KR20080064618A

KR20080064618A - 고효율 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치

Info

Publication number: KR20080064618A
Application number: KR1020070001709A
Authority: KR
Inventors: 김대식; 세르게이 세스닥; 차경훈; 구재필; 황선덕
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-01-05
Filing date: 2007-01-05
Publication date: 2008-07-09
Also published as: US7567307B2; CN101216607A; US20080165296A1; EP1942681A1; CN101216607B; EP1942681B1; KR101086422B1

Abstract

고효율의 2차원/3차원 겸용 디스플레이가 개시된다. 개시된 2차원/3차원 겸용 디스플레이는 광원 유닛과; 상기 광원 유닛으로부터의 광을 제1편광 또는 상기 제1편광과 직교하는 제2편광으로 바꾸어 출사하는 편광 스위칭 유닛과; 입사광을 투과시키는 슬릿과 상기 제1편광 및 제2편광 중 어느 한 편광은 투과시키고 나머지는 반사시키는 배리어가 교대로 배열된 패럴랙스 배리어와; 상기 패럴랙스 배리어를 투과한 광을 화상신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;를 포함하여, 상기 편광스위칭 유닛에 인가되는 전기적 신호를 제어함으로써 2차원 영상과 3차원 영상이 상호 전환되는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치{Highly efficient 2D/3D switchable display device}

도 1은 일반적인 구조의 패럴랙스 배리어 방식의 입체영상 디스플레이의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 배리어 부분에 반사막을 형성한 종래 구조의 패럴랙스 배리어

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치를 개략적으로 보이는 도면이다.

도 4a 내지 도 4d는 패럴랙스 배리어에서 슬릿과 배리어가 교차 배열된 형태를 예시하여 보이는 보이는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예의 패럴랙스 배리어에서 배리어로 채용된 와이어 그리드 편광자의 구조를 보이는 도면이다.

도 6은 와이어 그리드 편광자의 편광소멸비를 예시적으로 보이는 그래프이다.

도 7a 및 도 7b는 도 2의 실시예가 각각 3D 모드와 2D모드로 동작하는 경우의 광경로를 보인 도면이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치를 개략적으로 보이는 도면이다.

도 9a 및 도 9b는 각각 도 8의 실시예가 각각 3D 모드와 2D모드로 동작하는 경우의 광경로를 보인 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...광원 유닛 120...반사판

200...편광 스위칭 유닛 210...편광자

230...위상지연자 300...패럴랙스 배리어

310...슬릿 330...배리어

400...디스플레이 패널 420...편광스위치

본 발명은 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치에 관한 것으로, 특히, 2차원 디스플레이에서 삼차원 디스플레이로 전환시의 광손실을 개선한 편광된 광을 제공하는 조명장치에 관한 것으로, 특히, 출사광의 편광 방향을 용이하게 다양화 할 수 있는 구조의 조명장치에 관한 것이다.

최근 입체 영상 표시장치는 의료영상, 게임, 광고, 교육, 군사 등 여러 분야에서 다양하게 적용되고 있으며, 입체 영상을 디스플레이하기 위한 방식으로 홀로그래피나 스테레오스코피(stereoscopy) 방식이 널리 연구되고 있다.

홀로그래피 방식은 이상적인 디스플레이 방식이기는 하나, 코히어런트 광원이 필요하고, 먼 거리에 위치된 큰 물체를 기록하고 재생하는 것이 어렵다.

반면에 스테레오스코피 방식은 양안시차를 갖는 두 2차원 영상을 사람의 양 눈에 각각 분리하여 보여 줌으로써 입체감을 유발시킨다. 이 방식은 2개의 평면 영상을 사용하므로 구현이 간단하고 높은 해상도와 큰 깊이감을 갖는 3차원 영상을 디스플레이할 수 있다. 이러한 스테레오스코피 방식에는 양 눈에서 각 분리된 영상을 보기 위한 수단으로 편광 및 셔터를 사용하는 안경식과 디스플레이에서 직접 영상을 분리시켜 시역을 형성시키는 비안경식(Autostereoscopy)이 있다. 비안경식 입체 영상 디스플레이 방식은 관찰범위가 고정되어 소수인원에 한정되는 단점이 있지만 별도의 안경을 착용해야 하는 불편함이 있는 안경식보다는 일반적으로 선호되며, 스테레오 이미지(stereo image)를 이용하여 가상으로 3차원 영상을 구현하는 방식인 패럴랙스 배리어(parallax barrier)를 채택하려는 경향이 늘고 있다. 패럴랙스 배리어는 좌/우 두 눈에 해당하는 영상 앞에 세로 혹은 가로 형태의 슬릿을 둠으로써, 상기 슬릿을 통해 합성된 입체영상을 분리 관측하게 하여 입체감을 느끼게 되는 방식이다.

