KR102497281B1 - 표시 장치, 헤드 마운트 표시 장치, 및 화상 표시 방법 - Google Patents

표시 장치, 헤드 마운트 표시 장치, 및 화상 표시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 제1 픽셀 및 제2 픽셀을 포함하는 표시 장치에 있어서, 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀 각각은, 제1 색상의 광을 방출하는 제1 서브 픽셀, 상기 제1 색상과 다른 제2 색상의 광을 방출하는 제2 서브 픽셀, 상기 제1 색상 및 상기 제2 색상과 다른 제3 색상의 광을 방출하는 제3 서브 픽셀, 및 적외광을 방출하는 적외선 서브 픽셀을 포함하며, 상기 제1 픽셀에 포함된 상기 적외선 서브 픽셀과 상기 제2 픽셀에 포함된 상기 적외선 서브 픽셀은 서로 다른 세기의 적외광을 방출하는, 표시 장치를 개시한다.

Description

표시 장치, 헤드 마운트 표시 장치, 및 화상 표시 방법{Display apparatus, head mounted display apparatus, and image display method}
본 발명의 실시예들은 표시 장치, 헤드 마운트 표시 장치, 및 화상 표시 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 깊이(depth) 정보를 갖는 적외광을 방출 또는 이용하여 삼차원 화상을 구현하는 표시 장치, 헤드 마운트 표시 장치, 및 화상 표시 방법에 관한 것이다.
일반적으로 헤드 마운트 표시 장치는 안경 또는 헬멧 등의 형태를 갖추어 사용자의 머리에 장착될 수 있는 표시 장치이며, 사용자의 눈 전방에서 화상을 표시함으로써 사용자가 이미지를 인식할 수 있도록 한다. 상기 헤드 마운트 표시 장치는 자체적으로 및/또는 외부로부터 입사되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다.
한편, 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)는 PN 접합 다이오드에 순방향으로 전압을 인가하면 정공과 전자가 주입되고, 그 정공과 전자의 재결합으로 생기는 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 반도체 소자이다.
무기 화합물을 이용하여 발광하는 무기 LED는 적색 LED가 개발된 이후 황색, 녹색, 청색, 백색, 자외선 및 적외선 LED가 개발되었으며, LCD TV의 백라이트, 조명, 전광판 등에 널리 사용되고 있다. 또한, 유기 화합물을 이용하여 발광하는 유기 LED는 최근 핸드폰과 같은 소형 전자기기로부터 대형 TV에까지 사용되고 있다.
최근, 삼차원 표시 장치에 대한 요구가 증대되고 있으며, TV 등의 표시 장치가 사용자의 좌안 및 우안에 각각 편광자, 렌즈 어레이 또는 셔터 등을 이용하여 서로 다른 화상을 입사시키는 등의 방식으로 삼차원 화상을 구현하는 방법이 제안되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 시점이 한정되며 이차원 및 삼차원 화상을 동시에 구현할 수 없다는 문제가 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로써, 삼차원 표시 장치의 연속적 광시야각을 확보하며 삼차원 표시 장치와 헤드 마운트 표시 장치를 연동함으로써 증강 현실(AR; augment reality)을 구현할 수 있는 화상 표시 방법, 표시 장치, 및 헤드 마운트 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 픽셀 및 제2 픽셀을 포함하는 표시 장치에 있어서, 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀 각각은, 제1 색상의 광을 방출하는 제1 서브 픽셀, 상기 제1 색상과 다른 제2 색상의 광을 방출하는 제2 서브 픽셀, 상기 제1 색상 및 상기 제2 색상과 다른 제3 색상의 광을 방출하는 제3 서브 픽셀, 및 적외광을 방출하는 적외선 서브 픽셀을 포함하며, 상기 제1 픽셀에 포함된 상기 적외선 서브 픽셀과 상기 제2 픽셀에 포함된 상기 적외선 서브 픽셀은 서로 다른 세기의 적외광을 방출하는, 표시 장치를 개시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 색상, 상기 제2 색상 및 상기 제3 색상은 각각 적색, 녹색, 및 청색일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 픽셀에 포함된 상기 적외선 서브 픽셀과 상기 제2 픽셀에 포함된 상기 적외선 서브 픽셀은 실질적으로 동일한 주파수를 갖을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀을 포함하는 복수 개의 픽셀들을 포함하며, 상기 복수 개의 픽셀들 사이의 깊이(depth) 차이를 나타내는 데이터를 기초로 상기 복수 개의 픽셀들 각각에 포함된 적외선 서브 픽셀에서 방출되는 적외광의 세기를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적외선 서브 픽셀은, 적외선 구동 회로부, 및 상기 구동 회로부와 전기적으로 연결되어 상기 구동 회로부에 의해 구동되는 적외선 무기 발광 다이오드(infrared inorganic LED)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 회로부와 전기적으로 연결되며 상기 적외선 무기 발광 다이오드의 일단과 접하는 제1 전극, 및 상기 제1 전극에 대향하며 상기 적외선 무기 발광 다이오드의 타단과 접하는 제2 전극을 더 포함하며, 상기 제2 전극은 상기 제1 서브 픽셀, 상기 제2 서브 픽셀, 상기 제3 서브 픽셀, 및 상기 적외선 서브 픽셀에 공통되도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적외선 서브 픽셀은, 상기 적외선 무기 발광 다이오드로부터 방출된 적외광을 확산시키는 광 확산층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 서브 픽셀, 상기 제2 서브 픽셀, 및 상기 제3 서브 픽셀은 각각 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 서브 픽셀, 상기 제2 서브 픽셀, 및 상기 제3 서브 픽셀은 각각 무기 발광 다이오드(inorganic LED; inorganic light emitting diode)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 대상체로부터 방출된 가시광을 수광하여 전기 신호로 변환하는 카메라, 상기 대상체로부터 방출된 적외광을 수광하는 적외선 센서, 상기 카메라에 의해 획득된 색상 데이터 및 상기 적외선 센서에 의해 획득된 깊이(depth) 데이터를 기초로 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성하는 신호 처리부, 및 상기 신호 처리부로부터 상기 삼차원 렌더링 데이터를 전달받아 상기 삼차원 렌더링 데이터에 대응되는 화상을 구현하는 표시부를 포함하는, 헤드 마운트 표시 장치를 개시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 신호 처리부는, 상기 가시광 및 상기 