KR20070006116A

KR20070006116A - 2차원/3차원 영상 호환용 완전시차 입체 영상 디스플레이장치

Info

Publication number: KR20070006116A
Application number: KR1020050061182A
Authority: KR
Inventors: 차경훈; 세르게이 세스닥; 김대식; 정성용
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-11
Also published as: NL1032096C; CN1893674B; US20070008619A1; NL1032096A1; CN1893674A

Abstract

본 발명은 2장의 편광격자 스크린을 사용하여 2차원/3차원 영상의 스위칭이 가능하며 완전시차를 갖는 3차원 영상을 제공할 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치를 개시한다. 본 발명의 양호한 실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는, 영상을 제공하는 디스플레이 소자; 및 서로 마주하여 배치된 2 장의 편광격자 스크린을 상대적으로 이동시킴으로써 2D 모드와 3모드 사이를 전환하는 패럴렉스 배리어 유닛;을 구비하며, 상기 패럴렉스 배리어 유닛은, 2D 모드에서는 전체 영역을 통해 광을 투과시키고, 3D 모드에서는 소정의 간격으로 2차원 배열된 다수의 개구를 갖는 배리어를 형성하여 상기 개구를 통해서만 광을 투과시킴으로써 좌우시차와 상하시차를 동시에 갖는 완전시차를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

2차원/3차원 영상 호환용 완전시차 입체 영상 디스플레이 장치{2D/3D image switching stereo-scopic display apparatus providing complete parallax}

도 1은 종래의 안경식 입체 영상 디스플레이의 구조를 개략적으로 도시한다.

도 2는 패럴렉스 배리어 방식의 입체 영상 디스플레이의 일반적인 원리를 개략적으로 도시한다.

도 3a 내지 도 3c는 완전시차를 제공하는 패럴랙스 배리어 방식의 입체 영상 디스플레이의 일반적인 원리를 개략적으로 도시한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광격자 스크린을 도시한다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이에서 2차원 영상을 구현하는 원리를 도시한다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이에서 완전시차를 갖는 3차원 영상을 구현하는 원리를 도시한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광격자 스크린을 도시한다.

도 8a는 도 7a 및 도 7b의 편광격자 스크린을 이용하여 2차원 영상을 구현하는 원리를 도시한다.

도 8b는 도 7a 및 도 7b의 편광격자 스크린을 이용하여 완전시차를 갖는 3차 원 영상을 구현하는 원리를 도시한다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광격자 스크린을 도시한다.

도 10a는 도 9a 및 도 9b의 편광격자 스크린을 이용하여 2차원 영상을 구현하는 원리를 도시한다.

도 10b는 도 9a 및 도 9b의 편광격자 스크린을 이용하여 완전시차를 갖는 3차원 영상을 구현하는 원리를 도시한다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

11,12..편광격자 스크린 15.....개구(aperture)

20.....디스플레이 패널 23,24..편광판

25.....백라이트 26.....배면 편광판

27.....액정 디스플레이 패널 28.....전면 편광판

본 발명은 2차원(2D) 영상과 3차원(3D) 영상 사이의 스위칭이 가능한 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 2장의 편광격자 스크린을 사용하여 2차원/3차원 영상의 스위칭이 가능하며 완전시차를 갖는 3차원 영상을 제공할 수 있는 입체 영상 디스플레이 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. 최근에는 의료영상, 게임, 광고, 교육, 군사 등 여러 분야에서 이러한 양안시차의 원리를 이용하여 입체 영상을 제공하는 입체 영상 디스플레이의 필요성이 크게 요구되고 있다. 또한, 고해상도 TV가 점차 대중화됨에 따라, 장래에는 입체로 TV를 시청할 수 있는 입체형 TV의 대중화가 가능해질 것으로 예상된다.

현재까지 개발된 입체 영상 디스플레이에는 안경을 이용한 디스플레이와 무안경 방식의 디스플레이가 있다. 일반적으로, 안경 방식의 입체 영상 디스플레이는, 도 1에 도시된 바와 같이, 특정 편광 성분의 영상을 디스플레이 하는 LCD 장치(100)와, 상기 LCD 장치(100)의 좌안용 영상과 우안용 영상별로 편광방향을 바꾸는 마이크로폴 스크린(110)과, 좌안과 우안에 대해 서로 다른 편광을 투과시키는 편광안경(120)으로 구성된다. 예컨대, 마이크로폴 스크린(110)은 0°지연자(retarder)와 90 °지연자(100a, 100b)를 서로 교호하도록 접합한 것일 수 있다. 또한, 편광안경(120)은 서로 다른 편광을 투과시키는 두 개의 편광판(120a, 120b)로 구성된다. 따라서, 마이크로폴 스크린(110)에 의해 좌안 영상과 우안 영상의 편광방향이 서로 다르게 되며, 편광안경(120)이 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 투과시키므로 시청자는 3차원 영상을 시청할 수 있다.

그러나, 위의 방식은 3차원 영상을 시청하기 위하여 반드시 편광안경을 착용해야하는 불편함이 있다. 이에 따라 무안경 방식의 입체 영상 디스플레이가 개발되었다. 무안경 방식의 입체 영상 디스플레이는 안경을 사용하지 않고 좌우 영상을 분리하여 3차원 영상을 얻는 것이다. 일반적으로, 무안경 방식에는 패럴렉스 배리어 방식(parallax barrier)과 렌티큘러(lenticular) 방식이 있다. 예컨대, 패럴렉스 배리어 방식은 좌우 양안이 각각 보아야 할 화상을 교대로 세로 무늬 모양으로 디스플레이 하고, 이를 극히 가느다란 세로 격자열 즉, 배리어를 이용하여 보는 것이다. 이렇게 함으로써, 좌안에 들어올 세로 무늬 화상과 우안에 들어올 세로 무늬 화상이 배리어에 의해 배분되어 좌안과 우안으로 각각 다른 시점(view point)의 화상이 보임으로써 입체 영상으로 보이는 것이다.

패럴렉스 배리어 방식에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같이 관찰자의 좌안(LE)과 우안(RE)에 대응하는 좌안 화상 정보(L) 및 우안 화상 정보(R)를 가진 액정 패널(53) 앞에 세로 격자 모양의 개구(aperture)(55)와 마스크(57)를 갖는 패럴렉스 배리어(50)를 배치하고, 상기 패럴렉스 배리어(50)의 개구(55)를 통해 영상을 분리한다. 상기 액정 패널(53)에는 좌안에 입력될 화상정보(L)와 우안에 입력될 화상정보(R)가 수평 방향을 따라 교대로 배열되어 있다. 이러한 구조에서, 상기 좌안용 화상정보(L)는 상기 패럴랙스 배리어(50)에 의해 분리되어 관찰자의 좌안(LE)으로 입사하며, 우안용 화상정보(R)는 패럴랙스 배리어(50)에 의해 분리되어 관찰자의 우안(RE)으로 입사한다. 따라서, 관찰자는 안경을 사용하지 않고도 입체 영상을 감상할 수 있다.

