KR20130048070A

KR20130048070A - 표시장치

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Publication number: KR20130048070A
Application number: KR1020110112992A
Authority: KR
Inventors: 김태호; 이성남; 이정훈; 강기형; 박승범; 서덕종
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2013-05-09
Also published as: US20130107146A1

Abstract

표시장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛, 영상을 표시하는 표시패널, 및 백라이트 유닛과 표시패널에 개재된 변환 패널을 포함한다. 변환 패널은 2D 구동시 턴-오프되어 광을 표시패널로 공급하며, 3D 구동시 턴-온되어 광의 진행 경로를 변경하여 표시패널 측으로 공급한다. 변환 패널은 공통 전극을 구비하는 제1 기판, 공통 전극과 마주하며, 적어도 한 방향으로 이격되어 배치된 다수의 전극을 구비하는 제2 기판, 및 제1 기판과 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 2D 구동시, 다수의 전극이 구비된 전극 영역과 전극 영역들의 이격 공간에 대응하는 비전극 영역의 휘도 차이는 적어도 3%보다 작다. 따라서, 2D 구동시 모아레 현상이 나타나는 것을 방지할 수 있다.

Description

표시장치{DISPLAY APPARATUS}

본 발명의 표시장치에 관한 것으로, 특히, 2D 영상과 3D 영상을 표시할 수 있는 표시장치에 관한 것이다.

입체영상 표시장치는 양안 시차(Bincular disparity)를 가지는 좌안 영상과 우안 영상을 관찰자의 좌안과 우안 각각에 분리하여 보여주는 장치이다. 양안 시차를 이용하는 방법은 이차원 영상 패널에 일정한 거리를 두고 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens)나 패럴랙스 배리어(Parallax Barrier)를 설치하여, 관측자의 좌우 양안에 각기 다른 영상정보가 인식되도록 하는 방법이다.

렌티큘러 렌즈를 이용한 입체 영상 표시장치는 반원통형의 모양을 한 렌티큘러 렌즈의 초점면에 좌우 영상을 줄무늬 형태로 배치하고, 이 렌즈를 통해 렌즈판의 방향성에 따라 좌우영상이 분리돼 안경 없이 입체영상을 볼 수 있다.

패럴렉스 배리어를 이용한 입체 영상 표시장치는 빛을 투과 또는 차단시키기 위한 가느다란 줄무늬 모양의 수직 슬릿을 일정한 간격으로 배열시킨 다음 그 앞 또는 뒤에 적당한 간격을 두고 좌우 영상을 교대로 배치하는 기술이다. 따라서 특정한 시점에서 이 슬릿을 통해 보면 기하광학적으로 좌우영상이 정확하게 분리돼 입체감을 느끼게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 2D 영상과 3D 영상을 표시할 수 표시장치에서 2D 영상을 표시하는데 있어서 모아레 현상을 발생하는 것을 방지하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 표시장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛, 영상을 표시하는 표시패널, 및 변환 패널을 포함한다. 상기 변환 패널은 상기 백라이트 유닛과 상기 표시패널 사이에 구비되고, 2D 구동시 턴-오프되어 상기 광을 상기 표시패널로 공급하며, 3D 구동시 턴-온되어 상기 광의 진행 경로를 변경하여 상기 표시패널 측으로 공급한다.

상기 변환 패널은 공통 전극을 구비하는 제1 기판, 상기 공통 전극과 마주하며, 적어도 한 방향으로 이격되어 배치된 다수의 전극을 구비하는 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 2D 구동시, 상기 다수의 전극이 구비된 전극 영역과 상기 전극 영역들의 이격 공간에 대응하는 비전극 영역의 휘도 차이는 적어도 3%보다 작다.

본 발명의 일 측면에 따른 표시장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛, 영상을 표시하는 표시패널, 및 상기 백라이트 유닛과 상기 표시패널 사이에 구비된 변환 패널을 포함한다. 상기 변환패널은 2D 구동시 턴-오프되어 상기 광을 상기 표시패널로 공급하며, 3D 구동시 상기 광의 진행 경로를 변경하여 상기 표시패널 측으로 공급한다. 상기 변환패널은 공통 전극을 구비하는 제1 기판, 제2 기판 및 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 제2 기판은 상기 공통 전극과 마주하며, 적어도 한 방향으로 이격되어 배치된 다수의 전극 및 상기 다수의 전극이 구비된 전극 영역에 인접한 비전극 영역에 구비되어 상기 전극 영역과 상기 비전극 영역의 휘도차를 보상하는 보상층을 포함한다.

