KR101350310B1 - 3차원 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

3차원 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 3차원 디스플레이 장치는, 영상을 표시하는 곡면형 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 전면 또는 후면에 배치되는 곡면형 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens)를 포함하고, 상기 디스플레이 패널에 표시되어, 상기 렌티큘러 렌즈를 통과한, 좌안 영상은 왼쪽 눈으로 입력되고, 우안 영상은 오른쪽 눈으로 입력되는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 디스플레이 장치 및 그 제조 방법{Apparatus for 3-Dimentional Display and the Manufacturing Method thereof}
본 발명은 3차원 디스플레이에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 무안경식 3차원 디스플레이 영상을 제공할 수 있는 3차원 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 텔레비전, 스마트폰 및 홈시어터 등에 3차원 디스플레이가 적용되고 있다.
종래의 무안경식 3차원 디스플레이는 평판형 디스플레이를 이용하여 제작되므로, 광학 소자도 평판형으로 제작되었다.
따라서, 종래의 무안경식 3차원 디스플레이는 평판형 디스플레이 및 광학 소자를 사용하여 시야각이 제한적이었고, 자연스러운 3차원 영상을 제공하기도 힘들었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 3차원 영상을 제공할 수 있는 3차원 디스플레이 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일면에 따른 3차원 디스플레이 장치는, 영상을 표시하는 곡면형 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 전면 또는 후면에 배치되는 곡면형 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens)를 포함하고, 상기 디스플레이 패널에 표시되어, 상기 렌티큘러 렌즈를 통과한, 좌안 영상은 왼쪽 눈으로 입력되고, 우안 영상은 오른쪽 눈으로 입력되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 제작 장치에 의한 3차원 디스플레이 제조 방법은, 곡면형 디스플레이 패널의 전면 또는 후면에, 상기 곡면형에 대응하는 곡면형의 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens)를 배치하는 단계를 포함하며, 상기 배치하는 단계는, 상기 렌티큘러 렌즈를 디스플레이 패널의 전면에 배치할 경우, 상기 디스플레이 패널을 호(Arc)로 하는 부채꼴 내에 상기 디스플레이 패널과 기설정된 간격만큼 이격시켜 상기 렌티큘러 렌즈를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 3차원 영상의 시야각을 향상시킬 수 있으며, 크로스토크(Crosstalk) 현상을 방지할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 구성도.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 상면 구조도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 렌티큘러 렌즈의 개념도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 제조 방법을 도시한 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치를 도시한 구성도이고, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 상면 구조도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 렌티큘러 렌즈의 개념도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치(10)는 제어부(110), 디스플레이 패널(120) 및 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens)(130)를 포함한다.
제어부(110)는 디스플레이 패널(120)과 전기적으로 연결되어, 좌안에 입력될 좌안 영상 및 우안에 입력될 우안 영상을 생성하여 디스플레이 패널(120)에 전달한다. 이때, 제어부(110)는 디스플레이 패널(120)에 구비될 수 있으며, 디스플레이 패널(120)의 전면 또는 후면에 구비된 기판상에 배치될 수 있다.
디스플레이 패널(120)은 제어부(110)로부터 좌안 영상과 우안 영상을 전달받아 표시한다. 이때, 디스플레이 패널(120)은 수직 라인 1라인씩 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시한다. 디스플레이 패널(120)은 LCD, LED나, PDP 등으로 구성될 수 있다.
디스플레이 패널(120)은 도 1b와 같이, 제1 반경의 곡면형으로 구성된다. 이때, 제1 반경은 하기의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다. 한편, 도 1b에서 w는 디스플레이 패널(120)의 가로 직선 길이이다.
Figure 112012092789237-pat00001
여기서, R은 렌티큘러 렌즈의 반경이며, g는 렌티큘러 렌즈와 디스플레이 패널 간의 간격이다.
