KR20070045533A

KR20070045533A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20070045533A
Application number: KR1020050101905A
Authority: KR
Inventors: 윤수영; 전민두
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-02

Abstract

본 발명은 종래의 구조를 크게 변화시키지 않는 범위 내에서, 3차원 영상을 효율적으로 구현하기 위한 것으로, 적층된 복수 개의 액정 패널을 구비하고, 복수 개의 액정 패널 각각에는 매트릭스 형태의 픽셀들이 배열되며, 각각이 색상 영역과 개구 영역으로 분할되는 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 이루고, 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀의 색상 영역과 개구 영역은 적층된 상태에서 각각의 액정 패널마다 서로 어긋나게 위치하는 액정 표시 장치를 제공한다.

액정 표시 장치, 3차원 영상, 입체 영상

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display}

도 1은 종래 기술에 따른 3차원 영상의 인지 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 3차원 디스플레이 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상의 표시 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 도 4의 방식을 액정 표시 장치에 적용하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.

도 7은 도 6에서 하나의 픽셀 구조를 설명하기 위한 모형도이다.

도 8은 도 6의 일부를 보다 세부적으로 나타낸 단면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

100, 200: 액정 패널

110, 210: 어레이 기판

120, 220: 컬러 필터 기판

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 영상을 효율적으로 구현할 수 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 3차원 영상의 디스플레이 기술은 좌우 양안 시차(Binocular disparity)를 이용하여 구현된다. 즉, 왼쪽 눈에 해당하는 카메라로 찍은 영상과 오른쪽 눈에 해당하는 카메라로 찍은 영상을 같은 디스플레이 장치에서 표현하고, 이를 각각 사용자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 들어가게 만들어 주는 것으로서, 양쪽 눈에 각각 다른 각도에서 관찰된 영상이 입력되도록 함으로써 두뇌 작용을 통하여 사용자가 공간감을 인식할 수 있게 하는 것이다.

3차원 영상은 두 눈에 보이는 영상의 미세한 차이를 이용하여 구현할 수 있다. 예를 들어, 하나의 영상(A)를 보는 경우, 두 눈이 느끼는 하나의 영상(A)에 대한 다른 영상(B)의 상대적 위치는 달라지며, 이러한 차이로 인해 3차원 영상을 느끼게 되는 것이다. 종래 사용되고 있는 3차원 영상의 디스플레이 기술은 이와 같은 시각 차이를 이용하고 있으며, 인위적으로 두 눈에 미세한 영상의 차이를 주어 3차원 영상을 나타낸다.

3차원 영상의 구현을 위해 사용되고 있는 기술로는 에너글리프(Anaglyph) 방식, 셔터 글래스(Shutter Glasses) 방식, 라이트 라인(Light lines) 방식 등이 있 다.

에너글리프(Anaglyph) 방식은 서로 다른 두 개의 색(보색 대비)을 이용하여 3차원 영상을 구현하는 것으로, 3차원 영화를 볼 때 빨강과 파랑의 안경을 사용하여 3차원 영상을 인지하도록 하는 경우가 여기에 속한다.

셔터 글래스(Shutter Glasses) 방식은 컴퓨터에서 많이 사용되는 기술로, 스테레오 영상(Stereoscopic pair)을 구현한 후, 왼쪽 디스플레이 패널을 통해 하나의 영상을 사용자의 왼쪽 눈에 제공하고, 순차적으로 오른쪽 디스플레이 패널을 통해 다른 영상을 사용자의 오른쪽 눈에 제공한다. 오른쪽 디스플레이 패널로 다른 영상을 제공할 때, 왼쪽 디스플레이 패널의 영상은 제거한다. 이러한 방식을 통하여 두 눈에 초당 60 프레임 수준으로 영상들을 제공한다.

도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 3차원 디스플레이 장치의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 라이트 라인(Light lines) 방식을 나타내고 있다.

라이트 라인(Light lines) 방식은 액정 표시 장치에서 일반적으로 사용되는 백라이트 유닛을 선형 광원(light source)인 라이트 라인(light lines)으로 대체하여 3차원 영상을 표현하는 것이다.

액정 패널(Liquid-Crystal Display)은 매트릭스 형태로 배열된 행(Rows)과 열(Columns)에 의해 영역이 구분되는 여러 개의 픽셀(Pixels)로 이루어지며, 일정한 간격(d)만큼 이격되어 있는 조명 플레이트(Illumination Plate) 상의 라이트 라인(light lines)으로부터 출사되는 빛의 투과량을 제어하여 영상을 표시한다.

