스위트 스팟 유닛 document_id A220623053063

스위트 스팟은 크로스 토킹(cross-talking)이 없는 오토스테레오스코픽(autostereoscopic) 시구역을 지칭한다. 스위트 스팟 유닛은 확대된 화상(畵像) 또는 비디오 시퀀스를, 이들의 크기 조절로 인해 한쪽 눈 또는 양쪽 눈으로 볼 수 있는 공간의 소정 영역에 투영하는 데 유리하게 사용된다. 오토스테레오스코픽 디스플레이에 있어서, 스위트 스팟 유닛의 광은 광파 방향으로 후속하는 대면적의 정보 패널을 투과한다. 상기 정보 패널은 좌우 화상 컨텐트에 대해서 교대로 광을 조절한다. 좌측 스위트 스팟을 위한 광은 좌측 화상에 대해 조절되고, 우측 스위트 스팟을 위한 광은 우측 화상에 대해 조절되며, 광은 시청자의 왼쪽 눈이나 오른쪽 눈으로 각각 집광된다. 스위트 스팟 유닛에서 패널을 바라볼 때, 다른 눈에 대한 크로스 토킹이나 정보 패널 상의 화상의 균일성에 대한 어떠한 방해도 허용되지 않는다. 화상 또는 비디오 시퀀스는 투과형 패널과 같은 투과 형태나 반사 형태를 이용하여 제공될 수 있다. 지향성 백라이트(directed backlight)의 중요한 응용 분야는 승객이 영화를 보는 동안에 차량의 운전자에게는 경로에 대한 정보가 제공되는 등의 개인마다 상이한 정보를 제공하는 것이다. 오토스테레오스코픽 디스플레이에서의 백라이트는 시간순으로 시청자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 좌측 화상과 우측 화상을 투영할 수 있다. 광 마스크는 스위트 스팟을 형성하는 대면적의 제어 가능한 광 매트릭스의 화소 구성을 이미지화하도록 되어 있다. 광 마스크는 마이크로 렌즈와 같은 이미지화 요소(imaging element)의 어레이를 포함하거나, 렌티큘러 어레이(lenticular-array)와 같은 스트라이프 형상으로 구현된다. 광 마스크는 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element; HOE), 초점 길이나 광축이 변하는 렌즈와 같은 전환 가능한 소자 또는 개별 광학 소자의 조합으로 구현될 수도 있다. 유리하게는, 이미지화 요소들은 가능한 한 가깝게 정렬된다. 이것은 확대된 광원을 이미지화할 때의 변이를 억제하고, 스위트 스팟으로부터의 정보를 조절하고 난 후 입체적인 화상을 보는 것을 가능하게 한다. 광 매트릭스는 스위트 스팟의 영역, 개수 및 범위를 조정하는 제어 요소이며, 유리하게는 복수 개의 규칙적이고 개별적으로 제어 가능한 화소 요소를 포함하는데, 이 화소 요소는 통상 매트릭스형 또는 라인형으로 배치된다. 본 명세서에서 제어 가능한 광 매트릭스는 자발광(self luminous) 투과형 또는 반투과형 광 조절기 매트릭스이며, 이러한 광 매트릭스 요소는 개별적으로 제어 가능하고, 명암도(intensity)에 영향을 미치며, 일반적으로 모노크롬(monochrome)이다. 화상의 컬러 표시에 있어서, 패널과 같은 정보 전달 매체는 컬러 필터가 장비되거나, 순차적인 방식으로 광 매트릭스로부터의 주 색상에 의해 모노크롬식으로 조절된다. 일반적으로, 제어 가능한 광 매트릭스는 임의로 주어지는 스위트 스팟의 개수, 위치 및 크기를 제어하기 위한 스위트 스팟 유닛의 작동부를 구성한다. TFT, CRT, LED, OLED뿐만 아니라, 마이크로미러(micro-mirror) 장치, 위상 조절기 및 기타 장치는 적절한 제어 가능한 최적 매트릭스이다. 