KR101859375B1 - 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쌍안정성 액정을 포함하는 베리어 스위칭 패널을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 스위칭 시킬 수 있는 스위쳐블 베리어(Switchable Barrier) 방식의 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법은 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 하부기판과 상부기판 사이에 개재된 쌍안정 액정의 배열을 변화시켜 상기 디스플레이 패널의 복수의 화소에서 표시되는 영상을 모두 투과시키거나 또는 선택적으로 투과시키는 베리어 스위칭 패널 및 상기 디스플레이 패널 및 베리어 스위칭 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서, 상기 하부기판에 형성된 제1 전극과 상기 상부기판에 형성된 제2 전극에 전압을 공급하는 단계; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성된 전계에 의해 상기 쌍안정 액정의 배열을 트위스트(twist) 및 언트위스트(untwist)로 변화시키는 단계;를 포함하고, 상기 쌍안정 액정의 배열을 변화시켜 2차원 영상과 3차원 영상을 스위칭하는 것을 특징한다.

Description

입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법{STEREOPSIS IMAGE DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 입체 영상 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 쌍안정 액정을 포함하는 베리어 스위칭 패널을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 스위칭 시킬 수 있는 스위쳐블 베리어(Switchable Barrier) 방식의 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 낮은 소비 전력으로 2차원 영상과 3차원 영상의 스위칭이 이루어지도록 할 수 있다.
실감 있는 영상에 대한 사용자들의 요구가 증대되어, 2차원(2D) 영상뿐만 아니라, 3차원(3D) 영상을 표시할 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치가 개발되고 있다.
2차원 영상 디스플레이 장치는 그 해상도와 시야각 등 표시 영상 품질 면에서 큰 발전을 하였으나, 2차원의 영상을 디스플레이 함으로 인해 영상의 깊이 정보는 디스플레이 할 수 없는 제약을 갖고 있다.
반면에, 3차원 영상 디스플레이 장치는 2차원 평면이 아닌 영상을 3차원의 입체 영상으로 표시할 수 있으므로, 물체 본래의 3차원 정보를 온전히 사용자에게 전달해 줄 수 있다. 따라서, 기존의 2차원 디스플레이 장치보다 훨씬 현실감 있고 실감 있는 입체 영상의 표현이 가능하다.
3D 영상 디스플레이 장치는 크게 입체용 특수 안경을 이용하는 3D 안경 방식과 입체용 특수 안경을 이용하지 않는 무 안경식으로 구분할 수 있다.
입체용 특수 안경을 이용하는 방식으로는 셔터 글라스(SG: shutter glass) 방식과 편광 지연(patterned retarder) 방식이 개발되었다.
도 1은 셔터 글라스 방식을 이용한 3차원 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 나타내는 도면이고, 도 2는 편광 지연 방식을 이용한 3차원 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 셔터 글라스 방식은 시간에 따라 좌안 영상과 우안 영상을 순차적으로 영상을 표시하고, 입체용 특수 안경을 통해 순차적으로 표시되는 좌안 영상과 우안 영상을 선택적으로 투과시켜 3D 영상을 구현한다.
이어서, 도 2를 참조하면, 편광 지연 방식은 액정 패널의 표시 영역을 공간적으로 분할하여 좌안 영상과 우안 영상을 표시하고, 편광 필름 안경을 통해 좌안 영상과 우안 영상을 선택적으로 투과시켜 3D 영상을 구현한다.
무 안경 방식의 3차원 영상 디스플레이 장치는 양안 시차를 이용하여 사용자에게 입체감을 준다는 측면에서는 전술한 안경 방식과 같으나, 3D 안경을 착용할 필요가 없다는 점에서 차별화된다.
무 안경 방식의 3차원 영상 디스플레이 장치는 좌안 영상과 우안 영상을 분리시키기 위해, 공간의 서로 다른 위치에 서로 다른 영상을 투사하는 방법을 이용한다. 이를 위해, 디스플레이 패널 상부에 스위칭 패널을 구비한다.
시청자는 올바른 위치에 있을 경우, 시청자의 좌안과 우안에 서로 다른 영상이 투사되어 양안시차에 의하여 입체감을 느끼게 된다.
이와 같이 방향 별로 다른 영상을 투사하기 위하여 디스플레이 패널 상부에 스위칭 패널을 부착하게 되면, 현재 베리어 스위치(barrier switch) 방식의 스위칭 패널이 개발되어 적용되고 있다.