적외광이 방출된 상기 대상체의 위치를 기반으로, 상기 색상 데이터 및 상기 깊이 데이터를 매칭시키는 데이터 매칭부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 표시부로부터 방출되는 광의 경로 상에 위치하며, 상기 광을 소정의 영역으로 수렴시키는 광학 소자를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 카메라, 상기 적외선 센서, 상기 신호 처리부, 및 상기 표시부를 수용하며, 사용자의 머리에 장착될 수 있는 형태의 프레임을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 대상체와 상기 사용자 사이에 배치되며 상기 프레임에 수용되어 있는 렌즈부를 더 포함하며, 상기 렌즈부는, 상기 대상체로부터 입사된 광의 투과도를 조절할 수 있는 투과도 조절 수단을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 투과도 조절 수단은 액정을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 헤드 마운트 표시 장치의 화상 표시 방법에 있어서, 표시 장치로부터 방출된 가시광 및 적외광을 각각 수광하는 단계, 상기 가시광 및 상기 적외광으로부터 각각 색상 데이터 및 깊이(depth) 데이터를 추출하는 단계, 상기 색상 데이터 및 상기 깊이 데이터를 기초로 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성하는 단계, 및 상기 삼차원 렌더링 데이터에 대응되는 화상을 표시하는 단계를 포함하는, 화상 표시 방법을 개시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 복수 개의 픽셀들을 포함하며, 상기 복수 개의 픽셀들 각각은, 가시광을 방출하는 가시광 서브 픽셀 및 적외광을 방출하는 적외선 서브 픽셀을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 복수 개의 픽셀들 사이의 깊이 차이를 나타내는 데이터로부터 상기 복수 개의 픽셀들 각각에 포함된 적외선 서브 픽셀에서 방출되는 적외광의 세기를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적외선 서브 픽셀은, 적외선 구동 회로부; 및 상기 구동 회로부와 전기적으로 연결되어, 상기 구동 회로부에 의해 구동되는 적외선 무기 발광 다이오드(infrared inorganic LED)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성하는 단계 전에, 상기 가시광 및 상기 적외광이 방출된 상기 표시 장치에 포함된 상기 복수 개의 픽셀들 각각의 위치를 기초로 상기 색상 데이터 및 깊이 데이터를 매칭시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 특허청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동시에 이차원 및 삼차원 화상을 구현할 수 있으며, 삼차원 화상에 대하여 연속적 광시야각을 확보할 수 있는 표시 장치 및 헤드 마운트 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 표시 장치와 연동하여 간이한 방식으로 증강 현실(AR; augment reality)을 구현할 수 있는 헤드 마운트 표시 장치 및 화상 표시 방법을 제공할 수 있다.
간이한 구성으로 삼차원 화상을 구현할 수 있는 헤드 마운트 표시 장치를 제공할 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 서로 인접한 2개의 픽셀들을 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 4의 헤드 마운트 표시 장치에 포함된 구성 요소들 중 일부를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 7은 도 5의 헤드 마운트 표시 장치에 포함된 렌즈부의 변형예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 화상 표시 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 9는 도 8의 화상 표시 방법을 구현하는 일 실시예에 따른 시스템을 나타낸 개념도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 서로 인접한 2개의 픽셀들을 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 표시 패널(10), 드라이버(20), 및 프로세서(30)를 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(10)은 제1 픽셀(P1) 및 제2 픽셀(P2)을 포함한 복수 개의 픽셀들을 포함하며, 드라이버(20)는 복수 개의 픽셀들에 연결된 스캔선 및 데이터선으로 각각 스캔 신호 및 데이터 신호를 인가하는 스캔 드라이버 및 데이터 드라이버를 포함할 수 있다. 상기 드라이버(20)는 프로세서(30)와 연결되며, 상기 프로세서(30)로부터 복수 개의 픽셀들 각각에 스캔 신호 및 데이터 신호가 인가되는 타이밍 및 신호의 크기 등의 정보를 전달받을 수 있다.
도 2는 복수 개의 픽셀들 중 제1 픽셀(P1) 및 제2 픽셀(P2)의 화소 구조를 개략적으로 나타낸 것으로, 도 2에서는 제1 픽셀(P1) 및 제2 픽셀(P2)이 서로 인접한 경우를 도시하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 제1 픽셀(P1) 및 제2 픽셀(P2)의 사이에는 다른 픽셀들이 배치될 수도 있다.
상기 제1 픽셀(P1) 및 제2 픽셀(P2)은 각각 제1 색상의 광을 방출하는 제1 서브 픽셀(SP1), 제1 색상과 다른 제2 색상의 광을 방출하는 제2 서브 픽셀(SP2), 제1 색상 및 제2 색상과 다른 제3 색상의 광을 방출하는 제3 서브 픽셀(SP3), 및 적외광을 방출하는 적외선 서브 픽셀(IR)을 포함하며, 제1 픽셀(P1)에 포함된 적외선 서브 픽셀(IR)과 제2 픽셀(P2)에 포함된 적외선 서브 픽셀(IR)은 서로 다른 세기의 적외광을 방출한다.
상기 적외광은 제1 픽셀(P1) 및 제2 픽셀(P2)에서 방출되는 소정의 색상의 광에 깊이 정보를 포함시키는 기능을 수행하며, 제1 픽셀(P1)에서 방출되는 적외광의 세기 및 제2 픽셀(P2)에서 방출되는 적외광의 세기의 차이는 제1 픽셀(P1)과 제2 픽셀의 깊이의 차이에 대응될 수 있다.
상기 깊이(depth)는 임의의 위치를 기준으로 가깝거나 먼 정도를 나타내는 것으로, 화상의 깊이 정보는 화상의 삼차원 정보를 의미할 수 있다. 즉, 표시 장치(100)는 상기 제1 픽셀(P1) 및 제2 픽셀(P2)을 포함하는 복수 개의 픽셀들로 구성되며, 복수 개의 픽셀들로부터 화상을 표시할 수 있다. 상기 복수 개의 픽셀들 각각은 온(on) 또는 오프(off)될 수 있으며, 온(on) 상태에서 서로 다른 색상의 가시광을 방출하는 상기 제1 서브 픽셀 내지 제3 서브 픽셀(SP1, SP2, SP3)의 조합을 통해 소정의 색상의 광을 방출할 수 있다. 즉, 상기 제1 서브 픽셀 내지 제3 서브 픽셀(SP1, SP2, SP3)만을 포함하는 픽셀들을 포함하는 표시 장치는 이차원의 화상만을 구현할 수 있다.
