KR20150029896A - 3차원 영상 표시장치 - Google Patents

Abstract

실시예에 따른 3차원 영상 표시장치는 기수 라인 및 우수 라인에 배치되어 제1 방향의 편광축을 가지는 제1 픽셀들에 의해 제1 영상을 표시하고, 제1 방향과 90도의 위상차를 가지는 제2 방향의 편광축을 가지는 제2 픽셀들에 의해 제2 영상을 표시하는 표시패널과, 제1 영상 및 제2 영상을 선택적으로 투과 또는 차단시켜 사용자에게 3차원 영상을 제공하는 편광 안경을 포함한다.
실시예는 서로 다른 위상차를 가지는 편광 픽셀을 형성함으로써, 종래의 편광 필름 및 패턴드 리타더를 제거하여 비용 절감 및 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

3차원 영상 표시장치{3D IMAGE DISPLAY DEVICE}

실시예는 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비용 절감 및 조립성 향상을 위한 3차원 영상 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 인간이 입체감을 느끼는 요인으로는 두 눈 사이 간격에 의한 양안 시차 외에도 심리적, 기억적 요인이 있으며, 이에 따라 3차원 입체영상 표시기술 역시 관찰자에게 어느 정도의 3차원 영상 정보를 제공할 수 있는지를 기준으로 부피표현방식(Volumetric type), 3차원표현방식(Holographic type), 입체감표현방식(Stereoscopic type)으로 구분된다.

입체감표현방식은 양안의 생리적 요인을 이용하는 입체감을 느끼는 방식으로, 일정 거리 멀어져 있는 좌우안에 시차정보가 포함된 평면의 연관 영상을 제공하면 뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간 정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 스테레오그라피(stereography)를 이용한 것이다.

입체감표현방식은 다안상 표시방식이라 불리며, 실질적으로 입체감 생성위치에 따라 관찰자가 특수 안경을 착용하는 안경방식을 포함할 수 있으며, 이러한 안경방식은 비교적 저렴한 원가로 제작이 가능할 뿐 아니라 3차원 입체 영상 감상 시에는 안경을 착용하고 2차원 평면 영상 감상 시에는 안경을 착용치 않아도 되기 때문에 한 개의 표시 영상장치를 3차원 평면 영상 및 3차원 입체영상 표시에 사용할 수 있는 장점을 가진다.

종래 3차원 영상을 표시하기 위한 표시장치는 표시패널, 상기 표시패널로부터 출사된 광을 선편광시키는 편광필름, 상기 선편광된 광을 좌원편광, 우원편광 상태로 변경시키는 패턴드 리타더(Patterned Retarder)로 이루어진다.

하지만, 편광필름 및 패턴드 리타더는 표시패널과는 별도로 제작되어 부착되는 구조로 이루어져 있으며, 이로 인해 편광필름 및 패턴드 리타더를 제조하는 비용 및 표시패널과의 조립 과정이 늘어나는 문제점이 발생된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 실시예는 3차원 영상을 표시하기 위한 표시패널의 비용을 감소시키기 위한 3차원 영상 표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 실시예는 표시패널의 조립을 간소화시키기 위한 3차원 영상 표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 실시예에 따른 3차원 영상 표시장치는 기수 라인 및 우수 라인에 배치되어 제1 방향의 편광축을 가지는 제1 픽셀들에 의해 제1 영상을 표시하고, 제1 방향과 90도의 위상차를 가지는 제2 방향의 편광축을 가지는 제2 픽셀들에 의해 제2 영상을 표시하는 표시패널과, 제1 영상 및 제2 영상을 선택적으로 투과 또는 차단시켜 사용자에게 3차원 영상을 제공하는 편광 안경을 포함한다.

실시예는 서로 다른 위상차를 가지는 편광 픽셀을 형성함으로써, 종래의 편광 필름 및 패턴드 리타더를 제거하여 비용 절감을 이룰 수 있는 효과가 있다.

또한, 실시예는 표시장치의 종래 편광 필름 및 패턴드 리타더를 제거함으로써, 표시장치의 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 실시예는 종래 편광 안경에 사용되던 편광 필름 및 패턴드 리타더를 제거함으로써, 비용절감 및 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 실시예에 따른 3차원 영상 표시장치를 나타낸 개략 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 3차원 영상 표시장치의 제2 기판을 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4는 실시예에 따른 3차원 영상 표시장치의 컬러 필터 패턴을 형성하는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 실시예에 따른 3차원 영상 표시장치의 다양한 픽셀 구조를 나타낸 변형 예이다.

