KR20120076972A - Retarder for image display device and 3d image display device including the same and 3d image realization system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 크로스토크를 방지하여 고품질의 삼차원 영상을 구현할 수 있는 패턴드 리타더 및 그를 포함하는 삼차원 영상 표시장치 그리고 삼차원 영상 구현 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a patterned retarder capable of realizing high-quality three-dimensional images by preventing crosstalk, a three-dimensional image display apparatus including the same, and a three-dimensional image implementation system.
인간이 깊이감과 입체감을 느끼는 요인으로는 두 눈 사이 간격에 의한 양안시차 외에도 심리적, 기억적 요인이 있으며, 이에 따라 3차원 입체영상 표시기술 역시 관찰자에게 어느 정도의 3차원 영상정보를 제공할 수 있는지를 기준으로 통상 부피표현방식(volumetric type), 3차원표현방식(holographic type), 입체감표현방식(stereoscopic type)으로 구분된다. In addition to binocular disparity caused by the distance between the two eyes, there are psychological and memory factors that cause humans to feel depth and three-dimensional feeling. Therefore, how much three-dimensional image information can provide the viewer with three-dimensional image display technology? On the basis of the standard, it is classified into a volumetric expression type (volumetric type), a three-dimensional expression method (holographic type), a stereoscopic expression method (stereoscopic type).
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. The volume expression method is a way to feel the perspective of the depth direction due to psychological factors and inhalation effects. The viewing angle is calculated by a 3D computer graphic or an observer who displays perspective, superposition, shadow, contrast, and movement by calculation. It is applied to so-called IMAX movies, which provide a large large screen and cause optical illusions to be sucked into the space.
그리고, 3차원표현방식은 가장 완전한 입체영상 표시기술로서, 레이저광 재생 홀로그래피 내지 백색광 재생 홀로그래피로 대표될 수 있다. The three-dimensional representation method is the most complete stereoscopic image display technology, and may be represented by laser light reproduction holography or white light reproduction holography.
또한, 입체감표현방식은 양안의 생리적 요인을 이용하는 입체감을 느끼는 방식으로, 구체적으로 약 65㎜정도 떨어져 있는 좌우안에 시차정보가 포함된 평면의 연관영상을 제공하면뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 스테레오그라피(stereography)를 이용한 것이다. In addition, the stereoscopic expression method is to sense a three-dimensional feeling using physiological factors of both eyes. Specifically, if a plane-related image of parallax information is provided in the left and right, which is about 65 mm apart, the front and rear of the display surface in the process of fusing them It is the ability to create spatial information of the three-dimensional sense, that is, using stereography (stereography).
이러한 입체감표현방식은 다안상 표시방식이라 불리며, 실질적인 입체감 생성위치에 따라 관찰자가 특수안경을 착용하는 안경방식 또는 표시면 측의 패럴랙스 베리어(parallax barrier)나 렌티큘러(lenticular) 또는 인테그럴(integral) 등의 렌즈어레이(lens array)를 이용하는 무안경 방식으로 구분될 수 있다. This stereoscopic expression method is called a multi-eye display method, and according to the position of the actual three-dimensional display, the viewer wears special glasses or a parallax barrier, lenticular or integral on the display surface side. It can be divided into a glasses-free method using a lens array of the back.
이 중 안경방식은 무안경 방식에 비해 시야각이 넓고 감상 시 어지러움증 유발이 적으며 비교적 저렴한 원가, 특히 홀로그램에 비해서는 매우 저렴한 원가로 제작이 가능할 뿐만 아니라, 3차원 입체영상 감상 시에는 안경을 착용하고 2차원 평면영상 감상 시에는 안경을 착용치 않아도 되기 때문에 한 개의 영상 표시장치를 2차원 평면영상 및 3차원 입체영상 표시에 사용할 수 있다는 장점이 있다. Of these, the glasses have a wider viewing angle and less dizziness when viewed, and can be produced at a relatively low cost, especially at a lower cost than holograms. When viewing 2D flat images, one image display device can be used for displaying 2D flat images and 3D stereoscopic images because glasses need not be worn.
안경방식은 시교차 방식인 셔터안경 방식(shutter glasses)과 시분할 방식인 편광분할 방식으로 나뉠 수 있는데, 셔터안경 방식은, 하나의 화면으로 좌우안 영상을 번갈아 표시하고 셔터안경의 좌측 셔터와 우측 셔터의 순차적 개폐 타이밍(timing)을 좌우안 영상의 시교차 시간과 일치시켜서 각 영상이 좌안과 우안에 따로 인식되도록 함으로써 입체감을 나타내는 방식이다. The glasses can be divided into shutter glasses, which are time-crossing methods, and polarization, which are time-division methods. Shutter glasses, which display images of left and right eyes alternately on a single screen, can be used to display left and right shutters of shutter glasses. The sequential opening / closing timing is matched with the time-interval time of the left and right eye images so that each image is separately recognized by the left eye and the right eye.
그리고, 편광분할 방식은, 하나의 화면의 화소를 열, 행 또는 화소단위로 2분할하고 좌우안 영상을 서로 다른 편광방향으로 표시하고 편광안경의 좌측 안경과 우측 안경이 서로 다른 편광방향을 갖도록 하여 각 영상이 좌안과 우안에 따로 인식되도록 함으로써 입체감을 나타내는 방식이다.In addition, the polarization splitting method divides pixels of one screen into columns, rows, or pixels, and displays left and right images in different polarization directions, and the left and right glasses of the polarizing glasses have different polarization directions. Each image is recognized separately in the left eye and the right eye, thereby displaying a three-dimensional effect.
셔터안경 방식은 감상 시 피로감을 줄이고 입체감을 높이기 위해 단위 시간 당 시교차의 횟수를 높일 필요가 있는데, 이 방식을 삼차원 영상 표시장치에 적용하는 경우 액정의 느린 응답속도와 스캔(scan)방식의 화면 어드레싱 타이밍(addressing timing)이 시교차 타이밍에 완전히 일치하지 못하는데 기인한 플리커(flicker) 현상이 발생할 수 있으며 이는 감상 시 어지러움증과 같은 피로를 유발할 수 있다.The shutter glasses method needs to increase the number of times per unit time in order to reduce fatigue and increase stereoscopic feeling. When this method is applied to a 3D image display device, a slow response speed of a liquid crystal and a scan type screen are used. Flickering may occur due to the addressing timing not being completely consistent with the time-crossing timing, which may cause dizziness such as dizziness when listening.
편광분할 방식은 위와 같은 플리커 현상 발생 요인이 없으므로, 감상 시 피로 유발이 적으나 한 화면으로 동시에 두 영상을 표시하기 위해 행, 열, 또는 화소를 2분할하기 때문에 해상도가 반으로 줄어드는 문제가 있다. Since the polarization splitting method does not cause the flicker phenomenon as described above, it causes less fatigue during viewing, but has a problem that the resolution is reduced in half because two rows, columns, or pixels are divided to display two images simultaneously on one screen.
그러나, 삼차원 영상 표시장치와 같은 현행하는 표시장치 대부분이 이미 고해상도를 달성하고 있으며 향후 해상도를 더 향상시키는 것이 충분히 가능하기 때문에, 사실상 편광분할 방식의 3차원 입체영상 표시장치에서는 해상도 반감이 문제되지 않을 것으로 예상된다. However, since most of the existing display devices such as three-dimensional image display devices have already achieved high resolution, and it is sufficiently possible to further improve the resolution in the future, the resolution halving will not be a problem in the polarization split type three-dimensional image display device. It is expected.
또한, 셔터안경 방식은 시교차 표시를 위하여 디스플레이 내 하드웨어, 또는 회로 등이 구비되어야 하며, 셔터안경이라는 고가의 안경을 필요로 하여 여러 명이 감상할 경우 비용이 매우 상승되는 반면, 편광분할 방식은 표시소자 전면에 편광을 분할할 수 있는 패터닝된 편광분할 광학매체(예를 들어, 패턴드 리타더(patterned retarder), 마이크로 편광자(micro polarizer) 등)를 장착하면 가격이 매우 저렴한 편광안경을 착용하고 다수가 감상할 수 있으므로 비용이 상대적으로 매우 적게 든다.In addition, the shutter glasses method should be equipped with hardware or circuitry in the display for displaying the time difference, and the expensive glasses are required when viewing by multiple people due to the need for expensive glasses called shutter glasses. Patterned polarization optical media (e.g., patterned retarders, micro polarizers, etc.) capable of splitting polarization on the front of the device can be used for many low cost polarized glasses. The cost is relatively very low as it can be appreciated.
이러한 편광분할 광학매체로서 사용되는 패턴드 리타더는, 표시장치의 전면에 배치되어 화소, 행, 또는 열 단위로 2개의 서로 다른 편광방향을 갖도록 출사광을 변조하는 광학수단으로 기능한다.
