KR20130035587A

KR20130035587A - 입체영상 디스플레이장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130035587A
Application number: KR1020110099979A
Authority: KR
Inventors: 윤민성; 김선우; 신민영
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-09

Abstract

본 발명은 입체영상 디스플레이장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 박막형 수렴 렌즈 기능을 갖는 볼륨 브래그 그레이팅(VBG) 플레이트를 이용한, 입체영상 디스플레이장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 복수의 좌안픽셀과 우안픽셀이 형성되어 있는 패널; 상기 패널로 빛을 조사하기 위한 백라이트; 및 빛의 간섭 정보를 기록하여 제조되며, 상기 백라이트에 의해 상기 패널의 좌안픽셀과 우안픽셀을 통해 입사된 좌안영상 및 우안영상의 경로를, 사용자의 좌안 및 우안이 위치하는 시청영역으로 수렴시키기 위해 상기 패널 전면에 배치되는 입체패널을 포함한다.

Description

입체영상 디스플레이장치 및 그 제조 방법{Display Apparatus For Displaying Three Dimensional Picture And Manufacturing Method For The Same}

본 발명은 디스플레이장치에 관한 것으로서, 특히, 모바일 단말기용 또는 테블릿 PC용으로 적용될 수 있는, 입체영상 디스플레이장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

입체영상 디스플레이장치는, 두 눈에 인지되는 서로 다른 영상신호가 합성될 때 원근감이 나타나는 것을 이용하여 영상을 입체적으로 표시한다.

이러한 입체 영상을 구현하는 방법으로는, 크게 양안시차 방식(stereoscopic technique), 볼류메트릭 방식(Volumetric technique) 및 홀로그래픽 방식(Holographic technique) 등이 알려져 있다.

이 중, 양안시차 방식은 안경식과 무안경식으로 구분될 수 있으며, 최근에는 무안경식이 활발하게 연구되고 있다.

무안경식은 다시 패럴랙스 베리어를 이용하는 패럴랙스 베리어(parallax barrier) 방식, 렌티큘라 렌즈(lensticularlens) 방식, 스위쳐블 베리어 방식 또는 스위쳐블 액정 렌즈 방식 등으로 구분될 수 있다.

한편, 최근에는 모바일 단말기 및 테블릿 PC 등과 같이 사용자가 휴대하고 다니면서 간편하게 이용할 수 있는 소형 단말기(이하, 간단히 '소형 단말기'라 함)가 널리 이용되고 있으며, 이러한 소형 단말기에도 무안경식 입체영상 디스플레이장치가 적용되고 있다.

이러한 소형 단말기에 적용되는 무안경식 입체영상 디스플레이장치는 복수의 정시영역(입체영상을 인식할 수 있는 영역)이 있을 필요가 없다는 특징을 가지고 있다.

즉, 소형 단말기는 그 크기가 작을 뿐만 아니라, 이를 이용하는 사용자는 소형 단말기로부터 일정한 위치에 시야를 고정한 상태로 소형 단말기를 주시하고 있기 때문에, 소형 단말기는 복수의 사용자에 의해 다양한 지점에서 시청되는 텔레비전과 같이 복수의 정시영역을 구비하고 있을 필요가 없다.

도 1은 종래의 렌티큘라 렌즈 방식의 입체영상 디스플레이장치에서 렌즈의 배면거리(b)와 시청거리(d)의 관계를 나타낸 예시도이다. 또한, 도 2 및 도 3은 종래의 렌티큘라 렌즈 방식의 입체영상 디스플레이장치의 단면 구조를 나타낸 예시도로서, 특히, 도 2는 스위쳐블 액정 렌즈 방식을 이용하고 있는 입체영상 디스플레이장치의 단면을 나타낸 것이며, 도 3은 일반적인 렌티큘라 렌즈 방식을 이용하고 있는 입체영상 디스플레이장치의 단면을 나타낸 것이다.