이하, 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 실시예에 따른 3차원 영상 표시장치를 나타낸 개략 사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 3차원 영상 표시장치의 제2 기판을 나타낸 단면도이고, 도 3 및 도 4는 실시예에 따른 3차원 영상 표시장치의 컬러 필터 패턴을 형성하는 모습을 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 3차원 영상 표시장치는 제1 영상 및 제2 영상을 표시하는 표시패널(100)과, 상기 표시패널(100)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(200)과, 상기 제1 영상 및 제2 영상을 선택적으로 투과 또는 차단시키는 편광 안경(300)을 포함한다.

표시패널(100)은 제1 기판(110)과 제2 기판(130)으로 이루어지며, 제1 기판(110) 및 제2 기판(130) 사이에는 액정층(미도시)이 포함될 수 있다. 제1 기판(110)은 박막 트랜지스터(TFT) 기판일 수 있으며, 제2 기판(130)은 컬러필터(CF) 기판일 수 있다.

도시하지는 않았지만, 제1 기판(110)은 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선, 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되는 박막트랜지스터 및 박막트랜지스터에 연결되어 각 화소 영역에 배치되는 화소 전극이 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 기판(130)은 베이스 기판(131) 상에 다수의 R,G,B 컬러 패턴(133, 134, 135)으로 이루어지는 컬러 필터층과 다수의 블랙 매트릭스(136)가 형성될 수 있다. 여기서, 제2 기판(130)의 상부에는 공통 전극(132)이 형성될 수 있으며, 컬러 필터층과 블랙 매트릭스(136)의 상부에는 오버 코트층(137)이 형성될 수 있다.

R,G,B 컬러 패턴(133, 134, 135)은 각각의 R,G,B 안료에 의해 형성될 수 있으며, 각각의 R,G,B 안료에는 다이크로익(Dichroic Dye) 염료(139)가 포함될 수 있다. 다이크로익 염료(139)는 R,G,B 안료에 대비하여 8% 내지 10% 함유될 수 있다. 다이크로익 염료(139)는 제1 영상 및 제2 영상을 선편광된 제1 영상 및 제2 영상으로 변조시키게 된다.

이와 달리, R,G,B 컬러 패턴(133, 134, 135)은 R,G,B 안료에 의해 형성되고, R,G,B 패턴(133, 134, 135) 상에 다이크로익 염료(139)에 의해 다이크로익 층을 형성할 수 있다.

다이크로익 염료가 포함된 R,G,B 컬러 패턴(133, 134, 135)에 노광 방향을 다르게 하게 되면 90도의 위상차를 가지는 편광축을 형성할 수 있게 된다.

도 1로 돌아가서, 상기와 같은 R,G,B 컬러 패턴은 하나의 픽셀(400)을 이루게 되며, 이러한 픽셀(400)들은 제1 픽셀(410)들과 제2 픽셀(420)들을 포함한다. 제1 픽셀(410)들은 제1 영상을 표시하며 제1 방향의 편광축을 가진다. 제2 픽셀(420)들은 제2 영상을 표시하며 제1 방향과 90도 위상차를 가지는 제2 방향의 편광축을 가지도록 형성된다. 이러한 픽셀(400)들은 표시패널(100)의 라인별로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 방향의 편광축은 수평 방향 예컨대, 좌우 방향의 편광축일 수 있으며, 제2 방향의 편광축은 수직 방향 예컨대, 수직 방향의 편광축일 수 있다.

상기 제1 픽셀(410)들은 기수 라인(L) 상에 배치될 수 있으며, 제2 픽셀(420)들은 우수 라인(R) 상에 배치될 수 있다. 이와 달리, 제1 픽셀(410)들은 우수 라인(R) 상에 배치될 수 있으며, 제2 픽셀(420)들은 기수 라인 상에 배치될 수 있다.

