KR20110114236A - 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름과 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름과 이를 이용한 액정표시장치 Download PDF

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이승희
임영진
권동원
최진욱
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전북대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 편광안경에 의해 입체화상을 구현하기 위한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름에 관한 것이다. 본 발명의 위상지연 필름은 액정표시장치를 향하여 부착되는 λ/2 필름층과, λ/2 필름층의 위에 부착되는 λ/4 필름층을 포함하며, λ/4 필름층은 λ/2 필름층으로부터 출력되는 선편광된 빛을 우원편광된 빛으로 변환하는 제1 영역과 좌원편광된 빛으로 변환하는 제2 영역을 갖는다. 이러한 본 발명에 의하면 편광안경에 의해 입체화상을 구현할 때 넓은 파장 영역에서 우안 화상과 좌안 화상의 이미지 혼합을 방지하여, 입체화상을 더욱 분명하게 구현할 수 있다.

Description

입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름과 이를 이용한 액정표시장치{PHASE RETARDATION FILM FOR STEREOSCOPIC LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THIS PHASE RETARDATION FILM}
본 발명은 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 우안 화상과 좌안 화상의 이미지 혼합을 방지하여, 입체화상을 더욱 분명하게 구현하기 위한 광대역 위상지연 필름에 관한 것이다.
최근 들어, TV 시장은 좀더 현실적으로 표현된 이미지를 보고자 하는 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 3D 기술이 급격한 발전과 함께 성장하고 있다. 현재까지 개발된 입체화상 표시장치의 방식은 편광안경을 이용하는 것과 무안경식으로 나뉘어져 있으며, 이 중에서 편광안경 방식이 좀더 완벽한 입체화상을 구현하고 있다. 따라서 편광안경 방식에 적합한 액정표시소자를 제조하기 위해 액정표시소자의 상부 편광판 상부에 위상지연 필름을 위치시켜 좌안 화상과 우안 화상에 차이를 두었다. 하지만 종래의 위상 지연필름은 550nm 파장 부근에서만 빛의 편광 상태를 정확히 변환시키고 단파장 지역과 장파장 지역은 빛이 정확히 편광되지 않기 때문에, 편광된 빛이 편광안경에 도달했을 때 우안 화상과 좌안 화상이 직선편광 상태에서 정확한 직교를 이루지 않으므로 이미지의 혼합이 발생하여 입체화상의 표시가 완전하지 않다는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 편광안경에 의해 입체화상을 구현할 때 우안 화상과 좌안 화상의 이미지 혼합을 방지하여, 입체화상을 더욱 분명하게 구현하기 위한 광대역 위상지연 필름을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 편광안경에 의해 입체화상을 더욱 분명하게 구현하기 위한 액정표시장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적들은 아래 설명에 의해 이해될 것이다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 편광안경에 의하여 입체화상을 구현하기 위한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름에 있어서, 상기 액정표시장치의 상부편광판의 상부에 부착되는 제1 수평배향막과, 상기 제1 수평배향막의 상부에 부착되는 λ/2 필름층과, 상기 λ/2 필름층의 상부에 부착되는 제2 수평배향막과, 상기 제2 수평배향막의 상부에 부착되는 λ/4 필름층을 포함하며, 상기 λ/4 필름층은 상기 λ/2 필름층으로부터 출력되는 선편광된 빛을 우원편광된 빛으로 변환하는 제1 영역과 좌원편광된 빛으로 변환하는 제2 영역을 갖고, 상기 제1 수평배향막은 상기 λ/2 필름층의 위상지연축을 정의하고, 상기 제2 수평배향막은 상기 λ/4 필름층의 위상지연축을 정의하는 위상지연 필름을 일 특징으로 한다.
