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KR101600818B1 - 3차원 광학 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

3차원 광학 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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KR101600818B1
KR101600818B1 KR1020090107225A KR20090107225A KR101600818B1 KR 101600818 B1 KR101600818 B1 KR 101600818B1 KR 1020090107225 A KR1020090107225 A KR 1020090107225A KR 20090107225 A KR20090107225 A KR 20090107225A KR 101600818 B1 KR101600818 B1 KR 101600818B1
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정경호
이승훈
이정환
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Abstract

본 발명은 넓은 시야각을 가질 수 있는 비안경식 3차원 디스플레이 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 3차원 디스플레이 장치는, 다수의 화소를 통해 영상을 제공하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널에서 제공되는 영상을 다시점 영상으로 분리하는 3D 광학소자; 및 상기 3D 광학소자 위 또는 위/아래에 배치된 프리즘 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
3차원 디스플레이, 프리즘

Description

3차원 광학 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{THREE DIMENSIONAL OPTICAL MODULE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 비안경식 3차원 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 넓은 시야각을 갖도록 프리즘을 포함하는 3차원 디스플레이 장치에 관한 것이다.
3차원 디스플레이 장치는 시청자의 좌우 영상에 각각 좌안용 영상과 우안용 영상을 분리하여 제공함으로써 양안시차를 발생시키는 원리를 일반적으로 이용하고 있다. 이러한 3차원 디스플레이 장치에는 크게 안경식과 비안경식이 있다.
안경식 3차원 디스플레이 장치의 경우, 3차원 영상을 감상하기 위해서는 반드시 편광안경과 같은 별도의 도구를 착용해야 하는 불편함과 특수안경에 의해 눈의 피로감이 증대하는 문제점이 있다.
비안경식 3차원 디스플레이 장치는 이러한 안경식 3차원 디스플레이 장치의 불편함을 개선한 것으로, 디스플레이 패널의 전방에 배치된 렌티큘러 렌즈시트 또는 패럴렉스 배리어 방식과 같은 3D 광학판을 이용하여 좌안용 영상과 우안용 영상을 분리한다. 따라서, 시청자는 별도의 도구 없이도 나안으로 3차원 영상을 감상할 수 있다. 그러나, 이러한 렌티큘러 렌즈시트를 사용하는 3차원 디스플레이 장치는 렌즈아래의 화소의 수에 따라 시점이 구분되며, 이에 따라 해상도가 낮아지고 가시 범위가 제한되어 시야각이 좁은 문제가 있다.
완전 입체 방식으로 홀로그램 및 체적형 3차원 디스플레이 방식이 있다. 이러한 방식은 공간상에 자유로운 입체영상을 구현 할 수 있지만, 고가의 레이저 및 정밀한 광학적 부품 구성을 사용하여야 하고, 현재까지 정지 영상만 표현 가능하며 고화질의 입체영상을 실시간으로 제공하지 못하는 단점을 갖고 있다.
본 발명의 일 측면은 다양한 시야각에서 색분리 현상 및 블랙 스트라이프의 발생을 방지함으로써 넓은 시야각에서 시청자가 보다 자연스러운 3차원 영상을 감상할 수 있는 비안경식 3차원 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양호한 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치는, 다수의 화소를 통해 영상을 제공하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널에서 제공되는 영상을 다시점 영상으로 분리하는 3D 광학판;및 상기 디스플레이 패널의 각각의 화소에서 제공되는 영상을 실질적으로 회전시키는 다수의 유동 프리즘 소자들이 3D 광학판 위/아래에 배열된 프리즘판;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통하여 3차원 렌티큘라 디스플레이의 시야각 확대를 도모할 수 있다. 상기 3차원 디스플레이 장치는 유압 탄성막 프리즘(liquid elastic membrane prism)을 포함할 수 있다.
3차원 디스플레이 장치는 다수의 화소를 통해 영상을 제공하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널에서 제공되는 영상을 시역 분리하는 3D 광학판; 그리고, 복수의 유압 탄성막 프리즘을 포함하는 유압 탄성막 프리즘 어레이;를 포함할 수 있다.
상기의 3차원 디스플레이 장치에 있어서, 상기 유압 탄성막 프리즘은 탄성막, 프리즘 상판, 프리즘 몸체, 제 1 챔버 및 제 2 챔버, 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버를 나누는 격벽, 유압전달 튜브 및 양방향 유압 실린더를 포함할 수 있다.
