KR20150105524A

KR20150105524A - 입체영상 표시 장치

Info

Publication number: KR20150105524A
Application number: KR1020140026711A
Authority: KR
Inventors: 김일주; 송진오; 임형우; 박윤경; 정승준
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-09-17
Also published as: US9581824B2; US10495891B2; US20150253579A1; US20170139221A1; KR102193561B1

Abstract

입체영상 표시 장치는 표시 패널 및 액정 렌즈 패널을 포함한다. 상기 표시 패널은 정 프레임 영상 및 부 프레임 영상을 표시한다. 상기 액정 렌즈 패널은 상기 정 프레임 영상 및 상기 부 프레임 영상 중 우안 영상을 사용자의 우안에 제공하고, 좌안 영상을 상기 사용자의 좌안에 제공한다. 상기 표시 패널은 n번째 프레임 구간 동안 상기 정 프레임 영상 및 상기 부 프레임 영상을 순서대로 표시하고, n+1번째 프레임 구간 동안 상기 부 프레임 영상 및 상기 정 프레임 영상을 순서대로 표시한다. 상기 액정 렌즈 패널의 구동 주파수는 상기 표시 패널의 구동 주파수의 1/4 보다 작을 수 있다.

Description

입체영상 표시 장치{3D DISPLAY DEVICE}

본 발명은 입체영상 표시 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 무안경 방식으로 3차원 영상을 제공하는 입체영상 표시 장치에 관한 것이다.

입체영상 표시 장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3차원 영상을 구현한다.

상기 양안시차방식은 안경방식과 무안경방식이 있다. 상기 안경방식은 패턴 리타더(Patterned Retarder)를 이용하여 좌안 영상과 우안 영상의 편광 방향을 바꾸거나, 상기 좌안 영상과 상기 우안 영상을 소정의 시간간격을 두고 표시하여 사용자에게 3차원 영상을 제공한다.

상기 무안경방식은 좌안 영상과 우안 영상의 광축을 분리하기 위해 배리어 패널 또는 액정 렌즈 패널을 구비한다. 상기 액정 렌즈 패널을 구비한 입체영상 표시 장치는 상기 액정 렌즈 패널의 동작 모드를 제어하여 상기 좌안 영상과 상기 우안 영상을 사용자의 좌안과 우안에 각각 제공한다.

본 발명은 2차원 영상과 3차원 영상이 동시에 시인될 수 있는 입체영상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 3차원 영상의 시점 수가 향상된 입체영상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시 장치는 표시 패널 및 액정 렌즈 패널을 포함한다.

상기 표시 패널은 2차원 영상을 표시하는 2차원 모드, 3차원 영상을 표시하는 3차원 모드, 및 3차원 영상을 제1 일부 영역에서 표시하고, 2차원 영상을 나머지 영역에서 표시하는 동시 모드 중 어느 하나로 동작한다.

상기 액정 렌즈 패널은 상기 표시 패널 상에 배치되고, 상기 표시 패널이 상기 동시 모드로 동작할 때 3차원 영상을 제2 일부 영역을 통해 굴절시키고, 2차원 영상을 그대로 투과시킨다.

상기 액정 렌즈 패널은 하부 기판, 상부 기판, 및 액정층을 포함한다.

상기 하부 기판은 복수의 렌즈 전극들을 포함한다. 상기 상부 기판은 상기 하부 기판에 대향하고, 서로 이격된 매트릭스 형태로 배열된 복수의 공통 전극들을 포함한다. 상기 액정층은 상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 배치된다.

상기 공통 전극들은 온 공통 전극들 및 오프 공통 전극들을 포함한다. 상기 온 공통 전극들은 상기 제2 일부 영역에 중첩하고, 온 구동 전압을 수신한다. 상기 오프 공통 전극들은 상기 제2 일부 영역에 비중첩하고, 상기 온 구동 전압과 다른 오프 구동 전압을 수신한다.

상기 액정층은 상기 렌즈 전극들과 상기 공통 전극들 사이의 전압차가 포화 전압 이하일 때 위상이 변경될 수 있다.

상기 렌즈 전극들에 인가되는 전압과 상기 오프 구동 전압 사이의 전압차는 상기 포화 전압 이상일 수 있다. 상기 렌즈 전극들에 인가되는 전압과 상기 온 구동 전압 사이의 전압차는 상기 포화 전압 이하일 수 있다.

상기 액정 렌즈 패널은 제1 방향으로 연장된 일변과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장된 타변을 갖는 사각 형상을 가질 수 있다.

상기 렌즈 전극들은 상기 제1 방향으로 서로 이격되고, 상기 렌즈 전극들 각각은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다.

상기 공통 전극들은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 서로 이격될 수 있다.

상기 공통 전극들 각각은 상기 제1 방향으로 연장된 일변과 상기 제2 방향으로 연장된 타변을 갖는 사각 형상을 가질 수 있다.

상기 공통 전극들 각각은 상기 제1 방향으로 연장된 일변과 상기 제3 방향으로 연장된 타변을 갖는 사각 형상을 가질 수 있다.

상기 상부 기판은, 공통 게이트라인들, 공통 데이터라인들을 더 포함할 수 있다. 상기 공통 게이트라인들은 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 공통 데이터라인들은 상기 공통 게이트라인들과 서로 절연되며 상기 제3 방향으로 연장될 수 있다.

상기 공통 전극들은 상기 공통 게이트라인들 및 상기 공통 데이터라인들에 의해 정의된 영역에 각각 구비될 수 있다.

상기 상부 기판은 상기 공통 게이트라인들, 상기 공통 데이터라인들, 및 상기 공통 전극들에 연결된 공통 박막트랜지스터를 더 포함할 수 있다.

상기 공통 박막트랜지스터는 상기 공통 게이트라인들에 인가된 스캔 신호에 따라 상기 공통 데이터라인들에 인가된 상기 온 구동 전압 및 상기 오프 구동 전압 중 어느 하나를 상기 공통 전극들에 인가할 수 있다.

상기 표시 패널은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 실질적으로 수직하는 제2 방향으로 연장되며 서로 다른 복수의 시점 영상을 표시하는 복수의 화소들을 포함한다.

상기 액정 렌즈 패널은 상기 표시 패널 상에 배치되고, 프레임 마다 이동된 초점 위치를 가질 수 있다.

상기 액정 렌즈 패널은, 렌즈 영역, 하부 기판, 상부 기판, 및 액정층을 포함할 수 있다.

상기 렌즈 영역은 상기 제1 방향으로 서로 인접한 제1 렌즈 영역, 제2 렌즈 영역, 및 제3 렌즈 영역을 포함하고, 프레넬 렌즈 기능을 가질 수 있다.

상기 하부 기판은 복수의 렌즈 전극들을 포함할 수 있다.

상기 상부 기판은 상기 하부 기판에 대향하고, 복수의 공통 전극들을 포함할 수 있다.

상기 액정층은 상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 배치될 수 있다.

상기 렌즈 전극들에 인가되는 전압의 절대값은 프레임 마다 일정하고, 인접한 두 프레임 내에서 상기 공통 전극들 각각에 한 프레임 동안 인가되는 전압의 절대값은 서로 다를 수 있다.

상기 렌즈 영역은 상기 제1 방향으로 서로 인접한 제1 렌즈 영역, 제2 렌즈 영역, 및 제3 렌즈 영역을 포함할 수 있다.

상기 공통 전극들은 상기 제1 렌즈 영역에 대응하는 제1 공통 전극, 상기 제2 렌즈 영역에 대응하는 제2 공통 전극, 및 상기 제3 렌즈 영역에 대응하는 제3 공통 전극을 포함할 수 있다.

상기 공통 전극들에 인가되는 전압은 복수의 프레임들로 이루어진 프레임 구간 마다 반복될 수 있다.

상기 프레임 구간은 i 개(i는 2 이상의 자연수)의 프레임을 포함하고, 상기 렌즈 영역의 초점 위치는 하나의 화소의 1/i 피치만큼 상기 제1 방향으로 이동할 수 있다.

