KR101835058B1 - 광학적 회절을 이용한 무안경 방식의 입체 영상 표시장치 - Google Patents

광학적 회절을 이용한 무안경 방식의 입체 영상 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무안경 방식의 입체 영상 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 무안경 방식의 입체 영상 표시장치는, 표시패널; 상기 표시패널의 배면에 위치하는 도광판; 상기 도광판의 일측변에 위치하는 좌안 광원; 상기 좌안 광원과 대향하도록 상기 도광판의 타측변에 위치하는 우안 광원; 그리고 상기 표시패널의 전면에 위치하는 그레이팅 패턴을 포함한다. 본 발명은 제조 비용이 저렴하며 제조 공정이 단순하면서도 다중 뷰 포인트를 제공하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치를 제공한다.

Description

광학적 회절을 이용한 무안경 방식의 입체 영상 표시장치{Non-Glasses Type 3D Display Using Optical Diffraction}
본 발명은 무안경 방식의 입체 영상 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 빛의 회절 성질을 이용하여 좌안 영상을 좌안으로 우안 영상을 우안으로 분리하여 유도하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치에 관한 것이다.
입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3D 영상을 구현한다.
양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있다. 안경 방식은 표시패널에 편광 방향이 서로 다른 좌우 시차 영상을 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 3D 영상을 구현한다. 안경방식은 3D 영상을 관람하기 위한 별도의 안경이 필요하다. 무안경 방식은 별도의 안경이 필요없는 방식으로 패럴랙스 베리어 타입(Parallax Barrier type)과 렌티큘라 타입(Lenticular type)이 있으며, 최근 이들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
무안경 방식 중에서 3D 전용 필름을 사용하는 방식이 있다. 도 1은 종래 기술에 의한 3D 전용 필름을 사용한 무안경 방식의 입체 영상 표시장치를 나타내는 개략도이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 3D 전용 필름을 사용한 무안경 방식의 입체 영상 표시장치는 도광판(LG)과, 도광판(LG)의 좌우에 분리되어 배치되어 작동하는 좌안광원(LLS) 및 우안광원(RLS)과, 도광판(LG)의 전면에 부착된 3D 필름(3DF), 그리고, 3D 필름(3DF)의 전면에 위치하는 표시패널(DP)을 포함한다.
표시패널(DP)에서 좌안 영상이 표시되는 프레임일 때, 좌안광원(LLS)이 작동한다. 도광판(LG)의 좌측에 위치한 좌안광원(LLS)에서 출사한 빛은 도광판(LG)에 의해 전면부로 출사된다. 그리고 도광판(LG)의 전면부에 위치한 3D 필름(3DF)에 의해 관람자의 좌안쪽으로 유도된다. 도 1에서 실선으로 나타낸 것이 좌안 영상을 나타내는 빛이 좌안으로 유도되는 광 경로이다. 한편, 표시패널(DP)에서 우안 영상이 표시되는 프레임일 때, 우안광원(LLS)이 작동한다. 도광판(LG)의 우측에 위치한 우안광원(LLS)에서 출사한 빛은 도광판(LG)에 의해 전면부로 출사된다. 그리고 도광판(LG)의 전면부에 위치한 3D 필름(3DF)에 의해 관람자의 우안쪽으로 유도된다. 도 1에서 점선으로 나타낸 것이 우안 영상을 나타내는 빛이 우안으로 유도되는 광 경로이다.
도 1과 같이 3D 전용 필름을 사용하는 방식에 대해서는 'SID '09. 11-5 Digest, pp. 127-130 (2009)'에 게재된 논문 "Full Resolution Autostereoscopic 3D Display for Mobile Applications"에서 자세히 설명되어 있으므로, 상세한 설명은 생략한다. 이와 같은 3D 전용 필름을 사용하는 입체 영상 표시장치는 독특한 구조를 갖는 고가의 3D 필름이 필요 구성 요소이다. 따라서, 비용이 비싸며 제조 공정상의 어려움이 있다. 또한, 3D 필름은 입체 영상을 정상적으로 관람할 수 있는 위치가 정해져 있기 때문에, 단일 사용자를 위한 영상 표시장치에만 적용할 수 있다는 제약이 있다. 즉, 다중 관람자를 위한 다중 뷰 포인트(Multi View Point)를 제공하는 입체 영상 표시장치에 적용하는데 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 극복하기 위해 고안된 것으로서, 고가의 3D 전용 필름이 아닌 저렴한 회절 격자를 이용한 무안경 방식의 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 광학적 회절을 이용하여 다중 뷰 포인트를 제공하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 무안경 방식의 입체 영상 표시장치는, 표시패널; 상기 표시패널의 배면에 위치하는 도광판; 상기 도광판의 일측변에 위치하는 좌안 광원; 상기 좌안 광원과 대향하도록 상기 도광판의 타측변에 위치하는 우안 광원; 그리고 상기 표시패널의 전면에 위치하는 그레이팅 패턴을 포함한다.
