KR101324060B1

KR101324060B1 - 무안경 입체 영상 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR101324060B1
Application number: KR1020110146954A
Authority: KR
Inventors: 이영훈; 정진관; 이환희
Original assignee: 한화엘앤씨 주식회사
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-10-31
Also published as: KR20130078163A

Abstract

본 발명은 무안경 방식의 3차원 입체 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 무안경 방식과 안경 방식의 겸용 디스플레이가 가능한 무안경 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것으로,
상기 무안경 입체 영상 디스플레이 장치는, 좌안영상(L)과 우안영상(R)의 영상광을 생성하는 메인표시장치(200)와, 상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되는 투명기판(210)과, 상기 투명기판(210)의 전면에 배치되어 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220)를 포함하여 상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 초점을 맞추어 투사하며,
상기 좌우영상필터장치(220)는, 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 높이의 1/2 이하의 폭을 가지는 차단패턴 또는 투과패턴으로 되는 단위패턴들이 주기적으로 배치되는 광학패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

무안경 입체 영상 디스플레이 장치{GLASSESLESS 3DIMENSIONAL DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 무안경 방식의 3차원 입체 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 2차원 영상의 시청시에도 해상도 저하가 없는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.

입체 영상을 구현하는 입체 영상 시스템은 편광 안경이나 셔터 안경을 이용하여 입체 영상을 관람하는 기술 또는 무안경 상태에서 입체 영상을 관람할 수 있는 기술과 같이 다양하게 개발되고 있다.

이 중 무안경 상태에서 입체 영상을 구현하는 기술을 간단히 설명하면, 약 65㎜정도 떨어져 존재하는 인간의 좌우안(左右眼)에 시차 정보가 포함된 평면의 연관화상이 보여질 경우에 뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 스테레오그라피(stereography)를 이용한 것이다.

이러한 무안경 방식의 입체 영상 구현 방식으로는 패럴렉스 베리어(parallax barrier), 렌티큘러(lenticular) 및 패럴렉스 일루미네이션 방식 등이 있다.

먼저 렌티큘러 방식을 설명한다.

상기 렌티큘러는 좌우의 영상이 디스플레이될 수 있는 소자 앞에 하나의 좌우 간격에 해당하는 반원통형 렌티큘러 시트를 부착하여 좌우안 각각이 좌우 각각의 눈에 해당하는 영상만 불 수 있도록 함으로써 입체감을 느끼게 하는 방식이다.

도 1은 종래기술의 렌티큘러방식의 입체 화상구현원리를 나타내기 위한 렌티큘러방식의 입체 영상 표시장치의 개략적인 단면도를 나타내는 도면이다.

도 1과 같이 종래기술의 렌티큘러방식의 입체 영상 표시장치는, 좌우안 용 이미지 정보가 담긴 평면영상을 표시하는 메인표시장치(110), 상기 평면영상에 광학적 변별 지향성을 부여하는 렌티큘러어레이(120)를 포함한다. 이때 메인표시장치(110)는 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)이나 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD) 등의 평면영상을 표시하는 모든 종류의 디스플레이 장치가 가능하다. 상기 평면영상의 RGB 화소는 각각 (RL(Red Left), RR(Red Right)), (GL(Gree Left),GR(Green Right)), (BL(Blue Left), BR(Blue Right))과 같이 좌우안 용으로 구분되다. 그리고 상기 렌티큘러어레이(120)는 통상 반원통 형상의 렌티큘러 렌즈(124,126,128)들이 평면상에 규칙적으로 배열된다.

그 결과 메인표시장치(110)로부터 출사된 빛은 렌티큘러어레이(120)의 작용에 의해 관찰자(102)의 좌우안에 각각 도달되고, 이를 통해 관찰자(102)는 스테레오그래픽에 의한 입체영상을 인식한다.

그러나 상술한 종래기술의 렌티큘러 방식은 픽셀 혹은 화소의 2배 이상의 크기에 상응되는 렌티큘러 렌즈를 사용함으로써 사이즈가 큰 렌즈에 의한 상의 퍼짐현상을 쉽게 시청자가 인식할 수 있는 문제점을 가진다.

