KR20070070381A - 2차원 영상 및 3차원 영상 디스플레이장치, 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 시야각 변화에 따라 색변화가 적은 2차원/3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 제 1 액정층을 사이에 두고 제 1 기판과 제 2 기판이 합착된 액정표시패널; 제 2 액정층을 사이에 두고 제 3 기판과 제 4 기판이 합착된 스위칭패널; 및 상기 액정표시패널과 스위칭패널에 광원을 공급하는 백라이트유닛을 포함한다.

여기서, 상기 제 1 기판은 컬러필터기판이고, 상기 제 2 기판은 TFT 기판이며, 상기 제 3 기판은 유리기판이고, 상기 제 4 기판은 유리기판 상에 화소전극과 공통전극이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 시야각 변화에 따라 색변화가 작은 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.

디스플레이 장치, 시차, 스위칭패널, 투과, 색변화

Description

2차원 영상 및 3차원 영상 디스플레이장치, 그 제조방법 {2-DIMENSION IMAGE AND 3-DIMENSION IMAGE DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING FOR DISPLAY DEVICE THEREOF}

도 1은 종래 기술에 따라 2차원 및 3차원 영상을 구현할 수 있는 디스플레이 장치의 분해 사시도.

도 2는 상기 도 1의 디스플레이 장치를 이용하여 3차원 영상을 구현하는 모습을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치의 구조를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 스위칭패널의 구조를 확대한 단면도.

도 5a 및 도 5b 본 발명에 따른 스위칭패널의 화소전극의 구조를 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 스위칭패널의 구동에 따른 투과율 특성을 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 스위칭패널에 인가되는 전압에 따라 투과율 변화 특성을 도시한 도면.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 스위칭패널의 공통전극 구조를 도시한 도면.

도 9a는 종래 기술에 따른 스위칭패널을 사용한 경우 시야각에 따라 색변화를 도시한 도면.

도 9b는 본 발명에 따른 스위칭패널을 사용한 경우 시야각에 따라 색변화를 도시한 도면.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치의 구조를 도시한 도면.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다른 실시예에서 사용되는 폴리머분산액정(PDLC)의 특성을 설명하기 위한 도면.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 백라이트 유닛 126: 액정표시패널

130: 스위칭패널 144: 제 1 액정층

132: 제 2 액정층 153: 공통전극

152: 보호막 151: 화소전극

400: 렌티큘러렌즈

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 시야각 변화에 따라 색변화가 적은 2차원/3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인터넷, 실감통신, 가상 현실 및 내시경에 의한 작업 수요의 증가, 컴퓨터, 방송 및 통신 등을 다매체 기술의 가시화를 위주로 한 하나의 매체로 통합하는 것에 대한 요구, 진단 및 측정 결과의 3차원 영상화 등 인간 생활 환경의 급격한 변화에 따라, 영상을 3차원으로 디스플레이 할 수 있는 디스플레이 장치에 대한 요구가 날로 증가하고 있다.

구체적인 예로서, 3차원 디스플레이 기술의 적용이 요망되는 분야로는, 광고분야의 신매체로서 3차원 디스플레이, 가정용 3차원 멀티미디어 영상 디스플레이 단말기, 시뮬레이터 및 교육 훈련용 영상 디스플레이 단말기, 각종 정밀 측정 및 진단용 가시화 영상 디스플레이 단말기, 의료용 3차원 영상 디스플레이 단말기, 각종 감시 및 관제 등을 위한 영상 디스플레이 단말기, 화상 회의 및 광고용 3차원 영상 모니터, 방송용 3차원 텔레비전, 교육/오락을 위한 영상 디스플레이 단말기 및 각종특수환경 제작용 부품, 3차원 게임용 영상장치, 각종 항공기와 자동차용 헤드-업 디스플레이(Head Up Display) 등이 있다.

일반적인 3차원 디스플레이 장치에서 요구되는 기술은 시역 형성을 위한 광학판 예컨대, 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens) 판이나 마이크로 렌즈 판의 구조 설계 및 제작 기술과 디스플레이 소자에 시역형성에 대응하는 화소 패턴의 재현을 위한 구동 제어기술이 그것이다.

