KR101796044B1 - 영상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는, 디스플레이 패널, 디스플레이 패널의 전면에 배치되고, 서로 상이한 편광특성을 가지는 제1 리타더(Retarder)와 제2 리타더를 포함하는 패턴드 리타더와 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 전면에 부착되는, 볼록한 형상의 광학부재를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 3D 영상을 용이하게 시청할 수 있게 된다. 특히, 크로스 토크 현상을 저감시키면서도, 휘도 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

영상표시장치{Apparatus for displaying image}
본 발명은 영상표시장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 3D 영상을 용이하게 시청할 수 있는 영상표시장치에 관한 것이다.
영상표시장치는 사용자가 시청할 수 있는 영상을 표시하는 기능을 갖춘 장치이다. 사용자는 영상표시장치를 통하여 방송을 시청할 수 있다. 영상표시장치는 방송국에서 송출되는 방송신호 중 사용자가 선택한 방송을 디스플레이에 표시한다. 현재 방송은 전세계적으로 아날로그 방송에서 디지털 방송으로 전환하고 있는 추세이다.
디지털 방송은 디지털 영상 및 음성 신호를 송출하는 방송을 의미한다. 디지털 방송은 아날로그 방송에 비해, 외부 잡음에 강해 데이터 손실이 작으며, 에러 정정에 유리하며, 해상도가 높고, 선명한 화면을 제공한다. 또한, 디지털 방송은 아날로그 방송과 달리 양방향 서비스가 가능하다.
또한 최근에는 입체 영상에 대한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 컴퓨터 그래픽에서 뿐만 아니라 다른 다양한 환경 및 기술에서도 입체 영상 기술이 점점 더 보편화되고 실용화되고 있다.
본 발명의 목적은, 3D 영상을 용이하게 시청할 수 있는 영상표시장치를 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 목적은, 크로스 토크 현상을 저감시키면서도, 휘도 특성을 향상시킬 수 있는 영상표시장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는, 디스플레이 패널, 디스플레이 패널의 전면에 배치되고, 서로 상이한 편광특성을 가지는 제1 리타더(Retarder)와 제2 리타더를 포함하는 패턴드 리타더와 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 전면에 부착되는, 볼록한 형상의 광학부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 3D 영상을 용이하게 시청할 수 있게 된다.
특히, 크로스 토크 현상을 저감시키면서도, 휘도와 해상도 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상표시장치의 내부 블록도이다.
도 3은 도 1의 제어부의 내부 블록도이다.
도 4는 3D 영상의 다양한 포맷을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 포맷에 따라 3D 시청장치의 동작을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 신호의 다양한 스케일링 방식을 나타낸 도면이다.
도 7은 좌안 영상과 우안 영상에 의해 상이 맺히는 것을 설명하는 도면이다.
도 8은 좌안 영상과 우안 영상의 간격에 따른 3D 영상의 깊이를 설명하는 도면이다.
도 9 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치의 다양한 예를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상표시장치의 내부 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 영상표시장치(100)는 튜너부(110), 복조부(120), 외부장치 인터페이스부(130), 네트워크 인터페이스부(135), 저장부(140), 사용자입력 인터페이스부(150), 센서부(미도시), 제어부(170), 디스플레이(180), 오디오 출력부(185), 및 3D 시청장치(195)를 포함할 수 있다.
튜너부(110)는 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency) 방송 신호 중 사용자에 의해 선택된 채널 또는 기저장된 모든 채널에 해당하는 RF 방송 신호를 선택한다. 또한, 선택된 RF 방송 신호를 중간 주파수 신호 혹은 베이스 밴드 영상 또는 음성신호로 변환한다.
예를 들어, 선택된 RF 방송 신호가 디지털 방송 신호이면 디지털 IF 신호(DIF)로 변환하고, 아날로그 방송 신호이면 아날로그 베이스 밴드 영상 또는 음성 신호(CVBS/SIF)로 변환한다. 즉, 튜너부(110)는 디지털 방송 신호 또는 아날로그 방송 신호를 처리할 수 있다. 튜너부(110)에서 출력되는 아날로그 베이스 밴드 영상 또는 음성 신호(CVBS/SIF)는 제어부(170)로 직접 입력될 수 있다.
또한, 튜너부(110)는 ATSC(Advanced Television System Committee) 방식에 따른 단일 캐리어의 RF 방송 신호 또는 DVB(Digital Video Broadcasting) 방식에 따른 복수 캐리어의 RF 방송 신호를 수신할 수 있다.
한편, 튜너부(110)는, 본 발명에서 안테나를 통해 수신되는 RF 방송 신호 중 채널 기억 기능을 통하여 저장된 모든 방송 채널의 RF 방송 신호를 순차적으로 선택하여 이를 중간 주파수 신호 혹은 베이스 밴드 영상 또는 음성 신호로 변환할 수 있다.
한편, 튜너부(110)는, 복수 채널의 방송 신호를 수신하기 위해, 복수의 튜너를 구비하는 것이 가능하다. 또는, 복수 채널의 방송 신호를 동시에 수신하는 단일 튜너도 가능하다.
복조부(120)는 튜너부(110)에서 변환된 디지털 IF 신호(DIF)를 수신하여 복조 동작을 수행한다.
예를 들어, 튜너부(110)에서 출력되는 디지털 IF 신호가 ATSC 방식인 경우, 복조부(120)는 8-VSB(7-Vestigal Side Band) 복조를 수행한다. 또한, 복조부(120)는 채널 복호화를 수행할 수도 있다. 이를 위해 복조부(120)는 트렐리스 디코더(Trellis Decoder), 디인터리버(De-interleaver), 및 리드 솔로먼 디코더(Reed Solomon Decoder) 등을 구비하여, 트렐리스 복호화, 디인터리빙, 및 리드 솔로먼 복호화를 수행할 수 있다.
예를 들어, 튜너부(110)에서 출력되는 디지털 IF 신호가 DVB 방식인 경우, 복조부(120)는 COFDMA(Coded Orthogonal Frequency Division Modulation) 복조를 수행한다. 또한, 복조부(120)는, 채널 복호화를 수행할 수도 있다. 이를 위해, 복조부(120)는, 컨벌루션 디코더(convolution decoder), 디인터리버, 및 리드-솔로먼 디코더 등을 구비하여, 컨벌루션 복호화, 디인터리빙, 및 리드 솔로먼 복호화를 수행할 수 있다.
복조부(120)는 복조 및 채널 복호화를 수행한 후 스트림 신호(TS)를 출력할 수 있다. 이때 스트림 신호는 영상 신호, 음성 신호 또는 데이터 신호가 다중화된 신호일 수 있다. 일예로, 스트림 신호는 MPEG-2 규격의 영상 신호, 돌비(Dolby) AC-3 규격의 음성 신호 등이 다중화된 MPEG-2 TS(Transport Stream)일수 있다. 구체적으로 MPEG-2 TS는, 4 바이트(byte)의 헤더와 184 바이트의 페이로드(payload)를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 복조부(120)는, ATSC 방식과, DVB 방식에 따라 각각 별개로 구비되는 것이 가능하다. 즉, ATSC 복조부와, DVB 복조부로 구비되는 것이 가능하다.
복조부(120)에서 출력한 스트림 신호는 제어부(170)로 입력될 수 있다. 제어부(170)는 역다중화, 영상/음성 신호 처리 등을 수행한 후, 디스플레이(180)에 영상을 출력하고, 오디오 출력부(185)로 음성을 출력한다.
외부장치 인터페이스부(130)는, 접속된 외부 장치(190)와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 이를 위해, 외부장치 인터페이스부(130)는, A/V 입출력부(미도시) 또는 무선 통신부(미도시)를 포함할 수 있다.
