KR20150033166A - 입체영상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상을 표시하는 표시패널; 표시패널 상에 위치하며, 외부로부터 공급된 구동전압에 따라 서로 다른 물질로 구성된 층들 간의 굴절률이 가변되는 렌즈패널; 및 렌즈패널에 구동전압을 공급하는 렌즈패널 구동부를 포함하는 입체영상표시장치를 제공한다.

Description

입체영상표시장치{Stereoscopic Image Display Device}
본 발명은 입체영상표시장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: OLED), 전기영동표시장치(Electro Phoretic Display; EPD) 및 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
앞서 설명된 표시장치 중 일부는 입체영상표시장치로 구현되고 있다. 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.
종래에는 렌티큘라시트와 같이 고정된 렌즈 어레이를 이용하여 광경로를 변화시키는 무안경방식이 제안된 바 있다. 그런데, 이 방식은 2D 영상과 3D 영상 간의 스위칭이 불가한 단점이 있다. 이를 개선하고자, 액정충진 방식, 액정렌즈 방식, 편광렌즈 방식과 같이 2D 영상과 3D 영상 간의 스위칭이 가능한 무안경방식의 연구 및 제품화되고 있다.
그러나, 액정충진 방식, 액정렌즈 방식, 편광렌즈 방식은 편광원을 출사하지 않는 표시장치에 적용시 이중 구조를 적용해야 하거나 특정 구조를 추가해야 하는 등 단일 3D 광학계로서의 적용이 불가한 단점이 있어 이의 개선이 요구된다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 무안경 3D 구현시 패널의 구조를 단순화할 수 있고, 편광 또는 비편광된 광을 출사하는 표시패널에도 적용이 가능한 범용 입체영상표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 영상을 표시하는 표시패널; 표시패널 상에 위치하며, 외부로부터 공급된 구동전압에 따라 서로 다른 물질로 구성된 층들 간의 굴절률이 가변되는 렌즈패널; 및 렌즈패널에 구동전압을 공급하는 렌즈패널 구동부를 포함하는 입체영상표시장치를 제공한다.
다른 측면에서 본 발명은 영상을 표시하는 표시패널; 표시패널 상에 위치하며, 산화-환원 반응에 의해 굴절률이 가변되는 물질로 구성된 렌즈패널; 및 렌즈패널에 산화-환원 반응이 일어나도록 구동전압을 공급하는 렌즈패널 구동부를 포함하는 입체영상표시장치를 제공한다.
렌즈패널은 렌티큘라 렌즈 형상의 전도성 고분자로 이루어진 렌즈층과, 전해 물질로 이루어진 전해질층을 포함할 수 있다.
렌즈패널은 하부기판과, 하부기판과 이격 대향하는 상부기판과, 하부기판 상에 형성된 하부전극과, 상부기판 상에 형성되고 하부전극과 마주보는 상부전극과, 하부전극 상에 형성된 렌즈층과, 렌즈층 상에 형성된 상기 전해질층을 포함할 수 있다.
렌즈패널은 하부전극에 공급된 제1구동전압과 상부전극에 공급된 제2구동전압 간의 전압차가 발생하면 표시패널로부터 입사된 광을 굴절시키고, 하부전극에 공급된 제1구동전압과 상부전극에 공급된 제2구동전압 간의 전압차가 미발생하면 표시패널로부터 입사된 광을 그대로 출사할 수 있다.
렌즈패널 구동부는 제1 및 제2구동전압을 출력하고, 제1 및 제2구동전압 중 하나는 제1전위에서 제2전위로 스윙하고, 다른 하나는 제3전위를 유지하되, 제3전위는 제1전위 또는 제2전위와 등전위를 형성할 수 있다.
렌즈패널 구동부는 표시패널이 3D 모드로 선택된 경우, 적어도 N(N은 1 이상 정수) 프레임 단위로 제1 및 제2구동전압을 스위칭하는 형태로 출력되는 전압 간의 전압차를 형성할 수 있다.
하부전극 및 상부전극은 각 기판의 크기에 대응하여 전면전극 형태로 형성될 수 있다.
하부전극 및 상부전극 중 하나는 기판의 크기에 대응하여 전면전극 형태로 형성되고 다른 하나는 스트라이프 형태로 형성될 수 있다.
하부전극 및 상부전극은 각 기판의 크기에 대응하여 스트라이프 형태로 형성될 수 있다.
