KR100815971B1 - 입체 화상 구현을 위한 가변형 액정 패널 및 그 가변형액정 패널을 이용한 입체 화상 구현 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체 화상 구현을 위한 가변형 액정 패널 및 이를 이용한 입체 화상 구현 장치를 개시한다.

본 발명의 가변형 액정 패널은 구동신호에 따라 독립적으로 구동되는 복수개의 액정 구동 셀들을 매트릭스 형태로 구성하며, 본 발명의 입체 화상 구현 장치는 디스플레이에서 출력되는 빛의 입사각 또는 출사각을 제어하기 위한 슬릿을 구동신호에 따라 형성하는 가변형 액정 패널부, 상기 디스플레이의 방향을 감지하여 그 방향에 대응되는 화상방향알림신호를 출력하는 디스플레이방향 감지수단, 상기 화상방향알림신호에 따라 상기 디스플레이의 방향과 상관없이 상기 슬릿이 항상 상기 입체 화상의 수직방향으로 형성되도록 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 액정 패널 제어부, 및 상기 액정 패널 제어부로부터의 상기 제어신호에 따라 상기 구동신호를 생성하여 상기 가변형 액정 패널부로 출력하는 액정 패널 구동부를 구비한다. 이러한 구성을 통해, 본 발명은 디스플레이의 방향 전환 및 관찰자의 위치 변화에 따라 슬릿의 패턴과 위치를 능동적으로 가변시켜 줌으로써 디스플레이의 방향 전환 및 관찰자의 위치가 변화하는 경우에도 연속적이고 자연스러운 입체 화상 구현이 가능하도록 해준다.

Description

입체 화상 구현을 위한 가변형 액정 패널 및 그 가변형 액정 패널을 이용한 입체 화상 구현 장치{Variable liquid crystal panel for displaying three dimensional picture and Apparatus using the liquid crystal panel}

도 1은 디스플레이의 가로보기 및 세로보기 모습을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 입체 화상 구현 장치의 구성을 나타내는 구성도.

도 3a는 복수개의 액정 구동 셀들이 매트릭스 형태로 구분된 본 발명에 따른 가변형 액정 패널의 구조를 나타내는 도면.

도 3b 및 도 3c는 각각 도 3a의 가변형 액정 패널에 세로보기를 위한 슬릿 및 가로보기를 위한 슬릿이 형성된 모습을 나타내는 도면.

도 4는 도 2의 입체 화상 구현 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도.

도 5는 디스플레이(80) 만이 회전되는 단말기를 보여주는 도면.

도 6은 디스플레이의 방향에 따라 슬릿의 방향을 가변시키는 모습을 보여주는 도면.

도 7은 본 발명의 가변형 액정 패널을 통해 디스플레이의 화상이 관찰자의 눈에 입사되는 모습을 보여주는 도면.

도 8은 슬릿이 고정된 경우 관찰자의 위치가 좌우 방향으로 이동시의 문제점을 보여주는 도면.

도 9는 관찰자의 위치가 좌우 방향으로 이동시 슬릿의 좌우 방향 이동을 설명하기 위한 도면.

도 10은 본 발명의 액정 구동 셀을 구동시켜 슬릿을 이동시키는 모습을 보여주는 도면.

도 11은 본 발명의 액정 구동 셀을 디스플레이의 장측 또는 단측으로 구동시켜 슬릿을 이동시키는 모습을 보여주는 도면.

도 12는 본 발명의 가변형 액정 패널을 2개 엇갈리게 중첩시켜 슬릿의 이동폭을 작게 하는 실시예를 보여주는 도면.

도 13은 관찰자가 전후 방향으로 이동하는 경우에 대한 가변형 액정 패널의 위치를 관계를 설명하기 위한 도면.

도 14는 디스플레이 중 일정 부분에 대해서만 입체 화상 구현이 가능하도록 하는 실시예를 나타내는 도면.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변형 액정 패널부의 구조를 나타내는 도면.

도 16은 본 발명의 가변형 액정 패널이 백라이트와 디스플레이 사이에 구비되는 경우를 보여주는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 가변형 액정 패널부 11, 12, 13, 13a, 13b : 가변형 액정 패널

13' : 중첩된 가변형 액정 패널 14, 15 : 일방향 액정 패널

20 : 액정 패널 구동부 30 : 액정 패널 제어부

40 : 카메라 50 : 관찰자 위치 검출부

60 : 화상 정보 분석부 70 : 백라이트

80 : 디스플레이 200, 300 : 슬릿

본 발명은 양안 시차를 이용한 입체 화상 구현 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단말기 디스플레이의 방향 전환 및 관찰자의 위치 변화에 따라 슬릿의 패턴과 위치를 능동적으로 가변시켜 줄 수 있는 가변형 액정 패널 및 그 액정 패널을 이용한 입체 화상 구현 장치에 관한 것이다.

일반적으로 양안 시차형 입체 화상 구현 장치는 입체 화상을 관찰하기 위하여 특수한 안경 형태의 기구를 눈에 착용하는 방식(non-auto stereo scope 방식)과 맨 눈으로 입체 화상을 관찰하는 무안경 방식(auto stereo scope 방식)이 있다.

무안경 방식 양안 시차를 이용한 입체 화상 구현 방식에는 대표적으로 렌티큘러 렌즈 시트(lenticular lens sheet)를 이용하는 방식과 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 방식 등이 있다.

