KR102016502B1 - 무안경 2d/3d 디스플레이 장치와 이의 구동방법 - Google Patents

무안경 2d/3d 디스플레이 장치와 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 1개의 편광 제어 셀을 구동시켜 2차원 영상과 3차원 영상을 스위칭 시킬 수 있는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치는 입력된 영상 신호에 따라 복수의 화소를 구동시켜 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널 상에 배치되고 제1 굴절률 이방성을 가지는 복수의 제1 렌즈가 형성된 제1 이방성 렌즈 필름; 상기 제1 이방성 렌즈 필름 상에 배치되고 입사된 광을 위상을 λ/2 변환시키거나 또는 유지시키는 편광 제어 필름; 상기 편광 제어 필름 상에 배치되고 제2 굴절률 이방성을 가지는 복수의 제2 렌즈가 형성된 제2 이방성 렌즈 필름; 및 상기 디스플레이 패널 및 상기 편광 제어 필름을 구동시키는 구동 회로부를 포함하고, 상기 편광 제어 필름에 전압을 공급하거나 또는 전압을 차단하여 2D 영상과 3D 영상을 전환시킨다.

Description

무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법{AUTOSTEREOSCOPIC TWO DIMENSION/THREE DIMENSION DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 무안경 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 1개의 편광 제어 셀을 구동시켜 2차원 영상과 3차원 영상을 스위칭 시킬 수 있는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
실감 있는 영상에 대한 사용자들의 요구가 증대되어, 2차원(2D) 영상뿐만 아니라, 3차원(3D) 영상을 표시할 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 최근에 들어, 광고용, 가정용, 의료용, 교육용, 전시용, 방송용, 화상회의용 등 각종 분야에서 입체 영상 디스플레이 장치에 대한 사용자의 요구가 증가하고 있다.
2D 디스플레이 장치는 그 해상도와 시야각 등 표시 영상 품질 면에서 큰 발전을 하였으나, 2차원의 영상을 표시함으로 인해 영상의 깊이 정보는 디스플레이 할 수 없는 제약이 있다.
반면에, 3D 디스플레이 장치는 3차원의 입체 영상으로 표시할 수 있으므로, 물체 본래의 3차원 정보를 온전히 사용자에게 전달해 줄 수 있다. 따라서, 기존의 2D 디스플레이 장치보다 훨씬 현실감 있고 실감 있는 입체 영상의 표현이 가능하다.
입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3D 영상을 구현한다. 양안시차방식은 입체효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식으로 나뉘어질 수 있다.
안경 방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꾸는 방식 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체영상을 구현한다.
무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어, 렌티큘러 렌즈 등의 광학 부품을 표시화면의 앞 또는 뒤에 설치하여 입체영상을 구현한다. 무안경 방식의 3D 디스플레이 장치는 양안 시차를 이용하여 사용자에게 입체감을 준다는 측면에서는 전술한 안경 방식과 같으나, 3D 안경을 착용할 필요가 없다는 점에서 차별화된다.
이 중에서도 렌티큘러 렌즈를 사용하는 무안경 3D 방식은 우안 영상과 좌안 영상을 렌티큘러 렌즈로 분리하여 3차원의 입체영상을 구현한다. 그러나, 렌티큘러 렌즈의 광 분리를 온/오프할 수 없으므로 3D 영상만을 구현할 수 있다. 즉, 3D의 입체 영상과, 2D의 평면 영상을 전환할 수 없는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 액정의 굴절률을 전기적으로 제어함으로써 렌티큘러 렌즈를 통한 2D 영상과 3D 영상의 전환이 가능한 방법이 도입되었다.
Philips 사(社)와 Ocuity 사(社)는 액정 렌즈 방식을 이용한 무안경 3D 디스플레이 장치를 개발하였다.
먼저, Philips 사(社)의 액정 렌즈 방식은 오목판에 액정을 채워 넣어서 일정 방향으로 배향 시키고 각기 굴절률은 ne>no=n으로 형성(n: 오목판의 굴절률, ne와 no: 액정의 굴절률)하여 무안경으로 2D/3D 영상을 표시한다.
