KR20130020299A - 3d display having wide view angle using prism - Google Patents

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KR20130020299A
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황광조
진유용
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A three-dimensional Display is provided to provide wide view angle in a short distance watching. CONSTITUTION: A patterned retarder comprises a first retarder and a second retarder located at the front side of a display panel. A prism is positioned in the border area of the second retarder and the first retarder. A black strip is formed at the position corresponding to the border area of the second retarder and the first retarder. A black matrix black matrix is formed adjacent to the black strip.

Description

프리즘을 이용한 광 시야각 입체 영상 표시 장치 {3D Display Having Wide View Angle Using Prism}3D Display Having Wide View Angle Using Prism}

본 발명은 광 시야각을 구현한 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 프리즘을 이용하여 크로스-토크를 야기하는 빛을 시야각 외각으로 유도하여 광 시야각을 구현한 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a patterned retarder type stereoscopic image display device having a wide viewing angle. In particular, the present invention relates to a patterned retarder type stereoscopic image display device that realizes a wide viewing angle by inducing light causing cross-talk to a viewing angle outside using a prism.

최근, 다양한 비디오 콘텐츠의 개발에 힘입어 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 구현할 수 있는 표시장치가 대두되고 있다. 3D 영상 구현을 위해, 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용한다.Recently, with the development of various video contents, a display device capable of selectively implementing 2D images and 3D images has emerged. In order to realize a 3D image, the display device uses a stereoscopic technique or an autostereoscopic technique.

이중 안경방식의 일 예로서, 표시패널 상에 패턴드 리타더(Patterned Retarder)를 배치한 3차원 영상 표시장치가 있다. 이 3차원 영상 표시장치는 패턴드 리타더의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광 안경의 편광특성을 이용하여 3D 영상을 구현함으로써 다른 입체 영상 구현 방법에 비하여, 3D 영상에서 좌안과 우안의 크로스토크가 작고 휘도가 뛰어나 화질이 우수하다는 장점이 있다.An example of the dual glasses method is a three-dimensional image display device in which a patterned retarder is disposed on a display panel. This 3D image display device realizes a 3D image by using the polarization characteristics of the patterned retarder and the polarization characteristics of the polarized glasses worn by the user. Its small size and excellent brightness have the advantage of excellent image quality.

도 1은 종래 기술에 의한 패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템의 구조를 나타낸 분해 사시도이다. 패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템은 표시패널(DP) 상에 배치된 패턴드 리타더(Patterned Retarder)(PR)의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광안경(PG)의 편광특성을 이용하여 입체영상을 구현한다.1 is an exploded perspective view showing the structure of a patterned retarder type three-dimensional imaging system according to the prior art. The patterned retarder type 3D imaging system utilizes the polarization characteristics of the patterned retarder (PR) disposed on the display panel (DP) and the polarization characteristics of the polarized glasses PG worn by the user. To implement stereoscopic images.

패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템은, 2D 혹은 3D 영상을 구현하는 표시패널(DP), 표시패널(DP)의 앞 표면에 부착된 패턴드 리타더(PR), 그리고 편광 안경(PG) 등을 구비한다. 표시패널(DP)은 2D 영상과 3D 영상 데이터를 표시하는 표시소자로서, 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)은 액정표시소자의 표시패널을 중심으로 설명하기로 한다.The patterned retarder type 3D imaging system includes a display panel DP for realizing 2D or 3D images, a patterned retarder PR attached to the front surface of the display panel DP, and polarized glasses PG. And the like. The display panel DP is a display device for displaying 2D image and 3D image data, and includes a liquid crystal display (LCD), a field emission display (FED), a plasma display panel, PDP), and flat panel display devices such as electroluminescence devices (EL) and electrophoretic display devices (EPD), including inorganic electroluminescent devices and organic light emitting diodes (OLEDs). Can be. Hereinafter, the display panel DP will be described based on the display panel of the liquid crystal display device.

표시패널(DP)은 데이터 배선들과 게이트 배선들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 액정 셀들을 포함한다. 표시패널(DP)의 하부 유리기판(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 유리기판(SU) 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU)과 하부 유리기판(SL) 각각의 외부에는 상부 편광필름(PU) 및 하부 편광필름(PL)이 부착된다.The display panel DP includes liquid crystal cells arranged in a matrix by a cross structure of data lines and gate lines. A pixel array including data lines, gate lines, a TFT, a pixel electrode, and a storage capacitor is formed on the lower glass substrate SL of the display panel DP. The liquid crystal cells are driven by an electric field between the pixel electrodes connected to the TFT and the common electrode. The black matrix, the color filter, and the common electrode are formed on the upper glass substrate SU of the display panel DP. The upper polarizing film PU and the lower polarizing film PL are attached to the outside of the upper glass substrate SU and the lower glass substrate SL of the display panel DP.

패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 상부 편광필름(PU) 외측에 부착된다. 패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 가로 방향으로 배열된 1줄의 화소들을 기본 단위로 하는 각 라인에 대응하는 단위 리타더들이 배열되어 있다. 예를 들어, 어느 한 게이트 배선별에 공통으로 연결된 화소들의 영역에 상응하여 한 단위 리타더가 할당된다. 특히, 패턴드 리타더(PR)의 기수 라인들에는 제1 리타더(RT1)가 할당되어 형성되고, 패턴드 리타더(PR)의 우수 라인들에는 제2 리타더(RT2)가 할당되도록 형성된다. 제1 리타더(RT1)는 표시패널(DP)로부터의 빛의 위상값을 +λ/4 만큼(여기서, λ는 빛의 파장) 지연시켜 제1 원편광을 투과시킨다. 제2 리타더(RT2)는 표시패널(DP)로부터의 빛의 위상값을 -λ/4 만큼(실제로는 3λ/4만큼) 지연시켜 제2 원편광을 투과시킨다. 제1 리타더(RT1)의 광 투과축과 제2 리타더(RT2)의 광 투과축은 서로 직교한다.The patterned retarder PR is attached to the outside of the upper polarizing film PU of the display panel DP. In the patterned retarder PR, unit retarders corresponding to each line having one line of pixels arranged in the horizontal direction of the display panel DP as a basic unit are arranged. For example, one unit retarder is allocated to correspond to an area of pixels commonly connected to one gate line. In particular, the first retarder RT1 is assigned to the odd lines of the patterned retarder PR, and the second retarder RT2 is assigned to the even lines of the patterned retarder PR. do. The first retarder RT1 delays the phase value of the light from the display panel DP by + λ / 4 (where λ is the wavelength of the light) to transmit the first circularly polarized light. The second retarder RT2 delays the phase value of the light from the display panel DP by -λ / 4 (actually by 3λ / 4) to transmit the second circularly polarized light. The light transmission axis of the first retarder RT1 and the light transmission axis of the second retarder RT2 are perpendicular to each other.

