KR102558106B1 - 디스플레이 패널, 디스플레이 장치 및 가상 현실/증강 현실 장치 - Google Patents

디스플레이 패널, 디스플레이 장치 및 가상 현실/증강 현실 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은, 디스플레이 패널, 장치 및 이를 포함하는 가상 현실/증강 현실 장치에 관한 것으로서, 디스플레이 패널의 제1 디스플레이 영역과 제2 디스플레이 영역을 통해 보정된 형태로 표시되는 제1 영상 이미지와 제1 영상 이미지의 보정에 따른 보상 이미지인 제2 영상 이미지를 표시함으로써, 광학 장치를 통해 안구에 도달하는 영상 이미지가 왜곡되지 않은 상태로 제공될 수 있도록 한다. 또한, 제1 디스플레이 영역의 외측에 위치하는 제2 디스플레이 영역을 활용하여 보정된 영상 이미지를 표시함으로써, 원래 영상 이미지의 해상도를 유지하며 왜곡되지 않은 영상 이미지를 사용자에게 제공할 수 있도록 한다.

Description

디스플레이 패널, 디스플레이 장치 및 가상 현실/증강 현실 장치{DISPLAY PANEL, DISPLAY DEVICE AND VIRTUAL REALITY/AUGMENTED REALITY DEVICE}
본 발명의 실시예들은 디스플레이 패널, 디스플레이 장치 및 가상 현실/증강 현실 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 다양한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display Device), 유기발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치는 최근 가상의 영상을 통해 사용자에게 가상 현실 체험을 제공하거나, 실제 환경에 가상의 객체를 혼합한 영상을 통해 증강 현실 영상을 제공하는 가상 현실/증강 현실 장치에 이용되고 있다.
이러한 가상 현실/증강 현실 장치는 영상을 표시하는 디스플레이 장치와 디스플레이 장치로부터 출사된 영상을 사용자에게 전달하는 광학 장치를 포함할 수 있다.
이러한 가상 현실/증강 현실 장치에서, 광학 장치의 배열이 틀어지거나 광학 장치에 포함된 부품의 변형이 발생할 수 있으며, 이러한 광학 장치의 상태에 따라 디스플레이 장치로부터 출사된 영상이 왜곡되어 사용자에게 전달될 수 있는 문제점이 존재한다.
이때, 이러한 가상 현실/증강 현실 장치에 포함된 광학 장치는 도광판, 반사판, 렌즈 등과 같은 부품을 포함할 수 있으며, 영상 왜곡은 여러 부품에 의해 발생할 수 있으므로, 영상 왜곡 발생 시 어느 부품에 의해 영상 왜곡이 발생한 것인지 알기 어려울 수 있다.
또한, 영상 왜곡의 원인이 되는 광학 부품을 확인할 수 있다고 하더라도, 가상 현실/증강 현실 장치는 소형화된 형태로 제공되는 경우가 많아 광학 장치의 조정을 통해 왜곡된 영상을 보정하는 것은 현실적으로 어려운 문제점이 존재한다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 가상 현실/증간 현실 장치에서 광학 장치로 인한 영상의 왜곡을 용이하게 보정할 수 있는 디스플레이 패널, 디스플레이 장치 및 가상 현실/증간 현실 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 가상 현실/증간 현실 장치에서 영상의 비선형 왜곡과 선형 왜곡을 모두 보정할 수 있는 디스플레이 패널, 디스플레이 장치 및 가상 현실/증강 현실 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 가상 현실/증강 현실 장치에서 왜곡된 영상을 보정함에 있어서, 디스플레이 장치로부터 출사된 영상의 해상도를 유지하며 왜곡된 영상을 보정할 수 있는 디스플레이 패널, 디스플레이 장치 및 가상 현실/증강 현실 장치를 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 영상 이미지를 표시하는 디스플레이 장치와, 디스플레이 장치가 표시하는 영상 이미지를 전달하는 광학 장치를 포함하는 가상 현실 및 증강 현실 장치를 제공한다.
이러한 가상 현실 및 증강 현실 장치에 포함된 디스플레이 장치는, 다수의 게이트 라인들, 다수의 데이터 라인들 및 다수의 서브픽셀들이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동 회로와, 다수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로와, 게이트 구동 회로와 데이터 구동 회로를 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
그리고, 이러한 디스플레이 장치에 포함된 디스플레이 패널은, 다수의 서브픽셀들 중 N(N≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제1 디스플레이 영역과, 제1 디스플레이 영역의 외측에 위치하고 M(M≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제2 디스플레이 영역을 포함할 수 있으며, 제1 디스플레이 영역 및 제2 디스플레이 영역에서 N개 이상의 서브픽셀들을 통해 영상 이미지를 표시하고, 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀들을 제외한 서브픽셀들을 통해 블랙 이미지를 표시할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 게이트 라인들, 다수의 데이터 라인들 및 다수의 서브픽셀들이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동 회로와, 다수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로와, 게이트 구동 회로와 데이터 구동 회로를 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 디스플레이 패널은, 다수의 서브픽셀들 중 N(N≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제1 디스플레이 영역과, 제1 디스플레이 영역의 외측에 위치하고 M(M≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제2 디스플레이 영역을 포함하고, 제1 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 제1 영상 이미지와 제2 영상 이미지를 표시하고, 제2 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 제1 영상 이미지와 블랙 이미지를 표시하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, N(N≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제1 디스플레이 영역과, 제1 디스플레이 영역의 외측에 위치하고 M(M≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제2 디스플레이 영역을 포함하며, 제1 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 제1 영상 이미지와 제2 영상 이미지를 표시하고, 제2 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 제1 영상 이미지와 블랙 이미지를 표시하는 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 패널을 제1 디스플레이 영역과 제1 디스플레이 영역의 외측에 위치하는 제2 디스플레이 영역으로 구분하고, 제2 디스플레이 영역의 적어도 일부분에 영상 이미지를 표시함으로써, 디스플레이 장치가 보정된 영상을 출력할 수 있도록 하여 광학 장치로 인한 영상의 왜곡을 보정할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 영상의 왜곡 유형에 따라 디스플레이 패널의 제2 디스플레이 영역에 영상 이미지를 다르게 표시함으로써, 비선형 왜곡과 선형 왜곡을 모두 보정할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 패널의 제2 디스플레이 영역에 영상을 표시하여 왜곡된 영상을 보정함으로써, 원래 영상의 해상도를 유지하며 왜곡된 영상을 보정할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치의 개략적인 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치에서 디스플레이 유닛의 개략적인 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치에서 광학 장치의 상태에 따라 안구에 도달하는 영상의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치에서 왜곡된 영상을 보정하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치에 포함된 디스플레이 장치의 개략적인 구성의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 디스플레이 패널에서 영상이 표시되는 영역의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널이 비선형 왜곡 보정을 위해 표시하는 영상의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10은 도 7에 도시된 비선형 왜곡 보정 영상의 다양한 예시들을 나타낸 도면이다.
도 11과 도 12는 도 7에 도시된 비선형 왜곡 보정을 위해 삽입되는 영상이 나타내는 계조의 예시들을 나타낸 도면이다.