외부장치 인터페이스부(130)는, DVD(Digital Versatile Disk), 블루레이(Blu ray), 게임기기, 카메라, 캠코더, 컴퓨터(노트북) 등과 같은 외부 장치(190)와 유/무선으로 접속될 수 있다. 외부장치 인터페이스부(130)는 접속된 외부 장치(190)를 통하여 외부에서 입력되는 영상, 음성 또는 데이터 신호를 영상표시장치(100)의 제어부(170)로 전달한다. 또한, 제어부(170)에서 처리된 영상, 음성 또는 데이터 신호를 연결된 외부 장치로 출력할 수 있다. 이를 위해, 외부장치 인터페이스부(130)는, A/V 입출력부(미도시) 또는 무선 통신부(미도시)를 포함할 수 있다.
A/V 입출력부는, 외부 장치의 영상 및 음성 신호를 영상표시장치(100)로 입력할 수 있도록, USB 단자, CVBS(Composite Video Banking Sync) 단자, 컴포넌트 단자, S-비디오 단자(아날로그), DVI(Digital Visual Interface) 단자, HDMI(High Definition Multimedia Interface) 단자, RGB 단자, D-SUB 단자 등을 포함할 수 있다.
무선 통신부는, 다른 전자기기와 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 영상표시장치(100)는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), DLNA(Digital Living Network Alliance) 등의 통신 규격에 따라 다른 전자기기와 네트워크 연결될 수 있다.
또한, 외부장치 인터페이스부(130)는, 다양한 셋탑 박스와 상술한 각종 단자 중 적어도 하나를 통해 접속되어, 셋탑 박스와 입력/출력 동작을 수행할 수도 있다.
한편, 외부장치 인터페이스부(130)는, 3D 시청장치(195)와 데이터를 송수신할 수 있다.
네트워크 인터페이스부(135)는, 영상표시장치(100)를 인터넷망을 포함하는 유/무선 네트워크와 연결하기 위한 인터페이스를 제공한다. 네트워크 인터페이스부(135)는, 유선 네트워크와의 접속을 위해, 이더넷(Ethernet) 단자 등을 구비할 수 있으며, 무선 네트워크와의 접속을 위해, WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 통신 규격 등이 이용될 수 있다.
네트워크 인터페이스부(135)는, 네트워크를 통해, 인터넷 또는 컨텐츠 제공자 또는 네트워크 운영자가 제공하는 컨텐츠 또는 데이터들을 수신할 수 있다. 즉, 네트워크를 통하여 인터넷, 컨텐츠 제공자 등으로부터 제공되는 영화, 광고, 게임, VOD, 방송 신호 등의 컨텐츠 및 그와 관련된 정보를 수신할 수 있다. 또한, 네트워크 운영자가 제공하는 펌웨어의 업데이트 정보 및 업데이트 파일을 수신할 수 있다. 또한, 인터넷 또는 컨텐츠 제공자 또는 네트워크 운영자에게 데이터들을 송신할 수 있다.
또한, 네트워크 인터페이스부(135)는, 예를 들어, IP(internet Protocol) TV와 접속되어, 양방향 통신이 가능하도록, IPTV용 셋탑 박스에서 처리된 영상, 음성 또는 데이터 신호를 수신하여 제어부(170)로 전달할 수 있으며, 제어부(170)에서 처리된 신호들을 IPTV용 셋탑 박스로 전달할 수 있다.
한편, 상술한 IPTV는, 전송네트워크의 종류에 따라 ADSL-TV, VDSL-TV, FTTH-TV 등을 포함하는 의미일 수 있으며, TV over DSL, Video over DSL, TV overIP(TVIP), Broadband TV(BTV) 등을 포함하는 의미일 수 있다. 또한, IPTV는 인터넷 접속이 가능한 인터넷 TV, 풀브라우징 TV를 포함하는 의미일 수도 있다.
저장부(140)는, 제어부(170) 내의 각 신호 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 신호 처리된 영상, 음성 또는 데이터 신호를 저장할 수도 있다.
또한, 저장부(140)는 외부장치 인터페이스부(130)로 입력되는 영상, 음성 또는 데이터 신호의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 저장부(140)는, 채널 맵 등의 채널 기억 기능을 통하여 소정 방송 채널에 관한 정보를 저장할 수 있다.
저장부(140)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램, 롬(EEPROM 등) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 영상표시장치(100)는, 저장부(140) 내에 저장되어 있는 파일(동영상 파일, 정지영상 파일, 음악 파일, 문서 파일 등)을 재생하여 사용자에게 제공할 수 있다.
도 1은 저장부(140)가 제어부(170)와 별도로 구비된 실시예를 도시하고 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 저장부(140)는 제어부(170) 내에 포함될 수 있다.
사용자입력 인터페이스부(150)는, 사용자가 입력한 신호를 제어부(170)로 전달하거나, 제어부(170)로부터의 신호를 사용자에게 전달한다.
예를 들어, 사용자입력 인터페이스부(150)는, RF(Radio Frequency) 통신 방식, 적외선(IR) 통신 방식 등 다양한 통신 방식에 따라, 원격제어장치(200)로부터 전원 온/오프, 채널 선택, 화면 설정 등의 사용자 입력 신호를 수신하거나, 제어부(170)로부터의 신호를 원격제어장치(200)로 송신할 수 있다.
또한, 예를 들어, 사용자입력 인터페이스부(150)는, 전원키, 채널키, 볼륨키, 설정치 등의 로컬키(미도시)에서 입력되는 사용자 입력 신호를 제어부(170)에 전달할 수 있다.
센서부(미도시)는, 사용자의 위치 또는 사용자의 제스처, 터치 또는 3D 시청장치(195)의 위치를 감지할 수 있다. 이를 위해, 센서부(미도시)는, 터치 센서, 음성 센서, 위치 센서, 동작 센서, 자이로 센서 등을 포함할 수 있다.
제어부(170)는, 튜너부(110) 또는 복조부(120) 또는 외부장치 인터페이스부(130)를 통하여, 입력되는 스트림을 역다중화하거나, 역다중화된 신호들을 처리하여, 영상 또는 음성 출력을 위한 신호를 생성 및 출력할 수 있다.
제어부(170)에서 영상 처리된 영상 신호는 디스플레이(180)로 입력되어, 해당 영상 신호에 대응하는 영상으로 표시될 수 있다. 또한, 제어부(170)에서 영상 처리된 영상 신호는 외부장치 인터페이스부(130)를 통하여 외부 출력장치로 입력될 수 있다.
제어부(170)에서 처리된 음성 신호는 오디오 출력부(185)로 음향 출력될 수 있다. 또한, 제어부(170)에서 처리된 음성 신호는 외부장치 인터페이스부(130)를 통하여 외부 출력장치로 입력될 수 있다.
도 1에는 도시되어 있지 않으나, 제어부(170)는 역다중화부, 영상처리부 등을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.
그 외, 제어부(170)는, 영상표시장치(100) 내의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 튜너부(110)를 제어하여, 사용자가 선택한 채널 또는 기저장된 채널에 해당하는 RF 방송을 선택(Tuning)하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 사용자입력 인터페이스부(150)를 통하여 입력된 사용자 명령 또는 내부 프로그램에 의하여 영상표시장치(100)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(170)는, 사용자입력 인터페이스부(150)를 통하여 수신한 소정 채널 선택 명령에 따라 선택한 채널의 신호가 입력되도록 튜너부(110)를 제어한다. 그리고, 선택한 채널의 영상, 음성 또는 데이터 신호를 처리한다. 제어부(170)는, 사용자가 선택한 채널 정보 등이 처리한 영상 또는 음성신호와 함께 디스플레이(180) 또는 오디오 출력부(185)를 통하여 출력될 수 있도록 한다.
다른 예로, 제어부(170)는, 사용자입력 인터페이스부(150)를 통하여 수신한 외부장치 영상 재생 명령에 따라, 외부장치 인터페이스부(130)를 통하여 입력되는 외부 장치(190), 예를 들어, 카메라 또는 캠코더로부터의 영상 신호 또는 음성 신호가 디스플레이(180) 또는 오디오 출력부(185)를 통해 출력될 수 있도록 한다.
