KR101476884B1 - 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치 - Google Patents

패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치는 좌안 영상과 우안 영상을 표시하는 이미지 패널; 액정층, 상기 액정층의 상부에 위치하는 기준 전극, 및 상기 액정층의 하부에 위치하며 개별적으로 구동되는 다수의 구동전극 채널들을 포함하여, 상기 이미지 패널로부터의 빛을 선택적으로 차단하는 스위쳐블 베리어를 갖는 베리어 패널; 및 상기 기준 전극에 기준 전압을 공급하고 상기 구동전극 채널들에 채널 구동전압을 인가하여, 상기 스위쳐블 배리어에 차단 영역과 투과 영역을 구현하는 드라이버를 구비하고; 상기 구동전극 채널들은 상기 액정층의 하부에 위치하는 제1 레이어의 제1 채널 그룹과 제2 레이어의 제2 채널 그룹을 포함하고; 상기 제1 채널 그룹과 상기 기준전극 간의 이격 간격은, 상기 제2 채널 그룹과 상기 기준전극 간의 이격 간격과 서로 다르고, 상기 차단 영역 구현을 위해, 상기 제1 채널 그룹에 인가되는 차단 영역 구현용 제1 채널 구동전압과 상기 제2 채널 그룹에 인가되는 차단 영역 구현용 제2 채널 구동전압은 서로 다르다.

Description

패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치{Parallax Barrier Type Stereoscopic Image Display Device}
본 발명은 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치에 관한 것이다.
최근, 3차원 입체영상에 대한 관심이 높아지면서 다양한 입체영상 표시장치가 개발되고 있다. 일반적으로 사람이 지각하는 입체감은 관찰하고자 하는 물체의 위치에 따른 수정체의 두께 변화 정도, 양쪽 눈과 대상물과의 각도 차이, 그리고 좌우 눈에 보이는 대상물의 위치 및 형태의 차이, 대상물의 운동에 따라 생기는 시차, 그 밖에 각종 심리 및 기억에 의한 효과 등이 복합적으로 작용해 생긴다. 그 중에서도 사람의 두 눈이 가로 방향으로 약 6~7㎝가량 떨어져 위치함으로써 나타나게 되는 양안 시차(binocular disparity)는 입체감의 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 즉, 양안 시차로 인해 두 눈에 들어오는 이미지가 서로 다른 상을 갖게 되면 사람의 뇌는 이 두 개의 정보를 정확히 서로 융합하여 본래의 3D 입체 영상을 느낄 수 있게 되는 것이다.
양안시차를 이용한 입체영상 구현방법에는 안경방식과 무안경방식이 있다. 안경 방식은 표시패널에 편광 방향이 서로 다른 좌우 시차 영상을 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 3D 영상을 구현한다. 이에 비해, 무안경 방식은 별도의 안경이 필요없는 방식으로 패럴랙스 배리어 타입(Parallax Barrier type)과 렌티큘라 타입(Lenticular type)이 있으며, 최근 이들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
패럴랙스 배리어 타입의 입체 영상표시장치는 도 1과 같이 배리어 패널을 이용하여 이미지 패널로부터 입사되는 빛을 좌안 영상의 빛과 우안 영상의 빛으로 공간적으로 분리한다. 배리어 패널과 이미지 패널은 표시소자에 일체화될 수 있다. 배리어 패널은 이미지 패널로부터 입사되는 빛을 선택적으로 차단하기 위해 스위쳐블 배리어(switchable barrier)를 구비한다. 스위쳐블 배리어는 도 2와 같이 액정층(LC)과, 액정층(LC)을 사이에 두고 마주보도록 형성된 제1 전극패턴(E1)과 제2 전극패턴(E2)을 포함한다. 제1 전극패턴(E1)에는 액정층(LC)을 구동시키기 위한 구동전압이 인가되고, 제2 전극패턴(E2)에는 기준전압이 인가된다. 스위쳐블 배리어에서, 제1 전극패턴(E1)에 인가되는 구동전압에 의해 액정층(LC)이 빛을 차단하도록 구동될 때 그 액정층(LC)은 차단 영역이 되고, 제1 전극패턴(E1)에 인가되는 구동전압에 의해 액정층(LC)이 빛을 투과하도록 구동될 때 그 액정층(LC)은 투과 영역이 된다.
이러한 스위쳐블 배리어의 경우, 투과 영역과 차단 영역은 각각 설계 당시의 크기로 고정된다. 통상 투과 영역과 차단 영역 간 크기의 비율은 소정의 시청 거리와 시청 각도 등을 고려하여 일정하게 정해진다. 이에 따라, 종래 패럴랙스 배리어 타입의 입체 영상표시장치에서는 시청거리에 따라 3D 영상의 표시품위가 달라지고, 또한 시야각 제약이 매우 크다. 또한, 종래 패럴랙스 배리어 타입의 입체 영상표시장치에서는 시야각 확보를 위해 멀티 뷰 개념이 도입되었는데, 이 경우 해상도 저하에 따른 입체 영상의 화질 저하를 피할 수 없게 된다.
