KR20140098495A - 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

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KR20140098495A KR1020130011234A KR20130011234A KR20140098495A KR 20140098495 A KR20140098495 A KR 20140098495A KR 1020130011234 A KR1020130011234 A KR 1020130011234A KR 20130011234 A KR20130011234 A KR 20130011234A KR 20140098495 A KR20140098495 A KR 20140098495A
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Abstract

본 발명은 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 2D 영상 또는 3D 영상이 표시되는 표시 패널과; 구동 방식에 따라 상기 표시 패널의 화소 매트릭스에 2D 포맷의 데이터 전압 또는 3D 포맷의 데이터 전압을 공급하는 구동 회로와; 2D 모드 또는 3D 모드의 구동 방식으로 상기 구동 회로를 제어하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 표시 패널의 전면에 배치되며 상기 3D 모드에서 상기 표시 패널로부터 제공된 광을 좌원 편광 및 우원 편광의 광으로 분할하는 패턴드 리타더를 구비하고; 상기 패턴트 리터더는 상기 화소 매트릭스의 기수행과 대향하여 좌원편광을 투과하는 제1 리타더와; 상기 화소 매트릭스의 우수행과 대향하여 우원편광을 투과하는 제2 리타더와; 상기 제1 및 제2 리타더 사이에 구비되어 3D 크로스 토크를 저감하도록 패턴이 형성된 시야각 패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

입체 영상 표시 장치{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치(Flat Panel Display)들이 개발되고 있다. 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), OLED 표시 장치 등이 있으며, 이들 대부분이 상용화되어 시판되고 있다.
한편, 실감 있고 입체적으로 영상을 즐기기 위해 3차원 영상을 표현하는 3D(3-dimension) 구동기술이 개발되고 있으며, 3D 구동기술은 상기 평판 표시 장치들에 적용되고 있다. 3D 구동기술은 크게 안경방식과 무안경방식으로 나뉘어 지고, 안경방식은 편광 안경방식과 셔터 안경방식으로 나뉘어 진다. 구체적으로, 편광 안경방식은 평판 표시 장치에서 표시되는 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꾸는 방식이고, 셔터 안경방식은 평판 표시 장치에서 표시되는 좌우 시차 영상을 시분할하여 표시하는 방식이다.
편광 안경방식의 평판 표시 장치는 패턴드 리타더(Patterned Retarder)를 포함한 편광층이 추가로 구비되는데, 패턴드 리타더는 좌안 영상(L)과 우안 영상(R)의 편광특성을 절환하여 편광 안경에 공급하는 역할을 한다.
그런데, 편광 안경방식은 상/하 시야각 위치에서 발생되는 3D 크로스 토크(Crosstalk)로 인해 3D 영상의 시인성이 떨어지는 문제점이 발생하였다. 3D 크로스토크는 상/하 시야각 위치에서 좌안 이미지가 좌안 패턴드 리타더 영역뿐만 아니라 우안 패턴드 리타더 영역을 통과하고, 우안 이미지(R)가 우안 패턴드 리타더 영역뿐만 아니라 좌안 패턴드 리타더 영역을 통과하기 때문에 발생된다.
이에 따라, 도 1에 도시한 바와 같이, 표시 패널에 블랙 스트라이프(BS) 영역을 형성하여 상/하 시야각을 넓히고 3D 영상의 시인성을 높이는 방안이 제시된 바 있다. 그러나, 블랙 스트라이프(BS) 방식의 입체 영상 표시 장치는 3D 영상의 구현시에는 크로스 토크를 저감할 수 있지만, 2D 영상의 구현시에는 개구율이 감소되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 3D 영상 구현시에는 3D 크로스 토크를 저감하면서도 2D 영상 구현시에는 개구율을 향상시킬 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치는 2D 영상 또는 3D 영상이 표시되는 표시 패널과; 구동 방식에 따라 상기 표시 패널의 화소 매트릭스에 2D 포맷의 데이터 전압 또는 3D 포맷의 데이터 전압을 공급하는 구동 회로와; 2D 모드 또는 3D 모드의 구동 방식으로 상기 구동 회로를 제어하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 표시 패널의 전면에 배치되며 상기 3D 모드에서 상기 표시 패널로부터 제공된 광을 좌원 편광 및 우원 편광의 광으로 분할하는 패턴드 리타더를 구비하고; 상기 패턴트 리터더는 상기 화소 매트릭스의 기수행과 대향하여 좌원편광을 투과하는 제1 리타더와; 상기 화소 매트릭스의 우수행과 대향하여 우원편광을 투과하는 제2 리타더와; 상기 제1 및 제2 리타더 사이에 구비되어 3D 크로스 토크를 저감하도록 패턴이 형성된 시야각 패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 시야각 패턴은 상기 표시 패널에 부착된 상부 편광 필름 또는 하부 편광 필름의 광축과 평행하거나 수직인 광축을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 시야각 패턴의 폭은 화소 매트릭스의 기수행 및 우수행 사이의 폭과 동일한 것을 특징으로 한다.,
상기 시야각 패턴은 상기 제1 및 제2 리타더와 동일한 리타데이션 위상차를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제1 및 제2 리타더 사이에 시야각 패턴을 구비함으로써, 좌안 및 우안 영상의 휘도 편차를 줄일 수 있고, 결과적으로 3D 크로스토크를 저감한다.