상기 프레임 구간은 서로 인접한 n-1 프레임, n 프레임, 및 n+1 프레임을 포함할 수 있다. 상기 n-1 프레임 동안 상기 제1 렌즈 영역, 상기 제2 렌즈 영역, 상기 제3 렌즈 영역이 순서대로 하나의 렌즈 영역을 구성할 수 있다. 상기 n 프레임 동안 상기 제2 렌즈 영역, 상기 제3 렌즈 영역, 및 상기 제1 렌즈 영역이 순서대로 하나의 렌즈 영역을 구성할 수 있다. 상기 n+1 프레임 동안 상기 제3 렌즈 영역, 상기 제1 렌즈 영역, 및 상기 제2 렌즈 영역이 순서대로 하나의 렌즈 영역을 구성할 수 있다.

상기 제1 공통 전극에 상기 n-1 프레임 동안 인가되는 전압은 상기 제1 공통 전극에 상기 n 프레임 및 상기 n+1 프레임 각각 동안 인가되는 전압과 서로 다를 수 있다. 상기 제2 공통 전극에 상기 n+1 프레임 동안 인가되는 전압은 상기 제2 공통 전극에 상기 n-1 프레임 및 상기 n 프레임 각각 동안 인가되는 전압과 서로 다를 수 있다.

상기 렌즈 영역은 상기 제2 방향으로 서로 인접한 제1행 렌즈 영역 및 제2행 렌즈 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 공통 전극은 상기 제1행 렌즈 영역에 대응하는 제1행 제1 공통 전극 및 상기 제2행 렌즈 영역에 대응하는 제2행 제1 공통 전극을 포함할 수 있다. 상기 제2 공통 전극은 상기 제1행 렌즈 영역에 대응하는 제1행 제2 공통 전극 및 상기 제2행 렌즈 영역에 대응하는 제2행 제2 공통 전극을 포함할 수 있다.

상기 제1행 렌즈 영역 및 상기 제2행 렌즈 영역은 동일 프레임 내에서 서로 다른 초점 위치를 가질 수 있다.

상기 액정 렌즈 패널은 상기 공통 전극들에 연결된 공통 배선을 더 포함할 수 있다.

상기 공통 배선은 제1 공통 배선 및 제2 공통 배선을 포함할 수 있다.

상기 제1 공통 배선은 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 공통 전극에 연결되어 전압을 제공할 수 있다.

상기 제2 공통 배선은 상기 제1 공통 배선과 상기 제2 방향으로 이격되고, 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제2 공통 전극에 연결되어 전압을 제공할 수 있다.

상기 제1 공통 배선 및 상기 제2 공통 배선 각각은 상기 하부 기판으로부터 전압을 수신할 수 있다.

본 발명의 입체영상 표시 장치에 의하면, 2차원 영상과 3차원 영상이 동시에 사용자에게 시인될 수 있다.

또한, 본 발명의 입체영상 표시 장치에 의하면, 3차원 영상의 시점 수가 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시 장치의 개략적인 구조와 사용자에게 입체영상이 시인되는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 평면도이다.
도 3은 도 1의 액정 렌즈 패널을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 액정 렌즈 패널의 하부 기판을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 3의 액정 렌즈 패널의 상부 기판을 도시한 평면도이다.
도 6은 동시 모드로 동작하는 표시 패널을 도시한 도면이다.
도 7은 도 5의 상부 기판의 일부를 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 공통 박막트랜지스터와 공통 전극을 도시한 단면도이다.
도 9는 도 3의 액정 렌즈 패널에서 전압 차에 따른 액정 분자의 위상을 도시한 그래프이다.
도 10은 온 구동 전압과 오프 구동 전압을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 상부 기판을 도시한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 패널을 도시한 단면도이다.
도 13은 도 12의 액정 렌즈 패널의 상부 기판을 도시한 평면도이다.
도 14는 제1 렌즈 영역에 대응하는 제1 공통 전극과 제1 렌즈 전극들에 인가되는 전압을 도시한 도면이다.
도 15는 제2 렌즈 영역에 대응하는 제2 공통 전극과 제2 렌즈 전극들에 인가되는 전압을 도시한 도면이다.
도 16은 제3 렌즈 영역에 대응하는 제3 공통 전극과 제3 렌즈 전극들에 인가되는 전압을 도시한 도면이다.
도 17a, 도 18a, 및 도 19a는 n-1 프레임, n 프레임, 및 n+1 프레임 각각 동안 제1 내지 제3 렌즈 영역들 각각의 굴절률 분포를 도시한 도면이다.
도 17b, 도 18b, 및 도 19b는 n-1 프레임, n 프레임, 및 n+1 프레임 각각 동안 제1 내지 제3 렌즈 영역들이 이루는 렌즈 영역의 굴절률 분포를 도시한 도면이다.
도 20은 n-1 프레임, n 프레임, 및 n+1 프레임에서 시인되는 영상을 설명하기 위한 개념도이다.
도 21은 도 12의 액정 렌즈 패널의 상부 기판을 도시한 평면도이다.
도 22a는 제1행 렌즈 영역을 도시한 개략도이고, 도 22b는 제2행 렌즈 영역을 도시한 개략도이고, 도 22c는 제3행 렌즈 영역을 도시한 개략도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시 장치의 개략적인 구조와 사용자에게 입체영상이 시인되는 과정을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 입체영상 표시 장치(1000)는 표시 패널(100) 및 액정 렌즈 패널(200)을 포함할 수 있다.

상기 표시 패널(100)은 사용자의 선택에 따라 입력되는 신호에 의해 2차원 모드, 3차원 모드, 및 동시 모드 중 어느 하나로 동작한다. 상기 표시 패널(100)은 상기 2차원 모드에서 2차원 영상을 표시하고, 상기 3차원 모드에서 3차원 영상을 표시하고, 상기 동시 모드에서 2차원 영상과 3차원 영상을 동시에 표시한다. 상기 2차원 영상은 사용자(UR)에게 평면영상으로 인식되고, 상기 3차원 영상은 사용자(UR)에게 입체영상으로 인식된다. 도 1에는 사용자(UR)가 입체영상을 인식하는 것을 일 예로 도시하였다.

상기 표시 패널(100)은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 액정 표시 패널(liquid crystal display panel), 유기발광 표시 패널(organic light emitting display panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel), 일렉트로웨팅 표시 패널(electrowetting display panel) 등이 채용될 수 있다.

이하, 본 실시예에서는 2개의 기판 사이에 액정 표시층을 구비한 액정표시 패널을 예시적으로 설명한다. 한편, 도시되지는 않았으나, 상기 액정표시 패널을 포함하는 표시 장치는 상기 액정표시 패널을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 편광판을 더 포함할 수 있다.

상기 표시 패널(100)은 제1 방향(DR1) 및 상기 제1 방향(DR1)으로 연장된 일변과 상기 제1 방향(DR1)에 수직한 제2 방향(DR2)으로 연장된 타변을 갖는 사각 형상을 가질 수 있다.

상기 표시 패널(100)은 게이트 신호를 수신하는 복수의 게이트라인들(G1~Gk)과 데이터 전압을 수신하는 복수의 데이터라인들(D1~Dm)을 포함한다. 상기 게이트라인들(G1~Gk)과 상기 데이터라인들(D1~Dm)은 서로 절연되며 교차한다. 상기 게이트라인들(G1~Gk)은 상기 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 상기 데이터라인들(D1~Dm)은 상기 제2 방향(DR2)으로 연장될 수 있다. 상기 표시 패널(100)에는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 화소 영역들이 정의되고, 상기 다수의 화소 영역들에는 다수의 화소들이 각각 구비된다. 도 2에는 상기 화소들 중 하나의 화소(PX)의 등가회로를 예시적으로 도시하였다. 상기 화소(PX)는 박막트랜지스터(110), 액정 커패시터(120), 및 스토리지 커패시터(130)를 포함한다.

도시하지는 않았지만, 상기 박막트랜지스터(110)는 게이트 전극, 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함한다. 상기 게이트 전극은 상기 게이트라인들(G1~Gk) 중 첫번째 게이트라인(G1)에 연결된다. 상기 소스 전극은 상기 데이터라인들(D1~Dm) 중 첫번째 데이터 라인(D1)에 연결된다. 상기 드레인 전극은 상기 액정 커패시터(120) 및 상기 스토리지 커패시터(130)에 연결된다. 상기 액정 커패시터(120) 및 상기 스토리지 커패시터(130)는 상기 드레인 전극에 병렬로 연결된다.

