KR101961942B1

KR101961942B1 - 편광제어 셀, 그의 제조방법, 및 그를 이용한 입체영상 표시장치

Info

Publication number: KR101961942B1
Application number: KR1020120075680A
Authority: KR
Inventors: 김동국; 채기성; 최수석; 우종훈; 차순욱; 장원봉; 이중하; 김성일
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2019-03-26
Also published as: KR20140008730A

Abstract

본 발명은 이방성 렌즈 방식의 입체영상 표시장치를 슬림화할 수 있는 편광제어 셀, 그의 제조방법, 및 그를 이용한 입체영상 표시장치를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 편광제어 셀은 제1 투명전극이 형성된 제1 기판; 제2 투명전극이 형성된 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 액정과 자외선에 의해 모노머가 상분리되어 형성된 폴리머 격벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

편광제어 셀, 그의 제조방법, 및 그를 이용한 입체영상 표시장치{POLARIZED LIGHT CONTROL CELL, METHOD FOR FABRICATING THE SAME, AND STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 편광제어 셀, 그의 제조방법, 및 그를 이용한 입체영상 표시장치에 관한 것이다.

입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique)과 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)으로 나누어진다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경 방식과 무안경 방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경 방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 표시하고 편광 안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 패턴 리타더(patterned retarder) 방식이 있다. 또한, 안경 방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상을 시분할하여 표시하고 액정셔터안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 셔터안경(shutter glasses) 방식이 있다. 무안경 방식은 일반적으로 패럴렉스 배리어(parallax barrier), 또는 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 등의 광학판을 사용하여 좌우시차 영상의 광축을 분리하여 입체영상을 구현한다.

무안경 방식 중 패럴렉스 배리어를 이용한 입체영상 표시장치는 광을 차단하는 배리어로 인하여 2D 모드에서 2D 영상의 휘도가 저하되는 문제가 있다. 렌티큘러 렌즈를 이용한 입체영상 표시장치는 광 분리를 온/오프(on/off)할 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 2D 모드에서 2D 영상의 휘도 저하를 방지함과 동시에 광 분리를 온/오프할 수 있는 이방성 렌즈 방식의 입체영상 표시장치가 제안되었다.

하지만, 이방성 렌즈 방식의 입체영상 표시장치는 두꺼운 두께로 인하여 슬림화하기 어렵다는 단점이 있다. 최근 표시장치의 슬림화는 미적 외관에 가장 큰 영향을 주는 요소로서 크게 이슈(issue) 되고 있기 때문에, 이방성 렌즈 방식의 입체영상 표시장치의 슬림화도 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 이방성 렌즈 방식의 입체영상 표시장치를 슬림화할 수 있는 편광제어 셀, 그의 제조방법, 및 그를 이용한 입체영상 표시장치를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 편광제어 셀은 제1 투명전극이 형성된 제1 기판; 제2 투명전극이 형성된 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 액정과 자외선에 의해 모노머가 상분리되어 형성된 폴리머 격벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 편광제어 셀의 제조방법은 제1 투명전극이 형성된 제1 기판에 제1 배향막을 형성하고, 제2 투명전극이 형성된 제2 기판에 제2 배향막을 형성하는 단계; 상기 제1 기판상에 액정, 모노머, 및 광개시제를 포함하는 액정혼합물을 코팅한 후, 상기 제2 기판과 합착하는 단계; 및 상기 액정혼합물에 자외선을 조사하여 상기 모노머를 상분리하여 폴리머 격벽을 형성함으로써, 상기 액정과 상기 폴리머 격벽을 포함하는 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 입체영상 표시장치는 2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 n(n은 2 이상의 자연수) 개의 뷰 영상들을 포함하는 멀티뷰 영상을 n 개의 서브 픽셀들 단위로 표시하는 표시패널; 상기 표시패널로부터 입사되는 영상의 편광 방향을 제1 편광 방향 또는 상기 제1 편광 방향과 직교하는 제2 편광 방향으로 제어하는 편광제어 셀; 액정의 장축 방향을 상기 제1 편광 방향과 동일한 방향으로 배향한 후 경화시켜 형성된 제1 렌즈 층과 상기 액정의 단축 방향 굴절률과 동일한 굴절률을 갖도록 형성되는 제2 렌즈 층을 포함하는 제1 이방성 렌즈를 포함하고, 상기 편광제어 셀은 제1 투명전극이 형성된 제1 기판, 제2 투명전극이 형성된 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며, 상기 액정층은 액정과 자외선에 의해 모노머가 상분리되어 형성된 폴리머 격벽을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 편광제어 셀의 액정층이 액정과 자외선에 의해 모노머가 상분리되어 형성된 폴리머 격벽을 포함하도록 한다. 그 결과, 본 발명은 편광제어 셀의 기판들을 플라스틱으로 구현할 수 있으므로, 편광제어 셀의 두께를 슬림화할 수 있다. 또한, 본 발명은 표시패널과 편광제어 셀의 합착을 쉽게 할 수 있는 장점이 있으며, 공정 비용 및 재료비를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 편광제어 셀을 상세히 보여주는 단면도.
도 2는 도 1의 액정층의 액정과 폴리머 격벽을 보여주는 일 예시도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 편광제어 셀의 제조방법을 상세히 보여주는 흐름도.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 편광제어 셀의 제조방법에 따른 편광제어 셀을 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 입체영상 표시장치를 상세히 보여주는 단면도.
도 6은 이방성 렌즈의 제1 렌즈 층의 액정분자의 장축 방향과 단축 방향, 표시패널로부터 출력된 빛의 편광 방향, 및 편광제어 셀의 배향 방향을 보여주는 일 예시도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 편광제어 셀을 상세히 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 편광제어 셀(20)은 제1 기판(21), 제2 기판(22), 제1 투명전극(23), 제2 투명전극(24), 제1 배향막(25), 제2 배향막(26), 및 액정층(27)을 포함한다.