렌티큘라(Lenticular) 렌즈 어레이(array)로 이루어진 무안경 디스플레이장치에서, 렌티큘라 렌즈 어레이 플레이트(plate)(30)는 좌/우안 영상을 나누어주는 역할을 수행하고 있으며, 렌티큘라 렌즈 어레이 플레이트(30)로부터 적정 3D 시청거리(d)에는, 좌우 각 눈으로, 좌우 눈에 해당되는 영상들이 정상적으로 도달하는 3D 시청 다이아몬드(Viewing Diamond)(정시영역)가 형성되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 렌티큘라 렌즈 방식의 입체영상 디스플레이장치에서는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 배면 거리(b)를 일정하게 유지하기 위해 갭 글래스(gap glass)(10)가 삽입되어야 한다.

따라서, 종래의 렌티큘라 렌즈 방식의 입체영상 디스플레이장치는, 두꺼운 갭 글래스(gap glass)(10)에 의한 패널 무게 및 단가(cost)가 증가한다는 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제점의 발생 원인은 다음과 같다.

즉, 렌즈(Lens) 설계 공식인 [ 1/d + 1/b = 1/f ]에 의해서 적정 3D 시청 거리(25~200cm)(d)는 실제 적용 모델에 따라 30~300cm로 설계되나, 이에 비해 렌즈(Lens) 초점거리(f)는 0.2~3mm로 매우 작다. 따라서, 실제 렌즈 배면 거리(b)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 입사면 쪽의 렌즈 초점 거리와 거의 유사하게 나타나고 있다. 따라서, 종래의 렌티큘라 렌즈 방식의 입체영상 디스플레이장치에서는, 배면 거리(b)를 일정하게 유지하기 위해 갭 글래스(gap glass)(10)가 삽입되어야 한다.

부연하여 설명하면, 상기한 바와 같은 종래의 렌티큘라 렌즈 방식의 입체영상 디스플레이장치 또는 베리어 방식의 입체영상 디스플레이장치는, 렌즈 어레이 층(30)과 LCD 패널(20)간의 배면 거리 유지를 위해, 무겁고 두꺼운 갭 글래스(glass)(10)가 삽입되어야 함으로, 패널 무게 및 단가가 증가한다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 종래의 렌티큘라 렌즈 방식의 입체영상 디스플레이장치는, 사용자가 입체영상 또는 이차원 영상을 모두 시청할 수 있도록 하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같은 스위쳐블 액정 렌즈(30)를 별도의 구동부를 이용하여 구동시켜야 하기 때문에, 그 구조가 복잡하다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 박막형 수렴 렌즈 기능을 갖는 볼륨 브래그 그레이팅(VBG) 플레이트를 이용한, 입체영상 디스플레이장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 복수의 좌안픽셀과 우안픽셀이 형성되어 있는 패널; 상기 패널로 빛을 조사하기 위한 백라이트; 및 빛의 간섭 정보를 기록하여 제조되며, 상기 백라이트에 의해 상기 패널의 좌안픽셀과 우안픽셀을 통해 입사된 좌안영상 및 우안영상의 경로를, 사용자의 좌안 및 우안이 위치하는 시청영역으로 수렴시키기 위해 상기 패널 전면에 배치되는 입체패널을 포함한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치 제조 방법은, 제1점광원으로부터 방출되어 발산하는 빔과, 평면광원으로부터 방출되어 입체패널에 경사각으로 진행하는 평면파 빔이, 서로 중첩되어 형성된 제1간섭 패턴을 상기 입체패널에 기록하는 단계; 제2점광원으로부터 방출되어 발산하는 빔과, 상기 평면광원으로부터 방출되어 상기 입체패널에 상기 경사각으로 진행하는 평면파 빔이, 서로 중첩되어 형성된 제2간섭 패턴을 상기 입체패널에 기록하는 단계; 및 상기 입체패널을 경화시킨 후, 좌안픽셀과 우안픽셀이 형성되어 있는 패널에 부착시키는 단계를 포함한다.

