KR101268965B1

KR101268965B1 - 영상표시장치

Info

Publication number: KR101268965B1
Application number: KR1020100068133A
Authority: KR
Inventors: 채희영
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2013-05-30
Also published as: CN102338953A; US8791988B2; KR20120007393A; CN102338953B; US20120013610A1

Abstract

본 발명에 따른 영상표시장치는 다수의 픽셀들을 포함하여 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 구현하는 표시패널; 및 상기 3D 영상 구현시 상기 표시패널로부터의 빛을 제1 편광 성분과 제2 편광 성분으로 분리하는 패턴드 리타더를 구비하고; 상기 표시패널은, 데이터라인과 각각 교차하며, 컬럼 방향을 따라 위에서 아래로 순차 배치되는 제1 내지 제4 게이트라인과; 상기 제1 및 제2 게이트라인 사이에 상하로 배치되고 상기 제1 및 제2 게이트라인에 각각 접속되며 상기 3D 영상 구현시 좌안 이미지를 공통으로 표시하는 제1 및 제2 픽셀과; 상기 제3 및 제4 게이트라인 사이에 상하로 배치되고 상기 제3 및 제4 게이트라인에 각각 접속되며 상기 3D 영상 구현시 우안 이미지를 공통으로 표시하는 제3 및 제4 픽셀과; 상기 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분리하는 블랙 매트릭스를 포함한다.

Description

영상표시장치{IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 2차원 평면 영상(이하, '2D 영상')과 3차원 입체 영상(이하, '3D 영상')을 구현할 수 있는 영상표시장치에 관한 것이다.

최근, 다양한 비디오 콘텐츠의 개발에 힘입어 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 구현할 수 있는 영상표시장치가 대두되고 있다. 3D 영상 구현을 위해, 영상표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용한다.

양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다.

안경방식의 일 예로서, 표시패널 상에 패턴드 리타더(Patterned Retarder)를 배치한 영상표시장치가 있다. 이 영상표시장치는 패턴드 리타더의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광 안경의 편광특성을 이용하여 3D 영상을 구현하여 다른 입체 영상 구현 방법에 비하여, 3D 영상에서 좌안과 우안의 크로스토크가 작고 휘도가 뛰어나 화질이 우수하다.

하지만, 패턴드 리타더를 이용한 영상표시장치에서는 좌안 이미지와 우안 이미지가 공간적으로 이웃하여 표시패널에 표시되기 때문에 3D 상하 시야각이 낮다.

3D 상하 시야각을 넓히기 위한 일 예로, 표시패널의 블랙 매트릭스와 대응되는 패턴드 리타더 영역에 블랙 스트라이프를 형성하는 기술이 일본 공개특허공보 제2002-185983호를 통해 제안된 바 있다. 이 기술은 블랙 스트라이프로 인해 일반적인 2D 전용 표시장치에 비하여 2D 영상의 휘도가 매우 낮으며, 블랙 스트라이프와 블랙 매트릭스의 상호 작용에 모아레(Moire)를 발생시키는 문제점이 있다.

3D 상하 시야각을 넓히기 위한 다른 예로, 도 1과 같이 블랙 스트라이프를 없애는 대신 표시패널의 블랙 매트릭스(BM)를 2D 전용 표시장치에 비하여 넓게 형성하는 기술이 제안된 바 있다. 이 기술은 패턴드 리타더의 제1 및 제2 리타더(RT1,RT2)의 경계 부분에 대응되는 블랙 매트릭스(BM)를 2D 전용 표시장치에서의 블랙 매트릭스(BM) 형성폭(W)과 비교하여 2배 가까이 넓은 폭(2W)으로 형성한다. 블랙 매트릭스(BM)는 상하로 이웃하는 픽셀들(PIX1~PIX4) 사이를 가로지르는 게이트라인와, 데이터라인에 공급된 화소 신호를 픽셀들(PIX1~PIX4)에 인가하기 위한 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하, 'TFT')를 덮으며 나아가, 픽셀들(PIX1~PIX4)의 상부 및 하부까지 상당한 넓이로 덮는다. 이러한 블랙 매트릭스(BM)에 의해, 픽셀들(PIX1~PIX4)의 각 개구영역은 2D 전용 표시장치의 65% 수준으로 줄어들게 된다. 그 결과, 이 기술에서도 일반적인 2D 전용 표시장치에 비하여 2D 영상의 휘도가 매우 낮다.

