KR101100392B1 - 입체 영상을 디스플레이하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

입체 영상을 디스플레이하는 액정 표시 장치가 제공된다. 입체 영상을 디스플레이 하는 액정 표시 장치는, 매트릭스 형태로 배열된 다수개의 픽셀로, 각 픽셀별로 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀을 포함하되, 각 서브 픽셀의 장변은 매트릭스의 열 방향을 향하고, 각 서브 픽셀의 단변은 매트릭스의 행 방향을 향하도록 배열되며, 하나의 서브 픽셀을 기준으로 행 방향과 열 방향으로 동일한 순서로 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀이 배열된 액정 패널과, 액정 패널의 전면에 배치되며, 매트릭스의 열 방향을 따라 인접하여 나란히 배열된 다수의 렌즈를 구비하는 마이크로 렌즈 기판과, 액정 패널의 각 서브 픽셀에 제공되는 영상 신호를 제어하여 다시점 이미지를 구현하는 영상 제어부를 포함한다.
액정 표시 장치, 포트레이트 타입, 랜드스케이프 타입, 입체 영상

Description

입체 영상을 디스플레이하는 액정 표시 장치{Liquid crystal display device for three-diemensional display}
도 1은 2픽셀 1렌즈의 랜드스케이프 타입이 적용된 액정 표시 장치의 일부 픽셀 영역에서 컬러 필터와 렌즈의 배치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1의 랜드스케이프 타입에 사용된 렌즈와 동일한 피치를 갖는 마이크로 렌즈 기판을 적용한 포트레이트 타입의 액정 표시 장치에서 컬러 필터와 렌즈의 배치를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 서브 픽셀 배열과 이에 대응하는 렌즈 배치 관계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 6서브 픽셀 1렌즈의 포트레이트 타입이 적용된 본 발명의 일실시예에 다른 액정 표시 장치의 일부 영역을 나타낸 개념도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 액정 표시 장치 110: 액정 패널
111: TFT 기판 112: 컬러 필터 기판
113: 액정 120: 마이크로 렌즈 기판
121: 렌즈 130: 영상 제어부
본 발명은 입체 영상을 디스플레이하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 입체 영상 디스플레이 장치는 시청자의 좌, 우안으로 각기 다른 이미지를 제공하여 시청자가 보는 영상에 거리감과 입체감을 느끼도록 하는 장치로서, 입체 안경과 같은 특수 장비 없이 3차원 이미지를 시청할 수 있는 직시형(direct-view type)으로 오토스테레오스코피(autostereoscopy) 장치가 알려져 있다.
상기 오토스테레오스코피 장치는 디스플레이 장치 전면에 렌티큘라 렌즈판이나 베리어판을 부착하여 디스플레이 장치에서 구현된 좌, 우안 이미지를 시청자의 좌, 우안 방향으로 공간 분할하는 방식으로 입체 영상을 구현하며, 실제와 같은 3차원 이미지를 구현하기 위하여 시청자의 움직임에 따라 물체의 측면이 달라져 보이는 움직임 시차(motion parallex) 방식을 적용하고 있다.
상기 움직임 시차 방식이란, 여러대의 카메라로 촬영한 다시점의 이미지 신호를 디스플레이 장치에 제공하고, 디스플레이 장치는 하나의 렌티큘라 렌즈에 대응하여 2개의 좌, 우안 이미지를 배열하는 대신, 여러 개의 다시점 이미지를 배열하며, 렌티큘라 렌즈가 이들 다시점 이미지를 공간분할하여 시청자가 여러 개의 공간 영역에서 입체 영상을 시청하도록 하는 것을 말한다.
종래의 입체 영상을 표시하기 위한 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정 패널 전면에 원기둥형 렌즈가 배열된 마이크로 렌즈 기판(Micro-Lens Substrate; MLS)을 부착하여 이를 이용하는 편광 전환 방식을 채용하고 있다.
이러한 상기 입체 영상을 표시하기 위한 액정 표시 장치는 상기 마이크로 렌즈 기판에 형성된 렌즈와 컬러 필터의 배열 방식에 따라 포트레이트 타입(Portrait-Type; PT)과 랜드스케이프 타입(Landscape-Type; LT)으로 구분되어진다.
하나의 픽셀을 구성하는 RGB 서브 픽셀들의 장변이 매트릭스 구조를 갖는 액정 패널의 열 방향을 향하도록 배열되어 있다고 하면, 상기 포트레이트 타입은 상기 마이크로 렌즈 기판을 구성하는 각각의 렌즈들이 상기 픽셀의 세로 배열을 따라 화면의 수직 방향으로 나란히 배치되어 있다. 또한, 상기 랜드스케이프 타입은 상기 마이크로 렌즈 기판을 구성하는 각각의 렌즈들이 상기 픽셀의 가로 배열을 따라 화면의 수평 방향으로 나란히 배치되어 있다.
