KR101913201B1 - 2 and 3 dimensional stereography image displayable device - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 화상을 표시하는 표시장치와; 상기 표시장치 상부에 위치하며 10nm 내지 40nm의 리타데이션을 갖는 물질로 이루어진 것 플라스틱 또는 필름 재질의 제 1 및 제 2 기판과, 이들 두 기판 사이에 개재된 제 1 액정층을 포함하는 편광 조절 패널과; 상기 편광 조절 패널 상부에 위치하며 이방성 특성을 갖는 다수의 렌즈와 상기 다수의 렌즈를 덮으며 등방성 특성을 갖는 등방성 물질층으로 구성된 렌즈층을 포함하는 2D 및 3D 영상 스윗처블 표시장치를 제공한다.The present invention provides a display device comprising: a display device for displaying an image; A polarization control panel including first and second substrates made of a plastic or film material and having a retardation of 10 nm to 40 nm and disposed on the display device and a first liquid crystal layer interposed between the two substrates; ; And a lens layer disposed on the polarization control panel and including a plurality of lenses having anisotropic characteristics and an isotropic material layer covering the plurality of lenses and having isotropic properties.
Description
본 발명은 2차원 및 3차원 구현이 가능한 표시장치에 관한 것으로, 특히 제조 비용을 저감시킬 수 있는 구성을 갖는 2차원 및 3차원 영상 구현이 가능한 표시장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device capable of two-dimensional and three-dimensional implementations, and more particularly to a display device capable of realizing two-dimensional and three-dimensional images having a configuration capable of reducing manufacturing costs.
일반적으로 액정표시장치는 마주보는 2개의 전극과 그 사이에 형성되는 액정층으로 구성되는데, 2개의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장으로 액정층의 액정분자를 구동한다. 액정분자는 분극성질과 광학적 이방성(optical anisotropy)을 갖는데, 분극성질은 액정분자가 전기장 내에 놓일 경우 액정분자내의 전하가 액정분자의 양쪽으로 몰려서 전기장에 따라 분자배열 방향이 변화되는 것을 말하고, 광학적 이방성은 액정분자의 가늘고 긴 구조와 앞서 말한 분자배열 방향에 기인하여 입사광의 입사방향이나 편광상태에 따라 출사광의 경로나 편광상태를 달리 변화시키는 것을 말한다.Generally, a liquid crystal display device is composed of two opposing electrodes and a liquid crystal layer formed therebetween. The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are driven by an electric field generated by applying a voltage to the two electrodes. The liquid crystal molecules have a polarization property and an optical anisotropy. The polarization property means that when the liquid crystal molecules are placed in the electric field, the charges in the liquid crystal molecules collide with both sides of the liquid crystal molecules, and the molecular alignment direction changes according to the electric field. Refers to changing the path of the emitted light and the polarization state differently depending on the incident direction or polarization state of the incident light due to the elongated structure of the liquid crystal molecules and the aforementioned molecular arrangement direction.
이에 따라 액정층은 2개의 전극에 인가되는 전압에 의하여 투과율의 차이를 나타내게 되고 그 차이를 화소별로 달리하여 2D 영상을 표시할 수 있다. Accordingly, the liquid crystal layer exhibits a difference in transmittance due to the voltage applied to the two electrodes, and the 2D image can be displayed by varying the difference between the pixels.
한편, 최근에는 입체성을 가져 더욱 실감있는 영상을 표현하기 위한 즉, 3D 영상 구현이 가능한 액정표시장치에 대한 사용자들의 요구가 증대됨으로써 이에 부응하여 3D 영상 표현이 가능한 액정표시장치가 개발되고 있다.Meanwhile, in recent years, a liquid crystal display device capable of displaying 3D images in response to the increase in demands of users for a liquid crystal display device capable of realizing a stereoscopic image and realizing a 3D image, that is, a 3D image can be realized.
일반적으로 3D를 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 양안시차(binocular disparity)를 이용하여 입체감 있는 영상을 보여줄 수 있는 액정표시장치가 제안되었다. Generally, stereoscopic images expressing 3D are made by the principle of stereoscopic vision through two eyes. By using the binocular disparity which appears because the time difference of the two eyes, that is, A liquid crystal display device capable of displaying stereoscopic images has been proposed.
조금 더 상세히 3D 영상 구현에 대해 설명하면, 액정표시장치를 바라보는 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2D 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3D 영상의 깊이감과 실제감을 재생하게 되는 것이며, 이 같은 현상을 통상 스테레오그라피(stereography)라 한다.The 3D images will be described in more detail. The left and right eyes viewing the LCD display different 2D images. When the two images are transmitted to the brain through the retina, the brain fuses them exactly to each other, The depth and the sense of reality of the image are reproduced. Such a phenomenon is usually referred to as stereography.
액정표시장치 등과 같은 2D의 영상 표시를 갖는 장치에서 3D 화상을 표시하기 위해 제시된 기술로는 특수 안경에 의한 입체화상 표시장치, 무안경식 입체화상 디스플레이 및 홀로그래픽(holographic) 표시장치 방식이 있다.Techniques proposed for displaying a 3D image in a device having a 2D image display such as a liquid crystal display device include a stereoscopic image display device using special glasses, a non-eye stereoscopic image display device, and a holographic display device.
