WO2015030330A1 - 무안경 입체영상 디스플레이 장치 - Google Patents

무안경 입체영상 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2015030330A1
WO2015030330A1 PCT/KR2014/001975 KR2014001975W WO2015030330A1 WO 2015030330 A1 WO2015030330 A1 WO 2015030330A1 KR 2014001975 W KR2014001975 W KR 2014001975W WO 2015030330 A1 WO2015030330 A1 WO 2015030330A1
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WO
WIPO (PCT)
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image
lens
liquid crystal
eye image
unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/001975
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이영훈
이규민
홍신아
Original Assignee
한화첨단소재 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/305—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using lenticular lenses, e.g. arrangements of cylindrical lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for displaying a stereoscopic image in an autostereoscopic manner, and more particularly, when two or more persons watch a stereoscopic image, an abnormal region such as reverse phase, 2D, and black may not be generated, thereby improving multidimensional image.
  • the present invention relates to an autostereoscopic 3D display device for viewing in an autostereoscopic manner.
  • interocular In general, the distance between both eyes is called interocular.
  • the human eye is about 65 mm.
  • the left and right eyes see slightly different images when looking at objects. This is called binocular disparity.
  • Man feels three-dimensional because of this binocular parallax.
  • the left eye image and the right eye image are separated and presented to the left eye and the right eye, respectively.
  • a barrier filter is disposed in front of the image panel. Through the barrier filter, the left eye sees the left eye image and the right eye sees the right eye image.
  • Prior arts related to the parallax barrier method include Korean Laid-Open Patent Publication No. 2005-0098493, Korean Laid-open Patent Publication No. 2006-0072078, and the like.
  • the parallax barrier method has a problem in that, when a device for releasing the parallax barrier is not attached, pixels are reduced when viewing a non-stereoscopic image, resulting in deterioration of image quality.
  • the parallax barrier method can realize stereoscopic images only at a narrow range of distances and angles even when viewing stereoscopic images, and there is a problem in that a so-called crosstalk phenomenon occurs when the parallax barrier is out of this distance or angle.
  • Crosstalk is a phenomenon in which the right eye image is seen in the left eye or the left eye image in the right eye.
  • the parallax barrier method when the viewing distance is long, such as a TV, the angle of binocular disparity is small. Therefore, in order for the left eye and the right eye to watch the left eye image and the right eye image, the distance between the image panel and the barrier filter must be increased. Accordingly, the parallax barrier method has a problem in that the display device becomes thick.
  • the total number of pixels for each of the multi-views is reduced by dividing the total number of pixels constituting the image panel by the number of multi-views. Therefore, when the multi-view is implemented according to the parallax barrier method, the resolution is reduced.
  • the lens plate is disposed in front of the image panel.
  • the lens plate is a lenticular screen in which semi-cylindrical convex lenses are arranged vertically.
  • the width of the convex lens corresponds to two or more times the width of the pixel.
  • the left eye image and the right eye image are separated by a lens plate.
  • Prior arts related to the lenticular method include Korean Patent Publication No. 2007-0001528, Korean Patent Publication No. 2008-0027559, and the like.
  • the R (Red) subpixel, G (Green) subpixel, and B (Blue) subpixel constituting the pixel are generally arranged side by side in the horizontal direction.
  • a convex lens having a large size compared to the pixel is used.
  • the color of some subpixels does not form an image on the lens plate. Accordingly, there is a problem in that the image quality to be displayed is degraded and the viewer can easily recognize the phenomenon caused by the lens.
  • This prior art introduces a lenticular consisting of a liquid crystal and an electrode to control the liquid crystal.
  • This prior art makes it possible to view a stereoscopic image by applying a voltage to the electrode when viewing the stereoscopic image so that the liquid crystal is in lenticular form, and when the non-stereoscopic image is viewed, the lenticular disappears by applying a voltage to the liquid crystal. Allows you to watch non-stereoscopic images with no symptoms.
  • the phenomenon of spreading occurs when watching a stereoscopic image in the same manner as the existing lenticular method, and there is a problem in that the manufacturing cost is greatly increased.
  • the lenticular of the electrode application method has a disadvantage in that crosstalk is increased when the stereoscopic image is viewed because the precision is lowered compared to the lenticular of the optical lens method.
  • the parallax barrier method and the lenticular method which are autostereoscopic methods, are generally applied when pixels output an image in a spatial division method.
  • the spatial division method is a method in which some of the pixels output the left eye image and at the same time the rest of the pixels output the right eye image. That is, in the spatial division, both the left eye image and the right eye image are output only through some of the pixels. Accordingly, the parallax barrier method and the lenticular method have a problem in that resolution is fundamentally degraded when the stereoscopic image is implemented.
  • the present applicant disclosed a patent application No. 2012-0010934 to solve the cross-talk phenomenon as described above to implement a multi-view auto glasses-free stereoscopic image display while preventing resolution degradation by combining a lenticular lens and a lattice shutter I've raced to try.
  • the multi-view is configured by a predetermined standard.
  • the above-described problem is mainly generated at the boundary of the multi-view.
  • viewer B may also be accompanied by dizziness, dizziness, and urgent improvement is required.
  • the present invention was created in view of the above-described problems in the prior art, but it is possible for two or more people to watch a stereoscopic image in an autostereoscopic manner, but two or more people look at different points.
  • an autostereoscopic 3D display device that can realize a stereoscopic-free image without abnormal images to all viewers so that the left and right of each viewer's right view does not change.
  • a multi-view autostereoscopic 3D display device having a line-to-line pixel arrangement and implemented in a multi-view form as a means for achieving the above object; Forming a left wing portion capable of inverting an image of a left eye image and a right eye image on the upper, lower, left, and right pixels around a boundary of a multi-view, which is an abnormal region in which an inverse phase occurs; When the reverse phase is confirmed in the abnormal region through the eye tracking, it provides a autostereoscopic 3D display device, characterized in that for driving the reverse phase inverting device to invert the image output through the mother blade.
  • the abnormal region is also characterized in that it exists at a predetermined distance ratio according to the size of the multi-view and the distance between the viewers.
  • the present invention it is possible to obtain an effect of accurately viewing a normal stereoscopic image of two or more multipersons at all points without causing an inversion of an abnormal area, especially a left eye image and a right eye image.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a basic concept for explaining the present invention.
  • FIG. 2 is an exemplary view for explaining a concept of a display for implementing autostereoscopic 3D images according to the present invention.
  • FIG. 3 is a partial perspective view of the lens unit of FIG. 2.
  • FIG. 5 is an exemplary view showing an embodiment of a display for implementing autostereoscopic 3D images according to the present invention.
  • the present invention has an abnormal region including an inverse problem in which the left eye image and the right eye image are reversed by accidentally looking at the same point when the viewer A and the viewer B watch the panel at a predetermined distance. It was created to solve this based on what is happening.
  • the present invention is based on the concept shown in Figures 2 to 4 to be described later and the basic premise that implemented in a multi-view.
  • a 55-inch TV was tested for the distance between the viewer B and the viewer B based on the viewer A, that is, the right viewing distance. As shown in the graph, an abnormal region for each right viewing distance was generated. have.
  • the inventors of the present invention have been devised to solve the problem by applying a known eye-tracking technique and a mosaic arrangement to detect this when looking at a specific point.
  • the autostereoscopic 3D display apparatus 200 is mounted on a front surface of the image panel 100.
  • the image panel 100 which is an existing premise of the present invention, includes a plurality of pixels arranged in a matrix form.
  • the image panel 100 outputs a left eye image and a right eye image through a plurality of pixels in a time division manner.
  • the time division method is a method in which all pixels sequentially output a left eye image and a right eye image.
  • Each of the pixels is composed of an R (Red) subpixel, a G (Green) subpixel, and a B (Blue) subpixel.
  • Light output from each subpixel has a corresponding color by passing through a color filter.
  • One pixel is formed by arranging the R subpixels, the G subpixels, and the B subpixels in a horizontal direction.
  • the image panel 100 a general LCD, LED, OLED, or the like may be used.
  • the image panel 100 may include a first liquid crystal unit 110, a first transparent sheet layer 120, and a first polarizer 130.
  • the first liquid crystal unit 110 includes a first pixel 111 and a second pixel 112.
  • the image panel 100 outputs an image through a plurality of pixels. However, in FIG. 1, only the first pixel 111 and the second pixel 112 adjacent thereto are illustrated among the plurality of pixels for convenience of description. .
  • Pixels 111 and 112 are composed of subpixels of respective colors. That is, the first pixel 111 is composed of an R subpixel 111-1, a G subpixel 111-2, and a B subpixel 111-3 arranged side by side in the horizontal direction, and the second pixel 112. ) Also includes an R subpixel 112-1, a G subpixel 112-2, and a B subpixel 112-3 arranged side by side in the horizontal direction.
  • the pixels 111 and 112 are filled with liquid crystals between electrodes for applying a voltage for each subpixel. In the subpixel to which the voltage is applied, the arrangement of the liquid crystals changes. Light passing through the liquid crystal in this state is diffracted. An image of the pixels 111 and 112 is formed by gathering light passing through the RGB subpixels.
  • the first transparent sheet layer 120 is disposed between the first liquid crystal unit 110 and the first polarizing plate 130.
  • the first transparent sheet layer 120 is inserted to adjust the gap between the first liquid crystal unit 110 and the autostereoscopic 3D display device 200.
  • the first transparent sheet layer 120 corresponds to a color filter glass substrate.
  • the first polarizing plate 130 linearly polarizes the light transmitted through the first liquid crystal unit 110.
  • the desired image is obtained by transmitting the light transmitted through the first liquid crystal unit 110 through the first polarizing plate 130.
  • the first polarizer 130 corresponds to a polarizer attached to the color filter glass substrate.
