KR20060080498A - 엘시디 셔터를 이용한 입체 표시 방법 및 그 방법을 위한입체 표시 장치 - Google Patents

엘시디 셔터를 이용한 입체 표시 방법 및 그 방법을 위한입체 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판 표시 소자로부터 입체 영상을 표시하기 위한 입체 표시 방법 및 입체 표시 장치에 관한 것이며, 구체적으로 라인 별 2-타입 절환 가능한 LCD 셔터(Shutter)를 이용하여 체감 향상도를 향상시킬 수 있는 입체영상 표시 방법 및 그 표시 방법이 구현된 입체 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 입체 영상의 표시 방법은 다수개의 방향별 시차 영상으로부터 적어도 2가 되는 n가지 타입 별 샘플링 패턴에 따라 샘플링 및 멀티플렉싱하여 타입별 입체 영상을 만드는 단계; 상기 타입별 입체 영상을 영상 라인별로 상기 평판 표시 소자로 보내는 단계; 및 상기 평판 표시 소자로부터 투명/불투명 영역으로 절환 가능한 LCD 셔터를 포함하는 n-타입 절환 가능한 LCD 셔터 장치로 상기 영상 라인별로 영상 신호를 보내는 단계를 포함하고, 상기 투명/불투명 영역은 라인 별로 독립적으로 그리고 타입 별로 일시에 투명 또는 불투명으로 절환될 수 있는 다수 개의 절환 단위 요소를 포함한다.
샘플링, 멀티플렉싱, 렌티귤라 렌즈, 패럴럭스 방식, LCD 셔터

Description

엘시디 셔터를 이용한 입체 표시 방법 및 그 방법을 위한 입체 표시 장치{A Method for Displaying Three-Dimensional Shape Using LCD Shutter and A Device for the Same}
도 1a는 렌티귤라 렌즈의 종축이 평판 표시 소자의 수직 축과 평행한 공지의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1b는 렌티큘라 렌즈의 종축이 평판 표시 소자의 수직 축에 대하여 특정한 각도를 기울어진 방식을 도시한 것이다.
도 1c 사각형의 투과 영역이 배열된 슬릿 배열판(Slit Array Sheet)을 이용하는 공지의 패럴럭스(Parallax) 방식을 도시한 것이다.
도 1d는 4개의 방향별 시차 영상으로 구현된 수직 방향의 렌티귤라 렌즈 판을 이용한 입체 방식의 경우 발생할 수 있는 해상도의 감소에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 1e는 7개의 방향별 시차 영상으로 경사진 렌티귤라 판을 이용하여 입체 영상을 구현하는 공지의 방식을 도시한 것이다.
도 1f은 공지의 패럴럭스 방식에서 발생할 수 있는 해상도의 감소를 도시한 것이다.
도 2은 본 발명에 따른 형태별 입체 영상 샘플링 패턴 및 절환 가능한 LCD 패턴을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 절환 가능한 입체 영상 표시 장치에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 다른 입체 영상 표시 장치의 실시 예에서 패럴럭스 입체 방식을 사용하는 경우 방향별 시차 영상의 분리 모양을 도시한 것이다.
도 5은 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치의 2-형태 절환 가능한 LCD 셔터의 구성 및 동작 원리를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서 해당도의 감소가 방지되는 원리를 흐름도를 이용하여 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 2-형태 절환 가능한 LCD 셔터를 이용하는 입체 표시 장체에서 관측자가 인지하는 해상도의 향상이 이루어지는 원리를 도시한 것이다.
본 발명은 평판 표시 소자로부터 입체 영상을 표시하기 위한 입체 표시 방법 및 입체 표시 장치에 관한 것이며, 구체적으로 라인 별 2-타입 절환 가능한 LCD 셔터(Shutter)를 이용하여 체감 향상도를 향상시킬 수 있는 입체영상 표시 방법 및 그 표시 방법이 구현된 입체 표시 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치가 발달함에 따라 다양한 형태의 입체 표시가 개발되고 있다. 일반적으로 입체 영상은 관측자의 좌우 눈에 각각 서로 다른 영상이 인지되도록 하여 상기 관측자가 인지된 좌우 영상을 머리 속에서 합성함으로서 형성된다. 그러므로 입체 영상을 만들기 위해서는 좌우 눈에 서로 다른 영상을 표시할 수 있는 장치가 필요하며, 상기 장치로서 입체 안경이 있다. 상기 입체 안경은 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 좌우 눈이 각각 분리 인식이 되도록 하는 선편광 방식을 사용한다. 그러나 상기 방식은 사용자가 반드시 안경을 착용해야만 입체 영상으로 인식할 수 있다는 단점을 가진다. 그러므로 최근에는 안경을 착용하지 않고서는 입체 영상으로 인식할 수 있도록 하는 장치가 개발되었다. 상기 장치는 주로 LCD 또는 PDP와 같은 평판 디스플레이 소자에 방향별 영상을 분리하는 소자를 결합시켜 입체 시스템을 구현한다. 그리고 이와 같은 입체 시스템은 상기 방향별 영상을 분리하는 소자에 따라 렌트큘러 렌즈 시트(Lenticular Lens Sheet)를 이용하는 렌티큘러 방식, 슬릿 어레이 시트(Slit Array Sheet)를 이용하는 패럴락스 방식(Parallax), 마이크로렌즈 어레이 시트를 이용하는 통합 포토그라피(Integral Photography) 방식 및 간섭 현상을 이용하는 홀로그라피 방식 등이 다양한 오토스트레오스코피(autostereoscopy) 방식으로 분류될 수 있다. 제안된 상기 각각의 방식은 그 나름대로의 장단점을 가지고 있지만, 그 중에서도 특히 통합 포토그라피 방식 및 홀로그라피 방식은 수평 시차만으로 입체를 구현하는 다른 방식과는 달리 수평을 포함하여 모든 방향의 시차를 구현할 수 있도록 한다. 그러므로 실제 3 차원 공간의 실제의 형상을 관찰자의 환경에서 가장 잘 모사해주는 방법으로 공지되 어 있다. 그러나 상기 방식은 처리되어야할 데이터양이 너무 많아서 현재의 기술 수준으로는 실현하기 어렵고 데이터 처리 속도의 발전과 함께 개발되어할 방법으로 알려져 있다. 상기 방식 중 렌티큘라판을 이용하는 렌티귤라 방식은 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다.
