KR101001627B1 - 입체 영상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 신호를 출력하는 영상 표시 패널 및 상기 영상 표시 패널의 소정 거리의 전방에 배치되며, 복수의 투광부를 포함하는 시차장벽을 포함하며, 상기 시차장벽의 상기 투광부는 복수의 횡방향의 라인이 하나의 주기를 이루며, 하나의 주기 내에서 각각의 종방향으로 인접하는 투광부는 각각 다른 시점으로 영상을 투광시키도록 배열되며, 상기 영상 표시 패널은 횡방향의 라인별로 온오프를 시점에 따라 각각 구동하는 것을 특징으로 하는 입체 영상표시장치를 제공한다. 무안경식 입체 영상표시장치로 4시점 이상의 표시성능으로 보다 많은 다시점의 표시효과를 줄 수 있으며, 관찰자 추적 방법을 적용하여 항상 시역겹침이 최소화되는 상황을 유지할 수 있다. 그리고 고정형 시차장벽을 사용하고도 2차원과 3차원 영상 변환이 자유롭다. 또한 이러한 3차원 디스플레이는 가상현실 또는 혼합현실 등의 장치의 3차원 디스플레이로 적용이 가능하다.
3D 영상 표시, 시차장벽, 색분산, 시역겹침

Description

입체 영상표시장치 {3D image display device}
본 발명은 영상 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색분산과 시역겹침 현상을 제거한 3차원 영상 디스플레이가 가능한 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.
현재 3차원 디스플레이는 특수 안경을 착용하지 않아도 되는 무안경식 3차원 디스플레이가 주로 개발되고 있다. 그러나 2시점의 경우 3차원 영상을 볼 수 있는 영역이 너무 제한적이다. 이러한 문제점을 보안한 다시점이나 초다시점의 경우에는 표시 장치의 매우 높은 표시 해상도를 요구하거나 고속 표시 장치를 필요로 하므로 상용화에 어려움이 있다. 또한 가상현실에 적용하기 위해서는 고정 시차장벽을 이용하여 관찰자의 위치에 해당하는 3차원 영상을 제공하는 기존의 Varrier 방식이나 Dynamic Barrier 방식을 이용하여 상황에 따른 해상도의 변화에 따른 문제점을 가지고 있다. 또한 Varrier 방식은 2D 화면 제공이 불가능한 문제점을 가지고 있다. 그리고 Dynamic Barrier는 추가적인 액정 패널을 정교하게 추가, 제작하여야하는 문제를 안고 있다.
무안경식 3차원 디스플레이의 고정 시차장벽 방식을 사용하는 2시점 및 다시 점 그리고 초다시점의 모든 상황에서 시역간의 시역이 서로 공존하는 공간이 발생하며 이를 시역겹침이라 한다. 이러한 부분에서는 원리적으로 입체감이 상실되거나 상당부분 저하된다. 이를 시역겹침 문제라 한다.
도 1은 종래의 시차장벽을 이용한 2시점 3차원 표시장치를 나타내고 있다. 이러한 방법은 시차장벽을 통과하면서 색분산과 시역겹침 현상이 발생한다.
입체 영상표시장치는 평면 영상표시장치(101), 시차장벽(102)로 구성된다. 평면 영상표시장치(101)의 한 화소에서의 단위 색성분들은 붉은색, 초록색, 파란색 순으로 배치되어 있다. 시차장벽(102)을 통과한 영상은 좌안과 우안의 시역(103)으로 나타난다. 평면 영상표시장치(101)에서는 시차장벽에 비례하여 세로줄로 번갈아가며 횡방향으로 좌우 영상이 한 화소단위로 변화되고(104), 종방향의 모든 화소들은 동시에 작동한다(105).
이때, 106-108은 왼쪽 눈에 해당하는 빛의 경로를 나타내며, 파란색(B), 초록색(G), 빨간색(R)의 순서이다. 109-111은 오른쪽 눈에 해당하는 빛의 경로를 나타내며, 역시 파란색(B), 초록색(G), 빨간색(R)의 순서이다.
이때, 112-114는 왼쪽 눈에 해당하는 시점에서의 단위 색성분별 분포 및 밝기를 나타내며, 115-117은 오른쪽 눈에 해당하는 시점에서의 단위 색성분별 분포 및 밝기를 나타내고 있다. 좌안 또는 우안에서 RGB의 영상 신호는 동일한 시점에 동일한 위치의 분포 및 동일한 밝기가 나타나야 하나, 도 1에서와 같이 색이 분산되는 현상을 색분산이라고 한다.
또한 좌안과 우안의 각각의 시점이 겹치는 부분(118)이 나타나는데, 이를 시 역겹침이라고 한다.
