KR20150032387A

KR20150032387A - 입체영상 표시장치

Info

Publication number: KR20150032387A
Application number: KR20130111385A
Authority: KR
Inventors: 이승훈; 오수희; 윤해영; 이정환; 김진환
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-03-26
Also published as: KR102134595B1; US10247950B2; US20150077667A1

Abstract

입체영상 표시장치는 화소들이 행 방향 및 열 방향으로 배열된 화소 어레이를 구비하는 표시패널 및 다시점 형성 소자를 포함하여, 상이한 방향으로 N개의 시점을 형성하는 시점 형성 장치를 포함한다. 상기 다시점 형성 소자들 각각은 상기 화소의 열 방향에 대하여 각도(θ)로 기울어진 장축을 갖고, 상기 다시점 형성 소자 각각의 상기 행 방향으로 피치(P)는 수학식

을 만족한다. 여기서, N은 시점 수로 1 이상의 정수이고, S는 상기 N개의 시점을 형성하는데 필요한 시점 형성 소자의 개수로 1 이상의 정수이며, A는 각 화소의 상기 행 방향으로의 폭을 나타낸다.

Description

입체영상 표시장치{THREE-DIMENSION DISPLAY APPARATUS}

본 발명의 입체영상 표시장치에 관한 것으로, 특히, 입체영상의 화질을 개선할 수 있는 입체영상 표시장치에 관한 것이다.

입체영상 표시장치에 채용되는 무안경식 디스플레이 기술은 셔터 안경을 착용하는 불편함 없이 입체 영상을 디스플레이할 수 있는 이점을 갖는다. 무안경식 디스플레이 기술은 패럴랙스 배리어(parallax barrier)를 이용한 입체영상 표시장치와 렌티큘러(lenticular) 렌즈를 이용한 입체영상 표시장치를 포함할 수 있다.

패럴렉스 배리어 입체영상 표시장치는 행들과 열들로 배열된 화소들을 가지는 표시 패널 앞에 설치된 세로 격자 형상의 개구들을 가지는 패럴랙스 배리어를 갖는다. 그러면, 패럴랙스 배리어는 관찰자의 우측 눈과 좌측 눈에 대한 우측 영상과 좌측 영상을 분리하고, 표시 패널 상의 서로 다른 영상들의 양안 시차를 발생한다.

렌티큘러 렌즈 입체영상 표시장치는 세로 격자 형상의 패럴랙스 배리어 대신에 표시 패널 위에 놓여 있는 반원통형 렌즈들의 열방향 배열을 가지는 렌티큘러 렌즈 시트를 사용한다.

특히, 2D 모드와 3D 모드로 스위치 가능한 렌티큘러 장치는 두 개의 기판, 이들 사이에 충전된 액정을 포함하고, 두 기판 중 어느 한 기판에는 액정을 렌티큘러 렌즈 형태로 배열시키기 위한 전극들을 구비된다. 렌티큘러 장치는 표시 패널 앞에 설치되고, 전극들 사이에 인가되는 전압의 온 또는 오프에 의해 2D 모드와 3D 모드를 스위칭을 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 3D 모드 동작시 시야각에 따른 혼선 및 휘도 균일성을 개선할 수 있는 입체영상 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 입체영상 표시장치는 화소들이 행 방향 및 열 방향으로 배열된 화소 어레이를 구비하는 표시패널 및 다시점 형성 소자를 포함하여, 상이한 방향으로 N개의 시점을 형성하는 시점 형성 장치를 포함한다.

상기 다시점 형성 소자들 각각은 상기 화소의 열 방향에 대하여 각도(θ)로 기울어진 장축을 갖고, 상기 다시점 형성 소자 각각의 상기 행 방향으로 피치(P)는 수학식

을 만족한다.

여기서, N은 시점 수로 1 이상의 정수이고, S는 상기 N개의 시점을 형성하는데 필요한 시점 형성 소자의 개수로 1 이상의 정수이며, A는 각 화소의 상기 행 방향으로의 폭을 나타낸다.

상기 다시점 형성 소자들 각각은 상기 화소의 열 방향에 대하여 각도(θ)로 기울어진 장축을 갖고,상기 각도(θ)는 수학식

을 만족하며,

여기서, q는 상기 각 화소의 종횡비로 정의된다.

