KR20060135450A

KR20060135450A - 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치

Info

Publication number: KR20060135450A
Application number: KR1020050055416A
Authority: KR
Inventors: 정성용; 김대식; 차경훈; 하태현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-06-25
Filing date: 2005-06-25
Publication date: 2006-12-29
Also published as: US7728789B2; EP1737250A3; JP2007004179A; US20060290888A1; CN100429560C; CN1885096A; EP1737250A2; JP5426067B2

Abstract

2차원 겸용 입체 영상 표시 장치가 개시되어 있다.

개시된 입체 영상 표시 장치는, 입력된 영상 신호에 따라 공간 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널; 상기 영상 신호에 동기하여 인가되는 전압에 따라 입사 빔의 편광 방향을 변환시키는 편광 변환 소자; 제1 편광 방향의 제1 편광부와 제2 편광 방향의 제2 편광부가 교대로 배열된 것으로 상기 편광 변환 소자를 통과한 빔을 편광 방향에 따라 상기 제1 편광부 및 제2 편광부 중 적어도 하나를 통해 통과시키는 스위칭 베리어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 간단한 편광 소자들의 조합과 시분할 방식을 사용해 저비용으로 입체 영상의 수평 해상도 저하 없이 3차원 영상을 구현할 수 있다.

Description

2차원 겸용 입체 영상 표시 장치{2D and 3D imaging display}

도 1은 종래의 미국특허 5,315,377호에 개시된 패럴렉스-배리어 방식에 의한 3차원 영상 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2는 도 1a에 도시된 3차원 영상 디스플레이 장치에 의해 우안 영상과 좌안 영상이 디스플레이된 상태를 나타낸 것이다.

도 3은 종래에 베리어 소자로 LCD 패널을 채용한 3차원 영상 디스플레이 장치를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치의 개략적인 구성도를 나타낸 것이다.

도 5a는 제1 편광 빔이 제1실시예에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치에 구비된 스위칭 베리어 유닛에 입사되었을 때의 등가화된 베리어 유닛을 도시한 것이다.

도 5b는 제2 편광 빔이 제1실시예에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치에 구비된 스위칭 베리어 유닛에 입사되었을 때의 등가화된 베리어 유닛을 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치에서 제1필드 영상신호와 제2필드 영상신호가 순차적으로 입력시 3차원 영상이 구현되는 과정을 다이아 그램으로 나타낸 것이다.

도 7a는 본 발명의 제1실시예에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치에서 제1편광 방향을 가지는 제1필드 영상이 좌안과 우안으로 분리되어 3차원 영상이 표시되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 7b는 본 발명의 제1실시예에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치에서 제2편광 방향을 가지는 제2필드 영상이 좌안과 우안으로 분리되어 3차원 영상이 표시되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치에서 2차원 영상이 표시되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치의 개략적인 구성도를 도시한 것이다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제2실시예에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치에 구비된 스위칭 베리어 유닛에 제1 편광빔과 제2 편광빔이 입사되었을 때의 등가화된 베리어 유닛을 각각 도시한 것이다.

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치에서 2차원 영상이 표시되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 설명>

100,200...디스플레이 패널, 108,208...구동부

110,210...편광 변환 소자, 112,212...동기부

120,220...스위칭 베리어 유닛, 120a..제1 편광부

120b...제2 편광부, 114,214...전압 구동원

222a...위상 지연부, 222b...투과부

222...부분 위상 지연판, 224...편광판

본 발명은 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해상도 저하 없이 입체 영상을 표시하고, 보다 저렴한 비용으로 생산 가능한 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치에 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 방식(parallax barrier)과 렌티큘러(lenticular) 방식이 있다.

패럴랙스 베리어 방식이나 렌티큘라 방식 디스플레이 패널 앞 또는 뒤에 특수한 광학판, 예를 들어 베리어나 렌티큘라 렌즈 등을 위치시켜 서로 다른 시점의 영상들을 공간적으로 적절히 분리시킨다는 점에서 그 기본적인 원리는 유사하다. 이 때 서로 다른 시점의 영상들이 분리되면서 특정한 시역을 형성하게 되는데, 관 찰자의 두 눈이 해당 시역 안에 위치할 때에만 입체 영상을 제대로 관찰할 수 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.