상술한 해결 수단에 따라 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

즉, 본 발명은 종래의 입체영상 디스플레이장치에 적용되던 갭 글래스(gap glass)를 제거하는 대신, 박막형 수렴 렌즈 기능을 갖는 볼륨 브래그 그레이팅(VBG) 플레이트를 이용함으로써, 단가(cost), 무게, 두께 등과 같은 구조적인 문제를 해결할 수 있으며, 시청 거리를 증대시킬 수 있다는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 배면 거리 유지용 글래스(glass)를, RGB 컬러에서도 좌우 영상 분리가 뛰어난 볼륨 브래그 그레이팅(VGB) 플레이트로 대체함으로써, 크로스 토크(CT : Cross Talk)를 감소시켜 입체영상의 화질을 개선시킬 수 있다는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 볼륨 브래그 그레이팅 플레이트를 이용함으로써, 별도의 조작 없이도 이차원 영상과 입체영상을 정상적으로 출력시킬 수 있다는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 렌티큘라 렌즈 방식의 입체영상 디스플레이장치에서 렌즈의 배면거리(b)와 시청거리(d)의 관계를 나타낸 예시도.
도 2 및 도 3은 종래의 렌티큘라 렌즈 방식의 입체영상 디스플레이장치의 단면 구조를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 사용 상태를 나타낸 예시도.
도 6은 도 5에 적용되는 볼륨 브래그 그레이팅(VBG) 플레이트의 구성을 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 입체영상 표시장치에 적용되는 VBG 플레이트에 노광 공정을 수행하는 상태를 나타낸 예시도.
도 8은 도 7의 노광 공정에 수행되는 마스크의 구성을 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치와 종래의 입체영상 디스플레이장치의 시청거리를 비교한 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 구성을 나타낸 예시도이다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치의 사용 상태를 나타낸 예시도이다. 또한, 도 6은 도 5에 적용되는 볼륨 브래그 그레이팅(VBG) 플레이트의 구성을 나타낸 예시도로서, (a)는 단면도이며, (b)는 평면도이다.

본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 박막형 수렴 렌즈 기능을 갖는 볼륨 브래그 그레이팅(VBG) 플레이트를 이용함으로써, 두께를 줄이는 한편, 시청 거리를 늘리기 위한 것으로서, 특히, 모바일 단말기용 또는 테블릿PC용으로 적용될 수 있는, 입체영상 디스플레이장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 모바일 단말기 및 테블릿PC 등과 같이 사용자가 휴대하고 다니면서 간편하게 이용할 수 있는 소형 단말기(이하, 간단히 '소형 단말기'라 함)에 적용되는 것으로서, 이러한 소형 단말기에 적용되는 무안경식 입체영상 디스플레이장치는 복수의 정시영역(입체영상을 인식할 수 있는 영역)이 있을 필요가 없다는 특징을 가지고 있다.

상기한 바와 같은 특징을 가지고 있는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 픽셀이 형성되어 있는 패널(100), 패널에 빛을 조사하기 위한 백라이트(900), 패널로부터 출력된 빛을 좌안영상과 우안영상으로 나누어 주기 위한 입체패널(600), 패널의 게이트라인에 스캔펄스를 인가하기 위한 게이트 구동부(200), 패널의 데이터라인에 디지털 영상 데이터(RGB) 신호를 인가하기 위한 데이터 구동부(300) 및 데이터 구동부와 게이트 구동부를 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러(400)를 포함하여 구성된다.

우선, 패널(100)은 영상을 출력하기 위한 것으로서, 액정표시패널(LCD)로 구성되어 있다. 액정표시패널은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성되는 형태로 구성될 수 있다.

이 경우, 패널(100)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(D1~Dm), 데이터라인들과 교차되는 다수의 게이트라인들(G1~Gn), 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin FilmTransistor), 액정셀들(Clc)에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 픽셀전극 및 픽셀전극에 접속되어 액정셀(Clc)의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등이 형성된다. 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차 구조에 의해 액정셀(화소 또는 픽셀이라 함)들이 매트릭스 형태로 배치된다.

패널(100)의 상부 유리기판(GLS1)에는 블랙매트릭스(BM), 컬러필터, 공통전극 등이 형성된다. 공통전극은 TN(TwistedNematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판(GLS1)에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 픽셀전극과 함께 하부 유리기판(GLS2) 상에 형성된다.

패널(100)의 상부 유리기판(GLS1)과 하부 유리기판(GLS2) 각각에는 편광판(POL1, POL2)이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 패널(100)의 상부 유리기판(GLS1)과 하부 유리기판(GLS2) 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(CS)가 형성될 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이, 패널에는 Red와, Green과, Blue를 표시하는 복수의 서브 픽셀들이 형성되어 있으며, 이러한 서브 픽셀들은 입체패널(600)과 작용하여 입체영상을 표시하기 위해, 좌안영상과 우안영상을 표시하는 좌안픽셀과 우안픽셀이 구분되어 있다.