본 발명은 산화-환원 반응에 의해 굴절률이 가변되는 물질로 구성된 렌즈패널을 이용하므로 무안경 3D 구현시 패널의 구조를 단순화할 수 있고, 편광 또는 비편광된 광을 출사하는 표시패널에도 적용이 가능하므로 범용 입체영상표시장치 구현이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 1의 입체영상표시장치의 구동 개념을 설명하기 위한 도면.
도 3은 렌즈패널의 단면 예시도.
도 4는 렌즈패널에 공급되는 구동전압의 제1예시도.
도 5는 렌즈패널에 공급되는 구동전압의 제2예시도.
도 6은 구동전압에 따른 렌즈패널의 투광 특성을 설명하기 위한 도면.
도 7은 렌즈패널에 구성된 하부전극과 상부전극의 제1예시도.
도 8은 렌즈패널에 구성된 하부전극과 상부전극의 제2예시도.
도 9는 렌즈패널에 구성된 하부전극과 상부전극의 제3예시도.
도 10은 도 9의 구조를 이용할 경우 입체영상표시장치의 표시 특성을 설명하기 위한 도면.
도 11은 OLED를 이용한 입체영상표시장치의 개략적인 단면 예시도.
도 12는 LCD를 이용한 입체영상표시장치의 개략적인 단면 예시도.
도 13은 PDP를 이용한 입체영상표시장치의 개략적인 단면 예시도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치의 개략적인 구동방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 입체영상표시장치의 구동 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치에는 영상 공급부(SBD), 타이밍 제어부(TCN), 표시패널 구동부(DRV1), 렌즈패널 구동부(DRV2), 표시패널(PNL1) 및 렌즈패널(PNL2)이 포함된다. 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 무안경방식으로 구현된다.
영상 공급부(SBD)는 이차원 모드(이하 2D 모드), 삼차원 모드(이하 3D 모드) 또는 2D 모드 및 3D 모드를 지원한다. 영상 공급부(SBD)는 2D 모드에서는 2D 영상 프레임 데이터를 생성하고, 3D 모드에서는 3D 영상 프레임 데이터를 생성하며, 2D 및 3D 모드에서는 2D 영상 및 3D 영상 프레임 데이터를 생성한다. 3D 영상 프레임 데이터는 통상 좌안영상 프레임 데이터와 우안영상 프레임 데이터를 포함한다.
영상 공급부(SBD)는 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블신호 및 메인 클럭 등의 타이밍 신호와 영상 프레임 데이터를 타이밍 제어부(TCN)에 공급한다. 영상 공급부(SBD)는 유저 인터페이스를 통해 입력되는 사용자 선택에 따라 2D, 3D 또는 2D 및 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 2D 영상 프레임 데이터, 3D 영상 프레임 데이터 또는 2D 및 3D 영상 프레임 데이터를 공급받는다. 사용자 입력 수단에 의해 2D 모드로 선택된 경우, 타이밍 제어부(TCN)는 50Hz ~ 60Hz 등의 프레임 주파수로 2D 영상 프레임 데이터를 표시패널 구동부(DRV1)에 공급한다. 사용자 입력 수단에 의해 3D 모드로 선택된 경우, 타이밍 제어부(TCN)는 120Hz 이상의 프레임 주파수로 좌안영상 프레임 데이터와 우안영상 프레임 데이터를 표시패널 구동부(DRV1)에 교번하여 공급한다. 또한, 타이밍 제어부(TCN)는 영상 프레임 데이터에 대응되는 각종 제어신호를 표시패널 구동부(DRV1)에 공급한다.
표시패널 구동부(DRV1)는 표시패널(PNL1)의 데이터라인들에 연결되어 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부와, 표시패널(PNL1)의 스캔라인들에 연결되어 스캔신호를 공급하는 스캔 구동부를 포함한다. 표시패널 구동부(DRV1)에 포함된 데이터 구동부는 타이밍 제어부(TCN)의 제어하에 디지털 형태의 프레임 데이터를 아날로그 형태의 프레임 데이터로 변환하고 이를 표시패널(PNL1)의 데이터라인들에 공급한다. 또한, 제1구동부(DRV)에 포함된 스캔 구동부는 타이밍 제어부(TCN)의 제어하에 표시패널(PNL1)의 스캔라인들에 스캔신호를 순차적으로 공급한다.
