KR20100051010A - 픽셀 구조체, 3차원 이미지/다중 영상 액정 표시장치 및 그 형성방법 - Google Patents

픽셀 구조체, 3차원 이미지/다중 영상 액정 표시장치 및 그 형성방법 Download PDF

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Abstract

픽셀 구조체, 3차원 이미지/다중 영상 액정 표시 장치 및 그 형성방법이 제공된다. 이 픽셀 구조체는 제1 기판, 이 제1 기판과 평행하고 상기 제1 기판 상에 배치되는 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판 사이의 액정층, 제1 기판 상에 배치된 반사 구조체, 및 제2 기판 상에 배치된 광각 제어 구조체를 포함한다. 광각 제어 구조체는 제1 기판으로부터 반사 구조체로 들어오는 빛을 반사하도록 구성되며, 픽셀 구조체로부터 소정의 방향으로 나온 빛을 반사하도록 구성된다.
픽셀, 액정 표시장치, 광각 제어

Description

픽셀 구조체, 3차원 이미지/다중 영상 액정 표시장치 및 그 형성방법{PIXEL STRUCTURE, 3D IMAGE/MULTIPLE VIEW LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집적된 입체 영상 액정 표시 장치 및/또는 다중 영상 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 인간은 대략적으로 6.5cm 떨어진 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 가지고 있고, 두 눈에 의해 관찰되는 외부의 두 영상들 사이에는 미세한 차이가 존재한다. 이러한 두 영상들은 뇌로 전달되고 입체 영상으로 합쳐져, 차원 감각(dimensional sense)이 인지되도록 한다. 두 눈들에서의 시차(parallax)를 이용하여 입체 영상을 만들어내는 이 원리는 많은 3차원 영상 표시 장치들에 널리 적용되어오고 있다.
최근 이용되는 3차원 영상 표시장치는 크게 두 타입으로 구분할 수 있다. 한 타입은 입체 영상을 생성하기 위해 입체 안경(stereo glasses)과 함께 공급되는 것이 요구되는 반면(도 1a 및 도 1b 참조), 다른 타입인 육안 직시 입체 영상 표시장치(naked-eye direct view stereo image displayer)는 이러한 안경을 필요로 하지 않는다(도 2a 및 도 2b 참조). 도 1a는 일반적으로 3차원 입체 필름에 적용되는 종 래의 조사형 입체 표시 시스템을 보여준다. 프로젝터(110)와 프로젝터(120)가 동시에 스크린(130) 상에 빛이 여광(light filtering) 방향에 수직한 방향으로 이미지를 조사하고, (셔터형 또는 편광형 같은) 입체 렌즈를 갖는 관찰자들(viewer)은 왼쪽과 오른쪽 눈에서 서로 다른 이미지를 볼 수 있고, 이 이미지들이 뇌에 의해 합쳐져 입체 영상을 볼 수 있게 한다. 도 1b는 두 액정 패널들로 구성된 입체 영상 표시 장치를 표현한다. 제1 액정 패널(140)은 같은 편광 방향을 갖는 왼쪽과 오른쪽 눈에 이미지들을 제공하기 위해 사용되고, 제2 액정 패널(150)은 왼쪽과 오른쪽 눈의 이미지들의 다른 편광 방향을 제어한다. 편광된 렌즈(160)을 통해, 왼쪽과 오른쪽눈에 다른 편광 방향을 갖는 이미지들이 각각 걸러지고, 뇌가 입체 이미지를 지각하는 것을 가능하게 한다.
입체 영상 표시 장치(Autostereoscopic 3D Display)로 일컬어지는 입체 안경을 포함하지 않는 육안 직시 입체 표시 기술은, 일정의 적절한 각도 및 거리에서, 관찰자의 왼쪽과 오른쪽 눈 사이의 근소한 각의 차이에 기인하는 왼쪽 눈과 오른쪽 눈의 다른 영상들을 이용한다. 하나의 눈이 일 이미지의 가시 영역(viewable area)에 위치하도록 하고, 다른 이미지의 가시 영역에 다른 눈을 위치하도록 함으로써 소정의 차원 깊이의 입체 이미지로 두 이미지를 합친다. 일반적인 직시 영상 표시장치들은 도 2a 및 도 2b에 도시된 것처럼, 시차 장벽 타입의 표시장치(parallax barrier type displayer) 및 실리더형 렌즈타입(cylindrical lens type)을 포함한다.
도 2a는 액정 패널(210) 및 시차 장벽(parallax barrier, 220)을 포함하는 시차 장벽 표시장치의 동작 원리 다이아그램을 보여준다. 상기 시차 장벽(220)는 상기 액정 패널(210)의 앞측 상에 설치되고, 상기 시차 장벽(220) 상의 상기 수직 그래딩 스트립(vertical gradding stripe)은 각 화소를 통과하는 빛을 정확하게 차단하여 오른쪽 눈 또는 왼쪽 눈으로 이미지를 배분하기 위해 고안될 수 있다. 즉, 상기 시차 장벽(220)의 차단에 의해 상기 오른쪽 눈과 왼쪽 눈에서 보여지는 각도가 다르기 때문에, 오른쪽 눈은 상기 액정 패널(210)의 화소 R 부분만을 보고 왼쪽 눈은 상기 액정 패널(210)의 화소 L 부분만을 보게 하는 것을 가능하게 하여, 왼쪽 눈과 오른쪽 눈이 각각 독립적인 이미지를 볼 수 있게 하고, 뇌에 의해 합쳐져 3차원 공간 깊이를 갖는 입체 영상을 얻도록 한다. 입체 영상 표시와 관련한 이용에 더하여, 상기 액정 패널(210) 내의 각 화소의 위치 및/또는 크기뿐만 아니라 상기 액정 패널(210)과 상기 시차 장벽(220) 사이의 거리(X)의 조정을 통해 시차 장벽 표시장치가 다중 영상 표시 장치로 적용될 수 있다. 그러나, 불투명한 시차 장벽 내에 시차 장벽 표시장치의 결함은 또한, 광출력을 방해하여 전체 패널의 원치않는 밝기의 감소를 야기시킨다.
도 2b는 액정 패널(230) 및 실린더형 렌즈층(240)을 포함하는 실린더형 렌즈 표시장치의 동작 원리를 설명하는 도면이다. 상기 실린더형 렌즈 층(240)은 액정 패널(230) 내의 왼쪽과 오른쪽 화소들(L, R)을 각각 사용자의 왼쪽과 오른쪽 눈으로 굴절시켜 입체 이미지를 만들어내도록 사용된다. 컴퓨터의 보조를 통해, 요구되는 어레이 밀도, 기울어진 각도 및 어레이 배열 각도 및 이와 유사한 것들이 상기 실린더형 렌즈 층(240) 내에 시뮬레이션 될 수 있다. 일반적으로, 실린더형 렌즈 층(240) 내에 어레이 밀도가 높아질수록 이미지 분해능(image resolution)이 우수해진다. 그러나, 입체 지각의 효과는 떨어질 수 있다. 반면, 이미지 간섭(interference) 및 무라 현상(Mura phenomenon)과 같은 문제는 상기 액정 패널(230)과 상기 실린더형 렌즈층(240) 사이의 경계에서 일어날 수 있다.