The patterned retarder used as the polarization split optical medium functions as optical means for modulating the emitted light so as to be disposed in front of the display device to have two different polarization directions on a pixel, row or column basis.
도 1은 종래 패턴드 리타더 방식의 삼차원 영상 구현 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 삼차원 영상 표시장치에서의 편광상태를 보여주는 푸앵카레구를 도시한 도면이다.1 is a view showing a conventional patterned retarder type three-dimensional image implementation system, Figure 2 is a view showing a Poincare sphere showing the polarization state in the three-dimensional image display device of FIG.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 삼차원 영상 구현 시스템(1)은 화상을 표시하는 삼차원 영상 표시장치(10)와, 삼차원 영상 표시장치(10)를 통과하여 나오는 화상을 선택적으로 좌안 또는 우안으로 투과시키는 편광안경(80)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the conventional three-dimensional
우선, 삼차원 영상 표시장치(10)는 액정패널(12)과, 액정패널(12)의 외측면에 부착되는 패턴드 리타더(40) 및 액정패널(12)의 내측면에 구비되는 백라이트 유닛(미도시)을 포함한다. First, the 3D
상기 액정패널(12)은 어레이 기판(15)과, 컬러필터 기판(20)과 상기 어레이 기판(15)과 상기 컬러필터 기판(20) 사이에 개재된 액정층(미도시)과, 상기 어레이 기판(15)과 상기 컬러필터 기판(20) 각각의 외측면에 부착되며 투과축이 서로 직교하는 제1 및 제2편광판(25, 30)을 포함한다. The
상기 어레이 기판(15)에는 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 게이트 및 데이터 배선(16, 18)과 이들 두 배선(16, 18)과 연결되어 각 화소영역(P)에 대응되는 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고 있다. 또한, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 연결되며 화소전극(19)이 구비된다.The
상기 컬러필터 기판(20)에는 각 화소영역(P)의 경계에 대응하여 블랙매트릭스(22)와, 각 화소영역(P)에 순차 대응하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층(미도시)과, 컬러필터층(미도시)을 덮는 공통전극(미도시)이 전면에 구비된다.The
이러한 컬러필터 기판(20)에서 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인(23)과 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인(24)은 수직방향을 따라 번갈아 배치되고, 좌안 수평화소라인(23)과 우안 수평화소라인(24) 각각의 화소영역에는 적, 녹, 청색의 서브 화소영역이 배치되게 된다. In the
이와 같은 컬러필터 기판(20)의 좌안 수평화소라인(23)과 우안 수평화소라인(24)의 화소영역들로부터 출사되는 빛은 제2편광판(30)에 의해 제2편광판(30)의 편광방향으로 선편광되어 출사되게 된다. The light emitted from the pixel areas of the left eye
한편, 패턴드 리타더(40)는 컬러필터 기판(20)의 좌안 수평화소라인(23)에 대응되는 제1리타더(43a)와, 컬러필터 기판(20)의 우안 수평화소라인(24)에 대응되는 제2리타더(43b)를 포함한다. The patterned
상기 제1리타더(43a)와 제2리타더(43b)에는 위상지연(retardation)을 1/4파장(quarter wave: /4)으로 하고, 그 위상지연축을 제2편광판(30)의 편광방향과 각각 +45도 및 -45도로 배치하는 패턴이 각각 형성된다. The
이에 따라, 패턴드 리타더(40)는 컬러필터 기판(20)의 좌안 수평화소라인(23)에 대응되는 화소영역들로부터 제2편광판(30)을 통해 출사된 선편광을 우원편광 상태가 되도록 하고, 우안 수평화소라인(24)에 대응되는 화소영역들로부터 제2편광판(30)을 통해 출사된 선편광을 좌원편광 상태가 되도록 한다. Accordingly, the patterned
한편, 전술한 구성을 갖는 삼차원 영상 표시장치(10)와 하나의 세트를 이루는 편광안경(80)은, 투명한 유리재질로 이루어진 통상적인 안경에 편광필름이 부착되어 있는 구조이다. 이때, 사용자의 좌안에 대응되는 좌안용 렌즈에는 우원편광만을 선택적으로 투과시키는 제 1 편광필름(50a)이 부착되고, 우안용 렌즈에는 좌원편광만을 선택적으로 투과시키는 제 2 편광필름(50b)이 부착된다. On the other hand, the polarizing
따라서, 시청자에게 전달되는 영상 중, 우원편광된 좌안영상은 좌안렌즈를 통하여 시청자의 좌안에 전달되고, 좌원편광된 우안영상은 우안렌즈를 통하여 시청자의 우안에 전달되어 시청자는 자신의 좌안과 우안으로 각각 전달되는 좌안영상 및 우안영상의 합성에 의해 삼차원 영상을 시청할 수 있게 된다.
Accordingly, among the images delivered to the viewer, the right-circularly polarized left eye image is transmitted to the viewer's left eye through the left eye lens, and the left-circularly polarized right eye image is transmitted to the viewer's right eye through the right eye lens, so that the viewer is directed to his left and right eyes. The 3D image can be viewed by synthesizing the left eye image and the right eye image, respectively.
한편 전술한 바와 같이, 컬러필터 기판(20)의 좌안 수평화소라인(23) 및 우안 수평화소라인(24)의 화소영역 각각은 적, 녹, 청색의 서브 화소영역을 포함하는데, 적, 녹, 청색의 서브 화소영역 각각은 파장대(적색은 650nm, 녹색은 550nm, 청색은 550nm)가 서로 다르기 때문에 분산 특성도 서로 다르게 나타나게 된다. Meanwhile, as described above, each pixel area of the left eye
통상 녹색 파장에 맞추어 패턴 리타더를 설계하기 때문에 적색과 청색에 의해 빛샘이 발생하게 되고, 이로 인해 크로스토크(crosstalk)가 발생되며 시야각 특성이 저하되는 문제를 야기한다. In general, since the pattern retarder is designed to match the green wavelength, light leakage occurs due to red and blue colors, which causes crosstalk, and causes a problem of deterioration of viewing angle characteristics.
이에 대해 도 2의 푸앵카레구(poincare sphere) 구를 참조하여 설명한다. 여기서, 푸앵카레구는 빛의 모든 편광 상태를 구면 상에 표현한 것으로, (S1, S2, S3)인 직교좌표 점으로 나타내는 반지름이 1인 구로서 편광된 빛을 표현할 수 있다. This will be described with reference to the poincare sphere sphere of FIG. 2. Herein, the Poincare sphere expresses all polarization states of light on a spherical surface, and can express polarized light as a sphere having a radius of 1 represented by a rectangular coordinate point of (S1, S2, S3).
푸앵카레구의 적도선 위의 모든 점은 선편광에 대응되고, 두 극점에서 북반구의 제1극점은 우원편광에 대응되며 남반구의 제2극점은 좌원편광에 대응된다. 그리고, 나머지 점들은 타원편광에 대응되는데, 북반구에 있는 점은 우타원편광에 대응되고 남반구에 있는 점은 좌타원편광에 대응된다. All points on the equatorial line of the Poincare sphere correspond to linear polarization, at the two poles the first pole of the northern hemisphere corresponds to the right circular polarization and the second pole of the southern hemisphere corresponds to the left circular polarization. The remaining points correspond to elliptical polarizations, where the points in the northern hemisphere correspond to the right elliptical polarization and the points in the southern hemisphere correspond to the left elliptical polarization.
이하에서는, 도면을 참고하여 좌안영상에 해당하는 북반구를 기준으로 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described based on the northern hemisphere corresponding to the left eye image.
도 3에서 a-R, a-G, a-B지점은 동일한 지점으로 삼차원 영상 표시장치(12)의 제2편광판(30)을 투과한 서로 다른 파장대를 갖는 적, 녹, 청색광의 편광 상태를 나타내고, d-R, d-G, d-B지점 각각은 좌안용 적, 녹, 청색광이 패턴드 리타더(도 1의 40)의 제1리타더(43a)에 의해 편광된 상태를 나타낸다. In FIG. 3, the aR, aG, and aB points represent polarization states of red, green, and blue light having different wavelength bands transmitted through the second polarizing
여기서, 제2편광판(30)에 의해 선편광된 녹색광은 S1축의 a-R지점에 위치하다가 1/4 파장으로 위상지연을 하고 그 위상지연축이 제2편광판(30)의 편광방향과 +45도로 배치된 좌안 리터더(43a)를 통과하면서 우원편광되어 S3축의 d-G지점에 위치하게 된다. Here, the green light linearly polarized by the second polarizing
그러나, 제2편광판(30)에 의해 선편광된 적색광은 S1축의 a-G지점에 위치하다가 1/4 파장으로 위상지연을 하고 그 위상지연축이 제2편광판(30)의 편광방향과 +45도로 배치된 제1리타더(43a)를 통과하면서 우타원편광되어 d-R지점에 위치하게 되는데, 이는 적색의 파장이 650nm로 녹색의 파장 550nm보다 길어 위상지연이 1/4 파장보다 덜 이루어지기 때문이다. However, the red light linearly polarized by the second
또한, 제2편광판(30)에 의해 선편광된 청색광은 S1축의 a-B지점에 위치하다가 1/4 파장으로 위상지연을 하고 그 위상지연축이 제2편광판(30)의 편광방향과 +45도로 배치된 제1리타더(43a)를 통과하면서 우타원편광되어 d-B지점에 위치하게 되고, 이는 청색의 파장이 450nm로 녹색의 파장 550nm보다 짧어 위상지연이 1/4 파장보다 더 이루어지기 때문이다. In addition, the blue light linearly polarized by the second
마찬가지로 도면에 도시하지는 않았지만, 제2편광판(30)에 의해 선평광된 적색광과 녹색광은 1/4파장으로 위상지연을 하고 그 위상지연축이 제2편광판(30)의 편광방향과 -45도로 배치된 제2리타더(43b)를 통과하면서 좌타원편광되게 된다.Similarly, although not shown in the drawing, the red light and the green light linearly flattened by the second
이와 같이, 적색광과 녹색광은 패턴 리타더에 의해 위상지연이 의도한 1/4파장으로 이루어지지 않아 원편광되지 못하고, 타원편광되어 빛샘현상을 야기시키고, 크로스토크 및 시인성의 문제를 야기하게 된다.
