KR101978787B1 - 입체 영상 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 동일한 하나의 게이트 배선과 연결되는 다수의 화소영역이라 정의되는 화소라인이 다수 구비되며, 액정층을 개재하여 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 액정패널과; 상기 액정패널의 양 외측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 패턴드 리타더와; 좌안용 및 우안용 렌즈에 각각 제 1 편광필름과 제 2 편광필름이 각각 구비되는 편광안경을 포함하며, 편광안경은 3D 구동시에는 상기 제 1 및 제 2 편광필름 서로 수직한 투과축을 가지며, 프라이버시 보호 모드 구동시는 상기 제 1 및 제 2 편광필름이 서로 수직한 투과축을 갖는 것이 특징이며, 프라이버시 보호 모드 구동시 상기 다수의 화소라인에 있어 홀수번째 또는 짝수번째 화소라인 중 어느 하나의 화소라인에는 실제 이미지에 대한 신호가 인가되며 나머지 화소라인에는 실제이미지와 다른 이미지에 대한 신호가 인가되는 것이 특징인 3D 영상 표시장치를 제공한다.

Description

입체 영상 표시장치{3 dimensional stereography image display device}
본 발명은 표시장치에 관한 것이며, 특히, 사용자만이 선명한 화상을 볼 수 있으며 주변 사람들에게는 실제 화상이 구현되지 않는 프리이버시 보호 모드를 갖는 3D 영상 표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정표시장치(liquid crystal display)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
좀 더 자세히, 일반적인 액정표시장치의 분해사시도인 도 1을 참조하여 그 구조에 대해 설명하면, 도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 투명한 기판(12)의 상면으로 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16)을 포함하며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점에는 박막트랜지스터(Tr)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.
또한, 상기 어레이 기판(10)과 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)은 투명기판(22)의 배면으로 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러필터 패턴(26a, 26b, 26c)을 포함하는 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(25)와 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 구비되어 있다.
그리고, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(29)의 누설을 방지하기 위하여 가장자리 따라 실링제(sealant) 등으로 봉함된 상태에서 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정의 분자배열 방향에 신뢰성을 부여하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되며, 각 기판(10, 20)의 적어도 하나의 외측면에는 편광판(미도시)이 구비되어 있다.
또한, 어레이 기판(10)의 외측면으로는 백라이트(미도시)가 구비되어 빛을 공급하는 바, 게이트 배선(14)으로 박막트랜지스터(T)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터 배선(16)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.
최근에는 전술한 구성을 갖는 액정표시장치는 개인용 단말기 또는 휴대용 컴퓨터와 휴대폰 등에 사용되고 있으며, 이러한 기기들은 공공장소에서도 사용자의 요구에 의해 사용되고 있다.
따라서, 사용자 자신만이 상기 액정표시장치를 포함하는 휴대 기기를 이용하여 정보를 얻기를 희망하며, 상기 표시장치를 통해 표시되는 정보가 주변에 위치하는 타인에게는 보여지지 않기를 희망하고 있다.
이러한 사용자의 요구에 의해 최근에는 서로 다른 2개의 시야각을 갖는 즉, VIC(viewing angle image control) 기술이 적용된 액정표시장치가 개발되고 있다.
도 2는 종래의 VIC 기술이 적용된 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 단면도로서, 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 구비되는 하나의 화소영역과 이와 인접하여 협시야각 구현을 형성한 시야각 조절용 화소영역에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 표시영역에 구비된 다수의 화소영역에 있어서 화상표시를 위한 기본 단위인 도트를 이루는 상하좌우로 서로 이웃한 4개의 화소영역을 각각 제 1, 2, 3, 4 화소영역(미도시, 미도시, P3, P4)이라 칭한다.
도시한 바와 같이, 종래의 VIC 액정표시장치(30)는 하부의 어레이 기판(31)과, 상부의 컬러필터 기판(70) 그리고 이들 두 기판(31, 70) 사이에 개재된 액정층(90)으로 구성되고 있다.
상기 어레이 기판(31)에는 서로 교차하여 상기 화소영역(미도시, 미도시, P3, P4)을 정의하며 게이트 및 데이터 배선(미도시, 40)이 구비되어 있으며, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 게이트 배선(미도시)과 나란하게 공통배선(미도시)이 형성되고 있다.
또한, 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(40)이 교차하는 부근에는 이들 두 배선(미도시, 40)과 연결되며 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다.