렌티큘러 렌즈(130)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(120)의 전면 또는 후면에 배치되며, 제2 반경(R)의 곡면형으로 구성된다. 도 1b는 렌티큘러 렌즈(130)가 디스플레이 패널(120)의 전면에 배치된 경우를 예로 들로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
렌티큘러 렌즈(130)의 제1면은 반 원통형의 렌즈들을 곡면형으로 배열시켜 늘어놓은 형태로 구성되고, 제2면은 매끄러운 곡면형으로 구성된다. 도 1b에서는 렌티큘러 렌즈(130)의 전면이 제1면이고, 후면이 제2면인 경우를 예로 들어 도시하였으나, 렌티큘러 렌즈(130)의 배치 및 특성에 따라 렌티큘러 렌즈(130)의 후면이 제1면이고, 전면이 제2면일 수도 있음은 물론이다.
렌티큘러 렌즈(130)는 도 2와 같이, 각도에 따라 통과되는 영상의 상을 변경하여 시청 영역 내 사용자에게 3차원 영상을 제공한다.
구체적으로, 렌티큘러 렌즈(130)는 각 반 원통형 렌티큘러 렌즈의 왼쪽 부분에 비친 디스플레이 패널(120)의 좌안 영상을 왼쪽 눈에, 오른쪽 부분에 비친 디스플레이 패널(120)의 우안 영상을 오른쪽 눈에 보이도록 한다. 따라서, 시청 영역(Viewing Zone) 내 사용자는 디스플레이 패널(120)에 교대로 표시되는 좌안 영상 및 우안 영상을 3차원 입체 영상으로 볼 수 있다.
렌티큘러 렌즈(130)는 실리콘 화합물, 유리 재질, 플라스틱 재질 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 렌티큘러 렌즈(130)는 휘어지는 특성이 좋은 실리콘이 함유된 폴리머인, PDMS(Polydimethylsiloxane)로 구성될 수 있다.
렌티큘러 렌즈(130)는 디스플레이 패널(120)을 호(Arc)로 하는 부채꼴 내에 디스플레이 패널(120)과 하기의 수학식 2에 의해 산출되는 간격(g)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
Figure 112012092789237-pat00002
여기서, R은 렌티큘러 렌즈의 반경이며, f는 렌티큘러 렌즈의 초점거리이다.
이를 위하여, 디스플레이 패널(120)의 전면에 렌티큘러 렌즈(130)가 배치되는 경우, 디스플레이 패널(120)의 호의 길이는, 디스플레이 패널(120)을 호로 하는 제1 부채꼴 내에 렌티큘러 렌즈(130)를 호로 하는 제2 부채꼴이 포함할 수 있는 곡면 길이로 구성되는 것이 좋다. 여기서, 제1 및 제2 부채꼴의 중심이 동일한 위치이고, 그 중심각도 상호 동일할 수 있다.
반면, 디스플레이 패널(120)의 후면에 렌티큘러 렌즈(130)가 배치되는 경우, 렌티큘러 렌즈(130)의 호의 길이는, 렌티큘러 렌즈(130)를 호로 하는 제1 부채꼴 내에 디스플레이 패널(120)을 호로 하는 제2 부채꼴이 포함할 수 있는 곡면 길이로 구성되는 것이 좋다. 여기서, 제1 및 제2 부채꼴의 중심이 동일한 위치이고, 그 중심각도 상호 동일할 수 있다.
전술한 구성을 갖는, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치(10)는 하기의 수학식 3에 의해 산출되는 시야각(θ)을 제공할 수 있다. 여기서, nmax는 렌티큘러 렌즈에 구비된 복수의 반 원통형의 최대 개수이며, φ는 각 반 원통형 렌즈가 위치한 영역에 대응하는 렌티큘러 렌즈의 호의 길이다.
