KR20040078622A - 입체영상 디스플레이장치 - Google Patents

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KR20040078622A
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    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers

Abstract

본 발명은 패러랙스배리어(parallax barrier) 방식의 입체영상기술을 이용하여 삼차원 입체영상을 구현되게 하는 입체영상 디스플레이장치에 관한 것으로, 영상표시수단으로 평면디스플레이패널을 사용하고 입체영상구현수단으로 광학패널을 사용하는 패러랙스배리어방식의 입체영상 디스플레이장치에 있어서, 상기 영상표시수단인 평면디스플레이패널의 구조상에 상기 입체영상구현수단인 광학패널을 삽입 배치하여 하나의 모듈로 일체화시켜 영상통합모듈을 구성하되 평면디스플레이패널 및 광학패널에 있어 중복 기능을 갖는 유리기판이나 편광필터의 구성요소에 대해서는 공용 사용할 수 있도록 공유 구조화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전체적인 작업공정 및 사용 부품 수를 절감시킬 수 있고 작업공정의 절감에 따른 작업불량 및 불량률을 낮출 수 있으며 생산원가의 절감은 물론 양산성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있고 뷰잉 디스턴스(viewing distance)의 조절이 가능하며 구동신호 또한 공용으로 사용할 수 있어 장치의 슬림화 및 회로의 단순화를 꾀할 수 있다.

Description

입체영상 디스플레이장치{DEVICE FOR DISPLAYING THREE DIMENSIONAL IMAGES}
본 발명은 패러랙스배리어(parallax barrier) 방식의 입체영상기술을 이용하여 삼차원 입체영상을 구현되게 하는 입체영상 디스플레이장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LCD(Liquid Crystal Display; 액정디스플레이)패널이나 유기 EL(Electro Luminescence; 전계발광) 등에의 평면영상표시수단과 광학패널(optical panel)인 입체영상구현수단을 일체로 모듈화하여 부품 수 및 작업공정을 절감시킬 수 있도록 하고, 이에 따라 생산원가의 절감효과는 물론 작업공정 상의 불량률을 최소화시킬 수 있도록 한 입체영상 디스플레이장치에 관한 것이다.
일반적으로 사람이 입체감을 느끼는 방법으로는 사람의 눈 즉, 좌안(左眼)/우안(右眼)의 양안을 이용하여 느낄 수도 있고 좌안 또는 우안의 어느 한쪽을 이용하여 느낄 수도 있다. 이때, 사람이 좌/우 양안을 이용하여 어떤 물체를 보는 경우 좌안 및 우안의 양안이 상호간에 떨어져 있으므로 이 양안에 들어오는 물체의 영상(image)은 약간의 차이가 있게 된다. 즉 좌안 및 우안에 각각 다른 하나씩의 영상을 보게 되는 것으로 이를 양안시차(binocular disparity)라 한다.
이 양안시차에 의해 들어오는 영상은 망막의 시세포에 기록되고 양안으로 받아들인 각도와 서로 다른 두 영상을 뇌가 합성하면서 사람은 하나의 영상을 느끼게 되며 입체감과 거리감을 느끼게 된다.
이러한 양안시차를 이용하여 삼차원의 입체영상을 구현하고자 하는 것으로패러랙스배리어방식의 입체영상기술을 대표적으로 들 수 있는데, 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 패러랙스배리어방식을 이용한 입체영상의 디스플레이 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 패러랙스배리어방식을 이용한 일반적인 입체영상 디스플레이 시스템은 R(Red)/G(Green)/B(Blue) 조합의 화소(pixel) 배치를 통해 영상을 디스플레이되게 하되 반복 배열되는 좌안 대응화소(11) 및 우안 대응화소(12)에 사람의 좌안과 우안에 해당되는 영상이 디스플레이되는 영상표시수단(10)과, 상기 영상표시수단(10)의 전방 또는 후방에 패러랙스배리어(20)을 배치하되 투명한 영역을 형성하는 투명슬릿(21) 및 불투명한 영역을 형성하는 격자패턴(22)의 반복 배열을 갖으며 투명슬릿(21)을 통해 상기 영상표시수단(10)의 좌안 대응화소(11)를 사람의 좌안(1)으로 보내고 우안 대응화소(22)를 사람의 우안(2)으로 보내는 패러랙스배리어입체영상구현수단(20)와과, 상기 영상표시수단(10)의 후방에 배치되며 상기 영상표시수단(10)측 광원(light) 공급을 통해 영상의 디스플레이를 가능하게 하는 백라이트(30)를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 영상표시수단(10)이 자체 발광할 수 있는 경우에는 상기 백라이트(30)가 생략된 구성으로 이루어지게 된다.