한편, 제어부(170)는, 영상을 표시하도록 디스플레이(180)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 튜너부(110)를 통해 입력되는 방송 영상, 외부장치 인터페이스부(130)를 통해 입력되는 외부 입력 영상 또는 네트워크 인터페이스부(135)를 통해 입력되는 영상 또는 저장부(140)에 저장된 영상을 디스플레이(180)에 표시하도록 제어할 수 있다.
이때, 디스플레이(180)에 표시되는 영상은, 정지 영상 또는 동영상일 수 있으며, 2D 영상 또는 3D 영상일 수 있다.
한편, 제어부(170)는 디스플레이(180)에 표시되는 영상 중에, 소정 오브젝트에 대해 3D 오브젝트로 생성하여 표시되도록 한다. 예를 들어, 오브젝트는, 접속된 웹 화면(신문, 잡지 등), EPG(Electronic Program Guide), 다양한 메뉴, 위젯, 아이콘, 정지 영상, 동영상, 텍스트 중 적어도 하나일 수 있다.
이러한 3D 오브젝트는, 디스플레이(180)에 표시되는 영상과 다른 깊이를 가지도록 처리될 수 있다. 바람직하게는 3D 오브젝트가 디스플레이(180)에 표시되는 영상에 비해 돌출되어 보이도록 처리될 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 촬영부(미도시)로부터 촬영된 영상에 기초하여, 사용자의 위치를 인식한다. 예를 들어, 사용자와 영상표시장치(100)간의 거리(z축 좌표)를 파악할 수 있다. 그 외, 사용자 위치에 대응하는 디스플레이(180) 내의 x축 좌표, 및 y축 좌표를 파악할 수 있다.
한편, 도면에 도시하지 않았지만, 채널 신호 또는 외부 입력 신호에 대응하는 썸네일 영상을 생성하는 채널 브라우징 처리부가 더 구비되는 것도 가능하다. 채널 브라우징 처리부는, 복조부(120)에서 출력한 스트림 신호(TS) 또는 외부장치 인터페이스부(130)에서 출력한 스트림 신호 등을 입력받아, 입력되는 스트림 신호로부터 영상을 추출하여 썸네일 영상을 생성할 수 있다. 생성된 썸네일 영상은 그대로 또는 부호화되어 제어부(170)로 입력될 수 있다. 또한, 생성된 썸네일 영상은 스트림 형태로 부호화되어 제어부(170)로 입력되는 것도 가능하다. 제어부(170)는 입력된 썸네일 영상을 이용하여 복수의 썸네일 영상을 구비하는 썸네일 리스트를 디스플레이(180)에 표시할 수 있다. 이때의 썸네일 리스트는, 디스플레이(180)에 소정 영상을 표시한 상태에서 일부 영역에 표시되는 간편 보기 방식으로 표시되거나, 디스플레이(180)의 대부분 영역에 표시되는 전체 보기 방식으로 표시될 수 있다. 이러한 썸네일 리스트 내의 썸네일 영상은 순차적으로 업데이트 될 수 있다.
디스플레이(180)는, 제어부(170)에서 처리된 영상 신호, 데이터 신호, OSD 신호, 제어 신호 또는 외부장치 인터페이스부(130)에서 수신되는 영상 신호, 데이터 신호, 제어 신호 등을 변환하여 구동 신호를 생성한다.
디스플레이(180)는 PDP, LCD, OLED, 플렉시블 디스플레이(flexible display)등이 가능하며, 또한, 3차원 디스플레이(3D display)가 가능할 수도 있다. 이러한, 3차원 영상 시청을 위해, 디스플레이(180)는, 추가 디스플레이 방식과 단독 디스플레이 방식으로 나뉠 수 있다.
단독 디스플레이 방식은, 별도의 추가 디스플레이, 예를 들어 안경(glass) 등이 없이, 디스플레이(180) 단독으로 3D 영상을 구현할 수 있는 것으로서, 그 예로, 렌티큘라 방식, 파라랙스 베리어(parallax barrier) 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
한편, 추가 디스플레이 방식은, 디스플레이(180) 외에 3D 시청장치(195)로서 추가 디스플레이를 사용하여, 3D 영상을 구현할 수 있는 것으로서, 그 예로, 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 타입, 안경 타입 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
한편, 안경 타입은, 편광 안경 타입 등의 패시브(passive) 방식과, 셔터 글래스(ShutterGlass) 타입 등의 액티브(active) 방식으로 다시 나뉠 수 있다. 그리고, 헤드 마운트 디스플레이 타입에서도 패시브 방식과 액티브 방식으로 나뉠 수 있다.
한편, 3D 시청장치(195)는, 입체 영상 시청이 가능한 3D용 글래스일 수도 있다. 3D용 글래스(195)는, 패시브 방식의 편광 글래스 또는 액티브 방식의 셔터 글래스를 포함할 수 있으며, 상술한 헤드 마운트 타입도 포함하는 개념으로 기술된다.
한편, 디스플레이(180)는, 터치 스크린으로 구성되어 출력 장치 이외에 입력 장치로 사용되는 것도 가능하다.
오디오 출력부(185)는, 제어부(170)에서 음성 처리된 신호, 예를 들어, 스테레오 신호, 3.1 채널 신호 또는 5.1 채널 신호를 입력 받아 음성으로 출력한다. 음성 출력부(185)는 다양한 형태의 스피커로 구현될 수 있다.
촬영부(미도시)는 사용자를 촬영한다. 촬영부(미도시)는 1 개의 카메라로 구현되는 것이 가능하나, 이에 한정되지 않으며, 복수 개의 카메라로 구현되는 것도 가능하다. 한편, 촬영부(미도시)는 디스플레이(180) 상부에 배치될 수 있다. 촬영부(미도시)에서 촬영된 영상 정보는 제어부(170)에 입력된다.
제어부(170)는, 촬영부(미도시)로부터 촬영된 영상, 또는 센서부(미도시)로부터의 감지된 신호를 각각 또는 조합하여 사용자의 제스처를 감지할 수 있다.
원격제어장치(200)는, 사용자 입력을 사용자입력 인터페이스부(150)로 송신한다. 이를 위해, 원격제어장치(200)는, 블루투스(Bluetooth), RF(Radio Frequency) 통신, 적외선(IR) 통신, UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee) 방식 등을 사용할 수 있다. 또한, 원격제어장치(200)는, 사용자입력 인터페이스부(150)에서 출력한 영상, 음성 또는 데이터 신호 등을 수신하여, 이를 원격제어장치(200)에서 표시하거나 음성 출력할 수 있다.
상술한 영상표시장치(100)는, 고정형으로서 ATSC 방식(8-VSB 방식)의 디지털 방송, DVB-T 방식(COFDM 방식)의 디지털 방송, ISDB-T 방식(BST-OFDM방식)의 디지털 방송 등 중 적어도 하나를 수신 가능한 디지털 방송 수신기일 수 있다. 또한, 이동형으로서 지상파 DMB 방식의 디지털 방송, 위성 DMB 방식의 디지털 방송, ATSC-M/H 방식의 디지털 방송, DVB-H 방식(COFDM 방식)의 디지털 방송, 미디어플로(Media Foward Link Only) 방식의 디지털 방송 등 중 적어도 하나를 수신 가능한 디지털 방송 수신기일 수 있다. 또한, 케이블, 위성통신, IPTV 용 디지털 방송 수신기일 수도 있다.