제1 기판(21)과 제2 기판(22)은 플라스틱(plastic)으로 구현된다. 구체적으로, 제1 기판(21)과 제2 기판(22)은 TAC(Tri-acetyl Cellulose), PC(Polycarbonate), COP(Cyclo-olephin Polymer), 및 플라스틱 필름(plastic film) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 제1 기판(21)상에는 제1 투명전극(23)이 형성되고, 제2 기판(22)상에는 제2 투명전극(24)이 형성된다. 제1 투명전극(23)과 제2 투명전극(24)은 ITO(Induim Tin Oxide), IZO(Induim Zinc Oxide) 등으로 구현될 수 있다.

제1 기판(21)의 제1 투명전극(23) 상에는 제1 배향막(25)이 형성되고, 제2 기판(22)의 제2 투명전극(24) 상에는 제2 배향막(26)이 형성된다. 제1 배향막(25)과 제2 배향막(26)은 PI(Polyimide)로 구현될 수 있다. 특히, 제1 기판(21)과 제2 기판(22)이 플라스틱으로 구현되기 때문에, 제1 배향막(25)과 제2 배향막(26)은 90℃ 이하의 온도에서 건조 가능하도록 PI의 광 배향막으로 구현되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 배향막(25)과 제2 배향막(26)은 선편광된 자외선을 이용하여 광배향될 수 있다. 이때, 제1 배향막(25)과 제2 배향막(26) 각각의 지연 축(slow axis)은 편광제어 셀(20)에 입사되는 빛의 편광 방향 대비 45°만큼 기울어질 수도 있다. 제1 배향막(25)과 제2 배향막(26) 각각의 지연 축에 대한 자세한 설명은 도 6을 결부하여 후술한다.

