KR20070015686A - 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는액정표시장치 - Google Patents

듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나의 액정패널에서 두개의 다른 영상(dual image) 및 이들의 3차원 영상을 선택적으로 구현할 수 있는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명은 도광판 양측에 배치된 램프 구동에 따라 소정의 각도로 분리된 광을 발생시키는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛으로부터 분리된 광원으로 영상을 디스플레이하는 액정패널; 및 상기 액정패널에서 디스플레이되는 영상을 3차원 영상으로 변환하는 시차 베리어를 포함한다.
본 발명은 다양한 영상을 2차원 또는 3차원 영상으로 디스플레이할 수 있는 효과가 있다.
3차원, LCD, 시차, LED, 영상

Description

듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE FOR DISPLAY FROM DUAL IMAGE AND 3-DIMENSION IMAGE}
도 1은 종래 기술에 따라 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치의 분해 사시도.
도 2는 상기 도 1의 액정표시장치를 이용하여 3차원 영상을 구현하는 모습을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따라 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치가 영상을 구현하는 모습을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 분리되는 휘도 각도를 도시한 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 액정표시장치 103: 시차 베리어
105: 액정패널 107: 듀얼 프리즘 시트
108: 도광판 109: 반사판
112: 램프
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하나의 액정패널에서 두개의 다른 영상(dual image) 및 이들의 3차원 영상을 선택적으로 구현할 수 있는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
인터넷, 실감통신, 가상 현실 및 내시경에 의한 작업 수요의 증가, 컴퓨터, 방송 및 통신 등을 다매체 기술의 가시화를 위주로 한 하나의 매체로 통합하는 것에 대한 요구, 진단 및 측정 결과의 3차원 영상화 등 인간 생활 환경의 급격한 변화에 따라, 영상을 3차원으로 디스플레이 할 수 있는 디스플레이 장치에 대한 요구가 날로 증가하고 있다.
구체적인 예로서, 3차원 디스플레이 기술의 적용이 요망되는 분야로는, 광고분야의 신매체로서 3차원 디스플레이, 가정용 3차원 멀티미디어 영상 디스플레이 단말기, 시뮬레이터 및 교육 훈련용 영상 디스플레이 단말기, 각종 정밀 측정 및 진단용 가시화 영상 디스플레이 단말기, 의료용 3차원 영상 디스플레이 단말기, 각종 감시 및 관제 등을 위한 영상 디스플레이 단말기, 화상 회의 및 광고용 3차원 영상 모니터, 방송용 3차원 텔레비전, 교육/오락을 위한 영상 디스플레이 단말기 및 각종특수환경 제작용 부품, 3차원 게임용 영상장치, 각종 항공기와 자동차용 헤드-업 디스플레이(Head Up Display) 등이 있다.
일반적인 3차원 디스플레이 장치에서 요구되는 기술은 시역 형성을 위한 광학판 예컨대, 렌티큘라 렌즈(Lenticular Lens) 판이나 마이크로 렌즈 판의 구조 설계 및 제작 기술과 디스플레이 소자에 시역형성에 대응하는 화소 패턴의 재현을 위한 구동 제어기술이 그것이다.
3차원으로 영상을 디스플레이하는 방식에는 2시점(2 viewpoint 좌안용과 우안용 화상을 각각 하나씩 디스플레이 하는것)과 다시점(multiple viewpoint - 여러 방향에서 촬영한 양안 시차 화상을 디스플레이하는 것)이 있는데, 다시점의 경우는 해상도는 시점수에 비례해서 감소하는 단점이 있으나 시청 위치의 자유도가 더 커서 자연스런 3차원으로 볼 수 있는 장점이 있다.
상기 좌안용 및 우안용 화상데이터들을 각각 좌안 및 우안으로 분리하는 방식으로는, 시차 베리어(Parallax Barrier) 방식, 렌티큘러(lenticular) 방식 등이 대표적이다.