도 13은 도 11과 도 12에 도시된 비선형 왜곡 보정을 위해 삽입되는 영상의 계조를 제어하는 컨트롤러의 구성의 예시를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널이 비선형 왜곡 보정을 위해 나타내는 최종 영상의 예시들을 나타낸 도면이다.
도 15와 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널이 선형 왜곡 보정을 위해 나타내는 최종 영상의 예시들을 나타낸 도면이다.
도 17과 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 영상 왜곡 보정을 수행하는 과정의 예시를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)의 개략적인 구조의 예시를 나타낸 것으로서, 가상 현실 또는 증강 현실 영상을 표시하는 헤드셋 타입의 기기를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)는, 영상 신호가 입력되는 영상 신호 입력 라인(110)과, 영상 신호에 기초하여 영상 이미지를 표시하는 디스플레이 유닛(120)과, 이러한 영상 신호 입력 라인(110), 디스플레이 유닛(120) 등을 수납하는 케이스(130)를 포함할 수 있다.
영상 신호 입력 라인(110)은, 외부(예, 단말, 서버 등)로부터 전송된 영상 데이터를 디스플레이 유닛(120)으로 전달한다. 또한, 외부로부터 전송된 제어 신호를 디스플레이 유닛(120)으로 전달할 수도 있다.
이러한 영상 신호 입력 라인(110)은, 가상 현실/증강 현실 장치(100)가 무선 통신을 통해 영상 데이터나 제어 신호를 수신하는 경우, 가상 현실/증강 현실 장치(100)에 포함되지 않을 수도 있다. 즉, 가상 현실/증강 현실 장치(100)는, 무선 통신 모듈을 포함하고, 무선 통신 모듈을 통해 영상 데이터와 제어 신호를 수신하여 디스플레이 유닛(120)으로 전달할 수도 있다.
디스플레이 유닛(120)은, 외부로부터 수신된 영상 데이터에 해당하는 영상 이미지를 표시한다. 이러한 디스플레이 유닛(120)은, 가상 현실/증강 현실 장치(100)에 하나만 포함될 수도 있고, 도 1의 예시와 같이, 두 개의 디스플레이 유닛(120)이 포함될 수도 있다.
일 예로, 도 1의 예시와 같이, 가상 현실/증강 현실 장치(100)는, 사용자에게 좌안 영상을 제공하는 제1 디스플레이 유닛(121)과, 우안 영상을 제공하는 제2 디스플레이 유닛(122)을 포함할 수 있다.
제1 디스플레이 유닛(121)과 제2 디스플레이 유닛(122)을 통해 좌안 영상과 우안 영상을 표시함으로써, 사용자에게 가상 현실 영상이나 증강 현실 영상을 제공할 수 있다. 이러한 제1 디스플레이 유닛(121), 제2 디스플레이 유닛(122) 각각은 영상을 표시하는 구성과 표시된 영상을 사용자에게 전달하는 구성을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)에서 디스플레이 유닛(120)을 구성하는 디스플레이 장치(200)와 광학 장치(300)의 예시를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)의 디스플레이 유닛(120)은 외부로부터 수신된 영상 데이터에 해당하는 영상 이미지를 표시하는 디스플레이 장치(200)와, 디스플레이 장치(200)가 표시하는 영상 이미지를 사용자에게 전달하는 광학 장치(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 디스플레이 장치(200)는, 외부로부터 영상 데이터를 수신하고 수신된 영상 데이터에 따라 각각의 서브픽셀의 밝기를 조정함으로써, 영상 이미지를 표시하는 일반적인 디스플레이 장치(200)일 수 있다. 즉, 액정 디스플레이 장치나 유기발광 디스플레이 장치를 작게 구현한 디스플레이 장치(200)일 수 있다.
또는, 반도체 공정을 통해 실리콘 기판 상에 서브픽셀과 신호 배선 등을 구현한 마이크로 디스플레이 장치일 수도 있다. 이러한 마이크로 디스플레이 장치는 발광 다이오드(LED)나, 유기발광 다이오드(OLED)와 같은 발광 소자로 구성된 서브픽셀을 포함할 수 있다.
이때, 경우에 따라서는, 마이크로 디스플레이 장치에 포함된 각각의 서브픽셀이 하나의 디스플레이 장치(200)로서 구현될 수도 있다. 즉, 각각의 서브픽셀마다 발광 소자와 이를 구동하기 위한 각종 구동 회로가 배치되는 구조로 구현될 수도 있다.
이러한 디스플레이 장치(200)를 통해 표시된 영상 이미지는 각종 광학 부품으로 구성된 광학 장치(300)를 통해 사용자에게 전달될 수 있다.
이러한 광학 장치(300)는, 일 예로, 광 가이드 부재(310), 반사 부재(320) 및 광학 렌즈(330) 등을 포함할 수 있다.
광 가이드 부재(310)는, 디스플레이 장치(200)에서 표시된 영상 이미지가 사용자에게 도달할 수 있도록 하는 부재로서, 디스플레이 장치(200)에 의해 영상 이미지가 표시되는 지점과 사용자의 안구가 위치하는 지점을 서로 연결하는 형태일 수 있다.
이러한 광 가이드 부재(310)를 통해 전달되는 영상 이미지는 반사 부재(320)를 통해 반사되고, 광학 렌즈(330)를 통해 사용자의 안구에 도달할 수 있다.
따라서, 가상 현실/증강 현실 장치(100)에서 디스플레이 장치(200)로부터 출사된 영상 이미지는 광학 장치(300)를 통해 사용자에게 전달될 수 있으며, 도 2의 예시에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)에서 출사된 영상 이미지와 안구에 도달하는 영상 이미지는 동일하게 나타나야 한다.
이때, 이러한 광학 장치(300)에 포함된 광학 부품들의 배열이 틀어지거나 광학 부품들 간의 편차가 발생할 수 있으며, 이러한 광학 부품들의 상태에 따라 안구로 전달되는 영상 이미지가 왜곡될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)에서 광학 장치(300)의 상태에 따라 사용자의 안구에 도달하는 영상 이미지의 예시를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)의 광학 장치(300)에 포함된 반사 부재(320)의 휨이 발생하거나 광학 렌즈(330)와 광 가이드 부재(310) 사이의 거리 편차, 또는 광학 렌즈(330)의 두께 편차 등이 존재할 수 있다. 또는, 사용자에 따라 사용자의 안구의 위치가 광학 렌즈(330)의 중심으로부터 벗어난 지점에 위치할 수도 있다.
일 예로, 도 3의 Case A와 같이, 광학 장치(300)에 포함된 반사 부재(320)의 외곽 부분이 휘어지거나 광학 렌즈(330)의 두께가 두꺼우면(렌즈 자체의 편차나 열에 의한 팽창 등), 디스플레이 장치(200)로부터 출사된 영상 이미지의 중심이 볼록한 형태로 안구에 도달할 수 있다(Barrel Distortion).
또는, 도 3의 Case B와 같이, 반사 부재(320)의 중심 부분이 휘어지거나 광학 렌즈(330)의 두께가 얇으면, 디스플레이 장치(200)로부터 출사된 영상 이미지의 중심이 오목한 형태로 안구에 도달할 수 있다(Pincushion Distortion).
이러한 영상 이미지에 나타나는 배럴 왜곡과 핀쿠션 왜곡을 "비선형 왜곡"이라고도 한다.
