KR100927720B1 - 전자 영상 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배리어를 이용하는 오토스테레오스코피(autostereoscopy) 방식의 전자 영상 기기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전자 영상 기기는, 2차원 또는 3차원에 대응하는 영상을 표시하는 표시부와, 표시부와 대향 배치되어 영상을 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 사용자에게 제공하는 배리어를 포함하고, 배리어는 서로 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판 위에 제1 간격을 사이에 두고 번갈아 형성된 제1 전극 및 제2 전극과, 제2 기판 위에 형성된 제3 전극과, 제1 간격에 대응하여 형성된 흑색층과, 제1 기판과 제2 기판의 사이에 배치되는 액정층을 포함한다.
배리어, 오토스테레오스코피, 2차원영상, 3차원영상, 간격, 흑색층

Description

전자 영상 기기 {ELECTRONIC DISPLAY DEVICE}
본 발명은 전자 영상 기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배리어를 이용하는 오토스테레오스코피(autostereoscopy) 방식의 전자 영상 기기에 관한 것이다.
전자 영상 기기에 있어 스테레오스코피 장치는 사용자의 좌안과 우안에 서로 다른 이미지를 제공하여 사용자가 보는 영상에 거리감과 입체감을 느끼도록 하는 표시 장치이다. 오토스테레오스코피 방식의 전자 영상 기기는 편광 안경과 같은 장비를 사용하지 않고도 사용자에게 입체 영상을 제공할 수 있다.
통상의 오토스테레오스코피 방식의 전자 영상 기기는 이미지 표시부 전면에 배리어, 일례로 패럴랙스 배리어(parallax barrier)나 렌티큘러 렌즈, 또는 마이크로렌즈 어레이(microlens array) 등을 구비하여 이미지 표시부에서 구현된 이미지를 공간 분할하는 방식을 채택하고 있다.
패럴랙스 배리어는 투과형 액정 표시 장치를 응용한 액정 셔터로 제작될 수 있으며, 이 경우 2차원 영상 모드와 3차원 영상 모드(또는 입체 영상 모드)의 변환이 가능한 장점이 있어 랩탑 컴퓨터나 모바일 폰 등에 용이하게 적용될 수 있다.
일반적으로, 패럴랙스 배리어는 스트라이프 형상의 광차단부들과 광투과부들 을 구비한다. 이에 따라 이미지 표시부의 우안용 서브 픽셀들에서 구현된 우안 이미지는 패럴랙스 배리어의 광투과부를 거쳐 사용자의 우안에 제공되고, 이미지 표시부의 좌안용 서브 픽셀들에서 구현된 좌안 이미지는 패럴랙스 배리어의 광투과부를 거쳐 사용자의 좌안에 제공된다. 이로써 사용자는 이미지 표시부에서 구현되는 영상을 입체 영상으로 인식하게 된다.
그러나 패럴랙스 배리어를 구비한 전자 영상 기기는 3차원 영상 모드에서 우안용 영상과 좌안용 영상을 분리하여 표시하므로, 3차원 영상 모드에서의 해상도는 2차원 영상 모드에 비해 절반 정도로 낮아지게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 시분할 구동 방식의 전자 영상 기기가 개발되었다. 시분할 방식의 전자 영상 기기는 표시부에서 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 패턴을 일정한 시간 간격을 두고 서로 바꾸어 표시한다. 그리고 이에 대응하여 패럴랙스 배리어는 광차단부와 광투과부의 패턴을 서로 바꾸어 형성한다. 이로써 전자 영상 기기는 공간 분할 방식에 비해 해상도가 저하되지 않는 3차원 영상을 표시하게 된다.
이와 같은 시분할 구동 방식에서 패럴랙스 배리어는 광차단부와 광투과부의 패턴이 고속으로 변화되도록 동작하여야 한다. 또한, 패럴랙스 배리어가 광차단부와 광투과부를 형성하기 위하여 패럴랙스 배리어를 이루는 전극들은 서로 엇갈려 형성되는 것이 일반적이다. 이때 배열된 전극들의 사이에는 미세한 간격이 형성되며, 이 간격을 통해 빛이 새어 나오는 현상이 발생하게 된다. 이 빛은 3차원 영상의 크로스토크(crosstalk)를 증가시켜 화면의 표시 품질 및 콘트라스트를 저하시킨 다.
