지 않음을 볼 수 있다.

광학 레이어(230)는 주기적인 특성을 갖는 배리어(barrier) 혹은 렌티큘러 렌즈일 수 있다. 광학 레이어(230)는 예를 들어, 반 원통형의 렌즈로 세로로 긴 형태를 갖는 렌티큘러 렌즈일 수 있다. 광학 레이어(230)는 디스플레이 패널(210)로부터 입사되는 빛의 방향을 제어할 수 있다.

일반적으로 패널의 두께를 유지시키기 위해 디스플레이 패널(210)에서 픽셀(211)들의 중간 중간에 스페이서(spacer)(도 3의 (a)의 310 참조)를 위치시킬 수 있다. 스페이서는 디스플레이 패널의 내, 외부 간의 압력의 차이에 의한 하중을 지지하기 위해 픽셀들의 중간 중간에 설치될 수 있다. 스페이서로 인해 일부 픽셀(혹은 해당 픽셀 내 일부 서브 픽셀)의 모양이 달라질 수 있고, 서로 다른 픽셀의 모양으로 인해 픽셀의 패턴이 반복되는 주기가 증가하여 인지 주파수 대역 내 무아레가 발생할 수 있다. 이하, 스페이서로 인해 발생하는 무아레에 대하여는 도 3을 참조하여 설명하고, 도 3과 같은 픽셀 구조에 의해 발생한 무아레를 제거하는 방법은 도 4를 참조하여 설명한다. 스페이서는 디스플레이 패널 내부에 존재하며, 스페이서에 대하여는 아래의 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 3은 서로 다른 패턴을 갖는 픽셀들에 의해 구성되는 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)를 참조하면, 스페이서(311)들 및 픽셀(313)들을 포함하는 디스플레이 패널(310)이 도시된다. 디스플레이 패널(310)에 포함된 픽셀들의 모양은 스페이서(311)들로 인해 변경될 수 있다. 픽셀(313)들은 스페이서(311)로 인해 픽셀(313) 내에 포함된 R, G, B 서브 픽셀들의 모양이 홀수 줄과 짝수 줄에서 서로 달라질 수 있다. 예를 들어, 홀수 줄의 픽셀에 포함된 R 서브 픽셀의 크기는 G 서브 픽셀 및 B 서브 픽셀의 크기보다 작을 수 있다. 또한, 짝수 줄의 픽셀에 포함된 B 서브 픽셀의 크기는 R 서브 픽셀 및 G 서브 픽셀의 크기보다 작을 수 있다. 도 1을 통해 전술한 바와 같이 픽셀(혹은 서브 픽셀)의 모양 및/또는 크기 변경은 주파수 도메인에서 저주파를 생성시키고, 생성된 저주파는 인지 주파수 대역 내 무아레의 발생 원인이 될 수 있다.

도 3의 (b)를 참조하면, 3차원 디스플레이 장치(330)는 디스플레이 패널(310) 및 광학 레이어(320)를 포함한다. 디스플레이 패널(310)은 복수의 픽셀들 및 복수의 픽셀들을 위한 공간을 유지하는 복수의 스페이서들을 포함한다.

도 3의 (c)를 참조하면, 도 3의 (a)에 도시된 픽셀 구조의 디스플레이 패널로 도 3의 (b)에 도시된 3 차원 디스플레이 장치(330)를 제작하는 경우에 인지 주파수 대역 내 발생하는 무아레가 도시된다. 스페이서로 인해 픽셀 모양이 변경되어 무아레가 발생되는 것은 아래의 도 4에 도시된 픽셀 구조를 통해 해소할 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따라 서로 동일한 패턴을 갖는 픽셀들에 의해 구성되는 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a)를 참조하면, 스페이서(411)들 및 픽셀(413)들을 포함하는 디스플레이 패널(410)이 도시된다. 디스플레이 패널(410)에 포함된 픽셀들의 모양은 스페이서(411)들로 인해 변경될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 픽셀(413)들은 스페이서(411)들에 기초한 미리 정해진 패턴에 따라 디스플레이 패널(410) 내에서 주기적으로 배치된다. 이때, 미리 정해진 패턴은 개별 픽셀 내에 포함된 R, G, B 서브 픽셀들의 모양, 크기, 기울기 등에 의해 표현될 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 패턴에 따라 디스플레이 패널(410)의 홀수 줄 및 짝수 줄에서 각 픽셀들은 동일한 모양, 크기 및 기울기를 가질 수 있다. 도 4의 실시예에서, 미리 정해진 패턴은 개별 픽셀 내 R, G, B 서브 픽셀들이 나란히 배치되고, 서로 동일한 기울기를 가지며, R 서브 픽셀 및 B 서브 픽셀의 크기가 G 서브 픽셀의 크기보다 작은 형태의 패턴일 수 있다.