그러나, 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 복수 개의 픽셀들 각각에 깊이 정보를 나타낼 수 있는 적외선 서브 픽셀(IR)을 포함하며, 복수 개의 픽셀들 각각으로부터 방출된 적외광의 조합으로부터 표시 장치(100)로부터 표시되는 화상의 삼차원 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 색상, 제2 색상, 및 제3 색상은 각각 적색, 녹색, 및 청색일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 제1 색상, 제2 색상, 및 제3 색상은 조합에 의해 백색광을 구현할 수 있는 한 다른 색상들의 조합일 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 픽셀(P1) 및 제2 픽셀(P2)에 각각 포함된 적외선 서브 픽셀(IR)은 실질적으로 동일한 주파수를 갖는 적외광을 방출할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 상기 적외선 서브 픽셀(IR)은 서로 다른 주파수를 갖는 적외광을 방출할 수도 있다.
상기 프로세서(30)는 표시 장치(100)에 포함된 복수 개의 픽셀들 사이의 깊이 차이를 나타내는 데이터로부터 복수 개의 픽셀들 각각에 포함된 적외선 서브 픽셀(IR)에서 방출되는 적외광의 세기를 제어하는 제어부(31)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(31)은 적외선 서브 픽셀(IR)에 인가되는 데이터 신호의 세기를 제어하거나 적외선 서브 픽셀(IR)에 스캔 신호가 인가되는 시간을 제어하는 등의 방법으로 상기 적외광의 세기를 제어할 수 있다. 도시하진 않았지만, 상기 프로세서(30)는 제어부(31) 외에 연산부(calculator, 미도시) 및 레지스터(register, 미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서(30)는 제어부(31) 등을 이용한 신호 처리 과정을 통해, 표시 장치(100)가 삼차원 정보를 포함하는 이차원 화상을 표시하도록 할 수 있다. 일 실시예에 따른 표시 장치(100)의 전방에 위치한 사용자는 별도의 장치를 구비하지 않는 경우 적외광을 시인할 수 없으므로 표시 장치(100)로부터 표시된 이차원 화상만을 볼 수 있으며, 표시 장치(100)로부터 방출되는 적외광을 수신 및 처리할 수 있는 별도의 장치를 구비하는 경우 표시 장치(100)로부터 표시된 삼차원 화상을 볼 수 있다. 이에 관해서는 후술한다.
도 2에서는 제1 픽셀(P1) 및 제2 픽셀(P2)에 각각 포함된 서브 픽셀들이 2X2의 매트릭스 형태로 배치된 경우를 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 서브 픽셀들은 다양한 형태로 배치될 수 있다.
도 3은 도 2의 제1 픽셀(P1)에 포함된 제3 서브 픽셀(SP3) 및 적외선 서브픽셀(IR)의 일 실시예에 따른 단면의 구조를 나타낸 것으로 이하에서는 도 3을 참조하여 적층 순서에 따라 상기 제3 서브 픽셀(SP3) 및 적외선 서브 픽셀(IR)에 포함된 일부 구성 요소에 관하여 설명한다.
기판(210) 상에는 버퍼층(111)이 배치되며, 버퍼층(111)의 적외선 서브 픽셀(IR)에 대응되는 영역 상에는 적어도 하나의 트랜지스터(TIR) 및 적어도 하나의 커패시터(미도시)를 포함하는 구동 회로부 및 구동 회로부와 전기적으로 연결되어 구동 회로부에 의해 구동되는 적외선 무기 발광 다이오드(infrared inorganic LED, LEDIR)가 배치될 수 있다.
상기 기판(110)은 유리 또는 플라스틱 등으로 구성될 수 있다. 버퍼층(111)은 기판(110)을 통해 불순 원소가 침투하는 것을 차단하고, 표면을 평탄화하는 기능을 수행하며 실리콘질화물(SiNx) 및/또는 실리콘산화물(SiOx)과 같은 무기물로 단층 또는 복수층으로 구성될 수 있다.
상기 트랜지스터(TIR)는 활성층(112), 게이트 전극(114), 소스 전극(116S) 및 드레인 전극(116D)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(112)은 도전성을 갖는 소스 영역, 드레인 영역 및 소스 영역과 드레인 영역 사이에 배치된 채널 영역을 포함할 수 있으며, 상기 게이트 전극(114)은 활성층(112) 상에 활성층(112)과 절연되도록 배치될 수 있다. 상기 소스 전극(116S) 및 드레인 전극(116D)은 각각 활성층(112)의 소스 영역 및 드레인 영역과 전기적으로 연결되며, 소스 전극(116S) 및 드레인 전극(116D) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
상기 활성층(112)과 게이트 전극(114)의 사이에는 제1 절연층(113)이 배치되고, 게이트 전극(114)가 소스 전극(116S) 및 드레인 전극(116D)의 사이에는 제2 절연층(115)이 배치될 수 있다. 상기 제1 절연층(113) 및 제2 절연층(115)은 실리콘질화물(SiNx) 및/또는 실리콘산화물(SiOx)과 같은 무기물로 단층 또는 복수층으로 구성될 수 있다.
상기 제2 절연층(115) 상에는 소스 전극(116S) 및 드레인 전극(116D)을 덮는 제3 절연층(117)이 배치될 수 있으며, 제3 절연층(117)은 유기 물질 및/또는 무기 물질로 구성될 수 있다.
도 3에서는 트랜지스터(TIR)의 게이트 전극(114)이 활성층(112)의 상부에 배치된 경우를 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 게이트 전극은 활성층의 하부에 배치될 수도 있다.
