KR20140074438A - 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치 - Google Patents

다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무안경 방식과 안경 방식의 겸용 디스플레이가 가능하고, 휘도의 저하를 최소화시키는 구조를 가지는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것으로,
영상 생성을 위한 빛을 발생시키도록 확산필름이 부착된 발광부(BL);와, 전후면에 제1편광판(230)과 제2편광판(260)이 각각 부착되어, 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 생성하는 메인표시장치(200);와, 상기 발광부(BL)와 메인표시장치(200)의 사이에 배치되어, 상기 메인표시장치(200)의 좌안영상(L)과 우안영상(R)으로 조사되는 상기 발광부(BL)의 빛을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220);와, 상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되는 렌즈기둥어레이(240);를 포함하여, 상기 좌우영상필터장치(220)에서 출력되는 좌안영상(L)과 우안영상(R)의 화소로 조사되는 빛을 선택적으로 차단하는 것에 의해 상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 투사하도록 구성되어,
메인표시장치(200)의 좌안영상광 또는 우안영상광을 차폐하는 경우에 비하여 휘도의 저하를 최소화시키는 효과를 제공한다.

Description

다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치{GLASSESLESS 3 DIMENSIONAL DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 무안경 방식의 3차원 입체 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 서로 다른 시점에서 동시에 입체영상을 시청할 수 있도록 하면서, 휘도 저하를 방지하는 구조를 가지는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.
입체 영상을 구현하는 입체 영상 시스템은 편광 안경이나 셔터 안경을 이용하여 입체 영상을 관람하는 기술 또는 무안경 상태에서 입체 영상을 관람할 수 있는 기술과 같이 다양하게 개발되고 있다.
이 중 무안경 상태에서 입체 영상을 구현하는 기술을 간단히 설명하면, 약 65㎜정도 떨어져 존재하는 인간의 좌우안(左右眼)에 시차 정보가 포함된 평면의 연관화상이 보여질 경우에 뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 스테레오그라피(stereography)를 이용한 것이다.
이러한 무안경 방식의 입체 영상 구현 방식으로는 패럴렉스 베리어(parallax barrier), 렌티큘러(lenticular) 및 패럴렉스 일루미네이션 방식 등이 있다.
먼저 렌티큘러 방식을 설명한다.
상기 렌티큘러는 좌우의 영상이 디스플레이될 수 있는 소자 앞에 하나의 좌우 간격에 해당하는 반원통형 렌티큘러 시트를 부착하여 좌우안 각각의 눈에 해당하는 영상만 볼 수 있도록 함으로써 입체감을 느끼게 하는 방식이다.
도 1은 종래기술의 렌티큘러방식의 입체 화상구현원리를 나타내기 위한 렌티큘러방식의 입체 영상 표시장치의 개략적인 단면도를 나타내는 도면이다.
도 1과 같이 종래기술의 렌티큘러방식의 입체 영상 표시장치는, 좌우안 용 이미지 정보가 담긴 평면영상을 표시하는 메인표시장치(110), 상기 평면영상에 광학적 변별 지향성을 부여하는 렌티큘러어레이(120)를 포함한다. 이때 메인표시장치(110)는 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)이나 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD) 등의 평면영상을 표시하는 모든 종류의 디스플레이 장치가 가능하다. 상기 평면영상의 RGB 화소는 각각 (RL(Red Left), RR(Red Right)), (GL(Gree Left),GR(Green Right)), (BL(Blue Left), BR(Blue Right))과 같이 좌우안 용으로 구분되다. 그리고 상기 렌티큘러어레이(120)는 통상 반원통 형상의 렌티큘러 렌즈(124,126,128)들이 평면상에 규칙적으로 배열된다.
그 결과 메인표시장치(110)로부터 출사된 빛은 렌티큘러어레이(120)의 작용에 의해 관찰자(102a, 102b, 102c)의 좌우안에 각각 도달되고, 이를 통해 관찰자(102a, 102b, 102c)는 스테레오그래픽에 의한 입체영상을 인식한다.
그러나 상술한 종래기술의 렌티큘러 방식은 다시점을 실현하기 위하여 픽셀 혹은 화소보다 훨씬 넓은 크기에 상응되는 렌티큘러 렌즈를 사용함으로써 사이즈가 큰 렌즈에 의한 상의 퍼짐 현상을 쉽게 시청자가 인식할 수 있는 문제점을 가진다.
이에 따라, 영상 표시장치의 화질이 저하되는 단점을 가지며, 또한, 다시점을 실현하기 위하여 필연적으로 총 화소의 개수가 시점으로 나눈 만큼 감소하여 결과적으로 해상도가 다시점 수로 나눈 만큼 감소되는 치명적인 단점을 지니게 된다.
다음으로, 패럴렉스 배리어는 좌우의 영상이 시차 장벽 뒤에 놓이게 함으로써 좌우에 각각 다른 영상이 보이게 하여 입체감을 느끼게 하는 방식이다. 또한, 패럴렉스 일루미네이션은 후면에 조명 라인이 놓이고 전면에 액정 셔터가 놓여서 조명라인을 통해 밝혀진 액정셔터 라인이 좌우에만 보이게 하여 입체 영상을 구현한다.
도 2는 종래기술의 패럴렉스 배리어 방식의 입체 영상 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2와 같이, 상기 패럴렉스 배리어 방식의 입체 영상 표시장치는, 좌측영상(L)에 해당하는 빛은 좌안(EL)으로만 입사되고, 우측영상(R)에 해당하는 빛은 우안(ER)으로만 입사되도록 상기 디스플레이 모듈(10) 및 배리어(20)를 배치하며, 이를 통해 분할된 2개의 좌, 우 영상(L, R)이 분리 관측되어 입체감을 느끼게 하는 방식이다.
그러나 상술한 종래기술의 패럴렉스 방식의 입체 영상 표시장치는 입체 영상이 아닌 비입체영상을 시청하는 경우 패럴렉스 배리어를 해지하는 장치가 부착되지 않으면 화질의 저하를 가져오고, 또한, 입체영상 시청 시에도 정해진 좁은 범위의 거리, 각도에 있어서만 입체 영상의 구현이 가능하며, 이 거리 혹은 각도를 벗어나면 좌안(EL)에 우안영상(R)이 보이거나 우안(ER)에 좌안영상(L)이 보이는, 이른바 크로스토크 현상이 발생하는 문제점을 가진다.