본 발명에 따르면, 변환 패널의 전극 영역과 비전극 영역의 휘도차가 적어도 3%보다 작게 나타나도록 비전극 영역의 폭을 5㎛이하로 설정하거나, 상기 다수의 전극의 굴절률을 2.0 이하로 설정할 수 있다. 또한, 변환 패널에 구비되는 액정층의 위상차를 480nm 내지 700nm로 설정함으로써, 상기 전극 영역과 비전극 영역의 휘도차에 의해서 2D 동작모드에서 모아레가 시인되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 입체영상 표시장치의 2D 동작 모드를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 입체영상 표시장치의 3D 동작 모드 중 홀수 프레임을 나타낸 단면도이다.
도 4는 홀수 프레임에서 3D 영상의 인지 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 입체영상 표시장치의 3D 동작 모드 중 짝수 프레임을 나타낸 단면도이다.
도 6은 짝수 프레임에서 3D 영상의 인지 상태를 나타낸 도면이다.
도 7a는 제1 및 제2 전극 사이의 간격이 15㎛인 경우 액정 배열을 나타낸 단면도이고, 도 7b는 제1 및 제2 전극 사이의 간격이 5㎛인 경우 액정 배열을 나타낸 단면도이다.
도 8a는 제1 및 제2 전극 사이의 간격이 15㎛인 경우 위치별 휘도 차이를 나타내 그래프이고, 도 8b는 제1 및 제2 전극 사이의 간격이 5㎛인 경우 위치별 휘도 차이를 나타낸 그래프이다.
도 9는 전극 영역과 비전극 영역의 광 투과율을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 액정의 굴절율 이방성에 따른 광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 패널을 나타낸 단면도이다.
도 12a 내지 도 12e는 도 11에 도시된 배리어 패널의 제조 과정을 나타낸 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 3D 동작 모드를 나타낸 단면도이다.
도 14는 도 13에 도시된 렌티큘러 패널을 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 입체영상 표시장치의 2D 동작 모드를 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치(100)는 광을 발생하는 백라이트 유닛(50), 영상을 표시하는 액정표시패널(110), 상기 액정표시패널(110)과 상기 백라이트 유닛(50) 사이에 개재된 패럴랙스 배리어(Parallax Barrier) 패널(120)을 포함한다.

상기 백라이트 유닛(50)은 상기 광을 발생하는 광원(51) 및 상기 광을 수신하고, 수신된 광을 상기 패럴랙스 배리어 패널(120) 측으로 가이드하는 도광판(52)을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 상기 광원(51)은 적어도 하나의 발광 다이오드(light emitting diode)로 이루어질 수 있으며, 상기 도광판(52)의 적어도 하나의 측면에 배치될 수 있다.

상기 액정표시패널(110)은 제1 베이스 기판(111), 상기 제1 베이스 기판(111)과 마주하는 제2 베이스 기판(112) 및 상기 제1 베이스 기판(111)과 상기 제2 베이스 기판(112) 사이에 개재된 제1 액정층(115)으로 이루어진다. 상기 제1 베이스 기판(111)에는 다수의 픽셀 전극(PE)이 매트릭스 형태로 구비된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제1 베이스 기판(111) 상에는 행 방향으로 연장된 게이트 라인들, 열 방향으로 연장된 데이터 라인들 및 상기 다수의 픽셀 전극(PE)에 일대일 대응하여 연결된 박막 트랜지스터가 더 구비될 수 있다.

상기 제2 베이스 기판(112) 상에는 컬러필터층(113) 및 제1 공통 전극(114)이 구비된다. 상기 컬러필터층(113)은 레드, 그린 및 블루 색화소들(R,G,B)을 포함할 수 있고, 각 색화소(R,G,B)는 하나의 픽셀 전극(PE)에 대응하도록 배치될 수 있다. 상기 제1 공통전극(114)은 상기 컬러필터층(113) 상에 구비되어 상기 픽셀 전극들(PE)과 수직 전계를 형성한다.

