KR20110078841A - 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부로부터 공급되는 기준전압을 렌즈 패널 내에서 분압 하고, 분압된 서로 다른 복수의 전압으로 렌즈 패널을 구동함으로써 소비전력을 감소시킬 수 있는 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 영상 패널; 외부로부터 공급되는 기준전압을 서로 다른 복수 레벨의 구동전압으로 분압 해서 상기 영상 패널의 영상을 입체 영상으로 구현하는 렌즈 패널; 영상 정보를 상기 영상 패널에 전달하고, 상기 렌즈 패널에 상기 기준전압을 공급하는 메인 보드를 구비하여 구성된 것이다.

3D, 입체 영상, 렌즈 패널

Description

입체 영상 표시 장치{STEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE}

본 발명은 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 특히 외부로부터 공급되는 기준전압을 렌즈 패널 내에서 분압 하고, 분압된 서로 다른 복수의 전압으로 렌즈 패널을 구동함으로써 소비전력을 감소시킬 수 있는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.

오늘날 초고속 정보 통신망을 근간으로 구축될 정보의 고속화를 위해 실현될 서비스들은 현재의 전화와 같이 단순히「듣고 말하는」서비스로부터 문자, 음성, 영상을 고속 처리하는 디지털 단말을 중심으로 한「보고 듣는」멀티 미디어형 서비스로 발전하고 궁극적으로는「시·공간을 초월하여 실감 있고 입체적으로 보고 느끼고 즐기는」초공간형 실감 3차원 입체 정보통신 서비스로 발전할 것으로 예상된다.

일반적으로 3차원을 표현하는 입체화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에, 두 눈의 위치의 차이로 왼쪽과 오른쪽 눈은 서로 약간 다른 영상을 보게 된다. 이와 같이, 두 눈의 위치 차이에 의한 영상의 차이점을 양안 시 차(binocular disparity)라고 한다. 3차원 입체 영상 표시 장치는 이러한 양안 시차를 이용하여 왼쪽 눈은 왼쪽 눈에 대한 영상만 보게 하고 오른쪽 눈은 오른쪽 눈 영상만을 볼 수 있게 하여, 사용자가 양안 시차를 느껴 입체감을 느끼게 한다.

즉, 좌/우의 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)라 하며, 이를 표시 장치로 응용한 장치를 입체 영상 표시 장치라 한다.

한편, 입체 영상 표시 장치는 입체 영상(3D; 3-dimension)을 구현하는 방식에서 안경의 유무에 따라 안경식과 무안경식으로 구분할 수 있다.

여기서, 무안경식 입체 영상 표시 장치는 영상 패널 외에 상기 영상 패널에 렌즈 패널이 합착 되어야 한다. 이때, 상기 렌즈 패널의 구동에는 서로 다른 전압 레벨을 가지는 복수의 AC전압이 필요하다. 따라서 상기 렌즈 패널의 구동에 필요한 AC전압들을 생성하기 위한 IC(integrated circuit)가 메인 보드에 추가되어야 한다.

여기서, 상기 IC를 이용하여 렌즈 패널에 인가되는 전압을 생성할 시에 IC의 소비전력이 높아 전체 모듈의 소비전력이 상승하는 단점이 있다.

이러한 종래의 무안경식 입체 영상 표시 장치는 특히, 휴대용 장치일 경우 소비 전력이 커지면 배터리의 사용 시간이 단축되어 전원을 오래 유지하기 힘든 단점이 있다. 따라서, 소비전력을 감소시킬 수 있는 방안을 찾는 것이 시급하다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부로부터 공급되는 기준전압을 렌즈 패널 내에서 분압 하고, 분압된 서로 다른 복수의 전압으로 렌즈 패널을 구동함으로써 소비전력을 감소시킬 수 있는 입체 영상 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위반 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치는, 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 영상 패널; 외부로부터 공급되는 기준전압을 서로 다른 복수 레벨의 구동전압으로 분압 해서 상기 영상 패널의 영상을 입체 영상으로 구현하는 렌즈 패널; 및 영상 정보를 상기 영상 패널에 전달하고, 상기 렌즈 패널에 상기 기준전압을 공급하는 메인 보드를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 렌즈 패널은 복수의 제 1 전극들을 포함하는 제 1 기판과, 제 2 전극을 포함하는 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 있는 액정층, 및 상기 기준전압을 서로 다른 복수 레벨의 구동전압으로 분압 해서 상기 복수의 제 1 전극들에 공급하는 전압분배부를 구비한다.

