KR20100051755A - 원거리용 무안경방식 입체영상 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체영상 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히, TFT-LCD의 RGB 서브픽셀 각각을 적어도 둘 이상의 부분서브픽셀로 분할 형성하여 부분서브픽셀 각각을 구동하도록 TFT-LCD 셀 구조를 설계함으로써 무안경방식 입체 LCD 구동에 의한 입체영상의 시거리(視距離)를 확장시키도록 하는데 그 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 컬러 표시패널(110), 배리어 패널(120) 및 백라이트 유닛(130)을 포함하는 입체영상 디스플레이 장치에 있어서, 상기 컬러 표시패널(110)은 하나의 픽셀 영역(410)은 기존의 RGB 서브픽셀 각각을 3개로 분할하여 9개의 부분서브픽셀(411~419)을 형성하고, 컬러필터 영역(420)은 상기 부분서브픽셀(411~419)에 대응하는 컬러필터(421~429)가 상하좌우 인접하는 컬러필터와 색상이 상이하도록 형성하여 구성함을 특징으로 한다.

입체영상, RGB 서브픽셀, 부분서브픽셀, 배리어설계

Description

원거리용 무안경방식 입체영상 디스플레이 장치 {THE DEVICE OF AUTOSTEREOSOPIC DISPLAY SEEING LONG DISTANCE RANGE}

본 발명은 입체영상 디스플레이에 관한 것으로, 특히, 입체영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.

근래 디스플레이 기술은 입체적으로 보고 느끼고 즐기는 3차원 입체영상 디스플레이 기술로 발전하고 있다.

입체영상 디스플레이는 매체를 통해서도 현실 세계와 같은 3차원 영상을 제공하는 것으로, 향후 광고, 의료기기, 사이버쇼핑몰, 게임기 등 다양한 분야에 응용됨으로써 매우 중요한 산업적 위상을 차지할 것으로 전망된다.

입체영상 디스플레이 기술은 두 눈의 시차 즉, 두 눈 사이의 약 65㎜정도 간격에 의한 양안 시차를 이용하여 좌안과 우안에 서로 다른 영상이 보이도록 함으로써 영상의 깊이감과 실재감을 인식하게 하여 입체영상을 재생하는 것이다. 이를 스테레오그라피(stereography)라 한다.

입체영상 디스플레이 기술에는 안경식 입체영상 디스플레이, 무안경식 입체 영상 디스플레이 및 홀로그래픽(holographic) 디스플레이 등이 제시되어 있는데, 최근에는 무안경 방식이 활발히 개발되고 있다.

무안경 방식은 디스플레이 소자에 방향별 영상을 분리하는 소자를 결합시켜 구현하는데, 렌트큘러 렌즈 시트(Lenticular Lens Sheet)를 이용하는 렌티큘러 방식, 슬릿 어레이 시트(Slit Array Sheet)를 이용하는 패럴랙스 방식(Parallax), 마이크로렌즈 어레이 시트를 이용하는 통합 포토그라피(Integral Photography) 방식 등으로 분류할 수 있다.

종래의 패럴랙스 배리어 방식의 입체영상 디스플레이 장치는 도1에 도시된 바와 같이, 일측면에 편광필름이 접합된 컬러 표시패널(110)의 타면측에 배리어 패널(120)의 일측면이 결합되고, 상기 배리어 패널(120)의 타측면에 편광필름이 접합되며, 상기 컬러 표시패널(110)의 타측면에 백라이트 유닛(130)이 장착되어 구성된다.

상기 컬러 표시패널(110)은 좌안용 픽셀과 우안용 픽셀이 교대로 배치되어 하나의 물체에 대한 좌,우 영상이 디스플레이되는 TFT-LCD로 구성되는데, 좌,우 영상 각각에 대한 하나의 픽셀 영역은 도2에 도시된 바와 같이, 하나의 이미지 영역(210)을 이루는 RGB 서브픽셀 각각(211~213)과 하나의 필터 영역(220)을 이루는 RGB 컬러필터 각각(221~223)이 대응되어 구성된다.

