KR101806500B1

KR101806500B1 - 영상표시장치

Info

Publication number: KR101806500B1
Application number: KR1020110036675A
Authority: KR
Inventors: 최승규; 이동훈
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2017-12-07
Also published as: KR20120118985A

Abstract

본 발명에 따른 영상표시장치는 화소 어레이를 포함하며, 모드 선택신호에 따라 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 표시하는 표시소자; 상기 표시소자로부터의 빛을 제1 편광과 제2 편광의 빛들로 분할하는 패턴드 리타더; 및 상기 화소 어레이에서 수평라인 방향을 따라 정렬된 픽셀들 각각의 일부분과 중첩되며 구동 모드에 따라 입사광을 선택적으로 차단시키는 광 셔터부와, 상기 픽셀들 각각의 나머지 부분과 중첩되며 상기 구동 모드에 상관없이 입사광을 항상 투과시키는 고정 투과부를 갖는 광학 부재를 구비한다.

Description

영상표시장치{IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 2차원 평면 영상(이하, '2D 영상')과 3차원 입체 영상(이하, '3D 영상')을 선택적으로 구현할 수 있는 영상표시장치에 관한 것이다.

다양한 콘텐츠 개발 및 회로 기술 발전에 힘입어 최근 영상표시장치는 2D 영과 3D 영상을 선택적으로 구현할 수 있다. 영상표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3D 영상을 구현한다.

양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다. 안경방식은 표시패널에 편광 방향이 서로 다른 좌우 시차 영상을 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다.

액정셔터 안경방식은 표시소자에 좌안 이미지와 우안 이미지를 프레임 단위로 교대로 표시하고 이 표시 타이밍에 동기하여 액정셔터 안경의 좌우안 셔터를 개폐함으로써 3D 영상을 구현한다. 액정셔터 안경은 좌안 이미지가 표시되는 기수 프레임 기간 동안 그의 좌안 셔터만을 개방하고, 우안 이미지가 표시되는 우수 프레임 기간 동안 그의 우안 셔터만을 개방함으로써 시분할 방식으로 양안 시차를 만들어낸다. 이러한 액정셔터 안경방식은 액정셔터 안경의 데이터 온 타임이 짧아 3D 영상의 휘도가 낮으며, 표시소자와 액정셔터 안경의 동기, 및 온/오프 전환 응답 특성에 따라 3D 크로스토크의 발생이 심하다.

편광 안경방식은 도 1과 같이 표시패널(1) 위에 부착된 패턴드 리타더(Patterned Retarder)(2)를 포함한다. 편광 안경방식은 표시패널(1)에 좌안 영상 데이터(L)와 우안 영상 데이터(R)를 수평라인 단위로 교대로 표시하고 패턴드 리타더(1)를 통해 편광 안경(3)에 입사되는 편광특성을 절환한다. 이를 통해, 편광 안경방식은 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현할 수 있다.

이러한 편광 안경방식에서는 좌안 이미지와 우안 이미지가 라인 단위로 이웃하여 표시되기 때문에 크로스토크(Crosstalk)가 발생되지 않는 상하 시야각(vertical viewing angle)이 좁은 편이다. 크로스토크는 상하 시야각 위치에서 좌안 및 우안 이미지가 중첩적으로 보여질 때 발생된다. 이에, 도 2과 같이 패턴드 리타더(2)에 블랙 스트라이프(BS)를 형성하여 3D 영상의 상하 시야각을 넓히는 방안이 일본 공개특허공보 제2002-185983호를 통해 제안된 바 있다. 하지만, 시야각 개선을 위해 사용되는 블랙 스트라이프(BS)는 광 투과율을 떨어뜨려 2D 영상의 휘도를 저하시키는 다른 문제점을 초래한다.

편광 안경 방식의 영상표시장치에서 상하 시야각의 3D 크로스토크 문제를 해결하기 위하여, 도 2와 같이 패턴 리타더(2)에 블랙 스트라이프(Black stripe, BS)를 형성하거나 또는, 액정표시패널의 블랙 매트릭스의 폭을 증가시키는 기술이 제안된 바 있다.

