KR100813975B1

KR100813975B1 - 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치

Info

Publication number: KR100813975B1
Application number: KR1020060043949A
Authority: KR
Inventors: 김태희; 김대식; 정성용
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2008-03-14
Also published as: KR20070089023A; US20070200792A1; CN101029975A; US8373684B2; CN100585452C

Abstract

2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치가 개시되어 있다. 이 개시된 입체 영상 표시 장치는, 백라이트 유닛; 각각 독립적으로 투명 상태와 불투명 상태로 스위칭 가능한 좌안 영역과 우안영역을 가지며 2차원으로 배열된 다수의 셀을 구비한 공간 광 변조기; 공간 광 변조기를 통과한 광을 좌안 시역과 우안 시역으로 분리하여 출사시키는 렌티큘러 렌즈 시트; 및 영상을 디스플레이하는 화상 표시 패널;을 포함하며, 공간 광 변조기는 화상 표시 패널의 수직 동기 신호에 동기되어 순차적으로 스위칭되는 다수의 수평 세그먼트로 분할되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 입체 영상 표시 장치는 해상도의 저하가 없고, 크로스토크가 감소될 수 있다.

Description

2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치{High resolution 2D-3D switchable autostereoscopic display apparatus}

도 1은 렌티큘러 방식의 일반적인 입체 영상 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한다.

도 2는 해상도의 저하가 없는 종래의 2차원/3차원 영상 호환용 입체영상 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한다.

도 3은 화상 표시 패널에서 좌우안용 영상을 주사하는 과정을 순시적으로 도시한다.

도 4는 본 발명에 따른 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체영상 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한다.

도 5는 도 4의 개략적인 상면도이며, 도 6은 도 4의 공간 광 변조기의 패럴랙스 배리어 패턴을 도시한다.

도 7은 임의의 화소 라인에서 시간 경과에 따른 화소값 변화를 예시적으로 도시하는 그래프이다.

도 8은 시간 경과에 따른 공간 광 변조기의 스위칭 동작을 예시적으로 도시하는 그래프이다.

도 9는 다수의 수평 세그먼트를 갖는 백라이트 유닛과 공간 광 변조기에서 임의의 한 수평 세그먼트의 동작을 나타내는 그래프이다.

도 10 및 도 11은 각각 백라이트 유닛과 공간 광 변조기에서 다수의 수평 세그먼트들의 동작을 순차적으로 나타나는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

31...백라이트 유닛, 33...공간 광 변조기

35...렌티큘러 렌즈 시트, 37...화상 표시 패널

S1…Sm...수평 세그먼트

본 발명은 2차원/3차원 영상 호환용 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 해상도의 저하 및 크로스토크(cross-talk)가 감소된 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.

입체영상 디스플레이 장치는 양안시차(binocular parallax)를 갖는 좌안용 영상과 우안용 영상을 사용자의 좌안과 우안 각각에 분리하여 보여주는 장치이다. 사용자는 입체영상 디스플레이 장치에서 제공되는 좌안용 영상과 우안용 영상을 두 눈의 망막을 통하여 각각 인지함으로써 입체감 있는 3차원 영상을 시청할 수 있다. 이러한 입체영상 디스플레이 장치는 크게 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 방식과 렌티큘러(lenticular) 방식이 있다.

예컨대, 패럴렉스 배리어 방식은 좌우 양안이 각각 보아야 할 화상을 교대로 세로 무늬 모양으로 디스플레이 하고, 이를 극히 가느다란 세로 격자열 즉, 배리어를 이용하여 보는 것이다. 이렇게 함으로써, 좌안에 들어올 세로 무늬 화상과 우안에 들어올 세로 무늬 화상이 배리어에 의해 배분되어 좌안과 우안으로 각각 다른 시점(view point)의 화상이 보임으로써 입체 영상으로 보이는 것이다. 또한, 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 렌티큘러 방식의 입체 영상 표시 장치(10)는 일반적으로 우안용 및 좌안용 영상신호를 교대로 디스플레이 하는 영상 표시 패널(11)과, 상기 영상 표시 패널(11)의 전방에 설치되어 좌안용 영상과 우안용 영상을 시역분리하는 렌티큘러렌즈 시트(12)를 포함한다.