전압이 오프(off)될 때에는 편광된 광원이 액정의 ne를 통과하다가 오목판의 굴절률 n을 만나면서 굴절을 일으켜 3D 영상을 시청할 수 있도록 한다. 전압이 온(on)될 때에는 편광된 광원이 액정의 no를 통과하여 동일한 굴절률인 n을 만나면서 그냥 통과하여 2D 영상을 시청할 수 있도록 한다.
Ocuity 사(社)의 액정 렌즈 방식은 2개의 오목판을 직교하도록 형성하고, 오목판의 방향을 따라 액정을 배향시켜 수직/수평된 광원이 모두 액정 렌즈에 의해 굴절되도록 함으로써 무안경으로 2D/3D 영상을 표시할 수 있다.
이러한, 종래 기술에 따른 액정 렌즈 방식을 이용한 2D/3D 디스플레이 장치는 2개의 오목판 액정 렌즈를 구동시키기 위해서 고전압이 필요한 단점이 있다. 또한, 렌즈의 새그(sag)가 높아 구동에 고전압이 필요한 단점이 있다.
최근에 들어, 유기발광 다이오드(OLED) 디스플레이 장치에서 편광판(또는 편광 필름)을 제거하기 위한 개발이 진행되고 있다. 편광판을 제거하여 비 편광 광원을 이용하여 2D/3D 영상을 표시할 경우, 제조비용의 절감과 함께 휘도를 높일 수 있는 장점이 있으나, 기존의 3D 디스플레이 장치는 편광 성분을 이용하여 3D 영상을 표시함으로 인해 편광판을 필수 구성 요소로 포함해야 하는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저전압 구동으로 2D 영상과 3D 영상을 전환할 수 있는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비편광 광원을 이용하여 2D/3D 영상을 표시할 수 있는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 편광판 없이 2D/3D 영상을 표시할 수 있는 무안경 2D/3D 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 무안경 2D/3D 디스플레이 장치는 입력된 영상 신호에 따라 복수의 화소를 구동시켜 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널 상에 배치되고 제1 굴절률 이방성을 가지는 복수의 제1 렌즈가 형성된 제1 이방성 렌즈 필름; 상기 제1 이방성 렌즈 필름 상에 배치되고 입사된 광을 위상을 λ/2 변환시키거나 또는 유지시키는 편광 제어 필름; 상기 편광 제어 필름 상에 배치되고 제2 굴절률 이방성을 가지는 복수의 제2 렌즈가 형성된 제2 이방성 렌즈 필름; 및 상기 디스플레이 패널 및 상기 편광 제어 필름을 구동시키는 구동 회로부를 포함하고, 상기 편광 제어 필름에 전압을 공급하거나 또는 전압을 차단하여 2D 영상과 3D 영상을 전환시킨다.
본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법은 디스플레이 패널에서 비편광된 광을 출사시키고, 제1 굴절률 이방성을 가지는 복수의 제1 렌즈가 형성된 제1 이방성 렌즈 필름을 통해 제1 편광 성분의 광을 굴절시키고 제2 편광 성분의 광을 그대로 투과시키고, 상기 제1 이방성 렌즈 상에 배치된 편광 제어 필름을 통해 상기 제1 편광 성분 및 제2 편광 성분의 광의 위상을 λ/2 변환시키거나 또는 유지시키고, 제2 굴절률 이방성을 가지는 복수의 제2 렌즈가 형성된 제2 이방성 렌즈 필름을 통해 상기 편광 제어 필름에서 입사되는 제1 편광 성분의 광을 그대로 투과시키고 제2 편광 성분의 광을 굴절시키고, 상기 편광 제어 필름에 전압을 공급하거나 또는 전압을 차단하여 2D 영상과 3D 영상을 전환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 저전압 구동으로 2D 영상과 3D 영상을 전환할 수 있다.
본 발명의 무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 비편광 광원을 이용하여 2D/3D 영상을 표시할 수 있다.