또한 본 발명은 편광안경에 의하여 입체화상을 구현하기 위한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름에 있어서, 상기 액정표시장치를 향하여 부착되는 λ/2 필름층과, 상기 λ/2 필름층의 위에 부착되는 λ/4 필름층을 포함하며, 상기 λ/4 필름층은 상기 λ/2 필름층으로부터 출력되는 선편광된 빛을 우원편광된 빛으로 변환하는 제1 영역과 좌원편광된 빛으로 변환하는 제2 영역을 갖는 위상지연 필름을 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 편광안경에 의하여 입체화상을 구현하기 위한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름에 있어서, 상기 액정표시장치를 향하여 부착되는 λ/2 필름층과, 상기 λ/2 필름층의 위에 부착되는 λ/4 필름층을 포함하며, 상기 λ/4 필름층에는 상기 λ/2 필름층으로부터 출력되는 선편광된 빛을 우원편광 또는 좌원편광된 빛으로 변환하는 영역이 주기적으로 배치되는 위상지연 필름을 또 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 위상지연 필름이 상부편광판의 상부에 코팅된 입체화상 액정표시장치를 또 다른 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 편광안경에 의해 입체화상을 구현할 때 넓은 파장 영역에서 우안 화상과 좌안 화상의 이미지 혼합을 방지하여, 입체화상을 더욱 분명하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름을 통과한 빛의 광학 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름을 통과한 빛의 광학 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 설명의 일관성을 위하여 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용한다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 입체화상 액정표시장치용 위상지연필름의 분해 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정층(300)을 사이에 두고 하부기판(200)과 상부기판(400)을 포함하여 이루어지며, 하부기판(200) 및 상부기판(400)의 상면에는 각각 하부편광판(100) 및 상부편광판(500)이 부착되고, 상부편광판(500) 상부에는 위상지연 필름(600)이 형성되고 있다. 또한, 액정표시장치에 의하여 구현된 화상으로부터 사용자가 3D 입체화상을 볼 수 있도록 하기 위한 편광안경(700)이 별도로 구비된다. 하부편광판(100)과 상부편광판(500)은 투과축이 서로 90°각도를 이루도록 구성할 수 있다.
본 실시예에 의한 위상지연 필름(600)은 상부편광판(500)의 상부에 코팅형으로 형성되며, 이러한 위상지연 필름(600)은 상부편광판(500) 표면으로부터, 배향막(610), λ/2 필름(620), 배향막(630), λ/4 필름(640), 하드코팅층(650), 저반사층(660)의 순서로 적층된 구조를 갖는다.
위상지연 필름(600)을 구성하기 위해 사용되는 배향막(610, 630)은 수평배향막을 사용하고, λ/2 필름(620)과 λ/4 필름(640)의 위상지연축을 좌안 화상을 위한 영역과 우안 화상을 위한 영역으로 나누어 각각 다른 방향으로 배향하기 위해 광배향 방법을 사용한다. λ/2 필름(620)과 λ/4 필름(640)은 광경화성 반응성 액정 단량체를 이용하여 코팅 방식으로 형성하고, 굴절률 이방성이 0.05 이상인 물질로 이루어지며, 광 개시제와 이로부터 중합 개시가 가능한 한가지 이상의 단량체로부터 선택된 단량체의 혼합물을 포함한다.
단량체 혼합물로는 디아크릴레이트(Di-acrylate) 반응성 메소겐 재료(RM 257 및 RM 258)나 모노아크릴레이트(Mono-acrylate) 반응성 메소겐 재료(RM 305 및 RM 308)와 같은 반응성 액정 단량체나, 또는 이의 혼합물, 에틸아크릴레이트(Ethyl acrylate), 부틸아크릴레이트(Butyl acrylate), 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate)와 같이 아크릴기를 하나 이상 포함하는 아크릴 단량체(Acrylate monomer), 스티렌(Styrene), 디비닐벤젠(Divinylbenzene)과 같이 비닐기를 하나 이상 포함하는 비닐 단량체(Vinyl monomer), 글리시딜기(Glycidyl) 또는 이소시아네이트기(Isocyanate) 등의 반응성 기를 가진 이온 중합성 단량체 중 하나 이상으로부터 선택된 단량체 혼합물이 사용 가능하지만 이로써 본 발명에서 사용하는 단량체의 종류를 한정하는 것은 아니며, 광 개시제에 의해 경화되는 단량체라면 어느 것이나 사용될 수 있다.
