KR100684829B1 - 영상 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

영상 표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입체영상뿐만 아니라 평명영상을 표시할 수 있도록 구동되는 배리어를 포함하는 영상 표시 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 영상 표시 장치는, 입력되는 제1 영상 또는 제2 영상을 표시하는 표시패널 및 표시패널 전면에 배치되는 배리어를 포함하다. 배리어는 표시패널에 표시되는 영상에 기초하여 광이 투과 또는 차단되는 차단영역 및 광이 투과되는 투과영역이 교대로 배열되며, 차단영역은 분자배열상태에 대한 메모리기능을 갖는 액정으로 이루어다.
입체영상, 양안시차, 배리어, 메모리기능

Description

영상 표시 장치 및 그 구동 방법{Display device and driving method thereof}
도 1은 종래의 배리어 방식을 이용한 입체영상 표시 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 표시 장치(100)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 LCD(110)에 입체영상이 표시될 때 배리어구동부(140)에서 배리어(130)의 ITO(133)로 인가되는 전압을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 표시 장치(200)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 LCD(210)에 입체영상이 표시될 때 배리어구동부(240)에서 배리어(230)의 ITO(233)로 인가되는 전압을 보여주는 그래프이다.
본 발명은 영상 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 특히 컬러 필드 순차 방식을 이용하는 액정표시패널 및 액정배리어를 사용하여 입체영상을 표시하 는 영상 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 사람이 입체감을 느끼는 요인은 생리적인 요인과 경험적인 요인이 있는데, 3차원 영상표시 기술에서는 일반적으로 근거리에서 입체감을 인식하는 가장 큰 요인인 양안시차(binocular parallax)를 이용하여 물체의 입체감을 느끼게 된다.
입체영상을 보는 방식으로서는 크게 안경을 착용하는 방식과 안경을 착용하지 않는 무안경 방식이 있다.
안경을 착용하는 방식은 양안에 각각 청색과 적색의 색안경을 쓰는 애너그리프(anaglyph)방식과, 각각 편광 방향이 다른 편광안경을 쓰는 편광방식, 그리고 시간 분할된 화면을 주기적으로 반복시키고 이 주기에 동기시킨 전자셔터가 설치된 안경을 쓰는 시분할방식이 있다. 그러나, 안경을 착용하는 방식은 안경을 써야 하는 불편함과 안경을 쓴 상태로 화상 이외의 다른 사물을 관찰하는데 지장을 받는 등의 문제점이 있다. 따라서, 근래에는 안경을 착용하지 않는 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
안경을 착용하지 않는 무안경 방식으로서 알려진 대표적인 것으로는, 원통형의 렌즈 어레이를 수직으로 배열한 렌티큘러(lenticular) 렌즈판을 표시패널 전방에 설치하는 렌티큘러 방식과, 배리어(barrier)를 이용하여 좌안과 우안 영상을 분리하여 입체 효과를 내는 배리어 방식이 있다.
도 1은 종래의 배리어 방식을 이용한 입체영상 표시 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 입체영상 표시 장치(10)는 표시패널(13) 및 배리어(11)를 포함한다.
불투명한 영역(11-1)과 투명한 영역(11-2)이 반복 배열되어 형성된 배리어(11)가 표시패널(13)의 전면에 배치된다. 그리고, 표시패널(13)은 우안에 의해 보여지는 우안 대응 픽셀(13-1)과, 좌안에 의해 보여지는 좌안 대응 픽셀(13-2)로 구성되어 있다.
관찰자는 배리어(11)의 투명영역(11-2)을 통해 표시패널(13)에 표시되는 화상을 보게 되는데, 관찰자의 좌안(15)과 우안(14)은 동일한 투명영역(11-2)을 통하더라도 각각 표시패널(13)의 다른 영역을 보게 된다. 즉, 관찰자는 좌안과 우안이 투명영역(11-2)을 통해서 각각 인접 영역의 픽셀에 표시되는 영상을 보게 되어 입체감을 느끼도록 하는 것이다. 이와 같이, 표시패널의 좌안영역에 좌안영상이 표시되고 우안영역에는 우안영상이 표시되며, 관찰자는 배리어의 슬릿을 통하여 동시에 좌안영상과 우안영상을 보게되는 방식을 공간분할 배리어 방식이라고 한다.