도 1은 일반적인 패럴랙스 배리어(parallax barrier) 방식의 입체 영상표시장치의 개략적인 구성을 보이는 도면이다. 도면을 참조하면, 좌안용 이미지정보를 표시하는 좌안 픽셀(L)과 우안용 이미지정보를 표시하는 우안 픽셀(R)이 액정패널(10)에 번갈아 형성되어 있다. 액정패널의 하부에는 백라이트(20)가 위치하고 있다. 백라이트(20)는 전기에너지를 이용하여 액정패널(10)쪽으로 빛을 발산하는 작용을 한다. 패럴랙스 배리어(parallax barrier)(30)는 액정패널(10)과 관찰자(40)사이에 위치하여 빛을 통과시키거나 차단하는 역할을 수행한다. 즉, 패럴랙스 배리 어(parallax barrier)(30)는 우안용 픽셀(R)과 좌안용 픽셀(L)로부터 나오는 빛을 통과시키는 슬릿(32)과 차단하는 배리어(barrier)(34)를 가지고 있어 관찰자(40)에게 가상 3차원 입체 영상을 구현하도록 한다. 패럴랙스 배리어(parallax barrier)(30)의 확대평면도에서 알 수 있듯이 슬릿(32)과 배리어(34)는 수직하게 교대로 번갈아 형성되어 있다.

위와 같은 패럴랙스 배리어(parallax barrier) 방식의 3차원 입체영상 구현방법은 다음과 같다. 우선, 백라이트(20)에서 발산된 빛 중에서 관찰자(40)의 좌안을 향하는 빛은 액정패널(10)의 좌안용 픽셀(L)을 통과하고 패럴랙스 배리어(parallax barrier)(30)의 슬릿(32)을 통과하여 관찰자(40)의 좌안에 도달하는 빛(L1)이 된다. 그러나 백라이트(20)에서 발산된 빛 중에서 액정패널(10)의 좌안용 픽셀(L)을 통과하였다고 하여도, 관찰자(40)의 우안으로 향하는 빛(L2)은 배리어(34)에 의해 차단되어 관찰자(40)에게 전달되지 못하게 된다. 이와 같은 방법으로, 백라이트(20)에서 발산된 빛 중에서 관찰자(40)의 우안용 픽셀(R)을 통과하고 패럴랙스 배리어(parallax barrier)(30)의 슬릿(32)을 통과하여 관찰자(40)의 우안에 도달하는 빛(R1)이 있으며, 액정패널(10)의 우안용 픽셀(R)을 통과하였다고 하여도 관찰자의 좌안을 향하는 빛(R2)은 배리어(34)에 의해 차단되게 된다. 이와 같은 결과로, 좌안용 픽셀(L)을 통과한 빛은 관찰자(40)의 좌안에만 전달되는 빛(L1)이 되며, 우안용 픽셀(R)을 통과한 빛은 관찰자(40)의 우안에만 전달되는 빛(R1)이 되어 관찰자(40)가 인식할 수 있게 된다. 이때, 관찰자인 인간이 충분히 감지할 수 있을 정도로 좌안에 도달하는 빛(L1)과 우안에 도달하는 빛(R1) 사이에는 시차 정 보가 형성되고, 이로 인해서 관찰자는 3차원 입체영상을 감상할 수 있게 되는 것이다.

