KR101360780B1

KR101360780B1 - Glassesless 3 dimensional display apparatus

Info

Publication number: KR101360780B1
Application number: KR1020120010934A
Authority: KR
Inventors: 이영훈; 이환희
Original assignee: 한화엘앤씨 주식회사
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2014-02-12
Also published as: KR20130089508A

Abstract

본 발명은 무안경 방식의 3차원 입체 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 무안경 방식과 안경 방식의 겸용 디스플레이가 가능한 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것으로,
좌안영상(L)과 우안영상(R)의 영상광을 생성하는 메인표시장치(200);와, 다시점 입체 영상을 위해 분할되는 각각이 단위패턴인 차단패턴과 투과패턴이 교대로 배치되는 광학패턴을 구비하여, 상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되어 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220);와, 상기 좌우영상필터장치(220)의 전면에 배치되는 다수의 렌즈기둥(241)으로 이루어지는 렌즈기둥어레이(240);를 포함하며,
상기 좌우영상필터장치(220)의 광학패턴은, 상기 단위패턴들이 다수의 열을 형성하며 배치되고, 각각의 열에서 상위에 차단패턴(223)이 위치하는 경우 하위에는 투과패턴(225)이 위치하도록 교대로 다수의 행을 형성하며 배치되며,
상기 렌즈기둥(241)들의 폭은 상기 단위패턴의 가로 폭의 2 ~ 40 배의 폭을 가지면서, 상기 메인표시장치(200)의 픽셀보다 작도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an autostereoscopic 3D stereoscopic display apparatus, and more particularly, to a multi-view autostereoscopic stereoscopic image display apparatus capable of a combined display of an autostereoscopic method and an eyeglass method.
A main display device 200 for generating image light of the left eye image L and the right eye image R; and an optical arrangement in which a blocking pattern and a transmission pattern, each of which is divided into units for a multiview stereoscopic image, are alternately arranged; A left and right image filter device 220 having a pattern and disposed on the front surface of the main display device 200 to selectively shield the left eye image L and the right eye image R; and the left and right image filter device 220. It includes; a lens column array 240 consisting of a plurality of lens columns 241 disposed in front of the),
In the optical pattern of the left and right image filter apparatus 220, the unit patterns are arranged to form a plurality of columns, and when the blocking pattern 223 is positioned above each column, the transmission pattern 225 is positioned below. To form a plurality of rows in turn so that
The lens pillars 241 may have a width that is 2 to 40 times the width of the unit pattern and is smaller than the pixels of the main display device 200.

Description

{GLASSESLESS 3 DIMENSIONAL DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 무안경 방식의 3차원 입체 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 서로 다른 시점에서 동시에 입체영상을 시청할 수 있도록 하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an autostereoscopic 3D stereoscopic display apparatus, and more particularly, to a multiview autostereoscopic stereoscopic image display apparatus capable of simultaneously viewing stereoscopic images at different viewpoints.

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.The stereoscopic image system realizing the stereoscopic image has been developed variously such as a technique of viewing a stereoscopic image by using polarized glasses or shutter glasses or a technique of viewing stereoscopic images in a non-glasses state.

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.Among them, a technology for realizing a stereoscopic image in a non-eyeglass state will be briefly described. When a related image of a plane including parallax information is displayed on the right and left eyes of a human being present at a distance of about 65 mm, The ability to generate spatial information before and after the display surface in the process of fusion and to sense a stereoscopic effect, that is, stereography is used.

이러한 무안경 방식의 입체 영상 구현 방식으로는 패럴렉스 베리어(parallax barrier), 렌티큘러(lenticular) 및 패럴렉스 일루미네이션 방식 등이 있다.Examples of the non-eyeglass stereoscopic image realizing method include a parallax barrier, a lenticular, and a parallax illumination method.

먼저 렌티큘러 방식을 설명한다.First, we explain the lenticular method.

상기 렌티큘러는 좌우의 영상이 디스플레이될 수 있는 소자 앞에 하나의 좌우 간격에 해당하는 반원통형 렌티큘러 시트를 부착하여 좌우안 각각의 눈에 해당하는 영상만 볼 수 있도록 함으로써 입체감을 느끼게 하는 방식이다.The lenticular is a method of attaching a semi-cylindrical lenticular sheet corresponding to one left-right interval in front of an element in which left and right images can be displayed, so that only the images corresponding to the eyes of the left and right eyes can be seen,

도 1은 종래기술의 렌티큘러방식의 입체 화상구현원리를 나타내기 위한 렌티큘러방식의 입체 영상 표시장치의 개략적인 단면도를 나타내는 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view of a stereoscopic image display apparatus of a lenticular system for showing a stereoscopic image realization principle of a lenticular system according to the prior art.

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.1, a conventional lenticular stereoscopic image display apparatus includes a main display 110 displaying a plane image containing left and right image information, a lenticular array 120 providing optical discriminating directivity to the plane image, . At this time, the main display device 110 may be any type of display device that displays a flat image such as a cathode ray tube (CRT) or a liquid crystal display device (LCD). The RGB pixels of the planar image are respectively represented by RL (Red Left), RR (Red Right), (GL Left, GR Green), (BL Left, It is divided into left and right eyes. In the lenticular array 120, lenticular lenses 124, 126, and 128, which are generally semi-cylindrical in shape, are regularly arranged on a plane.

그 결과 메인표시장치(110)로부터 출사된 빛은 렌티큘러어레이(120)의 작용에 의해 관찰자(102a, 102b, 102c)의 좌우안에 각각 도달되고, 이를 통해 관찰자(102a, 102b, 102c)는 스테레오그래픽에 의한 입체영상을 인식한다.As a result, light emitted from the main display device 110 reaches the left and right of the observers 102a, 102b, and 102c, respectively, by the action of the lenticular array 120, through which the observers 102a, 102b, To recognize stereoscopic images.

그러나 상술한 종래기술의 렌티큘러 방식은 다시점을 실현하기 위하여 픽셀 혹은 화소보다 훨씬 넓은 크기에 상응되는 렌티큘러 렌즈를 사용함으로써 사이즈가 큰 렌즈에 의한 상의 퍼짐 현상을 쉽게 시청자가 인식할 수 있는 문제점을 가진다.However, in the above-described lenticular system of the related art, a lenticular lens corresponding to a size much larger than a pixel or a pixel is used in order to realize multi-point again, so that a viewer can easily recognize the spreading phenomenon of a large- .

이에 따라, 영상 표시장치의 화질이 저하되는 단점을 가지며, 또한, 다시점을 실현하기 위하여 필연적으로 총 화소의 개수가 시점으로 나눈 만큼 감소하여 결과적으로 해상도가 다시점 수로 나눈 만큼 감소되는 치명적인 단점을 지니게 된다.
Accordingly, there is a disadvantage in that the image quality of the image display device is deteriorated. In addition, in order to realize multi-points, the number of total pixels is inevitably reduced by the number of the viewpoints, .

