KR101115700B1 - 2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이가 가능한디스플레이 장치 - Google Patents

2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이가 가능한디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이가 가능한 디스플레이 장치는, 평판표시장치와; 상기 평판표시장치의 외면에 부착되며, 전원의 인가 여부에 따라 렌즈 형상이 선택적으로 구현되도록 액정 및 렌즈 형상의 고분자 물질이 구비되는 3차원 영상 표시용 장치가 포함되어 구성되고, 상기 3차원 영상 표시용 장치는, 투명기판으로서 서로 마주보도록 배치되는 제 1기판 및 제 2기판과; 상기 제 1기판 전면에 형성된 제 1전극과; 상기 제 1전극 전면에 형성된 제 1배향막과; 상기 제 2기판 전면에 형성된 제 2전극과; 상기 제 2전극 면 상에 일정하게 배열된 렌즈 형상의 고분자 물질과; 상기 제 1배향막과 렌즈 형상의 고분자 물질 사이에 충진된 액정층이 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.

Description

2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이가 가능한 디스플레이 장치{display apparatus for selecting display from 2-dimension and 3-dimension image}
도 1은 종래의 렌티큘러 방식이 채용된 디스플레이 장치를 나타내는 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 렌티큘러 방식을 통해 3차원 영상이 구현되는 것을 설명하는 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치에 채용되는 3차원 영상 표시용 장치에 대한 단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디스플레이 장치에 채용되는 3차원 영상 표시 기판에 대한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이가 가능한 디스플레이 장치의 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300 : 3차원 영상표시용 장치 310 : 제 1기판
312 : 제 1전극 314 : 제 1배향막
320 : 제 2기판 322 : 제 2전극
330 : 액정층 332 : 액정
340 : 고분자 물질 340' : 전도성 고분자 물질
342 : 제 2배향막
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 렌티큘러(lenticular) 방식이 적용되는 2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이가 가능한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
인터넷, 실감통신, 가상 현실 및 내시경에 의한 작업 수요의 증가, 컴퓨터, 방송 및 통신 등을 다매체 기술의 가시화를 위주로 한 하나의 매체로 통합하는 것에 대한 요구, 진단 및 측정 결과의 3차원 영상화 등 인간 생활 환경의 급격한 변화에 따라, 영상을 3차원으로 디스플레이 할 수 있는 디스플레이 장치에 대한 요구가 날로 증가하고 있다.
구체적인 예로서, 3차원 디스플레이 기술의 적용이 요망되는 분야로는, 광고분야의 신매체로서 3차원 디스플레이, 가정용 3차원 멀티미디어 영상 디스플레이 단말기, 시뮬레이터 및 교육 훈련용 영상 디스플레이 단말기, 각종 정밀 측정 및 진단용 가시화 영상 디스플레이 단말기, 의료용 3차원 영상 디스플레이 단말기, 각종 감시 및 관제 등을 위한 영상 디스플레이 단말기, 화상 회의 및 광고용 3차원 영상 모니터, 방송용 3차원 텔레비전, 교육/오락을 위한 영상 디스플레이 단말기 및 각종특수환경 제작용 부품, 3차원 게임용 영상장치등이 있다.
일반적인 3차원 디스플레이 장치에서 요구되는 기술은 시역 형성을 위한 광학판 예컨대, 렌티큘라 렌즈(Lenticular Lens) 판이나 마이크로 렌즈 판의 구조 설계 및 제작 기술과 디스플레이 소자에 시역형성에 대응하는 화소 패턴의 재현을 위한 구동 제어기술이 그것이다.
3차원으로 영상을 디스플레이하는 방식에는 2시점(2 viewpoint - 좌안용과 우안용 화상을 각각 하나씩 디스플레이 하는 것)과 다시점(multiple viewpoint - 여러 방향에서 촬영한 양안 시차 화상을 디스플레이하는 것)이 있는데, 다시점의 경우는 해상도는 시점수에 배례해서 감소하는 단점이 있으나 시청 위치의 자유도가 더 커서 자연스런 3차원으로 볼 수 있는 장점이 있다.