또한, 다시점 구현이 어려울 뿐만 아니라, 시청거리가 큰 TV의 경우 양안 시차각도가 작고, 이에 따라 배리어를 통하여 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 각각 좌안과 우안에서 시청하기 위하여 디스플레이와 배리어의 거리가 필연적으로 길어지게 되어 디스플레이의 두께가 두꺼워지는 문제점을 가진다.
또한, 상술한 종래기술의 입체영상장치들은 메인표시장치(10)의 전면에 배리어(20)가 장착되므로, 휘도 저하가 발생하는 문제점을 가진다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비입체 영상 시청 시에도 화소의 감소가 없어 선명한 화질의 시청을 가능하게 하며, 기존 렌티큘러 렌즈로 인하여 상의 퍼짐 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 넓은 범위의 거리 및 각도에서의 입체 영상의 구현이 가능하고, 패럴렉스 배리어 방식보다 얇은 디스플레이의 제조가 가능하며, 크로스 토크를 최소화시키는 것이 가능하고, 다시점 입체 영상 구현에 있어서도 해상도 및 휘도의 저하가 없는 개선된 무안경 입체화상을 구현하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무안경 입체 영상 디스플레이장치(2)는, 영상 생성을 위한 빛을 발생시키는 발광부(BL);와, 전후면에 제1편광판(230)과 제2편광판(260)이 각각 부착되어, 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 생성하는 메인표시장치(200);와, 상기 발광부(BL)와 메인표시장치(200)의 사이에 배치되어, 상기 메인표시장치(200)의 좌안영상(L)과 우안영상(R)으로 조사되는 상기 발광부(BL)의 빛을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220);와, 상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되는 렌즈기둥어레이(240);를 포함하여, 상기 좌우영상필터장치(220)에서 출력되는 좌안영상(L)과 우안영상(R)의 화소로 조사되는 빛을 선택적으로 차단하는 것에 의해 상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 투사하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구성의 무안경 입체영상 디스플레이장치(3)는, 영상 생성을 위한 빛을 발생시키는 발광부(BL);와, 전후면에 제1편광판(230)과 제2편광판(260)이 각각 부착되어, 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 생성하는 메인표시장치(200);와, 상기 발광부(BL)와 메인표시장치(200)의 사이에 배치되어, 상기 메인표시장치(200)의 좌안영상(L)과 우안영상(R)으로 조사되는 상기 발광부(BL)의 빛을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220);와, 상기 메인표시장치(200)의 후면에서 상기 좌우영상필터장치(220)의 전면에 배치되는 렌즈기둥어레이(240);를 포함하여, 상기 좌우영상필터장치(220)에서 출력되는 좌안영상(L)과 우안영상(R)의 화소로 조사되는 빛을 선택적으로 차단하는 것에 의해 상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 투사하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 렌즈기둥어레이(240)가 상기 메인표시장치(200)의 후면에서 좌우영상필터장치(220)의 전면에 배치되는 경우, 상기 렌즈기둥어레이(240)의 빛 확산에 의해 상기 발광부(BL)에는 빛 확산을 위한 확산필름이 구비되지 않게 된다.
상기 좌우영상필터장치(320)는, N 다시점 입체 영상의 구현을 위해 상기 메인표시장치(300)의 픽셀의 높이의 1/N의 폭을 가지는 차단패턴 또는 투과패턴으로 되는 단위패턴들이 시청위치에 따른 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)에 투사되도록 배치되는 광학패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 광학패턴은, 제1열은 상기 차단패턴과 투과패턴으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가지며, 상기 단위패턴들의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 높이를 가지도록 형성되고, 제2열은 상기 제1열의 차단패턴의 위치에 투과패턴이 위치되고, 상기 투과패턴의 위치에 차단패턴이 배치되어, 상기 제1열의 단위패턴들과 상기 제2열의 단위패턴들이 상기 메인표시장치(200)의 전체 영역을 형성하도록 상하 방향으로 반복 배치 구성되는 제1모자이크 식 광학패턴(221A)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광학패턴은, 제1열은 상기 차단패턴과 투과패턴으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가지며, 하나의 픽셀에서는 N개의 차단패턴과 투과패턴이 교대로 배치되고, 다음 픽셀에서는 투과패턴과 차단패턴이 교대로 배치되며, 제2열은 상기 제1열의 차단패턴의 위치에 투과패턴이 위치되고, 상기 투과패턴의 위치에 차단패턴이 배치되어, 상기 제1열의 단위패턴들과 상기 제2열의 단위패턴들이 상기 메인표시장치(200)의 전체 영역을 형성하도록 상하 방향으로 반복 배치 구성되는 제2모자이크 식 광학패턴(221B)으로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 광학패턴은, 상기 차단패턴과 투과패턴으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가지며, 상기 단위패턴들의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 높이에 대응하는 높이를 가지는 제3모자이크식 광학패턴(221C)로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 광학패턴은, 상기 차단패턴과 투과패턴으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가지며, 상기 단위패턴들의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 높이에 대응하는 높이를 가지고, 하나의 픽셀에서는 N개의 차단패턴과 투과패턴이 교대로 배치되고, 다음 픽셀에서는 투과패턴과 차단패턴이 교대로 배치되는 제4모자이크식 광학패턴(221D)로 구성될 수도 있다.
상기 렌즈기둥어레이(240)는, 상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 투사시키기 위한 다수의 렌즈기둥(241)들이 배치되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 렌즈기둥어레이(240)는, 상기 렌즈기둥(241)들이 고정부착되는 베이스층(243);을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 상기 렌즈기둥어레이(240)는, 상기 렌즈기둥(241)들의 볼록면의 면 상에 초점거리 조절을 위한 오버코팅층(245)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 렌즈기둥(241)들은, 광학패턴의 단위패턴 가로 폭의 2 ~40 배의 폭을 가지는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성을 가지는 상기 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치는, 상기 좌우영상필터장치(220)가 상기 렌즈기둥어레이(240)의 초점 인접 영역에 위치하도록 상기 좌우영상필터장치(220)와 상기 렌즈기둥어레이(240)의 사이에 배치되는 거리조절기판(250);과, 상기 거리조절기판(250)과 상기 렌즈기둥어레이(240)의 사이에 배치되는 제2편광판(260);을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 메인표시장치(200)는, 고분자분산형 액정표시장치, 편광판과 조합된 TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN 혹은 STN LCD 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(2, 3)는, N 다시점의 수에 따라 픽셀 길이의 1/N의 길이의 패턴 폭을 가지는 단위패턴을 구성할 수 있게 되므로, 셔터 방식의 안경이나 편광 안경을 착용함이 없이, N 시점의 시청위치에서 입체영상의 시청이 가능한 다시점 입체 영상 디스플레이가 가능함과 동시에, 다시점 입체 영상 디스플레이 장치를 구현하는 경우 화소의 감소가 일어나지 않을 뿐만 아니라, 비 입체 영상 시청 시 디스플레이 본연의 화소로 비입체 영상의 시청이 가능하게 된다.
