KR20080108034A - 입체 화상 표시 장치 - Google Patents

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카즈히로 우라
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가부시키가이샤 아리사와 세이사쿠쇼
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Abstract

우안용 화상을 포함하는 우안용 화상광 및 좌안용 화상을 포함하는 좌안용 화상광을 편광축이 서로 실질적으로 평행한 직선 편광으로서 출사하는 화상 생성부, 및 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역을 포함하며 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역에 우안용 화상광 및 좌안용 화상광이 각각 입사된 때 입사된 우안용 화상광 및 좌안용 화상광을 편광축이 서로 실질적으로 직교한 직선 편광 또는 편광축의 회전 방향이 서로 역방향인 원형 편광으로서 출사하는 편광축 제어판을 포함하며, 화상 생성부의 우안용 화상 생성 영역 및 좌안용 화상 생성 영역의 각각은 적색 컬러 필터를 가지는 화소, 녹색 컬러 필터를 가지는 화소, 및 청색 컬러 필터를 가지는 화소를 포함하며, 편광축 제어판은 출사되는 직선 편광 및 원형 편광의 색조를 완화시키기 위하여 불균일한 지연값을 가지는 입체 화상 표시 장치가 제공된다. 이와 같은 입체 화상 표시 장치에 의하면, 관찰되는 화상에 나타나는 색조를 완화시킬 수 있다.
입체 화상 표시 장치, 화상 생성부, 편광축 제어판, 직선 편광, 원형 편광

Description

입체 화상 표시 장치{Stereoscopic image display}
본 발명은 입체 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 화상 생성부, 및 당해 화상 생성부에서 생성된 우안용 화상을 포함하는 우안용 화상광 및 좌안용 화상을 포함하는 좌안용 화상광이 입사된 때 이들 화상광을 편광축이 서로 직교한 직선 편광 또는 편광축의 회전 방향이 서로 역방향인 원형 편광으로서 출사하는 편광축 제어판을 포함한 입체 화상 표시 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 일본특허공개 1998-232365호 공보, 일본특허공개 2004-264338호 공보, 및 일본특허공개 1997-90431호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 관찰자에게 입체 화상을 인식시키는 장치로서 우안용 화상과 좌안용 화상을 각각 다른 영역에 표시시키는 화상 생성부, 및 두 개의 다른 영역에 입사된 편광의 편광축을 서로 직교시키는 편광축 제어판을 포함하는 화상 표시 장치가 공지되어 있다.
이와 같은 화상 표시 장치에 상기 우안용 화상 및 좌안용 화상을 표시시켜서 이들 화상을 관찰할 때, 이들 화상에 화상 표시 장치로부터의 색과는 다른 색조가 붙는다. 이것은 상기 화상 표시 장치의 편광축 제어판(위상차판)에서 상기 화상광의 편광축이 회전될 때 당해 화상광의 색(파장)에 의해 회전되는 각도가 다 소 다르기 때문이다. 편광축 제어판에서의 편광축의 회전 각도가 이와 같이 빛의 파장에 의존함으로써, 예를 들면 녹색광이 입사된 때 그 편광축을 90도 회전시키는 편광축 제어판에 화상광이 입사된 경우, 화상광에 포함되는 청색광이나 적색광은 회전 각도가 90도로부터 벗어난다. 따라서, 이와 같은 편광축 제어판을 배치한 화상 표시 장치로부터 출사되는 화상광을 편광 안경에 통과시킨 경우, 예를 들면 녹색 등 특정한 색의 빛의 강도가 상대적으로 강해짐으로써 원래 화상에 대하여 색조의 변화가 생기는 경우가 있었다.
따라서, 본 발명의 하나의 측면에서는 상기의 과제를 해결할 수 있는 입체 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 목적은 특허 청구의 범위의 독립항에 기재된 특징의 조합에 의해 달성된다. 또한, 종속항은 본 발명의 또 다른 유리한 구체예를 규정한다.
즉, 본 발명의 제1 형태에 따르면, 관찰자에게 입체 화상을 표시하는 입체 화상 표시 장치에 있어서, 우안용 화상을 생성하는 우안용 화상 생성 영역 및 좌안용 화상을 생성하는 좌안용 화상 생성 영역을 가지며 우안용 화상을 포함하는 우안용 화상광 및 좌안용 화상을 포함하는 좌안용 화상광을 편광축이 서로 실질적으로 평행한 직선 편광으로서 출사하는 화상 생성부, 및 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역을 가지며 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역에 우안용 화상광 및 좌안용 화상광이 각각 입사된 때 입사된 우안용 화상광 및 좌안용 화상광을 편광축이 서로 실질적으로 직교한 직선 편광 또는 편광축의 회전 방향이 서로 역방향인 원형 편광으로서 출사하는 편광축 제어판을 포함하며, 화상 생성부의 우안용 화상 생성 영역 및 좌안용 화상 생성 영역의 각각은 적색의 컬러 필터를 가지는 화소, 녹색의 컬러 필터를 가지는 화소, 및 청색의 컬러 필터를 가지는 화소를 포함하며, 편광축 제어판은 출사되는 직선 편광 및 원형 편광의 색조를 완화시키기 위하여 불균일한 지연값을 가지는 입체 화상 표시 장치를 제공한다.