도 2는 도 1의 액정층의 액정과 폴리머 격벽을 보여주는 일 예시도면이다. 도 2를 참조하면, 액정층(27)은 액정(LC)과 폴리머 격벽(PW)을 포함한다. 폴리머 격벽(PW)은 액정(LC), 모노머(monomer), 및 광개시제를 포함하는 액정혼합물에 비편광된 자외선을 조사하는 경우 액정혼합물 내에서 모노머가 액정(LC)과 상분리되며 경화되어 형성된다. 이를 위해, 모노머는 자외선에 반응할 경우 액정(LC)과 상분리되는 속도가 우수한 물질로 구현되는 것이 바람직하다. 폴리머 격벽(PW)은 제1 기판(21)과 제2 기판(22) 사이의 갭(gap)을 유지하는 역할뿐만 아니라, 제1 기판(21)과 제2 기판(22)을 접착하는 역할을 한다. 특히, 제1 기판(21)과 제2 기판(22)이 플라스틱으로 구현되더라도, 액정(LC)은 폴리머 격벽(PW) 사이에서 존재하기 때문에 회동할 수 있도록 자유도를 가지게 되며, 이로 인해 편광제어 셀(20)은 편광 방향의 변경이 가능하다. 또한, 편광제어 셀(20)의 액정층(27)은 제1 기판(21)상의 제1 투명전극(23)과 제2 기판(22)상의 제2 투명전극(24)의 상하 전계에 의해 구동되므로, 저전압 구동이 가능하다. 특히, 편광제어 셀(20)의 액정층(27)은 상하 전계에 의해 구동되므로, ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드, TN(Twisted Nematic) 모드, 및 VA(vertical alignment) 모드 중 어느 하나로 구현 가능하다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 편광제어 셀의 제조방법을 상세히 보여주는 흐름도이다. 도 4a 내지 도 4c는 도 3의 편광제어 셀의 제조방법에 따른 편광제어 셀을 보여주는 단면도이다. 이하에서, 도 3 내지 도 4a 내지 도 4c를 결부하여 본 발명의 실시 예에 따른 편광제어 셀(20)의 제조방법을 상세히 설명한다.

먼저, 제1 투명전극(23)이 형성된 제1 기판(21)에 제1 배향막(25)을 형성하고, 제2 투명전극(24)이 형성된 제2 기판(22)에 제2 배향막(26)을 형성한다. 제1 기판(21)과 제2 기판(22)은 TAC(Tri-acetyl Cellulose), PC(Polycarbonate), COP(Cyclo-olephin Polymer), 및 플라스틱 필름(plastic film) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 제1 투명전극(23)과 제2 투명전극(24)은 ITO(Induim Tin Oxide), IZO(Induim Zinc Oxide) 등으로 구현될 수 있다. 특히, 제1 기판(21)과 제2 기판(22)이 플라스틱으로 구현되기 때문에, 제1 배향막(25)과 제2 배향막(26)은 90℃ 이하의 온도에서 건조 가능하도록 PI의 광 배향막으로 구현되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 배향막(25)과 제2 배향막(26)은 선편광된 자외선을 이용하여 광배향될 수 있다. (S101)

제1 배향막(25)과 제2 배향막(26)을 형성한 후, 제1 기판(21)의 제1 배향막(25) 상에 액정혼합물(27a)을 코팅한다. 액정혼합물(27a)은 액정, 모노머, 광개시제를 포함한다. 제1 기판(21)상에 액정혼합물(27a)을 코팅한 후, 제1 기판(21)과 제2 기판(22)을 합착한다. 제1 기판(21)과 제2 기판(22)의 합착 공정은 라미네이션(lamination) 공정으로 구현될 수 있다. 한편, 제1 기판(21)상에 액정혼합물(27a)을 코팅한 후, 액정층(27)의 갭(gap)을 유지하기 위해 스페이서(spacer)가 도포될 수도 있다. (S102)

제1 기판(21)과 제2 기판(22)을 합착한 후, 액정혼합물(27a)에 비편광 자외선(ultraviolet, UV)을 액정혼합물(27a)에 조사한다. 그 결과, 액정혼합물(27a)의 모노머는 액정과 상분리되며 경화되어 폴리머 격벽을 형성하며, 제1 기판(21)과 제2 기판(22) 사이에는 도 2와 같이 액정(LC)과 폴리머 격벽(PW)을 포함하는 액정층(27)이 형성된다. (S103)

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 입체영상 표시장치를 상세히 보여주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 입체영상 표시장치는 표시패널(10), 편광제어 셀(20), 및 이방성 렌즈(30)를 포함한다.

표시패널(10)은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광다이오드 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 본 발명은 아래의 실시예에서 표시패널(10)이 액정표시소자로 구현된 것을 중심으로 예시하였지만, 이에 한정되지 않는 것에 주의하여야 한다.