또한, N 다시점의 수에 따라 픽셀 길이의 1/N의 길이의 패턴 폭을 가지는 단위패턴들을 구성하는 것에 의해 렌즈기둥어레이(240)의 초점 근처에서 단위 픽셀을 보거나, 보이지 않게 할 수 있으므로, 다시점, 입체 영상의 시청 거리 범위 및 시청각도가 크게 향상되며, 이로 인해, 크로스 토크가 감소된다. 즉, 상기 좌우영상필터장치(220)를 구성하는 광학패턴이 입체 영상을 픽셀 단위로 차폐하게 되므로, 시청자의 움직임 범위 내에서 크로스토크의 발생 범위가 감소된다.
또한, N 다시점의 경우 픽셀 길이의 1/N의 길이의 패턴 폭을 가지는 단위패턴을 구성하는 것에 의해 렌즈기둥어레이(240)의 두께가 종래기술의 입체 영상 표시장치에 비해 현저히 줄어들게 되므로, 전체 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)의 두께를 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 비입체 영상 시청시에도 화소의 감소가 없게 되어 선명한 화질의 시청이 가능하며, 기존 렌티큘러 어레이로 인하여 상의 퍼짐 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 넓은 범위의 시청거리 또는 시청각도에서의 입체 영상의 구현이 가능해 진다.
또한, 본 발명의 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는 패럴렉스 배리어 방식보다 얇은 디스플레이의 제조를 가능하게 하며, 크로스 토크를 최소화하여 렌티큘러 또는 패럴렉스 배리어 방식보다 개선된 다시점 무안경 입체 영상을 구현할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 발광부에서 메인표시장치의 좌안영상 또는 우안영상에 대응하여 조사되는 빛을 차폐하도록 메인표시장치의 후면에서 발광부의 전면에 좌우영상필터장치가 장착되는 것에 의해, 입체영상의 휘도저하를 현저히 감소시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 모자이크식 광학패턴에 의해 빛의 소멸 간섭 무늬가 가로 방향으로 형성되어, 영상의 측면 시청 영역을 확대시키는 효과를 제공한다.
도 1은 종래기술의 렌티큘러방식의 입체 화상구현원리를 나타내기 위한 렌티큘러방식의 입체 영상 표시장치의 개략적인 단면도를 나타내는 도면,
도 2는 종래기술의 패럴렉스 배리어 방식의 입체 영상 표시장치의 개략적인 단면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(2)의 개략적인 단면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따르는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(3)의 개략적인 단면도,
도 5는 제1모자이크식 광학패턴(221A)을 나타내는 도면,
도 6은 제2모자이크식 광학패턴(221B)을 나타내는 도면,
도 7은 제3모자이크식 광학패턴(221C)을 나타내는 도면,
도 8은 제4모자이크식 광학패턴(221D)을 나타내는 도면,
도 9는 오버코팅되지 않은 제1렌즈기둥어레이(240)의 부분 사시도,
도 10은 오버코팅된 오버코팅층(245)을 구비한 렌즈기둥어레이(240)의 부분 사시도,
도 11은 본 발명의 제1 실시예와 제2 실시예의 디스플레이장치의 휘도 저하 감소를 비교하기 위하여, 메인표시장치(200)의 전면에 좌우영상필터장치(220)가 배치되는 제1비교예의 입체영상 디스플레이장치(1)를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(2)의 개략적인 단면도이다.
도 3과 같이, 상기 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치(2)(이하, '입체 영상 디스플레이장치(2)'라 함)는, 영상 생성을 위한 빛을 발생시키도록 확산필름이 부착된 백라이트 등의 발광부(BL)를 구비하며, 상기 발광부(BL)의 전면에 하기에서 설명될 제1내지 제4모자이크 광학패턴(221A~221D) 중 어느 하나의 광학패턴을 가지는 좌우영상필터장치(220)가 배치된다. 그리고 좌우영상필터장치(220)의 전면에는 초점거리 조절을 위한 거리조절기판(250)이 배치되며, 거리조절기판(250)의 후면과 전면에 각각 제1편광판(230)과 제2편광판(260)이 부착되어, 입체영상의 좌안영상과 우안영상에 대응하는 영상을 생성하는 메인표시장치(200)가 배치된다.
상술한 배치 구조에 의해, 상기 좌우영상필터장치(220)가 발광부(BL)의 좌안영상과 우안영상에 조사되는 빛을 차페하는 것에 의해, 메인표시장치(200)의 좌안영상과 우안영상을 선택적으로 차폐하는 경우에 비하여, 다시점 무안경 입체영상의 휘도 감소를 최소화시키게 된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따르는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(3)의 개략적인 단면도이다.
도 4의 제2 실시예의 입체 영상 디스플레이 장치(3)는 발광부(BL)의 전면에 좌우영상필터장치(220)와 거리조절기판(250)이 배치되는 구조에서는, 도 3의 제1 실시예의 '입체 영상 디스플레이 장치(2)'와 동일한 구조를 가지나, 렌즈기둥어레이(240)가 메인표시장치(200)의 후면에 배치되는 점에서 도 3의 입체영상 디스플레이 장치(2)와 다른 구성을 가진다.
이러한 배치 구조에 의해 렌즈기둥어레이(240)가 발광부(BL)에서 조사되는 빛을 확산시키는 확산필름의 기능을 수행하게 되므로, 발광부(BL)에 확산필름을 부착하지 않고도 영상을 위한 빛의 확산이 수행되어, 메인표시장치(200)로 균일한 영상 생성을 위한 빛이 조사되도록 한다.
상술한 제1 실시예 및 제2 실시예의 입체 영상 표시장치(2, 3)의 구조에서, 상기 메인표시장치(200)는 고분자분산형 액정표시장치, 편광판과 조합된 TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN 혹은 STN LCD, OLED 등으로 구성되고, R, G, B 색의 서브 색 픽셀을 구비하여, 상기 각각의 R, G, B 서브 색 픽셀들이 모여 1개의 픽셀을 구성한다. 또한, 상기 각각의 픽셀은 좌안영상(L)와 우안영상(R)을 교대로 디스플레이하도록 배치된다.