편광 안경(PG)은 제1 편광필터(P1)를 갖는 좌안경창(LG)과, 제2 편광필터(P2)를 갖는 우안경창(RG)을 구비한다. 제1 편광필터(P1)는 패턴 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)와 동일한 편광 특성이 있다. 제2 편광필터(P2)는 패턴 리타더(PR)의 제2 리타더(RT2)와 동일한 편광 특성이 있다.The polarizing glasses PG include a left eyeglass window LG having a first polarizing filter P1 and a right eyeglass window RG having a second polarizing filter P2. The first polarization filter P1 has the same polarization characteristic as that of the first retarder RT1 of the pattern retarder PR. The second polarization filter P2 has the same polarization characteristic as that of the second retarder RT2 of the pattern retarder PR.

이와 같은 구조에서, 제1 리타더(RT1)에 해당하는 화소들에서는 좌안 영상을, 제2 리타더(RT2)에 해당하는 화소들에서는 우안 영상을 표시함으로써, 3차원 영상을 구현할 수 있다. 이로써, 도 1과 같은 입체영상 표시장치는 좌안 이미지의 편광 특성과 우안 이미지의 편광 특성을 다르게 하여, 사용자가 보는 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현할 수 있다.In this structure, a 3D image may be implemented by displaying a left eye image in pixels corresponding to the first retarder RT1 and a right eye image in pixels corresponding to the second retarder RT2. Accordingly, the 3D image display apparatus as shown in FIG. 1 may implement a 3D image by spatially dividing the left eye image and the right eye image viewed by the user by differently polarizing characteristics of the left eye image and the polarization characteristic of the right eye image.

이와 같은 필름형 패턴드 리타더를 이용한 3D 영상 표시장치에서는 가로 방향의 화소 열 단위로 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시하기 때문에, 상하 시야각 방향에서 크로스 토크(Cross-Talk) 현상이 발생할 수 있다. 도 2는 도 1에 의한 3D 영상 표시장치에서 크로스 토크가 발생하는 경우를 도시한 도면으로 도 1의 절취선 A-A'으로 자른 단면도이다.In the 3D image display apparatus using the film-type patterned retarder, the left-eye image and the right-eye image are alternately displayed in units of horizontal pixel columns, so that a cross-talk phenomenon may occur in the vertical viewing angle direction. . FIG. 2 is a cross-sectional view of the 3D image display apparatus of FIG. 1 taken along the cutting line A-A 'of FIG. 1, showing a case where crosstalk occurs.

도 2를 참조하면, 정면 방향보다 위에서 (혹은 아래에서) 관람할 경우, 좌안 영상(L1)과 우안 영상(R1)이 동시에 제1 패턴드 리타더(RT1)을 통해 출사될 수 있다. 그 결과 편광 안경(PG)의 좌안경창(LG)로 좌안 영상(L1)과 우안 영상(R1) 동시에 통과하는 크로스 토크 현상이 일어난다. 평판 표시장치를 구성하는 화소 단위마다 블랙 매트릭스(BM)가 형성되어 있기는 하지만, 블랙 매트릭스(BM)의 크기가 크로스 토크를 해결할 만큼 충분한 크기를 갖지 못한다.Referring to FIG. 2, when viewing from above (or below) the frontal view, the left eye image L1 and the right eye image R1 may be simultaneously output through the first patterned retarder RT1. As a result, a crosstalk phenomenon that simultaneously passes the left eye image L1 and the right eye image R1 through the left eyeglass window LG of the polarizing glasses PG occurs. Although the black matrix BM is formed for each pixel unit constituting the flat panel display device, the size of the black matrix BM is not large enough to solve cross talk.

이와 같이 수직 방향의 시야각 문제를 해소하기 위해 단위 패턴드 리타더 사이에 블랙 매트릭스(BM)보다도 더 넓은 폭을 갖는 블랙 스트립(BS)을 더 포함하기도 한다. 도 3은 도 1에 의한 표시장치에서 크로스 토크를 해결하기 위한 블랙 스트립을 구비한 3D 영상 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 4는 도 3에 의한 블랙 스트립을 구비한 3D 영상 표시장치를 정면에서 바라본 구조를 나타내는 정면도이다.In order to solve the viewing angle problem in the vertical direction, a black strip BS having a wider width than the black matrix BM may be further included between the unit patterned retarders. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a 3D image display device having a black strip for solving crosstalk in the display device of FIG. 1. FIG. 4 is a front view illustrating a structure of the 3D image display device having the black strip shown in FIG. 3 as viewed from the front.

도 3을 참조하면, 블랙 매트릭스(BM)보다 더 넓은 폭을 갖는 블랙 스트립(BS)을 단위 패턴드 리타더(RT1, RT2) 사이에 해당하는 영역에 더 포함한다. 도 3에서는 블랙 스트립(BS)이 평판 표시패널 내부에 형성된 경우를 도시하였다. 경우에 따라서는, 패턴드 리타더 필름(PR)에 형성된 단위 패턴드 리타더(RT1, RT2) 사이에 직접 형성할 수도 있다.Referring to FIG. 3, the black strip BS having a wider width than that of the black matrix BM is further included in an area corresponding to the unit patterned retarders RT1 and RT2. 3 illustrates a case where the black strip BS is formed inside the flat panel display panel. In some cases, it may be formed directly between the unit patterned retarder (RT1, RT2) formed on the patterned retarder film (PR).

도 3에서 보는 바와 같이, 블랙 스트립(BS)에 의해 수직 시야각 위치에서 관람하는 경우, 우안 영상(R1)이 제1 패턴드 리타더(RT1)로 투사되는 광 경로 상에 블랙 스트립(BS)이 위치함으로써, 우안 영상(R1)이 제1 패턴드 리타더(RT1)로 투사되지 않도록 차단한다. 이로써, 표시장치의 정면에서 바라볼 때, 수직 방향으로 이동하여 관람하는 경우에, 어느 정도의 범위 내에서는 크로스 토크가 발생하지 않는다.As shown in FIG. 3, when viewing from the vertical viewing angle position by the black strip BS, the black strip BS is disposed on the optical path through which the right eye image R1 is projected onto the first patterned retarder RT1. As a result, the right eye image R1 is blocked from being projected onto the first patterned retarder RT1. As a result, when viewed from the front of the display device, when moving in a vertical direction and viewing, cross talk does not occur within a certain range.

블랙 스트립(BS)을 각 패턴드 리타더들(RT1, RT2) 사이에 형성하여 좌안 영상과 우안 영상 사이에 크로스 토크를 방지하더라도, 시청 거리가 가까운 경우에는 크로스 토크를 완전히 제거하기 어렵다. 예를 들어, PDA(Personal Data Appliance), 휴대폰(Cellular Phone), 스마트 폰(SMART Phone)과 같은 개인용 정보 기기의 경우 시청 거리가 가까운 경우가 대부분인데, 이런 경우 수직 시야각 각도가 커지는 현상이 종종 발생한다. 도 4는 시청 거리가 가까운 경우에 발생하는 크로스-토크 현상을 나타내는 단면도이다.Even when the black strip BS is formed between the patterned retarders RT1 and RT2 to prevent crosstalk between the left eye image and the right eye image, it is difficult to completely remove the crosstalk when the viewing distance is close. For example, personal information devices such as personal data appliances (PDAs), cellular phones, and smart phones often have a close viewing distance, which often results in large vertical viewing angles. do. 4 is a cross-sectional view showing a cross-talk phenomenon that occurs when the viewing distance is close.

