JP5513631B2 - 多層映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、多層の２次元イメージを重ねて深度を持つ多層イメージを具現するための多層映像表示装置に関する。

従来、深度を持つ多層イメージを具現するために複数の液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）パネルを重ねる方式が紹介されている。

この場合、重なった液晶ディスプレイパネルの間の干渉により木目模様や波模様などのノイズ（干渉縞）が発生するという問題点がある。つまり、ピクセルによる格子縞を有する複数の液晶ディスプレイパネルが互いに近距離に位置するように配置されると、モアレ（Ｍｏｉｒｅ）現象によるノイズが発生する。

このようなノイズの発生を防止するための技術が知られており、例えば、大韓民国登録特許公報第１０−０６１４４１９号（出願人：ディップ・ビデオ・イメージング・リミッテッド、名称：多層ディスプレイ）では、二つの液晶ディスプレイパネルの間に光を若干拡散する拡散層（ｄｉｆｆｕｓｅ ｌａｙｅｒ）を配置することによって、液晶ディスプレイパネルの重なりにより発生するノイズを除去する技術が開示されている。

しかしながら、二つの液晶ディスプレイパネルの間に拡散層を配置する場合、二つの液晶ディスプレイパネルの間に拡散層を配置した後に組み立てる過程が必要であるため、組み立て過程が煩わしく、生産性が低下するという問題があった。また、拡散層を通じて後面液晶ディスプレイの格子縞を拡散させてノイズの発生を低減させることでは、ノイズの発生を根本的に除去することができなかった。

大韓民国登録特許公報第１０−０６１４４１９号

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、重なったディスプレイの間の干渉により発生するノイズを除去すると同時に組み立てが容易な多層映像表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、多層イメージが多様な深度に形成されるように具現され得る多層映像表示装置を提供することにある。

前記課題を達成するための本発明の一実施形態による多層映像表示装置は、多層の２次元イメージを重ねて深度を持つ多層イメージを具現するための多層映像表示装置であって、選択的に透明になり、複数のピクセル組み合わせを通じて第１の２次元イメージが生成され得るディスプレイ、前記ディスプレイと前後方向に重なるように前記ディスプレイの後に配置されるスクリーン、および前記スクリーンに第２の２次元イメージが投射されるように前記スクリーンの後に配置されるプロジェクターを含む。

前記ディスプレイは、液晶表示装置であってもよい。

前記スクリーンは、後面投射方式透明スクリーンであり、前記プロジェクターは、前記ディスプレイに光を透過させることができる。

前記プロジェクターは、ＬＣＯＳ方式またはＤＬＰ方式であってもよい。

前記スクリーンは、複数備えられ、前記プロジェクターは、前記複数のスクリーンに前記第２の２次元イメージを選択的に投射することができる。

前記複数のスクリーンは、選択的にオン（Ｏｎ）され、前記プロジェクターは、選択的にオンされたスクリーンに焦点が合うように前記複数のスクリーンと同期化することができる。

前記複数のスクリーンは、ＰＤＬＣ類型またはＰＳＣＴ類型であってもよい。

本発明によれば、後面ディスプレイとバックライトユニットの代わりにスクリーンとプロジェクターを利用することによって、後面ディスプレイに形成される格子縞を根本的に除去して互いに異なるピクセルパターンの干渉による干渉縞の発生（モアレ現象）を防止することができ、別途の拡散層を形成しなくてもよいため、多層映像表示装置の組み立て工程がより簡単になる。

また、複数のスクリーンに２次元イメージが選択的に投射されるようにすることによって、多層イメージが多様な深度に形成されるように具現され得る。

本発明の一実施形態による多層映像表示装置の概略的な側面図である。 本発明の一実施形態による多層映像表示装置の概略的な斜視図である。 本発明の他の実施形態による多層映像表示装置の駆動例において第１段階（Ｓ２１０）の概略的な側面図である。 本発明の他の実施形態による多層映像表示装置の駆動例において第２段階（Ｓ２２０）の概略的な側面図である。 本発明の他の実施形態による多層映像表示装置の駆動例において第３段階（Ｓ２３０）の概略的な側面図である。 本発明の他の実施形態による多層映像表示装置の駆動例を段階的に示す概略的な斜視図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態による多層映像表示装置の概略的な側面図であり、図２は、本発明の一実施形態による多層映像表示装置の概略的な斜視図である。

図１および図２に示されているように、本発明の一実施形態による多層映像表示装置１００は、多層の２次元イメージを重ねて深度を持つ多層イメージを具現するための多層映像表示装置であって、選択的に透明になり、複数のピクセル組み合わせを通じて第１の２次元イメージが生成され得るディスプレイ１１０、ディスプレイ１１０と前後方向に重なるようにディスプレイ１１０の後に配置されるスクリーン１２０、およびスクリーン１２０に第２の２次元イメージが投射されるようにスクリーン１２０の後に配置されるプロジェクター１３０を含む。