상기 좌안 광원 및 상기 우안 광원은 단파장광을 출사하는 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 좌안 광원에서 출사하는 단파장광은 상기 그레이팅 패턴으로 -79도 입사각으로 입사하고; 상기 우안 광원에서 출사하는 단파장광은 상기 그레이팅 패턴으로 +79도 입사각으로 입사하는 것을 특징으로 한다.
상기 단파장광의 파장 값을 λ로, 상기 그레이팅 패턴의 간격을 a로 할 때, (λ/a)는 0보다 크고, 0.5보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 (λ/a)는 0.2인 것을 특징으로 한다.
상기 단파장광은 파장이 650nm인 적색, 550mm인 녹색, 그리고 450nm인 청색 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화소는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 그리고 청색 서브화소를 포함하고, 상기 그레이팅 패턴은 상기 적색 서브 화소에 대응하는 적색 그레이팅 패턴, 상기 녹색 서브 화소에 대응하는 녹색 그레이팅 패턴, 그리고 상기 청색 서브 화소에 대응하는 청색 그레이팅 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적색 그레이팅 패턴의 간격은 2,250nm이고, 상기 녹색 그레이팅 패턴의 간격은 2,750mm이고, 상기 청색 그레이팅 패턴의 간격은 3,250nm인 것을 특징으로 한다.
상기 표시패널에서 관측 거리 D 떨어진 위치에서 표준 양안 간격 d인 좌안과 우안이 위치한 경우, 상기 좌안 광원에서 출사되고 상기 그레이팅 필름에 의해 분리되어 상기 좌안으로 입사하는 좌안광과, 상기 우안 광원에서 출사되고 상기 그레이팅 필름에 의해 분리되어 상기 우안으로 입사하는 우안광의 사이 각도는, atan(d/2D)인 것을 특징으로 한다.
상기 표시패널은 매트릭스 방식으로 배열된 복수 개의 화소를 포함하고, 상기 그레이팅 패턴은 상기 복수 개의 화소에 대응하도록 그레이팅 필름에 형성되고, 상기 그레이팅 필름은 상기 표시패널 전면에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 표시패널은, 상기 화소에 대응하는 위치에 형성된 칼라 필터; 그리고 상기 칼라 필터 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함하며, 상기 그레이팅 패턴은, 상기 칼라 필터에 대응하는 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 표시패널은, 상기 화소에 대응하는 위치에 형성된 칼라 필터; 그리고 상기 칼라 필터 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 더 포함하며, 상기 그레이팅 패턴은, 상기 블랙 매트릭스에서 연장되어 상기 칼라 필터와 중첩하여 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 회절 격자를 이용한 무안경 방식의 입체 영상 표시장치는 고가의 3D 전용 필름보다 저렴한 회절 격자를 이용하여 좌안 영상과 우안 영상을 각각 좌안과 우안으로 유도한다. 따라서, 상당히 저렴하며, 제조 공정에 문제가 거의 없는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치를 제공한다. 또한, 광학적 회절 특성을 이용하므로, 여러 위치에서 동일한 입체 영상을 분리 유도 할 수 있다. 따라서, 제조 비용이 저렴하며 제조 공정이 단순하면서도 다중 뷰 포인트를 제공하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치를 제공한다.
도 1은 종래 기술에 의한 3D 전용 필름을 사용한 무안경 방식의 입체 영상 표시장치를 나타내는 개략도.
도 2는 광학적 회절을 설명하는 개략도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광학적 회절을 이용한 입체 영상 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 그레이팅 필름이 합착된 표시패널을 정면에서 바라본 확대 도면.
