KR20170079546A - 듀얼 비젼용 편광 필름 및 그를 포함한 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치 - Google Patents

듀얼 비젼용 편광 필름 및 그를 포함한 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나의 영상 패널에서 동시에 디스플레이되는 2개의 서로 다른 영상 콘텐츠를 2명의 시청자가 각각 3차원 입체 영상으로 시청할 수 있도록 하는 듀얼 비젼용 편광 필름 및 그를 포함한 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치에 관한 것이다.

Description

듀얼 비젼용 편광 필름 및 그를 포함한 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치{Polarizing film for dual vision and polarized stereoscopic display device having the same}
본 발명은 하나의 영상 패널에서 동시에 디스플레이되는 2개의 서로 다른 영상 콘텐츠를 2명의 시청자가 각각 3차원 입체 영상으로 시청할 수 있도록 하는 듀얼 비젼용 편광 필름 및 그를 포함한 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치에 관한 것이다.
최근 현실감 있는 광고를 비롯하여 TV나 영화 시청을 위해 3차원 입체영상을 제공하는 입체영상 표시장치의 필요성이 요구되고 있으며, 이러한 필요성은 고해상도 TV의 대중화와 함께 더욱 증가하고 있다.
3차원 영상은 사람의 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의해 이루어지는데, 두 눈이 서로 이격되어 있기 때문에 나타나는 양안 시차(binocular parallax)가 입체감의 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다.
이러한 원리를 이용한 입체영상 표시장치는 편광 안경을 이용한 것과 무안경식이 있으며, 그 중 편광 안경을 이용한 방식은 디스플레이 장치에서 제공된 영상을 좌안 영상과 우안 영상으로 구분하여 제공한다.
이때, 좌안 영상과 우안 영상은 서로 다른 편광 위상으로 제공되고, 편광 안경도 그와 동일한 위상의 편광 필름이 부착되어 있어서, 시청자의 좌안에는 좌안 영상만 입사되고, 우안에는 우안 영상만이 입사되어 입체 영상을 시청하게 된다.
그러나, 이상과 같은 종래 기술은 하나의 입체영상 표시장치를 통해 하나의 방송채널과 같은 하나의 입체 영상을 제공하고, 모든 시청자는 불가피하게 동일한 시점에 하나의 입체 영상을 시청할 수 밖에 없는 문제가 발생한다.
따라서, 두 명의 시청자가 서로 다른 입체 영상 콘텐츠를 보기 위해서 서로 다른 2대의 입체 영상장치를 이용하면 한 장소에서 함께 시청하는 유대감을 가질 수 없고, 각각의 입체 영상장치를 별도로 구비해야 하는 문제가 있다.
또한, 최근에는 PIP나 멀티 윈도우 기능을 이용하여 하나의 영상장치에서 2개 이상의 영상 컨텐츠를 제공하기는 하지만, 이러한 기능에서는 기술적인 문제로 3차원 영상을 제공하기 어렵고, 가능해도 화질이 현격히 떨어진다.
한국등록특허 제1345883호 한국공개특허 제2009-0101630호 한국공개특허 제2011-0114236호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 영상 패널에서 동시에 디스플레이되는 2개의 서로 다른 영상 콘텐츠를 2명의 시청자가 각각 3차원 입체 영상으로 시청할 수 있도록 하는 듀얼 비젼용 편광 필름 및 그를 포함한 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치를 제공하고자 한다.
