KR101280636B1 - 능동형 입체영상 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

능동형 입체영상 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법이 개시된다.
능동형 입체영상 디스플레이 장치는 영상 디스플레이부, 영상 디스플레이부의 상부에 위치하고, 상호 교차되도록 형성된 제1 투명전극층과 제2 투명전극층을 통해 터치 위치를 감지하며, 렌즈 어레이를 통해 영상 디스플레이부로부터 출력되는 영상을 빛의 굴절률을 이용해 좌안영상과 우안영상으로 분리하는 영상필터 터치 감지부, 렌즈 어레이를 제어하여 초점거리를 조절하는 렌즈 구동 제어부를 포함한다. 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 구동 방법은 영상 디스플레이부 및 그 상부의 영상필터 터치 감지부를 통해 좌안영상과 우안영상으로 분리된 입체영상을 표시하는 단계, 영상필터 터치 감지부에 탑재된 렌즈 어레이를 제어하여 초점거리를 조절하는 단계를 포함한다.
이러한 구성에 따르면, 다중초점을 구현하여 사용자 요구 따라 능동적으로 영상초점을 조절할 수 있으며, 영상필터 부분과 터치 부분을 일체화함으로써 전체 두께를 줄여 슬림화하고, 터치 기능 탑재에 따라 예상되는 화질 저하를 방지할 수 있다.

Description

능동형 입체영상 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법{ACTIVE TYPE DISPLAY APPARATUS FOR STEREOGRAPHIC IMAGE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 입체영상 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치 기능을 갖는 능동형 입체영상 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
무안경식 입체영상 기술은 인체가 느끼는 두 눈의 시차 현상을 이용하여 구현될 수 있다. 두 눈의 시차를 이용하기 위해서는, 좌안용 픽셀과 우안용 픽셀이 구분된 디스플레이 소자와 좌안영상과 우안영상을 독립적으로 디스플레이하기 위한 영상필터가 요구된다. 대표적으로, 무안경식 입체영상을 위한 영상필터로는 패러럭스 배리어(Parallax Barrier), 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens) 등이 사용된다.
도 1의 (a)는 렌티큘러 렌즈를 이용한 입체영상 방식을 나타낸 도면으로서, 디스플레이 소자(11)와 렌티큘러 렌즈(12)를 광학용 접착제(OCA: Optically Clear Adhesive)(13)를 이용하여 접합한 형태이다.
도 1의 (b)는 정전용량 방식 터치스크린의 개략적인 단면 구조를 나타낸 도면이다. 터치스크린의 경우, 크게 투명전극층(31, 32)이 증착된 투명필름 2장(21, 22)과, 보호필름(51)을 구비한다. 각 필름은 광학용 접착제(41, 42)를 통해 접합하게 된다.
무안경식 입체영상과 터치를 동시에 구현하고자 하는 경우에는, 도 1의 입체영상 부분과 도 2의 터치 부분을 함께 탑재하여야 한다. 무안경식 입체영상 디스플레이는 좌안과 우안으로 구분되어 영상을 디스플레이하기 때문에, 같은 크기의 2차원 디스플레이 소자에 비해 수평해상도가 절반으로 저하되어 화질의 저하가 발생한다. 이와 같이 근본적인 화질의 저하 현상이 필연적으로 발생하게 되는 무안경식 입체영상 디스플레이에 터치스크린을 부착하게 되면, 화질이 추가로 저하됨은 물론, 디스플레이 장치의 전체 두께가 증가하고, 재료비 및 정밀한 조립에 따른 제조원가가 증가되는 등의 문제점이 발생하게 된다.
