KR20070109291A - 3차원 입체영상 필터 및 이를 포함하는 입체화상 표시장치 - Google Patents

Abstract

3차원 입체영상 필터 및 이를 포함하는 입체화상 표시장치가 제공된다.

본 발명에 따른 3차원 입체영상 필터는 투명기판 상부에 광투과 부분과 프리즘 형상의 광반사부분이 패러랙스 배리어 형태로서 교대로 반복되어 형성되어 있으며, 상기 광반사부분의 표면에는 상기 기판의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 광반사물질이 적층되어 있어서 상기 광반사부분으로 입사되는 광이 반사되어 상기 광투과부분으로 광경로가 변경되는 것을 특징으로 하며, 종래의 패러랙스 배리어 방식과 달리 휘도가 향상된 입체영상을 제공할 수 있다.

Description

3차원 입체영상 필터 및 이를 포함하는 입체화상 표시장치{Three dimensional image filter and three dimensional image apparatus using the same}

도 1은 종래의 패러랙스 방식 디스플레이의 개략도이다.

도 2는 종래의 패러랙스 방식 디스플레이에서 휘도가 감소하는 메커니즘을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 입체영상 필터를 채용한 입체화상 표시장치의 개략도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입체화상 표시장치에서 광경로를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 입체영상 필터의 예시이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 패러랙스 배리어 필터 11: 광차단부분

12: 광투과부분 15: 영상패널

15-1: 우안대응픽셀 15-2: 좌안대응픽셀

20: 광원 30: 3차원 입체영상 필터

30-1: 광반사부분 30-2: 광투과부분

31: 광반사물질 32: 프리즘 형상

33: 기울기 50: 관찰자

본 발명은 3차원 입체영상 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휘도의 저하를 대폭 감소시킬 수 있는 3차원 입체영상 필터 및 이를 포함하는 입체화상 표시장치에 관한 것이다.

디스플레이 기술이 갈수록 발전하고 관련된 분야의 수요가 점증함에 따라, 3차원 입체영상 분야의 연구개발도 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 입체영상을 구현하는 방식을 분류하면 1) 입체용 특수안경을 착용하는 방식 2) 입체용 특수안경을 착용하지 않는 방식 3) 홀로그래피 방식의 세 가지로 나눌 수 있다. 이들 중 홀로그래피 방식은 눈의 피로감이 없고 입체시 관찰 방향이 촬영 방향에만 국한되지 않아 시역이 넓으며, 거의 완벽한 입체영상을 제공할 수 있다는 점에서 오래 전부터 가장 성능이 뛰어난 입체영상 방식으로 꼽혀왔다. 그러나 천연색의 동영상을 구현하기란 현재의 기술 수준으로는 쉽지 않으며, 레이저를 이용하여 촬영해야 하므로 사람의 얼굴을 찍거나 야외풍경 등을 담아내기란 매우 힘들다는 기술적인 제약이 있다.

따라서, 현재 실용성 면에서 유리한 방식이 입체용 특수안경을 착용하는 방식과 상기 특수안경 없이 구현 가능한 방식 두 가지이다.

전자의 입체용 특수안경을 착용하는 방식의 원리는 모두 양안의 시차를 이용한 것으로서, 좌안용 영상과 우안용 영상을 각각 따로 촬영한 후 동시에 재생하면서, 왼쪽 눈으로는 좌안용 영상만을, 오른쪽 눈으로는 우안용 영상만을 지속적으로 보도록 장치하면, 사람의 뇌에서는 두 영상이 종합되어 하나의 입체영상으로 느껴지게 된다. 특수안경을 착용하는 방식 중 대표적인 것이 편광안경 방식으로서, 직교하는 편광 소자의 편광 방향에 따른 차광효과로 두 눈의 화상을 분리하여 입체영상을 구현한 것이다. 편광안경 방식은 매우 오래 전부터 사용되어 온 방식으로서 지금도 각종 박람회, 놀이공원, 전시관 등에서 상영하는 입체영화나 입체 영상물 등에 널리 활용되고 있지만, 입체영상을 보려면 반드시 특수안경을 착용해야만 하므로 이용이 번거롭고 입체의 관찰 방향은 촬영 방향에만 국한되며, 양안의 시차에 따른 피로감이 발생한다는 단점이 있다. 또한 편광필터로 인하여 밝기가 반 이하로 줄어들기 때문에 화면이 어둡게 된다는 점이 추가적인 문제점으로 지적되고 있다.