표시패널(PNL1)은 표시패널 구동부(DRV1)로부터 스캔신호 및 데이터신호를 공급받고 이에 대응하여 2D 영상, 3D 영상 또는 2D 및 3D 영상을 표시한다. 표시패널(PNL1)은 내부에 구성된 소자의 특성마다 제1기판에 형성된 구성과 제2기판에 형성된 구성이 상이하다. 그러나, 본 발명은 편광판이 부착되어 편광된 광을 출사하는 표시패널(PNL1)은 물론 편광판이 미부착되어 비편광된 광을 출사하는 표시패널(PNL1)에 모두 적용할 수 있고 이에 대한 구체적인 예는 이하에서 다룬다.
렌즈패널 구동부(DRV2)는 렌즈패널(PNL2)에 구동전압(VL, VU)을 공급한다. 렌즈패널 구동부(DRV2)는 타이밍 제어부(TCN)의 제어하에 외부 또는 내부에서 생성된 구동전압(VL, VU)을 렌즈패널(PNL2)의 하부전극과 상부전극에 공급한다. 하부전극과 상부전극에 공급되는 구동전압(VL, VU)은 표시패널 구동부(DRV1)로부터 출력되는 신호 중 적어도 하나와 동기되거나 비동기될 수 있다. 렌즈패널 구동부(DRV2)는 타이밍 제어부(TCN)의 제어하에 유사 또는 동일한 전위를 갖는 제1 및 제2구동전압(VL, VU)을 출력하거나 상이한 전위를 갖는 제1 및 제2구동전압(VL, VU)을 출력한다.
렌즈패널(PNL2)은 외부로부터 공급된 구동전압(VL, VU)에 의해 능동적으로 굴절률을 가변할 수 있는 전도성 고분자와 전해 물질을 이용한다. 렌즈패널(PNL2)은 렌즈패널 구동부(DRV2)로부터 구동전압(VL, VU)을 공급받고 이에 대응하여 2D 영상, 3D 영상 또는 2D 및 3D 영상을 표시한다. 렌즈패널(PNL2)은 하부전극과 상부전극에 공급된 구동전압(VL, VU)의 전압차에 따라 내부에 구성된 물질의 굴절률이 가변된다. 렌즈패널(PNL2)과 관련된 구체적인 설명은 이하에서 다룬다.
이하, 렌즈패널의 단면도를 참조하여 본 발명에 대한 설명을 구체화한다.
도 3은 렌즈패널의 단면 예시도이고, 도 4는 렌즈패널에 공급되는 구동전압의 제1예시도이며, 도 5는 렌즈패널에 공급되는 구동전압의 제2예시도이며, 도 6은 구동전압에 따른 렌즈패널의 투광 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈패널(PNL2)에는 하부기판(110), 상부기판(120), 하부전극(130), 상부전극(140), 렌즈층(150) 및 전해질층(160)이 포함된다.
하부기판(110)과 상부기판(120)은 유리 또는 연성을 부여하며 복원력이 우수한 재료 예컨대, 폴리에스테르설폰(PES), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI) 및 폴리카보네이트(PC)와 같은 필름 중 선택된 하나일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
하부전극(130)은 하부기판(110) 상에 형성되고, 상부전극(140)은 상부기판(120) 상에 형성되며 이들은 렌즈패널(PNL2) 내에서 마주보게 된다. 하부전극(130)에는 제1구동전압(VL)이 공급되고, 상부전극(140)에는 제2구동전압(VU)이 공급된다. 하부전극(130)과 상부전극(140)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) 및 그라핀(graphene)과 같은 투명도전막으로 이루어질 수 있다. 이 밖에, 하부전극(130)과 상부전극(140) 중 하나 이상은 투명산화물/금속/투명산화물의 적층체로 이루어진 복층전극으로 구성될 수도 있다. 복층전극은 고투광성 및 저저항성을 갖도록 표면플라즈몬 효과를 발현하므로 렌즈패널(PNL2)이 중 대형으로 구현될 경우에 적용 가능하다.
렌즈층(150)은 하부전극(130) 상에 형성된다. 렌즈층(150)은 특정 전압이 인가되면 전해질층(160)의 전해 물질과 산화-환원 반응을 가역적으로 일으킬 수 있는 전도성 고분자로 선택된다. 렌즈층(150)을 구성하는 전도성 고분자로는 폴리(3-헥실사이오펜)을 일례로 예시할 수 있으나 기 설명된 바와 같이 전해 물질과 산화-환원 반응이 일어날 수 있는 물질이라면 가능하다. 렌즈층(150)은 소프트 몰드를 이용하여 렌티큘라 형상으로 찍어내는 방식으로 형성할 수 있으나 압출이나 사출 등 기타 전도성 고분자를 렌티큘라 형상으로 형성할 수 있는 방식이라면 가능하다.
