KR100830996B1 - 전자 영상 기기 - Google Patents

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박찬영
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김남식
구자승
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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Abstract

본 발명은 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)를 이용하는 오토스테레오스코피(autostereoscopy) 방식의 전자 영상 기기에 관한 것이다. 본 발명의 전자 영상 기기는 우안용 이미지에 대응하는 제1 픽셀과 좌안용 이미지에 대응하는 제2 픽셀을 포함하는 비자발광형의 제1 표시부와, 제1 표시부의 일면에 대향 배치되고 복수의 픽셀을 포함하는 자발광형의 제2 표시부, 및 제1 표시부의 다른 일면에 대향 배치되며 복수의 렌티큘러 렌즈를 구비하는 렌즈부를 포함한다.
렌티큘러렌즈, 오토스테레오스코피, 자발광형, 비자발광형

Description

전자 영상 기기 {ELECTRONIC DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기를 적용한 모바일 폰을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기의 개략적인 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기가 입체 영상을 표시하는 경우의 작용을 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기가 2차원 영상을 표시하는 경우의 작용을 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 영상 기기의 개략적인 단면도이다.
본 발명은 전자 영상 기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 렌티큘러 렌 즈(lenticular lens)를 이용하는 오토스테레오스코피(autostereoscopy) 방식의 전자 영상 기기에 관한 것이다.
전자 영상 기기에 있어 스테레오스코피 장치는 사용자의 좌안과 우안에 서로 다른 이미지를 제공하여 사용자가 보는 영상에 거리감과 입체감을 느끼도록 하는 표시 장치이다. 오토스테레오스코피 방식의 전자 영상 기기는 편광 안경과 같은 장비를 사용하지 않고도 사용자에게 입체 영상을 제공할 수 있다.
통상의 오토스테레오스코피 방식의 전자 영상 기기는 이미지 표시부 전면에 패럴랙스 배리어(parallax barrier)나 렌티큘러 렌즈, 또는 마이크로렌즈 어레이(microlens array) 등을 구비하여 이미지 표시부에서 구현된 이미지를 공간 분할하는 방식을 채택하고 있다.
패럴랙스 배리어는 투과형 액정 표시소자를 응용한 액정 셔터로 제작될 수 있으며, 이 경우 2차원 영상 모드와 3차원 영상 모드(또는 입체 영상 모드)의 변환이 가능한 장점이 있어 랩탑 컴퓨터나 모바일 폰 등에 용이하게 적용될 수 있다.
일반적으로, 패럴랙스 배리어는 스트라이프 형상의 광 차단부들과 광 투과부들을 구비한다. 이에 따라 이미지 표시부의 우안용 서브 픽셀들에서 구현된 우안 이미지는 패럴랙스 배리어의 광 투과부를 거쳐 사용자의 우안에 제공되고, 이미지 표시부의 좌안용 서브 픽셀들에서 구현된 좌안 이미지는 패럴랙스 배리어의 광 투과부를 거쳐 사용자의 좌안에 제공된다. 이로써 사용자는 이미지 표시부에서 구현되는 영상을 입체 영상으로 인식하게 된다.
또한, 패럴랙스 배리어가 노말리 화이트 모드의 액정 셔터로 형성되는 경우, 필요에 따라 이미지 표시부의 픽셀들에 2차원 영상 신호를 입력하고, 액정 셔터 전체를 오프(off)시켜 2차원 영상 모드를 구현할 수 있다.
그러나 패럴랙스 배리어는 좌안용이미지와 우안용 이미지를 분리하기 위한 광 차단부를 구비하므로 낮은 개구율을 갖게 되다. 이에 따라 패럴랙스 배리어 방식의 스테레오스코피 장치에 의해 제공되는 입체 영상은 2차원 영상을 표시하는 경우에 비해 휘도가 크게 감소하는 문제가 있다.
한편, 렌티큘러 렌즈를 사용한 스테레오스코피 장치는 반원통형으로 형성되는 복수의 렌즈가 형성된 기판을 이미지 표시부의 전면에 렌티큘러 렌즈의 초점 거리만큼 이격하여 배치한다. 이때, 이미지 표시부에서는 사용자의 좌안에 대응하는 이미지와 우안에 대응하는 이미지를 제공한다. 이와 같이 이미지 표시부에서 제공된 좌안용 이미지와 우안용 이미지는 복수의 렌즈에 의해 굴절되어 각각 사용자의좌안과 우안 방향으로 분리된다.
이러한 렌티큘러 렌즈에 의해 제공되는 입체 영상은 전술한 패럴랙스 배리어에 의해 제공되는 입체 영상에 비해 휘도가 우수하다. 또한, 렌티큘러 렌즈는 패럴랙스 배리어에 비해 간단한 장치로 이루어지므로 이를 사용하여 비교적 쉽게 입체 영상을 구현할 수 있다.
