KR100786468B1 - 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치 - Google Patents

2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치는, 소정의 영상을 출사하는 영상 패널과; 상기 영상 패널 상부에 위치하여 상기 소정의 영상을 2차원(2D) 영상 또는 3차원(3D) 영상으로 디스플레이하는 배리어 패널이 포함되어 구성되며,
상기 배리어 패널은, 다수의 패턴부가 형성되고, 상기 각 패턴부는 다수의 미세패턴으로 분기되어 구성되는 수평 전계 인가를 위한 제 1 및 제 2전극이 배열된 제 1기판과; 전면에 투명 전극이 형성된 제 2기판과; 상기 제 1, 2기판 상에 형성된 액정층으로 구성되고,
상기 액정층을 구성하는 액정의 복굴절값(Δn)과, 상기 제 1, 2기판 간의 셀갭(d)의 곱인 위상지연값(Δn*d)이 700 내지 800nm 임을 특징으로 한다.

Description

2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치{2D and 3D image selectable display device}
도 1은 종래의 배리어 방식 3D 디스플레이 장치에 의해 3차원 영상이 구현되는 것을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치의 개략적인 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 배리어 패널에 대한 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 배리어 패널의 제 1기판에 형성된 제 1 및 제 2전극의 배열의 일 실시예를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 배리어 패널의 2D 영상 구현시의 시야각 별 휘도를 나타내는 그래프.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
310 : 제 1기판 340 : 제 1전극
342 : 제 1전극의 패턴부 344 : 제 1전극의 미세패턴
350 : 제 2전극 352 : 제 2전극의 패턴부
354 : 제 2전극의 미세패턴
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 2차원(2 Dimension : 2D) 및 3차원(3 Dimension : 3D) 영상을 사용자의 선택에 의해 디스플레이 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 3차원을 표현하는 입체화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65㎜정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하는 것이다.
현재 3차원 입체화상을 표시하기 위해 제시된 기술로는, 특수안경에 의한 입체화상 디스플레이, 무안경식 입체화상 디스플레이 및 홀로그래픽(Holographic) 디스플레이 방식이 있다. 이중 특수안경에 의한 입체화상 디스플레이 방식은 편광의 진동방향 또는 회전방향을 이용한 편광안경방식과, 좌우화상을 서로 전환시켜가면서 교대로 제시하는 시분할 안경 방식 및 좌우안에 서로 다른 밝기의 빛을 전달하는 방식인 농도차 방식으로 나눌 수 있다. 또한, 무안경식 입체화상 디스플레이 방식은 좌우안에 해당하는 각각의 화상 앞에 세로격자 모양의 개구(Aperture)를 통하여 화상을 분리하여 관찰할 수 있게 하는 패러랙스(parallax) 방식과, 반원통형 렌 즈를 배열한 렌티큘러판(lenticular plate)를 이용하는 렌티큘러(lenticular) 방식 및 파리 눈 모양의 렌즈판을 이용하는 인테그럴(integral photography) 방식으로 나눌 수 있다.
그리고, 홀로그래픽 디스플레이 (Holographic Display) 방식은 입체감이 생기는 요인인 촛점 조절, 폭주각, 양안시차, 운동시차 등 모든 요인을 갖춘 3차원 입체화상을 얻을 수 있는데, 레이저 광 재생 홀로그램과 백색광 재생 홀로그램으로 분류된다.
특수안경에 의한 입체화상 디스플레이 방식은 많은 인원이 입체영상을 즐길 수 있으나 , 별도의 편광안경 또는 액정 셔터 안경을 착용해야 하는 단점을 가지고 있다. 즉, 관찰자가 특수한 안경을 착용하여야 하므로 불편함과 부자연스러움을 발생시킨다.
무안경식 입체화상 디스플레이 방식은 관찰범위가 고정되어 소수인원에 한정되지만 별도의 안경을 착용하지 않는 특징이 있어 선호되는 경향이 있다. 즉, 무안경식 입체영상 디스플레이 방식은 관찰자가 직접 스크린을 주시하게 되어 전술한 바와 같은 단점이 사라지기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다.