Figure 112012092789237-pat00003
또한, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치(10)는 A점(즉, 제1 및 제2 부채꼴의 중심)을 기준으로 3차원 디스플레이 장치(10)의 전방에서, A점, 렌티큘러 렌즈(130) 및 렌티큘러 렌즈(130)의 반경에 의해 그려지는 부채꼴과 동일한 형상의 부채꼴만큼의 시청 영역을 제공할 수 있다. 따라서, 종래에 비해서 개선된 시야각 및 시청 영역을 제공할 수 있다.
한편, 전술한 예에서는 디스플레이 패널(120)과 렌티큘러 렌즈(130)에 의해 3차원 영상을 구현하는 3차원 디스플레이 장치(10)를 예로 들어 설명하였으나, 디스플레이 패널(120)과 렌티큘러 렌즈(130) 사이에 디스플레이 패널(120)의 좌안 영상과 우안 영상의 표시 주기와 같은 주기로 시차 격벽(미도시)이 더 포함될 수 있다. 시차 격벽(미도시)은 렌티큘러 렌즈(130)와 함께 디스플레이 패널(120)의 좌안 영상이 왼쪽 눈으로 들어가고, 디스플레이 패널(120)의 우안 영상이 오른쪽 눈으로 들어가도록 돕는다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 곡면형 디스플레이 패널 및 곡면형 광학 소자를 포함할 수 있어, 3차원 영상의 크로스토크(Crosstalk) 현상 및 시야각을 개선할 수 있고, 자연스러운 3차원 영상을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 곡면형 디스플레이 패널에 대응하는 유연한 렌티큘러 렌즈를 제작할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 제조 방법을 도시한 흐름도이다. 도 3의 과정은 3차원 디스플레이 제작 장치에 의해 자동으로 수행될 수 있으며, 수작업으로 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 반경의 곡면형 디스플레이 패널(120)을 제작 또는 배치한다(S310). 즉, 3차원 디스플레이 제작 장치는 (S310)단계에서, 곡면형 디스플레이 패널(120)을 제작할 수 있으며, 이미 제작된 곡면형 디스플레이 패널(120)을 이용할 경우, 3차원 디스플레이 장치(10)의 기설정된 위치에 디스플레이 패널(120)을 배치할 수 있다.
디스플레이 패널(120)보다 작거나, 큰 너비의 제2 반경의 곡면형 렌티큘러 렌즈(130)를 제작 또는 배치한다(S320).
이때, 렌티큘러 렌즈(130)는 실리콘 화합물, 유리 재질, 플라스틱 재질 중 적어도 하나로 제작될 수 있다. 또한, 렌티큘러 렌즈(130)와 디스플레이 패널(120)은 그 중심각이 동일한 부채꼴의 호로 제작되는 것이 좋다. 예를 들어, 디스플레이 패널(120)의 전면에 렌티큘러 렌즈(130)가 배치되는 경우, 렌티큘러 렌즈(130)는 디스플레이 패널(120)의 반경보다 작은 반격을 갖도록 제작된다. 반면, 디스플레이 패널(120)의 후면에 렌티큘러 렌즈(130)가 배치되는 경우, 디스플레이 패널(120)은 렌티큘러 렌즈(130)의 반경보다 큰 반경으로 제작된다.
디스플레이 패널(120)을 호(arc)로 하는 부채꼴 내에 곡면형 렌티큘러 렌즈(130)를 호로하는 부채꼴이 포함되도록 디스플레이 패널(120)의 전면에 기설정된 간격(g)만큼 이격된 위치에 렌티큘러 렌즈(130)를 배치한다(S330). 여기서, 디스플레이 패널(120)과 렌티큘러 렌즈(130)는 그에 대응하는 부채꼴의 중심이 겹치도록 배치되는 것이 좋다. 또한, 렌티큘러 렌즈(130)와 디스플레이 패널(120)의 간격(g)은 상기 수학식 2와 같다.
