KR101949388B1 - 3 dimensional stereography image display device - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 동일한 하나의 게이트 배선과 연결되는 다수의 화소영역이라 정의되는 화소라인이 다수 구비되며, 액정층을 개재하여 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 액정패널과; 상기 액정패널의 양 외측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 패턴드 리타더와; 상기 액정패널의 내부에 구비되며, UV 및 인가되는 전압에 의해 분자의 배열 위치가 가변되는 고분자 물질로 이루어지며, 판 형태를 이루며, 위치별로 굴절율이 달리하며 상기 굴절율을 달리하는 경계가 주기적으로 반복되는 형태를 가짐으로서 일정간격 이격하는 다수의 렌즈를 이루는 것이 특징인 렌즈층을 포함하는 3D 영상 표시장치를 제공한다.The present invention provides a liquid crystal display device comprising: a liquid crystal panel having a plurality of pixel lines, which are defined as a plurality of pixel regions connected to one gate line, and in which an array substrate and a color filter substrate are bonded together via a liquid crystal layer; First and second polarizing plates provided on both outer sides of the liquid crystal panel; A pattern deleter provided on an outer surface of the second polarizer; The liquid crystal panel is formed of a polymer material having a variable arrangement of molecules due to UV and applied voltage, and has a plate shape. The refractive index of the liquid crystal molecules varies depending on positions, and the boundaries with different refractive indexes are periodically repeated And a plurality of lenses spaced apart from each other by a predetermined distance.

Description

3D 영상 표시장치{3 dimensional stereography image display device}3D stereoscopic image display device

본 발명은 3D 영상 표시장치에 관한 것으로, 특히 3D 영상 시청을 위한 상하 시야각을 향상시킨 3D 영상 표시장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a 3D image display apparatus, and more particularly, to a 3D image display apparatus having improved up and down viewing angles for viewing 3D images.

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 화상 표시를 갖는 장치에서 3D 입체화상을 표시하기 위해 제시된 기술로는 특수 안경에 의한 입체화상 디스플레이, 무안경식 입체화상 디스플레이 및 홀로그래픽(holographic) 디스플레이 방식이 있다.Techniques presented for displaying a 3D stereoscopic image in a device having a 2D image display such as a liquid crystal display device include a stereoscopic image display by special glasses, a non-stereoscopic stereoscopic image display, and a holographic display method.

이중 특수 안경에 의한 입체화상 디스플레이 방식은 편광의 진동방향 또는 회전방향을 이용한 편광 안경방식과, 좌우화상을 서로 전환시켜가면서 교대로 제시하는 시분할 안경방식 및 좌/우안에 서로 다른 밝기의 빛을 전달하는 방식인 농도차 방식으로 나눌 수 있다.In the stereoscopic image display system using the special glasses, the polarizing glasses system using the vibration direction or the rotation direction of the polarized light, the time division spectacle system alternately presenting the right and left images while switching them, and the light of different brightness in the left / Which is the method of concentration difference.

또한, 무안경식 입체화상 디스플레이 방식은 좌/우안에 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 포토그라피(integral photography) 방식으로 나눌 수 있다.In the non-eye-hardened stereoscopic image display system, a parallax barrier system in which an image can be separated and observed through a vertical grid-like aperture in front of each image corresponding to the left / right eye, A lenticular method using a lenticular plate in which a cylindrical lens is arranged in a stripe manner, and an integral photography method using a fly-eye lens plate.

이중, 편광안경을 이용한 3D 영상 표시장치가 가장 많이 이용되고 있다. Among them, a 3D image display device using polarizing glasses is the most widely used.

편광안경을 이용한 3D 영상 구현 시스템은 크게 화상을 표시하는 액정표시장치와, 상기 액정표시장치의 외측면에 부착된 패턴드 리타더와, 상기 액정표시장치로부터 상기 패턴드 리타더를 통과하여 나오는 화상을 선택적으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 편광안경으로 구성되고 있다.A 3D image realization system using polarizing glasses includes a liquid crystal display device that displays a large image, a patterned retarder attached to the outer surface of the liquid crystal display device, and an image from the liquid crystal display device through the patterned retarder And the polarizing glasses are selectively made transparent.

이러한 구성을 갖는 종래의 3D 영상 표시장치는 3D 영상 시청 가능 영역은 상기 액정표시장치의 중앙부에서의 법선을 기준으로 상하방향으로 ㅁ 13도 정도가 되고 있다. In the conventional 3D image display apparatus having such a configuration, the 3D image viewable area is about 13 degrees in the vertical direction with respect to the normal line at the central part of the liquid crystal display device.

따라서 사용자는 상기 액정표시장치를 정면을 기준으로 상하방향으로 ㅁ 13도 이상으로 정도를 벗어나서 상기 액정표시장치를 바라보는 경우, 좌안으로 입사되어야 하는 화상 정보 중 일부가 우안으로 입사되고, 우안으로 입사되어야 하는 화상 정보 중 일부가 좌안으로 입사됨으로써 영상 섞임이 발생하여 정상적인 3D 화상 시청이 불가능하거나 또는 3D 영상 품질이 현저히 저하되고 있는 실정이다.Accordingly, when the user looks at the liquid crystal display device beyond the range of 13 degrees or more in the up-and-down direction with respect to the front face of the liquid crystal display device, part of the image information to be incident on the left eye enters into the right eye, Some of the image information to be displayed is incident on the left eye, resulting in image blurring, and normal 3D image viewing is impossible or the 3D image quality is remarkably degraded.

이러한 현상을 3D 수직 크로스토크라 현상이라 칭하고 있다. This phenomenon is called a 3D vertical crosstalk phenomenon.

각 3D 영상 표시장치 제조사는 3D 영상 시청 가능 영역의 상하 방향으로의 각도를 늘려 3D 영상 시청 범위를 늘리고자 노력하고 있다.Each 3D image display manufacturer is trying to increase the viewing angle of the 3D image by increasing the angle in the vertical direction of the 3D image viewable area.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 3D 영상 시청을 위한 상하 시야각을 향상시키는 동시에 3D 수직 크로스토크 현상을 저감시킬 수 있는 3D 영상 표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a 3D image display device capable of improving a vertical viewing angle for viewing a 3D image and reducing a 3D vertical crosstalk phenomenon.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치는, 동일한 하나의 게이트 배선과 연결되는 다수의 화소영역이라 정의되는 화소라인이 다수 구비되며, 액정층을 개재하여 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 액정패널과; 상기 액정패널의 양 외측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 패턴드 리타더와; 상기 액정패널의 내부에 구비되며, UV 및 인가되는 전압에 의해 분자의 배열 위치가 가변되는 고분자 물질로 이루어지며, 판 형태를 이루며, 위치별로 굴절율이 달리하며 상기 굴절율을 달리하는 경계가 주기적으로 반복되는 형태를 가짐으로서 일정간격 이격하는 다수의 렌즈를 이루는 것이 특징인 렌즈층을 포함하는 3D 영상 표시장치.According to an aspect of the present invention, there is provided a 3D image display apparatus including a plurality of pixel lines, which are defined as a plurality of pixel regions connected to a same gate line, A liquid crystal panel to which color filter substrates are attached; First and second polarizing plates provided on both outer sides of the liquid crystal panel; A pattern deleter provided on an outer surface of the second polarizer; The liquid crystal panel is formed of a polymer material having a variable arrangement of molecules due to UV and applied voltage, and has a plate shape. The refractive index of the liquid crystal molecules varies depending on positions, and the boundaries with different refractive indexes are periodically repeated And a plurality of lenses spaced apart from each other by a predetermined distance.

이때, 상기 렌즈는 렌티큘라 렌즈 또는 프레넬 렌즈인 것이 특징이다. In this case, the lens is a lenticular lens or a Fresnel lens.

그리고, 상기 컬러필터 기판은 베이스를 이루는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판 상에 상기 각 화소영역에 대응하여 상기 제 1 기판을 노출시키는 개구 가지며 상기 각 화소영역의 경계에 형성된 블랙매트릭스와, 상기 블랙매트리스 사이로 노출된 상기 제 1 기판 상에 형성된 컬러필터층을 포함한다.The color filter substrate includes a first substrate, a black matrix formed on the first substrate, the black matrix having openings exposing the first substrate corresponding to the pixel regions, And a color filter layer formed on the first substrate exposed between the black mattresses.