또는, 도 3의 Case C와 같이, 반사 부재(320)가 본래 위치로부터 비스듬하게 배치되거나 사용자의 안구 위치가 일정하지 않으면, 디스플레이 장치(200)로부터 출사된 영상 이미지의 전체 또는 일부가 치우친 형태로 안구에 도달할 수 있다(Shift Distortion).
이러한 영상 이미지에 나타나는 시프트 왜곡을 "선형 왜곡"이라고도 한다.
이와 같은, 영상 이미지의 비선형/선형 왜곡은 광학 장치(300)의 배열을 조정하거나 부품의 교체를 통해 나타나지 않도록 할 수도 있다.
그러나, 이러한 영상 이미지 왜곡의 원인이 되는 부품을 정확히 확인하기 어려우며, 가상 현실/증강 현실 장치(100)는 소형화되어 제공되는 경우가 많아 광학 장치(300)의 조정을 통해 영상 이미지의 왜곡을 보정하는 것은 많은 어려움이 존재한다.
본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)는, 디스플레이 장치(200)가 안구에 도달하는 영상 이미지의 왜곡을 보정할 수 있는 영상 이미지를 표시하도록 함으로써, 광학 장치(300)의 상태와 관계 없이 왜곡되지 않은 영상 이미지를 나타낼 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)가 디스플레이 장치(200)에서 표시되는 영상 이미지를 보정하여 안구에 도달하는 영상 이미지의 왜곡이 나타나지 않도록 하는 방식의 예시를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 도 3의 Case A와 같이 배럴 왜곡이 나타나는 경우, 디스플레이 장치(200)에서 표시되는 영상 이미지가 광학 장치(300)를 통과하면 중심이 오목한 형태를 갖도록 하는 영상 이미지를 표시한다. 디스플레이 장치(200)에서 중심이 오목한 영상 이미지가 나타나도록 하는 영상 이미지를 표시하면, 해당 영상 이미지가 광학 장치(300)를 거치면서 중심이 볼록한 형태가 되어 안구에 도달하는 영상 이미지는 왜곡이 나타나지 않게 된다(Case A').
다른 예로, 도 3의 Case B와 같이, 핀쿠션 왜곡이 나타나는 경우, 디스플레이 장치(200)는 광학 장치(300)를 통과하면 중심이 볼록한 형태를 갖도록 하는 영상 이미지를 출력한다. 이러한 영상 이미지는 광학 장치(300)를 거치면서 중심이 오목하게 되어 안구에 도달하는 영상 이미지는 왜곡되지 않은 상태로 나타나게 된다(Case B').
또 다른 예로, 도 3의 Case C와 같이, 시프트 왜곡이 나타나는 경우, 디스플레이 장치(200)는 전체 또는 일부가 일정한 방향으로 치우진 영상 이미지를 표시한다. 이러한 영상 이미지는 광학 장치(300)를 거치면서 디스플레이 장치(200)에 표시된 영상 이미지가 치우진 방향과 반대 방향으로 치우치게 되고, 안구에 도달하는 영상 이미지는 선형 왜곡이 발생하지 않은 상태가 될 수 있다(Case C').
이러한 영상 이미지의 왜곡 보정은 가상 현실/증강 현실 장치(100)의 사용자가 안구에 도달하는 영상 이미지에 따라 왜곡 보정 버튼을 조작하거나, 장치의 환경 설정 화면에서 설정을 조정함으로써 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)와, 그에 포함된 디스플레이 장치(200)는, 영상 이미지의 왜곡에 따라 보정된 영상 이미지를 표시함으로써, 광학 장치(300)를 거쳐 안구에 도달하는 영상 이미지가 왜곡되지 않은 형태로 나타날 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)는, 영상 이미지가 표시되는 영역을 기본 영역과 왜곡 보정을 위한 영역으로 구분하고 영상 이미지를 표시함으로써, 비선형/선형 왜곡을 정확히 보정할 수 있도록 하며, 원래 영상 이미지의 해상도를 유지하며 왜곡이 보정된 영상 이미지를 표시할 수 있도록 한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)에 포함된 디스플레이 장치(200)의 구조와 영상 이미지를 표시하는 방식을 중심으로 영상 이미지의 왜곡을 보정하는 구체적인 방식들을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 가상 현실/증강 현실 장치(100)에 포함되는 디스플레이 장치(200)의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.
이러한 디스플레이 장치(200)는, 전술한 바와 같이, 기존 디스플레이 장치(200)를 작게 구현한 것일 수도 있고, 실리콘 기판 상에 반도체 공정을 통해 구현된 마이크로 디스플레이 장치일 수도 있다. 또한, 각각의 서브픽셀(SP) 자체가 하나의 디스플레이 장치(200)로 구현될 것일 수도 있다.
도 5를 참조하여 디스플레이 장치(200)의 기본적인 구성들을 설명하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)는, 다수의 서브픽셀(SP)이 배열된 디스플레이 패널(210)과, 디스플레이 패널(210)을 구동하기 위한 게이트 구동 회로(220), 데이터 구동 회로(230) 및 컨트롤러(240) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(210)에는, 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 배치되고, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 서브픽셀(SP)이 배치된다.
게이트 구동 회로(220)는, 컨트롤러(240)에 의해 제어되며, 디스플레이 패널(210)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력하여 다수의 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다.
게이트 구동 회로(220)는, 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC, Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(210)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(220)는, 디스플레이 패널(210)의 베젤 영역에 내장되어 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(230)는, 컨트롤러(240)로부터 영상 데이터를 수신하고, 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그리고, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력하여 각각의 서브픽셀(SP)이 영상 데이터에 따른 밝기를 표현하도록 한다.
데이터 구동 회로(230)는, 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로(SDIC, Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(240)는, 게이트 구동 회로(220)와 데이터 구동 회로(230)로 각종 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(220)와 데이터 구동 회로(230)의 동작을 제어한다.
컨트롤러(240)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(220)가 스캔 신호를 출력하도록 하며, 외부에서 수신한 영상 데이터를 데이터 구동 회로(230)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 변환하여 변환된 영상 데이터를 데이터 구동 회로(230)로 출력한다.
컨트롤러(240)는, 영상 데이터와 함께 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블 신호(DE, Data Enable), 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템, 단말, 서버 등)로부터 수신한다.
컨트롤러(240)는, 외부로부터 수신한 각종 타이밍 신호를 이용하여 각종 제어 신호를 생성하고 게이트 구동 회로(220) 및 데이터 구동 회로(230)로 출력할 수 있다.
일 예로, 컨트롤러(240)는, 게이트 구동 회로(220)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP, Gate Start Pulse), 게이트 시프트 클럭(GSC, Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE, Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호를 출력한다.
여기서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(220)를 구성하는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭(GSC)은 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
또한, 컨트롤러(240)는, 데이터 구동 회로(230)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP, Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC, Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE, Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다.
여기서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(230)를 구성하는 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로의 데이터 샘플링 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 소스 드라이버 집적 회로 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 디스플레이 장치(200)는, 디스플레이 패널(210), 게이트 구동 회로(220), 데이터 구동 회로(230) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
각각의 서브픽셀(SP)은, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차에 의해 정의되며, 디스플레이 장치(200)의 유형에 따라 액정이 배치되거나 발광 소자가 배치될 수 있다.
