KR102099142B1 - Spatial Light Modulating Panel and 3D Display Device Using The same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 공간 광 변조 패널은 그 비가 일정한 제1 변과 제2 변을 갖는 사각형 형태의 복수 개의 서브 화소, 및 상기 복수 개의 서브 화소들의 제2 변이 서로 이웃하게 배열되어 홀로그램 회절 패턴을 표시하는 화소를 구비하는 액정 표시 패널을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 화소들은 분할되어 서브 화소들의 제2 변의 슬릿 사이즈가 작아지는 것을 특징으로 하여, 넓은 시야각을 갖는 시야 창을 제공하여 홀로그램을 시청할 수 있는 시야각을 넓힐 수 있다.In the spatial light modulation panel according to the present invention, a plurality of sub-pixels in a rectangular shape having a first side and a second side having a constant ratio, and second sides of the plurality of sub-pixels are arranged adjacent to each other to display a hologram diffraction pattern. Including a liquid crystal display panel having a pixel, the plurality of sub-pixels are divided, characterized in that the slit size of the second side of the sub-pixels is small, providing a viewing window having a wide viewing angle to view the hologram viewing angle Can widen.
Description
본 발명은 공간 광 변조 패널 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치에 적용되는 공간 광 변조 패널 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spatial light modulation panel and a stereoscopic image display device using the same, and more particularly, to a spatial light modulation panel applied to a holographic stereoscopic image display device and a stereoscopic image display device using the same.
최근, 입체(3차원) 영상과 영상 재생 기술에 대한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 입체 영상 관련 미디어는 시각 정보의 수준을 한 차원 더 높여주는 새로운 개념의 실감 영상 미디어로서 차세대 영상장치를 주도할 것으로 예상된다. 기존의 2차원 영상 시스템은 평면 영상을 제공하지만, 3차원 영상 시스템은 물체가 가지고 있는 실제 영상 정보를 관찰자에게 보여주는 관점에서 궁극적인 영상 구현 기술이라고 할 수 있다.Recently, studies on stereoscopic (3D) images and image reproduction technologies have been actively conducted. The stereoscopic image-related media is expected to lead the next generation of imaging devices as a new concept of realistic image media that raises the level of visual information to a new level. Existing 2D imaging systems provide planar images, but 3D imaging systems can be said to be the ultimate image realization technology in terms of showing actual image information possessed by an object to an observer.
입체 영상을 재생하기 위한 방법 중에서는 홀로그래피(Holography) 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그래피를 관측 시 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 동일한 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서, 홀로그래피 방식은 입체감이 뛰어나며 관측자가 피로감 없이 입체 영상을 가장 이상적인 방식으로 알려져 있다.Among the methods for reproducing a stereoscopic image, the holography method is a method in which a stereoscopic image identical to a real object can be felt without wearing special glasses when observing the holography produced using a laser. Therefore, the holography method has excellent stereoscopic effect, and an observer is known as the most ideal method for stereoscopic images without fatigue.
홀로그래피 방식은 물체에서 반사된 광(물체파)과 간섭성이 있는 광(기준파)을 겹쳐서 얻어지는 간섭 신호를 기록하고, 이를 재생하는 원리를 이용하는 것이다. 가간섭성이 높은 레이저 광을 사용하여 물체에 부딪쳐 산란되는 물체파를 또 다른 방향으로 입사된 기준파와 만나게 하여 형성된 간섭 무늬를 산진 필름에 기록하는 것을 홀로그램이라고 한다. 물체파와 기준파가 만날 때, 간섭에 의한 간섭 무늬를 형성하는데, 이 간섭 무늬에 물체의 진폭과 위상 정보가 함께 기록된다. 이렇게 기록된 간섭 무늬에 참조 광을 조사하여 홀로그램에 기록된 입체성을 입체 영상으로 복원하는 것을 홀로그래피라 한다.The holography method uses a principle of recording and reproducing an interference signal obtained by superimposing light (object wave) reflected from an object and coherent light (reference wave). A hologram is a method of recording an interference fringe formed on a scattering film by making an object wave scattered by striking an object with a reference beam incident in another direction using a highly coherent laser light. When the object wave and the reference wave meet, an interference fringe due to interference is formed, and the amplitude and phase information of the object are recorded in the interference fringe. Holography is a method of restoring a stereoscopic image recorded on a hologram to a stereoscopic image by irradiating reference light to the interference fringe recorded in this way.
홀로그램을 저장, 전송 및 영상처리를 위해 컴퓨터에 의해 생성하는 방법으로서, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH: Computer Generated Hologram)이 개발되었다.A computer generated hologram (CGH) has been developed as a computer-generated method for storing, transmitting and processing holograms.
