KR20060001680A - 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 2차원 영상과 3차원 영상을 볼 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는, 영상 패널과; 상기 영상 패널의 후면에서 빛을 조사하는 광원과; 상기 영상 패널의 전면에서 2차원 영상 디스플레이 요구시 풀 화이트(full-white)를 표시하며, 3차원 영상 디스플레이 요구시 지그재그(zigzag) 패턴의 투명 슬릿과 불투명 슬릿을 형성하는 스위칭용 액정 패널을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 입체 영상 표시 장치에서 2차원/3차원 영상이 디스플레이될 수 있으며, 액정 패널을 이용한 패럴랙스-배리어에 의해서 2차원과 3차원이 용이하게 스위칭될 수 있어 사용자가 간단 조작으로 손쉽게 영상 모드를 선택하여 볼 수 있는 장점이 있다. 또한, 패럴랙스-배리어를 지그재그 패턴으로 형성하여 무아레 현상을 개선하고 화질을 향상시키는 효과가 있다.
패럴랙스-배리어, 지그재그, 무아레, 스위칭, 3차원

Description

입체 영상 표시 장치{Cubic image displaying device and the operating method thereof}
도 1은 종래 패럴랙스-배리어 방식에 대해서 설명해주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치를 보여주는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 2차원/3차원 스위칭용 액정 패널에서 3차원 영상 디스플레이시의 스위칭용 액정 패널의 평면도.
도 4는 2차원 영상 디스플레이시의 스위칭용 액정 패널의 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
210 : 영상 패널 230, 330 : 스위칭용 액정 패널
240 : 백라이트 250(251, 252, 253) : 편광판
331 : 게이트 배선 332 : 데이터 배선
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 2차원 영상과 3차원 영상을 볼 수 있는 입체 영상 표시 장치(Cubic image displaying device) 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
특히, 액정 표시 장치에 관한 것으로, 관찰자로 하여금 입체 영상을 느끼도록 패럴랙스 배리어(parallax-barrier) 방식의 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
오늘날 초고속 정도 통신망을 근간으로 구축된 정보의 고속화를 위해 실현될 서비스들은 현재의 전화와 같은 단순히 '듣고 말하는' 서비스로부터 문자, 음성, 영상을 고속 처리하는 디지털 단말을 중심으로 한 '보고 듣는' 멀티 미디어형 서비스로 발전하고 궁극적으로는 '시-공간을 초월하여 실감있고 입체적으로 느끼고 즐기는' 초공간형의 실감 3차원 입체 정보 통신 서비스로 발전할 것으로 예상된다.
일반적으로 3차원을 표현하는 입체 화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다.
즉, 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하는 것이다.
이러한 능력을 통상 스테레오그라피(stereography)라고 한다.
입체 영상 표시는 상기 양안 시차를 이용하는 것으로 관찰자의 별도의 안경 착용 여부에 따라 안경식(stereoscopic)의 편광방식과 시분할방식, 비안경식(autostereoscopic)의 패럴랙스-배리어 방식과 랜티큘러(lenticular) 방식과 블링킹 라이트(blinking light) 방식 등이 있다.
전자는 많은 인원이 입체 영상을 즐길 수 있으나, 별도의 편광 안경 또는 액정 셔터 안경을 착용해야 하고, 후자는 디스플레이에 각각 이미지 스플리터(image splitter)와 실린더리컬 렌즈 어레이(cylindrical lens array)가 결합된 구조로 관찰범위가 고정되어 소수 인원에 한정되지만 별도의 안경식을 착용하지 않는 특징이 있어 선호되는 경향이 있다.
상기 안경식 입체 영상 표시 장치는 관찰자가 특수한 안경을 착용하여야 하므로 불편함과 부자연스러움을 발생시킨다.
반면에, 상기 비안경식 입체영상 표시 장치는 관찰자가 직접 스크린을 주시하게 되어 전술한 바와 같은 단점이 사라지기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다.