3차원으로 영상을 디스플레이하는 방식에는 2시점(2 viewpoint: 좌안용과 우안용 화상을 각각 하나씩 디스플레이 하는것)과 다시점(multiple viewpoint: 여러 방향에서 촬영한 양안 시차 화상을 디스플레이하는 것)이 있는데, 다시점의 경우는 해상도는 시점수에 비례해서 감소하는 단점이 있으나 시청 위치의 자유도가 더 커서 자연스런 3차원으로 볼 수 있는 장점이 있다.

상기 좌안용 및 우안용 화상데이터들을 각각 좌안 및 우안으로 분리하는 방식으로는, 시차 베리어(Parallax Barrier) 방식, 렌티큘러(lenticular) 방식 등이 대표적이다.

도 1은 종래 기술에 따라 2차원 및 3차원 영상을 구현할 수 있는 디스플레이 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 디스플레이 장치를 이용하여 3차원 영상을 구현하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 시차 베리어 패널(parallax barrier panel: 3)을 이용하여 3차원 영상을 구현한 액정표시장치는 백라이트 유닛(1)과, 상기 백라이트 유닛(1)으로부터 발생되는 광원에 의해 화상을 디스플레이하는 영상표시패널(5)과, 상기 백라이트 유닛(1)과 영상표시패널(5) 사이에 배치되어 3차원 영상을 구현하도록 하는 시차 베리어 패널(3)로 구성되어 있다.

그리고 상기 영상표시패널(5)은 컬러필터층이 형성된 상부기판과 스위칭 소자인 TFT(Thin Film Transistor)와 화소전극이 형성된 하부기판이 액정층을 사이에 두고 합착된 구조로 되어 있다.

상기와 같이 시차 베리어 패널(3)을 사용하여 3차원 영상을 구현하는 방식 은, 실제로 사람이 사물을 볼 때 입체적으로 느낄 수 있게 하는 좌안 및 우안의 시차원리를 이용한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 영상표시패널(5)은 좌안 및 우안용 화상 데이터를 영상표시패널(5)에 입력하고(최소 2 시점), 상기 백라이트 유닛(1)으로부터 진행하는 광을 상기 시차 베리어 패널(3)에 의해서 좌안용 화상은 사람의 좌안에서 볼 수 있도록 하고, 우안용 화상은 사람의 우안에서 볼 수 있도록 함으로써, 2차원 영상을 3차원 영상으로 볼 수 있도록 한다.

즉, 화면에 두 이미지(image) 데이터를 입력하고, 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 각각 좌안과 우안으로 분리하여 보게 하는 것이 2차원 평면 화면에서 3차원 영상을 구현하는 원리가 된다.

상기 시차 베리어 패널(3)은 사람의 좌안 방향으로 광을 진행하도록 하거나 우안 방향으로 광을 진행하도록 하기 위해 다수개의 베리어 영역(barrier area: 4a)과 개구영역(aperture area: 4b)으로 구분되어 있다.

그리고 사람의 좌안과 우안의 거리를 65mm로 보고 화상을 볼 수 있는 거리를 예를 들어, 25~30cm로 볼 때, 상기 영상표시패널(5)로부터 25~30cm 거리에서 좌안용 영상과 우안용 영상이 각각 사람의 좌안과 우안에 맺히도록 상기 시차 베리어 패널(3)을 설계한다.

그러나, 종래 기술에서와 같이 스위치패널로 사용되는 시차 베리어 패널(3)은 보통 상부기판 상에 공통전극이 존재하고 하부기판 상에 화소전극이 존재하는 TN(Twist Nematic) 모드 액정패널을 사용하기 때문에 2차원 영상 또는 3차원 영상 구현시 시야각이 매우 협소할 뿐 아니라 시야각에 따라 색변화가 심한 문제가 있 다.(도 9a 참조)

특히, 색균일성은 국제표준규격이 존재하기 때문에 색변화가 심할 경우에는 제품이 생산되더라도 판매할 수 없게 되는 문제가 있다.

또한, TN 모드 스위칭패널인 경우에는 전계에 따른 액정반응속도가 느리기 때문에 2차원 및 3차원 영상을 자연스럽게 구현하는 데는 많은 한계가 있다.

