KR101279979B1 - 무안경 3차원 디스플레이 - Google Patents

무안경 3차원 디스플레이 Download PDF

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Abstract

본 발명의 무안경 3차원 디스플레이는 제1면과 이에 대향하는 제2면을 가지며, 측면의 제1광원으로부터 입사된 광의 경로를 상기 제1면쪽으로 변경시키는 제1프리즘이 상기 제2면에 구비된 제1도광판, 제3면과 이에 대향하는 제4면을 가지며, 측면의 제2광원으로부터 입사된 광의 경로를 상기 제3면쪽으로 변경시키는 제2프리즘이 상기 제4면에 구비된 제2도광판, 상기 제1도광판과 제2도광판 사이에 위치하여 상기 제1도광판으로부터 입사된 광의 일부를 차단하는 배리어 필름 및 상기 제2도광판의 제3면쪽에 마련되어 하는 상기 제2도광판으로부터 입사된 광의 경로를 굴절시키는 렌티큘러 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무안경 3차원 디스플레이{Autostereoscopic 3-dimension image display device}
본 발명은 무안경 3차원 디스플레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부 도광판과 하부 도광판, 즉 2개의 도광판, 상부 도광판과 하부 도광판 사이에 배리어 필름, 그리고 상부 도광판 쪽에 마련된 렌티큘러 필름을 포함하는 무안경 3차원 디스플레이에 관한 것으로서, 대면적화가 용이하고 균일도를 향상시키며 크로스토크, 모아레 현상 등을 방지할 수 있는 무안경 3차원 디스플레이에 관한 것이다.
3차원 디스플레이는 사용자에게 입체감(깊이감)을 갖는 영상(image)을 표시하는 디스플레이 장치이다. 현재의 평판 디스플레이(FPD)를 대체할 차세대 디스플레이 기술 중 하나로서 3차원 디스플레이가 큰 관심을 받고 있다. 현재의 평판 디스플레이는 기본적으로 2차원 평면, 즉 그 디스플레이 면에서만 영상 정보를 표현하므로 영상의 입체감을 표현할 수 없는 한계를 가지고 있다.
입체 영상은 사람의 두 눈을 통해 스테레오 시각의 원리에 의해 이루어지는데, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져 있기 때문에 나타나는 양안시차(binocular parallax)가 입체감의 중요한 요인이 된다. 이와 같은 양안시차를 이용한 3차원 디스플레이에는 안경 방식(stereoscopic)과 무안경 방식(autostereoscopic)이 존재한다. 안경 방식에는 편광안경 방식과 셔터안경 방식 등이 있으며 안경을 착용해야 하는 근본적 제약이 있어 최근에는 무안경 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 무안경 방식에는 렌티큘러렌즈(Lenticular Lens) 방식, 패럴렉스(Parallax) 배리어 방식, 액정 셔터 방식 등이 존재한다.
렌티귤러 방식은 이미 1932년에 H.E.Ives가 렌티큘러 스테레오의 특허를 취득하였지만 가공기술이나 재료기술의 부족으로 오랬동안 활성화되지 못했었다. 그 후 정밀가공기술이나 플라스틱 공업, 사진/인쇄 기술이 발전함에 따라 렌티큘러 방식이 주목받고 있다.
미국등록특허 제7,417,798호, 제7,528,893호는 렌티큘러렌즈와 프리즘 패턴이 결합된 3차원 디스플레이를 개시하고 있다. 도 1은 종래기술에 따른 3차원 디스플레이의 작동원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 무안경 3차원 디스플레이는 제1광원(12)과 제2광원(14)이 도광판(16)의 양측면에 위치하며, 도광판(16)의 상측으로 렌티큘러렌즈와 프리즘 패턴이 결합된 3D 필름(18)이 위치하고 있으며, 그 상측으로 다시 액정패널(20)이 위치하고 있다. 제1광원(12)과 제2광원(14)으로부터 출사된 광은 도광판(16)과 3D 필름(18)을 통과하면서 그 경로가 변경, 굴절되어 각각 좌안(E1)과 우안(E2)에 영상을 만들게 된다.