도 1a는 렌티귤라 렌즈의 종축이 평판 표시 소자의 수직 축과 평행한 공지의 실시 예를 도시한 것이며, 도 1b는 렌티큘라 렌즈의 종축이 평판 표시 소자의 수직 축에 대하여 특정한 각도를 기울어진 방식을 도시한 것이다. 도 1a에 도시된 것처럼 좌우 양안의 분리축이 되는 렌티귤라 렌즈 축(Y)은 렌티귤라 렌즈 판(11)의 종축과 평행하도록 렌티귤라 렌즈 판(11)을 평판 표시 소자(10) 전면에 설치한다. 평판 표시 소자(10)는 상기 렌즈 축(Y)을 기준으로 양쪽으로 각각 두 개의 수직 구역으로 분리되고 각각의 영역에 서로 다른 영상 정보가 시차를 두고 표시된다. 상기 각각의 영역에 표시된 영상 정보는 일정한 시차로서 관측자(V)에게 시선 기준선(R)의 양쪽으로 각각 두 구역씩 시차를 두고 인식된다. 즉 네 개의 영상 정보가 시차를 두고 관측자에게 인식된다. 이와 같이 수직 방향의 렌티귤러 렌즈 판(11)을 사용하여 4개의 방향별 시차 영상을 이용하여 관측자(V)에게 입체 영상이 인식되도록 한다.
도 1b에 도시된 공지 발명은 도 1a에서 제시된 공지의 실시 예와는 달리 렌티큘라 렌즈 축(Y)이 평판 표시 소자(10)의 수직 축에 대하여 일정한 각도(α)만큼 기울어진 것을 도시한 것이다. 도 1b에 도시된 것처럼 평판 표시 소자(10)는 7개의 영역으로 분할되어 각각 필요한 영상 정보를 기울어진 렌티큘라 렌즈 판(11)을 통하여 시차를 두고 관측자(V)에게 송신한다. 관측자(V)는 기준선(R)을 중심으로 좌우 양안에 각각 3개씩 영상 정보를 시차를 두고 인식하게 되고 이로서 입체 영상이 형성되게 된다.
도 1a 및 도 1b에서 제시된 렌티큘라 렌즈 판을 이용하는 공지의 실시 예는 렌즈 판을 제작하기 어렵고, 그리고 렌티귤라 렌즈의 수차로 인하여 방향별 시차 영상이 정확히 상호 분리가 되지 않고 영상이 혼합되는 크로스토크(Crosstolk) 현상이 발생할 수 있다는 단점을 가진다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 1c에 제시된 것과 같은 사각형의 투과 영역이 배열된 슬릿 배열 시트(Slit Array Sheet)를 이용하는 패럴럭스(Parallax) 방식이 제안되었다. 상기 패럴럭스 방식은 평판 표시 소자(10)의 전면에 불투명 영역(131) 및 사각형의 투명 영역(132)으로 이루어진 사각형의 슬릿 배열판(13)이 설치된다. 입체 영상은 2장(Scene) 이상의 방향별 시차 영상(Perspective View)을 준비한 후 주기적으로 샘플링(Sampling) 및 멀티플렉싱(multiplexing)을 하여 만든다. 상기 경우 가능한 많은 방향별 시차 영상을 사용할 때 인지할 수 있는 입체 공간이 넓어질 수 있다. 그러나 영상을 표시하는 2차원 평판 표시를 위한 소자의 수는 일정하게 정해져 있으므로 방향별 시차 영상의 개수에 반비례하여 입체 영상의 해상도가 감소한다는 단점을 가진다. 그러므로 사용되는 방향별 시차 영상의 개수는 평판 소자의 해상도(화소의 수)를 고려하여 적절하게 균형을 취하게 된다. 상기와 같이 방향별 시차 영상의 개수로 인한 해상도가 감소하는 실시 예를 도 1d에 도시하였다.