상기 전압분배부는 상기 기준전압을 복수개의 전압 레벨로 분배하는 복수의 저항 어레이를 포함한다.

상기 저항 어레이는 서로 다른 저항값을 가지는 복수의 ITO 또는 TFT를 포함 하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 외부로부터 공급되는 기준전압을 렌즈 패널 내에서 분압 하고, 분압된 서로 다른 복수의 전압으로 렌즈 패널을 구동함으로써 소비전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시 장치(Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 및 유기 발광 다이오드 표시 장치(Organic Light Emitting Display) 등에 될 수 있다. 하지만, 이하에서는 액정 표시 장치에 적용되는 일 예만을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 영상 표시 장치는 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 영상 패널(4)과; 상기 영상 패널(4)에 광을 조사하는 백라이트(6)와; 상기 영상 패널(4)상에 설치되어 외부로부터 공급되는 기준전압(Vref)을 서로 다른 레벨의 구동전압으로 분압해서 상기 영상 패널(4)의 영상을 입체 영상(3D; 3-dimension)으로 구현하는 렌즈 패널(2)과; 상기 영상 패널(4)과, 상기 백라이트(6) 및 상기 렌즈 패널(2)에 필요한 각 제어신호를 생성하는 메인 보드(미도시)와, 상기 메인 보 드와 상기 영상 패널(4)을 연결하는 메인 FPC(flexable printed circuit)(10)와; 상기 메인 보드와 상기 백라이트(6)를 연결하는 백라이트 FPC(12); 및 상기 메인 보드(미도시)와 상기 렌즈 패널(2)을 연결하는 렌즈 FPC(8)를 구비한다.

상기 영상 패널(4)은 하나의 렌즈 영역에 대하여 좌안 영상(LI)과, 우안 영상(RI)을 표시하고, 이를 렌즈 패널(2)을 통해 투과시킬 때, 상기 렌즈 패널(2)이 갖는 영역별 유효 굴절율 차에 의해 시청자는 각각 좌안에 좌안 영상(LI)을 인지하고, 우안에서 우안 영상(RI)을 인지한다. 이는 사람이 갖는 좌안과 우안 사이의 간격, 즉, 양안 시차에 의해 인지하는 것으로, 일반적으로 사람의 양안 간격의 평균 값은 65mm 에 해당한다. 여기서, 각각 좌안 영역의 범위는 좌안이 시인할 수 있는 범위, 우안 영역의 범위는 우안이 시인할 수 있는 범위를 나타낸 것으로, 각각 양안 간격에 상당하는 65mm에 상당하며, 우안, 좌안 영역을 포함한 거리는 65mm의 2배인 130mm에 해당한다.

도 2a 내지 도 2b는 도 1에 도시된 렌즈 패널의 단면도이다.

상기 렌즈 패널(2)은, 도 2a에 도시한 바와 같이, 서로 대향된 제 1 및 제 2 기판(22, 14)과, 상기 제 1 기판(22)상에 형성된 복수개의 제 1 전극(20)과, 상기 제 2 기판(14)상의 전면에 형성된 제 2 전극(16) 및 상기 제 1 기판(22)과 상기 제 2 기판(14)사이에 충진된 액정층(15)을 구비하여 이루어진다.