또한, 상기 편광축 제어판이 입사된 우안용 화상광 및 좌안용 화상광을 편광축이 서로 실질적으로 직교한 직선 편광으로서 출사하는 경우, 당해 편광축 제어판은 더욱이 화상 생성부의 적색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 적색의 파장에 대하여 1/2 파장의 지연값을 가지며, 화상 생성부의 녹색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 녹색의 파장에 대하여 1/2 파장의 지연값을 가지며, 화상 생성부의 청색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 청색의 파장에 대하여 1/2 파장의 지연값을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 편광축 제어판이 입사된 우안용 화상광 및 좌안용 화상광을 편광축의 회전 방향이 서로 역방향인 원형 편광으로서 출사하며, 당해 편광축 제어판은 화상 생성부의 적색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 적색의 파장에 대하여 1/4 파장의 지연값을 가지며, 화상 생성부의 녹색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 녹색의 파장에 대하여 1/4 파장의 지연값을 가지며, 화상 생성부의 청색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 청색의 파장에 대하여 1/4 파장의 지연값을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 편광축 제어판은 화상 생성부의 적색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치, 녹색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치, 및 청색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 면 방향과 실질적으로 직교하는 방향의 두께가 각각 다른 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명의 개요는 본 발명이 필요로 하는 특징의 모두를 열거한 것이 아니며, 이들 특징군의 서브 콤비네이션도 또한 발명이 될 수 있다.
이하, 발명의 실시 형태를 통해서 본 발명의 일측면을 설명하지만, 이하의 실시 형태는 특허 청구의 범위에 따른 발명을 한정하는 것이 아니며 또한 실시 형태에서 설명되는 특징의 조합의 모두가 발명의 해결 수단에 필수적인 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 입체 화상 표시 장치(100)의 분해 사시도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 입체 화상 표시 장치(100)는 광원(120), 화상 표시부(130), 및 편광축 제어판(180)을 이 순서로 포함하며, 이들이 하우징(도시하지 않음)에 수용되어 있다. 또한, 화상 표시부(130)는 편광판(150), 화상 생성부(160), 및 편광판(170)을 포함한다. 이 입체 화상 표시 장치(100)에 표시되는 입체 화상을 후술하는 관찰자(500)가 관찰할 경우, 관찰자는 도 1에서의 편광축 제어판(180)보다도 우측에서 화상을 관찰한다.
광원(120)은 관찰자(500)로부터 보아서 입체 화상 표시 장치(100)의 가장 안 쪽에 배치되며, 입체 화상 표시 장치(100)를 사용하고 있는 상태(이하, "입체 화상 표시 장치(100)의 사용 상태"라고 약칭한다)에서 백색의 무편광을 편광판(150)의 한 면을 향해서 출사한다. 또한, 본 실시 형태에서는 광원(120)에 면광원을 이용하고 있지만, 면광원을 대신해서 예를 들면 점광원과 집광 렌즈의 조합이어도 된다. 이 집광 렌즈의 일례는 프레넬 렌즈 시트이다.
편광판(150)은 화상 생성부(160)의 광원(120)측에 배치된다. 편광판(150)은 투과축 및 당해 투과축에 직교하는 흡수축을 가지며, 광원(120)으로부터 출사된 무편광이 입사하면, 그 무편광 가운데 투과축 방향과 실질적으로 평행한 편광축의 빛을 투과하며 흡수축 방향과 실질적으로 평행한 편광축의 빛을 차단한다. 여기서, 편광축의 방향이란 빛에서의 전계의 진동 방향이며, 편광판(150)에서의 투과축의 방향은 도 1에 화살표로 나타내는 바와 같이 관찰자(500)가 입체 화상 표시 장치(100)를 본 때의 수평 방향으로부터 오른쪽 위 45도의 방향이다.
화상 생성부(160)는 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영역(164)을 갖는다. 이들 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영역(164)은 도 1에 나타내는 바와 같이 화상 생성부(160)를 수평 방향으로 구분한 영역이며, 복수의 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영역(164)이 연직 방향으로 번갈아서 배치된다.
입체 화상 표시 장치(100)의 사용 상태에서 화상 생성부(160)의 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영역(164)에는 각각 우안용 화상 및 좌안용 화상이 생성된다. 우안용 화상 생성 영역(162)에 우안용 화상이 생성되어 있을 때 편광판(150)을 투과한 빛의 일부가 우안용 화상 생성 영역(162)에 입사하면, 우안용 화상 생성 영역(162)으로부터는 우안용 화상의 화상광(이하, "우안용 화상광"이라고 약칭한다)이 출사된다. 또한, 좌안용 화상 생성 영역(164)에 좌안용 화상이 생성되어 있을 때 편광판(150)을 투과한 빛의 다른 일부가 좌안용 화상 생성 영역(164)에 입사하면, 좌안용 화상 생성 영역(164)으로부터는 좌안용 화상의 화상광(이하, "좌안용 화상광"이라고 약칭한다)이 출사된다. 여기서, 우안용 화상 생성 영역(162)으로부터 출사되는 우안용 화상광 및 좌안용 화상 생성 영역(164)으로부터 출사되는 좌안용 화상광은 예를 들면 서로 편광축이 같은 방향의 직선 편광이다.
편광판(170)은 화상 생성부(160)에서의 관찰자(500)측에 배치된다. 이 편광판(170)에 상기 우안용 화상 생성 영역(162)을 투과한 우안용 화상광 및 상기 좌안용 화상 생성 영역(164)을 투과한 좌안용 화상광이 입사되면, 편광판(170)은 이들 가운데 편광축이 투과축과 실질적으로 평행한 빛을 투과하며 편광축이 흡수축과 실질적으로 평행한 빛을 차단한다. 여기서, 편광판(170)에서의 투과축의 방향은 도 1에 화살표로 나타내는 바와 같이 관찰자(500)가 입체 화상 표시 장치(100)를 본 때의 수평 방향으로부터 왼쪽 위 45도의 방향이다. 또한, 입체 화상 표시 장치(100)의 휘도를 향상시키기 위해서는 편광판(170)에서의 투과축의 방향은 화상 생성부(160)로부터 출사되는 우안용 화상광 및 좌안용 화상광의 편광축의 방향과 실질적으로 일치하는 것이 바람직하다.