종래기술에 따른 3차원 디스플레이는 렌티큘러렌즈와 프리즘 패턴이 일체화된 필름을 매우 정밀하게 제작해야 하는 문제점이 있으며, 대형화 될수록 제작 공차가 커져 얼라인(Align)이 어려운 단점이 있다. 또한, 구조가 복잡하고 해상도가 떨어지는 문제점이 존재한다. 또한, 무안경 방식 3차원 디스플레이에서 중요한 성능 파라미터 중 하나는 시점간의 크로스토크(crosstalk)이다. 크로스토크란 지정된 시점 위치에서 관측하여도 의도하지 않은 시점 영상이 일정부분 보이는 것을 의미한다. 이러한 크로스토크는 관측자의 입체감을 저해하는 주요한 원인으로 작용한다. 전술한 종래기술에 따른 3차원 디스플레이는 크로스토크 문제에 취약할 수 있다. 또한, 디스플레이 패널 앞(뒤)에 매우 규칙적인 패턴을 갖고 있는 렌티큘러렌즈와 프리즘패턴 및 디스플레이 패널의 규칙적인 픽셀패턴 등이 서로 간섭하여 모아레(Moire) 현상이 발생할 수 있다.
본 발명의 하나의 목적은 그 구조 및 제조방법이 간단하고, 대면적화가 용이하며 저비용화가 가능한 무안경 3차원 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 크로스토크, 모아레 현상을 방지하고 고해상도가 가능하며, 고품질의 영상을 제공할 수 있는 무안경 3차원 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 무안경 3차원 디스플레이에 관한 것이다. 상기 무안경 3차원 디스플레이는 제1면과 이에 대향하는 제2면을 가지며, 측면의 제1광원으로부터 입사된 광의 경로를 상기 제1면쪽으로 변경시키는 제1프리즘이 상기 제2면에 구비된 제1도광판, 제3면과 이에 대향하는 제4면을 가지며, 측면의 제2광원으로부터 입사된 광의 경로를 상기 제3면쪽으로 변경시키는 제2프리즘이 상기 제4면에 구비된 제2도광판, 상기 제1도광판과 제2도광판 사이에 위치하여 상기 제1도광판으로부터 입사된 광의 일부를 차단하는 배리어 필름 및 상기 제2도광판의 제3면쪽에 마련되어 상기 제2도광판으로부터 입사된 광의 경로를 굴절시키는 렌티큘러 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체예에서 상기 제4면은 하나 이상의 제2프리즘이 존재하는 프리즘부와 프리즘이 존재하지 않는 스페이스부를 포함할 수 있다.
구체예에서 상기 프리즘부에는 상기 제2프리즘이 1개 내지 9개 존재할 수 있다.
구체예에서 상기 배리어 필름은 배리어막과 투과영역이 주기적으로 반복될 수 있다.
구체예에서 상기 프리즘부의 길이는 상기 배리어 필름의 배리어 피치의 1% 내지 50%일 수 있다.
구체예에서 상기 배리어막의 길이는 상기 배리어 피치의 30% 내지 75%일 수 있다.
구체예에서 상기 스페이스부의 길이는 상기 배리어 필름의 배리어 피치의 1배 내지 10배일 수 있다.
구체예에서 상기 렌티큘러 필름의 렌티큘러렌즈 피치(PL)는 다음 수학식 1과 같이 주어질 수 있다.
[수학식 1]
PL = PB ± D, 여기서 PB = 상기 배리어 필름의 배리어 피치, D = PB / 2×(렌티큘러렌즈의 총갯수).
구체예에서 상기 배리어 필름은 베이스기재 및 상기 베이스기재에 형성된 반사막을 포함할 수 있다.
구체예에서 상기 배리어필름은 상기 제1도광판의 제1면에 코팅된 배리어막을 포함할 수 있다.
구체예에서 상기 제2프리즘의 피치는 0.01mm 내지 0.1mm일 수 있다.
구체예에서 상기 제1프리즘 또는 상기 제2프리즘의 꼭지각(Apex angel)은 60도 내지 100도일 수 있다.
구체예에서 상기 제1프리즘과 상기 제2프리즘의 형상이 동일할 수 있다.
구체예에서 상기 배리어 필름은 반사막을 포함하며 상기 반사막은 금속 반사막 또는 고굴절율의 산화막과 저굴절율의 산화막이 교대로 적층된 다층반사막일 수 있다.
구체예에서 상기 제1광원 또는 제2광원은 발광다이오드(LED) 또는 CCFL일 수 있다.
구체예에서 상기 렌티큘러 필름의 상측에 마련된 액정패널을 더 포함할 수 있다.