이와 같은 배리어 방식을 이용하는 표시장치는 주로 입체영상 전용 표시장치로 사용되기 때문에 표시장치로서 폭넓게 이용되지 못하였다. 따라서 배리어 방식의 표시장치가 폭넓게 이용되게 하기 위해서는, 평명영상 및 입체영상 모두를 표시할 수 있는 배리어가 절실히 요구된다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 입체영상뿐만 아니라 평명영상을 표시할 수 있도록 구동되는 배리어를 포함하는 영상 표시 장치를 제공 하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 작은 전력으로 구동될 수 있는 배리어를 포함하는 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 영상 표시 장치는,
입력되는 제1 영상 또는 제2 영상을 표시하는 표시패널; 및
상기 표시패널과 대응되게 배치되고, 상기 표시패널에 표시되는 영상에 기초하여 광이 투과 또는 차단되는 차단영역 및 광이 투과되는 투과영역이 교대로 배열되며, 상기 차단영역은 분자배열상태에 대한 메모리기능을 갖는 액정으로 이루어진 배리어를 포함한다.
상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 중 어느 하나가 표시된 후 다른 하나가 표시되기 직전에 상기 차단영역의 분자배열상태를 변경시키는 배리어 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 영상이 표시된 후 상기 제2 영상이 표시되기 직전에 상기 차단영역은 광을 차단하고, 상기 제2 영상이 표시된 후 상기 제1 영상이 표시되기 직전에 상기 차단영역은 광을 투과시킬 수 있고, 상기 배리어는 노멀화이트 액정패널일 수 있으며, 상기 제1 영상은 평면영상이고, 상기 제2 영상은 입체영상일 수 있다.
상기 메모리기능을 갖는 액정은 쌍안정 액정, 콜레시테릭 액정, 강유전성 액정 등으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 영상 표시 장치의 구동 방법는 액정 배리어를 이용하여 제1 영상 또는 제2 영상을 표시하는 영상 표시 장치의 구동방법으로서,
a) 상기 제1 영상을 표시하는 단계;
b) 상기 배리어의 액정분자의 배열상태를 변경시키는 단계;
c) 상기 제2 영상을 표시하는 단계;
d) 상기 배리어의 액정분자의 배열상태를 복귀시키는 단계; 및
e) 상기 제1 영상을 표시하는 단계를 포함한다.
상기 b) 단계는 상기 배리어의 제1 영역의 액정분자의 배열상태를 변경하여 상기 제1 영역이 광을 차단하도록 할 수 있다.
상기 배리어는 노멀화이트 액정패널이고, 적어도 상기 제1 영역의 액정은 메모리기능을 갖는 액정일 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 표시 장치(100)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 표시장치(100)는 배리어를 이용하여 평면영상 또는 입체영상을 표시할 수 있는 평면 입체 겸용 입체 표시 장치이다.
구체적으로, 표시장치(100)는, LCD(110), LCD를 구동하는 표시패널구동부(120), 배리어(130) 및 배리어구동부(140)를 포함한다.
LCD(110)에는 평면영상 또는 입체영상을 표시한다. 본 실시예에서는, 평면 또는 입체 영상을 표시하는 표시패널로서 액정 표시 장치를 사용하고 있으나, 액정 표시 장치에 한정되는 것이 아니라, 영상을 표시할 수 있는 표시패널이라면 어떤 것이든 사용할 수 있다.
표시패널구동부(120)는 외부에서 입력되는 입력영상을 처리하여 LCD(110)에 표시될 수 있도록 영상 데이터신호를 포함하는 구동신호를 생성하여 LCD(110)으로 출력한다. 또한 표시패널구동부(120)는 표시되는 영상이 평면영상인지 입체영상인지에 대한 정보를 배리어구동부(140)에 전달한다.
