KR20120086275A - 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

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KR20120086275A KR1020120007314A KR20120007314A KR20120086275A KR 20120086275 A KR20120086275 A KR 20120086275A KR 1020120007314 A KR1020120007314 A KR 1020120007314A KR 20120007314 A KR20120007314 A KR 20120007314A KR 20120086275 A KR20120086275 A KR 20120086275A
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Abstract

본 발명은 입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이고, 입체 영상의 표시 시에 크로스토크 또는 고스트 현상 등을 유발하지 않고, 넓은 시야각을 확보할 수 있으며, 우수한 영상 품질을 달성할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.

Description

입체 영상 표시 장치{A stereoscopic image display device}
본 발명은, 입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
입체 영상 표시 장치(A stereoscopic image display device)는 3차원 정보를 관찰자에게 전달할 수 있는 표시 장치이다.
입체 영상을 표시하는 방식은, 크게 안경 방식과 무안경 방식으로 구분할 수 있고, 안경 방식은 다시 편광 안경 방식과 LC 셔터 안경(LC shutter glass) 방식으로 분류될 수 있으며, 무안경 방식은 다시 2안식/다시점 양안 시차 방식, 체적형 방식 또는 홀로그래픽 방식 등을 분류될 수 있다.
본 발명은, 입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은, 구동 상태에서 우안용 영상광을 생성하여 관찰자측으로 전달할 수 있는 우안용 영상광 생성 영역과 좌안용 영상광을 생성하여 관찰자측으로 전달할 수 있는 좌안용 영상광 생성 영역을 가지는 표시 소자; 및 상기 표시 소자에서 전달되는 우안 영상광과 좌안용 영상광이 각각 입사될 수 있도록 배치되어 있는 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역을 가지는 편광 제어 소자를 포함하고, 하기 일반식 1의 관계를 만족하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
[일반식 1]
A < B - (2/3) × c
상기 일반식 1에서 A는, 편광 제어 소자의 길이이고, B는 표시 소자의 길이이며, c는, 편광 제어 소자와 표시 소자의 간격이다.
본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한 상기 일반식 1에 대입되는 A, B 및 c의 수치는 단위 『mm』로 측정된 수치이다.
이하 상기 입체 영상 표시 장치를 상세히 설명한다.
본 명세서에서 사용하는 용어 입체 영상 표시 장치의 「구동 상태」는 입체 영상 표시 장치가 구동 중인 상태로서, 입체 영상 표시 장치가 입체 영상을 표시하고 있는 상태를 의미한다.
본 명세서에서 각도를 정의하면서 사용하는, 수직, 수평, 직교 또는 평행 등의 용어는, 목적하는 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직, 수평, 직교, 또는 평행을 의미하고, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 감안한 오차를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 각각의 용어는, 약 ±15도 이내의 오차, 약 ±10도 이내의 오차 또는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 길이, 폭, 두께, 피치 등을 정의하면서 사용하는 용어 「동일」은, 목적하는 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적 동일을 의미하고, 예를 들면, 제조 오차 또는 편차 등을 감안한 오차를 포함하는 것이다. 예를 들면, 상기 동일은 약 ±60 ㎛ 이내의 오차, 약 ±40 ㎛ 이내의 오차 또는 약 ±20 ㎛ 이내의 오차를 포함할 수 있다.
도 1은, 하나의 예시적인 입체 영상 표시 장치(1)를 나타내는 도면이다. 도 1은 입체 영상 표시 장치를 상부에서 바라본 경우, 구체적으로는 구동 상태에서 상부에서 관찰자의 머리를 바라보는 방향에서 관찰되는 입체 영상 표시 장치를 나타낸다.
도 1에 나타난 바와 같이, 예시적인 입체 영상 표시 장치(1)는 광원(11), 편광판(12), 표시 소자(13), 편광판(14) 및 편광 제어 소자(15)를 포함할 수 있다. 도 1의 장치는, 광원(11)으로부터의 광이 표시 소자(13)의 우안용 영상광 생성 영역(DR)과 좌안용 영상광 생성 영역(DL)을 각각 통과하여 우안용 영상광 및 좌안용 영상광이 생성되고, 이러한 영상광이 편광 제어 소자(15)의 우안용 편광 조절 영역(PR)과 좌안용 편광 조절 영역(PL)을 각각 투과하여, 서로 상이한 편광 상태를 가지게 되면, 관찰자가 이를 편광 안경을 착용하고 관찰하는 편광 안경 방식의 입체 영상 표시 장치일 수 있다. 그러나, 상기 입체 영상 표시 장치의 구동 방식이 상기 편광 안경 방식에 제한되는 것은 아니다.
도 1에서 광원(11)은 관찰자를 기준으로 장치(1)의 가장 내측에 배치되고, 예를 들면, 구동 상태에서 편광되지 않은 상태의 광을 편광판(12)을 향해서 출사할 수 있다. 광원(11)으로는, 예를 들면, 액정 표시 장치에서 사용되는 통상적인 직하형(direct type) 또는 에지형(edge type) 백라이트 유닛(BLU; Back Light Unit)을 사용할 수 있고, 그 외에도 다양한 광원이 제한 없이 사용될 수 있다.
