본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 투명기판위에 편광기능을 가진 미세한 패턴의 전도성 격자들이 있고, 격자의 골과 마루에 절연층이 코팅되어 있어서 이 절연층 표면의 골과 마루가 액정표시장치의 배향막 역할을 할 수 있는 구조이며, 상기의 구조가 적용된 본 발명의 제 1실시예의 액정표시장치의 구성은 다음과 같다.
백라이트 유닛의 전면에 제 1투명기판이 있고, 이것의 표면에 일체로 형성된 편광방향이 0° 또는 45°인 제 1편광영역과 편광방향이 90° 또는 135°인 제 2편광영역이 서로 엇갈리는 구조로 같은 평면상에 위치하고, 상기 제 1편광영역과 제 2편광영역은 전도성 박판 편광판이기 때문에 화소전극의 기능을 가지고 있으며, 이들의 표면에 있는 골과 마루에 의해 형성된 제 1배향막이 있다. 그 다음으로 액정이 충진된 액정층이 배치되고, 그 다음은 제 2배향막이 배치되는데, 제 2배향막은 제 2투명기판의 후면에 형성된 제 3편광영역과 제 4편광영역이 공통전극 기능을 가진 전도성 박판 편광판으로 되어 있기 때문에, 이들의 표면에 있는 골과 마루에 의 해 제 2배향막이 형성되고, 제 2배향막의 전면에는 제 1편광영역과 제 2편광영역과는 편광방향이 90°교차하는 구조로 제 3편광영역과 제 4편광영역이 같은 평면상에 박판 편광판 형태로 형성되며, 이 박판 편광판은 공통 전극 기능 역할을 하며, 그 다음으로 평탄화 막과 컬러필터와 제 2투명기판이 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2실시예는 제 1투명기판의 표면에 제 5편광영역과 제 6편광영역의 구조는 체스판 형태, 또는 수직줄의 형태이고 재질은 전도성 금속을 사용한다.
제 2투명기판의 후면에도 역시 구조는 체스판 형태, 또는 수직줄의 형태이고 재질은 전도성 금속을 사용한 제 7편광영역과 제 8편광영역의 사이에 액정층을 배치시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 제 1투명기판 전면의 표면에 제 5편광영역과 제 6편광영역을 엇갈리는 구조의 체스판 형태, 또는 수직줄의 형태이고 재질은 전도성 금속을 사용하며, 제 2투명기판 후면의 표면에 제 7편광영역과 제 8편광영역은 엇갈아서 구조의 체스판 형태, 또는 수직줄의 형태이고 재질은 전도성 금속을 사용한다. 상기 제 1투명기판과 제 2투명기판의 상호 대응하는 위치에 있는 편광영역은 서로 다른 편광방향을 갖도록 배열되어 있다.
여기서, 제 5편광영역은 편광방향이 0° 또는 45°이고 상기 제 7편광영역은 편광방향이 90° 또는 135°로서 이들 제 5편광영역과 제 7편광영역사이에서는 편광방향이 90°교차한다. 마찬가지로 제 6편광영역과 제 8편광영역 사이에서도 편광방향이 90°교차하는 구조이다.
본 발명의 제 3실시예는, 제 1, 제 2실시예의 구조와는 다르게 화소전극들이 모두 같은 편광방향을 가진 전도성 금속으로 사용하며, 공통전극은 화소 전극과 같이 분할하지 않고 편광방향이 90°차이가 나는 전도성 금속의 박판 편광판인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4실시예는 제 3실시예와는 달리 비전도성 박판 편광판을 사용하며, 편광판의 위치는 기존의 액정표시장치와 같은 위치인 투명기판의 바깥쪽에 배치된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
제 6도는 투명기판위에 편광기능을 가진 미세한 패턴의 전도성 격자들이 있는 구조를 나타낸 도면이고, 제 7도는 격자의 골과 마루에 절연층이 코팅된 도면이며, 제 8도는 절연층 표면의 골과 마루가 액정표시장치의 배향막 역할을 할 수 있는 것을 나타낸 도면이다. 또한, 도 9는 본 발명의 제 1 실시예의 구조도이고, 도 10과 도 11은 도 9에 사용되는 편광판의 구조도이다. 도 12는 본 발명의 제 2실시예이며, 도 13, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18은 도 12에 사용되는 편광판의 구조도이다. 도 19는 본 발명의 제 3실시예이며, 도 20은 도 19에 사용되는 편광판의 구조도이다. 21은 본 발명의 제 4실시예이며, 도 22은 도 21에 사용되는 편광판의 구조도이다.