상기 패럴랙스-배리어 방식은 좌/우 두 눈에 해당하는 영상 앞에 세로 혹은 가로 형태(슬릿)를 둠으로써, 상기 슬릿을 통해 합성된 입체 영상을 분리, 관측함으로써 입체감을 느끼게 되는 방식이다.
도 1은 종래 패럴랙스-배리어 방식에 대해서 설명해주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 패럴랙스-배리어 방식은 투명 슬릿와 불투명 슬릿이 반복 배열되어 형성된 마스크(120)가 영상 패널(130)의 전방에 배치된다.
관찰자는 상기 마스크(120)의 투명슬릿을 통해 영상 패널(130)로 디스플레이되는 화상을 보게 되는데, 상기 관찰자(110)의 좌안과 우안은 동일한 투명 슬릿을 통하더라도 각각 영상 패널(130)의 다른 영역을 보게 된다.
이와 같은 패럴랙스-배리어 방식은 이러한 원리를 이용한 것으로, 좌안과 우안이 투명 슬릿을 통해 보게되는 각각 다른 영역의 화소에 대응하는 영상을 디스플 레이하여 입체감을 느끼도록 한다.
즉, 도 1에서 좌안(L)은 영상 패널(130)에서 좌안 대응 화소(Lp)를 보게 되고, 우안(R)은 영상 패널(130)에서 우안 대응 화소(Rp)를 보게 된다.
따라서, 도시되지는 않았지만 이미지 처리기에 의해 영상 패널(130)의 각 대응 화소에는 좌안과 우안에 해당되는 영상이 디스플레이된다.
그러나, 종래의 패럴랙스-배리어 방식은 투명 슬릿와 불투명 슬릿이 반복 배열되어 형성된 마스크가 액정 패널의 전면에 배치되어 3차원 입체 영상이 형성됨으로 2차원 영상을 시청하기 위해서는 상기 마스크를 제거해야하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 패럴랙스-배리어 방식에서는 3차원의 영상을 디스플레이하기 위해서 6개의 서브 픽셀들이 사용되어 2차원의 텍스트(text) 표현이 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 입체 영상 표시 장치에서, 패럴랙스-배리어로 액티브 매트릭스(active matrix)형 액정 표시 장치를 이용하여, 2차원 영상을 디스플레이시에는 상기 패럴랙스-배리어 액정 표시 장치를 풀-화이트(full white)로 나타내고 3차원 영상 디스플레이시에는 화이트-블랙간의 계조표현으로 자유롭고 용이하게 스위칭(switching)이 가능한 입체 영상 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는, 영 상 패널과; 상기 영상 패널의 후면에서 빛을 조사하는 광원과; 상기 영상 패널의 전면에서 2차원 영상 디스플레이 요구시 풀 화이트(full-white)를 표시하며, 3차원 영상 디스플레이 요구시 지그재그(zigzag) 패턴의 투명 슬릿과 불투명 슬릿을 형성하는 스위칭용 액정 패널을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 패널은 시차가 존재하는 복수의 시점 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 패널은 LCD(Liquid Crystal Display device) 패널인 것을 특징으로 한다.
상기 스위칭용 액정 패널은 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하는 액티브 매트릭스 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 스위칭용 액정 패널은 액티브 매트릭스(active matrix) 형태의 스위칭 소자로 이루어져 각각 구동되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치를 보여주는 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는, 영상을 표시하는 영상 패널(210)과, 상기 영상 패널(210) 전면에 소정 간격 이격되게 배치된 패럴랙스-배리어(parallax barrier) 방식의 스위칭용 액정 패널(230)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 영상 패널(210)의 전, 후면과, 상기 스위칭용 액정 패널(230)의 일면에 편광판(250(251, 252, 253))을 더 구비하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 영상 패널(210)의 후면에서는 빛을 조사하는 백라이트(240)가 배치되어 있다.