게다가, 시차 장벽 표시장치와 실린더형 렌즈 표시장치 모두 추가적인 시차 장벽 또는 실린더형 렌즈층이 표시 패널 바깥 쪽에 설치될 것이 요구되므로, 표시장치의 총 무게 및 두께는 원치않게 증가될 것이다.
결과적으로, 바람직하게 얇고 우수한 신뢰성을 갖는 집적된 입체 표시 장치 및/또는 다중 영상 표시 장치가 제공될 것이 요구된다.
종래 기술에 존재하는 단점을 고려하여, 본 발명은 액정 표시 장치 및 그 형성방법을 제공한다. 이 액정 표시 장치는 입체 영상들 또는 다중 화면 영상을 표시할 수 있게 하고, 얇고 신뢰성 높은 이점이 있다.
본 발명의 일 관점에 따른 픽셀 구조체가 제공된다. 이러한 픽셀 구조체는 제1 기판, 상기 제1 기판에 평행한 제2 기판, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 액정층, 반사 구조체 및 광각(light angle) 제어 구조체를 포함한다. 상기 반사 구조체는 상기 제1 기판 상에 배치되고, 상기 광각 제어 구조체는 상기 제2 기판 상에 배치된다. 상기 광각 제어 구조체는 상기 제1 기판으로부터 상기 반사 구조체로 들어가는 빛을 반사시키도록 구성되고, 상기 반사 구조체는 상기 광각 제어 구조체로부터 오는 빛을 반사하여 상기 빛이 소정의 방향으로 상기 픽셀 구조체로부터 빠져나가게 하도록 구성된다.
본 발명의 다른 관점에 따른 트랜지스터 어레이 기판, 컬러 필터 및 액정층으로 구성된 픽셀 구조체가 제공된다. 이 픽셀 구조체는 광각 제어 구조체 및 반사 구조체를 포함한다. 상기 광각 제어 구조체는 상기 반사 구조체로 빛을 반사하도록 구성되고, 상기 반사 구조체는 상기 광각 제어 구조체로부터 온 빛을 반사하여 상기 빛이 소정의 방향으로 상기 픽셀 구조체를 빠져나가게 하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른, 트랜지스터 어레이 기판, 컬러 필터 기판 및 액정층으로 구성된 픽셀 구조체 내에 형성된 광학 요소가 제공된다. 이 광학 요소는 광각 제어 구조체 및 반사 구조체를 포함한다. 상기 광각 제어 구조체는 상기 반사 구조체로 빛을 반사하도록 구성되고, 상기 반사 구조체는 상기 광각 제어 구조체로부터 온 빛을 반사시켜 상기 빛이 소정의 각도로 상기 픽셀 구조체를 빠져나가게 하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른, 픽셀 구조체가 제공된다. 이 픽셀 구조체는 제1 서브 픽셀 유닛, 제1 광학 요소, 제2 서브 픽셀 유닛 및 제2 광학 요소를 포함한다. 상기 제1 서브 픽셀 유닛은 제1 트랜지스터와 제1 저장 커패시터를 포함한다. 상기 제1 광학 요소는 상기 제1 서브 픽셀 유닛 상에 배치되고 제1 빛을 제1 소정의 각도로 가이드하도록 구성된다. 상기 제2 서브 픽셀 유닛은 제2 트랜지스터와 제2 저장 커패시터를 포함한다. 상기 제2 광학 요소는 상기 제2 서브 픽셀 유닛 상에 배치되고 제2 빛을 제1 소정의 각도와는 다른 제2 소정의 각도로 가이드하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른, 액정 표시 장치가 제공된다. 이 액정 표시 장치는 액정 패널, 표시 제어 장치, 게이트 구동 회로 및 데이터 구동 회로를 포함한다. 상기 액정 패널은 복수의 상술한 픽셀 구조체들, 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들을 포함한다. 이 표시 제어기는 영상 신호를 받고 처리하도록 구성된다. 상기 게이트 구동 회로는 상기 표시 제어기에 결합되고, 상기 처리된 영상신호를 기초로 하여 상기 복수의 게이트 라인들을 선택적으로 구동하도록 구성된다. 상기 데이터 구동 회로는 상기 표시 제어부와 결합되고 상기 처리된 영상 신호를 기초로 상기 복수의 데이터 라인들을 선택적으로 구동하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른, 컬러 필터 기판을 형성하는 방법이 제공된다. 이 방법은 다음과 같은 과정을 포함한다: 투명 기판을 제공하는 것; 상기 투명 기판 상에 다크 매트릭스를 형성하는 것; 상기 투명 기판 상에 범프 구조체를 형성하는 것; 상기 범프 구조체 의 일 면 상에 반사 금속막을 형성하는 것; 및 상기 다크 매트릭스 및 상기 범프 구조체를 덮는 상기 투명 기판 상에 컬러 필터층을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 관점들은 이후의 상세한 설명에서 일부 설명되고, 이 설명을 통해 일부 용이하게 고려되거나, 개시된 본 발명의 실시예들을 통해 이해될 것이다. 본 발명의 다양한 관점들은 특히 다음에 오는 청구항들에서 지적된 구성요소들과 조합들을 사용하여 이해되고 수행될 수 있다. 본 발명의 상술한 요약 및 다음에 오는 상세한 설명들은 예시적이고 설명적인 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의해 한정되지 않는다.
이 액정 표시 장치는 입체 영상들 또는 다중 화면 영상을 표시할 수 있게 하고, 얇고 신뢰성 높은 이점이 있다.
