KR20120068521A

KR20120068521A - 입체 표시 장치 및 이의 구동 방법

Info

Publication number: KR20120068521A
Application number: KR1020100130182A
Authority: KR
Inventors: 이근식
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-06-27

Abstract

본 발명은 사용자의 위치와 관계없이 무안경으로 입체 표시를 시인할 수 있는 입체 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 본 발명의 입체 표시 장치는 2차원의 영상을 출사하는 영상 패널;과, 상기 영상 패널 상에 위치하며, 전압 인가에 따라 가로 방향의 스위처블 영역을 복수개 구비하는 제 1 스위처블 패널; 및 상기 영상 패널 상에 위치하며, 전압 인가에 따라 세로 방향의 스위처블 영역을 복수개 구비하는 제 2 스위처블 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

입체 표시 장치 및 이의 구동 방법 {Stereoscopic Display Device and Driving Method for the Same}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로 특히, 사용자의 위치와 관계없이 무안경으로 입체 표시를 시인할 수 있는 입체 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

오늘날 초고속 정보 통신망을 근간으로 구축될 정보의 고속화를 위해 실현될 서비스들은 현재의 전화와 같이 단순히「듣고 말하는」서비스로부터 문자, 음성, 영상을 고속 처리하는 디지털 단말을 중심으로 한「보고 듣는」멀티 미디어형 서비스로 발전하고 궁극적으로는「시?공간을 초월하여 실감 있고 입체적으로 보고 느끼고 즐기는」초공간형 실감 3차원 입체 정보통신 서비스로 발전할 것으로 예상된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 입체 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 입체 표시 장치를 나타낸 도면이다.

도 1과 같이, 일반적인 방식의 입체 표시 장치는, 좌안 영상과 우안 영상을 픽셀별로 구분하여 표시하는 영상 패널(10)과, 상기 영상 패널(10) 상에 일정한 곡률의 표면을 통해 렌즈 효과를 갖는 렌티큘러 플레이트(20)를 포함하여 이루어진다.

이 경우, 시청자는 상기 렌티큘러 플레이트(20)를 통해 각각 좌안 영상과 우안 영상을 각각 구분하여 영상 패널(10)의 영상을 인식하게 된다. 이 때, 각각 좌안과 우안을 통해 들어온 좌안 영상과 우안 영상은 시신경을 통해 우뇌와 자뇌로 교차하여 정보가 수집되고, 시각령에서는 이들을 융합하여 삼차원 영상을 인식하는 것이다.

상술한 입체 표시의 원리는 다음과 같다.

일반적으로 3차원을 표현하는 입체화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에, 두 눈의 위치의 차이로 왼쪽과 오른쪽 눈은 서로 약간 다른 영상을 보게 된다. 이와 같이, 두 눈의 위치 차이에 의한 영상의 차이점을 양안 시차(binocular disparity)라고 한다. 그리고, 3차원 입체 표시 장치는 이러한 양안 시차를 이용하여 왼쪽 눈은 왼쪽 눈에 대한 영상만 보게 하고 오른쪽 눈은 오른쪽 눈 영상만을 볼 수 있게 한다.

즉, 좌/우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 시신경을 거쳐 뇌의 시각령으로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하는 것이다. 이러한 능력을 통상 스테레오그라피(stereography)라 하며, 이를 표시 장치로 응용한 장치를 입체 표시 장치라 한다.

상기와 같은 종래의 입체 표시 장치는, 다음과 같은 문제점이 있다.

고정된 렌티큘러 플레이트를 영상 패널에 부착하여 입체 표시가 이루어지기 때문에, 렌티큘러 플레이트의 렌즈 배열에 따라 시청자의 시청 방향이 대개의 경우 세로 방향으로 정해져 있다.

또한, 시청자의 시청 거리 또한 제한적이다. 따라서, 시청자는 입체 영상 표시의 경우, 움직임이 제한되는 제약이 있고, 시청자가 움직이거나 이동할 경우 입체 표시를 시인할 수 없거나 정확한 영상 정보가 수집되지 않는 문제점이 있다.

