KR20130020751A - 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2D 모드와 3D 모드의 전환이 가능한 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 좌,우안용 2차원 영상에 각각 상이한 시역(viewing zone)을 부여하는 시역생성부인 렌티큘러 어레이층을 액정패널의 상부에 위치하는 제 2 편광판과 일체형으로 형성하는 것이다.
이를 통해, 렌티큘러 어레이층을 액정패널에 부착하기 위하여 접착물 도포 공정 및 부착 공정 등을 삭제할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 접착층에 의해 두께가 증가하게 되고, 휘도가 낮아지는 문제점을 방지할 수 있다.

Description

렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치{Lenticular array type stereoscopic display device}
본 발명은 2D 모드와 3D 모드의 전환이 가능한 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치에 관한 것이다.
오늘날 초고속 정보 통신망을 근간으로 구축된 정보의 고속화를 토대로 과거의 전화와 같이 단순히 ‘듣고 말하는 통신’으로부터 현재의 ‘보고 듣는 멀티미디어 통신’으로 발전해 왔으며, 궁극적으로는 시공간을 초월하여 ‘입체적으로 보고 느끼고 즐기는 3차원 입체 통신’으로 발전해 나가고 있다.
일반적으로 3차원을 표현하는 입체영상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의존하는데, 두 눈의 시차 즉, 약 65㎜정도 떨어져 존재하는 두 눈 사이의 간격에 원인한 양안시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 인체의 좌우 눈이 각각 서로 연관된 2 차원 영상을 볼 경우, 이들 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실재감을 재생하게 되는데, 이 같은 능력을 스테레오그라피(stereography)라 한다.
이에 상기와 같은 능력을 이용하여 2차원의 화면에서 3차원 입체영상을 표시하는 기술이 소개된 적이 있고, 구체적으로는 특수안경에 의한 입체영상 표시장치, 무안경식 입체영상표시장치 그리고 홀로그래픽(holographic) 입체영상표시장치를 들 수 있다.
이때, 무안경식 입체영상표시장치는 렌티큘러(lenticular) 렌즈 어레이를 이용할 수 있는데, 렌티큘러 어레이방식은 표시패널에 렌티큘러 렌즈 등의 간단한 구성만을 추가함으로써 다수의 사용자가 별도의 도구 없이 입체영상을 즐길 수 있다는 점에서 널리 연구되고 있다.
이러한 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 좌,우안용 2차원 영상을 표시하는 표시패널(20) 그리고 좌,우안용 2차원 영상에 각각 상이한 시역(viewing zone)을 부여하는 시역생성부인 렌티큘러 어레이(30)를 포함한다.
표시패널(20)에는 각각 좌안용 영상 및 우안용 영상을 표시하는 좌안용 화소 및 우안용 화소(PL, PR)가 순차적으로 반복 배열되어 있으며, 렌티큘러 어레이(30)는 통상 반원통 형상의 렌티큘러 렌즈(32)가 평면상에 규칙적으로 배열된 형태를 나타낸다.
따라서, 표시패널(20)로부터 출사된 좌,우안용 영상은 렌티큘러 어레이(30)의 작용에 의해 사용자(40)의 좌,우안에 각각 전달되고, 사용자(40)는 좌,우안용 영상을 합성하여 스테레오그래픽에 의한 3차원 영상을 인식하게 된다.
한편, 이러한 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(10)의 렌티큘러 어레이(30)는 별도의 제조공정을 통해 형성됨에 따라, 표시패널(20)에 접착물질(미도시) 등을 사용하여 부착시켜 사용하는 것이 일반적이었으나, 이 경우 접착물질(미도시) 도포공정 및 표시패널(20)에 렌티큘러 어레이(30)를 접착하는 공정이 포함되어 공정이 복잡해 지고, 또한 접착층(미도시)이 포함되어 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(10)의 전체 두께가 두꺼워져서 박형화 및 경량화가 어려워지는 문제점이 발생한다.
또한, 접착층(미도시)에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되는 문제가 발생하게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 입체영상 표시장치에 있어서, 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 공정의 효율성을 향상시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 경량 및 박형의 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 하며, 빛의 손실이 발생하는 것을 방지하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표시패널과; 상기 표시패널 하부에 배치되는 제 1 편광판과; 상기 표시패널 상부에 배치되며, 편광층과 상기 편광층의 양측으로 구비되는 제 1 및 제 2 TAC 필름과, 상기 제 2 TAC 필름의 상부에 형성되는 렌티큘러 어레이이층을 포함하는 제 2 편광판을 포함하며, 상기 렌티큘러 어레이층은 상기 표시패널에 의해 형성된 영상의 시역을 분리하는 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치를 제공한다.