최근, 패럴랙스 배리어 타입의 입체 영상표시장치에서, 시야각 제약과 해상도 저하를 보상하기 위해 동적 배리어(dynamic barrier) 기술이 도입된 바 있다. 동적 배리어 기술은 아이 트래킹(eye-tracking) 기술과 접목하여 사용자의 시선이 바뀜에 따라 배리어의 위치를 변경함으로서 시야각을 보상할 수 있는 방법이다. 예를 들어, 동적 배리어 기술은, 도 3과 같이 사용자의 양안(좌안 및 우안) 위치가 제1 지점(P1)에서 제2 지점(P2)으로 오른쪽 쉬프트된 만큼, 배리어의 위치를 오른쪽으로 △X만큼 변경하여 3D 크로스토크가 발생되지 않는 시야각을 확보한다.
이러한 동적 배리어 기술을 구현하기 위해서는 액정 구동전압이 인가되는 제1 전극패턴(도 2의 'E1')을 미세하게 제어할 수 있어야 하며, 이를 위해 제1 전극패턴은 멀티 채널 구성을 위한 다중 레이어(2중 또는 3중 레이어)의 적용이 불가피하다. 그런데, 다중 레이어 적용시에는 배리어 내에서 휘도 편차가 발생하여 입체 영상의 품질을 저하시키고 시각 피로(visual fatigue)를 유발할 수 있다. 휘도 편차가 발생하는 주 요인은 레이어 간 에치 바이어스(etch bias) 차이, 실효 유전율 차이, 얼라인 공차 등이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 다중 레이어로 형성된 구동전극 채널들을 포함하여 멀티 채널 기반의 동적 배리어 기술을 적용할 때에 있어, 배리어 내의 휘도 편차를 보상할 수 있도록 한 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치는 좌안 영상과 우안 영상을 표시하는 이미지 패널; 액정층, 상기 액정층의 상부에 위치하는 기준 전극, 및 상기 액정층의 하부에 위치하며 개별적으로 구동되는 다수의 구동전극 채널들을 포함하여, 상기 이미지 패널로부터의 빛을 선택적으로 차단하는 스위쳐블 베리어를 갖는 베리어 패널; 및 상기 기준 전극에 기준 전압을 공급하고 상기 구동전극 채널들에 채널 구동전압을 인가하여, 상기 스위쳐블 배리어에 차단 영역과 투과 영역을 구현하는 드라이버를 구비하고; 상기 구동전극 채널들은 상기 액정층의 하부에 위치하는 제1 레이어의 제1 채널 그룹과 제2 레이어의 제2 채널 그룹을 포함하고; 상기 제1 채널 그룹과 상기 기준전극 간의 이격 간격은, 상기 제2 채널 그룹과 상기 기준전극 간의 이격 간격과 서로 다르고, 상기 제1 채널 그룹에 인가되는 차단 영역 구현용 제1 채널 구동전압과 상기 제2 채널 그룹에 인가되는 차단 영역 구현용 제2 채널 구동전압은 서로 다른 것을 특징으로 합니다.
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본 발명에 따른 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치는 다중 레이어로 형성된 구동전극 채널들을 포함하여 멀티 채널 기반의 동적 배리어 기술을 적용할 때에 있어, 구동전극 채널들에 인가되는 채널 구동전압을 레이어마다 다르게 함으로써 배리어 내의 휘도 편차를 보상함으로써, 표시 품질을 향상시키고 시각 피로를 크게 줄일 수 있다.
도 1은 종래 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치를 구성하는 배리어 패널과 이미지 패널을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치에 도입된 동적 배리어 기술을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 표시소자를 나타내는 단면도.
도 6은 배리어 패널에서 차단 영역과 그에 대응되는 구동전극 채널들을 보여주는 도면.
도 7은 시청 위치의 변화에 따라 배리어(즉, 차단 영역)가 1 채널씩 우측으로 쉬프트되는 일 예를 보여주는 도면.
도 8은 2중 레이어로 이루어진 구동전극 채널들에서 제1 및 제2 채널 그룹에 동일한 전압을 인가하여 차단 영역들을 구성한 예를 보여주는 도면.
도 9는 도 8의 구성을 기반으로 차단 영역 및 투과 영역에서 이미지를 표시한 실험 결과를 보여주는 도면.
도 10은 2중 레이어로 이루어진 구동전극 채널들에서 제1 및 제2 채널 그룹에 서로 다른 전압을 인가하여 차단 영역들을 구성한 예를 보여주는 도면.
도 11은 도 10의 구성을 기반으로 차단 영역 및 투과 영역에서 이미지를 표시한 실험 결과를 보여주는 도면.