상기 제3 절연층(117) 상에는 서브 픽셀 영역을 정의하는 뱅크(170)가 배치될 수 있다. 뱅크(170)는 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)가 수용될 오목부(170a)를 포함한다. 뱅크(170)의 높이는 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)의 높이 및 시야각에 의해 결정될 수 있으며, 오목부(170a)의 크기(폭)는 표시 장치(100)의 해상도 등에 의해 결정될 수 있다. 도 2에는 오목부(170a)가 정사각형인 예를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 오목부는 다각형, 직사각형, 원형, 타원형 또는 삼각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
오목부(170a)의 측면 및 저면, 뱅크(170)의 상면의 적어도 일부 상에는 제1 전극(120a)이 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(120a)은 제3 절연층(117)에 형성된 홀(H)을 통해 트랜지스터(TIR)의 소스 전극(116S) 또는 드레인 전극(116D)과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 뱅크(170)는 광 차단부로 기능하며 광 투과율이 낮은 물질로 구성될 수 있다. 따라서, 뱅크(170)은 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)의 측면으로 방출되는 광을 차단함으로써, 인접한 서브 픽셀들에서 방출되는 광들과의 간섭을 방지할 수 있다. 또한, 뱅크(170)는 표시 장치(100)의 외부로부터 입사되는 광을 흡수 및 차단하여 표시 장치(100)의 명실 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 상기 뱅크(170)은 반투명 물질, 광 반사 물질, 또는 광 산란 물질을 포함할 수 있다.
상기 뱅크(170)의 오목부(170a)에는 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)는 약 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 의 크기를 갖는 마이크로 LED일 수 있지만, 이에 제한되진 않는다. 상기 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)는 개별적으로 또는 복수 개가 이송 기구에 의해 웨이퍼 상에서 픽업(pick up)되어 기판(110)에 전사됨으로써 상기 오목부(170a)에 수용될 수 있다. 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)는 약 700 nm 내지 약 1 mm의 파장을 갖는 적외광을 방출할 수 있으며, 사용자의 눈에 시인되지 않을 수 있다.
상기 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)는 p-n 접합 다이오드(140a, p-n junction diode), 제1 컨택 전극(130a) 및 제2 컨택 전극(150a)을 포함할 수 있다. 제1 컨택 전극(130a) 및/또는 제2 컨택 전극(130b)은 금속, 전도성 산화물 및 전도성 중합체를 포함하는 그룹에서 선택된 단일층 또는 다중층일 수 있다. 제1 컨택 전극(130a) 및 제2 컨택 전극(150a)은 반사층, 예를 들어, 은(silver) 층을 선택적으로 포함할 수 있다. 제1 컨택 전극(130a)은 제1 전극(120a)과 전기적으로 연결되고, 제2 컨택 전극(150a)은 제2 전극(160)과 전기적으로 연결된다. p-n 접합 다이오드(140a)는 p-도핑층(141a), n-도핑층(142a), 및 p-도핑층(141a)과 n-도핑층(142a) 사이에 배치된 중간층(143a)을 포함할 수 있다. 상기 중간층(143a)은 전자와 정공이 재결합하여 형성된 엑시톤(exciton)이 낮은 에너지 준위로 천이하면서 광을 방출하는 영역으로써, 반도체 물질을 포함하며 단일 양자 우물(single quantum well) 또는 다중 양자 우물(multi quantum well) 구조를 갖을 수 있다.
상기 제1 전극(120a)은 반사 전극으로 구성되며, 제2 전극(160)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성될 수 있다. 상기 제2 전극(160)은 공통 전극으로써 표시 장치(100)에 포함된 복수 개의 픽셀들에 공통되도록 배치될 수 있다.
패시베이션층(180)은 오목부(170a) 내의 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되며, 뱅크(170)를 커버할 수 있다. 패시베이션층(180)은 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)의 상부, 예컨대 제2 컨택 전극(150a)은 커버하지 않는 높이로 형성되며, 따라서, 제2 컨택 전극(150a)은 패시베이션층(180)에 의해 커버되지 않고 노출될 수 있다. 노출된 제2 컨택 전극(150a)은 제2 전극(160)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도시하진 않았지만, 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)로부터 방출된 적외광의 경로에는 상기 적외광을 확산시키는 광 확산층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 상기 광 확산층(미도시)는 다양한 위치 및 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)로부터 방출된 적외광은 적외선 서브 픽셀(IR)의 전면에서 균일하게 외부로 방출되며 표시 장치(100)로부터 방출된 적외광의 각도 범위, 즉 시야각을 증가시킬 수 있다.
상기 버퍼층(111) 상의 제3 서브 픽셀(SP3)에 대응되는 영역 상에는 적어도 하나의 트랜지스터(TSP3) 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 구동 회로부 및 구동 회로부와 전기적으로 연결되어 구동 회로부에 의해 구동되는 무기 발광 다이오드(inorganic LED, LEDSP3)가 배치될 수 있다.
상기 제3 서브 픽셀(SP3)은 상술한 적외선 서브 픽셀(IR)과 무기 발광 다이오드가 방출하는 광의 파장이 다르다는 점 이외에 실질적으로 동일한 구조를 갖을 수 있으며, 상기 제3 서브 픽셀(SP3)에는 트랜지스터(TSP3)와 전기적으로 연결된 제1 전극(120b), 및 제1 전극(120b) 상에 배치된 무기 발광 다이오드(LEDSP3)가 배치되며, 무기 발광 다이오드(LEDSP3)는 제1 전극(120b)과 전기적으로 연결된 제1 컨택 전극(130b), 제1 컨택 전극(130b) 상에 배치되 p-도핑층(141b), n-도핑층(142b) 및 중간층(143b)를 포함하는 p-n 접합 다이오드(140b), p-n 접합 다이오드(140b) 상에 배치되며 제2 전극(160)과 전기적으로 연결된 제2 컨택 전극(150b)를 포함할 수 있다.
또한, 도 2의 제1 및 제2 서브 픽셀(SP1, SP2)은 제3 서브 픽셀(SP3)과 무기 발광 다이오드로부터 방출되는 광의 색상이 다르다는 점 이외에 실질적으로 동일한 구조를 갖을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 서브 픽셀(SP1, SP2, SP3) 및 적외선 서브 픽셀(IR)은 동일한 발광 다이오드 이송 기구에 의해 이송 및 전사될 수 있으며, 크기가 작은 무기 발광 다이오드를 포함하므로 표시 장치(100)의 집적화를 용이하게 구현할 수 있다.
또한, 표시 장치(100)에 포함된 복수 개의 픽셀들 각각에 적외선 서브 픽셀(IR)을 배치함으로써, 구현하고자 하는 이차원 화상을 표시할 수 있을뿐 아니라 복수 개의 픽셀들 각각에 대응되는 깊이 정보를 제공할 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(200)는 각각 가시광을 방출하는 가시광 서브 픽셀(SP) 및 적외광을 방출하는 적외선 서브 픽셀(IR)을 포함하는 복수 개의 픽셀들을 포함한다.