As such, the red light and the green light do not have a quarter wavelength intended for phase delay by the pattern retarder and thus cannot be circularly polarized, and are elliptically polarized, causing light leakage and causing problems of crosstalk and visibility.
본 발명은, 1/4 파장으로 위상지연을 하도록 복굴절률을 가지는 베이스층과 그 베이스층의 일면에 1/2 파장으로 위상지연을 하는 패턴드 리타더층을 형성함으로써 1/2파장과 1/4파장의 조합으로 분산 특성을 개선시켜 빛샘 현상 및 크로스토크를 방지할 수 있는 패턴드 리타더 및 그를 포함한 삼차원 영상 표시장치 그리고 삼차원 영상 구현 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
The present invention provides a half wavelength and a quarter by forming a base layer having a birefringence so as to phase retard at a quarter wavelength and a patterned retarder layer having a phase retardation at a half wavelength on one surface of the base layer. It is an object of the present invention to provide a patterned retarder, a three-dimensional image display device including the same, and a three-dimensional image realization system capable of preventing light leakage and crosstalk by improving dispersion characteristics by combining wavelengths.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 패턴드 리타더는 1/4 파장으로 위상지연이 이루어지도록 복굴절성을 가지는 베이스층과; 상기 베이스층의 하부에 형성되고 1/2 파장으로 위상지연을 하며 서로 상이한 광축을 가지는 패턴을 구비하는 패턴드 리타더층과; 상기 패턴드 리타더층의 하부에 형성되는 점착층을 포함한다.In order to achieve the above object, the patterned retarder according to the present invention comprises a base layer having a birefringence such that the phase delay is made to a quarter wavelength; A patterned retarder layer formed under the base layer, the patterned retarder layer having a phase delay at a half wavelength and having patterns having different optical axes; It includes an adhesive layer formed on the lower portion of the patterned retarder layer.
상기 베이스층의 상부에 형성되고 외부광에 의한 반사를 저감하는 표면처리층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it further comprises a surface treatment layer formed on the base layer to reduce reflection by external light.
상기 복굴절성은 상기 베이스층의 두께와 반응성 메조겐(reactive mesogen) 물질에 의한 굴절률 차에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.The birefringence is controlled by the thickness of the base layer and the refractive index difference by the reactive mesogen material.
상기 베이스층은 글라스(glass) 기재와, 상기 글라스 기재의 일면에 상기 반응성 메조겐 물질을 코팅하고 경화시킨 복굴절층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The base layer may include a glass substrate and a birefringence layer formed by coating and curing the reactive mesogen material on one surface of the glass substrate.
상기 베이스층은 베이스 필름과, 상기 베이스 필름의 일면에 상기 반응성 메조겐 물질을 코팅하고 경화시킨 복굴절층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The base layer may include a base film and a birefringence layer formed by coating and curing the reactive mesogen material on one surface of the base film.
상기 패턴드 리타더층은 상기 광축을 영상 표시장치의 출사광의 편광방향과 +22.5도 및 +157.5도로 배치하는 패턴인 것을 특징으로 한다.The patterned retarder layer may be a pattern in which the optical axis is arranged at +22.5 degrees and +157.5 degrees with respect to the polarization direction of the emitted light of the image display device.
상기 패턴드 리타더층은 제1영상을 제1편광상태를 갖도록 하는 제1리타더층과, 제2영상을 제2편광상태를 갖도록 하는 제2리타더층을 포함하고, 상기 제1 및 제2리타더층 사이의 경계 하부에 블랙 스트라이프(black stripe)를 구비하는 것을 특징으로 한다.The patterned retarder layer may include a first retarder layer to have a first polarization state and a second retarder layer to have a second polarization state. It is characterized by having a black stripe (black stripe) below the boundary between.
한편, 본 발명에 따른 삼차원 영상 표시장치는, 제1영상과 제2영상을 표시하는 액정패널과; 상기 액정패널의 일 외측면에 부착되고 제1편광축을 가지는 제1편광판과, 상기 액정패널의 타 외측면에 부착되고 상기 제1편광축과 직교하는 제2편광축을 가지는 제2편광판과; 상기 제2편광판의 외측면에 부착되어 상기 제1영상에 대응되는 제1광과 상기제2영상에 대응되는 제2광이 서로 다른 제1 및 제2원편광상태를 갖도록 하는 패턴드 리타더를 포함하고, 상기 패턴드 리타더는 1/4 파장으로 위상지연이 이루어지도록 복굴절성을 가지는 베이스층과, 상기 베이스층의 하부에 형성되고 1/2 파장으로 위상지연을 하며 서로 상이한 광축을 가지는 패턴을 구비하는 패턴드 리타더층과, 상기 패턴드 리타더층의 하부에 형성되는 점착층을 포함하는 한다. On the other hand, the three-dimensional image display device according to the present invention, the liquid crystal panel for displaying the first image and the second image; A first polarizing plate attached to one outer side of the liquid crystal panel and having a first polarization axis, and a second polarizing plate attached to the other outer side of the liquid crystal panel and having a second polarization axis orthogonal to the first polarizing axis; A patterned retarder attached to an outer surface of the second polarizing plate such that the first light corresponding to the first image and the second light corresponding to the second image have different first and second circularly polarized states; The patterned retarder includes a base layer having birefringence such that phase retardation is performed at a quarter wavelength, and a pattern formed at a lower portion of the base layer and having a phase delay at half wavelength and having different optical axes. It comprises a patterned retarder layer having a, and an adhesive layer formed on the lower portion of the patterned retarder layer.
다른 한편, 본 발명에 따른 삼차원 영상 구현 시스템은, 제1영상과 제2영상을 표시하는 액정패널과; 상기 액정패널의 일 외측면에 부착되고 제1편광축을 가지는 제1편광판과, 상기 액정패널의 타 외측면에 부착되고 상기 제1편광축과 직교하는 제2편광축을 가지는 제2편광판과; 상기 제2편광판의 외측면에 부착되어 상기 제1영상에 대응되는 제1광과 상기제2영상에 대응되는 제2광이 서로 다른 제1 및 제2원편광상태를 갖도록 하는 제1패턴드 리타더와; 상기 제1광의 광축과 동일한 제1선편광상태를 갖도록 하는 제2패턴드 리타더와, 상기 제2광의 광축과 동일한 제2선편광상태를 갖도록 하는 제3패턴드 리타더와, 제2패턴드 리타더와 상기 제3패턴드 리타더에서 출사되는 선편광을 선택적으로 투과 또는 차단시키는 제1 및 제2편광필름을 포함하는 편광안경을 포함하고, 상기 제1 내지 제3패턴드 리타더 각각은 1/4 파장으로 위상지연이 이루어지도록 복굴절성을 가지는 베이스층과, 상기 베이스층의 하부에 형성되고 1/2 파장으로 위상지연을 하며 서로 상이한 광축을 가지는 패턴을 구비하는 패턴드 리타더층과, 상기 패턴드 리타더층의 하부에 형성되는 점착층을 포함하는 패턴드 리타더를 포함한다.
On the other hand, the three-dimensional image implementation system according to the present invention, the liquid crystal panel for displaying the first image and the second image; A first polarizing plate attached to one outer side of the liquid crystal panel and having a first polarization axis, and a second polarizing plate attached to the other outer side of the liquid crystal panel and having a second polarization axis orthogonal to the first polarizing axis; A first patterned retarder attached to an outer surface of the second polarizing plate such that the first light corresponding to the first image and the second light corresponding to the second image have different first and second circularly polarized states; With more; A second patterned retarder to have a first linearly polarized state equal to the optical axis of the first light, a third patterned retarder to have a second linearly polarized state identical to the optical axis of the second light, and a second patterned retarder And polarizing glasses including first and second polarizing films for selectively transmitting or blocking linearly polarized light emitted from the third patterned retarder, each of the first to third patterned retarders being 1/4 A patterned retarder layer having a birefringent base layer having a phase refraction at a wavelength, a pattern formed at a lower portion of the base layer, having a phase delay at 1/2 wavelength, and having patterns having different optical axes, And a patterned retarder including an adhesive layer formed under the retarder layer.