이러한 구성 요소는 종종 규칙적인 화소 배치로 구성된다. 컬러 디스플레이에 있어서, 상기 배치는 대부분의 경우 컬러 부화소(subpixel)로 구성된다. 때때로 모노크롬 디스플레이도 부화소로 분할되는 화소를 사용한다. 이하에서, 화소는 최소의 제어 가능한 일반적인 모노크롬 유닛으로, 부화소도 포함하는 것으로 이해해야 한다, 가장 간단한 경우에, 제어 가능한 광 매트릭스는 개별 광원을 포함하며, 광 마스크는 단일 렌즈일 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 현저한 광 에러를 일으키며, 이로 인해 오토스테레오스코픽 시스템에서 부적절한 시청자의 눈에 크로스 토킹을 초래한다. 또한, 이러한 구성은 부피가 매우 크며, 단일 렌즈의 요구되는 초점 거리로 인해 디스플레이의 소망하는 평탄도에 상반되는 매우 깊은 깊이를 갖는다. 제어 가능한 광 매트릭스와 광 마스크로서 사용되는 병렬 광학계(parallel optical system)는 디스플레이의 광 에러, 구조적인 깊이 및 중량을 저감하고, 제어를 간단하게 하며, 광 에러를 보정할 수 있게 하여, 크로스 토킹을 회피하고, 화상과 화상 시퀀스 보기가 균일화된다. 통상 광 마스크는 렌티큘러 어레이로 구현되며, 전형적으로 매우 작은 피치를 갖는다. 스위트 스팟 유닛에 있어서, 제어 가능한 광 매트릭스에 대한 이미지화 요소의 위치 및 피치는 매우 정확하게 형성되어, 제어 가능한 광 매트릭스의 화소 피치가 복수 개이다. 광 마스크에 대한 화소의 위치와 렌티큘러 어레이의 피치는 고정 할당되며 서로에 대해 조정된다. 정확한 이미지화에 관하여, 각각의 이미지화 요소에 대한 제어 가능한 광 매트릭스의 화소의 정확한 할당이 요구된다. 따라서, 제어 가능한 광 매트릭스와 광 마스크의 조정 및 할당에 대한 매우 높은 요구 사항이 설정된다. 매트릭스 제조 기술은 잘 구현되어 있기 때문에, 편차는 무시할 수 있다. 본 명세서 내에서, 제어 가능한 광 매트릭스는 이상적이고 정확한 것으로 간주된다. 통상 마스크는 복제 기법에 의해 제조되기 때문에, 특히 광 마스크의 형상 및 구조에 있어서의 편차는 제조 기술에 의해 야기된다. 이로써, 유리 기판은 예컨대 얇은 폴리머로 코팅된 후 렌티큘러 어레이를 형성하도록 엠보싱 가공되고 UV 광에 의해 경화된다. 또한, 전체 렌티큘러 어레이는 폴리머 자체로 형성될 수 있다. 엠보싱 형태의 렌티큘러 어레이를 포함하는 필름은 특히 문제가 있지만, 특별히 이러한 실시예는 비용면에서 효율적인 제조로 인해 시도되고 있다. 예컨대 발광 화소의 배치와 같은 광 매트릭스 제조 기술은 잘 발달되어 대부분의 이상적인 화소 위치를 형성하지만, 공지의 광 에러 이외에도 광 마스크는 특히 이미지화 요소의 피치 및 위치의 편차를 보여 스위트 스팟을 형성할 때 에러를 야기한다. 고품질의 광학적 이미지화를 달성하기 위해서는, 이미지화 요소, 예에서의 렌티귤러 어레이의 렌티클이 정확하게 제어 가능한 광 매트릭스의 화소에 할당되는 것이 필요하다. 모든 공지된 해결책에서는, 일반적으로 렌티큘러는 제어 가능한 광 매트릭스의 화소 피치에 비해 모든 렌티클에 대해서 균일한 피치와 규정된 위치를 갖는다. 