본 발명의 실시예에서 상기 메인표시장치(200)를 R,G,B 색상을 출력하는 고분자분산형 액정표시장치, 편광판과 조합된 TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN 혹은 STN LCD, OLED 장치의 컬러필터와 같이 도시하였으나, 본 발명의 메인표시장치(200)가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 메인표시장치(200)는 좌안영상과 우안영상을 위상차를 갖도록 분리하여 출력하도록 구성되는 디스플레이장치들을 포함한다.
상기 거리조절기판(250)은 유리판 등의 투명부재 제작되어, 메인표시장치(200)와 좌우영상필터장치(220) 사이의 거리를 조절하기 위하여 삽입된다.
상기 제1편광판(230)과 상기 제2편광판(260)은 좌안영상과 우안영상을 선택적으로 투과시키는 것에 의해 좌안영상과 우안영상이 분리되어 출력되도록 한다.
상기 좌우영상필터장치(220)는 시청자의 위치에 맞추어 차단패턴 또는 투과패턴이 되는 단위패턴들을 구비한다. 상기 차단 및 투과 패턴 각각은 관찰자의 시점 위치에 따라 차단 패턴이 좌안 영상을 편광시켜 출력하고, 우안 패턴이 우안 영상을 좌안 영상과 다른 위상을 갖도록 편광시키거나, 그와 반대의 영상을 각각 출력하도록 서로 기능이 바뀐다. 즉, 상기 차단 패턴과 투과 패턴은 관찰자의 시청 위치에 따라 다시점 입체 영상의 구현을 위하여 서로 다른 위상의 좌안 영상과 우안 영상 또는 우안 영상과 좌안 영상을 투과시키도록 액정 배열 등의 구조가 선택적으로 변경된다. 즉, 상기 좌우영상필터장치(220)는 고분자분산형 액정표시장치, 편광판과 조합된 TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN 혹은 STN LCD, OLDE 등으로 각각의 좌안 또는 우안 영상의 위상을 갖는 영상들을 투과시키도록 액정들이 배열된다. 이 중 편광판과 조합된 TN 혹은 STN 형태의 LCD가 투과율이 높고, 제조가 용이하며, 아이트래킹 카메라와 결합하여 선택적으로 차단 및 투과의 조절이 더욱 용이하다.
상기 구성의 좌우영상필터장치(220)는 좌안(EL)과 우안(ER)에 좌우영상필터장치(220)의 단위 패턴 넓이만큼의 양안시차를 발생시키도록 발광부(BL)의 빛을 차단 또는 투과시켜, 메인표시장치(200)의 좌안영상 또는 우안영상에 대응하는 픽셀로 빛을 조사하거나, 차단시키도록 구성된다.
따라서, 좌우영상필터장치(220)를 거치면서 발광부(BL)의 빛이 선택적으로 차폐되는 것에 의해 좌안영상과 우안영상에 대응하는 픽셀로 조사되는 빛이 선택적으로 차페된 후, 제1편광판(230)에 의해 위상이 변화되거나, 변화되지 않은 상태로 메인표시장치(200)의 픽셀들로 조사된다. 그리고 메인표시장치(200)에서 생성된 좌안영상 또는 우안영상 광은 전기장이 ON 혹은 OFF되도록 STN LCD 등의 전면에 부착되는 제2편광판(260)에 의해 선택적으로 투과 혹은 차단된다.
이에 의해 상기 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)는 본 실시예를 9시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치로 제작한 경우 디스플레이 픽셀 크기의 1/9의 폭을 가지는 단위 패턴들의 경우에는 9시점에서 각각의 독립적인 무안경 입체 영상의 시청을 가능하게 하고, 각각의 시청자는 시청하는 위치에 따라 시정위치를 감지한 카메라에 의하여 적절하게 좌안영상과 우안영상을 차단 혹은 투과되는 좌안영상 및 우안영상을 시청하는 것에 의해 서로 독립적인 다시점의 입체 영상을 시청할 수 있게 된다.
도 3 및 도 4의 제1 실시예 및 제2 실시에의 입체 영상 디스플레이장치(2, 3)의 경우에는, 9 시점의 무안경 입체 영상 디스플레이 장치의 구현을 위해 각 단위 패턴의 폭이 디스플레이 픽셀 길이의 1/9인 것으로 하였으나, 상기 단위 패턴의 가로폭은 하기에 설명되는 바와 같이, 디스플레이 픽셀(메인표시장치(200)의 픽셀) 크기의 1/N의 폭을 가질 수 있다. 현재는 상기 단위 패턴을 디스플레이 픽셀(메인표시장치(200)의 픽셀) 길이의 1/40 이하로 줄이는 경우 많은 비용이 소요되므로, 제조 비용 및 제조의 용이성을 고려하는 경우 상기 단위 패턴은 디스플레이 픽셀(메인표시장치(200)의 픽셀) 길이의 1/40 내지 1/2의 폭을 가지는 것이 바람직하다.
상술한 구성의 상기 좌우영상필터장치(220)는 거리조절기판(250)과 제2편광판(260)에 의해 상기 메인표시장치(200) 측의 렌즈기둥어레이(240)의 초점에 위치하도록 배치되나, 상기 메인표시장치(200) 측의 렌즈기둥어레이(240)의 초점을 중심으로 ±1/2 렌즈기둥초점거리의 영역에 배치되는 것에 의해 다시점 입체 영상 효과를 제공할 수 있으므로 거리조절기판(250)이 필수 사항은 아니다.
상기 좌우영상필터장치(220)는 상기 렌즈기둥(241)들로 이루어지는 렌즈기둥어레이(240)와 투명기판(210) 사이에 배치되어 렌즈기둥어레이(240)의 초점거리의 인접 위치에서 좌안 혹은 우안을 선택적으로 차단하는 것에 의해 다시점 무안경 입체 영상을 디스플레이할 수 있도록 한다.
상술한 구성 중 상기 좌우영상필터장치(220)는 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 무안경 입체 영상의 구현을 위하여 다양한 광학패턴을 가지도록 제작될 수 있다.