표시 소자(13)와 광원(11)의 사이에 배치된 편광판(12)(이하, 제 1 편광판이라 칭할 수 있다.)은, 투과축 및 상기 투과축에 직교하는 흡수축을 가지는 광학 소자이다. 편광판(12)은, 광원(11)으로부터 출사한 광이 입사하면 그 가운데 투과축 방향과 평행한 편광축을 가지는 광만을 투과시킬 수 있다.
하나의 예시에서 도 1의 표시 소자(13)는, 2장의 기판(131A, 131B)의 사이에 액정층(132)을 개재시켜서 형성되는 투과형 액정 표시 패널일 수 있다. 이러한 유형의 패널은, 예를 들면, 순차적으로 배치된 기판(131A), 화소 전극, 배향막, 액정층(132), 배향막, 공통 전극 및 기판(131B)을 포함할 수 있다. 상기에서 광원(11)측 기판(131A)에, 투명 화소 전극에 전기적으로 접속된 구동 소자로서 TFT(Thin Film Transistor)와 배선 등을 포함하는 액티브형 구동 회로가 형성되어 있을 수 있다. 화소 전극은, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)을 포함하고, 화소별 전극으로 기능할 수 있다. 또한, 배향막은, 예를 들면, 폴리이미드와 같은 재료를 포함하며, 액정에 대해서 배향 처리를 수행할 수 있다. 액정층(132)은, 예를 들면, VA(Vertical Alignment), TN(Twisted Nematic), STN(Super Twisted Nematic) 또는 IPS(In Plane Switching) 모드의 액정을 포함할 수 있다. 액정층(132)은, 구동 회로로부터의 인가 전압에 의해서, 광원(11)으로부터의 광을 화소별로 투과 또는 차단하는 기능을 가질 수 있다. 공통 전극은, 예를 들면 ITO를 포함하고, 공통의 대향 전극으로 기능할 수 있다.
액정층(132)에는 구동 상태에서 좌안용 또는 우안용 영상광을 생성할 수 있는 하나 이상의 화소(pixel)가 형성되어 있을 수 있다. 상기 화소는, 예를 들면, 각각 배향막의 사이에 밀봉되어 있는 액정을 포함하는 단위 화소일 수 있고, 하나 이상의 단위 화소가 우안용 및 좌안용 영상광 생성 영역(DR, DL)을 형성하고 있을 수 있다. 상기 영상광 생성 영역(DR, DL)은 행 및/또는 열방향으로 배열되어 있을 수 있다.
도 2는, 하나의 예시적인 영상광 생성 영역(DR, DL)의 배치를 나타내는 도면이다. 도 2와 같이, 상기 우안용 및 좌안용 영상광 생성 영역(DR, DL)은 공통되는 방향으로 연장되는 스트라이프 형상을 가지며, 인접하여 교대로 배치되어 있을 수 있다. 또한, 도 3은, 다른 예시적인 영상광 생성 영역(DR, DL)의 배치를 나타내고, 각각 영상 생성 영역(DR, DL)이 격자 형상을 이루면서 서로 인접하여 교대로 배치되어 있다. 그러나, 상기 입체 영상 표시 장치에서 영상 생성 영역의 배치가 상기 도 2 및 3의 배치에 제한되는 것은 아니며, 이 분야에서 알려져 있는 다양한 디자인이 모두 적용될 수 있다.
상기 표시 패널은, 구동 상태에서 신호에 따라 각각의 화소를 구동하는 것에 의해서 좌안용 및 우안용 영상광을 포함하는 영상 신호를 생성하고, 생성된 영상 신호를 관찰자측으로 전달할 수 있다.
구체적으로, 광원(11)에서 출사한 광이 제 1 편광판(12)을 투과하여 표시 소자에 입사하여, 우안용 영상광 생성 영역(DR)을 투과한 광은 우안용 영상광이 되고, 좌안용 영상광 생성 영역(DL)을 투과한 광은 좌안 영상광이 된다.
도 1에서 편광 제어 소자(15)와 표시 소자(13)의 사이에 배치되어 있는 편광판(14)(이하, 제 2 편광판이라 칭할 수 있다.)은 우안용 및 좌안용 영상광이 입사하면, 편광판(14)의 투과축과 평행한 광을 투과시킨다.
하나의 예시에서 상기 제 1 및 제 2 편광판(12, 14)의 투과축은 서로 실질적으로 90도의 각도를 이루도록 배치되어 있을 수 있다.
편광 제어 소자는 우안용 편광 조절 영역(PR)과 좌안용 편광 조절 영역(PL)을 포함한다. 우안용 편광 조절 영역(PR)은, 구동 상태에서 표시 소자의 우안용 영상광 생성 영역(DR)에서 생성 및 전달되는 우안용 영상광이 입사될 수 있도록 배치되며, 좌안용 편광 조절 영역(PL)은, 구동 상태에서 표시 소자의 좌안용 영상광 생성 영역(DL)에서 생성 및 전달되는 좌안용 영상광이 입사될 수 있도록 배치된다.