본 발명은 2차원/3차원 표시 스위칭과 단일/다중 영상 표시 스위칭과 같은 특징을 제공하게 하는, 다른 부가적인 광학 장벽 또는 렌즈 등의 설치를 포함하지 않는, 입체 이미지 표시 장치 및 다중 영상 표시장치를 제공한다. 이하, 본 발명을 보다 이해하기 쉽고 완전한 설명을 하기 위해, 도 3 내지 도 13와 함께 상세한 설명이 제공된다. 하지만, 다음의 실시예들에 설명된 다양한 장치들, 구성 요소들 및 형성 단계들은 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 집적 픽셀 구조체(integrated pixel structure, 300)의 회로도를 보여준다. 상기 집적 회로 구조체(300)는 각각 독립된 이미지를 표시할 수 있는 우 서브 픽셀 유닛(right sub-pixel unit , 310), 좌 서브 픽셀(left sub-pixel unit, 320) 및 중심 서브 픽셀 유닛(middle sub-pixel unit, 330)을 포함한다. 상기 우 서브 픽셀 유닛(310)은 박막 트랜지스터(Thin-film transistor: TFT, MR), 저장 커패시터(storage capacitor, Cst (R)) 및 LC 커패시터(CLC(R))을 포함하고, 상기 박막 트랜지스터(MR)의 드레인은 데이터 라인(DR)과 연결되어 있고 게이트는 게이트 라인(G)에 연결되어 있으며, 소스는 상기 저장 커패시터(Cst (R)) 및 LC 커패시터(CLC (R))에 연결되어 있다. 상기 저장 커패시터(Cst (R))의 일 단은 공통 접지 라인(340)에 연결되어 있다. 상기 게이트 라인(G)이 상기 박막 트랜지스터(MR)를 시작할 때, 상기 데이터 라인(DR)의 전압은 상기 LC 커패시터로 상기 박막 트랜지스터(MR)를 통해 이동되고, 상기 저장 커패시터(Cst (L))에 의해 일 기간 동안 전압값이 유지된다. 이에 더하여, 상기 좌 서브 픽셀 유닛(320)은 박막 트랜지스터(ML), 저장 커패시터(Cst (L)) 및 LC 커패시터(CLC (L))를 포함하고, 상기 중심 서브 픽셀 유닛(330)은 박막 트랜지스터(MM), 저장 커패시터(Cst (M)) 및 LC 커패시터(CLC (M))를 포함한다. 상기 좌 서브 픽셀 유닛(320) 및 중심 서브 픽셀 유닛(330)의 각 요소들의 기능들 및 구조들은 상응하는 상기 우 서브 픽셀 유닛(310)에서 대응되는 것들과 유사하고, 이에 대한 설명은 간결함을 위해 생략된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 집적 픽셀 구조체(300)의 상기 우 서브 픽셀 유닛(310) 및 좌 서브 픽셀 유닛(320)은 상기 우 서브 픽셀 유닛(310) 및 좌 서브 픽셀 유닛(320)을 통하여 우측 및 좌측으로 통과하는 빛을 각각 가이드하여 입체 영상 또는 다중 영상 이미지를 만들어 내는 할 수 있는 (아래에 설명되는)고 유의 광학 요소들을 갖는다. 반면, 일반적으로 상기 중심 서브 픽셀 유닛(330)을 통과하는 빛의 경로는 편향되지 않는다. 그러므로, 이러한 상기 중심 서브 픽셀 유닛(330)과 결합된 상기 우 서브 픽셀 유닛(310) 및 좌 서브 픽셀 유닛(320)의 설계로, 2차원/3차원 가변 표시 구조물(switchable display architecture)이 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 중 도 3의 집적 픽셀 구조체의 단면도들이다. 도 4a를 참조하면, 집적 픽셀 구조체(400)는 박막 트랜지스터 어레이 기판(440), 컬러 필터 기판(460) 및 상기 두 기판들 사이에 개재되는 액정층(450)에 의해 형성되고, 이러한 집적 픽셀 구조체(400)는 우 서브 픽셀 유닛(right sub-pixel unit, 410) , 좌 서브 픽셀 유닛(left sub-pixel unit, 420) 및 중심 서브 픽셀 유닛(middle sub-pixel unit, 430)을 포함한다. 박막 트랜지스터 어레이 기판(440)에서, 투명 기판(442) 상에 게이트 라인(414, 424, 434) 및 공통 접지 라인(416, 426, 436)을 먼저 형성하고, 상기 기판(442), 각 게이트 라인들(414, 424, 434) 및 각 공통 접지 라인들(416, 426, 436)을 덮는 게이트 절연막을 형성한다. 다음으로, 도 3에 도시된 박막 트랜지스터(MR, ML, MM) 형성하기 위해, 상기 게이트 라인들(414, 424, 434)의 양측에 드레인 전극(417, 427, 437) 및 소오스 전극(418, 428, 438)을 형성한다. 상기 드레인 전극(417, 427, 437)은 각각 도 3에 도시된 데이터 라인(DR,DL, DM) 의 일부를 구성하고, 상기 소오스 전극(418, 428, 438)은 각각 연장되어 도전 전극(419, 429, 439)에 연결된다. 상기 도전 전 극(419, 429, 439)은 상기 공통 접지 라인(416, 426, 436) 및 상기 도전 전극(419, 429, 439)과 공통 접지 라인(416, 426, 436)들 사이에 개재되는 상기 게이트 절연막(444)의 일부와 함께 도 3과 같이 저장 커패시터(Cst (R),Cst (L),Cst (M))를 형성한다. 이러한 전극에 사용되는 물질은 낮은 저항, 예를 들어, 몰리브덴(Mo)과 같은 낮은 저항의 금속일 수 있다. 실질적으로, 상기 중심 서브 픽셀 유닛(430)에는 상기 저장 커패시터(Cst (M))에 전기적으로 연결된 (인듐주석옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO)같은) 투명 도전층(432)이 형성된다. 상기 우 서브 픽셀 유닛(410) 및 좌 서브 픽셀 유닛(420)의 도전 전극(419, 429) 상에는, 각각 반사 구조체(412, 422)가 형성된다. 이 반사 구조체(412, 422)는 높은 반사 계수를 포함하는 알루미늄, 은, 알루미늄-은 합금, 알루미늄-ITO 합금 또는 다른 금속 또는 다른 금속의 조합으로 만들어질 수 있다.
상기 컬러 필터(460)는 투명 전극(462), 다트 매트릭스(468), RGB 컬러 필터층, 공통 전극(466), 및 광각 제어 구조체(light angle control structure, 470)를 포함한다. 본 발명에서, 광각 제어 구조체(470)의 위치는 상기 우 서브 픽셀 유닛(410) 및 좌 서브 픽셀 유닛(420) 사이의 경계에 해당하여, 상기 우 서브 픽셀 유닛(410) 및 좌 서브 픽셀 유닛(420)에 의한 제어 구조의 공유 사용이 용이하다. 상기 우 서브 픽셀 유닛(410) 및 좌 서브 픽셀 유닛(420)에서, 박막 트랜지스터 어레이 기판(440) 아래의 광원(백라이트 모듈같은, 미도시)에서 생성된 빛은 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(440), 액정층(450)을 통과하여 광각 제어 구조체(470) 에 이를 것이다. 이후, 상기 광각 제어 구조체(470)는 상기 빛을 상기 반사 구조체들(412, 422)로 각각 가이드하고, 각 빛은 다시 반사 구조체(412, 422)를 통해 각각 좌측 및 우측으로 반사되어 독립적인 이미지를 각각 볼 수 있도록 관찰자의 왼쪽과 오른쪽 눈들(또는 좌측과 우측의 두 관찰자들)로 들어가 함께 입체 이미지(또는 다중 영상 이미지)를 형성한다. 일반적으로, 상기 중심 서브 픽셀 유닛(430)을 통과하는 빛은 반사되지 않고 바로 관찰자의 왼쪽 및 오른쪽 눈에 이르게 된다. 이에 더하여, 상기 집적 픽셀 구조체(400)는 각 구조체의 측벽에 편광기(441, 461)를 포함하고, 일반적인 조건에서 상기 편광기(441, 461) 사이의 편광각의 차이는 90도이다.