도 1d는 4개의 방향별 시차 영상으로 구현된 수직 방향의 렌티귤라 렌즈 판(11)을 이용한 입체 방식의 경우 발생할 수 있는 해상도의 감소에 대한 실시 예를 도시한 것이다. 제시된 방식의 경우 렌티귤라 렌즈(렌티)에 대응하는 화소의 수가 많을수록 수직 방향의 해상도가 높아진다. 4개의 방향별 시차 영상을 사용하는 경우 수직방향의 해상도는 그대로 유지되지만 수평 방향의 해상도는 1/4로 현저하게 감소한다. 도 1 및 도 4에서 제시된 방식의 경우 4개의 방향별 시차 영상을 사용하고 있으므로 해상도는 1/4로 감소되지만 만약 n개의 방향별 시차 영상을 사용하는 경우에는 수평 방향의 해상도가 1/n(n: 방향별 시차 영상의 수)으로 감소된다. 도 1d에는 2번째 방향별 시차 영상에서 녹색 화소의 위치(111)가 도시되어 있다. 이와 같이 방향별 시차 영상을 사용하는 경우 제1 영상에서의 녹색화소의 위치와 제2 영상에서의 녹색화소의 간격으로 인하여 해상도가 감소되고 다른 색상의 화소에 대해서도 동일하다. 그러므로 전체적으로 수평 방향으로 해상도의 감소가 발생하게 된다. 마찬가지로 7개의 방향별 시차 영상으로 경사진 렌티귤라 판을 이용하여 입체 영상을 구현하는 경우 해상도의 감소가 발생하고 이는 도 1e에 도시되어 있다. 도 1e에 도시된 것처럼, 평판 표시 소자(10)에 표시된 영상 정보가 방향별 시차 영상으로 입체 영상을 구현하는 경우에 2번째 방향별 시차 영상의 녹색 위치(111)를 살펴보면 해상도가 수평 및 수직 방향으로 분산되어 도 1a 및 도 1d에 도시된 공지 발명에 비하여 수평 방향의 해상도가 상당히 개선되었다는 것을 알 수 있다.
렌티귤라 방식의 단점을 개선하기 위한 패럴럭스 방식에서도 해상도의 감소 가 발생한다. 도 1f에는 패럴럭스 방식에서 발생할 수 있는 해상도의 감소를 도시한 것이다.
도 1f에 도시된 공지 발명의 실시 예에서는 8개의 방향별 시차 영상으로서 입체 영상을 구현하는 방식이 도시되어 있다. 이미 설명한 것처럼 패럴럭스 방식에서는 사각형의 슬릿 배열판(13)은 투명 영역(133)과 불투명 영역(131)을 포함하고 도 1f에는 두 번째 방향별 시차 영상의 녹색화소의 위치가 큰 원으로 표시되어 있다. 수평 해상도의 감소가 분산되어 나타나지만 패럴럭스 방식의 경우에도 여전히 해상도의 감소가 발생한다는 것을 알 수 있다.
위에서 설명한 것처럼 특별한 입체 안경을 착용하지 않고 입체 영상을 구현하기 위한 시스템의 경우 복수 개의 방향별 시차 영상으로 인하여 해상도가 감소한다는 단점을 가진다. 특히 작은 글자의 경우 표현이 불가능하다는 결점을 가진다. 본 발명은 위와 같은 종래의 입체 영상 구현 시스템이 가진 문제를 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 해상도의 감소가 없이 입체 영상을 구현할 수 있는 입체 표시 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 투명/불투명으로 절환 가능하여 타입별로 샘플링이 된 n 개의 방향별 입체 영상에 상응하는 각 라인에 대하여 2가지 패턴으로 절환할 수 있는 LCD 셔터를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법이 구현된 입체 표시 장치를 제공하는 것이다.
