KR20090054650A - 배리어엘시디를 이용한 영상표시장치 및 그의이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 눈과 영상 사이에 배리어엘시디를 형성하여 양안시차를 이용해 입체영상을 구현하며 고스트(ghost)가 발생하지 않는 배리어엘시디 이용한 영상표시장치 및 그의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 방법에 관한 것이다.

이 발명에 따른 배리어엘시디를 이용한 영상표시장치는, 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 사이에 유리의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 매질이 충진된 충진층을 포함한다.

또한, 이 발명에 따른 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 방법은, 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 중 하나의 패널의 합착면의 테두리에 접착물질을 도포하는 제1단계와, 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착면을 마주보도록 정렬하는 제2단계와, 상기 제2단계의 정렬된 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널을 합착하는 제3단계와, 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 사이 공간에 인덱스매칭물질을 주입하는 제4단계를 포함한다.

입체영상, 배리어엘시디, 고스트, ghost, 유막현상

Description

배리어엘시디를 이용한 영상표시장치 및 그의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 방법 {The method which can reduce ghost and oil in the stereoscopic parallax LCD barrier}

이 발명은 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 눈과 영상 사이에 배리어엘시디를 형성하여 양안시차를 이용해 입체영상을 구현하며 고스트(ghost)가 발생하지 않는 배리어엘시디 이용한 영상표시장치 및 그의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 방법에 관한 것이다.

양안시차를 이용한 입체영상표시장치에 관한 기술은 오랫동안 다양한 방법들이 제안되어 왔다. 그 대표적인 방법 중의 하나는 이차원 영상 패널에 일정한 거리를 두고 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens)나 패럴렉스 배리어(Parallax Barrier)를 설치하여, 관측자의 좌우 양안에 각기 다른 영상정보가 인식되도록 하여 입체감을 갖도록 하는 방법이다.

렌티큘러 렌즈를 이용한 입체영상표시장치는 반원통형의 모양을 한 렌티큘러 스크린이라고 불리는 렌즈의 초점면에 좌우 영상을 줄무늬 형태로 배치하고 이 렌즈를 통해 렌즈판의 방향성에 따라 좌우영상이 분리돼 안경 없이 입체영상을 볼 수 있도록 한다. 렌즈 한 개의 폭은 표시기의 화소 폭에 의해 결정되는데, 좌우영상에 해당하는 두 개의 화소가 들어가도록 만든다. 이렇게 하면 렌즈 효과에 의해 렌즈의 좌측에 있는 화소는 오른쪽 눈에만 보이고, 우측에 있는 화소는 왼쪽 눈에만 보이게 됨으로써 좌우 영상의 분리가 가능해진다.

패럴렉스 배리어를 이용한 입체영상표시장치는 빛을 투과 또는 차단하기 위한 가느다란 줄무늬 모양의 수직 슬릿을 일정한 간격으로 배열시킨 다음 그 앞 또는 뒤에 적당한 간격을 두고 좌우 영상을 교대로 배치하는 기술이다. 따라서 특정한 시점에서 이 슬릿을 통해 보면 기하광학적으로 좌우영상이 분리돼 입체감을 느끼게 된다. 즉 모니터 화면 앞에 특수안경 기능을 하는 줄무늬 모양의 패럴렉스 배리어 광학판을 설치해서 사용자가 안경을 쓰지 않고도 입체 영상을 인식하도록 한다. 패럴렉스 배리어로서, 배리어엘시디(barrier LCD)가 사용된다.

이렇듯 입체영상표시장치는 대부분 양안시차를 이용해 입체 영상을 표시한다.

도 1은 미국특허 제6,108,029호에 개시된 입체영상표시장치를 도시한 도면이다. 이 입체영상표시장치는 이미지표시패널(11)의 뒤쪽에 일정 거리를 두고 패럴렉스 배리어엘시디(12)를 설치하여 구성된다. 이미지표시패널(11)은 좌영상(L)과 우영상(R)이 화소 피치(P)를 가지며 교대로 배치되고, 패럴렉스 배리어엘시디(12)는 투명한 부분(12a)과 불투명한 부분(12b)이 배리어 피치(q)를 가지며 교대로 배 치된다. 도시되지 않은 광원에서 나온 빛은 패럴렉스 배리어엘시디(12)의 투명한 부분(12a)을 통과하여 이미지표시패널(11)을 지나서 관측자의 양안(RE, LE)에 도달한다. 이때, 이미지표시패널(11)의 우영상(R)을 지나는 빛은 관측자의 오른쪽 눈(RE)에 도달되고, 이미지표시패널(11)의 좌영상(L)을 지나는 빛은 관측자의 왼쪽 눈(LE)에 각각 도달된다. 이미지표시패널(11)의 좌영상(L)과 우영상(R)에 각각 관측자의 좌우 양안에 인식되는 서로 약간 상이한 2차원 이미지 정보가 입력되며, 관측자의 뇌에서 우영상(R)과 좌영상(L)을 합성하여 입체감을 갖는 영상정보를 얻게 된다. 도 1에서는 이미지표시패널의 뒷쪽에 패럴렉스 배리어엘시디가 설치된 상태를 도시하고 있으나, 이미지표시패널이 패럴렉스 배리어엘시디의 뒷쪽에 설치될 수도 있다.