제1 방향의 편광축과 제2 방향의 편광축은 R,G,B 컬러 패턴 형성 시 노광 방향에 따라 서로 다르게 형성될 수 있다. 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세히 살펴본다.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 공통 전극(132)이 형성된 베이스 기판(131) 상에 블랙 매트릭스(136)가 형성되면, 블랙 매트릭스(136) 사이에 R 컬러 패턴(133)을 형성한다. 여기서, R 컬러 패턴(133)에는 다이크로익 염료(139)가 8% 내지 10% 함유될 수 있다.

R 컬러 패턴(133)이 형성되면, R 컬러 패턴(133)에 편광 노광을 수행하여 제1 방향의 편광축을 가지는 패턴을 형성할 수 있다.

이와 마찬가지로, 블랙 매트릭스(136) 사이에 다이크로익 염료(139)가 포함된 G 컬러 패턴(134)을 형성하고, G 컬러 패턴(134)에 편광 노광을 수행하게 되면 제1 방향의 편광축을 가지는 패턴을 형성할 수 있다.

이와 마찬가지로, 블랙 매트릭스(136) 사이에 다이크로익 염료(139)가 포함된 B 컬러 패턴(135)을 형성하고, B 컬러 패턴(135)에 편광 노광을 수행하게 되면 제1 방향의 편광축을 가지는 패턴을 형성할 수 있다.

상기에서는 R,G,B 컬러 패턴(133,134,135) 형성 시 제1 방향의 편광축을 가지도록 형성하였지만, 노광의 방향을 90도 위상차를 가지도록 수행하게 되면 제2 방향의 편광축을 가지도록 형성할 수 있게 된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 공통 전극(132)이 형성된 베이스 기판(131) 상에 블랙 매트릭스(136)가 일정 간격으로 형성되면, 블랙 매트릭스(136) 사이에 R 컬러 패턴(133), G 컬러 패턴(134), B 컬러 패턴(135)을 순차적으로 형성할 수 있다. 여기서, R,G,B 컬러 패턴(133, 134, 135)에는 다이크로익 염료(139)가 8% 내지 10% 함유될 수 있다.

블랙 매트릭스(136) 사이에 R,G,B 컬러 패턴(133, 134, 135)이 형성되면, R,G,B 컬러 패턴(133, 134, 135)을 일괄적으로 편광 노광을 수행하여 제1 방향의 편광축을 가지는 패턴을 형성할 수 있다.

상기와 같은 방법에 의해 각 픽셀(400)을 라인별 및 모자이크 형태의 패턴을 형성할 수 있게 된다.

도 1로 돌아가서, 표시패널(100)의 후방에는 표시패널(100)에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛(200)이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛(200)은 도시되지는 않았지만, LED를 광원으로 하는 광원부, 도광판, 광학시트로 이루어진 에지형 구조로 형성될 수 있다. 이와 달리, 백라이트 유닛(200)은 직하형 구조로 형성될 수도 있다. 백라이트 유닛(200)의 구조는 일반적으로 널리 알려진 구조이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 표시패널(100)은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD)를 중심으로 설명하였지만, 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 무기 발광소자와 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함하는 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자의 표시패널로 구현될 수 있다.

표시패널(100)이 액정표시소자 이외의 표시소자로 구현되는 경우, 백라이트 유닛(200)은 생략될 수 있다.

표시패널(100)로부터 표시되는 제1 영상 및 제2 영상은 편광 안경(300)에 의해 사용자에게 3차원 영상을 제공하게 된다. 이를 위해 편광 안경(300)은 사용자의 좌안에 대응되는 좌안 렌즈(310)와 사용자의 우안에 대응되는 우안 렌즈(330)로 이루어질 수 있다.

좌안 렌즈(310)는 제1 방향의 편광축을 가지는 제1 영상을 투과시킬 수 있도록 제1 방향의 편광축을 가지도록 형성될 수 있으며, 우안 렌즈(330)는 제2 방향의 편광축을 가지는 제2 영상을 투과시킬 수 있도록 제2 방향의 편광축을 가지도록 형성될 수 있다.

따라서, 표시패널(100)로부터 제1 방향의 편광축을 가지는 제1 영상과, 제2 방향의 편광축을 가지는 제2 영상은 좌안 렌즈(310) 및 우안 렌즈(330)를 통해 사용자에게 제공될 수 있으며, 사용자는 3차원의 영상을 볼 수 있게 된다.

