KR20090033624A - 전자 영상 기기 - Google Patents

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KR20090033624A
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구자승
남희
박찬영
김범식
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전자 영상 기기는, 2차원 또는 3차원에 대응하는 영상을 표시하는 표시부, 및 표시부와 대향 배치되어 영상을 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 사용자에게 제공하는 배리어를 포함하며, 배리어는, 서로 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판, 제2 기판을 향한 제1 기판의 일면에 제1 기판의 일 방향을 따라 배열된 제1 전극들, 제1 기판을 향한 제2 기판의 일면에 형성된 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극의 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 2차원 영상에 대한 협시야각 구동시, 배리어의 중심을 기준으로 대칭되어 배치되어 각기 한 쌍을 이루는 제1 전극들에 인가되는 전압값이 동일하고, 각 쌍에 대한 제1 전극들에 인가되는 전압값이 서로 다르다.
패럴랙스배리어, 오토스테레오스코피, 표시부, 액정층, 시야각

Description

전자 영상 기기 {ELECTRONIC DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 전자 영상 기기의 배리어가 갖는 제1 전극을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기의 표시부에서 각각 제1 기간(t1) 및 제2 기간(t2)에 대응하는 표시부 픽셀 배열을 나타낸 개략도이다.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기의 작용 설명을 위해 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 영상 기기의 배리어가 갖는 제1 전극을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 영상 기기의 작용 설명을 위해 도시한 개략도이다.
본 발명은 전자 영상 기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패럴랙스 배리어(parallax barrier)를 사용하는 오토스테레오스코피(autostereoscopy) 방식의 전자 영상 기기에 관한 것이다.
전자 영상 기기에 있어 스테레오스코피 장치는 사용자의 좌안과 우안에 서로 다른 이미지를 제공하여 사용자가 보는 영상에 거리감과 입체감을 느끼도록 하는 표시 장치이다. 오토스테레오스코피 방식의 전자 영상 기기는 편광 안경과 같은 장비를 사용하지 않고도 사용자에게 입체 영상을 제공할 수 있다.
통상의 오토스테레오스코피 방식의 전자 영상 기기는 이미지 표시부 전면에 패럴랙스 배리어나 렌티큘러 렌즈(lenticular lens), 또는 마이크로렌즈 어레이(microlens array) 등을 구비하여 이미지 표시부에서 구현된 이미지를 공간 분할하는 방식을 채택하고 있다.
패럴랙스 배리어는 투과형 액정 표시 소자를 응용한 액정 셔터로 제작될 수 있으며, 이 경우 2차원 영상 모드와 3차원 영상 모드(또는 입체 영상 모드)의 변환이 가능한 장점이 있어 랩탑 컴퓨터나 모바일 폰 등에 용이하게 적용될 수 있다.
일반적으로, 패럴랙스 배리어는 스트라이프 형상의 광 차단부들과 광 투과부들을 구비한다. 이에 따라 이미지 표시부의 우안용 서브 픽셀들에서 구현된 우안 이미지는 패럴랙스 배리어의 광 투과부를 거쳐 사용자의 우안에 제공되고, 이미지 표시부의 좌안용 서브 픽셀들에서 구현된 좌안 이미지는 배리어의 광 투과부를 거쳐 사용자의 좌안에 제공된다. 이로써 사용자는 이미지 표시부에서 구현되는 영상을 입체 영상으로 인식하게 된다.
한편, 전자 영상 기기가 사용자의 위치에 상관없이 정확한 영상을 표시하기 위해서는 시야각의 확보가 중요하다. 즉, 전자 영상 기기가 넓은 시야각을 구현할수록 사용자는 전자 영상 기기의 정면을 벗어난 위치에서 보다 정확한 영상을 관찰할 수 있다.
그러나 최근의 전자 영상 기기는 개인 정보 및 사생활의 보호를 위하여 사용자의 요구에 따라 시야각을 넓히거나 줄일 수 있는 기능이 요구되고 있다.