여기서, 상기 영상 패널(210)로는 적(R), 녹(G), 청(B)색을 구현할 수 있도록 된 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Device) 및 유기 EL(Electro-Luminescence) 패널 중 어느 하나를 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성되는 입체 영상 표시 장치에서 3차원 영상을 디스플레이시에 상기 패럴랙스-배리어 방식의 스위칭용 액정 패널(230)은 액티브 매트릭스 타입의 다수의 액정 셀을 각각 온/오프하여 구동시킴으로써 화이트(white)와 블랙(black)을 교대로 나타내어 투명 슬릿과 불투명 슬릿을 가지는 마스크를 형성시킨다.
그리고, 상기 입체 영상 표시 장치에서 2차원 영상을 디스플레이시에 상기 패럴랙스-배리어 방식의 스위칭용 액정 패널(230)은 풀-화이트(full-white)를 표시함으로써 상기 영상 패널(210)에서 나타내는 영상을 그대로 투과시킨다.
이때, 3차원 영상을 디스플레이시에 상기 스위칭용 액정 패널의 화이트 표시된 투명 슬릿을 통해 영상 패널(210)로 디스플레이되는 화상을 보게 되는데, 상기 관찰자의 좌안과 우안은 동일한 투명 슬릿을 통하더라도 각각 영상 패널(30)의 다른 영역을 보게 된다.
또한, 본 발명은 상기 패럴랙스-배리어를 액티브 매트릭스 형태의 액정 패널로 제작하여 3차원/2차원 영상을 자유롭고 용이하게 선택하여 스위칭할 수 있으며, 3차원의 영상을 디스플레이할때 2차원의 텍스트 부분만 상기 패럴랙스-배리어를 풀-화이트로 표시함으로써 3차원/2차원의 영상을 부분적으로 디스플레이할 수 있다.
또한, 언급한 바와 같이, 3차원/2차원의 영상을 부분적으로 디스플레이하기 위해서 간단히 스위칭 조작만 하면 되므로 사용자의 편리성이 향상되는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 2차원/3차원 스위칭용 액정 패널에서 3차원 영상 디스플레이시의 스위칭용 액정 패널의 평면도이고, 도 4는 2차원 영상 디스플레이시의 스위칭용 액정 패널의 평면도이다.
상기 스위칭용 액정 패널(330)은 2차원 영상 디스플레이 요구시에는 광을 그대로 모두 투과시킬 수 있도록 풀 화이트(full-white) 상태이며, 3차원 영상 디스플레이 요구시에는 상기 영상 패널의 화소 정보에 대응하는 구조를 가질 수 있도록 마련된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭용 액정 패널(330)은 각 화소가 3차원 영상 디스플레이시 광을 투과시킬 수 있는 투명 슬릿과, 상기 투명 슬릿과 교대로 형성되어 광을 차단시킬 수 있는 불투명 슬릿으로 이루어진다.
여기서, 상기 스위칭용 액정 패널은 2차원/3차원 영상의 종류에 따라 온/오프 제어되어, 2차원 영상 디스플레이시에는 광을 그대로 투과시키고, 3차원 영상 디스플레이시에는 광을 차단하도록 동작된다.
이때, 상기 스위칭용 액정 패널(330)이 액티브 매트릭스형 액정 패널로 형성 되어 게이트 배선(gate line)(331)과 데이터 배선(line)(332)이 교차하여 형성된 각각의 화소를 온/오프하는데 상기 데이터 배선(332)은 지그재그(zigzag) 패턴으로 형성한다.
따라서, 이와 같은 액티브 매트릭스로 이루어지는 스위칭용 액정 패널(330)은 각각의 화소의 온/오프를 제어함으로써 2차원/3차원 영상을 용이하게 스위칭할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 스위칭용 액정 패널(330)의 데이터 배선(332)을 지그재그 패턴으로 형성함으로써 위상차에 의한 무아레(moire) 현상을 개선할 수 있다.
여기서, 무아레 현상이란, 두 개 이상의 주기적인 패턴이 겹쳐질 때 만들어지는 간섭 무늬(interference fringe)를 지칭하는 것으로, 비슷한 주기를 갖는 여러 개의 격자가 겹쳐질 때, 고유한 무늬를 나타내는 것을 말한다.
