KR20080000425A - 렌티큘러 어레이 및 이를 포함하는 영상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평면영상을 표시하는 저전압 저소비전력 구동으로 평면영상을 표시하는 2D(2-dimension) 모드와 입체영상을 표시하는 3D(3-dimension) 모드의 전환이 가능한 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은, 표시패널과; 상기 표시패널 상부에 배치되는 제1기판과; 상기 제1기판 상부에 형성되는 다수의 제1전극과; 상기 다수의 제1전극과 교대로 이격 배열되는 다수의 제2전극과; 상기 제1기판과 마주보는 제2기판과; 상기 제2기판 하부에 형성되며, 반원통형상의 요철패턴을 갖는 레플리카층과; 상기 다수의 제2전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층을 포함하는 영상표시장치를 제공한다.

Description

렌티큘러 어레이 및 이를 포함하는 영상표시장치{Lenticular Array And Image Display Device Including The Same}
도 1은 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치의 개략적인 단면도.
도2a 및 도2b는 각각 액정층을 이용한 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치의 2D 모드와 3D 모드의 동작을 설명하기 위한 단면도.
도3a 및 도3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치의 단면도.
도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치용 렌티큘러 어레이의 사시도.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치용 렌티큘러 어레이의 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210 : 영상표시장치 220 : 표시패널
230 : 렌티큘러어레이 232, 234 : 제 1 및 제 2 기판
242, 252 : 제 1 및 제 2 전극 244, 256 : 제 1 및 제 2 배향막
260 : 액정층 254 : 레플리카층
본 발명은 렌티큘러 어레이(lenticular array) 및 이를 포함하는 영상표시장치(image display device)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저전압 구동에 의하여 2차원 영상을 표시하는 2D(2-dimension) 모드와 3차원 영상을 표시하는 3D(3-dimension) 모드 사이의 전환이 가능한 렌티큘러 어레이 방식 차원 전환 영상표시장치(lenticular array type dimension-switchable image display device)에 관한 것이다.
2차원 평면영상으로부터 3차원의 깊이감과 입체감을 느낄 수 있도록 하는 3차원 입체영상 구현기술은 디스플레이(display) 등의 직접적인 관련분야를 비롯해서 가전이나 통신산업은 물론 우주항공, 예술산업, 자동차 사업분야 등에 광범위하게 영향을 미치고 있으며, 그 기술적 파급효과는 현재 각광받고 있는 HDTV(High Definition Television) 이상이 될 것으로 기대되고 있다.
인간이 깊이감과 입체감을 느끼는 요인으로 가장 중요하게는 두 눈 사이 간격에 의한 양안시차를 들 수 있지만, 이외에도 심리적, 기억적 요인에도 깊은 관계가 있고, 이에 따라 3차원 입체영상 구현기술 역시 어떤 원리로 관찰자에게 3차원 영상을 제공할 수 있는지를 기준으로 통상 부피표현방식(volumetric type), 3차원 표현방식(holographic type), 입체감표현방식(stereoscopic type)으로 구분된다.
부피표현방식은 심리적인 요인과 흡입효과에 의해 깊이방향에 대한 원근감이 느껴지도록 하는 방법으로서, 투시도법, 중첩, 음영과 명암, 움직임 등을 계산에 의해 표시하는 3차원 컴퓨터그래픽 또는 관찰자에게 시야각이 넓은 대화면을 제공하여 그 공간 내로 빨려 들어가는 것 같은 착시현상을 불러일으키는 이른바 아이맥스 영화 등에 응용되고 있다.
가장 완전한 입체영상 구현기술이라 알려져 있는 3차원표현방식은 레이저광 재생 홀로그래피 내지 백색광 재생 홀로그래피로 대표될 수 있다.
그리고 입체감표현방식은 양안(兩眼)의 생리적 요인을 이용하는 입체감을 느끼는 방식으로, 구체적으로 약 65㎜정도 떨어져 존재하는 인간의 좌우안(左右眼)에 시차정보가 포함된 평면의 연관화상이 보여질 경우에 뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 스테레오그라피(stereography)를 이용한 것이다. 이러한 입체감표현방식은 다안상 표시방식이라 불리며, 실질적인 입체감 생성위치에 따라 관찰자 측의 특수안경을 이용하는 안경방식 또는 표시면 측의 패럴랙스 베리어(parallax barrier)나 렌티큘러(lenticular) 또는 인테그럴(integral) 등의 렌즈 어레이(lens array)를 이용하는 무안경 방식으로 구분될 수 있다.