이 중 특수 안경을 이용한 입체화상 표시장치가 현재 많이 상용화되고 있지만, 사용자가 안경을 반드시 착용해야 3D 화상을 시청할 수 있기 때문에 최근에 무안경 방식의 표시장치에 관심이 고조되고 있다.Of these, a stereoscopic image display device using special glasses is widely commercialized at present, but since a user must wear glasses to view a 3D image, interest in a non-spectacle-type display device has recently increased.
무안경식 3D 화상 표시장치는 좌우안에 해당하는 각각의 화상 앞에 세로격자 모양의 개구(aperture)를 통하여 화상을 분리하여 관찰할 수 있게 하는 패러랙스 배리어(parallax barrier) 방식과, 반원통형 렌즈(cylindrical lens)를 스트라이프 배치한 렌티큘러 판(lenticular plate)을 이용하는 렌티큘러(lenticular) 방식 및 파리 눈 모양의 렌즈판을 이용하는 인테그럴(integral photography) 방식으로 나눌 수 있다.The non-eye-tightening 3D image display device has a parallax barrier system in which an image can be separated and observed through a vertical grid-like aperture in front of each of the images in the right and left eyes and a parallax barrier system in which a cylindrical lens A lenticular method using a lenticular plate arranged in a stripe arrangement and an integral imaging method using a fly-eye lens plate.
이중 좌/우안용 스테레오이미지(stereo image)를 각각 분리하여 볼 수 있게 함으로서 3차원 영상을 구현하는 방식인 패러랙스 방식 및 렌티큘러 방식이 주로 채택되고 있으며, 근래들어 편광 조절용 패널과 이방성 특성을 갖는 렌즈를 구비하여 2D와 3D 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 표시장치가 제안되었다.A parallax method and a lenticular method, which are methods for realizing a three-dimensional image by allowing a viewer to separately view a stereo image for a left / right eye, have been mainly adopted. Recently, a polarizing plate and an anisotropic So that 2D and 3D images are displayed.
상기 편광 조절용 패널은 리타데이션이 없는 유리 재질의 두 기판에 각각 전극층을 형성하고, 이들 서로 마주하는 전극층 사이에 액정층을 형성한 것이 특징이며, 이러한 구성에 의해 상기 편광 조절용 패널은 전압 온/오프 조절에 의해 이를 통과하는 빛에 대해 선택적으로 0과 λ/2의 리타데이션의 변화를 갖도록 함으로써 최종적으로 상기 편광 조절용 패널 상부에 위치하는 이방성 특성을 갖는 렌즈를 통과하면서 2D 또는 3D 영상을 표현하게 된다.The polarization control panel is characterized in that an electrode layer is formed on two substrates of glass which are free from retardation and a liquid crystal layer is formed between the electrode layers facing each other. And selectively changes the retardation of 0 and lambda / 2 with respect to the light passing therethrough, thereby finally displaying the 2D or 3D image while passing through the lens having the anisotropic property located above the polarization control panel .
하지만, 이러한 구성을 갖는 종래의 2D 및 3D 스윗처블 영상 표시장치는 2D를 표시하는 표시장치와, 편광 조절용 패널과, 이방성 렌즈로 구성되고 있으며, 특히 편광 조절용 패널을 구성하는데 유리 기판이 이용됨으로써 최근의 표시장치의 트렌드인 경량 박형을 구현하기 어려우며, 상대적으로 비싼 유리 기판을 이용함으로써 제조 비용이 상승되어 제품의 경쟁력이 저하되고 있다.
However, the conventional 2D and 3D switchable swingable image display device having such a configuration is composed of a display device for displaying 2D, a polarization adjusting panel, and an anisotropic lens, and in particular, a glass substrate is used for constituting the polarization controlling panel It is difficult to realize a lightweight thin type which is a trend of a display device of a display device. By using a relatively expensive glass substrate, the manufacturing cost is increased and the competitiveness of the product is lowered.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제조 비용을 저감하면서 경량 박형을 구현할 수 있는 2D 및 3D 영상 구현이 가능한 표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a display device capable of realizing 2D and 3D images that can realize a thin and lightweight while reducing manufacturing costs.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치는, 화상을 표시하는 표시장치와; 상기 표시장치 상부에 위치하며 10nm 내지 40nm의 리타데이션을 갖는 물질로 이루어진 것 플라스틱 또는 필름 재질의 제 1 및 제 2 기판과, 이들 두 기판 사이에 개재된 제 1 액정층을 포함하는 편광 조절 패널과; 상기 편광 조절 패널 상부에 위치하며 이방성 특성을 갖는 다수의 렌즈와 상기 다수의 렌즈를 덮으며 등방성 특성을 갖는 등방성 물질층으로 구성된 렌즈층을 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a 2D and 3D swipe-able display device including: a display device for displaying an image; A polarization control panel including first and second substrates made of a plastic or film material and having a retardation of 10 nm to 40 nm and disposed on the display device and a first liquid crystal layer interposed between the two substrates; ; And a lens layer disposed on the polarization control panel and composed of a plurality of lenses having anisotropic characteristics and an isotropic material layer having isotropic properties covering the plurality of lenses.