상기 제1 액정층(115)은 다수의 액정 분자들을 포함하고, 상기 액정 분자들은 상기 수직 전계에 의해서 배열 방향이 제어된다. 따라서, 상기 액정표시패널(110)은 수신된 광의 투과율을 픽셀 단위로 제어하여 영상을 표시할 수 있다.

한편, 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)은 제1 기판(121), 상기 제1 기판(121)과 마주하는 제2 기판(122) 및 상기 제1 기판(121)과 상기 제2 기판(122) 사이에 개재된 제2 액정층(125)으로 이루어진다. 상기 제1 기판(121) 상에는 제2 공통 전극(123)이 구비되고, 상기 제2 기판(122) 상에는 다수의 전극(124)이 구비된다. 상기 제2 공통 전극(123)은 상기 제1 기판(121)의 일면에 전면적으로 형성된 통 전극일 수 있다. 상기 다수의 전극(124) 각각은 일 방향으로 길게 연장된 스트라이프 형상을 가질 수 있고, 인접하는 전극들과 서로 평행하며 소정 간격 이격되어 배치된다.

상기 제2 액정층(125)은 트위스트 네마틱 액정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 액정은 노멀리 화이트 액정일 수 있다. 이 경우, 이차원(two-dimensional) 영상을 표시하는 2D 동작모드에서 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)은 턴-오프되어, 상기 백라이트 유닛(50)으로부터 공급된 상기 광을 전면적으로 투과시켜 2D용 광을 출력한다. 따라서, 2D 동작모드에서 상기 액정표시패널(110)은 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)로부터 상기 2D용 광을 수신하여, 2D 영상을 표시한다.

한편, 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)은 삼차원(three-dimensional) 영상을 표시하는 3D 동작모드에서는 턴-온된다. 3D 동작모드에 대해서는 이후 도 3 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 입체영상 표시장치(100)는 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)과 상기 백라이트 유닛(50) 사이에 위치하는 제1 편광판(131), 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)과 상기 액정표시패널(110) 사이에 위치하는 제2 편광판(132), 및 상기 액정표시패널(110) 상에 위치하는 제3 편광판(133)을 더 포함한다. 상기 제1 편광판(131)은 상기 액정표시패널(110)의 두 개의 대각선 중 어느 하나와 팽행한 제1 흡수축을 갖는다. 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)에 구비된 제2 액정층(125)은 트위스트 네마틱 액정으로 이루어지므로, 상기 제2 편광판(132)은 상기 제1 흡수축과 직교하는 제2 흡수축을 가질 수 있다. 또한, 상기 액정표시패널(110)에 구비된 제1 액정층(115)도 트위스트 네마틱 액정으로 이루어지므로, 상기 제3 편광판(133)은 상기 제2 흡수축과 직교하는 제3 흡수축을 갖는다.

여기서, 상기 제2 및 제3 편광판(132, 133)은 상기 액정표시패널(110)의 하면 및 상면에 각각 부착되고, 상기 제1 편광판(131)은 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)의 하면에 부착된다.

상기 입체영상 표시장치(100)는 상기 제2 편광판(132)과 상기 패럴랙스 배리어 패널(120) 사이에 개재되어 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)을 상기 액정표시패널(110)에 고정시키는 접착필름(135)을 더 포함한다.

도 3은 도 1에 도시된 입체영상 표시장치의 3D 동작 모드 중 홀수 프레임을 나타낸 단면도이고, 도 4는 홀수 프레임에서 3D 영상의 인지 상태를 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 3D 동작 모드에서 상기 입체영상 표시장치(100)는 홀수 프레임(odd frame)과 짝수 프레임(even frame)으로 구분되어 동작할 수 있다. 이 경우, 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)에 구비되는 상기 다수의 전극(124)은 상기 홀수 프레임에서 광 투과 영역(TA)을 형성하기 위한 제1 전극들(124a) 및 상기 홀수 프레임에서 광 차단 영역(BA)을 형성하기 위한 제2 전극들(124b)로 구분된다. 상기 제1 전극들(124a)과 상기 제2 전극들(124b)은 교번적으로 배치된다.

