KR101749978B1 - Stereoscopic 3d display device - Google Patents

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Abstract

본 발명의 입체영상표시장치는 집적영상방식의 표시패널을 협시야각의 분할된 영역으로 나누어 구동하고 포커싱(focusing) 렌즈와 위치추적(tracking)을 이용하여 각각의 영역들의 요소영상(elementary image)을 사용자의 위치에 전달함으로써 고해상도의 3D 영상을 구현하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본 발명의 입체영상표시장치는 상기 위치추적 유닛과 영상조향(image steering) 유닛을 이용하여 사용자의 위치를 파악한 후 시청 위치에 맞는 영상을 제공함으로써 운동시차를 제공하는 한편, 시분할(field sequential) 방식으로 각각의 사용자에게 순차적으로 영상을 제공함으로써 다수의 사용자에게 3D 영상을 제공하는 것을 특징으로 한다.The stereoscopic image display apparatus of the present invention divides the display panel of an integrated image system into divided areas of a narrow viewing angle and drives an elementary image of each of the areas using a focusing lens and tracking Resolution 3D image by transmitting it to the user's location.
In addition, the stereoscopic image display apparatus of the present invention provides a motion parallax by detecting a position of a user using the position tracking unit and an image steering unit and then providing an image suitable for a viewing position, sequentially providing images to each user in a sequential manner, thereby providing 3D images to a plurality of users.

Description

입체영상표시장치{STEREOSCOPIC 3D DISPLAY DEVICE}[0001] STEREOSCOPIC 3D DISPLAY DEVICE [0002]

본 발명은 입체영상표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집적영상(integral imaging)방식으로 3차원 영상을 시청할 수 있는 입체영상표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a stereoscopic image display apparatus, and more particularly, to a stereoscopic image display apparatus capable of viewing a three-dimensional image by an integral imaging method.

3D 디스플레이(display)란 간단히 정의를 내리자면 "인위적으로 3D 영상을 재생시켜 주는 시스템의 총체"라고 할 수 있다.3D display (display) is simply a "total system that reproduces 3D images artificially".

여기서, 시스템이란 3D로 보여질 수 있는 소프트웨어적인 기술과 그 소프트웨어적 기술로 만든 컨텐츠를 실제로 3D로 구현해내는 하드웨어를 동시에 포함한다. 소프트웨어 영역까지 포함시키는 이유는 3D 디스플레이 하드웨어의 경우 각각의 입체 구현방식마다 별도의 소프트웨어적 방식으로 구성된 컨텐츠가 따로 필요하기 때문이다.Here, the system includes a software technique that can be viewed in 3D and a hardware that actually realizes the content created by the software technique in 3D. The reason for incorporating the software area is that the 3D display hardware requires separately configured contents in a separate software manner for each stereoscopic implementation method.

이 중, 가상 3D 디스플레이는 사람이 입체감을 느끼는 여러 요인 중 우리 눈이 가로방향으로 약 65mm 떨어져 있어서 나타나는 양안시차(binocular disparity)를 이용하여 평면적인 디스플레이 하드웨어에서 말 그대로 가상적으로 입체감을 느낄 수 있게 하는 시스템의 총체이다. 다시 말해 우리의 눈은 양안시차 때문에 똑같은 사물을 바라보더라도 각각 약간은(정확히 말하면 좌우의 공간적 정보를 약간씩 나눠 가지고 있는) 다른 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합시킴으로써 우리가 입체감을 느낄 수 있게 되는데, 그것을 이용하여 2D 디스플레이 장치에서 좌우 화상 2개를 동시에 표시하여 각각의 눈으로 보내는 설계를 통해 가상적인 입체감을 만들어 내는 것이 바로 가상 3D 디스플레이인 것이다.Of these, the virtual 3D display allows us to literally feel the stereoscopic effect in the flat display hardware by using the binocular disparity which occurs when the eye is about 65mm away from the horizontal direction among the various factors that the person feels three-dimensional feeling. System. In other words, our eyes see a different image (a little bit of space between the left and the right, respectively) even if we look at the same things because of binocular parallax. When these two images are transmitted to the brain through the retina, By fusing them exactly, we can feel the stereoscopic effect. It is the virtual 3D display that uses it to create a virtual stereoscopic effect through a design that simultaneously displays two left and right images on a 2D display device and sends them to each eye.

이러한 가상 3D 디스플레이 하드웨어 장치에서 하나의 화면으로 두 채널의 화상을 나타내기 위해서는 대부분의 경우 하나의 화면에서 가로나 세로의 한쪽 방향으로 줄을 한 줄씩 바꿔가며 한 채널씩 출력하게 된다. 그렇게 동시에 두 채널의 화상이 하나의 디스플레이 장치에서 출력되면 하드웨어적 구조상 무안경 방식의 경우에는 오른쪽 화상은 그대로 오른쪽 눈으로 들어가고, 왼쪽 화상은 왼쪽 눈으로만 들어가게 된다. 또한, 안경을 착용하는 방식의 경우에는 각각의 방식에 맞는 특수한 안경을 통하여 오른쪽 화상은 왼쪽 눈이 볼 수 없게 가려주고, 왼쪽 화상은 오른쪽 눈이 볼 수 없게 각각 가려주는 방법을 사용한다.In order to display images of two channels on one screen in such a virtual 3D display hardware device, in most cases, one channel is changed one line at a time horizontally or vertically in one screen. At the same time, when images of two channels are output from one display device, in the case of a non-eyeglass system due to the hardware structure, the right image enters the right eye as it is, and the left image enters only the left eye. In addition, in the case of wearing the glasses, the right image is visually obscured by the special glasses suitable for each method, and the left image is obscured by the right eye so that the right eye can not be seen.

이와 같이 사람이 입체감과 깊이감을 느끼는 요인으로 가장 중요하게는 두 눈 사이의 간격에 의한 양안시차를 들 수 있지만, 이외에도 심리적, 기억적 요인에도 깊은 관계가 있고, 이에 따라 입체 구현방식 역시 관찰자에게 어느 정도의 3D 영상정보를 제공할 수 있는지를 기준으로 통상 부피표현방식(volumetric type), 3D표현방식(holographic type), 입체감표현방식(stereoscopic type)으로 구분된다.As mentioned above, the binocular parallax due to the interval between the two eyes is the most important factor for the person to feel the three-dimensional feeling and the depth feeling, but there is also a deep relationship with the psychological and memory factors. Accordingly, A 3D representation method (holographic type), and a stereoscopic type (stereoscopic type) based on whether 3D image information can be provided to the user.