본 발명은 상기한 패럴랙스 배리어를 사용하여 입체 영상을 구현하는 전자 영상 기기로서, 고해상도와 양질의 입체 영상을 구현할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 영상 기기는, 2차원 또는 3차원에 대응하는 영상을 표시하는 표시부와, 표시부와 대향 배치되어 영상을 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 사용자에게 제공하는 배리어를 포함하고, 배리어는 서로 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판 위에 제1 간격을 사이에 두고 번갈아 형성된 제1 전극 및 제2 전극과, 제2 기판 위에 형성된 제3 전극과, 제1 간격에 대응하여 형성된 흑색층과, 제1 기판과 제2 기판의 사이에 배치되는 액정층을 포함한다.
배리어는, 제1 기판 위에서 제1 전극과 제2 전극을 덮으며 형성된 제1 배향막과, 제2 기판 위에서 제3 전극을 덮으며 형성된 제2 배향막을 포함하고, 흑색층은 적어도 제1 배향막과 제2 배향막 중 어느 하나 위에 형성될 수 있다.
전자 영상 기기는 제1 전극 및 제2 전극이 각기 복수로 구비되고, 배리어는 제1 전극들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 전극과, 제2 전극들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 전극을 더욱 포함하고, 흑색층은 제1 연결 전극과 제2 전극들의 사이 및 제2 연결 전극과 제1 전극들의 사이에 형성된 제2 간격에 대응하여 형성될 수 있다.
제1 전극과 제2 전극이 투명한 재질로 형성되며, 제3 전극이 제2 기판의 전 면에 하나의 몸으로 형성될 수 있다.
배리어가 노말리 화이트(normally white)모드의 액정 표시 장치일 수 있다. 표시부는 제1 전극의 배열 방향을 따라 제1 전극 및 제2 전극의 패턴에 대응되는 제1 픽셀과 제2 픽셀이 교대로 반복 배치되며, 제1 기간 동안 제1 전극에 액정 구동 전압이 인가되고 제1 픽셀에 좌안용 영상이 표시되며 제2 픽셀에 우안용 영상이 표시되고, 제2 기간 동안 제2 전극에 액정 구동 전압이 인가되고 제1 픽셀에 우안용 영상이 표시되며 제2 픽셀에 좌안용 영상이 표시될 수 있다. 좌안용 영상과 우안용 영상이 시분할되어 구동될 수 있다.
표시부가 2차원 영상을 표시하는 경우, 배리어는 오프(off) 상태일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 영상 기기는 일반 2차원 영상과 동일한 해상도의 고휘도의 3차원 영상을 표시할 수 있고, 배리어의 전극들 사이에 배치되는 흑색층이 배리어에서 불필요하게 투과되는 빛을 차단하여 이로부터 크로스토크를 방지하여 3차원 영상의 표시 품질을 개선하는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 영상 기기의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 영상 기기는 표시부(100)와 배리어(200)를 포함한다.
표시부(100)는 소정의 패턴을 갖는 좌안용 영상과 우안용 영상을 표시한다. 이 경우, 표시부(100)에 나타나는 좌안용 영상 및 우안용 영상의 패턴은 서로 다른 제1 영상과 제2 영상이 소정의 영상 주파수를 가지면서 반복하여 표시되는 것으로 구현될 수 있다.
표시부(100)는 지금까지 개발된 모든 표시 장치가 사용될 수 있다. 일례로, 표시부(100)는 음극선관(CRT), 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계 방출 디스플레이(FED) 및 유기 발광 장치(OLED) 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
배리어(200)는 오프(off) 상태에서 빛을 투과하고 온(on) 상태에서 빛을 차단하는 노말리 화이트(normally white) 모드의 액정 표시 장치로 형성된다.
보다 구체적으로, 배리어(200)는 제1 기판(10), 제2 기판(12)과 제1 전극(14), 제2 전극(16), 제3 전극(18) 및 액정층(20)을 포함한다. 또한, 배리어(200)는 제1 배향막(22) 및 제2 배향막(24)을 더 포함한다.
제1 기판(10)과 제2 기판(12)은 임의의 간격을 사이에 두고 대향 배치된다. 제1 기판(10)과 제2 기판(12)은 한 쌍의 단변들과 장변들을 갖는 직사각형의 유리 기판으로 형성될 수 있다.