입체용 특수안경을 착용하지 않는 방식 또한 양안의 시차를 이용한다는 점에서 특수안경 방식과 근본적인 원리는 큰 차이가 없다. 다만 특수안경 대신에 영상이 송출되는 화면 앞에 좌우안용 영상을 분리하는 소자들을 장치함으로써, 왼쪽 눈에 좌안용 영상을, 오른쪽 눈에 우안용 영상을 보내어 관찰자로 하여금 입체영상을 느끼게 한다. 특수안경을 착용하지 않는 방식으로는 패러랙스 배리어(Parallax Barrier) 방식과 렌티큘러(Lenticular) 방식 등이 있다. 패러랙스 배리어란 슬 릿(Slit) 모양의 개구부가 나란히 배열된 판을 지칭하는데, 뒷면에 적당한 사이를 두고 좌우 2안상 혹은 다안상을 번갈아 배치하면 특정 지점에서 개구부를 통해 맨 눈으로 입체영상을 관찰할 수 있다. 렌티큘러 방식은 배리어 대신에 작은 렌즈들의 배열로 이루어진 렌티큘러 판(Lenticular Sheet)을 배치함으로써 좌우 2안상 혹은 다안상을 분리하여 입체영상을 구현하는 방식이다. 상기, 특수안경을 착용하지 않는 방식은 일단 맨눈으로 입체영상을 볼 수 있으므로 편리하고 천연색의 입체영상도 가능하며, 입체 텔레비전을 구현할 경우 기존 TV 전송기술로도 가능한 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 패러랙스 방식에 대한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 광차단부분(11)과 광투과부분(12)이 교대로 반복해서 배열된 패러랙스 배리어 방식의 필터(10)가 디스플레이의 광원(20)의 전방에 구비되어, 교차 배열된 좌안 영상과 우안 영상을 분리함으로써 관찰자는 입체감을 느끼게 된다. 그러나 상기 패러랙스 방식은 도 2에 도시된 바와 같이 광차단부분(11)으로 인해서 디스플레이 광원(20)에서 나오는 빛의 양이 차단되어 광량이 줄어들기 때문에 일반적인 2차원 디스플레이에 비해 휘도가 감소한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패러랙스 방식을 채택하면서도 휘도의 감소를 대폭 줄일 수 있는 3차원 입체 영상필터를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 3차원 입체 영상필터 를 구비하는 입체화상 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,

투명기판 상부에 광투과 부분과 프리즘 형상의 광반사부분이 패러랙스 배리어 형태로서 교대로 반복되어 형성되어 있으며, 상기 광반사부분의 표면에는 광반사물질이 적층되어 있어서 상기 광반사부분으로 입사되는 광이 반사되어 상기 광투과부분으로 광경로가 변경되는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상 필터를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 광반사부분의 프리즘 전체가 광반사물질로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 광반사물질의 반사율은 50% 이상인 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 프리즘의 기울기는 높이방향으로 ±5～±75°일 수 있다.

또한, 상기 광반사물질은 금속재질인 것이 바람직한데 예를 들어 금, 은, 구리, 알루미늄, 백금, 니켈, 크롬, 티탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 본 발명에 따른 3차원 입체영상 필터를 포함하는 입체화상 표시장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 입체화상 표시장치는 화상표시부, 패널 및 상기 본 발명에 따른 3차원 입체영상 필터를 순차적으로 포함하는 것일 수 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 3차원 입체영상 필터는 종래의 패러랙스 배리어 방식과 달리 광차단부분이 아니라 프리즘 형상의 광반사부분이 구비되어 있기 때문에 이 부분으로 입사되는 광을 반사시켜 광투과부분으로 광경로를 변화시킴으로써 양안의 시차를 이용한 입체시 효과를 제공하면서도 기존의 패러랙스 배리어 방식보다 휘도가 우수하다는 것을 특징으로 한다.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체영상 필터를 채용한 입체화상 표시장치의 개략도를 도시하였다. 본 도면을 참조하면 상기 3차원 입체영상 필터(30)는 전체적으로 투명한 구조로 이루어져 있기 때문에 휘도의 감소 폭이 작으면서도, 양안의 시차를 이용한 입체시 효과를 제공할 수 있도록 되어 있다.