제시된 목적을 이루기 위한 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 본 발명에 따른 절환 가능한 LCD 셔터 장치는 비절환 영역 및 다수개의 절환 단위 요소를 투명/불투명 절환 영역을 포함하는 적어도 2가 되는 n-타입 절환 가능한 LCD 셔터;
상기 절환 단위 요소를 투명에서 불투명으로 또는 그 역으로 절환하기 위한 신호의 인가를 위한 수직 타입 신호 절환부; 상기 절환 단위 요소를 투명에서 불투명으로 또는 그 역으로 수평 라인 별로 절환하기 위한 신호의 인가를 위한 수평 타입 신호 절환부; 및 상기 수직 타입 신호 절환부 및 수평 타입 신호 절환부에 신호를 송수신하기 위한 신호 인가 라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 절환 단위 요소의 크기는 상기 평판 표시 소자의 서브 픽셀의 크기에 대응될 수 있거나, 또는 상기 다수 개의 절환 단위 요소는 수평 방향으로 비절환 영역과 번갈아가면 반복될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 다수 개의 절환 단위 요소는 라인 별로 독립적이고 그리고 타입 별로 일시에 투명 또는 불투명으로 절환되도록 그룹화가 될 수 있거나, 또는 상기 다수 개의 절환 단위 요소는 수직 타입 신호 절환부의 신호 및 수평 타입 신호 절환부의 신호가 일치하는 경우에만 투명으로 절환될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 수직 타입 신호 절환부는 타입 별로 신호를 인가할 수 있거나, 또는 상기 수평 타입 신호 절환부는 타입별 및 라인별로 신호를 인가할 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 신호는 전압이 될 수 있고, 상기 n은 2가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 평판 표시 소자를 이용하는 입체 영상의 표시 방법은 다수개의 방향별 시차 영상으로부터 적어도 2가 되는 n가지 타입 별 샘플링 패턴에 따라 샘플링 및 멀티플렉싱하여 타입별 입체 영상을 만드는 단계; 상기 타입별 입체 영상을 영상 라인별로 상기 평판 표시 소자로 보내는 단계; 및 상기 평판 표시 소자로부터 투명/불투명 영역으로 절환 가능한 LCD 셔터를 포함하는 n-타입 절환 가능한 LCD 셔터 장치로 상기 영상 라인별로 영상 신호를 보내는 단계를 포함하고, 상기 투명/불투명 영역은 라인 별로 독립적으로 그리고 타입 별로 일시에 투명 또는 불투명으로 절환될 수 있는 다수 개의 절환 단위 요소를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 LCD 셔터는 항상 불투명 상태로 유지되는 비절환 영역을 포함하고, 상기 다수 개의 절환 단위 요소들은 비절환 영역과 번갈아 가며 배열될 수 있거나, 또는 상기 다수개의 절환 단위 요소들은 수직 타입 절환 요소 그룹 제어부 및 수평 타입 절환 요소 그룹 제어부에 의하여 투명에서 불투명으로 또는 그 역으로의 절환이 제어될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 LCD 셔터의 절환 단위 요소들의 절환은 상기 평판 표시 소자에 표시된 영상 신호와 라인별로 동기화가 될 수 있거나, 또는 상기 n은 2가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 LCD 셔터는 상기 평판 표시 소자의 전면으로부터 일정한 거리 d에 위치하고, 상기 일정한 거리 d는 하나의 방향별 투사 영상이 최적 입체 관찰 거리에서 투영되는 투사 영상의 크기에 의하여 결정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 일정한 거리 d는 관측자의 양안의 거리보다 작을 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 입체 영상의 표시 장치는
영상 정보를 다수개의 방향별 시차 영상 프레임으로부터 적어도 2가 되는 n개의 타입별 입체 영상 샘플링 패턴에 따라 샘플링 및 멀티프렉싱을 하는 입체 영상 절환 모듈; 비절환 영역 및 투명에서 불투명 또는 그 역으로 절환될 수 있는 다수 개의 절환 단위 요소들을 포함하는 절환 가능한 LCD 셔터 및 상기 절환 단위 요소들은 절환을 제어하기 위한 수직 타입 신호 절환부 및 수평 타입 신호 절환부를 포함하는 LCD 셔터 장치; 및 상기 입체 영상 절환 모듈로부터 상기 LCD 셔터를 경유하여 라인별로 순차적으로 영상 정보를 수신하는 평판 표시 소자를 포함하고, 상기 영상 정보는 입체 영상 샘플링 패턴에 따라 순차적으로 상기 LCD 셔터를 통하여 표시될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 수직 타입 신호 절환부 및 수평 타입 신호 절환부는 상기 절환 단위 요소들이 라인 별로 독립적으로 그리고 타입별로 일시에 절환이 될 수 있거나, 또는 상기 절환 단위 요소들의 절환은 상기 평판 표시 소자의 라인별 영상 정보의 표시와 라인별로 동기화가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 LCD 셔터는 상기 평판 표시 소자의 전면으로 일정한 거리 d에 위치하고, 상기 일정한 거리 d는 하나의 방향별 투사 영상이 최적 입체 관찰 거리에서 투영되는 투사 영상의 크기에 의하여 결정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 n은 2가 되거나, 또는 상기 평판 표시 소자는 LCD, PDP 또는 LCoS가 될 수 있다.
아래에서 본 발명은 제시된 실시 예로서 첨부된 도면을 이용하여 상세하게 설명된다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로서 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다
특히 아래에서 본 발명은 LCD 또는 PDP를 예를 들어 설명하고 또한 패럴럭스 방식을 실시 예로서 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 적절하게 변형하여 다른 평판 소자에 적용될 수 있고, 또한 패럴럭스 방식이 아니 다른 방식에도 적용 가능하다는 것은 자명하다. 그러므로 제시된 평판 표시소자 또는 방식에 의하면 본 발명의 범위가 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
도 2는 본 발명에 따른 타입별 입체 영상 샘플링 패턴 및 절환 가능한 LCD 패턴을 도시한 것이다.
