<30305FB8F1C2F72E687770>

Size: px

Start display at page:

Download "<30305FB8F1C2F72E687770>"

경진 동방
5 years ago
Views:

기술특집 차세대무안경식디스플레이기술현황 황용석 ( 광운대학교전자공학과 3DRC 센터 ) Ⅰ. 서론 디스플레이기술의목적은눈앞에펼쳐지는자연적인입체공간이나가상적인공간정보를보다정확하고자연스럽게인간에게전달하는데에있다.

대형의벽거리형 HDTV 등으로발전되어가고있다. 더섬세한화면을구현하기위해고해상도, 고휘도, 고명암, 고색재현등을통해고화질화및광시야구현으로발전이이루어져오고있다 [1-3,21].

입체감은좌우양안에투영되는상의차이 ( 양안시차 ) 에의해 3차원공간속의장면및사물에대해인식하게되는데, 3차원 (3D) 입체영상이라함은이러한양안시차를가진스테레오스코픽영상을기본으로하고있다 [15].

1 기술특집 차세대무안경식디스플레이기술현황 황용석 ( 광운대학교전자공학과 3DRC 센터 ) Ⅰ. 서론 디스플레이기술의목적은눈앞에펼쳐지는자연적인입체공간이나가상적인공간정보를보다정확하고자연스럽게인간에게전달하는데에있다. 21세기고도정보화사회에서전자시스템및멀티미디어의급속한보급에따라더욱중요시되고있는산업분야로, 인간과각종전자장치를연결시켜주는역할을담당하는디스플레이에대한중요성은최근들어더욱커지고있다 [ 그림 1] 에서같이공간정보에대해고도의영상효과를추구하려는방향에서는흑백 CRT 부터칼라 CRT, 평판디스플레이, 프로젝션디스플레이그리고, 대형의벽거리형 HDTV 등으로발전되어가고있다. 더섬세한화면을구현하기위해고해상도, 고휘도, 고명암, 고색재현등을통해고화질화및광시야구현으로발전이이루어져오고있다 [1-3,21]. 한국산업의발전비전2020( 유망산업시리즈 ) [7] [ 그림 1] 디스플레이발전과정및전망 아울러마치그장소에있는것과같이느끼는것, 즉고임장감구현을위해입체영상기술이여러가지방식으로개발되어오고있다. 그특징은눈앞에펼쳐진입체영상을잡으려고손을내밀거나전방에서다가오는영상을엉겁결에피하거나할만큼, 종래의 2차원영상과는전혀다른임펙트를가지고있다. 입체감은좌우양안에투영되는상의차이 ( 양안시차 ) 에의해 3차원공간속의장면및사물에대해인식하게되는데, 3차원 (3D) 입체영상이라함은이러한양안시차를가진스테레오스코픽영상을기본으로하고있다 [15]. 3차원디스플레이기술이란안경식및무안경식을모두포함하며, 스테레오스코픽 3차원디스플레이에서홀로그래픽 3차원디스플레이를포괄하나방식및기술의다양성으로인해현시점에서는구체적인표준화아이템을발굴하기가용이하지않은상태이다. 하지만현재, 박람회나테마파크등의이벤트회장에서는 3차원입체영상을사용한 3차원디스플레이전시시설이있고아름다운입체영상을즐길수있다. 2009년영화아바타의상영을계기로더욱큰시장이형성되어가고있다. 이러한기술들중일부는이미 3차원 TV로구현되어시장을형성해가고있다. 여기서구현되는방식은안경방식이다. 현재안경방식의기술면에서는우리나라에서는 LG전자와삼성전자가채택한 FPR( 필름패턴편광안경방식 ) 과 SG ( 셔터안경 ) 방식이대표적이라고볼수있다. 그런데자연스러운 3차원시청과고임장감구현을위해서는안경방 2011 년제 12 권제 3 호 67

기술특집 식보다는무안경방식이요구되고있다. 따라서본원고에서는 3차원디스플레이는무엇보다도 3차원정보를안전하고자연스럽게재현할수있어야한다는요구사항에의거 3차원입체영상디스플레이기술특히광학적인구조측면에서무안경방식을기반으로하는 3차원디스플레이기술의현황을살펴보고그기술시장전망도간략하게고찰하고자한다. 에대한연구가활발하게진행중이다.

무안경 3 차원디스플레이 디스플레이장치가고화질과대화면으로의발전을거듭하면서향후기존의 2D 영상을 3차원입체영상으로나타낼수있는 3차원입체영상디스플레이장치로영상매체기술이발전할것으로예상된다.

