KR20050084733A - 광학 필터 구조 - Google Patents

Abstract

3차원 입체 영상 표시를 위한 광학 필터의 구조가 개시된다. 개시된 광학 필터는, 필터에 입사된 편광의 방향을 일정 각도로 돌려 주는 영역과 편광의 방향을 돌리지 않는 영역을 포함하고 있고 상하 기판에 투명 전극이 형성되어 전압을 인가하지 않을 때 3차원 입체 영상 이미지를 표시하고 전압을 인가하면 2D 영상을 표시할 수 있는 것을 특징으로 한다. 완성된 광학 필터를 액정 표시 장치 등에 부착하여 2D와 3D 전환이 가능한 3차원 입체 영상 표시 장치를 구현할 수 있다.

Description

광학 필터 구조{ Structure of optical filters }

본 발명은 광학 필터 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입체영상 표시장치를 위한 광학 필터의 구조에 관한 것이다.

최근 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD), 유기 발광(organic electro-luminescence) 표시 장치, 플라스마 표시 장치(plasma display panel; PDP) 등의 평면 표시 장치가 활발히 개발되고 있다.

액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절함으로써 화상을 표현하는 장치이다.

플라스마 표시 장치는 기체 방전에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 문자 또는 영상을 표시하는 평면 표시 장치로서, 그 크기에 따라 수십에서 수백 만개 이상의 픽셀(pixel)이 매트릭스(matrix)형태로 배열되어 있다. 이러한 PDP는 인가되는 구동 전압 파형의 형태와 방전 셀의 구조에 따라 직류형(DC형)과 교류형(AC형)으로 구분된다.

유기 발광(organic electro-luminescence)은 형광성 유기 물질을 전기적으로 여기 발광시켜 화상을 표시하는 표시 장치로서, 정공 주입 전극(애노드)과 전자주입 전극(캐소드)과 이들 사이에 형성되어 있는 유기 발광층을 포함하고, 유기 발광층에 전하를 주입하면, 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 자기발광형 표시 장치이다.

이러한 표시 장치는 화상을 효과적으로 표시하기 위해서는 3 차원으로 표시하는 것이며, 이를 위해서는 표시 장치의 화면 표시부 전면에 광학 필터를 추가로 부착하는 것이 바람직하다. 미국특허 제6459532호에 의하면 개시된 픽셀 구조의 전면에 배리어를 위치시키고 배리어 피치가 픽셀피치의 2배가 되게 함으로써 양안 시차가 생기게 하여 입체 영상을 표시하게 된다.

미국특허 제6459532호는 안경을 쓰지 않고도 입체 영상을 구현할 수 있는 광학 필터를 제시하고 있고, 특히 패턴 형성된 투명 전극을 가지는 액정 셀로써 광학필터를 제조하는 방법을 제시하였으나 이 방법은 코스트 상승 문제가 있다.

투명 전극상에 정교한 패턴을 형성하기 위해 포토레지스터 도포 및 노광, 에칭 등 고가의 장비와 재료가 소요된다. 이 과정에서 불량이 다수 발생하기 쉬운 문제도 있다

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 단순한 제조 단계로 특성이 우수한 무안경식 입체 영상 디스플레이용 광학 필터의 구조를 제시하는 것이다. 종래의 발명이 제조의 어려움을 지니는데 비해 본 발명은 특성이 우수하면서도 제조 경비 및 수율 면에서 월등하게 우수하다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

본 발명은 액정 표시 장치 등에 부착되는 하기판; 하기판에 대향하고 있는 상기판; 상기판에 부착된 편광판;상하기판에 형성된 투명전극과 배향막; 상하기판 사이에 충진된 액정층;을 포함하고 상기 액정 층은 꼬임 영역 및 비꼬임 영역이 일정 간격으로 형성되며 상기 투명전극에 전압 비인가할 때 3차원 입체 영상을 표시하고 투명전극에 전압 인가시 2차원 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치용 광학 필터를 제공한다.

본발명은 액정 표시 장치 앞에 투명 전극 및 배향막이 형성된 하기판을 놓고, 하기판에 대향하여 투명전극 및 배향막이 형성된 상기판을 놓는다. 상하기판 사이에 액정층이 충진되고 상기판에 편광판이 부착됨으로써 입체 영상 표시용 광학 필터가 완성된다. 액정 표시 장치에서 나오는 편광은 본발명의 광학필터의 액정층을 거쳐 상기판에 부착된 편광판을 지나게 된다.