상기 좌안용 및 우안용 화상데이터들을 각각 좌안 및 우안으로 분리하는 무안경식 방식으로는, 시차 베리어(Parallax Barrier) 방식, 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens ) 방식이 대표적이다.
도 1은 종래의 렌티큘러 방식이 채용된 디스플레이 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이 이는 액정표시장치(LCD) 등과 같은 평판표시장치(Flat Panel Display)(100)에 외부에 렌티큘러 렌즈가 구비되어 구성되는 것으로, 평판표시장치에서 하나의 컬러 픽셀을 구성하는 R,G,B 서브 픽셀 어레이 위에 렌티큘러 렌즈(112)들이 배치되도록 렌티큘러 렌즈 기판(110)을 위치시켜 수평 및 수직 시차를 구현하도록 되어 있다.
도 2는 도 1에 도시된 렌티큘러 방식을 통해 3차원 영상이 구현되는 것을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 이는 평판표시장치에서 3차원 영상을 나타내는 렌티큘러 방식을 설명하는 것이다.
이는 실제로 사람이 사물을 볼 때 입체적으로 느낄 수 있게 하는 좌안 및 우안의 시차원리를 이용하는 것으로, 한 대상에 대한 좌안 및 우안용 화상 데이터를 평판표시장치에 입력하고(최소 2 시점) 이 복수의 데이터들을, 렌티큘러 렌즈를 통해 각각 해당하는 좌안 및 우안으로 분리하여 볼 수 있게 한다..
상기 렌티큘러 렌즈를 통해 분리되어 나온 각기 다른 화상데이터를 두뇌에서 서로 합성함으로써 3차원 영상으로 느끼게 되는 것이다.
즉, 화면에 두 이미지(image) 데이터를 입력하고, 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 각각 좌안과 우안으로 분리하여 보게 하는 것이 2차원 평면화면에서 3차원 영상을 구현하는 원리가 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 렌티큘러 방식의 3차원 디스플레이장치는, 평판 표시장치 위에 3차원 표시를 위해 렌즈의 형상이 고정된 플레이트를 고정하여 부착한 것이므로, 3차원 영상 표시에 적합한 구조이기 때문에, 2차원 영상을 표시하는데 문제가 있어, 시장 상황에 적합하지 않아 활용도가 크게 낮은 단점이 있다.
이는 대부분의 컨텐츠가 2차원 모드용이고, 아직 3차원용 모드용 컨텐츠는 다양하지 않기 때문이다.
즉, 렌티큘러 렌즈 기판과 같은 3차원 영상 표시 기판이 구비되는 디스플레 이 장치는 항상 3차원 영상용으로만 사용되어 2차원 영상을 표시할 수 없게 되어 그 활용도가 크게 낮다는 문제가 있는 것이다.
본 발명은 평판표시장치의 외면에 3차원 영상표시용 장치를 부착함에 있어, 상기 3차원 영상표시용 장치 내에 전원 인가 여부에 의해 렌즈 역할을 수행토록 하기 위해 액정 및 다수의 렌즈 셀이 구비됨으로써, 2차원 및 3차원 영상을 선택적으로 표시할 수 있도록 하는 2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이가 가능한 디스플레이 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이가 가능한 디스플레이 장치는, 평판표시장치와; 상기 평판표시장치의 외면에 부착되며, 전원의 인가 여부에 따라 렌즈 형상이 선택적으로 구현되도록 액정 및 렌즈 형상의 고분자 물질이 구비되는 3차원 영상 표시용 장치가 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 3차원 영상 표시용 장치는, 투명기판으로서 서로 마주보도록 배치되는 제 1기판 및 제 2기판과; 상기 제 1기판 전면에 형성된 제 1전극과; 상기 제 1전극 전면에 형성된 제 1배향막과; 상기 제 2기판 전면에 형성된 제 2전극과; 상기 제 2전극 면 상에 일정하게 배열된 렌즈 형상의 고분자 물질과; 상기 렌즈 형상의 고분자 물질상에 형성된 제2배향막과; 상기 제 1배향막과 렌즈 형상의 고분자 물질상의 제2배향막 사이에 충진된 액정층이 포함되어 구성되거나,
투명기판으로서 서로 마주보도록 배치되는 제 1기판 및 제 2기판과; 상기 제 1기판 전면에 형성된 제 1전극과; 상기 제 1전극 전면에 형성된 제 1배향막과; 상기 제 2기판 상에 일정하게 배열되어 형성된 렌즈 형상의 전도성 고분자 물질과; 상기 제 1배향막과 렌즈 형상의 전도성 고분자 물질 사이에 충진된 액정층이 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 렌즈 형상의 고분자 물질에 대한 광 굴절율은 상기 액정층에 전압 미 인가되어 초기 배향상태에 있는 액정층의 굴절율과 동일함을, 특징으로 한다. 또한, 상기 고분자 물질이 전극으로도 활용되거나 배향막으로도 활용할 수 있음을 특징으로 한다.