본 발명의 무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 편광판 없이 2D/3D 영상을 표시할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 디스플레이 패널과 편광 제어부를 나타내는 것으로, 제1 이방성 렌즈들과 제2 이방성 렌즈들이 일치되도록 배열된 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 디스플레이 패널과 편광 제어부를 나타내는 것으로, 제1 이방성 렌즈들과 제2 이방성 렌즈들이 엇갈리도록 배열된 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법을 설명한 것으로, 2D 영상을 표시하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법을 설명한 것으로, 3D 영상을 표시하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 이방성 렌즈들과 제2 이방성 렌즈들을 나타내는 도면이다.
본 발명은 무안경으로 2D 영상 및 3D 영상을 표시할 수 있는 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공한다. 본 발명의 무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 2개의 이방성 렌즈 필름과 1개의 편광 제어 필름을 이용하여 비편광 광원에서 2D/3D 영상을 표시할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 2차원 영상과 3차원 영상을 변환하는 구성 및 방법에 관한 내용이 발명의 주요 사항이므로, 이와 직접적으로 관련이 없는 구성 및 구동방법에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100), 편광 제어부(200) 및 구동 회로부(300)를 포함한다. 여기서, 편광 제어부(200)는 디스플레이 패널(100)의 상면 즉, 표시면에 배치된다.
구동 회로부(300)는 디스플레이 패널(100)과 편광 제어부(200)를 구동시키기 위한 것으로, 타이밍 컨트롤러(310), 게이트 드라이버(320), 데이터 드라이버(330) 및 편광 변환 전압 생성부(340)를 포함한다.
구동 회로부(400)의 편광 변환 전압 생성부(340)를 제외한 다른 구성들은 일반적인 액정 패널 또는 OLED 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부와 동일한 구성을 포함하므로, 타이밍 컨트롤러(310), 게이트 드라이버(320) 및 데이터 드라이버(330)의 구성 및 구동방법에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
디스플레이 패널(100)은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소를 포함하며, 복수의 화소에는 유기발광 다이오드(OLED) 및 상기 유기발광 다이오드를 발광시키기 위한 화소 회로가 형성되어 있다.
복수의 화소(P)는 커패시터(Cst)에 데이터 전압(Vdata)과 기준 전압(Vref)의 차 전압(Vdata-Vref)을 충전하고, 커패시터(Cst)의 충전 전압에 따라 제1 구동 전원(VDD)으로부터 드라이빙 TFT(DT)를 통해 제2 구동 전원(VSS)으로 흐르는 데이터 전류(Ioled)로 유기 발광 다이오드(OLED)를 발광시킨다.
각 화소(P)의 화소 회로(PC)는 복수의 스위칭 TFT, 드라이빙 TFT 및 커패시터를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 TFT들은 N형 TFT로서 a-Si TFT, poly-Si TFT, Oxide TFT, Organic TFT 등이 될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 TFT들은 P형 TFT로 형성될 수도 있다.
상기 복수의 화소(P) 각각은 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 및 백색 화소 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 하나의 영상을 표시하는 하나의 단위 화소는 인접한 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소로 이루어지거나, 인접한 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소, 및 백색 화소로 이루어질 수 있다. 3개의 컬러 화소 또는 4컬러 화소를 단위 화소로 구성하여 2D/3D 영상을 표시한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 디스플레이 패널과 편광 제어부를 나타내는 것으로, 제1 이방성 렌즈들과 제2 이방성 렌즈들이 일치되도록 배열된 것을 나타내는 도면이다.
도 1에 도 2를 결부하여 설명하면, 편광 제어부(200)는 디스플레이 패널(100)에서 입사되는 광을 선택적으로 편광시켜 2D 영상 또는 3D 영상이 표시되도록 한다. 이때, 디스플레이 패널(100)에서는 비편광된 광을 편광 제어부(200)에 공급한다. 이를 위해, 편광 제어부(200)는 제1 이방성 렌즈 필름(210), 제2 이방성 렌즈 필름(220) 및 편광 제어 필름(230, PCF: polarization control film)을 포함하여 구성된다.
디스플레이 패널(100)의 상면에 제1 이방성 렌즈 필름(210)이 배치되고, 제1 이방성 렌즈 필름(210) 상에 편광 제어 필름(230)이 배치되고, 편광 제어 필름(230) 상에 제2 이방성 렌즈 필름(220)이 배치된다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)은 제1 편광 성분(ⓧ)의 광을 굴절시키고, 제2 편광 성분(↕)의 광을 그대로 투과시키는 복수의 제1 렌즈(212) 및 복수의 제1 렌즈(212)를 덮도록 형성된 레진층(214)를 포함한다. 복수의 제1 렌즈(212)는 제1 굴절률 이방성을 가지도록 형성된다.