전술한 기술들을 채용한 종래 영상표시장치는 2D 영상의 휘도를 보상하기 위해, 일반적인 2D 전용 표시장치에 비하여 더 많은 개수의 광원들과 이중휘도향상필름(Double Brightness Enhancement Film, 이하 'DBEF')까지 필요하므로, 제조 단가가 높아 제품 경쟁력이 낮다.

따라서, 본 발명의 목적은 광원들의 개수증가나 별도의 광학필름 추가 없이 2D 영상의 휘도 저하를 최소화하면서도 3D 상하 시야각을 넓힐 수 있도록 한 영상표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 영상표시장치는 다수의 픽셀들을 포함하여 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 구현하는 표시패널; 및 상기 3D 영상 구현시 상기 표시패널로부터의 빛을 제1 편광 성분과 제2 편광 성분으로 분리하는 패턴드 리타더를 구비하고; 상기 표시패널은, 데이터라인과 각각 교차하며, 컬럼 방향을 따라 위에서 아래로 순차 배치되는 제1 내지 제4 게이트라인과; 상기 제1 및 제2 게이트라인 사이에 상하로 배치되고 상기 제1 및 제2 게이트라인에 각각 접속되며 상기 3D 영상 구현시 좌안 이미지를 공통으로 표시하는 제1 및 제2 픽셀과; 상기 제3 및 제4 게이트라인 사이에 상하로 배치되고 상기 제3 및 제4 게이트라인에 각각 접속되며 상기 3D 영상 구현시 우안 이미지를 공통으로 표시하는 제3 및 제4 픽셀과; 상기 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분리하는 블랙 매트릭스를 포함한다.

상기 표시패널에는 상기 컬럼 방향과 직교하는 라인 방향으로 다수의 표시라인들이 형성되고; 상기 제1 내지 제4 픽셀은 각각 제1 내지 제4 표시라인에 배치되며; 상기 블랙 매트릭스는 상기 제2 표시라인의 하부 및 상기 제3 표시라인의 상부에 각각 소정 폭으로 배치된다.

상기 제2 표시라인의 하부에 배치되는 블랙 매트릭스는 상기 제3 표시라인의 상부에 배치되는 블랙 매트릭스와 함께 일체로 형성된다.

상기 소정 폭은 상기 좌안 및 우안 이미지들 간 간섭을 방지할 수 있는 3D 상하 시야각이 미리 정해진 소정 각도를 갖도록 정해진다.

상기 패턴드 리타더는 상기 제1 편광 성분을 투과시키는 제1 리타더와, 상기 제1 리타더와 교대로 배치되며 상기 제2 편광 성분을 투과시키는 제2 리타더를 구비하고; 상기 패턴드 리타더는 상기 제1 및 제2 리타더의 경계 부분이 상기 블랙 매트릭스와 중첩되도록 얼라인된다.

상기 제1 및 제2 리타더의 각 수직피치는 픽셀 피치의 2배로 설정된다.

이 영상표시장치는 상기 표시패널의 데이터라인을 구동하기 위한 데이터 구동부를 더 구비하고; 상기 데이터 구동부는 상기 3D 영상 구현시 상기 제1 내지 제4 게이트라인에 순차 공급되는 게이트펄스에 각각 동기하여 좌안 영상 데이터, 좌안 영상 데이터, 우안 영상 데이터, 우안 영상 데이터 순으로 데이터전압들을 상기 데이터라인에 공급한다.

본 발명에 따른 영상표시장치는 화소 어레이의 설계 변경, 표시 이미지 변경, 및 리타더의 수직 피치 변경을 통해, 광원들의 개수증가나 별도의 광학필름 추가 없이 2D 및 3D 영상의 휘도 저하를 최소화하면서도 3D 상하 시야각을 넓힐 수 있다.

도 1은 종래 영상표시장치의 일 예를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치를 보여주는 도면.
도 3은 표시패널에 형성된 화소 어레이와, 이에 대응되는 패턴드 리타더를 보여주는 도면.
도 4는 3D 모드 하에서 영상표시장치의 동작을 보여주는 도면.
도 5는 3D 모드 하에서 표시패널에 입력되는 3D 영상 데이터와 게이트펄스를 보여주는 도면.
도 6은 2D 모드 하에서 영상표시장치의 동작을 보여주는 도면.
도 7은 종래 기술과 본 발명의 작용 효과를 비교하여 보여주는 도면.