각각의 광 마스크의 공차에 대한 이들 요건은 높은 제조 노력시에만 달성될 수 있다. 본 발명의 대상이 아닌 렌티클의 형태의 편차뿐만 아니라, 특히 렌티귤의 위치 편차도 광학적 이미지화의 품질에 악영향을 미친다. 이들로 인해 개별 렌티클이 그들의 스위트 스팟 부분을 소정 공간에 부정확하게 이미지화하게 된다. 불리하게는, 시청자는 입체 화상을 볼 때 크로스 토킹과 비균일성을 인식한다. 렌티큘러 어레이의 뒤틀림 또는 오프셋은 단지 광 마스크 전체에 대한 적절한 조정에 의해 보정될 수 있다. 그러나, 이러한 조정은 광 마스크 내의 피치 편차에 대해서는 불가능하다. 거의 정확하게 위치 설정할 수 없는 렌티큘러 필름의 사용은 광 매트릭스 및 광 마스크의 배치에 관련된 에러에 특히 민감하다. 렌즈 래스터(lens raster)에 매트릭스 형상의 화상을 할당하는 것에 대한 문제들은 렌즈 래스터 화상(렌티큘러 프린트) 분야에서 오래전부터 알려져 있다. 이들 문제는 스위트 스팟 유닛에는 적용되지 않지만, 렌티큘러 어레이에 화상 포인트를 할당하는 요소를 포함한다. 여기에서, 기본적인 목적은 대면적 광원이 아닌 화상 분리로부터 스위트 스팟을 형성하는 것이다. 통상적으로, 각각의 렌티클 아래에 조직적으로 배치되는 복수 개의 화상의 팬형(fan-like) 이미지화에 관한 것이다. 제조시, 렌즈 래스터를 프린트 화상과 정확히 일치하도록 정렬시키는 조정 과정이 요구된다. 종종 수동으로 수행되는 이 과정은 보조 래스터, 라인 화상, 테스트 화상 스트라이프 등을 사용하여 단순화되고 자동화된다. 그럼에도 불구하고, 조정 과정은 비용면에서 효율적이다. DE 1 597 168에는 예시적으로 테스트 화상 스트라이프에 의해 수동 정렬 및 조정을 용이하게 하는 방법이 개시되어 있다. EP 0 570 807 B1에는 별도의 화상 시트, 비디오 카메라 및 채용되는 무아레법(moire method)에 의한 렌즈 래스터 배치의 조정을 위한 방법 및 장치가 설명되어 있다. EP 0 801 324 B1에는 렌즈 기판에 대해 일체형으로 구성된 화상의 증폭 및 조정을 기준 패턴으로 제어하고, 이 기준 패턴은 화상이 규칙적인 렌즈 배치에 맞게 화상의 크기, 회전 및 위치를 변경하기 위해서 필요한 측정 데이터를 포함하는 것인 장치가 설명되어 있다. WO 9924862 A1에는 프린트된 화상의 정확도가 렌즈 스크린의 기하학적 형상에 맞기 위해 필요한 렌즈 래스터 요소의 고도로 정확한 배치없이 입체적인 렌즈 래스터 화상을 자동화 제조하는 방법 및 장치가 설명되어 있다. 상기 명세서의 일양태에 따르면, 상기 방법이 사용될 때 화상 요소가 화상 표시 기판의 하나 이상의 라인 및/또는 에지에 대해 화상 표시 기판 상에 위치되도록 화상 표시 기판의 라인 및/또는 에지와 연결된 하나 이상의 기준선의 위치를 검출하는 시스템을 포함하는 렌즈 래스터 화상을 제조하는 수단이 제공된다. 상시 명세서에는 렌즈 스크린의 초점면(focal plane)에 배치되는 보조 투광 래스터가 사용되는 다른 방법이 설명되어 있다. 렌즈 스크린은, 예컨대 전하 결합 소자(CCD 검출기) 및 EDP 수단에 의해 탐지되는 무아레 패턴을 표시한다. 