상기 홀수 프레임에서 상기 광 투과 영역(TA)을 형성하는 상기 제1 전극들(124a)은 외부로부터 구동 전압을 수신하지 않아 턴-오프 상태를 유지한다. 상기 제2 액정층(125)은 노멀리 화이트 액정을 포함하므로, 상기 백라이트 유닛(50)으로부터 공급된 상기 광은 상기 광 투과영역(TA)에서 상기 액정을 통과하여 상기 액정표시패널(110) 측으로 공급된다.

한편, 상기 홀수 프레임에서 상기 광 차단 영역(BA)을 형성하는 상기 제2 전극들(124b)은 외부로부터 구동 전압을 수신하여 턴-온된다. 상기 제2 전극들(124b)이 턴-온되면, 상기 제2 공통 전극(123)과 상기 제2 전극들(124b) 사이에 수직 전계가 형성되고, 그 결과 상기 광 차단 영역(BA)의 액정들이 배열된다. 이로써, 상기 백라이트 유닛(50)으로부터 공급된 상기 광은 상기 광 차단 영역(BA)에서 상기 제2 액정층(125)에 의해서 대부분 차단되게 된다.

상기 3D 동작모드에서, 서로 인접하는 두 개의 제1 및 제2 전극 사이의 이격 영역은 상기 광 투과영역(TA)에 포함될 수 있다.

한편, 상기 3D 동작모드에서 상기 액정표시패널(110)은 좌안용 영상을 표시하는 좌안 픽셀부(L)와 우안용 영상을 표시하는 우안 픽셀부(R)로 구분된다. 상기 좌안 픽셀부(L)와 상기 우안 픽셀부(R)는 교번적으로 배치된다. 따라서, 상기 패럴랙스 배리어 패널(TA)의 상기 광 투과영역(TA)을 통과한 광은 상기 액정표시패널(110)의 우안 픽셀부(R)를 거쳐 사용자의 우안에 도달하고, 상기 액정표시패널(110)의 좌안 픽셀부(L)를 거쳐 사용자의 좌안에 도달한다. 따라서, 사용자는 우안과 좌안의 시차를 이용하여 상기 액정표시패널(110)에서 표시되는 영상을 입체적으로 인식할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 입체영상 표시장치의 3D 동작 모드 중 짝수 프레임을 나타낸 단면도이고, 도 6은 짝수 프레임에서 3D 영상의 인지 상태를 나타낸 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 홀수 프레임과 반대로 짝수 프레임에서 상기 제1 전극들(124a)은 광 차단 영역(TA)을 형성하고, 상기 제2 전극들(124b)은 광 투과 영역을 형성한다.

즉, 상기 짝수 프레임에서 상기 광 투과 영역(TA)을 형성하는 상기 제2 전극들(124b)은 외부로부터 구동 전압을 수신하지 않아 턴-오프 상태를 유지한다. 상기 제2 액정층(125)은 노멀리 화이트 액정을 포함하므로, 상기 백라이트 유닛(50)으로부터 공급된 상기 광은 상기 광 투과영역(TA)에서 상기 액정을 통과하여 상기 액정표시패널(110) 측으로 공급된다.

한편, 상기 짝수 프레임에서 상기 광 차단 영역(BA)을 형성하는 상기 제1 전극들(1241)은 외부로부터 구동 전압을 수신하여 턴-온된다. 상기 제1 전극들(124a)이 턴-온되면, 상기 제2 공통 전극(123)과 상기 제1 전극들(124a) 사이에 수직 전계가 형성되고, 그 결과 상기 광 차단 영역(BA)의 액정들이 배열된다. 이로써, 상기 백라이트 유닛(50)으로부터 공급된 상기 광은 상기 광 차단 영역(BA)에서 상기 제2 액정층(125)에 의해서 대부분 차단되게 된다.

상기 패럴랙스 배리어 패널(TA)의 광 투과영역(TA)을 통과한 광은 상기 액정표시패널(110)의 우안 픽셀부(R)를 거쳐 사용자의 우안에 도달하고, 상기 액정표시패널(110)의 좌안 픽셀부(L)를 거쳐 사용자의 좌안에 도달한다. 따라서, 사용자는 우안과 좌안의 시차를 이용하여 상기 액정표시패널(110)에서 표시되는 영상을 입체적으로 인식할 수 있다.

상기한 실시예에서는 상기 제1 및 제2 전극들(124a, 124b)이 한 프레임 단위로 교번적으로 구동되는 것을 개시하였다. 그러나, 한 프레임이 두 개의 서브 프레임으로 분리될 경우, 상기 제1 및 제2 전극들(124a, 124b)은 상기 서브 프레임 단위로 교번적으로 구동될 수 있을 것이다.