일반적으로 2시점의 경우 고정 시차장벽을 설치하게 되면 각 화소가 시차장벽을 지나면서 색이 분산되어 영상의 정확한 색을 표현하기 어려운 색분산 문제를 가지고 있다. 색분산은 각 화소내에 색을 나타내는 요소가 전면에 골고루 분포되어 있는 것이 아니라 일정한 공간별로 나뉘어서 있기 때문이며, 이는 시차장벽을 통과할 때 화소들의 상대적인 위치가 다르기 때문에 색분산이 발생하며, 색분산으로 인해 시역겹침 현상이 증대되어진다.
색분산과 시역겹침 현상은 시차장벽 뿐만 아니라 다른 렌즈를 이용하는 방식 등에도 나타나는 현상으로 이는 렌즈를 간략화 시킨 것이 시차장벽이기 때문이다.
무안경식 3차원 영상표시장치가 가지고 있는 문제점인 색분산과 시역겹침을 제거하여 관찰자가 정확한 3차원 영상을 표시할 수 있도록 하는 입체 영상표시장치를 제공하는 것이다. 이때, 3차원 영상표시장치에서 2차원 영상을 표시하는 경우, 영상의 밝기 변화를 최소화할 수 있도록 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 영상 신호를 출력하는 영상표시 패널 및 상기 영상 표시 패널의 소정거리의 전방에 배치되는 소정주기로 반복되는 투광부를 포함하는 시차장벽과 영상 표시 패널과의 상호 관계에서 발생하는 색분산 및 시역 겹칩을 제거하는 시차장벽을 포함하며, 이는 각각의 시점에 해당하는 시차장벽의 투광부의 배열을 수직 수평 방향의 변형과 영상표시장치의 단위 색성분의 배치 변화 및 구동을 조절하는 것을 특징으로 하는 무안경식 입체 영상표시장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 시차장벽의 상기 투광부는 영상 표시 장치로부터 기준 관찰 거리, 시점의 크기 및 간격, 시점의 수에 따라서 횡방향의 일정주기의 패턴을 가지며, 영상 표시 장치에서 표현되어지는 방식에 따라 종방향의 반복 횟수가 결정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 시차장벽의 투광부를 통과하는 영상표시장치의 화소는 각각 다른 시점을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 관찰자의 위치 또는 관찰자의 두 눈의 위치를 추적하는 위치 추적부를 더 포함하며, 상기 위치 추적부는 상기 영상 표시 패널에서 출력하는 각 시점별 영상이 겹치는 시역겹침 영역에 관찰자 또는 관찰자의 눈이 위치하는 것을 인식할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 위치 추적부에서 상기 시역겹침 영역에 관찰자 또는 관찰자의 눈이 위치하는 것을 인식하면, 상기 영상 표시 패널은 시역겹침이 적은 시점에 해당하는 화소들을 디스플레이하고, 시역겹침이 발생하는 시점에 해당하는 화소들은 오프하도록 구동할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 영상 표시 패널은 색분산을 제거하기 위하여 횡방향으로 배열되는 빨간색(R), 녹색(G), 파란색(B)의 화소별 단위 색성분을 종방향으로 변환하여 색분산을 제거할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 영상 표시 패널은 상기 각 시점별 영상 신호를 동일한 영상 신호로 출력하며, 모든 화소 라인의 온 및 오프를 동일하게 구동하여 2차원 영상을 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 각 시점별 영상 신호를 출력하는 영상 표시 패널 및 상기 영상 표시 패널 소정 거리의 전방에 배치되며, 편광부 및 차광부가 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 편광 필터를 포함하며, 상기 편광 필터의 편광부는 편광방향이 종방향인 편광 필름과 횡방향인 편광 필름이 인접하며, 상기 영상 표시 패널은 편광 필름이 부착되며, 횡방향의 라인별로 온오프를 시점에 따라 각각 구동하며, 상기 영상 표시 패널에 부착된 편광 필름은 횡방향의 라인별로 편 광방향이 종방향 및 횡방향의 편광 필름이 인접하여 부착되는 것을 특징으로 하는 입체 영상표시장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 관찰자의 위치 또는 관찰자의 두 눈의 위치를 추적하는 위치 추적부를 더 포함하며, 상기 위치 추적부는 상기 영상 표시 패널에서 출력하는 각 시점에 해당하는 시점이 겹치는 시역겹침 영역에 관찰자 또는 관찰자의 눈이 위치하는 것을 인식할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 위치 추적부에서 상기 시역겹침 영역에 관찰자 또는 관찰자의 눈이 위치하는 것을 인식하면, 상기 영상 표시 패널은 시역겹침이 적은 쪽의 시점에 해당하는 화소를 디스플레이하고, 시역겹침이 발생하는 시점에 해당하는 화소는 오프하도록 구동할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 영상 표시 패널은 색분산을 제거하기 위하여 횡방향으로 배열되는 빨간색(R), 녹색(G), 파란색(B)의 화소별 단위 색성분을 종방향으로 변환하여 색분산을 제거할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 영상 표시 패널은 상기 각 시점별 영상 신호를 동일한 영상 신호로 출력하며, 모든 화소 라인의 온 및 오프를 동일하게 구동하여 2차원 영상을 디스플레이할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 영상 표시 장치 및 시차장벽 설계 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
무안경식 입체 영상표시장치로 4시점 이상의 표시성능으로 보다 많은 다시점 의 표시효과를 줄 수 있으며, 관찰자 추적 방법을 적용하여 항상 시역겹침이 최소화되는 상황을 유지할 수 있다. 그리고 고정형 시차장벽을 사용하고도 2차원과 3차원 영상 변환이 자유롭다. 또한 이러한 3차원 디스플레이는 가상현실 또는 혼합현실 등의 장치의 3차원 디스플레이로 적용이 가능하다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
도 2a는 종래의 시차장벽과 평면 영상표시장치를 전면에서 바라볼 때의 상태를 도시하며, 도 2b는 시차장벽을 사용하였을 때 나타나는 색분산 현상을 나타내고 있다. 이때 색분산은 실제의 현상을 쉽게 설명하기 위하여 조금 과장하여 나타낸다.