표시패널(10)은 표시패널 액정층(16)을 사이에 두고 대향하는 상부 기판과 하부 기판을 포함한다. 표시패널(10)에는 데이터 라인들과 게이트 라인들(또는 스캔 라인들)의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배열되는 다수의 서브 픽셀들을 포함하는 화소 어레이가 형성된다. 표시패널(10)이 액정표시소자로 구현되는 경우, 화소 어레이의 서브 픽셀들 각각은 TFT(Thin Film Transistor)를 통해 데이터 전압이 충전되는 화소 전극과 공통전압이 인가되는 공통전극의 전압 차에 의해 표시패널 액정층(16)의 액정을 구동시켜 빛의 투과량을 조정함으로써 화상을 표시한다. 표시패널(10)의 상부 기판(12)에는 블랙 매트릭스(14)와 컬러필터(15)들이 형성된다. 표시패널(10)의 하부 기판(11)에는 하부 편광판(13A)이 부착되고, 상부 기판(12)에는 상부 편광판(13B)이 부착된다. 하부 편광판(13A)의 광투과축과 상부 편광판(13B)의 광투과축은 서로 직교 된다.

표시패널(10)의 서브 픽셀들은 2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 멀티뷰(multi view) 영상을 표시한다. 멀티뷰 영상은 n(n은 2 이상의 자연수) 개의 뷰 영상들(view images)을 포함하고, n 개의 뷰 영상들은 일반인의 양안 간격만큼 n 개의 카메라들을 이격하고 객체에 대한 이미지를 촬영하여 생성한다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 멀티뷰 영상이 2 개의 뷰 영상들을 포함하는 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다.

편광제어 셀(20)은 표시패널(10)로부터 입사되는 영상(빛)의 편광 방향을 제1 편광 방향(ⓧ) 또는 제1 편광 방향(ⓧ)과 직교하는 제2 편광 방향(↔)으로 제어한다. 제1 편광 방향(ⓧ)의 영상(빛)은 z 축 평면에서 진동하며 진행하는 빛을 의미하고, 제2 편광 방향(↔)의 영상(빛)은 x 축 평면에서 진동하며 진행하는 빛을 의미한다. 제1 편광 방향(ⓧ)과 제2 편광 방향(↔)은 서로 직교되는 방향이다. 편광제어 셀(20)의 구체적인 구조에 대하여는 도 1 및 도 2를 결부하여 앞에서 상세히 설명하였다.

편광제어 셀(20)의 액정층(27)의 액정 배열은 제1 기판(21)상에 형성된 제1 투명전극(23)에 인가되는 제1 구동전압과 제2 기판(22)상에 형성된 제2 투명전극(24)에 인가되는 제2 구동전압 간의 전압 차에 따라 변경된다. 편광제어 셀(20)은 액정층(27)의 액정 배열을 2D 모드와 3D 모드에서 서로 다르게 제어함으로써, 표시패널(10)로부터 입사되는 영상(빛)의 편광 방향을 제1 편광 방향(ⓧ) 또는 제2 편광 방향(↔)으로 제어할 수 있다.

이방성 렌즈(30)는 제3 기판(31), 제4 기판(32), 제3 기판(31)과 제4 기판(32) 사이에 형성된 제1 렌즈 층(33)와 제2 렌즈 층(34)을 포함한다. 제1 렌즈 층(33)은 액정의 장축 방향을 제1 편광 방향(ⓧ)으로 배향한 후 경화시켜 형성된다. 따라서, 제1 렌즈 층(33)은 입사되는 영상(빛)의 편광 방향에 따라 굴절률이 달라지는 굴절률 이방성의 특성이 있게 된다. 즉, 제1 렌즈 층(33)에 제1 편광 방향(ⓧ)의 영상(빛)이 입사되는 경우 제1 렌즈 층(33)은 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 가지나, 제1 렌즈 층(33)에 제2 편광 방향(↔)의 영상(빛)이 입사되는 경우 제1 렌즈 층(33)은 액정의 단축 방향 굴절률(n_o)을 갖게 된다. 제2 렌즈 층(34)은 제1 렌즈 층(33) 상에 액정의 단축 방향 굴절률(n_o)과 동일한 굴절률을 갖도록 형성된다.