이와 같은 렌티큘러 렌즈 방식의 전자 영상 기기는 품질이 우수한 입체 영상을 쉽게 얻을 수 있으나, 액정 셔터를 이용한 패럴랙스 방식의 전자 영상 기기와는 달리 사용자의 필요에 따라 2차원 모드로 전환하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 고휘도를 갖는 입체 영상을 구현하고, 입체 영상 모드와 2차원 영상 모드로의 전환이 자유로운 전자 영상 기기를 제공하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 전자 영상 기기는, 우안용 이미지에 대응하는 제1 픽셀과 좌안용 이미지에 대응하는 제2 픽셀을 포함하는 비자발광형의 제1 표시부와, 제1 표시부의 일면에 대향 배치되고 복수의 픽셀을 포함하는 자발광형의 제2 표시부, 및 제1 표시부의 다른 일면에 대향 배치되며 복수의 렌티큘러 렌즈를 구비하는 렌즈부를 포함한다.
제1 표시부는 렌즈부로부터 렌티큘러 렌즈의 초점거리만큼 이격되어 배치되며, 제2 표시부는 렌즈부로부터 렌티큘러 렌즈의 초점거리의 2배 이상 이격되어 배치될 수 있다.
제2 표시부는 렌즈부로부터 렌티큘러 렌즈의 초점거리의 2배만큼 이격되어 배치될 수 있다.
서로 인접한 하나의 제1 픽셀과 하나의 제2 픽셀의 조합이 하나의 렌티큘러 렌즈에 대응 배치될 수 있다.
렌즈부는 평탄면과 렌티큘러 렌즈의 곡률에 따른 비평탄면을 포함하며, 평탄면이 제1 표시부와 대향하도록 배치될 수 있다.
렌즈부는 평탄면과 렌티큘러 렌즈의 곡률에 따른 비평탄면을 포함하며, 비평탄면이 제1 표시부와 대향하도록 배치될 수 있다.
전자 영상 기기는 2차원의 영상을 표시하는 경우에는 제1 표시부가 오프(off) 상태이고 제2 표시부가 온(on) 상태이며, 전자 영상 기기는 3차원의 영상을 표시하는 경우에는 제1 표시부가 온(on) 상태이고 제2 표시부가 온(on) 상태에서 제1 표시부에 백색광을 제공할 수 있다.
제1 표시부는 투과형의 액정 표시 패널이고, 제2 표시부가 유기 발광 표시 장치 또는 전자 방출 표시 장치일 수 있다.
제1 표시부는 노말리 화이트(normally white) 모드의 액정 표시 패널일 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기(100)가 적용된 모바일 폰(1)를 도시하였다. 도 1에서는 일례로 모바일 폰을 도시하였으나, 본 발명에 의한 전자 영상 기기(100)는 피디에이(PDA; personal digital assistants)와 같은 소형기기 및 랩탑 컴퓨터 등의 모바일 기기에 적용이 가능하다. 또한, 본 발명에 의한 전자 영상 기기(100)는 모니터, TV 등의 대화면 표시 기기에 적용이 가능하다. 이하에서 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기의 부분 분해 사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 전자 영상 기기(100)는 제1 표시부(10), 제2 표시부(20) 및 렌즈부(30)를 포함한다.
제1 표시부(10)는 우안 이미지에 대응하는 제1 픽셀들(12)과 좌안 이미지에 대응하는 제2 픽셀들(14)을 포함한다. 제1 픽셀들(12)과 제2 픽셀들(14)은 전자 영상 기기(100)의 수평 방향, 즉 도면의 X축 방향을 따라 번갈아 위치한다. 제1 표시부(10)는 광을 투과시킬 수 있는 비자발광형 표시 장치, 일례로 액정 표시 장치로 이루어진다. 제1 픽셀(12) 및 제2 픽셀(14)은 적색(R)과 녹색(G) 및 청색(B)의 서브 픽셀들(도시하지 않음)을 포함한다.
제2 표시부(20)는 제1 표시부(10)의 일면, 즉 도 2의 -Z축 방향을 향한 일면에 대향 위치한다. 제2 표시부(20)는 유기 발광 표시 장치 또는 전자 방출 표시 장치 등의 자발광형 표시 장치로 이루어진다. 제2 표시부(20)는 복수의 픽셀들(22)을 구비하며, 하나의 픽셀(22)은 적색(R)과 녹색(G) 및 청색(B)의 서브 픽셀들(도시하지 않음)을 포함한다.