또한, 상기 표시 패널(100)은 제1 표시기판, 상기 제1 표시기판과 대향하는 제2 표시기판, 및 상기 제1 표시기판과 상기 제2 표시기판 사이에 개재된 액정 표시층을 포함할 수 있다.

상기 제1 표시기판에는 상기 게이트라인들(G1~Gk), 상기 데이터라인들(D1~Dm), 상기 박막트랜지스터(110) 및 상기 액정 커패시터(120)의 제1 전극(미도시)이 형성된다. 상기 박막트랜지스터(110)는 상기 게이트 신호에 응답하여 상기 데이터 전압을 상기 제1 전극에 인가한다.

상기 제2 표시기판에는 상기 액정 커패시터(120)의 제2 전극(미도시)이 형성되고, 상기 제2 전극에는 기준 전압이 인가된다. 상기 액정 표시층은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에서 유전체 역할을 수행한다. 상기 액정 커패시터(120)에는 상기 데이터 전압과 상기 기준 전압의 전위차에 대응하는 전압이 충전된다.

상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100) 상부에 배치될 수 있다. 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)이 2차원 모드로 동작하는 경우 오프되고, 상기 표시 패널(100)이 3차원 모드로 동작하는 경우 온 될 수 있다. 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)이 동시 모드로 동작하는 경우, 일부가 온 되고 나머지 일부가 오프될 수 있다. 상기 액정 렌즈 패널(200)은 온 동작하는 경우, 상기 표시 패널(100)에서 표시된 3차원 영상을 굴절시켜 사용자(UR)가 입체감을 인식할 수 있도록 한다.

상기 입체영상 표시 장치(1000)는 백라이트 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 상기 표시 패널(100)의 하부에 구비되어, 상기 표시 패널(100)에 광을 제공하는 역할을 한다.

도 3은 도 1의 액정 렌즈 패널(200)을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 액정 렌즈 패널(200)의 하부 기판을 도시한 평면도이고, 도 5는 도 3의 액정 렌즈 패널(200)의 상부 기판을 도시한 평면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 액정 렌즈 패널(200)은 제1 방향(DR1) 및 상기 제1 방향(DR1)으로 연장된 일변과 상기 제2 방향(DR2)으로 연장된 타변을 갖는 사각 형상을 가질 수 있다.

상기 액정 렌즈 패널(200)은 하부 기판(210), 상부 기판(220), 및 액정층(230)을 포함한다.

상기 하부 기판(210)은 제1 베이스 기판(211), 제1 절연막(213), 및 렌즈 전극들(LE)을 포함할 수 있다.

상기 제1 베이스 기판(211)은 절연 기판일 수 있다.

상기 제1 절연막(213)은 상기 제1 베이스 기판(211) 상에 배치된다. 상기 절연막(213)은 상기 제1 베이스 기판(211) 하부에 배치된 표시 패널(미도시)에 구비된 전극들과 상기 렌즈 전극(LE) 또는 공통 전극(CE) 사이에 기생 커패시터가 형성되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 렌즈 전극들(LE)은 상기 제1 절연막(213) 상에 형성된다. 상기 렌즈 전극들(LE)은 서로 이격된 복수개로 제공될 수 있다. 상기 렌즈 전극들(LE) 각각은 제3 방향(DR3)으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있다. 상기 제3 방향(DR3)은 상기 제1 방향(DR1) 및 상기 제2 방향(DR2)에 교차하는 방향일 수 있다.

한편, 도 3에서 상기 렌즈 전극들(LE)은 단층 구조인 것을 일 예로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 렌즈 전극들(LE)은 2층 이상으로 형성될 수 있다. 상기 렌즈 전극들(LE)이 2층으로 형성된 경우, 상기 렌즈 전극들(LE)은 하부 렌즈 전극들(미도시)과 상부 렌즈 전극들(미도시)을 포함하고, 상기 하부 렌즈 전극들 및 상기 상부 렌즈 전극들 사이에는 제2 절연막이 형성될 수 있다. 상기 하부 렌즈 전극들(미도시)와 상기 상부 렌즈 전극들(미도시)는 상기 제1 방향(DR1)으로 교번하게 배치될 수 있다.

상기 상부 기판(220)은 상기 하부 기판(210)에 대향하게 배치된다. 상기 상부 기판(220)은 제2 베이스 기판(221) 및 공통 전극들(CE)을 포함할 수 있다.

상기 제2 베이스 기판(221)은 절연 기판일 수 있다.

상기 공통 전극들(CE)은 상기 액정층(230)을 사이에 두고 상기 렌즈 전극들(LE)과 마주하게 배치된다. 상기 공통 전극들(CE)은 서로 이격된 복수개로 제공될 수 있다. 상기 공통 전극들(CE)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 공통 전극들(CE)은 상기 제1 방향(DR1) 및 상기 제2 방향(DR2)으로 서로 이격될 수 있다. 도 5에는 20개의 공통 전극들(CE1~CE20)을 예시적으로 도시하였다. 상기 공통 전극들(CE) 각각은 상기 제1 방향(DR1)으로 연장된 일변과 상기 제3 방향(DR3)으로 연장된 타변을 갖는 사각 형상을 가질 수 있다.

상기 액정층(230)은 상기 하부 기판(210) 및 상기 상부 기판(220) 사이에 배치되고, 액정 분자들을 포함한다. 상기 액정층(230)은 상기 렌즈 전극들(LE)과 상기 공통 전극들(CE) 사이에 형성된 전계에 따라 액정 분자들의 배열 상태를 변경하여 렌즈 기능을 한다.

상기 액정 렌즈 패널(200)은 복수의 렌즈 영역들(LU)을 포함할 수 있다. 상기 렌즈 영역(LU)은 상기 렌즈 전극들(LE)과 상기 공통 전극들(CE)에 인가된 전압에 의해 형성된 전계에 따라 상기 액정층(230)이 프레넬 렌즈 기능을 갖도록 배열되는 단위 영역을 의미한다.

상기 렌즈 전극들(LE)의 상기 제1 방향(DR1) 폭은 상기 렌즈 영역(LU)의 중심에서 멀어질수록 작아질 수 있다. 이는 액정층(230)이 프레넬 렌즈 굴절률 분포(액정층(230) 내부의 점선)를 갖기 위해 요구되는 렌즈 전극들(LE)의 폭이 상이하기 때문이다.

도 3에는 상기 렌즈 전극들(LE)과 상기 공통 전극들(CE) 사이의 전압 차가 4 단계로 동작하여 프레넬 렌즈 굴절률 분포(액정층(230) 내부의 점선 표시)를 갖는 렌즈 영역(LU)을 도시하였다.

한편, 도시하지는 않았으나, 상기 액정층(230)과 상기 렌즈 전극들(LE) 사이 및 상기 액정층(230) 및 상기 공통 전극들(CE) 사이에는 배향막이 형성되어 상기 액정층(230)의 초기 배향을 결정할 수 있다.

도 6은 동시 모드로 동작하는 표시 패널(100)을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 표시 패널(100)은 2차원 영상과 3차원 영상을 동시에 표시한다. 도 6에서 3차원 영상은 표시 패널(100)의 제1 일부 영역(AA)에서 표시되고, 2차원 영상은 상기 제1 일부 영역(AA)을 제외한 나머지 영역에서 표시되는 것으로 도시하였다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제1 일부 영역(AA)에서 표시되는 3차원 영상은 액정 렌즈 패널(200)의 제2 일부 영역(BB)을 통해 굴절되어 사용자에게 입체감을 제공할 수 있다. 또한, 표시 패널(100)의 나머지 영역에서 표시되는 2차원 영상은 상기 액정 렌즈 패널(200)에 의해 굴절되지 않고 그대로 투과될 수 있다.