3차원 영상표시장치를 위한 입체감표현방식 중 렌티큘러 어레이 방식은 표시패널에 렌티큘러 렌즈 등의 간단한 구성만을 추가함으로써 다수의 사용자가 별도의 도구 없이 입체영상을 볼 수 있다는 점에서 널리 연구되고 있는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치의 개략적인 단면도이다.
도1에 도시한 바와 같이, 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치(10)는 좌우안용 2차원 영상을 표시하는 표시패널(20) 그리고 이러한 좌우안용 2차원 영상에 각각 상이한 시역(viewing zone)을 부여하는 시역생성부인 렌티큘러 어레이(30)를 포함한다.
이때 표시패널(20)로는 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT), 액정표시소자(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기전기발광소자(Organic Light Emitting Display device: OLED), 플라즈마표시소자(Plasma Display Panel: PDP), 전계발광소자(Field Emission Display device: FED) 등의 평판표시장치(Flat Panel Display: FPD)가 사용되며, 표시패널(20)에는 각각 좌안용 영상 및 우안용 영상을 표시하는 좌안용 화소 및 우안용 화소(PL, PR)가 순차적으로 반복 배열되어 있다.
렌티큘러 어레이(30))는 통상 반원통 형상의 렌티큘러 렌즈(32)가 평면상에 규칙적으로 배열된 형태를 나타낸다. 즉, 도1에서 렌티큘러 렌즈(32)의 반원통 형상은 종이면에 수직한 방향을 따라 서로 평행하게 배치된다.
그 결과 표시패널(20)로부터 출사된 좌우안용 영상은 렌티큘러 어레이(30)의 작용에 의해 사용자(40)의 좌우안에 각각 전달되고, 사용자(40)는 좌우안용 영상을 합성하여 스테레오그래픽에 의한 3차원 영상을 인식한다.
한편, 렌티큘러 방식 영상표시장치에서 렌티큘러 어레이를 액정층을 이용하여 구성할 수도 있는데, 이 경우 전압 인가 여부에 따라 액정층의 렌즈 역할 여부가 결정되고 이를 이용하여 2D 모드와 3D 모드를 선택 표시할 수 있다. 이에 대하여 도2a 및 도2b를 참조하여 설명한다.
도2a 및 도2b는 각각 액정층을 이용한 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치의 2D 모드와 3D 모드의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도2a 및 도2b에 도시한 바와 같이, 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치(110)는 표시패널(120)과 렌티큘러 어레이(130)로 구성되고, 렌티큘러 어레이(130)는 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판(132, 134) 그리고 이들 사이로 형성되어진 렌티큘러 렌즈(122)를 포함한다.
렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치(110)가 2D 모드로 작동할 경우, 렌티큘러 렌즈(136)는 표시패널(110)의 2차원 영상이 그대로 표시되도록 빛이 굴절없이 단순 통과하는 투명층 역할을 하지만, 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치(110)가 3D 모드로 작동할 경우, 표시패널(110)의 2차원 영상이 입체영상으로 표시되도록 빛이 통과하는 동안 이를 굴절시키는 렌즈의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 바, 이를 위해 광학적 이방성과 분극성질에 의한 상광 굴절률(ordinary refractive index)과 이상광 굴절률(extra ordinary refractive index)을 나타내는 액정을 사용한다.
렌티큘러 어레이(130)는 서로 대면된 제1 및 제2기판(132, 134)과, 제1 및 제2기판(132, 134)의 서로 마주보는 일면에 각각 형성되는 제1 및 제2투명전 극(142, 152)과, 제2투명전극(152) 하부에 형성되며 반원통 형태의 요철패턴을 구비하여 셀 공간(A)을 정의하는 투명 레플리카층(replica layer: 154)과, 제1투명전극(142) 및 투명한 레플리카층(154) 각각의 내면에 형성되는 제1 및 제2배향막(144, 156)과, 제1 및 제2배향막(144, 156) 사이에 개재되는 액정층160)으로 구성된다. 이때 레플리카층(154)은 셀 공간(A)을 렌티큘러 렌즈(136)의 형태인 반원통 형태로 만들기 위한 것으로 전기적인 기능은 하지 않는다.