광 개시제로는 Irgacure 907 와 같은 라디칼 광 개시제와 음 이온성 또는 양 이온성 광 개시제 중 하나 또는 두 가지 이상을 선택하여 사용 가능하지만 이로써 본 발명에서 사용하는 광 개시제의 종류를 한정하는 것은 아니며, 상기 단량체를 자외선 조사에 의해 중합 개시할 수 있다면 어느 것이나 사용될 수 있다. 광 개시제는 단량체 혼합물에 대하여 0.1~20wt%를 사용할 수 있지만 바람직하게는 0.1~10wt%를 사용하는 것이 좋다.
하드코팅층(650)은 투과성 수지를 경화시킴으로써 형성되며, 저반사층(660)은 외부광원의 반사를 방지하기 위하여 적용된다.
편광안경(700)은 좌안용 화상 투과부(710)와 우안용 화상 투과부(720)로 나뉘고, 좌안용 화상 투과부(710)와 우안용 화상 투과부(720)는 λ/4 필름층(711, 721)과 편광자(712, 722)로 구성되어 있다.
도 2는 본 실시예에 의한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름을 통과한 빛의 광학 상태를 나타내는 모식도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상부 편광판(500)의 투과축(α°) 을 통과한 α°로 진동하는 선편광된 빛이 우안 화상을 위한 영역(α-15°)과 좌안 화상을 위한 영역(α+15°)으로 패턴된 λ/2 필름(620)을 지나면 우안 화상을 위한 영역을 지난 빛은 α-30°로 진동하는 선편광된 빛이 되고, 좌안 화상을 위한 영역을 지난 빛은 α+30°로 진동하는 선편광된 빛이 된다. 각각의 선편광된 빛들이 우안 화상을 위한 영역(α-75°)과 좌안 화상을 위한 영역(α+75°)으로 패턴된 λ/4 필름(640)을 지나면 우안 화상을 위한 영역을 지난 빛은 우원편광된 빛이 되고, 좌안 화상을 위한 영역을 지난 빛은 좌원편광된 빛이 된다. 이 원편광된 빛들은 편광안경(700)에 코팅되어 있는 위상지연축이 α-45°인 λ/4 필름층(711, 721)을 통과하게 되면 우안 화상을 위한 영역을 지난 빛은 α+90°로 진동하는 선편광된 빛이 되고, 좌안 화상을 위한 영역을 지난 빛은 α°로 진동하는 선편광된 빛이 된다. 이 각각의 선편광된 빛들은 투과축이 α+90°와 α°를 갖는 편광안경(700)의 우안 및 좌안 편광자(712, 722)를 통과하게 되어 3D 입체화상이 구현된다.
이때, λ/2 필름(620)과 λ/4 필름(640)의 위상지연 축은 두 필름 모두 우안 화상 영역과 좌안 화상 영역으로 나뉘어져 패턴되어 있으며, 각각의 우안 화상 영역의 λ/2 필름(620)과 λ/4 필름(640)은 우원편광을 만들면서 광대역 λ/4 필름 효과를 낼 수 있도록 두 필름의 위상지연 축을 -60°차이가 나게 코팅한다. 또한 각각의 좌안 화상 영역의 λ/2 필름(620)과 λ/4 필름(640)은 좌원편광을 만들면서 광대역 λ/4 필름 효과를 낼 수 있도록 두 필름의 위상지연 축을 60°차이가 나게 코팅한다.
즉, 우안 화상 영역에서 λ/2 필름(620)은 λ/4 필름(640)의 위상지연축에 대해 실질적으로 -45°차이가 나게 진동하는 선편광된 빛을 생성하고, 좌안 화상 영역에서 λ/2 필름(620)은 λ/4 필름(640)의 위상지연축에 대해 실질적으로 +45°차이가 나게 진동하는 선편광된 빛을 생성한다.
