KR101910963B1 - 편광안경방식 입체영상표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 편광안경방식 입체영상표시장치는 화소의 상, 하부에 광차단 패턴을 형성하여 상하 시야각을 넓히는 한편, 영상패널의 중앙 영역과 상하 영역에서 광차단 패턴의 폭을 다르게 설계함으로써 3D 크로스토크(crosstalk)를 개선하기 위한 것으로, 라인 별로 화소에 좌우 영상을 표시하는 영상패널; 상기 영상패널의 전면에 배치되어 상기 좌우 영상을 공간적으로 분리하는 패턴 리타더; 및 상기 화소의 상, 하부에 형성되어 상하로 이웃하는 좌우 영상이 섞이는 것을 방지하는 광차단 패턴을 포함하며, 상기 영상패널의 중앙 영역과 상하 영역에서 상기 광차단 패턴의 폭을 다르게 설계하는 것을 특징으로 한다.

Description

편광안경방식 입체영상표시장치{FILM PATTERNED RETARDER STEREOSCOPIC 3D DISPLAY DEVICE}

본 발명은 편광안경방식 입체영상표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편광안경을 이용하여 입체영상을 시청할 수 있는 편광안경방식 입체영상표시장치에 관한 것이다.

3D 디스플레이(display)란 간단히 정의를 내리자면 "인위적으로 3D화면을 재생시켜 주는 시스템의 총체"라고 할 수 있다.

여기서, 시스템이란 3D로 보여질 수 있는 소프트웨어적인 기술과 그 소프트웨어적 기술로 만든 컨텐츠를 실제로 3D로 구현해내는 하드웨어를 동시에 포함한다. 소프트웨어 영역까지 포함시키는 이유는 3D 디스플레이 하드웨어의 경우 각각의 입체 구현방식마다 별도의 소프트웨어적 방식으로 구성된 컨텐츠가 따로 필요하기 때문이다.

또한, 가상 3D 디스플레이는 사람이 입체감을 느끼는 여러 요인 중 우리 눈이 가로방향으로 약 65mm 떨어져 있어서 나타나게 되는 양안시차(binocular disparity)를 이용하여 평면적인 디스플레이 하드웨어에서 말 그대로 가상적으로 입체감을 느낄 수 있게 하는 시스템의 총체이다. 다시 말해 우리의 눈은 양안시차 때문에 똑같은 사물을 바라보더라도 각각 약간은(정확히 말하면 좌우의 공간적 정보를 약간씩 나눠 가지고 있는) 다른 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합시킴으로써 우리가 입체감을 느낄 수 있게 되는데, 그것을 이용하여 2D 디스플레이 장치에서 좌우 화상 2개를 동시에 표시하여 각각의 눈으로 보내는 설계를 통해 가상적인 입체감을 만들어 내는 것이 바로 가상 3D 디스플레이인 것이다.

이러한 가상 3D 디스플레이 하드웨어 장치에서 하나의 화면으로 2채널의 화상을 나타내기 위해서는 예를 들어, 하나의 화면에서 가로나 세로의 한쪽 방향으로 줄을 한 줄씩 바꿔가며 한 채널씩 출력하게 된다. 그렇게 동시에 2채널의 화상이 하나의 디스플레이 장치에서 출력되면 하드웨어적 구조상 무안경방식의 경우에는 오른쪽 화상은 그대로 오른쪽 눈으로 들어가고, 왼쪽 화상은 왼쪽 눈으로만 들어가게 된다. 또한, 안경을 착용하는 방식의 경우에는 각각의 방식에 맞는 특수한 안경을 통하여 오른쪽 화상은 왼쪽 눈이 볼 수 없게 가려주고, 왼쪽 화상은 오른쪽 눈이 볼 수 없게 각각 가려주는 방법을 사용한다.

이와 같이 한 줄씩 바꿔가며 출력한다 해도 줄의 두께와 간격이 0.1mm~0.5mm 정도의 아주 미세한 수준이므로 우리의 눈은 그 정도의 간격은 인지하지 못하고 각 채널의 두 화상을 각 눈에서 하나씩의 화면인 것으로 인식하게 되지만, 2D 화면으로 사용할 때에 비해 똑같은 크기의 화면에서 눈으로 들어가는 정보량은 각 채널 당 반을 나눠 가지므로 해상도와 체감밝기가 절반 정도로 줄어들게 되는 단점이 있다.

이러한 입체영상의 표시방법으로는 크게 안경을 착용하는 방식과 안경을 착용하지 않는 무안경방식이 있다.

상기 안경을 착용하는 방식은 청색과 적색의 색안경을 좌우에 각각 쓰는 애너그리프(anaglyph)방식과 좌우 편광방향이 서로 다른 편광안경을 쓰는 편광안경방식과 시간 분할된 화면을 주기적으로 반복시키고 이 주기에 동기를 맞추는 액정셔터가 설치된 안경을 쓰는 액정셔터방식 등이 있으며, 이 중에서 상기 편광안경방식은 쉽게 2D로 구성된 2개의 영상에서 3D 영상으로 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 편광안경방식의 입체영상표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 예시도이다.

