KR20130017887A - 위상 지연 값을 서로 상쇄하도록 배치된 기판을 구비한 액티브 리타더를 사용한 입체 영상 표시장치 - Google Patents

위상 지연 값을 서로 상쇄하도록 배치된 기판을 구비한 액티브 리타더를 사용한 입체 영상 표시장치 Download PDF

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KR20130017887A
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Abstract

본 발명은 미세 위상 지연 값을 갖는 기판을 구비한 액티브 리타더를 사용한 입체 영상 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 액티브 리타더를 구비한 입체 영상 표시장치는, 표시패널; 그리고 상기 표시 패널의 전면에 부착되며, 제1 위상 지연 값을 갖는 제1 기판과, 상기 제1 위상 지연 값과 서로 상쇄되는 제2 위상 지연 값을 갖는 제2 기판과, 그리고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 구비한 액티브 리타더를 포함한다. 본 발명은 저렴한 가격으로 전체 위상 지연 값이 λ/2인 액티브 리타더를 제공할 수 있다.

Description

위상 지연 값을 서로 상쇄하도록 배치된 기판을 구비한 액티브 리타더를 사용한 입체 영상 표시장치{3D Display Using Active Retarder Including Substrates Disposed To Compenste Their Phase Retardations Each Other}
본 발명은 액티브 리타더 방식의 3차원 입체 영상을 나타내는 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 미세 위상 지연 값을 갖는 기판을 구비한 액티브 리타더를 사용한 입체 영상 표시장치에 관한 것이다.
입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 3D 영상을 구현한다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식으로 나뉘어질 수 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체영상을 구현한다. 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어, 렌티큘러 렌즈 등의 광학 부품을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하여 입체영상을 구현한다.
안경방식의 일 예로서, 표시패널 상에 액티브 리타더(Active Retarder)를 배치한 3차원 영상 시스템이 있다. 이 3차원 영상 표시장치는 액티브 리타더의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광 안경의 편광특성을 이용하여 3D 영상을 구현하여 다른 입체 영상 구현 방법에 비하여, 3D 영상에서 좌안과 우안의 크로스-토크가 작고 휘도가 뛰어나 화질이 우수하다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치를 나타내는 개략도이다. 도 2는 도 1에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치에서 좌안 영상을 표시하는 상태를 나타내는 도면이다. 도 3은 도 1에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치에서 우안 영상을 표시하는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래 기술에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체 영상 표시장치를 설명한다. 도 1을 참조하면, 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치는 표시패널(DP), 액티브 리타더(AR), 그리고 편광 안경(PG)을 구비한다.
표시패널(DP)은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 및 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 이하에서, 표시패널(DP)이 액정표시소자인 경우를 중심으로 설명한다.
표시패널(DP)은 투명한 하부 기판(SL)과 투명한 상부 기판(SU) 그리고, 이들 사이에 개재된 액정층(LC)을 포함한다. 그리고, 하부 기판(SL)의 배면에는 하부 편광판(PL)이, 상부 기판(SU)의 전면에는 상부 편광판(PU)이 부착되어 있다.
표시패널(DP)은 데이터 배선들과 게이트 배선들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 액정셀들을 포함한다. 표시패널(DP)의 하부 기판(SL)에는 데이터 배선들, 게이트 배선들, TFT, 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)를 포함한 화소 어레이가 형성된다. 액정셀들은 TFT에 접속된 화소전극들과, 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(DP)의 상부 기판(SU) 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 표시패널(DP)의 상부 기판(SU)과 하부 기판(SL) 각각의 내부에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DP)의 상부 기판(SU)과 하부 기판(SL) 각각의 외부에는 상부 편광필름(PU) 및 하부 편광필름(PL)이 부착된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판(SU) 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 기판(SL) 상에 형성된다. 유리기판들 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.
표시패널(DP)은 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 본 발명의 액정표시소자는 투과형 표시소자, 반투과형 표시소자, 반사형 표시소자 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 표시소자와 반투과형 표시소자에서는 백 라이트 유닛이 필요하다. 백 라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.