완벽한 3차원 입체영상을 표시하는 것으로는 홀로그래픽(holographic) 디스플레이 방식을 예로 들 수 있은데, 이는 주로 레이저와 렌즈 및 거울 등을 통해 공간상에 직접 3차원 좌표의 영상을 표시하는 것으로 실제 존재하는 물체의 느낌을 그대로 받을 수 있지만, 기술상의 어려움과 장비가 차지하는 공간이 커진다는 단점이 있어 손쉽게 접할 수 없는 방식이다.
그리하여, 스테레오이미지(stereo image)를 이용하여 눈속임을 통해 가상으로 3차원 영상을 구현하는 방식인 패러랙스-배리어(parallax barrier)를 채택하려는 경향이 늘고 있다.
상기 패러랙스-배리어(parallax barrier)는 좌/우 두 눈에 해당하는 영상 앞에 세로 혹은 가로형태(슬릿)를 둠으로써, 상기 슬릿을 통해 합성된 입체영상을 분리 관측하게 하여 입체감을 느끼게 되는 방식이다.
여기서, 상기 패러랙스 배리어 방식에 의한 3차원 영상 디스플레이 장치를 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 배리어 방식 3D 디스플레이 장치에 의해 3차원 영상이 구현되는 것을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 패러랙스 배리어 방식은 영상 패널로부터 출사되는 빛이 투과되는 슬릿(slit)과 상기 빛을 차단하는 배리어가 반복 배열되어 형성된 배리어 패널이 상기 영상패널(30)의 전방에 배치된다.
이에 관찰자(10)는 상기 배리어 패널(20)의 슬릿를 통해 영상패널(30)로 디스플레이, 또는 인쇄된 영상을 보게 되는데, 관찰자(10)의 좌안과 우안은 동일한 슬릿을 통하더라도 각각 영상패널의 다른 영역을 보게 된다. 패러랙스 배리어 방식은 이러한 원리를 이용한 것으로, 좌안과 우안이 각각 다른 영역의 화소에 대응하는 영상을 슬릿을 통해 보게 되므로 입체감을 느끼도록 한다.
즉, 도 1에서 좌안(L)은 영상패널(30)에서 좌안 대응 화소(Lp)를 보게 되고, 우안(R)은 영상패널(30)에서 우안 대응 화소(Rp)를 보게 된다.
그러나, 종래의 상기 패러랙스 배리어 방식 3D 디스플레이 장치는 배리어 패널이 영상패널의 전방에 설치되어 상기 배리어 패널이 구비되어 있는 한 일반 2D 영상을 보기가 불가능하므로 일반 2D 영상을 시청하기 위해서는 상기 배리어 패널을 제거하여야 하는 문제가 있다.
본 발명은 2D/3D 구현 디스플레이 장치에 구비되는 배리어 패널에 있어서, 상기 배리어 패널 내에 형성된 액정을 초기 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 배향하고, 하판에는 수평 전계를 형성토록 하는 제 1 및 제 2전극이 배열되며, 상판에는 전면에 투명 전극을 형성함으로써, 2D 디스플레이 동작 시에는 광시야각과 협시야각의 스위칭이 가능하며, 동시에 3D 디스플레이로서의 전환이 가능한 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치를 통해 협시야각 2D 영상을 디스플레이할 경우 상기 배리어 패널의 위상지연값(Δn*d)을 최적화 함으로써 보다 효과적인 협시야각 모드를 구현하도록 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치는, 소정의 영상을 출사하는 영상 패널과; 상기 영상 패널 상부에 위치하여 상기 소정의 영상을 2차원(2D) 영상 또는 3차원(3D) 영상으로 디스플레이하는 배리어 패널이 포함되어 구성되며,
상기 배리어 패널은, 다수의 패턴부가 형성되고, 상기 각 패턴부는 다수의 미세패턴으로 분기되어 구성되는 수평 전계 인가를 위한 제 1 및 제 2전극이 배열된 제 1기판과; 전면에 투명 전극이 형성된 제 2기판과; 상기 제 1, 2기판 상에 형성된 액정층으로 구성되고,
상기 액정층을 구성하는 액정의 복굴절값(Δn)과, 상기 제 1, 2기판 간의 셀갭(d)의 곱인 위상지연값(Δn*d)이 700 내지 800nm 임을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 디스플레이 장치는 영상 패널(200) 및 배리어 패널(300)로 구성된다.