최근에는미국과유럽을중심으로다시점무안경식 3차원디스플레이기술들이개발되고있으며이방식의장점은원근감과공간감이실사와다름없이뛰어나고전후좌우에서입체감을뚜렷하게느낄수있다. 현재상업화가기대되는분야는무안경식의모니터이며 FPD를채용한방식으로평판디스플레이의장점을갖추고있으면서입체영상방식이부가된박형구조로개인용모니터를비롯한첨단정보통신기기분야에응용이가능하다.

2 기술특집 식보다는무안경방식이요구되고있다. 따라서본원고에서는 3차원디스플레이는무엇보다도 3차원정보를안전하고자연스럽게재현할수있어야한다는요구사항에의거 3차원입체영상디스플레이기술특히광학적인구조측면에서무안경방식을기반으로하는 3차원디스플레이기술의현황을살펴보고그기술시장전망도간략하게고찰하고자한다. 에대한연구가활발하게진행중이다. 무안경식 Autostereoscopy 디스플레이는 3차원영상을볼수있는지점이여러곳인다시점 (multi-view) 디스플레이를비교적손쉬운방법으로구현할수있다는점에서상용화에유리하다고할수있다. [ 그림 2] 에최근상용화된무안경식 3차원전자액자 (3dis) 및 Toshiba 무안경식 3차원 TV( ) 제품을나타내었다 [13,14]. Ⅱ. 무안경 3 차원디스플레이 디스플레이장치가고화질과대화면으로의발전을거듭하면서향후기존의 2D 영상을 3차원입체영상으로나타낼수있는 3차원입체영상디스플레이장치로영상매체기술이발전할것으로예상된다. 현재 3차원디스플레이산업은안경식에서스테레오무안경식으로의기술개발이당면과제로대두되고있으며향후 5년이내에는다시점무안경식 3차원디스플레이기술이 10년이내에는 off-line 형태의디지털홀로그래픽 3차원디스플레이기술이그리고 15년이내에는 on-line 형태의디지털홀로그래픽 3차원TV용디스플레이기술이핵심으로부상할것으로전망된다. 최근에는미국과유럽을중심으로다시점무안경식 3차원디스플레이기술들이개발되고있으며이방식의장점은원근감과공간감이실사와다름없이뛰어나고전후좌우에서입체감을뚜렷하게느낄수있다. 현재상업화가기대되는분야는무안경식의모니터이며 FPD를채용한방식으로평판디스플레이의장점을갖추고있으면서입체영상방식이부가된박형구조로개인용모니터를비롯한첨단정보통신기기분야에응용이가능하다. 3DIS 전자액자 [13] 도시바무안경 3차원 TV [14] [ 그림 2] 무안경 3차원디스플레이상용화사례 (1) 패럴랙스배리어방식패럴랙스배리어방식은 [ 그림 3] 과같이투과부와차단부가교대로배열된배리어를두고양쪽눈이보는각도에따라반대쪽 ( 즉, 왼쪽눈에는우안영상을, 오른쪽눈에는좌안영상을 ) 영상을각각차단해주는방식이다. 시점의제약을극복하고다시점시청을위해소프트웨어적인시점추적형영상전환시스템과하드웨어적인가변형패럴랙스배리어타입, 그리고다수시청이가능한다시점패럴랙스배리어타입이개발되었으나, 가변형과 1. Autostereoscopic 디스플레이 현재 3D-TV 시장은스테레오스코피방식을기반으로하여활발히상용화되고있다. 그러나최근한시장조사업체 (Nielsen) 에따르면 3D-TV를시청해본응답자의 89% 가 3D 안경착용으로인해멀티태스킹이불가능하다는사실에불편함을느끼는것으로나타났다 [12]. 이에안경없이 3차원영상을즐길수있는 Autostereoscopy 방식 [ 그림 3] 패럴랙스배리어방식의개념도 68 인포메이션디스플레이

2D-3D 동시구현기술은현재 3차원디스플레이전용콘텐츠시장이성숙되지않은상황에서제품의경쟁력을강화하기위한핵심기술로, Sharp를비롯해 (8인치 VGA급 Actius AL 3DU), LG Display( 풀HD급 42인치 2D-3D 변환디스플레이 ), Pavonine사 (19인치, SXGA), Dimension Technologies(19인치, SXGA),