셀 공간(A)에 충진되는 액정층(160)은 일례로 네마틱 물질이 사용될 수 있고, 제1 및 제2투명전극(142, 152)에 인가되는 전기장에 의해 액정층(160)은 2D 모드에서는 투명층 역할을 하는 반면 3D 모드에서는 렌티큘러 렌즈(136)로 작용하게 된다. 즉, 액정은 광학적 이방성과 분극성질을 나타내며 이들에 의해 분자배열이 변화될 경우에 굴절률의 차이를 수반하는 바, 전압 인가에 따른 액정층(160)의 굴절률 차이를 이용하여 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치(110)를 3D 모드 또는 2D 모드로 동작할 수 있다.
그러나 도2a 및 도2b에 도시한 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치(110)에서는, 액정층(160)에 인가되는 전기장을 생성하는 전극인 제1 및 제2투명전극(142, 152)이 각각 제1 및 제2기판(132, 134) 내면에 형성되고, 제1 및 제2투명전극(142, 152) 사이에는 액정층(160)외에도 반원통형 형태를 만들기 위한 레플리카층(154) 이 개재되어 있어서, 제1 및 제2투명전극(142, 152) 사이의 거리는 수십 μm에 달하게 된다.
전기장의 세기는 전기장 생성 전극간의 전압차에 비례하고 전기장 생성 전극간의 거리에 반비례하므로(E=V/d), 제1 및 제2투명전극(142, 152)간의 거리가 일반적인 액정표시장치의 경우보다 증가된 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치(110)에서 액정층(160)을 구동하기 위해서는 40V 내외의 고전압을 인가해야 하는데, 이것은 액정층(160)을 구동하는 구동회로를 구성하기 어렵다는 단점 외에 전력소모가 크다는 단점을 야기한다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 2차원 평면영상을 표시하는 2D 모드와 3차원 입체영상을 표시하는 3D 모드의 용이한 전환이 가능하고, 낮은 전압으로 구동함으로써 소비전력이 개선된 렌티큘러 어레이 방식 3차원 영상표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 표시패널과; 상기 표시패널 상부에 배치되는 제1기판과; 상기 제1기판 상부에 형성되는 다수의 제1전극과; 상기 다수의 제1전극과 교대로 이격 배열되는 다수의 제2전극과; 상기 제1기판과 마주보는 제2기판과; 상기 제2기판 하부에 형성되며, 반원통형상의 요철패턴을 갖는 레플리카층과; 상기 다수의 제2전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층을 포함하는 영상표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 영상표시장치는 상기 다수의 제2전극과 상기 액정층 사이에 형성되는 제1배향막과; 상기 레플리카층과 상기 액정층 사이에 형성되는 제2배향막을 더욱 포함하고, 상기 다수의 제1전극 상부에 형성되는 절연막을 더욱 포함하고, 상기 다수의 제2전극은 상기 절연막 상부에 형성된다.
상기 액정층은 상기 요철패턴의 반원통형상을 따라 수평 배향되고, 상기 다수의 제1전극과 상기 다수의 제2전극 각각은 상기 요철패턴의 반원통형상에 평행한 막대형상을 갖는다.
상기 다수의 제1전극과 상기 다수의 제2전극에 상이한 전압이 인가되어 상기 요철패턴의 반원통형상에 수직한 수평 전기장이 생성되고, 상기 수평 전기장에 의하여 상기 액정층의 액정분자가 수평으로 회전한다.
상기 레플리카층은 상기 액정층의 상광 굴절률(no) 또는 이상광 굴절률(ne)과 동일한 굴절률을 갖는데, 상기 상광 굴절률(no)은 1.5에서 1.6 사이의 값을 가지고, 상기 이상광 굴절률(ne)은 1.7에서 2.0 사이의 값을 갖는다.
상기 표시패널은 편광된 입사광을 상기 제1기판으로 공급하는데, 적어도 하나의 편광판을 포함하는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 전계발광표시장치(FED: Field Emission Display), 플라즈마영상표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 전기발광표시장치(EL: Electroluminescent Display) 중의 하나이다.
한편, 본 발명은, 표시패널과; 상기 표시패널 상부에 배치되는 제1기판과; 상기 제1기판 상부에 형성되는 제1전극과; 상기 제1전극 상부에 형성되며, 서로 평 행하게 이격되는 다수의 제2전극과; 상기 제1기판과 마주보는 제2기판과; 상기 제2기판 하부에 형성되며, 반원통형상의 요철패턴을 갖는 레플리카층과; 상기 다수의 제2전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층을 포함하는 영상표시장치를 제공한다.