또한, 실사(real) 3D 디스플레이는 빛의 회절 또는 굴절을 이용하여 공간상에 영상을 형성하는 형태의 디스플레이를 의미하며, 기존의 양안시차 방식과는 다르게 실사 3D 방식이라는 점에서 차세대 3D 방식으로 각광을 받고 있으나, 구현의 어려움과 많은 데이터 량 등의 난제로 인해 상용화가 쉽게 이루어지고 있지는 않다.In addition, the real 3D display means a display in which an image is formed in space using diffraction or refraction of light. Unlike the conventional binocular parallax system, real 3D is a real 3D system, However, commercialization is not easy due to difficulties in implementation and a large amount of data.

현재 실사 3D 방식은 크게 3가지로 나눌 수 있다. 즉, 집적영상(integral imaging)방식과 부피표현방식, 그리고 홀로그래피(holography)방식이 그것인데, 이중 부피표현방식은 평판 디스플레이가 아니라는 점을 감안하고 보면, 집적영상방식과 홀로그래피방식이 차세대 실사 3D 디스플레이 방식이라고 할 수 있다.Currently, the real-world 3D method can be roughly classified into three types. That is, an integral imaging method, a volume expression method, and a holography method are used. However, considering that the volume representation method is not a flat panel display, the integrated image method and the holography method are called a next generation real image 3D display Method.

상기 집적영상방식은 시차 배리어로서 곤충의 복안(複眼)과 닮은 렌즈를 이용하여 각각의 렌즈에 대응하는 요소영상(elemental image)을 렌즈의 배후에 배열하여 표시하는 방식이며, 플리핑(flipping)이 없이 완전히 연속적인 운동시차로 되어 수평, 수직, 경사방향 모두 실물에 가까운 영상을 재현할 수 있다. 요소영상은 유한한 사이즈로 이산(離散)적인 화소로 나누어져 있지 않고 연속적인 것이 바람직하지만, 요소영상을 액정표시소자와 같은 이산적인 화소의 집합에 의해 구성할 경우에도 화소 피치의 정밀도를 높이면 실용상 문제없을 정도의 레벨의 연속적인 운동시차를 얻을 수 있다.The integrated imaging system is a system in which an elemental image corresponding to each lens is arranged behind a lens by using a lens similar to a compound eye of an insect as a parallax barrier and is displayed by flipping It is possible to reproduce near-realistic images in both horizontal, vertical and oblique directions. It is preferable that the elemental image is continuous and not divided into discrete pixels in a finite size. However, even when the elemental image is constituted by a discrete set of pixels such as a liquid crystal display element, A continuous motion parallax of a level at which no problem occurs can be obtained.

상기 집적영상방식은 대상물의 3D 정보를 획득하는 픽업 단계와 픽업 단계에서 얻어진 정보를 다시 3D 영상으로 재현하는 디스플레이 단계로 나누어진다.The integrated image method is divided into a pickup step of obtaining 3D information of an object and a display step of reproducing information obtained in the pickup step again as a 3D image.

이하, 상기 집적영상방식의 입체영상표시장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the stereoscopic image display apparatus of the integrated image system will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일반적인 집적영상방식의 입체영상표시장치의 개념을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing the concept of a stereoscopic image display apparatus of a general integrated image system.

도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 집적영상방식의 3D 영상촬영장치는 촬영용 렌즈 어레이(20')와 촬영패널(30')로 이루어진다.As shown in the figure, a general 3D imaging system includes a lens array 20 'for photographing and a photographing panel 30'.

상기 촬영용 렌즈 어레이(20')는 매트릭스 형태로 배치된 다수의 볼록렌즈를 포함하고, 상기 촬영패널(30')은 정지영상일 경우 사진 필름이 사용되고, 동영상일 경우 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD)가 사용되며, 다수의 화소(미도시)가 정의된다.The photographing lens array 20 'includes a plurality of convex lenses arranged in a matrix shape. The photographing panel 30' uses a photographic film for a still image, and a charge coupled device (CCD) for a moving image. CCD) is used, and a plurality of pixels (not shown) are defined.

집적영상방식 3D 영상촬영장치의 촬영용 렌즈 어레이(20') 전방에 대상물(10')이 배치되어 있을 경우, 대상물(10')은 촬영용 렌즈 어레이(20')로 다수의 빛을 발산하고 다수의 빛은 촬영용 렌즈 어레이(20')에서 집광되어 촬영패널(30')의 각 화소에 기록된다.When the object 10 'is disposed in front of the photographing lens array 20' of the integrated imaging 3D image photographing apparatus, the object 10 'emits a plurality of lights to the photographing lens array 20' The light is condensed in the photographing lens array 20 'and recorded in each pixel of the photographing panel 30'.

이때, 상기 촬영패널(30')의 각 화소에는 촬영용 렌즈 어레이(20')의 각 볼록렌즈에서 바라본 대상물(10')에 대응되는 영상(15')들이 기록되므로, 집적영상방식 3D 영상촬영장치는 대상물(10')을 공간상의 여러 방향에서 바라본 영상 데이터를 얻게 된다.At this time, since the images 15 'corresponding to the object 10' viewed from the respective convex lenses of the photographing lens array 20 'are recorded in each pixel of the photographing panel 30' The image data obtained by viewing the object 10 'in various directions in space is obtained.

이와 같이 픽업 단계에서 얻어진 영상 데이터를 전체 요소영상이라 하며, 촬영용 렌즈 어레이(20')의 각 볼록렌즈에서 대상물(10')을 바라본 단일 요소영상(15')들이 기록되게 된다.As described above, the image data obtained in the pick-up step is referred to as an all-element image, and single-element images 15 'obtained by looking at the object 10' in each convex lens of the photographing lens array 20 'are recorded.

이러한 영상 데이터는 집적영상방식의 입체영상표시장치에서 표시되고 사용자에 의하여 합성되어 3D 영상을 구현하게 된다.Such image data is displayed on a stereoscopic image display device of an integrated image system and is synthesized by a user to realize a 3D image.

상기 집적영상방식의 입체영상표시장치는 크게 표시패널(30)과 표시용 렌즈 어레이(20)로 이루어진다.The stereoscopic image display device of the integrated image method comprises a display panel 30 and a display lens array 20.

표시패널(30)은 정지영상일 경우는 사진이 사용되고, 동영상일 경우 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)가 사용되며, 다수의 화소(미도시)가 정의된다. 또한, 표시용 렌즈 어레이(20)는 촬영용 렌즈 어레이(20')와 동일하게 매트릭스 형태로 배치된 다수의 볼록렌즈를 포함한다.A flat panel display (FPD) is used for the moving picture, and a plurality of pixels (not shown) are defined. Further, the display lens array 20 includes a plurality of convex lenses arranged in a matrix like the imaging lens array 20 '.