이때, 상기 렌티큘러 어레이층은 제 1 및 제 2 투명전극과, 상기 제 1 및 제 2 투명전극 사이의 렌티큘러 렌즈를 갖는 레플리카층과, 상기 제 2 투명전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층을 포함하며, 상기 제 1 투명전극은 상기 제 2 TAC 필름 상부에 형성되며, 상기 렌티큘러 어레이층은 제 1 및 제 2 투명전극과, 상기 제 1 및 제 2 투명전극 사이의 렌티큘러 렌즈를 갖는 레플리카층과, 상기 제 2 투명전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층을 포함하며, 상기 제 1 투명전극은 상기 제 1 TAC 필름과 상기 편광층 사이에 형성되는 상기 편광층 상부에 상기 레플리카층이 위치하며, 상기 제 2 투명전극은 상기 베이스필름에 형성된다.
그리고, 상기 제 2 편광판은 베이스필름을 포함하며, 상기 제 2 투명전극은 상기 베이스필름에 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 TAC 필름과 상기 편광층과 상기 렌티큘러 어레이층은 열압착방식을 통해 일체형으로 형성된다.
또한, 상기 제 2 전극과 상기 액정층 사이에 형성되는 제 1 배향막과, 상기 레플리카층과 상기 액정층 사이에 형성되는 제 2 배향막을 포함한다.
그리고, 상기 레플리카층은 상기 액정층의 상광 굴절율(no) 또는 이상광 굴절율(ne)과 동일한 굴절율을 가지며, 상기 표시패널은 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic electro-luminescence device : OLED)중의 하나로 이루어진다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 좌,우안용 2차원 영상에 각각 상이한 시역(viewing zone)을 부여하는 시역생성부인 렌티큘러 어레이층을 액정패널의 상부에 위치하는 제 2 편광판과 일체형으로 형성함으로써, 렌티큘러 어레이층을 액정패널에 부착하기 위하여 접착물 도포 공정 및 부착 공정 등을 삭제할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 접착층에 의해 두께가 증가하게 되고, 휘도가 낮아지는 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치를 개략적으로 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도3a와 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 제 2 편광판을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치와 일반적인 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 광분리 능력을 측정한 시뮬레이션 결과.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(100)는 크게 화상을 표시하는 표시장치(110)와 표시장치(110)의 양측면에 부착되는 제 1 및 제2 편광판(120, 130), 그리고 표시장치(110)로 빛을 공급하는 백라이트(backlight : 140)로 구성된다.
이들에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 우선 표시장치(110)는 CRT(cathode ray tube), 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic electro-luminescence device : OLED) 중 선택된 하나로, 본 발명에서는 가장 널리 사용되고 있는 액정표시장치를 일예로 설명하도록 하겠다.
즉, 액정표시장치는 어레이기판(101)과, 컬러필터기판(102) 그리고 두 기판(101, 102) 사이에 개재된 액정층(105)을 포함하는 액정패널(110)로 이루어진다.
어레이기판(101)은 능동행렬 방식이라는 전제 하에 내면에는 다수의 게이트라인(미도시)과 데이터라인(미도시)이 교차하여 화소영역(미도시)이 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(미도시)가 구비되어 각 화소영역(미도시)에 형성된 투명 화소전극(미도시)과 일대일 대응 연결되어 있다.
그리고, 컬러필터기판(102)의 내면으로는 각 화소영역(미도시)에 대응되는 일예로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter : 106) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인(미도시)과 데이터라인(미도시) 그리고 박막트랜지스터(미도시) 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix : 미도시)가 구비된다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극(미도시)이 마련되어 있다.
이때, 액정패널(110)은 모드에 따라 컬러필터기판(102)의 전면에 형성된 투명 공통전극(미도시)은 어레이기판(101)의 각 화소영역(미도시)에 형성될 수도 있다. 이러한 경우 화소전극(미도시)과 공통전극(미도시)은 바(bar) 형상을 갖고 교대로 반복 배열된 구조로 이루어진다.