그러나, 패널을 통해 이차원 영상이 출력되는 경우에는 상기한 바와 같은 좌안픽셀과 우안픽셀이 구분될 필요가 없다.

다음, 게이트 구동부(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 전송되어온 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP)를 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC)에 따라 쉬프트시켜, 순차적으로 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 게이트 온 전압(Von)을 갖는 스캔 펄스를 공급한다. 그리고, 게이트 구동부(200)는 게이트 온 전압(Von)의 스캔 펄스가 공급되지 않는 나머지 기간 동안에는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 게이트 오프 전압(Voff)을 공급하게 된다.

한편, 본 발명에 적용되는 게이트 구동부(200)는, 패널과 독립되게 형성되어, 다양한 방식으로 패널과 전기적으로 연결될 수 있는 형태로 구성될 수 있으나, 패널 내에 실장되어 있는 게이트 인 패널(Gate In Panel : GIP)방식으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 게이트 구동부(200)를 제어하기 위한 게이트 제어신호로는 스타트신호(VST) 및 게이트클럭(GCLK)이 될 수 있다.

다음, 데이터 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러로부터 입력된 영상데이터를 아날로그 화소신호(영상데이터신호)로 변환하여 게이트라인에 스캔신호가 공급되는 1수평기간마다 1수평라인분의 영상데이터신호를 데이터라인들에 공급한다. 즉, 데이터 구동부(300)는 감마전압 발생부(도시하지 않음)로부터 공급되는 감마전압들을 이용하여, 영상데이터를 영상데이터신호로 변환시킨 후 데이터라인으로 출력시킨다.

즉, 데이터 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터의 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP)를 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock; SSC)에 따라 쉬프트시켜 샘플링 신호를 발생한다. 그리고, 데이터 구동부(300)는 소스 쉬프트 클럭(SSC)에 따라 입력되는 화소 데이터(RGB)(영상 데이터)를 샘플링 신호에 따라 래치한 후 소스 출력 인에이블(Source Output Enable; SOE) 신호에 응답하여 수평 라인 단위로 공급한다.

이를 위해 데이터 구동부(300)는 데이터 샘플링부, 래치부, 디지털 아날로그 변환부 및 출력버퍼 등을 포함하여 구성될 수 있다.

다음, 타이밍 컨트롤러(400)는 외부 시스템으로부터 입력되는 수직 및 수평 동기신호(Vsync,Hsync), 데이터 인에이블(DE) 및 도트 클럭(DCLK)과 같은 동기신호들을 이용하여 데이터 구동부(300)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)와, 게이트 구동부(200)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(400)는 외부 시스템으로부터 입력된 영상데이터를 재정렬하여 데이터 구동부(300)로 출력하는 기능을 수행한다.

여기서, 데이터 제어신호(DCS)는 소스 쉬프트 클럭(SSC), 소스 스타트 펄스(SSP), 극성 제어신호(POL) 및 소스 출력 인에이블 신호(SOE) 등을 포함한다.

또한, 게이트 제어신호(GCS)는 상기한 바와 같이 게이트 구동부의 구성 형태에 따라 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭(GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE) 등을 포함하거나, 또는 스타트신호(VST) 및 게이트클럭(GCLK) 등을 포함할 수 있다.

다음, 백라이트(900)는 패널(100)로 빛을 조사하기 위한 것으로서, 발광다이오드(LED) 등으로 구성될 수 있다.

마지막으로, 입체패널(600)은 패널에서 조사되는 빛을 좌안영상과 우안영상을 나누어 주어, 사용자가 시청거리에서 입체영상을 인식하도록 하기 위한 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 패널(100)의 상단에 배치되어 있다.

이러한 입체패널(600)은 볼륨 브래그 그레이팅(VBG : Volume Bragg Grating)(이하, 간단히 'VBG'라 함) 플레이트로 구성될 수 있다.