그런데, 상기와 같은 종래의 입체 영상 표시 장치의 경우, 하나의 화상 표시 패널에서 좌안용 영상과 우안용 영상이 동시에 디스플레이 되기 때문에, 사용자가 감상하는 입체 영상의 해상도는 화상 표시 패널의 원래의 해상도의 1/2로 저하된다. 또한, 2차원 영상 모드와 3차원 영상 모드 사이의 스위칭 동작을 가능하게 하기 위해서는, 매우 복잡한 부가적인 구성이 필요하다.

이에 따라, 재생율(refresh rate)이 120Hz 정도인 고속응답 액정패널을 이용하여 해상도의 저하 없이 입체 영상을 제공할 수 있는 입체 영상 표시 장치가 개발되고 있다.

예컨대, 미국특허 제5,969,850호는, 도 2에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(21), 공간 광 변조기(spatial light modulator)(22), 렌티큘러 렌즈 시트(23) 및 고속응답 액정패널(26)을 구비하는 입체 영상 표시 장치(20)를 개시하고 있다. 공간 광 변조기(22)는 전원의 ON/OFF에 따라 투명한 상태와 불투명한 상태 사이에 서 스위칭되는 다수의 셀(cell)(24,25)들로 이루어져 있다. 상기 미국특허에 개시된 입체 영상 표시 장치(20)에서, 액정패널(26)은 좌안용 영상과 우안용 영상을 매우 빠른 시간 주기로 화면 전체에 번갈아 디스플레이 한다. 공간 광 변조기(22)는 상기 액정패널(26)의 좌우영상 스위칭 시간에 동기하여, 각 셀(24,25)들을 스위칭한다. 예컨대, 액정패널(26)이 좌안용 영상을 디스플레이 하고 있는 동안에는, 상기 공간 광 변조기(22)는 좌안용 셀(24)을 투명한 상태로 스위칭함으로써, 백라이트 유닛(21)에서 방출되는 광이 사용자의 좌안 시역(28)으로만 지향되도록 한다. 또한, 액정패널(26)이 우안용 영상을 디스플레이 하고 있는 동안에는, 공간 광 변조기(22)는 우안용 셀(25)을 ON 하여, 백라이트 유닛(21)에서 방출되는 광이 사용자의 우안 시역(27)으로만 지향되도록 한다. 일반적인 2차원 모드에서는 공간 광 변조기(22)의 모든 셀(24,25)들이 ON 된다.

그러나, 상기 미국특허는 아래와 같은 이유로 좌안용 영상과 우안용 영상 사이에 크로스토크(crosstalk)가 발생하여, 사용자가 정확한 입체 영상을 감상할 수 없다는 문제가 있다.

일반적으로, 대부분의 화상 표시 패널은 한 프레임의 영상을 화면의 위에서부터 아래쪽으로 순차적으로 주사하며, 화면의 아래쪽에서 이전 프레임의 영상이 디스플레이되고 있는 동안, 화면의 위쪽에서는 다음 프레임의 영상이 디스플레이된다. 예컨대, 한 프레임이 완전히 주사되는 시간을 T 라고 할 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 시간 0에서는 우안용 영상이 화면 전체에서 디스플레이되고, 시간 T에서는 좌안용 영상이 화면 전체에서 디스플레이 된다. 그러나, 시간 0과 T 사이에서는 우안용 영상이 좌안용 영상으로 연속적으로 변하고 있기 때문에, 화면의 위쪽에는 좌안용 영상이 디스플레이되고 화면의 아래쪽에는 우안용 영상이 디스플레이된다. 그 결과, 좌안용 영상과 우안용 영상이 화면을 공유하는 시간이 존재하게 된다. 따라서, 상기 미국특허와 같이, 공간 광 변조기(22)의 셀(24,25)들이 단순히 교대로 ON/OFF 되는 경우, 좌안용 영상과 우안용 영상이 완전히 분리되지 않고 사용자의 좌안과 우안에 동시에 감지되어 심한 크로스토크가 발생되는 문제점이 있다.