도 1은 종래 기술에 따라 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치의 분해 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 액정표시장치를 이용하여 3차원 영상을 구현하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 시차 베리어(parallax barrier: 3)를 이용하여 3차원 영상을 구현한 액정표시장치는 백라이트 유닛(1)과, 상기 백라이트 유닛(1)으로부터 발생되는 광원에 의해 화상을 디스플레이하는 액정패널(5)과, 상기 백라이트 유닛(1)과 액정패널(5) 사이에 배치되어 3차원 영상을 구현하도록 하는 시차 베리어(3)로 구성되어 있다.
그리고 상기 액정패널(5)은 컬러필터층이 형성된 상부기판과 스위칭 소자인 TFT(Thin Film Transistor)와 화소전극이 형성된 하부기판이 액정층을 사이에 두고 합착된 구조로 되어 있다.
상기와 같이 시차 베리어(3)를 사용하여 3차원 영상을 구현하는 방식은, 실제로 사람이 사물을 볼 때 입체적으로 느낄 수 있게 하는 좌안 및 우안의 시차원리를 이용한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 액정패널(5)은 좌안 및 우안용 화상 데이터를 액정패널(5)에 입력하고(최소 2 시점), 상기 백라이트 유닛(1)으로부터 진행하는 광을 상기 시차 베리어(3)에 의해서 좌안용 화상은 사람의 좌안에서 볼 수 있도록 하고, 우안용 화상은 사람의 우안에서 볼 수 있도록 함으로써, 2차원 영상을 3차원 영상으로 볼 수 있도록 한다.
즉, 화면에 두 이미지(image) 데이터를 입력하고, 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 각각 좌안과 우안으로 분리하여 보게 하는 것이 2차원 평면 화면에서 3차원 영상을 구현하는 원리가 된다.
상기 시차 베리어(3)는 사람의 좌안 방향으로 광을 진행하도록 하거나 우안 방향으로 광을 진행하도록 하기 위해 다수개의 베리어 영역(barrier area: 4a)과 개구영역(aperture area: 4b)으로 구분되어 있다.
그리고 사람의 좌안과 우안의 거리를 65mm로 보고 화상을 볼 수 있는 거리를 예를 들어, 25~30cm로 볼 때, 상기 액정패널(5)로부터 25~30cm 거리에서 좌안용 영상과 우안용 영상이 각각 사람의 좌안과 우안에 맺히도록 상기 시차 베리어(3)를 설계한다.
그러나 상기와 같이 시차 베리어(3)를 이용하여 3차원 영상을 구현하는 방식은 한명의 사람만이 액정패널(5)로부터 디스플레이되는 영상을 3차원으로 볼 수 있고, 주위의 사람은 3차원 영상을 볼 수 없는 단점이 있다.
그리고 2개의 서로 다른 영상을 디스플레이할 때에는 상기 종래 기술의 액정표시장치에서는 구현할 수 없는 문제가 있다.
왜냐하면, 2개의 서로 다른 영상을 동시에 디스플레이하더라도 사람이 볼 수 있는 범위가 매우 한정적(65mm 범위에서 3차원 영상이 구현됨)이기 때문이다.
본 발명은, 2개의 서로 다른 정보의 영상을 각각 다른 방향으로 디스플레이함으로써, 디스플레이되는 2개의 서로 다른 영상을 볼 수 있도록 한 듀얼 영상 및 이 두 영상을 2차원 또는 3차원으로 표현할 수 있는 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치는,
도광판 양측에 배치된 램프 구동에 따라 소정의 각도로 분리된 광을 발생시키는 백라이트 유닛;
상기 백라이트 유닛으로부터 분리된 광원으로 영상을 디스플레이하는 액정패널; 및
상기 액정패널에서 디스플레이되는 영상을 3차원 영상으로 변환하는 시차 베 리어를 포함한다.