이를 위해 본 발명에 따른 듀얼 비젼용 편광 필름은 하나의 영상 패널에서 동시에 디스플레이되는 2개의 서로 다른 영상 콘텐츠를 2명의 시청자가 각각 3차원 입체 영상으로 시청할 수 있도록 하는 듀얼 비젼용 편광 필름에 있어서, 상기 영상 패널에서 디스플레이된 제1 시청자의 좌안 영상이 제1-L 편광 위상을 갖도록 하는 제1-L 편광 필름부와; 상기 영상 패널에서 디스플레이된 상기 제1 시청자의 우안 영상이 제1-R 편광 위상을 갖도록 하는 제1-R 편광 필름부와; 상기 영상 패널에서 디스플레이된 제2 시청자의 좌안 영상이 제2-L 편광 위상을 갖도록 하는 제2-L 편광 필름부; 및 상기 영상 패널에서 디스플레이된 상기 제2 시청자의 우안 영상이 제2-R 편광 위상을 갖도록 하는 제2-R 편광 필름부;를 포함하되, 상기 제1-L 편광 필름부와 제1-R 편광 필름부에 의한 편광 위상차는 90°이고, 상기 제2-L 편광 필름부와 제2-R 편광 필름부에 의한 편광 위상차는 90°인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1-L 편광 필름부와 제2-L 편광 필름부에 의한 편광 위상차는 45°이고, 상기 제1-R 편광 필름부와 제2-R 편광 필름부에 의한 편광 위상차는 45°인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1-L 편광 필름부의 편광 위상은 135°이고, 상기 제1-R 편광 필름부의 편광 위상은 45°이며, 상기 제2-L 편광 필름부의 편광 위상은 90°이고, 상기 제2-R 편광 필름부의 편광 위상은 0°인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치는 이상과 같은 듀얼 비젼용 편광 필름이 영상 패널의 전면에 부착되어 3차원 입체 영상을 제공하는 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치에 있어서, 상기 영상 패널은 픽셀을 구성하는 R/G/B 서브 픽셀이 각각 열(column) 방향으로 연속하여 배치된 세로형 영상 패널이되, 상기 세로형 영상 패널의 R/G/B 서브 픽셀은 행(row) 방향으로 반복 배치되며, 상기 듀얼 비젼용 편광 필름의 제1-L 편광 필름부, 제1-R 편광 필름부, 제2-L 편광 필름부 및 제2-R 편광 필름부는 상기 세로형 영상 패널의 각 열 픽셀에 대응하여 다수개의 열로 나란히 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 세로형 영상 패널은 상기 행 방향을 따라 상기 제1 시청자의 좌안 영상과, 제1 시청자의 우안 영상과, 제2 시청자의 좌안 영상 및 제2 시청자의 우안 영상을 순차로 반복하여 디스플레이하고, 상기 듀얼 비젼용 편광 필름은 상기 행 방향을 따라 상기 제1-L 편광 필름부, 제1-R 편광 필름부, 제2-L 편광 필름부 및 제2-R 편광 필름부가 순차로 반복하여 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 영상 패널에서 제공되는 좌안 영상과 우안 영상을 각각 제1 시청자 및 제2 시청자를 위해 분리하고, 편광 필름은 제1 시청자 및 제2 시청자를 위해 편광 위상을 서로 다르게 한다.
따라서, 본 발명은 하나의 영상 패널에서 동시에 디스플레이되는 2개의 서로 다른 영상 콘텐츠를 2명의 시청자가 동일 시점에서 각각 3차원 입체 영상으로 시청할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치의 사용 상태도이다.
도 2는 본 발명에 따른 듀얼 비젼용 편광 필름을 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 듀얼 비젼용 편광 필름의 각 부분별 편광 위상을 나타낸 도이다.
도 4은 본 발명에 따른 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치를 나타낸 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 듀얼 비젼용 편광 필름 및 그를 포함한 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치(100)는 하나의 3차원 디스플레이장치를 통해 2명의 시청자가 서로 다른 영상 콘텐츠를 동시에 시청할 수 있게 한다.
영상 콘텐츠는 광고, TV, 영화 및 교육자료를 비롯한 다양한 영상물을 포함하는 것으로, 일 예로 TV의 경우에는 2명의 시청자가 각각 서로 다른 방송 채널을 동시에 3차원으로 시청할 수 있게 된다.
이를 위해 본 발명은 제1 시청자를 위해 제1 영상 콘텐츠에 대한 좌안 영상 및 우안 영상을 제공하고, 제2 시청자를 위해 제2 영상 콘텐츠에 대한 좌안 영상 및 우안 영상을 제공한다.
또한, 제1 시청자의 좌안 영상 및 우안 영상이 서로 다른 편광 위상을 갖도록 하고, 제2 시청자의 경우에도 좌안 영상 및 우안 영상이 서로 다른 편광 위상을 갖도록 조절한다.
또한, 제1 편광 안경(GL1)의 좌안 렌즈와 우안 렌즈는 편광 위상이 서로 다르고, 제2 편광 안경(GL2)의 좌안 렌즈와 우안 렌즈의 편광 위상이 서로 다르며, 제1 편광 안경(GL1)과 제2 편광 안경(GL2)의 편광 위상도 서로 다르다.
따라서, 제1 시청자는 제1 편광 안경(GL1)을 통해서 제1 영상 콘텐츠를 3차원 영상으로 보고, 제2 시청자는 제2 편광 안경(GL2)을 통해서 제2 영상 콘텐츠를 3차원 영상으로 볼 수 있게 된다.
한편, 도 2에는 본 발명에 따른 듀얼 비젼용 편광 필름(110)이 도시되어 있다. 본 발명의 듀얼 비젼용 편광 필름(110)은 상술한 바와 같은 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치(100)의 전면에 부착된다.