렌즈부(30)는 제1 표시부(10)의 다른 일면, 즉 도 2의 +Z축 방향을 향한 일면에 대향 위치한다. 렌즈부(30)는 복수의 렌티큘러 렌즈(32)를 가진다. 렌티큘러 렌즈(32)는 반원통형 렌즈 또는 이와 광학적으로 등가인 렌즈가 적용된다. 각 렌티큘러 렌즈(32)는 제1 표시부(10)의 한 쌍의 제1 픽셀(12) 및 제2 픽셀(14)에 대응하며, 이로써 제1 표시부(10)에서 구현된 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간 분할한다. 렌티큘러 렌즈(32)는 일정한 초점 거리(f)를 가진다.
렌즈부(30)는 그 일면에 복수개의 렌티큘러 렌즈(32)를 구비하는 비평탄 면(30a)을 형성하며, 다른 일면에 평탄면(30b)을 형성한다. 도 2에서 렌즈부(30)는 비평탄면(30a)이 입체 영상을 시청하는 사용자 방향, 즉 +Z축 방향을 향하고, 평탄면(30b)이 제1 표시부(10)를 향하도록 나타낸다.
본 실시예에서 제1 표시부(10)는 렌즈부(30)로부터 렌티큘러 렌즈(32)의 초점거리(f)만큼 이격되고, 제2 표시부(20)는 렌즈부(30)로부터 렌티큘러 렌즈(32)의 초점거리(f)의 2배 이상((2+n)f, n은 0이상의 정수) 이격되어 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 렌즈부(30)와 제1 표시부(10) 사이의 거리는 제1 표시부(10)의 표면으로부터 렌즈부(30)의 렌티큘러 렌즈(32)의 곡면이 시작되는 면(A)까지의 거리(f)이다. 그리고 렌즈부(30)와 제2 표시부(20) 사이의 거리는 제2 표시부(20)의 표면으로부터 렌즈부(30)의 렌티큘러 렌즈(32)의 곡률이 시작되는 면(A)까지의 거리(2f)가 된다.
도 3에는 일례로, 렌즈부(30)가 제2 표시부(20)와 렌티큘러 렌즈(32)의 초점거리의 2배만큼 이격되어 배치되는 구성을 도시하였다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기가 3차원 영상 모드(입체 영상 모드)인 경우를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 입체 영상 모드에서 제1 표시부(10)는 온(on) 상태를 유지하면서 영상 신호 처리부(미도시)로부터 픽셀(12)(14) 단위로 제공되는 우안 영상 신호와 좌안 영상 신호에 의해 우안 이미지와 좌안 이미지를 표시한다. 이때, 제2 표시부(20)는 제1 표시부(10)에 백색광을 제공하도록 동작하여 제1 픽셀(12) 및 제2 픽셀(14)이 각각 우안용 이미지 및 좌안용 이미지를 형성할 수 있도록 한다.
전술한 바와 같이, 제1 표시부(10)는 각 렌티큘러 렌즈(32)의 초점거리(f)만큼 이격되어 있으므로, 제1 픽셀(12)에서 표시되는 빛은 렌티큘러 렌즈(32)에 의해 굴절되어 사용자의 우안 방향으로 진행한다. 또한, 제2 픽셀(14)에서 표시되는 빛은 렌티큘러 렌즈(32)에 의해 굴절되어 사용자의 좌안 방향으로 진행한다. 이에 따라 사용자는 제1 표시부(10)에서 구현되는 영상을 입체 영상으로 감상할 수 있게 된다.
도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기가 2차원 영상 모드인 경우를 나타낸다. 도 4b에 도시한 바와 같이, 2차원 영상 모드에서 제1 표시부(10)는 오프(off) 상태가 되고, 제2 표시부(20)는 온(on) 상태가 된다. 이 경우, 제2 표시부(20)의 픽셀들에는 영상 신호 처리부로부터 2차원 영상 신호가 입력되어 2차원 영상이 표시된다. 이때, 제1 표시부(10)는 노말리 화이트 모드의 액정 표시장치로 이루어져 오프 상태에서 빛을 투과시킨다. 따라서 제1 표시부(10)는 2차원 영상 모드에서 오프 상태를 유지한다.