이때, 상기 표시장치는, 다수의 화소영역이 정의되며 각 화소영역에 박막트랜지스터와 이와 연결된 화소전극을 갖는 어레이 기판과, 컬러필터가 구비된 컬러필터 기판과, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 개재된 제 2 액정층을 포함하며, 상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에는 공통전극이 구비되며, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판의 외측면에 각각 서로 수직한 편광축을 갖는 제 1 및 제 2 편광판이 구비된 액정표시장치인 것이 특징이다.The display device includes an array substrate having a plurality of pixel regions defined therein and having a thin film transistor and pixel electrodes connected to the pixel regions, a color filter substrate having a color filter, Wherein the color filter substrate or the array substrate is provided with a common electrode and the first and second polarizers are provided on the outer surface of the array substrate and the color filter substrate, Which is a liquid crystal display device.
그리고, 상기 10nm 내지 40nm의 리타데이션을 갖는 물질은 PC(poly carbonate)인 것이 특징이다.The material having the retardation of 10 nm to 40 nm is PC (poly carbonate).
또한, 상기 편광 조절 패널은 전압 온/오프에 의해 이를 통과하는 빛에 대해 0과 λ/2의 리타데이션 변화가 발생되도록 하는 것이 특징이다.The polarization control panel is characterized in that a retardation change of 0 and? / 2 is generated with respect to light passing therethrough by voltage on / off.
또한, 상기 편광 조절 패널은 상기 제 1 기판의 내측면에 투명한 제 1 전극과 제 1 배향막이 구비되며, 상기 제 2 기판의 내측면에 투명한 제 2 전극과 제 2 배향막이 구비되며, 상기 제 1 액정층은 상기 제 1 및 제 2 배향막 사이에 개재된 것이 특징이다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 기판의 광축은 상기 제 1 액정층 내의 액정분자의 배향 방향과 수직하도록 배치된 것이 특징이다.The polarization control panel may include a first electrode and a first alignment layer which are transparent to the inner surface of the first substrate, a second electrode and a second alignment layer that are transparent to the inner surface of the second substrate, And the liquid crystal layer is interposed between the first and second alignment films. In this case, the optical axis of the first and second substrates is arranged to be perpendicular to the alignment direction of the liquid crystal molecules in the first liquid crystal layer.
그리고, 상기 편광 조절 패널은 상기 제 1 및 제 2 기판이 그 자체로 10nm 내지 40nm의 리타데이션를 가짐으로서 상기 제 1 및 제 2 배향막의 엔커링 에너지에 기인하는 상기 제 1 액정층의 잔여 리타데이션을 보상하는 것이 특징이다.The polarization control panel may have a retardation of 10 nm to 40 nm by itself and the remaining retardation of the first liquid crystal layer due to the entangled energy of the first and second alignment layers It is characterized by compensation.
또한, 상기 렌즈층의 상기 렌즈는 제 1 방향으로 편광된 빛은 제 1 굴절율을 가지며 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 편광된 빛은 제 2 굴절율을 갖도록 빛을 통과시키며, 상기 등방성 물질층은 제 2 굴절율을 가짐으로서 제 1 방향으로 편광된 빛은 상기 렌즈와 등방성 물질층의 경계에서 굴절율 차이로 인해 굴절되며 상기 제 2 방향으로 편광된 빛은 상기 렌즈와 등방성 물질층의 경계에서 굴절없이 투과하는 것이 특징이다.
The lens of the lens layer transmits light so that light polarized in a first direction has a first refractive index and light polarized in a second direction perpendicular to the first direction has a second refractive index, Layer has a second refractive index such that light polarized in the first direction is refracted due to the difference in refractive index at the boundary between the lens and the layer of isotropic material and light polarized in the second direction is refracted at the boundary of the lens and the layer of isotropic material .
본 발명에 따른 2D 및 3D 영상 스윗처블 표시장치는 편광 조절 패널을 유리 기판 대비 경량 박형의 특성을 가지며 상대적으로 저가인 플라스틱 또는 필름으로 구성함으로써 경량 박형을 구현하며, 제조 비용을 저감시키는 효과가 있다.The 2D and 3D image switchable display device according to the present invention has a lightweight and thin shape compared to a glass substrate and is made of a relatively low-cost plastic or film, thereby achieving a lightweight thin shape and reducing manufacturing cost .
나아기 편광 조절 패널에 있어 배향막의 엔커링 에너지에 의한 액정층의 리타데이션 변화를 감안하여 플라스틱 또는 필름 자체가 10nm 내지 40nm의 리타데이션값을 갖는 재질로 이루어지도록 함으로써 광학 보상이 이루어지도록 하여 상기 편광 조절 패널이 전압 온/오프시의 리타데이션 변화를 보다 정확히 구현되도록 하여 표시품질을 향상시키는 효과가 있으며, 나아가 편광 조절 패널의 리타데이션 변화의 정확성에 의해 상기 편광 조절 패널의 구동 전압을 낮추는 효과가 있다.