이처럼, 상기 제1 및 제2 전극들(124a, 124b)이 한 프레임 또는 한 서브 프레임 단위로 교번적으로 구동되는 경우, 서로 인접하는 상기 제1 전극(124a)과 상기 제2 전극(124b)의 이격 거리는 5㎛이하로 유지될 수 있다.

도 7a는 제1 및 제2 전극 사이의 간격이 15㎛인 경우 액정 배열을 나타낸 단면도이고, 도 7b는 제1 및 제2 전극 사이의 간격이 5㎛인 경우 액정 배열을 나타낸 단면도이다. 도 8a는 제1 및 제2 전극 사이의 간격이 15㎛인 경우 위치별 휘도를 나타내 그래프이고, 도 8b는 제1 및 제2 전극 사이의 간격이 5㎛인 경우 위치별 휘도를 나타낸 그래프이다.

도 7a 및 도 8a를 참조하면, 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)이 형성되는 영역은 전극 영역(EA)으로 정의되고, 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b) 사이의 영역은 비전극 영역(NEA)으로 정의된다.

상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)은 투명한 도전성 물질, 예를 들어, 인듐 틴 옥사이드(Induim Tin Oxide: ITO)로 이루어질 수 있다.

2D 동작모드에서 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)은 전면적으로 광을 투과시키나, 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)이 갖는 굴절률에 의해서 상기 전극 영역(EA)과 비전극 영역(NEA) 사이에서 휘도차가 발생할 수 있다. 즉, 상기 백라이트 유닛(50)으로부터 공급된 광이 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)에 의해서 부분적으로 굴절 및 반사되어 소실될 수 있다. 그로 인해, 상기 전극 영역(EA)보다 비전극 영역(NEA)의 휘도가 상대적으로 높게 나타난다.

특히, 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b) 사이의 간격, 즉 상기 비전극 영역(NEA)의 폭이 15㎛인 경우, 상기 비전극 영역(NEA)에서 상기 액정은 상기 제2 기판(122)의 상면에 대해서 평행하게 눕게 된다. 결국, 상기 액정이 상기 제2 기판(122)에 대해서 수평하게 배열되면 상기 비전극 영역(NEA)의 광 투과율이 향상된다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 비전극 영역(NEA)이 15㎛의 폭으로 형성된 경우, 상기 비전극 영역(NEA)과 상기 전극 영역(EA)의 휘도차(D1)가 대략 3.5% 내지 4.5%로 나타났다. 즉, 상기 비전극 영역(NEA)의 폭이 증가할수록 상기 전극 영역(EA)과 비전극 영역(NEA) 사이의 휘도차는 심화된다.

도 7b 및 도 8b를 참조하면, 상기 비전극 영역(NEA)의 폭이 5㎛인 경우, 상기 비전극 영역(NEA)에서 상기 액정은 상기 제2 기판(122)의 상면에 대해서 소정 각도로 기울어져 눕게 된다. 상기 액정이 기울어져 있는 경우는 상기 액정이 상기 제2 기판(122)의 상면에 평행한 경우보다 상대적으로 광 투과도가 감소한다. 따라서, 상기 비전극 영역(NEA)의 폭이 감소되면 상기 비전극 영역(NEA)의 광 투과율이 감소되고, 그 결과 상기 전극 영역(EA)과 상기 비전극 영역(NEA)의 휘도차가 감소될 수 있다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 비전극 영역(NEA)이 5㎛의 폭을 가지면, 상기 비전극 영역(NEA)과 상기 전극 영역(EA)의 휘도차(D2)는 대략 2%로 나타났다.