<제 1 실시예>
본 발명에 따른 액정 표시장치의 제 1 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명에서 도면 부호 "21, 22, 25, 26, 30, 31, 44, 45, 48, 49, 58, 59, 65, 68, 72, 73, 74, 75, 78, 79, 88, 89, 98, 99"에 대해서 "편광영역"이라는 명칭을 사용하는 것은 한 평면상에 편광방향이 서로 90° 교차하는 줄모양의 구조로 서로 엇갈려 있으므로 편광판과 구분하기 위해서이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있는 액정표시장치의 구성은, 백라이트 유닛(2)의 전면에 제 1투명기판(4)이 있고, 이것의 표면에 일체로 형성된 편광방향이 0° 또는 45°인 제 1편광영역(21)과 편광방향이 90° 또는 135°인 제 2편광영역(22)이 서로 엇갈리는 구조로 같은 평면상에 위치한다. 상기 제 1편광영역(21)과 제 2편광영역(22)은 전도성 박판 편광판이기 때문에 화소전극의 기능을 동시에 가지고 있다. 이들의 표면에 있는 골과 마루에 의해 형성된 제 3배향막(23)이 있으며, 그 다음으로 액정이 충진된 액정층(10)이 배치되고, 그 다음은 제 4배향막(24)이 배치된다.
제 4배향막(24)은 제 2투명기판(11)의 후면에 형성된 제 3편광영역(25)과 제 4편광영역(26)이 공통전극 기능을 가진 전도성 박판 편광판으로 되어 있기 때문에, 이들의 표면에 있는 골과 마루에 의해 제 4배향막(24)이 형성된 것이다. 제 4배향막(24)의 전면에는 제 1편광영역(21)과 제 2편광영역(22)과는 편광방향이 90°교차하는 구조로 제 3편광영역(25)과 제 4편광영역(26)이 같은 평면상에 박판 편광판 형태로 형성된다. 상기 박판 편광판은 전체 면이 공통 전극 역할을 한다. 그 다음으로 평탄화 막(20)과 컬러필터(9)와 제 2투명기판(11)이 배치되며, 이 액정표시장치의 전면에 배치된 편광안경(27)을 통해서 3차원 입체영상을 관찰할 수 있게 된다.
도 10과 도 11은 제 1실시예에 사용되는 박판 편광판 그림만을 나타낸다. 도 10은 제 1편광영역(21)과 제 2편광영역(22)의 박판 편광판은 각 화소 단위로 나뉘어 화소전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다. 제 3편광영역(25)과 제 4편광영역(26)의 박판 편광판은 각 편광영역들이 전도성 물질로 연결되어 공통전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다.
도 11은 제 1편광영역(21)과 제 2편광영역(22)의 박판 편광판은 도 10에서와 같이 각 화소 단위로 나뉘어 화소전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다. 제 9편광영역(30)과 제 10편광영역(31)의 박판 편광판은 각 편광영역들이 화소 단위로 나뉘어 있으나, 모두 전도성 물질로 연결되어 공통전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다.
상기와 같은 본 발명의 제 1실시예에 따른 액정표시장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저 빛이 백라이트 유닛(2)을 통하여 제 1투명기판(4) 전면에 형성된 제 1편광영역(21)을 통과하면 0° 또는 45°로 편광된 직선편광 상태로 되고, 액정층(10)을 통과하면서 편광방향이 90°회전된 직선편광 상태로 되기 때문에 90° 또는 135°의 편광방향을 가진 제 3편광영역(25)을 통과하여 관찰자가 영상을 볼 수 있게 된다.
그리고, 백라이트 유닛(2)에서 발광된 빛은 제 1투명기판(4) 전면에 형성된 제 2편광영역(22)을 통과하면 90° 또는 135°로 편광된 직선편광 상태로 되고, 액정층(10)을 통과하면서 편광방향이 90°회전된 직선편광 상태로 되기 때문에 0° 또는 45°의 편광방향을 가진 제 4편광영역(26)을 통과하여 관찰자가 영상을 볼 수 있게 된다.