본 발명은, 3차원 영상을 구현하기 위해 사용되는 스위칭패널의 전극 구조를 하부기판 상에 화소전극과 공통전극이 형성된 IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 구조로 변경함으로써, 시야각에 따라 색변화를 줄일 수 있는 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 렌티큘러렌즈(lenticular lense)와 고분자분산형액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal:PDLC)을 사용한 스위칭패널을 사용하여 2차원 영상 및 3차원 영상을 구현할 수 있는 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른

제 1 액정층을 사이에 두고 제 1 기판과 제 2 기판이 합착된 액정표시패널;

제 2 액정층을 사이에 두고 제 3 기판과 제 4 기판이 합착된 스위칭패널; 및

상기 액정표시패널과 스위칭패널에 광원을 공급하는 백라이트유닛을 포함한 다.

여기서, 상기 제 1 기판은 컬러필터기판이고, 상기 제 2 기판은 TFT 기판이며, 상기 제 3 기판은 유리기판이고, 상기 제 4 기판은 유리기판 상에 화소전극과 공통전극이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 화소전극과 공통전극은 모두 투명금속이고, 상기 화소전극은 투명금속이고, 공통전극은 불투명금속이며, 상기 화소전극은 기판 상에 형성되는 배향막의 배향방향을 기준으로 소정의 각도로 경사지게 형성되고, 상기 화소전극과 배향방향이 이루는 각도는 3°~5°인것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는,

영상을 표시하는 액정표시패널;

상기 액정표시패널의 영상을 3차원 영상으로 변환하는 렌티큘러렌즈; 및

상기 액정표시패널과 렌티큘러렌즈 사이에 고분자액정층을 사용한 스위칭패널을 포함한다.

상기 액정표시패널은 컬러필터기판과 TFT 기판으로 구성되고, 상기 고분자액정층은 고분자분산형액정이며, 상기 스위칭패널은 전압의 인가에 따라 투과상태 또는 반투과상태로 변환되고, 상기 스위칭패널이 투과상태인 경우에는 액정표시패널의 2차원 영상은 상기 렌티큘러렌즈에서 3차원 영상으로 전환되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치 제조방법은,

기판 상에 공통전극을 형성하는 단계;

상기 공통전극이 형성된 기판 상에 보호막을 형성하는 단계;

상기 보호막이 형성된 기판 상에 화소전극을 형성하는 단계; 및

상기 화소전극이 형성된 기판 상에 배향막을 형성하고 러빙하는 단계를 포함한다.

상기 화소전극은 투명금속으로 형성되고, 상기 화소전극은 상기 배향막의 배향방향을 기준으로 소정의 경사각도를 갖도록 형성하며, 상기 화소전극과 배향방향과 이루는 각도는 3°~5이고, 상기 공통전극은 투명금속으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 3차원 영상을 구현하기 위해 사용되는 스위칭패널의 전극 구조를 하부기판 상에 화소전극과 공통전극이 형성된 IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 구조로 변경함으로써, 시야각에 따라 색변화를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 렌티큘러렌즈(lenticular lense)와 고분자분산형액정(PDLC)을 사용한 스위칭패널을 사용하여 2차원 영상 및 3차원 영상을 구현할 수 있다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치는 크게 영상을 구현하는 영상표시패널(126)과, 3차원 영상 구현을 위해 스위 칭 역할을 하는 스위칭패널(130)과, 상기 스위칭패널(130)과 영상표시패널(126)에 광원을 공급하도록 도광판(123), 램프(120), 반사판(122) 및 광확산을 위한 확산판(diffuser plate:128)으로 구성된 백라이트 유닛(100)으로 구성되어 있다.

상기 영상표시패널(126)은 제 1 액정층(144)을 사이에 두고 제 1 기판(146)과 제 2 기판(142)이 합착된 구조로 되어 있고, 상기 제 1 기판(146) 외측과 제 2 기판(142) 외측에는 각각 제 1 편광판(148)과 제 2 편광판(140)이 부착되어 있다.

여기서, 상기 제 1 기판(146)은 유리기판 상에 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 컬러필터층들이 형성된 컬러필터기판이고, 상기 제 2 기판(142)은 유리기판 상에 스위칭소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)와 화소전극이 형성된 TFT 기판이다.