본 발명에서, 상기 우 서브 픽셀 유닛(410) 및 좌 서브 픽셀 유닛(420)은 공통 광각 제어 구조체(470)를 사용한다. 반면 다른 실시예들에서는 우 서브 픽셀 유닛(410) 및 좌 서브 픽셀 유닛(420)이 각각의 광각 제어 구조체을 갖는다. 고안된 상기 반사 구조체(412, 422)는 빛을 소정의 방향으로 가이드하기 위해 상기 광각 제어 구조체(470)와 함께 작동하는 것이 필요하고, 본 발명에서 상기 반사 구조체(412 또는 422)의 프로파일은 제한적이지 않다. 예를 들어, 도 4a에 보여진 실시예에서, 반사 구조체(412)의 표면은 상기 투명 기판(442)에 평행하다. 반면 다른 실시예에서, 상기 반사 구조체(412)의 표면은 상기 투명 기판(442)과 정해진 각도를 이룰 수 있다. 또한, 상기 도전 전극들(419, 429)에 사용되는 물질은 높은 반사 계수를 갖는 것으로 제안되었으므로 상기 도전 전극들(419, 429) 역시 빛을 반사하는 데에 사용될 수 있고, 상기 반사 구조체(412 또는 422)는 제거될 수 있다. 특 히, 상기 우 서브 픽셀 유닛(410), 좌 서브 픽셀 유닛(420) 및 중심 서브 픽셀 유닛(430)의 형태는 제품에 요구되는 분해능과 종횡비에 기초하여 변형될 수 있다. 예를 들어, 하나의 우 서브 픽셀 유닛(410) 및 하나의 좌 서브 픽셀 유닛(420)은 하나의 중심 서브 픽셀 유닛(430)과 함께 동작하거나, 또는 두 개의 우 서브 픽셀 유닛(410)과 두 개의 좌 서브 픽셀 유닛(420)이 하나의 중심 서브 픽셀 유닛(430)과 함께 결합적으로 동작할 수도 있다. 반면, 2차원이 아닌 단지 3차원 영상 그림이 필요하다면, 간단하게 우 서브 픽셀 유닛(410) 및 좌 서브 픽셀 유닛(420)만을 포함하고 중심 서브 픽셀 유닛(430)은 생략될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 4b에 보여진 바와 같이 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(440) 상에 다크 매트릭스(468)와 RGB 컬러 필터층(464)이 위치하는 것이 가능하다. 도 4a의 구조와 비교하면, 상기 컬러 필터 기판(460)의 제조 공정이 상대적으로 덜 복잡하고, 도 4b와 같은 구조물은 여광(light filtering) 동안 더 낮은 광손실이 발생할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 박막 트랜지스터 어레이 기판(510) 및 컬러 필터 기판(520)을 포함하는 집적 픽셀 구조체(500)의 회로 레이아웃을 각각 보여준다. 도 5a를 참조하면, 상기 픽셀 구조체(500)는 우 서브 픽셀 유닛(502), 좌 서브 픽셀 유닛(504) 및 중심 서브 픽셀 유닛(506)을 포함하되, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(510)에서, 상기 우 서브 픽셀 유닛(502)은 박막 트랜지스터(MR) 및 저장 커패시터(Cst (R))를, 상기 좌 서브 픽셀 유닛(504)는 박 막 트랜지스터(ML) 및 저장 커패시터(Cst (L))를, 그리고 상기 중심 서브 픽셀 유닛(506)은 박막 트랜지스터(MM) 및 저장 커패시터(Cst (M))를 갖는다. 상기 우 서브 픽셀 유닛(502) 및 좌 서브 픽셀 유닛(504)은 각각 반사 구조체(512, 514 (또는 반사 전극))를 각각 포함하고, 상기 중심 서브 픽셀 유닛(506)은 투명 전극 구조물(미도시)을 사용한다. 상기 컬러 필터 기판(520)은 컬러 필터층 영역(550), 다크 매트릭스 영역(560) 및 광각 제어 구조체(570)를 포함한다. 상기 집적 픽셀 구조물(500)의 등가 회로도는 도 3에 도시된 회로도로 참조될 수 있다. 도 5a에 도시된 실시예에서, 상기 우 서브 픽셀 유닛(502) 및 좌 서브 픽셀 유닛(504)은 보통 광각 제어 구조체(570)를 사용한다. 일반적으로, 상기 광각 제어 구조체(570)는 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(510)의 상기 반사 구조체(512)에 의해 덮이지 않는 위치에 위치되어, 빛이 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(510)을 통과하여 상기 광각 제어 구조체(570)에 이르게 하고 상기 반사 구조체(512, 514)에 반사되게 한다. 또한, 상기 컬러 필터 기판(520) 내의 상기 다크 매트릭스(560)의 위치는, 액정 표시의 품질을 보장하기 위해 빛을 막도록 설계된 위치를 덮도록, 박막 트랜지스터(MR, ML, MM)의 위치에 각각 대응한다.
도 5b를 참조한 다른 실시예에서, 상기 우 서브 픽셀 유닛(502) 및 좌 서브 픽셀 유닛(504)은, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(510) 내의 상기 반사 구조체들(512, 514)에 의해 덮이지 않는 위치에 개별적으로 대응하도록 형성된 독립적인 광각 제어 구조체(572, 574)를 갖는다. 이러한 실시예에서, 개별적으로 반사 구조 체(512, 514)에 결합된 상기 광각 제어 구조체(572, 574)는 각각 동일한 방향으로 빛을 가이드하되, 상기 광각 제어 구조체(572, 574)의 각도는, 설계상 작은 차이가 존재한다. 도 5b에 도시된 상기 픽셀 구조물(500)은 예를 들어 패널의 가장자리에 위치되어, 상기 우 서브 픽셀 유닛(502) 및 좌 서브 픽셀 유닛(504)은 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 도달하도록 빛을 같은 방향(일정한 각도 차를 가지고)으로 가이드 할 필요가 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 우 서브 픽셀 유닛(610), 좌 서브 픽셀 유닛(620) 및 중심 서브 픽셀 유닛(630)을 갖는 집적 픽셀 구조물(600) 내에서의 빛의 경로의 다이아그램을 보여준다. 상기 우 서브 픽셀 유닛(610)에서, 빛(602)은 기판에 수직한 방향으로 광각 제어 구조체(670)로 들어간다. 기초적인 광학 이론에 따르면, 이 빛의 경사각 θ1은 상기 광각 제어 구조체(670)의 밑각(base angle) θ2와 동일하다. 이후, 빛(602)은 상기 반사 구조체(612)로 반사되고, 이 빛의 상기 반사 구조체(612)에 대한 경사각 θ3은 θ2의 두 배와 동일하다. 상기 빛(602)은 상기 반사 구조체(612)에 의해 픽셀 구조물(600)로부터 더 반사되어, 관찰자의 오른쪽 눈에 도달하고(또는 우측에 위치한 관찰자에 도달한다), 패널로부터 벗어나는 이 빛의 탈출각(angle of emergence, θ4)은 대략적으로 θ3와 동일하다(이 두 각들 사이에 각 층에서의 물질에 의해 야기되는 굴절에 의한 미세한 각의 차이가 존재할 수 있다.). 결과적으로, 상기 패널로부터 벗어나는 빛(602)의 각 θ4는 상기 광각 제어 구조체(670)의 밑각 θ2의 약 2배이다. 즉, 상기 빛(602)의 진행방향은 상기 광각 제어 구조체(670)의 밑각 θ2을 수정함으로써 조절될 수 있다. 반면에, 상기 중심 서브 픽셀 유닛(630)에서, 빛(604)은 상기 기판에 수직한 방향으로 들어가 투명 도전층(632)을 통과하여, 상기 기판에 수직한 방향으로 상기 픽셀 구조물(600)을 벗어날 수 있다.