종래 기술에 따른 베리어 스위치(barrier switch) 방식의 3차원 영상 디스플레이 장치는 3D 베리어 셀이 트위스트 네마틱(TN) 액정 모드로 동작하여 좌안 영상과 우안 영상을 분리시키기 위한 베리어를 형성시킨다.
예로서, 전체 셀 중에서 베리어로 구동되는 셀들은 광을 투과시키지 않는 블랙(black) 셀로 구동되고, 나머지 셀들은 광을 투과시키는 화이트(white) 셀로 구동되다. 즉, 베리어 셀의 온-오프(on-off) 만을 수행하여 3차원(3D) 영상을 표시한다.
그러나, 종래 기술에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치의 스위칭 패널은 단순히 베리어를 형성시키기 위해 베리어 셀의 온-오프 동작만을 수행하지만, 스위칭 패널이 디스플레이 패널과 동일 또는 유사한 수준으로 전력을 소비하는 문제점이 있다.
또한, 3차원 영상을 구현하기 위해 스위칭 패널이 베리어를 형성시키기 위해, 베리어 셀에 지속적으로 전압을 인가해야 함으로, 3차원 영상 구현에 따른 소비 전력이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스위칭 패널에 지속적인 전압의 인가 없이도 3차원 영상을 표시할 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지속적인 전압 인가 없이도 2차원(2D) 영상과 3차원(3D) 영상의 스위칭이 가능한 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 3차원 영상의 표시에 따른 소비 전력을 감소시킬 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 2차원 영상과 3차원 영상의 스위칭에 따른 소비 전력을 감소시킬 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는 입력된 영상 신호에 따라 복수의 화소를 구동시켜 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 하부기판과 상부기판 사이에 개재된 쌍안정 액정의 배열을 변화시켜 상기 디스플레이 패널의 복수의 화소에서 표시되는 영상을 모두 투과시키거나 또는 선택적으로 투과시키는 베리어 스위칭 패널; 및 상기 디스플레이 패널 및 베리어 스위칭 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 상기 하부기판에는 투명 전도성 물질로 제1 전극이 형성되고 상기 상부기판에는 투명 전도성 물질로 제2 전극이 형성되며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성된 전계에 의해 상기 쌍안정 액정의 배열을 트위스트(twist) 또는 언트위스트(untwist)로 변화시켜 2차원 영상과 3차원 영상을 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 공급되는 전압이 차단되어도, 상기 쌍안정 액정은 트위스트 또는 언트위스트 배열이 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법은 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 하부기판과 상부기판 사이에 개재된 쌍안정 액정의 배열을 변화시켜 상기 디스플레이 패널의 복수의 화소에서 표시되는 영상을 모두 투과시키거나 또는 선택적으로 투과시키는 베리어 스위칭 패널 및 상기 디스플레이 패널 및 베리어 스위칭 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서, 상기 하부기판에 형성된 제1 전극과 상기 상부기판에 형성된 제2 전극에 전압을 공급하는 단계; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성된 전계에 의해 상기 쌍안정 액정의 배열을 트위스트(twist) 및 언트위스트(untwist)로 변화시키는 단계;를 포함하고, 상기 쌍안정 액정의 배열을 변화시켜 2차원 영상과 3차원 영상을 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법은 2차원 영상을 표시하는 경우, 상기 베리어 스위칭 패널의 전체 화소에 대응되는 쌍안정 액정을 트위스트 상태로 배열시켜 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 영상을 투과시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법은 3차원 영상을 표시하는 경우, 상기 베리어 스위칭 패널의 전체 화소 중에서 일부 화소들에 대응되는 쌍안정 액정은 트위스트 상태로 배열시키고, 나머지 화소들에 대응되는 쌍안정 액정은 언트위스트 상태로 배열시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법은 2차원 영상을 표시하는 경우에 있어서, 상기 베리어 스위칭 패널의 전체 화소가 클리어 영역이 되도록 상기 쌍안정 액정을 트위스트로 배열시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법은 3차원 영상을 표시하는 경우에 있어서, 상기 디스플레이 패널의 복수의 화소 중 1/2의 화소들은 좌안 영상을 표시하며, 상기 복수의 화소 중 나머지 1/2의 화소들은 우안 영상을 표시하고, 상기 베리어 스위칭 패널의 전체 화소 중에서 일부 화소들의 쌍안정 액정을 트위스트 상태가 되도록 배열시켜 클리어 화소가 되도록 하고, 상기 베리어 스위칭 패널의 전체 화소 중에서 나머지 화소들의 쌍안정 액정을 언트위스트 상태가 되도록 배열시켜 베리어 화소가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법은 상기 쌍안정 액정이 언트위스트로 배열된 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 제1 전압을 인가한 후, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 공급되는 전압을 차단하여 상기 쌍안정 액정을 트위스트 상태로 배열시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법은 상기 쌍안정 액정이 트위스트로 배열된 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 제1 전압과 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 순차적으로 인가한 후, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 공급되는 전압을 차단하여 상기 쌍안정 액정을 언트위스트 상태로 배열시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 베리어 스위칭 패널에 지속적인 전압의 인가 없이도 3차원 영상을 표시할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 베리어 스위칭 패널에 지속적인 전압 인가 없이도 2차원(2D) 영상과 3차원(3D) 영상의 스위칭이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 낮은 소비 전력으로 2차원 영상과 3차원 영상의 스위칭이 이루어지도록 할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 셔터 글라스 방식을 이용한 3차원 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 나타내는 도면.