미국특허 5,315,377호에 개시된 패럴렉스 베리어 방식에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이 관찰자의 좌안(LE)과 우안(RE)에 대응하는 좌안 화상 정보(Ln) 및 우안 화상 정보(Rn)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)에는 좌안에 입력될 화상정보(Ln)와 우안에 입력될 화상정보(Rn)가 수평 방향을 따라 교대로 배열되어 있다.

예를 들어, 좌안 화상 정보(Ln)를 가진 화소와 우안 화상 정보(Rn)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 2에 도시된 바와 같이 좌안 화상(L)은 예를 들어 홀수열 화상만으로 구성되는 한편, 우안 화상(R)은 예를 들어, 짝수열 화상만으로 구성된다.

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

시역 분리 수단으로 이용되는 베리어는 보통 투명 필름이나 유리판 위에 주기적으로 반복되는 줄무늬 패턴을 인쇄해 제작하지만, 전기적인 방법으로 베리어를 구현하는 방법도 있다. 이 경우 도 3에서와 같이 영상을 디스플레이하기 위한 디스플레이 패널(46) 전면에 베리어로 동작하기 위한 LCD 패널(28)이 하나 더 구비된다. 이와 같은 액정 베리어 방식은 베리어의 형태를 능동적으로 조절할 수 있으나, 디스플레이 패널 이외에 LCD 패널을 더 구비하여야 하므로 공정이 복잡하고 제조 단가가 상승되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 표시할 수 있고, 해상도의 저하 없이 입체 영상을 표시하며, 제작이 용이한 2차원 겸용 입에 영상 표시 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시장치는, 입력된 영상 신호에 따라 공간 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널; 상기 영상 신호에 동기하여 인가되는 전압에 따라 입사 빔의 편광 방향을 변환 시키는 편광 변환 소자; 제1 편광 방향의 제1 편광부와 제2 편광 방향의 제2 편광부가 교대로 배열된 것으로 상기 편광 변환 소자를 통과한 빔을 편광 방향에 따라 상기 제1 편광부 및 제2 편광부 중 적어도 하나를 통해 통과시키는 스위칭 베리어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치는, 입력된 영상 신호에 따라 공간 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널; 상기 영상 신호에 동기하여 인가되는 전압에 따라 입사 빔의 편광 방향을 변환시키는 편광 변환 소자; 상기 편광 변환 소자로부터 출력된 빔의 위상을 지연시키는 위상 지연부와 편광 변환 소자로부터 출력된 빔을 통과시키는 투과부가 교대로 배열된 부분 위상 지연판과, 상기 부분 위상 지연판 다음에 배치된 편광판을 구비한 스위칭 베리어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 편광 변환 소자에 전압을 인가하는 전압 구동원을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 편광부와 제2 편광부는 서로 직교하는 직선 편광 방향을 가지는 것이 바람직하다.

상기 제1 편광 방향 또는 제2 편광 방향이 상기 디스플레이 패널로부터 출력된 영상빔의 편광 방향과 같은 것이 바람직하다.

상기 디스플레이 패널은 LCD 또는 FLCD인 것을 특징으로 한다.

상기 편광 변환 소자는 입사 빔의 편광 방향을 45도 편광 방향을 갖도록 하여 2차원 영상을 표시하는 것을 특징으로 한다.

상기 이웃하는 제1 편광부 사이 또는 이웃하는 제2 편광부 사이의 간격 피치(p)는 하기의 조건식을 만족시키는 것을 특징으로 한다.

<조건식>

여기서, m = e/i이고, e는 좌안과 우안 사이의 평균 거리이며, i는 디스플레이 패널의 픽셀 피치를 나타낸다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 입체 영상 표시장치는 영상을 형성하는 디스플레이 패널(100)과, 디스플레이 패널(100)로부터 출력된 영상 빔의 편광 방향을 인가된 전압에 따라 변환하는 편광 변환 소자(110)와, 상기 편광 변환 소자(110)를 통과한 빔을 편광 방향에 따라 통과시키거나 차단하기 위한 패턴으로 형성된 스위칭 베리어 유닛을 포함한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 영상 표시장치를 도시한 것으로, 디스플레이 패널(100)은 편광 의존형인 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 FLCD(Ferro Liquid Crystal Display)인 것이 바람직하며, 투과형 또는 반사형일 수 있다. 디스플레이 패널(100)은 구체적으로 제1 편광판(101), 제1글라스판(102), TFT 구동부(103)에 의해 구동되는 TFT(104), 제2글라스판(105) 및 제2편광판(106)을 포함하여 구성된다.