도 4를 참조하면, 시청 거리가 가까운 경우, 시야각이 아주 커지는 영역인 영역 ⓛ에서는 좌안 영상이 우안 영상용 패턴드 리타더인 제2 패턴드 리타더(RT2)를 통해서 관측된다. 마찬가지로, 영역 ②에서는 우안 영상이 좌안 영상용 패턴드 리타더인 제1 패턴드 리타더(RT1)를 통해서 관측된다. 따라서, 영역 ⓛ 및 영역 ②에서는 좌안 영상 및 우안 영상 사이에서 크로스-토크가 발생한다. 반면에, 블랙 스트립(BS)이 형성된 지역인 영역 ③에서는 크로스 토크가 발생하지 않는다.Referring to FIG. 4, when the viewing distance is close, the left eye image is observed through the second patterned retarder RT2, which is a patterned retarder for the right eye image, in the region ⓛ, a region where the viewing angle is very large. Similarly, in the region ②, the right eye image is observed through the first patterned retarder RT1 which is a patterned retarder for the left eye image. Therefore, cross-talk occurs between the left eye image and the right eye image in the region ⓛ and the region ②. On the other hand, crosstalk does not occur in the region ③ where the black strip BS is formed.

즉, 블랙 스트립(BS)과 블랙 매트릭스(BM)의 합산한 영역에 의해 크로스 토크가 발생하지 않는 정상 영역 이내에 들어오는 입사각 θ가 시야각을 결정한다. 상, 하 방향 각각에서 입사각 θ로 입사하는 빛으로 시야각이 결정되므로, 상(혹은 하) 방향 시야각은 θ로, 전체 시야각은 2θ로 정의할 수 있다.That is, the angle of incidence θ coming into the normal region where no cross talk occurs by the sum of the regions of the black strip BS and the black matrix BM determines the viewing angle. Since the viewing angle is determined by light incident at the incident angle θ in each of the up and down directions, the viewing angle in the up (or down) direction may be defined as θ, and the overall viewing angle may be defined as 2θ.

이와 같이, 블랙 스트립(BS)을 형성하더라도, 개인용 휴대 기기와 같이 근거리 시청용 표시장치에서는 크로스 토크가 발생하여 시야각을 벗어나는 근거리에서는 크로스 토크가 여전히 존재하는 문제가 발생한다. 시야각을 좀 더 넓게 확보하기 위해서는 블랙 스트립(BS)의 폭을 더 넓게 설계할 수 있다. 하지만, 이는 휘도 저하를 유발하기 때문에 바람직한 방법이 아니다.As described above, even when the black strip BS is formed, crosstalk occurs in the near viewing display device such as a personal portable device, and crosstalk still exists in the near field beyond the viewing angle. In order to secure a wider viewing angle, a wider width of the black strip BS may be designed. However, this is not a preferable method because it causes a decrease in luminance.

본 발명의 목적은, 상기 문제점을 극복하기 위해 고안된 것으로서, 근거리 시청시에도 광 시야각을 갖는 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 정면 방향에서의 휘도 저하를 유발하지 않으면서, 광 시야각을 갖는 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a three-dimensional image display device having a wide viewing angle even when viewed in close range, which is designed to overcome the above problems. Another object of the present invention is to provide a stereoscopic image display device having a wide viewing angle without causing a decrease in luminance in the front direction.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 3D 표시장치는, 표시패널; 상기 표시패널의 전면에 위치하는 제1 리타더와 제2 리타더를 구비한 패턴드 리타더; 그리고 상기 패턴드 리타더의 전면에 위치하며, 상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 경계 영역에 위치하는 프리즘을 포함한다.In order to achieve the object of the present invention, the 3D display device according to the present invention, the display panel; A patterned retarder having a first retarder and a second retarder positioned on a front surface of the display panel; And a prism positioned at a front surface of the patterned retarder and positioned at a boundary area between the first retarder and the second retarder.

상기 표시패널은, 상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 경계 영역에 상응하는 위치에 형성된 블랙 스트립; 그리고 상기 블랙 스트립과 인접하여 형성된 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 한다.The display panel may include a black strip formed at a position corresponding to a boundary area between the first retarder and the second retarder; And a black matrix formed adjacent to the black strip.

상기 블랙 스트립과 상기 블랙 매트릭스를 합한 영역은 상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 경계선을 기준으로 양분되도록 배치하는 것을 특징으로 한다.The area in which the black strip and the black matrix are combined may be divided into two parts based on a boundary between the first retarder and the second retarder.

상기 프리즘은, 상기 블랙 스트립과 상기 블랙 매트릭스가 형성된 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 한다.The prism is disposed in an area where the black strip and the black matrix are formed.

상기 프리즘은, 상기 블랙 스트립과 상기 블랙 매트릭스가 형성된 영역의 폭에 상응하는 크기를 갖는 밑변; 상기 블랙 매트릭스와 상기 경계선 사이의 거리의 2배 이하의 크기를 갖는 상변; 그리고 상기 밑변의 양 끝점과 상기 상변의 양 끝점을 각각 연결하는 두 빗변을 포함하는 사다리 꼴인 것을 특징으로 한다.The prism may include a base having a size corresponding to a width of an area where the black strip and the black matrix are formed; An upper edge having a magnitude less than or equal to two times the distance between the black matrix and the boundary line; And it characterized in that the trapezoid including two hypotenuses connecting the both ends of the base and the both ends of the upper side, respectively.

상기 프리즘은, 상기 표시패널과 상기 패턴드 리타더에 의해 정의되는 시야각보다 작은 밑각을 갖는 것을 특징으로 한다.The prism has a base angle smaller than a viewing angle defined by the display panel and the patterned retarder.

상기 프리즘의 상기 밑각은 0도보다는 크고 3도 이하인 것을 특징으로 한다.The base angle of the prism is characterized in that greater than 0 degrees and less than 3 degrees.

본 발명에 의한 3D 표시장치는, 블랙 스트립과 중첩하는 위치에 형성된 프리즘을 형성한다. 이 프리즘은 좌안용 패턴드 리타더를 통과한 우안 영상의 빛과 우안용 패턴드 리타더를 통과한 좌안 영상의 빛을 시야각 외부로 유도하는 기능을 갖는다. 따라서, 근거리 시청시에도 광 시야각을 제공할 수 있다. 그리고, 프리즘을 향해 정면으로 입사하는 빛에 대해서는 정면 방향으로 집광하기 때문에 정면 휘도를 향상하는 효과를 갖고 있다. 또한, 제작이 용이하고, 비용이 저렴한 프리즘 시트를 이용하기 때문에 제조 비용이 저렴한 광 시야각을 갖는 입체 영상 표시장치를 제공할 수 있다.The 3D display device according to the present invention forms a prism formed at a position overlapping with the black strip. The prism has a function of guiding the light of the right eye image passing through the left eye patterned retarder and the light of the left eye image passing through the right eye patterned retarder to the outside of the viewing angle. Therefore, it is possible to provide a wide viewing angle even at close viewing. And since light condensing toward the prism toward the prism in the front direction has the effect of improving front brightness. In addition, since a prism sheet which is easy to manufacture and inexpensive is used, a stereoscopic image display apparatus having a wide viewing angle having low manufacturing cost can be provided.

