KR101270044B1 - 입체 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

렌즈 모양 요소와 같은 광 유도 요소를 갖는 입체 디스플레이 장치에서, 예컨대 스위칭 상태 중 하나의 상태에 공명 임피던스를 도입함으로써 획득된 오버드라이브 전압이 2D와 3D 상태간에 스위칭 속도를 강화한다.

Description

입체 디스플레이 장치{A STEREOSCOPIC DISPLAY APPARATUS }
본 발명은 제1 평면에 화소를 갖는 디스플레이를 생산하기 위한 수단 및 적어도 하나의 광 디렉토리 액정 요소를 포함하는 광 디렉토리 수단을 포함하는 입체 디스플레이 장치에 관한 것이며, 상기 광 디렉토리 액정 수단은 화소의 출력을 상호적으로 다른 각 방향으로 유도하기 위해 제1 평면에 있는 상기 화소 위에 놓이고, 상기 광 액정 디렉토리 수단은 구동 수단을 이용하여 두 개의 다른 상태 사이에서 스위칭 가능하다.
이러한 입체 디스플레이 장치는 전화기와 같은 휴대용 어플리케이션 및 다중 뷰(multiple view)가 사용되는 (TV)모니터에서 꾸준히 사용된다.
상술된 종류의 입체 디스플레이 장치는 특허 공보 US 6.064.424에 서술되며, 이는 화소의 그룹에 배열된 화소를 갖는 능동 매트릭 액정 디스플레이 패널과 상기 디스플레이 패널 위에 놓이는(원통 모양의) 렌즈 모양의 요소 또는 렌즈 모양을 갖는 렌즈 모양의 스크린을 보여준다.
액정 디바이스에 기초한 각각의 렌즈 모양의 요소는 여러 화소를 덮는다. 예컨대, 전압이 상기 요소의 물질에 걸쳐 전혀 인가되지 않는 경우와 같은 하나의 상태에서, 하나의 분극 방향을 위해 굴절 지수에 있어서의 차이가 액정 물질과 상기 렌즈 모양의 물질(렌즈 구조) 사이에 존재한다.
결과적으로 각 화소의 광은 의존하는, 상이하고 명확한 방향으로 보내진다. 이와 같이 전형적인 예에서, 9개의 독립적인 뷰(view)가 9개의 다른 뷰 각도에 대응하여 생성된다. 시청자(viewer)는 각 눈에 다른 뷰를 수신하고, 적당한 영상 컨텐츠를 사용할 때, 3차원 영상을 관찰한다.
만일 상기 렌즈 모양의 요소의 액정 물질에 걸쳐 전압이 인가된다면, 액정 분자는 자신을 다르게 배향하고 굴절 지수에 있어서의 차이가 전혀 없다. 결과적으로, 렌즈 효과는 전혀 없다.
그러므로 상기 전압을 변화시킴으로써, 2차원 뷰(2D 모드) 및 3차원 뷰(3D 모드) 간의 스위칭이 가능하다.
그러나 실제로, 예컨대 3D 모드로부터 2D 모드까지의 스위칭 속도가 실제적인 목적에 있어서 너무 느리다는 점은 분명히 나타난다.
본 발명은 목적 중 하나로서 이러한 문제점을 극복해야 한다. 이 때문에, 본 발명에 따른 디바이스는 구동 수단을 가지며, 상기 수단은 적어도 하나의 스위칭 방향 구동 시, 상기 광 액정 디렉토리 수단에 고정 유지 전압을 제공하기 전에 상기 광 액정 디렉토리 수단에 오버드라이브 전압(overdrive voltage)을 제공한다.
본 발명은, 사실상, 상기 전압이 증가되면 스위칭 속도가 증가되지만, 동시에 도입되어 증가되는 전력 소비는 일종의 유지 전압(hold voltage)에 스위칭 백(switch back) 함으로써 상당히 극복될 수 있다는 통찰력에 기초한다. 사실상, 상기 스위칭 가능한 액정 물질에 대한 용량의 비 선형성이 더 빠른 스위칭 동작(소위, "용량성 오버드라이브")을 얻기 위해 사용된다.