실시예에 따른 3차원 영상 표시장치는 기수 라인 및 우수 라인들에 배치된 픽셀들이 서로 다른 편광축을 가지도록 형성함으로써, 종래 편광필름 및 패턴드 리타더를 제거하여 비용 절감 및 조립성을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 마찬가지로, 실시예에 따른 편광 안경도 종래 편광필름 및 패턴드 리타더를 제거할 수 있어 비용 절감 및 조립성을 향상시킬 수 있게 된다.

상기에서는 제1 방향의 편광축을 가지는 제1 픽셀(410)들을 기수 라인에 형성하고, 제2 방향의 편광축을 가지는 제2 픽셀(420)들을 우수 라인에 형성하였지만, 이에 한정되지 않고 도 5 내지 도 7과 같이 형성될 수 있다.

도 5 내지 도 7은 실시예에 따른 3차원 영상 표시장치의 다양한 픽셀 구조를 나타낸 변형 예이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 표시패널은 R,G,B 컬러 패턴이 하나의 픽셀(500)을 이루도록 구성되며, 이러한 픽셀(500)들은 제1 픽셀(510)들과 제2 픽셀(520)들을 포함한다. 제1 픽셀(510)들은 제1 영상을 표시하며 제1 방향의 편광축을 가진다. 제2 픽셀(520)들은 제2 영상을 표시하며 제1 방향과 90도 위상차를 가지는 제2 방향의 편광축을 가지도록 형성된다. 여기서, 제1 방향의 편광축은 수평 방향 예컨대, 좌우 방향의 편광축일 수 있으며, 제2 방향의 편광축은 수직 방향 예컨대, 상하 방향의 편광축일 수 있다.

기수 라인(L)에는 제1 픽셀(510)들과 제2 픽셀(520)들이 배치될 수 있으며, 제1 픽셀(510)과 제2 픽셀(520)은 교대로 배치될 수 있다. 제1 픽셀(510)이 먼저 배치되면 그 일측에 제2 픽셀(520)이 배치되고, 제2 픽셀(520)의 일측에는 제1 픽셀(510)이 배치되게 된다.

이와 달리, 우수 라인(R)에는 제2 픽셀(520)이 먼저 배치되고, 그 일측에 제1 픽셀(510)이 배치되는 구조로 형성될 수 있다. 기수 라인(L)의 제1 픽셀(510)에 대응되도록 우수 라인(R)에는 제2 픽셀(520)이 배치되고, 기수 라인(L)의 제2 픽셀(520)에 대응되도록 우수 라인(R)에는 제1 픽셀(510)이 배치될 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 표시패널은 R,G,B 컬러 패턴이 하나의 픽셀(600)을 이루도록 구성되며, 이러한 픽셀(600)들은 제1 픽셀(610)들과 제2 픽셀(620)들을 포함한다. 제1 픽셀(610)들은 제1 영상을 표시하며 제1 방향의 편광축을 가진다. 제2 픽셀(620)들은 제2 영상을 표시하며 제1 방향과 90도 위상차를 가지는 제2 방향의 편광축을 가지도록 형성된다. 여기서, 제1 방향의 편광축은 수평 방향 예컨대, 좌우 방향의 편광축일 수 있으며, 제2 방향의 편광축은 수직 방향 예컨대, 상하 방향의 편광축일 수 있다.

기수 라인(L)에는 제1 픽셀(610)들과 제2 픽셀(620)들이 배치될 수 있으며, 제1 픽셀(610)과 제2 픽셀(620)들은 교대로 배치될 수 있다. 제1 픽셀(610)의 일측에는 제1 픽셀(610)이 배치되어 다수의 제1 픽셀(610)들이 먼저 배치되고, 마지막에 배치된 제1 픽셀(610)의 일측에는 다수의 제2 픽셀(620)들이 배치되게 된다.

