KR20050013875A

KR20050013875A - 고해상도 3차원 영상 디스플레이

Info

Publication number: KR20050013875A
Application number: KR1020030052460A
Authority: KR
Inventors: 조건호; 김대식; 김성하; 이희중
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-05
Also published as: US20050057702A1; CN1576953A; CN1308728C; KR100970721B1; US7327410B2

Abstract

고해상도 3차원 영상 디스플레이가 개시되어 있다.

이 개시된 3차원 영상 디스플레이는, 백라이트; 개구와 마스크가 교대로 형성되고, 상기 개구와 마스크가 스위칭되어 상기 백라이트에서 출사되는 광을 선택적으로 통과시키는 액정 셔터 어레이; 복수개 시점의 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보를 가지고, 상기 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보가 상기 개구의 이동에 따라 같이 이동되는 디스플레이 소자;를 포함하여, 상기 복수개 시점의 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보에 따른 화상이 상기 개구를 통해 순차적으로 디스플레이되도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 복수 시점에 따른 화상 정보에 대응되는 화상이 순차적으로 스캐닝되어 해상도가 향상됨과 아울러 시청자의 시야각이 넓어진다.

Description

고해상도 3차원 영상 디스플레이{High resolution 3-dimensional image display}

본 발명은 3차원 영상 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개 시점의 화상을 순차적으로 이동시키면서 선택적으로 디스플레이시켜 해상도를 향상시킨 3차원 영상 디스플레이에 관한 것이다.

일반적으로 3차원 영상은 사람의 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의해 이루어지는데, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나는 양안시차(binocular parallax)가 입체감의 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 3차원 영상 디스플레이에는 안경을 이용한 디스플레이와 무안경 방식의 디스플레이가 있으며, 무안경 방식의 디스플레이는 안경을 사용하지 않고 좌우 영상을 분리하여 3차원 영상을 얻는 것이다. 무안경 방식에는 예를 들어 패럴렉스 베리어 방식과 렌티큘러 방식이 있다.

패럴렉스 베리어 방식은 좌우 양안이 각각 보아야 할 화상을 교대로 세로 무늬 모양으로 인쇄 또는 사진으로 인화하여 이것을 극히 가느다란 세로 격자열 즉, 베리어를 이용하여 보는 것이다. 이렇게 함으로써, 좌안에 들어올 세로 무늬 화상과 우안에 들어올 세로 무늬 화상이 베리어에 의해 배분되어 좌안과 우안으로 각각 다른 시점(view point)의 화상이 보임으로써 입체 영상으로 보이는 것이다.

패럴렉스 베리어 방식에 의하면, 도 1a에 도시된 바와 같이 관찰자의 좌안(LE)과 우안(RE)에 대응하는 좌안 화상 정보(L) 및 우안 화상 정보(R)를 가진 액정 패널(3) 앞에 세로 격자 모양의 개구(5)와 마스크(7)를 갖는 패럴렉스 베리어(10)를 배치하고, 상기 패럴렉스 베리어(10)의 개구(5)를 통해 영상을 분리한다. 상기 액정 패널(3)은 좌안에 입력될 화상정보(L)와 우안에 입력될 화상정보(R)가 수평 방향을 따라 교대로 배열되어 있다.

예를 들어, 좌안 화상 정보(L)를 가진 화소와 우안 화상 정보(R)를 가진 화소가 한 세트로 되고, 상기 개구(5)를 중심으로 좌우의 화소가 각각 다른 시점의 화소가 되어 입체 영상을 구현할 수 있는 것이다. 예를 들어, 제1 좌안 화상이 좌안에, 제1 우안 화상이 우안에 각각 들어가고, 제2 좌안 화상이 좌안에, 제2 우안 화상이 우안에 각각 들어가며, 동일한 방식으로 좌우의 화소가 각각 대응되는 좌안과 우안에 들어간다.

이러한 방식에 의하면, 상기 개구(5)를 통해서 화상이 형성되는 한편 상기 마스크(7)를 통해서는 화상이 차단되기 때문에, 도 1b에 도시된 바와 같이 좌안 화상(L)은 예를 들어 짝수 번째 라인에만 형성되는 한편, 홀수 번째 라인에는 상기 마스크(7)에 의해 차단되어 블랙 라인(K)이 형성된다. 또한, 우안 화상(R)은 예를 들어, 홀수 번째 라인에만 형성되는 한편, 짝수 번째 라인에는 상기 마스크(7)에 의해 차단되어 블랙 라인(K)이 형성된다.