광경화성 반응성 액정 단량체로서 UV나 아이온 빔에 의해 경화되는 동시에 위상지연축을 만들 수 있는 물질을 사용한다면 배향막(620, 640)을 사용하지 않아도 된다.
[실시예 2]
도 3은 본 발명의 실시예 2에 의한 입체화상 액정표시장치용 위상지연필름의 분해 사시도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 액정표시장치의 모든 구성요소의 배치도는 실시예 1과 동일하여 별도로 도시하지 않는다.
본 실시예에 의한 위상지연 필름은 액정표시장치의 상부편광판의 상부에 코팅형으로 형성되며, 이러한 위상지연 필름(600)은 상부편광판(500) 표면으로부터, 배향막(610'), λ/2 필름(620'), 배향막(630'), λ/4 필름(640'), 하드코팅층(650), 저반사층(660)의 순서로 적층된 구조를 갖는다. 하부편광판(100)과 상부편광판(500)은 투과축이 서로 90°각도를 이루도록 구성할 수 있다.
배향막(610', 630')은 수평배향막을 사용한다. λ/2 필름(620')의 위상지연 축은 우안 화상 영역과 좌안 화상 영역으로 분리하지 않기 때문에 배향막(610')은 전 영역에 걸쳐 동일한 방향으로 배향한다. λ/4 필름(640')의 위상지연축을 좌안 화상 영역과 우안 화상영역에서 다르게 패턴하기 위해 배향막(630')은 광배향 방법을 사용하여 좌안 화상을 위한 영역과 우안 화상을 위한 영역을 각각 다른 방향으로 배향한다. λ/2 필름(620')과 λ/4 필름(640')은 광경화성 반응성 액정 단량체를 사용한다.
도 4는 본 실시예에 의한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름을 통과한 빛의 광학 상태를 나타내는 모식도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 상부 편광판(500)의 투과축(α°) 을 통과한 α°로 진동하는 선편광된 빛이 위상지연축이 α+15°인 λ/2 필름(620')을 지나면 α+30°로 진동하는 선편광된 빛이 된다. 이 선편광된 빛이 우안 화상을 위한 영역(α-15°)과 좌안 화상을 위한 영역(α+75°)으로 패턴된 λ/4 필름(640')을 지나면 우안 화상을 위한 영역을 지난 빛은 우원편광된 빛이 되고, 좌안 화상을 위한 영역을 지난 빛은 좌원편광된 빛이 된다. 이 원편광된 빛들은 편광안경(700)에 코팅되어 있는 위상지연축이 α-45°인 λ/4 필름층(711, 721)을 통과하게 되면 우안 화상을 위한 영역을 지난 빛은 α+90°로 진동하는 선편광된 빛이 되고, 좌안 화상을 위한 영역을 지난 빛은 α°로 진동하는 선편광된 빛이 된다. 이 각각의 선편광된 빛들은 투과축이 α+90°와 α°를 갖는 편광안경(700)의 우안 및 좌안 편광자(712, 722)를 통과하게 되어 3D 입체화상이구현된다.
이때, λ/2 필름(620')의 위상지연 축은 한쪽 방향으로 패턴되어 있고, λ/4 필름(640')의 위상지연 축은 우안 화상 영역과 좌안 화상 영역으로 나뉘어져 패턴되어 있으며, 각각의 우안 화상 영역의 λ/2 필름(620')과 λ/4 필름(640')은 우원편광을 만들면서 λ/4 필름 효과를 낼 수 있도록 두 필름의 위상지연 축을 -30°차이가 나게 코팅한다. 또한 각각의 좌안 화상 영역의 λ/2 필름(620)과 λ/4 필름(640)은 좌원편광을 만들면서 광대역 λ/4 필름 효과를 낼 수 있도록 두 필름의 위상지연 축을 60°차이가 나게 코팅한다.