배리어(130)는 트위스트 네마틱(twisted Nematic, 이하 TN) 액정(liquid crystal)의 분자배열을 이용하여 영상의 투과 또는 차단(shutting)을 수행한다. 구체적으로 액정은 인가되는 전압에 따라서 분자 배열이 변화되어 분자 배열에 따라서 복굴절성, 시광성(施光性), 이색성, 광산란성 등의 변과가 생긴다. 이와 같은 광 변조 작용을 사용하여 영상의 투과 또는 차단(shutting)을 수행한다. 따라서 배리어(130)는 노멀화이트(normal white) 상태를 갖는 차단영역(131) 및 투과영역(132)이 교대로 배열된다. 또한 차단영역(131)은 ITO(133)가 마련되어 ITO(133)에 전압이 인가되면 액정의 분자배열이 달라지며 광이 통과하지 않는 상태로 차단된다.
배리어구동부(140)는 입력영상에 기초하여 배리어(130)의 차단영역(131)의 차단 및 개방을 제어하는 구동신호를 생성한다. 즉, 배리어구동부(140)는, LCD(110)에 평면영상이 표시될 때 배리어(130)의 차단영역(131)을 개방하여 LCD(110)에 표시된 평면영상이 차단영역(131) 및 투과영역(132)을 통과하여 그대로 표시되도록 구동한다. 또한, 배리어구동부(140)는 LCD(110)에 입체영상이 표시될 때 차단영역(131)을 차단하여 LCD(110)에 표시된 영상이 투과영역(132)만을 통과하여 표시되도록 구동한다. 즉, LCD(110)에 평면영상이 표시될 때 배리어구동부(140)는 배리어(130)의 ITO(133)에 전압을 인가하지 않아 차단영역(131)이 노멀화이트가 유지되도록 하여 LCD(110)에 표시된 영상이 차단영역(131) 및 투과영역(132)을 모두 통과하도록 한다. 입체영상이 표시될 때 배리어구동부(140)는 배리어(130)의 ITO(133)에 전압을 인가하여 차단영역(131)의 액정분자배열을 변경하여 차단영역(131)을 차단함으로써 LCD(110)에 표시된 영상이 투과영역(132)만을 통과하도록 한다.
도 3은 LCD(110)에 입체영상이 표시될 때 배리어구동부(140)에서 배리어(130)의 ITO(133)로 인가되는 전압을 보여주는 그래프이다.
입체영상이 표시되는 동안, 차단영역(131)의 ITO(133)에는 도 3에서와 같이 반전된 전압(Vin, -Vin)이 계속하여 인가된다. 본 제1 실시예에 따르면, 배리어(130)가 TN 액정을 이용하기 때문에, 차단영역(131)의 액정 분자배열을 변화하여 빛이 통과하지 못하게 하기 위해서는, ITO(133)에 100㎐이상의 주파수를 갖는 전압이 계속하여 인가되어야 한다. 따라서 제1 실시예에 따른 영상 표시 장치(100)는 입체영상이 표시되는 동안 소비되는 전력이 증가할 수밖에 없다는 문제점을 안고 있다.
다음은 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 제2 실시예는 소비전력을 감소시키기 위하여 메모리기능을 갖는 액정을 이용한 배리어를 포함한다는 점이 제1 실시예와 다르다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 표시 장치(200)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
구체적으로, 표시장치(200)는 LCD(210), LCD(210)를 구동하는 표시패널구동부(220), 배리어(230) 및 배리어구동부(240)를 포함한다.
LCD(210)에는 평면영상 또는 입체영상을 표시한다.
표시패널구동부(220)는 외부에서 입력되는 입력영상을 처리하여 LCD(210)에 표시될 수 있도록 영상 데이터신호를 포함하는 구동신호를 생성하여 LCD(210)으로 출력한다. 또한 표시패널구동부(220)는 표시되는 영상이 평면영상인지 입체영상인지에 대한 정보를 배리어구동부(240)에 전달한다.