렌티큘러 렌즈 시트를 이용한 방식은 단말기 디스플레이의 앞면에 렌티큘러 렌즈 시트를 부착하여 렌티큘러 렌즈의 굴적각을 이용하여 좌우 눈으로 화상을 분리시켜 입사시킨다. 이러한 방식은 대부분의 컨텐츠를 이루고 있는 일반적인 2차원 화상을 관찰할 때 렌티큘러 렌즈 시트의 렌즈 굴절 특성에 의해 2차원 화상을 원래 정보 그대로 구현시키지 못하고 화질이 열화되는 현상이 발생하여 정밀도를 요구하거나 숫자 및 글씨 등의 이미지 정보를 그대로 구현하기 어려운 왜곡현상이 나타나는 문제점이 있다.

패럴렉스 배리어 방식은 3차원 입체 화상을 관찰하기 위하여 렌티큘러 렌즈 시트처럼 렌즈 자체의 곡률을 이용하여 빛을 굴절시키는 것은 아니지만 불투명한 띠와 투명한 띠를 일정한 주기로 형성하는 슬릿을 이용하여 디스플레이에서 출력되는 빛의 입사각 또는 출사각을 제어하여 좌우 눈으로 화상을 분리시켜 입사시킨다.

최근에는 전기적 신호가 입력되는 곳은 불투명한 띠가 발생하고 전기적 신호가 입력되지 않는 곳은 투명한 띠가 형성되는 특성을 갖는 액정 패널을 디스플레이와 관찰자 사이에 설치하여 이 액정 패널을 이용하여 슬릿을 형성하는 방식이 도입되어 사용되고 있다.

이러한 액정 패널을 이용한 패럴렉스 배리어 방식은 입체 화상을 관찰하지 않을 경우에는 액정 패널에 전기적 신호를 완전히 차단시킴으로써 액정 패널 전체를 투명하게 하여 일반적인 2차원 화상을 열화없이 원래 정보 그대로 관찰할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 이러한 슬릿이 위치가 고정되어 있고 양안 시차를 이용하여 좌우 눈으로 해당 정보만을 분리하여 입사토록 하기 때문에 특정 각도와 위치에서만 제한적으로 정상적인 입체 화상을 관찰할 수 있는 단점이 있다.

즉 이동통신단말기, PMP(Portable Multimedia Player) 또는 휴대용 컴퓨터의 디스플레이를 관찰할 때, 도 1에서와 같이 디스플레이의 방향이 가로보기에서 세로 보기 또는 세로보기에서 가로보기로 바뀌게 되면 입체 화상을 관찰하지 못하고 좌안 화상 또는 우안 화상만을 보게 되는 문제점이 있다.

또한, 관찰자의 위치가 좌우로 변하는 경우 자연스러운 입체 화상 영역을 유지하지 못하고 좌안 화상 또는 우안 화상만이 보이거나 좌안 화상과 우안 화상이 겹쳐보여 화질이 왜곡되거나 입체 화상이 역전되는 문제점을 가지고 있으며, 관찰자의 위치가 디스플레이에 대해 가까이 또는 멀리 이동하는 경우에는 입체 화상이 열화되는 문제점을 가지고 있다.

따라서 상술된 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 액정 패널의 구조 및 그 구동 방법을 개선하여 디스플레이의 방향 전환 및 관찰자의 위치 변화와 상관없이 관찰자가 왜곡없이 연속적으로 입체 화상을 관찰할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 동일한 디스플레이 화면상에서 2차원 화상과 입체 화상을 동시에 관찰할 수 있도록 하는데 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 입체 화상 구현을 위한 가변 액정 패널은 패널의 액정 구동층이 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 액정 구동 셀들로 구분되면, 상기 액정 구동 셀들은 각각 상기 전기신호에 따라 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가변 액정 패널을 이용한 입체 화상 구현 장치는 디스플레이에서 출력되는 빛의 입사각 또는 출사각을 제어하기 위한 슬릿을 구동신호에 따라 형성하는 가변형 액정 패널부, 상기 디스플레이의 방향을 감지하여 그 방향에 대응되는 화상방향알림신호를 출력하는 디스플레이방향 감지수단, 상기 화상방향알림신호에 따라 상기 디스플레이의 방향과 상관없이 상기 슬릿이 항상 상기 입체 화상의 수직방향으로 형성되도록 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 액정 패널 제어부, 및 상기 액정 패널 제어부로부터의 상기 제어신호에 따라 상기 구동신호를 생성하여 상기 가변형 액정 패널부로 출력하는 액정 패널 구동부를 구비한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

평면 디스플레이를 통해 입체 화상을 구현하기 위해서는 2안식, 3안식 및 4안식 이상의 다안식 입체 화상 정보를 디스플레이 화소에 교대로 배열하게 되는데, 현실적으로 2안식을 이용하는 것이 경제성이 가장 좋다고 볼 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 디스플레이가 좌안 화상과 우안 화상으로 구성된 2안식 방식을 사용하는 경우에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 입체 화상 구현 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 2의 입체 화상 구현 장치는 가변형 액정 패널부(10), 액정 패널 구동부(20), 액정 패널 제어부(30), 카메라(40), 관찰자 위치 검출부(50), 화상정보 분석부(60), 백라이트(70) 및 디스플레이(80)를 구비한다.