도 1은 종래 기술에 의한 패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템의 구조를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 도 1에 의한 3D 영상 표시장치에서 크로스 토크가 발생하는 경우를 도시한 도면으로 도 1의 절취선 A-A'으로 자른 단면도.
도 3은 도 1에 의한 표시장치에서 크로스 토크를 해결하기 위한 블랙 스트립을 구비한 3D 영상 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 4는 시청 거리가 가까운 경우에 발생하는 크로스-토크 현상을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 프리즘을 이용한 광 시야각 3D 영상 표시 장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 프리즘을 이용한 광 시야각 3D 영상 표시 장치가 2D 모드로 작동하는 경우를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명에 의한 프리즘을 이용한 광 시야각 3D 영상 표시 장치가 3D 모드로 작동하는 경우를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명에 의한 프리즘을 구비한 광 시야각 3D 영상 표시 장치에서 바람직한 프리즘의 밑변 각도를 나타내는 도면.
1 is an exploded perspective view showing the structure of a conventional patterned retarder three-dimensional imaging system.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the cutting line A-A 'of FIG. 1, showing a case where crosstalk occurs in the 3D image display apparatus of FIG.
3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a 3D video display device having a black strip for solving crosstalk in the display device of FIG. 1.
4 is a cross-sectional view showing a cross-talk phenomenon that occurs when the viewing distance is close.
5 is a cross-sectional view showing the structure of a wide viewing angle 3D image display device using a prism according to the present invention.
Fig. 6 is a view for explaining the case where the wide viewing angle 3D image display device using the prism according to the present invention operates in the 2D mode.
Fig. 7 is a view for explaining the case where the wide viewing angle 3D image display device using the prism according to the present invention operates in the 3D mode.
8 is a view showing the base angle of the prism preferred in the wide viewing angle 3D image display device having a prism according to the present invention.

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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Like reference numerals throughout the specification denote substantially identical components. In the following description, when it is determined that a detailed description of known functions or configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예들을 설명한다. 도 5는 본 발명에 의한 프리즘을 이용한 광 시야각 3D 영상 표시 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a wide viewing angle 3D image display device using a prism according to the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 프리즘을 이용한 광 시야각 3D 영상 표시 장치는 2D 혹은 3D 영상을 구현하는 표시패널(DP), 표시패널(DP)의 전면에 배치된 패턴드 리타더(PR), 패턴드 리타더(PR)의 전면에 배치된 프리즘(PZ), 그리고 편광 안경(PG)을 포함한다.Referring to FIG. 5, a wide viewing angle 3D image display apparatus using a prism according to the present invention includes a display panel DP for realizing 2D or 3D images, and a patterned retarder PR disposed on the front of the display panel DP. The prism PZ is disposed on the front surface of the patterned retarder PR, and the polarizing glasses PG.

표시패널(DP)은 상부 기판(SU)과 하부 기판(SL)이 액정층(LC)을 사이에 두고 합착한 구조를 갖는다. 표시패널(DP)의 하부 기판(SL)에는 데이터 배선들, 게이트 배선들, TFT, 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)를 포함한 화소 어레이가 형성된다. 표시패널(DP)의 상부 기판(SU) 상에는 블랙 매트릭스(BM), 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 액정셀들은 TFT에 접속된 화소전극들과, 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(DP)의 상부 기판(SU)과 하부 기판(SL) 각각의 외부에는 상부 편광필름(PU) 및 하부 편광필름(PL)이 부착된다.The display panel DP has a structure in which the upper substrate SU and the lower substrate SL are bonded to each other with the liquid crystal layer LC therebetween. A pixel array including data lines, gate lines, a TFT, a pixel electrode, and a storage capacitor is formed on the lower substrate SL of the display panel DP. The black matrix BM, the color filter, and the common electrode are formed on the upper substrate SU of the display panel DP. The liquid crystal cells are driven by an electric field between the pixel electrodes connected to the TFT and the common electrode. The upper polarizing film PU and the lower polarizing film PL are attached to the outside of each of the upper substrate SU and the lower substrate SL of the display panel DP.

도 5는 인-셀(In-Cell) 블랙 스트립(BS) 구조의 3D 표시장치를 나타낸다. 도 5에서는 정상 화소보다 작은 화소들을 이용하여 블랙 스트립(BS)을 구성한다. 블랙 스트립(BS) 기능을 하는 화소들은 2D 모드인 경우 정상 화소와 동일하게 영상을 표시하는 화소로서 기능을 한다. 반면 3D 모드인 경우 블랙 스트립(BS)로 작동하여, 블랙 스트립(BS)과 블랙 매트릭스(BM)가 결합하여 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 크로스 토크를 방지하는 구조를 갖는다.5 illustrates a 3D display device having an in-cell black strip (BS) structure. In FIG. 5, the black strip BS is formed by using pixels smaller than the normal pixels. The pixels that function as the black strip BS function as pixels which display an image in the same manner as the normal pixel in the 2D mode. On the other hand, in the 3D mode, the black strip (BS) operates to combine the black strip (BS) and the black matrix (BM) has a structure to prevent cross talk between the left eye image and the right eye image.

패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 상부 편광필름(PU) 외측에 부착된다. 패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 가로 방향으로 배열된 1줄의 화소들을 기본 단위로 하는 각 라인에 대응하는 단위 리타더들이 배열되어 있다. 예를 들어, 어느 한 게이트 배선별에 공통으로 연결된 화소들의 영역에 상응하여 한 단위 리타더가 할당된다. 특히, 패턴드 리타더(PR)의 기수 라인들에는 제1 리타더(RT1)가 할당되어 형성되고, 패턴드 리타더(PR)의 우수 라인들에는 제2 리타더(RT2)가 할당되도록 형성된다. 제1 리타더(RT1)는 표시패널(DP)로부터의 빛의 위상값을 +λ/4 만큼(여기서, λ는 빛의 파장) 지연시켜 제1 원편광을 투과시킨다. 제2 리타더(RT2)는 표시패널(DP)로부터의 빛의 위상값을 -λ/4 만큼(실제로는 3λ/4만큼) 지연시켜 제2 원편광을 투과시킨다. 제1 리타더(RT1)의 광 투과축과 제2 리타더(RT2)의 광 투과축은 서로 직교한다.The patterned retarder PR is attached to the outside of the upper polarizing film PU of the display panel DP. In the patterned retarder PR, unit retarders corresponding to each line having one line of pixels arranged in the horizontal direction of the display panel DP as a basic unit are arranged. For example, one unit retarder is allocated to correspond to an area of pixels commonly connected to one gate line. In particular, the first retarder RT1 is assigned to the odd lines of the patterned retarder PR, and the second retarder RT2 is assigned to the even lines of the patterned retarder PR. do. The first retarder RT1 delays the phase value of the light from the display panel DP by + λ / 4 (where λ is the wavelength of the light) to transmit the first circularly polarized light. The second retarder RT2 delays the phase value of the light from the display panel DP by -λ / 4 (actually by 3λ / 4) to transmit the second circularly polarized light. The light transmission axis of the first retarder RT1 and the light transmission axis of the second retarder RT2 are perpendicular to each other.

