KR20140029828A - 입체영상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는, 하부전극과 상부전극 사이에 위치하는 발광층으로 구성된 서브픽셀들을 포함하는 표시패널; 표시패널의 표시면에 부착되며 표시패널이 3D 영상을 표시하면 좌안영상과 우안영상을 분리하는 패턴드 리타더; 및 패턴드 리타더를 통해 출사된 좌안영상과 우안영상을 구분하여 투과시키는 편광안경을 포함하되, 하부전극과 상부전극 중 적어도 하나는 서브픽셀들의 장축 방향을 기준으로 N(N은 2 이상 정수)개로 분할된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치를 제공한다.

Description

입체영상표시장치{Stereoscopic Image Display Device}
본 발명의 실시예는 입체영상표시장치에 관한 것이다.
입체영상표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique)과 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)으로 나누어진다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용한다. 양안시차방식에는 안경방식과 무안경방식이 있고 현재 두 방식 모두 실용화되고 있다.
입체영상표시장치 중 OLED(Organic Light Emitting Diode)와 패턴드 리타더(Patterned Retarder)를 이용한 방식의 경우, 상하에 배치된 픽셀로 좌우안(L/R) 영상을 구현한다.
이 방식은 영상의 라인과 패턴드 리타더의 라인이 1:1로 매칭 되기 때문에 주어진 단안 영상이 상하 시야각 방향에서 원치 않는 패턴드 리타더의 라인으로 빛이 투과되어 다른 편광상태가 된다. 이때 해당 편광은 다른 쪽 안경 렌즈로 영상을 투과시켜 3D 크로스토크(Crosstalk)를 유발하게 되므로 3D의 시야각이 좁아지게 된다.
이를 방지하기 위해, 종래에는 패턴드 리타더의 라인과 라인 사이에 블랙 스트라이프(Black Stripe)를 형성하거나, 픽셀의 내부에 블랙 매트릭스(Black Matrix)를 형성하여 상하 시야각을 개선하였다.
한편, 상하 시야각을 개선하기 위해서는 블랙 스트라이프 또는 블랙 매트릭스의 폭(이를 B 값으로 정의함)을 증가시키거나 소자의 상부기판의 내면부터 패턴드 리타더까지의 거리(상부기판의 두께 및 편광판의 두께 포함)(이를 L 값으로 정의함)를 감소시켜야 한다. 하지만, 현재 공정상 L 값의 조절은 한계가 존재하므로 종래에는 B 값을 크게 하는 방식으로 상하 시야각을 개선하였다.
그러나, 종래 방식과 같이 B 값을 크게 할 경우, 2D 및 3D에서 광의 투과율이 감소하게 되고 이로 인하여 휘도의 감소는 물론 표시품질의 저하가 발생하게 되므로 이의 개선이 요구된다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예는, 2D 및 3D에서 광의 투과율의 감소를 방지하면서 3D 크로스토크 발생을 억제하는 방식으로 상하 시야각을 증가시킬 수 있는 입체영상표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명의 실시예는, 하부전극과 상부전극 사이에 위치하는 발광층으로 구성된 서브픽셀들을 포함하는 표시패널; 표시패널의 표시면에 부착되며 표시패널이 3D 영상을 표시하면 좌안영상과 우안영상을 분리하는 패턴드 리타더; 및 패턴드 리타더를 통해 출사된 좌안영상과 우안영상을 구분하여 투과시키는 편광안경을 포함하되, 하부전극과 상부전극 중 적어도 하나는 서브픽셀들의 개구영역 내에서 N(N은 2 이상 정수)개로 분할된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치를 제공한다.
하부전극과 상부전극 중 적어도 하나는 제1측에 위치하는 제1전극영역과 제2측에 위치하는 제2전극영역으로 분할되며, 제1전극영역과 제2전극영역은 표시패널의 표시 모드를 변경하는 영상 모드 신호에 따라 전기적인 접속 관계가 변할 수 있다.
표시패널이 2D 영상을 표시하면 제1전극영역과 제2전극영역은 발광영역이 되고, 표시패널이 3D 영상을 표시하면 제1전극영역과 제2전극영역 중 하나는 발광영역이 되고 다른 하나는 비발광영역이 될 수 있다.
표시패널이 2D 영상을 표시하면 제1전극영역과 제2전극영역은 동일한 단자에 접속되고, 표시패널이 3D 영상을 표시하면 제1전극영역과 제2전극영역은 각기 다른 단자에 접속될 수 있다.
표시패널이 2D 영상을 표시하면 제1전극영역과 제2전극영역은 저전위전압라인에 접속되고, 표시패널이 3D 영상을 표시하면 제1전극영역과 제2전극영역 중 하나는 고전위전압라인에 접속되고 다른 하나는 저전위전압라인에 접속될 수 있다.
서브픽셀들은 하부전극과 상부전극 중 하나만 분할되거나 둘다 분할될 수 있다.
제1전극영역과 제2전극영역의 분할된 면적 비율은 같거나 다를 수 있다.
서브픽셀들은 하부전극과 상부전극 중 적어도 하나를 분할하는 격벽을 포함할 수 있다.
제1전극영역과 제2전극영역으로 분할된 전극이 상부전극인 경우, 격벽은 발광층부터 상부전극까지 분할하도록 형성되거나, 하부전극 이후부터 상부전극까지 분할하도록 형성될 수 있다.
제1전극영역과 제2전극영역으로 분할된 전극이 하부전극인 경우, 격벽은 하부전극부터 발광층까지 분할하도록 형성되거나, 하부전극부터 상부전극 전까지 분할하도록 형성될 수 있다.