도 2는 편광 지연 방식을 이용한 3차원 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 베리어 스위칭 패널을 나타내는 도면.
도 5 및 도 6은 발명의 실시 예에 따른 베리어 스위칭 패널의 하부 전극과 상부 전극을 나타내는 도면.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 어떤 구조물(전극, 라인, 레이어, 컨택)이 다른 구조물 '상부에 또는 상에' 및 '하부에 또는 아래에' 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석 되어야 한다.
도면을 참조한 설명에 앞서, 본 발명은 쌍안정 액정을 포함하는 베리어 스위칭 패널을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있는 스위쳐블 베리어(Switchable Barrier) 방식의 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제안한다.
쌍안정 액정을 포함하는 베리어 스위칭 패널을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 스위칭 시킬 수 있는 스위쳐블 베리어(Switchable Barrier) 방식의 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 베리어 스위칭 패널의 화소들에 지속적으로 전압을 인가하지 않더라도 2차원 영상과 3차원 영상의 변환이 이루어지도록 함으로써, 낮은 소비 전력으로 2차원 영상과 3차원 영상의 스위칭이 이루어지도록 할 수 있다.
디스플레이 패널 및 베리어 스위칭 패널은 액정의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양하게 개발되어 있다.
그 중에서, TN 모드와 및 VA 모드는 하부기판에 화소 전극을 배치하고 상부기판에 공통전극을 배치하여 수직 전계에 의해 액정을 배열을 조절하는 방식이다.
그리고, IPS 모드와 상기 FFS 모드는 하부기판에 화소 전극과 공통 전극을 배치하여 상기 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계를 형성시킨다.
상기 IPS 모드는 상기 화소 전극과 공통 전극을 평행하게 교대로 배열함으로써 양 전극 사이에서 횡전계를 일으켜 액정의 배열을 조절하는 방식이다.
상기 FFS 모드는 상기 화소 전극과 상기 공통 전극을 절연층을 사이에 두고 이격되도록 형성시킨다. 이때, 하나의 전극은 판(plate) 형상 또는 패턴으로 구성하고 다른 하나의 전극은 핑거(finger) 형상으로 구성하여 양 전극 사이에서 발생되는 프린지 필드(Fringe Field)를 통해 액정의 배열을 조절하는 방식이다.
본 발명의 디스플레이 패널 및 베리어 스위치 패널은 액정의 배열을 조절하는 방식의 제한 없이 상기 TN 모드, VA 모드, IPS 모드 및 FFS 모드가 모두 적용될 수 있으며, 하기의 설명에서는 하부기판에 화소 전극이 형성되고, 상부기판에 공통 전극이 형성된 TN 모드가 적용된 것을 본 발명의 일 예로써 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 베리어 스위칭 패널을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 2차원 영상과 3차원 영상의 변환에 관한 내용이 발명의 주요 사항이므로, 이와 직접적으로 관련이 없는 사항에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100), 베리어 스위칭 패널(200), 백라이트 유닛(300) 및 구동 회로부(400)를 포함한다.
디스플레이 패널(100) 및 베리어 스위칭 패널(200)을 구동시키는 구동 회로부(400)는 타이밍 컨트롤러(T-con), 데이터 드라이버(D-IC), 게이트 드라이버(G-IC), 백라이트 구동부 및 전원 공급부를 포함할 수 있다.
상기 구동 회로부(400)는 일반적인 액정 표시장치(LCD)의 구동 회로부와 동일한 구성을 포함하므로, 이의 구성 및 구동방법에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
디스플레이 패널(100)은 하부기판(110, TFT 어레이 기판), 상부기판(120, 컬러필터 어레이 기판) 및 액정층(130)을 포함한다.