이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치를 보여준다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상표시장치는 표시소자(11), 제어부(12), 패널 구동부(14), 패턴드 리타더(18), 및 편광 안경(20) 등을 구비한다.

표시소자(11)는 액정표시소자, 전계방출 표시소자(Field Emission Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 및 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 이하에서는 표시소자(11)가 액정표시소자로 구현되는 경우를 예로 하여 설명한다. 패턴드 리타더(18) 및 편광 안경(20)은 3D 구동소자로서 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분리하여 양안 시차를 구현한다.

표시패널(10)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(10)은 데이터라인들과 게이트라인들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 액정셀들을 포함한다. 표시패널(10)의 하부 유리기판에는 데이터라인들, 게이트라인들, TFT, 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)를 포함한 화소 어레이가 형성된다. 액정셀들은 TFT에 접속된 화소전극들과, 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 상부 및 하부 편광필름(16a, 16b)이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 유리기판들 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.

표시패널(10)은 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 본 발명의 액정표시소자는 투과형 표시소자, 반투과형 표시소자, 반사형 표시소자 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 표시소자와 반투과형 표시소자에서는 백라이트 유닛(17)이 필요하다. 백라이트 유닛(17)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.

패턴드 리타더(18)는 표시패널(10)의 상부 편광필름(16a)에 부착된다. 패턴드 리타더(18)의 기수 라인들에는 제1 리타더(RT1)가 형성되고, 패턴드 리타더(18)의 우수 라인들에는 제2 리타더(RT2)가 형성된다. 제1 리타더(RT1)의 광흡수축과 제2 리타더(RT2)의 광흡수축은 서로 직교한다. 제1 리타더(RT1)는 화소 어레이로부터 입사되는 빛의 제1 편광(원편광 또는 선편광)을 투과시킨다. 제2 리타더(RT2)는 화소 어레이로부터 입사되는 빛의 제2 편광(원편광 또는 선편광)을 투과시킨다. 패턴드 리타더(18)의 제1 리타더(RT1)는 좌원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있고, 패턴드 리타더(18)의 제2 리타더(RT2)는 우원편광을 투과하는 편광필터로 구현될 수 있다.

편광 안경(20)은 제1 편광필터를 갖는 좌안과, 제2 편광필터를 갖는 우안을 구비한다. 제1 편광필터는 패턴드 리타더(18)의 제1 리타더(RT1)와 동일한 광흡수축을 가진다. 제2 편광필터는는 패턴드 리타더(18)의 제2 리타더(RT2)와 동일한 광흡수축을 가진다. 예들 들면, 편광 안경(20)의 제1 편광필터는 좌원 편광필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(20)의 제2 편광필터는 우원 편광필터로 선택될 수 있다.

패널 구동부(14)는 표시패널(10)의 데이터라인들을 구동시키기 위한 데이터 구동부와, 표시패널(10)의 게이트라인들을 구동시키기 위한 게이트 구동부를 포함한다.

데이터 구동부의 소스 드라이브 IC들 각각은 쉬프트 레지스터(Shift register), 래치(Latch), 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog convertor, DAC), 출력 버퍼(Output buffer) 등을 포함한다. 데이터 구동부는 제어부(12)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)을 래치한다. 데이터 구동부는 극성제어신호에 응답하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성 감마보상전압과 부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압의 극성을 반전시킨다. 데이터 구동부는 게이트 구동부로부터 출력되는 게이트펄스와 동기되는 데이터전압을 데이터라인들로 출력한다. 데이터 구동부는 2D 모드(MODE_2D)에서 좌안 영상과 우안 영상의 구분이 없는 2D 영상의 데이터전압들을 데이터라인들로 출력한다. 데이터 구동부는 3D 모드(MODE_3D)에서 좌안 영상의 데이터전압과 우안 영상의 데이터전압을 데이터라인들로 출력한다. 데이터 구동부의 소스 드라이브 IC들은 TCP(Tape Carrier Package) 상에 실장되어 TAB(Tape Automated Bonding) 공정에 의해 표시패널(10)의 하부 유리기판에 접합될 수 있다.