  • the autostereoscopic 3D display apparatus 200 includes an optical pattern unit and a lens unit.
  • the optical pattern part includes a second liquid crystal part 210, a second polarizing plate 220, and a second transparent sheet layer 230.
  • the lens unit includes a base layer 240 and a lens pillar array 250.
  • the lens pillars 251 are repeatedly arranged.
  • the cross section of the lens column 251 is in the shape of a circle or an ellipse. That is, the lens pillar 251 is a convex lens is implemented in the form of a pillar.
  • width refers to the length of the transverse direction in the cross section of FIG.
  • the width of the lens pillar 251 is smaller than or equal to the width of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3.
  • the width of the lens pillar 251 illustrated in FIG. 1 is equal to the width of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3.
  • the 'vertical' direction means a direction perpendicular to the cross section of FIG. 1
  • the term 'height' means a length in a direction perpendicular to the cross section of FIG. 1.
  • the height of the lens column 251 corresponds to the height of a row of subpixels.
  • the lens pillar 251 Since the width of the lens pillar 251 is less than or equal to the width of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3, the lens pillar 251 is provided in each of the portions corresponding to each of the subpixel columns in the lens portion. This can be arranged. Accordingly, the convex lens may be disposed in each of the subpixels corresponding to each of the subpixels.
  • the lens pillar 251 When the width of the lens pillar 251 is larger than the width of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3, some of the subpixel columns may not have the corresponding lens pillar 251. However, even in this case, if the width of the lens pillar 251 is 130% or less of the width of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3, the lens portion may have a portion corresponding to each of most of the subpixel columns.
  • the lens pillar 251 may be disposed. Accordingly, the convex lens may be disposed at each portion of the lens unit corresponding to each of most of the subpixels.
  • the lens pillar 251 is a sub-pixel (111-1 to 3, 112-) 1 to 3) may be arranged diagonally. That is, the lens pillar 251 is formed such that an angle at which the moiré phenomenon is minimized is formed between the longitudinal center axis of the lens pillar 251 and the longitudinal center axis of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3.
  • the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3 may be disposed obliquely. Preferably, this angle is greater than 0 degrees and less than 60 degrees. More preferably, this angle is 6 degrees or more and 15 degrees or less.
  • the lens pillar 251 As a result of the experiment of the present inventors, if the width of the lens pillar 251 is 130% or less even if the width of the lens pillar 251 is larger than the width of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3, the lens pillar 251 at an angle at which the moiré phenomenon is minimized. ) Showed little difference in resolution when visual observation.
  • the width of the lens pillar 251 exceeds 130% of the width of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3, the number of subpixel columns having no corresponding lens pillar increases. . As the number of such subpixel columns increases, the resolution decreases.
  • the lens pillars 251 are coated on the base layer 240 to form the lens pillar array 250.
  • the base layer 240 is made of a transparent film such as PET film or a transparent glass plate.
  • the lens pillar array 250 may be mounted on the autostereoscopic 3D display apparatus 200 without the base layer 240, the base layer 240 may be omitted.
  • FIG. 3 is a partial perspective view of the lens unit of FIG. 2, wherein the lens columns 251 coated on the base layer 240 form the lens column array 250.
  • the lens column array 250 is in the form of a lenticular lens.
  • an overcoating layer 260 may be added to a front surface of the lens pillar array 250.
  • the overcoat layer 260 is used to adjust the focal length of the lens pillar array 250.
  • An AN coated PET film (not shown) may be attached to the front surface of the overcoating layer 260.
  • the focal length of the lens pillar array 250 may be adjusted by overcoating.
  • the focal length of the lens column array 250 may also be adjusted by adopting a lens column 251 having a suitable refractive index.
  • the focal length of the lens pillar array 250 is adjusted so that the second liquid crystal unit 210 is positioned near the focal length of the lens pillar array 250.
  • the focal length of the lens pillar array 250 is adjusted to correspond to between 0.5 times and 1.5 times the distance from the lens pillar array 250 to the second liquid crystal part 210.
  • the focal length of the lens pillar array 250 is adjusted to correspond to the distance from the lens pillar array 250 to the second liquid crystal part 210.
  • the lens pillar array 250 may be disposed such that the convex surface of the lens pillar 251 faces the image panel 100 without facing the viewer. It is also possible to form a lens pillar array in which both front and rear convex lens pillars are formed.
  • the optical pattern portion is disposed between the lens portion and the image panel 100.
  • the optical pattern part includes the second liquid crystal part 210, the second polarizing plate 220, and the second transparent sheet layer 230.
  • the second liquid crystal part 210 is composed of a first isotropic ITO film layer, a first alignment film, a liquid crystal layer, a second alignment film, and a second isotropic ITO film layer.
  • the first isotropic ITO film layer is patterned by ITO sputtering after antiblocking coating of the isotropic film.
  • any film having an X-Y axis phase difference R0 of 20 or less is optically close to isotropic and coated with a transparent electrode and having a sheet resistance of 150 [ ⁇ / ⁇ ] or less.
  • an isotropic polycarbonate film, a cycloolefin film, a polyisosulfone film, or the like may be used as the isotropic film. Patterning is performed such that the pattern units 219 are arranged in a matrix form.
  • the first alignment layer is coated on the front surface of the first isotropic ITO film layer.
  • the liquid crystal layer is coated on the front side of the first alignment layer.
  • the second alignment layer is coated on the back side of the second isotropic ITO film layer, and the second isotropic ITO film layer coated with the second alignment layer is coated on the front surface of the liquid crystal layer. As a result, the second alignment layer is positioned on the front surface of the liquid crystal layer.
  • the second transparent sheet layer 220 is attached to the front surface of the second isotropic ITO film layer.
  • the liquid crystal layer provides a function of blocking or transmitting light.
  • the first alignment layer and the second alignment layer may be omitted if the liquid crystal layer can provide such a function without the first alignment layer and the second alignment layer.
  • the second liquid crystal part 210 is filled with liquid crystal between the first isotropic ITO film layer and the second isotropic ITO film layer.
  • TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN, OCB, ECB, PDLC, or STN type liquid crystal displays may be used to implement the second liquid crystal unit 210. Can be.
  • pattern units 219 arranged in a matrix form are formed in the second liquid crystal part 210.
  • the width of the pattern unit 219 is greater than or equal to 1 / 2N (N is the number of viewpoints) of the width of the lens pillar 251 and less than or equal to 1 / 2N of the width of the subpixels 111-1 to 3.
  • the number N of viewpoints means the number of viewers who can simultaneously watch a stereoscopic image.
  • the number N of viewpoints means that two viewers can simultaneously watch a stereoscopic image.
  • the number N of viewpoints is 2 means that two viewpoints are provided.
  • the width of the pattern unit 219 is 1 / the width of the lens pillar 251. It is set to be greater than or equal to 4 and less than or equal to 1/4 of the width of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3.
  • the width of the pattern unit 219 is greater than or equal to 1/8 of the width of the lens pillar 251 and the subpixel 111. -1 to 3, 112-1 to 3) is set to be less than or equal to 1/8 of the width.
  • the height of the pattern unit 219 is set to correspond to the height of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3. That is, the height of the pattern unit 219 is set to match or approximate the height of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3.
  • the first isotropic ITO film layer and the second isotropic ITO film layer are used as electrodes for applying a voltage for each pattern unit 219.
  • the second liquid crystal unit 210 has a voltage applying unit (not shown) for applying a voltage for each pattern unit 219 through the electrode.
  • the liquid crystal array changes in each portion corresponding to the pattern units in the liquid crystal layer.
  • a phase change of 1 / 2 ⁇ occurs in the left eye image L or the right eye image R transmitted through the liquid crystal layer in this state.
  • the liquid crystal array does not change for pattern units to which no voltage is applied.
  • the phase change does not occur in the left eye image L or the right eye image R passing through the liquid crystal layer in this state.
  • the second polarizing plate 220 is disposed between the second liquid crystal part 210 and the lens part.
  • the second polarizer 220 linearly polarizes the image transmitted through the second liquid crystal unit 210.
  • the image transmitted through the second liquid crystal unit 210 is classified into two types. One type is an image transmitted through a pattern unit to which no voltage is applied, and the other type is an image passing through a pattern unit to which no voltage is applied. There is a phase difference of 1 / 2 ⁇ between the two types of images. Due to this phase difference, only one of the two types passes through the second polarizing plate 220 and the other kind is blocked by the second polarizing plate 220.
  • the image transmitted through the pattern unit to which no voltage is applied passes through the second polarizing plate 220, and the image passing through the pattern unit to which the voltage is applied is blocked by the second polarizing plate 220.
  • the pattern unit to which no voltage is applied forms the light transmitting portion of the optical pattern portion
  • the pattern unit to which voltage is applied forms the light blocking portion of the optical pattern portion.
  • each of the pattern units arranged in the matrix form in the second liquid crystal part 210 forms a light blocking part or a light transmitting part of the optical pattern part.
  • the light blocking portion and the light transmitting portion are different in the arrangement of the liquid crystals in the second liquid crystal portion 210.
  • An optical pattern consisting of light blocking portions and light transmitting portions is formed in the optical pattern portion.
  • the second transparent sheet layer 230 is disposed between the lens unit and the second liquid crystal unit 210.
  • the second polarizing plate 220 is disposed on the front surface of the second liquid crystal unit 210
  • the second transparent sheet layer 230 is disposed on the front surface of the second polarizing plate 220.
  • the position of the second polarizing plate 220 and the position of the second transparent sheet layer 230 may be changed. That is, the second transparent sheet layer 230 may be disposed on the front surface of the second liquid crystal unit 210, and the second polarizing plate 220 may be disposed on the front surface of the second transparent sheet layer 230.