도 12는 기준전극과 구동전극 채널들 사이에 존재하는 실효 유전율을 보여주는 도면.
도 13은 차단 영역에서 제1 및 제2 채널 그룹에, 동일한 채널 구동전압을 인가했을 때와 서로 다른 채널 구동전압을 인가했을 때의 블랙 휘도를 비교하여 보여주는 도면.
도 14는 제1 및 제2 채널 그룹에 인가되는 채널 구동전압을 서로 같게 한 경우와 서로 다르게 한 경우에 있어, 배리어의 콘트라스트 비를 보여주는 도면.
도 15는 제1 및 제2 채널 그룹에 인가되는 채널 구동전압을 다르게 인가하기 전후에 있어, 시료별 3D 크로스토크 측정값을 보여주는 도면.
도 16은 제1 및 제2 채널 그룹 간의 얼라인 공차로 인해 발생되는 블랙 휘도 편차를 보상할 수 있는 방안을 보여주는 도면.
도 17은 제1 및 제2 채널 그룹이 오버랩되도록 형성하는 경우에 있어, 스텝에 따른 배리어 폭 차이를 보상할 수 있는 방안을 보여주는 도면.
이하, 도 4 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치를 보여준다. 도 5는 도 4에 도시된 표시소자를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 콘트롤러(10), 드라이버(20) 및 표시 소자(30)를 구비한다.
표시소자(30)는 이미지 패널(32)과 배리어 패널(34)을 포함한다. 표시소자(30)는 배리어 패널(34)을 이용하여 이미지 패널(32)로부터 입사되는 빛을 좌안 영상의 빛과 우안 영상의 빛으로 공간적으로 분리한다. 배리어 패널(34)은 좌안 영상의 빛을 사용자의 좌안으로만 안내하고, 우안 영상의 빛을 사용자의 우안으로만 안내하여 3D 영상을 구현한다.
이미지 패널(32)은 액정표시패널, 전계 방출 표시패널, 플라즈마 디스플레이 패널 유기발광다이오드 표시패널, 전기영동 표시패널 등의 평판표시패널로 구현될 수 있다.
유기발광다이오드 표시패널로 이미지 패널(32)을 구현하는 경우, 이미지 패널(32)은 도 5와 같이 제1 이미지 기판(IGLS1)과 제2 이미지 기판(IGLS2) 사이에 형성되는 다수의 화소들(PXL)을 구비한다. 화소들(PXL)은 다수의 게이트라인들과 다수의 데이터라인들의 교차 영역에 형성되어 좌안 영상(L)과 우안 영상(R)을 교대로 표시한다. 화소들(PXL) 각각은 자발광 소자인 유기발광다이오드와, 구동 TFT(Thin Film Transistor), 적어도 한 개 이상의 스위치 TFT, 스토리지 커패시터 등을 포함할 수 있다. 유기발광다이오드는 애노드전극과 캐소드전극 사이에 형성된 유기 화합물층을 구비한다. 유기 화합물층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL)을 포함한다. 애노드전극과 캐소드전극에 전압이 인가되면 정공수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 발생하게 된다. 구동 TFT는 자신의 게이트-소스간 전압에 따라 유기발광다이오드에 흐르는 구동전류를 제어한다. 스위치 TFT는 구동 TFT의 게이트 노드에 인가되는 전압을 프로그래밍한다. 스토리지 커패시터는 구동 TFT의 게이트 노드에 걸리는 전압을 일정하게 유지시킨다.
배리어 패널(34)은 이미지 패널(32)에 일체화될 수 있다. 배리어 패널(34)은 도 5와 같이 이미지 패널(32)의 상에 직접 형성될 수 있다. 물론 도면에 도시되어 있지는 않지만, 배리어 패널(34)은 2개의 배리어 기판들 사이에 별도로 형성된 후 접착층을 통해 이미지 패널(32)의 상에 합착될 수도 있다.
배리어 패널(34)은 이미지 패널(32)로부터 입사되는 빛을 좌안 영상의 빛과 우안 영상의 빛으로 분리하기 위해 스위쳐블 배리어(switchable barrier)를 구비한다. 스위쳐블 배리어는 도 5와 같이 액정층(LC), 액정층(LC)의 상부에 위치하는 기준 전극(CPTN), 및 액정층(LC)의 하부에 위치하며 각각이 독립적으로 제어되는 다수의 구동전극 채널들(BECH)을 포함한다.