VBG 플레이트(600)는 좌우 영상 이미지를 공간적으로 분리할 수 있는 이미지 분리기(image splitter)라 할 수 있다. 즉, VBG 플레이트(600)는, 광반응성 고분자 (photopolymer)로 이루어진 필름에 빛의 간섭 정보를 기록한 것으로서, 백라이트(900)로부터 입사되는 평행한 입사광의 경로를 확산 또는 수렴시킬 수 있는 회절 기능을 가지고 있다.

VBG 플레이트(600)를 이용한 수평 양안 시차(Horizontal 양안 parallax) 제공 방법은, 도 5에 도시된 바와 같다. 즉, VBG 플레이트(600)는 적정 3D 시청 거리(d)에서 좌우 영상 신호를 좌우의 눈 위치로 분리시키기 위해, 좌안(L) 위치에 대응되는 VBG 플레이트 영역(L)은 좌측 눈의 위치(L)로 광을 전달시켜주며, 우안(R) 위치에 대응되는 VBG플레이트 영역(R)은 우측 눈의 위치(R)로 광을 전달시켜 주고 있다.

이를 위해 VBG 플레이트(600)는 도 6에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 기판(610) 위에 광반응성 고분자(광중합체(photopolymer) 또는 젤라틴(Gelatin)) 필름층(620)이 코팅되어 있으며, 그 위를 광반응성 고분자 필름층(620)을 보호하기 위한 보호 필름층(630)이 덮고 있다.

즉, VBG 플레이트(600)는 광에 반응하여 빛의 간섭 패턴을 기록할 수 있는 광반응성 고분자 필름층(620)으로 구성되어 있기 때문에, VBG 플레이트(600)의 제조시, 빛을 조사하는 각도를 조절함으로써, 입체영상 표시장치의 제조 후에, VBG 플레이트(600)가 백라이트(900)로부터 조사되는 빛을 특정 위치로 모아줄 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는 VBG 플레이트(600)를 이용하여 사용자의 좌우 양쪽 눈이 위치될 수 있는 영역에 좌안 영상과 우안영상을 각각 전달해 줌으로써, 사용자가 입체영상을 볼 수 있도록 할 수 있다.

VBG 플레이트(600)를 제조하는 방법은 이하에서 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된다.

도 7은 본 발명에 따른 입체영상 표시장치에 적용되는 VBG 플레이트에 노광 공정을 수행하는 상태를 나타낸 예시도이다. 또한, 도 8은 도 7의 노광 공정에 수행되는 마스크의 구성을 나타낸 예시도이다.

본 발명에 적용되는 VBG 플레이트(600)는 분할 광 간섭 노광법을 적용하여 제작될 수 있다. 즉, VBG 플레이트(600)는 도 7에 도시된 바와 같은, VBG 패턴 형성을 위한 분할 광간섭 노광 공정을 통해 제조될 수 있다.

우선, (a)에 도시된 바와 같이, 좌측 눈의 위치(L)에 해당하는 점에 위치한 제1점광원(810)으로부터 방출되어 발산하는 빔과, 평면광원(820)으로부터 방출되어 VBG 플레이트(600)에 경사각으로 진행하는 평면파 빔을 서로 중첩시켜, 빛의 간섭 패턴을 VBG 플레이트(600)의 광반응성 고분자(photopolymer) 필름(620)에 기록한다.

이때, 마스크는 도 8의 (a)에 도시된 좌안마스크(710)와 같이, 패널(100) 중 좌안픽셀(L)들만 오픈(open)시키고, 우안픽셀(R)들은 차단시키도록 형성된 상태로 VBG 플레이트(600)에 정열된다. 좌안마스크의 스트라이프(stripe) 패턴의 피치(pitch)는 패널(100)의 서브픽셀(sub-pixel)의 크기와 동일하게 형성되어 있다.

따라서, 빛의 간섭 패턴은 VBG 플레이트(600) 중 좌안픽셀(L)들과 매칭되어 있는 부분에만 기록된다.

한편, 상기와 같은 공정은 R/G/B 세 파장의 광을 이용하여 각각 진행된다.

즉, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같은 상태에서, 1차적으로, 적색 레이저로 구성된 제1점광원(810)과 평면광원(820)을 구동하여, VBG 플레이트(600) 중 좌안픽셀(L)과 매칭되어 있는 부분에만 빛의 간섭 패턴을 기록한 후, 2차적으로, 녹색 레이저로 구성된 제1점광원(810)과 평면광원(820)을 구동하며, 3차적으로, 청색 레이저로 구성된 제1점광원(810)과 평면광원(830)을 구동시킨다.