  • the thickness of the second transparent sheet layer 230 is adjusted to adjust the thickness between the lens unit and the second liquid crystal unit 210.
  • the distance of can be adjusted.
  • the thickness of the second transparent sheet layer 230 passes through the lens column array 250 and the left eye is the second liquid crystal unit 210 among the binoculars facing the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3.
  • the distance between the portion reaching to the right eye line and the portion reaching the second liquid crystal part 210 is determined to correspond to the width of the pattern unit.
  • the optical pattern formed in the optical pattern portion passes through the lens column array 250 and the left eye or right eye gaze toward the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3 selectively passes due to binocular disparity. Or to be blocked.
  • the optical pattern includes a first optical pattern and a second optical pattern.
  • the first optical pattern is formed such that the left eye is passed and the right eye is blocked out of the binocular eyes passing through the lens pillar array 250 toward the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3.
  • a light-transmitting unit is disposed at a portion where the left eye line of sight reaches among the binocular lines of eyes facing each of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3.
  • the light shielding portion is disposed in the portion.
  • the second optical pattern is formed such that the right eye line passes and the left eye line is blocked.
  • a light-transmitting part is disposed at a portion where the right-eye line of the binocular line faces each of the sub-pixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3, and a light-transmitting unit is disposed and a left-eye line is reached.
  • the light shielding portion is disposed in the portion. That is, the pattern units forming the light transmitting portion in the first optical pattern form the light blocking portion in the second optical pattern, and the pattern units forming the light blocking portion in the first optical pattern form the light transmitting portion in the second optical pattern.
  • the distance between the parts of the binocular line toward the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3 through the lens column array 250 to the second liquid crystal unit 210 corresponds to the width of the pattern unit. Therefore, by forming a light transmitting portion in one of the pattern units adjacent to each other and a light shielding portion in the other, it is possible to selectively block any one of the binocular vision toward the subpixels (111-1 to 3, 112-1 to 3). Will be.
  • the pair of light transmitting parts and the light blocking parts adjacent to each other form a subpattern constituting the entire optical pattern.
  • the first pattern unit and the second pattern unit two adjacent pattern units constituting the subpattern are referred to as the first pattern unit and the second pattern unit, respectively, when the left eye line reaches the first pattern unit, the right eye line reaches the second pattern unit.
  • the light emitting part is formed in the first pattern unit and the light shielding part is formed in the second pattern unit, it is possible to pass the left eye line and block the right eye line like the first optical pattern, and the light shield is formed in the first pattern unit.
  • the subpattern in which the light transmitting part is formed in the second pattern unit is used, it is possible to pass the right eye line and block the left eye line like the second optical pattern.
  • the second liquid crystal unit 210 functions as a PNLC (Switchable Display Shutter) type.
  • PNLC Switchable Display Shutter
  • the optical pattern formed in the optical pattern unit is also changed. Based on this, the optical pattern portion is alternately formed with the first optical pattern and the second optical pattern.
  • all pixels of the image panel 100 sequentially output a left eye image and a right eye image.
  • a first optical pattern is formed on the optical pattern and the image panel
  • a second optical pattern is formed in the optical pattern portion.
  • the left eye image is output from the image panel 100 when the first optical pattern is formed in the optical pattern portion
  • the right eye image is output from the image panel 100 when the second optical pattern is formed in the optical pattern portion.
  • this switching between the first optical pattern and the second optical pattern is made 60 or more times per second. Accordingly, the viewer can watch a stereoscopic image without deterioration of resolution.
  • the optical pattern is formed by considering the eyes of each of the multi-viewpoints. For example, as shown in FIG. 1, when the number of viewpoints N is 2, the left eye and the right eye of the viewer A located in one of the two viewpoints, and the left eye and the right eye of the viewer B located in the other one. In consideration of both, the optical pattern is formed.
  • the optical pattern includes at least N subpatterns for each part corresponding to the convex lens for each subpixel.
  • the convex lens for each subpixel refers to a portion of the lens pillar array 250 corresponding to each of the subpixels 111-1 to 3.
  • the subpattern of the first optical pattern and the subpattern of the second optical pattern are different from each other in the positions of the light blocking portion and the light transmitting portion. For example, if the light shield is formed on the right side of the subpattern of the first optical pattern, the light shield is formed on the right side of the second pattern.
  • At least two pattern units exist for each part corresponding to the convex lens for each subpixel. Accordingly, at least one subpattern may be included in each portion corresponding to the convex lens for each subpixel.
  • at least four pattern units exist for each part corresponding to the convex lens for each subpixel
  • at least two sub-patterns may be included for each part corresponding to the convex lens for each subpixel, thereby providing a multi-view point of two or more views have.
  • the autostereoscopic 3D display apparatus 200 provides a multi-viewpoint, all subpixels constituting the image panel may be provided for each of the multi-viewpoints. Accordingly, the autostereoscopic 3D image may be implemented without degrading the resolution even for a multi-view point.
  • viewers located in each of the multi-viewing points may independently watch stereoscopic images.
  • the number of multi-view points is 10 or less. This is in consideration of the ease and cost in manufacturing the optical pattern portion. If these matters are not a problem, the number of multi-view points may exceed ten.
  • the autostereoscopic 3D display apparatus 200 does not have a lens unit, the viewer's eyes will reach the second liquid crystal unit 210 as it is. Then, the viewer's gaze will reach a wider range than the width of the pattern unit on the second liquid crystal unit 210. Accordingly, when the left eye image is output from the image panel 100, the left eye image is visible not only in the left eye but also in the right eye when the left eye image is output from the image panel 100, or when the right eye image is output from the image panel 100. The right eye image may appear.
  • the lens unit reduces the area of the portion where the viewer's eyes reach the second liquid crystal unit 210. Since the focal length of the lens pillar array 250 preferably corresponds to the distance from the lens pillar array 250 to the second liquid crystal part 210, it is preferable that the lens unit reaches the second liquid crystal part 210 as a viewer. It leads to focus.
  • the focal length of the lens pillar array 250 does not coincide with the distance from the lens pillar array 250 to the second liquid crystal unit 210, the viewer's line of sight reaches the second liquid crystal unit 210 even when the focal length is close.
  • the area is significantly reduced. For example, even when the focal length of the lens pillar array 250 is between 0.5 and 1.5 times the distance from the lens pillar array 250 to the second liquid crystal part 210, the viewer's gaze is the second liquid.
  • the area of the portion reaching the government 210 is significantly reduced.
  • the above phenomenon when the lens unit does not exist in the autostereoscopic 3D display device 200 does not occur.
  • the distance and angle at which the stereoscopic image can be viewed may also be formed over a wide range.
  • the width of the pattern unit is smaller than or equal to 1 / 2N of the width of the subpixel, but since the second liquid crystal unit 210 is located near the focal length of the lens column array 250, the viewer uses the pattern unit having such a small width. It is possible to selectively block the gaze of.
  • the lens pillar array 250 cannot separate the image for each pixel because the width of the lens pillar 251 is less than or equal to the width of the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3.
  • the optical pattern formed in the optical pattern part passes through the lens column array 250 and the left eye or right eye gaze toward the subpixels 111-1 to 3 and 112-1 to 3 selectively passes due to binocular disparity. To be blocked or blocked. Accordingly, the above phenomenon when the optical pattern portion does not exist in the autostereoscopic 3D display device 200 does not occur.
  • the convex lens having a width smaller than or equal to the width of the subpixel is disposed for each part corresponding to the subpixel, even if the convex lens effect occurs, the colors of all the subpixels may form an image on the lens unit. This can prevent the spreading phenomenon in the conventional lenticular method.
  • the second transparent sheet layer 230 may be omitted.
  • the second liquid crystal unit 210 functions as a PNLC (Switchable Display Shutter) type and the optical pattern formed on the optical pattern portion is variable. Therefore, it is possible to detect the viewer's positions with the camera and to form the optical pattern to be suitable for the detected positions.
  • PNLC Switchable Display Shutter
  • the left eye image is output from the image panel 100 at the position after the movement, the left eye image may be seen not only on the left eye but also on the right eye, but the left eye image is adjusted to be visible only to the left eye by changing the optical pattern to be suitable for the position after the movement. It is possible to do
  • the optical pattern unit may configure the optical pattern only as a light transmitting unit by applying no voltage to any pattern unit of the second liquid crystal unit 210 or applying a voltage to all pattern units. Accordingly, even when viewing a general image, deterioration of image quality due to the reduction of pixels does not occur.
  • an array of pixels is arranged in a line-to-line manner.
  • the pixel described below should be understood as a pixel having such a structure.
  • the line-to-line method is implemented in such a way that the left eye image is transmitted over the entire pixel in one line and the right eye image is transmitted over the entire pixel in one line as shown in the example of FIG. 5. That's the way.
  • both viewers may be at the normal distance.
  • the left eye image is viewed in the left eye and the right eye image in the right eye, all three-dimensional images can be watched without abnormal areas.
  • the image is arranged in the lower wing method separately, and the lower wing method when viewing the same point with each other through eye tracking.
  • the viewers A and B are configured to view normal images even in the abnormal region.
  • the left eye image line is output to the left eye image line
  • the right eye image is output to the right eye image line. Therefore, the left wing image (M) also outputs the left eye image or the right eye image suitable for the line image.
  • control unit (not shown) of the display device checks the left eye of the viewer B through eye trekking, and changes the image of the mother blade unit M, which is an area where the abnormal region is implemented, through the image reversing device (not shown).
  • the viewer A sees a normal right eye image, and the image is inverted at the left and right centers around the first intersection point T1 and the original right eye image is output in a line-to-line manner. Since only the left eye is output M), viewer B sees the left eye through the left eye, so that both can see normal images.
  • the image reversing apparatus does not mean that the image is reversed. Instead, the image reversing apparatus reverses the left eye image and the right eye image, as described above. It can be solved simply by controlling to change. Nevertheless, this concept itself has not been disclosed so far.