이러한 액정패널(110)의 하부에는 제 1 편광판(120)이 위치하는데, 제 1 편광판(120)은 빛의 편광특성을 변화시키는 제 1 편광축이 형성된 제 1 편광층(121)과 제 1 편광층(121)의 양측면으로 형성되어 제 1 편광층(121)을 보호 및 지지하는 제 1 및 제 2 TAC 필름(tri- acetyl cellulous film : 123a, 123b)으로 이루어진다.
이때, 제 1 편광판(120)은 제 2 TAC 필름(123b)의 일측에 점착층(미도시)을 포함할 수 있는데, 점착층(미도시)은 제 1 편광판(120)을 액정패널(110)에 부착하기 위해 감압성 점착제(pressure sensitive adhesive : PSA)로 이루어질 수 있다.
그리고 액정패널(110)의 상부에는 제 2 편광판(130)이 위치하는데, 제 2 편광판(130)은 제 1 편광축과 수직한 제 2 편광축이 형성된 제 2 편광층(131)과 제 2 편광층(131)의 양측면으로 형성되어 제 2 편광층(131)을 보호 및 지지하는 제 3및 제 4 TAC 필름(133a, 133b)으로 이루어진다.
그리고, 제 2 편광판(130)은 제 3 TAC 필름(133a)의 일측에 점착층(미도시)을 포함할 수 있다.
특히, 본 발명의 제 2 편광판(130)은 렌티큘러 어레이층(200)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 제 2 편광판(130)은 제 4 TAC 필름(133b)의 일측에 위치하며 렌티큘러 어레이층(200)을 이루는 제 1 투명전극(201a)이 형성되어 있으며, 제 1 투명전극(201a) 상부에 위치하는 렌티큘러 렌즈(203)를 포함한다.
그리고, 렌티큘러 렌즈(203) 상부에는 제 2 투명전극(201b)이 형성된 베이스필름(205)이 구비된다.
이러한, 제 2 편광판(130)은 제 3 및 제 4 TAC 필름(133a, 133b)과 제 2 편광층(131) 그리고 제 1 및 제 2 투명전극(201a, 201b)과 렌티큘러 렌즈(203) 그리고 베이스필름(205)을 포함하는 렌티큘러 어레이층(200)을 열압착방식을 통해 일체형으로 형성하게 된다.
여기서, 렌티큘러 렌즈(203)는 반원통 형태의 요철패턴을 구비하여 셀(A) 공간을 정의하는 투명 레플리카층(replica layer : 207)과, 제 1 투명전극(201a) 및 투명한 레플리카층(207) 각각의 내면에 형성되는 제 1 및 제 2 배향막(209a, 209b)과, 제 1 및 제 2 배향막(209a, 209b) 사이에 개재되는 액정층(204)으로 구성된다.
이러한 렌티큘러 어레이층(200)은 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(100)가 2D 모드로 작동할 경우, 액정패널(110)의 2차원 영상이 그대로 표시되도록 빛의 굴절없이 단순 통과하는 투명층 역할을 하지만, 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(100)가 3D 모드로 작동할 경우, 액정패널(110)의 2차원 영상이 입체영상으로 표시되도록 빛이 통과하는 동안 이를 굴절시키는 렌즈의 역할을 하게 된다.
즉, 3D 모드로 작동할 경우 렌티큘러 어레이층(200)은 액정패널(110)에서 형성된 좌안영상과 우안영상을 각각 좌안 시역과 우안 시역으로 분리하여 보냄으로써, 3차원 입체영상을 형성하게 된다.
이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
그리고, 베이스필름(205)의 일측에는 실리카 비드(silica bead)가 포함된 눈부심방지(anti-glare : 미도시)층이 더욱 형성될 수 있으며, 표면의 손상 방지를 위한 하드 코팅(hard coating : 미도시)층 등이 형성될 수도 있다.
그리고 본 발명의 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(100)의 제 1 편광판(120)의 하부에는 액정패널(110)로 빛을 공급하는 백라이트(140)가 구비되는데, 백라이트(140)는 빛을 발하는 광원(미도시)의 위치에 따라 측광형(side type)과 직하형(direct type)으로 구분된다.
여기서, 측광형은 액정패널(110)에 대해 이의 후방의 일측면으로부터 출사된 광원(미도시)의 빛을 별도의 도광판(미도시)으로 굴절시켜 액정패널(110)로 입사시키며, 직하형은 액정패널(110) 배면으로 복수개의 광원(미도시)을 직접 배치시켜 빛을 입사시킨다.