가변형 액정 패널부(10)는 적어도 하나의 가변형 액정 패널(11)들이 적층되어 형성되면, 각 가변형 액정 패널(11)은 액정 패널 구동부(20)로부터 인가되는 구 동신호에 따라 수직라인 슬릿 또는 수평라인 슬릿을 가변적으로 형성한다. 이때, 각 가변형 액정 패널(11)은 도 3a와 같이 액정 구동층이 복수개의 셀(이하, 액정 구동 셀이라 함)들로 나뉘어진 매트릭스 형태로 형성되며 각 액정 구동 셀은 액정 패널 구동부(20)의 구동신호에 따라 독립적으로 구동되어 그 색이 검게 되거나 투명하게 된다. 즉, 구동신호가 인가된 액정 구동 셀은 불투명한 색이 되며 구동신호가 인가되지 않은 액정 구동 셀은 투명하게 된다. 이때, 전기적 신호(구동신호)에 따라 각 액정 구동 셀의 색을 변화시키는 기술 자체는 이미 공지된 것이므로 본 실시예에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

액정 패널 구동부(20)는 액정 패널 제어부(30)로부터의 제어신호에 따라 가변형 액정 패널부(10)에 슬릿을 형성하기 위한 구동신호를 생성하여 대응되는 가변형 액정 패널(11 ∼ 13) 및 해당 가변형 액정 패널의 액정 구동 셀들로 출력한다. 즉, 액정 패널 구동부(20)는 가변형 액정 패널부(10)에서 특정 가변형 액정 패널(11 ∼ 13)의 액정 구동 셀들의 구동을 각각 독립적으로 제어하기 위한 구동신호들을 생성한다. 이때, 구동될 가변형 액정 패널(11 ∼ 13) 및 해당 패널(11 ∼ 13)의 액정 구동 셀들은 액정 패널 제어부(30)로부터의 제어신호에 따라 결정된다.

액정 패널 제어부(30)는 관찰자 위치 검출부(50)로부터의 관찰자 위치신호와 화상 정보 분석부(60)로부터의 화상방향알림신호에 따라 가변형 액정 패널부(10)의 각 액정 구동 셀들에 대한 구동 여부를 계산하여 그 계산 결과에 따라 가변형 액정 구동부(10)의 동작을 제어하여 가변형 액정 패널부(10)에 항상 수직라인(현재 디스플레이(80)에 현시되고 있는 화상을 기준으로 수직방향)으로 슬릿이 형성될 수 있 도록 해준다. 즉, 액정 패널 제어부(30)는 화상 정보 분석부(60)로부터의 화상방향알림신호에 따라 디스플레이(80)가 도 1b와 같이 세로보기 방향으로 되어 있는 경우에는 가변형 액정 패널부(10)의 슬릿이 도 3b와 같이 디스플레이(80)의 장측(長側)과 평행한 방향(세로 방향)으로 형성되도록 제어한다. 반면에, 액정 패널 제어부(30)는 디스플레이(80)가 도 1a와 같이 가로보기 방향으로 되어 있는 경우에는 가변형 액정 패널부(10)의 슬릿이 도 3c와 같이 디스플레이(80)의 단측(短側)과 평행한 방향(가로 방향)으로 형성되도록 제어한다. 그리고, 관찰자가 전후좌우로 이동하는 경우, 그 이동에 대응되게 슬릿이 형성될 가변형 액정 패널의 위치 및 해당 가변형 액정 패널에서의 슬릿의 위치를 변화시켜주어야 한다. 따라서, 액정 패널 제어부(30)는 관찰자 위치 검출부(50)로부터의 관찰자 위치신호에 따라 가변형 액정 패널들(11 ∼13)의 선택 및 선택된 가변형 액정 패널에서의 슬릿의 이동을 제어한다. 이에 대한 설명은 상세하게 후술된다. 또한, 액정 패널 제어부(30)는 입체 화상이 아닌 2차원 화상을 현시하고자 하는 경우에는 모든 액정 구동 셀에 전기신호가 인가되지 않도록 제어한다.

카메라(40)는 관찰자를 촬영하여 촬영된 영상정보를 관찰자 위치 검출부(50)로 전송한다.

관찰자 위치 검출부(50)는 카메라(40)로부터의 영상정보를 이용하여 관찰자의 위치 변화를 검출하고 그 검출 결과에 대응되는 관찰자 위치신호를 생성하여 액정 패널 제어부(30)로 출력한다. 관찰자의 위치 변화에 따라 슬릿의 이동을 정밀하게 제어하기 위해서는 관찰자의 신체 부위 중 두 눈의 위치 변화를 실시간으로 정확하게 검출하는 것이 중요하다. 따라서, 관찰자 위치 검출부(50)는 카메라(40)로부터의 영상정보를 판독하여 관찰자의 두 눈의 위치 및 크기를 인식하고 그 변화를 지속적으로 추적하여 디스플레이(80)와 두 눈 사이의 거리 및 두 눈의 이동 여부 등을 검출한다. 부가적으로, 관찰자 위치 검출부(50)는 카메라(40)를 통해 촬영된 관찰자의 눈의 형태가 이전의 형태와 비교하여 회전된 것으로 판단되는 경우 이를 사용자가 단말기를 회전시킨 것으로 판단하여 단말기의 회전(디스플레이(80)의 전환)을 알려주는 디스플레이 회전신호를 화상 정보 분석부(60)로 출력한다. 물론, 디스플레이(80)의 회전을 감지하는 방법으로서 종래에 디스플레이(80)를 회전시켜 사용자의 선택에 따라 세로보기 또는 가로보기 기능을 수행할 수 있는 이동통신단말기에서 적용된 기술을 사용할 수도 있다. 그리고, 본 발명의 관찰자 위치 검출부(50)에서와 같이 촬영된 관찰자 이미지에서 원하는 특정 부분의 위치, 크기, 모양을 인식하고 그 변화를 추적하는 기술은 종래에 사용되고 있는 어떠한 위치 인식 및 추적 알고리즘을 사용하여도 무방하다.

