KR101868142B1 - 패러데이 회전자와 유기전계발광 표시패널을 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패러데이 회전자와 유기전계발광 표시패널을 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치에 관련된 것이다. 본 발명에 의한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치는, 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소 영역들을 포함하는 유기전계발광 표시패널; 상기 유기전계발광 표시패널의 외측 표면에 부착되어 상기 유기전계발광 표시패널에서 출사하는 빛을 선편광 시키는 편광판; 상기 편광판의 외측 표면에 부착되며, 상기 유기전계발광 표시패널의 가로 방향으로 나열된 화소의 배열에 대응하여 형성된 패러데이 회전자를 포함하는 패러데이 리타더; 그리고 상기 패러데이 리타더의 최외부 표면에 부착되는 사반파장판을 포함한다. 본 발명에 의한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치는 공간 분할 기법 및 시간 분할 기법을 동시에 사용함으로써, 크로스-토크가 없고, 고 해상도를 지원하는 고품질의 입체 영상을 제공한다.

Description

패러데이 회전자와 유기전계발광 표시패널을 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치{Active Patterned Retarder Type 3-Dimensional Display Device Using Organic Light Emitting Display Panel and Faraday Rotator}

본 발명은 패러데이 회전자(Faraday Rotator)와 유기전계발광(Organic Light Emitting Device) 표시패널을 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치에 관련된 것이다. 특히, 본 발명은 유기발광 표시패널과, 패러데이 효과(Faraday Effect)를 이용한 지연 특성을 가변시키는 능동형 패턴드 리타더를 이용한 입체 영상 표시장치에 관한 것이다.

입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3D 영상을 구현한다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무 안경방식으로 나누어질 수 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체영상을 구현한다. 무 안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 배리어, 렌티큘러 렌즈 등의 광학 부품을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하여 입체영상을 구현한다.

안경방식의 일 예로서, 표시패널 상에 패턴드 리타더(Patterned Retarder)를 배치한 3차원 영상 시스템이 있다. 이 3차원 영상 표시장치는 패턴드 리타더의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광 안경의 편광특성을 이용하여 3D 영상을 구현하여 다른 입체 영상 구현 방법에 비하여, 3D 영상에서 좌안과 우안의 크로스-토크가 작고 휘도가 뛰어나 화질이 우수하다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템의 구조를 나타낸 분해 사시도이다. 패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템은 표시패널(DP) 상에 배치된 패턴드 리타더(PR)의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광안경(PG)의 편광특성을 이용하여 입체영상을 구현한다.

패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템은, 2D 혹은 3D 영상을 구현하는 표시패널(DP), 표시패널(DP)의 앞 표면에 부착된 패턴드 리타더(PR), 그리고 편광 안경(PG) 등을 구비한다. 표시패널(DP)은 2D 영상과 3D 영상 데이터를 표시하는 표시소자를 사용한다. 패턴드 리타더 방식은 좌안 영상과 우안 영상을 공간적으로 분할하여 표시하는 방식이므로, 시분할 방식을 사용할 경우 고속 응답에 적합하지 않은 표시 소자에 특히 유리하다. 예를 들어, 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD)를 사용한 입체 영상 표시장치에서 특히 유리한 특성을 갖는다.

표시패널(DP)은 데이터 배선들과 게이트 배선들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 액정셀들을 포함한다. 표시패널(DP)의 하부 유리기판(SL)에는 데이터 배선들, 게이트 배선들, 박막 트랜지스터, 화소 전극, 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)를 포함한 화소 어레이가 형성된다. 액정셀들은 박막 트랜지스터에 접속된 화소전극들과, 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU) 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU)과 하부 유리기판(SL) 각각의 내부에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU)과 하부 유리기판(SL) 각각의 외부에는 상부 편광필름(PU) 및 하부 편광필름(PL)이 부착된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판(SU) 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판(SL) 상에 형성된다. 유리기판들 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.

표시패널(DP)은 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 본 발명의 액정표시소자는 투과형 표시소자, 반투과형 표시소자, 반사형 표시소자 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 표시소자와 반투과형 표시소자에서는 백 라이트 유닛이 필요하다. 백 라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.

패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 상부 편광필름(PU) 외측에 부착된다. 패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 가로 방향으로 배열된 1줄의 화소들을 기본 단위로 하는 각 라인에 대응하는 단위 리타더들이 배열되어 있다. 예를 들어, 어느 한 게이트 배선에 공통으로 연결된 화소들의 영역에 상응하여 한 단위 리타더가 할당된다. 특히, 패턴드 리타더(PR)의 기수 라인들에는 제1 리타더(RT1)가 할당되어 형성되고, 패턴드 리타더(PR)의 우수 라인들에는 제2 리타더(RT2)가 할당되도록 형성된다. 제1 리타더(RT1)는 표시패널(DP)로부터의 빛의 위상 값을 +λ/4 만큼(여기서, λ는 빛의 파장) 지연시킨다. 제2 리타더(RT2)는 표시패널(DP)로부터의 빛의 위상 값을 -λ/4 만큼(실제로는 3λ/4만큼) 지연시킨다. 제1 리타더(RT1)의 광 투과축과 제2 리타더(RT2)의 광 투과축은 서로 직교한다.

패턴드 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)는 표시패널(DP)의 기수 라인과 대향하므로, 기수 라인으로부터 입사되는 빛의 위상 값을 +λ/4 만큼 지연시켜 제1 원편광을 투과시킨다. 한편, 패턴드 리타더(PR)의 제2 리타더(RT2)는 표시패널(DP)의 우수 라인과 대향하므로, 우수 라인으로부터 입사되는 빛의 위상 값을 -λ/4 만큼 지연시켜 제2 원편광을 투과시킨다. 예를 들어, 패턴드 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)는 좌원편광만을 통과시키도록 구현될 수 있다. 그리고 제2 리타더(RT2)는 우원편광만을 통과시키도록 편광필터로 구현될 수 있다. 따라서, 표시패널(DP)의 기수 라인에 표시되는 영상의 빛은 제1 리타더(RT1)를 통과하여 제1 원편광(즉, 좌원편광)으로 변환되고, 표시패널(DP)의 우수 라인에 표시되는 영상의 빛은 제2 리타더(RT2)를 통과하여 제2 원편광(즉, 우원편광)으로 변환된다.

편광 안경(PG)은 제1 편광필터(P1)를 갖는 좌안경창(LG)과, 제2 편광필터(P2)를 갖는 우안경창(RG)을 구비한다. 제1 편광필터(P1)는 패턴 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)와 동일한 편광 특성을 가진다. 제2 편광필터(P2)는 패턴 리타더(PR)의 제2 리타더(RT2)와 동일한 편광 특성을 가진다. 예들 들면, 편광 안경(PG)의 제1 편광필터(P1)는 좌원 편광필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(PG)의 제2 편광필터(P2)는 우원 편광필터로 선택될 수 있다.

이와 같은 구조에서, 제1 리타더(RT1)에 해당하는 화소들에서는 좌안 영상을, 제2 리타더(RT2)에 해당하는 화소들에서는 우안 영상을 표시함으로써, 3차원 영상을 구현할 수 있다. 예를 들어, 제1 리타더(RT1)가 좌원 편광을 통과하도록 하고 제1 편광필터(P1)를 좌원 편광필터로 구성하면, 좌안 영상은 좌원 편광된 상태로 출사되고, 편광 안경(PG)의 제1 편광필터(P1)에 의해서만 사용자의 좌안으로 인식된다. 이와 동시에, 제2 리타더(RT2)가 우원 편광을 통과하도록 하고 제2 편광필터(P2)를 우원 편광필터로 구성하면, 우안 영상은 우원 편광된 상태로 출사되고, 편광 안경(PG)의 제2 편광필터(P2)에 의해서만 사용자의 우안으로 인식된다. 이로써, 도 1과 같은 입체영상 표시장치는 좌안 이미지의 편광 특성과 우안 이미지의 편광 특성을 다르게 하여, 사용자가 보는 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현할 수 있다.

그러나 이상에서 설명한 바와 같이, 패턴 리타더를 이용한 입체 영상 표시장치에서 3D 영상을 표현할 때, 좌안 영상은 기수 표시라인에, 우안 영상은 우수 표시라인에 표현되기 때문에, 어느 한 프레임의 좌안 영상 혹은 우안 영상 각각은 완전하게 연결된 화면을 구성하지 못하고, 중간 중간에 공백이 형성된 화면 구성을 갖는다. 즉, 한 화면이 각각 좌안 영상과 우안 영상으로 나뉘어 표현되므로, 문자 가독성에 문제가 발생할 가능성이 있다.

또한, 상하로 배치된 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 상하의 광각 방향에서 좌안 영상이 우안 영상용 리타더를 통과함으로써 고스트 영상이 발생하는 크로스 토크가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제1 리타더(RT1)와 제2 리타더(RT2) 사이에는 블랙 스트립을 더 포함할 수 있다. 블랙 스트립이 형성된 경우, 정면 방향으로 출사되는 빛의 양이 줄어들기 때문에 개구율과 정면 휘도가 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명의 목적은, 상기 문제점을 극복하기 위해 고안된 것으로서, 화면의 각 라인들이 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시할 수 있는 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 시분할 기법과 공간분할 기법을 결합하여 모든 3D 영상 소스를 표시하는 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 좌안 영상과 우안 영상을 프레임별로 서로 다른 라인에서 표시하여 문자 가독성 문제가 없는 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 표시 패널에 유기전계발광 표시패널을 사용함으로써, 개구율 및 정면 휘도가 저하되지 않는 공간분할 및 시분할 기법을 결합한 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치는, 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소 영역들을 포함하는 유기전계발광 표시패널; 상기 유기전계발광 표시패널의 외측 표면에 부착되어 상기 유기전계발광 표시패널에서 출사하는 빛을 선편광 시키는 편광판; 상기 편광판의 외측 표면에 부착되며, 상기 유기전계발광 표시패널의 가로 방향으로 나열된 화소의 배열에 대응하여 형성된 패러데이 회전자를 포함하는 패러데이 리타더; 그리고 상기 패러데이 리타더의 최외부 표면에 부착되는 사반파장판을 포함한다.

