KR102465445B1 - 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

입체 영상 표시 장치의 뷰를 분리하여 크로스 토크 현상을 감소시키면서도 서브 픽셀의 개구 면적이 감소함에 따른 휘도 저하를 최소화하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는, 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 형성된 영역마다 제 1 서브 픽셀과 제 2 서브 픽셀이 수평 방향으로 나란히 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 서브 픽셀의 일부만을 노출하는 개구부를 가지며, 나머지 영역은 차광 패턴에 의해 차단되는 표시 패널과, 상기 표시 패널의 상부에 위치하며, 복수개의 렌즈를 포함하는 패럴랙스부를 포함한다.

Description

입체 영상 표시 장치{Stereoscopic Image Display Device}
본 발명은 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 특히 서브 픽셀의 피치를 조절하여 3D 크로스 토크 현상의 발생을 방지함과 아울러, 서브 픽셀의 구조를 변경하여 3D 휘도를 향상시키는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
입체 영상 표시 장치는 안경의 유무에 따라 안경 방식과 무안경 방식으로 나뉠 수 있다.
그 중 무안경 방식은 일반적으로 좌안 영상과 우안 영상의 시차를 유발할 수 있는 광학 소자를 표시 화면의 앞에 설치하여 3D 영상을 구현한다. 이와 같은 기능의 광학 소자로는 렌티큘러 렌즈와 패럴랙스 배리어 등이 있다.
패럴랙스 배리어는 빛을 투과 또는 차단시키기 위한 수직 슬릿을 일정한 간격으로 배열시켜 슬릿을 통해 좌우 영상이 분리되어 입체 영상을 구현하고, 렌티큘러 렌즈는 굴곡을 갖는 렌티큘러 어레이 형태의 렌즈를 표시 패널 상에 부착하여, 좌안과 우안이 서로 다른 픽셀을 보게 하여, 좌우 영상이 분리되어 입체 영상을 구현한다.
그런데, 종래의 입체 영상 표시 장치에서는 일반적으로 패럴랙스부의 단위 렌즈 또는 특정 주기의 단위 슬릿이 갖는 피치로 광학 시청 거리가 결정되는데, 피치로 구현할 수 있는 해상도 한계로 일정 이상의 광학 시청 거리의 확보가 불가능하다.
따라서, 광학 시청 거리를 길게 하기 위해 별도로 갭 글래스(gap glass)를 패럴랙스부 전 또는 후에 구비하는 안이 제시되었으나, 이 경우에는 입체 영상 표시 장치의 두께가 늘어나는 문제가 있어, 장치의 슬림화가 불가능하였다.
한편, 종래의 입체 영상 표시 장치는 화면을 복수개의 시점(View, 이하 '뷰'라 함)으로 분할함에 있어서, 상기 뷰 영상이 겹쳐지도록 함으로써 휘도 편차를 제거하는 특징을 가지는데, 이와 같은 종래의 입체 영상 표시 장치는 상기 뷰 영상이 겹쳐짐으로써 크로스 토크 현상의 발생이 증가하는 문제점을 가진다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 입체 영상 표시 장치의 뷰를 분리하여 크로스 토크 현상을 감소시키면서도 서브 픽셀의 개구 면적이 감소함에 따른 휘도 저하를 최소화하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는, 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 형성된 영역마다 제 1 서브 픽셀과 제 2 서브 픽셀이 수평 방향으로 나란히 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 서브 픽셀의 일부만을 노출하는 개구부를 가지며, 나머지 영역은 차광 패턴에 의해 차단되는 표시 패널과, 상기 표시 패널의 상부에 위치하며, 복수개의 렌즈를 포함하는 패럴랙스부를 포함한다.
이 때 상기 개구부는 평행사변형으로 형성되고, 상기 렌즈의 피치는 상기 개구부의 폭에 표시하고자 하는 뷰 수를 곱한 값에 대응되며, 렌즈 또한 상기 개구부의 기울기에 대응되도록 일정한 기울기를 갖는다.
본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는, 서브 픽셀의 세로 길이를 종래에 비해 2배로 하고, 인접한 2개의 서브 픽셀의 발광 영역을 중앙으로 집중시킴으로서 입체 영상 표시 장치의 휘도를 크게 증가시키는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 화소 전극 핑거부 및 공통 전극 핑거부는 여러 번 꺾임 구조를 가지는데, 그에 따라 평행사변형 형태의 개구부에 발광 영역에 완전히 대응될 수 있다. 그에 따라 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는 따로 개구부 보상 설계를 할 필요없이 개구부 전체를 통해 영상을 표시할 수 있는 효과를 가지며, 개구부가 발광 영역에 완전히 대응하지 않음으로서 발생하는 휘도 편차를 방지한다.
도 1은 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 표시 패널의 서브 픽셀 구조를 간략히 설명하기 위한 예시도이고, 도 3의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 서브 픽셀의 개구부의 형태 및 그에 따른 표시 영역을 상세히 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 서브 픽셀 및 개구부의 구조를 종래의 입체 영상 표시 장치와 비교하기 위한 예시도이다.
도 5는 k값과 뷰 수가 불일치할 경우의 개구부가 표시하는 뷰 수 및 렌즈와의 관계를 설명하는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 단위 서브 픽셀(U)의 세부 구조를 도시한 것이다.
도 7은 도 4의 a-a` 영역의 단면도를 도시한 것이다.
본 발명에 앞서, 표시 패널의 서브 픽셀의 피치를 조절하여 상기 서브 픽셀이 표시하는 복수개의 뷰를 분리하고, 각각의 서브 픽셀을 평행사변형 형태로 형성함으로써 휘도 편차를 최소화할 수 있는 신규한 구조의 입체 영상 표시 장치가 출원된 바 있다.