또한, 상기 렌즈층은 상기 제 1 기판과 상기 컬러필터층 사이에 형성된 것이 특징이며, 상기 렌즈층의 상면 및 하면에는 상기 렌즈층과 각각 접촉하며 투명 도전성 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 전극층이 형성된 것이 특징이다. Further, the lens layer is formed between the first substrate and the color filter layer, and first and second electrode layers made of a transparent conductive material are formed on the upper and lower surfaces of the lens layer, respectively, Feature.

또한, 상기 컬러필터층을 덮으며 전면에 투명한 공통전극 또는 오버코트층이 형성된 것이 특징이며, 상기 렌즈층은 상기 컬러필터층과 상기 공통전극 사이 또는 상기 컬러필터층과 상기 오버코트층 사이에 형성된 것이 특징이다.Further, the color filter layer is covered and a transparent common electrode or an overcoat layer is formed on the entire surface. The lens layer is formed between the color filter layer and the common electrode or between the color filter layer and the overcoat layer.

그리고, 상기 렌즈간의 경계는 상기 화소라인의 경계에 위치하는 상기 블랙매트릭스와 중첩하도록 위치하는 것이 특징이며, 상기 고분자 물질은 PLLC(polymer localized liquid crystal)인 것이 특징이다.The boundary between the lenses is located so as to overlap with the black matrix located at the boundary of the pixel line, and the polymer material is a PLLC (polymer localized liquid crystal).

또한, 상기 패턴드 리타더는 좌원 또는 우원 편광된 빛만을 투과시키는 제 1 위상패턴과 상기 제 1 위상패턴과 반대되는 편광된 빛만을 투과시키는 제 2 위상패턴이 상기 액정패널의 화소라인 단위로 교대하며 형성되며, 상기 제 1 편광판의 외측면에는 백라이트 유닛이 구비된 것이 특징이다.
The patterned retarder may include a first phase pattern transmitting only the left or right circularly polarized light and a second phase pattern transmitting only the polarized light opposite to the first phase pattern in units of pixel lines of the liquid crystal panel And a backlight unit is provided on an outer surface of the first polarizer.

본 발명에 따른 3D 영상 표시장치는, 액정패널 내부에 화소라인별로 대응되는 다수의 렌티큘라 렌즈 또는 프레넬 렌즈를 구비한 렌즈층을 내재화하여 구성함으로써 컬러필층을 통과한 빛이 굴절되어 화면의 중앙부로 집광되도록 함으로써 최종적으로 시야각 누설 성분의 빛 즉 3D 크로스토크를 유발하는 광은 광경로를 바꿔 정상광으로 재활용됨으로써 화상을 바라보는 정면에서의 휘도 특성을 향상시킴과 동시에 3D 상하 시야각을 향상시키는 효과가 있다.
The 3D image display apparatus according to the present invention is constructed by internalizing a lens layer including a plurality of lenticular lenses or Fresnel lenses corresponding to each pixel line in a liquid crystal panel so that light passing through the color fill layer is refracted, The light that causes the light of the viewing angle leakage component to finally cause the 3D crosstalk is reused as the normal light by changing the optical path, thereby improving the luminance characteristic in the front view looking at the image and enhancing the 3D vertical viewing angle .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치의 일부에 대한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치에 있어 특징적인 구성을 포함하는 액정패널에 대한 단면도.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치에 있어 컬러필터 기판의 베이스를 이루는 투명한 제 1 기판 상에 렌즈층을 형성하는 방법을 도시한 제조 공정 단면도.
도 5는 UV 슬릿 스캐닝 노광을 진행하는 단계에서 렌티큘라 렌즈 및 프레넬 렌즈의 역할을 하도록 하기 위한 수단의 하나로서 상기 고분자 물질층에 인가되는 제 2 전압의 크기 변화를 나타낸 그래프
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치에 있어 백라이트 유닛으로부터 나온 빛이 액정패널과 제 1 및 제 2 편광판 및 패턴드 리타더를 통과하는 경로를 나타낸 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram illustrating a 3D image display apparatus according to an embodiment of the present invention. Fig.
2 is a cross-sectional view of a part of a 3D image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a sectional view of a liquid crystal panel including a characteristic configuration in a 3D image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
4A to 4F are cross-sectional views illustrating a method of forming a lens layer on a transparent first substrate constituting a base of a color filter substrate in a 3D image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a change in the magnitude of the second voltage applied to the polymer material layer as one means for enabling the role of the lenticular lens and the Fresnel lens in the step of advancing the UV slit scanning exposure.
6 is a view illustrating a path through which light emitted from a backlight unit passes through a liquid crystal panel, first and second polarizers, and a pattern drifter in a 3D image display apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하며 본 발명에 따른 3D 영상 구현 시스템의 구성에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the configuration of a 3D image implementation system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치의 일부에 대한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치에 있어 특징적인 구성을 포함하는 액정패널에 대한 단면이다. FIG. 1 is a diagram illustrating a 3D image display apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of a 3D image display apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel including a characteristic configuration in a 3D image display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치는 액정패널(112)과 이의 양 외측면에 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)을 구비하여 화상을 표시하는 액정표시장치(110)와, 상기 액정표시장치(110)의 제 2 편광판(130) 외측면에 구비된 패턴드 리타더(140)와, 좌안용과 우안용의 서로 수직한 투과축을 갖도록 배치된 제 1 및 제 2 편광필름(150a, 150b)이 구비된 편광안경(145)으로 구성되고 있다.Referring to FIG. 1, a 3D image display apparatus according to an embodiment of the present invention includes a liquid crystal panel 112 and first and second polarizers 125 and 130 on both outer sides thereof, A pattern reliader 140 provided on an outer surface of the second polarizer 130 of the liquid crystal display device 110 and first and second polarizers 140 and 140 disposed to have mutually perpendicular transmission axes for the left and right eyes, And polarizing glasses 145 provided with polarizing films 150a and 150b.

우선, 상기 액정표시장치(110)는 어레이 기판(115)과 컬러필터 기판(120)과 이들 두 기판(115, 120) 사이에 개재된 액정층(170)을 포함하는 액정패널(112)과, 상기 액정패널(112)의 외측면에 각각 부착된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)과, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 1 편광판(125)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)을 포함하여 구성되고 있다. The liquid crystal display device 110 includes a liquid crystal panel 112 including an array substrate 115 and a color filter substrate 120 and a liquid crystal layer 170 interposed between the two substrates 115 and 120, First and second polarizers 125 and 130 attached to the outer surface of the liquid crystal panel 112 and a backlight unit (not shown) on the outer surface of the first polarizer 125 .

상기 액정패널(112)에 있어 상기 어레이 기판(115)에는 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 게이트 및 데이터 배선(116, 118)과, 이들 두 배선(116, 118)과 연결되어 각 화소영역(P)에 대응하여 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고 있으며, 각 화소영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(Tr)와 연결되며 화소전극(119)이 구비되고 있다.In the liquid crystal panel 112, gate and data lines 116 and 118 are formed on the array substrate 115 to define a plurality of pixel regions P and are connected to the two lines 116 and 118 A thin film transistor Tr is provided corresponding to each pixel region P and each pixel region P is connected to the thin film transistor Tr and has a pixel electrode 119.

또한, 상기 컬러필터 기판(120)에는 각 화소영역(P)에 순차 반복적으로 대응하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층(122)과, 상기 컬러필터층(122)을 덮으며 공통전극(미도시)이 전면에 구비되고 있다. 이때, 상기 컬러필터 기판(120)에는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴의 경계 더욱 정확히는 상기 각 화소영역(P)의 경계에는 빛의 투과를 억제하는 블랙매트릭스(121)가 구비되고 있다.The color filter substrate 120 is provided with a color filter layer 122 composed of red, green and blue color filter patterns sequentially and repeatedly corresponding to the pixel regions P, (Not shown) is provided on the front surface. At this time, the color filter substrate 120 is provided with a black matrix 121 for suppressing the transmission of light at the boundaries of red, green and blue color filter patterns and more precisely at the boundaries of the respective pixel regions P.