게이트 구동부는 쉬프트 레지스터(Shift register), 멀티플렉서 어레이(Multiplexer array), 레벨 쉬프터(Level shifter) 등을 포함한다. 게이트 구동부는 제어부(12)의 제어 하에 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들에 순차적으로 공급한다. 게이트 구동부는 TCP 상에 실장되어 TAB 공정에 의해 표시패널(10)의 하부 유리기판에 접합되거나, 또는 GIP(Gate In Panel) 공정에 의해 화소 어레이와 동시에 하부 유리기판 상에 직접 형성될 수 있다.

제어부(12)는 시스템 보드(미도시)로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 패널 구동부(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다.

게이트 구동부를 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 1 프레임기간 동안 그 프레임기간의 시작과 동시에 1회 발생하고 첫 번째 게이트펄스를 발생화는 게이트 드라이브 IC(Integrated Circuit)에 인가되어 그 게이트 드라이브 IC의 첫 번째 출력을 발생시킨다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 드라이브 IC들에 공통으로 입력되는 클럭신호로써 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 드라이브 IC들의 출력을 제어한다.

데이터 구동부를 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity : POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동부 내에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동부로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동부의 출력 타이밍을 제어한다.

제어부(12)는 시스템 보드로부터 모드신호(MODE)를 입력 받아 2D/3D 모드를 판단할 수 있다. 사용자는 유저 인터페이스를 통해 2D 모드와 3D 모드를 선택할 수 있다. 유저 인터페이스는 표시패널(10) 상에 부착되거나 내장된 터치 스크린, 온 스크린 디스플레이(On screen display, OSD), 키보드, 마우스, 리모트 콘트롤러(Remote controller) 등을 포함한다. 시스템 보드는 유저 인터페이스를 통해 입력되는 사용자 데이터에 응답하여 2D 모드 동작과 3D 모드 동작을 전환한다. 시스템 보드는 입력 영상의 데이터에 인코딩된 2D/3D 식별 코드 예를 들면, 디지털 방송 규격의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 ESG(Electronic Service Guide)에 코딩될 수 있는 2D/3D 식별코드를 검출하여 2D 모드와 3D 모드를 구분할 수 있다.

제어부(12)는 2D 모드(MODE_2D)에서 시스템 보드로부터 2D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 입력받고, 이 2D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 입력 프레임 주파수 또는, 입력 프레임 주파수×N(N은 2 이상의 양의 정수) Hz의 프레임 주파수로 데이터 구동부에 전송할 수 있다. 제어부(12)는 3D 모드(MODE_3D)에서 시스템 보드로부터 3D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 입력받고, 이 3D 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 입력 프레임 주파수×N Hz의 프레임 주파수로 데이터 구동부에 전송할 수 있다.

도 2는 표시패널(10)에 형성된 화소 어레이와, 이에 대응되는 패턴드 리타더를 보여준다.

도 2를 참조하면, 표시패널(10)의 화소 어레이는 데이터라인(Dj)과 각각 교차하며 컬럼 방향을 따라 위에서 아래로 순차 배치되는 제1 내지 제4 게이트라인(Gk+1~Gk+4)과, 상기 교차로 이루어진 교차 영역에 각각 형성되는 제1 내지 제4 픽셀(PIX1~PIX4)과, 데이터라인(Dj)에 공급된 화소 신호를 픽셀들(PIX1~PIX4)에 인가하기 제1 내지 제4 TFT(T1~T4)를 구비한다.

제1 및 제2 픽셀(PIX1,PIX2)은 제1 및 제2 게이트라인(Gk+1,Gk+2) 사이에 이웃하여 상하로 배치된다.

제1 픽셀(PIX1)은 제1 TFT(T1)를 통해 데이터라인(Dj)과 제1 게이트라인(Gk+1)에 접속된다. 제1 TFT(T1)는 제1 게이트라인(Gk+1)에 접속되는 게이트전극, 데이터라인(Dj)에 접속되는 소스전극, 제1 픽셀(PIX1)의 화소전극에 접속되는 드레인전극을 구비한다. 제1 TFT(T1)는 제1 게이트라인(Gk+1)으로부터 인가되는 게이트펄스에 응답하여 데이터라인(Dj)으로부터의 데이터전압을 제1 픽셀(PIX1)의 화소전극에 공급한다.