예를 들어, 패턴드 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)는 좌원편광만을 통과시키도록 구현될 수 있다. 그리고, 제2 리타더(RT2)는 우원편광만을 통과시키도록 편광필터로 구현될 수 있다. 따라서, 표시패널(DP)의 기수 라인에 표시되는 영상의 빛은 제1 리타더(RT1)를 통과하여 제1 원편광(즉, 좌원편광)으로 변환되고, 표시패널(DP)의 우수 라인에 표시되는 영상의 빛은 제2 리타더(RT2)를 통과하여 제2 원편광(즉, 우원편광)으로 변환된다.For example, the first retarder RT1 of the patterned retarder PR may be implemented to pass only left circularly polarized light. The second retarder RT2 may be implemented as a polarization filter to pass only right circularly polarized light. Therefore, the light of the image displayed on the radix line of the display panel DP is converted into the first circularly polarized light (that is, the left circularly polarized light) through the first retarder RT1, and the light is transmitted to the even line of the display panel DP. Light of the displayed image passes through the second retarder RT2 and is converted into second circularly polarized light (ie, right circularly polarized light).

편광 안경(PG)은 제1 편광필터(P1)를 갖는 좌안경창(LG)과, 제2 편광필터(P2)를 갖는 우안경창(RG)을 구비한다. 제1 편광필터(P1)는 패턴 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)와 동일한 편광 특성이 있다. 제2 편광필터(P2)는 패턴 리타더(PR)의 제2 리타더(RT2)와 동일한 편광 특성이 있다. 예들 들면, 편광 안경(PG)의 제1 편광필터(P1)는 좌원 편광필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(PG)의 제2 편광필터(P2)는 우원 편광필터로 선택될 수 있다.The polarizing glasses PG include a left eyeglass window LG having a first polarizing filter P1 and a right eyeglass window RG having a second polarizing filter P2. The first polarization filter P1 has the same polarization characteristic as that of the first retarder RT1 of the pattern retarder PR. The second polarization filter P2 has the same polarization characteristic as that of the second retarder RT2 of the pattern retarder PR. For example, the first polarization filter P1 of the polarizing glasses PG may be selected as the left circle polarization filter, and the second polarization filter P2 of the polarizing glasses PG may be selected as the right polarization filter.

프리즘(PZ)은 제1 리타더(RT1)와 제2 리타더(RT2) 사이의 경계 영역에 배치된다. 프리즘(PZ)은 좌우 대칭인 구조를 갖는 사다리 꼴 모양일 수 있다. 제1 리타더(RT1)와 제2 리타더(RT2) 사이의 경계선 부분에서 좌우로 일정 거리를 갖는 윗변, 블랙 스트립(BS) 및 블랙 매트릭스(BM)의 합산 거리에 대응하는 밑변, 그리고, 윗변의 양 끝단에서 밑면의 양 끝단을 각각 연결하는 두 빗변을 갖는 사다리 꼴 모양을 갖는다. 이때, 두 빗변의 밑각을 프리즘(PZ)의 경사각 α로 정의하고, 프리즘(PZ)의 높이를 프리즘(PZ)의 두께인 d로 정의한다. 그리고, 프리즘(PZ)의 전체 크기는 블랙 스트립(BS)와 블랙 매트릭스(BM)을 합한 영역에 걸쳐 형성되므로, 이 영의 길이를 프리즘(PZ)의 밑변의 길이 W로 정의한다. 여기서, 프리즘(PZ)의 윗변 길이를 구체적으로 한정할 필요는 없으나, 가급적 제1 리타더(RT1)와 제2 리타더(RT2) 사이의 경계선에서 블랙 매트릭스(BM)까지의 거리의 두 배정도가 바람직하다.The prism PZ is disposed in the boundary region between the first retarder RT1 and the second retarder RT2. The prism PZ may have a trapezoidal shape having a symmetrical structure. An upper side having a predetermined distance from side to side at the boundary line portion between the first retarder RT1 and the second retarder RT2, the lower side corresponding to the summation distance of the black strip BS and the black matrix BM, and the upper side It has a trapezoidal shape with two hypotenuses connecting the two ends of the underside at each end of. At this time, the base angles of the two hypotenuses are defined as the inclination angle α of the prism PZ, and the height of the prism PZ is defined as d, which is the thickness of the prism PZ. Since the overall size of the prism PZ is formed over the area where the black strip BS and the black matrix BM are combined, the length of the zero is defined as the length W of the base of the prism PZ. Here, it is not necessary to specifically limit the length of the upper side of the prism PZ, but preferably twice the distance from the boundary between the first retarder RT1 and the second retarder RT2 to the black matrix BM. desirable.

도 5에서는 프리즘(PZ)을 단일 사다리 꼴 모양으로만 도시하였으나, 사다리 꼴 모양의 여러 프리즘(PZ)이 각 제1 리타더(RT1)와 각 제2 리타더(RT2) 사이에 배치된 프리즘 시트로 구성할 수 있다. 그리고, 도 4에서는 사다리 꼴 모양의 프리즘(PZ)만을 도시하였으나, 이와 유사한 다른 형태 예를 들어, 렌티큘라 렌즈 형태로 구현할 수도 있다. 본 실시 예에서는 제조가 가장 용이한 사다리 꼴 형태를 중심으로 설명한다.
In FIG. 5, the prism PZ is illustrated in a single trapezoidal shape only, but a prism sheet having various trapezoidal prisms PZ disposed between each first retarder RT1 and each second retarder RT2. It can be configured as. In FIG. 4, only the trapezoidal prism PZ is illustrated, but other similar shapes may be implemented, for example, in the form of a lenticular lens. In the present embodiment, a description will be given focusing on the trapezoidal shape which is the easiest to manufacture.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명에 의한 프리즘을 이용한 광 시야각 3D 영상 표시 장치의 작동 상태에 대하여 더 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명에 의한 프리즘을 이용한 광 시야각 3D 영상 표시 장치가 2D 모드로 작동하는 경우를 설명하는 도면이다. 도 7은 본 발명에 의한 프리즘을 이용한 광 시야각 3D 영상 표시 장치가 3D 모드로 작동하는 경우를 설명하는 도면이다. Hereinafter, the operating state of the wide viewing angle 3D image display device using the prism according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a diagram illustrating a case where the wide viewing angle 3D image display device using the prism according to the present invention operates in the 2D mode. FIG. 7 is a view for explaining a case in which the wide viewing angle 3D image display device using the prism according to the present invention operates in the 3D mode.

먼저, 도 6을 참조하여, 2D 모드에서 작동하는 경우를 설명한다. 2D 모드에서는 좌안 영상과 우안 영상을 분리할 필요가 없으므로, 블랙 스트립(BS)을 사용하지 않는다. 도 5와 같은 구조를 갖는 경우, 블랙 스트립(BS) 영역은 또 하나의 화소 영역으로 작동한다. 특히, 블랙 스트립(BS)이 위치한 화소와 동일하게 작동하여, 휘도가 높은 2D 영상을 제공한다.First, a case of operating in the 2D mode will be described with reference to FIG. 6. In 2D mode, there is no need to separate the left eye image and the right eye image, so the black strip BS is not used. In the structure shown in FIG. 5, the black strip BS region serves as another pixel region. In particular, it operates in the same manner as the pixel in which the black strip BS is located, thereby providing a high luminance 2D image.