따라서, 입체영상의 디스플레이를 위한 패러랙스배리어방식은 입체영상구현수단(20)의 투명슬릿(21)을 통해 영상표시수단(10)측 좌안 대응화소(11) 및 우안 대응화소(12)의 대응하는 영상을 각각 사람의 좌안(1) 및 우안(2)으로 편광처리 함으로써 양안시차를 이용한 입체감으로 입체영상을 구현되게 하는 것이다.
여기서, 상기 영상표시수단(10)은 도 2의 일 실시예에 나타낸 바와 같은 기본 구조를 갖는 LCD패널(100)로 구성할 수 있으며, 구동방식에 의해 분류되는 수동 매트릭스(passive matrix) 타입의 TN(Twisted Nematic) LCD 및 STN(Super Twisted Nematic) LCD와 능동 매트릭스(active matrix) 타입의 TFT(Thin Film Transistor) LCD 중에서 선택된 어느 하나로 구성될 수 있다.
상기 LCD패널(100)은 제1편광필터(110), 제1유리기판(120), 컬러필터(130), 제1투명전극(140), 제1배향막(150), 스페이서(160), 액정(170), 제2배향막(151), 제2투명전극(141), 제2유리기판(121), 제2편광필터(111)가 상측에서 하측방향으로 순차 적층되며 상기 제2편광필터(111)측 후방에 백라이트(30)가 배치된다.
여기서, 편광필터(110)(111)는 백라이트(30)로부터 공급되는 광원을 컨트롤하며, 유리기판(120)(121)은 전극에 의한 전기의 유출을 방지하며, 투명전극(140)(141)은 액정(170)의 분자배열에 변화를 주기 위한 구동전극이며, 배향막(150)(151)은 액정(170)의 분자배열을 일정 방향으로 늘어놓기 위한 것이며, 스페이서(160)는 제1 및 제2 유리기판(120)(121)에 균일한 공간을 주기 위한 것이며, 컬러필터(130)는 RGB의 색상을 표시할 수 있도록 한 것이다.
그런데, 상술한 바와 같은 종래기술에 따른 패러랙스배리어방식을 이용한 입체영상 디스플레이장치는 LCD패널 등의 영상표시수단과 패러랙스배리어패널의 입체영상구현수단의 별도 제작된 2개의 모듈로 구성되는 것으로, 영상표시수단과 입체영상구현수단의 개별 모듈제작이 선행되어야 하고 이후 입체영상구현수단을 영상표시수단측 전방 또는 후방에 별도로 부착/사용하여야 하므로 장치의 완제품을 위해서는 작업공정이 많아길어질 수밖에 없을 뿐더러 다수의 부품이 소용되는 문제점이 있었으며, 작업공정의 증가로 각종 이물질의 투입 가능성이 높아져 작업불량 및 제품 불량률이 증가, 또한 제품의 사용기간 중에 야기되는 되는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점들은 입체영상의 구현을 위한 디스플레이장치의 제품에 대한 생산성을 저하시키거나 제품품질에 있어 신뢰성을 저하시키는 요인으로 작용되고 있어 개선이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 도1에서 평면디스플레이패널의 영상표시수단(10과 30)과 광학패널의 입체영상구현수단(20)을 일체로 모듈화하여 패러랙스배리어방식의 입체영상 디스플레이를 가능하게 함으로써 입체영상 디스플레이장치를 제작함에 있어 입체영상구현수단의 별도 추가공정을 제거하여 작업공정 및 부품 수를 절감시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 작업공정상의 작업불량 및 불량률을 최소화시킬 수 있도록 하고, 생산원가의 절감효과는 물론 제품의 생산성 및 품질의 신뢰성 향상효과를 가져올 수 있도록 하는데 있다.