도 5는 제1모자이크식 광학패턴(221A)을 나타내는 도면이고, 도 6은 제2모자이크식 광학패턴(221B)을 나타내는 도면이며, 도 7은 제3모자이크식 광학패턴(221C)을 나타내는 도면이고, 도 8은 제4모자이크식 광학패턴(221D)을 나타내는 도면이다.
도 5와 같이, 상기 제1모자이크식 광학패턴(221A)은, 제1열은 상기 차단패턴(223)과 투과패턴(225)으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가지며, 상기 단위패턴들의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 높이를 가지도록 형성된다. 그리고, 제2열은 상기 제1열의 차단패턴(223)의 위치에 투과패턴(225)이 위치되고, 상기 투과패턴(235)의 위치에 차단패턴(223)이 배치되도록 형성된다. 광학패턴의 전체로서는 상기 제1열과 제2열의 단위패턴들이 상기 메인표시장치(200)의 전체 영역을 형성하도록 상하 방향으로 반복 배치 구성된다.
또한, 상기 단위 패턴은 디스플레이의 픽셀의 일부 혹은 전부를 좌안 혹은 우안이 선택적으로 보이지 않게 할 목적으로 사용되므로 폭이 디스플레이(메인표시장치(200))의 픽셀 길이 보다 큰 경우 픽셀보다 큰 영역을 가리게 되어 화질의 저하를 가져올 수 있다. 특히 디스플레이의 픽셀 길이의 1/2 이하에서는 동일 픽셀의 일부분이 좌안 혹은 우안에서 선택적으로 보이지 않게 되므로 입체 영상이 아닌 일반 영상을 시청하는 경우 화소의 수가 감소하지 않게 되어 화질의 저하가 없게 된다. 따라서 상기 단위패턴들의 폭은 디스플레이 픽셀의 1/2 이하의 크기로서, N다시점 입체 영상의 구현을 위해서 1/N의 폭을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 단위 패턴의 폭은 좁을수록 패턴의 검은 부분이 눈에 보이지 않게 되어 유리하다.
상술한 구성의 제1광학패턴(221A)은 행별로 좌안영상과 우안영상이 교대로 출력되는 입체영상 디스플레이 장치에 적용된다.
도 6과 같이, 상기 제2모자이크식 광학패턴(221B)은, 제1열은 상기 차단패턴(223)과 투과패턴(225)으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가진다. 상기 하나의 픽셀에서는 N개의 차단패턴(223)과 투과패턴(225)이 교대로 배치되고, 다음 픽셀에서는 투과패턴(225)과 차단패턴(223)이 교대로 배치된다. 그리고 제2열은 상기 제1열의 차단패턴의 위치에 투과패턴이 위치되고, 상기 투과패턴의 위치에 차단패턴이 배치된다. 상기 제1열의 단위패턴들과 상기 제2열의 단위패턴들이 상기 메인표시장치(200)의 전체 영역을 형성하도록 상하 방향으로 반복 배치 구성되는 것에 의해 제2모자이크식 광학패턴(221B)이 형성된다.
따라서, 상기 제2모자이크식 광학패턴(221B)의 경우에는,좌안영상과 우안영상이 바퀴는 픽셀 영역에 동일한 패턴이 중복형성되는 것에 의해, 제1장폭투과패턴(227)과 제1장폭차단패턴(229)이 형성된다.
도 7과 같이, 상기 제3모자이크식 광학패턴(221C)은, 상기 차단패턴(223a)과 투과패턴(225a)으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가지며, 상기 단위패턴들의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 높이에 대응하는 높이를 가지도록 구성된다.
도 8과 같이, 상기 제4모자이크식 광학패턴(221D)은, 상기 차단패턴(223a)과 투과패턴(225a)으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가진다. 상기 단위패턴들의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 높이에 대응하는 높이를 가진다. 그리고, 하나의 픽셀에서는 N개의 차단패턴과 투과패턴이 교대로 배치되고, 다음 픽셀에서는 투과패턴과 차단패턴이 교대로 배치된다. 이에 의해 상기 제4모자이크식 광학패턴(221D) 또한, 제2장폭투과패턴(227a)와 제2장폭차단패턴(229a)가 형성된다.
상술한 구성의 제4모자이크식 광학패턴(221D)은 좌안영상과 우안영상이 열별로 교대로 출력되는 사이드 바이 사이드(side by side) 방식의 입체영상 디스플레이 장치에 적용된다.
상술한 도 5 내지 도 8의 광학패턴을 가지는 좌우영상필터장치(220)는 좌안(EL) 혹은 우안(ER)을 선택적으로 차단 및 투과할 수 있도록 어떤 일정 영역에서 빛을 선택적으로 차단 또는 투과가 가능한 소재는 모두 적용될 수 있다. 즉, 상기 좌우영상필터장치(230)는 본 발명의 실시예의 구성에 의해 한정됨이 없이 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양하게 선택하여 실시할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 상기 좌우영상필터장치(220)는 각각의 좌안 또는 우안 영상의 위상을 갖는 영상들을 투과시키도록 액정들이 배치되는 고분자분산형 액정표시장치, 편광판과 조합된 TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN 혹은 STN LCD, OLED 등이 모두 적용될 수 있다.
다음으로, 상기 입체 영상 디스플레이장치(2, 3)의 거리조절기판(250)은 투명 유리판 등으로 제작되어, 상기 좌우영상필터장치(220)와 렌즈기둥어레이(240) 사이의 간격을 렌즈기둥 어레이(240)의 초점거리를 가지도록, 또는 메인표시장치(200)의 측의 초점을 중심으로 ±1/2 렌즈기둥초점거리의 범위 내에 위치하도록 좌우영상필터장치(220)와 렌즈기둥 어레이(240) 사이의 간격을 유지시킨다. 이에 의해, 양안 시차에 의한 각각의 눈에 의한 영상이 단위 패턴의 폭 만큼 벌어지도록 한다.
이 경우 각 시청 거리에서 좌우영상필터장치(220)에 의해 형성되는 양안 시차는 상술한 바와 같이 거리조절기판(250)에 의해 일치되도록 조절된다. 그러나 양안 시차와 거리조절기판(250)이 일치하지 않는 경우 크로스토크와 같은 입체영상을 저해하는 요소가 증가하지만, 입체영상의 구현은 가능하므로 거리조절기판(250)이 반드시 필요한 것은 아니다.
상기 제2편광판(260)은 좌우영상필터장치(220)에서 출력되는 위상의 변화가 없거나 위상차를 가지는 좌안영상과 우안영상을 시점별로 선택적으로 차단한다.