픽셀(413)들의 모양은 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, R, G, B 서브 픽셀들이 이루는 하나의 패턴, 다시 말해 픽셀(413)들의 모양은 서로 동일할 수 있다. 또한, 픽셀들(413)의 모양은 개별 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 조합에 의한 패턴에 따라 결정되고, 디스플레이 패널(410) 내에서 픽셀(413)들 각각의 패턴은 서로 동일할 수 있다.

패턴의 주기에 대응하는 주파수는 사용자의 인지 주파수 대역, 다시 말해 인지 주파수 경계(60cycle/degree)에 포함되지 않는다. 패턴의 주기는 예를 들어, 수평 방향으로 패턴이 반복되는 제1 주기, 수직 방향으로 패턴이 반복되는 제2 주기, 및 수평 방향 및 수직 방향의 조합에 따른 방향으로 패턴이 반복되는 제3 주기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

패턴은 적어도 하나의 픽셀(413)을 포함하고, 적어도 하나의 픽셀(313)에 포함된 서브 픽셀들의 구조는 디스플레이 패널(410) 내에서 스페이서(411)의 배치 공간을 고려하여 결정될 수 있다. 특히, 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는 스페이서(411)가 실제로 배치되는지 여부와 무관하게 유지되는 배치 공간을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는 스페이서(411)가 실제로 배치되는지 여부와 무관하게 스페이서(411)가 배치될 수 있는 R 서브 픽셀의 상단 및/또는 하단과 B 서브 픽셀의 상단 및/또는 하단의 배치 공간을 비워둔 형태를 가질 수 있다.

다시 말해, 패턴에 포함된 서브 픽셀들 중 적어도 일부는 배치 공간을 확보하기 위하여 나머지 픽셀의 크기와 상이한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 패턴은 제1 크기의 R 서브 픽셀, 제1 크기보다 큰 제2 크기의 G 서브 픽셀, 및 제1 크기의 B 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 또는 실시예에 따라서, 패턴은 제1 크기의 R 서브 픽셀, 제1 크기보다 작은 큰 제2 크기의 G 서브 픽셀; 및 제1 크기보다 작고, 제2 크기보다 큰 제3 크기의 B 서브 픽셀을 포함할 수도 있다.

스페이서(411)의 배치 공간은 예를 들어, R 서브 픽셀과 B 서브 픽셀에 인접하여 마련(prepared)될 수 있다. 이 밖에도, 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는 서브 픽셀들의 모양들, 크기들 및 기울기들의 다양한 조합으로 결정될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 실제로 스페이서가 배치되지 않는 영역에서도 서브 픽셀의 크기를 조절함으로써, 픽셀이 반복되는 주기를 감소시킬 수 있다. 전술한 것과 같이, 픽셀이 반복되는 주기가 감소됨에 따라, 인지 주파수 대역으로부터 무아레가 제거될 수 있다.

도 4의 (a)와 같이 디스플레이 패널(410)을 구성하는 픽셀 모양이 동일한 경우와 달리, 도 3의 (a)와 같이 디스플레이 패널(310)을 구성하는 픽셀 모양이 다른 경우 픽셀 주기 이외에 추가적인 주파수 성분이 생성 또는 존재할 수 있다. 서로 다른 모양의 픽셀들에 의해 새로운 패턴(예를 들어, n x m 픽셀들 단위로 구성되는 패턴들; n과 m은 양의 정수로 n과 m 중 적어도 하나는 2 이상임)이 반복되는 주기가 형성될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 새로운 패턴을 갖는 픽셀 구조 위에 렌티큘러 렌즈가 중첩되는 경우, 주파수 성분에 렌티큘러 렌즈로 인해 새로운 간섭 주파수가 생성될 수 있다. 렌티큘러 렌즈의 중첩은 주파수 영상에서는 컨볼루션 효과를 나타낼 수 있으므로, 픽셀의 반복 패턴으로 인한 주파수가 단순해 질수록 간섭 주파수가 적게 생성되고, 간섭 주파수가 인지 주파수 대역에 들어갈 확률을 낮아지게 할 수 있다.