특히, 본 발명에서는 상기 액정표시패널(126)은 컬러필터기판 상에 공통전극이 존재하고 TFT 기판 상에 화소전극이 존재하는 TN 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, TFT 기판에 화소전극과 공통전극이 존재하는 IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 구조중 어느 하나이다.

시차 베리어 패턴(Parallax barrier pattern)을 형성하여 3차원 영상 전환을 시키는 스위치패널(130)은 제 2 액정층((132)을 사이에 두고 제 3 기판(138)과 제 4 기판(136)이 합착된 구조로 되어 있고, 상기 제 3 기판(138) 외측에는 제 2 편광판(140)이 부착되어 있고, 상기 제 4 기판(134) 외측에는 제 3 편광판이 부착되어 있다.

상기 제 2 편광판(140)은 상기 영상표시패널(126)과 스위칭패널(130)의 편광 판 역할을 하면서, 3차원 영상을 구현하기 위해서 상기 영상표시패널(126)과 스위칭패널(130)의 이격 거리를 일정하게 유지하는 역할을 한다.

상기 스위칭패널(130)의 제 3 기판(138)은 유리기판으로 형성되어 있고, 상기 제 4 기판(136)은 화소전극과 공통전극이 형성된 IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 구조로 되어 있다.

상기 스위칭패널(130)의 상세한 구조는 도 4에서 설명한다.

상기 스위칭패널(130)은 스위칭 동작에 의해서 전 영역이 투과영역으로 작동하여 백라이트 유닛(100)으로 발생되는 백색광을 그대로 통과시키는 풀 화이트(full white) 상태와 특정 부분의 투과영역을 차단하여 시차 베리어 패턴(Parallax barrier Pattern)을 형성하는 상태로 동작한다.

상기 스위칭패널(130)이 풀 화이트 상태가 될 때에는 상기 백라이트 유닛(100)에서 발생되는 광이 모두 액정표시패널(126)로 입사되기 때문에 2차원 영상 구현된다.

하지만, 상기 스위칭패널(130)의 일부의 투과율이 조절되어 시차 베리어 패턴이 형성되면, 시청자의 양안에 시차를 발생시켜 상기 액정표시패널(126)에서 디스플레이 되는 2차원 영상은 3차원 영상으로 구현된다.

특히, 본 발명에서는 스위치패널(130)의 전극구조가 광시야각 특성을 갖는 전극 구조로 되어 있기 때문에 2차원 영상과 3차원 영상 모두 광시야각 특성과 시야각 변화에 따른 색변화가 없는 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 스위칭패널의 구조를 확대한 단 면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 액정표시패널(126)과 백라이트 유닛(100) 사이에 스위칭패널(130)이 배치되어 있다.

설명하지 않은 도면부호는 도 3의 도면부호와 동일한 부분이므로 이를 참조한다.

상기 스위칭패널(130) 상부기판인 제 3 기판(138)과 하부기판인 제 4 기판(136)이 제 2 액정층(132)을 사이에 두고 합착된 구조로 되어 있다.

상기 제 4 기판(136) 상에는 공통전극(153)이 형성되어 있고, 상기 공통전극(153) 상에는 보호막(152)이 형성되어 있고, 상기 보호막(152) 상에는 투명금속으로된 화소전극(151)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 공통전극(153)은 상기 화소전극(151)과 동일한 투명금속 또는 불투명 금속으로 형성될 수 있고, d1은 상기 화소전극(151)의 전극폭이고, d2는 화소전극(151) 간의 이격거리이고, d3는 공통전극(153)간의 이격거리를 나타낸다.

본 발명에서는 종래 스위칭패널이 TN 모드 액정패널인 것과 달리, 하부기판에 화소전극과 공통전극이 존재하는 전극구조이기 때문에 넓은 시야각 범위에서 균일한 풀 화이트 상태 또는 시차 베리어 패턴을 형성할 수 있다.

따라서, 2차원 영상을 구현하기 위해서 풀 화이트 상태가 되더라도 백라이트 유닛(100)으로부터 발생된 광을 넓은 시야각 범위에 고르게 투과시킬 수 있어 시야각에 따라 색변화를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 3차원 영상을 구현하기 위해서 시차 베리어 패턴을 형성하더라도 투과 영역과 차단 영역에서의 시야각 특성이 좋기 때문에 3차원 영상에 대해서도 시야각에 따른 색변화를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 스위칭패널(130)의 화소전극(151) 구조와 공통전극(153)의 패턴을 다양하게 변경시킴으로써, 투과율 특성을 더욱 높여 시야각에 따른 색변화를 줄일 수 있다.