이러한 구성요소를 포함하는 상기 액정패널(112)은 액정표시장치(110)의 구동 모드에 따라 그 내부 구성이 다양하게 변형될 수 있다. The liquid crystal panel 112 including these components can be variously modified in accordance with the driving mode of the liquid crystal display device 110.

즉, 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 공통전극(미도시)은 상기 컬러필터 기판(120) 상의 전면에 형성된 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 컬러필터 기판(120)의 전면에 구비된 공통전극(123)은 상기 컬러필터 기판(120)에서는 생략되고 상기 어레이 기판(115)의 각 화소영역(P)에 상기 화소전극(119)과 교대하도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 각 화소영역(P) 내에서 교대하는 화소전극과 공통전극은 바(bar) 형태를 이루게 되며, 이러한 구성을 갖는 액정패널은 서로 이웃하여 이격하는 화소전극과 공통전극 사이의 횡전계에 의해 구동된다.Although the common electrode (not shown) is formed on the entire surface of the color filter substrate 120 in the exemplary embodiment of the present invention, the common electrode 123 provided on the front surface of the color filter substrate 120 May be omitted in the color filter substrate 120 and alternately formed in the pixel regions P of the array substrate 115 so as to alternate with the pixel electrodes 119. In this case, the pixel electrode and the common electrode alternating in each pixel region P form a bar shape, and the liquid crystal panel having such a structure has a lateral electric field .

또 다른 일례로서, 상기 공통전극은 상기 어레이 기판(115)의 표시영역 전면에 각 화소영역에 대응하여 바(bar) 형태의 개구를 갖는 형태로 형성될 수 있으며, 이 경우 화소전극은 상기 각 화소영역 내에서 판 형태를 이루며, 이러한 구성을 갖는 액정패널은 상하로 위치하는 화소전극과 다수의 바(bar) 형태의 개구를 갖는 공통전극에 의해 발생되는 프린지 필드에 의해 구동된다.As another example, the common electrode may be formed in a form having a bar-shaped opening corresponding to each pixel region on the entire display region of the array substrate 115. In this case, And the liquid crystal panel having such a configuration is driven by a fringe field generated by a common electrode having a plurality of bar-shaped openings and pixel electrodes positioned in upper and lower portions.

설명의 편의를 위해 상기 액정패널(112)에 구비되는 다수의 화소영역(P) 중 동일한 게이트 배선(116)과 연결된 다수의 화소영역(P)을 화소라인(OL, EL)이라 정의하며, 본 발명의 실시예에 있어서는 이러한 다수의 화소라인(OL, EL) 중 3D 영상 구현을 위해 사용자의 좌안으로 인가되는 영상신호는 홀수번째 화소라인(OL)을 통해 표현되고, 사용자의 우안으로 인가되는 영상신호는 짝수번째 화소라인(EL)을 통해 표현되는 것으로 설명한다. A plurality of pixel regions P connected to the same gate line 116 among a plurality of pixel regions P included in the liquid crystal panel 112 are defined as pixel lines OL and EL, In an embodiment of the present invention, a video signal applied to the left eye of the user for realizing a 3D image among the plurality of pixel lines OL and EL is represented through an odd-numbered pixel line OL, And the signal is expressed through the even-numbered pixel line EL.

이때, 서로 이웃하는 화소라인(OL, EL) 사이에는 블랙매트릭스(121)가 구비됨으로써 각 화소라인(OL, EL)간의 경계를 이루고 있다. At this time, a black matrix 121 is provided between neighboring pixel lines OL and EL to form a boundary between the pixel lines OL and EL.

한편, 본 발명의 실시예에 있어서는 홀수번째 화소라인(OL)이 좌안용 영상을 짝수번째 화소라인(EL)이 우안용 영상을 표시하는 것으로 설명하지만, 홀수번째 화소라인(OL)이 우안용 영상을 짝수번째 화소라인(EL)이 좌안용 영상을 표시할 수도 있음은 자명하다 할 것이다. On the other hand, in the embodiment of the present invention, the odd-numbered pixel line OL describes the left eye image and the even-numbered pixel line EL displays the right eye image, It is obvious that the even-numbered pixel line EL may display the left-eye image.

이러한 구성을 갖는 액정패널(112)에 대해 그 투과축이 서로 수직 교차하도록 구성된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)이 각각 구비되며, 상기 제 1 편광판(125)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)이 구비됨으로써 액정표시장치(110)를 이루고 있다.The first and second polarizers 125 and 130 are configured so that their transmission axes cross each other with respect to the liquid crystal panel 112 having such a configuration. (Not shown) to form a liquid crystal display device 110.

이러한 구성을 갖는 액정표시장치(110)에 있어서, 본 발명의 실시예의 가장 특징적인 구성으로서 판 형태를 갖는 렌즈층(260)이 상기 액정패널(112) 내부에 더욱 구비되고 있다. 즉, 전술한 구성을 갖는 액정패널(112)의 내부 바람직하게는 상기 컬러필터 기판의 내측면에 판형태를 갖는 렌즈층(260)이 더욱 구비되고 있는 것이 특징이다. In a liquid crystal display device 110 having such a configuration, a lens layer 260 having a plate shape is further provided inside the liquid crystal panel 112 as the most characteristic configuration of the embodiment of the present invention. In other words, the liquid crystal panel 112 having the above-described structure is preferably further provided with a lens layer 260 having a plate shape on the inner surface of the color filter substrate.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치(101)에 있어 가장 특징적인 구성인 렌즈층(260)을 구비한 상기 컬러필터 기판(120)의 구성에 대해 조금 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of the color filter substrate 120 having the lens layer 260, which is the most characteristic structure in the 3D image display apparatus 101 according to the embodiment of the present invention, will be described in more detail.

본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치(101)에 구비되고 있는 컬러필터 기판(120)은 베이스를 이루는 투명한 제 1 기판(185)과, 이의 상부(여기서 상부는 상기 베이스를 이루는 투명한 제 1 기판(185)의 내측면을 기준으로 한 것으로 상기 내측면 상에 형성되는 구성요소를 상부에 위치하고 있다고 표현함)로 각 화소영역(P)의 경계에 구비된 블랙매트릭스(121)와, 각 화소영역(P) 별로 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(R, G, B)이 순차 반복되는 컬러필터층(122)과, 상기 컬러필터층(122) 상부로 투명한 공통전극(123)이 구비되고 있다. 이때, 상기 투명한 공통전극(123)은 어레이 기판(115)의 구성에 따라 상기 어레이 기판(115)의 베이스를 이루는 투명한 제 2 기판(181) 상에 형성될 수도 있으며, 이 경우 컬러필터 기판(120)에서는 생략된다.The color filter substrate 120 provided in the 3D image display apparatus 101 according to the embodiment of the present invention includes a transparent first substrate 185 constituting a base and an upper portion A black matrix 121 provided at a boundary of each pixel region P with the components formed on the inner surface as a reference with respect to the inner surface of the substrate 185 as being positioned on the upper side, A color filter layer 122 in which red, green and blue color filter patterns R, G and B are sequentially repeated for each pixel P and a common electrode 123 transparent to the color filter layer 122 are provided. The transparent common electrode 123 may be formed on a transparent second substrate 181 forming the base of the array substrate 115 according to the structure of the array substrate 115. In this case, ).

이때, 본 발명의 실시예의 특징적인 구성은 컬러필터 기판(120)에 있어 베이스를 이루는 투명한 상기 제 1 기판(185)과 블랙매트릭스(121) 및 컬러필터층(122) 사이에 판형태의 렌즈층(260)이 구비되고 있는 것이다. The characteristic feature of the embodiment of the present invention is that the first substrate 185, which is a transparent base of the color filter substrate 120, and the lens layer in the form of a plate between the black matrix 121 and the color filter layer 122 260 are provided.

즉, 상기 컬러필터 기판(120)의 내측면 즉 상기 베이스를 이루는 투명한 상기 제 1 기판(185) 상에는 판 형태를 가지며 광학 상 더욱 정확히는 굴절율의 차이에 의해 그 경계의 형태가 반타원형인 렌티큘라 렌즈 또는 다수의 단차진 호의 구성을 갖는 형태의 프레넬 렌즈의 역할을 하는 다수의 렌즈(250)가 구비된 렌즈층(260)이 구비되고 있으며, 상기 블랙매트릭스(121)와 상기 컬러필터층(122)은 상기 렌즈층(260) 상에 형성되고 있는 것이 특징이다.That is, on the inner surface of the color filter substrate 120, that is, on the transparent first substrate 185 constituting the base, a lenticular lens having a plate shape and having a shape of a boundary thereof due to a difference in refractive index, The color filter layer 122 and the color filter layer 122 are formed on the surface of the black matrix 121 and the color filter layer 122. The lens layer 260 includes a plurality of lenses 250 that function as a Fresnel lens having a configuration of a plurality of single- Is formed on the lens layer (260).