하부기판(110)에는 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차하도록 형성되어 복수의 화소가 정의되고, 상기 복수의 화소에는 스위칭 소자인 TFT(Thin Film Transistor), 스토리지 커패시터(Cst) 및 화소 전극이 형성되어 있다.
하부기판(110)의 하부에는 제1 편광판(140, 하부 편광판)이 배치된다.
상부기판(120)에는 레드, 그린 및 블루의 컬러필터가 형성되고, 하부기판(100)에 형성된 화소 전극과 대응되는 공통 전극이 형성된다.
상부기판(120)의 상부에는 제2 편광판(150, 상부 편광판)이 배치된다.
액정층(130)은 하부기판(110)과 상부기판(120) 사이에 개재된다.
백라이트 유닛(300)은 빛을 생성하는 복수의 광원(CCFL, EEFL 또는 LED)과 상기 광원에서 생성된 광의 효율을 향상시키기 위한 복수의 광학시트를 포함한다.
구동 회로부(400)에 포함된 백라이트 구동부는 디스플레이 패널(100)에 공급되는 영상 데이터에 기초하여 상기 복수의 광원의 구동을 제어한다.
디스플레이 패널(100)의 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성된 전계에 의해 액정층(130)의 액정 배향이 조절되어 백라이트 유닛으로부터 입시된 빛의 투과율을 조절함으로써, 영상을 표시하게 된다.
상술한 구성을 포함하는 디스플레이 패널(100)은 입력되는 영상 데이터에 따라 복수의 화소를 구동시켜 화상을 표시한다. 복수의 화소는 레드 화소들, 그린 화소들 및 블루 화소들로 구성되며, 3개의 컬러 화소 즉, 레드 화소, 그린 화소 및 블루 화소가 하나의 단위 화소를 구성하여 영상을 표시하게 된다.
여기서, 2차원 영상을 표시하는 경우에는 좌안 영상 및 우안 영상을 구분하지 않고 전체 화소를 구동시켜 영상을 표시하게 된다.
한편, 3차원 영상을 표시하는 경우에는 복수의 화소 중 1/2의 화소에 좌안 영상의 데이터 전압을 공급하여 좌안 영상을 표시한다. 그리고, 나머지 1/2의 화소에 우안 영상의 데이터 전압을 공급하여 우안 영상을 표시한다.
상술한 설명에서는 디스플레이 패널(100)이 액정을 이용하여 광 투과율을 조절하는 액정 패널인 것으로 설명하였지만, 이는 본 발명의 여러 실시 예들 중에서 일 예를 설명한 것이다. 본 발명의 다른 실시 예에서는 디스플레이 패널(100)로써 유기발광 다이오드(OLED) 디스플레이 패널이 적용될 수 있다.
디스플레이 패널(100)에서 출사된 좌안 영상 및 우안 영상은 베리어 스위칭 패널(200)에 공급된다.
베리어 스위칭 패널(200)은 하부기판(210), 상부기판(220), 쌍안정 액정층(230), 제3 편광판(250) 및 보상 필름(240)을 포함한다.
하부기판(210)에는 복수의 화소에 전압을 인가하기 위한 복수의 제1 전극(212)이 형성된다.
상부기판(220)에는 상기 제1 전극(212)과 대응되도록 형성되어 복수의 화소에 전압을 인가하기 위한 복수의 제2 전극(222)이 형성된다.
쌍안정 액정층(230)은 쌍안정 특성을 가지는 액정으로 구성되어 하부기판(210)과 상부기판(220) 사이에 개재된다.
여기서, 쌍안정 액정층(230)은 쌍안정 네마틱(Binem: Bistable Nematic) 액정, 쌍안정 카이랄 스플레이 네마틱(BCSN: Bistable Chiral Splay Nematic) 액정 도는 쌍안정 트위스트 네마틱(BTN: Bistable Twist Nematic) 액정으로 구성될 수 있다.
베리어 스위칭 패널(200)은 쌍안정 액정의 특성으로 인해 위상차가 매우 커 베리어 스위칭 패널(200)을 투과한 화이트(white) 색광에 황변(yellowish)이 발생되게 된다. 따라서, 이러한 화이트 광의 황변을 보상하기 위해, 상부기판(120)의 상부에는 보상 필름(240)이 배치된다.