만약 패럴렉스 배리어엘시디(12)의 불투명한 부분(12b)을 모두 투명하게 하면, 광원에서 나오는 빛이 패럴렉스 배리어엘시디(12)와 이미지표시패널(11)을 고르게 통과하여 관측자에게 도달되는데, 이로써 이 입체영상표시장치는 기존의 2차원 표시장치와 동일하게 2차원 평면영상을 표시한다. 즉, 이 입체영상표시장치는 패럴렉스 배리어엘시디(12)의 불투명한 부분을 조절하여 평면 영상과 입체 영상을 겸하여 표시하게 된다.

이 입체영상표시장치는 관측자가 입체감을 효과적으로 느끼기 위해 필요한 조건이 있으며, 그 관계식은 아래의 수학식 1과 같다.

여기서, n은 양의 정수, S는 관측자의 좌우 양안의 거리, D는 이미지표시패널과 관측자 눈과의 최단거리, d는 패럴렉스 배리어엘시디와 이미지표시패널과의 최단거리, q는 패럴렉스 배리어엘시디의 배리어 피치, P는 이미지표시패널의 화소 피치이다.

이미지표시패널과 패럴렉스 배리어엘시디는 모두 엘시디패널로 구현되며, 두 독립된 엘시디패널을 접착물질로 접착하여 입체영상표시장치를 구성한다.

도 2는 입체영상표시장치의 단면도이다. 입체영상표시장치는 이미지표시패널(21)과 배리어엘시디패널(22)이 접착물질(23)로 접착되어 구성된다. 이미지표시패널(21)은 하부유리층(21a)과 액정층(21b)과 상부유리층(21c)으로 이루어지고, 배리어엘시디패널(22)은 하부유리층(22a)과 액정층(22b)과 상부유리층(22c)으로 이루어진다.

이미지표시패널(21)의 상부유리층(21c)과 배리어엘시디패널(22)의 하부유리층(22a)이 접착물질(23)로 합착되는데, 아무리 잘 밀착을 시킨다 하더라도 두 패널의 유리층 사이에 공기층(24)이 발생하며, 이 공기층(24)에 의해 광경로 변경에 의한 왜곡현상과 다중반사에 의한 왜곡현상이 발생하게 되는 문제점이 있다.

도 3은 도 2의 입체영상표시장치의 광경로 변경에 의한 왜곡현상을 도시한 도면이다. 유리층의 굴절률은 1.5이고, 공기층의 굴절률은 1이다. 굴절률이 다르면 스넬의 법칙에 의해 광경로가 변경된다. 즉, 이미지표시패널(21)의 상부유리층(21c)과 배리어엘시디패널(22)의 하부유리층(22a)이 접착될 때, 두 유리층(21c, 22a) 사이에 공기층(24)이 없으면 광경로가 변경되지 않으나 두 유리층(21c, 22a) 사이에 공기층(24)이 형성된 경우 이 공기층(24)으로 인해 굴절률이 달라져서 도 3과 같이 광경로가 변경된다. 이럴 경우, 일부의 좌영상이 오른쪽 눈으로 입사되고 일부의 우영상이 왼쪽 눈으로 입사되어, 고스트(ghost)가 발생되어 입체영상의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

도 4는 도 2의 입체영상표시장치의 다중반사에 의한 왜곡현상을 도시한 도면이다. 공기층(24)에 입사된 빛은 배리어엘시디패널(22)의 하부유리층(22a)을 통과하여야 하는데, 공기층(24)과 배리어엘시디패널(22)의 하부유리층(22a)의 굴절률이 다르기 때문에, 빛이 공기층(24)과 배리어엘시디패널(22)의 하부유리층(22a)의 경계면에서 배리어엘시디패널(22)의 하부유리층(22a)으로 통과되지 못하고 반사된다.