도 1은 일반적인 패러랙스배리어방식을 이용한 입체영상의 디스플레이 시스템을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 종래기술에 따른 입체영상 디스플레이장치에 있어 영상표시수단의 일 실시예를 보인 개략 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 입체영상구현을 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치에 있어 영상통합모듈의 일 실시예를 나타낸 구조 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치에 있어 영상통합모듈의 다른 실시예를 나타낸 구조 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1100,2100: 영상통합모듈 1200: 백라이트
1100a,2100a: LCD패널 1100b,2100b: 광학패널
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 RGB와 같은 화소단위로 영상을디스플레이되게 하는 평면디스플레이패널을 사용하는 영상표시수단과, 상기 영상표시수단의 디스플레이되는 영상을 편광 처리하는 광학패널을 사용하는 입체영상구현수단을 포함하는 패러랙스배리어방식의 입체영상 디스플레이장치에 있어서, 상기 영상표시수단인 평면디스플레이패널의 구조상에 상기 입체영상구현수단인 광학패널을 삽입 배치하되 하나의 모듈로 일체화시켜 영상통합모듈로 구성하는 것에 의해 이루어진다.
또한, 상기 영상통합모듈은 상기 광학패널을 평면디스플레이패널의 구조상에 일체로 모듈화하되 상기 평면디스플레이패널이 LCD패널인 경우 백라이트의 반대측 또는 백라이트측에 위치하도록 구성할 수 있으며, 상기 평면디스플레이패널이 자체발광기능을 갖는 OLED 등의 유기EL인 경우에서는 백라이트만 없는 상태에서 OLED의 구조상에 간단히 전면에전/후 동일 위치되는 구성을 갖는다가질 수 있다.
나아가, 상기 영상통합모듈을 구성함에 있어 평면디스플레이패널 및 광학패널의 중복 기능을 갖는 유리기판이나 편광필터의 구성요소는 공용 사용할 수 있도록 공유 구조화하여 사용 부품 수를 절감되게 하거나 장치의 슬림화를 도모할 수 있도록 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 입체영상구현을 설명하기 위한 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치에 있어 영상통합모듈의 일 실시예를 나타낸 구조 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 입체영상디스플레이장치에 있어 영상통합모듈의 다른 실시예를 나타낸 구조 단면도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는 영상표시수단인 평면디스플레이패널의 구조상에 입체영상구현수단인 광학패널을 삽입 배치하여 하나로 일체화시킨 영상통합모듈(1100)과, 상기 영상통합모듈(1100)의 후방에 배치하여 영상의 디스플레이를 위한 광원을 영상통합모듈(1100)로 공급하는 백라이트(1200)로 이루어진다.
이때, 상기 영상통합모듈(1100)의 평면디스플레이패널이 자체발광기능을 갖는 경우에는 상기 백라이트(1200)를 생략시킨 구성이고 광학패널이 평면디스플레이패널의 전방에으로 이루어지게 할 수 있다.
상기 평면디스플레이패널은 평면디스플레이장치에서 RGB 등을 화소(pixel)로 영상 구현되게 하는 TN(Twisted Nematic) LCD, STN(Super Twisted Nematic) LCD, TFT(Thin Film Transistor) LCD 및 자제발광기능을 갖는 OLED(Organic Light Emitting Device)에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
도 4는 상기 영상통합모듈을 구성함에 있어 평면디스플레이패널로 LCD패널을 적용시킨 일 실시예를 나타낸 것으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 영상통합모듈(1100)은 상측에서 하측방향으로 순차 적층되는 구조이며 도 2에서 나타낸 바와 같은 LCD패널(100)의 제1편광필터(110)와 제1유리기판(120)의 사이(백라이트 광원 반대측)에 입체영상구현수단인 광학패널을 일체로 구성되게 한 것이다.
그 구조를 살펴보면 제1편광필터(1101), 제1유리기판(1102), 제1투명전극(1103), 제1배향막(1104), 제1스페이서(1105), 제1액정(1106), 제2배향막(1107),제2투명전극(1108), 제2유리기판(1109), 컬러필터(1110), 제2스페이서(1111), 제2액정(1112), 제3배향막(1113), 제3투명전극(1114), 제3유리기판(1115) 및 제2편광필터(1116)로 이루어진다.
여기서, 영상표시수단로서 작용하는 LCD패널(1100a)은 상기 제1편광필터(1101)와 제2유리기판(1109), 컬러필터(1110), 제2스페이서(1111), 제2액정(1112), 제3배향막(1113), 제3투명전극(1114), 제3유리기판(1115) 및 제2편광필터(1116)의 구성으로 이루어지며; 입체영상구현수단로서 작용하는 광학패널(1100b)은 상기 제1유리기판(1102)과 제1투명전극(1103), 제1배향막(1104), 제1스페이서(1105), 제1액정(1106), 제2배향막(1107) 및 제2투명전극(1108)의 구성으로 이루어진다.