제2 이방성 렌즈 필름(220)은 제1 편광 성분(ⓧ)의 광을 그대로 투과시키고, 제2 편광 성분(↕)의 광을 굴절시키는 복수의 제2 렌즈(222) 및 복수의 제2 렌즈(222)를 덮도록 형성된 레진층(224)를 포함한다. 복수의 제2 렌즈(222)는 제2 굴절률 이방성을 가지도록 형성된다.
여기서, 제1 편광 성분(ⓧ)은 수평 편광이고, 제2 편광 성분(↕)은 수직 편광이 될 수 있다. 즉, 제1 렌즈(212)의 굴절률 이방성과 제2 렌즈(222)의 굴절률 이방성은 편광의 위상이 90˚ 차이로 직교하도록 형성될 수 있다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)과 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)는 서로 다른 굴절률을 가지도록 형성된다. 제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)는 제1 편광 성분(ⓧ)에 대해서 ne 의 굴절률을 가지며, 제2 편광 성분(↕)에 대해서 no의 굴절률을 가지도록 형성되어 있다. 이때, ne>no=n 이다.
그리고, 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)는 제2 편광 성분(↕)에 대해서 ne 의 굴절률을 가지며, 제1 편광 성분(ⓧ)에 대해서 no 의 굴절률을 가지도록 형성되어 있다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)의 복수의 제1 렌즈(212)와 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 복수의 제2 렌즈(222)는 복굴절성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 일 예로서, 복수의 제1 렌즈(212)와 복수의 제2 렌즈(222)는 복굴절성을 갖는 액정 물질로 형성될 수 있다. 복수의 제1 렌즈(212)와 복수의 제2 렌즈(222)는 디스플레이 패널(100)에 표시된 영상의 광을 그대로 출력시켜 2D 영상을 구현하거나 또는 디스플레이 패널(100)에 표시된 영상의 광을 굴절시켜 3D 영상을 구현할 수 있다.
여기서, 복수의 제1 렌즈(212)와 복수의 제2 렌즈(222)의 물질은 광학 조건 및 설계 사양에 다라서 다양한 물질이 이용될 수 있으며, 일 예로서, 포지티브 액정(Positive Liquid Crystal) 또는 네거티브 액정(Negative Liquid Crystal)으로 이루어진 네마틱 (Nematic) 액정 물질을 이용할 수 있다. 포지티브 액정은 액정의 장축 방향 유전율(ε)이 단축 방향 유전율 보다 큰 Δε(유전율 차이) > 0으로 정의되는 액정이고, 네거티브 액정은 액정의 단축 방향 유전율이 장축 방향 유전율보다 큰 액정이다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)의 레진층(214)과 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 레진층(224)은 투명한 고분자 수지를 이용하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, 아크릴 계열의 수지를 이용하여 형성될 수도 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 물질을 이용하여 레진층(214, 224)을 형성할 수 있다.
여기서, 제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)와 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)의 초점 거리는 동일하게 구성되어 있다.
다른 예로서, 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)의 초점 거리는 제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)의 초점 거리의 80%~120%로 형성될 수 있다. 즉, 제2 렌즈(222)의 초점 거리의 최소 값은 제1 렌즈(212)의 초점 거리의 80%이고, 제2 렌즈(222)의 초점 거리의 최대 값은 제1 렌즈(212)의 초점 거리의 120%가 될 수 있다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)와 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)는 렌즈 형상이 일치되도록 배열되어 있다. 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222)가 일치하도록 배열된 경우, 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222) 사이의 간격은 상기 초점 거리의 2배이며, 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222) 사이에 편광 제어 필름(230)이 배치되어 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 디스플레이 패널과 편광 제어부를 나타내는 것으로, 제1 이방성 렌즈들과 제2 이방성 렌즈들이 엇갈리도록 배열된 것을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)와 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)는 렌즈 형상이 1/2 간격씩 엇갈리도록 배열될 수 있다.