라이트 라인(light lines)에서 나온 빛이 액정 패널(Liquid-Crystal Display)을 통과하여 사용자의 두 눈에 도달할 때, 각각의 눈은 액정 패널(Liquid-Crystal Display) 상의 서로 다른 위치, 즉, 서로 다른 픽셀(Pixels)을 보게 되며, 이러한 미세한 차이로 인하여 사람의 뇌는 3차원 영상을 인지하게 된다.

한편, 액정 표시 장치는 상하부의 투명 절연 기판인 컬러 필터 기판과 어레이 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 물질을 주입해 놓고, 액정 물질에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 투명 절연 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다. 액정 표시 장치로는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 스위칭 소자로 이용하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)가 주로 사용되고 있다.

그런데, 이러한 액정 표시 장치는 컬러 필터 기판과 어레이 기판 사이의 액정층을 통하여 영상을 평면적으로 표현하도록 구성되는 것이 일반적이어서, 종래의 3차원 영상 기술을 적용하거나 음영 처리 등으로 영상을 입체화하여 평면적인 영상 표현의 한계를 벗어난 3차원적 영상을 구현하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 구조를 크게 변화시키지 않는 범위 내에서, 3차원 영상을 효율적으로 구현할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 적층된 복수 개의 액정 패널을 구비하고, 상기 복수 개의 액정 패널 각각에는 매트릭스 형태의 픽셀들이 배열되며, 각각이 색상 영역과 개구 영역으로 분할되는 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 이루고, 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀의 상기 색상 영역과 상기 개구 영역은 적층된 상태에서 각각의 액정 패널마다 서로 어긋나게 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 각각의 액정 패널은, 제 1 투명 절연 기판, 상기 제 1 투명 절연 기판 상에 서브 픽셀 단위로 배치된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 구비하는 어레이 기판과, 상기 제 1 투명 절연 기판과 대향하는 제 2 투명 절연 기판, 상기 제 2 투명 절연 기판 상에 형성되어 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀을 이루는 컬러 필터층, 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 각각의 사이에 구성된 블랙 매트릭스, 상기 블랙 매트릭스와 상기 컬러 필터층을 덮도록 형성된 공통 전극을 구비하는 컬러 필터 기판과, 상기 어레이 기판 및 상기 컬러 필터 기판 사이에 형성된 액정층을 구비할 수 있다.

상기 적층된 복수 개의 액정 패널의 상하부에는, 편광축이 서로 직교하는 한 쌍의 편광 필름이 추가적으로 형성될 수 있다.

상기 적층된 복수 개의 액정 패널은 2개이고, 상기 색상 영역은 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 각각의 1/2에 해당하는 영역일 수 있다.

상기 적층된 복수 개의 액정 패널은 N(N>2인 자연수)개이고, 상기 색상 영역은 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 각각의 1/N에 해당하는 영역일 수 있다.

상기 적층된 복수 개의 액정 패널은, 소정의 간격을 두고 서로 결합될 수 있다.

상기 하나의 픽셀은, 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 이외에 백색 서브 픽셀이 추가되어, 상기 적색, 녹색, 청색, 백색 서브 픽셀이 서로 인접하도록 구성될 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 이미지를 표현하는 독립적인 두 개의 패널(Back Panel, Front Panel)이 구성되어 있다. 전/후의 패널(Back Panel, Front Panel)은 각각 독립적으로 구동되며, 이에 따라 서로 독립적인 이미지를 표시하고, 두 이미지의 거리 차이에 의해서 3차원 영상을 표현하게 된다.

도 5는 도 4의 방식을 액정 표시 장치에 적용하는 경우를 설명하기 위한 도 면으로서, 도 4와 같은 원리를 액정 표시 장치의 화면을 이루는 하나의 픽셀(Pixel)에 적용하고 있다.

도 5의 액정 표시 장치는 전/후 두 개의 패널(Back Panel, Front Panel)을 구비하고, 하나의 픽셀(Pixel)은 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀(R, G, B)로 이루어진다.

전/후 두 개의 패널(Back Panel, Front Panel)은 하나의 픽셀(Pixel)을 이루는 각 서브 픽셀(R, G, B)의 영역을 반으로 나누어 각각 절반의 영역만을 구동하며, 두 패널(Back Panel, Front Panel)이 구동하는 각 서브 픽셀(R, G, B)의 영역을 합하면 한 픽셀(Pixel)의 전체 면적이 구동된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이고, 도 7은 도 6에서 하나의 픽셀 구조를 설명하기 위한 모형도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 적층된 복수 개의 액정 패널(100, 200)들을 구비한다. 즉, 여러 개의 독립적인 액정 패널(100, 200)을 결합하여 하나의 픽셀(Pixel)을 분할 구동함으로써, 3차원 영상을 구현할 수 있도록 하는 것이다.