이에 따라, 영상 표시장치의 화질이 저하되는 단점을 가지며, 또한, 별도의 렌티큘러 해지 장치를 부착하지 않을 경우 입체영상이 아닌 비입체영상 시청시에도 화질의 일그러짐과 같은 화질의 저하를 가져 오는 문제점을 가진다.

다음으로, 패럴렉스 배리어는 좌우의 영상이 시차 장벽 뒤에 놓이게 함으로써 좌우에 각각 다른 영상이 보이게 함으로써 입체감을 느끼게 하는 방식이다. 또한, 패럴렉스 일루미네이션은 후면에 조명 라인이 놓이고 전면에 액정 셔터가 놓여서 조명라인을 통해 밝혀진 액정셔터 라인이 좌우에만 보이게 하여 입체 형상을 구현한다.

도 2는 종래기술의 패럴렉스 배리어 방식의 입체 영상 표시장치의 개략적인 단면도이다.

도 2와 같이, 상기 패럴렉스 배리어 방식의 입체 영상 표시장치는, 좌측영상(L)에 해당하는 빛은 좌안(EL)으로만 입사되고, 우측영상(R)에 해당하는 빛은 우안(ER)으로만 입사되도록 상기 디스플레이 모듈(10) 및 배리어(20)를 배치하며, 이를 통해 분할된 2개의 좌, 우 영상(L, R)이 분리 관측되어 입체감을 느끼게 하는 방식이다.

그러나 상술한 종래기술의 패럴렉스 방식의 입체 영상 표시장치는 입체 영상이 아닌 비입체영상을 시청하는 경우 패럴렉스 배리어를 해지하는 장치가 부착되지 않으면 화질의 저하를 가져오고, 또한, 입체영상 시청 시에도 정해진 좁은 범위의 거리, 각도에 있어서만 입체 영상의 구현이 가능하고, 이 거리 혹은 각도를 벗어나면 좌안(EL)에 우안영상(R)이 보이거나 우안(ER)에 좌안영상(L)이 보이는, 이른바 크로스토크 현상이 발생하는 문제점을 가진다.

또한, 시청거리가 큰 TV의 경우 양안 시차각도가 작고, 이에 따라 배리어를 통하여 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 각각 좌안과 우안에서 시청하기 위하여 디스플레이와 배리어의 거리가 필연적으로 길어지게 되어 디스플레이의 두께가 두꺼워지는 문제점을 가진다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비입체 영상 시청 시에도 화소의 감소가 없어 선명한 화질의 시청을 가능하게 하며, 기존 렌티큘러 렌즈로 인하여 상의 퍼짐 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 넓은 범위의 거리 및 각도에서의 입체 영상의 구현이 가능하고, 패럴렉스 배리어 방식보다 개선된 무안경 입체화상을 구현하는 무안경 입체 영상 디스플레이장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무안경 입체 영상 디스플레이장치(1)는, 좌안영상(L)과 우안영상(R)의 영상광을 생성하는 메인표시장치(200)와, 상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되어 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220) 및 상기 좌우영상필터장치(220)의 전면에 배치되는 렌즈기둥어레이(240)를 포함하여 상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 투사하며, 상기 좌우영상필터장치(220)는, 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 높이의 1/2 이하의 폭을 가지는 차단패턴 또는 투과패턴으로 되는 단위패턴들이 주기적으로 배치되는 광학패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 광학패턴은, 상기 단위패턴들의 높이가 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 높이를 가지도록 형성되는 제1광학패턴(221A)으로 구성될 수 있다.

상기 광학패턴은 또한, 상기 단위 패턴 중 디스플레이 픽셀의 간격에 대응하는 위치에 위치되는 차단패턴과 투과패턴들이 단위 패턴의 폭의 2배의 폭으로 형성되는 제1장폭투과패턴(227)과 제1장폭차단패턴(229)들로 되는 제2광학패턴(221B)으로 구성될 수도 있다.