In consideration of the retardation change of the liquid crystal layer due to the entangling energy of the alignment layer in the polarization control panel of the present invention, the plastic or the film itself is made of a material having a retardation value of 10 nm to 40 nm, The effect of improving the display quality by allowing the adjustment panel to more accurately realize the retardation change when the voltage is turned on and off and further the effect of lowering the driving voltage of the polarization adjustment panel due to the accuracy of the retardation change of the polarization adjustment panel have.
도 1a와 1b는 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치의 개략적인 단면도로서, 각각 3D 화상 구현 시와 2D 화상 구현시의 빛의 투과 상태를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치에 구비되는 편광 조절 패널에 대한 단면도.
도 3a와 도 3b는 제 1 표시장치의 제 2 편광판과 편광 조절 패널 및 렌즈층에서의 빛의 상태 변화를 도시한 도면.1A and 1B are schematic cross-sectional views of a 2D and 3D swipe-able display device according to an embodiment of the present invention, respectively, illustrating the transmission state of light during 3D image implementation and 2D image implementation.
2 is a sectional view of a polarization control panel provided in a 2D and 3D swipeable display device according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing changes in state of light in a second polarizing plate, a polarization adjusting panel and a lens layer of the first display device. FIG.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1a와 1b는 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치의 개략적인 단면도로서, 각각 3D 화상 구현 시와 2D 화상 구현 시의 빛의 투과 상태를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치에 구비되는 편광 조절 패널에 대한 단면도이다.FIGS. 1A and 1B are schematic cross-sectional views of a 2D and 3D swipe-able display device according to an embodiment of the present invention, respectively showing the transmission state of light during 3D image implementation and 2D image implementation, FIG. 2 is a cross-sectional view of a polarization control panel included in a 2D and 3D swipeable display device according to an embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치(100)는 크게 2D 화상을 표시하는 제 1 표시장치(110)와, 편광 조절 패널(140)과, 이방성 특성을 갖는 다수의 렌즈(161)와 등방성 물질층(165)을 포함하는 렌즈층(160)으로 구성되고 있다. As shown, the 2D and 3D swipe-
상기 제 1 표시장치(110)는 일례로 다수의 화소영역(미도시)이 정의되며, 각 화소영역(미도시)에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(미도시)와 이와 연결된 화소전극(112)을 구비한 어레이 기판(111)과, 이에 대응하여 각 화소영역(미도시)에 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 대응되는 컬러필터층(미도시)을 포함하는 컬러필터 기판(121)과, 이들 두 기판(111, 121) 사이에 개재된 제 1 액정층(125)을 포함하는 액정표시장치가 될 수 있다. A plurality of pixel regions (not shown) are defined, and a thin film transistor (not shown), which is a switching element, and a
이때, 상기 어레이 기판(111)과 컬러필터 기판(121)의 경우, 리타데이션 값이 거의 0에 가까운 유리 재질로 이루어지는 것이 특징이다. At this time, the