본 발명은 서브픽셀의 영역을 분할하고 3D 모드에서 서브픽셀의 일부 영역만 발광이 되도록 3D 크로스토크 발생을 억제하는 방식으로 상하 시야각을 증가시킬 수 있는 입체영상표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 분할된 서브픽셀의 영역이 2D 모드에서는 모두 발광이 되도록 하여 2D의 표시품질을 기존과 동등 수준을 유지할 수 있는 입체영상표시장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치의 개략적인 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 표시패널의 개략적인 발광 특성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 패턴드 리타더를 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 4는 2D 모드로 동작하는 표시패널의 서브픽셀을 나타낸 단면도.
도 5는 3D 모드로 동작하는 표시패널의 서브픽셀을 나타낸 단면도.
도 6은 유기발광다이오드의 분할된 형태를 나타낸 제1예시도.
도 7은 유기발광다이오드의 분할된 형태를 나타낸 제2예시도.
도 8은 유기발광다이오드의 영역을 격벽으로 분리한 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 유기발광다이오드의 영역을 레이저 등으로 분리한 방법을 설명하기 위한 도면.
도 10은 서브픽셀의 레이아웃 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 서브픽셀의 회로구성 예시도.
도 12는 도 11에 도시된 보상회로의 예시도.
도 13은 유기발광다이오드의 분할된 형태를 나타낸 제3예시도.
도 14는 유기발광다이오드의 분할된 형태를 나타낸 제4예시도.
도 15는 종래 입체영상표시장치의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 16은 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 구조를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 표시패널의 개략적인 발광 특성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 패턴드 리타더를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치에는 영상 공급부(SBD), 타이밍 제어부(TCN), 구동부(DRV), 표시패널(OLED), 패턴드 리타더(FPR) 및 편광안경(GLS)이 포함된다.
영상 공급부(SBD)는 이차원 모드(2D 모드)에서는 2D 영상 프레임 데이터를 생성하고, 삼차원 모드(3D 모드)에서는 3D 영상 프레임 데이터를 생성한다. 영상 공급부(SBD)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블신호(DE) 및 메인 클럭(Main Clock) 등의 타이밍 신호와 영상 프레임 데이터를 타이밍 제어부(TCN)에 공급한다.
영상 공급부(SBD)는 유저 인터페이스를 통해 입력되는 사용자 선택에 따라 2D 또는 3D 모드로 선택되어 이에 대응되는 영상 프레임 데이터 등을 생성하고 이를 타이밍 제어부(TCN)에 공급한다. 유저 인터페이스는 OSD(On screen display), 리모콘(Remote controller), 키보드, 마우스 등의 사용자 입력 수단을 포함한다.
타이밍 제어부(TCN)는 영상 공급부(SBD)로부터 좌안영상 프레임 데이터와 우안영상 프레임 데이터를 포함하는 3D 영상 프레임 데이터를 공급받는다. 타이밍 제어부(TCN)는 120Hz 이상의 프레임 주파수로 좌안영상 프레임 데이터와 우안영상 프레임 데이터를 구동부(DRV)에 교번하여 공급한다. 또한, 타이밍 제어부(TCN)는 영상 프레임 데이터에 대응되는 제어신호를 구동부(DRV)에 공급한다.
구동부(DRV)는 데이터라인들에 연결되어 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부와, 스캔라인들에 연결되어 스캔신호를 공급하는 스캔 구동부를 포함한다. 구동부(DRV)는 타이밍 제어부(TCN)의 제어하에 디지털 형태의 좌안 및 우안영상 프레임 데이터를 아날로그 형태의 좌안 및 우안영상 프레임 데이터로 변환하여 이를 데이터라인들에 공급한다. 또한, 구동부(DRV)는 타이밍 제어부(TCN)의 제어하에 스캔라인들에 스캔신호를 순차적으로 공급한다.
표시패널(OLED)은 구동부(DRV)로부터 스캔신호 및 데이터신호를 공급받고 이에 대응하여 2D 영상 또는 3D 영상을 표시한다. 표시패널(OLED)은 제1기판(110)과 제2기판(170) 사이에 위치하는 유기발광다이오드(D)를 포함하는 서브픽셀(P)로 이루어진다. 서브픽셀(P)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 등의 색을 발광할 수 있다. 예컨대, 표시패널(OLED)은 RGB 서브픽셀(P)로 구성되거나 RGBW 서브픽셀(P)로 구성된다. RGBW 서브픽셀(P)로 이루어진 표시패널(OLED)의 경우, 백색을 발광하는 서브픽셀과 백색을 RGB로 변환하는 컬러필터층로 구성될 수 있다. 이때, 백색 서브픽셀은 발광된 백색을 그대로 투과시키면 되므로 해당 영역에는 컬러필터가 미형성된다.
유기발광다이오드(D)는 하부전극(140)과 상부전극(160) 사이에 형성된 유기발광층(151 ~ 155)을 포함한다. 유기발광층(151 ~ 155)은 정공주입층(151), 정공수송층(152), 발광층(153), 전자수송층(154) 및 전자주입층(155)을 포함한다. 발광층(153)은 정공(h+)과 전자(e-)가 만나 실질적인 발광을 이루는 층이고 나머지는 효율적인 발광을 돕기 위한 기능층들이다. 도면에 도시되어 있진 않지만 기능층들에는 전공 또는 전자의 이동도 등을 저하시키거나 차단하는 블록층과 같이 다양한 층들이 더 포함되거나 도시된 층 중 적어도 하나가 생략될 수도 있다.