일 예로, 디스플레이 장치(200)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 디스플레이 패널(210)로 광을 조사하는 백라이트 유닛과 같은 광원 장치를 포함하고, 디스플레이 패널(210)의 서브픽셀(SP)에는 액정이 배치된다. 그리고, 각각의 서브픽셀(SP)로 데이터 전압이 인가됨에 따라 형성되는 전계에 의해 액정의 배열을 조정함으로써, 영상 데이터에 따른 밝기를 나타내며 이미지를 표시할 수 있다.
또는, 디스플레이 장치(200)는, 자체 발광 소자를 이용하여 영상 데이터에 따른 밝기를 나타내며 이미지를 표시할 수 있다. 이러한 디스플레이 장치(200)는, 각각의 서브픽셀(SP)에 발광 다이오드(LED)나 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 발광 소자를 포함하고, 데이터 전압에 따라 발광 소자에 흐르는 전류를 제어함으로써 이미지를 표시할 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(200)는, 영상 이미지를 표시하는 디스플레이 패널(210)을 기본 영역과 왜곡 보정을 위한 영역으로 구분하여 구동함으로써, 가상 현실/증강 현실 장치(100)를 통해 나타나는 영상 이미지의 왜곡을 보정하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)에서 디스플레이 패널(210)에 포함된 디스플레이 영역의 예시를 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)의 디스플레이 패널(210)은 중심 부분에 위치하는 제1 디스플레이 영역(211)과 외곽 부분에 위치하는 제2 디스플레이 영역(212)을 포함할 수 있다.
제1 디스플레이 영역(211)은, 디스플레이 패널(210)의 중심 부분에 위치하며 N(N≥2인 자연수)개의 서브픽셀(SP)이 배치될 수 있다. 여기서, N은 디스플레이 장치(200)에서 원래 영상 이미지의 해상도를 나타내기 위해 요구되는 서브픽셀(SP)의 수와 동일할 수 있다.
이러한 제1 디스플레이 영역(211)은, 디스플레이 장치(200)가 외부로부터 수신한 영상 데이터에 대응하는 영상 이미지를 나타낼 수 있다. 즉, 제1 디스플레이 영역(211)은 영상 이미지에 대한 왜곡 보정이 수행되지 않은 경우, 원래 영상 이미지를 표시하는 영역일 수 있다.
제2 디스플레이 영역(212)은, 제1 디스플레이 영역(211)의 외측에 위치하고 M(M≥2인 자연수)개의 서브픽셀(SP)이 배치될 수 있다. 이러한 제2 디스플레이 영역(212)은 영상 이미지의 왜곡 보정 시 표시되는 영상 이미지를 표시하기 위한 영역일 수 있다.
그리고, 제2 디스플레이 영역(212)에는, 왜곡 보정을 위한 영상 이미지를 표시하기 위해 요구되는 M개의 서브픽셀(SP)이 배치될 수 있으며, 이러한 M은 N보다는 작을 수 있다. 도 6에 도시된 예시는, 제2 디스플레이 영역(212)에 4개의 행 또는 4개의 열이 배치되어, 왜곡 보정을 위한 영상 이미지 표시를 위해 이용되는 경우를 나타낸다.
디스플레이 패널(210)은, 영상 이미지의 왜곡이 발생하지 않는 경우, 제1 디스플레이 영역(211)을 통해 원래 영상 이미지(이하, "제1 영상 이미지"라고도 함)를 표시하고, 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 영상 이미지를 표시하지 않는다. 여기서, 제2 디스플레이 영역(212)은 블랙 이미지를 표시할 수 있다.
즉, 영상 이미지의 왜곡이 발생하지 않으면, 제1 디스플레이 영역(211)을 통해서만 제1 영상 이미지를 표시함으로써, 원래 영상 데이터에 대응하는 영상 이미지가 사용자의 안구에 도달할 수 있도록 한다.
반면, 영상 이미지에 왜곡이 발생하여 이러한 왜곡 보정을 위한 영상 이미지를 표시하는 경우에는, 제1 영상 이미지의 일부가 제1 디스플레이 영역(211)에 표시되도록 하고 제1 영상 이미지의 나머지가 제2 디스플레이 영역(212)에 표시되도록 할 수 있다.
그리고, 제1 디스플레이 영역(211)에서 제1 영상 이미지가 표시되지 않는 서브픽셀(SP)에는 제1 영상 이미지에 기초하여 결정된 보상 이미지(이하, "제2 영상 이미지"라고도 함)가 표시되도록 할 수 있다.
여기서, 제1 디스플레이 영역(211) 및 제2 디스플레이 영역(212)에서 제1 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀(SP)의 수는 N과 동일할 수 있다.
그리고, 제1 디스플레이 영역(211)에서 제2 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀(SP)의 수는 제2 디스플레이 영역(212)에서 제1 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀(SP)의 수와 동일할 수 있다.
따라서, 제1 영상 이미지가 제1 디스플레이 영역(211) 및 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 변형된 형태로 표시되도록 함으로써, 광학 장치(300)를 통해 안구에 도달하는 영상 이미지는 왜곡되지 않은 형태로 나타나도록 할 수 있다.
그리고, 제1 디스플레이 영역(211)에서 제1 영상 이미지가 표시되지 않는 부분은 제2 영상 이미지를 표시함으로써, 표시되는 영상 이미지의 형태 변화에 따른 화질 저하가 나타나지 않도록 할 수 있다.
또한, 제1 디스플레이 영역(211) 및 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 제1 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀(SP)의 수를 일정하게 유지함으로써, 왜곡 보정을 위해 변형된 영상 이미지를 표시하더라도 원래 영상 이미지의 해상도를 유지하도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(210)이 비선형 왜곡 보정을 위한 영상 이미지를 표시하는 예시를 나타낸 것으로서, 배럴 왜곡을 보정하기 위한 영상 이미지를 표시하는 경우를 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(210)은 제1 디스플레이 영역(211)과 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 제1 영상 이미지를 표시할 수 있다.
이때, 제1 디스플레이 영역(211)과 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 표시되는 제1 영상 이미지는 상부와 하부로 갈수록 외측으로 돌출되고 중앙 부분은 상대적으로 오목한 형태로 표시될 수 있다.
즉, 디스플레이 패널(210)을 통해 표시되는 제1 영상 이미지가 광학 장치(300)를 거치면서 중심이 볼록한 형태가 되어 왜곡이 보정된 형태로 안구에 도달하도록 하는 형태로 표시될 수 있다.
따라서, 제1 영상 이미지의 일부는 제1 디스플레이 영역(211)에 표시되고(701 참조), 제1 영상 이미지의 나머지는 제2 디스플레이 영역(212)에 표시될 수 있다(703 참조).
그리고, 제1 디스플레이 영역(211)에서 제1 영상 이미지가 표시되는 않는 서브픽셀(SP)에는 제2 영상 이미지가 표시될 수 있다(702 참조). 이러한 제2 영상 이미지는 제1 영상 이미지에 기초하여 결정된 영상 이미지로서, 제1 영상 이미지가 표시되는 형태의 변형에 따른 영상 이미지의 화질 저하를 방지할 수 있는 보상 이미지일 수 있다.