3 차세대무안경식디스플레이기술현황 다시점형태의패럴랙스배리어타입은배리어타입보다시점의이동에서자유롭지만이를위해여러개의픽셀을각각배치하고시선의이동에따라픽셀중일부분만영상을표시하므로해상도저하를피할수없다. 배리어를액정기술을이용하여스위칭 (switching) 이가능하한능동형배리어로구현하면 Field Sequential 방법과결합하여디스플레이의개구율이높아지게할수있고, 2D-3D 모드를동시에사용할수있는등의장점을가질수있다. 액정을이용한능동형배리어는주로 LCD 패널로제작되며, 화면표시를위한패널과정교하게정렬되어동작한다. 2D-3D 동시구현기술은현재 3차원디스플레이전용콘텐츠시장이성숙되지않은상황에서제품의경쟁력을강화하기위한핵심기술로, Sharp를비롯해 (8인치 VGA급 Actius AL 3DU), LG Display( 풀HD급 42인치 2D-3D 변환디스플레이 ), Pavonine사 (19인치, SXGA), Dimension Technologies(19인치, SXGA), Fraunhofer HHI(20.1인치 ), 삼성전자 (SCH-710, dual phone등 ), AUO 등많은회사및연구소에서 2D-3D 변환디스플레이기술을연구하고있다 [27]. 현재발표되고있는무안경식 3차원디스플레이는주로패럴랙스배리어를사용한것이다. (2) 렌티큘러렌즈방식렌티큘러렌즈방식은좌 / 우안영상의분리를특수한형태의렌즈를통해서수행한다. [ 그림 4] 에서보듯이렌즈의정밀한설계를통해좌 / 우영상은 viewing zone에 위치한시청자의두눈으로분리되어입사된다. 이방식은패럴랙스배리어방식에비해다시점을제공하기용이하고화면에서가려지는부분이없어더밝은화면의고품질영상을즐길수있다는장점이있다. 그러나렌즈설계등이복잡하여패럴랙스배리어방식에비해상용화가늦게진행되고있다. 특히, 이방식에서그림에나타낸 Active 렌즈에능동형액정렌즈를이용하면 2D-3D 변환디스플레이의구현은가능해진다. 사용자가축상을이동할경우부정확하게상이맺히게되는문제가발생하며, 최초시점에서눈의위치를변경하면영상이역전하는문제가나타난다. 좌우방향뿐아니라앞뒤로거리가바뀌어도좌우의영상이혼재하는 ' 크로스토크 ' 현상이발생하게되어 3차원영상관찰영역이극도로작아짐. 렌티큘러렌즈를활용한다시점디스플레이도선보였지만시점증가 (N) 에따른수평해상도는 2D TV기준으로 1/N 로줄어드는단점이있다. 하지만 LG전자에서다시점으로개발되어 2008년광고용으로출시된바있다. (3) HOE(holographic optical element) 방식 HOE 방식은 [ 그림 5] 에서보듯이홀로그래픽광학소자를이용하여빛의정보 (amplitude, phase) 를변화시켜원하는빛의형태로출력을하는방법. 즉, 빛의진행향방을바꾸는회절격자가기록된광학필터형태로제작하여, 디스플레이패널앞에서장착하고투과한빛은아래그림에서같이특정위치에서시청시좌안과우안에들어오는이미지를분리하여주는방식임. 그러나 HOE 제작시 Silver-halide plate를이용하기때문에 wet-processing등제작의어려움이있고, 고출력의 [ 그림 4] 렌티큘러렌즈방식개념도 [ 그림 5] HOE 방식개념도 2011 년제 12 권제 3 호 69