하부전극(140)과 상부전극(160)은 유기발광다이오드(D)의 구조에 따라 애노드전극(Anode)과 캐소드전극(Cathode)(또는 이와 반대로)으로 형성된다. 애노드전극(Anode)은 ITO와 같은 산화물전극 등이 사용될 수 있고, 캐소드전극(Cathode)은 알루미늄(Al)이나 은(Ag)과 같은 금속전극 등이 사용될 수 있다. 통상 유기발광다이오드(D)의 하부전극(140)과 상부전극(160)은 고전위전압(VDD)과 저전위전압(GND)에 접속된 것을 일례로 나타낼 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 유기발광다이오드(D)는 고전위전압(VDD)과 저전위전압(GND) 사이에 형성된 전류(Current)의 양에 대응하여 발광한다. 유기발광다이오드(D)는 구조에 따라 상부발광, 하부발광, 양면발광 등을 할 수 있다.
패턴드 리타더(FPR)는 표시패널(OLED)의 표시면에 부착된다. 패턴드 리타더(FPR)에는 제1필름(FL1), 제2필름(FL2) 및 리타더층(PLC)이 포함된다. 리타더층(PLC)은 제1필름(FL1)과 이격 대향하는 제2필름(FL2) 사이에 형성되며 표시패널(OLED)의 서브픽셀(P)의 스캔 라인에 대응하여 구분된다. 패턴드 리타더(FPR)는 표시패널(OLED)에 표시된 좌안영상과 우안영상을 라인 바이 라인(line-by-line)으로 섞어 인터레이스(interlace) 방식으로 표시한다. 즉, 패턴드 리타더(FPR)는 홀수 라인은 우원편광(R)으로 짝수라인은 좌원편광(L)(또는 이와 반대로)으로 편광시켜 표시패널(OLED)에 표시된 영상을 분리시키는 역할을 한다.
편광안경(GLS)은 패턴드 리타더(FPR)를 통해 출사된 좌안영상과 우안영상을 구분하여 투과시킨다. 즉, 편광안경(GLS)은 패턴드 리타더(FPR)를 통해 출사된 영상을 좌안영상과 우안영상으로 분리시키는 역할을 한다.
위와 같은 구성에 의해 본 발명의 실시예는 편광안경(GLS)을 통해 3D를 시감할 수 있는 안경방식 입체영상표시장치로 구현된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치의 요부를 설명한다.
도 4는 2D 모드로 동작하는 표시패널의 서브픽셀을 나타낸 단면도이고, 도 5는 3D 모드로 동작하는 표시패널의 서브픽셀을 나타낸 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 서브픽셀을 구성하는 유기발광다이오드(D)의 상부전극(160a, 160b)은 개구영역 내에서 제1전극영역(160a)과 제2전극영역(160b)으로 분할된다. 여기서, 상부전극(160a, 160b)은 캐소드전극으로 선택된 것을 일례로 한다. 상부전극(160a, 160b)이 캐소드전극으로 선택된 경우, 유기발광다이오드(D)는 상부전극(160a, 160b)이 저전위전압라인에 연결되어야만 빛을 발광할 수 있다.
표시패널이 도 4와 같이 2D 영상을 표시하면(2D mode), 유기발광다이오드(D)의 제1전극영역(160a)과 제2전극영역(160b)은 발광영역이 된다. 반면, 표시패널이 3D 영상을 표시하면(3D mode), 제1전극영역(160a)과 제2전극영역(160b) 중 하나는 발광영역이 되고 다른 하나는 비발광영역이 된다. 예컨대, 제1전극영역(160a)은 비발광영역(A1)이 되고 제2전극영역(160b)은 발광영역(A2)(또는 이와 반대로)이 된다.
표시패널의 서브픽셀을 구성하는 유기발광다이오드(D)가 위와 같은 동작을 수행하기 위한 상부전극(160a, 160b)의 전기적인 접속 관계를 설명하면 다음과 같다.
표시패널이 2D 영상을 표시하면(2D mode), 제1전극영역(160a)과 제2전극영역(160b)은 동일한 단자에 접속되고, 표시패널이 3D 영상을 표시하면(3D mode), 제1전극영역(160a)과 제2전극영역(160b)은 각기 다른 단자에 접속된다. 예컨대, 표시패널이 2D 영상을 표시하면(2D mode), 제1전극영역(160a)과 제2전극영역(160b)은 저전위전압라인(GND)에 접속된다. 반면, 표시패널이 3D 영상을 표시하면(3D mode), 제1전극영역(160a)은 고전위전압라인(VDD)에 접속되고 제2전극영역(160b)은 저전위전압라인(GND)에 접속된다. 여기서, 유기발광다이오드(D)의 상부전극(160a, 160b)은 캐소드전극으로 선택되므로, 저전위전압라인(GND)에 접속된 영역은 빛을 발광하지만 고전위전압라인(VDD)에 접속된 영역은 빛을 비발광하게 된다.
표시패널의 서브픽셀을 구성하는 유기발광다이오드(D)가 위와 같은 동작을 수행하기 위한 상부전극(160a, 160b)의 구조적인 형태 관계를 설명하면 다음과 같다.
서브픽셀은 유기발광다이오드(D)의 상부전극(160a, 160b)을 제1전극영역(160a)과 제2전극영역(160b)으로 분할하는 격벽(180)을 포함한다. 여기서, 격벽(180)은 상부전극(160a, 160b)만 제1전극영역(160a)과 제2전극영역(160b)으로 분할하도록 유기발광층(151 ~ 155)의 최상층인 전자주입층(155) 상에 형성된 것을 일례로 하였다.
