KR100490977B1

KR100490977B1 - 입체영상 프로젝터

Info

Publication number: KR100490977B1
Application number: KR1020040063838A
Authority: KR
Inventors: 이성중
Original assignee: (주)파버나인
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2005-05-24

Abstract

본 발명은 입체영상 프로젝터에 관한 것이다. 본 발명은 광원, 집속렌즈, 편광판, 액정표시소자 및 투사렌즈로 구성되는 입체영상 프로젝터에 있어서, 중앙에 배치되는 LCD 패널을 개량하여 기술구성은 3차원 LCD, 편광판 및 위상차판을 단일화하여 그 구조를 간단하게 하여 입체영상을 표시할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 종래 방법에서와 같이 2대의 프로젝터를 사용하지 않고 1대를 사용한 2차원 영상과 3차원 영상 겸용 입체영상 프로젝터로서, 매우 경제적이며, 광학계 내장형 입체영상 프로젝터로서도 유용하게 사용될 수도 있고, 광효율이 높아져서 매우 밝은 입체영상을 볼 수 있다.

Description

입체영상 프로젝터{ Three Dimensional Projector}

본 발명은 입체영상 프로젝터에 관한 것이다. 보다 상세하게는 2차원 영상과 3차원 입체영상을 표시할 수 있는 입체영상 프로젝터에 관한 것이다.

본 발명과 관련되는 선행기술은 대한민국 특허 출원 2004-58837호 "편광판 및 위상차판의 제조방법과 이를 이용한 액정표시장치"로 본 발명의 출원인이 선출한 기술이다. 또한, 편광성 알루미늄 박막에 관련되는 기술은 미국 목스텍사(Moxtex, Inc.)의 미국특허 제 6,122,103호가 있다.

도 1은 종래의 입체영상 프로젝터 구조도이고, 도 2는 종래의 입체영상 프로젝터용 LCD 패널의 단면도이다.

종래의 입체영상 투영기는 광원, 집속렌즈, 편광판, 액정표시소자 및 투사렌즈 순서로 구성된다. 종래의 3차원(이를 "Three Dimension" 이라 하고, 이하 "3D" 라 함)영상을 표시할 수 있는 입체영상 프로젝터는 도 1과 같이, 제 1프로젝터(1)에는 좌안용 영상을 입력하고 제 2프로젝터(2)에는 우안용 영상을 입력하며, 제 1프로젝터(1)의 렌즈 앞에는 0도 편광판(3)을 설치하고 제 2프로젝터(2)의 렌즈 앞에는 90도 편광판(4)을 설치한 후 실버 스크린(5)에 영상을 투사하면, 실버 스크린(5)에 각각 편광 방향이 다른 좌안 우안용 영상이 겹쳐져서 나타나는데, 이것을 관찰자가 편광안경(6)을 착용하고 보면, 좌안용 영상은 좌안용 편광안경(7)을 통해서 보이고 우안용 영상은 우안용 편광안경(8)을 통해서 보이게 되어 입체영상을 볼 수 있다.

또한 여기에 사용되는 LCD 패널의 구조는 도 2와 같다. 광원이 입사되는 맨 앞면에는 제 2편광판(10)이 위치하고, 이 제 2편광판(10)의 전면에는 제 2투명기판(11)과 제 1투명기판(18) 사이에 액정재료(liquid crystal)가 충진된 액정층(14)이 배치된다. 상기 액정층(14)의 전면에 상기 제 2편광판(10)과는 편광방향이 90도 교차하는 제 1편광판(19)이 배치되어 있는 일반 LCD 패널의 구조이다. 도면 부호 12는 제 2투명전극, 13은 제 1배향막, 14는 액정층, 15는 제 2배향막, 16은 제 1투명전극, 17은 컬러 필터이다.

이와 같은 종래의 3차원 영상을 표시할 수 있는 입체영상 프로젝터는 상기와 같이 기존의 2차원 영상 프로젝터 2대와 편광판 2개를 사용하는 방법으로, 주변 장치까지를 포함하면 입체영상 프로젝터의 가격이 매우 비싸다. 한편 액정표시소자를 사용하여 1대의 영상투영기로 입체영상을 제공하는 입체트영장치도 있으나 액정표시장치의 시청범위가 넓지 못하다는 단점이 있다.