컴퓨터 생성 홀로그램은 컴퓨터를 이용하여 물체 광과 참조 광 사이의 간섭 패턴을 계산하여 홀로그램 간섭 패턴 데이터를 생성하고, 생성된 홀로그램 간섭 패턴 데이터를 공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulator)에 전송한 후, 레이저를 이용한 참조 광을 공간 광 변조기(SLM)에 조사하여 공간 광 변조기에서 구현되는 홀로그램 간섭 패턴에 대응되는 입체 영상을 복원하여 재생하게 된다.The computer generated hologram calculates the interference pattern between the object light and the reference light using a computer, generates hologram interference pattern data, and transmits the generated hologram interference pattern data to a spatial light modulator (SLM), The reference light using the laser is irradiated to the spatial light modulator (SLM) to reconstruct and reproduce the stereoscopic image corresponding to the hologram interference pattern implemented in the spatial light modulator.
도 1은 종래 기술에 따른 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a digital hologram image reproducing apparatus implementing a computer generated hologram method according to the prior art.
도 1을 참조하면, 컴퓨터(10)에서 구현하고자 하는 입체 형상에 해당하는 간섭 무늬 이미지를 생성한다. 생성된 간섭 무늬는 공간 광 변조 패널(20)로 전송된다. 공간 광 변조 패널(20)은 투과형 액정표시패널로 형성하여 간섭 무늬를 표시할 수 있다. 공간 광 변조 패널(20)의 일 측면에는 참조광으로 사용할 레이저 광원(30)이 위치해 있다. 레이저 광원(30)에서 조사되는 참조광(90)을 공간 광 변조 패널(20)의 전면에 고르게 투사하기 위해서 확장기(40)와 렌즈(50)가 순차적으로 배치된다. 레이저 광원(30)에서 출사된 참조광(90)은, 확장기(40)와 렌즈(50)를 거쳐 공간 광 변조 패널(20)의 일 측면에 조사된다. 이에 따라, 공간 광 변조 패널(20)의 타 측면에는 공간 광 변조기(20)에 구현된 홀로그램의 간섭 무늬에 의해 3차원 입체 영상(80)이 표시된다.Referring to FIG. 1, an interference fringe image corresponding to a three-dimensional shape to be implemented by the
이와 같은 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치는 한 화소의 픽셀피치가 너무 커서 회절각이 너무 작게 된다. 구체적으로, 픽셀피치가 파장 단위인 0.6~0.7㎛의 피치가 되어야 40~60°의 넓은 회절각(시야각)을 가질 수 있지만, 액정표시장치(Liquid Crystal Display) 기술을 기반으로 한 현 수준에서는 이를 만족할 수 없다. In the digital hologram image reproducing apparatus implementing the computer generated hologram method according to the related art, the pixel pitch of one pixel is too large, and the diffraction angle is too small. Specifically, the pixel pitch should have a pitch of 0.6 to 0.7 µm, which is a wavelength unit, to have a wide diffraction angle (viewing angle) of 40 to 60 °, but at the current level based on liquid crystal display technology Can't be satisfied
따라서, 홀로그램을 시청할 수 있는 시야각이 매우 작아, 시청자는 매우 좁은 범위에서만 홀로그램을 시청할 수 밖에 없는 문제가 있다.Therefore, the viewing angle at which the hologram can be viewed is very small, and the viewer has a problem of viewing the hologram only in a very narrow range.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 넓은 시야각을 갖는 시야 창(Viewing window)을 제공할 수 있는 공간 광 변조 패널 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is designed to solve the above-described conventional problems, and the present invention provides a spatial light modulation panel capable of providing a viewing window having a wide viewing angle and a stereoscopic image display device using the same. have.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 그 비가 일정한 제1 변과 제2 변을 갖는 사각형 형태의 복수 개의 서브 화소, 및 상기 복수 개의 서브 화소들의 제2 변이 서로 이웃하게 배열되어 홀로그램 회절 패턴을 표시하는 화소를 구비하는 액정 표시 패널을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 화소들은 분할되어 서브 화소들의 제2 변의 슬릿 사이즈가 작아지는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 패널을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of sub-pixels having a first side and a second side having a constant ratio, and a second side of the plurality of sub-pixels arranged adjacent to each other to display a hologram diffraction pattern. It provides a spatial light modulation panel, characterized in that the liquid crystal display panel having a pixel, the plurality of sub-pixels are divided to reduce the slit size of the second side of the sub-pixels.