이하, 격벽(180)이 형성된 위치에 따른 유기발광다이오드(D)의 분할된 형태에 대해 다양한 예를 설명한다.
도 6은 유기발광다이오드의 분할된 형태를 나타낸 제1예시도이고, 도 7은 유기발광다이오드의 분할된 형태를 나타낸 제2예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 유기발광다이오드(D)는 발광층(153) 상에 형성된 격벽(180)에 의해 전자수송층(154a, 154b), 전자주입층(155a, 155b) 및 상부전극(160a, 160b)이 분할된다. 격벽(180)에 의해 제1전자수송층(154a), 제1전자주입층(155a) 및 제1상부전극(160a)은 제1영역(A1)으로 정의된다. 또한, 격벽(180)에 의해 제2전자수송층(154b), 제2전자주입층(155b) 및 제2상부전극(160b)은 제2영역(A2)으로 정의된다.
앞서 설명한 구조는 표시패널이 3D 영상을 표시하면, 제1영역(A1)은 비발광영역이 되고 제2영역(A2)은 발광영역(또는 이와 반대로)이 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 유기발광다이오드(D)는 하부전극(140) 상에 형성된 격벽(180)에 의해 정공주입층(151a, 151b), 정공수송층(152a, 152b), 발광층(153a, 153b), 전자수송층(154a, 154b), 전자주입층(155a, 155b) 및 상부전극(160a, 160b)이 분할된다. 격벽(180)에 의해 제1정공주입층(151a), 제1정공수송층(152a), 제1발광층(153a), 제1전자수송층(154a), 제1전자주입층(155a) 및 제1상부전극(160a)은 제1영역(A1)으로 정의된다. 또한, 격벽(180)에 의해 제2정공주입층(151b), 제2정공수송층(152b), 제2발광층(153b), 제2전자수송층(154b), 제2전자주입층(155b) 및 제2상부전극(160b)은 제2영역(A2)으로 정의된다.
앞서 설명한 구조는 표시패널이 3D 영상을 표시하면, 제1영역(A1)은 비발광영역이 되고 제2영역(A2)은 발광영역(또는 이와 반대로)이 된다.
도 6 및 도 7에서는 단편적인 예시로 격벽(180)이 발광층(153) 이후부터 상부전극(160a, 160b)까지 분할하도록 형성되거나, 하부전극(140) 이후부터 상부전극(160a, 160b)까지 분할하도록 형성된 것을 일례로 하였다. 그러나, 격벽(180)은 유기발광다이오드(D)를 구성하는 모든 전극과 층에 형성될 수 있음은 물론이다. 즉, 서브픽셀들은 하부전극과 상부전극 중 하나만 분할되거나 둘다 분할될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 구조에서는 하부전극(140)이 애노드전극으로 선택되고 상부전극(160a, 160b)이 캐소드전극으로 선택된 것을 일례로 하였다. 그러나 하부전극(140)이 캐소드전극으로 선택되고 상부전극(160a, 160b)이 애노드전극으로 선택될 수도 있다. 이 경우, 유기 발광층(151 ~ 155)의 위치와 분할되는 영역의 위치는 변경될 수 있다.
이하, 유기발광다이오드(D)의 영역을 분리하는 방법에 대해 설명한다.
도 8은 유기발광다이오드의 영역을 격벽으로 분리한 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 유기발광다이오드의 영역을 레이저 등으로 분리한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1기판(110) 상에 하부전극(140)을 형성한다. 그리고 하부전극(140)의 일정 영역 상에 역테이퍼 형상의 격벽(180)을 형성한다. 그리고 역테이퍼 형상의 격벽(180)을 이용하여 정공주입층(151a, 151b)부터 상부전극(160a, 160b)까지 형성한다.
역테이퍼 형상의 격벽(180)을 이용하면 하부전극(140) 이후의 층들은 증착 공정을 통해 제1영역(A1)과 제2영역(A2)으로 분리된다. 한편, 역테이퍼 형상의 격벽(180)은 유기발광다이오드의 영역을 상부에 위치하는 제1영역(A1)과 하부에 위치하는 제2영역(A2)으로 분할하기 위해 가로 방향(서브픽셀의 단축 방향)으로 형성된다. 여기서, 역테이퍼 형상의 격벽(180)의 위치는 일례일 뿐 이에 한정되지 않는다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1기판(110) 상에 하부전극(140)을 형성한다. 그리고 하부전극(140) 상에 정공주입층(151a, 151b)부터 상부전극(160a, 160b)까지 형성한다. 그리고 상부전극(160a, 160b)의 일정 영역에 레이저 등을 조사한다. 여기서, 유기발광층은 전자주입층이 생략된 구조로 도시하였다.
레이저 등을 조사하는 공정을 이용하면 하부전극(140) 이후의 층들은 제1영역(A1)과 제2영역(A2)으로 분리된다. 한편, 레이저는 유기발광다이오드의 영역을 상부에 위치하는 제1영역(A1)과 하부에 위치하는 제2영역(A2)으로 분할하기 위해 가로 방향(서브픽셀의 단축 방향)으로 조사된다. 여기서, 제1영역(A1)과 제2영역(A2) 사이에 위치하는 절연물질(180)은 이들 간의 쇼트를 방지하기 위한 구조물일 뿐 이는 생략될 수도 있다.