편광축 제어판(180)은 제1 편광 영역(181) 및 제2 편광 영역(182)을 갖는다. 이 편광축 제어판(180)에서의 제1 편광 영역(181) 및 제2 편광 영역(182)의 위치 및 크기는 도 1에 나타내는 바와 같이 화상 생성부(160)의 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영역(164)의 위치 및 크기에 대응한다. 따라서, 입체 화상 표시 장치(100)의 사용 상태에서 제1 편광 영역(181)에는 상기 우안용 화상 생성 영역(162)을 투과한 우안용 화상광이 입사되며, 제2 편광 영역(182)에는 상기 좌안용 화상 생성 영역(164)을 투과한 좌안용 화상광이 입사된다.
제1 편광 영역(181)은 입사된 우안용 화상광의 편광축을 회전시키지 않고 그대로 투과한다. 또한, 제2 편광 영역(182)은 입사된 좌안용 화상광의 편광축을 제1 편광 영역(181)에 입사된 우안용 화상광의 편광축에 직교하는 방향으로 회전시킨다. 따라서, 제1 편광 영역(181)을 투과한 우안용 화상광의 편광축과 제2 편광 영역(182)을 투과한 좌안용 화상광의 편광축은 도 1에 화살표로 나타내는 바와 같이 그 방향이 서로 실질적으로 직교한다. 또한, 도 1에서 편광축 제어판(180)의 제1 편광 영역(181) 및 제2 편광 영역(182)에 나타낸 화살표는 각 편광 영역을 통과한 편광의 편광축의 방향을 나타낸다.
편광축 제어판(180)에서 제1 편광 영역(181)에는 예를 들면 투명한 유리 또는 수지 등이 이용된다. 또한, 제2 편광 영역(182)에는 예를 들면 입사하는 좌안용 화상광의 편광축의 방향에 대하여 광학축이 45도의 각도를 가지는 복굴절성의 물질로 형성된 반파장판이 이용된다. 편광축 제어판(180)에서는 제2 편광 영역(182)의 광학축의 방향은 수평 방향 또는 연직 방향이다. 여기서, 광학축이란 빛이 제2 편광 영역(182)을 투과할 때의 진상축(進相軸) 또는 지상축(遲相軸)의 한 쪽을 가리킨다.
또한, 편광축 제어판(180)의 화상 표시부(130)와 대향하는 면에서의 제1 편광 영역(181)과 제2 편광 영역(182)의 경계에 띠 형상의 차광부가 설치되어도 된다. 이러한 차광부를 설치함으로써 편광축 제어판(180)의 제1 편광 영역(181)에 인접하는 제2 편광 영역(182)에 입사해야 할 좌안용 화상광 가운데 상기 경계를 넘어서 당해 제1 편광 영역(181)에 입사하는 화상광을 흡수해서 차단할 수 있다. 또한, 마찬가지로 편광축 제어판(180)의 제2 편광 영역(182)에 인접하는 제1 편광 영역(181)에 입사해야 할 우안용 화상광 가운데 상기 경계를 넘어서 당해 제2 편광 영역(182)에 입사하는 화상광을 흡수해서 차단할 수 있다. 따라서, 입체 화상 표시 장치(100)로부터 출사되는 우안용 화상광 및 좌안용 화상광에 크로스 토크가 발생하기 어려워진다.
또한, 상기 입체 화상 표시 장치(100)는 편광축 제어판(180)보다도 관찰자(500)측(도 1에서의 편광축 제어판(180)의 우측)에 상기 편광축 제어판(180)의 제1 편광 영역(181) 및 제2 편광 영역(182)을 투과한 우안용 화상광 및 좌안용 화상광을 수평 방향 또는 연직 방향의 적어도 한 쪽의 방향으로 확산하는 확산판을 포함하여도 된다. 이러한 확산판에는 예를 들면 수평 방향 또는 연직 방향으로 연신하는 반원통 형상의 볼록 렌즈(원통형 렌즈)가 복수개 배치된 렌티큘러 렌즈 시트 또는 볼록 렌즈가 평면 형상으로 복수개 배치된 렌즈 어레이 시트가 이용된다.
도 2는 입체 화상 표시 장치(100)의 사용 상태를 나타내는 개략도이다. 입체 화상 표시 장치(100)로써 입체 화상을 관찰할 경우, 관찰자(500)는 도 2에 나타 내는 바와 같이 입체 화상 표시 장치(100)로부터 투영되는 우안용 화상광 및 좌안용 화상광을 편광 안경(200)을 써서 관찰한다. 이 편광 안경(200)에는 관찰자(500)가 이 편광 안경(200)을 쓴 때 관찰자(500)의 우안(512)측에 닿는 위치에 우안용 화상 투과부(232)가 배치되며, 좌안(514)측에 닿는 위치에 좌안용 화상 투과부(234)가 배치된다. 이들 우안용 화상 투과부(232) 및 좌안용 화상 투과부(234)는 투과축 방향이 서로 다른 편광 렌즈로서 편광 안경(200)의 프레임에 고정되어 있다.