기판(210) 상에는 버퍼층(211)이 배치되며, 버퍼층(211)의 적외선 서브 픽셀(IR)에 대응되는 영역 상에는 적어도 하나의 트랜지스터(TIR) 및 적어도 하나의 커패시터(미도시)를 포함하는 구동 회로부 및 구동 회로부와 전기적으로 연결되어 구동 회로부에 의해 구동되는 적외선 무기 발광 다이오드(infrared inorganic LED, LEDIR)가 배치될 수 있다.
상기 트랜지스터(TIR)는 활성층(212), 게이트 전극(214), 소스 전극(216S) 및 드레인 전극(216D)을 포함할 수 있으며, 상기 활성층(212)과 게이트 전극(214)의 사이에는 제1 절연층(213)이 배치되고, 게이트 전극(214)가 소스 전극(216S) 및 드레인 전극(216D)의 사이에는 제2 절연층(215)이 배치될 수 있다.
상기 제2 절연층(215) 상에는 소스 전극(216S) 및 드레인 전극(216D)을 덮는 제3 절연층(217)이 배치될 수 있으며, 상기 제3 절연층(217) 상에는 서브 픽셀 영역을 정의하는 뱅크(270)가 배치될 수 있다. 상기 뱅크(170)는 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)가 수용될 오목부(270a)를 포함한다.
상기 제3 절연층(217) 상에는 제1 전극(220a)이 배치되며, 제1 전극(220a)은제3 절연층(217)에 형성된 홀(H)을 통해 트랜지스터(TIR)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극(220a)의 양 단부는 뱅크(270)에 의해 덮여있을 수 있다.
상기 뱅크(270)의 오목부(270a)에는 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)가 배치될 수 있으며, 상기 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)는 약 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 의 크기를 갖는 마이크로 LED일 수 있으며, 약 700 nm 내지 약 1 mm의 파장을 갖는 적외광을 방출할 수 있다.
상기 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)는 p-n 접합 다이오드(240a, p-n junction diode), 제1 컨택 전극(230a) 및 제2 컨택 전극(250a)을 포함할 수 있으며, p-n 접합 다이오드(240a)는 p-도핑층(241a), n-도핑층(242a), 및 p-도핑층(241a)과 n-도핑층(242a) 사이에 배치된 중간층(243a)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(220a)은 반사 전극으로 구성되며, 제2 전극(260)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성될 수 있다. 상기 제2 전극(260)은 공통 전극으로써 표시 장치(200)에 포함된 복수 개의 픽셀들에 공통되도록 배치될 수 있다.
패시베이션층(280)은 오목부(270a) 내의 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치되며, 뱅크(270)와 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)를 커버할 수 있다. 상기 패시베이션층(280)은 적외선 무기 발광 다이오드(LEDIR)의 제2 컨택 전극(250a)은 커버하지 않는 높이로 형성되며, 따라서, 제2 컨택 전극(250a)은 패시베이션층(280)에 의해 커버되지 않고 노출될 수 있다. 노출된 제2 컨택 전극(250a)은 제2 전극(260)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 버퍼층(211) 상의 가시광 서브 픽셀(SP)에 대응되는 영역 상에는 적어도 하나의 트랜지스터(TSP) 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하는 구동 회로부 및 구동 회로부와 전기적으로 연결되어 구동 회로부에 의해 구동되는 유기 발광 다이오드(organic LED, OLEDSP)가 배치될 수 있다.
상기 가시광 서브 픽셀(SP)에는 트랜지스터(TSP)와 전기적으로 연결된 제1 전극(220b), 제1 전극(220b)과 대향하는 제2 전극(260), 및 제1 전극(220b)과 제2 전극(260) 사이에 배치된 유기 발광층(240b)을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLEDSP)가 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(200)는 대면적 표시 장치에 적합하고 빠른 응답 속도를 갖는 유기 발광 다이오드(OLEDSP)를 포함하는 가시광 서브 픽셀(SP) 및 적외선 파장의 광을 구현하는 데 용이한 무기 발광 다이오드(LEDIR)를 포함하는 적외선 서브 픽셀(IR)을 포함할 수 있다. 상기 표시 장치(200)는 도 3의 실시예에 따른 표시 장치(100)와 마찬가지로 복수 개의 픽셀들 각각에 적외선 서브 픽셀(IR)을 배치함으로써, 구현하고자 하는 이차원 화상을 표시할 수 있을뿐 아니라 복수 개의 픽셀들 각각에 대응되는 깊이 정보를 제공할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 헤드 마운트 표시 장치에 포함된 구성 요소들 중 일부를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치(300)는 대상체로부터 방출된 가시광을 수광하여 전기 신호로 변환하는 카메라(310), 상기 대상체로부터 방출된 적외광을 수광하는 적외선 센서(320), 카메라(310)에 의해 획득된 색상 데이터 및 적외선 센서(320)에 의해 획득된 깊이(depth) 데이터를 기초로 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성하는 신호 처리부(330), 및 신호 처리부(330)로부터 삼차원 렌저링 데이터를 전달받아 삼차원 렌더링 데이터에 대응되는 화상을 구현하는 표시부(340)을 포함한다.
상기 카메라(310)는 씨씨디(CCD) 또는 씨모스(CMOS) 등의 이미지 센서(미도시) 및 상기 이미지 센서에 외부로부터 입사된 광을 집속시키는 광학계(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 이미지 센서의 전방에는 적외선 차단 필터 및/또는 자외선 차단 필터 등이 배치될 수 있다.
상기 적외선 센서(320) 또한 씨씨디(CCD) 또는 씨모스(CMOS) 등의 이미지 센서(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 이미지 센서의 전방에는 특정 파장대의 적외선만을 통과시키는 대역 통과 필터 및/또는 가시광선 이하의 파장대를 갖는 광을 차단시키는 차단 필터 등이 배치될 수 있다.
상기 카메라(310)에 의해 대상체의 색상 데이터, 즉 대상체의 이차원 화상을 획득할 수 있으며, 깊이 정보를 포함하는 적외광을 수광하는 적외선 센서(320)로부터 대상체의 깊이 데이터를 획득할 수 있다. 상기 대상체는 도 2와 같이 복수 개의 픽셀들 각각이 적외선 서브 픽셀(IR)을 포함하는 표시 장치(100)일 수 있다.