화상 정보 분석부(60)는 디스플레이(80)에서 현시 될 입체화상정보를 제공하면 이를 분석하여 디스플레이(80)의 방향에 맞게 입체화상정보를 디스플레이(80)로 전송하며, 디스플레이(80)의 방향을 나타내는 화상방향알림신호를 생성하여 액정 패널 제어부(30)로 출력한다. 이를 위해, 화상 정보 분석부(60)는 입체화상정보가 입력되면 입력된 입체화상정보를 분석하여 해당 입체화상정보 내에 컨텐츠 제공자(CP)에 의해 이미 지정된 화상방향을 알려주는 화상방향정보가 포함되어 있는지를 확인한다. 화상방향정보가 포함된 경우, 화상 정보 분석부(60)는 화상방향정보 에서 지정한 방향으로 입체화상이 현시될 수 있도록 입력된 입체화상정보를 디스플레이(80)로 전송하고 해당 화상방향을 알려주는 화상방향알림신호를 액정 패널 제어부(30)로 전송한다. 반면에, 입체화상정보에 화상방향정보가 포함되어 있지 않은 경우, 화상 정보 분석부(60)는 관찰자 위치 검출부(50) 또는 디스플레이(80)의 스윙 여부를 감지하는 감지수단(미도시)으로부터 제공받은 디스플레이 회전신호를 통해 현재 디스플레이(80)의 방향을 감지하여 그 방향에 맞게 입력된 입체화상정보를 디스플레이(80)로 전송하고 해당 화상방향을 알려주는 화상방향알림신호를 액정 패널 제어부(30)로 전송한다. 이때, 디스플레이의 스윙에 대한 정보는 종래에 단말기의 위치는 변하지 않고 디스플레이(80) 만이 사용자의 선택에 따라 임의의 방향으로 스윙 될 수 있도록 제작된 이동통신 단말기에서 그 스윙방향을 감지하는 수단을 이용하여 얻을 수 있다. 그리고, 화상 정보 분석부(60)가 디스플레이(80)의 방향에 따라 디스플레이(80)의 홀수열 화소들 및 짝수열 화소들에 대해 좌안 및 우안 화상정보를 교대로 입력(2안식 화상의 경우)시키는 기술 자체도 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

백라이트(70)는 디스플레이(80)에 광을 전송하여 디스플레이(70)에서 현시되는 화상이 보다 선명하게 관찰자의 눈에 입사될 수 있도록 해준다. 이러한 백라이트(70)는 디스플레이(80)가 OLED(Organic Light Emitting Diode)로 이루어져 자체 발광이 가능한 경우에는 필요하지 않는다.

디스플레이(80)는 화상 정보 분석부(60)로부터의 입체화상정보에 따라 화상을 현시하는 평판 디스플레이 소자이다.

상술된 도 2의 구성에서는 화상 정보 분석부(60)가 관찰자 위치 검출부(50)으로부터의 디스플레이 회전신호를 이용하여 디스플레이(80)의 방향을 감지하고 이에 따라 화상방향알림신호를 출력하고 있으나, 카메라(40)를 통해 촬영된 관찰자 이미지를 이용하지 않고 기존의 방향감지가 가능한 센서를 이용하여 디스플레이(80)의 방향을 감지하고 그 감지결과에 따라 화상방향알림신호를 생성하는 디스플레이방향 감지수단(미도시)을 별도로 구비할 수 있다. 이러한 경우, 화상 정보 분석부(60)는 입체화상정보의 출력 기능만을 수행하면 되며 관찰자 위치 검출부(50)는 디스플레이(80)의 회전 여부를 감지하지 않고 관찰자의 위치 변화만을 감지하여 그 결과를 액정 패널 제어부(30)로 전송해주기만 하면 된다. 따라서, 관찰자 위치 검출부(50) 및 화상 정보 분석부(60)의 부하를 줄여줄 수도 있다.

도 4는 도 2의 구성을 갖는 본 발명의 입체 화상 구현 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저, 화상 정보 분석부(60)는 디스플레이(80)에 현시 될 입체화상정보가 입력되면(단계 402), 입력된 입체화상정보를 분석하여 입체화상정보에 화상방향정보가 포함되어 있는지를 확인한다(단계 404).

입체화상정보에 화상방향정보가 포함되어 있는 경우, 화상 정보 분석부(60)는 화상방향정보 및 디스플레이(80)의 크기(화소수)에 따라 입체화상정보를 디스플레이(80)로 출력하고 동시에 해당 화상방향을 알려주는 화상방향알림신호를 액정 패널 제어부(30)로 출력한다(단계 406).

즉, 입체화상정보에 화상방향정보가 포함되어 있는 경우, 화상 정보 분석 부(60)는 현재 디스플레이(80)의 방향과 상관없이 화상방향정보에서 지정된 방향(가로보기 방향 또는 세로보기 방향)에 맞게 디스플레이(80)의 홀수열 화소들 및 짝수열 화소들에 좌안 및 우안 화상 정보를 교대로 입력시킨다(2 안식 화상의 경우).

반면에, 단계 404에서 입체화상정보에 화상방향정보가 포함되어 있지 않은 경우, 화상 정보 분석부(60)는 관찰자 위치 검출부(50)로부터의 디스플레이 회전신호 또는 디스플레이(80)의 스윙을 감지하는 감지수단(미도시)으로부터의 디스플레이 회전신호를 통해 현재 디스플레이(10)의 방향을 감지한다(단계 408).

