KR20010011108A - 입체 영상 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20010011108A
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우상욱
조경미
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors

Abstract

본 발명에 따르면, 상호 대향하며 투명한 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판의 내측면에 서로 직각으로 배치되도록 각각 형성된 스트립 형태의 제 1 및 제 2 투명 전극과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 형성되는 것으로서, 일렉트로매틱 재료로써 레드, 블루 및, 그린 또는 옐로우, 시안 및 바이올렛 또는 이들의 조합으로 형성되는 색상을 표시할 수 있도록 소정 패턴으로 형성된 음극층, 상기 음극층상에 형성된 이온 도전층 및, 상기 음극층에 대응하는 양극층을 구비한 발광층;을 구비한 패널이 복수로써 중첩되어 형성되는 입체 영상 디스플레이 장치가 제공된다.

Description

입체 영상 디스플레이 장치{3 dimension image display}
본 발명은 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투명한 영상 디스플레이 장치를 다층으로 적층시킴으로써 입체 영상을 구현할 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.
3 차원 영상 또는 입체 영상을 구현하기 위한 시도는 여러 가지 방면에서 다양하게 진행되어 왔으나, 안경이나 기타의 보조 장치를 필요로 하는 것이 대부분이다. 한편, 보조 장치를 필요로 하지 않는 오토스테레오스코픽 이메이지(autostereoscopic image)를 만들어내는 방식은 주로, 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 들어가는 화상에 약간의 공간적 시간적 차이를 만들어 양눈으로 입사된 서로 다른 두 빛이 눈 주변 근육의 조절로 인하여 망막에 적절히 맺혀 하나의 입체 영상을 인식할 수 있도록 하는 방식이다. 이러한 방식은 디스플레이의 전면에 걸쳐서 적절한 배리어(barrier)를 설치하거나 유사한 기능을 하는 변조 장치나 프리즘을 설치하여 빛을 분리시키는 방식을 주로 사용한다.
도 1에 도시된 것은 칼러 음극선관을 이용한 입체 영상 디스플레이 장치에 대한 개략적인 개념도이다.
도면을 참조하면, 칼러 음극선관(11)의 전면에는 광 변조기(light modulator, 12)를 설치하여 입체 영상을 구현하게 된다. 칼러 음극선관(11)에서는 다수로 이루어진 부분 영상(11)을 디스플레이하게 되며, 이러한 부분 영상(11)들은 여러 각도에서 촬상된 부분 영상 칼럼(14)으로 이루어진 것이다. 관찰자는 광 변조기(12)에 형성된 변조기 칼럼(15)을 통해서 빛의 경로(15)를 따라 입사되는 부분 영상을 관찰하게 됨으로써 3 차원 입체 영상을 볼 수 있다. 광 변조기(12)는 다수의 부분 영상 칼럼(14)들중 두개의 이메이지만이 양쪽 눈에 하나씩 입력될 수 있도록 만들어주는 기능을 한다. 따라서, 관찰자는 나머지 다른 부분 영상 칼럼들에 대한 각도에서 사물을 보는 것과 같은 느낌을 받을 수 있다.
즉, 서로 다른 각도에서 찍은 10 개 또는 그 이상의 이메이지를 3 차원 그래픽 카드가 장착된 특수 시스템에 입력하여, 각각의 이메이지를 광변조기를 통해서 사용자의 양쪽 눈에 나누어 보낼 수 있도록 설계한 시스템이다. 화상이 마치 홀로그램과 같이 재현되므로, 안경이나 특수 필터를 장착한 3 차원 영상 재현 방식 또는 일반적인 액정 표시 소자를 이용한 렌티큘라(lenticular) 방식의 화상에서와 같은 눈의 피로가 전혀 없다. 즉, 눈의 폭주(convergence)가 자연스럽고, 눈의 위치를 수평 방향으로 옮겨도 디스플레이 화상의 재배치가 필요 없이 다른 각도의 화상이 눈에 즉각 입력된다. 그러나, 이와 같은 방식의 디스플레이 장치는 광 변조기(12)에 의해서 대부분의 빛이 가려져 버리게 되므로, 휘도가 낮아질 수 밖에 없다는 문제점이 있다.