상기 패러데이 리타더는, 상기 표시장치의 최외각 표면에 부착된 기판; 상기 기판 위에 상기 제2 방향으로 나열된 화소 전극의 배열에 대응하여 형성된 자성체 박막; 그리고 상기 자성체 박막의 주변에서 상기 자성체 박막과 평행하게 배치된 전기 배선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전기 배선은, 상기 기판과 상기 자성체 박막 사이에 배치되며; 상기 전기 배선과 상기 자성체 박막 사이에 개재된 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전기 배선에 상기 제2 방향을 따라 양(+)의 방향과 음(-)의 방향 중 적어도 한 방향을 선택하여 전류를 공급하는 전류 조절장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전류 조절장치는 이웃하는 전기 배선 사이에서 서로 반대 방향으로 전류를 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기 전기 배선은, 상기 자성체 박막의 상단 변과 근접하여 상기 자성체 박막과 평행하게 진행하는 제1 전기 배선; 그리고 상기 자성체 박막의 하단 변과 근접하여 상기 자성체 박막과 평행하게 진행하는 제2 전기 배선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 전기 배선과 상기 제2 전기 배선 각각에 상기 제2 방향을 따라 양(+)의 방향과 음(-)의 방향 중 적어도 한 방향을 선택하여 전류를 공급하는 전류 조절장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전류 조절장치는 상기 제1 전기 배선과 상기 제2 전기 배선에 서로 반대 방향으로 전류를 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기 전류 조절장치는, 이웃하는 상기 자성체 박막 사이에 위치하는 상기 제1 전기 배선과 상기 제2 전기 배선에 서로 동일한 방향으로 전류를 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기 이웃하는 상기 자성체 박막 사이에 위치하는 상기 제1 전기 배선과 상기 제2 전기 배선은 동일한 하나의 전기 배선인 것을 특징으로 한다.

상기 패러데이 리타더는, 홀수 번째 화소 행에 대응하여 형성된 홀수 번째 패러데이 리타더; 그리고 짝수 번째 화소 행에 대응하여 형성된 짝수 번째 패러데이 리타더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상을 홀수 프레임과 짝수 프레임으로 구분하며; 상기 홀수 프레임을 표시할 때는, 상기 홀수 번째 패러데이 리타더를 통해 좌안 영상을 표시하고, 상기 짝수 번째 패러데이 리타더를 통해 우안 영상을 표시하며; 상기 짝수 프레임을 표시할 때는, 상기 홀수 번째 패러데이 리타더를 통해 우안 영상을 표시하고, 상기 짝수 번째 패러데이 리타더를 통해 좌안 영상을 표시하는 타이밍 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상을 홀수 프레임과 짝수 프레임으로 구분하며; 상기 홀수 프레임을 표시할 때는, 상기 홀수 번째 패러데이 리타더를 통해 우안 영상을 표시하고, 상기 짝수 번째 패러데이 리타더를 통해 좌안 영상을 표시하며; 상기 짝수 프레임을 표시할 때는, 상기 홀수 번째 패러데이 리타더를 통해 좌안 영상을 표시하고, 상기 짝수 번째 패러데이 리타더를 통해 우안 영상을 표시하는 타이밍 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유기발광 표시패널은, 상기 화소 영역 내에서 제1 영역에 배치된 발광 영역; 그리고 상기 화소 영역 내에서 제2 영역에 배치된 비 발광 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 영역은 화소 영역 내의 상부 영역이고, 상기 제2 영역은 화소 영역 내의 하부 영역인 것을 특징으로 한다.

상기 유기발광 표시패널은, 상기 다수 개의 화소 영역들 중에서, 홀수 번째 행 화소 영역들은 상기 제1 영역에 상기 발광 영역이, 그리고 상기 제2 영역에 상기 비 발광 영역이 배치되며, 짝수 번째 행 화소 영역들은 상기 제2 영역에 상기 발광 영역이, 그리고 상기 제1 영역에 상기 비 발광 영역이 배치되며, 상기 패러데이 리타더는, 상기 발광 영역이 가까이에 이웃하는 화소 행들에 공통으로 배치된 패러데이 회전자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 비 발광 영역을 덮는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 블랙 매트릭스가 형성된 영역에 대응하는 영역 내에 형성되며, 상기 블랙 매트릭스보다 좁은 폭을 갖는 블랙 스트립을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 블랙 스트립은, 상기 편광판, 상기 패러데이 리타더 그리고 상기 사반파장판 중 적어도 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치는 공간 분할 기법을 사용함으로써, 크로스 토크가 없는 편안한 입체 영상을 제공한다. 또한, 시분할 기법을 동시에 사용하여, 한 프레임의 모든 좌안 영상 및 모든 우안 영상이 표시되는 입체 영상을 제공한다. 또한, 본 발명에 의한 능동형 리타더 방식의 입체 영상 표시장치는 패러데이 회전자를 이용하여 초박막형의 능동형 패턴드 리타더를 구비한 입체 영상 표시장치를 제공한다. 또한, 본 발명에 의한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치는, 화소 영역 사이의 간격이 비교적 넓게 유지되는 유기전계발광 표시패널을 사용함으로써, 블랙 스트립의 크기에 의해 개구율과 정면 휘도가 저하되는 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 화질이 우수하고, 저 전력으로도 화면의 밝기와 투과도가 높은 입체 영상 표시장치를 제공한다.

도 1은 종래 기술에 의한 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치의 구조를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 패러데이 효과를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 박막형 자성체와 유도 자기력을 이용한 패러데이 회전자의 구성을 나타내는 도면.
도 4a 및 4b는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 패러데이 회전자에 의해 편광면이 회전하는 것을 나타내는 도면으로, 도 3에서 절취선 A-A'로 자른 단면도들.
도 5는 액정표시패널과 유기전계발광 표시패널에서의 ON-OFF 시간을 비교한 타임 그래프.
도 6a 및 6b는 유기전계발광 표시패널의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도들.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 유기전계발광 표시패널과 패러데이 회전자를 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 나타내는 사시도.
도 8a 및 8b는 도 7에 의한 패러데이 회전자의 작동 방식에 따라 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치에서 작동하는 방식을 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에서 다른 구성을 갖는 유기전계발광 표시패널과 패러데이 회전자를 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 나타내는 사시도.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 박막형 자성체와 유도 자기력을 이용한 패러데이 회전자의 구성을 나타내는 도면.
도 11a 및 11b는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 패러데이 회전자에 의해 편광면이 회전하는 것을 나타내는 도면으로, 도 10에서 절취선 B-B'로 자른 단면도들.
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 유기전계발광 표시패널과 패러데이 회전자를 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 나타내는 사시도.
도 13a 및 13b는 도 12에 의한 패러데이 회전자의 작동 방식에 따라 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치에서 작동하는 방식을 나타낸 사시도.
도 14a는 본 발명의 제1 실시 예에서 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 크로스 토크를 줄이기 위한 구조를 갖는 입체영상 표시장치를 나타내는 사시도.
도 14b는 본 발명의 제2 실시 예에서 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 크로스 토크를 줄이기 위한 구조를 갖는 입체영상 표시장치를 나타내는 사시도.
도 15a는 두 개의 이웃하는 화소 행에 앞에서 설명한 제1 실시 예에 의한 패러데이 회전자를 할당하는 구조를 갖는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 입체영상 표시장치의 구조를 나타내는 사시도.
도 15b는 두 개의 이웃하는 화소 행에 앞에서 설명한 제2 실시 예에 의한 패러데이 회전자를 할당하는 구조를 갖는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 입체영상 표시장치의 구조를 나타내는 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부한 도 2 내지 도 11b를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 2는 패러데이 효과를 나타내는 도면이다. 먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 핵심 기술 내용인 패러데이 효과(Faraday Effect)에 대하여 설명한다. 패러데이 효과는, 광-자기현상(Magneto-Optical Phenomenon)의 하나로서 유전물질 내에서 편광된 빛과 자기장 사이의 상호 작용으로 인해, 빛의 편광면이 회전하는 현상을 말한다.

예를 들어, 도 2와 같은 좌표계에서, X축에 따라 선 편광된 입사광(100)이 자성물체(300)를 입사하면, 편광된 입사광(100)의 편광면 β만큼 회전된 출사광(500)으로 출사된다. 이때, 자성 물체(300) 내에 걸리는 자기장의 방향은 다음 세 가지 방향 중 어느 한 방향으로 걸릴 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 XYZ 좌표계에서, 입사광(100)의 진행 방향과 평행한 +Z축 방향으로 형성된 자기장을 수직(Perpendicular) 자기장(BP)이라고 할 수 있다. 한편, 입사광(100)의 진행 방향과 수직인 면 상에서 +X축 방향으로 형성된 자기장을 종(Longitudinal) 자기장(BL)이라하고, +Y축 방향으로 형성된 자기장을 횡(Transverse) 자기장(BT)이라고 할 수 있다.