하지만, 블랙 스트라이프를 패턴 리타더에 추가하거나 블랙 매트릭스의 폭을 증가시키는 방법은 광 투과율을 떨어뜨려 2D 영상의 휘도를 저하시키는 다른 문제점을 초래한다.

따라서, 본 발명의 목적은 2D 영상의 휘도를 저하시키지 않으면서 3D 영상의 상하 시야각을 넓힐 수 있도록 한 편광 안경방식의 영상표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는 화소 어레이를 포함하며, 모드 선택신호에 따라 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 표시하는 표시소자; 상기 표시소자로부터의 빛을 제1 편광과 제2 편광의 빛들로 분할하는 패턴드 리타더; 및 상기 화소 어레이에서 수평라인 방향을 따라 정렬된 픽셀들 각각의 일부분과 중첩되며 구동 모드에 따라 입사광을 선택적으로 차단시키는 광 셔터부와, 상기 픽셀들 각각의 나머지 부분과 중첩되며 상기 구동 모드에 상관없이 입사광을 항상 투과시키는 고정 투과부를 갖는 광학 부재를 구비한다.

본 발명에 따른 편광 안경방식의 영상표시장치는 구동 모드에 상관없이 입사광을 항상 투과시키는 고정 투과부와, 2D 모드에서 입사광을 투과시키고 3D 모드에서 입사광을 차단시키는 광 셔터부를 갖는 광학 부재를 포함함으로써, 2D 영상의 휘도를 저하시키지 않으면서 3D 영상의 상하 시야각을 넓게 확보할 수 있다.

도 1은 종래 편광 안경방식을 보여주는 도면.
도 2는 편광 안경방식에서 시야각 개선을 위해 사용되는 블랙 스트라이프로 인해 2D 영상의 휘도가 저하되는 것을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편광 안경방식의 영상표시장치를 보여주는 도면.
도 4a 및 도 4b는 광학 부재의 접합 위치를 보여주는 도면들.
도 5는 광 셔터부를 통해 입사광이 투과될 때의 광학 부재를 보여주는 도면.
도 6은 도 5에서 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절취한 단면을 보여주는 도면.
도 7은 광 셔터부를 통해 입사광이 차단될 때의 광학 부재(15)를 보여준다.
도 8은 전계에 의해 광 셔터 동작을 수행하는 광 셔터부의 일 예를 보여주는 도면.
도 9는 전계에 의해 광 셔터 동작을 수행하는 광 셔터부의 다른 예를 보여주는 도면.
도 10 및 도 11은 광 셔터부의 형성 위치에 대한 일 예를 보여주는 도면들.
도 12 및 도 13은 광 셔터부의 형성 위치에 대한 다른 예를 보여주는 도면들.

이하, 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편광 안경방식의 영상표시장치를 보여준다. 도 4a 및 도 4b는 광학 부재(15)의 접합 위치를 보여준다.

도 3을 참조하면, 이 영상표시장치는 표시소자(10), 광학 부재(15), 패턴드 리타더(20), 제어부(30), 패널 구동부(40) 및 편광 안경(50)을 구비한다.

표시소자(10)는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 및 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 이하에서, 표시소자(10)를 액정표시소자를 중심으로 설명한다.

표시소자(10)는 표시패널(11)과, 상부 편광필름(Polarizer)(11a)과, 하부 편광필름(11b)을 포함한다.

표시패널(11)은 두 장의 유리기판들과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 표시패널(11)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들, 이 데이터라인들과 각각 교차되는 다수의 게이트라인들이 배치된다. 이러한, 교차 구조에 의해 표시패널(11)의 유효 표시영역에는 액정셀을 각각 포함하는 다수의 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치되어 화소 어레이를 구성한다. 표시패널(11)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다.

표시패널(11)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 상부 및 하부 편광필름(11a, 11b)이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 공통전압(Vcom)이 공급되는 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 유리기판들 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.

이러한 본 발명의 표시소자(10)는 투과형 표시소자, 반투과형 표시소자, 반사형 표시소자 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 표시소자와 반투과형 표시소자에서는 백라이트 유닛(12)이 필요하다. 백라이트 유닛(12)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.