그러나, 위의 방식의 경우, 3차원 영상을 감상할 수 있는 시역이 매우 좁기 때문에, 관찰자가 조금만 이동하여도 3차원 영상의 원근감이 반전되거나 또는 3차원 영상 자체를 감상할 수 없게 된다. 도 3a 및 도 3b는 3차원 영상을 감상할 수 있는 시역이 보다 넓은 방식의 패럴렉스 배리어(60)를 도시하고 있다. 도 3a의 방식을 보면, 액정 패널(53)은 2개의 화소마다 우안용 화상정보(R)와 좌안용 화상정보(L)를 번갈아 디스플레이 하고 있으며, 패럴렉스 배리어(60)는 2개의 화소마다 세로 격자 모양의 개구(aperture)(65)가 마스크(67)에 형성된 구조이다. 이 경우, 우안용 화상정보(R)와 좌안용 화상정보(L)를 보다 넓은 영역에서 관찰할 수 있기 때문에, 3차원 영상을 감상할 수 있는 시역이 넓어진다. 또한, 도 3b의 경우에는, 액정 패널(53)이 4개의 화소마다 우안용 화상정보(R)와 좌안용 화상정보(L)를 번갈아 디스플레이 하고, 패럴렉스 배리어(70)는 4개의 화소마다 세로 격자 모양의 개구(aperture)(75)가 마스크(77)에 형성된 구조이다. 따라서, 3차원 영상을 감상할 수 있는 시역이 더욱 넓어진다.

위와 같이 세로 격자 모양의 개구를 사용할 경우에는, 관찰자의 양안이 항상 수평 상태를 유지하여야만 3차원 영상을 감상할 수 있다. 만약, 관찰자가 고개를 기울이게 되면, 좌안과 우안의 높이가 달라져서 정확한 3차원 영상의 관찰이 불가능하게 된다. 도 3c에 도시된 패럴렉스 배리어(80)는 이러한 문제를 개선하여 완전시차(complete parallax)를 제공하기 위한 것이다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 액정 패널(53)은, 예컨대, 가로와 세로로 4개씩의 화소(즉, 전체 16개의 화소)마다 우안용 화상정보(R)와 좌안용 화상정보(L)를 번갈아 디스플레이 하고, 패럴렉스 배리어(80)는 가로와 세로로 4개씩의 화소마다 개구(aperture)(85)들이 마스크(87)에 형성된 구조이다. 각각의 개구(85)는 하나의 화소의 크기와 같거나 그 보다 약간 작은 크기를 갖는다. 이러한 방식에 의하면, 심지어 관찰자가 옆으로 누워 있는 경 우에도 정확한 3차원 영상의 감상이 가능하게 된다.

한편, 디스플레이 장치에 제공되는 영상신호에 따라 2차원 영상 또는 3차원 영상을 디스플레이 할 수 있도록, 2차원 영상 모드와 3차원 영상 모드 사이의 스위칭 동작이 가능한 입체 영상 디스플레이 장치가 요구되고 있다. 이를 위하여, 다양한 방식의 스위칭 가능한 입체 영상 디스플레이 장치가 알려진 바 있다. 예컨대, 미국특허출원 제2004-0109115호는 수직으로 복수의 줄무늬가 형성된 2개의 마이크로 지연자를 상대적으로 이동시켜 2차원 또는 3차원 영상을 제공하고 있다. 그러나, 상기 미국특허출원과 같은 종래의 2차원/3차원 영상 호환용 입체 영상 디스플레이 장치는 좌우시차와 상하시차 중 어느 하나만을 제공할 수 있을 뿐이다. 따라서, 종래의 2차원/3차원 영상 호환용 입체 영상 디스플레이 장치는 좌우시차와 상하시차를 동시에 제공하여 완전시차를 갖는 3차원 영상을 구현할 수는 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은, 2차원 영상 모드와 3차원 영상 모드 사이의 스위칭이 가능한 동시에, 3차원 영상 제공시 좌우시차와 상하시차를 동시에 발생시킴으로써 완전시차를 갖는 3차원 영상을 제공할 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양호한 실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는, 영상을 제공하는 디스플레이 소자; 및 서로 마주하여 배치된 2 장의 편광격자 스크린을 상대적으로 이동시킴으로써 2D 모드와 3모드 사이를 전환 하는 패럴렉스 배리어 유닛;을 구비하며, 상기 패럴렉스 배리어 유닛은, 2D 모드에서는 전체 영역을 통해 광을 투과시키고, 3D 모드에서는 소정의 간격으로 2차원 배열된 다수의 개구를 갖는 배리어를 형성하여 상기 개구를 통해서만 광을 투과시킴으로써 좌우시차와 상하시차를 동시에 갖는 완전시차를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 패럴렉스 배리어 유닛은, 입사광 중에서 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 제 1 편광판; 입사광의 편광방향을 일 방향으로 바꾸는 제 1 복굴절소자와 타 방향으로 바꾸는 제 2 복굴절소자가 차례로 교번하여 형성된 제 1 라인, 제 1 복굴절소자만으로 된 제 2 라인, 제 2 복굴절소자와 제 1 복굴절소자가 차례로 교번하여 형성된 제 3 라인 및 제 2 복굴절소자만으로 된 제 4 라인이 반복적으로 배열된 패턴을 갖는 제 1 편광격자 스크린; 상기 제 1 편광격자 스크린과 마주하여 배치되는 것으로, 입사광의 편광방향을 일 방향으로 바꾸는 제 3 복굴절소자와 타 방향으로 바꾸는 제 4 복굴절소자가 차례로 교번하여 형성된 제 1 라인, 제 3 복굴절소자만으로 된 제 2 라인, 제 4 복굴절소자와 제 3 복굴절소자가 차례로 교번하여 형성된 제 3 라인 및 제 4 복굴절소자만으로 된 제 4 라인이 반복적으로 배열된 패턴을 갖는 제 2 편광격자 스크린; 및 상기 제 2 편광격자 스크린과 마주하게 배치되어 상기 제 2 편광격자 스크린을 투과한 광 중에서 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 제 2 편광판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린 중 적어도 하나는 이동가능하게 설치되어, 서로에 대한 상대적인 위치에 따라 2D 영상과 3D 영상을 선 택적으로 디스플레이 하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 상기 제 1 내지 제 4 복굴절소자의 폭은 상기 디스플레이 소자의 2 개 화소의 폭과 같을 수 있고, 상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린의 제 1 및 제 2 라인의 높이의 합과 제 3 및 제 4 라인의 높이의 합은 각각 상기 디스플레이 소자의 2 개 화소의 높이와 같을 수 있다.

