KR101033838B1

KR101033838B1 - 입체영상표시장치

Info

Publication number: KR101033838B1
Application number: KR1020040115087A
Authority: KR
Inventors: 강훈
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2011-05-13
Also published as: KR20060076609A

Abstract

본 발명은 평면영상을 디스플레이 하는 메인 액정패널과; 상기 메인 액정패널의 배면에서 빛을 발하는 백라이트와; 상기 메인 액정패널과 상기 백라이트 사이로 개재되어 2D 영상표현 시 상기 백라이트의 빛을 전면에 걸쳐 투과시키고, 3D 영상표현 시 상기 백라이트의 빛을 차단하는 차단영역과 상기 백라이트의 빛을 투과시키는 투과영역이 스트라이프 형태로 번갈아 나타나는 패러랙스 베리어 액정패널과; 상기 백라이트와 상기 패러랙스 베리어 액정패널 사이로 개재된 제 1 반사형편광필름과; 상기 패러랙스 베리어 액정패널과 상기 메인 액정패널 사이로 개재된 제 2 반사형편광필름을 포함하는 입체영상표시장치를 제공한다.

그 결과 제 1 및 제 2 반사형편광필름에 의해 반사된 빛의 순환 및 재생이 가능하여 휘도가 크게 증가하는 잇점이 있다.

Description

입체영상표시장치{stereoscopic 3-D display apparatus}

도 1은 전통적인 패러랙스 베리어 방식 입체영상표시장치의 단면도.

도 2a와 도 2b는 각각 일반적인 입체영상표시장치의 동작모드 별 단면도.

도 3은 일반적인 또 다른 형태의 입체영상표시장치에 대한 단면도.

도 4는 일반적인 입체영상표시장치의 3D 구현영상에 대한 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 메인 액정패널에 대한 분해사시도.

도 7은 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 편광상태를 나타낸 모식도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 메인 액정패널 110 : 제 1 기판

130 : 제 1 액정층 140 : 제 2 기판

150 : 패러랙스 베리어 액정패널 160 : 제 3 기판

162 : 베리어전극 170 : 제 4 기판

172 : 제 2 공통전극 180 : 제 2 액정층

192,194 : 제 1 및 제 2 반사형편광필름

196 : 편광판

본 발명은 입체영상표시장치(Stereoscopic 3-D Display Apparatus)에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 평면영상을 표시하는 2D(2Dimension)모드와 입체영상을 표시하는 3D(3Dimension)모드의 변환이 자유로움과 동시에 이들 각각의 모드에서 대폭적인 휘도의 향상이 가능한 패러랙스 베리어 액정패널(parallax barrier liquid crystal display panel)을 구비한 입체영상표시장치에 관한 것이다.

오늘날 초고속 정보 통신망을 근간으로 구축된 정보의 고속화를 토대로 과거의 전화와 같이 단순히 '듣고 말하는 통신'으로부터 현재의 '보고 듣는 멀티미디어 통신'으로 발전해 왔으며, 궁극적으로는 시공간을 초월하여 '입체적으로 보고 느끼고 즐기는 3차원 입체 통신'으로 발전해 나가고 있다.

일반적으로 3차원을 표현하는 입체영상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의존하는데, 두 눈의 시차 즉, 약 65㎜정도 떨어져 존재하는 두 눈 사이의 간격에 원인한 양안시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 인체의 좌우 눈이 각각 서로 연관된 2D 영상을 볼 경우, 이들 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실재감을 재생하게 되는데, 이 같은 능력을 스테레오그라피(stereography)라 한다.

이에 상기와 같은 능력을 이용하여 2차원의 화면에서 3차원 입체영상을 표시하는 기술이 소개된 바 있고, 구체적으로는 특수안경에 의한 입체영상 디스플레이, 무안경식 입체영상 디스플레이 그리고 홀로그래픽(holographic) 디스플레이를 들 수 있다.

이때 특수안경에 의한 입체영상 디스플레이 방식은 많은 인원이 입체영상을 즐길 수 있으나 별도의 편광안경 또는 액정셔터 안경을 착용해야 하는 단점을 나타내며, 관찰자가 특수한 안경을 착용하여야 하므로 불편함과 부자연스러움을 유발한다. 반면, 무안경식 입체영상 디스플레이 방식은 비록 관찰범위가 고정되어 소수인원에 한정되지만 별도의 안경이 불필요하고 장치적 구성이 비교적 간단한 특징이 있어 선호되고 있다. 그리고 보는 위치에 따른 영향이 없는 홀로그래픽 디스플레이 방식은 가장 완벽한 3차원 입체영상을 구현하고 있지만 별도의 레이저 기준광을 요구함에 따른 기술상의 어려움과 장비의 차지 면적이 커지는 단점이 있다.