전해질층(160)은 렌즈층(150) 상에 형성된다. 전해질층(160)은 특정 전압이 인가되면 렌즈층(150)의 전도성 고분자와 산화-환원 반응을 가역적으로 일으킬 수 있는 전해 물질로 선택된다. 전해질층(160)은 렌즈층(150)의 상부를 평탄화하도록 형성된다. 전해질층(160)을 구성하는 전해 물질은 합착된 하부기판(110)과 상부기판(140) 사이를 채우도록 형성된다. 전해질층(160)을 구성하는 전해 물질은 렌즈층(150)을 구성하는 전도성 고분자보다 굴절률(n)이 작은 것으로 선택된다. 전해질층(160)을 구성하는 전해 물질은 용액 형태로 이루어질 수 있으며, 이는 합착된 하부기판(110)과 상부기판(140) 사이에 주입하는 방식으로 형성할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부전극(140)에 공급되는 제2구동전압(VU)은 제1전위(V1)와 제2전위(V2)로 스윙하고, 하부전극(130)에는 공급되는 제1구동전압(VL)은 제3전위(V3)로 유지되도록 설정된다. 제2구동전압(VU)의 제2전위(V2)와 제1구동전압(VL)의 제3전위(V3)는 유사 또는 동일한 레벨(등전위)을 갖는다. 제2구동전압(VU)이 제1전위(V1)를 갖는 경우, 제1구동전압(VL)과 제2구동전압(VU) 간에는 전압차가 형성된다. 이 경우, 렌즈층(150)과 전해질층(160)은 굴절률이 달라진다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부전극(140)에 공급되는 제2구동전압(VU)은 제3전위(V3)로 유지되고, 하부전극(130)에는 공급되는 제1구동전압(VL)은 제1전위(V1)와 제2전위(V2)로 스윙하도록 설정된다. 제2구동전압(VU)의 제3전위(V3)와 제1구동전압(VL)의 제1전위(V1)는 유사 또는 동일한 레벨(등전위)을 갖는다. 제1구동전압(VU)이 제2전위(V2)를 갖는 경우, 제1구동전압(VL)과 제2구동전압(VU) 간에는 전압차가 형성된다. 이 경우, 렌즈층(150)과 전해질층(160)은 굴절률이 달라진다.
도 4에서 알 수 있듯이, 렌즈패널은 제1구동전압(VL)과 제2구동전압(VU) 간의 전압차가 발생하면 3D 모드가 되고, 제1구동전압(VL)과 제2구동전압(VU) 간의 전압차가 미발생하면 2D 모드가 된다.
도 4에서, 제1구동전압(VL)과 제2구동전압(VU) 간에는 ±0.1V 이상의 전압차(바람직하게는 ±1V 이상의 전압차)를 갖도록 설정된다. 그러나 제1구동전압(VL)과 제2구동전압(VU) 간의 전압차가 특정 범위를 초과할 경우, 전해질층을 구성하는 전해 물질이 분해될 수 있으므로 이를 고려하는 것이 바람직하다.
도 4의 설명에서는 상부전극(140)에 공급되는 제2구동전압(VU)이 특정 전압 범위로 스윙하고, 하부전극(130)에 공급되는 제1구동전압(VL)이 특정 전압으로 유지되는 것을 일례로 설명하였다. 그러나, 이는 하나의 예시일뿐 상부전극(140)에 공급되는 제2구동전압(VU)이 특정 전압으로 유지되고, 하부전극(130)에 공급되는 제1구동전압(VL)이 특정 전압 범위로 스윙하도록 설정될 수도 있다.
렌즈패널에 공급되는 제1 및 제2구동전압의 예를 나타내면 다음의 표 1과 같다.
구분
 제1 및 제2구동전압
2D 모드 3D 모드
전도성 고분자 +2V(off) -2V(on)
전해 물질 +2V(off) +2V(off)
이상 렌즈패널은 제1 및 제2구동전압 간의 전압차에 따라 전도성 고분자의 굴절률과 전해 물질의 굴절률 간의 차이가 발생하는 원리를 이용하므로 2D 모드와 3D 모드 간의 전환이 가능하다.