또는, 상기 제 1 내지 제 4 복굴절소자의 폭은 상기 디스플레이 소자의 4 개 화소의 폭과 같을 수 있고, 상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린의 제 1 및 제 2 라인의 높이의 합과 제 3 및 제 4 라인의 높이의 합은 각각 상기 디스플레이 소자의 4 개 화소의 높이와 같을 수 있다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린의 제 1 및 제 3 라인의 높이는 각각 상기 디스플레이 소자의 1 개 화소의 높이 보다 크지 않은 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린 중 적어도 하나가 대각선 방향으로 이동함으로써, 광의 투과를 막는 배리어 및 광을 투과시키는 다수의 규칙적인 2차원 배열의 개구를 형성하게 된다.

이때, 상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린의 수평 방향으로의 상대적인 이동 거리는 상기 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭 보다 크지 않으며, 상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린의 수직 방향으로의 상대적인 이동 거리는 상기 제 1 편광격자 스크린의 제 3 라인과 상기 제 2 편광격자 스크린의 제 1 라인이 중첩되는 거리이다.

한편, 상기 제 1 편광격자 스크린의 제 3 라인은 상기 제 1 편광격자 스크린 의 제 1 라인에 대해 최대 상기 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭 만큼 수평 방향으로 시프트 되어 있을 수도 있으며, 상기 제 2 편광격자 스크린의 제 3 라인은 상기 제 2 편광격자 스크린의 제 1 라인에 대해 최대 상기 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭 만큼 수평 방향으로 시프트 되어 있을 수도 있다.

이 경우에는, 상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린 중 적어도 하나가 수직 방향으로 이동함으로써, 광의 투과를 막는 배리어 및 광을 투과시키는 다수의 규칙적인 2차원 배열의 개구를 형성하게 된다.

이때, 상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린의 수직 방향으로의 상대적인 이동 거리는 상기 제 1 편광격자 스크린의 제 3 라인과 상기 제 2 편광격자 스크린의 제 1 라인이 중첩되는 거리이다.

본 발명에 따르면, 상기 제 1 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 +45°회전시키는 회전자이고 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 -45°회전시키는 회전자이거나, 또는 상기 제 1 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 -45°회전시키는 회전자이고 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 +45°회전시키는 회전자일 수 있다.

이 경우, 상기 제 1 편광판과 제 2 편광판은 편광방향이 상호 평행을 이루도록 배열된다.

또는, 상기 제 1 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 +45°회전시키는 회전자이고 상기 제 2 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 -45°회전시키는 회전자이거나, 또는 상기 제 1 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 -45°회전시키는 회전자이고 상기 제 2 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 +45°회전시키는 회전자일 수 있다.

이 경우, 상기 제 1 편광판과 제 2 편광판은 편광방향이 상호 수직을 이루도록 배열된다.

다른 실시예로서, 상기 제 1 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 +λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이고 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 -λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이거나, 또는 상기 제 1 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 -λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이고 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 +λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자일 수 있다.

또는, 상기 제 1 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 +λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이고 상기 제 2 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 -λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이거나, 또는 상기 제 1 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 -λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이고 상기 제 2 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 +λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자일 수 있다.

본 발명에서 상기 디스플레이 소자는 각각 독립적으로 발광하는 2차원 배열의 복수의 화소를 포함하며, 상기 패럴렉스 배리어 유닛은 상기 디스플레이 소자와 시청자 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 디스플레이 소자는, 광을 조명하는 백라이트 유닛; 조명광 중 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 배면 편광판; 입사된 광을 화소단위로 편광 변환시켜 영상을 제공하는 액정 디스플레이 패널; 및 상기 액정 디스플레이 패널을 투과한 광 중 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 전면 편광판;을 포함하며, 상기 패럴렉스 배리어 유닛은 상기 액정 디스플레이 패널과 시청자 사이에 배치되고, 상 기 디스플레이 소자의 전면 편광판은 상기 패럴렉스 배리어 유닛의 제 1 편광판일 수 있다.

또는, 상기 디스플레이 소자는, 광을 조명하는 백라이트 유닛; 조명광 중 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 배면 편광판; 입사된 광을 화소단위로 편광 변환시켜 영상을 제공하는 액정 디스플레이 패널; 및 상기 액정 디스플레이 패널을 투과한 광 중 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 전면 편광판;을 포함하며, 상기 패럴렉스 배리어 유닛은 상기 백라이트 유닛과 상기 액정 디스플레이 패널 사이에 배치되고, 상기 디스플레이 소자의 배면 편광판은 상기 패럴렉스 배리어 유닛의 제 2 편광판일 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구성 및 동작에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 양호한 실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는, 서로 대향하는 2 장의 편광격자 스크린을 상대적으로 이동시켜, 상기 편광격자 스크린들의 서로에 대한 상대적인 위치에 따라 2차원(2D) 영상 또는 완전시차를 갖는 3차원(3D) 영상을 선택적으로 디스플레이 하는 것이다. 즉, 2D 모드에서는 편광격자 스크린의 전체 영역을 통해 광을 투과시키고, 3D 모드에서는 도 3c에 도시된 바와 같은 2차원 배열된 다수의 개구를 갖는 배리어를 형성하여 상기 개구를 통해서만 광을 투과시킴으로써 좌우시차와 상하시차를 동시에 갖는 완전시차를 제공하는 것이다. 이를 구현하기 위하여, 본 발명에 따른 편광격자 스크린들은 편광방향을 특정 방향으로 바꾸는 다수의 회전자(rotator) 또는 지연자(retarder)로 구성되는 복굴절소자들을 적절한 조합으로 배치하여 이루어진다.

도 4a 및 도 4b는 이러한 본 발명의 양호한 실시예에 따른 제 1 및 제 2 편광격자 스크린의 구조를 각각 도시한다. 먼저, 도 4a를 참조하면, 본 발명에 따른 제 1 편광격자 스크린(11)은, 입사광의 편광방향을 일 방향으로 바꾸는 제 1 복굴절소자(11a)와 타 방향으로 바꾸는 제 2 복굴절소자(11b)가 차례로 교번하여 형성된 제 1 라인(L1), 제 1 복굴절소자(11a)만으로 된 제 2 라인(L2), 제 2 복굴절소자(11b)와 제 1 복굴절소자(11a)가 차례로 교번하여 형성된 제 3 라인(L3) 및 제 2 복굴절소자(11b)만으로 된 제 4 라인(L4)이 반복적으로 배열된 패턴으로 구성된다. 또한, 도 4b를 참조하면, 제 2 편광격자 스크린(12)은, 입사광의 편광방향을 일 방향으로 바꾸는 제 3 복굴절소자(12a)와 타 방향으로 바꾸는 제 4 복굴절소자(12b)가 차례로 교번하여 형성된 제 1 라인(L1'), 제 3 복굴절소자(12a)만으로 된 제 2 라인(L2'), 제 4 복굴절소자(12b)와 제 3 복굴절소자(12a)가 차례로 교번하여 형성된 제 3 라인(L3') 및 제 4 복굴절소자(12b)만으로 된 제 4 라인(L4')이 반복적으로 배열된 패턴으로 구성된다.