결국, 이방성 렌즈(30)는 제1 편광 방향(ⓧ)의 영상(빛)이 입사되는 경우에만 렌즈로서 역할을 하도록 구현된다. 이방성 렌즈(30)에 제1 편광 방향(ⓧ)의 영상(빛)이 입사되는 경우, 제1 렌즈 층(33)은 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 가진다. 이 경우, 제2 렌즈 층(34)은 액정의 단축 방향 굴절률(n_o)을 가지므로, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면에서 영상(빛)은 굴절된다. 즉, 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)이 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 갖는 경우, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)은 서로 다른 굴절률을 가지므로, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면은 입사되는 영상(빛)을 굴절시키는 렌즈(L1)로서 역할을 한다. 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면이 렌즈(L1)로서 역할을 하기 위해서는 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면은 렌즈(L1)와 같은 형태로 형성되어야 한다. 예를 들어, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면은 GRIN(Gradient Index) 렌즈, 또는 프레넬(Fresnel) 렌즈 등의 형태로 구현될 수 있다.

한편, 이방성 렌즈(30)에 제2 편광 방향(↔)의 영상(빛)이 입사되는 경우, 제1 렌즈 층(33)은 액정의 단축 방향 굴절률(n_o)을 가지며 제2 렌즈 층(34)도 액정의 단축 방향 굴절률(n_o)을 가지므로, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면에서 영상(빛)은 굴절되지 않는다. 즉, 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)이 액정의 단축 방향 굴절률(n_o)을 갖는 경우, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)은 동일한 굴절률을 가지므로, 제1 렌즈 층(33)과 제2 렌즈 층(34)의 경계면은 입사되는 영상(빛)을 굴절시키는 렌즈(L1)로서 역할을 하지 않으며, 이로 인해 입사된 영상(빛)은 그대로 이방성 렌즈(30)를 통과한다.

종합해보면, 2D 모드에서 편광제어 셀(20)은 입사되는 영상(빛)의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)으로 출력하고, 이 경우 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)은 액정의 단축 방향 굴절률(n_o)을 가지므로, 입사된 2D 영상은 이방성 렌즈(30)를 그대로 통과하게 된다. 3D 모드에서 편광제어 셀(20)은 입사되는 영상(빛)의 편광 방향을 제1 편광 방향(ⓧ)으로 출력하고, 이 경우 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)은 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 가지므로, 제1 내지 제n 뷰 영상들 각각은 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈(L1)에 의해 제1 내지 제n 뷰 영역들 각각으로 출력된다. 따라서, 사용자는 각각의 좌안과 우안에서 서로 다른 뷰 영상을 시청하게 되므로, 좌안과 우안의 양안 시차에 의해 입체감을 느끼게 된다.

도 6은 이방성 렌즈의 제1 렌즈 층의 액정의 장축 방향과 단축 방향, 표시패널로부터 출력된 선편광의 투과 축, 및 편광제어 셀의 지연 축을 보여주는 일 예시도면이다. 도 6에는 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)의 액정의 장축 방향(ⓐ)과 단축 방향(ⓓ), 편광제어 셀(20)의 지연 축(ⓑ), 표시패널(10)로부터 출력된 빛의 투과 축(편광 방향)(ⓒ)이 나타나 있다.

도 6을 참조하면, 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)의 액정의 장축 방향(ⓐ)과 표시패널(10)로부터 출력된 선편광의 투과 축(ⓒ)은 서로 동일하다. 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)의 액정의 장축 방향(ⓐ)과 표시패널(10)로부터 출력된 선편광의 투과 축(ⓒ)은 편광제어 셀(20)의 지연 축(ⓑ)과 45°만큼 차이가 난다. 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)의 액정의 장축 방향(ⓐ)과 표시패널(10)로부터 출력된 선편광의 투과 축(ⓒ)은 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)의 액정의 단축 방향(ⓓ)과 90°만큼 차이가 난다. 편광제어 셀(20)의 지연 축(ⓑ)은 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)의 액정의 단축 방향(ⓓ)과 45°만큼 차이가 난다.