본 발명의 실시예에서는 도 2에서와 같이 관찰자 위치 검출부(50)로부터 디스플레이 회전신호를 인가받아 디스플레이(80)의 방향을 감지하는 경우에 대해 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 도 1에서와 같이 디스플레이(80)의 방향이 전환되면서 카메라(40)의 방향도 함께 전환됨으로써 관찰자의 눈의 모양이 90도 회전된 상태로 촬영되며 따라서 관찰자 위치 검출부(50)는 그러한 눈의 회전 여부를 감지하여 디스플레이 회전신호를 생성한다. 그러나, 도 5에서와 같이 카메라(40)와는 독립적으로 디스플레이(80) 만을 회전시킴으로써 디스플레이(80)의 방향은 전환되었으나 카메라(40)를 통해 촬영된 관찰자의 모습(눈의 형태)은 변하지 않은 경우에는 위와 같은 방법으로 디스플레이(80)의 회전여부를 감지할 수 없다. 따라서, 이러한 경우에는 도 5와 같은 종래의 단말기에 적용된 별도의 센서(3축 센서, 6축 센서 등)를 이용하여 디스플레이(80)의 방향을 감지할 수 있다.

단계 408의 감지 결과, 디스플레이(80)의 방향이 도 1a에서와 같이 가로보기 방향으로 되어 있는 경우 화상 정보 분석부(60)는 도 6a에서와 같이 디스플레이(80)의 단측(短側)에 평행하게 홀수열 화소들과 짝수열 화소들에 입체화상정보의 우안 화상 정보과 좌안 화상 정보를 교대로 입력시킨다. 그리고, 화상 정보 분석부(60)는 화상방향알림신호를 액정 패널 제어부(30)로 출력하여 디스플레이(80)가 가로보기 방향으로 되어 있음을 액정 패널 제어부(30)에게 알려준다(단계 410).

만약 단계 408의 감지 결과, 디스플레이(80)의 방향이 도 1b에서와 같이 세로보기 방향으로 되어 있는 경우 화상 정보 분석부(60)는 도 6b에서와 같이 디스플레이(80)의 장측(長側)에 평행하게 홀수열 화소들과 짝수열 화소들에 입체화상정보의 좌안 화상 정보과 우안 화상 정보를 교대로 입력시킨다. 그리고, 화상 정보 분석부(60)는 화상방향알림신호를 액정 패널 제어부(30)로 출력하여 디스플레이(80)가 세로보기 방향으로 되어 있음을 액정 패널 제어부(30)에게 알려준다(단계 412).

단계 406, 410 및 412에서와 같이 디스플레이(80)의 방향이 감지되면, 액정 패널 제어부(30)는 화상 정보 분석부(60)에서 출력된 화상방향알림신호에 따라 가변형 액정 패널(13)에 가변적으로 슬릿을 형성한다(단계 414). 이때, 본 발명에서는 가변형 액정 패널부(10)에서 가변형 액정 패널(13)이 디폴트로 먼저 구동되도록 설정되었다고 가정한다.

즉, 단계 410에서와 같이 가로보기의 경우, 액정 패널 제어부(30)는 도 6a(도 6에서는 설명의 편의를 위해 하나의 액정 패널(13)만 도시함)에서와 같이 가변형 액정 패널(13)의 단측(短側)에 평행하게 패널(13)에 불투명한 띠가 교대로 형 성되도록 즉 가변형 액정 패널(13)의 단측(短側)에 평행하게 슬릿(200)이 형성되도록 하는 제어신호를 액정 패널 구동부(20)로 출력한다. 예컨대, 액정 패널 제어부(30)는 도 6a에서와 같이 가변형 액정 패널(13)에 매트릭스 형태로 구분된 액정 구동 셀들에 대해서 액정 패널(13)의 단측에서부터 홀수 번째(또는 짝수 번째)에 있는 액정 구동 셀들에 대해서는 전기신호를 입력시키지 않도록 하고 짝수 번째(또는 홀수 번째)에 있는 액정 구동 셀들에 대해서는 전기신호를 입력시키도록 액정 패널 구동부(20)에 지시한다.

반면에, 단계 412에서와 같이 세로보기의 경우, 액정 패널 제어부(30)는 도 6b에서와 같이 가변형 액정 패널(13)의 장측(長側)에 평행하게 패널(13)에 불투명한 띠가 교대로 형성되도록 즉 가변형 액정 패널(13)의 장측(長側)에 평행하게 슬릿(300)이 형성되도록 하는 제어신호를 액정 패널 구동부(20)로 출력한다. 예컨대, 액정 패널 제어부(30)는 도 6b에서와 같이 액정 패널(13)의 장측에서부터 짝수 번째(또는 홀수 번째)에 있는 액정 구동 셀들에 대해서는 전기신호를 입력시키지 않도록 하고 홀수 번째(또는 짝수 번째)에 있는 액정 구동 셀들에 대해서는 전기신호를 입력시키도록 액정 패널 구동부(20)에 지시한다.

위와 같은 액정 패널 제어부(30)에서 출력되는 제어신호에 따라 액정 패널 구동부(20)는 구동신호(전기신호)를 생성하여 가변형 액정 패널(13)의 대응되는 액정 구동 셀들에 각각 인가함으로써 디스플레이(80)의 방향에 대응되게 가변형 액정 패널(13) 내에서 슬릿의 방향을 가변시키게 된다.