이러한 렌즈층(260)에 구비되는 다수의 렌즈(250)는 각 화소라인(OL, EL)에 대응하여 렌티큘러 또는 프레넬 렌즈로서의 역할을 하지만, 이러한 다수의 렌즈(250)를 구비한 상기 렌즈층(260)은 실질적으로 그 단면 형태가 반타원형인 렌티큘라 렌즈 혹은 다수의 단차를 갖는 호 형태의 프레넬 렌즈 형태를 갖는 것이 아니라 동일한 두께의 평판 형태를 이루는 것이 특징이다.The plurality of lenses 250 provided in the lens layer 260 serve as lenticular lenses or Fresnel lenses corresponding to the respective pixel lines OL and EL. (260) is not a lenticular lens whose sectional shape is semi-elliptical in cross section, or a Fresnel lens shape having an arc-like shape having a plurality of steps, but is in the form of a flat plate of the same thickness.

즉, 상기 렌즈층(260)은 컬러필터 기판(120) 상에서는 위치별 두께 차이가 없는 판형태를 이루지만, 상기 렌즈층(260) 자체의 내부에선 굴절율 차이를 갖는 경계가 형성되며, 상기 굴절율 차이를 갖는 경계가 주기적으로 반복하는 렌티큘라 렌즈 형태 또는 프레넬 렌즈 형태를 이루고 있으며, 상기 렌즈층(260) 내부로 빛이 입사되는 경우 굴절율 차이를 갖는 경계에 의해 실질적으로 렌티큘라 또는 프레넬 렌즈로서의 역할을 하는 것이 특징이다.That is, although the lens layer 260 has a plate shape without a difference in thickness on the color filter substrate 120, a boundary having a refractive index difference is formed in the lens layer 260 itself, The lens layer 260 is formed of a lenticular lens or a Fresnel lens whose boundary is periodically repeated. When a light is incident into the lens layer 260, a boundary having a refractive index difference substantially becomes a lenticular lens or a Fresnel lens. It plays a role.

이때, 각 렌티큘라 렌즌 또는 프레넬 렌즈로서의 역할을 하는 각 부분은 각 화소라인(OL, EL)에 대응되도록 형성되고 있는 것이 특징이며, 이러한 각 렌즈(250)의 경계는 상기 렌즈층(260) 상부에 형성되는 블랙매트릭스(121) 더욱 정확히는 게이트 배선(116)과 중첩되는 블랙매트릭스(121)와 중첩되도록 배치되는 것이 특징이다.In this case, each part serving as a lenticular lens or a Fresnel lens is formed so as to correspond to each of the pixel lines OL and EL. The black matrix 121 formed on the upper portion is arranged so as to overlap with the black matrix 121 overlapping the gate wiring 116 more precisely.

이때, 이러한 구성을 갖는 렌즈층(260) 자체의 제 1 외측면(제 1 기판(185)과 인접하는 면)과 제 2 외측면(컬러필터층(122)과 인접하는 면)에는 각각 투명한 도전성 물질로 이루어진 제 1 전극층(213)과 제 2 전극층(225)이 더욱 형성되고 있는 것이 특징이다. At this time, on the first outer surface (the surface adjacent to the first substrate 185) and the second outer surface (the surface adjacent to the color filter layer 122) of the lens layer 260 having such a configuration, The first electrode layer 213 and the second electrode layer 225 are further formed.

따라서, 도면(도 3 참조)에서는 액정층(170)을 기준으로 이의 상부에는 공통전극(123)이 구비되며, 상기 공통전극(123) 상부로 컬러필터층(122)과 블랙매트릭스(121)가 구비되며, 상기 컬러필터층(122)과 블랙매트릭스(121) 상부로 순차적으로 제 2 전극층(225)과 렌즈층(260)과 제 1 전극층(213)이 구비되며, 상기 제 1 전극층(213)과 접촉하며 컬러필터 기판(120)의 베이스를 이루는 투명한 제 1 기판(185)이 위치하는 구성을 이루는 것을 일례로 보이고 있다.3, a common electrode 123 is provided on the liquid crystal layer 170 and a color filter layer 122 and a black matrix 121 are formed on the common electrode 123 A second electrode layer 225, a lens layer 260 and a first electrode layer 213 are sequentially formed on the color filter layer 122 and the black matrix 121. The first electrode layer 213 is in contact with the first electrode layer 213, And a transparent first substrate 185 constituting a base of the color filter substrate 120 is positioned.

이때, 상기 렌즈층(260)의 상부 및 하부 즉 제 1 및 제 2 외측면에 상기 제 1 및 제 2 전극층(213, 225)을 형성한 것은 상기 렌즈층(260) 내에 굴절율 차이를 갖도록 하여 렌티큘라 또는 프레넬 렌즈의 역할을 하는 다수의 렌즈를 형성하기 위한 전압을 인가하기 시킬 수 있는 구성을 이루기 위함이다. In this case, the first and second electrode layers 213 and 225 are formed on the upper and lower surfaces of the lens layer 260, that is, the first and second outer surfaces, A voltage for forming a plurality of lenses serving as a focal plane lens or a Fresnel lens can be applied.

한편, 상기 렌즈층(260)은 특정 조건에서 배향성 부여가 가능한 고분자 물질 예를들면 PLLC(polymer localized liquid crystal)를 코팅장치 예를 들면 바(bar) 코팅장치 또는 슬릿(slit) 코팅장치를 이용하여 코팅함으로써 일정한 두께를 갖는 판 형태의 고분자 물질층을 이룬 상태에서 특정 조건 하에서 상기 고분자 물질층 내부의 분자 배열상태를 변경시킴으로써 굴절율 차이의 경계의 형태가 렌티큘라 또는 프레넬 렌즈 형상을 이루도록 하여 다수의 렌즈를 구현한 것이다.The lens layer 260 may be formed of polymeric material such as polymer localized liquid crystal (PLLC) which can be oriented under specific conditions by using a coating device such as a bar coating device or a slit coating device The shape of the boundary of the refractive index difference is changed to a lenticular or Fresnel lens shape by changing the molecular arrangement state in the polymer material layer under a specific condition in the state of forming a plate-shaped polymer material layer having a constant thickness by coating, Lens.

상기 렌즈층의 형성방법에 대해 조금 더 상세히 설명한다.The method of forming the lens layer will be described in more detail.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치에 있어 컬러필터 기판의 베이스를 이루는 투명한 제 1 기판 상에 렌즈층을 형성하는 방법을 도시한 제조 공정 단면도이다. 4A to 4F are cross-sectional views illustrating a method of forming a lens layer on a transparent first substrate constituting a base of a color filter substrate in a 3D image display device according to an embodiment of the present invention.

도 4a에 도시한 바와같이, 제 1 기판(185) 상에 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착하여 제 1 전극층(213)을 형성한다. 4A, a first electrode layer 213 is formed by depositing a transparent conductive material such as indium-tin-oxide (ITO) or indium-zinc-oxide (IZO) .

이후, 도 3b에 도시한 바와같이, 상기 제 1 전극층(313) 위로 고분자 물질 예를들면 PLLC(polymer localized liquid crystal)를 코팅장치 예를 들면 바(bar) 코팅장치, 스핀(spin) 코팅장치, 슬릿(slit) 코팅장치 중 어느 하나를 이용하여 코팅함으로써 고분자 물질층(220)을 형성한다.3B, a polymer material such as PLLC (polymer localized liquid crystal) is coated on the first electrode layer 313 by a coating device such as a bar coating device, a spin coating device, A polymer material layer 220 is formed by coating using any one of slit coating apparatuses.

다음, 도 4c에 도시한 바와같이, 상기 고분자 물질층(220) 위로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 상기 제 2 기판(185) 전면에 증착하여 제 2 전극층(225)을 형성한다. 4C, a transparent conductive material such as indium-tin-oxide (ITO) or indium-zinc-oxide (IZO) is deposited on the polymeric material layer 220, The second electrode layer 225 is formed.