상기 배리어 패널(120)은 입체영상 디스플레이의 경우 좌 영상과 우 영상이 각기 좌안과 우안에 분리되어 관측되도록 배리어 패턴이 형성되는 TN-LCD 또는 TFT-Mono LCD로 구성된다.

상기 백라이트 유닛은 영상 디스플레이 시에 문자, 그림 등이 표시되도록 컬러 표시패널(110)로 빛을 공급하게 구성된다.

이와 같은 종래의 패럴랙스 배리어 방식의 입체영상 디스플레이 장치에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.

우선, 입체영상 디스플레이 모드가 설정된 경우 배리어 패널(120)에는 구동전압에 의해 일정간격으로 광차단용 배리어가 형성되고, 컬러 표시패널(110)에는 RGB 서브픽셀 어레이의 행방향으로 좌,우 영상이 픽셀 단위로 교대로 디스플레이되며, 백라이트 유닛(130)이 발광되어 상기 컬러 표시패널(110)로 빛을 공급하게 된다.

이때, 배리어는 RGB 서브픽셀을 합친 크기 정도의 폭으로 형성되며, 상기 배리어에 의해 컬러 표시패널(110)에 디스플레이된 좌,우 영상이 분리되어 좌안과 우안에 각기 보이게 된다.

따라서, 좌,우 영상이 분리되어 보이게 되므로 관측자는 입체영상을 인식하게 된다.

그러나, 종래에 패럴랙스 배리어 방식을 적용한 무안경방식 입체영상 디스플레이 시에 휘도가 급격하게 저하되는 문제점이 있었다. 즉, 종래에는 입체영상 디스플레이 시에 백라이트 유닛(130)의 빛이 컬러 표시패널(110)을 통과하면서 1차적으로 휘도가 감소하고 이어서 배리어 패널(120)을 통과하면서 2차적으로 휘도가 감 소하게 됨으로 전체적인 휘도 특성이 매우 저하되는 문제점과 배리어로 인하여 RGB 서브픽셀이 분리되어 색상 왜곡과 명암(Contrast Ratio, 대비)이 낮아지는 문제점이 있었다.

즉, 입체영상을 안경 없이 보기 위해서는 vertical interlace(수직 인터레이스)로 2시차를 배열하거나 4개 이상 8시차를 배열해야만 가능하다. 특히, 패럴랙스 배리어 방식에서 수직 인터레이스 시에 RGB 컬러를 적정 비율로 가리는 배리어를 설계하게 되는데, 도3에 도시된 바와 같이 배리어를 설계하였다면 색상의 조합 시, 배리어때문에 R1G2B2가 조합되어 1점을 표시함으로 1점을 표시하는 RGB의 명암(Contrast Ratio, 대비)이 낮아지고 색상의 왜곡이 발생하는 문제로 인해 원거리용 입체 LCD를 설계하기가 어렵다. 다시 말해서, 입체영상을 수직 인터레이스로 만들 때 모양(shape)이 중요한데, 모양은 기본적으로 RGB 서브픽셀의 컬러 조합으로 만들어 지기 때문에 배리어의 간섭으로 인해 왜곡이 발생하여 원거리에서도 입체영상을 보이도록 하는데 방해가 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 창안한 입체영상 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히, TFT-LCD의 RGB 서브픽셀 각각을 적어도 둘 이상의 부분서브픽셀로 분할 형성하여 부분서브픽셀 각각을 구동하도록 TFT-LCD 셀 구조를 설계함으로써 입체영상의 시거리(視距離)를 확장시키도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 픽셀단위의 배리어 패턴을 적어도 둘 이상의 부분배리어 패턴으로 형성하여 부분배리어 패턴 각각을 구동시키도록 배리어 패널을 설계함으로 써 입체영상 디스플레이 시에 배리어패널의 전기적 응답속도를 높이고 일정한 길이 패턴을 나눔으로써 모아레를 제거하도록 하는데 다른 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 평면영상 또는 입체영상을 표시하기 위한 배리어가 온/오프되는 배리어 패널과, 영상디스플레이를 위해 빛을 공급하는 백라이트 유닛과, 컬러 영상을 디스플레이하는 컬러 표시패널로 이루어지며, 상기 컬러 표시패널은 RGB 서브픽셀 각각을 적어도 둘 이상의 부분서브픽셀로 분할 구성하며, 각각의 부분서브픽셀에 대응되는 컬러 필터가 상하좌우로 인접하는 컬러필터와 상이한 색상을 가지도록 구성함을 특징으로 한다.