그 결과 현재로서는 좌/우안용 스테레오이미지(stereo image)를 각각 분리하여 볼 수 있게 함으로서 3차원 영상을 구현하는 방법인 패러랙스 베리어 방식 입체영상표시장치가 주로 사용되고 있는데, 이는 간단히 좌/우안용 이미지 정보가 표시되는 평면영상에 세로 혹은 가로방향으로 배열된 슬릿 형태의 개구를 중첩시킴으로서 관찰자의 스테레오그라피를 유발시켜 입체감을 느끼게 하는 방식이다.

이를 위한 구성으로는 평면영상을 표시하는 메인 디스플레이 장치와 슬릿 형태의 개구를 형성하는 별도의 패러랙스 베리어를 요구하는데, 도 1은 전통적인 패러랙스 방식 입체영상표시장치를 나타낸 개략적인 단면도로서, 메인 디스플레이 장 치로 액정패널(liquid crystal display panel : 10)을 사용한 경우가 나타나 있다.

이때 액정패널(10)에는 좌안용 이미지정보를 표시하는 좌안 픽셀(L)과 우안용 이미지정보를 표시하는 우안 픽셀(R)이 번갈아 형성되어 있고, 이의 배면으로는 빛을 공급하는 백라이트(backlight : 20)가 마련되어 있다. 그리고 액정패널(10)과 관찰자(40) 사이 또는 액정패널(10)과 백라이트(20) 사이로는 패러랙스 배리어(30)가 위치하여 포지션 별로 빛을 투과 및 차단시키는 바, 여기에는 좌/우안용 픽셀(L)(R)로부터 나오는 빛을 각각 선택적으로 통과 및 차단시키는 슬릿(32)과 배리어(34)가 번갈아 스트라이프(stripe) 형태로 존재한다.

따라서 백라이트(20)에서 발산된 빛 중에서 액정패널(10)의 좌안용 픽셀(L)을 통과한 빛(L1)은 패러랙스 배리어(30)의 슬릿(32)을 거쳐 관찰자(40)의 좌안에 도달되고, 액정패널(10)의 우안용 픽셀(R)을 통과한 빛(R1)은 패러랙스 배리어(30)의 슬릿(32)을 거쳐 관찰자(40)의 우안에 도달된다. 그리고 이들 각각의 좌/우안용 픽셀을 통해 표시되는 영상에는 인간이 충분히 감지할 수 있을 정도의 충분한 시차(視差)정보가 존재하여 관찰자(40)는 3차원 입체영상을 인식하게 된다.

한편, 상술한 내용은 가장 기본적인 패러랙스 베리어 방식으로서, 슬릿(32)과 배리어(34)가 영구적으로 구분된 패러랙스 배리어(30)를 사용함에 따라 3D 전용으로만 그 활용범위가 제한되는 단점이 있다. 하지만 이와 같이 양안시차에 따른 스테레오그라피를 이용하여 3D로 전환된 영상을 장시간 시청할 경우 메스꺼움이나 피로감 등의 부작용이 동반될 수 있고, 따라서 이에 대처할 수 있도록 평면영상을 표시하는 2D 모드와 입체영상을 표시하는 3D 모드의 변환이 자유로운 입체영상표시 장치가 소개된 바 있다.

이는 간단하게 별도의 액정패널을 패러랙스 배리어로 활용하는 것으로서, 이 같은 패러랙스 베리어 액정패널은 2D 모드에서는 아무런 작용을 하지 않고 전면에 걸쳐 빛을 투과시키지만, 3D 모드에서는 빛을 투과시키는 슬릿 역할의 투과영역과 빛을 차단하는 베리어 역할의 차단영역이 스트라이프 형태로 구분되어 나타난다.

이에 첨부된 도 2a와 도 2b는 일반적인 패러랙스 베리어 액정패널을 구비한 입체영상표시장치의 개략적인 단면도로서, 각각 2D 모드와 3D 모드의 경우를 나타낸 도면이다.

