KR20180062583A - 대면적 무안경 입체 영상 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌티큘러 렌즈를 이용한 다중 시청 영역을 구현한 무안경 입체 영상 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는, 표시 패널 및 렌즈 필름을 포함한다. 표시 패널은, 복수의 화소들과, 각 화소 내에 하나씩 배치된 개구부를 구비한다. 렌즈 필름은, 표시 패널의 수직축에 대해 일정 각도로 기울어진 기울임 축을 갖고 연속 배치된 복수의 렌티큘러 렌즈들을 구비한다. 개구부는, 평행 사변형 형상을 갖는다. 화소 영역은, 가로 폭 대비 세로 길이의 비가 1:6 내지 1:9이다.

Description

대면적 무안경 입체 영상 표시장치{Large Area Autostereoscopic 3-Dimensional Display}

본 발명은 렌티큘러 렌즈를 이용한 다중 시청 영역(혹은, 멀티-뷰; Multi-View)을 구현한 (이하, '렌티큘러 렌즈 방식'이라함) 대면적 무안경 입체 영상 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, TV와 같이 대면적을 갖는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에 관한 것이다.

입체 영상 표시 기술의 발달로 인하여, 텔레비전이나 모니터와 같은 표시장치에 입체 영상을 재현하는 기술이 적용되어 누구나 어디에서든지 입체(혹은, 3D) 영상을 감상할 수 있게 되었다. 입체 영상 표시장치란 "인위적으로 입체 영상을 재생하는 시스템"이라고 정의할 수 있다.

사람이 시각적으로 입체감을 느끼는 이유는, 눈이 가로 방향으로 65mm 떨어져 있음으로 하여 나타나는 양안 시차(binocular disparity) 때문이다. 사람의 눈은 양안 시차 때문에 똑같은 사물을 바라보더라도 각각 약간의 다른 각도에서 바라본 영상을 보며, 이 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면, 뇌는 이를 정확히 융합함으로써 입체감을 느낄 수 있다.

입체 영상 표시장치는, 양안 시차의 메카니즘을 이용하여 2차원 표시장치에서 좌안 및 우안 영상 2개를 모두 표시하고, 좌안과 우안에 정확하게 보내는 설계를 통해 가상적인 입체감을 만들어 낸다. 양안 시차를 구현하기 위한 방법으로, 안경 방식과 무안경 방식이 각각 개발되어 있다.

본 발명과 관련된 무안경 방식은, 좌안 영상과 우안 영상을 동시에 표시하고, 각각 영상의 광축을 분리하여 좌안과 우안에 나누어 제공한다. 무안경 방식은 다시 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 방식, 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 방식 그리고 인테그럴 포토그래피(integral photography) 방식으로 나눌 수 있다. 패럴렉스 배리어 방식은 표시 패널 전면에 세로 격자 모양의 개구부(aperture)를 설치하여 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 제공한다. 렌티큘러 렌즈 방식은 반원통형 렌즈가 연속으로 배열된 렌즈 필름을 표시 패널의 전면에 부착하여 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 제공한다. 인테그럴 포토그래피 방식은 잠자리 눈 모양의 렌즈판을 이용하여 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 제공한다.

도 1을 참조하여, 종래 기술에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에 대해 설명한다. 도 1은 종래 기술에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 1은 1/3 델타 구조로 렌티큘러 렌즈가 배치된 무안경 입체 영상 표시장치에서 시청 영역들이 7개로 분리된 경우를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는, 표시 패널(DP)과, 표시 패널(DP)의 상부 표면에 배치된 렌즈 필름(LF)을 포함한다. 표시 패널(DP)에는 다수 개의 화소(PXL)들이 매트릭스 방식으로 배열되어 있다. 화소(PXL) 하나 하나에는 개구부(AP)가 정의되어 있다. 개구부(AP)는 화소(PXL)에서 나타내는 색상 및 명도를 표시하는 영역이다. 예를 들어, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 한 색상을 나타내는 영역으로 정의할 수 있다. 개구부(AP)를 제외한 영역은 블랙 매트릭스로 가려져 있다.

표시 패널(DP)은 액정 표시 패널 혹은 유기발광 다이오드 표시 패널과 같은 평판 표시 패널일 수 있다. 표시 패널(DP)에는 화소(PXL) 외에도 게이트 배선, 데이터 배선, 박막 트랜지스터 등 여러 구성 요소들이 배치되어 있을 수 있다. 여기서는, 편의상 표시 패널(DP)의 구체적인 구성들에 대해서는 생략한다.

렌즈 필름(LF)은 다수 개의 렌티큘러 렌즈(SLN)들이 일정 폭을 갖고 배열되어 있다. 예를 들어, 반원통형의 렌티큘러 렌즈(SLN)들이 연속해서 배치되어 있다. 특히, 렌티큘러 렌즈(SLN)는 일정 각도를 갖고 기울어져 배치된다. 여기서, 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울어진 각도는 델타 값에 의해 결정된다.