또한, 본 발명은 3D 크로스토크를 저감을 위해 표시 패널에 블랙 스트라이프 영역을 형성하지 않으므로, 개구율이 향상된다.
또한, 본 발명은 패턴드 리타더의 팽창 또는 수축으로 인해 제1 및 제 2리타더의 위치가 다소 쉬프트되더라도 시야각 패턴이 구비되므로, 광 간섭 현상을 완화할 수 있다.
도 1은 블랙 스트라이프(BS) 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 표시 패널(10)과 구동 회로(14)를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 패턴트 리타더(18)의 평면도이다.
도 5는 패턴드 리타더(18)에 따른 광 경로를 나타낸 표이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 구성도이다. 도 3은 도 2에 도시된 표시 패널(10)과 구동 회로(14)를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 입체 영상 표시 장치는 표시 소자(11)와, 타이밍 컨트롤러(12)와, 구동 회로(14)와, 패턴드 리타더(18)와, 편광 안경(20)을 구비한다.
표시 소자(11)는 2D 영상과 3D 영상을 표시하는 장치로서, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기 발광 다이오드 표시 장치(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등의 평판 표시 장치로 구현될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 표시 소자(11)가 액정 표시 장치인 것으로 설명한다.
표시 소자(11)가 액정 표시 장치인 경우, 입체 영상 표시 장치는 표시 패널(10) 하부에 배치되는 백라이트 유닛(17), 표시 패널(10)과 패턴드 리타더(18) 사이에 배치되는 상부 편광 필름(Polarizer)(16a), 표시 패널(10)과 백라이트 유닛(17) 사이에 배치되는 하부 편광 필름(16b)을 구비한다.
패턴드 리타더(18)는 표시 패널(10)의 상부 편광 필름(16a)에 부착된다. 패턴드 리타더(18)의 기수 표시 라인들에는 제1 리타더가 형성되고, 패턴드 리터더(18)의 우수 표시 라인들에는 제2 리타더가 형성된다. 제1 리타더의 광축과 제2 리타더의 광축은 서로 다르다. 제1 리타더는 화소 매트릭스의 기수 행과 대향하여, 화소 매트릭스의 기수 행으로부터 입사되는 빛 중에서 제1 편광(원편광 또는 선편광)의 빛을 투과시킨다. 제2 리타더는 화소 매트릭스의 우수 행과 대향하여 화소 매트릭스의 우수 행으로부터 입사되는 빛 중에서 제2 편광(원편광 또는 선편광)의 빛을 투과시킨다. 제1 리타더는 좌원편광을 투과하는 편광 필터로 구현될 수 있고, 제2 리타더는 우원편광을 투과하는 편광 필터로 구현될 수 있다.
본 발명은 패턴드 리타더(18)에 시야각 패턴을 구비하는데, 시야각 패턴은 제1 및 제2 리타더 각각의 사이에 구비되어, 3D 크로스토크를 저감한다. 시야각 패턴과 관련하여서는 도 4를 참조하여 구체적으로 후술하기로 한다.
편광 안경(20)은 좌안 편광 필터와 우안 편광 필터를 구비한다. 좌안 편광 필터는 패턴드 리타더(18)의 제1 리타더와 동일한 광축을 가진다. 우안 편광 필터는 패턴드 리타더(18)의 제2 리타더와 동일한 광축을 가진다. 예들 들어, 편광 안경(20)의 좌안 편광 필터는 좌원 편광 필터로 설정되고, 편광 안경(20)의 우안 편광 필터는 우원 편광 필터로 설정될 수 있다.
표시 패널(10)은 두 장의 기판과, 이들 사이에 개재된 액정층을 갖는다.
표시 패널(10)의 하부 기판에는 TFT 어레이(Thin Film Transistor Array)가 형성된다. TFT 어레이는 데이터 전압이 공급되는 다수의 데이터 라인과, 데이터 라인들과 교차되어 스캔 신호가 공급되는 다수의 게이트 라인과, 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT(Thin Film Transistor)와, 액정셀들에 데이터 전압을 충전시키기 위한 다수의 화소 전극과, 화소 전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한다.