액티브 리타더(AR)는 표시패널(DP)의 상부 편광판(PU)의 전면에 부착된다. 액티브 리타더(AR)는 전기적인 제어에 의해 편광특성이 바뀌는 등방성 물질을 포함하여 원편광 특성을 프레임 단위로 변경한다. 액티브 리타더(AR)는 표시패널(DP)에 좌안 영상 데이터가 표시되는 좌안 프레임(혹은, Odd Frame)에서 표시패널(DP)로부터 입사되는 빛의 제1 편광(예컨대, 좌원편광)을 투과시킨다. 또한, 액티브 리타더(AR)는 표시패널(DP)에 우안 영상 데이터가 표시되는 우안 프레임(혹은 Even Frame)에서 표시패널(DP)로부터 입사되는 빛의 제2 편광(예컨대, 우원편광)을 투과시킨다.
일례로, 액티브 리타더(AR)는 액정을 이용하여 구현할 수 있다. 액티브 리타더(AR)는 액정층(LQ)을 사이에 두고 합착한 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)을 포함할 수 있다. 액정층(LQ)은 TN 모드의 액정일 경우, 표시패널(DP)의 상부 편광판(PU)의 편광축과 45도 각도를 이루도록 배향되어 있을 수 있다.
또한, 제2 기판(S2)의 전면에는 액정층(LQ)에 의해 결정된 편광을 원편광으로 바꾸어주기 위한 사반파장판(QWP)을 더 포함할 수 있다. 특히, 사반파장판(QWP)은 표시패널(DP)의 상부 편광판(PU)의 편광축과는 45도 각도를 이루며, 액정층(LQ)의 초기 배향 방향과는 직교하는 편광축을 갖는 것이 바람직하다.
편광 안경(PG)은 좌안 영상을 선택적으로 투과하는 좌안경창(LG)과, 우안 영상을 선택적으로 투과하는 우안경창(RG)을 구비한다. 예를 들어, 좌안경창(LG)은 제1 편광(예컨대, 좌원편광)을 투과시키도록 제1 사반파장판(Q1)과 제1 편광필터(P1)를 구비할 수 있다. 즉, 제1 사반파장판(Q1)은 사반판장판(QWP)의 편광축과 45도 차이를 갖는 수직 방향의 편광축을 가고, 제1 편광필터(P1)는 수직에서 좌측으로 45도 기울어진 선편광축을 가질 수 있다. 제1 편광 우안경창(RG)은 제2 편광(예컨대, 우원편광)을 투과 시키도록, 제2 사판파장판(Q2)과 제2 편광필터(P2)를 구비할 수 있다. 즉, 제2 사반파장판(Q2)은 사반판장판(QWP)의 편광축과 45도 차이를 갖는 수직 방향의 편광축을 가고, 제2 편광필터(P2)는 수직에서 우측으로 45도 기울어진 선편광축을 가질 수 있다.
도 2 및 3을 더 참조하여, 이와 같은 구조를 갖는 입체 영상 표시장치에서 좌안 영상을 좌안에만 우안 영상을 우안에만 선택적으로 투과시켜 입체 영상을 구현하는 방법을 설명한다. 도 2 및 3에서 좌측에 표시된 화살표는 각 패널 상에서 구현된 편광투과축 방향의 일례를 나타낸다. 또한, 도 2 및 3에서 우측에 표시된 화살표는 각 패널을 투과한 빛의 편광 상태의 일례를 나타낸다.
먼저, 도 2를 참조하여, 표시패널(DP)에서 좌안 프레임(혹은 Odd Frame)을 표시하는 경우를 설명한다. 표시패널(DP)의 상부 편광판(PU)에서 수직 방향으로 선편광된 빛으로 좌안 영상이 출사된다. 액티브 리타더(AR)의 액정층(LQ)이 미 작동 상태(OFF 상태)이면, 수직 방향으로 선편광된 빛이 액정층(LQ)에 의해 위상변화가 발생하여 수평 방향으로 선편광 상태가 바뀐다. 그리고, 사반파장판(QWP)에 의해서 좌원편광으로 편광성질이 바뀐다. 즉, 좌안 영상은 좌안 프레임(혹은 Odd Frame) 동안에 좌원 편광된 빛으로 출사된다.