  • the present invention can effectively solve the abnormal phenomenon caused by the reverse phase by introducing the hatch portion M and the image reversing apparatus in the abnormal region.

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Abstract

본 발명은 무안경 방식으로 입체영상을 디스플레이하는 장치에 관한 것으로서, 라인투 라인 방식의 픽셀 배열을 갖고, 멀티뷰 형태로 구현되는 다인 시청 가능한 무안경 입체영상 디스플레이 장치에 있어서; 역상이 생기는 이상영역인 멀티뷰의 경계를 중심으로 상,하,좌,우 픽셀에 좌안영상과 우안영상의 영상 반전이 가능한 모자익부를 형성하고; 아이 트레킹을 통해 이상영역에서 역상이 확인되면, 역상반전장치를 구동시켜 상기 모자익부를 통해 출력되는 영상을 반전시키는 것을 특징으로 하는 무안경 입체영상 디스플레이 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 2인 이상의 다인이 모든 지점에서 이상영역, 특히 좌안영상과 우안영상이 뒤바뀌는 역상이 생기지 않고 정확하게 각자의 정상적인 입체영상을 시청할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

무안경 입체영상 디스플레이 장치
본 발명은 무안경 방식으로 입체영상을 디스플레이하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2인 이상이 입체영상을 시청할 때 역상, 2D, 블렉 등의 이상영역이 생기지 않도록 함으로써 보다 양호한 입체영상을 다인이 무안경 방식으로 시청할 수 있도록 한 무안경 입체영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 양안 사이의 거리를 안간(interocular)이라 한다. 사람의 안간은 약 65mm 정도이다. 좌안과 우안은 물체를 바라볼 때 안간으로 인해 약간씩 서로 다른 영상을 관측하게 된다. 이를 양안시차(Binocular Disparity)라 한다. 사람은 이 양안시차 때문에 입체감을 느낀다.
입체영상을 구현하는 기술들은 대부분 양안시차를 이용한다. 이 기술들은 좌안에게 좌측에서 본 영상(좌안영상)을 제시하고 우안에게 우측에서 본 영상(우안영상)을 제시함으로써 양안에 시차를 준다.
좌안영상과 우안영상을 분리하여 좌안과 우안의 각각에게 제시하는 방식으로는 안경 방식과 무안경 방식이 있다. 이들 중에서 무안경 방식에는 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 방식, 렌티큘러 (lenticular) 방식 등이 있다.
패럴랙스 배리어 방식에 따르면 영상 패널의 전방에 배리어 필터가 배치된다. 배리어 필터를 통해 좌안은 좌안영상을 보게 되고 우안은 우안영상을 보게 된다. 패럴렉스 배리어 방식에 관한 선행기술들로는 국내 공개특허공보 제2005-0098493호, 국내 공개특허공보 제2006-0072078호 등이 있다.
패럴렉스 배리어 방식은 패럴렉스 배리어를 해제하는 장치가 부착되지 않으면 비입체영상의 시청시 픽셀이 감소되어 화질의 저하를 가져온다는 문제점이 있다. 패럴렉스 배리어 방식은 입체영상의 시청시에도 정해진 좁은 범위의 거리 및 각도에 있어서만 입체영상의 구현이 가능하고, 이 거리 또는 각도를 벗어나면 이른바 크로스토크(crosstalk) 현상이 발생된다는 문제점이 있다. 크로스토크 현상은 좌안에 우안영상이 보이거나 우안에 좌안영상이 보이는 현상이다.
패럴랙스 배리어 방식에 따르면 TV와 같이 시청거리가 긴 경우에 양안시차의 각도가 작다. 그래서, 좌안과 우안이 각각 좌안영상과 우안영상을 시청하도록 하기 위해서는 영상 패널과 배리어 필터 사이의 거리를 늘려야 한다. 이에 따라, 패럴렉스 배리어 방식은 디스플레이 장치가 두꺼워진다는 문제점이 있다.
또한, 패럴랙스 배리어 방식에 따라 다인시점을 구현하게 되면 다인시점들의 각각을 위한 픽셀들의 총 개수는 영상패널을 구성하는 픽셀들의 총 개수를 다인시점들의 개수로 나눈 값으로 감소하게 된다. 따라서, 패럴랙스 배리어 방식에 따라 다인시점을 구현하는 경우에는 해상도가 감소되는 문제점이 있다.
렌티큘러 방식에 따르면 영상 패널의 전방에 렌즈판이 배치된다. 렌즈판은 반원통형의 볼록렌즈들이 수직으로 배열된 렌티큘러 스크린이다. 볼록렌즈의 폭은 픽셀의 폭의 2배 이상에 상당한다. 좌안영상과 우안영상은 렌즈판에 의해 분리된다. 렌티큘러 방식에 관한 선행기술들로는 국내 공개특허공보 제2007-0001528호, 국내 공개특허공보 제2008-0027559호 등이 있다.
픽셀을 구성하는 R(Red) 서브픽셀, G(Green) 서브픽셀, B(Blue) 서브픽셀은 일반적으로 나란히 가로 방향으로 배열되는데, 렌티큘러 방식에서는 픽셀과 대비하여 사이즈가 큰 볼록렌즈가 사용됨으로 인하여 일부 서브픽셀의 색상이 렌즈판에 상을 맺지 못하게 되는 현상이 발생한다. 이에 따라, 디스플레이되는 화질이 저하되고 시청자가 렌즈에 의한 상퍼짐 현상을 쉽게 인식할 수 있게 되는 문제점이 있다.
더구나 렌티큘러 방식으로 다인(多人)시점을 구현하는 경우에는 볼록렌즈의 크기가 더욱 증대되기 때문에 상의 퍼짐 현상도 그에 비례하여 더욱 심해진다는 문제점이 있다.
이러한 상퍼짐 현상을 해결하기 위하여 R 서브픽셀, G 서브픽셀, B 서브픽셀을 나란히 세로로 배열하는 방법을 생각할 수 있겠으나, 이러한 방법은 영상 패널을 제조하는데 소요되는 비용을 증가시키기 때문에 제조 회사의 부담을 초래한다.
일반적으로, 시청자는 디스플레이를 통하여 입체영상만을 시청하는 것이 아니라 비입체영상도 시청한다. 그런데, 렌티큘러 방식의 디스플레이를 통해 비입체영상을 시청하는 경우에는 렌티큘러에 의한 상의 퍼짐 현상이 발생한다. 비입체영상의 상퍼짐 현상을 해결하기 위한 선행기술로는 국내 등록특허 제10-0449056호가 있다.
이 선행기술은 액정과 액정을 조절하는 전극으로 이루어진 렌티큘러를 도입한다. 이 선행기술은 입체영상의 시청시에는 전극에 전압을 인가하여 액정이 렌티큘러 형태로 되게 함으로써 입체영상을 시청할 수 있게 하고, 비입체영상의 시청시에는 액정에 전압을 비인가하여 렌티큘러가 사라지게 함으로써 상퍼짐 현상이 없는 비입체영상을 시청할 수 있게 한다.
그러나, 이 선행기술에 의하면 입체영상의 시청시에 상퍼짐 현상이 기존의 렌티큘러 방식과 동일하게 발생되며, 제조 비용이 매우 증가된다는 문제점이 있다. 또한, 전극 인가 방식의 렌티큘러는 광학렌즈 방식의 렌티큘러에 비하여 정밀도가 저하되기 때문에 입체영상의 시청시에 크로스토크가 커진다는 단점이 있다.
한편, 렌티큘러 방식에 따라 다인시점을 구현하는 경우에는 상퍼짐 현상이 더욱 심해진다는 문제점 외에도 패럴랙스 방식에서와 마찬가지로 다인시점들의 각각을 위한 픽셀들의 총 개수가 감소하게 됨에 따라 해상도가 감소되는 문제점이 있다.
무안경 방식인 패럴렉스 배리어 방식과 렌티큘러 방식은 일반적으로 픽셀들이 영상을 공간분할 방식으로 출력하는 경우에 적용된다. 공간분할 방식은 픽셀들의 일부가 좌안영상을 출력함과 동시에 픽셀들의 나머지가 우안영상을 출력하는 방식이다. 즉, 공간분할 방식에서 좌안영상과 우안영상은 모두 전체 픽셀들 중의 일부를 통해서만 출력된다. 이에 따라, 패럴렉스 배리어 방식과 렌티큘러 방식은 입체영상의 구현시 근본적으로 해상도가 저하된다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위한 일환으로 본 출원인은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀들을 통해 좌안영상과 우안영상을 시간분할 방식으로 출력하여 해상도 저하 문제를 해결하도록 한 특허출원 제2013-0065626호를 개시한 바 있다.
또한, 본 출원인은 앞서 설명하였듯이 크로스토크 현상을 해결하기 위해 특허출원 제2012-0010934호를 개시하여 렌티큘러스 렌즈와 격자 셔터를 조합하여 해상도 저하를 방지하면서 다시점 무안경 방식의 입체영상 디스플레이를 구현하려는 노력도 경주한 바 있다.
그런데, 2인 이상 시청을 위해 멀티뷰를 구현할 때 입체영상 시청자 A와, 시청자 B가 다른 지점에서 우연히 시청자 A의 좌안과 시청자 B의 우안이 동일지점을 바라볼 경우 시청자 A는 좌영상을 보아야 하고 시청자 B는 우영상을 보아야 하지만 이 경우 시청자 B가 우영상이 아닌 좌영상을 보게 됨으로 인해 이상영상, 이를 테면 역상(좌안영상과 우안영상이 바뀌는 현상), 비입체영상, 블렉 등을 보게 됨으로써 불편함을 느끼는 문제가 파생되었다.