이 점에서, 상기 "용량성 오버드라이브"는 미국 특허공보 US5.495265로부터 알려짐을 주목해야 한다. 이러한 어플리케이션에서, 일종의 유지 전압에 스위칭 백(switch back) 하는 것은 불가능하지만, 다음 오버드라이브 펄스를 준비하는 동안, 이것이 디스플레이 어플리케이션이기 때문에 앞선 드라이브 전압은 픽셀을 나타내는 커패시턴스에 여전히 존재한다는 것이 가정된다. 그래서 이런 "일종의 유지 전압에 스위칭 백" 만이 두 개의 쌍안정 상태를 이용하는 디바이스에서 가능하다.
본 발명의 이러한 및 다른 측면은 여기서 설명되는 실시예로부터 분명해지고, 이를 참조하여 명료히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디바이스의 일부분을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 디바이스의 일부분에 대한 플랜 뷰를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 디바이스의 개략적 모습을 도시한 도면.
도 4는 구동 패턴의 예를 도시한 도면.
상기 도면은 개략적이고 일정한 비율로 나타나 있지 않으며, 대응하는 구성요소는 일반적으로 동일한 참조 번호로 명시된다.
도 1은 본 발명에 따라, 제1 평면(3)에 옆으로 분리된 화소(2)를 갖는 디스플레이 디바이스(15)를 구비한 디바이스(1)의 일부분에 대한 개략적인 도면을 도시 한다. 상기 디바이스(1)는 광 디렉토리 수단, 이 예에서는 렌즈(렌즈모양)(4)의 그룹을 가지고, 이들 각 렌즈는 화소(2)의 그룹과 관련이 있다. 상기 렌즈(4)의 상호적으로 상이한 각의 방향으로 화소의 출력을 유도하기 위해 제1 평면(3)에 있는 화소(2)를 덮는데, 상기 제1 평면은 상기 렌즈(4)의 주 초점 평면 밖에 실질적으로 놓여있다. 이 예에서, 상기 렌즈는 디스플레이 앞에 있는 분리된 플레이트(5)에 제공되고, 이 렌즈는 상기 디스플레이에 직면하는 곡면을 갖는다. 상기 각의 방향은 화살표(6)를 이용하여 표시된다.
이러한 렌즈(4)의 가능한 구현이 도 2에 도시된다. 액정 물질(10)의 층은 두 유리 기판(7) 사이에 제공된다. 상기 유리 기판(7)은 전극(8)을 포함한다. 하나의 유리 플레이트 상에 렌즈 구조는 예컨대, 복제 기술을 이용하여 만들어져 왔다. 이러한 렌즈 구조상에 및 또한 반대의 유리 기판 상에 배향 층은 액정 물질(10)의 액정 분자를 배향 하도록 제공되어 왔다. 상기 전극(8)을 통해 렌즈(4)의 액정 물질에 걸쳐 인가된 전위 차이가 전혀 없는 경우에, 상기 액정 물질과 렌즈 구조의 물질 사이에 굴절 지수에 있어서의 차이가 있다(하나의 분극 방향을 위해).
이 결과는, 더 많은 렌즈(4)가 제공되는 경우에(렌즈 모양 스크린) 상기 구조가 렌즈 또는 렌즈 배열로서 역할을 한다는 것이다. 만일 전압이 액정 물질에 걸쳐 인가된다면, 상기 액정 분자는 스스로를 달리 배향하여, 굴절 지수에 있어서의 차이가 전혀 없게된다. 결과적으로, 어떠한 렌즈 효과도 없다. 그러므로, 전압을 변화시키는 가능성을 도입함으로써, 2차원 뷰(2D 모드)와 3차원 뷰(3D 모드) 간에 스위칭 가능한 렌즈가 획득된다.
