KR101221603B1

KR101221603B1 - 3ｄ 안경용 액정렌즈, 이를 구비한 3ｄ 안경 및 3ｄ 안경용 액정렌즈의 제조방법

Info

Publication number: KR101221603B1
Application number: KR1020110073637A
Authority: KR
Inventors: 한정인
Original assignee: 동국대학교 산학협력단
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-01-14

Abstract

본 발명은 3D 안경용 액정렌즈 제조방법, 3D 안경용 액정렌즈 및 이를 구비한 3D 안경에 관한 것이다. 본 발명은 투명한 재질로 형성되는 제1 기판과, 상기 제1 기판의 일측면에 적층되고 적어도 2개로 분할된 제1 투명도전층을 구비한 제1 렌즈; 투명한 재질로 형성되는 제2 기판과, 상기 제1 투명도전층을 마주보도록 상기 제2 기판에 배치되는 제2 투명도전층을 구비한 제2 렌즈; 및 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치되는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 안경용 액정렌즈를 제공한다. 본 발명은 종래의 3D 안경에서 발생되는 크로스토크 현상 및 전후 영상의 겹침 현상이 나타나는 것을 방지하여 3D 안경을 통해 보여지는 입체영상의 화질을 향상시키는 효과가 있다.

Description

3Ｄ 안경용 액정렌즈, 이를 구비한 3Ｄ 안경 및 3Ｄ 안경용 액정렌즈의 제조방법{Liquid crystal lens of 3D glasses, 3D glasses having the same and method for manufacturing liquid crystal lens of 3D glasses}

본 발명은 3D 안경용 액정렌즈, 이를 구비한 3D 안경 및 3D 안경용 액정렌즈의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 액티브 셔터(Active Shutter)방식의 3DTV용 안경에 이용되는 3D 안경용 액정렌즈, 이를 구비한 3D 안경 및 3D 안경용 액정렌즈의 제조방법에 관한 것이다.

최근 3D영화와 같은 입체영상물의 상업적 흥행으로 인해 입체영상을 시청할 수 있도록 하는 3DTV와 같은 디스플레이 장치에 대한 관심이 높아지고 있다.

일반적으로 3DTV를 이용하여 입체영상을 시청하기 위해서는 3D 안경을 착용하여야 하는데, 이러한 3D 안경은 크게 액티브(active) 방식과 패시브(passive) 방식으로 나뉘어진다.

이 중에서 액티브 방식의 3D 안경에는 보통의 텔레비젼이나 모니터에 사용되는 액정 디스플레이와 동일한 원리로 작동되는 유리 액정렌즈가 적용된다.

그러나, 텔레비젼이나 모니터 등에 적용되는 일반 액정 디스플레이는 많은 수의 화소로 구성되어 있으며 각 화소 크기는 100㎛ 수준의 매우 작은 화소인 반면, 3D 안경의 유리 액정렌즈는 한 변의 길이가 최소 3㎝ 이상인 매우 거대한 단일 화소로 구성된다는 차이가 있다.

이와 같은 3D 안경의 액정렌즈에서는 액정 분자에 인가되는 전압이 불균일하게 되며, 이로 인해 인가 전압에 따른 액정의 스위칭 기능도 균일하지 않게 된다. 즉, 외부에서 3D 안경에 전압을 인가할 때 3D 안경의 액정렌즈에서는 액정의 배열이 한꺼번에 바뀌지 않고 전압 분포에 따라서 점진적으로 바뀌게 되는 것이다.

이와 같이 단일의 거대 화소와 같은 3D 안경의 액정렌즈에 인가되는 불균일한 전압 분포는 3D 안경의 액티브 셔터 기능을 저하시킨다는 문제가 있다.

구체적으로 현재의 프레임에서 이전의 프레임 영상이 보이는 크로스토크(cross talk) 현상이 발생하며, 이로 인하여 여러 화면이 겹치는 듯한 현상이 발생하기 때문에 시청자가 체감하는 입체영상의 화질은 저하되며, 심할 경우 시청자로 하여금 구토를 유발시키는 등의 생리적인 문제점들을 야기시키게 된다.

따라서, 상기한 문제들을 야기시키는 불균일 인가 전압을 해소하기 위하여 인가 전압 및 전류 분포를 개선할 필요가 있다.