예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 1/3 델타 구조인 경우, 세로 방향으로 세개 가로 방향으로 한 개의 화소마다 동일한 시청 영역의 화소들이 배정된다. 이 조건하에서, 렌티큘러 렌즈(SLN) 하나의 폭이 세 개의 화소(PXL)들에 대응되는 폭을 갖는 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 렌티큘러 렌즈(SLN) 하나는 7개의 시청 영역들(V1 ~ V7)로 나누어질 수 있다. 각 시청 영역들(V1~V7)에 배치된 화소들에는 하나의 화상을 표시한다. 도 1에서 개구부(AP)에 기재한 번호들은 해당 개구부(AP)가 할당된 시청 영역(V1~V7)을 나타낸다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 시청 영역(V1)에 할당된 화소(PXL)들의 개구부(AP)에는 제1 영상이 표시된다. 제2 시청 영역(V2)에 할당된 화소(PXL)들의 개구부(AP)에는 제2 영상이 표시된다. 이와 같은 방법으로 제k 시청 영역(Vk)에 할당된 화소(PXL)들의 개구부(AP)에는 제k 영상이 표시된다. 여기서, k는 1~7 중 어느 한 정수이다.

도 2a 및 2b를 참조하여, 좀 더 상세히 설명한다. 도 2a 및 2b는 실제 물체(객체)를 입체 영상으로 표시하는 메커니즘을 나타내는 개략도들이다.

도 2a를 참조하면, 객체(OBJ)의 전면에서 바라보는 방향에 따라 서로 다른 영상이 보인다. 이를, V1 내지 V7으로 이루어진 7개의 시청 영역(멀티 뷰)들로 나눈 경우로 설명한다. 제k 시청 영역(Vk)에서 보이는 영상을 Sk라 한다. 여기서, k는 1 내지 7 사이의 정수이다. 즉, 제1 시청 영역(V1)에서는 S1 영상이, 제2 시청 영역(V2)에서는 S2의 영상이, 제3 시청 영역(V3)에서는 S3 영상이, 그리고, 제7 시청 영역(V7)에서는 S7 영상이 보인다.

시청자의 좌안이 제1 시청 영역(V1)에 우안이 제2 시청 영역(V2)에 위치하면, 시청자의 좌안은 S1 영상이 그리고 우안은 S2 영상을 인지한다. 이러한 양안 시차를 조합하여 시청자의 뇌는 객체(OBJ)를 입체적으로 인지한다.

도 2b를 참조하면, 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는 이러한 입체감 인지 메카니즘을 평판 표시장치를 이용하여 구현한다. 도 1에 도시한 것과 같은 표시장치에서, 렌티큘러 렌즈(SLN)에 의해 7 개의 시청 영역으로 구분하고, 각 시청 영역에 할당된 화소(PXL)들에서는 각 시청 영역에 할당된 영상들을 표시한다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 렌티큘러 렌즈(SLN)에 의해 분리된 시청 영역들(V1~V7)로 각각의 영상들(S1~S7)이 구분되어 제공된다. 시청자가 위치 L1에서 표시 장치를 바라보면, 시청자의 좌안이 제1 시청 영역(V1)에 우안이 제2 시청 영역(V2)에 위치하고, 마치 도 2a에서 위치 L1에서 객체(OBJ)를 바라보는 것과 동일한 입체감을 감상할 수 있다. 시청자가 위치를 바꾸어 위치 L4에 오면, 좌안(L)이 제4 시청 영역(V4)에 우안(R)이 제5 시청 영역(V5)에 위치하고, L4의 위치에서 실제 객체(OBJ)를 바라보는 입체감을 감상할 수 있다.

지금까지의 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는 주로 개인용 및/또는 휴대용 표시 장치에 적용되었다. 하지만, TV와 같이 대형 표시장치에서도 무안경 방식의 입체 영상을 제공하기를 원하는 요구가 증가하고 있다.

렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 이용하여 입체 영상을 관람하기 위해서는, 적정 시청 거리(Optimum Viewing Distance)에 위치하여야 한다. 특히, TV와 같이 대형 표시장치를 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치로 구현하기 위해서는, 적어도 3m 이상의 적정 시청거리를 필요로 한다. 따라서, 대형 표시 장치에 무안경 입체 영상 기능을 부여하기 위해서는 적정 시청 거리를 확보하기 위한 구조적 개선이 필요하다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, TV와 같은 대면적을 갖는 무안경 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 3m 이상의 적정 시청 거리 확보한 렌티큘러 렌즈 방식의 대면적 무안경 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 갭 글래스를 구비하지 않고도 적정 시청 거리 확보한 렌티큘러 렌즈 방식의 대면적 무안경 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는, 표시 패널 및 렌즈 필름을 포함한다. 표시 패널은, 복수의 화소들과, 각 화소 내에 하나씩 배치된 개구부를 구비한다. 렌즈 필름은, 표시 패널의 수직축에 대해 일정 각도로 기울어진 기울임 축을 갖고 연속 배치된 복수의 렌티큘러 렌즈들을 구비한다. 개구부는, 평행 사변형 형상을 갖는다. 화소 영역은, 가로 폭 대비 세로 길이의 비가 1:6 내지 1:9이다.

일례로, 표시 패널의 세로 방향으로 진행하는 제1 데이터 배선, 제2 데이터 배선 및 제3 데이터 배선을 더 포함한다. 제1 데이터 배선과 제2 데이터 배선 사이에서, 제1 데이터 배선과 인접하여 제1 화소 전극이 배치된다. 제2 데이터 배선과 인접하여 제2 화소 전극이 배치된다. 제2 데이터 배선과 제3 데이터 배선 사이에서, 제2 데이터 배선과 인접하여 제3 화소 전극이 배치된다. 제3 데이터 배선과 인접하여 제4 화소 전극이 배치된다. 제1 화소 전극 및 제3 화소 전극은, 제2 데이터 배선에 연결된다. 제2 화소 전극은, 제1 데이터 배선에 연결된다. 제4 화소 전극은, 제3 데이터 배선에 연결된다.

일례로, 제1 데이터 배선과 제3 데이터 배선에는 동일한 극성 전압이 인가된다. 제2 데이터 배선에는 제1 및 제3 데이터 배선과 상이한 극성 전압이 인가된다.

일례로, 제1 게이트 배선, 제2 게이트 배선, 제1 내지 제4 박막 트랜지스터를 더 포함한다. 제1 게이트 배선은, 제1 내지 제4 화소 전극들의 상변에 인접하여 표시 패널의 가로 방향으로 진행한다. 제2 게이트 배선은, 제1 내지 제4 화소 전극들 하변에 인접하여 표시 패널의 가로 방향으로 진행한다. 제1 박막 트랜지스터는, 제2 게이트 배선과 제1 데이터 배선에 연결된다. 제2 박막 트랜지스터는, 제1 게이트 배선과 제2 데이터 배선에 연결된다. 제3 박막 트랜지스터는, 제2 게이트 배선과 제2 데이터 배선에 연결된다. 제4 박막 트랜지스터는, 제1 게이트 배선과 제3 데이터 배선에 연결된다.

일례로, 제1 박막 트랜지스터는 제2 화소 전극에 연결된다. 제2 박막 트랜지스터는 제1 화소 전극에 연결된다. 제3 박막 트랜지스터는 제3 화소 전극에 연결된다. 제4 박막 트랜지스터는 제4 화소 전극에 연결된다.

일례로, 개구부의 형상을 정의하는 개구 영역과, 개구 영역 내부로 분기된 다수 개의 선분들을 구비한 공통 전극을 더 포함한다. 제1 내지 제4 화소 전극들은, 화소 영역 내에서 일정 간격으로 배치된 다수 개의 선분들을 구비한다. 공통 전극의 선분들과 화소 전극들의 선분들은 교대로 배치된다.

일례로, 렌티큘러 렌즈 하나는, 동일한 뷰 폭을 갖고 기울임 축과 평행한 띠 형상으로 정의된 k 개의 (k는 자연수) 뷰 영역들을 구비한다. 개구부 하나는, 뷰 영역들 중 어느 하나에 대응하여 배치된다.

일례로, 뷰 영역들 중 k번째 뷰 영역에 배치된 개구부들은 k 번째 영상을 표시하는 화소 영역들에 배치된다.

일례로, 개구부의 가로변에 해당하는 개구 폭은, 뷰 폭에 상응하는 값을 갖는다.

본 발명은 다수 개의 시청 영역이 정의된 렌티큘러 렌즈들을 연속하여 배치한 렌즈 필름을 이용하여 표시 패널의 각 화소에서 제공하는 영상을 분리함으로써 입체 영상을 표현하는 표시장치를 제공한다. 본 발명에 의한 대면적 무안경 입체 영상 표시장치는, 화소의 가로 폭 대비 세로 길이의 비율이 1:6 내지 1:9의 값을 갖는다. 따라서, 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 구현함에 있어, 갭 글래스를 사용하지 않고도 3m 이상의 충분한 적정 시청 거리를 확보할 수 있다. 갭 글래스를 필요로 하지 않으므로, 대면적 무안경 입체 영상 표시장치의 무게를 줄이고, 제조 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 화소의 피치가 줄어들어 고 해상도 입체 영상을 제공할 수 있으며, 입체 영상 표현의 효율도 증가한다.