상기의 3차원 디스플레이 장치에 있어서, 상기 유압 탄성막 프리즘은 유체 또는 액체로 채워져 있으며, 상기 유체 또는 액체는 인덱스 매칭 오일을 포함할 수 있다.
상기의 3차원 디스플레이 장치에 있어서, 상기 3D 광학판은 렌티큘라 렌즈를 포함할 수 있다.
상기의 렌티큘라 렌즈를 포함하는 3차원 디스플레이 장치에 있어서, 상기 유압 탄성막 프리즘은 탄성막, 프리즘 상판, 프리즘 몸체, 제 1 챔버및 제 2 챔버, 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버를 나누는 격벽, 유압전달 튜브 및 양방향 유압 실린더를 포함할 수 있다.
상기의 렌티큘라 렌즈를 포함하는 3차원 디스플레이 장치에 있어서, 상기 유압 탄성막 프리즘은 액체로 채워져 있으며, 상기 액체는 인덱스 매칭 오일인 것이 바람직하다.
상기의 3차원 디스플레이 장치에 있어서, 상기 유압 탄성막 프리즘 어레이는 상기 디스플레이 패널과 3D 광학판 사이에 배치된 제 1 유압 탄성막 프리즘 어레이; 및 상기 3D 광학판 위에 배치된 제 2 유압 탄성막 프리즘 어레이를 포함할 수 있다.
상기의 3차원 디스플레이 장치에 있어서, 상기 유압 탄성막 프리즘은 탄성막, 프리즘 상판, 프리즘 몸체, 제 1 챔버및 제 2 챔버, 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버를 나누는 격벽, 유압전달 튜브 및 양방향 유압 실린더를 포함할 수 있다.
상기의 3차원 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유압 탄성막 프리즘 어레이에 있어서, 상기 제 1 챔버는 서로 연결되어 있으며, 상기 제 2 챔버는 서로 연결되어 있으며, 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버는 격리되어 있는 것이 바람직하다.
상기의 3차원 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유압 탄성막 프리즘 어레이에 있어서, 각각의 프리즘 상판은 실질적으로 서로 평행할 수 있다.
상기의 3차원 디스플레이 장치에 있어서, 상기 3D 광학판은 렌티큘라 렌즈 또는 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 유압 탄성막 프리즘 어레이는 상기 디스플레이 패널과 상기 3D 광학판 위에 배치될 수 있다.
상기 디스플레이 패널은 시분할 구동을 하는 표시 장치로서, TMOS(Time Multiplexed Optical Shutter) 표시장치, 액정 표시장치, MEMS (Microelectromechanical Systems) 표시장치 등을 포함할 수 있다.
3차원 광학 모듈은 디스플레이 패널에서 제공되는 영상을 시역 분리하는 3D 광학판; 그리고 복수의 유압 탄성막 프리즘을 포함하는 유압 탄성막 프리즘 어레이를 포함할 수 있다.
상기 유압 탄성막 프리즘은 제 1 챔버 및 제 2 챔버를 포함하는 프리즘 몸체, 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버를 나누는 격벽, 상기 격벽에 붙어 있고 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버에 걸쳐 있는 프리즘 상판, 양방향 유압 실린더 및 상기 양방향 유압 실린더와 상기 제1 챔버 및 제2 챔버 사이를 연결하는 유압전달 튜브를 포함할 수 있다.
상기 유압 탄성막 프리즘은 액체로 채워져 있으며, 상기 액체는 인덱스 매칭 오일을 포함할 수 있다.