본 발명의 상술한 종래의 입체영상 디스플레이 장치의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 크로스토크 및 해상도의 저하가 적은 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체영상 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 고가의 부품을 사용하지 않으며 간단한 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체영상 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치는, 백라이트 유닛; 각각 독립적으로 투명 상태와 불투명 상태로 스위칭 가능한 좌안 영역과 우안영역을 가지며 2차원으로 배열된 다수의 셀을 구비한 공간 광 변조기; 상기 공간 광 변조기를 통과한 광을 좌안 시역과 우안 시역으로 분리하여 출사시키는 렌티큘러 렌즈 시트; 및 영상을 디스플레이하는 화상 표시 패널;을 포함하며, 상기 공간 광 변조기는 상기 화상 표시 패널의 수직 동기 신호에 동기되어 순차적으로 스위칭되는 다수의 수평 세그먼트로 분할되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치를 개략적으로 도시하며, 도 5는 도 4의 개략적인 상면도이며, 도 6은 도 4의 공간 광 변조기(33)의 패럴랙스 배리어 패턴을 나타낸다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치는 광을 방출하는 백라이트 유닛(31), 방출된 광을 선택적으로 통과시키는 공간 광 변조기(33)와, 통과된 광을 좌안 시역과 우안 시역으로 분리하여 출사시키는 렌티큘러 렌즈 시트 (35) 및 영상을 디스플레이하는 화상 표시 패널(37)을 포함한다.

상기 화상 표시 패널(37)은 별도의 광원을 요구되는 수동 소자로, 예를 들어 각 화소 단위로 전압이 공급되어 화소들의 광투과율이 조절됨으로써 화상을 표시하는 액정(Liquid Crystal) 패널이 채용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 액정 패널은, 종래의 고해상도 입체 영상 표시 장치에서와 마찬가지로, 3차원 모드에서 우안용 영상과 좌안용 영상을 시간 순차적으로 번갈아 디스플레이한다. 따라서, 사용자가 우안용 영상과 좌안용 영상을 깜박임(flickering) 없이 감상할 수 있도록, 상기 액정 패널은 재생율(refresh rate)이 120Hz 이상인 고속응답 액정패널을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 공간 광 변조기(33)는 도 6에 도시된 바와 같이, 2차원의 m×n행렬로 배열된 다수의 셀(34)을 구비한다. 상기 셀(34)은 전원의 ON/OFF에 따라 투명한 상태와 불투명한 상태 사이에서 스위칭되는 좌안 영역(34_L)과 우안 영역(34_R)으로 이루어진다. 예를 들어, 상기 공간 광 변조기(33)로 상기 셀(34)에 대응되는 패럴랙스 배리어 패턴의 전극과, 상기 전극에 인가되는 전압에 따라 제어되는 액정을 구비한 투과형 액정 소자가 사용될 수 있다. 이와 같은 투과형 액정 소자는 그 구조가 간단하여 제조가 용이하며, 제조비용이 절감될 수 있다.

상기 공간 광 변조기(33)는 화상 표시 패널(37)의 수평방향의 다수의 화소 라인들에 대응되는 m개의 수평 세그먼트(S1,S2,…,Sm)를 분할된다. 상기 수평 세그먼트(S1,S2,…,Sm)는 공간 광 변조기(33)의 수평 라인에 배열된 셀(34)들로 이루어진다. 상기 수평 세그먼트(S1,S2,…,Sm)는 화상 표시 패널(37)의 수직 동기 신호에 동기되어 수직방향으로 순차적으로 스위칭되며, 대응되는 상기 화상 표시 패널(37)의 화소 라인들에 영상을 디스플레이하는 동안 on 내지 off 상태를 유지한다.