본 발명에 따르면, 다시점 형성 소자 각각의 상기 행 방향으로 피치(P)를 수학식

을 만족하도록 설계함으로써, 3D 동작 모드에서의 휘도 균일성을 향상시키고, 혼선을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 렌티큘러 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다시점 입체영상 표시장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 액정 렌즈들과 화소들의 대응 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 다시점 입체영상 표시장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 액정 렌즈들과 화소들의 대응 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 액정 렌즈의 경사각 및 주기에 따른 휘도 균일성을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 경사각(θ)이 9.3°이고, 화소 수평 주기(rp)가 4.5인 경우 휘도 분포 및 x-talk를 나타낸 그래프들이다.
도 9a 내지 도 9d는 경사각(θ)이 9.3°이고, 화소 수평 주기(rp)가 4.67인 경우 휘도 분포 및 x-talk를 나타낸 그래프들이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

상술한 본 발명이 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 실시 예들을 통해서 용이하게 이해될 것이다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 입체영상 표시장치(300)는 백라이트 유닛(10), 2D 영상 표시부(100) 및 2D/3D 변환부(200)를 포함한다.

상기 2D 영상 표시부(100)는 화소들이 행과 열로 배열된 화소 어레이(140)를 포함하는 액정표시패널(150)을 포함할 수 있다. 상기 액정표시패널(150)은 2D 영상을 출력하는 2D용 표시패널이며, 상기 2D 영상 표시부(100)에는 상기 액정표시패널(150) 이외에 유기전계발광 소자, 전기 영동 소자 등을 이용한 기타 다른 표시패널이 사용될 수 있다.

상기 액정표시패널(150)은 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110)과 마주하는 제2 기판(120) 및 상기 제1 기판(110)과 상기 제2 기판(120) 사이에 개재된 액정층(130)을 포함한다.

상기 화소 어레이(140)는 상기 제1 기판(110) 상에 구비되고, 다수의 화소 전극을 포함한다. 상기 다수의 화소 전극은 매트릭스 형태로 구비될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 화소 어레이(140)는 상기 제1 기판(110) 상에서 행 방향으로 연장된 게이트 라인들, 열 방향으로 연장된 데이터 라인들 및 상기 다수의 화소 전극에 일대일 대응하여 연결된 박막 트랜지스터가 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 화소 어레이(140)는 레드, 그린 및 블루 색화소(R,G,B)로 이루어진 컬러필터층을 더 포함할 수 있다. 상기 다수의 화소 전극은 상기 컬러필터층 상에 구비되고, 특히, 상기 색화소들(R,G,B) 상에 일대일 대응하여 배치될 수 있다.

상기 액정층(130)은 다수의 액정 분자들을 포함하고, 상기 액정 분자들의 배열 방향은 상기 제1 및 제2 기판(110, 120) 사이에 형성된 전계에 의해서 제어된다.

상기 액정표시패널(150)의 상/하측 표면에는 제1 및 제2 편광판(161, 162)이 각각 부착된다.

상기 2D/3D 변환부(200)는 3D 모드에서 2D 모드로 또는 2D 모드에서 3D 모드로 스위치 가능한 상기 입체영상 표시장치(300)에 구비된다. 상기 2D/3D 변환부(200)는 턴-온 또는 턴-오프되어 상기 입체영상 표시장치(300)의 구동 모드를 전환시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 2D/3D 변환부(200)가 턴-온되면 상기 2D 영상 표시부(100)로부터 출력되는 2D 영상이 3D 영상으로 변환되어, 상기 입체영상 표시장치(300)가 3D 모드로 동작할 수 있다. 한편, 상기 2D/3D 변환부(200)가 턴-오프되면 상기 2D 영상 표시부(100)로부터 출력되는 2D 영상이 상기 2D/3D 변환부(200)를 통과하여 표시된다. 이 경우, 상기 입체영상 표시장치(300)가 2D 모드로 동작할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 2D/3D 변환부(200)는 렌티큘러 장치(250)를 포함할 수 있다. 상기 렌티큘러 장치(250)는 제3 기판(210), 상기 제3 기판(210)과 마주하는 제4 기판(220) 및 상기 제3 기판(210)과 상기 제4 기판(220) 사이에 개재된 액정 렌즈층(230)으로 이루어진다. 상기 제3 기판(210) 상에는 렌즈 하부 전극(미도시)이 구비되고, 상기 제4 기판(220) 상에는 렌즈 상부 전극(미도시)이 구비된다. 상기 렌즈 상부 전극 및 렌즈 하부 전극 중 하나는 기판의 일면에 전면적으로 형성되는 통 전극일 수 있고, 다른 하나는 일 방향으로 길게 연장된 다수의 전극으로 이루어질 수 있다. 다수의 전극들은 서로 평행하며 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다.