여기서, 상기 영상 패널(200)은 액정표시장치(LCD), 플라즈마표시장치(PDP), 유기전계발광표시장치(OLED) 등으로 구현될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 액정표시장치를 그 예로 설명하도록 한다.
또한, 상기 배리어 패널(300)은 제 1기판(310) 및 제 2기판(320)과 상기 제 1,2 기판 사이에 형성되는 액정층(330)으로 구성되며, 상기 액정이 초기 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 배향되고, 제 1기판(310)에는 IPS(In??Plane??Switching) 형태의 전극 즉, 수평 전계를 형성토록 하는 제 1 및 제 2전극(340, 350)이 배열되고, 제 2기판(320)에는 전면에 투명 전극(322)을 형성함으로써, 2D/3D 변환이 가능토록 구성되며, 특히 2D 디스플레이 동작 시에는 광 시야각과 협시야각의 스위칭이 가능함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1, 2 기판의 내측면에는 각각 제 1배향막(316) 및 제 2배향막(324)이 형성되어 있으며, 상기 제 1, 2 배향막은 anti-parallel 러빙되어 상기 액정이 초기에 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 배향된다.
상기 영상 패널(200)은 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 디스플레이 할 수 있으며, 3D 영상을 디스플레이 할 경우 좌안(左眼)용 이미지(image)정보를 표시하는 좌안(左眼) 픽셀(pixel)(L)과 우안(右眼)용 이미지(image)정보를 표시하는 우안(右眼) 픽셀(pixel)(R)이 번갈아 형성된다.
또한, 상기 배리어 패널(300)은 상기 영상 패널(200)과 관찰자(미도시) 사이에 위치하여 빛을 통과시키거나 차단하는 역할을 수행하는데, 2D 영상을 디스플레이 할 경우에는 영상 패널(200)에서 출사되는 영상을 그대로 투과하도록 동작하고, 3D 영상을 디스플레이 할 경우에는 상기 영상 패널의 우안용 픽셀(R)과 좌안용 픽셀(L)로부터 나오는 빛을 통과시키는 슬릿(slit)과 차단하는 배리어(barrier)를 통해 관찰자에게 가상 3차원 입체영상을 구현하도록 한다.
즉, 상기 배리어 패널(300)은 3D로 동작할 경우 슬릿(slit)과 배리어가 수직하게 교대로 번갈아 형성되도록 구성된다.
본 발명의 경우 상기 배리어 패널(300)은 제 1기판(310) 상에 배열된 제 1전극(340) 및 제 2전극(350)의 배열 형태에 따라 상기 제 1 및 제 2전극간에 수평 전계가 인가될 경우 빛을 투과하는 슬릿과 빛을 차단하는 배리어가 소정 간격으로 배열된 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 됨으로써, 3D 구현이 가능하게 된다.
이 때, 상기 제 1전극(340) 및 제 2전극(350)은 다양한 형태로 구성될 수 있는데, 일 예로 각각 다수의 패턴부(342, 352)가 형성되고, 상기 각 패턴부(342, 352)는 다수의 미세패턴(344, 354)이 분기되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제 1전극의 패턴부(342)는 인접한 제 1전극의 패턴부 및 상기 패턴부의 미세패턴(344)이 서로 엇갈리게 배열되거나, 또는 상기 제 1전극의 패턴부(342)와 이에 인접한 제 2전극의 패턴부(352) 및 상기 패턴부의 미세패턴(344, 354)이 서로 엇갈리게 배열될 수 있다.
여기서, 상기 동일한 전원이 인가되는 인접한 한 쌍의 제 1전극 패턴부(342) 및 미세패턴(344) 사이에는 수평 전계가 형성되지 않아 그 상부에 위치하는 액정(330)이 틀어지지 아니하므로 빛이 그대로 투과되어 결과적으로 상기 영역은 슬릿의 역할을 수행하게 된다.