제1 픽셀(PIX1)의 아래에 배치된 제2 픽셀(PIX2)은 제2 TFT(T2)를 통해 데이터라인(Dj)과 제2 게이트라인(Gk+2)에 접속된다. 제2 TFT(T2)는 제2 게이트라인(Gk+2)에 접속되는 게이트전극, 데이터라인(Dj)에 접속되는 소스전극, 제2 픽셀(PIX2)의 화소전극에 접속되는 드레인전극을 구비한다. 제2 TFT(T2)는 제2 게이트라인(Gk+2)으로부터 인가되는 게이트펄스에 응답하여 데이터라인(Dj)으로부터의 데이터전압을 제2 픽셀(PIX2)의 화소전극에 공급한다.

제3 및 제4 픽셀(PIX3,PIX4)은 제3 및 제4 게이트라인(Gk+3,Gk+4) 사이에 이웃하여 상하로 배치된다.

제3 픽셀(PIX3)은 제3 TFT(T3)를 통해 데이터라인(Dj)과 제3 게이트라인(Gk+3)에 접속된다. 제3 TFT(T3)는 제3 게이트라인(Gk+3)에 접속되는 게이트전극, 데이터라인(Dj)에 접속되는 소스전극, 제3 픽셀(PIX3)의 화소전극에 접속되는 드레인전극을 구비한다. 제3 TFT(T3)는 제3 게이트라인(Gk+3)으로부터 인가되는 게이트펄스에 응답하여 데이터라인(Dj)으로부터의 데이터전압을 제3 픽셀(PIX3)의 화소전극에 공급한다.

제3 픽셀(PIX3)의 아래에 배치된 제4 픽셀(PIX4)은 제4 TFT(T4)를 통해 데이터라인(Dj)과 제4 게이트라인(Gk+4)에 접속된다. 제4 TFT(T4)는 제4 게이트라인(Gk+4)에 접속되는 게이트전극, 데이터라인(Dj)에 접속되는 소스전극, 제4 픽셀(PIX4)의 화소전극에 접속되는 드레인전극을 구비한다. 제4 TFT(T4)는 제4 게이트라인(Gk+4)으로부터 인가되는 게이트펄스에 응답하여 데이터라인(Dj)으로부터의 데이터전압을 제4 픽셀(PIX4)의 화소전극에 공급한다.

표시패널에는 컬럼 방향과 직교하는 라인 방향으로 다수의 표시라인들이 형성된다. 제1 내지 제4 픽셀(PIX1~PIX4)은 각각 제1 내지 제4 표시라인(LINE#1~LINE#4)에 배치된다.

블랙 매트릭스(BM)는 제1 및 제3 표시라인(LINE#1,LINE#3)의 상부에 각각 제1 폭(W)으로 배치되고, 제2 및 제4 표시라인(LINE#2,LINE#4)의 하부에 각각 상기 제1 폭(W)으로 배치된다. 제2 표시라인(LINE#2)의 하부에 배치되는 블랙 매트릭스(BM)는 제3 표시라인(LINE#3)의 상부에 배치되는 블랙 매트릭스(BM)와 함께 일체로 형성되며, 일체로 형성되는 블랙 매트릭스(BM)의 폭(2W)은 상기 제1 폭(W)의 2배이다. 여기서, 각 표시라인에 할당되는 블랙 매트릭스(BM)의 폭(W)은 3D 상하 시야각이 미리 정해진 소정 각도를 만족하는 범위 내에서 미리 정해진다. 블랙 매트릭스(BM)는 광 투과를 차단하기 때문에, 블랙 매트릭스(BM)에 의해 화소의 개구 영역이 정의된다.

블랙 매트릭스(BM)는 제1 표시라인(LINE#1)의 상부에서 제1 게이트라인(Gk+1), 제1 TFT(T1), 및 제1 픽셀(PIX1)의 화소전극을 제1 폭(W)만큼 덮도록 배치되고, 제2 표시라인(LINE#2)의 하부에서 제2 게이트라인(Gk+2), 제2 TFT(T2), 및 제2 픽셀(PIX2)의 화소전극을 제1 폭(W)만큼 덮도록 배치된다. 또한, 블랙 매트릭스(BM)는 제3 표시라인(LINE#3)의 상부에서 제3 게이트라인(Gk+3), 제3 TFT(T3), 및 제3 픽셀(PIX3)의 화소전극을 제1 폭(W)만큼 덮도록 배치되고, 제4 표시라인(LINE#4)의 하부에서 제4 게이트라인(Gk+4), 제4 TFT(T4), 및 제4 픽셀(PIX1)의 화소전극을 제1 폭(W)만큼 덮도록 배치된다.