배리어(230)는 TN 액정 대신에 메모리 기능을 가진 액정의 분자배열을 이용하여 영상의 투과 또는 차단(shutting)을 수행한다. 여기서 메모리 기능을 갖는 액정이란 한번 전압을 인가하여 액정의 분자배열 상태가 변환 후, 다시 소정의 전압이 인가되기 전까지 분자배열 상태를 그대로 유지하는 액정을 말한다. 이와 같은 액정으로는 쌍안정(bistable) 액정, 콜레스테릭 액정, 강유전성(ferroelectric) 액정 등이 있다. 배리어(230)는 노멀화이트(normal white) 상태를 갖는 차단영역(231) 및 투과영역(232)이 교대로 배열된다. 또한 차단영역(231)은 ITO(233)가 마련되어 ITO(233)에 전압이 인가되면 액정의 분자배열이 달라지며 광이 통과하지 않는 상태로 차단된다.
배리어구동부(240)는 입력영상에 기초하여 배리어(230)의 차단영역(231)의 차단 및 개방을 제어하는 구동신호를 생성한다. 즉, 배리어구동부(240)는, LCD(210)에 평면영상이 표시될 때 배리어(230)의 차단영역(231)을 개방하여 LCD(210)에 표시된 평면영상이 차단영역(231) 및 투과영역(232)을 통과하여 그대로 표시되도록 구동한다. 또한, 배리어구동부(240)는 LCD(210)에 입체영상이 표시될 때 차단영역(231)을 차단하여 LCD(210)에 표시된 영상이 투과영역(232)만을 통과하여 표시되도록 구동한다. 즉, LCD(210)에 평면영상이 표시될 때 배리어구동부(240)는 배리어(230)의 ITO(233)에 전압을 인가하지 않아 차단영역(231)이 노멀화이트가 유지되도록 하여 LCD(210)에 표시된 영상이 차단영역(231) 및 투과영역(232)을 모두 통과하도록 한다. 평면영상이 표시된 후 입체영상이 표시되기 직전에 배리어구동부(240)는 배리어(230)의 ITO(233)에 소정의 변환전압을 인가하여 차단영역(231)의 액정분자배열을 변경하여 차단영역(231)을 차단함으로써 LCD(210)에 표시된 영상이 투과영역(232)만을 통과하도록 한다. 또한, 입체영상이 표시된 후 평면영상이 표시되기 직전에 배리어(230)의 ITO(233)에 소정의 리셋전압을 인가하여 차단영역(231)의 액정분자배열을 원래 노멀 화이트로 복귀시킨다.
도 5는 LCD(210)에 입체영상이 표시될 때 배리어구동부(240)에서 배리어(230)의 ITO(233)로 인가되는 전압을 보여주는 그래프이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 표시 장치(200)는, LCD(210)에 평면영상이 표시되다가, 입체영상으로 변환될 때 도 5에서와 같이 배리어(230)의 차단영역(231)의 액정 분자배열을 변화시키기 위하여 ITO(233)에 변환전압을 시간(t1) 동안 인가한다.