따라서, 상기와 같이 액정표시장치에서 제 1편광영역(21)과 제 3편광영역(25)을 픽셀의 피치에 정합되게 하고, 또한 제 2편광영역(22)과 제 4편광영역(26)을 픽셀의 피치에 정합되게 한 후, 액정표시장치에서 우안용 영상은 홀수 열에 표시하고, 좌안용 영상은 짝수 열에 나타나게 하면, 제 4편광영역(26)에서는 우안용 영상이 투과되고 제 3편광영역(25)에서는 좌안용 영상이 투과된다. 따라서, 편광안경(27)을 통하여 관찰자는 3차원 입체영상을 감상할 수 있게 된다.
한편, 별도로 도시하지는 않았지만, 제 1편광영역(21)과 제 2편광영역(22), 제 3배향막(23), 액정층(10), 제 4배향막(24), 제 3편광영역(25)과 제 4편광영역(26), 평탄화 막(20), 컬러 필터(9)의 배치 순서가, 도 1과 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1편광영역(21)과 제 2편광영역(22), 절연층, 화소전극(5), 제 1배향막(6), 액정층(10), 제 2배향막(7), 투명 전극(8), 평탄화 막(20), 컬러 필터(9), 제 3편광영역(25)과 제 4편광영역(26)의 배치 순서로 바뀌어 배치되어도 편광안경(27)을 통하여 관찰자는 3차원 입체영상을 감상할 수 있게 된다.
또한, 제 2투명기판(11)의 전면에 원편광을 만들어 주는 1/4 위상차판을 배치하고 편광안경(27)을 원편광 안경으로 대체하면, 관찰자의 입체영상 가시각도가 확대된다.
<제 2실시예>
본 발명에 따른 2차원 및 3차원 액정 표시장치의 제 2실시예에 대하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 제 2실시예 구조도이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있는 액정표시장치는, 상기 제 1실시예와는 박판 편광판의 구조가 다른 구조로 대체된다. 이를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 2차원 영상과 3차원 영상을 표시할 수 있는 액정표시장치의 구성은, 백라이트 유닛(2)의 전면에 제 1투명기판(4)이 있고, 이것의 표면에 일체로 형성된 편광방향이 0° 또는 45° 인 제 5편광영역(44)과 편광방향이 90° 또는 135°인 제 6편광영역(45)이 서로 엇갈리는 구조의 체스판 형태로 같은 평면상에 위치한다. 상기 제 5편광영역(44)과 제 6편광영역(45)은 전도성 박판 편광판이기 때문에 화소전극의 기능을 동시에 가지고 있다. 이들의 표면에 있는 골과 마루에 의해 형성된 제 5배향막(46)이 있으며, 그 다음으로 액정이 충진된 액정층(10)이 배치된다. 그 다음은 제 6배향막(47)이 배치되는데, 제 6배향막(47)은 제 2투명기판(11)의 후면에 형성된 제 7편광영역(48)과 제 8편광영역(49)이 공통전극 기능을 가진 전도성 박판 편광판으로 되어 있기 때문에, 이들의 표면에 있는 골과 마루에 의해 제 6배향막(47)이 형성된다. 제6배향막(47)의 전면에는 제 5편광영역(44)과 제 6편광영역(45)과는 편광방향이 90°교차하는 구조로 제 7편광영역(48)과 제 8편광영역(49)이 서로 엇갈리는 구조의 체스판 형태로 같은 평면상에 박판 편광판 형태로 형성되며, 이 박판 편광판은 전체 면이 공통 전극 기능 역할을 한다. 그 다음으로 평탄화막(20)과 컬러필터(9)와 제 2투명기판(11)이 배치되며, 이 액정표시장치의 전면에 배치된 편광안경(27)을 통해서 3차원 입체영상을 관찰할 수 있게 된다.
그리고 도 13, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18은 제 2실시예에 사용되는 박판 편광판 구조를 나타낸 그림들이다.
도 13은 제 5편광영역(44)과 제 6편광영역(45)의 박판 편광판은 서로 엇갈리는 구조로 적색, 녹색, 청색의 화소를 묶어서 체스판 형태로 각 화소 단위로 나뉘어 화소전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다. 제 7편광영역(48)과 제 8편광영역(49)의 박판 편광판은 서로 엇갈리는 구조로 적색, 녹색, 청색의 화소를 묶어서 체스판 형태로 각 편광영역들이 전도성 물질로 연결되어 공통전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행하고 있다.
도 14는 제 5편광영역(44)과 제 6편광영역(45)의 박판 편광판은 서로 엇갈리는 구조로 적색, 녹색, 청색의 화소를 묶어서 체스판 형태로 도 14에서와 같이 각 화소 단위로 나뉘어 화소전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다. 제 11편광영역(58)과 제 12편광영역(59)의 박판 편광판은 서로 엇갈리는 구조로 적색, 녹색, 청색의 화소를 묶어서 체스판 형태로 각 편광영역들이 전도성 물질로 연결되어 공통전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다.