이러한 본 발명의 듀얼 비젼용 편광 필름(110)은 하나의 영상 패널(도 4의 '120' 참조)에서 동시에 디스플레이되는 2개의 서로 다른 영상 콘텐츠를 2명의 시청자가 각각 3차원 입체 영상으로 시청할 수 있도록 한다.
이를 위해 본 발명의 듀얼 비젼용 편광 필름(110)은 제1-L 편광 필름부(110a), 제1-R 편광 필름부(110b), 제2-L 편광 필름부(110c) 및 제2-R 편광 필름부(110d)를 포함하며, 이들은 화면의 해상도에 따라 행(row) 방향으로 다수개 반복하여 구비된다.
제1-L 편광 필름부(110a) 및 제1-R 편광 필름부(110b)는 각각 제1 시청자의 좌안 영상 및 우안 영상을 위한 것이고, 제2-L 편광 필름부(110c) 및 제2-R 편광 필름부(110d)는 각각 제2 시청자의 좌안 영상 및 우안 영상을 위한 것이다.
제1-L 편광 필름부(110a), 제1-R 편광 필름부(110b), 제2-L 편광 필름부(110c) 및 제2-R 편광 필름부(110d)는 각각 열(column) 방향으로 길게 형성되며, 바람직하게 각각의 편광 필름부는 픽셀을 구성하는 R,G,B 서브 픽셀을 동시에 커버한다.
이때, 제1-L 편광 필름부(110a)는 영상 패널(120)에서 디스플레이된 제1 시청자의 좌안 영상이 제1-L 편광 위상을 갖도록 하고, 제1-R 편광 필름부(110b)는 영상 패널(120)에서 디스플레이된 제1 시청자의 우안 영상이 제1-R 편광 위상을 갖도록 한다.
제2-L 편광 필름부(110c)는 영상 패널(120)에서 디스플레이된 제2 시청자의 좌안 영상이 제2-L 편광 위상을 갖도록 하고, 제2-R 편광 필름부(110d)는 영상 패널(120)에서 디스플레이된 제2 시청자의 우안 영상이 제2-R 편광 위상을 갖도록 한다.
편광 필름 자체는 이미 공지된 것으로 편광자(polarizer) 및 상기 편광자를 그 사이에 두고 양측에 구비된 보호 필름을 포함한 것을 비롯하여 다양한 종류의 것이 사용될 수 있으며, 서로 다른 편광자로 서로 다른 편광 위상을 제공한다.
특히, 제1-L 편광 필름부(110a)와 제1-R 편광 필름부(110b)에 의한 편광 위상차는 90°이고, 제2-L 편광 필름부(110c)와 제2-R 편광 필름부(110d)에 의한 편광 위상차는 90°가 된다.
따라서, 각 시청자는 좌안 영상과 우안 영상을 완벽하게 분리하고, 각각의 눈에 들어오는 이미지가 서로 다른 상을 갖게 되므로 뇌에서는 이들 두 개의 이미지를 융합하여 3차원 입체 영상을 느낄 수 있게 된다.
다만, 제1-L 편광 필름부(110a)와 제2-L 편광 필름부(110c)에 의한 편광 위상차는 45°이고, 제1-R 편광 필름부(110b)와 제2-R 편광 필름부(110d)에 의한 편광 위상차는 45°로써 최대 위상차가 되는 것이 바람직하다.
이를 통해 제1 시청자와 제2 시청자의 영상이 서로 영향을 주는 크로스 코트 등을 방지한다. 예컨대, 제1 시청자의 좌안 영상 중 일부가 제2 시청자의 좌안 영상과 함께 보이는 것을 방지한다.
도 3에는 제1 시청자 및 제2 시청자 각각에 대한 좌안 영상 및 우안 영상의 편광 위상이 정리되어 있다.
도 3과 같이 바람직한 실시예로써 제1-L 편광 필름부(110a)의 편광 위상은 135°이고, 제1-R 편광 필름부(110b)의 편광 위상은 45°이고, 제2-L 편광 필름부(110c)의 편광 위상은 90°이며, 제2-R 편광 필름부(110d)의 편광 위상은 0°이다.
따라서, 제1 시청자를 위한 좌안 영상과 우안 영상의 편광 위상차는 90°(135°-90°)이고, 제2 시청자를 위한 좌안 영상과 우안 영상의 편광 위상차 역시 90°(90°-0°)임을 알 수 있다.