특히, 이러한 시청 방향과 시청 거리 등의 제약은 시청자가 누워있는 경우 입체감을 줄어드는 점을 피할 수 없게 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 사용자의 위치와 관계없이 무안경으로 입체 표시를 시인할 수 있는 입체 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 입체 표시 장치는 2차원의 영상을 출사하는 영상 패널;과, 상기 영상 패널 상에 위치하며, 전압 인가에 따라 가로 방향의 스위처블 영역을 복수개 구비하는 제 1 스위처블 패널; 및 상기 영상 패널 상에 위치하며, 전압 인가에 따라 세로 방향의 스위처블 영역을 복수개 구비하는 제 2 스위처블 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 영상 패널의 온/오프를 조절하는 2D 제어부; 및 상기 제 1 스위처블 패널 및 상기 제 2 스위처블 패널을 구동하는 3D 제어부를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 3D 제어부는, 제 1 스위처블 패널에 인가되는 제 1 전압원과 상기 제 2 스위처블 패널에 인가되는 제 2 전압원을 더 포함한다.

그리고, 상기 3D 제어부는, 상기 제 1, 제 2 전압원을 상기 제 1 스위처블 패널과 제 2 스위처블 패널에 선택적으로 인가하는 선택 모드와, 상기 제 1, 제 2 전압원을 동시에 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널에 인가하는 동시 모드를 선택하는 조절부를 더 구비할 수 있다.

상기 동시 모드시 상기 2D 제어부는 선택 모드 대비 2배 구동 신호를 인가한다.

한편, 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널은, 서로 대향된 제 1, 제 2 기판;과, 상기 제 1 기판 상에 일 스위처블 영역에 상당하여 형성된 복수개의 제 1 전극;과, 상기 제 2 기판 전면에 형성된 제 2 전극; 및 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 포함하여 이루어진다.

상기 제 1 스위처블 패널 및 제 2 스위처블 패널 중 적어도 어느 하나는 액정 전계 렌즈 패널이다. 이 경우, 상기 액정 전계 렌즈 패널은 일 스위처블 영역에 대해 중심부터 에지까지 점차 상기 제 1 전극들에 대해 점차 증가하거나 점차 감소하는 전압들이 인가되어 일 스위처블 영역에 일 렌즈의 광경로차가 형성된다.

상기 제 1 스위처블 패널 및 제 2 스위처블 패널 중 적어도 어느 하나는 배리어 패널일 수 있다. 이 경우, 상기 배리어 패널은, 일 스위처블 영역이 블랙 영역과 화이트 영역으로 구분되어 서로 다른 전압이 제 1 전극들에 인가되어 배리어 및 슬릿이 형성된다.

상기 제 1 스위처블 패널 상에 제 2 스위처블 패널이 위치하거나 혹은 상기 제 2 스위처블 패널 상에 제 1 스위처블 패널이 위치할 수 있다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 2차원의 영상을 출사하는 영상 패널과, 각각 상기 영상 패널 상에 위치하며, 전압 인가에 따라 가로 방향과 세로 방향의 스위처블 영역을 복수개 구비하는 제 1 스위처블 패널 및 제 2 스위처블 패널을 포함하는 입체 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 이차원 표시시 상기 영상 패널을 온 구동하고, 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널을 오프 구동하고, 삼차원 표시시 상기 영상 패널을 온 구동하고, 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널은 선택 또는 동시 구동하는 것을 특징으로 한다.

상기 삼차원 표시시 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널의 동시 구동시 선택 구동시 또는 이차원 표시시 대비 2배 구동 신호를 인가한다.

상기 삼차원 표시시, 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널 중 적어도 어느 하나는 각 스위처블 영역에 상당하여 렌즈의 광경로차를 갖도록 구동한다.

상기 삼차원 표시시, 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널 중 적어도 어느 하나는 각 스위처블 영역에 상당하여 배리어와 슬릿을 갖도록 구동한다.

상기 삼차원 표시시, 가로 방향의 3D 표시에서는 상기 제 1 스위처블 패널만 선택 구동한다. 이 때, 상기 영상 패널은 가로 방향이 이차원 영상이 출사되도록 구동한다.

상기 삼차원 표시시, 세로 방향의 3D 표시에서는 상기 제 2 스위처블 패널만 선택 구동한다. 상기 영상 패널은 세로 방향의 이차원 영상이 출사되도록 구동한다.

상기와 같은 본 발명의 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

액정 전계 렌즈 혹은 배리어 기능을 하는 스위처블 패널을 2개 구비하고, 상기 스위처블 패널의 방향을 서로 다른 방향으로 설정함으로써, 시청자의 위치에 관계없이 가로 영상과 세로 영상의 시인이 가능할 수 있게 한다. 즉, 시청자가 누워있거나 앉아있거나 관계없이 삼차원 영상의 시인이 가능하다.