다음, 도 4d에 도시한 바와같이, 상기 제 2 전극층(225) 위로 상기 고분자 물질층(220) 내부에 구비되는 액정 분자의 초기 정렬을 위해 상기 고분자 물질층(220)에 전체에 대해 상기 제 1 전극층(213)과 상기 제 2 전극층(225)에 대해 전원을 인가하여 전압차를 갖도록 함으로써 상기 제 1 및 제 2 전극층(213, 225) 사이에 개재된 상기 고분자 물질층(220)에 제 1 전압을 인가한다. 4D, the polymeric material layer 220 is formed on the second electrode layer 225 in order to align the liquid crystal molecules in the polymeric material layer 220, A voltage is applied to the electrode layer 213 and the second electrode layer 225 so that a voltage difference is applied to the polymer material layer 220 interposed between the first and second electrode layers 213 and 225, .

이때, 상기 제 1 전압은 상기 고분자 물질층(220) 내의 액정 분자가 빠른 시간 내에 일 방향으로 초기 배열을 할 수 있도록 200V 내지 400V 정도의 크기가 되는 것이 바람직하다. The first voltage may be about 200V to about 400V so that the liquid crystal molecules in the polymer material layer 220 can be aligned in an initial direction in a short period of time.

다음, 도 4e 및 도 4f에 도시한 바와같이, 상기 고분자 물질층(220)에 제 1 전압 인가에 의해 그 내부의 액정 분자들이 일 방향으로 초기 배열된 상태의 상기 고분자 물질층(220)에 대해 상기 제 2 전극층(225) 위로 빛의 투과영역(TA)과 차단영역(BA)이 구비되며 상기 투과영역(TA)이 슬릿 형태를 가지며 일 방향으로 이동할 수 있는 스캔 타입의 슬릿 마스크(290)를 위치시킨다. Next, as shown in FIGS. 4E and 4F, with respect to the polymer material layer 220 in which the liquid crystal molecules therein are arranged in one direction by applying a first voltage to the polymer material layer 220, A scan type slit mask 290 having a light transmission area TA and a blocking area BA on the second electrode layer 225 and capable of moving in the one direction with the transmission area TA being a slit shape, .

이후 상기 슬릿 마스크(290) 상부에서 UV광을 조사함과 동시에 상기 UV광의 에너지 밀도를 변화시키며 상기 슬릿 마스크(290)를 일 방향으로 이동시킴으로서 상기 고분자 물질층(220)의 위치별로 에너지 밀도에 차이를 갖는 UV 슬릿 스캐닝 노광을 실시한다. Thereafter, the UV light is irradiated on the slit mask 290, the energy density of the UV light is changed, and the slit mask 290 is moved in one direction to change the energy density by the position of the polymer material layer 220 RTI ID = 0.0 > UV < / RTI >

그리고, 상기 UV 슬릿 스캐닝 노광을 실시하는 동시에 상기 제 1 및 제 2 전극층(213, 225)에 전원을 인가하여 전압차를 갖도록 함으로써 상기 고분자 물질층(220)에 상기 제 1 전압보다 작은 크기를 갖는 제 2 전압을 인가한다. 이때, 상기 제 2 전압은 0V 내지 180V의 범위 내의 크기를 갖는 것이 바람직하다.The UV slit scanning exposure is performed and power is applied to the first and second electrode layers 213 and 225 to have a voltage difference so that the polymeric material layer 220 has a size smaller than the first voltage And a second voltage is applied. At this time, it is preferable that the second voltage has a size within a range of 0V to 180V.

이렇게 상기 고분자 물질층(220)에 대해 소정의 에너지 밀도를 갖는 UV광과 제 2 전압을 인가하게 되면, 상기 고분자 물질층(220) 내부에 위치하는 일방향으로 초기 배열된 액정분자의 위치 상태 더욱 정확히는 상기 액정 분자의 틸트(tilt) 각도를 바꿀 수 있으며, 상기 고분자 물질층(220)의 평면 상의 위치별로 액정 분자의 배열된 위치를 바꾸게 되면, 상기 고분자 물질층(220)을 통과하는 빛의 광학 상(optical phase)을 달리하게 됨으로써 입사되는 빛을 굴절시키는 렌즈로서의 역할을 하게 된다.When the UV light and the second voltage having a predetermined energy density are applied to the polymer material layer 220, the positional state of the liquid crystal molecules, which are initially arranged in one direction located in the polymer material layer 220, The tilt angle of the liquid crystal molecules can be changed. When the arrangement position of the liquid crystal molecules is changed according to the position on the plane of the polymer material layer 220, the optical phase of the light passing through the polymer material layer 220 and serves as a lens for refracting the incident light by changing the optical phase.

도 5는 UV 슬릿 스캐닝 노광을 진행하는 단계에서 렌티큘라 렌즈 및 프레넬 렌즈의 역할을 하도록 하기 위한 수단의 하나로서 상기 고분자 물질층에 인가되는 제 2 전압의 크기 변화를 나타낸 그래프이다. 하나의 피크치를 갖는 그래프는 렌티큘라 렌즈 형성을 위한 제 2 전압 크기 변화를 나타낸 것이고 3개의 피크치를 갖는 그래프는 프레넬 렌즈 형성을 위한 제 2 전압 크기 변화를 나타낸 것이다.5 is a graph showing a change in the magnitude of a second voltage applied to the polymer material layer as one of the means for providing a function of a lenticular lens and a Fresnel lens in the step of performing a UV slit scanning exposure. The graph with one peak shows a second voltage magnitude change for forming a lenticular lens and the graph with three peak values shows a second voltage magnitude change for forming a Fresnel lens.

도 4e와 도 4f 및 도 5를 참조하면, 우선, 렌티큘라 렌즈를 구현하는 경우는, 상기 UV 슬릿 스캐닝 노광 시 슬릿을 통해 UV광이 조사되는 부분의 최초 제 1 지점에서 직선 상에 위치하는 제 2 지점까지 일정 속도를 UV광의 조사를 실시하며 슬릿 마스크(290)를 이동하는 과정에서 상기 고분자 물질층(220)에 인가되는 제 2 전압을 150V에서 OV, 상기 OV에서 150V로 점진적으로 변화시키게 되면, 액정분자의 배열 위치 더욱 정확히는 틸트각이 바뀌어 배치됨으로서 최종적으로 상기 고분자 물질층(220) 내의 굴절율이 바뀌게 된다.Referring to FIGS. 4E, 4F and 5, when a lenticular lens is implemented, the UV light is irradiated through the slit during the UV slit scanning exposure, The second voltage applied to the polymer material layer 220 is gradually changed from OV to 150V in the process of moving the slit mask 290 to 150V The arrangement angle of the liquid crystal molecules is more precisely changed, and the refractive index in the polymer material layer 220 is finally changed.

따라서 상기 OV가 인가된 부분이 제 1 굴절율을 갖는다 가정할 경우, 상기 0V가 인가된 부분을 기준으로 상기 제 1 굴절율이 대칭성을 가지며 점진적으로 상기 제 1 굴절율을 기준으로 커지거나 또는 작아지게 됨으로써 최종적으로 그 단면 형태 상으로 굴절율의 변화는 렌티큘라 렌즈 형태(반타원형 형태)를 이루게 된다. Therefore, when it is assumed that the portion to which the OV is applied has a first refractive index, the first refractive index is symmetric with respect to the portion to which 0V is applied, and gradually increases or decreases with reference to the first refractive index. So that the change of the refractive index in the cross-sectional shape forms a lenticular lens shape (semi-elliptical shape).

한편, 프레넬 렌즈를 구현하는 경우는, 일례로 UV 슬릿 스캐닝 노광을 진행함에 있어 상기 고분자 물질층(220)에 상기 UV 슬릿의 최초 위치에서 제 2 전압으로 일례로 150V를 인가하고 상기 슬릿 마스크(290)를 일 방향으로 이동시키는 동시에 점진적으로 상기 고분자 물질층(220)에 인가되는 전압을 90V까지 급격히 150V가 되도록 하는 1차 단계를 진행한다. On the other hand, in the case of implementing the Fresnel lens, for example, in conducting the UV slit scanning exposure, 150V is applied to the polymer material layer 220 from the initial position of the UV slit to a second voltage, for example, 290 are moved in one direction and the voltage applied to the polymeric material layer 220 gradually increases to 90 V to 150 V.