도 15는 제 5편광영역(44)과 제 6편광영역(45)의 박판 편광판은 서로 엇갈리는 구조의 체스판 형태로 도 15에서와 같이 각 화소 단위로 나뉘어 화소전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다. 제 17편광영역(74)과 제 18편광영역(75)의 박판 편광판은 서로 엇갈리는 구조의 체스판 형태이다.
도 16은 제 5편광영역(44)과 제 6편광영역(45)의 박판 편광판은 서로 엇갈리는 구조의 세로줄 형태로 도 16에서와 같이 각 화소 단위로 나뉘어 화소전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다. 제 19편광영역(78)과 제 20편광영역(79)의 박판 편광판은 서로 엇갈리는 구조이다.
도 17은 제 5편광영역(44)과 제 6편광영역(45)의 박판 편광판은 서로 엇갈리는 구조의 세로줄 형태로 도 17에서와 같이 적색, 녹색, 청색의 3개 화소 단위로 나뉘어 화소전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다. 제 21편광영역(88)과 제 22편광영역(89)의 박판 편광판은 적색, 녹색, 청색의 화소를 묶어서 서로 엇갈리는 구조이다.
도 18은 제 5편광영역(44)과 제 6편광영역(45)의 박판 편광판은 서로 엇갈리는 구조의 세로줄 형태로 도 17에서와 같이 적색, 녹색, 청색의 3개 화소 단위로 나뉘어 화소전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다. 제 23편광영역(98)과 제 24편광영역(99)의 박판 편광판은 적색, 녹색, 청색의 3개 화소 단위가 통합된 모양으로 서로 엇갈리는 구조이다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 액정표시장치의 작용을 설명한다. 먼저 빛이 백라이트 유닛(2)을 통하여 제 1투명기판(4) 전면에 형성된 제 5편광영역(44)을 통과하면 0° 또는 45°로 편광된 직선편광 상태로 되고, 액정층(10)을 통과하면서 편광방향이 90°회전된 직선편광 상태로 되기 때문에 90° 또는 135°의 편광방향을 가진 제 7편광영역(48)을 통과하여 관찰자가 영상을 볼 수 있게 된다.
그리고, 백라이트 유닛(2)에서 발광된 빛은 제 1투명기판(4) 전면에 형성된 제 6편광영역(45)을 통과하면 90° 또는 135°로 편광된 직선편광 상태로 되고, 액정층(10)을 통과하면서 편광방향이 90°회전된 직선편광 상태로 되기 때문에 0° 또는 45°의 편광방향을 가진 제 8편광영역(49)을 통과하여 관찰자가 영상을 볼 수 있게 된다.
따라서, 상기와 같이 액정표시장치에서 제 5편광영역(44)과 제 7편광영역 (48)을 픽셀의 피치에 정합되게 하고, 또한 제 6편광영역(45)과 제 8편광영역(49)을 픽셀의 피치에 정합되게 한 후, 액정표시장치에서 우안용 영상은 제 6편광영역(45)에 대응하는 위치에 표시하고, 좌안용 영상은 제 5편광영역(44)에 대응하는 위치에 나타나게 하면, 제 8편광영역(49)에서는 우안용 영상이 투과되고 제 7편광영역(48)에서는 좌안용 영상이 투과된다. 따라서, 편광안경(27)을 통하여 관찰자는 3차원 입체영상을 감상할 수 있게 된다.
한편, 별도로 도시하지는 않았지만, 제 5편광영역(44)과 제 6편광영역(45), 제 5배향막(46), 액정층(10), 제 6배향막(47), 제 7편광영역(48)과 제 8편광영역(49), 평탄화 막(20), 컬러 필터(9)의 배치 순서가, 도 1과 도 12에 도시된 바와 같이, 제 5편광영역(44)과 제 6편광영역(45), 절연층, 화소전극(5), 제 1배향막(6), 액정층(10), 제 2배향막(7), 투명 전극(8), 평탄화 막(20), 컬러 필터(9), 제 7편광영역(48)과 제 8편광영역(49)의 배치 순서로 바뀌어 배치되어도 편광안경(27)을 통하여 관찰자는 3차원 입체영상을 감상할 수 있게 된다.