도 5는 본 발명에 의한 제1 실시 예에서 우안 프레임에서 우안 광원이 그레이팅 패턴에 의해 분광된 회절광들을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 의한 제1 실시 예에서 좌안 프레임에서 좌안 광원이 그레이팅 패턴에 의해 분광된 회절광들을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광학적 회절을 이용하여 9개의 뷰-포인트로 분광된 입체 영상 표시장치를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 그레이팅 필름이 합착된 표시패널을 정면에서 바라본 확대 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 광학적 회절을 이용한 입체 영상 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부한 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 2는 광학적 회절을 설명하는 개략도이다. 간격이 a만큼 이격된 두 개의 슬릿의 일측에서 슬릿을 향해 단일 파장(λ)의 빛을 입사하면, 빛은 m개의 광으로 분리되어 슬릿의 타측에는 회절 효과에 의해 회절 무늬가 생긴다.
즉, 단일 파장(λ)의 빛이 간격 a를 갖는 슬릿으로 입사각 θi로 입사한 경우 m번째의 빛이 출사되는 출사각 θm은 다음의 수학식 1에 의해 결정된다.
Figure 112011062558596-pat00001
이 수학식 1을 분리되는 출사광의 출사각 θm에 대해서 정리하면, 다음 수학식 2와 같다.
Figure 112011062558596-pat00002
이 때, 입사각의 크기는 같고 부호가 반대로 입사되는 두 광원에 대해서는 서로 대칭이 되도록 각각의 입사광이 분리된다. 즉, 좌측에서 입사하는 빛과 우측에서 입사하는 단파장(λ)의 빛이 간격 a인 동일 슬릿을 통과하는 경우 이 두 광원에 대한 각 출사광에 대해서는 아래 수학식 3과 같이 정리할 수 있다.
Figure 112011062558596-pat00003
Figure 112011062558596-pat00004
여기서, θi,L 은 좌측에서 입사하는 좌측 광원의 입사각이고, θi,R 은 우측에서 입사하는 우측 광원의 입사각이다. 그리고, θn,L 은 좌측 광원이 분광되어 출사하는 n번째 분광의 출사각이고, θm,R 은 우측 광원이 분광되어 출사하는 m번째 분광의 출사각이다.
이와 같은, 빛의 회절 성질을 이용하면, 회절 패턴(혹은, 그레이팅 패턴)을 구비한 표시 장치에서 출사하는 빛을 분광하여 특정 위치로 분산 유도할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 분광되는 각도는 회절 패턴으로 입사하는 빛의 입사각에 의해 조절할 수 있음을 알 수 있다. 이하에서는, 회절 성질을 이용하여 좌안 영상과 우안 영상을 어떻게 각각 좌안과 우안으로 분리 유도하는 지에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광학적 회절을 이용한 입체 영상 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광학적 회절을 이용한 입체 영상 표시장치는, 도광판(LG)과, 도광판(LG)의 좌우에 분리되어 배치되어 작동하는 좌안광원(LLS) 및 우안광원(RLS)과, 도광판(LG)의 전면에 위치하는 표시패널(DP) 그리고, 표시패널(DP) 전면에 형성된 그레이팅 패턴(GP)을 포함하는 그레이팅 필름(GF)을 구비한다. 표시패널(DP)에는 화상 데이터의 기본 단위인 화소가 매트릭스 방식으로 배치되어 있다. 각 화소 사이에는 블랙 매트릭스가 형성되어 있기도 하다. 그레이팅 패턴(GP)은 한 화소별로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 각 화소에 할당된 그레이팅 패턴(GP)들 사이에도 표시패널(DP)의 블랙 매트릭스와 동일한 블랙 매트릭스를 포함하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 본 발명에 의한 그레이팅 필름(GF)은 도 4에 도시한 바와 같이, 표시패널(DP)에 형성된 화소 영역에 대응하는 위치에 형성된 그레이팅 패턴(GP)과 각 그레이팅 패턴(GP) 사이에 형성된 블랙 매트릭스(BM)를 포함한다. 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 그레이팅 필름(GF)이 합착된 표시패널(DP)을 정면에서 바라본 확대 도면이다.
좌측 광원의 분광 출사각과 우측 광원의 분광 출사각이 일정 관람거리 D에서 표준 양안의 간격 d에 맞도록 분리되기 위해서는 다음 수학식 4를 만족하여야 한다.