상기 공통 전극들(CE) 중 상기 제2 일부 영역(BB)에 중첩하는 온 공통 전극들(CE7, CE8, CE12, CE13)은 온 구동 전압을 수신하고, 상기 제2 일부 영역(BB)에 중첩하지 않는 오프 공통 전극들(CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, CE6, CE9, CE10, CE11, CE14, CE15, CE16, CE17, CE18, CE19, CE20)은 오프 구동 전압을 수신할 수 있다. 한편, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 공통 전극들(CE) 중 상기 제2 일부 영역(BB)에 완전히 중첩하는 공통 전극들(CE7, CE8, CE12, CE13)뿐만 아니라, 상기 제2 일부 영역(BB)에 일부가 중첩하는 공통 전극들(CE6, CE9, CE11, CE14)도 온 구동 전압을 수신하고, 나머지 공통 전극들(CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, CE10, CE15, CE16, CE17, CE18, CE19, CE20)은 오프 구동 전압을 수신할 수 있다.

상기 온 공통 전극들(CE7, CE8, CE12, CE13)은 활성화되어 상기 액정 렌즈 패널(200)의 상기 제2 일부 영역(BB)은 상기 제1 일부 영역(AA)에서 표시된 3차원 영상을 굴절시켜 사용자에게 입체감을 제공한다. 상기 오프 공통 전극들(CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, CE6, CE9, CE10, CE11, CE14, CE15, CE16, CE17, CE18, CE19, CE20)은 비활성화되어 상기 액정 렌즈 패널(200)의 상기 제2 일부 영역(BB)을 제외한 나머지 영역은 상기 제1 일부 영역(AA)을 제외한 나머지 영역에서 표시된 2차원 영상을 굴절시키지 않고, 사용자는 2차원 영상을 시인할 수 있다.

도 7은 도 5의 상부 기판(220)의 일부를 도시한 평면도이고 도 8은 도 7의 공통 박막트랜지스터와 공통 전극을 도시한 단면도이다. 도 7에는 인접한 서로 인접한 4 개의 공통 전극들과 그 주변을 도시하였고, 도 8에는 인접한 2 개의 공통 전극들과 공통 박막트랜지스터들을 도시하였다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 상부 기판(220)은 공통 게이트라인들(CGL1~CGL3), 공통 데이터라인들(CDL1~CDL3), 및 공통 박막트랜지스터(CTR)를 더 포함할 수 있다.

상기 공통 게이트라인들(CGL1~CGL3) 및 상기 공통 데이터라인들(CDL1~CDL3)은 서로 절연되며 교차할 수 있다. 상기 공통 게이트라인들(CGL1~CGL3)은 상기 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 상기 공통 데이터라인들(CDL1~CDL3)은 상기 제3 방향(DR3)으로 연장될 수 있다. 상기 공통 전극들(CE)은 상기 공통 게이트라인들(CGL1~CGL3)과 상기 공통 데이터라인들(CDL1~CDL3)에 의해 정의된 영역에 각각 구비될 수 있다.

상기 공통 박막트랜지스터(CTR)는 공통 게이트 전극(GE), 공통 소스 전극(SE), 및 공통 드레인 전극(DE)을 포함한다. 상기 공통 게이트 전극(GE)은 상기 공통 게이트라인들(CGL1~CGL3)에 연결되고, 상기 공통 소스 전극(SE)은 상기 공통 데이터라인들(CDL1~CDL3)에 연결되고, 상기 공통 드레인 전극(DE)은 상기 공통 전극들(CE)에 연결된다.

상기 공통 게이트 전극(GE)은 상기 제2 베이스 기판(211) 상에 배치될 수 있다. 상기 공통 게이트 전극(GE) 상에는 게이트 절연막(GI)이 형성되고, 상기 게이트 절연막(GI) 상에는 상기 공통 게이트 전극(GE)과 중첩하는 반도체 패턴(SM)이 형성될 수 있다. 상기 공통 소스 전극(SE)은 상기 반도체 패턴(SM)의 일단에 연결되고, 상기 공통 드레인 전극(DE)은 상기 공통 소스 전극(SE)과 이격되며 상기 반도체 패턴(SM)의 타단에 연결될 수 있다. 상기 공통 소스 전극(SE) 및 상기 공통 드레인 전극(DE) 상에는 패시베이션막(PAS)이 형성될 수 있다. 상기 패시베이션막(PAS)은 상기 공통 전극(CE)과 상기 공통 드레인 전극(DE)에 중첩하는 콘택홀(CH)을 구비하고, 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 공통 드레인 전극(DE)과 상기 공통 전극(CE)은 연결될 수 있다.

상기 공통 게이트라인들(CGL1~CGL3)에는 순차적으로 스캔 신호가 인가될 수 있다. 상기 공통 데이터라인들(CDL1~CDL3)에는 온 구동 전압 및 오프 구동 전압이 인가될 수 있다. 상기 공통 박막트랜지스터(CTR)는 상기 스캔 신호에 따라 온 구동 전압 및 오프 구동 전압 중 어느 하나를 상기 공통 전극들(CE)에 인가할 수 있다. 상기 공통 전극들(CE)은 공통 박막트랜지스터(CTR)와 같은 액티브 소자들을 통해 온 구동 전압 또는 오프 구동 전압을 선택적으로 수신할 수 있다.

도 9는 도 3의 액정 렌즈 패널(200)에서 전압 차에 따른 액정 분자의 위상을 도시한 그래프이고, 도 10은 온 구동 전압과 오프 구동 전압을 도시한 도면이다.

도 3 및 도 9를 참조하면, 상기 액정층(230)의 액정 분자들은 상기 렌즈 전극들(LE)과 상기 공통 전극들(CE) 사이의 전압차가 증가할수록 위상이 비선형적으로 감소한다. 한편, 상기 액정 분자들은 상기 렌즈 전극들(LE)과 상기 공통 전극들(CE) 사이에 포화 전압(Vsat) 이상의 전압차가 발생한 경우 더 이상 위상이 변경되지 않는다.

도 9를 참조하면, 상기 액정 분자들의 위상 변화 범위를 4 단계로 나누는 제1 내지 제4 전압들(V1~V4)를 일 예로 도시하였다. 한편, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 액정 분자들의 위상 변화 범위를 5 이상의 단계로 나눌 경우, 서로 다른 5 이상의 전압들이 설정될 수 있다.

도 3, 도 6, 도 9, 및 도 10을 참조하면, 상기 제1 내지 제4 전압들(V1~V4) 및 그 반전 전압들(-V1~-V4)은 도 3의 렌즈 전극들(LE)에 인가될 수 있다. 상기 온 공통 전극들에는 온 구동 전압이 인가되고, 상기 오프 공통 전극들에는 오프 구동 전압이 인가될 수 있다. 도 10에서 상기 온 구동 전압은 0V이고, 상기 오프 구동 전압은 상기 제1 내지 제4 전압들(V1~V4)과의 전압차(Voff)의 절대값이 상기 포화 전압(Vsat) 이상이 되는 전압값을 가질 수 있다.

상기 제1 일부 영역(AA)에서, 상기 렌즈 전극들(LE)과 상기 온 공통 전극들 사이의 전압차는 상기 제1 내지 제4 전압들(V1~V4) 중 어느 하나에 해당하여, 액정 분자의 위상이 변경된다. 한편, 상기 제2 일부 영역(BB)에서, 상기 렌즈 전극들(LE)과 상기 오프 공통 전극들 사이의 전압차(Voff)는 상기 포화 전압(Vsat) 이상이 되므로, 액정 분자의 위상은 최저값으로 유지되어 입사된 광을 굴절시키지 않고 그대로 투과시킬 수 있다. 따라서, 사용자는 한 화면분의 영상이 표시될 때, 상기 제1 일부 영역(AA)을 통해 3차원 영상을 시인하고, 상기 제2 일부 영역(BB)을 통해 2차원 영상을 시인할 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 상부 기판(240)을 도시한 평면도이다.

도 11을 참조하면, 상기 공통 전극들(CE)은 도 5에 도시된 형상외에 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 공통 전극들(CE)은 서로 이격된 복수개로 제공될 수 있다. 상기 공통 전극들(CE)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 공통 전극들(CE)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR3)으로 서로 이격될 수 있다. 상기 공통 전극들(CE) 각각은 상기 제1 방향(DR1)으로 연장된 일변과 상기 제3 방향(DR3)으로 연장된 타변을 갖는 직사각 형상을 가질 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 패널(300)을 도시한 단면도이고, 도 13은 도 12의 액정 렌즈 패널(300)의 상부 기판(310)을 도시한 평면도이다.