평면 영상표시장치(202)는 화소를 최소단위로 나타낸 것이 아니라 화소내의 작은 단위인 색을 기준으로 나타낸다. 이러한 색은 시차장벽(203)을 지나 시역에 영상정보를 표현하게 된다. 하지만 시역(204 내지 209)이 보여주는 것처럼 각각의 색은 각각의 시점에 일치하지 않음을 알 수 있다. 이를 색 분산이라 하며, 이는 삼차원 영상을 관찰함에 있어 문제점으로 작용하며, 시역을 분산시키는 역할을 하기 때문에 시역겹침 현상을 증대시킨다.
이러한 색분산은 시차장벽과 단위 색성분의 상대적인 위치에 따른 문제이기 때문이 상대적인 위치를 동일하게 만들면 해결 할 수 있다. 또한 시차장벽의 투광부의 방향으로 단위 색성분들이 배치되어지면, 단위 색성분의 발산 각으로 인하여 색분산은 없어진다. 이를 도 3a 및 도 3b에 나타내었다.
도 3a 및 도 3b는 색분산을 제거하기 위한 장치를 나타내고 있다. 도 3a는 전면에서 바라보았을 때 평면 영상표시장치의 화소의 배열과 시차장벽의 배열을 도시하고, 도 3b는 도 3a의 평면 영상표시장치를 사용하는 경우의 시역의 특징을 도시한다.
도 3a의 평면 영상표시장치(301)에서 화소의 단의 색성분의 배치를 수평 방향에서 수직 방향으로 변화시켰다. 이는 시차장벽을 통과하는 색이 생대적인 위치를 일치시킴으로서 색분산을 제거하기 위한 것이다. 이는 위에서 바라보는 영상표시장치와 시차장벽 그리고 시역에서의 색에 대한 밝기 분포를 보면 확인할 수 있다. 도 3a의 평면 영상 표시장치의 단위 색성분(302)의 배열과 시차장벽(203)의 방향과 일치시키고 있음을 나타낸다. 도 3b을 참조하면, 시차장벽을 지난 기본화소들은 시역에서 동일한 위치에서 동일한 밝기 분포를 나타냄을 알 수 있다. 따라서 색분산 효과를 제거할 수 있으며, 시역겹침 현상을 감소시킬 수 있는 것이다.
도 4는 도 3a의 실시예에 따른 색수차를 제거한 2시점 고정 시차장벽 3차원 표시장치와 시역에서의 밝기분포를 도식화 한다. 평면 영상표시장치(401) 및 시차장벽(102)으로 구성된다. 시차장벽(102)은 2시점 고정 수평 시차장벽으로 영상표시 장치와 관찰자의 위치를 고려하여 계산된 시차장벽의 주기와 영상 표시장치에서의 거리를 계산하여 제작 및 고정한다. 평면 영상표시장치(401)는 밝기 분포로 영상 표시장치에서 표현된 영상이 시차장벽을 지나 관찰자의 위치에서 2개의 시점을 만들면서 나타나는 정보를 효과적으로 볼 수 있는 정도를 나타낸다. 평면 영상표시장치에서 2개의 영상은 종방향으로 1화소씩 번갈아 가면서 좌안 영상과 우안 영상을 표현하게 되고(403), 평면 영상표시 장치의 모든 횡방향의 라인은 모든 화소가 한꺼번에 동작한다(404). 평면 영상표시 장치에서 왼쪽 눈에 해당하는 정보(405) 및 오른쪽 눈에 해당하는 정보(406)가 수평 시차장벽을 통과하여 관찰자의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈으로 진행한다. 도 4의 407과 408은 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 들어가는 영상이 얼마나 어떻게 들어가는 지를 보여주고 있다. 도 4의 407과 408의 종방향은 밝게 보이는 정도를 나타내고 있으며, 횡방향은 밝기의 시역이 얼마나 퍼져 있는지를 나타내고 있다. 이때 종방향으로 높고, 폭은 좁을수록 정확한 양안 분리가 이루어지는 것이다. 도 4의 407과 408이 겹치는 영역(409)은 왼쪽 눈의 영상과 오른쪽 눈의 영상이 겹치는 영역으로 이 영역에서는 두 영상이 공존하므로, 정확한 3차원 영상을 복수 없다. 이러한 양안의 시역이 겹쳐지는 현상을 시역겹침이라 하며, 본 발명에서는 이러한 영역을 제거하여, 언제나 정확한 3차원 영상을 제공하는 입체 영상표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 입체 영상표시장치는 소정 패턴의 투광부를 구비하는 시차장벽과 횡라인 별로 시간차 구동을 하는 영상 표시 패널을 포함한다.