4 기술특집 레이저, 장시간의기록시간및 Bulky한백라이트시스템등의단점을가짐. 기존의렌티큘러렌즈방식과패럴랙스배리어방식의문제점중얼마를최소화시키기위해 HOE 기반의 auto-stereoscopic 3차원디스플레이시스템이영국 Reality Vision에서제안되었던것이다 [15]. (4) VHOE(Volume HOE) 방식 VHOE를이용한다시점 3차원디스플레이기술은체적홀로그램의다중화기록특성을이용하여필요한시점의개수만큼의회절격자를체적홀로그램에다중기록하여 VHOE 광학판을구현한후고속의평판디스플레이소자에입력된다시점영상들을다중화된회절격자의기준빔과동기를맞추어시분할적으로입사시킴으로서다시점의입체영상을공간적으로디스플레이하는기술이다. 여기서필요한만큼의다시점스테레오영상을시분할적으로디스플레이하기위해서는시점영상과일치하는갯수의회절격자를효과적으로저장하고재생할수있는홀로그램다중화기록기술이요구된다. [ 그림 6] 은 VHOE 광학판을이용한시분할방식의 3차원디스플레이시스템의개념도를나타낸것이다. VHOE에기록하고자하는다시점의방향정보는기준빔의각도로서정의되기때문에각도정보는빔각도의변화속도로재생이가능하다. 간섭을통해광폴리머매질내에회절격자패턴으로기록되고동일한기준빔을입사시켜물체빔의입사방향과일치하는방향으로회절된다. 이때고속으로재생되는 LCD와입사빔을동기화시켜주면정해진방향으로다시점의스테레오입체영상을디스플레이할수있다. 광운대학교에서는 2002년 Performance analysis of photopolymer-based VHOE for time-sequential multiview 3D display system라는제목으로발표되었고, 지금도개발중에있다. 2. Volumetric 3차원디스플레이 (1) 집적영상방식집적영상방식은렌즈어레이를이용하여안경없이입체영상을관측할수있게하는 autostereoscopic 방식의하나로서최근국내외에서많은관심을끌고있는방식이다. 집적영상방식의기본적인원리는 [ 그림 7] 에도시되어있다. 픽업과디스플레이두단계로이루어지며, 픽업과정에선 3차원물체를여러방향에서바라본서로다른영상들을렌즈어레이를이용하여기초영상형태로저장하고, 디스플레이과정에서이들기초영상을렌즈어레이를통하여원래의광파로서재생하는원리이다. 이방식은대표적으로서울대학교와광운대학교에서지금까지계속연구되어오고있다. 광운대학교 3DRC에서는중간시점복원기법을이용한집적영상에서확대된 3차원영상의디스플레이기술, 이미징렌즈를이용한먼물체의픽업방식, 커브효과를가지는프로젝션집적영상시스템의구현방식, 커브형프로젝션집적영상시스템에서 3차원영상의 Real-Virtual 영역동시디스플레이시스템등이있다. 서울대학교에서는집적영상기법을이용한 3차원플로팅기법 [25], polymer-dispersed liquid-crystal(pdlc) 을이용하여 Depth 영역을확장하는기법 [22], 다층구조의디스플레이장치를이용하여 3차원집적영상의 Depth 영역을확장시키는기법 [25] 이제안되었다. [ 그림 7] 집적영상방식개념도 [ 그림 6] VHOE 방식개념도 ( 시분할법 [16,17])[18-19] (2) 홀로그램방식 다른접근방식으로홀로그램 (Hologram) 방식은 [ 그림 8] 과같이실제의물체에서발산되는빛과같은전자장을 70 인포메이션디스플레이

차세대무안경식디스플레이기술현황 재현하는방식임. 즉, 물체가발산하는산란빛의강도와위상의정보를포함한간섭무늬 ( 홀로그램 ) 에대한가간섭성광의회절현상을이용하는것으로써깊이가서로다른공간의각점을결상시킬수가있다. 이때문에일반적인풍경을볼때와같이자연스러운 3차원영상을실현할수있는유일한방식이며궁극의 3차원디스플레이방식임. 국내외유수기관들이현재개발중에있다.