상기 액정 렌즈층(230)은 트위스트 네마틱 액정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 액정은 노멀리 화이트 액정일 수 있다.

상기 2D/3D 변환부(200)는 상기 렌티큘러 장치(250) 상에 배치된 제3 편광판(260) 및 상기 렌티큘러 장치(250)와 상기 제2 편광판(162) 사이에 구비된 간격 유지 기판(280)이 더 포함할 수 있다. 상기 간격 유지 기판(280)은 투명한 유리 또는 플라스틱으로 형성되고, 액정 렌즈층(230)에 의해서 형성되는 렌즈들과 상기 액정표시패널(150)의 화소들 사이의 렌즈 초점 거리가 유지될 수 있도록 충분한 두께로 형성될 수 있다.

상기 간격 유지 기판(280)의 하면은 제1 광학 접착제(291)를 통해 상기 제2 편광판(162) 상에 고정 및 접착될 수 있고, 상기 간격 유지 기판(280)의 상면은 제2 광학 접착제(292)를 통해 상기 렌티큘러 장치(250)의 하면에 고정 및 접착될 수 있다. 상기 간격 유지 기판(280), 제1 및 제2 광학 접착제(291, 292)는 상기 액정표시패널(150) 및 렌티큘러 장치(250)의 굴절률과 실질적으로 동일하도록 광학적으로 투명한 재질로 이루어질 수 있다.

상기 백라이트 유닛(10)은 상기 제1 편광판(161)의 후면에 구비되어 광을 발생한다. 상기 백라이트 유닛(10)은 광원으로써 발광 다이오드 또는 냉음극 형광 램프 등을 사용할 수 있다. 상기 백라이트 유닛(10)으로부터 발생된 광은 상기 제1 편광판(161)에 의해서 편광되어 상기 제1 편광판(161)의 제1 편광축에 평행한 편광만이 상기 액정표시패널(150) 측으로 제공된다.

도 2는 도 1에 도시된 렌티큘러 장치의 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 렌티큘러 장치(250)는 제3 기판(210), 상기 제3 기판(210)과 마주하는 제4 기판(220) 및 상기 제3 기판(210)과 상기 제4 기판(220) 사이에 개재된 액정 렌즈층(230)으로 이루어진다.

상기 제3 및 제4 기판(210, 220)은 투명한 유리 또는 플라스틱 재질로 형성된 플레이트이며, 상기 제3 및 제4 기판(210, 220) 상에는 렌즈 하부 전극(211) 및 렌즈 상부 전극(221)이 각각 형성된다.

상기 렌즈 하부 전극(211)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 도전성 물질을 제3 기판(210)의 상면 전체에 증착함으로써 형성된다.

상기 렌즈 상부 전극(221)은 일 방향으로 길게 연장된 스트라이프 형상을 갖는 다수의 전극(221a)으로 이루어질 수 있다. 상기 다수의 전극들(221a)은 서로 평행하며 소정 간격 이격되어 배열된다. 상기 다수의 전극들(221a)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 전극층을 포토리소그래피 기술에 의해 패터닝하여 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제3 및 제4 기판(210, 220)의 단변과 평행한 방향을 제1 방향(D1)으로 정의할 때, 상기 다수의 전극들(221a)은 상기 제1 방향(D1)에 대해서 θ의 각을 갖도록 기울어진 방향(이하, 제2 방향(D2)이라 함)으로 연장될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 다시점 입체영상 표시장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해, 두 개의 렌티큘러 구성요소들, 이들에 연관된 화소들을 나타내는 R, G 및 B의 반복 구조 및 화소들에 대응하는 시점 위치를 표시하였다.