상기 제 1 편광격자 스크린(11)에서, 제 1 및 제 2 복굴절소자(11a,11b)의 폭은, 예컨대, CRT, LCD 또는 PDP와 같은 디스플레이 소자의 2 개 화소의 폭과 같을 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 편광격자 스크린(11)의 제 1 및 제 2 라인(L1,L2)의 높이의 합과 제 3 및 제 4 라인(L3,L4)의 높이의 합은 각각 디스플레이 소자의 2 개 화소의 높이와 같다. 예컨대, 제 1 및 제 2 라인(L1,L2)의 높이가 모두 디스플레이 소자의 1 개 화소의 높이와 같을 수도 있으나, 바람직하게는 제 1 라인(L1) 의 높이가 제 2 라인(L2)의 높이 보다 작은 것이 좋다. 마찬가지로, 제 3 및 제 4 라인(L3,L4)의 높이가 모두 디스플레이 소자의 1 개 화소의 높이와 같을 수도 있으나, 바람직하게는 제 3 라인(L3)의 높이가 제 4 라인(L4)의 높이 보다 작은 것이 좋다. 또한, 제 1 라인(L1)과 제 3 라인(L3)의 높이가 서로 같으며, 제 2 라인(L2)과 제 4 라인(L4)의 높이가 서로 같은 것이 바람직하다.

한편, 상기 제 2 편광격자 스크린(12)의 패턴은 상기 제 1 편광격자 스크린(11)의 패턴과 서로 정확하게 겹쳐질 수 있어야 한다. 따라서, 상기 제 2 편광격자 스크린(12)의 복굴절소자(12a,12b)들의 폭과 라인(L1'~L4')들의 높이는 상기 제 1 편광격자 스크린(11)의 대응하는 복굴절소자(11a,11b)들의 폭과 라인(L1~L4)들의 높이와 각각 같아야 한다. 예컨대, 상기 제 3 및 제 4 복굴절소자(12a,12b)의 폭은 디스플레이 소자의 2 개 화소의 폭과 같을 수 있다. 또한, 제 2 편광격자 스크린(12)의 제 1 및 제 2 라인(L1',L2')의 높이의 합과 제 3 및 제 4 라인(L3',L4')의 높이의 합은 각각 디스플레이 소자의 2 개 화소의 높이와 같을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 내지 제 4 복굴절소자(11a,11b; 12a,12b)는, 예컨대, 환형 복굴절 소자인 회전자로 이루어질 수도 있다. 예컨대, 상기 제 1 및 제 4 복굴절소자(11a,12b)는 입사광을 +45°회전시키는 회전자이고, 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자(11b,12a)는 입사광을 -45°회전시키는 회전자일 수 있다. 또는, 상기 제 1 및 제 4 복굴절소자(11a,12b)는 입사광을 -45°회전시키는 회전자이고, 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자(11b,12a)는 입사광을 +45°회전시키는 회전자일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 내지 제 4 복굴절소자(11a,11b; 12a,12b)는, 예컨대, 선형 복굴절 소자인 지연자로 이루어질 수도 있다. 예컨대, 상기 제 1 및 제 4 복굴절소자(11a,12b)는 입사광을 +λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이고, 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자(11b,12a)는 입사광을 -λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자일 수 있다. 또는, 상기 제 1 및 제 4 복굴절소자(11a,12b)는 입사광을 -λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이고, 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자(11b,12a)는 입사광을 +λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자일 수 있다. 여기서, λ는 입사광의 파장을 의미한다. 일반적으로, 특정 방향으로 편광된 입사광이 +λ/4 또는 -λ/4 만큼 위상 지연되는 경우, 입사광의 편광방향은 +45°또는 -45°만큼 바뀌게 된다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 4 복굴절소자(11a,11b; 12a,12b)가 회전자이든 또는 지연자인든, 결과적으로는 입사광의 편광방향을 각각 고유한 방향으로 회전시킨다는 점에서 동일한 기능을 한다.

도 5a 내지 도 5d는 상기와 같이 구성된 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(11,12)을 이용하여 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치에서 2차원 영상을 구현하는 원리를 예시적으로 도시한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(11,12)은, 예컨대, 디스플레이 소자(10)의 전면에서 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 이때, 2차원 영상을 구현하고자 하는 경우, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(11,12)은 서로 완전하게 겹쳐진 상태가 된다. 따라서, 상기 제 1 편광격자 스크린(11)의 제 1 및 제 2 복굴절소자(11a,11b)는 상기 제 2 편광격자 스크린(12)의 대응하는 제 3 및 제 4 복굴절소자(12a,12b)와 각각 서로 일치하게 된다. 그 결과, 상기 제 1 복굴절소자(11a)를 투과한 광은 제 3 복굴절소자(12a)에 입사하며, 제 2 복굴절소자(11b)를 투과한 광은 제 4 복굴절소자(12b)에 입사하게 된다. 예컨대, 상기 제 1 편광격자 스크린(11)에 입사하는 광의 편광방향이 90°이고 제 1 및 제 4 복굴절소자(11a,12b)는 입사광을 +45°회전시키며 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자(11b,12a)는 입사광을 -45°회전시킨다고 가정하면, 제 1 복굴절소자(11a)를 투과한 광의 편광방향은 +45°더 회전되어 135°가 되며, 제 2 복굴절소자(11b)를 투과한 광의 편광방향은 -45°회전되어 45°가 된다. 그런 후, 상기 제 1 복굴절소자(11a)를 투과한 광은 제 3 복굴절소자(12a)에 입사하면서 편광방향이 -45°만큼 회전되므로, 결과적으로 상기 제 3 복굴절소자(12a)를 투과한 광의 편광방향은 90°가 된다. 또한, 상기 제 2 복굴절소자(11b)를 투과한 광은 제 4 복굴절소자(12b)에 입사하면서 편광방향이 +45°만큼 회전되므로, 결과적으로 상기 제 4 복굴절소자(12b)를 투과한 광의 편광방향 역시 90°가 된다. 즉, 제 1 편광격자 스크린(11)에 입사하는 광들의 편광방향과 제 2 편광격자 스크린(12)으로부터 출사되는 광들의 편광방향은 모두 동일하게 된다. 따라서, 편광방향이 서로 평행한 편광판을 상기 제 1 편광격자 스크린(11)의 입사면과 제 2 편광격자 스크린(12)의 출사면에 각각 하나씩 배치하면, 디스플레이 소자의 전체 화면이 표시되므로 2차원 영상을 구현할 수 있다.