이러한 상기 랜드스케이프 타입은 화질과 구현의 편이성으로 인해 많이 사용되고 있으나, 휴대폰 등의 응용분야에서는 상기 포트레이트 타입이 요구되고 있다.
도 1은 2픽셀 1렌즈의 랜드스케이프 타입이 적용된 액정 표시 장치의 일부 픽셀 영역에서 컬러 필터와 렌즈의 배치를 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1의 랜드스케이프 타입에 사용된 렌즈와 동일한 피치를 갖는 마이크로 렌즈 기판을 적용한 포트레이트 타입의 액정 표시 장치에서 컬러 필터와 렌즈의 배치를 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 랜드스케이프 타입은 하나의 픽셀을 구성하는 RGB 서브 픽셀들의 장변이 액정 패널의 매트릭스 배열중 행 방향을 향해 배열되고, 이에 따라, 상기 마이크로 렌즈 기판을 구성하는 렌즈(10)가 상기 픽셀의 세로 배열을 따라 화면의 수직 방향으로 배치되어 있다.
이때, 상기 렌즈(10)를 통해 좌측영상과 우측영상의 진행방향이 각각 우안(21)과 좌안(22)에 도달하도록 한다.
상기 렌즈(10)는 수평 방향으로는 좌우 영상의 진로를 결정하도록 하는 렌즈의 역할을 하며, 상하 방향으로는 렌즈 역할을 하지 않아 서브 픽셀간 병치혼합(액정 표시 장치에서 천연색을 구현하는 방법)이 일어나도록 한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 컬러 필터 배열과 상기 랜드스케이프 타입에 적용하는 것과 같은 피치(pitch)를 갖는 마이크로 렌즈 기판(MLS)을 사용하여 상기 포트레이트 타입을 구현하게 되면, 색분리 현상이 일어나게 되는 문제점이 있다.
구체적으로, 상기 렌즈(10)를 수직 방향으로 배치한다고 하였을 때, 포트레이트 타입에서는 상기 컬러 필터 배열이 상기 도 1의 컬러 필터 배열을 90도 회전시켜 놓은 상태가 된다.
이때, 상기 렌즈(10)는 수평 방향으로는 좌우 영상의 진로를 결정하도록 하는 렌즈의 역할을 하기 때문에, RGB 서브 픽셀들의 영상이 서로 분리되어 시청자의 좌우안에 소망하는 화상을 인지시키지 못한다.
따라서, 입체 영상을 디스플레이하는 액정 표시 장치를 랜드스케이프 타입에서 포트레이트 타입으로 전환하고자 할 경우, 포트레이트 타입 구현을 위해 별도로 새롭게 마이크로 렌즈 기판을 제작해야 하므로, 이에 따른 비용이 추가되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 랜드스케이프 타입의 액정 표시 장치에 사용되는 동일한 마이크로 렌즈 기판을 이용하여 포트레이트 타입을 구현할 수 있는 입체 영상을 디스플레이하는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 랜드스케이프 타입의 액정 표시 장치에 사용되는 동일한 마이크로 렌즈 기판을 이용하여 포트레이트 타입을 구현하였을 때 픽셀의 색분리 현상이 발생되지 않도록 구성된 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는, 매트릭스 형태로 배열된 다수개의 픽셀로, 각 픽셀별로 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀을 포함하되, 상기 각 서브 픽셀의 장변은 상기 매트릭스의 열 방향을 향하고, 상기 각 서브 픽셀의 단변은 상기 매트릭스의 행 방향을 향하도록 배열되며, 상기 하나의 서브 픽셀을 기준으로 상기 행 방향과 상기 열 방향으로 동일한 순서로 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀이 배열된 액정 패널과, 상기 액정 패널의 전 면에 배치되며, 상기 매트릭스의 열 방향을 따라 인접하여 나란히 배열된 다수의 렌즈를 구비하는 마이크로 렌즈 기판과, 상기 액정 패널의 각 서브 픽셀에 제공되는 영상 신호를 제어하여 다시점 이미지를 구현하는 영상 제어부를 포함한다.
이때, 상기 렌즈는 6개의 인접한 서브 픽셀별로 대응 배치되며, 상기 6개의 서브 픽셀은 2쌍의 입체 영상 뷰를 생성할 수 있다.
또한, 하나의 서브 픽셀행과, 상기 하나의 서브 픽셀행에 차례로 인접하는 서브 픽셀행들을 각각 제1 내지 제3 서브 픽셀행이라 할 때, 상기 제1 서브 픽셀행은 적색, 녹색, 청색의 서브 픽셀이 순차적으로 배열되며, 상기 제2 서브 픽셀행은 녹색, 청색, 적색의 서브 픽셀이 순차적으로 배열되고, 상기 제3 서브 픽셀행은 청색, 적색, 녹색의 서브 픽셀이 순차적으로 배열될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
먼저, 도 3을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적 인 구조에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 구조를 나타낸 도이다.