따라서, 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있으면서 그 구조가 간단한 2차원 영상 및 3차원 영상 겸용 입체영상 프로젝터의 개발이 요망되고 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 LCD패널, 편광판 및 위상차판을 단일화하여 그 구조를 간단하게 하여 2차원 영상과 3차원 입체영상을 표시할 수 있는 입체영상 프로젝터를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 본 발명의 입체영상 프로젝터에 사용되는 편광판의 재료인 알루미늄 박막형의 편광판을 제작하는 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광원, 집속렌즈, 편광판, 액정표시소자 및 투사렌즈로 구성되는 입체영상 프로젝터에서 중앙에 LCD 패널이 배치되고, 상기 LCD 패널 한쪽 편에는 반사경을 포함한 광원이 전면에 배치되고, 상기 LCD 패널의 반대측면에는 투사렌즈가 배치되고, 상기 투사렌즈에서 이격된 거리에 실버스크린을 포함한 것을 특징으로 하는 통상의 입체영상 프로젝터에 있어서, 상기 LCD패널의 구조를 개량한 발명이다.

상기 LCD 패널은 반사경을 포함한 광원의 전면에 제 2투명기판의 표면에 일체로 형성된 편광방향이 0도(이하 각도 표시인 "~ °"를 편의상 "~ 도"로 표기함) 제 3편광영역과 편광방향이 90도인 제 4편광영역이 서로 엇갈리는 구조로 위치하고, 상기 제 3편광영역과 제 4편광영역의 전면에는 제 2절연층이 차례로 적층되고, 상기 제 2절연층 전면에 제 2투명전극 및 제 1배향막이 배치되며, 상기 제 1배향막과 제 2배향막 사이에 액정이 충진된 액정층이 배치되고, 제 2배향막의 전면에 TFT가 연결된 제 1투명전극과 컬러 필터, 제 1절연층이 순서대로 배치되어 있으며, 그 다음의 전면에는 제 3편광영역과 제 4편광영역과는 편광방향이 90도 교차하는 구조로 제 1편광영역과 제 2편광영역이 일체로 형성된 제 1투명기판이 배치되며, 그 다음면에 1/4 위상차판을 포함하는 것이 특징이다.

또한, 상기 LCD 패널은 제 3편광영역과 제 4편광영역은 액정패널의 제 2투명기판의 표면에 일체로 형성하고, 제 1투명기판의 후면에 일체로 형성된 제 1편광영역과 제 2편광영역의 사이에 액정층이 배치된다.

즉, 제 2투명기판의 전면에 제 3편광영역과 제 4편광영역을 번갈아 형성하고, 제 1투명기판의 후면에 제 1편광영역과 제 2편광영역을 번갈아 형성하며, 상기 제 2투명기판과 제 1 투명기판의 상호 대응하는 위치에 있는 편광영역은 서로 다른 편광방향을 갖도록 배열되어 있다. 여기서, 제 3편광영역은 편광방향이 0도이고 상기 제 1편광영역은 편광방향이 90도로서 이들 제 3편광영역과 제 1편광영역사이에서는 편광방향이 90도 교차하며, 마찬가지로 제 4편광영역과 제 2편광영역 사이에서도 편광방향이 90도 교차하게 구성된다.

한편, 본 발명에 사용되는 편광판은 알루미늄 박막이다. 알루미늄 박막의 제조방법은 투명기판 위에 알루미늄 박막을 균일한 두께로 증착하는 단계와, 상기 알루미늄 박막위에 감광막을 도포하는 단계와, X선, E-Beam, 극자외선 등을 사용하여 노광하는 단계 등, 정밀 리소그래피(Lithography) 방법으로 편광방향이 90도인 제 1편광영역과 편광방향이 0도인 제 2편광영역이 교번하여 일정한 피치로 정렬하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이들 도면에서는 설명의 편이와 이해를 돕기 위하여 각 층의 두께 및 폭 등은 확대 표시되어 있으며, 도면에 표시된 층의 두께 및 폭 등의 치수는 상호 비례관계에 있지 않음에 유의하여야 한다.