다음, (b)에 도시된 바와 같이, 우측 눈의 위치(R)에 해당하는 점에 위치한 제2점광원(830)으로부터 방출되어 발산하는 빔과, 평면광원(820)으로부터 방출되어 VBG 플레이트(600)에 경사각으로 진행하는 평면파 빔을 서로 중첩시켜, 빛의 간섭 패턴을 VBG 플레이트(600)의 광반응성 고분자(photopolymer) 필름(620)에 기록한다.

이때, 마스크는 도 8의 (b)에 도시된 우안마스크(720)와 같이, 패널(100) 중 우안픽셀(R)들만 오픈(open)시키고, 좌안픽셀(L)들은 차단시키도록 형성된 상태로 VBG 플레이트(600)에 정렬된다. 우안마스크의 스트라이프(stripe) 패턴의 피치(pitch)는 패널의 서브픽셀(sub-pixel)의 크기와 동일하게 형성되어 있다.

따라서, 빛의 간섭 패턴은 VBG 플레이트(600) 중 우안픽셀(R)들과 매칭되어 있는 부분에만 기록된다.

즉, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같은 상태에서, 1차적으로, 적색 레이저로 구성된 제2점광원(830)과 평면광원(820)을 구동하여, VBG 플레이트(600) 중 우안픽셀(R)과 매칭되어 있는 부분에만 빛의 간섭 패턴을 기록한 후, 2차적으로, 녹색 레이저로 구성된 제2점광원(830)과 평면광원(820)을 구동하며, 3차적으로, 청색 레이저로 구성된 제2점광원(830)과 평면광원(830)을 구동시킨다.

부연하여 설명하면, 사용자의 시청거리(d) 중 좌안과 우안이 위치되는 위치에 위치된 제1점광원(810) 또는 제2점광원(830)과, 백라이트(900)에서 VBG 플레이트(600)를 통해 외부로 방출되는 면광원의 빔 진행 경로와, 평면파 빔의 경로를 서로 나란하게 만들도록 하는 위치에 위치된 평면광원(820)을 구동하여, VBG 플레이트(600)에 서로 다른 두 개의 빔을 조사하면, 서로 다른 두 개의 빔이 간섭하며, 이러한 간섭에 의해 형성된 간섭 패턴이 VBG 플레이트(600)의 광반응성 고분자 필름(620)에 기록된다.

따라서, 입체영상 디스플레이장치의 제조가 완료된 후, 백라이트(900)로부터 평면광이 패널(100)을 통해 VBG 플레이트(600)로 조사되면, VBG 플레이트(600) 중, 도 8의 (a)에 도시된 상태로 간섭 패턴이 기록되어 있는 좌안영역들은 패널(100)로부터 전송되어온 좌안영상(빛)을 제1점광원(810)이 있는 위치(사용자의 좌안)로 집중시키고, 우안영역들은 패널(100)로부터 전송되어온 우안영상(빛)을 제2점광원(830)이 있는 위치(사용자의 우안)로 집중시킨다. 이로 인해, 사용자는 좌안과 우안에 좌안영상과, 우안영상을 개별적으로 인식함으로써 입체영상을 인식할 수 있다.

마지막으로, 상기한 바와 같은 과정들을 통해 간섭 패턴이 기록된 VBG 플레이트(600)는 경화과정을 통해 경화된다.

한편, 경화과정까지 수행된 VBG 플레이트(600)는 패널(100)과 접착된 후, 백라이트 등과 체결되어, 입체영상 디스플레이장치로 제조된다.

도 9는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치와 종래의 입체영상 디스플레이장치의 시청거리를 비교한 예시도로서, (a)는 종래의 이미지 분할 플레이트(image splitter plate) 제조 방법(Su-Chen-Wang의 방식)을 이용한 입체영상 디스플레이장치에서의 시청영역을 나타낸 예시도이며, (b)는 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치에서의 시청영역을 나타낸 예시도이다.