이와 같은 새로운 구조를 가지는 입체 영상 표시 장치는 입체 영상 표시 장치의 슬림화를 달성할 수 있을 뿐 아니라, 일정 이상의 광학 시청 거리를 3D 크로스토크 없이 균일한 휘도로 확보할 수 있는 장점을 가진다.
상기 입체 영상 표시 장치는, 표시 패널의 서브픽셀의 일부 영역만을 오픈시켜 소정의 뷰(view)에서 영상패널의 광학적 피치를 줄임으로써, 광학적으로 동일한 갭 조건에서 광학적 피치에 반비례하는 광학 시청 거리의 특성을 이용하여 입체 표시 패널의 광학 시청 거리를 늘릴 수 있도록 한다.
그로 인하여, 상기 새로운 구조의 입체 영상 표시 장치는 표시 패널의 서브픽셀의 일부 영역의 광이 차단되며, 그 결과 입체 영상 표시 장치의 휘도가 감소하는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기 입체 영상 표시 장치의 화소 구조를 변경함으로써 상기와 같은 신규한 구조의 입체 영상 표시 장치의 휘도 저하를 최소화하기 위하여 제안되었다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치를 나타낸 개략도이다.
본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는, 복수개의 서브 픽셀을 매트릭스 상으로 가지고, 영상을 표시하는 표시 패널(200) 및 상기 표시 패널(200)의 상측에 위치하며, 복수개의 시점으로 영상을 분리하는 패럴랙스부(500)를 포함한다.
한편 도면 상에 도시된 광원 유닛(100)은 측면 혹은 하측에 배치된 광원으로부터 광을 상측으로 전달하는 것으로, 광원과 복수개의 광학 시트를 포함한다. 그리고, 광원 유닛(100)은 표시 패널(200)의 종류에 따라 생략될 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(200) 이 유기 발광 표시 패널 혹은 전기 영동 표시 패널과 같은 자발광 소자를 이용한 표시 패널인 경우에는 상기 광원 유닛(100)은 생략될 수 있으며, 표시 패널(200)이 액정 표시 패널과 같이 수광형 소자인 경우, 광원 유닛(100)이 구비된다.
광원 유닛(100)에 이용되는 광원은 형광 램프 어레이, 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode), 레이저 광원 어레이 등일 수 있으며, 하측에서 표시 패널(200)로 면발광을 유도하기 위해 도광판 및 확산 시트와 같은 복수개의 광학 시트를 포함할 수 있다.
표시 패널(200)은 투과형 영상 패널과, 수광형 영상 패널로 구분될 수 있으며, 모두 적용이 가능하다. 도 1에는 광원 유닛(100)이 구비된 입체 영상 표시 장치가 도시되어 있어, 이 경우에는 수광형 표시 패널임을 전제로 한다. 그러나 광원 유닛(100)을 생략하여 하면 배리어(300), 표시 패널(200) 및 패럴랙스부(500)의 순으로만 입체 영상 표시 장치를 구현할 수 있다.
표시 패널(200)이 액정 패널일 경우, 표시 패널(200)은 서로 대향된 하판(210) 및 상판(220)과, 그 사이에 충진된 액정층, 상기 하판 측에 박막 트랜지스터 어레이 및 상판측의 컬러 필터 어레이(Color Filter Array)를 포함한다.
액정셀들은 TFT를 통해 데이터 전압이 공급되는 화소 전극과, 공통 전압이 공급되는 공통 전극 사이의 전계에 의해 구동된다. TFT의 게이트 전극은 게이트 라인에 접속되고, TFT의 소스 전극은 데이터 라인에 접속되고, TFT의 드레인 전극은 액정셀의 화소 전극에 접속된다. TFT는 게이트 라인을 통해 공급되는 게이트 펄스에 따라 턴-온되어 데이터 라인으로부터의 데이터 전압을 액정셀의 화소전극에 공급한다.
표시 패널이 유기 발광 패널일 경우, 표시 패널(200)은 하판(210) 상부에 구비된 구동 트랜지스터 어레이(미도시)와, 그 상부에 구비된 유기 발광 다이오드 어레이(미도시)를 포함하며, 상판(220)에 의해 밀봉되는 구성을 가질 수 있다. 한편, 이 때 상판(220)은 구비되지 않아도 무방하다.
본 발명의 표시 패널(200)에는 복수개의 서브 픽셀들이 매트릭스 형태로 배열된다. 이 때 상기 서브 픽셀의 개구부를 제외한 영역에는 차광 패턴이 형성된다. 이 때 차광 패턴은 표시 패널이 액정 패널인 경우, 표시 패널에 공통 전압을 공급하는 공통 라인을 이용하여 형성할 수 있으며, 블랙 매트릭스층을 이용하여 형성할 수도 있다. 또한, 그 외에도 별도의 차광층을 이용하여 형성하는 등 상기 차광 패턴은 여러 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 한편, 차광 패턴은 상기 서브 픽셀 각각의 일부 영역만을 오픈시켜, 입체 영상 표시 장치가 3D 영상을 표시할 때 서브 픽셀의 광학적 피치를 감소시키는 특징을 가진다. 이 때 광학 시청 거리(Optical Viewing Distance)는 광학적으로 동일한 갭 조건에서는 광학적 피치에 반비례하므로, 상기와 같이 서브 픽셀의 광학적 피치가 감소되는 경우, 입체 영상 표시 장치의 광학 시청 거리가 증가한다. 또한 상기와 같이 서브 픽셀의 광학적 피치가 감소될 경우, 서로 다른 뷰를 표시하는 서브 픽셀들간의 뷰가 겹치지 않고, 상기 서브 픽셀들은 각각의 뷰를 분리하여 표시함으로써 3D 크로스 토크 현상이 감소한다. 표시 패널(200)의 서브 픽셀의 구조에 관해서는 후술한다.