다음으로, 패럴렉스 배리어는 좌우의 영상이 시차 장벽 뒤에 놓이게 함으로써 좌우에 각각 다른 영상이 보이게 하여 입체감을 느끼게 하는 방식이다. 또한, 패럴렉스 일루미네이션은 후면에 조명 라인이 놓이고 전면에 액정 셔터가 놓여서 조명라인을 통해 밝혀진 액정셔터 라인이 좌우에만 보이게 하여 입체 영상을 구현한다.Next, the parallax barriers are arranged in such a manner that left and right images are placed behind the parallax barrier so that different images are displayed on the left and right sides, thereby realizing a three-dimensional effect. Also, in the parallax illumination, a lighting line is placed on the rear surface, a liquid crystal shutter is placed on the front surface, and a liquid crystal shutter line that is illuminated through the lighting line is displayed only on the left and right to realize a stereoscopic image.

도 2는 종래기술의 패럴렉스 배리어 방식의 입체 영상 표시장치의 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a conventional stereoscopic image display apparatus of a parallax barrier system.

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. 2, light corresponding to the left image L is incident only on the left eye EL, light corresponding to the right image R is incident on the right eye ER, The display module 10 and the barrier 20 are arranged such that the display module 10 and the barrier 20 are incident only on the left and right images L and R, respectively.

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 가능하며, 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.However, in the conventional stereoscopic image display apparatus of the parallax system described above, when viewing a stereoscopic image other than a stereoscopic image, if a device for canceling the parallax barrier is not attached, the image quality is deteriorated, (R) can be seen in the left eye (EL) or the left eye image (L) can be seen in the right eye (ER) when the distance or angle is outside the range. A so-called crosstalk phenomenon occurs.

또한, 다시점 구현이 어려울 뿐만 아니라, 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.
In addition, it is difficult to implement a multi-view, and in the case of a TV with a large viewing distance, the binocular disparity angle is small. The distance of the barrier is inevitably long, which causes a problem that the thickness of the display becomes thick.

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, 패렐렉스 배리어 방식보다 얇은 디스플레이의 제조가 가능하며, 크로스 토크를 최소화시키는 것이 가능하고, 다시점 입체 영상 구현에 있어서도 해상도의 저하가 없는 개선된 무안경 입체화상을 구현하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, it is possible to watch the clear picture quality without the reduction of the pixel even when viewing non-stereoscopic image, it is possible to prevent the image spreading due to the existing lenticular lens In addition, it is possible to realize a stereoscopic image at a wide range of distances and angles, to manufacture a display thinner than the parallax barrier method, to minimize cross talk, and to reduce resolution even in a multiview stereoscopic image. An object of the present invention is to provide a multi-view autostereoscopic stereoscopic image display apparatus that realizes an improved autostereoscopic stereoscopic image.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무안경 입체 영상 디스플레이장치(1)는, 좌안영상(L)과 우안영상(R)의 영상광을 생성하는 메인표시장치(200);와, 다시점 입체 영상을 위해 분할되는 각각이 단위패턴인 차단패턴과 투과패턴이 교대로 배치되는 광학패턴을 구비하여, 상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되어 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220);와, 상기 좌우영상필터장치(220)의 전면에 배치되는 다수의 렌즈기둥(241)으로 이루어지는 렌즈기둥어레이(240);를 포함하며, 상기 좌우영상필터장치(220)의 광학패턴은, 상기 단위패턴들이 다수의 열을 형성하며 배치되고, 각각의 열에서 상위에 차단패턴(223)이 위치하는 경우 하위에는 투과패턴(225)이 위치하도록 교대로 다수의 행을 형성하며 배치되며, 상기 렌즈기둥(241)들의 폭은 상기 단위패턴의 가로 폭의 2 ~ 40 배의 폭을 가지면서, 상기 메인표시장치(200)의 픽셀보다 작도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.The autostereoscopic 3D display device 1 of the present invention for achieving the above object includes a main display device 200 for generating video light of a left eye image L and a right eye image R; And a blocking pattern and a transmission pattern, each of which is divided for an image, and an optical pattern, in which transmission patterns are alternately arranged. The left eye image L and the right eye image R may be disposed in front of the main display device 200. The left and right image filter device 220 to selectively shield; And, a lens column array 240 consisting of a plurality of lens columns 241 disposed on the front of the left and right image filter device 220; In the optical pattern of the filter device 220, the unit patterns are arranged to form a plurality of columns, and when the blocking pattern 223 is positioned above each column, the transmission patterns 225 are alternately positioned below the respective patterns. The lens pillars 24 are formed to form a plurality of rows. The width of 1) is 2 to 40 times the width of the unit pattern, characterized in that made to be smaller than the pixel of the main display device (200).

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상기 광학패턴은, 상기 구성과 달리 시청자의 디스플레이 시청 위치에 따라 차단패턴과 투과패턴이 배열되고, 상기 단위패턴들의 높이가 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 높이를 가지도록 형성되는 제1광학패턴(221A)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.Unlike the above configuration, in the optical pattern, a blocking pattern and a transmission pattern are arranged according to a viewer's display viewing position, and the first optical is formed such that the height of the unit patterns has a height of a pixel of the main display device 200. It is characterized by consisting of a pattern (221A).

또한, 상기 광학패턴은, 상기 단위 패턴의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 전체 높이의 범위 내의 높이를 가지며, 폭은 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 1/N의 크기를 가지는 제2광학패턴(221C)으로 구성될 수도 있다.In addition, the optical pattern, the height of the unit pattern has a height in the range of the overall height of the main display device 200, the width of the second having a size of 1 / N of the pixel of the main display device 200 It may be composed of an optical pattern 221C.

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.The lens column array 240 includes a plurality of lens columns 241 for projecting the left eye image L and the right eye image R to the left eye EL and the right eye ER of the viewer, .

또한, 상기 렌즈기둥어레이(240)는, 상기 렌즈기둥(241)들이 고정부착되는 베이스층(243);을 더 포함하여 구성될 수도 있다.The lens columnar array 240 may further include a base layer 243 to which the lens columns 241 are fixedly attached.

또한, 상기 렌즈기둥어레이(240)는, 상기 렌즈기둥(241)들의 외부로 노출된 표면에 초점거리 조절을 위한 오버코팅층(245)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.In addition, the lens pillar array 240 may further include an overcoating layer 245 for adjusting a focal length on a surface exposed to the outside of the lens pillars 241.