더구나, 도 6에서와 같이, 정면 방향으로 직진하여 블랙 스트립(BS) 영역을 통과하는 빛은 그 전면에 위치하는 프리즘(PZ)을 통해 정면 방향으로 집광된다. 특히, 이 경우에는 사다리 꼴 모양의 프리즘(PZ)의 빗변과 상변 부분을 통과한다. 사다리 꼴의 빗변에 해당하는 프리즘(PZ)의 경사면을 향해 정면 방향으로 입사하는 빛은 경사면에서 안쪽으로 굴절되어 정면 방향으로 집광된다(광 경로 ⓐ). 따라서, 2D 모드에서는 정면 휘도가 더욱 향상되어 양질의 화면을 얻을 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6, light passing straight to the front direction and passing through the black strip BS region is focused in the front direction through the prism PZ located at the front side thereof. In particular, in this case, it passes through the hypotenuse and the upper side of the trapezoidal prism PZ. Light incident in the front direction toward the inclined surface of the prism PZ corresponding to the trapezoidal hypotenuse is refracted inward from the inclined surface and focused in the front direction (light path ⓐ). Therefore, in 2D mode, the front brightness is further improved, and a high quality screen can be obtained.

한편, 블랙 매트릭스(BM)이 이웃하는 화소 사이에서 빛의 혼합을 방지하는 역할을 하는데, 관람 거리가 가까운 경우, 이웃하는 화소에서 출사한 빛이 유입되는 경우가 있다. 이 경우에는 사다리 꼴의 빗변에 해당하는 프리즘(PZ)의 경사면으로 입사되는데, 이렇게 입사된 빛은 외부로 더 굴절되어 진행한다(광 경로 ⓑ). 따라서, 오히려 시야각보다 더 큰 각도로 굴절되므로 시야각에서 벗어나 관측되지 않는다.On the other hand, the black matrix BM serves to prevent mixing of light between neighboring pixels. When the viewing distance is close, light emitted from neighboring pixels may be introduced. In this case, the incident light enters the inclined plane of the prism PZ corresponding to the trapezoidal hypotenuse, and the incident light is further refracted to the outside (light path ⓑ). Therefore, the lens is refracted at a larger angle than the viewing angle and thus is not observed outside the viewing angle.

또한, 정상적으로 프리즘(PZ) 영역 외부에서 정면 방향으로 직진하는 빛들 대부분은 각 화소에 해당하는 칼라 필터를 통과하여 정면 방향으로 진행한다(광 경로 ⓒ). 따라서, 정면에 위치한 관람자에게 정상적으로 인지된다.
In addition, most of the lights normally traveling in the front direction outside the prism PZ region pass through the color filter corresponding to each pixel and travel in the front direction (optical path ⓒ). Therefore, the viewer is normally recognized in front of the viewer.

다음은, 도 7을 참조하여 3D 모드에서 작동하는 경우를 살펴본다. 3D 모드에서는 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 크로스 토크를 방지하기 위한 블랙 스트립(BS)이 작동한다. 특히, 블랙 스트립(BS)은 블랙 매트릭스(BM)과 함께 크로스 토크를 방지하는 기능을 한다. 블랙 스트립(BS)와 블랙 매트릭스(BM)를 합산한 영역에 의해 좌안 영상(혹은, 우안 영상)이 우안 영상(혹은, 좌안 영상)용 제2 리타더(RT2)(혹은 제1 리타더(RT1))로 입사하는 임계각도 θ가 3D 영상의 시야각에 해당한다.Next, a case of operating in the 3D mode will be described with reference to FIG. 7. In the 3D mode, a black strip BS is operated to prevent cross talk between the left eye image and the right eye image. In particular, the black strip BS functions to prevent cross talk with the black matrix BM. The left eye image (or the right eye image) is the second retarder RT2 (or the first retarder RT1) for the right eye image (or the left eye image) by the sum of the black strips BS and the black matrix BM. The critical angle θ incident at)) corresponds to the viewing angle of the 3D image.

좌안 영상 또는 우안 영상을 출사하는 화소에서 정면 방향으로 직진하는 빛의 경우, 해당하는 화소에 위치하는 제1 리타더(RT1) 또는 제2 리타더(RT2)를 각각 투과하여 정면으로 진행한다. 이 경우, 대부분은 프리즘(PZ)를 통과하지 않고 직진하여, 정상적으로 좌안 영상은 좌원편광되고 우안 영상은 우원편광된다 (광 경로 ⓧ). In the case of light traveling straight in the front direction from the pixel emitting the left eye image or the right eye image, the light passes through the first retarder RT1 or the second retarder RT2 positioned in the corresponding pixel, respectively, and proceeds to the front. In this case, most of them go straight without passing through the prism PZ, and normally the left eye image is left circularly polarized and the right eye image is right circularly polarized (light path ⓧ).

한편, 시야각을 벗어나 더 큰 각도로 입사하는 빛의 경우는 다음과 같은 광 경로를 갖는다. 도 7에서는 편의상 임계 광 경로를 나타내기 위해, 시야각 θ로 입사하는 빛을 기준으로 설명하였다. 우안 영상을 출사하는 화소에서 제1 리타더(RT1)로 입사하는 빛은 좌원편광된다. 이 좌원편광된 우안 영상의 빛이 크로스 토크를 유발한다. 또한, 좌안 영상을 출사하는 화소에서 제2 리타더(RT2)로 입사하는 빛은 우원편광된다. 이 우원편광된 좌안 영상의 빛도 크로스 토크를 유발한다. 그러나, 이 빛들은 사다리 꼴의 빗변에 해당하는 프리즘(PZ)의 경사면에 의해 시야각 외곽으로 더욱 굴절되어 진행된다(광 경로 ⓨ). 즉, 프리즘(PZ)이 없다면, 좌원편광(혹은, 우원편광)된 우안 영상(혹은, 좌안 영상)의 빛은, 점선으로 도시한 방향으로 진행하여 관측자의 좌안에서 인식되어 고스트(Ghost) 영상이 나타난다. 하지만, 본 발명에서는, 이 고스트 영상을 유발하는 빛들은, 프리즘(PZ)에 의해 굴절되어 외곽으로 유도되므로 관측자에게 인식되지 않는다.On the other hand, the light incident outside the viewing angle at a larger angle has the following optical path. In FIG. 7, for convenience, the light incident at the viewing angle θ is described with reference to the critical optical path. Light incident on the first retarder RT1 from the pixel emitting the right eye image is polarized to the left. The light of this left circularly polarized right eye image causes cross talk. In addition, light incident on the second retarder RT2 from the pixel emitting the left eye image is circularly polarized. The light in the right polarized left eye image also causes cross talk. However, these lights are further refracted to the outside of the viewing angle by the inclined plane of the prism PZ corresponding to the trapezoidal hypotenuse (light path ⓨ). That is, if there is no prism PZ, the light of the left circularly polarized light (or right circularly polarized light) of the right eye image (or the left eye image) proceeds in the direction shown by the dotted line and is recognized by the observer's left eye so that the ghost image is generated. appear. However, in the present invention, the light causing the ghost image is refracted by the prism PZ and guided to the outside so that it is not recognized by the observer.