이러한, 보상 필름(240) 상부에 제3 편광판(250)이 배치된다.
도 5 및 도 6은 발명의 실시 예에 따른 베리어 스위칭 패널의 하부 전극과 상부 전극을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 베리어 스위칭 패널(200)의 제1 전극(212)과 제2 전극(222)은 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 물질로 형성될 수 있다. 제1 전극(212)과 제2 전극(222)은 동일 방향으로 형성될 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 베리어 스위칭 패널(200)의 제1 전극(212)과 제2 전극(222)은 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 물질로 형성될 수 있다. 제1 전극(212)과 제2 전극(222)은 상호 직교하도록 형성될 수도 있다.
하부기판(210)의 제1 전극(212)과 상부기판(220)의 제2 전극(222) 사이에 형성된 수직 전계에 의해 쌍안정 액정층(230)의 쌍안정 액정 배열 상태가 변화하게 된다.
여기서, 상기 제1 전극(212)과 상기 제2 전극(222)에는 쌍안정 액정의 배열을 트위스트(twist) 상태에서 언트위스트(untwist) 상태 또는 언트위스트(untwist) 상태에서 트위스트(twist) 상태로 변화시키기 위한 데이터 전압이 공급될 수 있다.
한편, 쌍안정 액정의 배열을 트위스트(twist) 상태에서 언트위스트(untwist) 상태 또는 언트위스트(untwist) 상태에서 트위스트(twist) 상태로 변화시키기 위해, 상기 제1 전극(212)과 상기 제2 전극(222) 중에서 하나의 전극은 데이터 전압이 공급되는 화소 전극으로 구동될 수 있고, 나머지 하나의 전극은 공통 전압(Vcom)이 공급되는 공통 전극으로 구동될 수도 있다.
쌍안정 액정의 배열이 트위스트(twist) 상태 또는 언트위스트(untwist) 상태가 된 이후에는 하부기판(210)의 제1 전극(212)과 상부기판(220)의 제2 전극(222) 사이에 전계가 가해지지 않더라도 액정의 배열 상태를 유지하게 된다.
이때, 스위칭 베리어 패널(200)의 쌍안정 액정은 트위스트(twist) 상태일 때 빛을 투과시키고, 언트위스트(untwist, 스플레이) 상태일 때 빛을 차단시킨다.
도 4에 도시된 바와 같이, 화소들의 쌍안정 액정을 트위스트(twist) 상태로 배열시켜 디스플레이 패널(100)에서 입사되는 영상 투과시키는 클리어 영역(270)을 형성시킬 수 있다.
한편, 화소들의 쌍안정 액정을 언트위스트(untwist) 상태로 배열시켜 디스플레이 패널(100)에서 입사되는 영상 차단하는 베리어 영역(260)을 형성시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치는 스위칭 베리어 패널(200)의 쌍안정 액정의 특성을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상의 변환이 원활이 이루어지도록 할 수 있다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법을 나타내는 도면이다. 이하, 도 7 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치를 통해 2차원 영상과 3차원 영상의 변환되는 것에 대하여 설명하기로 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 입력되는 영상 데이터에 따라 복수의 화소를 구동시켜 화상을 표시한다. 복수의 화소는 레드 화소들, 그린 화소들 및 블루 화소들로 구성되며, 3개의 컬러 화소 즉, 레드 화소, 그린 화소 및 블루 화소가 하나의 단위 화소를 구성하여 영상을 표시하게 된다.
디스플레이 패널(100)의 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성된 전계에 의해 액정층(130)의 액정 배향이 조절되어 백라이트 유닛으로부터 입시된 빛의 투과율을 조절함으로써, 영상을 표시하게 된다.
베리어 스위칭 패널(200)은 하부기판(210)의 제1 전극(212)과 상부기판(220)의 제2 전극(222) 사이에 전계를 형성하여 쌍안정 액정의 배열을 변화시킴으로써 해당 화소가 빛을 투과시키거나 또는 빛을 차단시키도록 할 수 있다.
즉, 베리어 스위칭 패널(200)은 하부기판(210)의 제1 전극(212)과 상부기판(220)의 제2 전극(222)에 전기신호를 인가하여 쌍안정 액정의 배열을 트위스트(twist) 또는 언트위스트(untwist) 상태로 변화시켜 빛을 투과시키는 클리어 화소(270, 클리어 영역) 및 빛을 차단시키는 베리어 화소(260, 베리어 영역)를 형성시킬 수 있다. 이러한, 클리어 화소(270)와 베리어 화소(260)는 교대로 배치되도록 형성될 수 있다.