また、ディスプレイ１１０は、液晶表示装置（ＬＣＤ装置）であってもよい。しかしながら、必ずしも液晶表示装置である必要はなく、選択的に透明になり得る他の形態のディスプレイが本発明に使用され得る。ただし、以下でディスプレイ１１０は液晶表示装置に該当するものと説明する。

既存の多層イメージの具現のための複数の液晶ディスプレイパネルの重なり方式の場合、重なった液晶ディスプレイパネルの間の干渉により木目模様や波模様などのノイズ（干渉縞）が発生するという問題点があった。このようなノイズの発生を防止するために、二つの液晶ディスプレイパネルの間に光を若干拡散する拡散層（ｄｉｆｆｕｓｅ ｌａｙｅｒ）を配置する技術が紹介されたが、二つの液晶ディスプレイパネルの間に拡散層を配置する場合、組み立て過程が煩わしく、生産性が低下する。また、拡散層を通じて後面液晶ディスプレイの格子縞を拡散させて干渉縞（ノイズ）の発生を低減させることでは、干渉縞の発生を根本的に除去することはできなかった。

これに対し、本発明の一実施形態による多層映像表示装置１００は、二つのディスプレイのうちの後面に位置したディスプレイをスクリーン１２０に代替し、バックライトユニット（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）をプロジェクター１３０に代替して、干渉縞の問題点を根本的に解決しながら組み立て過程も簡素化しようとした。

つまり、既存の多層映像表示装置の場合、重なった二つの液晶表示装置の互いに異なるピクセルパターン（ｐｉｘｅｌ ｐａｔｔｅｒｎ）により干渉縞ができるようになるが、スクリーン１２０は自主的にピクセルが形成されているのではなく、プロジェクター１３０からイメージを投射されて見せる方式であるため、ピクセルパターン（格子縞）が形成されない。したがって、重なった二つの液晶表示装置のうち、後面の液晶表示装置をスクリーン１２０に代替して干渉縞の発生を根本的に除去した。

二つの液晶ディスプレイパネルの間に光を若干拡散する拡散層（ｄｉｆｆｕｓｅ ｌａｙｅｒ）を配置する場合には、干渉縞の発生を弱化させる程度の効果があるが、本発明の場合、互いに異なるピクセルパターンの重なり自体がなくなるため、干渉縞の発生を完全に除去することができる。

この時、プロジェクター１３０は、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）方式またはＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式であってもよい。サイズが相対的に過度に大きく、高い価格と重い重量により普遍的な使用には適さないＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）方式を除くと、プロジェクターは投射方式に応じて大きくＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）方式、ＬＣＯＳ方式、そしてＤＬＰ方式に分類することができる。このうち、ＬＣＤ方式の場合、液晶表示装置と類似するようにピクセルパターンによる格子縞が形成されることから、ノイズが発生し得るため、本発明に適用しないことが好ましい。

また、図示されてはいないが、本発明の一実施形態による多層映像表示装置１００には、光学シートなど通常の液晶表示装置を実現するための各種部品が含まれ得る。ただし、本発明でプロジェクター１３０がバックライトユニットの役割を果たすため、本発明にバックライトユニットは含まれない。

ディスプレイ１１０とスクリーン１２０は、前方から見る時、互いに重ねられて見えるようにディスプレイ１１０の後にスクリーン１２０が配置される。この時、ディスプレイ１１０とスクリーン１２０で具現された映像が深度を持って互いに重なるようにディスプレイ１１０とスクリーン１２０は若干離隔した状態に固定され得る。図面にはディスプレイ１１０とスクリーン１２０を互いに固定するフレーム（ｆｒａｍｅ）などは省略してある。

前に配置されるディスプレイ１１０は、後に配置されるスクリーン１２０に対して日除けの役割を果たして、プロジェクター１３０によりスクリーン１２０に投射される第２の２次元イメージがより鮮明になるようにする役割を果たすことができる。

また、ディスプレイ１１０は、後に位置するスクリーン１２０で具現された映像が前面で見られるように選択的に透明な状態になるように形成され得る。

また、スクリーン１２０は、後面投射方式透明スクリーンであり、プロジェクター１３０は、ディスプレイ１１０に光を透過させることができる。

つまり、スクリーン１２０は、後に配置されたプロジェクター１３０から第２の２次元イメージを投射されてこれを前方で見ることができるようにする後面投射方式の透明スクリーンであってもよく、プロジェクター１３０は、スクリーン１２０を通過した光をディスプレイ１１０に透過させて既存のバックライトユニットの役割を果たすことができる。