또한, 패러럭스 배리어, 렌티큘러 렌즈 등의 무안경식 입체영상 기술은 모두 한 개의 초점영역을 가지고 있어 고정된 초점거리에서 영상이 표시되고, 사용자가 최적화된 거리와 시점에서 영상을 시청해야 하므로, 사용자의 위치가 변화하는 경우 고화질의 입체영상 및 높은 입체효과를 지속적으로 제공하기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 상황 변화에 따라 능동적으로 영상초점을 조절할 수 있는 능동형 입체영상 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 입체영상을 구현하기 위한 영상필터 부분과 터치 기능을 구현하는 부분을 일체화함으로써 전체 두께를 줄여 슬림화하고, 터치 기능 탑재에 따라 예상되는 화질 저하를 방지할 수 있는 능동형 입체영상 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치는, 매트릭스 형태의 픽셀들을 포함하며, 각 픽셀에는 좌안용 픽셀 및 우안용 픽셀이 교대로 배열되어 있는 영상 디스플레이부; 상기 영상 디스플레이부의 상부에 위치하고, 상호 교차되도록 형성된 제1 투명전극층과 제2 투명전극층을 통해 터치 위치를 감지하며, 상기 제1 투명전극층과 상기 제2 투명전극층 사이에 위치한 렌즈 어레이를 통해 상기 영상 디스플레이부로부터 출력되는 영상을 빛의 굴절률을 이용해 좌안영상과 우안영상으로 분리하는 영상필터 터치 감지부; 및 상기 렌즈 어레이를 제어하여 초점거리를 조절하는 렌즈 구동 제어부를 포함한다. 상기 영상필터 터치 감지부는 상기 렌즈 어레이, 상기 렌즈 어레이의 전면에 형성된 상기 제1 투명전극층, 상기 렌즈 어레이의 후면에 형성된 상기 제2 투명전극층을 포함한다.
본 발명에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 구동 방법은, 매트릭스 형태의 픽셀들을 포함하며, 각 픽셀에는 좌안용 픽셀 및 우안용 픽셀이 교대로 배열되어 있는 영상 디스플레이부와, 그 상부에 위치하고, 렌즈 어레이, 상기 렌즈 어레이의 전면에 형성된 제1 투명전극층, 상기 렌즈 어레이의 후면에 형성된 제2 투명전극층을 포함하는 영상필터 터치 감지부를 통해 좌안영상과 우안영상으로 분리된 입체영상을 표시하는 단계; 및 상기 영상필터 터치 감지부에 탑재된 상기 렌즈 어레이를 제어하여 초점거리를 조절하는 단계를 포함한다. 상기 영상필터 터치 감지부는 상호 교차되도록 형성된 상기 제1 투명전극층과 상기 제2 투명전극층을 통해 터치 위치를 감지함과 더불어, 상기 렌즈 어레이를 통해 상기 영상 디스플레이부로부터 출력되는 영상을 빛의 굴절률을 이용해 좌안영상과 우안영상으로 분리하도록 구성된다.
본 발명의 능동형 입체영상 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법에 따르면, 상황 변화에 따라 능동적으로 영상초점을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 능동형 입체영상 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법에 따르면, 입체영상을 구현하기 위한 영상필터 부분과 터치 기능을 구현하는 부분을 일체화함으로써 전체 두께를 줄여 슬림화하고, 터치 기능 탑재에 따라 예상되는 화질 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 입체영상 디스플레이 및 터치스크린의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ′ 면을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치가 렌즈 어레이의 위치를 제어하여 초점거리를 조절하는 경우의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치 내 렌즈 어레이의 곡률반경을 제어하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5를 이용해 초점거리를 조절하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치가 사용자와의 위치를 측정하는 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ′ 면을 나타낸 단면도이다.
일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치는 영상을 출력하는 영상 디스플레이부(110), 영상필터 터치 감지부(120), 렌즈 구동 제어부(130) 및 보호층(140)을 포함한다.
영상 디스플레이부(110)는 LCD(Liquid Crystal Display) 패널, OLED(Organic Light Emitting Diode) 패널 등의 디스플레이 소자로서, 매트릭스 형태의 픽셀들을 포함할 수 있다.
영상 디스플레이부(110)에는 일정 방향으로 좌안용 픽셀 라인과 우안용 픽셀 라인이 교차로 위치하고, 각각의 픽셀에는 교대로 배열된 좌안용 픽셀 및 우안용 픽셀이 포함된다. 영상 디스플레이부(110)는 좌안용 픽셀과 우안용 픽셀을 통해 각기 다른 분리된 영상을 출력함으로써, 인체의 두 눈이 서로 다른 영상을 볼 수 있도록 하고, 사용자가 두 눈에서 느끼는 별도의 영상으로 입체영상을 인식할 수 있도록 한다.