이러한 제 1 표시장치(110)에는 상기 화소전극(112)에 대응하여 상기 컬러필터 기판(121)의 표시영역 전면에 투명한 공통전극(122)이 형성될 수도 있으며, 또는 상기 어레이 기판(111) 상에 각 화소영역(미도시)에 상기 화소전극(미도시)과 교대하는 형태로 투명한 공통전극(미도시)이 형성될 수도 있으며, 이 경우 각 화소영역(미도시)에 구비되는 화소전극과 공통전극은 바(bar) 형태를 이루는 것이 특징이다. A transparent
상기 투명한 공통전극(122)이 컬러필터 기판(121)에 구성되는 경우, 상기 제 1 표시장치(미도시)110는 수직 전계를 발현시키게 되므로, TN(Twist nematic)모드 또는 ECB((Electrically Controlled Birefringence)모드로 동작하며, 상기 투명한 공통전극(122)이 상기 화소전극(112)이 구비된 어레이 기판(111)에 구비되는 경우, 횡전계를 발현시키게 되므로 횡전계 모드로 동작하게 된다.When the transparent
한편, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 1 액정층(125)의 하면 및 상면과 각각 접촉하며 제 1 및 제 2 배향막(미도시)이 더욱 구비되고 있다.Although not shown in the drawings, first and second alignment films (not shown) are further provided in contact with the lower surface and the upper surface of the first
또한, 상기 제 1 표시장치(110)의 상기 어레이 기판(111)과 컬러필터 기판(121) 각각의 외측면에는 서로 수직한 편광축을 가지며 제 1 및 제 2 편광판(113, 123)이 구비되고 있다.The first and
그리고, 이러한 구성을 갖는 상기 제 1 표시장치(110) 상부에는 그 각각이 이를 통과하는 빛에 대해 10nm 내지 40nm의 리타데이션 변화를 발생시키는 것을 특징으로 하는 플라스틱 또는 필름 재질로 이루이진 제 1 및 제 2 기판(141, 151)과, 이들 두 기판(141, 151) 각각의 내측면에 각각 구비되는 제 1 투명 전극(143) 및 제 2 투명 전극(153)과, 상기 제 1, 2 투명 전극(143, 153) 사이에 개재된 제 2 액정층(149)으로 이루어진 편광 조절 패널(140)이 구비되고 있다.The first and
이때, 상기 제 1 투명 전극(143)과 상기 제 2 액정층(149) 사이에는 제 3 배향막(145)이 구비되며, 상기 제 2 액정층(149)과 제 2 투명 전극(153) 사이에는 제 4 배향막(155)이 구비되고 있다.A
한편, 이러한 구성을 갖는 편광 조절 패널(140)에 있어 상기 플라스틱 또는 필름 재질은 일례로 PC(poly carbonate)인 것이 특징이다.Meanwhile, in the
그리고, 상기 제 2 액정층(149)은 TN 모드용 액정, ECB 모드용 액정이 될 수 있으며, 나아가 고분자 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal: PDLC) 또는 폴리머 액정(polymer liquid crystal)이 될 수도 있다. The second
한편, 전술한 구성을 갖는 편광 조절 패널(140)의 상부에는 이방성 특성을 갖는 물질이 일 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 다수의 렌즈(161)와, 상기 다수의 렌즈(161) 주변에 대응하여 등방성의 물질로 채워진 등방성 물질층(165)으로 구성된 렌즈층(160)이 구비되고 있다. On the other hand, a plurality of
이때, 이방성 특성을 갖는 상기 렌즈(161)를 이루는 물질은 리액티브 메소겐(reactive mesogen : RM)인 것이 바람직하다.At this time, the material forming the
한편, 상기 렌즈층(160)을 이루는 하나의 구성요소인 렌즈(161)는 제 1 방향으로 편광된 빛에 대해서는 제 1 굴절율을 갖도록 진행시키며, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 편광된 빛에 대해서는 제 2 굴절율을 갖도록 진행시키는 것이 특징이다. Meanwhile, the
그리고 상기 등방성 물질로 이루어진 등방성 물질층(165)의 굴절율은 상기 렌즈(161)를 통과하는 제 2 방향으로 편광된 빛이 느끼는 상기 제 2 굴절율을 갖는 것이 특징이다.And the refractive index of the
이러한 특성을 갖는 상기 렌즈층(160)은 그 하부로부터 입사되는 빛에 있어 상기 이방성 특성을 갖는 렌즈(161)로 제 1 방향으로 편광된 빛이 입사되면, 이에 대해서는 제 1 굴절율을 갖게되어 상기 제 2 굴절율을 갖는 등방성 물질로 이루어진 등방성 물질층(165)과의 경계에서 굴절율의 차이로 인해 굴절되어 통과시킨다.When the light polarized in the first direction is incident on the
그리고, 이방성 특성을 갖는 상기 렌즈(161)로 제 2 방향으로 편광된 빛이 입사되면 제 2 굴절율을 갖게 되며, 이는 등방성 물질층(165)의 굴절율과 같으므로 상기 렌즈(161)와 등방성 물질층(165)과의 경계면에서 굴절됨 없이 그대로 통과시키는 역할을 하게 된다.When the light polarized in the second direction is incident on the
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치(100)는 이러한 렌즈층(160)의 역할에 의해 하부로부터 입사되는 빛을 특정 방향으로 굴절시키는 경우, 이러한 굴절된 빛이 모이는 곳이 3D 영상 시청을 위한 시역이 되며, 사용자는 상기 시역 내에서 3D 영상을 시청할 수 있으며, 빛을 굴절시키지 않고 그대로 통과시키는 경우는 특정 위치로 빛이 모이지 않으므로 사용자는 2D 영상을 시청할 수 있다.