본 발명은 또한, 백 라이트 유닛, 상기 백 라이트 유닛의 앞면에 배치되며 홀로그램 회절 패턴을 표시하는 화소를 구비하는 공간 광 변조 패널, 상기 공간 광 변조 패널의 앞면에 배치되는 평판 렌즈, 및 상기 평판 렌즈의 앞면에 배치되는 아이 트래커를 포함하고, 상기 공간 광 변조 패널은 상기 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 특징을 구비하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치를 제공한다.The present invention also includes a backlight unit, a spatial light modulation panel disposed on the front surface of the backlight unit and having pixels displaying a holographic diffraction pattern, a flat panel lens disposed on the front surface of the spatial light modulation panel, and the flat panel lens It provides a stereoscopic image display device comprising an eye tracker disposed on the front surface, the spatial light modulation panel having any one of the features of
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the technical problems of the present invention mentioned above, other features and advantages of the present invention will be described below, or it will be clearly understood by those skilled in the art from the description and description.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. According to the present invention as described above has the following effects.
본 발명은 일반적인 액정표시패널의 픽셀피치를 작게 할 수 없는 제한된 부분을 픽셀피치를 분할함으로써 좀 더 넓은 시야각을 갖는 시야 창을 제공하여 홀로그램을 시청할 수 있는 시야각을 넓힐 수 있다. The present invention can provide a viewing window having a wider viewing angle by dividing the pixel pitch into a limited portion that cannot reduce the pixel pitch of a typical liquid crystal display panel, thereby widening the viewing angle for viewing holograms.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.In addition, other features and advantages of the present invention may be newly identified through embodiments of the present invention.
도 1은 종래 기술에 따른 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서 좌안영상을 좌안으로 우안영상을 우안으로 전송하여 입체 영상을 제공하는 방식을 나타낸 개략도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 광 변조 패널을 나타내는 개략도.
도 3b은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 광 변조 패널을 나타내는 개략도.
도 3c은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공간 광 변조 패널을 나타내는 개략도.
도 4는 화소 내 슬릿의 크기가 시야각에 미치는 영향을 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 서브 화소 형상에 따라 회절로 인해 형성되는 시야 창을 나타내는 개략도들.1 is a view showing the configuration of a digital hologram image reproducing apparatus implementing a computer generated hologram method according to the prior art.
Figure 2 is a schematic diagram showing a method for providing a stereoscopic image by transmitting a left-eye image from the left-eye image to the right-eye image in the stereoscopic image display device according to the present invention.
Figure 3a is a schematic diagram showing a spatial light modulation panel according to an embodiment of the present invention.
3B is a schematic diagram showing a spatial light modulation panel according to another embodiment of the present invention.
Figure 3c is a schematic diagram showing a spatial light modulation panel according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing the effect of the size of the slit in the pixel on the viewing angle.
5A and 5B are schematic views showing a viewing window formed due to diffraction according to a sub-pixel shape.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention designed to solve the above problems will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Throughout the specification, the same reference numbers refer to substantially the same components. In the following description, when it is determined that the detailed description of the known technology or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
도 2는 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서 좌안 영상을 좌안으로 우안 영상을 우안으로 전송하여 입체 영상을 제공하는 방식을 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a method of transmitting a left-eye image to the left-eye and a right-eye image to the right-eye in the stereoscopic image display device according to the present invention to provide a stereoscopic image.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 공간 광 변조 패널(200), 백 라이트 유닛(BLU), 평판 렌즈(FL), 및 아이 트래커(ET)을 포함하여 이루어진다.2, the stereoscopic image display device according to the present invention includes a spatial
상기 공간 광 변조 패널(200)은 투명한 유리 기판으로 형성한 상판(SU)과 하판(SD)이 대면하고, 그 사이에 액정층(LC)를 개재하여 결합한 투과형 액정표시패널로 형성될 수 있다. 상기 광 변조 패널(200)은 컴퓨터 혹은 비디오 처리 장치(미도시)로부터 간섭 무늬 패턴 데이터를 입력 받아 간섭 무늬를 표시한다. 상기 상판(SU)과 하판(SD) 각각에는 액정표시패널을 구성하는 박막 트랜지스터 및 칼라 필터 등이 형성될 수 있다.The spatial
상기 백 라이트 유닛(BLU)은 상기 광 변조 패널(200)의 배면에 배치된다. 상기 백 라이트 유닛(BLU)은 레이저 다이오드나 적색, 녹색, 및 청색 콜리메이티디 LED들을 포함할 수 있고, 백색 레이저 다이오드나 백색 콜리메이티드 LED와 같은 단일 광원을 포함할 수도 있다. 본 발명의 핵심 내용이 백 라이트 유닛(BLU)에 있는 것이 아니므로 상세한 예들에 대해서는 생략한다.The backlight unit BLU is disposed on the rear surface of the
그리고, 상기 광 변조 패널(200)의 전면에는 상기 광 변조 패널(200)과 관람자 사이의 공간 내의 적절한 위치에 입체 영상의 초점을 맞추어 주는 평판 렌즈(FL)를 더 포함할 수 있다. 상기 평판 렌즈(FL)의 초점은 다양하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 광 변조 패널(200)과 관람자 사이의 최적의 위치에 초점을 설정할 수도 있다. 이 경우에는 좌안과 우안에 교대로 좌안 영상과 우안 영상이 전송하도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 핵심이 평판 렌즈(FL)에 국한된 것이 아니므로 상세한 설명은 생략한다.In addition, the front surface of the
그리고, 평판 렌즈(FL)의 전면에는 관람자의 좌안과 우안에 직접 좌안 영상 및 우안 영상 각각을 표시하는 시야 창을 형성하기 위한, 아이 트래커(ET)를 더 포함할 수 있다.In addition, the front of the flat lens FL may further include an eye tracker ET for forming a viewing window displaying the left-eye image and the right-eye image, respectively, directly to the left and right eyes of the viewer.