영상 디스플레이부(110)로부터 출력되는 영상은 렌즈 어레이(122)를 통과하면서 좌안방향과 우안방향으로 분리되어 입체효과를 생성하게 된다.
영상 디스플레이부(110)의 상부에 위치하는 영상필터 터치 감지부(120)는 상호 교차되도록 형성된 제1 투명전극층(121)과 제2 투명전극층(123)을 통해 터치 위치를 감지하며, 렌즈 어레이(122)를 통해 영상 디스플레이부(110)로부터 출력되는 영상을 빛의 굴절률을 이용해 좌안영상과 우안영상으로 분리한다.
예컨대, 영상필터 터치 감지부(120)는 서로 떨어져 있는 제1 투명전극층(121)과 제2 투명전극층(123), 제1, 제2 투명전극층(121, 123) 사이에 위치한 렌즈 어레이(122)를 일체화시킨 구조를 가질 수 있으며, 이러한 구조를 통해 터치 기능 및 영상필터 기능을 동시에 구현할 수 있다.
일 실시예에서, 영상필터 터치 감지부(120)는 투광성의 렌즈 어레이(122)의 양면에 상호 교차되도록 증착된 제1, 제2 투명전극층(121, 123)을 통해 정전용량식 터치스크린 기능을 제공한다. 즉, 영상필터 터치 감지부(120)는 사용자 접촉 시 일정한 간격을 두고 서로 떨어져 있는 제1 투명전극층(121)과 제2 투명전극층(123) 사이의 정전기, 전류 변화를 감지하여 터치 위치를 감지한다.
이러한 구조에 따르면, 좌안 및 우안영상을 분리하여 입체영상을 구현하기 위한 영상필터 부분과 터치 기능을 구현하는 부분이 일체화되므로, 필요한 층 수가 감소하고, 전체적인 층 구조가 간단해지며, 구동이 용이해진다. 또한, 일체화된 구조를 통해 투명도전물질의 지지체로 사용되는 투명필름의 사용을 배제함으로써, 전체 두께를 감소시키고, 투명필름의 사용으로 인한 화질저하를 개선할 수 있다.
제1 투명전극층(121)과 제2 투명전극층(123)의 패턴은 사용자 입력 시 터치 위치를 결정할 수 있도록 매트릭스 패턴으로 형성할 수 있다. 예컨대, 제1 투명전극층(121)의 패턴은 세로 방향으로, 제2 투명전극층(123)의 패턴은 가로 방향으로 상호 교차되도록 형성된다.
렌즈 어레이(122)는 빛의 굴절 현상을 이용한 광학적 구조의 영상필터이며, 영상 디스플레이부(110)를 통해 나온 영상을 좌측과 우측으로 분리하여 좌안영상과 우안영상이 표시될 수 있도록 한다. 렌즈 어레이(122)는 빛의 굴절을 이용하기 때문에, 영상 디스플레이부(110)의 좌안용 픽셀과 우안용 픽셀, 렌즈의 크기, 형상, 거리 등 복합적인 요소를 고려하여 설계된다. 영상 디스플레이부(110)는 좌안용 픽셀과 우안용 픽셀을 별개로 작동하는 방식을 채용하며, 영상 콘텐츠 역시 입체영상을 위한 별도의 제작이 필요하다. 문자와 같이 입체영상이 필요하지 않은 2차원 영상 표시의 경우에는, 좌안용 픽셀과 우안용 픽셀에 동일한 영상을 표시한다.
렌즈 어레이(122)를 이루는 각 렌즈의 원형 반구는 하부에 위치한 영상 디스플레이부(110)의 좌안용 픽셀 및 우안용 픽셀과 일치하도록 배열함으로써 좌안영상과 우안영상이 각 렌즈를 통하여 정확하게 입체영상으로 분리될 수 있도록 한다. 무안경식 입체영상을 구현하기 위한 렌즈 어레이(122)로서 볼록렌즈 타입 또는 오목렌즈 타입의 렌티큘러 렌즈를 사용할 수 있으며, 특히, 형상 변화나 위치 변화를 통해 입체영상의 초점 조절이 가능한 구조를 적용할 수 있다.