구체예에서 상기 제1프리즘 또는 제2프리즘의 밑변의 길이가 0.02mm 내지 0.06mm일 수 있다.
구체예에서 상기 렌티큘러 필름의 렌티큘러 렌즈의 반경(R)은 다음 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112010076496579-pat00001
여기서, PL은 렌티큘러렌즈 피치, h는 렌티큘러렌즈의 높이.
구체예에서 상기 렌티큘러 필름에서 렌티큘러렌즈의 피치에 대한 렌티큘러렌즈의 높이의 비(h/PL)는 0.13 내지 0.27일 수 있다.
구체예에서 상기 렌티큘러 필름에서 렌티큘러렌즈의 피치에 대한 렌티큘러렌즈의 반경의 비(R/PL)은 0.6 내지 1.0일 수 있다.
구체예에서 상기 배리어 필름의 배리어 피치는 0.5mm 내지 1.0mm일 수 있다.
본 발명의 무안경 3차원 디스플레이는 렌티큘러 필름 및 배리어 필름 등을 간단히 얼라인할 수 있어 제조방법이 간단하고 대면적화가 용이한 장점이 있다.
또한, 프리즘의 구조, 배치, 배리어 필름에 의해 크로스토크를 방지할 수 있으며, 모아레 현상을 방지할 수 있다. 아울러, 고해상도가 가능하며, 고품질의 영상을 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 3차원 디스플레이의 작동원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 무안경 3차원 디스플레이의 원리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 무안경 3차원 디스플레이를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 무안경 3차원 디스플레이의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다
도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 프리즘을 나타낸 단면도이다.
도 6은 제1도광판과 제2도광판의 출광분포를 나타낸 그래프이다.
도 7은 제1도광판과 제2도광판의 angular luminance를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 한 구체예에 따른 무안경 3차원 디스플레이의 최종 시역 그래프이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 무안경 3차원 디스플레이의 원리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 무안경 3차원 디스플레이는 제1도광판(100), 배리어 필름(200), 제2도광판(300) 및 렌티큘러 필름(400)을 포함한다. 이하의 설명에서 좌안(E1), 우안(E2), 좌시역용 광(L1) 및 우시역용 광(L2)은 설명의 편의상 도면을 기준으로 좌, 우로 명명한 것이며 반드시 관찰자의 좌안, 우안 등과 일치하지 않을 수도 있다.
제1도광판(100)은 제1면(100a)과 이에 대향하는 제2면(100b)을 가지며, 측면의 제1광원(104, 106)으로부터 유입된 광의 경로를 상기 제1면(100a)쪽으로 변경시키는 제1프리즘(102)이 제2면(100b)에 형성되어 제1프리즘 패턴을 형성한다. 제1프리즘(102)의 형상 및 배열을 설정함으로써 제1광원(104, 106)으로부터 유입된 광의 경로를 상측 수직방향으로 출광되도록 할 수 있으며 렌티큘러 필름(400)을 통과하여 우안(E2)에 영상을 맺는 우시역용 광(L2)을 구성하도록 할 수 있다. 이를 위해 제1프리즘(102)은 규칙적으로 일정 간격을 두고 배열되는 프리즘일 수 있다. 또한, 전술한 것와 달리, 제1광원(104, 106)과 제1도광판(100)에 의해 출사되는 광이 좌시역용 광(L1)을 형성하도록 할 수도 있다.
상기 제1도광판(100)은 그 두께가 일정할 수도 일정하지 않을 수도 있다. 그 두께는 수mm 정도의 두께를 가질 수 있으나 제1도광판(100)의 두께에 제한이 있는 것은 아니다. 상기 제1도광판(100)은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: Poly Methylmethacrylate) 등을 사출성형, 압출 등에 의해 제작할 수 있으나 그 재질 및 제조방법에 제한이 있는 것은 아니다.
한편, 다른 구체예에서 제1도광판(100)은 상하 위치가 바뀔 수도 있다. 즉, 제1도광판의 제1면(100a)이 도면의 아래쪽으로 가도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 제1도광판(100)의 하부에는 반사판이 필요하며, 제1광원(104, 106)으로부 출사된 광은 제1프리즘(102)에 의해 하측으로 굴절된 후 반사판에 의해 상측(배리어 필름측)으로 반사되어 우시역용 광(L2)를 형성할 수 있다.