상기 렌즈기둥어레이(240)는 폭이 픽셀의 크기와 동일하거나 작은 렌티큘러와 비슷한 형태의 원호 또는 타원호 렌즈기둥(241)들로 이루어진다.
도 9는 오버코팅되지 않은 렌즈기둥어레이(240)의 부분 사시도이다.
도 9와 같이, 상기 렌즈기둥어레이(240)는 원호 또는 타원호 렌즈기둥(241)들이 베이스층(243)에 열을 이루고 고정배치되도록 구성된다. 이 경우 상기 베이스층(243)은 투명필름 또는 투명 유리판 등으로 제작된다.
도 10은 오버코팅된 렌즈기둥어레이(240)의 분분 사시도이다.
도 10과 같이 도 9의 렌즈기둥어레이(240)는 초점길이를 조절하기 위하여 오버코팅층(245)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 원호 혹은 타원호 렌즈 기둥으로 구성되는 렌즈기둥어레이(240)는 렌티큘러라고 불리는 형태를 가지는 것을 특징으로 하며, 초점거리를 조절하기 위하여 오버코팅층(245)으로 코팅된다.
상술한 도 9 및 도 10의 렌즈기둥어레이(240)에서, 렌즈기둥의 폭은 픽셀의 크기와 동일하게 제작되므로, N 다시점의 수에 따라 같이 부착되는 좌안 혹은 우안을 선택적으로 차단할 수 있는 광학패턴의 단위패턴 가로 폭의 N배의 폭을 가진다.
또한, 상술한 도 9 또는 도 10의 렌즈기둥어레이(240)에서 상기 원호 혹은 타원호 렌즈기둥(241)들의 초점거리는 시청자의 시청거리에 따른 양안 시차와 가능한 동일하게 설계하게 된다.
상술한 구성의 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(2, 3)에서 상기 좌우영상필터장치(220)는 도 3 또는 도 4와 같이, 좌안(EL)과 우안(ER)이 렌즈기둥어레이(240)의 초점거리 부근에 위치하게 되고, 각각의 좌안(EL)과 우안(ER)은 각각의 좌우영상필터장치(220)의 각각의 단위 패턴의 폭의 정수배 만큼의 양안 시차를 발생시키게 된다. 따라서 제1편광판(230)을 거친 각각의 좌안영상(L)과 우안영상(R)은 전기장이 ON 또는 OFF 되는 STN LCD를 거치면서 위상변화가 없거나, 위상의 변화가 발생하게 되고, 제2편광판(260)에서 선택적으로 투과 혹은 차단하게 된다. 따라서 이러한 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(2, 3)는 차단패턴 혹은 투과패턴의 폭은 디스플레이 픽셀 크기의 1/9의 폭을 가지도록 제작되는 경우 9 시점에서 각각의 독립적인 무안경 입체 영상의 시청이 가능하게 되고, 각각의 시청자는 시청하는 위치에 따라 시청자의 위치를 감지한 카메라에 의하여 적절하게 좌안영상과 우안영상을 차단 또는 투과하게 되며, 이에 의해 각각의 시청자는 독립적인 다시점 입체 영상을 시청할 수 있게 된다.
또한, 상기 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(1)를 사용하게 되면, 메인표시장치(200)의 디스플레이 픽셀크기의 1/N의 폭을 가지도록 적용되는 차단패턴과 투과패턴들에 의해 N시점의 입체영상 디스플레이의 제작을 가능하게 한다.
또한, 픽셀 크기의 1/N에 해당하는 단위 패턴(차단 패턴과 투과 패턴)들로 인해 화상의 감소가 일어나지 않으므로 비입체 영상 시청 시 디스플레이 본연의 화소로 비입체 영상의 시청이 가능하다. 즉, 상기 입체 영상 디스플레이장치(2, 3)를 이용하여 비입체영상을 보고자 하는 경우, 광학패턴의 차단패턴을 모두 없애기 위하여 전자셔터에 의해 차판패턴이 투과패턴으로 전환되로록 구성될 수도 있다. 그러나 즉, 상기 입체 영상 디스플레이장치(2, 3)로 비입체영상을 보지 않는 경우에는 전자셔터를 구비하지 않은 상태에서도 다시점 무안경 입체 영상이 구현된다. 뿐만 아니라, 입체 영상 시청 시 렌즈 기둥 어레이의 초점 근처에서 단위 픽셀을 보거나, 보이지 않게 할 수 있으므로 입체 영상의 시청거리 범위 및 시청각도가 크게 향상되고, 크로스 토크가 감소된다. 즉, 좌안(EL)과 우안(ER)이 좌우영상필터장치(220)에서 초점을 형성하게 됨에 따라 우안영상(R)의 일부가 좌안(EL)에서 보이게 되는 크로스토크 현상이 최소화된다.
또한, 렌즈 어레이의 폭이 줄어듦으로써 메인표시장치(200)와 렌즈어레이(240) 사이의 거리 조정 장치의 두께를 감소시킬 수 있으므로 결과적으로 디스플레이장치의 두께가 감소된다.