패턴드 리타더(18)는 제1 리타더(RT1)가 제1 및 제2 표시라인(LINE#1,LINE#2)에 대응되고, 제2 리타더(RT2)가 제3 및 제4 표시라인(LINE#3,LINE#4)에 대응되도록 표시패널(10) 상에 얼라인된다. 제1 및 제2 리타더(RT1,RT2)의 경계 부분은 제2 및 제3 게이트라인(Gk+2,Gk+3)의 사이에 대응된다. 제1 및 제2 리타더(RT1,RT2)의 수직 피치는 픽셀의 수직 피치의 2배로 설정될 수 있다. 이렇게 리타더의 수직 피치가 증가하면 패턴드 리타더(18)의 제작이 쉬워지고, 패턴드 리타더(18)를 표시패널에 부착할 때 얼라인 마진이 증가하는 등 여러 잇점이 생긴다.

도 4는 3D 모드 하에서 영상표시장치의 동작을 보여주며, 도 5는 3D 모드 하에서 표시패널에 입력되는 3D 영상 데이터와 게이트펄스를 보여준다. 그리고, 도 6은 2D 모드 하에서 영상표시장치의 동작을 보여준다.

도 4를 참조하면, 3D 모드(MODE_3D) 하에서 표시패널의 제1 및 제2 픽셀(PIX1,PIX2)에는 3D 이미지 중 좌안 이미지(L)가 공통으로 표시되고, 표시패널의 제3 및 제4 픽셀(PIX3,PIX4)에는 3D 이미지 중 우안 이미지(R)가 공통으로 표시된다. 이를 위해, 데이터 구동부는 도 5와 같이 3D 모드(MODE_3D) 하에서 각각 게이트펄스(SCAN)에 동기되는 좌안 영상 데이터(L), 좌안 영상 데이터(L), 우안 영상 데이터(R), 우안 영상 데이터(R) 순으로 데이터전압들을 데이터라인들(D1~Dm)에 공급한다. 제1 및 제2 표시라인(LINE#1,LINE#2)에 표시되는 좌안 이미지(L)는 패턴드 리타더의 제1 리타더(RT1)를 투과하여 편광 안경의 좌안으로 입사되고, 제3 및 제4 표시라인(LINE#3,LINE#4)에 표시되는 우안 이미지(R)는 패턴드 리타더의 제2 리타더(RT2)를 투과하여 편광 안경의 우안으로 입사된다. 제1 및 제2 리타더(RT1,RT2)의 경계 부분에 대응되도록 배치되는 블랙 매트릭스(BM)는 3D 상하 시야각을 넓게 확보하여 공간적으로 이웃한 좌안 및 우안 이미지(L,R)의 간섭 현상을 방지한다. 여기서, 블랙 매트릭스(BM)는 제2 및 제3 표시라인(LINE#2,LINE#3)의 경계 부분에만 형성될 뿐, 제1 및 제2 표시라인(LINE#1,LINE#2) 사이와, 제3 및 제4 표시라인(LINE#3,LINE#4)의 사이에는 형성되지 않기 때문에, 3D 상하 시야각을 확보하면서도 3D 영상의 휘도 증가에 크게 기여할 수 있다.

도 6을 참조하면, 2D 모드(MODE_2D) 하에서 표시패널의 제1 내지 제4 픽셀(PIX1~PIX4)에는 2D 이미지가 표시된다. 블랙 매트릭스(BM)는 제2 및 제3 표시라인(LINE#2,LINE#3)의 경계 부분에만 형성될 뿐, 제1 및 제2 표시라인(LINE#1,LINE#2) 사이와, 제3 및 제4 표시라인(LINE#3,LINE#4)의 사이에는 형성되지 않기 때문에, 3D 상하 시야각을 확보하면서도 2D 영상의 휘도 증가에 크게 기여할 수 있다.

도 7은 종래 기술과 본 발명의 작용 효과를 비교하여 보여준다.

도 7을 참조하면, 종래 기술은 도 1과 같은 노멀한 화소 어레이 구성을 가지는 47" 표시패널을 대상으로 3D 상하 시야각을 26 도로 확보하기 위해 각 표시라인에 할당되며 리타더 경계 부분에 대응되는 블랙 매트릭스의 폭을 240㎛ 정도까지 넓게 형성해야 했다. 47" 표시패널을 갖는 2D 전용 표시장치에서, 블랙 매트릭스의 폭은 통상 116㎛ 정도이다. 블랙 매트릭스의 폭이 넓어지면 화소의 개구 영역이 줄어들어 표시 휘도가 떨어질 수밖에 없다. 종래 기술은 표시 휘도를 높이기 위해 부득이하게 DBEF를 추가하였으며, 이를 통해 2D 영상의 휘도를 450 nit, 3D 영상의 휘도를 175 nit 정도까지 높였다.