표시패널(30)은 집적영상방식의 3D 영상촬영장치에 기록된 영상 데이터를 표시하는데, 이에 따라 표시패널(30)의 각 화소는 여러 방향에서 바라본 영상(15')에 대응되는 영상(15)을 표시하고, 다수의 화소에서 출사된 빛은 표시용 렌즈 어레이(20)의 볼록렌즈에 의하여 집광된다.The display panel 30 displays the image data recorded in the 3D image capturing apparatus of the integrated image system. Accordingly, each pixel of the display panel 30 displays the image 15 corresponding to the image 15 ' And the light emitted from the plurality of pixels is condensed by the convex lens of the display-use lens array 20.

볼록렌즈에 의하여 생성되는 빛들은 공간상에서 다수의 입체화소(voxel)를 이루고, 다수의 입체화소에 표시되는 부분 영상들은 한 점에 집적되어 공간상의 특정위치에 대상물(10')에 대응되는 영상(10)을 이룬다.The light generated by the convex lens forms a plurality of voxels in the space, and the partial images displayed on the plurality of stereoscopic pixels are integrated at one point so that the image corresponding to the object 10 ' 10).

이와 같이 전체 요소영상의 단일 요소영상(15')들은 표시용 렌즈 어레이(20)의 볼록렌즈를 통해 원래 대상물이 있던 위치에 집적되게 되어 픽업 단계에서 이용한 대상물(10')과 동일한 모습의 3D 영상(10)으로 재현되게 된다.As described above, the single element images 15 'of the whole element image are integrated at the position where the original object was located through the convex lens of the display lens array 20, so that the 3D image of the object 10' (10).

즉, 사용자는 공간상의 영상(10)을 보면서 실제 대상물(10')을 보는 것과 같이 느끼게 되어, 집적영상방식의 입체영상표시장치는 실제 대상물(10')과 동일한 3D 영상(10)을 표시하게 된다.That is, the user feels as if he or she is viewing the actual object 10 'while viewing the image 10 in the space, and the 3D image display apparatus of the integrated image system displays the same 3D image 10 as the actual object 10' do.

이러한 집적영상방식의 입체영상표시장치는 공간상에 3D 영상을 형성하므로 일정한 시야각 내에서는 연속적인 수평, 수직 시차를 제공하여, 혼자 혹은 다수의 사용자가 특수한 안경 없이 자유롭게 3D 영상을 관측할 수 있지만, 기본적으로 요소영상과 렌즈 어레이의 조합으로 시스템이 구성되며, 이에 따라 해상도, 시야각, 깊이감이 서로 상충관계(trade off)에 있어 현재 수준의 일반적인 표시패널을 가지고는 사용자에게 만족할만한 영상을 제공할 수 없었다.Since the 3D image display apparatus of the integrated image system forms a 3D image on a space, continuous 3D images can be observed freely without special glasses by providing continuous horizontal and vertical parallaxes within a certain viewing angle. However, Basically, the system consists of a combination of the elementary image and the lens array, so that the resolution, the viewing angle, and the depth sense are in a trade-off relationship with each other. I could not.

집적영상방식을 이용한 디스플레이의 구현방식에는 실사 모드(real mode), 가상 모드(virtual mode), 그리고 집중 모드(focused mode) 등 3개의 방식이 있다. 이 중, 깊이감 표현이 자유로운 집중 모드의 경우 실사 3D 화소 크기가 표시용 렌즈 어레이의 렌즈 크기와 같기 때문에 해상도 저하가 심각하여 현재 수준의 요소영상과 일반적인 표시패널 구조로는 적절한 수준의 해상도의 3D 영상을 만드는 것이 불가능하고, 실사 모드 또는 가상 모드의 집적영상방식은 깊이감 표현에 심각한 제약이 있다.There are three methods of realizing the display using the integrated video method, namely, real mode, virtual mode, and focused mode. Of these, in the case of the concentrated mode in which the depth sense is freely expressible, the degradation of the resolution is serious because the actual 3D pixel size is the same as the lens size of the display lens array. Therefore, It is impossible to create an image, and the integrated image method of the real mode or the virtual mode has a serious limitation on the expression of depth.

따라서, 원리적으로 한계가 있는 표시패널의 이용을 극대화하기 위해서는 기존과 다른 접근 방법이 요구된다.Therefore, in order to maximize the use of the display panel which has a limit in principle, a different approach from the conventional one is required.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 집적영상방식에 있어 고해상도의 3D 영상을 구현하도록 한 입체영상표시장치를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a stereoscopic image display device for realizing a high resolution 3D image in an integrated image method.

본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in the following description of the invention and claims.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 입체영상표시장치는 다수의 화소로 이루어진 하나의 요소영상(elemental image)이 다수 구비되어 여러 방향에서 바라본 대상물에 대응되는 영상을 표시하는 표시패널 및 상기 표시패널과 사용자 사이의 상기 표시패널 전면에 배치되며, 상기 각각의 요소영상으로부터 방출된 빛을 공간상의 각각의 특정위치에 집광하여 상기 대상물에 대응되는 협시야각을 가진 영상을 표시하는 렌즈 어레이를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 입체영상표시장치는 상기 렌즈 어레이 전면에 배치되어, 상기 렌즈 어레이를 통해 공간상의 상기 각각의 특정위치에 집광된, 상기 다수의 요소영상들로부터 방출된 빛 전체를 시청거리만큼 떨어진 위치에 상기 표시패널의 중앙방향으로 향하게 하는 포커싱 렌즈 및 상기 포커싱 렌즈 전면에 배치되어, 상기 포커싱 렌즈를 통과한 상기 협시야각의 영상을 상기 사용자의 위치로 향하게 하는 영상조향 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic image display apparatus including a display panel having a plurality of elemental images each composed of a plurality of pixels to display an image corresponding to an object viewed in various directions, And a lens array disposed on a front surface of the display panel between the panel and the user and displaying an image having a narrow viewing angle corresponding to the object by condensing the light emitted from the respective elemental images at respective specific positions on the space, Lt; / RTI >
The stereoscopic image display device according to the present invention is arranged on the front surface of the lens array so that all the light emitted from the plurality of element images condensed at the specific position in space through the lens array is separated by a viewing distance And an image steering unit disposed on a front surface of the focusing lens for directing an image of the narrow viewing angle passed through the focusing lens to a position of the user. do.

이때, 상기 표시패널은 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display; OLED), 전계발광표시장치(Field Emission Display; FED), 플라즈마영상표시장치(Plasma Display Panel; PDP), 전기발광표시장치(Electroluminescent Display; EL) 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The display panel may be a liquid crystal display (LCD), an organic light emitting diode (OLED) display, a field emission display (FED), a plasma display Panel (PDP), and an electroluminescent display (EL).