따라서 본 발명은 시야각 조절이 용이한 전자 영상 기기를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 영상 기기는, 2차원 또는 3차원에 대응하는 영상을 표시하는 표시부, 및 표시부와 대향 배치되어 영상을 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 사용자에게 제공하는 배리어를 포함하며, 배리어는, 서로 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판, 제2 기판을 향한 제1 기판의 일면에 제1 기판의 일 방향을 따라 배열된 제1 전극들, 제1 기판을 향한 제2 기판의 일면에 형성된 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극의 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 2차원 영상에 대한 협시야각 구동시, 배리어의 중심을 기준으로 대칭되어 배치되어 각기 한 쌍을 이루는 제1 전극들에 인가되는 전압값이 동일하고, 각 쌍에 대한 제1 전극들에 인가되는 전압값이 서로 다르다.
여기서 제1 기판의 가장자리에 위치한 제1 전극일수록 제1 기판의 중심부측으로 위치한 제1 전극에 비해 높은 값의 전압을 인가 받을 수 있다.
배리어는 노말리 화이트(normally white) 모드의 액정 표시 소자로 이루어질 수 있다.
2차원 영상에 대한 광시야각의 구동시, 제1 전극들 및 제2 전극에 기준 전압이 인가될 수 있다.
표시부는 제1 전극의 배열 방향을 따라 제1 전극 및 제2 전극의 패턴에 대응되는 제1 픽셀과 제2 픽셀이 교대로 반복 배치될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기의 부분 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 전자 영상 기기는 표시부(100) 및 배리어(200)를 포함한다.
표시부(100)는 소정의 패턴을 가지며 2차원 영상 또는 3차원에 대응하는 영상, 일례로 좌안용 영상과 우안용 영상을 표시한다.
표시부(100)에서 나타나는 좌안용 영상 및 우안용 영상의 패턴은 서로 다른 제1 영상과 제2 영상을 소정의 주파수를 가지면서 반복하여 표시한다. 표시부(100)는 음극선관, 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 전계방출 표시장치 및 유기발광 표시장치 등 알려진 표시장치 중 어느 것이 사용될 수 있다.
배리어(200)는 노말리 화이트(normally white) 모드의 액정표시장치로 형성 될 수 있다. 배리어(200)는 임의의 간격을 사이에 두고 배치되는 제1 기판(20) 및 제2 기판(22)을 포함한다. 제1 기판(20)과 제2 기판(22)이 서로 마주보는 각각의 면에는 제1 기판(20)과 제2 기판(22)의 사이에 배치되는 액정층(28)을 구동시키기 위한 제1 전극(24)과 제2 전극(26)이 형성된다. 제1 전극(24)은 제1 방향(일례로, 도면의 Y축 방향)을 따라 길게 배치된 스트라이프 형상으로 형성되고, 제2 전극(26)은 제2 기판(22)의 유효 영역 전체에 걸쳐 형성된다. 제1 전극(24)과 제2 전극(26)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO)와 같은 투명 재질로 구성될 수 있다. 또한, 제1 기판(20) 및 제2 기판(22) 각각의 외면에는 한 쌍의 편광판(30)이 배치될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 제1 전극을 개략적으로 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 전극들(24)은 제2 방향(일례로, 도면의 X축 방향)을 따라 서로간에 간격을 두고 배열된다.
제1 전극들(24)은 개별적으로 배선되어 각자의 전압으로 구동된다. 도 2를 참조하면, 기판(20)의 중심을 기준하여 -X축 방향의 끝에 위치한 제1 전극(24)에 V1의 전압이 인가되고, +X축 방향을 따라 각 제1 전극들(24)에 각각 V2, V3, …, Vn의 전압이 인가된다. 제1 전극들(24)은 필요에 따라 각기 그 배열 방향에 따른 중심, 즉 기판(20)의 중심을 기준으로 대칭되는 위치에 있는 제1 전극(24)과 동일한 값의 전압을 인가받을 수 있다. 즉, 제1 방향의 양 가장자리에 위치한 한 쌍의 제1 전극들이 같은 값의 전압을 인가받고, 그 다음에 위치하는 한 쌍의 제1 전극들이 서 로 동일한 값의 전압을 인가받을 수 있다. 즉, 도 2를 예로 들면 V1과 Vn의 값이 동일하고 V2과 Vn-1의 값이 동일할 수 있다. 동일한 값의 전압을 인가받는 제1 전극들은 서로 전기적으로 연결됨으로써 같은 전압을 인가받을 수 있다.