우안용 화상 투과부(232)는 투과축 방향이 제1 편광 영역(181)을 투과한 우안용 화상광과 같은 방향을 가지며, 흡수축 방향이 상기 투과축 방향과 직교하는 방향을 갖는 편광판이다. 좌안용 화상 투과부(234)는 투과축 방향이 제2 편광 영역(182)을 투과한 좌안용 화상광과 같은 방향을 가지며, 흡수축 방향이 상기 투과축 방향과 직교하는 방향을 갖는 편광판이다. 이들 우안용 화상 투과부(232) 및 좌안용 화상 투과부(234)에는 예를 들면 이색성 염료를 함침시킨 필름을 1축 연신해서 얻어지는 편광막을 부착한 편광 렌즈가 이용된다.
관찰자(500)는 입체 화상 표시 장치(100)에 의해 입체 화상을 관찰할 때 제1 편광 영역(181)을 투과한 우안용 화상광 및 제2 편광 영역(182)을 투과한 좌안용 화상광이 출사하는 범위 내에서 편광 안경(200)을 써서 입체 화상 표시 장치(100)를 관찰함으로써 우안(512)으로는 우안용 화상광에 포함되는 우안용 화상만을 관찰할 수 있으며 좌안(514)으로는 좌안용 화상광에 포함되는 좌안용 화상만을 관찰할 수 있다. 따라서, 관찰자(500)는 이들 우안용 화상 및 좌안용 화상을 입체 화상으 로서 인식할 수 있다.
도 3은 화상 생성부(160)의 일부를 확대해서 나타내는 평면도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 화상 생성부(160)의 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영역(164)은 각각 수평 방향에서 복수의 작은 셀로 분할되어 있으며, 이들 셀의 하나 하나가 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)로 되어 있다. 여기서의 적색, 녹색, 및 청색은 컬러 화상을 만들기 위한 3원색을 나타낸다. 또한, 화상 생성부(160)의 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영역(164)에서는 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)가 수평 방향으로 이 순서로 반복해서 배치된다.
도 4는 편광축 제어판(180)의 일부를 확대해서 나타내는 평면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 편광축 제어판(180)의 제1 편광 영역(181) 및 제2 편광 영역(182)은 상기 화상 생성부(160)의 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영역(164)과 마찬가지로 각각 수평 방향에서 복수의 작은 셀로 분할되어 있으며, 이들 셀의 하나 하나가 적색 투과 영역(481), 녹색 투과 영역(482), 및 청색 투과 영역(483)으로 되어 있다. 편광축 제어판(180)의 제1 편광 영역(181) 및 제2 편광 영역(182)에는 적색 투과 영역(481), 녹색 투과 영역(482), 및 청색 투과 영역(483)이 수평 방향으로 이 순서로 반복해서 배치된다.
도 5는 입체 화상 표시 장치(100)에서 화상 표시부(130) 및 편광축 제어판(180)을 인출해서 나타내는 개략 단면도이다. 도 5는 편광축 제어판(180)의 제2 편광 영역(182)을 통과하는 수평한 단면으로 입체 화상 표시 장치(100)를 절단한 경우의 개략 단면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 화상 표시부(130) 및 편광축 제어판(180)이 입체 화상 표시 장치(100)의 일부로서 조립된 상태에서 좌안용 화상 생성 영역(164)의 적색 표시 화소(361)는 제2 편광 영역(182)의 적색 투과 영역(481)과 대향한 위치에 배치된다. 또한, 마찬가지로 좌안용 화상 생성 영역(164)의 녹색 표시 화소(362) 및 청색 표시 화소(363)는 각각 제2 편광 영역(182)의 녹색 투과 영역(482) 및 청색 투과 영역(483)과 대향한 위치에 배치된다. 또한, 도시하지는 않지만 우안용 화상 생성 영역(162)의 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)에 대해서도 각각 제1 편광 영역(181)의 적색 투과 영역(481), 녹색 투과 영역(482), 및 청색 투과 영역(483)과 대향한 위치에 배치된다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이 적색 표시 화소(361)는 액정 셔터(371) 및 적색 컬러 필터(381)를 포함한다. 또한, 마찬가지로 녹색 표시 화소(362)는 액정 셔터(372) 및 녹색 컬러 필터(382)를 포함하며, 청색 표시 화소(363)는 액정 셔터(373) 및 청색 컬러 필터(383)를 포함한다. 액정 셔터(371, 372, 373)는 각각 편광판(150)을 투과한 빛을 컬러 필터(381, 382, 383)측에 투과하는 상태와 당해 빛을 차단하는 상태를 바꾼다.
예를 들면, 액정 셔터(371, 372)가 편광판(150)을 투과한 빛을 컬러 필터(381, 382)측에 투과하는 상태이며 액정 셔터(373)가 편광판(150)을 투과한 빛을 차단하는 상태일 경우, 액정 셔터(371, 372)를 투과한 빛은 각각 컬러 필터(381, 382)를 투과해서 적색광 및 녹색광으로 된다. 이들 적색광 및 녹색광의 적어도 일 부는 편광판(170)을 투과한 후 제2 편광 영역(182)의 적색 투과 영역(481) 및 녹색 투과 영역(482)에 입사한다. 한편, 청색 표시 화소(363)의 컬러 필터(383)에는 편광판(150)을 투과한 빛은 입사되지 않으므로, 편광축 제어판(180)의 청색 투과 영역(483)에는 청색광은 입사되지 않는다. 또한, 편광축 제어판(180)의 적색 투과 영역(481) 및 녹색 투과 영역(482)을 투과한 상기 적색광 및 녹색광은 우안용 화상광 또는 좌안용 화상광의 일부로서 상기 편광 안경(200)을 쓴 관찰자(500)에 의해 관찰된다.