도 1은 종래 기술에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 2a 및 2b는 실제 물체(객체)를 입체 영상으로 표시하는 메커니즘을 나타내는 개략도들.
도 3은 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 화소 구조를 설명하는 개략도.
도 5는 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치의 표시 패널에서 화소 연결 구조를 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치의 표시 패널의 구조를 나타낸 평면도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명을 설명한다. 도 3은 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 나타내는 평면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치는, 표시 패널(DP)과 표시 패널(DP)의 상부 표면에 배치된 렌즈 필름(LF)을 포함한다. 표시 패널(DP)은 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소(PXL)들을 포함한다. 표시 패널(DP)에는 화소(PXL)들 이외에도 여러 구성 요소들이 더 포함되어 있으나, 편의상 본 발명과 직접적으로 관련되지 않은 부분은 설명하지 않는다. 각 화소(PXL) 하나에는 하나의 개구부(AP)가 할당되어 있다.

렌즈 필름(LF)은 연속하여 배치된 반원통 형의 다수 개의 렌티큘러 렌즈(SLN)들을 포함한다. 렌티큘러 렌즈(SLN)들은 일정한 기울기를 갖고 표시 패널(DP)의 상부 표면에 부착될 수 있다. 여기서, 기울기는 화소(PXL) 단위로 설정할 수 있다. 예를 들어, 1/3 델타 구조인 경우, 렌티큘러 렌즈(SLN)의 기울기는 {화소의 가로 폭 / (3 x 화소의 세로 길이)}와 같을 수 있다. 여기서, 델타 값은 n/m (n은 자연수, m은 n보다 큰 자연수)으로 설정할 수 있다.

렌티큘러 렌즈는 k 개의 시청 영역(혹은, 뷰(view) 영역)들로 구분될 수 있다. 시청 영역들은, 동일한 시청 영역 폭(혹은, 뷰 폭)을 갖는 띠 형상이 연속해서 나열되도록 정의된다. 각각의 시청 영역에는 개구부(AP)들이 할당되어 있다. 동일한 시청 영역에 할당된 화소 영역들(PXL)은 동일한 종류의 영상을 표시한다. 시청 영역의 설정은 설계 방식에 의해 결정된다. 여기서는, 본 발명과 직접적인 관련이 없는 시청 영역을 설정하는 구체적인 방법에 대해서는 언급하지 않는다.

여기서, 시청 영역 폭은, 시청 영역을 정의하는 이웃하는 두 사선의 수평 이격 간격을 의미한다. 또한, 시청 영역을 정의하는 이웃하는 두 사선은 렌티큘러 렌즈의 기울임 축과 평행하다.

도 3에서는 7개의 시청 영역들로 구분된 경우를 도시하였다. 각, 시청 영역들(V1~V7)에 할당된 화소들은 각각 고유의 화면을 나타낸다. 따라서, 도 3에 도시한 표시장치는 7개의 방향에서 바라본 7개의 영상을 동시에 표시한다. 다만, 7개의 영상들은 렌티큘러 렌즈에 의해 7개의 시청 영역으로 구분되어 제공된다. 시청 영역의 개수는 7개에 한정하는 것이 아니고, 뷰-맵(view map; 혹은 시청 영역 설정) 설계에 따라 시청 영역의 개수를 다양하게 설정할 수 있다.

도 3에서 각 개구부(AP)에 기재한 번호는 영상 번호를 의미한다. 예를 들어, 숫자 '1'이 기재된 개구부(AP)에서는 제1 영상이 표현된다. 제1 영상을 나타내는 개구부(AP)는 제1 시청 영역(V1)에 할당되어 있다. 숫자 '2'가 기재된 개구부(AP)에서는 제2 영상이 표현된다. 제2 영상을 나타내는 개구부(AP)는 제2 시청 영역(V2)에 할당되어 있다. 이런 방식으로 7개의 시청 영역들(V1~V7)에는 각각 제1 영상 내지 제7 영상 중 어느 한 영상을 표현하는 개구부(AP)가 배치되어 있다.

특히, TV와 같이, 렌티큘러 렌즈 방식의 대면적 무안경 입체 영상 표시장치는 적정 시청 거리를 확보하는 것이 무엇보다 중요하다. 적정 시청 거리는, 표시 패널과 렌즈 필름 사이의 거리, G에 비례하고, 화소의 피치, P에 반비례하는 특성을 갖는다. 즉, 아래 수학식 1과 같이 표현할 수 있다. 여기서, QVD는 적정 시청거리를, K는 비례 정수, G는 표시 패널과 렌즈 필름 사이의 거리를, 그리고 P는 표시 패널에 배치된 화소의 피치를 의미한다.