이에 비해, 본 발명은 전술한 화소 어레이의 구성 변경을 통해 각 표시라인에 할당되는 블랙 매트릭스의 폭을 2D 전용 표시장치서의 그것과 동일한 116㎛로 줄이면서도 3D 상하 시야각을 26 도로 확보할 수 있다. 리타더 경계 부분에 대응하여 배치되는 블랙 매트릭스의 전체 폭은 232㎛이다. 그 결과, 본 발명은 광원들의 개수증가나 DBEF를 구비하지 않으면서도 표시 휘도를 종래보다 높일 수 있다. 실험을 통해, 본 발명은 3D 상하 시야각을 26 도로 확보하면서 2D 영상의 휘도를 477 nit, 3D 영상의 휘도를 185 nit 정도까지 높일 수 있음을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상표시장치는 화소 어레이의 설계 변경, 표시 이미지 변경, 및 리타더의 수직 피치 변경을 통해, 광원들의 개수증가나 별도의 광학필름 추가 없이 2D 및 3D 영상의 휘도 저하를 최소화하면서도 3D 상하 시야각을 넓힐 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 표시패널 11 : 표시소자
12 : 제어부 14 : 패널 구동부
16a,16b : 편광필름 17 : 백라이트 유닛
18 : 패턴드 리타더 20 : 편광 안경

Claims

다수의 픽셀들을 포함하여 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 구현하는 표시패널; 및
상기 3D 영상 구현시 상기 표시패널로부터의 빛을 제1 편광 성분과 제2 편광 성분으로 분리하는 패턴드 리타더를 구비하고;
상기 표시패널은,
데이터라인과 각각 교차하며, 컬럼 방향을 따라 위에서 아래로 순차 배치되는 제1 내지 제4 게이트라인과;
상기 제1 및 제2 게이트라인 사이에 상하로 배치되고 상기 제1 및 제2 게이트라인에 각각 접속되며 상기 3D 영상 구현시 좌안 이미지를 공통으로 표시하는 제1 및 제2 픽셀과;
상기 제3 및 제4 게이트라인 사이에 상하로 배치되고 상기 제3 및 제4 게이트라인에 각각 접속되며 상기 3D 영상 구현시 우안 이미지를 공통으로 표시하는 제3 및 제4 픽셀과;
상기 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분리하는 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시패널에는 상기 컬럼 방향과 직교하는 라인 방향으로 다수의 표시라인들이 형성되고;
상기 제1 내지 제4 픽셀은 각각 제1 내지 제4 표시라인에 배치되며;
상기 블랙 매트릭스는 상기 제2 표시라인의 하부 및 상기 제3 표시라인의 상부에 각각 소정 폭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제2 표시라인의 하부에 배치되는 블랙 매트릭스는 상기 제3 표시라인의 상부에 배치되는 블랙 매트릭스와 함께 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 소정 폭은 상기 좌안 및 우안 이미지들 간 간섭을 방지할 수 있는 3D 상하 시야각이 미리 정해진 소정 각도를 갖도록 정해지는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 패턴드 리타더는 상기 제1 편광 성분을 투과시키는 제1 리타더와, 상기 제1 리타더와 교대로 배치되며 상기 제2 편광 성분을 투과시키는 제2 리타더를 구비하고;
상기 패턴드 리타더는 상기 제1 및 제2 리타더의 경계 부분이 상기 블랙 매트릭스와 중첩되도록 얼라인되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 리타더의 각 수직피치는 픽셀 피치의 2배로 설정되는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시패널의 데이터라인을 구동하기 위한 데이터 구동부를 더 구비하고;
상기 데이터 구동부는 상기 3D 영상 구현시 상기 제1 내지 제4 게이트라인에 순차 공급되는 게이트펄스에 각각 동기하여 좌안 영상 데이터, 좌안 영상 데이터, 우안 영상 데이터, 우안 영상 데이터 순으로 데이터전압들을 상기 데이터라인에 공급하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치.