본 발명은 공간 광 변조기(33)가 수평 세그멘트(S1,S2,…,Sm)별로 순차구동되므로, 상기 백라이트 유닛(31)은 독립적으로 구동가능한 다수의 수평 세그먼트로 분할되어, 상기 공간 광 변조기(33)에 동기되어 구동되는 것이 바람직하다. 상기 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)의 수평 세그먼트 개수는 설계에 따라 적절히 선택될 수 있다. 크로스토크를 완전히 제거하기 위해서는, 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)의 한 수평 세그먼트가 화상 표시 패널(37)의 한 화소 라인과 대응하는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 이 경우, 제조비용이 지나치게 비싸져 서 실현이 곤란하다. 따라서, 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)의 각각의 수평 세그먼트 하나가 상기 화상 표시 패널(37)의 다수의 화소 라인들과 대응하도록 한다. 예컨대, 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)의 수평 세그먼트 하나가 화상 표시 패널(37)의 100 개의 화소 라인과 대응하도록 제조할 수 있다. 여기서, 백라이트 유닛(31)의 수평 세그먼트 개수와 공간 광 변조기(33)의 수평 세그먼트 개수는 동일한 것이 바람직하다.

본 발명은 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)가 수평 세그멘트별로 순차구동되므로, 필드 순차 구동방식을 이용하여 컬러 이미지를 표시하는 것이 용이하다. 필드 순차 구동방식을 채택하는 경우, 백라이트(31)는 R,G,B 단색광원들을 구비하며, 상기 R,G,B 단색광원들은 수평 세그멘트별로 공간 광 변조기(33)와 화상 표시 패널(37)에 동기되어 순차구동된다. 그러나, 본 발명의 입체 영상 표시 장치는 이에 한정되지 않으며, 컬러 필터 방식을 이용하여 컬러 이미지를 표시할 수도 있다. 컬러 필터 방식을 채택하는 경우, 백라이트 유닛(31)은 백색광원을 구비한다.

한편, 렌티큘러 렌즈 시트(35)는 다수의 수직한 렌티큘러 렌즈 소자가 수평 방향을 따라 배열되어 형성된 것이다. 따라서, 각각의 렌티큘러 렌즈 소자는 상기 공간 광 변조기(33)의 수직 라인에 배열된 셀(34)들에 평행하게 입체 영상 표시 장치의 세로 방향으로 길게 형성된다. 렌티큘러 렌즈 시트(35)는 입사광을 좌안 시역과 우안 시역으로 분리하여 출사시키기 위한 것이므로, 상기 렌티큘러 렌즈 시트(35)를 투과한 광은 입사 위치에 따라 시야 거리(viewing distance)에서 좌안 시 역과 우안 시역에 각각 분리되어 결상된다. 예컨대, 상기 셀(34)의 좌안 영역(34_L)으로부터 출사된 광은 렌티큘러 렌즈 시트(35)를 통해 좌안 시역으로, 상기 셀(34)의 우안 영역(34_R)으로부터 출사된 광은 우안 시역으로 각각 가이드 될 수 있다.