상기 3D 광학판은 렌티큘라 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 각도가 조절되는 유압 탄성막 프리즘을통하여 입사 및 출사되는 빛의 경로를 조절함으로써, 제한된 가시 범위로 시야각의 한계를 가지고 있는 렌티큘라 3차원 디스플레이의 가시 범위를 확대함으로써 시야각을 확대할 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예에 따른 비안경식 3차원 디스플레이 장치는, 복수의 유동 프리즘 소자를 3차원 광학판의 위 또는 위/아래에 배치함으로써, 3차원 디스플레이를 시청하는 가시 범위를 증가시킬 수 있다. 따라서, 유동 프리즘 소자가 없 을 때보다 많은 시점에서 시청할 수 있게 되므로, 시야각이 넓어지는 효과를 가지게 된다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비안경식 3차원 디스플레이 장치가 입체 영상을 표시하는 원리를 설명하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 비안경식 3차원 디스플레이 장치는 영상을 제공하는 디스플레이 패널(10)과 디스플레이 패널(10)에서 제공되는 영상을 좌안용 영상과 우안용 영상으로 분리하는 3D 광학판(15)을 포함한다. 또한, 디스플레이 패널(10)은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 각각 내는 3개의 서브 화소로 이루어진 다수의 화소(11)들을 구비하고 있으며, 각각의 화소(11)들은 좌안용 영상(L1, L2)과 우안용 영상(R1, R2)을 번갈아 디스플레이 한다. 화소(11)들에서 디스플레이 되는 좌안용 영상과 우안용 영상은 렌티큘러 렌즈시트 등을 포함하는 3D 광학 모듈(15)에 의해 확대되어 시청 거리면에 있는 시청자의 좌안과 우안에 각각 결상된다. 이 때, 3D 광학 모듈(15)은 가시 범위를 확장할 수 있는 유압 탄성막 프리즘을 포함한다. 이하에서는 유압 탄성막 프리즘에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치에 사용되는 유압 탄성막 프리즘(600)을 이루는 각 구성요소를 결합하기 전의 상태로 나타내었다.
도 2a를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 구성 요소 중의 하나인 유압 탄성막 프리즘(600; liquid elastic membrane prism)에 대하여 설명한다. 유압 탄성막 프리즘(600)은 탄성막(610; elastic membrane), 유리 등의 투명한 물질로 이루어진 프리즘 상판(620), 제 1 챔버(631) 및 제 2 챔버(632)를 포함하는 프리즘 몸체(630; prism body), 제 1 챔버(631)와 제 2 챔버(632)를 나누는 격벽(640), 유압전달 튜브(650) 및 양방향 유압 실린더(660)를 포함한다. 유압 탄성막 프리즘(600)은 양방향 유압 실린더(660)의 위치에 따라, 프리즘의 기울기를 조절할 수 있다. 프리즘의 기울기를 조절하면, 입사하는 빛의 출사되는 각도를 조절할 수 있다.
도 2b는 도 2a에 나타낸 각 구성요소들을 결합한 모양의 정면도이며, 도 2c는 도 2a에 나타낸 각 구성요소들을 결합한 모양의 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 유압 탄성막 프리즘(600)을 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치에 사용되는 유압 탄성막 프리즘(600)은 유압으로 프리즘 상판(620)의 기울기 각도가 조절된다. 유압 탄성막 프리즘(600)의 제 1 챔버(631) 및 제 2 챔버(632)에는 유체 또는 액체가 채워져 있다. 유체 또는 액체는 프리즘 몸체(630)와 프리즘 상판(620)과 동일하거나 비슷한 굴절률을 갖는 인덱스 매칭 오일 (index matching oil)을 사용할 수 있다. 프리즘 몸체(630)는 격벽(640)에 의하여 제 1 챔버 (631) 및 제 2 챔버 (632)의 두 개의 격리된 공간으로 나누어져 있다(이하 도면에서 격벽 미도시). 격벽의 위치는 프리즘 몸체 (630)의 실질적으로 가운데 부분에 위치하고 있으며, 제 1 챔버 (631)에 있는 유체 또는 액체는 제 2 챔버 (632) 에 있는 유체 또는 액체와 서로 통할 수 없다. 프리즘 상판(620)은 격 벽(640)에 부착되어 있어 접촉된 부분을 중심으로 하여 소정의 각도로 회전이 가능하도록 구성되어 있다. 탄성막 (610)은 프리즘 상판(620)에 복원력 및 유동성을 제공하는 동시에 격벽(640)과 접착되어 있어, 프리즘 몸체(620)에 채워진 상기 유체 또는 액체가 새는 것을 막는 역할을 할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하여 상기 유압 탄성막 프리즘(600)의 동작에 대하여 설명한다. 도 3a와 같이 유압 실린더(660)가 가운데 있으면, 프리즘 몸체(630)의 제 1 챔버 (631)와 제 2 챔버 (632)의 유압이 동일하므로, 프리즘 상판 (620)은 수평을 유지한다. 따라서, 도 3a의 프리즘을 통과하는 빛은 도 3b에 나타낸 바와 같이 입사시와 출사시의 진행 방향에 변화가 없다. 그러나 도 3c와 같이, 유압 실린더가 제 1 챔버(631) 방향으로 이동하면, 프리즘 몸체(630)의 제 1 챔버 (631)의 유압이 제 2 챔버 (632)보다 높아지게 되므로, 프리즘 상판(620)의 제 1 챔버 (631)에 해당하는 부분은 위로, 제 2 챔버 (632)에 해당하는 부분은 아래쪽 방향으로 향하게 기울어지게 된다. 도 3d에 나타낸 것과 같이 기울어진 상판 프리즘의 각도에 따라, 입사된 빛의 굴절 각도가 정해진다. 도 3e와 같이, 유압 실린더가 제 2 챔버(632) 방향으로 이동하면, 프리즘 몸체(630)의 제 2 챔버 (632)의 유압이 제 1 챔버 (631)보다 높아지게 되므로, 프리즘 상판(620)의 제 1 챔버 (631)에 해당하는 부분이 아래쪽으로 내려가도록 기울어지게 된다.