상기 도 1을 참조하면, 편광안경방식은 편광 현상을 이용하는 것으로 영상패널(10)의 전면(前面)에 패턴 리타더(patterned retarder)(20)를 배치하여 좌우 영상을 공간적으로 분리하는 방식이다.

상기 편광안경방식 입체영상표시장치의 패턴 리타더(20)는 좌우 영상이 서로 수직의 방향을 갖는 편광 상태를 구현할 수 있도록 위치에 따른 일정한 패턴이 형성되어 있는 필름을 의미한다.

예를 들어, 상기 패턴 리타더(20)는 유리로 된 기판 또는 필름 형태의 기판을 구비하는데, 도면에는 자세히 도시하지 않았지만 그 위에는 정렬층 및 복굴절층이 형성된다. 상기 정렬층 및 복굴절층은 제 1 영역(21)의 규칙적 패턴 및 제 2 영역(22)의 규칙적 패턴을 구비한다. 상기 제 1 영역(21) 및 제 2 영역(22)은 상기 영상패널(10)의 영상 라인(line)에 대응하여 서로 교대하는 스트립(strip)들로 형성되며, 각각의 영역(21, 22)은 같은 배향방향을 가진다.

상기 영상패널(10)을 액정표시장치로 구성하는 경우에는 상기 영상패널(10)과 패턴 리타더(20) 사이에, 예를 들어 수평방향의 광흡수축을 가지는 편광판(11)을 배치한다.

현재 널리 사용되는 것은 라인(line) 별로 좌우 영상을 배치하는 방식이다. 즉, 도시된 바와 같이, 수직방향으로 홀수 라인에 L영상(L)을, 짝수 라인에 R영상(R)을 배치한다. 이렇게 영상패널(10)에 L, R영상(L, R)을 디스플레이하면, 시청자는 입체영상 시청용 안경(30)을 착용하여 L, R영상(L, R)을 분리하여 봄으로써 3D 영상을 즐길 수 있게 된다.

이와 같은 상기 편광안경방식은 L영상과 R영상이 바로 붙어 있기 때문에 편광판으로 정확하게 L영상과 R영상으로 나눌 수 없으며, 이로 인해 좌안에 R영상이, 우안에 L영상이 들어오는 크로스토크(crosstalk)나 상하 제한된 시야각을 제공하게 된다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 편광안경방식 입체영상표시장치에 있어, 상하 시야각을 넓히는 동시에 상하 영역에서 3D 크로스토크를 개선할 수 있는 편광안경방식 입체영상표시장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 편광안경방식 입체영상표시장치는 라인 별로 화소에 좌우 영상을 표시하는 영상패널; 상기 영상패널의 전면에 배치되어 상기 좌우 영상을 공간적으로 분리하는 패턴 리타더; 및 상기 화소의 상, 하부에 형성되어 상하로 이웃하는 좌우 영상이 섞이는 것을 방지하는 광차단 패턴을 포함하며, 상기 영상패널의 중앙 영역과 상하 영역에서 상기 광차단 패턴의 폭을 다르게 설계하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 패턴 리타더는 좌우 영상이 서로 수직의 방향을 갖는 편광 상태를 구현하도록 위치에 따라 소정 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 광차단 패턴은 상기 영상패널을 구성하는 상부 유리기판에 형성된 블랙매트릭스를 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상패널은 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 전계발광표시장치(Field Emission Display; FED), 플라즈마영상표시장치(Plasma Display Panel; PDP), 전기발광표시장치(Electroluminescent Display; EL) 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 영상패널 하부에 배치되는 백라이트 유닛을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 영상패널의 중앙에서 멀어질수록 상기 광차단 패턴의 폭을 점진적으로 더 넓게 설계하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상패널은 다수의 구역으로 나뉘어지고, 상기 구역에 따라 상기 광차단 패턴의 폭을 단계적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 영상패널의 중앙에서 멀어질수록 상기 구역에 따라 상기 광차단 패턴의 폭을 단계적으로 더 넓게 설계하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 영상패널은 중앙 영역을 포함하는 최소 3개의 영역으로 나뉘어지는 것을 특징으로 한다.