도 2에 도시된 것은 1,2,3,4, 5 및 6으로 표시된 6개의 방향별 시차 영상을 사용한 것으로, 두 가지 형태의 샘플링 패턴에 해당하는 타입 I 및 타입 II는 절환 가능한 LCD 셔터 패턴(24)의 서로 다른 위치에서 각각의 유효 영역(25)을 포함하고 있다. 도 2에서타입 I의 샘플링 패턴(23) 및 타입 II의 샘플링 패턴(23)에서 각각의 유효 영역(25)은 작은 원으로 표시되어 있다. 샘플링 패턴(23)은 평판 표시 소 자, 예를 들어 LCD, PDP 등과 같은) 위에서 순차적으로(Time-Sequentially) 표시되고, 그리고 타입 I 및 타입 II는 칼라 필터가 없는 라인 별 2-타입 LCD 셔터로서 각 타입에 상응하는 2가지 패턴으로 절환이 됨에 따라 관측자에게 전송되어 입체 영상을 형성하게 된다. 상기 LCD 셔터의 절환 형태는 입체 영상이 타입에 따라 평판 표시 소자에 표시되는 형태와 동기화하도록 제어된다. 본 발명에서는 이와 같은 방식으로 2-타입 절환 가능한 LCD 셔터 패턴을 이용하여 체감 향상도가 향상된 입체 영상을 표현할 수 있도록 한다. 위에서 이해의 명확성을 위하여 샘플링 패턴이 2개인 경우를 예로서 설명하였다. 그러나 필요에 따라 샘플링 패턴은 2개 이상이 될 있고 그에 따라 LCD 셔터의 패턴도 동일한 수로 될 수 있다. 그러므로 적어도 2개의 샘플링 패턴이 만들어 질 수 있으며 동일한 수의 LCD 셔터 패턴이 만들어 질 수 있다. 이는 아래의 설명에서도 동일하다. 이와 같은 방식이 구체적으로 적용되는 장치가 도 3에 도시되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 절환 가능한 입체 영상 표시 장치에 대한 하나의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 것은 6개의 방향별 시차 영상에 대한 실시 예를 도시한 것이다. 상기 방향별 시차 영상의 수는 증감이 가능하고 일반적으로 시차 영상의 수가 증가하면 입체 공간은 증가하지만 해상도는 그에 반비례하여 감소되므로 필요에 따라 적절히 균형이 이루어지도록 시차 영상의 수를 설정할 수 있다. 예를 들어, 입체감이 보다 중시되는 경우에는 해상도를 감소에도 불구하고 시차 영상의 수를 증가시킬 수 있지만 정밀한 표현이 필요하다면 시차 영상의 수를 감소시켜야 한다.
본 발명에 따른 입체 표시 장치의 구현을 위해서는 먼저 n개의 방향별 시차 영상으로부터 2가지 형태의 샘플링 패턴에 따라 샘플링 및 멀티플렉싱을 하여 타입 별 입체 영상이 생성되어야 한다. 도 3에 제시된 실시 예에서는 1, 2, 3, 4, 5 및 6과 같은 6개의 시차 영상으로부터 2가지 형태의 입체 영상 샘플링 패턴(도 2 참조)에 따라 샘플링 및 멀티플렉싱을 하여 타입별 입체 영상을 생성하여 구현되는 입체 영상 표시 장치가 도시되어 있다. 멀티플렉싱(Multiplexing)이란 일반적으로 다중 신호나 정보 스트림을 단일 복합신호의 형태로 동시에 보내고 수신 측에서 해당 신호를 각각 별개로 복원하는 기법을 말한다. 일반적으로 멀티플렉싱은 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing FDM), 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 및 광 시간 분할 다중화(Optical Time Division Multiplexing : OTDM) 등이 방식이 사용된다. 본 명세서는 필요에 따라 이들을 중의 어느 하나 또는 전부를 포함하는 의미로 사용된다. 상기와 같이 샘플링 및 멀티 플렉싱으로 생성된 2 가지 타입의 입체 영상은 평판 표시 소자(10)에 순차적으로 표시된다. 평판 표시 소자(10)는 위에서 설명한 것처럼 LCD 패널, PDP 또는 LCoS 등이 될 수 있다. 평판 표시 소자(10)의 전면에는 칼라 필터가 없는 라인별 2-형태 절환 가능한 LCD 셔터(30)가 일정한 간격(d)으로 설치된다. 상기 간격은 평판 표시 소자의 서브 픽셀(Sub-Pixel)(301)로부터 방출되는 영상신호가 초점을 형성하여 관측자(V)에게 가장 명확하게 인지될 수 있는 거리가 된다. 그러므로 상기 일정한 간격(d)은 서브 픽셀(301)의 크기, 픽셀(P)의 크기 또는 투사 영상의 크기 즉 2-형태 절환 가능한 LDC 셔터(81)에 포함된 절환 단위 요소(813) 등에 의하여 결정될 수 있다. 평판 표시 소자(10)에 순차적으로 표시된 영상 정보는 2-타입 절환 가능한 LCD 셔터(30)로부터 명시 거리(D)에 위치한 관측자(V)에게 인지됨으로서 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에 의하여 입체 영상의 관측자(V)에게 입체 영상이 시각화가 된다. 관측자(V)에 대해서 도 3에 도시된 것처럼 특정 시차 영상만이 유효 영상(도 2참조)이 된다.
도 4는 본 발명에 다른 입체 영상 표시 장치의 실시 예에서 패럴럭스 입체 방식을 사용하는 경우 방향별 시차 영상의 분리 모양을 도시한 것이다.