반면에 상기 서로 다른 전위가 인가되는 제 1전극 및 제 2전극의 패턴부(342, 352), 미세 패턴(344, 354) 사이에는 상기 엇갈리는 패턴부(342, 352) 및 미세패턴(344, 354) 간에 수평 전계가 형성되므로 그 상부에 위치한 액정(330)이 틀어지게 되어 빛을 투과하지 못하므로 결과적으로 상기 영역은 배리어의 역할을 수행하게 되는 것이다.
이와 같은 디스플레이 장치를 통해 구현되는 3D 영상 구현 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 관찰자의 좌안을 향하는 빛은 영상 패널(200)의 좌안용 픽셀(L)을 통해 배리어 패널의 슬릿을 통과하여 관찰자의 좌안에 도달하는 빛이 된다. 단, 상기 영상 패널(200)의 좌안용 픽셀(L)을 통과한 빛 중 관찰자의 우안으로 향하는 빛은 배리어에 의해 차단되어 관찰자에게 전달되지 못하게 된다.
이와 같은 방법으로, 관찰자의 우안용 픽셀(R)을 통해 배리어 패널의 슬릿을 통과하여 관찰자의 우안에 도달하는 빛이 있으며, 반면에 영상 패널의 우안용 픽셀(R)을 통과 하였다 하여도 관찰자의 좌안을 향하는 빛은 배리어에 의해 차단되게 된다.
그 결과로, 좌안용 픽셀(L)을 통과한 빛은 관찰자의 좌안에만 전달되는 빛이 되며, 우안용 픽셀(R)을 통과한 빛은 관찰자의 우안에만 전달되는 빛이 되어 관찰자가 인식할 수 있게 된다. 이 때, 관찰자인 인간이 충분히 감지할 수 있을 정도로 좌안에 도달하는 빛과 우안에 도달하는 빛 사이에는 충분한 시차(視差)정보가 형성하며, 이로 인해서 관찰자는 3차원 영상(3 dimension images)을 즐길 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 배리어 패널(300)은 2D 영상을 구현할 경우 2가지 모드로 동작함을 특징으로 하는데, 배리어 패널(300)의 제 1, 2기판(310, 320) 상에 구비된 전극 간에 소정의 전계가 형성되지 않는 경우에는 영상 패널(200) 상에 구비된 편광판(미도시)의 투과축과 상기 배리어 패널(300) 내에 형성된 액정(330)의 배열과 일치하여 2D 영상에 대한 광시야각 구현이 가능하게 된다.
단, 상기 배리어 패널(300)의 제 1, 2기판(310, 320) 상에 구비된 전극 간에 소정의 전계 즉, 수직 전계가 형성되면 액정(330)이 수직 방향으로 소정각도 틀어지게 되어 경사 방향에서 액정의 평균 기울기가 상기 영상 패널(200) 상에 구비된 편광판의 투과축과 45도 기울어진 상태로 되어 정면은 노멀리 화이트(normally white) 특성을 그대로 유지하여 관찰자가 영상을 볼 수 있으나, 측면 즉, 상기 경사 방향으로는 블랙(black)으로 나타나게 되어 관찰자가 영상을 볼 수 없게 되는 협시야각 구현이 가능하게 된다.
특히 본 발명의 실시예는 상기 배리어 패널(300)의 광학 특성 중 위상지연값(Δn*d)의 최적 범위를 설정함으로써, 상기 2D 영상에 대한 보다 효과적인 협시야각 모드를 구현하도록 함을 특징으로 한다.
이 때, 상기 Δn은 액정층(330)을 구성하는 각 액정의 복굴절값을 의미하고, d는 상기 제 1기판과 제 2기판 간의 셀갭을 의미한다.
