KR20060072078A

KR20060072078A - 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치

Info

Publication number: KR20060072078A
Application number: KR1020050127631A
Authority: KR
Inventors: 이영훈
Original assignee: (주)마스터이미지
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2006-06-27
Also published as: CN101088298B; WO2006068426A1; CN101088298A; US20070285509A1; KR100752336B1; EP1829385A1; JP4469930B2; JP2008524649A

Abstract

본 발명에 따른 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치는 적색 (R) 광원, 녹색 (G) 광원 및 청색 (B) 광원을 포함하는 광원 모듈 및 광원 모듈에서 생성한 광을 확산하는 광확산판을 구비하며, 단위시간 (T1) 마다 광원 모듈의 각 색깔 광원이 각각의 색깔 광을 생성하여, 광확산판의 광출사면 전체에 순차적으로 표시하는 발광 모듈; 화소 단위로 좌안용 화소와 우안용 화소가 교대로 배치되며, 영상신호에 따라 발광 모듈이 순차적으로 표시하는 각 색깔 광의 투과량을 화소 단위로 조절하여, 교대로 배치되는 좌안용 영상 및 우안용 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및 디스플레이 패널로부터 소정거리만큼 이격된 위치에 배치되어 좌안용 영상 및 우안용 영상이 선택적으로 보이도록 하는 차단기판을 포함한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치는 각각의 화소에 영상신호에 따라 R,G,B를 순차적으로 표시하여 화소 단위로 입체 영상을 표시할 수 있어 작은 화면에서도 고해상도의 영상을 재현할 수 있다.

패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치

Description

패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치{PARALLAX-BARRIER TYPE STEREOSCOPIC DISPLAY APPARATUS}

도 1 은 일반적인 패럴랙스-배리어 방식의 입체영상 표시 장치의 구성도.

도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 패럴랙스-배리어 방식의 입체영상 표시 장치의 구성도.

도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차단막의 폭을 결정하기 위한 요소의 관계를 보인 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

110, 210 : 디스플레이 패널 120, 220 : 차단기판

122, 222 : 차단막 230 : 발광모듈

본 발명은 액정표시장치 (Liquid Crystal Display Device) 에 관한 것으로서 특히, 입체영상 표시 장치에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발전은 문자, 음성, 영상을 고속 처리하는 디지털 단말기에 2 차원 영상과 음성을 지원하는 멀티미디어 서비스를 가능하게 하였으며, 향후 입 체적으로 실감있게 멀티미디어 서비스를 제공하는 3 차원입체 정보통신 서비스로 발전될 것으로 예상된다.

일반적으로 3차원을 표현하는 입체화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 된다. 입체감의 중요한 요인은 사람의 두 눈이 약 65 mm 정도 떨어져 있기 때문에 나타나게 되는 두 눈의 시차 즉, 양안 시차라 할 수 있다. 따라서, 좌우의 눈이 각각 서로 다른 2 차원 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 서로 융합하여 본래의 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하게 된다. 이를 통상적으로 스테레오그라피 (stereography) 라 한다.

입체영상 표시 장치는 별도의 안경착용 여부에 따라 크게 안경식 (stereoscopic) 입체영상 표시 장치와 비안경식 (나안방식: autostereoscopic) 입체영상 표시 장치로 구분된다.

상기 안경식 입체영상 표시장치는 관찰자가 특수한 안경을 착용하여야 하는 불편함을 감수하여야 하지만, 상기 비안경식 입체영상 표시장치는 관찰자가 직접 스크린을 주시하는 것만으로 입체영상을 느낄 수 있어 안경식 입체영상 표시장치의 단점을 해소할 수 있기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다.

상기 비안경식 입체영상 표시장치는 렌티큘러(lenticular) 방식과 패럴랙스-배리어(parallax-barrier) 방식으로 크게 구분된다

일반적으로 TFT-LCD는 RGB 표시를 위해 하나의 화소 (또는 셀) 을 균등하게 3 등분하고 R, G, B의 각 분할 영역에 해당 형광도료를 각각 도포하여 백라이트 (Back Light)를 통해 R, G, B 영상을 표시하도록 구현된다.