2차원/3차원 스위칭 디스플레이는 양 눈의 착시를 이용할 경우 발생되는 피로감 등을 극복하기 위하여 3D 디스플레이의 실용화로 적용시킨 것으로, 도 1과 같은 구조에서, 패럴랙스 배리어를 액정을 이용하여 구현하는 방식이 있다. 즉, 액정에 전원이 인가되었을 때 일부 화소는 백라이트(20)로부터 방출되는 빛을 차단/흡수하는 역할을 수행하여 배리어(34)의 역할을 수행하고, 또한 전원이 인가되지 않은 나머지 화소들은 패럴랙스 배리어(parallax barrier)의 슬릿(32)의 역할을 수행하여 입체영상을 구현한다. 또한, 액정에 전원이 인가되지 않았을 때 패럴랙스 배리어는 형성되지 않아 시청자의 우안 및 좌안에는 동일한 화상이 전달되어 2차원 영상이 표시된다.

한편, 이와 같이 입체영상을 표시하는 것은 많은 양의 광이 배리어에 의해 차단되어 흡수되므로 광효율이 낮다는 단점이 있다. 이는 3차원 모드에서 크로스토크를 줄이기 위해서 슬릿을 최소화하는 것을 어렵게 한다. 또한, 시점수가 많아질수록 픽셀을 차단하는 비율이 높아져 상대적인 광효율 감소는 더욱 커지므로 멀티모드로 적용하는 것을 어렵게 한다.

도 2는 광효율의 감소를 개선하기 위해 제안된 구조를 보인다. 도면을 참조하면, 백라이트(60)로부터의 광이 배리어(63) 부분에서 흡수되는 영역에 알루미늄 코팅(66)을 하여 광을 반사판(69)으로 되돌려 보내 리사이클 하는 방법을 사용하고 있다. 다만, 이러한 구조는 3차원만 가능한 구조로서 2차원/3차원 스위칭은 가능하 지 않다.

본 발명은 상술한 필요성에 의해 도출된 것으로, 광효율의 감소를 개선하여 패럴랙스 배리어에서 슬릿 크기의 최적화를 가능하게 하고 또한 다시점 방식으로도 적용이 유리한 고효율의 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치는, 광원 유닛과; 상기 광원 유닛으로부터의 광을 제1편광 또는 상기 제1편광과 직교하는 제2편광으로 바꾸어 출사하는 편광 스위칭 유닛과; 입사광을 투과시키는 슬릿과 상기 제1편광 및 제2편광 중 어느 한 편광은 투과시키고 나머지는 반사시키는 배리어가 교대로 배열된 패럴랙스 배리어와; 상기 패럴랙스 배리어를 투과한 광을 화상신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;를 포함하여, 상기 편광스위칭 유닛에 인가되는 전기적 신호를 제어함으로써 2차원 영상과 3차원 영상이 상호 전환되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차원/3차원 겸용 디스플레이 장치를 상세히 설명하기로 한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치의 구조를 보이는 도면이다. 도면을 참조하면, 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치(500)은 광원 유닛(100)과 광원 유닛(100)으로부터의 광을 제1편광 또는 상기 제1편광과 직교하는 제2편광으로 바꾸어 출사하는 편광 스위칭 유닛(200)과 슬릿(310)과 배리어(330)가 교대로 배열된 패럴랙스 배리어(300)와 패럴랙스 배리어(300)를 투과한 광을 화상신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널(400)을 포함한다.

광원 유닛(100)은 반사판(120)을 포함하여, 배리어(330)에서 반사되는 광을 재활용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 광원 유닛(100)은 일반적으로 비편광의 광을 조명하며, 편광 스위칭 유닛(200)은 광원 유닛(100)에서 조명된 비편광의 광을 전기적 제어에 의해 소정 선편광의 광으로 바꾸어 출사하는 것이다. 이를 위하여 편광 스위칭 유닛(200)은 입사된 광 중 소정 선편광의 광을 투과시키는 편광자(210)와 편광자(210)를 투과한 광의 편광을 전기적 신호 여하에 따라 이와 직교하는 편광으로 바꾸는 위상지연자(230)를 포함한다. 편광자(210)는 예를 들어 제1편광의 광을 투과시키고 이와 직교하는 제2편광의 광은 반사시키는 반사형 편광자로 구성될 수 있으며, DBEF(dual brightness enhancement film)가 채용될 수 있다. 위상지연자(230)은 입사광의 위상을 지연시켜 편광을 전환시키는 것으로, 예를 들어, 전기적 신호가 없을 때(off)는 입사광을 위상 지연 없이 그대로 투과시키며, 전기적 신호가 있을 때(on)는 입사광의 위상을 +λ/2 또는 -λ/2 만큼 지연시켜 직 교하는 편광으로 전환시킨다.