한편, 본 명세서에서 기술되는 영상표시장치는, TV 수상기, 프로젝터(projector), 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 디지털 방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 등이 포함될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 영상표시장치(100)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 영상표시장치(100)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다. 즉, 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 또한, 각 블록에서 수행하는 기능은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이며, 그 구체적인 동작이나 장치는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
한편, 영상표시장치(100)는 도 1에 도시된 바와 달리, 도 1의 도시된 튜너부(110)와 복조부(120)를 구비하지 않고, 네트워크 인터페이스부(130) 또는 외부장치 인터페이스부(135)를 통해서, 영상 컨텐츠를 수신하고, 이를 재생할 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시에의 영상표시장치(100)는 3차원 디스플레이가 가능한 것으로 하며, 또한, 광원이 구비되는 백라이트 유닛을 포함하는 액정 디스플레이 패널(LCD) 기반의 디스플레이인 것을 중심으로 기술한다.
도 2를 참조하면, 액정 표시 패널(LCD 패널) 기반의 디스플레이(180)는, 액정 디스플레이(LCD) 패널(이하 액정패널, 210), 구동회로부(230), 백라이트 구동부(251), 백라이트 유닛(252)을 포함하는 액정 디스플레이 모듈일 수 있다.
액정패널(210)은, 영상을 표시하기 위해, 다수개의 게이트라인(GL) 및 데이터라인(DL)이 매트릭스 형태로 교차하여 배치되고, 교차하는 영역에 박막 트랜지스터 및 이와 접속되는 화소 전극이 형성되는 제1 기판과, 공통 전극이 구비되는 제2 기판과, 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함한다.
구동 회로부(230)는, 도 1의 제어부(170)로부터 공급되는 제어신호 및 데이터신호를 통해 액정패널(210)을 구동한다. 이를 위해, 구동 회로부(230)는, 타이밍 컨트롤러(232), 게이트 드라이버(234), 데이터 드라이버(236)를 포함한다.
타이밍 컨트롤러(232)는, 제어부(170)로부터의 제어 신호 및 R,G,B 데이터 신호, 수직동기신호(Vsync) 등을 입력받아, 제어 신호에 대응하여 게이트 드라이버(234)와 데이터 드라이버(236)를 제어하고, R,G,B 데이터 신호를 재배치하여, 데이터 드라이브(236)에 제공한다.
게이트 드라이버(234)와 데이터 드라이버(236), 타이밍 컨트롤러(232)의 제어에 따라, 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)을 통해 주사 신호 및 영상 신호를 액정 패널(210)에 공급한다.
백라이트 유닛(252)은, 액정패널(210)에 빛을 공급한다. 이를 위해, 백라이트 유닛(252)은, 복수의 광원을 포함할 수 있다.
백라이트 구동부(251)는 백라이트 유닛을 구동하는 신호를 생성하고, 광원을 온(On)/오프(Off)하거나 스캐닝 구동되도록 복수의 광원을 제어할 수 있다. 실시예에 따라서는 백라이트 구동부(251)는 백라이트 유닛(252)의 스캐닝 구동을 제어하는 스캔 구동부와, 광원을 온(On)/오프(Off)하는 구동부로 나누어질 수 있다.
액정패널(210)의 화소전극과 공통전극 사이에 형성되는 전계에 의해 액정층의 광 투과율이 조절된 상태에서, 백라이트 유닛(252)으로부터 출사된 빛을 이용하여 소정 영상을 표시한다.
한편, 전원공급부(190)는, 액정패널(210)에 공통전극 전압(Vcom)을 공급하며, 데이터 드라이버(236)에 감마전압을 공급할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(252)에 구동 전원을 공급할 수 있다.
도 3은 도 1의 제어부의 내부 블록도이고, 도 4는 3D 영상의 다양한 포맷을 보여주는 도면이며, 도 5는 도 4의 포맷에 따라 3D 시청장치의 동작을 보여주는 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 의한 제어부(170)는, 역다중화부(310), 영상 처리부(320), OSD 생성부(340), 믹서(345), 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)를 포함할 수 있다. 그 외 오디오 처리부(미도시), 데이터 처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
역다중화부(310)는, 입력되는 스트림을 역다중화한다. 예를 들어, MPEG-2 TS가 입력되는 경우 이를 역다중화하여, 각각 영상, 음성 및 데이터 신호로 분리할 수 있다. 여기서, 역다중화부(310)에 입력되는 스트림 신호는, 튜너부(110) 또는 복조부(120) 또는 외부장치 인터페이스부(130)에서 출력되는 스트림 신호일 수 있다.
영상 처리부(320)는, 역다중화된 영상 신호의 영상 처리를 수행할 수 있다. 이를 위해, 영상 처리부(320)는, 영상 디코더(225), 및 스케일러(235)를 구비할 수 있다.
영상 디코더(225)는, 역다중화된 영상신호를 복호화하며, 스케일러(235)는, 복호화된 영상신호의 해상도를 디스플레이(180)에서 출력 가능하도록 스케일링(scaling)을 수행한다.
영상 디코더(225)는 다양한 규격의 디코더를 구비하는 것이 가능하다. 예를 들어, 영상 디코더(225)는, MPEG-2 디코더, H.264 디코더, MPEC-C 디코더(MPEC-C part 3), MVC 디코더, FTV 디코더 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
한편, 영상 처리부(320)에서 복호화된 영상 신호는, 2D 영상 신호만 있는 경우, 2D 영상 신호와 3D 영상 신호가 혼합된 경우, 및 3D 영상 신호만 있는 경우로 구분될 수 있다.
예를 들어, 외부 장치(190)으로부터 입력되는 외부 영상 신호 또는 튜너부(110)에서 수신되는 방송 신호의 방송 영상 신호가, 2D 영상 신호만 있는 경우, 2D 영상 신호와 3D 영상 신호가 혼합된 경우, 및 3D 영상 신호만 있는 경우로 구분될 수 있으며, 이에 따라, 이후의 제어부(170), 특히 영상 처리부(320) 등에서 신호 처리되어, 각각 2D 영상 신호, 2D 영상 신호와 3D 영상 신호의 혼합 신호, 3D 영상 신호가 출력될 수 있다.
한편, 영상 처리부(320)에서 복호화된 영상 신호는, 다양한 포맷의 3D 영상 신호일 수 있다. 예를 들어, 색차 영상(color image) 및 깊이 영상(depth image)으로 이루어진 3D 영상 신호일 수 있으며, 또는 복수 시점 영상 신호로 이루어진 3D 영상 신호 등일 수 있다. 복수 시점 영상 신호는, 예를 들어, 좌안 영상 신호와 우안 영상 신호를 포함할 수 있다.
여기서, 3D 영상 신호의 포맷은, 도 4와 같이, 좌안 영상 신호(L)와 우안 영상 신호(R)를 좌,우로 배치하는 사이드 바이 사이드(Side by Side) 포맷(도 4a), 상,하로 배치하는 탑 다운(Top / Down) 포맷(도 4b), 시분할로 배치하는 프레임 시퀀셜(Frame Sequential) 포맷(도 4c), 좌안 영상 신호와 우안 영상 신호를 라인 별로 혼합하는 인터레이스 (Interlaced) 포맷(도 4d), 좌안 영상 신호와 우안 영상 신호를 박스 별로 혼합하는 체커 박스(Checker Box) 포맷(도 4e) 등일 수 있다.
OSD 생성부(340)는, 사용자 입력에 따라 또는 자체적으로 OSD 신호를 생성한다. 예를 들어, 사용자 입력 신호에 기초하여, 디스플레이(180)의 화면에 각종 정보를 그래픽(Graphic)이나 텍스트(Text)로 표시하기 위한 신호를 생성할 수 있다. 생성되는 OSD 신호는, 영상표시장치(100)의 사용자 인터페이스 화면, 다양한 메뉴 화면, 위젯, 아이콘 등의 다양한 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 생성되는 OSD 신호는, 2D 오브젝트 또는 3D 오브젝트를 포함할 수 있다.