도 3a 내지 도 3f는 하나의 프리즘에 대하여 나타내었으나, 도 4a 내지 도 4f에 나타낸 바와 같이, 적어도 두 개의 프리즘이 어레이 형태로 연결될 수도 있다. 여기서 각각의 유압 탄성막 프리즘(600)은, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같 이, 격벽(640)에 의하여 분리되어 있는 제 1 챔버(631) 및 제 2 챔버(632)를 가진다. 각각의 챔버(631, 632)는 연결부 (670)에 의하여 연결되는데, 제 1 챔버(631)는 제 1 챔버(631)끼리 각각 연결되어야 하고, 또한 제 2 챔버(632)는 제 2 챔버(632)끼리 각각 연결되어야 한다. 따라서, 연결부(670)는 제 1 챔버(631)끼리 연결하는 제 1 연결부와 제 2 챔버(631)끼리 연결하는 제 2 연결부를 포함한다. 유압 탄성막 프리즘 어레이에 있어서, 각각의 챔버(631, 632)에 양방향 유압 실린더로부터의 유압이 유압 전달 튜브(650) 및 프리즘 몸체의 연결부(670)에 의하여 전달된다. 상기와 같은 방법으로 동일 방향의 챔버끼리 동일한 유압 전달 튜브에 의하여 영향을 받게 함으로써, 유압 탄성막 프리즘 어레이 전체가 동일한 기울기 방향을 가지도록 프리즘을 조절할 수 있다. 이에 따라 입사된 빛의 출사 방향을 조절할 수 있게 된다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치에 사용되는 3D 광학 모듈(15)에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치에 사용되는 3D 광학 모듈(15)은 유압 탄성막 프리즘 어레이(710, 720)를 3D 광학판(730)의 아래 및 위에 배치하여 빛의 입사 및 출사각을 조절할 수 있는 장치이다. 유압 탄성막 프리즘 어레이(710, 720)는 도 4a 에서 설명한 구조를 가진다. 이 때 3D 광학판 (730) 위쪽에 제 1 프리즘 어레이(710)를 배치하며, 제 2 프리즘 어레이(720)는 3D 광학판(730)의 아래쪽에 배치한다. 제 2 프리즘 어레이(720)는 위쪽에 배치된 제 1 프리즘 어레이(710)를 뒤집은 형태로 배치하여, 제1 프리즘 어레이(710)와 제2 프리즘 어레이(720)의 프리즘 상판이 기울어졌을 때, 실 질적으로 서로 평행하게 되도록 한다. 프리즘 어레이(710, 720)는 하나의 유압실린더에 같이 연결될 수 있고, 독립적으로 서로 다른 유압 실린더에 연결될 수도 있다. 같은 유압 실린더에 연결되었을 경우, 각각의 챔버에 걸리는 압력은 실질적으로 동일하므로 프리즘 상판은 실질적으로 서로 평행하게 된다. 서로 다른 유압 실린더에 연결할 경우는 각각의 상판 프리즘의 기울어진 각도를 독립적으로 조절할 수 있게 된다. 상기와 같이 독립적으로 조절을 하게 되면, 다양한 각도로 가시 범위를 조절할 수 있게 된다. 제 1 프리즘 어레이(710)는 제 1 챔버를 서로 연결하는 제 1 상하 어레이 연결튜브 (810) 및 제 2 챔버를 서로 연결하는 제 2 상하 어레이 연결튜브 (820) 에 의하여 제 2 프리즘 어레이(720)와 연결된다. 제 1 및 제 2 상하 어레이 연결 튜브(810, 820)에 의하여 유압 실린더에 의한 압력이 전달될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하여 m x n (m > 1, n > 1인 수)의 어레이를 나타내는 3차원 광학장치(700)를 나타낸다. 