두 개의 액정 패널(100, 200)이 결합된 경우, 하나의 픽셀(Pixel)은 두 개의 액정 패널(100, 200)이 각각 구동하는 색상 영역(R1)들로 나누어지고, 두 개의 액정 패널(100, 200)은 각각 독립적으로 구동되면서 자신의 색상 영역(R1)에 이미지를 표시하고, 두 이미지의 거리 차이에 의해 3차원 영상을 표현할 수 있다.

도 6 및 도 7에서는, 적층된 액정 패널(100, 200)들의 개수가 2개인 경우를 예시하고 있으나, 표시하고자 하는 3차원 영상의 품질이나 해상도 향상, 다양한 표현 효과 등을 목적으로 임의의 N(N>2인 자연수)개까지 확장될 수 있을 것이다.

액정 패널(100, 200)에는 매트릭스 형태의 픽셀(Pixel)들이 배열되며, 각각이 색상 영역(R1)과 개구 영역(R2)으로 분할되는 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀(R, G, B)이 하나의 픽셀(Pixel)을 이룬다.

여기서, 각 서브 픽셀(R, G, B)의 색상 영역(R1)과 개구 영역(R2)은 적층된 상태에서 각각의 액정 패널(100, 200)마다 서로 어긋나게 위치하도록 구성된다.

도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 2개의 액정 패널(100, 200)이 적층된 경우, 하나의 픽셀(Pixel)을 이루는 각 서브 픽셀(R, G, B)의 영역을 반으로 나누고, 각 서브 픽셀(R, G, B)의 1/2에 해당하는 영역을 각각 색상 영역(R1)과 개구 영역(R2)으로 구성한다. 여기서, 색상 영역(R1)과 개구 영역(R2)은 각각의 액정 패널(100, 200)마다 서로 엇갈리도록 구성한다.

2개의 액정 패널(100, 200)이 적층된 상태에서 각 액정 패널(100, 200)의 두 색상 영역(R1)이 합쳐지면서 각 서브 픽셀(R, G, B)의 전체 면적을 이루게 되며, 거리가 다른 두 색상 영역(R1)에 표시되는 이미지에 의해 3차원 영상이 구현된다.

범위를 좀 더 확장하게 되면, N(N>2인 자연수)개의 액정 패널이 적층되는 경우, 색상 영역(R1)은 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀(R, G, B) 각각의 1/N에 해당하는 영역이 되며, 서로 엇갈리도록 형성된 1/N의 색상 영역(R1)들이 겹쳐지면서 1에 해당하는 서브 픽셀(R, G, B)의 전체 면적을 이루게 된다. 이때, 각 서브 픽셀(R, G, B)에서 1/N의 색상 영역(R1)을 제외한 영역은 개구 영역(R2)으로 형성한다.

종래 액정 표시 장치의 경우에는, 적색, 녹색, 청색 세 개의 서브 픽셀들이 하나의 픽셀을 이루고, 픽셀의 모든 영역을 통하여 이미지가 표시된다. 그에 반하여, 도 6 및 도 7의 경우에는, 하나의 액정 패널(100, 200)을 기준으로 하면, 하나의 픽셀(Pixel)을 이루는 영역 중 절반의 영역에만 이미지가 표시되고, 전/후 액정 패널(100, 200)이 겹쳐지면서, 픽셀(Pixel)의 전체 영역에 이미지가 표시되도록 구성된다.

따라서, 서로 다른 이미지를 두 개의 독립적인 액정 패널(100, 200) 상에 표시함으로써, 두 액정 패널(100, 200)의 거리 차이에 의한 3차원 영상을 표시할 수 있다.

이때, 두 액정 패널(100, 200)의 거리는 여러 조건에 의해 서로 밀착시키거나 일정한 간격을 두고 결합하도록 하는 등 조절 가능하며, 하나의 픽셀(Pixel)을 기준으로 두 액정 패널(100, 200)의 색상 영역(R1)이 서로 겹치지 않도록 구성한다. 즉, 일 측의 액정 패널(100)에 의해서 표시되는 이미지는 다른 측의 액정 패널(200)에 의해서 가감 없이 표시되어야 한다.

여러 개의 액정 패널(100, 200)을 결합한 후, 결합된 액정 패널(100, 200)의 전/후에 한 쌍의 편광 필름을 추가하거나, 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀(R, G, B) 이외에 어떠한 컬러도 없는 투명 필터로 기능하는 백색 서브 픽셀(W)을 추가하여 다양한 색상을 표현하고, 화상 품질을 향상시키며, 휘도를 개선하는 등의 효과를 일으킬 수 있을 것이다.