상기 영상패널이 7개의 구역으로 나뉘어지는 경우, 상기 영상패널의 중앙 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l1)보다 첫 번째 상하 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l2)을 더 넓게 설계하고, 상기 첫 번째 상하 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l2)보다 두 번째 상하 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l3)을 더 넓게 설계하며, 상기 두 번째 상하 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l3)보다 세 번째 상하 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l4)을 더 넓게 설계(l1<l2<l3<l4)하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상패널의 배면에 직하 방식으로 다수의 백라이트를 구성하는 경우, 상기 다수의 백라이트는 상기 영상패널의 구역에 따라 다수의 영역들로 분할되어 휘도를 단계적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 영상패널의 중앙에서 멀어질수록 상기 백라이트의 휘도를 더 밝게 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상패널의 배면에 다수의 영역들로 구분되도록 도광 차단막이 형성된 도광판이 배치되는 한편, 구분된 각각의 영역들 측면에 백라이트가 위치하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 각각의 영역들 측면에 위치한 상기 백라이트는 상기 영역들에 대응하여 휘도를 단계적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 영상패널의 중앙에서 멀어질수록 상기 백라이트의 휘도를 더 밝게 설정하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 편광안경방식 입체영상표시장치는 화소의 상, 하부에 광차단 패턴을 형성하여 상하 시야각을 넓히는 한편, 영상패널의 중앙 영역과 상하 영역에서 광차단 패턴의 폭을 다르게 설계함으로써 3D 크로스토크 개선할 수 있게 된다. 그 결과 패널의 전체적인 화질 향상에 기여할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 일반적인 편광안경방식의 입체영상표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 예시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 예시도.
도 3은 상기 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치에 있어, 상하 시야각이 개선되는 원리를 설명하기 위한 단면도.
도 4는 영상패널의 중앙 영역과 상하 영역에서 3D 크로스토크의 차이가 발생하는 이유를 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치에 있어, 광차단 패턴을 구성하는 방법을 개략적으로 나타내는 예시도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치에 있어, 광차단 패턴을 구성하는 방법을 개략적으로 나타내는 예시도.
도 7은 광차단 패턴의 폭과 휘도가 반비례하는 것을 나타내는 도면.
도 8은 상기 도 6에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치에 있어, 백라이트 유닛을 구성하는 방법을 개략적으로 나타내는 예시도.
도 9는 상기 도 6에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치에 있어, 백라이트 유닛을 구성하는 다른 방법을 개략적으로 나타내는 예시도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 편광안경방식 입체영상표시장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 예시도이다.

상기 도 2를 참조하면, 편광안경방식은 편광 현상을 이용하는 것으로 영상패널(100)의 전면에 패턴 리타더(120)를 배치하여 좌우 영상을 공간적으로 분리하는 방식이다.

상기 편광안경방식 입체영상표시장치의 패턴 리타더(120)는 좌우 영상이 서로 수직의 방향을 갖는 편광 상태를 구현할 수 있도록 위치에 따른 일정한 패턴이 형성되어 있는 필름을 의미한다.

예를 들어, 상기 패턴 리타더(120)는 유리로 된 기판 또는 필름 형태의 기판을 구비하는데, 도면에는 자세히 도시하지 않았지만 그 위에는 정렬층 및 복굴절층이 형성된다. 상기 정렬층 및 복굴절층은 제 1 영역(121)의 규칙적 패턴 및 제 2 영역(122)의 규칙적 패턴을 구비한다. 상기 제 1 영역(121) 및 제 2 영역(122)은 상기 영상패널(100)의 영상 라인에 대응하여 서로 교대하는 스트립들로 형성되며, 각각의 영역(121, 122)은 같은 배향방향을 가진다. 이때, 상기 제 1 영역(121)과 제 2 영역(122)은 서로 다른 배향방향을 가지며, 예를 들어 각각 약 45°와 135°를 가질 수 있다.

상기 영상패널(100)은 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 전계발광표시장치(Field Emission Display; FED), 플라즈마영상표시장치(Plasma Display Panel; PDP), 전기발광표시장치(Electroluminescent Display; EL) 중 하나로 구성될 수 있다. 그리고, 영상패널(100)을 액정표시장치로 구성하는 경우에는 상기 영상패널(100)과 패턴 리타더(120) 사이에, 예를 들어 수평방향의 광흡수축을 가지는 상부 편광판(101)을 배치한다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 영상패널(100) 하부에는 백라이트 유닛이 배치되고, 상기 영상패널(100)과 백라이트 유닛 사이에 하부 편광판이 배치되게 된다.

상기 영상패널(100)을 액정표시장치로 구성하는 경우에 상기 영상패널(100)은 2장의 유리기판들과 이들 사이에 형성된 액정층으로 구성될 수 있다. 하부 유리기판에는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터 어레이에는 R, G 및 B 데이터전압이 공급되는 다수의 데이터라인들, 상기 데이터라인들에 교차하여 게이트펄스가 공급되는 다수의 게이트라인들, 상기 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부들에 형성되는 다수의 박막 트랜지스터들, 액정 셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소전극 및 상기 화소전극에 접속되어 액정 셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터 등을 포함한다. 상부 유리기판에는 컬러필터 어레이가 형성된다. 상기 컬러필터 어레이에는 블랙매트릭스와 컬러필터 등을 포함한다. 상기 화소전극에 대향하여 전계를 형성하는 공통전극은 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic; TN) 모드와 수직 배향(Vertical Alignment; VA) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판에 형성되며, 횡전계(In Plane Switching; IPS) 모드와 프린지 필드(Fringe Field Switching; FFS) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판에 형성된다. 상기 유리기판들에는 액정층과 접하는 내면에 액정의 프리틸트 각(pretilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성되고, 유리기판들 사이에는 액정 셀의 셀갭을 유지하기 위한 컬럼스페이서가 형성된다.