패럴랙스부(500)는 예를 들어, 렌티큘러 렌즈 어레이로 세로 방향으로 길게 일정한 피치를 갖는 렌즈가 규칙적으로 배열되어 있다. 또한, 상기 렌티큘러 렌즈 어레이는 도시된 일정한 곡률을 가진 렌즈의 형태일 수도 있고, 혹은 전압에 의해 온/오프되며 굴절률 변화가 조절되는 스위처블 렌즈 어레이일 수 있다. 스위처블 렌즈 어레이일 경우, 상기 입체 영상 표시 장치는, 스위처블 렌즈 어레이의 온/오프에 의해 선택적으로 3D/2D 표시가 가능하다. 이 경우, 스위처블 렌즈 어레이의 가장 기본적인 형태는 서로 대향된 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정층과, 상기 제 2 기판 상의 공통 전극과, 상기 제 1 기판 상에 일 피치에 해당한 렌즈 영역에 대응하여 복수개 구비된 제 1 전극들을 포함하여 이루어진다.
스위처블 렌즈 어레이는, 3D 표시일 경우, 렌즈 영역의 중심에 위치한 제 1 전극에 가장 큰 전압을 인가하고, 렌즈 영역의 중심에서 멀어질수록 점차 낮아지는 전압을 인가하고, 제 2 전극에는 제 1 전극들에 인가하는 전압 중 가장 낮은 전압을 인가하여, 구동된다. 이 때, 렌즈 영역의 중심에서 굴절률이 가장 작고 중심에서 멀어질수록 굴절률을 점차 크게 되어, 마치 렌티큘러 렌즈와 같은 광학적 굴절률 차를 얻어, 표시 패널(200)에서 나온 영상이 시점에 따라 분리된다.
또한, 스위처블 렌즈 어레이는, 2D 표시일 경우, 구비된 제 1 전극들 및 공통 전극에 굴절률 차를 없게 하여, 마치 투명 필름처럼 기능하여, 하측 표시 패널의 영상이 그대로 출사된다.
도 2는 본 발명의 표시 패널(200)의 서브 픽셀(SP) 구조를 간략히 설명하기 위한 예시도이고, 도 3은 본 발명의 서브 픽셀(SP)의 개구부의 형태 및 그에 따른 표시 영역을 상세히 나타낸 예시도이다.
표시 패널(200)에는, 복수개의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차한 영역에 정의되는 복수개의 단위 서브 픽셀(U)이 위치한다.
게이트 라인(GL)들은 게이트 드라이버(217)와 접속되어 상기 게이트 드라이버(217)로부터 게이트 신호를 공급받고, 데이터 라인(DL)들은 데이터 드라이버(218)와 접속되어 이로부터 데이터 신호를 공급받는다. 이 때 상기 게이트 드라이버(217) 및 데이터 드라이버(218)는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 표시 패널 내에 구비될 수 있다.
단위 서브 픽셀(U)에는 수평방향으로 나란하게 제 1 및 제 2 서브 픽셀(SP1, SP2)이 배치된다.
이 때 단위 서브 픽셀은 n(n은 1 이상의 자연수)번째 게이트 라인과 n+1번째 게이트 라인의 사이 및 m(m은 1 이상의 자연수)번째 데이터 라인과 m+1 번째 데이터 라인 사이에 위치한다.
제 1 서브 픽셀(SP1)은 n번째 게이트 라인으로부터 입력되는 게이트 신호에 의해 제어되는 제 1 트랜지스터(TR1)를 통해 m번째 데이터 라인으로부터 데이터 전압을 공급받는다. 제 2 서브 픽셀(SP2)은 n+1번째 게이트 라인으로부터 입력되는 게이트 신호에 의해 제어되는 제 2 트랜지스터(TR2)를 통해 m+1번째 데이터 라인으로부터 데이터 전압을 공급받는다.
도 3의 (a) 내지 (c)는, 제 1 및 제 2 서브 픽셀(SP1, SP2)각각을 노출하는 개구부(205)의 형태와, 개구부(205)와 서브 픽셀(SP) 및 렌즈(501)와의 관계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3의 (b)에 기재된 것과 같이, 상기 개구부(205)를 제외한 영역에는 차광 패턴(207)이 형성된다.
도 3의 (a) 내지 (c) 에 도시된 제 1 및 제 2 서브 픽셀(SP1, SP2)을 노출하는 각각의 개구부(205)의 세로 피치는 종래의 입체 영상 표시 장치에서의 서브 픽셀의 개구부의 세로 피치의 약 2배의 값을 갖는다. 이를 도 4를 통해 상세히 설명한다.
도 4의 (a)는 종래의 서브 픽셀 및 개구부의 상대적인 피치를 도시한 것이고, 도 4의 (b)는 본 발명에서의 서브 픽셀 및 개구부의 상대적인 피치를 도시한 것이다.
도 4의 (a)에 의하면, 종래의 서브 픽셀은 인접한 두 개의 게이트 라인(GLn, GLn+1) 및 데이터 라인(DLm, DLm+1)이 형성하는 영역에는 각각 하나의 서브 픽셀이 위치한다.