광학 부재(15)는 도 5에 도시된 바와 같이 화소 어레이의 수평라인 방향으로 길게 형성되는 고정 투과부(LTM)와 광 셔터부(LST)를 포함한다. 고정 투과부(LTM)은 구동 모드에 상관없이 입사광을 항상 투과시키는 반면, 광 셔터부(LST)는 구동 모드에 따라 입사광을 선택적으로 투과시킨다. 광 셔터부(LST)는 2D 모드에서 입사광을 투과시키고, 3D 모드에서 입사광을 차단한다. 광 셔터부(LST)는 화소 어레이에서 수평라인 방향을 따라 정렬된 픽셀들 각각의 일부분과 대향되도록 광학 부재(15)에 형성되고, 고정 투과부(LTM)는 화소 어레이에서 수평라인 방향을 따라 정렬된 픽셀들 각각의 나머지 부분과 대향되도록 광학 부재(15)에 형성된다.

광학 부재(15)는 도 4a와 같이 표시소자(10)와 패턴드 리타더(20) 사이에 접합되거나 또는, 도 4b와 같이 패턴드 리타더(20)를 사이에 두고 표시소자(10)에 접합될 수 있다. 광학 부재(15)에 대해서는 도 5 내지 도 13을 결부하여 상세히 후술하기로 한다.

패턴드 리타더(20)는 광학 부재(15)에 부착되거나(도 4a), 또는 표시패널(11)의 상부 편광필름(11a)에 부착된다(도 4b). 패턴드 리타더(20)의 기수 라인들에는 제1 리타더(RT1)가 형성되고, 패턴드 리터더(20)의 우수 라인들에는 제2 리타더(RT2)가 형성된다. 제1 리타더(RT1)의 광흡수축과 제2 리타더(RT2)의 광흡수축은 서로 직교한다. 패턴드 리타더(20)의 제1 리타더(RT1)는 화소 어레이의 기수 수평라인에 대향하여 표시소자(10) 또는 광학 부재(15)로부터 입사되는 빛의 제1 편광(예컨대, 좌원편광)을 투과시킨다. 패턴드 리타더(20)의 제2 리타더(RT2)는 화소 어레이의 우수 수평라인에 대향하여 표시소자(10) 또는 광학 부재(15)로부터 입사되는 빛의 제2 편광(예컨대, 우원편광)을 투과시킨다. 패턴드 리타더(20)의 제1 리타더(RT1)는 좌원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있고, 패턴드 리타더(20)의 제2 리타더(RT2)는 우원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있다.

제어부(30)는 모드 선택신호(SEL)에 따라 2D 모드 또는 3D 모드로 패널 구동부(40)의 동작을 제어한다. 제어부(30)는 터치 스크린, 온 스크린 디스플레이(On screen display, OSD), 키보드, 마우스, 리모트 콘트롤러(Remote controller)와 같은 유저 인터페이스를 통해 모드 선택신호(SEL)를 입력 받고 그에 따라 2D 모드 동작과 3D 모드 동작을 전환할 수 있다. 한편, 제어부(30)는 입력 영상의 데이터에 인코딩된 2D/3D 식별 코드 예를 들면, 디지털 방송 규격의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 ESG(Electronic Service Guide)에 코딩될 수 있는 2D/3D 식별코드를 검출하여 2D 모드와 3D 모드를 구분할 수도 있다.

제어부(30)는 3D 모드 하에서 비디오 소스로부터 입력되는 3D 영상 데이터를 좌안 영상의 RGB 데이터와 우안 영상의 RGB 데이터로 분리한 후, 좌안 영상의 RGB 데이터와 우안 영상의 RGB 데이터를 1 수평라인분씩 교대로 패널 구동부(40)에 공급한다. 제어부(30)는 2D 모드 하에서 비디오 소스로부터 입력되는 2D 영상의 RGB 데이터를 패널 구동부(40)에 순차적으로 공급한다.

제어부(30)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(DCLK) 등의 타이밍신호들을 이용하여 패널 구동부(40)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다.

데이터 드라이버의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호는 1 수평라인분의 데이터가 표시되는 1 수평기간 중에서 데이터의 시작점을 지시하는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse : SSP), 라이징(Rising) 또는 폴링(Falling) 에지에 기준하여 데이터의 래치동작을 제어하는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock : SSC), 데이터 드라이버의 출력을 제어하는 소스 출력 인에이블신호(SOE), 및 표시패널(11)의 액정셀들에 공급될 데이터전압의 극성을 제어하는 극성제어신호(POL) 등을 포함한다.