상기 렌즈기둥(241)들은, 광학패턴의 단위패턴 가로 폭의 2 ~40 배의 폭을 가지는 것을 특징으로 한다.
The lens columns 241 are characterized by having a width of 2 to 40 times the width of the unit pattern of the optical pattern.

상술한 구성을 가지는 상기 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치는 또한, 상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되는 투명기판(210);과, 상기 투명기판(210)과 상기 좌우영상필터장치(220)의 사이에 배치되는 제1편광판(230);과, 상기 좌우영상필터장치(220)가 상기 렌즈기둥어레이(240)의 초점 인접 영역에 위치하도록 상기 좌우영상필터장치(220)와 상기 렌즈기둥어레이(240)의 사이에 배치되는 제2거리조절기판(250);과, 상기 제2거리조절기판(250)과 상기 렌즈기둥어레이(240)의 사이에 배치되는 제2편광판(260);을 더 포함하여 구성될 수도 있다.The multi-view autostereoscopic 3D display device having the above-described configuration may further include a transparent substrate 210 disposed on the front surface of the main display apparatus 200, the transparent substrate 210 and the left and right image filter apparatuses. A first polarizing plate 230 disposed between the first and second polarizing plates 230 and the left and right image filter apparatus 220 and the lens such that the left and right image filter apparatus 220 is positioned in an area adjacent to a focal point of the lens pillar array 240. A second distance adjusting substrate 250 disposed between the pillar arrays 240 and a second polarizing plate 260 disposed between the second distance adjusting substrate 250 and the lens column array 240; It may be configured to further include.

상기 좌우영상필터장치(220)는, 편광판과 조합된 TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN 혹은 STN LCD 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The left and right image filter device 220 may be any one of a TFT-TN, a TFT-VA, a TFT-IPS, a TN, or an STN LCD combined with a polarizing plate.

또한, 상기 좌우영상필터장치(220)는 상기 렌즈기둥어레이(240)의 상기 메인표시장치(200) 측의 초점을 중심으로 ±1/2 렌즈기둥초점거리의 영역에 배치되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the left and right image filter device 220 is disposed in an area of ± 1/2 lens pillar focal length centered on the focal point of the main display device 200 side of the lens pillar array 240.

상술한 바와 같은 본 발명의 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는, N 다시점의 수에 따라 픽셀 길이의 1/N의 길이의 패턴 폭을 가지는 단위패턴을 구성할 수 있게 되므로, N 시점의 시청위치에서 입체영상의 시청이 가능한 다시점 입체 영상 디스플레이가 가능함과 동시에, 다시점 입체 영상 디스플레이 장치를 구현하는 경우 화소의 감소가 일어나지 않을 뿐만 아니라, 비 입체 영상 시청 시 디스플레이 본연의 화소로 비입체 영상의 시청이 가능하게 된다.Since the multi-view autostereoscopic 3D display device 1 of the present invention as described above can form a unit pattern having a pattern width of 1 / N of pixel length according to the number of N multiviews, N A multi-view stereoscopic image display capable of viewing stereoscopic images at a viewing position at the point of view is possible, and the implementation of a multi-view stereoscopic image display device not only decreases pixels but also displays the original pixels when viewing non-stereoscopic images. Non-stereoscopic video can be viewed.

또한, N 다시점의 수에 따라 픽셀 길이의 1/N의 길이의 패턴 폭을 가지는 단위패턴들을 구성하는 것에 의해 렌즈기둥어레이(240)의 초점 근처에서 단위 픽셀을 보거나, 보이지 않게 할 수 있으므로, 다시점, 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.In addition, unit pixels having a pattern width of 1 / N of the pixel length are formed according to the number of N points, so that unit pixels can be seen or not seen near the focal point of the lens columnar array 240, The viewing distance range and the viewing angle of the stereoscopic image are greatly improved, thereby reducing the crosstalk. That is, since the stereoscopic image constituting the left and right image filter device 220 is shielded by the pixel unit, the generation range of the crosstalk within the motion range of the viewer is reduced.

또한, N 다시점의 경우 픽셀 길이의 1/N의 길이의 패턴 폭을 가지는 단위패턴을 구성하는 것에 의해 렌즈기둥어레이(240)의 두께가 종래기술의 입체 영상 표시장치에 비해 현저히 줄어들게 되므로, 전체 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)의 두께를 감소시킬 수 있게 된다.In addition, in the case of the N multiple points, since the thickness of the lens columnar array 240 is significantly reduced as compared with the conventional three-dimensional image display device by constructing the unit pattern having the pattern width of 1 / N of the pixel length, It is possible to reduce the thickness of the non-point-of-view stereoscopic image display device 1.

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.In addition, the present invention eliminates the reduction of pixels even when viewing stereoscopic images, and enables viewing of clear images. Further, it is possible to prevent spreading of images due to the existing lenticular array, The stereoscopic image can be realized.

또한, 본 발명의 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는 패럴렉스 배리어 방식보다 얇은 디스플레이의 제조를 가능하게 하며, 크로스 토크를 최소화하여 렌티큘러 또는 패럴렉스 배리어 방식보다 개선된 다시점 무안경 입체 영상을 구현할 수 있도록 한다.In addition, the multi-viewpoint spectacles stereoscopic image display apparatus 1 according to the present invention makes it possible to manufacture a display that is thinner than the parallax barrier system, minimizes crosstalk, and improves the lenticular or parallax barrier system, So that the image can be implemented.

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 다시점 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 또 다른 실시예인 제2광학패턴(221C)을 나타내는 도면,
도 6은 오버코팅되지 않은 제1렌즈기둥어레이(240)의 부분 사시도,
도 7은 오버코팅된 렌즈기둥어레이(240)의 분분 사시도이다.FIG. 1 is a schematic sectional view of a stereoscopic image display apparatus of a lenticular system for showing a principle of stereoscopic image realization of a lenticular system according to the prior art,
2 is a schematic cross-sectional view of a conventional stereoscopic image display apparatus of a parallax barrier system,
3 is a schematic cross-sectional view of a multi-view autostereoscopic 3D display device 1 according to an embodiment of the present invention;
4 is a view showing a first optical pattern 221A which is an embodiment of the optical pattern of the present invention;
5 is a view showing a second optical pattern 221C which is another embodiment of the optical pattern of the present invention;
6 is a partial perspective view of the first lens pillar array 240 not overcoated;
7 is a partial perspective view of the overcoated lens column array 240.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings showing embodiments of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a multiview autostereoscopic 3D display device 1 according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다시점 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 좌안 영상과 우안 영상을 서로 다른 위상을 가지도록 편광시켜 투과시키는 제1편광판(230)과, 제1편광판(230)의 전면에 배치되어 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 단위패턴들에 의해 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 제2편광판(260)과, 제2편광판(260)의 전면에 장착되는 렌즈기둥어레이(240)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, the multi-view autostereoscopic 3D display device 1 includes a color filter that generates color image light by dividing each of the left eye image L and the right eye image R into RGB color colors. The main display device 200, the transparent substrate 210 made of a transparent material such as transparent glass disposed on the front of the main display device 200, and the left eye image and disposed on the front of the transparent substrate 210 The first polarizing plate 230 which transmits the right eye image by polarizing to have different phases, and disposed on the front surface of the first polarizing plate 230 to selectively select the left eye image L and the right eye image R by the unit patterns. A second distance control substrate 250 of a transparent material disposed on the front and rear of the left and right image filter device 220 and the left and right image filter device 220 to adjust the focal length of the lens column array 240; Of the second polarizing plate 260 and the second polarizing plate 260 mounted on the front of the second distance control substrate 250. It is configured to include a lens array column 240 mounted to a surface.