본 발명은 3D 안경을 착용한 상태에서 입체영상을 시청할 때 3D 안경을 통해 보여지는 입체영상의 화질을 개선시킴으로써 화질 겹침 현상 및 생리적 거부감이 발생되는 문제를 해소하는 3D 안경용 액정렌즈, 이를 구비한 3D 안경 및 3D 안경용 액정렌즈의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 투명한 재질로 형성되는 제1 기판과, 상기 제1 기판의 일측면에 적층되고 적어도 2개로 분할된 제1 투명도전층을 구비한 제1 렌즈; 투명한 재질로 형성되는 제2 기판과, 상기 제1 투명도전층을 마주보도록 상기 제2 기판에 배치되는 제2 투명도전층을 구비한 제2 렌즈; 및 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치되는 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 안경용 액정렌즈를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 3D 안경용 액정렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 안경을 제공한다.

또한, 본 발명은 a) 유리 또는 플라스틱 재질로 형성되는 제1 기판과, 상기 제1 기판의 일측면에 증착되고 적어도 2개로 분할된 제1 투명도전층을 구비한 제1 렌즈를 준비하는 단계; b) 유리 또는 플라스틱 재질로 형성되는 제2 기판과, 상기 제2 기판의 일측면에 증착되는 제2 투명도전층을 구비한 제2 렌즈를 준비하는 단계; c) 상기 제1 투명도전층과 상기 제2 투명도전층이 서로 마주보며 미리 정해진 거리만큼 이격되도록 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈를 접합하는 단계; 및 d) 접합된 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 안경용 액정렌즈 제조방법을 제공한다.

본 발명은 종래의 3D 안경에서 발생되는 크로스토크 현상 및 전후 영상의 겹침 현상이 나타나는 것을 방지하여 3D 안경을 통해 보여지는 입체영상의 화질을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 시청자에게 향상된 화질을 제공하여 시청자의 생리적 거부감을 감소시키고 입체영상의 시청 시간을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 3D 안경용 액정렌즈를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 투명도전층의 분할상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 9는 투명도전층이 분할되지 않은 단일화소 구조의 액정렌즈에 대한 전기적 특성을 유한 요소법에 의해 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 13은 투명도전층이 2분할된 구조의 액정렌즈에 대한 전기적 특성을 유한 요소법에 의해 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 14 내지 도 17은 투명도전층이 5분할된 구조의 액정렌즈에 대한 전기적 특성을 유한 요소법에 의해 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 3D 안경용 액정렌즈를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 안경용 액정렌즈(100)를 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 안경용 액정렌즈(100)를 제조하기 위해서는 먼저 투명한 재질로 형성되는 제1 기판(112)과, 제1 기판(112)의 일측면에 적층되고 적어도 2개로 분할된 제1 투명도전층(114)을 구비한 제1 렌즈(110)를 준비한다(S110).

이를 위해 유리 또는 플라스틱 재질의 제1 기판(112)을 절단 및 세정한 후 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 제1 투명도전층(114)을 제1 기판(112)에 증착시킨다.

그리고나서 제1 투명도전층(114)을 분할하는데, 구체적으로 제1 렌즈(110)의 제1 투명도전층(114)을 분할하기 위해서는 먼저, 투명한 재질로 형성되는 기판(112)의 일측면에 제1 투명도전층(114)을 증착시킨 후(S210), 제1 투명도전층(114)의 표면에 감광제(photoresist)를 도포하여 감광제층(120)을 형성한다(S220).

이때, 감광제층(120)은 스핀코팅(spin coating)법을 이용하여 투명도전층(114)에 형성할 수 있다.

그리고나서 제1 투명도전층(114)을 분할하기 위한 패턴이 형성된 마스크(130)의 후면으로부터 자외선 등의 광선을 조사하여 감광제층(120)을 노광하고(S230), 감광제층(120)이 노광된 상태에서 제1 투명도전층(114)을 현상하는 과정을 거친다(S240).

이와 같은 제1 투명도전층(114)의 분할과정은 도 3의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같다.

이렇게 하면 마스크(130)의 형성된 패턴과 동일한 형태로 분할된 제1 투명도전층(114)을 획득할 수 있다.