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<제 1실시예>

본 발명에 따른 2차원 및 3차원 영상 겸용 입체영상 프로젝터의 제 1실시예에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LCD 패널의 구조도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LCD 패널의 상세 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있는 입체영상 프로젝터는, 반사경(22)을 포함한 광원(21)의 전면에 제 2투명기판(11)의 표면에 일체로 형성된 편광방향이 0도인 제 3편광영역(34)과 편광방향이 90도인 제 4편광영역(35)이 서로 엇갈리는 구조로 위치한다. 상기 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)의 전면에는 제 2절연층(33)이 있고, 또 전면에는 제 2투명전극(12) 및 제 1배향막(13)이 있으며, 제 1배향막(13)과 제 2배향막(15)사이에 액정이 충진된 액정층(14)이 있다. 상기의 제 1배향막(13)과 제 2배향막(15)의 배향 방향은 사용되는 액정의 종류에 따라서 달라질 수도 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)에 대응한 부분에서의 제 1배향막(13)과 제 2배향막(15)의 c와 d의 배향 방향은 서로 직각을 이루고 있는 구조가 바람직하다, 상기 액정층(14)은 전계가 가해지게 되면 액정의 특징에 따라서 움직이기 때문에 투과광을 단속할 수가 있다.

그 다음으로 제 2배향막(15)의 전면에 TFT가 연결된 제 1투명전극(16)과 컬러필터(19), 제 1절연층(32)이 배치되어 있으며, 그 다음의 전면에는 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)과는 편광방향이 90도 교차하는 구조로 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 일체로 형성된 투명기판(18)이 배치되며, 그 다음으로는 투사렌즈(23)가 배치되고 마지막으로 영상이 맺히는 실버 스크린(20)이 설치되는 것을 특징으로 한다.

기존의 액정패널에서는 액정층 전후의 편광판이 각각 전면 전체가 같은 방향의 편광방향을 가지고 있는 구조로 서로 90도의 편광 방향이 차이가 나는 구조이나, 본 실시예에서는 한 평면에서 편광 방향이 90도 차이가 나는 미세한 줄의 형태로 서로 엇갈리게 가공되어 있다. 즉, 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)이 제 2투명기판 (11)의 전면에 존재하고, 제 1투명기판(18)의 후면에 일체로 형성된 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 있으며, 그 사이에 액정층(14)을 배치된 새로운 구조이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제 2 투명기판(11)의 내측면에 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)을 번갈아 형성하고, 제 1투명기판(18)의 내측면에 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)을 번갈아 형성한다. 상기 제 2투명기판(11)과 제 1투명기판(18)의 상호 대응하는 위치에 있는 편광영역은 서로 다른 편광방향을 갖도록 배열되어 있다. 여기서, 제 3편광영역(34)은 편광방향이 0도이고 상기 제 1편광영역(30)은 편광방향이 90도로서 이들 제 3편광영역(34)과 제 1편광영역(30)사이에서는 편광방향이 90도 교차하며, 마찬가지로 제 4편광영역(35)과 제 2편광영역(31)사이에서도 편광방향이 90도 교차한다.

본 발명에서 도면 부호 30, 31, 34, 35에 대해서 "편광영역"이라는 명칭을 사용하는 것은 도 4에 도시한 바와 같이, 한 평면상에 편광방향이 서로 90도 교차하는 줄모양의 구조로 서로 엇갈려 있으므로 "편광판"과 구분하기 위해서이다.

상기와 같이 본 발명의 제 1실시예에 따른 입체영상 프로젝터의 작용을 설명한다. 먼저 광원(21)으로부터 나온 빛은 반사경(22)에 반사된 후, 제 2투명기판(11)의 표면에 형성된 제 3편광영역(34)을 통과하면 0도로 편광된 직선편광 상태로 되고, 액정층(14)을 통과하면서 다시 90도 편광된 직선편광 상태로 되기 때문에 90도의 편광방향을 가진 제 1편광영역(30)을 통과한 후 1/4 위상차판(24)을 지나게 되면, 통과 직전에 직선 편광되었던 빛이 광학적 기본원리에 의해 왼쪽 원편광으로 바뀌게 되며, 그 다음으로 투사렌즈(23)를 지난 후 실버 스크린(20)에 좌안용 영상(201)이 맺히게 되고, 이것을 좌안용 원편광판(51)을 통해서 관찰자가 그림을 볼 수 있게 된다. 그리고, 광원(21)으로부터의 빛은 제 2투명기판(11)의 표면에 형성된 제 4편광영역(35)을 통과하면 90도 편광된 직선편광 상태로 되고, 액정층(14)을 통과하면서 다시 90도 편광된 직선편광 상태로 되기 때문에 0도의 편광방향을 가진 제 2편광영역(31)을 통과한 후 1/4위상차판(24)을 지나게 되면, 통과 직전에 직선 편광되었던 빛이 광학적 기본원리에 의해 오른쪽 원편광으로 바뀌게 되며, 그 다음으로 투사렌즈(23)를 지난 후 실버 스크린(20)에 우안용 영상(202)이 맺히게 되고, 이것을 우안용 원편광판(52)을 통해서 관찰자가 그림을 볼 수 있게 된다.

