INTEGRATED IMAGE DISPLAY, METHOD FOR MANUFACTURING SAME, AND SYSTEM INCLUDING SAME

17-09-2015 дата публикации
Номер:
WO2015137651A1
Принадлежит: 삼성전자주식회사
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Номер заявки: KR19-00-201501
Дата заявки: 27-02-2015

통합 영상 디스플레이, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 시스템
[1]

아래 실시예들은 통합 영상 디스플레이, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.

[2]

과학 기술의 발전에 따라 디스플레이 기술은 흑백에서 컬러로, 2D에서 3D로 발전되어 사용자에게 더욱 실제 같은 체험을 제공한다. 3D 디스플레이 기술은 시차(parallax)를 기반으로 하는 3D 디스플레이, 볼륨 렌더링(Volume Rendering), 및 홀로그램 디스플레이를 포함한다. 3D 디스플레이는 시차 방벽(Parallax Barrier)을 이용한 디스플레이 방식 및 통합 영상 디스플레이(Integral Imaging Display(IID)) 방식으로 구분된다. IID는 높은 밝기(brightness)로 사용자가 육안으로 직접 3D 영상을 시청할 수 있는 디스플레이 기술이다.

[3]

LCD 패널 및 렌즈 어레이를 포함하는 IID에서, LCD 패널은 EIA(Elemental Image Array)라는 2D 영상을 디스플레이하고, 렌즈 어레이는 EIA에 있는 서로 다른 부분을 서로 다른 방향으로 3D 공간에 리프랙션(refraction)하여 3D 영상을 생성한다.

[4]

IID의 성능은 공간 해상도(Spatial Resolution), 각도 해상도(Angular Resolution), 가시 각도(Visual Angel), 및 디스플레이 가능한 3D 깊이 범위 등과 관련이 있다.

[5]

실시예들은 통합 영상 디스플레이의 공간 해상도를 향상시키는 동시에 각도 해상도를 유지할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.

[6]

또한, 실시예들은 두께가 감소된 통합 영상 디스플레이를 제공할 수 있다.

[7]

뿐만 아니라, 실시예들은 검정 모아레 무늬를 효율적으로 낮춘 통합 영상 디스플레이를 제공할 수 있다.

[8]

일 실시예에 따른 통합 영상 디스플레이는 픽셀들을 포함하는 디스플레이 패널과, 복수의 렌즈들을 포함하는 제1 렌즈 어레이를 포함하고, 상기 복수의 렌즈들 각각은 광선 방향으로 상기 픽셀들 중에서 적어도 하나의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 일부를 디스플레이할 수 있다.

[9]

상기 복수의 렌즈들 각각은 상기 광선 방향으로 상기 복수의 서브 픽셀들 중에서 하나의 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다.

[10]

상기 복수의 렌즈들 중에서 서로 인접하는 렌즈들 각각은 상기 픽셀들 중에서 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀을 디스플레이하고, 상기 서로 인접하는 렌즈들의 개수는 상기 하나의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 개수와 동일할 수 있다.

[11]

상기 디스플레이 패널은 상기 복수의 렌즈들의 초점 면(focal plane)의 미리 설정된 범위에 설치될 수 있다.

[12]

상기 서로 인접하는 렌즈들 각각이 디스플레이하는 서브 픽셀의 컬러는 상이할 수 있다.

[13]

상기 복수의 서브 픽셀들은 표준 RGB 방식으로 정렬될 수 있다.

[14]

상기 복수의 서브 픽셀들은 표준 PenTile 방식으로 정렬될 수 있다.

[15]

상기 복수의 서브 픽셀들은 다이아몬드 PenTile 방식으로 정렬될 수 있다.

[16]

상기 복수의 렌즈들 중에서 서로 인접하는 두 행의 렌즈들은 인터레이스 방식으로 정렬될 수 있다.

[17]

상기 복수의 렌즈들 중에서 서로 인접하는 두 행의 렌즈들은 병렬로 정렬될 수 있다.

[18]

상기 서로 인접하는 렌즈들은 같은 행에 인접하는 렌즈들 및 다른 행에 인접하는 렌즈들 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

[19]

상기 통합 영상 디스플레이는 복수의 렌즈들을 포함하는 제2 렌즈 어레이를 더 포함하고, 상기 제2 렌즈 어레이는 상기 제1 렌즈 어레이 앞에 설치되거나 상기 제1 렌즈 어레이와 상기 디스플레이 패널 사이에 설치되고, 상기 제1 렌즈 어레이에 대해 90도 회전될 수 있다.

[20]

상기 상기 복수의 렌즈들 중에서 서로 인접하는 렌즈들로부터 방출된 광선들은 풀 컬러 점으로 융합될 수 있다.