한편, 프리즘(PZ)의 상변 영역으로 입사하는 빛들은 정상적인 해당 리타더 영역을 통과한다. 이 정상적으로 편광된 빛들의 경로는, 입사각보다 큰 출사각을 갖지만, 프리즘(PZ)의 상변이 수평을 이루고 있으므로, 경사면으로 입사하는 경우보다는 작은 각으로 굴절된다(광 경로 ⓩ). 따라서, 프리즘(PZ)는 크로스 토크(혹은 고스트 영상)를 유발하는 빛들에 대해서는 시야각 외곽 영역으로 굴절 시키지만, 정상적인 빛들은 중앙부로 굴절시킨다.
On the other hand, the light incident to the upper region of the prism PZ passes through the normal retarder region. The path of the normally polarized lights has an exit angle greater than the incident angle, but since the upper side of the prism PZ is horizontal, the path is refracted at a smaller angle than when incident on the inclined plane (optical path VII). Therefore, the prism PZ refracts the crosstalk (or ghost image) to the outside of the viewing angle, but refracts normal light toward the center.

이하, 프리즘(PZ)으로 입사하는 크로스-토크를 유발하는 빛과 정상적인 빛들을 서로 다른 굴절각을 갖도록 하기 위한 바람직한 프리즘(PZ)의 밑변 각도를 결정하는 방법에 대하여 설명한다. 여기서는, 표시패널(DP)은 현재 주로 사용하는 액정표시장치의 경우로 설명한다. 도 8은 본 발명에 의한 프리즘을 구비한 광 시야각 3D 영상 표시 장치에서 바람직한 프리즘의 밑변 각도를 나타내는 도면이다.Hereinafter, a method of determining the base angle of the preferred prism PZ for causing the cross-talk causing incident light into the prism PZ and normal lights to have different refractive angles will be described. Here, the display panel DP will be described in the case of the liquid crystal display device mainly used at present. 8 is a view showing the base angle of the prism preferred in the wide viewing angle 3D image display device having a prism according to the present invention.

표시패널(DP)이 현재 주로 사용하는 패턴드 리타더 방식의 액정표시장치의 경우에서, 블랙 스트립(BS)에서 패턴드 리타더(PR)의 겉 표면까지의 거리는 약 700 ~ 1000μm이고, 블랙 스트립(BS)과 블랙 매트릭스(BM)의 합산 폭은 약 150 ~ 200μm 정도를 갖는다. 따라서, 현재 주로 사용하는 패턴드 리타더 방식의 3D 표시장치의 시야각은 6.9도 (약 7도) 정도의 값을 갖는다. 이 경우, 도 5와 같이, 본 발명에 의한 프리즘(PZ)를 적용한다면, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.In the case of the patterned retarder type liquid crystal display device which the display panel DP mainly uses, the distance from the black strip BS to the outer surface of the patterned retarder PR is about 700 to 1000 μm, and the black strip The combined width of the (BS) and the black matrix (BM) is about 150 to 200 μm. Therefore, the viewing angle of the patterned retarder type 3D display device which is mainly used has a value of about 6.9 degrees (about 7 degrees). In this case, as shown in FIG. 5, if the prism PZ according to the present invention is applied, the following results can be obtained.

도 8을 참조하면, 크로스 토크를 유발하는 빛(100)은 (상, 하 어느 한쪽)시야각 θ보다 큰 값으로 입사하는 빛이므로, 이 임계각도인 θ로 입사하는 빛에 대하여 설명한다. 프리즘(PZ)의 밑변 각도를 α라고 할 때, 시야각 θ를 갖고 진행하는 빛(100)은 입사각 β로 프리즘(PZ)의 경사면으로 입사하여 출사각 γ로 굴절된다. 프리즘(PZ)은 투명한 필름을 주로 사용하므로 굴절율 n'은 1.5 정도이고, 공기의 굴절율 n은 1이다. 그러면, 크로스 토크를 유발하는 빛(100)은 다음 스넬의 법칙(Snell's Law)에 따라 진행한다.Referring to FIG. 8, since light 100 causing cross talk is light incident at a value larger than the viewing angle θ (either up or down), light incident at this critical angle θ will be described. When the base angle of the prism PZ is α, the light 100 traveling with the viewing angle θ is incident on the inclined plane of the prism PZ at the incident angle β and refracted at the exit angle γ. Since the prism PZ mainly uses a transparent film, the refractive index n 'is about 1.5, and the refractive index n of air is 1. The light 100 causing cross talk then proceeds according to the next Snell's Law.

Figure pat00001
Figure pat00001

그리고, 도 8을 참조하면, 다음 수학식 2를 만족함을 알 수 있다.8, it can be seen that the following Equation 2 is satisfied.

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 프리즘(PZ)의 밑변 각도 α가 시야각 θ보다 크다면, β가 음의 값을 가지므로 프리즘(PZ)의 경사면에서 전반사가 발생하여 오히려 크로스 토크가 더 심각할 수 있다. 따라서, 프리즘(PZ)의 밑변 각도 α는 시야각 θ보다 작은 값을 가져야 한다. 즉, 0도 < α < 시야각 θ인 관계식을 만족하여야 한다.In addition, if the base angle α of the prism PZ is larger than the viewing angle θ, since β has a negative value, total reflection may occur on the inclined surface of the prism PZ, and crosstalk may be more severe. Therefore, the base angle α of the prism PZ should have a value smaller than the viewing angle θ. That is, the relation of 0 degrees <α <viewing angle θ must be satisfied.

예를 들어, 현재 주로 사용하는 패턴드 리타더 방식의 액정표시장치의 경우, 프리즘(PZ)의 밑변 각도 α는 1도 내지 7도 사이에서 적절하게 결정할 수 있다.For example, in the case of the patterned retarder type liquid crystal display device mainly used at present, the base angle α of the prism PZ can be appropriately determined between 1 degree and 7 degrees.

프리즘(PZ)의 밑변 각도 α를 1도 내지 6도로 변화 시켜가면서, 프리즘(PZ)의 경사면에서 굴절되는 출사각 γ를 수학식 1과 수학식 2를 이용하여 구하면 다음 표 1과 같다.When the base angle α of the prism PZ is changed from 1 degree to 6 degrees, the emission angle γ refracted on the inclined surface of the prism PZ is calculated using Equation 1 and Equation 2 as shown in Table 1 below.