도 4의 (b)를 참조하면, 3차원 디스플레이 장치(430)는 디스플레이 패널(410) 및 광학 레이어(420)를 포함한다. 디스플레이 패널(410)은 복수의 픽셀들 및 복수의 픽셀들을 위한 공간을 유지하는 복수의 스페이서(411)들을 포함한다.

도 4의 (c)를 참조하면, 도 4의 (a)에 따른 픽셀 구조를 갖는 3 차원 디스플레이 장치의 주파수 영상이 도시된다. 도 4의 (c)에서 인지 주파수 대역 내 무아레 주파수가 없음을 확인할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 시뮬레이션 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 시뮬레이션 장치에서 렌즈를 직접 부착하지 않고 무아레가 생기지 않도록 시뮬레이션을 수행하는 과정이 도시된다. 시뮬레이션 장치는 광학 특성이 반영된 3차원 영상을 제공하기 위해 패널 영상을 생성할 수 있다(510). '3차원 영상'은 시청자(또는 사용자)의 양안에 제공되는 영상으로, 좌영상 및 우영상을 포함할 수 있다. 3차원 영상은 예를 들어, 증강 현실(Augmented Reality) 컨텐츠와 같은 입력 영상일 수 있다. '패널 영상'은 3차원 디스플레이 장치의 디스플레이 패널에 표현되는 영상으로서, 시청자에게 3차원 영상을 제공하기 위해 시청자의 눈의 위치, 광선 방향 정보 등을 고려하여 생성될 수 있다. 도 5의 시뮬레이션 동작을 위하여, 시뮬레이션 장치는 모든 픽셀을 켠 화이트 영상을 패널 영상으로 생성할 수 있다.

시뮬레이션 장치는 3차원 디스플레이 장치의 렌즈의 광학 특성(예를 들어, 렌즈의 피치 및/또는 각도 등)을 변경할 수 있다(520). 시뮬레이션 장치는 단계(520)에서 변경한 렌즈의 광학 특성을 반영하여 중첩 영상을 재생성할 수 있다(530). '중첩 영상'은 시청자의 두 눈에 맺히는 영상으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 3차원 디스플레이 장치에 의하여 3차원 영상이 제공되면, 시뮬레이션 장치는 중첩 영상을 캡쳐할 수 있다.

시뮬레이션 장치는 중첩 영상을 주파수 도메인의 영상으로 변환하고(540), 주파수 도메인의 영상에 인지 주파수 대역 이내의 무아레가 있는지 여부, 다시 말해 주파수 도메인 영상의 특정 주파수가 무아레 주파수보다 작은지 여부를 판별할 수 있다(550). 예를 들어, 단계(550)에서 주파수 도메인 영상의 특정 주파수가 인지 주파수 경계보다 작은 경우, 시뮬레이션 장치는 디스플레이 패널의 렌즈의 광학 특성을 다시 변경할 수 있다(520).

단계(550)에서 주파수 도메인의 영상에 인지 주파수 대역 이내의 무아레가 없다고 판단된 경우, 시뮬레이션 장치는 해당하는 광학 특성을 렌즈의 광학 특성으로 결정할 수 있다(560).

도 6은 일 실시예에 따른 3차원 HUD(head-up display) 장치의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 HUD(head-up display) 장치(600)의 구조가 도시된다. 3차원 HUD 장치(600)는 디스플레이 패널(610) 및 백라이트 유닛(BLU)(620)을 포함하는 PGU(picture generation unit)(630), 및 광학 레이어(640)를 포함할 수 있다.

디스플레이 패널(610)은 복수의 픽셀들 및 복수의 픽셀들을 위한 공간을 유지하는 복수의 스페이서들을 포함한다. 픽셀들은 스페이서들에 기초한 미리 정해진 패턴에 따라 디스플레이 패널(610) 내에서 주기적으로 배치되며, 패턴의 주기에 대응하는 주파수는 사용자의 인지 주파수 대역에 포함되지 않는다. 디스플레이 패널(610)에는 도 4의 디스플레이 패널(410)을 통하여 전술한 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로 보다 상세한 설명은 생략한다.

백라이트 유닛(BLU)(620)은 디스플레이 패널(610)의 뒤에서 고르게 빛을 비춰주는 역할을 한다.

PGU(630)는 광학 레이어(640)를 통하여 사용자에게 3차원 영상(650)을 제공하기 위하여, 사용자의 양 눈의 위치를 고려하여 디스플레이 패널(610)에 표시되는 패널 영상(660)을 생성한다. PGU(630)는 적어도 하나의 프로세서에 의해 구성될 수 있다.