한편, 렌즈패널이 지속적으로 3D 모드로 영상을 표시할 경우 제2구동부는 특정 전압을 유지하며 출력해야 함에 따른 바이어스 스트레스에 노출될 가능성이 있다. 이를 개선하기 위해, 제1 및 제2구동전압(VL, VU)은 3D 모드에 한하여 다음과 같이 가변될 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부전극(140)에 공급되는 제2구동전압(VU)은 제1전위(V1)와 제2전위(V2)로 순으로 스윙하고, 하부전극(130)에는 공급되는 제1구동전압(VL)은 제2전위(V2)와 제1전위(V1) 순으로 스윙한다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부전극(140)에 공급되는 제2구동전압(VU)은 제2전위(V2)와 제1전위(V1)로 순으로 스윙하고, 하부전극(130)에는 공급되는 제1구동전압(VL)은 제1전위(V1)와 제2전위(V2) 순으로 스윙한다.
렌즈패널 구동부는 도 5와 같은 형태로 전압을 출력하기 위해, 적어도 N(N은 1 이상 정수) 프레임 단위로 제1 및 제2구동전압(VL, VU)을 스위칭하는 형태로 전압차를 형성할 수 있다. 이 경우, 렌즈패널 구동부는 어느 한쪽으로만 전압을 유지하며 출력하지 않아도 되므로 출력단의 바이어스 스트레스를 감소킬 수 있게 된다. 그리고 이로 인하여, 3D 모드에서 표시되는 영상은 안정된 표시품질을 유지할 수 있게 된다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부전극(140)에 공급되는 제2구동전압(VU)과 하부전극(130)에는 공급되는 제1구동전압(VL)이 유사 또는 동일(if VU ≒ VL)하면, 렌즈패널(PNL2)에 입사된 광은 직선방향(L)으로 출사된다. 그 이유는 렌즈층(150)과 전해질층(160) 간의 굴절률이 유사 또는 동일하게 형성되므로, 입사된 광의 입장에서 렌즈층(150)과 전해질층(160)은 동일한 매질을 통과하는 것과 같기 때문이다. 따라서, 제1 및 제2구동전압(VL, VU)이 유사 또는 동일(if VU ≒ VL)하게 공급되면, 렌즈패널(PNL2)은 2D 모드로 동작하게 된다.
도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부전극(140)에 공급되는 제2구동전압(VU)과 하부전극(130)에는 공급되는 제1구동전압(VL)이 상이(if VU ≠ VL)하면, 렌즈패널(PNL2)에 입사된 광은 제1방향(LL)과 제2방향(LR) 등으로 굴절되며 출사된다. 그 이유는 렌즈층(150)과 전해질층(160) 간의 굴절률이 상이하게 형성되므로, 입사된 광의 입장에서 렌즈층(150)과 전해질층(160)은 다른 매질을 통과하는 것과 같기 때문이다. 따라서, 제1 및 제2구동전압(VL, VU)이 상이(if VU ≠ VL)하게 공급되면, 렌즈패널(PNL2)은 3D 모드로 동작하게 된다.
한편, 렌즈패널(PNL2)의 렌즈층(150)이 폴리(3-헥실사이오펜)(이하 P3HT로 약기)으로 구성된 경우, 구동전압(VL, VU)에 따른 렌즈층(150)과 전해질층(160)을 구성하는 매질 간의 굴절률(n) 관계는 "n P3HT ≠ n elcetrolyte과 n P3HT2+ ≒ n electrolyte"로 표현될 수 있다.
이하, 렌즈패널에 구성된 하부전극과 상부전극의 형상에 대해 설명한다.
도 7은 렌즈패널에 구성된 하부전극과 상부전극의 제1예시도이고, 도 8은 렌즈패널에 구성된 하부전극과 상부전극의 제2예시도이며, 도 9는 렌즈패널에 구성된 하부전극과 상부전극의 제3예시도이고, 도 10은 도 9의 구조를 이용할 경우 입체영상표시장치의 표시 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 하부기판(110)과 상부기판(120) 상에 각각 형성된 하부전극(130)과 상부전극(140)은 각 기판의 크기에 대응되도록 전면전극(또는 통전극) 형태로 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 하부기판(110)과 상부기판(120) 상에 각각 형성된 하부전극(130)과 상부전극(140)은 스트라이프 형태(또는 줄 무늬)와 전면전극 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 상부전극(140)은 스트라이프 형태 형성되고, 하부전극(130)은 전면전극 형태로 형성될 수 있으나 이와 반대가 될 수도 있다. 한편, 스트라이프 형태를 이루는 전극에서 전극과 전극 간의 거리는 렌즈패널에 구성된 렌즈층(150)과 전해질층(160)의 재료를 이용한 실험을 통해 최적의 위치로 설정될 수 있다. 즉, 전극과 전극 간의 거리는 렌즈패널에 구성된 렌즈층(150)과 전해질층(160)의 재료에 따라 가변될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 하부기판(110)과 상부기판(120) 상에 각각 형성된 하부전극(130)과 상부전극(140)은 스트라이프 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 하부전극(130)과 상부전극(140)의 스트라이프 형태 상호 직교 교차하도록 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 표시패널(PNL1)과 렌즈패널(PNL2)을 이용하여 2D 영상과 3D 영상을 함께 표시할 수 있다. 2D 영상과 3D 영상을 함께 표시하기 위해, 렌즈패널(PNL2)은 도 9와 같은 전극 구조를 갖도록 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈패널을 적용할 수 있는 입체영상표시장치에 대해 설명한다.