게이트 드라이버의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호는 한 화면이 표시되는 1 수직기간 중에서 스캔이 시작되는 시작 수평라인을 지시하는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 드라이버 내의 쉬프트 레지스터에 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 순차적으로 쉬프트시키기 위한 게이트 쉬프트 클럭신호(Gate Shift Clock : GSC), 및 게이트 드라이버의 출력을 제어하는 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable : GOE) 등을 포함한다.

제어부(30)는 입력 프레임 주파수에 동기되는 타이밍신호들(Vsync,Hsync,DE,DCLK)을 체배하여 N×f(N은 2이상의 양의 정수, f는 입력 프레임 주파수)Hz의 프레임 주파수로 패널 구동부(40)의 동작을 제어할 수 있다. 입력 프레임 주파수는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다.

패널 구동부(40)는 표시패널(11)의 데이터라인들을 구동시키기 위한 데이터 드라이버와, 표시패널(11)의 게이트라인들을 구동시키기 위한 게이트 드라이버를 포함한다.

데이터 드라이버의 소스 드라이브 IC들 각각은 쉬프트 레지스터(Shift register), 래치(Latch), 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog convertor, DAC), 출력 버퍼(Output buffer) 등을 포함한다. 데이터 드라이버는 데이터 제어신호(SSP,SSC,SOE)에 따라 2D/3D 영상 데이터를 래치한다. 데이터 드라이버는 극성제어신호(POL)에 응답하여 2D/3D 영상 데이터를 아날로그 정극성 감마보상전압과 부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압의 극성을 반전시킨다. 데이터 드라이버는 게이트 드라이버로부터 출력되는 스캔펄스에 동기되도록 데이터전압을 데이터라인들로 출력한다. 데이터 드라이버의 소스 드라이브 IC들은 TAB(Tape Automated Bonding) 공정에 의해 표시패널(11)의 하부 유리기판에 접합될 수 있다.

게이트 드라이버는 쉬프트 레지스터 어레이(Shift register array), 레벨 쉬프터 등을 포함한다. 쉬프트 레지스터 어레이는 표시패널(11)에서 유효 표시영역 바깥의 비 표시영역에 GIP(Gate In Panel) 방식으로 형성될 수 있다. 게이트 드라이버는 게이트 제어신호에 따라 스캔펄스를 발생하여 게이트라인들에 공급한다.

편광 안경(50)은 좌안 편광필터(또는 제1 편광필터)를 갖는 좌안(50L)과 우안 편광필터(또는 제2 편광필터)를 갖는 우안(50R)을 구비한다. 좌안 편광필터는 패턴드 리타더(20)의 제1 리타더(RT1)와 동일한 광흡수축을 가지며, 우안 편광필터는 패턴드 리타더(20)의 제2 리타더(RT2)와 동일한 광흡수축을 가진다. 예들 들면, 편광 안경(50)의 좌안 편광필터는 좌원편광 필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(50)의 우안 편광필터는 우원편광 필터로 선택될 수 있다. 사용자는 편광 안경(50)을 통해 표시소자(10)에 공간분할 방식으로 표시된 3D 영상 데이터를 감상할 수 있다.

도 5는 광 셔터부를 통해 입사광이 투과될 때의 광학 부재(15)를 보여준다. 그리고, 도 6은 도 5에서 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절취한 단면을 보여준다. 도 7은 광 셔터부를 통해 입사광이 차단될 때의 광학 부재(15)를 보여준다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 광학 부재(15)는 화소 어레이의 수평라인 방향으로 길게 형성되며, 상부 투명전극(UED)이 형성된 상부 필름(UFM)과 하부 투명전극(DED)이 형성된 하부 필름(DFM) 사이에서 구획되는 고정 투과부(LTM)와 광 셔터부(LST)를 포함한다.

상부 투명전극(UED)과 하부 투명전극(DED)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO), 틴 옥사이드(Tin Oxide : TO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 등의 투명 도전층으로 형성될 수 있다. 상부 필름(UFM)과 하부 필름(DFM)은 투명한 재질을 포함할 수 있다.