본 발명은 이 둘 중 어느 것이나 이용가능하다.
이때, 광원(미도시)은 음극전극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)와 같은 형광램프가 이용될 수 있다. 또는, 이러한 형광램프 이외에 발광다이오드 램프(light emitting diode lamp)가 램프로 이용될 수도 있다.
전술한 본 발명의 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(100)는 좌,우안용 2차원 영상에 각각 상이한 시역(viewing zone)을 부여하는 시역생성부인 렌티큘러 어레이층(200)을 액정패널(110)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(130)과 열압착방식을 통해 일체형으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 렌티큘러 어레이층(200)을 액정패널(110)에 부착하기 위하여 접착물(미도시) 도포 공정 및 부착 공정 등을 삭제할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 접착층(미도시)에 의해 두께가 증가하게 되고, 휘도가 낮아지는 문제점을 방지할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 제 2 편광판(130)을 제작함에 있어 편광판(130)을 사이즈에 맞게 재단하는 과정에서, 렌티큘러 어레이층(200)에 의해 편광판(130) 재단의 불편함이 발생하지 않도록, 렌티큘러 어레이층(200)의 렌티큘러 렌즈(203)가 편광판(130)의 사이즈 별로 일정 간격 이격되도록 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 도 3a와 도 3b를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 동작에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도3a와 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 단면도로서, 각각 2D 모드와 3D 모드에서의 동작을 도시하였다.
도시한 바와 같이, 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(100)는 표시패널(=액정패널 : 110)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(120)과 표시패널(110) 상부에 위치하며 렌티큘러 어레이층(200)을 포함하는 제 2 편광판(130)으로 구성된다.
표시패널(110)에는 좌안용 화소와 우안용 화소(PL, PR)가 순차적으로 반복 배열되어 각각 좌안용 영상과 우안용 영상을 표시한다.
그리고, 제 2 편광판(130)은 제 2 편광층(131)과 제 2 편광층(131)의 양측으로 형성되는 제 3 및 제 4 TAC 필름(133a, 133b)으로 이루어진다.
이때, 제 2 편광층(131)은 일방향으로 제 2 편광축이 형성되어 제 2 편광축에 평행한 성분의 빛만이 투과되는 특성을 갖는다. 이러한 특성은 편광자인 요오드를 흡수한 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol : PVA)을 강한 장력으로 연신하여 제작함으로써 가능해진다.
그리고 제 3및 제 4 TAC 필름(133a, 133b)은 제 2 편광층(131)의 양측에 형성되며, 트리아세틸셀룰로오스(tri- acetyl cellulous)로 이루어져, 제 2 편광층(121)의 연신상태를 유지시키는 역할을 한다.
그리고 제 4 TAC 필름(133b)의 일측에는 제 1 투명전극(201a)이 형성되어 있으며, 제 1 투명전극(201a) 상부에는 렌티큘러 렌즈(203)가 구비된다. 그리고, 렌티큘러 렌즈(203) 상부에는 제 2 투명전극(201b)이 형성된 베이스필름(205)이 구비된다.
여기서, 렌티큘러 렌즈(203)는 반원통 형태의 요철패턴을 구비하여 셀(A) 공간을 정의하는 투명 레플리카층(207)과, 제 1 투명전극(201a) 및 투명한 레플리카층(207) 각각의 내면에 형성되는 제 1 및 제 2 배향막(209a, 209b)과, 제 1 및 제 2 배향막(209a, 209b) 사이에 개재되는 액정층(204)으로 구성된다.
이때, 투명 레플리카층(207)은 셀(A) 공간을 렌티큘러 렌즈(203)의 형태인 반원통 형태로 만들기 위한 것으로 전기적인 기능은 하지 않는다.
이러한 투명 레플리카층(207)은 액정층(204)과 다른 굴절율을 갖는 UV레진 등으로 이루어질 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 배향막(209a, 209b)은 액정층(204)의 액정분자(204a)의 장축 방향이 제 4 TAC 필름(133b)과 베이스필름(205)과 수평하도록 배향된다.
구체적으로, 액정층(204)은 TN 모드로서, 전압의 오프(off)상태에서, 액정분자(204a)의 장축방향이 제 4 TAC 필름(133b) 및 베이스필름(205)과 평행을 유지한 채, 제 4 TAC 필름(133b)으로부터 베이스필름(205)에 이르기까지 90°의 방위각으로 꼬인 정렬상태를 나타낸다.