도 11은 OLED를 이용한 입체영상표시장치의 개략적인 단면 예시도이고, 도 12는 LCD를 이용한 입체영상표시장치의 개략적인 단면 예시도이며, 도 13은 PDP를 이용한 입체영상표시장치의 개략적인 단면 예시도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 렌즈패널(PNL2)은 비편광된 광을 출사하는 OLED 표시패널(PNL1)의 표시면 상에 형성된다. OLED 표시패널(PNL1)은 제1기판(210), 제2기판(220), 박막 트랜지스터 어레이(230) 및 유기 발광다이오드(240)를 포함한다.
박막 트랜지스터 어레이(230)는 제1기판(210) 상에 형성된다. 박막 트랜지스터 어레이(230)에는 데이터라인들, 스캔라인들, 스위칭 트랜지스터, 구동 트랜지스터 및 커패시터를 포함한다. 박막 트랜지스터 어레이(230)는 트랜지스터의 구조에 따라 다양한 형태로 형성되므로 이를 단순화하여 블록으로 도시한다.
유기 발광다이오드(240)는 박막 트랜지스터 어레이(230) 상에 형성된다. 유기 발광다이오드(240)는 제1전극, 발광층 및 제2전극을 포함한다. 제1전극과 제2전극은 애노드전극과 캐소드전극 또는 캐소드전극과 애노드전극으로 선택된다. 제1전극은 박막 트랜지스터 어레이(230)의 구동 트랜지스터의 소오스전극 또는 드레인전극에 연결된다. 제2전극은 고전위전압(예: VDD) 또는 저전위전압(예: VSS)에 연결된다. 발광층은 제1전극과 제2전극 사이에 형성된다. 발광층은 적색, 녹색 및 청색의 빛을 각각 발광한다. 이에 따라, 적색 서브 픽셀(R)에 포함된 발광층은 적색을 발광하고, 녹색 서브 픽셀(G)에 포함된 발광층은 녹색을 발광하고, 청색 서브 픽셀(B)에 포함된 발광층은 청색을 발광한다.
한편, OLED 표시패널(PNL1)은 적색을 발광하는 적색 서브 픽셀, 백색을 발광하는 백색 서브 픽셀, 녹색을 발광하는 녹색 서브 픽셀 및 청색을 발광하는 청색 서브 픽셀을 포함할 수도 있다. 이 경우, 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀에 포함된 모든 발광층은 백색을 발광한다. 그리고 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀은 각각 백색을 적색, 녹색 및 청색으로 변환하는 적색, 녹색 및 청색 컬러필터를 더 포함한다. 그러나, 백색 서브 픽셀의 경우 별도의 색변환을 위한 컬러필터가 불필요하므로, 출사된 백색 광을 그대로 출사시킨다. 즉, 백색 서브 픽셀에 대응되는 영역에는 컬러필터가 미존재한다.
통상, OLED 표시패널(PNL1)의 표시면에는 원편광판을 부착하기도 하는데 렌즈패널(PNL2)은 비편광된 광을 출사하는 표시패널에도 적용 가능하므로, OLED 표시패널(PNL1)과 렌즈패널(PNL2) 사이에 통상적으로 부착되는 원편광판을 제거하더라도 무방하다.
도 12에 도시된 바와 같이, 렌즈패널(PNL2)은 편광된 광을 출사하는 LCD 표시패널(PNL1)의 표시면 상에 형성된다. LCD 표시패널(PNL1)은 제1기판(210), 제2기판(220), 박막 트랜지스터 어레이(230), 컬러필터(250), 하부 및 상부 편광판(LPOL, UPOL), 액정층(260) 및 백라이트유닛(270)을 포함한다.