상기 R, G, B 색의 서브 픽셀들을 구비한 메인표시장치(200)는 투명기판(210)의 안쪽에 위치하며, 투명기판(210)과 좌우영상필터장치(220)의 사이에는 제1편광판(230)이 존재하고, 좌우영상필터장치(220)는 LCD 장치의 일종으로 각각의 단위패턴에 부과된 전기장에 의하여 단위패턴이 투과 혹은 차단패턴으로 전환이 가능하며, 투과 및 차단패턴은 각각의 시청자의 위치에 최적화되는 도 4 내지 5 형태의 좌안 혹은 우안을 선택적으로 차단 및 투과할 수 있는 단위패턴들을 구비한 장치이다. 각 단위 패턴들의 가로 폭은 N 다시점의 경우 디스플레이 픽셀크기의 1/N에 해당하며, 좌우영상필터장치(220)와 렌즈기둥 어레이(240)는 렌즈기둥 어레이의 초점거리만큼 제2거리조절기판(250)에 의하여 분리되어 있다. 또한, 양안 시차에 의한 각각의 눈에 의한 영상은 단위 패턴만큼 벌어지게 되도록 제2거리조절기판(250)의 두께가 조절된다. 사람의 평균 양안 거리는 약 65mm 이므로 각 시청 거리에서 디스플레이 픽셀 크기의 1/N과 좌우영상필터장치(220)에서의 양안 시차는 제2거리조절기판(250)을 조절하는 것에 의해 일치시킬 수 있다. 또한 렌즈기둥 어레이(240)의 초점거리는 각 렌즈기둥 조성물의 굴절율을 변화시켜 렌즈기둥 어레이(240)의 초점거리를 좌우영상필터장치(220) 부근으로 정하는 것이 가능하다. 이때 렌즈기둥 어레이 (240)는 도 3과 같이 볼록렌즈면이 시청자를 향하게 배치되지 않고, 볼록렌즈면이 디스플레이면을 향하여도 무방하며, 양면 볼록렌즈를 사용하여도 무방하다.
The main display device 200 having the R, G, and B subpixels is positioned inside the transparent substrate 210, and the first polarizing plate is disposed between the transparent substrate 210 and the left and right image filter devices 220. 230, the left and right image filter device 220 is a kind of LCD device, and the unit pattern can be converted into a transmission or blocking pattern by an electric field applied to each unit pattern, and the transmission and blocking patterns are respectively A device having unit patterns capable of selectively blocking and transmitting a left or right eye of FIGS. 4 to 5 optimized for a viewer's position. The horizontal width of each unit pattern corresponds to 1 / N of the display pixel size in the case of N multiviews, and the left and right image filter device 220 and the lens pillar array 240 have a second distance control substrate as much as the focal length of the lens pillar array. Separated by 250. In addition, the thickness of the second distance control substrate 250 is adjusted so that the image of each eye due to binocular parallax is widened by a unit pattern. Since the average binocular distance of a person is about 65 mm, 1 / N of the display pixel size at each viewing distance and the binocular disparity in the left and right image filter apparatus 220 can be matched by adjusting the second distance control substrate 250. In addition, the focal length of the lens column array 240 can be changed by changing the refractive index of each lens column composition, and the focal distance of the lens column array 240 can be set near the left and right image filter apparatuses 220. At this time, the lens column array 240 may be arranged such that the convex lens surface does not face the viewer, but the convex lens surface may face the display surface as shown in Fig. 3, or a two-sided convex lens may be used.

상기 각 구성을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Each configuration is described in more detail as follows.

상기 메인표시장치(200)는 STN-LCD 혹은 OLED 등으로 구성되고, 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.The main display device 200 is composed of an STN-LCD or an OLED, and is composed of sub-color pixels of R, G, and B colors, and each of the R, G, and B sub-color pixels constitutes one pixel. do. In addition, each of the pixels is arranged to alternately display the left eye image L and the right eye image R. [

본 발명의 실시예에서 상기 메인표시장치(200)를 R,G,B 색상을 출력하는 LCD 혹은 OLED 장치의 컬러필터와 같이 도시하였으나, 본 발명의 메인표시장치(200)가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 메인표시장치(200)는 좌안영상과 우안영상을 위상차를 갖도록 분리하여 출력하도록 구성되는 디스플레이 장치들을 포함한다.In the exemplary embodiment of the present invention, the main display device 200 is illustrated as a color filter of an LCD or OLED device that outputs R, G, and B colors, but the main display device 200 of the present invention is not limited thereto. The main display device 200 includes display devices configured to separate and output a left eye image and a right eye image to have a phase difference.

상기 투명기판(210)은 투명기재로 제작되고, 메인표시장치(200)와 좌우영상필터장치(220) 사이의 거리를 조절하기 위하여 삽입된다.The transparent substrate 210 is made of a transparent substrate and inserted to adjust the distance between the main display device 200 and the left and right image filter devices 220.

상기 제1편광판(230)은 투명기판(210)의 전면에 배치되어 좌안 영상과 우안영상을 서로 다른 위상을 가지도록 편광시켜 투과시키는 것에 의해 좌안영상과 우안영상을 선택적으로 투과시킨다.The first polarizing plate 230 is disposed on the front surface of the transparent substrate 210 to selectively transmit the left eye image and the right eye image by polarizing and transmitting the left eye image and the right eye image to have different phases.