입체 영상 디스플레이하는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 다수의 픽셀을 구비하여 영상을 구현하는 액정 패널(110)과, 상기 액정 패널(110) 전면에 배치되며 다수의 렌즈(lens)(121)를 구비하여 액정 패널(110)의 이미지를 시청자의 좌, 우안 방향으로 공간 분할하는 마이크로 렌즈 기판(120)과, 상기 액정 패널(110)에 제공되는 영상 신호를 제어하여 원하는 다시점 이미지를 구현하도록 하는 영상 제어부(130)를 포함한다.
상기 액정 패널(110)은 박막 트랜지스터(Thin film transistor, 이하 'TFT'라 함)기판(111)과 컬러 필터 기판(112)을 포함하며, 상기 TFT 기판(111)과 상기 컬러 필터 기판(112) 사이에는 액정(113)이 개재되어 있다.
또한, 상기 액정 패널(110)은 상기 TFT 기판(111) 상에 형성된 다수의 스위칭 소자와 이에 대응하여 상기 컬러 필터 기판(112)상에 형성된 다수의 R(적색), G(녹색), B(청색) 컬러 필터와 함께 다수의 픽셀 영역을 형성한다. 이때, 하나의 스위칭 소자는 이에 대응하여 형성된 하나의 컬러 필터와 함께 하나의 서브 픽셀(sub-pixel)을 구성한다. 또한, 적색, 녹색, 청색 컬러 필터로 구성된 세개의 서브 픽셀은 함께 하나의 도트(dot)를 구성한다.
그리고, 상기 마이크로 렌즈 기판(120)은 다수의 렌즈들(121)로 이루어지며, 각각의 렌즈(121)는 매트릭스 배열의 행 방향을 따라 정렬된 다수의 서브 픽셀 (sub-pixel) 중 2개 이상의 서브 픽셀에 대응하도록 배치되고, 다시점 개수에 따라 상기 렌즈(121)의 피치가 상기 서브 픽셀의 수평 피치와 일정 관계를 갖도록 설정된다.
그러면, 상술한 서브 픽셀의 구체적인 배열과, 마이크로 렌즈 기판(120) 상에 형성된 렌즈(121)와 이에 대응되는 상기 서브 픽셀들과의 위치 관계가 도시된 도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상을 디스플레이하는 액정 표시 장치에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 서브 픽셀 배열과 이에 대응하는 렌즈 배치 관계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 청색을 각각 구현하는 적색 서브 픽셀(R-sub), 녹색 서브 픽셀(G-sub), 청색 서브 픽셀(B-sub)이 매트릭스 배열로 형성되어 있다. 각각 하나의 상기 적색, 녹색, 및 청색 서브 픽셀(R-sub, G-sub, B-sub)은 하나의 도트(dot)를 구성한다.
이때, 각각의 서브 픽셀들(R-sub, G-sub, B-sub)의 장변은 액정 패널(110)의 열 방향을 향하고 단변은 행 방향을 향하도록 나란히 배열되며, 상기 서브 픽셀(sub)의 열 및 행 방향으로 적색, 녹색, 및 청색 서브 픽셀(R-sub, G-sub, B-sub)이 순차적으로 배열된 모자이크(mosaic) 구조를 이룬다.
구체적으로, 하나의 서브 픽셀행과, 상기 하나의 서브 픽셀행에 차례로 인접하는 서브 픽셀행들을 각각 제1 내지 제3 서브 픽셀행(Row1, Row2, Row3)이라 할 때, 상기 제1 서브 픽셀행(Row1)은 적색, 녹색, 및 청색의 서브 픽셀(R-sub, G- sub, B-sub)이 순차적으로 배열되며, 상기 제2 서브 픽셀행(Row2)은 녹색, 청색, 적색의 서브 픽셀(G-sub, B-sub, R-sub)이 순차적으로 배열되고, 상기 제3 서브 픽셀행(Row3)은 청색, 적색, 녹색의 서브 픽셀(B-sub, R-sub, G-sub)이 순차적으로 배열되어 있다.
또한, 상기 마이크로 렌즈 기판(120)에 형성된 렌즈(121)는 상기 서브 픽셀의 세로 배열을 따라 상기 액정 패널의 열 방향으로 나란히 배치되어 있다.
이때, 상기 렌즈(121)는 행 방향을 따라 정렬된 다수의 서브 픽셀(sub)들 중 적어도 두 개의 서브 픽셀에 대응되도록 배치될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에서는 행 방향을 따라 정렬된 다수의 서브 픽셀들 중 6개의 서브 픽셀에 대응되도록 배치되어 있다.