상기 광학패턴은 또한, 상기 단위 패턴의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 전체 높이의 범위 내의 높이를 가지며, 폭은 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 1/2 이하의 크기를 가지는 제3광학패턴(221C)으로 구성될 수도 있다.

상기 광학패턴은 또한, 상기 단위 패턴의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 전체 높이의 범위 내의 높이를 가지며, 상기 단위 패턴 중 디스플레이 픽셀의 간격에 대응하는 위치에 위치되는 차단패턴과 투과패턴들이 단위 패턴의 폭의 2배의 폭으로 형성되는 제2장폭투과패턴(227a)과 제2장폭차단패턴(229a)들로 되는 제4광학패턴(221D)으로 구성될 수도 있다.

상술한 구성의 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는 또한, 청구항 1에 있어서, 상기 렌즈기둥어레이(240)는, 상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 투사시키기 위한 다수의 렌즈기둥(241)들이 배치되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 렌즈기둥어레이(240)는, 상기 렌즈기둥(241)들이 고정부착되는 베이스층(243);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 렌즈기둥어레이(240)는 상기 렌즈기둥(241)들의 외부로 노출된 표면에 초점거리 조절을 위한 오버코팅층(245)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 렌즈기둥(241)들은, 광학패턴의 단위패턴 가로 폭의 2 ~ 40 배의 폭을 가지는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성의 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는 또한, 상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되는 투명기판(210);과, 상기 투명기판(210)과 상기 좌우영상필터장치(220)의 사이에 배치되는 제1거리조절기판(230);과, 상기 좌우영상필터장치(220)가 상기 렌즈기둥어레이(240)의 초점 상에 위치하도록 상기 좌우영상필터장치(220)와 상기 렌즈기둥어레이(240)의 사이에 배치되는 제2거리조절기판(250);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 좌우영상필터장치(220)는, 투명 필름에 흑색 잉크를 이용하여 프린트한 좌우영상필터, 편광판을 선택적으로 에칭하여 제조한 필름, 편광판과 조합된 1/2λ 패턴리타더 필름, 편광판 및 1/4λ 리타더 필름과 조합된 1/4λ 패턴 리타더 필름, 편광판과 조합된 TN 혹은 STN 형태를 포함하는 액정디스플레이 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

또한, 상기 좌우영상필터장치(220)는 상기 렌즈기둥어레이(240)의 상기 메인표시장치(200) 측의 초점을 중심으로 ±1/2렌즈기둥초점거리의 영역에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는, 픽셀 길이의 1/2 이하의 길이의 패턴 폭을 가지는 단위패턴을 구성할 수 있게 되므로, 입체 영상 디스플레이 장치를 구현하는 경우 화소의 감소가 일어나지 않을 뿐만 아니라, 비 입체 영상 시청시 디스플레이 본연의 화소로 비입체 영상의 시청이 가능하게 된다.

또한, 픽셀 길이의 1/2 이하의 길이의 패턴 폭을 가지는 단위패턴을 구성하는 것에 의해 렌즈기둥어레이(240)의 초점 근처에서 단위 픽셀을 보거나, 보이지 않게 할 수 있으므로, 입체 영상의 시청 거리 범위 및 시청각도가 크게 향상되며, 이로 인해, 크로스 토크가 감소된다. 즉, 상기 좌우영상필터장치(220)를 구성하는 광학패턴이 입체 영상을 픽셀 단위로 차폐하게 되므로, 시청자의 움직임 범위 내에서 크로스토크의 발생 범위가 감소된다.

또한, 픽셀 길이의 1/2 이하의 길이의 패턴 폭을 가지는 단위패턴을 구성하는 것에 의해 렌즈기둥어레이(240)의 두께가 종래기술의 입체 영상 표시장치에 비해 현저히 줄어들게 되므로, 전체 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)의 두께를 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 비입체 영상 시청시에도 화소의 감소가 없게 되어 선명한 화질의 시청이 가능하며, 기존 렌티큘러 어레이로 인하여 상의 퍼짐 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 넓은 범위의 시청거리 또는 시청각도에서의 입체 영상의 구현이 가능해 진다.