5 차세대무안경식디스플레이기술현황 재현하는방식임. 즉, 물체가발산하는산란빛의강도와위상의정보를포함한간섭무늬 ( 홀로그램 ) 에대한가간섭성광의회절현상을이용하는것으로써깊이가서로다른공간의각점을결상시킬수가있다. 이때문에일반적인풍경을볼때와같이자연스러운 3차원영상을실현할수있는유일한방식이며궁극의 3차원디스플레이방식임. 국내외유수기관들이현재개발중에있다. 하지만방대한정보를소포트웨어와하드웨어기술을가지고실시간으로처리하는문제, 칼라구현문제등아직도미해결과제로남아있다. 하지만방대한정보를처리하기위한방법중하나로 LUT(Look-Up Table) 방식처음미국에서되었는데현재 N-LUT(Novel Look-up Table) 을이용한홀로그램생성기술, 3차원영상의시간 / 공간 / 선형중복성을이용한홀로그램생성기술, FPGA(Field Programmable Gate Array) 를이용한홀로그램생성기술, 홀로그램방송을위한홀로그램자막 / 수화기술등에대한다양한홀로그램기술이개발되고있다 [26]. 1. 해외기술개발현황 [7-11] (1) 미국의현황대학및기업에서는스테레오및다시점방식에의한 3차원디스플레이기술을연구하고있으며 3차원홀로그램디스플레이를 2020년실용화목표로연구추진중이다. 스테레오그래픽스사는 9시점용렌티큘러스크린을사용한다시점 3차원모니터를개발하였으며현재판매중이다. DTI는패럴랙스배리어형 12 8 인치급 LCD 입체모니터시제품을개발하여상품화하였다. MIT 미디어랩은 AOM(Acouto-Optic Modulator) 과 LCD 방식을이용하여홀로그램동영상재생시스템을구축하였으며디지털홀로그램형 5인치급 3차원동영상을시연하였다. ITI는 Autostereogram 기술을개발하였으며 DMA는홀로그램및체적영상방식을개발하였으며상용화진행중이다. (2) 캐나다의현황캐나다 McGill대와 CRC 연구소는휴먼팩터및3차원시청환경등에대한연구를활발히진행하고있다. [ 그림 8] 홀로그램방식개념도 Ⅲ. 무안경 3 차원디스플레이개발현황 지금까지무안경 3차원디스플레이종류와중요기술들을살펴보았다. 무안경디스플레이는위의범주안에대부분포함이되고각기술들을이용하여자연스러운입체감과고성능의 3차원영상을실현하기위해시스템설계, 광학소자개발, 컨텐츠개발등을국내외많은기관들에서진행해나고있다. (3) 유럽의현황케임브리지대학은시간분할방식에근거한 8시점 10 인치화면, 7시점 25인치화면, 28시점 25인치화면, 15시점 50인치화면의 3차원영상시스템을개발하였고현재는완전VGA 해상도시스템을위해 FLCD(ferroelectric liquid crystal display) 를이용하는방법을연구하고있다. 필립스는 18인치급 LCD 입체모니터시제품을개발하였고액정을적용한렌티큘러스크린을사용하여 2D/3D 가가능한모바일폰과 40인치모니터를개발하였다. HHI는스테레오스코픽영상의시점변경에따른좌우영상의적응적렌더링을위하여시청자의 eye tracking 시스템을개발하였다. (4) 일본의현황 [4-6] 국가적과제로장시간의시청으로인한피로감을해결하기위해다시점영상방식또는홀로그래피를이용한특수한디스플레이기술을연구하고있다 년제 12 권제 3 호 71

6 기술특집 도시바는 18시점 15.4인치와 32시점 20.8인치다시점모니터의원형을개발하였고, 집적영상기술을이용한무안경방식으로 2010년12월도시바가세계최초로 12인치및 20인치무안경 3D-TV를출시하였으나시점이하나이며소형이라는한계이다. 샤프는노트북과모니터휴대전화에 2D/3D 전환가능 2시점무안경식 3차원디스플레이를개발하여상용제품으로판매하고있고액정배리어방식의 3D 모바일폰과노트북을개발하여판매중이다. 3.8인치무안경 3D 스마트폰을곧출시할예정이다. 산요는 4시점배리어를적용한모바일폰및차량용디스플레이를개발하였다. 동경농공대는과거 TAO의 45시점흑백에서발전하여 128시점컬러의초다시점시스템을개발하였으며 3차원영상의시청시발생하는눈의피로현상과관련하여 SMV 시스템및다양한 3차원디스플레이시스템을연구중에있다. 니혼대는 AOM과 LCD 방식을이용하여홀로그램동영상재생시스템을구축하여개발중이다. 2. 국내기술개발현황 (1) 국내연구소 KIST는고속 CRT와고속액정셔터를이용하여 16시점까지실시간입출력가능한다시점 3차원디스플레이를개발하였고, 일본의초다시점기술을변형발전시켜, 수평시차만을제공하는방식으로초점조절이가능한 HMD형초다시점시스템을개발하여시연하였고, 완벽한초점조절이가능한완전시차방식의 HMD형초다시점시스템개발중이다. 홀로그래픽동영상표시장치는 MIT 방식을발전시켜폴리곤미러를대체하는정지미러세트를개발하였고, 수평방향의 AOM 배열로인한해상도향상기술을개발, 홀로그래픽동영상표시장치에적용가능한 CGH 연산방법론연구와디지털홀로그램기술과의접목을통한홀로그램데이터입출력시스템을연구중이다. 또한 3차원다시점디스플레이상용화를위해휴먼팩터와관련된기초연구를진행중이다 [8,10]. ETRI는깊이카메라를이용하여획득한 3차원정보를 컬러홀로그램으로디스플레이하는기술을개발하였다 [8]. KETI는터키의 Bilkent 대학과디지털홀로그래피기술개발을위한 MOU를맺고정보교류, 공동프로젝트발굴, 인적교류등의협력등을진행하고있다 [10]. (2) 대기업 [8,11] 무안경 3D 단말기의초기모델은당분간모바일기기를중심으로출시될전망이다. 제임스캐머런감독은우리나라를방문해 무안경 3차원TV 시대는 5년후에야열리며, TV보다는휴대폰 모바일기기를중심으로도입된뒤점차 TV로확산될것 이라고예상했다 [11]. 대기업으로는삼성전자삼성 SDI, LG전자, LG 디스플레이등이 3차원디스플레이개발을진행중이다. 특히삼성전자와 LG 전자의경우국내대기업중에서가장적극적으로 3차원디스플레이장치를개발하고있으며다시점 2D/3D 전환가능3차원디스플레이를적극적으로개발중임삼성전자는 10년후미래의고수익신사업아이템으로 3차원디스플레이사업을채택추진할계획이며현재무안경식 16시점의디스플레이가가능한시제품을개발중이다. LG전자 DD 연구소는 10~25시점영상을표시할수있는무안경식다시점 3차원디스플레이를구현하였으며 2008년광고용으로출시된바있다 [11]. 삼성 SDI는 2D/3D 전환이가능한무안경식스테레오패럴랙스배리어휴대전화용 OLED 3차원디스플레이를개발하였다. (3) 대학대학으로는서울대, 광운대, 강원대, 광주과기원등이 3차원디스플레이및 3차원신호처리분야를연구하고있다. 스테레오스코픽 홀로그래픽 체적형의무안경 3차원디스플레이기술에대한다양한핵심요소기술이서울대, 광운대, 연세대, 충북대등을중심으로는연구개발되고있다. 광운대학교국가지정 3D 영상미디어연구실의자연광을이용한 3차원동영상홀로그램기술과 VHOE 기반 3차원디스플레이시스템의개발하고있다 [16-20]. 서울대는 IP의시야각향상기술재생상깊이영역의확대방법, IP에서의 2D/3D 전환방법 [27], Floating Image 기술과 IP의 72 인포메이션디스플레이