제2 디스플레이 영역(212)에서 제1 영상 이미지가 표시되지 않는 서브픽셀(SP)에는 영상 이미지가 표시되지 않거나 블랙 이미지가 표시될 수 있다(704 참조).
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)는, 디스플레이 패널(210)의 제1 디스플레이 영역(211)을 통해 원래 영상 데이터에 대응하는 제1 영상 이미지의 일부와, 왜곡 보정에 따른 보상 이미지인 제2 영상 이미지가 표시되도록 한다. 그리고, 디스플레이 패널(210)의 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 왜곡 보정에 따라 제1 영상 이미지의 나머지와 블랙 이미지가 표시되도록 한다.
이와 같이, 제1 디스플레이 영역(211) 및 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 제1 영상 이미지의 형태를 변형시켜 표시함으로써, 광학 장치(300)을 통해 왜곡되지 않은 제1 영상 이미지가 안구에 도달할 수 있도록 한다.
또한, 제1 영상 이미지가 제1 디스플레이 영역(211)과 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 표시되도록 함으로써, 원래 영상 이미지의 해상도를 유지하며 왜곡 보정이 이루어질 수 있도록 한다.
여기서, 제1 디스플레이 영역(211)에서 제1 영상 이미지가 표시되지 않는 서브픽셀(SP)에는 제2 영상 이미지가 표시될 수 있으며, 제2 영상 이미지의 위치 및 계조 등은 제1 영상 이미지의 왜곡 보정을 고려하여 결정될 수 있다.
도 8 내지 도 10은 도 7에 도시된 비선형 왜곡 보정 영상 이미지에 삽입되는 제2 영상 이미지의 다양한 예시들을 나타낸 것으로서, 도 7의 A 부분을 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 제2 영상 이미지는 제1 영상 이미지가 표시되는 서브픽셀(SP) 사이에 삽입될 수 있으며, 제2 영상 이미지가 표시되는 서브픽셀(SP)은 일 방향으로 일정한 간격으로 위치할 수 있다.
일 예로, 제1 디스플레이 영역(211)의 일 측에 위치하는 제2 디스플레이 영역(212)에서 첫 번째 행부터 세 번째 행까지 각각의 행마다 4개의 서브픽셀(SP)에 제1 영상 이미지가 표시될 수 있다. 따라서, 제1 디스플레이 영역(211)의 첫 번째 행부터 세 번째 행까지 각각의 행마다 4개의 제2 영상 이미지가 삽입될 수 있다.
이때, 제2 영상 이미지가 표시되는 서브픽셀(SP) 간의 간격은 D1으로 동일할 수 있다.
그리고, 제2 디스플레이 영역(212)의 네 번째 행부터 여섯 번째 행까지 각각의 행마다 3개의 서브픽셀(SP)에 제1 영상 이미지가 표시되므로, 제1 디스플레이 영역(211)의 네 번째 행부터 여섯 번째 행까지 각각의 행마다 3개의 제2 영상 이미지가 삽입될 수 있다.
이러한 제2 영상 이미지가 표시되는 서브픽셀(SP) 간의 간격은 D2로 동일할 수 있다.
즉, 왜곡 보정을 위한 제1 영상 이미지의 형태 변형에 따라 제1 디스플레이 영역(211)의 일부 서브픽셀(SP)에 제2 영상 이미지가 표시될 수 있으며, 이러한 제2 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀(SP)은 일 방향으로 일정한 간격으로 위치하도록 한다.
따라서, 제1 영상 이미지 사이에 제2 영상 이미지가 삽입되더라도, 삽입된 제2 영상 이미지에 의해 제1 영상 이미지의 화질에 영향을 주는 것을 최소화할 수 있도록 한다.
한편, 제2 영상 이미지는 도 7에 도시된 예시와 같이, 서로 다른 행에서 제2 영상 이미지가 서로 인접하게 표시될 수도 있으나, 서로 인접하지 않게 표시될 수도 있다.
또한, 인접하게 표시되는 제2 영상 이미지의 수가 왜곡 보정에 따른 제1 영상 이미지의 형태에 따라 다를 수도 있다.
도 9를 참조하면, 제1 디스플레이 영역(211)의 일 측에 위치한 제2 디스플레이 영역(212)에서 첫 번째 행과 두 번째 행에는 각각 4개의 제1 영상 이미지가 표시된다. 그리고, 세 번째 행부터 다섯 번째 행까지 각각 3개의 제1 영상 이미지가 표시되며, 여섯 번째 행부터 아홉 번째 행까지 각각 2개의 제1 영상 이미지가 표시된다.
따라서, 제1 디스플레이 영역(211)에서 첫 번째 행과 두 번째 행에는 각각 4개의 제2 영상 이미지가 삽입되며, 세 번째 행부터 다섯 번째 행에는 각각 3개의 제2 영상 이미지가 삽입되고, 여섯 번째 행부터 아홉 번째 행에는 각각 2개의 제2 영상 이미지가 삽입된다.
즉, 동일한 수의 제2 영상 이미지가 삽입되는 행의 수는 2줄(L1), 3줄(L2), 4줄(L3), 5줄(L4)과 같이 일정하지 않을 수 있다.
이와 같이, 동일한 수의 제2 영상 이미지가 삽입되는 행의 수가 일정하지 않도록 함으로써, 왜곡에 따른 변형이 심한 부분과 약한 부분에 삽입되는 제2 영상 이미지를 조정하여 더욱 정확한 왜곡 보정이 이루어질 수 있도록 한다.
이러한 제2 영상 이미지는 제1 디스플레이 영역(211)에 전체적으로 분산되어 삽입될 수도 있으나, 일부 영역에만 삽입될 수도 있다.
도 10을 참조하면, 제1 디스플레이 영역(211)은 일 방향으로 구분된 제1 영역(Area1)과 제2 영역(Area2)을 포함할 수 있다.
그리고, 제1 디스플레이 영역(211)의 제1 영역(Area1)에 배치된 서브픽셀(SP)은 제1 영상 이미지만 표시하고, 제2 영역(Area2)에 배치된 서브픽셀(SP)은 제1 영상 이미지와 제2 영상 이미지를 표시할 수 있다.
이와 같이, 제1 영역(Area1)과 제2 영역(Area2)으로 구분하여 제1 영상 이미지와 제2 영상 이미지를 표시하면, 제1 영역(Area1)은 왜곡 보정을 위한 변형이 전혀 이루어지지 않은 영상 이미지가 표시될 수 있다. 그리고, 제2 영역(Area2) 및 제2 영역(Area2)의 일 측에 위치하는 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 왜곡 보정을 위해 변형된 영상 이미지가 표시될 수 있다.
이러한 왜곡 보정은 광학 장치(300)에 포함된 반사 부재(320)의 끝 부분만 변형이 발생한 경우와 같이, 영상 이미지의 일부 영역에만 왜곡이 발생하는 경우 정확한 왜곡 보정이 이루어지도록 할 수 있다.
즉, 제1 디스플레이 영역(211)에 삽입되는 제2 영상 이미지의 위치를 조정함으로써, 부분적인 왜곡에 대한 보정이 정확하게 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 왜곡 보정을 위해 제1 영상 이미지 사이에 삽입되는 제2 영상 이미지는 인접한 제1 영상 이미지에 기초하여 결정된 이미지일 수 있다.