좌원편광된 빛은 편광 안경(PG)의 좌안경창(LG) 및 우안경창(RG)으로 모두 입사된다. 즉, 수직 방향의 편광축을 갖는 제1 사반파장판(Q1)과 제2 사반파장판(Q2)을 통과한 좌원편광된 빛은 수직 방향에서 좌측으로 45도 기울어진 방향으로 선편광된(예를 들어, 좌선편광) 빛으로 편광 성질이 바뀐다. 그 결과, 좌선편광된 빛은 좌안경창(LG)의 제1 편광필터(P1)를 통과하여 좌안으로 인식된다. 하지만, 우안경창(RG)의 제2 편광필터(P2)는 통과하지 못하여 우안으로는 좌안 영상이 들어오지 못한다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 표시패널(DP)에서 우안 프레임(혹은 Even Frame)을 표시하는 경우를 설명한다. 표시패널(DP)의 상부 편광판(PU)에서 수직 방향으로 선편광된 빛으로 우안 영상이 출사된다. 액티브 리타더(AR)의 액정층(LQ)이 작동 상태(ON 상태)이면, 수직 방향으로 선편광된 빛은 빛의 진행 방향과 평행하게 재 배열된 액정층(LQ)을 통과하면서 위상변화가 일어 나지 않는다. 따라서, 수직 선편광 상태 그대로 사반파장판(QWP)으로 입사된다. 사반파장판(QWP)을 통과하면, 수직 방향으로 선편광된 우안 영상은 우원편광으로 편광성질이 바뀐다. 즉, 우안 영상은 우안 프레임(혹은 Even Frame) 동안에 우원 편광된 빛으로 출사된다.
우원편광된 빛은 편광 안경(PG)의 좌안경창(LG) 및 우안경창(RG)으로 모두 입사된다. 즉, 수직 방향의 편광축을 갖는 제1 사반파장판(Q1)과 제2 사반파장판(Q2)을 통과한 우원편광된 빛은 수직 방향에서 우측으로 45도 기울어진 방향으로 선편광된(예를 들어, 우선편광) 빛으로 편광 성질이 바뀐다. 그 결과, 우선편광된 빛은 우안경창(RG)의 제2 편광필터(P2)를 통과하여 우안으로 인식된다. 하지만, 좌안경창(LG)의 제1 편광필터(P1)는 통과하지 못하여 좌안으로는 우안 영상이 들어오지 못한다.
이와 같은 구조를 갖고 작동하는 액티브 리타더를 구비한 입체 영상 시스템은, 액티브 리타더(AR)의 액정층(LQ)의 작동으로 인해 좌안 영상과 우안 영상을 서로 다른 편광 성질을 갖도록 만든다. 이상 살펴본 내용은, 액티브 리타더(AR)를 구성하는 제1 기판(S1) 및 제2 기판(S2)이 광학적 위상 지연 값을 갖지 않는다는 가정하에서 설명한 것이다. 실제로 액티브 리타더(AR)를 얇은 필름형으로 제작하는 경우, 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2)은 미세하나마 광학적 위상 지연 값을 갖는다. 이런 경우, 기판들(S1, S2)이 갖는 광학적 위상 지연 값이 10nm 이하이어야지만 앞에서 설명한 바와 같이 작동할 수 있다. 그렇지 않으면, 완전한 좌원편광 및 우원편광이 만들어지지 않고, 좌안 영상과 우안 영상 사이에 크로스-토크가 발생할 수 있다.
일반적으로 필름형 투명 기판으로 많이 사용하는 폴리카보네이트(Polycarbonate, 혹은 PC)와 같은 경우, 광학적 위상 지연 값이 90nm 정도 갖는 것이 보통이다. 폴리카보네이트와 같은 재질로 액티브 리타더(AR)를 구성하는 기판들(S1, S2)에 적용하기 위해서는 90nm 정도의 위상 지연 값을 10nm 이하로 재 처리하여야 한다. 위상 지연 값을 10nm 이하로 정밀하게 재처리한다는 것은 상당히 어려운 공정이다. 또한, 이러한 공정을 수행한다고 하더라도, 상당히 고가의 공정으로 액티브 리타더(AR)의 제조 비용을 상승시키는 요인이 된다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 극복하기 위해 고안된 것으로서, 액티브 리타더를 구성하는 기판의 위상 지연 값이 서로 상쇄되도록 배치하여 λ/2 위상 지연 값을 갖는 액티브 리타더를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 액티브 리타더를 구성하는 미세 위상 지연 값을 갖는 하부 기판 및 상부 기판의 광지연축을 서로 직교하도록 배치하여 전체 위상 지연 값이 λ/2인 액티브 리타더를 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 액티브 리타더를 구비한 입체 영상 표시장치는, 표시패널; 그리고 상기 표시 패널의 전면에 부착되며, 제1 위상 지연 값을 갖는 제1 기판과, 상기 제1 위상 지연 값과 서로 상쇄되는 제2 위상 지연 값을 갖는 제2 기판과, 그리고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 구비한 액티브 리타더를 포함한다.