상기 컬러 표시패널은 서브픽셀 각각을 3개의 부분서브픽셀로 구성함을 특징으로 한다.

상기 배리어 패널은 픽셀단위의 배리어 패턴을 적어도 둘 이상의 부분배리어 패턴으로 형성하여 광차단영역에 속하는 부분배리어 패턴 각각을 구동하도록 구성함을 특징으로 한다.

상기 배리어 패턴은 RGB 서브픽셀 어레이의 행방향으로 적어도 둘 이상의 부분 배리어 패턴으로 분할되고, 광차단영역에 속하는 부분 배리어 패턴을 구동하도록 구성함을 특징으로 한다.

상기 배리어 패턴은 RGB 서브픽셀 어레이의 열방향으로 적어도 둘 이상의 부분 배리어 패턴으로 분할되고, 광차단영역에 속하는 부분 배리어 패턴을 구동하도록 구성함을 특징으로 한다.

상기 배리어 패턴은 RGB 서브픽셀 어레이의 행방향으로 적어도 둘 이상의 부분 배리어 패턴으로 분할되는 제1 영역과 RGB 서브픽셀 어레이의 열방향으로 적어도 둘 이상의 부분 배리어 패턴으로 분할되는 제2 영역이 화면의 수평방향으로 교대로 형성되며, 광차단 영역을 형성하는 부분 배리어 패턴 각각을 구동하도록 구성함을 특징으로 한다.

상기 배리어 패턴은 픽셀단위의 배리어 패턴을 적어도 4개 이상의 부분 배리어 패턴으로 분할하여 메쉬(mesh) 형태로 형성하고, 광차단 영역을 형성하는 부분 배리어 패턴을 구동하도록 구성함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성한 본 발명은 TFT-LCD의 RGB 서브픽셀 각각을 적어도 둘 이상의 부분서브픽셀로 분할 형성하여 부분서브픽셀 각각을 구동시키도록 TFT-LCD 셀 구조를 설계함으로써 무안경방식 입체 LCD의 시거리(視距離) 및 시야각을 확장할 수 있어 관람자가 원거리(1m 이상)에서도 입체영상을 느끼도록 하는 효과를 발휘하게 된다.

또한, 본 발명은 픽셀단위의 배리어 패턴을 적어도 둘 이상의 부분배리어 패턴으로 형성하여 부분배리어 패턴 각각을 구동시키도록 배리어 패널을 설계함으로써 입체영상 디스플레이 시에 배리어패널의 전기적 응답속도를 높이고 일정한 길이 패턴을 나눔으로써 모아레를 제거할 수 있어 관람자가 선명한 입체영상을 볼 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에서는 본 발명의 기술적 사상 및 본질적 특성을 명료히 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 공지된 기술에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 구체적인 구성에 따라 몇 가지로 구분될 수 있지만, 각각의 실시 예를 설명함에 있어서, 공통적인 부분은 편의상 동일 부호를 사용함과 아울러 상세 설명은 기설명한 부분으로 대체하기로 하며, 대별되는 차이점을 중점적으로 부각 설명함으로써 불필요한 설명의 중복을 피하기로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 입체영상 디스플레이 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 컬러 표시패널(110), 배리어 패널(120) 및 백라이트 유닛(130)을 포함하여 종래 기술과 동일하게 구성된다.