도 11과 도 12는 도 7에 도시된 비선형 왜곡 보정을 위해 삽입되는 제2 영상 이미지의 계조의 예시들을 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 제1 디스플레이 영역(211)에서 제1 영상 이미지 사이에 삽입되는 제2 영상 이미지의 계조는 인접한 제1 영상 이미지가 나타내는 계조에 기초하여 결정될 수 있다.
일 예로, 제2 영상 이미지의 계조는 인접한 제1 영상 이미지 중 어느 하나의 제1 영상 이미지와 동일한 계조일 수 있다.
또는, 제2 영상 이미지의 계조는 인접한 제1 영상 이미지의 계조의 사이에 포함되는 계조일 수도 있다. 이때, 제2 영상 이미지의 계조는 인접한 두 개의 제1 영상 이미지의 계조의 중간값에 해당하는 계조일 수 있다.
도 11의 예시에 도시된 바와 같이, 제2 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀(SP)과 인접한 서브픽셀(SP)에서 나타내는 제1 영상 이미지의 계조가 100Gray와 120Gray인 경우, 제2 영상 이미지가 나타내는 계조는 110Gray일 수 있다.
이와 같이, 왜곡 보정을 위해 제1 영상 이미지 사이에 삽입되는 제2 영상 이미지의 계조를 인접한 제1 영상 이미지의 계조에 기초하여 결정함으로써, 제2 영상 이미지의 삽입으로 인해 화질에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
또한, 제2 영상 이미지의 계조를 결정함에 있어서, 제2 영상 이미지와 인접한 제1 영상 이미지의 계조를 함께 조정해줄 수도 있다.
도 12를 참조하면, 제1 영상 이미지 사이에 삽입되는 제2 영상 이미지의 계조는 인접한 제1 영상 이미지의 계조에 기초하여 110Gray로 결정될 수 있다.
이때, 제2 영상 이미지와 인접하게 표시되는 제1 영상 이미지의 계조를 각각 105Gray와 115Gray로 표시되도록 할 수 있다.
즉, 제2 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀(SP)의 좌측에 인접한 두 개의 서브픽셀(SP)이 모두 120Gray를 표시하고, 우측에 인접한 두 개의 서브픽셀(SP)이 모두 100Gray를 표시하는 경우, 제2 영상 이미지와 바로 인접한 제1 영상 이미지의 계조를 조정해줌으로써 전체적인 영상 이미지에서 제2 영상 이미지가 강하게 인지되지 않도록 할 수 있다.
이러한 제2 영상 이미지의 삽입 및 계조의 결정은 디스플레이 장치(200)에 포함된 컨트롤러(240)에서 수행될 수 있다.
도 13은 도 11과 도 12에 도시된 비선형 왜곡 보정을 위해 삽입되는 제2 영상 이미지의 계조를 제어하는 컨트롤러(140)의 구성의 예시를 나타낸 것이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 컨트롤러(140)는, 보상 이미지 처리 모듈(241)과, 디지털 필터링 처리 모듈(242)을 포함할 수 있다.
보상 이미지 처리 모듈(241)은, 왜곡 보정을 위해 제1 디스플레이 영역(211)과 제2 디스플레이 영역(212)에서 제1 영상 이미지를 표시할 서브픽셀(SP)의 수와 위치를 결정한다.
그리고, 제1 디스플레이 영역(211)에서 제2 영상 이미지가 삽입될 서브픽셀(SP)의 수와 위치를 확인하고, 삽입되는 제2 영상 이미지의 계조를 결정한다.
이러한 제2 영상 이미지의 계조는 인접한 제1 영상 이미지의 계조와 동일하거나, 인접한 제1 영상 이미지의 계조의 사이에 해당하는 계조로 결정될 수 있다.
디지털 필터링 처리 모듈(242)은, 보상 이미지 처리 모듈(241)에 의해 제2 영상 이미지의 계조가 결정되면, 제2 영상 이미지 및 그와 인접한 제1 영상 이미지에 대한 디지털 필터링 처리를 수행할 수 있다.
일 예로, 디지털 필터링 처리 모듈(242)은, 제2 영상 이미지와 인접한 제1 영상 이미지가 제2 영상 이미지의 계조와 주변 영역의 계조를 고려하여 제2 영상 이미지의 계조로부터 점차적으로 증가하거나 감소하는 계조를 나타내도록 할 수 있다.
이와 같이, 제2 영상 이미지의 계조를 인접한 제1 영상 이미지의 계조에 기초하여 결정하고, 제2 영상 이미지와 인접한 제1 영상 이미지의 계조에 대한 디지털 필터링 처리를 수행함으로써, 제2 영상 이미지가 삽입되더라도 해당 영역의 화질이 저하되지 않도록 할 수 있다.
이러한 영상 처리는 전술한 예시와 같이, 디스플레이 장치(200)의 컨트롤러(240)에서 수행될 수 있으나, 경우에 따라, 컨트롤러(240)로 영상 데이터를 전송하는 외부(예, 호스트 시스템)에서 수행될 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)는, 광학 장치(300)로 인한 왜곡을 고려하여 보정된 영상 이미지를 표시함으로써, 가상 현실/증강 현실 장치(100)를 통해 안구에 도달하는 영상이 왜곡되지 않도록 할 수 있다.
이러한 왜곡 보정은 비선형 왜곡에 대해서 수행될 수도 있고, 선형 왜곡에 대해 수행될 수도 있다. 또한, 비선형 왜곡과 선형 왜곡이 동시에 발생하는 경우에도 보정된 영상 이미지 표시를 통해 왜곡되지 않은 영상 이미지가 안구에 도달하도록 할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(210)이 비선형 왜곡 보정을 위해 나타내는 최종 영상 이미지의 예시들을 나타낸 것이다.
도 14를 참조하면, 원래 영상 이미지는 디스플레이 패널(210)의 제1 디스플레이 영역(211)을 통해 표시될 수 있다. 즉, 원래 영상 이미지는 제1 디스플레이 영역(211)에 배치된 N개의 서브픽셀(SP)을 통해 표시될 수 있다.
이러한 원래 영상 이미지에 대한 왜곡 보정이 이루어지면, 디스플레이 패널(211)은 제1 디스플레이 영역(211)과 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 영상 이미지를 표시한다.
즉, 디스플레이 패널(210)에서 N개 이상의 서브픽셀(SP)을 통해 영상 이미지가 표시될 수 있으며, 이러한 영상 이미지 중 일부는 원래 영상 이미지인 제1 영상 이미지이고 나머지는 왜곡 보정에 따라 삽입된 제2 영상 이미지일 수 있다. 여기서, 제1 영상 이미지가 표시되는 서브픽셀(SP)의 수는 원래 영상 이미지가 표시되는 서브픽셀(SP)의 수인 N과 동일할 수 있다.
비선형 왜곡에 대한 보정이 수평 방향으로 이루어지면 제1 디스플레이 영역(211)의 좌측과 우측에 위치하는 제2 디스플레이 영역(212)에 제1 영상 이미지가 표시되게 된다.
또는, 비선형 왜곡에 대한 보정이 수직 방향으로 이루어지면 제1 디스플레이 영역(211)의 상측과 하측에 위치하는 제2 디스플레이 영역(212)에 제1 영상 이미지가 표시되게 된다.