상기 편광 변환 소자(110)는 다양한 방법으로 구현 가능하나, 예를 들어 액정에 인가하는 전압에 따라 그 편광 방향이 변환되는 액정 편광 변환기로 구성될 수 있다. 예를 들어, 편광 변환 소자(110)에 전압 구동원(114)로부터 제1전압(V1)이 입력될 때 입사빔의 편광 방향이 그대로 유지되어 통과되고, 제2전압(V2)으로 입력될 때 입사빔의 편광 방향이 90도 변환되고, 제3전압(V3)으로 입력될 때 입사빔의 편광 방향이 45도 변환된다. 상기 편광 변환 소자(110)에는 동기부(112)에 의해 디스플레이 패널(100)에서의 영상 출력과 동기되어 전압이 인가된다.

상기 스위칭 베리어 유닛(120)은 제1 편광 방향을 가지는 제1 편광부(120a)와 제2 편광 방향을 가지는 제2 편광부(120b)가 교대로 배열된 패턴으로 구성될 수 있다. 상기 제1 편광 방향과 제2 편광 방향은 서로 직교하는 직선 편광인 것이 바람직하며, 예를 들어 제1 편광 방향은 상기 디스플레이 패널(100)로부터 출사되는 빔의 편광 방향과 같고 제2 편광 방향은 상기 디스플레이 패널(100)로부터 출사되는 빔의 편광 방향에 직교하는 방향을 갖는다. 디스플레이 패널(100)에서 형성된 영상빔이 상기 스위칭 베리어 유닛(120)을 통과할 때 제1 편광부(120a)를 통해 통과되고 제2 편광부(120b)에 의해 차단되거나, 제1 편광부(120a)에 의해 차단되고 제2 편광부(120b)를 통해 통과됨으로써 해상도의 저하 없이 3차원 영상을 구현할 수 있다.

상기 이웃하는 제1 편광부(120a) 사이 또는 이웃하는 제2 편광부(120b) 사이의 간격 피치(p)는 하기의 수학식에 의해 결정된다.

여기서 m = e/i이고, e는 좌안과 우안 사이의 평균 거리로서 65 mm일 수 있으며, i는 디스플레이 패널의 픽셀 피치를 나타낸다. 상기 수학식 1에 따른 피치(p)는 기존의 고정식 베리어 방식의 입체 영상 표시 장치에서의 베리어 사이의 피치와 동일하게 적용된다. 그리고, 상기 수학식은 일반적인 2 시점의 베리어 구조에 적용된다.

제1 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치에서 3차원 영상이 표시되는 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 5a를 참조하면 디스플레이 패널(100)에 입력되는 한 프레임의 영상 신호는 제1 필드영상신호와 제2필드영상신호로 구성되고, 제1 필드영상신호와 제2 필드영상신호가 시간 순차적으로 디스플레이 패널(100)에 입력된다. 상기 디스플레이 패널(100)에서 출력되는 제1 필드 영상 빔이 제1 편광 방향을 가질 때, 예를 들어 S 편광 빔일 때, 상기 편광방향 변환 소자(110)에 상기 제1 필드 영상에 동기되어 V1의 전압이 인가되면 상기 제1 필드 영상 빔은 편광 방향이 변하지 않고 편광방향 변환 소자(110)를 통과하여 스위칭 베리어 유닛(120)에 입사된다. 제1 편광 빔은 스위칭 베리어 유닛(120)의 제1 편광부(120a)를 통해 통과되는 한편 제2 편광부(120b)에 의해 차단되어 결과적으로 120'로 표시된 등가화된 베리어와 같이 작용한다.

이어서, 도 5b를 참조하면 상기 디스플레이 패널(100)에서 제2 필드 영상 빔이 출력될 때 상기 편광방향 변환 소자(110)에 상기 제2 필드 영상에 동기되어 V2의 전압이 인가되면 상기 제2 필드 영상 빔은 편광 방향이 제2 편광 방향, 예를 들어 P 편광 빔으로 변환되어 상기 스위칭 베리어 유닛(120)에 입사된다. 제2 편광 빔은 스위칭 베리어 유닛(120)의 제1 편광부(120a)에 의해 차단되고 제2 편광부(120b)를 통해 통과되어 결과적으로 120"로 표시된 등가화된 베리어와 같이 작용한다. 이와 같이 스위칭 베리어 유닛(120)은 입사빔의 편광 방향에 따라 빔을 통과시키는 개구부와 빔을 차단시키는 비개구부가 시간 순차적으로 반전되면서 스위칭됨으로써 3차원 영상을 해상도의 저하없이 구현할 수 있도록 한다.