상기 각 제 1, 2, 3 화소영역(미도시, 미도시, P3)에는 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(44)과 접촉하며 서로 이격하는 다수의 바(bar) 형태의 화소전극(52)이 형성되어 있고, 더불어 상기 다수의 바(bar) 형태의 각 화소전극(52)과 교대하며 다수의 바(bar) 형태의 공통전극(38)이 상기 공통배선(36)과 연결되며 형성되어 있다. 또한, 각 제 4 화소영역(P4)에는 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(44)과 연결되며 판 형태의 화소전극(53)이 형성되고 있다.
전술한 구성을 갖는 어레이 기판(32)에 대응하여 컬러필터 패턴(76)을 포함하는 컬러필터 기판(70)이 구비되고 있다. 이때, 상기 컬러필터 기판(70)에는 각 화소영역의 경계에 블랙매트릭스(73)가 형성되고 있으며, 상기 어레이 기판(31)의 각 도트의 제 1, 2, 3 화소영역(미도시, 미도시, P3)에 대응해서는 각각 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(미도시, 미도시, 76c)이 구비되고 있다. 또한, 제 4 화소영역(P4)에는 컬러필터 패턴(76)이 생략되고 있으며, 상기 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(미도시, 미도시, 76c)과 제 4 화소영역의 하부로 전면에 투명한 유기절연물질로 오버코트층(80)이 구비되고 있으며, 상기 오버코트층(80) 하부로 상기 제 4 화소영역(P4)에 대응해서는 투명한 도전성 물질로 이루어지며 판 형태의 공통전극(82)이 형성되고 있다.
따라서, 전술한 구성을 갖는 종래의 VIC 기술이 적용된 액정표시장치(이하 VIC 액정표시장치라 칭함)(30)는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(미도시, 미도시, 76c)이 구비되며 바(bar) 형태의 화소전극(52) 및 바(bar) 형태의 공통전극(38)이 모두 구비된 제 1, 2, 3 화소영역(미도시, 미도시, P3)을 통해서는 상기 액정층(90)이 횡전계에 의해 콘트롤됨으로서 광 시야각을 구현하며, 컬러필터 패턴(미도시, 미도시, 76c)이 형성되지 않고 판 형태의 화소전극(53)과 판 형태의 공통전극(82)이 서로 다른 기판(31, 70)에 형성된 제 4 화소영역(P4)을 통해서는 수직전계에 의해 상기 액정층(90)이 콘트롤됨으로서 협시야각을 구현하고 있다.
따라서, 전술한 구성을 갖는 종래의 VIC 액정표시장치(30)는 서로 다른 2가지 시야각을 갖는 화상을 표현하게 된다.
전술한 종래의 VIC 액정표시장치(30)는 백라이트 유닛(미도시)으로부터 액정패널을 통과한 빛은 시야각 제어용의 제 4 화소영역(P4)이 온(on) 상태 일 때 의도된 빛샘이 발생하게 됨으로써 협시야각 모드로 구동되지만, 제 4 화소영역은 컬러필터 패턴이 구비되지 않아 그레이 표현만 가능하므로 그레이 톤의 이미지를 표시하는 화상에 대해서는 프라이버시 보호 효과가 크지만, 풀컬러 이미지에 대한 프라이버시 보호 기능은 저하되고 있다.
한편, 근래들어 입체성을 가져 더욱 실감있는 영상을 표현하기 위한 즉 3차원 영상 구현이 가능한 표시장치에 대한 사용자들의 요구가 증대됨으로써 이에 부응하여 액정표시장치에 있어서도 3차원 영상 시청이 가능하도록 하고 있다.
일반적으로 3D 영상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65㎜정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차(binocular disparity)를 이용하고 있다.
조금 더 상세히 3D 영상 구현에 대해 설명하면, 액정표시장치를 바라보는 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2D 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3D 영상의 깊이감과 실제감을 재생하게 되는 것이며, 이 같은 현상을 통상 스테레오그라피(stereography)라 한다.
액정표시장치 등과 같이 2D 화상 표시화면을 갖는 장치에서 3D 화상을 표시하기 위해 제시된 기술로는 특수안경에 의한 3D 디스플레이, 무안경식 3D 디스플레이 및 홀로그래픽(holographic) 디스플레이 방식이 있다.
이중 특수안경에 의한 3D 디스플레이 방식은 편광의 진동방향 또는 회전방향을 이용한 편광 안경방식과, 좌우화상을 서로 전환시켜가면서 교대로 제시하는 시분할 안경 방식 및 좌안 및 우안에 서로 다른 밝기의 빛을 전달하는 방식인 농도차 방식으로 나눌 수 있다.