표시 장치에서, 다른 방향으로 진행하는 빛은 다른 영상 영역들을 생성할 수 있다. 도 7은 탈출각 θ4로 패널(700)로부터 벗어나는 빛(702, 703)의 가시 영역(viewable area)의 다이아그램으로, 이 관측가능한 영역은 도 7에서 경사선으로 빗금쳐진 영역으로 표시되었다. 도 7을 참조하면, 탈출각 θ4은 소정의 관찰거리(h) 및 두 눈 사이(또는 왼쪽과 오른쪽 관찰자들 사이의 거리)의 거리에 의해 정해질 수 있으며, θ4는 일반적으로 약 tan-1(d/h)이다.
도 8은 도 4a 및 도 4b와 같은 광각 제어 구조체(470)의 다양한 구조체들(810, 820, 830)을 보여준다. 일 실시예에서, 상기 광각 제어 구조체(810)의 바닥면(812)은 삼각형으로, 단면(814)은 밑각 θA를 갖는 이등변 삼각형이다. 일반적으로, 좌 및 우 서브 픽셀 유닛들은 빛 광각 제어 구조체(810)을 공동으로 사용하고, 빛이 (앞서 도 6과 관련될 설명과 같이) 왼쪽과 오른쪽 방향 양쪽에서 각도 θA의 2배의 탈출각으로 상기 패널을 각각 탈출하도록 한다. 다른 실시예에서, 광각 제어 구조체(820)의 바닥면(822)은 사다리꼴이고, 단면들(824, 826)은 이등변 삼각형으로 존재하되, 다른 위치에서의 단면들은 도면에 보여진 θB와 θC 같이 다른 밑각들을 갖는다. 구조물(810)과 비교하면, 상기 광각 제어 구조체(820)은 상기 빛이 상기 각 θB 의 두배 내지 상기 각 θC의 두배의 탈출각으로 상기 패널로부터 벗어나도록 하여, 보다 넓은 가시 영역을 생성한다(도 7 또한 참조된다). 또 다른 실시예에서, 상기 광각 제어 구조체(830)의 바닥면(832)은 삼각형이되, 단면(834)은 밑각 θD 와 θE를 갖는 삼각형이다. 일반적으로, 광각 제어 구조체(830)은 빛의 반사에 일 측면(836)만을 사용하고, 다른 측면(837)은 사용하지 않으므로, 도 5b에 도시된 광각 제어 구조체들(572, 574)처럼 좌 서브 픽셀 유닛 또는 우 서브 픽셀 유닛이 단독으로 동작하게 한다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명에 따른 컬러 필터 기판 및 광각 제어 구조체를 제조하는 공정 단계를 보여주는 단면도들이다. 우선, 도 9a를 참조하면, 투명 기판(900), 예를 들어, 유리 기판이 제공된다. 다음으로, 도 9b를 참조하면, 상기 투명 기판(900) 소정의 위치에 크롬 옥사이드/크롬 또는 유기 물질, 그러나 이에 한정되지 않는 물질들로 만들어질 수 있는 다크 매트릭스(910)를 형성한다. 상기 다크 매트릭스(910)의 형성 방법은 상기 크롬 옥사이드/ 크롬층을 증착하는 증착 도금 또는 스퍼터링 도금을 이용하는 것일 수 있고, 원하는 패턴을 얻기위해 종래의 리소그라피 기술이 적용될 수 있다. 일반적으로, 상기 투명 기판(900) 상에는 복수개의 매트릭스들(910)이 형성될 수 있고, 다양한 응용의 필요에 따라 다르게 배열 될 수 있다. 이어서, 도 9c를 참조하면, 유기 광유도 물질 필름(organic photo-inductive material film, 920)이 증착되고, 상기 유기 광유도 물질 필름(920)을 노출시키기 위해 하프 톤(half-tone) 또는 그레이 톤(gray-tone)의 마스크(950)를 사용한다. 상기 마스크(950) 상에 도안된 패턴을 통해 상기 마스크(950)를 통과하는 빛의 세기 분포를 조절할 수 있고, 상기 유기 광유도 물질 필름(920) 상의 다른 정도의 노출을 가능하게 한다. 이후, 상기 노출된 유기 광유도 물질 필름(920)에 대해 현상 및 베이킹 공정을 수행한 후, 도 9d에 도시된 바와 같이 소정의 프로파일을 갖는 범프 구조물(925)이 형성될 수 있다. 이어서, 상기 범프 구조물(925)의 표면 상에, 반사 금속막(926)이 형성될 수 있고, 상기 반사 금속막(926)의 물질들은 높은 반사 계수(예를 들어, 은, 알루미늄, 은-알루미늄 합금 및 이와 유사한 물질들) 갖는 다양한 금속들일 수 있다. 상기 범프 구조물(925)과 반사 금속막(926)은 위에서 말한 광각 제어 구조체(도 4의 470 또는 도 6의 670)을 대신할 수 있다. 이어서, 도 9e를 참조하면, 상기 투명 기판(900) 상에, 녹색 필터 유닛 및 청색 필터 유닛 같이, 소정의 매트릭스 내에 분배된 적, 녹 그리고 청색으로 구성된 복수의 컬러 필터층 유닛들을 형성한다. 이에 더하여, 다른 색의 컬러 필터층 유닛들에 사용된 물질들은 예를 들어 광저항체들의 다른 타입들일 수 있고, 이들의 형성방법은 프린팅, 전기 코팅, 다잉, 염료 분산 및 이와 유사한 방법과 같은 종래의 일반적인 공정일 수 있다. 다음으로, 도전 물질(예를 들어, ITO)를 사용하여 공통 전극(940)을 형성한다. 상기 공통 전극(940)의 형성방법은 증기 도금, 스퍼터링 도금 또는 잘 알려진 반도체 증착법일 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 픽셀 구조물의 동작원리를 설명하는 다이아그램들이다. 도 10a를 참조하면, 픽셀 구조물(1000)은 우 서브 픽셀 유닛(1010), 좌 서브 픽셀 유닛(1020) 및 중심 서브 픽셀 유닛(1030)을 포함한다. 상기 픽셀 구조물(1000) 내의 각 층들의 구조는 앞서 도 4의 픽셀 구조물(400)과 관련하여 상술된 설명들이 참조된다. 상술한 바와 같이, 편광기(1041, 1061)는 상기 픽셀 구조물(1000)의 양측에 90도의 편광각도 차이를 가지고 각각 배치된다. 상기 편광기들(1041, 1061) 사이의 편광 각도의 차이를 맞추기 위해, 액정층(1050) 내의 액정 분자들의 배열들이 최상에서 바닥으로 자동적으로 90도 회전할 수 있다. 상기 중심 서브 픽셀 유닛(1030)과 관련하여, 예를 들면, 빛(1006)이 액정층(1050)을 통과할 때, 상기 액정층(1050) 내의 상기 액정 분자들이 총 90도 회전되기 때문에, 상기 빛(1006)이 상기 편광기(1041)로부터 상기 편광기(1061)에 다다를 때, 상기 편광기들(1041, 1061) 사이의 90도의 편광각 차이에 더하여, 상기 빛(1006)의 편광각 또한 90도 회전하여, 상기 빛(1006)은 성공적으로 상기 픽셀 구조물(1000)을 통과할 수 있다. 반면에, 상기 우 서브 픽셀 유닛(1010) 및 좌 서브 픽셀 유닛(1020)에서, 상기 빛(1002, 1004)은 각각 두 번의 반사에 의해 세 차례 액정층(1050)을 통과하고, 상기 편광기들(1041, 1061) 사이의 편광각의 90도의 차이에 더하여, 상기 빛(1002, 1004)이 상기 편광기(1041)로부터 상기 편광기(1061)에 다다를 때, 상기 빛(1002, 1004)은 성공적으로 상기 픽셀 구조물(1000)을 통과할 수 있다. 상기 빛(1002, 1004)은 두번의 반사 후에 상기 픽셀 구조물(1000)을 빠져나오므로, 이들의 강도는 빛(1006)에 비교하여 다소 감소될 것이다.
