KR101370050B1 - 깊이 융합형 3차원 영상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본원의 일 실시예는 영상 데이터에 기초하여 복수의 화소 각각의 표시광을 방출하는 표시 패널; 상기 영상 데이터에 기초하여, 상기 표시 패널에 의한 각 화소의 표시광을 편광하는 편광 패널; 상기 편광 패널에 의해 편광된 각 화소의 표시광을 원편광으로 변환하는 제 1 편광층; 상기 제 1 편광층에 의한 원편광을 투과하는 하프미러층; 상기 제 1 편광층과 수직인 광축을 포함하고, 상기 하프미러층을 통과한 원편광을 상기 표시광으로 변환하는 제 2 편광층; 상기 제 2 편광층에 의한 표시광의 광 경로를 증가시키는 간격층; 및 상기 표시광 중 제 1 방향으로 편광된 제 1 선편광성분을 투과하고, 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 편광된 제 2 선편광성분을 상기 하프미러층 측으로 반사하는 반투과편광층을 포함하는 깊이 융합형 3차원 영상표시장치를 제공한다.

Description

깊이 융합형 3차원 영상표시장치{DEPTH FUSEDTYPE THREE DIMENSIONAL IMAGE DISPLAY DEVICE}
본원은 깊이 융합형 3차원 영상표시장치에 관한 것이다.
3차원 영상을 표시하기 위한 기술로서, 부피 표현 방식(volumetric type), 홀로그래픽 방식(holographic type), 입체감 표현방식(stereoscopic type) 및 깊이 융합형 방식(Depth fused type) 등이 제안되었다.
부피 표현 방식은 테이블탑 디스플레이(tabletop display) 등에 주로 이용되는 방식으로서, 다수의 표시부를 이용하여, 하나의 영상을 깊이 별로 분할한 복수의 부분영상을 각각 표시한다. 이때, 사용자는 각 부분영상을 표시하는 표시부와 사용자 간의 거리에 의해, 입체감있는 하나의 3차원 영상을 인식하게 된다.
이러한 부피 표현 방식은 시야각이 비교적 넓고 시점이 자유로우며 실제적인 입체 정보를 전달할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 눈의 잔상효과를 이용하기 때문에 한 단면의 표시시간에 대한 제한이 크고, 시야각이 넓기 때문에 처리해야할 정보량이 많은 단점이 있다.
홀로그래픽 방식은 레이저의 간섭 효과를 이용하여 물체에서 반사되는 빛의 세기와 위상을 기록하고, 이를 재생함으로써, 3차원 영상을 표시하는 방식이다. 이러한 홀로그래픽 방식은 가장 완전한 입체영상 구현 기술로 평가되나, 간섭 광학계 등과 같은 특수한 환경 조건을 필요로 함에 따라, 현재까지 상용화되기 어려운 것으로 알려져 있다.
입체감 표현 방식은 인간이 양안(兩眼)의 거리차를 이용하여 입체감을 느끼는 것을 이용하는 방식이다. 즉, 인간의 좌안(左眼)과 우안(右眼)은 약 65㎜ 정도 이격되므로, 사용자는 좌우안에 인가된 영상의 시차(image parallax)를 통해 깊이감, 즉 입체감을 인식하게 된다.
이러한 입체감 표현 방식은 구현이 비교적 쉬운 장점이 있다.
그러나, 사람마다 양안의 거리차가 다르기 때문에, 각 시점의 영상을 사용자의 양안 각각의 초점 위치에 완벽하게 일치시키기 어려우므로, 사용자가 쉽게 어지러움과 피로를 느끼게 되어, 장기간 관람용으로 이용될 수 없는 단점이 있다. 이에, 입체감 표현 방식은 게임기, 테마파크 및 전시관과 같이 단시간 관람용으로만 이용되고 있다.
마지막으로, 깊이 융합형 방식은 나란하게 대면하도록 배열된 두 개의 패널(panel)에 동일한 이미지를 표시하되 그 밝기를 패널마다 다르게 하여, 깊이감을 표시하는 방식이다.