상기 좌우영상필터장치(220)는 시청자의 위치에 맞추어 차단패턴 또는 투과패턴이 되는 단위패턴들을 구비한다. 상기 차단 및 투과 패턴 각각은 관찰자의 시점 위치에 따라 차단 패턴이 좌안 영상을 편광시켜 출력하고, 우안 패턴이 우안 영상을 좌안 영상과 다른 위상을 갖도록 편광시키거나, 그와 반대의 영상을 각각 출력하도록 서로 기능이 바뀐다. 즉, 상기 차단 패턴과 투과 패턴은 관찰자의 시청 위치에 따라 다시점 입체 영상의 구현을 위하여 서로 다른 위상의 좌안 영상과 우안 영상 또는 우안 영상과 좌안 영상을 투과시키도록 액정 배열 등의 구조가 선택적으로 변경된다. 즉, 상기 좌우영상필터장치(220)는 편광판과 조합된 TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN 혹은 STN LCD 등으로 각각의 좌안 또는 우안 영상의 위상을 갖는 영상들을 투과시키도록 액정들이 배열된다. 이 중 편광판과 조합된 TN 혹은 STN 형태의 LCD가 투과율이 높고, 제조가 용이하며, 아이트래킹 카메라와 결합하여 선택적으로 차단 및 투과의 조절이 더욱 용이하다.The left and right image filter devices 220 have unit patterns that are a blocking pattern or a transmission pattern according to the position of a viewer. Each of the cutoff and transmission patterns polarizes the left eye image according to a viewpoint position of the observer and outputs a right eye image to polarize the right eye image to have a phase different from that of the left eye image, Their functions change. That is, the blocking pattern and the transmission pattern may be structured such that a liquid crystal array or the like is selectively transmitted to transmit the left eye image, the right eye image, the right eye image, and the left eye image of different phases for realizing multi- Is changed. That is, the left and right image filter device 220 is a liquid crystal to transmit the image having the phase of each left or right eye image to the TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN or STN LCD and the like combined with the polarizing plate Are arranged. Among them, TN or STN type LCD combined with a polarizing plate has high transmittance, is easy to manufacture, and is easily combined with an eye tracking camera to selectively control blocking and transmission.

상기 구성의 좌우영상필터장치(220)는 렌즈기둥어레이(240)의 초점 인접 영역에 위치하는 것에 의해 좌안(EL)과 우안(ER)에 좌우영상필터장치(220)의 단위 패턴 넓이만큼의 양안시차를 발생사킨다. 따라서, 제1편광판(230)을 거친 좌안영상과 우안영상은 전기장이 ON 혹은 OFF되는 STN LCD 등의 좌우영상필터장치(220)를 거치면서 위상변화가 없거나 위상변화가 발생하게 된다. 이 후 제2편광판(260)에 의해 선택적으로 투과 혹은 차단된다. 이에 의해 상기 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는 본 실시예를 9시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치로 제작한 경우 디스플레이 픽셀 크기의 1/9의 폭을 가지는 단위 패턴들의 경우에는 9시점에서 각각의 독립적인 무안경 입체 영상의 시청을 가능하게 하고, 각각의 시청자는 시청하는 위치에 따라 시정위치를 감지한 카메라에 의하여 적절하게 좌안영상과 우안영상을 차단 혹은 투과되는 좌안영상 및 우안영상을 시청하는 것에 의해 서로 독립적인 다시점의 입체 영상을 시청할 수 있게 된다. The left and right image filter device 220 having the above-described configuration is located in the focal region adjacent to the lens column array 240 so that the left and right eyes EL and the right eye ER have the same width as the unit pattern of the left and right image filter device 220. Generates parallax. Accordingly, the left eye image and the right eye image passing through the first polarizing plate 230 pass through the left and right image filter devices 220 such as STN LCDs, the electric field of which is turned on or off, or no phase change occurs. Thereafter, the second polarizing plate 260 is selectively transmitted or blocked. Accordingly, when the embodiment of the present invention is applied to a nine-view spectacles stereoscopic image display device, the unit of the multi-viewpoint spectacles stereoscopic image display device 1 can display the unit patterns having a width of 1/9 of the display pixel size, Each independent viewer-less spectacles stereoscopic image can be viewed, and each viewer can appropriately select a left eye image and a right eye image that are blocked or transmitted through the left eye image and the right eye image, respectively, It is possible to view three-dimensional images of independent points which are independent of each other.

도 3의 실시 예의 경우에는 9시점의 무안경 입체 영상 디스플레이 장치의 구현을 위해 각 단위 패턴의 폭이 디스플레이 픽셀 길이의 1/9인 것으로 하였으나, 상기 단위 패턴의 가로폭은 하기에 설명되는 바와 같이, 디스플레이 픽셀(메인표시장치(200)의 픽셀) 크기의 1/N의 폭을 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. In the case of the embodiment of FIG. 3, the width of each unit pattern is 1/9 of the display pixel length for implementing the autostereoscopic 3D display device at 9 o'clock, but the width of the unit pattern is as described below. The display pixel may have a width of 1 / N of the size of the display pixel (pixel of the main display apparatus 200). At present, when the unit pattern is reduced to 1/40 or less of the length of the display pixels (pixels of the main display device 200), a considerable cost is required. Therefore, in consideration of manufacturing cost and ease of manufacturing, The pixel of the main display device 200) of 1/40 to 1/2 of the length.

상술한 구성의 상기 좌우영상필터장치(220)는 제2거리조절기판(250)과 제2편광판(260)에 의해 상기 메인표시장치(200) 측의 렌즈기둥어레이(240)의 초점에 위치하도록 배치되나, 상기 메인표시장치(200) 측의 렌즈기둥어레이(240)의 초점을 중심으로 ±1/2 렌즈기둥초점거리의 영역에 배치되는 것에 의해 다시점 입체 영상 효과를 제공할 수 있으므로 제2거리조절기판(250)이 필수 사항은 아니다.The left and right image filter device 220 having the above-described configuration is positioned at the focal point of the lens column array 240 of the main display device 200 by the second distance adjusting substrate 250 and the second polarizing plate 260. Although arranged in the area of ± 1/2 lens pillar focal length centered on the focal point of the lens pillar array 240 on the main display device 200 side, the multi-view stereoscopic image effect may be provided. Distance adjusting board 250 is not essential.

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 다시점 무안경 입체 영상을 디스플레이할 수 있도록 한다.The left and right image filter apparatuses 220 are disposed between the lens columnar array 240 and the transparent substrate 210 and are disposed at adjacent positions of the focal distance of the lens columnar array 240, Eye stereoscopic image can be displayed by selectively intercepting the stereoscopic image.

상술한 구성 중 상기 좌우영상필터장치(220)는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 다양한 광학패턴을 가지도록 제작될 수 있다.In the above-described configuration, the left and right image filter device 220 may be manufactured to have various optical patterns as shown in FIGS. 4 to 5.

도 4는 본 발명의 광학패턴의 실시예인 제1광학패턴(221A)을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 광학패턴의 또 다른 실시예인 제2광학패턴(221C)을 나타내는 도면이다.4 is a view showing a first optical pattern 221A which is an embodiment of the optical pattern of the present invention, and FIG. 5 is a view showing a second optical pattern 221C which is another embodiment of the optical pattern of the present invention.