도 4의 (b)에 의하면, 본 발명의 서브 픽셀은 인접하는 게이트 라인(GLn, GLn+1)의 간격이 종래에 비해 2배가 되며, 인접한 데이터 라인(DLm, DLm+1)의 간격은 종래와 같다. 또한 본 발명에 의하면, 인접한 구 게이트 라인(GLn, GLn+1)과 두 데이터 라인(DLm, DLm+1)이 형성하는 영역 상에는 두 개의 서브 픽셀(SP1, SP2)이 수평 방향으로 배치된다. 따라서, 각 서브 픽셀(SP1, SP2)의 세로 방향 길이는 종래의 서브 픽셀의 약 2배가 되고, 가로폭은 약 1/2이 된다.
그에 따라 각 서브 픽셀(SP1, SP2)을 오픈하도록 상기 서브 픽셀(SP1, SP2) 상에 구비된 개구부(205)의 피치 또한 그 세로 피치가 종래의 입체 영상 표시 장치의 개구부의 약 2배가 되고, 그 가로 피치는 약 1/2이 된다.
다시 말하면, 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치의 제 1 및 제 2 서브 픽셀(SP1, SP2)들은, 수직 방향으로 인접한 종래의 서브 픽셀의 구조를 변경하여, 가로 피치는 종래의 서브 픽셀의 피치에 비해 1/2 미만이며, 세로 방향으로는 종래의 서브 픽셀의 약 2배로 증가한 피치를 가지는 두 개의 서브 픽셀이 수평 방향으로 나란히 배열되는 특징을 가진다.
앞서 언급한 것과 같이, 서브 픽셀의 개구부(205)의 가로 폭을 감소시킴으로써 서브 픽셀의 광학적 피치를 감소시키는 경우, 광학 시청 거리(OVD)가 증가하는 효과를 가지나 서브 픽셀의 개구부(205)의 면적이 크게 감소하므로 입체 영상 표시 장치의 휘도가 감소하는 문제가 발생한다. 그러나, 본 발명에 의하면 서브 픽셀(SP)의 개구부의 가로폭은 감소하지만 서브 픽셀의 세로 길이가 증가하며, 단위 서브 픽셀(U)의 중앙부로 개구부(205)를 집중시키게 되어 표시 패널(200)의 전체 개구부의 면적이 증가한다. 따라서 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는 안정적인 광학 시청 거리(OVD)를 확보하면서도 그 휘도 감소를 최소화할 수 있는 효과를 가진다.
이 때 본 발명에 의한 표시 장치는, 종래에 수직 방향으로 인접한 두 개의 서브 픽셀이 좌, 우로 배열되도록 하는 특징을 가지는 것이므로, 표시 패널을 구동하기 위한 게이트 라인 및 데이터 라인의 수는 종래의 표시 패널과 동일하다. 즉, 본 발명에 의한 표시 장치는, 데이터 라인 및 게이트 라인의 수를 변화시키지 않으면서도 입체 영상 표시 장치의 표시 패널(200)에 구비되는 서브 픽셀(SP)의 개구부의 면적 감소에 따른 휘도 감소를 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
각각의 서브 픽셀(SP)들은 수직 방향에 대하여 기울어진 평행사변형 형태의 개구부(205)를 통해 영상을 표시한다. 여기서, 제 1 서브 픽셀(SP1) 상에 위치하는 개구부를 제 1 개구부, 제 2 서브 픽셀(SP2)상에 위치하는 개구부를 제 2 개구부라 칭할 수 있다. 패럴랙스부(500)에 구비된 렌즈(501)들도 단면이 상기 서브 픽셀(SP)들을 덮으며, 상기 평행사변형 형태의 개구부(205)들이 기울어진 각도에 대응되도록 기울어진 반원기둥 형태로 형성된다. 이와 같이, 패럴랙스부(500)의 렌즈(501)들이 일정 각도로 기울어짐으로써 상기 평행사변형 형태의 개구부(205)의 구조를 통해 본 발명의 입체 영상 표시 장치는 각각의 서브 픽셀(SP)들이 표시하는 뷰를 뷰 겹침 없이 분리하여 표시한다.
한편, 도 3의 (a) 내지 (c)에서는 개구부(205)의 기울어진 각도와 렌즈(501)들의 기울어진 각도가 일치하도록 도시되어 있으나, 상기 서브 픽셀(SP)을 노출하는 개구부(205)의 기울어진 각도와 상기 패럴랙스부(500)의 렌즈(501)들이 기울어진 각도는 정확히 일치하지 않고 미스매칭되는 경우 입체 영상 표시 장치의 휘도 편차를 방지하는 데 더욱 유리하다.
본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치의 표시 패널(200)에 배치된 상기 복수의 단위 픽셀(U)들은, 수직 방향으로k개(k는 자연수)의 단위 서브 픽셀들과, 수평 방향으로 l개(l은 k보다 작은 자연수)의 단위 서브픽셀들의 매트릭스로 이루어진 다수의 픽셀 그룹(G)으로 분류된다. 이 때, 상기 k 및 l 값은 서브 픽셀(SP)들의 개구부(205)의 기울어진 각도와, 패럴랙스부(500)의 렌즈(501)들의 기울어진 각도를 결정하고, 상기 각각의 서브픽셀(SP)을 노출하는 개구부(205)의 가로폭을 결정하는 데 이용된다. 이 때 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에 있어서, 상기 l값은 1인 경우 휘도 편차 및 크로스 토크 방지에 가장 유리하다.
평행사변형을 이루는 개구부(205)의 기울어진 각도는, atan(l/rk)으로 정의할 수 있다. 여기서 r 값은 단위 서브 픽셀(U)의 가로폭을 1이라 했을 때, 상기 단위 서브 픽셀(U)의 세로 길이의 비를 의미한다.