상기 신호 처리부(330)는 카메라(310)에 의해 획득된 색상 데이터 및 적외선 센서(320)에 의해 획득된 깊이(depth) 데이터를 기초로 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성한다. 삼차원 렌더링이란, 이차원의 화상에 그림자, 색상, 농도 등을 고려하여 3차원 화상을 만들어내는 과정을 나타내며, 평면적으로 보이는 화상에 그림자나 농도의 변화 등을 주어 입체감을 부여하는 과정을 나타낸다.
일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치(300)의 상기 신호 처리부(330)는 카메라(310)에 의해 얻어진 이차원 화상에 적외선 센서(320)에 의해 획득된 깊이 정보를 결합함으로써 이차원 화상에 그림자나 농도의 변화 등을 추가하여 입체감을 갖도록 해주는 삼차원 렌더링 데이터를 생성할 수 있다. 상기 신호 처리부(330)는 가시광 및 적외광이 방출된 대상체의 위치를 기반으로, 색상 데이터 및 깊이 데이터를 매칭시키는 데이터 매칭부(331)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 대상체는 도 2의 표시 장치(100)일 수 있으며, 상기 데이터 매칭부(331)는 색상 데이터 중 특정 픽셀에 대응되는 값에 깊이 데이터 중 상기 특정 픽셀에 대응되는 값을 매칭시킬 수 있다.
상기 표시부(340)는 헤드 마운트 표시 장치(300)에 장착될 수 있는 소형 디스플레이 있을 수 있으며, 예를 들면, 유기발광표시장치 또는 액정표시장치 등일 수 있다.
상기 신호 처리부(330)에 의해 생성된 삼차원 렌더링 데이터는 표시부(340)에 입력될 수 있으며, 표시부(340)는 삼차원 렌더링 데이터에 대응되는 화상을 표시할 수 있다. 상기 화상은 삼차원 화상, 구체적으로는 입체감을 갖는 이차원 화상일 수 있다.
상기 표시부(340)로부터 방출된 광의 경로 상에는, 상기 광의 경로를 변환시키는 광학 소자(R1, R2) 및 광을 소정의 영역으로 수렴시키는 광학 소자(350)가 배치될 수 있다. 상기 소정의 영역은 사용자의 안구(40)의 수정체(41)일 수 있으며, 수정체(41)에 수렴된 광은 수정체(41)를 투과하여 망막(42)에 도달할 수 있다.
사람의 눈의 최단 초점거리는 약 20 cm 이상일 수 있으며, 일 실시예에 따르면, 사용자의 안구(40)과 표시부(340) 사이의 거리가 최단 초점거리보다 작더라도 표시부(340)과 안구(40) 사이에 광을 수렴시키는 상기 광학 소자(350)를 배치함으로써 최단 초점거리를 확보할 수 있다. 즉, 사용자는 상기 최단 초점거리 확보에 의해, 표시부(340)로부터 구현되는 화상을 명확하고 용이하게 인식할 수 있다.
도 5 및 도 6에서는 표시부(340)가 안구(40)의 전방이 아닌 측면에 배치되며, 표시부(340)로부터 방출된 광을 경로 변환 광학 소자(R1, R2)를 이용하여 안구(40) 방향으로 변환시킨 경우를 예시하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 표시부(340)는 안구(40)의 전방에 배치될 수도 있으며 이 경우 경로 변환 광학 소자(R1, R2)는 생략될 수 잇다. 또한, 다른 실시예에 따르면, 상기 표시부(340)는 표시부(340)로부터 표시된 화상뿐만 아니라 외부의 배경까지 볼 수 있는 투명 디스플레이일 수도 있다.
일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치(300)는, 카메라(310), 적외선 센서(320), 신호 처리부(330), 표시부(340)를 수용하며 사용자의 머리에 장착될 수 있는 형태의 프레임(360)을 포함할 수 있으며, 대상체와 사용자 사이에 배치되며 프레임(360)에 수용되어 있는 렌즈부(370)를 포함할 수 있다.
상기 렌즈부(370)는 증강 현실(augment reality)을 구현하기 위해, 투명 또는 반투명 렌즈로 구성될 수 있다. 즉, 사용자는 헤드 마운트 표시 장치(300)에 포함된 표시부(340)로부터 표시된 화상뿐 아니라 렌즈부(370)을 투과한 외부의 배경을 동시에 볼 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 상기 렌즈부(370)은 가상 현실(virtual reality)만을 구현하기 위해 불투명 렌즈로 구성될 수 있으며 이 경우 헤드 마운트 표시 장치(300)를 착용한 사용자는 표시부(340)로부터 구현된 화상만을 볼 수 있다.
도 7은 도 5의 헤드 마운트 표시 장치에 포함된 렌즈부의 변형예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 도 5의 헤드 마운트 표시 장치(300)에 포함된 렌즈부(370)은 도 7의 렌즈부(470)로 치환될 수 있다.
상기 렌즈부(470)는 대상체와 사용자 사이에 배치되며 프레임(360, 도 5)에 수용되며, 대상체로부터 입사된 광의 투과도를 조절할 수 있는 투과도 조절 수단을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 투과도 조절 수단은 액정(473)을 포함할 수 있다. 즉, 렌즈부(470)은 제1 편광자(471), 제1 기판(472), 액정(473), 제2 기판(474), 및 제2 편광자(475)를 포함하며, 액정(473)에 전기장을 인가하여 액정(473)의 정렬 방향을 제어함으로써 렌즈부(470)의 투과도를 제어할 수 있다.
이 경우, 헤드 마운트 표시 장치(300, 도 5)는 표시부(340, 도 5)로부터 구현된 화상과 함께 외부의 배경까지 볼 수 있는 증강 현실(augment reality) 및 외부의 배경을 볼 수 없는 가상 현실(virtual reality)을 선택적으로 구현할 수 있다.