제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222)의 초점 거리는 동일하게 구성되어 있다. 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222)가 1/2 간격씩 엇갈리게 형성된 경우, 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222) 사이의 간격은 상기 초점 거리와 동일한 거리로 형성되며, 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222) 사이에 편광 제어 필름(230)이 배치되어 있다.
그러나, 이에 한정되지 않고, 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222)가 렌즈 하나의 크기의 1/3 간격씩 또는 1/4 간격씩 엇갈리게 형성될 수도 있다.
다른 예로서, 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)의 초점 거리는 제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)의 초점 거리의 80%~120%로 형성될 수 있다. 즉, 제2 렌즈(222)의 초점 거리의 최소 값은 제1 렌즈(212)의 초점 거리의 80%이고, 제2 렌즈(222)의 초점 거리의 최대 값은 제1 렌즈(212)의 초점 거리의 120%가 될 수 있다.다시 도 1을 참조하면, 타이밍 컨트롤러(310)는 입력되는 동기 신호(TSS)에 기초하여 게이트 드라이버(320), 데이터 드라이버(330) 및 편광 변환 전압 생성부(340)의 구동을 제어한다.
여기서, 상기 타이밍 동기 신호(TSS)는 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블(DE), 클럭(DCLK) 등이 될 수 있다. 상기 게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 스타트 신호, 및 복수의 클럭 신호 등으로 이루어질 수 있다. 상기 데이터 제어 신호(DCS)는 데이터 스타트 신호, 데이터 쉬프트 신호, 및 데이터 출력 신호 등으로 이루어질 수 있다.
타이밍 컨트롤러(310)는 입력된 영상 신호(data)를 프레임 단위의 디지털 영상 데이터로 정렬하여 데이터 드라이버(330)에 공급한다.
게이트 드라이버(320)는 게이트 제어 신호(GCS)에 기초하여 스캔 신호를 생성하고, 생성된 스캔 신호를 디스플레이 패널(100)에 공급한다. 또한, 게이트 드라이버(320)는 센싱 신호를 생성하고, 생성된 센싱 신호를 디스플레이 패널(100)에 공급할 수도 있다.
데이터 드라이버(330)는 입력된 디지털 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환하여 디스플레이 패널의 복수의 화소에 공급한다. 또한, 데이터 드라이버(330)는 화소의 열화를 센싱하기 위한 기준전압(Vref)을 생성하여 각 화소에 공급하여, 각 화소의 열화를 센싱하도록 할 수 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(310)는 영상의 모드 입력 즉, 2D 모드 또는 3D 모드 입력에 따라 편광 변환 전압 생성부(340)를 제어하여, 3V~20V의 편광 변환 전압(V)이 편광 제어 필름(230)에 공급되도록 한다.
다른 예로서, 타이밍 컨트롤러(310)는 입력된 영상 신호(data)를 분석하여, 입력된 영상 신호가 2D 컨텐츠의 영상 신호인지 또는 3D 컨텐츠의 영상 신호인지를 판별한다. 그리고, 2D 모드 또는 3D 모드에 따라서 편광 변환 전압 생성부(340)를 제어하여, 3V~20V의 편광 변환 전압(V)이 편광 제어 필름(230)에 공급되도록 한다.
3D 모드인 경우, 타이밍 컨트롤러(310)는 편광 변환 전압 생성부(340)를 제어하여 3V~20V의 편광 변환 전압을 생성시킨다. 그리고, 편광 변환 전압 생성부(340)는 3D 모드일 때, 생성된 3V~20V의 편광 변환 전압을 편광 제어 필름(230)에 공급시킨다.
한편, 2D 모드인 경우, 타이밍 컨트롤러(310)는 편광 변환 전압 생성부(340)를 제어하여 0V로 생성하거나 또는 편광 변환 전압을 생성하지 않도록 한다. 그리고, 편광 변환 전압 생성부(340)는 2D 모드일 때, 0V를 편광 제어 필름(230)에 공급하거나, 제어 필름(230)에 편광 변환 전압을 공급하지 않는다.