렌즈 구동 제어부(130)는 영상필터 터치 감지부(120)에 탑재된 렌즈 어레이(122)를 제어하여 렌즈 어레이(122)의 형상 변화나 위치 변화를 통해 입체영상의 초점거리를 조절한다. 일반적으로, 고정된 반구 형태의 렌즈에 의하여 빛의 투과율이 변화하여 한정된 시점에서 입체영상을 감상할 수 있는 하나의 초점영역이 형성된다. 이와 비교하여, 일 실시예는, 렌즈 구동 제어부(130)를 통해 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 간의 거리를 조절하거나, 렌즈 어레이(122)를 이루는 렌즈들의 곡률반경을 변화시킴으로써, 다중초점을 구현하고, 사용자와의 거리에 따라 입체영상의 초점거리를 조정할 수 있다.
보호층(140)은 보호필름이나 보호유리의 형태로 영상필터 터치 감지부(120)의 상부를 덮도록 형성되며, 터치 입력 시 가해지는 압력에 의하여 렌즈 어레이(122) 상의 렌즈 반구 외형이 가압되어 변형 또는 파손되지 않도록 일정한 높이를 유지할 수 있게 형성한다. 실시형태에 따라, 보호층(140)은 제거되거나 다른 소재로 대체될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치가 렌즈 어레이의 위치를 제어하여 초점거리를 조절하는 경우의 동작을 나타낸 도면이다.
영상 디스플레이부(110)의 좌안용 픽셀 및 우안용 픽셀과, 렌즈 어레이(122) 사이의 거리에서 표시되는 입체영상은 렌즈 어레이(122)를 통과하며, 사용자는 렌즈 어레이(122)와 사용자 사이의 고정된 시점에서 영상을 시청할 수 있다.
일 실시예에서, 렌즈 구동 제어부(130)는 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 사이의 간격(거리)을 조절하여 입체영상의 초점을 조정한다. 영상 디스플레이부(110)는 좌안용 픽셀과 우안용 픽셀로 구성되어 있다.
도 4는 사용자 시점이 X에서 X＇로 변화된 경우를 예시한 것이다. 도 4에서, 사용자 시점이 X에서 X＇로 변화된 경우, 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 사이의 거리를 조절하여 A에서 A+a로 늘리면, 렌즈 어레이(122)에서 사용자 시점까지의 거리는 B에서 B-b로 감소하게 된다. 영상 디스플레이부(110)와 입체영상이 표시되는 시점까지의 전체 초점거리도 L에서 L-b로 감소하여 입체영상의 초점거리를 줄일 수 있게 된다.
반대로, 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 간의 간격을 A에서 A-a로 감소시킨다면, 전체 초점거리가 L에서 L+b로 증가하므로, 입체영상의 초점거리를 증가시킬 수 있을 것이다. 렌즈 어레이(122)와 사용자와의 거리가 B에서 B+b로 길어지는 경우에는, 영상 디스플레이부(110)의 픽셀과 렌즈 어레이(122) 사이의 거리를 A에서 A-a로 감소시켜 입체영상의 초점거리를 늘린다.
이러한 내용은 수학식 1을 이용해 계산 가능하며, 수학식 1을 통해 수학식 2를 얻을 수 있다.
Figure 112010049056470-pat00001
Figure 112010049056470-pat00002
수학식 1, 2에서, A는 영상 디스플레이부(110)에서 렌즈 어레이(122)까지의 거리, B는 렌즈 어레이(122)에서 영상이 생기는 지점까지의 초점거리, L은 영상 디스플레이부(110)로부터 영상이 생기는 지점까지의 초점거리이다. r은 렌즈 어레이(122) 내 렌즈의 곡률반경으로, 사용자 위치나 영상 디스플레이(110)와 렌즈 어레이(122) 간 간격과 무관한 고정된 값이다. 렌즈 구동 제어부(130)는 최적의 입체영상을 표시할 수 있도록 자동으로, 혹은 사용자 입력에 연동하여 사용자 요구에 따라 A의 값을 조절할 수 있다.