구체적으로, 두 개의 픽셀에 대응하여 배치된 랜드스케이프 타입의 액정 표시 장치에서 사용된 렌즈 피치와 동일한 피치를 갖는 마이크로 렌즈 기판을 사용하게 되면, 본 발명의 일실시예에서와 같이, 상기 렌즈(121)가 6개의 서브 픽셀(sub)에 대응되도록 배치되어진다.
여기서, 상기 하나의 렌즈(121)에 대응되는 6개의 서브 픽셀(sub)들은 각각의 상하 방향에 인접한 서브 픽셀들과 병치 혼합을 이루어 화상을 표시할 수 있으며, 상기 렌즈(121)의 좌, 우 위치에 있는 서브 픽셀들은 짝을 이루어 2쌍의 입체 영상 뷰를 생성할 수 있다. 이에 대하여, 도 5를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 5는 6서브 픽셀 1렌즈의 포트레이트 타입이 적용된 본 발명의 일실시예에 다른 액정 표시 장치의 일부 영역을 나타낸 개념도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 좌, 우로 배치된 서브 픽셀들 간에는 렌즈(121)의 굴절각에 의하여 시청자의 좌, 우안(220, 210) 방향으로 인가되는 화상 신호가 적색, 녹색, 청색별로 색분리가 이루어지지만, 상하로 배치된 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀(R-sub, G-sub, B-sub)들은 렌즈(121)의 굴절각에 대한 영향을 받지 않기 때문에 서로 병치 혼합이 이루어져, 시청자가 소망하는 화상을 인지하도록할 수 있다.
이때, 하나의 렌즈(121)의 좌측에 배치된 세개의 서브픽셀열(column1)에 표시되는 화상은, 예를 들어, 시청자의 우안(210)에 인가될 수 있고, 상기 렌즈(121)의 우측에 배치된 세개의 서브픽셀열(column2)에 표시되는 화상은, 시청자의 좌안(220)에 인가될 수 있다.
즉, 상기 렌즈(121)의 좌, 우측에 각각 배치된 세개의 서브픽셀열들(column1, colunm2)에 의해 2쌍의 입체 영상 뷰가 제공될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 랜드스케이프 타입에 사용하기 위해 소정의 렌즈 피치를 갖도록 제조된 마이크로 렌즈 기판(MLS)을 포트레이트 타입에 그대로 적용시킬때에 서브 픽셀의 컬러 배열을 상술한 모자이크 형태로 하게되면, 색분리 현상에 의해 올바른 화상을 표시할 수 없었던 종래의 문제점을 해소할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형 실시될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 랜드스케이프 타입의 액정 표시 장치에 사용되는 동일한 마이크로 렌즈 기판을 이용하여 포트레이트 타입을 구현하였을 때에도 픽셀의 색분리 현상이 발생되지 않도록 할 수 있으며, 이에 따라 마이크로 렌즈 기판을 별도로 제작하지 않아도 되어 비용을 절감할 수 있다.

Claims (3)

  1. 매트릭스 형태로 배열된 다수개의 픽셀로, 각 픽셀별로 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀을 포함하되, 상기 각 서브 픽셀의 장변은 상기 매트릭스의 열 방향을 향하고, 상기 각 서브 픽셀의 단변은 상기 매트릭스의 행 방향을 향하도록 배열되며, 상기 하나의 서브 픽셀을 기준으로 상기 행 방향과 상기 열 방향으로 동일한 순서로 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀이 배열된 액정 패널;
    상기 액정 패널의 전면에 배치되며, 상기 매트릭스의 열 방향을 따라 인접하여 나란히 배열된 다수의 렌즈를 구비하는 마이크로 렌즈 기판; 및
    상기 액정 패널의 각 서브 픽셀에 제공되는 영상 신호를 제어하여 다시점 이미지를 구현하는 영상 제어부를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 렌즈는 6개의 인접한 서브 픽셀별로 대응 배치되며, 상기 6개의 서브 픽셀은 2쌍의 입체 영상 뷰를 생성하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    하나의 서브 픽셀행과, 상기 하나의 서브 픽셀행에 차례로 인접하는 서브 픽셀행들을 각각 제1 내지 제3 서브 픽셀행이라 할 때, 상기 제1 서브 픽셀행은 적색, 녹색, 청색의 서브 픽셀이 순차적으로 배열되며, 상기 제2 서브 픽셀행은 녹 색, 청색, 적색의 서브 픽셀이 순차적으로 배열되고, 상기 제3 서브 픽셀행은 청색, 적색, 녹색의 서브 픽셀이 순차적으로 배열된 액정 표시 장치.
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