TV와 같이 대형 표시 장치에서 무안경 입체 영상을 제공하기 위해서는, 화소의 피치가 일정한 상태에서 표시 패널과 렌즈 필름 사이의 거리를 증가하여야 한다. TV와 같이 대형 표시 장치에서 렌즈 필름과 표시 패널 사이의 거리를 증가하기 위해서는, 두꺼운 유리 기판을 렌즈 필름과 표시 패널 사이에 개재하여야 한다. 대형 TV의 표시 면적에 대응하는 대형 유리 기판을 구비할 경우, 표시 장치의 무게가 무거워지고, 비용이 증가하고, 표시 장치의 효율성이 떨어진다는 문제가 있다.

다른 방법으로는, 화소의 피치를 줄이는 방법이 있다. 여기서, 화소 피치는 가로 폭의 길이를 의미한다. 화소의 가로 폭을 1/2로 줄임으로서, 적정 시청 거리를 적어도 3m 이상 확보할 수 있다. 특히, 표시 패널과 렌즈 필름 사이에 간격을 넓히기 위한 갭 기판을 구비하지 않고도 적정 시청 거리를 확보할 수 있다.

도 4를 참조하여, 본 발명에 의한 표시 패널의 화소 영역에 대한 구조를 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 의한 화소 구조를 설명하는 개략도이다. 도 4에서 좌측 도면은 종래 기술에 의한 화소 구조를 나타내며, 우측 도면은 본 발명에 의한 화소 구조를 나타낸다.

도 4의 좌측 도면을 참조하면, 표시 패널(DP)은 가로 방향으로 진행하는 게이트 배선(GL) 및 세로 방향으로 진행하는 데이터 배선(DL)을 포함한다. 게이트 배선(GL)들과 데이터 배선(DL)들의 교차 배열 구조로, 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소 영역(PXL)들이 정의된다. 화소 영역(PXL)에는 사다리꼴 형상의 개구부(AP)가 배치되어 있다. 하나의 화소 영역(PXL)은, 대략 가로 폭 대비 세로 길이의 비율이 1:3인 장방형 모양을 갖는다. 여기서, 화소 영역(PXL)의 가로 폭이 화소의 피치에 해당한다.

도 4의 우측 도면을 참조하면, 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서 적정 시청 거리를 확보하기 위해, 화소 영역(PXL)의 폭을 1/2로 감소한다. 단, 화소 영역(PXL)의 세로 길이는 그대로 유지한다. 그 결과, 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치의 화소 영역(PXL)은 폭 대비 길이의 비율이 1:6인 장방형 모양을 갖는다.

이하, 도 5를 참조하여, 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서 표시 패널(DP)에 배치된 화소들의 연결 구조에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치의 표시 패널에서 화소 연결 구조를 나타낸 평면도이다.

도 5를 참조하면, 제1 데이터 배선(DL1), 제2 데이터 배선(DL2) 및 제3 데이터 배선(DL3)들이 기판 위에서 세로 방향으로 진행하고 있다. 또한, 제1 게이트 배선(GL1) 및 제2 게이트 배선(GL2)들이 기판 위에서 가로 방향으로 진행하고 있다. 이들 게이트 배선들(GL1, GL2)과 데이터 배선들(DL1, DL2, DL3)이 둘러싸는 내측 영역에 2개의 화소 전극들이 배치된다. 도 5에서는 복수 개의 화소 전극들 중에서 기본 단위가 되는 화소 전극들의 구조를 설명하기 위해 최소한의 화소 전극들을 설명한다.

제1 데이터 배선(DL1)과 제2 데이터 배선(DL2) 사이에는 제1 화소 전극(P1)과 제2 화소 전극(P2)이 배치된다. 특히, 제1 데이터 배선(DL1)에 인접하여 제1 화소 전극(P1)이 배치되고, 제2 데이터 배선(DL2)에 인접하여 제2 화소 전극(P2)이 배치된다. 한편, 제2 데이터 배선(DL2)과 제3 데이터 배선(DL3) 사이에는 제3 화소 전극(P3)과 제4 화소 전극(P4)이 배치된다. 특히, 제2 데이터 배선(DL2)에 인접하여 제3 화소 전극(P3)이 배치되고, 제3 데이터 배선(DL3)에 인접하여 제4 화소 전극(P4)이 배치된다.

본 발명의 주요 특징은, 각 화소 전극들과 데이터 배선과의 연결 관계에 있다. 예를 들어, 제1 화소 전극(P1)은 제2 데이터 배선(DL2)에 연결되어 있고, 제2 화소 전극(P2)은 제1 데이터 배선(DL1)에 연결되어 있다. 한편, 제3 화소 전극(P3)은 제2 데이터 배선(DL2)에 연결되어 있고, 제4 화소 전극(P4)은 제3 데이터 배선(DL3)에 연결되어 있다.