상기 제1 기판은, 제1 필름층; 상기 제1 필름층의 내측면에 적층된 제1 전극층; 그리고 상기 제1 전극층 내측에 적층된 제1 배향막을 포함하고, 상기 제2 기판은, 제2 필름층; 상기 제2 필름층의 내측면에 적층된 제2 전극층; 그리고 상기 제2 전극층 내측면에 적층된 제2 배향막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 필름층의 상기 제1 위상 지연 값과 상기 제2 필름층의 상기 제2 위상 지연 값은 동일한 값 +αnm을 갖되, 상기 제1 위상 지연값과 상기 제2 위상 지연값이 서로 상쇄하는 방향으로 상기 제1 필름층과 상기 제2 필름층이 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 필름층의 상기 제1 위상 지연 값을 나타내는 광지연축과, 상기 제2 필름층의 상기 제2 위상 지연 값을 나타내는 광지연축이 서로 직교하도록 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 αnm는 50nm 내지 110nm 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 액티브 리타더는 제1 기판과 제2 기판의 편광축이 서로 직교하도록 배치되는 것이 특징이다. 즉, 액티브 리타더에서 두 기판이 천연적으로 갖고 있는 원치 않는 위상 지연 값을 서로 상쇄시키도록, 두 기판을 배치하는 것이 특징이다. 따라서, 액티브 리타더의 기판에 의한 위상 지연이 발생하지 않고, 위상 지연 물질에 의한 λ/2 값만 갖는 액티브 리타더를 제공할 수 있다. 또한, 액티브 리타더를 구성하는 기판의 배열 방식만을 바꾸어서 기판에 의한 위상 지연을 상쇄시킨 것이므로, 액티브 리타더 제조 비용이 감소된다. 결국, 본 발명은 저렴한 가격으로 전체 위상 지연 값이 λ/2인 액티브 리타더를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 액티브 리타더(Active Retarder)를 이용한 입체영상 표시장치를 나타내는 개략도.
도 2는 도 1에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치에서 좌안 영상을 표시하는 상태를 나타내는 도면.
도 3은 도 1에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치에서 우안 영상을 표시하는 상태를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 액티브 리타더를 구비한 영상 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 5는 도 4에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치에서 좌안 영상을 표시하는 상태를 나타내는 도면.
도 6은 도 4에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치에서 우안 영상을 표시하는 상태를 나타내는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부한 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 액티브 리타더를 구비한 영상 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 5는 도 4에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치에서 좌안 영상을 표시하는 상태를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 4에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치에서 우안 영상을 표시하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 의한 액티브 리타더 및 이를 구비한 입체 영상 표시장치에 대하여 설명한다. 본 발명에 의한 액티브 리타더를 구비한 입체 영상 표시장치의 개략적인 구조는 종래 기술에 의한 도 1의 것과 동일하다. 자세한 구조에서 차이가 있으며, 그 자세한 차이는 도 4에서 나타내었고, 이를 참조하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 액티브 리타더를 이용한 입체영상 표시장치는 표시패널(DP), 액티브 리타더(AR) 및 편광 안경(PG)을 구비한다. 표시패널(DP)은 투명한 하부 기판(SL)과 투명한 상부 기판(SU) 그리고, 이들 사이에 개재된 액정층(LC)을 포함한다. 그리고, 하부 기판(SL)의 배면에는 하부 편광판(PL)이, 상부 기판(SU)의 전면에는 상부 편광판(PU)이 부착되어 있다.
액티브 리타더(AR)는 표시패널(DP)의 상부 편광판(PU)의 전면에 부착된다. 액티브 리타더(AR)는 전기적인 제어에 의해 편광특성이 바뀌는 등방성 물질을 포함하여 원편광 특성을 프레임 단위로 변경한다. 액티브 리타더(AR)는 표시패널(DP)에 좌안 영상 데이터가 표시되는 좌안 프레임(혹은, Odd Frame)에서 표시패널(DP)로부터 입사되는 빛의 제1 편광(예컨대, 좌원편광)을 투과시킨다. 액티브 리타더(AR)는 표시패널(DP)에 우안 영상 데이터가 표시되는 우안 프레임(혹은 Even Frame)에서 표시패널(DP)로부터 입사되는 빛의 제2 편광(예컨대, 우원편광)을 투과시킨다.