제1 전극(14)과 제2 전극(16)은 제2 기판(12)을 향한 제1 기판(10)의 일면에 형성된다. 제3 전극(18)은 제1 기판(10)을 향한 제2 기판(12)의 일면에 형성된다. 제3 전극은 제2 기판(12)의 전면에 하나의 몸으로 형성될 수도 있고, 제1 전극과 제2 전극이 교차하는 상태로 배치된 복수의 구조로도 형성될 수 있다. 이러한 전극들(14)(16)(18)은 인듐 틴 옥사이드(ITO)나 인듐 징크 옥사이드(IZO)와 같은 투명 재질로 구성될 수 있다.
제1 배향막(22)은 제1 기판(10) 위에서 제1 전극(14)과 제2 전극(16)을 덮으며 형성된다. 제2 배향막(24)은 제2 기판(12) 위에서 제3 전극(18)을 덮으며 형성된다. 제1 배향막(22)과 제2 배향막(24)은 액정층(20)의 액정 분자를 소정 방향으로 배향시키는 역할을 한다.
추가적으로, 제1 전극(14)과 제2 전극(16) 사이에는 이른바 블랙 매트릭스라 칭하는 흑색층(26)이 형성된다.
도 1에는 흑색층(26)이 제1 배향막(22) 위에 형성되는 것으로 도시되었지만, 흑색층(26)은 제2 배향막(24) 위에 형성되거나(도 2a 참조) 제1 배향막(22)과 제2 배향막(24) 위에 동시에 형성될 수도 있다(도 2b 참조).
또한, 제1 기판(10) 및 제2 기판(12) 각각의 외면에는 한 쌍의 편광판(28)(28')이 배치된다. 이하에서는 제1 전극(14)과 제2 전극(16) 및 흑색층(26)의 구체적인 구조에 대하여 설명한다.
도 3은 도 1에 도시한 배리어(200)에서 제1 기판(10)에 형성된 제1 전극(14), 제2 전극(16) 및 흑색층(26)을 보여주고 있다. 설명의 편의상, 이 도 3에서는 도 1에 도시한 제1 배향막을 삭제하였다.
도 3을 참조하면, 제1 기판(10) 위에 형성되는 제1 전극(14)은 제1 기판(10) 의 제1 방향(일례로, 도면의 Y축 방향)을 따라 길게 형성된다. 제1 전극들(14)은 스트라이프 패턴으로 그들 사이에 임의의 간격을 두고 제1 기판(10)에 배열된다. 또한, 제1 기판(10) 위에는 제1 전극들(14)을 전기적으로 연결하는 제1 연결 전극(14a)이 제1 기판(10)의 제2 방향(일례로, 도면의 X축 방향)을 따라 형성되어 제1 전극들(14)의 일단에 연결된다.
제2 전극(16)도 제1 방향(Y축 방향)을 따라 길게 형성된다. 제2 전극(16)은 스트라이프 패턴으로 제1 전극(14) 사이에 각각 배열된다. 또한, 제1 기판(10) 위에는 제2 전극들(16)을 전기적으로 연결하는 제2 연결 전극(16a)이 제2 방향(X축 방향)을 따라 형성되며, 제2 전극들(16)의 일단에 연결된다.
이에 따라, 제1 전극(14)과 제2 전극(16)은 제2 방향(X축 방향)을 따라 교대로 반복 배치되며, 인접한 제1 전극(14)과 제2 전극(16) 사이에는 일정한 폭의 제1 간격(또는 갭, G1)이 형성된다. 그리고 이 제1 간격(G1)에 대응하여 흑색층(26)이 형성된다.
본 실시예에서 흑색층(26)은 제1 배향막(22) 위에서 제1 간격(G1)에 대응하여 이 제1 간격(G1)을 커버하도록 제1 방향(Y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다. 이를 위해 흑색층(26)은 제1 간격(G1)의 폭과 같거나 이와 비슷한 폭을 가지며, 그 폭은 대략 1 내지 20㎛ 일 수 있다. 도 3에는 흑색층(26)이 제1 간격(G1)과 동일한 폭으로 형성된 것으로 도시되었다.