도 7은 일 실시예에 해결하고자 하는 무아레의 발생 원인을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 상단에 있는 도면은 디스플레이 패널에 표시되는 영상을 공간 도메인에 나타낸 것이고, 도 7의 하단에 있는 도면은 도 7의 상단에 있는 영상의 공간 도메인을 주파수 도메인으로 변환한 것이다. 도 7의 도면들은 "Spectral Analysis and Minimization of Moir

Patterns in Colour Separation", Journal of Electronic Imaging, 3(3), pages 295-317, 1994.에 기초한 것이다. 공간 도메인에서 두 영상의 중첩은 주파수 도메인에서 두 주파수 변환 영상의 컨볼루션(convolution)으로 해석할 수 있다.

도 7의 (a)에 도시된 영상은 주파수 도메인에서 ±f₁ 벡터를 가질 수 있다. 또한, 도 7의 (b)에 도시된 영상은 주파수 도메인에서 ±f₂ 벡터를 가질 수 있다. 여기서, ±f₁ 벡터 및 ±f₂ 벡터는 각 영상의 주기적인 패턴을 나타낼 수 있으며, 주기적인 패턴은 영상에서 무아레로 표시될 수 있다.

또한, 도 7의 (c)에 도시된 영상은 주파수 도메인에서 앞서 두 벡터들(±f₁, ±f₂)의 컨볼루션으로 ±f₁ 벡터 및 ±f₂ 벡터 이외에도 추가적으로 f₁+ f₂벡터 및 -f₁ - f₂ 벡터와 f₁ - f₂벡터 및 f₂ - f₁벡터를 가질 수 있다. f₁ + f₂벡터 및 -f₁ - f₂ 벡터는 원래 영상보다 고주파를 가지며, f₁ - f₂벡터 및 f₂ - f₁벡터는 원래 영상보다 저주파를 가질 수 있다. 여기서, f₁ - f₂벡터 및 f₂ - f₁ 벡터가 인지 주파수 대역에 있으면 f₁ - f₂ 벡터 및 f₂ - f₁ 벡터 방향으로 줄무늬를 갖는 패턴이 나타날 수 있다. 주파수 벡터는 방향과 크기를 갖는다. 벡터 방향은 줄무늬 패턴의 방향을 나타내며, 무아레의 주파수가 낮을수록 사람 눈에 잘 보이게 된다. 또한 주파수 벡터는 영상의 밝기 정도를 나타내는 임펄스(impulse)를 가질 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.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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