일반적으로 입체 영상 표시 장치의 구성 시에는, 표시 소자의 우안용 및 좌안용 영상광 생성 영역과 상기 각 영상광 생성 영역에 대응하는 편광 제어 소자의 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역이 동일한 크기로 정확하게 대응되도록 하여 우안용 영상광과 좌안용 영상광이 분리하고 있고, 이에 따라서 표시 소자와 편광 제어 소자는 동일한 크기를 가지고 있다.
이에 대하여 상기 장치에서는, 편광 제어 소자의 크기가 표시 소자와는 다르도록 제어된다. 구체적으로는 표시 소자 및 편광 제어 소자의 관계는 상기 일반식 1을 만족한다. 일반식 1과 같은 방식으로 표시 소자와 편광 제어 소자의 크기를 제어함으로써, 크로스토크가 방지되고, 시야각이 넓어지며, 관찰자가 보다 우수한 품질의 입체 영상을 관찰할 수 있다.
일반식 1에서 A는 편광 제어 소자의 길이이고, 구체적으로는, 입체 영상 표시 장치의 구동 상태에서 입체 영상을 관찰하는 관찰자를 기준으로 수평 또는 수직 방향의 길이이다.
또한, 상기 일반식 1에서 B는 표시 소자의 길이이고, 구체적으로는, 입체 영상 표시 장치의 구동 상태에서 입체 영상을 관찰하는 관찰자를 기준으로 수평 또는 수직 방향의 길이이다.
상기와 같이 A 및 B는 각각 수직 또는 수평 방향의 길이일 수 있으나, 일반식 1의 확인을 위하여 만일 어느 하나의 수치를 수직 방향의 길이로 대입한 경우에는 다른 수치도 수직 방향의 길이가 사용되고, 수평 방향의 길이를 대입한 경우에는 다른 변수도 수평 방향의 길이가 사용된다. 이러한 내용은 이하 일반식 2 및 3의 경우에서도 동일하다.
또한, 상기 일반식 1에서 c는 입체 영상 표시 장치 내에서 표시 소자와 편광 제어 소자의 간격이다. 예를 들어, 입체 영상 표시 장치가 표시 소자로서 도 1과 같이 액정 패널을 포함하는 경우, 상기 간격은 표시 소자 내에서 액정층의 표면과 편광 제어 소자에서 상기 액정층과 대향하고 있는 표면의 사이의 간격이다. 또한, 후술하는 바와 같이 표시 소자가 블랙 매트릭스를 가지는 필터를 포함하는 경우, 상기 c는 상기와 같은 액정층과 편광 제어 소자의 간격이거나, 또는 필터의 표면과 편광 제어 소자에서 상기 필터와 대향하고 있는 표면의 사이의 간격이다(예를 들면, 도 8 참조).
도 4는, 도 1의 장치(1)에서 표시 소자(13) 및 편광 제어 소자(15)만을 표시한 도면이다. 도 4에는 도 1의 장치의 경우에 상기 A, B 및 c가 표시되어 있다. 도 4에서 장치를 관찰하는 방향은 도 1과 동일하다.
또한, 입체 영상 표시 장치에서, 표시 소자와 편광 제어 소자의 중심선은 서로 일치하고 있는 것이 바람직하다. 본 문서에서 용어 「중심선」은, 표시 소자, 편광 제어 소자 또는 필터 등의 소자를 수평 또는 수직 방향으로 이등분하고 있는 선을 의미한다. 상기에서 수평 또는 수직 방향은 입체 영상 표시 장치의 구동 상태에서 관찰자를 기준으로 정하여 지는 방향이다. 도 4를 참조하면, 표시 소자의 중심선과 편광 제어 소자의 중심선은 상부에서 보았을 때에 Q선을 따라서 서로 일치하고 있다.
일반식 1의 관계를 만족하도록 표시 소자와 편광 제어 소자를 구성함으로써, 좌안용 영상광이 우안에 입사되거나, 혹은 우안용 영상광이 좌안에 입사되는 크로스토크 현상을 방지할 수 있고, 또한 넓은 시야각과 우수한 콘트라스트 비율 등을 확보할 수 있어서 입체 영상의 품질도 우수하게 유지할 수 있다.
상기 일반식 1에서 B의 구체적인 수치는 특별히 제한되지 않고, 이는 입체 영상 표시 장치의 사양에 따라서 정하여 진다. 예를 들어 입체 영상 표시 장치가 10인치인 경우, B는 약 135 mm 정도이고, 47인치인 경우에는 약 590 mm 또는 약 587.7 mm 내지 588.1 mm 정도이며, 72인치인 경우에는 약 850 mm 내지 900 mm 정도일 수 있다. 이와 같이 B는 장치의 사양에 따라서 다양하게 변경될 수 있는 수치이지만, 현재 공지된 통상적인 장치의 사양을 고려하면, 대략 100 mm 내지 1,500 mm 정도일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 c의 구체적인 범위도 장치의 사양에 따라서 정해지는 것으로 예를 들면, 47인치의 경우 약 1.1 mm일 수 있다. 공지된 통상적인 장치의 사양을 고려하면, 상기 c는 약 0.5 mm 내지 1.5 mm 정도일 수 있다.