상기와 같이 액정패널에서 제 3편광영역(34)과 제 1편광영역(30)을 픽셀의 피치에 정합되게 하고, 또한 제 4편광영역(35)과 제 2편광영역(31)을 픽셀의 피치에 정합되게 한 후, 액정패널에서 좌안용 영상은 홀수 열에 표시하고, 우안용 영상은 짝수 열에 나타나게 하면, 제 1편광영역(30)에서는 좌안용 영상(201)이 투과되고 제 2편광영역(31)에서는 우안용 영상(202)이 투과되게 된다. 따라서, 원편광안경(50)을 통하여 관찰자는 3차원 영상을 감상할 수 있게 된다.

상기의 원편광 안경(50)을 사용하면 관찰자의 고개가 좌우로 기울어져도 3차원 영상이 제대로 볼 수 있다는 장점이 있다.

[편광판 제조방법]

도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 편광판 제조방법의 예에 대하여 설명한다.

먼저, 도 5에 도시한 바와 같이, 제 1투명기판(18)상에 알루미늄 박막(40)을 공지된 화학적 기상증착법(CVD), 또는 스퍼터링법 등에 의하여 100nm ~ 200nm정도 범위의 균일한 두께로 전체 표면에 증착한다. 여기서, 상기 제 1투명기판(18)은 복굴절성이 없는 재질로서, 유리, 아크릴, 무연신 폴리카보네이트(PC) 후판인 것이 바람직하다.

도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제 1투명기판(18)상에 증착된 알루미늄 박막(40)위에 감광막(43)을 형성시킨 후, 제 1마스크(42)를 올려놓은 후, X선(41) 또는 E-Beam, 극자외선 등을 사용한 정밀 리소그래피(lithography) 과정을 거치면 그 폭은 55nm ~ 75nm이고, 가장 바람직한 폭은 65nm로 알루미늄박막이 노출되는 복수라인을 형성한다. 그리고 이들 복수 라인간의 피치는 124nm ~ 164nm이고, 가장 바람직한 피치는 144nm이다.

이와 같이 알루미늄 박막을 X선 또는 E-Beam, 극자외선 등에 의한 정밀 리소그래피(lithography) 과정에 의하여 처리된 알루미늄 박막에서 편광특성이 나타나는 것은 미국 목스텍사의 특허 제 6,122,123호에 의하여 규명되었고, 이러한 X선 처리된 알루미늄 박막을 목스텍사에서는 "프로플럭스(Proflux)"로 지칭하고 있다.

본 발명은 상기의 방법으로 제작된 편광판은 도 7에서와 같이 제 1투명기판(18)의 표면에 편광방향이 90도인 제 1편광영역(30)과 편광방향이 0도인 제 2편광영역(31)이 교번하여 일정한 피치로 정렬되어 있다. 서로 편광 방향이 90도 차이가 나고 각각의 편광 부분의 폭은 적용하고자 하는 LCD 또는 PDP, OLED 패널의 픽셀 피치에 따라 다르지만, 바람직한 편광 부분의 폭은 0.01㎜ ~ 3mm이다.

본 발명의 <제 1실시예>의 입체영상 프로젝터는 상기 편광판 구조로 제조된 모든 편광판을 이용하여 구성할 수 있다. 특히, 동일한 평면상에 편광 방향이 90도 차이가 나는 구조로 제작되어야만 본 발명에 사용될 수 있기 때문에, 상기의 편광판 제조방법에 의하여 제조된 편광판을 이용하는 것이 바람직하다.