도 10b를 참조하면, 상기 픽셀 구조물(1000)의 상부와 바닥에 전압이 인가될 때, 상기 액정층(1050) 내의 상기 액정 분자들이 영향을 받아 이들의 배열은 인가된 전기장에 평행하게 된다. 즉, 전기장의 인가에 영향을 받아 상기 액정 분자들은 회전하지 않을 것이고, 상기 액정 분자들을 통과하는 빛의 편광 방향은 변하지 않는다. 그러므로, 상기 빛(1002, 1004, 1006)이 상기 편광기(1041)을 통과하고 일 방향의 편광된 광파(light wave)로 된 이후에, 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 빛들은 상기 편광기(1061)를 더 이상 통과할 수 없다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다양한 픽셀 유닛 형상을 보여주는 그림들이다. 도 11a를 참조하면, 픽셀 유닛 구성(pixel unit configuration, 1110)에서 RL, RR, RM은 각각 적색(R)의 좌 서브 픽셀 유닛, 우 서브 픽셀 유닛 및 중심 서브 픽셀 유닛을, GL, GR, GM은 각각 녹색(G)의 좌 서브 픽셀 유닛, 우 서브 픽셀 유닛 및 중심 서브 픽셀 유닛을, 그리고 BL, BR, BM은 각각 청색(B)의 좌 서브 픽셀 유닛, 우 서브 픽셀 유닛 및 중심 서브 픽셀 유닛을 가리킨다. 상기 구성(1110)에서, 각 색을 위한 상기 좌 서브 픽셀 유닛 및 우 서브 픽셀 유닛은 광각 제어 구조체들의 수를 감소시키기 위해 같은 광각 제어 구조체을 함께 사용하도록 나란히 배열되었다. 이에 더하여, 상기 좌 서브 픽셀 유닛 및 우 서브 픽셀 유닛은, 상기 빛이 상기 액정층을 3번 통과함으로 인해 발생하는 손실을 보상하여 상기 좌 서브 픽셀 유닛과 우 서브 픽셀 유닛으로부터의 빛의 세기를 강화하기 위해, 상기 중심 서브 픽셀 유닛의 크기보다 크게 설계되었다. 2차원 또는 단일 영상 표시모드가 스위치될 때, 상기 좌, 우 및 중심 서브 픽셀 유닛들은 구 성(1115)에 보여진 배열과 같이 같은 이미지가 된다. 도 11b는 다른 픽셀 유닛 구성(1120)을 보여주는 것으로, 상기 적(R), 녹(G), 청(B) 서브 픽셀 유닛들의 구성은 상호 배치되고, 상기 구성(1125)은 2차원 또는 단일 영상 표시 모드일 때의 구성을 가리킨다. 상기 구성(1120)과 다른 구성(1110)을 비교하면, 상기 구성(1110)이 더 낮은 제조 원가의 컬러 필터층 형성 공정을 갖는 다는 점에서 보다 단순하다. 반면, 구성(1120)은 2차원 모드로 가변된 이후 보다 많은 고유의 픽셀 배열을 제공한다. 도 11c는 또 다른 픽셀 유닛 구성(1130)을 보여준다. 적(R), 녹(G), 그리고 청(B) 서브 픽셀 유닛들의 상기 배열들은 옆으로 상호 배치되어있고, 상기 구성(1135)은 2차원 또는 단일 영상 표시 모드로 스위칭되었을 때의 구성을 나타낸다. 도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 상기 구성들(1110, 1120) 내의 일 RGB 픽셀의 폭이 더욱 크고, 상기 구성(1130) 내의 일 RGB 픽셀의 길이가 더욱 크다. 이것은 패널 적용을 위해 요구되는 종횡비에 기초한 픽셀들의 구성을 선택하는 것을 가능하게 한다. 이에 더하여, 다른 제품 사양에 따라, 상기 좌, 우 및 중심 서브 픽셀 유닛의 숫자 및 구성은 적절하게 수정될 수 있다. 예를 들어, 중심 서브 픽셀 유닛들과 비교해서 우 및 좌 서브 픽셀 유닛의 낮은 밝기의 문제를 해결하기 위해 하나의 중심 서브 픽셀 유닛과 결합하는 두 개의 우 서브 픽셀 유닛들 및 두 개의 좌 서브 픽셀 유닛들을 사용하는 것을 가능하게 한다. 또한, 2차원 표시 그림이 필요하지 않은 경우에, 상기 중심 서브 픽셀 유닛은 제거될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 액정 패널(1210), 게이트 구동 회로(1220), 데이터 구동 회로(1230) 및 표시 제어기(1240)를 필수적으로 포함하는 입체 액정 표시 장치의 회로 구조(1200)를 보여준다. 상기 액정 패널(1210)은 복수의 게이트 라인들(G(1)-G(n)) 및 복수의 데이터 라인들(DL(1)-DL(m), DR(1)-DR(m) 및 DM(1)-DM(m))을 포함한다. 본 발명에서, 각 픽셀 구조물(1215)은 우 서브 픽셀 유닛, 좌 서브 픽셀 유닛 및 중심 서브 픽셀 유닛으로 구성되고, 게이트 라인 및 3개의 데이터 라인들에 의해 구동된다. 상기 게이트 구동 회로(1220)은 상기 픽셀 구조물(1210) 내의 각 픽셀 유닛을 구동하기 위한 상기 게이트 라인들(G(1)-G(n))에 제어 신호를 입력하도록 구성되어 있다. 상기 데이터 구동 회로(1230)은 각 데이터 라인(DL(1)-DL(m), DR(1)-DR(m) 및 DM(1)-DM(m))을 거쳐 각 픽셀 유닛으로 표시 데이터를 이동시키도록 구성된다. 상기 게이트 구동 회로(1220) 및 데이터 구동 회로(1230)에 의한 구동을 통해, 상기 액정 패널(1210)의 모든 픽셀 구조물들에서 상기 표시 데이터가 업데이트되는 것이 가능하다. 상기 표시 제어기(1240)는 이미지 소스(1250)로부터 온 로우 이미지 신호(raw image signal)를 받아 처리하도록 구성된다. 상기 로우 이미지 신호는 3차원/2차원 이미지 표시를 가능하게 하는 왼쪽 눈 이미지 신호, 오른쪽 눈 이미지 신호 및 통상의 이미지 신호를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 로우 이미지 신호는 단일/다중 영상 이미지 표시를 가능하게 하는 좌측 이미지 신호들, 우측 이미지 신호들 및 중심 이미지 신호들을 포함할 수 있다. 상기 표시 제어기(1240)는, 버퍼(buffer), 증폭기(amplifier), 아날로그-디지털 변환기(analogy-digital converter), 선형 디 인터리버(linear de-interleaver), 조정기(resizer) 및 필터(filter)와 같은 종래의 회로 구성요소들로 구성될 수 있는, 시간 조절, 프레임 버퍼(frame buffer), 뷰 믹서(view mixer), 이 미지 엔진(image engine) 및 이와 유사한 것들과 같은 특징들을 제공한다. 상기 표시 제어기(1240)는 상기 처리된 이미지 신호들에 기초한 상기 게이트 구동 회로(1220) 및 데이터 구동 회로(1230)의 출력들을 제어하기 위해 상기 게이트 구동 회로(1220) 및 데이터 구동 회로(1230)에 각각 연결되고, 더 나아가 각 픽셀 유닛에 의해 표시된 이미지를 조작한다.
