KR20110035004A - 시각피로 없는 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치 및 방법 - Google Patents

시각피로 없는 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치 및 방법

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KR20110035004A
KR20110035004A KR1020090092533A KR20090092533A KR20110035004A KR 20110035004 A KR20110035004 A KR 20110035004A KR 1020090092533 A KR1020090092533 A KR 1020090092533A KR 20090092533 A KR20090092533 A KR 20090092533A KR 20110035004 A KR20110035004 A KR 20110035004A
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성기영
남동경
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Abstract

시각피로 없는 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치가 개시된다. 시각피로의 원인 중 하나인 크로스토크를 제거하기 위해 광학필터에 기설정된 특정 대역의 파장을 갖는 광이 반사 또는 투과되도록 패턴을 형성한다.
안경식 스테레오스코픽, 시각피로, 시점영상, 평행광, HOE

Description

시각피로 없는 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CROSSTALK-FREE GLASSES TYPE STEREOSCOPIC}
아래의 실시예들은 시각피로 없는 가정용 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치에 관한 것으로, 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치의 구조를 변경하여 크로스토크(crosstalk)를 제거하는 기술에 관한 것이다.
사용자가 3D 영상을 감상하기 위해서는 양안에 각각 다른 시점영상을 보게 할 수 있는 디스플레이가 필요하며, 이를 실현하는 대표적인 기술로 안경의 사용유무에 따라 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 또는 무안경식 스테레오스코픽 디스플레이가 있다.
이때, 안경식 스테레오 디스플레이의 원리는 시청자로 하여금 좌우 안에 각각 서로 다른 시점영상을 시청하게 함으로써 입체감을 느끼게 하는 것이다. 특히, 좌우 영상을 서로 다른 편광으로 표시하는 경우, 현재 시점에 다른 시점의 영상이 겹쳐 보이는 현상이 발생하게 된다. 이러한 크로스토크(crosstalk) 현상이 시각피로를 발생시키는 중요한 원인 중의 하나로 알려져 있다.
시각피로를 발생시키는 원인들을 제거하여 시각피로를 감소시킬 수 있는 디 스플레이 기술에 대한 연구가 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 광원, 광원에서 방사된 광이 갖는 파장들을 분리하여, 기설정된 특정 대역의 파장을 갖는 광이 반사 또는 투과되도록 패턴을 형성하는 디스플레이, 및 디스플레이에서 출력되는 광을 여러 방향으로 산란하는 확산판을 포함한다.
이때, 디스플레이에는, 마스킹 처리를 통해 홀로그램 매질 상에 특정 대역의 파장을 갖는 광이 반사 또는 투과시키는 패턴이 형성될 수 있다.
또한, 디스플레이는, 제1 및 제2 유리 기판, 제1 및 제2 유리 기판 사이에 배치되며, 특정 대역의 파장을 갖는 광이 반사 또는 투과되도록 패턴을 형성하는 광학필터를 포함할 수 있다.
또한, 광학필터는, HOE(Holographic Optical Elements) 기법 및 진공 증착 기법 중 어느 하나를 이용하여 특정 대역의 파장을 갖는 광이 반사 또는 투과되도록 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 광원, 영상을 표시하는 디스플레이, 광원과 디스플레이 사이에 배치되며, 광원에서 방사된 광이 갖는 파장들을 분리하여, 기설정된 특정 대역의 파장을 갖는 광이 디스플레이로 반사 또는 투과되도록 패턴을 형성하는 광학필터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 제1 및 제2 유리 기판, 및 제1 및 제2 유리 기판 사이에 배치되며, 입력되는 복수의 파장들을 분리하 여 기설정된 특정 대역의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과시키는 패턴화된 광학필터를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 패턴화된 광학필터를 제공함으로써 크로스토크(crosstalk)를 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 패턴화된 광학필터를 인-셀(in-cell) 구조로 설계함으로써 슬림(Slim)한 디스플레이 장치를 제작할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인-셀 구조의 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치는, 광원부(110), 디스플레이(130), 및 확산판(150)을 포함한다.
먼저, 광원부(110)는 백라이트 유닛(111) 및 콜리메이터(113)를 포함하며, 백라이트 유닛(111)는 영상을 표시하기 위한 광을 제공하고, 콜리메이터(113)는 백라이트 유닛(111)로부터 방사된 광을 평행광으로 바꾸어 출력한다. 이때, 콜리메이터(113)는 백라이트 유닛(111) 상단에 배치되며, 콜리메이터(113)의 일 예로는, 콜리메이팅 렌즈, 콜리메이팅 프리즘을 들 수 있다.