도 1a 내지 도 1d는 깊이 융합형 방식의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 일반적인 깊이 융합형 3차원 영상표시장치는 상호 대면하고 소정의 간격(GAP)으로 이격된 제 1 패널(10a)과 제 2 패널(10b)을 포함한다. 제 1 및 제 2 패널(10a, 10b)은 동일한 영상을 표시하되, 사용자(20)로부터 가까운 제 1 패널(10a)은 제 1 밝기의 영상(31a)을 표시하고, 사용자(20)로부터 먼 제 2 패널(10b)은 제 1 밝기와 다른 제 2 밝기의 영상(31b)을 표시한다.
이와 같이 하면, 도 1b에 도시한 바와 같이, 사용자(20)는 상호 오버랩하는 제 1 밝기의 영상(31a)과 제 2 밝기의 영상(31b)을 바라보게 되므로, 제 1 패널(10a)과 제 2 패널(10b) 사이의 간격 영역(GAP) 내에, 제 1 밝기와 제 2 밝기의 비율에 대응하는 깊이의 3차원 영상(31c)이 표시되는 것으로 인지할 수 있다.
이때, 제 1 패널(10a)이 제 2 패널(10b)보다 밝은 밝기의 영상을 표시할수록, 제 1 패널(10a)에 더 인접한 깊이의 3차원 영상이 표시될 수 있다.
즉, 도 1c에 도시한 바와 같이, 제 1 패널(10a)에 표시되는 영상(32a)이 제 2 패널(10b)에 표시되는 영상(32b)보다 어두운 밝기인 경우, 도 1d에 도시한 바와 같이, 사용자(20)는 간격 영역(GAP) 내에서 제 2 패널(10b)에 더 인접한 제 1 깊이를 갖는 3차원의 제 1 영상(32c)을 감지하게 된다.
그리고, 도 1c에 도시한 바와 같이, 제 1 패널(10a)과 제 2 패널(10b)에 각각 표시되는 영상(33a, 33b)이 동일한 밝기인 경우, 도 1d에 도시한 바와 같이, 사용자(20)는 간격 영역(GAP) 내에서 중간 정도인 제 2 깊이를 갖는 3차원의 제 2 영상(33c)을 감지하게 된다.
또한, 도 1c에 도시한 바와 같이, 제 1 패널(10a)에 표시되는 영상(34a)이 제 2 패널(10b)에 표시되는 영상(34b)보다 밝은 밝기인 경우, 도 1d에 도시한 바와 같이, 사용자(20)는 간격 영역(GAP) 내에서 제 1 패널(10a)에 더 인접한 제 3 깊이를 갖는 3차원의 제 3 영상(34c)을 감지하게 된다.
이상과 같이, 깊이 융합형 방식은 두 개의 패널에 각각 표시되는 영상의 밝기 차이를 이용하여 깊이감을 표현하므로, 입체감 표현 방식보다 사용자의 피로를 적게 유발시키는 장점이 있다.
그러나, 깊이 융합형 방식을 구현하기 위해서는, 상호 대면하는 두 장의 패널과, 두 장의 패널 사이의 간격 영역을 구성하는 투광성 기판이 필요하므로, 표시 장치를 슬림(slim)화하기 어려운 문제점이 있다. 그리고, 두 장의 패널은 상호 독립적으로 구동되어야 하므로 구동방식이 복잡한 문제점이 있다. 또한, 장치의 제조비용이 고가인 문제점이 있다.
본원의 일 실시예는 하나의 패널만으로 구현되는 깊이 융합형 3차원 영상표시장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본원의 일 실시예는 깊이 융합형 방식으로 3차원 영상을 표시하는 장치에 있어서, 영상 데이터에 기초하여 복수의 화소 각각의 표시광을 방출하는 표시 패널; 상기 영상 데이터에 기초하여, 상기 표시 패널에 의한 각 화소의 표시광을 편광하는 편광 패널; 상기 편광 패널에 의해 편광된 각 화소의 표시광을 원편광으로 변환하는 제 1 편광층; 상기 제 1 편광층에 의한 원편광을 투과하는 하프미러층; 상기 제 1 편광층과 수직인 광축을 포함하고, 상기 하프미러층을 통과한 원편광을 상기 표시광으로 변환하는 제 2 편광층; 상기 제 2 편광층에 의한 표시광의 광 경로를 증가시키는 간격층; 및 상기 표시광 중 제 1 방향으로 편광된 제 1 선편광성분을 투과하고, 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 편광된 제 2 선편광성분을 상기 하프미러층 측으로 반사하는 반투과편광층을 포함하는 깊이 융합형 3차원 영상표시장치를 제공한다.