한편, 도 4는 상기 도 3에 따른 입체화상 표시장치에서 광경로를 나타내는 도면이다. 광원(20)에서 입사되는 빛이 광반사부분(30-1)에서 반사되어 광투과부분(30-2)으로 광경로(21)가 바뀌기 때문에 휘도의 감소 폭이 작게 된다. 상기 광반사부분(30-1)의 표면에는 광반사물질(31)이 적층되어 있으며 입사되는 빛이 반사되어 광투과부분(30-2)으로 광경로(21)가 변경되도록 설계되어 있다.

상기 광반사부분(30-1)은 프리즘 형상이 기판과 일체로 형성되고 상기 프리즘 부분의 표면에만 광반사물질(31)을 적층시키는 구조일 수도 있으나, 상기 광반 사부분의 프리즘 전체가 광반사물질(31)로 이루어진 것일 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 광반사물질의 반사율은 50% 이상인 것이 바람직한데, 반사율이 50% 미만인 때에는 빛이 투과되어 양안 시차에 의한 입체시 효과가 잘 일어나지 않을 염려가 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 프리즘의 기울기(θ)는 높이방향으로 ±5～±75°일 수 있는데, 상기 기울기가 ±5°미만인 때에는 광반사부분이 너무 좁게 되며 프리즘 역할을 하기 어렵고 ±75°를 초과하는 때에는 광투과부분으로 광경로가 변경되지 않고 입사방향으로 반사되는 양이 증가할 염려가 있기 때문에 바람직하지 않다. 상기 광반사물질은 금속재질인 것이 바람직한데 예를 들어 금, 은, 구리, 알루미늄, 백금, 니켈, 크롬, 티탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 광반사물질의 두께는 표면반사가 일어날 수 있는 두께인 한 특별히 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 입체화상 표시장치는 상기 본 발명에 따른 3차원 입체영상 필터를 포함함으로써 양안의 시차를 이용한 입체시의 원리를 응용한 입체화상 표시장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 입체화상 표시장치는 화상표시부와 반사방지, 근적외선 자폐, 전자파 차폐 및 기타 기능성 막이 포함된 필터부 및 상기 본 발명에 따른 3차원 입체영상 필터를 순차적으로 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 3차원 입체영상 필터에 사용되는 기판의 재질은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트 또는 아크릴 수지 등을 사용할 수 있다.

상기 기판의 두께 역시 특별히 제한되는 것은 아니며, 재질 및 입체화상 표시장치의 종류에 따라 변경될 수 있다.

본 발명에 따른 3차원 입체영상 필터에 있어서, 광반사부분(30-1)에 형성되어 있는 프리즘 형상(32)은 기판과 일체형으로 제조되는 것이 일반적이지만, 평면형 기판에 광반사물질(31)로 프리즘 형상(32)을 제조한 후에 상기 기판과 부착시켜 제조할 수 있다. 상기 프리즘 형상(32)이 기판과 일체형인 경우에 이를 제조하는 공정은 당업계에서 통상적으로 사용되는 공정인 한 제한 없이 사용될 수 있는 것은 물론이며, 예를 들어 몰딩법, 에칭법 등에 의해 제조될 수 있으나, PET, 폴리카보네이트 또는 아크릴 수지 등을 기판으로 사용하는 경우에는 몰딩법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 프리즘 형상(32)을 기판과 일체로 형성한 후에는, 상기 프리즘 형상(32)의 표면에 광반사물질(31)을 적층시키는 것이 필요한데, 상기 적층방법으로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예컨대, 스퍼터링, CVD, PVD 등의 진공증착, 포토리소그래피, 프린팅법 또는 도금공정 등을 이용할 수 있다. 상기 광반사물질(31)을 증착법을 통하여 적층시키는 경우에는 광투과부분(30-2)에 광반사물질(31)이 증착되지 않도록 마스크를 사용하는 것이 필요하다.