상기 렌티큘러 방식이란 디스플레이 패널을 세로 셀(R,G,B) 단위의 좌측 영상과 우측 영상을 세로 방향으로 번갈아 배열하고(세로 인터레이스 방식), 좌우 영상 전면에 각각 특수하게 제작된 굴절 렌즈를 장착함으로써 좌우 영상을 분리하여 입체영상을 볼 수 있도록 하는 방식을 말한다.

상기 패럴랙스-배리어 방식이라 함은 좌/우 두 눈에 해당하는 영상 앞에 세로 형태의 차단막(barrier)을 배치함으로써, 상기 슬릿을 통해 합성된 2개의 영상이 분리 관측되어 입체감을 느끼게 하는 방식이다.

일반적으로 패럴랙스-배리어 방식은 도 1 에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널 (110) 과, 그 패널(110)로부터 일정거리만큼 이격된 위치에 배치되는 차단기판 (barrier; 120) 으로 구성된다.

상기 디스플레이 패널 (110) 의 화소 패턴은 좌안용의 R,G,B, 우안용의 R,G,B 의 순서로 반복하여 배열된다.

상기 차단기판(120)은 디스플레이 패널(110)의 각 화소로부터의 빛이 투과되는 부분 (121) 과, 빛이 차단되는 차단막 (122) 으로 이루어지며, 상기 차단막(122) 은 좌안용 화소로부터의 빛이 좌안으로만 입사되고, 우안용 화소로부터의 빛이 우안으로만 입사되도록 배치된다. 즉, 패널랙스-배리어 방식은 디스플레이 패널 (110) 의 화소를 R,G,B 화소 단위의 좌안용 화소와 우안용 화소로 배열하고 (세로 인터레이스 방식), 그 좌안용 화소와 우안용 화소로부터 소정거리상의 좌안용 화소와 우안용 화소 사이에 해당하는 부분마다 차단막 (120) 을 설치하여 좌안용 영상은 좌안에만, 우안용 영상은 우안에만 보이도록 함으로써 입체영상을 재현하는 방식이다.

그런데, 비안경식 입체영상 표시장치를 LCD 디스플레이로 구현함에 있어서, 렌티큘러 방식의 경우 입체감이 패럴랙스-배리어 방식에 비해 떨어지고 일반 2D 영상과의 호환이 어려운 문제점으로 인해 대부분 패럴랙스-배리어 방식으로 연구 개발이 진행되고 있다.

그러나, 기존 TFT-LCD의 한 화소에서 3 등분된 R, G, B 패턴 하에서 패럴랙스-배리어 방식으로 입체 영상을 구현할 경우 화소와 화소 사이에 배치되는 차단막의 위치, 두께에 따라서 R, G, B 중 일부가 가려져 표시되지 않는 경우가 발생하여 효과적으로 입체 영상을 표시할 수 없는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 차단막을 화소와 화소 사이가 아닌 R 과 G 사이, G 와 B 사이, B 와 R 사이 같이 R,G,B 단위로 세밀하게 차단막을 배열하고, 좌안용 영상 및 우안용 영상도 R, G, B 단위로 분해하여 좌R, 우G, 좌B, 우R, 좌G, 우B,...와 같이 R, G, B 단위로 배열하는 기술이 제시되었다.

하지만, 개선된 기술은 차단막의 두께와 간격이 좁아 시야각이 극히 좁아지고 시청 거리가 특정 거리로 한정되며, R, G, B 단위로 더 정밀하게 차단막을 제작해야 하므로, 제작 공정 난이도가 높아지고 작업성이 떨어지는 것은 물론 좌안용 영상 및 우안용 영상의 제작도 R, G, B 단위로 하여야 함으로 제작 공정이 더욱 복잡하게 된다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위해 디스플레이 패널이 R, G, B 등의 각 색깔 광을 순차적으로 생성하는 광원 모듈이 생성하는 광의 투과량을 화소 단위로 조절함으로써, 각 화소의 전체 면에서 R, G, B 등의 색깔 광을 순차적으로 표시하도록 구현하고, 좌안용 영상과 우안용 영상이 선택적으로 보이도록 각 화소로부터 일정거리만큼 이격된 위치에 차단막을 배치함으로써 입체영상의 해상도 및 시청 가능 범위를 결정하는 시야각과 시청거리를 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시장치는 단위시간 (T1) 마다 복수의 색깔 광을 순차적으로 표시하는 발광 모듈; 화소 단위로 좌안용 화소와 우안용 화소가 교대로 배치되며, 발광 모듈이 순차적으로 표시하는 각 색깔 광의 투과량을 화소 단위로 조절하여, 교대로 배치되는 좌안용 영상 및 우안용 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및 디스플레이 패널로부터 소정거리만큼 이격된 위치에 배치되어 좌안용 영상 및 우안용 영상이 선택적으로 보이도록 하는 차단기판을 포함한다.