도 4와 같이, 상기 좌우영상필터장치(220)는, 좌안(EL) 혹은 우안(ER)을 선택적으로 차단할 수 있도록 하기 위하여, 차단패턴(223)과 투과패턴(225)을 형성하는 단위패턴들을 가지는 제1광학패턴(221A)을 구비한다. 이때 차단패턴(223)과 투과패턴(225)은 도 4와 같이 교대로 배치되는 것은 아니며, 시청자의 위치에 따라 패턴의 위치가 바뀔 수 있다.As illustrated in FIG. 4, the left and right image filter apparatus 220 may include unit patterns forming the blocking pattern 223 and the transmission pattern 225 in order to selectively block the left eye EL or the right eye ER. The branch has a first optical pattern 221A. In this case, the blocking pattern 223 and the transmission pattern 225 are not alternately arranged as shown in FIG. 4, and the position of the pattern may be changed according to the position of the viewer.

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.As shown in FIG. 4, the unit patterns of the first optical pattern 221A form a plurality of distinct columns, and upper and lower columns are arranged in the lower column when the blocking pattern 223 is located in the upper column. 225 are alternately arranged to form a plurality of rows.

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.The unit patterns have a height corresponding to the height of a pixel of the display (main display apparatus 200). In addition, since the unit pattern is used to selectively or partially hide some or all of the pixels of the display in the left or right eye, it is possible to cover an area larger than a pixel when the width is larger than the pixel length of the display (main display device 200) Resulting in deterioration of image quality. Particularly, when a half or less of the pixel length of the display, a part of the same pixel is not selectively displayed on the left or right eye. Therefore, when a general image is viewed instead of a stereoscopic image, the number of pixels is not reduced. Therefore, the width of the unit patterns has a size of 1/2 or less of the display pixel. In this case, the narrower the width of the unit pattern, the more advantageous is that the black portion of the pattern is not visible.

상술한 구성의 제1광학패턴(221A)은 행별로 좌안영상과 우안영상이 교대로 출력되는 입체영상 디스플레이 장치에 적용된다.
또한, 상기 좌우영상필터장치(220)는, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 단위 패턴(차단패턴(223), 투과패턴(225)) 중 서로 인접되는 메인표시장치(200)의 연속된 가로 행의 픽셀 사이에서 배치순서가 바뀌어, 픽셀의 경계에 인접하여 위치되는 차단패턴과 투과패턴들은 단위 패턴의 폭의 2배의 폭으로 형성되는 제2장폭투과패턴(미도시)과 제2장폭차단패턴(미도시)으로 되는 제3광학패턴(미도시)으로 형성될 수도 있다. 이에 의해 제3광학패턴의 차단패턴(223)과 투과패턴(225), 제2장폭투과패턴(미도시) 및 제2장폭차단패턴(미도시)들이 하나의 행을 형성하도록 구성된다. 이때 상기 제2장폭투과패턴(미도시) 및 제2장폭차단패턴(미도시)은 교대로 출력되는 좌안 영상과 우안 영상의 인접된 픽셀의 경계에서 단위패턴 중 동일한 패턴이 겹치는 영역이 되며, 차단패턴과 투과패턴에 의해 형성되는 다층의 행들 사이에서는 상위 행과 하위 행에 인접된 위치에는 서로 다른 패턴이 위치된다.
상술한 구성의 제3광학패턴(미도시)는 좌안영상과 우안영상이 열별로 교대로 출력되는 사이드 바이 사이드(side by side) 방식의 입체영상 디스플레이 장치에 적용된다.
The first optical pattern 221A having the above-described structure is applied to a stereoscopic image display apparatus in which a left eye image and a right eye image are alternately output line by row.
In addition, although not shown in the drawing, the left and right image filter device 220 may be formed by successive horizontal rows of the main display device 200 adjacent to each other among the unit patterns (blocking pattern 223 and transmission pattern 225). The arrangement order is changed between the pixels so that the blocking pattern and the transmission patterns positioned adjacent to the pixel boundary are formed by the second long width transmission pattern (not shown) and the second long width blocking pattern (not shown) formed twice as wide as the unit pattern. It may be formed of a third optical pattern (not shown). As a result, the blocking pattern 223, the transmission pattern 225, the second long width transmission pattern (not shown), and the second long width blocking pattern (not shown) of the third optical pattern are configured to form one row. In this case, the second long width transmission pattern (not shown) and the second long width blocking pattern (not shown) are areas where the same pattern overlaps among the unit patterns on the boundary between adjacent pixels of the left eye image and the right eye image, which are alternately output, and blocked. The different patterns are positioned at positions adjacent to the upper row and the lower row between the multilayer rows formed by the pattern and the transmission pattern.
The third optical pattern (not shown) having the above-described configuration is applied to a side by side stereoscopic image display apparatus in which left eye images and right eye images are alternately output for each column.

도 5와 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 제2광학패턴(221C)을 구비할 수도 있다. 이에 의해 제2광학패턴(221C)의 차단패턴(223a)과 투과패턴(225a)이 하나의 행을 형성하도록 구성된다.As illustrated in FIG. 5, the left and right image filter apparatus 220 may further include a height of a unit pattern (blocking pattern 223a and transmission pattern 225a) within a range of the overall height of the display (main display device 200). And a second optical pattern 221C having a width less than or equal to 1/2 of a display pixel. As a result, the blocking pattern 223a and the transmission pattern 225a of the second optical pattern 221C form one row.

상술한 구성의 제2광학패턴(221C)은 차폐패턴과 투과패턴이 셔터방식으로 구성되어 하나의 단위패턴이 차폐 또는 개방되는 경우 차폐패턴 또는 투과패턴으로 되어 좌안영상과 우안영상을 교대로 출력하는 입체영상 디스플레이 장치에 적용된다.
In the second optical pattern 221C having the above-described configuration, when the shielding pattern and the transmission pattern are configured by the shutter method, and one unit pattern is shielded or opened, the second optical pattern 221C alternately outputs the left eye image and the right eye image. Applied to a stereoscopic image display device.

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상술한 도 4 내지 도 5의 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. 즉, 상기 좌우영상필터장치(230)는 본 발명의 실시예의 구성에 의해 한정됨이 없이 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양하게 선택하여 실시할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 상기 좌우영상필터장치(220)는 각각의 좌안 또는 우안 영상의 위상을 갖는 영상들을 투과시키도록 액정들이 배치되는 편광판과 조합된 TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN 혹은 STN LCD 등이 모두 적용될 수 있다.
The left and right image filter device 220 having the optical pattern of FIGS. 4 to 5 described above may selectively block or transmit light in a certain area so as to selectively block and transmit the left eye EL or the right eye ER. All possible materials can be applied. That is, the left and right image filter devices 230 are not limited to the configurations of the embodiments of the present invention, but can be variously selected within the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, as described above, the left and right image filter device 220 is a TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS combined with a polarizing plate in which liquid crystals are disposed to transmit images having a phase of each left or right eye image. TN or STN LCD can all be applied.