공지된 바와 같이, 시청 거리에서 좌안 시역과 우안 시역 사이의 간격은 대략 65mm가 되는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 상기 렌티큘러 렌즈 시트(35)의 렌티큘러 렌즈 소자들 사이의 피치는 상기 공간 광 변조기(33)의 셀(34)들 사이의 피치와 같거나, 양호하게는, 그 보다 약간 작은 것이 바람직하다. 또한, 상기 렌티큘러 렌즈 시트(35)와 공간 광 변조기(33) 사이의 거리는 렌티큘러 렌즈 소자의 초점거리와 같거나, 양호하게는, 그 보다 약간 큰 것이 바람직하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 렌티큘러 렌즈 시트(35)과 공간 광 변조기(33) 사이에는 투명 기판(36)이 배치될 수도 있다. 예컨대, 상기 렌티큘러 렌즈 시트(35)와 공간 광 변조기(33) 사이의 위치를 고정시키기 위하여, 상기 투명 기판(36)의 양면에 공간 광 변조기(33)와 렌티큘러 렌즈 시트(35)를 각각 부착시킬 수 있다.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체영상 디스플레이 장치의 동작에 대해 상세하게 설명한다.

먼저, 3차원 모드에 대하여 설명하기로 한다.

화상 표시 패널(37)은 좌안용 영상과 우안용 영상을 매우 빠른 시간 주기로 화면 전체에 번갈아 디스플레이한다. 공간 광 변조기(33)는 상기 화상 표시 패널(37)의 좌우영상 스위칭 시간에 동기하여, 각 셀(34)들을 스위칭한다. 예컨대, 화상 표시 패널(37)이 좌안용 영상을 디스플레이하고 있는 동안에는, 상기 공간 광 변조기(33)의 셀(34) 중 좌안 영역(34L)을 투명한 상태로 스위칭함으로써, 백라이트 유닛(31)에서 방출되는 광(L)은 상기 좌안 영역(34L)만을 통과한다. 또한, 화상 표시 패널(37)이 우안용 영상을 디스플레이하고 있는 동안에는, 공간 광 변조기(33)는 셀(34) 중 우안 영역(34R)을 ON 하여, 백라이트 유닛(31)에서 방출되는 광은 상기 우안 영역(34R)만을 통과한다. 이렇게 좌안 영역(34L) 또는 우안 영역(34R)을 투과한 광은 렌티큘러 렌즈 시트(35)에 의해 각각 좌안 시역(39L)과 우안 시역(39R)으로 분리되어 가이드 화상 표시 패널(37)을 통과하여 좌안 시역(39L) 또는 우안 시역(39R)에 결상될 수 있다. 따라서, 화상 표시 패널(37)이 좌안용 영상을 디스플레이하면, 사용자는 자신의 좌안을 통해 좌안용 영상만을 감지하게 되며, 화상 표시 패널(37)이 우안용 영상을 디스플레이하면, 사용자는 자신의 우안을 통해 우안용 영상만을 감지하게 되어, 사용자는 입체 영상을 감상할 수 있게 된다.

이때, 화상 표시 패널(37)은 우안용 영상을 일시에 디스플레이한 다음에 좌안용 영상을 디스플레이하는 것이 아니라, 연속되는 영상들을 화면의 위쪽에서부터 아래쪽으로 순차적으로 주사한다. 따라서, 좌안용 영상과 우안용 영상이 화면을 공유하는 시간이 존재하게 되며, 이로 인해 좌안용 영상과 우안용 영상이 혼합되어 감지되는 크로스토크(crosstalk)가 발생할 수 있다.

본 실시예는 이러한 문제점을 고려하여, 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)는 화상 표시 패널(37)의 수직 동기 신호에 동기되어 수직방향으로 순차적으로 스위칭되며, 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)의 상호 대응하는 수평 세 그먼트들은 동시에 스위칭된다. 도 4와 도 6에 예시적으로 나타낸 바와 같이, 화상 표시 패널(37)의 위쪽 화면은 좌안용 영상을 디스플레이하고, 아래쪽 화면은 우안용 영상을 디스플레이하는 경우, 상기 화상 표시 패널(37)의 위쪽 화면에 대응되는 공간 광 변조기(33)의 위쪽 수평 세그먼트(S1,S2)의 각 셀(34)에서 좌안 영역(34L)만이 투명 상태로 스위칭되고, 아래쪽 수평 세그먼트(S3,…,Sm)의 각 셀(34)에서 우안 영역(34R)만이 투명 상태로 스위칭된다.