수학식 1, 2를 참조하면, 렌즈 구동 제어부(130)를 이용하여 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 사이에서 초기 A의 거리를 A-a로 줄이게 되면, 초기 B의 시청거리에서 B+b로 시청거리가 늘어남을 알 수 있다. 따라서, 렌즈 어레이(122)의 하단에 이러한 원리를 이용한 렌즈 구동 제어부(130)를 추가하여 A를 조절하면, 사용자가 자신이 원하는 거리에서 입체영상을 시청할 수 있게 된다.
이와 같이, 렌즈 구동 제어부(130)는 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 간의 간격을 변화시켜 렌즈 어레이(122)의 초점거리를 조절할 수 있다. 예컨대, 렌즈 구동 제어부(130)는 사용자와의 거리가 미리 정해진 기준값보다 멀어지면 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 간의 간격을 줄여 초점거리를 늘리고, 사용자와의 기준값보다 가까워지면 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 간의 간격을 늘려 초점거리를 줄인다.
렌즈 구동 제어부(130)는 박막 모터를 이용하여 렌즈 어레이(122)의 위치를 변화시킬 수 있다. 예컨대, 렌티큘러 렌즈는 박막 모터를 사용한 미세 제어가 가능하다. 박막 모터는 반도체 공정에서 사용되는 증착 및 에칭 기술을 이용하여 MEMS(Microelectromechanical Systems) 공법으로 모터의 회전축과 자기장 코일을 박막으로 구성함으로써 구현할 수 있다. 박막 모터의 회전 운동은 기어 형태의 상/하 운동으로 힘의 방향을 변환하여 렌티큘러 렌즈를 미세 구동할 수 있다.
또한, 렌즈 구동 제어부(130)는 인가되는 전기신호에 따라 수축 및 팽창되는 양이 변화되는 압전필름을 이용하여 렌즈 어레이(122)의 위치를 변화시킬 수 있다. 예컨대, 렌티큘러 렌즈에 수축/팽창 방향이 다른 두 장의 압전필름을 붙인 후 전압을 인가하면 필름이 팽창되는 방향으로 물리적인 변형이 발생하며, 인가하는 전압의 변화에 따라서 수축/팽창되는 양을 조절할 수 있으므로 렌티큘러 렌즈의 미세 조절이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치 내 렌즈 어레이의 곡률반경을 제어하는 동작을 나타낸 도면이다.
렌즈 어레이(122)는 각 렌즈의 곡률반경을 가변할 수 있도록 형상 기억 고분자(Shape Memory Polymer) 또는 이와 동일한 기능을 가지는 다기능 물질(Smart Material)을 이용하여 구현 가능하다. 이러한 특수한 재료는 필요에 따라서, 전기, 온도, 압력, 습도, 자기장 등의 외부에서 인가하는 제어값에 의하여 구동될 수 있다.
(a), (b), (c)는 외부에서 제어값의 변화량에 따른 렌즈의 형상 변화를 예시한 것이다. (a)는 외부에서 제어값이 인가되지 않은 초기 상태, (b)는 일정한 제어값을 인가하여 렌즈의 반구 형상을 완만하게 한 경우, (c)는 제어값을 최대한 인가한 경우이다.
반구 형상의 곡률반경이 적을수록 초점거리는 길어지며, 반대로 곡률반경이 커질수록 입체영상의 초점거리는 가까워지게 된다. 렌즈 구동 제어부(130)는 사용자와의 거리가 미리 정해진 기준값보다 멀어지면 렌즈 어레이(122)의 곡률반경을 줄여 완만하게 변형시킴으로써 초점거리를 늘리고, 사용자와의 거리가 상기 기준값보다 가까워지면 렌즈 어레이(122)의 곡률반경을 늘려 경사지게 변형시킴으로써 초점거리를 줄인다.