여기서, 상기 백라이트 유닛으로부터 발생되는 분리된 광의 각도는 상기 액정패널의 중심을 기준으로 좌우측 20°~60°이고, 상기 도광판 내측에는 상기 램프 구동에 따라 광을 분리하기 위하여 소정의 프리즘 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따라 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치(100)는 컬러필터층이 형성된 상부기판과 TFT가 형성된 하부기판이 액정층을 사이에 두고 합착되어 영상을 구현하는 액정패널(105)과, 상기 액정패널(105)에서 동시에 디스플레이되는 두개의 다른 영상을 분리하도록 광원을 공급하는 백라이트 유닛(111)과, 상기 백라이트 유닛(111)과 액정패널(105) 사이에 배치되어 디스플레이되는 두개의 서로 다른 영상을 각각 3차원 영상으로 구현하는 시차 베리어(103)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 백라이트 유닛(111)은 광원을 발생시키는 램프(112)와, 상기 램프(112)로부터 발생되는 광을 평면광으로 발생시키는 도광판(108)과, 상기 도광판(108) 배면에 부착되어 누설광을 반사시키는 반사판(109)과, 상기 도광판(108)에서 발생되는 면광원을 소정의 각도로 분리하여 상기 액정패널(105)에 공급하도록 하는 듀얼 프리즘 시트(107)로 구성되어 있다.
상기 듀얼 프리즘 시트(107)는 선택적으로 삽입되는 부품으로써, 상기 도광판(108)의 내측을 프리즘 패턴으로 하여 발생되는 면광원이 도광판(108)에서 출사될 때, 분리될 수 있다면, 상기 듀얼 프리즘 시트(107)는 사용하지 않을 수 있다.
여기서, 상기 백라이트 유닛(111)에서 발생되는 광이 분리되는 소정의 각도는 사람이 액정패널(105)을 정면에서 봤을때, 정면에 수직한 기준선을 중심으로 좌우 20°~60°범위이다.
즉, 광을 20°~60°의 범위로 상기 듀얼 프리즘 시트(107)가 분리하거나, 상기 도광판(108) 내측에 형성된 프리즘 패턴으로 분리할 수 있다.
그리고 상기 도광판(108) 양측 가장자리에 배치되어 있는 램프(112)는 복수개의 LED를 사용하거나 교대로 온/오프 제어가 가능한 램프를 사용한다. 상기 도광판(108) 양측에 각각 배치된 램프(112)는 상기 액정패널(105)에서 디스플레이되는 두개의 서로 다른 영상을 분리하기 위해 120Hz로 주기로 교대로 온/오프시킨다.
그러면 상기 일측의 램프(112)가 온되고 타측의 램프(112)를 오프시킬때, 광원이 소정의 일측방향으로만 진행하고, 상기 타측의 램프(112)가 온되고 일측의 램프(112)를 오프시킬 때, 광원이 소정의 타측방향으로만 진행되어 광원을 분리시킨다.
상기 램프(112)가 교대로 구동되는 주기는 120Hz이면, 서로 다른 영상이 액정패널(105)에 입력되는 주기도 120Hz로, 결국 양방향에서는 60Hz의 구동신호로 느낄수 있게 된다.
즉, 액정패널(105)에 서로 다른 영상 데이터가 순차적으로 입력되면, 상기 백라이트 유닛(111)에서 분리되는 광에 의해서 각각의 영상들은 서로 다른 영역(액정패널 기준선을 중심으로 좌우측 영역)에 디스플레이된다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치가 영상을 구현하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치에서는 도광판(108), 반사판(109), 듀얼 프리즘 시트(107) 및 램프(112)로 구성된 백라이트 유닛(111)이 교대로 온/오프되는 램프(112) 동작에 따라 발생하는 광을 분리시킴에 따라, 상기 액정패널(105)에서 나오는 광이 일정 각도로 분리되고 있다.
이때, 상기 액정패널(105)에서는 서로 다른 영상이 동시에 디스플레이되고(정확하게는 120hz 단위로 순차적으로 디스플레이됨) 있기 때문에 상기 백라이트 유닛(111)의 분리된 광에 의해 서로 다른 두개의 영상을 디스플레이 할 수 있다.
도면에 도시한 바와 같이, 액정패널(105)의 중심 기준선을 기준상에는 각각 서로 다른 두 영상 신호가 교대로 디스플레이 되고 있음을 볼 수 있다.
이와 같이 백라이트 유닛(111)은 액정패널(105)이 동시에 서로 다른 영상을 디스플레이 할 수 있도록(정확하게는 120hz 단위로 순차적으로 디스플레이됨) 좌우교대로 온/오프시키는 방식으로 각각 다른 방향으로 광을 분리한다.