또한, 본 발명의 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는 패럴렉스 배리어 방식보다 얇은 디스플레이의 제조를 가능하게 하며, 크로스 토크를 최소화하여 렌티큘러 또는 패럴렉스 배리어 방식보다 개선된 무안경 입체화상을 구현할 수 있도록 한다.

도 1은 종래기술의 렌티큘러방식의 입체 화상구현원리를 나타내기 위한 렌티큘러방식의 입체 영상 표시장치의 개략적인 단면도를 나타내는 도면,
도 2는 종래기술의 패럴렉스 배리어 방식의 입체 영상 표시장치의 개략적인 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)의 개략적인 단면도,
도 4는 본 발명의 광학패턴의 실시예인 제1광학패턴(221A)을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 광학패턴의 다른 실시예인 제2광학패턴(221B)을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 광학패턴의 또 다른 실시예인 제3광학패턴(221C)을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 광학패턴의 또 다른 실시예인 제4광학패턴(221D)을 나타내는 도면,
도 8은 오버코팅되지 않은 제1렌즈기둥어레이(240)의 부분 사시도,
도 9는 오버코팅된 제2렌즈기둥어레이(240)의 분분 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)의 개략적인 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는, 좌안영상(L)과 우안영상(R)의 각각 RGB 컬러 색상으로 분할하여 컬러 영상광을 생성하는 컬러필터를 구비한 메인표시장치(200)와, 메인표시장치(200)의 전면에 배치되는 투명 유리 등의 투명재질로 구성되는 투명기판(210)과, 투명기판(210)의 전면에 배치되어 영상 광의 이동 경로 거리를 조절하는 제1거리조절기판(230)과, 제1거리조절기판(230)의 전면에 배치되어 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220)와, 좌우영상필터장치(220)의 전면에 배치되어 렌즈기둥어레이(240)의 초점 거리를 조절하는 투명재질의 제2거리조절기판(250)과, 제2거리조절기판(250)의 전면에 장착되는 렌즈기둥어레이(240)를 포함하여 구성된다.

상기 메인표시장치(200)는 R, G, B 색의 서브 색 픽셀로 구성되며, 상기 각각의 R, G, B 서브 색 픽셀들이 모여 1개의 픽셀을 구성한다. 또한, 상기 각각의 픽셀은 좌안영상(L)와 우안영상(R)을 교대로 디스플레이하도록 배치된다.

본 발명의 실시예에서 상기 메인표시장치(200)를 R,G,B 색상을 출력하는 LCD 장치의 컬러필터와 같이 도시하였으나, 본 발명의 메인표시장치(200)가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 메인표시장치(200)는 좌안영상과 우안영상을 분리하여 출력하도록 구성되는 PDP, LED 디스플레이 장치 등의 모든 디스플레이 장치를 포함한다.

상기 제1거리조절기판(230)은 투명기재로 제작되고, 메인표시장치(200)와 좌우영상필터장치(220) 사이의 거리를 조절하기 위하여 삽입된다.

상기 좌우영상필터장치(220)는 좌안 혹은 우안을 선택적으로 차단 및 투과할 수 있는 광학패턴을 구비한다. 도 3의 실시 예의 경우에는 각 단위 패턴의 가로폭이 디스플레이 픽셀 길이의 1/12인 것으로 하였으나, 상기 단위 패턴의 가로폭은 하기에 설명되는 바와 같이, 디스플레이 픽셀(메인표시장치(200)의 픽셀) 길이의 1/2 이하의 범위 내의 모든 길이를 가질 수 있다. 현재는 상기 단위 패턴을 디스플레이 픽셀(메인표시장치(200)의 픽셀) 길이의 1/40 이하로 줄이는 경우 많은 비용이 소요되므로, 제조 비용 및 제조의 용이성을 고려하는 경우 상기 단위 패턴은 디스플레이 픽셀(메인표시장치(200)의 픽셀) 길이의 1/40 내지 1/2의 폭을 가지는 것이 바람직하다.