본 발명에 따른 패턴드 리타더 및 삼차원 영상 표시장치, 그리고 삼차원 영상 구현 시스템에서는, /2(HWP:half wave plate) 와 /4(QWP:quarter wave plate) 조합을 가지는 패턴드 리타더를 삼차원 영상 표시장치와 편광안경에 적용하여 적색과 청색의 분산 특성을 개선함으로써 빛샘 현상과 크로스토크를 방지하고, 시야각을 개선하여 화질이 향상된 삼차원 영상을 제공할 수 있게 된다.
In the patterned retarder, the three-dimensional image display apparatus, and the three-dimensional image implementation system, the patterned retarder having a combination of / 2 (HWP: half wave plate) and / 4 (QWP: quarter wave plate) is three-dimensional image. By applying to display devices and polarizing glasses, red and blue dispersion characteristics are improved to prevent light leakage and crosstalk, and to improve viewing angles to provide a three-dimensional image with improved image quality.
도 1은 종래 패턴드 리타더 방식의 삼차원 영상 구현 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 삼차원 영상 표시장치에서의 편광상태를 보여주는 푸앵카레구를 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따라 패턴드 리타더 방식의 삼차원 영상 구현 시스템을 보여주는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따라 패턴드 리타더의 구조를 보여주는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따라 패턴드 리타더의 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따라 패턴드 리타더의 구조를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 삼차원 영상 표시장치에서의 편광상태를 보여주는 푸앵카레구를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 편광안경의 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 편광안경에서의 편광상태를 보여주는 푸앵카레구를 도시한 도면이다.1 is a view showing a conventional three-dimensional image implementation system of the patterned retarder method.
FIG. 2 illustrates a Poincare sphere showing polarization states in the 3D image display device of FIG. 1.
3 is a view showing a three-dimensional image implementation system of the patterned retarder method according to an embodiment of the present invention.
4A is a view showing the structure of a patterned retarder according to the first embodiment of the present invention.
4B is a view showing the structure of the patterned retarder according to the second embodiment of the present invention.
5 is a view showing the structure of the patterned retarder according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 illustrates a Poincare sphere showing polarization states in a three-dimensional image display device according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the structure of a polarizing glasses according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a Poincare sphere showing the polarization state in the polarizing glasses according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 3는 본 발명의 실시예에 따라 패턴드 리타더 방식의 삼차원 영상 구현 시스템을 보여주는 도면이고, 도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따라 패턴드 리타더의 구조를 보여주는 도면이며, 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따라 패턴드 리타더의 구조를 보여주는 도면이다. 3 is a view showing a patterned retarder type three-dimensional image implementation system according to an embodiment of the present invention, Figure 4a is a view showing the structure of a patterned retarder according to a first embodiment of the present invention, Figure 4b Is a view showing the structure of a patterned retarder according to a second embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 삼차원 영상 구현 시스템(100)은 화상을 표시하는 삼차원 영상 표시장치(110)와, 상기 삼차원 영상 표시장치(110)를 통과하여 나오는 화상을 선택적으로 좌안 또는 우안으로 투과시키는 편광안경(180)으로 구성된다. As shown in FIG. 3, the 3D
우선, 삼차원 영상 표시장치(110)는 액정패널(112)과, 액정패널(112)의 외측면에 부착되는 패턴드 리타더(140) 및 액정패널(112)의 내측면에 구비되는 백라이트 유닛(미도시)을 포함한다.First, the 3D image display device 110 includes a
상기 액정패널(112)은 어레이 기판(115)과, 컬러필터 기판(120)과 상기 어레이 기판(115)과 상기 컬러필터 기판(120) 사이에 개재된 액정층(미도시)과, 상기 어레이 기판(115)과 상기 컬러필터 기판(120) 각각의 외측면에 부착된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)을 포함한다. The
상기 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)의 제 1 및 제 2 편광축은 서로 수직 교차하도록 구성되고 있다. The first and second polarization axes of the first and
상기 어레이 기판(115)에는 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 게이트 및 데이터 배선(116, 118)과 상기 게이트 및 데이터 배선(116, 118)과 연결되어 각 화소영역(P)에 대응되는 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고 있다. 또한, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 연결되며 화소전극(119)이 구비된다.The
상기 컬러필터 기판(120)에는 각 화소영역(P)의 경계에 대응하여 블랙매트릭스(132)와, 각 화소영역(P)에 순차 대응하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층(미도시)과, 컬러필터층(미도시)을 덮으며 공통전극(미도시)이 전면에 구비된다.The
이때, 삼차원 영상 표시장치(110)의 모드에 따라 상기 컬러필터 기판(120)의 전면에 구비된 공통전극(미도시)은 각 화소영역(P)에서 상기 화소전극(119)과 교대로 배열되도록 상기 어레이 기판(115)에 형성될 수도 있다.In this case, the common electrode (not shown) provided on the front surface of the
컬러필터 기판(120)에서 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인(123)과 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인(124)은, 액정패널(120)의 수직방향을 따라 번갈아 배치되고, 좌안 수평화소라인(123) 및 우안 수평화소라인(124) 각각에는 적, 녹, 청색의 서브 화소영역(R, G, B)이 순차적으로 배치되게 된다.The left eye
제1편광판(125)은 백라이트 유닛(미도시)에 의한 광을 제1방향으로 선편광하고, 제2편광판(130)은 컬러필터 기판(120)으로부터 출사되는 광을 제1방향과 수직한 제2방향으로 선편광한다. The first
한편, 패턴드 리타더(140)는, 도 4a에 도시된 바와 같이 상부에서 하부로 표면처리층(149)과, 표면처리층(149)의 하부에 베이스층(145)과, 베이스층(145)의 하부에 패턴드 리타더층(143)과, 패턴드 리타더층(143)의 하부에 점착층(141)의 순으로 구성된다.Meanwhile, the patterned
점착층(141)은 액정패널(112)의 제2편광판(130)과 패턴드 리타더(140)를 합착시킨다. The
패턴드 리타더층(143)은 컬러필터 기판(120)의 좌안 수평화소라인(123) 및 우안 수평화소라인(124)에 각각 대응되는 제1리타더층(143a) 및 제2리타더층(143b)을 포함하여, 상기 제1리타더층(143a) 및 제2리타더층(143b)은 액정패널(112)의 수직방향을 따라 번갈아 배치된다.The patterned
이러한 패턴드 리타더층(143)은 배향막의 편광UV에 의한 광배향과 반응성 메조겐(RM:reactive mesogen)의 코팅 및 경화를 통해서 서로 다른 광축을 갖도록 패턴을 형성할 수 있는데, 위상지연을 /2로 하고, 이러한 위상지연축을 제2편광판(130)의 편광방향과 각각 +22.5도 및 +157.5도로 배치하여 구성하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 패턴드 리타더층(143)은 위상지연을 /2로 하는 1/2파장판(HWP:half wave plate)의 역할을 하게 된다. The patterned
베이스층(145)은 각기 다른 굴절률을 갖는 물질, 즉 복굴절 성질을 가지는 물질로 제조되어 복굴절성에 의해 /4로 위상지연을 하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 베이스층(145)은 위상지연을 /4로 하는 1/4파장판(QWP:quarter wave plate)의 역할을 하게 된다. 이러한, 위상지연 값은 복굴절 값과 층의 두께에 따라 조절할 수 있다. The
이러한 베이스층(145)은 유기 고분자 물질로 이루어질 수 있는데, 두께를 조절하여 위상지연 값을 조절할 경우에는 위상지연 값이 /4로 이루어지도록 하는 제1두께로 형성되고, 복굴절 값(굴절률 차(△n))을 조절하여 위상지연 값을 조절할 경우에는 일정한 지연값을 가지는 반응성 메조겐(reactive mesogens: RM) 물질을 이용하여 굴절률을 조절함으로써 위상지연 값이 /4로 이루어지도록 할 수 있다.The
예를 들어, 동일한 물질로 베이스층(145)을 형성할 경우, 베이스층A를 제1두께로 형성하여 위상지연 값이 제로(0)이면, 베이스층B의 제2두께를 제1두께의 두배로 형성하여 위상지연 값이 /4로 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 동일한 두께로 베이스층(145)을 형성할 경우, 베이스층A를 제1반응성 메조겐 물질로 형성하여 제1굴절률을 가지면, 베이스층B는 제1굴절률의 두배가 되는 제2굴절률을 가지는 제2반응성 메조겐 물질로 형성함으로써 위상지연이 /4로 이루어지도록 할 수 있다. For example, when the
표면처리층(149)은 외부광에 의한 반사를 저감하기 위한 것으로, 다른 실시예에서는 생략될 수도 있다.