이하에서, 도 5와 도 6을 결부하여 표시패널(10)로부터 출력되는 선편광의 투과 축(표시패널(10)로부터 출력되는 영상(빛)의 편광 방향)이 2D 모드와 3D 모드에서 편광제어 셀(20)에 의해 어떻게 변환되는지 상세히 살펴본다.

즉, 편광제어 셀(20)은 2D 모드에서 표시패널(10)로부터 출력된 선편광의 투과 축(ⓒ)을 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)의 액정의 단축 방향(ⓓ)으로 변환하여 출력하도록 제어한다. 표시패널(10)로부터 출력된 선편광의 투과 축(ⓒ)과 편광제어 셀(20)의 지연 축(ⓑ)이 이루는 각도가 θ인 경우, 표시패널(10)로부터 출력된 선편광의 투과 축(ⓒ)과 편광제어 셀(20)의 지연 축(ⓑ)을 통과한 선편광의 투과 축(ⓓ)이 이루는 각도는 2θ가 되기 때문이다. 이 경우, 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)은 액정의 단축 방향 굴절률(n_o)을 가지므로, 이방성 렌즈(30)는 렌즈(L1)로서의 역할을 하지 않는다. 그러므로, 사용자는 입체감 없는 2D 영상을 시청하게 된다.

이에 비해, 편광제어 셀(20)은 3D 모드에서 표시패널(10)로부터 출력된 선편광의 투과 축(ⓒ)을 변환하지 않고 그대로 출력하도록 제어한다. 표시패널(10)로부터 출력된 선편광의 투과 축(ⓒ)과 제1 렌즈 층(33)의 액정의 장축 방향(ⓐ)은 서로 동일하므로, 이방성 렌즈(30)의 제1 렌즈 층(33)은 액정의 장축 방향 굴절률(n_e)을 가지므로, 이방성 렌즈(30)는 렌즈(L1)로서 역할을 하게 된다. 그러므로, 사용자는 입체영상을 시청하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 편광제어 셀의 액정층이 액정과 자외선에 의해 모노머가 상분리되어 형성된 폴리머 격벽을 포함하도록 한다. 그 결과, 본 발명은 편광제어 셀의 기판들을 플라스틱으로 구현할 수 있으므로, 편광제어 셀의 두께를 슬림화할 수 있다. 또한, 본 발명은 표시패널과 편광제어 셀의 합착을 쉽게 할 수 있는 장점이 있으며, 공정 비용 및 재료비를 절감할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10: 표시패널 11: 하부 기판
12: 상부 기판 13A: 하부 편광판
13B: 상부 편광판 14: 블랙 매트릭스
15: 컬러필터 16: 표시패널 액정층
20: 편광제어 셀 21: 제1 기판
22: 제2 기판 23: 제1 투명전극
24: 제2 투명전극 25: 제1 배향막
26: 제2 배향막 27: 액정층
30: 이방성 렌즈 31: 제3 기판
32: 제4 기판 33: 제1 렌즈 층
34: 제2 렌즈 층 L1: 렌즈