또한, 무안경식 3D 디스플레이 방식은 좌우안에 해당하는 각각의 화상 앞에 세로격자 모양의 개구(aperture)를 통하여 화상을 분리하여 관찰할 수 있게 하는 패러랙스 배리어(parallax barrier) 방식과, 반원통형 렌즈(cylindrical lens)를 스트라이프 배치한 렌티큘러 판(lenticular plate)을 이용하는 렌티큘러(lenticular) 방식 및 파리 눈 모양의 렌즈판을 이용하는 인테그럴 포토그래피(integral photography) 방식으로 나눌 수 있다.
그리고, 홀로그래픽 디스플레이 방식은 입체감이 생기는 요인인 촛점 조절, 폭주각, 양안시차, 운동시차 등 모든 요인을 갖춘 3차원 입체화상을 얻을 수 있는데, 레이저 광 재생 홀로그램과 백색광 재생 홀로그램으로 분류된다.
이러한 다양한 3D 영상 표시장치 중 편광안경을 이용한 3D 영상 표시장치가 가장 많이 이용되고 있다.
편광안경을 이용한 3D 영상 표시장치는 크게 화상을 표시하는 액정표시장치와, 상기 액정표시장치의 외측면에 부착된 패턴드 리타더와, 상기 액정표시장치로부터 상기 패턴드 리타더를 통과하여 나오는 화상을 선택적으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 편광안경으로 구성되고 있다.
한편, 이러한 편광안경을 이용한 3D 영상 표시장치 또한 개인이 휴대하는 휴대폰 또는 개인용 단말기에 응용되고 있으며, 따라서 3D 영상 표시장치 또한 프라이버시 보호 기능이 요구되고 있는 실정이다.
이에 부응하여 통상적인 2D 화상을 구현하는 액정표시장치에 적용하는 VIC 기술을 적용하려고 노력하고 있지만, 앞서 전술한 3개의 컬러 화소영역과 하나의 휘도 조절 화소영역을 갖는 VIC 모드 액정표시장치를 3D 영상 표시장치에 적용한다 하더라도 풀컬러 이미지에 대해서는 프라이버시 보호 기능이 현저히 저감되는 결과를 초래하고 있다.
따라서, 액정표시장치를 일 구성요소로 하는 3D 영상 표시장치에 있어서는 새로운 방식의 프라이버시 보호가 필요로 되고 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그레이 톤 화상과 풀컬러 화상에 있어서도 효과적으로 프라이버시 보호 기능을 갖는 프라이버시 모드를 구비한 3D 영상 표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 영상 표시장치는, 동일한 하나의 게이트 배선과 연결되는 다수의 화소영역이라 정의되는 화소라인이 다수 구비되며, 액정층을 개재하여 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 액정패널과; 상기 액정패널의 양 외측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 패턴드 리타더와; 좌안용 및 우안용 렌즈에 각각 제 1 편광필름과 제 2 편광필름이 각각 구비되는 편광안경을 포함하며, 상기 편광안경은 3D 구동시에는 상기 제 1 및 제 2 편광필름 서로 수직한 투과축을 가지며, 프라이버시 보호 모드 구동시는 상기 제 1 및 제 2 편광필름이 서로 수직한 투과축을 갖는 것이 특징이며, 프라이버시 보호 모드 구동시 상기 다수의 화소라인에 있어 홀수번째 또는 짝수번째 화소라인 중 어느 하나의 화소라인에는 실제 이미지에 대한 신호가 인가되며 나머지 화소라인에는 실제이미지와 다른 이미지에 대한 신호가 인가되는 것이 특징이다.
이때, 상기 3D 영상 표시장치는 3D 구동시에는 상기 제 1 및 제 2 편광렌즈가 서로 수직한 투과축을 갖는 편광안경인 것이 특징이다.
그리고, 상기 실제 이미지와 다른 이미지는 상기 실제 이미지의 보색 이미지, 풀 화이트를 나타내는 이미지, 풀 블랙을 나타내는 이미지, 특정 패턴을 갖는 이미 중 어느 하나인 것이 특징이며, 상기 실제 이미지와 다른 이미지가 보색 이미지인 경우, 상기 보색 이미지는 상기 실제 이미지의 감마에 대해 대칭적 또는 비 대칭적 역 감마 특성을 갖는 것이 특징이다.