또한, 왜곡 보정에 따라 제1 디스플레이 영역(211)의 상측, 하측, 좌측, 우측에 위치하는 제2 디스플레이 영역(212)에 제1 영상 이미지가 표시될 수 있다.
그리고, 제1 디스플레이 영역(211)의 일부 서브픽셀(SP)은 왜곡 보정에 따른 보상 이미지인 제2 영상 이미지가 표시되게 된다.
이와 같이, 디스플레이 패널(210)의 제1 디스플레이 영역(211)과 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 왜곡 보정된 제1 영상 이미지를 표시하고, 제2 영상 이미지의 삽입을 통해 보상함으로써, 원래 영상 이미지가 왜곡되지 않은 형태로 안구에 도달할 수 있도록 한다.
이러한 왜곡 보정은 비선형 왜곡뿐만 아니라, 선형 왜곡이 발생하는 경우에도 이루어질 수 있다.
도 15와 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(210)이 선형 왜곡 보정을 위해 나타내는 최종 영상 이미지의 예시들을 나타낸 것이다.
도 15를 참조하면, 원래 영상 이미지가 안구에 도달할 때 일 방향으로 치우진 형태로 나타나면, 디스플레이 패널(210)에 표시되는 제1 영상 이미지를 반대 방향으로 시프트시킴으로써, 왜곡 보정이 이루어지도록 할 수 있다.
일 예로, 안구에 도달하는 영상 이미지가 일 방향으로 전체적으로 치우치면, 디스플레이 패널(210)에 표시되는 제1 영상 이미지를 전체적으로 시프트하여 표시할 수 있다.
따라서, 제1 디스플레이 영역(211)의 일부 영역에는 제1 영상 이미지가 표시되고, 나머지 영역에는 블랙 이미지가 표시된다.
그리고, 제2 디스플레이 영역(212)의 일부 영역에는 제1 영상 이미지가 표시되고, 나머지 영역에는 블랙 이미지가 표시된다.
즉, 선형 왜곡에 대한 보정만 이루어지는 경우에는, 제2 영상 이미지가 삽입되지 않을 수 있으므로, 제1 디스플레이 영역(211)의 일부 영역에 블랙 이미지가 표시될 수 있다.
이러한 선형 왜곡에 대한 보정은 전체적으로 이루어질 수도 있으나, 서브픽셀(SP) 행 또는 열 별로 개별적으로 이루어질 수도 있다.
도 16을 참조하면, 디스플레이 패널(210)은 선형 왜곡을 보정하기 위해 제1 영상 이미지를 시프트된 형태로 표시할 수 있다.
여기서, 제1 영상 이미지는 서브픽셀(SP)의 행마다 시프트되는 방향과 정도가 다를 수 있다.
그리고, 인접한 서브픽셀(SP)의 행들 중 일부에서는 제1 영상 이미지가 시프트되는 방향과 정도가 동일할 수도 있다.
이때, 동일한 방향과 정도로 시프트되는 서브픽셀(SP)의 행은 L0과 같이 일정한 간격으로 위치할 수 있다.
즉, 선형 왜곡을 보정하는 경우, 일정하지 않은 방향으로 영상 이미지가 치우친 경우라면, 제1 영상 이미지를 서브픽셀(SP)의 행 또는 열마다 개별적으로 시프트시킴으로써 왜곡 보정이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 비선형 왜곡이 함께 나타난 경우가 아니라면, 동일한 방향 및 정도로 시프트되는 서브픽셀(SP)의 행 또는 열의 수를 일정하게 해줌으로써, 선형 왜곡에 대한 보정이 정확히 이루어지도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)는, 디스플레이 패널(210)에 보상 이미지를 삽입하거나, 영상 이미지를 시프트시킴으로써, 가상 현실/증강 현실 장치(100)에서 비선형 왜곡이나 선형 왜곡에 대해 보정된 영상 이미지가 안구에 도달할 수 있도록 한다.
또한, 보상 이미지 삽입과 영상 이미지의 시프트를 동시에 수행하여 비선형 왜곡 및 선형 왜곡이 동시에 발생하는 경우에도, 왜곡이 보정된 영상 이미지가 사용자에게 제공되도록 할 수 있다.
도 17과 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)가 영상 왜곡 보정을 수행하는 과정의 예시를 나타낸 것이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)는 영상 이미지의 왜곡이 발생하면, 영상 이미지의 왜곡이 발생한 보상 영역을 결정한다(S1700).
그리고, 영상 이미지의 왜곡 형태에 따라 보상 방향을 결정한다(S1710).
일 예로, 비선형 왜곡에 대한 보정인 경우, 배럴 왜곡에 대한 보정이면 영상 이미지의 상단과 하단이 연장된 영상 이미지로 보정할 것을 결정하고, 핀쿠션 왜곡에 대한 보정이면 영상 이미지의 중앙 부분이 연장된 영상 이미지로 보정할 것을 결정한다.
다른 예로, 선형 왜곡에 대한 보정인 경우, 영상 이미지가 치우친 방향과 반대 반향으로 영상 이미지를 시프트시킬 것을 결정할 수 있다.
디스플레이 장치(200)는 보상 방향이 결정되면, 영상 이미지의 왜곡 정도에 따라 보상 정도를 결정한다(S1720).
즉, 비선형 왜곡에 대한 보정인 경우 삽입할 보상 이미지를 결정하고, 선형 왜곡에 대한 보정일 경우 영상 이미지의 시프트 정도를 결정할 수 있다.
이러한 비선형 왜곡과 선형 왜곡은 별도로 수행될 수도 있으나, 영상 이미지의 왜곡 형태에 따라 동시에 이루어질 수도 있다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)는 비선형 왜곡 보상 영역을 결정하고(S1800), 비선형 왜곡에 대한 보상 방향과 정도를 결정한다(S1810).
그리고, 디스플레이 장치(200)는 선형 왜곡 보상 영역을 결정하고(S1820), 선형 왜곡에 대한 보상 방향과 정도를 결정한다(S1830).
여기서, 비선형 왜곡 보상 후 선형 왜곡을 보상하는 경우를 예시로 설명하고 있으나, 선형 왜곡을 먼저 보정하고 비선형 왜곡을 나중에 보정할 수도 있다.
디스플레이 장치(200)는 비선형 왜곡과 선형 왜곡에 대한 보상 방향/정도가 결정되면, 결정된 보상에 따라 표시되는 영상 이미지가 제2 디스플레이 영역(212)을 이탈하는지 여부를 확인한다(S1840).
즉, 비선형 왜곡과 선형 왜곡에 대한 보상을 함께 수행할 경우 보상에 따라 보정된 영상 이미지가 제2 디스플레이 영역(212)을 벗어날 수도 있다.
따라서, 디스플레이 장치(200)는 왜곡에 대한 보상을 결정한 후, 최종 영상 이미지를 확인하여 보정된 영상 이미지가 제2 디스플레이 영역(212)을 이탈하면, 보상 방향과 정도를 조정한 영상 이미지를 출력할 수 있다(S1850).