본 발명의 실시예의 경우 상기 위상지연값(Δn*d)이 700 내지 800nm일 때 최적의 협시야각 모드가 구현되는 것을 특징으로 하며, 이에 대한 설명은 이하 그래프를 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 도 2에 도시된 배리어 패널에 대한 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 배리어 패널의 제 1기판에 형성된 제 1 및 제 2전극의 배열의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
상기 배리어 패널(300)은 앞서 설명한 바와 같이 상기 영상 패널과 관찰자 사이에 위치하여 빛을 통과시키거나 차단하는 역할을 수행하는데, 2D 영상을 디스플레이 할 경우에는 영상 패널에서 출사되는 영상을 그대로 투과하도록 동작하고, 3D 영상을 디스플레이 할 경우에는 상기 영상 패널의 우안용 픽셀(R)과 좌안용 픽셀(L)로부터 나오는 빛을 통과시키는 슬릿(slit)과 차단하는 배리어(barrier)를 통해 관찰자에게 가상 3차원 입체영상을 구현하도록 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 디스플레이 장치에 구비되는 배리어 패널(300)은, IPS(In-Plane-Switching) 형태의 전극 즉, 수평 전계를 형성토록 하는 제 1 및 제 2전극(340, 350)들이 배치된 제 1기판(310)과; 전면에 투명 전극(322)이 형성된 제 2기판(320)과; 상기 제 1, 2기판 상에 형성된 액정층(330)으로 구성된다.
또한, 상기 제 1, 2 기판의 내측면에는 각각 제 1배향막(316) 및 제 2배향막(324)이 형성되어 있으며, 상기 제 1, 2 배향막(316, 324)은 anti-parallel 러빙되어 상기 액정(330)이 초기에 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 배향됨을 특징으로 한다.
이와 같은 상기 배리어 패널(300)은 상기 제 1기판(310) 상에 제 1, 2전극(340, 350) 간에 소정의 전위차가 인가되어 특정 영역 별로 수평 전계가 형성되는지 여부에 따라 2D 또는 3D 영상 디스플레이를 선택적으로 구현할 수 있다.
이 때, 상기 제 1전극(340) 및 제 2전극(350)은 다양한 형태로 구성될 수 있는데, 일 예로 도 4에 도시된 바와 같이 각각 상기 제 1전극 및 제 2전극에 다수의 패턴부(342, 352)가 형성되고, 상기 각 패턴부는 다수의 미세패턴(344, 354)이 분기되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제 1전극의 패턴부(342)는 인접한 제 1전극의 패턴부 및 상기 패턴부의 미세패턴(344)이 서로 엇갈리게 배열되거나, 또는 상기 제 1전극의 패턴부(342)와 이에 인접한 제 2전극의 패턴부(352) 및 상기 패턴부의 미세패턴(344, 354)이 서로 엇갈리게 배열될 수 있다.
여기서, 상기 동일한 전원이 인가되는 인접한 한 쌍의 제 1전극 패턴부(342) 및 미세패턴(344) 사이에는 수평 전계가 형성되지 않아 그 상부에 위치하는 액정(330)이 틀어지지 아니하므로 빛이 그대로 투과되어 결과적으로 상기 영역은 슬릿의 역할을 수행하게 된다.
반면에 상기 서로 다른 전위가 인가되는 제 1전극 및 제 2전극의 패턴부(342, 352), 미세 패턴(344, 354) 사이에는 상기 엇갈리는 패턴부(342, 352) 및 미세패턴(344, 354) 간에 수평 전계가 형성되므로 그 상부에 위치한 액정(330)이 틀어지게 되어 빛을 투과하지 못하므로 결과적으로 상기 영역은 배리어의 역할을 수행하게 되는 것이다.
즉, 도 4를 참조하면, 상기 제 1기판(310)은 상기 제 1전극(340) 및 제 2전극(350) 간에 소정의 전압이 인가되어 수평 전계가 형성될 경우 배리어 역할을 하는 제 1영역과, 슬릿 역할을 하는 제 2영역으로 나뉘어 지며, 상기 제 1영역 및 제 2영역은 소정 간격으로 일정하게 배열되어 있다.