다음으로, 표시부(100)의 픽셀 배열 및 작동에 대하여 설명한다. 먼저, 표시부(100)가 3차원에 대응하는 영상을 표시하는 경우에 대해 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에서 각각 제1 기간(t1) 및 제2 기간(t2)에서의 표시부(100) 픽셀 배열을 나타낸다. 표시부(100)는 제1 방향(일례로, 도면의 Y축 방향)을 따라 장변을 형성하는 슬릿 형상의 서브 픽셀들로 이루어진 제1 픽셀(10) 및 제2 픽셀(12)을 포함한다. 제1 픽셀(10)과 제2 픽셀(12)은 제2 방향을 따라 교대로 반복 배치된다. 이 때, 한 쌍의 제1 픽셀(10)과 제2 픽셀(12)은 제1 전극(24)에 개별적으로 대응될 수 있다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 제1 기간(t1)에는 제1 픽셀(10)이 좌안용 영상 신호에 대응하여 좌안용 영상(LR, LG, LB)을 표시하고, 제2 픽셀(12)은 우안용 영상 신호에 대응하여 우안용 영상(RR, RG, RB)을 표시하게 되고 이로써, 표시부(100)에는 제1 영상이 표시된다.
표시부(100)가 제1 영상을 표시하는 제1 기간(t1) 동안, 제1 전극들(24) 중 제1 픽셀(10)에 대응하는 제1 전극들에는 액정 구동 전압이 인가되고 제2 픽셀(12)에 대응하는 제1 전극들에는 기준 전압, 일례로 접지 전압이 인가될 수 있다. 또 한, 제2 전극(22)에는 기준 전압이 인가될 수 있다.
이에 따라서 배리어(200)가 전술한 바와 같이, 노말리 화이트 모드의 액정표시장치인 경우, 액정 구동 전압이 인가되는 제1 전극 부위는 광을 차단시켜 광차단부를 이루고, 기준 전압이 인가되는 제1 전극 부위는 광을 투과시켜 광투과부를 이루게 된다. 이러한, 광차단부와 광투과부는 제2 방향을 따라 교대로 반복 형성된다.
표시부(100)의 제2 기간(t2)에는 도 3b에 도시한 바와 같이, 제1 기간(t1)과는 반대로 제1 픽셀(10)이 우안용 영상 신호에 대응하여 우안용 영상(RR, RG, RB)을 표시하고, 제2 픽셀(12)이 좌안용 영상 신호에 대응하여 좌안용 영상(LR, LG, LB)을 표시한다. 이로 인해 제2 기간(t2)동안 표시부(100)에는 제2 영상이 표시된다.
표시부(100)가 제2 영상을 표시하는 제2 기간(t2)에는 제1 전극들(24) 중 제1 픽셀(10)에 대응하는 제1 전극들에 기준 전압이 인가되고 제2 픽셀(12)에 대응하는 제1 전극들에 액정 구동 전압이 인가될 수 있다. 또한, 제2 전극(26)에는 기준 전압이 인가된다.
이에 따라서 배리어(200)는 제1 기간(t1)과 같은 식으로, 액정 구동 전압이 인가되는 제1 전극 부위가 광을 차단시켜 광차단부를 이루고, 기준 전압이 인가되는 제1 전극 부위가 광을 투과시켜 광투과부를 이루게 된다. 이 때에도, 광차단부와 광투과부는 제2 방향을 따라 교대로 반복 형성된다.