S110 단계를 통해 제1 렌즈(110)를 준비한 후에는 제1 렌즈(110)에 접합될 제2 렌즈(140)를 준비한다(S120).

제2 렌즈(140)는 제2 기판(142)과, 제2 기판(142)의 일측면에 증착되는 제2 투명도전층(144)을 구비한다.

제2 기판(142)은 제1 기판(112)과 같이 빛의 투과성이 높은 유리 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.

이때, 제2 투명도전층(144)은 제1 투명도전층(114)과 같이 적어도 2개로 분할하는 것이 가능하며, 제2 투명도전층(144)의 분할은 제1 투명도전층(114)의 분할방법과 동일하게 수행할 수 있다.

한편, 제1 투명도전층(114)과 제2 투명도전층(144)은 In₂O₃, ITO(indium-tin oxide), IGZO(indium-gallium-zinc oxide), ZnO, AZO(Aluminium-zinc oxide), SnO₂, FTO(Fluorine-doped tin oxide), ATO(Aluminium-tin oxide)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물질로 형성할 수 있다.

제2 렌즈(140)를 준비한 후에는 도 3의 (e)와 같이 제1 투명도전층(114)과 제2 투명도전층(144)이 서로 마주보며 미리 정해진 거리만큼 이격되도록 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(140)를 접합하고(S130), 접합된 제1 렌즈(110) 및 제2 렌즈(140) 사이에 액정을 주입하여 액정층(150)을 형성하여 3D 안경용 액정렌즈(100)를 완성한다(S140).

도 4 및 도 5는 본 발명의 투명도전층의 분할상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 3D 안경용 액정렌즈(100)는 투명도전층(114, 144)의 분할 수를 조절하는 것이 가능하다.

예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 제1 렌즈(110)와 제2 렌즈(140)의 각 투명도전층(114,144)을 모두 소정 개수로 분할할 수 있다.

또는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 투명도전층(114)만을 분할하고 제2 투명도전층(144)은 분할하지 않은 단일의 층을 유지하거나, 반대로 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 투명도전층(114)은 단일의 층을 유지하도록 하고 제2 투명도전층(144)을 소정 개수로 분할할 수도 있다.

이때, 분할된 투명도전층(114, 144)의 각 구간들은 전압을 인가받기 위한 점전극(160)을 구비한다. 다시 말해 제1 투명도전층(114)의 분할된 각 구간과 단일의 제2 투명도전층(144) 또는 단일의 제1 투명도전층(114)과 제2 투명도전층(144)의 분할된 각 구간은 전압을 인가받기 위한 점전극(160)을 구비한다.

도 6 내지 도 9는 투명도전층이 분할되지 않은 단일화소 구조의 액정렌즈에 대한 전기적 특성을 유한 요소법에 의해 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.

도 6 내지 도 9의 시뮬레이션 결과에서 알 수 있듯이, 점전극(160) 주변에서는 전극 주변과 외곽부분의 전위 포텐셜의 구배가 큰 것을 알 수 있다. 이것은 외부 인가 전압에 의하여 액정 분자에 인가되는 전압과 인가 전압에 따른 액정의 스위칭 기능이 불균일하여 외부에서 전압을 인가하더라도 단일화소 구조의 액정 렌즈에서는 액정이 한꺼번에 배열을 바꿀 수 없으며 전압 분포에 따라서 점진적으로 바뀐다는 것을 의미한다.

도 10 내지 도 13은 투명도전층이 2분할된 구조의 액정렌즈에 대한 전기적 특성을 유한 요소법에 의해 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.

시뮬레이션 결과를 볼 때, 본 발명의 분할된 화소구조를 갖는 3D 안경용 액정렌즈(100)는 단일 화소구조의 액정렌즈와 달리 점전극(160) 주변의 전위 포텐셜의 구배가 큰 부분이 현저히 줄어 있는 것을 알 수 있다.

이는 액정렌즈의 분할 만으로도 외부 인가 전압에 의한 액정 분자에 인가되는 전압이 균일해지고, 이에 따라 외부 인가 전압에 따른 액정의 스위칭 기능도 균일하여 외부에서 인가된 전압에 의한 액정 렌즈에서의 액정 배열을 균일하고 빠르게 바꿀 수 있다는 것을 의미한다.