도 3을 참조하면, 9 시점(이하, 제1 내지 제9 시점(1~9))이 제공되고 있고, 관찰자(20)는 상기 제1 내지 제9 시점(1~9)들 중 제5 시점(5)의 위치와 제6 시점(6)의 위치에서 상기 입체영상 표시장치를 보고 있다. 도시된 바와 같이, 관찰자(20)의 우측 눈은 제5 시점 위치(5)에 대응하는 그린 화소(G)를 보고 있는 반면 좌측 눈은 제6 시점 위치(6)에 대응하는 블루 화소(B)를 보고 있다. 그러므로 관찰자(20)는 두 눈을 통해 서로 다른 영상을 보기 때문에 양안 시차에 의해 입체 영상을 인식할 수 있다.

렌티큘러 장치(250)의 액정 렌즈(235)로부터 관찰자의 눈까지의 거리인 명시거리(OVD)는 설계자에 의해 주어진 값으로 미리 결정될 수 있다. 화소들로부터 액정 렌즈(235)의 표면까지에는 일정한 갭(gap)이 형성된다. N개의 시점을 표현하기 위한 화소의 개수를 화소 수평 주기(rp)라고 할 때, 명시폭(W)은 아래와 같이 수학식 1을 만족한다.

<수학식 1>

여기서, 상기 화소 수평 주기(rp)를 N개의 시점을 표현하기 위한 화소의 개수로 정의할 때, 상기 rp는 N과 다를 수 있다. 본 발명의 일 예에 따르면, rp는 아래 수학식 2를 만족할 수 있다.

<수학식 2>

즉, 9개의 시점을 표현하는 경우 상기 화소 수평 주기(rp)는 9보다 크고 10보다 작을 수 있다.

또한, 상기 액정 렌즈(235) 각각의 피치를 "P"라고 정의할 때, 상기 피치(P)는 아래 수학식 3을 만족할 수 있다.

<수학식 3>

여기서, N는 시점 수이고, S는 상기 N개의 시점을 형성하는데 필요한 액정 렌즈(235)의 개수로 1 이상의 정수이며, A는 각 화소의 상기 행 방향으로의 폭을 나타낸다.

예를 들어, 9개의 시점을 형성하는데 한 개의 액정 렌즈(235)를 사용하는 경우, N은 9이고 S는 1일 수 있다.

상기 수학식 3에 따르면, 9개의 시점을 구현하기 위한 상기 액정 렌즈(235)의 피치(P)는 '9A'보다 크고, '10A'보다 작은 값을 가질 수 있다.

도 4는 액정 렌즈들과 화소들의 대응 관계를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 화소들(PX)은 행 방향 및 열 방향으로 배열되어 매트릭스 형태로 배열된다. 레드, 그린 및 블루 색화소(R, G, B)는 상기 행 방향으로 반복하여 위치하고, 상기 열 방향으로는 동일 컬러를 갖는 색화소들이 위치할 수 있다. 각 행마다 상기 화소들에는 시점 번호들(1 내지 9)이 반복적으로 배치된다. 상기 화소들(PX) 사이에는 빛의 투과를 방지하는 블랙 매트릭스(BM)이 구비된다.

액정 렌즈들(235) 각각은 상기 열 방향으로 연장된 기준선(RL)에 대해서 소정 각도로 기울어진 경사선(IL1, IL2)에 평행하게 길게 연장된 반원통 형상을 갖고, 액정 렌즈들(235)은 행 방향으로 배열된다. 여기서, 상기 경사선(IL2, IL3)은 서로 인접하는 두 개의 액정 렌즈(235) 사이에서 두 개의 액정 렌즈(235)의 경계를 정의하는 선일 수 있으며, 상기 경사선(IL1)은 첫 번째 액정 렌즈의 시작 위치 및 마지막 액정 렌즈의 끝 위치를 정의하는 선일 수 있다.

도 4에서는 한 화소행을 기준으로 하나의 액정 렌즈(235) 내에는 9개 이상 10개 미만의 화소들이 구비된다. 본 발명의 일 예로, 각 액정 렌즈(235)의 피치는 제1 피치(P1)보다 크고 제2 피치(P2)보다 작을 수 있다. 상기 제1 피치(P1)는 n번째 화소로부터 n+9번째 화소까지의 거리를 나타내고, 제2 피치(P2)는 n번째 화소로부터 n+10번째 화소까지의 거리를 나타낸다. 여기서, n은 1보다 큰 정수이다.