이와 같이, 렌즈 구동 제어부(130)는 렌즈 어레이(122)의 곡률반경을 변화시켜 렌즈 어레이(122)의 초점거리를 조절할 수 있다. 즉, 렌즈가 갖는 반구 형태의 형상을 조절하여 다중초점을 가지도록 하고, 입체영상의 초점거리를 조절함으로써, 사용자의 요구에 따라 능동적으로 영상초점이 조절되는 입체영상 디스플레이를 구현하는 것이다. 사용자는 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 입력부, 즉, 버튼이나 터치 입력 등을 통해 단일초점을 다중초점 방식으로 전환할 수 있다.
도 6은 도 5를 이용해 초점거리를 조절하는 동작을 나타낸 도면으로서, 외부에서 인가되는 제어값에 의하여 형상이 변화하는 렌즈 어레이(122)의 동작을 도시하고 있다. 사용자 시점이 (a)의 X에서 (b)의 X＇로 변화되는 경우를 예시한다.
전술한 바와 같이, 렌즈 어레이(122)는 외부에서 인가하는 제어값에 의하여 물질의 형상이 변화하는 형상 기억 고분자 또는 다기능 물질에 의하여 제작될 수 있다. 이러한 소재가 사용된 렌즈 어레이(122)는 사용자의 조작에 의하여, 또는 사용자와의 거리 측정에 상응하여 자동으로 반구 형상이 변화할 수 있다. 렌즈 구동 제어부(130)는 사용자의 시점을 고려하여 최적의 입체영상이 표시될 수 있도록 렌즈의 반구 형상이 갖는 곡률반경의 값을 증가 또는 감소시키게 된다.
도 6의 (a)를 참조하면, 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 간의 거리가 A이고, 렌즈 어레이(122)의 렌즈 곡률반경이 R인 경우, 렌즈 어레이(122)로부터 사용자 시점까지의 거리는 B이고, 영상 디스플레이부(110)에서 입체영상이 표시되는 시점까지의 전체 초점거리는 L이다.
사용자가 X에서 X＇로 이동한 경우, 렌즈 구동 제어부(130)는 초점거리를 늘리기 위하여, A가 고정된 상태에서 렌즈 어레이(122)의 곡률반경을 R에서 r로 보다 완만하게 변화시킬 수 있다. 이러한 경우, (b)에 도시된 것처럼, 렌즈 어레이(122)로부터 사용자 시점까지의 거리가 B+b로 늘어나고, 영상 디스플레이부(110)에서 입체영상이 표시되는 시점까지의 전체 초점거리는 L에서 L+b로 늘어나 초점거리가 길어지게 된다. 반대로, 렌즈 어레이(122)의 곡률반경을 증가시키면, 전체 초점거리가 L에서 L-b로 감소하므로, 입체영상의 초점거리를 줄일 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치가 사용자와의 위치를 측정하는 동작을 나타낸 도면이다.
능동형 입체영상 디스플레이 장치는 사용자의 위치를 감지하기 위한 센서부(150)를 추가로 탑재하거나, 기타 거리를 산출할 수 있는 방식을 이용하여 자동으로 초점을 조정할 수 있다. 센서부(150)를 탑재한 경우, 렌즈 구동 제어부(130)는 센서부(150)를 통해 측정된 사용자와의 거리에 따라 렌즈 어레이(122)의 초점거리를 변화시킨다. 센서부(150)는 거리센서, 광학센서 등을 탑재하여 사용자의 시점과 능동형 입체영상 디스플레이 장치 간의 거리를 실시간으로 측정한다.
능동형 입체영상 디스플레이 장치는 사용자의 작동에 의하여 입체영상이 투사되는 초점거리를 조정할 수 있다. 또한, 센서부(150)와 렌즈 구동 제어부(130)를 연동하여 자동으로 사용자와 영상 디스플레이부(110) 간의 거리를 측정하여 능동적으로 초점거리를 조정할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
능동형 입체영상 디스플레이 장치는 영상 디스플레이부(110) 및 그 상부의 영상필터 터치 감지부(120)를 통해 좌안영상과 우안영상으로 분리된 입체영상을 표시한다(S110).