또한, 상술한 발광 모듈은 복수의 색깔광원을 포함하는 광원 모듈 및 그 광원 모듈에서 생성한 광을 확산하는 광확산판을 구비하며, 광원 모듈의 각 색깔 광원이 단위시간 (T1) 마다 각각의 색깔 광을 생성하여, 광확산판의 광출사면 전체에 순차적으로 표시할 수 있다.

또한, 상술한 복수의 색깔 광은 적색 (R) 광, 녹색 (G) 광 및 청색 (B) 광을 포함하고, 상술한 복수의 색깔 광원은 적색 (R) 광원, 녹색 (G) 광원 및 청색 (B) 광원을 포함할 수 있다.

또한, 디스플레이 패널의 화소는 단위시간 (T1) 에 발광 모듈이 포함하는 각 색깔 광원의 수 (N) 를 곱한 시간 (T2) 단위로 단위시간 (T1) 내에서의 각 색깔 광의 투과량을 조절하여, 좌안용 화소에 좌안용 영상을 표시하고 우안용 화소에 우안용 화상을 표시할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시장치에 있어서, 차단기판은 입체 전용 차단 기판일 수 있으며, 또는 평면/입체 모드 전환을 위해 TN-LCD 또는 STN-LCD 구성을 포함할 수 있다.

또한, 상기 차단 기판은 2 개의 화소마다 세로 방향으로 차단막이 배치될 수 있으며, 차단막의 폭은 패널 피치 (P_P) 가 2 × Dp × 0.8 내지 2 × Dp 의 범위에서 결정하는 경우, Pp × 0.4 내지 Pp × 0.8 의 범위에서 결정할 수 있으며, 여기서 D_P 는 화소의 도트 피치 (dot pitch) 이며, P_P = 2 × D_P ×(S-L)/S 이고, S 는 시청거리, L 은 디스플레이 패널과 차단 기판 사이의 간격이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 패럴랙스-배리어 방식의 입체영상 표시 장치의 구성도이다.

도 2 에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 패럴랙스-배리어 방식의 입체영상 표시장치는 발광 모듈 (230), 디스플레이 패널 (210) 및 차단기판 (220) 을 포함할 수 있다. 여기서 발광 모듈 (230) 은 적어도 적색 (R) 광원, 녹색 (G) 광원 및 청색 (B) 광원을 포함하는 광원 모듈 (231) 및 이 광원 모듈 (231) 에서 생성한 광을 확산하는 광확산판 (232) 을 구비할 수 있다. 광원 모듈 (231) 의 각 색깔 광원 (R, G, B 등) 은 소정의 단위시간 (T1) 마다 각각의 색깔 광을 생성하며, 생성된 각각의 색깔 광은 광확산판 (232) 의 광출사면 전체에 순차적으로 표시된다.

광원 모듈 (230) 은 일반적으로 적색 (R), 녹색 (G) 및 청색 (B) 의 3 색의 광원 이외에도 휘도 향상 및 입체영상의 컬러 구현을 더욱 용이하도록 하기 위해 흰색 (W) 등 임의의 색의 광원을 포함할 수 있으나, 이하에서는 설명을 간단히 하기 위해 각각의 광원을 R, G, B 로 표시한다. 또한, 발광 모듈 (231) 을 위한 광원은 현재 통상적으로 LED 등의 점광원 장치를 이용하는 것이 일반적이나, 소정의 단위시간 (T1) 마다 각각의 색깔 광을 생성할 수 있는 한 종래의 발광 모듈에서와 같은 봉형 광원 역시 이용될 수 있다. 여기서, 단위시간 (T1) 은 광원 모듈 (231) 이 R, G, B 각각의 색깔의 광을 생성하는 시간을 말하며, 통상적으로 2 내지 5 ㎲ 이지만, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상술한 디스플레이 패널 (210) 에는 화소 단위로 좌안용 화소와 우안용 화소가 교대로 배치될 수 있다. 이 디스플레이 패널 (210) 은 입체 영상을 구현하기 위한 소정의 영상신호에 따라 상기 발광 모듈 (230) 이 순차적으로 표시하는 R, G, B 등의 각 색깔 광이 각 화소를 투과하는 투과량을 화소 단위로 조절한다. 이에 따라, 디스플레이 패널 (210) 의 좌안용 화소에는 좌안용 영상이, 그 리고 우안용 화소에는 우안용 영상이 교대로 표시될 수 있다.