Accordingly, when the light incident from the bottom is refracted in a specific direction due to the role of the
본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치(100)에 있어 가장 특징적인 구성요소인 편광 조절 패널(140)의 구성에 대해 조금 더 상세히 설명한다.The configuration of the
도 2를 참조하면, 상기 편광 조절 패널(140)은 유연한 특성을 가지며 투명한 플라스틱 또는 필름으로 이루어진 제 1 및 제 2 기판(141, 151)이 서로 마주하고 있다. 이때 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 1 기판(141)의 외측면에는 제 1 표시장치(도 1a의 110)와의 접착을 위해 접착층(미도시)이 구비되고 있다.Referring to FIG. 2, the
그리고, 상기 제 1 및 제 2 기판(141, 151)의 내측면에는 각각 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어진 제 1 및 제 2 투명 전극(143, 153)이 구비되고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 투명 전극(143, 153)의 내측면에는 각각 제 3 및 제 4 배향막(145, 155)이 구비되고 있다. On the inner surfaces of the first and
그리고, 상기 제 3 및 제 4 배향막(145, 155) 사이에는 제 2 액정층(149)이 구비되고 있다.A second
이때, 상기 편광 조절 패널(140)에 있어 상기 제 1 및 제 2 기판(141, 151)을 이루는 재질인 플라스틱 또는 필름은 PC(poly carbonate)로 이루어진 것이 특징이다. 그리고 이러한 PC(poly carbonate) 재질로 이루어진 제 1 및 제 2 기판(141, 151) 각각은 그 자체로 이를 통과하는 빛에 대해 10nm 내지 40nm의 리타데이션 변화를 발생시키는 것을 특징으로 한다.In this case, the plastic or film, which is the material of the first and
이러한 PC(poly carbonate)로 이루어진 제 1 및 제 2 기판(141, 151)은 제조 특성상 연신이 발생되며 따라서 이러한 연신 공정에 의해 이를 통과하는 빛에 대해서는 10nm 내지 40nm 정도의 리타데이션 변화를 발생시키게 된다.The first and
PC(poly carbonate) 재질로 이루어진 제 1 및 제 2 기판(141, 151)은 표면처리 등을 통해 10nm보다 작은 리타데이션 변화를 갖도록 형성할 수도 있지만, 별도의 표면처리 공정을 실시해야 하는 제조 공정 특성 상 제조 비용이 급상승되므로 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치(100)의 제조 비용 상승을 초래하여 제품의 가격 경쟁력을 저하시키게 된다.The first and
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치(100)에 이용되는 상기 편광 조절 패널(140)에 있어서는 제조 비용 상승의 요인을 없애고자 10nm 내지 40nm 정도의 리타데이션 변화를 야기하는 PC(poly carbonate) 재질로 상기 제 1 및 제 2 기판(141, 151)을 이루도록 한 것이 특징이다. Therefore, in the
이때, 상기 10nm 내지 40nm 정도의 리타데이션 변화를 갖는 상기 제 1, 2 기판(141, 151)의 광축과 상기 제 3 및 제 4 배향막(145, 155)의 배향 방향은 서로 수직하게 배치되는 것이 특징이다. 이에 의해 상기 제 1 및 제 2 기판(141, 151)의 광축과 상기 제 3 및 제 4 배향막(145, 155)에 의해 배열되는 상기 제 2 액정층(149)의 초기 액정 분자의 배향 방향은 수직한 상태를 이루는 것이 특징이다. At this time, the optical axes of the first and
한편, 이렇게 제 1 및 제 2 기판(141, 151) 자체가 각각 10nm 내지 40nm 정도의 리타데이션 변화를 야기하는 PC(poly carbonate) 재질로 이루어지는 경우, 제 2 액정층(149)을 주요 리타데이션 변화를 위한 구성 요소로 이용하는 편광 조절 패널(140)에 있어서 상기 제 3 및 제 4 배향막(145, 155)과 접촉하는 제 2 액정층(149)의 적층 구조 특성에 기인한 잔여 리타데이션을 상쇄시키는 역할을 하게 됨으로서 상기 편광 조절 패널(140) 자체의 리타데이션 변화를 더욱 정확히 수행하는 효과를 갖는 것이 특징이다.On the other hand, when the first and
즉, 상기 편광 조절 패널(140) 내에 구비되는 상기 제 2 액정층(149)은 그 양 표면과 접촉하며 제 3 및 제 4 배향막(145, 155) 사이에 위치하게 되며, 상기 제 3 및 제 4 배향막(145, 155)은 그 표면에서 엔커링 에너지를 갖게 됨으로써 상기 제 2 액정층(149)은 전압 인가 시 30nm 내지 40nm의 잔여 리타데이션 값을 갖게 된다. That is, the second