또한, 제 2투명기판(11)의 전면에 원편광을 만들어 주는 1/4 위상차판을 배치하고 편광안경(27)을 원편광 안경으로 대체하면, 관찰자의 입체영상 가시각도가 확대된다.
<제 3실시예>
본 발명에 따른 액정 표시장치의 제 3실시예에 대하여 설명한다. 도 19는 본 발명의 제 3실시예 구조도이다.
도 19에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3실시예에 따른 액정표시장치는, 상기 제 1, 제 2실시예와는 박판 편광판의 구조가 또 다른 구조로 대체된다. 이를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 19에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3실시예에 따른 액정표시장치의 구성은, 백라이트 유닛(2)의 전면에 제 1투명기판(4)이 있고, 이것의 표면에 편광방향이 0° 또는 45°인 제 13편광영역(65)이 위치한다. 상기 제 13편광영역(65)는 전도성 박판 편광판이기 때문에 화소전극의 기능을 동시에 가지고 있다. 이들의 표면에 있는 골과 마루에 의해 형성된 제 7배향막(66)이 있으며, 그 다음으로 액정이 충진된 액정층(10)이 배치된다. 그 다음은 제 8배향막(67)이 배치되는데, 제 8배향막(67)은 제 2 투명기판(11)의 후면에 형성된 제 14편광영역(68)이 공통전극 기능을 가진 전도성 박판 편광판으로 되어 있기 때문에, 이들의 표면에 있는 골과 마루에 의해 제 8배향막(67)이 형성된다. 제 8배향막(67)의 전면에는 제 13편광영역(65)과는 편광방향이 90°교차하는 구조로 제 14편광영역(68)이 박판 편광판 형태로 형성된다. 상기 박판 편광판은 전체 면이 공통 전극 역할을 한다. 그 다음으로 평탄화 막(20)과 컬러필터(9)와 제 2투명기판(11)이 배치된다.
도 20은 제 3실시예에 사용되는 박판 편광판 그림만을 나타낸다. 도 20은 제 13편광영역(65)의 박판 편광판은 각 화소 단위로 나뉘어 화소전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행하며, 제 14편광영역(68)의 박판 편광판은 전체 면이 전도성 물질로 공통전극 기능과 편광기능과 배향막 기능을 수행한다.
본 발명의 제 3실시예에 따른 액정표시장치의 작용을 설명한다. 먼저 빛이 백라이트 유닛(2)을 통하여 제 1투명기판(4) 전면에 형성된 제 13편광영역(65)을 통과하면 0° 또는 45°로 편광된 직선편광 상태로 되고, 액정층(10)을 통과하면서 편광방향이 90°회전된 직선편광 상태로 되기 때문에 90° 또는 135°의 편광방향을 가진 제 14편광영역(68)을 통과하여 관찰자가 영상을 볼 수 있게 된다.
<제 4실시예>
본 발명에 따른 액정 표시장치의 제 4실시예에 대하여 설명한다. 도 21은 본 발명의 제 4실시예 구조도이다.
도 21에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 4실시예에 따른 액정표시장치는, 상기 제 3실시예와는 박판 편광판의 위치가 다른 구조이다. 이를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 21에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 4실시예에 따른 액정표시장치의 구성은 백라이트 유닛(2)의 전면에 제 15편광영역(72)이 위치하고, 이의 전면에는 제 1투명기판(4)과 화소 전극(5)과 제 1배향막(6)과 액정재료가 충진된 액정층(10)이 순차적으로 배치된다. 그 다음은 제 2배향막(7)과 공통 전극(8)과 컬러 필터(9)와 제 2투명기판(11)과 제 16편광영역(73)이 배치된다.
그리고 도 22는 제 4실시예에 사용되는 박판 편광판 그림만을 나타낸다. 도 22의 제 15편광영역(72)과 제 16편광영역(73)의 박판 편광판은 재질이 굳이 전도성 편광판일 필요는 없다.
본 발명의 제 4실시예에 따른 액정표시장치의 작용을 설명한다. 먼저 빛이 백라이트 유닛(2)을 통하여 제 15편광영역(72)을 통과하면, 0° 또는 45°로 편광된 직선편광 상태로 되고, 액정층(10)을 통과하면서 편광방향이 90°회전된 직선편 광 상태로 되기 때문에 90° 또는 135°의 편광방향을 가진 제 16편광영역(73)을 통과하여 관찰자가 영상을 볼 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 실시는 이하의 첨부된 특허청구 범위의 범주에 속하는 것으로 간주하고, 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 간주한다.