밑변 각도 αBase angle α 1도1 degree 2도2 degrees 3도3 degree 4도4 degrees 5도5 degrees 6도6 degrees 7도7 degrees 출사각 γExit angle γ 8.9도8.9 degrees 7.4도7.4 degrees 5.9도5.9 degrees 4.4도4.4 degrees 2.9도2.9 degrees 1.4도1.4 degrees -0.1도-0.1 degree

표 1에서 보는 바와 같이, 프리즘(PZ)의 밑변 각도 α를 시야각 θ보다 작은 각도를 갖도록 설정하면, 프리즘(PZ)의 경사면으로 진행하는 임계각도인 θ보다 큰 값을 갖는 크로스 토크를 유발하는 빛(100)은 프리즘(PZ)이 없는 경우에 비해서, 약 1.4도 내지 9도 사이의 각도 값으로 더 외곽으로 굴절되므로, 시야각이 더 커지는 효과를 얻을 수 있다. 표 1을 참조하면, 출사각이 적어도 5도 이상을 갖는 것이 시야각 향상에 바람직함을 알 수 있다. 또한, 밑변 각도 α가 0도가 되면 프리즘(PZ)이 없는 것이므로 의미가 없다. 따라서, 프리즘(PZ)의 밑변 각도 α는 0도 이상 3도 이하의 값을 갖는 것이 가장 바람직하다. As shown in Table 1, when the base angle α of the prism PZ is set to have an angle smaller than the viewing angle θ, light inducing crosstalk having a value larger than θ, which is a critical angle that proceeds to the inclined plane of the prism PZ, is obtained. Compared to the case where the prism PZ does not exist, the reference numeral 100 may be further refracted with an angle value between about 1.4 degrees and 9 degrees, so that the viewing angle may be increased. Referring to Table 1, it can be seen that it is preferable for the viewing angle to have an exit angle of at least 5 degrees or more. In addition, if the base angle α is 0 degrees, there is no meaning because there is no prism PZ. Therefore, it is most preferable that the base angle (alpha) of prism PZ has a value of 0 degree | time or more and 3 degrees or less.

표 1에서 알 수 있듯이, 프리즘(PZ)의 밑변 각도 α가 시야각과 동일하거나 큰 경우 출사각 γ가 음의 값을 갖는 것을 알 수 있다. 즉, 시야각 범위 안쪽으로 더 들어오는 방향으로 진행하여 크로스 토크가 더 잘 발생한다.As can be seen from Table 1, it can be seen that the exit angle γ has a negative value when the base angle α of the prism PZ is equal to or larger than the viewing angle. In other words, the crosstalk is better generated as it proceeds further into the viewing angle range.

결국, 프리즘(PZ)으로 입사하는 크로스 토크를 유발하는 빛이 시야각 외곽으로 굴절되도록 하기 위한, 프리즘(PZ)의 밑변 각도는 프리즘(PZ)을 적용하고자 하는 3D 표시장치의 표시패널(DP)이 갖는 시야각보다 작은 값을 갖도록 선택하여야 한다. 특히, 0도보다는 크고 3도 이하 사이의 값을 갖는 것이 가장 바람직하다.As a result, the base angle of the prism PZ is set so that the display panel DP of the 3D display device to which the prism PZ is to be applied is used to cause the light causing the crosstalk incident to the prism PZ to be refracted to the outside of the viewing angle. It should be chosen to have a value smaller than the viewing angle. In particular, it is most desirable to have a value between greater than 0 degrees and less than or equal to 3 degrees.

이상 설명에서는 프리즘에서 출사하는 경우의 굴절을 중심으로 설명하였다. 프리즘으로 입사할 때에도 굴절이 발생하지만, 본 발명에서는 프리즘을 출사하는 빛이 어떻게 굴절하는가 하는 것이 중요하므로, 프리즘으로 입사하는 빛의 굴절에 대해서는 편의상 설명하지 않았다.
In the above description, explanation has been made mainly on the refraction in the case of exiting from the prism. Although refraction occurs even when the light is incident on the prism, in the present invention, it is important to how the light exiting the prism is refracted. Therefore, the refraction of light incident on the prism has not been described for convenience.

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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

DP: 표시패널 SL: 하부 유리기판
SU: 상부 유리기판 PL: 하부 편광필름
PU: 상부 편광필름 PG: 편광안경
P1: 제1 편광필터 P2: 제2 편광필터
RG: 우안경창 LG: 좌안경창
PR: 패턴드 리타더 RT1: 제1 리타더
RT2: 제2 리타더 BM: 블랙 매트릭스
BS: 블랙 스트립 PZ: 프리즘
L1: (첫 번째 행) 좌안 영상 R1: (첫 번째 행) 우안 영상
100: 크로스 토크를 유발하는 빛
DP: Display panel SL: Lower glass substrate
SU: upper glass substrate PL: lower polarizing film
PU: upper polarizing film PG: polarizing glasses
P1: first polarizing filter P2: second polarizing filter
RG: Right eye view LG: Left eye view
PR: Patterned Retarder RT1: First Retarder
RT2: Second Retarder BM: Black Matrix
BS: Black Strip PZ: Prism
L1: (first row) left eye image R1: (first row) right eye image
100: light causing crosstalk

Claims (7)

표시패널;
상기 표시패널의 전면에 위치하는 제1 리타더와 제2 리타더를 구비한 패턴드 리타더; 그리고
상기 패턴드 리타더의 전면에 위치하며, 상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 경계 영역에 위치하는 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
Display panel;
A patterned retarder having a first retarder and a second retarder positioned on a front surface of the display panel; And
And a prism positioned at a front surface of the patterned retarder and positioned at a boundary area between the first retarder and the second retarder.
제 1 항에 있어서,
상기 표시패널은,
상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 경계 영역에 상응하는 위치에 형성된 블랙 스트립; 그리고
상기 블랙 스트립과 인접하여 형성된 블랙 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
The method of claim 1,
In the display panel,
A black strip formed at a position corresponding to a boundary area between the first retarder and the second retarder; And
And a black matrix formed adjacent to the black strip.
제 2 항에 있어서,
상기 블랙 스트립과 상기 블랙 매트릭스를 합한 영역은 상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 경계선을 기준으로 양분되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
The method of claim 2,
And an area where the black strip and the black matrix are combined is divided so as to be divided based on a boundary line between the first retarder and the second retarder.
제 3 항에 있어서,
상기 프리즘은, 상기 블랙 스트립과 상기 블랙 매트릭스가 형성된 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
The method of claim 3, wherein
The prism is disposed in an area in which the black strip and the black matrix are formed.
제 4 항에 있어서, 상기 프리즘은,
상기 블랙 스트립과 상기 블랙 매트릭스가 형성된 영역의 폭에 상응하는 크기를 갖는 밑변;
상기 블랙 매트릭스와 상기 경계선 사이의 거리의 2배 이하의 크기를 갖는 상변; 그리고
상기 밑변의 양 끝점과 상기 상변의 양 끝점을 각각 연결하는 두 빗변을 포함하는 사다리 꼴인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
The method of claim 4, wherein the prism,
An underside having a size corresponding to a width of an area in which the black strip and the black matrix are formed;
An upper edge having a magnitude less than or equal to two times the distance between the black matrix and the boundary line; And
And a trapezoid comprising two hypotenuses connecting both end points of the bottom side and both end points of the upper side, respectively.
제 5 항에 있어서,
상기 프리즘은, 상기 표시패널과 상기 패턴드 리타더에 의해 정의되는 시야각보다 작은 밑각을 갖는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
The method of claim 5, wherein
And the prism has a base angle smaller than a viewing angle defined by the display panel and the patterned retarder.
제 6 항에 있어서,
상기 프리즘의 상기 밑각은 0도보다는 크고 3도 이하인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
The method according to claim 6,
And the base angle of the prism is greater than 0 degrees and less than or equal to 3 degrees.
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