앞서 언급한 것과 같이, 패럴랙스부(500)의 렌즈의 기울어진 각도는, 상기 개구부(205)의 각도와 대응되도록 형성된다. 상기 렌즈의 기울어진 각도는 개구부(205)의 각도와 동일할 수도 있으나, 상기 개구부(205)의 각도와 미스매칭되는 경우 휘도 편차가 감소하는 효과를 가진다. 렌즈의 피치는 상기 개구부(205)의 폭에 입체 영상 표시 장치가 표시하고자 하는 뷰 수를 곱한 값과 동일하게 형성된다. 개구부(205)의 폭에 대해서는 후술한다.
도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 각각의 개구부(205)는 상기 렌즈의 피치를 상기 표시하고자 하는 뷰 수를 나눈 값에 해당하는 폭을 갖는 영역 중 어느 하나에 위치한다. 도 3의 (a) 및 (b)에서는 입체 영상 표시 장치가 5뷰 영상을 표시하는 경우를 가정한 것이다. 도 3의 (a)의 개구부(205)의 숫자는 표시하는 뷰 영상을 의미한다.
입체 영상 표시 장치가 5뷰 영상을 표시하는 경우, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 것과 같이, 각각의 개구부는 렌즈(501)를 수평 방향으로 5등분한 5개의 영역 중 어느 하나에 위치한다. 이 때 동일한 뷰를 표시하는 개구부(205)들은 상기 렌즈의 영역 중 동일한 영역에 위치한다.
도 3의 (a) 나타난 바와 같이, 만일 입체 영상 표시 장치가 1뷰 내지 5뷰를 표시한다고 가정하면, 상기 렌즈의 영역 중 첫 번째 영역 내지 다섯 번째 영역에 위치하는 개구부(205)는 순차적으로 1뷰 내지 5뷰를 표시할 수 있다. 즉 상기 5개의 영역 중 첫 번째 영역에 위치하는 개구부(205)는 1뷰를 표시하고, 두 번째 영역에 위치하는 개구부(205)는 2뷰를 표시하고, 세 번째 영역에 위치하는 개구부(205)는 3뷰를 표시하고, 네 번째 영역에 위치하는 개구부(205)는 4뷰를 표시하고, 다섯 번째 영역에 위치하는 개구부(205)는 5뷰를 표시하도록 할 수 있다. 다만, 상기 뷰는 반드시 순차적으로 표시될 필요는 없으며, 그 순서는 설계에 따라 변경될 수 있다.
상기 렌즈 및 개구부(205)의 배치에 의하여, 개구부(205)에 대응되는 서브 픽셀(SP)들로부터 표시되는 영상은 상기 렌즈에 의해 복수개의 뷰를 표시하도록 각각의 뷰가 분리되어 뷰 겹침 없이 시청자에게 전달된다.
또한, 개구부(205)는 각각의 서브 픽셀(SP)에 일대일로 대응되도록 위치하며, 각각의 서브 픽셀(SP)을 가장 많이 노출하도록 구비된다. 이 때 각 개구부(205)의 가로폭은 픽셀 그룹(G)의 가로폭을 k로 나눈 값에 해당한다. 상기 개구부(205)의 선택에 관하여는 도 3의 (c)를 통해 설명한다. 여기서 k=5, l=1 이라 가정한다.
k=5, l=1 인 경우, 도 3의 (c)에 도시된 것과 같이 픽셀 그룹(G)의 가로폭은 단위 서브 픽셀(U)의 가로폭과 동일하다.
여기서, 상변의 길이는 픽셀 그룹(G)의 가로폭과 동일하고, 기울어진 각도는 앞서 설명한 atan(l/rk)의 값을 가지며, 단위 서브 픽셀(U)에 대응되는 평행사변형 영역을 설정한다. 상기 평행사변형 영역은 상기 픽셀 그룹의 가로폭을 k값으로 나눈 값에 해당하는 상변을 가지며, 서로 동일한 면적을 가지는 k개의 평행사변형 영역으로 나누어진다. 이 때 각각의 평행사변형 영역은 상기의 개구부(205)와 동일한 크기와 형태를 가지며, 개구부(205)의 후보 영역이라 칭한다.
예를 들어, k는 5라 가정하였으므로, 여기서는 5개의 동일한 면적의 평행사변형(c1, c2, c3, c4,c5)이 형성된다. 즉 상기 5개의 평행사변형 영역(c1, c2, c3, c4, c5)이 개구부가 될 수 있는 후보 영역에 해당한다. 상기 후보 영역들 중에서 서브 픽셀(SP1, SP2)과 가장 많이 겹치는 영역은 c1 및 c3 영역에 해당한다. 그에 따라, 예시한 단위 서브픽셀(U)에 있어서 제 1 개구부는 c1 영역, 제 2 개구부는 c3 영역으로 선택된다.
상기와 같이 선택된 개구부(205)는, 각각이 평행사변형 형태이므로, 수직 방향으로 인접한 두 개의 개구부(205)들이 수평 방향으로 개구부(205)의 폭만큼 쉬프트되어 지그재그 형태로 형성된다. 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는, 상기와 같이 각각에 대하여 쉬프트된 개구부(205)들을 가짐으로써 렌즈(501)의 각 뷰 수를 나눈 영역 내에 개구부(205)들이 알맞게 매칭된다.