따라서, 디스플레이 전체적으로 해상도가 떨어지고, 3차원 영상의 밝기가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 복수개 시점의 화상 정보를 가지고, 개구와 마스크를 이동시키면서 복수개 시점의 화상을 모두 디스플레이함으로써 해상도를 개선한 3차원 영상 디스플레이를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a은 종래의 패럴렉스 베리어 방식에 의한 3차원 영상 디스플레이를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1b는 종래의 패럴렉스 베리어 방식에 의한 좌안 화상과 우안 화상이 디스플레이된 상태를 나타낸 것이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이를 나타낸 것이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이에 의한 좌안 화상과 우안 화상이 디스플레이되는 과정을 나타낸 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이를 나타낸 것이다.

<도면 중 주요부분에 대한 설명>

20...백라이트, 25,50...디스플레이 소자

30...액정 셔터 어레이, 32,32‘,42,42’..개구

34,34‘,44,44'...마스크, 40...광원어레이

L1,L3...L(2n-1)...홀수 번째 좌안 화상

L2,L4...L(2n)...짝수 번째 좌안 화상

R1,R3...R(2n-1)...홀수 번째 우안 화상

R2,R4...R(2n)...짝수 번째 우안 화상

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3차원 영상 디스플레이는, 백라이트; 개구와 마스크가 교대로 형성되고, 상기 개구와 마스크가 스위칭되어 상기 백라이트에서 출사되는 광을 선택적으로 통과시키는 액정 셔터 어레이; 복수개 시점의 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보를 가지고, 상기 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보가 상기 개구의 이동에 따라 같이 이동되는 디스플레이 소자;를 포함하여, 상기 복수개 시점의 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보에 따른 화상이 상기 개구를 통해 순차적으로 디스플레이되도록 된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3차원 영상 디스플레이는, 광이 발광되는 개구와 광이 비발광되는 마스크가 교대로 형성되고, 상기 개구와 마스크가 선택적으로 스위칭되는 광원어레이; 복수개 시점의 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보를 가지고, 상기 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보가 상기 개구의 이동에 따라 같이 이동되는 디스플레이 소자;를 포함하여, 상기 복수개 시점의 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보에 따른 화상이 상기 개구를 통해 순차적으로 디스플레이되도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 화상 정보는 세로 방향으로는 동일 시점의 화상 정보를 가지고, 수평 방향으로는 다른 시점의 화상 정보를 가지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이는, 도 2a를 참조하면 백라이트(20)와, 디스플레이 소자(25)와, 액정 셔터 어레이(30)를 포함한다.

상기 액정 셔터 어레이(20)는 영역별로 전원을 선택적으로 인가하여 개구(32)와 마스크(34)가 교대로 배열되어 형성되고, 상기 개구(32)와 마스크(34)는 주기적으로 스위칭된다. 상기 디스플레이 소자(25)는 예를 들어 투과형 액정 패널일 수 있다.

상기 액정 셔터 어레이(30)의 스위칭 작용에 의해 좌안 화상과 우안 화상이 형성되는 과정이 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있다. 상기 디스플레이 소자(25)는 좌안 화상정보와 우안 화상정보를 가진다. 또한, 좌안 화상정보와 우안 화상정보는 각각 복수개 시점(view point)에 따른 화상 정보를 포함한다. 예를 들어, 상기 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보는 한 프레임의 화상정보로서 각각 시점이 다른 두 개의 화상 정보를 가질 수 있다.

이런 경우에, 상기 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보는 각각 홀수 번째 화상정보와 짝수 번째 화상정보를 포함한다. 상기 개구(32)를 통해서는 상기 백라이트(20)에서 출사된 광이 통과되어 상기 디스플레이 소자(25)의 화상 정보에 따라 화상이 형성된다. 그리고, 상기 마스크(34)를 통해서는 상기 백라이트(20)에서 출사된 광이 차단되어 화상이 형성되지 않는다. 따라서, 상기 액정 셔터 어레이(30)를 통해 화상이 형성될 때, 상기 개구(32)를 통해 화상이 형성되는 라인과 마스크(34)를 통해 화상이 차단되는 라인이 교대로 형성된다.

여기서, 화상이 형성되는 라인이 홀수 번째 라인일 때, 이들 화상을 홀수 번째 화상이라고 하고, 화상이 형성되는 라인이 짝수 번째 라인일 때 이들 화상을 짝수 번째 화상이라고 한다.

홀수 번째 좌안 화상은 L1,L3,L5...L(2n-1)(n은 자연수를 나타낸다.)로 나타내고, 짝수 번째 좌안 화상은 L2,L4,L6...L(2n)(n은 자연수를 나타낸다.)으로 나타낸다. 또한, 홀수 번째 우안 화상은 R1,R3,R5...R(2n-1)(n은 자연수를 나타낸다.)로 나타내고, 짝수 번째 좌안 화상은 R2,R4,R6...R(2n)(n은 자연수를 나타낸다.)으로 나타낸다

도 2a를 참조하면, 상기 액정 셔터 어레이(30)는 t=t1에서 제1 개구(32)와 제1 마스크(34)를 포함한다. 상기 제1 개구(32)를 통해 예를 들어 홀수 번째 좌안 화상(L1)(L3)(L5)(L7)(L9)과 짝수 번째 우안 화상(R2)(R4)(R6)(R8)(R10)이 각각 좌안(L)과 우안(R)에 형성된다.