보다 구체적으로, 하나의 수평 세그먼트가 다수의 화소 라인과 대응하는 것을 고려할 때, 크로스토크를 최소화하기 위해서 이하의 설명과 같이 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)를 구동하는 것이 바람직하다.

먼저, 도 7은 액정 패널을 사용한 화상 표시 패널(도 4의 37)의 임의의 한 화소 라인에서 시간 경과에 따른 일반적인 화소값 변화를 예시적으로 도시하는 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 각 화소 라인은 좌안용 영상과 우안용 영상에 각각 대응하는 화소값 사이에서 시간 순차적으로 스위칭된다. 도 7의 그래프를 통해 알 수 있듯이, 각 화소 라인에서 좌안용 영상과 우안용 영상은 순간적으로 바뀌지 않고, 어느 정도의 시간이 소요된다. 즉, 디스플레이 시작 후 어느 정도의 시간이 지연된 후에 완전한 좌안용 영상 또는 우안용 영상이 각 화소 라인에서 디스플레이된다. 따라서, 좌안용 영상에서 우안용 영상으로, 또는 우안용 영상에서 좌안용 영상으로 변환되는 전이 기간 사이에는 좌우 영상이 혼합된 상태이므로, 그 화소 라인에 대응하는 백라이트 유닛(도 4의 31)의 수평 세그먼트는 가능하면 OFF 되는 것이 좋다.

한편, 도 8은 투과형 액정 소자를 사용하는 공간 광 변조기(도 4의 33)의 시간 경과에 따른 스위칭 동작을 예시적으로 도시하는 그래프이다. 도 8의 그래프에 도시된 바와 같이, 상기 공간 광 변조기(33) 역시 액정 소자의 투성상 불투명 상태에서 투명 상태, 또는 그 역으로의 상태 변환이 곧 바로 일어나지 않고 어느 정도 지연 시간이 소요된다. 즉, 스위칭 동작 시작 후, 일정한 상태 전이 기간의 경과 후에 불투명 상태에서 투명 상태, 또는 그 역으로 완전히 전환된다. 만약 공간 광 변조기(33)와 화상 표시 패널(37)이 동일한 반응속도를 갖는다면, 이러한 공간 광 변조기(33)의 상태 전이 기간과 화상 표시 패널(37)의 영상 전이 기간도 거의 같을 것이다. 따라서, 화상 표시 패널(37)의 대응하는 화소 라인에서 디스플레이되는 영상이 좌안용 영상 또는 우안용 영상으로 변환되기 시작하는 시점에서, 공간 광 변조기(33)의 수평 세그먼트도 상태 변환이 시작되는 것이 좋다.

따라서, 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)의 대응하는 임의의 한 수평 세그먼트는 도 9의 그래프와 같이 동작할 수 있다. 도 9에서 맨 위의 그래프는 화상 표시 패널(37)의 대응하는 화소 라인들의 화소값 변화를 나타낸다. 예컨대, 하나의 수평 세그먼트가 102개의 화소 라인들과 대응한다고 가정한다. 화상 표시 패널(37)은 위쪽에서 아래쪽으로 순차적으로 영상을 주사하므로, 도 9에 도시된 바와 같이, 첫 번째 화소 라인으로부터 102번째 화소 라인까지 화소값 변화 그래프는 약간씩 지연이 존재한다. 이 경우, 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(31)의 수평 세그먼트는 크로스토크를 최소화하기 위해, 예컨대, 마지막인 102번째 화소 라인에서 좌안용 영상이 완전하게 디스플레이되기 시작할 때 ON 되었다가, 첫 번째 화소 라인에서 좌안용 영상의 디스플레이를 마치면 OFF 된다. 즉, 백라이트 유닛(31)의 각 수평 세그먼트는 대응하는 다수의 화소 라인들이 모두 우안용 영상을 디스플레이하거나 모두 좌안용 영상을 디스플레이하는 동안에만 ON 되고, 좌우 영상이 변경되는 동안에는 OFF 되는 펄스 동작을 할 수 있다.