The
한편 전술한 바와 같은 베이스층(145)은 글라스(glass) 타입 또는 필름(film) 타입으로 형성될 수 있는데, 이를 도 4b를 참조하여 설명한다. 여기서, 4a와 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략한다.Meanwhile, the
우선, 글라스 타입일 경우에 패턴드 리타더(140)는, 도 4b에 도시된 바와 같이 상부에서 하부로 표면처리층(149)과, 표면처리층(149)의 하부에 복굴절층(146)과, 복굴절층(146)에 하부에 베이스기재에 해당하는 글라스기재(144)와, 글라스기재(144)의 하부에 패턴드 리타더층(143)과, 패턴드 리타더층(143)의 하부에 점착층(141)의 순으로 구성될 수 있다. First, in the case of the glass type, the patterned
복굴절층(146)은 글라스 기재(144)의 상부에 반응성 메조겐 물질을 코팅하고 UV 등을 이용하여 코팅된 반응성 메조겐 물질을 경화시킴으로써 /4로 위상지연이 이루어지는 복굴절성을 가지도록 형성된다. 이러한 패턴드 리타더를 글라스 타입의 패턴드 리타더(glass type patterned retarder:GPR)라 한다.The
또는 필름 타입일 경우에 패턴드 리타더(140)는, 도 4b에 도시된 바와 같이 상부에서 하부로 표면처리층(149)과, 표면처리층(149)의 하부에 복굴절성을 가지는 복굴절층(146)과, 복굴절층(146)에 하부에 베이스필름(144)과, 베이스필름(144)의 하부에 패턴드 리타더층(143)과, 패턴드 리타더층(143)의 하부에 점착층(141)의 순으로 구성될 수 있다. Alternatively, in the case of the film type, the patterned
베이스 필름(144)은 TAC(triacetyl cellulose), COP(cyclo olefin copolymer), Pac(polyacrylate), PEEK(polyetheretherketon), PVA(polyvinylalcohol) 등과 같은 유기 고분자 물질로 이루어질 수 있다.The
복굴절층(146)은 베이스필름(144)의 상부에 반응성 메조겐 물질(reactive mesogens: RM)을 코팅하고 UV 등을 이용하여 코팅된 반응성 메조겐 물질을 경화시킴으로써 /4로 위상지연이 이루어지는 복굴절성을 가지도록 형성된다. 이러한 패턴드 리타더를 필름 타입의 패턴드 리타더(film type patterned retarder:FPR)라 한다.
The
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 패턴드 리타더의 구조를 보여주는 도면으로, 블랙 스트라이프(black stripe)를 제외하고 도 4a와 동일한 구조를 가지며, 도 4a와 동일한 부분은 동일 부호를 부여하고 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. FIG. 5 is a view illustrating a structure of a patterned retarder according to a second embodiment of the present invention, and has the same structure as FIG. 4A except for a black stripe, and the same parts as in FIG. 4A are designated by the same reference numerals. The description thereof will be omitted.
도 5에 도시된 바와 같이, 패턴드 리타더(140)는 표면처리층(149)과, 표면처리층(149)의 하부의 베이스층(145)과, 베이스층(145) 하부의 패턴드 리타더층(143)과, 패턴드 리타더층(143) 하부의 블랙 스트라이프(142)와, 블랙 스트라이프(142) 하부의 점착층(141)을 포함한다. As shown in FIG. 5, the patterned
블랙 스트라이프(142)는 패턴드 리타더층(134)의 제1리타더층(143a)과 제2리타더층(143b)의 경계부에 대응되어 형성됨으로써 액정패널(112)로부터의 좌안영상과 우안영상이 시청자의 좌안과 우안에 동시에 전달되게 되는 크로스토크(cross-talk)를 방지하기 위한 목적으로 사용되는 것으로 상하방향의 삼차원 시야각(3D viewing angle)을 개선한다. The
다시 말해, 삼차원 영상 표시장치의 상하 시야각에서는, 액정패널(112)의 좌안 수평화소라인(123)에 해당되는 좌안영상 중 일부가 제2리타더층(143b)으로 향할 수 있는데, 이러한 좌안영상의 일부는 블랙 스트라이프(142)에 의해 차단되므로 제2리타더층(143b)으로 좌안영상의 일부가 투과되지 못하게 되고, 액정패널(112)의 우안 수평화소라인(124)에 해당되는 우안영상 중 일부가 제1리타더층(143a)으로 향할 수 있는데, 이러한 우안영상의 일부는 블랙 스트라이프(142)에 의해 차단되므로 제1리타더층(143a)으로 우안영상의 일부가 투과되지 못하게 된다.
In other words, at the upper and lower viewing angles of the 3D image display device, a part of the left eye image corresponding to the left eye
여기서, 전술한 구성을 가지는 삼차원 영상 표시장치(110)에서 서로 다른 파장대를 갖는 적, 녹, 청색광의 편광상태를 푸앵카레구를 이용하여 설명하도록 한다. 이때, 패턴드 리타더는 분산 특성을 녹색 파장에 맞추어 설계한 것으로 가정하고 설명한다.Here, the polarization states of red, green, and blue light having different wavelength bands in the three-dimensional image display device 110 having the above-described configuration will be described using Poincare sphere. In this case, the patterned retarder will be described assuming that the dispersion characteristics are designed to match the green wavelength.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 삼차원 영상 표시장치에서의 편광상태를 보여주는 푸앵카레구를 도시한 도면이다. FIG. 6 illustrates a Poincare sphere showing polarization states in a three-dimensional image display device according to an embodiment of the present invention.
여기서, 푸앵카레구는 빛의 모든 편광 상태를 구면 상에 표현한 것으로, (s1, s2, s3)인 직교좌표 점으로 나타내는 반지름이 1인 구로서 편광된 빛을 표현할 수 있다. Here, the Poincare sphere represents all polarization states of light on a spherical surface, and can express polarized light as a sphere having a radius of 1 represented by a rectangular coordinate point of (s1, s2, s3).
푸앵카레구의 적도선 위의 모든 점은 선편광에 대응되고, 두 극점에서 북반구의 제1극점은 우원편광에 대응되며 남반구의 제2극점(미도시)은 좌원편광에 대응된다. 그리고, 나머지 점들은 타원편광에 대응되는데, 북반구에 있는 점은 우타원편광에 대응되고 남반구(미도시)에 있는 점은 좌타원편광에 대응된다. All points on the equatorial line of the Poincare sphere correspond to linear polarization, at the two poles the first pole of the northern hemisphere corresponds to the right circular polarization and the second pole of the southern hemisphere (not shown) corresponds to the left circular polarization. The remaining points correspond to elliptical polarizations, where the points in the northern hemisphere correspond to the right elliptical polarization and the points in the southern hemisphere (not shown) correspond to the left elliptical polarization.
이하에서는, 좌안영상에 해당하는 북반구를 기준으로 설명하도록 한다. Hereinafter, the description will be made based on the northern hemisphere corresponding to the left eye image.
도 6에서 A-R, A-G, A-B지점은 동일한 지점으로 삼차원 영상 표시장치의 제2편광판(도 3의 130)을 투과한 적, 녹, 청색광의 편광 상태를 나타내고, D-R, D-G, D-B지점은 동일한 지점으로 A-R, A-G, A-B지점의 좌안용 적, 녹, 청색광이 패턴 리타더(도 4의 140)에 의해 우원편광된 상태를 나타낸다. In FIG. 6, the AR, AG, and AB points are the same points, indicating the polarization states of red, green, and blue light transmitted through the second
우선, 제2편광판(도 3의 130)에 의해 제2방향으로 선편광된 좌안용 적색광은 S1축의 A-R지점에 위치하다가 1/2 파장의 위상지연을 하고 제2편광판(도 3의 130)의 편광방향과 +22.5도로 배치된 패턴 리타더(도 4의 140)의 제1리타더층(도 4a의 143a)을 통과하면서 우타원편광되어 C-R지점에 위치하게 된다. 이는 적색의 파장이 650nm로 녹색의 파장 550nm보다 길어 위상지연이 1/4 파장보다 덜 이루어지기 때문이다.First, the left eye red light linearly polarized in the second direction by the second polarizing plate (130 in FIG. 3) is located at the AR point of the S1 axis, and has a phase delay of 1/2 wavelength, and the polarization of the second polarizing plate (130 in FIG. 3). The right-handed polarized light passes through the first retarder layer (143a of FIG. 4A) of the pattern retarder (140 of FIG. 4) disposed in the direction and +22.5 degrees, and is positioned at the CR point. This is because the red wavelength is 650 nm, which is longer than the green wavelength 550 nm, resulting in less phase delay than 1/4 wavelength.