단, 상기 컬러 표시패널(110)은 통상적으로 도2에 도시된 바와 같이, RGB 서브픽셀 각각(211~213)과 RGB 컬러필터 각각(221~223)이 대응되어 하나의 픽셀 영역이 형성되도록 구성되지만, 본 발명의 실시 예에서는 RGB 서브픽셀 각각을 3개의 부분서브픽셀로 분할 형성하여 구성한다.

즉, 도4는 본 발명의 실시 예에서 컬러 표시패널(110)의 부분 구조도로서 이에 도시한 바와 같이, 하나의 픽셀 영역(410)은 기존의 RGB 서브픽셀 각각을 3개로 분할하여 9개의 부분서브픽셀(411~419)을 형성하고, 컬러필터 영역(420)은 상기 부분서브픽셀(411~419)에 대응하는 컬러필터(421~429)가 상하좌우 인접하는 컬러필터와 색상이 상이하도록 형성하여 구성한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서 컬러 표시패널(110)을 이루는 하나의 픽셀영역은 첫번째 열이 RGB, 두번째 열이 GBR, 세번째 열이 BRG의 순으로 부분서브픽셀이 형성되어 메쉬(mesh) 형태로 구성된다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 입체영상 디스플레이를 위해 배리어 패널(120)이 구동되어 광차단 영역과 광투과 영역이 교대로 배열되었을 때 컬러 표시패널(110)은 9개의 부분서브픽셀 중 적어도 3개의 부분서브픽셀에 나타나는 RGB가 조합되어 하나의 픽셀을 형성하게 됨으로 상기 광차단 영역을 이루는 배리어의 간섭을 배제할 수 있어 원거리에서도 입체영상을 명확히 볼 수 있게 된다. 이는 메쉬 형태로 형성된 9개의 부분서브픽셀 중 적어도 3개의 부분서브픽셀에 표시되는 RGB의 조합으로 하나의 픽셀을 형성하는 것임으로 배리어에 의한 간섭을 저하시킬 수 있어 원거리용 입체영상 디스플레이를 가능하게 하는 것을 의미한다.

한편, 본 발명의 실시 예에서 컬러 표시패널(110)을 이루는 픽셀영역을 도3에 도시한 바와 같이 9개의 부분서브픽셀로 분할하여 메쉬(mesh) 형태로 구성하는 것을 설명하였는데, 이에 대응하는 배리어 패널(120)도 다양하게 구성할 수 있을 것이다. 이를 도5 내지 도9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 상기 배리어 패널(120)은 도5 내지 도7에 도시한 바와 같이, 9개의 RGB 부분서브픽셀(411~419)로 이루어지는 하나의 픽셀 각각에 대응하여 3개의 부분 배리어 패턴을 형성하도록 구성할 수 있다.

즉, 상기 배리어 패널(120)은 도5 및 도6에 도시한 바와 같이, 하나의 픽셀영역에 대응하는 3개의 부분배리어 패턴이 화면의 수평 또는 수직방향으로 배열하 여 구성하거나, 도7에 도시한 바와 같이, 하나의 픽셀 영역에 대응하는 3개의 부분배리어 패턴이 화면의 수평 및 수직 방향으로 교대로 배열하여 구성하는 것이다.

이에 따라, 입체영상 디스플레이를 위해 배리어 패널(120)을 구동시키면 광차단 영역에 포함되는 부분 배리어 패턴만이 구동되어 배리어를 형성하게 되고 그 배리어에 의해 좌,우 영상이 분리됨으로써 관측자는 입체영상을 인식하게 된다.

또한, 상기에서 RGB 서브픽셀 어레이의 행방향 또는 열방향으로 배리어 전극을 형성하여 부분 배리어 패턴을 형성하는 동작을 설명하였으나, 배리어 패턴이 매쉬(mesh) 형태로 배열되도록 구성할 수 있다.

즉, 도8은 본 발명의 실시 예에서 배리어 패널의 다른 실시 예로서 이에 도시한 바와 같이, 컬러 표시패널(110)에 메쉬(mesh) 형태로 형성된 RGB 부분서브픽셀(411~419) 가로방향과 세로방향 각각에 대응하여 배리어 패턴이 배열되도록 구성한다.