상기 렌즈 어레이는 구면 렌즈, 프레넬(Fresnel) 타입 렌즈 또는 액정전계렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The lens array is characterized by comprising a spherical lens, a Fresnel type lens or a liquid crystal electric field lens.

이때, 상기 다수의 화소로 이루어진 하나의 요소영상은 하나의 액정전계렌즈에 대응하는 것을 특징으로 한다.In this case, one element image composed of the plurality of pixels corresponds to one liquid crystal electric field lens.

상기 액정전계렌즈는 500㎛ ~ 2mm의 직경을 가짐에 따라 협시야각을 가지는 영상을 제공하는 것을 특징으로 한다.And the liquid crystal electric field lens has a diameter of 500 to 2 mm, thereby providing an image having a narrow viewing angle.

사용자가 표시패널의 중앙에서 벗어날 경우 사용자의 위치를 추적하여 이를 상기 영상조향 유닛에 전달하는 위치추적 유닛을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.And a position tracking unit for tracking the position of the user when the user is out of the center of the display panel and delivering the position to the image steering unit.

이때, 상기 영상조향 유닛은 1D의 액정전계 프리즘으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In this case, the image steering unit may be a 1D liquid crystal field prism.

이때, 상기 1D의 액정전계 프리즘은 상부 기판과 하부 기판; 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층; 및 상기 하부 기판에 형성된 2층의 전극 패턴으로 이루어지며, 상기 전극 패턴 각각에 서로 다른 전압을 인가하여 액정의 굴절률 분포를 프리즘 형태로 제어하는 것을 특징으로 한다.At this time, the 1D liquid crystal field prism includes an upper substrate and a lower substrate; A liquid crystal layer formed between the upper substrate and the lower substrate; And a two-layered electrode pattern formed on the lower substrate, wherein a different voltage is applied to each of the electrode patterns to control a refractive index distribution of the liquid crystal in a prism shape.

상기 영상조향 유닛은 사용자가 운동시차를 느끼게 하기 위해 사용자의 위치 정보를 바탕으로 그 위치에 맞는 영상을 제공하는 것을 특징으로 한다.The image steering unit provides an image corresponding to the position based on the position information of the user so that the user can feel the motion parallax.

다수의 사용자가 존재할 경우, 사용자들의 위치를 파악하여 상기 영상조향 유닛을 통해 각각의 사용자의 방향으로 60Hz이상의 영상을 제공하는 것을 특징으로 한다.When there are a plurality of users, the position of the users is grasped and an image of 60 Hz or more is provided in the direction of each user through the image steering unit.

상기 포커싱 렌즈는 불가변의 렌즈 또는 액정전계렌즈와 같은 초점가변 렌즈가 이용되는 것을 특징으로 한다.The focusing lens is characterized in that a focus variable lens such as an irregular lens or a liquid crystal electric field lens is used.

상기 포커싱 렌즈는 구면렌즈, 프레넬(Fresnel) 타입 렌즈 등의 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the focusing lens is composed of a lens such as a spherical lens or a Fresnel type lens.

상기 렌즈 어레이와 포커싱 렌즈는 하나의 통합된 패널 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the lens array and the focusing lens are configured as one integrated panel.

상기 포커싱 렌즈와 영상조향 유닛은 하나의 통합된 액정제어패널로 구성되는 것을 특징으로 한다.And the focusing lens and the image steering unit are constituted by one integrated liquid crystal control panel.

상기 렌즈 어레이와 포커싱 렌즈 및 영상조향 유닛은 하나의 통합된 액정전계패널로 구성되는 것을 특징으로 한다.Wherein the lens array, the focusing lens, and the image steering unit are constituted by one integrated liquid crystal field panel.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 표시패널을 협시야각의 분할된 영역으로 나누어 구동하고 포커싱(focusing) 렌즈와 위치추적(tracking) 유닛을 이용하여 각각의 영역들의 요소영상(elementary image)을 사용자의 위치에 전달함으로써 기존의 집적영상방식의 단점인 낮은 화질을 극복하고 높은 화질의 영상을 제공하는 효과를 가진다.As described above, in the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, the display panel is divided into sub-areas of a narrow viewing angle, and the elementary images of the respective regions are focused using a focusing lens and a tracking unit. image) to the user's position, thereby overcoming the low image quality which is a disadvantage of the existing integrated image method and providing an image of high image quality.

또한, 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 표시용 렌즈 어레이를 액정전계렌즈로 구성할 경우 2D 모드 및 3D 모드 사이에 전환이 자유로워 2D 및 3D 콘텐츠(contents) 이용이 용이한 효과를 가진다.In addition, the stereoscopic image display device according to the present invention has an effect of facilitating the use of 2D and 3D contents because it is possible to switch between the 2D mode and the 3D mode when the display lens array is constituted by the liquid crystal electric lens.

또한, 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 위치추적 유닛과 영상조향(image steering) 유닛을 이용하여 사용자의 위치를 파악한 후 시청 위치에 맞는 영상을 제공함으로써 사용자에게 운동시차를 제공하는 한편, 시분할(field sequential) 방식으로 각각의 사용자에게 순차적으로 영상을 제공함으로써 다수의 사용자에게 3D 영상을 제공하는 효과를 가진다.In addition, the stereoscopic image display apparatus according to the present invention provides a motion parallax to a user by detecting a position of a user by using a position tracking unit and an image steering unit and then providing an image suitable for a viewing position, field sequential method to provide a 3D image to a plurality of users by sequentially providing an image to each user.

도 1은 일반적인 집적영상방식의 입체영상표시장치의 개념을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2a 및 도 2b는 집적영상방식의 입체영상표시장치에 있어, 시야각을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구성을 개략적으로 나타내는 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치에 있어, 협시야각과 고해상도를 갖는 영상재생 시스템의 개념을 개략적으로 나타내는 단면도.
도 5a 및 도 5b는 영상조향 유닛의 구조 및 구동방법을 예를 들어 나타내는 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 schematically shows a concept of a stereoscopic image display apparatus of a general integrated image system.
2A and 2B are cross-sectional views showing a viewing angle in a three-dimensional image display apparatus of an integrated image system.
3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view schematically showing a concept of a video reproduction system having a narrow viewing angle and a high resolution in a stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are cross-sectional views illustrating, for example, a structure and a driving method of an image steering unit.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a stereoscopic image display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 집적영상방식에 있어 극단적으로 좁은 시야각과 고해상도를 갖는 집적영상을 구현하여 정해진 방향에서 고화질의 실사 3D 영상을 얻는 한편, 사용자의 위치를 추적하는 위치추적(tracking) 유닛과 영상을 이동시키는 영상조향(image steering) 유닛을 이용하여 사용자에게 운동시차를 제공하고, 다수의 사용자에게 3D 영상을 제공하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an integrated imaging system, which realizes an integrated image having an extremely narrow viewing angle and a high resolution so as to obtain a high-quality real-time 3D image in a predetermined direction, a tracking unit for tracking a position of a user, The present invention is characterized by providing a motion parallax to a user using an image steering unit and providing a 3D image to a plurality of users.