우선, 상기에서 발명의 배경이 되는 기술에서 언급된 바와 같은 종래의 렌티큘러 방식을 이용한 입체영상 디스플레이장치는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 렌즈 어레이 층(30)과 LCD 패널(20) 간의 배면 거리 유지용으로, 무겁고 두꺼운 글래스(Glass)(10)가 삽입되어야 함으로, 비싼 단가(cost) 및 두꺼운 두께가 문제가 되었다.

그러나, 본 발명에 따른 입체영상 표시장치는, 배면 거리 유지용 글래스(glass)를 VGB 플레이트(600)로 대체함으로써 종래 기술에서 언급된 단가(cost), 무게 및 두께 등과 같은 구조적인 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명은 RGB 컬러에 대한 좌우 영상 분리가 뛰어난 VBG 플레이트(600)를 이용함으로써, CT를 감소시켜 입체영상(3D) 화질을 개선시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 좌우 영상 섞임에 의해 나타나는 크로스 토크(cross-talk)가 발생하지 않는 시청영역(도 9의 (b))이 종래의 입체영상 디스플레이장치에서의 시청영역(도 9의 (a))보다 더욱 넓어지게 됨으로써, 사용자가 입체영상을 시청할 수 있는 영역을 확대시키고 있다는 효과를 제공한다.

즉, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같은 종래의 입체영상 디스플레이장치는, 종래의 이미지 분할 플레이트(image splitter plate) 제조 방법(Su-Chen-Wang의 방식)에 의해 제작된 VBG 플레이트를 이용한 것으로서, 이러한 종래의 VBG 플레이트는, 분할 광 간섭 노광법을 적용하기 위해 평행 집광된 3개의 빔들을 사용하여, 1종류의 마스크를 이용한 2회 분할 노광을 진행하고 있다.

따라서, 종래의 VBG 플레이트는 제1빔(Beam)과 제2빔(beam)의 입사각이 6~10도 이내이기 때문에, 패널의 크기가 모바일(4인치 급) 정도의 소형에서만 적용되는 한계가 있었다.

또한, 이러한 VBG 플레이트로 제작된 입체영상 디스플레이장치의 입체영상 시청 가능 영역 역시, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 매우 제한적이라는 문제점이 있었다.

이에 비하여, 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 입체영상 시청거리가 늘어났음을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 적용되는 VBG 플레이트(600)는 패널로부터 방출된 빛을 좌안위치(L) 및 우안위치(R)로 수렴시키는 기능을 하는 것으로서, 좌안위치(L) 및 우안위치(R)로 수렴된 빛은 다시, 좌안위치(L) 및 우안위치(R)로부터 확산되기 때문에, 좌안위치(L) 및 우안위치(R)로부터 전방 및 후방에는 입체영상을 인식할 수 있는 공간이 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는 입체영상을 인식할 수 있는 시청거리가 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 증대될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는 패널에 이차원 영상이 표시되면, 추가적인 기능 변경 없이도 이차원 영상을 표시할 수 있다는 특징을 가지고 있다.

즉, 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 패널에 형성된 좌안픽셀 및 우안픽셀로부터 방출된 좌안영상 및 우안영상을 사용자의 좌안과 우안에 각각 수렴시키기 때문에, 사용자는 입체영상을 인식할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 좌안픽셀 및 우안픽셀에 이차원 영상이 표시되는 경우에도, 좌안픽셀과 우안픽셀의 이차원 영상을 좌안 및 우안에 각각 전달할 수 있기 때문에, 사용자는 이차원 영상을 인식할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 입체영상 디스플레이장치는, 별도의 구동 방법을 변경시키지 않고서도, 사용자가 입체영상과 이차원 영상을 모두 시청하도록 할 수 있다는 특징을 가지고 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 패널 200 : 게이트 구동부
300 : 데이터 구동부 400 : 타이밍 컨트로롤
600 : 입체패널 610 : 투명 기판
620 : 광반응성 고분자 필름층 630 : 보호 필름층
810 : 제1점광원 820 : 평면광원
830 : 제2점광원 900 : 백라이트