상기 상부 편광판(101)은 영상패널(100)의 상부 유리기판 상에 부착되는 검광자(analyzer)로써 영상패널(100)의 액정층을 투과하여 입사되는 빛에서 특성 선편광만을 투과시킨다.

현재 널리 사용되는 것은 라인 별로 좌우 영상을 배치하는 방식이다. 즉, 도시된 바와 같이, 수직방향으로 홀수 라인에 L영상(L)을, 짝수 라인에 R영상(R)을 배치한다. 이렇게 영상패널(100)에 L, R영상(L, R)을 디스플레이하면, 시청자는 입체영상 시청용 안경(130)을 착용하여 L, R영상(L, R)을 분리하여 봄으로써 3D 영상을 즐길 수 있게 된다.

즉, 전술한 바와 같이 상기 패턴 리타더(120)는 라인 별로 교대로 배치된 제 1 영역(121)의 규칙적 패턴들 및 제 2 영역(122)의 규칙적 패턴들을 구비한다. 일 예로 상기 제 1 영역(121)의 규칙적 패턴들 및 제 2 영역(122)의 규칙적 패턴들은 상부 편광판(101)의 흡수축과 각각 (+)45° 및 (-)45°를 이루도록 라인 별로 배치될 수 있다. 상기 제 1 영역(121)의 규칙적 패턴들 및 제 2 영역(122)의 규칙적 패턴들 각각은 복굴절 매질을 이용하여 광의 위상을 (+)λ/4 및 (-)λ/4만큼 지연시킨다. 상기 제 1 영역(121)의 규칙적 패턴의 광축과 상기 제 2 영역(122)의 규칙적 패턴의 광축은 서로 직교한다. 따라서, 제 1 영역(121)의 규칙적 패턴들은 영상패널(100)의 L영상(L)이 표시되는 라인과 대향하도록 배치되어 L영상(L)의 빛을 제 1 편광(원편광 또는 선편광)으로 변환한다. 또한, 제 2 영역(122)의 규칙적 패턴들은 영상패널(100)의 R영상(R)이 표시되는 라인과 대향하도록 배치되어 R영상(R)의 빛을 제 2 편광(원편광 또는 선편광)으로 변환한다. 일 예로 상기 제 1 영역(121)의 규칙적 패턴들은 좌-원편광(left-handed circularly polarization)을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있고, 상기 제 2 영역(122)의 규칙적 패턴들은 우-원편광(right-handed circularly polarization)을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있다.

이때, 입체영상 시청용 안경(130)의 좌안용 렌즈(135L)에는 제 1 편광 성분만을 통과시키는 편광필름이 접착되고, 상기 입체영상 시청용 안경(130)의 우안용 렌즈(135R)에는 제 2 편광 성분만을 통과시키는 편광필름이 접착된다. 따라서, 상기 입체영상 시청용 안경(130)을 착용한 시청자는 좌안으로 L영상(L)만을 보게되고, 우안으로 R영상(R)을 보게되어 영상패널(100)에 표시된 영상을 입체영상으로 느끼게 된다.

이때, 도면에는 상기 편광안경방식으로 원편광방식을 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 편광안경방식으로 선편광방식을 이용할 수도 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광안경방식 입체영상표시장치는 상하 시야각 문제를 해결하기 위해 화소(107)의 상, 하부에 소정의 광차단 패턴(106)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 일 예로 상기 광차단 패턴(106)은 상기 영상패널(100)의 상부 유리기판에 형성된 블랙매트릭스를 이용할 수 있다.

즉, 라인 별로 좌우 영상을 다르게 배치하는 방식에 있어 상하로 이웃하는 L, R영상(L, R)은 상기 광차단 패턴(106)에 의해 정확하게 L영상(L)과 R영상(R)으로 분리됨으로써 좌안에는 L영상(L)만이, 우안에는 R영상(R)만이 들어오게 된다.

도 3은 상기 도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치에 있어, 상하 시야각이 개선되는 원리를 설명하기 위한 단면도이다.

이때, 상기 도 3은 입체영상 시청용 안경(130)의 우안용 렌즈(135R)를 통해 입체영상을 바라본 경우에 있어 상하 시야각이 개선되는 원리를 예를 들어 나타내고 있으며, 좌안의 경우도 동일한 방식으로 상하 시야각이 개선되는 것을 알 수 있다.

상기 도 3을 참조하면, 전술한 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치는 영상패널(100) 전면에 배치된 패턴 리타더(120)를 거쳐 최종적으로 서로 다른 방향으로 편광된 좌우 영상, 예를 들어 각각 좌-원편광된 영상과 우-원편광된 영상을 분리하여 볼 수 있게 된다.