다음, 도 2b를 참조하면 상기 액정 셔터 어레이(30)의 스위칭 작용에 의해 t=t2 에서 개구와 마스크가 교체된다. 즉, 개구가 마스크로 전환되고, 마스크가 개구로 전환된다. 여기서, 전환된 개구를 제2 개구(32‘)로, 전환된 마스크를 제2 마스크(34’)로 표시한다.

상기 액정 셔터 어레이(30)의 스위칭 작용과 동시에 상기 디스플레이 소자(25)의 화상 정보도 이동된다. 그럼으로써, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제2 개구(32‘)를 통해 짝수 번째 좌안 화상(L2)(L4)(L6)(L8)(L10)과 홀수 번째 우안 화상(R1)(R3)(R5)(R7)(R9)이 형성된다.

도 3a는 홀수 번째 좌안 화상(L1)(L3)(L5)...(L(2n-1))과 짝수 번째 좌안 화상(L2)(L4)(L6)...(L(2n))을 각각 나타낸 것으로, 이들 홀수 번째 및 짝수 번째 좌안 화상이 합쳐져 한 프레임의 좌안 화상을 형성한다.

또한, 도 3b는 짝수 번째 우안 화상(R2)(R4)...(R(2n))과 홀수 번째 우안 화상(R1)(R3)...(R(2n-1))을 각각 나타낸 것으로, 이들 짝수 번째 및 홀수 번째 우안 화상이 합쳐져 한 프레임의 우안 화상을 형성한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 3차원 영상 디스플레이는 개구 영역이 액정 셔터 어레이의 전 영역을 스캔하면서 복수 시점의 화상을 제공하므로 해상도가 향상된다. 한편, 상기 예에서는 좌안 화상과 우안 화상이 각각 홀수 번째 화상과 짝수 번째 화상을 한 세트로 하여 한 프레임의 화상을 구성하는 예를 설명하였지만, 이밖에도 한 프레임의 화상을 3개 이상의 시점(view point)으로 구성된 화상으로 구성할 수 있다. 이러한 복수개 시점의 화상을 상기 액정 셔터 어레이를 이용하여 순차적으로 이동시키고, 상기 복수개 시점의 화상에 대응되는 화상신호도 순차적으로 이동시킨다.

다시 말하면, 복수 시점의 화상 정보를 수평 방향(Y 방향)으로 순차적이고 주기적으로 이동시키면서 상기 액정 셔터 에레이(30)를 이용하여 화상을 선택적으로 샘플링하여 여러 시점에서의 입체 영상을 얻을 수 있다. 여기서, 상기 복수 시점의 화상은 도 3a 및 도 3b를 참조하면 세로 방향(X 방향)으로는 동일 시점이고, 수평 방향(Y 방향)으로는 다른 시점의 화상 정보를 갖는다.

이와 같이 복수개의 시점으로 구성된 화상을 주기적으로 이동시켜 스크린의 전영역을 스캐닝하도록 함으로써 해상도를 향상시킴과 아울러, 시청자의 시야각을 넓게 확보할 수 있는 이점이 있다.

한편, 상기 디스플레이 소자(25)와 액정 셔터 어레이(30)는 그 위치를 서로 바꾸어 배치할 수도 있다.

다음, 본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이는 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 광원어레이(40)와, 디스플레이 소자(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 광원어레이(40)는 예를 들어, PDP, 유기 EL 등으로 구성될 수 있다. 상기 광원어레이(40)는 세로 방향(X 방향)으로 긴 슬릿 형태의 발광 영역을 선택적으로 형성할 수 있도록 된 것이 바람직하다.

상기 광원어레이(40)는 수평 방향(Y 방향)을 따라 on-off 제어되어 개구(42)와 마스크(44)가 교대로 형성되어 있다. 상기 개구(42)는 광이 발광되는 영역이고, 상기 마스크(44)는 광이 발광되지 않는 영역을 나타낸다.

상기 개구(42)와 마스크(44)는 상기 디스플레이 소자(50)의 화소단위에 대응되는 폭을 가지고 상기 광원어레이(40)의 on-off 제어에 의해 선택적으로 스위칭된다. 상기 개구(42)는 세로 방향(X 방향)으로 광원어레이가 on 상태이고, 상기 마스크(44)는 세로 방향(X 방향)으로 광원어레이가 off 상태이다.