도 6은 제1 필드 영상이 스위칭 베리어 유닛(120)의 제1 편광부(120a)를 통과하여 좌안 영상과 우안 영상으로 분리되고, 제2 필드 영상이 스위칭 베리어 유닛(120)의 제2 편광부(120b)를 통과하여 좌안 영상과 우안 영상으로 분리되는 것을 도표화하여 보여준 것으로 3차원 영상이 해상도의 저하 없이 구현됨을 보여 준다.

도 7a는 편광 변환 소자에서 편광 방향 변화 없이 통과된 제1 편광 방향을 가지는 제1 필드 영상이 등가화된 스위칭 베리어 유닛(120')을 통해 좌안 영상과 우안 영상으로 분리되는 경우를 도시한 것으로, 제1 필드 영상에 대해서는 좌안으로 짝수열 좌안 영상(Lf1), 우안으로 홀수열 우안 영상(Rf1)이 맺힌다. 여기서, 실선은 스위칭 베리어 유닛의 개구부를 통해 통과하는 빔을, 점선은 스위칭 베리어 유닛의 비개구부를 통해 차단되는 빔을 나타낸 것이며, 좌안 영상과 우안 영상을 구별하여 도시하였다.

도 7b는 편광 변환 소자에서 편광 방향이 제2 편광 방향으로 변환되어 등가화된 스위칭 베리어 유닛(120")을 통해 실선으로 표시된 제2 필드 좌안 영상(Lf2)과 제2 필드 우안 영상(Rf2)으로 분리되어 각각 좌안과 우안에 맺히는 경우를 도시한 것이다. 제2 필드 영상에 대해서는 좌안으로 홀수열 좌안 영상이, 우안으로 짝수열 우안 영상이 맺힌다.

이와 달리, 제1 필드 영상에 대해서는 좌안으로 홀수열 좌안 영상이, 우안으로 짝수열 우안 영상이 맺히도록 하고, 제2 필드 영상에 대해서는 좌안으로 짝수열 좌안 영상이, 우안으로 홀수열 우안 영상이 맺히도록 하는 것도 가능하다.

제1 필드 영상과 제2 필드 영상은 사람의 눈이 감지할 수 없는 빠른 속도로 순차적으로 출력되어 2차원 영상에 비해 해상도의 저하 없이 3차원 영상을 볼 수 있다. 일반적으로 제1 필드 영상과 제2 필드 영상의 주기가 1/120 초 이하일 때 사람의 눈이 Flickering을 감지할 수 없는 것으로 알려져 있으며, 이 정도의 동작 속도는 FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)나 OCB(Optical Compensated Bend) 등의 특수한 액정을 이용하여 구현 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치에서는 3차원 영상과 아울러 2차원 영상이 표시된다. 그 작용 효과에 대해 살펴보면, 상기 디스플레이 패널(100)에서 출력된 제1 편광 빔이 편광 변환 소자(110)에 입사되고, 상기 편광 변환 소자(110)에 V3 전압이 인가되면, 빔의 편광 방향이 45도 편광 방향을 가지도록 변환되어 스위칭 베리어 유닛(120)에 입사된다. 도 9는 45도 편광 방향을 가지는 빔이 스위칭 베리어 유닛(120)에 입사되는 경우를 도시한 것으로 45도 편광 방향을 가지는 빔은 제1 편광부(120a)와 제2 편광부(120b) 양쪽을 통과한다. 이때 입사 빔의 일부는 통과되지 못하고 손실되지만 제1 및 제2 편광부(120a)(120b) 양쪽을 통해 통과되므로 등가화된 스위칭 베리어 유닛(120"') 전체를 통해 출력된다. 따라서, 디스플레이 패널에 의해 형성된 영상이 좌안 영상과 우안 영상으로 분리되지 않고 2차원 영상을 형성한다.