이 경우에는, 시청자 A, B가 모두 동일 지점을 바라보게 되므로 격자 셔터나 혹은 시간분할 방식으로 좌,우안영상을 출력한다고 하더라도 해결될 수 없는 한계를 갖게 된다.
예컨대, 멀티뷰의 경우, 일정규격씩 묶어 멀티뷰를 구성하게 되는데, 상술한 문제는 멀티뷰의 경계 부분에서 주로 발생하게 된다.
특히, 역상이 생길 경우 시청자 B는 어지럼(현기증), 구토 등도 동반할 수 있어 시급한 개선이 요구된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 2인 이상의 다인이 무안경 방식으로 입체영상을 시청할 수 있도록 하되, 2인 이상의 다인이 각자 다른 지점을 바라볼 경우는 물론이고, 우연히 동일지점을 바라보더라도 각 시청자가 바로보는 영상의 좌,우가 바뀌지 않도록 하여 모든 시청자에게 이상영상없는 무안경 입체화상을 구현할 수 있도록 한 무안경 입체영상 디스플레이 장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 라인투 라인 방식의 픽셀 배열을 갖고, 멀티뷰 형태로 구현되는 다인 시청 가능한 무안경 입체영상 디스플레이 장치에 있어서; 역상이 생기는 이상영역인 멀티뷰의 경계를 중심으로 상,하,좌,우 픽셀에 좌안영상과 우안영상의 영상 반전이 가능한 모자익부를 형성하고; 아이 트레킹을 통해 이상영역에서 역상이 확인되면, 역상반전장치를 구동시켜 상기 모자익부를 통해 출력되는 영상을 반전시키는 것을 특징으로 하는 무안경 입체영상 디스플레이 장치를 제공한다.
이때, 상기 이상영역은 상기 멀티뷰의 크기와 다인 시청자간 이격거리에 따라 일정 거리 비율로 존재하는 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 2인 이상의 다인이 모든 지점에서 이상영역, 특히 좌안영상과 우안영상이 뒤바뀌는 역상이 생기지 않고 정확하게 각자의 정상적인 입체영상을 시청할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 기본 개념을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무안경 입체영상 구현을 위한 디스플레이의 개념을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 도 2의 렌즈부의 부분 사시도이다.
도 4는 도 3에 오버코팅층이 부가된 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 무안경 입체영상 구현을 위한 디스플레이의 구현예를 보인 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 시청자 A와 시청자 B가 일정거리 떨어진 상태에서 패널을 시청하였을 때 우연히 서로 동일지점을 바로봄으로써 좌안영상과 우안영상이 뒤바뀌는 역상의 문제를 포함한 이상영역이 생기는 것에 기반하여 이를 해결하고자 창출된 것이다.
이때, 본 발명은 후술되는 도 2 내지 도 4에 도시된 개념과 이를 멀티뷰로 구현한 것을 기본 전제로 한다.
도 1에 따르면, 예컨대 55인치 TV를 시청자 A를 기준으로 정면시청거리 대비 시청자 B와의 간격, 즉 우측시청거리를 놓고 테스트한 결과, 그래프에 나타난 것처럼 우방향시청거리별 이상영역이 생성됨을 확인할 수 있다.
이것은 우방향시청거리에 따라 멀티뷰로 구현되는 무안경 입체영상장치에서 패널을 시청자 A와 시청자 B가 시청했을 때 우연히 동일지점을 바라봄에 따라 생기는 이상영역으로, 예시된 테스트에서는 400mm까지는 각자 정상영역으로 유지되다가 400-500mm, 600-700mm 사이에서는 역상(좌안영상과 우안영상이 뒤바뀌는 현상, 시청자 A를 기준으로 시청자 B의 입장에서 봤을 때)현상, 1000-1200mm에서는 역상이 생기면서 상이 왜곡되기 시작하며, 1500mm를 넘어서면 완전히 왜곡되는 형태로 나타남을 확인할 수 있다.
결국, 시청자 A를 기준으로 시청자 B를 고려할 때 특정 지점에서만 역상 등 이상현상이 일어나고, 나머지 지점에서는 정상영상이 구현되었기 때문에 멀티뷰의 구현시 그 경계되는 지점, 즉 멀티뷰가 묶음 단위로 구획될 때 그 구획되는 경계에서 이러한 현상이 나타나는 것으로 추정된다.
이에, 본 발명자는 특정지점을 바라 볼 때 이를 감지하는 공지된 아이 트레킹(Eye-Tracking) 기술과, 모자이크 배치를 응용하여 이를 해소할 수 있도록 착안하였다.
이러한 기술 구현을 위해 도 2 내지 도 4와 같은 기반기술을 기본 전제로 한다.
도 2를 참조하면, 무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)는 영상 패널(100)의 전면에 장착된다.
본 발명의 기존 전제가 되는 영상 패널(100)은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀들을 포함한다. 영상 패널(100)은 다수의 픽셀들을 통해 좌안영상과 우안영상을 시간분할 방식으로 출력하는 것이다. 시간분할 방식은 모든 픽셀들이 순차적으로 좌안영상과 우안영상을 출력하는 방식이다.
픽셀들의 각각은 R(Red) 서브픽셀, G(Green) 서브픽셀, B(Blue) 서브픽셀로 구성된다. 각 서브픽셀로부터 출력되는 빛은 컬러 필터를 투과함으로써 해당 색상을 갖게 된다. R 서브픽셀, G 서브픽셀, B 서브픽셀이 모여서 가로 방향으로 배열됨으로써 하나의 픽셀이 구성된다.
영상 패널(100)로는 일반적인 LCD, LED, OLED 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 영상 패널(100)은 제1 액정부(110), 제1 투명시트층(120) 및 제1 편광판(130)을 포함할 수 있다.
제1 액정부(110)는 제1 픽셀(111)과 제2 픽셀(112)을 포함한다. 영상 패널(100)은 다수의 픽셀들을 통해 영상을 출력하는 것이지만, 도1에는 설명의 편의상 다수의 픽셀들 중에서 예시적으로 제1 픽셀(111)과 그에 인접한 제2 픽셀(112)만이 도시되어 있다.
픽셀(111, 112)은 각 색상의 서브픽셀들로 구성된다. 즉, 제1 픽셀(111)은 나란히 가로 방향으로 배열된 R 서브픽셀(111-1), G 서브픽셀(111-2), B 서브픽셀(111-3)로 구성되고, 제2 픽셀(112)도 나란히 가로 방향으로 배열된 R 서브픽셀(112-1), G 서브픽셀(112-2), B 서브픽셀(112-3)로 구성된다.
픽셀(111, 112)은 서브픽셀별로 전압을 인가하는 전극 사이에 액정이 충진된 것이다. 전압이 인가된 서브픽셀에서는 액정의 배열이 변화한다. 이 상태의 액정을 투과하는 빛은 회절된다. 픽셀(111, 112)의 영상은 RGB 서브픽셀들을 투과한 빛들이 모여서 형성된다.
제1 투명시트층(120)은 제1 액정부(110)와 제1 편광판(130) 사이에 배치된다. 제1 투명시트층(120)은 제1 액정부(110)와 무안경 입체영상 디스플레이 장치(200) 사이의 간격을 조절하기 위하여 삽입된다. 영상 패널(100)이 일반적인 LCD를 사용하여 구현된 경우에 제1 투명시트층(120)은 컬러필터 유리기판에 해당한다.
제1 편광판(130)은 제1 액정부(110)를 투과한 빛을 선편광한다. 제1 액정부(110)를 투과한 빛을 제1 편광판(130)에 투과시킴으로써 원하는 영상이 얻어진다. 영상 패널(100)이 일반적인 LCD를 사용하여 구현된 경우에 제1 편광판(130)은 컬러필터 유리기판에 부착된 편광판에 해당한다.
무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)는 광학패턴부 및 렌즈부를 포함한다. 광학패턴부는 제2 액정부(210), 제2 편광판(220) 및 제2 투명시트층(230)을 포함한다. 렌즈부는 베이스층(240) 및 렌즈기둥 어레이(250)를 포함한다.
렌즈기둥 어레이(250)는 렌즈기둥(251)이 반복 배열된 것이다. 렌즈기둥(251)의 단면은 원 또는 타원의 활꼴 형태이다. 즉, 렌즈기둥(251)은 볼록렌즈가 기둥의 형태로 구현된 것이다.
본 명세서에서 '폭'이라는 용어는 도1의 단면에서 가로방향의 길이를 의미한다. 렌즈기둥(251)의 폭은 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 폭보다 작거나 같다. 도1에 예시된 렌즈기둥(251)의 폭은 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 폭과 같다.
본 명세서에서 '세로' 방향은 도1의 단면에 수직인 방향을 의미하고, '높이'라는 용어는 도1의 단면에 수직인 방향의 길이를 의미한다. 렌즈기둥(251)의 높이는 서브픽셀들의 열의 높이에 상당한다.
렌즈기둥(251)의 폭이 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 폭보다 작거나 같기 때문에, 렌즈부에는 모든 서브픽셀 열들의 각각에 대응하는 부분마다 렌즈기둥(251)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 렌즈부에는 모든 서브픽셀들의 각각에 대응하는 부분마다 볼록렌즈가 배치될 수 있다.
렌즈기둥(251)의 폭이 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 폭보다 큰 경우에는 일부의 서브픽셀 열들이 대응하는 렌즈기둥(251)을 갖지 못할 수도 있다. 그러나, 이러한 경우에도 렌즈기둥(251)의 폭이 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 폭의 130% 이하이면 렌즈부에는 대부분의 서브픽셀 열들의 각각에 대응하는 부분마다 렌즈기둥(251)이 배치될 수 있다. 이에 따라, 렌즈부에는 대부분의 서브픽셀들의 각각에 대응하는 부분마다 볼록렌즈가 배치될 수 있다.