입체 영상 표시 장치에서 표시 소자와 편광 제어 소자는 상기 일반식 1의 관계를 만족하고, 또한 구동 상태에서 상기 표시 소자에서 전달되는 우안 영상광은 편광 제어 소자의 우안용 편광 조절 영역으로 입사되고, 좌안용 영상광은 편광 제어 소자의 좌안용 편광 조절 영역에 입사될 수 있도록 배치되어 있다. 예를 들어, 표시 소자의 우안용 및 좌안용 영상광 생성 영역(DR, DL)이 도 2와 같은 스트라이프 형상을 가지는 경우, 편광 제어 소자의 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역(PR, PL)도 도 5와 같이 대응되는 스트라이프 형상을 가질 수 있고, 표시 소자의 우안용 및 좌안용 영상광 생성 영역(DR, DL)이 도 3과 같은 격자 형상으로 배치되는 경우, 편광 제어 소자의 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역(PR, PL)도 도 6와 같이 대응되는 스트라이프 형상을 가질 수 있다.
하나의 예시에서 상기와 같은 표시 소자의 영상광 생성 영역과 편광 제어 소자의 편광 조절 영역은 하기 일반식 2의 관계를 만족하도록 배치되어 있을 수 있다.
[일반식 2]
E × (1-(2c)/(3B)) = F
상기 일반식 2에서 E는 표시 소자의 중심선에서 우안용 또는 좌안용 영상광 생성 영역까지의 거리이고, F는 편광 제어 소자의 중심선에서 상기 거리 E의 우안용 또는 좌안용 영상광 생성 영역에 대응하는 우안용 또는 좌안용 편광 조절 영역까지의 거리이며, B 및 c는 상기 일반식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한 상기 일반식 2에 대입되는 E, B, F 및 c의 수치는 단위 『mm』로 측정된 수치이다.
상기 「E × (1-(2c)/(3B))」및 F는 동일한 수치를 가진다. 여기에서 동일은 전술한 바와 같은 제조 오차 등을 감안한 실질적인 동일이다.
상기와 같은 관계를 만족하도록 영상광 생성 영역과 편광 조절 영역의 관계를 조절함으로써, 크로스토크 방지와 시야각 확보 등을 포함하는 입체 영상 표시 장치의 품질 향상 효과를 극대화할 수 있다.
상기에서 중심선은 이미 기술한 바와 같이, 각각의 소자를 수평 또는 수직 방향으로 이등분하고 있는 선을 의미한다.
상기에서 E는 표시 소자의 중심선에서 우안용 또는 좌안용 영상광 생성 영역까지의 거리이고, 구체적으로는, 구동 상태에서 입체 영상을 관찰하는 관찰자를 기준으로 수평 또는 수직 방향의 거리이며, 또한 중심선으로부터 해당 영상광 생성 영역이 시작하는 지점까지의 거리이다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 중심선(Q선에 위치함)으로부터 우측으로 가장 먼저 형성되어 있는 좌안용 영상광 생성 영역(DL)까지의 거리는 EL1으로 표시되어 있고, 두번째로 형성되어 있는 좌안용 영상광 생성 영역(DL)까지의 거리는 EL2로 표시되어 있다. 또한, 상기 중심선으로부터 우측으로 가장 먼저 형성되어 있는 우안용 영상광 생성 영역(DR)까지의 거리는 0이며, 두번째로 형성되어 있는 우안용 영상광 생성 영역(DR)까지의 거리는 ER2로 표시되어 있다.
또한, 상기에서 F는 편광 제어 소자의 중심선에서 상기 E의 거리를 가지는 우안용 또는 좌안용 영상광 생성 영역에 대응되는 우안용 또는 좌안용 편광 조절 영역까지의 거리이고, 구체적으로는, 구동 상태에서 입체 영상을 관찰하는 관찰자를 기준으로 수평 또는 수직 방향의 거리이며, 또한 중심선으로부터 해당 편광 조절 영역이 시작하는 지점까지의 거리이다. 또한, 상기에서 E의 거리를 가지는 우안용 또는 좌안용 영상광 생성 영역 대응되는 우안용 또는 좌안용 편광 조절 영역은 상기 E의 거리를 가지는 우안용 또는 좌안용 영상광 생성 영역에서 생성되는 우안용 또는 좌안용 영상광이 입사될 수 있는 위치에 배치되어 있는 우안용 또는 좌안용 편광 조절 영역을 의미한다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 중심선(Q선에 위치함)으로부터 우측으로 가장 먼저 형성되어 있는 좌안용 영상광 생성 영역(DL)(거리 EL1)에 대응되는 좌안용 편광 조절 영역(PL)의 거리는 FL1으로 표시되어 있고, 두번째로 형성되어 있는 좌안용 영상광 생성 영역(DL)(거리 EL2)에 대응되는 좌안용 편광 조절 영역(PL)까지의 거리는 FL2로 표시되어 있다. 또한, 상기 중심선으로부터 우측으로 가장 먼저 형성되어 있는 우안용 영상광 생성 영역(DR)에 대응되는 우안용 편광 조절 영역까지의 거리는 0이며, 두번째로 형성되어 있는 우안용 영상광 생성 영역(DR)(거리: EL2)에 대응되는 우안용 편광 조절 영역의 거리는 FR2로 표시되어 있다.