이처럼, 디스플레이(80)의 방향에 따라 가변형 액정 패널(13)의 각 액정 구 동 셀 별로 전기신호를 선택적으로 인가하여 슬릿의 방향을 전환시켜줌으로써, 관찰자는 디스플레이(80)의 방향이 바뀌어 디스플레이(80)에 현시되는 입체화상의 방향이 바뀌더라도 도 7과 같이 항상 디스플레이(80)에 현시된 좌안 화상 정보는 좌측 눈(L)으로 우측 화상 정보는 우측 눈(R)으로 인가받을 수 있게 되어 연속적인 입체 화상을 즐길 수 있게 된다.

그런데 상술한 방법을 통해 입체 화상 구현을 디스플레이(80)의 방향 변화에는 대응할 수 있으나, 관찰자의 위치가 전후좌우로 변하게 되어 눈의 위치가 이동하게 되면 자연스러운 입체 화상 영역을 유지하지 못하고 좌안 화상 또는 우안 화상만이 보이거나 좌안 화상과 우안 화상이 겹쳐보여 화질이 왜곡되거나 입체 화상이 역전될 수 있다. 따라서 관찰자의 이동여부를 지속적으로 검출하여 이에 대응되게 슬릿의 위치 및 슬릿이 형성될 가변형 액정 패널의 위치를 변경해주어야 한다.

따라서, 관찰자 위치 검출부(50)는 카메라(40)를 통해 관찰자를 지속적으로 촬영하고 촬영된 이미지에서 눈의 위치를 지속적으로 인식 및 추적함으로써 관찰자의 위치(특히, 눈의 위치)가 이동되었는지 여부를 판단한다(단계 416).

관찰자의 위치 변화를 검출하는 방법으로 종래에 개시된 적외선 센서, 초음파 센서 등 다양한 센서를 이용할 수 있다. 그러나, 보다 자연스러운 연속적인 입체 화상 구현을 위해서는 관찰자의 두 눈의 위치를 정확하게 실시간으로 검출하는 것이 중요하다. 그런데, 적외선 센서나 초음파 센서 등 반사파를 이용하는 센서의 경우 가장 가까운 곳을 검출하기 때문에 두 눈의 위치 보다는 디스플레이(80)에 가 까운 모자, 코, 안경테 등 다른 물건의 거리와 위치를 검출할 수 있게 되어 정확한 제어가 곤란할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 카메라(40)를 이용해 관찰자의 얼굴을 촬영한 후 촬영된 영상 이미지에서 눈을 인식하고 그 변화를 지속적으로 추적하여 디스플레이(80)와 두 눈 사이의 거리 및 각도 등을 실시간으로 검출한다.

단계 416에서의 판단결과 관찰자의 눈의 위치가 도 8에서와 같이 좌우 방향으로 이동된 것으로 판단되는 경우, 관찰자 위치 검출부(50)는 그 이동에 대한 정보를 알려주는 관찰자 위치신호를 액정 패널 제어부(30)로 출력한다. 이에 따라 액정 패널 제어부(30)는 액정 패널(13)의 슬릿 위치를 관찰자가 이동한 방향에 대응되게 평행 방향하게 이동되도록 제어하는 제어신호를 액정 패널 구동부(20)로 출력하여 가변형 액정 패널(13)에 형성된 슬릿의 위치를 평행하게 이동시킨다(단계 418).

즉, 관찰자가 정상적으로 입체화상을 관찰하는 위치(도 9a)에서 디스플레이(80)에 대해 좌우로 이동하면 좌안 화상과 우안 화상이 겹쳐 보이는 위치에서는 슬릿을 이루는 투명한 띠(구동신호가 인가되지 않는 액정 구동 셀 라인)와 불투명한 띠(구동신호가 인가되는 액정 구동 셀 라인)를 도 9b와 같이 이동시켜야 한다. 그리고, 좌안 화상과 우안 화상이 반전되는 위치에서는 도 9c와 같이 투명한 띠와 불투명한 띠를 완전히 반대로 전환해야 한다. 따라서, 액정 패널 제어부(30)는 가변형 액정 패널(13)에서 투명한 띠 부분의 액정 구동 셀들에는 구동신호를 가하여 불투명한 띠로 전환시키고 불투명한 띠 부분의 액정 구동 셀들에는 구동신호를 가 하지 않도록 하여 투명한 띠로 전환되도록 하라는 제어신호를 액정 패널 구동부(20)로 출력한다.

그런데, 도 9b와 도 9c에서 디스플레이(80)에 대해 슬릿의 위치가 상이함을 알 수 있다. 즉, 액정 구동 셀의 크기(너비)가 슬릿의 크기(너비)와 동일한 경우, 하나의 액정 패널(13)을 가지고는 도 9b와 도 9c 형태의 슬릿 이동을 모두 만족시켜 줄 수 없게 된다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 일 실시예로 본 발명에서는 액정 구동 셀의 너비를 도 10과 같이 슬릿 너비의 1/2 이하가 되도록 형성하여 슬릿의 이동 폭을 작게 만들어 준다.

도 11a 및 11b는 도 10과 같이 액정 구동 셀들을 형성한 가변형 액정 패널(13)을 이용하여 각각 가로보기 및 세로보기의 경우에 관찰자의 이동에 따라 슬릿이 이동되는 모습을 보여준다.