한편, 렌즈기둥 어레이(250)와 영상패널(100)이 함께 배치됨으로 인해 발생할 수 있는 모아레 현상(Moire effect)을 최소화하기 위하여, 렌즈기둥(251)은 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)에 대해 사선으로 배치될 수 있다. 즉, 렌즈기둥(251)은 렌즈기둥(251)의 세로방향 중심축과 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 세로방향 중심축 사이에 모아레 현상이 최소화되는 각도가 형성되도록 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)에 대해 비스듬하게 배치될 수 있다. 바람직하게는, 이 각도는 0°보다 크고 60°이하이다. 보다 바람직하게는, 이 각도는 6°이상 15° 이하이다.
본 발명자의 실험결과, 렌즈기둥(251)의 폭이 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 폭보다 크더라도 130% 이하이면, 모아레 현상이 최소화되는 각도로 렌즈기둥(251)이 사선으로 배치된 경우에 육안관찰시 해상도의 차이가 거의 없음이 확인되었다.
렌즈기둥(251)의 폭이 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 폭의 130%를 초과하는 경우에는 대응하는 렌즈기둥을 갖지 못하는 서브픽셀 열들의 개수가 보다 증가하게 된다. 그러한 서브픽셀 열들의 개수가 증가하는만큼 해상도는 감소하게 된다.
렌즈기둥(251)들은 베이스층(240)에 코팅되어 렌즈기둥 어레이(250)를 형성한다. 베이스층(240)은 PET 필름과 같은 투명 필름 또는 투명 유리판 등으로 제조된다. 렌즈기둥 어레이(250)가 베이스층(240) 없이도 무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)에 장착될 수 있는 경우에는 베이스층(240)의 생략이 가능하다.
렌즈기둥(251)을 투과하는 빛은 렌즈기둥의 굴절율과 입사각에 따라 굴절된다. 그러나, 굴절되는 각도가 크지 않기 때문에 도1에는 렌즈기둥(251)을 투과하는 빛이 편의상 직선으로 표시되어 있다.
도 3은 도 2의 렌즈부의 부분 사시도로서, 베이스층(240)에 코팅된 렌즈기둥(251)들이 렌즈기둥 어레이(250)를 형성한다. 렌즈기둥 어레이(250)는 렌티큘러 렌즈의 형태이다.
도 4는 도 3에 오버코팅층이 부가된 것으로, 도 4를 참조하면, 렌즈기둥 어레이(250)의 앞면에 오버코팅층(260)이 부가될 수 있다. 오버코팅층(260)은 렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리를 조절하기 위하여 사용된다. 오버코팅층(260)의 앞면에는 AN 코팅된 PET 필름(미도시)이 부착될 수 있다.
이와 같이, 렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리는 오버코팅에 의해 조절될 수 있다. 또한, 렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리는 적합한 굴절율을 갖는 렌즈기둥(251)을 채택하는 것에 의해서도 조절될 수 있다.
렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리는 제2 액정부(210)가 렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리 부근에 위치하도록 조절된다. 예를 들어, 렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리는 렌즈기둥 어레이(250)로부터 제2 액정부(210)까지의 거리의 0.5배에서 1.5배 사이에 해당하도록 조절된다. 바람직하게는, 렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리는 렌즈기둥 어레이(250)로부터 제2 액정부(210)까지의 거리에 해당하도록 조절된다.
렌즈기둥 어레이(250)는 렌즈기둥(251)의 볼록한 면이 시청자를 향하지 않고 영상 패널(100)을 향하도록 배치될 수도 있다. 또한, 앞뒤 양면이 볼록한 렌즈기둥이 렌즈기둥 어레이를 형성할 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 광학패턴부는 렌즈부와 영상 패널(100)의 사이에 배치된다. 전술한 바와 같이, 광학패턴부는 제2 액정부(210), 제2 편광판(220) 및 제2 투명시트층(230)을 포함한다.
제2 액정부(210)는 제1 등방성 ITO 필름층, 제1 배향막, 액정층, 제2 배향막, 제2 등방성 ITO 필름층으로 구성된다.
제1 등방성 ITO 필름층은 등방성 필름을 안티블록킹(Antiblocking) 코팅한 후에 ITO 스퍼터링(sputtering)하여 패턴화한 것이다. 등방성 필름으로는 X-Y축의 위상차값(R0)이 20 이하로서 광학적으로 등방성에 근접하고, 투명전극을 코팅하여 면저항이 150 [Ω/□] 이하인 모든 필름이 사용될 수 있다. 예를 들어, 등방성 필름으로는 등방성 폴리카보네이트 필름, 시크로올레핀 필름, 폴리이소설폰 필름 등이 사용될 수 있다. 패턴화는 패턴단위(219)들이 매트릭스 형태로 배열되도록 이루어진다.
제1 배향막은 제1 등방성 ITO 필름층의 앞면에 코팅된다. 액정층은 제1 배향막의 앞면에 코팅된다. 제2 배향막은 제2 등방성 ITO 필름층의 뒷면에 코팅되고, 제2 배향막이 코팅된 제2 등방성 ITO 필름층이 액정층의 앞면에 코팅된다. 이에 따라, 제2 배향막이 액정층의 앞면에 위치한다. 제2 등방성 ITO 필름층의 앞면에는 제2 투명시트층(220)이 부착된다.
후술되는 바와 같이 액정층은 빛을 차단하거나 투과하는 기능을 제공한다. 액정층이 제1 배향막과 제2 배향막 없이도 이러한 기능을 제공할 수 있다면 제1 배향막과 제2 배향막이 생략될 수도 있다.
이와 같이, 제2 액정부(210)는 제1 등방성 ITO 필름층과 제2 등방성 ITO 필름층 사이에 액정이 충진된 것이다. 제2 액정부(210)를 구현하기 위하여 TFT-TN, TFT-VA, TFT-IPS, TN, OCB, ECB, PDLC 또는 STN 형태의 액정 디스플레이가 사용될 수 있고, 이들 밖에도 다양한 모드의 액정 디스플레이가 사용될 수 있다.
제1 등방성 ITO 필름층의 패턴화에 따라 제2 액정부(210)에는 매트릭스 형태로 배열된 패턴단위(219)들이 형성된다. 패턴단위(219)의 폭은 렌즈기둥(251)의 폭의 1/2N (N은 시점의 개수) 보다 크거나 같고 서브픽셀(111-1 내지 3)의 폭의 1/2N 보다 작거나 같다.
시점의 개수(N)는 입체영상을 동시에 시청할 수 있는 시청자들의 수를 의미한다. 예를 들어, 시점의 개수(N)가 2라는 것은 입체영상을 동시에 시청할 수 있는 시청자들이 2인임을 의미한다. 즉, 시점의 개수(N)가 2라는 것은 2인시점이 제공됨을 의미한다.
예를 들어, 무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)가 도1과 같이 시청자들 A, B를 위한 2인시점을 제공하는 경우에 패턴단위(219)의 폭은 렌즈기둥(251)의 폭의 1/4 보다 크거나 같고 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 폭의 1/4 보다 작거나 같도록 설정된다.
다른 예를 들어, 무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)가 4인시점을 제공하는 경우에 패턴단위(219)의 폭은 렌즈기둥(251)의 폭의 1/8 보다 크거나 같고 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 폭의 1/8보다 작거나 같도록 설정된다.
패턴단위(219)의 높이는 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 높이에 상당하도록 설정된다. 즉, 패턴단위(219)의 높이는 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 높이와 일치하거나 근접하도록 설정된다.
제1 등방성 ITO 필름층과 제2 등방성 ITO 필름층은 패턴단위(219)별로 전압을 인가하기 위한 전극으로서 사용된다. 제2 액정부(210)는 이러한 전극을 통해 패턴단위(219)별로 전압을 인가할 수 있는 전압인가부(미도시)를 갖는다.
전압인가부가 전극을 통해 특정 패턴단위들에 전압을 인가하면 액정층에서는 해당 패턴단위들에 해당하는 부분마다 액정 배열이 변화한다. 이 상태의 액정층을 투과한 좌안영상(L) 또는 우안영상(R)에서는 1/2λ 만큼의 위상 변화가 발생한다.
전압이 인가되지 않은 패턴단위들에 대해서는 액정 배열이 변화하지 않는다. 이 상태의 액정층을 투과한 좌안영상(L) 또는 우안영상(R)에서는 위상 변화가 발생하지 않는다.
제2 편광판(220)은 제2 액정부(210)와 렌즈부의 사이에 배치된다. 제2 편광판(220)은 제2 액정부(210)를 투과한 영상을 선편광한다. 제2 액정부(210)를 투과한 영상은 두 종류로 분류된다. 한 종류는 전압이 인가된 패턴단위를 투과한 영상이고 나머지 종류는 전압이 인가되지 않은 패턴단위를 투과한 영상이다. 두 종류의 영상들 사이에는 1/2λ 만큼의 위상차가 존재한다. 이 위상차로 인하여, 두 종류 중에서 어느 한 종류만이 제2 편광판(220)을 투과하고 나머지 종류는 제2 편광판(220)에서 차단된다.
예를 들어, 전압이 인가되지 않은 패턴단위를 투과한 영상은 제2 편광판(220)을 투과하고, 전압이 인가된 패턴단위를 투과한 영상은 제2 편광판(220)에서 차단된다. 이러한 경우에, 전압이 인가되지 않은 패턴단위는 광학패턴부의 투광부를 형성하게 되고 전압이 인가된 패턴단위는 광학패턴부의 차광부를 형성하게 된다.