이하, 도 12의 액정 렌즈 패널(300)은 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 액정 렌즈 패널(200)과 비교하여 차이점을 중심으로 설명하고, 설명하지 않은 부분은 도 3 내지 도 5와 관련된 설명에 따른다.

상기 액정 렌즈 패널(300)의 렌즈 영역들(LU) 각각은 상기 제1 방향(DR1)으로 서로 인접한 제1 렌즈 영역(A), 제2 렌즈 영역(B), 및 제3 렌즈 영역(C)을 포함할 수 있다.

상기 렌즈 영역들(LU)은 상기 제1 방향(DR1)을 따라 반복된다. 즉, 상기 제1 렌즈 영역(A), 상기 제2 렌즈 영역(B), 및 상기 제3 렌즈 영역(C)은 상기 제1 방향(DR1)을 따라 반복적으로 배치된다.

상기 렌즈 전극들(LE)은 제1 렌즈 전극들(LE_A1~LE_A4), 제2 렌즈 전극들(LE_B1~LE_B4), 및 제3 렌즈 전극들(LE_C1~LE_C8)을 포함한다. 상기 제1 렌즈 전극들(LE_A1~LE_A4)는 상기 제1 렌즈 영역(A)에 대응하고, 상기 제2 렌즈 전극들(LE_B1~LE_B4)은 상기 제2 렌즈 영역(B)에 대응하고, 상기 제3 렌즈 전극들(LE_C1~LE_C8)은 상기 제3 렌즈 영역(C)에 대응할 수 있다.

상기 제1 렌즈 전극들(LE_A1~LE_A4), 상기 제2 렌즈 전극들(LE_B1~LE_B4), 및 상기 제3 렌즈 전극들(LE_C1~LE_C8) 각각은 복수의 렌즈 전극들을 포함할 수 있다. 이하, 상기 제1 렌즈 전극들(LE_A1~LE_A4)은 4 개의 렌즈 전극들로 이루어지고, 상기 제2 렌즈 전극들(LE_B1~LE_B4)은 4 개의 렌즈 전극들로 이루어지고, 상기 제3 렌즈 전극들(LE_C1~LE_C8)은 8 개의 렌즈 전극들로 이루어진 것을 일 예로 설명한다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 공통 전극들(CE)은 제1 공통 전극(CE1), 제2 공통 전극(CE2), 및 제3 공통 전극(CE3)을 포함한다. 상기 제1 공통 전극(CE1)은 상기 제1 렌즈 영역(A)에 대응하고, 상기 제2 공통 전극(CE2)은 상기 제2 렌즈 영역(B)에 대응하고, 상기 제3 공통 전극(CE3)은 상기 제3 렌즈 영역(C)에 대응할 수 있다.

상기 제1 공통 전극(CE1), 상기 제2 공통 전극(CE2), 및 상기 제3 공통 전극(CE3) 각각은 상기 제1 방향(DR1)으로 서로 이격되고, 상기 제3 방향(DR3)으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있다.

상기 제1 공통 전극(CE1), 상기 제2 공통 전극(CE2), 및 상기 제3 공통 전극(CE3) 각각은 서로 다른 전압을 수신할 수 있다. 상기 제1 공통 전극(CE1), 상기 제2 공통 전극(CE2), 및 상기 제3 공통 전극(CE3) 각각은 쇼팅바(미도시)를 통해 하부 기판(210)에 연결되며, 상기 하부 기판(210)으로부터 전압을 수신할 수 있다.

상기 렌즈 영역(LU)은 상기 제1 렌즈 영역(A), 상기 제2 렌즈 영역(B), 및 상기 제3 렌즈 영역(C)의 굴절률 분포에 따라 이동된 초점 위치를 가질 수 있다. 상기 렌즈 영역(LU)의 초점 위치는 프레임 별로 달라질 수 있다.

도 14는 제1 렌즈 영역에 대응하는 제1 공통 전극과 제1 렌즈 전극들에 인가되는 전압을 도시한 도면이고, 도 15는 제2 렌즈 영역에 대응하는 제2 공통 전극과 제2 렌즈 전극들에 인가되는 전압을 도시한 도면이고, 도 16은 제3 렌즈 영역에 대응하는 제3 공통 전극과 제3 렌즈 전극들에 인가되는 전압을 도시한 도면이다.

상기 렌즈 전극들(LE) 각각에는 제1 내지 제4 전압들(V1~V4) 중 어느 하나의 전압이 인가되는 것으로 가정하고, 상기 제1 내지 제4 전압들(V1~V4)은 |V1|<|V2|<|V3|<|V4| 관계를 만족한다.

도 12 및 도 14 내지 도 16에서, 상기 제1 렌즈 전극들(LE_A1~LE_A4)에는 제4 전압(V4), 제3 전압(V3), 제2 전압(V2), 및 제1 전압(V1)이 순차적으로 인가될 수 있다. 상기 제2 렌즈 전극들(LE_B1~LE_B4)에는 제1 전압(V1), 제2 전압(V2), 제3 전압(V3), 및 제4 전압(V4)이 순차적으로 인가될 수 있다. 상기 제3 렌즈 전극들(LE_C1~LE_C8)에는 제1 전압(V1), 제2 전압(V2), 제3 전압(V3), 제4 전압(V4), 제4 전압(V4), 제3 전압(V3), 제2 전압(V2), 및 제1 전압(V1)이 순차적으로 인가될 수 있다.

상기 렌즈 전극들(LE)에 인가되는 전압의 절대값은 프레임 마다 일정할 수 있다. 구체적으로, n-1 프레임, n 프레임, n+1 프레임, 및 n+2 프레임 동안 상기 렌즈 전극들(LE)에 인가되는 전압의 절대값은 변경되지 않을 수 있다.

한편, 인접한 두 프레임 내에서 상기 공통 전극들(CE) 각각에 한 프레임 동안 인가되는 전압의 절대값은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, n-1 프레임 동안 상기 제1 공통 전극(CE1)에 인가되는 전압(V_CE1)의 절대값과 n 프레임 동안 상기 제1 공통 전극(CE1)에 인가되는 전압(V_CE1)의 절대값은 서로 다를 수 있다. 또한, n 프레임 동안 상기 제2 공통 전극(CE2)에 인가되는 전압(V_CE2)의 절대값과 n+1 프레임 동안 상기 제2 공통 전극(CE2)에 인가되는 전압(V_CE2)의 절대값은 서로 다를 수 있다. 상기 렌즈 영역(LU)의 초점 위치는 프레임 마다 달라질 수 있다. 한편, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 공통 전극들(CE)에 인가되는 전압의 절대값은 프레임 마다 변경될 수 있다.

또한, 상기 공통 전극들(CE)에 인가되는 전압은 복수의 프레임들로 이루어진 프레임 구간 마다 반복될 수 있다. 상기 프레임 구간을 이루는 프레임들의 개수는 하나의 렌즈 영역에 대응하는 공통 전극들의 개수와 동일할 수 있다. 이에 따라 렌즈 영역(LU)의 초점 위치는 상기 프레임 구간 마다 동일할 수 있다. 이하, 상기 프레임 구간은 n-1 프레임, n 프레임, 및 n+1 프레임을 포함하는 3개의 프레임들로 이루어진 것을 일 예로 설명한다. 상기 렌즈 영역(LU)은 3개의 초점 위치를 가질 수 있다.

도 17a, 도 18a, 및 도 19a는 n-1 프레임, n 프레임, 및 n+1 프레임 각각 동안 제1 내지 제3 렌즈 영역들(A, B, C) 각각의 굴절률 분포를 도시한 도면이고, 도 17b, 도 18b, 및 도 19b는 n-1 프레임, n 프레임, 및 n+1 프레임 각각 동안 제1 내지 제3 렌즈 영역들(A, B, C)이 이루는 렌즈 영역(LU)의 굴절률 분포를 도시한 도면이다.