편광안경방식의 상기 패턴 리타더(120)는 별도의 기판(123)에 형성된다. 기판(123)으로는 영상패널(100)을 구성하는 컬러필터 기판(105) 또는 박막 트랜지스터 기판(115)과 같은 재질의 글라스 또는 위상차가 없는 광학필름이 이용될 수 있다. 패턴 리타더(120)가 형성된 기판(123)은 접착제를 이용한 접착공정을 통해 영상패널(100) 외측의 상부 편광판(101) 상에 부착될 수 있다.

이때, 라인 별로 좌우 영상을 다르게 배치하는 방식에 있어 상하로 이웃하는 L, R영상(L, R)은 상기 화소(107)의 상, 하부에 형성된 상기 광차단 패턴(106)에 의해 정확하게 L영상(L)과 R영상(R)으로 분리됨으로써 좌안에는 L영상(L)만이, 우안에는 R영상(R)만이 들어오게 된다. 즉, 예를 들어 L영상(L)은 화소(107)의 상, 하부에 형성된 광차단 패턴(106)에 의해 패턴 리타더(120)의 제 2 영역(122)으로는 투과되지 못하고 패턴 리타더(120)의 제 1 영역(121)으로만 투과됨에 따라 상기 입체영상 시청용 안경(130)의 우안용 렌즈(135R)에 R영상(R)만이 들어오게 된다.

그 결과 기존에 비해 상하 시야각이 넓어지게 되나, 상기 본 발명의 제 1 실시예와 같이 세로 라인의 광차단 패턴(106)의 폭이 모두 동일한 경우 위치에 따라 3D 크로스토크의 차이가 발생할 수 있다.

도 4는 영상패널의 중앙 영역과 상하 영역에서 3D 크로스토크의 차이가 발생하는 이유를 설명하기 위한 예시도이다.

상기 도 4를 참조하면, 시청자(140)의 주 시청거리에서 영상패널(100)의 중앙 영역(①)을 바라볼 때의 3D 크로스토크와 상하 영역(②, ③)을 바라볼 때의 크로스토크 수준이 다르게 인지되는 것을 알 수 있다. 일반적으로 3D 크로스토크 수준은 중앙 영역(①)보다 상하 영역(②, ③)에서 더 나쁘다.

이는 시청자(140)의 주 시청 위치가 영상패널(100)의 중앙이라 가정했을 때, 중앙에서 각 영역(①, ②, ③)을 바라볼 때 영상패널(100)과 시청자(140)의 눈이 이루는 각도가 모두 상이하기 때문이며, 상하 영역(②, ③)에서 크로스토크가 증가하게 된다.

따라서, 상하 영역은 중앙 영역보다 더 넓은 시야각을 가지도록 설계되어야 하며, 이를 위해 본 발명의 다른 실시예에서는 영상패널의 중앙 영역과 상하 영역에서 광차단 패턴의 폭을 다르게 설계하는 것을 특징으로 하며, 이를 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치에 있어, 광차단 패턴을 구성하는 방법을 개략적으로 나타내는 예시도로써, 1080개의 세로 라인으로 이루어진 영상패널에 대해 예를 들고 있다.

상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치는 영상패널의 중앙 영역과 상하 영역에서 광차단 패턴의 폭을 다르게 설계한 것을 제외하고는 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치와 실질적으로 동일한 구성으로 이루어져 있다.

상기 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치는 영상패널(200)의 중앙 영역보다 상하 영역이 시야각에서 시청하게 될 확률이 높은 영역이므로 영상패널(200)의 중앙에서 멀어질수록 광차단 패턴(206-1, 206-c, 206-n)의 폭을 더 넓게 설계하는 것을 특징으로 한다. 이는 광차단 패턴(206-1, 206-c, 206-n)의 폭이 넓어지면 시야각이 증가하기 때문이다. 이때, 일 예로 상기 광차단 패턴(206-1, 206-c, 206-n)은 상기 영상패널(200)의 상부 유리기판에 형성된 블랙매트릭스를 이용할 수 있다.

즉, 영상패널(200)의 중앙 영역의 화소(207-c)에 대한 광차단 패턴(206-c)보다 상하 영역의 화소(207-1, 207-n)에 대한 광차단 패턴(206-1, 206-n)의 폭을 더 넓게 설계한다. 상기 상하 영역의 화소(207-1, 207-n)로는 각각 첫 번째 라인의 화소(207-1)와 마지막 번째 라인, 즉 1080번째 라인의 화소(207-n)를 예를 들어 나타내고 있다.

상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치는 영상패널(200)의 중앙에서 멀어질수록 광차단 패턴(206-1, 206-c, 206-n)의 폭이 점진적으로 넓어지는 경우를 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 영상패널을 다수의 구역으로 나누고 이 구역에 따라 광차단 패턴의 폭을 단계적으로 변화시키는 경우에도 적용 가능하며, 이를 다음의 제 3 실시예를 통해 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치에 있어, 광차단 패턴을 구성하는 방법을 개략적으로 나타내는 예시도로써, 1080개의 세로 라인으로 이루어진 영상패널에 대해 예를 들고 있다.