편광 제어 필름(230)은 λ/2 위상 지연판으로 구성될 수 있으며, 제1 이방성 렌즈 필름(210)과 제2 이방성 렌즈 필름(220) 사이에 형성되어 있다.
편광 제어 필름(230)은 전압이 인가되지 않으면 입사된 광의 위상을 λ/2 지연시킨다. 한편, 편광 제어 필름(230)은 전압 인가되면 입사된 광의 위상을 지연시키기 않고 그대로 투과시킨다.
3D 모드일 때, 구동 회로부(300)에 구성된 편광 변환 전압 생성부(340)로부터 3V~20V의 편광 변환 전압이 편광 제어 필름(230)에 인가될 수 있다. 한편, 2D 모드일 때, 편광 제어 필름(230)는 0V가 공급되거나, 편광 변환 전압이 인가되지 않는다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법을 설명한 것으로, 2D 영상을 표시하는 방법을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하여 2D 모드에서 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법을 설명한다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)은 제1 편광 성분(ⓧ)의 광을 굴절시키고, 제2 편광 성분(↕)의 광을 그대로 투과시켜 직진하게 한다. 그리고, 제2 이방성 렌즈 필름(220)은 제1 편광 성분(ⓧ)의 그대로 투과시켜 직진하도록 하고, 제2 편광 성분(↕)의 광을 굴절시킨다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)에 입사된 제1 편광 성분(ⓧ)은 이방성 렌즈의 ne 굴절률을 만나게 됨으로 굴절된다.
한편, 제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)에 입사된 제2 편광 성분(↕)은 제1 렌즈(212)의 no 굴절률을 만나게 됨으로 그대로 투과되어 직진하게 된다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)에서 굴절된 제1 편광 성분(ⓧ)과 그대로 투과한 제2 편광 성분(↕)은 편광 제어 필름(230)에 입사된다.
2D 모드일 때, 편광 제어 필름(230)에는 전압이 인가되지 않으며 입사된 광의 위상을 λ/2 지연시킨다. 편광 제어 필름(230)에 입사된 제1 편광 성분(ⓧ)은 제2 편광 성분(↕)으로 변환(ⓧ → ↕)된다. 그리고, 편광 제어 필름(230)에 입사된 제2 편광 성분(↕)은 제1 편광 성분(ⓧ)으로 변환(↕ → ⓧ)된다. 이때, 편광의 방향성은 변하지 않는다. 즉, 직진하던 광은 계속해서 직진하고, 굴절된 광은 굴절된 상태로 진행하게 된다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)에서 굴절되었던 제1 편광 성분(ⓧ)은 편광 제어 필름(230)에서 위상이 λ/2 바뀌어 제2 편광 성분(↕)으로 변환된 후, 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)를 만나면서 ne 굴절률을 만나게 된다. 따라서, 굴절되었던 광이 다시 평행하게 직진하게 된다.
한편, 제1 이방성 렌즈 필름(210)에서 그대로 투과되어 직진하던 제2 편광 성분(↕)은 편광 제어 필름(230)에서 위상이 λ/2 바뀌어 제1 편광 성분(ⓧ)으로 변환된 후, 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)를 만나면서 no 굴절률을 만나게 된다. 따라서, 직진하던 광이 그대로 직진하게 된다.
이와 같이, 2D 모드일 때에는 제1 편광 성분(ⓧ)과 제2 편광 성분(↕)을 모두 평행하게 출사시켜 무안경으로 2D 영상을 시청할 수 있도록 한다.
도 4에서는 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222)가 일치되도록 배열되어 있음으로, 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222)의 초점 거리는 동일하며, 제1 렌즈(212)와 제2 렌즈(222) 사이의 거리는 상기 초점 거리의 2배이다.
다른 예로서, 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)의 초점 거리는 제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)의 초점 거리의 80%~120%로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법을 설명한 것으로, 3D 영상을 표시하는 방법을 나타내는 도면이다.
이어서, 도 5를 참조하여, 3D 모드에서 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법을 설명한다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)은 제1 편광 성분(ⓧ)의 광을 굴절시키고, 제2 편광 성분(↕)의 광을 그대로 투과시켜 직진하게 한다. 그리고, 제2 이방성 렌즈 필름(220)은 제1 편광 성분(ⓧ)의 그대로 투과시켜 직진하도록 하고, 제2 편광 성분(↕)의 광을 굴절시킨다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)에 입사된 제1 편광 성분(ⓧ)은 이방성 렌즈의 ne 굴절률을 만나게 됨으로 굴절된다.