보이는 바와 같이 일반적인 패러랙스 베리어 액정패널을 활용한 입체영상표시장치는 기본적으로는 백라이트(50) 및 이로부터 출사된 빛을 이용하여 평면영상을 표시하는 메인 액정패널(60)을 포함하며, 이들 사이로 별도의 패러랙스 베리어 액정패널(70)이 개재된 구성을 갖는다.

이때 메인 액정패널(60)은 일반적인 능동행렬방식 액정패널과 마찬가지로 제 1 액정층(62)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 한 쌍의 투명한 제 1 및 제 2 기판(64,66)을 포함하며, 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 이들 양 기판(64,66) 사이로 다수의 화소(pixel)가 종횡 배열되어 있다. 그리고 이들 각 화소마다 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 제 1 기판(64)의 투명 화소전극과 제 2 기판(66)의 투명 제 1 공통전극이 위치하는데, 이중 화소전극으로는 일대일 대응 구비된 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)에 의해 영상신호전압이 선택적으로 인가된다. 그리고 제 2 기판(66)으로는 각 화소에 대응되는 일례로 RGB 컬 러필터(color-filter) 및 이들 사이 간격을 메꾸는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비되며, 이들을 덮도록 제 2 공통전극이 위치한다.

따라서 박막트랜지스터의 스위칭 동작에 의해 선택된 화소의 화소전극으로 영상신호전압이 인가되면 해당 화소전극과 제 1 공통전극 사이에 전압차가 발생하고, 이로 인해 광학적 이방성과 분극성질을 가진 액정분자가 구동되어 투과율의 차이를 나타내는 바, 백라이트(50)의 빛이 메인 액정패널(60)을 투과하면서 각 화소(P) 별 투과율의 차이와 RGB 컬러필터의 색조합에 의해 여러 가지 다양한 평면 컬러영상이 표시된다.

또한 패러랙스 베리어 액정패널(70)은 제 2 액정층(72)을 사이에 두고 서로 대면하는 투명한 제 3 및 제 4 기판(74,78)을 포함하지만, 앞서의 메인 액정패널(60)과 달리 화소의 구분 없이 단순 스트라이프 형태의 투명 베리어전극(76)이 제 3 기판(74) 내면에 형성되어 있고 제 4 기판(78) 내면으로는 투명 제 2 공통전극(80)이 마련되어 있다. 이때 베리어전극(76)으로는 제 2 액정층(72)이 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic : TN) 집합체라는 전제 하에, 3D 모드에서만 액정구동전압이 인가된다. 아울러 이 같은 입체영상표시장치에는 일례로 메인 액정패널(60)의 제 2 기판(78) 외면, 메인 액정패널(60)과 패러랙스 액정패널(70) 사이 그리고 패러랙스 베리어 액정패널(70)의 제 3 기판(74) 배면으로 각각 제 1 내지 제 3 편광판(82,84,86)이 부착된다.

이에 상술한 구성의 패러랙스 베리어 액정패널(70)을 구비한 입체영상표시장치는, 패러랙스 베리어 액정패널(70)의 베리어전극(76)으로 전압이 인가되지 않은 도 2a의 2D 모드에서 이의 전면에 걸쳐 노멀 화이트(normal white) 상태를 유지하여 백라이트로(50)부터 출사된 빛을 단순 투과시키고, 그 결과 관찰자는 메인 액정패널(60)의 평면영상을 볼 수 있다.

반면, 베리어전극(76)으로 액정구동전압이 인가된 도 2b의 3D 모드에서는 베리어전극(76)과 제 2 공통전극(80) 사이의 액정만이 구동되어 해당 부분이 블랙을 표시함으로써 빛을 차단하는 차단영역(Barrier-zone, 이하 B-존(B)이라 한다.)이 되고, 그 사이사이 부분은 화이트를 표시하여 빛을 투과시키는 투과영역(transparent zone, 이하 간략하게 T-존(T)이라 한다.)이 된다. 그 결과 B-존(B)과 T-존(T)은 각각 베리어와 슬릿으로 작용하여 관찰자는 메인 액정패널(60)의 영상을 입체로 인식할 수 있다.

이에 패러랙스 베리어 액정패널(70), 엄밀하게는 베리어전극(76)의 온/오프 동작으로 2D와 3D 모드를 전환할 수 있다.