여기서, 상기 제 1 전극(20)들은 도2a에 도시된 바와 같이, 서로 다른 층상에 나누어 배치될 수도 있고, 경우에 따라서는 한 층에 미세하게 나누어 배치할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 상기 제 1 기판(22) 상에 서로 이격한 1군의 제 1 전 극(20b)을 배치하고, 그 상부에 절연막(19)을 형성한다. 그리고 상기 1군의 제 1 전극(20b) 사이사이의 상기 절연막(19)상에 2군의 제 1 전극(20a)을 형성하여 배치할 때, 보다 렌즈 패널(2)의 렌즈면을 매끄럽게 할 수 있다.

여기서, 상기 1군의 제 1 전극(20b)과 2군의 제 1 전극(20a)은 도면을 뚫는 방향으로 길게 막대 형상으로 형성된다.

그리고, 상기 렌즈 패널(2)은 복수개의 제 1 전극(20)들을 포함하여 렌즈 영역을 정의하며, 상기 렌즈 영역이 복수개 정의된다.

즉, 상기 렌즈 패널(2)에는 렌즈 영역의 일 세그당 복수개의 제 1 전극들(20)이 구비되며, 세그별로 제 1 전극들(20)의 배치가 동일한 형상으로 반복된다. 상기 제 1 전극들(20)에는 렌즈의 세그 중앙부터 에지까지 점점 전압 값을 크게 하여 인가하며, 상기 제 2 전극(16)에는 접지시켜, 상기 액정층(15) 내에 포물선 형상의 전위면을 형성하여 이로써, 광학적으로 렌즈 효과를 얻는다. 상술한 렌즈의 세그 중앙부터 에지까지 점점 전압 값이 크게될 때, 렌즈 형상으로 중앙에서 에지로 갈수록 곡률이 커지는 포물선 형상의 렌즈(중앙이 렌즈 높이가 가장 높고, 에지에서는 가장 낮음)를 얻게 된다. 이와 같이, 상기 제 1전극들(20)과 제 2 전극(16)에 전압 인가시 상기 액정층(15)에는 액정 전계 렌즈가 형성되어, 상기 영상 패널(4)로부터 출사된 좌안 영상(LI) 및 우안 영상(RI)을 굴절시켜서 사용자는 시감적으로 입체 영상을 느낄 수 있게 된다.

여기서, 일 세그(segment; Seg)란 렌즈 패널(2)에 조성되는 일 렌즈 영역의 가로폭을 의미하며, 상기 렌즈 영역은 도시된 볼록 렌즈와 같은 물리적인 렌즈 형 상을 갖는 것이 아니라, 전계 인가에 따라 액정이 배열되어 광경로 차에 의해 시감적으로 렌즈 효과를 갖는 영역을 표시한 것이다.

이때, 상기 제 1 전극들(20)은 일종의 미세 전극으로 분할된 것으로, 필요한 전압 인가 수에 따라 그 개수를 조절할 수 있으며, 세그당 상기 제 1 전극들(20)의 개수가 많을수록 렌즈의 곡률을 보다 매끄럽게 형성할 수 있다. 또한, 제 1 전극(20)들은 동일한 폭과 이격 간격으로 형성될 수도 있고, 경우에 따라, 중앙에서 에지로 가며 전극의 폭과 이격 간격을 점차 늘리거나 점차 줄이는 형상으로 형성할 수도 있다.

또한, 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극(20)들은 서로 다른 층상에 형성될 수도 있고, 복수개의 층간 절연막을 구비하여, 2층 이상의 층간에 나누어 형성할 수도 있다. 또한, 동일층에 서로 이격시켜 형성할 수도 있다. 필요한 렌즈의 곡률을 고려하여 층간 절연막의 수와 이격 간격을 설정한다.

즉, 상기 제 1 전극(20)들에 서로 다른 전압을 인가한 경우, 이를 액정 전계 렌즈로 구동하여 하부의 영상 패널(4)에서 입사된 영상을 입체 영상(3D)으로 표시할 수 있게 된다.