믹서(345)는, OSD 생성부(340)에서 생성된 OSD 신호와 영상 처리부(320)에서 영상 처리된 복호화된 영상 신호를 믹싱할 수 있다. 이때, OSD 신호와 복호화된 영상 신호는 각각 2D 신호 및 3D 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 믹싱된 영상 신호는 프레임 레이트 변환부(350)에 제공된다.
프레임 레이트 변환부(Frame Rate Conveter, FRC)(350)는, 입력되는 영상의 프레임 레이트를 변환한다. 예를 들어, 60Hz의 프레임 레이트를 120Hz 또는 240Hz 또는 480Hz 등으로 변환한다. 60Hz의 프레임 레이트를 120Hz로 변환하는 경우, 제1 프레임과 제2 프레임 사이에, 동일한 제1 프레임을 삽입하거나, 제1 프레임과 제2 프레임으로부터 예측된 제3 프레임을 삽입하는 것이 가능하다. 60Hz의 프레임 레이트를 240Hz로 변환하는 경우, 동일한 프레임을 3개 더 삽입하거나, 예측된 프레임을 3개 삽입하는 것이 가능하다. 60Hz의 프레임 레이트를 480Hz로 변환하는 경우, 동일한 프레임을 7개 더 삽입하거나, 예측된 프레임을 7개 삽입하는 것이 가능하다.
한편, 이러한 프레임 레이트 변환부(350)는, 별도의 프레임 레이트 변환 없이, 입력되는 프레임 레이트를 그대로 출력하는 것도 가능하다. 바람직하게는, 2D 영상 신호가 입력되는 경우, 프레임 레이트를 그대로 출력할 수 있다. 한편, 3D 영상 신호가 입력되는 경우, 프레임 레이트를 상술한 바와 같이 가변하는 것이 가능하다.
포맷터(360)는, 프레임 레이트 변환된 3D 영상의 좌안 영상 프레임과 우안 영상 프레임을 배열할 수 있다. 그리고, 3D 시청 장치(195)의 좌안 글래스와 우안 글래스의 개방을 위한 동기 신호(Vsync)를 출력할 수 있다.
한편, 포맷터(Formatter)(360)는, 믹서(345)에서 믹싱된 신호, 즉 OSD 신호와 복호화된 영상 신호를 입력받아, 2D 영상 신호와 3D 영상 신호를 분리할 수 있다.
한편, 본 명세서에서, 3D 영상 신호는 3D 오브젝트를 포함하는 것을 의미하며, 이러한 오브젝트의 예로는 PIP(picuture in picture) 영상(정지 영상 또는 동영상), 방송 프로그램 정보를 나타내는 EPG, 다양한 메뉴, 위젯, 아이콘, 텍스트, 영상 내의 사물, 인물, 배경, 웹 화면(신문, 잡지 등) 등이 있을 수 있다.
한편, 포맷터(360)는, 3D 영상 신호의 포맷을 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 예시된 다양한 포맷 중 어느 하나의 포맷으로 변경할 수 있다. 이에 따라, 해당 포맷에 따라, 도 5와 같이, 안경 타입의 3D 시청장치의 동작이 수행될 수 있다.
먼저, 도 5(a)는, 포맷터(360)가 도 4의 포맷 중 프레임 시퀀셜 포맷으로 정렬하여 출력하는 경우, 3D용 글래스(195), 특히 셔터 글래스(195)의 동작을 예시한다.
즉, 디스플레이(180)에 좌안 영상(L)이 표시된 경우, 셔터 글래스(195)의 좌안 글래스가 개방, 우안 글래스가 닫히는 것을 예시하며, 우안 영상(R)이 표시된 경우, 셔터 글래스(195)의 좌안 글래스가 닫히고, 우안 글래스가 개방되는 것을 예시한다.
한편, 도 5(b)는, 포맷터(360)가 도 4의 포맷 중 사이드 바이 사이드 포맷으로 정렬하여 출력하는 경우, 3D용 글래스(195), 특히 편광 글래스(195)의 동작을 예시한다. 한편, 도 5(b)에서 적용되는 3D용 글래스(195)는, 셔터 글래스일 수 있으며, 이때의 셔터 글래스는 좌안 글래스와 우안 글래스 모두가 개방된 상태를 유지하여, 편광 글래스 처럼 동작할 수도 있다.
한편, 포맷터(360)는, 2D 영상 신호를 3D 영상 신호로 전환할 수도 있다. 예를 들어, 3D 영상 생성 알고리즘에 따라, 2D 영상 신호 내에서 에지(edge) 또는 선택 가능한 오브젝트를 검출하고, 검출된 에지(edge)에 따른 오브젝트 또는 선택 가능한 오브젝트를 3D 영상 신호로 분리하여 생성할 수 있다. 이때, 생성된 3D 영상 신호는, 상술한 바와 같이, 좌안 영상 신호(L)와 우안 영상 신호(R)로 분리되어 정렬될 수 있다.
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 포맷터(360) 이후에, 3D 효과(3-dimensional effect) 신호 처리를 위한 3D 프로세서(미도시)가 더 배치되는 것도 가능하다. 이러한 3D 프로세서(미도시)는, 3D 효과의 개선을 위해, 영상 신호의 밝기(brightness), 틴트(Tint) 및 색조(Color) 조절 등을 처리할 수 있다. 예를 들어, 근거리는 선명하게, 원거리는 흐리게 만드는 신호 처리 등을 수행할 수 있다. 한편, 이러한 3D 프로세서의 기능은, 포맷터(360)에 병합되거나 영상처리부(320) 내에 병합될 수 있다. 이에 대해서는 도 6 등을 참조하여 후술한다.
한편, 제어부(170) 내의 오디오 처리부(미도시)는, 역다중화된 음성 신호의 음성 처리를 수행할 수 있다. 이를 위해 오디오 처리부(미도시)는 다양한 디코더를 구비할 수 있다.
예를 들어, 역다중화된 음성 신호가 부호화된 음성 신호인 경우, 이를 복호화할 수 있다. 구체적으로, 역다중화된 음성 신호가 MPEG-2 규격의 부호화된 음성 신호인 경우, MPEG-2 디코더에 의해 복호화될 수 있다. 또한, 역다중화된 음성 신호가 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 방식에 따른 MPEG 4 BSAC(Bit Sliced Arithmetic Coding) 규격의 부호화된 음성 신호인 경우, MPEG 4 디코더에 의해 복호화될 수 있다. 또한, 역다중화된 음성 신호가 위성 DMB 방식 또는 DVB-H에 따른 MPEG 2의 AAC(Advanced Audio Codec) 규격의 부호화된 음성 신호인 경우, AAC 디코더에 의해 복호화될 수 있다. 또한, 역다중화된 음성 신호가 돌비(Dolby) AC-3 규격의 부호화된 음성 신호인 경우, AC-3 디코더에 의해 복호화될 수 있다.
또한, 제어부(170) 내의 오디오 처리부(미도시)는, 베이스(Base), 트레블(Treble), 음량 조절 등을 처리할 수 있다.
제어부(170) 내의 데이터 처리부(미도시)는, 역다중화된 데이터 신호의 데이터 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 역다중화된 데이터 신호가 부호화된 데이터 신호인 경우, 이를 복호화할 수 있다. 부호화된 데이터 신호는, 각 채널에서 방영되는 방송프로그램의 시작시간, 종료시간 등의 방송정보를 포함하는 EPG(Electronic Progtam Guide) 정보일 수 있다. 예를 들어, EPG 정보는, ATSC방식인 경우, ATSC-PSIP(ATSC-Program and System Information Protocol) 정보일 수 있으며, DVB 방식인 경우, DVB-SI(DVB-Service Information) 정보를 포함할 수 있다. ATSC-PSIP 정보 또는 DVB-SI 정보는, 상술한 스트림, 즉 MPEG-2 TS의 헤더(2 byte)에 포함되는 정보일 수 있다.