액티브 리타더(AR)는 필름형태의 투명 소재인 폴리카보네이트와 같은 물질을 포함하는 제1 기판(S1)과 제2 기판(S2), 그리고 그 사이에 개재된 액정층(LQ)을 구비한다. 특히, 제1 기판(S1)은 폴리카보네이트와 같은 물질로 만든 제1 필름층(PC1)과, 그 내측면에 적층된 액정층(LQ)을 구동하기 위한 제1 전극층(IT1) 및 액정층(LQ)의 초기 배향을 결정하는 제1 배향막(AL1)을 포함한다. 또한, 제2 기판(S2)은 폴리카보네이트와 같은 물질로 만든 제2 필름층(PC2)과, 그 내측면에 적층된 액정층(LQ)을 구동하기 위한 제2 전극층(IT2) 및 액정층(LQ)의 초기 배향을 결정하는 제2 배향막(AL2)을 포함한다. 그리고, 제2 기판(S2)을 구성하는 제2 필름층(PC2)의 전면에는 사반파장판(QWP)이 배치된다.
여기서, 제1 필름층(PC1)은 자체적으로 αnm의 미세한 광학적 위상 지연 값을 갖는다. 그리고, 제2 필름층(PC2)도 마찬가지로 αnm의 미세한 광학적 위상 지연 값을 갖는다. 그러나, 제1 필름층(PC1)과 제2 필름층(PC2)의 광축을 서로 직교하도록 배치하여, 이 미세한 광학적 위상 지연 값들이 서로 상쇄되도록 배치하는 것이 특징이다. 도면에서 제1 필름층(PC1)과 제2 필름층(PC2)의 미세 위상 지연 값을 각각 +αnm와 -αnm로 표시한 것이 서로 상쇄되도록 배치된 것을 의미한다.
그리고, 제1 필름층(PC1) 및 제2 필름층(PC2)이 제조 후에 자연적으로 갖는 이 미세한 광학적 위상 지연 값은(αnm) 약 50~110nm 정도이다. 이 αnm의 위상 지연 값을 그대로 두면, 액티브 리타더(AR)의 원래 설계 위상 지연 값(λ/2)에 영향을 줄 수 있다. 하지만, 동일한 위상 지연 값을 갖는 제1 필름층(PC1)과 제2 필름층(PC2)을 서로 광축이 직교하도록 배치하면, 위상 지연 값이 서로 상쇄되어 액티브 리타더(AR)는 원래 설계 위상 지연 값(λ/2)을 유지할 수 있다.
표시패널(DP)의 상부 편광판(PU)의 광투과축은 수직 방향으로 배치될 수 있다. 이 경우, 액티브 리타더(AR)의 액정층(LQ)은 상부 편광판(PU)의 광투과축과 45도 각도를 이루도록, 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2)을 설정할 수 있다. 그리고, 사반파장판(QWP)은 액정층(LQ)의 초기 배향 방향과 직교하도록, 그리고 상부 편광판(PU)의 광투과축과는 45도 각을 이루도록 배치할 수 있다.
액티브 리타더(AR)의 액정층(LQ)은 제1 전극층(IT1)과 제2 전극층(IT2)에 각각 기준 전압과 작동 전압이 인가되지 않은 상태에서는, 초기 배열 상태를 유지한다. 즉, 제1 배향막(AL1) 및 제2 배향막(AL2)에 의한 배향 방향인 평면 방향 상에서의 45도 방향을 유지한 채로 있는다. 이 상태에서, 액티브 리타더(AR)로 편광된 빛이 입사되면, 액정층(LQ)의 광학적 이방성에 영향을 받아 입사된 편광의 편광 상태가 바뀐다.
그러나, 제1 전극층(IT1)과 제2 전극층(IT2)에 각각 기준 전압과 작동 전압이 인가되면, 액정층(LQ)이 작동한다. 즉, 제1 전극층(IT1)과 제2 전극층(IT2) 사이에서 전극층들(IT1, IT2)을 향해 일렬로 배열된다. 이 상태에서, 액티브 리타더(AR)로 편광된 빛이 입사되면, 액정층(LQ)의 광학적 이방성에 영향을 받지 않으므로, 입사된 편광의 편광 상태가 그대로 유지된다.