따라서 이러한 구성에 의해 일반적인 편광 조절 패널(종래의 리타데이션 변화가 거의 없는 유리기판을 이용한 편광 조절 패널)은 전압 인가 시에는 이를 통과하는 빛이 30nm 내지 40nm 정도의 리타테이션 변화를 초래하게 됨으로써 실질적으로 전압 온/오프 시 30nm 내지 40nm과 λ/2의 리타데이션 변화를 야기시키게 되며, 이로 인해 특히 전압 인가 시 렌즈층(160) 통과 시 소정의 빛에 대해서는 정확한 굴절이 발생되지 않아 3D 영상 시청 시 표시품질 저하가 발생된다. Therefore, when a voltage is applied to a general polarization control panel (a conventional polarization control panel using a glass substrate having little change in retardation) with such a configuration, light passing therethrough causes a retardation change of about 30 nm to 40 nm, When the voltage is turned ON / OFF, the retardation changes by 30 nm to 40 nm and? / 2 are caused. Therefore, when passing through the
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치(100)에 이용되는 편광 조절 패널(140)은 제 1, 2 기판(141, 151) 자체가 리타데이션 값을 갖고 있으며, 특히 제 1, 2 기판(141, 151)의 리타데이션 값이 15nm 내지 20nm인 경우, 전압 인가 시 제 2 액정층(149)에서 발생되는 30nm 내지 40nm의 잔여 리타데이션 변화를 상쇄시키게 됨으로써 유리 재질의 제 1, 2 기판을 구비한 종래의 편광 조절 패널(미도시) 대비 전압 오프 시 더욱 0nm의 리타데이션 값을 갖게 되므로 렌즈층(160)을 통과하는 모든 빛에 대해 렌즈(161)와 등방성 물질층(165)의 경계에서 정확한 굴곡이 발생됨으로써 사용자는 더욱 우수한 품질의 3D 영상을 시청할 수 있다.However, in the
이때, 상기 제 2 액정층(149)의 셀갭을 상기 제 1 및 제 2 기판(141, 151) 자체의 리타데이션 값을 반영하여 설계하는 경우 전압 온/오프 시의 리타데이션 변화를 더욱 정확히 수행되도록 할 수도 있다.In this case, when the cell gap of the second
일례로, 상기 제 1 및 제 2 기판(141, 151)의 리타데이션 값이 각각 40nm인 것을 사용하는 경우, 상기 제 2 액정층(149)의 리타데이션 값은 λ/2 + 80nm를 갖도록 설계하는 것이 바람직하다. For example, when the retardation values of the first and
나아가 본 발명의 실시예에 따른 2D 및 3D 스윗처블 표시장치(100)의 경우 편광 조절 패널(140)을 상대적으로 무겁고 두꺼운 유리 기판 대신 가볍고 얇은 플라스틱 또는 필름을 이용하게 됨으로써 경략 박형을 구현하는 장점을 가지며, 더욱이 상기 제 3 및 제 4 배향막(145, 155) 사이에 제 2 액정층(149)이 형성되는 구성에 기인한 잔여 리타테이션을 상쇄 시킬 수 있는 구조가 됨으로써 편광 조절 패널(140)의 구동 전압을 저감시키는 효과를 갖는다.
Further, in the case of the 2D and 3D swipe-
도 3a와 도 3b는 제 1 표시장치의 제 2 편광판과 편광 조절 패널 및 렌즈층만에서의 빛의 상태 변화를 도시한 도면으로서, 각각 편광 조절 패널에 전압을 인가하지 않았을 경우와 인가했을 경우를 도시하였다.3A and 3B are diagrams showing changes in the state of light only in the second polarizing plate, the polarization adjusting panel and the lens layer of the first display device. Fig. 3A and Fig. 3B show the case where no voltage is applied to the polarization control panel, Respectively.
우선, 도 3a를 참조하면, 제 1 표시장치(110)의 제 2 편광판(123)을 투과한 빛은 제 1 방향으로 편광된 빛이 된다.First, referring to FIG. 3A, light transmitted through the
이러한 빛은 전압 오프 상태의 편광 조절 패널(140)로 입사되며, 전체적으로 λ/2의 리타데이션 변화를 통해 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 편광된 빛이 된다.This light is incident on the
이때, 이러한 제 2 방향으로 편광된 빛은 렌즈(161)와 등방성 물질층(165)에서 모두 동일한 제 2 굴절율을 갖게 됨으로써 상기 렌즈(161)와 등방성 물질층(165)의 경계에서 굴절이 발생되지 않게 되므로 사용자는 제 1 표시장치(110)로부터 나온 2D 영상을 그대로 시청하게 된다.At this time, the light polarized in the second direction has the same second refractive index in both the
그리고, 도 3b를 참조하면, 제 1 표시장치(110)의 제 2 편광판(123)을 투과한 빛은 제 1 방향으로 편광된 빛이 되며, 이러한 빛은 전압 온 상태의 편광 조절 패널(140)로 입사된다.3B, the light transmitted through the second
이 경우, 상기 제 1 방향으로 편광된 빛은 전압 온 상태의 편광 조절 패널로 입사되는 경우 리타데이션의 변화를 갖지 않으므로 상기 제 1 방향으로 편광된 상태를 그대로 유지한 채 상기 편광 조절 패널(140)을 나오게 된다.In this case, since the polarized light in the first direction has no change in retardation when it is incident on the polarization control panel of the voltage-on state, the
한편, 이러한 제 1 방향으로 편광된 빛은 상기 렌즈층(160)의 렌즈(161)를 통과 시 제 1 굴절율을 갖게 되며 제 2 굴절율을 갖는 등방성 물질층(165)과의 경계에서 굴절율 차이로 굴절되어 특정 시역으로 빛이 모이게 되므로 사용자는 3D 영상을 시청하게 된다.