고정 투과부(LTM)는 상부 투명전극(UED)과 하부 투명전극(DED) 사이에 충진된 투광성 매질을 갖는다. 투광성 매질은 투명 실런트(sealant)를 포함할 수 있다.

광 셔터부(LST)는 상부 투명전극(UED)과 하부 투명전극(DED) 사이에 충진된 액정층(LC)을 갖는다. 액정층(LC)은 상부 투명전극(UED)과 하부 투명전극(DED) 사이에 전계가 걸리는지 여부에 따라 표시소자(10)로부터 빛을 차단하거나 또는 투과시킨다.

상부 투명전극(UED)과 하부 투명전극(DED)에는 신호 전송부재 예컨대, FPC(Flexible Printed Circuit : 60)가 접합되어 외부 전원(70)으로부터 구동전압(V)을 인가받는다. 구동전압(V)은 DC(Direct Current) 또는 AC(Alternating Current)로 선택될 수 있다. 그리고, FPC(60)와 외부 전원(70) 사이에는 모드 선택신호(SEL)에 따라 스위칭되는 스위치(SW)가 접속된다.

2D 모드에서, 광 셔터부(LST)는 도 5와 같이 표시소자(10)로부터 입사되는 빛을 고정 투과부(LTM)와 함께 투과시켜 2D 영상의 휘도를 높인다. 반면, 3D 모드에서, 광 셔터부(LST)는 도 7과 같이 표시소자(10)로부터 입사되는 빛을 차단시켜 고정 투과부(LTM)를 통해 투과되는 좌안 영상의 빛과 우안 영상의 빛의 표시 간격(D)을 확보함으로써 3D 영상의 상하 시야각을 넓힌다.

3D 상하 시야각과 3D 영상의 휘도는 광 셔터부(LST)의 폭(W1)에 따라 트레이드 오프(trade-off) 관계에 있다. 광 셔터부(LST)의 폭(W1)을 넓힐수록 3D 상하 시야각은 넓어지지만 그만큼 3D 영상의 휘도가 떨어진다. 반대로 광 셔터부(LST)의 폭(W1)을 좁힐수록 3D 영상의 휘도는 증가하지만 그만큼 D 상하 시야각이 좁아지게 된다. 따라서, 광 셔터부(LST)의 폭(W1)은 3D 상하 시야각과 3D 영상의 휘도를 모두 고려하여 결정하여야 한다. 실험에 의하면, 광 셔터부(LST)의 폭(W1)과 고정 투과부(LTM)의 폭(W2)의 비가 1 : 2가 될 때, 3D 상/하 시야각과 3D 영상의 휘도가 모두 만족할 만한 수준에 근접함을 알 수 있었다. 광 셔터부(LST)의 폭(W1)과 고정 투과부(LTM)의 폭(W2)의 합은 화소 어레이에 형성된 픽셀들의 각각의 수직 피치와 실질적으로 유사하다.

전계에 따른 광 셔터부(LST)의 기능은 액정 모드, 액정 타입, 액정의 유전율 특성, 액정의 광학적 특성(굴절율) 등에 따라 다르게 구현될 수 있다. 예컨대, 특정 액정층(LC)을 포함하는 경우, 광 셔터부(LST)는 액정층(LC)에 전계가 인가될 때에 입사광을 차단시키고, 액정층(LC)에 걸리던 전계가 해제될 때에 입사광을 투과시킬 수 있다. 또한, 다른 특정 액정층(LC)을 포함하는 경우, 광 셔터부(LST)는 액정층(LC)에 전계가 걸리지 않을 때에 입사광을 차단시키고, 액정층(LC)에 전계가 인가될 때에 입사광을 투과시킬 수 있다.

도 8은 전계에 의해 광 셔터 동작을 수행하는 광 셔터부(LST)의 일 예를 보여준다.

도 8을 참조하면, 광 셔터부(LST)를 구성하는 액정층(LC)은 고분자 분산형 액정들(Polymer Dispersed Liquid Crystal : PDLC)로 선택될 수 있다. 이 경우, 광 셔터부(LST)는 고분자 벌크 매질에 분산되어 있는 다수의 액정 분자들을 포함하게 된다.