본 실시예에 의한 액정표시장치는 다양한 디스플레이 전자기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 액정 프로젝터, 텔레비전, 전자수첩, 휴대전화, POS 단말 등의 전자기기에 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 원칙적으로 후술하는 특허청구범위에 의해 원칙적으로 정해진다.
100: 하부 편광판 200: 하부기판
300: 액정층 400: 상부기판
500: 상부 편광판 600: 위상지연 필름층
700: 편광 안경

Claims (9)

  1. 편광안경에 의하여 입체화상을 구현하기 위한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름에 있어서,
    상기 액정표시장치의 상부편광판의 상부에 부착되는 제1 수평배향막과,
    상기 제1 수평배향막의 상부에 부착되는 λ/2 필름층과,
    상기 λ/2 필름층의 상부에 부착되는 제2 수평배향막과,
    상기 제2 수평배향막의 상부에 부착되는 λ/4 필름층을
    포함하며,
    상기 λ/4 필름층은 상기 λ/2 필름층으로부터 출력되는 선편광된 빛을 우원편광된 빛으로 변환하는 제1 영역과 좌원편광된 빛으로 변환하는 제2 영역을 갖고,
    상기 제1 수평배향막은 상기 λ/2 필름층의 위상지연축을 정의하고, 상기 제2 수평배향막은 상기 λ/4 필름층의 위상지연축을 정의하는 위상지연 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제2 필름층에서 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 위상지연 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 λ/2 필름층은
    상기 제1 영역의 위상지연축에 대해 실질적으로 -45°차이가 나게 진동하는 선편광된 빛을 생성하는 제3 영역과,
    상기 제2 영역의 위상지연축에 대해 실질적으로 +45°차이가 나게 진동하는 선편광된 빛을 생성하는 제4 영역을
    갖는 것을 특징으로 하는 위상지연 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 λ/4 필름층의 상부에 코팅되는 하드코팅층과, 상기 하드코팅층의 상부에 코팅되는 저반사층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 위상지연 필름.
  5. 편광안경에 의하여 입체화상을 구현하기 위한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름에 있어서,
    상기 액정표시장치를 향하여 부착되는 λ/2 필름층과,
    상기 λ/2 필름층의 위에 부착되는 λ/4 필름층을
    포함하며,
    상기 λ/4 필름층은 상기 λ/2 필름층으로부터 출력되는 선편광된 빛을 우원편광된 빛으로 변환하는 제1 영역과 좌원편광된 빛으로 변환하는 제2 영역을 갖는 위상지연 필름.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제2 필름층에서 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 위상지연 필름.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 λ/2 필름층은
    상기 제1 영역의 위상지연축에 대해 실질적으로 -45°차이가 나게 진동하는 선편광된 빛을 생성하는 제3 영역과,
    상기 제2 영역의 위상지연축에 대해 실질적으로 +45°차이가 나게 진동하는 선편광된 빛을 생성하는 제4 영역을
    갖는 것을 특징으로 하는 위상지연 필름.
  8. 편광안경에 의하여 입체화상을 구현하기 위한 입체화상 액정표시장치용 위상지연 필름에 있어서,
    상기 액정표시장치를 향하여 부착되는 λ/2 필름층과,
    상기 λ/2 필름층의 위에 부착되는 λ/4 필름층을
    포함하며,
    상기 λ/4 필름층에는 상기 λ/2 필름층으로부터 출력되는 선편광된 빛을 우원편광 또는 좌원편광된 빛으로 변환하는 영역이 주기적으로 배치되는 위상지연 필름.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 의한 위상지연 필름이 상부편광판의 상부에 코팅된 입체화상 액정표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103135242A (zh) * 2011-11-21 2013-06-05 东友精细化工有限公司 图案相位延迟膜的影像获取装置
KR20140031721A (ko) * 2012-09-05 2014-03-13 엘지디스플레이 주식회사 영상 표시장치
KR20140056788A (ko) * 2012-10-31 2014-05-12 엘지디스플레이 주식회사 영상 표시장치 및 그 제조 방법

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