한편, 렌티큘라 방식을 이용한 입체 영상 디스플레이 장치는 한개의 사물에 대하여 두개의 이미지를 얻은 후, 좌우 교대로 두개의 이미지를 배치하고, 디스플레이의 전면에 프리즘 모양의 얇은 시이트(이메이지 스프리터(image splitter))를 붙여 양쪽 눈으로 화상 분리가 이루어지도록 하는 방식이다. 즉, 디스플레이 시스템의 홀수열은 오른쪽의 눈을 위한 화상을 디스플레이하고, 짝수열은 왼쪽눈을 위한 화상을 디스플레이한 후, 렌티큘라 시이트를 통하여 두 화상이 적절한 각도를 가지고 양방향으로 분리될 수 있도록 하는 것이다. 여기에 눈의 위치를 감지하는 카메라를 전면에 배치하여 눈의 위치에 따라 디스플레이되는 화상을 변화시켜서 그 위치에서 가장 적절한 3 차원 영상을 재현하도록 자동 조절할 수도 있다. 또한 특수 펜을 이용하여 펜의 위치를 감지하는 추가의 카메라를 디스플레이의 윗쪽에 배치하여 펜을 통해 3 차원 영상의 지도위에 선이나 점을 찍을 수 있도록 구성될 수도 있다.
렌티큘라 방식의 입체 영상 디스플레이 시스템은 주로 액정 표시 소자나 플라즈마 디스플레이 소자를 이용하므로, 관찰자가 느끼는 깊이의 느낌은 수 cm 에 불과하다는 단점이 있다. 또한, 칼라 음극선관에 적용하기에는 곡면뿐만 아니라, 두개의 화소 위치 위에 1 개의 프리즘이 올라가도록 렌티큘라 시이트를 정확하게 부착하기가 어렵기 때문에, 아직은 구현성이 떨어지기도 한다. 렌티큘라 방식의 3 차원 디스플레이는 CAD 나 의학용 시뮬레이션등에 적용이 가능하지만, 매직 아이(magic eye)를 보고 있는 것과 같이 눈의 피로가 매우 심하고, 눈의 위치를 옮김에 따라서 화상의 변화를 처리하는 속도가 느려서 상용화하기 어렵다.
위에서 설명한 기존의 방식은 실제 화상면에서 수직적 깊이의 차이가 없고, 단지 화상의 수평적 차이를 통하여 인위적인 착시를 이용하여 영상을 만들기 때문에, 수평적인 눈의 움직임에 대한 제한이 커지게 된다. 즉, 수평적인 눈의 움직임을 쫓아가는 시스템을 필요로 하거나, 제한적인 이메이지 만을 제공할 수 있을뿐이다. 또한, 하드웨어 자체가 주는 문제 때문에, 즉, 디스플레이 시스템에서 제공할 수 있는 수평적 차이에 의한 인위적인 두 화상만을 찾아 눈 근육을 조절하여야만 하기 때문에, 눈의 폭주(convergence)나 조절(accommodation)력의 반복적인 요구에 의해 눈의 피로가 쉽게 온다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 신규한 입체 영상 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 눈의 피로가 없고, 보조 장치를 사용하지 아니하는 입체 영상 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 칼러 음극선관을 이용하는 입체 영상 디스플레이 장치에 대한 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치에 대한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 입체 영상 디스플레이 장치의 패널에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치에서 입체감이 표시되는 원리를 나타내는 것이다.
도 5는 도 3에 도시된 패널을 보다 상세하게 단면으로 도시한 것이다.
〈 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 〉
11. 칼러 음극선관 12. 광 변조기
13. 부분 영상 14. 부분 영상 칼럼
15. 변조기 칼럼 16. 빛의 경로
21.22.23.24. 패널 31.33. 기판
32.34. 전극 35. 발광층
53. 음극층 54. 이온 도전층
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 상호 대향하며 투명한 제 1 및 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판의 내측면에 서로 직각으로 배치되도록 각각 형성된 스트립 형태의 제 1 및 제 2 투명 전극과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 형성되는 것으로서, 일렉트로매틱 재료로써 레드, 블루 및, 그린 또는 옐로우, 시안 및, 바이올렛 또는 이들의 조합으로 형성되는 색상을 표시할 수 있도록 소정 패턴으로 형성된 음극층, 상기 음극층상에 형성된 이온 도전층 및, 상기 음극층에 대응하는 양극층을 구비한 발광층;을 구비한 패널이 복수로써 중첩되어 형성되는 입체 영상 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 음극층은 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, KxWO3, MoO3, IrO2, NiO, Ni(OH)2, Nb2O5, Rh2O3, Fe4(Fe(CN)6)3, TiO2-CeO2, TiO2, 또는 Cr2O3들중 어느 하나이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 양극층은 V2O5로써 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 이온 도전층은 LiNbO3와 같은 리튬 도전체로 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 발광층은 상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 전류를 인가할때는 화상을 표시하고, 전류를 인가하지 않을때는 투명한 상태로 유지된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 발광층은 상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 전류를 인가할때는 투명한 상태로 유지되고, 전류를 인가하지 않을때는 고유의 색상으로 유지된다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 입체 영상 디스플레이 장치는 복수개의 디스플레이 패널을 구비하며, 도면의 실시예에서는 제 1 내지 제 4 패널(21,22,23,24)이 구비된 경우가 도시되어 있다. 다른 실시예에서는 이보다 많은 갯수의 패널이 구비될 수도 있으며, 또 다른 예에서는 단지 두개만의 패널이 구비된 경우도 가능할 것이다.