상기 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치는 영상패널을 7개의 구역으로 나누고 이 구역에 따라 광차단 패턴의 폭을 단계적으로 변화시켜 설계한 것을 제외하고는 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치와 실질적으로 동일한 구성으로 이루어져 있다. 다만, 본 발명이 상기 구역의 특정 개수에 한정되는 것은 아니며, 영상패널이 중앙 영역을 포함하는 최소 3개의 구역으로 나뉘는 경우에는 적용 가능하다.

상기 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치는 영상패널(300)의 중앙 영역(①)보다 상하 영역(②,②', ③,③', ④,④')이 시야각에서 시청하게 될 확률이 높은 영역이므로 영상패널(300)의 중앙에서 멀어질수록 광차단 패턴(306-1, 306-2, 306-3, 306-4)의 폭을 단계적으로 더 넓게 설계하는 것을 특징으로 한다. 이는 광차단 패턴(306-1, 306-2, 306-3, 306-4)의 폭이 넓어지면 시야각이 증가하기 때문이다. 이때, 일 예로 상기 광차단 패턴(306-1, 306-2, 306-3, 306-4)은 상기 영상패널(300)의 상부 유리기판에 형성된 블랙매트릭스를 이용할 수 있다.

즉, 상기 본 발명의 제 3 실시예의 경우에는 영상패널(300)의 중앙 영역(①)의 화소(307-1)에 대한 광차단 패턴(306-1)의 폭(l1)보다 첫 번째 상하 영역(②, ②')의 화소(307-2)에 대한 광차단 패턴(306-2)의 폭(l2)을 더 넓게 설계하고, 상기 첫 번째 상하 영역(②, ②')의 화소(307-2)에 대한 광차단 패턴(306-2)의 폭(l2)보다 두 번째 상하 영역(③, ③')의 화소(307-3)에 대한 광차단 패턴(306-3)의 폭(l3)을 더 넓게 설계한다. 그리고, 상기 두 번째 상하 영역(③, ③')의 화소(307-3)에 대한 광차단 패턴(306-3)의 폭(l3)보다 세 번째 상하 영역(④, ④')의 화소(307-4)에 대한 광차단 패턴(306-4)의 폭(l4)을 더 넓게 설계하는 것을 특징으로 한다(l1<l2<l3<l4).

이와 같이 상기 본 발명의 제 2 실시예, 제 3 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치는 화소의 상, 하부에 광차단 패턴을 형성하여 상하 시야각을 넓히는 한편, 영상패널의 중앙 영역과 상하 영역에서 광차단 패턴의 폭을 다르게 설계함으로써 3D 크로스토크 개선할 수 있게 된다. 그 결과 패널의 전체적인 화질 향상에 기여할 수 있게 된다.

다만, 도 7을 참조하면 광차단 패턴의 폭과 휘도는 반비례 관계에 있다. 따라서, 그냥 광차단 패턴의 폭을 영역 별로 다르게 설정하면 휘도의 균일도 문제가 발생할 수 있다.

그러나, 이는 백라이트 유닛의 도광판이나 백라이트의 구성을 통해 보상할 수 있다. 즉, 액정패널의 중앙 영역보다 상하 영역에서 더 밝게 조사되도록 백라이트 유닛을 설계하면 된다.

도 8은 상기 도 6에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치에 있어, 백라이트 유닛을 구성하는 방법을 개략적으로 나타내는 예시도로써, 백라이트의 구성을 통해 보상하는 방법을 예를 들어 나타내고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 영상패널(300)의 영상표시영역 내에 다수의 백라이트(355-1, 355-2,355-2', 355-3,355-3', 355-4,355-4')가 배치되어 있다.

상기 영상표시영역은 통상 액티브영역(active area)라 칭하며, 영상패널(300) 상에서 영상표시가 수행되는 영역으로써, 상기 영상표시영역에 대응하는 영상패널(300)의 배면에 직하형 백라이트 유닛 방식으로 다수의 백라이트(355-1, 355-2,355-2', 355-3,355-3', 355-4,355-4')를 구성할 수 있다.

상기 다수의 백라이트(355-1, 355-2,355-2', 355-3,355-3', 355-4,355-4')는 형광램프(CCFL 또는 EEFL) 또는 발광다이오드(LED)를 이용할 수 있다.

이때, 본 발명은 상기 영상패널(300)의 중앙에서 멀어질수록 상기 백라이트(355-1, 355-2,355-2', 355-3,355-3', 355-4,355-4')의 휘도를 더 밝게 설정하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어 상기 다수의 백라이트(355-1, 355-2,355-2', 355-3,355-3', 355-4,355-4')는 영역 별로 휘도를 다르게 설정하기 위해 전술한 7개의 구역에 따라 7개로 분할될 수 있다.