한편, 도 3에서는 OSD 생성부(340)와 영상 처리부(320)으로부터의 신호를 믹서(345)에서 믹싱한 후, 포맷터(360)에서 3D 처리 등을 하는 것으로 도시하나, 이에 한정되지 않으며, 믹서가 포맷터 뒤에 위치하는 것도 가능하다. 즉, 영상 처리부(320)의 출력을 포맷터(360)에서 3D 처리하고, OSD 생성부(340)는 OSD 생성과 함께 3D 처리를 수행한 후, 믹서(345)에서 각각의 처리된 3D 신호를 믹싱하는 것도 가능하다.
한편, 도 3에 도시된 제어부(170)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 제어부(170)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다.
특히, 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)는 제어부(170) 내에 마련되지 않고, 각각 별도로 구비될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 신호의 다양한 스케일링 방식을 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 3D 효과(3-dimensional effect) 증대를 위해, 제어부(170)는 3D 효과 신호 처리를 수행할 수 있다. 그 중에서, 특히 3D 영상 내의 3D 오브젝트의 크기 또는 기울기 조절 등을 수행할 수 있다.
도 6(a)와 같이, 3D 영상 신호 또는 3D 영상 신호 내의 3D 오브젝트(510)를 일정 비율로 전체적으로 확대 또는 축소(512)할 수 있으며, 또한 도 6(b) 및 도 6(c)와 같이, 3D 오브젝트를 부분적으로 확대 또는 축소(사다리꼴 형상, 514, 516)할 수도 있다. 또한, 도 6(d)와 같이, 3D 오브젝트의 적어도 일부를 회전(평행 사변형 형상, 518)시킬 수도 있다. 이러한 스케일링(크기 조절) 또는 기울기 조절을 통해, 3D 영상 또는 3D 영상 내의 3D 오브젝트의 입체감 즉, 3D 효과(3-dimensional effect)를 강조할 수 있게 된다.
한편, 기울기(slope)가 커질수록, 도 6(b) 또는 도 6(c)와 같이, 사다리꼴 형상(514,516)의 평행한 양변의 길이 차가 커지거나, 도 6(d)와 같이, 회전각이 더 커지게 된다.
한편, 이러한 크기 조절 또는 기울기 조절은, 포맷터(360)에서 3D 영상 신호가 소정 포맷으로 정렬된 후 수행될 수 있다. 또는 영상처리부(320) 내의 스케일러(235)에서 수행되는 것이 가능하다. 한편, OSD 생성부(340)는, 3D 효과 강조를 위해, 생성되는 OSD를 도 6에서 예시한 바와 같은 형상으로 오브젝트를 생성하는 것도 가능하다.
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 3D 효과(3-dimensional effect)를 위한 신호 처리로서, 도 6에서 예시한 크기 조절 또는 기울기 조절 등 외에, 영상 신호 또는 오브젝트의 밝기(brightness), 틴트(Tint) 및 색조(Color) 조절 등의 신호 처리가 수행되는 것도 가능하다. 예를 들어, 근거리는 선명하게, 원거리는 흐리게 만드는 신호 처리 등을 수행할 수 있다. 한편, 이러한 3D 효과를 위한 신호 처리는, 제어부(170) 내에서 수행되거나, 별도의 3D 프로세서를 통해 수행될 수 있다. 특히, 제어부(170) 내에서 수행되는 경우, 상술한 크기 조절 또는 기울기 조절 등과 함께, 포맷터(360)에서 수행되거나, 또는 영상처리부(320) 내에서 수행되는 것이 가능하다.
도 7은 좌안 영상과 우안 영상에 의해 상이 맺히는 것을 설명하는 도면이며, 도 8은 좌안 영상과 우안 영상의 간격에 따른 3D 영상의 깊이를 설명하는 도면이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 복수의 영상 또는 복수의 오브젝트들(615,625,635,645)이 예시된다.
먼저, 제1 오브젝트(615)는, 제1 좌안 영상신호에 기초하는 제1 좌안 영상(611,L)과 제1 우안 영상신호에 기초하는 제1 우안 영상(613,R)를 포함하며, 제1 좌안 영상(611,L)과 제1 우안 영상(613,R)의 간격은 디스플레이(180) 상에서 d1 인 것이 예시된다. 이때, 사용자는 좌안(601)과 제1 좌안 영상(611)을 연결하는 연장선, 및 우안(603)과 제1 우안 영상(603)을 연결하는 연장선이 교차되는 지점에, 상이 맺히는 것처럼 인식한다. 따라서 사용자는 제1 오브젝트(615)가 디스플레이(180) 보다 뒤에 위치하는 것으로 인식한다.
다음, 제2 오브젝트(625)는, 제2 좌안 영상(621,L)과 제2 우안 영상(623,R)를 포함하며, 서로 겹쳐져 디스플레이(180)에 표시되므로, 그 간격은 0 인 것이 예시된다. 이에 따라, 사용자는 제2 오브젝트(625)가 디스플레이(180) 상에 위치 것으로 인식한다.
다음, 제3 오브젝트(635)와 제4 오브젝트(645)는, 각각 제3 좌안 영상(631,L)과 제2 우안 영상(633,R), 제4 좌안 영상(641,L)과 제4 우안 영상(643,R)를 포함하며, 그 간격이 각각 d3, d4 인 것이 예시된다.
상술한 방식에 따라, 사용자는 상이 맺히는 위치에, 각각 제3 오브젝트(635)와 제4 오브젝트(645)가 위치하는 것으로 인식하며, 도면에서는, 각각 디스플레이(180) 보다 앞에 위치하는 것으로 인식한다.
이때, 제4 오브젝트(645)가 제3 오브젝트(635) 보다 더 앞에, 즉 더 돌출되는 것으로 인식되며, 이는 제4 좌안 영상(641,L)과 제4 우안 영상(643,R)의 간격(d4)이, 제3 좌안 영상(631,L)과 제3 우안 영상(633,R)의 간격(d3) 보다 더 큰 것에 기인한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 디스플레이(180)와 사용자에게 인식되는 오브젝트(615,625,635,645) 사이의 거리를 깊이(depth)로 표현한다. 이에 따라, 디스플레이(180)보다 뒤에 위치하고 있는 것처럼 사용자에게 인식되는 경우의 깊이(depth)는 음의 값(-)을 가지는 것으로 하며, 디스플레이(180)보다 앞에 위치하고 있는 것처럼 사용자에게 인식되는 경우의 깊이(depth)는 음의 값(+)을 가지는 것으로 한다. 즉, 사용자 방향으로 돌출 정도가 더 클수록, 깊이의 크기는 더 커지게 된다.
도 8을 보면, 도 8(a)의 좌안 영상(701)과 우안 영상(702) 간의 간격(a)이, 도 8(b)에 도시된 좌안 영상(701)과 우안 영상(702) 간의 간격(b)보다 더 작은 경우, 도 8(a)의 3D 오브젝트의 깊이(a') 보다, 도 8(b)의 3D 오브젝트의 깊이(b')가 더 큰 것을 알 수 있다.
이와 같이, 3D 영상이 좌안 영상과 우안 영상으로 예시되는 경우, 좌안 영상과 우안 영상 간의 간격에 의해, 사용자 입장에서 상이 맺히는 것으로 인식되는 위치가 달라지게 된다. 따라서, 좌안 영상과 우안 영상의 표시간격을 조절함으로써, 좌안 영상과 우안 영상으로 구성되는 3D 영상 또는 3D 오브젝트의 깊이를 조절할 수 있게 된다.
도 9 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치의 다양한 예를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
현재 출시되고 있는 안경식 3D 시청장치를 이용하는 3D 영상표시장치는 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다.
예를 들어, 현재 출시되고 있는 안경식 3D 방식은 패턴드 리타더(Patterned Retarder) 방식과 셔터 글래스(Shutter Glasses) 방식으로 크게 나눌 수 있다.