도 5a 및 도 5b 본 발명에 따른 스위칭패널의 화소전극의 구조를 도시한 도면이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스위칭패널의 화소전극 패턴이 배향막의 배향방향에 대하여 소정의 경사각을 유지하도록 형성되어 있다.

스위칭패널의 하부기판 상에 형성되는 배향막의 배향방향에 대해서 스위칭패널의 화소전극(151)이 θ의 각도를 유지하도록 형성되는데, 화소영역을 따라 수직한 형태의 패턴과 수평한 형태의 패턴으로 형성될 수 있다.

도 5a는 수직한 방향으로 화소전극(151)이 패턴된 경우이고 도 5b는 수평한 방향으로 화소전극(151)이 패턴된 경우이다. 도면에서 설명하지 않은 152는 보호막이고, d1은 화소전극폭, d2는 화소전극간 거리이다.

배향막의 배향방향과 소정의 경사각을 갖도록 형성된 화소전극(151) 패턴의 각은 1°~20°범위에서 형성될 수 있고 투과율 특성은 3°~5°일 때 가장 좋은 특성을 갖는다. 하지만, 패널의 크기, 사용되는 액정, 전극폭, 전극간 거리에 따라 투과율 특성이 가장 좋은 각도는 변경될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 스위칭패널의 구동에 따른 투과율 특성을 도시한 도 면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 조건은 상기 도 5a와 도 5b와 같은 화소전극 패턴을 형성하고, 스위칭패널(130)의 공통전극(153)과 화소전극(151)에 전계를 인가한 경우에 공통전극(153) 단위로 균일한 투과율 특성을 나타내고 있음을 볼 수 있다.

설명하지 않은 138은 상부기판 역할을 하는 제 3 기판, 136은 하부기판 역할을 하는 제 4 기판, 152는 보호막이다.

즉, 상기 화소전극(151)과 상기 공통전극(153)에 전압이 인가되면 스위칭패널(130)의 전극 구조 특성에 따라 전극 사이에 수평전계가 발생되어 액정층(132)의 액정분자들이 회전을 한다.

상기 스위칭패널(130)에서는 수평전계에 따라 액정분자들이 수평하게 배열되기 때문에 넓은 범위의 시야각 범위에서 광을 투과한다.

따라서 도시된 도면에서와 같이, 공통전극(143) 전영역에서 고른 투과율을 나타내고 있다. 이와 같이 스위칭패널(130)이 넓은 시야각 범위에서 높은 투과율 특성을 나타내면, 2차원 영상을 구현하는 풀 화이트 상태 또는 3차원 영상을 구현하는 시차 베리어 패턴 상태일 때, 모두 광시야각 범위에서 색변화 특성이 줄어든다.

도 7은 본 발명에 따른 스위칭패널에 인가되는 전압에 따라 투과율 변화 특성을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 전계가 형성된 공통전극 영역과 전계가 형성되지 않은 공통전극 영역에 대한 투과율 특성을 나타내었다.

이와 같이, 어느 하나의 공통전극에 대응하는 영역에서는 투과율이 발생되 고, 다른 하나의 공통전극에 대응하는 영역에서는 투과율이 차단되면 시차 베리어 패턴이 형성되어 2차원 영상을 3차원 영상으로 구현할 수 있다.

스위칭패널의 구동특성은 Vcom=Vp+Vop에 따라 구동되는데 Vcom은 공통전극에 인가되는 공통전압이고, Vp는 화소전극에 인가되는 전압이고, Vop는 스위치패널의 구동에 의해 전계가 형성되는 전압을 나타낸다.

Vcom1에 인가되는 전압이 V2이고, 화소전극에 인가되는 전압이 Vp일 때, Vcom1 영역에서는 V2-Vp=Vop 값이 형성되어 전계에 의해 광이 투과되고 있다.