제2 편광 영역(182)은 화상 생성부(160)의 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)와 대향한 위치에서 면 방향과 직교하는 방향의 두께가 각각 다르다. 구체적으로는, 도 5에 나타내는 바와 같이 적색 표시 화소(361)와 대향하는 적색 투과 영역(481)의 두께 "D1" 녹색 표시 화소(362)와 대향하는 녹색 투과 영역(482)의 두께 "D2" 및 청색 표시 화소(363)와 대향하는 청색 투과 영역(483)의 두께 "D3"는 각각 다르며 이 순서로 작다. 즉, 제2 편광 영역(182)에서는 적색 투과 영역(481), 녹색 투과 영역(482), 및 청색 투과 영역(483)을 투과하는 빛의 파장에 비례하여 적색 투과 영역(481)이 가장 두텁고 청색 투과 영역(483)이 가장 얇으며 이 두께가 주기적으로 반복된다. 이와 같이 적색 투과 영역(481), 녹색 투과 영역(482), 및 청색 투과 영역(483)의 두께가 각각 다름으로써 제2 편광 영역(182)은 면 방향에서 지연값이 불균일하게 되어 있다.
이 지연값이란 제2 편광 영역(182)에 입사하는 정상 광선 및 이상 광선에 대한 굴절률의 차이 및 제2 편광 영역(182)에서의 입사광의 광로상의 길이에 비례하 며 입사광의 파장에 반비례하는 값이며, 입사광이 제2 편광 영역(182)을 투과한 때 정상 광선과 이상 광선 간에 생기는 위상차(위상 지연)를 나타낸다. 따라서, 제2 편광 영역(182)이 똑같은 재질일 경우, 적색 표시 화소(361)를 투과해서 적색 투과 영역(481)에 입사한 적색광은 적색 투과 영역(481)을 투과할 때 당해 적색 투과 영역(481)의 상기 두께의 크기(D1) 그리고 적색광의 파장에 따라 그 정상 광선과 이상 광선 간에 위상차가 생긴다. 또한, 이 적색광과 마찬가지로 녹색 표시 화소(362)를 투과해서 녹색 투과 영역(482)에 입사한 녹색광 및 청색 표시 화소(363)를 투과해서 청색 투과 영역(483)에 입사한 청색광은 각각 녹색 투과 영역(482) 및 청색 투과 영역(483)을 투과할 때 당해 녹색 투과 영역(482) 및 청색 투과 영역(483)의 상기 두께의 크기(D2, D3) 그리고 녹색광 및 청색광의 파장에 따라 그 정상 광선과 이상 광선 간에 위상차가 생긴다.
적색 투과 영역(481)의 상기 두께의 크기(D1)는 입사하는 적색광의 파장의 1/2의 크기의 지연값을 가지게 설정된다. 이에 따라, 적색 투과 영역(481)에 입사한 적색광의 편광축을 정확하게 90도만큼 회전시켜서 출사할 수 있다. 또한, 녹색 투과 영역(482) 및 청색 투과 영역(483)의 상기 두께의 크기(D2, D3)는 각각 입사하는 녹색광 및 청색광의 파장의 1/2의 크기의 지연값을 가지게 설정된다. 이에 따라, 녹색 투과 영역(482) 및 청색 투과 영역(483)에 입사한 녹색광 및 청색광의 편광축을 각각 정확하게 90도만큼 회전시켜서 출사할 수 있다.
이와 같이, 편광축 제어판(180)의 제2 편광 영역(182)은 화상 생성부(160)의 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)의 각각으로부 터 출사하는 빛이 입사하는 위치에서 당해 빛의 파장에 따라 면 방향과 직교하는 방향의 두께가 각각 다르다. 또한, 그 두께는 입사하는 빛의 지연값이 당해 빛의 1/2 파장으로 되도록 설정된다. 따라서, 편광축 제어판(180)으로부터 출사한 빛은 그 파장에 관계없이 그 편광축이 90도만큼 회전하므로, 예를 들면 좌안용 화상광에서의 특정한 파장의 빛의 편광축이 편광축 제어판(180)에서 90도보다 크게 다른 각도만큼 회전할 일이 없다. 그러므로, 관찰자(500)가 상기 편광 안경(200)을 써서 제2 편광 영역(182)을 투과한 좌안용 화상광을 관찰할 경우, 당해 좌안용 화상광이 좌안용 화상 투과부(234)에서 흡수되기 어려워지므로, 관찰되는 좌안용 화상에 생기는 색조의 변화를 완화시킬 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 화상 생성부(160)의 우안용 화상 생성 영역(162)으로부터 출사하는 우안용 화상광은 그 편광축을 회전시키지 않고 편광축 제어판(180)을 투과시키므로, 편광축 제어판(180)의 제1 편광 영역(181)에는 복굴절성을 가지는 물질은 이용되지 않는다. 따라서, 제1 편광 영역(181)을 투과하는 우안용 화상광을 관찰자(500)가 관찰할 경우, 우안용 화상에는 색조의 변화가 거의 생기지 않는다. 그러나, 다른 이유로 우안용 화상에 색조의 변화가 생길 경우는 당해 색조의 변화를 완화시키기 위해 제1 편광 영역(181)의 면 방향과 직교하는 방향의 두께를 상기 제2 편광 영역(182)과 마찬가지로에 다르게 해도 된다.