이 때, 상기 제 1영역은 제 1전극의 패턴부(342) 및 이에 인접한 제 2전극의 패턴부(352)와, 각각의 패턴부에서 분기된 미세패턴(344, 354)이 서로 엇갈리게 배열되는 영역으로서, 상기 제 1전극(340) 및 제 2전극(350)에는 서로 다른 전위가 인가되어 그 전위차에 의해 수평전계가 형성되기 때문에, 상기 제 1영역 상부에 위치한 액정은 상기 수평 전계에 의해 틀어지게 되어 빛을 투과하지 못하게 된다. 즉, 상기 제 1영역은 배리어 역할을 수행하게 된다.
또한, 상기 제 2영역은 한 쌍의 제 1전극 패턴부(342) 및 상기 패턴부에서 분기된 미세 패턴(344)이 서로 엇갈리게 배열된 영역으로서, 상기 제 1전극(340)에는 서로 동일한 전위가 인가되어 전위차가 0이므로 수평 전계가 형성되지 않기 때문에, 상기 제 2영역 상부에 위치한 액정은 틀어지지 아니하므로 빛은 그대로 투과하게 된다. 즉, 상기 제 2영역은 슬릿 역할을 수행하게 된다.
본 발명의 실시예는 도 4에 도시된 바와 같이 슬릿 역할을 수행하는 제 2영역에 위치한 제 1전극(340)이 하나의 넓은 패턴 형태로 형성되지 않고, 인접한 한 쌍의 제 1전극의 패턴부(342) 및 각 패턴부의 미세 패턴(344)이 서로 엇갈리게 구성됨으로써, 상기 제 1기판 상에 형성된 전극의 전체 저항을 줄일 수 있음을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 의한 배리어 기판은, 상기 수평 전계에 의해 액정이 틀어지는 구간은 배리어로서의 역할을 하게 되고, 상기 수평 전계의 영향을 받지 않아 액정이 틀어지지 않는 구간은 슬릿으로서의 역할을 하게 되어 3D 디스플레이 구현이 가능케 된다. 즉, 상기 배리어 패널(300)은 3D로 동작할 경우 슬릿(slit)과 배리어가 수직하게 교대로 번갈아 형성되는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 배리어 패널(300)은 상기 제 1기판(310) 및 제 2기판(320)에 구비된 전극에 수직 전계 즉, 제 1, 2 기판 사이에 전계를 인가하는지 여부에 따라 2D 영상 디스플레이에서 광시야각 또는 협시야각을 구현할 수 있음을 특징으로 한다.
즉, 상기 배리어 패널(300)의 제 1, 2기판 상에 소정의 전계가 인가되지 않 는 경우에는 영상 패널 상에 구비된 편광판의 투과축과 상기 배리어 패널 내에 형성된 액정의 배열과 일치하여 2D 영상에 대한 광시야각이 구현된다.
또한, 상기 배리어 패널의 제 1, 2기판 상에 소정의 전계 즉, 수직 전계가 인가되면 액정이 수직 방향으로 소정각도 틀어지게 되어 경사 방향에서 액정의 평균 기울기가 상기 영상 패널 상에 구비된 편광판의 투과측과 45도 기울어진 상태로 되어 정면은 노멀리 화이트(normally white) 특성을 그대로 유지하여 관찰자가 영상을 볼 수 있으나, 측면 즉, 상기 경사 방향으로는 블랙(black)으로 나타나게 되어 관찰자가 영상을 볼 수 없게 되는 협시야각이 구현된다.
앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예는 상기 배리어 패널(300)의 광학 특성 중 위상지연값(Δn*d)의 최적 범위를 설정함으로써, 상기 2D 영상에 대한 보다 효과적인 협시야각 모드를 구현하도록 하는 것으로, 상기 위상지연값(Δn*d)이 700 내지 800nm일 때 최적의 협시야각 모드가 구현됨을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 배리어 패널의 2D 영상 구현시의 시야각 별 휘도를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 협시야각 모드 오프(OFF)일 때, 즉, 광시야각 모드의 구현을 위해 상기 제 1, 2기판 상에 수직 전계가 인가되지 않는 경우에는 영상 패널 상에 구비된 편광판의 투과축과 상기 배리어 패널 내에 형성된 액정의 배열과 일치하여 2D 영상에 대한 광시야각이 구현됨을 확인할 수 있다.