본원의 일 실시예에 따른 깊이 융합형 3차원 영상표시장치는 별개로 구동되는 두 개의 표시 패널을 포함하는 대신, 하나의 표시 패널, 편광 패널, 간격층 및 다수의 편광층을 이용하여, 3차원 영상을 표시할 수 있다.
이와 같이, 하나의 표시 패널만을 포함함에 따라, 장치의 소형화에 더욱 유리해지고, 구동방식이 더욱 간단해지며, 제조비용이 절감될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 깊이 융합형 방식의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 깊이 융합형 3차원 영상표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 편광패널에 의해 T방향으로 편광된 광이 외부로 방출되어 영상이 표시되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 편광패널에 의해 R방향으로 편광된 광이 외부로 방출되어 영상이 표시되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본원의 일 실시예에 따른 깊이 융합형 3차원 영상표시장치가 3차원 영상을 표시하는 것을 설명하기 위한 예시이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
우선, 도 2를 참조하여, 본원의 일 실시예에 따른 깊이 융합형 3차원 영상표시장치에 대해 설명한다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 깊이 융합형 3차원 영상표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본원의 일 실시예에 따른 깊이 융합형 3차원 영상표시장치(100)는 순차적으로 적층되는 표시 패널(110), 편광 패널(120), 제 1 편광층(131), 하프미러층(140), 제 2 편광층(132), 간격층(150), 및 반투과편광층(160)을 포함한다. 이러한 깊이 융합형 3차원 영상표시장치(100)는 복수의 화소 각각의 색상, 휘도 및 깊이 등에 관한 정보를 포함하는 영상 데이터에 기초하여, 3차원 영상을 표시한다.
구체적으로, 표시 패널(110)은 영상 데이터에 기초하여 복수의 화소(111) 각각의 표시광을 방출한다. 이러한, 표시 패널(110)은 서로 다른 색상의 광을 방출하는 복수의 서브화소(111r, 111g, 111b)로 각각 이루어진 복수의 화소(111)을 포함한다.
도 2에서, 복수의 서브화소(111r, 111g, 111b)는 적색광을 방출하는 서브화소(111r), 녹색광을 방출하는 서브화소(111g), 및 청색광을 방출하는 서브화소(111b)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이와 달리, 백색광을 방출하는 서브화소(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 이와 같이, 각 화소(111)는 복수의 서브화소(111r, 111g, 111b)를 포함하여, 복수의 서브화소(111r, 111g, 111b) 각각에서 방출되는 특정 색상의 광들을 통해, 다양한 색상의 표시광을 방출할 수 있다.
또한, 도 2에 상세히 도시되어 있지 않으나, 표시 패널(110)은 한 쌍의 기판이 발광물질 또는 편광물질을 사이에 두고 대면 합착된 구조이다. 여기서, 발광물질 또는 편광물질은 각 화소에 인가된 전계에 따라 선택적으로 광을 방출하는 상태로 변경된다. 이로써, 표시 패널(110)은 각 화소(111) 또는 각 서브화소(111r, 111g, 111b)의 표시광이 방출되도록 구동된다.
편광 패널(120)은 표시 패널(110) 상에 형성되고, 영상 데이터에 기초하여, 표시 패널(110)에 의한 각 화소의 표시광을 편광한다.
도 2에 상세히 도시되어 있지 않으나, 편광 패널(120)은 한 쌍의 기판이 편광물질을 사이에 두고 대면 합착된 구조이다. 여기서, 편광물질은 각 화소에 인가된 전계에 따라 선택적으로 회전하여, 표시 패널(110)에 의한 각 화소의 표시광을 편광한다.
이때, 편광 패널(120)은 영상 데이터에 기초하여 각 화소의 표시광을 상호 수직하는 제 1 방향과 제 2 방향 사이의 임의 방향을 갖는 선편광으로 변환한다. 즉, 편광 패널(120)에 의한 선편광은 제 1 방향을 갖는 제 1 선편광성분과 제 2 방향을 갖는 제 2 편광성분으로 이루어진다.