한편, 이와 유사하지만 세부적인 구성에서 차별성을 보이는 또 다른 형태의 패러랙스 베리어 액정패널이 소개된 바 있는데, 그 단면구조를 도 3에 나타내었으며, 도 2a 및 도 2b에서 설명한 각 부분과 동일한 역할을 하는 동일요소에 대해서는 동일 부호를 부여하였다.

보이는 바와 같이 일반적인 또 다른 형태의 입체영상표시장치는 메인 액정패널(60) 및 백라이트(50)를 구비하고 있음은 동일하며, 이들 사이로 패러랙스 베리어 액정패널(70)이 개재되어 있다. 하지만 이 경우 패러랙스 베리어 액정패널(70)의 제 3 및 제 4 기판(74,78) 사이로는 T-존(T)에 대응되도록 투명한 고분자 물질, 일례로 포토아크릴(photo acryl) 등으로 이루어진 격벽(90)이 위치하고 있고, 따라서 T-존(T)에는 액정이 존재하지 않고 격벽(90)의 사이 공간인 B-존(B)에만 액정이 충진된 구조를 이룬다.

그리고 앞서와 마찬가지로 B-존(B)에 대응되는 제 3 기판(74) 내면에는 각각 베리어전극(76)이 위치하고 이와 대면되는 제 4 기판(78) 내면으로는 제 2 공통전극(80)이 마련되어 있다. 이에 베리어전극(76)의 온/오프를 통해서 2D와 3D모드를 선택 표시할 수 있고, T-존(T)과 B-존(B)의 경계가 명확하게 구분되는 잇점이 있다.

하지만 상술한 일반적인 패러랙스 베리어 액정패널을 이용한 입체영상표시장치는 몇 가지 단점을 나타내는데, 그중 하나가 특히 3D 모드에서 급격하게 휘도가 저하되는 현상이다.

즉, 3D 모드에서 백라이트(50)의 빛은 T-존(T)과 B-존(B)이 스트라이프 형태로 구현된 패러랙스 베리어 액정패널(70)을 통과하면서 1 차적으로 휘도가 대폭 감소하고, 이어서 메인 액정패널(60)을 통과하면서 2차 적인 휘도 감소가 뒤따르는데, 통상 패러랙스 베리어 액정패널(70)을 제외한 메인 액정패널(60) 만의 빛의 투과도가 불과 2 내지 8%에 머무르고 있음을 감안하면 패러랙스 베리어 액정패널(70)이 포함된 경우에 휘도의 저하는 더욱 크게 나타난다. 한 예로서 3D 모드에서 메인 액정패널(60)로부터 구현되는 영상의 일부를 나타낸 도 4를 참조하면, 전체 면적 대비 실제 영상이 외부로 발현되는 T-존(T)의 면적이 매우 협소함을 알 수 있고, 따라서 일반적인 패러랙스 베리어 액정패널(70)을 이용한 입체영상 표시장치는 전체적인 휘도 특성이 매우 낮은 단점을 나타낸다.

아울러 패러랙스 베리어 액정패널(70)의 T-존(T)과 B-존(B)의 폭은 각각의 용도에 따라 관찰자의 가시거리에 의존하지만, 통상 관찰자가 입체영상을 인식할 수 있는 공간면적을 확대하기 위해서 메인 액정패널(60)에 좌우안용 이미지를 적어도 두 개 이상 원근의 차이를 두고 다중으로 반영시키는 방법이 사용되고 있는데, 이 경우 T-존(T)의 폭이 더욱 줄어드는 경향이 있어 휘도의 저하는 심화되는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 평면영상의 표시하는 2D 모드와 입체영상을 표시하는 3D 모드의 자유로운 패러랙스 베리어 액정패널을 이용한 입체영상 표시장치에 있어서, 특히 3D 모드에서 그 휘도를 대폭 향상시킬 수 있는 구체적인 방도를 제시하여 보다 개선된 입체영상표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 평면영상을 디스플레이 하는 메인 액정패널과; 상기 메인 액정패널의 배면에서 빛을 발하는 백라이트와; 상기 메인 액정패널과 상기 백라이트 사이로 개재되어 2D 영상표현 시 상기 백라이트의 빛을 전면에 걸쳐 투과시키고, 3D 영상표현 시 상기 백라이트의 빛을 차단하는 차단영역 과 상기 백라이트의 빛을 투과시키는 투과영역이 스트라이프 형태로 번갈아 나타나는 패러랙스 베리어 액정패널과; 상기 백라이트와 상기 패러랙스 베리어 액정패널 사이로 개재된 제 1 반사형편광필름과; 상기 패러랙스 베리어 액정패널과 상기 메인 액정패널 사이로 개재된 제 2 반사형편광필름을 포함하는 입체영상표시장치를 제공한다.