도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치에서 2차원 영상을 구현하기 위한 보다 완전한 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 5c 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는, 소정의 영상을 제공하는 디스플레이 소자(20), 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 제 1 편광판(23), 상술한 구조의 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(11,12) 및 상기 제 2 편광격자 스크린(12)과 마주하게 배치되어 상기 제 2 편광격자 스크린(12)을 투과한 광 중에서 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 제 2 편광판(24)을 포함한다. 여기서, 제 1 편광판(23), 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(11,12), 및 제 2 편광판(24)은, 2차원(2D) 모드에서는 입사광을 전부 투과시키고 3차원(3D) 모드에서는 좌안 영상과 우안 영상을 구분하기 위한 배리어를 형성하는 패럴렉스 배리어 유닛을 구성한다. 2차원 모드의 경우, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(11,12)이 서로 완전하게 겹쳐져 있으며, 따라서 제 1 편광격자 스크린(11)의 제 1 및 제 2 복굴절소자(11a,11b)는 그와 각각 대응하는 제 2 편광격자 스크린(12)의 제 3 및 제 4 복굴절소자(12a,12b)와 서로 일치하게 된다.

이와 같은 구조에서, 디스플레이 소자(20)로부터 제공되는 영상을 형성하는 광은 제 1 편광판(23)에 먼저 입사한다. 예컨대, 상기 제 1 편광판(23)은 상기 디스플레이 소자(20)로부터 입사하는 광 중에서 편광방향이 90°인 광만을 투과시킬 수 있다. 제 1 편광판(23)을 통과한 후, 광의 일부는 제 1 복굴절소자(11a)와 제 3 복굴절소자(12a)를 연속으로 통과하고, 나머지 일부는 제 2 복굴절소자(11b)와 제 4 복굴절소자(12b)를 연속으로 통과한다. 앞서 설명한 바와 같이, 이 경우 제 2 편광격자 스크린(12)으로부터 출사되는 광은 모두 90°의 편광방향을 갖는다. 따라서, 제 1 편광판(23)과 마찬가지로 편광방향이 90°인 광만을 투과시키는 편광판을 제 2 편광판(24)으로서 사용하는 경우, 디스플레이 소자(20)의 영상 전체가 그대로 시청자에게 전달된다. 이때, 상기 디스플레이 소자(20)는 일반적인 2차원 영상을 디스플레이하며, 시청자는 2차원 영상을 감상할 수 있다.

지금까지, 제 1 및 제 4 복굴절소자(11a,12b)가 입사광의 편광방향을 +45°회전시키고 제 2 및 제 3 복굴절소자(11b,12a)가 입사광의 편광방향을 -45°회전시키는 경우를 예로 들어서 설명하였으나, 다른 방식으로 구성하는 것도 충분히 가능하다. 예컨대, 상기 제 1 및 제 3 복굴절소자(11a,12a)가 입사광을 +45°회전시키고 상기 제 2 및 제 4 복굴절소자(11b,12b)가 입사광을 -45°회전시키도록 구성할 수 있다. 또는, 상기 제 1 및 제 3 복굴절소자(11a,12a)가 입사광을 -45°회전시키고 상기 제 2 및 제 4 복굴절소자(11b,12b)가 입사광을 +45°회전시키도록 구성하는 것도 가능하다. 전자의 경우, 90°의 편광방향을 갖는 입사광이 제 1 및 제 3 복굴절소자(11a,12a)를 연속으로 통과하면 180°의 편광방향을 갖게 되며, 제 2 및 제 4 복굴절소자(11b,12b)를 연속으로 통과하면 0°의 편광방향을 갖게 된다. 따라서, 제 1 편광판(23)이 90°의 편광방향을 갖는 광만을 투과시킨다면, 제 2 편광판(24)은 상기 제 1 편광판(23)에 수직한 편광방향(즉, 0° 및 180°)을 갖는 광을 투과시키는 편광판을 사용하여야 한다.

한편, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 이러한 디스플레이 소자(20)로서 어떠한 종류의 디스플레이 장치도 사용할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 소자(20)로서 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)을 사용하는 것이 가능하다. 이 경우, 도 5c에 도시된 바와 같이, 패럴렉스 배리어 유닛(11,12,23,24)은 디스플레이 소자(20)와 시청자 사이에 배치된다.

또한, 플라즈마 디스플레이 패널 대신에 액정 디스플레이 소자를 본 발명의 디스플레이 소자(20)로서 사용할 수도 있다. 일반적으로 공지된 바와 같이, 액정 디스플레이 소자는, 광을 조명하는 백라이트 유닛(25)(도 5d 참조), 조명광 중 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 배면 편광판(26), 입사된 광을 화소단위로 편광 변환시켜 영상을 제공하는 액정 디스플레이 패널(27), 및 상기 액정 디스플레이 패널(27)을 투과한 광 중 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 전면 편광판(28)으로 구성된다. 이와 같이, 액정 디스플레이 소자는 그 자체에 편광판을 포함하고 있으므로, 시청자와 액정 디스플레이 소자 사이에 패럴렉스 배리어 유닛을 배치하는 경우, 액정 디스플레이 소자의 전면 편광판(28)을 패럴렉스 배리어 유닛의 제 1 편광판으로서 사용하는 것이 가능하다. 한편, 도 5d에 도시된 바와 같이, 액정 디스플레이 소자의 백라이트 유닛(25)과 액정 디스플레이 패널(27) 사이에 상기 패럴렉스 배리어 유닛을 배치하는 것도 가능하다. 이 경우, 액정 디스플레이 소자의 배면 편광판(26)을 패럴렉스 배리어 유닛의 제 2 편광판으로서 사용할 수 있다.

다음으로, 도 6a 내지 도 6d를 참조하여, 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치에서 3차원(3D) 영상을 구현하는 방법을 설명한다.

3차원 영상을 구현하고자 하는 경우, 패럴렉스 배리어 유닛의 제 1 편광격자 스크린(11)과 제 2 편광격자 스크린(12)을 서로에 대해 대각선 방향으로 상대적으로 이동시킨다. 제 1 편광격자 스크린(11)과 제 2 편광격자 스크린(12) 중 어느 것을 이동시켜도 무방다. 이때, 상기 제 1 편광격자 스크린(11)과 제 2 편광격자 스 크린(12)의 수평 방향으로의 상대적인 최대 이동 거리는 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭과 같다. 즉, 제 1 편광격자 스크린(11)과 제 2 편광격자 스크린(12)의 수평 방향으로의 상대적인 이동 거리는 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭 보다 크지 않다. 또한, 제 1 편광격자 스크린(11)과 제 2 편광격자 스크린(12)의 수직 방향으로의 상대적인 이동 거리는 상기 제 1 편광격자 스크린(11)의 제 3 라인(L3)과 상기 제 2 편광격자 스크린(12)의 제 1 라인(L1')이 중첩되는 거리이다.