도 4에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 평판 표시 소자(10)에 입체 영상 샘플링 패턴에 따라 샘플링이 되어(도 3참조) 평판 표시 소자(10)에 표시된 영상 정보는 2-형태 절환 가능한 LCD 셔터(30)의 절환 단위 요소(301)를 경유하여 관측자(도 3참조)에게 입체 영상을 제공한다. 그러므로 평판 표시 소자(10)의 서브 픽셀(103)의 영상 정보는 평판 표시 소자(10)로부터 일정한 거리(d)에 위치하는 해당하는 절환 단위 요소(301)를 경유하여 LDC 셔터(10)로부터 최적 치적 입체 관찰 거리(D)에 투사 영상(90)을 형성하게 된다. 이 경우 일정한 거리(d)는 방향별 투사 영상 즉 서브 픽셀(103)이 최적 입체 관찰 거리(D)에서 투영되는 투사 영상(40)의 크기(L)의 정도로 결정되며 바람직하게 사람의 양안의 거리보다 작게 설정이 될 수 있다.
도 5은 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치의 2-타입 절환 가능한 LCD 셔터 장치(5)의 구성 및 동작 원리를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 것처럼 라인별 2-타입 절환 가능한 LCD 셔터 장치(5)의 LCD 셔터(30)는 투명 영역(31), 불투명 영역(33)을 포함한다. 투명 영역(31)과 불투명 영역(33)은 각각 절환 단위 요소(301)를 포함하고 있다. LCD 셔터(30)에서 투명 영역(31)과 불투명 영역(33)을 제외한 영역은 비-절환 영역(35)이 된다. 일반적으로 투명/불투명 영역(31, 33)은 칼라 필터가 제거된 상태이며 비-절환 영역(35)은 항상 불투명 상태를 유지한다. 투명/불투명 영역(31, 33)에 포함된 절환 단위 요소(301)의 크기는 평판 표시 소자의 서브-픽셀과 대응되며 수평 방향으로 비-절환 영역(35)과 교대로 배열되고, 만약 n개의 방향별 시차 영상을 사용하는 입체 영상 표시 장치라면 평판 표시 소자의 서브-픽셀의 크기의 n/2배만큼의 주기로 반복된다. 각각의 투명/불투명 영역(31, 33)의 절환 단위 요소(301)들은 LCD 셔터(30)의 아래쪽으로 배선된 수직 타입 신호 인가 라인(51) 및 수평 타입 신호 인가 라인(53)의 타입 신호가 동일한 경우에만 투명으로 절환될 수 있고, 수직 타입 신호 인가 라인(51) 및 수평 타입 신호 인가 라인(53)은 라인별로 독립적이고, 그리고 타입 별로 일시에 투명/불투명으로 절환이 가능하도록 그룹화가 되어 있다. 수직 타입 신호 절환부(56)는 타입 I 수직 투명/불투명 단위 요소 그룹 절환 제어부(561) 및 타입 II 수직 투명/불투명 단위 요소 그룹 절환 제어부(562)를 포함하고, 상기 타입 I 절환 제어부(561)에는 항상 타입 I 신호가 인가되고, 그리고 상기 타입 II 절환 제어부(561)에는 항상 타입 II 신호가 인가되어 있다. 그리고 수평 타입 신호 절환부(58)는 라인별 타입 I 수평 그룹 제어부(581) 및 타입 II 수평 그룹 제어부(583)를 포함하고, 그리고 타입 I 및 타입 II 수평 그룹 제어부(581, 583)는 타입 별로 신호가 절환되어 라인별로 일시에 투명/불투명 상태로 절환이 되도록 한 다.
도 6은 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서 해당도의 감소가 방지되는 원리를 흐름도를 이용하여 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, n개의 방향별 시차 영상으로부터 2가지 타입별 샘플링 패턴이 결정되면(S60), 상기 샘플링 패턴에 따라 영상 신호가 샘플링 및 멀티플렉싱이 된다(S61). 상기 샘플링 및 멀티 플렉싱(S61)에 의하여 2개의 합성된 타입별 입체 영상 프레임이 생성되고(S62), 그리고 상기 영상 프레임은 입체 영상 절환 모듈에 의해 제어된다(S63). 상기 입체 영상 절환 모듈은 예를 들어 영상 신호를 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 샘플링/멀티플렉싱을 하여 다른 장치로 전송할 수 있는 공지된 변조/복조 장치 또는 시분할 송수신 장치를 포함할 수 있다. 또한 상기 입체 영상 절환 모듈은 본 발명에 따른 절환 가능한 LCD 셔터 장치를 포함할 수 있다. 그러므로 상기 입체 영상 절환 모듈은 영상 신호를 샘플링 및 멀티플렉싱하는 임의의 공지된 장치, 본 발명에 따른 2타입 절환 가능한 LCD 셔터 장치 및 상기 장치에서 처리된 신호들을 제어하는 장치를 포함하는 장치 모듈을 의미한다. 상기 입체 영상 절환 모듈에 의하여 라인 별로 영상 데이터들이 순차적으로 평판 표시 소자(10)로 전송된다(S64). 이와 동시에 상기 라인별 영상 데이터에 대응되는 LCD 셔터가 라인 별로 절환된다(S65). 이와 같이 절환된 입체 영상에 대응되는 LCD 셔터 패턴 타입 신호와 현재 스캐닝이 되고 있는 영상 라인 수가 라인 별로 동기화되어 LCD 셔터로 송신되어 LCD 셔터의 해당 라인 내 절환 요소들이 동일 타입 패턴으로 불명/붙투명으로 동시에 절환된다. 상기 과정이 빠른 속도, 예를 들어 관측자가 절환을 인식할 수 없는 속도로 이루어지면 투명 및 불투명 절환 단위 요소 양쪽 모두로부터 영상 신호가 전달되는 것으로 관측자에게 인식된다. 이로 인하여 실제 관측자에게는 시차별로 영상 프레임이 전달되는 것이 아니라 동시에 전달되는 것으로 인식됨으로서 공지된 발명의 문제점으로 지적되는 해상도의 감소를 방지할 수 있도록 한다. 관측자에게 인식되는 해상도가 도 7에 도시되어 있다.