제2도광판(300)은 제3면(300a)과 이에 대향하는 제4면(300b)을 가지며, 측면의 제2광원(304, 306)으로부터 유입된 광의 경로를 상기 제3면(300a)쪽으로 변경시키는 제2프리즘(302)이 제4면(300b)에 형성된다. 제2광원(304, 306)으로부터 유입된 광은 제2도광판(300)으로 입사되어 굴절, 전반사되어 진행하게 된다. 즉, 제2도광판(300)의 제2프리즘(302)에 부딪혀 상부(렌티큘러 필름측)로 올라가는 빛은 거의 수직으로 올라가서 렌티큘러 필름(400)의 렌티큘러렌즈(404)에서 굴절되어 좌시역용 광(L1)을 형성하고 좌안(E1)으로 들어가게 된다.
상기 제2도광판(300)은 그 두께가 일정할 수도 일정하지 않을 수도 있다. 그 두께는 수mm 정도의 두께를 가질 수 있으나 제2도광판(300)의 두께에 제한이 있는 것은 아니다. 상기 제2도광판(300)은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: Poly Methylmethacrylate) 등을 사출성형, 압출에 의해 제작할 수 있으나 그 재질 및 제조방법에 제한이 있는 것은 아니다. 또한, 제1도광판(100)과 제1도광판(300)은 그 두께가 같을 수도 있고 서로 다를 수도 있으며, 동일한 재질로 이루어질 수도 있고 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
배리어 필름(200)은 제1도광판(100)과 제2도광판(300) 사이에 위치하며 제1도광판(100)으로부터 출사된 광의 일부를 차단하는 역할을 한다. 상기 배리어 필름(200)은 베이스기재(202)에 배리어막(204)이 코팅(증착)된 구조일 수 있으며, 광을 차단하는 배리어막(204)과 그 사이의 투과영역이 주기적으로 반복되는 구조일 수 있다. 배리어막(204)은 제1도광판(100)으로부터 출사된 광을 흡수하는 흡수막 또는 반사하는 반사막일 수 있으나 반사막이 바람직하다. 배리어막(204)은 스퍼터링(sputtering), 진공증착(vacuum evaporation), 화학기상증착(Chemical Vapor Depostion) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 반사막은 금, 은, 알루미늄 등의 금속막으로 이루어진 단층막 또는 다층막일 수도 있고, 고굴절율의 산화막과 저굴절율의 산화막이 복수회 적층된 다층박막일 수도 있다. 상기 산화막에는 산화티탄(TiO2), 이산화규소(SiO2), 탄탄륨산화막(Ta2O5) 등이 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 반사막의 반사율은 90% 이상인 것이 바람직하다.
베이스기재(202)는 가시광 투과성이 우수한 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 폴리부텐-1, 에틸렌/초산비닐 공중합체, 폴리에틸렌/스타이렌부타디엔 고무의 혼합물, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리(메틸메타크릴레이트) 등의 플라스틱일 수 있으나 그 재질에 제한이 있는 것은 아니다.
제1도광판(100)의 일측면 또는 양측면에는 제1광원(104, 106)이 존재하며, 제2도광판(300)의 일측면 또는 양측면에는 제2광원(304, 306)이 존재할 수 있다. 상기 제1광원(104, 106)과 제2광원(304, 306)은 발광다이오드, CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등의 광원일 수 있다.
렌티큘러(Lenticular) 필름(400)은 베이스필름(402)에 렌티큘러렌즈(404)가 형성된 필름으로서, 제2도광판(300)을 통해 수직방향으로 올라오는 빛을 굴절시켜 좌안(E1) 또는 우안(E2)으로 모으는 역할을 수행할 수 있다. 상기 렌티큘러 필름(400)은 베이스필름(402)에 렌티큘러렌즈(404)를 별도로 형성할 수도 있으며, 베이스필름(402)과 렌티큘러렌즈(404)가 일체형으로 제작될 수도 있다.
예를 들어, 베이스필름(402)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC) 등의 플라스틱 재질 또는 유리 재질 등으로 이루어질 수 있고 그 위에 경화성 물질을 코팅한 후 캐스팅하여 렌티큘러렌즈(404)를 형성할 수 있다. 상기 경화성 물질로는 테트라히드로퍼푸릴 아크릴레이트(tetrahydrofurfuryl acrylate), 캄포퀴넌(camphorquinone), 1,6-헥사네디올 디아크릴레이트(1,6-hexanediol diacrylate), 에틸-4-디메틸라미노 벤조에이트(ethyl-4-dimethylamino benzoate)를 포함하는 감광아크릴산수지용액일 수 있으나 그 재질에 제한이 있는 것은 아니다.