종래의 입체영상표시장치는 공기층(24)에 의해, 빛이 공기층(24)과 배리어엘시디패널(22)의 하부유리층(22a)의 경계면과, 공기층(24)과 이미지표시패널(21)의 상부유리층(21a)의 경계면에서 반복하여 반사되는 다중반사 현상이 발생하며, 이러한 다중반사 현상에 의해 좌우 영상이 분리되지 않고 고스트가 발생되어 입체 품질이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.

그렇다고 공기층을 없애고 이미지표시패널(21)과 배리어엘시디패널(22)을 완전히 밀착하여 이미지표시패널(21)과 배리어엘시디패널(22)의 사이 간격이 일정 거리 이하가 될 경우에는 유막현상이 발생하는 문제점이 있다. 즉, 유막 현상이 발생되지 않도록 하려면 두 패널 사이 간격을 일정 정도 띄워야 하나, 두 패널 사이 간격을 일정 거리만큼 유지한 경우에는 입체 특성의 왜곡 현상이 발생하는 문제가 발생한다.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 이 발명의 목적은 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 사이를 유리층과 유사한 굴절률을 가진 매질로 충진함으로써, 광경로 변경이나 다중반사가 발생되지 않고 그로 인한 고스트가 발생되지 않으며, 아울러 두 패널 사이 간격이 일정 정도 유지되어 유막 현상도 발생하지 않는 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치 및 그의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 방법을 제공하기 위한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 배리어엘시디를 이용한 영상표시장치는, 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치에 있어서, 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 사이에 유리의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 매질이 충진된 충진층을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따른 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 방법은, 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 중 하나의 패널의 합착면에 인덱스매칭물질을 프린팅하는 제1단계와, 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착면을 마주보도록 정렬하는 제2단계와, 상기 제2단계의 정렬된 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널을 합착하는 제3단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 이 발명에 따른 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 방법은, 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 중 하나의 패널의 합착면의 테두리에 접착물질을 도포하는 제1단계와, 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착면을 마주보도록 정렬하는 제2단계와, 상기 제2단계의 정렬된 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널을 합착하는 제3단계와, 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 사이 공간에 인덱스매칭물질을 주입하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

이러한 이 발명에 따르면 광경로 변경에 의한 입체영상 왜곡을 막아 고스트(ghost)를 감소시키고 다중반사에 의한 입체영상의 왜곡을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 유막 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 이 발명의 한 실시예에 따른 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치 및 그의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 방법을 보다 상세하게 설명한다.

도 5는 이 발명의 한 실시예에 따른 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 구성도이다.

이 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치는, 통상적인 구조의 이미지표시 패널(21)과 배리어엘시디패널(22)이 합착되어 이루어진다. 이미지표시패널(21)의 상측면 위에 배리어엘시디패널(22)이 합착될 수도 있고, 배리어엘시디패널(22)의 상측면 위에 이미지표시패널(21)이 합착될 수도 있다. 이미지표시패널(21)과 배리어엘시디패널(22) 사이에 유리의 굴절률과 같거나 유사한 매질로 충진된 충진층(51)을 포함하여 구성한다.

이 충진층(51)은 인덱스 매칭 오일(index matching oil) 또는 접착 테이프로 구현된다. 접착 테이프는 유리층과 플라스틱 필름(plastic film) 사이를 충진할 때 적합한 물질이고, 인덱스 매칭 오일은 유리층과 유리층 사이를 충진할 때 적합한 물질이다. 인덱스 매칭 오일이 액상일 경우, 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 사이층의 테두리는 인덱스 매칭 오일이 새지 않도록 접착물질(23)로 실링(sealing)된다.

이하, 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 공정을 설명한다. 이 발명에서는 두 패널 사이를 일정 간격 이상으로 띄우고 그 사이에 인덱스매칭오일을 충진하는 방법을 제안함으로써, 고스트와 유막현상을 동시에 제거한다.

인덱스매칭물질(index matching material)이 고체 또는 젤(gel) 상태인 경우의 합착 공정과, 인덱스매칭물질이 액체 상태인 경우의 합착 공정이 다르다.

인덱스매칭물질이 고체 또는 젤 상태인 경우에는, 배리어엘시디패널 또는 이미지표시패널의 접착면에 인덱스매칭물질을 바르거나 프린트한 후 나머지 패널을 합착하면 충분하다.

그러나, 현재 상용화된 인덱스매칭물질은 오일(oil)로서 액체상태로 존재한다.

인덱스매칭물질이 액체 상태인 경우의 합착 공정은 다음과 같다.