또한, 도 5는 상기 영상통합모듈을 구성함에 있어 평면디스플레이패널로 LCD패널을 적용시킨 다른 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 다른 실시예에 의한 입체영상 디스플레이장치의 영상통합모듈(2100)은 상측에서 하측방향으로 순차 적층되는 구조로서 도 2에 나타낸 바와 같은 LCD패널(100)의 제2편광필터(111)와 제2유리기판(121)의 사이(백라이트 광원측)에 입체영상구현수단인 광학패널을 일체로 구성되게 한 것이다.
그 구조를 살펴보면 제1편광필터(2101), 제1유리기판(2102), 컬러필터(2103), 제1스페이서(2104), 제1액정(2105), 제1배향막(2106), 제1투명전극(2107), 제2유리기판(2108),제2투명전극(2109), 제2배향막(2110), 제2스페이서(2111), 제2액정(2112), 제3배향막(2113), 제3투명전극(2114), 제3유리기판(2115) 및 제2편광필터(2116)로 이루어진다.
여기서, 영상표시수단로서 작용하는 LCD패널(2100a)은 상기 제1편광필터(2101)와 제1유리기판(2102), 컬러필터(2103), 제1스페이서(2104), 제1액정(2105), 제1배향막(2106), 제1투명전극(2107), 제2유리기판(2108) 및 제2편광필터(2116)의 구성으로 이루어지며; 입체영상구현수단로서 작용하는 광학패널(2100b)은 상기 제2투명전극(2109), 제2배향막(2110), 제2스페이서(2111), 제2액정(2112), 제3배향막(2113), 제3투명전극(2114) 및 제3유리기판(2115)의 구성으로 이루어진다.
도 4 및 도 5의 실시예에서와 같은 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치에 있어 영상표시수단인 LCD패널(1100a)(2100a)과 입체영상구현수단인 광학패널(1100b)(2100b)의 일체 모듈로 구성되는 영상통합모듈(1100)(2100)은 상기 LCD패널의 제1편광필터(1101)(2101)측 편광기능을 이용하여 디스플레이되는 영상을 사람의 좌안 및 우안에 도달하도록 최종 편광 처리되게 하는 구성으로, LCD패널측 제1편광필터(1101)(2101)를 이용토록 함으로써 광학패널 상에 형성되어야 할 격자패턴 및 투명슬릿의 공정 추가없이 패러랙스배리어방식을 적용시킬 수 있게 된다. 즉, 광학패널 상의 일측에 필수적으로 구비되어야 할 편광필터(격자패턴 및 투명슬릿)를 생략되게 하는 유용함을 제공한다.
또한, 도 4의 영상통합모듈(1100)에 있어서는 상기 LCD패널측 제2유리기판(1109) 또는 제3유리기판(1115)의 어느 하나를 광학패널측 유리기판으로 공용 사용하는 구성을 이루게 할 수 있으며, 도 6의 영상통합모듈(2100)에 있어서는 상기 LCD패널측 제1유리기판(2102) 또는 제2유리기판(2108)의 어느 하나를 광학패널측 유리기판으로 공용 사용하는 구성을 이루게 할 수도 있는데, 이에 의하면 도 5 및도 6의 실시예에 있어 광학패널측 제1유리기판(1102)이나 제3유리기판(2115)이 제거되는 구성을 이룰 수 있게 되므로 전체적인 작업공정이나 부품 수를 절감시킬 수 있게 된다.
나아가, 본 발명에 의한 입체영상 디스플레이장치의 영상통합모듈(1100)(2100)은 그 구성에 있어 영상표시수단인 LCD패널과 입체영상구현수단인 광학패널의 공유부분에 대한 두께의 조절로 뷰잉 디스턴스(viewing distance)의 조절이 가능하게 됨은 물론 유동성을 갖는 유기분자인 액정의 구동을 위한 구동신호 또한 공용으로 사용할 수 있어 장치의 슬림화 및 회로의 단순화를 꾀할 수 있게 하는 유용함을 제공한다.