상기 3차원 광학장치(700)는 도 5에서 나타낸 m x 1을 확장한 것으로 볼 수 있는데, 이는 동일한 방향으로 배열된 각각의 챔버들끼리 각 단위 프리즘 몸체에 구멍을 형성하는 등의 방법으로 연결하여, 다양한 크기의 m x n 어레이 배열을 형성할 수 있다. 3차원 광학장치 (700)는 위쪽에 배치된 제 1 유압 탄성막 프리즘 어레이(710)와과 아래쪽에 배치된 제 2 유압 탄성막 프리즘 어레이(720) 사이에 3D 광학판 (730)이 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 유압 탄성막 프리즘 (710, 720)은 유압전달 튜브(740) 및 각각의 연결부에 의하여 연결되어 있다. 양방향 유압 실린더(660)의 움직임의 방향과 양에 따라, 제 1 유압 탄성막 프리즘어레이(710) 및 제 2 유압 탄성막 프리즘 어레이(720)의 움직이는 방향과 움직이는 각도가 결정된다. 도 6a 내지 도 6c는 양방향 유압 실린더 (660)의 움직임에 따른 상기 유압 탄성막 프리즘 (710, 720)의 움직임을 나타낸 도면이다. 도 6a는 상기 양방향 유압 실린더 (660)가 중앙에 있어 제 1 및 제 2 챔버의 유압이 실질적으로 동일하여 유압 탄성막 프리즘이 기울어지지 않는 상태를 나타내고 있으며, 도 6b 및 도 6c는 양방향 유압 실린더 (660)의 좌우 움직임에 따른 유압 탄성막 프리즘의 움직임을 나타내고 있다.
도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치에 대하여 구체적으로 설명하고자 한다. 도 6a에서 개시한 3차원 광학장치 (700)를 디스플레이 패널(200)과 결합하여 3차원 디스플레이 장치 (100)을 구현할 수 있다. 디스플레이 패널(200)로는 액정 표시 장치, 플라스마 디스플레이, 유기 발광 표시 장치, LED 디스플레이, 음극선관((Cathode Ray Tube: CRT) 등 다양한 표시 장치가 적용될 수 있다. 도 6a에서의 유압 실린더(660)에 의하여 3차원 광학장치 (700)의 프리즘들의 방향을 조절할 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여 3차원 광학장치(700)의 동작에 대하여 설명한다. 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널 (PDP), LED 디스플레이, OLED, 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT) 등 디스플레이 장치 중 하나인 디스플레이 패널(200)은 2차원 디스플레이 장치로서 2차원 영상을 표시한다. 도 7에 나타난 바와 같이 유압 탄성막 프리즘이 디스플레이 패널과 평행하게 배치되어 있으면, 도 9에 나타낸 것과 같은 광경로(Lr, Lg, Lb)를 나타낸다. 이 때의 광경로에 따르면, 프리즘이 없을 때와 같은 가시 범위를 나타내며, 3D 광학판 바로 아래에 배치된 디스플레이 패널의 화소로부터 오는 빛만을 통과시키게 되므로 시야각이 정면의 좁은 범위로 한정된다. 3D 광학판은 렌티큘라 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이 등으로 이루어 질 수 있다. 렌티큘라 렌즈나 마이크로렌즈 어레이와 같은 광학 렌즈는 통상 폴리카보네이트(polycarbonate; PC)나 아크릴 등으로 제작될 수 있다.