이에 따라, 입체영상 디스플레이를 위해 배리어 패널(120)을 구동시키면 도9에 도시한 바와 같이 광차단 영역에 포함되는 배리어를 형성하게 되고 그 배리어에 의해 좌,우 영상이 분리됨으로써 관측자는 입체영상을 인식하게 된다.

이 경우, 메쉬 형태로 형성된 9개의 RGB 패턴을 이용하여 배리어 패턴을 통해 광차단 영역을 형성함으로 색상 저하 및 배리어에 의한 간섭을 방지할 수 있어 가로방향 또는 세로방향으로 원거리에서도 시청이 가능한 선명한 입체영상을 제공할 수 있을 것이다.

상기에서 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하였으나, 본 발명은 본 발 명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상 및 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 구현할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도1은 종래의 패럴랙스 배리어 방식의 입체영상 디스플레이 장치의 구성도.

도2는 도1에서 컬러 표시패널의 부분 구조도.

도3은 종래의 입체영상 디스플레이 시 배리어로 인한 Color(Dot cell) 간섭 상태를 보인 예시도.

도4는 본 발명의 실시 예에 따른 컬러 표시패널의 부분 구조도.

도5 내지 도8은 본 발명의 실시 예에서 배리어 패널의 부분 구조도.

도9는 본 발명의 실시 예에서 가로/세로 방향 원거리용 입체영상 시청을 위해 배리어 구동 상태를 보인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

110 : 컬러 표시패널 120 : 배리어 패널

130 : 백라이트 유닛 410 : 이미지 영역

411~419 : 부분서브픽셀 420 : 컬러필터 영역

421~429 : 컬러필터

Claims (8)

1. 평면영상 또는 입체영상을 표시하기 위한 온/오프되는 배리어 패널과,

   영상디스플레이를 위해 빛을 공급하는 백라이트 유닛과,

   컬러 영상을 디스플레이하는 컬러 표시패널로 이루어지며,

   상기 컬러 표시패널은 RGB 서브픽셀 각각을 적어도 둘 이상의 부분서브픽셀로 분할 구성하며, 각각의 부분서브픽셀에 대응되는 컬러 필터가 상하좌우로 인접하는 컬러필터와 상이한 색상을 가지도록 구성함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 컬러 표시패널은

   하나의 픽셀 영역에 대응하는 RGB 서브픽셀 각각을 3개의 부분서브픽셀로 구성함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 배리어 패널은

   픽셀단위의 배리어 패턴을 적어도 둘 이상의 부분배리어 패턴으로 형성하여 광차단영역에 속하는 부분배리어 패턴 각각을 구동하도록 구성함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 배리어 패턴은

   RGB 서브픽셀 어레이의 행방향으로 적어도 둘 이상의 부분 배리어 패턴으로 분할되고, 광차단영역에 속하는 부분 배리어 패턴을 구동하도록 구성함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 배리어 패턴은

   RGB 서브픽셀 어레이의 열방향으로 적어도 둘 이상의 부분 배리어 패턴으로 분할되고, 광차단영역에 속하는 부분 배리어 패턴을 구동하도록 구성함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 배리어 패턴은

   RGB 서브픽셀 어레이의 행방향으로 적어도 둘 이상의 부분 배리어 패턴으로 분할되는 제1 영역과 RGB 서브픽셀 어레이의 열방향으로 적어도 둘 이상의 부분 배리어 패턴으로 분할되는 제2 영역이 화면의 수평방향으로 교대로 형성되며, 광차단 영역을 형성하는 부분 배리어 패턴 각각을 구동하도록 구성함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
7. 제3항에 있어서, 상기 배리어 패턴은

   픽셀단위의 배리어 패턴을 적어도 4개 이상의 부분 배리어 패턴이 메쉬(mesh) 형태를 형성하도록 분할되고, 광차단 영역을 형성하는 부분 배리어 패턴을 구동하도록 구성함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 부분 배리어 패턴은

   9개의 패턴을 메쉬 형태로 형성하도록 구성함을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이 장치.

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