이와 같은 표시부(100)와 배리어(200)의 작용으로 인해, 사용자는 좌안을 통해 제1 기간(t1)동안 제1 픽셀의 이미지를 보게 되고, 제2 기간(t2)동안 제2 픽셀의 이미지를 보게 된다. 이와 반대로 사용자는 우안을 통해, 제1 기간(t1)동안 제2 픽셀의 이미지를 보게 되고, 제2 기간(t2)동안 제1 픽셀의 이미지를 보게 된다. 이에 따라서 사용자는 전자 영상 기기를 통해 구현되는 영상을 3차원으로 인식하게 된다.
다음으로 표시부(100)가 2차원 영상을 표시하는 경우에 대해 설명한다.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 영상 기기가 2차원 영상을 구현하는 작동을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 표시부(100)의 픽셀들에는 영상 처리 신호부로부터 2차원 영상 신호가 입력되어 2차원 영상이 표시된다. 배리어(200)는 각 제1 전극들(24)의 전압 차별을 통해 전자 영상 기기의 시야각을 조절할 수 있다. 물론, 이하의 설명에서 배리어(200)는 노말리 화이트 모드의 액정 표시 소자인 경우이다.
먼저 도 4a를 참고하여 전자 영상 기기가 넓은 시야각을 가지는 영상(이하, '광시야각의 영상'이라 함)을 구현하는 경우에 대해 설명한다. 이 광시야각의 영상을 구현할 때, 배리어(200)의 모든 전극들에는 기준 전압이 인가된다. 이로 인해 배리어(200)는 전면을 통해 표시부(100)에서 방출된 빛을 통과시킨다. 도 4a에서 인용부호 241은 제1 전극이 위치한 부분(이하, '제1 전극 부위'라 함)을 나타낸다. 제1 전극 부위들(241)의 광투과율이 동일하므로, 전자 영상 기기는 전면에서 균일한 휘도의 빛을 방출하게 된다. 따라서 전자 영상 기기의 시야각이 확대되어 사용자는 전자 영상 기기의 정면을 벗어난 위치에서도 정확한 영상을 감상할 수 있다.
다음으로 도 4b를 참고하여 전자 영상 기기가 좁은 시야각을 가지는 영상(이하, '협시야각의 영상'이라 함)을 구현하는 경우에 대해 설명한다. 이 협시야각의 영상을 구현할 때, 배리어(200)의 제1 전극들(24)은 개별 구동되어 배리어(200)의 광 투과율을 부분별로 다르게 유지시킨다. 이를 보다 자세하게 말하자면, 제2 방향의 양측 가장자리에 가까운 제1 전극일수록 제2 방향의 중심 측으로 위치한 제1 전극보다 높은 전압을 인가받는다. 이에 따라 제1 전극 부위들(242) 중, 제2 방향의 양측 가장자리에 가까운 제1 전극 부위(242)일수록 제2 방향의 중심부를 향한 제1 전극 부위보다 불투명도가 높아져 표시부(100)에서 방출된 빛의 차단 정도를 크게 한다. 이러한 작용은 전술한 바와 같이, 제1 전극들(24)이 배리어(200)의 기판을 중심으로 하여 대칭된 제1 전극들(24)이 동일한 전압을 인가 받게 되므로, 상기 기판을 중심으로 대칭된 꼴로 이루어지게 된다.
이에 따라서 전자 영상 기기의 협시야각 구현 모드시, 사용자가 전자 영상 기기의 중심에서 벗어나 좌측 또는 우측에서 전자 영상 기기를 관찰하는 경우, 휘도가 낮은 가장자리 부분의 영상이 휘도가 높은 가운데 부분의 영상에 의해 간섭되어 영상의 정확도가 낮아지게 되므로, 사용자는 전자 영상 기기에서 구현되는 영상을 정확하게 볼 수 없다.