그런데, 도 10과 같이 액정 구동 셀의 크기를 작게 하는 것은 실질적으로 많은 어려움이 따를 수 있다. 현재까지 이론적으로는 5um(마이크론) 정도의 폭을 갖는 액정 구동 셀을 제작할 수 있는 것으로 알려져 있으나 현실적으로는 제작이 어려운 상황이다. 더욱이, 필요에 따라서는 5um 보다 훨씬 작은 폭을 갖는 액정 구동 셀을 제작해야 하는 상황이 발생될 수 있다. 이러한 당장의 현실적인 문제를 해결하기 위한 방법으로 본 발명에서는 도 12a에서와 같이 슬릿의 너비와 같은 크기(너비)의 액정 구동 셀들을 갖는 두 개 이상의 가변형 액정 패널들(13a, 13b)을 액정 구동 셀들의 일부분이 중첩되도록 약간씩 엇갈리게 적층하여 이러한 적층구조 의 액정 패널(13')을 하나의 액정 패널(13)과 같이 사용할 수 있다. 이러한 경우, 적층된 액정 패널(13')에서 슬릿을 이동시키는 방법은 도 12b에서와 같이 적층된 각 액정 패널(13a, 13b)의 액정 구동 셀 라인을 순차적으로 구동시켜 수직 슬릿을 형성한다. 즉, 도 12b에서와 같이, 액정 패널 제어부(30)는 액정 패널(13a)에 상술한 바와 같이 수직방향으로 액정 구동 셀 라인을 구동시켜 슬릿을 형성한 후 다음에는 액정 패널(13b)에 수직방향으로 액정 구동 셀 라인을 구동시켜 슬릿을 형성한다.

단계 416에서의 판단결과 관찰자의 눈의 위치가 전후 방향으로 이동된 것으로 판단되는 경우, 관찰자 위치 검출부(50)는 가변형 액정 패널부(10)를 구성하는 복수의 액정 패널들(11 ∼ 13) 중 변화된 관찰자의 위치에 대응되는 어느 한 가변형 액정 패널을 선택하여 해당 액정 패널에 상술된 방법으로 슬릿을 형성한다(단계 420).

즉, 도 13a 및 도 13b에서와 같이 디스플레이(80)에 대해 일정한 각도에서 관찰 시점(p, p')이 전후로 이동하게 되면 디스플레이(80)와 슬릿이 형성된 액정 패널(13) 사이의 거리(d, d')도 이에 대응되게 변해야 좌우 화상 정보(L, R)가 좌우 눈(L, R)에 정확하게 입사되어 정상적인 입체 화상 관찰이 가능하게 된다.

여기서, 디스플레이(5)와 관찰자(7) 사이의 거리(p, p')와 디스플레이(5)와 액정 패널(13) 사이의 거리(d, d')의 관계는 다음의 수학식 1에 의해 구해진다.

여기서, s는 디스플레이(80)의 화소의 너비, o는 좌우 눈의 간격(통상적으로 65 mm)이다.

그리고 이때, 슬릿의 폭(w)은 수학식 2에 의해 구해진다.

예컨대, 디스플레이(80)에 대한 관찰자의 거리(p)가 400 mm이고, 화소의 너비가 0.2 mm라고 가정하면, 디스플레이(80)와 슬릿이 형성된 액정 패널(13) 사이의 거리(d)는 약 1.23 mm가 된다. 그러나, 관찰자가 뒤로 물러나서 디스플레이(80)에 대한 관찰자의 거리(p')가 600 mm가 되면, 디스플레이(80)과 슬릿이 형성된 액정 패널(13) 사이의 거리(d')는 약 1.84 mm이 되어야 한다. 즉, 디스플레이(80)에 대한 관찰 시점이 멀어지면, 그에 따라 슬릿이 형성되는 액정 패널(13)의 위치도 멀어져야 정상적인 입체 화상을 관찰할 수 있다.

이를 위해, 하나의 액정 패널(13)을 기계적으로 이동시키는 것도 가능하나 그러한 경우 그 구성이 복잡하고 넓은 설치 공간을 필요로 하므로 소형 단말기에 적용하는 것이 현실적으로 곤란하다. 따라서, 본 발명에서는 도 1에서와 같이 복수개의 가변형 액정 패널들(11 ∼ 13)을 일정 간격으로 중첩되게 구성하여 가변형 액정 패널부(10)를 형성한다. 그리고, 액정 패널 제어부(30)는 관찰자 위치신호에 따라 가변형 액정 패널들(11 ∼ 13) 중 어느 하나를 선택한 후 선택된 가변형 액정 패널에서 슬릿을 이동시키게 된다. 이때, 선택된 액정 패널에서의 슬릿 형성 및 슬릿 위치의 이동은 상술된 액정 패널(13, 13')에서의 경우와 동일하다.

도 14는 상술된 가변형 액정 패널을 이용하여 디스플레이(80)의 일정 부분에 대해서만 입체 화상이 구현되도록 하는 실시예를 나타내는 도면이다.

상술된 실시예에서는 디스플레이(80) 전체 영역의 크기로 입체 화상을 구현하고 있으나, 액정 구동 셀들로 이루어진 가변형 액정 패널(11 ∼ 13)을 이용하는 경우에는 도 14에서와 같이 디스플레이(80)의 일정 영역에 대해서만 입체 화상 구현이 가능하다.

즉, 가변형 액정 패널(11 ∼ 13)에 대해 원하는 특정 영역에 있는 액정 구동 셀들에 대해서만 상술한 바와 같이 슬릿 형성 및 이동을 제어하며, 그 이외 영역의 액정 구동 셀들에는 전기신호(구동신호)가 인가되지 않도록 제어함으로서 부분적인 입체 화상 구현이 가능하게 된다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변형 액정 패널부의 구조를 나타내는 도면이다.

본 실시예에서는 특정 방향으로만 슬릿을 형성할 수 있는 액정 패널들을 이용하여 가변적으로 슬릿의 방향을 전환시킬 수 있는 경우에 대해 설명한다.