<제 2실시예>

본 발명에 따른 2차원 및 3차원 입체영상 프로젝터의 제 2실시예에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제 2실시예에 따른 LCD 패널의 구조도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있는 입체영상 프로젝터는 상기 제 1실시예의 일부 구성요소가 다른 부품으로 대체된 점이 차이가 있다. 이를 도 8을 중심으로 설명하면 다음과 같다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있는 입체영상 프로젝터는 반사경(22)이 포함된 광원(21)의 전면에 전체가 직선 편광판으로 되어 있는 제 3편광판(63)이 있고, 그 다음으로 제 2투명기판(11)의 표면에 1/2 위상차판(60)과 투명부(62)가 일정한 폭과 간격을 유지하면서 배열되어 있다. 그 다음에는 제 2절연층(33)이 있고, 또 전면에는 제 2투명전극(12) 및 제 1배향막(13)이 있으며, 제 1배향막(13)과 제 2배향막(15)사이에 액정이 충진된 액정층(14)이 있다. 상기 액정층(14)은 전계가 가해지게 되면 액정의 특징에 따라서 움직이기 때문에 투과광을 단속할 수가 있다. 그 다음으로 제 2배향막(15)의 전면에 TFT가 연결된 제 1투명전극(16)과 컬러필터(17), 제 1절연층(32)이 배치되어 있으며, 그 다음의 전면에는 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 일체로 형성된 투명기판(18)이 배치되며, 그 다음 면은 1/4 위상차판(24)이 있고, 그 다음으로는 투사렌즈(23)가 배치되고, 마지막으로 영상이 맺히는 실버 스크린(20)이 설치되는 것을 특징으로 한다.

기존의 액정패널에서는 액정 전후의 편광판이 각각 전면 전체가 같은 방향의 편광방향을 가지고 있는 구조로, 서로 90도의 편광 방향이 차이가 나는 구조이다. 상기 본 발명의 제 1실시예에서는 한 평면에서 편광 방향이 90도 차이가 나는 미세한 줄의 형태로 서로 엇갈리게 가공되어 있는 새로운 편광판이 액정 전후에 서로 엇갈리게 각각 배치된 구조이나, 본 제 2실시예에서는 액정 전후에 1/2 위상차판(60)과 투명부(62)가 같은 평면에 있고, 이에 대응하여 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 같은 평면에 배치된 새로운 구조로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제 2실시예에 따른 입체영상 프로젝터의 작용을 설명한다. 빛은 광원(21)으로부터 나와서 반사경(22)에 반사된 후, 전체가 직선 편광판으로 되어 있는 제 3편광판(63)을 통과하면서 투과광 전체가 90도 직선 편광된 빛으로 된다. 그 다음으로 제 2투명기판(11)의 표면에 1/2 위상차판(60)이 있는 부분을 통과한 빛은 입사광과 위상이 180도 차이가 나기 때문에 결국은 0도로 직선 편광된 빛으로 바뀌고, 액정층(14)을 통과하면서 다시 90도 편광된 직선편광 상태로 되기 때문에 90도의 편광방향을 가진 제 1편광영역(30)을 통과한 후 1/4 위상차판(24)을 지나게 되면, 통과 직전에 직선 편광되었던 빛이 광학적 기본원리에 의해 왼쪽 원편광으로 바뀌게 되며, 그 다음으로 투사렌즈(23)를 지난 후 실버 스크린(20)에 좌안용 영상(201)이 맺히게 되고, 이것을 좌안용 원편광판(51)을 통해서 관찰자가 그림을 볼 수 있게 된다.

그리고, 투명부(62)를 통과한 빛은 편광 방향이 바뀌지 않고 90도 직선 편광된 상태 그대로 통과한다. 액정층(14)을 통과하면서 다시 90도 편광된 직선편광 상태로 되기 때문에 0도의 편광방향을 가진 제 2편광영역(31)을 통과한 후 1/4 위상차판(24)을 지나게 되면, 통과 직전에 직선 편광되었던 빛이 광학적 기본원리에 의해 오른쪽 원편광으로 바뀌게 되며, 그 다음으로 투사렌즈(23)를 지난 후 실버 스크린(20)에 우안용 영상(202)이 맺히게 되고, 이것을 우안용 원편광판(52)을 통해서 관찰자가 그림을 볼 수 있게 된다.