도 8의 (A)와 같이 액정층(LC)에 전계가 인가되지 않으면, 액정 분자들은 불규칙한 방향으로 랜덤하게 배열되어 벌크 매질과 다른 굴절율을 갖게 된다. 이때, 표시소자로부터 광이 입사되면, 벌크 매질과 다른 굴절율을 갖는 액정 분자들의 계면에서 빛의 산란이 일어난다. 이러한 빛의 산란으로 인해 입사광은 불투과 상태가 된다.

반면, 도 8의 (B)와 같이 액정층(LC)에 전계가 인가되면, 액정 분자들은 가지런하게 배열되어 벌크 매질과 같은 굴절율을 갖게 된다. 이때, 표시소자로부터 광이 입사되면, 굴절율의 일치로 인해 입사광은 투과 상태가 된다.

도 8과 같은 액정분자들로 액정층(LC)을 구성하는 경우, 광 셔터부(LST)는 액정층(LC)에 전계가 걸리지 않을 때에 입사광을 차단하고 반대로, 액정층(LC)에 전계가 인가될 때에 입사광을 투과하게 된다. 따라서, 구동전압(V)을 광 셔터부(LST)에 인가하기 위한 스위치(SW)는, 3D 모드를 지시하는 모드 선택신호(SEL)에 응답하여 열려야 되고, 2D 모드를 지시하는 모드 선택신호(SEL)에 응답하여 닫혀야 한다.

도 9는 전계에 의해 광 셔터 동작을 수행하는 광 셔터부(LST)의 다른 예를 보여준다.

도 9를 참조하면, 광 셔터부(LST)를 구성하는 액정층(LC)은 액정 분자들의 굴절율이 큰 축 방향으로 입사되는 광을 차단하고, 액정 분자들의 굴절율이 작은 축 방향으로 입사되는 광을 투과시키는 액정 타입으로 선택될 수 있다. 도 9는 액정 분자들의 장축 방향으로의 굴절율이 단축 방향으로의 굴절율이 비해 큰 포지티브 액정을 예시하고 있다. 네거티브 액정인 경우에는 액정 분자들의 단축 방향으로의 굴절율이 장축 방향으로의 굴절율이 비해 크며, 도면으로 도시하지는 않았지만 이러한 네거티브 액정도 본 발명에 적용될 수 있음은 물론이다.

도 9의 (A)와 같이 액정층(LC)에 전계가 인가되면, 액정 분자들은 굴절율이 큰 장축 방향으로 가지런하게 배열된다. 이때, 입사광은 액정 분자들의 장축으로 입사되므로, 그 대부분이 굴절을 통해 산란하게 된다. 이러한 빛의 산란으로 인해 입사광은 불투과 상태가 된다.

반면, 도 9의 (B)와 같이 액정층(LC)에 전계가 인가되지 않으면, 액정 분자들은 불규칙하게 배열된다. 이때, 입사광은 굴절율이 작은 액정 분자들의 단축을 통과하기 때문에, 입사광은 투과 상태가 된다.

도 9와 같은 액정분자들로 액정층(LC)을 구성하는 경우, 광 셔터부(LST)는 액정층(LC)에 전계가 인가될 때에 입사광을 차단하고 반대로, 액정층(LC)에 전계가 걸리지 않을 때에 입사광을 투과하게 된다. 따라서, 구동전압(V)을 광 셔터부(LST)에 인가하기 위한 스위치(SW)는, 3D 모드를 지시하는 모드 선택신호(SEL)에 응답하여 닫혀야 되고, 2D 모드를 지시하는 모드 선택신호(SEL)에 응답하여 열려야 한다.

도 10 및 도 11은 광 셔터부(LST)의 형성 위치에 대한 일 예를 보여준다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 광학 부재(15)의 접합시, 광 셔터부(LST)는 표시패널(11)의 화소 어레이에서 수평라인 방향(HL#1,HL#2,HL#3)을 따라 정렬된 픽셀들(PIX) 각각의 하부(P1)와 대향될 수 있다.

2D 모드에서, 광 셔터부(LST)는 도 10과 같이 입사광을 투과시킴으로써 2D 영상의 휘도 저하를 방지한다.