이후, 상기 1차 제 2 전압 인가를 마친 상태 즉, 상기 150V가 인가된 후에는 상기 90V보다 낮은 50V까지 점진적으로 줄이고, 상기 50V가 인가된 기점으로 다시 150V가 되도록 점진적으로 인가되는 제 2 전압 크기를 늘리는 2차 제 2 전압 인가단계를 진행하다.After the application of the first second voltage, that is, after 150V is applied, the second voltage gradually decreases to 50V lower than the 90V and is gradually applied to the starting point where 50V is applied, To the second voltage application step.

다음, 상기 150V의 전압이 인가된 상태에서 급격히 90V로 제 2 전압을 변화시키고 이후 점진적으로 150V까지 제 2 전압 크기를 늘리면 3개의 피크치를 가져 단차를 갖는 호 형태의 단면 형태를 갖는 프레넬 렌즈의 형태로 굴절율 차이를 느끼게 됨으로써 상기 고분자 물질층(220)은 프레넬 렌즈로서의 역할을 하게 된다.Next, when a voltage of 150 V is applied and the second voltage is changed rapidly to 90 V and thereafter the second voltage magnitude is gradually increased to 150 V, a Fresnel lens having an arc-shaped sectional shape having three peak values and having a step The polymer material layer 220 functions as a Fresnel lens.

이때, 상기 프레넬 렌즈의 역할을 하는 고분자 물질층(220)에 인가되는 제 2 전압은 피크치로서 90V 및 50V를 이용한 것을 일례로 보이고 있지만, 그 크기는 다양하게 변화될 수 있음은 자명하다. At this time, the second voltage applied to the polymer material layer 220 serving as the Fresnel lens is 90 V and 50 V as the peak values, but it is obvious that the size can be variously changed.

한편, 전술한 방법에 의해 제조되는 렌즈층(260)은 상기 베이스를 이루는 투명한 제 1 기판(185) 상부에 형성됨으로써 상기 제 2 전압 크기 변화에 비례하여 실질적인 굴절율 차이를 나타낸 경계선이 렌티큘라 렌즈 또는 프레넬 렌즈의 형태를 이루지만, 상기 제 2 전압 인가를 완전히 반대로 하여 인가하게 되면, 상기 제 2 기판(185)에서 상기 렌티큘라 렌즈 또는 프레넬 렌즈 형태가 상기 베이스를 이루는 제 1 기판(185) 면을 기준으로 선대칭 한 형태를 이루도록 할 수도 있다. On the other hand, the lens layer 260 formed by the above-described method is formed on the transparent first substrate 185 constituting the base, so that a boundary line indicating a substantial refractive index difference in proportion to the change in the second voltage magnitude is formed in the lenticular lens or The second substrate 185 may have a lenticular lens or a Fresnel lens form the first substrate 185 which forms the base. In this case, It is also possible to form a line-symmetrical shape with respect to the surface.

이 경우, 상기 렌즈층(260)이 형성된 부분을 어레이 기판(도 3의 115)과 마주하도록 위치시키면 어레이 기판(도 3의 115)면을 기준으로 상기 렌즈층(260)은 정상적인 렌티큘라 렌즈 또는 프레넬 렌즈 형태가 된다. 3) of the array substrate (115 in FIG. 3), the lens layer 260 may be formed of a normal lenticular lens or a lenticular lens It becomes a Fresnel lens shape.

한편, 도 1, 2, 3을 참조하면, 이렇게 본 발명의 실시예에 있어서, 컬러필터 기판(120)의 내측면에 렌즈층(260)을 형성한 것은 상기 액정패널(112) 외측면에 위치하는 패턴드 리타더(140)로 입사되는 빛의 각도가 조절되어 최종적으로 3D 영상 표시장치(101)의 3D 영상 시청 가능 시야각 범위를 향상시키기 위함이다.1, 2, and 3, the lens layer 260 is formed on the inner surface of the color filter substrate 120 in the embodiment of the present invention, The angle of the light incident on the pattern reliader 140 is adjusted to finally improve the viewing angle range in which the 3D image display apparatus 101 can view the 3D image.

한편, 이러한 구성을 갖는 컬러필터 기판(120)과 어레이 기판(115) 사이에는 액정층(170)이 개재되고 있으며, 상기 어레이 기판(115) 및 컬러필터 기판(120)의 외측면에는 상기 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)이 구비되고 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)은 그 투과축이 서로 수직 교차하도록 구성되고 있는 것이 특징이다.A liquid crystal layer 170 is interposed between the color filter substrate 120 and the array substrate 115 having such a configuration. On the outer surfaces of the array substrate 115 and the color filter substrate 120, And the second polarizing plates 125 and 130 are provided. At this time, the first and second polarizers 125 and 130 are configured such that their transmission axes cross each other.

또한, 상기 컬러필터 기판(120)의 외측면에 부착된 상기 제 2 편광판(130)의 외측면에 구비된 상기 패턴드 리타더(140)에는 가로방향으로 홀수번째 화소라인(OL)에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 이들 화소영역(P)으로부터 상기 제 2 편광판(130)을 통해 나온 빛을 우원편광 상태가 되도록 하며, 짝수번째 화소라인(EL)에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 좌원편광 상태가 되도록 하는 역할을 하도록 베이스를 이루는 투명한 TAC 필름(미도시) 상에 그 내부적으로 위상을 변경시키는 복굴절 물질로 이루어지며 화소라인(OL, EL)별로 교대하여 서로 다른 방향성을 갖는 제 1 및 제 2 위상패턴(141a, 141b)이 형성되고 있다. 이때, 빛을 좌원편광 또는 우원편광된 상태가 되도록 하는 상기 패턴드 리타더(140)는 일례로 λ/4 위상 차이를 발현시키는 것이 특징이다.The pattern driver 140 disposed on the outer surface of the second polarizer 130 attached to the outer surface of the color filter substrate 120 may be disposed on the odd-numbered pixel line OL in the horizontal direction The light emitted from the pixel region P through the second polarizer 130 is made to be in a right circularly polarized state corresponding to the pixel region P and the light emitted from the pixel region P located in the even- And a birefringent material that changes its phase internally on a transparent TAC film (not shown) forming a base so as to serve as a counterclockwise polarizing state, and has a different directionality for each pixel line OL and EL The first and second phase patterns 141a and 141b are formed. At this time, the pattern reliader 140 that makes the light to be a left circularly polarized light or a right circularly polarized state is characterized by expressing a? / 4 phase difference as an example.

이렇게 λ/4의 위상차가 발생하도록 하는 패턴드 리타더(140)에 있어 그 광축은 상기 액정표시장치(110)에 구비된 제 2 편광판(130)의 투과축에 대해 각각 +45도와 -45도를 이룬다. The optical axis of the patterned retarder 140 for generating the phase difference of? / 4 is +45 degrees and -45 degrees relative to the transmission axis of the second polarizer 130 of the liquid crystal display device 110, Respectively.

따라서, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치(101)에 있어 상기 액정표시장치(110)는 상기 패턴드 리타더(140)를 통과한 후에는 홀수번째의 화소라인(OL)에 위치하는 화소영역(P)으로부터는 우원편광 된 상태의 빛이 나오고, 짝수번째의 화소라인(EL)에 위치하는 화소영역(P)으로부터는 좌원편광된 상태의 빛이 나오게 된다. Therefore, in the 3D image display apparatus 101 according to the embodiment of the present invention having such a configuration, after the liquid crystal display device 110 passes the pattern driver 140, the odd-numbered pixel lines OL And the left circularly polarized state light is emitted from the pixel region P located in the even-numbered pixel line EL.