[21]

상기 제2 렌즈 어레이에 포함된 복수의 렌즈들의 간격은 상기 제1 렌즈 어레이에 포함된 복수의 렌즈들의 간격보다 작을 수 있다.

[22]

일 실시예에 따른 통합 영상 디스플레이의 제조 방법은 디스플레이 패널에 포함되는 픽셀들을 형성하는 단계와, 렌즈 어레이에 포함되는 복수의 렌즈들 각각이 광선 방향으로 상기 픽셀들 중에서 적어도 하나의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 일부를 디스플레이하도록 상기 복수의 렌즈들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

[23]

상기 복수의 렌즈들 각각은 상기 광선 방향으로 상기 복수의 서브 픽셀들 중에서 하나의 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다.

[24]

상기 복수의 렌즈들 중에서 서로 인접하는 렌즈들 각각은 상기 픽셀들 중에서 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다.

[25]

상기 서로 인접하는 렌즈들의 개수는 상기 하나의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 개수와 동일한

[26]

상기 서로 인접하는 렌즈들 각각이 디스플레이하는 서브 픽셀의 컬러는 상이할 수 있다.

[27]

상기 서로 인접하는 렌즈들은 같은 행에 인접하는 렌즈들 및 다른 행에 인접하는 렌즈들 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

[28]

도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

[29]

도 2는 도 1에 도시된 IID의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

[30]

도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 패널의 서브 픽셀이 표준 RGB 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[31]

도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 렌즈 어레이에 포함된 렌즈들이 인터레이스 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[32]

도 6은 도 2에 도시된 렌즈 어레이에 포함된 렌즈들이 병렬로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[33]

도 7은 도 2에 도시된 디스플레이 패널의 서브 픽셀이 표준 PenTile 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[34]

도 8은 도 2에 도시된 렌즈 어레이에 포함된 렌즈들이 표준 PenTile 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[35]

도 9는 도 2에 도시된 디스플레이 패널의 서브 픽셀이 다이아몬드 PenTile 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[36]

도 10은 도 2에 도시된 렌즈 어레이에 포함된 렌즈들이 다이아몬드 PenTile 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[37]

도 11은 도 1에 도시된 IID의 일 실시예에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

[38]

도 12는 도 1에 도시된 IID의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

[39]

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

[40]

도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

[41]

도 1을 참조하면, 디스플레이 시스템(Display System; 10)은 IID(Integral Imaging Display; 100)와 이미지 처리 장치(Image Processing Device; 200)을 포함한다.

[42]

디스플레이 시스템(10)은 사용자(또는 시청자)와 인터랙티브할 수 있는 인터랙티브 시스템, 육안 3D 디스플레이 시스템, 또는 IID 시스템일 수 있다. 디스플레이 시스템(10)은 PC(personal computer), 데이터 서버, 또는 휴대용 장치로 구현될 수 있다.

[43]

휴대용 장치는 랩탑(laptop) 컴퓨터, 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 모바일 인터넷 디바이스(mobile internet device(MID)), PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), PND(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), 또는 e-북(e-book)으로 구현될 수 있다.

[44]

IID(100)는 이미지 처리 장치(200)로부터 생성된 EIA(Elemental Image Array)에 기초하여 3D 이미지(3D Image)를 생성할 수 있다. 예를 들어, IID(100)는 복수의 IID를 조합하여 대형 스크린의 3D 디스플레이를 형성할 수 있는 T-IID(Tiled Integral Imaging Display)로 구현될 수 있다.

[45]

이미지 처리 장치(200)는 디스플레이 시스템(10)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 이미지 처리 장치(200)는 마더보드(motherboard)와 같은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board(PCB)), 집적 회로(Integrated Circuit(IC)), 또는 SoC(System On Chip)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리 장치(200)는 애플리케이션 프로세서(application processor)일 수 있다.

[46]

이미지 처리 장치(200)는 EIA를 생성하고, 생성된 EIA를 IID(100)로 전송할 수 있다.

[47]

도 2는 도 1에 도시된 IID의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

[48]

도 1 및 도 2를 참조하면, IID(100)는 디스플레이 패널(Display Panel; 110) 및 렌즈 어레이(130)을 포함한다.

[49]

디스플레이 패널(110)은 이미지 처리 장치(200)로부터 생성된 EIA를 디스플레이할 수 있다. 디스플레이 패널(110)은 LCD 패널로 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(110)은 터치 스크린 패널, TFT(Thin-Film Transistor-Liquid Crystal Display) 패널, LED(Light Emitting Diode) 디스플레이 패널, OLED(Organic LED) 디스플레이 패널, AMOLED(Active Matrix OLED) 디스플레이 패널, 또는 플렉시블(flexible) 디스플레이 패널로 구현될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(110)은 2D 디스플레이 패널일 수 있다.