다음으로, 표시부(100)의 픽셀 배열 및 작동에 대하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 각각 제1 기간(t1) 및 제2 기간(t2)에서 표시부(100)의 픽셀 배열을 나타낸다. 표시부(100)는 제1 방향(Y축 방향)을 따라 길게 형성되는 제1 픽셀(30) 및 제2 픽셀(32)을 포함한다. 제1 픽셀(30)과 제2 픽셀(32)은 제2 방향을 따라 교대로 반복 배치된다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 제1 기간(t1)에서 제1 픽셀(30)은 좌안용 영상 신호에 대응하여 좌안용 영상(LR, LG, LB)을 표시하고, 제2 픽셀(32)은 우안용 영상 신호에 대응하여 우안용 영상(RR, RG, RB)을 표시한다. 이와 같이 제1 기간(t1)동안 표시부에는 제1 영상이 표시된다.
한편, 표시부(100)가 제1 영상을 표시하는 제1 기간(t1)에는 제1 전극(14)에는 제1 연결 전극(14a)을 통해 액정 구동 전압이 인가되고, 제2 전극(16)에는 제2 연결 전극(16a)을 통해 기준 전압, 일례로 접지 전압이 인가된다. 또한, 제3 전극(18)에는 기준 전압이 인가된다. 여기서, 제1 전극(14)과 흑색층(26)는 광차단부가 되고, 제2 전극(16)은 광투과부가 된다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 제2 기간(t2)에는 제1 기간(t1)과는 반대로, 제1 픽셀(30)에 우안용 영상 신호에 대응하여 우안용 영상(RR, RG, RB)을 표시하고, 제2 픽셀(32)에는 좌안용 영상 신호에 대응하여 좌안용 영상(LR, LG, LB)을 표시한다. 이와 같이 제2 기간(t2)동안 표시부에는 제2 영상이 표시된다.
표시부(100)가 제2 영상을 표시하는 제2 기간(t2)에는 제1 전극(14)에는 제1 연결 전극(14a)을 통해 기준 전압이 인가되고, 제2 전극(16)에는 제2 연결 전극(16a)을 통해 액정 구동 전압이 인가된다. 또한, 제3 전극(18)에는 기준 전압이 인가된다. 여기서, 제1 전극(14)은 광투과부가 되고, 제2 전극(16)과 흑색층(26)는 광차단부가 된다.
이와 같은 표시부(100)와 배리어(200)의 구동에 의해, 사용자의 좌안은 제1 기간(t1)동안 제1 픽셀(30)을 통해 구현되는 이미지를 보게 되고, 제2 기간(t2)동안 제2 픽셀(32)을 통해 구현되는 이미지를 보게 된다. 또한, 사용자의 우안은 이와 반대로 제1 기간(t1)동안 제2 픽셀(32)을 통해 구현되는 이미지를 보게 되고, 제2 기간(t2)동안 제1 픽셀(30)을 통해 구현되는 이미지를 보게 된다. 따라서 사용자는 공간 분할이 아닌 상기와 같은 시분할을 통해 입체 영상을 시청할 수 있게 되므로 2D와 같은 해상도를 갖는 입체 영상을 볼 수 있다.
전술한 구동 과정에 있어서, 흑색층(26)은 제1 간격(G1)을 통한 빛의 투과를 차단한다. 이로 인해 배리어(200)는 제1 전극(14) 또는 제2 전극(16)의 폭만큼만 빛을 투과시키게 되므로, 좌안용 영상과 우안용 영상을 명확하게 분리시킬 수 있다.
따라서 본 실시예의 전자 영상 기기는 크로스토크에 의한 3차원 영상의 화질 저하를 방지할 수 있다.
다만, 본 실시예의 전자 영상 기기는 흑색층(26)의 표시부(100)에 발생된 빛 의 일부를 차단하므로 최종 구현 화면의 휘도가 저하될 수 있다. 그러나 흑색층(26)은 그 폭이 수 내지 수십 ㎛에 불과하므로 화면의 휘도 저하에 큰 영향을 주지 않으며, 휘도 저하는 표시부(100)의 휘도를 증가시키는 방법 등을 통해 보상이 가능하다. 일례로 표시부가 액정 표시 장치로 이루어지는 경우, 액정 표시 장치에 구비되는 백라이트의 휘도를 증가시킴으로써 최종 전자 영상 기기의 휘도를 원하는 기준만큼 유지할 수 있다.
또한, 본 실시예의 전자 영상 기기는 필요에 따라 표시부의 픽셀들에 2차원 영상 신호를 입력하고, 배리어를 오프(off)시켜 2차원 영상 모드를 구현할 수 있다.