도 7은 본 발명에 따른 라인별 2-형태 절환 가능한 LCD 셔터를 이용하는 입체 표시 장체에서 관측자가 인지하는 체감 해상도의 향상이 이루어지는 원리를 도시한 것이다.
도 7에 도시된 것처럼 두 가지 타입(타입 I, 타입 II)으로 입체 영상 샘플링 패턴(23) 및 절환 가능한 LCD 패턴(24)이 생성된다. 시각 t1에서는 타입 I의 입체 영상 샘플링 패턴이 관측자에게 전송이 되고, 그리고 시각 t2에서는 타입 II의 입체 영상 샘플링 패턴(60)이 관측자에게 전송이 된다. 타입 I 및 타입 II는 절환 가능한 LCD 패턴(24)의 서로 다른 위치에 유효 영역(25)이 형성되어 있다. 시각 t1 및 시각 t2의 차가 관측자가 인지할 수 없을 만큼 충분히 빠른 속도로 이루어진다면 상기 타입 I 및 타입 II의 입체 영상 샘플링 패턴(24)의 유효 영역(25)이 관측자의 망막에 형성되는 잔상으로 인하여 관측자는 동일한 시각에 전송이 된 것으로 느끼게 된다. 이로 인하여 두 개의 샘플링 패턴(24)이 합쳐진 형태로 관측자(V)에게 인식이 되므로 종래 기술에 비하여 2배 정도의 영역이 디스플레이가 되는 효과가 발생하여 체감 해상도(26)가 2배 정도 향상될 수 있다.
본 명세서의 설명에서 본 발명의 이해의 명확성을 위하여 2개의 샘플링 패 턴, 그에 따른 2개 LCD 셔터 패턴 및 서로 다른 2개의 시각 t1, t2에 방향별 영상 정보의 송신을 예로서 설명하였다. 그러나 필요한 경우에는 샘플링 패턴은 2개 이상이 될 수 있고, 그리고 샘플링 패턴의 수에 해당하는 LCD 셔터 패턴 및 해당하는 서로 다른 시각 t1, t2, t3 … 에서의 방향별 영상 정보의 투사로 인한 입체 영상표시 등이 가능하다. 이와 같이 샘플링 패턴은 적어도 2개가 될 수 있고 이에 따라 해당하는 LCD 셔터 패턴 및 제어가 이루어질 수 있다.
위에서 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치를 실시 예를 이용하여 상세하게 설명하였다. 제시된 실시 예는 예시적인 것이며 이 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않은 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며, 다만 아래에 특허청구범위에 의해서만 제한된다.
본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 평판 표시 소자(LCD, PDP, LCoS 등)의 전면에 특정 시차 영상에 대한 라인별로 2가지 패턴을 절환 가능한 LCD 셔터를 배치하고 이를 입체 영상과 라인별로 동기화하여 제어함으로서 종래 기술에 비하여 해상도가 적어도 2배 향상된 화질을 제공할 수 있다는 이점을 가진다.

Claims (22)

  1. 입체 표시 장치에 사용되는 절환 가능한 LCD 셔터 장치에 있어서,
    비절환 영역 및 다수개의 절환 단위 요소로 이루어진 투명/불투명 절환 영역을 포함하는 적어도 2가 되는 n-타입 절환 가능한 LCD 셔터;
    상기 절환 단위 요소를 투명에서 불투명으로 또는 그 역으로 절환하기 위한 신호의 인가를 위한 수직 타입 신호 절환부;
    상기 절환 단위 요소를 투명에서 불투명으로 또는 그 역으로 라인 별로 절환하기 위한 신호의 인가를 위한 수평 타입 신호 절환부; 및
    상기 수직 타입 신호 절환부 및 수평 타입 신호 절환부에 신호를 송수신하기 위한 신호 인가 라인을 포함하는 n-타입 절환 가능한 LCD 셔터 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 절환 단위 요소의 크기는 상기 평판 표시 소자의 서브 픽셀의 크기에 대응되는 것을 특징으로 하는 LCD 셔터 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 다수 개의 절환 단위 요소는 수평 방향으로 비절환 영역과 번갈아가면 반복되는 것을 특징으로 하는 LCD 셔터 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 다수 개의 절환 단위 요소는 라인 별로 독립적이고 그리고 타입 별로 일시에 투명 또는 불투명으로 절환되도록 그룹화가 되어 있는 것 을 특징으로 하는 LCD 셔터 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 다수 개의 절환 단위 요소는 상기 수직 타입 신호 절환부의 신호 및 수평 타입 신호 절환부의 신호가 일치하는 경우에만 투명으로 절환되는 것을 특징으로 하는 LCD 셔터 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 수직 타입 신호 절환부는 타입 별로 신호를 인가하는 특징으로 LCD 셔터 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 수평 타입 신호 절환부는 타입별 및 라인별로 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 LCD 셔터 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 신호는 전압이 되는 것을 특징으로 하는 LCD 셔터 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 9 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 n은 2가 되는 것을 특징으로 하는 LCD 셔터 장치.