여기서, 입사광(100)이 +Z 방향으로 입사하든, +Z 방향에 대해 일정 각도를 갖고 비스듬하게 입사하든 모든 경우에서, +X 축 방향으로 선 편광된 입사광(100)은 자성물체(300)에 의해 형성된 자기장에 의해 +Y 축 방향의 편광 성분을 더 갖는 출사광(500)으로 편광축이 회전한다.

이때, 편광면이 회전하는 정도인 β는, 특히, +X 축으로 선 편광된 입사광(100)이 +Z 축으로 입사하여, +Z 축 방향으로 자기장이 걸린 자성물체(300)를 통과하는 경우에, 다음 수학식 1을 만족한다.

여기서, β는 편광면이 회전하는 각도, BT는 빛의 +Z 방향 자기장의 세기, d는 자기장을 통과한 빛의 경로 길이, ν는 버데트 상수(Verdet Constant)이다.

만일, 자기장의 방향이 -X, -Y 혹은 -Z 방향으로 걸리면, 편광면은 -β 각도로 회전한다.

자기장을 형성하는 자성물체를 패러데이 회전자(Faraday Rotator)라고도 한다. 본 발명에서는 패러데이 효과를 나타내는 패러데이 회전자를 얇은 자기성체 박막으로 형성하고, 자성체 박막의 주변에 전선을 배치하여 자성체 박막에 유도 자장을 형성하는 구조를 갖도록 형성하는 데 특징이 있다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 의한 패러데이 회전자를 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 박막형 자성체와 유도 자기력을 이용한 패러데이 회전자의 구성을 나타내는 도면이다. 도 4a 및 4b는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 패러데이 회전자에 의해 편광면이 회전하는 것을 나타내는 도면으로, 도 3에서 절취선 A-A'로 자른 단면도들이다.

도 3에서는 설명의 편의상, 하나의 패러데이 회전자 구성에 대해 설명한다. 박막형 패러데이 회전자는 투명 기판(SUB) 위에 일정한 폭을 갖고 가로 방향으로 진행하는 띠 형태의 자성체 박막(ML)을 포함한다. 자기 박막(ML)의 양 측면에는 자기 박막(ML)과 나란하게 진행하는 전기 배선이 배치되어 있다. 상부 측면에는 제1 전기배선(EBL1)이, 하부 측면에는 제2 전기배선(EBL2)이 배치되어 있다. 전기 배선(EBL1, EBL2)은 전도성이 우수한 구리(Copper)나 알루미늄(Al)을 포함하는 박막 형태로 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구조를 갖는 제1 실시 예에 의한 패러데이 회전자가 편광된 입사광의 편광면을 어떻게 회전시키는 가에 대하여, 도 4a 및 4b를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4a와 4b는 도 3의 절취선 A-A'으로 자른 단면도이다.

투명 기판(SUB)의 배면에서 +X 방향으로 선편광된 입사광(100)이 입사된다. 제1 전기배선(EBL1)에, +Y 축으로 (도 4a에서는 도면 종이를 뚫고 나오는 방향이 되므로 화살표의 화살촉을 바라보는 모양인 ⊙로 표시함) 전류를 흐르게 하면, 제1 전기배선(EBL1) 주변에 제1 유도 자기장(B1)이 형성된다. 특히, 제1 유도 자기장(B1)의 방향은 플레밍 오른손 법칙에 의해 도 4a에서 도시한 바와 같이 반시계 방향으로 형성된다. 이와 동시에, 제2 전기배선(EBL2)에는 반대 방향인 -Y 방향으로 (도 4a에서 도면 종이 배면으로 들어가는 방향이 되므로 화살표의 깃털을 바라보는 모양인 ⓧ로 표시함) 전류를 흐르게 하면, 제2 전기배선(EBL2) 주변에는 제2 유도 자기장(B2)이 형성된다. 제2 유도 자기장(B2)의 방향은 플레밍 오른손 법칙에 따라 도 4a에서 도시한 바와 같이 시계방향으로 형성된다.

즉, 도 4a와 같은 경우에, 자성체 박막(ML) 전체에는, 양측변에서 서로 반대방향(anti-parallel)으로 흐르는 전류에 의해 기판(SUB) 배면에서 상면으로 향하는 (+Z 방향) 수직 자기장(BP)이 형성된다. 그러면, 기판(SUB)의 배면에서 자성체 박막(ML)으로 입사한 +X 방향으로 편광된 입사광(100)은 자성체 박막(ML)을 투과한 후 시계 방향으로 회전하여 편광방향이 회전한 출사광(500)으로 출사한다.

한편, 동일한 편광된 빛이 투명 기판(SUB)의 배면에서 입사되더라도, 전기 배선(EBL1, EBL2)에 흐르는 전기의 방향을 바꾸면, 다른 결과가 나온다. 도 4b와 같이, 제1 전기배선(EBL1)에, 도 3을 참조할 경우 -Y 방향으로 (도 4b에서는 도면 종이 배면으로 들어가는 방향이 되므로 화살표의 깃털을 바라보는 모양인 ⓧ로 표시함) 전류를 흐르게 하면, 제1 전기배선(EBL1) 주변에는 제2 유도 자기장(B2)이 형성된다. 제2 유도 자기장(B2)의 방향은 플레밍 오른손 법칙에 따라 도 4b에서 도시한 바와 같이 시계방향으로 형성된다. 이와 동시에, 제2 전기배선(EBL2)에는 +Y 방향으로 (도 4b에서 도면 종이를 뚫고 나오는 방향이 되므로 화살표의 화살촉을 바라보는 모양인 ⊙로 표시함) 전류를 흐르게 하면, 제2 전기배선(EBL2) 주변에는 제1 유도 자기장(B1)이 형성된다. 제1 유도 자기장(B1)의 방향은 플레밍 오른손 법칙에 따라 도 4b에서 도시한 바와 같이 반 시계방향으로 형성된다.

즉, 도 4b와 같은 경우에, 자성체 박막(ML) 전체에는, 양측변에서 서로 반대방향(anti-parallel)으로 흐르는 전류에 의해 기판(SUB) 상면에서 배면으로 향하는 (-Z 방향) 수직 자기장(-BP)이 형성된다. 그러면, 기판(SUB)의 배면에서 자성체 박막(ML)으로 입사한 +X 방향으로 편광된 입사광(100)은 자성체 박막(ML)을 투과한 후, 반시계 방향으로 회전하여 편광방향이 회전한 출사광(501)으로 출사한다.

이와 같이 자성체 박막(ML)과 전기 배선(EBL1, EBL2)을 이용한 패러데이 회전자를 사용할 경우, 수학식 1에서와 같이 자기장의 세기, 자기장을 통과한 빛의 경로 길이, 그리고 버데트 상수(Verdet Constant)를 조절하거나 적당한 강자성 물질을 선택하면, 편광 방향의 회전 정도를 45도로 회전하도록 할 수 있다. 즉, +X 축에 선편광되어 패러데이 회전자를 통과한 후, 편광 방향이 시계 방향으로 회전하여 45-225도 방향으로 회전한 우선편광과, 반 시계 방향으로 회전하여 135-335도 방향으로 회전한 좌선편광을 선택적으로 갖도록 할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 편광 방향을 어느 정도로 회전시키는 지에 대한 내용이 아니므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3에 도시한 것과 같은, 자성체 박막(ML)을 이용한 패러데이 회전자는, 도 4a와 4b에서 도시한 상태 사이에서의 변화 속도가 상당히 빠르다. 따라서, 자성체 박막(ML)을 패턴드 리타더로 사용할 경우, 어느 한 패턴드 리타더를 제1 시간 동안에는 좌안 영상용 패턴드 리타더로 또 제2 시간 동안에는 우안 영상용 패턴드 리타더로 교환하여 사용할 수 있다. 즉, 자성체 박막(ML)을 이용한 패러데이 회전자는, 상태 전환 속도가 무척 빠르므로 액티브 패턴드 리타더로 응용하기에 적합한 소자이다.

그런데 표시패널이 액정표시패널인 경우에는 액정의 응답 속도가 상대적으로 느리기 때문에, 액티브 패턴드 리타더를 적용하더라도 액정표시패널의 응답 속도에 맞추어야 한다. 즉, 액정표시패널의 응답 속도 한계로 인해 고속 구동이 필요한 입체영상 표시장치를 구현하는 데에는 제약이 따른다. 하지만, 액정표시패널과 비교했을 때, 유기전계발광 표시패널은 응답속도가 상대적으로 무척 빠르다. 따라서, 자성체 박막을 이용한 패러데이 회전자를 액티브 패턴드 리타더로 응용할 경우에는 유기전계발광 표시패널을 사용하면 고속 구동이 요구되는 입체영상 표시장치를 구현할 수 있다.

도 5는 액정표시패널과 유기전계발광 표시패널에서의 ON-OFF 시간을 비교한 타임 그래프이다. 도 5에서 위쪽에 나타낸 그래프가 액정표시패널의 응답 속도를 나타낸 것으로, 액정 구동이 ON되는 시간(Ton) 및 OFF되는 시간(Toff)가 수 msec 수준을 갖는다. 반면에, 도 5에서 아래쪽에 나타낸 그래프가 유기전계발광 표시패널의 응답 속도를 나타낸 것으로, 유기전계발광 다이오드가 ON되는 시간(Ton) 및 OFF되는 시간(Toff)가 수 μsec 수준을 갖는 것을 알 수 있다.