또한, 제1 시청자의 좌안 영상과 제2 시청자의 좌안 영상의 편광 위상차는 45°(135°-90°)이고, 제1 시청자의 우안 영상과 제2 시청자의 우안 영상의 편광 위상차 역시 45°(45°-0°)임을 알 수 있다.
이러한 경우 제1 시청자를 위한 제1 편광 안경(GL1)은 그 좌/우가 135°및 90°의 편광 필름이 부착되고, 제2 시청자를 위한 제2 편광 안경(GL2)은 그 좌/우가 45° 및 0°의 편광 필름이 부착된 것을 사용해야 한다.
한편, 본 발명에 따른 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치는 이상과 같은 듀얼 비젼용 편광 필름(110)이 영상 패널(120)의 전면에 부착되어 3차원 입체 영상을 제공하는 것을 특징으로 한다.
다만, 도 2에서 설명한 바와 같이, 영상 패널(120)은 픽셀을 구성하는 R/G/B 서브 픽셀이 각각 열(column) 방향으로 연속하여 배치된 세로형 영상 패널(120)이 사용된다. 이 경우에도 화면의 해상도에 따라 R/G/B 서브 픽셀을 행(row) 방향으로 다수 반복 배치해야 함은 당연하다.
종래기술에 따른 영상 패널(120)은 와이드 비젼 등을 위해 통상적으로는 픽셀을 구성하는 R/G/B 서브 픽셀이 각각 열 방향이 아닌 행 방향으로 연속하여 배치된 가로형 영상 패널(미도시)을 사용한다.
그러나, 가로형 영상 패널은 2명의 시청자에게 각각 3차원 영상을 제공하기에 어렵고, 시청자의 입장에서는 세로 방향으로 반복되는 위상 변화를 인식하기 어려우므로 본 발명과 같이 세로형 영상 패널(120)을 사용하는 것이 바람직하다.
위와 같이 본 발명에 세로형 영상 패널(120)을 적용한 경우, 제1-L 편광 필름부(110a), 제1-R 편광 필름부(110b), 제2-L 편광 필름부(110c) 및 제2-R 편광 필름부(110d)는 세로형 영상 패널(120)의 각 열 픽셀에 대응하여 다수개의 열로 나란히 배치된다.
예컨대, 화면 해상도가 1080*1920인 세로형 영상 패널(120)을 사용하는 경우 제1 시청자 및 제2 시청자는 세로 방향으로 구획된 1080*960씩의 화면을 나누어 동시에 시청할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 도 2와 같이 세로형 영상 패널(120)은 행 방향을 따라 제1 시청자의 좌안 영상과, 제1 시청자의 우안 영상과, 제2 시청자의 좌안 영상 및 제2 시청자의 우안 영상을 순차로 반복하여 디스플레이한다.
그에 대응하여 듀얼 비젼용 편광 필름(110) 역시 제1-L 편광 필름부(110a), 제1-R 편광 필름부(110b), 제2-L 편광 필름부(110c) 및 제2-R 편광 필름부(110d)가 행 방향을 따라 순차로 반복하여 배치된다.
즉, 본 발명은 도면을 기준으로 좌측부터 제1 시청자를 위한 좌안 영상 및 우안 영상을 연속 제공한 후, 그 옆에 제2 시청자를 위한 좌안 영상 및 우안 영상을 연속 제공하며, 이러한 패턴을 계속 반복한다.
그러나, 본 발명은 위와 같은 패턴 이외에 제1 시청자의 좌안 영상, 제2 시청자의 좌안 영상, 제1 시청자의 우안 영상 및 제2 시청자의 우안 영상을 제공하여 영상을 서로 교번적으로 제공하고 각각 편광 위상을 줄 수도 있다.
도 4에는 영상 패널(120)로써 LCD를 채택한 본 발명의 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치(100)가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, LCD 영상 패널(120)은 그 후방부터 백라이트 유닛(121), 하부기판(122), 액정(123) 및 상부기판(124)을 포함한다. 하부기판(122)에는 다수의 화소(즉, 픽셀)들이 형성되어 있고, 상부기판(124)에는 컬러필터 및 블랙매트릭스 등이 형성되어 있다.
또한, 영상 패널(120)의 전면 즉, 상부기판(124)의 전면에는 본 발명의 듀얼 비젼용 편광 필름(110)이 부착된다. 바람직하게 듀얼 비젼용 편광 필름(110)의 전면에는 저반사층(111) 및 하드코팅층(112) 등을 더 포함할 수도 있다.