광학필터의 투명전극에 전압이 인가되지 않을 때, 액정층은 꼬임 영역과 비꼬임 영역이 일정 간격으로 교차하게 된다. 꼬임 영역은 입사되는 편광의 방향을 90도 돌려주고 비꼬임 영역은 편광을 그대로 통과시킨다. 꼬임 영역을 통과한 빛은 상기판에 부착된 편광판에 의해 차단되고 비꼬임 영역을 통과한 빛은 상기판에 부착된 편광판을 그대로 통과한다. 이로써 슬릿 효과가 나타나 광학 필터를 통과한 빛의 경로가 일정하게 조절되고 양안 시차가 생겨 3D 화면이 보이게 된다. 투명전극에 전압을 인가하면 액정층은 분자가 모두 수직으로 일어나 꼬임 영역과 비꼬임 영역 구분 자체가 없어지고 입사한 편광은 아무 변화 없이 그대로 액정층 및 상기판에 부착된 편광판을 그대로 통과하여 2D 화면이 표시된다. 광학 필터의 하기판의 액정 배향 방향은 액정판넬 편광판의 투과축과 나란하거나 수직하다. 상기판의 액정 배향 방향은 꼬임 영역의 경우 하기판 배향 방향과 수직하고 비꼬임 영역은 하기판 배향 방향과 나란하다. 광학 필터 상하기판 각각에 전면에 투명전극이 형성되어 있다.

본발명은 종래 발명이 지닌 원가 상승 문제 및 제조의 어려움 등을 완벽하게 극복할 수 있는 장점을 지닌다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 광학 필터 구조를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.도 1,2는 본 발명의 제1실시예에 따른 광학 필터 구조를 개략적으로 보이는 도면이다.

도 1,2를 참조하면, 본 발명은 액정 표시 장치 등에 부착되는 하기판(9);하기판에 대향하고 있는 상기판(10); 상기판(10)에 부착된 편광판(6);상하기판에 형성된 투명전극과 배향막; 상하기판 사이에 충진된 액정층;을 포함하고 상기 액정 층은 꼬임 영역(5) 및 비꼬임 영역(4)이 일정 간격으로 형성되며 상기 투명전극에 전압 비인가할 때 3차원 입체 영상을 표시하고 투명전극에 전압 인가시 2차원 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치용 광학 필터를 제공한다.

상기 꼬임 영역(5)과 비꼬임 영역(4)의 반복 피치는 액정 표시 장치 등의 화소 피치의 2배가 되는 피치를 가지도록 구성될 수 있다. 액정 표시 장치 등에서 세로 줄 무늬 패턴으로 좌우 영상이 교차하여 표시되고 이것이 본발명의 광학필터를 통과하면서 좌우 영상 각각 일정한 광로를 가지고 관찰자의 좌우안에 각각 입사되어 입체 영상을 느끼게 해 준다. 광학필터의 상하기판은 일반적으로 유리나 플라스틱 등의 재료를 사용한다. 보다 선명한 3D 화면을 위해서 꼬임 영역 및 비꼬임 영역이 정확하게 형성되어야 한다.

상기 꼬임영역(5)은 약 90도 정도의 꼬임각을 갖는 네마틱(Nematic)상의 액정 셀(cell)로 구성할 수 있다. 상기 광학필터의 상하기판에 투명 전극이 형성되어 전압을 인가하지 않을 때, 꼬임 영역은 꼬임각을 갖는 액정 셀로서 동작하여 편광을 일정 각도로 회전시킨다. 전압을 인가하면 액정이 일어서게 되어 편광을 회전시키지 않는다.

하기판(9)의 배향 방향은 액정 판넬의 편광판 투과축과 나란하거나 수직하게 할 수 있다. 한편 상기판(10)의 배향 방향은 꼬임 영역의 경우 하기판(9) 배향 방향과수직하고 비꼬임 영역의 경우 하기판(9) 배향 방향과 나란하게 한다.

상기판(10)에 부착된 편광판(6)의 투과축은 액정 판넬의 편광판 투과축과 나란하거나 수직할 수 있다. 상기 액정 층의 두께는 대략 4 ~ 5 um 정도로 하는 것이 바람직하다.