도 2b를 참조하면, 제 2 전극(16)을 접지시키고, 상기 제 1 전극들(20)에 모두 0V 전압을 인가하거나 접지시킨 경우, 상기 액정층(15)은 상기 영상 패널(4)로부터 출사되는 영상(RI, LI)을 굴절 없이 그대로 표시되는 단순 투명층 역할을 한다. 따라서, 영상 패널(4)의 영상(RI, LI)은 시역구분 없이 그대로 사용자에게 전달되고 사용자는 2차원 영상(2D; 2-dimension)을 인식하게 된다.

한편, 상기 렌즈 패널(2)은 외부로부터 공급되는 기준전압(Vref)을 서로 다른 복수 레벨의 구동전압으로 분압해서 상기 복수의 제 1 전극들(20)에 공급하는 전압분배부를 더 포함한다.

도 3은 도 1에 도시된 렌즈 패널의 전압분배부를 나타낸 회로도이다.

도 3의 전압분배부(P1)는 외부로부터 입력되는 기준전압(Vref)을 통해 상기 렌즈 패널(2)을 구동한다. 구체적으로, 상기 전압분배부(P1)는 복수의 저항 어레이(R1 내지 Rn+1)를 구비하여, 외부로부터 입력되는 기준전압(Vref)을 서로 다른 복수레벨의 전압으로 분압 해서 출력한다. 이때, 분압된 복수레벨의 전압들은 복수의 아웃라인(OL_1 내지 OL_n)을 통해 출력이 된다. 상기 복수의 아웃라인(OL_1 내지 OL_n)은 상기 제 1 전극(20)(도 2a참조)들에 공급되어 상기 렌즈 패널(2)을 구동한다.

또한, 상기 복수의 아웃라인(OL_1 내지 OL_n)은 렌즈 패널(2)의 각 세그(Seg1 내지 Segm)에 필요한 상기 제 1 전극(20)들의 개수에 대응해서 공급된다.

이하, 상기 전압분배부(P1)의 동작에 대해서 예를 들어 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 렌즈 패널(2)에서 일 세그당 필요한 서로 다른 복수전압은 n개가 필요하다고 가정한다. 이때, 각 세그에서 렌즈형상을 만들기 위해서는 대칭형이 되도록 전압이 공급되어야 한다. 즉, 일 세그당 필요한 제 1 전극들(20)의 개수는 2n-1 개가 된다.

그리고 상기 렌즈 패널(2)에서 입체 영상을 구현하기 위해서는 m개의 세그가 필요한 것으로 가정한다.

상기 전압분배부(P1)는 외부로부터 기준전압(Vref)을 공급 받는다. 상기 전압분배부(P1)는 일 세그당 필요한 서로 다른 n개의 전압을 생성하기 위해 n+1개의 저항 어레이(R1 내지 Rn+1)를 구비한다. 외부로부터 공급된 기준전압(Vref)은 n+1 개의 저항 어레이(R1 내지 Rn+1)를 지날때 마다 전압강하가 된다. 아웃라인(OL_1 내지 OL_n)은 각 저항 어레이 사이 n개의 노드의 전압을 출력한다.

도 3을 참조하면, 전압강하 순서에 따라 제 1 아웃라인(OL_1)에 공급되는 전압이 가장 높고, 그 다음으로 제 2 아웃라인(OL_2)에 공급되는 전압이 높고 순차적으로 낮아져서 제 n 아웃라인(OL_n)에 공급되는 전압이 가장 낮다.

이렇게 형성된 각기 다른 n개의 전압레벨을 공급하는 n개의 아웃라인(OL_1 내지 OL_n)은 렌즈 패널(2)의 m개의 세그들에 동일하게 공급된다.

각 세그에 공급되는 아웃라인(OL_1 내지 OL_n)을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 그리고 m개의 각 세그에 공급되는 아웃라인(OL_1 내지 OL_n)은 동일하게 반복되므로 제 1 세그(Seg1)만 예를 들어 설명한다.