다음으로, 상기 제2거리조절기판(250)은 투명 재질의 기판 형상으로 제작되어, 상기 좌우영상필터장치(220)와 렌즈기둥어레이(240) 사이의 간격을 렌즈기둥 어레이(240)의 초점거리를 가지도록, 또는 메인표시장치(200)의 측의 초점을 중심으로 ±1/2 렌즈기둥초점거리의 범위 내에 위치하도록 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 좌우영상필터장치(220)에 의해 형성되는 양안 시차는 상술한 바와 같이 제2거리조절기판(250)에 의해 일치되도록 조절된다. 그러나 양안 시차와 제2거리조절기판(250)이 일치하지 않는 경우 크로스토크와 같은 입체영상을 저해하는 요소가 증가하지만, 입체영상의 구현은 가능하므로 제2거리조절기판(250)이 반드시 필요한 것은 아니다.Next, the second distance control substrate 250 is made of a transparent substrate shape, the distance between the left and right image filter device 220 and the lens column array 240 is the focal length of the lens column array 240 Maintain the distance between the left and right image filter device 220 and the lens column array 240 so as to be positioned in a range of ± 1/2 lens pillar focal lengths with respect to the focal point of the main display device 200. The image of each eye due to binocular disparity is arranged to be widened by the width of the unit pattern. In this case, the binocular disparity formed by the left and right image filter devices 220 at each viewing distance is adjusted to match by the second distance adjusting substrate 250 as described above. However, when the binocular parallax and the second distance control substrate 250 do not match, the elements that inhibit stereoscopic images such as crosstalk increase, but since the implementation of stereoscopic images is possible, the second distance control substrate 250 is necessary. no.

상기 제2편광판(260)은 좌우영상필터장치(220)에서 출력되는 위상의 변화가 없거나 위상차를 가지는 좌안영상과 우안영상을 시점별로 선택적으로 차단한다.
The second polarizer 260 selectively blocks the left eye image and the right eye image, which have no phase change or phase difference output from the left and right image filter device 220, according to viewpoints.

상기 렌즈기둥어레이(240)는 폭이 픽셀의 크기와 동일하거나 작은 렌티큘러와 비슷한 형태의 원호 또는 타원호 렌즈기둥(241)들로 이루어진다.The lens column array 240 is made up of arc or elliptic arc lens columns 241 of a shape similar to a lenticular with a width equal to or smaller than the size of a pixel.

도 6은 오버코팅되지 않은 렌즈기둥어레이(240)의 부분 사시도이다.6 is a partial perspective view of the uncoated lens column array 240.

도 6과 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.As shown in FIG. 6, the lens pillar array 240 is configured such that arc or elliptical lens pillars 241 are arranged in a column and fixed to the base layer 243. In this case, the base layer 243 is made of a transparent film, a transparent glass plate, or the like.

도 7은 오버코팅된 렌즈기둥어레이(240)의 분분 사시도이다.7 is a partial perspective view of the overcoated lens column array 240.

도 7과 같이 도 6의 렌즈기둥어레이(240)는 초점길이를 조절하기 위하여 오버코팅층(245)을 더 포함하여 구성될 수 있다.As illustrated in FIG. 7, the lens pillar array 240 of FIG. 6 may further include an overcoating layer 245 to adjust the focal length.

즉, 상기 원호 혹은 타원호 렌즈 기둥으로 구성되는 렌즈기둥어레이(240)는 렌티큘러라고 불리는 형태를 가지는 것을 특징으로 하며, 초점거리를 조절하기 위하여 오버코팅층(245)으로 코팅된다.That is, the lens columnar array 240 composed of the arc or elliptical arc lens column has a form called a lenticular, and is coated with an overcoat layer 245 to control the focal length.

상술한 도 6 및 도 7의 렌즈기둥어레이(240)에서, 렌즈기둥의 폭은 픽셀의 크기와 동일하게 제작되므로, N 다시점의 수에 따라 같이 부착되는 좌안 혹은 우안을 선택적으로 차단할 수 있는 광학패턴의 단위패턴 가로 폭의 N배의 폭을 가진다.In the lens column array 240 of FIGS. 6 and 7 described above, since the width of the lens column is made equal to the size of the pixel, the optical lens may selectively block the left or right eye attached together according to the number of N multiviews. The unit pattern of the pattern has a width N times the width of the unit pattern.

또한, 상술한 도 6 또는 도 7의 렌즈기둥어레이(240)에서 상기 원호 혹은 타원호 렌즈기둥(241)들의 초점거리는 시청자의 시청거리에 따른 양안 시차와 가능한 동일하게 설계하게 된다.
In addition, the focal lengths of the arc or elliptical lens columns 241 of the lens column array 240 of FIG. 6 or FIG. 7 are designed to be the same as the binocular disparity depending on the viewing distance of the viewer.

상술한 구성의 다시점 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 제1편광판(230)을 거친 각각의 좌안영상(L)과 우안영상(R)은 전기장이 ON 또는 OFF 되는 STN LCD를 거치면서 위상변화가 없거나, 위상의 변화가 발생하게 되고, 렌즈 기둥 어레이에 가까운 제2편광판(260)에서 선택적으로 투과 혹은 차단하게 된다. 따라서 이러한 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는 차단패턴 혹은 투과패턴의 폭은 디스플레이 픽셀 크기의 1/9의 폭을 가지도록 제작되는 경우 9 시점에서 각각의 독립적인 무안경 입체 영상의 시청이 가능하게 되고, 각각의 시청자는 시청하는 위치에 따라 시청자의 위치를 감지한 카메라에 의하여 적절하게 좌안영상과 우안영상을 차단 또는 투과하게 되며, 이에 의해 각각의 시청자는 독립적인 다시점 입체 영상을 시청할 수 있게 된다.In the multi-view autostereoscopic 3D display device 1 having the above-described configuration, the left and right image filter devices 220 have a left eye EL and a right eye ER near the focal length of the lens column array 240 as shown in FIG. 3. Each of the left eye EL and the right eye ER generates binocular parallax by an integer multiple of the width of each unit pattern of each of the left and right image filter devices 220. Accordingly, each of the left eye image L and the right eye image R that pass through the first polarizing plate 230 undergoes an STN LCD in which an electric field is turned on or off, and thus no phase change or phase change occurs. The second polarizing plate 260 near to selectively transmit or block. Accordingly, when the multiview autostereoscopic 3D image display apparatus 1 is manufactured such that the width of a blocking pattern or a transmission pattern has a width of 1/9 of the size of a display pixel, viewing of each independent autostereoscopic 3D image at 9 viewpoints is performed. This enables each viewer to properly block or transmit the left eye image and the right eye image by a camera that detects the viewer's position according to the viewing position, thereby allowing each viewer to generate an independent multiview stereoscopic image. You can watch.