한편, 제1 이방성 렌즈 필름(210)의 제1 렌즈(212)에 입사된 제2 편광 성분(↕)은 제1 렌즈(212)의 no 굴절률을 만나게 됨으로 그대로 투과되어 직진하게 된다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)에서 굴절된 제1 편광 성분(ⓧ)과 그대로 투과한 제2 편광 성분(↕)은 편광 제어 필름(230)에 입사된다. 3D 모드일 때, 편광 제어 필름(230)에는 3V~20V의 편광 변환 전압(V)이 인가되어 입사된 광의 위상을 변환시키지 않는다.
굴절되어 편광 제어 필름(230)에 입사된 제1 편광 성분(ⓧ)은 그대로 직진하고, 직진하여 편광 제어 필름(230)에 입사된 제2 편광 성분(↕)도 그대로 직진한다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)에서 굴절되었던 제1 편광 성분(ⓧ)은 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)를 만나면서 no 굴절률을 만나게 되어 그대로 투과한다.
제1 이방성 렌즈 필름(210)에서 그대로 투과되어 직진하던 제2 편광 성분(↕)은 제2 이방성 렌즈 필름(220)의 제2 렌즈(222)를 만나면서 ne 굴절률을 만나게 된다. 따라서, 직진하던 광이 굴절되어 진행하게 된다.
이와 같이, 3D 모드 에서는 제1 편광 성분(ⓧ)과 제2 편광 성분(↕)이 모두 굴절된 상태로 직진하게 되어 영상이 분리되고, 디스플레이 패널(100)에서 표시된 영상이 시청자의 눈에 좌안 영상과 우안 영상이 분리되어 인식되도록 함으로써 양안시차에 의해 3차원 영상을 구현하게 된다.
도면 및 상술한 설명에서는 제1 편광 성분(ⓧ)은 수평 편광이고, 제2 편광 성분(↕)은 수직 편광인 것으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 여러 실시 예들 중에서 하나를 설명한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 이방성 렌즈들과 제2 이방성 렌즈들을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 복수의 제1 렌즈(212)가 제2 굴절률 이방성 즉, 제2 편광 성분(↕)을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 복수의 제2 렌즈(222)가 제1 굴절률 이방성, 즉, 제1 편광 성분(ⓧ)을 가지도록 형성될 수 있다. 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 무안경 2D/3D 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 2개의 이방성 렌즈와 1개의 편광 제어 필름을 이용하여 2D/3D 영상 변환하여 표시할 수 있다.
또한, 렌즈에 전압을 가하지 않고, 하나의 편광 제어 필름을 이용함으로 저전압 구동으로 2D 영상과 3D 영상을 전환할 수 있다.