또한, 상기 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Device) 및 유기 EL(Electro-Luminescence) 패널이 될 수 있음을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치에 채용되는 3차원 영상 표시용 장치에 대한 단면도이다.
단, 도 3a는 양 기판의 전극에 전원이 인가되지 않은 상태를 나타내는 것이고, 도 3b는 양 기판의 전극에 전원이 인가된 상태를 나타내는 것이다.
상기 3차원 영상표시용 장치는 전원 인가시 렌티큘러 방식에 구비되는 렌티큘러 렌즈 기판과 동일한 역할 수행하여 3차원 영상을 디스플레이하고, 전원 오프 시에는 렌즈역할을 할 수 없음에 따라 평판표시장치에서 출력되는 2차원 영상을 그대로 디스플레이하게 된다.
즉, 본 발명에 의한 3차원 영상표시용 장치는 평판표시장치 상부에 위치하여 전원 인가여부에 따라 2차원-3차원 영상을 선택적으로 출력할 수 있는 것으로, 이는 도 3에 도시된 3차원 영상표시장치가 평판표시장치 상부에 위치하고, 상기 3차원 영상 표시용 장치에 전원의 인가 여부에 따라 렌즈 형상이 선택적으로 구현되도록 함으로써 가능하다.
즉, 상기 3차원 영상 표시용 장치 내에 형성된 고분자 렌즈의 액정셀이 전원의 인가여부에 따라 렌즈의 역할을 수행하는 지가 결정되므로 사용자의 선택에 따라 3차원 영상뿐 아니라, 평판표시장치에서 최초 출력하는 2차원 영상도 그대로 디스플레이 할 수 있는 것이다.
도 3을 참조하면, 상기 본 발명의 실시예에 의한 3차원 영상표시용 장치(300)는, 투명기판으로서 서로 마주보도록 배치되는 제 1기판(310) 및 제 2기판(320)과; 상기 제 1기판(310) 전면에 형성된 제 1전극(312)과; 상기 제 1전극 전면에 형성된 제 1배향막(314)과; 상기 제 2기판(320)의 전면에 형성된 제 2전극(322)과; 상기 제 2전극(322) 면 상에 일정하게 배열된 렌즈 형상의 고분자 물질(340)과; 상기 고분자 물질(340)의 외부면에 형성된 제 2배향막(342)과; 상기 제 1배향막(314)과 제 2배향막(342) 사이에 충진된 액정층(330)으로 구성된다.
여기서, 상기 렌즈 형상의 고분자 물질(340)에 대한 광 굴절율은 상기 액정층(330)에 전압이 인가되지 않은 경우 즉, 초기 배향상태에 있는 액정층(330)의 굴 절율과 동일함을 특징으로 한다.
또한, 상기 고분자 물질(340)의 외부면을 러빙하여 일정한 방향으로 배향할 경우에는 상기 제 2배향막(342)은 제거될 수 있다.