Figure 112011062558596-pat00005
예를 들어, 표시 패널(DP)의 정면에서 약 2m 떨어진 시청 거리, D에서 관람하는 경우를 설명한다. 관람자의 표준 양안 간격, d를 65mm로 설정하면, 표시 패너널(DP)의 중앙 화소의 그레이팅 패턴(GP)과 양안 사이에 이루는 각도는, 수학식 4에 의해, 2도 정도가 나온다.
이를 만족하기 위한, 실질적인 예를 설명한다. 좌안광원(LLS) 및 우안광원(RLS)은, 550nm의 파장을 갖는 레이저를 발생하는 좌안 레이저 다이오드(LLD) 및 우안 레이저 다이오드(RLD)를 포함할 수 있다. 이 때, 수학식 2를 참조하면, m개의 출사광으로 분광하기 위해서는, (λ/a)가 0보다는 크고, 0.5보다는 작은 조건을 만족하여야 한다. 가장 바람직하게는, λ/a가 0보다 크고 0.35보다 작은 값인 것이 좋다. 실제적인 설계의 예로, λ/a=0.2로 할 경우, 표시패널(DP)의 전면에 배치되는 그레이팅 패턴(GP)의 슬릿 간격 a는 2750nm가 된다. 그리고, 좌안 레이저 다이오드(LLD) 및 우안 레이저 다이오드(RLD)에서 출사한 빛이 도광판(LG)에 의해 그레이팅 패턴(GP)으로 입사하는 각도는 각각 -79도와 +79도로 설정할 수 있다.
예를 들어, 우안 영상이 표시되는 우안 프레임(혹은 Odd Frame)에서는 우안광원(RLS)을 켜고, 좌안광원(LLS)은 작동하지 않도록 구동할 수 있다. 이 경우, 우안광원(RLS)의 우안 레이저 다이오드(RLD)에서 출사한 550nm의 파장을 갖는 레이저는, 그레이팅 패턴(GP)에 +79도로 입사한 후, 도 5와 같이 10개의 회절 패턴을 갖도록 분광되어 출사된다. 도 5는 본 발명에 의한 제1 실시 예에서 우안 프레임에서 우안 광원이 그레이팅 패턴에 의해 분광된 회절광들을 나타내는 도면이다. 우안 광원(RLS)에서 출사하고, 그레이팅 패턴(GP)에 의해 분광되어 재 출사되는 빛의 경로는 솔리드 점(●)으로 표시하였다. 그리고, 수학식 4에 의해서, 정면으로 분광된 5번째 분산 패턴광인 θ5,R 은 수직방향에서 +1.0도 방향으로 출사된다.
또한, 좌안 영상이 표시되는 좌안 프레임(혹은 Even Frame)에서는 좌안광원(LLS)을 켜고, 우안광원(RLS)은 작동하지 않도록 구동할 수 있다. 이 경우, 좌안광원(LLS)의 좌안 레이저 다이오드(LLD)에서 출사한 550nm의 파장을 갖는 레이저는, 그레이팅 패턴(GP)에 -79도로 입사한 후, 도 6과 같이 10개의 회절 패턴을 갖도록 분광되어 출사된다. 도 6는 본 발명에 의한 제1 실시 예에서 좌안 프레임에서 좌안 광원이 그레이팅 패턴에 의해 분광된 회절광들을 나타내는 도면이다. 좌안 광원(LLS)에서 출사하고, 그레이팅 패턴(GP)에 의해 분광되어 재 출사되는 빛의 경로는 솔리드 삼각형(▲)으로 표시하였다. 그리고, 수학식 4에 의해서, 정면방향으로 분광된 5번째 분산 패턴광인 θ5,L 은 수직방향에서 -1.0도 방향으로 출사된다.
즉, 좌안 광원(LLS)과 우안 광원(RLS)에서 각각 출사한 빛은 2도의 사이각을 두고 출사한다. 도 5와 도 6에 의해 각각 1번째에서 9번째로 분광된 좌안광과 우안광을 서로 겹쳐서 도시하면, 도 7과 같은 결과가 나온다. 솔리드 점(●)은 우안 광원(RLS)에서 나온 우안광의 경로이고, 솔리드 삼각형(▲)은 좌안 광원(LLS)에서 나온 좌안광의 경로이다. 도 5와 도 6에는 0번째 분광도 도시하였으나, 이는 일반적인 시야 범위에서 벗어나므로 무시하였다. 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 광학적 회절을 이용하여 9개의 뷰-포인트로 분광된 입체 영상 표시장치를 나타내는 도면이다. 도 3 내지 7에서는 편의상 정면에 있는 그레이팅 패턴을 중심으로만 설명하였다.