위의 설명에서는 격벽이나 레이저를 이용하여 서브픽셀의 전극 등을 분리하는 것을 일례로 설명하였다. 그러나, 서브픽셀의 전극 등을 가로 방향으로 분리하는 방법은 마스크를 이용하는 방법 등 다양하게 선택될 수 있다. 또한, 위의 설명에서는 서브픽셀의 전극 등이 2개로 분할된 것을 일례로 하였으나 이는 3개, 4개 등과 같이 N(N은 2 이상 정수)개로 분할될 수도 있다. 여기서, 전극 등을 분리한다는 것은 미시적인 의미이고 거시적인 의미에서는 개구영역에 포함된 층들을 분리하는 것을 의미한다.
이하, 유기발광다이오드를 포함하는 서브픽셀의 레이아웃 구조를 통해 분할된 위치에 대해 설명한다.
도 10은 서브픽셀의 레이아웃 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 서브픽셀(P)은 데이터라인(Data)과 스캔라인(Scan) 그리고 데이터라인과 이격하여 평행하는 고전위전압라인(VDD)에 의해 정의된다.
서브픽셀(P)에는 스위칭 트랜지스터(SW), 스토리지 커패시터(Cst), 구동 트랜지스터(DR) 및 유기발광다이오드(D_A1, D_A2)가 포함된다. 스위칭 트랜지스터(SW), 스토리지 커패시터(Cst) 및 구동 트랜지스터(DR)가 형성된 영역은 비개구영역으로 정의되고, 유기발광다이오드(D_A1, D_A2)가 형성된 영역은 개구영역으로 정의된다.
스위칭 트랜지스터(SW)는 스캔라인(Scan)을 통해 공급된 스캔신호에 대응하여 스위칭 동작하는 역할을 한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 데이터라인(Data)을 통해 공급된 데이터신호를 데이터전압으로 저장하는 역할을 한다. 구동 트랜지스터(DR)는 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 데이터전압에 대응하여 구동전류를 생성하는 역할을 한다. 유기발광다이오드(D_A1, D_A2)는 구동 트랜지스터(DR)에 의해 생성된 구동전류에 대응하여 빛을 발광하는 역할을 한다.
서브픽셀(P)의 유기발광다이오드(D_A1, D_A2)는 서브픽셀의 세로 방향(y)(또는 장축 방향)을 기준으로 상부에 위치하는 제1유기발광다이오드(D_A1)와 하부에 위치하는 제2유기발광다이오드(D_A2)로 분할된다. 이때, 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)는 서브픽셀(p)의 가로 방향(x)(또는 단축 방향)으로 형성된 격벽(180) 등에 의해 분리될 수 있다.
표시패널이 2D 영상을 표시하면, 서브픽셀(P)의 제1유기발광다이오드(D_A1) 및 제2유기발광다이오드(D_A2)는 발광영역이 된다. 이때, 제1유기발광다이오드(D_A1) 및 제2유기발광다이오드(D_A2)의 애노드전극과 캐소드전극은 각기 고전위전압라인(VDD)과 저전위전압라인(GND)에 접속된 상태이므로 정상적인 구동전류를 공급받을 수 있게 된다. 따라서, 제1유기발광다이오드(D_A1) 및 제2유기발광다이오드(D_A2)는 둘다 정상적인 빛을 발광하게 된다.
그러나, 표시패널이 3D 영상을 표시하면, 서브픽셀(P)의 제1유기발광다이오드(D_A1)는 비발광영역이 되고 제2유기발광다이오드(D_A2)는 발광영역(또는 이와 반대로)이 된다. 이때, 제2유기발광다이오드(D_A2)의 애노드전극과 캐소드전극은 고전위전압라인(VDD)과 저전위전압라인(GND)에 접속된 상태이므로 정상적인 구동전류를 공급받는다. 하지만, 제1유기발광다이오드(D_A1)의 애노드전극과 캐소드전극은 고전위전압라인(VDD)과 고전위전압라인(VDD)(또는 플로팅된 상태)에 접속된 상태이므로 정상적인 구동전류를 공급받을 수 없게 된다. 따라서, 제2유기발광다이오드(D_A2)는 정상적인 빛을 발광하게 되는 반면 제1유기발광다이오드(D_A1)는 빛을 비발광(블랙 표시)하게 된다. 달리 설명하면, 제1유기발광다이오드(D_A1)의 하부전극과 상부전극은 동일한 전압이 걸리므로 정공과 전자의 이동이 미 발생하게 된다.
한편, 서브픽셀(P)은 앞서 설명된 2T(Transistor) 1C(Capacitor)와 같은 통상적인 구조뿐만 아니라 기타 다른 기능 트랜지스터나 커패시터가 더 포함된 3T1C, 4T2C, 5T2C, 6T2C 등과 같은 보상 구조로 형성될 수 있다.
서브픽셀(P)의 보상 구조에는 유기발광다이오드(D_A1, D_A2)의 발광 시간을 제어하는 발광제어 트랜지스터, 특정 노드 또는 소자(트랜지스터나 커패시터)에 대해 초기화를 수행하거나 참조전압을 공급하는 보조 트랜지스터, 구동 트랜지스터(DR)의 문턱전압을 센싱하는 센싱 트랜지스터 등과 같이 다양하다.
이하, 앞서 설명된 서브픽셀의 구조를 회로의 구성으로 설명을 구체화한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 서브픽셀의 회로구성 예시도이고, 도 12는 도 11에 도시된 보상회로에 예시도이다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 서브픽셀(P)에는 스위칭 트랜지스터(SW), 스토리지 커패시터(Cst), 보상 회로(CC), 구동 트랜지스터(DR), 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)가 포함된다.