또한, 상술한 차단 기판 (220) 은 디스플레이 패널 (210) 로부터 소정거리만큼 이격된 위치에 배치되어 시청자의 좌안에는 좌안용 영상이, 그리고 시청자의 우안에는 우안용 영상이 선택적으로 보이도록 할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본원 발명의 일 실시형태에 따른 패럴랙스-배리어 방식의 입체영상 표시 장치는 하나의 화소 내에 형성된 R, G, B 영역 단위로 영상의 컬러를 구현하는 것이 아닌 하나의 화소 전체에 R, G, B 등의 각 색깔 광의 투과 시간을 조절하여 영상을 구현하는바, 차단 기판 (220) 이 미세하게 잘못 배치되어 R, G, B 중 일부가 가려지는 것을 방지할 수 있다. 상술한 차단 기판은 2 개의 화소마다 세로 방향으로 차단막이 배치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 패럴랙스-배리어 방식의 입체영상 표시장치는 입체/평면 (2D/3D) 모드 전환을 위해 차단기판 (220) 을 TN-LCD 또는 STN-LCD 등으로 구현할 수 있다. 이에 따라, 차단막 (222) 의 온/오프를 가능하도록 함으로써 입체영상 표시장치의 2D/3D 모드의 전환이 가능하도록 한다. 즉, 2D 모드의 경우 차단막 (222) 을 오프시켜 빛이 투과되도록 함으로써 2D 영상을 볼 수 있도록 하고, 3D 모드의 경우 차단막 (222) 을 온시켜 빛을 차단하도록 함으로써 입체영상을 볼 수 있도록 한다.

이하에서는 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시형태에 따른 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시장치의 동작 원리를 설명하기로 한다. 디스플레이 패널의 화소는 단위시간 (T1) 에 발광 모듈이 포함하는 각 색깔 광원의 수 (N) 를 곱한 시간 (T2) 단위로 단위시간 (T1) 내에서의 각 색깔 광의 투과량을 조절하여, 상기 좌안용 화소에 좌안용 영상을 표시하고 상기 우안용 화소에 우안용 화상을 표시할 수 있다. 일 실시형태에서, 단위시간 (T1) 내에서 각 색깔 광의 투과량을 조절하는 것은 단위시간 (T1) 마다 액정의 뒤틀림의 정도에 따라 투과하는 광량을 조절하여 각 화소의 색농도를 조절할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차단막의 폭을 결정하기 위한 요소의 관계를 보인 개략도이다.

본 발명의 일 실시형태에서 화소 단위의 차단막 (222) 한 개의 폭 (Barrier Pitch; Bp) 는 디스플레이 패널의 두께, 시청거리, 화소의 도트 피치 (Dot Pitch; D_P) 에 의해 결정된다. 이때, 하나의 차단막과 가장 인접한 차단막 사이의 공간 한 개의 폭의 합계를 패널 피치 (Panel Pitch; P_P)라고 정의할 때, 패널 피치 (P_P)는 2 × Dp × 0.8 내지 2 × Dp 의 범위 내에서 결정된다.

그리고, 차단막 (222) 의 폭 (Bp )은 Pp × 0.4 내지 Pp × 0.8의 범위 내에서 결정하게 된다.

상기 패널 피치는 아래의 식에 의해 결정한다.

Pp = 2 × Dp × (S-L)/(S)

여기서, 'S' 는 시청거리, 'L' 은 디스플레이 패널의 두께 즉, 디스플레이 패널 (210) 과 차단기판 (220) 사이의 간격, Dp 는 화소의 도트 피치 (dot pitch) 를 나타내며, 이의 관계는 도3 에 도시하였다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 화소 단위로 R,G,B 표시를 제어하여 입체영상을 재현함으로 다음과 같은 효과를 발휘하게 된다.