또한, 디스플레이 패널에서 출사된 비편광 광원을 이용하여 2D/3D 영상을 표시할 수 있어, 편광판 없이 2D/3D 영상을 표시할 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 200: 편광 제어부
210: 제1 이방성 렌즈 필름 212: 제1 렌즈
214: 레진층 220: 제2 이방성 렌즈 필름
222: 제2 렌즈 224: 레진층
300: 구동 회로부 310: 타이밍 컨트롤러
320: 게이트 드라이버 330: 데이터 드라이버
340: 편광 변환 전압 생성부

Claims (10)

  1. 입력된 영상 신호에 따라 복수의 화소를 구동시켜 영상을 표시하는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널 상에 배치되고 제1 굴절률 이방성을 가지는 복수의 제1 렌즈가 형성된 제1 이방성 렌즈 필름;
    상기 제1 이방성 렌즈 필름 상에 배치되고 입사된 광을 위상을 λ/2 변환시키거나 또는 유지시키는 편광 제어 필름;
    상기 편광 제어 필름 상에 배치되고 제2 굴절률 이방성을 가지는 복수의 제2 렌즈가 형성된 제2 이방성 렌즈 필름; 및
    상기 디스플레이 패널 및 상기 편광 제어 필름을 구동시키는 구동 회로부를 포함하고,
    상기 편광 제어 필름에 전압을 공급하거나 또는 전압을 차단하여 2D 영상과 3D 영상을 전환시키고,
    상기 디스플레이 패널은 비편광된 광을 상기 제1 이방성 렌즈 필름으로 출사하는 것을 특징으로 하는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 렌즈는 제1 편광 성분의 광을 굴절시키고 제2 편광 성분의 광을 그대로 투과시키는 것을 특징으로 하는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 렌즈는 제1 편광 성분의 광을 그대로 투과시키고 제2 편광 성분의 광을 굴절시키는 것을 특징으로 하는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 렌즈와 상기 복수의 제2 렌즈는 렌즈 형상이 일치하도록 배열되고,
    상기 복수의 제2 렌즈의 초점 거리는 상기 복수의 제1 렌즈의 초점 거리의 80%~120%이고,
    상기 복수의 제1 렌즈와 상기 복수의 제2 렌즈 사이의 간격은 상기 초점 거리의 2배인 것을 특징으로 하는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 렌즈와 상기 복수의 제2 렌즈는 렌즈 형상이 1/2 간격씩 엇갈리도록 배열되고,
    상기 복수의 제2 렌즈의 초점 거리는 상기 복수의 제1 렌즈의 초점 거리의 80%~120%이고,
    상기 복수의 제1 렌즈와 상기 복수의 제2 렌즈 사이의 간격은 상기 초점 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치.
  7. 디스플레이 패널에서 비편광된 광을 출사시키고,
    제1 굴절률 이방성을 가지는 복수의 제1 렌즈가 형성된 제1 이방성 렌즈 필름을 통해 제1 편광 성분의 광을 굴절시키고 제2 편광 성분의 광을 그대로 투과시키고,
    상기 제1 이방성 렌즈 상에 배치된 편광 제어 필름을 통해 상기 제1 편광 성분 및 제2 편광 성분의 광의 위상을 λ/2 변환시키거나 또는 유지시키고,
    제2 굴절률 이방성을 가지는 복수의 제2 렌즈가 형성된 제2 이방성 렌즈 필름을 통해 상기 편광 제어 필름에서 입사되는 제1 편광 성분의 광을 그대로 투과시키고 제2 편광 성분의 광을 굴절시키고,
    상기 편광 제어 필름에 전압을 공급하거나 또는 전압을 차단하여 2D 영상과 3D 영상을 전환시키는 것을 특징으로 하는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    3D 모드일 때 상기 편광 제어 필름에 전압을 공급하여 3D 영상을 표시하고,
    2D 모드일 때 상기 편광 제어 필름에 전압을 공급을 차단하여 2D 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    2D 모드에 있어서,
    상기 제1 이방성 렌즈 필름을 통해 상기 제1 편광 성분의 광을 굴절시키고 상기 제2 편광 성분의 광을 그대로 투과시킨 후,
    상기 편광 제어 필름을 통해 상기 제1 편광 성분 및 제2 편광 성분의 위상을 λ/2 변환시킨 후,
    굴절된 제1 편광 성분의 광을 상기 제2 이방성 렌즈 필름을 통해 다시 굴절시켜 평행하게 출사시킴과 아울러, 직진하던 제2 편광 성분의 광을 상기 제2 이방성 렌즈 필름을 통해 그대로 투과시켜 출사시키는 것을 특징으로 하는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    3D 모드에 있어서,
    상기 제1 이방성 렌즈 필름을 통해 상기 제1 편광 성분의 광을 굴절시키고 상기 제2 편광 성분의 광을 그대로 투과시킨 후,
    상기 편광 제어 필름을 통해 상기 제1 편광 성분 및 제2 편광 성분의 위상을 유지시키고,
    직진하던 제1 편광 성분의 광을 상기 제2 이방성 렌즈 필름을 통해 그대로 투과시켜 출사시킴과 아울러, 굴절된 제2 편광 성분의 광을 상기 제2 이방성 렌즈 필름을 통해 그대로 출사시키는 것을 특징으로 하는 무안경 2D/3D 디스플레이 장치의 구동방법.
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