또한, 고속 구동을 통해 1프레임 단위에서 가로 영상과 세로 영상이 동시에 나올 수 있게 하여 서로 다른 위치에 있는 복수의 시청자가 동시에 삼차원 영상을 시인할 수도 있다.

또한, 상술한 복수의 시청자가 안경과 같은 별도의 수단없이 서로 다른 위치에서의 영상 시청이 가능하여 시청자의 편의를 도모한다.

도 1은 일반적인 입체 표시 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 입체 표시 장치의 구성을 나타낸 도면
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 입체 표시 장치의 세로 방향 및 가로 방향 화면 표시시 표시 패널의 영상 정보와 선택된 스위처블 패널을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 입체 표시 장치에 있어서, 세로 방향 표시시 이용되는 제 1 스위처블 패널을 나타낸 평면도 및 이의 렌즈 방향
도 5는 본 발명의 입체 표시 장치에 있어서, 가로 방향 표시시 이용되는 제 2 스위처블 패널을 나타낸 평면도 및 이의 렌즈 방향
도 6은 도 4의 I~I' 선상의 단면도
도 7은 도 5의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 단면도
도 8은 본 발명의 입체 표시 장치와 이의 제어부를 나타낸 도면
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 입체 표시 장치의 2D, 3D 세로 표시, 3D 가로 표시시 전압 인가 상태를 나타낸 도면
도 10은 본 발명의 입체 표시 장치의 3D 가로, 세로 동시 시청시 전압 인가 상태를 나타낸 도면

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 입체 표시 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2와 같이, 본 발명의 입체 표시 장치는 2차원의 영상을 출사하는 영상 패널(100)과, 상기 영상 패널(100) 상에 위치하며, 전압 인가에 따라 가로 방향의 스위처블 영역을 복수개 구비하는 제 1 스위처블 패널(200) 및 상기 영상 패널(100) 상에 위치하며, 전압 인가에 따라 세로 방향의 스위처블 영역을 복수개 구비하는 제 2 스위처블 패널(300)을 포함한다.

즉, 본 발명의 입체 표시 장치는 스위처블 패널을 2개 구비하여, 시청자가 서있거나 앉아있을 경우에는 제 1 스위처블 패널(200)을 통해 세로 시청(정시청)하고, 누워있을 경우에는 제 2 스위처블 패널(300)을 통해 가로 시청할 수 있다.

이 경우, 제 1 스위처블 패널(200)이나 제 2 스위처블 패널(300)은 예를 들어 액정 전계 렌즈 패널 또는 배리어 패널로 렌즈 효과 또는 배리어/슬릿의 효과를 갖는 것이다. 즉, 전압 인가 여부에 따라 온/오프 동작이 가능한 것으로, 양기판과 그 사이에 전압 인가에 의해 구동되는 액정층으로 이루어져 스위처블 패널이라 명명한다.

상기 스위처블 패널에는 양 기판 중 일 기판은 복수개의 전극이, 대향 기판은 전면 형성되는 전극이 구비되어 있고, 일 기판에 구비된 복수개의 전극들에 전압 인가의 조건에 따라 렌즈 또는 배리어/슬릿의 기능을 갖는다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 입체 표시 장치의 세로 방향 및 가로 방향 화면 표시시 표시 패널의 영상 정보와 선택된 스위처블 패널을 나타낸 도면이다.

도 3a와 같이, 본 발명의 입체 표시 장치의 3D(삼차원) 세로 방향 표시시는 제 1 스위처블 패널(200)을 온 구동하고, 제 2 스위처블 패널(300)을 오프 구동시킨 것이다. 이 때, 이차원 영상은 영상 패널(100)을 통해 세로 방향의 영상 정보를 출사하는 것이다. 이 경우, 시청자는 정위치(서있거나 앉아있는 상태)에서 3D 영상 시청이 가능하다.

또한, 상기 제 1 스위처블 패널(200)은 액정 전계 렌즈 패널 또는 배리어 패널로 세로 방향으로 렌즈 효과 또는 배리어/슬릿의 효과를 갖는 것이다.

여기서, 세로 방향의 표시시 세로 방향으로 길게 좌안(L), 우안(R) 신호가 반복되어 영상 패널(100) 각 픽셀들로부터 출사되고, 제 1 스위처블 패널(200)은 한쌍의 좌안/우안 픽셀에 대응되어 일 스위처블 영역(S1)이 정의된다.