상술한 구성의 상기 좌우영상필터장치(220)는 상기 렌즈기둥어레이(240)의 상기 메인표시장치(200) 측의 초점을 중심으로 ±1/2렌즈기둥초점거리의 영역에 배치된다.

상기 제2거리조절기판(250)은 투명 재질의 기판 형상으로 제작되어, 상기 좌우영상필터장치(220)와 렌즈기둥어레이(240) 사이의 간격을 렌즈기둥 어레이(240)의 초점거리를 가지도록 좌우영상필터장치(220)와 렌즈기둥 어레이(240) 사이의 간격을 유지시키며, 양안 시차에 의한 각각의 눈에 의한 영상이 단위 패턴의 폭 만큼 벌어지도록 하기 위하여 배치된다. 이 경우 각 시청 거리에서 디스플레이 픽셀 길이의 1/2 이하의 폭의 패턴을 가지는 좌우영상필터장치(220)에 의해 형성되는 양안 시차는 제2거리조절기판(250)에 의해 일치되도록 조절된다. 평균적으로 사람의 양안 시차는 약 65mm이다.

상기 렌즈기둥어레이(240)는 폭이 픽셀의 크기와 동일하거나 작은 원호 또는 타원호 렌즈기둥(241)들로 이루어진다.

상기 좌우영상필터장치(220)는 상기 렌즈기둥(241)들로 이루어지는 렌즈기둥어레이(240)와 투명기판(210) 사이에 배치되어 렌즈기둥어레이(240)의 초점거리의 인접 위치에서 좌안 혹은 우안을 선택적으로 차단하는 것에 의해 무안경 입체 영상을 디스플레이할 수 있도록 한다.

상술한 구성 중 상기 좌우영상필터장치(220)는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 다양한 광학패턴을 가지도록 제작될 수 있다.

도 4는 본 발명의 광학패턴의 실시예인 제1광학패턴(221A)을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 광학패턴의 다른 실시예인 제2광학패턴(221B)을 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 광학패턴의 또 다른 실시예인 제3광학패턴(221C)을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 광학패턴의 또 다른 실시예인 제4광학패턴(221D)을 나타내는 도면이다.

도 4와 같이, 상기 좌우영상필터장치(220)는, 좌안(EL) 혹은 우안(ER)을 선택적으로 차단할 수 있도록 하기 위하여, 서로 교대로 배치되는 차단패턴(223)과 투과패턴(225)을 형성하는 단위패턴들을 가지는 제1광학패턴(221A)을 구비한다.

도 4와 같이, 상기 제1광학패턴(221A)의 상기 단위패턴들은 다수의 구별되는 열을 형성하며 배치되는데 상위 열과 하위 열은 상위 열에 차단패턴(223)이 위치하는 경우 하부 열에는 투과패턴(225)이 위치하도록 교대로 다수의 행을 형성하며 배치된다.

상기 단위 패턴들은 디스플레이(메인표시장치(200))의 픽셀의 높이에 대응하는 높이를 가진다. 또한, 상기 단위 패턴은 디스플레이의 픽셀의 일부 혹은 전부를 좌안 혹은 우안이 선택적으로 보이지 않게 할 목적으로 사용되므로 폭이 디스플레이(메인표시장치(200))의 픽셀 길이 보다 큰 경우 픽셀보다 큰 영역을 가리게 되어 화질의 저하를 가져올 수 있다. 특히 디스플레이의 픽셀 길이의 1/2 이하에서는 동일 픽셀의 일부분이 좌안 혹은 우안에서 선택적으로 보이지 않게 되므로 입체 영상이 아닌 일반 영상을 시청하는 경우 화소의 수가 감소하지 않게 되어 화질의 저하가 없게 된다. 따라서 상기 단위패턴들의 폭은 디스플레이 픽셀의 1/2 이하의 크기를 가진다. 이 경우, 상기 단위 패턴의 폭은 좁을수록 패턴의 검은 부분이 눈에 보이지 않게 되어 유리하다.