또한, 유기전계발광 표시패널의 경우, 화소 영역에서 발광 영역이 차지하는 비율인 개구율이 50%~60% 수준에 불과하다. 하지만, 저전력에서 높은 휘도를 나타내는 유기전계발광 다이오드의 특성으로 인해, 개구율이 낮더라도 액정표시패널보다 높은 휘도 값을 갖는다는 장점이 있다. 도 6a 및 6b는 유기전계발광 표시패널의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 6a 및 6b를 참조하면, 유기전계발광 표시패널(EP)은 스위칭 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 혹은 TFT)(SWT), 스위칭 TFT와 연결된 구동 TFT(DRT), 구동 TFT(DRT)에 접속된 유기발광 다이오드(OLED)를 포함한다. 스위칭 TFT(SWT)는 스캔 라인(SL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 부위에 형성되어 있다. 스위칭 TFT(SWT)는 화소를 선택하는 기능을 한다. 스위칭 TFT(SWT)는 스캔 라인(SL)에서 분기하는 게이트 전극(GSW)과, 반도체 층(ASW)과, 소스 전극(SSW)과, 드레인 전극(DSW)을 포함한다. 그리고 구동 TFT(DRT)는 스위칭 TFT(SWT)에 의해 선택된 화소의 유기발광 다이오드(OLED)를 구동하는 역할을 한다. 구동 TFT(DRT)는 스위칭 TFT(SWT)의 드레인 전극(DSW)과 연결된 게이트 전극(GDR)과, 반도체층(ADR), 구동 전류 전송 배선(VDD)에 연결된 소스 전극(SDR)과, 드레인 전극(DDR)을 포함한다. 구동 TFT(DRT)의 드레인 전극(DDR)은 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극(ANO)과 연결되어 있다.

도 6a 및 6b를 참조하면, 유기전계발광 표시패널은 화소 영역 내에서 차지하는 발광 영역이 50% 수준이고, 발광 영역의 주변인 비 발광 영역 또한, 화소 영역의 거의 50%를 차지한다. 이 비 발광 영역을, 좌안 영상과 우안 영상 사이의 크로스-토크를 방지하기 위한 블랙 스트립 영역으로 활용할 경우, 상당히 넓은 블랙 스트립 영역을 확보할 수 있으므로 개구율 및 정면 휘도에 영향을 주지 않으면서 크로스-토크를 효과적으로 방지할 수 있다.

도 6a는, 발광 영역이 화소 영역의 상단 약 50%에 형성되고, 하단 약 50%에는 구동 소자들이 배치된 구조를 갖는 유기전계발광 표시패널을 나타낸다. 도 6b는, 발광 영역이 화소 영역의 좌측 상단에 치우쳐 형성되고, 하단과 우측변에 구동 소자들이 배치된 구조를 갖는 유기전계발광 표시패널을 나타낸다. 블랙 스트립을 어떻게 구성하는가에 따라서, 가장 적절한 구조를 갖는 유기전계발광 표시패널을 선택하여 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 패러데이 회전자와 유기전계발광 표시패널을 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 설명한다. 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 패러데이 회전자를 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 나타내는 사시도이다. 도 8a 및 8b는 도 7에 의한 패러데이 회전자의 작동 방식에 따라 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치에서 작동하는 방식을 나타낸 사시도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 능동형 패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템은, 유기전계발광 표시패널(EP), 유기전계발광 표시패널(EP)의 앞 표면에 부착된 편광판(POL), 편광판(POL)의 앞 표면에 부착된 패러데이 회전자를 구비한 능동형 패턴드 리타더인 패러데이 리타더(FAR), 그리고 편광 안경(PG) 등을 구비한다. 유기전계발광 표시패널(EP)은 2D 영상과 3D 영상 데이터를 표시하는 표시소자이다. 편광판(POL)은 유기전계발광 표시패널(EP)에서 출사한 영상 데이터를 표시하는 빛을 특정 방향을 갖는 선편광으로 만든다. 패러데이 리타더(FAR)는 본 발명에 의한 패러데이 회전자를 구비한 것으로 유기전계발광 표시패널(EP)에서 출사한 선편광의 방향을 선택적으로 변경시킬 수 있다. 편광 안경(PG)은 서로 다른 편광 방향을 갖는 우안 영상과 좌안 영상을 각각 사용자의 우안과 좌안으로 필터링하여 입체 영상을 관람할 수 있도록 한다.

유기전계발광 표시패널(EP)은, 도 6a 또는 6b에서 설명한 바와 같은, 소자들이 형성된 유리 기판(SB), 그리고 이들 소자들을 보호하기 위해 유리 기판(SB)과 합착 된 캡(CAP)을 포함한다. 유리 기판(SB) 상에서 스캔 라인(SL)과 데이터 라인(DL)이 교차하여 화소 영역(PA)이 정의된다. 화소 영역(PA)은 유기발광 다이오드(OLED)가 형성된 발광 영역(LA), 그리고 유기발광 다이오드(OLED)를 구동하기 위한 소자들이 형성된 비 발광 영역(NLA)으로 나뉜다. 발광 영역(LA)을 제외한 다른 부분들은 블랙 매트릭스(BM)로 가려 놓는 것이 바람직하다. 특히, 발광 영역(LA)을 화소 영역(PA)의 상단에, 비 발광 영역(NLA)을 화소 영역(PA)의 하단에 위치하도록 배치하는 것이 바람직하다.

유기전계발광 표시패널(EP)의 전면에는 편광판(POL)이 부착된다. 유기전계발광 표시패널(EP)은 자체 발광 표시소자이므로 자연광에 가까운 빛을 출사한다. 본 발명은 표시패널에서 출사하는 빛의 편광 성질을 이용하여 입체 영상을 구현하는 것이므로, 유기전계발광 표시패널(EP)에서 출사하는 빛을 편광 시켜줄 편광판(POL)을 유기전계발광 표시패널(EP)의 전면에 배치하다.

패러데이 리타더(FAR)는 유기전계발광 표시패널(EP)의 전면에 부착된 편광판(POL)의 외측에 부착된다. 패러데이 리타더(FAR)는 유기전계발광 표시패널(EP)의 가로 방향으로 배열된 1줄의 화소들을 기본 단위로 하는 각 라인에 대응하는 단위 패러데이 리타더들이 배열되어 있다. 예를 들어, 어느 한 게이트 배선에 공통으로 연결된 화소들의 영역에 상응하여 한 단위 패러데이 리타더가 할당된다. 특히, 패러데이 리타더(FAR)의 기수 라인들에는 제1 패러데이 리타더(FRT1)가 할당되어 형성되고, 패러데이 리타더(FAR)의 우수 라인들에는 제2 패러데이 리타더(FRT2)가 할당되도록 형성된다.

제1 패러데이 리타더(FRT1)는 유기전계발광 표시패널(EP)로부터 +X 축으로 편광된 입사광을 좌선편광으로 바꿀 수도 있고, 우선편광으로 바꿀 수도 있다. 또한, 제2 패러데이 리타더(FRT1) 역시 표시패널(DP)로부터 입사한 +X축으로 편광된 입사광을 좌선편광으로 바꿀 수도 있고, 우선편광으로 바꿀 수도 있다. 따라서, 제1 패러데이 리타더(FRT1)에서 좌안 영상을 표시할 때, 제2 패러데이 리타더(FRT2)에서 우안 영상을 표시하도록 구성할 수 있다. 반면에, 제1 패러데이 리타더(FRT1)에서 우안 영상을 표시할 때, 제2 패러데이 리타더(FRT2)에서 좌안 영상을 표시하도록 구성할 수 있다.

그러므로 어떤 한 프레임의 3차원 영상을 2개의 서브 프레임으로 나누고, 각 서브 프레임에서 공간적으로 나누어진 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표현할 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 프레임에서는 제1 패러데이 리타더(FRT1)에서 좌안 영상을, 제2 패러데이 리타더(FRT2)에서 우안 영상을 표시하도록 구성할 수 있다. 이어서, 두 번째 서브 프레임에서는 제1 패러데이 리타더(FRT1)에서 우안 영상을, 제2 패러데이 리타더(FRT2)에서 좌안 영상을 표시하도록 구성할 수 있다.

그 결과, 한 프레임의 3차원 영상을 두 개의 서브 프레임으로 나누는 시분할로 표현하여 리프레쉬 시간이 2배 필요하지만, 공간적으로 좌안 영상과 우안 영상 각각이 모두 표시되는 영상을 구현할 수 있다.

유기전계발광 표시패널(EP)의 전면에 부착된 편광판()을 통과하여 출사한 선편광은 패러데이 리타더(FAR)를 통과한 후, 편광축이 회전한 선편광 상태를 갖는다. 3차원 영상 시스템을 구축하는 데 있어서, 선편광을 사용할 경우, 편광 안경의 선편광축과 패러데이 리타더를 통과한 선편광이 완전히 일치하여야만 한다는 제약이 있다. 이러한 제약을 없애기 위해서 선편광보다는 원편광을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 좌안 영상은 좌원 편광을 우안 영상은 우원 편광으로 표시하고, 편광 안경도 이를 선택적으로 투과하도록 구성하는 것이 바람직하다. 따라서, 패러데이 리타더(FAR) 위에는 선편광을 원편광으로 바꾸어주는 사반파장판(혹은, Quarter Wave Plate)(QWP)을 부착하는 것이 바람직하다.

이하, 도 8a 및 8b를 더 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 의한 패러데이 리타더(FAR)의 구조 및 작동 원리에 대해 더 상세히 설명한다. 도 8a는 한 프레임의 3차원 영상을 2개의 서브 프레임으로 나누었을 때, 첫 번째에 해당하는 홀수 프레임(ODD FRAME)의 3차원 영상을 나타내는 방법을 도시한 개략도이다. 도 8b는 두 번째에 해당하는 짝수 프레임(EVEN FRAME)의 3차원 영상을 나타내는 방법을 도시한 개략도이다.