좀 더 상세히 설명하면, 제2 게이트 배선(GL2)과 제1 데이터 배선(DL1)의 교차점에 제1 박막 트랜지스터(T1)가 배치되어 있다. 제1 박막 트랜지스터(T1)에는 제2 화소 전극(P2)이 연결되어 있다. 제1 게이트 배선(GL1)과 제2 데이터 배선(DL2)의 교차점에 제2 박막 트랜지스터(T2)가 배치되어 있다. 제2 박막 트랜지스터(T2)에는 제1 화소 전극(P1)이 연결되어 있다.

또한, 제2 게이트 배선(GL1)과 제2 데이터 배선(DL3)의 교차점에 제3 박막 트랜지스터(T3)가 배치되어 있다. 제3 박막 트랜지스터(T3)에는 제3 화소 전극(P3)이 연결되어 있다. 제1 게이트 배선(GL1)과 제3 데이터 배선(DL3)의 교차점에 제4 박막 트랜지스터(T4)가 배치되어 있다. 제4 박막 트랜지스터(T4)에는 제4 화소 전극(P4)이 연결되어 있다.

제2 데이터 배선(DL2)을 기준으로 좌측에 배치된 2개의 화소 전극들은 서로 원접하는 데이터 배선과 연결된다. 반면에, 제2 데이터 배선(DL2)을 기준으로 우측에 배치된 2개의 화소 전극들은 서로 인접하는 데이터 배선과 연결된다. 이러한 연결 구조를 갖는 이유는, 데이터 배선들(DL1, DL2, DL3)에 인가되는 데이터 전압의 극성을 다르게 인가하여, 화소 전극의 열화를 방지하기 위함이다.

예를 들어, 제1 데이터 배선(DL1)에 (+) 극성을, 제2 데이터 배선(DL2)에 (-) 극성을, 그리고 제3 데이터 배선(DL3)에 (+) 극성을 인가한다. 그 결과, 제1 화소 전극(P1)에는 (-) 극성이, 제2 화소 전극(P2)에는 (+) 극성이, 제3 화소 전극(P3)에는 (-) 극성이 그리고 제4 화소 전극(P4)에는 (+) 극성이 인가된다.

따라서 수평 방향으로 열거된 4개의 화소 전극들에서는 (+) 극성과 (-) 극성이 교대로 나타난다. 이로써 기판 전체에 걸쳐 극성이 분산되어 표시되며, 극성 뭉침을 방지할 수 있다. 극성 뭉침이 발생하면, 화면에서 밝고 어두운 패턴이 반복해서 발생하여, 화질이 나빠진다. 하지만, 본 발명에 의한 화소 전극의 연결 구조에 의하면, 극성 뭉침을 방지하여, 표시 패널 전체 면적에 거쳐 균일한 휘도를 갖는 양질의 화질을 얻을 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치에서 표시 패널(DP)에 배치된 화소 영역들의 전체 구조에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명에 의한 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치의 표시 패널의 구조를 나타낸 평면도이다. 여기서, 화소 전극들의 연결 구조는 도 5에서 설명하였으므로, 화소 영역의 구조를 중심으로 설명한다.

제1 화소 영역(PXL1)에는 제1 화소 전극(P1)이 배치되어 있다. 제1 화소 전극(P1)은 다수 개의 선분 형상이 일정 간격으로 서로 평행하게 배치되어 있다. 또한, 제1 화소 영역(PXL1)에는 제1 박막 트랜지스터(T1)가 배치되어 있다. 제1 박막 트랜지스터(T1)는 제2 게이트 배선(GL2)에서 분기하는 제1 게이트 전극(G1), 제1 데이터 배선(DL1)에서 분기하는 제1 소스 전극(S1) 그리고 제1 소스 전극(S1)과 대향하는 제1 드레인 전극(D1)을 포함한다. 하지만, 제1 박막 트랜지스터(T1)의 제1 드레인 전극(D1)은 제2 화소 영역(PXL2)에 배치된 제2 화소 전극(P2)에 연결되어 있다.

제2 화소 영역(PXL2)에는 제2 화소 전극(P2)이 배치되어 있다. 제2 화소 전극(P2)은 다수 개의 선분 형상이 일정 간격으로 서로 평행하게 배치되어 있다. 또한, 제2 화소 영역(PXL2)에는 제2 박막 트랜지스터(T2)가 배치되어 있다. 제2 박막 트랜지스터(T2)는 제1 게이트 배선(GL1)에서 분기하는 제2 게이트 전극(G2), 제2 데이터 배선(DL2)에서 분기하는 제2 소스 전극(S2) 그리고 제2 소스 전극(S2)과 대향하는 제2 드레인 전극(D2)을 포함한다. 하지만, 제2 박막 트랜지스터(T2)의 제2 드레인 전극(D2)은 제1 화소 영역(PXL1)에 배치된 제1 화소 전극(P1)에 연결되어 있다.