먼저 도 3a를 통해 상기 3차원 영상표시용 장치의 양 기판에 구비된 전극에 전원이 인가되지 않은 경우의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이 상기 양 기판(310, 320)에 구비된 전극(312, 322)에 전원이 인가되지 않으면 상기 제 1 및 제 2배향막(314, 342)에 의해 초기 배향된 액정층(330) 내의 액정(332)은 최초 배향방향을 유지하게 되는데, 앞서 설명한 바와 같이 상기 렌즈 형상의 고분자 물질(340)의 광 굴절율이 상기 초기 배향된 액정층(330)의 광 굴절율과 동일하므로, 상기 3차원 영상표시용 장치(300)는 결국 투명기판과 같은 역할을 하게 된다.
일 예로 평판디스플레이 장치(400)가 액정표시장치라 하면, 액정표시장치에서 출력되는 광의 입사각 축과, 상기 액정층(330)에 구비된 액정(332)의 광축이 서로 평행하게 되어 액정표시장치에서 출력되는 2차원 영상이 그대로 상기 3차원 영상표시용 장치(300)를 투과하여 2차원 영상이 표현되는 것이다.
반면에 상기 3차원 영상표시용 장치(300)의 양 기판(310, 320)에 구비된 전극(312, 322)에 전원이 인가된 경우에는 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 액정(332)이 전압 인가에 의해 일어서게 되어 상기 렌즈 형상의 고분자 물질(340)에 대한 광 굴절율이 상기 액정층(330)의 굴절율보다 크게 된다.
즉, 상기 렌즈 형상의 고분자 물질(340)이 종래의 3차원 영상을 표현하기 위 해 렌티큘러 방식에 구비되는 렌티큘러 렌즈과 동일한 역할 수행하여 3차원 영상을 디스플레이 할 수 있게 되는 것이다.
일 예로 평판디스플레이 장치(400) 에서 출력되는 광은, 상기 3차원 영상표시용 장치(300)를 투과하면서 고분자 물질의의 렌즈를 통해 수평 시차 분리를 구현함으로써, 즉 상기 렌즈 형상의 고분자 물질(340)을 통해 각각 해당하는 좌안 정보 및 우안 정보로 분리됨으로써 양안으로 각각 다른 정보를 볼 수 되고, 이와 같이 상기 렌즈 형상의 고분자 물질(340)을 통해 분리되어 나온 각기 다른 화상데이터를 두뇌에서 서로 합성함으로써 3차원 영상으로 느끼게 되는 것이다.
현재 디스플레이 장치를 통해 출력되는 대부분의 영상 컨텐츠는 2차원 모드용이고, 아직 3차원 모드용 영상 컨텐츠는 다양하지 않다.
따라서, 본 발명은 2차원 모드용 영상 컨텐츠가 상기 평판디스플레이장치를 통해 디스플레이될 경우에는 3차원 영상표시용 장치의 전원을 오프하고, 3차원 모드용 영상 컨텐츠를 스플레이할 경우에 3차원 영상표시용 장치의 전원을 온 시켜 3차원 영상을 구현할 수 있으므로, 2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이에 있어 전력 소모를 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디스플레이 장치에 채용되는 3차원 영상 표시 기판에 대한 단면도로서, 도 4a는 기판의 양 전극에 전원이 인가되지 않은 상태를 나타내는 것이고, 도 4b는 기판의 양 전극에 전원이 인가된 상태를 나타내는 것이다.
도 4를 참조하면, 상기 본 발명의 다른 실시예에 의한 3차원 영상표시용 장 치(300)는, 투명기판으로서 서로 마주보도록 배치되는 제 1기판(310) 및 제 2기판(320)과; 상기 제 1기판(310) 전면에 형성된 제 1전극(312)과; 상기 제 1전극 전면(312)에 형성된 제 1배향막(314)과; 상기 제 2기판(320) 상에 일정하게 배열되어 형성된 렌즈 형상의 전도성 고분자 물질(340')과; 상기 전도성 고분자 물질(340')의 외부면에 형성된 제 2배향막(342)과; 상기 제 1배향막(314)과 제 2배향막(342) 사이에 충진된 액정층(330)으로 구성된다.
즉, 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 도 3의 실시예와 비교할 때 제 2기판 상에 형성된 제 2전극(도 3의 322)이 제거되고, 렌즈 형상의 고분자 물질(도 3의 340)이 전도성 고분자 물질(340')로 형성되어 전극 역할을 동시에 수행함을 그 특징으로 한다.