상기 아이 트래커(ET)는 관람자의 위치를 검출하고, 관람자의 위치에 따라 관람 각도를 계산한 후에, 좌안용 영상과 우안용 영상을 관람자의 좌안과 우안의 위치에 맞추어 편향한다. 아이 트래커(ET)는 관람자의 위치, 특히 관람자의 좌안 및 우안의 위치에 따라 입체 영상의 초점을 수평 방향으로 편향하는 장치이다. 따라서, 도면으로 도시하지는 않았지만, 아이 트래커(ET)에는 관람자의 위치를 인식하기 위한 관람자 위치 검출기를 더 포함하는 것이 바람직하다.The eye tracker ET detects the position of the viewer, calculates the viewing angle according to the position of the viewer, and deflects the left-eye image and the right-eye image according to the positions of the left-eye and right-eye of the viewer. The eye tracker ET is a device that deflects a focus of a stereoscopic image in a horizontal direction according to the position of the viewer, especially the position of the left and right eyes of the viewer. Therefore, although not shown in the drawings, it is preferable that the eye tracker ET further includes a spectator position detector for recognizing the spectator's position.
좀 더 구체적으로 설명하면, 첫 번째 프레임에서는 홀로그래피 방식의 좌안 영상을 표시한다. 이때, 평판 렌즈(FL)의 초점은 관람자의 좌안과 우안 사이로 설정한다. 그리고 아이 트래커(ET)에서 초점을 좌안 쪽으로 편향시켜준다. 보통 사람의 좌안과 우안의 간격이 평균적으로 65mm이므로, 좌안용 입체 영상을 구현할 때는, 아이 트래커(ET)에서는 초점이 좌측으로 32mm정도 이동하는 각도가 되도록 편향 각도를 설정한다. 한편, 두 번째 프레임에서는 홀로그래피 방식의 우안 영상을 표시한다. 마찬가지로, 평판 렌즈(FL)의 초점은 관람자의 좌안과 우안 사이로 설정한다. 그리고 아이 트래커(ET)에서 초점을 우안 쪽으로 편향시켜준다. 즉, 우안용 입체 영상을 구현할 때는, 아이 트래커(ET)에서는 초점이 우측으로 32mm정도 이동하는 각도가 되도록 편향 각도를 설정한다.In more detail, the left frame image of the holography method is displayed in the first frame. At this time, the focus of the flat plate lens FL is set between the left and right eyes of the viewer. The eye tracker (ET) shifts the focus to the left eye. Since the distance between the left eye and the right eye of an average person is 65 mm on average, when implementing a stereoscopic image for the left eye, the deflection angle is set in the eye tracker ET so that the focal point is about 32 mm to the left. Meanwhile, in the second frame, a right-eye image of a holography method is displayed. Similarly, the focus of the flat plate lens FL is set between the left and right eyes of the viewer. The eye tracker (ET) shifts the focus to the right eye. That is, when realizing a stereoscopic image for the right eye, the eye tracker ET sets the deflection angle so that the focus moves to the right by about 32 mm.
본 발명에 따른 입체 영상 표시장치는 홀로그램 패턴을 표시하는 공간 광 변조 패널(200)을 포함한다. 특히, 상기 공간 광 변조 패널(200)은 액정표시패널로 구현될 수 있다. The stereoscopic image display device according to the present invention includes a spatial
이때, 액정표시패널은 매트릭스 방식으로 배열된 화소들을 구비한다. 그리고 각 화소는 풀-컬러(Full Color)를 표현하기 위해 적색(Red), 녹색(Green), 및 청색(Blue)을 발현하는 서브 화소들을 포함할 수 있다. At this time, the liquid crystal display panel includes pixels arranged in a matrix manner. In addition, each pixel may include sub-pixels that express red, green, and blue to express full color.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 광 변조 패널을 나타내는 개략도로서, 랜드스케이프 방식(Landscape type)으로 구성된 화소를 나타내는 개략도이다. 3A is a schematic diagram showing a spatial light modulation panel according to an embodiment of the present invention, and is a schematic diagram showing pixels configured in a landscape type.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 광 변조 패널은 상판(SU)과 하판(SD)이 대면하고, 그 사이에 액정층(미도시)를 개재하여 결합한 투과형 액정표시패널로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3A, the spatial light modulation panel according to an embodiment of the present invention is a transmissive liquid crystal display panel in which an upper panel SU and a lower panel SD face each other, and a liquid crystal layer (not shown) is interposed therebetween. Can be formed.