반면, 공간 광 변조기(33)의 각각의 수평 세그먼트는, 도 9에 도시된 바와 같이, 화상 표시 패널(37)의 대응하는 화소 라인들의 첫 번째 라인이 우안용 영상 또는 좌안용 영상으로 변환되기 시작할 때 스위칭을 시작한다. 예컨대, 공간 광 변조기(33)의 각 수평 세그먼트들은, 화상 표시 패널(37)의 대응하는 화소 라인들의 첫 번째 라인이 좌안용 영상을 디스플레이하기 시작할 때 각 셀(도 6의 34)의 좌안 영역(도 6의 34L)은 투명 상태로 되고 우안 영역(도 6의 34R)은 불투명 상태로 되도록 스위칭되며, 우안용 영상을 디스플레이하기 시작할 때 각 셀(34)의 좌안 영역(34L)은 불투명 상태로 되고 우안 영역(34R)은 투명 상태로 되도록 스위칭된다.

마지막으로, 도 10은 백라이트 유닛(31)의 다수의 수평 세그먼트들의 동작을 순차적으로 도시하며, 도 11은 공간 광 변조기(33)의 다수의 수평 세그먼트들의 동작을 순차적으로 나타내다. 상술한 바와 같이, 상기 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)의 다수의 수평 세그먼트들은 수직 방향을 따라 배열되어 있고, 화상 표시 패널(37)은 위쪽에서 아래쪽으로 순차적으로 영상을 주사한다. 따라서, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)의 수평 세그먼트들은 상기 화상 표시 패널(37)의 수직 동기 신호에 동기하여, 위쪽 수평 세그먼트로부터 아래쪽 수평 세그먼트로 순차적으로 동작하게 된다.

상술하는 방식과 같이 백라이트 유닛(31)과 공간 광 변조기(33)를 화상 표시 패널의 수직 동기 신호에 동기시켜 순차적으로 스위칭함으로써, 화면의 위쪽 영상과 화면의 아래쪽 영상이 서로 다른 좌안용 영상과 우안용 영상으로 디스플레이됨에 따라 발생되는 크로스토크를 저감시킬 수 있다.

한편, 2차원 모드는 두 가지 방식으로 구현될 수 있다.

예컨대, 상기 공간 광 변조기(33)가 투명 상태와 불투명 상태 사이에서 반복적으로 스위칭되고, 화상 표시 패널(37)은 동일한 2차원 영상을 연속하여 2차례 디스플레이한다. 그러면, 동일한 2차원 영상이 사용자의 우안과 좌안에 연속하여 감지되므로, 사용자는 2차원 영상을 감상할 수 있게 된다.

다른 방법으로서, 공간 광 변조기(33)의 셀(34)들의 좌안 및 우안 영역(34L,34R) 모두가 투명 상태로 고정되어 있고, 화상 표시 패널(37)은 통상적인 속도로 2차원 영상을 디스플레이한다. 그 결과, 좌안 및 우안 영역(34L,34R)을 투과한 광은 모두 상기 화상 표시 패널(37)을 통과하여, 좌안 시역과 우안 시역에 결상된다. 따라서, 화상 표시 패널(37)이 2차원 영상을 디스플레이하면, 사용자는 자신의 좌안과 우안을 통해 2차원 영상을 감상할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치는 투과형 액정 소자와 같은 공간 광 변조기를 사용하여 구성이 간단할 뿐만 아니라, 공간 광 변조기의 수평 세그먼트를 화상 표시 패널의 수직 동기 신호에 동기하여 스위칭함으로써 크로스토크가 거의 발생하지 않는다.