도 8a를 참조하면, 제1 패러데이 리타더(FRT1)는 도 4a와 같은 방식으로 구동하여, 홀수 프레임에 해당하는 좌안 영상(L1, L2)을 좌선편광시켜 표시한다. 여기서 주의할 점은, 도 4a에서는 우선편광된 것으로 설명하였다. 이는 입사광(100)의 진행방향에서 보았을 때 우선편광된 것이고, 시청 방향에서 보면 좌선편광된 것이다. 패러데이 리타더를 이용한 전체 광학적 설명에서는 시청 방향에서 본 것으로 설명한다. 따라서, 도 4a에서 우선편광은 도 8a에서 좌선편광과 동일한 방향을 의미한다. 이후, 반파장파(QWP)를 통과하여 홀수 프레임의 좌안 영상(L1, L2)은 좌원편광되어 표시장치에서 출사된다. 그리고 좌원 편광된 홀수 프레임의 좌안 영상(L1, L2))은 시청자의 좌안으로만 입사된다.

한편, 제2 패러데이 리타더(FRT2)는 도 4b와 같은 방식으로 구동하여, 홀수 프레임에 해당하는 우안 영상(R1, R2)을 우선편광 시켜 표시한다. 이후, 반파장파(QWP)를 통과하여 홀수 프레임의 우안 영상(R1, R2)은 우원편광되어 표시장치에서 출사된다. 그리고 우원 편광된 홀수 프레임의 우안 영상(R1, R2)은 시청자의 우안으로만 입사된다.

도 8b를 참조하면, 제1 패러데이 리타더(FRT1)는 도 4b와 같은 방식으로 구동하여, 짝수 프레임에 해당하는 우안 영상(R1, R2)을 우선편광 시켜 표시한다. 여기서 주의할 점은, 도 4b에서는 좌선편광된 것으로 설명하였다. 이는 입사광(100)의 진행방향에서 보았을 때 좌선편광된 것이고, 시청 방향에서 보면 우선편광된 것이다. 패러데이 리타더를 이용한 전체 광학적 설명에서는 시청 방향에서 본 것으로 설명한다. 따라서, 도 4b에서 좌선편광은 도 8b에서 우선편광과 동일한 방향을 의미한다. 이후, 반파장파(QWP)를 통과하여 짝수 프레임의 우안 영상(R1, R2)은 우원편광되어 표시장치에서 출사된다. 그리고 우원 편광된 짝수 프레임의 우안 영상(R1, R2)은 시청자의 우안으로만 입사된다.

한편, 제2 패러데이 리타더(FRT2)는 도 4a와 같은 방식으로 구동하여, 짝수 프레임에 해당하는 좌안 영상(L1, L2)을 좌선편광 시켜 표시한다. 이후, 반파장파(QWP)를 통과하여 짝수 프레임의 좌안 영상(L1, L2)은 좌원편광되어 표시장치에서 출사된다. 그리고 좌원 편광된 짝수 프레임의 좌안 영상(L1, L2)은 시청자의 우안으로만 입사된다.

이와 같이 홀수 및 짝수 서브 프레임으로 구성되고, 각 서브 프레임에서 서로 다른 라인에 좌안 영상(L1, L2)과 우안 영상(R1, R2)을 교대로 표현함으로써, 좌안 영상(L1, L2) 및 우안 영상(R1, R2) 모두 표시되는 3D 입체 영상을 얻을 수 있다.

특히, 이와 같이 패러데이 회전자를 구성하는 자성체 박막에 자기장의 방향을 선택적으로 바꾸어 주기 위해서는 전기 배선에 흐르는 전류의 방향을 선택적으로 바꾸어 주어야 한다. 이를 위해서, 도면에 도시하지 않았으나, 전개 배선의 양단에는 전류 방향을 선택적으로 바꾸어 주는 전류 조정장치를 더 구비할 수 있다.

또한, 도면으로 도시하지 않았지만, 홀수 번째 프레임과 짝수 번째 프레임별로 서로 다른 3차원 영상 데이터를 표현하기 위해서 시분할 구동하는 타이밍 컨트롤러를 더 구비할 수도 있다.

본 발명의 제1 실시 예를 설명하는 도 7, 도 8a 및 도 8b에서는 자성체 박막(ML)의 상단과 하단에 각각 하나씩의 전기 배선인 제1 전기 배선(EBL1)과 제2 전기 배선(EBL2)을 포함한 구성을 설명하였다. 그러나 도 8a 및 도 8b를 보면, 서로 이웃한 패러데이 회전자에서 이웃하는 전기 배선인 홀수 번째 패러데이 회전자의 제2 전기배선(EBL2)은 짝수 번째 패러데이 회전자의 제1 전기배선(EBL1)과 동일한 방향으로 전류를 구동하는 특성을 갖는다. 따라서, 이웃하는 자성체 박막(ML) 사이에 형성되는 제1 전기 배선(EBL1)과 제2 전기 배선(EBL2)은 하나의 전비 배선으로 형성하여도 무방하다. 즉, 도 9에서 도시한 바와 같이, 제n 번째 자성체 박막(MLn)의 상단에 제n 전기 배선(EBLn)을 형성하고, 마지막 자성체 박막(MLm)의 하단에 마지막 전기 배선(EBLm+1)을 더 포함하는 구성을 가질 수도 있다. 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 다른 구성을 갖는 유기전계발광 표시패널과 패러데이 회전자를 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 나타내는 사시도이다.

이하, 도 10을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 패러데이 회전자를 상세히 설명한다. 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 박막형 자성체와 유도 자기력을 이용한 패러데이 회전자의 구성을 나타내는 도면이다. 도 11a 및 11b는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 패러데이 회전자에 의해 편광면이 회전하는 것을 나타내는 도면으로, 도 10에서 절취선 B-B'로 자른 단면도들이다.

도 10에서는 설명의 편의상, 하나의 패러데이 회전자 구성에 대해 설명한다. 박막형 패러데이 회전자는 투명 기판(SUB) 위에 일정한 폭을 갖고 가로 방향으로 진행하는 띠 형태의 자성체 박막(ML)을 포함한다. 자기 박막(ML)과 투명 기판(SUB) 사이에는 자기 박막(ML)과 나란하게 진행하는 전기 배선(EBL)이 배치되어 있다. 전기 배선(EBL)은 전도성이 우수한 구리(Copper)나 알루미늄(Al)을 포함하는 박막 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 자기 박막(ML)은 자성물질인 철(Fe), 니켈(Ni) 그리고 코발트(Co) 중 적어도 어느 한 물질을 포함한다. 그리고 자성 박막(ML)의 자성 그레인 형성을 돕기 위해, 백금(Pt), 크롬(Cr) 등과 같은 희토류 물질을 포함할 수 있다.

자성 박막(ML)이 도전성을 가질 수 있으므로, 전기 배선(EBL)과 자성 박막(ML) 사이에는 절연막(IN)을 개재하는 것이 바람직하다. 그리고 전기 배선(EBL)의 선폭은 자성 박막(ML)과 동일한 폭을 가질 수도 있고, 더 좁을 폭을 가질 수도 있으며, 더 넓은 폭을 가질 수도 있다. 어느 경우에든 전기 배선(EBL)에 흐르는 전기장에 의해 자성 박막(ML)에 자기장이 균일하게 형성되도록 할 수 있어야 한다. 또한, 전기 배선(EBL)의 폭은 여러 개의 전기 배선(EBL)을 포함할 경우, 이웃하는 전기 배선(EBL)과 서로 간섭하지 않는 범위에서 결정하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구조를 갖는 제2 실시 예에 의한 패러데이 회전자가 편광된 입사광의 편광면을 어떻게 회전시키는 가에 대하여, 도 11a 및 11b를 참조하여 상세히 설명한다. 도 11a와 11b는 도 10의 절취선 B-B'으로 자른 단면도이다.

투명 기판(SUB)의 배면에서 +X 방향으로 선편광된 입사광(100)이 입사된다. 전기배선(EBL)에, +Y 축으로 (도 4a에서는 도면 종이를 뚫고 나오는 방향이 되므로 화살표의 화살촉을 바라보는 모양인 ⊙로 표시함) 전류를 흐르게 하면, 전기배선(EBL) 주변에 제1 유도 자기장(B1)이 형성된다. 특히, 제1 유도 자기장(B1)의 방향은 플레밍 오른손 법칙에 의해 도 9a에서 도시한 바와 같이 반시계 방향으로 형성된다.

즉, 도 11a와 같은 경우에, 자성체 박막(ML) 전체에는, 제1 유도 자기장(B1)에 의해 자성체 박막(ML)의 하단에서 상단으로 향하는 (+X 방향) 종 자기장(+BL)이 형성된다. 그러면, 기판(SUB)의 배면에서 자성체 박막(ML)으로 입사한 +X 방향으로 편광된 입사광(100)은 자성체 박막(ML)을 투과한 후 시계 방향으로 회전하여 편광방향이 회전한 출사광(500)으로 출사한다. 특히, 종 자기장에 의한 패러데이 회전은 입사광(100)이 자성체 박막(ML)에 대해 비스듬히 입사하는 경우에 나타나는 데, 액정표시 패널(DP)에서 입사되는 빛은 +Z 축과 평행한 성분과, 일정 각도 비스듬한 성분이 혼재하여 있으므로, 패러데이 효과에 의해 편광축이 회전한다.