이상 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 의한, 무안경 방식의 입체 영상 표시장치는 상대적으로 저렴한 그레이팅 패턴을 구비한 그레이팅 필름을 포함한다. 따라서, 제조가 용이하고, 제조 비용이 저렴하면서도, 다중 뷰-포인트를 제공하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치를 구현할 수 있다.
이상 설명한 제1 실시 예에서는 단일 파장의 광원에 대해서만 설명하였다. 즉, 단색 표시패널의 경우를 중심으로 설명하였다. 그러나, 현존하는 대부분의 표시장치들은 총 천연색을 구현하는 표시패널을 포함한다. 이하, 제2 실시 예에서는 파장이 서로 다른 세 개의 광원을 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
총 천연색을 구현하기 위해서는, 적어도 적색(R), 녹색(G), 그리고 청색(B) 세 개의 서브-화소들을 조합하여 하나의 화소를 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명의 핵심 기술 사항인 회절을 이용하여 RGB의 각 서브 화소에 대응하는 그레이팅 패턴에서 분광된 빛들은 동일한 위치로 분광되는 것이 바람직하다.
이하, 도 8 및 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 그레이팅 필름(GF)이 합착된 표시패널(DP)을 정면에서 바라본 확대 도면이다. 도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 광학적 회절을 이용한 입체 영상 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 실시 예에 의한 광학적 회절을 이용한 입체 영상 표시장치는, 도광판(LG)과, 도광판(LG)의 좌우에 분리되어 배치되어 작동하는 좌안광원(LLS) 및 우안광원(RLS)과, 도광판(LG)의 전면에 위치하는 표시패널(DP) 그리고, 표시패널(DP) 전면에 형성된 그레이팅 패턴들(RGP, GGP, BGP)을 포함하는 그레이팅 필름(GF)을 구비한다. 좌안 광원(LLS)은 좌안 적색 레이저 다이오드(LRD), 좌안 녹색 레이저 다이오드(LGD) 및 좌안 청색 레이저 다이오드(LBD)를 포함한다. 그리고 우안 광원(RLS)은 우안 적색 레이저 다이오드(RRD), 우안 녹색 레이저 다이오드(RGD) 및 우안 청색 레이저 다이오드(RBD)를 포함한다.
표시패널(DP)에는 화상 데이터의 기본 단위인 화소가 매트릭스 방식으로 배치되어 있다. 각 화소는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 서브 화소들을 포함한다. 그리고 각 서브 화소 사이에는 블랙 매트릭스가 형성되어 있기도 하다. 따라서, 그레이팅 패턴은 한 서브 화소별로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 적색(R) 화소에는 적색 그레이팅 패턴(RGP)이, 녹색(G) 화소에는 녹색 그레이팅 패턴(GGP)이 그리고, 청색(B) 화소에는 청색 그레이팅 패턴(BGP)이 할당된 그레이팅 필름(GF)을 포함하는 것이 바람직하다. 각 화소에 할당된 그레이팅 패턴들(RGP, GGP, BGP)들 사이에도 표시패널(DP)의 블랙 매트릭스와 동일한 블랙 매트릭스(BM)를 포함하는 것이 바람직하다.
수학식 2를 고려할 때, 적색(R), 녹색(G), 그리고 청색(B) 각각의 서브-화소에 대응하는 그레이팅 패턴(GP)을 동일한 간격을 갖도록 설계한 경우, 각 서브 화소에 대응하는 광원의 파장들이 다르기 때문에, 광분리 형태가 다르게 나타난다. 즉, 적색(R), 녹색(G), 그리고 청색(B)의 분리된 광들이 동일한 위치로 분포되지 않기 때문에 완전한 총 천연색을 구현할 수 없다.
또한, 수학식 2를 고려하면, 회절에 의해 광분리된 형태는 광원의 입사각에 의해서도 조절할 수 있다. 따라서, 광원별로 입사각을 다르게 조절하는 방법을 생각할 수 있다. 하지만, 광원별로 입사각을 조절하는 것은 무척 어려운 작업이다. 게다가, 입사각을 다르게 조절할 수 있다 하더라도, 정면 방향의 관측점 이외의 다른 관측점에서는 회절에 의한 분광의 위치가 달라질 수 있으므로 다중 뷰-포인트에서 일정한 색상 구현이 어렵다는 문제가 있다.