도 13은 도 12와 같은 회로의 각 게이트 라인과 각 데이터 라인의 신호 클록 다이아 그램을 보여준다. 도 12 및 도 13을 함께 참고하면, 각 시간 프레임(time frame) 동안, 게이트 구동 회로(1220)은 각 픽셀 구조의 트랜지스터를 시작하기 위해, 순차적으로 게이트 라인들(G(1)-G(n))에 n 펄스들을 입력한다. 본 실시예에서, N번째 및 N+1 번째 프레임들은 3차원 모드이고, N+2번째 및 N+3번째 프레임들은 2차원 표시 모드에 있다. N번째 및 N+1번째 프레임동안, 상기 데이터 구동 회로(1230)는, 각 픽셀 유닛의 표시 데이터를 업데이트하기 위해, 처리된 왼쪽 눈 이미지 신호들, 오른쪽 눈 이미지 신호들, 및 통상의 이미지 신호들을 각각 상기 데이터 라인들(DL(1)-DL(m), DR(1)-DR(m) 및 DM(1)-DM(m))로 이동시킨다. 상기 3차원 표시 모드에서, 상기 데이터 구동 회로(1230)은 데이터 라인 DL(1)-DL(m) 및 DR(1)-DR(m) 만을 구동시킬 수 있고, 데이터 라인 DM(1)-DM(m)은 구동시킬 수 없다. 또는, 동시에 DL(1)-DL(m), DR(1)-DR(m) 및 DM(1)-DM(m) 데이터 라인들을 구동시킬 수도 있고 표시된 입체 이미지의 배경 신호들(background signals)로 DM(1)-DM(m)을 경유하여 이동된 통상의 이미지 신호들을 사용할 수도 있다. 다음으로, N+2번째 및 N+3번째 프레임들동안, 상기 데이터 구동 회로(1230)은 DM(1)-DM(m) 데 이터 라인들만 구동시킬 수 있고, 처리된 통상의 이미지 신호들을 상기 DM(1)-DM(m) 데이터 라인들로 전달할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 2차원 표시 모드에서, 데이터 구동 회로(1230)은 모든 데이터 라인들(DL(1)-DL(m), DR(1)-DR(m) 및 DM(1)-DM(m))을 구동시킬 수 있고, 동시에 모든 데이터 라인들(DL(1)-DL(m), DR(1)-DR(m) 및 DM(1)-DM(m))로 처리된 통상의 이미지 신호들을 이동시켜, 좌, 우 및 중심 서브 픽셀 유닛들이 동일한 이미지를 보이도록 할 수 있다.
앞서 설명된 회로 구조들 및 클록 다이아그램들은 간단하게 예시를 든 것으로, 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 13의 상기 N번째 및 N+1번째 프레임들은 다중 영상 표시 모드일 수 있고, 상기 N+2번째 및 N+3번째 프레임들은 단일 영상 표시 모드일 수 있다. 상기 N번째 및 N+1번째 프레임들 동안, 상기 데이터 구동 회로(1230)는 데이터 라인들(DL(1)-DL(m), DR(1)-DR(m) 및 DM(1)-DM(m))에 좌측 이미지 신호, 우측 이미지 신호 및 중측 이미지 신호들을 각각 전달한다. 좌측, 우측 또는 중간 위치에 위치한 관찰자들은 개별적으로 다른 이미지들을 볼 수 있다. N+2번째 및 N+3번째 프레임들 동안, 상기 데이터 구동 회로(1230)은 중심 이미지 신호를 DM(1)-DM(m) 데이터 라인에만 전달할 수 있고, 또한, 중심 이미지 신호를 DL(1)-DL(m), DR(1)-DR(m) 및 DM(1)-DM(m) 데이터 라인들에 동시에 전달할 수도 있다. 좌측, 우측 또는 중간 위치에 위치한 관찰자들은 각각 동일한 이미지들을 볼 수 있다. 이에 더하여, 다른 광각 제어 구조체 및 반사 구조체의 설계를 이용하여, 본 발명은 4개 이상의 가시 영역을 갖는 표시 장치에도 적용될 수 있다. 본 발명의 상기 반사 구조체 및 광각 제어 구조체은 함께 소정의 방향으로 빛을 가이드할 수 있다. 두 구조물들 모두의 모양들은 실제 적용에 따라 변형될 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터 어레이 기판은 예를 들어, CMOS(Complementary Metal Oxide)트랜지스터 어레이 기판을 사용하는 것과 같이, 트랜지스터의 다른 타입들 또는 가변 구성요소들로 치환될 수 있다.
본 발명은 다른 부가적인 광학 구조의 설치 없이 각 좌 및 우 서브 픽셀 유닛 고유의 광학 요소들(예를 들어, 상술한 광각 제어 구조체 및 반사 구조체)에 의한 입체 표시 및/또는 다중 영상 표시의 특징을 제공할 수 있다. 이에 의해, 본 발명에 따른 표시 장치는 종전의 구조체보다 더 얇은 총 모듈 두께 및 무게를 갖고 에어 갭들이 없는 것 및 색 균일성 등으로 제공되는 바람직한 무게의 감소 및 좋은 신뢰성 등의 이점을 갖는다.
본 발명은 이것의 바람직한 실시예들과 설명되었고, 설명된 실시예들의 변화와 수정은 첨부되는 클레임에 한정된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 한도에서 실현될 것이다.
첨부된 도면들은 본 발명의 개시들과 결합되고 그들의 일부를 이루며, 본 발명의 실시예들을 설명하고 본 발명의 동작 원리들의 개시와 긴밀하게 설명되기 위해 사용되었다. 이하 나열되는 본 발명의 실시예들은 바람직한 실시예들이나, 본 발명이 도시된 형태나 구성요소로 한정되지 않는다.
도 1a 및 1b는 종래 기술의 입체 표시 시스템을 보여준다.
도 2a 및 2b는 종래 기술에 따른 시차 장벽 표시 장치 및 실린더형 렌즈 표시 장치를 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시장치 내의 집적된 픽셀 구조체의 회로도를 보여준다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 다양한 실시예들 중에서 도 3 처럼 집적 픽셀 구조체의 구조적 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 집적화된 픽셀 구조체의 회로 레이아웃을 보여준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 집적 픽셀 구조체의 빛의 경로의 다이아 그램을 보여준다.
도 7은 빛의 가시 영역의 다이아그램을 보여준다.