제3 화소 영역(PXL3)에는 제3 화소 전극(P3)이 배치되어 있다. 제3 화소 전극(P3)은 다수 개의 선분 형상이 일정 간격으로 서로 평행하게 배치되어 있다. 또한, 제3 화소 영역(PXL3)에는 제3 박막 트랜지스터(T3)가 배치되어 있다. 제3 박막 트랜지스터(T3)는 제2 게이트 배선(GL2)에서 분기하는 제3 게이트 전극(G3), 제2 데이터 배선(DL2)에서 분기하는 제3 소스 전극(S3) 그리고 제3 소스 전극(S3)과 대향하는 제3 드레인 전극(D3)을 포함한다. 제3 박막 트랜지스터(T3)의 제3 드레인 전극(D3)은 제3 화소 영역(PXL3)에 배치된 제3 화소 전극(P3)에 연결되어 있다.

제4 화소 영역(PXL4)에는 제4 화소 전극(P4)이 배치되어 있다. 제4 화소 전극(P4)은 다수 개의 선분 형상이 일정 간격으로 서로 평행하게 배치되어 있다. 또한, 제4 화소 영역(PXL4)에는 제4 박막 트랜지스터(T4)가 배치되어 있다. 제4 박막 트랜지스터(T4)는 제1 게이트 배선(GL1)에서 분기하는 제4 게이트 전극(G4), 제3 데이터 배선(DL3)에서 분기하는 제4 소스 전극(S4) 그리고 제4 소스 전극(S4)과 대향하는 제4 드레인 전극(D4)을 포함한다. 제4 박막 트랜지스터(T4)의 제4 드레인 전극(D4)은 제4 화소 영역(PXL4)에 배치된 제4 화소 전극(P4)에 연결되어 있다.

특히, 제1 내지 제4 화소 영역들(PXL1 ~ PXL4) 각각에는 공통 전극(COM)이 배치되어 있다. 공통 전극(COM)은 일정 간격으로 서로 평행하게 배치된 다수 개의 선분들을 포함한다. 특히, 공통 전극(COM)의 선분 하나는 화소 전극(P)의 선분 2개 사이에 배치되어 있다. 공통 전극(COM)은 공통 배선(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 공통 배선은, 기판 전체 표면을 덮는 박막 형상을 갖는다. 특히, 공통 배선은 불투명 금속 물질로 형성될 수 있다. 또한, 공통 배선은, 개구부(AP)에 대응하는 개방 영역을 갖는다. 이해를 돕기 위해, 도 6에서 아래 행의 화소 영역들에는 개구부(AP)를 정의하는 형상을 별도로 도시하였다. 즉, 공통 배선은 기판 표면 전체를 덮는 형상을 갖는데, 각 화소 영역 내에서 개구부(AP)에 대응하는 개방 영역을 정의한다. 또한, 개방 영역에는 공통 전극(COM)의 선분들과 화소 전극(P)의 선분들이 노출되어 있다.

이로써, 공통 전극(COM)의 선분들과 화소 전극(P)의 선분들 사이에 수평 전계가 형성된다. 이 수평 전계에 의해 액정을 구동하여, 화상 정보를 표현한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서는, 대형 표시장치에 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시장치를 구현함에 있어서, 적정 시청 거리를 확보할 수 있는 화소 구조를 제안한다. 특히, 화소의 가로 폭의 피치를 1/2로 줄여 설정함으로써, 표시 패널과 렌즈 필름 사이에 갭 기판을 구비하지 않고도 3m 이상의 적정 시청 거리를 확보할 수 있다. 이상의 실시 예에서는 화소의 세로 길이는 변화하지 않고, 가로 폭 피치를 1/2로 줄인 경우로 설명하였다. 하지만, 더 긴 시청 거리를 확보할 필요가 있을 경우에는 화소의 가로 폭을 1/3로 줄이는 것이 바람직하다.