따라서, 상기와 같이 액정패널에서 상기한 1/2 위상차판(60)과 제 1편광영역(30)을 픽셀의 피치에 정렬되게 하고, 또한 투명부(62)와 제 2편광영역(31)을 픽셀의 피치에 정렬되게 한 후, 액정패널에서 좌안용 영상(201)은 홀수 열에 표시하고, 우안용 영상(202)은 짝수 열에 나타나게 하면, 제 1편광영역(30)에서는 좌안용 영상(201)이 투과되고 제 2편광영역(31)에서는 우안용 영상(202)이 투과되게 된다. 따라서, 원편광안경(50)을 통하여 관찰자는 3차원 영상을 감상할 수 있게 된다.

[위상차판 제조방법]

도 9 ~ 도 11은 본 발명에 이용되는 액정물질 위상차판 제조공정을 나타내고 있다. 도 9에 도시한 바와 같이 제 2투명기판(11)의 표면에 통상의 스핀 코팅 방법으로 배향막(65)을 형성시킨 후, 다시 그 위에 위상차판용 액정물질(64)을 스핀 코팅 방법으로 두께를 30um이하로 균일하게 도포한 후, 도 10과 같이 그 위에 제 2마스크(66)를 올려놓은 다음, 자외선램프(68)에서 나온 빛을 직선 편광판(67)으로 편광시킨 후 조사하면, 빛이 조사된 부분에서는 액정물질이 정렬되어 도 11과 같이 1/2 위상차판(60)과 제 2투명부(61)와 같은 구조가 되어 본 발명에 사용할 수 있는 1/2 위상차판이 된다.

여기서, 상기 제 2투명기판(11)은 복굴절성이 없는 재질로서, 유리, 아크릴, 무연신 폴리카보네이트(PC) 후판인 것이 바람직하다.

<제 3실시예>

본 발명에 따른 2차원 및 3차원 입체영상 프로젝터의 제 3실시예에 대하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 제 3실시예에 따른 LCD 패널의 구조도이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3실시예에 따른 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있는 입체영상 프로젝터는 상기 제 2실시예와는 대부분의 구조가 같고 단지 제 2실시예에서의 실버 스크린(20) 대신에 반투과형 스크린(70)을 사용한다. 이 구조는 반투과형 스크린(70)의 후면에 맺힌 좌안용 영상(701)과 우안용 영상(702)을 반투과형 스크린(70)의 전면에서 관찰자가 원편광안경(50)을 통하여 영상을 보게 되면 3차원 영상을 감상할 수 있게 되는데, 이는 일반 프로젝션 TV와 유사한 구조의 광학계 내장형 입체영상 프로젝터로서 유용하게 사용될 수 있다. 이를 도 12를 중심으로 설명하면 다음과 같다.

도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있는 입체영상 프로젝터는 반사경(22)이 포함된 광원(21)의 전면에 전체가 직선 편광판으로 되어 있는 제 3편광판(63)이 있고, 그 다음으로 제 2투명기판(11)의 표면에 1/2 위상차판(60)과 투명부(62)가 일정한 폭과 간격을 유지하면서 배열되어 있다. 그 다음에는 제 2절연층(33)이 있고, 또 전면에는 제 2투명전극(12) 및 제 1배향막(13)이 있으며, 제 1배향막(13)과 제 2배향막(15)사이에 액정이 충진된 액정층(14)이 있다. 상기 액정층(14)은 전계가 가해지게 되면 액정의 특징에 따라서 움직이기 때문에 투과광을 단속할 수가 있다. 그 다음으로 제 2배향막(15)의 전면에 TFT가 연결된 제 1투명전극(16)과 컬러필터(17), 제 1절연층(32)이 배치되어 있으며, 그 다음의 전면에는 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 일체로 형성된 투명기판(18)이 배치되며, 그 다음 면은 1/4 위상차판(24)이 있고, 그 다음으로는 투사렌즈(23)가 배치되고, 그 다음으로 영상이 맺히는 반투과형 스크린(70)이 있고 마지막으로 원편광 안경(50)이 배치된다. 상기 제 3편광판(63)의 재질은 알루미늄 박막이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제 3실시예에 따른 입체영상 프로젝터의 작용을 설명한다. 빛은 광원(21)으로부터 나와서 반사경(22)에 반사된 후, 전체가 직선 편광판으로 되어 있는 제 3편광판(63)을 통과하면서 투과광 전체가 90도 직선 편광된 빛으로 된다. 그 다음으로 제 2투명기판(11)의 표면에 1/2 위상차판(60)이 있는 부분을 통과한 빛은 입사광과 위상이 180도 차이가 나기 때문에 결국은 0도로 직선 편광된 빛으로 바뀌고, 액정층(14)을 통과하면서 다시 90도 편광된 직선편광 상태로 되기 때문에 90도의 편광방향을 가진 제 1편광영역(30)을 통과한 후 1/4 위상차판(24)을 지나게 되면, 통과 직전에 직선 편광되었던 빛이 광학적 기본원리에 의해 왼쪽 원편광으로 바뀌게 되며, 그 다음으로 투사렌즈(23)를 지난 후 반투과형 스크린(70)에 좌안용 영상(701)이 맺히게 되고, 이 반투과형 스크린(70)을 투과한 영상을 좌안용 원편광판(51)을 통해서 관찰자가 그림을 볼 수 있게 된다.