또한, 상기 패턴드 리타더는 직선편광된 빛을 좌원 또는 우원 편광된 빛으로 변경시키는 제 1 위상패턴과 상기 제 1 위상패턴과 반대되는 원편광된 상태를 만드는 제 2 위상패턴이 상기 액정패널의 화소라인 단위로 교대하며 형성된 것이 특징이며, 상기 편광안경에는 서로 광축이 수직한 제 1 위상필름과 제 2 위상필름이 각각 좌안용 및 우안용 렌즈에 구비된 것이 특징이다.
본 발명에 따른 프라이버시 모드를 갖는 3D 영상 표시장치는 구비되는 패턴드 리타더를 이용하여 화소라인 중 홀수번째 화소라인(또는 짝수번째 화소라인)에는 실 이미지를 나타내는 신호를 인가하고 짝수번째 화소라인(또는 홀수번째 화소라인)에는 실 이미지의 보색으로 이루어진 역상 이미지를 나타내는 신호를 인가하거나 또는 풀 화이트(또는 풀 블랙)를 갖는 신호 또는 실제 이미지와는 상관없는 패턴 이미지를 인가함으로써 그레이 구현시나 풀 화이 영상 구현 시 모두에 있어 프라이버시 보호를 극대화하는 효과가 있다.
나아가
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해사시도.
도 2는 종래의 VIC(viewing angle image control) 기술이 적용된 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 단면도로서, 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 구비되는 하나의 화소영역과 이와 인접하여 협시야각 구현을 형성한 시야각 조절용 화소영역에 대한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 영상 표시장치의 구성을 나타낸 것으로 3D 영상 구현시의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 영상 표시장치의 구성을 나타낸 도면으로서 프라이버시 보호로 동작시의 구성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치의 서로 이웃한 홀수번째 화소라인과 짝수번째 화소라인이 인가되는 화상정보를 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치에 있어 실제 이미지에 대한 감마 그래프.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치에 있어 보색 이미지에 대한 다양한 예를 도시한 감마 그래프
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치에 있어 프라이버시 보호모드로 작동 시 홀수번째 화소라인에 입력되는 실제 화상 이미지를 나타낸 사진.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치에 있어 짝수번째 화소라인에 인가되는 실제 이미지의 보색을 갖는 이미지를 나타낸 사진.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치에 있어 프라이버시 보호모드로 작동 시 표시영역을 편광안경 없이 바라볼 때의 화상 이미지를 나타낸 사진.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 시야각 조절 가능 3D 영상 표시장치에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 영상 표시장치의 구성을 나타낸 것으로 3D 영상 구현시의 구성을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 영상 표시장치의 구성을 나타낸 도면으로서 프라이버시 보호로 동작시의 구성을 나타낸 도면이다.
도시한 바와같이, 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 영상 표시장치(101)는 액정패널(112)과 이의 양 외측면에 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)을 구비하여 화상을 표시하는 액정표시장치(110)와, 상기 액정표시장치(110)의 제 2 편광판(130) 외측면에 구비된 패턴드 리타더(140) 및 좌안용과 우안용의 서로 수직한 투과축을 갖도록 배치되거나 또는 서로 동일한 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광필름(150a, 150b)이 구비된 편광안경(145)으로 구성되고 있다.
이때, 상기 편광안경(145)은 상기 제 1 및 제 2 편광필름(150a, 150b)이 서로 수직한 투과축을 갖는 것(도 3의 145)과 또는 서로 동일한 투과축을 갖는 것(도 4의 145) 2가지 종류로 구비되거나, 또는 하나의 편광안경(145)이 상기 제 1 또는 제 2 편광필름(150a, 150b)을 회전시켜 서로 수직한 투과축을 이루거나 또는 수직한 투과축을 이루도록 하는 한가지 종류로 구비되는 것이 특징이다.
이렇게 편광안경(145)이 서로 수직한 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광필름(도 3의 150a, 150b)이 구비되거나 또는 서로 동일한 투과축이 갖는 제 1 및 제 2 편광필름(151a, 151b)이 구비되도록 하는 것은 3D 영상을 시청하거나 또는 프라이버시 보호 모드로 시청하기 위함이다.
한편, 상기 액정표시장치(110)는 어레이 기판(115)과 컬러필터 기판(120)과 이들 두 기판(115, 120) 사이에 개재된 액정층(170)을 포함하는 액정패널(112)과, 상기 액정패널(112)의 외측면에 각각 부착된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)과, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 1 편광판(125)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)을 포함하여 구성되고 있다.