이때, 상기 액정표시장치(110)에 있어 홀수번째 화소라인(OL)에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 사용자의 좌안으로 입사되는 좌안용 영상신호를, 짝수번째 화소라인(EL)에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 우안으로 입사되는 우안용 영상신호를 인가하도록 함으로써 3D 영상 구현이 가능하도록 하는 표시장치를 이루게 되는 것이다. At this time, for the pixel region P located in the odd-numbered pixel line OL in the liquid crystal display device 110, the left-eye image signal incident on the left eye of the user is positioned in the even-numbered pixel line EL And a right eye image signal input to the right eye is applied to the pixel region P, thereby realizing a 3D image.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치(101)에 있어 또 다른 특징적인 것으로, 상기 패턴드 리타더(140)의 외측면에는 선택적으로 확산필름(270)이 더욱 부착 구비될 수 있다.In the 3D image display apparatus 101 according to an embodiment of the present invention, a diffusion film 270 may be further attached to the outer surface of the pattern reliader 140 .

본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치(101) 특성 상, 액정패널(112) 내부에 렌즈층(260)이 구비되고 있으며, 이러한 렌즈층(260)은 실질적으로 입사되는 빛을 굴절시켜 표시영역의 정면을 향하도록 집광기능을 가지므로, 최종적으로 패턴드 리타더(140)를 통과한 빛에 대해서는 더 이상 영상 섞임 등이 발생되지 않으므로 화면 전체의 고른 휘도 특성을 부여하고자 상기 확산필름(270)을 더욱 구비한 것이다.The lens layer 260 is provided inside the liquid crystal panel 112 in the characteristic of the 3D image display apparatus 101 according to the embodiment of the present invention and this lens layer 260 refracts incident light and displays Since the light having passed through the patterned retarder 140 is no longer mixed with the image, the diffusion film 270 (see FIG. 4) ).

한편, 전술한 구성을 갖는 패턴드 리타더(140) 및 확산필름(270)이 부착 구비된 액정표시장치(110)와 하나의 세트를 이루는 편광안경(145)은, 투명한 유리재질로 이루어진 통상적인 안경에 제 1 및 제 2 편광필름(150a, 150b)과 λ/4 위상차 필름(미도시)이 부착된 것이 특징이다. On the other hand, the polarizing glasses 145 constituting one set of the liquid crystal display device 110 with the patterned retarder 140 and the diffusion film 270 having the above-described structure attached thereto are made of a transparent glass material And the first and second polarizing films 150a and 150b and the? / 4 retardation film (not shown) are attached to the glasses.

이때, 사용자가 상기 편광안경(145) 착용 시 사용자의 좌안에 대응되는 좌안용 렌즈(145a)에는 원편광된 빛을 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 제 1 편광필름(150a)이 부착되어 있고, 우안용 렌즈(145b)에는 원편광된 빛을 선택적으로 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 편광필름(150b)이 부착되고 있다. At this time, a left / right lens 145a corresponding to the left eye of the user when the user wears the polarized glasses 145 is provided with a lambda / 4 phase film (not shown) And a polarizing film 150b is attached to the right eye lens 145b with a? / 4 phase film (not shown) functioning to selectively convert circularly polarized light into linearly polarized light.

따라서, 사용자가 이러한 구성을 갖는 편광안경(145)을 착용하고, 화소라인별(OL, EL)로 교대하여 좌안용 및 우안용 화상 데이터가 인가되고 서로 다른 원편광 상태를 갖는 화상을 표시하는 액정표시장치(110)를 통해 화상을 시청하는 경우, 좌안용 렌즈(145a)를 통해서는 좌안용 영상이, 우안용 렌즈(145b)를 통해서는 우안용 영상이 입사되므로 이들 두 화상의 합성에 의해 사용자는 3D 화상을 시청할 수 있게 된다.Therefore, when the user wears the polarized glasses 145 having such a configuration and applies the left eye and right eye image data alternately to the pixel lines OL and EL and displays an image having different circular polarization states, When viewing an image through the display device 110, the left eye image is input through the left eye lens 145a and the right eye image is input via the right eye lens 145b. Therefore, by combining these two images, The 3D image can be viewed.

한편, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치(101)는 상기 액정표시장치(110)를 바라보는 사용자의 3D 영상 시청 가능 범위가 종래 대비 확장된 것이 특징이다.In the meantime, the 3D image display apparatus 101 according to the embodiment of the present invention having such a configuration is characterized in that a 3D image viewing range of the user viewing the liquid crystal display device 110 is extended compared to the conventional one.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치에 있어 백라이트 유닛으로부터 나온 빛이 액정패널과 제 1 및 제 2 편광판 및 패턴드 리타더를 통과하는 경로를 나타낸 도면이다.6 is a view illustrating a path through which light emitted from a backlight unit passes through a liquid crystal panel, first and second polarizing plates, and a pattern drifter in a 3D image display apparatus according to an embodiment of the present invention.

종래의 3D 영상 표시장치의 경우, 3D 영상을 시청할 수 있는 범위가 상기 액정표시장치의 표시영역 중앙부의 법선을 기준으로 상하 방향으로 ㅁ13도 정도가 되지만, 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상표시장치(101)의 경우, 다수의 렌티큘라 렌즈(250) 또는 프레넬 렌즈를 구비한 렌즈층(260)이 구비되어 3D 영상 시청을 위한 상하 시야각이 향상되는 것이 특징이다.In the case of the conventional 3D image display device, the range in which the 3D image can be viewed is about 13 degrees in the vertical direction based on the normal line of the central portion of the display area of the liquid crystal display device. However, In the case of the apparatus 101, a lens layer 260 having a plurality of lenticular lenses 250 or a Fresnel lens is provided to improve a vertical viewing angle for viewing 3D images.

즉, 백라이트 유닛으로 나온 빛 중 일부는 확산되어 상기 액정패널(112)의 표면에서 법선을 기준으로 소정의 각도를 가지며 액정패널(112)로 입사되며, 이 경우 홀수번째 화소라인을 통과한 빛은 패턴트 리타더(140)의 제 1 위상패턴(141a)으로 입사되지 못하고 제 2 위상패턴(141b)으로 입사되어 누설광이 됨으로서 3D 수직 크로스토크를 발생시키는 빛이 된다.That is, a part of light emitted from the backlight unit is diffused and incident on the liquid crystal panel 112 at a predetermined angle with respect to the normal line on the surface of the liquid crystal panel 112. In this case, light passing through the odd- The light is not incident on the first phase pattern 141a of the pattern trelliser 140 but is incident on the second phase pattern 141b to be leaked light to generate 3D vertical crosstalk.

하지만, 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치(101)는 상기 소정의 각도를 가지며 입사된 빛이 홀수번째 화소라인(OL)을 통과한 후 상기 렌즈층(260)을 통과함에 의해 굴절되어 정상적으로 패턴드 리타더(140)의 제 1 위상패턴(141a)으로 입사됨으로서 정상적인 화상 정보를 사용자의 눈으로 전달시키게 된다. However, in the 3D image display apparatus 101 according to the embodiment of the present invention, the incident light having the predetermined angle is refracted by passing through the lens layer 260 after passing through the odd-numbered pixel line OL And is normally incident on the first phase pattern 141a of the pattern reliader 140 to transmit normal image information to the user's eyes.

따라서, 이러한 렌즈층(260)의 작용에 의해 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치(101)는 상기 표시화면의 정면으로 나오는 법선을 기준으로 소정의 각도를 갖는 빛이 입사되더라도 상기 렌즈층(260)에 구비된 렌즈(250)에 의해 패턴드 리타더(140)의 제 1 및 제 2 위상패턴(141a, 141b)으로 정상적으로 입사되도록 하는 역할을 수행하게 되므로 기준치(10% 이하의 크로스토크 발생 화상은 정상 3D 화상이 됨) 이하의 3D 수직 크로스토크를 발생시키는 상하 시야각 범위가 확대되며, 표시영역 중앙부의 법선을 기준으로 상하 방향으로 ㅁ45도의 상하 시야각 범위에서도 우수한 3D 시청이 가능하다.Accordingly, even if light having a predetermined angle is incident on the normal line of the front surface of the display screen, the 3D image display apparatus 101 according to the embodiment of the present invention, by the action of the lens layer 260, (The crosstalk is not more than 10%) because the first and second phase patterns 141a and 141b of the pattern reliader 140 are normally incident on the lens 250 by the lens 260 of the pattern reliader 140. Therefore, The upper and lower viewing angles that cause a 3D vertical crosstalk less than or equal to a normal 3D image of the generated image are enlarged and excellent 3D viewing is possible even in a vertical viewing angle range of 45 degrees in the up and down direction based on the normal of the center of the display area.