상기 레플리카층은 상기 액정층의 상광 굴절률(no) 또는 이상광 굴절률(ne)과 동일한 굴절률을 갖는다.
또 다른 한편, 본 발명은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과; 상기 제1기판 상부에 형성되는 다수의 제1전극과; 상기 다수의 제1전극과 교대로 이격 배열되는 다수의 제2전극과; 상기 제2기판 하부에 형성되며, 반원통형상의 요철패턴을 갖는 레플리카층과; 상기 다수의 제2전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층을 포함하는 영상표시장치용 렌티큘러 어레이를 제공한다.
이 때 상기 레플리카층은 상기 액정층의 상광 굴절률(no) 또는 이상광 굴절률(ne)과 동일한 굴절률을 갖는다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치의 단면도로서, 각각 2D 모드 및 3D 모드에서의 동작을 도시하고, 도4는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치용 렌티큘러 어레이의 사시도이다.
도3a, 도3b 및 도4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치(210)는 표시패널(220)과 표시패널(220) 상부에 배치되는 렌티큘러 어레이(230)로 구성된다.
표시패널(220)에는 좌안용 화소(PL)와 우안용 화소(PR)가 순차적으로 반복 배열되어 각각 좌안용 영상과 우안용 영상을 표시한다.
렌티큘러 어레이(230)는 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판(232, 234) 그리고 이들 사이로 형성되는 렌티큘러 렌즈(236)를 포함한다.
구체적으로는, 제1기판(232) 상부에 다수의 제1전극(242)과 다수의 제2전극(252)이 형성되고, 다수의 제1전극(242)과 다수의 제2전극(252) 상부에는 제1배향막(244)이 형성된다. 도4에서 알 수 있듯이, 다수의 제1전극(242)과 다수의 제2전극(252)은 렌티큘러 렌즈(236)의 반원통형상과 나란한 막대형상을 갖는다. 다수의 제1전극(242)은 서로 평행하게 이격되고, 다수의 제2전극(252)도 서로 평행하게 이격되는데, 이러한 제1전극(242)과 제2전극(252)은 서로 평행하게 교대로 이격 배열된다.
또한 제2기판(234) 하부에는 반원통 형태의 요철패턴을 구비하여 셀 공간(A)을 정의하는 투명 레플리카층(replica layer: 254)이 형성되고, 레플리카층 하부에는 제2배향막(256)이 형성된다. 이때 레플리카층(254)에 의하여 생성되는 셀 공간(A)을 렌티큘러 렌즈(126)의 형태인 반원통 형태를 얻기 위한 것으로 전기적인 기능은 하지 않으며, 절연물질로 형성할 수 있다. 제1배향막(244)과 제2배향막(256) 사이에는 액정층(260)이 형성된다.
여기서 제1 및 제2배향막(244, 256)은, 액정층(260)의 액정분자(262)의 장축 방향이 제1 및 제2기판(232, 234)의 내면과 평행하도록 수평 배향된다. 이에 따라 액정층(260)은 레플리카층(254)의 반원통 형태의 길이방향으로 수평 배향되고, 결과적으로 다수의 제1전극(242)과 다수의 제2전극(252)과 동일한 방향으로 배향된다. 셀 공간(A)에 충진되는 액정층(260)은 일례로 네마틱 물질이 사용될 수 있고, 굴절률 이방성(refractive index anisotropy)이 양(+)인 액정이 사용될 수 있다.
다수의 제1전극(242)과 다수의 제2전극(252)에는 외부의 구동회로(미도시)에 의하여 각각 전압이 인가되는데, 인가된 전압에 따라 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252) 사이에는 전기장(electric field)이 생성되어 액정층(260)을 구동한다.
액정층(260)은 방향에 따라 굴절률이 달라지는 굴절률 이방성이라는 특성을 갖는데, 이로 인하여 상광 굴절률(ordinary refractive index: no)과 이상광 굴절률(extra ordinary refractive index: ne)을 갖는다. 그리고 레플리카층(254)은 액정층(260) 상광 굴절률(no) 또는 이상광 굴절률(ne)과 동일한 굴절률을 갖는다.