스위칭 트랜지스터(SW)는 스캔라인(Scan)에 게이트전극이 연결되고 데이터라인(Data)에 제1전극이 연결되며 보상회로(CC)에 제2전극이 연결된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 트랜지스터(SW)의 제2전극에 일단이 연결되고 보상회로(CC)에 타단이 연결된다. 구동 트랜지스터(DR)는 보상회로(CC)에 게이트전극이 연결되고 고전위전압라인(VDD)에 제1전극이 연결되며 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)의 애노드전극에 제2전극이 연결된다.
위의 설명에서 제1전극 및 제2전극은 트랜지스터가 n 타입인지 또는 p 타입인지의 여부에 따라 트랜지스터의 소오스전극 및 드레인전극 중 하나로 결정될 수 있다. 한편, 위의 설명에서 트랜지스터는 폴리 실리콘 트랜지스터, 아몰포스 실리콘 트랜지스터, 산화물 트랜지스터 또는 유기물 트랜지스터 중 하나로 결정될 수 있다.
보상회로(CC)에는 도 12와 같이 제1커패시터(C1), 제2커패시터(C2), 제1트랜지스터(T1), 제2트랜지스터(T2), 제3 및 제4트랜지스터(T3, T4)가 포함된다. 제1트랜지스터(T1)는 발광제어신호(Em)에 의해 스위칭 동작한다. 제2트랜지스터(T2)는 센싱신호(Sense)에 의해 스위칭 동작한다. 제3 및 제4트랜지스터(T3, T4)는 리셋신호(Reset)에 의해 스위칭 동작한다. 제2 및 제3트랜지스터(T2, T3)는 동작 상태에 따라 참조전압(Vref)을 특정 노드에 전달하고 제4트랜지스터(T4)는 동작 상태에 따라 초기화전압(Vini)을 특정 노드에 전달한다. 도 12에 도시된 보상회로(CC)는 설명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명에 적용될 수 있는 보상회로(CC)는 이에 한정되지 않는다.
제1유기발광다이오드(D_A1)는 구동 트랜지스터(DR)의 제2전극에 애노드전극이 연결되지만 캐소드전극이 저전위전압라인(GND) 또는 고전위전압라인(VDD)에 선택적으로 연결된다. 반면, 제2유기발광다이오드(D_A2)는 구동 트랜지스터(DR)의 제2전극에 애노드전극이 연결되고 저전위전압라인(GND)에 캐소드전극이 연결된다.
앞서 설명하였듯이, 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)는 제1전극영역과 제2전극영역이 분할됨으로써 물리적 및 전기적으로 분리된 상태이다.
표시패널이 2D 영상을 표시하면(2D mode), 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)의 캐소드전극은 저전위전압라인(GND)에 연결된다. 이때, 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)는 모두 발광하게 된다.
반면, 표시패널이 3D 영상을 표시하면(3D mode), 제2유기발광다이오드(D_A2)의 캐소드전극은 저전위전압라인(GND)에 연결되는 반면 제1유기발광다이오드(D_A1)의 캐소드전극은 고전위전압라인(VDD)에 연결되거나 전기적으로 플로팅(Floating)된 상태가 된다. 또는 이와 반대로, 제1유기발광다이오드(D_A1)의 캐소드전극은 저전위전압라인(GND)에 연결되는 반면 제2유기발광다이오드(D_A2)의 캐소드전극은 고전위전압라인(VDD)에 연결되거나 전기적으로 플로팅(Floating)된 상태가 된다.
서브픽셀에 포함된 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)가 이와 같은 동작을 수행할 수 있는 이유는 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)의 캐소드전극과 전압라인(GND 또는 VDD) 사이에 전기적인 신호로 모드를 변경할 수 있는 모드 변경 스위치(MSW)가 위치하기 때문이다. 모드 변경 스위치(MSW)는 표시패널의 표시 모드를 변경하는 영상 모드 신호(mode)에 따라 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)의 전기적인 접속 관계를 가변한다. 여기서, 영상 모드 신호(mode)는 영상 공급부(SBD)로부터 공급될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
서브픽셀의 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)가 위와 같이 동작할 수 있는 이유는 애노드전극 또는 캐소드전극이 전기적으로 분리되어 있기 때문이다. 전기적으로 분리 형성된 제1 및 제2유기발광다이오드(D_A1, D_A2)의 애노드전극 또는 캐소드전극과 모드 변경 스위치(MSW)가 접속되는 영역은 베젤영역이 될 수 있다. 그러나 이는 일례일 뿐 각 서브픽셀 또는 선택된 서브픽셀 내에 모드 변경 스위치(MSW)를 형성하는 등 다양하게 설계 변경될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.
도 13은 유기발광다이오드의 분할된 형태를 나타낸 제3예시도이고, 도 14는 유기발광다이오드의 분할된 형태를 나타낸 제4예시도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 유기발광다이오드(D)는 제1기판(110)(바람직하게는 구동 트랜지스터의 제1 또는 제2전극) 상에 형성된 격벽(180)에 의해 제1 및 제2하부전극(140a, 140b)이 분할된다. 격벽(180)에 의해 제1하부전극(140a)은 제1영역(A1)으로 정의된다. 또한, 격벽(180)에 의해 제2하부전극(140b)은 제2영역(A2)으로 정의된다. 여기서, 제1 및 제2하부전극(140a, 140b)은 애노드전극으로 선택된 것을 일례로 한다.