디스플레이(130)는 제1 및 제2 편광판(131, 135), 제1 및 제2 유리 기판(132, 134), 광학필터(133)를 포함하고, 광원(110)으로부터 방사된 광을 통해 영상을 표시한다. 디스플레이(130)의 일 예로는 LCD 패널을 들 수 있다.
이때, 제1 유리 기판(132)은 제1 편광판(131) 상단에 배치되고, 광학필터(133)는 제1 유리기판(132)과 제2 유리기판(134) 사이에 배치되고, 제2 유리기판(134)은 제 2 편광판(135) 하단에 배치된다. 여기서, 광학필터(133)에서 특정 대역의 파장을 반사 또는 투과시키는 특징은 도 2 및 3을 참조하여 후술하기로 한다.
확산판(150)은 디스플레이(130)에서 출력되는 평행광을 여러 방향으로 산란시켜 시야각을 개선한다.
도 2 및 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패턴화된 광학필터를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
광학필터(133)는, 홀로그램 매질 상에 마스킹 처리를 하여 기설정된 특정대역의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과시키는 패턴을 형성한다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 광학필터(133)는 HOE(Holographic Optical Elements) 기법으로 홀로그램 매질(210) 상의 짝수 라인을 마스킹(220) 처리하여, 마스킹 처리된 홀로그램 매질의 홀수 라인(230)을 통해 제1 내지 제3 대역의 파장(λ1, λ2, λ3, λ’1, λ’2, λ’3)을 갖는 광을 반사시킨다.
이때, 광원(110)이 제1 내지 제 6대역의 파장(λ’1, λ’2, λ’3)을 갖는 광을 방사하는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 마스킹 처리된 홀로그램 매질의 홀 수 라인(230)에서는 제4 내지 제6 대역의 파장(λ’1, λ’2, λ’3)을 갖는 광을 투과시킬 수 있다.
동일한 방법으로, 도 3을 참조하면, 광학필터(133)는 HOE(Holographic Optical Elements) 기법으로 홀로그램 매질 상의 홀수 라인을 마스킹(310) 처리하여, 마스킹 처리된 홀로그램 매질의 짝수 라인(320)을 통해 제4 내지 제6 대역의 파장(λ’1, λ’2, λ’3)을 갖는 광을 반사시킨다.
이때, 광학필터(133)는 1 내지 제3 대역의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 광을 반사시키도록 패턴이 형성된 홀로그램 매질 상에서 열(Column)방향으로 한 픽셀 거리만큼 이동하여 홀수 라인을 마스킹 처리함으로써 제4 내지 제6 대역의 파장(λ’1, λ’2, λ’3)을 갖는 광을 반사시키는 패턴을 형성한다.
또한, 광원(110)이 제1 내지 제 6대역의 파장(λ1, λ2, λ3, λ’1, λ’2, λ’3)을 갖는 광을 방사하는 경우, 광학필터(133)는 도 3에 도시된 바와 같이, 마스킹 처리된 홀로그램 매질의 짝수 라인(320)에서는 제1 내지 제3 대역의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 광을 투과시킬 수 있다.
즉, 광학필터(133)는 마스킹 처리된 홀로그램 매질의 홀수 라인(330)을 통해 제1 내지 제3 대역의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 광을 반사시키고, 짝수 라인(320)을 통해 제4 내지 제6 대역의 파장(λ’1, λ’2, λ’3)을 갖는 광을 반사시키는 반사필터로 동작할 수 있다. 또한, 광학필터(1330는 마스킹 처리된 홀로그램 매질의 홀수 라인(330)을 통해 제4 내지 제6 대역의 파장(λ’1, λ’2, λ’3)을 갖는 광을 투과시키고, 짝수 라인(320)에서는 제1 내지 제3 대역의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 광을 투과시키는 투과필터로 동작할 수 있다.
여기서, 홀로그램 매질의 일 예로는, 가시광 영역의 빛에 반응하는 색소가 첨가된 젤라틴, 포토레지스트(Photo Resist), 및 폴리머(Polymer)를 들 수 있다. 이때, 홀로그램 매질이 젤라틴, 또는 포토레지스트(Photo Resist)인 경우, 광학필터(133)는 HOE(Holographic Optical Elements) 기법으로 특정 대역의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과 시키도록 패턴을 형성하고, 홀로그램 매질이 폴리머(Polymer)인 경우, 광학필터(133)는 건식 기법(Dry Process)으로 특정 대역의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과 시키도록 패턴을 형성할 수 있다.
진공 증착 기법으로 패턴을 형성하는 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 마스크를 제1 또는 제2 유리 기판(132, 134) 상에 배치하고, 진공 증착 기법으로 다중 코팅함으로써, 광학필터(133)의 홀수 라인에서는 제1 내지 제3 대역의 파장을 갖는 광을 반사, 제4 내지 제6 대역의 파장을 갖는 광을 투과시키고, 짝수 라인에서는 제4 내지 제6 대역의 파장을 갖는 광을 반사, 제1 내지 제3 대역의 파장을 갖는 광을 투과시키는 패턴을 형성할 수 있다. 이를 통해, HOE 기법뿐만 아니라, 진공 증착 기법을 통해 도 1과 같이, 디스플레이 내에 광학필터가 삽입된 인-셀 구조의 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치를 제작할 수 있다.