또한, 편광축 제어판(180)의 제2 편광 영역(182)은 상기한 바와 같이 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)의 각 화소마다 대향된 위치의 면방향과 직교하는 방향의 두께를 다르게 하는 형태에 한정되지는 않 는다. 다른 예로서, 화상 생성부(160)에서의 이웃하는 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)의 3개의 화소를 하나의 단위 화소로 해서 편광축 제어판(180)이 당해 단위 화소마다 대향된 위치의 면방향과 직교하는 방향의 두께를 다르게 해도 된다. 이 경우, 복수의 상기 단위 화소의 각각에서 지연값이 다름으로써 제2 편광 영역(182) 전체에서는 지연값이 불균일하게 된다. 따라서, 관찰자(500)가 상기 편광 안경(200)을 써서 제2 편광 영역(182)을 투과한 좌안용 화상광을 관찰할 경우, 당해 좌안용 화상광에서의 특정한 파장의 빛만이 좌안용 화상 투과부(234)에서 흡수될 일이 없으므로, 관찰되는 좌안용 화상에 생기는 색조의 변화를 완화시킬 수 있다. 또한, 편광축 제어판(180)에서 두께를 다르게 하는 피치가 정밀하지 않아도 되기 때문에 제조가 용이해진다. 또한, 두께를 다르게 하는 경우, 도 5와 같이 인접하는 영역이 계단 형상이어도 되며, 인접하는 영역이 매끄럽게 접속되어도 된다. 또 다른 예로서, 편광축 제어판(180)의 제2 편광 영역(182)은 그 두께가 랜덤하여도 된다. 이 경우, 편광축 제어판(180)의 제2 편광 영역(182)의 두께는 상기 D1과 D3의 사이서 랜덤하여도 된다.
또한, 편광축 제어판(180)의 제2 편광 영역(182)은 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)의 각 화소에 대향한 위치마다 다른 지연값을 가지는 물질로 형성되어도 된다. 이 경우, 적색 투과 영역(481), 녹색 투과 영역(482), 및 청색 투과 영역(483)은 각각의 영역을 투과하는 빛의 지연값이 특정한 동일 두께에서 당해 각 빛의 1/2 파장으로 되는 물질로 형성된다. 또한, 당해 지연값은 복굴절을 일으키는 첨가물의 양에 의해 설정되어도 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 입체 화상 표시 장치(101)의 분해 사시도이다. 도 6에 나타내는 입체 화상 표시 장치(101)에서 도 1에 나타내는 입체 화상 표시 장치(100)와 같은 구성에 대해서는 같은 참조 번호를 붙이고 이하에서 설명을 생략한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 입체 화상 표시 장치(101)는 입체 화상 표시 장치(100)의 편광축 제어판(180)을 대신해서 편광축 제어판(185)을 포함한다. 이 편광축 제어판(185)은 제1 편광 영역(186) 및 제2 편광 영역(187)을 포함한다. 편광축 제어판(185)에서의 제1 편광 영역(186) 및 제2 편광 영역(187)의 위치 및 크기는 상기 편광축 제어판(180)에서의 제1 편광 영역(181) 및 제2 편광 영역(182)의 위치 및 크기와 마찬가지로 화상 생성부(160)의 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영역(164)의 위치 및 크기에 대응하고 있다. 따라서, 입체 화상 표시 장치(101)의 사용 상태에서 제1 편광 영역(186)에는 상기 우안용 화상 생성 영역(162)을 투과한 우안용 화상광이 입사하며, 제2 편광 영역(187)에는 상기 좌안용 화상 생성 영역(164)을 투과한 좌안용 화상광이 입사한다.
제1 편광 영역(186)은 입사된 우안용 화상광을 우회전의 원형 편광으로서 출사한다. 또한, 제2 편광 영역(187)은 입사된 좌안용 화상광을 좌회전의 원형 편광으로서 출사한다. 또한, 도 6의 편광축 제어판(185)의 화살표는 이 편광축 제어판(185)을 통과한 편광의 회전 방향을 나타내고 있다. 제1 편광 영역(186)에는 예를 들면 광학축이 수평 방향인 1/4 파장판이 이용되며, 제2 편광 영역(187)에는 예를 들면 광학축이 연직 방향인 1/4 파장판이 이용된다. 편광축 제어판(185)의 제1 편광 영역(186) 및 제2 편광 영역(187)은 상기 편광축 제어판(180)의 제1 편광 영 역(181) 및 제2 편광 영역(182)과 마찬가지로 각각 수평 방향에서 복수의 작은 셀로 분할되어 있으며, 이들 셀의 하나 하나가 후술하는 적색 투과 영역(484), 녹색 투과 영역(485), 및 청색 투과 영역(486)으로 되어 있다. 편광축 제어판(185)의 제1 편광 영역(186) 및 제2 편광 영역(187)에는 적색 투과 영역(484), 녹색 투과 영역(485), 및 청색 투과 영역(486)이 수평 방향으로 이 순서로 반복해서 배치된다.
편광축 제어판(185)을 포함하는 입체 화상 표시 장치(101)를 관찰할 경우, 관찰자(500)는 우안(512)측에 닿는 위치 및 좌안(514)측에 닿는 위치에 각각 1/4 파장판과 편광 렌즈가 배치된 편광 안경(도시하지 않음)을 써서 관찰한다. 이 편광 안경에서 관찰자(500)의 우안(512)측에 닿는 위치에 배치되는 1/4 파장판은 광학축이 수평 방향이며, 관찰자(500)의 좌안(514)측에 닿는 위치에 배치되는 1/4 파장판은 광학축이 연직 방향이다. 또한, 관찰자(500)의 우안(512)측에 닿는 위치에 배치되는 편광 렌즈 및 관찰자(500)의 좌안(514)측에 닿는 위치에 배치되는 편광 렌즈는 둘다 투과축의 방향이 관찰자(500)로부터 보아서 우측으로 45도 경사지는 방향이며 흡수축의 방향이 투과축의 방향과 직교하는 방향이다.