이와 같이, 제2 액정부(210)에 매트릭스 형태로 배열된 패턴단위들의 각각은 광학패턴부의 차광부 또는 투광부를 형성한다. 차광부와 투광부는 제2 액정부(210)에서의 액정배열에 있어서 상이하다. 광학패턴부에는 차광부들과 투광부들로 구성되는 광학패턴이 형성된다.
제2 투명시트층(230)은 렌즈부와 제2 액정부(210)의 사이에 배치된다. 본 실시예에서는 제2 액정부(210)의 앞면에 제2 편광판(220)이 배치되고, 제2 편광판(220)의 앞면에 제2 투명시트층(230)이 배치되어 있다. 그러나, 제2 편광판(220)의 위치와 제2 투명시트층(230)의 위치가 서로 바뀔 수도 있다. 즉, 제2 액정부(210)의 앞면에 제2 투명시트층(230)이 배치되고, 제2 투명시트층(230)의 앞면에 제2 편광판(220)이 배치될 수도 있다.
제2 투명시트층(230)이 렌즈부와 제2 액정부(210)의 사이에 배치됨에 따라, 제2 투명시트층(230)의 두께를 조절함으로써 렌즈부와 제2 액정부(210) 사이의 거리가 조절될 수 있다.
제2 투명시트층(230)의 두께는 렌즈기둥 어레이(250)를 통과하여 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)을 향하는 양안시선 중에서 좌안시선이 제2 액정부(210)에 이르는 부분과 우안시선이 제2 액정부(210)에 이르는 부분 사이의 거리가 패턴단위의 폭에 해당하도록 결정된다.
한편, 광학패턴부에 형성되는 광학패턴은 렌즈기둥 어레이(250)를 통과하여 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)을 향하는 좌안시선 또는 우안시선이 양안시차로 인해 선택적으로 통과되거나 차단되도록 형성된다. 이러한 광학패턴은 제1 광학패턴과 제2 광학패턴을 포함한다.
제1 광학패턴은 렌즈기둥 어레이(250)를 통과하여 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)을 향하는 양안시선 중에서 좌안시선은 통과되고 우안시선은 차단되도록 형성된다. 이러한 선택적 차단을 위하여, 제2 액정부(210)에는 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)들의 각각을 향하는 양안시선 중에서 좌안시선이 이르는 부분에는 투광부가 배치되고 우안시선이 이르는 부분에는 차광부가 배치된다.
제2 광학패턴은 제1 광학패턴과는 반대로 우안시선은 통과되고 좌안시선은 차단되도록 형성된다. 이러한 선택적 차단을 위하여, 제2 액정부(210)에는 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)들의 각각을 향하는 양안시선 중에서 우안시선이 이르는 부분에는 투광부가 배치되고 좌안시선이 이르는 부분에는 차광부가 배치된다. 즉, 제1 광학패턴에서 투광부를 형성하는 패턴단위들이 제2 광학패턴에서는 차광부를 형성하고, 제1 광학패턴에서 차광부를 형성하는 패턴단위들이 제2 광학패턴에서는 투광부를 형성한다.
서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)을 향하는 양안시선이 렌즈기둥 어레이(250)를 통과하여 제2 액정부(210)에 이르른 부분들 사이의 거리가 패턴단위의 폭에 해당하기 때문에, 서로 인접한 패턴단위들 중의 어느 하나에 투광부를 형성하고 나머지 하나에 차광부를 형성함으로써 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)을 향하는 양안시선 중의 어느 하나를 선택적으로 차단할 수 있게 된다. 이렇게 서로 인접한 투광부와 차광부의 쌍은 전체 광학패턴을 구성하는 서브패턴을 형성한다.
서브패턴을 구성하는 서로 인접한 두 개의 패턴단위들을 각각 제1 패턴단위와 제2 패턴단위라고 한다면 좌안시선이 제1 패턴단위에 이르는 경우에 우안시선은 제2 패턴단위에 이르게 된다. 제1 패턴단위에 투광부가 형성되고 제2 패턴단위에 차광부가 형성된 서브패턴을 이용하면 제1 광학패턴처럼 좌안시선을 통과시키고 우안시선을 차단하는 것이 가능하고, 제1 패턴단위에 차광부가 형성되고 제2 패턴단위에 투광부가 형성된 서브패턴을 이용하면 제2 광학패턴처럼 우안시선을 통과시키고 좌안시선을 차단하는 것이 가능하다.
제2 액정부(210)는 PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)형 가변 셔터(Switchable Display Shutter)로서 기능한다. 제2 액정부(210)에서 전압이 인가되는 패턴단위들이 변경되면 광학패턴부에 형성되는 광학패턴도 변경된다. 이에 기초하여, 광학패턴부는 제1 광학패턴과 제2 광학패턴을 번갈아가며 형성한다.
전술한 바와 같이 영상 패널(100)의 모든 픽셀들은 순차적으로 좌안영상과 우안영상을 출력하는데, 영상 패널(100)로부터 좌안영상이 출력될 때는 광학패턴부에 제1 광학패턴이 형성되고 영상 패널(100)로부터 우안영상이 출력될 때는 광학패턴부에 제2 광학패턴이 형성된다. 바꾸어 말하면, 광학패턴부에 제1 광학패턴이 형성될 때는 영상 패널(100)로부터 좌안영상이 출력되고, 광학패턴부에 제2 광학패턴이 형성될 때는 영상 패널(100)로부터 우안영상이 출력된다.
바람직하게는, 제1 광학패턴과 제2 광학패턴 사이의 이러한 전환은 1초에 60회 이상 이루어진다. 이에 따라, 시청자는 해상도의 저하가 없는 입체영상을 시청할 수 있게 된다.
무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)가 2인시점 이상의 다인시점을 제공하는 경우에 광학패턴 형성은 다인시점의 각각에서의 시선들을 고려하여 이루어진다. 예를 들어, 도1과 같이 시점의 개수(N)가 2인 경우에는 2인시점들 중의 어느 하나에 위치한 시청자 A의 좌안시선 및 우안시선과 나머지 하나에 위치한 시청자 B의 좌안시선 및 우안시선을 모두 고려하여 광학패턴이 형성된다.
보다 구체적으로, 광학패턴에는 서브픽셀별 볼록렌즈에 대응하는 부분마다 서브패턴들이 적어도 N 개 포함된다. 서브픽셀별 볼록렌즈는 렌즈기둥 어레이(250)에서 서브픽셀들(111-1 내지 3)의 각각에 대응하는 부분을 의미한다.
예를 들어, 도1과 같이 시점의 개수(N)가 2인 경우에는 서브픽셀별 볼록렌즈에 대응하는 부분마다 서브패턴들이 적어도 2개 포함된다. 다만, 제1 광학패턴의 서브패턴과 제2 광학패턴의 서브패턴은 차광부와 투광부의 위치에 있어서 서로 상이하다. 예를 들어, 제1 광학패턴의 서브패턴이 좌측에 차광부가 우측에 투광부가 형성된 것이라면, 제2 광학패턴의 서브패턴은 좌측에 투광부가 우측에 차광부가 형성된 것이다.
또한, 광학패턴에는 서브픽셀별 볼록렌즈에 대응하는 부분마다 패턴단위들이 적어도 2개 존재한다. 이에 따라, 서브픽셀별 볼록렌즈에 대응하는 부분마다 적어도 하나의 서브패턴이 포함될 수 있다. 서브픽셀별 볼록렌즈에 대응하는 부분마다 패턴단위들이 적어도 4개 존재하는 경우에는 서브픽셀별 볼록렌즈에 대응하는 부분마다 적어도 2개의 서브패턴들이 포함될 수 있음으로써 2인시점 이상의 다인시점이 제공될 수 있다.
이러한 광학패턴으로 인하여, 무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)가 다인시점을 제공하는 경우에도 영상패널을 구성하는 모든 서브픽셀들이 다인시점들의 각각을 위하여 제공될 수 있다. 따라서, 무안경 입체영상이 다인시점에 대해서도 해상도의 저하없이 구현될 수 있다. 그리고, 다인시점들의 각각에 위치한 시청자는 독립적으로 입체영상을 시청할 수 있다.
바람직하게는, 다인시점들의 개수는 10인 이하이다. 이는 광학패턴부 제조에 있어서의 용이성 및 비용을 고려한 것이다. 이러한 사항들이 문제되지 않는다면 다인시점들의 개수는 10인을 초과할 수도 있다.
만일 무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)에 렌즈부가 없다면 시청자의 시선이 그대로 제2 액정부(210)에 이를 것이다. 그러면, 시청자의 시선은 제2 액정부(210) 상에서 패턴단위의 폭보다 더 넓은 범위에 걸쳐 이를 것이다. 이에 따라, 정면이 아닌 측면에 위치한 시점에서는 영상 패널(100)로부터 좌안영상이 출력될 때 좌안 뿐만 아니라 우안에도 좌안영상이 보이거나 영상 패널(100)로부터 우안영상이 출력될 때 우안 뿐만 아니라 좌안에도 우안영상이 보이는 현상이 발생할 수 있다.
그러나, 렌즈부는 시청자의 시선이 제2 액정부(210)에 이르는 부분의 면적을 줄인다. 렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리는 바람직하게는 렌즈기둥 어레이(250)부터 제2 액정부(210)까지의 거리에 해당하기 때문에 렌즈부는 시청자의 시선이 제2 액정부(210)에 그대로 이르는 것이 아니라 초점으로 이르게 한다.
렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리가 렌즈기둥 어레이(250)로부터 제2 액정부(210)까지의 거리와 일치하지는 않지만 근접하는 경우에도 시청자의 시선이 제2 액정부(210)에 이르는 부분의 면적은 현저하게 줄어든다. 예를 들어, 렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리가 렌즈기둥 어레이(250)로부터 제2 액정부(210)까지의 거리의 0.5배에서 1.5배 사이에 해당하는 경우에도 시청자의 시선이 제2 액정부(210)에 이르는 부분의 면적은 현저하게 줄어든다.