기준 전극(CPTN)은 ITO, IZO 등의 산화물 투명재질 또는, 투명한 금속재질을 포함하여 배리어 기판(BGLS)에 통판 형태로 형성될 수 있다. 기준 전극(CPTN)에는 기준전압이 인가된다. 구동전극 채널들(BECH)은 ITO, IZO 등의 산화물 투명재질 또는, 투명한 금속재질을 포함하여 이미지 패널(32) 상에 다중 레이어(2중 또는 3중 레이어)로 패터닝될 수 있다. 도 5와 같이 구동전극 채널들(BECH)이 2중 레이어로 형성되는 경우, 구동전극 채널들(BECH)은 절연층(INS1)을 사이에 두고 상하에서 서로 지그재그로 패터닝된 2개의 채널 그룹들을 포함할 수 있다. 절연층(INS1)을 사이에 두고 수직으로 이웃한 제1 채널 그룹과 제2 채널 그룹은 부분적으로 서로 오버랩될 수도 있고, 또한 서로 오버랩되지 않을 수도 있다. 다만, 제1 채널 그룹과 제2 채널 그룹이 서로 비 오버랩되더라도 그들 사이에 액정층(LC)의 디스클리네이션(disclination)을 유발할 수 있는 스페이서 영역이 존재해서는 안된다. 스페이서 영역에서는 배리어가 불완전해지고, 이 배리어를 통해 원하지 않는 빛이 투과하여 3D 크로스토크가 발생될 수 있다.
액정층(LC)의 액정들은 기준 전극(CPTN)에 인가되는 기준전압과 구동전극 채널들(BECH)에 인가되는 구동전압 간 전위차가 작을수록 투과율이 높아지는 노멀리 화이트 모드(Normally White Mode)로 구동될 수 있다. 이 경우, 기준전압과 구동전압 간 전위차가 최대인 영역에 형성된 액정들은 입사광을 차단하여 배리어로 기능하는 반면, 기준전압과 구동전압 간 전위차가 최소인 영역에 형성된 액정들은 입사광을 통과시킨다. 한편, 액정층(LC)의 액정들은 기준 전극(CPTN)에 인가되는 기준전압과 구동전극 채널들(BECH)에 인가되는 구동전압 간 전위차가 작을수록 투과율이 낮아지는 노멀리 블랙 모드(Normally Black Mode)로 구동될 수도 있다. 이경우, 기준전압과 구동전압 간 전위차가 최소인 영역에 형성된 액정들은 입사광을 차단하고, 기준전압과 구동전압 간 전위차가 최대인 영역에 형성된 액정들은 입사광을 통과시킨다. 이하에서는, 편의상 노멀리 화이트 모드를 대상으로 설명한다. 본 발명의 스위쳐블 배리어에서, 구동전극 채널들(BECH)에 인가되는 구동전압에 의해 액정층(LC)이 빛을 차단하도록 구동될 때 그 영역은 차단 영역이 되고, 구동전극 채널들(BECH)에 인가되는 구동전압에 의해 액정층(LC)이 빛을 투과하도록 구동될 때 그 영역은 투과 영역이 된다.
본 발명은 입체영상 표시장치의 움직임이나 사용자의 움직임에 따른 시청위치 변화를 효과적으로 보상하기 위해, 전술했듯이 구동전극 채널들(BECH)을 다중 레이어로 형성하고 자이로 센서(gyro sensor) 또는 아이 트래킹(eye tracking) 기술과 접목된 동적 배리어(dynamic barrier) 기술을 이용한다. 동적 배리어에 의해, 본 발명은 표시소자의 움직임정보와 사용자의 양안 위치정보 중 적어도 어느 하나를 알아내고 그에 따라 배리어의 위치를 원하는 만큼 변경하여 시야각 개선과 해상도 저하를 보상한다.
콘트롤러(10)는 3D(입체영상) 데이터를 발생하여 이미지 패널(32)에 공급하고, 타이밍 제어신호들을 이용하여 이미지 패널(32)의 동작 타이밍을 제어한다. 콘트롤러(10)는 자이로 센서(12)를 포함하여 표시소자(30)의 움직임을 센싱하고, 이 센싱 결과에 따른 표시소자(30)의 움직임정보를 출력한다. 콘트롤러(10)는 웹 카메라를 포함한 아이 트래킹 수단을 더 구비하여 사용자의 눈의 위치 정보를 출력할 수도 있다. 도 4에 도시된 "ITG"는 표시소자의 움직임정보 및/또는 사용자의 양안 위치정보를 지시한다.