다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 영상 기기에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 영상 기기 중, 제1 기판 상에 형성된 제1 전극, 제2 전극 및 흑색층을 개략적으로 나타낸다. 편의상 이 다른 실시예에서 전술한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 전극들(14)과 제2 연결 전극(16a)의 사이, 및 제2 전극들(16)과 제1 연결 전극(14a)의 사이에는 일정한 폭의 제2 간격(G2)이 형성된다. 여기서 제2 간격(G2)은 제1 간격들(G1)과 연통될 수 있다.
본 실시예에서 흑색층(27)은 제1 간격(G1)뿐만 아니라 제2 간격(G2)에 모두 대응하여 형성된다. 이 때, 이 흑색층(27)의 형성 위치는, 전술한 실시예와 마찬 가지로 제1 기판(10)의 제1 배향막(22) 위, 또는 제2 기판(12)의 제2 배향막(24) 위, 또는 제1 기판(10)의 제1 배향막(22) 및 제2 기판의 제2 배향막(24) 위 모두에 형성될 수 있다.
이처럼 흑색층(27)이 제1 전극(14)과 제2 전극(16) 사이에 형성될 수 있는 간격 모두에 대응하여 형성되며, 전자 영상 기기의 작용 시, 배리어로부터 불필요하게 투과될 수 있는 빛을 차단하여, 크로스토크에 의한 3차원 영상의 화질 저하를 보다 효율적으로 방지할 수 있다.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 영상 기기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예의 변형예들에 따른 전자 영상 기기를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 영상 기기 중, 배리어의 제1 기판 위에 형성된 제1 전극, 제2 전극 및 흑색층을 설명하기 위해 도시한 부분 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 영상 기기의 표시부가 갖는 픽셀 배열도로서, 제1 기간(t1)에 대응하는 픽셀 배열도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 영상 기기의 표시부가 갖는 픽셀 배열도로서, 제2 기간(t2)에 대응하는 픽셀 배열도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 영상 기기 중, 배리어의 제1 기판 위에 형성된 제1 전극, 제2 전극 및 흑색층을 설명하기 위해 도시한 부분 평면도이다.

Claims (8)

  1. 2차원 또는 3차원에 대응하는 영상을 표시하는 표시부; 및
    상기 표시부와 대향 배치되어 상기 영상을 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 사용자에게 제공하는 배리어를 포함하고,
    상기 배리어는,
    서로 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판 위에 제1 간격을 사이에 두고 번갈아 형성된 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제2 기판 위에 형성된 제3 전극;
    상기 제1 간격에 맞추어 형성된 흑색층; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 배치되는 액정층
    을 포함하는 전자 영상 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배리어는,
    상기 제1 기판 위에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 덮으며 형성된 제1 배향막; 및
    상기 제2 기판 위에서 상기 제3 전극을 덮으며 형성된 제2 배향막
    을 포함하고,
    상기 흑색층은 적어도 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 중 어느 하나 위에 형성된 전자 영상 기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 각기 복수로 구비되고,
    상기 배리어는,
    상기 제1 전극들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 전극; 및
    상기 제2 전극들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 전극
    을 더욱 포함하고,
    상기 흑색층은 상기 제1 연결 전극과 상기 제2 전극들의 사이 및 상기 제2 연결 전극과 상기 제1 전극들의 사이에 형성된 제2 간격에 맞추어 형성된 전자 영상 기기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 투명한 재질로 형성되며, 상기 제3 전극이 상기 제2 기판의 전면에 하나의 몸으로 형성된 전자 영상 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배리어가 노말리 화이트(normally white)모드의 액정 표시 장치인 전자 영상 기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 표시부가 2차원 영상을 표시하는 경우, 상기 배리어는 오프(off) 상태인 전자 영상 기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 표시부는,
    상기 제1 전극의 배열 방향을 따라 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 패턴에 대응되는 제1 픽셀과 제2 픽셀이 교대로 반복 배치되며,
    제1 기간 동안 상기 제1 전극에 액정 구동 전압이 인가되고, 상기 제1 픽셀에 좌안용 영상이 표시되며, 상기 제2 픽셀에 우안용 영상이 표시되고,
    제2 기간 동안 상기 제2 전극에 액정 구동 전압이 인가되고, 상기 제1 픽셀에 우안용 영상이 표시되며, 상기 제2 픽셀에 좌안용 영상이 표시되는 전자 영상 기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 좌안용 영상과 상기 우안용 영상이 시분할되어 구동되는 전자 영상 기기.
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