디스플레이 패널에 있어서,
복수의 픽셀들(pixels); 및
상기 디스플레이 패널 내 상기 복수의 픽셀들을 위한 공간을 유지하는 복수의 스페이서들(spacers)
을 포함하고,
상기 픽셀들은 상기 스페이서들에 기초한 미리 정해진 패턴에 따라 상기 디스플레이 패널 내에서 주기적으로 배치되고,
상기 패턴의 주기에 대응하는 주파수는 사용자의 인지 주파수 대역에 포함되지 않는, 디스플레이 패널.
제1항에 있어서,
상기 패턴은 적어도 하나의 픽셀을 포함하고,
상기 적어도 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들의 구조는 상기 디스플레이 패널 내에서 스페이서의 배치 공간을 고려하여 결정되는, 디스플레이 패널.
제1항에 있어서,
상기 픽셀들의 모양은 서로 동일한, 디스플레이 패널.
제3항에 있어서,
상기 픽셀들의 모양은 개별 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 조합에 의한 패턴에 따라 결정되고, 상기 디스플레이 패널 내에서 상기 픽셀들 각각의 패턴은 서로 동일한, 디스플레이 패널.
제1항에 있어서,
상기 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는
스페이서가 실제로 배치되는지 여부와 무관하게 유지되는 배치 공간을 고려하여 결정되는, 디스플레이 패널.
제5항에 있어서,
상기 패턴에 포함된 상기 서브 픽셀들 중 적어도 일부는 상기 배치 공간을 확보하기 위하여 나머지 픽셀의 크기와 상이한 크기를 가지는, 디스플레이 패널.
제1항에 있어서,
상기 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는
상기 서브 픽셀들의 모양들, 크기들 및 기울기들의 조합으로 결정되는, 디스플레이 패널.
제1항에 있어서,
상기 패턴의 주기는
수평 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제1 주기,
수직 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제2 주기, 및
상기 수평 방향 및 상기 수직 방향의 조합에 따른 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제3 주기
중 적어도 하나를 포함하는, 디스플레이 패널.
제1항에 있어서,
상기 픽셀들은 액정(liquid crystal)들을 포함하는, 디스플레이 패널.
3차원 디스플레이 장치에 있어서,
복수의 픽셀들 및 상기 복수의 픽셀들을 위한 공간을 유지하는 복수의 스페이서들을 포함하는 디스플레이 패널; 및
상기 디스플레이 패널로부터 입사되는 빛의 방향을 제어하는 광학 레이어
를 포함하고,
상기 픽셀들은 상기 스페이서들에 기초한 미리 정해진 패턴에 따라 상기 디스플레이 패널 내에서 주기적으로 배치되고,
상기 패턴의 주기에 대응하는 주파수는 사용자의 인지 주파수 대역에 포함되지 않는, 3차원 디스플레이 장치.
제10항에 있어서,
상기 패턴은 적어도 하나의 픽셀을 포함하고,
상기 적어도 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들의 구조는 상기 디스플레이 패널 내에서 스페이서의 배치 공간을 고려하여 결정되는, 3차원 디스플레이 장치.
제10항에 있어서,
상기 픽셀들의 모양은 서로 동일한, 3차원 디스플레이 장치.
제12항에 있어서,
상기 픽셀들의 모양은 개별 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 조합에 의한 패턴에 따라 결정되고, 상기 디스플레이 패널 내에서 상기 픽셀들 각각의 패턴은 서로 동일한, 3차원 디스플레이 장치.
제10항에 있어서,
상기 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는
스페이서가 실제로 배치되는지 여부와 무관하게 유지되는 배치 공간을 고려하여 결정되는, 3차원 디스플레이 장치.
제14항에 있어서,
상기 패턴에 포함된 상기 서브 픽셀들 중 적어도 일부는 상기 배치 공간을 확보하기 위하여 나머지 픽셀의 크기와 상이한 크기를 가지는, 3차원 디스플레이 장치.
제10항에 있어서,
상기 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는
상기 서브 픽셀들의 모양들, 크기들 및 기울기들의 조합으로 결정되는, 3차원 디스플레이 장치.
제11항에 있어서,
상기 패턴의 주기는
수평 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제1 주기,
수직 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제2 주기, 및
상기 수평 방향 및 상기 수직 방향의 조합에 따른 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제3 주기
중 적어도 하나를 포함하는, 3차원 디스플레이 장치.
3차원 HUD(head-up display) 장치에 있어서,
복수의 픽셀들 및 상기 복수의 픽셀들을 위한 공간을 유지하는 복수의 스페이서들을 포함하는 디스플레이 패널;
차량의 윈드 쉴드(wind shield)에 포함되고, 상기 디스플레이 패널로부터 입사되는 빛의 방향을 제어하는 광학 레이어; 및
상기 광학 레이어를 통하여 사용자에게 3차원 영상을 제공하기 위하여, 상기 사용자의 양 눈의 위치를 고려하여 상기 디스플레이 패널에 표시되는 패널 영상을 생성하는 적어도 하나의 프로세서
를 포함하고,
상기 픽셀들은 상기 스페이서들에 기초한 미리 정해진 패턴에 따라 상기 디스플레이 패널 내에서 주기적으로 배치되고,
상기 패턴의 주기에 대응하는 주파수는 사용자의 인지 주파수 대역에 포함되지 않는, 3차원 HUD 장치.
제18항에 있어서,
상기 패턴은 적어도 하나의 픽셀을 포함하고,
상기 적어도 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들의 구조는 상기 디스플레이 패널 내에서 스페이서의 배치 공간을 고려하여 결정되는, 3차원 HUD 장치.
제18항에 있어서,
상기 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는
스페이서가 실제로 배치되는지 여부와 무관하게 유지되는 배치 공간을 고려하여 결정되는, 3차원 HUD 장치.
제20항에 있어서,
상기 패턴에 포함된 상기 서브 픽셀들 중 적어도 일부는 상기 배치 공간을 확보하기 위하여 나머지 픽셀의 크기와 상이한 크기를 가지는, 3차원 HUD 장치.
제18항에 있어서,
상기 패턴에 포함된 서브 픽셀들의 구조는
상기 서브 픽셀들의 모양들, 크기들 및 기울기들의 조합으로 결정되는, 3차원 HUD 장치.
제18항에 있어서,
상기 패턴의 주기는
수평 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제1 주기,
수직 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제2 주기, 및
상기 수평 방향 및 상기 수직 방향의 조합에 따른 방향으로 상기 패턴이 반복되는 제3 주기
중 적어도 하나를 포함하는, 3차원 HUD 장치.