The light polarized in the first direction has a first refractive index when passing through the
본 발명은 상술한 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
100 : 2D 및 3D 스윗처블 표시장치
110 : 제 1 표시장치
111 : 어레이 기판
112 : 화소전극
113 : 제 1 편광판
121 : 컬러필터 기판
122 : 공통전극
123 : 제 2 편광판
125 : 제 2 액정층
140 : 편광 조절 패널
141 : 제 1 기판
149 : 제 2 액정층
151 : 제 2 기판
160 : 렌즈층
161 : (이방성 특성을 갖는)렌즈
165 : 등방성 물질층100: 2D and 3D swappable display device
110: first display device
111: array substrate
112: pixel electrode
113: first polarizer plate
121: Color filter substrate
122: common electrode
123: second polarizer plate
125: second liquid crystal layer
140: polarization control panel
141: first substrate
149: second liquid crystal layer
151: second substrate
160: Lens layer
161: Lens (with anisotropic properties)
165: Isotropic material layer
Claims (8)
상기 표시장치 상부에 위치하며 10nm 내지 40nm의 리타데이션을 갖는 물질로 이루어진 플라스틱 또는 필름 재질의 제 1 및 제 2 기판과, 이들 두 기판 사이에 개재된 제 2 액정층을 포함하는 편광 조절 패널과;
상기 편광 조절 패널 상부에 위치하며 이방성 특성을 갖는 다수의 렌즈와 상기 다수의 렌즈를 덮으며 등방성 특성을 갖는 등방성 물질층으로 구성된 렌즈층을 포함하고,
상기 편광 조절 패널은, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 액정층 사이에 위치하는 투명한 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 액정층 사이에 위치하는 제 1 배향막과, 상기 제 2 기판과 상기 제 2 액정층 사이에 위치하는 투명한 제 2 전극과, 상기 제 2 전극과 상기 제 2 액정층 사이에 위치하는 제 2 배향막을 더 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 기판이 그 자체로 10nm 내지 40nm의 리타데이션을 가짐으로써 상기 제 1 및 제 2 배향막의 엔커링 에너지에 기인하는 상기 제 2 액정층의 잔여 리타데이션을 보상하는 2D 및 3D 영상 스윗처블 표시장치.
A first liquid crystal layer sandwiched between the two substrates; and a second liquid crystal layer sandwiched between the array substrate and the outer surface of the color filter substrate, the first and second polarizing plates having polarization axes perpendicular to each other, A display device for displaying an image;
A polarization control panel including first and second substrates made of a plastic or film material and having a retardation of 10 nm to 40 nm and disposed on the display, and a second liquid crystal layer interposed between the two substrates;
And a lens layer disposed on the polarization control panel and composed of a plurality of lenses having anisotropic characteristics and an isotropic material layer having an isotropic property covering the plurality of lenses,
Wherein the polarization control panel comprises: a transparent first electrode positioned between the first substrate and the second liquid crystal layer; a first alignment layer positioned between the first electrode and the second liquid crystal layer; A second transparent electrode positioned between the second liquid crystal layers, and a second alignment layer positioned between the second electrode and the second liquid crystal layer,
Wherein the first and second substrates themselves have a retardation of 10 nm to 40 nm to compensate for the residual retardation of the second liquid crystal layer due to the energizing energies of the first and second alignment layers, Swipeable display.
상기 표시장치에서,
상기 어레이 기판에는 다수의 화소영역이 정의되며 각 화소영역에 박막트랜지스터와 이와 연결된 화소전극이 구비되며,
상기 컬러필터 기판에는 컬러필터가 구비되고,
상기 컬러필터 기판 또는 상기 어레이 기판에는 공통전극이 구비되는 것이 특징인 2D 및 3D 영상 스윗처블 표시장치.
The method according to claim 1,
In the display device,
A plurality of pixel regions are defined in the array substrate, a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistors are provided in each pixel region,
Wherein the color filter substrate is provided with a color filter,
Wherein the color filter substrate or the array substrate is provided with a common electrode.
상기 10nm 내지 40nm의 리타데이션을 갖는 물질은 PC(poly carbonate)인 것이 특징인 2D 및 3D 영상 스윗처블 표시장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the material having the retardation of 10 nm to 40 nm is polycarbonate (PC).
상기 편광 조절 패널은 전압 온/오프에 의해 이를 통과하는 빛에 대해 0과 λ/2의 리타데이션 변화가 발생되도록 하는 것이 특징인 2D 및 3D 영상 스윗처블 표시장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the polarization control panel generates a retardation change of 0 and? / 2 with respect to light passing therethrough by voltage on / off.
상기 제 1 및 제 2 기판의 광축은 상기 제 1 액정층 내의 액정분자의 배향 방향과 수직하도록 배치된 것이 특징인 2D 및 3D 영상 스윗처블 표시장치.
The method according to claim 1,
And the optical axes of the first and second substrates are arranged to be perpendicular to the alignment direction of the liquid crystal molecules in the first liquid crystal layer.
상기 렌즈층의 상기 렌즈는 제 1 방향으로 편광된 빛은 제 1 굴절율을 가지며 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 편광된 빛은 제 2 굴절율을 갖도록 빛을 통과시키며, 상기 등방성 물질층은 제 2 굴절율을 가짐으로서 제 1 방향으로 편광된 빛은 상기 렌즈와 등방성 물질층의 경계에서 굴절율 차이로 인해 굴절되며 상기 제 2 방향으로 편광된 빛은 상기 렌즈와 등방성 물질층의 경계에서 굴절없이 투과하는 것이 특징인 2D 및 3D 영상 스윗처블 표시장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the lens of the lens layer passes light so that light polarized in a first direction has a first refractive index and light polarized in a second direction perpendicular to the first direction has a second refractive index, The light polarized in the first direction with the second refractive index is refracted due to the difference in refractive index at the boundary between the lens and the layer of the isotropic material and the light polarized in the second direction is transmitted through the boundary of the lens and the isotropic material without refraction Dimensional image display device.
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