[50]

디스플레이 패널(110)은 복수의 픽셀들을 포함한다. 복수의 픽셀들 각각은 복수의 서브 픽셀들(sub pixels)을 포함할 수 있다. 하나의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들 각각은 미리 설정된 컬러의 빛을 발산하여 하나의 픽셀의 빛을 형성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 픽셀들 각각은 레드 서브 픽셀, 그린 서브 픽셀, 및 블루 서브 픽셀을 포함한다. 다른 예를 들어, 복수의 픽셀들 각각은 레드 서브 픽셀, 그린 서브 픽셀, 블루 서브 픽셀, 및 화이트 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 복수의 픽셀들은 디스플레이 원리에 따라 다양한 서브 픽셀들, 예를 들어 다른 개수의 서브 픽셀들 또는 기타 컬러의 서브 픽셀들을 포함할 수 있다.

[51]

렌즈 어레이(130)는 디스플레이 패널(110)의 EIA로부터 방출된 광선들(rays)을 굴절하여 3D 영상을 생성할 수 있다. 렌즈 어레이(130)는 마이크로 렌즈 어레이(micro lens array), 마이크로프리즘 어레이(microprism array), 또는 렌티큘라 렌즈 어레이(lenticular lens array)일 수 있다.

[52]

렌즈 어레이(130)는 디스플레이 패널(110)의 앞에 설치되고, 복수의 렌즈들을 포함한다. 하나의 광선 방향으로 복수의 렌즈들 각각에 디스플레이될 서브 픽셀의 개수는 각 픽셀에 포함된 서브 픽셀의 개수보다 적을 수 있다. 따라서, 마이크로 렌즈의 파라미터 및 마이크로 렌즈와 2D 디스플레이 스크린의 간격을 조절하여 실현할 수 있다.

[53]

복수의 렌즈들 각각은 하나의 광선 방향으로 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들의 일부(또는 부분)을 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 서로 인접하는 N개의 렌즈들 각각은 하나의 광선 방향으로 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들의 N개의 부분을 디스플레이할 수 있다. "서로 인접하는"의 의미는 서로 바로 옆에 위치하거나 교차하여 위치하거나 또는 미리 설정된 범위에 위치하는 경우를 포함할 수 있다. N은 1보다 큰 자연수이고, 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀의 개수보다 적거나 같을 수 있다. 이에, 서로 인접하는 N개의 렌즈들은 하나의 광선 방향으로 하나의 픽셀을 디스플레이한다. 즉, 서로 인접하는 N개의 렌즈들 각각은 하나의 광선 방향으로 서로 인접하는 1/N개의 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 1/N개의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들은 같은 픽셀에 속하거나 서로 다른 픽셀에 속할 수 있다. M이 각 픽셀에 포함된 서브 픽셀의 개수일 때, 서로 인접하는 N개의 렌즈들 각각은 M/N개의 서브 픽셀들을 디스플레이한다. M/N은 정수 또는 분수일 수 있다.

[54]

서로 인접하는 N개의 렌즈들 각각은 하나의 광선 방향으로 같은 픽셀에 포함된 서로 인접하는 1/N개의 서브 픽셀들을 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, N이 2일 때, 서로 인접하는 2개의 렌즈들 각각은 하나의 광선 방향으로 같은 픽셀에 포함된 1/2개의 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 픽셀이 4개의 서브 픽셀을 포함할 때, 2개의 렌즈들 각각은 하나의 광선 방향으로 2개의 서브 픽셀들을 디스플레이할 수 있다.

[55]

렌즈 어레이(130)에 포함된 복수의 렌즈들은 서로 같은 사이즈이고, 복수의 렌즈들 각각이 광선 방향으로 디스플레이하는 서브 픽셀의 개수는 기 설정(또는 고정)될 수 있다.

[56]