그러면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 편광격자 스크린(11)의 제 1 및 제 2 복굴절소자(11a,11b)와 제 2 편광격자 스크린(12)의 제 3 및 제 4 복굴절소자(12a,12b)가 서로 일치하지 않게 된다. 따라서, 제 1 복굴절소자(11a)를 투과한 광의 일부는 제 3 복굴절소자(12a)를, 나머지 일부는 제 4 복굴절소자(12b)를 투과하게 된다. 또한, 제 2 복굴절소자(11b)를 투과한 광의 일부는 제 3 복굴절소자(12a)를, 나머지 일부는 제 4 복굴절소자(12b)를 투과하게 된다. 예컨대, 제 1 및 제 4 복굴절소자(11a,12b)가 입사광을 +45°회전시키며 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자(11b,12a)가 입사광을 -45°회전시키는 경우, 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는 다음과 같이 동작하게 된다.

먼저, 제 1 편광판(23)을 투과하면서 입사광은 90°의 편광방향을 갖게 된다. 그런 후, 제 1 편광판(23)을 투과한 광의 일부는 제 1 복굴절소자(11a)를 투과하여 135°의 편광방향을 갖게 되고, 다른 일부는 제 2 복굴절소자(11b)를 투과하여 45°의 편광방향을 갖게 된다. 상기 제 1 복굴절소자(11a)를 투과한 광의 일부는 다시 제 3 복굴절소자(12a)를 투과하면서 편광방향이 90°로 바뀌며, 다른 일부 는 제 4 복굴절소자(12b)를 투과하면서 편광방향이 180°로 바뀐다. 또한, 제 2 복굴절소자(11b)를 투과한 광의 일부는 제 3 복굴절소자(12a)를 투과하면서 편광방향이 0°로 바뀌며, 다른 일부는 제 4 복굴절소자(12b)를 투과하면서 편광방향이 90°로 바뀌게 된다. 이때, 제 2 편광판(24)은 90°의 편광방향을 갖는 광만을 투과시키기 때문에, 제 1 복굴절소자(11a)와 제 3 복굴절소자(12a)를 연속으로 투과한 광과 제 2 복굴절소자(11b)와 제 4 복굴절소자(12b)를 연속으로 투과한 광만이 상기 제 2 편광판(14)을 투과하며, 그 외의 다른 경로로 진행한 광은 차단된다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(11,12)의 구조에서, 상기 제 1 복굴절소자(11a)와 제 3 복굴절소자(12a)가 중첩되는 영역과 상기 제 2 복굴절소자(11b)와 제 4 복굴절소자(12b)가 중첩되는 영역은 가로 및 세로 방향으로 소정의 간격으로 발생한다. 그 결과, 도 6b에 도시된 바와 같이, 광의 투과를 막는 배리어(barrier)(30) 내에 광을 투과시키는 다수의 개구(aperture)(31)가 규칙적인 2차원 배열로 형성된다. 즉, 도 3c에 도시된 완전시차를 제공하기 위한 패럴렉스 배리어와 동일하게 된다. 본 실시예의 경우에는, 상기 개구(31)는 가로와 세로로 2개씩의 화소(즉, 전체 4개의 화소)마다 형성된다. 여기서, 상기 개구(31)의 크기는 하나의 화소의 크기와 같거나 그 보다 약간 작을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 경우, 완전시차를 갖는 3차원 영상 모드를 제공하기 때문에, 관찰자가 옆으로 누워 있는 경우에도 정확한 3차원 영상의 감상이 가능하게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 디스플레이 소자(20)로는 플라즈마 디스플레이 패널 또는 액정 디스플레이 소자 등을 사용할 수 있다. 도 6c는 도 5c와 마찬가지로, 디스플레이 소자(20)로서 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 또는 액정 디스플레이 패널을 사용하고, 패럴렉스 배리어 유닛(11,12,23,24)을 디스플레이 소자(20)와 시청자 사이에 배치하는 구조이다. 또한, 도 6d는 도 5d와 마찬가지로, 디스플레이 소자(20)로서 액정 디스플레이 소자를 사용하고, 패럴렉스 배리어를 발생시키는 패럴렉스 배리어 유닛을 상기 액정 디스플레이 소자의 백라이트 유닛(25)과 액정 디스플레이 패널(27) 사이에 배치한 구성을 도시한다. 앞서 설명한 바와 같이, 이 경우, 액정 디스플레이 소자의 배면 편광판(26)을 패럴렉스 배리어 유닛의 제 2 편광판으로서 사용할 수 있다. 도 6c와 도 6d에 도시되었듯이, 3차원 영상을 제공하는 경우, 상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(11,12)은 서로 완전히 겹쳐지지 않으며, 소정의 거리만큼 이동하여 있다.

한편, 상술한 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예의 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(11,12)을 사용할 경우, 3D 모드에서 가로와 세로 방향으로 2개씩의 화소(즉, 전체 4개의 화소)마다 개구가 형성된다. 따라서, 3차원 영상을 감상할 수 있는 시역이 비교적 좁다. 도 7a 및 도 7b는 가로와 세로 방향으로 4개씩의 화소(즉, 전체 16개의 화소)마다 개구가 형성됨으로써 3차원 영상을 감상할 수 있는 시역을 보다 넓히기 위한 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린의 다른 실시예를 각각 도시한다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(13,14)의 구조는 도 4a 및 도 4b에 도시된 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(11,12)의 구조와 동일하며, 단지 복굴절소자들의 크기에만 차이가 있다.

즉, 도 7a에 도시된 제 1 편광격자 스크린(13)은, 입사광의 편광방향을 일 방향으로 바꾸는 제 1 복굴절소자(13a)와 타방향으로 바꾸는 제 2 복굴절소자(13b)가 차례로 교번하여 형성된 제 1 라인(L1), 제 1 복굴절소자(13a)만으로 된 제 2 라인(L2), 제 2 복굴절소자(13b)와 제 1 복굴절소자(13a)가 차례로 교번하여 형성된 제 3 라인(L3) 및 제 2 복굴절소자(13b)만으로 된 제 4 라인(L4)이 반복적으로 배열된 패턴으로 구성된다는 점에서 도 4a의 제 1 편광격자 스크린(11)과 같다. 또한, 도 7b에 도시된 제 2 편광격자 스크린(14)은, 입사광의 편광방향을 일 방향으로 바꾸는 제 3 복굴절소자(14a)와 타방향으로 바꾸는 제 4 복굴절소자(14b)가 차례로 교번하여 형성된 제 1 라인(L1'), 제 3 복굴절소자(14a)만으로 된 제 2 라인(L2'), 제 4 복굴절소자(14b)와 제 3 복굴절소자(14a)가 차례로 교번하여 형성된 제 3 라인(L3') 및 제 4 복굴절소자(14b)만으로 된 제 4 라인(L4')이 반복적으로 배열된 패턴으로 구성된다는 점에서 도 4b의 제 2 편광격자 스크린(13)과 같다.