박막 트랜지스터 어레이(230)는 제1기판(210) 상에 형성된다. 박막 트랜지스터 어레이(230)에는 데이터라인들, 스캔라인들, 스위칭 트랜지스터 및 커패시터를 포함한다. 박막 트랜지스터 어레이(230)는 트랜지스터의 구조에 따라 다양한 형태로 형성되므로 이를 단순화하여 블록으로 도시한다.
컬러필터(250)는 제2기판(220) 상에 형성(제2기판의 내부면)된다. 컬러필터(250)는 블랙매트릭스(BM)를 사이에 두고 적색, 녹색 및 청색의 안료를 포함하는 수지 등으로 형성된다. 도시되어 있진 않지만, 컬러필터(250) 상에는 표면을 평탄하게 하는 오버코팅층이 더 형성될 수 있다. 액정층(260)은 제1기판(210)과 제2기판(220) 사이에 형성된다. 하부 편광판(LPOL)은 제1기판(210)의 배면에 형성되고 상부 편광판(LPOL, UPOL)은 제2기판(220)의 표시면에 형성된다.
백라이트유닛(270)은 제1기판(210)의 배면에 위치한다. 백라이트유닛(270)은 제1기판(210)의 배면을 통해 광을 제공한다. 백라이트유닛(270)은 광원이 제1기판(210)의 일측에 위치하는 엣지형, 광원이 제1기판(210)의 일측과 타측에 위치하는 듀얼형, 광원이 제1기판(210)의 하부에 위치하는 직하형 중 하나로 선택된다. 백라이트유닛(270)의 광원은 발광다이오드(LED)나 냉음극형광램프(CCFL) 등으로 선택된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 렌즈패널(PNL2)은 비편광된 광을 출사하는 PDP 표시패널(PNL1)의 표시면 상에 형성된다. PDP 표시패널(PNL1)은 제1기판(210), 제2기판(220), 어드레스 전극(280), 방전층(285), 서스테인전극(290) 및 스캔전극(295)을 포함한다.
어드레스 전극(280)은 제1기판(210) 상에 형성된다. 어드레스 전극(280)은 하부 유전체층에 의해 절연된다. 서스테인전극(290) 및 스캔전극(295)은 제2기판(220) 상에 이격하도록 구분되어 형성된다. 서스테인전극(290) 및 스캔전극(295)은 상부 유전체층에 의해 절연된다. 어드레스 전극(280)과 서스테인전극(290) 및 스캔전극(295)은 상호 직교 교차하도록 배치된다.
방전층(285)은 어드레스 전극(280)과 서스테인전극(290) 및 스캔전극(295) 사이에 형성된다. 방전층(285)은 격벽(PW)에 의해 구획되며 내부에 형성된 형광체층에 의해 적색 방전층(R), 녹색 방전층(G) 및 청색 방전층(B)으로 구분된다. 격벽(PW)은 방전 셀을 구획하도록 스트라이프 타입(Stripe Type), 웰 타입(Well Type), 델타 타입(Delta Type), 벌집 타입 중 하나로 형성되며 내부에 방전 가스가 포함된다.
앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치는 비편광된 광을 출사하는 OLED 표시패널 및 PDP 표시패널이나 편광된 광을 출사하는 LCD 표시패널에 적용 가능함은 물론 기타 다른 표시패널에도 적용이 가능하다.
한편, 도 11 내지 도 13에서 설명된 렌즈패널(PNL2)은 패널의 박막화를 위해 하부에 위치하는 표시패널(PNL1)의 제2기판(220)을 하부기판으로 사용할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치의 개략적인 구동방법에 대해 설명한다. 다만, 이하에서는 입체영상표시장치가 2D 모드와 3D 모드로 동작하는 것만 일례로 설명하고, 이해를 돕고자 도 1을 함께 참조한다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상표시장치의 개략적인 구동방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1 및 도 14에 도시된 바와 같이, 사용자가 입체영상표시장치의 전원을 키면 장치가 구동을 하게 된다. 이때, 영상 공급부(SBD), 타이밍 제어부(TCN), 표시패널 구동부(DRV1), 렌즈패널 구동부(DRV2), 표시패널(PNL1) 및 렌즈패널(PNL2)은 동작에 필요한 초기 구동모드로 시작하게 된다.
표시패널(PNL1)이 구동을 하며 영상을 표시한다(S110). 표시패널(PNL1)은 영상 공급부(SBD), 타이밍 제어부(TCN) 및 표시패널 구동부(DRV1) 등에 의해 구동을 하며 영상을 표시한다.