본 발명에 의한 시차장벽의 패턴은 복수의 투광부를 포함하는 시차장벽을 포 함하며, 상기 투광부는 복수의 횡방향의 라인이 하나의 주기를 이루며, 하나의 주기 내에서 각각의 종방향으로 인접하는 투광부는 각각 다른 시역으로 영상을 투광시키도록 배열된다.
본 발명에 의한 영상 표시 패널 상기 영상 표시 패널은 횡방향의 라인별로 온오프를 시역에 따라 각각 구동한다.
도 5는 본 발명의 입체 영상표시장치의 시차장벽의 투광부 및 차광부의 패턴 형태의 실시예를 도시한다. 본 발명의 실시예에 의한 4시점 수평 시차장벽(502)을 종래의 2 시점 수평 시차장벽(501)과 비교하여 도시한다.
종래의 시차장벽(501)은 종방향의 투광부(504)와 차광부가 주기적으로 나타나며, 투광부 및 차광부의 간격(503)은 시차장벽의 주기를 나타낸다. 투광부(504)와 시차장벽의 주기(503)의 비율은 필요에 따라 변화시킬 수 있다.
시역겹침을 제거하기 위해 2 시점 시차장벽으로 인하여 발생하는 시역겹침 위치에 새로운 2시점을 추가한 4시점의 수평시차장벽(502)은 횡방향으로 홀수 화소 라인과 짝수 화소 라인으로 나누어 설계하는 것이 특징이며, 이때 새로운 2시점을 추가하여 4시점으로 만든 것은 영상표시장치의 해상도 손실을 최소화하기 위한 것이다. 만약 해상도가 손해가 없다면 시역 겹침영역에 해당되는 위치에 여러 시점을 등간격으로 설계할 수 있다. 2시점을 추가한 4시점의 경우 홀수 라인과 짝수 라인의 투광부는 같은 주기내에서 소정 거리 횡방향으로 차이가 나게 한다. 하지만, 시역 겹침영역에 2개 이상의 시역을 등간격으로 배열하여 사용할 수 있으니 이때 영상표시장치의 해상도를 저하 할 수 있기 때문에 이를 최소화 하기 위한 시역 겹침 영역에 하나의 시점을 추가하여 홀수줄과 짝수줄을 사용할 수 있다. 필요에 따라서는 그이상의 횡라인을 사용할 수 있고, 이때 횡라인의 수는 시역겹침 영역에 등간격으로 추가하고자 하는 시점수(B)와 같다. 이때 각 횡라인별로 차이가 나는 소정의 거리는 해당 시차영상 표시장치의 한주기(503)를 100%로 하고, 한 주기내 표현되는 시차수를 A로 하며, 시역겹침 영역에 추가시키고자 하는 등간격의 시역수를 B라 하면, 의 거리 차이가 날 수 있다. 예를 들면, 2시점의 영상표시장치에 존재하는 시역겹침 영역에 1개의 시점을 추가하기 위해서는 25%의 거리 차이가 날 수 있다.
도 6은 본 발명의 시차장벽를 사용하여 4시점 중 기준이 되는 2시점 3차원 영상을 제공하는 입체 영상표시장치를 나타내고 있다. 영상 표시 패널(601) 및 시차장벽(602)으로 구성된다. 도 6의 시차장벽(602)는 도 5의 실시예의 시차장벽(502)과 동일한 패턴을 가진다. 도 6에서는 영상 표시 패널의 수직 화소방향으로 RGB 단위 색성분을 배치시켰으나, 이는 실시예를 도시한 것이며, 수평 배치도 가능함은 물론이다.