드라이버(20)는 콘트롤러(10)로부터 3D 데이터를 입력받고, 이 3D 데이터를 좌안 및 우안 데이터전압(LDATA,RDATA)으로 변환하여 이미지 패널(32)의 데이터라인들에 공급한다. 드라이버(20)는 좌안 및 우안 데이터전압(LDATA,RDATA)의 공급 타이밍에 맞게 스캔펄스를 발생하여 이미지 패널(32)의 게이트라인들에 공급한다. 드라이버(20)는 콘트롤러(10)로부터 입력되는 표시소자 움직임정보로부터 시청 위치 변화를 계산하고, 변화된 시청 위치에 맞게 배리어의 위치를 변경하기 위한 채널 구동전압(CV)을 배리어 패널(34)에 공급할 수 있다. 또한, 드라이버(20)는 콘트롤러(10)로부터 입력되는 사용자의 양안 위치정보로부터 시청 위치 변화를 계산하고, 변화된 시청 위치에 맞게 배리어의 위치를 변경하기 위한 채널 구동전압(CV)을 배리어 패널(34)의 구동전극 채널들(BECH)에 공급할 수 있다. 특히, 드라이버(20)는 다중 레이어로 형성된 구동전극 채널들(BECH)에 채널 구동전압(CV)을 공급할 때, 차단 영역 내에서의 블랙 휘도 편차를 억제하기 위해 도 10등과 같이 차단 영역 구현을 위한 채널 구동전압(CV)을 레이어마다 다르게 할 수 있다. 드라이버(20)는 기준 전압을 발생하여 배리어 패널(34)의 기준전극(CPTN)에 공급한다.
도 6은 배리어 패널(34)에서 차단 영역(BA)과 그에 대응되는 구동전극 채널들(BECH)을 보여준다. 그리고, 도 7은 시청 위치의 변화에 따라 배리어(즉, 차단 영역)가 1 채널씩 우측으로 쉬프트되는 일 예를 보여준다.
도 6 및 도 7에 도시된 차단 영역(BA,barrier area)은 시청 위치 변화에 따른 채널 구동전압(CV)의 조정에 의해 쉬프트될 수 있다. 투과 영역에 해당되는 구동전극 채널들(BECH)에는 기준전압과 동일한 채널 구동전압(CV)이 인가되고, 차단 영역에 해당되는 구동전극 채널들(BECH)에는 기준전압과 다른 채널 구동전압(CV)이 인가될 수 있다.
도 6에서, 아래에서 위로 순차 도시된 5개의 차단 영역들(BA)은 각각 차단 영역이 우측으로 1채널씩 순차 쉬프트되는 도 7의 케이스 14, 케이스 15, 케이스 16, 케이스 1 및 케이스 2에 대응된다.
도 8은 2중 레이어로 이루어진 구동전극 채널들(BECH)에서 제1 채널 그룹(CHGUP#1)과 제2 채널 그룹(CHGUP#2)에 동일한 전압을 인가하여 차단 영역들(BA)을 구성한 예를 보여준다. 그리고, 도 9는 도 8의 구성을 기반으로 차단 영역 및 투과 영역에서 이미지를 표시한 실험 결과를 보여준다.
도 8에서, 차단 영역들(BA)에 속하는 구동전극 채널들(BECH)을 검정색으로, 투과 영역들(OA)에 속하는 구동전극 채널들(BECH)을 흰색으로 표시하였다. 투과 영역들(OA)에 속하는 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)의 구동전극 채널들(BECH)에는 기준 전극(CPTN)에 인가되는 기준전압과 동일한 채널 구동전압이 인가된다. 차단 영역들(BA)에 속하는 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)의 구동전극 채널들(BECH)에는 기준전압과 다른 채널 구동전압이 인가된다.
차단 영역(BA)에는 제1 차단 영역(BA1)과 제2 차단 영역(BA2)이 서로 교번된다. 제1 차단 영역(BA1)은 제1 채널 그룹(CHGUP#1)과 기준전극(CPTN) 사이의 전계로 구동되는 영역이고, 제2 차단 영역(BA2)은 제2 채널 그룹(CHGUP#2)과 기준전극(CPTN) 사이의 전계로 구동되는 영역을 지시한다.
기준전압이 0V라 가정했을 때, 차단 영역들(BA)에 속하는 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)에는 5V의 채널 구동전압이 인가될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2) 사이에 위치한 유전층(INS)의 영향으로 제2 차단 영역(BA2)에 걸리는 전계는 제1 차단 영역(BA1)에 비해 작아진다. 따라서, 제2 차단 영역(BA2)에서 구현되는 블랙 휘도(G2)는 제1 차단 영역(BA1)에서 구현되는 블랙 휘도(G1)보다 높아진다. 차단 영역들(BA) 각각에서, 제1 및 제2 차단 영역(BA1,BA2) 간 휘도차는 도 9와 같이 줄무늬 패턴으로 시인될 수 있다. 이러한 줄무늬 패턴은 입체영상 표시품질을 떨어뜨리며, 특히 블랙 휘도(G2)가 상대적으로 높은 제2 차단 영역(BA2)들에서 3D 크로스토크가 발생될 수 있다.
도 10은 2중 레이어로 이루어진 구동전극 채널들(BECH)에서 제1 채널 그룹(CHGUP#1)과 제2 채널 그룹(CHGUP#2)에 서로 다른 전압을 인가하여 차단 영역들(BA)을 구성한 예를 보여준다. 그리고, 도 11은 도 10의 구성을 기반으로 차단 영역 및 투과 영역에서 이미지를 표시한 실험 결과를 보여준다.