렌즈패널(PNL2)이 구동을 하며 표시패널(PNL1)에 표시된 영상을 투과시킨다(S120). 렌즈패널(PNL2)은 타이밍 제어부(TCN), 렌즈패널 구동부(DRV2) 등에 의해 구동을 하며 표시패널(PNL1)에 표시된 영상을 투과시킨다.
입체영상표시장치를 사용하는 사용자가 유저 인터페이스를 통해 2D 영상 모드를 선택한다. 이때, 렌즈패널 구동부(DRV2)를 통해 출력되는 구동전압(VU, VL)은 VU ≒ VL 가 되므로(S130), 렌즈패널(PNL2)은 표시패널(PNL1)에 표시된 영상을 그대로 투과시키며 2D 영상을 표시한다(S140).
입체영상표시장치를 사용하는 사용자가 유저 인터페이스를 통해 3D 영상 모드를 선택한다. 이때, 렌즈패널 구동부(DRV2)를 통해 출력되는 구동전압(VU, VL)은 VU ≠ VL 가 되므로(S150), 렌즈패널(PNL2)은 표시패널(PNL1)에 표시된 영상을 좌안 영상과 우안 영상으로 구분하여 투과시키며 3D 영상을 표시한다(S160).
이상 본 발명은 산화-환원 반응에 의해 굴절률이 가변되는 물질로 구성된 렌즈패널을 이용하므로 무안경 3D 구현시 패널의 구조를 단순화할 수 있고, 편광 또는 비편광된 광을 출사하는 표시패널에도 적용이 가능하므로 범용 입체영상표시장치 구현이 가능한 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
DRV1: 제1구동부 DRV2: 제2구동부
PNL1: 표시패널 PNL2: 렌즈패널
110: 하부기판 120: 상부기판
130: 하부전극 140: 상부전극
150: 렌즈층 160: 전해질층
VL: 제1구동전압 VU: 제2구동전압

Claims (10)

  1. 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널 상에 위치하며, 외부로부터 공급된 구동전압에 따라 서로 다른 물질로 구성된 층들 간의 굴절률이 가변되는 렌즈패널; 및
    상기 렌즈패널에 상기 구동전압을 공급하는 렌즈패널 구동부를 포함하는 입체영상표시장치.
  2. 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널 상에 위치하며, 산화-환원 반응에 의해 굴절률이 가변되는 물질로 구성된 렌즈패널; 및
    상기 렌즈패널에 산화-환원 반응이 일어나도록 구동전압을 공급하는 렌즈패널 구동부를 포함하는 입체영상표시장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 렌즈패널은
    렌티큘라 렌즈 형상의 전도성 고분자로 이루어진 렌즈층과,
    전해 물질로 이루어진 전해질층을 포함하는 입체영상표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 렌즈패널은
    하부기판과,
    상기 하부기판과 이격 대향하는 상부기판과,
    상기 하부기판 상에 형성된 하부전극과,
    상기 상부기판 상에 형성되고 상기 하부전극과 마주보는 상부전극과,
    상기 하부전극 상에 형성된 상기 렌즈층과,
    상기 렌즈층 상에 형성된 상기 전해질층을 포함하는 입체영상표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 렌즈패널은
    상기 하부전극에 공급된 제1구동전압과 상기 상부전극에 공급된 제2구동전압 간의 전압차가 발생하면 상기 표시패널로부터 입사된 광을 굴절시키고,
    상기 하부전극에 공급된 상기 제1구동전압과 상기 상부전극에 공급된 상기 제2구동전압 간의 전압차가 미발생하면 상기 표시패널로부터 입사된 광을 그대로 출사하는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈패널 구동부는 제1 및 제2구동전압을 출력하고,
    상기 제1 및 상기 제2구동전압 중 하나는 제1전위에서 제2전위로 스윙하고, 다른 하나는 제3전위를 유지하되,
    상기 제3전위는 상기 제1전위 또는 제2전위와 등전위를 형성하는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 렌즈패널 구동부는
    상기 표시패널이 3D 모드로 선택된 경우,
    적어도 N(N은 1 이상 정수) 프레임 단위로 상기 제1 및 상기 제2구동전압을 스위칭하는 형태로 출력되는 전압 간의 전압차를 형성하는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 하부전극 및 상기 상부전극은
    각 기판의 크기에 대응하여 전면전극 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 하부전극 및 상기 상부전극 중 하나는 기판의 크기에 대응하여 전면전극 형태로 형성되고 다른 하나는 스트라이프 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 하부전극 및 상기 상부전극은
    각 기판의 크기에 대응하여 스트라이프 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
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