본 발명의 수평 시차장벽을 사용하였을 때 기본 2시점에 대한 관찰자의 시역에서의 밝기 분포(603)을 살펴보면,
영상 표시 패널은 양안에 대한 영상을 표시하기 위해 종방향으로 우안좌안에 대한 영상을 한 화소씩 번갈아 가면서 표시하게 된다(604). 또한 종방향으로는 기본 시점을 표현하기 위해서 횡방향으로 홀수 줄(606)에 대한 화소만 작동을 하고 짝수 줄(607)에 대해서는 작동하지 않도록 한다(605). 즉, 홀수줄(606)의 화소들이 작동할 때 짝수줄(607)은 작동하지 않도록 하고, 짝수줄(607)이 작동할 때에는 홀수줄(606)은 작동하지 않도록 한다. 608과 609는 좌안과 우안에 영상이 투사되는 경로를 나타내고 있다. 이때 관찰자의 시역(603)에서는 610과 611은 2시점의 밝기 분포를 나타내고 있다.
기본 2시점을 동작시킬 때, 610과 611사이에 시역겹침이 발생하고 있음을 확인 할 수 있다(612). 종래의 입체 영상표시장치에서는 이러한 시역겹침 현상이 발생하면, 시역겹침 영역에서는 정확한 입체 영상을 제공할 수 없으나, 본 발명에서는 시역 겸침 영역에서도 정확한 입체 영상을 제공할 수 있다. 이는 도 7에 도시한다.
도 7은 도 6의 시차장벽을 사용하여 관찰자의 눈의 위치가 시역겹침 영역에 위치할 때 이를 제거하는 방법을 나타내고 있다. 도 7에서 영상 표시 패널의 수직 화소방향으로 RGB 단위 색성분을 배치시켰으나, 이는 실시예를 도시한 것이며, 수평 배치도 가능함은 물론이다.
본 발명의 입체 영상표시장치의 실시예는 관찰자의 위치 또는 관찰자의 두 눈의 위치를 추적하는 위치 추적부를 더 포함할 수 있으며, 상기 위치 추적부는 상기 영상 표시 패널에서 출력하는 좌안 및 우안의 영상의 시역이 겹치는 시역겹침 영역에 관찰자 또는 관찰자의 눈이 위치하는 것을 인식한다.
이는 도 6에서 시역겹침에 관찰자의 눈이 위치하면 위치추적 방법을 이용하여 그 위치를 확인하고 눈의 위치가 702에서처럼 영상표시패널(601)의 짝수줄에 해당하는 시역에 위치할 때, 짝수의 줄이 선택되어 표시되고 홀수 줄은 작동하지 않 도록 한다. 이때 703은 작동하지 않는 화소를 704는 작동하는 화소를 나타낸다. 701은 관찰자의 시역에서의 시점에 해당하는 밝기 분포를 나타낸다. 이때 705는 좌안으로 입력되는 영상에 대한 경로를 나타내고 706은 우안으로 입력되는 영상에 대한 경로를 나타낸다. 707은 도6의 610과 611 사이에 발생하는 시역겹침 발생영역(612)에 가장 밝은 영역이 들어가게 하는 것이다. 도 7의 상황에서는 610과 611은 나타나지 않는 것이지만 상황을 설명하기 위하여 도식화하였다.
즉, 본 발명에 의하면, 관찰자의 눈의 위치가 시역겹침 영역에 위치하는 경우에도, 이를 인지하여 짝수 라인의 화소들을 동작시키고, 홀수 라인의 화소들은 동작시키지 않음으로써, 해당 시역에 가장 밝은 영역이 들어갈 수 있도록 한다.
본 발명의 입체 영상표시장치의 실시예는 2차원 영상을 표시할 수 있다.
도 8은 본 발명의 시차장벽을 이용하여 2차원 영상을 제공하는 방식을 나타내며, 본 발명에 의한 입체 영상 장치에서 2차원 영상을 디스플레이할 때, 시역에서의 밝기 분포를 도시한다. 영상 표시 패널(801)은 좌안 및 우안에 각각 다른 영상을 입력하는 것이 아니라, 좌안 및 우안에 동일한 2차원 영상을 입력한다. 802는 관찰자의 시역에서의 밝기 분포를 나타낸다. 영상 표시 패널의 홀수줄 및 짝수행은 모두 한꺼번에 동작시킨다.
종래의 고정형 시차장벽의 경우, 영상 표시 패널의 화소를 동작시키면서, 좌안 및 우안에 동일한 영상 신호를 입력하면, 808 및 810으로만 시역이 나타나서 밝기의 변화가 크게 되므로, 고정형 시차장벽을 사용하는 경우 3D/2D 전환 디스플레이가 어려운 문제점이 있다.