2차원 영상을 표시하는 경우에 있어서, 디스플레이 패널(100)의 전체 화소를 구동시켜 평면 영상을 표시한다. 즉, 좌안 영상 및 우안 영상을 구분하지 않고 2차원 영상을 표시하게 된다.
이때, 베리어 스위칭 패널(200)은 전체 화소를 동일한 구동 전압으로 구동시켜 전체 화소의 쌍안정 액정을 트위스트(twist) 상태가 되도록 배열시킨다.
전체 화소의 쌍안정 액정이 모두 트위스트(twist) 상태가 되면, 베리어 스위칭 패널(200)의 전체 화소가 빛을 투과시키는 클리어 화소(270)가 되어 디스플레이 패널(100)에서 입사된 빛을 투과시키게 된다.
이와 같이, 디스플레이 패널(100)로부터 입사되는 빛을 투과시키도록 베리어 스위칭 패널(200)의 전체 화소를 클리어 화소(270)로 구동시켜 2차원 영상을 표시하게 된다.
한편, 3차원 영상을 표시하는 경우에 있어서, 디스플레이 패널(100)의 복수의 화소 중 1/2의 화소에 좌안 영상의 데이터 전압을 공급하여 좌안 영상을 표시한다. 그리고, 나머지 1/2의 화소에 우안 영상의 데이터 전압을 공급하여 우안 영상을 표시한다.
이때, 베리어 스위칭 패널(200)은 전체 화소 중에서 일부 화소들의 쌍안정 액정을 트위스트(twist) 상태가 되도록 배열시켜 상기 일부 화소들이 클리어 화소(270)가 되도록 한다.
그리고, 나머지 화소들의 쌍안정 액정을 언트위스트(untwist) 상태가 되도록 배열시켜 상기 나머지 화소들이 베리어 화소(260)가 되도록 한다.
일부 화소들의 쌍안정 액정이 트위스트 상태가 되면, 디스플레이 패널(100)에서 입사된 빛을 투과시키게 된다. 그리고, 나머지 화소들의 쌍안정 액정이 언트위스트(untwist) 상태가 되면, 디스플레이 패널(100)에서 입사된 빛을 차단시키게 된다.
시청자는 베리어 스위칭 패널(200)의 클리어 화소(270)를 통해 디스플레이 패널(100)에서 생성된 좌안 영상 및 우안 영상을 인식하게 된다.
시청자의 좌안은 클리어 화소(270)를 통해 디스플레이 패널(100)에서 표시되는 좌안 영상을 인식하게 되고, 시청자의 우안은 클리어 화소(270)를 통해 디스플레이 패널(100)에서 표시되는 우안 영상을 인식하게 된다.
이와 같이, 이와 같이, 베리어 스위칭 패널(200)의 일부 화소들을 베리어 화소(260)가 되도록 구동시켜 시청자의 좌안과 우안은 디스플레이 패널(100)의 다른 영역을 인식하게 된다.
시청자의 눈에 디스플레이 패널(100)에서 표시된 좌안 영상과 우안 영상이 분리되어 인식되도록 함으로써 양안시차에 의해 3차원 영상을 구현하게 된다.
여기서, 상기 제1 전극(212)과 상기 제2 전극(222)에는 쌍안정 액정의 배열을 트위스트(twist) 상태에서 언트위스트(untwist) 상태 또는 언트위스트(untwist) 상태에서 트위스트(twist) 상태로 변화시키기 위한 데이터 전압이 공급될 수 있다.
한편, 쌍안정 액정의 배열을 트위스트(twist) 상태에서 언트위스트(untwist) 상태 또는 언트위스트(untwist) 상태에서 트위스트(twist) 상태로 변화시키기 위해, 상기 제1 전극(212)과 상기 제2 전극(222) 중에서 하나의 전극은 데이터 전압이 공급되는 화소 전극으로 구동될 수 있고, 나머지 하나의 전극은 공통 전압(Vcom)이 공급되는 공통 전극으로 구동될 수도 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 베리어 스위칭 패널(200)에 포함된 액정층(230)의 쌍안정 액정이 언트위스트(untwist) 상태로 배열되면, 해당 화소는 베리어 화소(260)가 되어 디스플레이 패널(100)에서 입사된 빛을 차단하게 된다.