액정 물질의 충전을 피하기 위해, 스위칭 가능한 렌즈의 AC 구동이 바람직하다. 전형적인 어플리케이션에서, 2차원 뷰(2D 모드)와 3차원 뷰(3D 모드) 간에 스위칭하는 것을 획득하기 위해 1kHz 주파수에서 10Volt의 AC 전압을 갖는 것이 충분하다. 그러나, 10Volt에서 3D 모드로부터 2D 모드로 초기 스위칭은 상대적으로 느리게 실행된다. 상기 전압을 증가시키면 스위칭 스피드가 증가되고, 그러나 이와 동시에, 전력 소모도 함께 증가한다.
본 발명에 따라, 이러한 더 높은 전압은 잠시 동안 인가될 뿐이며, 이후 AC 전압이 줄어든다. 사실상, 스위칭 가능한 렌즈(4)에 대한 용량의 비 선형성이 이러한 스위칭 동작을 획득하기 위해 사용된다.
이러한 동작을 실행하는 전기회로가 도 3에 도시된다. 임피던스(22)는 조율(조절)될 수 있어서, 렌즈 회로(21)의 3D 모드에 대응하는 커패시터(C)에 있어서 상기 회로는 공명 주파수에 가깝다. 상기 인가된 전압(Vin)과 셀 양단 간 전압(Vcell)의 비는,
Figure 112007040399332-pct00001
상기와 같이 주어지는데, 여기서, ω은 구동 주파수이다.
현재, Z가 1/(ωC)과 같도록 하기 위해(여기서 C는 예컨대 1Volt 전압에 속하는 용량) 상기 Z가 선택된다면, 셀에 걸친 전압 스윙(Vcell)은 커진다{(예컨대 V1이 30V(또는 더 높게)인 AC 전압(V1), 도 4 참조)}. 상기 커다란 전압 스윙으로 인 해, 상기 3D 모드는 2D 모드로 급격히 변하고 상기 용량도 변한다. 그러므로 회로는 더 이상 공명 주파수에 근접하여 구동되지 않고 따라서, 셀에 걸친 전압 스윙은 더 알맞게된다{(예컨대, V2가 10V인 AC 전압(V2), 도 4 참조)}.
2D 모드에서 3D 모드로의 스위칭 속도는 인가되는 전압에 의해서 결정되진 않지만, 분자에서의 기계적인 장력(tension)에 의해 결정된다. 이러한 장력은, 다른 것 중에서 특히, 셀 갭(cell gap) 및 비틀린 각(twist angle)에 의해 결정된다. 3D 모드에서 2D 모드로의 스위칭에서, 셀은 상기 셀이 방전하도록 하기 위해 쇼트 회로(short-circuit)가 될 수 있다.
본 발명은 나타난 예에 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 렌즈(4)의 다른 구성이 가능하다. 액정 물질을 변화시킴으로써, 2D 모드에 있어서 상기 셀이 쇼트 회로가 되는 동안, 3D 모드에 있어서 전압이 인가될 필요가 있는 렌즈를 갖는 것이 가능하다. 또한, V1(예컨대, 20V)의 더 낮은 전압에서, 3D 모드는 2D 모드로 급격히 변한다.
액정 디스플레이 화소 대신에, 전기영동(electrophoretic) 화소 및 전자-습식(electro-wetting) 화소가 대신 사용될 수 있다.
본 발명은 각각 그리고 모든 새로운 특징과 특징의 각각 그리고 모든 결합에 귀속한다. 청구 범위에서의 참조 번호는 이러한 청구 범위의 보호되는 범위를 제한하지 않는다. 상기 단어 "포함하는" 및 이 활용의 사용은 본 청구 범위에 기술된 것과는 다른 요소의 존재를 배제하지 않는다. 단수 요소의 사용은 복수의 이러한 요소에 대한 존재를 배제하지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 제1 평면에 화소를 갖는 디스플레이를 생산하기 위한 수단 및 적어도 하나의 광 디렉토리 액정 요소를 포함하는 광 디렉토리 수단을 포함하는 입체 디스플레이 장치에 이용된다.