본 발명에서는 좌안 및 우안에 동일한 영상 신호를 입력하고, 홀수행과 짝수행을 모두 동작시키면, 4개의 시역(808-811)이 만들어지게 된다. 804-807은 각 시점에 모든 픽셀이 작동 할 때 설계된 각 시역으로 행하는 영상의 경로를 나타낸다. 808-811은 804-807이 시역에서 만들어내는 각 기점에서의 밝기를 나타내고 있다. 이때 각 시역은 같은 영상을 가지고 있기 때문에 모든 위치에서 같은 영상을 보게 되므로 실질적인 밝기 분포는 812와 같이 모든 위치에서 같은 영상을 밝기 변화가 적게 볼 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 입체 영상표시장치는 소정 패턴의 편광 필터와 소정 패턴의 편광 필름을 구비하며, 횡라인 별로 시차 구동을 하는 영상 표시 패널을 포함한다.
본 발명에 의한 편광 필터에는 편광부 및 차광부가 교대로 배치되며, 상기 편광 필터의 편광부는 편광방향이 서로 수직인 편광 필름이 인접한다.
본 발명에 의한 영상 표시 패널에는 편광 필름이 부착되며, 횡방향의 라인별로 온오프를 시역에 따라 각각 구동하며, 상기 영상 표시 패널에 부착된 편광 필름의 편광방향은 횡방향의 라인별로 종방향 및 횡방향의 편광 필름이 인접하여 부착되는 것을 특징으로 한다.
도 9a 내지 9c는 본 발명의 입체 영상표시장치의 일실시예를 도시한다.
도 9a는 도 5의 소정 패턴을 구비하는 시차장벽의 투광부 및 차광부의 패턴을 편광 필터로 구성한다.
시역겹침을 제거하기위한 4시점 수평시차장벽(502)에서 발생할 수 있는 수직 시역겹침을 제거하기위한 편광 필터(901)를 나타낸다.
편광 필터(901)는 편광부 및 차광부를 구비하는데, 편광부는 수직 편광(902) 및 수평 평광(903)을 인접시킨다. 즉, 서로 편광 방향이 수직인 편광 필름을 사용한다. 여기에서 수직 편광 필름(902)은 시차장벽(502)에서 홀수 줄에 해당하는 것이며, 수평 편광 필름(903)은 시차장벽(502)의 짝수 줄에 해당하는 것이다. 편광필름을 사용함으로서 투광부를 세로 방향으로 전체적으로 열어주는 역할을 하고, 편광방향이 다른 편광부를 인접함으로서 시역을 나누기 위한 역할을 한다. 본 발명의 편광 필터(901)은 이러한 종방향 및 횡방향의 편광 필터를 인접시키는 패턴을 구비함으로써, 상기 시차장벽(502)의 역할을 동시에 작용할 수 있기 때문에 수직방향으로 생기는 색수차를 제거 할 수 있으며, 시역겹침 현상을 제거할 수 있다.
도 9b는 영상 표시 패널에 부착하기 위한 편광 필름으로 횡방향의 라인별로 편광 방향이 정반대가 된다. 예를 들면, 편광 방향이 홀수줄은 수직, 짝수줄은 수평이 될 수 있다. 홀수 라인의 편광 방향은 편광 필터(901)의 수직 편광 필름(902)고, 짝수 라인의 편광 방향은 편광 필터(901)의 수평 편광 필름(903)과 같다.
도 9c는 영상 표시 패널에 편광 필름(904)를 부착한 형태를 도시한다. 도 9c에서 영상 표시 패널의 수직 화소방향으로 RGB 단위 색성분을 배치시켰으나, 이는 실시예를 도시한 것이며, 수평 배치도 가능함은 물론이다.
도 10은 도 9a 내지 도 9c의 장치를 사용하여 3차원 영상을 제공하는 방식을 나타낸다.
본 발명의 입체 영상표시장치는 편광 필름을 부착한 영상 표시 패널(1001) 및 편광 필터(1002)를 포함하며, 영상 표시 패널은 홀수행과 짝수행의 구동을 달리 함으로써, 시역겹침을 제거한다.
이를 상세히 살펴보면, 영상 표시 패널의 홀수 라인의 편광 방향과 편광 필터의 수직 편광 필름의 방향이 일치하고, 영상 표시 패널의 짝수 라인의 편광 방향과 편광 필터의 수평 편광 필름의 방향이 일치하므로, 도 7의 입체 영상 표시 패널과 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
1003은 4시점 편광시차장벽을 사용하였을 때 기본 2시점에 대한 관찰자의 시역에서의 밝기 분포이다. 604는 양안의 영상을 양분하기 위해 종방향으로 우안 및 좌안에 대한 영상을 환 화소씩 번갈아 가면서 표시하게 된다. 605는 기본 시점을 표현하기 위해서 횡방향으로 홀수 줄에 대한 화소만 작동을 하고 짝 수행에 대해서는 작동하지 않도록 한다. 606은 홀수 줄, 607은 짝수 줄을 상태를 나타내고 있는 것으로 606은 화소들이 작동함을 607은 작동학지 않도록 한다는 것을 나타내고 있다. 1004와 1005는 좌안과 우안에 영상이 투사되는 경로를 나타내고 있다. 이때 관찰자의 시역에서는 1006과 1007은 2시점의 밝기 분포를 나타내고 있다. 1006과 1007사이에 시역겹침(1008)이 발생하고 있음을 확인 할 수 있다.