도 14 내지 도 16, 도 17a, 및 도 17b를 참조하면, n-1 프레임 동안 제1 렌즈 영역(A), 제2 렌즈 영역(B), 및 제3 렌즈 영역(C)이 순서대로 하나의 렌즈 영역(LU)을 구성한다.

도 14 내지 도 16, 도 18a, 및 도 18b를 참조하면, n 프레임 동안 제2 렌즈 영역(B), 제3 렌즈 영역(C), 및 제1 렌즈 영역(A)이 순서대로 하나의 렌즈 영역(LU)을 구성한다.

도 14 내지 도 16, 도 19a, 및 도 19b를 참조하면, n+1 프레임 동안 제3 렌즈 영역(C), 제1 렌즈 영역(A), 및 제2 렌즈 영역(B)이 순서대로 하나의 렌즈 영역(LU)을 구성한다.

도시하지는 않았으나, n+2 프레임의 렌즈 영역(LU)의 굴절률 분포는 n-1 프레임일 때와 동일할 수 있다.

상기 렌즈 영역(LU)의 초점 위치는 상기 프레임 구간 내에서 매 프레임 마다 화소의 1/3 피치만큼 상기 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있다. 한편, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 프레임 구간이 i 개(i는 4 이상의 자연수)의 프레임을 포함하는 경우, 상기 렌즈 영역(LU)의 초점 위치는 화소의 1/i 피치만큼 상기 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있다.

다시 도 13 내지 도 16을 참조하면, 상기 n-1 프레임 동안 상기 제1 공통 전극(CE1)에 인가되는 전압(V_CE1)은 상기 n 프레임 및 상기 n+1 프레임 각각 동안 상기 제1 공통 전극(CE1)에 인가되는 전압(V_CE1)과 서로 다를 수 있다. 이때, 상기 n 프레임 동안 상기 제1 공통 전극(CE1)에 인가되는 전압(V_CE1)과 상기 n+1 프레임 동안 상기 제1 공통 전극(CE1)에 인가되는 전압(V_CE1)은 서로 동일할 수 있다.

상기 n+1 프레임 동안 상기 제2 공통 전극(CE2)에 인가되는 전압(V_CE2)은 상기 n-1 프레임 및 상기 n 프레임 각각 동안 상기 제2 공통 전극(CE2)에 인가되는 전압(V_CE2)과 서로 다를 수 있다. 이때, 상기 n-1 프레임 동안 상기 제2 공통 전극(CE2)에 인가되는 전압(V_CE2)과 상기 n 프레임 동안 상기 제2 공통 전극(CE2)에 인가되는 전압(V_CE2)은 서로 동일할 수 있다.

n-1 프레임, n 프레임, 및 n+1 프레임 동안 상기 제3 공통 전극(CE3)에 인가되는 전압(V_CE3)은 서로 동일할 수 있다.

도 20은 n-1 프레임, n 프레임, 및 n+1 프레임에서 시인되는 영상을 설명하기 위한 개념도이다.

도 20에서, 상기 표시 패널(100)은 9 시점 영상을 표시하는 것으로 가정하고, 액정 렌즈 패널(200)에 의해 굴절되어 사용자는 복수의 시점 시인 영상을 시인하는 것으로 가정한다.

먼저, 9개의 화소들(PX)에서 9 시점 영상을 표시한다.

n-1 프레임에서 상기 액정 렌즈 패널(200)은 렌즈 영역(LU1)을 갖고, 사용자는 상기 렌즈 영역(LU1)을 통해 제1 내지 제9 시점 시인 영상들(1A~9A)을 시인할 수 있다.

이후, n 프레임에서 상기 액정 렌즈 패널(200)의 렌즈 영역(LU1)의 초점 위치는 하나의 화소(PX)의 1/3 피치(P)만큼 상기 제1 방향(DR1)으로 이동한다. n 프레임에서 상기 액정 렌즈 패널(200)은 렌즈 영역(LU2)을 갖는다. 사용자는 상기 렌즈 영역(LU2)을 통해 제10 내지 제18 시점 시인 영상들(1B~9B)을 시인할 수 있다. 상기 제10 내지 제18 시점 시인 영상들(1B~9B)은 제1 내지 제9 시점 시인 영상들(1A~9A) 중 하나의 폭(W)의 1/3만큼 상기 제1 방향(DR1)으로 이동된다.

이후, n+1 프레임에서 상기 액정 렌즈 패널(200)의 렌즈 영역(LU2)의 초점 위치는 하나의 화소(PX)의 1/3 피치(P)만큼 상기 제1 방향(DR1)으로 이동한다. n+1 프레임에서 상기 액정 렌즈 패널(200)은 렌즈 영역(LU3)을 갖는다. 사용자는 상기 렌즈 영역(LU3)을 통해 제19 내지 제27 시점 시인 영상들(1C~9C)을 시인할 수 있다. 상기 제19 내지 제27 시점 시인 영상들(1C~9C)은 제10 내지 제18 시점 시인 영상들(1B~9B) 중 하나의 폭(W)의 1/3만큼 상기 제1 방향(DR1)으로 이동된다.

본 발명의 입체영상 표시 장치는 화소들(PX)의 위치에 따라 서로 다른 시점의 영상을 표시하고, 프레임에 따라 사용자에게 서로 다른 시점의 영상을 제공한다. 도 20의 경우, 화소들(PX)은 9 시점 영상을 표시하고, 사용자는 상기 액정 렌즈 패널(200)에 의해 3 프레임 동안 총 27 시점 영상을 시인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 입체영상 표시 장치에 의하면, 3차원 영상의 시점수가 향상될 수 있다.

도 21은 도 12의 액정 렌즈 패널(300)의 상부 기판을 도시한 평면도이다.

이하, 도 21에 도시된 상부 기판과 도 13에 도시된 상부 기판의 차이점을 중심으로 설명하고 설명되지 않은 부분은 도 13과 관련된 설명에 따른다.

도 12 및 도 21을 참조하면, 상기 상부 기판(320)은 공통 전극(CE)과 공통 배선(CL)을 포함한다.

상기 공통 전극(CE)은 제1 공통 전극(CE1), 제2 공통 전극(CE2), 및 제3 공통 전극(CE3)을 포함한다. 상기 제1 공통 전극(CE1)은 상기 제1 렌즈 영역(A)에 대응하고, 상기 제2 공통 전극(CE2)은 상기 제2 렌즈 영역(B)에 대응하고, 상기 제3 공통 전극(CE3)은 상기 제3 렌즈 영역(C)에 대응할 수 있다.

상기 제3 공통 전극(CE3)은 상기 제1 방향(DR1)으로 서로 이격되고, 상기 제3 방향(DR3)으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 공통 전극(CE1) 및 상기 제2 공통 전극(CE2) 각각은 상기 제1 방향(DR1) 및 상기 제3 방향(DR3)으로 서로 이격될 수 있다.

도 21에서 상기 제1 공통 전극(CE1)은 제1 행 제1 공통 전극(CE1_A), 제2 행 제1 공통 전극(CE1_B), 및 제3행 제1 공통 전극(CE1_C)을 포함하고, 상기 제2 공통 전극(CE2)은 제1행 제2 공통 전극(CE2_A), 제2행 제2 공통 전극(CE2_B), 및 제3행 제2 공통 전극(CE2_C)을 포함하는 것으로 도시하였다. 하지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 제1 공통 전극(CE1) 및 상기 제2 공통 전극(CE2) 각각은 상기 제3 방향(DR3)으로 4개 이상으로 이루어질 수 있고, 2개로 이루어질 수 있다.

도 22a는 제1행 렌즈 영역을 도시한 개략도이고, 도 22b는 제2행 렌즈 영역을 도시한 개략도이고, 도 22c는 제3행 렌즈 영역을 도시한 개략도이다.

도 12, 도 21, 도 22a 내지 22c를 참조하면, 상기 렌즈 영역들(LU)은 상기 제2 방향(DR2)으로 서로 인접한 제1행 렌즈 영역(LU_A), 제2행 렌즈 영역(LU_B), 및 제3행 렌즈 영역(LU_C)을 포함할 수 있다.