전술한 바와 같이, 영상 디스플레이부(110)는 매트릭스 형태의 픽셀들을 포함하며, 각 픽셀에는 좌안용 픽셀 및 우안용 픽셀이 교대로 배열되어 있는 구조를 가진다.
영상필터 터치 감지부(120)는 상호 교차되도록 형성된 제1 투명전극층(121)과 제2 투명전극층(123)을 통해 터치 위치를 감지함과 더불어, 렌즈 어레이(122)를 통해 영상 디스플레이부(110)로부터 출력되는 영상을 빛의 굴절률을 이용해 좌안영상과 우안영상으로 분리하도록 구성된다. 나아가, 영상필터 터치 감지부(120)는 서로 마주보는 제1 투명전극층(121)과 제2 투명전극층(123) 사이에 렌즈 어레이(122)가 위치하도록 형성되어, 입체영상을 위한 영상필터 기능과, 터치 입력을 위한 정전용량식 터치스크린 기능을 동시에 구현할 수 있다.
또한, 능동형 입체영상 디스플레이 장치는 렌즈 구동 제어부(130)를 통해 영상필터 터치 감지부(120)에 탑재된 렌즈 어레이(122)를 제어하여 초점거리를 조절한다(S120). 초점거리 조절 단계(S120)에서, 능동형 입체영상 디스플레이 장치는 내부에 탑재된 센서부(150) 혹은 기타 거리산출이 가능한 방식을 통해 사용자와의 거리를 먼저 측정한다(S121). 측정된 사용자와의 거리가 미리 정해진 기준값 이상이면(S122), 렌즈 구동 제어부(130)가 렌즈 어레이(122)를 제어하여 초점거리를 늘린다(S123). S121을 통해 측정된 사용자와의 거리가 기준값 이하이면(S122), 렌즈 구동 제어부(130)가 렌즈 어레이(122)를 제어하여 초점거리를 줄이게 된다(S124).
초점거리 조절 시, 렌즈 구동 제어부(130)는 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 간의 간격을 변화시켜 렌즈 어레이(122)의 초점거리를 조절할 수 있다. 혹은, 렌즈 어레이(122)의 곡률반경을 변화시켜 렌즈 어레이(122)의 초점거리를 조절할 수 있다. 예컨대, 사용자와의 거리가 멀어지면, 렌즈 구동 제어부(130)가 렌즈 어레이(122)의 곡률을 완만하게 하거나, 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 간의 거리를 줄여 초점거리를 늘린다. 반대로, 사용자와의 거리가 가까워지는 경우에는, 렌즈 구동 제어부(130)가 렌즈 어레이(122)의 곡률을 높이거나, 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 간의 간격을 늘려 초점거리를 줄이게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
예컨대, 위치를 변화시켜 초점거리를 조절하는 방식에서, 렌즈 어레이(122) 대신 영상 디스플레이부(110)의 위치를 변화시켜 영상 디스플레이부(110)와 렌즈 어레이(122) 간의 거리를 조절할 수 있다. 또한, 거리 조절 및 곡률반경 조절의 두 가지 방식은 독립적으로, 혹은 상호 조합하여 사용할 수 있다. 렌즈 어레이(122)를 구동하여 위치 및 형상을 복합적으로 변화시키는 방식의 경우에는, 초점거리의 이동시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110: 영상 디스플레이부 120: 영상필터 터치 감지부
121: 제1 투명전극층 122: 렌즈 어레이
123: 제2 투명전극층 130: 렌즈 구동 제어부
140: 보호층 150: 센서부

Claims (16)

  1. 매트릭스 형태의 픽셀들을 포함하며, 각 픽셀에는 좌안용 픽셀 및 우안용 픽셀이 교대로 배열되어 있는 영상 디스플레이부;
    상기 영상 디스플레이부의 상부에 위치하고, 상호 교차되도록 형성된 제1 투명전극층과 제2 투명전극층을 통해 터치 위치를 감지하며, 상기 제1 투명전극층과 상기 제2 투명전극층 사이에 위치한 렌즈 어레이를 통해 상기 영상 디스플레이부로부터 출력되는 영상을 빛의 굴절률을 이용해 좌안영상과 우안영상으로 분리하는 영상필터 터치 감지부; 및
    상기 렌즈 어레이를 제어하여 초점거리를 조절하는 렌즈 구동 제어부를 포함하되,
    상기 영상필터 터치 감지부는 상기 렌즈 어레이, 상기 렌즈 어레이의 전면에 형성된 상기 제1 투명전극층, 상기 렌즈 어레이의 후면에 형성된 상기 제2 투명전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 구동 제어부는,