도 3b와 같이, 본 발명의 입체 표시 장치의 3D(삼차원) 가로 방향 표시시는 제 2 스위처블 패널(300)을 온 구동하고, 제 1 스위처블 패널(200)을 오프 구동시킨 것이다. 이 때, 이차원 영상은 영상 패널(100)을 통해 가로 방향의 영상 정보를 출사하는 것이다.

이 경우, 시청자는 영상 패널(100)과 제 2 스위처블 패널(300)을 통해 가로 방향으로 삼차원 영상이 출사되어 시청자는 누워있는 상태에서 가로 방향의 영상 정보를 시인한다.

이 때, 상기 제 2 스위처블 패널(300)은 액정 전계 렌즈 패널 또는 배리어 패널로 가로 방향으로 렌즈 효과 또는 배리어/슬릿의 효과를 갖는 것이다.

여기서, 가로 방향의 표시시 가로 방향으로 길게 좌안(L), 우안(R) 신호가 반복되어 영상 패널(100) 각 픽셀들로부터 출사되고, 제 2 스위처블 패널(300)은 한쌍의 좌안/우안 픽셀에 대응되어 일 스위처블 영역(S1)이 정의된다.

도 4는 본 발명의 입체 표시 장치에 있어서, 세로 방향 표시시 이용되는 제 1 스위처블 패널을 나타낸 평면도 및 이의 렌즈 방향이다. 도 5는 본 발명의 입체 표시 장치에 있어서, 가로 방향 표시시 이용되는 제 2 스위처블 패널을 나타낸 평면도 및 이의 렌즈 방향이다. 도 6은 도 4의 I~I' 선상의 단면도이며, 도 7은 도 5의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 단면도이다.

도 4 및 도 6과 같이, 제 1 스위처블 패널(200)은 서로 대향된 제 1 기판(210)과, 제 2 기판(220)과, 상기 제 1 기판(210)의 평판 상에 세로 방향으로 긴 제 1 전극(211: 211a, 211b)과, 상기 제 2 기판(220) 전면에 형성된 제 2 전극(223) 및 제 1 액정층(230)을 포함하여 이루어진다.

이 때, 상기 제 1, 제 2 전극(211, 223)의 전압 인가에 따라 세로 방향으로 긴 복수개의 스위처블 영역(S1)이 가로 방향으로 반복되어 형성될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 제 1 기판(210) 상에 1군의 제 1 전극(211a)과 2군의 제 1 전극(211b)이 서로 교번되는 위치에 위치하며, 서로 평행 이격하며, 동일한 세로 방향으로 길게 형성되어 있다. 이 때, 상기 1군의 제 1 전극(211a)과 2군의 제 1 전극(211b) 사이의 층간에 제 1 층간 절연막(212)이 형성되어 있다. 경우에 따라, 층간 절연막(212)을 생략하고 상기 1군과 2군의 제 1 전극들을 동일한 층상에 형성할 수도 있다.

상기 복수개의 제 1 전극(211)은 상기 제 1 기판(210)의 세로 방향을 따라 막대 형상으로 형성되며, 단일 제 1 전극(211: 211a 또는 211b)의 폭은 3~10㎛으로 하며, 인접한 제 1 전극(211)간의 간격을 3~10㎛로 하여 배치한다. 예를 들어, 피치는 90 내지 1000㎛ 정도로 다양하게 가변할 수 있는데, 상술한 제 1 전극(211)의 폭 및 이격 간격에 따라 렌즈 영역별로 5개 내외에서 100개 이상까지 형성할 수 있다.

도시된 평면도 상에서는 상기 제 1 전극(211)이 중심 영역을 기준으로 대칭적으로 형성된 제 1 전극의 양끝이 서로 연결된 형상을 도시하였다. 반드시 대칭 위치의 제 1 전극들이 서로 연결되지는 않고, 경우에 따라 모든 제 1 전극들이 동일한 길이의 막대 형상으로 형성될 수도 있을 것이다.

또한, 각 제 1 전극(211:211a, 211b)의 끝에는 서로 다른 전압을 인가하는 금속 배선(241)과 접속(261)된다. 이 때, 상기 금속 배선(241)은 상기 제 1 전극(211)들에 대해 각 스위처블 영역(S1)의 중심 영역에서 에지 영역으로 가면서 점차 증가하거나 점차 감소하는 전압을 인가할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 스위처블 패널은 액정 전계 렌즈로 기능하는 것이다. 이 때, 상기 제 2 전극(223)에는 0V 또는 1.4V 이하의 문턱 전압(또는 공통 전압)이 인가된다.