일 실시예에 따라, 복수의 렌즈들 각각이 하나의 광선 방향으로 디스플레이하는 서브 픽셀들의 개수는 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들의 총 개수보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈가 하나의 광선 방향으로 디스플레이하는 제1 픽셀에 포함된 서브 픽셀들의 개수가 제1 픽셀에 포함된 서브 픽셀들 총 개수 보다 적을 때, 제1 렌즈에 인접한 적어도 하나의 렌즈는 제1 픽셀에 인접하는 제2 픽셀의 서브 픽셀들의 부분을 디스플레이할 수 있다. 서로 인접하는 N개의 렌즈들이 2개이고, 제1 픽셀이 3개의 서브 픽셀을 포함한다고 가정한다. 제1 렌즈가 제1 광선 방향으로 제1 픽셀에 포함된 2개의 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 제1 렌즈에 인접하는 제2 렌즈는 제1 광선 방향으로 제1 픽셀의 나머지 서브 픽셀 및 제1 픽셀에 인접하는 제2 픽셀에 포함된 1개의 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀과 제2 픽셀 각각이 레드 서브 픽셀, 그린 서브 픽셀, 및 블루 서브 픽셀을 포함하고, 제1 렌즈가 제1 광선 방향으로 제1 픽셀의 레드 서브 픽셀과 그린 서브 픽셀을 디스플레이할 때, 제2 렌즈는 제1 광선 방향으로 블루 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 서로 인접한 제1 렌즈와 제2 렌즈는 제1 광선 방향으로 제1 픽셀에 포함된 레드 서브 픽셀, 그린 서브 픽셀, 블루 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 이에, 시청자는 서로 인접한 제1 렌즈와 제2 렌즈를 통해 제1 광선 방향으로 하나의 픽셀, 즉 제1 픽셀을 시청할 수 있다.

[57]

즉, 복수의 렌즈들 각각은 하나의 광선 방향으로 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀을 모두 디스플레이하지 않고 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀의 개수보다 적은 서브 픽셀들을 디스플레이할 수 있다. 렌즈 어레이(130)의 정렬 방식에 따라 형성된 복수의 렌즈들 간의 간격은 더욱 작을 수 있다. 또한, 더 많은 복수의 렌즈들이 같은 사이즈의 디스플레이 패널(110)에서 설치될 수 있다. 이에, 3D 공간 해상도는 더욱 조밀한(dense) 샘플링을 통해 향상될 수 있다. IID(100)의 두께는 렌즈 어레이(130)에 포함된 렌즈의 초점에 따라 결정되고, 렌즈의 초점은 렌즈 어레이(130)의 정렬 방식에 따라 형성된 복수의 렌즈들 간의 간격에 연관될 수 있다. 렌즈 어레이(130)의 정렬 방식에 따라 형성된 복수의 렌즈들 간의 간격이 감소하여 렌즈의 초점이 감소하고 디스플레이 패널(110)이 렌즈의 초점 면의 미리 설정된 범위에 설치됨으로써 3D 공간 해상도는 향상되며, IID(100)의 두께는 감소될 수 있다.

[58]

다른 실시예에 따라, 복수의 렌즈들 각각은 하나의 광선 방향으로 하나의 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 즉, 시청자는 어느 하나의 광선 방향으로 시청하면 하나의 렌즈를 통해 하나의 서브 픽셀을 시청할 수 있다. 이때, 디스플레이 패널(110)은 렌즈의 초점 면의 미리 설정된 범위에 설치될 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 범위는 각 렌즈가 하나의 광선 방향으로 하나의 서브 픽셀을 디스플레이하는 조건에 따라 결정될 수 있다. 미리 설정된 범위는 디스플레이 패널(110) 및/또는 렌즈 어레이(130)에 따라 결정될 수 있다. 또한, 미리 설정된 범위는 테스트 방식으로 결정될 수 있다. 디스플레이 패널(110)은 렌즈의 초점 면에 설치될 수 있다. 렌즈 어레이(130)에 포함된 서로 인접하는 N개의 렌즈들 각각이 디스플레이하는 서브 픽셀의 컬러는 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀들 각각의 컬러와 일치할 수 있다. 예를 들어, N이 3이고, 픽셀이 레드 서브 픽셀, 그린 서브 픽셀, 및 블루 서브 픽셀을 포함할 때, 제1 렌즈는 광선 방향으로 레드 서브 픽셀을 디스플레이하고, 제2 렌즈는 그린 서브 픽셀을 디스플레이하고, 제3 렌즈는 블루 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 서로 인접하는 제1 렌즈, 제2 렌즈, 및 제3 렌즈가 하나의 광선 방향으로 디스플레이하는 서브 픽셀의 컬러는 서로 다르고, R, G, B를 포함할 수 있다. 따라서, 시청자는 서로 인접하는 N개, 예를 들어 3개의 렌즈들을 통해 풀(full) 컬러를 시청할 수 있다.

[59]

이에, 서로 인접하는 N개의 렌즈들은 하나의 광선 방향으로 하나의 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 픽셀이 레드 서브 픽셀, 그린 서브 픽셀, 및 블루 서브 픽셀을 포함할 때, 서로 인접된 3개의 마이크로 렌즈가 하나의 방향에 디스플레이된 서브 픽셀의 칼라는 서로 다르고 디스플레이된 칼라는 R, G, B를 포함할 수 있다. 따라서, 시청자가 상기 서로 인접된 3개의 마이크로 렌즈를 통해 풀 컬러 포인트(full color point) 또는 풀 컬러 점(full color dot)을 볼 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 인접된 3개의 마이크로 렌즈로부터 방출된(emitted) 광선들(rays)은 풀 컬러 포인트 또는 풀 컬러 점으로 융합될 수 있다.