여기서, 하부기판(210)의 제1 전극(212)과 상부기판(220)의 제2 전극(222)에 전압을 인가하여, 제1 전극(212)과 제2 전극(222) 사이에 제1 전압(V1)의 전계(E)가 형성되면, 해당 화소의 쌍안정 액정의 배열이 언트위스트(untwist) 상태에서 중간 상태가 된다. 이후, 제1 전극(212)과 제2 전극(222)에 공급되는 전압을 차단하면 쌍안정 액정이 트위스트(twist) 상태로 배열되게 된다.
이와 같이, 쌍안정 액정이 트위스트(twist) 상태로 배열되면 해당 화소는 클리어 화소(270)가 되어 디스플레이 패널(100)에서 입사된 빛을 투과시키게 된다.
이때, 쌍안정 액정은 하부기판(210)의 제1 전극(212)과 상부기판(220)의 제2 전극(222)에 지속적으로 전압이 공급되지 않더라도, 트위스트(twist) 상태로 배열이 유지되어 2차원 영상을 지속적으로 표시할 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 베리어 스위칭 패널(200)에 포함된 액정층(230)의 쌍안정 액정이 트위스트(twist) 상태로 배열되면, 해당 화소는 클리어 화소(270)가 되어 디스플레이 패널(100)에서 입사된 빛을 투과시키게 된다.
여기서, 하부기판(210)의 제1 전극(212)과 상부기판(220)의 제2 전극(222)에 제1 기간 동안 제1 전압(V1)을 공급한 후, 제2 기간 동안에 상기 제1 전압(V1)보다 낮은 제2 전압(V2)을 공급한다. 이후, 제1 전극(212)과 제2 전극(222)에 공급되는 전압을 차단하면 해당 화소의 쌍안정 액정의 배열이 트위스트(twist) 상태에서 중간 상태를 거쳐 언트위스트(untwist) 상태로 배열되게 된다.
즉, 쌍안정 액정이 트위스트 상태로 배열되어 있을 때, 제1 전극(212)과 제2 전극(222)에 높은 전압을 공급한 후에, 공급되는 전압을 서서히 낮추면 쌍안정 액정의 배열이 트위스트(twist) 상태에서 중간 상태를 거쳐 언트위스트(untwist) 상태로 배열되게 된다.
이와 같이, 쌍안정 액정이 언트위스트(untwist) 상태로 배열되면 해당 화소는 베리어 화소(260)가 되어 디스플레이 패널(100)에서 입사된 빛을 차단시키게 된다.
이때, 쌍안정 액정은 하부기판(210)의 제1 전극(212)과 상부기판(220)의 제2 전극(222)에 지속적으로 전압이 공급되지 않더라도, 언트위스트(untwist) 상태로 배열이 유지되어 3차원 영상을 지속적으로 표시할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 베리어 스위칭 패널(200)의 전체 화소를 클리어 화소로 구동시켜 2차원 영상을 표시할 수 있다.
또한, 베리어 스위칭 패널(200)의 전체 화소 중에서 일부 화소를 클리어 화소로 구동시키고, 나머지 일부 화소를 베리어 화소(260)로 구동시켜 3차원 영상을 표시할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 하부기판(210)의 제1 전극(212)과 상부기판(220)의 제2 전극(222)에 전압을 공급하는 전압공급 기간을 지속적으로 유지시키지 않더라도, 1회의 전압공급 기간 만으로도 2차원 영상과 3차원 영상의 변환(switching)이 가능하다. 이를 통해, 낮은 소비 전력으로 2차원 영상과 3차원 영상의 변환이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 디스플레이 패널 110: 하부기판
120: 상부기판 130: 액정층
140: 제1 편광판 150: 제2 편광판
200: 베리어 스위칭 패널 210: 하부기판
212: 제1 전극 220: 상부기판
222: 제2 전극 230: 쌍안정 액정층
240: 보상 필름 250: 제3 편광판
260: 베리어 화소 270: 클리어 화소
300: 백라이트 유닛 400: 구동 회로부

Claims (17)

  1. 입력된 영상 신호에 따라 복수의 화소를 구동시켜 영상을 표시하는 디스플레이 패널;
    하부기판과 상부기판 사이에 개재된 쌍안정 액정의 배열을 변화시켜 상기 디스플레이 패널의 복수의 화소에서 표시되는 영상을 모두 투과시키거나 또는 선택적으로 투과시키는 베리어 스위칭 패널;
    상기 디스플레이 패널 및 베리어 스위칭 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함하고,
    상기 베리어 스위칭 패널의 상부기판의 상부에는 보상필름이 배치되는, 입체 영상 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부기판에는 투명 전도성 물질로 제1 전극이 형성되고 상기 상부기판에는 투명 전도성 물질로 제2 전극이 형성되며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성된 전계에 의해 상기 쌍안정 액정의 배열을 트위스트(twist) 또는 언트위스트(untwist)로 변화시켜 2차원 영상과 3차원 영상을 스위칭하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 쌍안정 액정을 트위스트로 배열시켜 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 영상을 투과시키는 클리어 영역을 형성하거나, 상기 쌍안정 액정을 언트위스트로 배열시켜 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 영상을 차단하는 베리어 영역을 형성시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 클리어 영역과 상기 베리어 영역은 교대로 형성되며, 상기 클리어 영역 및 베리어 영역을 통해 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 좌안 영상이 시청자의 좌안에 인식되도록 하고, 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 우안 영상이 시청자의 우안에 인식되도록 하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 공급되는 전압이 차단되어도 상기 쌍안정 액정은 트위스트 또는 언트위스트 배열이 유지되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 동일 방향으로 형성되거나, 또는 상호 직교하도록 형성된 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 하부기판, 상부기판 및 액정층을 포함하는 액정 패널 또는 유기발광 다이오드 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 액정 패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치.