제1 및 제2하부전극(140a, 140b)이 애노드전극으로 선택된 경우, 유기발광다이오드(D)는 제1 및 제2하부전극(140a, 140b)이 고전위전압라인에 연결되어야만 빛을 발광할 수 있다.
앞서 설명한 구조는 표시패널이 3D 영상을 표시하면, 제1영역(A1)은 비발광영역이 되고 제2영역(A2)은 발광영역(또는 이와 반대로)이 된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 유기발광다이오드(D)는 제1기판(110)(바람직하게는 구동 트랜지스터의 제1 또는 제2전극) 상에 형성된 격벽(180)에 의해 하부전극(140a, 140b), 정공주입층(151a, 151b), 정공수송층(152a, 152b), 발광층(153a, 153b), 전자수송층(154a, 154b) 및 전자주입층(155a, 155b)이 분할된다.
격벽(180)에 의해 제1하부전극(140a), 제1정공주입층(151a), 제1정공수송층(152a), 제1발광층(153a), 제1전자수송층(154a) 및 제1전자주입층(155a)은 제1영역(A1)으로 정의된다. 또한, 격벽(180)에 의해 제2하부전극(140b), 제2정공주입층(151b), 제2정공수송층(152b), 제2발광층(153b), 제2전자수송층(154b) 및 제2전자주입층(155b)은 제2영역(A2)으로 정의된다.
앞서 설명한 구조는 표시패널이 3D 영상을 표시하면, 제1영역(A1)은 비발광영역이 되고 제2영역(A2)은 발광영역(또는 이와 반대로)이 된다.
도 13 및 도 14에서는 단편적인 예시로 격벽(180)이 하부전극(140a, 140b)만 분할하도록 형성되거나, 하부전극(140a, 140b)부터 전자주입층(155a, 155b)까지 분할하도록 형성된 것을 일례로 하였다. 그러나, 격벽(180)은 유기발광다이오드(D)를 구성하는 전극들과 층에 선택적으로 형성될 수 있다. 즉, 서브픽셀들은 하부전극과 상부전극 중 하나만 분할되거나 둘다 분할될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 구조에서는 하부전극(140a, 140b)이 애노드전극으로 선택되고 상부전극(160)이 캐소드전극으로 선택된 것을 일례로 하였다. 그러나 하부전극(140a, 140b)이 캐소드전극으로 선택되고 상부전극(160)이 애노드전극으로 선택될 수도 있다. 이 경우, 유기 발광층의 위치와 분할되는 영역의 위치는 변경될 수 있다.
이하, 종래 구조 대비 본 발명의 개선점에 대해 설명한다.
도 15는 종래 입체영상표시장치의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 16은 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 종래 입체영상표시장치는 표시패널(OLED), 표시패널(OLED) 상에 위치하는 편광판(POL), 편광판(POL) 상에 위치하는 패턴드 리타더(FPR)를 포함한다.
종래 입체영상표시장치에서 3D 크로스토크(Crosstalk)가 발생하는 각도 θ 는 아래의 수학식 1 내지 3과 같다.
[수학식 1]
Figure pat00001
[수학식 2]
Figure pat00002
[수학식 3]
Figure pat00003
여기서 CTref 는 허용되는 최대 크로스토크 수치이다. 그리고 P 는 서브픽셀의 피치(Pitch), B 는 비개구영역의 크기(블랙 매트릭스 역할을 함), L 은 표시패널(OLED)의 제2기판(170)부터 패턴드 리타더(FPR)까지의 거리(제2기판의 두께 및 편광판의 두께 포함), n 은 제2기판(170) 및 편광판(POL)의 평균 굴절률이다.
수학식 1번은 매질(글라스로 선택된 제2기판, 편광판) 내에서의 기하학적인 조건이며, 수학식 2번은 스넬(snell)의 법칙에 의한 매질 내와 표시패널(OLED) 바깥에서 각도의 상관관계이다. (θ 가 상하 시야각임) 수학식 3번은 수학식 1번과 2번을 통해 도출된 관계식이다.
종래 구조의 47인치 FHD 표시패널에 크로스토크 7% 기준으로 P = 540um, B = 240um, L=900, n=1.5의 값을 적용하면, 상하 시야각은 편측 26.8 도로 예측된다.
종래 입체영상표시장치는 시야각을 개선하기 위해서 B의 값을 증가시키거나 L의 값을 감소시켜야 한다. 하지만, 현재 공정상 L의 값은 한계가 존재하므로 실질적으로 B 값을 크게 하여 상하시야각을 개선하게 된다. 그러나, B의 값을 크게 할 경우, 2D 및 3D에서 광의 투과율이 낮아져 휘도 감소 등의 문제가 발생하게 된다.
반면, 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 표시패널(OLED), 표시패널(OLED) 상에 위치하는 편광판(POL), 편광판(POL) 상에 위치하는 패턴드 리타더(FPR)를 포함한다. 표시패널(110)의 서브픽셀(P)에는 비발광영역(A1)과 발광영역(A2)이 존재한다.
본 발명에 따른 입체영상표시장치에서 3D 크로스토크가 발생하는 각도 θ 는 아래의 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
Figure pat00004
여기서 CTref 는 허용되는 최대 크로스토크 수치이다. 그리고 P 는 서브픽셀의 피치(Pitch), B 는 비개구영역의 크기(블랙 매트릭스 역할을 함), A1은 비발광영역, L 은 표시패널(OLED)의 제2기판(170)부터 패턴드 리타더(FPR)까지의 거리(제2기판의 두께 및 편광판의 두께 포함), n 은 제2기판(170) 및 편광판(POL)의 평균 굴절률이다. 수학식 4번 또한 수학식 1번과 2번을 통해 도출된 관계식이다.