상기에서는 중심선을 기준으로 우측에 존재하는 영역의 거리 관계를 설명하였으나, 이러한 거리 관계는 중심선을 기준으로 좌측에 존재하는 영역의 경우도 동일하게 적용될 수 있다.
상기와 같은 배치에 의하여, 표시 소자에서 생성된 우안용 및 좌안용 영상광은 정확하게 편광 제어 소자의 대응되는 편광 조절 영역을 경유하여 관찰자에게 전달될 수 있다.
상기 장치에서 편광 제어 소자의 우안용 편광 조절 영역을 통과한 우안용 영상광과 좌안용 편광 조절 영역을 통과한 좌안용 영상광은 서로 상이한 편광 상태를 가질 수 있다.
하나의 예시에서 상기 편광 조절 영역을 각각 투과한 우안용 및 좌안용 영상광은, 실질적으로 서로 수직한 방향을 가지도록 직선 편광되어 있거나, 또는 서로 상이한 회전 방향을 가지도록 원편광되어 있는 광, 예를 들면, 좌원 편광된 광과 우원 편광된 광일 수 있다.
편광 조절 영역을 투과한 영상광이 서로 수직한 방향으로 직선 편광된 광인 경우에, 상기 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역 중 어느 하나의 영역은, 입사되는 광을 편광축을 회전시키지 않고, 그대로 투과시키는 영역이며, 다른 영역은, 입사되는 광의 편광축을 수직으로 회전시켜 투과시킬 수 있는 영역일 수 있다. 이에 따라 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역을 투과한 광의 편광축은 서로 그 방향이 직교하게 된다. 상기의 경우, 편광 제어 소자는, 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역 중 어느 하나의 영역에만 배치되어 있는 λ/2 파장층을 포함할 수 있다. 이 경우, λ/2 파장층이 배치되어 있지 않은 영역에는, 예를 들면, 투명 유리 또는 수지 등이 형성되어 있거나, 혹은 빈 공간이 형성되어 있을 수 있다.
상기에서 편광 조절 영역을 투과한 영상광이 서로 상이한 회전 방향을 가지도록 원편광된 광인 경우에 상기 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역 중 어느 하나의 영역은 입사되는 광을 좌원 편광된 광으로 변환하여 투과시킬 수 영역이고, 다른 영역은 입사되는 광을 우원 편광으로 변환하여 투과시킬 수 있는 영역일 수 있다. 이에 따라 우안용 또는 좌안용 편광 조절 영역을 투과한 광은 서로 다른 편광 상태를 가질 수 있다. 상기의 경우, 편광 제어 소자는, 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역 중 어느 하나의 영역에만 배치되어 있는 λ/2 파장층과 상기 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역 모두에 배치되어 있는 λ/4 파장층을 포함할 수 있다. 다른 예시에서는, 상기 편광 제어 소자는, 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역 모두에 배치되어 있는 λ/4 파장층을 포함하되, 상기 우안용 편광 조절 영역에 배치되어 있는 λ/4 파장층의 광축과 상기 좌안용 편광 조절 영역에 배치되어 있는 λ/4 파장층의 광축이 서로 상이한 방향을 향하고 있을 수 있다. 상기에서 광축이란 입사되는 광이 해당 영역을 투과할 때의 진상축 또는 지상축을 의미할 수 있다. 이와 같이 파장층이 서로 상이한 방향으로 광축을 가지는 경우, 예를 들면, 좌안용 편광 조절 영역의 광축과 우안용 편광 조절 영역의 광축은 서로 수직하게 형성되어 있을 수 있다.
이 분야에서는 상기와 같은 편광 제어 소자를 구현하기 위한 다양한 소재와 방식이 공지되어 있으며, 이러한 공지의 소재 내지는 방식이 본 발명에서 모두 적용될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 표시 소자는, 블랙 매트릭스(Black Matrix)가 형성되어 있는 필터를 추가로 포함할 수 있고, 이 때 상기 블랙 매트릭스는 상기 표시 소자의 우안용 영상광 생성 영역과 좌안용 영상광 생성 영역의 경계면에 형성되어 있을 수 있다.