상기 액정패널(112)에 있어 상기 어레이 기판(115)에는 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 게이트 및 데이터 배선(116, 118)과, 이들 두 배선(116, 118)과 연결되어 각 화소영역(P)에 대응하여 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고 있으며, 각 화소영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(Tr)와 연결되며 화소전극(119)이 구비되고 있다.
또한, 상기 컬러필터 기판(120)에는 각 화소영역(P)에 순차 반복적으로 대응하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층(122)과, 상기 컬러필터층(122)을 덮으며 공통전극(미도시)이 전면에 구비되고 있다.
그리고, 상기 컬러필터 기판(120)에는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴의 경계 더욱 정확히는 상기 각 화소영역(P)의 경계에는 빛의 투과를 억제하는 블랙매트릭스(121)가 구비되고 있다.
이러한 구성요소를 포함하는 상기 액정패널(112)은 상기 액정표시장치(110)의 구동 모드에 따라 그 내부 구성이 다양하게 변형될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 공통전극(미도시)은 상기 컬러필터 기판(120) 내측면 전면에 형성된 것을 일례로 보이고 있지만, 변형예로서 상기 컬러필터 기판(120)의 전면에 구비된 공통전극(123)은 상기 컬러필터 기판(120)에서는 생략되고, 대신하여 상기 어레이 기판(115)의 각 화소영역(P) 내에 상기 화소전극(119)과 교대하도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 각 화소영역(P) 내에서 교대하는 화소전극과 공통전극은 바(bar) 형태를 이루게 되며, 이러한 구성을 갖는 액정패널(112)은 서로 이웃하여 이격하는 화소전극과 공통전극 사이의 횡전계에 의해 구동된다.
또 다른 변형례로서, 상기 공통전극은 상기 어레이 기판(115)의 표시영역 전면에 각 화소영역(P)에 대응하여 바(bar) 형태의 개구를 갖는 형태로 형성될 수 있으며, 이 경우 화소전극은 상기 각 화소영역 내에서 판 형태를 이루며, 이러한 구성을 갖는 액정패널은 상하로 위치하는 화소전극과 다수의 바(bar) 형태의 개구를 갖는 공통전극에 의해 발생되는 프린지 필드에 의해 구동된다.
한편, 설명의 편의를 위해 상기 액정패널(112)에 구비되는 다수의 화소영역(P) 중 동일한 게이트 배선(116)과 연결된 다수의 화소영역(P)을 화소라인(OL, EL)이라 정의하며, 본 발명의 실시예에 있어서는 이러한 다수의 화소라인(OL, EL) 중 3D 영상 구현을 위해 사용자의 좌안으로 인가되는 영상신호는 홀수번째 화소라인(OL)을 통해 표현되고, 사용자의 우안으로 인가되는 영상신호는 짝수번째 화소라인(EL)을 통해 표현되는 것으로 설명한다.
이때, 서로 이웃하는 화소라인(OL, EL) 사이에는 블랙매트릭스(121)가 구비됨으로써 각 화소라인(OL, EL)간의 경계를 이루고 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 3D 영상 표시장치에 있어서는 홀수번째 화소라인(OL)이 좌안용 영상을 짝수번째 화소라인(EL)이 우안용 영상을 표시하는 것으로 설명하지만, 홀수번째 화소라인(OL)이 우안용 영상을 짝수번째 화소라인(EL)이 좌안용 영상을 표시할 수도 있음은 자명하다 할 것이다.
이러한 구성을 갖는 액정패널(112)에 대해 그 투과축이 서로 수직 교차하도록 구성된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)이 상기 액정패널(112)의 외측면에 각각 구비되고 있으며, 상기 제 1 편광판(125)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)이 구비됨으로써 액정표시장치(110)를 이루고 있다. 이때, 상기 제 1 편광판(125)은 상기 어레이 기판(115)의 외측면에 제 1 투과축을 가지며 부착되고 있으며, 상기 제 2 편광판(130)은 상기 컬러필터 기판(120)의 외측면에 상기 제 1 투과축과 수직한 제 2 투과축을 가지며 부착되고 있다.
그리고, 상기 액정표시장치(110)의 상기 제 2 편광판(130)의 외측면에는 패턴드 리타더(140)가 구비되고 있다.