3D 모드에서, 광 셔터부(LST)는 도 11과 같이 입사광을 차단시킴으로써 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R)간의 표시 간격을 늘려 3D 상하 시야각을 넓힌다.

도 12 및 도 13은 광 셔터부(LST)의 형성 위치에 대한 다른 예를 보여준다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 광학 부재(15)의 접합시, 광 셔터부(LST)는 표시패널(11)의 화소 어레이에서 수평라인 방향(HL#1,HL#2,HL#3)을 따라 정렬된 픽셀들(PIX) 각각의 상부(P1)와 대향될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 편광 안경방식의 영상표시장치는 구동 모드에 상관없이 입사광을 항상 투과시키는 고정 투과부와, 2D 모드에서 입사광을 투과시키고 3D 모드에서 입사광을 차단시키는 광 셔터부를 갖는 광학 부재를 포함함으로써, 2D 영상의 휘도를 저하시키지 않으면서 3D 영상의 상하 시야각을 넓게 확보할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 표시소자 11 : 표시패널
15 : 광학 부재 20 : 패턴드 리타더
30 : 제어부 40 : 패널 구동부
50 : 편광 안경 LTM : 고정 투과부
LST : 광 셔터부

Claims

화소 어레이를 포함하며, 모드 선택신호에 따라 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 표시하는 표시소자;
상기 표시소자로부터의 빛을 제1 편광과 제2 편광의 빛들로 분할하는 패턴드 리타더; 및
상기 2D 및 3D 영상의 광이 출사되는 측에 배치되며, 상기 화소 어레이에서 수평라인 방향을 따라 정렬된 픽셀들 각각의 일부분과 중첩되며 구동 모드에 따라 입사광을 선택적으로 차단시키는 광 셔터부와, 상기 픽셀들 각각의 나머지 부분과 중첩되며 상기 구동 모드에 상관없이 입사광을 항상 투과시키는 고정 투과부를 갖는 광학 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광 셔터부는 2D 모드에서 입사광을 투과시키고 3D 모드에서 입사광을 차단시키는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 고정 투과부는, 상부 투명전극과 하부 투명전극 사이에 충진된 투광성 매질을 포함하고;
상기 투광성 매질은 투명 실런트로 선택되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 광 셔터부는, 상기 상부 투명전극과 상기 하부 투명전극 사이에 충진되어 상기 상부 투명전극과 하부 투명전극 사이에 걸리는 전계 여부에 의해 입사광을 차단 또는 투과시키는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 상부 투명전극과 하부 투명전극에는 신호 전송부재가 접합되어 외부 전원으로부터 구동전압을 인가받으며;
상기 신호 전송부재와 상기 외부 전원 사이에는 상기 모드 선택신호에 따라 스위칭되는 스위치가 접속되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 5 항에 있어서,
상기 액정층은 고분자 벌크 매질에 분산되어 있는 고분자 분산형 액정 분자들을 포함하고;
상기 스위치는, 3D 모드를 지시하는 모드 선택신호에 응답하여 열리고, 2D 모드를 지시하는 모드 선택신호에 응답하여 닫히는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 5 항에 있어서,
상기 액정층은 액정 분자들의 굴절율이 큰 축 방향으로 입사되는 광을 차단하고, 액정 분자들의 굴절율이 작은 축 방향으로 입사되는 광을 투과시키는 액정 타입으로 선택되고;
상기 스위치는, 3D 모드를 지시하는 모드 선택신호에 응답하여 닫히고, 2D 모드를 지시하는 모드 선택신호에 응답하여 열리는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광 셔터부의 폭과 상기 고정 투과부의 폭의 비는 1 : 2인 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광학 부재는 상기 표시소자와 상기 패턴드 리타더 사이에 접합되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광학 부재는 상기 패턴드 리타더를 사이에 두고 상기 표시소자에 접합되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광 셔터부는 상기 화소 어레이에서 수평라인 방향을 따라 정렬된 픽셀들 각각의 하부와 대향되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광 셔터부는 상기 화소 어레이에서 수평라인 방향을 따라 정렬된 픽셀들 각각의 상부와 대향되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.