각 액정 렌즈(235)가 상기 제1 피치(P1)를 갖는 경우, 첫 번째 액정 렌즈의 상기 경사선(IL1)은 1×1 화소의 제1 꼭지점(C1)을 통과하도록 설정될 수 있으며, 두 번째 액정 렌즈의 경사선(IL)은 1×10 화소의 제1 꼭지점(C2)을 통과하도록 설정될 수 있다. 한편, 각 액정 렌즈(235)가 상기 제2 피치(P2)를 갖는 경우, 첫 번째 액정 렌즈의 상기 경사선(IL1)은 1×1 화소의 제1 꼭지점(C1)을 통과하도록 설정될 수 있으며, 두 번째 액정 렌즈의 상기 경사선(IL2)은 1×11 화소의 제1 꼭지점(C3)을 통과하도록 설정될 수 있다.

상기 액정 렌즈(235)의 피치가 상기 제1 피치(p1)와 상기 제2 피치(p2) 사이에 존재하는 값을 갖는 경우, 상기 두 번째 액정 렌즈의 상기 경사선(IL2)은 1×10 화소의 제1 꼭지점(C2)과 1×11 화소의 제1 꼭지점(C3) 사이의 어느 지점을 통과하여 연장될 수 있다.

도 4에 도시된 액정 렌즈(235)의 경사각(θ)은 아래 수학식 4를 만족한다.

<수학식 4>

여기서, q는 a 대 b의 비('a'는 각 화소(PX)의 행 방향으로의 폭을 나타내고, 'b'는 각 화소(PX)의 열 방향으로의 길이를 나타냄), 즉 q는 각 화소의 종횡비(aspect ratio)로 정의된다.

본 발명의 일 예로, 상기 종횡비(q)가 1/3일 경우, 상기 경사각(θ)은 17°<θ<tan-1(1/3) 또는 tan-1(1/3)<θ<19°의 범위에 존재하는 값일 수 있다. 여기서, tan-1(1/3)은 대략 18.5°일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 예로, 상기 종횡비(q)가 1/6일 경우, 상기 경사각(θ)은 8°<θ< tan-1(1/6) 또는 tan-1(1/6)<θ<10°의 범위에 존재하는 값일 수 있다. 여기서, tan-1(1/6)은 대략 9.4°일 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 다시점 입체영상 표시장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 액정 렌즈들과 화소들의 대응 관계를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 화소 수평 주기(rp)가 도 4에 도시된 화소 수평 주기(rp)보다 감소된 구조를 도시하였다. 구체적으로, N개의 시점을 표현하기 위한 화소 수평 주기를 "rp"라고 할 때, 도 5에서의 화소 수평 주기(rp)는 도 4의 화소 수평 주기(rp)보다 1/2 감소되었다.

여기서, 상기 화소 수평 주기(rp)를 N개의 시점을 표현하기 위한 화소의 개수로 정의할 때, 상기 rp는 N과 다를 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, rp는 아래 수학식 5를 만족할 수 있다.

<수학식 5>

즉, 9개의 시점을 표현하는 경우 상기 화소 수평 주기(rp)는 4.5보다 크고 5보다 작을 수 있다.

또한, 상기 액정 렌즈(235) 각각의 피치를 "P"라고 정의할 때, 상기 피치(P)는 상기 수학식 3을 만족한다. 화소 수평 주기(rp)가 상기 수학식 5의 범위에 존재하는 경우, 상기 N개의 시점을 형성하는데 필요한 액정 렌즈(235)의 개수(S)는 '2'가 된다.

따라서, 상기 수학식 3에 따르면, 9개의 시점을 구현하기 위한 상기 액정 렌즈(235)의 피치(P)는 '4.5A'보다 크고, '5A'보다 작은 값을 가질 수 있다.

도 6에서는 한 화소행을 기준으로 하나의 액정 렌즈(235) 내에는 4.5개 이상 5개 미만의 화소들이 구비된다. 본 발명의 일 예로, 각 액정 렌즈(235)의 피치는 제3 피치(p3)보다 크고 제4 피치(p4)보다 작을 수 있다.

각 액정 렌즈(235)가 상기 제3 피치(p3)를 갖는 경우, 첫 번째 액정 렌즈의 시작 위치에 있는 경사선(IL1)은 1×1 화소의 제1 꼭지점(C1)을 통과할 수 있으며, 두 번째 액정 렌즈와 세 번째 액정 렌즈 사이의 경사선(IL2)은 1×10 화소의 제1 꼭지점(C2)을 통과할 수 있다. 상기 기준선(RL)으로부터 1×10 화소의 제1 꼭지점(C2)까지의 거리를 제1 피치(P1)라고 정의할 때, 상기 제3 피치(P3)는 상기 제1 피치(P1)의 절반값으로 정의된다.