관찰자(500)가 상기 편광 안경을 써서 입체 화상 표시 장치(101)를 관찰할 경우, 관찰자(500)의 우안(512)측에서는 편광축이 관찰자(500)로부터 보아서 우회전의 원형 편광이 입사한 때 그 원형 편광은 상기 광학축이 수평 방향인 1/4 파장판에 의해 우측으로 45도 경사진 직선 편광으로 변환된 후 상기 편광 렌즈를 투과해서 관찰자(500)의 우안(512)에서 관찰된다. 또한, 관찰자(500)의 좌안(514)측에 서는 편광축이 관찰자(500)로부터 보아서 좌회전의 원형 편광이 입사한 때 그 원형 편광은 상기 광학축이 연직 방향인 1/4 파장판에 의해 우측으로 45도 경사진 직선 편광으로 변환된 후 상기 편광 렌즈를 투과해서 관찰자(500)의 좌안(514)에서 관찰된다. 이와 같이, 상기 편광 안경을 써서 입체 화상 표시 장치(101)를 관찰함으로써 우안(512)에서는 우안용 화상광에 포함되는 우안용 화상만을 관찰할 수 있으며, 좌안(514)에서는 좌안용 화상광에 포함되는 좌안용 화상만을 관찰할 수 있다. 따라서, 관찰자(500)는 이들 우안용 화상 및 좌안용 화상을 입체 화상으로서 인식할 수 있다.
도 7은 입체 화상 표시 장치(101)에서 화상 표시부(130) 및 편광축 제어판(185)을 인출해서 나타내는 개략 단면도이다. 도 7은 편광축 제어판(185)의 제1 편광 영역(186) 또는 제2 편광 영역(187)을 통과하는 수평한 단면으로 입체 화상 표시 장치(101)를 절단한 경우의 개략 단면도이다. 또한, 도 7에서 도 5에 나타내는 구성과 같은 것에 대해서는 같은 참조 번호를 붙이고 이하에서 설명을 생략한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 화상 표시부(130) 및 편광축 제어판(185)이 입체 화상 표시 장치(101)의 일부로서 조립된 상태에서 제1 편광 영역(186) 및 제2 편광 영역(187)의 적색 투과 영역(484)은 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영역(164)의 적색 표시 화소(361)와 대향한 위치에 배치된다. 또한, 마찬가지로 제1 편광 영역(186) 및 제2 편광 영역(187)의 녹색 투과 영역(485) 및 청색 투과 영역(486)은 각각 우안용 화상 생성 영역(162) 및 좌안용 화상 생성 영 역(164)의 녹색 표시 화소(362) 및 청색 표시 화소(363)와 대향한 위치에 배치된다.
제1 편광 영역(186) 및 제2 편광 영역(187)은 화상 생성부(160)의 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)와 대향한 위치에서 면 방향과 직교하는 방향의 두께가 각각 다르다. 구체적으로는, 도 7에 나타내는 바와 같이 적색 표시 화소(361)와 대향하는 적색 투과 영역(484)의 두께의 크기 D4, 녹색 표시 화소(362)와 대향하는 녹색 투과 영역(485)의 두께의 크기 D5, 및 청색 표시 화소(363)와 대향하는 청색 투과 영역(486)의 두께의 크기 D6는 각각 다르며, 이 순서로 작다. 즉, 제2 편광 영역(187)에서는 적색 투과 영역(484)의 부분이 면방향과 직교하는 방향에서 가장 두텁고, 청색 투과 영역(486)의 부분이 가장 얇다. 이와 같이 적색 투과 영역(484), 녹색 투과 영역(485), 및 청색 투과 영역(486)의 두께가 각각 다름으로써 제2 편광 영역(187)은 면방향에서 지연값이 불균일하게 되어 있다.
적색 투과 영역(484)의 상기 두께의 크기 D4는 적색 투과 영역(484)이 입사되는 적색광의 파장의 1/4의 크기의 지연값을 가지도록 설정된다. 이에 따라, 적색 투과 영역(484)에 입사된 적색광을 정확하게 우회전 또는 좌회전의 원형 편광으로 변환해서 출사할 수 있다. 또한, 녹색 투과 영역(485) 및 청색 투과 영역(486)의 상기 두께의 크기 D5, D6는 녹색 투과 영역(485) 및 청색 투과 영역(486)이 각각 입사되는 녹색광 및 청색광의 파장의 1/4의 크기의 지연값을 가지도록 설정된다. 이에 따라, 녹색 투과 영역(485) 및 청색 투과 영역(486)에 입사된 녹색광 및 청색광의 편광축을 각각 정확하게 우회전 또는 좌회전의 원형 편광으로 변환해서 출사할 수 있다.
이와 같이, 편광축 제어판(185)의 제2 편광 영역(187)은 화상 생성부(160)의 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)의 각각으로부터 출사하는 빛이 입사하는 위치에서 당해 빛의 파장에 따라 면 방향과 직교하는 방향의 두께가 각각 다르다. 또한, 그 두께는 입사하는 빛의 지연값이 당해 빛의 1/4 파장으로 되도록 설정된다. 따라서, 편광축 제어판(185)으로부터 출사한 빛은 그 파장에 관계없이 우회전의 원형 편광 또는 좌회전의 원형 편광으로 된다. 그러므로, 관찰자(500)가 상기 편광 안경(도시하지 않음)을 써서 편광축 제어판(185)을 투과한 화상광을 관찰할 경우, 당해 화상광이 당해 편광 안경에 배치된 편광 렌즈로 흡수되기 어려워지므로, 관찰되는 우안용 화상 및 좌안용 화상에 생기는 색조의 변화를 완화시킬 수 있다.