도 4는 아웃-셀 구조의 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치는, 광원부(410), 광학필터(430), 디스플레이(450), 및 확산판(470)을 포함한다.
먼저, 광원부(410)는 백라이트 유닛(411) 및 콜리메이터(413)를 포함하며, 영상을 표시하기 위한 평행광을 출력한다. 백라이트 유닛(411) 및 콜리메이터(413)는 도 1과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
광학필터(430)는 광원부(410)와 디스플레이(450) 사이에 배치되며, 보다 자세하게는, 콜리메이터(413)와 제1 유리 기판(451) 사이에 배치되고, 건식 기법으로 홀로그램 매질 상에 마스킹 처리를 하여 기설정된 특정대역의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과시키는 패턴을 형성한다.
구체적으로, 도 2 및 도 5를 참조하면, 광학필터(430)는 도 2와 같이, 홀로그램 매질 상의 짝수 라인을 마스킹 처리하고, 도 5와 같이, 마스킹 처리된 홀로그램 매질에 수직한 방향으로 제1 내지 제3 대역의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 레이저 광을 다중 노출하면, 제1 내지 제3 대역의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 광을 반사시키는 패턴이 형성되어 광학필터(430)는 제1 내지 제3 대역의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 광을 반사시킨다.
또한, 도 3 및 도 6을 참조하면, 광학필터(430)는 도 3과 같이, 홀로그램 매질 상의 홀수 라인을 마스킹 처리하고, 도 6과 같이, 마스킹 처리된 홀로그램 매질 에 수직한 방향으로 제4 내지 제6 대역의 파장(λ’1, λ’2, λ’3)을 갖는 레이저 광을 다중 노출하면, 광학필터(430)에는 제4 내지 제6 대역의 파장(λ’1, λ’2, λ’3)을 갖는 광을 반사시키는 패턴이 형성된다.
이를 통해, 건식 기법으로 패턴이 형성되어, 광학필터(430)는 제1 내지 제6 대역의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과시킬 수 있다.
디스플레이(450)는 광학필터(430)의 상단에 배치되며, 제1 및 제2 편광판(451, 455), 제1 및 제2 유리 기판(452, 454), 및 컬러필터(453)로 구성된다. 여기서, 디스플레이(450)는 도 1과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
확산판(450)은 디스플레이(430)에서 출력되는 평행광을 여러 방향으로 산란시켜 시야각을 개선한다.
이상에서는, 제1 내지 제3 대역의 파장을 갖는 광을 반사시키도록 홀로그램 매질 상에 짝수 라인을 마스킹 처리한 이후에, 제4 내지 제6 대역의 파장을 갖는 광을 반사시키도록 홀수 라인을 마스킹 처리하는 것으로 설명하였으나, 홀로그램 매질 상에 짝수 라인을 마스킹 처리한 이후에 홀수 라인을 마스킹 처리할 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 대역의 파장을 갖는 광을 반사시키도록 홀로그램 매질 상에 짝수 라인을 마스킹 처리하고, 제4 내지 제6 대역의 파장을 반사시키도록 홀수 라인을 마스킹 처리하는 것으로 설명하였으나, 제1 내지 제3 대역의 파장을 갖는 광을 반사시키도록 홀로그램 매질 상에 홀수 라인을 마스킹 처리하고, 제4 내지 제6 대역의 파장을 갖는 광을 반사시키도록 짝수 라인을 마스킹 처리할 수 있다.
또한, 광학필터에서 기설정된 제1 내지 제6 대역의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과시키도록 패턴을 형성하는 것으로 설명하였으나, 이는 실시예 일 뿐, 광학필터는 7개 대역 이상의 파장들을 갖는 광을 반사 또는 투과시키도록 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 이상에서는, 광원으로 복수의 파장을 갖는 백색광으로부터 기설정된 제1 내지 제6 대역의 파장들을 분리하여 제1 내지 제6 대역의 파장을 갖는 광들을 반사 또는 투과하는 것으로 설명하였으나, 광원을 방사하는 백라이트 유닛은, R, G, B, R’, G’, 및 B’ LED를 통해 제1 내지 제6 대역의 파장(λ1, λ2, λ3, λ’1, λ’2, λ’3) 각각에 해당하는 광을 방사할 수 있다.
또한, 이상에서 설명한 특정 대역의 파장을 갖는 광을 투과 또는 반사시키는 패턴이 형성된 광학필터는 디스플레이 패널(즉, LCD 패널) 내의 컬러 필터를 대체할 수 있다. 이를 통해, 인-셀(in-cell) 구조의 디스플레이 장치를 형성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인-셀 구조의 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
도 2 및 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패턴화된 광학필터를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 4는 아웃-셀 구조의 안경식 스테레오스코픽 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
도 5 및 6은 건식 기법을 이용한 패턴화된 광학필터를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 광원부
111: 백라이트 유닛
113: 콜리메이터
130: 디스플레이
131, 135: 제1 및 제2 편광판
132, 134: 제1 및 제2 유리 기판
135: 광학필터
150: 확산판