각 액정 렌즈(235)가 상기 제4 피치(P4)를 갖는 경우, 첫 번째 액정 렌즈의 시작 위치에 있는 상기 경사선(IL1)은 1×1 화소의 제1 꼭지점(C1)을 통과할 수 있으며, 두 번째 액정 렌즈와 세 번째 액정 렌즈 사이의 경사선(IL2)은 1×11 화소의 제1 꼭지점(C3)을 통과할 수 있다. 상기 기준선(RL)으로부터 1×11 화소의 제1 꼭지점(C3)까지의 거리를 제2 피치(P2)라고 정의할 때, 상기 제4 피치(P4)는 상기 제2 피치(P2)의 절반값으로 정의된다.

상기 액정 렌즈(235)의 피치가 상기 제1 피치(P1)와 상기 제2 피치(P2) 사이에 존재하는 값을 갖는 경우, 상기 두 번째 액정 렌즈와 세 번째 액정 렌즈 사이의 경사선(IL2)은 1×10 화소의 제1 꼭지점(C2)과 1×11 화소의 제1 꼭지점(C3) 사이를 통과하여 연장될 수 있다.

도 6에 도시된 액정 렌즈(235)의 경사각(θ)은 수학식 4를 만족한다.

본 발명의 일 예로, 종횡비(q)가 1/3일 경우, 상기 경사각(θ)은 17°<θ<tan-1(1/3) 또는 tan-1(1/3)<θ<19°의 범위에 존재하는 값일 수 있다. 여기서, tan-1(1/3)은 대략 18.5°일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 예로, 종횡비(q)가 1/6일 경우, 상기 경사각(θ)은 8°<θ< tan-1(1/6) 또는 tan-1(1/6)<θ<10°의 범위에 존재하는 값일 수 있다. 여기서, tan-1(1/6)은 대략 9.4°일 수 있다.

도 7은 액정 렌즈의 경사각 및 주기에 따른 휘도 균일성을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 블랙 계조에서 상기 화소 수평 주기(rp)가 4.5인 경우 휘도가 밝게 나타나는 영역이 다수 존재하는 것으로 나타났다. 즉, 휘도 균일성은 상기 화소 수평 주기(rp)가 4.0<rp<4.5의 범위에 존재하는 경우와 4.5<rp<5의 범위에 존재하는 경우가 상기 화소 수평 주기(rp)가 4.5인 경우보다 상대적으로 좋게 나타났다.

또한, 경사각(θ)이 8°<θ< tan-1(1/6)(즉, 9.4°) 또는 tan-1(1/6)<θ<10°범위에 존재할 때, 화이트 영역이 분포하지 않아 휘도 균일성이 상대적으로 좋게 나타나는 것을 알 수 있다.

따라서, 액정 렌즈를 설계할 때, 휘도 균일성을 향상시키기 위하여 상기 화소 수평 주기(rp)를 4.0<rp<4.5의 범위 또는 4.5<rp<5의 범위로 설정하고, 상기 경사각(θ)을 8°<θ< tan-1(1/6)(즉, 9.4°) 또는 tan-1(1/6)<θ<10°범위로 설정할 수 있다.

그러나, 상기 화소 수평 주기(rp)가 4.0<rp<4.5의 범위에 존재하는 경우(즉, 상기 화소 수평 주기(rp)가 4.5보다 감소하면), 주어진 액정표시패널에 구비되는 액정 렌즈의 개수가 증가하게 된다. 액정 렌즈의 개수가 증가하면, 액정표시패널의 주변영역에 구비되어 액정 렌즈 각각에 구비되는 다수의 전극에 전압을 공급하기 위한 배선의 개수가 증가하고, 그 결과 액정표시패널의 베젤폭이 증가하게 된다.