이때, 하나의 화소(PXL)는 가로 방향으로 길쭉한 형상을 갖는 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)로 구성된다. 이 경우, 상기 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)은 가로 방향으로 분할될 수 있다. 즉, 상기 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)은 세로 방향으로 화소의 피치가 줄어든다.At this time, one pixel PXL is composed of sub-pixels SP R , SP G , and SP B having an elongated shape in the horizontal direction. In this case, the sub-pixels SP R , SP G , and SP B may be divided in the horizontal direction. That is, the pitch of the pixels is reduced in the vertical direction of the sub-pixels SP R , SP G , and SP B.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 광 변조 패널을 나타내는 개략도로서, 포트레이트 방식(Portrait type)으로 구성된 화소를 나타내는 개략도이다. 3B is a schematic diagram showing a spatial light modulation panel according to another embodiment of the present invention, and is a schematic diagram showing pixels configured in a portrait type.
도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 광 변조 패널은 상판(SU)과 하판(SD)이 대면하고, 그 사이에 액정층(미도시)를 개재하여 결합한 투과형 액정표시패널로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3B, the spatial light modulation panel according to an embodiment of the present invention is a transmissive liquid crystal display panel in which an upper panel SU and a lower panel SD face each other, and a liquid crystal layer (not shown) is interposed therebetween. Can be formed.
이때, 하나의 화소(PXL)는 세로 방향으로 길쭉한 형상을 갖는 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)로 구성된다. 이 경우, 상기 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)은 세로 방향으로 분할될 수 있다. 즉, 상기 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)은 가로 방향으로 화소의 피치가 줄어든다.At this time, one pixel PXL is composed of sub-pixels SP R , SP G , and SP B having an elongated shape in the vertical direction. In this case, the sub-pixels SP R , SP G , and SP B may be divided in the vertical direction. That is, the sub-pixels SP R , SP G , and SP B have a reduced pixel pitch in the horizontal direction.
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공간 광 변조 패널을 나타내는 개략도로서, 가로변과 세로변의 길이가 동일하게 구성된 화소를 나타내는 개략도이다. 3C is a schematic diagram showing a spatial light modulating panel according to another embodiment of the present invention, and is a schematic diagram showing pixels having the same length of the horizontal and vertical sides.
도 3c를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공간 광 변조 패널은 상판(SU)과 하판(SD)이 대면하고, 그 사이에 액정층(미도시)를 개재하여 결합한 투과형 액정표시패널로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3C, in the spatial light modulation panel according to another embodiment of the present invention, the upper panel SU and the lower panel SD face each other, and a transmissive liquid crystal display panel coupled with a liquid crystal layer (not shown) interposed therebetween. It can be formed of.
이때, 하나의 화소(PXL)는 가로변과 세로변이 동일한 형상을 갖는 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)로 구성된다. 이 경우, 상기 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)은 세로 방향으로 넓은 시야각을 형성 시에는 가로 방향으로 분할되고, 도시하지는 않았지만 가로 방향으로 넓은 시야각을 형성 시에는 세로 방향으로 분할될 수 있다.At this time, one pixel PXL is composed of sub-pixels SP R , SP G , and SP B having horizontal and vertical sides of the same shape. In this case, the sub-pixels SP R , SP G , and SP B are divided in a horizontal direction when forming a wide viewing angle in the vertical direction, and not shown, but in a vertical direction when forming a wide viewing angle in the horizontal direction. You can.
즉, 상기 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)은 세로 방향으로 시야각을 향상시키기 위해서 가로 방향으로 화소의 피치가 줄어들 수 있고, 가로 방향으로 시야각을 향상시키기 위해서 세로 방향으로 화소의 피치가 줄어들 수 있다.That is, the sub-pixels SP R , SP G , and SP B may decrease the pitch of the pixels in the horizontal direction to improve the viewing angle in the vertical direction, and the pitch of the pixels in the vertical direction to improve the viewing angle in the horizontal direction. Can be reduced.