상기 필터는 예를 들면, 통상적인 컬러 필터일 수 있다. 컬러 필터는, 광원으로부터의 광을, 예를 들면, 적색, 녹색 및 청색의 삼원색(RGB; Red, Green, Blue)으로 각각 분리할 수 있도록 배열된 컬러 필터부와 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다. 상기에서 블랙 매트릭스는 차광 기능을 가진다.
도 8은, 하나의 예시적인 장치로서, 도 1의 장치에서 액정층(132)과 기판(131B)의 사이에 필터(81)가 배치되어 있는 상태를 나타내는 도면이고, 상기 필터(81)는 컬러 필터부(811)와 블랙 매트릭스(812)를 포함하고 있다. 도 8에서의 입체 영상 표시 장치의 관찰 방향은 도 1의 경우와 동일하다.
상기와 같은 입체 영상 표시 장치는 하기 일반식 3의 관계를 만족할 수 있다.
[일반식 3]
A > B - (1/2)×BM
상기 일반식 3에서 A 및 B는 상기 일반식 1에서 정의한 바와 같고, BM은 상기 블랙 매트릭스의 길이이다.
본 명세서에서 특별히 달리 규정하지 않는 한 상기 일반식 3에 대입되는 A 및 B의 수치는 단위 『mm』로 측정된 수치이고, BM의 수치는 단위 『㎛』로 측정된 수치이다.
상기 일반식 3에서 BM은 블랙 매트릭스의 길이이고, 구체적으로는, 입체 영상 표시 장치의 구동 상태에서 입체 영상을 관찰하는 관찰자를 기준으로 수평 또는 수직 방향의 길이이다. 이와 같은 블랙 매트릭스의 길이는 장치의 구성에 따라서 상이할 수 있고, 또한 동일 장치 내에 포함되어 있는 블랙 매트릭스끼리도 상이할 수 있다. 상기 BM은 입체 영상 표시 장치에 포함되어 있는 임의의 블랙 매트릭스의 길이일 수 있으며, 바람직하게는 좌안용 및 우안용 영상광 생성 영역의 경계면에 배치되어 있는 블랙 매트릭스의 길이일 수 있다.
블랙 매트릭스의 길이는 장치의 구체적인 사양에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들면, 47인치의 장치의 경우, 상기 BM은 약 200 ㎛ 내지 300 ㎛의 범위에서 조절될 수 있다. 현재 공지된 통상적인 장치의 사양을 고려하면, BM은 약 50 ㎛ 내지 400 ㎛ 정도일 수 있다.
입체 영상 표시 장치가 상기 일반식 3의 관계를 만족함으로써, 보다 우수한 품질의 영상의 구현이 가능하다.
이상 입체 영상 표시 장치의 주요 소자를 위주로 설명하였으나, 상기 표시 장치는 전술한 소자 외에도 입체 영상 표시 장치에서 사용되는 다양한 소자, 예를 들면, 편광 안경 등을 추가로 포함할 수 있고, 그 경우 각 소자의 구체적인 구현예는 특별히 제한되지 않는다.
본 발명은 또한, 우안용 영상광을 생성할 수 있는 우안용 영상광 생성 영역과 좌안용 영상광을 생성할 수 있는 좌안용 영상광 생성 영역을 가지는 표시 소자와 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역을 가지는 편광 제어 소자를 배치하는 단계를 포함하되, 상기 표시 소자와 편광 제어 소자는 상기 일반식 1의 관계를 만족하고, 상기 배치 단계는 구동 상태에서 상기 우안용 편광 조절 영역에는 상기 표시 소자에서 전달되는 우안용 영상광이 입사되고, 상기 좌안용 편광 조절 영역에는 상기 표시 소자에서 전달되는 좌안용 영상광이 입사될 수 있도록 수행하는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 제조 방법은, 상기 기술한 입체 영상 표시 장치의 제조 방법일 수 있고, 따라서 이미 기술한 바와 같은 유형의 표시 소자와 편광 제어 소자를 사용하여 수행될 수 있다. 상기 제조 방법의 구체적인 태양은 상기 일반식 1의 관계를 만족하는 표시 소자와 편광 제어 소자를 사용하는 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 공지의 적절한 방식에 따라서 상기 표시 소자와 편광 제어 소자를 적절한 하우징 등에 수납하는 방식으로 진행될 수 있다.
상기 방법에서 구동 상태에서 편광 제어 소자의 우안용 편광 조절 영역에는 표시 소자에서 전달되는 우안용 영상광이 입사되고, 좌안용 편광 조절 영역에는 표시 소자에서 전달되는 좌안용 영상광이 입사될 수 있도록 배치하는 과정은 상기한 일반식 2의 관계를 만족하도록 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방법에서는 표시 소자로서, 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 필터를 포함하는 소자를 사용할 수 있다. 이 경우에는, 상기 각각은 상기 일반식 3의 관계를 만족할 수 있다.
전술한 내용 외에 상기 입체 영상 표시 장치의 제조 방법의 다른 요소는 특별히 제한되지 않으며, 이 분야에서 공지되어 있는 내용이 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위에서 적절하게 선택 및 수행될 수 있다.