    상기 영상 디스플레이부와 상기 렌즈 어레이 간의 간격을 변화시켜 상기 렌즈 어레이의 초점거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 렌즈 구동 제어부는,
    박막 모터를 이용하여 상기 렌즈 어레이의 위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 렌즈 구동 제어부는,
    인가되는 전기신호에 따라 수축 및 팽창되는 양이 변화되는 압전필름을 이용하여 상기 렌즈 어레이의 위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    사용자와의 거리를 측정하기 위한 센서부를 추가로 포함하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 렌즈 구동 제어부는,
    사용자와의 거리가 미리 정해진 기준값보다 멀어지면 상기 영상 디스플레이부와 상기 렌즈 어레이 간의 간격을 줄이고, 사용자와의 거리가 상기 기준값보다 가까워지면 상기 영상 디스플레이부와 상기 렌즈 어레이 간의 간격을 늘리는 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 구동 제어부는,
    상기 렌즈 어레이의 곡률반경을 변화시켜 상기 렌즈 어레이의 초점거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    사용자와의 거리를 측정하기 위한 센서부를 추가로 포함하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 렌즈 구동 제어부는,
    사용자와의 거리가 미리 정해진 기준값보다 멀어지면 상기 렌즈 어레이의 곡률반경을 줄여 완만하게 변형시키고, 사용자와의 거리가 상기 기준값보다 가까워지면 상기 렌즈 어레이의 곡률반경을 늘려 경사지게 변형시키는 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 각 렌즈의 곡률반경을 가변할 수 있도록 형상 기억 고분자 또는 다기능 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 어레이는,
    복수의 렌티큘러 렌즈인 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치.
  13. 매트릭스 형태의 픽셀들을 포함하며, 각 픽셀에는 좌안용 픽셀 및 우안용 픽셀이 교대로 배열되어 있는 영상 디스플레이부와, 그 상부에 위치하고, 렌즈 어레이, 상기 렌즈 어레이의 전면에 형성된 제1 투명전극층, 상기 렌즈 어레이의 후면에 형성된 제2 투명전극층을 포함하는 영상필터 터치 감지부를 통해 좌안영상과 우안영상으로 분리된 입체영상을 표시하는 단계; 및
    상기 영상필터 터치 감지부에 탑재된 상기 렌즈 어레이를 제어하여 초점거리를 조절하는 단계를 포함하되,
    상기 영상필터 터치 감지부는 상호 교차되도록 형성된 상기 제1 투명전극층과 상기 제2 투명전극층을 통해 터치 위치를 감지함과 더불어, 상기 렌즈 어레이를 통해 상기 영상 디스플레이부로부터 출력되는 영상을 빛의 굴절률을 이용해 좌안영상과 우안영상으로 분리하도록 구성된 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 초점거리 조절 단계는,
    사용자와의 거리를 측정하는 단계;
    상기 사용자와의 거리가 미리 정해진 기준값 이상이면, 상기 렌즈 어레이를 제어하여 초점거리를 늘리는 단계; 및
    상기 사용자와의 거리가 상기 기준값 이하이면, 상기 렌즈 어레이를 제어하여 초점거리를 줄이는 단계를 포함하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 구동 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 초점거리 조절 단계에서,
    상기 영상 디스플레이부와 상기 렌즈 어레이 간의 간격을 변화시켜 상기 렌즈 어레이의 초점거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 구동 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 초점거리 조절 단계에서,
    상기 렌즈 어레이의 곡률반경을 변화시켜 상기 렌즈 어레이의 초점거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 능동형 입체영상 디스플레이 장치의 구동 방법.
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