표시 패널(10)의 상부 기판에는 컬러 필터 어레이(Color Filter Array)가 형성된다. 컬러 필터 어레이는 블랙 매트릭스와, 컬러 필터를 포함한다. 한편, 표시 패널은 화소 전극과 함께 전계를 형성하는 공통 전극을 구비하는데, 공통 전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직 전계 구동 방식에서는 상부 기판에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평 전계 구동 방식에서는 화소 전극과 함께 하부 기판에 형성된다.
표시 패널(10)의 상부 기판에는 상부 편광 필름(16a)이 부착되고 표시 패널(10)의 하부 기판에는 하부 편광 필름(16b)이 부착된다.
도 2에 도시된 표시 패널(10)은 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 구동되고 쿼드 타입으로 배열된 R, G, B, W 서브 화소들을 구비하는 화소 매트릭스를 형성한다. 다만, 이는 하나의 예일 뿐, 서브 화소는 R, G, B 서브 화소로 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 구동 회로(14)는 구동 방식에 따라 표시 패널(10)의 화소 매트릭스에 2D 포맷의 데이터 전압 또는 3D 포맷의 데이터 전압을 공급한다. 구체적으로, 구동 회로(14)는 2D 모드시 다수의 데이터 라인(DL)에 2D 포맷의 데이터 전압을 공급하고, 3D 모드시 다수의 데이터 라인(DL)에 3D 포맷의 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버(20)와, 2D 모드 및 3D 모드에서 다수의 게이트 라인(GL)에 스캔 신호를 순차적으로 공급하는 게이트 드라이버(22)를 구비한다.
데이터 드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 제공된 데이터 제어 신호(DCS)에 따라 제어된다. 데이터 드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 제공된 영상 데이터(RGBW)를 래치하고, 래치된 데이터를 감마 전압을 이용하여 데이터 전압으로 변환한다. 그리고 변환된 데이터 전압을 다수의 데이터 라인(DL)에 1 수평 기간 주기로 공급한다.
게이트 드라이버(22)는 타이밍 컨트롤러(12)로부터 제공된 게이트 제어 신호(GCS)에 따라 제어된다. 게이트 드라이버(2)는 2D 모드 및 3D 모드에서 스캔 신호를 생성하여 다수의 게이트 라인(GL)에 순차적으로 공급한다.
타이밍 컨트롤러(12)는 외부로부터 입력되는 3색 영상 데이터(RGB)를 4색 영상 데이터(RGBW)로 변환한다. 그리고 변환된 4색 영상 데이터(RGBW)를 프레임 단위로 정렬하여 데이터 드라이버(4)에 공급한다. 타이밍 컨트롤러(8)는 타이밍 동기 신호(SYNC)에 기초하여 게이트 제어 신호(GCS)와, 데이터 제어 신호(DCS)를 생성하여, 게이트 드라이버(6)와, 데이터 드라이버(4) 각각에 공급함으로써, 그들을 제어한다. 타이밍 동기 신호(SYNC)는 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable), 및 도트 클럭(DCLK) 등을 포함할 수 있다. 게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블(Gate Output Enable) 등이 될 수 있다. 데이터 제어 신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블(Source Output Enable) 등이 될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(12)는 사용자 인터페이스를 통해 입력되는 2D/3D 모드 선택 신호나, 입력된 3색 영상 데이터(RGB)로부터 추출된 2D/3D 모드 식별 코드에 따라, 모드 제어 신호(Mode 2D/3D)를 생성하여 데이터 드라이버(4)에 공급함으로써 데이터 드라이버(4)의 구동 모드를 제어한다.
백라이트 유닛(17)은 하나 이상의 광원과, 광원으로부터의 빛을 면광원으로 변환하여 표시 패널(10)로 조사하는 다수의 광학부재를 포함한다. 광원은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), FFL(Flange Focal Length), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나 또는 두 종류 이상의 광원을 구비한다. 광학부재는 도광판, 확산판, 프리즘시트, 확산시트 등을 포함하여 광원으로부터의 빛의 균일도와 효율을 높인다.
이하, 시야각 패턴을 구비한 패턴드 리타더(18)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4는 도 2에 도시된 패턴트 리타더(18)의 평면도이다. 그리고 도 5는 패턴드 리타더(18)에 따른 광 경로를 나타낸 표이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 패턴드 리타더(18)는 제1 리타더(30)와, 제2 리타더(40)와, 시야각 패턴(50)을 구비한다.
제1 리타더(30)는 화소 매트릭스의 기수 행과 대향하도록 구성된다. 제1 리타더(30)는 +45°의 광축을 구비하여, 상부 편광 필름(16a)으로부터 투과된 광을 우원편광으로 투과한다.