이러한 구성의 영상통합모듈이 적용된 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는 LCD패널과 광학패널이 하나의 모듈로 일체화되는 구성이되, 영상통합모듈(1100)(2100)의 LCD패널과 광학패널은 모두 인가전압에 따른 액정의 분자배열 변화를 통해 빛을 투과 또는 차단되게 함으로써 하나의 일체화된 모듈에서 영상을 디스플레이되게 함과 동시에 최종 편광 처리를 통해 사람의 좌안(1) 및 우안(2)에 대응하는 영상을 전달하는 시스템으로 양안시차에 의한 패러랙스배리어방식의 입체감을 느낄 수 있게 한 것이다.
한편, 도시하지는 않았으나, 유기EL인 OLED의 영상표시수단에 광학패널의 입체영상구현수단을 일체화하여 하나의 모듈로 구성하는 경우에도 OLED의 구조상에 상술한 바와 같은 구조를 갖는 광학패널의 입체영상구현수단을 삽입 배치하는 구성으로 이루어지게 되며, 이때에는 OLED가 자체 발광구조이므로 백라이트의 구성만필요없을 뿐 광학패널의 전/후방측 삽입 배치는 상술한 바와 같은 동일한 개념으로 적용되어진다 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치에 의하면, LCD나 OLED 등의 평면디스플레이패널과 패러랙스배리어방식 구현을 위한 광학패널을 하나의 모듈로 일체 구성되게 함으로써 기존 패러랙스배리어방식의 입체영상 디스플레이장치의 구성에 비해 편광필터와 유리기판을 각각 1개씩 줄일 수 있고 전체적인 작업공정 또한 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 장치의 구성을 위한 모듈 제작시 작업공정 상에서의 이물질 투입 가능성이 낮아짐은 물론 작업불량 및 불량률을 낮출 수 있고, 생산원가의 절감효과와 더불어 장치의 양산성 및 품질의 신뢰성을 향상되게 하는 효과가 있다.
나아가, 영상표시수단인 평면디스플레이패널과 입체영상구현수단인 광학패널의 공유부분에 대한 두께의 조절로 뷰잉 디스턴스(viewing distance)의 조절이 가능하고, 광학패널을 LCD패널과 일체 모듈화하는 경우에는 액정의 구동을 위한 구동신호 또한 공용으로 사용할 수 있어 장치의 슬림화 및 회로의 단순화를 꾀할 수 있는 유용함이 있다.

Claims (5)

  1. RGB와 또는 RGB에서 가능한 조합으로 만들어진같은 화소단위로 영상을 디스플레이되게 하는 평면디스플레이패널을 사용하는 영상표시수단과, 상기 영상표시수단의 디스플레이되는 영상을 편광 처리하는 광학패널을 사용하는 입체영상구현수단을 포함하는 패러랙스배리어방식의 입체영상 디스플레이장치에 있어서,
    상기 영상표시수단인 평면디스플레이패널의 구조상에 상기 입체영상구현수단인 광학패널을 삽입 배치하되 하나의 모듈로 일체화시켜 영상통합모듈로 구성한 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상통합모듈은 상기 광학패널을 상기 평면디스플레이패널의 구조상에 일체로 모듈화하되 제1편광필터와 제1유리기판, 제1투명전극, 제1배향막, 제1스페이서, 제1액정, 제2배향막, 제2투명전극, 제2유리기판, 컬러필터, 제2스페이서, 제2액정, 제3배향막, 제3투명전극, 제3유리기판 및 제2편광필터의 구조를 이루도록 상측에서 하측방향으로 순차 적층되게 구성한 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 영상통합모듈은 상기 광학패널을 상기 평면디스플레이패널의 구조상에일체로 모듈화하되 제1편광필터와, 제1유리기판, 컬러필터, 제1스페이서, 제1액정, 제1배향막, 제1투명전극, 제2유리기판, 제2투명전극, 제2배향막, 제2스페이서, 제2액정, 제3배향막, 제3투명전극, 제3유리기판 및 제2편광필터의 구조를 이루도록 상측에서 하측방향으로 순차 적층되게 구성한 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 영상통합모듈에 있어 평면디스플레이패널 및 광학패널의 중복 기능을 갖는 유리기판이나 편광필터는 공용으로 사용할 수 있도록 공유 구조화하여 사용 부품 수를 절감되게 하거나 장치의 슬림화를 도모할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    입체영상 구현수단인 광학패널의 전원을 On/Off를 하여 입체LCD로 사용하고,일반 또 일반LCD로도 사용할 수 있는 입체영상 디스플레이장치.
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