한편, 동일한 편광된 빛이 투명 기판(SUB)의 배면에서 입사되더라도, 전기 배선(EBL)에 흐르는 전기의 방향을 바꾸면, 다른 결과가 나온다. 도 11b와 같이, 전기배선(EBL)에, 도 10을 참조할 경우 -Y 방향으로 (도 11b에서는 도면 종이 배면으로 들어가는 방향이 되므로 화살표의 깃털을 바라보는 모양인 ⓧ로 표시함) 전류를 흐르게 하면, 전기배선(EBL) 주변에는 제2 유도 자기장(B2)이 형성된다. 제2 유도 자기장(B2)의 방향은 플레밍 오른손 법칙에 따라 도 11b에서 도시한 바와 같이 시계방향으로 형성된다.

즉, 도 11b와 같은 경우에, 자성체 박막(ML) 전체에는, 제2 유도 자기장(B2)에 의해 자성체 박막(ML)의 상단에서 하단으로 향하는 (-X 방향) 종 자기장(-BL)이 형성된다. 그러면, 기판(SUB)의 배면에서 자성체 박막(ML)으로 입사한 +X 방향으로 편광된 입사광(100)은 자성체 박막(ML)을 투과한 후, 반시계 방향으로 회전하여 편광방향이 회전한 출사광(501)으로 출사한다.

이와 같이 자성체 박막(ML)과 전기 배선(EBL)을 이용한 패러데이 회전자를 사용할 경우, +X 축에 선편광되어 패러데이 회전자를 통과한 후, 편광 방향이 시계 방향으로 회전하여 45-225도 방향으로 회전한 우선편광과, 반 시계 방향으로 회전하여 135-335도 방향으로 회전한 좌선편광을 선택적으로 갖도록 할 수 있다.

이하, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 유기전계발광 표시패널과 패러데이 회전자를 응용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 설명한다. 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 유기전계발광 표시패널과 패러데이 회전자를 이용한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 나타내는 사시도이다. 도 13a 및 13b는 도 12에 의한 패러데이 회전자의 작동 방식에 따라 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치에서 작동하는 방식을 나타낸 사시도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명에 의한 능동형 패턴드 리타더 방식의 입체영상 시스템은, 유기전계발광 표시패널(EP), 유기전계발광 표시패널(EP)의 앞 표면에 부착된 편광판(POL), 편광판(POL)의 앞 표면에 부착된 패러데이 회전자를 구비한 능동형 패턴드 리타더인 패러데이 리타더(FAR), 그리고 편광 안경(PG) 등을 구비한다. 유기전계발광 표시패널(EP)은 2D 영상과 3D 영상 데이터를 표시하는 표시소자이다. 편광판(POL)은 유기전계발광 표시패널(EP)에서 출사한 영상 정보를 나타내는 빛을 특정 방향을 갖는 선편광으로 만든다. 패러데이 리타더(FAR)는 본 발명에 의한 패러데이 회전자를 구비한 것으로 편광판(POL)을 통과하여 선편광된 빛의 방향을 선택적으로 변경시킬 수 있다. 편광 안경(PG)은 서로 다른 편광 방향을 갖는 우안 영상과 좌안 영상을 각각 사용자의 우안과 좌안으로 필터링하여 입체 영상을 관람할 수 있도록 한다.

유기전계발광 표시패널(EP)은, 도 6a 또는 6b에서 설명한 바와 같은, 소자들이 형성된 유리 기판(SB), 그리고 이들 소자들을 보호하기 위해 유리 기판(SB)과 합착 된 캡(CAP)을 포함한다. 유리 기판(SB) 상에서 스캔 라인(SL)과 데이터 라인(DL)이 교차하여 화소 영역(PA)이 정의된다. 화소 영역(PA)은 유기발광 다이오드(OLED)가 형성된 발광 영역(LA), 그리고 유기발광 다이오드(OLED)를 구동하기 위한 소자들이 형성된 비 발광 영역(NLA)으로 나뉜다. 발광 영역(LA)을 제외한 다른 부분들은 블랙 매트릭스(BM)로 가려 놓는 것이 바람직하다. 특히, 발광 영역(LA)을 화소 영역의 상단에, 비 발광 영역을 화소 영역의 하단에 위치하도록 배치하는 것이 바람직하다.

유기전계발광 표시패널(EP)의 전면에는 편광판(POL)이 부착된다. 유기전계발광 표시패널(EP)은 자체 발광 표시소자이므로 자연광에 가까운 빛을 출사한다. 본 발명은 표시패널에서 출사하는 빛의 편광 성질을 이용하여 입체 영상을 구현하는 것이므로, 유기전계발광 표시패널(EP)에서 출사하는 빛을 편광 시켜줄 편광판(POL)을 유기전계발광 표시패널(EP)의 전면에 배치한다.

패러데이 리타더(FAR)는 편광판(POL)의 외측에 부착된다. 패러데이 리타더(FAR)는 유기전계발광 표시패널(EP)의 가로 방향으로 배열된 1줄의 화소들을 기본 단위로 하는 각 라인에 대응하는 단위 패러데이 리타더들이 배열되어 있다. 예를 들어, 어느 한 게이트 배선에 공통으로 연결된 화소들의 영역에 상응하여 한 단위 패러데이 리타더가 할당된다. 특히, 패러데이 리타더(FAR)의 기수 라인들에는 제1 패러데이 리타더(FRT1)가 할당되어 형성되고, 패러데이 리타더(FAR)의 우수 라인들에는 제2 패러데이 리타더(FRT2)가 할당되도록 형성된다.

제1 패러데이 리타더(FRT1)는 편광판(POL)으로부터 +X 축으로 편광된 입사광을 좌선편광으로 바꿀 수도 있고, 우선편광으로 바꿀 수도 있다. 또한, 제2 패러데이 리타더(FRT1) 역시 표시패널(DP)로부터 입사한 +X축으로 편광된 입사광을 좌선편광으로 바꿀 수도 있고, 우선편광으로 바꿀 수도 있다. 따라서, 제1 패러데이 리타더(FRT1)에서 좌안 영상을 표시할 때, 제2 패러데이 리타더(FRT2)에서 우안 영상을 표시하도록 구성할 수 있다. 반면에, 제1 패러데이 리타더(FRT1)에서 우안 영상을 표시할 때, 제2 패러데이 리타더(FRT2)에서 좌안 영상을 표시하도록 구성할 수 있다.

그러므로 어떤 한 프레임의 3차원 영상을 2개의 서브 프레임으로 나누고, 각 서브 프레임에서 공간적으로 나누어진 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표현할 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 프레임에서는 제1 패러데이 리타더(FRT1)에서 좌안 영상을, 제2 패러데이 리타더(FRT2)에서 우안 영상을 표시하도록 구성할 수 있다. 이어서, 두 번째 서브 프레임에서는 제1 패러데이 리타더(FRT1)에서 우안 영상을, 제2 패러데이 리타더(FRT2)에서 좌안 영상을 표시하도록 구성할 수 있다.

그 결과, 한 프레임의 3차원 영상을 두 개의 서브 프레임으로 나누는 시분할로 표현하여 리프레쉬 시간이 2배 필요하지만, 공간적으로 좌안 영상과 우안 영상 각각이 완전한 한 프레임의 풀 해상도를 갖는 영상을 구현할 수 있다.

편광판(POL)에서 출사한 선편광은 패러데이 리타더(FAR)를 통과한 후, 편광축이 회전한 선편광 상태를 갖는다. 3차원 영상 시스템을 구축하는 데 있어서, 선편광을 사용할 경우, 편광 안경의 선편광축과 패러데이 리타더를 통과한 선편광이 완전히 일치하여야만 한다는 제약이 있다. 이러한 제약을 없애기 위해서 선편광보다는 원편광을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 좌안 영상은 좌원 편광을 우안 영상은 우원 편광으로 표시하고, 편광 안경도 이를 선택적으로 투과하도록 구성하는 것이 바람직하다. 따라서, 패러데이 리타더(FAR) 위에는 선편광을 원편광으로 바꾸어주는 사반파장판(혹은, Quarter Wave Plate)(QWP)을 부착하는 것이 바람직하다.

이하, 도 13a 및 13b를 더 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 의한 패러데이 리타더(FAR)의 구조 및 작동 원리에 대해 더 상세히 설명한다. 도 13a는 한 프레임의 3차원 영상을 2개의 서브 프레임으로 나누었을 때, 첫 번째에 해당하는 홀수 프레임(ODD FRAME)의 3차원 영상을 나타내는 방법을 도시한 개략도이다. 도 13b는 두 번째에 해당하는 짝수 프레임(EVEN FRAME)의 3차원 영상을 나타내는 방법을 도시한 개략도이다.

도 13a를 참조하면, 제1 패러데이 리타더(FRT1)는 도 11a와 같은 방식으로 구동하여, 홀수 프레임에 해당하는 좌안 영상(L1, L2)을 좌선편광시켜 표시한다. 여기서 주의할 점은, 도 11a에서는 우선편광된 것으로 설명하였다. 이는 입사광(100)의 진행방향에서 보았을 때 우선편광된 것이고, 시청 방향에서 보면 좌선편광된 것이다. 패러데이 리타더를 이용한 설명에서는 시청 방향에서 본 것으로 설명한다. 따라서, 도 11a에서 우선편광은 도 13a에서 좌선편광과 동일한 방향을 의미한다. 이후, 반파장파(QWP)를 통과하여 홀수 프레임의 좌안 영상(L1, L2))은 좌원편광되어 표시장치에서 출사된다. 그리고 좌원 편광된 홀수 프레임의 좌안 영상(L1, L2)은 시청자의 좌안으로만 입사된다.