또한, 협시야각 모드 온(ON)일 때, 즉, 상기 제 1, 2기판 상에 수직 전계가 인가된 경우에 상기 배리어 패널의 위상지연값(Δn*d) 즉, 액정의 복굴절값(??n) 과, 제 1,2기판간의 셀갭(d)의 곱이 700 ~ 800nm로 한정되는 경우에 45도 시야각에서 정면대비 5% 휘도 감소 효과를 보임을 확인할 수 있으며, 이는 2D 협시야각 모드 구현에 적합함을 의미하는 것이다.
반면에 상기 위상지연값이 700nm 이하가 될 때에는 45도 시야각에서 휘도 감소 효과가 미미하며, 상기 위상지연값이 800nm 이상이 될 경우에는 45도 이상의 시야각에서 오히려 휘도가 증가함을 확인할 수 있다. 이는 상기 위상지연값이 700nm 이하이거나, 800nm 이상일 경우에는 이는 2D 협시야각 모드 구현에 적합하지 않음을 의미하는 것이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
먼저 도 6a는 광시야각이 구현된 2D 디스플레이 모드 상태를 나타내는 도면으로, 도시된 바와 같이 배리어 패널(300)의 제 1, 2 기판(310, 320) 간 및 제 1기판에 형성된 제 1전극(340) 및 제 2전극(350) 간에 소정의 전압이 인가되지 않은 상태이다.
즉, 제 1, 2 기판 간에 수직 전계가 형성되지 않으며, 또한 제 2 기판 상에서도 수평 전계가 형성되지 아니한 상태인 것이다.
따라서, 상기 배리어 패널 내부의 액정(330)은 초기 배향 상태에서 어떠한 힘도 받지 않은 상태이므로 초기 배향 상태를 유지하고 있으며, 그에 따라 영상 패널(200) 상에 구비된 편광판의 투과축과 상기 배리어 패널 내에 형성된 액정의 배열과 일치하여 2D 영상에 대한 광시야각이 구현된다.
다음으로 도 6b는 협시야각이 구현된 2D 디스플레이 모드 상태를 나타내는 도면으로, 도시된 바와 같이 배리어 패널(300)의 제 1, 2 기판(310, 320) 간에는 소정의 전압이 인가되어 수직 전계가 형성되고, 상기 제 1기판(310)에 형성된 제 1전극(340) 및 제 2전극(350) 간에 소정의 전압이 인가되지 않아 수평 전계가 형성되지 않은 상태이다.
즉, 상기 제 1, 2기판 상에 수직 전계가 인가됨에 따라 상기 액정이 수직 방향으로 소정각도 틀어지게 되어 경사 방향에서 액정의 평균 기울기가 상기 영상 패널 상에 구비된 편광판의 투과측과 45도 기울어진 상태로 된다.
따라서, 배리어 패널의 정면은 노멀리 화이트(normally white) 특성을 그대로 유지하여 관찰자가 영상을 볼 수 있으나, 측면 즉, 상기 경사 방향으로는 블랙(black)으로 나타나게 되어 관찰자가 영상을 볼 수 없게 되는 협시야각이 구현된다.
단, 앞서 도 5를 통해 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예의 경우 상기 2D 영상의 협시야각 모드의 최적화 구현을 위해 상기 배리어 패널의 위상지연값(Δn*d) 즉, 액정의 복굴절값(Δn)과, 제 1,2기판간의 셀갭(d)의 곱이 700 ~ 800nm로 한정됨을 특징으로 한다.
마지막으로 도 6c는 3D 디스플레이 모드 상태를 나타내는 도면으로, 도시된 바와 같이 배리어 패널(300)의 제 1, 2 기판(310, 320) 간에는 소정의 전압이 인가되지 않아 수직 전계가 형성되지 않고, 상기 제 1기판(310)에 형성된 제 1전극(340) 및 제 2전극(350) 간에 소정의 전압이 인가되어 수평 전계가 형성된 상태 이다.