상기 제1 행 제1 공통 전극(CE1_A), 상기 제1행 제2 공통 전극(CE2_A), 및 상기 제3 공통 전극(CE3)은 제1행 렌즈 영역(LU_A)에 대응하고, 상기 제2행 제1 공통 전극(CE1_B), 상기 제2행 제2 공통 전극(CE2_B), 및 상기 제3 공통 전극(CE3)은 제2행 렌즈 영역(LU_B)에 대응하고, 상기 제3행 제1 공통 전극(CE1_C), 상기 제3행 제2 공통 전극(CE2_C), 및 상기 제3 공통 전극(CE3)은 제3행 렌즈 영역(LU_C)에 대응할 수 있다.

상기 제1행 렌즈 영역(LU_A), 상기 제2행 렌즈 영역(LU_B), 및 상기 제3행 렌즈 영역(LU_C)은 서로 독립적으로 구동될 수 있다. 상기 제1행 렌즈 영역(LU_A), 상기 제2행 렌즈 영역(LU_B), 및 상기 제3행 렌즈 영역(LU_C)은 동일 프레임 내에서 서로 다른 초점 위치를 가질 수 있다. 상기 제1행 렌즈 영역(LU_A), 상기 제2행 렌즈 영역(LU_B), 및 상기 제3행 렌즈 영역(LU_C)으로 갈수록 초점 위치는 상기 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1행 렌즈 영역(LU_A)은 순서대로 배치된 상기 제1행 제1 공통 전극(CE1_A), 상기 제1행 제2 공통 전극(CE2_A), 및 상기 제3 공통 전극(CE3)에 의해 형성된 렌즈 영역(LU)이다. 상기 제2행 렌즈 영역(LU_B)은 순서대로 배치된 상기 제2행 제2 공통 전극(CE2_B), 상기 제3 공통 전극(CE3), 및 제2행 제1 공통 전극(CE1_B)에 의해 형성된 렌즈 영역(LU)이다. 상기 제3행 렌즈 영역(LU_C)은 순서대로 배치된 상기 제3 공통 전극(CE3), 상기 제3행 제1 공통 전극(CE1_C), 및 상기 제3행 제2 공통 전극(CE2_C)에 의해 형성된 렌즈 영역(LU)이다.

도 2에 도시된 표시 패널(100)의 게이트라인들(G1~Gk) 각각은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 상기 게이트라인들(G1~Gk)은 제2 방향(DR2)으로 순차적으로 스캔된다. 표시 패널(100)의 구동 주파수가 H (Hz) 인 경우, 한 프레임의 영상은 1/H 초 동안 표시되고, 인접한 두 게이트라인들에 연결된 화소들 사이에는 1/(H x k) 초 딜레이가 발생한다. 상기 공통 전극(CE)이 상기 제3 방향(DR3)으로 모두 연결되어 있는 경우, 즉 렌즈 영역이 행방향으로 나누어 구동되지 않는 경우, 액정 렌즈 패널(200)은 표시 패널(100)에 표시되는 영상의 딜레이에 의한 크로스토크를 해결할 수 없다. 또는, 상기 표시 패널(100)은 인접한 프레임 영상 사이에 블랙 프레임 영상을 표시하여 크로스토크를 해결할 수 있으나 이는 해상도를 떨어뜨리는 문제가 있다.

도 21에 도시된 액정 렌즈 패널을 포함하는 입체영상 표시 장치에 의하면, 액정 렌즈 패널은 상기 제3 방향(DR3)으로 분할되고, 서로 독립적으로 구동되는 제1행 내지 제3행 렌즈 영역들(LU_A, LU_B, LU_C)에 의해 상기한 문제를 해결할 수 있다.

다시 도 21을 참조하면, 상기 공통 배선(CL)은 제1 공통 배선(CL1) 및 제2 공통 배선(CL2)을 포함한다.

상기 제1 공통 배선(CL1)은 상기 제1 공통 전극(CE1)에 연결되어 전압을 제공할 수 있다. 상기 제2 공통 배선(CL2)은 상기 제2 공통 전극(CE2)에 연결되어 전압을 제공할 수 있다. 상기 제1 공통 배선(CL1) 및 상기 제2 공통 배선(CL2) 각각은 상기 제1 방향(DR1)으로 연장된다. 상기 제1 공통 배선(CL1) 및 상기 제2 공통 배선(CL2)은 상기 제2 방향(DR2)으로 서로 이격된다.

상기 제1 공통 배선(CL1)과 상기 제1 공통 전극(CE1) 사이에는 제1 콘택홀을 구비한 제1 공통 절연막(미도시)이 형성될 수 있고, 상기 제1 공통 배선(CL1)과 상기 제1 공통 전극(CE1)은 상기 제1 콘택홀을 통해 서로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 공통 배선(CL2)과 상기 제2 공통 전극(CE2) 사이에는 제2 콘택홀을 구비한 제2 공통 절연막(미도시)이 형성될 수 있고, 상기 제2 공통 배선(CL2)과 상기 제2 공통 전극(CE2)은 상기 제2 콘택홀을 통해 서로 연결될 수 있다.

상기 제1 공통 배선(CL1)은 제1행 제1 공통 배선(CL1_A), 제2행 제1 공통 배선(CL1_B), 및 제3행 제1 공통 배선(CL1_C)을 포함할 수 있다. 상기 제1행 제1 공통 배선(CL1_A)은 상기 제1행 제1 공통 전극(CE1_A)에 연결되고, 상기 제2행 제1 공통 배선(CL1_B)은 상기 제2행 제1 공통 전극(CE1_B)에 연결되고, 상기 제3행 제1 공통 배선(CL1_C)은 상기 제3행 제1 공통 전극(CE1_C)에 연결될 수 있다.

상기 제1행 제1 공통 배선(CL1_A), 상기 제2행 제1 공통 배선(CL1_B), 및 상기 제3행 제1 공통 배선(CL1_C)은 독립적으로 전압을 수신할 수 있다. 따라서, 상기 제1행 제1 공통 전극(CE1_A), 상기 제2행 제1 공통 전극(CE1_B), 및 상기 제3행 제1 공통 전극(CE1_C)은 서로 다른 전압을 수신할 수 있다. 상기 제1행 제1 공통 배선(CL1_A), 상기 제2행 제1 공통 배선(CL1_B), 및 상기 제3행 제1 공통 배선(CL1_C) 각각은 제1 쇼팅바(미도시)를 통해 하부 기판(210)에 연결되며, 상기 하부 기판(210)으로부터 전압을 수신할 수 있다.

상기 제2 공통 배선(CL2)은 제1행 제2 공통 배선(CL2_A), 제2행 제2 공통 배선(CL2_B), 및 제3행 제2 공통 배선(CL2_C)을 포함할 수 있다. 상기 제1행 제2 공통 배선(CL2_A)은 상기 제1행 제2 공통 전극(CE2_A)에 연결되고, 상기 제2행 제2 공통 배선(CL2_B)은 상기 제2행 제2 공통 전극(CE2_B)에 연결되고, 상기 제3행 제2 공통 배선(CL2_C)은 상기 제3행 제2 공통 전극(CE1_C)에 연결될 수 있다.

상기 제1행 제2 공통 배선(CL2_A), 상기 제2행 제2 공통 배선(CL2_B), 및 상기 제3행 제2 공통 배선(CL2_C)은 독립적으로 전압을 수신할 수 있다. 따라서, 상기 제1행 제2 공통 전극(CE2_A), 상기 제2행 제2 공통 전극(CE2_B), 및 상기 제3행 제2 공통 전극(CE2_C)은 서로 다른 전압을 수신할 수 있다. 상기 제1행 제2 공통 배선(CL2_A), 상기 제2행 제2 공통 배선(CL1_B), 및 상기 제3행 제2 공통 배선(CL2_C) 각각은 제2 쇼팅바(미도시)를 통해 하부 기판(210)에 연결되며, 상기 하부 기판(210)으로부터 전압을 수신할 수 있다.

상기 제1 공통 배선(CL1) 및 상기 제2 공통 배선(CL2)은 상기 제3 공통 전극(CE3)와 절연되며 중첩할 수 있다.