결국, 본 발명의 개구부(205)는 픽셀 그룹(G)을 k 값으로 나눈 폭을 가지며, 상기 픽셀 그룹(G)을 k값으로 나눈 영역 중 서브 픽셀(SP)을 가장 많이 노출하는 영역에 형성된다. 그리고 렌즈(501)의 피치는 상기 개구부(205)의 폭에 입체 영상 표시 장치가 표시하는 뷰 수를 곱한 값에 해당한다. 즉, 렌즈(501) 영역을 표시 장치가 표시하고자 하는 뷰 수로 나눈 영역들은 개구부(205)가 형성되는 영역들과 매칭되도록 형성된다. 상기 개구부(205)와 상기 렌즈(501) 영역을 뷰 수로 나눈 영역의 폭은 동일하여, k값과 상기 뷰 수는 불일치하더라도 개구부(205)와 상기 렌즈(501)영역을 나눈 영역은 매칭된다.
도 5는 k값과 뷰 수가 불일치할 경우의 개구부(205)가 표시하는 뷰 수 및 렌즈(501)와의 관계를 설명하는 예시도이다. 여기서 입체 영상 표시 장치는 6뷰를 표시하고, k값은 5, l값은 1인 경우를 가정한다. 도 4와 같이, k값이 5이고 6뷰를 표시한다 하더라도, 개구부(205)는 렌즈(501)를 뷰 수에 해당하는 영역으로 나눈 영역 중 어느 하나에 위치한다. 한편, 도 3의 입체 영상 표시 장치는 k값과 입체 영상 표시 장치의 뷰 수가 일치함으로써 수평 방향으로 배열된 개구부들은 2개의 뷰만 표시하였지만, 도 4에서 도시한 입체 영상 표시 장치와 같이 k값과 입체 영상 표시 장치의 뷰 수가 불일치함에 따라, 수평 방향으로 배열된 개구부들도 모든뷰의 영상을 표시할 수도 있다.
앞서 언급한 k 값은 본 발명의 설계에 따라 3 내지 10 혹은 그 이상의 여러 가지 값을 가질 수 있다. 다만, k값이 2인 경우에는, 필연적으로 서브 픽셀(SP)의 발광 영역에 비해 개구부(205)가 더 크게 되므로, k값은 2보다는 큰 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 단위 서브 픽셀(U)의 세부 구조를 도시한 것이다. 도 6은 표시 패널(200)이 횡전계방식의 액정 패널인 경우를 도시하였지만, 이 때 표시 패널(200)은 이외에도 TN 방식 또는 VA 방식의 액정 패널일 수 있으며, 유기 발광 패널일 수도 있다.
도 6에 의하면, 단위 서브 픽셀(U)은, n 번째 게이트 라인(GLn), n+1번째 게이트 라인(GLn+1)과 m번째 데이터 라인(DLm), m+1번째 데이터 라인이 형성하는 영역에 정의된다. 단위 서브 픽셀(U)은 수평 방향으로 나란히 배치된 제 1 서브 픽셀(SP1) 및 제 2 서브 픽셀(SP2)을 포함한다.
각각의 서브 픽셀들은 박막 트랜지스터(Tr1, Tr2)와, 스토리지 커패시터(Cst1, Cst2), 화소 전극 및 공통 전극을 포함한다.
표시 패널(200)의 공통 라인(208a, 208b)은 게이트 라인(GLn, GLn+1)과 동일한 평면 상에, 상기 게이트 라인과 평행하도록 상기 게이트 라인들에 인접하여 형성된다. 이 때, 하나의 단위 서브 픽셀(U)을 지나는 두 공통 라인(208a, 208b) 사이에는 상기 서브 픽셀들(SP1, SP2) 사이를 가로지르도록 공통 라인 연결부(208c)가 형성된다. 여기서 데이터 라인(DL)근처에는 추가적인 공통 라인 연결부(208d)가 더 형성될 수도 있다. 상기 공통 라인 연결부들(208c, 208d)은 상기 제 1 및 제 2 서브 픽셀(SP1, SP2)의 일부 영역을 차광하는 차광 패턴으로 기능할 수 있으며, 상기 공통 라인(208a, 208b) 및 공통 라인 연결부(208c, 208d)가 형성되지 않은 영역은 오픈되어 개구부(205)가 된다.
제1 서브 픽셀(SP1)은 제 1 박막 트랜지스터(TR1)를 포함한다. 제 1 박막 트랜지스터(TR1)의 게이트 전극은 n 번째 게이트 라인(GLn)에 접속되고, 소스 전극은 m번째 데이터 라인(DLm)에 접속되며, 드레인 전극은 제 1 서브 픽셀(SP)의 제 1 화소 전극과 제 1 콘택홀(217a)에 의해 접속된다.
제 2 서브 픽셀(SP2)은 제 2 박막 트랜지스터(TR2)를 포함한다. 제 2 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극은 n+1번째 게이트 라인(GLn+1)에 접속되고, 소스 전극은 m+1번째 데이터 라인(DLm+1)에 접속되며, 드레인 전극은 제 2 서브 픽셀(SP2)의 제 2 화소 전극에 제 2 콘택홀(217b)에 의해 접속된다.
제 1 및 제 2 화소 전극(225a, 225b)은 각각 제 1, 2 화소 전극 연결부(219a, 219b)와 화소 전극 핑거부(221a, 221b)로 이루어진다.
제 1, 2 화소 전극 연결부(219a, 219b)는 데이터 라인(DL)과 동시에 형성되는 금속 전극(222a, 222b)과, 상기 금속 전극의 상부에 형성되어 상기 화소 전극 핑거부(221a, 221b)까지 연장되는 투명 전극(223a, 223b)을 포함한다. 상기 화소 전극 연결부(219a, 219b)를 이루는 금속 전극(222a, 222b)은 각각 공통 라인(208a, 208b)의 상층에 형성되며, 상기 공통 라인 연결부(208c)의 상층 일부 영역까지 연장되도록 할 수 있다.