도 7에서는 액정(473)을 이용한 투과도 조절 수단을 예시하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 광 차단부를 투명한 렌즈의 전방에 배치되거나 배치되지 않도록 제어하여 외부 배경으로부터 입사된 광을 투과시키거나 투과시키지 않는 등 다양한 형태의 투과도 조절 수단이 적용될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 화상 표시 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이고, 도 9는 도 8의 화상 표시 방법을 설명하는 개념도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 화상 표시 방법은, 헤드 마운트 표시 장치(300)의 화상 표시 방법에 있어서, 표시 장치(100, 200)로부터 방출된 가시광 및 적외광을 각각 수광하는 단계(S110), 가시광 및 적외광으로부터 각각 색상 데이터 및 깊이 데이터를 추출하는 단계(S120), 색상 데이터 및 깊이 데이터를 기초로 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성하는 단계(S140), 및 삼차원 렌더링 데이터에 대응되는 화상을 표시하는 단계(S150)를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 표시 장치(100, 200)는 도 1 내지 도 3의 표시 장치(100) 또는 도 4의 표시 장치(200) 등일 수 있으며, 헤드 마운트 표시 장치(300)는 도 5의 헤드 마운트 표시 장치(300)일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 표시 장치 및 헤드 마운트 표시 장치는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
상기 표시 장치(100, 200)는 복수 개의 픽셀들을 포함하며, 복수 개의 픽셀들 각각은 가시광을 방출하는 가시광 서브 픽셀(SP1, SP2, SP3, SP) 및 적외광을 방출하는 적외선 서브 픽셀(IR)을 포함할 수 있다. 상기 표시 장치(100, 200)는 복수 개의 픽셀들 사이의 깊이(depth) 차이를 나타내는 데이터를 기초로 복수 개의 픽셀들 각각에 포함된 적외선 서브 픽셀(IR)에서 방출되는 적외광의 세기를 제어하는 제어부(31, 도 1)를 포함할 수 있다.
상기 표시 장치(100, 200)에 관해서는 도 1 내지 도 4에 대한 설명에서 기술하였으므로, 표시 장치(100, 200)에 관한 상세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 상기 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성하는 단계(S140) 전에, 가시광 및 상기 적외광이 방출된 표시 장치(100, 200)에 포함된 복수 개의 픽셀들 각각의 위치를 기초로 색상 데이터 및 깊이 데이터를 매칭시키는 단계(S130)를 더 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 헤드 마운트 표시 장치(300)는, 카메라(310), 적외선 센서(320), 신호 처리부(330), 및 표시부(340)를 포함할 수 있다. 상기 카메라(310) 및 적외선 센서(320)에 의해 표시 장치(100, 200)로부터 방출된 가시광 및 적외광을 각각 수광하는 단계(S110) 및 가시광 및 적외광으로부터 각각 색상 데이터 및 깊이 데이터를 추출하는 단계(S120)가 수행되며, 신호 처리부(330)에 의해 색상 데이터 및 깊이 데이터를 기초로 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성하는 단계(S140)가 수행되고, 표시부(340)에 의해 삼차원 렌더링 데이터에 대응되는 화상을 표시하는 단계(S150)가 수행될 수 있다.
또한, 색상 데이터 및 깊이 데이터를 매칭시키는 단계(S130)는 헤드 마운트 표시 장치(300)의 신호 처리부(330)에 포함된 데이터 매칭부(331)에 의해 수행될 수 있다.
도 9를 참조하면, 표시 장치(100, 200)에 의해 표시된 화상은 사용자의 눈에 시인될 수 있는 가시광(VL) 및 사용자의 눈에 시인되지 않는 적외광(IRL)을 포함할 수 있다. 상기 화상은 표시 장치(100, 200)의 화상이 표시되는 주요면에 수직인 방향(normal direction)뿐만 아니라 상기 수직 방향에 대하여 소정 각도만큼 기울어진 각도의 범위 내에서 방출될 수 있다. 상기 각도는 약 60도 이상일 수 있으며, 표시 장치(100)에 대하여 약 120도 이상의 범위 내에 위치한 사용자들(U1, U2, U3, U4)은 표시 장치(100, 200)로부터 표시된 화상을 동시에 볼 수 있다.
즉, 표시 장치(100, 200)로부터 방출된 광은 표시 장치(100, 200)의 전방의 소정 각도 범위 내에 배치된 사용자들(U1, U2, U3, U4)에게 동시에 시인될 수 있으며, 헤드 마운트 표시 장치(300)를 착용하지 않은 사용자(U3)는 적외광(IRL)을 시인하지 못하고 가시광(VL)만을 시인할 수 있다. 즉, 상기 사용자(U3)은 표시 장치(100, 200)로부터 구현된 이차원 화상을 볼 수 있다.
그러나, 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치(300)를 착용한 사용자들(U1, U2, U4)은 상술한 화상 표시 방법에 따른 과정을 통해 삼차원 화상, 즉 입체감을 갖는 이차원 화상을 볼 수 있다.
표시 장치(100, 200)의 전방에서 복수의 사용자들(U1, U2, U4)이 배치될 수 있으며, 상기 사용자들(U1, U2, U4)은 동시에 표시 장치(100, 200)로부터 구현된 삼차원 화상을 볼 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 헤드 마운트 표시 장치(300)를 착용하지 않은 사용자(U3)는 이차원 화상을 보게되므로, 표시 장치(100, 200)의 모드 등을 변환하는 과정 없이 동시에 이차원 화상 및 삼차원 화상을 모두 구현할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동시에 이차원 및 삼차원 화상을 구현할 수 있으며, 삼차원 화상에 대하여 연속적 광시야각을 확보할 수 있는 표시 장치(100, 200) 및 헤드 마운트 표시 장치(300)를 제공할 수 있다.