반대로 Vcom2에 인가되는 전압이 V1이고, 이전압이 화소전극의 전압 Vp와 동일하면, 상기 공통전극과 화소전극 사이에 전계가 형성되어 투과율이 0이된다.

이와 같이, 공통전극을 따라 투과영역과 차단영역이 반복되는 시차 베리어 패턴이 형성되면, 영상 분리와 함께 사람이 양안 시차를 느껴 3차원 영상을 볼 수 있게 된다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 스위칭패널의 공통전극 구조를 도시한 도면이다.

도 5a 및 도 5b에서는 화소전극 패턴을 변경한 것이고, 도 8a 내지 도 8c는 공통전극의 패턴을 변경한 것이다.

도 8a에서와 같이, 공통전극의 구조를 소정의 각도(αdeg)로 기울어지도록 형성한 다음, 양측 가장자리 영역의 패턴을 계단 형태로 패터닝하였다.

상기 C1은 공통전극(Vcom1)의 전극폭이고, C2는 공통전극중 계단 패턴의 단차 거리이고, C3는 인접한 두개의 공통전극(Vcom1과 Vcom2)의 전극폭이고, d3는 공 통전극간의 이격 거리이다. 또한 각 공통전극는 소정의 경사 각도(αdeg) 기울어져 있다.

도 8b에서는 상기 도 8a에서와 달리, 공통전극의 구조를 소정의 각도(αdeg)로 기울어지도록 형성한 구조이고, 도 8c는 동일한 크기의 공통전극을 경사각도 없이 나란히 형성한 구조이다. C6는 각각의 공통전극의 전극폭이고, d3는 각각의 공통전극간 이격된 거리를 나타낸다.

상기와 같이, 본 발명에서는 스위칭패널의 공통전극 패턴을 다양하게 형성함으로써, 시차 베리어 패턴을 다양한 형태로 형성함으로써 2차원 영상 또는 3차원 영상의 화질 품위를 개선할 수 있다.

따라서, 공통전극의 기울어진 각도, 공통전극의 폭, 패턴 형상 등은 각각의 디스플레이 장치의 크기, 구현하는 영상종류에 따라 선택적으로 적용하여 사용할 수 있다.

또한, 상기와 같이 공통전극의 형태를 다양하게 형성하면 시야각 변화에 따른 투과율 특성이 개선되어 디스플레이 장치는 시야각 변화에 따라 색변화 현상이 줄어드는 효과가 있다.

이와 같이 본 발명에서는 3차원 영상 또는 2차원 영상 구현을 위하여 사용하는 스위칭패널의 전극 구조를 IPS 또는 FFS 모드로 변경하고, 화소전극과 공통전극의 패턴을 다양하게 형성함으로써, 시야각 변화에 따른 색변화 현상을 감소시켰다.

본 발명에서는 도 5a 및 도 5b와 같은 화소전극 패턴과 도 8a 내지 도 8c의 공통전극 패턴을 스위칭패널에 각각 적용하거나, 동시에 화소전극패턴과 공통전극 패턴을 적용할 수 있다.

도 9a는 종래 기술에 따른 스위칭패널을 사용한 경우 시야각에 따라 색변화를 도시한 도면이고,도 9b는 본 발명에 따른 스위칭패널을 사용한 경우 시야각에 따라 색변화를 도시한 도면이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따라 TN 모드 전극 구조를 갖는 스위칭패널을 디스플레이 장치에 적용했을 때, 시야각 변화에 따라 색변화가 심하게 나타나는 것을 볼 수 있다.

도 9b는 본 발명에 따라 IPS 또는 FFS 모드 전극 구조와 같이 하부기판에 화소전극과 공통전극을 형성한 스위칭패널을 디스플레이 장치에 적용했을 때, 시야각 변화에 따라 색변화가 거의 나타나지 않고 일정한 것을 볼 수 있다.

또한, 상기에서 설명한 바와 같이, 화소전극 패턴 또는 공통전극 패턴을 다양하게 형성하면, 투과율 특성을 더욱 향상시킬 수 있어 디스플레이 장치의 화질 품위를 향상시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치의 구조를 도시한 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 액정표시패널(200)과 3차원 영상을 구현하는데 사용되는 렌티큘러렌즈(400)가 고분자분산형액정층(305)을 사용한 스위칭패널(300)을 사이에 두고 합착된 구조로 되어 있다.