제 1 및 제 2 투명전극(201a, 201b)에는 외부의 구동회로(미도시)에 의해 각각 전압이 인가되는데, 인가된 전압에 따라 제 1 투명전극(201a)과 제 2 투명전극(201b) 사이에는 전기장이 생성되어 액정층(204)을 구동하게 된다.
여기서, 셀(A) 공간에 충진되는 액정층(204)은 일예로 네마틱 물질이 사용될 수 있고, 굴절율 이방성(refractive index anisotropy)이 양(+)인 액정이 사용될 수 있다.
따라서, 액정층(204)은 방향에 따라 굴절률이 달라지는 굴절율 이방성이라는 특성을 갖는데, 이로 인하여 상광 굴절율(ordinary refractive index : no)과 이상광 굴절율(extra ordinary refractive index : ne)을 갖는다. 그리고 레플리카층(207)은 액정층(204) 상광 굴절율(no) 또는 이상광 굴절율(ne)과 동일한 굴절율을 갖는다.
즉, 일예로 액정층(204)은 상광 굴절율(no)이 1.7 ~ 2.0이고, 이상광 굴절율(ne)은 1.5 ~ 1.6일 수 있으며, 이때, 액정층(203)의 상광 굴절율과 이상광 굴절율 값의 차는 0.1이상인 것이 바람직하며, 굴절율 값의 차가 클수록 굴절율 이방성 특성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 굴절율 값의 차가 클수록 렌티큘러 어레이층(200)의 렌티큘러 렌즈(203)의 높이를 낮출 수 있어, 보다 제 2 편광판(130)의 두께를 감소시킬 수 있다.
이러한 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(100)는 도 3a에 도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 투명전극(201a, 201b)에 전압이 인가되지 않을 경우, 액정층(204)의 액정분자(204a)는 초기 배열 방향을 유지하게 된다.
이때, 레플리카층(207)의 굴절율이 상광 굴절율(no)과 동일하다 가정하면, 이러한 상태의 렌티큘러 어레이층(200)은 표시패널(110)로부터 절단면에 평행한 방향으로 편광된 입사광(LP)이 입사하여 액정층(204)과 레플리카층(207)을 통과할 경우, 절단면에 평행한 방향으로 편광된 입사광(LP)이 느끼는 액정층(204)과 레플리카층(207)의 굴절율은 상광 굴절율(no)로 동일하다.
따라서, 입사광은 액정층(204)과 레플리카층(207)의 계면에서 굴절되지 않고 직진하여 렌티큘러 어레이층(200)을 통과하게 된다.
이때, 좌,우안용 화소(PL, PR)는 좌,우안용 영상을 각각 표시할 수도 있지만, 해상도가 증가된 하나의 2차원 영상을 표시할 수도 있다.
다음으로, 도 3b에 도시한 바와 같이 제 1및 제 2 투명전극(201a, 201b)으로 전압이 인가된 경우, 즉, 제 1 및 제 2 투명전극(201a, 201b) 사이에 전압차가 있는 경우에는 액정층(204)의 액정분자(204a)는 초기배열 방향으로부터 90° 회전하여 제 4 TAC 필름(133b)과 베이스필름(205)에 대해 수직하게 재배열하게 된다.
이러한 상태에서, 렌티큘러 어레이층(200)으로 표시패널(110)로부터 절단면에 평행한 방향으로 편광된 입사광(LP)이 입사하여 액정층(204)과 레플리카층(207)을 통과할 경우, 절단면에 평행한 방향으로 편광된 입사광(LP)이 느끼는 액정층(204)의 굴절율은 이상광 굴절율(ne)인 반면, 레플리카층(207)의 굴절율은 상광 굴절율(no)이 된다.
즉, 액정층(204)의 액정분자(204a)가 회전함으로써 액정층(204)은 절단면에 평행한 방향으로 편광된 빛에 대하여 그 굴절율이 이상광 굴절율(ne)인 매질로 작용하는 것이다.
따라서, 입사광(LP)은 서로 다른 굴절율을 갖는 액정층(204)과 레플리카층(207)의 계면에서 굴절되어 진행하게 됨으로써, 렌티큘러 어레이층(200)은 광학수단인 렌즈로 작용하게 된다.