7 차세대무안경식디스플레이기술현황 결합을연구중이다. 세종대, 광운대는디지털홀로그램과 CGH를기반으로하는홀로그래픽시스템에대한기초연구를진행중이다. 한양대는삼성전자와공동으로 IP 변형형태로렌티큘러기반다시점디스플레이에관한연구를진행중이다. (4) 중소기업 [7,8,11] 많은중소기업체들이 3차원관련업체로분류되기는하나, 대부분의 3차원부품솔루션업체들의경우몇몇업체를제외하고는전체매출에서 3차원제품의비중이 10% 미만인것이현실이다. 대표적인중소기업의기술개발현황은다음과같다. 파버나인은무안경식스테레오 3차원모니터를개발하고있다. 현재 17, 19인치무안경식 3차원 LCD 디스플레이제품을수출판매중이다. 최근 HD급 3차원입체촬영시스템인 미라큐브 3D스튜디오시스템 개발하였다. 케이디씨정보통신은 3차원 LCD 휴대폰모듈개발하였고, 2006년무안경식 3차원 LCD를모듈을개발해히타치폰에공급. 잘만테크는컴퓨터냉각장치및모니터개발업체로독자개발한 3차원 22인치 3차원모니터를일본후지필름에수출중이다. 코텍은의료용모니터, 항공 군사용디스플레이등산업용디스플레이전문업체로최근 3차원영상구현이가능한 MultiLayer Display(LCD 패널 2장을결합한무안경식 3 차원패널로눈의피로감이없음 ) 를개발하였다. 아이엠은블루레이용광픽업모듈전문업체로서무안경식 3차원을구현하는핵심부품인렌티큘러렌즈에대한원천기술도보유하고있다. Ⅲ. 무안경 3 차원디스플레이기술개발및시장전망 1. 무안경 3차원디스플레이기술개발전망무안경 3차원입체영상디스플레이에는다시점 / 초다시점 3차원디스플레이, 체적형 3차원디스플레이, 홀로그래픽 3차원디스플레이등이포함되며, 이중현재다시점 3 차원디스플레이는상당한수준에도달해있다. 그러나 다시점에서의문제점인시점간이동에따른급격한시차변화, 정 / 부시역간의역입체시문제, 크로스토크문제, 그리고눈의초점조절정보와관련된눈의피로현상문제등을해결하거나완화시킬가능성을가지고있는새로운무안경식 3차원표시기술이추후상용화를위한중요기술로예측되고있다 [11,23,26]. [ 그림 9] 는한국산업진흥원에서무안경입체영상디스플레이기술로드맵을작성한것이다. 자료 : 한국산업진흥원 [7] [ 그림 9] 무안경입체영상디스플레이기술로드맵 2. 무안경 3차원디스플레이시장전망 3차원디스플레이세계시장은현재기술개발단계로서 2010년에는도입기, 2015년 2부터본격성장단계로들어서면서빠른성장세를나타낼것으로전망되고있다. 무안경방식의3D-TV는현재정면에고정된 1인 1시점에서만입체감구현가능상태로서다자다시점의 3D-TV는상용화가매우어려운기술로제조업계는향후 5년이내 2011 년제 12 권제 3 호 73