Claims (10)

  1. 광원;
    상기 광원에서 방사된 광이 갖는 파장들을 분리하여, 기설정된 특정 대역의 파장을 갖는 광이 반사 또는 투과되도록 패턴을 형성하는 디스플레이; 및
    상기 디스플레이에서 출력되는 광을 여러 방향으로 산란하는 확산판
    을 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    홀로그램 매질 상에 상기 특정 대역의 파장을 갖는 광이 반사 또는 투과되도록 마스킹 처리하여 상기 패턴을 형성하는 디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    제1 및 제2 유리 기판; 및
    상기 제1 및 제2 유리 기판 사이에 배치되며, 상기 특정 대역의 파장을 갖는 광이 반사 또는 투과되도록 패턴을 형성하는 광학필터
    를 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 광학필터는,
    상기 광원에서 방사되는 광으로부터 제1 내지 제3 대역의 파장을 갖는 광을 반사시키고, 제4 내지 제6 대역의 파장을 갖는 광을 투과시키는 디스플레이 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 광학필터는,
    상기 광원에서 방사되는 광으로부터 제4 내지 제6 대역의 파장을 갖는 광을 반사시키고, 제1 내지 제3 대역의 파장을 갖는 광을 투과시키는 디스플레이 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 광학필터는,
    HOE(Holographic Optical Elements) 기법, 진공 증착 기법, 및 건식 기법 중 적어도 하나를 이용하여 상기 특정 대역의 파장을 갖는 광이 반사 또는 투과되도록 패턴을 형성하는 디스플레이 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은,
    상기 영상을 표시하기 위한 광을 방사하는 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛으로부터 방사된 광을 평행광으로 바꾸어 출력하는 콜리 메이터
    를 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은,
    기설정된 제1 내지 제6 대역의 파장을 갖는 광을 방사하는 디스플레이 장치.
  9. 광원;
    영상을 표시하는 디스플레이;
    상기 광원과 상기 디스플레이 사이에 배치되며, 상기 광원에서 방사된 광이 갖는 파장들을 분리하여, 기설정된 특정 대역의 파장을 갖는 광이 상기 디스플레이로 반사 또는 투과되도록 패턴을 형성하는 광학필터
    를 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제1 및 제2 유리 기판; 및
    상기 제1 및 제2 유리 기판 사이에 배치되며, 입력되는 복수의 파장들을 분리하여 기설정된 특정 대역의 파장을 갖는 광을 반사 또는 투과시키는 패턴화된 광학필터
    를 포함하는 디스플레이 장치.
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