각 패널(21,22,23,24)은 서로에 대하여 중첩된 상태를 유지하며, 패널별로 독립적인 영상을 디스플레이하게 된다. 또한 각 패널(21,22,23,24)들은 필요에 따라서 전체적으로 또는 부분적으로 투명한 상태가 될 수 있으며, 그에 따라서 배면의 패널에서 디스플레이되는 영상은 전면의 패널을 투과하여 관찰자에게 도달할 수 있도록 되어 있다.
도 3에 도시된 것은 도 2에 도시된 제 1 내지 제 4 패널들중 하나의 패널에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, 각 패널은 제 1 전극(32)이 내표면에 형성된 제 1 기판(31)과, 제 2 전극(34)이 내표면에 형성된 제 2 기판(33)과, 상기 두 기판 사이에 형성된 발광층(35)을 구비한다. 제 1 전극(32)과 제 2 전극(34)은 스트립의 형태로 형성되며, 서로에 대하여 직교하도록 배치된다. 발광층(35)은 일렉트로크로믹(electrocromic) 재료 또는 일렉트로루미니슨스(electroluminescence) 재료를 사용하여 형성하게 된다.
상기의 두 재료들은 당해 기술 분야에서 공지된 것이며, 그 특성을 간단히 설명하면 다음과 같다. 상기 재료들은 전류의 인가에 의해 그 에너지 밴드갭이 변화하게 되며, 이때 색상이 변하게 된다. 즉, 전류가 흐르지 않는 상태에서는 투명한 색상을 나타내게 되지만, 전류가 인가되면 블루, 레드, 그린 또는 옐로우, 시안, 바이올렛 또는 이들의 조합으로 형성되는 빛의 삼원색으로 발광하도록 설계될 수 있다. 이와는 반대로, 전류가 인가되지 않은 상태에서는 블루, 레드, 그린 또는 옐로우, 시안, 바이올렛과 같은 고유의 색상을 가지지만, 전류가 인가된 상태에서는 투명한 색을 가지도록 설계될 수도 있다. 따라서, 전자의 경우, 전원이 차단된 상태에서는 투명한 색상을 가짐으로써 배면에 위치한 패널로부터 발광하는 영상이 관찰자에게 도달하는 것을 방해하지 않으며, 전원이 인가된 상태에서는 소정의 영상을 표시할 수 있으며, 후자의 경우는 그 역의 상태도 성립되는 것이다.
상기 일렉트로크로믹 재료 또는 일렉트로루미니슨스 재료는 기판(31,32)들 사이에 레드, 블루 및, 그린 또는 옐로우, 시안 및 바이올렛의 소정 패턴으로 코팅된다. 즉, 당해 기술 분야에서 공지된 바와 같이, 영상을 표시하기 위하여 스트립 형태 또는 도트 매트릭스 형태로 코팅될 수 있다. 코팅 방법으로는 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들면 스크린 인쇄법, 잉크젯 도포, 또는 스퍼터링 방법에 의해서도 코팅이 가능하다.
도 5에 도시된 것은 도 3의 패널 구조를 보다 상세한 단면으로서 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 위에서 설명된 바와 같이, 기판(31)과 대향하는 다른 기판(33)의 내측면에는 각각 투명한 제 1 전극(32)과 제 2 전극(34)이 형성된다. 그리고 그 사이에는 음극층(53), 이온 도전층(54), 양극(55)이 순차적으로 적층 형성됨으로써 발광층(35)을 형성하게 된다.