그리고, C-R지점의 우타원편광된 적색광은 1/4 파장의 위상지연을 하는 패턴 리타더(도 4a의 140)의 베이스층(도 4a의 145)을 통과하면서 S축의 D-R지점에 위치하게 되는데, 적색광의 위상지연이 1/4파장보다 덜 이루어지면서 S축의 D-R지점에 위치하게 되는 것이다. 이에 따라, 삼차원 영상 표시장치(110)에서 출사되는 좌안용 적색광은 우원편광되어 출사되게 된다. In addition, the right elliptically polarized red light at the CR point is positioned at the DR point of the S axis while passing through the base layer (145 of FIG. 4A) of the pattern retarder (140 of FIG. 4A) which performs phase delay of 1/4 wavelength. The phase delay of the red light is less than 1/4 wavelength, and is located at the DR point of the S axis. Accordingly, the red light for the left eye emitted from the 3D image display device 110 is polarized to the right and emitted.
다음으로 제2편광판(도 3의 130)에 의해 제2방향으로 선편광된 좌안용 녹색광은 S1축의 A-G지점에 위치하다가 1/2 파장의 위상지연을 하고 제2편광판(도 3의 130)의 편광방향과 +22.5도로 배치된 패턴 리타더(도 4a의 140)의 제1리타더층(도 4a의 143a)을 통과하면서 제2방향에서 +45도로 회전되어 S2축의 C-G지점에 위치하게 된다. Next, the left eye green light linearly polarized in the second direction by the second polarizing plate (130 in FIG. 3) is positioned at the AG point of the S1 axis, and has a phase delay of 1/2 wavelength, and the polarization of the second polarizing plate (130 in FIG. 3). It is rotated by +45 degrees in the second direction while passing through the first retarder layer (143a in FIG. 4a) of the pattern retarder (140 in FIG. 4a) disposed at +22.5 degrees in the direction and positioned at the CG point of the S2 axis.
그리고, S2축의 C-G지점의 선편광된 녹색광은 1/4 파장의 위상지연을 하는 패턴 리타더(도 4a의 140)의 베이스층(도 4a의 145)을 통과하면서 우원편광으로 변조되어 S축의 D-G지점에 위치하게 됨으로써 삼차원 영상 표시장치(110)에서 출사되는 좌안용 녹색광은 우원편광되어 출사되게 된다. The linearly polarized green light at the CG point of the S2 axis is modulated into right circularly polarized light while passing through the base layer (145 of FIG. 4A) of the pattern retarder (140 of FIG. 4A) which performs phase delay of 1/4 wavelength, and is the DG point of the S axis. By being located in the left eye green light emitted from the three-dimensional image display device 110 is emitted to the right polarized.
마지막으로 제2편광판(도 3의 130)에 의해 제2방향으로 선편광된 좌안용 청색광은 S1축의 A-B지점에 위치하다가 1/2 파장의 위상지연을 하고 제2편광판(도 3의 130)의 편광방향과 +22.5도로 배치된 패턴 리타더(도 4a의 140)의 제1리타더층(도 4a의 143a)을 통과하면서 좌타원편광되어 S2축의 C-B지점에 위치하게 된다. 이는 청색의 파장이 450nm로 녹색의 파장 550nm보다 길어 위상지연이 1/2파장보다 덜 이루어지기 때문이다.Finally, the left-eye blue light linearly polarized in the second direction by the second polarizing plate (130 in FIG. 3) is located at the AB point of the S1 axis, and has a phase delay of 1/2 wavelength, and the polarization of the second polarizing plate (130 in FIG. 3). The left elliptical polarization passes through the first retarder layer (143a of FIG. 4A) of the pattern retarder (140 of FIG. 4A) disposed at a direction and +22.5 degrees, and is positioned at the CB point of the S2 axis. This is because the blue wavelength is 450 nm and longer than the green wavelength 550 nm, resulting in less phase delay than half wavelength.
그리고, C-B지점의 좌타원편광된 청색광은 1/4 파장의 위상지연을 하는 패턴 리타더(도 4a의 140)의 베이스층(도 4a의 145)을 통과하면서 우원편광으로 변조되는데, 이는 청색광의 위상지연이 1/4파장보다 더 이루어지면서 S축의 D-B지점에 위치하게 되는 것이다. 이에 따라, 삼차원 영상 표시장치(110)에서 출사되는 좌안용 청색광은 우원편광되어 출사되게 된다. Then, the left elliptically polarized blue light at the CB point is modulated into right circularly polarized light while passing through the base layer (145 of FIG. 4A) of the pattern retarder 140 (FIG. 4A) having a phase delay of 1/4 wavelength. As the phase delay is longer than 1/4 wavelength, it is located at the DB point of the S axis. Accordingly, the blue light for the left eye emitted from the 3D image display device 110 is polarized to the right and emitted.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴드 리타더(도 4a의 140)는 1/2 파장으로 위상지연을 하는 패턴드 리타더층(도 4a의 143)과 1/4 파장으로 위상지연을 하는 베이스층(도 4a의 145)을 조합함으로써 적색광과 청색광도 타원편광이 아닌 원편광될 수 있도록 한다. As described above, the patterned retarder 140 (FIG. 4A) according to the present invention has a patterned retarder layer (143 of FIG. 4A) that performs phase delay at 1/2 wavelength and a base delayed at 1/4 wavelength. Combining the
이와 같이, 적색광과 청색광도 녹색광과 같이 원편광됨에 따라 삼차원 영상표시장치에서 발생될 수 있는 빛샘현상과 크로스토크를 방지할 수 있게 되고, 시인성이 향상되게 된다.
As such, since red light and blue light are circularly polarized together with green light, light leakage and crosstalk that may occur in the 3D image display device can be prevented and visibility is improved.
한편, 전술한 구성을 갖는 삼차원 영상 표시장치(110)와 하나의 세트를 이루는 본 발명의 편광안경(160)에 대해 도면을 참조하여 살펴보도록 한다.Meanwhile, the polarizing glasses 160 of the present invention forming one set with the three-dimensional image display apparatus 110 having the above-described configuration will be described with reference to the drawings.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 편광안경의 구조를 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 편광안경에서의 편광상태를 보여주는 푸앵카레구를 도시한 도면이다.7 is a view showing the structure of a polarizing glasses according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is a view showing a Poincare sphere showing the polarization state in the polarizing glasses according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 편광안경(180)에서 사용자의 좌안에 대응되는 좌안용 렌즈에는 우원편광된 빛을 좌안용 선편광으로 변조하는 좌안용 패턴드 리타더(180a)와 좌안용 선편광만을 선택적으로 투과시키는 제1편광필름(150a)이 부착되고, 우안용 렌즈에는 좌원편광된 빛을 우안용 선편광으로 변조하는 우안용 패턴드 리타더(180b)와 우안용 선편광만을 선택적으로 투과시키는 제2편광필름(150b)이 부착된다. As shown in FIG. 7, only the left-eye patterned
좌안용 패턴드 리타더(180a)는 제1베이스층(181a)과, 제1베이스층(181a)의 상부에 형성된 좌안용 리타더층(183a)과, 좌안용 리타더층(183a)의 상부에 형성된 제1점착층(185a)으로 구성되고, 우안용 패턴드 리타더(180b)는 제2베이스층(181b)과, 제2베이스층(181b)의 상부에 형성된 우안용 리타더층(183b)과, 우안용 리타더층(183b)의 상부에 형성된 제2점착층(185b)으로 구성된다. The left eye patterned