이와 달리, 우수 라인(R)에는 다수의 제2 픽셀(620)들이 먼저 배치되고, 그 일측에 다수의 제1 픽셀(610)들이 배치되는 구조로 형성될 수 있다. 기수 라인(L)의 제1 픽셀(610)에 대응되도록 우수 라인(R)에는 제2 픽셀(620)이 배치되고, 기수 라인(L)의 제2 픽셀(620)에 대응되도록 우수 라인(R)에는 제1 픽셀(610)이 배치될 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 표시패널은 R,G,B 컬러 패턴이 하나의 픽셀(700)을 이루도록 구성되며, 이러한 픽셀(700)들은 제1 픽셀(710)들과 제2 픽셀(720)들을 포함한다. 제1 픽셀(710)들은 제1 영상을 표시하며 제1 방향의 편광축을 가진다. 제2 픽셀(720)들은 제2 영상을 표시하며 제1 방향과 90도 위상차를 가지는 제2 방향의 편광축을 가지도록 형성된다. 여기서, 제1 방향의 편광축은 수평 방향 예컨대 좌우 방향의 편광축일 수 있으며, 제2 방향의 편광축은 수직 방향 예컨대 상하 방향의 편광축일 수 있다.

기수 라인(L)에는 제1 픽셀(710)들과 제2 픽셀(720)들이 배치될 수 있으며, 제1 픽셀(710)과 제2 픽셀(720)들은 교대로 배치될 수 있다. 즉, 제1 픽셀(710)의 일측에는 제1 픽셀(710)이 배치되어 다수의 제1 픽셀(710)들이 먼저 배치되고, 마지막에 배치된 제1 픽셀(710)의 일측에는 다수의 제2 픽셀(720)들이 배치되게 된다.

이와 마찬가지로, 우수 라인(R)에는 다수의 제1 픽셀(710)들이 먼저 배치되고, 그 일측에 다수의 제2 픽셀(720)들이 배치되는 구조로 형성될 수 있다. 기수 라인(L)의 제1 픽셀(710)에 대응되도록 우수 라인(R)에는 제1 픽셀(710)이 배치되고, 기수 라인(L)의 제2 픽셀(720)에 대응되도록 우수 라인(R)에는 제2 픽셀(720)이 배치될 수 있다.

상기에서 도시된 바와 같이, 제1 픽셀들과 제2 픽셀들의 배치 구조는 각 실시예에 한정되지 않으며, 각 실시예의 조합된 구성으로 형성될 수도 있다.

상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.

100: 표시패널 200: 백라이트 유닛
300: 편광 안경 400: 픽셀
410: 제1 픽셀 420: 제2 픽셀

Claims (13)

1. 기수 라인 및 우수 라인에 배치되어 제1 방향의 편광축을 가지는 제1 픽셀들에 의해 제1 영상을 표시하고, 제1 방향과 90도의 위상차를 가지는 제2 방향의 편광축을 가지는 제2 픽셀들에 의해 제2 영상을 표시하는 표시패널 및
   제1 영상 및 제2 영상을 선택적으로 투과 또는 차단시켜 사용자에게 3차원 영상을 제공하는 편광 안경;
   을 포함하는 3차원 영상 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기수 라인에는 제1 픽셀들이 배치되고, 우수 라인에는 제2 픽셀들이 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 하나의 픽셀은 R,G,B 서브 픽셀로 이루어지고, R,G,B 서브 픽셀은 동일한 편광축을 가지는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 기수 라인에는 제1 픽셀들과, 제2 픽셀들이 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 픽셀과 제2 픽셀은 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 다수의 제1 픽셀들이 배치되고, 다수의 제1 픽셀들의 일측에 다수의 제2 픽셀들이 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 우수 라인에는 기수 라인에 배치된 제1 픽셀들과 대응되도록 제2 픽셀들이 배치되고, 기수 라인에 배치된 제2 픽셀들과 대응되도록 제1 픽셀들이 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 우수 라인에는 기수 라인에 배치된 제1 픽셀들과 대응되도록 제1 픽셀들이 배치되고, 기수 라인에 배치된 제2 픽셀들과 대응되도록 제2 픽셀들이 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 픽셀들은 R,G,B 서브 픽셀로 이루어지고, R,G,B 서브 픽셀에는 다이크로익 염료가 혼합된 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 다이크로익 염료는 8% 내지 10%로 함유되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 픽셀들은 R.G.B 서브 픽셀들의 노광 방향에 따라 편광축이 결정되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 R,G,B 서브 픽셀은 R,G,B 서브 픽셀들을 각각 노광시키거나 R,G,B 서브 픽셀들을 동시에 노광시키는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 안경의 좌안 렌즈는 제1 방향의 편광축을 가지도록 형성되고, 편광 안경의 우안 렌즈는 제2 방향의 편광축을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.

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