Claims (10)

  1. 입체 디스플레이 장치로서,
    - 제1 평면에 화소를 갖는 디스플레이와,
    - 적어도 하나의 광 액정 요소(optical liquid crystal element)를 포함하는 광 액정 유도 수단(optical liquid crystal directing means)으로서, 상기 광 액정 유도 수단은 화소의 출력을 서로 다른 각도 방향으로 유도하기 위해 제1 평면에 있는 상기 화소 위에 놓이고, 상기 광 액정 유도 수단은 상이한 2차원 뷰 모드(view mode)와 3차원 뷰 모드 사이에서 스위칭 가능한, 광 액정 유도 수단과,
    - 구동 회로로서, 상기 2차원 뷰 모드와 상기 3차원 뷰 모드 사이에서 상기 광 액정 유도 수단을 스위칭 하기 위해 전압을 인가하고, 상기 광 액정 유도 수단에 AC 오버드라이브 전압(AC overdrive voltage)의 절대값보다 더 작은 절대값을 가지는 고정 유지 전압을 인가하기 전에 상기 광 액정 유도 수단에 상기 AC 오버드라이브 전압을 제공하고, 상기 AC 오버드라이브 전압은 고정 유지 전압을 광 액정 유도 수단에 인가한 후에 감소하는, 구동 회로
    를 포함하는, 입체 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오버드라이브 전압의 절대 값은 상기 고정 유지 전압의 절대 값의 적어도 2배가 되는, 입체 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 오버드라이브 전압의 절대 값은 상기 고정 유지 전압의 절대값의 적어도 3배가 되는, 입체 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 오버드라이브 전압의 절대 값은 적어도 20Volt가 되는, 입체 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 오버드라이브 전압의 절대 값은 적어도 30Volt가 되는, 입체 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 수단은 두 개의 다른 상태 중 한 상태에서 스위칭 요소가 갖는 임피던스를 포함하고, 상기 광 액정 유도 수단은 구동을 위해 사용되는 주파수와 실질적으로 동일한 공명 주파수를 갖는, 입체 디스플레이 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    제1 평면에 있는 화소는 액정 디스플레이 화소, 전기 영동(electrophoretic) 화소, 전자-습식(electro-wetting) 화소의 그룹으로부터의 화소를 포함하는, 입체 디스플레이 장치.
  8. 입체 디스플레이 장치를 구동하기 위한 방법으로서, 제1 평면에 화소를 갖는 디스플레이와, 적어도 하나의 광 액정 요소를 포함하는 광 액정 유도 수단과, 구동 회로를 포함하고, 상기 광 액정 유도 수단은 제1 평면에 있는 상기 화소 위에 놓이고, 화소의 출력을 서로 다른 각도 방향으로 유도하고, 상기 광 액정 유도 수단은 상이한 2차원 뷰 모드와 3차원 뷰 모드 사이에서 스위칭 가능한, 입체 디스플레이 장치를 구동하기 위한 방법에 있어서,
    상기 2차원 뷰 모드와 상기 3차원 뷰 모드 사이에서 상기 광 액정 유도 수단을 스위칭 하기 위해 전압을 인가하는 단계와,
    AC 오버드라이브 전압(AC overdrive voltage)의 절대값보다 더 작은 절대값을 가지는 고정 유지 전압을 상기 광 액정 유도 수단에 인가하기 전에 상기 AC 오버드라이브 전압을 상기 광 액정 유도 수단에 제공하는 단계로서, 상기 AC 오버드라이브 전압은 고정 유지 전압을 광 액정 유도 수단에 인가한 후에 감소하는, 제공 단계를
    포함하는, 입체 디스플레이 장치를 구동하기 위한 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 오버드라이브 전압의 절대 값은 상기 고정 유지 전압의 절대 값의 적어도 2배가 되는, 입체 디스플레이 장치를 구동하기 위한 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 오버드라이브 전압의 절대 값은 상기 고정 유지 전압의 절대 값의 적어도 3배가 되는, 입체 디스플레이 장치를 구동하기 위한 방법.
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