상기 액정표시패널(200)은 액정층(205)을 사이에 두고 컬러필터기판(204)과 TFT 기판(202)이 합착되어 있고, 상기 컬러필터기판(204) 외측에는 상부편광판 (201)이 부착되어 있고, 상기 TFT 기판(203) 외측에는 하부편광판(202)이 부착되어 있다.

상기 스위칭패널(300)은 글라스로된 상부기판(301)과 하부기판(302)이 고분자액정층(305)을 사이에 두고 합착된 구조로 되어 있고, 상기 렌티큘러렌즈(400)는 광학시트(401)와 렌즈부(402)로 되어 있다.

상기 고분자액정층(305)은 고분자분산형액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal)으로써, 이 액정은 전압이 없으면 액정 분자는 불규칙한 방향이 되고 매체와의 굴절률이 다른 계면(界面)에서 산란을 일으킨다. 전압을 가하면 액정의 방향이 가지런하게 되고 양자의 굴절률이 일치하여 투과 상태가 되는 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 의한 디스플레이 장치는 상기 고분자액정층(305)의 특성을 이용하여 스위칭패널의 온/오프 동작만으로 2차원 영상과 3차원 영상을 교대로 전환하여 볼 수 있는 특징이 있다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다른 실시예에서 사용되는 고분자분산형액정(PDLC)의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

LCD와 동일한 구동전압에서도 높은 선명도(Contrast)와 빠른 응답속도를 구현할 수 있는 고분자 분산형 액정(PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal) 디스플레이의 실용화 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

고분자분산형액정(PDLC)은 LCD에 사용되는 액정 셀의 일종으로, 빛의 투과를 빛의 산란 강도에 따라 제어하며 편광판을 필요로 하지 않는 것이 특징이다.

또한, 기존 액정과 동일한 구동전압으로 상하좌우 어디서나 선명한 화질을 구현할 수 있는 특징이 있다.

고분자분산형액정이 낮은 구동전압에서도 이처럼 높은 콘트라스트를 구현해 낼 수 있게 된 것은 액정의 분산형태가 망 구조로 특수하게 배열됐기 때문이고, 광산란 메커니즘으로 작동하기 때문에 일단 콘트라스트만 확보되면 기존 액정과 달리 시야각을 보정할 수 있는 기술을 적용할 필요없이 선명한 화질을 구현할 수 있다.

도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 고분자분산형액정은 전압이 없는 상태에서는 액정분자들이 다양한 방향으로 배열되어 투과되는 광을 산란시키는(Translucent)고, 전압이 인가되면 전계가 형성되는 방향으로 액정분자들이 배열되어 일정방향으로 광을 투과시키는 특성이 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 디스플레이 장치에서는 고분자분산형액정의 특성을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 단순히 스위칭 동작만으로 전환할 수 있다.

상기 도 10의 디스플레이장치의 구조와 동일한 구조이므로 설명하지 않은 도면부호는 이를 참조하고, 이하 구동방법에 대하여 상세히 설명한다.

액정표시패널(200) 전방에 렌티큘러렌즈(400)만 배치되어 있으면, 2차원 영상을 구현하는 액정표시패널(200)은 상기 렌티큘러렌즈(400)를 통과하면서 각각의 영상에 대해 양안시차 변환이 발생하여 3차원 영상으로 디스플레이된다.

본 발명에서와 같이 렌티큘러렌즈(400)와 액정표시패널(200) 사이에 고분자 분산형액정으로된 고분자액정층(305)을 사용한 스위칭패널(300)이 삽입된 경우에는 상기 스위칭패널(300)에 전압이 인가되어 투명한상태(transparent, haze:0)가 되어야 렌티큘러렌즈(400)에 액정표시패널(200)의 2차원 영상이 입력되어 3차원 영상이 구현된다.

이와 반대로 상기 스위칭패널(300)에 전압이 인가되지 않는 상태에서는 상기 스위칭패널(300)을 투과하는 광은 반투명한상태(translucent, haze>20)가 되어 렌티큘러렌즈(400)에 액정표시패널(200)의 산란된 영상이 입력되어 2차원 영상이 구현된다.