[60]

이하에서는, 설명의 편의를 위해 복수의 렌즈들 각각이 하나의 광선 방향으로 하나의 서브 픽셀을 디스플레이하는 것으로 가정한다. 이때, 다양한 서브 픽셀 정렬 방식에 따른 렌즈 어레이(130)에 포함된 렌즈의 정렬을 설명한다.

[61]

도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 패널의 서브 픽셀이 표준 RGB 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[62]

도 3을 참조하면, 각 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들은 행(row)의 방향에 따라 정렬될 수 있다. 예를 들어, 각 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들은 도 3에 도시된 바와 같이 표준 RGB 방식으로 정렬될 수 있다. 이때, 정렬된 레드 서브 픽셀(R), 그린 서브 픽셀(G), 블루 서브 픽셀(B)은 행의 방향에 따라 하나의 픽셀을 형성할 수 있다. 렌즈 어레이(130)는 아래의 수학식 1 내지 수학식 6을 통해 획득될 수 있다.

[63]

같은 행에 서로 인접하는 렌즈 간의 간격(PLH)은 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.

[64]

[65]

PPH는 같은 행에 서로 인접하는 서브 픽셀 간의 간격을 의미하고, N은 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀의 개수를 의미하고, %는 modular 계산을 의미할 수 있다.

[66]

또한, 같은 행에 서로 인접하는 렌즈 간의 간격(PLH)은 수학식 2를 만족할 수 있다.

[67]

[68]

R1은 정수이고, 일 수 있다.

[69]

같은 행에 서로 인접하는 렌즈 간의 간격(PLH)이 수학식 1 및/또는 수학식 2를 만족하는 경우, 같은 행에 서로 인접하는 렌즈들 각각이 하나의 광선 방향으로 서로 다른 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 서브 픽셀의 컬러는 서로 다를 수 있다.

[70]

이때, 렌즈 어레이(130)에서 서로 인접하는 두 행의 렌즈들은 인터레이스(interlaced) 방식으로 정렬되거나 병렬로(parallel) 정렬될 수 있다. 예를 들어, 서로 인접하는 두 행의 렌즈들이 인터레이스 방식으로 정렬될 때, 두 행 각각에 위치하는 렌즈 사이에는 행 방향으로 오프셋이 존재할 수 있다. 즉, 서로 인접하는 두 행의 렌즈들은 열(column) 방향으로 얼라이닝(aligning)되지 않을 수 있다. 다른 예를 들어, 서로 인접하는 두 행의 렌즈들이 병렬로 정렬될 때, 두 행 각각에 위치하는 렌즈 사이에는 행의 방향으로 오프셋이 존재하지 않을 수 있다. 서로 인접하는 두 행의 렌즈들은 열(column) 방향으로 얼라이닝(aligning)될 수 있다.

[71]

도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 렌즈 어레이에 포함된 렌즈들이 인터레이스 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[72]

도 4 및 도 5를 참조하면, 각 렌즈는 복수의 서브 픽셀을 커버할 수 있고, 두 행 각각에 위치하는 렌즈 사이에 행의 방향에 따른 오프셋(PLO)이 존재할 수 있다.

[73]

서로 인접하는 두 행의 렌즈들이 인터레이스 방식으로 정렬될 때, 서로 인접하는 두 행 각각에 위치하는 렌즈 사이의 행 방향에 따른 오프셋(PLO)은 수학식 3과 수학식 4를 만족할 수 있다.

[74]

[75]

[76]

또한, 서로 인접하는 두 행 각각에 위치하는 렌즈 사이의 행 방향에 따른 오프셋(PLO)은 수학식 5와 수학식 6을 만족할 수 있다.

[77]

[78]

[79]

서로 인접하는 두 행 각각에 위치하는 렌즈 사이의 행 방향에 따른 오프셋(PLO)이 수학식 3과 수학식 4 및/또는 수학식 5와 수학식 6을 만족하는 경우, 서로 인접하는 두 행의 렌즈들 각각이 하나의 광선 방향으로 서로 다른 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다.

[80]

이때, 서로 인접하는 두 행의 렌즈 간의 간격(PLV)은 수학식 7을 만족할 수 있다.