이하, 바람직한 실시예를 들어, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만 본 발 명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

광투과부분의 폭이 600㎛이고, 광반사부분의 폭이 200㎛이며, 상기 광반사부분의 프리즘 형상에 있어서 높이방향의 각도가 45°이고 두께가 100㎛인 폴리카보네이트 기판을 몰딩법에 의하여 제조한 다음, 마스크를 이용하여 상기 광반사부분의 프리즘 형상의 표면에 알루미늄을 20㎛ 두께로 스퍼터링함으로써 3차원 입체영상 필터를 제조하였다.

실시예 2

광투과부분의 폭이 1,100㎛이고, 광반사부분의 폭이 400㎛이며, 상기 광반사부분의 프리즘 형상에 있어서 높이방향의 각도가 45°이고 두께가 100㎛인 폴리카보네이트 기판을 몰딩법에 의하여 제조한 다음, 마스크를 이용하여 상기 광반사부분의 프리즘 형상의 표면에 알루미늄을 20㎛ 두께로 스퍼터링함으로써 3차원 입체영상 필터를 제조하였다.

비교예 1

폴리에스테르 수지 재질로 이루어지며 두께가 100㎛이고, 광차단부분의 폭이 700㎛이고 광투과부분의 폭이 100㎛인 종래기술에 따른 패러랙스 배리어 쉬트를 제조하였다.

시험예 1

휘도의 측정

상기 실시예 1 및 2에 의해 제조된 입체영상 필터 및 비교예 1에 의해 제조된 패러렉스 배리어 쉬트를 이용하여 동일한 42인치 PDP(휘도 350cd/m²)에 적용하고 상온 상압의 암실(1 lux 이하) 조건에서 20분간 상기 디스플레이 장치를 워밍업한 후, 휘도측정기(Minolta, Spectroradiometer CS-1000)를 디스플레이의 전면에서 500mm위치에 수직방향으로 설치한 다음, 디스플레이 화면 주사부 9지점의 휘도를 측정하고 그 평균값을 하기 표 1에 도시하였다.

	휘도 (cd/㎡)
실시예 1	295
실시예 2	286
비교예 1	240

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예의 경우에는 기존의 3차원 입체영상 필터를 장착한 PDP와 비교할 때에 휘도가 12 내지 14% 정도 향상되었다는 것을 확인할 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 입체영상 필터는 종래의 패러랙스 방식과 달리, 광차단부분 대신에 광반사부분을 구비하기 때문에 상기 광반사부분으로 입사되는 광이 반사되어 광투과부분으로 광경로가 변경됨으로써, 휘도가 향상된 입체영상을 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 투명기판 상부에 광투과 부분과 프리즘 형상의 광반사부분이 패러랙스 배리어 형태로서 교대로 반복되어 형성되어 있으며, 상기 광반사부분의 표면에는 광반사물질이 적층되어 있어서 상기 광반사부분으로 입사되는 광이 반사되어 상기 광투과부분으로 광경로가 변경되는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상 필터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 광반사부분의 프리즘 전체가 광반사물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상 필터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 광반사물질의 반사율은 50% 이상인 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상 필터.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 프리즘의 기울기는 높이방향으로 ±5～±75°인 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상 필터.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 광반사물질은 금, 은, 구리, 알루미늄, 백금, 니켈, 크롬, 티탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상 필터.
6. 상기 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 3차원 입체영상 필터를 포함하는 입체화상 표시장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 입체화상 표시장치는 화상표시부, 패널 및 상기 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 3차원 입체영상 필터를 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 입체화상 표시장치.

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