렌티큘러 필름(400)의 상측으로는 액정패널(500)이 존재할 수 있다. 상기 액정패널(500)은 상부기판과 하부기판 사이에 TN(Twisted Nematic), OCB(Optically Compensated Bend) 액정 등과 같은 액정이 주입된 패널로서 TFT(Thin Film Transistor), TFD(Thin Film Diode) 등에 의해 구동되는 액티브매트릭스(active matrix) 액정패널일 수도 있으며 패시브 매트리릭스(passive matrix) 액정패널일 수도 있다. 상기 상부기판과 하부기판은 유리기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.
전술한 무안경 3차원 디스플레이는 시분할구동에 의해 3차원 영상을 시청영역에 표시할 수 있다. 즉, 좌시역용 광(L1)과 우시역용 광(L2)이 번갈아 가며 액정패널(500)을 통과하도록 하고 액정패널의 화상(영상)과 동기되어 관찰자가 3차원 영상을 시청하도록 구성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 구체예에 따른 무안경 3차원 디스플레이를 나타낸 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 구체예에 따른 무안경 3차원 디스플레이는 제1도광판(100), 배리어 필름(200), 제2도광판(300) 및 렌티큘러 필름(400)을 포함하며, 액정패널(500) 등을 포함할 수 있다. 이하 도 3을 참조하여 설명하되 전술한 부분과 중복되는 내용은 생략하거나 간단히 설명하도록 한다.
상기 배리어 필름(206)은 제1도광판(100)의 제1면(100a)에 배리어막을 코팅한 것일 수도 있다. 즉, 배리어 필름(206)은 배리어막 자체일 수 있다. 배리어 필름(206)은 스퍼터링(sputtering), 진공증착(vacuum evaporation), 화학기상증착(Chemical Vapor Depostion) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 배리어막은 흡수막 또는 반사막일 수 있으나 반사막이 바람직하며 그 반사율은 90% 이상인 것이 바람직하다. 상기 반사막은 금, 은, 알루미늄 등의 금속을 포함하는 단층막 또는 다층막으로 이루어질 수도 있고, 고굴절율의 산화막과 저굴절율의 산화막이 복수회 적층된 다층박막일 수도 있다. 상기 산화막에는 산화티탄(TiO2), 이산화규소(SiO2), 탄탄륨산화막(Ta2O5) 등이 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 반사막의 반사율은 90% 이상인 것이 바람직하다.
렌티큘러 필름(400)의 렌티큘러렌즈(404)와 제2도광판(300)의 제3면(300a)은 서로 마주보도록 배치될 수도 있으나, 도시된 바와 같이 서로 마주보지 않도록(대향하도록) 배치될 수도 있다.
상기 제1도광판(100)의 일측면에는 제1광원(106)이 존재할 수 있으며, 제2도광판(300)의 일측면에는 제2광원(304)이 존재할 수 있다. 상기 제1광원(106)과 제2광원(304)은 발광다이오드, CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등의 광원일 수 있다. 또한, 도면에 도시된 것과 달리, 제1광원(106)은 제1도광판(100)의 타측면(도면의 좌측)에 위치할 수도 있고, 제2광원(304)은 제2도광판(300)의 타측면(도면의 우측)에 존재할 수도 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 상기 제1도광판(100)의 하부에 반사판이 존재할 수 있다. 상기 반사판은 제1도광판(100)에서 아래쪽으로 출사되는 광을 다시 제1도광판 쪽으로 반사시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 제1도광판(100)의 제1면(100a), 제2면(100b), 제2도광판(300)의 제3면(300a), 제4면(300b) 또는 렌티큘러 필름의 렌티큘러렌즈가 형성되지 않은 베이스필름(402) 면에 무반사코팅(ARC: AntiReflection Coating)이 존재할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 한 구체예에 따른 무안경 3차원 디스플레이의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도시된 도면에서 PL은 렌티큘러렌즈의 피치, R은 렌티큘러렌즈의 반경, h는 렌리큘러렌즈의 높이, PP는 제2도광판의 제2프리즘 피치, DP는 제2도광판의 스페이스부의 길이(폭), PB는 배리어 피치를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 무안경 3차원 디스플레이는 배리어 필름(200), 제2도광판(300) 및 렌티큘러 필름(400)의 일면을 기준으로 정렬하여 제작할 수 있다. 즉, 도시된 도면과 같이 F를 기준으로 정렬하게 되나, F에 대향하는 타측면을 기준으로 정렬할 수도 있다. 또한, 별도의 정렬마크(Align mark)를 형성하고 이를 기준으로 정렬할 수도 있다. 이와 같이, 배리어 필름(200), 제2도광판(300) 및 렌티큘러 필름(400)만 정렬하면 되므로 그 제조방법이 간단하며 대면적에 적용에 유리하다. 제1도광판(100)은 정렬할 수도 정렬하지 않을 수도 있다.