상술한 구성의 제1광학패턴(221A)은 행별로 좌안영상과 우안영상이 교대로 출력되는 입체영상 디스플레이 장치에 적용된다.

도 5와 같이, 상기 좌우영상필터장치(220)는 단위 패턴들의 높이는 디스플레이 픽셀의 높이와 동일하나, 단위 패턴 중 디스플레이 픽셀의 간격에 대응하는 위치에 위치되는 차단패턴과 투과 패턴들이 단위 패턴의 폭의 2배의 폭으로 형성되는 제1장폭투과패턴(227)과 제1장폭차단패턴(229)들로 되는 제2광학패턴(221B)을 구비할 수도 있다. 이러한 패턴은 좌안영상(L)과 우안영상(R)이 체커보드(Cherker Board) 형태로 연속되어 디스플레이되는 형태의 입체 영상에 적합하다. 도 5의 제2광학패턴(221B) 또한 도 4의 광학패턴과 같이 상위열과 하위열의 차단패턴과 투과패턴이 서로 일치되는 열을 형성하도록 다수의 행을 가지도록 배치 구성된다. 이때 상기 제1장폭투과패턴(227) 및 제1장폭차단패턴(229)은 교대로 출력되는 좌안 영상과 우안 영상의 인접된 픽셀의 경계에서 단위패턴 중 동일한 패턴이 겹치는 영역이 된다.

상술한 구성의 제2광학패턴(221B)은 좌안영상과 우안영상이 체커보드(Checker Board) 방식으로 교대로 출력되는 입체영상 디스플레이 장치에 적용된다.

도 6과 같이, 상기 좌우영상필터장치(220)는, 또한, 단위 패턴(차단패턴(223a), 투과패턴(225a))의 높이는 디스플레이(메인표시장치(200))의 전체 높이의 범위 내의 높이를 가지며, 폭은 디스플레이 픽셀의 1/2 이하의 크기를 가지는 제3광학패턴(221C)을 구비할 수도 있다. 이에 의해 제3광학패턴(221C)의 차단패턴(223a)과 투과패턴(225a)이 하나의 행을 형성하도록 구성된다.

상술한 구성의 제3광학패턴(221C)은 차폐패턴과 투과패턴이 셔터방식으로 구성되어 하나의 단위패턴이 차폐 또는 개방되는 경우 차폐패턴 또는 투과패턴으로 되어 좌안영상과 우안영상을 교대로 출력하는 입체영상 디스플레이 장치에 적용된다.

도 7과 같이, 상기 좌우영상필터장치(220)는, 또한, 단위 패턴(차단패턴(223a), 투과패턴(225a))의 높이는 제한이 없이 디스플레이(메인표시장치(200))의 전체 높이의 범위 내의 높이를 가지며, 단위 패턴 중 디스플레이 픽셀의 간격에 대응하는 위치에 위치되는 차단패턴과 투과패턴들은 단위 패턴의 폭의 2배의 폭으로 형성되는 제2장폭투과패턴(227a)과 제2장폭차단패턴(229a)으로 되는 제2광학패턴(221B)을 구비할 수도 있다. 이에 의해 제4광학패턴(221D)의 차단패턴(223a)과 투과패턴(225a), 제2장폭투과패턴(227a) 및 제2장폭차단패턴(229a)들이 하나의 행을 형성하도록 구성된다. 이때 상기 제2장폭투과패턴(227a) 및 제2장폭차단패턴(229a)은 교대로 출력되는 좌안 영상과 우안 영상의 인접된 픽셀의 경계에서 단위패턴 중 동일한 패턴이 겹치는 영역이 된다.

상술한 구성의 제4광학패턴(221D)는 좌안영상과 우안영상이 열별로 교대로 출력되는 사이드 바이 사이드(side by side) 방식의 입체영상 디스플레이 장치에 적용된다.