편의를 위해 도 4b에서 제1 전극 부위(242)의 빛의 투과 정도를 해칭으로 표 시하였으며, 여기서 음영이 짙을수록 빛이 많이 차단됨을 의미한다. 그리고 도 4b에 도시한 화살표는 휘도의 크기를 표현한 것으로, 화살표의 길이가 길수록 휘도가 크다는 것을 의미한다. 표시부(100)에서 방출된 동일한 휘도의 빛은 배리어(200)의 제1 방향에 따른 양측 가장자리에 가까운 부분을 투과하게 될수록 그 휘도가 낮아지게 된다.
이와 같이, 본 실시예의 전자 영상 기기는 2차원 영상을 구현함에 있어, 시야각을 조절할 수 있으므로 보안이 필요한 정보를 다룰 때 유용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 영상 기기 중 배리어를 나타낸다. 제2 실시예에 따른 전자 영상 기기는 배리어(210)의 제1 전극(25)을 제외한 다른 구성 요소가 전술한 제1 실시예와 동일하다. 따라서 이하에서는 편의상 배리어(210)에 대해서만 설명하도록 한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 전극(25)은 전술한 실시예의 제1 전극보다 그 폭이 좁은 미세 패턴으로 형성된다. 여기서 제1 전극들(25)은 대략 2㎛의 폭을 가지며, 서로 간 대략 2㎛의 간격을 두고 위치할 수 있다. 이 제1 전극들(25)도 필요에 따라 개별적으로 전압을 인가받아 구동된다. 이러한 배리어(210)는 도 6에 도시한 바와 같이 전자 영상 기기가 협시야각의 2차원 영상을 표시하는 경우, 각 제1 전극들(25)로 개별 전압이 인가되어 전술한 전자 영상 기기와 같이, 사용자가 표시부의 중앙으로부터 전자 영상 기기를 사용하는 경우에는 이로부터 구현되는 영상을 제대로 시청할 수 있도록 한다.
이 때, 제1 전극들(25)은 전술한 실시예에 비해, 미세한 패턴으로 형성되어 있어, 배리어(210)의 각 부분에서의 광투과율이 보다 미세하게 조정될 수 있다. 즉, 이 실시예에서는 휘도의 변화 정도가 보다 미세하게 조절되므로, 자연스러운 협시야각의 2차원 영상을 표시하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 영상 기기는 2차원 영상 및 3차원 영상을 구현하면서, 2차원 영상 구현시 필요에 따라 배리어의 각 부분에 인가되는 전압을 달리하여 구동됨으로써, 사용자가 자신에게 유리하게 정보를 이용할 수 있도록 시야각을 조절하도록 할 수 있다.
이에 본 발명의 전자 영상 기기를 사용하는 사용자는, 보안에 필요한 정보를 사용할 때, 타인에게 손쉽게 정보가 누출되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 2차원 또는 3차원에 대응하는 영상을 표시하는 표시부; 및
    상기 표시부와 대향 배치되어 상기 영상을 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 사용자에게 제공하는 배리어
    를 포함하며,
    상기 배리어는,
    서로 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제2 기판을 향한 상기 제1 기판의 일면에 상기 제1 기판의 일 방향을 따라 배열된 제1 전극들;
    상기 제1 기판을 향한 상기 제2 기판의 일면에 형성된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 배치된 액정층
    을 포함하고, 상기 2차원 영상에 대한 협시야각 구동시,
    상기 배리어의 중심을 기준으로 대칭되어 배치되어 각기 한 쌍을 이루는 제1 전극들에 인가되는 전압값이 동일하고, 각 쌍에 대한 제1 전극들에 인가되는 전압값이 서로 다른 전자 영상 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판의 가장자리에 위치한 제1 전극일수록 상기 제1 기판의 중심부 측으로 위치한 제1 전극에 비해 높은 값의 전압을 인가 받는 전자 영상 기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배리어가 노말리 화이트(normally white) 모드의 액정 표시 소자인 전자 영상 기기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2차원 영상에 대한 광시야각의 구동시, 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극에 기준 전압이 인가되는 전자 영상 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 표시부는,
    상기 제1 전극의 배열 방향을 따라 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 패턴에 대응되는 제1 픽셀과 제2 픽셀이 교대로 반복 배치된 전자 영상 기기.
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