[81]

[82]

도 5에 도시된 바와 같이, 렌즈 어레이(130)에 포함된 렌즈의 정렬 방식에 따라 서로 인접하는 3개의 렌즈들에 의해서 하나의 광선 방향으로 디스플레이되는 서브 픽셀의 컬러는 서로 다를 수 있다. 즉, 시청자는 서로 인접하는 3개의 렌즈들을 통해 하나의 픽셀을 시청할 수 있다. 도 4 및 도 5에서는 렌즈의 형상이 육각형으로 구현된 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

[83]

도 6은 도 2에 도시된 렌즈 어레이에 포함된 렌즈들이 병렬로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[84]

도 6을 참조하면, 각 렌즈는 복수의 서브 픽셀을 커버할 수 있고, 두 행 각각에 위치하는 렌즈 사이에는 행의 방향으로 오프셋이 존재하지 않을 수 있다. 즉, 서로 인접하는 두 행의 렌즈들은 열(column) 방향으로 얼라이닝(aligning)될 수 있다.

[85]

서로 인접하는 두 행의 렌즈들이 병렬로 정렬될 때, 행 방향으로 연속된 N개의 렌즈들을 통해 하나의 픽셀을 디스플레이하기 위해, 서로 인접하는 두 행의 렌즈 간의 간격(PLV)은 수학식 8을 만족할 수 있다.

[86]

[87]

또한, 서로 인접하는 두 행의 마이크로 렌즈 간의 간격(PLV)은 수학식 9를 만족할 수 있다.

[88]

[89]

도 6에서는 렌즈의 형상이 사각형으로 구현된 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

[90]

도 7은 도 2에 도시된 디스플레이 패널의 서브 픽셀이 표준 PenTile 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 2에 도시된 렌즈 어레이에 포함된 렌즈들이 표준 PenTile 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[91]

도 7 및 도 8을 참조하면, 각 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들은 표준 PenTile 방식으로 정렬될 수 있다. 이때, 하나의 픽셀은 레드 서브 픽셀(R)과 그린 서브 픽셀(G)을 포함하거나 블루 서브 픽셀(B)과 그린 서브 픽셀(G)을 포함할 수 있다. 렌즈 어레이(130)는 아래의 수학식 10 내지 수학식 13을 통해 획득될 수 있다.

[92]

같은 행에 서로 인접하는 렌즈 간의 된 간격(PLH)은 수학식 10을 만족할 수 있다.

[93]

[94]

PPH는 같은 행에 서로 인접하는 그린 서브 픽셀(G) 간의 간격을 의미하고, Int(PLH/PPH)는 (PLH/PPH)의 정수를 의미할 수 있다.

[95]

또한, 같은 행에 서로 인접하는 렌즈 간의 된 간격(PLH)은 수학식 11을 만족할 수 있다.

[96]

[97]

같은 행에 서로 인접하는 렌즈 간의 된 간격(PLH)이 수학식 10 및/또는 수학식 11을 만족하는 경우, 같은 행에 서로 인접하는 렌즈들 각각은 하나의 광선 방향으로 서로 다른 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 서브 픽셀의 컬러는 서로 다를 수 있다.

[98]

이때, 서로 인접하는 두 행의 렌즈 간의 간격(PLV)은 수학식 12를 만족할 수 있다.

[99]

[100]

PPV는 서로 인접하는 두 행의 서브 픽셀 간의 간격을 의미할 수 있다.

[101]

또한, 서로 인접하는 두 행의 렌즈 간의 간격(PLV)은 수학식 13을 만족할 수 있다.

[102]

[103]

서로 인접하는 두 행의 렌즈 간의 간격(PLV)이 수학식 12 및/또는 수학식 13을 만족하는 경우, 같은 열에 서로 인접하는 렌즈들 각각이 하나의 광선 방향으로 디스플레이하는 서브 픽셀은 서로 다른 서브 픽셀, 예를 들어 레드 서브 픽셀(R)과 블루 서브 픽셀(B)로 교차하여 정렬될 수 있다.

[104]

즉, 시청자는 서로 인접하는 렌즈들, 예를 들어 3개의 렌즈들을 통해 풀 컬러, 즉 하나의 픽셀을 시청할 수 있다.

[105]

도 8에서는 렌즈의 형상이 사각형으로 구현된 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 또한, 도 8에서는 서로 인접하는 두 행의 렌즈들이 병렬로 정렬된 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고 서로 인접하는 두 행의 렌즈들은 인터레이스 방식으로 정렬될 수 있다.

[106]

도 9는 도 2에 도시된 디스플레이 패널의 서브 픽셀이 다이아몬드 PenTile 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 도 2에 도시된 렌즈 어레이에 포함된 렌즈들이 다이아몬드 PenTile 방식으로 정렬된 경우를 설명하기 위한 도면이다.

[107]

도 9 및 도 10을 참조하면, 각 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들은 다이아몬드 PenTile 방식으로 정렬될 수 있다. 렌즈 어레이(130)는 아래의 수학식 14 내지 수학식 17을 통해 획득될 수 있다.

[108]

서로 인접하는 두 행의 렌즈 간의 간격(PLV)은 수학식 14를 만족할 수 있다.