한편, 제2 패러데이 리타더(FRT2)는 도 11b와 같은 방식으로 구동하여, 홀수 프레임에 해당하는 우안 영상(R1, R2)을 우선편광시켜 표시한다. 마찬가지로 주의할 점은, 도 11b에서는 좌선편광된 것으로 설명하였다. 이는 입사광(100)의 진행방향에서 보았을 때 좌선편광된 것이고, 시청 방향에서 보면 우선편광된 것이다. 패러데이 리타더를 이용한 설명에서는 시청 방향에서 본 것으로 설명한다. 따라서, 도 11b에서 좌선편광은 도 13b에서 우선편광과 동일한 방향을 의미한다. 이후, 반파장파(QWP)를 통과하여 홀수 프레임의 우안 영상(R1, R2)은 우원편광되어 표시장치에서 출사된다. 그리고 우원 편광된 홀수 프레임의 우안 영상(R1, R2)은 시청자의 우안으로만 입사된다.

도 13b를 참조하면, 제1 패러데이 리타더(FRT1)는 도 11b와 같은 방식으로 구동하여, 짝수 프레임에 해당하는 우안 영상(R1, R2)을 우선편광 시켜 표시한다. 이후, 반파장파(QWP)를 통과하여 짝수 프레임의 우안 영상(R1, R2)은 우원편광되어 표시장치에서 출사된다. 그리고 우원 편광된 짝수 프레임의 우안 영상은 시청자의 우안으로만 입사된다.

한편, 제2 패러데이 리타더(FRT2)는 도 11a와 같은 방식으로 구동하여, 짝수 프레임에 해당하는 좌안 영상(L1, L2)을 좌선편광 시켜 표시한다. 이후, 반파장파(QWP)를 통과하여 짝수 프레임의 좌안 영상(L1, L2)은 좌원편광되어 표시장치에서 출사된다. 그리고 좌원 편광된 짝수 프레임의 좌안 영상은 시청자의 우안으로만 입사된다.

이와 같이 홀수 및 짝수 서브 프레임으로 구성되고, 각 프레임에서 서로 다른 라인에 좌안 영상(L1, L2))과 우안 영상(R1, R2))을 교대로 표현함으로써, 좌안 영상(L1, L2) 및 우안 영상(R1, R2) 모두 표시되는 3D 입체 영상을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 입체영상 표시장치는 고속 구동가능한 자성체 박막을 이용한 패러데이 회전자를 사용하므로, 고속 구동 가능한 유기전계발광 표시패널을 사용한다. 앞에서도 설명하였듯이, 유기전계발광 표시패널은, 구동 소자가 복잡하기 때문에 구조상, 화소 영역의 약 50% 정도가 발광 영역으로 사용한다. 그러나 자발광 소자이기 때문에 개구율이 낮아도 휘도 값이 우수하다는 장점이 있다. 따라서, 발광 영역이 아닌 비 발광 영역에 블랙 스트립을 형성함으로써, 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 발생할 수 있는 크로스-토크를 해소할 수 있다.

이하에서는 좌안 영상과 우안 영상이 가로 방향의 화소 행 별로 표시되는 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치에서 유기전계발광 표시패널을 이용한 경우, 발광 영역과 비 발광 영역의 배치를 조정하여 크로스-토크를 해결한 구조에 대해서 상세히 살펴본다. 도 7 및 도 12를 참조하면, 화소 영역에서 상부 영역에만 발광 영역인 유기발광 다이오드(OLED)가 형성된다. 그리고 하부 영역에는 비 발광영역이 할당된다. 따라서, 가로 방향의 화소 행들 사이에는 화소 영역의 50%에 가까운 비 발광 영역이 존재한다. 즉, 좌안 영상 및 우안 영상을 선택적으로 표시하는 제1 패러데이 리타더(FRT1)와 제2 패러데이 리타더(FRT2) 사이에 블랙 매트릭스(BM)를 형성할 수 있다. 이 블랙 매트릭스(BM)로 인해 좌안 영상과 우안 영상이 겹치는 시야각을 좀 더 넓게 확보할 수 있다.

도 14a는 본 발명의 제1 실시 예에서 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 크로스 토크를 줄이기 위한 구조를 갖는 입체영상 표시장치를 나타내는 사시도이다. 도 14b는 본 발명의 제2 실시 예에서 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 크로스 토크를 줄이기 위한 구조를 갖는 입체영상 표시장치를 나타내는 사시도이다. 도 14a 및 14b를 참조하면, 발광 영역(LA)이 화소 영역(PA) 중에서 상부에 할당되어 있고, 비 발광 영역(NLA)이 화소 영역(PA) 중에서 하부에 할당되어 있다. 그리고 발광 영역(LA)을 제외한 부분에는 블랙 매트릭스(BM)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 유기발광 다이오드(OLED)가 형성되는 기판(SB) 상에 형성되는 뱅크층을 이용하여 형성할 수 있다. 또는, 기판(SB)과 합착 되는 캡(CAP)에 발광 영역(LA)을 제외한 영역에 블랙 매트릭스(BM)를 형성할 수도 있다.

이와 같이, 가로 방향의 화소 행들 사이에서 화소 영역(PA)의 약 50%에 달하는 면적에 블랙 매트릭스(BM)가 형성되어 있으므로, 좌안 영상과 우안 영상 사이에 크로스-토크를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스(BM) 영역은 유기전계발광 표시패널(EP)의 비 발광 영역(NLA)에만 형성한 것이므로 발광 영역(LA)의 크기에는 영향을 주지 않는다. 따라서, 유기전계발광 표시패널(EP)의 개구율이나 정면 휘도에 영향을 주지 않으면서 크로스-토크를 효과적으로 방지하는 구조를 갖는다.

또한, 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 크로스-토크를 더욱 효과적으로 방지하기 위해서는, 블랙 매트릭스(BM)와 중첩하는 블랙 스트립(BS)을 더 형성할 수 있다. 블랙 스트립(BS)은 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 영역 안에 형성하여 블랙 스트립(BS)에 의해 개구율 및 정면 휘도가 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 블랙 스트립(BS)은 블랙 매트릭스(BM)보다 좁은 폭을 갖는 것이 바람직하다. 블랙 스트립(BS)은 유기전계발광 표시패널(EP)의 캡(CAP), 패러데이 리타더(FAR)의 기판(SUB), 혹은 사반파장판(QWP)에서 제1 패러데이 리타더(FRT1)와 제2 패러데이 리타더(FRT2)의 경계부분에서 블랙 매트릭스(BM)와 완전히 중첩하는 영역 내에 형성할 수 있다. 특히, 블랙 스트립(BS)이 크로스-토크를 더욱 효과적으로 방지하도록 하기 위해서는 블랙 매트릭스(BM)과 공간적으로 중첩하되 이격 거리가 멀수록 바람직하다. 도 14a 및 14b에서는 사반파장판(QWP)에 블랙 스트립(BS)이 형성된 경우를 도시하였다.

이하, 다른 실시 예로, 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 크로스-토크를 더욱더 개선하기 위한 구조를 설명한다. 도 15a는 두 개의 이웃하는 화소 행에 앞에서 설명한 제1 실시 예에 의한 패러데이 회전자를 할당하는 구조를 갖는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 입체영상 표시장치의 구조를 나타내는 사시도이다. 도 15b는 두 개의 이웃하는 화소 행에 앞에서 설명한 제2 실시 예에 의한 패러데이 회전자를 할당하는 구조를 갖는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 입체영상 표시장치의 구조를 나타내는 사시도이다.

도 15a 및 15b를 참조하면, 두 개의 이웃하는 화소 행에 하나의 단위 패러데이 리타더를 할당한 구조를 갖는다. 이 경우, 두 개의 이웃하는 화소 행들은 모두 좌안 영상 혹은 우안 영상을 표시한다. 이와 동시에, 이웃하는 화소 행들에서 발광 영역이 서로 가까이 위치하도록 배치를 변경한다.

예를 들어, 첫 번째 화소 행 및 세 번째 화소 행의 발광 영역은 화소 영역의 하부에 할당하고, 비 발광 영역을 화소 영역의 상부에 할당한다. 그리고 두 번째 화소 행 및 네 번째 화소 행의 발광 영역은 화소 영역의 상부에 할당하고, 비 발광 영역을 화소 영역의 하부에 할당한다. 첫 번째 화소 행과 두 번째 화소 행의 발광 영역들은 서로 가까이 인접하여 배치된다. 한편, 두 번째 화소 행과 세 번째 화소 행의 발광 영역들은 더욱 멀리 배치된다. 즉, 두 번째 화소 행과 세 번째 화소 행의 발광 영역들은 거의 화소 영역에 해당하는 면적만큼 이격되어 배치된다.

그리고 발광 영역(LA)을 제외한 부분에는 블랙 매트릭스(BM)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 유기발광 다이오드(OLED)가 형성되는 기판(SB) 상에 형성되는 뱅크층을 이용하여 형성할 수 있다. 또는, 기판(SB)과 합착 되는 캡(CAP)에 발광 영역(LA)를 제외한 영역에 블랙 매트릭스(BM)를 형성할 수도 있다.

이와 같이, 이웃하는 두 개의 화소 행들을 한 쌍으로 묶은 사이에서 화소 영역(PA)의 크기에 달하는 면적에 블랙 매트릭스(BM)가 형성되어 있으므로, 좌안 영상과 우안 영상 사이에 크로스-토크를 더욱더 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스(BM) 영역은 유기전계발광 표시패널(EP)의 비 발광 영역(NLA)에만 형성한 것이므로 발광 영역(LA)의 크기에는 영향을 주지 않는다. 따라서, 유기전계발광 표시패널(EP)의 개구율이나 정면 휘도에 영향을 주지 않으면서 크로스-토크를 효과적으로 방지하는 구조를 갖는다.