Claims

제1 투명전극이 형성된 제1 기판;
제2 투명전극이 형성된 제2 기판;
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하고,
상기 액정층은 액정과 자외선에 의해 모노머가 상분리되어 형성된 폴리머 격벽을 포함하며,
상기 폴리머 격벽은, 상기 액정층 전면에서, 상기 액정층 내에 불규칙적으로 분산되어 배치되고,
이웃하는 상기 폴리머 격벽들 사이의 간격은, 위치에 따라 불규칙적으로 설정되는 편광제어 셀.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 기판상에 형성된 제1 배향막; 및
상기 제2 기판상에 형성된 제2 배향막을 더 포함하고,
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 선편광 자외선을 이용하여 광배향된 것을 특징으로 하는 편광제어 셀.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막의 지연 축은 입사광의 편광 방향 대비 45°만큼 기울어진 것을 특징으로 하는 편광제어 셀.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 플라스틱으로 구현된 것을 특징으로 하는 편광제어 셀.
제 1 항에 있어서,
상기 액정층은 ECB 모드, VA 모드, TN 모드 중 어느 하나로 구현된 것을 특징으로 하는 편광제어 셀.
제1 투명전극이 형성된 제1 기판에 제1 배향막을 형성하고, 제2 투명전극이 형성된 제2 기판에 제2 배향막을 형성하는 단계;
상기 제1 기판상에 액정, 모노머, 및 광개시제를 포함하는 액정혼합물을 코팅한 후, 상기 제2 기판과 합착하는 단계; 및
상기 액정혼합물이 코팅된 전면에 자외선을 조사하여 상기 모노머를 상분리하여 폴리머 격벽을 형성함으로써, 상기 액정과 상기 폴리머 격벽을 포함하는 액정층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 폴리머 격벽은, 상기 액정층 전면에서, 상기 액정층 내에 불규칙적으로 분산되어 배치되고,
이웃하는 상기 폴리머 격벽들 사이의 간격은, 위치에 따라 불규칙적으로 설정되는 편광제어 셀의 제조방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제1 투명전극이 형성된 제1 기판에 제1 배향막을 형성하고, 제2 투명전극이 형성된 제2 기판에 제2 배향막을 형성하는 단계는,
선편광된 자외선을 이용하여 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막을 광배향하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광제어 셀의 제조방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 각각의 지연 축은 입사광의 편광 방향 대비 45°만큼 기울어지도록 광배향되는 것을 특징으로 하는 편광제어 셀의 제조방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 플라스틱으로 구현된 것을 특징으로 하는 편광제어 셀의 제조방법.
제 6 항에 있어서,
상기 액정층은 ECB 모드, VA 모드, TN 모드 중 어느 하나로 구현된 것을 특징으로 하는 편광제어 셀의 제조방법.
2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 n(n은 2 이상의 자연수) 개의 뷰 영상들을 포함하는 멀티뷰 영상을 n 개의 서브 픽셀들 단위로 표시하는 표시패널;
상기 표시패널로부터 입사되는 영상의 편광 방향을 제1 편광 방향 또는 상기 제1 편광 방향과 직교하는 제2 편광 방향으로 제어하는 편광제어 셀;
액정의 장축 방향을 상기 제1 편광 방향과 동일한 방향으로 배향한 후 경화시켜 형성된 제1 렌즈 층과 상기 액정의 단축 방향 굴절률과 동일한 굴절률을 갖도록 형성되는 제2 렌즈 층을 포함하는 제1 이방성 렌즈를 포함하고,
상기 편광제어 셀은 제1 투명전극이 형성된 제1 기판, 제2 투명전극이 형성된 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며,
상기 액정층은 액정과 자외선에 의해 모노머가 상분리되어 형성된 폴리머 격벽을 포함하고,
상기 폴리머 격벽은, 상기 액정층 내에서 분산 배치되어, 상기 서브 픽셀에 대응하는 영역을 포함한 전 영역에 불규칙적으로 마련되며,
이웃하는 상기 폴리머 격벽들 사이의 간격은, 위치에 따라 불규칙적으로 설정되는 입체영상 표시장치.
제 11 항에 있어서,
상기 편광제어 셀은 상기 제1 기판상에 형성된 제1 배향막, 및 상기 제2 기판상에 형성된 제2 배향막을 더 포함하고,
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 선편광 자외선을 이용하여 광배향된 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막의 지연 축은 상기 표시패널로부터 입사되는 영상의 편광 방향 대비 45°만큼 기울어진 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제1 편광 방향은 상기 표시패널로부터 입사되는 영상의 편광 방향과 동일하고, 상기 제2 편광 방향은 상기 제1 편광 방향과 직교되는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 14 항에 있어서,
상기 편광제어 셀은,
상기 2D 모드에서 상기 표시패널로부터 입사되는 영상의 편광 방향을 제2 편광 방향으로 제어하고, 상기 3D 모드에서 상기 표시패널로부터 입사되는 영상의 편광 방향을 제1 편광 방향으로 제어하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 플라스틱으로 구현된 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 11 항에 있어서,
상기 액정층은 ECB 모드, VA 모드, TN 모드 중 어느 하나로 구현된 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.