이때 상기 메인 액정패널은, 상기 백라이트 측의 제 1 투명기판과; 상기 제 1 투명기판 일면으로 교차 배열되어 화소를 정의하는 게이트 및 데이터배선과; 상기 게이트 및 데이터배선의 교차점에 구비된 박막트랜지스터와; 상기 화소에 실장되며 상기 박막트랜지스터와 일대일 접속된 투명 화소전극과; 상기 제 1 투명기판의 상기 일면과 대면하는 제 2 투명기판과; 상기 제 2 투명기판 내면에서 상기 화소전극과 대응되는 개구부를 정의하는 블랙매트릭스와; 상기 개구부에 충진된 RGB 컬러필터와; 상기 블랙매트릭스 및 RGB 컬러필터를 덮는 투명 제 1 공통전극과; 상기 제 1 및 제 2 투명기판 사이로 개재된 제 1 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 패러랙스 베리어 액정패널은, 제 3 투명기판과; 상기 제 3 투명기판 일면에 상기 차단영역과 대응되게 스트라이프 형태로 배열된 투명 베리어전극과; 상기 제 3 투명기판의 상기 일면과 대면하는 제 4 투명기판과; 상기 제 4 투명기판의 내면으로 형성된 투명 제 2 공통전극과; 상기 제 3 및 제 4 투명기판 사이로 개재된 제 2 액정층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제 1 및 제 2 액정층은 트위스티드 네마틱 집합체이고, 상기 제 1 및 제 2 반사형편광필름은 서로 수직인 편광축을 갖는 것을 특징으로 하고, 이 경우 상기 메인 액정패널 외면으로 개재된 편광판을 더욱 포함할 수 있으며 상기 제 1 반사형편광필름과 상기 편광판은 편광축이 서로 평행한 것을 특징으로 한다.

이때 상기 제 1 및 제 2 반사형편광필름은 각각의 편광방향과 평행한 빛을 투과시키고 이를 제외한 나머지는 반사시키는 것을 특징으로 하고, 상기 백라이트는 복수의 광학시트를 포함하는 바, 상기 제 1 반사형편광필름에 의해 반사된 빛은 상기 복수의 광학시트에 의해 재 반사되면서 상기 제 1 반사형편광필름의 편광방향과 평행한 빛이 재생되어 상기 제 1 반사형편광필름을 투과하고, 상기 제 2 반사형편광필름에 의해 반사된 빛은 상기 제 1 반사형편광필름 및 상기 복수의 광학시트에 의해 재 반사되면서 상기 제 2 반사형편광필름의 편광방향과 평행한 빛이 재생되어 상기 제 2 반사형편광필름을 투과하는 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

첨부된 도 5는 본 발명에 따른 입체영상표시장치에 대한 단면도로서, 평면영상을 표시하는 메인 액정패널(100)과 이의 배면으로 구비된 패러랙스 배리어 액정패널(150) 그리고 상기 패러랙스 배리어 액정패널(150)의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트(200)를 포함한다. 이때 필요에 따라서 패러랙스 베리어 액정패널(150)은 사용자와 메인 액정패널(100) 사이, 즉 메인 액정패널(100) 전면에 위치하는 것도 가능하다.

이때 메인 액정패널(100)은 노트북이나 TV 내지는 각종 디스플레이 장치에 사용되는 일반적인 능동행렬 방식 액정패널과 동일한 구조를 가질 수 있고, 그 일 례에 대한 상세한 분해사시도를 도 6에 나타내었다.

보이는 바와 같이 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 메인 액정패널은 제 1 액정층(130)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(110,140)을 포함한다.

이중 제 1 기판(110)은 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리기도 하는데, 유리와 같이 투명한 제 1 기판(110) 내면으로 다수의 게이트배선(114)과 데이터배선(116)이 교차하여 매트릭스 형상의 화소(P)를 종횡으로 반복 정의하고 있고, 이들 게이트배선(114)과 데이터배선(116)의 교차점에는 박막트랜지스터(120)가 구비되어 각 화소(P)에 실장된 투명 화소전극(122)과 일대일 대응 연결되어 있다.