우선, 표시패널을 구성하는 전체의 요소영역들이 극단적으로 좁은 시야각을 갖는 집적영상을 구현하는 방법을 설명한다.First, a description will be given of a method for implementing an integrated image in which the entire element regions constituting the display panel have an extremely narrow viewing angle.

도 2a 및 도 2b는 집적영상방식의 입체영상표시장치에 있어, 시야각을 나타내는 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views illustrating a viewing angle in a stereoscopic image display apparatus of an integrated image type.

이때, 도 2a는 집적영상방식의 입체영상표시장치에 있어, 일반적인 시야각을 나타내고 있으며, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따라 협시야각을 갖는 방식을 예를 들어 나타내고 있다.2A shows a general viewing angle of the stereoscopic image display apparatus of the integrated image type, and FIG. 2B shows a method of having a narrow viewing angle according to an embodiment of the present invention.

상기 도 2a를 참조하면, 집적영상방식의 입체영상표시장치에 있어, 일반적으로 시야각(Ω')은 렌즈 어레이(120')와 표시패널(130') 사이의 거리(배면거리)(g') 및 요소영상(135')의 피치(P')와 관련이 있으며, 이는 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.2A, the viewing angle Ω 'is a distance (rear distance) g' between the lens array 120 'and the display panel 130' in a stereoscopic image display apparatus of an integrated image system, And the pitch P 'of the element image 135', which can be expressed by the following equation.

[수학식]

Figure 112011011934228-pat00001
[Mathematical Expression]
Figure 112011011934228-pat00001

이와 같이 집적영상방식의 입체영상표시장치는 요소영상(135')의 피치(P')가 증가할수록 시야각(Ω')이 증가하게 되는데, 이때 상기 요소영상(135')의 피치(P')의 증가에 따라 해상도는 저하되게 되어 상기 시야각(Ω')과 해상도는 상충관계를 가지고 있다.As described above, in the three-dimensional image display apparatus of the integrated image system, the viewing angle? 'Increases as the pitch P' of the element image 135 'increases. At this time, the pitch P' The resolution is lowered and the viewing angle? 'And the resolution have a trade-off relationship.

상기 도 2b를 참조하면, 본 발명의 경우에는 요소영상(135)의 피치(P)를 감소시키는 동시에 렌즈 어레이(120)와 표시패널(130) 사이의 거리(g)를 증가시킴으로써 표시패널(130)을 구성하는 전체의 요소영상(135)들이 극단적으로 좁은 시야각(Ω)을 가지도록 구성하는 것을 특징으로 한다.2B, in the present invention, by decreasing the pitch P of the element image 135 and increasing the distance g between the lens array 120 and the display panel 130, the display panel 130 Is configured to have an extremely narrow viewing angle (?).

이와 같이 각각의 요소영상(135)들이 극단적으로 좁은 시야각(Ω)을 가짐에 따라 반대급부로서 높은 3D 해상도를 갖게 된다.As described above, each elemental image 135 has an extremely narrow viewing angle (?), And thus has a high 3D resolution as a counterpart.

이때, 상기 각각의 극단적으로 좁은 시야각(Ω)을 갖는 요소영상(135)들로부터 나오는 영상들은 포커싱 렌즈와 영상조향 유닛을 통해 사용자의 방향으로 모아지며 사용자는 자신의 위치에서 전체 표시패널(130)의 영상을 시청할 수 있게 된다.At this time, the images from the element images 135 having the respective extremely narrow viewing angles OMEGA. Are gathered in the direction of the user through the focusing lens and the image steering unit, and the user moves the entire display panel 130 at his / It is possible to view the image of the user.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치의 구성을 개략적으로 나타내는 예시도이다.3 is a schematic view illustrating a configuration of a stereoscopic image display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 협시야각을 갖도록 구성된 영상재생 시스템, 즉 렌즈 어레이(120)와 표시패널(130), 상기 렌즈 어레이(120) 전면에 배치된 포커싱 렌즈(150)와 영상조향 유닛(160) 및 사용자의 위치를 추적하는 위치추적 유닛(170)으로 구성되며, 각 구성요소의 역할은 다음과 같다.As shown in the drawing, the stereoscopic image display apparatus according to the embodiment of the present invention includes a lens array 120, a display panel 130, and an image reproducing system configured to have a narrow viewing angle, A focusing lens 150, an image steering unit 160, and a position tracking unit 170 for tracking the position of the user. The roles of the respective components are as follows.

우선, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치에 있어, 협시야각과 고해상도를 갖는 영상재생 시스템의 개념을 개략적으로 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically showing a concept of an image reproducing system having a narrow viewing angle and a high resolution in a stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention.

상기 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 본 발명의 실시예에 따른 영상재생 시스템은 다수의 화소(136)로 이루어진 다수의 요소영상이 정의되어 여러 방향에서 바라본 대상물에 대응되는 영상을 표시하는 표시패널(130) 및 상기 표시패널(130)과 사용자(미도시) 사이에 위치하며, 상기 다수의 화소에서 출사된 빛을 집광하여 공간상의 특정위치에 상기 대상물에 대응되는 영상(147)을 표시하는 렌즈 어레이(120)로 이루어진다.3 and 4, an image reproduction system according to an embodiment of the present invention includes a plurality of element images including a plurality of pixels 136 defined therein, and displays images corresponding to objects viewed from various directions A panel 130 and a display panel 130 and a user (not shown), and collects light emitted from the plurality of pixels to display an image 147 corresponding to the object at a specific position on the space And a lens array 120.

상기 표시패널(130)은 표시면 내에 위치가 정해진 화소가 평면적으로 매트릭스 형태로 배치되어 있는 것이면, 직시형이나 투영형의 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display; OLED), 전계발광표시장치(Field Emission Display; FED), 플라즈마영상표시장치(Plasma Display Panel; PDP), 전기발광표시장치(Electroluminescent Display; EL) 중 하나로 이루어질 수 있으며, 집적영상방식을 위해 다수의 요소영상이 정의된다.The display panel 130 may be a liquid crystal display (LCD), an organic light-emitting display (OLED), or the like, as long as the pixels positioned in the display plane are arranged in a matrix in a planar manner, (OLED), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP), and an electroluminescent display (EL) A plurality of element images are defined.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 렌즈 어레이(120)는 표시패널(130)의 요소영상을 공간상에 형성시키는 역할을 하며, 예를 들어 액정에 서로 다른 전압을 인가해 굴절률을 변화시켜 렌즈의 역할을 하는 다수의 액정전계렌즈(140)로 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 렌즈 어레이(120)는 일반 구면 렌즈, 프레넬(Fresnel) 타입 렌즈 또는 기타 동일 목적의 렌즈로 이루어질 수 있다.In addition, the lens array 120 according to the embodiment of the present invention plays the role of forming an element image of the display panel 130 on a space. For example, by applying different voltages to the liquid crystal to change the refractive index, And a plurality of liquid crystal electric field lenses 140 serving as a light source. However, the present invention is not limited thereto, and the lens array 120 may be a general spherical lens, a Fresnel type lens, or other similar purpose lenses.