또한, 편광 패널(120)이 표시광을 편광시키는 방향, 즉, 선편광의 방향은 영상 데이터에 포함된 각 화소의 깊이에 관한 정보에 대응한다. 이에 대해서는, 이하에서 예시를 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
제 1 편광층(131)은 편광 패널(120) 상에 형성되는 1/4 파장 편광층(Quarter Wave Plates: QWP)이다. 이러한 제 1 편광층(131)은 편광 패널(120)에 의한 선편광을 편광하여, 원편광으로 변환시킨다.
즉, 편광 패널(120)에 의한 선편광 중에서, 제 1 선편광성분은 제 1 편광층(131)을 통과하면서 제 1 회전방향의 원편광으로 변환되고, 제 2 선편광성분은 제 1 편광층(131)을 통과하면서 제 1 회전방향에 반대되는 제 2 회전방향의 원편광으로 변환된다. 여기서, 제 1 회전방향은 오른손방향과 왼손방향 중 어느 하나이고, 제 2 회전방향은 나머지 다른 하나일 수 있다.
하프미러층(140)은 제 1 편광층(131)과 제 2 편광층(132) 사이에 형성되고, 제 1 편광층(131)에 의한 원편광을 투과하고, 제 2 편광층(132)에 의한 원편광을 반사한다. 즉, 하프미러층(140)은 표시 패널(110)로부터 외부로 향하는 원편광은 투과하고, 외부로부터 표시 패널(110) 측으로 향하는 원편광은 반사한다.
제 2 편광층(132)은 하프미러층(140) 상에 형성되는 1/4 파장 편광층(Quarter Wave Plates: QWP)이다. 이러한 제 2 편광층(132)은 제 1 편광층(131)에 의한 원편광을 다시 선편광으로 변환시킨다.
즉, 제 1 편광층(131)에 의한 제 1 회전방향의 원편광은 제 2 편광층(132)을 통과하면서 제 1 선편광성분으로 변환되고, 제 1 편광층(131)에 의한 제 2 회전방향의 원편광은 제 2 편광층(132)을 통과하면서 제 2 선편광성분으로 변환된다.
간격층(150)은 제 2 편광층(132) 상에 소정의 두께(TH: thickness)를 갖는 투과성의 기판으로 형성되어, 표시 패널(110)로부터 외부로 향하는 표시광의 광 경로를 증가시킨다. 이러한 간격층(150)에 의해 각 화소의 깊이를 나타내기 위한 가상의 표시 영역이 형성될 수 있다.
즉, 간격층(150)을 1회 통과한 광은, 간격층(150)을 여러 번 통과한 광보다 짧은 광경로를 가지므로, 사용자에 더 빨리 도달됨에 따라, 사용자와 가까운 가상의 전면 깊이에서 표시되는 것으로 감지될 수 있다. 반면, 간격층(150)을 여러 번 통과한 광은 간격층(150)을 1회 통과한 광보다 긴 광경로를 가져서, 사용자에게 더 늦게 도달됨에 따라, 사용자로부터 먼 가상의 후면 깊이에서 표시되는 것으로 감지될 수 있다.
반투과편광층(160)은 간격층(150) 상에 형성되어, 간격층(150)을 투과한 표시광 중 제 1 선편광성분을 투과하고, 제 2 선편광성분을 표시패널(110) 측으로 반사한다.
다음, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본원의 일 실시예에 따른 깊이 융합형 3차원 영상표시장치에 의한 제 1 및 제 2 선편광성분 각각의 광경로 및 각각이 표시되는 깊이에 대해 설명한다.
도 3은 도 2의 편광패널에 의해 T방향으로 편광된 광이 외부로 방출되어 영상이 표시되는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 2의 편광패널에 의해 R방향으로 편광된 광이 외부로 방출되어 영상이 표시되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
앞서 언급한 바와 같이, 표시광은 편광 패널(120)에 의해 제 1 방향과 제 2 방향 사이의 임의 방향을 갖는 선편광으로 변환한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 편광 패널(120)에 의한 선편광 중 반투과편광층(160)에 의해 외부로 투과되는 제 1 방향을 갖는 제 1 선편광성분(PT: Polarized and Transmitted, 도 3에서 "수평방향의 직선 화살표"로 도시함)은, 제 1 편광층(131)을 통과하면서 제 1 회전방향의 원편광(도 3에서 "곡선 화살표"로 도시함)으로 변환되어, 하프미러층(140)을 통과하고, 제 2 편광층(132)을 통과하면서 다시 제 1 선편광성분(PT)으로 변환된다. 이후, 제 1 선편광성분(PT)은 간격층(150)을 통과하고, 반투과편광층(160)을 투과하여 외부로 방출된다.