패럴랙스 배리어(300)는 광을 투과시키는 슬릿(310)과 광을 차단하는 배리어(330)가 교대로 배열된 것으로 양안시차에 의해 3차원 영상을 형성하기 위한 것이다. 슬릿(310)과 배리어(330)의 배치형태는 도 4a 내지 도 4d와 같은 예에 의할 수 있다. 각각은 슬릿(310)과 배리어(330)가 스트라이프(stripe)형, 지그 재그(zig-zag)형, 기울어진 스트라이프(slanted stripe)형, 핀홀(pin hole)형으로 배치된 것을 보이고 있다. 본 발명에서 배리어(330)에 입사하는 모든 광이 차단되는 것이 아니라, 소정 선편광의 광을 차단하는 것이며, 또한, 이러한 차단은 광을 흡수하는 것이 아니라 광이 리사이클 될 수 있도록 반사시키는 것임에 그 특징이 있다. 이를 위하여 배리어(330)는 반사형 편광자로 구성된다. 예를 들어 배리어(330)로는 도 4와 같은 와이어 그리드 편광자가 채용될 수 있으며 이에 대해서는 후술한다. 슬릿(310)은 광을 투과시킬 수 있도록 구성되며, 도시된 바와 같이 투명부재 위에 배리어(330)가 형성되고 배리어가 형성되지 않은 부분이 슬릿(310)이 된다. 또는, 슬릿(310)은 개구로 형성되는 것도 가능하다.

디스플레이 패널(400)은 패럴랙스 배리어(300)를 투과한 광을 화상신호에 따라 변조하여 영상을 형성한다. 디스플레이 패널(400)로는 액정 디스플레이 패널이 채용될 수 있다.

이하, 상기 구조의 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치(500)가 2차원 및 3차원의 영상을 형성하는 작용을 설명한다.

먼저, 배리어(330)로 채용되는 와이어 그리드 편광자의 구성과 작용을 설명 하겠다. 도 5는 도 3의 패럴랙스 배리어(300)에 채용되는 배리어(330)를 예시적으로 보이는 도면이다. 도면을 참조하면 배리어(330)는 투명기판(332) 위에 복수의 금속 와이어(335)가 주기적으로 배열된 와이어 그리드 편광자로 구성되어 있다. 와이어 그리드 편광자는 금속 와이어(335)의 재질 및 배열에 의해 입사된 광 중 금속와이어(335)의 길이 방향으로 편광된 제1편광의 광(S)은 반사시키고 금속 와이어(335)의 폭(w) 방향으로 편광된 제2편광의 광(P)은 투과시키는 것이다. 이를 위하여 금속 와이어(335)는 반사율이 높은 금속재질로 형성되는 것이 좋다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au) 또는 은(Ag)이 채용될 수 있다. 와이어 그리드 편광자의 구체적인 형상치수, 예를 들어 금속 와이어(335)의 배열 주기(T)나, 두께(h), 폭(w)등은 금속 와이어(335)의 재질과 입사되는 광의 파장(λ)을 고려하여 적절히 설계되는 양이다. 예를 들어, 금속 와이어(335)의 두께(h)는 금속와이어(335)의 길이 방향으로 편광된 광에 대해서는 반사금속으로 작용하기에 충분한 두께가 되어야 하며, 또한, 금속 와이어(335)의 폭(w)은 와이어 그리드 편광자에 입사되는 광의 파장(λ)에 비해 충분히 짧아야 한다. 또한, 배열주기(T)가 λ/2 보다 큰 경우 와이어 그리드 편광자는 광을 회절시키는 회절 격자의 기능을 하므로, 배열주기(T)는 λ/2 보다 작은 것이 바람직하다.