이러한 본원 발명인 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

백라이트 유닛;

각각 독립적으로 투명 상태와 불투명 상태로 스위칭 가능한 좌안 영역과 우안 영역을 가지며 2차원으로 배열된 다수의 셀을 구비한 공간 광 변조기;

상기 공간 광 변조기를 통과한 광을 좌안 시역과 우안 시역으로 분리하여 출사시키는 렌티큘러 렌즈 시트; 및

영상을 디스플레이하는 화상 표시 패널;을 포함하며,

상기 공간 광 변조기는 수평방향으로 배열된 셀들로 이루어진 다수의 수평 세그먼트로 분할되며, 상기 공간 광 변조기의 각 수평 세그먼트는 상기 화상 표시 패널에 표시되는 영상의 수직방향으로의 주사에 동기되어 수직방향으로 순차적으로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 공간 광 변조기는 상기 셀에 대응되는 패럴랙스 배리어 패턴의 전극과, 상기 전극에 인가되는 전압에 따라 제어되는 액정을 구비한 투과형 액정 소자인 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 공간 광 변조기의 각 수평 세그먼트는 상기 화상 표시 패널의 수평방향의 다수의 화소 라인들과 대응하는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제4항에 있어서,

상기 백라이트 유닛은 독립적으로 구동가능한 다수의 수평 세그먼트로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제5항에 있어서,

상기 백라이트 유닛의 수평 세그먼트 개수는 상기 공간 광 변조기의 수평 세그먼트 개수와 동일한 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제6항에 있어서,

상기 백라이트 유닛의 각 수평 세그먼트는 대응되는 상기 공간 광 변조기의 수평 세그먼트와 동시에 스위칭되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제1항 또는 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 렌티큘러 렌즈 시트는 상기 공간 광 변조기의 셀들의 수직 라인과 평행한 다수의 수직한 렌티큘러 렌즈 소자가 수평 방향을 따라 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제8항에 있어서,

상기 렌티큘러 렌즈 소자들 사이의 피치는 상기 공간 광 변조기의 수평 방향 셀들의 사이의 피치와 같거나 작은 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제8항에 있어서,

상기 렌티큘러 렌즈 시트와 공간 광 변조기 사이의 거리는 렌티큘러 렌즈 소자의 초점거리와 같거나 큰 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제1항 또는 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화상 표시 패널은, 3차원 모드에서, 우안용 영상과 좌안용 영상을 시간 순차적으로 번갈아 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제11항에 있어서,

상기 공간 광 변조기는, 상기 화상 표시 패널의 대응하는 화소 라인들이 우안용 영상을 디스플레이할 때 각 셀의 우측 영역은 투명상태이고 각 셀의 좌측 영역은 불투명상태로 스위칭되고 , 좌안용 영상을 디스플레이할 때 각 셀의 우측 영역은 불투명상태이고 각 셀의 좌측 영역은 투명상태로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 백라이트 유닛은 독립적으로 구동가능한 다수의 수평 세그먼트로 분할되어 있으며, 상기 백라이트 유닛의 각 수평 세그먼트는, 상기 화상 표시 패널의 대응하는 다수의 화소 라인들이 모두 우안용 영상을 디스플레이하거나 모두 좌안용 영상을 디스플레이하는 동안 ON 되고, 좌우 영상이 변경되는 동안 OFF 되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제1항 또는 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화상 표시 패널이 2차원 모드에 있는 경우, 상기 공간 광 변조기의 각 셀은 좌측 영역과 우측 영역 모두 투명상태로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제1항 또는 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화상 표시 패널이 2차원 모드에 있는 경우, 상기 공간 광 변조기의 각 셀은 좌측 영역과 우측 영역이 교대로 투명상태로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.
제1항 또는 제2항 또는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화상 표시 패널은 액정 패널인 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 영상 호환용 고해상도 입체 영상 표시 장치.