이와 같이, 제 1 선편광성분(PT)은 간격층(150)을 1회 통과한다. 그러므로, 제 1 및 제 2 편광층(131, 132), 하프미러층(140), 반투과편광층(160) 각각이 광경로에 영향을 미치지 않을 정도의 얇은 두께라고 가정해보면, 표시패널(110)에서부터 외부로 방출되기까지의 제 1 선편광성분(PT)의 광경로는 약 간격층(150) 두께(TH)에 해당한다고 볼 수 있다.
이로써, 사용자는 제 1 선편광성분(PT)에 의한 제 1 영상(X)을 표시 패널(110)의 실제 위치에 인접한 가상의 전면 깊이(V1)에 표시된 것으로 감지하게 된다.
반면, 도 4에 도시한 바와 같이, 편광 패널(120)에 의한 선편광 중 반투과편광층(160)에 의해 표시 패널(110) 측으로 반사되는 제 2 방향을 갖는 제 2 선편광성분(PR: Polarized and Reflected, 도 4에서 "사선방향의 직선 화살표"로 도시함)은, 제 1 편광층(131)을 통과하면서 제 2 회전방향의 원편광(도 4에서 "곡선 화살표"로 도시함)으로 변환되어, 하프미러층(140)을 통과하고, 제 2 편광층(132)을 통과하면서 다시 제 2 선편광성분(PR)으로 변환된다.
이후, 제 2 선편광성분(PR)은 간격층(150)을 통과하여, 반투과편광층(160)에 의해 표시 패널(110) 측으로 반사되고, 제 2 편광층(132)을 통과하면서 제 1 회전방향의 원편광으로 변환되어, 하프미러층(140)에 의해 반사된다. 하프미러층(140)에 의해 반사된 제 1 회전방향의 원편광은 다시 제 2 편광층(132)을 통과하면서 제 1 선편광성분(PT, 도 4에서 "수평방향의 직선 화살표"로 도시함)으로 변환되어, 간격층(150)을 통과하고, 반투과편광층(160)을 투과하여 외부로 방출된다.
이와 같이, 제 2 선편광성분(PR)은 간격층(150)을 3회 통과한다. 그러므로, 제 1 및 제 2 편광층(131, 132), 하프미러층(140), 반투과편광층(160) 각각이 광경로에 영향을 미치지 않을 정도의 얇은 두께라고 가정해보면, 표시패널(110)에서부터 외부로 방출되기까지의 제 2 선편광성분(PR)의 광경로는 약 간격층(150) 두께(TH)의 3배에 해당한다고 볼 수 있다.
이로써, 사용자는 제 2 선편광성분(PR)에 의한 제 1 영상(X)을 표시 패널(110)의 실제 위치로부터 이격영역(GAP)만큼 먼 가상의 후면 깊이(V2)에 표시된 것으로 감지하게 된다. 여기서, 편광 패널(120)에 의한 제 1 선편광성분(PT)은 약 간격층(150) 두께(TH)에 대응하는 광경로를 갖고, 편광 패널(120)에 의한 제 2 선편광성분(PR)은 약 간격층(150) 두께(TH)의 3배에 대응하는 광경로를 가지므로, 이격영역(GAP)의 너비는 약 간격층(150) 두께(TH)의 2배에 대응하게 된다.