제2 리타더(40)는 화소 매트릭스의 우수 행과 대향하도록 구성된다. 제2 리타더(40)는 -45 °의 광축을 구비하여, 상부 편광 필름(16a)으로부터 투과된 광을 좌원편광으로 투과한다.
시야각 패턴(50)은 제1 및 제2 리타더(30, 40) 사이에 구비된다. 시야각 패턴(50)은 3D 크로스토크를 저감하도록 특정 패턴이 형성된다. 구체적으로, 시야각 패턴(50)은 상부 편광 필름(16a) 또는 하부 편광 필름(16b)의 광축과 평행하거나 수직인 광축을 갖는다. 예를 들어, 상부 편광 필름(16a)은 90°의 광축을 구비할 수 있으며, 이 경우 시야각 패턴(50)은 90° 또는 0°의 광축을 갖는다.
참고로, 상부 편광 필름(16a)으로부터 투과된 광은 제1 및 제2 리타더(30, 40)를 통과할 경우, 좌원편광 또는 우원편광되나, 시야각 패턴(50)을 통과한 광은 선편광 상태를 유지한다. 이에 따라, 시야각 패턴(50)을 통해 투과된 선편광의 광은 편광 안경(20)에 구비된 리타더를 통과하면서 좌원편광 또는 우원편광되므로, 시야각 패턴(50)으로부터 투과된 광은 편광 안경(20)의 양쪽에 모두 공급된다. 따라서, 본 발명은 화소 매트릭스의 기수 행으로부터 출사된 광이 제1 리타더(30)에 입사되지 아니하고 이탈하거나, 화소 매트릭스의 우수 행으로부터 출사된 광이 제2 리타더(40)에 입사되지 아니하고 이탈하는 광 간섭이 발생되더라도, 이탈된 광이 제1 및 제2 리타더(30, 40)의 사이에 구비된 시야각 패턴(50)을 통과하도록 함으로써, 좌안 영상 및 우안 영상 간의 휘도 편차를 줄여, 결과적으로 3D 크로스토크를 저감할 수 있다.
즉, 종래의 입체 영상 표시 장치는 광 간섭 현상의 발생시, 이탈된 광이 좌안 영상 또는 우안 영상 중에서 어느 하나의 휘도만 증가시켜 3D 크로스토크로 인지되었으나, 본 발명은 제1 및 제2 리타더(30, 40) 사이에 시야각 패턴(50)을 구비함으로써, 이탈된 광으로 인한 좌안 및 우안 영상의 휘도 편차를 줄일 수 있고, 결과적으로 3D 크로스토크를 저감한다.
또한, 본 발명은 3D 크로스토크를 저감을 위해 표시 패널에 블랙 스트라이프(BS) 영역을 형성하지 않으므로, 개구율이 향상된다.
또한, 본 발명은 패턴드 리타더의 팽창 또는 수축으로 인해 제1 및 제 2리타더의 위치가 다소 쉬프트되더라도 시야각 패턴이 구비되므로, 광 간섭 현상을 완화할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
11: 표시 소자 12: 타이밍 컨트롤러
14: 구동 회로 16a: 상부 편광 필름
16b: 하부 편광 필름 17: 백라이트 유닛
18: 패턴드 리타더 20: 편광 안경

Claims (4)

  1. 2D 영상 또는 3D 영상이 표시되는 표시 패널과;
    구동 방식에 따라 상기 표시 패널의 화소 매트릭스에 2D 포맷의 데이터 전압 또는 3D 포맷의 데이터 전압을 공급하는 구동 회로와;
    2D 모드 또는 3D 모드의 구동 방식으로 상기 구동 회로를 제어하는 타이밍 컨트롤러와;
    상기 표시 패널의 전면에 배치되며 상기 3D 모드에서 상기 표시 패널로부터 제공된 광을 좌원 편광 및 우원 편광의 광으로 분할하는 패턴드 리타더를 구비하고;
    상기 패턴트 리터더는 상기 화소 매트릭스의 기수행과 대향하여 좌원편광을 투과하는 제1 리타더와; 상기 화소 매트릭스의 우수행과 대향하여 우원편광을 투과하는 제2 리타더와; 상기 제1 및 제2 리타더 사이에 구비되어 3D 크로스 토크를 저감하도록 패턴이 형성된 시야각 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시야각 패턴은
    상기 표시 패널에 부착된 상부 편광 필름 또는 하부 편광 필름의 광축과 평행하거나 수직인 광축을 갖는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 시야각 패턴의 폭은 화소 매트릭스의 기수행 및 우수행 사이의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 시야각 패턴은 상기 제1 및 제2 리타더와 동일한 리타데이션 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
KR1020130011234A 2013-01-31 2013-01-31 입체 영상 표시 장치 KR20140098495A (ko)

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