그리고 이와 대면하는 제 2 기판(140)은 통상 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 것으로, 유리와 같이 투명한 제 2 기판(140)의 내면으로 상기 제 1 기판(110)의 게이트 및 데이터배선(114,116) 그리고 박막트랜지스터(120) 등과 같이 액정구동과 직접적인 관련이 없는 부분을 가림으로써 각 화소전극(122) 만을 노출시킬 수 있도록 격자형상으로 반복되는 개구부를 정의하는 블랙매트릭스(146) 및 이들 각 개구부에 충진되는 일례로 R,G,B 컬러필터(144a,144b,144c) 그리고 이들을 덮는 투명한 제 1 공통전극(148)이 마련되어 있다. 또한 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 않았지만 제 1 액정층(130)과 접하는 제 1 및 제 2 기판(110,140) 내면으로는 각각 액정분자의 배열방향을 결정하는 배향막이 개재된다.

따라서 상술한 구조의 메인 액정패널(100)은 화소전극(122) 및 제 1 공통전극(148) 사이의 인위적인 전압차를 통해 발생되는 수직전계에 의해 액정분자의 배 열방향을 제어하여 투과율의 차이를 나타내도록 하고, 백라이트(도 5의 200)로부터 출사된 빛에 각 화소(P)별 투과율의 차이와 R,G,B 컬러필터(144a,144b,144c)의 색 조합을 반영시켜 여러 가지 다양한 컬러의 평면영상을 디스플레이 한다.

다시 도 5로 돌아와서, 다음으로 페러랙스 베리어 액정패널(150)은 상술한 메인 액정패널의(100) 평면영상을 사용자의 선택에 따라 2D 또는 3D 모드로 절환하는 부분으로서, 2D 모드에서는 전 면적에 걸쳐 빛을 투과시키고, 3D 모드에서는 빛을 투과하는 T-존(T)과 빛을 차단하는 B-존(B)이 스트라이프 형태로 번갈아 나타난다.

이를 위해 패러랙스 배리어 액정패널(150)은 제 2 액정층(180)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 3 및 제 4 투명기판(160,170)을 포함하는 바, 이중 하부의 제 3 투명기판(160)에는 B-존(B) 영역에 대응되게 스트라이프 형태의 투명 베리어전극(162)이 위치하고 있으며 이와 대면하는 제 4 투명기판(170) 내면으로는 전면에 걸쳐 투명 제 2 공통전극(172)이 마련되어 있다. 이때 베리어전극(162)과 공통전극(172)은 투명한 도전성 물질인 ITO(Indium Tin Oxide) 재질로 이루어진다.

따라서 이 같은 패러랙스 베리어 액정패널(150)이 노멀 화이트라는 전제 하에, 2D 모드에서는 아무런 작용을 하지 않고 단순히 백라이트(200)로부터 출사된 빛이 전면에 걸쳐 투과함으로써 메인 액정패널(100)의 평면영상이 외부로 나타나도록 한다. 그리고 3D 모드에서는 베리어전극(162)으로 액정구동전압이 인가되어 그 사이의 액정을 구동시킴으로서 B-존(B)에서 블랙이 표시되고, 이들 사이의 T-존(T)에서는 화이트가 표시되어 메인 액정패널(100)의 평면영상을 입체영상으로 디스 플레이한다.

또한 백라이트(200)는 빛을 발하는 적어도 하나의 형광램프 또는 LED를 광원(202)으로 채용하고, 이로부터 출사된 빛이 패러랙스 베리어 액정패널(150) 전면에 걸쳐 고품위로 입사되도록 확산시트와 프리즘 시트를 비롯한 복수의 광학시트(204) 그리고 목적에 따라 도광판이 포함된다.

이때 상술한 구성의 본 발명에 따른 패러랙스 베리어 액정패널(150)을 이용한 입체화상표시장치에는 복수의 편광부재가 구비되는 바, 구체적으로는 백라이트(200)와 패러랙스 베리어 액정패널(150) 사이로 개재된 제 1 반사형편광필름(192)과, 패러랙스 베리어 액정패널(150)과 메인 액정패널(100) 사이로 개재된 제 2 반사형편광필름(194) 그리고 메인 액정패널(100) 외면으로 개재된 편광판(196)을 포함한다. 이때 제 1 및 2 액정층(130,180)이 일례로 액정분자의 장축이 수직전계 방향과 수직하게 배열되는 양의 이방성을 갖는 트위스트 네마틱 액정(twisted nematic LC)의 집합체일 경우, 제 1 반사형편광필름(192)과 제 2 반사형편광필름(194)의 편광축은 서로 수직하고 제 1 반사형편광필름(192)과 편광판(196)의 편광축은 서로 평행하여 결국 제 2 반사형편광필름(194)과 편광판(196)의 편광축은 서로 수직하게 된다.