다음, 도 5a 내지 도 5d를 참조하여, 본원의 일 실시예에 따른 깊이 융합형 3차원 영상표시장치가 제 1 및 제 2 선편광성분을 전면 깊이와 후면 깊이에 각각 표시함으로써, 3차원 영상을 표시하는 것에 대해 일 예를 들어 상세히 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5d는 본원의 일 실시예에 따른 깊이 융합형 3차원 영상표시장치가 3차원 영상을 표시하는 것을 설명하기 위한 예시이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 표시 패널(110)에 의한 어느 한 화소의 표시광이 편광 패널(120)에 의해 제 1 편광방향을 갖는 제 1 선편광(Y)으로 변환되는 경우를 예로 들어 설명한다. 여기서, 제 1 선편광(Y)은 Y1 밝기의 제 1 선편광성분(PT)과, Y1 밝기보다 큰 크기인 Y2 밝기의 제 2 선편광성분(PR)으로 이루어진다.
이 경우, 도 5b에 도시한 바와 같이, 제 1 선편광성분에 의한 전면영상(Y1)은 Y1 밝기(도 5b에서 얇은 외곽 두께의 원형에 해당함)로 표시되고, 제 2 선편광성분에 의한 후면영상(Y2)은 Y1 밝기보다 밝은 Y2 밝기(도 5b에서 두꺼운 외곽 두께의 원형에 해당함)로 표시된다.
이때, 사용자가 상호 중첩된 전면영상(Y1)과 후면영상(Y2)을 응시하면, 전면영상(Y1)과 후면영상(Y2) 간의 밝기 차이에 대응하는 제 1 가상깊이의 영상(Y)이 표시되는 것처럼 느끼게 된다. 즉, 제 1 선편광(Y)은 제 1 가상깊이의 3차원 영상으로 표시된다.
그리고, 후면영상(Y2)의 Y2 밝기가 전면영상(Y1)의 Y1 밝기보다 밝으므로, 제 1 선편광(Y)의 제 1 가상깊이는 전면깊이(V1)보다 후면깊이(V2)에 더 인접한다.
또는, 도 5c에 도시한 바와 같이, 표시 패널(110)에 의한 어느 한 화소의 표시광이 편광 패널(120)에 의해 제 2 편광방향을 갖는 제 2 선편광(Z)으로 변환되는 경우를 예로 들어 설명한다. 여기서, 제 2 선편광(Z)은 Z1 밝기의 제 1 선편광성분(PT)과, Z1 밝기보다 작은 크기인 Z2 밝기의 제 2 선편광성분(PR)으로 이루어진다.
이 경우, 도 5d에 도시한 바와 같이, 제 1 선편광성분에 의한 전면영상(Z1)은 Z1 밝기(도 5d에서 두꺼운 외곽 두께의 원형에 해당함)로 표시되고, 제 2 선편광성분에 의한 후면영상(Z2)은 Z1 밝기보다 어두운 Z2 밝기(도 5d에서 얇은 외곽 두께의 원형에 해당함)로 표시된다.
이때, 사용자가 상호 중첩된 전면영상(Z1)과 후면영상(Z2)을 응시하면, 전면영상(Z1)과 후면영상(Z2) 간의 밝기 차이에 대응하는 제 2 가상깊이의 영상(Z)이 표시되는 것처럼 느끼게 된다. 즉, 제 2 선편광(Z)은 제 2 가상깊이의 3차원 영상으로 표시된다.
그리고, 전면영상(Z1)의 Z1 밝기가 후면영상(Z2)의 Z2 밝기보다 밝으므로, 제 2 선편광(Z)의 제 2 가상깊이는 후면깊이(V2)보다 전면깊이(V1)에 더 인접한다.
이상과 같이, 본원의 일 실시예에 따른 깊이 융합형 3차원 영상표시장치는 편광 패널을 포함하여, 영상 데이터에 따라 표시광을 제 1 방향과 제 2 방향 사이의 임의 방향으로 편광시킴으로써, 표시광을 소정의 가상깊이에 나타나는 것처럼 표시할 수 있다.