상기 액정전계렌즈(140)는 수평 방향으로 주기 구조를 갖는 스트라이프 형태로 배열되거나 수평, 수직방향으로 주기 구조를 갖는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이때, 상기 다수의 화소(136)로 이루어진 하나의 요소영상은 하나의 액정전계렌즈(140)에 대응될 수 있다.The liquid crystal field lens 140 may be arranged in a stripe shape having a periodic structure in a horizontal direction or a matrix shape having a periodic structure in a horizontal direction and a vertical direction. At this time, one element image composed of the plurality of pixels 136 may correspond to one liquid crystal field lens 140.

이때, 전술한 바와 같이 상기 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 극단적으로 좁은 시야각과 높은 3D 해상도를 구현하기 위해 배면거리(g)를 증가시키는 동시에 요소영상의 피치, 즉 액정전계렌즈(140)의 크기를 감소시키게 되는데, 예를 들어 500㎛ ~ 2mm의 직경을 가진 액정전계렌즈(140)를 이용할 수 있다. 이 경우 상기 표시패널(130)의 요소영상들은 렌즈 어레이(120)의 액정전계렌즈(140)를 통해 각각의 3D 요소영상을 형성하게 되며, 이때 상기 3D 요소영상은 극단적으로 좁은 시야각과 높은 3D 해상도를 가질 수 있게 된다.As described above, in order to realize an extremely narrow viewing angle and a high 3D resolution, the stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention increases the back distance g and at the same time increases the pitch of the element image, 140, for example, a liquid crystal electric field lens 140 having a diameter of 500 mu m to 2 mm can be used. In this case, the elemental images of the display panel 130 form respective 3D element images through the liquid crystal field lens 140 of the lens array 120. At this time, the 3D elemental images have an extremely narrow viewing angle and a high 3D resolution .

이와 같이 본 발명은 집적영상방식에 있어 극단적으로 좁은 시야각과 고해상도를 갖는 집적영상을 구현하여 정해진 방향에서 고화질의 실사 3D 영상(110)을 얻는 한편, 사용자의 위치를 추적하는 위치추적 유닛(170)과 영상을 이동시키는 영상조향 유닛(160)을 이용하여 사용자에게 운동시차를 제공하고, 다수의 사용자에게 3D 영상(110)을 제공하는 것을 특징으로 한다.As described above, the present invention provides a position tracking unit 170 for obtaining a high-quality real-time 3D image 110 in a predetermined direction by implementing an integrated image having an extremely narrow viewing angle and a high resolution in the integrated image method, And provides the user with a motion parallax using the image steering unit 160 that moves the image and provides the 3D image 110 to a plurality of users.

상기 포커싱 렌즈(150)는 표시패널(130) 전체를 덮고 있는 소자로서 (사용자가 표시패널(130)의 중앙에 위치한다는 가정 하에) 표시패널(130)에 분포된 각각의 요소영상으로부터 방출된 빛들이 시청거리 만큼 떨어진 위치에 표시패널(130)의 중앙방향으로 향하게 하는 역할을 한다.The focusing lens 150 is an element covering the entire display panel 130. The focusing lens 150 is a light source that emits light from each elemental image distributed on the display panel 130 (assuming that the user is located at the center of the display panel 130) Toward the center of the display panel 130 at a position separated by a viewing distance.

상기 포커싱 렌즈(150)로는 일반적인 불가변의 렌즈 또는 액정전계렌즈와 같은 초점가변 렌즈가 이용될 수 있다. 또한, 구면렌즈, 프레넬 타입 렌즈 또는 기타 목적에 맞는 렌즈가 이용될 수 있다.As the focusing lens 150, a focus variable lens such as a general irregular lens or a liquid crystal electric field lens can be used. In addition, a spherical lens, a Fresnel type lens or a lens suitable for other purposes may be used.

이때, 포커싱 렌즈(150)가 포함되지 않은 경우에는 각각의 요소영상으로부터 방출된 빛을 이용하여 3D 영상(110)을 만들 수 있으나, 전체 표시패널(130)에서 방출되는 빛의 일부는 사용자를 향하지 않아 사용자는 표시패널(130)의 일부 영상(110)만을 볼 수 있다.At this time, when the focusing lens 150 is not included, the 3D image 110 can be made using the light emitted from each element image, but a part of the light emitted from the entire display panel 130 is directed toward the user The user can view only a part of the image 110 of the display panel 130.

반면, 포커싱 렌즈(150)가 포함된 경우에는 포커싱 렌즈(150)가 전체 표시패널(130)에 분포된 요소영상들로부터 방출되는 빛을 사용자의 방향으로 향하게 하며, 이렇게 함으로써 사용자는 전체 표시패널(130)에 걸친 3D 영상(110)을 볼 수 있다.On the other hand, when the focusing lens 150 is included, the focusing lens 150 directs the light emitted from the element images distributed on the entire display panel 130 to the direction of the user, The 3D image 110 can be viewed.

한편, 사용자가 표시패널(130)의 중앙에서 벗어날 경우 사용자의 위치로 영상(110)을 향하게 하기 위해서는 위치추적 유닛(170)을 이용하여 사용자의 위치를 추적하고 영상조향 유닛(160)을 이용하여 사용자의 위치로 영상(110)을 전달하여야 한다. 또한, 다수의 사용자들을 위해서는 시분할(field sequential) 방식으로 각각의 사용자에게 순차적으로 영상(110)을 전달하여야 한다.In order to direct the image 110 to the user's position when the user moves away from the center of the display panel 130, the position tracking unit 170 is used to track the user's position and the image steering unit 160 The image 110 should be transmitted to the location of the user. In addition, for a plurality of users, the image 110 must be sequentially transmitted to each user in a field sequential manner.