도 8에 나타낸 것과 같이 유압 탄성막 프리즘이 소정의 각도를 가지고 경사를 이루게 되면, 도 10에 나타낸 것과 같은 광경로(Lr, Lg, Lb)를 가지도록 영상을 표시할 수 있다. 3차원 광학장치(700)는 디스플레이 패널(200)에서 표시되는 2차원 영상을 유압 탄성막 프리즘이 확산함에 따라, 시야각이 3D 광학판 바로 정면에만 한정되지 않는다. 즉, 제2 유압 탄성막 프리즘이 입사 및 출사되는 빛의 경로를 변화시킬 수 있는 범위에서, 이웃한 화소의 영상을 3D 광학판으로 입사시킬 수 있다. 또한 3D 광학판을 통과한 빛의 출사각을 제 1 유압 탄성막 프리즘을 통하여 조절할 수 있으므로, 더 넓은 시야각의 지점에서 시청할 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라, 시청자는 더 많은 시점에서 영상을 시청할 수 있게 되어, 제 1 유압 탄성막 프리즘을 통과하여 출사되는 영상에 대한 시청자의 시점을 다양화할 수 있게 된다. 시청자는 더 많은 시점에서 영상을 시청할 수 있게 되고, 3차원 디스플레이 영상을 넓은 시야각에서 감상할 수 있게 된다.
도 11a 내지 11c를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치에 사용되는 3D 광학 모듈(150)에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치에 사용되는 3D 광학 모듈(150)은 유압 탄성막 프리즘 어레 이(710)를 3D 광학판(730)의 위에 배치하여 빛의 입사 및 출사각을 조절할 수 있는 장치이다. 유압 탄성막 프리즘 어레이(710)는 도 4a 에서 설명한 구조를 가진다. 이 때 3D 광학판 (730) 위쪽에 유압 탄성막 프리즘 어레이(710)를 배치한다. 도 11b는 도 11a 와 같은 3D 광학모듈(150)을 표시 장치(200) 위에 배치한 경우의 구조 및 빛의 경로를 나타낸다. 도 11c의 경우 도 11b와 같이 유압 탄성막 프리즘 어레이(710)가 배치되었을 경우의 빛의 경로에 따른 시점을 나타낸다. 상기 도 11c에 있어서, 1내지 9의 숫자는 시점을 나타낸다. 도 11c에서의 유압 탄성막 프리즘 어레이(710)에 있어서 프리즘의 각도에 따를 경우 2, 5, 8 시점에 있어서 이미지 정보가 표시된다. 또한, 이 경우 2,5,8을 제외한 시점, 즉 1,3,4,6,7,9 의 시점에 있어서는 블랙이 표시된다. 블랙 표시는 디스플레이 패널의 블랙매트릭스 영역을 관측자가 확대하여 보게 됨으로써 가능하다. 도 12a 와 같이 유압 탄성막 프리즘 어레이(710)의 프리즘 각도가 변화하면, 상기 2,5,8 시점을 도 12c에 나타낸 것과 같이 3,6,9 시점으로 변경이 가능하다. 이미지 정보가 표시되는 3,6,9 시점을 제외한 다른 시점에서는 블랙을 표시하게 된다.
도 13a와 같이 유압 탄성막 프리즘 어레이(710)의 프리즘 각도를 변화시키면 시점을 1,4,7 로 변화시킬 수 있다. 이미지 정보가 표시되는 1,4,7 시점을 제외한 다른 시점에서는 블랙을 표시하게 된다.
상기 3D 광학 모듈(150)의 아래에 위치한 2차원 디스플레이 장치는 시분할 표시장치를 사용할 수 있다. 상기 시분할 표시장치는 액정표시장치, MEMS (Microelectromechanical Systems) 디스플레이 및 TMOS(Time Multiplexed Optical Shutter) 디스플레이 장치 등을 포함할 수 있다. 따라서, 공간적으로 적은 정보를 표현하는 경우라도, 시분할 표시에 의하여 더 많은 정보를 표현할 수 있다. 예를 들어, 시간을 3분할 하여 도11c, 도12c 및 도13c의 시점을 각각 나타내는 경우 상기 1내지 9시점을 모두 나타낼 수 있다. 상기와 같은 방법으로 3차원 디스플레이 장치의 시점을 다양하게 변화시킴으로써, 시청자는 더 많은 시점에서 영상을 시청할 수 있게 되고, 3차원 디스플레이 영상을 넓은 시야각에서 감상할 수 있게 된다. 또한, 본 실시예에서는 3D 광학 모듈(150)의 구성을 유압 탄성막 프리즘 어레이(710)를 3D 광학판(730)의 위에 배치한 것과, 위와 아래에 배치한 것을 실시예로 들었지만, 유압 탄성막 프리즘 어레이(710)를 3D 광학판(730)의 아래에 배치하는 것도 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 종래의 비안경식 3차원 디스플레이 장치에서 발생하는 색분리 현상을 설명하는 도면이다.