이때, 디스플레이 패널(120)의 후면에 렌티큘러 렌즈(130)가 배치되는 경우, 렌티큘러 렌즈(130)를 호(Arc)로 하는 부채꼴 내에 렌티큘러 렌즈(130)와 기설정된 간격만큼 이격시켜 디스플레이 패널(120)을 배치할 수 있다.
이후, 디스플레이 패널(120)의 각 세로축을 따라 좌안 영상 및 우안 영상이 교대로 표시되면, 좌안 영상 및 우안 영상은 렌티큘러 렌즈(130)를 통과하여 각기 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 입력되어, 사용자에게 3차원 영상을 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 종래의 무안경식 디스플레이 장치에 비해서 시야각을 향상시킬 수 있으며, 크로스토크 현상을 방지할 수 있고, 자연스러운 3차원 영상을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 영상을 표시하는 곡면형 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널의 전면 또는 후면에 배치되는 곡면형 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens)를 포함하고, 상기 디스플레이 패널에 표시되어, 상기 렌티큘러 렌즈를 통과한, 좌안 영상은 왼쪽 눈으로 입력되고, 우안 영상은 오른쪽 눈으로 입력되는 것이되,
    상기 디스플레이 패널과 상기 렌티큘러 렌즈의 간격 g는,
    하기의 수학식
    Figure 112013100702716-pat00011

    에 의해 산출되는 것인 3차원 디스플레이 장치.
    (R은 상기 렌티큘러 렌즈의 반경, f는 상기 렌티큘러 렌즈의 초점거리)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 패널과 상기 렌티큘러 렌즈 사이에는,
    상기 좌안 영상이 상기 왼쪽 눈으로 입력되고, 상기 우안 영상이 상기 오른쪽 눈으로 입력되는 것을 돕는 시차 장벽(Parallax barrier)이 더 포함되는 3차원 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 렌티큘러 렌즈는,
    실리콘 화합물, 유리 재질, 플라스틱 재질, PDMS(Polydimethylsiloxane) 중 적어도 하나로 구성되는 것인 3차원 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 패널의 시야각(θ)은, 하기의 수학식
    Figure 112013100702716-pat00005

    에 의해 산출되는 것인 3차원 디스플레이 장치.
    (nmax는 상기 렌티큘러 렌즈에 구비된 복수의 반 원통형 렌즈의 최대 개수,
    φ는 상기 각 반 원통형 렌즈가 위치한 영역에 대응하는 상기 렌티큘러 렌즈의 호의 길이,R은 상기 렌티큘러 렌즈의 반경).
  6. 제작 장치에 의한 3차원 디스플레이 제조 방법으로서,
    곡면형 디스플레이 패널의 전면 또는 후면에, 상기 곡면형에 대응하는 곡면형의 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens)를 배치하는 단계를 포함하며,
    상기 배치하는 단계는, 상기 렌티큘러 렌즈를 디스플레이 패널의 전면에 배치할 경우, 상기 디스플레이 패널을 호(Arc)로 하는 부채꼴 내에 상기 디스플레이 패널과 기설정된 간격만큼 이격시켜 상기 렌티큘러 렌즈를 배치하는 단계를 포함하는 것이되,
    상기 배치하는 단계에서, 상기 간격은, 하기의 수학식
    Figure 112013100702716-pat00012

    에 의해 산출되는 것인 3차원 디스플레이 제조 방법.
    (R은 상기 렌티큘러 렌즈의 반경, f는 상기 렌티큘러 렌즈의 초점거리)
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서, 상기 배치하는 단계는,
    상기 디스플레이 패널의 후면에 상기 렌티큘러 렌즈가 배치될 경우, 상기 렌티큘러 렌즈를 호(Arc)로 하는 부채꼴 내에 상기 렌티큘러 렌즈와 상기 간격만큼 이격시켜 상기 디스플레이 패널을 배치하는 단계를 포함하는 것인 3차원 디스플레이 제조 방법.
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