또한, 편광축 제어판(185)의 제1 편광 영역(186) 및 제2 편광 영역(187)은 적색 표시 화소(361), 녹색 표시 화소(362), 및 청색 표시 화소(363)의 각 화소에 대향한 위치마다 다른 지연값을 가지는 물질로 형성된 1/4 파장판이어도 된다. 이 경우, 적색 투과 영역(484), 녹색 투과 영역(485), 및 청색 투과 영역(486)은 각각의 영역을 투과하는 빛의 지연값이 예를 들면 당해 각 빛의 1/4 파장이 되는 물질로 형성된다. 또한, 당해 지연값은 복굴절을 일으키는 첨가물의 양에 의해 설정되어도 된다.
이상, 본 발명의 일측면을 실시 형태를 이용해서 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 기재된 범위에 한정되지는 않는다. 상기 실시 형태에 다양한 변경 또는 개량을 추가할 수 있다. 이와 같은 변경 또는 개량을 추가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이 특허청구의 범위의 기재로부터 명확하다.
상기 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 일실시 형태에 의하면, 편광축 제어판의 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역을 포함하는 면방향에서 지연값이 불균일하므로 편광축 제어판을 출사하는 빛의 색조를 완화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 입체 화상 표시 장치(100)의 분해 사시도이다.
도 2는 입체 화상 표시 장치(100)의 사용 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 화상 생성부(160)의 일부를 확대해서 나타내는 평면도이다.
도 4는 편광축 제어판(180)의 일부를 확대해서 나타내는 평면도이다.
도 5는 입체 화상 표시 장치(100)에서 화상 표시부(130) 및 편광축 제어판(180)을 인출해서 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 입체 화상 표시 장치(101)의 분해 사시도이다.
도 7은 입체 화상 표시 장치(101)에서 화상 표시부(130) 및 편광축 제어판(185)을 인출해서 나타내는 개략 단면도이다.

Claims (6)

  1. 관찰자에게 입체 화상을 표시하는 입체 화상 표시 장치에 있어서,
    우안용 화상을 생성하는 우안용 화상 생성 영역 및 좌안용 화상을 생성하는 좌안용 화상 생성 영역을 가지며, 상기 우안용 화상을 포함하는 우안용 화상광 및 상기 좌안용 화상을 포함하는 좌안용 화상광을 편광축이 서로 실질적으로 평행한 직선 편광으로서 출사하는 화상 생성부; 및
    제1 편광 영역 및 제2 편광 영역을 가지며, 상기 제1 편광 영역 및 상기 제2 편광 영역에 상기 우안용 화상광 및 상기 좌안용 화상광이 각각 입사된 때 입사된 상기 우안용 화상광 및 상기 좌안용 화상광을 편광축이 서로 실질적으로 직교한 직선 편광 또는 편광축의 회전 방향이 서로 역방향인 원형 편광으로서 출사하는 편광축 제어판
    을 포함하며,
    상기 화상 생성부의 상기 우안용 화상 생성 영역 및 상기 좌안용 화상 생성 영역의 각각은 적색의 컬러 필터를 가지는 화소, 녹색의 컬러 필터를 가지는 화소, 및 청색의 컬러 필터를 가지는 화소를 포함하며,
    상기 편광축 제어판은 출사되는 상기 직선 편광 또는 상기 원형 편광의 색조를 완화시키기 위하여 불균일한 지연값을 가지는 입체 화상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광축 제어판은 입사된 상기 우안용 화상광 및 상기 좌안용 화상광을 편광축이 서로 실질적으로 직교한 직선 편광으로서 출사하며,
    상기 편광축 제어판은 더욱이 상기 화상 생성부의 상기 적색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 상기 적색의 파장에 대하여 1/2 파장의 지연값을 가지며, 상기 화상 생성부의 상기 녹색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 상기 녹색의 파장에 대하여 1/2 파장의 지연값을 가지며, 상기 화상 생성부의 상기 청색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 상기 청색의 파장에 대하여 1/2 파장의 지연값을 가지는 입체 화상 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 편광축 제어판은 입사된 상기 우안용 화상광 및 상기 좌안용 화상광을 편광축의 회전 방향이 서로 역방향인 원형 편광으로서 출사하며,
    상기 편광축 제어판은 상기 화상 생성부의 상기 적색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 상기 적색의 파장에 대하여 1/4 파장의 지연값을 가지며, 상기 화상 생성부의 상기 녹색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 상기 녹색의 파장에 대하여 1/4 파장의 지연값을 가지며, 상기 화상 생성부의 상기 청색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 상기 청색의 파장에 대하여 1/4 파장의 지연값을 가지는 입체 화상 표시 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 편광축 제어판은 상기 화상 생성부의 상기 적색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치, 상기 녹색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치, 및 상기 청색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 면 방향과 실질적으로 직교하는 방향의 두께가 각각 다른 입체 화상 표시 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 편광축 제어판은 상기 화상 생성부의 상기 적색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치, 상기 녹색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치, 및 상기 청색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 각각 다른 지연값을 가지는 물질로 형성되는 입체 화상 표시 장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 편광축 제어판은 상기 화상 생성부의 상기 적색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치, 상기 녹색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치, 및 상기 청색의 컬러 필터를 가지는 화소에 대향한 위치에서 복굴절을 일으키는 첨가물을 각각 다른 양으로 첨가함으로써 형성되는 입체 화상 표시 장치.
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