[109]

[110]

PPV는 서로 인접하는 두 행의 서브 픽셀 간의 간격을 의미하고, Int(PLV/PPV)는 (PLV/PPV)의 정수를 의미할 수 있다.

[111]

또한, 서로 인접하는 두 행의 렌즈 간의 간격(PLV)은 수학식 15를 만족할 수 있다.

[112]

[113]

서로 인접하는 두 행의 렌즈 간의 간격(PLV)이 수학식 14 및/또는 수학식 15를 만족하는 경우, 서로 다른 행에 인접하는 렌즈들 각각은 하나의 광선 방향으로 서로 다른 서브 픽셀을 디스플레이할 수 있다.

[114]

같은 행에 서로 인접하는 렌즈 간의 간격(PLH)은 수학식 16을 만족할 수 있다.

[115]

[116]

PPH는 같은 행에 서로 인접하는 서브 픽셀 간의 간격을 의미할 수 있다.

[117]

또한, 같은 행에 서로 인접하는 렌즈 간의 간격(PLH)은 수학식 17을 만족할 수 있다.

[118]

[119]

같은 행에 서로 인접하는 렌즈 간의 간격(PLH)이 수학식 16 및/또는 수학식 17을 만족하는 경우, 같은 행에 서로 인접하는 렌즈들 각각이 하나의 광선 방향으로 디스플레이하는 서브 픽셀은 서로 다른 서브 픽셀, 예를 들어 레드 서브 픽셀(R)과 블루 서브 픽셀(B)로 교차하여 정렬될 수 있다.

[120]

도 11은 도 1에 도시된 IID의 일 실시예에 따른 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

[121]

도 11을 참조하면, 디스플레이 패널(110)에 포함되는 픽셀들이 형성될 수 있다(1110).

[122]

렌즈 어레이(130)에 포함되는 복수의 렌즈들 각각이 광선 방향으로 상기 픽셀들 중에서 적어도 하나의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 일부를 디스플레이하도록 상기 복수의 렌즈들이 형성될 수 있다(1130).

[123]

도 12는 도 1에 도시된 IID의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

[124]

도 12를 참조하면, IID(100)는 디스플레이 패널(110) 및 렌즈 어레이(130)을 포함한다. 렌즈 어레이(130)는 제1 렌즈 어레이(133)와 제2 렌즈 어레이(135)를 포함할 수 있다.

[125]

도 12에 도시된 디스플레이 패널(110) 및 렌즈 어레이(133 및 135)의 구성 및 동작은 도 2에 도시된 디스플레이 패널(110)과 렌즈 어레이(130)의 구성 및 동작과 실질적으로 동일할 수 있다.

[126]

제1 렌즈 어레이(133)는 디스플레이 패널(110)의 앞에 설치된다. 제2 렌즈 어레이(135)는 제1 렌즈 어레이(135)의 앞에 설치된다. 예를 들어, 제2 렌즈 어레이(135)는 제1 렌즈 어레이(133)와 디스플레이 패널(110) 사이에 설치될 수 있다.

[127]

제1 렌즈 어레이(133)와 제2 렌즈 어레이(135) 각각은 복수의 렌즈들을 포함할 수 있다. 제1 렌즈 어레이(133)와 제2 렌즈 어레이(135)에 포함된 렌즈의 형상 및 정렬 방식은 도 3 내지 도 10에서 설명한 바와 같을 수 있다.

[128]

제1 렌즈 어레이(133)에 포함된 렌즈의 형상 및 정렬 방식은 제2 렌즈 어레이(135)에 포함된 렌즈의 형상 및 정렬 방식과 동일하거나 상이할 수 있다.

[129]

예를 들어, 제2 렌즈 어레이(135)는 제1 렌즈 어레이(133)에 대해 90도 회전될 수 있다. 이때, 제2 렌즈 어레이(135)에 포함된 렌즈들의 간격은 제1 렌즈 어레이(133)에 포함된 렌즈들의 간격보다 작을 수 있다. 즉, 제2 렌즈 어레이(135)는 제1 렌즈 어레이(133)에 축소된 비율에 상응하는 90도만큼 회전될 수 있다.

[130]

제2 렌즈 어레이(135)를 추가함으로써, IID(100)는 검정 모아레 무늬를 효율적으로 낮추고 전체의 밝기를 과다하게 저하시키지 않을 수 있다.

[131]

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.

[132]

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 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.

[133]

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.



[1]

Disclosed are an integrated image display, a method for operating the same, and a system including the same. The integrated image display, according to one embodiment, comprises: a display panel including pixels; and a first lens array including a plurality of lenses, wherein each of the plurality of lenses is capable of displaying, in a beam direction, a part of a plurality of sub pixels included in at least one pixel among the pixels.