또한 시청자의 시청위치에 따라 좌안(EL)이 우안영상(R)을 시청하거나 우안(ER)이 좌안영상(L)을 시청하게 되는 경우 입체 영상 내의 가까운 부분이 멀리 보이는 영상으로 보이는 등의 역상 현상이 발생할 수 있다. 그러나 이 경우에는 상기 메인표시장치(200)의 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 바꾸어 디스플레이하는 것으로서 정상적인 입체 영상의 시청을 가능하게 한다. 이때 상기 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 바꾸어 디스플레이하도록 하는 것은 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 바꾸어 디스플레이하도록 하는 수동조작 스위치를 구비하는 것에 의해 수동으로 구현하거나, 시청자의 눈동자를 추적하는 아이트래킹(eye tracking)(미도시) 장치를 부가하는 것에 자동으로 구현될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(2, 3)는 비입체 영상 시청시에도 화소의 감소가 없게 되어 선명한 화질의 시청이 가능하며, 기존 렌티큘러로 인한 상의 퍼짐 현상을 방지할 수 있을 있다. 또한, 다시점, 넓은 범위의 거리, 각도에서 입체영상의 구현이 가능하고, 패럴렉스 배리어 방식보다 얇은 디스플레이의 제조가 가능하며, 크로스 토크를 최소화하여 렌티큘러 및 패럴렉스-배어리 방식보다 개선된 다시점 우안경 입체 영상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 모자이크식 광학패턴에 의해 빛의 간섭으로 발생하는 줄무늬가 가로 방향으로 형성되므로, 측면 방향의 시청영역 폭을 넓히는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치(2, 3)는 좌우영상필터장치(220)가 발광부(BL)로부터 메인표시장치(200)의 좌안영상 픽셀 또는 우안영상 픽셀로 조사되는 빛을 발광부(BL)의 전면에서 차단하게 되므로, 메인표시장치(200)에서 출력되는 좌안영상과 우안영상을 차단하는 경우에 비하여 입체영상의 휘도 감소가 최소화된다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예와 제2 실시예의 디스플레이장치의 휘도 저하 감소를 비교하기 위하여, 메인표시장치(200)의 전면에 좌우영상필터장치(220)가 배치되는 제1비교예의 입체영상 디스플레이장치(1)를 나타내는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1비교예의 입체영상디스플레이장치(1)는, 좌안영상(L)과 우안영상(R)의 각각 RGB 컬러 색상으로 분할하여 컬러 영상광을 생성하는 컬러필터를 구비한 메인표시장치(200)와, 메인표시장치(200)의 전면에 배치되는 투명 유리 등의 투명재질로 구성되는 투명기판(210)과, 투명기판(210)의 전면에 배치되어 좌안 영상과 우안 영상을 서로 다른 위상을 가지도록 편광시켜 투과시키는 제1편광판(230)과, 제1편광판(230)의 전면에 배치되어 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 단위패턴들에 의해 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220)와, 좌우영상필터장치(220)의 전면에 배치되어 렌즈기둥어레이(240)의 초점 거리를 조절하는 투명재질의 거리조절기판(250)과, 거리조절기판(250)의 전면에 장착되는 제2편광판(260)과, 제2편광판(260)의 전면에 장착되는 렌즈기둥어레이(240)를 포함하여 구성된다.
상기 R, G, B 색의 서브 픽셀들을 구비한 메인표시장치(200)는 투명기판(210)의 안쪽에 위치하며, 투명기판(210)과 좌우영상필터장치(220)의 사이에는 제1편광판(230)이 존재하고, 좌우영상필터장치(220)는 LCD 장치의 일종으로 각각의 단위패턴에 부과된 전기장에 의하여 단위패턴이 투과 혹은 차단패턴으로 전환이 가능하며, 투과 및 차단패턴은 각각의 시청자의 위치에 최적화되는 도 4 내지 7 형태의 좌안 혹은 우안을 선택적으로 차단 및 투과할 수 있는 단위패턴들을 구비한 장치이다. 각 단위 패턴들의 가로 폭은 N 다시점의 경우 디스플레이 픽셀크기의 1/N에 해당하며, 좌우영상필터장치(220)와 렌즈기둥 어레이(240)는 렌즈기둥 어레이의 초점거리만큼 거리조절기판(250)에 의하여 분리되어 있다. 또한, 양안 시차에 의한 각각의 눈에 의한 영상은 단위 패턴만큼 벌어지게 되도록 거리조절기판(250)의 두께가 조절된다. 사람의 평균 양안 거리는 약 65mm 이므로 각 시청 거리에서 디스플레이 픽셀 크기의 1/N과 좌우영상필터장치(220)에서의 양안 시차는 거리조절기판(250)을 조절하는 것에 의해 일치시킬 수 있다. 또한 렌즈기둥 어레이(240)의 초점거리는 각 렌즈기둥 조성물의 굴절율을 변화시켜 렌즈기둥 어레이(240)의 초점거리를 좌우영상필터장치(220) 부근으로 정하는 것이 가능하다. 이때 렌즈기둥 어레이 (240)는 도 3과 같이 볼록렌즈면이 시청자를 향하게 배치되지 않고, 볼록렌즈면이 디스플레이면을 향하여도 무방하며, 양면 볼록렌즈를 사용하여도 무방하다.
상술한 도 11의 제1비교예와 같이, 메인표시장치(200)로부터 출력되는 좌안영성과 우안영상을 차폐하는 입체 영상 디스플레이장치(1)와 도 3 또는 도 4의 발광부(BL)의 빛을 선택적으로 차폐하는 것에 의해 입체 영상을 출력하는 입체 영상 디스플레이장치(2, 3)의 휘도 저하의 차이를 비교하면 다음과 같다.
먼저, 도 11의 제1비교예 입체 영상 디스플레이장치(1)는 좌우영상필터장치(220)를 메인표시장치(200)의 전면에 장착한 입체 영상 디스플레이장치(1)다.
그리고 도 3의 제1실시예의 입체 영상 디스플레이장치(2)는, 두계 188㎛인 투명 폴리테레프탈산 에스테르 필름 상부에 자외선 경화가 가능하고, 자외선 경화 후 레진의 굴절율이 1.59인 자외선 경화수지를 이용하여, 반지름이 190㎛이고, 각각의 렌즈기둥(241)의 폭이 361㎛인 원형 렌즈기둥어레이(240)로 제조하였다. 제조된 렌즈기둥어레이(240) 상부에 자외선 경화가 가능하고, 자외선 경화 후 굴절율이 1050인 자외선 경화수지를 이용하여 원형렌즈기둥어레이의 상부에 오버코팅층(245)을 형성하였다. 이렇게 제작된 원형렌즈기둥어레이(240)를 메인표시장치(200)의 전면에 부착하고, 좌우영상필터장치(220)를 32인치 액정디스플레이패널의 발광부(BL)인 백라이트의 전면에 배치한 후, 메인표시장치(200)로 조사되는 좌안영상과 우안영상의 빛을 선택적으로 차폐하도록 구성하였다.
다음으로, 도 4의 제2실시예의 입체 영상 디스플레이장치(3)는 렌즈기둥어레이(240)를 메인표시장치(200)의 후면에 배치하는 것에 의해 렌즈기둥어레이(240)가 발광부(BL)의 빛을 확산시킬 수 있도록 하는 것에 의해 확산필름을 제거하였고, 좌우영상필터장치(220)를 32인치 액정디스플레이패널의 발광부(BL)인 백라이트의 전면에 배치한 후, 메인표시장치(200)로 조사되는 좌안영상과 우안영상의 빛을 선택적으로 차폐하도록 구성하였다.
상술한 바와 같이 구성된 도 11의 제1비교예의 입체 영상 디스플레이장치(1)와, 도 3 및 도 4의 제1 및 제2 실시예의 입체 영상 디스플레이장치(2,3)의 휘도 값을 측정한 결과는 다음의 표 1과 같다.