상기와 같이 와이어 그리드 편광자로 구성된 배리어(330)가 입사된 광 중 금속 와이어(335)의 길이방향으로 편광된 제1편광의 광(S)은 반사시키고, 이와 직교하는 제2편광의 광(P)을 투과시키는 원리는 다음과 같다. 와이어 그리드 편광자는 금속 와이어(335)를 이루는 금속의 자유전자의 편광에 대한 반응특성에 기인하여 편광을 제어한다. 제1편광의 광(S), 즉, 금속 와이어(335)의 길이 방향과 나란한 편광의 광(S)이 금속 와이어(335)에 입사되면, 금속 와이어(335)의 자유전자들은 길이 방향으로 진동하며 이에 따른 전자기파 상쇄에 의해 대부분 반사된다. 즉, 제1편광의 광(S)에 대해 금속 와이어(335)는 고반사 금속특성을 나타낸다. 다만, 반사 금속이라 해도 소량의 흡수가 일어나며, 금속의 두께가 얇은 경우 일부 투과될 수 있으므로, 반사율은 대략 90%에서 95% 정도가 된다. 일부 투과되는 광은 점선 화살표로 표시하였다. 한편, 제2편광의 광(P), 즉, 편광 방향이 금속 와이어(335)의 폭 방향과 나란한 광이 금속 와이어(335)에 입사되는 경우, 금속 와이어(335)의 자유전자들의 폭 방향 진동은 공간적으로 제한을 받게 되어, 전자기파 상쇄는 일어나지 않고 대부분 투과하게 된다. 다만, 유리와 같이 투명하다 해도 표면반사에 의해 일부 반사가 일어나며, 일부 반사되는 광은 점선 화살표로 표시하였다.

와이어 그리드 편광자의 성능은 편광소멸비(polarization extinction ratio)와 투과율로 나타낼 수 있다. 편광소멸비는 (S_i/S_t)|_Pi=0으로 정의되고, 투과율은 (P_t/P_i)|_Si=0으로 정의된다. 즉, 편광소멸비는 S 편광이 입사할 경우에 입사되는 S 편광(S_i)과 투과되는 S편광(S_t)의 광파워(optical power)의 비를 나타내고, 투과율은 P 편광이 입사할 경우 투과되는 P 편광(P_t)과 입사되는 P편광(P_i)의 광파워의 비를 나타낸다.

도 6은 와이어 그리드 편광자의 편광소멸비를 예시적으로 보인 그래프이다. 금속와이어(335)는 알루미늄(Al)이고 두께(h)가 140nm로 형성된 경우 배열 주기(T) 에 따른 편광소멸비를 입사광의 파장에 대하여 나타내고 있다. 그래프를 참조하면, 주기가 커짐에 따라 편광소멸비는 감소하며, 이러한 특성은 금속와이어(335)의 재질과 두께(h)에 따라 다르게 나타날 것이다. 이러한 특성을 고려하여 와이어 그리드 편광자의 구체적인 설계치수를 조절할 수 있다.

먼저 도 7a를 참조하면, 광원 유닛(100)으로부터 편광자(210)를 향하여 입사된 비편광의 광 중 소정 선편광 성분만 편광자(210)를 투과한다. 예를 들어 제1편광의 광(S)만 편광자(210)를 투과하여 위상지연자(230)를 향한다. 3D 모드에서 위상지연자(230)는 입사광의 위상을 지연시키지 않도록 제어되고(off), 따라서, 위상지연자(230)에 입사되는 제1편광의 광은 편광 상태를 유지하며 위상지연자(230)을 투과하고 패럴랙스 배리어(300)에 입사된다. 패럴랙스 배리어(300)의 슬릿(310)을 향하는 광은 슬릿(310)을 투과한다. 배리어(330)를 향하는 광은, 상기 배리어(330)가 제1편광의 광을 반사시키는 와이어 그리드 편광자로 구성되므로, 반사된다. 디스플레이 패널(400)에는 좌안용 픽셀(L)과 우안용 픽셀(R)이 교대로 배치되어 있다. 복수의 슬릿(310)들은 배리어(330)를 사이에 두고 분리되어 있으므로, 슬릿(310)을 투과하는 광은 좌안용 픽셀(L)과 우안용 픽셀(R)를 향하는 광으로 분리되어 각각 좌안 및 우안에 입사된다. 따라서, 좌안과 우안에는 서로 다른 이미지가 입사되므로 이에 의해 3차원 영상이 인식된다. 한편, 배리어(330)에서 반사된 광은 광원 유닛(100)을 향하며 반사판(120)에 의해 반사됨으로써 재활용된다.