제2도광판(300)의 제4면(300b)에는 하나 이상의 제2프리즘(302)이 존재하는 프리즘부(A)와 프리즘이 존재하지 않는 스페이스부(B)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 제2프리즘을 연속적으로 형성하지 않음으로써 배리어 필름(200)과 제1도광판(100)의 제1프리즘(102) 및 액정셀 등과의 간섭에 의한 모아레 현상을 감소시킬 수 있다. 구체예에서, 상기 프리즘부(A)의 길이는 배리어 피치(PB)의 1% 내지 50%, 바람직하게는 5% 내지 50%일 수 있다. 또한, 상기 프리즘부(A)에 형성되는 제2프리즘의 갯수는 1개 내지 9개일 수 있다. 상기 프리즘부(A)의 길이 및 제2프리즘의 갯수 범위 내에서 우수한 균일도를 나타낼 수 있다.
또한, 제2도광판(300)의 프리즘부(A)에는 두 개 이상의 제2프리즘(302)이 일정 피치(PP)를 가지도록 형성될 수 있다. 구체예에서 제2도광판(300)의 제2프리즘 피치(PP)는 0.01mm 내지 0.1mm, 바람직하게는 0.02mm 내지 0.06mm일 수 있다. 또한, 제2도광판의 스페이스부의 길이(DP)는 배리어 피치(PB)의 1배 내지 10배, 바람직하게는 3배 내지 7배일 수 있다. 상기 범위 내에서 우수한 균일도를 나타낼 수 있다.
배리어 필름(200)에는 배리어 피치(PB)를 가지는 주기적인 배리어막(204)이 존재할 수 있다. 구체예에서, 상기 배리어 피치(PB)는 0.5mm 내지 1.0mm, 바람직하게는 0.6mm 내지 0.9mm일 수 있다. 배리어막의 길이(폭, LB)는 배리어 피치(PB)의 30% 내지 75%, 바람직하게는 50% 내지 75%일 수 있다. 상기 배리어 피치(PB) 및 배리어막 길이(LB) 범위 내에서 우수한 균일도를 보이며 크로스토크를 감소시킬 수 있다.
렌티큘러 필름에 존재하는 렌티큘러렌즈는 피치 PL을 갖는 주기적으로 배열된 렌즈일 수 있다. 구체예에서 상기 렌티큘러렌즈 피치(PL)는 0.5mm 내지 1.0mm, 바람직하게는 0.6mm 내지 0.9mm일 수 있다. 시청영역으로 광을 모으기 위해서 렌티큘러 필름의 렌티큘러렌즈의 피치(PL)는 배리어 피치(PB)와 일정 수치범위 내에서 크거나 작게 설정될 수 있다.
구체적으로 렌티큘러렌즈 피치(PL)는 다음 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.
[ 수학식 1]
렌티큘러렌즈 피치(PL) = 배리어 피치(PB) ± D
여기서, D = PB / 2×(렌티큘러렌즈의 총갯수).
구체예에서, 렌티큘러렌즈의 피치(PL)는 배리어 피치(PB)보다 0.0010mm 내지 0.0020mm 크거나 작게 형성할 수 있으며, 바람직하게는 0.0012mm 내지 0.0017mm, 보다 바람직하게는 0.0014mm 내지 0.0016mm 크거나 작게 형성할 수 있다.
또한, 렌티큘러렌즈의 반경(R)은 다음 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
[ 수학식 2]
Figure 112010076496579-pat00002
여기서, PL은 렌티큘러렌즈 피치, h는 렌티큘러렌즈의 높이를 나타낸다.