여기서, 상기 렌즈 형상의 전도성 고분자 물질(340')에 대한 광 굴절율은 상기 액정층(330)에 전압이 인가되지 않은 경우 즉, 초기 배향상태에 있는 액정층(340)의 굴절율과 동일함을 특징으로 한다.
또한, 상기 고분자 물질의 외부면을 러빙하여 일정한 방향으로 배향할 경우에는 상기 제 2배향막(342)은 제거될 수 있다.
상기 도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 디스플레이 장치에 채용되는 3차원 영상 표시 기판의 동작은 앞서 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이가 가능한 디스플레이 장치의 사시도이다.
본 발명은 평판표시장치(400)의 외면에 도 3 및 도 4을 통해 설명한 3차원 영상 표시용 장치를 부착함으로써 구현되는 것이다.
즉, 평판표시장치(400)에 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 형태의 3차원 영상 표시 기판(300)이 부착되면 렌티큘러 방식을 이용한 2차원/ 3차원 선택 표시 디스플레이장치가 구현된다.
여기서, 상기 평판표시장치(400)는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Device) 및 유기 EL(Electro-Luminescence) 패널 등으로 할 수 있다. 이 중, LCD 외의 평판표시장치와 3차원 영상표시장치의 사이에는 3차원 영상 디스플레이를 위한 별도의 한 장의 편광판이 포함될 수도 있다.
상기 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명에 의한 2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이가 가능한 디스플레이 장치를 설명하기 위한 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하고 균등한 예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 2차원 및 3차원 영상을 선택적으로 표시할 수 있도록 하여 사용자의 선택에 의해 3차원 영상의 실감과 기존의 2차원 영상을 동시에 추구할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 2차원 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이에 있어 전력 소모를 최소화 할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 평판표시장치; 및
    상기 평판표시장치의 외면에 부착되며, 2차원 및 3차원 영상을 선택적으로 표시하기 위한 3차원 영상 표시용 장치를 포함하고,
    상기 3차원 영상 표시용 장치는,
    투명기판으로서 서로 마주보도록 배치되는 제 1기판 및 제 2기판과;
    상기 제 1기판 전면에 형성된 제 1전극과;
    상기 제 1전극 전면에 형성된 제 1배향막과;
    상기 제 2기판 전면에 형성된 제 2전극과;
    상기 제 2전극 면 상에 일정하게 배열된 렌즈 형상의 고분자 물질과;
    상기 제 1배향막과 렌즈 형상의 고분자 물질 사이에 충진된 액정층을 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 평판표시장치; 및
    상기 평판표시장치의 외면에 부착되며, 2차원 및 3차원 영상을 선택적으로 표시하기 위한 3차원 영상 표시용 장치를 포함하고,
    상기 3차원 영상 표시용 장치는,
    투명기판으로서 서로 마주보도록 배치되는 제 1기판 및 제 2기판과;
    상기 제 1기판 전면에 형성된 제 1전극과;
    상기 제 1전극 전면에 형성된 제 1배향막과;
    상기 제 2기판 상에 일정하게 배열되어 형성된 렌즈 형상의 전도성 고분자 물질과;
    상기 제 1배향막과 렌즈 형상의 전도성 고분자 물질 사이에 충진된 액정층을 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 렌즈 형상의 고분자 물질의 광 굴절율은 상기 액정층에 전압 미 인가되어 초기 배향상태에 있는 액정층의 굴절율과 동일함을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 고분자 물질의 외부면에 제 2배향막이 더 형성됨을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Device) 및 유기 EL(Electro-Luminescence) 패널이 될 수 있음을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 평판 표시 장치와 3차원 영상표시장치 사이에는 3차원 영상표시용 장치 내의 액정의 초기 배향방향(전압 미인가 상태)과 동일한 투과 방향의 편광판이 더 구비됨을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 평판표시장치가 액정표시장치의 경우에는, 별도의 편광판 없이, 3차원 영상표시용 장치 내의 액정의 초기 배향 방향이 액정표시장치를 통해 나온 편광축과 동일한 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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