본 발명의 구조의 47인치 FHD 표시패널에 크로스토크 7% 기준으로 P = 540um, B = 240um, L = 900, n=1.5, A1 = 150um, A2 = 150um의 값을 적용하면, 상하 시야각은 편측 39.5 도로 예측된다. 즉, 종래 구조는 상하 시야각이 편측 26.8 도로 예측되었으나, 본 발명의 구조는 상하 시야각이 편측 39.5 도로 증가함을 예측할 수 있다.
한편, 본 발명의 구조에서는 제1전극영역과 제2전극영역의 분할에 의해 형성된 비발광영역(A1)과 발광영역(A2)의 분할된 면적 비율이 같은 것을 일례로 시뮬레이션 결과를 설명하였다. 그러나, 비발광영역(A1)과 발광영역(A2)의 분할된 면적 비율은 P, B, L, n 등의 다양한 값에 의해 같거나 다를 수 있다.
위의 설명에서 알 수 있듯이, 종래 입체영상표시장치는 표시패널의 제2기판과 편광판의 두께에 의한 서브픽셀 - 패턴드 리타더 간의 시차(parallax)로 상하의 시야각이 저하된다. 그러나, 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 서브픽셀의 영역을 분할하고 3D 모드에서 서브픽셀의 일부 영역만 발광이 되도록 3D 크로스토크 발생을 억제한다. 이로 인하여, 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 종래 입체영상표시장치 대비 동등한 2D의 표시품질을 유지하면서도 상하 시야각을 증가시킬 수 있게 된다.
이상 본 발명은 서브픽셀의 영역을 분할하고 3D 모드에서 서브픽셀의 일부 영역만 발광이 되도록 3D 크로스토크 발생을 억제하는 방식으로 상하 시야각을 증가시킬 수 있는 입체영상표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 분할된 서브픽셀의 영역이 2D 모드에서는 모두 발광이 되도록 하여 2D의 표시품질을 기존과 동등 수준을 유지할 수 있는 입체영상표시장치를 제공하는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
SBD: 영상 공급부 TCN: 타이밍 제어부
DRV: 구동부 OLED: 표시패널
FPR: 패턴드 리타더 GLS: 편광안경
D: 유기발광다이오드 160a, 160b: 상부전극
180: 격벽 140a ~ 140d: 하부전극
A1, A2: 제1영역, 제2영역 D_A1, D_A2: 제1 및 제2유기발광다이오드
SW: 스위칭 트랜지스터 Cst: 스토리지 커패시터
CC: 보상 회로 DR: 구동 트랜지스터

Claims (10)

  1. 하부전극과 상부전극 사이에 위치하는 발광층으로 구성된 서브픽셀들을 포함하는 표시패널;
    상기 표시패널의 표시면에 부착되며 상기 표시패널이 3D 영상을 표시하면 좌안영상과 우안영상을 분리하는 패턴드 리타더; 및
    상기 패턴드 리타더를 통해 출사된 상기 좌안영상과 상기 우안영상을 구분하여 투과시키는 편광안경을 포함하되,
    상기 하부전극과 상기 상부전극 중 적어도 하나는 상기 서브픽셀들의 개구영역 내에서 N(N은 2 이상 정수)개로 분할된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부전극과 상기 상부전극 중 적어도 하나는
    제1측에 위치하는 제1전극영역과 제2측에 위치하는 제2전극영역으로 분할되며,
    상기 제1전극영역과 상기 제2전극영역은
    상기 표시패널의 표시 모드를 변경하는 영상 모드 신호에 따라 전기적인 접속 관계가 변하는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 표시패널이 2D 영상을 표시하면 상기 제1전극영역과 상기 제2전극영역은 발광영역이 되고,
    상기 표시패널이 3D 영상을 표시하면 상기 제1전극영역과 상기 제2전극영역 중 하나는 발광영역이 되고 다른 하나는 비발광영역이 되는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 표시패널이 2D 영상을 표시하면 상기 제1전극영역과 상기 제2전극영역은 동일한 단자에 접속되고,
    상기 표시패널이 3D 영상을 표시하면 상기 제1전극영역과 상기 제2전극영역은 각기 다른 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 표시패널이 2D 영상을 표시하면 상기 제1전극영역과 상기 제2전극영역은 저전위전압라인에 접속되고,
    상기 표시패널이 3D 영상을 표시하면 상기 제1전극영역과 상기 제2전극영역 중 하나는 고전위전압라인에 접속되고 다른 하나는 저전위전압라인에 접속되는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서브픽셀들은
    상기 하부전극과 상기 상부전극 중 하나만 분할되거나 둘다 분할된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1전극영역과 상기 제2전극영역의 분할된 면적 비율은
    같거나 다른 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 서브픽셀들은
    상기 하부전극과 상기 상부전극 중 적어도 하나를 분할하는 격벽을 포함하는 입체영상표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1전극영역과 상기 제2전극영역으로 분할된 전극이 상기 상부전극인 경우,
    상기 격벽은
    상기 발광층부터 상기 상부전극까지 분할하도록 형성되거나, 상기 하부전극 이후부터 상기 상부전극까지 분할하도록 형성된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1전극영역과 상기 제2전극영역으로 분할된 전극이 상기 하부전극인 경우,
    상기 격벽은
    상기 하부전극부터 상기 발광층까지 분할하도록 형성되거나, 상기 하부전극부터 상기 상부전극 전까지 분할하도록 형성된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
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