상술한 바와 같이 디스플레이 패널(100)에서 출력되는 제1 필드영상과 제2 필드영상에 동기되어 시간 순차적으로 인가되는 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)에 따라 구동되는 편광 변환 소자(110)를 통해 입사빔의 편광 방향이 변환되어 스위칭 베리어 유닛(120)에 입사됨으로써 3차원 영상이 2차원 영상에 비해 해상도의 저하 없이 구현될 수 있다. 상기 스위칭 베리어 유닛(120)은 입사 빔의 편광 방향에 따라 베리어부가 스위칭되는 작용을 한다.

다음, 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는 도 9를 참조하면 영상을 형성하는 디스플레이 패널(200)과, 상기 영상 빔의 편광 방향을 변환하는 편광 변환 소자(210)와, 상기 편광 변환 소자(210)를 통과한 빔의 편광 방향에 따라 빔을 통과시키거나 차단하는 패턴을 가지는 스위칭 베리어 유닛(220)을 포함한다.

상기 디스플레이 패널(200)는 구동부(208)에 의해 공간 변조되어 영상을 형성하는 것으로 예를 들어 LCD 또는 FLCD로 구성될 수 있다. 상기 편광 변환 소자(210)는 동기부(212)를 통해 상기 구동부(208)에 동기되어 전압 구동원(214)으로부터 인가되는 전압에 따라 입사빔의 편광 방향을 변환한다. 상기 디스플레이 패널 (200)과 편광 변환 소자(210)에 대한 구체적인 구조 및 작용 효과는 제1실시예에서의 디스플레이 패널(100)과 편광 변환 소자(110)와 실질적으로 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 스위칭 베리어 유닛(220)은 위상 지연부(222a)와 투과부(222b)가 교대로 반복되어 배열된 부분 위상 지연판(222)과 편광판(224)을 포함한다. 이웃하는 위상 지연부(222a) 사이의 간격 피치 및 이웃하는 투과부 사이의 간격 피치(p)는 상기 수학식 1에 따라 설계될 수 있다. 상기 위상 지연부(222a)는 1/2 파장판으로서 상기 편광 변환 소자(210)를 통과한 빔의 편광 방향을 90도 지연시킴으로써 S편광 빔을 P편광 빔으로 또는 P편광 빔을 S편광 빔으로 변환한다. 이와 동시에 상기 투과부(222b)를 통과하는 빔은 편광 방향의 변화 없이 투과된다. 결과적으로 상기 부분 위상 지연판(222)을 통과한 빔은 제1편광 빔과 제2 편광 빔이 혼합되어 존재하고, 편광판(224)의 편광 방향에 따라 제1 편광 빔 및 제2 편광 빔 중 어느 한 빔이 편광판(224)을 통과한다.

도 10a 및 도 10b는 상기 스위칭 베리어 유닛(220)의 스위칭 작용을 설명하기 위한 도면이다. 상기 편광 변환 소자(210)를 통해 제1 편광 빔이 부분 위상 지연판(222)에 입사되면 위상 지연부(222a)를 통해서 제1 편광 빔이 제2 편광 빔으로 변환되고, 투과부(222b)를 통해서는 제1 편광 빔이 그대로 통과된다. 이어서, 편광 변환 소자(210)를 통해 제2 편광 빔이 부분 위상 지연판(222)에 입사되면 위상 지연부(222a)를 통해 제2 편광 빔이 제1 편광 빔으로 변환되고, 투과부(222b)를 통해서는 제2 편광 빔이 그대로 통과된다. 제1 편광 빔이 입사되었을 때와 제2 편광 빔 이 입사되었을 때를 비교해 보면 제1 편광 빔과 제2 편광 빔의 위치가 서로 역전되고, 결과적으로 편광판(224)의 편광 방향에 따라 통과하는 편광 빔의 위치가 서로 달라지게 된다. 예를 들어 상기 편광판(224)이 제1 편광 방향을 가질 때 제1 편광 빔만이 통과되고 제2 편광 빔은 차단되며, 통과되는 제1 편광 빔의 위치가 시간 순차적으로 스위칭됨으로써 스위칭 베리어의 기능을 하게 된다. 이러한 작용은 등가화된 스위칭 베리어 유닛(220')(220")을 통해 쉽게 이해될 수 있다.