따라서, 제2 실시 예에서는 적색(R), 녹색(G), 그리고 청색(B) 별로 그레이팅 패턴들(RGP, GGP, BGP)이 서로 다른 값을 갖는 것을 특징으로 한다. 그리고, 이들 적색 그레이팅 패턴(RGP)의 간격 aR, 녹색 그레이팅 패턴(GGP)의 간격 aG, 그리고 청색 그레이팅 패턴(BGP)의 간격 aB는 각 광원의 파장에 따라 다음과 같이 설정할 수 있다.
적색 광원의 파장 λR을 650nm, 녹색 광원의 파장 λG을 550nm, 그리고 청색 광원의 파장 λB을 450nm일 때, λR/aR = λG/aG = λB/aB = 0.2로 설정한다. 여기서, λR/aR = λG/aG = λB/aB는, 실시 예 1에서와 같이, 0보다 크고 0.5보다 작은 값이면 다중 뷰-포인트를 구현할 수 있으며, 가장 바람직하게는 0보다 크고 0.35보다 작은 것이 좋다. 실시 예2 에서는 실시 예1과 마찬가지로 0.2인 경우를 예로 설명한다.
그러면, 적색 그레이팅 패턴(RGP)의 간격 aR은 2,2250nm, 녹색 그레이팅 패턴(GGP)의 간격 aG는 2,750nm, 그리고 청색 그레이팅 패턴(BGP)의 간격 aB는 3,250nm가 된다. 그리고, 좌안 광원(LLS)을 구성하는 좌안 적색 레이저 다이오드(LRD), 좌안 녹색 레이저 다이오드(LGD) 및 좌안 청색 레이저 다이오드(LBD)에서 출사하는 빛이 각 그레이팅 패턴들(RGP, GGP, BGP)로 입사하는 각도는 각각 -79도로 설정할 수 있다. 한편, 우안 광원(RLS)을 구성하는 우안 적색 레이저 다이오드(RRD), 우안 녹색 레이저 다이오드(RGD) 및 우안 청색 레이저 다이오드(RBD)에서 출사하는 빛이 각 그레이팅 패턴들(RGP, GGP, BGP)로 입사하는 각도는 각각 +79도로 설정할 수 있다.
그리고, 우안 영상이 표시되는 우안 프레임(혹은 Odd Frame)에서는 우안광원(RLS)을 켜고, 좌안광원(LLS)은 작동하지 않도록 구동하고, 좌안 영상이 표시되는 좌안 프레임(혹은 Even Frame)에서는 좌안광원(LLS)을 켜고, 우안광원(RLS)은 작동하지 않도록 구동하면, 실시 예 1과 같이 좌안 영상과 우안 영상을 각각 좌안과 우안으로 투사한다. 이하의 설명은 실시 예1과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
그 결과, 본 발명의 제2 실시 예에 의한, 무안경 방식의 입체 영상 표시장치는 상대적으로 저렴한 그레이팅 패턴을 구비한 그레이팅 필름을 포함한다. 따라서, 제조가 용이하고, 제조 비용이 저렴하면서도, 다중 뷰-포인트에서 총 천연색을 구현하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 그레이팅 패턴(GP)을 구비하는 그레이팅 필름(GF)을 표시패널(GP)의 전면에 별도로 배치하는 것을 중심으로 설명하였다. 이는 설명의 편의상 이와 같이 설명한 것이고, 이러한 방식에 국한된 것만이 아니다. 예를 들어, 표시패널(GP)을 액정표시장치나 유기발광표시장치와 같이 평판 표시장치를 사용하는 경우, 유리 기판에 정의된 화소 영역에, 칼라 필터를 형성한다. 이와 같은 경우, 도면으로 상세히 설명하지 않았지만, 그레이팅 패턴(GP)을 별도의 그레이팅 필름(GF)에 형성하지 않고, 칼라 필터와 적층된 그레이팅 패턴을 형성할 수 있다.