도 11은 도 10의 광학 필터 및 영상 표시 패널을 사용하여 사람의 눈의 위치가 시역겹침 영역에 위치할 때 이를 제거하는 방법을 나타내고 있다. 이는 도 10에서 시역겹침 영역(1008)에 관찰자의 눈이 위치하면 위치추적 방법을 이용하여 그 위치를 확인하고 영상 표시 패널의 작동 화소를 변환한다(702). 이때 703은 작동하지 않는 화소를 704는 작동하는 화소를 나타낸다. 1101은 화소의 관찰자의 시역에서의 시점에 해당하는 밝기 분포를 나타낸다. 이때 1102는 좌안으로 입력되는 영상 에 대한 경로를 나타내고 1103은 우안으로 입력되는 영상에 대한 경로를 나타낸다. 1104는 도10의 1006과 1007 사이에 발생하는 시역겹침 발생영역에 가장 밝은 영역이 들어가게 하는 것이다. 도 11의 상황에서는 1006과 1007은 나타나지 않는 것이지만 상황을 설명하기 위하여 도식하였다.
본 발명의 입체 영상표시장치의 실시예는 2차원 영상을 표시할 수 있다.
도 12는 본 발명의 편광 필터를 구비한 입체 영상표시장치에서 2차원 영상을 제공하는 방식을 나타내며, 본 발명에 의한 입체 영상 장치에서 2차원 영상을 디스플레이할 때, 시역에서의 밝기 분포를 도시한다. 영상 표시 패널(1001)은 좌안 및 우안에 각각 다른 영상을 입력하는 것이 아니라, 모든 시점에 동일한 2차원 영상을 입력한다. 1201은 관찰자의 시역에서의 밝기 분포를 나타낸다. 영상 표시 패널의 홀수줄 및 짝수행은 모두 한꺼번에 동작시킨다.
종래의 고정형 시차장벽의 경우, 영상 표시 패널의 화소를 동작시키면서, 좌안 및 우안에 동일한 영상 신호를 입력하면, 1206 및 1208으로만 시역이 나타나서 밝기의 변화가 크게 되므로, 고정형 시차장벽을 사용하는 경우 3D/2D 전환 디스플레이가 어려운 문제점이 있다.
본 발명에서는 좌안 및 우안에 동일한 영상 신호를 입력하고, 홀수줄과 짝수행을 모두 동작시키면, 4개의 시점(1206-1209)이 만들어지게 된다. 1202-1205는 각 시점에 모든 픽셀이 작동 할 때 설계된 각 시점으로 행하는 영상의 경로를 나타낸다. 1206-1209은 1202-1205이 시점에서 만들어내는 각 시점에서의 밝기를 나타내고 있다. 이때 각 시점은 같은 영상을 가지고 있기 때문에 모든 위치에서 같은 영상을 보게 되므로 실질적인 밝기 분포는 1210와 같이 모든 위치에서 같은 영상을 밝기 변화를 최소화하여 볼 수 있게 하는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것에 불과하고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래의 시차장벽을 이용한 2시점 3차원 표시장치를 나타내고 있다.
도 2a는 종래의 시차장벽과 평면 영상표시장치를 전명에서 바라볼 때의 상태를 도시하며,도 2b는 시차장벽을 사용하였을 때 나타나는 색 분산 현상을 나타내고 있다.
도 3a는 전면에서 바라보았을 때 평면 영상표시장치의 화소의 배열과 시차장벽의 배열을 도시하고, 도 3b는 도 3a의 평면 영상표시장치를 사용하는 경우의 시역의 특징을 도시한다.
도 4는 도 3a의 실시예에 따른 색수차를 제거한 4시점 고정 시차장벽 3차원 표시장치2시점 고정 시차장벽 3차원 표시장치와 시역에서의 밝기분포를 도식화 한다.
도 5는 본 발명의 입체 영상표시장치의 시차장벽의 투광부 및 차광부의 패턴 형태의 실시예를 도 6은 본 발명의 시차장벽를 사용하여 2시점 3차원 영상을 제공하는 입체 영상표시장치를 나타내고 있다.
도 7은 도 6의 시차장벽을 사용하여 관찰자의 눈의 위치가 시역겹침 영역에 위치할 때 이를 제거하는 방법을 나타내고 있다.
도 8은 본 발명의 시차장벽을 이용하여 2차원 영상을 제공하는 방식을 나타내며, 본 발명에 의한 입체 영상 장치에서 2차원 영상을 디스플레이할 때, 시역에서의 밝기 분포를 도시한다.