상기 제 2 편광판(125)의 외측면에 구비된 상기 패턴드 리타더(140)는 가로방향으로 홀수번째 화소라인(OL)에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 이들 화소영역(P)으로부터 상기 제 2 편광판(130)을 통해 나온 빛을 우원편광 상태가 되도록 하며, 짝수번째 화소라인(EL)에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 좌원편광 상태가 되도록 하는 역할을 하도록 하기 위해 베이스를 이루는 투명한 TAC 필름(미도시) 상에 그 내부적으로 위상을 변경시키는 복굴절 물질로 이루어지며 상기 액정패널에 구비된 화소라인(OL, EL)별로 교대하여 서로 다른 방향성을 갖는 제 1 및 제 2 위상패턴(141a, 141b)이 구비되고 있다.
이때, 직선 편광 상태를 가지고 입사되는 빛을 좌원편광 또는 우원편광 되도록 하는 상기 패턴드 리타더(140)는 일례로 λ/4 위상 차이를 발현시키는 것이 특징이며, 나아가 이렇게 λ/4의 위상차가 발생하도록 하는 상기 패턴드 리타더(140)에 있어 그 광축은 상기 액정표시장치(110)에 구비된 제 2 편광판(130)의 제 2 투과축에 대해 각각 +45도와 -45도를 이루는 것이 특징이다.
그리고 이러한 구성을 갖는 표시소자와 더불어 구비되는 편광안경(145)은 상기 좌원 또는 우원편광된 상태의 빛을 직선편광 상태로 만드는 제 1 및 제 2 위상필름(미도시)과 서로 수직한 투과축을 갖거나 또는 서로 동일한 방향의 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광필름((도 3의 150a, 150b), (도 4의 151a, 151b))이 구비된 좌안렌즈(145a)와 우안렌즈(145b)로 구성되고 있다. 이때, 상기 제 1 위상필름(미도시)과 제 1 편광필름(도 3의 150a 또는 도 4의 151a)은 좌안렌즈(145a)에 상기 제 2 위상필름(미도시)과 제 2 편광필름(도 3의 150b 또는 도 4의 151b)은 우안렌즈(145b)에 구비되고 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 영상 표시장치(101)는 3D 영상 시청을 위해서는 도 3에 도시한 바와같이 서로 수직한 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광필름(150a, 150b)이 구비된 편광안경(도 3의 145)을 착용해야 하며, 프라이버시 보호 모드로 시청하기 위해서는 도 4에 도시한 바와같이 서로 동일한 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광필름(151a, 151b)이 구비된 편광안경(도 4의 145)을 착용해야 하는 것이 특징이다.
3D 영상 구현의 경우, 상기 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치(101)에는 각 화소라인(OL, El)에 대응하여 교대하며 서로 수직한 광축을 갖는 제 1 및 제 2 위상패턴(141a, 141b)으로 이루어진 패턴드 리타더(140)가 구비됨으로서 홀수번째 화소라인(OL)으로부터 나온 화상은 상기 제 1 위상패턴(141a)을 통과하여 편광안경(145)의 좌안렌즈(145a)로 입사하고, 짝수번째 화소라인(EL)으로부터 나온 화상은 상기 제 2 위상패턴(141b)을 통과하여 편광안경(145)의 우안렌즈(145a)로 입사함으로써 사용자는 3D 영상 시청이 가능하게 된다.
이때, 상기 패턴드 리타더(140)의 제 1 위상패턴(141a)을 통과한 빛 중 일부는 우안렌즈(145b)로 입사되지만 우안렌즈(145b)에 구비된 제 2 위상필름(미도시)을 통과하면서 직선편광 상태를 이루지만 상기 우안렌즈(145b)에 구비되는 제 2 편광필름(150b)의 투과축과는 수직한 상태가 되므로 최종적으로 우안렌즈(145b)를 통과하지 못하게 된다.
나아가 상기 패턴드 리타더(140)의 제 2 위상패턴(141b)을 통과한 빛 중 일부는 좌안렌즈(145a)로 입사되지만 좌안렌즈(145a)에 구비된 제 1 위상필름(미도시)을 통과하면서 직선편광 상태를 이루지만 상기 좌안렌즈(145a)에 구비되는 제 1 편광필름(150a)의 투과축과는 수직한 상태가 되므로 최종적으로 좌안렌즈(145a)를 통과하지 못하게 된다.
따라서, 이러한 동작에 의해 최종적으로 사용자는 서로 다른 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광필름(150a, 150b)이 구비된 편광안경(도 3의 145)을 착용 시 좌안으로는 홀수번째 화소라인(OL)으로부터 나오는 좌안용 화상이 그리고 우안으로는 짝수번째 화소라인(EL)으로부터 나오는 우안용이 입사됨으로서 이미지 합성에 의해 3D 영상을 시청하게 된다.