편광 안경(PG)은 좌안 영상을 선택적으로 투과하는 좌안경창(LG)과, 우안 영상을 선택적으로 투과하는 우안경창(RG)을 구비한다. 도 4에서 도시된 편광 안경(PG)의 좌안경창(LG)와 우안경창(RG)의 위치는 이를 착용한 관람자 입장에서 바라본 방향을 고려하여 표시한 것이다. 또한, 도 5 및 6을 더 참조하면, 좌안경창(LG)은 제1 편광(예컨대, 좌원편광)을 투과 시키도록 제1 사반파장판(Q1)과 제1 편광필터(P1)를 구비할 수 있다. 즉, 제1 사반파장판(Q1)은 사반판장판(QWP)의 편광축과 45도 차이를 갖는 수직 방향의 편광축을 가지며, 제1 편광필터(P1)는 수직에서 좌측으로 45도 기울어진 편광축을 가질 수 있다. 제1 편광 우안경창(RG)은 제2 편광(예컨대, 우원편광)을 투과시키도록, 제2 사판파장판(Q2)과 제2 편광필터(P2)를 구비할 수 있다. 즉, 제2 사반파장판(Q2)은 사반판장판(QWP)의 편광축과 45도 차이를 갖는 수직 방향의 편광축을 가지며, 제2 편광필터(P2)는 수직에서 우측으로 45도 기울어진 편광축을 가질 수 있다.
이하, 도 5 및 6을 참조하여, 본 발명에 의한 입체 영상 표시장치에서 좌안 영상을 좌안에만 우안 영상을 우안에만 선택적으로 투과시켜 입체 영상을 구현하는 방법을 설명한다. 도 5 및 6에서 좌측에 표시된 화살표는 각 위상 지연을 일으키는 구성 요소가 갖는 편광축 방향의 일례를 나타낸다. 또한, 도 5 및 6에서 우측에 표시된 화살표는 각 위상 지연을 일으키는 구성 요소를 투과한 빛의 편광 상태의 일례를 나타낸다.
먼저, 도 5를 참조하여, 표시패널(DP)에서 좌안 프레임(혹은 Odd Frame)을 표시하는 경우를 설명한다. 표시패널(DP)의 상부 편광판(PU)에서 수직 방향으로 선편광된 빛으로 좌안 영상이 출사된다. 액티브 리타더(AR)의 제1 필름층(PC1)이 +αnm의 미세 위상 지연 값을 갖고 있으므로, 이로 인해, 우타원편광으로 편광 상태가 약간 변한다. 액티브 리타더(AR)의 액정층(LQ)이 미 작동 상태(OFF 상태)이면, 우타원편광된 빛이 액정층(LQ)에 의해 위상변화가 발생하여 좌타원편광된 상태로 다시 편광 상태가 바뀐다. 액티브 리타더(AR)의 제2 필름층(PC2)이 -αnm의 미세 위상 지연 값을 갖고 있으므로, 좌타원편광된 빛은 수평 선편광된 상태로 바뀐다. 그리고, 사반파장판(QWP)에 의해서 좌원편광으로 편광성질이 또 바뀐다. 즉, 좌안 영상은 좌안 프레임(혹은 Odd Frame) 동안에 좌원 편광된 빛으로 출사된다.
좌원편광된 빛은 편광 안경(PG)의 좌안경창(LG) 및 우안경창(RG)으로 모두 입사된다. 즉, 수직 방향의 편광축을 갖는 제1 사반파장판(Q1)과 제2 사반파장판(Q2)을 통과한 좌원편광된 빛은 수직 방향에서 좌측으로 45도 기울어진 방향으로 선편광된(예를 들어, 좌선편광) 빛으로 편광 성질이 바뀐다. 그 결과, 좌선편광된 빛은 좌안경창(LG)의 제1 편광필터(P1)를 통과하여 좌안으로 인식된다. 하지만, 우안경창(RG)의 제2 편광필터(P2)는 통과하지 못하여 우안으로는 좌안 영상이 들어오지 못한다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 표시패널(DP)에서 우안 프레임(혹은 Even Frame)을 표시하는 경우를 설명한다. 표시패널(DP)의 상부 편광판(PU)에서 수직 방향으로 선편광된 빛으로 우안 영상이 출사된다. 액티브 리타더(AR)의 제1 필름층(PC1)이 +αnm의 미세 위상 지연 값을 갖고 있으므로, 이로 인해, 우타원편광으로 편광 상태가 약간 변한다. 액티브 리타더(AR)의 액정층(LQ)이 작동 상태(OFF 상태)이면, 우타원편광된 빛은 빛의 진행 방향과 평행하게 재 배열된 액정층(LQ)을 통과하면서 위상변화가 일어 나지 않는다. 따라서, 우타원편광된 상태 그대로 액티브 리타더(AR)의 제2 필름층(PC2)으로 입사된다. 액티브 리타더(AR)의 제2 필름층(PC2)이 -αnm의 미세 위상 지연 값을 갖고 있으므로, 우타원편광된 빛은 수직 선편광된 상태로 바뀐다. 그리고, 사반파장판(QWP)에 의해서 우원편광으로 편광성질이 바뀐다. 즉, 우안 영상은 우안 프레임(혹은 Even Frame) 동안에 우원 편광된 빛으로 출사된다.