상기에서와 같이 광을 분리하기 위하여 사용하는 듀얼 프리즘 시트(107)는 두장의 프리즘 시트가 합착된 구조(dual sided prism sheet)로 되어 있어, 도광판(108)의 좌우측 가장자리의 램프(112)가 교대로 온/오프될 때마다 다른 방향으로 광이 분리된다.
이와 같이 분리된 광은 상기 액정패널(105)을 통과할 경우, 서로 20°~60°범위로 분리된다.
이때, 상기 액정패널(105)과 백라이트 유닛(111) 사이에 시차 베리어(103)를 배치할 경우에는 디스플레이되는 서로 다른 영상을 입체적(3차원)으로 볼 수 있다.
상기 시차 베리어(103)는 전기적으로 온/오프함에 따라, 베리어 기판 또는 투명 기판으로 스위칭 할 수 있고, 이렇게 베리어(차단영역) 또는 투명(개구영역)으로된 기판을 사용하여 듀얼 영상 또는 3차원 영상을 디스플레이할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 백라이트 유닛(111)의 구동과 시차 베리어(103)를 함께 적용함으로써, 서로 다른 영상을 동시에 볼 수 있도록 할 뿐아니라 이 영상을 모두 3차원 입체 영상으로 볼 수 있도록 할 수 있는 이점이 있다.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 분리되는 휘도 각도를 도시한 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛으로부터 분리된 광원이 액정패널의 중심을 기준으로 좌측 영역은 -10°~-30°범위에서 높은 휘도값을 갖고, 우측 영역은 10°~30°범위에서 높은 휘도값을 갖는다.
이것은 도광판 내측에 형성된 프리즘 패턴을 일측 램프가 온될 때는 어느한 방향으로 광이 발생되고, 타측 램프가 온될 때는 이와 다른 한방향으로 광이 발생되록 하는 경우와, 광 분리를 위하여 별도의 프리즘 시트를 사용하는 방법이 있다.
따라서, 액정패널에서 두개의 서로 다른 영상을 동시에 디스플레이 하더라도 겹치지 않게 분리하여 디스플레이 할 수 있다.
또한, 램프를 전체 온 시킬 경우는 하나의 영상신호만을 디스플레이함으로써, 좌우 양방향에서 같은 영상을 볼 수 있게 된다. 이때에는 한 영상을 60Hz 이상 구동하여 양방향에서 같은 신호를 볼 수 있도록 하여 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 백라이트에서 발생되는 광을 소정의 각도로 분리함으로써, 동시에 두개의 서로 다른 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시차 베리어를 사용하여 두개의 서로 다른 영상을 3차원 영상으로 디스플레이하여 다양한 영상 구현이 가능하도록 한 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 도광판 양측에 배치된 램프 구동에 따라 소정의 각도로 분리된 광을 발생시키는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛으로부터 분리된 광원으로 영상을 디스플레이하는 액정패널;
    상기 액정패널에서 디스플레이되는 영상을 3차원 영상으로 변환하는 시차 베리어를 포함하는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 백라이트 유닛으로부터 발생되는 분리된 광의 각도는 서로 20°~60°로 분리된 것을 특징으로 하는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판 내측에는 상기 램프 구동에 따라 광을 분리하기 위하여 소정의 프리즘 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판 상부에는 상기 램프 구동에 따라 광을 분리하기 위하여 이중 프리즘 시트가 합착된 듀얼 프리즘 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 램프는 복수개의 LED로 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 램프는 120 Hz 이상으로 구동할 수 있는 것을 특징으로 하는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 램프는 120Hz 주기로 상기 도광판 양측에서 교대로 온/오프구동할 때, 디스플레이 상에 서로 다른 영상 신호를 120Hz 교대로 구동하여 영상을 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 램프는 양측 전체를 온상태로 할 때, 한 영상을 60Hz 이상 구동하여 양방향에서 같은 신호를 볼 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 시차 베리어는 전기적으로 온/오프함에 따라, 베리어 기판 또는 투명 기판으로 스위칭 할 수 있는 셀로 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼 영상 및 3차원 영상을 디스플레이할 수 있는 액정표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 액정패널은 두개 이상의 서로 다른 영상을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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