한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치(101)에 있어, 가장 특징적인 것으로 프라이버시 보호 모드로 동작하는 경우의 구성에 대해 살펴본다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치의 서로 이웃한 홀수번째 화소라인과 짝수번째 화소라인이 인가되는 화상정보를 도시한 도면으로서 비교예로서 종래의 3D 표시장치의 화상정보로 함께 도시하였으며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치에 있어 실제 이미지에 대한 감마 그래프이며, 도 7a 내지 7c는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치에 있어 보색 이미지에 대한 다양한 예를 도시한 감마 그래프이다.
도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치(101)에 있어 가장 특징적인 것은, 프라이버시 보호 모드로 동작하는 경우 홀수번째 화소라인(OL)에 대해서는 실제 이미지를 인가하고, 짝수번째 화소라인(EL)에는 상기 실제 이미지가 보색으로 표현된 역상 이미지를 인가하는 구성을 갖는 것이다.
이때, 더욱 프라이버시 보호 기능을 향상시키기 위해 보색 이미지에 대한 감마값에 있어서도 상기 실제 이미지의 감마 값 그래프와 완전히 대칭적인 구성을 가져 완전 반비례하는 역 감마값을 갖는 그래프(도 7a 참조)를 이루거나, 또는 도 7b와 도 7c에 도시한 바와같이, 비대칭 형태의 역 감마값을 갖는 그래프를 이루도록 변경된 감마값을 갖는 보색 이미지를 짝수번째 화소라인에 인가하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치(101)는 이러한 구성적 특징에 의해 프라이버시 보호 모드로 동작 시 좌안용 및 우안용에 모두 동일한 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광필름(151a, 151b)이 구비된 편광안경(도 4의 145)을 사용자가 착용하게 되며, 이러한 편광안경(도 4의 145)을 착용한 사용자는 실질적으로 패턴드 리타더의 역할 수행에 의해 실제 이미지만을 표시하는 화소라인으로부터 나온 화상만을 선택적으로 시청하게 됨으로서 실제 이미지를 볼 수 있게 된다.
하지만, 좌안용 및 우안용에 모두 동일한 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광필름(151a, 151b)이 구비된 편광안경(도 4의 145)을 착용하지 않은 주변에 위치하는 사용자 이외의 사람에게는 좌안용 영상과 우안용 영상이 모두 좌안과 우안으로 입사되며, 이 경우 홀수번째 화소라인(OL)의 화상과 짝수번째 화소라인(EL)의 화상은 서로 보색 관계를 이루는 이미지가 되므로 상기 실제 이미지가 그레이 톤의 화상이냐 또는 풀 컬러의 화상이냐에 관계없이 거의 실제 화상이 보이지 않으며 단순히 전면이 그레이 톤을 갖는 화상을 보게 된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치에 있어 프라이버시 보호모드로 작동 시 홀수번째 화소라인에 입력되는 실제 화상 이미지를 나타낸 사진이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치에 있어 짝수번째 화소라인에 인가되는 실제 이미지의 보색을 갖는 이미지(이하 역상 이미지라 칭함)를 나타낸 사진이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 표시장치에 있어 프라이버시 보호모드로 작동 시 표시영역을 편광안경 없이 바라볼 때의 화상 이미지를 나타낸 사진이다.
도시한 바와같이, 실제 이미지는 풀컬러의 선명한 사진이 되고 있으며, 역상 이미지의 경우 검은 부분은 희게 붉은 색 계열은 푸르게 구현됨으로써 실제 이미지와는 보색 이미지가 됨을 알 수 있다.
그리고, 편광안경 없이 표시영역에 구현되는 화상을 바라본 경우는 상기 실제 이미지와 역상 이미지의 합산된 형태가 됨으로서 거의 대상물이 구현되지 않고 전체적으로 그레이 톤의 화상만이 구현됨을 알 수 있다. 물론 상기 그레이 톤 화상을 상세히 확대하면 대상물의 윤곽이 나타나지만 정상 표시영역을 사람의 눈으로 바라보는 경우 대상물이 무엇이지 구별할 수 없는 정도가 됨을 알 수 있다.
한편, 이렇게 프라이버시 보호 모드로 동작 시 좌안 및 우안렌즈에 모두 동일한 투과축을 갖는 제 1 및 제 2 편광안경을 착용 후 표시영역을 바라보는 경우 도 6에 도시된 사진과 같은 실제 입력되는 풀컬러의 화상을 보게 된다.