여기서, 하나의 화소(PXL)를 백 라이트가 통과하면서 회절한 결과로 입체 영상이 표현된다. 따라서, 하나의 화소(PXL)를 구성하는 각 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)이 회절을 유발하는 슬릿으로 작동한다. Here, a stereoscopic image is expressed as a result of diffraction while the backlight passes through one pixel PXL. Therefore, each of the sub-pixels SP R , SP G , and SP B constituting one pixel PXL operates as a slit causing diffraction.
도 4는 화소 내 슬릿의 크기가 시야각에 미치는 영향을 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 화소의 피치 즉, 슬릿의 간격이 작을수록 시야 창(VW)의 크기가 커지는 것을 알 수 있다.4 is a view showing the effect of the size of the slit in the pixel on the viewing angle. Referring to FIG. 4, it can be seen that the smaller the pitch of the pixels, that is, the slit spacing, the larger the size of the viewing window VW.
아래 수학식 1은 화소의 피치, 즉 슬릿의 간격에 의해 형성되는 시야 창(VW)의 크기에 관련된 수식이다.
여기서, λ는 레이저의 파장, PXLP는 화소의 피치, 그리고 Distance는 시야 거리를 의미한다. 화소의 피치가 작을수록 시야 창(VW)의 크기가 커지는 것을 알 수 있다. 즉, 화소의 피치가 작을수록 회절각이 커지고, 이로 인해 시야각을 향상시킬 수 있다.Here, λ is the wavelength of the laser, PXL P is the pitch of the pixel, and Distance is the viewing distance. It can be seen that the smaller the pitch of the pixels, the larger the size of the viewing window VW. That is, the smaller the pitch of the pixel, the larger the diffraction angle, and thus the viewing angle can be improved.
도 5a 및 도 5b는 서브 화소 형상에 따라 회절로 인해 형성되는 시야 창을 나타내는 개략도들이다.5A and 5B are schematic views showing a viewing window formed due to diffraction according to a sub-pixel shape.
도 5a를 참조하면, 세로 방향으로 길쭉한 형상을 갖는 포트레이트 방식(Portrait type)으로 구성된 서브 화소(SP)는 시야 창(VW)이 가로 방향으로 길게 형성됨을 알 수 있다. 즉, 포트레이트 방식(Portrait type)으로 구성된 서브 화소(SP)에서는 서브 화소(SP)를 세로 방향으로 분할함으로써 시야 창(WV)을 가로 방향으로 더 넓힐 수 있다.Referring to FIG. 5A, it can be seen that a sub-pixel SP configured in a portrait type having a shape elongated in the vertical direction has a long viewing field VW formed in a horizontal direction. That is, in the sub-pixel SP configured in the portrait type, the viewing window WV can be widened in the horizontal direction by dividing the sub-pixel SP in the vertical direction.
도 5b를 참조하면, 가로 방향으로 길쭉한 형상을 갖는 랜드스케이프 방식(Landscape type)으로 구성된 서브 화소(SP)는 시야 창(VW)이 세로 방향으로 길게 형성됨을 알 수 있다. 즉 랜드스케이프 방식(Landscape type)으로 구성된 서브 화소(SP)에서는 서브 화소(SP)를 가로 방향으로 분할함으로써 시야 창(VW)을 세로 방향으로 더 넓힐 수 있다.Referring to FIG. 5B, it can be seen that a sub-pixel SP configured in a landscape type having a shape elongated in a horizontal direction has a long viewing field VW formed in a vertical direction. That is, in the sub-pixel SP configured in a landscape type, the viewing window VW may be further widened in the vertical direction by dividing the sub-pixel SP in the horizontal direction.
도시하지는 않았지만, 가로변과 세로변이 동일한 형상을 갖는 서브 화소(SP)에서는 가로 방향으로 시야 창(VW)을 넓히기 위해서는 세로 방향으로 분할하고, 세로 방향으로 시야 창(VW)을 넓히기 위해서는 가로 방향으로 분할할 수 있다.Although not shown, in the sub-pixel SP having the same shape as the horizontal side and the vertical side, it is divided in the vertical direction in order to widen the viewing window VW in the horizontal direction, and in the horizontal direction in order to widen the viewing window VW in the vertical direction. can do.