도 2a 는 유압 탄성막 프리즘을 이루는 각 구성요소를 나타낸 도면이다.
도 2b는 도2a에 나타낸 각 구성요소들을 결합한 모양의 정면도이다.
도 2c는 도 2a에 나타낸 각 구성요소들을 결합한 모양의 사시도이다.
도 3a는 프리즘이 수평으로 놓여 있을 경우의 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 경우 광경로를 추가한 도면이다.
도 3c는 프리즘이 제 1 방향으로 소정의 각도로 기울어 졌을 때의 유압 탄성막 프리즘의 사시도이다.
도 3d는 도 3c의 경우 광경로를 추가한 도면이다.
도 3e는 프리즘이 도 3c와 반대방향으로 소정의 각도로 기울어 졌을 때의 유압 탄성막 프리즘의 사시도이다.
도 3f는 도 3e의 경우 광경로를 추가한 도면이다.
도 4a 내지 도 4f는 도 3a 내지 도3f의 유압 탄성막 프리즘이 복수개 일 경우의 사시도 및 광경로에 대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 렌티큘라 렌즈 아래 및 위에 유압 탄성막 프리즘이 배치된 3D 광학 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 6a 내지 도 6c는 3D 광학판 및 m x n 으로 프리즘 어레이가 배치된 3차원 광학장치를 나타내는 사시도이다.
도 7은 3차원 광학장치와 디스플레이 패널이 결합된 3차원 디스플레이 장치에 있어서 프리즘이 수평하게 배치된 경우를 나타내는 도면이다.
도 8 은 3차원 광학장치와 디스플레이 패널이 결합된 3차원 디스플레이 장치에 있어서 프리즘이 일방향으로 동작한 경우를 나타내는 도면이다.
도 9 는 3차원 광학장치와 디스플레이 패널이 결합된 3차원 디스플레이 장치의 유압 탄성막 프리즘의 동작에 따른 도 7에 있어서의 광경로를 포함하는 도면이다.
도 10 은 3차원 광학장치와 디스플레이 패널이 결합된 3차원 디스플레이 장치의 유압 탄성막 프리즘의 동작에 따른 도 8에 있어서의 광경로를 포함하는 도면이다.
도 11a는 3차원 광학 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 11b는 3차원 광학 장치의 프리즘이 디스플레이 패널과 평행하게 배치되었을 때의 구조 및 광경로를 나타낸 도면이다.
도 11c는 광경로에 따른 시점을 나타낸 도면이다.
도 12a는 3차원 광학 장치의 프리즘이 기울어졌을 때를 나타낸 도면이다.
도 12b는 3차원 광학 장치의 프리즘이 디스플레이 패널에 대하여 소정의 각도를 가지고 기울어 졌을 때의 구조 및 광경로를 나타낸 도면이다.
도 12c는 광경로에 따른 시점을 나타낸 도면이다.
도 13a는 3차원 광학 장치의 프리즘이 기울어졌을 때를 나타낸 도면이다.
도 13b는 3차원 광학 장치의 프리즘이 디스플레이 패널에 대하여 소정의 각 도를 가지고 기울어 졌을 때의 구조 및 광경로를 나타낸 도면이다.