한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

100: 표시 패널 200: 액정 렌즈 패널
210: 하부 기판 220: 상부 기판
230: 액정층 LE: 렌즈 전극들
CE: 공통 전극들 LU: 렌즈 영역
CGL1~CGL3: 공통 게이트라인들
CDL1~CDL3: 공통 데이터라인들

Claims

2차원 영상을 표시하는 2차원 모드, 3차원 영상을 표시하는 3차원 모드, 및 3차원 영상을 제1 일부 영역에서 표시하고, 2차원 영상을 나머지 영역에서 표시하는 동시 모드 중 어느 하나로 동작하는 표시 패널; 및
상기 표시 패널 상에 배치되고, 상기 표시 패널이 상기 동시 모드로 동작할 때 3차원 영상을 제2 일부 영역을 통해 굴절시키고, 2차원 영상을 그대로 투과시키는 액정 렌즈 패널을 포함하고,
상기 액정 렌즈 패널은,
복수의 렌즈 전극들을 포함하는 하부 기판;
상기 하부 기판에 대향하고, 서로 이격된 매트릭스 형태로 배열된 복수의 공통 전극들을 포함하는 상부 기판; 및
상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고,
상기 공통 전극들은,
상기 제2 일부 영역에 중첩하고, 온 구동 전압을 수신하는 온 공통 전극들; 및
상기 제2 일부 영역에 비중첩하고, 상기 온 구동 전압과 다른 오프 구동 전압을 수신하는 오프 공통 전극들을 포함하는 입체영상 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 액정층은 상기 렌즈 전극들과 상기 공통 전극들 사이의 전압차가 포화 전압 이하일 때 위상이 변경되고,
상기 렌즈 전극들에 인가되는 전압과 상기 오프 구동 전압 사이의 전압차는 상기 포화 전압 이상이고,
상기 렌즈 전극들에 인가되는 전압과 상기 온 구동 전압 사이의 전압차는 상기 포화 전압 이하인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 액정 렌즈 패널은 프레넬 렌즈 기능을 갖는 복수의 렌즈 영역을 더 포함하고,
상기 렌즈 전극들의 폭은 상기 렌즈 영역의 중심에서 멀어질수록 작아지는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 액정 렌즈 패널은 제1 방향으로 연장된 일변과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장된 타변을 갖는 사각 형상인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제4항에 있어서,
상기 렌즈 전극들은 상기 제1 방향으로 서로 이격되고, 상기 렌즈 전극들 각각은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 교차하는 제3 방향으로 연장된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제5항에 있어서,
상기 공통 전극들은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 서로 이격된 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 공통 전극들 각각은 상기 제1 방향으로 연장된 일변과 상기 제2 방향으로 연장된 타변을 갖는 사각 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 공통 전극들 각각은 상기 제1 방향으로 연장된 일변과 상기 제3 방향으로 연장된 타변을 갖는 사각 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제5항에 있어서,
상기 상부 기판은,
상기 제1 방향으로 연장된 공통 게이트라인들; 및
상기 공통 게이트라인들과 서로 절연되며 상기 제3 방향으로 연장된 공통 데이터라인들을 더 포함하고,
상기 공통 전극들은 상기 공통 게이트라인들 및 상기 공통 데이터라인들에 의해 정의된 영역에 각각 구비된 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제9항에 있어서,
상기 상부 기판은 상기 공통 게이트라인들, 상기 공통 데이터라인들, 및 상기 공통 전극들에 연결된 공통 박막트랜지스터를 더 포함하고,
상기 공통 박막트랜지스터는 상기 공통 게이트라인들에 인가된 스캔 신호에 따라 상기 공통 데이터라인들에 인가된 상기 온 구동 전압 및 상기 오프 구동 전압 중 어느 하나를 상기 공통 전극들에 인가하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제1 방향 및 상기 제1 방향과 실질적으로 수직하는 제2 방향으로 연장되며 서로 다른 복수의 시점 영상을 표시하는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널; 및
상기 표시 패널 상에 배치되고, 프레임 마다 이동된 초점 위치를 갖는 액정 렌즈 패널을 포함하고,
상기 액정 렌즈 패널은,
상기 제1 방향으로 서로 인접한 제1 렌즈 영역, 제2 렌즈 영역, 및 제3 렌즈 영역을 포함하고, 프레넬 렌즈 기능을 갖는 렌즈 영역;
복수의 렌즈 전극들을 포함하는 하부 기판;
상기 하부 기판에 대향하고, 복수의 공통 전극들을 포함하는 상부 기판; 및
상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고,
상기 렌즈 전극들에 인가되는 전압의 절대값은 프레임 마다 일정하고, 인접한 두 프레임 내에서 상기 공통 전극들 각각에 한 프레임 동안 인가되는 전압의 절대값은 서로 다른 입체영상 표시 장치.
제11항에 있어서,
상기 렌즈 영역은 상기 제1 방향으로 서로 인접한 제1 렌즈 영역, 제2 렌즈 영역, 및 제3 렌즈 영역을 포함하고,
상기 공통 전극들은 상기 제1 렌즈 영역에 대응하는 제1 공통 전극, 상기 제2 렌즈 영역에 대응하는 제2 공통 전극, 및 상기 제3 렌즈 영역에 대응하는 제3 공통 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제11항에 있어서,
상기 공통 전극들에 인가되는 전압은 복수의 프레임들로 이루어진 프레임 구간 마다 반복되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제13항에 있어서,
상기 프레임 구간은 i 개(i는 2 이상의 자연수)의 프레임을 포함하고, 상기 렌즈 영역의 초점 위치는 하나의 화소의 1/i 피치만큼 상기 제1 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제14항에 있어서,
상기 프레임 구간은 서로 인접한 n-1 프레임, n 프레임, 및 n+1 프레임을 포함하고,
상기 n-1 프레임 동안 상기 제1 렌즈 영역, 상기 제2 렌즈 영역, 상기 제3 렌즈 영역이 순서대로 하나의 렌즈 영역을 구성하고,
상기 n 프레임 동안 상기 제2 렌즈 영역, 상기 제3 렌즈 영역, 및 상기 제1 렌즈 영역이 순서대로 하나의 렌즈 영역을 구성하고,
상기 n+1 프레임 동안 상기 제3 렌즈 영역, 상기 제1 렌즈 영역, 및 상기 제2 렌즈 영역이 순서대로 하나의 렌즈 영역을 구성하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제15항에 있어서,
상기 제1 공통 전극에 상기 n-1 프레임 동안 인가되는 전압은 상기 제1 공통 전극에 상기 n 프레임 및 상기 n+1 프레임 각각 동안 인가되는 전압과 서로 다르고,
상기 제2 공통 전극에 상기 n+1 프레임 동안 인가되는 전압은 상기 제2 공통 전극에 상기 n-1 프레임 및 상기 n 프레임 각각 동안 인가되는 전압과 서로 다른 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제12항에 있어서,
상기 렌즈 영역은 상기 제2 방향으로 서로 인접한 제1행 렌즈 영역 및 제2행 렌즈 영역을 포함하고,
상기 제1 공통 전극은 상기 제1행 렌즈 영역에 대응하는 제1행 제1 공통 전극 및 상기 제2행 렌즈 영역에 대응하는 제2행 제1 공통 전극을 포함하고,
상기 제2 공통 전극은 상기 제1행 렌즈 영역에 대응하는 제1행 제2 공통 전극 및 상기 제2행 렌즈 영역에 대응하는 제2행 제2 공통 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제17항에 있어서,
상기 제1행 렌즈 영역 및 상기 제2행 렌즈 영역은 동일 프레임 내에서 서로 다른 초점 위치를 갖는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제17항에 있어서,
상기 액정 렌즈 패널은 상기 공통 전극들에 연결된 공통 배선을 더 포함하고,
상기 공통 배선은,
상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 공통 전극에 연결되어 전압을 제공하는 제1 공통 배선; 및
상기 제1 공통 배선과 상기 제2 방향으로 이격되고, 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제2 공통 전극에 연결되어 전압을 제공하는 제2 공통 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.
제19항에 있어서,
상기 제1 공통 배선 및 상기 제2 공통 배선 각각은 상기 하부 기판으로부터 전압을 수신하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치.