8 기술특집 상용화는힘들것으로전망하고있으나 2D/3D 변환되는무안경방식의 3D-TV 상용화가성공할경우상당한시장확대효과가있고다시점무안경방식의 3차원방송이구현되면 3D-TV 시청의불편함이해소되고현재의TV 시청환경과유사해져본격적인상업화와일반 2D TV 대체수요가가능할것이다. 따라서정부는무안경 3D-TV 의실현을 2015년 2월로설정하여관련된기술을꾸준히연구향후 3,000억원을투자하여무안경TV와홀로그램기술개발을추진할예정이다 [11]. 한편시장조사업체디스플레이뱅크에따르면 2008년 3D 시장에서안경방식과무안경방식의비중은 73 대 27이지만, 2015년이되면 45 대 55로역전될것으로예상하고있다. 아래표는디스플레이뱅크, ETRI 방송통신위원회및언론자료종합한것이다. [ 표 1] 에서보듯이무안경방식도안경방식과함께성장시점은차이가있으나발전전망과로드맵은비슷할것으로추정한다면초기에는게임기, 의료모니터등특수분야에서 3차원디스플레이를채용하면서수요를창출하고이후입체방송이도입되면 3차원디지털 TV등이성장을주도할것으로예상된다. [ 그림 10] 은 5년마다 3 차원디스플레이시장규모를예측한것이다. 3차원디스플레이세계시장규모는 2010년 20억달러, 2015년, 80억달러, 2020년 150억달러로증가할전망이다. 기간별연평균시장성장률은 년 59.2%, 년 22.6% 3차원디스플레이의세계수출규모는 2010년 13억달러에서 2020년100억달러로증가할것으로전망된다. Ⅳ. 결론 본기고에서는 3차원디스플레이기술중무안경 3차원디스플레이에속하는기술들을종류별로소개하고현재각기관별로개발현황과전망에대하여살펴보았으며, 아울러시장전망에대하여간략히소개하였다. 이내용을통해차세대 3차원디스플레이는무안경식, 다시점, 고품질영상등의조건을만족해야할것으로보이며, 최근의 3차원디스플레이는안경방식이이미대중적으로상용화되어상당한규모의시장을형성하고있으며, 앞으로상당한기간동안막대한규모의시장을형성할것으로예상되나안경방식이갖는여러가지한계로인해, 중 장기적으로무안경식 3 차원디스플레이중심으로시장이 10년 12년 14년 17년 세계시장규모 62백만대 33백만대 836백만대 TV 제품 편광안경식 무안경식 (15년 ~) 방송서비스 ( 국내기준 ) [ 표 1] 3D-TV 시장발전전망과로드맵 3D 위성시험방송 안경식 3D 본방송 ( 15~) 무안경다시점시험방송 (14) 자료 : 디스플레이뱅크, ETRI 방송통신위원회및언론자료종합 [11] 전환될것으로예측, 이미이를위해기술개발이활발히추진되고있음을알수있었다. 패럴랙스배리어방식, 렌티큘러방식, HOE방식, VHOE방식, 집적영상방식, 홀로그램방식등으로소개하였으나아직표준화가미흡한 3 차원디스플레이분야의현실을고려하면원천기술확보를위한시급한연구개발이절실하다고할수있을것이다. 그러므로무안경방식의 3차원디스플레이핵심원천기 술확보를중심으로기술개발전략수립하고, 미래의기술주도권확보와현재 3차원 TV 시장의선도유지등을위해서도연구역량집중이지속되어야할것이다. 참고문헌 자료 : 산업연구원과글로벌인사이트공동작성 [7] [ 그림 10] 3 차원디스플레이시장전망 [ 1 ] 김은수, 이승현, 3차원영상의기초, 기다리 & Ohm사 (1998). [ 2 ] 김은수, 김승철, 3D 디스플레이개론, 들샘 (2006). J. G. Poulot, 이섬민, 3D 포토에대해알고싶은모든것 74 인포메이션디스플레이