입체영상 표시장치를 구동함에 있어서, 각각의 화소에 영상신호에 따라 R,G,B를 순차적으로 표시하여 화소 단위로 입체 영상을 표시할 수 있어 작은 화면에서도 고해상도의 영상을 재현할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 각각의 화소에서 R,G,B 를 단위시간 (T1) 마다 순서대로 하나씩 표시하여 화소 단위로 입체 영상을 표시함에 따라 차단막을 화소 단위로 설계할 수 있어 차단막 (222) 의 위치, 폭을 유연하게 구현할 수 있다.

즉, 본 발명은 시야각이 넓어지고 시청거리도 길어지도록 차단막 (222) 의 폭을 결정할 수 있으므로 기존에 비해 제작공정을 단순화시킬 수 있음은 물론 우수한 입체영상 재현이 가능하다.

아울러, 좌우영상을 R, G, B 단위가 아닌 화소 단위로 구현함으로 좌우영상 구현이 용이하게 된다.

그리고, 본 발명에서는 2D/3D 모드 전환을 위해 차단기판 (220) 을 TN-LCD 또는 STN-LCD 등으로 구현함으로써 차단막 (222) 의 온/오프를 가능하도록 함으로 써 2D/3D 모드의 전환이 가능하도록 한다. 즉, 2D 모드의 경우 차단막 (222) 을 오프시켜 빛이 투과되도록 함으로써 2D 영상을 볼 수 있도록 하고, 3D 모드의 경우 차단막 (222) 을 온시켜 빛을 차단하도록 함으로써 입체영상을 볼 수 있도록 한다.

Claims

단위시간 (T1) 마다 복수의 색깔 광을 순차적으로 표시하는 발광 모듈;

화소 단위로 좌안용 화소와 우안용 화소가 교대로 배치되며, 상기 발광 모듈이 순차적으로 표시하는 상기 각 색깔 광의 투과량을 화소 단위로 조절하여, 교대로 배치되는 좌안용 영상 및 우안용 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및

상기 디스플레이 패널로부터 소정거리만큼 이격된 위치에 배치되어 상기 좌안용 영상 및 상기 우안용 영상이 선택적으로 보이도록 하는 차단기판을 포함하는, 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 발광 모듈은 복수의 색깔광원을 포함하는 광원 모듈 및 상기 광원 모듈에서 생성한 광을 확산하는 광확산판을 구비하며,

상기 광원 모듈의 각 색깔 광원이 상기 단위시간 (T1) 마다 각각의 색깔 광을 생성하여, 상기 광확산판의 광출사면 전체에 순차적으로 표시하는, 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 복수의 색깔 광은 적색 (R) 광, 녹색 (G) 광 및 청색 (B) 광을 포함하고,

상기 복수의 색깔 광원은 적색 (R) 광원, 녹색 (G) 광원 및 청색 (B) 광원을 포함하는, 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 디스플레이 패널의 화소는 상기 단위시간 (T1) 에 상기 발광 모듈이 포함하는 각 색깔 광원의 수 (N) 를 곱한 시간 (T2) 단위로 상기 단위시간 (T1) 내에서의 각 색깔 광의 투과량을 조절하여, 상기 좌안용 화소에 좌안용 영상을 표시하고 상기 우안용 화소에 우안용 화상을 표시하는, 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 차단기판은 입체 전용 차단 기판인, 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 차단기판은 평면/입체 모드 전환을 위해 TN-LCD 또는 STN-LCD 구성을 포함하는, 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 차단 기판은 2 개의 화소마다 세로 방향으로 차단막이 배치되는, 패럴 랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 차단막의 폭은, 패널 피치 (P_P) 가 2 × Dp × 0.8 내지 2 × Dp 의 범위에서 결정하는 경우, Pp × 0.4 내지 Pp × 0.8 의 범위에서 결정하고,

상기 D_P 는 화소의 도트 피치 (dot pitch) 이며,

P_P = 2 × D_P ×(S-L)/S 이고, 상기 S 는 시청거리, 상기 L 은 상기 디스플레이 패널과 상기 차단 기판 사이의 간격인, 패럴랙스-배리어 방식 입체영상 표시 장치.