본 발명은 입체 영상의 표시 시에 크로스토크 또는 고스트 현상 등을 유발하지 않고, 넓은 시야각을 확보할 수 있으며, 우수한 영상 품질을 달성할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 예시적인 입체 영상 표시 장치를 도시하는 도면이다.
도 2 및 3은, 우안용 및 좌안용 영상광 생성 영역의 배치를 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 4, 7 및 8은, 소자간의 크기 관계를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5 및 6은, 우안용 및 좌안용 편광 조절 영역의 배치를 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 9 및 10은, 각각 실시예 및 비교예에서 제조한 입체 영상 표시 장치의 크로스토크 특성을 평가하는 도면이다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여, 상기 입체 영상 표시 장치에 대하여 보다 구체적으로 설명하지만, 상기 장치의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
도 1에 나타난 바와 같은 형태를 가지는 47인치의 입체 영상 표시 장치(1)를 사용하여 평가에 사용하였다. 구체적으로는 표시 소자(13)로는, 좌안용 및 우안용 영상광 생성 영역이 도 2와 같이 배치되되, 각 영역의 경계에는 도 8에 나타난 바와 같은 블랙 매트릭스가 배치된 투과형 액정 패널을 사용하였다. 또한, 편광 제어 소자(15)로는 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역에 각각 λ/4 파장층이 배치되어 있고, 그 배치 형태는 도 5와 같은 편광 제어 소자를 사용하였다. 상기에서 좌안용 및 우안용 편광 조절 영역의 λ/4 파장층에 각각 형성되어 있는 광축(지상축)은 서로 상이한 방향으로 형성되면서 서로 수직을 이루고, 또한 그 이등분선이 편광판(14)의 흡수축과 수직을 이루도록 배치하였다. 또한, 배치 시에 표시 소자와 편광 제어 소자의 중심선은 서로 일치하도록 배치하였다. 상기 장치의 구성 시에 표시 소자(13)로는 세로의 길이(B)가 590 mm이고, 세로 길이(BM)가 240 ㎛인 블랙 매트릭스를 가지는 컬러 필터를 포함하는 47인치 액정 패널을 상기 액정 패널과 편광 제어 소자(15)의 간격(c)이 1.2 mm 이 되도록 배치하였고, 이 때 편광 제어 소자(15)로서 길이(A)가 589 mm인 소자를 사용하여 장치가 상기 일반식 1을 만족하도록 구성하였다.
비교예 1.
실시예 1과 동일한 방식으로 장치를 구성하되, 편광 제어 소자로서 표시 소자와 동일한 크기를 가지는 것을 사용하여 일반식 1을 만족하지 못하는 입체 영상 표시 장치(1)를 사용하여 크로스토크 특성을 평가하였다.
실험예 1.
실시예 및 비교예의 각 장치의 크로스토크 특성을 matlab으로 제작된 평가 프로그램을 사용하여 평가하고, 그 결과를 각각 도 9 및 10에 표시하였다. 상기에서 크로스토크 특성은 하기 수식 A로 정의될 수 있다. 도 9 및 10에서 도면에서 검은색으로 표시된 부분은 크로스토크가 발생하지 않은 화면의 부위를 의미하고, 밝은 색을 띄는 부분은 크로스토크가 발생한 것을 의미한다. 도 9는 실시예 1에 대한 결과이고, 도 10은 비교예 1에 대한 결과이다. 도면으로부터 확인되는 바와 같이 비교예 1의 경우 화면의 상하에서 큰 크로스토크가 발생하였다.
[수식 A]
크로스토크 특성(단위: cd/m2) = 입체 영상의 관찰 시에 좌안용 영상광이 우안으로 투과되는 휘도 또는 우안용 영상광이 좌안으로 투과되는 휘도
1: 입체 영상 표시 장치
11: 광원 12, 14: 편광판
13: 표시 소자 131A, 131B: 기판
132: 액정층 15: 편광 제어 소자
DR: 우안용 영상광 생성 영역
DL: 좌안용 영상광 생성 영역
B: 표시 소자의 길이
A: 편광 제어 소자의 길이
c: 표시 소자와 편광 제어 소자의 간격
Q: 중심선의 배치 위치
EL1, EL2: 중심선에서 좌안용 영상광 생성 영역까지의 거리
ER2: 중심선에서 우안용 영상광 생성 영역까지의 거리
FL1, FL2: 중심선에서 좌안용 편광 조절 영역까지의 거리
FR2: 중심선에서 우안용 편광 조절 영역까지의 거리
BM: 블랙 매트릭스의 길이
81: 필터
811: 컬러 필터부 812: 블랙 매트릭스

Claims (17)

  1. 구동 상태에서 우안용 영상광을 생성하여 관찰자측으로 전달할 수 있는 우안용 영상광 생성 영역과 좌안용 영상광을 생성하여 관찰자측으로 전달할 수 있는 좌안용 영상광 생성 영역을 포함하는 표시 소자; 및 상기 표시 소자에서 전달되는 우안용 영상광과 좌안용 영상광이 각각 입사될 수 있도록 배치되어 있는 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역을 포함하는 편광 제어 소자를 포함하고, 하기 일반식 1의 관계를 만족하는 입체 영상 표시 장치:
    [일반식 1]
    A < B -(2/3)×c
    상기 일반식 1에서 A는, 편광 제어 소자의 길이이고, B는 표시 소자의 길이이며, c는, 편광 제어 소자와 표시 소자의 간격이다.