반대로, 상기 화소 수평 주기(rp)가 4.5<rp<5의 범위에 존재하는 경우(즉, 상기 화소 수평 주기(rp)가 4.5보다 증가하면), 주어진 액정표시패널에 구비되는 액정 렌즈의 개수가 감소하게 된다. 액정 렌즈의 개수가 감소하면, 액정표시패널의 주변영역에 구비되어 액정 렌즈 각각에 구비되는 다수의 전극에 전압을 공급하기 위한 배선의 개수가 감소하고, 그 결과 액정표시패널의 베젤폭이 감소하게 된다.

따라서, 액정표시패널의 베젤폭이 증가되지 않으면서, 휘도 균일성을 향상시키기 위한 목적으로, 상기 화소 수평 주기(rp)는 4.5<rp<5의 범위에 존재하고, 경사각(θ)이 8°<θ< tan-1(1/6)(즉, 9.4°) 또는 tan-1(1/6)<θ<10°범위에 존재하는 사각 영역(도 7의 점선 영역)에 해당하도록 액정 렌즈를 설계할 수 있다.

도 8a 내지 도 8d는 경사각(θ)이 9.3°이고, 화소 수평 주기(rp)가 4.5인 경우 휘도 분포 및 x-talk를 나타낸 그래프들이다. 도 9a 내지 도 9d는 경사각(θ)이 9.3°이고, 화소 수평 주기(rp)가 4.67인 경우 휘도 분포 및 x-talk를 나타낸 그래프들이다.

도 8a 및 도 8b는 시야각에 따른 휘도 분포를 나타낸 그래프들이다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 화소 수평 주기(rp)가 4.5인 경우 시야각에 따른 휘도 편차가 상대적으로 크게 나타났다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 휘도 분포 그래프의 반치폭 평균이 대략 2.1로 나타났다.

도 9a 및 도 9b는 화소 수평 주기(rp)가 4.67인 경우 시야각에 따른 휘도 분포를 나타낸 그래프들이다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 도 8a 및 도 8b와 비교했을 때 시야각에 따른 휘도 편차가 감소된 것으로 나타났다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 실제로 상기 휘도 분포 그래프의 반치폭 평균이 대략 2.0으로 감소한 것으로 나타났다.

또한, 도 8d를 참조하면, 화소 수평 주기(rp)가 4.5인 경우 x-talk이 100% 내지 250% 사이의 영역에서 넓게 분포하고, 시야각이 증가할수록 x-talk의 평균이 증가하는 것으로 나타났다. 화소 수평 주가(rp)가 4.67로 증가하면, 도 9d에 도시된 바와 같이, x-talk이 분포하는 영역이 150% 내지 200% 사이로 좁아졌다. 또한, 화소 수평 주가(rp)가 4.67로 증가한 경우, 시야각이 증가할수록 x-talk의 평균의 증가율이 감소하였다.

이로써, 상기 경사각(θ)이 9.3°로 고정된 상태에서, 상기 화소 수평 주기(rp)가 4.5인 경우보다 4.67인 경우가 3D 혼선이 감소되는 것을 알 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 백라이트 유닛 100 : 2D 영상 표시부
150 : 액정표시패널 110 : 제1 기판
120 : 제2 기판 140 : 화소 어레이
130 : 액정층 200 : 2D/3D 변환부
250 : 렌티큘러 장치 210 : 제3 기판
220 : 제4 기판 230 : 액정 렌즈층
300 : 입체영상 표시장치

Claims

화소들이 행 방향 및 열 방향으로 배열된 화소 어레이를 구비하는 표시패널; 및
다시점 형성 소자를 포함하여, 상이한 방향으로 N개의 시점을 형성하는 시점 형성 장치를 포함하고,
상기 다시점 형성 소자들 각각은 상기 화소의 열 방향에 대하여 각도(θ)로 기울어진 장축을 갖고,
상기 다시점 형성 소자 각각의 상기 행 방향으로 피치(P)는 수학식

을 만족하며,
여기서, N은 시점 수로 1 이상의 정수이고, S는 상기 N개의 시점을 형성하는데 필요한 시점 형성 소자의 개수로 1 이상의 정수이며, A는 각 화소의 상기 행 방향으로의 폭을 나타내는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 각도(θ)는 수학식