이 중에서 패턴드 리타더(Patterned Retarder) 방식은 셔터 글래스 방식에 비해, 가볍고 편안한 안경, 높은 휘도, 낮은 크로스토크(Crosstalk) 등의 장점이 있는 반면, 구조적 문제로 인한 상하 시야각에 제한이 있다는 단점이 있다.
도 9 내지 도 10을 참조하여 패턴드 리타더(Patterned Retarder) 방식에 대해 살펴본다.
패턴드 리타더(Patterned Retarder) 방식의 기본 원리를 살펴보면, 영상표시장치는 수평(horizontal) 방향으로 한 라인(Line) 씩 다른 편광 필터, 즉 패턴드 리타더를 부착하고, 각 라인으로 해당하는 좌안(L), 우안(R) 영상을 디스플레이한다. 사용자는 이를 L, R 각각의 편광 필터(패턴드 리타더)에 대응하는 편광 필터로 구성된 편광 안경을 통해 시청함으로써 3D 영상을 구현하게 되는 원리이다.
도 10과 같이, 패턴드 리타더(Patterned Retarder) 방식은 디스플레이 패널(1030) 위의 편광 안경(195)에 입사되는 빛의 편광특성을 절환하기 위한 패턴드 리타더(Patterned Retarder)(1060)를 포함할 수 있다.
영상표시장치는 디스플레이 패널(1030)에 좌안 영상(L)과 우안 영상(R)을 교대로 표시하고 패턴 리타더(1060)를 통해 편광 안경(195)에 입사되는 편광특성을 절환한다. 이를 통해, 좌안 영상(L)과 우안 영상(R)을 공간적으로 분할하여 입체 영상을 구현할 수 있다.
한편, 영상표시장치는 디스플레이 패널(1030)이 액정 디스플레이 패널인 경우에, 광원을 포함하여 빛을 조사하는 백라이트 유닛(1010)을 포함할 수 있고, 디스플레이 패널(1030)의 앞뒤에는 편광필름(1030, 1040)을 부착할 수 있다.
한편, 패턴드 리타더(1060)는 다양한 방식으로 디스플레이 패널(1030)의 전면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 편광필름(1040)에 라미네이팅(laminating)되어 형성되거나, 투명한 기판(1070)과 같은 별도의 베이스부에 형성될 수 있다.
도 11을 참조하여 패턴드 리타더(Patterned Retarder) 방식을 더 살펴보면, 3D 영상의 시인성을 높이고, 크로스토크 현상을 방지하기 위하여 영상표시장치는 블랙 스트라이프(Black Stripe)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 11의 (a)과 같이, 디스플레이 패널(1110)의 전면에 패턴드 리타더(1120)가 배치되고, 상이한 편광특성을 가지는 리타더들(1121, 1122)의 경계 부분 상에 배치되는 블랙 스트라이프(1123)를 더 포함할 수 있다.
또는, 도 11의 (b)과 같이, 상이한 편광특성을 가지는 리타더들(1125, 1126) 사이에 배치되는 블랙 스트라이프(1127)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 11에서와 같,이 좌안 영상과 우안 영상을 위한 리타더(편광 필터) 사이에 블랙 스트라이프를 삽입하여 좌안 영상과 우안 영상의 크로스토크를 방지하는 기술을 적용하고 있다.
하지만, 블랙 스트라이프가 커질수록 시야각이 개선되는 효과는 있으나, 상대적으로 투과율이 떨어져 휘도가 감소하는 단점이 있어, 시야각과 휘도를 동시에 개선하는 방법을 찾기 위해 많은 노력을 하고 있는 중이다.
패턴드 리타더 방식의 3D 구현 원리는 화면의 수평(Horizontal) 방향으로 한 라인씩 번갈아 다른 편광 필터를 부착하고, 영상처리부에서 해당 라인으로 L, R 영상을 디스플레이하고, 이를 L, R 각각의 편광 필터로 구성된 편광 안경을 통해 시청함으로써 3D 영상을 구현하게 되는 원리이다.
따라서 좌안 영상 라인에서 디스플레이되는 좌안(L) 영상은 반드시 편광 안경의 좌안 렌즈 측으로만 통과되어야 하고, 우안 영상 라인에서 디스플레이되는 우안(R) 영상은 반드시 편광 안경의 우안 렌즈 측으로만 통과되어야 한다.
이때, 좌안 영상 라인의 좌안(L) 영상이 편광 안경의 우안 측으로 통과되거나 우안(R) 영상이 편광 안경의 좌안 렌즈 측으로 통과되는 상황이 발생한다면, 정상적인 3D 영상이 구성되지 못하여 영상이 겹쳐 보이는 크로스토크(Crosstalk) 현상이 발생할 수 있다.
이러한 크로스토크(Crosstalk) 현상은 화면을 소장 각도 이상의 위 또는 아래에서 바라봤을 때 발생할 가능성이 높으며, 이는 화면의 전면에 부착하는 패턴드 리타더(편광 필터)와 디스플레이 패널 사이의 간격에 의해서 영향을 받을 수 있다.
도 11의 (b)를 참조하면, 소정 각도 이내의 위치(P2, P3)에서는 편광 안경의 좌안 렌즈에 좌안 영상이 보이므로 크로스토크 현상이 발생하지 않으나, 소정 각도 이상의 위치(P1, P4)에서는 편광 안경의 좌안 렌즈에 우안 영상이 보여, 크로스토크 현상이 발생할 수 있다.
도 12는 블랙 스트라이프(Black Stripe)의 상하 폭에 의한 크로스토크(Crosstalk) 시야각 및 휘도 변화를 설명하기 위해 참조되는 도면으로, 도 12의 (a), (b)에서, 디스플레이 패널(1210)과 리타더(1220)의 사이 간격은 동일하다.
도 12에서 D1, D2는 각각 크로스토크 현상이 발생하지 않는 상하 시야각을 나타낸 것이다.
도 12를 참조하면, 도 12의 (a)에서의 블랙 스트라이프(1221)의 상하폭이 도 12의 (b)에서의 블랙 스트라이프(1222)의 상하폭이 작기 때문에, 도 12의 (a)의 경우 도 12의 (b)보다, 크로스토크 현상이 발생하지 않는 상하 시야각도 작아지지만 블랙 스트라이프에 의한 투과율 저하 역시 작으므로 휘도 특성은 더 우위에 있다.
즉, 도 12와 같이, 블랙 스트라이프가 상하로 두꺼워지면 영상 크로스토크가 발생하지 않는 상하 시야각이 넓어지는 장점이 있지만, 블랙 스트라이프의 상하 폭으로 인해 투과율이 떨어져 전체적으로 화면의 밝기가 떨어지는 단점이 발생할 수 있다.
상기와 같은 이유로 영상 크로스토크와 화면의 밝기는 블랙 스트라이프의 넓이와 트레이드-오프(trade-off) 관계에 있다고 볼 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 블랙 스트라이프의 넓이를 줄여, 화면의 밝기를 올리면서도 영상의 크로스토크를 방지할 수 있는 영상표시장치를 제시한다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치의 다양한 예를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는 디스플레이 패널(1310)을 포함하고, 여기서, 디스플레이 패널(1310)은 액정 디스플레이 패널일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는, 디스플레이 패널(1310)의 전면에 배치되고, 서로 상이한 편광특성을 가지는 제1 리타더(Retarder, 1321)와 제2 리타더(1322)를 포함하는 패턴드 리타더(Patterned Retarder, 1320)과, 제1 리타더(1321)와 제2 리타더(1322)의 전면에 부착되는, 일면이 볼록한 형상의 광학부재(1324)를 더 포함한다.
제1 리타더(1321)와 제2 리타더(1322)는 교대로 배치된다. 리타더들 각각은 복굴절 매질(birefringence medium)을 이용하여 광의 위상을 예를 들어 λ(파장)/4 만큼 지연시킨다. 이 경우에, 제1 리타더 패턴의 광축과 제2 리타더 패턴의 광축(또는 위상 지연축)은 서로 직교될 수 있다.