제1 및 제2베이스층(181a, 181b)은 각기 다른 굴절률을 갖는 물질, 즉 복굴절 성질을 가지는 물질로 제조되어 복굴절성에 의해 /4로 위상지연을 하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 제1 및 제2베이스층(181a, 181b)은 위상지연을 /4로 하는 1/4파장판(QWP:quarter wave plate)의 역할을 하게 된다. 이러한, 위상지연 값은 복굴절 값과 층의 두께에 따라 위상지연 값을 조절할 수 있다. The first and
이에 따라, 제1 및 제2베이스층(181a, 181b)은 유기 고분자 물질로 이루어질 수 있는데, 두께를 조절하여 위상지연 값을 조절할 경우에는 위상지연 값이 /4로 이루어지도록 하는 제1두께로 형성되고, 복굴절 값(굴절률 차(△n))을 조절하여 위상지연 값을 조절할 경우에는 일정한 지연값을 가지는 반응성 메조겐(reactive mesogens: RM) 물질을 이용하여 굴절률을 조절함으로써 위상지연 값이 /4로 이루어지도록 할 수 있다.Accordingly, the first and
한편 전술한 바와 같은 제1 및 제2베이스층(181a, 181b)은 글라스(glass) 타입과 필름(film) 타입으로 형성할 수 있다. 이에 대한 설명은 전술한 바와 동일하므로 생략한다. Meanwhile, the first and
좌안용 리타더층(183a)은 액정패널(112)의 좌안 수평화소라인(123)에 대응되고, 우안용 리타더층(183b)은 액정패널(112)의 우안 수평화소라인(124)에 대응된다. 이러한 좌안용 및 우안용 리타더층(183a, 183b) 각각은 배향막의 편광UV에 의한 광배향과 반응성 메조겐(RM:reactive mesogen)의 코팅 및 경화를 통해서 서로 다른 광축을 갖도록 패턴을 형성할 수 있는데, 위상지연을 /2로 하고, 이러한 위상지연축을 제1 및 제2베이스층의 편광방향과 각각 +22.5도 및 157.5도로 배치하여 구성하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 좌안용 및 우안용 리타더층(183a, 183b)은 위상지연을 /2로 하는 1/2파장판(HWP:half wave plate)의 역할을 하게 된다. The left
한편, 제1편광필름(150a)은 우안용 선편광만을 선택적으로 투과시키고, 제2편광필름(150b)은 좌안용 선편광만을 선택적으로 투과시킨다. Meanwhile, the first
이에 따라, 삼차원 영상 표시장치(110)에서 출사되는 우원편광은 좌안용 렌즈의 제1베이스층(181a)을 통과하면서 좌안용 선편광으로 변조되고, 좌안용 선편광은 제1베이스층181a)의 편광방향과 +22.5도로 배치되어 형성된 좌안용 리타더층(183a)을 통과하면서 제1편광필름(150a)을 통해 시청자의 좌안에 전달되게 된다. Accordingly, right circularly polarized light emitted from the 3D image display device 110 is modulated into linearly polarized light for the left eye while passing through the
그리고, 삼차원 영상 표시장치(110)에서 출사되는 좌원편광은 편광안경(180)의 우안용 렌즈의 제2베이스층(181b)을 통과하면서 우안용 선편광으로 변조되고, 우안용 선편광은 제2베이스층(181b)의 편광방향과 +157.5도로 배치되어 형성된 우안용 리타더층(183b)을 통과하면서 제2편광필름(150b)을 통해 시청자의 우안에 전달되게 된다. Then, the left circularly polarized light emitted from the 3D image display device 110 is modulated by the right eye linearly polarized light while passing through the
결국, 전술한 바와 같은 편광안경(180)을 착용하고, 화소라인별로 교대하여 좌안용 및 우안용 화상이 인가되고 서로 다른 원편광 상태를 갖는 화상을 표시하는 삼차원 영상 표시장치(110)를 통해 화상을 시청하는 경우, 좌안 렌즈를 통해서는 좌안용 영상이, 우안 렌즈를 통해서는 우안용 영상이 입사되므로 이들 두 화상의 합성에 의해 사용자는 3D 화상을 시청할 수 있게 된다.As a result, the image is transmitted through the three-dimensional image display apparatus 110, which wears the
위와 같은 삼차원 영상 표시장치에 있어서, 백라이트 유닛(미도시)으로부터 입사되는 빛은 제 1 편광판(112) 및 제 2 편광판(114)을 포함하는 삼차원 영상 표시장치(110)와, 패턴드 리타더(140)와, 표면처리층(150)을 통과하고, 최종적으로 좌안용 및 우안용 패턴드 리타더(180a, 180b)와 제1 및 제2편광필름(150a, 150b)을 포함하는 편광안경(180)을 통과하여 사용자의 눈에 도달하게 된다. In the above 3D image display device, the light incident from the backlight unit (not shown) includes a 3D image display device 110 including a first
한편, 편광안경(180)에 포함되는 좌안용 및 우안용 패턴드 리타더(180a, 180b)의 구조는 전술한 패턴드 리타더의 실시예(도 4b, 도 5)에 따라 변경될 수 있다.
Meanwhile, the structures of the left and right eye patterned retarders 180a and 180b included in the
여기서, 도 8에 도시된 푸앵카레구를 통해 본 발명의 실시예에 따른 편광안경에서의 편광상태를 설명하도록 한다. 이때, 좌안영상에 해당하는 북반구를 기준으로 설명하도록 한다.Here, the polarization state in the polarizing glasses according to the embodiment of the present invention through the Poincare sphere shown in FIG. 8. In this case, it will be described based on the northern hemisphere corresponding to the left eye image.
도 6에서 설명한 바와 같이, D-R, D-G, D-B 지점은 동일한 지점으로 삼차원 영상 표시장치(도 3의 110)를 통해 출사되는 적, 녹, 청색광의 우원편광 상태를 나타낸다. 그리고, F-R, F-G, F-B지점은 동일한 지점으로 D-R, D-G, D-B 지점의 적, 녹, 청색광이 편광안경(180)에 의해 선편광된 상태를 나타낸다. As described with reference to FIG. 6, the D-R, D-G, and D-B points are the same points and represent the right circular polarization states of red, green, and blue light emitted through the three-dimensional image display device 110 (see FIG. 3). The F-R, F-G, and F-B points are the same points, and the red, green, and blue light of the D-R, D-G, and D-B points are linearly polarized by the
우선, 삼차원 영상 표시장치(도 3의 110)를 통해 출사된 우원편광된 좌안용 적색광은 S3축의 D-R지점에 위치하다가 1/4 파장의 위상지연을 하는 편광안경(180)의 제1베이스층(181a)을 통과하면서 우타원편광되어 E-R지점에 위치하게 되는데, 이는 적색의 파장이 650nm로 녹색의 파장 550nm보다 길어 위상지연이 1/4 파장보다 덜 이루어지기 때문이다. First, the first base layer of the
그리고, E-R지점의 우타원편광된 적색광은 1/2 파장의 위상지연을 하고 편광안경(180)의 제1베이스층(181a)의 출사광의 편광방향과 +22.5도로 배치된 편광안경(180)의 좌안용 리타더층(183a)을 통과하면서 좌안용 선편광으로 변조되어 S1축의 F-R지점에 위치하게 되는데, 이는 적색광의 위상지연이 1/2 파장보다 덜 이루어지기 때문이다. In addition, the right elliptically polarized red light at the ER point has a phase delay of 1/2 wavelength and the
다음으로, 삼차원 영상 표시장치(도 3의 110)를 통해 출사된 우원편광된 좌안용 녹색광은 S3축의 D-G지점에 위치하다가 1/4 파장의 위상지연을 하는 편광안경(180)의 제1베이스층(181a)을 통과하면서 좌안용 선편광으로 변조되어 S2축의 E-G지점에 위치하게 된다. Next, the first base layer of the
그리고, S2축의 E-G지점의 좌안용 선편광의 적색광은 1/2파장의 위상지연을 하고 편광안경(180)의 제1베이스층(181a)의 출사광의 편광방향과 +22.5도로 배치된 편광안경(180)의 좌안용 리타더층(183a)을 통과하면서 좌안용 선편광의 제3방향에서 +45도로 회전되어 S1축의 F-G지점에 위치하게 된다. The red light of the linearly polarized light for the left eye at the EG point of the S2 axis has a phase delay of 1/2 wavelength, and the
마지막으로, 삼차원 영상 표시장치(도 3의 110)를 통해 출사된 우원편광된 좌안용 청색광은 S3축의 D-B지점에 위치하다가 1/4 파장의 위상지연을 하는 편광안경(180)의 제1베이스층(181a)을 통과하면서 좌타원편광되어 E-B지점에 위치하게 되는데, 이는 청색의 파장이 450nm로 녹색의 파장 550nm 보다 짧아 위상지연이 1/4 파장보다 더 이루어지기 때문이다. Lastly, the first base layer of the
그리고, E-B지점의 좌타원편광된 청색광은 1/2파장의 위상지연을 하고 편광안경(180)의 제1베이스층(181a)의 출사광의 편광방향과 +22.5도로 배치된 편광안경(180)의 좌안용 리타더층(183a)을 통과하면서 좌안용 선편광으로 변조되어 S1축의 F-B지점에 위치하게 된다.Then, the left elliptically polarized blue light at the EB point has a phase delay of 1/2 wavelength and the
이에 따라 도 6의 푸앵카레구에서 삼차원 영상 표시장치(도 3의 110)의 제2편광판(도 3의 130)을 투과한 적, 녹, 청색광의 편광상태를 나타내는 A-R, A-G, A-B지점과 도 8의 푸앵카레구에서 편광안경(180)의 좌안용 패턴드 리타더를 투과한 적, 녹, 청색광의 편광상태를 나타내는 F-R, F-G, F-B지점은 서로 동일한 편광상태를 나타냄을 알 수 있다.