따라서, 백라이트 유닛(121)에서 발광된 빛에 의해 영상이 디스플레이되고, 전방향으로 진동하던 빛은 듀얼 비젼용 편광 필름(110)을 통과하면서 서로 다른 4가지의 편광 위상을 갖게 된다.
서로 다른 4가지의 편광 위상을 갖는 영상은 각각 제1 시청자 및 제2 시청자의 좌안 영상 및 우안 영상으로써 편광 안경(GL1, GL2)을 통해 시청되고, 시청시 3차원의 입체 영상을 제공받게 된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110: 듀얼 비젼용 편광 필름
110a: 제1-L 편광 필름부
110b: 제1-R 편광 필름부
110c: 제2-L 편광 필름부
110d: 제2-R 편광 필름부
111: 저반사층
112: 하드코팅층
120: 영상 패널(LCD)
121: 백라이트 유닛
122: 하부기판(화소)
123: 액정
124: 상부기판(컬러필터)

Claims (5)

  1. 하나의 영상 패널(120)에서 동시에 디스플레이되는 2개의 서로 다른 영상 콘텐츠를 2명의 시청자가 각각 3차원 입체 영상으로 시청할 수 있도록 하는 듀얼 비젼용 편광 필름(110)에 있어서,
    상기 영상 패널(120)에서 디스플레이된 제1 시청자의 좌안 영상이 제1-L 편광 위상을 갖도록 하는 제1-L 편광 필름부(110a)와;
    상기 영상 패널(120)에서 디스플레이된 상기 제1 시청자의 우안 영상이 제1-R 편광 위상을 갖도록 하는 제1-R 편광 필름부(110b)와;
    상기 영상 패널(120)에서 디스플레이된 제2 시청자의 좌안 영상이 제2-L 편광 위상을 갖도록 하는 제2-L 편광 필름부(110c); 및
    상기 영상 패널(120)에서 디스플레이된 상기 제2 시청자의 우안 영상이 제2-R 편광 위상을 갖도록 하는 제2-R 편광 필름부(110d);를 포함하되,
    상기 제1-L 편광 필름부(110a)와 제1-R 편광 필름부(110b)에 의한 편광 위상차는 90°이고, 상기 제2-L 편광 필름부(110c)와 제2-R 편광 필름부(110d)에 의한 편광 위상차는 90°인 것을 특징으로 하는 듀얼 비젼용 편광 필름(110).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1-L 편광 필름부(110a)와 제2-L 편광 필름부(110c)에 의한 편광 위상차는 45°이고, 상기 제1-R 편광 필름부(110b)와 제2-R 편광 필름부(110d)에 의한 편광 위상차는 45°인 것을 특징으로 하는 듀얼 비젼용 편광 필름(110).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1-L 편광 필름부(110a)의 편광 위상은 135°이고, 상기 제1-R 편광 필름부(110b)의 편광 위상은 45°이며,
    상기 제2-L 편광 필름부(110c)의 편광 위상은 90°이고, 상기 제2-R 편광 필름부(110d)의 편광 위상은 0°인 것을 특징으로 하는 듀얼 비젼용 편광 필름(110).
  4. 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 듀얼 비젼용 편광 필름(110)이 영상 패널(120)의 전면에 부착되어 3차원 입체 영상을 제공하는 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치(100)에 있어서,
    상기 영상 패널(120)은 픽셀을 구성하는 R/G/B 서브 픽셀이 각각 열(column) 방향으로 연속하여 배치된 세로형 영상 패널(120)이되, 상기 세로형 영상 패널(120)의 R/G/B 서브 픽셀은 행(row) 방향으로 반복 배치되며,
    상기 듀얼 비젼용 편광 필름(110)의 제1-L 편광 필름부(110a), 제1-R 편광 필름부(110b), 제2-L 편광 필름부(110c) 및 제2-R 편광 필름부(110d)는 상기 세로형 영상 패널(120)의 각 열 픽셀에 대응하여 다수개의 열로 나란히 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치(100).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 세로형 영상 패널(120)은 상기 행 방향을 따라 상기 제1 시청자의 좌안 영상과, 제1 시청자의 우안 영상과, 제2 시청자의 좌안 영상 및 제2 시청자의 우안 영상을 순차로 반복하여 디스플레이하고,
    상기 듀얼 비젼용 편광 필름(110)은 상기 행 방향을 따라 상기 제1-L 편광 필름부(110a), 제1-R 편광 필름부(110b), 제2-L 편광 필름부(110c) 및 제2-R 편광 필름부(110d)가 순차로 반복하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 비젼 편광식 입체 디스플레이장치(100).
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