따라서, 다시 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 공간 광 변조 패널(200)은 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)을 분할하여 슬릿 사이즈를 줄임으로써 회절각을 증가시켜 홀로그램을 시청할 수 있는 시야각을 넓힐 수 있다.Accordingly, referring again to FIGS. 3A to 3C, the spatial
보다 구체적으로, 40~60°의 넓은 회절각(시야각)을 만들기 위해서는 슬릿 사이즈 즉, 픽셀피치가 파장 단위인 0.6~0.7㎛가 되어야 하지만 현 기술로는 구현하기 힘들다. 이를 극복하기 위해서 시야 창(VW)을 이용하여 시청자가 위치한 곳에서 시청 가능한 영상 정보만을 양안에 제공하게 된다. 이때, 일반적인 20~70㎛의 픽셀피치로 1~2°의 작은 회절 각을 이용하여 시야 창(VW)을 만들 수 있으며 시야 창(VW)의 사이즈는 눈의 동공 사이즈 보다 조금 더 크게 형성된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 공간 광 변조 패널(200)은 일반적인 액정표시패널의 픽셀피치를 작게 할 수 없는 제한된 부분을 픽셀피치를 분할함으로써 좀더 넓은 시야각을 갖는 시야 창을 제공하여 홀로그램을 시청할 수 있는 시야각을 넓힐 수 있다.More specifically, in order to create a wide diffraction angle (viewing angle) of 40 to 60 °, the slit size, that is, the pixel pitch should be 0.6 to 0.7 µm, which is a wavelength unit, but is difficult to implement with current technology. In order to overcome this, only visual information that is viewable from the viewer's location is provided to both eyes using a viewing window (VW). At this time, the viewing window VW can be formed using a small diffraction angle of 1 to 2 ° with a pixel pitch of 20 to 70 μm in general, and the size of the viewing window VW is slightly larger than the pupil size of the eye. Therefore, the spatial
다만, 회절에 의한 간섭 현상은 이웃한 화소와 이루어져야 하는데, 각 서브 화소들(SPR, SPG, SPB)을 분할하는 경우 하나의 데이터(date)가 다른 두 개의 분할된 화소로 인해 원치 않는 간섭 현상이 발생할 수 있다. 이러한 하나의 화소 내 간섭 현상은 똑 같은 위상을 가진 두 개의 화소의 위상(phase) 합이 기존의 위상(phase)과 같도록 계산된 데이터(date)를 구현함으로써 해결 될 수 있다.However, the interference phenomenon due to diffraction should be made with neighboring pixels. When dividing each sub-pixel (SP R , SP G , SP B ), one data (date) is unwanted due to two different divided pixels. Interference may occur. The interference phenomenon in one pixel can be solved by implementing data calculated such that the sum of the phases of two pixels having the same phase is equal to the existing phase.
여기서, 가로 방향으로 길쭉한 형상을 갖는 랜드스케이프 방식(Landscape type)으로 구성된 화소의 경우에는 가로 방향으로 분할하고, 세로 방향으로 길쭉한 형상을 갖는 포트레이트 방식(Portrait type)으로 구성된 화소의 경우에는 세로 방향으로 분할할 수 있다. 또한, 가로변과 세로변의 길이가 동일하게 구성된 화소의 경우에는 넓은 시야각에 요구되는 방향으로, 즉 가로 방향으로 넓은 시야각을 형성 시에는 세로 방향으로 분할하고, 세로 방향으로 넓은 시야각을 형성 시에는 가로 방향으로 분할될 수 있다.Here, in the case of a pixel composed of a landscape type having an elongated shape in the horizontal direction, the pixel is divided in a horizontal direction, and in the case of a pixel composed of a portrait type having an elongated shape in the vertical direction, in a vertical direction Can be divided. In addition, in the case of pixels having the same horizontal and vertical sides, the pixels are divided in a vertical direction in a direction required for a wide viewing angle, that is, when forming a wide viewing angle in the horizontal direction, and in a horizontal direction when forming a wide viewing angle in the vertical direction Can be divided into
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope of the present invention without departing from the technical field to which the present invention pertains. It will be obvious to those of ordinary skill.
10: 컴퓨터 20, 200: 공간 광 변조기
30: 레이저 광원 40: 확장기
50: 렌즈 80: 출력 영상
90: 참조광 50: 광학 렌즈
SU: 상판 SD: 하판
LC: 액정층 FL: 평판 렌즈
ET: 아이 트래커 PXL: 화소
SPR: 적색 서브 화소 SPG: 녹색 서브 화소
SPB: 청색 서브 화소 VW: 시야창10:
30: laser light source 40: expander
50: lens 80: output image
90: reference light 50: optical lens
SU: Upper board SD: Lower board
LC: liquid crystal layer FL: flat lens
ET: Eye Tracker PXL: Pixel
SP R : Red sub-pixel SP G : Green sub-pixel
SP B : Blue sub-pixel VW: Viewing window
Claims (10)
그 비가 일정한 제1 변과 제2 변을 갖는 사각형 형태의 복수 개의 서브 화소; 및
상기 복수 개의 서브 화소들의 제2 변이 서로 이웃하게 배열되어 홀로그램 회절 패턴을 표시하는 화소를 구비하는 액정 표시 패널을 포함하고,
상기 복수 개의 서브 화소들은 상기 상판의 상기 칼라 필터가 분할됨에 따라 분할되어 상기 서브 화소들의 제2 변의 슬릿 사이즈가 작아지는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 패널.A lower plate having a thin film transistor, an upper plate facing the lower plate and having a color filter, and a liquid crystal layer interposed between the lower plate and the upper plate;
A plurality of sub-pixels in a rectangular shape having a first side and a second side having a constant ratio; And
A second side of the plurality of sub-pixels are arranged adjacent to each other to include a liquid crystal display panel having a pixel for displaying a hologram diffraction pattern,
The plurality of sub-pixels are divided as the color filter of the top plate is divided, so that the size of the slit of the second side of the sub-pixels is reduced.