이러한 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치(210)의 동작을 도면을 참조하여 살펴보기로 한다. 설명을 위하여, 도3a 및 도3b에서는 레플리카층(254)의 굴절률을 액정층(260)의 상광 굴절률(no)과 동일한 것으로 가정하고 액정층(254)의 상광 굴절 률(no)은 도면의 절단면에 평행한 방향에 따른 굴절률이라고 가정한다.
도3a에 도시한 바와 같이, 우선 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252)에 동일한 전압이 인가된 경우, 즉 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252) 사이에 전압차가 없는 경우에는 전기장이 생성되지 않으며 액정층(260)의 액정 분자(262)는 초기 배열 방향인 다수의 제1전극(242)과 다수의 제2전극(252)에 평행한 방향을 유지한다.
이러한 상태의 렌티큘러 어레이(230)에, 표시패널(220)로부터 절단면에 평행한 방향(화살표 방향)으로 편광된 입사광(LP)이 입사하여 액정층(260)과 레플리카층(254)을 통과할 경우, 절단면에 평행한 방향으로 편광된 입사광(LP)이 느끼는 액정층(260)과 레플리카층(254)의 굴절률은 상광 굴절률(no)로 동일하다. 따라서 입사광(LP)은 액정층(260)과 레플리카층(254)의 계면에서 굴절되지 않고 직진하여 렌티큘러 어레이(230)를 통과한다.
이 때 좌우안용 화소(PL,PR)는 좌우안용 영상을 각각 표시할 수도 있지만, 해상도가 증가된 하나의 2차원 영상을 표시할 수도 있다.
다음, 도3b에 도시한 바와 같이, 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252)에 상이한 전압이 인가된 경우, 즉 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252) 사이에 전압차가 있는 경우에는 제1 및 제2기판(232, 234)의 내면에 평행한 수평 전기장(E)이 생성되며 액정층(260)의 액정 분자(262)는 초기 배열 방향과 수직인 방향으로 회전하여 다수의 제1전극(242)과 다수의 제2전극(252)에 수직인 방향으로 재배열된다.
이러한 상태의 렌티큘러 어레이(230)에, 표시패널(220)로부터 절단면에 평행한 방향(화살표 방향)으로 편광된 입사광(LP)이 입사하여 액정층(260)과 레플리카층(254)을 통과할 경우, 절단면에 평행한 방향으로 편광된 입사광(LP)이 느끼는 액정층(260)의 굴절률은 이상광 굴절률(ne)인 반면, 레플리카층(254)의 굴절률은 상광 굴절률(no)이 된다. 즉, 액정분자(262)가 생성된 수평 전기장(E)에 따라 회전함으로써, 액정층(260)은 절단면에 평행한 방향으로 편광된 빛에 대하여 그 굴절률이 이상광 굴절률(ne)인 매질로 작용하는 것이다. 따라서 입사광(LP)은 서로 다른 굴절률을 갖는 액정층(260)과 레플리카층(254)의 계면에서 굴절되어 진행하고 렌티큘러 어레이(230)는 광학수단인 렌즈로 작용한다.
따라서 렌티큘러 어레이(230)는 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252)에 인가되는 전압에 의하여 단순한 투과층 또는 렌즈로 작용하여 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치(210)가 2D 모드와 3D 모드 사이에서 전환될 수 있게 한다.
이 때 액정층(260)을 구동하는 전기장은 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252)사이에 인가되는 전압에 의하여 발생하는데, 제1전극(242)과 제2전극(252)은 모두 제1기판(232) 상부에 인접하여 형성되므로 그 간격은 수 μm에 불과하고 그 결과 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252)에 인가되는 전압이 수 V인 경우에도 충분히 액정층(260)을 구동할 수 있는 세기를 갖는 전기장을 생성할 수 있다.
따라서 본 발명의 제1실시예에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장 치(210)에서는 구동전압 및 전력소모가 감소된 상태로 2D 모드와 3D 모드 사이의 전환이 가능하다.
한편, 도3a 및 도3b에서는 레플리카층(254)의 굴절률이 액정층(260)의 상광 굴절률(no)과 동일한 것으로 가정하여 설명하였으나, 다른 실시예에서는 레플리카층(254)의 굴절률이 액정층(260)의 이상광 굴절률(ne)과 동일하게 설계하는 것도 가능하다. 그 경우에는 도3a 및 도3b의 절단면에 평행한 방향으로 편광된 입사광에 대하여 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252)에 동일한 전압을 인가했을 때 렌티큘러 어레이(230)가 광학수단인 렌즈로 작용하고, 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252)에 상이한 전압을 인가했을 때 렌티큘러 어레이(230)가 단순한 투과층으로 작용하여 2D 모드와 3D 모드의 전환을 가능하게 한다.