도 8은 도 6의 일부를 보다 세부적으로 나타낸 단면도로서, 각 서브 픽셀(R, G, B 또는 R, G, B, W)에 해당하는 부분을 보다 상세히 도시하고 있다.

도 8을 참조하면, 액정 패널(100, 200)은 서로 마주 보는 어레이 기판(110, 210)과 컬러 필터 기판(120, 220) 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 물질을 주입하여 액정층(LC)을 형성해 놓고, 액정 물질에 형성되는 전계의 세기를 제어하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시켜 투과되는 빛의 양을 조절함으로써, 원하는 화상을 표현한다. 어레이 기판(110, 210)의 하부에는 백라이트 유닛(Back Light)이 배치된다.

어레이 기판(110, 210)은 제 1 투명 절연 기판(Glass1), 제 1 투명 절연 기판(Glass1) 상에 서브 픽셀 단위로 배치된 박막 트랜지스터(TFT) 및 화소 전극(ITO1) 등을 구비한다.

박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(Gate Metal), 게이트 절연막(Gate Insulator), 반도체층(a-Si:H), 소스 전극(Source Metal) 및 드레인 전극(Drain Metal)으로 이루어지며, 소스 전극(Source Metal) 및 드레인 전극(Drain Metal) 각각은 저항성 접촉층(n+)을 통하여 반도체층(a-Si:H)에 결합된다.

박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극(ITO1) 간에는 보호막(Passivation)이 게재된다.

컬러 필터 기판(120, 220)은 제 2 투명 절연 기판(Glass2), 제 2 투명 절연 기판(Glass2) 상에 형성되어 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀(R, G, B)을 이루는 컬러 필터층(C/F), 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀(R, G, B) 각각의 사이에 구성된 블랙 매트릭스(BM), 블랙 매트릭스(BM)와 컬러 필터층(C/F)을 덮도록 형성된 공통 전극 (ITO2)을 구비한다.

도면에는 도시되지 않았지만, 어레이 기판(110, 210)과 컬러 필터 기판(120, 220) 상에는 광 투과축이 서로 수직하도록 배치되는 편광판이나 액정층(LC)을 배향하여 빛이 투과되는 양을 조절하기 위한 배향막 등이 형성될 수 있다.

본 발명에서는, 액정 표시 장치의 경우를 가정하여 3차원 영상을 구현하는 방법을 설명하였으나, 이와 같은 개념은 액티브 매트릭스 타입의 유기 전계 발광 소자(AMOLED) 등 다양한 형태의 평판 디스플레이 장치로 확장되어 적용될 수도 있을 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 종래의 구조를 크게 변화시키지 않는 범위 내에서, 3차원 영상을 효율적으로 구현할 수 있다.

Claims

적층된 복수 개의 액정 패널을 구비하고, 상기 복수 개의 액정 패널 각각에는 매트릭스 형태의 픽셀들이 배열되며, 각각이 색상 영역과 개구 영역으로 분할되는 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 이루고, 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀의 상기 색상 영역과 상기 개구 영역은 적층된 상태에서 각각의 액정 패널마다 서로 어긋나게 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 각각의 액정 패널은,

제 1 투명 절연 기판, 상기 제 1 투명 절연 기판 상에 서브 픽셀 단위로 배치된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 구비하는 어레이 기판;

상기 제 1 투명 절연 기판과 대향하는 제 2 투명 절연 기판, 상기 제 2 투명 절연 기판 상에 형성되어 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀을 이루는 컬러 필터층, 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 각각의 사이에 구성된 블랙 매트릭스, 상기 블랙 매트릭스와 상기 컬러 필터층을 덮도록 형성된 공통 전극을 구비하는 컬러 필터 기판; 및

상기 어레이 기판 및 상기 컬러 필터 기판 사이에 형성된 액정층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 적층된 복수 개의 액정 패널의 상하부에는,

편광축이 서로 직교하는 한 쌍의 편광 필름이 추가적으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 적층된 복수 개의 액정 패널은 2개이고,

상기 색상 영역은 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 각각의 1/2에 해당하는 영역인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 적층된 복수 개의 액정 패널은 N(N>2인 자연수)개이고,

상기 색상 영역은 상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 각각의 1/N에 해당하는 영역인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 적층된 복수 개의 액정 패널은,

소정의 간격을 두고 서로 결합된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서,

상기 하나의 픽셀은,

상기 적색, 녹색, 청색 서브 픽셀 이외에 백색 서브 픽셀이 추가되어, 상기 적색, 녹색, 청색, 백색 서브 픽셀이 서로 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.