우원편광된 빛은 편광 안경(PG)의 좌안경창(LG) 및 우안경창(RG)으로 모두 입사된다. 즉, 수직 방향의 편광축을 갖는 제1 사반파장판(Q1)과 제2 사반파장판(Q2)을 통과한 우원편광된 빛은 수직 방향에서 우측으로 45도 기울어진 방향으로 선편광된(예를 들어, 우선편광) 빛으로 편광 성질이 바뀐다. 그 결과, 우선편광된 빛은 우안경창(RG)의 제2 편광필터(P2)를 통과하여 우안으로 인식된다. 하지만, 좌안경창(LG)의 제1 편광필터(P1)는 통과하지 못하여 좌안으로는 우안 영상이 들어오지 못한다.
이와 같이, 본 발명에 의한 액티브 리타더(AR)는 미세 광학적 위상 지연 값을 갖는 제1 필름층(PC1)과 제2 필름층(PC2)이 서로의 위상 지연 값을 상쇄하도록 배치된 특징을 갖는다. 따라서, 액티브 리타더(AR)는 위상 지연 물질인 액정에 의해 설계된 위상 지연 값(예를 들어, λ/2)을 그대로 유지할 수 있게 된다. 단순히 제1 필름층(PC1)과 제2 필름층(PC2)의 광지연축을 측정하고, 이들이 서로 직교하도록 배치하기만 하기 때문에, 특별히 필름층들(PC1, PC2)에 광학적 처리를 위한 공정이나 비용이 필요하지 않다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DP: 표시패널 AR: 액티브 리타더
PG: 편광 안경 PL: 하부 편광판
SL: 하부 기판 LC: 액정층
SU: 상부 기판 PU: 상부 편광판
S1: 제1 기판 LQ: 액정층
S2: 제2 기판 QWP: 사반파장판
LG: 좌안경창 RG: 우안경창
Q1: 제1 사반파장판 P1: 제1 편광필터
Q2: 제 사반파장판 P2: 제2 편광필터
PC1: 제1 필름층 PC2: 제2 필름층
IT1: 제1 전극층 IT2: 제2 전극층
AL1: 제1 배향막 AL2: 제2 배향막

Claims (5)

  1. 표시패널; 그리고
    상기 표시 패널의 전면에 부착되며, 제1 위상 지연 값을 갖는 제1 기판과, 상기 제1 위상 지연 값과 서로 상쇄되는 제2 위상 지연 값을 갖는 제2 기판과, 그리고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 구비한 액티브 리타더를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판은,
    제1 필름층;
    상기 제1 필름층의 내측면에 적층된 제1 전극층; 그리고
    상기 제1 전극층 내측에 적층된 제1 배향막을 포함하고,
    상기 제2 기판은,
    제2 필름층;
    상기 제2 필름층의 내측면에 적층된 제2 전극층; 그리고
    상기 제2 전극층 내측면에 적층된 제2 배향막을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 필름층의 상기 제1 위상 지연 값과 상기 제2 필름층의 상기 제2 위상 지연 값은 동일한 값 +αnm을 갖되, 상기 제1 위상 지연값과 상기 제2 위상 지연값이 서로 상쇄하는 방향으로 상기 제1 필름층과 상기 제2 필름층이 배치되는 것을 특징으로 하는 입체 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 필름층의 상기 제1 위상 지연 값을 나타내는 광지연축과, 상기 제2 필름층의 상기 제2 위상 지연 값을 나타내는 광지연축이 서로 직교하도록 배치된 것을 특징으로 하는 입체 표시장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 αnm는 50nm 내지 110nm 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 입체 표시장치.
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