도 8은 도 4a 및 도 4b와 같은 광각 제어 구조체의 다양한 구조를 보여준다.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명에 따른 컬러 필터 기판 및 광각 제어 구조체를 제조하는 공정 과정을 위한 단면 다이아그램들이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 픽셀 구조체의 구동 원리를 설명하기 위한 다이아그램들이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다양한 화소 유닛 구성들(configuration)의 다이아그램들이다.
도 12는 본 발명에 따른 입체 액정 표시 장치의 회로 구조를 보여준다.
도 13은 도 12의 회로 내의 각 게이트 라인 및 각 데이터의 신호 클록 다이가 그램을 보여준다.

Claims (20)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판과 평행하되, 상기 제1 기판 상의 제2 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재된 액정층;
    상기 제1 기판 상에 배치된 반사 구조체; 및
    상기 제2 기판 상에 배치된 광각 제어 구조체(light angle control structure)를 포함하는 픽셀 구조체로서, 상기 광각 제어 구조체는 상기 제1 기판으로부터 상기 반사 구조체로 들어가는 빛을 반사하도록 구성되고, 상기 반사 구조체는 상기 광각 제어 구조체로부터 들어오는 빛을 반사하도록 구성되며 소정의 방향으로 픽셀 구조체로부터 나온 빛을 반사하도록 구성되는 픽셀 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광각 제어 구조체는, 상기 제2 기판과 제1 각(θA)을 이루는 표면을 갖되, 상기 소정의 각은 상기 제1 각(θA)을 기준으로 정해지는 픽셀 구조체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 소정의 각은 상기 제2 기판과 제2 각(θB)을 이루고 상기 제2 각(θB)은 약 90°-2θA 인 픽셀 구조체.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 광각 제어 구조체는 상기 표면 상의 반사 금속막을 포함하되, 상기 반사 금속막은 은, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 만들어진 픽셀 구조체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사 구조체는 알루미늄, 은, 알루미늄-은 또는 알루미늄-인듐주석산화물 합금로 만들어지는 픽셀 구조체
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 기판은 트랜지스터 어레이 기판이고 제2 기판은 컬러 필터 기판이고, 상기 픽셀 구조체는
    상기 트랜지스터 어레이 기판 상의 복수의 트랜지스터들 및 복수의 저장 커패시터들;
    상기 복수의 트랜지스터들에 대응되고 상기 컬러필터 기판 상의 복수의 다크 매트릭스들; 및
    상기 컬러 필터 기판 상의 복수의 컬러 필터들을 더 포함하는 픽셀 구조체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 트랜지스터 어레이 기판은 박막 트랜지스터 어레이 기판 또는 CMOS 트 랜지스터 어레이 기판인 픽셀 구조체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 기판은 트랜지스터 어레이 기판이고, 상기 제2 기판은 컬러 필터 기판이고, 상기 픽셀 구조체는:
    상기 트랜지스터 어레이 기판 상의 복수의 트랜지스터들 및 복수의 저장 커패시터들;
    상기 복수의 트랜지스터들에 대응하고 상기 트랜지스터 어레이 기판 상의 복수의 다크 매트릭스들; 및
    상기 트랜지스터 어레이 기판 상의 복수의 컬러필터들을 포함하는 픽셀 구조체.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 트랜지스터 어레이 기판은 박막 트랜지스터 어레이 기판 또는 CMOS 트랜지스터 어레이 기판인 픽셀 구조체.
  10. 제1 트랜지스터와 제1 저장 커패시터를 포함하는 제1 서브 픽셀 유닛;
    상기 제1 서브 픽셀 유닛 상에 배치되고, 제1 빛을 제1 소정의 방향으로 인도되도록 구성되는 제1 광학 요소;
    제2 트랜지스터 및 제2 저장 커패시터를 포함하는 제2 서브 픽셀 유닛; 및
    상기 제2 서브 픽셀 유닛 상에 배치되고, 제2 빛을 제2 소정의 방향으로 인도하도록 구성되는 제2 광학 요소를 포함하는 픽셀 구조체.
  11. 청구항 10에 있어서,
    제1 광각 제어 구조체; 및
    제1 반사 구조체를 포함하되,
    상기 제1 광각 제어 구조체는 상기 제1 빛을 상기 제1 반사 구조체로 반사하도록 구성되고, 상기 제1 반사 구조체는 상기 제1 광각 제어 구조체로부터 나온 제1 빛을 제1 소정의 방향으로 상기 픽셀 구조체로부터 나올 정도로 반사하도록 구성되는 픽셀 구조체.
  12. 복수의 청구항 1의 픽셀 구조체들, 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들을 포함하는 액정 패널;
    영상 신호들을 받고 처리하도록 구성된 표시 제어기;
    상기 표시 제어기와 결합되고 상기 처리된 영상 신호들에 기초하여 상기 복수의 게이트 라인들을 선택적으로 구동하도록 구성된 게이트 구동 회로; 및
    상기 표시 제어기와 결합되고 상기 처리된 영상 신호들에 기초하여 상기 복수의 데이터 라인들을 선택적으로 구동하도록 구성된 데이터 구동 회로를 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광각 제어 구조체는 상기 제2 기판과 제1 각(θA)을 형성하는 표면 및 상기 제1 각(θA)을 기준으로 정해지는 소정의 각을 갖는 액정 표시 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 소정의 각은 상기 제2 기판과 제2 각(θB)을 이루고, 상기 제2 각(θB)은 약 90°-2θA인 액정 표시 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 광각 제어 구조체는 상기 표면 상의 반사 금속막을 포함하되, 상기 반사 금속막은 은, 알루미늄 또는 이들의 합금을 포함하는 물질로 구성되는 액정 표시 장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 반사 구조체는 알루미늄, 은, 알루미늄-은 합금 또는 알루미늄-인듐주석산화물(ITO) 합금으로 구성되는 액정 표시장치.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 기판은 트랜지스터 어레이 기판이고 상기 제2 기판은 컬러 필터이 되,
    상기 픽셀 구조체는:
    상기 트랜지스터 어레이 기판 상의, 복수의 트랜지스터들 및 복수의 저장 커패시터들;
    상기 복수의 트랜지스터들에 대응하고 상기 컬러 필터 기판 상에 배치되는, 복수의 다크 매트릭스들; 및
    상기 컬러 필터 기판 상에 배치되는 복수의 컬러 필터들을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 트랜지스터 어레이 기판은 박막 트랜지스터 어레이 기판 또는 CMOS 트랜지스터 어레이 기판인 액정 표시 장치.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 기판은 트랜지스터 어레이 기판이고 상기 제2 기판은 컬러 필터 기판이고,
    상기 픽셀 구조체는:
    상기 트랜지스터 어레이 기판 상에 배치되는, 복수의 트랜지스터들 및 복수의 저장 커패시터들;
    상기 복수의 트랜지스터들에 대응되고 상기 트랜지스터 어레이 기판 상에 배 치되는, 복수의 다크 매트릭스들; 및
    상기 트랜지스터 어레이 기판 상에 배치되는 복수의 컬러 필터들을 포함하는 액정 표시 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 트랜지스터 어레이 기판은 박막 트랜지스터 어레이 기판 또는 CMOS 트랜지스터 어레이 기판인 액정 표시 장치.
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