이에 따라, 무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)에서는 렌즈부가 없는 경우의 위와 같은 현상이 발생하지 않는다. 그리고, 입체영상을 시청할 수 있는 거리와 각도도 넓은 범위에 걸쳐 형성될 수 있다.
패턴단위의 폭은 서브픽셀의 폭의 1/2N 보다 작거나 같지만 제2 액정부(210)가 렌즈기둥 어레이(250)의 초점거리 부근에 위치하기 때문에 이렇게 작은 폭을 갖는 패턴단위를 이용하여 시청자의 시선을 선택적으로 차단하는 것이 가능해진다.
만일 무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)에 광학패턴부가 없다면 영상 패널(100)로부터 좌안영상이 출력될 때 시청자의 좌안과 우안 모두에 좌안영상이 보이게 될 것이고 영상 패널(100)로부터 우안영상이 출력될 때도 시청자의 좌안과 우안 모두에 우안영상이 보이게 될 것이다. 왜냐하면 렌즈기둥(251)의 폭이 서브픽셀(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)의 폭보다 작거나 같이 때문에 렌즈기둥 어레이(250)가 픽셀별 영상을 분리할 수 없기 때문이다.
그러나, 광학패턴부에 형성된 광학패턴은 렌즈기둥 어레이(250)를 통과하여 서브픽셀들(111-1 내지 3, 112-1 내지 3)을 향하는 좌안시선 또는 우안시선이 양안시차로 인해 선택적으로 통과되거나 차단되도록 한다. 이에 따라, 무안경 입체영상 디스플레이 장치(200)에서는 광학패턴부가 없는 경우의 위와 같은 현상이 발생하지 않는다.
그리고, 서브픽셀의 폭보다 작거나 같은 폭을 갖는 볼록렌즈가 서브픽셀에 대응하는 부분마다 배치되기 때문에 볼록렌즈 효과가 발생하더라도 모든 서브픽셀들의 색상이 렌즈부에 상을 맺을 수 있다. 이는 종래의 렌티큘러 방식에서의 상퍼짐 현상을 방지할 수 있다.
만일 제2 투명시트층(230) 없이도 렌즈부와 제2 액정부(210) 사이에 필요한 거리를 확보할 수 있다면 제2 투명시트층(230)이 생략될 수도 있다.
전술한 바와 같이 제2 액정부(210)는 PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)형 가변 셔터(Switchable Display Shutter)로서 기능하고 광학패턴부에 형성되는 광학패턴은 가변적이다. 따라서, 카메라로 시청자의 위치들을 감지하고 광학패턴을 감지된 위치들에 적합하도록 형성하는 것이 가능하다.
어느 시청자가 이동한 경우에도 카메라로 이동 후의 위치를 감지하여 광학패턴을 이동 후의 위치에 적합한 것으로 변경하는 것이 가능하다. 예를 들어, 이동 후의 위치에서는 영상패널(100)로부터 좌안영상이 출력될 때 좌안뿐만 아니라 우안에도 좌안영상이 보일 수도 있으나 광학패턴을 이동 후의 위치에 적합한 것으로 변경함으로써 좌안영상이 좌안에만 보이도록 조정하는 것이 가능하다.
입체영상이 아닌 일반영상을 시청하는 경우에 광학패턴부는 제2 액정부(210)의 어떠한 패턴단위에도 전압을 인가하지 않거나 모든 패턴단위에 전압을 인가함으로써 광학패턴을 투광부로만 구성할 수 있다. 이에 따라, 일반영상을 시청하는 경우에도 픽셀의 감소에 따른 화질의 저하가 발생하지 않는다.
이와 같은 개념들을 포함하면서, 본 발명은 실질적으로 도 5와 같은 형태로구현된다. 다만, 전체적인 개념은 도 2 내지 도 4를 통해 상세히 설명하였으므로 이후 설명에서는 용어들만 그대로 사용하기로 한다.
본 발명에서는 각 픽셀들의 배열을 라인투 라인 방식으로 배열한다.
이때, 상기 픽셀에 대한 설명은 상기 도 2 내지 도 4를 통해 구체적으로 세부구성까지 설명하였기 때문에 이하 설명되는 픽셀은 이러한 구조를 갖춘 픽셀로 이해되어야 한다.
아울러, 라인투 라인 방식이라 함은 도 5의 예시와 같이, 한 라인에는 좌안영상을 픽셀 전체에 걸쳐 보내고, 또 다른 라에는 우안영상을 픽셀 전체에 걸쳐 보내는 방식으로 이들이 상하로 교대 반복되게 구현되는 방식이다.
예컨대, 도 5의 (a)와 같이, 이 방식 구현시 시청자 A와 시청자 B가 서로 정상위치에 있어 각각 정상영상들을 보고 있다면 전혀 문제가 되지 않는다.
이것은 전술하였듯이, 멀티뷰의 경계선 부근에서 일어나는 이상영역, 다시 말해 상기 이상영역이 상기 시청자 A와 시청자 B 사이의 거리에 관계하는 것임을 도 1의 그래프로 확인한 바 있으므로, 이들 양 시청자가 정상거리에 있을 경우에는 각자 좌안에는 좌안영상이, 우안에는 우안영상이 시청되기 때문에 이상영역없이 모두 양호한 입체 영상을 시청할 수 있다.
하지만, 도 5의 (b)와 같이, 시청자 B가 시청자 A에 대해 이상영역에 해당되는 이격거리를 갖고 패널을 시청할 때 서로 동일지점을 바라봄으로써 역상 등의 이상현상이 발생되게 된다.
이에, 본 발명에서는 패널의 사이즈와 시청자 A,B 사이의 이격거리에 의해 산출되는 이상영역을 고려하여, 해당 영역만을 따로 모자익 방식으로 영상을 배열하고, 아이 트레킹을 통해 서로 동일지점 시청시 모자익 방식으로 배열된 영상 중 좌안영상과 우안영상을 반전시켜 역상이 생기지 않도록 함으로써 시청자 A,B 모두가 이상영역 내에서도 각자 정상영상을 시청할 수 있도록 구성된다.
다시 말해, 도 5의 (a)와 같이 시청자 A,B가 정상영역에 있는 상태로 시청할 경우에는 서로 겹치는 부분(동일 지점 시청 부분)이 존재하지 않기 때문에 모자익부(M), 즉 픽셀중에서 색상을 검게 표현한 부분에 띠우는 영상이 정상적으로 배열된다.
이를 테면, 좌안영상라인에는 좌안영상이, 우안영상라인에는 우안영상이 그대로 출력되면서 라인투 라인 방식을 그대로 배치한다. 따라서, 모자익부(M)도 해당 라인영상에 맞는 좌안영상 또는 우안영상이 그대로 출력된다.
반면에, 도 5의 (b)와 같이, 이상영역에서는 시청자 A,B가 예를 들어, 제1,2교차점(T1,T2)에서 서로 동일한 영상을 보게 되는데, 이를 테면 제1교차점(T1)에서는 원래 우안영상라인이므로 우안영상이 출력되고 이를 시청자 A가 봤을 때는 정상적인 우안영상을 보게 되지만, 이상영역(시청자들 사이의 거리에 관계됨)에서 시청자 B의 좌안이 제1교차점(T1)을 동일하게 보는 순간 좌안영상이 아닌 우안영상이 보이기 때문에 영상 반전, 즉 역상이 생기면서 시청자 B는 혼란스러워하게 된다.
이는 제2교차점(T2)에서도 마찬가지이다.
이때, 디스플레이 장치의 제어부(미도시)는 아이 트레킹을 통해 시청자 B의 좌안을 확인하고, 이상영역이 구현되는 부분인 모자익부(M)의 영상을 영상반전장치(미도시)를 통해 바꿔준다.
그러면, 시청자 A는 정상적인 우안영상을 보게 되고, 제1교차점(T1)을 중심으로 그 좌,우에서 영상이 반전되어 원래 우안영상이 라인투 라인 방식으로 출력되고 있다가 해당 부분, 즉 모자익부(M)만 순간적으로 좌안영상이 출력되므로 시청자 B는 좌안을 통해 좌안영상을 보게 되어 결국 양자 모두 정상적인 영상을 볼 수 있게 된다.
여기에서, 상기 영상반전장치는 영상을 뒤집는다는 의미가 아니라, 앞서 계속 설명하였듯이 좌안영상과 우안영상을 서로 바꿔주는 것으로, 이는 디스플레이 장치의 회로 구성을 통해 제어부에서 좌안영상과 우안영상의 출력 순서를 바꾸도록 제어함으로써 간단히 해결될 수 있는 사항이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 개념 자체가 지금까지 개시되지 못했었다.
이와 같이, 본 발명은 이상영역에서 특히 모자익부(M)와 영상반전장치를 도입하여 역상이 생기는 이상현상을 효과적으로 해결할 수 있게 된다.

Claims (2)

  1. 라인투 라인 방식의 픽셀 배열을 갖고, 멀티뷰 형태로 구현되는 다인 시청 가능한 무안경 입체영상 디스플레이 장치에 있어서;
    역상이 생기는 이상영역인 멀티뷰의 경계를 중심으로 상,하,좌,우 픽셀에 좌안영상과 우안영상의 영상 반전이 가능한 모자익부를 형성하고;
    아이 트레킹을 통해 이상영역에서 역상이 확인되면, 역상반전장치를 구동시켜 상기 모자익부를 통해 출력되는 영상을 반전시키는 것을 특징으로 하는 무안경 입체영상 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서;
    상기 이상영역은 상기 멀티뷰의 크기와 다인 시청자간 이격거리에 따라 일정 거리 비율로 존재하는 것을 특징으로 하는 무안경 입체영상 디스플레이 장치.
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