렌즈 래스터의 표준 배치에 대한 렌즈 요소의 뷸균일한 배치에 따라 이들 디지털 패턴의 도움에 의해 에러 맵이 산출되고, 이에 의해 화상 컨텐트에 대해서 대응하는 이동이 각각의 개별 포인트에 제공되어 규칙적인 표준 배치로부터 렌즈 요소의 편차를 보정한다. GB 2 352 514에는 오토스테레오스코픽 화상을 제공하기 위해서 LCD에 관하여 렌즈 스크린(어레이)의 위치를 제어하는 방법이 설명되어 있다. 여기에서는, 지향성 광선을 사용하여 어레이를 스캔하고, 이에 의해 관찰된 위상 이동이 화상에 대해서 어레이를 보다 정확하게 회전 조정하기 위해서 프린팅 과정 중에 렌티큘러 어레이의 축 편차를 판별하는 역할을 한다. 트랙킹형 오토스테레오스코픽 디스플레이가 렌티큘러 내에 존재하는 피치 편차를 보정하는 것이 아니라, 렌티큘러 어레이 전체가 시청자의 위치를 따른다. 따라서, 이들 방법은 본 발명에 적용되지 않는다. 이들 비기계적인 방법은 예외적인 것으로, 렌티큘러 어레이에 대한 화소 할당의 조작이 사용된다. 후자의 오토스테레오스코픽 디스플레이의 시청자 트랙킹 방법은 WO 9827451에 예시적으로 설명되어 있으며, 배리어 마스크법, 렌즈 래스터 마스크법 또는 프리즘 마스크법이 편평한 디스플레이에서 사용된다. 시청자가 디스플레이 앞에서 측방향으로 이동할 때, 수평 방향 R, G 또는 B 부화소의 명암도는 시청자의 위치에 따라(예컨대, 헤드 트랙킹에 의해) 직간접적으로 이웃하는 화소에 할당된다. 이러한 방식으로, 측방 이동에 비례하여 화상 컨텐트는 디스플레이 자체 또는 배리어 그리드 또는 원통형 렌즈가 이동되지 않고, 또는 다른 광학 수단에 의해 이루어지는 측방 이동 없이 컬러 포인트에서 컬러 포인트로, 즉 부화소에서 부화소로 이동된다. 이 방법은 또한 화소당 3개 이상의 부화소를 포함하도록 확장된다. 통상의 디스플레이에 대한 실시예- 라인 상에 레드, 그린 및 블루 색상을 위한 3개의 부화소가 주기적으로 서로 이어짐 -에서, 4개의 컬러 부화소가 각각의 화상 포인트에 대해서 제어된다. EP 0 691 000 B1에는 스위트 스팟 유닛을 기초로 하는 오토스테레오스코픽 멀티 유저 디스플레이가 설명되어 있다. 광파 방향으로 보았을 때, 상기 디스플레이는 이미지화 매트릭스가 후속하는 조사(照射) 매트릭스를 포함한다. 조사 매트릭스는 통상의 백라이트와 함께 투과형 모드로 작동되거나 발광 모드로 적극적으로 작동될 수 있다. 조사 매트릭스의 매트릭스형으로 배치된 개구는 이미지화 매트릭스에 의해 미리 정해진 영역, 즉 시청자의 오른쪽 눈 또는 왼쪽 눈- 이들 위치는 위치 측정기에 의해 검출됨 -에 있는 스위트 스팟으로 이미지화된다. 복수 개의 개구는 소정 공간의 이미지화 요소의 위치에서 렌티큘러 어레이일 수 있는 이미지화 매트릭스의 각각의 이미지화 요소에 정확하게 할당된다. 따라서, 개구와 이미지화 요소는 서로에 대해 정확하게 조정되어야 한다. 스위트 스팟으로의 광로를 상의 대면적 이미지화 매트릭스의 광은, 시간순으로 좌측 또는 우측 화상에 대해 광을 조절하는 정보 패널을 투과한다. 이에 따라, 조사 매트릭스와 이미지화 매트릭스에 대한 중요한 요구 사항이 확립된다. 이들 2 요소는 시청자가 인식하는 화상의 질, 특히 크로스 토킹 및 화상의 균일성에 관련된다. 높은 수준의 형상의 정확도뿐만 아니라 특히 조사 매트릭스와 이미지화 매트릭스의 정확한 배치, 즉 이미지화 요소, 이 예에서는 렌티클에 대한 조사 매트릭스의 화소의 정확한 위치 설정이 중요하다.