상기 개구(42)에서 발광된 광이 상기 디스플레이 소자(50)를 통과하면서 디스플레이 소자(50)의 화상 신호에 따라 처리되어 좌안 화상과 우안 화상이 각각 형성된다.

상기 개구(42)와 마스크(44)의 폭은 상기 디스플레이 소자(50)의 화소 피치와 한 프레임의 화상에 포함되는 시점(view point)에 따른 화상수에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 한 프레임의 화상이 두 시점의 화상을 포함하거나 세 시점 또는 그 이상의 화상을 포함할 수 있으며, 이러한 복수개 시점의 화상에 따라 개구와 마스크의 폭이 조절될 수 있다.

상기 디스플레이 소자(50)는 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보를 포함하고, 상기 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보는 한 프레임의 화상 정보에 대해 각각 복수개 시점에 따른 화상 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 좌안 화상 정보는 홀수 번째 화상정보(L1)(L3)...(L(2n-1))와 짝수 번째 화상정보(L2)(L4)...(L(2n))를 포함할 수 있다. 또한, 우안 화상 정보는 홀수 번째 화상정보(R1)(R3)...(R(2n-1))와 짝수 번째 화상정보(R2)(R4)...(R(2n))를 포함하고, 이웃하는 홀수 번째 우안 화상과 짝수 번째 좌안 화상이 합쳐져 한 프레임의 화상이 형성된다.

예를 들어, 도 4a를 참조하면 t=t1에서 제1개구(42)와 제1마스크(44)가 교대로 형성될 때, 상기 제1개구(42)를 통해 홀수 번째 우안 화상(R1)(R3)...(R9)과 짝수 번째 좌안 화상(L2)(L4)...(L10)이 형성된다. 다음, t=t2에서 상기 광원어레이(40)의 스위칭 작용에 의해 제1개구(42)가 제2마스크(44‘)로 전환되고 제1마스크(44)가 제2개구(42’)로 전환된다. 그리고, 개구와 마스크의 전환과 함께 화상정보도 이동된다. 이렇게 함으로써, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 제2개구(42‘)를 통해 짝수 번째 우안 화상(R2)(R4)...(R10)과 홀수 번째 좌안 화상(L1)(L3)...(L10)이 형성된다.

t=t1에서의 짝수 번째 좌안 화상과 t=t2에서의 홀수 번째 좌안 화상이 합쳐져 한 프레임의 좌안 화상이 형성된다. 또한, t=t1에서의 홀수 번째 우안 화상과 t=t2에서의 짝수 번째 우안 화상이 합쳐져 한 프레임의 우안 화상이 형성된다

상기와 같이 본 발명에서는 복수개 시점의 화상이 좌안과 우안에 각각 스캐닝되도록 함으로써 해상도를 높일 수 있고, 또한 시점에 따른 화상 정보가 많으면 시청자의 시야가 넓게 확보될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 3차원 영상 디스플레이는, 좌안을 위한 복수개 시점의 화상 정보와 우안을 위한 복수개 시점의 화상 정보를 포함하고, 이들 화상 정보에 대응되는 화상이 순차적으로 스캐닝되어 해상도가 향상됨과 아울러 시청자의 시야각이 넓어지는 이점이 있다.

Claims

백라이트;

개구와 마스크가 교대로 형성되고, 상기 개구와 마스크가 스위칭되어 상기 백라이트에서 출사되는 광을 선택적으로 통과시키는 액정 셔터 어레이;

복수개 시점의 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보를 가지고, 상기 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보가 상기 개구의 이동에 따라 같이 이동되는 디스플레이 소자;를 포함하여, 상기 복수개 시점의 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보에 따른 화상이 상기 개구를 통해 순차적으로 디스플레이되도록 된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이.
광이 발광되는 개구와 광이 비발광되는 마스크가 교대로 형성되고, 상기 개구와 마스크가 선택적으로 스위칭되는 광원어레이;

복수개 시점의 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보를 가지고, 상기 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보가 상기 개구의 이동에 따라 같이 이동되는 디스플레이 소자;를 포함하여, 상기 복수개 시점의 좌안 화상 정보와 우안 화상 정보에 따른 화상이 상기 개구를 통해 순차적으로 디스플레이되도록 된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 개구는 세로 방향으로 긴 슬릿 형태를 갖는 것을 특징으로 하는3차원 영상 디스플레이.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 화상 정보는 세로 방향으로는 동일 시점의 화상 정보를 가지고, 수평 방향으로는 다른 시점의 화상 정보를 가지는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이.
제 2항에 있어서,

상기 광원어레이는 PDP 또는 유기 EL로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 영상 디스플레이.