  2. 제 1 항에 있어서, B가 100 mm 내지 1,500 mm인 입체 영상 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, c가 0.5 mm 내지 1.5 mm인 입체 영상 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 하기 일반식 2의 관계를 만족하는 입체 영상 표시 장치:
    [일반식 2]
    (1 - (2c)/(3B)) × E = F
    상기 일반식 2에서, E는 표시 소자의 중심에서 우안용 또는 좌안용 영상광 생성 영역까지의 거리이고, F는 편광 제어 소자의 중심에서 상기 거리 E의 우안용 또는 좌안용 영상광 생성 영역에 대응되는 우안용 또는 좌안용 편광 조절 영역까지의 거리이며, B 및 c는, 제 1 항의 일반식 1에서 정의한 바와 같다.
  5. 제 1 항에 있어서, 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역을 투과한 우안용 영상광과 좌안용 영상광은 서로 수직한 편광축을 가지는 입체 영상 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 편광 제어 소자는, 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역 중 어느 하나의 영역에 배치되어 있는 λ/2 파장층을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역을 투과한 우안용 영상광과 좌안용 영상광은 서로 회전 방향이 상이한 원편광인 입체 영상 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 편광 제어 소자는, 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역 중 어느 하나의 영역에 배치되어 있는 λ/2 파장층과 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역에 배치되어 있는 λ/4 파장층을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 편광 제어 소자는, 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역에 배치되어 있는 λ/4 파장층을 포함하고, 우안용 편광 조절 영역에 배치된 λ/4 파장층의 광축과 좌안용 편광 조절 영역에 배치된 λ/4 파장층의 광축은 서로 상이한 입체 영상 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 표시 소자는, 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 필터를 추가로 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 블랙 매트릭스는 표시 소자의 우안용 영상광 생성 영역과 좌안용 영상광 생성 영역의 경계에 형성되어 있는 입체 영상 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 하기 일반식 3의 관계를 만족하는 입체 영상 표시 장치:
    [일반식 3]
    A > B - (1/2) × BM
    상기 일반식 3에서 A 및 B는 제 1 항의 일반식 1에서 정의한 바와 같고, BM은 블랙 매트릭스의 길이이다.
  13. 제 12 항에 있어서, BM이 50 ㎛ 내지 400 ㎛인 입체 영상 표시 장치.
  14. 우안용 영상광을 생성할 수 있는 우안용 영상광 생성 영역과 좌안용 영상광을 생성할 수 있는 좌안용 영상광 생성 영역을 가지는 표시 소자와 우안용 편광 조절 영역과 좌안용 편광 조절 영역을 가지는 편광 제어 소자를 배치하는 단계를 포함하되, 상기 표시 소자와 편광 제어 소자는 하기 일반식 1의 관계를 만족하고, 상기 배치 단계는 구동 상태에서 상기 우안용 편광 조절 영역에는 상기 표시 소자에서 전달되는 우안용 영상광이 입사되고, 상기 좌안용 편광 조절 영역에는 상기 표시 소자에서 전달되는 좌안용 영상광이 입사될 수 있도록 수행하는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법:
    [일반식 1]
    A < B -(2/3) ×c
    상기 일반식 1에서 A는, 편광 제어 소자의 길이이고, B는 표시 소자의 길이이며, c는, 편광 제어 소자와 표시 소자의 간격이다.
  15. 제 14 항에 있어서, 표시 소자와 편광 제어 소자를 배치하는 단계에서 표시 소자와 편광 제어 소자가 하기 일반식 2의 관계를 만족하도록 배치하는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법:
    [일반식 2]
    E = F/[1 -(2c)/(3B)]
    상기 일반식 2에서, E는 표시 소자의 중심에서 우안용 또는 좌안용 영상광 생성 영역까지의 거리이고, F는 편광 제어 소자의 중심에서 상기 거리 E의 우안용 또는 좌안용 영상광 생성 영역에 대응되는 우안용 또는 좌안용 편광 조절 영역까지의 거리이며, B 및 c는, 제 14 항의 일반식 1에서 정의한 바와 같다.
  16. 제 14 항에 있어서, 표시 소자는, 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 필터를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 표시 소자, 편광 제어 소자 및 블랙 매트릭스는 하기 일반식 3의 관계를 만족하는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법:
    [일반식 3]
    A > B -(1/2) ×BM
    상기 일반식 3에서 A 및 B는 제 14 항의 일반식 1에서 정의한 바와 같고, BM은 상기 블랙 매트릭스의 길이이다.
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