이를 위해 사용자 위치추적 유닛(170)은 사용자의 동공의 움직임이나 사용자의 머리의 이동을 실시간으로 추적(eye-tracking 또는 head-tracking)하고, 추적된 사용자의 동공 또는 머리의 움직임을 계산하며, 이에 대한 움직임을 이동 정보로 변환하여 저장하며, 이를 영상조향 유닛(160)으로 전달하게 된다.To this end, the user location tracking unit 170 tracks in real time the movement of the user's pupil or the movement of the user's head, calculates the pupil or head movement of the tracked user, And transmits the motion information to the image steering unit 160.

상기 영상조향 유닛(160)은 포커싱 렌즈(150)를 통과한 빛을 액정전계 프리즘 등의 장치를 이용하여 사용자의 방향으로 향하게 하는 역할을 하는데, 도 5a 및 도 5b는 액정전계 프리즘을 이용한 영상조향 유닛의 구조 및 구동방법을 예를 들어 나타내고 있다.The image steering unit 160 directs the light passing through the focusing lens 150 to a user's direction by using a device such as a liquid crystal electric field prism. FIGS. 5A and 5B are views showing an image steering using a liquid crystal electric field prism The structure of the unit and the driving method thereof are shown by way of example.

상기 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 영상조향 유닛(160)은 사용자 위치추적 유닛으로부터 사용자의 위치 정보를 전달받아 표시패널의 중앙방향을 향하고 있는 집적영상을 사용자의 방향으로 향하게 하는 역할을 하며, 1D의 액정전계 프리즘으로 구성될 수 있다.5A and 5B, the image steering unit 160 receives the position information of the user from the user position tracking unit and directs the integrated image facing the center of the display panel toward the direction of the user , 1D liquid crystal field prism.

이때, 상기 1D의 액정전계 프리즘은 상부 기판(164)과 하부 기판(161) 및 그들 사이에 형성된 액정층으로 이루어지며, 상기 하부 기판(161)에 미세 전극 패턴(163a, 163b)을 2층으로 구성하고, 이렇게 구성된 전극 패턴(163a, 163b) 각각에 서로 다른 전압을 인가하여 액정(165)의 굴절률 분포를 프리즘 형태로 제어하게 되면 상기 도 5a에 도시된 바와 같이 액정전계 프리즘을 통해 빛의 진행방향을 제어할 수 있게 된다.At this time, the 1D liquid crystal field prism is composed of an upper substrate 164, a lower substrate 161 and a liquid crystal layer formed therebetween, and the fine electrode patterns 163a and 163b are formed as two layers on the lower substrate 161 And a different voltage is applied to each of the electrode patterns 163a and 163b thus configured to control the refractive index distribution of the liquid crystal 165 in the form of a prism. In this case, as shown in FIG. 5A, Direction can be controlled.

또한, 전극 패턴(163a, 163b)에 모두 동일하게 0V를 인가하면, 상기 도 5b에 도시된 바와 같이 액정(165)의 유효 굴절률이 모두 동일하게 되어 프리즘으로서의 역할을 할 수 없게 된다.If the same 0 V is applied to the electrode patterns 163a and 163b, the effective refractive index of the liquid crystal 165 becomes equal to each other as shown in FIG. 5B, and the prism can not function.

참고로, 도면부호 162a, 162b는 절연층을 나타낸다.For reference, reference numerals 162a and 162b denote an insulating layer.

상기 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 사용자가 움직일 경우 상기 영상조향 유닛을 통해 사용자의 방향으로 영상을 제공하게 되는데, 사용자가 운동시차를 느끼게 하기 위해서는 사용자의 위치 정보를 바탕으로 그 위치에 맞는 영상을 제공하여야 한다.In the stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention, when the user moves, the image is provided in the direction of the user through the image steering unit. In order for the user to feel the motion parallax, To provide the appropriate image.

그리고, 다수의 사용자가 존재할 경우 고속의 영상조향 유닛은 시분할 방식으로 각각의 사용자에게 영상을 제공하는데, 이때 사용자들의 위치를 파악하여 각각의 사용자의 방향으로 적어도 60Hz이상의 속도로 제공된 영상을 전달하게 된다.When there are a plurality of users, the high-speed image steering unit provides the images to the respective users in a time-division manner. At this time, the position of the users is grasped and the images provided at the speeds of at least 60 Hz or more are transmitted in the direction of each user .

한편, 본 발명의 렌즈 어레이와 포커싱 렌즈는 하나의 통합된 패널 형태로 구성될 수 있으며, 또한 상기 포커싱 렌즈와 영상조향 유닛은 하나의 통합된 액정제어패널로 구성될 수 있다.Meanwhile, the lens array and the focusing lens of the present invention may be configured as one integrated panel, and the focusing lens and the image steering unit may be composed of one integrated liquid crystal control panel.

또한, 1D 집적영상 시스템을 구현할 경우, 상기 렌즈 어레이와 포커싱 렌즈 및 영상조향 유닛은 하나의 통합된 액정전계패널로 구성될 수 있다.Also, when a 1D integrated image system is implemented, the lens array, the focusing lens, and the image steering unit may be configured as one integrated liquid crystal field panel.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 집적영상방식의 영상재생 시스템에 사용자 위치추적 유닛 및 영상조향 유닛을 결합함으로써 사용자에게 고화질의 3D 영상을 제공할 뿐만 아니라 사용자에게 고화질의 실사 3D 영상으로서 운동시차를 제공하고, 다수의 사용자에게 3D 영상을 제공할 수 있게 된다.The stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention configured as described above can provide a high quality 3D image to a user by combining a user location tracking unit and an image steering unit in an integrated image display system, It is possible to provide a motion parallax as a 3D image and to provide a 3D image to a large number of users.

또한, 상기 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 액정전계렌즈로 렌즈 어레이를 구성할 경우 2D 모드 및 3D 모드 사이에 전환이 자유로워 2D 및 3D 콘텐츠 이용이 용이한 효과를 가진다.In addition, the stereoscopic image display device according to the embodiment of the present invention has the effect of facilitating the use of 2D and 3D contents because it can be switched between the 2D mode and the 3D mode when the lens array is constituted by the liquid crystal electric lens.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.While a great many are described in the foregoing description, it should be construed as an example of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. Therefore, the invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims and the claims.