또한, 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 크로스-토크를 더욱 효과적으로 방지하기 위해서는, 블랙 매트릭스(BM)와 중첩하는 블랙 스트립(BS)을 더 형성할 수 있다. 블랙 스트립(BS)은 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 영역 안에 제한적으로 형성하여 블랙 스트립(BS)에 의해 개구율 및 정면 휘도가 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 블랙 스트립(BS)은 블랙 매트릭스(BM)보다 좁은 폭을 갖는 것이 바람직하다. 블랙 스트립(BS)은 유기전계발광 표시패널(EP)의 캡(CAP), 패러데이 리타더(FAR)의 기판(SUB), 혹은 사반파장판(QWP)에서 제1 패러데이 리타더(FRT1)와 제2 패러데이 리타더(FRT2)의 경계부분에서 블랙 매트릭스(BM)와 완전히 중첩하는 영역 내에 형성할 수 있다. 특히, 블랙 스트립(BS)이 크로스-토크를 더욱 효과적으로 방지하도록 하기 위해서는 블랙 매트릭스(BM)과 공간적으로 중첩하되 이격 거리가 멀수록 바람직하다. 도 15a 및 15b에서는 사반파장판(QWP)에 블랙 스트립(BS)이 형성된 경우를 도시하였다.

이러한 구조를 갖는 유기전계발광 표시패널(EP)에서는, 발광 영역(LA)이 가까이 배치된 이웃하는 화소 행들에서는 모두 좌안 영상 혹은 우안 영상을 표시하도록 구동한다. 예를 들어, 첫 번째 화소 행에서는 제1 행 좌안 영상을 그리고 두 번째 화소 행에서는 제2 행 좌안 영상을 표시한다. 반면에, 세 번째 화소 행에서는 제1 행 우안 영상을 그리고 네 번째 화소 행에서는 제2 행 우안 영상을 표시한다.

즉, 이웃하는 화소 행들이 모두 좌안 영상 혹은 우안 영상을 표시하므로, 이웃하는 화소 행들에 동일한 패러데이 리타더(FRT)를 할당하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 15a 및 15b에서와 같이, 첫 번째 화소 행과 두 번째 화소 행에는 제1 패러데이 리타더(FRT1)가 할당되고, 세 번째 화소 행과 네 번째 화소 행에는 제2 패러데이 리타더(FRT2)가 할당된다.

또한, 본 발명에서는 이와 같이 공간적으로 좌안 영상과 우안 영상을 분할함과 동시에 시분할을 이용하므로, 각 서브 프레임마다 좌안 영상과 우안 영상이 바뀌어 출사되며, 이에 맞추어 제1 패러데이 리타더(FRT1) 및 제2 패러데이 리타더(FRT2)의 구동을 바꾸어 준다. 예를 들어, 홀수 프레임을 표시하는 시간대에서, 첫 번째 화소 행에서는 홀수 프레임의 제1 행 좌안 영상을, 두 번째 화소 행에서는 홀수 프레임의 제2행 좌안 영상을, 세 번째 화소 행에서는 홀수 프레임의 제1 행 우안 영상을, 그리고 네 번째 화소 행에서는 홀수 프레임의 제2 행 우안 영상을 표시한다. 한편, 짝수 프레임을 표시하는 시간대에서, 첫 번째 화소 행에서는 짝수 프레임의 제1 행 우안 영상을, 두 번째 화소 행에서는 짝수 프레임의 제2행 우안 영상을, 세 번째 화소 행에서는 짝수 프레임의 제1 행 좌안 영상을, 그리고 네 번째 화소 행에서는 짝수 프레임의 제2 행 좌안 영상을 표시한다.

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.

DP: 표시패널 SL: 하부 유리기판
SU: 상부 유리기판 PL: 하부 편광필름
PU: 상부 편광필름 PG: 편광안경
P1: 제1 편광필터 P2: 제2 편광필터
RG: 우안경창 LG: 좌안경창
PR: 패턴드 리타더 RT1: 제1 리타더
RT2: 제2 리타더 100: 입사광
300: 자성 물체 SUB: 기판
500: 출사광 (+ 방향으로 회전) 501: 출사광 (- 방향으로 회전)
FAR: 패러데이 리타더 ML: 자성체 박막
FRT1: 제1 패러데이 리타더 FRT2: 제2 패러데이 리타더
ML1: 제1 자성체 박막 ML2: 제2 자성체 박막
EBL: 전기 배선 EBL1: 제1 전기 배선
EBL2: 제2 전기 배선 B1: 제1 유도 자기장
B2: 제2 유도 자기장 BP: 수직 자기장
BL: 종 자기장 BT: 횡 자기장
QWP: 사반파장판 L1, L2: 좌안 영상
R1, R2: 우안 영상 POL: 편광판
EP: 유기전계발광 표시패널 PA: 화소 영역
LA: 발광 영역 NLA: 비 발광 영역

Claims (19)

1. 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소 영역들을 포함하는 유기전계발광 표시패널;
   상기 유기전계발광 표시 패널에 영상을 표시하는 타이밍 컨트롤러;
   상기 유기전계발광 표시패널의 외측 표면에 부착되어 상기 유기전계발광 표시패널에서 출사하는 빛을 선편광 시키는 편광판;
   상기 편광판의 외측 표면에 부착되며, 상기 유기전계발광 표시패널의 가로 방향으로 나열된 화소의 배열에 대응하여 형성된 패러데이 회전자를 포함하는 패러데이 리타더; 그리고
   상기 패러데이 리타더의 최외부 표면에 부착되는 사반파장판을 포함하며,
   상기 패러데이 리타더는,
   홀수 번째 화소 행에 대응하여 형성된 홀수 번째 패러데이 리타더; 그리고
   짝수 번째 화소 행에 대응하여 형성된 짝수 번째 패러데이 리타더를 포함하고,
   상기 타이밍 컨트롤러는,
   상기 영상을 홀수 프레임과 짝수 프레임으로 구분하며;
   상기 홀수 프레임을 표시할 때는, 상기 홀수 번째 패러데이 리타더를 통해 좌안 영상 및 우안 영상 중 선택한 어느 하나인 제1 영상을 표시하고, 상기 짝수 번째 패러데이 리타더를 통해 상기 제1 영상과 다른 나머지 영상인 제2 영상을 표시하며;
   상기 짝수 프레임을 표시할 때는, 상기 홀수 번째 패러데이 리타더를 통해 상기 제2 영상을 표시하고, 상기 짝수 번째 패러데이 리타더를 통해 상기 제1 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 패러데이 리타더는,
   상기 표시장치의 최외각 표면에 부착된 기판;
   상기 기판 위에 상기 가로 방향으로 나열된 화소의 배열에 대응하여 형성된 자성체 박막; 그리고
   상기 자성체 박막의 주변에서 상기 자성체 박막과 평행하게 배치된 전기 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 전기 배선은, 상기 기판과 상기 자성체 박막 사이에 배치되며;
   상기 전기 배선과 상기 자성체 박막 사이에 개재된 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 전기 배선에 상기 가로 방향을 따라 양(+)의 방향과 음(-)의 방향 중 적어도 한 방향을 선택하여 전류를 공급하는 전류 조절장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 전류 조절장치는 이웃하는 전기 배선 사이에서 서로 반대 방향으로 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 전기 배선은, 상기 자성체 박막의 상단 변과 근접하여 상기 자성체 박막과 평행하게 진행하는 제1 전기 배선; 그리고
   상기 자성체 박막의 하단 변과 근접하여 상기 자성체 박막과 평행하게 진행하는 제2 전기 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제1 전기 배선과 상기 제2 전기 배선 각각에 상기 가로 방향을 따라 양(+)의 방향과 음(-)의 방향 중 적어도 한 방향을 선택하여 전류를 공급하는 전류 조절장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 전류 조절장치는 상기 제1 전기 배선과 상기 제2 전기 배선에 서로 반대 방향으로 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 전류 조절장치는, 이웃하는 상기 자성체 박막 사이에 위치하는 상기 제1 전기 배선과 상기 제2 전기 배선에 서로 동일한 방향으로 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이웃하는 상기 자성체 박막 사이에 위치하는 상기 제1 전기 배선과 상기 제2 전기 배선은 동일한 하나의 전기 배선인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
    
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 제 1 항에 있어서, 상기 유기전계발광 표시패널은,
    상기 화소 영역 내에서 제1 영역에 배치된 발광 영역; 그리고
    상기 화소 영역 내에서 제2 영역에 배치된 비 발광 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 화소 영역 내의 상부 영역이고,
    상기 제2 영역은 화소 영역 내의 하부 영역인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
    
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 유기전계발광 표시패널은,
    상기 다수 개의 화소 영역들 중에서, 홀수 번째 행 화소 영역들은 상기 제1 영역에 상기 발광 영역이, 그리고 상기 제2 영역에 상기 비 발광 영역이 배치되며,
    짝수 번째 행 화소 영역들은 상기 제2 영역에 상기 발광 영역이, 그리고 상기 제1 영역에 상기 비 발광 영역이 배치되며,
    상기 패러데이 리타더는,
    상기 발광 영역이 가까이에 이웃하는 화소 행들에 공통으로 배치된 패러데이 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
    
17. 제 14 항에 있어서,
    상기 비 발광 영역을 덮는 블랙 매트릭스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
    
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 블랙 매트릭스가 형성된 영역에 대응하는 상기 비 발광 영역 내에서 상기 패러데이 리타더 사이에 배치되며, 상기 블랙 매트릭스보다 좁은 폭을 갖는 블랙 스트립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
    
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 블랙 스트립은, 상기 편광판, 상기 패러데이 리타더 그리고 상기 사반파장판 중 적어도 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.

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