그러나, 도 7a에 도시된 제 1 편광격자 스크린(13)의 제 1 및 제 2 복굴절소자(13a,13b)의 폭은 디스플레이 소자의 4 개 화소의 폭과 같다. 또한, 상기 제 1 편광격자 스크린(13)의 제 1 및 제 2 라인(L1,L2)의 높이의 합과 제 3 및 제 4 라인(L3,L4)의 높이의 합은 각각 디스플레이 소자의 4 개 화소의 높이와 같다. 여기서, 상기 제 1 및 제 3 라인(L1,L3)의 높이는 대략 디스플레이 소자의 1 개 화소의 높이와 같다. 그리고, 제 2 및 제 4 라인(L2,L4)의 높이는 대략 디스플레이 소자의 3 개 화소의 높이와 같다. 한편, 상기 제 2 편광격자 스크린(14)의 패턴은 상기 제 1 편광격자 스크린(13)의 패턴과 서로 정확하게 겹쳐질 수 있어야 하기 때문에, 도 7b에 도시된 제 2 편광격자 스크린(14)의 각 복굴절소자들의 크기는 상기 제 1 편광격자 스크린(13)의 대응하는 복굴절소자들의 크기와 동일하다.

이러한 구조에서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(13,14)이 정확히 겹쳐질 경우 2차원 영상을 제공하게 된다. 그리고, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제 1 편광격자 스크린(13)과 제 2 편광격자 스크린(14)을 대각선 방향으로 상대적으로 이동시키면 광을 투과시키는 다수의 개구(15)가 규칙적인 2차원 배열로 형성된다. 따라서, 보다 넓은 시역과 완전시차를 갖는 3차원 영상을 제공하게 된다. 이때, 상기 제 1 편광격자 스크린(13)과 제 2 편광격자 스크린(14)의 수평 방향으로의 상대적인 최대 이동 거리는 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭과 같다. 또한, 제 1 편광격자 스크린(13)과 제 2 편광격자 스크린(14)의 수직 방향으로의 상대적인 이동 거리는 상기 제 1 편광격자 스크린(13)의 제 3 라인(L3)과 상기 제 2 편광격자 스크린(14)의 제 1 라인(L1')이 중첩되는 거리이다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 및 제 2 편광격자 스크린을 도시한다. 도 4a 및 도 4b와 도 7a 및 도 7b에 도시된 제 1 및 제 2 편광격자 스크린들의 경우, 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린이 대각선 방향으로 이동하여야 한다. 따라서, 2차원과 3차원 사이의 전환을 위한 편광격자 스크린의 이동이 복잡하게 된다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 제 1 및 제 2 편광격자 스크린은 단지 상하 방향으로만 이동하여 2차원/3차원 영상의 전환을 가능하게 하기 위한 것이다.

먼저, 도 9a를 보면, 본 발명에 따른 제 1 편광격자 스크린(17)은 도 7a에 도시된 제 1 편광격자 스크린(13)과 거의 같은 구조를 가지며, 다만 제 3 라인(L3)이 제 1 라인(L1)에 대해 수평 방향으로 시프트 되어 있다는 점에서 차이가 있다. 즉, 도 9a에 도시된 제 1 편광격자 스크린(17)은 입사광의 편광방향을 일 방향으로 바꾸는 제 1 복굴절소자(17a)와 타방향으로 바꾸는 제 2 복굴절소자(17b)가 차례로 교번하여 형성된 제 1 라인(L1), 제 1 복굴절소자(17a)만으로 된 제 2 라인(L2), 제 2 복굴절소자(17b)와 제 1 복굴절소자(17a)가 차례로 교번하여 형성된 제 3 라인(L3) 및 제 2 복굴절소자(17b)만으로 된 제 4 라인(L4)이 반복적으로 배열되어 있으며, 상기 제 3 라인(L3)은 제 1 라인(L1)에 대해 수평 방향으로 시프트 되어 있다. 여기서, 제 3 라인(L3)의 시프트 거리는 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭과 같거나 그 보다 작은 것이 적당하다.

마찬가지로, 도 9b에 도시된 제 2 편광격자 스크린(18)은 입사광의 편광방향을 일 방향으로 바꾸는 제 3 복굴절소자(18a)와 타방향으로 바꾸는 제 4 복굴절소자(18b)가 차례로 교번하여 형성된 제 1 라인(L1'), 제 3 복굴절소자(18a)만으로 된 제 2 라인(L2'), 제 4 복굴절소자(18b)와 제 3 복굴절소자(18a)가 차례로 교번하여 형성된 제 3 라인(L3') 및 제 4 복굴절소자(18b)만으로 된 제 4 라인(L4')이 반복적으로 배열되어 있으며, 상기 제 3 라인(L3')은 제 1 라인(L1')에 대해 수평 방향으로 시프트 되어 있다. 여기서, 제 3 라인(L3')의 시프트 거리는 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭과 같거나 그 보다 작은 것이 적당하다.

이러한 구조에서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 편광격자 스크린(17,18)이 정확히 겹쳐질 경우 2차원 영상을 제공하게 된다. 그리고, 도 10b에 도시된 바와 같이, 제 1 편광격자 스크린(17)과 제 2 편광격자 스크린(18)을 수직 방향으로 상대적으로 이동시켜 상기 제 1 편광격자 스크린(17)의 제 3 라인(L3)과 상기 제 2 편광격자 스크린(18)의 제 1 라인(L1')이 중첩되도록 하면, 광을 투과시키는 다수의 개구(15)가 규칙적인 2차원 배열로 형성된다. 따라서, 넓은 시역과 완전시차를 갖는 3차원 영상을 제공하게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 2D/3D 영상 호환용 입체 영상 디스플레이 장치에 따르면, 2장의 편광격자 스크린을 이용함으로써 2차원 영상 모드와 3차원 영상 모드 사이의 스위칭이 간단하게 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 3차원 영상 모드시, 가로와 세로로 2개 또는 4개씩의 화소마다 개구들이 형성되기 때문에, 3차원 영상을 감상할 수 있는 시역이 매우 넓다. 더욱이, 본 발명에 따른 2차원/3차원 영상 호환용 입체 영상 디스플레이 장치의 경우, 좌우시차 뿐만 아니라 상하시차까지도 동시에 발생시킬 수 있기 때문에, 완전시차를 갖는 입체 영상을 제공하는 것이 가능하다. 따라서, 사용자는 심지어 누워서도 3차원 영상을 감상할 수 있다.