도 7은 도 6의 a-a` 영역의 단면도를 도시한 것이다.
도 7에 도시된 것과 같이, 공통 라인(208a, 208b) 및 공통 라인 연결부(208c)와 상기 금속 전극(222)의 사이에는 절연층이 위치하며, 그에 따라 각각의 상기 공통 라인(208a, 208b)과 금속 전극(222a, 222b)이 중첩되는 영역 및 공통 라인 연결부(208c)와 금속 전극(222a, 222b)이 중첩되는 영역에는 제 1 및 제 2 스토리지 커패시터(Cst1, Cst2)가 형성된다. 이 때, 앞서 설명한 것과 같이 화소 전극 연결부의 금속 전극(222a, 222b)은 각각 공통 라인 연결부(208c)의 상층 일부 영역까지 연장되는 경우, 상기 제 1 및 제 2 스토리지 커패시터(Cst1, Cst2)는 정면에서 바라봤을 때 각각 공통 라인 연결부(208c)의 방향으로 돌출된 형태를 취한다. 스토리지 커패시터가 상기와 같이 돌출된 형태를 취하면, 상기 스토리지 커패시터를 이루는 양 전극의 단면적이 증가하므로, 스토리지 커패시터의 용량 또한 증가하는 효과를 가진다.
제 1 및 제 2 스토리지 커패시터는 각각의 화소 전극 및 공통 전극에 인가되는 전압을 다음 전압이 인가될 때까지 일정하게 유지시키는 역할을 수행한다.
화소 전극 핑거부(221a, 221b)는 상기 화소 전극 연결부(219a, 219b)로부터 여러 갈래로 분기되어 개구부(205)가 위치하는 방향으로 연장되어, 각각의 서브 픽셀(SP1, SP2)의 개구부(205)와 대응되는 표시 영역에 복수 차례 꺽임 형상, 즉 지그재그 형상을 가지도록 배열된다. 이 때 화소 전극 핑거부(221a, 222b)는 각각의 꺾이는 지점에서 둔각을 이루도록 형성된다.
공통 전극(239)은 공통 전극 연결부(241)과 공통 전극 핑거부(242)으로 이루어진다. 공통 전극 연결부(241)는 제 3 콘택홀(217c)에 의해 공통 라인(208a, 208b) 중 어느 하나와 접속된다.
공통 전극 핑거부(246)는 공통 전극 연결부(241)로부터 여러 갈래로 분기되어 상기 여러 갈래의 화소 전극 핑거부(221a, 221b) 사이에 하나씩 배치되어 상기 화소 전극 핑거부(221a, 221b)와 평행을 이루도록 배열된다. 또한, 이 때 공통 전극 핑거부(242)는 매쉬 타입으로 형성되어 제 3 콘택홀(217c)에 접속된 공통 라인(208b)로부터 제 1 및 제 2 서브 픽셀(SP1, SP2) 모두에 공통 전압을 공급되도록 할 수 있다. 도 6의 공통 전극(239)은 제 3 콘택홀(217)에 접속된 공통 라인(208b)으로부터 분기되어 단위 서브 픽셀 전체에 공통 전극 핑거부(242)가 형성되는 메쉬 타입으로 이루어져 있다. 상기 단위 서브 픽셀에는, 제 2 서브 픽셀(SP2) 영역에 공통 전극 핑거부를 형성하기 위하여, 공통 전극 핑거부(242) 중 어느 하나의 일측과 접속되어, 다시 제 2 서브 픽셀(SP2) 영역에 공통 전극 핑거부(242)를 분기시키는 추가적인 공통 전극 연결부(2411)가 구비된다.
이와 같이, 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는, 서브 픽셀의 세로 길이를 종래에 비해 2배로 하고, 인접한 2개의 서브 픽셀의 발광 영역을 중앙으로 집중시킴으로서 입체 영상 표시 장치의 휘도를 크게 증가시키는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 화소 전극 핑거부 및 공통 전극 핑거부는 여러 번 꺾임 구조를 가지는데, 그에 따라 평행사변형 형태의 개구부에 발광 영역에 완전히 대응될 수 있다.그에 따라 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는 따로 개구부 보상 설계를 할 필요없이 개구부 전체를 통해 영상을 표시할 수 있는 효과를 가지며, 개구부가 발광 영역에 완전히 대응하지 않음으로서 발생하는 휘도 편차를 방지한다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
100: 광원 유닛 200: 표시 패널
110, 120: 편광판 500: 패럴랙스부
217: 데이터 드라이버 218: 게이트 드라이버
205: 개구부 207: 차광 패턴
501: 렌즈 208a, 208b: 공통 라인
208c: 공통 라인 연결부 217a, 217b, 217c: 콘택홀
225a, 225b: 화소 전극 222a, 222b: 금속 전극
219a, 219b: 화소 전극 연결부 223a, 223b: 투명 전극
221a, 221b: 화소 전극 핑거부 241, 2411: 공통 라인 연결부
242: 공통 전극 핑거부

Claims (13)

  1. 수평 방향으로 연장하는 제 1 게이트 라인 및 수직 방향으로 연장하는 제 1 데이터 라인과 연결되는 제 1 서브 픽셀, 상기 제 1 게이트 라인에 인접하게 위치하는 제 2 게이트 라인 및 상기 제 1 데이터 라인에 인접하게 위치하는 제 2 데이터 라인과 연결되는 제 2 서브 픽셀 및 상기 제 1 서브 픽셀의 일부를 노출하는 제 1 개구부와 상기 제 2 서브 픽셀의 일부를 오픈하는 제 2 개구부를 갖는 차광 패턴을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 상측에 위치하며, 복수의 렌즈로 이루어진 패럴랙스부를 포함하되,
    상기 제 1 서브 픽셀 및 상기 제 2 서브 픽셀은 상기 제 1 게이트 라인, 상기 제 2 게이트 라인, 상기 제 1 데이터 라인 및 상기 제 2 데이터 라인에 의해 정의된 단위 서브 픽셀 내에 수평 방향을 따라 나란히 배치되고,