한편, 렌티큘러렌즈 피치에 대한 렌티큘러렌즈의 높이의 비(h/PL)는 0.13 내지 0.27, 렌티큘러렌즈의 피치에 대한 렌티큘러렌즈이 반경의 비(R/PL)는 0.6 내지 1.0인 것이 바람직하다. 상기 렌티큘러렌즈의 피치 및 반경 범위에서 시청영역으로 균일하게 광을 모을 수 있다.
제1도광판(100)에는 제1프리즘(102)가 존재하며, 상기 제1프리즘(102)은 규칙적인 배열일 수도 불규칙적인 배열일 수도 있으며 제1프리즘(102)의 개수 및 분포에는 제한이 없다.
도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 프리즘을 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 구체예에 따른 제1도광판(100)과 제2도광판(300)에는 복수 개의 프리즘이 존재한다. 상기 1도광판(100)의 제1프리즘과 제2도광판(300)의 제2프리즘은 서로 동일한 형태의 프리즘일 수도 있고, 서로 다른 형태의 프리즘일 수도 있다.
상기 프리즘은 정삼각형, 이등변삼각형 또는 그 밖의 삼각형 형태일 수 있다. 바람직하게는 이등변삼각형 형태일 수 있다. 구체예에서, 꼭지각(Apex angel, α)이 60도 내지 100도이고, 밑각(β, γ)이 40도 내지 60도인 이등변삼각형 형태의 프리즘일 수 있다. 또한, 상기 프리즘의 밑변의 길이(d)는 0.02mm 내지 0.06mm인 것이 바람직하다.
도 6은 제1도광판과 제2도광판의 출광분포를 나타낸 그래프이다. 도시된 도면에서 (A)는 제2도광판, (B)는 제1도광판의 출광분포 그래프이다. 상기 출광분포 그래프는 제1도광판과 제2도광판의 광원을 각각 따로 On/Off하여 시물레이션한 결과이며, 기타 렌티큘러 필름, 배리어 필름을 포함한 상태의 시뮬레이션 결과이다. 도시돤 바와 같이, 제1도광판과 제2도광판의 지향각이 서로 다름을 확인할 수 있다. 도시된 그래프는 ORA(Optical Research Associates)사의 광학시뮬레이션 소프트웨어인 LightToos를 사용하여 시뮬레이션한 결과이다. 시뮬레이션에 사용된 제1도광판과 제2도광판의 두께는 3mm, 프리즘의 꼭지막은 80도이며, 제2도광판의 제2프리즘 피치(PP)는 0.04mm, 스페이스부의 길이(DP)는 3.6575mm, 프리즘부(A)의 제2프리즘 갯수는 2개, 프리즘의 밑변의 길이는 0.04mm이다.
도 7은 제1도광판과 제2도광판의 휘도 각도(angular luminance)를 나타낸 그래프이다. 도시된 도면에서 (A)는 제2도광판, (B)는 제1도광판의 휘도 각도이다. 상기 휘도 각도 그래프는 제1도광판과 제2도광판의 광원을 각각 따로 On/Off하여 측정한 결과이며, 기타 렌티큘러 필름, 배리어 필름을 포함한 상태의 측정 결과이다. 도시된 바와 같이, 제1도광판과 제2도광판의 휘도 각도가 비슷함을 알 수 있다. 측정에 사용된 제1도광판과 제2도광판의 두께는 3mm, 프리즘의 꼭지막은 80도이며, 제2도광판의 프리즘 피치(PP)는 0.04mm, 스페이스부의 길이(DP)는 3.6575mm, 프리즘부(A)의 프리즘 갯수는 2개, 프리즘의 밑변의 길이는 0.04mm이다.
도 8은 본 발명의 한 구체예에 따른 무안경 3차원 디스플레이의 최종 시역 그래프이다. 도시된 그래프는 중심을 기준으로 32.5mm 지점에서의 밝기로 특성을 평가하며 좌, 우측 시역이 잘 분리되며 일정 방향으로 광이 지향됨을 확인할 수 있다. 이는 좌, 우측 광이 정확하게 시청지점으로 향하는 것을 의미하며 3차원 디스플레이 구현에 적합함을 알 수 있다. 측정에 사용된 제1도광판과 제2도광판의 두께는 3mm, 프리즘의 꼭지막은 80도이며, 제2도광판의 제2프리즘 피치(PP)는 0.04mm, 스페이스부(DP)의 길이는 3.6575mm, 프리즘부(A)의 프리즘 갯수는 2개, 프리즘의 밑변의 길이(d)는 0.04mm이다. 렌티큘러렌즈의 피치(PL)는 0.746mm, 렌티큘러렌즈의 반경(R)은 0.6987mm, 배리어 피치(PB)는 0.7475mm이다.