한편, 제1 리타더(1321)는 디스플레이 패널(1310)에서 좌안 영상과 우안 영상 중 어느 하나가 표시되는 영역과 대향하도록 배치될 수 있고, 제2 리타더(1322)는 나머지 영상이 표시되는 영역과 대향하도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 리타더(1321)는 우안 영상, 제2 리타더(1322)는 좌안 영상이 표시되는 영역과 대향하도록 배치될 수 있다.
한편, 서로 다른 편광특성을 가지는 제1 리타더(1321)와 제2 리타더(1322)는 각각 빛을 원편광 또는 선편광으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1 리타더(1321)와 제2 리타더(1322)는 광의 위상 지연 특성이 상이할 수 있고, 다른 편광 성분의 빛을 통과시켜 3D 영상을 편광으로 분할할 수 있다.
사용자는 제1 리타더(1321)와 제2 리타더(1322)에 대응하는 편광특성을 가지는 편광 필름, 편광 렌즈를 포함하는 편광 안경을 통하여 3D 영상을 시청할 수 있다.
패턴드 리타더(1320)는 유리기판, 투명 플라스틱 기판, 및 필름 중 어느 하나의 베이스부에 위에 패터닝 될 수 있다. 패턴드 리타더(1320)가 형성된 베이스부는 접착제를 통해 편광필름에 부착될 수 있다. 한편, 실시예에 따라서, 패턴드 리타더(1320)는 고분자 액정층으로 그 두께는 수 ㎛를 가질 수 있다.
한편, 광학부재(1324)는 반원통형의 렌즈일 수 있다. 여기서, 반원통형이란 정확히 절단면이 반원인 경우 이외에도 소정의 곡선으로 일면이 형성되는 경우를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 13과 같이, 패턴드 리타더(1320)의 전면에 수평(Horizontal) 방향으로 작은 곡면을 가지는 렌즈를 부착하여, 크로스토크 현상이 발생하지 않는 임계 각도(D3)를 키울 수 있다.
크로스토크 현상이 발생하지 않는 임계 각도는 블랙 스트라이프의 상하 폭과 디스플레이 패널과 패턴드 리타더 사이의 거리에 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 크로스토크 현상이 발생하지 않는 임계 각도는 블랙 스트라이프의 상하 폭이 커질수록 넓어지고, 디스플레이 패널과 패턴드 리타더 사이의 간격이 작을수록 넓어질 수 있다.
따라서, 본 발명은 빛을 굴절시키는 광학부재를 이용하여, 동일한 디스플레이 패널과 패턴드 리타더 사이의 간격을 가지면서도, 크로스토크 현상이 발생하지 않는 임계 각도를 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 블랙 스트라이프를 줄이거나, 블랙 스트라이프 자체를 최소화하더라도 상하 인접 라인의 영상이 편광 안경에서 반대의 편광 필터를 통과하게 되는 상황을 방지할 수 있게 된다.
이로 인해, 블랙 스트라이프의 상하 폭을 최소화하여, 화면의 밝기를 향상시키면서도, 영상의 크로스토크 현상을 방지할 수 있게 되어, 많은 장점을 가질 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서 광학부재(1324)는 수평 방향의 길이가 수직 방향의 길이보다 크다. 즉, 광학부재(1324)는 수평 방향으로 길게 연장되어 형성될 수 있다.
이 경우에, 광학부재(1324)의 장축은 제1 리타더(1321) 및 제2 리타더(1322)의 장축과 평행하게 형성될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 크로스토크 현상을 감소시키기 위하여, 영상표시장치는 블랙 스트라이프(Black Stripe)를 더 포함할 수 있다.
상기 블랙 스트라이프(Black Stripe)는 상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 경계 부분 상에 배치되거나, 도 13 등의 예들과 같이, 제1 리타더(1321)와 제2 리타더(1322) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 패턴드 리타더의 배치는 3D 영상의 표시 패턴을 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 도 13과 같이, 제1 리타더(1321)와 제2 리타더(1322)는 하나씩 교호하게 배치될 수 있다. 또는, 도 14와 같이, 제1 리타더(1421)와 제2 리타더(1422)는 2개씩 교호하게 배치될 수 있다.
한편, 상기 광학부재의 일부는 상기 블랙 스트라이프와 중첩될 수 있다. 여기서 중첩이란, 도 13 및 도 14와 같이, 광학부재의 일부가 블랙 스트라이프 위에 형성되는 것만을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 전면에서 봤을 때 상기 광학부재의 일부와 블랙 스트라이프가 중첩되는 것을 의미한다. 따라서, 광학부재와 블랙 스트라이프 사이에는 리타더가 있거나 공기층이 존재할 수도 있다.
여기서, 상기 광학부재의 폭은 상기 제1 리타더의 폭보다 클 수 있다.
다른 실시예에서는, 도 15와 같이, 광학부재(1524)와 블랙 스트라이프(1523)가 중첩되지 않을 수 있다. 이 경우에, 광학부재(1524)의 폭은 제1 리타더(1521), 제2 리타더(1522)의 폭보다 작을 수 있다.
한편, 블랙 스트라이프는 좌안 영상과 우안 영상의 경계 부분에 중첩되도록 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 블랙 스트라이프의 상하 폭을 최소화하여, 화면의 밝기를 향상시키면서도, 영상의 크로스토크 현상을 방지할 수 있다.
또한, 해상도를 향상시킬 수 있다.
패턴드 리타더 방식으로 3D 구현 시에, 3D 영상을 정확하게 표시하면서 해상도가 증가하면, 삽입해야 하는 블랙 스트라이프의 개수 또한 비례하여 늘어나게 된다. 그리고, 블랙 스트라이프의 개수 증가는 상술한 바와 같이 투과율을 감소시키는 문제를 발생시켜 전체 휘도가 떨어지는 단점이 있다.
특히, 동일한 화면 크기에서 해상도를 증가시키려 한다면 상대적으로 픽셀 사이즈가 작아지게 되는데 반해 블랙 스트라이프는 시야각 제한으로 인해 두께를 충분히 줄일 수가 없어 투과율이 더욱 떨어지는 문제점이 있다.
하지만, 패턴드 리타더의 전면에 수평(Horizontal) 방향으로 작은 곡면을 가지는 광학부재를 부착하면, 시야각에 영향을 주지 않으면서도 블랙 스트라이프의 상하폭을 최소로 만들수 있다. 이에 따라, 휘도 감소 없이 픽셀 수를 증가시킬 수 있기 때문에 해상도 향상 측면에서도 장점을 가질 수 있다.
한편, 패턴드 리타더는 다양한 방식으로 디스플레이 패널의 전면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 편광필름에 라미네이팅(laminating)되어 형성되거나, 투명한 기판과 같은 별도의 베이스부에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 영상표시장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "배치되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 배치되어있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 배치되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (15)

  1. 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널의 전면에 배치되고, 서로 상이한 편광특성을 가지는 제1 리타더(Retarder)와 제2 리타더를 포함하는 패턴드 리타더(Patterned Retarder);
    상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더 사이에 배치되는 블랙 스트라이프(Black Stripe); 및,
    상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 전면에 부착되는, 볼록한 형상의 광학부재;를 포함하고,
    상기 블랙 스트라이프와 상기 광학 부재는 중첩되지 않으며,
    상기 광학부재의 폭은 상기 제1 리타더의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학부재는 반원통형의 렌즈인 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학부재는 수평 방향의 길이가 수직 방향의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광학부재의 장축은 상기 제1 리타더 및 상기 제2 리타더의 장축과 평행한 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더는 하나씩 교호하게 배치되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더는 2개씩 교호하게 배치되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 스트라이프는 좌안 영상과 우안 영상의 경계 부분에 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 편광특성은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더가 형성되는 베이스부를 더 포함하는 영상표시장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
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