본 실시예에서의 가변형 액정 패널부(10')는 도 15a에서와 같이 패널의 단측(短側)과 평행한 방향으로만 슬릿을 형성할 수 있는 일방향 액정 패널(14)과 패 널의 장측(長側)과 평행한 방향으로만 슬릿을 형성할 수 있는 일방향 액정 패널(15)이 서로 90도로 엇갈리게 중첩된 구조를 갖는다.

이러한 구조에서, 디스플레이(80)가 가로보기 방향인 경우 액정 패널 제어부(30)는 도 15b에서와 같이 액정 패널(14)에만 교대로 슬릿이 형성되도록 하는 제어신호를 액정 구동부(20)로 출력한다. 그리고, 액정 패널 제어부(30)는 액정 패널(15)에는 구동신호가 인가되지 않도록 하여 액정 패널(15) 전체가 투명한 상태가 되도록 제어한다.

반면에, 디스플레이(80)가 세로보기 방향인 경우 액정 패널 제어부(30)는 도 15c에서와 같이 액정 패널(15)에만 교대로 슬릿이 형성되도록 하는 제어신호를 액정 구동부(20)로 출력한다. 그리고, 액정 패널 제어부(30)는 액정 패널(14)에는 구동신호가 인가되지 않도록 하여 액정 패널(14) 전체가 투명한 상태가 되도록 제어한다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

상술된 실시예에서는 가변형 액정 패널부(10)가 디스플레이(80) 전방에 구비되었으나, 가변형 액정 패널부(10)를 도 16에서와 같이 백라이트(70)와 디스플레이(80) 사이에 형성할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 입체 화상 구현을 위한 액정 패널을 매트릭스 형태의 액정 구동 셀들로 구성하고 액정 구동 셀들의 구동을 독립적으로 제어함으로써 단말기 디스플레이의 방향 전환 및 관찰자의 위치가 변화하는 경우에도 연속 적이고 자연스러운 입체 화상 구현이 가능하도록 해준다.

Claims (18)

1. 디스플레이에 입체 화상을 표시하는 장치에 있어서,

   구동신호에 따라 독립적으로 구동되는 복수개의 액정 구동 셀들이 매트릭스 형태로 배열된 적어도 하나의 가변형 액정 패널들을 구비하며, 상기 구동신호에 따라 상기 액정 구동 셀들이 선택적으로 구동되어 상기 입체 화상을 위한 슬릿을 형성하는 가변형 액정 패널부;

   관찰자를 지속적으로 촬영하여 촬영된 영상정보를 출력하는 카메라;

   상기 영상정보를 분석하여 상기 관찰자의 위치 변화를 지속적으로 감지하고 그 위치 변화에 대응되는 관찰자 위치신호를 출력하는 관찰자 위치 검출부;

   상기 슬릿이 상기 입체 화상의 수직방향으로 형성되도록 제어하며, 상기 관찰자 위치신호에 따라 상기 액정 구동 셀들의 구동 위치를 가변시켜 상기 슬릿이 좌우로 이동되도록 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 액정 패널 제어부; 및

   상기 액정 패널 제어부로부터의 상기 제어신호에 따라 상기 구동신호를 생성하여 상기 가변형 액정 패널부로 출력하는 액정 패널 구동부를 구비하는 입체 화상 구현 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 디스플레이의 방향을 감지하여 그 방향에 대응되는 화상방향알림신호를 출력하는 디스플레이방향 감지수단을 더 구비하며,

   상기 액정 패널 제어부는

   상기 화상방향알림신호에 따라 상기 디스플레이의 방향과 상관없이 상기 슬릿이 항상 상기 입체 화상의 수직방향으로 형성되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 구현 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 각 가변형 액정 패널은

   제 1 가변형 액정 패널의 액정 구동 셀과 제 2 가변형 액정 패널의 액정 구동 셀의 일부분이 중첩되도록 상기 제 1 가변형 액정 패널과 상기 제 2 가변형 액정 패널을 중첩시켜 형성된 것을 특징으로 하는 입체 화상 구현 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 액정 패널 제어부는

   상기 관찰자 위치신호에 따라 상기 제 1 가변형 액정 패널과 상기 제 2 가변형 액정 패널을 교대로 구동시켜 상기 슬릿이 일정 간격으로 좌우로 평행 이동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 구현 장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 가변형 액정 패널부는

   상기 제 1 가변형 액정 패널과 상기 제 2 가변형 액정 패널이 중첩되어 형성된 복수개의 가변형 액정 패널들이 일정 간격으로 이격되게 구비되며,

   상기 액정 패널 제어부는

   상기 관찰자 위치신호에 근거하여 상기 이격된 복수개의 가변형 액정 패널들 중 상기 디스플레이와 상기 관찰자 사이의 거리에 대응되는 패널을 선택한 후 선택된 패널에만 상기 슬릿이 형성되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 구현 장치.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가변형 액정 패널부는

   복수개의 동일한 가변형 액정 패널들이 일정 간격으로 이격되게 구비되며,

   상기 액정 패널 제어부는

   상기 관찰자 위치신호에 근거하여 상기 이격된 복수개의 가변형 액정 패널들 중 상기 디스플레이와 상기 관찰자 사이의 거리에 대응되는 패널을 선택한 후 선택된 패널에만 상기 슬릿이 형성되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 구현 장치.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 액정 패널 제어부는

   상기 선택된 패널의 일정 영역에만 상기 슬릿이 형성되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 화상 구현 장치.
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