여기서, 상기 제 1 전극(211:211a, 211b)에 인가되는 가장 작은 문턱 전압(V0)은 약 1.4~2V 를 피크값으로 하는 교류 사각파이며, 이러한 문턱 전압 (V0)은

(Δε는 액정 유전율 이방성, K1은 액정의 탄성 계수, ε₀은 자유공간 유전율)로 계산된다. 또한, 상기 스위처블 영역(S1)의 에지 또는 중심에 대응되어 제 1 전극(211: 211a, 211b)에 인가되는 전압 중 가장 큰 고전압은 약 2.5~10V를 피크값으로 하는 인가되는 교류 사각파이다.

한편, 상기 금속 배선(241)이 각 스위처블 영역(S1)에 블랙 영역과 화이트 영역을 구분하여 제 1 전극(211)들에 전압을 인가하면 블랙 영역에는 배리어가 형성되고, 화이트 영역에는 슬릿 영역이 형성된다. 이 때, 제 1 스위처블 패널(200)이 노멀리 화이트인지 노멀리 블랙인지에 따라 구분하여 전압을 인가한다. 예를 들어, 노멀리 화이트인 경우는 블랙 영역에서 제 1, 제 2 전극(211, 223)간 전압차가 크게 하고 화이트 영역에서는 제 1, 제 2 전극(211, 223)간 전압차가 없게 하여 인가한다. 노멀리 블랙인 경우에는 이와 반대로 인가한다.

한편, 도시하지 않았지만, 상기 제 1, 제 2 기판(210, 220)의 외곽 영역(패드부를 포함한 비표시 영역)에는 씰 패턴(미도시)이 형성되어 상기 제 1, 제 2 기판(210, 220) 사이를 지지한다. 또한, 상기 제 1, 제 2 기판(210, 220) 사이의 제 1 액정층(230)은 충분한 위상의 액정 전계 렌즈 형성을 위해, 포물선 렌즈의 최고 높이에 일정 마진을 더하여 충분한 두께로 형성하는데, 이러한 제 1 액정층(230)의 두께를 안정하게 유지하기 위해 상기 제 1, 제 2 기판(210, 220) 사이의 셀 갭을 지지하는 볼 스페이서 또는 칼럼 스페이서가 더 형성될 수 있다. 이 경우, 포함되는 스페이서는 상기 액정 전계 렌즈의 위상을 왜곡시키지 않는 위치에 형성하는 것이 좋다.

한편, 도 6에 도시된 제 1 액정층(230)에서 보여지는 렌즈의 형상은 액정 전계 렌즈로 구동시를 나타낸 것이며, 만일 제 1 전극(211)들에 인가하는 조건을 상술한 바와 같이 각 스위처블 영역(S1)에 대해 블랙 영역과 화이트 영역으로 나누어 인가할 경우, 배리어와 슬릿으로 구분되는 효과가 나타난다. 상술한 액정 전계 렌즈 패널와 배리어 패널은 동일한 패널 구성으로 상기 제 1 전극들에 인가하는 전압 조건을 달리하여 구분할 수 있는 것이다.

도 5 및 도 7과 같이, 제 2 스위처블 패널(300)은 서로 대향된 제 3 기판(310)과, 제 4 기판(320)과, 상기 제 3 기판(310)의 평판 상에 가로 방향으로 긴 복수개의 제 3 전극(311, 313)과, 상기 제 4 기판(320) 전면에 형성된 제 4 전극(321) 및 액정층(330)을 포함하여 이루어진다.

이 때, 상기 제 1, 제 2 전극(311/313, 321)의 전압 인가에 따라 가로 방향으로 긴 복수개의 스위처블 영역(S2)이 세로 방향으로 반복되어 형성될 수 있다.