도 7b는 2D 모드에 관한 것이다. 이번에는 위상지연자(230)가 입사광의 위상을 λ/2만큼 지연시키도록 제어되며(on), 따라서, 편광자(210)를 투과한 제1편광의 광은 위상지연자(230)에 의해 제1편광과 직교하는 제2편광으로 바뀐다. 배리어(330)는 제1편광의 광은 반사시키고 제2편광의 광은 투과시키는 와이어 그리드 편광자로 구성되므로, 패럴랙스 배리어(300)에 도달하는 광은 슬릿(310)을 향하거나 배리어(330)를 향하는 광 모두 투과된다. 이 경우, 좌안과 우안에는 동일한 이미지가 도달하므로 2D 영상이 형성된다.

3D 모드와 2D 모드에서 디스플레이 패널(400)에는 각각 직교하는 편광의 광이 입사되므로, 디스플레이 패널(400)에서는 각 모드에서 투과되는 광을 각각 Normally White 및 Normally Black으로 하여 화상신호가 처리되도록 한다.

상술한 설명에서 편광자(210)가 제1편광의 광을 투과시키고 위상지연자(230)는 3D 모드에서는 off 되고 2D모드에서는 on 되는 것으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것이며, 다른 구성도 가능하다. 예를 들면 편광자(210)가 제2편광의 광을 투과시키며, 위상지연자(230)는 3D 모드에서 on 되고 2D 모드에서 off 되는 것으로 구성될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치(700)를 보이는 도면이다. 본 실시예는 디스플레이 패널(400)과 패럴랙스 배리어(300) 사이에 편광스위치(420)가 더 구비된다는 점에서 도 3의 실시예와 차이가 있다.

도면을 참조하면, 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치(700)은 광원 유닛(100)과 광원 유닛(100)으로부터의 광을 전기적 신호에 따라 제1편광 또는 상기 제1편광과 직교하는 제2편광으로 바꾸어 출사하는 편광 스위칭 유닛(200)과 슬릿(310)과 배리어(330)가 교대로 배열된 패럴랙스 배리어(300)와 패럴랙스 배리어(300)를 투과한 광을 화상신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널(400)을 포함한다. 광원 유닛(100)은 반사판(120)을 포함하여 구성되며, 패럴랙스 배리어(300)는 슬릿(310)과 배리어(330)의 배열형태에 있어 도 4a 내지 도 4d의 예를 따를 수 있다. 또한, 배리어(330)로는 도 5와 같은 와이어 그리드 편광자가 채용될 수 있다. 편광 스위칭 유닛(200)은 편광자(210)와 전기적 신호 여하에 따라 입사광의 위상을 지연시키는 위상지연자(230)를 포함한다. 패럴랙스 배리어(300)와 디스플레이 패널(400) 사이에는 편광스위치(420)가 마련된다. 편광스위치(420)는 입사광의 편광을 스위칭 하여 2D 모드에서나 3D 모드에서 동일한 편광의 광이 디스플레이 패널(400)에 입사되도록 하기 위한 것이다. 편광스위치(420)로는 전기적 제어에 의해 입사광의 위상을 지연시키는 위상지연자(230)와 동일한 것이 채용될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 각각 도 8의 실시예가 3D 모드와 2D 모드로 동작하는 경우의 광경로를 보이는 도면으로, 도 7a 및 도 7b와의 차이점에 대해서만 설명한다. 도 7a에서 편광스위치(420)는 입사광의 편광을 바꾸지 않도록 제어되어 디스플레이 패널(400)로 제1편광의 광이 입사된다. 도 7b의 2D 모드에서, 편광스위치(420)는 입사광의 편광을 바꾸도록 제어된다. 따라서, 패럴랙스 배리어(300)를 투과한 제2편광의 광은 제1편광의 광으로 바뀌며, 3D 모드와 동일하게 제1편광의 광이 디스플레이 패널(400)로 입사된다. 여기서, 디스플레이 패널(400)에 입사되는 편광이 제1편광인 것으로 설명하고 있으나, 3D 모드에서 편광스위치(420)를 작동시키고 2D 모 드에서 편광스위치(420)를 작동되지 않게 하여 제2편광의 광이 디스플레이 패널()로 입사되게 하는 구성도 물론 가능하다. 디스플레이 패널(400)에서는 상기 입사되는 편광에 맞추어 Normally Black 또는 Normally White를 기준으로 화상신호가 처리되도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치는 패럴랙스 배리어의 배리어 영역을 소정 편광의 광은 투과시키고 나머지는 반사시키도록 구성함으로써, 2차원 모드에서 3차원 모드로 전환될 때 광효율이 감소하는 것을 최소화하였다. 이에 의해 본 발명은 크로스토크를 줄일 수 있도록 패럴랙스 배리어의 슬릿을 최소화 할 수 있으며, 또한 다시점 방식으로도 적용이 유리하다는 이점이 있다.