이를 통해, 렌티큘러 어레이층(200)은 각각의 제 1 및 제 2 투명전극(201a, 201b)에 인가되는 전압에 의하여 단순한 투과층 또는 렌즈로 작용하여 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(100)가 2D 모드 또는 3D 모드 사이에서 전환될 수 있게 한다.
한편, 도 3a와 도 3b에서는 레플리카층(207)의 굴절율이 액정층(204)의 상광 굴절율(no)과 동일한 것으로 가정하여 설명하였으나, 다른 실시예에서는 레플레카층(207)의 굴절율이 액정층(204)의 이상광 굴절율(ne)과 동일하게 설계하는 것도 가능하다.
그 경우에는 도 3a와 도 3b의 절단면에 평행한 방향으로 편광된 입사광(LP)에 대하여 각각의 제 1 및 제 2 투명전극(201a, 201b)에 동일한 전압을 인가하지 않았을 경우, 렌티큘러 어레이층(200)이 광학수단인 렌즈로 작용하고, 각각의 제 1 및 제 2 투명전극(201a, 201b)에 전압을 인가하였을 경우 렌티큘러 어레이층(200)은 단순한 투과층으로 작용하여 2D 모드와 3D 모드의 전환을 가능하게 한다.
또한, 도 3a와 도 3b에서는 표시패널(110)이 절단면에 평행한 방향으로 편광된 입사광(LP)을 방출하는 것을 일예로 하였으나, 또 다른 실시예에서는 표시패널(110)이 절단면에 수직한 방향으로 편광된 입사광을 방출하도록 설계하는 것도 가능하다.
그 경우, 레플리카층(207)이 액정층(204)의 상광 굴절율(no)과 동일한 굴절율을 갖는다는 가정하에, 도 3a 및 도 3b의 절단면에 수직한 방향으로 편광된 입사광에 대하여 각각의 제 1 및 제 2 투명전극(201a, 201b)에 전압을 인가했을 때, 렌티큘러 어레이층(200)이 광학수단인 렌즈로 작용하고, 전압이 인가되지 않았을 경우에는 렌티큘러 어레이층(200)이 단순한 투과층으로 작용하여 2D 모드와 3D 모드의 전환을 가능하게 한다.
특히, 본 발명의 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(100)는 렌티큘러 어레이층(200)을 표시패널(110)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(130)과 일체형으로 형성함으로써, 이를 통해, 렌티큘러 어레이층(200)을 표시패널(110)에 부착하기 위하여 접착물(미도시) 도포 공정 및 부착 공정 등을 삭제할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 접착층(미도시)에 의해 두께가 증가하게 되고, 휘도가 낮아지는 문제점을 방지할 수 있다.
또한, 제 2 편광판(130)의 제 4 TAC 필름(133b)에 렌티큘러 어레이층(200)의 제 1 투명전극(201a)을 형성함으로써, 제 1 투명전극(201a)을 형성하기 위한 별도의 필름(미도시)을 더욱 필요로 하지 않아도 됨으로써, 이를 통해서도 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(100)의 전체적인 두께를 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 제 2 편광판을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 표시패널(110)의 상부에 위치하는 제 2 편광판(130)은 빛의 편광특성을 변화시키는 제 2 편광축이 형성된 제 2 편광층(131)과 제 2 편광층(131)의 일측에 형성되는 제 3 TAC 필름(133a)으로 이루어진다.
이때, 제 2 편광층(131)과 제 3 TAC 필름(133a) 사이에는 제 1 투명전극(201a)이 개재되며, 제 2 편광층(131) 상부에는 렌티큘러 렌즈(203)가 형성된다. 그리고, 렌티큘러 렌즈(203) 상부에는 제 2 투명전극(201b)이 형성된 베이스필름(205)이 구비된다.
렌티큘러 렌즈(203)는 반원통 형태의 요철패턴을 구비하여 셀(A) 공간을 정의하는 투명 레플리카층(207)과, 제 1 투명전극(201a) 및 투명한 레플리카층(207) 각각의 내면에 형성되는 제 1 및 제 2 배향막(209a, 209b)과, 제 1 및 제 2 배향막(209a, 209b) 사이에 개재되는 액정층(204)으로 구성된다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 편광판(130)은 앞서 설명한 제 1 실시예의 제 2 편광판(130)의 구성에서 제 4 TAC 필름(도 3b의 133b)을 더욱 삭제한 구조로써, 이를 통해 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치(도 3b의 100)의 전체적인 두께를 더욱 줄일 수 있다.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치와 일반적인 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 광분리 능력을 측정한 시뮬레이션 결과이다.