도 14 내지 도 17은 투명도전층이 5분할된 구조의 액정렌즈에 대한 전기적 특성을 유한 요소법에 의해 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.

도 14 내지 도 17에 도시된 바와 같이 3D 안경용 액정렌즈(100)를 5개의 구간으로 분할하였을 경우, 2분할된 3D 안경용 액정렌즈(100)보다 전압 및 전류의 균일도가 증가하는 것을 알 수 있는 바, 이를 통해 3D 안경용 액정렌즈의 분할 개수를 증가시킬수록 전압 및 전류의 균일도가 증가한다는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 3D 안경용 액정렌즈(100)를 이용하여 제조한 액티브 셔터 방식의 3D 안경을 통해 입체영상을 시청할 경우 더욱 우수한 화질을 제공할 수 있게 되는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 3D 안경용 액정렌즈
110 : 제1 렌즈 112 : 제1 기판
114 : 제1 투명도전층 120 : 감광제층
130 : 마스크 140 : 제2 렌즈
142 : 제2 기판 144 : 제2 투명도전층
150 : 액정층 160 : 점전극

Claims

투명한 재질로 형성되는 제1 기판과, 상기 제1 기판의 일측면에 적층되고 적어도 2개로 분할된 제1 투명도전층을 구비한 제1 렌즈;
투명한 재질로 형성되는 제2 기판과, 상기 제1 투명도전층을 마주보도록 상기 제2 기판에 배치되는 제2 투명도전층을 구비한 제2 렌즈; 및
상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치되는 액정층을 포함하되,
상기 제1 투명도전층의 분할된 각 구간과 상기 제2 투명도전층은 전압을 인가받기 위한 점전극을 구비한 것을 특징으로 하는 3D 안경용 액정렌즈.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제2 투명도전층은 적어도 2개로 분할되는 것을 특징으로 하는 3D 안경용 액정렌즈.
제3 항에 있어서,
상기 제1 투명도전층과 상기 제2 투명도전층의 분할된 각 구간은 전압을 인가받기 위한 점전극을 구비한 것을 특징으로 하는 3D 안경용 액정렌즈.
제1 항에 있어서,
상기 제1 투명도전층 및 상기 제2 투명도전층은 In₂O₃, ITO(indium-tin oxide), IGZO(indium-gallium-zinc oxide), ZnO, AZO(Aluminium-zinc oxide), SnO₂, FTO(Fluorine-doped tin oxide), ATO(Aluminium-tin oxide)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 안경용 액정렌즈.
제1항, 제3항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항의 3D 안경용 액정렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 안경.
a) 유리 또는 플라스틱 재질로 형성되는 제1 기판과, 상기 제1 기판의 일측면에 증착되고 적어도 2개로 분할된 제1 투명도전층을 구비한 제1 렌즈를 준비하는 단계;
b) 유리 또는 플라스틱 재질로 형성되는 제2 기판과, 상기 제2 기판의 일측면에 증착되는 제2 투명도전층을 구비한 제2 렌즈를 준비하는 단계;
c) 상기 제1 투명도전층과 상기 제2 투명도전층이 서로 마주보며 미리 정해진 거리만큼 이격되도록 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈를 접합하는 단계; 및
d) 접합된 상기 제1 렌즈 및 상기 제2 렌즈 사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 제1 투명도전층의 분할된 각 구간과 상기 제2 투명도전층은 전압을 인가받기 위한 점전극을 구비한 것을 특징으로 하는 3D 안경용 액정렌즈 제조방법.
제7 항에 있어서,
상기 제2 투명도전층은 적어도 2개로 분할된 것을 특징으로 하는 3D 안경용 액정렌즈 제조방법.
제8 항에 있어서,
상기 제1 투명도전층 또는 상기 제2 투명도전층을 적어도 2개로 분할하는 것은
투명한 재질로 형성되는 기판의 일측면에 투명도전층을 증착시키는 단계;
상기 투명도전층의 표면에 감광제를 도포하여 감광제층을 형성하는 단계;
상기 투명도전층을 분할하기 위한 패턴이 형성된 마스크의 후면으로부터 광선을 조사하여 상기 감광제층을 노광하는 단계; 및
상기 감광제층이 노광된 상기 투명도전층을 현상하는 단계를 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 안경용 액정렌즈 제조방법.