도3,4는 본발명의 다른 실시예를 설명한다. 도3,4에서 액정층은 비꼬임 구조1(7)과 비꼬임 구조2(8)로 구성된다. 비꼬임 구조1의 배향 방향은 액정 판넬의 편광판 투과축과 45도를 이루게 되어 있다. 비꼬임 구조2의 배향 방향은 액정 판넬의 편광판 투과축과 나란하거나 수직으로 되어 있다. 도3 처럼 전압을 인가하지 않으면 비꼬임 영역1(7)은 편광을 90도 회전시키고 비꼬임 영역2(8)는 편광을 그대로 통과시키게 된다. 이에 따라 광학필터 상판에 부착된 편광판(6)에 의해 비꼬임 구조1(7)을 통과한 편광은 차단되고 비꼬임 구조2(8)를 통과한 편광은 그대로 통과하게 되며, 이에 의해 양안 시차가 생겨 3D 화면을 볼 수 있게 된다. 도4 처럼 전압을 인가하면 비꼬임 영역1(7)과 비꼬임 영역2(8) 모두 액정이 일어서게 되고 편광은 그대로 통과하게 되어 양안 시차가 사라져 2D 화면을 표시하게 된다. 본 실시예에서 비꼬임 영역1(7)과 비꼬임 영역2(8)의 역할이 바뀔 수도 있다. 상하기판 간격과 액정의 굴절율에 의해 결정되는 리타데이션은 그린 파장의 이분의 일 정도가 되는 것이 바람직하다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예를 들어, 본 발명에서 광학 필터의 상기판에 또다른 편광 회전 수단을 부가하고 편광판을 부착할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본발명은 제조가 쉽고 특성이 우수한 특성을 가지는 무안경식 입체 영상 디스플레이용 광학 필터를 제시한다.

도 1은 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 3D 모드 동작

도 2는 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 2D 모드 동작

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 3D 모드 동작

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치용 광학 필터의 2D 모드 동작

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1 ; 백라이트 2 ; 액정 패널

3 ; 본발명의 광학필터 4 ; 비꼬임구조 영역

5 ; 꼬임구조 영역 6 ; 편광판

7 ; 비꼬임구조 1 8 ; 비꼬임구조 2

9 ; 하기판 10 ; 상기판

Claims (8)

1. 액정 표시 장치 등에 부착되는 하기판;

   하기판에 대향하고 있는 상기판;

   상기판에 부착된 편광판;

   상하기판에 형성된 투명전극과 배향막;

   상하기판 사이에 충진된 액정층;

   을 포함하고 상기 액정 층은 꼬임 영역 및 비꼬임 영역이 일정 간격으로 형성되며 상기 투명전극에 전압 비인가할 때3차원 입체 영상을 표시하고 투명전극에 전압 인가시 2차원 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치용 광학 필터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 꼬임 영역과 비꼬임 영역의 반복 피치는 액정 표시 장치 등의 화소 피치의 약 2배가 되는 피치를 가지도록 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 꼬임영역은 약 90도 정도의 꼬임각을 갖는 네마틱(Nematic)상의 액정 셀(cell)로 구성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
4. 제1항에 있어서,

   하기판의 배향 방향은 액정표시장치 등의 편광판 투과축과 나란하거나 수직하게 하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
5. 제1항에 있어서,

   상기판의 배향 방향은 꼬임 영역의 경우 하기판 배향 방향과 수직하고 비꼬임 영역의 경우 하기판 배향 방향과 나란하게 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
6. 액정 표시 장치 등에 부착되는 하기판;

   하기판에 대향하고 있는 상기판;

   상기판에 부착된 편광판;

   상하기판에 형성된 투명전극과 배향막;

   상하기판 사이에 충진된 액정층;

   을 포함하고 상기 액정 층은 서로 다른 배향 방향을 가지는 두 종류의 비꼬임 영역이 일정 간격으로 형성되며 상기 투명전극에 전압 비인가할 때 3차원 입체 영상을 표시하고 투명전극에 전압 인가시 2차원 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시 장치용 광학 필터.
7. 제6항에 있어서,

   비꼬임 영역 중 하나의 배향 방향은 액정표시장치 등의 편광판 투과축과 약 45도를 이루고, 다른 비꼬임 영역의 배향 방향은 액정표시장치 등의 편광판 투과축과 나란하거나 수직으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.
8. 제6항에 있어서,

   상하기판 간격과 액정의 굴절율에 의해 결정되는 리타데이션은 그린 파장의 대략 이분의 일 이 되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치용 광학 필터.