Claims

영상을 제공하는 디스플레이 소자; 및

서로 마주하여 배치된 2 장의 편광격자 스크린을 상대적으로 이동시킴으로써 2D 모드와 3모드 사이를 전환하는 패럴렉스 배리어 유닛;을 구비하며,

상기 패럴렉스 배리어 유닛은, 2D 모드에서는 전체 영역을 통해 광을 투과시키고, 3D 모드에서는 소정의 간격으로 2차원 배열된 다수의 개구를 갖는 배리어를 형성하여 상기 개구를 통해서만 광을 투과시킴으로써 좌우시차와 상하시차를 동시에 갖는 완전시차를 제공하는 것을 특징으로 하는 2D/3D 영상 호환용 입체 영상 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 패럴렉스 배리어 유닛은:

입사광 중에서 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 제 1 편광판;

입사광의 편광방향을 일 방향으로 바꾸는 제 1 복굴절소자와 타 방향으로 바꾸는 제 2 복굴절소자가 차례로 교번하여 형성된 제 1 라인, 제 1 복굴절소자만으로 된 제 2 라인, 제 2 복굴절소자와 제 1 복굴절소자가 차례로 교번하여 형성된 제 3 라인 및 제 2 복굴절소자만으로 된 제 4 라인이 반복적으로 배열된 패턴을 갖는 제 1 편광격자 스크린;

상기 제 1 편광격자 스크린과 마주하여 배치되는 것으로, 입사광의 편광방향 을 일 방향으로 바꾸는 제 3 복굴절소자와 타 방향으로 바꾸는 제 4 복굴절소자가 차례로 교번하여 형성된 제 1 라인, 제 3 복굴절소자만으로 된 제 2 라인, 제 4 복굴절소자와 제 3 복굴절소자가 차례로 교번하여 형성된 제 3 라인 및 제 4 복굴절소자만으로 된 제 4 라인이 반복적으로 배열된 패턴을 갖는 제 2 편광격자 스크린; 및

상기 제 2 편광격자 스크린과 마주하게 배치되어 상기 제 2 편광격자 스크린을 투과한 광 중에서 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 제 2 편광판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린 중 적어도 하나는 이동가능하게 설치되어, 서로에 대한 상대적인 위치에 따라 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 내지 제 4 복굴절소자의 폭은 상기 디스플레이 소자의 2 개 화소의 폭과 같으며, 상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린의 제 1 및 제 2 라인의 높이의 합과 제 3 및 제 4 라인의 높이의 합은 각각 상기 디스플레이 소자의 2 개 화소의 높이와 같은 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린의 제 1 및 제 3 라인의 높이는 각각 상기 디스플레이 소자의 1 개 화소의 높이 보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 내지 제 4 복굴절소자의 폭은 상기 디스플레이 소자의 4 개 화소의 폭과 같으며, 상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린의 제 1 및 제 2 라인의 높이의 합과 제 3 및 제 4 라인의 높이의 합은 각각 상기 디스플레이 소자의 4 개 화소의 높이와 같은 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 편광격자 스크린의 제 1 및 제 3 라인의 높이는 각각 상기 디스플레이 소자의 1 개 화소의 높이 보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린 중 적어도 하나가 대각선 방향으로 이동함으로써, 광의 투과를 막는 배리어 및 광을 투과시키는 다수의 규칙적인 2차원 배열의 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린의 수평 방향으로의 상대적인 이동 거리는 상기 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭 보다 크지 않으며, 상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린의 수직 방향으로의 상대적인 이동 거리는 상기 제 1 편광격자 스크린의 제 3 라인과 상기 제 2 편광격자 스크린의 제 1 라인이 중첩되는 거리인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 편광격자 스크린의 제 3 라인은 상기 제 1 편광격자 스크린의 제 1 라인에 대해 최대 상기 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭 만큼 수평 방향으로 시프트 되어 있으며, 상기 제 2 편광격자 스크린의 제 3 라인은 상기 제 2 편광격자 스크린의 제 1 라인에 대해 최대 상기 디스플레이 소자의 1 개 화소의 폭 만큼 수평 방향으로 시프트 되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린 중 적어도 하나가 수직 방향으로 이동함으로써, 광의 투과를 막는 배리어 및 광을 투과시키는 다수의 규칙적인 2차원 배열의 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장 치.
제 11 항에 있어서,

상기 제 1 편광격자 스크린과 제 2 편광격자 스크린의 수직 방향으로의 상대적인 이동 거리는 상기 제 1 편광격자 스크린의 제 3 라인과 상기 제 2 편광격자 스크린의 제 1 라인이 중첩되는 거리인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 2 항 내지 제 7 항, 제 9 항, 제 11 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 +45°회전시키는 회전자이고 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 -45°회전시키는 회전자이거나, 또는 상기 제 1 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 -45°회전시키는 회전자이고 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 +45°회전시키는 회전자인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 제 1 편광판과 제 2 편광판은 편광방향이 상호 평행을 이루도록 배열된 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 2 항 내지 제 7 항, 제 9 항, 제 11 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 +45°회전시키는 회전자이고 상기 제 2 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 -45°회전시키는 회전자이거나, 또는 상기 제 1 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 -45°회전시키는 회전자이고 상기 제 2 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 +45°회전시키는 회전자인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 제 1 편광판과 제 2 편광판은 편광방향이 상호 수직을 이루도록 배열된 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 2 항 내지 제 7 항, 제 9 항, 제 11 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 +λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이고 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 -λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이거나, 또는 상기 제 1 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 -λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이고 상기 제 2 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 +λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 제 1 편광판과 제 2 편광판은 편광방향이 상호 평행을 이루도록 배열된 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 2 항 내지 제 7 항, 제 9 항, 제 11 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 +λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이고 상기 제 2 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 -λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이거나, 또는 상기 제 1 및 제 3 복굴절소자는 입사광을 -λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자이고 상기 제 2 및 제 4 복굴절소자는 입사광을 +λ/4 만큼 위상 지연시키는 지연자인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 제 1 편광판과 제 2 편광판은 편광방향이 상호 수직을 이루도록 배열된 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 2 항 내지 제 7 항, 제 9 항, 제 11 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 디스플레이 소자는 각각 독립적으로 발광하는 2차원 배열의 복수의 화소를 포함하며, 상기 패럴렉스 배리어 유닛은 상기 디스플레이 소자와 시청자 사이 에 배치되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 2 항 내지 제 7 항, 제 9 항, 제 11 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 디스플레이 소자는, 광을 조명하는 백라이트 유닛; 조명광 중 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 배면 편광판; 입사된 광을 화소단위로 편광 변환시켜 영상을 제공하는 액정 디스플레이 패널; 및 상기 액정 디스플레이 패널을 투과한 광 중 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 전면 편광판;을 포함하며,

상기 패럴렉스 배리어 유닛은 상기 액정 디스플레이 패널과 시청자 사이에 배치되고,

상기 디스플레이 소자의 전면 편광판은 상기 패럴렉스 배리어 유닛의 제 1 편광판인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
제 2 항 내지 제 7 항, 제 9 항, 제 11 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 디스플레이 소자는, 광을 조명하는 백라이트 유닛; 조명광 중 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 배면 편광판; 입사된 광을 화소단위로 편광 변환시켜 영상을 제공하는 액정 디스플레이 패널; 및 상기 액정 디스플레이 패널을 투과한 광 중 특정 편광 방향의 광만을 투과시키는 전면 편광판;을 포함하며,

상기 패럴렉스 배리어 유닛은 상기 백라이트 유닛과 상기 액정 디스플레이 패널 사이에 배치되고,

상기 디스플레이 소자의 배면 편광판은 상기 패럴렉스 배리어 유닛의 제 2 편광판인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.