실시예에 있어서는 일례로 홀수번째 화소라인에 실제 이미지를 인가하고 짝수번째 화소라인에 대해서는 역상 이미지를 인가하는 것을 보이고 있지만, 홀수번째와 짝수번째 화소라인에 인가되는 이미지는 서로 바뀌어도 동일한 효과를 구현할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
한편, 전술한 실시예에 있어서는 본 발명의 실시예에 따른 프라이버시 보호 모드를 갖는 3D 영상 표시장치에 있어 프라이버시 보호 모드로 동작 시 좌안용과 우안용에 모두 동일한 투과축을 갖는 편광렌즈를 구비한 편광안경을 착용하지 않는 주변 사람들이 실제 구현되는 화상을 보지 못하도록 하기 위해 홀수번째 화소라인에는 실제 이미지를 인가하고 짝수번째 화소라인에는 역상 이미지를 인가하는 것을 보이고 있지만, 변형예로서 상기 짝수번째 화소라인에 역상 이미지 대신에 풀 화이트 화상 또는 풀 블랙 화상을 인가하거나 또는 실제 이미지와는 전혀 다른 이미지 일례로 다각형, 벌집, 타원 등의 다양한 패턴 형태를 갖는 이미지를 인가하더라도 실시예 대비 프라이버시 효과는 조금 저감되지만 이와 유사한 효과를 구현할 수 있다.
101 : 3D 영상 표시장치
110 : 액정표시장치
112 : 액정패널
121 : 블랙매트릭스
122 : 컬러필터층
125, 130 : 제 1 및 제 편광판
140 : 패턴드 리타더
141a, 141b : 제 1 및 제 2 위상패턴
145 : 편광안경
145a : 좌안렌즈
145b : 우안렌즈
151a : 제 1 편광필름
151b : 제 2 편광필름

Claims (6)

  1. 액정층을 개재하여 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착되어 구성되며, 복수의 화소라인을 포함하는 액정패널과;
    상기 액정패널의 양 외측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 편광판과;
    상기 제 2 편광판의 외측면에 구비되어 액정패널의 홀수번째 화소라인으로부터 나온 빛을 제1방향으로 제1원편광시키고 짝수번째 화소라인으로부터 나온 빛을 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 제2원편광시키는 패턴드 리타더와;
    좌안용 및 우안용 렌즈에 각각 상기 제1원편광 및 제2원편광된 광을 직선편광으로 변환시키는 제 1 편광필름과 제 2 편광필름이 각각 구비되는 편광안경을 포함하며,
    상기 편광안경의 상기 제 1 편광필름 및 제 2 편광필름은 회전되어 상기 제 1 편광필름 및 제 2 편광필름의 투과축이 서로 수직하게 되거나 수평으로 되며,
    상기 편광안경의 상기 제 1 및 제 2 편광필름이 서로 평행한 투과축을 갖도록 회전하는 경우, 홀수번째 및 짝수번째 화소라인 중 어느 하나의 화소라인에는 실제 이미지에 대한 신호가 인가되며 나머지 화소라인에는 실제이미지와 다른 이미지에 대한 신호가 인가되어 프라이버시 보호 모드로 구동되며,
    상기 편광안경의 상기 제 1 및 제 2 편광필름이 서로 수직한 투과축을 갖도록 회전하는 경우, 홀수번째 및 짝수번째 화소라인 중 어느 하나의 화소라인에는 좌안용 이미지에 대한 신호가 인가되며 나머지 화소라인에는 우안용 이미지에 대한 신호가 인가되어 3D 모드로 구동되는 3D 영상 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실제 이미지와 다른 이미지는 상기 실제 이미지의 보색 이미지, 풀 화이트를 나타내는 이미지, 풀 블랙을 나타내는 이미지, 특정 패턴을 갖는 이미 중 어느 하나인 3D 영상 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 실제 이미지와 다른 이미지가 보색 이미지인 경우, 상기 보색 이미지는 상기 실제 이미지의 감마에 대해 대칭적 또는 비 대칭적 역 감마 특성을 갖는 3D 영상 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더는 직선편광된 빛을 제1원편광 또는 제2원편광된 빛으로 변경시키는 제 1 위상패턴과 상기 제 1 위상패턴과 반대되는 원편광된 상태를 만드는 제 2 위상패턴이 상기 액정패널의 화소라인 단위로 교대하며 형성된 3D 영상 표시장치.
  6. 삭제
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