일 예로, 칼라 필터를 형성한 후, 혹은 칼라 필터를 형성하기 전에 블랙 레진 물질을 도포하고 패턴하여 칼라 필터와 대응하는 위치에 그레이팅 패턴을 형성할 수도 있다. 또 다른 예로, 화소 영역에 해당하는 칼라 필터들 사이에 블랙 매트릭스를 이용하는 방법이 있다. 이런 경우에, 블랙 매트릭스 물질을 기판의 전면에 도포한 후, 패턴하여, 화소 영역에만 그레이팅 패턴을 형성하고, 화소 영역 사이에는 블랙 매트릭스를 형성할 수도 있다. 그 후에, 화소 영역에는 그레이팅 패턴과 중첩하도록 칼라 필터를 형성한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DP: 표시패널 3DF: 3차원 필름
LG: 도광판 LLS: 좌안 광원
RLS: 우안 광원 LLD: 좌안 레이저 다이오드
RLD: 우안 레이저 다이오드 GF: 그레이팅 필름
GP: 그레이팅 패턴 BM: 블랙 매트릭스
RGP: 적색 그레이팅 패턴 GGP: 녹색 그레이팅 패턴
BGP: 청색 그레이팅 패턴 LRD: 좌안 적색 레이저 다이오드
LGD: 좌안 녹색 레이저 다이오드 LBD: 좌안 청색 레이저 다이오드
RRD: 우안 적색 레이저 다이오드 RGD: 우안 녹색 레이저 다이오드
RBD: 우안 청색 레이저 다이오드

Claims (12)

  1. 매트릭스 방식으로 배열된 복수 개의 화소 및 상기 화소들 사이에 배치된 제1 블랙 매트릭스를 포함하는 표시패널;
    상기 표시패널의 배면에 위치하는 도광판;
    상기 도광판의 일측변에 위치하는 좌안 광원;
    상기 좌안 광원과 대향하도록 상기 도광판의 타측변에 위치하는 우안 광원; 그리고
    상기 표시패널의 전면에 위치하며, 상기 복수 개의 화소 각각에 대응하여 한 화소별로 형성된 그레이팅 패턴 및 상기 그레이팅 패턴들 사이에서 상기 제1 블랙 매트릭스와 대응하여 배치된 제2 블랙 매트릭스를 구비한 그레이팅 필름을 포함하며,
    상기 그레이팅 패턴은, 상기 좌안 광원 및 상기 우안 광원에서 출사된 빛을 각각 m개의(m은 자연수) 좌안광 및 우안광으로 분리하는 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌안 광원 및 상기 우안 광원은 단파장광을 출사하는 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 좌안 광원에서 출사하는 단파장광은 상기 그레이팅 패턴으로 -79도 입사각으로 입사하고;
    상기 우안 광원에서 출사하는 단파장광은 상기 그레이팅 패턴으로 +79도 입사각으로 입사하는 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 단파장광의 파장 값을 λ로, 상기 그레이팅 패턴의 간격을 a로 할 때, (λ/a)는 0보다 크고, 0.5보다 작은 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (λ/a)는 0.2인 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단파장광은 파장이 650nm인 적색, 550mm인 녹색, 그리고 450nm인 청색 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소는 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 그리고 청색 서브화소를 포함하고,
    상기 그레이팅 패턴은 상기 적색 서브 화소에 대응하는 적색 그레이팅 패턴, 상기 녹색 서브 화소에 대응하는 녹색 그레이팅 패턴, 그리고 상기 청색 서브 화소에 대응하는 청색 그레이팅 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 적색 그레이팅 패턴의 간격은 2,250nm이고,
    상기 녹색 그레이팅 패턴의 간격은 2,750mm이고,
    상기 청색 그레이팅 패턴의 간격은 3,250nm인 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널에서 관측 거리 D 떨어진 위치에서 표준 양안 간격 d인 좌안과 우안이 위치한 경우,
    상기 좌안광과, 상기 우안광의 사이 각도는, atan(d/2D)인 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널은,
    상기 화소에 대응하는 위치에 형성된 칼라 필터를 더 포함하며,
    상기 그레이팅 패턴은,
    상기 칼라 필터에 대응하는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널은,
    상기 화소에 대응하는 위치에 형성된 칼라 필터를 더 포함하며,
    상기 그레이팅 패턴은,
    상기 제2 블랙 매트릭스에서 연장되어 상기 칼라 필터와 중첩하여 형성된 것을 특징으로 하는 무안경 방식의 입체 영상 표시장치.
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