상술한 도 4 내지 도 7의 광학패턴을 가지는 좌우영상필터장치(220)는 좌안(EL) 혹은 우안(ER)을 선택적으로 차단 및 투과할 수 있도록 어떤 일정 영역에서 빛을 선택적으로 차단 또는 투과가 가능한 소재는 모두 적용될 수 있다. 예를 들면, 투명 필름에 흑색 잉크를 이용하여 프린트한 좌우영상필터, 편광판을 선택적으로 에칭하여 제조한 필름, 편광판과 조합된 1/2λ 패턴리타더 필름, 편광판 및 1/4λ 리타더 필름과 조합된 1/4λ 패턴 리타더 필름, 편광판과 조합된 TN 혹은 STN 형태를 포함하는 액정디스플레이 등이 모두 적용될 수 있으며, 본 발명의 실시예의 구성에 의해 한정됨이 없이 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양하게 선택하여 실시할 수 있다.

도 8은 오버코팅되지 않은 제1렌즈기둥어레이(240)의 부분 사시도이다.

도 8과 같이, 상기 렌즈기둥어레이(240)는 원호 또는 타원호 렌즈기둥(241)들이 베이스층(243)에 열을 이루고 고정배치되도록 구성된다. 이 경우 상기 베이스층(243)은 투명필름 또는 투명 유리판 등으로 제작된다.

도 9는 오버코팅된 제2렌즈기둥어레이(240)의 분분 사시도이다.

도 9와 같이 도 8의 렌즈기둥어레이(240)는 초점길이를 조절하기 위하여 오버코팅층(245)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 도 8 및 도 9의 렌즈기둥어레이(240)에서, 렌즈기둥의 폭은 같이 부착되는 좌안 혹은 우안을 선택적으로 차단할 수 있는 광학패턴의 단위패턴 가로 폭의 2 - 40배의 폭을 가진다. 단위 픽셀의 2배 폭보다 작은 경우 단위 패턴을 이용하여 좌안 혹은 우안을 선택적으로 차단 및 투과할 수 있는 장치를 제조하기 어려우며, 40배 이상의 경우 상기 원호(circular arc) 혹은 타원호 렌즈 기둥 어레이의 초점에 단위 패턴을 일치시키는 것이 어렵기 때문이다.

또한, 상술한 도 8 또는 도 9의 렌즈기둥어레이(240)에서 상기 원호 혹은 타원호 렌즈기둥(241)들의 초점거리는 시청자의 시청거리에 따른 양안 시차와 가능한 동일하게 설계하게 된다.

상술한 구성의 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)에서 상기 좌우영상필터장치(220)는 도 3과 같이 좌안(EL)과 우안(ER)이 렌즈기둥어레이(240)의 초점거리 부근에 위치하게 되고, 각각의 좌안(EL)과 우안(ER)은 각각의 좌우영상필터장치(220)의 각각의 단위 패턴의 폭의 정수배 만큼의 양안 시차를 발생시키게 된다. 따라서 각각의 좌안(EL)과 우안(ER)은 선택적으로 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 시청하게 되고 시청자는 입체영상을 느끼게 된다. 또한, 좌안(EL)과 우안(ER)이 좌우형상필터장치(220)에서 초점을 형성하게 됨에 따라 우안영상(R)의 일부가 좌안(EL)에서 보이게 되는 크로스토크 현상이 최소화된다.

또한 시청자의 시청위치에 따라 좌안(EL)이 우안영상(R)을 시청하거나 우안(ER)이 좌안영상(L)을 시청하게 되는 경우 입체 영상 내의 가까운 부분이 멀리 보이는 영상으로 보이는 등의 역상 현상이 발생할 수 있다. 그러나 이 경우에는 상기 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)의 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 바꾸어 디스플레이하는 것으로서 정상적인 입체 영상의 시청을 가능하게 한다. 이때 상기 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 바꾸어 디스플레이하도록 하는 것은 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 바꾸어 디스플레이하도록 하는 수동조작 스위치를 구비하는 것에 의해 수동으로 구현하거나, 시청자의 눈동자를 추적하는 아이트래킹(eye tracking)(미도시) 장치를 부가하는 것에 자동으로 구현될 수 있다.