또한, 표시 장치(100, 200)와 연동하여 간이한 방식으로 증강 현실(AR; augment reality)을 구현할 수 있는 헤드 마운트 표시 장치(300) 및 화상 표시 방법을 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 200: 표시 장치 300: 헤드 마운트 표시 장치
P1: 제1 픽셀 P2: 제2 픽셀
SP1: 제1 서브 픽셀 SP2: 제1 서브 픽셀
SP3: 제2 서브 픽셀 SP: 가시광 서브 픽셀
IR: 적외선 서브 픽셀 TSP3, TIR: 트랜지스터
LEDSP3, LEDIR: 무기 발광 다이오드 OLEDSP: 유기 발광 다이오드
U1, U2, U3, U4: 사용자 10: 표시 패널
20: 드라이버 30: 프로세서
31: 제어부 40: 안구
110, 210: 기판 120a, 120b, 220a, 220b: 제1 전극
160, 260: 제2 전극 170, 270: 뱅크
180, 280: 패시베이션층 310: 카메라
320: 적외선 센서 330: 신호 처리부
331: 데이터 매칭부 340: 표시부
350: 광학 소자 360: 프레임
370, 470: 렌즈부 473: 액정

Claims (20)

  1. 제1 픽셀 및 제2 픽셀을 포함하는 표시 장치에 있어서,
    상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀 각각은,
    제1 색상의 광을 방출하는 제1 서브 픽셀;
    상기 제1 색상과 다른 제2 색상의 광을 방출하는 제2 서브 픽셀;
    상기 제1 색상 및 상기 제2 색상과 다른 제3 색상의 광을 방출하는 제3 서브 픽셀; 및
    적외광을 방출하는 적외선 서브 픽셀;을 포함하며,
    상기 제1 픽셀에 포함된 상기 적외선 서브 픽셀과 상기 제2 픽셀에 포함된 상기 적외선 서브 픽셀은 서로 다른 세기 및 실질적으로 동일한 주파수의 적외광을 방출하며,
    상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀을 포함하는 복수 개의 픽셀들을 포함하며,
    상기 복수 개의 픽셀들 사이의 깊이(depth) 차이를 나타내는 데이터를 기초로 상기 복수 개의 픽셀들 각각에 포함된 적외선 서브 픽셀에서 방출되는 적외광의 세기를 제어하는 제어부를 더 포함하는, 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 색상, 상기 제2 색상 및 상기 제3 색상은 각각 적색, 녹색, 및 청색인, 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 적외선 서브 픽셀은,
    적외선 구동 회로부; 및
    상기 구동 회로부와 전기적으로 연결되어, 상기 구동 회로부에 의해 구동되는 적외선 무기 발광 다이오드(infrared inorganic LED);를 포함하는, 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 구동 회로부와 전기적으로 연결되며 상기 적외선 무기 발광 다이오드의 일단과 접하는 제1 전극; 및
    상기 제1 전극에 대향하며, 상기 적외선 무기 발광 다이오드의 타단과 접하는 제2 전극;을 더 포함하며,
    상기 제2 전극은 상기 제1 서브 픽셀, 상기 제2 서브 픽셀, 상기 제3 서브 픽셀, 및 상기 적외선 서브 픽셀에 공통되도록 배치된, 표시 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 적외선 서브 픽셀은, 상기 적외선 무기 발광 다이오드로부터 방출된 적외광을 확산시키는 광 확산층을 더 포함하는, 표시 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 서브 픽셀, 상기 제2 서브 픽셀, 및 상기 제3 서브 픽셀은 각각 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode)를 포함하는, 표시 장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 서브 픽셀, 상기 제2 서브 픽셀, 및 상기 제3 서브 픽셀은 각각 무기 발광 다이오드(inorganic LED; inorganic light emitting diode)를 포함하는, 표시 장치.
  10. 대상체로부터 방출된 가시광을 수광하여 전기 신호로 변환하는 카메라;
    상기 대상체로부터 방출된 적외광을 수광하는 적외선 센서;
    상기 카메라에 의해 획득된 색상 데이터 및 상기 적외선 센서에 의해 획득된 깊이(depth) 데이터를 기초로 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성하는 신호 처리부; 및
    상기 신호 처리부로부터 상기 삼차원 렌더링 데이터를 전달받아, 상기 삼차원 렌더링 데이터에 대응되는 화상을 구현하는 표시부;를 포함하는, 헤드 마운트 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 가시광 및 상기 적외광이 방출된 상기 대상체의 위치를 기반으로, 상기 색상 데이터 및 상기 깊이 데이터를 매칭시키는 데이터 매칭부를 포함하는, 헤드 마운트 표시 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 표시부로부터 방출되는 광의 경로 상에 위치하며, 상기 광을 소정의 영역으로 수렴시키는 광학 소자를 더 포함하는, 헤드 마운트 표시 장치.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 카메라, 상기 적외선 센서, 상기 신호 처리부, 및 상기 표시부를 수용하며, 사용자의 머리에 장착될 수 있는 형태의 프레임을 더 포함하는, 헤드 마운트 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 대상체와 상기 사용자 사이에 배치되며 상기 프레임에 수용되어 있는 렌즈부를 더 포함하며,
    상기 렌즈부는, 상기 대상체로부터 입사된 광의 투과도를 조절할 수 있는 투과도 조절 수단을 포함하는, 헤드 마운트 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 투과도 조절 수단은 액정을 포함하는, 헤드 마운트 표시 장치.
  16. 헤드 마운트 표시 장치의 화상 표시 방법에 있어서,
    표시 장치로부터 방출된 가시광 및 적외광을 각각 수광하는 단계;
    상기 가시광 및 상기 적외광으로부터 각각 색상 데이터 및 깊이(depth) 데이터를 추출하는 단계;
    상기 색상 데이터 및 상기 깊이 데이터를 기초로 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 삼차원 렌더링 데이터에 대응되는 화상을 표시하는 단계;를 포함하는, 화상 표시 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 복수 개의 픽셀들을 포함하며, 상기 복수 개의 픽셀들 각각은, 가시광을 방출하는 가시광 서브 픽셀 및 적외광을 방출하는 적외선 서브 픽셀을 포함하는, 화상 표시 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 복수 개의 픽셀들 사이의 깊이 차이를 나타내는 데이터로부터 상기 복수 개의 픽셀들 각각에 포함된 적외선 서브 픽셀에서 방출되는 적외광의 세기를 제어하는 제어부를 더 포함하는, 화상 표시 방법.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 적외선 서브 픽셀은,
    적외선 구동 회로부; 및
    상기 구동 회로부와 전기적으로 연결되어, 상기 구동 회로부에 의해 구동되는 적외선 무기 발광 다이오드(infrared inorganic LED);를 포함하는, 화상 표시 방법.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 삼차원 렌더링(rendering) 데이터를 생성하는 단계 전에, 상기 가시광 및 상기 적외광이 방출된 상기 표시 장치에 포함된 상기 복수 개의 픽셀들 각각의 위치를 기초로 상기 색상 데이터 및 깊이 데이터를 매칭시키는 단계를 더 포함하는, 화상 표시 방법.
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