이러한 본원 발명인 2차원/3차원 겸용 디스플레이는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

광원 유닛과;

상기 광원 유닛으로부터의 광을 제1편광 또는 상기 제1편광과 직교하는 제2편광으로 바꾸어 출사하는 편광 스위칭 유닛과;

입사광을 투과시키는 슬릿과 상기 제1편광 및 제2편광 중 어느 한 편광은 투과시키고 나머지는 반사시키는 배리어가 교대로 배열된 패럴랙스 배리어와;

상기 패럴랙스 배리어를 투과한 광을 화상신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;를 포함하여,

상기 편광스위칭 유닛에 인가되는 전기적 신호를 제어함으로써 2차원 영상과 3차원 영상이 상호 전환되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 광원 유닛은 반사판을 포함하며,

상기 배리어에서 반사된 광은 상기 반사판에 의해 리사이클 되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 편광스위칭 유닛은,

상기 제1편광 또는 제2편광 중 어느 한 편광을 투과시키는 편광자;

상기 편광판을 투과한 광의 위상을 전기적 신호에 따라 지연시키는 위상지연 자;을 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제3항에 있어서, 상기 위상지연자는,

전기적 신호에 따라 파장 λ인 입사광의 위상을 0, +λ/2 또는 -λ/2 만큼 위상 지연하는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제3항에 있어서, 상기 편광자는,

상기 제1편광 또는 제2편광 중 어느 한 편광을 투과시키고 나머지는 반사시키는 반사형 편광자인 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제5항에 있어서,

상기 편광자는 DBEF인 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 배리어는 반사형 편광자로 구성된 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 디스플레이 패널은,

3D 모드에서 출사되는 편광의 광은 Normally Black으로, 2D모드에서 출사되는 편광의 광은 Normally White로 하여 신호 처리되거나,

3D 모드에서 출사되는 편광의 광은 Normally White로, 2D모드에서 출사되는 편광의 광은 Normally Black으로 하여 신호 처리되는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 패럴랙스 배리어와 상기 디스플레이 패널 사이에는 2D 모드에서 출사되는 광의 편광과 3D모드에서 출사되는 광의 편광을 일치하게 하는 편광스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배리어는 와이어 그리드 편광자로 구성된 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제10항에 있어서,

상기 슬릿의 크기는 상기 배리어의 크기와 같거나 또는 상기 배리어의 크기보다 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제11항에 있어서,

상기 패럴랙스 배리어는 상기 슬릿과 상기 배리어가 스트라이프 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제11항에 있어서,

상기 패럴랙스 배리어는 상기 슬릿과 상기 배리어가 지그 재그(zig-zag) 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.
제11항에 있어서,

상기 패럴랙스 배리어는 상기 슬릿과 상기 배리어가 핀 홀 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치.