입체영상디스플레이장치미사용 제1실시예1 제2실시예 제1비교예
입체영상의 휘도
(cd/m2)		 330 180 200 150
입체영상의 수준 불량 양호 양호 양호
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 및 제2 실시예의 입체영상 디스플레이장치(2, 3)의 경우, 좌우영상필터장치(220)를 발광부(BL)의 전면(또는 메인표시장치(200)의 후면)에 배치하는 것에 의해 메인표시장치(200)로 조사되는 빛을 차폐하도록 구성함으로써, 제1비교예의 입체 영상 디스플레이장치(1)와 같이, 메인표시장치(1)에서 출력되는 영상광을 차폐하는 경우에 비하여, 휘도가 개선되는 효과를 확인할 수 있었다.
1,2,3: 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이 장치
200: 메인표시장치, 220: 좌우영상필터장치
221A~221D: 제1 ~ 제4 모자이크식 광학패턴
223, 223a: 차단패턴, 225, 225a: 투과패턴
227: 제1장폭투과패턴, 227a: 제2장폭투과패턴
229: 제1장폭차단패턴, 229a: 제2장폭차단패턴
230: 제1편광판, 240:렌즈기둥어레이
241: 렌즈기둥, 243: 베이스층, 245: 오버코팅층
250: 거리조절기판 260: 제2편광판
EL: 좌안, ER:우안, L: 좌안영상, R: 우안영상
BL: 발광부

Claims (9)

  1. 영상 생성을 위한 빛을 발생시키는 발광부(BL);와,
    전후면에 제1편광판(230)과 제2편광판(260)이 각각 부착되어, 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 생성하는 메인표시장치(200);와
    상기 발광부(BL)와 메인표시장치(200)의 사이에 배치되어, 상기 메인표시장치(200)의 좌안영상(L)과 우안영상(R)으로 조사되는 상기 발광부(BL)의 빛을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220);와,
    상기 메인표시장치(200)의 전면에 배치되는 렌즈기둥어레이(240);를 포함하여,
    상기 좌우영상필터장치(220)에서 출력되는 좌안영상(L)과 우안영상(R)의 화소로 조사되는 빛을 선택적으로 차단하는 것에 의해 상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 투사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치.
  2. 영상 생성을 위한 빛을 발생시키는 발광부(BL);와,
    전후면에 제1편광판(230)과 제2편광판(260)이 각각 부착되어, 좌안영상(L)과 우안영상(R)을 생성하는 메인표시장치(200);와
    상기 발광부(BL)와 메인표시장치(200)의 사이에 배치되어, 상기 메인표시장치(200)의 좌안영상(L)과 우안영상(R)으로 조사되는 상기 발광부(BL)의 빛을 선택적으로 차폐하는 좌우영상필터장치(220);와,
    상기 메인표시장치(200)의 후면에서 상기 좌우영상필터장치(220)의 전면에 배치되는 렌즈기둥어레이(240);를 포함하여,
    상기 좌우영상필터장치(220)에서 출력되는 좌안영상(L)과 우안영상(R)의 화소로 조사되는 빛을 선택적으로 차단하는 것에 의해 상기 좌안영상(L)과 상기 우안영상(R) 각각을 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)으로 투사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 좌우영상필터장치(320)는,
    N 다시점 입체 영상의 구현을 위해 상기 메인표시장치(300)의 픽셀의 높이의 1/N의 폭을 가지는 차단패턴 또는 투과패턴으로 되는 단위패턴들이 시청위치에 따른 시청자의 좌안(EL)과 우안(ER)에 투사되도록 배치되는 광학패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 광학패턴은,
    제1열은 상기 차단패턴과 투과패턴으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가지며, 상기 단위패턴들의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 픽셀의 높이를 가지도록 형성되고,
    제2열은 상기 제1열의 차단패턴의 위치에 투과패턴이 위치되고, 상기 투과패턴의 위치에 차단패턴이 배치되어,
    상기 제1열의 단위패턴들과 상기 제2열의 단위패턴들이 상기 메인표시장치(200)의 전체 영역을 형성하도록 상하 방향으로 반복 배치 구성되는 제1모자이크 식 광학패턴(221A)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 광학패턴은,
    제1열은 상기 차단패턴과 투과패턴으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가지며,
    하나의 픽셀에서는 N개의 차단패턴과 투과패턴이 교대로 배치되고, 다음 픽셀에서는 투과패턴과 차단패턴이 교대로 배치되며,
    제2열은 상기 제1열의 차단패턴의 위치에 투과패턴이 위치되고, 상기 투과패턴의 위치에 차단패턴이 배치되어,
    상기 제1열의 단위패턴들과 상기 제2열의 단위패턴들이 상기 메인표시장치(200)의 전체 영역을 형성하도록 상하 방향으로 반복 배치 구성되는 제2모자이크 식 광학패턴(221B)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 광학패턴은,
    상기 차단패턴과 투과패턴으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가지며, 상기 단위패턴들의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 높이에 대응하는 높이를 가지는 제3모자이크식 광학패턴(221C)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치.
  7. 청구항 3에 있어서, 상기 광학패턴은,
    상기 차단패턴과 투과패턴으로 구성되는 단위패턴들의 폭이 N 다시점의 구현을 위해 상기 픽셀의 1/N의 폭을 가지며, 상기 단위패턴들의 높이는 상기 메인표시장치(200)의 높이에 대응하는 높이를 가지고, 하나의 픽셀에서는 N개의 차단패턴과 투과패턴이 교대로 배치되고, 다음 픽셀에서는 투과패턴과 차단패턴이 교대로 배치되는 제4모자이크식 광학패턴(221D)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 좌우영상필터장치(220)가 상기 렌즈기둥어레이(240)의 초점 인접 영역에 위치하도록 상기 좌우영상필터장치(220)와 상기 렌즈기둥어레이(240)의 사이에 배치되는 거리조절기판(250);과,
    상기 거리조절기판(250)과 상기 렌즈기둥어레이(240)의 사이에 배치되는 제2편광판(260);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 메인표시장치(200)는,
    고분자분산형 액정표시장치, 편광판과 조합된 TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN 혹은 STN LCD 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다시점 무안경 입체 영상 디스플레이장치.
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WO2020091816A1 (en) * 2018-11-01 2020-05-07 Leia Inc. Contextual lightfield display system, multiview display, and method

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