또한 도3a 및 3b에서는 표시패널(220)이 절단면에 평행한 방향으로 편광된 입사광을 방출하는 것을 예로 들었으나 또 다른 실시예에서는 표시패널(220)이 절단면에 수직한 방향으로 편광된 입사광을 방출하도록 설계하는 것도 가능하다. 그 경우 레플리카층(254)이 액정층(260)의 상광 굴절률(no)과 동일한 굴절률을 갖는다는 가정 하에, 도3a 및 3b의 절단면에 수직한 방향으로 편광된 입사광에 대하여 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252)에 동일한 전압을 인가했을 때 렌티큘러 어레이(230)가 광학수단인 렌즈로 작용하고, 각각의 제1전극(242)과 제2전극(252)에 상이한 전압을 인가했을 때 렌티큘러 어레이(230)가 단순한 투과층으로 작용하여 2D 모드와 3D 모드의 전환을 가능하게 한다.
한편, 도3a 및 도3b에서 다수의 제1전극(242)과 다수의 제2전극(252)은 동일한 층에 이격되어 형성되는 것을 예로 들었으나 다른 실시예에서는 절연막을 사이에 두고 서로 다른 층으로 형성할 수도 있다.
그리고 본 발명의 제1실시예에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치에 사용되는 액정층(260)의 상광 굴절률(no) 및 이상광 굴절률(ne)은 각각 1.5~1.6의 범위 및 1.7~2.0의 범위의 값을 가지고, 상광 굴절률(no) 및 이상광 굴절률(ne)의 차이, 즉 굴절률 이방성이 커지면 레플리카층(254)의 요철패턴의 구면반경을 감소시켜도 렌티큘러 어레이(230)가 효과적인 렌즈로 작용하므로 액정층(260)의 두께를 줄일 수 있다.
도5는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치용 렌티큘러 어레이의 사시도이다. 제2실시예는 제1실시예와 비교하여 수평전기장을 생성하는 제1전극과 제2전극의 구조만 다르므로 동일한 부분과 그 동작원리에 대한 설명은 생략한다.
도시하지는 않았지만, 본 발명의 제2실시예에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치는 표시패널과 표시패널 상부에 배치되는 렌티큘러 어레이로 구성되며, 표시패널에는 각각 좌안용 영상과 우안용 영상을 표시하는 좌안용 화소와 우안용 화소가 순차적으로 반복 배열되어 있다.
그리고 도5에 도시한 바와 같이, 렌티큘러 어레이는 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판(미도시) 그리고 이들 사이로 형성되는 제1전극(342), 절연층(미도시), 다수의 제2전극(352), 제1배향막(미도시), 액정층(미도시), 제2배향막(미도시), 레플리카층(354)을 포함한다.
즉, 제1기판 상부 전면에 제1전극(342)이 형성되고, 제1전극(342) 상부에 절연층이 형성되고, 절연층 상부에 다수의 제2전극(352)이 형성되어, 제1전극(342)과 다수의 제2전극(352)은 서로 절연된다.
또한 레플리카층(354)은 반원통 형태의 요철패턴을 구비하여 액정층이 요철패턴의 형태를 유지하게 한다.
다수의 제2전극(352)은 레플리카층(354)의 요철패턴의 반원통 형태의 길이 방향을 따라 배열되는 막대 형상을 가지며, 서로 평행하게 이격되어 하부의 제1전극(342)을 노출한다.
이 때 액정층을 구동하는 수평 전기장은 제1기판 전면의 제1전극(342)과 서로 이격된 다수의 제2전극(352) 사이에서 생성된다. 즉, 다수의 제2전극(352)과 다수의 제2전극(352) 사이로 노출된 제1전극(342)에 각각 서로 다른 전압이 인가되면 두 전극 사이에 전기장이 생성되고 이 전기장의 수평성분이 액정층을 구동하는 것이다.
전기장 생성 전극의 구조를 제외한 그 외의 요소들, 예를 들어 레플리카 층(354)의 굴절률과 액정층의 상광 굴절률(no) 또는 이상광 굴절률(ne)의 동일성, 편광된 입사광의 입사, 배향막의 배향방향, 인가되는 전압의 동일성 여부에 따른 2D 모드와 3D 모드 사이의 전환 등은 제1실시예와 동일하다.