한편, 도 1,2,3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 영상 표시장치(101)는 상기 렌즈층(260)이 컬러필터 기판(120)의 베이스를 이루는 투명한 제 1 기판(185)과 컬러필터층(122) 사이에 형성됨을 일례로 보이고 있지만, 변형예로서 상기 렌즈층(260)은 상기 컬러필터층(122)과 공통전극(또는 오버코트층) 사이에 구비되도록 형성될 수 있다.
1, 2, and 3, a 3D image display apparatus 101 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a transparent first substrate 185 (see FIG. 1), which is a base of the color filter substrate 120, And the color filter layer 122. Alternatively, the lens layer 260 may be formed between the color filter layer 122 and the common electrode (or the overcoat layer).

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

101 : 3D 영상 표시장치
110 : 액정표시장치
112 : 액정패널
121 : 블랙매트릭스
122 : 컬러필터층
125, 130 : 제 1 및 제 편광판
140 : 패턴드 리타더
141a, 141b : 제 1 및 제 2 위상패턴
145 : 편광안경
145a : 좌안렌즈
145b : 우안렌즈
150a, 150b : 제 1 및 제 2 편광필름
181 : 투명한 제 2 기판
185 : 투명한 제 1 기판
EL: 짝수번째 화소라인
OL : 홀수번째 화소라인
101: 3D image display device
110: liquid crystal display
112: liquid crystal panel
121: Black Matrix
122: Color filter layer
125 and 130: first and second polarizing plates
140: patterned retarder
141a and 141b: first and second phase patterns
145: polarized glasses
145a: Left eye lens
145b: Right eye lens
150a and 150b: first and second polarizing films
181: transparent second substrate
185: first transparent substrate
EL: even-numbered pixel lines
OL: odd-numbered pixel lines

Claims (12)

동일한 하나의 게이트 배선과 연결되는 다수의 화소영역이라 정의되는 화소라인이 다수 구비되며, 액정층을 개재하여 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 액정패널과;
상기 액정패널의 양 외측면에 각각 구비된 제 1 및 제 2 편광판과;
상기 제 2 편광판의 외측면에 구비된 패턴드 리타더와;
상기 액정패널의 내부에 구비되며, UV 및 인가되는 전압에 의해 분자의 배열 위치가 가변되는 고분자 물질로 이루어지며, 판 형태를 이루며, 위치별로 굴절율이 달리하며 상기 굴절율을 달리하는 경계가 주기적으로 반복되는 형태를 가짐으로서 일정간격 이격하는 다수의 렌즈를 이루는 것이 특징인 렌즈층
를 포함하며,
상기 고분자 물질은 PLLC(polymer localized liquid crystal)이며,
상기 렌즈층은 제 1 굴절율을 갖는 제 1 PLLC층과, 상기 제 1 굴절율과 상이한 제 2 굴절율을 갖는 제 2 PLLC층을 포함하며, 상기 경계는 상기 제 1 및 제 2 PLLC층 사이로 위치하는 3D 영상 표시장치.
A liquid crystal panel having a plurality of pixel lines defined as a plurality of pixel regions connected to one gate line and having an array substrate and a color filter substrate bonded together via a liquid crystal layer;
First and second polarizing plates provided on both outer sides of the liquid crystal panel;
A pattern deleter provided on an outer surface of the second polarizer;
The liquid crystal panel is formed of a polymer material having a variable arrangement of molecules due to UV and applied voltage, and has a plate shape. The refractive index of the liquid crystal molecules varies depending on positions, and the boundaries with different refractive indexes are periodically repeated Which is characterized by comprising a plurality of lenses spaced a predetermined distance apart from each other,
/ RTI >
The polymer material is polymer localized liquid crystal (PLLC)
Wherein the lens layer comprises a first PLLC layer having a first refractive index and a second PLLC layer having a second refractive index different from the first refractive index, the boundary comprising a 3D image located between the first and second PLLC layers Display device.
제 1 항에 있어서,
상기 렌즈는 렌티큘라 렌즈 또는 프레넬 렌즈인 것이 특징인 3D 영상 표시장치.
The method according to claim 1,
Wherein the lens is a lenticular lens or a Fresnel lens.
제 2 항에 있어서,
상기 컬러필터 기판은 베이스를 이루는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판 상에 상기 각 화소영역에 대응하여 상기 제 1 기판을 노출시키는 개구를 가지며 상기 각 화소영역의 경계에 형성된 블랙매트릭스와, 상기 블랙매트릭스 사이로 노출된 상기 제 1 기판 상에 형성된 컬러필터층을 포함하는 3D 영상 표시장치.
3. The method of claim 2,
A black matrix formed on a boundary between the pixel regions and having openings for exposing the first substrate corresponding to the pixel regions on the first substrate; And a color filter layer formed on the first substrate exposed between the matrix.
제 3 항에 있어서,
상기 렌즈층은 상기 제 1 기판과 상기 컬러필터층 사이에 형성된 것이 특징인 3D 영상 표시장치.
The method of claim 3,
Wherein the lens layer is formed between the first substrate and the color filter layer.
제 4 항에 있어서,
상기 렌즈층의 상면 및 하면에는 상기 렌즈층과 각각 접촉하며 투명 도전성 물질로 이루어진 제 1 및 제 2 전극층이 형성된 것이 특징인 3D 영상 표시장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the first and second electrode layers are formed on the upper and lower surfaces of the lens layer, the first and second electrode layers being in contact with the lens layer and made of a transparent conductive material.
제 3 항에 있어서,
상기 컬러필터층을 덮으며 전면에 투명한 공통전극 또는 오버코트층이 형성된 것이 특징인 3D 영상 표시장치.
The method of claim 3,
And a transparent common electrode or an overcoat layer is formed on the entire surface of the color filter layer.
제 6 항에 있어서,
상기 렌즈층은 상기 컬러필터층과 상기 공통전극 사이 또는 상기 컬러필터층과 상기 오버코트층 사이에 형성된 것이 특징인 3D 영상 표시장치.
The method according to claim 6,
Wherein the lens layer is formed between the color filter layer and the common electrode or between the color filter layer and the overcoat layer.
제 3 항에 있어서,
상기 렌즈간의 경계는 상기 화소라인의 경계에 위치하는 상기 블랙매트릭스와 중첩하도록 위치하는 것이 특징인 3D 영상 표시장치.
The method of claim 3,
And the boundary between the lenses is positioned so as to overlap with the black matrix located at the boundary of the pixel line.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 PLLC층의 액정분자의 배열방향과 상기 제 2 PLLC층의 액정분자의 배열 방향이 서로 다른 3D 영상 표시장치.
The method according to claim 1,
Wherein the arrangement direction of the liquid crystal molecules of the first PLLC layer and the arrangement direction of the liquid crystal molecules of the second PLLC layer are different from each other.
제 1 항에 있어서,
상기 패턴드 리타더는 좌원 또는 우원 편광된 빛만을 투과시키는 제 1 위상패턴과 상기 제 1 위상패턴과 반대되는 편광된 빛만을 투과시키는 제 2 위상패턴이 상기 액정패널의 화소라인 단위로 교대하며 형성된 것이 특징인 3D 영상 표시장치.
The method according to claim 1,
Wherein the pattern reliader is formed by alternately forming a first phase pattern transmitting only the left or right circularly polarized light and a second phase pattern transmitting only the polarized light opposite to the first phase pattern in units of pixel lines of the liquid crystal panel A 3D image display device characterized by the following.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 편광판의 외측면에는 백라이트 유닛이 구비된 것이 특징인 3D 영상 표시장치.
The method according to claim 1,
And a backlight unit is provided on the outer surface of the first polarizer.
제 9 항에 있어서,
상기 고분자 물질층은 상기 액정분자가 제 1 전압에 의해 일방향으로 초기 배열된 후, 상기 UV 및 상기 제 1 전압 보다 낮은 제 2 전압에 의해 상기 경계를 기준으로 상기 액정분자의 배열 위치가 달라지는 것이 특징인 3D 영상 표시장치.
10. The method of claim 9,
The alignment of the liquid crystal molecules in the polymer material layer is different from the UV and the second voltage lower than the first voltage with reference to the boundary after the liquid crystal molecules are initially arranged in one direction by the first voltage / RTI >
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