또한, 상기 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)를 사용하게 되면, 메인표시장치(200)의 디스플레이 픽셀 폭의 1/N의 폭을 가지도록 적용되는 차단패턴과 투과패턴들에 의해 N시점의 입체영상 디스플레이의 제작이 가능하고, 픽셀 크기의 1/N에 해당하는 단위 패턴(차단 패턴과 투과 패턴)들로 인해 화상의 감소가 일어나지 않으므로 비입체 영상 시청 시 디스플레이 본연의 화소로 비입체 영상의 시청이 가능할 뿐만 아니라, 입체 영상 시청 시 렌즈 기둥 어레이의 초점 근처에서 단위 픽셀을 보거나, 보이지 않게 할 수 있으므로 입체 영상의 시청거리 범위 및 시청각도가 크게 향상되고, 크로스 토크가 감소된다. 즉, 좌안(EL)과 우안(ER)이 좌우영상필터장치(220)에서 초점을 형성하게 됨에 따라 우안영상(R)의 일부가 좌안(EL)에서 보이게 되는 크로스토크 현상이 최소화된다.
In addition, when the multi-view autostereoscopic 3D display device 1 is used, the N-view point is applied by a blocking pattern and a transmission pattern applied to have a width of 1 / N of the display pixel width of the main display device 200. It is possible to produce a stereoscopic image display, and the reduction of the image does not occur due to the unit pattern (blocking pattern and transmission pattern) corresponding to 1 / N of the pixel size. In addition, the viewing distance range and viewing angle of the stereoscopic image can be greatly improved, and crosstalk is reduced, since the unit pixel can be viewed or invisible near the focal point of the lens pillar array when the stereoscopic image is viewed. That is, as the left and right eye EL and the right eye ER form a focus in the left and right image filter device 220, a crosstalk phenomenon in which a part of the right eye image R is visible in the left eye EL is minimized.

또한, 렌즈 어레이의 폭이 줄어듦으로써 메인표시장치(200)와 렌즈어레이(240) 사이의 거리 조정 장치의 두께를 감소시킬 수 있으므로 결과적으로 디스플레이장치의 두께가 감소된다. In addition, since the width of the lens array is reduced, the thickness of the distance adjusting device between the main display device 200 and the lens array 240 can be reduced, resulting in a reduction in the thickness of the display device.

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 메인표시장치(200)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.In addition, when the left eye (EL) views the right eye image (R) or the right eye (ER) watches the left eye image (L) according to the viewer's viewing position, a near portion in the stereoscopic image appears as a far- Can occur. However, in this case, the left eye image L and the right eye image R of the main display device 200 are switched and displayed, thereby enabling normal stereoscopic images to be viewed. At this time, the display of the left eye image L and the right eye image R is performed by manually switching the display between the left eye image L and the right eye image R, It may be automatically implemented in adding an eye tracking (not shown) device to track the pupil.

이와 같이, 본 발명의 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는 비입체 영상 시청시에도 화소의 감소가 없게 되어 선명한 화질의 시청이 가능하며, 기존 렌티큘러로 인한 상의 퍼짐 현상을 방지할 수 있을 뿐안 아니라, 다시점, 넓은 범위의 거리, 각도에서 입체영상의 구현이 가능하고, 패럴렉스 배리어 방식보다 얇은 디스플레이의 제조가 가능하며, 크로스 토크를 최소화하여 렌티큘러 및 패럴렉스-배어리 방식보다 개선된 다시점 우안경 입체 영상을 구현할 수 있다. As described above, the multi-view autostereoscopic 3D display device 1 of the present invention does not reduce the pixel even when viewing a non-stereoscopic image, so that a clear image can be viewed, and the spread of an image due to the existing lenticular can be prevented. In addition, it is possible to realize stereoscopic images from a multi-view, a wide range of distances and angles, to manufacture a display thinner than the parallax barrier method, and to improve the lenticular and parallax-barrier method by minimizing cross talk. A multiview right eyeglass stereoscopic image can be realized.

1: 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치
200: 메인표시장치, 210: 투명기판, 220: 좌우영상필터장치
221A: 제1광학패턴, 223, 223a: 차단패턴, 225, 225a: 투과패턴
221C: 제2광학패턴, 230: 제1편광판, 240:렌즈기둥어레이
241: 렌즈기둥, 243: 베이스층, 245: 오버코팅층, 250: 제2거리조절기판
260: 제2편광판
EL: 좌안, ER:우안, L: 좌안영상, R: 우안영상 1: multiview autostereoscopic video display device
200: main display device, 210: transparent substrate, 220: left and right image filter device
221A: first optical pattern, 223, 223a: blocking pattern, 225, 225a: transmission pattern
221C: second optical pattern, 230: first polarizing plate, 240: lens column array
241: lens pillar, 243: base layer, 245: overcoating layer, 250: second distance control substrate
260: second polarizing plate
EL: left eye, ER: right eye, L: left eye image, R: right eye image

Claims

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A main display device 200 generating image light of the left eye image L and the right eye image R;
And a blocking pattern and a transmission pattern, each of which is divided for a multi-view stereoscopic image, and an optical pattern in which transmission patterns are alternately arranged. The left eye image L and the right eye image ( A left and right image filter device 220 to selectively shield R);
It includes a lens column array 240 consisting of a plurality of lens columns 241 disposed on the front of the left and right image filter device 220,
In the optical pattern of the left and right image filter apparatus 220, the unit patterns are arranged to form a plurality of columns, and when the blocking pattern 223 is positioned above each column, the transmission pattern 225 is positioned below. To form a plurality of rows in turn so that
The width of the lens pillars 241 is 2 to 40 times the width of the unit pattern, and is made smaller than the pixel of the main display device 200,
The transparent substrate 210 is further disposed on the front surface of the main display device 200.
The first polarizing plate 230 is disposed between the transparent substrate 210 and the left and right image filter device 220.
The second distance control substrate 250 is disposed between the left and right image filter device 220 and the lens column array 240 such that the left and right image filter device 220 is positioned in a focal region adjacent to the lens column array 240. Is placed,
A multi-view autostereoscopic 3D image display device, characterized in that a second polarizing plate 260 is further disposed between the second distance control substrate 250 and the lens column array 240.

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