본 발명에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치의 표시패널은 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 전계발광표시장치(FED: Field Emission Display), 플라즈마영상표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 전기발광표시장치(EL: Electroluminescent Display) 등의 평판표시장치(Flat Panel Display: FPD)가 사용될 수 있다. 그런데 표시패널은 편광된 입사광을 렌티큘러 어레이로 공급해야 하므로, 액정표시장치는 편광판을 포함하여 편광된 빛을 방출하므로 별도의 광학수단없이 그대로 표시패널로 사용가능하고 그 외의 평판표시장치의 경우 편광판을 부착하여 표시패널로 사용할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명에 따른 렌티큘러 어레이 방식 영상표시장치에서는, 전기장 생성 전극이 동일한 기판에 형성되고 그 때 생성되는 수평 전기장에 의해 액정층이 구동되 어 2D 모드 및 3D 모드 사이에서 전환된다. 따라서 구동 전압 및 전력소모가 감소된다.

Claims (14)

  1. 표시패널과;
    상기 표시패널 상부에 배치되는 제1기판과;
    상기 제1기판 상부에 형성되는 다수의 제1전극과;
    상기 다수의 제1전극과 교대로 이격 배열되는 다수의 제2전극과;
    상기 제1기판과 마주보는 제2기판과;
    상기 제2기판 하부에 형성되며, 반원통형상의 요철패턴을 갖는 레플리카층과;
    상기 다수의 제2전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층
    을 포함하는 영상표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 제2전극과 상기 액정층 사이에 형성되는 제1배향막과;
    상기 레플리카층과 상기 액정층 사이에 형성되는 제2배향막
    을 더욱 포함하는 영상표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 제1전극 상부에 형성되는 절연막을 더욱 포함하고, 상기 다수의 제2전극은 상기 절연막 상부에 형성되는 포함하는 영상표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 요철패턴의 반원통형상을 따라 수평 배향되는 영상표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 제1전극과 상기 다수의 제2전극 각각은 상기 요철패턴의 반원통형상에 평행한 막대형상을 갖는 영상표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 제1전극과 상기 다수의 제2전극에 상이한 전압이 인가되어 상기 요철패턴의 반원통형상에 수직한 수평 전기장이 생성되고, 상기 수평 전기장에 의하여 상기 액정층의 액정분자가 수평으로 회전하는 영상표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레플리카층은 상기 액정층의 상광 굴절률(no) 또는 이상광 굴절률(ne)과 동일한 굴절률을 갖는 영상표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 상광 굴절률(no)은 1.5에서 1.6 사이의 값을 가지고, 상기 이상광 굴절률(ne)은 1.7에서 2.0 사이의 값을 가지는 영상표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널은 편광된 입사광을 상기 제1기판으로 공급하는 영상표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 표시패널은, 적어도 하나의 편광판을 포함하는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 전계발광표시장치(FED: Field Emission Display), 플라즈마영상표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 전기발광표시장치(EL: Electroluminescent Display) 중의 하나인 영상표시장치.
  11. 표시패널과;
    상기 표시패널 상부에 배치되는 제1기판과;
    상기 제1기판 상부에 형성되는 제1전극과;
    상기 제1전극 상부에 형성되며, 서로 평행하게 이격되는 다수의 제2전극과;
    상기 제1기판과 마주보는 제2기판과;
    상기 제2기판 하부에 형성되며, 반원통형상의 요철패턴을 갖는 레플리카층과;
    상기 다수의 제2전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층
    을 포함하는 영상표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 레플리카층은 상기 액정층의 상광 굴절률(no) 또는 이상광 굴절률(ne)과 동일한 굴절률을 갖는 영상표시장치.
  13. 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과;
    상기 제1기판 상부에 형성되는 다수의 제1전극과;
    상기 다수의 제1전극과 교대로 이격 배열되는 다수의 제2전극과;
    상기 제2기판 하부에 형성되며, 반원통형상의 요철패턴을 갖는 레플리카층과;
    상기 다수의 제2전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층
    을 포함하는 영상표시장치용 렌티큘러 어레이.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 레플리카층은 상기 액정층의 상광 굴절률(no) 또는 이상광 굴절률(ne)과 동일한 굴절률을 갖는 영상표시장치용 렌티큘러 어레이.
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