배리어(230)가 메모리기능을 갖는 액정을 이용하기 때문에, 일단 배리어(230)의 차단영역(231)의 ITO(233)에 소정의 변환전압을 인가하면, 차단영역(231)의 액정분자들은 인가된 변환전압에 따라 재배열되어 빛이 통과하지 못하게 된다. 또한, 액정이 메모리기능을 갖기 때문에 일단 재배열된 후에는 계속 그 배열상태가 기억되어 재배열된 상태가 유지된다. 그 다음, 입체영상이 표시되다가 다시 평면영상을 표시하고자 하는 경우에는, 평면영상의 데이터신호를 인가하기 직전에 배리어(230)의 ITO(233)에 소정의 리셋전압을 시간(t2) 동안 인가함으로써 배리어(230)의 차단영역(231)의 액정 분자배열 상태를 원래의 노멀화이트로 복귀시킨다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 배리어(230)의 차단영역(231)을 차단 또는 개방하기 위하여 소정의 변환전압 및 리셋전압을 각각 소정 시간(t1, t2) 동안 인가하기 때문에 제1 실시예에 비하여 그 소비전력을 현저히 감소시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다. 예컨대, 본 발명이 실시예에서는 좌안 및 우안 픽셀이 각각 하나의 픽셀로 구성되었지만, 이에 한정되는 것이 아니라 좌안 및 우안 픽셀 각각이 2개의 서브픽셀, 3 이상의 서브픽셀 단위로 분리될 수 있고, 배리어의 형태도 행방향으로 배리어의 투명영역의 중심이 일치하는 줄무늬(stripe) 형이거나 행방향으로 배리어의 투명영역의 중심이 일치하지 않는 지그재그 형일 수 있다. 이에 더하여 배리어가 표시패널의 전면에 배치되는 경우에 대하여 설명하였으나 배리어는 영상이 표시되는 면에 배치 되는 것이므로 표시패널의 후면에 배치될 수도 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 앞서 설명한 실시예들과 같은 구조에 한정되는 것은 아니라, 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에 따르면, 영상 표시 장치는 액정을 이용한 배리어를 구동시킴으로써 평면영상 또는 입체영상을 표시할 수 있다.
또한, 쌍안정 액정, 콜레스테릭 액정, 강유전성 액정 등과 같이 메모리 기능을 갖는 액정으로 이루어진 배리어를 이용함으로써 배리어 구동을 위한 전력소모를 현저히 감소시킬 수 있다. 이에 더하여 표시장치 전체의 전력소모도 감소시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 영상 표시 장치에 있어서,
    입력되는 제1 영상 또는 제2 영상을 표시하는 표시패널; 및
    상기 표시패널에 대응되게 배치되고, 상기 표시패널에 표시되는 영상에 기초하여 광이 투과 또는 차단되는 차단영역 및 광이 투과되는 투과영역이 교대로 배열되며, 상기 차단영역은 분자배열상태에 대한 메모리기능을 갖는 액정으로 이루어진 배리어를 포함하는 영상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 중 어느 하나가 표시된 후 다른 하나가 표시되기 직전에 상기 차단영역의 분자배열상태를 변경시키는 배리어 구동부를 더 포함하는 영상 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 영상이 표시된 후 상기 제2 영상이 표시되기 직전에 상기 차단영역은 광을 차단하고,
    상기 제2 영상이 표시된 후 상기 제1 영상이 표시되기 직전에 상기 차단영역은 광을 투과시키는 영상 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배리어는 노멀화이트 액정패널인 영상 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 영상은 평면영상이고, 상기 제2 영상은 입체영상인 영상 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메모리기능을 갖는 액정은 쌍안정 액정, 콜레시테릭 액정, 강유전성 액정 등으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나인 영상 표시 장치.
  7. 액정 배리어를 이용하여 제1 영상 또는 제2 영상을 표시하는 영상 표시 장치의 구동방법에 있어서,
    a) 상기 제1 영상을 표시하는 단계;
    b) 상기 배리어의 액정분자의 배열상태를 변경시키는 단계;
    c) 상기 제2 영상을 표시하는 단계;
    d) 상기 배리어의 액정분자의 배열상태를 복귀시키는 단계; 및
    e) 상기 제1 영상을 표시하는 단계
    를 포함하는 영상 표시 장치의 구동방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 b) 단계는 상기 배리어의 제1 영역의 액정분자의 배열상태를 변경하여 상기 제1 영역이 광을 차단하도록 하는 영상 표시 장치의 구동방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배리어는 노멀화이트 액정패널이고, 적어도 상기 제1 영역의 액정은 메모리기능을 갖는 액정인 영상 표시 장치의 구동방법.
KR1020040086673A 2004-10-28 2004-10-28 영상 표시 장치 및 그 구동 방법 KR100684829B1 (ko)

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