도 10에서, 차단 영역들(BA)에 속하는 구동전극 채널들(BECH)을 검정색으로, 투과 영역들(OA)에 속하는 구동전극 채널들(BECH)을 흰색으로 표시하였다. 투과 영역들(OA)에 속하는 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)의 구동전극 채널들(BECH)에는 기준 전극(CPTN)에 인가되는 기준전압과 동일한 채널 구동전압이 인가된다. 차단 영역들(BA)에 속하는 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)의 구동전극 채널들(BECH)에는 기준전압과 다른 채널 구동전압이 인가되며, 특히 이 채널 구동전압은 채널 그룹별로 다르다.
차단 영역(BA)에는 제1 차단 영역(BA1)과 제2 차단 영역(BA2)이 서로 교번된다. 제1 차단 영역(BA1)은 제1 채널 그룹(CHGUP#1)과 기준전극(CPTN) 사이의 전계로 구동되는 영역이고, 제2 차단 영역(BA2)은 제2 채널 그룹(CHGUP#2)과 기준전극(CPTN) 사이의 전계로 구동되는 영역을 지시한다.
기준전압이 0V라 가정했을 때, 제1 차단 영역(BA1)에 속하는 제1 채널 그룹(CHGUP#1)에는 5V의 채널 구동전압이, 제2 차단 영역(BA2)에 속하는 제2 채널 그룹(CHGUP#2)에는 5.5V의 채널 구동전압이 인가될 수 있다. 이는, 차단 영역(BA)에서 제1 및 제2 차단 영역(BA1,BA2) 간 전계차를 없애기 위함이다. 그 결과, 제2 차단 영역(BA2)에서 구현되는 블랙 휘도(G1)는 제1 및 제2 차단 영역(BA1,BA2)에서 구현되는 블랙 휘도는 "G1"으로 동일해진다.
이렇게 차단 영역들(BA)에 속하는 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)에 서로 다른 채널 구동전압을 인가하면, 도 11에서 보는 바와 같이 차단 영역들(BA) 각각에서, 제1 및 제2 차단 영역(BA1,BA2) 간 휘도차가 없어지고 그 결과 줄무늬 패턴은 나타나지 않는다.
도 12는 기준전극(CPTN)과 구동전극 채널들(BECH) 사이에 존재하는 실효 유전율을 보여준다. 그리고, 도 13은 차단 영역(BA)에서 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)에, 동일한 채널 구동전압을 인가했을 때와 서로 다른 채널 구동전압을 인가했을 때의 블랙 휘도를 비교하여 보여준다.
도 12를 참조하여 구동전극 채널들(BECH)의 위치에 따라 달라지는 실효 유전율을 살펴보면, 기준전극(CPTN)과 제1 채널 그룹(CHGUP#1) 사이에는 액정층(LC)이 존재하므로 "ε1"의 실효 유전율이 구비되고, 기준전극(CPTN)과 제2 채널 그룹(CHGUP#2) 사이에는 액정층(LC)외에도 절연층(INS)이 존재하므로 "ε1+εp"의 실효 유전율이 구비된다.
도 13과 같이, 구동전극 채널들(BECH)의 위치에 따라 실효 유전율이 달라짐에도 불구하고 차단 영역(BA)에 속하는 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)에 동일한 채널 구동전압을 인가하는 경우, 블랙 휘도차(G1,G2))가 나타난다. 이러한 블랙 휘도차를 없애기 위해 본 발명은 위에서 설명했듯이, 차단 영역(BA) 중 제1 유전율(ε1)을 갖는 차단 영역(즉, 도 10의 BA1)에 속하는 제1 채널 그룹(CHGUP#1)에 제1 채널 구동전압(예컨대, 5V)을 인가하고, 차단 영역(BA) 중 제2 유전율(ε1+εp)을 갖는 차단 영역(즉, 도 10의 BA2)에 속하는 제2 채널 그룹(CHGUP#2)에 제2 채널 구동전압(예컨대, 5.5V)을 인가한다. 즉, 본 발명은 유전율이 큰 영역의 구동전극 채널들(BECH)에 인가되는 차단 영역 구현 전압을, 유전율이 작은 영역의 구동전극 채널들(BECH)에 인가되는 차단 영역 구현 전압에 비해 더 크게 한다.