[2]



픽셀들을 포함하는 디스플레이 패널; 및

복수의 렌즈들을 포함하는 제1 렌즈 어레이

를 포함하고,

상기 복수의 렌즈들 각각은 광선 방향으로 상기 픽셀들 중에서 적어도 하나의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 일부를 디스플레이하는 통합 영상 디스플레이.

제1항에 있어서,

상기 복수의 렌즈들 각각은 상기 광선 방향으로 상기 복수의 서브 픽셀들 중에서 하나의 서브 픽셀을 디스플레이하는 통합 영상 디스플레이.

제2항에 있어서,

상기 복수의 렌즈들 중에서 서로 인접하는 렌즈들 각각은 상기 픽셀들 중에서 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀을 디스플레이하고,

상기 서로 인접하는 렌즈들의 개수는 상기 하나의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 개수와 동일한 통합 영상 디스플레이.

제1항에 있어서,

상기 디스플레이 패널은 상기 복수의 렌즈들의 초점 면(focal plane)의 미리 설정된 범위에 설치되는 통합 영상 디스플레이.

제3항에 있어서,

상기 서로 인접하는 렌즈들 각각이 디스플레이하는 서브 픽셀의 컬러는 상이한 통합 영상 디스플레이.

제1항에 있어서,

상기 복수의 서브 픽셀들은 표준 RGB 방식으로 정렬된 통합 영상 디스플레이.

제1항에 있어서,

상기 복수의 서브 픽셀들은 표준 PenTile 방식으로 정렬된 통합 영상 디스플레이.

제1항에 있어서,

상기 복수의 서브 픽셀들은 다이아몬드 PenTile 방식으로 정렬된 통합 영상 디스플레이.

제6항에 있어서,

상기 복수의 렌즈들 중에서 서로 인접하는 두 행의 렌즈들은 인터레이스 방식으로 정렬된 통합 영상 디스플레이.

제6항에 있어서,

상기 복수의 렌즈들 중에서 서로 인접하는 두 행의 렌즈들은 병렬로 정렬된 통합 영상 디스플레이.

제3항에 있어서,

상기 서로 인접하는 렌즈들은 같은 행에 인접하는 렌즈들 및 다른 행에 인접하는 렌즈들 중에서 적어도 하나를 포함하는 통합 영상 디스플레이.

제1항에 있어서,

복수의 렌즈들을 포함하는 제2 렌즈 어레이를

더 포함하고,

상기 제2 렌즈 어레이는 상기 제1 렌즈 어레이 앞에 설치되거나 상기 제1 렌즈 어레이와 상기 디스플레이 패널 사이에 설치되고, 상기 제1 렌즈 어레이에 대해 90도 회전되는 통합 영상 디스플레이.

제1항에 있어서,

상기 복수의 렌즈들 중에서 서로 인접하는 렌즈들로부터 방출된(emitted) 광선들(rays)은 풀 컬러 점(full color dot)으로 융합되는 통합 영상 디스플레이.

제13항에 있어서,

상기 제2 렌즈 어레이에 포함된 복수의 렌즈들의 간격은 상기 제1 렌즈 어레이에 포함된 복수의 렌즈들의 간격보다 작은 통합 영상 디스플레이.

디스플레이 패널에 포함되는 픽셀들을 형성하는 단계; 및

렌즈 어레이에 포함되는 복수의 렌즈들 각각이 광선 방향으로 상기 픽셀들 중에서 적어도 하나의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 일부를 디스플레이하도록 상기 복수의 렌즈들을 형성하는 단계

를 포함하는 통합 영상 디스플레이의 제조 방법.

제15항에 있어서,

상기 복수의 렌즈들 각각은 상기 광선 방향으로 상기 복수의 서브 픽셀들 중에서 하나의 서브 픽셀을 디스플레이하는 통합 영상 디스플레이의 제조 방법.

제16항에 있어서,

상기 복수의 렌즈들 중에서 서로 인접하는 렌즈들 각각은 상기 픽셀들 중에서 하나의 픽셀에 포함된 서브 픽셀을 디스플레이하고,

상기 서로 인접하는 렌즈들의 개수는 상기 하나의 픽셀에 포함된 복수의 서브 픽셀들의 개수와 동일한 통합 영상 디스플레이의 제조 방법.

제17항에 있어서,

상기 서로 인접하는 렌즈들 각각이 디스플레이하는 서브 픽셀의 컬러는 상이한 통합 영상 디스플레이의 제조 방법.

제17항에 있어서,

상기 서로 인접하는 렌즈들은 같은 행에 인접하는 렌즈들 및 다른 행에 인접하는 렌즈들 중에서 적어도 하나를 포함하는 통합 영상 디스플레이의 제조 방법.