120 : 렌즈 어레이 130 : 표시패널
140 : 액정전계렌즈 150 : 포커싱 렌즈
160 : 영상조향 유닛 170 : 위치추적 유닛120: lens array 130: display panel
140: liquid crystal field lens 150: focusing lens
160: image steering unit 170: position tracking unit

Claims (15)

다수의 화소로 이루어진 하나의 요소영상(elemental image)이 다수 구비되어 여러 방향에서 바라본 대상물에 대응되는 영상을 표시하는 표시패널;
상기 표시패널과 사용자 사이의 상기 표시패널 전면에 배치되며, 상기 각각의 요소영상으로부터 방출된 빛을 공간상의 각각의 특정위치에 집광하여 상기 대상물에 대응되는 협시야각을 가진 영상을 표시하는 렌즈 어레이;
상기 렌즈 어레이 전면에 배치되어, 상기 렌즈 어레이를 통해 공간상의 상기 각각의 특정위치에 집광된, 상기 다수의 요소영상들로부터 방출된 빛 전체를 시청거리만큼 떨어진 위치에 상기 표시패널의 중앙방향으로 향하게 하는 포커싱 렌즈; 및
상기 포커싱 렌즈 전면에 배치되어, 상기 포커싱 렌즈를 통과한 상기 협시야각의 영상을 상기 사용자의 위치로 향하게 하는 영상조향 유닛을 포함하는 입체영상표시장치.A display panel having a plurality of elemental images including a plurality of pixels to display an image corresponding to an object viewed in various directions;
A lens array disposed on a front surface of the display panel between the display panel and a user and displaying an image having a narrow angle of view corresponding to the object by condensing the light emitted from the respective element images at respective specific positions on the space;
A plurality of elemental images condensed at the specific positions on the space through the lens array, the entire light emitted from the plurality of elemental images being directed toward the center of the display panel at a position separated by a viewing distance Focusing lens; And
And an image steering unit disposed on a front surface of the focusing lens, the image steering unit directing the image of the narrow viewing angle passed through the focusing lens to the position of the user. 제 1 항에 있어서, 상기 표시패널은 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display; OLED), 전계발광표시장치(Field Emission Display; FED), 플라즈마영상표시장치(Plasma Display Panel; PDP), 전기발광표시장치(Electroluminescent Display; EL) 중 어느 하나로 이루어지는 입체영상표시장치.The display device of claim 1, wherein the display panel is a liquid crystal display (LCD), an organic light emitting diode (OLED) display, a field emission display (FED) (PDP), and an electroluminescent display (EL) display device. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 어레이는 구면 렌즈, 프레넬(Fresnel) 타입 렌즈 또는 액정전계렌즈로 이루어지는 입체영상표시장치.The stereoscopic image display apparatus according to claim 1, wherein the lens array comprises a spherical lens, a Fresnel type lens or a liquid crystal electric field lens. 제 3 항에 있어서, 상기 하나의 요소영상은 하나의 액정전계렌즈에 대응하는 입체영상표시장치.The stereoscopic image display apparatus of claim 3, wherein the one element image corresponds to one liquid crystal field lens. 제 3 항에 있어서, 상기 액정전계렌즈는 500㎛ ~ 2mm의 직경을 가져 상기 협시야각의 영상을 제공하는 입체영상표시장치.The stereoscopic image display apparatus of claim 3, wherein the liquid crystal field lens has a diameter of 500 탆 to 2 mm to provide the narrow viewing angle image. 제 1 항에 있어서, 상기 사용자가 표시패널의 중앙에서 벗어날 경우, 상기 사용자의 위치를 추적하여 이를 상기 영상조향 유닛에 전달하는 위치추적 유닛을 추가로 포함하는 입체영상표시장치.The stereoscopic image display apparatus according to claim 1, further comprising a position tracking unit for tracking the position of the user and transmitting the position to the image steering unit when the user is out of the center of the display panel. 제 6 항에 있어서, 상기 영상조향 유닛은 1D의 액정전계 프리즘으로 구성되는 입체영상표시장치.The stereoscopic image display apparatus of claim 6, wherein the image steering unit comprises a 1D liquid crystal field prism. 제 7 항에 있어서, 상기 1D의 액정전계 프리즘은,
상부 기판과 하부 기판;
상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 구비된 액정층; 및
상기 하부 기판에 구비된 2층의 전극 패턴으로 이루어지며,
상기 전극 패턴 각각에 서로 다른 전압을 인가하여 상기 액정층 내의 액정의 굴절률 분포를 프리즘 형태로 제어하는 입체영상표시장치.The liquid crystal device according to claim 7,
An upper substrate and a lower substrate;
A liquid crystal layer provided between the upper substrate and the lower substrate; And
Layer electrode pattern provided on the lower substrate,
And applying a different voltage to each of the electrode patterns to control the refractive index distribution of the liquid crystal in the liquid crystal layer in a prism shape. 제 1 항에 있어서, 상기 영상조향 유닛은, 상기 사용자가 운동시차를 느끼게 하기 위해 상기 사용자의 위치 정보를 바탕으로 그 위치에 맞는 영상을 제공하는 입체영상표시장치.The stereoscopic image display apparatus of claim 1, wherein the image steering unit provides an image corresponding to the position based on the position information of the user so that the user can feel movement parallax. 제 1 항에 있어서, 다수의 사용자가 존재할 경우, 각각의 사용자들의 위치를 파악하여 상기 영상조향 유닛을 통해 상기 각각의 사용자의 방향으로 60Hz이상의 영상을 시분할(field sequential) 방식으로 순차적으로 제공하는 입체영상표시장치.2. The image steering apparatus according to claim 1, wherein when there are a plurality of users, a position of each of the users is detected, and a stereoscopic image, which sequentially provides images of 60 Hz or more in a field sequential manner, Video display device. 제 1 항에 있어서, 상기 포커싱 렌즈는 불가변의 렌즈 또는 액정전계렌즈의 초점가변 렌즈로 구성되는 입체영상표시장치.The stereoscopic image display apparatus according to claim 1, wherein the focusing lens is an incoherent lens or a focus variable lens of a liquid crystal electric field lens. 제 1 항에 있어서, 상기 포커싱 렌즈는 구면렌즈, 또는 프레넬(Fresnel) 타입 렌즈로 구성되는 입체영상표시장치.The stereoscopic image display apparatus of claim 1, wherein the focusing lens is a spherical lens or a Fresnel type lens. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 어레이와 상기 포커싱 렌즈는 하나의 통합된 패널 형태로 구성되는 입체영상표시장치.2. The stereoscopic image display apparatus of claim 1, wherein the lens array and the focusing lens are configured as one integrated panel. 제 1 항에 있어서, 상기 포커싱 렌즈와 상기 영상조향 유닛은 하나의 통합된 액정제어패널로 구성되는 입체영상표시장치.The stereoscopic image display apparatus of claim 1, wherein the focusing lens and the image steering unit are constituted by one integrated liquid crystal control panel. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 어레이와, 상기 포커싱 렌즈 및 상기 영상조향 유닛은 하나의 통합된 액정전계패널로 구성되는 입체영상표시장치.The stereoscopic image display apparatus of claim 1, wherein the lens array, the focusing lens, and the image steering unit are constituted by one integrated liquid crystal field panel.
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