  10. 평판 표시 소자를 이용하는 입체 영상의 표시 방법에 있어서,
    다수개의 방향별 시차 영상으로부터 적어도 2가 되는 n가지 타입 별 샘플링 패턴에 따라 샘플링 및 멀티플렉싱하여 타입별 입체 영상을 만드는 단계;
    상기 타입별 입체 영상을 영상 라인별로 상기 평판 표시 소자로 보내는 단계; 및
    상기 평판 표시 소자로부터 투명/불투명 영역으로 절환 가능한 LCD 셔터를 포함하는 n-타입 절환 가능한 LCD 셔터 장치로 상기 영상 라인별로 영상 신호를 보내는 단계를 포함하고, 상기 투명/불투명 영역은 라인 별로 독립적으로 그리고 타입 별로 일시에 투명 또는 불투명으로 절환될 수 있는 다수 개의 절환 단위 요소를 포함하는 입체 영상의 표시 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 LCD 셔터는 항상 불투명 상태로 유지되는 비절환 영역을 포함하고, 상기 다수 개의 절환 단위 요소들은 비절환 영역과 번갈아 가며 배열되는 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 방법.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 다수개의 절환 단위 요소들은 수직 타입 절환 요소 그룹 제어부 및 수평 타입 절환 요소 그룹 제어부에 의하여 투명에서 불투명으로 또는 그 역으로의 절환이 제어되는 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 방법.
  13. 청구항 10 에 있어서, 상기 LCD 셔터의 절환 단위 요소들의 절환은 상기 평판 표시 소자에 표시된 영상 신호와 라인별로 동기화가 되는 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 방법.
  14. 청구항 10 에 있어서, 상기 n은 2가 되는 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 방법.
  15. 청구항 10 에 있어서, 상기 LCD 셔터는 상기 평판 표시 소자의 전면으로부터 일정한 거리 d에 위치하고, 상기 일정한 거리 d는 하나의 방향별 투사 영상이 최적 입체 관찰 거리에서 투영되는 투사 영상의 크기에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 방법.
  16. 청구항 10 에 있어서, 상기 일정한 거리 d는 관측자의 양안의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 방법.
  17. 입체 영상의 표시 장치에 있어서,
    영상 정보를 다수개의 방향별 시차 영상 프레임으로부터 적어도 2가 되는 n개의 타입별 입체 영상 샘플링 패턴에 따라 샘플링 및 멀티프렉싱을 하는 입체 영상 절환 모듈;
    비절환 영역 및 투명에서 불투명 또는 그 역으로 절환될 수 있는 다수 개의 절환 단위 요소들을 포함하는 절환 가능한 LCD 셔터 및 상기 절환 단위 요소들의 절환을 제어하기 위한 수직 타입 신호 절환부 및 수평 타입 신호 절환부를 포함하는 LCD 셔터 장치; 및
    상기 입체 영상 절환 모듈로부터 상기 LCD 셔터를 경유하여 라인별로 순차적으로 영상 정보를 수신하는 평판 표시 소자를 포함하고, 상기 영상 정보는 상기 입체 영상 샘플링 패턴에 따라 순차적으로 상기 LCD 셔터를 통하여 표시되는 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 장치.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 수직 타입 신호 절환부 및 수평 타입 신호 절환부는 상기 절환 단위 요소들이 라인 별로 독립적으로 그리고 타입별로 일시에 절환이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 장치.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 절환 단위 요소들의 절환은 상기 평판 표시 소자의 라인별 영상 정보의 표시와 라인별로 동기화가 되는 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 장치.
  20. 청구항 17에 있어서, 상기 LCD 셔터는 상기 평판 표시 소자의 전면으로 부터일정한 거리 d에 위치하고, 상기 일정한 거리 d는 하나의 방향별 투사 영상이 최적 입체 관찰 거리에서 투영되는 투사 영상의 크기에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 장치.
  21. 청구항 17에 있어서, 상기 n은 2가 되는 것을 특징으로 입체 영상의 표시 장치.
  22. 청구항 17에 있어서, 상기 평판 표시 소자는 LCD, PDP 또는 LCoS가 되는 것을 특징으로 하는 입체 영상의 표시 장치.
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