본 발명의 실시예에서는 2 중 레이어로 구성되는 구동전극 채널들(BECH)을 일 예로 하여 설명하고 있지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상은 3 중 이상의 다중 레이어를 대상으로 확장 가능하다. 또한, 본 발명은 노멀리 화이트 모드뿐만 아니라 노멀리 블랙 모드에도 적용가능하다. 이러한 제반 조건들을 모두 포함하여 본 발명의 기술적 요지를 일반화하면 다음과 같다. 본 발명은, 제1 간격만큼 기준전극과 이격된 제1 레이어의 제1 채널 그룹과, 상기 제1 간격보다 큰 제2 간격만큼 기준전극과 이격된 제2 레이어의 제2 채널 그룹을 포함하여 구동전극 채널들(BECH)이 형성될 때, 차단 영역 구현을 위한 채널 구동전압을 제1 채널 그룹과 제2 채널 그룹에서 다르게 한다. 본 발명은, 노멀리 화이트 모드하에서 차단 영역 구현을 위한 채널 구동전압을 제1 채널 그룹에 비해 제2 채널 그룹에서 더 크게 하고, 반대로 노멀리 블랙 모드하에서 차단 영역 구현을 위한 채널 구동전압을 제2 채널 그룹에 비해 제1 채널 그룹에서 더 크게 할 수 있다.
도 14는 제1 및 제2 채널 그룹에 인가되는 채널 구동전압을 서로 같게 한 경우와 서로 다르게 한 경우에 있어, 배리어의 콘트라스트 비(contrans ratio, CR)를 나타낸다. 그리고, 도 15는 제1 및 제2 채널 그룹에 인가되는 채널 구동전압을 다르게 인가하기 전후에 있어, 시료별 3D 크로스토크 측정값을 보여준다.
도 14를 참조하면, 배리어(차단 영역)의 콘트라스트 비는 제1 및 제2 채널 그룹에 인가되는 채널 구동전압을 서로 같게 한 경우(동일 전압 인가)에 비해, 서로 다르게 한 경우(듀얼 전압 인가)가 더 큼을 알 수 있다. 차단 영역에서 콘트라스트 비가 크다는 것은, 이 영역에서 블랙 휘도차가 작다는 것을 의미한다.
도 15를 참조하면, 시료별 3D 크로스토크 측정값은, 제1 및 제2 채널 그룹에 인가되는 채널 구동전압을 다르게 인가하기 전(도 15의 점선으로 표기)에 비해, 다르게 인가한 이후(도 15의 실선으로 표기)가 훨씬 줄어들고 있음을 알 수 있다. 3D 크로스토크가 줄어드는 이유는 차단 영역에서 상대적으로 높은 블랙 휘도가 상대적으로 낮은 블랙 휘도에 맞춰지기 때문이다.
도 16은 제1 채널 그룹(CHGUP#1)과 제2 채널 그룹(CHGUP#2) 간의 얼라인 공차로 인해 발생되는 블랙 휘도 편차를 보상할 수 있는 방안을 보여준다.
도 16을 참조하면, 제1 채널 그룹(CHGUP#1)과 제2 채널 그룹(CHGUP#2)을 형성할 때, 얼라인 공차가 생길 수 있다. 이 경우, 제1 채널 그룹(CHGUP#1)과 제2 채널 그룹(CHGUP#2) 사이에 액정층의 디스클리네이션을 유발할 수 있는 스페이서가 생길 수 있다. 얼라인 공차로 인해 생겨난 스페이서가 차단 영역에 위치하는 경우, 원하지 않는 빛이 스페이서를 통해 유출되어 스페이서에 대응되는 차단 영역에서 블랙 휘도가 부분적으로 상승할 수 있다. 이러한 부작용은 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)에 인가되는 채널 구동전압을 서로 같게 한 경우에 매우 크다. 하지만, 상기 부작용은, 본 발명과 같이 제1 및 제2 채널 그룹에 인가되는 채널 구동전압을 서로 다르게 하여 차단 영역에서 블랙 휘도를 일률적으로 가장 낮게 맞추는 경우에 무시할 수 있을 정도로 줄어들게 된다.
도 17은 구동전극 채널들을 구성하는 다중 레이어 간 에치 바이어스(etch bias) 차이를 고려하여 제1 채널 그룹(CHGUP#1)과 제2 채널 그룹(CHGUP#2)이 오버랩되도록 형성하는 경우에 있어, 스텝에 따른 배리어 폭 차이를 보상할 수 있는 방안을 보여준다.
도 17을 참조하면, 본 발명은 오버랩 형성을 위해 제2 채널 그룹(CHGUP#2)의 채널들 각각의 전극폭을 제1 채널 그룹(CHGUP#1)의 채널들 각각의 전극폭에 비해 넓게 할 수 있다. 이에 의해 제1 채널 그룹(CHGUP#1)의 채널들 간 수평간격에 비해 제2 채널 그룹(CHGUP#2)의 채널들 간 수평간격이 좁아진다. 차단 영역의 폭이 5개의 채널폭으로 설정되고 동적 배리어 구현을 위해 차단 영역이 우측으로 1채널씩 쉬프트될 때, 제1 스텝에서 구현되는 차단 영역의 제1 폭(W1)과 제2 스텝에서 구현되는 차단 영역의 제2 폭(W2)은 서로 달라진다. 차단 영역의 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)에 비해 넓다. 차단 영역은 스텝 진행에 따라 제1 폭(W1)은 제2 폭(W2)을 교번하게 된다.