여기서, 도 5a는 일반적인 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 광분리 시뮬레이션 결과이며, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 렌티큘러 어레이층을 표시패널의 상부에 위치하는 제 2 편광판과 일체형으로 형성한 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 광분리 시뮬레이션 결과이다.
도 5a와 도 5b를 참조하면, 광분리 시뮬레이션 결과가 유사한 것을 확인할 수 있는데, 이는 본 발명의 실시예와 같이 렌티큘러 어레이층을 표시패널의 상부에 위치하는 제 2 편광판과 일체형으로 형성하여, 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치의 전체적인 두께를 줄일 수 있음에도 3D 모드를 구현하는데 있어 기존과 별 차이점이 없음을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치는 기존에 비해 전체적인 두께를 줄임과 동시에 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있음에도 기존과 동일한 2D 모드 또는 3D 모드를 구현할 수 있음을 의미한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치는 좌,우안용 2차원 영상에 각각 상이한 시역(viewing zone)을 부여하는 시역생성부인 렌티큘러 어레이층을 액정패널의 상부에 위치하는 제 2 편광판과 일체형으로 형성함으로써, 이를 통해, 렌티큘러 어레이층을 액정패널에 부착하기 위하여 접착물 도포 공정 및 부착 공정 등을 삭제할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 접착층에 의해 두께가 증가하게 되고, 휘도가 낮아지는 문제점을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치, 110 : 액정패널(101 : 어레이기판, 102 : 컬러필터기판, 105 : 액정층, 106 : 컬러필터)
120 : 제 1 편광판(121 : 제 1 편광층, 123a, 123b : 제 1 및 제 2 TAC 필름)
130 : 제 2 편광판(131 : 제 2 편광층, 133a, 133b : 제 3 및 제 4 TAC 필름)
200 : 렌티큘러 어레이층(201a, 201b : 제 1 및 제 2 투명전극, 203 : 렌티큘러 렌즈, 204 : 액정층(204a : 액정분자), 205 : 베이스필름, 207 : 레플리카층, 209a, 209b : 제 1 및 제 2 배향막)

Claims (8)

  1. 표시패널과;
    상기 표시패널 하부에 배치되는 제 1 편광판과;
    상기 표시패널 상부에 배치되며, 편광층과 상기 편광층의 양측으로 구비되는 제 1 및 제 2 TAC 필름과, 상기 제 2 TAC 필름의 상부에 형성되는 렌티큘러 어레이이층을 포함하는 제 2 편광판
    을 포함하며, 상기 렌티큘러 어레이층은 상기 표시패널에 의해 형성된 영상의 시역을 분리하는 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 어레이층은 제 1 및 제 2 투명전극과, 상기 제 1 및 제 2 투명전극 사이의 렌티큘러 렌즈를 갖는 레플리카층과, 상기 제 2 투명전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층을 포함하며, 상기 제 1 투명전극은 상기 제 2 TAC 필름 상부에 형성되는 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 어레이층은 제 1 및 제 2 투명전극과, 상기 제 1 및 제 2 투명전극 사이의 렌티큘러 렌즈를 갖는 레플리카층과, 상기 제 2 투명전극과 상기 레플리카층 사이에 형성되는 액정층을 포함하며, 상기 제 1 투명전극은 상기 제 1 TAC 필름과 상기 편광층 사이에 형성되는 상기 편광층 상부에 상기 레플리카층이 위치하며, 상기 제 2 투명전극은 상기 베이스필름에 형성되는 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치.
  4. 제 2 항 및 제 3 항 중 선택된 한 항에 있어서,
    상기 제 2 편광판은 베이스필름을 포함하며, 상기 제 2 투명전극은 상기 베이스필름에 형성되는 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 TAC 필름과 상기 편광층과 상기 렌티큘러 어레이층은 열압착방식을 통해 일체형으로 형성되는 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극과 상기 액정층 사이에 형성되는 제 1 배향막과, 상기 레플리카층과 상기 액정층 사이에 형성되는 제 2 배향막을 포함하는 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레플리카층은 상기 액정층의 상광 굴절율(no) 또는 이상광 굴절율(ne)과 동일한 굴절율을 갖는 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널은 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic electro-luminescence device : OLED)중의 하나인 렌티큘러 어레이방식 입체영상표시장치.
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