이때, 중앙 영역의 백라이트(355-1)보다 첫 번째 상하 영역의 백라이트(355-2, 355-2')에서 더 밝게 조사되도록 설정하고, 상기 첫 번째 상하 영역의 백라이트(355-2, 355-2')보다 두 번째 상하 영역의 백라이트(355-3, 355-3')에서 더 밝게 조사되도록 설정한다. 그리고, 상기 두 번째 상하 영역의 백라이트(355-3, 355-3')보다 세 번째 상하 영역의 백라이트(355-4,355-4')에서 더 밝게 조사되도록 설정하게 된다.

상기 다수의 백라이트(355-1, 355-2,355-2', 355-3,355-3', 355-4,355-4')는 도시된 바와 같이 제 1 제어부(350-1), 제 2 제어부(350-2), 제 3 제어부(350-3) 및 제 4 제어부(350-4)를 통해 구동이 제어될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9는 상기 도 6에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광안경방식의 입체영상표시장치에 있어, 백라이트 유닛을 구성하는 다른 방법을 개략적으로 나타내는 예시도로써, 백라이트 유닛의 도광판의 구성을 통해 보상하는 방법을 예를 들어 나타내고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 영상패널(300)의 배면에 소정의 도광 차단막(366)이 형성된 도광판(365)이 배치되고, 상기 도광판(365)은 다수의 영역(①, ②,②', ③,③', ④,④')들로 구분되며, 구분된 각각의 영역(①, ②,②', ③,③', ④,④')들 측면에 위치한 백라이트(360-1, 360-2,360-2', 360-3,360-3', 360-4,360-4')로부터 상기 영역(①, ②,②', ③,③', ④,④')들 별로 다른 휘도를 가진 빛을 조사 받게 된다.

따라서, 영상패널(300)의 배면에 다수의 영역(①, ②,②', ③,③', ④,④')들로 도광판(365)이 분할되고, 상기 분할된 도광판(365)을 통해 도광판(365)의 측면에 위치한 백라이트(360-1, 360-2,360-2', 360-3,360-3', 360-4,360-4')로부터 입사되는 빛을 확산, 산란시켜 방출하게 된다.

상기 다수의 백라이트(360-1, 360-2,360-2', 360-3,360-3', 360-4,360-4')는 형광램프(CCFL 또는 EEFL) 또는 발광다이오드(LED)를 이용할 수 있다.

이때, 본 발명은 상기 영상패널(300)의 중앙에서 멀어질수록 상기 백라이트(360-1, 360-2,360-2', 360-3,360-3', 360-4,360-4')의 휘도를 더 밝게 설정하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어 상기 영역(①, ②,②', ③,③', ④,④')들은 영역 별로 휘도를 다르게 설정하기 위해 전술한 7개의 구역에 따라 7개로 분할될 수 있다.

이때, 중앙 영역(①)의 백라이트(360-1)보다 첫 번째 상하 영역(②,②')의 백라이트(360-2, 360-2')에서 더 밝게 조사되도록 설정하고, 상기 첫 번째 상하 영역(②,②')의 백라이트(360-2, 360-2')보다 두 번째 상하 영역(③,③')의 백라이트(360-3, 360-3')에서 더 밝게 조사되도록 설정한다. 그리고, 상기 두 번째 상하 영역(③,③')의 백라이트(360-3, 360-3')보다 세 번째 상하 영역(④,④')의 백라이트(360-4,360-4')에서 더 밝게 조사되도록 설정하게 된다.

또한, 전술한 바와 같이 상기 다수의 백라이트(360-1, 360-2,360-2', 360-3,360-3', 360-4,360-4')는 제 1 제어부(350-1), 제 2 제어부(350-2), 제 3 제어부(350-3) 및 제 4 제어부(350-4)를 통해 구동이 제어될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100,200,300 : 영상패널 120 : 패턴 리타더
106,206-1,206-c,206-n,306-1,306-2,306-3,306-4 : 광차단 패턴
107,207-1,207-c,207-n,307-1,307-2,307-3,307-4 : 화소
350-1,350-2,350-3,350-4 : 제어부
355-1,355-2,355-2',355-3,355-3',355-4,355-4' : 백라이트
360-1,360-2,360-2',360-3,360-3',360-4,360-4' : 백라이트
365 : 도광판 366 : 도광 차단막

Claims (15)