이로써, 하나의 표시 패널 만으로도 깊이 융합형 방식으로 3차원 영상을 표시할 수 있으므로, 소정거리로 이격되는 두 장의 표시 패널이 불필요함에 따라, 장치가 더욱 슬림해질 수 있고, 구동방식이 더욱 간단해질 수 있으며, 제조비용이 절감될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 깊이 융합형 3차원 영상표시장치
110: 표시 패널 111: 화소
111r, 111g, 111b: 서브화소 120: 편광 패널
131: 제 1 편광층 132: 제 2 편광층
140: 하프미러층 150: 간격층
160: 반투과편광층

Claims (8)

  1. 깊이 융합형 방식으로 3차원 영상을 표시하는 장치에 있어서,
    영상 데이터에 기초하여 복수의 화소 각각의 표시광을 방출하는 표시 패널;
    상기 영상 데이터에 기초하여, 상기 표시 패널에 의한 각 화소의 표시광을 편광하는 편광 패널;
    상기 편광 패널에 의해 편광된 각 화소의 표시광을 원편광으로 변환하는 제 1 편광층;
    상기 제 1 편광층에 의한 원편광을 투과하는 하프미러층;
    상기 제 1 편광층과 수직인 광축을 포함하고, 상기 하프미러층을 통과한 원편광을 선편광으로 변환하는 제 2 편광층;
    상기 표시 패널로부터 외부로 향하는 표시광의 광 경로를 증가시키는 간격층; 및
    상기 간격층을 투과한 표시광 중 제 1 방향으로 편광된 제 1 선편광성분을 투과하고, 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 편광된 제 2 선편광성분을 상기 표시 패널 측으로 반사하는 반투과편광층을 포함하는 깊이 융합형 3차원 영상표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 패널은
    상기 영상 데이터에 기초하여, 상기 각 화소의 표시광을, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 사이의 임의 방향을 갖는 선편광으로 변환하는 것이되,
    상기 선편광은 상기 제 1 방향을 갖는 제 1 선편광성분과 상기 제 2 방향을 갖는 제 2 선편광성분으로 이루어진 것인 깊이 융합형 3차원 영상표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 편광층은,
    상기 편광 패널에 의한 선편광 중 상기 제 1 선편광성분을 제 1 회전방향의 원편광으로 변환하고, 상기 제 2 선편광성분을 상기 제 1 회전방향에 반대되는 제 2 회전방향의 원편광으로 변환하는 것이고,
    상기 제 2 편광층은,
    상기 하프미러층을 투과한 원편광 중 상기 제 1 회전방향의 원편광을 상기 제 1 선편광성분으로 변환하고, 상기 제 2 회전방향의 원편광을 상기 제 2 선편광성분으로 변환하는 것인 깊이 융합형 3차원 영상표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 반투과편광층에 의해 반사된 제 2 선편광성분은
    상기 제 2 편광층에 의해 상기 제 1 회전방향의 원편광으로 변환되어, 상기 하프미러층에 의해 반사되고,
    상기 하프미러층에 의해 반사된 제 1 회전방향의 원편광은 상기 제 2 편광층에 의해 상기 제 1 방향성분으로 변환되어, 상기 반투과편광층을 투과하는 것인 깊이 융합형 3차원 영상표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 선편광성분은 상기 간격층을 1회 통과하여, 제 1 광경로를 갖고,
    상기 제 2 선편광성분은 상기 반투과편광층과 상기 하프미러층에 의해 상기 간격층을 3회 통과하여, 상기 제 1 광경로보다 상기 간격층의 두께의 2배 이상 긴 제 2 광경로를 갖는 깊이 융합형 3차원 영상표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 선편광성분은 상기 제 1 광경로에 대응하는 가상의 전면 깊이에 표시되고,
    상기 제 2 선편광성분은 상기 제 2 광경로에 대응하는 가상의 후면 깊이에 표시되되,
    상기 제 1 선편광성분과 상기 제 2 선편광성분이 상호 중첩되도록 표시되어, 상기 제 1 선편광성분과 상기 제 2 선편광성분 간의 밝기 차이로 인해, 상기 표시 패널에 의한 표시광은 상기 전면 깊이와 후면 깊이 사이의 가상깊이에 표시되는 것으로 감지되는 깊이 융합형 3차원 영상표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가상깊이는
    상기 제 1 선편광성분과 상기 제 2 선편광성분의 밝기 비율에 대응하는 것인 깊이 융합형 3차원 영상표시장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 가상깊이는
    상기 제 1 선편광성분의 밝기가 상기 제 2 선편광성분의 밝기보다 밝을수록, 상기 전면 깊이에 인접하고,
    상기 제 1 선편광성분의 밝기가 상기 제 2 선편광성분의 밝기보다 어두울수록, 상기 후면 깊이에 인접하는 것인 깊이 융합형 3차원 영상표시장치.
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