이상 첨부된 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
100 : 제1도광판 102 : 제1프리즘
200, 206 : 배리어필름 202 : 베이스기재
204 : 배리어막 300 : 제2도광판
302 : 제2프리즘 400 : 렌티큘러 필름
500 : 액정패널

Claims (21)

  1. 제1면과 이에 대향하는 제2면을 가지며, 측면의 제1광원으로부터 입사된 광의 경로를 상기 제1면쪽으로 변경시키는 제1프리즘이 상기 제2면에 구비된 제1도광판;
    제3면과 이에 대향하는 제4면을 가지며, 측면의 제2광원으로부터 입사된 광의 경로를 상기 제3면쪽으로 변경시키는 제2프리즘이 상기 제4면에 구비된 제2도광판;
    상기 제1도광판과 제2도광판 사이에 위치하여 상기 제1도광판으로부터 입사된 광의 일부를 차단하는 배리어 필름; 및
    상기 제2도광판의 제3면쪽에 마련되어 상기 제2도광판으로부터 입사된 광의 경로를 굴절시키는 렌티큘러 필름;
    을 포함하고,
    상기 배리어 필름은 배리어막과 투과영역이 주기적으로 반복되고,
    상기 배리어막의 길이는 상기 배리어 피치의 30% 내지 75%인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제4면은 하나 이상의 제2프리즘이 존재하는 프리즘부와 프리즘이 존재하지 않는 스페이스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  3. 제2항에 있어서, 상기 프리즘부에는 상기 제2프리즘이 1개 내지 9개 존재하는 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 상기 프리즘부의 길이는 상기 배리어 필름의 배리어 피치의 1% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서, 상기 스페이스부의 길이는 상기 배리어 필름의 배리어 피치의 1배 내지 10배인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  8. 제1항에 있어서, 상기 렌티큘러 필름의 렌티큘러렌즈 피치(PL)는 다음 수학식 1과 같이 주어지는 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
    [수학식 1]
    PL = PB ± D
    여기서 PB = 상기 배리어 필름의 배리어 피치, D = PB / 2×(렌티큘러렌즈의 총갯수).
  9. 제1항에 있어서, 상기 배리어 필름은 베이스기재 및 상기 베이스기재에 형성된 반사막을 포함하는 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  10. 제1항에 있어서, 상기 배리어필름은 상기 제1도광판의 제1면에 코팅된 배리어막을 포함하는 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2프리즘의 피치는 0.01mm 내지 0.1mm인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1프리즘 또는 상기 제2프리즘의 꼭지각(Apex angel)은 60도 내지 100도인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1프리즘과 상기 제2프리즘의 형상이 동일한 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  14. 제1항에 있어서, 상기 배리어 필름은 반사막을 포함하며 상기 반사막은 금속 반사막 또는 고굴절율의 산화막과 저굴절율의 산화막이 교대로 적층된 다층반사막인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1광원 또는 제2광원은 발광다이오드(LED) 또는 CCFL인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  16. 제1항에 있어서, 상기 렌티큘러 필름의 상측에 마련된 액정패널을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  17. 제1항에 있어서, 상기 제1프리즘 또는 제2프리즘의 밑변의 길이가 0.02mm 내지 0.06mm인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  18. 제1항에 있어서, 상기 렌티큘러 필름의 렌티큘러 렌즈의 반경(R)은 다음 수학식 2와 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
    [수학식 2]
    Figure 112010076496579-pat00003

    여기서, PL은 렌티큘러렌즈 피치, h는 렌티큘러렌즈의 높이.
  19. 제1항에 있어서, 상기 렌티큘러 필름에서 렌티큘러렌즈의 피치에 대한 렌티큘러렌즈의 높이의 비(h/PL)는 0.13 내지 0.27인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  20. 제1항에 있어서, 상기 렌티큘러 필름에서 렌티큘러렌즈의 피치에 대한 렌티큘러렌즈의 반경의 비(R/PL)은 0.6 내지 1.0인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.
  21. 제1항에 있어서, 상기 배리어 필름의 배리어 피치는 0.5mm 내지 1.0mm인 것을 특징으로 하는 무안경 3차원 디스플레이.

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