그리고, 투명부(62)를 통과한 빛은 편광 방향이 바뀌지 않고 90도 직선 편광된 상태 그대로 통과한다. 액정층(14)을 통과하면서 다시 90도 편광된 직선편광 상태로 되기 때문에 0도의 편광방향을 가진 제 2편광영역(31)을 통과한 후 1/4 위상차판(24)을 지나게 되면, 통과 직전에 직선 편광되었던 빛이 광학적 기본원리에 의해 오른쪽 원편광으로 바뀌게 되며, 그 다음으로 투사렌즈(23)를 지난 후 반투과형 스크린(70)에 우안용 영상(702)이 맺히게 되고, 이 반투과형 스크린(70)을 투과한 영상을 우안용 원편광판(52)을 통해서 관찰자가 그림을 볼 수 있게 된다.

따라서, 상기와 같이 액정패널에서 상기한 1/2 위상차판(60)과 제 1편광영역(30)을 픽셀의 피치에 정렬되게 하고, 또한 투명부(62)와 제 2편광영역(31)을 픽셀의 피치에 정렬되게 한 후, 액정패널에서 좌안용 영상(701)은 홀수 열에 표시하고, 우안용 영상(702)은 짝수 열에 나타나게 하면, 제 1편광영역(30)에서는 좌안용 영상(701)이 투과되고 제 2편광영역(31)에서는 우안용 영상(702)이 투과되게 된다. 따라서, 원편광안경(50)을 통하여 관찰자는 3차원 영상을 감상할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 간주한다.

본 발명에 의하면, 2차원 영상을 문제없이 볼 수 있게 하고 동시에 3차원 입체 영상을 볼 수 있는 광학적 구조를 구비할 수 있어서, 2차원 영상과 3차원 입체영상을 별도의 부품을 추가하지 않고도 쉽게 관찰할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 종래 방법에서와 같이, 2대의 프로젝터를 사용하지 않고 1대만을 사용하여 2차원 영상과 3차원 입체영상을 겸용으로 쉽게 관찰할 수 있기 때문에 매우 경제적이며, 광효율이 높아져서 매우 밝은 입체영상을 볼 수 있다. 특히 시청각도나 시청거리에 무관하게 여러 사람들이 동시에 입체영상을 감상할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 입체영상 프로젝터 구조도.

도 2는 종래의 입체영상 프로젝터용 LCD 패널의 단면도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LCD 패널의 구조도.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LCD 패널의 단면도.

도 5는 본 발명에 이용되는 알루미늄 박막의 사시도.

도 6은 본 발명에 이용되는 알루미늄 박막형 편광판 제조공정 도면.

도 7은 본 발명에 이용되는 알루미늄 박막형 편광판 제조 완료후의 도면.

도 8은 본 발명의 제 2실시예에 따른 LCD 패널의 구조도.

도 9는 본 발명에 이용되는 액정물질 위상차판 제조공정 1단계 도면.

도 10은 본 발명에 이용되는 액정물질 위상차판 제조공정 2단계 도면.

도 11은 본 발명에 이용되는 액정물질 위상차판의 완성품의 사시도.