이러한 제 2 스위처블 패널(200)은 상기 제 3 전극(311, 313)들의 방향이 사로 방향인 점을 제외하고는 상술한 제 1 스위처블 패널(100)과 동일한 구성을 가질 수 있으며, 이에 따라 동일 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

또한, 도 7을 참조하면 상기 제 3 전극(311, 313)들이 서로 동일한 층간 절연막(315) 상에 형성된 바를 도시하였는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 상술한 바와 같이, 제 1 전극들을 1군과 2군으로 나누어 서로 교번하는 위치에 대응되어 서로 다른 층상에 배치할 수 있을 것이다. 이 때, 상기 제 3 전극(311, 313)들은 서로 동일한 두께로도 다른 두께로도 형성될 수 있을 것이다. 단일 제 3 전극(311, 313)의 폭은 3~10㎛으로 하며, 인접한 제 3 전극(311, 313)간의 간격을 3~10㎛로 하여 배치한다. 예를 들어, 피치는 90 내지 1000㎛ 정도로 다양하게 가변할 수 있으며, 상술한 제 3 전극(311)의 폭 및 이격 간격에 따라 스위처블 영역(S2)별로 5개 내외에서 100개 이상까지 형성할 수 있다.

또한, 각 제 3 전극(311, 313)의 끝에는 서로 다른 전압을 인가하는 금속 배선(342)과 접속(362)된다. 이 때, 상기 금속 배선(342)은, 제 2 스위처블 패널(300)을 액정 전계 렌즈로 구동시, 상기 제 3 전극(311, 313)들에 대해 각 스위처블 영역(S2)의 중심 영역에서 에지 영역으로 가면서 점차 증가하거나 점차 감소하는 전압을 인가할 수 있다. 이 경우, 상기 제 4 전극(321)에는 0V 또는 1.4V 이하의 문턱 전압(또는 공통 전압)이 인가된다.

한편, 상기 제 2 스위처블 패널(300)을 배리어 패널로 기능시킬 경우, 금속 배선(341)이 각 스위처블 영역(S2)에 블랙 영역과 화이트 영역을 구분하여 제 3 전극(311, 313)들에 전압을 인가하면 블랙 영역에는 배리어가 형성되고, 화이트 영역에는 슬릿 영역이 형성된다.

대개의 경우 표시 장치에서 가로 방향과 세로 방향의 비율은 다른 것으로, 제 1 전극과 제 3 전극의 길이는 다를 수 있으며, 그에 따라 스위처블 영역(S1, S2)의 폭도 달라질 수 있다.

도 6과 도 7의 단면도에서 설명하지 않은 영상 패널(100)의 구성을 설명한다.

이 때, 상기 영상 패널(100)은 서로 대향되는 하부 기판(110)과 상부 기판(120)과, 상기 하부 및 상부 기판(110, 120) 사이에 충진된 중간층(130)과, 상기 하부 기판(110) 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이(미도시)와, 상기 상부 기판(120) 상에 형성된 컬러 필터(121: 121a, 121b, 121c)를 포함한 컬러 필터 어레이를 포함한다. 예를 들어, 상기 영상 패널(100)이 액정 패널일 경우 상기 중간층(130)이 액정층일 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 중간층이 유기 발광층, 전기 영동층, 양자점층 등이 될 수 있으며, 이에 따라 상기 영상 패널은 유기 발광 패널, 전기 영동 패널, 양자점 패널 등이 될 수 있을 것이다.

그리고, 설명하지 않은 부호 150, 250은 각각 영상 패널과 제 1 스위처블 패널(200)을 접착하는 제 1 접착층(150), 제 1, 제 2 스위처블 패널(200, 300) 사이의 접착하는 제 2 접착층(250)이다.

이러한 제 1, 제 2 접착층(150, 250)의 두께는 요구되는 3D 시청 거리에 따라 달라질 수 있으며, 재질은 투명한 재질인 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 입체 표시 장치와 이의 제어부를 나타낸 도면이다.

도 8과 같이, 본 발명의 입체 표시 장치는 구동을 위해, 상기 영상 패널(100)의 온/오프를 조절하는 2D 제어부(410) 및 상기 제 1 스위처블 패널(200) 및 상기 제 2 스위처블 패널(300)을 구동하는 3D 제어부(420)를 표시 제어부(400)에 포함한다.

이 때, 상기 3D 제어부(420)는, 상기 제 1 스위처블 패널(200)에 인가되는 제 1 전압원(V1)과 상기 제 2 스위처블 패널(300)에 인가되는 제 2 전압원(V2)을 더 포함한다. 상기 제 1 전압원(V1)은 제 1, 제 2 전극들에 인가되는 전압들을 나누어 인가할 수 있도록 구동 전압원과, 전압 스트링부를 포함할 수 있다. 마찬가지로 상기 제 2 전압원(V2)은 제 3, 제 4 전극들에 인가되는 전압들은 나누어 인가할 수 있도록 제 1 전압원과 유사한 구성을 갖는다.