이러한 상태에서, 만약 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)에 인가되는 채널 구동전압을 서로 같게 하면, 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)의 교번시 차단 영역의 밝기 차이로 인한 플리커링이 두드러지게 시인된다. 이는 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)에 인가되는 채널 구동전압을 서로 같게 하는 경우 부분적으로 블랙 휘도가 높은 채널들(G2 구현 채널들)이 차단 영역에 포함되기 때문이다. 제1 폭(W1)을 갖는 차단 영역은 G2 구현 채널들 개수가 3개이므로 상대적으로 높은 블랙 휘도를 발휘하고, 제2 폭(W2)을 갖는 차단 영역은 G2 구현 채널들 개수가 2개이므로 상대적으로 낮은 블랙 휘도를 발휘한다.
하지만, 본 발명과 같이 제1 및 제2 채널 그룹(CHGUP#1,CHGUP#2)에 인가되는 채널 구동전압을 다르게 하면, 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)의 교번시 밝기 차이로 인한 플리커링은 크게 억제된다. 채널 구동전압을 다르게 하는 구성으로 차단 영역에서 블랙 휘도를 일률적으로 가장 낮게 맞추면, 스텝 진행에 따라 차단 영역의 폭이 W1과 W2를 교번하더라도 차단 영역의 밝기 차이는 무시할 수 있을 정도로 줄어들게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치는 다중 레이어로 형성된 구동전극 채널들을 포함하여 멀티 채널 기반의 동적 배리어 기술을 적용할 때에 있어, 구동전극 채널들에 인가되는 채널 구동전압을 레이어마다 다르게 함으로써 배리어 내의 휘도 편차를 보상함으로써, 표시 품질을 향상시키고 시각 피로를 크게 줄일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 콘트롤러 20 : 드라이버
30 : 표시소자 32 : 이미지 패널
34 : 배리어 패널

Claims (6)

  1. 좌안 영상과 우안 영상을 표시하는 이미지 패널;
    액정층, 상기 액정층의 상부에 위치하는 기준 전극, 및 상기 액정층의 하부에 위치하며 개별적으로 구동되는 다수의 구동전극 채널들을 포함하여, 상기 이미지 패널로부터의 빛을 선택적으로 차단하는 스위쳐블 베리어를 갖는 베리어 패널; 및
    상기 기준 전극에 기준 전압을 공급하고 상기 구동전극 채널들에 채널 구동전압을 인가하여, 상기 스위쳐블 배리어에 차단 영역과 투과 영역을 구현하는 드라이버를 구비하고;
    상기 구동전극 채널들은 상기 액정층의 하부에 위치하는 제1 레이어의 제1 채널 그룹과 제2 레이어의 제2 채널 그룹을 포함하고;
    상기 제1 채널 그룹과 상기 기준전극 간의 이격 간격은, 상기 제2 채널 그룹과 상기 기준전극 간의 이격 간격과 서로 다르고,
    상기 차단 영역 구현을 위해, 상기 제1 채널 그룹에 인가되는 차단 영역 구현용 제1 채널 구동전압과 상기 제2 채널 그룹에 인가되는 차단 영역 구현용 제2 채널 구동전압은 서로 다른 것을 특징으로 하는 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이버는, 상기 차단 영역 구현용 제2 채널 구동전압을 상기 차단 영역 구현용 제1 채널 구동전압에 비해 더 크게 하는 것을 특징으로 하는 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이버는, 상기 차단 영역 구현용 제2 채널 구동전압을 상기 차단 영역 구현용 제1 채널 구동전압에 비해 더 작게 하는 것을 특징으로 하는 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 레이어의 제1 채널 그룹과 상기 제2 레이어의 제2 채널 그룹 사이에는 절연층이 형성되는 것을 특징으로 하는 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 채널 그룹의 채널들 각각의 전극폭은 제1 채널 그룹의 채널들 각각의 전극폭에 비해 넓은 것을 특징으로 하는 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 패널과 상기 배리어 패널을 포함한 표시소자의 움직임정보 및 사용자의 양안 위치정보 중 적어도 어느 하나를 센싱하여 출력하는 콘트롤러를 더 구비하고;
    상기 드라이버는 상기 표시소자의 움직임정보와 상기 사용자의 양안 위치정보 중 적어도 어느 하나를 기반으로 시청 위치 변화를 계산하고, 변화된 시청 위치에 맞게 상기 스위쳐블 배리어에서의 상기 차단 영역이 결정되도록 상기 차단 영역 구현용 제1 채널 구동전압과 상기 차단 영역 구현용 제2 채널 구동전압을 다르게 생성하는 것을 특징으로 하는 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치.
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