이와 같이, 스위칭용 액정 패널(330)로는 매트릭스 구조로 구동하여 제어신호에 따라 광을 선택적으로 온/오프시킬 수 있도록 된 액정 패널을 구비할 수 있다.
따라서, 상기 스위칭용 액정 패널(330)로는 일반적인 STN(Super Twisted Nematic) LCD 패널을 사용할 수 있으며, TFT(Thin Film Transistor) LCD 패널을 사용할 수도 있다.
이때, 상기 스위칭용 액정 패널(330)은 영상 패널(도 2에서 210 참조)과 동일한 화소 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 영상 패널(210)로 LCD 패널을 사용하는 경우, 컬러 필터를 제외하고, 상기 평판 디스플레이 디바이스에 사용되는 동일한 LCD 패널을 스위칭용 액정 패널(330)로서 사용할 수 있다.
따라서, 스위칭용 액정 패널(330)은 3차원 영상 디스플레이시에만 격자 구조의 패럴랙스-배리어를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 패럴랙스-배리어를 액티브 매트릭스 형태의 액정 패널로 제작하여 3차원/2차원 영상을 자유롭고 용이하게 선택하여 스위칭할 수 있다.
이와 같이, 패럴랙스-배리어 방식에서는 3차원의 영상을 디스플레이하기 위해서 6개의 서브 픽셀들이 사용되는데, 3차원의 영상을 디스플레이할때 2차원의 텍스트 부분만 상기 패럴랙스-배리어를 풀-화이트로 표시함으로써 3차원/2차원의 영상을 부분적으로 디스플레이할 수 있다.
또한, 언급한 바와 같이, 3차원/2차원의 영상을 부분적으로 디스플레이하기 위해서 간단히 스위칭 조작만 하면 되므로 사용자의 편리성이 향상되는 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 입체 영상 표시 장치에서 2차원/3차원 영상이 디스플레이될 수 있 으며, 액정 패널을 이용한 패럴랙스-배리어에 의해서 2차원과 3차원이 용이하게 스위칭될 수 있어 사용자가 간단 조작으로 손쉽게 영상 모드를 선택하여 볼 수 있는 장점이 있다.
또한, 패럴랙스-배리어를 지그재그 패턴으로 형성하여 무아레 현상을 개선하고 화질을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 3차원/2차원의 영상을 부분적으로 디스플레이할 수 있으며, 3차원/2차원의 영상을 부분적으로 디스플레이하기 위해서 간단히 스위칭 조작만 하면 되므로 사용자의 편리성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 영상 패널과;
    상기 영상 패널의 후면에서 빛을 조사하는 광원과;
    상기 영상 패널의 전면에서 2차원 영상 디스플레이 요구시 풀 화이트(full-white)를 표시하며, 3차원 영상 디스플레이 요구시 지그재그(zigzag) 패턴의 투명 슬릿과 불투명 슬릿을 형성하는 스위칭용 액정 패널을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 패널은 시차가 존재하는 복수의 시점 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 패널은 LCD(Liquid Crystal Display device) 패널인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭용 액정 패널은 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하는 액티브 매트릭스(active matrix) 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 3차원 영상 또는 2차원 영상이 동시에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭용 액정 패널은 부분적으로 풀-화이트를 표시할 수 있는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  7. 영상 패널에 3차원 영상 또는 2차원 영상 신호가 입력되는 단계와;
    상기 영상 신호를 입력받아 스위칭용 액정 패널이 풀 화이트(full-white) 또는 지그재그(zigzag) 패턴을 가지고 교번하는 투명 슬릿과 불투명 슬릿으로 표시되는 단계와;
    상기 3차원 영상 또는 2차원 영상이 디스플레이 되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 영상 패널은 3차원 영상과 2차원 영상이 동시에 디스플레이 되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 스위칭용 액정 패널은 풀 화이트를 부분적으로 표시할 수 있는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 스위칭용 액정 패널은 액티브 매트릭스(active matrix) 형태의 스위칭 소자로 이루어져 각각 구동되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
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