그리고, 상기 3D 제어부(420)는, 그 내부에 상기 제 1, 제 2 전압원(V1, V2)을 상기 제 1 스위처블 패널(200)과 제 2 스위처블 패널(300)에 선택적으로 인가하는 선택 모드(selection mode)와, 상기 제 1, 제 2 전압원(V1, V2)을 동시에 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널(200, 300)에 인가하는 동시 모드를 선택하는 조절부(430)를 더 구비할 수 있다.

한편, 상기 조절부(430)는 입체 표시 장치의 시스템에 통합되어 구성될 수도 있고, 시청자의 선택이 가능하도록 외부의 리모컨의 조절부로 구비될 수도 있을 것이다.

상기 동시 모드시 상기 2D 제어부(410)에는 선택 모드 대비 2배의 고속 구동 신호를 상기 영상 패널(100)에 인가한다.

이 경우, 영상 패널(100)에 인가되는 고속 구동 신호는 120Hz 의 속도로 인가될 수 있으며, 예를 들어, 이븐 모드(even mode)에서는 제 1 스위처블 패널(200)의 표시를 위한 영상 정보가, 오드 모드(odd mode)에서는 제 2 스위처블 패널(300)의 표시를 위한 영상 정보가 출사되는 것이다.

이에 따라, 동시에 누워 있는 시청자는 제 2 스위처블 패널(300)의 온 구동에 따라 가로 시청이 가능하고, 서있거나 앉아 있는 시청자는 제 1 스위처블 패널(200)의 온 구동에 따라 세로 시청이 가능한 것이다.

이하에서는 2D 표시, 3D의 각 선택 모드 및 동시 시청 모드에서의 구동 여부를 살펴본다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 입체 표시 장치의 2D, 3D 세로 표시, 3D 가로 표시시 전압 인가 상태를 나타낸 도면이며, 도 10은 본 발명의 입체 표시 장치의 3D 가로, 세로 동시 시청시 전압 인가 상태를 나타낸 도면이다.

도 9a와 같이, 이차원 표시시에는 영상 패널(100)만 온 구동하고, 제 1, 제 2 스위처블 패널(200, 300)은 모두 오프 구동한다. 이에 따라 상기 영상 패널(100)로부터 출사되는 이차원 영상 정보를 시청자가 시청할 수 있다.

도 9b와 같이, 3D 세로 표시시에는 영상 패널(100)과 제 1 스위처블 패널(200)을 온 구동하고, 제 2 스위처블 패널(300)만 오프 구동한다. 이 경우, 앉아있거나 서있는 정위치 방향의 시청자가 삼차원 영상 시청이 가능하다.

도 9c와 같이, 3D 가로 표시시에는 영상 패널(100)과 제 2 스위처블 패널(300)을 온 구동하고, 제 1 스위처블 패널(200)만 오프 구동한다. 이 경우, 누워 있는 시청자가 삼차원 영상 시청이 가능하다.

도 10과 같이, 서로 다른 위치, 예를 들어, 누워 있거나 서있거는(앉아있거나) 복수의 시청자가 있을 경우, 동시 시청을 위해 영상 패널(100) 뿐만 아니라 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널(200, 300)은 동시에 온 구동한다.

이 때, 동시 구동을 위해 상기 이차원 영상 정보가 출사되는 영상 패널(100)은 예를 들어, 120Hz의 고속 구동을 통해 이븐 모드와 오드 모드로 구분하여 세로 방향, 가로 방향이 1프레임 내에 모두 출사되도록 한다. 이 경우, 빠르게 영상 정보가 출사되기 때문에, 한 방향에 위치한 시청자는 혼동을 느끼지 않고, 일반 60Hz 로 시청한 3차원 영상을 시인하게 된다. 이에 따라 서로 다른 위치에 있는 복수의 시청자가 각각 가로 시청과 세로 시청이 가능하게 된다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100: 영상 패널 200: 제 1 스위처블 패널
300: 제 2 스위처블 패널 400: 표시 제어부
410: 2D 제어부 420: 3D 제어부
V1: 제 1 전압원 V2: 제 2 전압원
110: 하부 기판 120: 상부 기판
210: 제 1 기판 211: 제 1 전극
220: 제 2 기판 223: 제 2 전극
230: 제 1 액정층 310: 제 3 기판
311, 313: 제 3 전극 320: 제 2 기판
321: 제 2 전극 330: 제 2 액정층