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(200)는, 디스플레이 패널(210)의 제1 디스플레이 영역(211)과 제2 디스플레이 영역(212)을 통해 왜곡 보정이 이루어진 제1 영상 이미지를 표시함으로써, 가상 현실/증간 현실 장치(100)에서 광학 장치(300)를 통해 안구에 도달하는 영상 이미지가 왜곡되지 않도록 할 수 있다.
또한, 제1 영상 이미지의 왜곡 보정에 따라 제2 영상 이미지를 보상 이미지로 삽입함으로써, 사용자가 인식하는 제1 영상 이미지의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 이러한 왜곡 보정을 위해 제1 디스플레이 영역(211)의 외측에 위치하는 제2 디스플레이 영역(212)을 활용함으로써, 원래 영상 이미지의 해상도를 유지하며 왜곡이 보정된 영상 이미지를 사용자에게 제공할 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 가상 현실/증강 현실 장치 110: 영상 신호 입력 라인
120: 디스플레이 유닛 130: 케이스
200: 디스플레이 장치 210: 디스플레이 패널
211: 제1 디스플레이 영역 212: 제2 디스플레이 영역
220: 게이트 구동 회로 230: 데이터 구동 회로
240: 컨트롤러 241: 보상 이미지 처리 모듈
242: 디지털 필터링 처리 모듈 300: 광학 장치
310: 광 가이드 부재 320: 반사 부재
330: 광학 렌즈

Claims (16)

  1. 영상 이미지를 표시하는 디스플레이 장치; 및
    상기 디스플레이 장치가 표시하는 상기 영상 이미지를 전달하는 광학 장치를 포함하고,
    상기 디스플레이 장치는,
    다수의 게이트 라인들, 다수의 데이터 라인들 및 다수의 서브픽셀들이 배치된 디스플레이 패널;
    상기 다수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동 회로;
    상기 다수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 게이트 구동 회로와 상기 데이터 구동 회로를 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 디스플레이 패널은,
    상기 다수의 서브픽셀들 중 N(N≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제1 디스플레이 영역과, 상기 제1 디스플레이 영역의 외측에 위치하고 M(M≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제2 디스플레이 영역을 포함하고,
    상기 제1 디스플레이 영역 및 상기 제2 디스플레이 영역에서 N개 이상의 서브픽셀들을 통해 상기 영상 이미지를 표시하고, 상기 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀들을 제외한 서브픽셀들을 통해 블랙 이미지를 표시하고,
    상기 제1 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 제1 영상 이미지와 제2 영상 이미지를 표시하고, 상기 제2 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 상기 제1 영상 이미지와 상기 블랙 이미지를 표시하되,
    상기 제1영상 이미지는 외부로부터 수신한 영상 데이터에 대응하는 영상 이미지이고, 상기 제2 영상 이미지는 왜곡 보정을 위한 영상 이미지인 가상 현실 및 증강 현실 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역에서 상기 제1 영상 이미지가 표시되는 서브픽셀의 수와 상기 제2 디스플레이 영역에서 상기 제1 영상 이미지가 표시되는 서브픽셀의 수의 합은 N과 동일한 가상 현실 및 증강 현실 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역에서 상기 제2 영상 이미지가 표시되는 서브픽셀의 수는 상기 제2 디스플레이 영역에서 상기 제1 영상 이미지가 표시되는 서브픽셀의 수와 동일한 가상 현실 및 증강 현실 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역에서 상기 제2 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀들 중 적어도 일부는 상기 제1 디스플레이 영역에서 상기 제1 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀들 사이에 위치하고,
    상기 제2 영상 이미지의 계조 값은 상기 제2 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀과 인접한 둘 이상의 서브픽셀들이 표시하는 상기 제1 영상 이미지의 계조 값들 중 어느 하나와 동일하거나 상기 제1 영상 이미지의 계조 값들의 사이에 포함되는 가상 현실 및 증강 현실 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역에서 상기 제2 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀들 중 적어도 일부는 일 방향으로 동일한 간격으로 이격되어 위치하는 가상 현실 및 증강 현실 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역은 일 방향으로 제1 영역과 제2 영역으로 구분되고,
    상기 제1 영역에 배치된 모든 서브픽셀들은 상기 제1 영상 이미지를 표시하고,
    상기 제2 영역에 배치된 서브픽셀들 중 일부는 상기 제1 영상 이미지를 표시하고 나머지는 상기 제2 영상 이미지를 표시하는 가상 현실 및 증강 현실 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영상 이미지는 상기 컨트롤러가 외부로부터 수신한 영상 데이터와 대응하는 영상 이미지인 가상 현실 및 증강 현실 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은,
    상기 제1 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 제1 영상 이미지와 상기 블랙 이미지를 표시하고,
    상기 제2 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 상기 제1 영상 이미지와 상기 블랙 이미지를 표시하는 가상 현실 및 증강 현실 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은,
    상기 제1 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 제1 영상 이미지, 제2 영상 이미지 및 상기 블랙 이미지를 표시하고,
    상기 제2 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 상기 제1 영상 이미지와 상기 블랙 이미지를 표시하는 가상 현실 및 증강 현실 장치.
  11. 다수의 게이트 라인들, 다수의 데이터 라인들 및 다수의 서브픽셀들이 배치된 디스플레이 패널;
    상기 다수의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동 회로;
    상기 다수의 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 게이트 구동 회로와 상기 데이터 구동 회로를 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 디스플레이 패널은,
    상기 다수의 서브픽셀들 중 N(N≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제1 디스플레이 영역과, 상기 제1 디스플레이 영역의 외측에 위치하고 M(M≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제2 디스플레이 영역을 포함하고,
    상기 제1 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 제1 영상 이미지와 제2 영상 이미지를 표시하고, 상기 제2 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 상기 제1 영상 이미지와 블랙 이미지를 표시하며,
    상기 제1영상 이미지는 외부로부터 수신한 영상 데이터에 대응하는 영상 이미지이고, 상기 제2 영상 이미지는 왜곡 보정을 위한 영상 이미지인는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역에서 상기 제1 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀의 수와 상기 제2 디스플레이 영역에서 상기 제1 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀의 수의 합은 N과 동일한 디스플레이 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역에서 상기 제2 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀의 수는 상기 제2 디스플레이 영역에서 상기 제1 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀의 수와 동일한 디스플레이 장치.
  14. N(N≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제1 디스플레이 영역; 및
    상기 제1 디스플레이 영역의 외측에 위치하고, M(M≥2인 자연수)개의 서브픽셀들이 배치된 제2 디스플레이 영역을 포함하고,
    상기 제1 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 제1 영상 이미지와 제2 영상 이미지를 표시하고, 상기 제2 디스플레이 영역에 배치된 서브픽셀들을 통해 상기 제1 영상 이미지와 블랙 이미지를 표시하고,
    상기 제1영상 이미지는 외부로부터 수신한 영상 데이터에 대응하는 영상 이미지이고, 상기 제2 영상 이미지는 왜곡 보정을 위한 영상 이미지인 디스플레이 패널.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역에서 상기 제1 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀의 수와 상기 제2 디스플레이 영역에서 상기 제1 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀의 수의 합은 N과 동일한 디스플레이 패널.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 영역에서 상기 제2 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀의 수는 상기 제2 디스플레이 영역에서 상기 제1 영상 이미지를 표시하는 서브픽셀의 수와 동일한 디스플레이 패널.
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