Claims

복수의 좌안픽셀과 우안픽셀이 형성되어 있는 패널;
상기 패널로 빛을 조사하기 위한 백라이트; 및
빛의 간섭 정보를 기록하여 제조되며, 상기 백라이트에 의해 상기 패널의 좌안픽셀과 우안픽셀을 통해 입사된 좌안영상 및 우안영상의 경로를, 사용자의 좌안 및 우안이 위치하는 시청영역으로 수렴시키기 위해 상기 패널 전면에 배치되는 입체패널을 포함하는 입체영상 디스플레이장치.
제 1 항에 있어서,
상기 입체패널은,
투명한 기판;
상기 투명한 기판 위에 코팅되어 있으며, 빛의 간섭 정보를 기록하고 있어서, 상기 좌안영상 및 우안영상의 경로를 상기 시청영역으로 수렴시킬 수 있는 광반응성 고분자 필름층; 및
상기 광반응성 고분자 필름층을 보호하기 위해 상기 광반응성 고분자 필름층 위에 코팅되어 있는 보호 필름층을 포함하는 입체영상 디스플레이장치.
제 2 항에 있어서,
상기 광반응성 고분자 필름층은,
광중합체(photopolymer) 또는 젤라틴(Gelatin)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
제 2 항에 있어서,
상기 광반응성 고분자 필름층에 기록되어 있는 상기 빛의 간섭 정보는,
사용자의 좌안의 위치에 대응되는 점에 위치한 제1점광원으로부터 방출되어 발산하는 빔과, 평면광원으로부터 방출되어 상기 입체패널에 경사각으로 진행하는 평면파 빔이 서로 중첩되어 형성된 제1간섭 패턴; 및
사용자의 우안의 위치에 대응되는 점에 위치한 제2점광원으로부터 방출되어 발산하는 빔과, 상기 평면광원으로부터 방출되어 상기 입체패널에 상기 경사각으로 진행하는 평면파 빔이 서로 중첩되어 형성된 제2간섭 패턴인 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
제 4 항에 있어서,
상기 광반응성 고분자 필름층은,
상기 패널로부터 전송되어온 좌안영상을 상기 제1간섭 패턴에 따라 상기 제1점광원이 위치하는 영역으로 수렴시키며,
상기 패널로부터 전송되어온 우안영상을 상기 제2간섭 패턴에 따라 상기 제2점광원이 위치하는 영역으로 수렴시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치.
제1점광원으로부터 방출되어 발산하는 빔과, 평면광원으로부터 방출되어 입체패널에 경사각으로 진행하는 평면파 빔이, 서로 중첩되어 형성된 제1간섭 패턴을 상기 입체패널에 기록하는 단계;
제2점광원으로부터 방출되어 발산하는 빔과, 상기 평면광원으로부터 방출되어 상기 입체패널에 상기 경사각으로 진행하는 평면파 빔이, 서로 중첩되어 형성된 제2간섭 패턴을 상기 입체패널에 기록하는 단계; 및
상기 입체패널을 경화시킨 후, 좌안픽셀과 우안픽셀이 형성되어 있는 패널에 부착시키는 단계를 포함하는 입체영상 디스플레이장치 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제1간섭 패턴을 기록하기 위해 상기 입체패널의 상단에는, 상기 패널에 형성되어 있는 좌안픽셀들만 오픈되고, 우안픽셀들은 차단 되도록 형성된 좌안마스크가 배치되며,
상기 제2간섭 패턴을 기록하기 위해 상기 입체패널의 상단에는, 상기 패널에 형성되어 있는 우안픽셀들만 오픈되고, 좌안픽셀들은 차단 되도록 형성된 우안마스크가 배치되는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 평면광원은,
상기 패널의 하부에 장착되는 백라이트로부터 방출된 면광원의 빔 진행경로와, 상기 평면파 빔의 경로를 서로 나란하게 만드는 위치에서, 상기 평면파 빔을 방출하는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제1간섭 패턴을 상기 입체패널에 기록하는 단계는,
상기 제1점광원과 상기 평면광원을 적색, 녹색, 청색의 광원으로 변경시켜가면서 이루어지며,
상기 제2간섭 패턴을 상기 입체패널에 기록하는 단계는,
상기 제2점광원과 상기 평면광원을 적색, 녹색, 청색의 광원으로 변경시켜가면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제1점광원은 사용자의 좌안의 위치에 대응되는 점에 위치하고 있으며,
상기 제2점광원은 사용자의 우안의 위치에 대응되는 점에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 입체영상 디스플레이장치 제조 방법.