Claims

2차원의 영상을 출사하는 영상 패널;
상기 영상 패널 상에 위치하며, 전압 인가에 따라 가로 방향의 스위처블 영역을 복수개 구비하는 제 1 스위처블 패널; 및
상기 영상 패널 상에 위치하며, 전압 인가에 따라 세로 방향의 스위처블 영역을 복수개 구비하는 제 2 스위처블 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 영상 패널의 온/오프를 조절하는 2D 제어부; 및
상기 제 1 스위처블 패널 및 상기 제 2 스위처블 패널을 구동하는 3D 제어부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 2항에 있어서,
상기 3D 제어부는, 상기 제 1 스위처블 패널에 인가되는 제 1 전압원과 상기 제 2 스위처블 패널에 인가되는 제 2 전압원을 더 포함한 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 3항에 있어서,
상기 3D 제어부는,
상기 제 1, 제 2 전압원을 상기 제 1 스위처블 패널과 제 2 스위처블 패널에 선택적으로 인가하는 선택 모드와, 상기 제 1, 제 2 전압원을 동시에 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널에 인가하는 동시 모드를 선택하는 조절부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 4항에 있어서,
상기 동시 모드시 상기 2D 제어부는 선택 모드 대비 2배 구동 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 스위처블 패널은,
서로 대향된 제 1, 제 2 기판;
상기 제 1 기판 상에 일 스위처블 영역에 상당하여 형성된 복수개의 제 1 전극;
상기 제 2 기판 전면에 형성된 제 2 전극; 및
상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 6항에 있어서,
상기 제 1 스위처블 패널 및 제 2 스위처블 패널 중 적어도 어느 하나는 액정 전계 렌즈 패널인 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 7항에 있어서,
상기 액정 전계 렌즈 패널은 일 스위처블 영역에 대해 중심부터 에지까지 점차 상기 제 1 전극들에 대해 점차 증가하거나 점차 감소하는 전압들이 인가되어 일 스위처블 영역에 일 렌즈의 광경로차가 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 6항에 있어서,
상기 제 1 스위처블 패널 및 제 2 스위처블 패널 중 적어도 어느 하나는 배리어 패널인 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 9항에 있어서,
상기 배리어 패널은, 일 스위처블 영역이 블랙 영역과 화이트 영역으로 구분되어 서로 다른 전압이 제 1 전극들에 인가되어 배리어 및 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 스위처블 패널 상에 제 2 스위처블 패널이 위치한 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 스위처블 패널 상에 제 1 스위처블 패널이 위치한 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
2차원의 영상을 출사하는 영상 패널과, 각각 상기 영상 패널 상에 위치하며, 전압 인가에 따라 가로 방향과 세로 방향의 스위처블 영역을 복수개 구비하는 제 1 스위처블 패널 및 제 2 스위처블 패널을 포함하는 입체 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
이차원 표시시 상기 영상 패널을 온 구동하고, 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널을 오프 구동하고,
삼차원 표시시 상기 영상 패널을 온 구동하고, 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널은 선택 또는 동시 구동하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치의 구동 방법.
제 13항에 있어서,
상기 삼차원 표시시 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널의 동시 구동시 선택 구동시 또는 이차원 표시시 대비 2배 구동 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치의 구동 방법.
제 13항에 있어서,
상기 삼차원 표시시, 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널 중 적어도 어느 하나는 각 스위처블 영역에 상당하여 렌즈의 광경로차를 갖도록 구동하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치의 구동 방법.
제 13항에 있어서,
상기 삼차원 표시시, 상기 제 1, 제 2 스위처블 패널 중 적어도 어느 하나는 각 스위처블 영역에 상당하여 배리어와 슬릿을 갖도록 구동하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치의 구동 방법.
제 13항에 있어서,
상기 삼차원 표시시, 가로 방향의 3D 표시에서는 상기 제 1 스위처블 패널만 선택 구동하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치의 구동 방법.
제 17항에 있어서,
상기 영상 패널은 가로 방향이 이차원 영상이 출사되도록 구동하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치의 구동 방법.
제 13항에 있어서,
상기 삼차원 표시시, 세로 방향의 3D 표시에서는 상기 제 2 스위처블 패널만 선택 구동하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치의 구동 방법.
제 19항에 있어서,
상기 영상 패널은 세로 방향의 이차원 영상이 출사되도록 구동하는 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치의 구동 방법.