제 1 및 제 2 의 전극(32,34)은 예를 들면 ITO 재료, 주석 산화물, 도핑된 아연 산화물등과 같은 재료로 형성된다. 제 1 및 제 2 의 전극(32,34) 사이에 형성된 음극층(53)은 일렉트로크로믹 재료 또는 일렉트로루미니슨스 재료로 형성되고, 또한 양극층(55)은 상기 음극층(53)에 대응하는 전극층으로서 형성되며, 중간의 이온 도전층(54)은 세퍼레이터 층으로서 형성된다. 이때 음극층(53)은 위에서 설명한 바와 같이 영상을 표시할 수 있도록 레드, 그린 및 블루 또는 옐로우, 시안 및, 바이올렛에 대응하는 소정의 패턴으로 형성된다.
예를 들면, 음극층(53)은 일렉트로크로믹 전극 재료로서 WO3재료가 사용될 수 있으며, 양극층(55)인 대응 전극층으로서는 V2O5가 사용될 수 있다. 이온 도전층(54)인 세퍼레이터 층으로서는 LiNbO3와 같은 리튬 도전체가 사용될 수 있다. 이와 같이 형성된 다층막에서 음전위를 WO3층과 양극으로서의 V2O5인가하면, 다음과 같은 반응이 이온 도전층을 통해서 색상의 변환과 함께 발생한다.
LixV2O5↔xLi +xe-
WO3+xLi +xe-↔ LixWO3
즉, 위와 같은 반응에 있어서, 반응전에는 무색이었던 것이, 반응후에는 고유한 색상을 띄게 된다. 예를 들면 WO3의 경우에는 투명색에서 청색으로 상호 변환될 수 있다. 일렉트로크로믹 재료로 사용될 수 있는 것으로서는, 위에 언급된 텅스텐 산화물 이외에 바나듐 산화물들을 사용할 수 있으며, 그 밖에도 KxWO3, MoO3, IrO2, NiO, Ni(OH)2, Nb2O5, Rh2O3, Fe4(Fe(CN)6)3, TiO2-CeO2, TiO2, Cr2O3등을 들 수 있다.
도 4에 도시된 것은 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치에서 표시하는 영상을 인식하는 원리를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 각 패널별로 화상면(41,42,43,44)이 형성되는데, 상기 화상면(41,42,43,44)들은 관찰자의 눈(38)으로부터의 거리가 상이한 깊이에 있게 된다. 따라서 제 1 화상면(41)에서 표시하는 영상을 빛의 경로(47)를 따라서 좌측의 눈으로 인식하고 제 2 화상면(42)에서 표시하는 영상을 우측의 눈으로 인식하게 되면 실질적으로 원근감이 발생하게 되고, 그에 따라서 입체적인 영상을 표시할 수 있는 것이다. 이러한 입체 영상은 각 화상면의 깊이를 달리함으로써 얻어지는 것으로서, 눈의 피로 없이 자연스러운 입체감을 만들 수 있다.
본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는 독립적인 영상을 표시할 수 있는 다수의 패널을 겹쳐서 제작되므로 입체감이 뛰어나고 휘도가 저감되지 않은 영상을 표시할 수 있다는 장점이 있다. 또한 관찰자는 눈의 피로 없이 어느 각도에서나 자연스러운 입체 영상을 제공받을 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들은 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 상호 대향하며 투명한 제 1 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 및 제 2 기판의 내측면에 서로 직각으로 배치되도록 각각 형성된 스트립 형태의 제 1 및 제 2 투명 전극과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 형성되는 것으로서, 일렉트로매틱 재료로써 레드, 블루 및, 그린 또는 옐로우, 시안 및 바이올렛 또는 이들의 조합으로 형성되는 색상을 표시할 수 있도록 소정 패턴으로 형성된 음극층, 상기 음극층상에 형성된 이온 도전층 및, 상기 음극층에 대응하는 양극층을 구비한 발광층;을 구비한 패널이 복수로써 중첩되어 형성되는 입체 영상 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 음극층은 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, KxWO3, MoO3, IrO2, NiO, Ni(OH)2, Nb2O5, Rh2O3, Fe4(Fe(CN)6)3, TiO2-CeO2, TiO2, 또는 Cr2O3들중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 양극층은 V2O5로써 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이온 도전층은 LiNbO3와 같은 리튬 도전체로 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 발광층은 상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 전류를 인가할때는 화상을 표시하고, 전류를 인가하지 않을때는 투명한 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 발광층은 상기 제 1 전극 및 제 2 전극에 전류를 인가할때는 투명한 상태로 유지되고, 전류를 인가하지 않을때는 고유의 색상으로 유지되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
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