Accordingly, in the Poincare sphere of FIG. 6, AR, AG, AB points indicating polarization states of red, green, and blue light transmitted through the second polarizing plate (130 of FIG. 3) of the three-dimensional image display device (110 of FIG. 3) and FIG. In the Poincare sphere, FR, FG, and FB points representing the polarization states of red, green, and blue light transmitted through the left eye patterned retarder of the
이와 같이, 본 발명에 따른 패턴드 리타더가 적용된 편광안경을 삼차원 영상 표시장치와 함께 적용하면, 삼차원 영상 표시장치를 통해 출사되는 녹색광뿐만 아니라 적색광과 청색광도 원편광시킬 수 있게 되고, 삼차원 영상 표시장치의 원편광된 적, 녹, 청색광은 편광안경에 의해 선편광되게 됨으로써 타원편광에 의한 빛샘현상과 크로스토크를 방지할 수 있게 된다. 특히, 시청자가 좌우로 움질일 경우에도 빛샘현상과 크로스토크를 방지할 수 있게 되므로 시야각과 시인성이 개선되게 된다.
As such, when the polarized glasses to which the patterned retarder according to the present invention is applied are applied together with the three-dimensional image display device, the red and blue light as well as the green light emitted through the three-dimensional image display device can be circularly polarized, and the three-dimensional image display can be performed. The circularly polarized red, green, and blue light of the device are linearly polarized by polarized glasses, thereby preventing light leakage and crosstalk due to elliptical polarization. In particular, even when the viewer moves to the left and right, it is possible to prevent light leakage and crosstalk, thereby improving the viewing angle and visibility.
한편, 상기에서는 삼차원 영상 표시장치를 예로 들어 설명하였으나, 다른 실시예에서는 편광 상태의 빛을 출사하는 다양한 형태의 표시장치가 적용될 수 있다. In the above description, the three-dimensional image display device has been described as an example. In another embodiment, various types of display devices for emitting light in a polarized state may be applied.
즉, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
That is, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
140: 패턴드 리타더 141: 점착층
143: 패턴드 리타더층 143a: 제1리타더층
143b: 제2리타더층 145: 베이스층
149: 표면처리층
180: 편광안경 180a: 좌안용 리타더
180b: 우안용 리타더 150a: 제1편광필름
150b: 제2편광필름140: patterned retarder 141: adhesive layer
143: patterned
143b: second retarder layer 145: base layer
149: surface treatment layer
180:
180b:
150b: second polarizing film
Claims (9)
상기 베이스층의 하부에 형성되고 1/2 파장으로 위상지연을 하며 서로 상이한 광축을 가지는 패턴을 구비하는 패턴드 리타더층과;
상기 패턴드 리타더층의 하부에 형성되는 점착층을 포함하는 패턴드 리타더.
A base layer having birefringence such that phase delay is achieved at a quarter wavelength;
A patterned retarder layer formed under the base layer, the patterned retarder layer having a phase delay at a half wavelength and having patterns having different optical axes;
Patterned retarder including an adhesive layer formed on the lower portion of the patterned retarder layer.
상기 베이스층의 상부에 형성되고 외부광에 의한 반사를 저감하는 표면처리층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
The method of claim 1,
And a surface treatment layer formed on the base layer and reducing reflection by external light.
상기 복굴절성은
상기 베이스층의 두께와 반응성 메조겐(reactive mesogen) 물질에 의한 굴절률 차에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
The method of claim 1,
The birefringence is
Patterned retarder, characterized in that controlled by the thickness of the base layer and the refractive index difference by the reactive mesogen (reactive mesogen) material.
상기 베이스층은
글라스(glass) 기재와, 상기 글라스 기재의 일면에 상기 반응성 메조겐 물질을 코팅하고 경화시킨 복굴절층을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
The method of claim 3, wherein
The base layer
A patterned retarder comprising a glass substrate and a birefringence layer coated with the reactive mesogenic material on one surface of the glass substrate and cured.
상기 베이스층은
베이스 필름과, 상기 베이스 필름의 일면에 상기 반응성 메조겐 물질을 코팅하고 경화시킨 복굴절층을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
The method of claim 3, wherein
The base layer
A patterned retarder comprising a base film and a birefringence layer coated with the reactive mesogenic material on one surface of the base film and cured.
상기 패턴드 리타더층은
상기 광축을 영상 표시장치의 출사광의 편광방향과 +22.5도 및 +157.5도로 배치하는 패턴인 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
The method of claim 1,
The patterned retarder layer
And a pattern in which the optical axis is arranged at +22.5 degrees and +157.5 degrees with respect to the polarization direction of the emitted light of the image display device.
상기 패턴드 리타더층은
제1영상을 제1편광상태를 갖도록 하는 제1리타더층과, 제2영상을 제2편광상태를 갖도록 하는 제2리타더층을 포함하고, 상기 제1 및 제2리타더층 사이의 경계 하부에 블랙 스트라이프(black stripe)를 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴드 리타더.
The method of claim 1,
The patterned retarder layer
A first retarder layer having a first image having a first polarization state, and a second retarder layer having a second image having a second polarization state, and having a black under the boundary between the first and second retarder layers. Patterned retarder, characterized in that it comprises a stripe (black stripe).
상기 액정패널의 일 외측면에 부착되고 제1편광축을 가지는 제1편광판과, 상기 액정패널의 타 외측면에 부착되고 상기 제1편광축과 직교하는 제2편광축을 가지는 제2편광판과;
상기 제2편광판의 외측면에 부착되어 상기 제1영상에 대응되는 제1광과 상기제2영상에 대응되는 제2광이 서로 다른 제1 및 제2원편광상태를 갖도록 하는 패턴드 리타더를 포함하고,
상기 패턴드 리타더는
1/4 파장으로 위상지연이 이루어지도록 복굴절성을 가지는 베이스층과, 상기 베이스층의 하부에 형성되고 1/2 파장으로 위상지연을 하며 서로 상이한 광축을 가지는 패턴을 구비하는 패턴드 리타더층과, 상기 패턴드 리타더층의 하부에 형성되는 점착층을 포함하는 패턴드 리타더를 포함하는 삼차원 영상 표시장치.
A liquid crystal panel which displays a first image and a second image;
A first polarizing plate attached to one outer side of the liquid crystal panel and having a first polarization axis, and a second polarizing plate attached to the other outer side of the liquid crystal panel and having a second polarization axis orthogonal to the first polarizing axis;
A patterned retarder attached to an outer surface of the second polarizing plate such that the first light corresponding to the first image and the second light corresponding to the second image have different first and second circularly polarized states; Including,
The patterned retarder is
A patterned retarder layer having a birefringent base layer having a phase refraction at a quarter wavelength, a pattern formed under the base layer and having a phase delay at a half wavelength and having different optical axes; And a patterned retarder including an adhesive layer formed under the patterned retarder layer.
상기 액정패널의 일 외측면에 부착되고 제1편광축을 가지는 제1편광판과, 상기 액정패널의 타 외측면에 부착되고 상기 제1편광축과 직교하는 제2편광축을 가지는 제2편광판과;
상기 제2편광판의 외측면에 부착되어 상기 제1영상에 대응되는 제1광과 상기제2영상에 대응되는 제2광이 서로 다른 제1 및 제2원편광상태를 갖도록 하는 제1패턴드 리타더와;
상기 제1광의 광축과 동일한 제1선편광상태를 갖도록 하는 제2패턴드 리타더와, 상기 제2광의 광축과 동일한 제2선편광상태를 갖도록 하는 제3패턴드 리타더와, 제2패턴드 리타더와 상기 제3패턴드 리타더에서 출사되는 선편광을 선택적으로 투과 또는 차단시키는 제1 및 제2편광필름을 포함하는 편광안경을 포함하고,
상기 제1 내지 제3패턴드 리타더 각각은
1/4 파장으로 위상지연이 이루어지도록 복굴절성을 가지는 베이스층과, 상기 베이스층의 하부에 형성되고 1/2 파장으로 위상지연을 하며 서로 상이한 광축을 가지는 패턴을 구비하는 패턴드 리타더층과, 상기 패턴드 리타더층의 하부에 형성되는 점착층을 포함하는 패턴드 리타더를 포함하는 삼차원 영상 구현 시스템.A liquid crystal panel which displays a first image and a second image;
A first polarizing plate attached to one outer side of the liquid crystal panel and having a first polarization axis, and a second polarizing plate attached to the other outer side of the liquid crystal panel and having a second polarization axis orthogonal to the first polarizing axis;
A first patterned retarder attached to an outer surface of the second polarizing plate such that the first light corresponding to the first image and the second light corresponding to the second image have different first and second circularly polarized states; With more;
A second patterned retarder configured to have a first linearly polarized state equal to the optical axis of the first light, a third patterned retarder configured to have a second linearly polarized state identical to the optical axis of the second light, and a second patterned retarder And polarizing glasses including first and second polarizing films for selectively transmitting or blocking linearly polarized light emitted from the third patterned retarder.
Each of the first to third patterned retarders
A patterned retarder layer having a birefringent base layer having a phase refraction at a quarter wavelength, a pattern formed under the base layer and having a phase delay at a half wavelength and having different optical axes; And a patterned retarder including an adhesive layer formed under the patterned retarder layer.
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