9 차세대무안경식디스플레이기술현황 들, 다빈치 (2005). [ 3 ] 尾上守夫池内克史羽倉弘之, 3 次元映像ハンドブック (3 차원영상핸드북 ), 朝倉書店 (2006). [ 4 ] 本田捷夫, 高度立体動画像通信プロジェクト最終成果報告書 ( 고도입체동화상통신프로젝트최종성과보고 서 ), TAO (1997). [ 5 ] 本田捷夫, 高度三次元動画像遠隔表示プロジェクト最終報告書 ( 고도삼차원동화상원격표시프로젝트최종보고 서 ), TAO (2002). [ 6 ] 本田捷夫, 平成 16 年度立体映像表示に関する調査研究報告書 ( 헤세이 16년도입체영상표시에관한조사연구 보고서 ), 社団法人日本機械工業連合会 (2005). [ 7 ] 차세대디스플레이및기기산업의 2020 비전과전략, 산 업연구원 (2007) [ 8 ] 3D 디스플레이시장기술보고서, 중소기업청 (2009) [ 9 ] 2010 산업원천기술로드맵요약보고서 ( 디스플레이 ), 한 국산업기술진흥원 (2010) [10] 정보통신중점기술표준화로드맵 (2010) [11] 3D TV 및관련산업의전망과신성장산업화방안산은경 제연구소고제리 (2010) [12] [13] [14] [15] [16] John N. Latta,, Appl. Opt. 11, 1686 (1972) [17] J. R. Moore, A. R. L. Travis, S. R. Lang, and O. M. Castle, The implementation of a multi-view autostereoscopic display, in IEE Colloquium on Stereoscopic Television, 15 Oct 1992, IEE, London, UK Digest 1992/173, 4/1 (1992) [18] N. A. Dodgson,, Appl. Opt. 35, 1705 (1996) [19] Byung-Chul Cho, Jung-Sik Koo, Wha-Young Kim, Eun-Soo Kim, Multiview Autostereoscopic 3D Display System using Volume Holographic Optical Element," Proc. SPIE. 4471, 43 (2001). [20] Jung-Sik Koo, Seung-Chul kim, Eun-Soo Kim, "Implementation of VHOE-based multiview 3D display system using optimized exposure time scheduling scheme," Proc. SPIE 5005, 179 (2003). [21] 김은수, 자연그대로를표현하는 3D 디스플레이, 과학 동아 (2003). [22] J.-H. Park, H.-R. Kim, Y. Kim, J. H. Hong, S.-D. Lee, and B. Lee, Opt. Lett., 29, 2734 (2004). [23] 김은수, 3차원입체디스플레이기술의국내외연구개발 동향및향후발전방향, 인포메이션디스플레이, 5, 3-13 (2004). [24] 김남, 김은석, 홀로그래픽 3D 디스플레이기술, 인포메 이션디스플레이, 5, 20 (2004). [25] 이병호, 김은수, 집적영상 (Integral Imaging) 3D 디스플 레이기술, 인포메이션디스플레이, 5, 27 (2004). [26] 김은수, 3 차원입체디스플레이기술의국내외연구개발 동향및향후발전방향, 인포메이션디스플레이, 6, 4 (2005). [27] 이병호, Overview of recent 2D/3D convertible display, 3D 디스플레이워크샵 (2008). 저자약력 황용석 1990 년 : 부경대학교전자공학과학사 1996 년 : 부경대학교전자공학과석사 2004 년 : 부산대학교전자공학과박사 2005 년 : University of Connecticut, Department of Electric & Computer, visiting scholar 2007 년 ~ 현재 : 광운대학교전자공학과연구교수 관심분야 : 3D display system, Integral imaging, Liquid crystal lens & optics, Optoelectronics, VHOE 2011 년제 12 권제 3 호 75

untitled

untitled 3D 디스플레이시장기술 보고서 2009. 07 Contents 3D 디스플레이의시장기술보고서 (2009.07) 제 1 장기술 ( 제품 ) 의개요 1 제 1 절기술 ( 제품 ) 의개념 1 제 2 절사용용도 6 제 3 절관련정책및법규표준화 7 제 2 장국내외기술동향 8 제 1 절세계기술현황 8 제 2 절국내기술동향 10 제 3 절기술전망 11 제 3 장국내외시장동향