도 12는 본 발명의 제 3실시예에 따른 LCD 패널의 구조도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

12 : 제 2투명전극 13 : 제 1배향막

14 : 액정층 15 : 제 2배향막

16 : 제 1투명전극 17 : 컬러 필터

20 : 실버 스크린 21 : 광원

22 : 반사경 23 : 투사렌즈

30 : 제 1편광영역( 90도) 31 : 제 2편광영역( 0도)

32 : 제 1절연층 33 : 제 2절연층

34 : 제 3편광영역( 0도) 35 : 제 4편광영역( 90도)

40 : 알루미늄 박막 41: X-ray(또는 E-Beam)

60 : 1/2 위상차판 62 : 투명부

35 : 제 4편광영역( 90도) 66 : 제 2마스크

67 : 제 4편광판 70: 반투과형 스크린

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빛이 LCD 패널을 통과해서 스크린에 조사하기 위하여 중앙에 LCD 패널이 배치되고, 상기 LCD 패널 한쪽 편에는 반사경을 포함한 광원이 전면에 배치되고, 상기 LCD 패널의 반대측면에는 투사렌즈가 배치되고, 상기 투사렌즈에서 이격된 거리에 실버스크린을 포함하여 구성되는 통상의 입체영상 프로젝터에 있어서, 상기 LCD 패널은 제 2투명기판(11)의 표면에 일체로 형성된 편광방향이 0도인 제 3편광영역(34)과 편광방향이 90도인 제 4편광영역(35)이 서로 엇갈리는 구조로 위치하고, 상기 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)의 전면에는 제 2절연층(33)이 차례로 적층되고, 상기 제 2절연층(33)전면에 제 2투명전극(12) 및 제 1배향막(13)이 배치되며, 상기 제 1배향막(13)과 제 2배향막(15)사이에 액정이 충진된 액정층(14)이 배치되고, 제 2배향막(15)의 전면에 TFT가 연결된 제 1투명전극(16)과 컬러 필터(17), 제 1절연층(32)이 순서대로 배치되며, 그 전면에는 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)과는 편광방향이 90도 교차하는 구조로 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 일체로 형성된 제 1투명기판(18)이 배치되며, 그 다음에/4 위상차판(24)이 배치되는 것을 특징으로 하는 입체영상 프로젝터.
제 2항에 있어서, 상기 LCD 패널은 제 3편광영역(34)과 제 4편광영역(35)은 액정패널의 제 2투명기판(11)의 표면에 일체로 형성하고, 제 1투명기판(18)의 후면에 일체로 형성된 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)의 사이에 액정층(14)을 배치시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 프로젝터.
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빛이 LCD 패널을 통과해서 스크린에 조사하기 위하여 중앙에 LCD 패널이 배치되고, 상기 LCD 패널 한쪽 편에는 반사경을 포함한 광원이 전면에 배치되고, 상기 LCD 패널의 반대측면에는 투사렌즈가 배치되고, 상기 투사렌즈에서 이격된 거리에 실버스크린을 포함하여 구성되는 통상의 입체영상 프로젝터에 있어서, 상기 LCD 패널은 전체가 직선 편광판으로 되어 있는 제 3편광판(63)과, 그 다음으로 제 2투명기판(11)의 표면에 1/2 위상차판(60)과 투명부(61)가 일정한 폭과 간격을 유지하면서 배열되고, 그 다음에 제 2절연층(33)이 있고, 전면에 제 2투명전극(12) 및 제 1배향막(13)이 차례로 배열되며, 제 1배향막(13)과 제 2배향막(15)사이에 액정이 충진된 액정층(14)이 위치하며, 그 다음으로 제 2배향막(15)의 전면에 TFT가 연결된 제 1투명전극(16)과 컬러필터(17), 제 1절연층(32)이 순서대로 배치되고, 그 전면에는 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 일체로 형성된 투명기판(18)이 배치되며, 그 다음에 1/4 위상차판(24)이 배치되는 것을 특징으로 하는 입체영상 프로젝터.
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제 8항에 있어서, 상기 LCD패널은 제 1편광영역(30)과 제 2편광영역(31)이 일체로 형성된 투명기판(18)이 배치되고, 그 다음으로 원편광을 만들어 주는 1/4 위상차판(24)이 배치되며, 상기 제 3편광판(63)은 알루미늄 박막이고, 상기 실버스크린은 반투과형 스크린(70)인 것을 특징으로 하는 입체영상 프로젝터.