    상기 제 1 서브 픽셀, 상기 제 2 서브 픽셀, 상기 제 1 개구부 및 상기 제 2 개구부는 각각 수직 방향으로 긴 형상을 가지며,
    상기 렌즈들의 피치는 상기 표시 패널이 표시하는 뷰 수에 상기 제 1 개구부의 폭을 곱한 값인 입체 영상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광 패턴은, 공통 라인 패턴으로 이루어지거나, 블랙 매트릭스 패턴으로 이루어지거나, 또는 별도의 차광 패턴을 구비하여 이루어지는 입체 영상 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인 및 복수의 단위 서브 픽셀을 포함하고,
    수직 방향으로 k 개(k은 자연수)의 단위 서브 픽셀 및 수평 방향으로 l개(l은 k보다 작은 자연수)의 단위 서브픽셀은 픽셀 그룹을 구성하고,
    상기 제 1 및 제 2 개구부의 폭은, 상기 단위 픽셀 그룹의 폭에 l/k를 곱한 값에 상당하는 입체 영상 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 개구부들은, 수직 방향으로 기울어진 평행사변형 형태이고, 상기 렌즈들은 상기 제 1 및 제 2 개구부의 기울기에 상당하도록 수직 방향으로 기울어진 입체 영상 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 개구부의 기울어진 각도는, atan(l/rk) (r은 상기 단위 서브 픽셀의 가로폭을 1이라 했을 때, 상기 단위 서브 픽셀의 세로 길이의 비) 인 입체 영상 표시 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 l 값은 1이고,
    제 1 및 제 2 개구부는, 상기 단위 서브 픽셀을 k개의 영역으로 나눈 k 개의 후보 영역 중, 상기 제 1 및 제 2 서브 픽셀과 가장 많은 면적이 중첩되는 두 개의 후보 영역에 위치하는 입체 영상 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 렌즈 영역의 기울어진 각도는, 상기 제 1 및 제 2 개구부의 기울어진 각도와 미스매칭되는 입체 영상 표시 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 개구부는 각각 상기 렌즈의 가로 피치를 표시하고자 하는 뷰 수로 나눈 영역 중 어느 하나에 위치하며,
    상기 렌즈의 가로 피치를 표시하고자 하는 뷰 수로 나눈 영역 중 동일한 영역에 대응되도록 위치하는 개구부는 동일한 뷰의 영상을 표시하고, 상기 렌즈의 가로 피치를 표시하고자 하는 뷰 수로 나눈 영역 중 서로 다른 영역에 위치하는 개구부는 서로 다른 뷰의 영상을 표시하는 입체 영상 표시 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    수직 방향으로 인접한 상기 제 1 및 제 2 개구부들은, 각각에 대하여 상기 제 1 또는 제 2 개구부의 폭만큼 쉬프트되어 배열되는 입체 영상 표시 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 단위 서브 픽셀은,
    서로 다른 게이트 라인에 게이트 전극이 접속되고, 서로 다른 데이터 라인에 소스 전극이 접속되는 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터와,
    상기 게이트 라인과 평행하게 배치되는 제 1 및 제 2 공통 라인을 서로 접속시키며, 상기 제 1 및 제 2 서브 픽셀 사이에 위치하는 공통 라인 연결부를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 픽셀은, 상기 제 1 박막 트랜지스터와, 상기 제 1 박막 트랜지터의 드레인 전극과 콘택홀을 통해 접속되며, 절연막을 사이에 두고 상기 제 1 공통 라인 및 상기 공통 라인 연결부 중 일부의 상층에 위치하여 상기 공통 라인 연결부 방향으로 돌출된 형태의 제 1 스토리지 커패시터를 이루는 제 1 화소 전극 연결부,
    상기 제 1 화소 전극 연결부의 상층으로부터 연장되어, 상기 제 1 서브 픽셀의 세로 방향으로 지그재그 형태로 배열되는 복수의 제 1 화소 전극 핑거부 및
    상기 복수의 제 1 화소 전극 핑거부 사이에 배열되며 상기 공통 라인 중 어느 하나와 콘택홀을 통해 접속된 제 1 공통 전극을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 서브 픽셀은, 상기 제 2 박막 트랜지스터와, 상기 제 2 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 콘택홀을 통해 접속되며, 절연막을 사이에 두고 상기 제 2 공통 라인 및 공통 라인 연결부 중 일부의 상층에 위치하여 상기 공통 라인 연결부 방향으로 돌출된 형태의 제 2 스토리지 커패시터를 이루는 제 2 화소 전극 연결부,
    상기 제 2 화소 전극 연결부의 상층으로부터 연장되어, 상기 제 2 서브 픽셀의 세로 방향으로 지그재그 형태로 배열되는 복수의 제 2 화소 전극 핑거부 및
    상기 복수의 제 2 화소 전극 핑거부 사이에 배열되는 제 2 공통 전극을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 공통 전극은 상기 제 1 공통 전극과 일체로 구비되는 입체 영상 표시 장치.
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