도 9a 내지 9c는 본 발명의 입체 영상표시장치의 일실시예를 도시한다.
도 10은 도 9a 내지 도 9c의 장치를 사용하여 3차원 영상을 제공하는 방식을 나타낸다.
도 11은 도 10의 광학 필터 및 영상 표시 패널을 사용하여 사람의 눈의 위치가 시역겹침 영역에 위치할 때 이를 제거하는 방법을 나타내고 있다.
도 12는 본 발명의 편광 필터를 구비한 입체 영상표시장치에서 2차원 영상을 제공하는 방식을 나타내며, 본 발명에 의한 입체 영상 장치에서 2차원 영상을 디스플레이할 때, 시역에서의 밝기 분포를 도시한다.

Claims (12)

  1. 영상 신호를 출력하는 영상 표시 패널; 및
    상기 영상 표시 패널의 소정 거리의 전방에 배치되며, 복수의 투광부를 포함하는 시차장벽을 포함하며,
    상기 시차장벽의 상기 투광부는 복수의 횡방향의 라인이 하나의 주기를 이루며, 하나의 주기 내에서 각각의 종방향으로 인접하는 투광부는 각각 다른 시점으로 영상을 투광시키도록 배열되며,
    상기 영상 표시 패널은 횡방향의 라인별로 온오프를 시점에 따라 각각 구동하며,
    상기 시차장벽의 상기 투광부는 영상 표시 장치로부터 기준 관찰 거리, 시점의 크기 및 간격, 시점의 수에 따라서 횡방향의 일정주기의 패턴을 가지며, 영상 표시 장치에서 표현되어지는 방식에 따라 종방향의 반복 횟수가 결정되는 것을 특징으로 하는 입체 영상표시장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시차장벽은 횡방향의 홀수 라인과 짝수 라인이 각각 다른 시점을 갖는 것을 특징으로 하는 입체 영상표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    관찰자의 위치 또는 관찰자의 두 눈의 위치를 추적하는 위치 추적부를 더 포함하며,
    상기 위치 추적부는 상기 영상 표시 패널에서 출력하는 좌안 및 우안의 영상의 시역이 겹치는 시역겹침 영역에 관찰자 또는 관찰자의 눈이 위치하는 것을 인식하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 위치 추적부에서 상기 시역겹침 영역에 관찰자 또는 관찰자의 눈이 위치하는 것을 인식하면, 상기 영상 표시 패널은 시역 겹침이 적은 쪽의 횡방향의 화소 라인을 디스플레이하고, 시역 겹침이 발생하는 횡방향의 화소 라인은 오프하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 영상 표시 패널은 색분산을 제거하기 위하여 횡방향으로 배열되는 빨간색(R), 녹색(G), 파란색(B)의 화소별 단위 색성분이 종방향으로 변환 배치되어 색분산을 제거하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 영상 표시 패널은 각 시점별 영상 신호를 동일한 영상 신호로 출력하며, 모든 화소 라인의 온 및 오프를 동일하게 구동하여 2차원 영상을 디스플레이하는 입체 영상 표시 장치.
  8. 영상 신호를 출력하는 영상 표시 패널;
    상기 영상 표시 패널의 소정 거리의 전방에 배치되며, 편광부 및 차광부가 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 편광 필터; 및
    관찰자의 위치 또는 관찰자의 두 눈의 위치를 추적하는 위치 추적부를 포함하며,
    상기 편광 필터의 편광부는 편광 방향이 종방향인 편광 필름과 편광 방향이 횡방향인 편광 필름이 인접하며,
    상기 영상 표시 패널은 편광 필름이 부착되며, 횡방향의 라인별로 온오프를 시점에 따라 각각 구동하며, 상기 영상 표시 패널에 부착된 편광 필름은 횡방향의 라인별로 편광 방향이 종방향 및 횡방향인 편광 필름이 인접하여 부착되며,
    상기 위치 추적부는 상기 영상 표시 패널에서 출력하는 좌안 및 우안의 영상의 시역이 겹치는 시역겹침 영역에 관찰자 또는 관찰자의 눈이 위치하는 것을 인식하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 위치 추적부에서 상기 시역겹침 영역에 관찰자 또는 관찰자의 눈이 위치하는 것을 인식하면, 상기 영상 표시 패널은 시역 겹침이 적은 쪽의 횡방향의 화소 라인을 디스플레이하고, 시역 겹침이 발생하는 횡방향의 화소 라인은 오프하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 영상 표시 패널은 색분산을 제거하기 위하여 횡방향으로 배열되는 빨간색(R), 녹색(G), 파란색(B)의 화소별 단위 색성분이 종방향으로 변환 배치되어 색분산을 제거하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 영상 표시 패널은 각 시점별 영상 신호를 동일한 영상 신호로 출력하며, 모든 화소 라인의 온 및 오프를 동일하게 구동하여 2차원 영상을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
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