1: 무안경 입체 영상 디스플레이 장치
200: 메인표시장치, 210: 투명기판, 220: 좌우영상필터장치
221A: 제1광학패턴, 223, 223a: 차단패턴, 225, 225a: 투과패턴
221B: 제2광학패턴, 227: 제1장폭투과패턴, 229: 제1장폭차단패턴
221C: 제3광학패턴, 221D: 제4광학패턴, 227a: 제2장폭투과패턴
229a: 제2장폭차단패턴, 230: 제1거리조절기판, 240:렌즈기둥어레이
241: 렌즈기둥, 243: 베이스층, 245: 오버코팅층, 250: 제2거리조절기판
EL: 좌안, ER:우안, L: 좌안영상, R: 우안영상

Claims

좌안영상(L)과 우안영상(R)의 영상광을 생성하는 메인표시장치(200)와, 상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되어 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220) 및 상기 좌우영상필터장치(220)의 전면에 배치되는 렌즈기둥어레이(240)를 포함하여 상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 투사하며,
상기 좌우영상필터장치(220)는,
상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 높이의 1/2 이하의 폭을 가지는 차단패턴 또는 투과패턴으로 되는 단위패턴들이 주기적으로 배치되는 광학패턴을 구비하고, 상기 렌즈기둥어레이(240)의 상기 메인표시장치(200) 측의 초점을 중심으로 ±1/2렌즈기둥초점거리의 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 광학패턴은,
상기 단위패턴들의 높이가 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 높이를 가지도록 형성되는 제1광학패턴(221A)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 광학패턴은,
상기 단위 패턴 중 디스플레이 픽셀의 간격에 대응하는 위치에 위치되는 차단패턴과 투과패턴들이 단위 패턴의 폭의 2배의 폭으로 형성되는 제1장폭투과패턴(227)과 제1장폭차단패턴(229)으로 되는 제2광학패턴(221B)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 광학패턴은,
상기 단위 패턴의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 전체 높이의 범위 내의 높이를 가지며, 폭은 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 1/2 이하의 크기를 가지는 제3광학패턴(221C)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 광학패턴은,
상기 단위 패턴의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 전체 높이의 범위 내의 높이를 가지며, 상기 단위 패턴 중 디스플레이 픽셀의 간격에 대응하는 위치에 위치되는 차단패턴과 투과패턴들이 단위 패턴의 폭의 2배의 폭으로 형성되는 제2장폭투과패턴(227a)과 제2장폭차단패턴(229a)들로 되는 제4광학패턴(221D)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 렌즈기둥어레이(240)는,
상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 투사시키기 위한 다수의 렌즈기둥(241)들이 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 렌즈기둥어레이(240)는,
상기 렌즈기둥(241)들이 고정부착되는 베이스층(243);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 렌즈기둥어레이(240)는,
상기 렌즈기둥(241)들의 외부로 노출된 표면에 초점거리 조절을 위한 오버코팅층(245)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 렌즈기둥(241)들은,
광학패턴의 단위패턴 가로 폭의 2 - 40 배의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되는 투명기판(210);과,
상기 투명기판(210)과 상기 좌우영상필터장치(220)의 사이에 배치되는 제1거리조절기판(230);과,
상기 좌우영상필터장치(220)가 상기 렌즈기둥어레이(240)의 초점 상에 위치하도록 상기 좌우영상필터장치(220)와 상기 렌즈기둥어레이(240)의 사이에 배치되는 제2거리조절기판(250);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
청구항 1 에 있어서, 상기 좌우영상필터장치(220)는,
투명 필름에 흑색 잉크를 이용하여 프린트한 좌우영상필터, 편광판을 선택적으로 에칭하여 제조한 필름, 편광판과 조합된 1/2λ 패턴리타더 필름, 편광판 및 1/4λ 리타더 필름과 조합된 1/4λ 패턴 리타더 필름, 편광판과 조합된 TN 혹은 STN 형태를 포함하는 액정디스플레이 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무안경 입체 영상 디스플레이 장치.
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