을 만족하며,
여기서, q는 상기 각 화소의 종횡비로 정의되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제2항에 있어서, 상기 종횡비(q)가 1/3일 경우, 상기 각도(θ)은 17°<θ<tan-1(1/3) 또는 tan-1(1/3)<θ<19°의 범위에 존재하는 값인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제2항에 있어서, 상기 종횡비(q)가 1/6일 경우, 상기 경사각(θ)은 8°<θ< tan-1(1/6) 또는 tan-1(1/6)<θ<10°의 범위에 존재하는 값인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 다시점 형성 소자로부터 관찰자의 눈까지의 거리를 명시거리(OVD)라고 하고, 상기 화소들로부터 다시점 형성 소자의 표면까지의 거리를 갭(gap)이라고 할 때, 명시폭(W)은 수학식

을 만족하며,
여기서, rp는 상기 화소 수평 주기로써 N개의 시점을 표현하기 위한 화소의 개수로 정의되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제5항에 있어서, 상기 화소 수평 주기(rp)는 수학식

을 만족하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 시점 형상 장치가 9개의 시점을 형성하고, 9개의 시점을 형성하는데 1개의 다시점 형성 소자가 필요한 경우,
상기 다시점 형성 소자의 피치(P)는,
9A < P < 10A의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 시점 형상 장치가 9개의 시점을 형성하고, 9개의 시점을 형성하는데 2개의 다시점 형성 소자가 필요한 경우,
상기 다시점 형성 소자의 피치(P)는,
4.5A < p < 5A의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 시점 형성 장치는 상기 다시점 형성 소자로써 렌티큘러 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제9항에 있어서, 상기 시점 형성 장치는,
렌즈 하부전극을 구비하는 하부 기판;
상기 렌즈 하부전극과 마주하며, 적어도 한 방향으로 이격되어 배치된 다수의 전극으로 이루어진 렌즈 상부전극을 구비하는 상부 기판; 및
상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 개재된 액정 렌즈층을 포함하고,
상기 렌티큘러 렌즈는 상기 액정층 내의 액정 분자들의 배향을 제어하여 형성되는 액정 렌즈인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 시점 형성 장치는 온/오프 동작을 통해 2D 모드와 3D 모드로 전환 가능한 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 다수의 전극 각각은 상기 각도로 기울어져 연장되고, 서로 소정 간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
화소들이 행 방향 및 열 방향으로 배열된 화소 어레이를 구비하는 표시패널; 및
다시점 형성 소자를 포함하여, 상이한 방향으로 N개의 시점을 형성하는 시점 형성 장치를 포함하고,
상기 다시점 형성 소자들 각각은 상기 화소의 열 방향에 대하여 각도(θ)로 기울어진 장축을 갖고,
상기 각도(θ)는 수학식

을 만족하며,
여기서, q는 상기 각 화소의 종횡비로 정의되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제13항에 있어서, 상기 종횡비(q)가 1/3일 경우, 상기 각도(θ)은 17°<θ<tan-1(1/3) 또는 tan-1(1/3)<θ<19°의 범위에 존재하는 값인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제13항에 있어서, 상기 종횡비(q)가 1/6일 경우, 상기 경사각(θ)은 8°<θ< tan-1(1/6) 또는 tan-1(1/6)<θ<10°의 범위에 존재하는 값인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제13항에 있어서, 상기 시점 형상 장치가 9개의 시점을 형성하고, 9개의 시점을 형성하는데 1개의 다시점 형성 소자가 필요한 경우,
상기 다시점 형성 소자의 피치(P)는,
9A < P < 10A의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제13항에 있어서, 상기 시점 형상 장치가 9개의 시점을 형성하고, 9개의 시점을 형성하는데 2개의 다시점 형성 소자가 필요한 경우,
상기 다시점 형성 소자의 피치(P)는,
4.5A < p < 5A의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제13항에 있어서, 상기 시점 형성 장치는,
렌즈 하부전극을 구비하는 하부 기판;
상기 렌즈 하부전극과 마주하며, 적어도 한 방향으로 이격되어 배치된 다수의 전극으로 이루어진 렌즈 상부전극을 구비하는 상부 기판; 및
상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 개재된 액정 렌즈층을 포함하고,
상기 렌티큘러 렌즈는 상기 액정층 내의 액정 분자들의 배향을 제어하여 형성되는 액정 렌즈인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제18항에 있어서, 상기 시점 형성 장치는 온/오프 동작을 통해 2D 모드와 3D 모드로 전환 가능한 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제18항에 있어서, 상기 다수의 전극 각각은 상기 각도로 기울어져 연장되고, 서로 소정 간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.