これを段階的に考察すれば、図１および図２に示されているように、プロジェクター１３０から投射された光は、まずスクリーン１２０に第２の２次元イメージが投影されるようにし（Ｓ１１０）、次に透明な材質であるスクリーン１２０を通過してディスプレイ１１０を透過しながらディスプレイ１１０に第１の２次元イメージが生成されるようにする（Ｓ１２０）。つまり、液晶表示装置のようなディスプレイ１１０は、自ら発光することによるイメージ生成が不可能であるため、プロジェクター１３０が既存のバックライトユニットの役割を果たす。

このように後面ディスプレイとバックライトユニットの代わりにスクリーン１２０とプロジェクター１３０を利用することによって、後面ディスプレイに形成される格子縞を根本的に除去して、互いに異なるピクセルパターンの干渉による干渉縞の発生（モアレ現象）を防止することができ、別途の拡散層を形成しなくてもよいため、多層映像表示装置の組み立て工程がより簡単になる。

一方、図３は、本発明の他の実施形態による多層映像表示装置の駆動例において第１段階（Ｓ２１０）の概略的な側面図であり、図４は、本発明の他の実施形態による多層映像表示装置の駆動例において第２段階（Ｓ２２０）の概略的な側面図であり、図５は、本発明の他の実施形態による多層映像表示装置の駆動例において第３段階（Ｓ２３０）の概略的な側面図である。また、図６は、本発明の他の実施形態による多層映像表示装置の駆動例を段階的に示す概略的な斜視図である。

図３〜図６に示されているように、スクリーン２２０は、複数備えられ、プロジェクター２３０は、複数のスクリーン２２０に第２の２次元イメージ２０２を選択的に投射することができる。

例えば、図３〜図６に示されているように、複数のスクリーン２２０の個数は３個であってもよい。これをそれぞれ第１スクリーン２２０ａ、第２スクリーン２２０ｂ、そして第３スクリーン２２０ｃとすれば、プロジェクター２３０は、このような複数のスクリーン２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃのうちの一つを必要に応じて選択して第２の２次元イメージ２０２を投射することができる。

例えば、図３のようにプロジェクター２３０が第１スクリーン２２０ａに第２の２次元イメージ２０２を投射すると、ディスプレイ２１０に形成された第１の２次元イメージ２０１に対して第２の２次元イメージ２０２が深く形成されるため、多層イメージの深度感が向上し、図５のようにプロジェクター２３０が第３スクリーン２２０ｃに第２の２次元イメージ２０２を投射すると、ディスプレイ２１０に形成された第１の２次元イメージ２０１に対して第２の２次元イメージ２０２が浅く形成されるため、多層イメージの深度感が減り得る。

一例として、図６を参照すれば、ディスプレイ２１０には背景イメージが第１の２次元イメージ２０１として形成された状態で、プロジェクター２３０が、ヒトが遠距離で歩いてくる第２の２次元イメージ２０２ａを第１スクリーン２２０ａに投射する第１段階（Ｓ２１０、図３）、プロジェクター２３０が、ヒトが中間距離で歩いてくる第２の２次元イメージ２０２ｂを第２スクリーン２２０ｂに投射する第２段階（Ｓ２２０、図４）、そしてプロジェクター２３０が、ヒトが近距離で歩いてくる第２の２次元イメージ２０２ｃを第３スクリーン２２０ｃに投射する第３段階（Ｓ２３０、図５）によって段階的にプロジェクター２３０が第２の２次元イメージ２０２を投射するスクリーンを異にできる。これによって、一つのスクリーンに第２の２次元イメージ２０２を投射するよりも深度感、遠近感または立体感がさらに強く感じられるようにできる。

また、ディスプレイ２１０は、液晶表示装置であってもよい。しかしながら、必ずしも液晶表示装置である必要はなく、選択的に透明になり得る他の形態のディスプレイが本発明に使用され得る。ただし、以下でディスプレイ１１０は液晶表示装置に該当するものと説明する。

複数のスクリーン２２０は、選択的にオン（Ｏｎ）され、プロジェクター２３０は、選択的にオンされたスクリーンに焦点が合うように複数のスクリーン２２０と同期化することができる。

例えば、図３〜図６を参照すれば、プロジェクター２３０が第２の２次元イメージ２０２ａを第１スクリーン２２０ａに投射する第１段階（Ｓ２１０、図３）では、複数のスクリーン２２０のうち、第１スクリーン２２０ａのみが選択的にオンされ、第２スクリーン２２０ｂと第３スクリーン２２０ｃはオフ（Ｏｆｆ、一般に透明な状態を意味する）されていることが好ましい。このように第１スクリーン２２０ａのみが選択的にオンされた場合、プロジェクター２３０は第１スクリーン２２０ａに第２の２次元イメージの像が明確に投射されるように焦点が調整され得、このような調整はプロジェクター２３０と複数のスクリーン２２０間の同期化を通じて可能になり得る。また、第２スクリーン２２０ｂに投射する第２段階（Ｓ２２０、図４）では、複数のスクリーン２２０のうち、第２スクリーン２２０ｂのみが選択的にオンされ、プロジェクター２３０の焦点は、第２スクリーン２２０ｂに合うように調整されるだろう。第３段階（Ｓ２３０、図５）も同様に考えられる。