종래 기술에서는 액정표시패널(200)에 렌티큘러렌즈(400)만 배치한 경우에는 2차원 영상과 3차원 영상을 교대로 구현하지 못하고 3차원 영상만 구현할 수 있었지만, 본 발명에서는 고분자분산형액정을 사용한 스위칭패널(300)을 배치하여 간단한 스위칭 동작만으로 2차원 영상 또는 3차원 영상을 선택적으로 구현할 수 있다.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 3차원 영상을 구현하기 위해 사용되는 스위칭패널을 하부기판 상에 화소전극과 공통전극이 형성된 IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 구조로 변경함으로써, 시야각에 따라 색변화를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 렌티큘러렌즈(lenticular lense)와 고분자분산형액정(PDLC)을 사용한 스위칭패널을 사용하여 2차원 영상 및 3차원 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (28)

1. 제 1 액정층을 사이에 두고 제 1 기판과 제 2 기판이 합착된 액정표시패널;

   제 2 액정층을 사이에 두고 제 3 기판과 제 4 기판이 합착된 스위칭패널; 및

   상기 액정표시패널과 스위칭패널에 광원을 공급하는 백라이트유닛을 포함하는 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판은 컬러필터기판인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기판은 TFT 기판인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 기판은 유리기판인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 4 기판은 유리기판 상에 화소전극과 공통전극이 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 화소전극과 공통전극은 모두 투명금속인 것을 특징 으로 하는 디스플레이 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 화소전극은 투명금속이고, 공통전극은 불투명금속인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 화소전극은 기판 상에 형성되는 배향막의 배향방향을 기준으로 소정의 각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 화소전극과 배향방향이 이루는 각도는 3°~5°인것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
10. 제 5 항에 있어서, 상기 공통전극은 소정의 경사각을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
11. 제 5 항에 있어서, 상기 공통전극은 인접한 공통전극과 서로 다른 전극폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
12. 제 5 항에 있어서, 상기 공통전극은 계단 형태의 단차가 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
13. 영상을 표시하는 액정표시패널;

    상기 액정표시패널의 영상을 3차원 영상으로 변환하는 렌티큘러렌즈; 및

    상기 액정표시패널과 렌티큘러렌즈 사이에 고분자액정층을 사용한 스위칭패널을 포함하는 디스플레이 장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 액정표시패널은 컬러필터기판과 TFT 기판으로 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 고분자액정층은 고분자분산형액정인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
16. 제 13 항에 있어서, 상기 스위칭패널은 전압의 인가에 따라 투과상태 또는 반투과상태로 변환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 스위칭패널이 투과상태인 경우에는 액정표시패널의 2차원 영상은 상기 렌티큘러렌즈에서 3차원 영상으로 전환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
18. 제 16 항에 있어서, 상기 스위칭패널이 반투과상태인 경우에는 액정표시패널의 2차원 영상은 산란된 후, 상기 렌티큘러렌즈에서 2차원 영상으로 전환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 스위칭패널이 투과상태인 경우에는 헤이즈(haze) 값이 0.001 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
20. 제 16 항에 있어서, 상기 스위칭패널이 반투과상태인 경우에는 헤이즈(haze)값이 20 이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
21. 기판 상에 공통전극을 형성하는 단계;

    상기 공통전극이 형성된 기판 상에 보호막을 형성하는 단계;

    상기 보호막이 형성된 기판 상에 화소전극을 형성하는 단계; 및

    상기 화소전극이 형성된 기판 상에 배향막을 형성하고 러빙하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치 제조방법.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 화소전극은 투명금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 제조방법.
23. 제 21 항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 배향막의 배향방향을 기준으로 소정의 경사각도를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 제조방법.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 화소전극과 배향방향과 이루는 각도는 3°~5인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 제조방법.
25. 제 21 항에 있어서, 상기 공통전극은 투명금속으로 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 제조방법.
26. 제 21 항에 있어서, 상기 공통전극은 불투명금속으로 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 제조방법.
27. 제 21 항에 있어서, 상기 공통전극은 소정의 각도로 기울어지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 제조방법.
28. 제 21 항에 있어서, 상기 공통전극은 인접한 공통전극과 서로 다른 전극폭을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치 제조방법.

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