  9. 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 하부기판과 상부기판 사이에 개재된 쌍안정 액정의 배열을 변화시켜 상기 디스플레이 패널의 복수의 화소에서 표시되는 영상을 모두 투과시키거나 또는 선택적으로 투과시키고, 상기 쌍안정 액정의 특성으로 화이트 색광에 황변이 발생하는 것을 보상하기 위한 보상 필름을 포함하는 베리어 스위칭 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 및 베리어 스위칭 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서,
    상기 하부기판에 형성된 제1 전극과 상기 상부기판에 형성된 제2 전극에 전압을 공급하는 단계; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성된 전계에 의해 상기 쌍안정 액정의 배열을 트위스트(twist) 및 언트위스트(untwist)로 변화시키는 단계;를 포함하고,
    상기 쌍안정 액정의 배열을 변화시켜 2차원 영상과 3차원 영상을 스위칭하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    2차원 영상을 표시하는 경우, 상기 베리어 스위칭 패널의 전체 화소에 대응되는 쌍안정 액정을 트위스트 상태로 배열시켜 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 영상을 투과시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    3차원 영상을 표시하는 경우, 상기 베리어 스위칭 패널의 전체 화소 중에서 일부 화소들에 대응되는 쌍안정 액정은 트위스트 상태로 배열시키고, 나머지 화소들에 대응되는 쌍안정 액정은 언트위스트 상태로 배열시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 쌍안정 액정을 트위스트로 배열시켜 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 영상을 투과시키는 클리어 영역을 형성하거나, 상기 쌍안정 액정을 언트위스트로 배열시켜 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 영상을 차단하는 베리어 영역을 형성시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 베리어 영역을 통해 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 좌안 영상과 우안 영상을 분리시키고,
    상기 클리어 영역을 통해, 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 좌안 영상을 시청자의 좌안에 인식되도록 하고, 상기 디스플레이 패널에서 표시되는 우안 영상을 시청자의 우안에 인식되도록 하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    2차원 영상을 표시하는 경우에 있어서,
    상기 베리어 스위칭 패널의 전체 화소가 클리어 영역이 되도록 상기 쌍안정 액정을 트위스트로 배열시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    3차원 영상을 표시하는 경우에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 복수의 화소 중 1/2의 화소들은 좌안 영상을 표시하며, 상기 복수의 화소 중 나머지 1/2의 화소들은 우안 영상을 표시하고,
    상기 베리어 스위칭 패널의 전체 화소 중에서 일부 화소들의 쌍안정 액정을 트위스트 상태가 되도록 배열시켜 클리어 화소가 되도록 하고,
    상기 베리어 스위칭 패널의 전체 화소 중에서 나머지 화소들의 쌍안정 액정을 언트위스트 상태가 되도록 배열시켜 베리어 화소가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 쌍안정 액정이 언트위스트로 배열된 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 제1 전압을 인가한 후, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 공급되는 전압을 차단하여 상기 쌍안정 액정을 트위스트 상태로 배열시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 쌍안정 액정이 트위스트로 배열된 상태에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 제1 전압과 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 순차적으로 인가한 후, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 공급되는 전압을 차단하여 상기 쌍안정 액정을 언트위스트 상태로 배열시키는 것을 특징으로 하는 입체 영상 디스플레이 장치의 구동방법.
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