スクリーンの選択的なオン／オフのために、複数のスクリーン２２０は、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）類型またはＰＳＣＴ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ Ｔｅｘｔｕｒｅｓ）類型であってもよい。

ＰＤＬＣ類型のスクリーンは、固体重合体結合で分散した小さい滴で構成されている。駆動電圧がオフ状態である時には、このような小さい滴が無秩序に配列されて、滴と重合体との屈折により障害を受けて光が散乱され、駆動電圧がオン状態である時は、小さい滴が一列に配列されて屈折率の差異を減らすため、スクリーンは光を透過するようになる。図６を参照して例を挙げると、第２スクリーン２２０ｂが選択的にオンされるようにするためには、第１スクリーン２２０ａと第３スクリーン２２０ｃにのみ駆動電圧をかければよい。つまり、当該スクリーンの駆動電圧が選択的にオフされると、当該スクリーンは第２の２次元イメージ２０２が投射され得る状態に選択的にオンされる方式である。

また、ＰＳＣＴ類型のスクリーンは、強い電場を印加すると液晶がほとんど垂直的な構造を有するようになり、入射される光を透過させる類型である。例えば、図６を参照して、第１スクリーン２２０ａが選択的にオンされるようにするためには、第２スクリーン２２０ｂと第３スクリーン２２０ｃにのみ強い電場を印加すればよい。つまり、当該スクリーンに印加される電場が選択的にオフされると、当該スクリーンは第２の２次元イメージ２０２が投射され得る状態に選択的にオンされる方式である。

複数のスクリーン２２０は、後面投射方式透明スクリーンであり、プロジェクター２３０は、ディスプレイ２１０に光を透過させることができる。

つまり、スクリーン２２０は、後に配置されたプロジェクター２３０から第２の２次元イメージ２０２を投射されてこれを前方で見ることができるようにする後面投射方式の透明スクリーンであってもよく、プロジェクター２３０は、スクリーン２２０を通過した光をディスプレイ２１０に透過させて既存のバックライトユニットの役割を果たすことができる。

プロジェクター２３０は、ＬＣＯＳ方式またはＤＬＰ方式であってもよい。ＬＣＤ方式の場合、液晶表示装置と類似するようにピクセルパターンによる格子縞が形成されることから、ノイズが発生し得るため、本発明に適用しないことが好ましい。

このように複数のスクリーン２２０に２次元イメージが選択的に投射されるようにすることによって、多層イメージが多様な深度に形成されるように具現され得る。

以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、本発明の実施形態から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により容易に変更されて均等であると認められる範囲のすべての変更および修正を含む。

本発明は、多層映像表示装置に関するものであって、各種ディスプレイに適用され得るため、産業上の利用可能性がある。

１００…多層映像表示装置
１１０、２１０…ディスプレイ
１２０、２２０、２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ…スクリーン
１３０、２３０…プロジェクター
２０１…第１の２次元イメージ
２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ…第２の２次元イメージ

Claims (4)

1. 多層の２次元イメージを重ねて深度を持つ多層イメージを具現するための多層映像表示装置であって、
   選択的に透明になり、複数のピクセル組み合わせを通じて第１の２次元イメージが生成され得る、液晶表示装置であるディスプレイ、
   前記ディスプレイと前後方向に重なるように前記ディスプレイの後に配置されるスクリーン、および
   前記スクリーンに第２の２次元イメージが投射されるように前記スクリーンの後に配置されるプロジェクターを含み、
   前記スクリーンは、複数備えられ、
   前記複数のスクリーンは、選択的にオンされ、
   前記プロジェクターは、前記複数のスクリーンに前記第２の２次元イメージを選択的に投射するとともに、選択的にオンされたスクリーンに焦点が合うように前記複数のスクリーンと同期化する、多層映像表示装置。
2. 前記スクリーンは、後面投射方式透明スクリーンであり、
   前記プロジェクターは、前記ディスプレイに光を透過させる、請求項１に記載の多層映像表示装置。
3. 前記プロジェクターは、ＬＣＯＳ方式またはＤＬＰ方式である、請求項１に記載の多層映像表示装置。
4. 前記複数のスクリーンは、ＰＤＬＣ類型またはＰＳＣＴ類型である、請求項１に記載の多層映像表示装置。

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