도 13c는 광경로에 따른 시점을 나타낸 도면이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
100 : 3차원 디스플레이 장치 600 : 유압 탄성막 프리즘
610 : 탄성막 640 : 격벽
660 : 양방향 유압 실린더 700 : 3차원 광학장치

Claims (19)

  1. 다수의 화소를 통해 영상을 제공하는 디스플레이 패널,
    상기 디스플레이 패널에서 제공되는 영상을 시역 분리하는 3D 광학판 그리고
    복수의 유압 탄성막 프리즘을 포함하는 유압 탄성막 프리즘 어레이
    를 포함하고,
    상기 유압 탄성막 프리즘은 제 1 챔버 및 제 2 챔버를 포함하는 프리즘 몸체, 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버를 나누는 격벽, 상기 격벽에 붙어 있고 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버에 걸쳐 있는 프리즘 상판, 양방향 유압 실린더 및 상기 양방향 유압 실린더와 상기 제1 챔버 및 제2 챔버 사이를 연결하는 유압전달 튜브를 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 유압 탄성막 프리즘은 액체로 채워져 있으며, 상기 액체는 인덱스 매칭 오일을 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 3D 광학판은 렌티큘라 렌즈를 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 3D 광학판은 렌티큘라 렌즈를 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 유압 탄성막 프리즘은 제 1 챔버 및 제 2 챔버를 포함하는 프리즘 몸체, 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버를 나누는 격벽, 상기 격벽에 붙어 있고 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버에 걸쳐 있는 프리즘 상판, 양방향 유압 실린더 및 상기 양방향 유압 실린더와 상기 제1 챔버 및 제2 챔버 사이를 연결하는 유압전달 튜브를 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 유압 탄성막 프리즘은 액체로 채워져 있으며, 상기 액체는 인덱스 매칭 오일을 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  8. 다수의 화소를 통해 영상을 제공하는 디스플레이 패널,
    상기 디스플레이 패널에서 제공되는 영상을 시역 분리하는 3D 광학판 그리고
    복수의 유압 탄성막 프리즘을 포함하는 유압 탄성막 프리즘 어레이
    를 포함하고,
    상기 유압 탄성막 프리즘 어레이는 상기 디스플레이 패널과 3D 광학판 사이에 배치된 제 1 유압 탄성막 프리즘 어레이 및 상기 3D 광학판 위에 배치된 제 2 유압 탄성막 프리즘 어레이를 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 유압 탄성막 프리즘은 제 1 챔버 및 제 2 챔버를 포함하는 프리즘 몸체, 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버를 나누는 격벽, 상기 격벽에 붙어 있고 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버에 걸쳐 있는 프리즘 상판, 양방향 유압 실린더 및 상기 양방향 유압 실린더와 상기 제1 챔버 및 제2 챔버 사이를 연결하는 유압전달 튜브를 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제 1 및 제 2 유압 탄성막 프리즘 어레이에 있어서, 상기 복수의 제 1 챔버는 서로 연결되어 있으며, 상기 복수의 제 2 챔버는 서로 연결되어 있으며, 상 기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버는 격리되어 있는 3차원 디스플레이 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제 1 및 제 2 유압 탄성막 프리즘 어레이에 있어서, 각각의 프리즘 상판은 실질적으로 서로 평행한 3차원 디스플레이 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 3D 광학판은 렌티큘라 렌즈를 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 유압 탄성막 프리즘 어레이는 상기 디스플레이 패널과 상기 3D 광학판 위에 배치되어 있는 3차원 디스플레이 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 디스플레이 패널은 시분할 구동을 하는 표시 장치인 3차원 디스플레이 장치.
  15. 디스플레이 패널에서 제공되는 영상을 시역 분리하는 3D 광학판; 그리고
    복수의 유압 탄성막 프리즘을 포함하는 유압 탄성막 프리즘 어레이
    를 포함하고,
    상기 유압 탄성막 프리즘은 제 1 챔버 및 제 2 챔버를 포함하는 프리즘 몸체, 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버를 나누는 격벽, 상기 격벽에 붙어 있고 상기 제 1 챔버와 제 2 챔버에 걸쳐 있는 프리즘 상판, 양방향 유압 실린더 및 상기 양방향 유압 실린더와 상기 제1 챔버 및 제2 챔버 사이를 연결하는 유압전달 튜브를 포함하는 3차원 광학 모듈.
  16. 삭제
  17. 제15항에서,
    상기 유압 탄성막 프리즘은 액체로 채워져 있으며, 상기 액체는 인덱스 매칭 오일인 3차원 광학 모듈.
  18. 제17항에서,
    상기 3D 광학판은 렌티큘라 렌즈를 포함하는 3차원 광학모듈.
  19. 제15항에서,
    상기 3D 광학판은 렌티큘라 렌즈를 포함하는 3차원 광학모듈.
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