먼저, 이미지표시패널 또는 배리어엘시디패널의 합착면의 테두리에 접착물질을 도포한다. 이때, 인덱스매칭물질을 주입하는 방법에 따라 주입구를 남겨야 할 수도 있다. 이 실링공정은 점착 시트를 이용하거나, 자외선 경화(UV curable)되거나 상온에서 경화되는 실런트 또는 실리콘 등을 이용할 수 있다.

다음, 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착면의 중심부에 두 패널의 사이 간격이 일정하게 유지될 수 있도록 스페이서를 형성한다. 이 스페이싱(spacing) 공정은 크기가 작은 입체영상표시장치를 제조할 경우에는 생략할 수 있다. 그러나, 크기가 큰 입체영상표시장치를 제조할 때에는 필수적인 공정인데, 배리어엘시디패널과 이미지표시패널의 중심부가 안쪽으로 처지거나 바깥쪽으로 처져서, 배리어엘시디패널과 이미지표시패널의 패널 중심부에서의 사이 간격과 테두리쪽에서의 사이 간격이 달라질 수 있다. 이럴 경우, 인덱스매칭물질이 균일하게 주입되지 못하고 두 패널 사이 간격이 달라짐으로써 일부에 유막 현상 등이 발생될 수 있다.

다음, 이미지표시패널과 배리어엘시디패널을 합착한다. 예컨대, 이미지표시패널의 테두리에 접착물질을 도포하고, 배리어엘시디패널의 중심부에 스페이서를 산포한 후, 두 패널의 합착면이 마주보도록 합착한다.

다음, 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 사이의 주입구를 통해 인덱스매칭 물질을 주입한다. 이 인덱스매칭물질 주입공정은, 액정 주입공정과 같이 진공주입, ODF(one drop filling), 또는 모세관 현상을 이용한 주입 방법을 이용한다.

다음, 인덱스매칭물질을 주입한 주입구를 마무리 실링한다. 인덱스매칭물질 주입공정으로서, ODF(one drop filling) 방법을 사용하는 경우에는 마무리 실링공정이 필요하지 않는다.

또한, 주입구를 마무리 실링한 후, 입체영상표시장치의 외부에 실리콘을 도포하여 실링 특성을 보강할 수도 있다.

이러한 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 합착 공정은 공정 재료 및 방식에 따라 그 공정 순서가 변경될 수도 있다.

위의 실시예에서는 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착 공정으로서, 이 발명을 설명하였으나, 이 발명은 이에 한정되지 아니하며, 렌티큘라 렌즈와 이미지표시패널과, 패턴드 리타더와 이미지표시패널과 같이 두 개의 패널을 이용하여 좌안영상과 우안영상을 분리하여 입체를 구현하는 모든 영상표시장치에 적용할 수 있다.

또한, 이 발명은 이미지표시패널이 인쇄물일 수도 있다.

이상에서 이 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 이 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 미국특허 제6,108,029호에 개시된 입체 영상 표시장치를 도시한 도면,

도 2는 종래의 입체영상표시장치의 단면도,

도 3은 도 2의 입체영상표시장치의 광경로 변경에 의한 왜곡현상을 도시한 도면,

도 4는 도 2의 입체영상표시장치의 다중반사에 의한 왜곡현상을 도시한 도면,

도 5는 이 발명의 한 실시예에 따른 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 구성도이다.

Claims (7)

1. 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치에 있어서,

   이미지표시패널과 배리어엘시디패널 사이에 유리의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 매질이 충진된 충진층을 포함한 것을 특징으로 하는 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 충진층은 접착 테이프인 것을 특징으로 하는 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 충진층은 인덱스매칭오일인 것을 특징으로 하는 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치.
4. 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 중 하나의 패널의 합착면에 인덱스매칭물질을 프린팅하는 제1단계와,

   상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착면을 마주보도록 정렬하는 제2단계와,

   상기 제2단계의 정렬된 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널을 합착하는 제3단계를 포함한 것을 특징으로 하는 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착 방법.
5. 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 중 하나의 패널의 합착면의 테두리에 접착물질을 도포하는 제1단계와,

   상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착면을 마주보도록 정렬하는 제2단계와,

   상기 제2단계의 정렬된 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널을 합착하는 제3단계와,

   상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 사이 공간에 인덱스매칭물질을 주입하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 하는 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1단계 후 상기 이미지표시패널과 배리어엘시디패널 중 하나의 패널의 합착면의 중심부에 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착 방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 제4단계 후 상기 인덱스매칭물질을 주입한 주입구를 마무리 실링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배리어엘시디를 이용한 입체영상표시장치의 이미지표시패널과 배리어엘시디패널의 합착 방법.

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