제2 표시부(20)의 픽셀(22)은 렌즈부(30)와 렌티큘러 렌즈(32)의 초점거리의 2배(2f)만큼 이격되어 있어 사용자의 양안 거리만큼 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 분리하지 못한다. 즉, 제2 표시부(20)에서 표시된 이미지는 렌티큘러 렌즈(32)를 통과하며 굴절되어 제2 표시부(20)의 반대쪽에 등배율의 이미지로 표시된다. 이 등배율의 이미지는 제2 표시부(20)와 렌티큘러 렌즈(32)의 거리, 즉 렌티큘러 렌즈(32)의 초점거리의 2배(2f)만큼 이격된 위치에 형성된다. 따라서, 사용자는 제2 표시부(20)의 이미지와 동일한 2차원 영상을 감상하게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 영상 기기의 개략적인 단면도이다. 제2 실시예에 따른 전자 영상 기기(200)는 렌즈부(31)를 제외한 다른 구성 요소가 전술한 제1 실시예와 동일하다. 따라서 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 자세한 설명을 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 렌즈부(31)는 그 일면에 복수개의 렌티큘러 렌즈(33)를 구비하는 비평탄면(31a)을 형성하며, 다른 일면에 평탄면(31b)을 형성한다. 렌즈부(31)는 비평탄면(31a)이 제1 표시부(10)(도 5의 -Z축 방향)를 향하고, 평탄면(31b)이 입체 영상을 시청하는 사용자(도 5의 +Z축 방향)를 향하도록 나타낸다.
제1 표시부(10)는 렌즈부(31)로부터 렌티큘러 렌즈(33)의 초점거리(f)만큼 이격되고, 제2 표시부(20)는 렌즈부(31)로부터 렌티큘러 렌즈(33)의 초점거리(f)의 2배 이상, 도면에서는 2배(2f)만큼 이격되도록 배치된다. 보다 구체적으로, 렌즈부(31)와 제1 표시부(10) 사이의 거리는 제1 표시부(10)의 표면으로부터 렌즈부(31)의 렌티큘러 렌즈(33)의 곡면이 시작되는 면(B)까지의 거리(f)이다. 그리고 렌즈부(31)와 제2 표시부(20) 사이의 거리는 제2 표시부(20)의 표면으로부터 렌즈부(31)의 렌티큘러 렌즈(33)의 곡률이 시작되는 면(B)까지의 거리(2f)가 된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 영상 기기(200)의 작용은 전술한 제1 실시예에서의 작용과 동일하므로 설명을 생략한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이와 같이 전자 영상 기기는 고휘도의 3차원 영상을 표시할 수 있고, 2차원 영상 모드와 3차원 영상 모드의 변환이 용이하다. 또한, 전자 영상 기기는 제2 표시부를 자발광형 표시소자로 형성함으로써 백라이트 없이도 2차원 영상 및 3차원 영상을 표시할 수 있으므로, 제조 단가를 낮추고 제품의 두께를 줄이는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 우안용 이미지에 대응하는 제1 픽셀과 좌안용 이미지에 대응하는 제2 픽셀을 포함하는 비자발광형의 제1 표시부;
    상기 제1 표시부의 일면에 대향 배치되고 복수의 픽셀을 포함하는 자발광형의 제2 표시부; 및
    상기 제1 표시부의 다른 일면에 대향 배치되며 복수의 렌티큘러 렌즈를 구비하는 렌즈부를
    를 포함하고,
    상기 제1 표시부는 상기 렌즈부로부터 상기 렌티큘러 렌즈의 초점거리만큼 이격되어 배치되며,
    상기 제2 표시부는 상기 렌즈부로부터 상기 렌티큘러 렌즈의 초점거리의 2배 이상 이격되어 배치되는 전자 영상 기기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 표시부는 상기 렌즈부로부터 상기 렌티큘러 렌즈의 초점거리의 2배만큼 이격되어 배치되는 전자 영상 기기.
  4. 제1항에 있어서,
    서로 인접한 하나의 상기 제1 픽셀과 하나의 상기 제2 픽셀의 조합이 하나의 상기 렌티큘러 렌즈에 대응 배치되는 전자 영상 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈부는 평탄면과 상기 렌티큘러 렌즈의 곡률에 따른 비평탄면을 포함하며, 상기 평탄면이 상기 제1 표시부와 대향하도록 배치된 전자 영상 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈부는 평탄면과 상기 렌티큘러 렌즈의 곡률에 따른 비평탄면을 포함하며, 상기 비평탄면이 상기 제1 표시부와 대향하도록 배치된 전자 영상 기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전자 영상 기기가 2차원의 영상을 표시하는 경우에는 상기 제1 표시부가 오프(off) 상태이고, 상기 제2 표시부가 온(on) 상태이며,
    상기 전자 영상 기기가 3차원의 영상을 표시하는 경우에는 상기 제1 표시부가 온(on) 상태이고, 상기 제2 표시부가 온(on) 상태에서 상기 제1 표시부에 백색광을 제공하는 전자 영상 기기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표시부가 투과형의 액정 표시 패널이고, 상기 제2 표시부가 유기 발광 표시 장치 또는 전자 방출 표시 장치인 전자 영상 기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 표시부가 노말리 화이트(normally white) 모드의 액정 표시 패널인 전자 영상 기기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005010302A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Sea Phone Co Ltd 表示装置

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