화소의 가로 폭 피치를 1/2로 줄이는 경우, 화소의 폭 : 길이의 비율은 1:6 (0.5 : 3)이 된다. 한편, 화소의 가로 폭 피치를 1/3로 줄이는 경우, 화소의 폭 : 길이의 비율은 1:9 (0.33 : 3)가 된다. 화소의 가로 폭 피치를 더 많이 줄이면, 적정 시청 거리를 더 길게 확보할 수 있다. 하지만, 화소의 가로 폭 피치를 줄이면, 개구율도 줄어서, 화질에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 렌즈 필름과 정렬이 쉽지 않아 입체 영상을 구현하는 데 문제가 있을 수 있다. 따라서, 적정 시청 거리 확보와 양질의 화질 확보라는 두 가지 목적을 모두 달성하기 위해서는 화소의 가로 폭 : 길이의 비율은 1:6 내지 1:9인 것이 바람직하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

DP: 표시 패널
PXL: 화소 AP: 개구부
LF: 렌즈 필름 SLN: 렌티큘러 렌즈
V1~V7: 시청 영역 OBJ: (실물) 객체
DL: 데이터 배선 GL: 게이트 배선
T1, T2, T3, T4: 박막 트랜지스터 P1, P2, P3, P4: 화소 전극
COM: 공통 전극

Claims (9)

1. 복수의 화소 영역들과, 상기 각 화소 영역 내에 하나씩 배치된 개구부를 구비하는 표시 패널;
   상기 표시 패널의 수직축에 대해 일정 각도로 기울어진 기울임 축을 갖고 연속 배치된 복수의 렌티큘러 렌즈들을 구비하며, 상기 표시 패널 전면에 배치된 렌즈 필름을 포함하되,
   상기 개구부는, 평행 사변형 형상을 갖고,
   상기 화소 영역은 가로 폭 대비 세로 길이의 비가 1:6 내지 1:9인 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   표시 패널의 세로 방향으로 진행하는 제1 데이터 배선, 제2 데이터 배선 및 제3 데이터 배선을 더 포함하고,
   상기 제1 데이터 배선과 상기 제2 데이터 배선 사이에서, 상기 제1 데이터 배선과 인접하여 제1 화소 전극이, 상기 제2 데이터 배선과 인접하여 제2 화소 전극이 배치되며,
   상기 제2 데이터 배선과 상기 제3 데이터 배선 사이에서, 상기 제2 데이터 배선과 인접하여 제3 화소 전극이, 상기 제3 데이터 배선과 인접하여 제4 화소 전극이 배치되고,
   상기 제1 화소 전극 및 상기 제3 화소 전극은 상기 제2 데이터 배선에 연결되고,
   상기 제2 화소 전극은 상기 제1 데이터 배선에 연결되고,
   상기 제4 화소 전극은 상기 제3 데이터 배선에 연결된 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 데이터 배선과 상기 제3 데이터 배선에는 동일한 극성 전압이 인가되고,
   상기 제2 데이터 배선에는 상기 제1 및 제3 데이터 배선과 상이한 극성 전압이 인가되는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 내지 상기 제4 화소 전극들의 상변에 인접하여 상기 표시 패널의 가로 방향으로 진행하는 제1 게이트 배선;
   상기 제1 내지 상기 제4 화소 전극들 하변에 인접하여 상기 표시 패널의 가로 방향으로 진행하는 제2 게이트 배선;
   상기 제2 게이트 배선과 상기 제1 데이터 배선에 연결된 제1 박막 트랜지스터;
   상기 제1 게이트 배선과 상기 제2 데이터 배선에 연결된 제2 박막 트랜지스터;
   상기 제2 게이트 배선과 상기 제2 데이터 배선에 연결된 제3 박막 트랜지스터;
   상기 제1 게이트 배선과 상기 제3 데이터 배선에 연결된 제4 박막 트랜지스터를 더 포함하는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 박막 트랜지스터는 상기 제2 화소 전극에 연결되고,
   상기 제2 박막 트랜지스터는 상기 제1 화소 전극에 연결되고,
   상기 제3 박막 트랜지스터는 상기 제3 화소 전극에 연결되고,
   상기 제4 박막 트랜지스터는 상기 제4 화소 전극에 연결된 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 개구부의 형상을 정의하는 개구 영역과, 상기 개구 영역 내부로 분기된 다수 개의 선분들을 구비한 공통 전극을 더 포함하고;
   상기 제1 내지 상기 제4 화소 전극들은, 상기 화소 영역 내에서 일정 간격으로 배치된 다수 개의 선분들을 구비하고;
   상기 공통 전극의 선분들과 상기 화소 전극들의 선분들은 교대로 배치된 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 렌티큘러 렌즈 하나는,
   동일한 뷰 폭을 갖고 상기 기울임 축과 평행한 띠 형상으로 정의된 k 개의 (k는 자연수) 뷰 영역들을 구비하고,
   상기 개구부 하나는,
   상기 뷰 영역들 중 어느 하나에 대응하여 배치된 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 뷰 영역들 중 k번째 뷰 영역에 배치된 상기 개구부들은 k 번째 영상을 표시하는 화소 영역들에 배치된 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 개구부의 가로변에 해당하는 개구 폭은, 상기 뷰 폭에 상응하는 값을 갖는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체 영상 표시 장치.

Images