제 1 세그(Seg1)에 필요한 제 1 전극들(20)의 개수는 위에서 2n-1개로 가정하였다. 가장 높은 전압을 공급하는 제 1 아웃라인(OL_1)부터 가장 낮은 전압을 공급하는 제 n 아웃라인(OL_n)은 제 1 세그(Seg1)의 양쪽 에지 부분에서 중앙까지 대칭을 이루면서 공급된다. 이렇게 해서 제 1 세그(Seg1)의 에지부분에서 가장 높은 전압이 인가되고 점차 중앙으로 갈수록 낮은 전압이 인가된다.

제 1 세그(Seg1)외에 나머지 m-1개의 세그들도 동일한 구조로 반복되어 공급 이 된다.

여기서, 상기 복수의 저항 어레이(R1 내지 Rn+1)는 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 ITO(ITO_1 내지 ITO_n+1) 또는 TFT(T1 내지 Tn+1)로 구성될 수 있다.

먼저, ITO 패터닝을 이용하는 경우 ITO의 길이와 두께에 따라 저항값이 달라지는 것을 이용한다.

마찬가지로 TFT의 반도체층의 두께에 따라 저항값이 달라지는 것을 이용한다.

이러한 저항 어레이는 일 세그당 필요한 서로 복수전압 레벨의 개수만큼 구비됨이 바람직하다.

상기 메인보드는 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치를 구동시키기 위해 여러 가지 제어신호, Data 신호 등을 생성하는 부품이 실장 된다.

이러한 메인보드는 외부로부터 공급되는 직류 입력 전원을 변압해서 출력하는 복수의 직류-직류 변환부를 구비한다. 여기서, 상기 직류-직류 변환부는 상기 렌즈 패널(2)에서 필요한 복수의 전압 레벨 중 가장 큰 값을 기준전압(Vref)으로 해서 상기 렌즈 패널(2)에 공급한다.

즉, 상기 메인보드는 상기 복수의 직류-직류변환부를 통해 상기 렌즈 패널(2)에 단 하나의 전압레벨을 가지는 전원을 공급함으로써 상기 렌즈 패널(2)을 구동한다. 이때, 상기 메인보드는 상기 렌즈 패널(2)에 전원을 공급 유무를 결정하여서 입체 영상을 표시하거나 하지 않는 것을 제어할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 위에서 상술한 액정 표시 장 치(Liquid Crystal Display)외에도 전계방출 표시 장치(Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 및 유기 발광 다이오드 표시 장치(Organic Light Emitting Display) 등에도 적용이 될 수 있다.

이와같이, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 외부로부터 공급되는 기준전압을 분압 해서 렌즈 패널을 구동함으로써 소비전력을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구성도.

도 2a는 도 1에 도시된 렌즈패널의 단면도.

도 2b는 도 1에 도시된 렌즈패널의 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 렌즈패널의 전압분배부의 회로도.

도 4a는 도 3에 도시된 전압분배부의 구성도.

도 4b는 도 3에 도시된 전압분배부의 구성도.

Claims (4)

1. 복수의 화소 영역을 구비하여 영상을 표시하는 영상 패널;

   외부로부터 공급되는 기준전압을 서로 다른 복수 레벨의 구동전압으로 분압 해서 상기 영상 패널의 영상을 입체 영상으로 구현하는 렌즈 패널; 및

   영상 정보를 상기 영상 패널에 전달하고, 상기 렌즈 패널에 상기 기준전압을 공급하는 메인 보드를 구비한 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서

   상기 렌즈 패널은

   복수의 제 1 전극들을 포함하는 제 1 기판과,

   제 2 전극을 포함하는 제 2 기판과,

   상기 제 1, 제 2 기판 사이에 있는 액정층, 및

   상기 기준전압을 서로 다른 복수 레벨의 구동전압으로 분압해서 상기 복수의 제 1 전극들에 공급하는 전압분배부를 구비한 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
3. 제 2 항에 있어서

   상기 전압분배부는

   상기 기준전압을 복수개의 전압 레벨로 분배하는 복수의 저항 어레이를 포함 하여 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
4. 제 3 항에 있어서

   상기 저항 어레이는

   서로 다른 저항값을 가지는 복수의 ITO 또는 TFT를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.

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