도 11은 제2 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치에서 2차원 영상이 구현될 때 스위칭 베리어 유닛(220)의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

디스플레이 패널(200)에서 2차원 영상이 형성될 때 편광 변환 소자(210)에서 제3 전압(V3)이 인가되고, 편광 변환 소자(210)에 의해 영상 빔의 편광 방향이 45도로 변환되어 스위칭 베리어 유닛(220)에 입사된다. 45도 편광 방향을 가지는 빔이 위상 지연부(222a)와 투과부(222b) 양쪽을 통해 통과된 다음 편광판(224)을 통해 통과된다. 결과적으로 등가화된 스위칭 베리어 유닛(220"')과 같이 스위칭 베리어 유닛(220) 전체를 통해 영상이 통과되므로 좌안 영상과 우안 영상으로 분리되지 않고 2차원 영상이 구현된다.

본 발명에서는 필요에 따라 2차원 모드와 3차원 모드를 선택적으로 구현할 수 있으며, 3차원 영상을 2차원 영상에 비해 해상도의 저하 없이 구현할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 입체 영상 표시장치는 간단한 편광 소자들의 조합과 시분할 방식을 사용해 저비용으로 입체 영상의 수평 해상도 저하 없이 3 차원 영상을 구현할 수 있다. 또한, 편광 변환 소자의 전압을 조절하여 3차원 영상뿐만 아니라 2차원 영상을 같이 디스플레이할 수 있는 이점이 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims

입력된 영상 신호에 따라 공간 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;

상기 영상 신호에 동기하여 인가되는 전압에 따라 입사 빔의 편광 방향을 변환시키는 편광 변환 소자;

제1 편광 방향의 제1 편광부와 제2 편광 방향의 제2 편광부가 교대로 배열된 것으로 상기 편광 변환 소자를 통과한 빔을 편광 방향에 따라 상기 제1 편광부 및 제2 편광부 중 적어도 하나를 통해 통과시키는 스위칭 베리어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
입력된 영상 신호에 따라 공간 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;

상기 영상 신호에 동기하여 인가되는 전압에 따라 입사 빔의 편광 방향을 변환시키는 편광 변환 소자;

상기 편광 변환 소자로부터 출력된 빔의 위상을 지연시키는 위상 지연부와 편광 변환 소자로부터 출력된 빔을 통과시키는 투과부가 교대로 배열된 부분 위상 지연판과, 상기 부분 위상 지연판 다음에 배치된 편광판을 구비한 스위칭 베리어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 편광 변환 소자에 전압을 인가하는 전압 구동원을 구비하는 것을 특징 으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1 편광부와 제2 편광부는 서로 직교하는 직선 편광 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1 편광 방향 또는 제2 편광 방향이 상기 디스플레이 패널로부터 출력된 영상빔의 편광 방향과 같은 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 디스플레이 패널에 한 프레임의 영상을 구성하는 제1 필드 영상 신호와 제2 필드 영상 신호가 시간 순차적으로 입력되는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 6항에 있어서,

상기 제1 필드 영상 신호는 우안 영상의 홀수 열과 좌안 영상의 짝수 열을 교대로 표시하고, 제2 필드 영상 신호는 좌안 영상의 홀수 열과 우안 영상의 짝수 열을 교대로 표시하는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 6항에 있어서,

상기 제1 필드 영상 신호는 우안 영상의 짝수 열과 좌안 영상의 홀수 열을 교대로 표시하고, 제2 필드 영상 신호는 좌안 영상의 짝수 열과 우안 영상의 홀수 열을 교대로 표시하는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 디스플레이 패널은 LCD 또는 FLCD인 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 2항에 있어서,

상기 위상 지연부는 입사 빔의 편광 위상을 1/2 파장 지연시키는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 2항에 있어서,

상기 편광판은 상기 디스플레이 패널로부터 출력된 영상 빔의 편광 방향과 같은 편광 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 편광 변환 소자는 입사 빔의 편광 방향을 45도 편광 방향을 갖도록 하 여 2차원 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 이웃하는 제1 편광부 사이 또는 이웃하는 제2 편광부 사이의 간격 피치(p)는 하기의 조건식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.

<조건식>

여기서, m = e/i이고, e는 좌안과 우안 사이의 평균 거리이며, i는 디스플레이 패널의 픽셀 피치를 나타낸다.
제 2항에 있어서,

상기 이웃하는 위상 지연부 사이 또는 이웃하는 투과부 사이의 간격 피치(p)는 하기의 조건식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 2차원 겸용 입체 영상 표시 장치.

<조건식>

여기서, m = e/i이고, e는 좌안과 우안 사이의 평균 거리이며, i는 디스플레이 패널의 픽셀 피치를 나타낸다.