한편, 앞서의 제 1 및 제 2 반사형편광필름(192,194)은 일반적인 기술적 사상을 토대로 한 것으로, 브루스터 법칙을 이용한 다층박막구조를 이루도록 굴절율이 서로 다른 PVA(Polyvinyl alcohl) 필름 등을 일 방향으로 연신시킨 후 각 연신방향이 일치되도록 적층함으로써 특정 편광만을 투과시키고 그 외의 다른 빛은 반 사하는 기능을 한다.

이에 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 제 1 및 제 2 반사형편광필름(192,194)이 양면으로 개재된 패러랙스 베리어 액정패널(150)을 이용하여 빛의 재생순환을 통한 휘도의 향상을 꾀하는 바, 앞서의 도 5 그리고 본 발명에 따른 입체영상표시장치의 편광상태를 중점적으로 나타낸 도 7을 참조하여 설명한다.

이때 도 7은 일례로 제 1 및 제 2 액정층(130,180)이 트위스티드 네마틱 집합체라는 가정 하에 나타낸 것이며, 2D 모드의 경우는 별도로 나타내지 않았지만 이하의 3D에 대한 설명을 참조할 경우 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

이에 3D 모드에서 백라이트(200)로부터 출사된 빛은 편광되지 않은 상태로 각 방향 편광이 혼재된 상태이며, 이중 해당 부분의 도면 우측에 표시된 것과 같이 제 1 반사형편광필름(192)의 편광방향과 평행한 임의의 제 1 편광(L1)만이 상기 제 1 반사형편광필름(192)을 투과하여 패러랙스 베리어 액정패널(150)로 입사될 수 있다. 반면, 제 1 편광(L1)과 수직한 방향의 제 2 편광(L2)을 포함하는 제 1 편광(L1) 이외의 편광은 제 1 반사형편광필름(192)에 의해 반사된 후 백라이트(200)의 각 부품들에 의해 반사 및 산란되는데, 굴절율이 서로 다른 매질의 경계면을 통과할 경우에 편광상태가 변화되는 빛의 성질에 따라 이의 편광상태가 다시 제 1 편광(L1)이 포함된 상태로 재편되고, 이중 제 1 편광(L1)은 제 1 반사형편광필름(192)을 투과한다.

이때 상술한 빛의 순환과 편광의 재편은 반복되고, 그 결과 제 1 편광(L1)은 계속적으로 재생되어 제 1 반사형편광필름(192)을 투과해 패러랙스 베리어 액정패 널(150)로 입사된다.

한편, 3D 모드에서 패러랙스 베리어 액정패널(150)에는 T-존(T)과 B-존(B)이 스트라이프 형태로 구현된 상태이므로 이중 B-존(B)을 통과하는 제 1 편광(L1)은 편광방향에 변화가 없어 이의 편광방향과 반대되는 편광축을 갖는 제 2 반사형편광필름(194)에 의해 차단 및 반사되지만, T-존(T)을 통과하는 제 1 편광(L1)은 액정분자의 배열방향을 따라 상기 제 1 편광(L1)과 편광방향이 수직인 제 2 편광(L2)으로 변화되고, 이의 편광방향과 평행한 제 2 반사형편광필름(194)을 투과한다. 이때 제 2 반사평편광필름(194)에 의해 차단 및 반사된 제 1 편광(L1)은 제 1 반사형편광필름(192) 내지는 백라이트(200)의 각 부품에 의해 반사 및 산란되면서 편광상태가 재편되어 순환 및 재생을 반복되는 바, 그 결과 제 2 편광이 계속적으로 생성되어 제 2 반사형편광필름(194)을 투과한다.