상기 제1 변은 상기 서브 화소의 가로변이고, 상기 제2 변은 상기 서브 화소의 세로변이며,
상기 제1 변의 길이가 상기 제2 변의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 패널.According to claim 1,
The first side is the horizontal side of the sub-pixel, and the second side is the vertical side of the sub-pixel,
Spatial light modulation panel, characterized in that the length of the first side is longer than the length of the second side.
상기 복수 개의 서브 화소들은 가로 방향으로 분할되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 패널.According to claim 2,
Spatial light modulation panel, characterized in that the plurality of sub-pixels are divided in the horizontal direction.
상기 제1 변은 상기 서브 화소의 세로변이고, 상기 제2 변은 상기 서브 화소의 가로변이며,
상기 제1 변의 길이가 상기 제2 변의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 패널.According to claim 1,
The first side is a vertical side of the sub-pixel, and the second side is a horizontal side of the sub-pixel,
Spatial light modulation panel, characterized in that the length of the first side is longer than the length of the second side.
상기 복수 개의 서브 화소들은 세로 방향으로 분할되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 패널.The method of claim 4,
Spatial light modulation panel, characterized in that the plurality of sub-pixels are divided in the vertical direction.
상기 제1 변의 길이와 상기 제2 변의 길이가 동일한 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 패널.According to claim 1,
Spatial light modulation panel, characterized in that the length of the first side and the length of the second side are the same.
상기 복수 개의 서브 화소들은,
가로 방향으로 넓은 시야각을 형성 시에는 세로 방향으로 분할하고,
세로 방향으로 넓은 시야각을 형성 시에는 가로 방향으로 분할하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조 패널.The method of claim 6,
The plurality of sub-pixels,
When forming a wide viewing angle in the horizontal direction, divide in the vertical direction,
When forming a wide viewing angle in the vertical direction, the spatial light modulation panel characterized in that it is divided in the horizontal direction.
상기 백 라이트 유닛의 앞면에 배치되는 공간 광 변조 패널;
상기 공간 광 변조 패널의 앞면에 배치되는 평판 렌즈; 및
상기 평판 렌즈의 앞면에 배치되는 아이 트래커를 포함하고,
상기 공간 광 변조 패널은 상기 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 특징을 구비하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.Backlight unit;
A spatial light modulation panel disposed on the front surface of the backlight unit;
A flat-panel lens disposed on the front surface of the spatial light modulation panel; And
It includes an eye tracker disposed on the front surface of the flat lens,
The spatial light modulation panel is a stereoscopic image display device, characterized in that it has any one of the features of claim 1 to claim 7.
상기 공간 광 변조 패널은 제1 주기 동안에는 좌안 홀로그램 영상에 상응하는 회절 패턴을 표시하고, 제2 주기 동안에는 우안 홀로그램 영상에 상응하는 회절 패턴을 표시하고,
상기 아이 트래커는 상기 제1 주기 동안에는 상기 좌안 홀로그램 영상을 좌안 방향으로 편향하며, 상기 제2 주기 동안에는 상기 우안 홀로그램 영상을 우안 방향으로 편향하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.The method of claim 8,
The spatial light modulation panel displays a diffraction pattern corresponding to the left-eye hologram image during the first period, and displays a diffraction pattern corresponding to the right-eye hologram image during the second period,
The eye tracker deflects the left-eye hologram image in the left-eye direction during the first period, and deflects the right-eye hologram image in the right-eye direction during the second period.
상기 서브 화소 하나는 홀로그램 회절 패턴 데이터를 표시하되,
상기 홀로그램 회절 패턴 데이터는, 상기 하나의 서브 화소의 분할된 두 개 영역들에 의한 위상 합이 상기 홀로그램 회절 패턴의 위상과 동일하도록 조절된 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.According to claim 1,
One sub-pixel displays hologram diffraction pattern data,
The hologram diffraction pattern data, the three-dimensional image display device, characterized in that the phase sum of the two divided regions of the sub-pixel is adjusted to be the same as the phase of the hologram diffraction pattern.
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