즉, 상기 제 1기판(310) 상에 수평 전계가 형성됨으로써, 제 1기판은 소정 간격으로 상기 수평 전계에 의해 액정이 틀어지는 구간이 발생되며, 이에 따라 상기 수평 전계에 의해 액정이 틀어지는 구간은 배리어로서의 역할을 하게 되고, 상기 수평 전계의 영향을 받지 않아 액정이 틀어지지 않는 구간은 슬릿으로서의 역할을 하게 되어 3D 디스플레이 구현이 가능케 된다.
즉, 상기 배리어 패널은 3D로 동작할 경우 슬릿(slit)과 배리어가 수직하게 교대로 번갈아 형성된 것과 동일하게 구성된다.
따라서, 상기 배리어 패널(300)은 상기 제 2기판 상에 구비된 IPS 형태의 전극에 소정의 전위차가 인가되어 소정 영역 별로 수평 전계가 형성되는지 여부에 따라 2D 또는 3D 영상 디스플레이를 선택적으로 구현할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 2D 디스플레이 동작 시에 사용자의 선택에 의해 사용장소와 상황에 따라 광시야각 또는 혼자만 볼 수 있는 협시야각 디스플레이 구현이 가능하며, 또한 사용자의 선택에 의해 3D 디스플레이로의 전환이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치를 통해 협시야각 2D 영상을 디스플레이할 경우 상기 배리어 패널의 위상지연값(Δn*d)을 최적화 함으로써 보다 효과적인 협시야각 모드를 구현할 수 있다는 장점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하 는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정하여져야만 한다.

Claims (10)

  1. 소정의 영상을 출사하는 영상 패널과;
    상기 영상 패널 상부에 위치하여 상기 소정의 영상을 2차원(2D) 영상 또는 3차원(3D) 영상으로 디스플레이하는 배리어 패널이 포함되어 구성되며,
    상기 배리어 패널은,
    다수의 패턴부가 형성되고, 상기 각 패턴부는 다수의 미세패턴으로 분기되어 구성되는 수평 전계 인가를 위한 제 1 및 제 2전극이 배열된 제 1기판과;
    전면에 투명 전극이 형성된 제 2기판과;
    상기 제 1, 2기판 상에 형성된 액정층으로 구성되고,
    상기 액정층을 구성하는 액정의 복굴절값(Δn)과, 상기 제 1, 2기판 간의 셀갭(d)의 곱인 위상지연값(Δn*d)이 700 내지 800nm 임을 특징으로 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1기판은 상기 제 1전극 및 제 2전극 간에 소정의 전압이 인가되어 수평 전계가 형성될 경우 배리어 역할을 하는 제 1영역과, 슬릿 역할을 하는 제 2영역으로 구분됨을 특징으로 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1영역 및 제 2영역은 소정 간격으로 일정하게 배열됨을 특징으로 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 2 기판의 내측면에는 각각 제 1배향막 및 제 2배향막이 더 형성됨을 특징으로 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1, 2 배향막은 안티 패러럴(anti-parallel) 러빙되어 상기 액정이 초기에 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 배향됨을 특징으로 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 패널은 액정표시장치(LCD), 플라즈마표시장치(PDP), 유기전계발광표시장치(OLED) 중 어느 하나로 구현됨을 특징으로 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 배리어 패널은 상기 제 1기판 상에 구비된 제 1 및 제 2전극에 소정의 전위차가 인가되어 소정 영역 별로 수평 전계가 형성되는지 여부에 따라 2D 또는 3D 영상 디스플레이를 선택적으로 구현함을 특징으로 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 수평 전계가 형성되는 경우 3D 영상이 디스플레이 됨을 특징으로 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 배리어 패널은 상기 제 1기판 및 제 2기판에 구비된 전극에 소정의 전압이 인가되어 수직 전계가 형성되는지 여부에 따라 2D 영상 디스플레이에서 광시야각 또는 협시야각이 구현됨을 특징으로 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 수직 전계가 형성되는 경우 협시야각의 2D 영상이 디스플레이됨을 특징으로 하는 2차원 및 3차원 영상 선택 가능 디스플레이 장치.
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