1. 라인 별로 화소에 좌우 영상을 표시하고, 중앙 영역 및 상기 중앙 영역 상하의 복수의 상하 영역을 포함하는 복수의 영역으로 나뉘어지는 영상패널;
   상기 영상패널 하부에 배치되고, 빛의 확산을 차단하는 도광 차단막이 배치된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛;
   상기 영상패널의 전면에 배치되어 상기 좌우 영상을 공간적으로 분리하는 패턴 리타더; 및
   상기 화소의 상, 하부에 형성되어 상하로 이웃하는 좌우 영상이 섞이는 것을 방지하는 광차단 패턴을 포함하며,
   상하 시야각을 넓혀 크로스토크를 개선하도록, 상기 영상패널의 상기 복수의 영역에서 상기 광차단 패턴의 폭을 상기 영상패널의 중앙에서 멀어질수록 점진적으로 더 넓게 설계하고,
   상기 복수의 상하 영역 중 상기 영상패널의 최상단 및 최하단에 배치된 상기 상하 영역에서 상기 광차단 패턴의 폭은 가장 넓고,
   상기 복수의 상하 영역 중 상기 중앙 영역에 가장 인접한 상기 상하 영역에서 상기 광차단 패턴의 폭은, 상기 중앙 영역에서 상기 광차단 패턴의 폭보다 넓으며,
   상기 도광 차단막은 상기 복수의 영역의 경계에 중첩하도록 배치되고,
   상기 도광 차단막에 의해 상기 도광판은 다수의 영역들로 분할된, 편광안경방식 입체영상표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 리타더는 좌우 영상이 서로 수직의 방향을 갖는 편광 상태를 구현하도록 위치에 따라 소정 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광안경방식 입체영상표시장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 광차단 패턴은 상기 영상패널을 구성하는 상부 유리기판에 형성된 블랙매트릭스를 이용하는 것을 특징으로 하는 편광안경방식 입체영상표시장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 영상패널은 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 전계발광표시장치(Field Emission Display; FED), 플라즈마영상표시장치(Plasma Display Panel; PDP), 전기발광표시장치(Electroluminescent Display; EL) 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광안경방식 입체영상표시장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 라인 별로 화소에 좌우 영상을 표시하고, 중앙 영역 및 상기 중앙 영역 상하의 복수의 상하 영역을 포함하는 복수의 영역으로 나뉘어지는 영상패널;
   상기 영상패널 하부에 배치되고, 빛의 확산을 차단하는 도광 차단막이 배치된 도광판을 포함하는 백라이트 유닛;
   상기 영상패널의 전면에 배치되어 상기 좌우 영상을 공간적으로 분리하는 패턴 리타더; 및
   상기 화소의 상, 하부에 형성되어 상하로 이웃하는 좌우 영상이 섞이는 것을 방지하는 광차단 패턴을 포함하며,
   상하 시야각을 넓혀 크로스토크를 개선하도록, 상기 영상패널의 상기 복수의 영역에서 상기 광차단 패턴의 폭을 상기 복수의 영역에 따라 단계적으로 변화시키고,
   상기 복수의 상하 영역 중 상기 영상패널의 최상단 및 최하단에 배치된 상기 상하 영역에서 상기 광차단 패턴의 폭은 가장 넓고,
   상기 복수의 상하 영역 중 상기 중앙 영역에 가장 인접한 상기 상하 영역에서 상기 광차단 패턴의 폭은, 상기 중앙 영역에서 상기 광차단 패턴의 폭보다 넓으며,
   상기 도광 차단막은 상기 복수의 영역의 경계에 중첩하도록 배치되고,
   상기 도광 차단막에 의해 상기 도광판은 다수의 영역들로 분할된, 편광안경방식 입체영상표시장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 영상패널의 중앙에서 멀어질수록 상기 복수의 영역에 따라 상기 광차단 패턴의 폭을 단계적으로 더 넓게 설계하는 것을 특징으로 하는 편광안경방식 입체영상표시장치.
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서, 상기 복수의 영역이 7개의 영역으로 나뉘어지는 경우, 상기 영상패널의 중앙 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l1)보다 첫 번째 상하 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l2)을 더 넓게 설계하고, 상기 첫 번째 상하 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l2)보다 두 번째 상하 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l3)을 더 넓게 설계하며, 상기 두 번째 상하 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l3)보다 세 번째 상하 영역의 화소에 대한 광차단 패턴의 폭(l4)을 더 넓게 설계(l1<l2<l3<l4)하는 것을 특징으로 하는 편광안경방식 입체영상표시장치.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 영상패널의 배면에 직하 방식으로 다수의 백라이트를 구성하는 경우, 상기 다수의 백라이트는 상기 복수의 영역에 따라 다수의 영역들로 분할되어 휘도를 단계적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 편광안경방식 입체영상표시장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 영상패널의 중앙에서 멀어질수록 상기 백라이트의 휘도를 더 밝게 설정하는 것을 특징으로 하는 편광안경방식 입체영상표시장치.
13. 제 8 항에 있어서, 상기 도광 차단막에 의해 구분된 상기 도광판의 상기 다수의 영역들 각각의 측면에 백라이트가 위치하는 것을 특징으로 하는 편광안경방식 입체영상표시장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 각각의 영역들 측면에 위치한 상기 백라이트는 상기 영역들에 대응하여 휘도를 단계적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 편광안경방식 입체영상표시장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 영상패널의 중앙에서 멀어질수록 상기 백라이트의 휘도를 더 밝게 설정하는 것을 특징으로 하는 편광안경방식 입체영상표시장치.

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