그리고 이와 같이 패러랙스 베리어 액정패널(150)의 T-존(T)과 제 2 반사형편광필름(194)을 투과한 제 2 편광(L2)은 최종적으로 메인 액정패널(100)로 입사되는 바, 여기에는 제 1 및 제 2 반사형편광필름(192,194)을 비롯한 백라이트(200)에 의해 반사 및 산란된 후 편광이 재편된 일부가 계소적으로 포함되므로 그 휘도가 증가된 상태이다.

그 결과 사용자는 휘도가 대폭 증가된 입체영상을 감상할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 입체영상표시장치는 평면영상을 표시하는 2D(2Dimension)모드와 입체영상을 표시하는 3D(3Dimension)모드의 변환이 자유로움과 동시에 이들 각각의 모드에서 대폭적인 휘도의 향상이 가능한 잇점이 있다.

이에 사용자는 보다 입체감 있고 실감나는 입체영상을 관찰할 수 있다.

Claims

평면영상을 디스플레이 하는 메인 액정패널과;

상기 메인 액정패널의 배면에서 빛을 발하는 백라이트와;

상기 메인 액정패널과 상기 백라이트 사이로 개재되어 2D 영상표현 시 상기 백라이트의 빛을 전면에 걸쳐 투과시키고, 3D 영상표현 시 상기 백라이트의 빛을 차단하는 차단영역과 상기 백라이트의 빛을 투과시키는 투과영역이 스트라이프 형태로 번갈아 나타나는 패러랙스 베리어 액정패널과;

상기 백라이트와 상기 패러랙스 베리어 액정패널 사이로 개재된 제 1 반사형 편광필름과;

상기 패러랙스 베리어 액정패널과 상기 메인 액정패널 사이로 개재된 제 2 반사형편광필름

을 포함하는 입체영상표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 메인 액정패널은, 상기 백라이트 측의 제 1 투명기판과;

상기 제 1 투명기판 일면으로 교차 배열되어 화소를 정의하는 게이트 및 데이터배선과;

상기 게이트 및 데이터배선의 교차점에 구비된 박막트랜지스터와;

상기 화소에 실장되며 상기 박막트랜지스터와 일대일 접속된 투명 화소전극과;

상기 제 1 투명기판의 상기 일면과 대면하는 제 2 투명기판과;

상기 제 2 투명기판 내면에서 상기 화소전극과 대응되는 개구부를 정의하는 블랙매트릭스와;

상기 개구부에 충진된 RGB 컬러필터와;

상기 블랙매트릭스 및 RGB 컬러필터를 덮는 투명 제 1 공통전극과;

상기 제 1 및 제 2 투명기판 사이로 개재된 제 1 액정층을 포함하는 입체영상표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 패러랙스 베리어 액정패널은, 제 3 투명기판과;

상기 제 3 투명기판 일면에 상기 차단영역과 대응되게 스트라이프 형태로 배열된 투명 베리어전극과;

상기 제 3 투명기판의 상기 일면과 대면하는 제 4 투명기판과;

상기 제 4 투명기판의 내면으로 형성된 투명 제 2 공통전극과;

상기 제 3 및 제 4 투명기판 사이로 개재된 제 2 액정층을 포함하는 입체영상표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 액정층은 트위스티드 네마틱 집합체이고,

상기 제 1 및 제 2 반사형편광필름은 서로 수직인 편광축을 갖는 입체영상표시장치.
제 4항에 있어서,

상기 메인 액정패널 외면으로 개재된 편광판을 더욱 포함하는 입체영상 표시장치.
제 5항에 있어서,

상기 제 1 반사형편광필름과 상기 편광판은 편광축이 서로 평행한 입체영상표시장치.
제 4항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 반사형편광필름은 각각의 편광방향과 평행한 빛을 투과시키고 이를 제외한 나머지는 반사시키는 입체영상표시장치.
제 7항에 있어서,

상기 백라이트는 복수의 광학시트를 포함하는 입체영상표시장치.
제 8항에 있어서,

상기 제 1 반사형편광필름에 의해 반사된 빛은 상기 복수의 광학시트에 의해 재 반사되면서 상기 제 1 반사형편광필름의 편광방향과 평행한 빛이 재생되어 상기 제 1 반사형편광필름을 투과하고,

상기 제 2 반사형편광필름에 의해 반사된 빛은 상기 제 1 반사형편광필름 및 상기 복수의 광학시트에 의해 재 반사되면서 상기 제 2 반사형편광필름의 편광방향과 평행한 빛이 재생되어 상기 제 2 반사형편광필름을 투과하는 입체영상표시장치.