상기 전극 영역(EA)과 비전극 영역(NEA)의 휘도차가 적어도 3%보다 작은 경우, 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)을 통과한 2D용 광은 상기 액정표시패널(110)로 공급된 후, 상기 액정표시패널(110)에 구비된 컬러필터층(113) 등에 의해서 확산된다. 따라서, 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)의 상기 전극 영역(EA)과 상기 비전극 영역(NEA)의 휘도차가 적어도 3%보다 작은 경우, 2D 동작 모드에서 모아레로 시인되지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)의 상기 전극 영역(EA)과 상기 비전극 영역(NEA)의 휘도차를 3%보다 감소시키기 위하여, 상기 비전극 영역(NEA)은 5㎛이하의 폭을 가질 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)의 굴절률이 감소되면, 상기 백라이트 유닛(50)으로부터 공급된 광이 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)에서 의해서 반사되어 소실되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)은 적어도 2.0 이하의 굴절률을 갖는 투명 물질로 형성할 수 있다. 특히, 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)이 1.5 내지 1.6의 굴절률을 가질 때, 상기 전극 영역(EA)과 상기 비전극 영역(NEA)의 반사율 차이를 2% 이하로 감소시킬 수 있다.

한편, 도 7a 및 도 7b에는 상기 제1 공통 전극(123) 상에 구비된 제1 배향막(126) 및 제1 및 제2 전극(124a, 124b)을 커버하는 제2 배향막(127)이 도시되었다.

도 9는 전극 영역과 비전극 영역의 광 투과율을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 액정의 위상차(Δnd)에 따른 광 투과율을 나타낸 그래프이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)의 상기 제2 액정층(125)은 480nm 내지 700nm의 위상차(Δnd, 여기서, Δn은 굴절율 이방성을 나타내고, d는 셀갭을 나타냄)를 갖는 액정이 포함된다.

도 10에는, 상기 액정의 위상차(Δnd)가 480nm 이하로 나타나는 제1 구간(A1), 상기 액정의 위상차(Δnd)가 480nm 내지 700nm로 나타나는 제2 구간(A2) 및 상기 액정의 위상차(Δnd)가 700nm 이상인 제3 구간(A3)이 도시되어 있다.

상기 제1 및 제3 구간(A1, A3)에서는 상기 액정의 위상차(Δnd)가 증가할수록 광 투과율이 증가하지만, 상기 제2 구간(A2)에서는 상기 액정의 위상차(Δnd)가 증가할수록 광 투과율이 감소한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 전극 영역(EA)의 셀갭(d1)은 상기 비전극 영역(NEA)의 셀갭(d2)보다 작다. 즉, 상기 전극 영역(EA)의 셀갭(d1)은 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b) 각각의 두께만큼 상기 비전극 영역(NEA)의 셀갭(d2)보다 작다. 이로써, 상기 비전극 영역(NEA)에 위치하는 상기 액정의 위상치(Δnd)는 상기 전극 영역(EA)에 위치하는 상기 액정의 위상치(Δnd)보다 크다. 상기 제2 구간(A2)에서는 상기 액정의 위상차(Δnd)가 클수록 광 투과율이 감소하므로, 상기 제2 구간(A2)의 위상차를 갖는 상기 액정을 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)에 사용함으로써, 상기 전극영역(EA)과 비전극 영역(NEA)의 휘도차를 감소시킬 수 있다.

특히, 상기 전극 영역(EA)과 비전극 영역(NEA)의 휘도차를 2% 이내로 감소시키기 위하여, 상기 비전극 영역(NEA)에서 상기 액정의 위상차(Δnd)와 상기 전극 영역(EA)에서 상기 액정의 위상차(Δnd)의 차이를 15nm 내지 30nm로 설정할 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패럴랙스 배리어 패널을 나타낸 단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패럴랙스 배리어 패널(130)은 상기 비전극 영역(NEA)에 대응하여 상기 제2 기판(122) 상에 구비된 보상층(128)을 더 포함한다. 상기 보상층(128)은 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b) 사이에 구비되고, 유기 절연막으로 이루어질 수 있다.

상기 보상층(128)은 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)의 굴절률과 유사한 굴절률을 가질 수 있으며, 상기 보상층(128)의 두께는 자신의 굴절률에 따라서 달라질 수 있다.

상기 보상층(128)이 형성되지 않은 경우, 상기 비전극 영역(NEA)의 휘도가 100%이고, 상기 전극 영역(EA)의 휘도가 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)에 의해서 상기 비전극 영역(NEA)보다 낮은 휘도(예를 들어, 97%)를 갖는다. 그러나, 상기 비전극 영역(NEA)에 상기 보상층(128)이 형성됨으로써, 상기 비전극 영역(NEA)에서도 상기 보상층(128)에 의해서 광의 굴절 및 반사가 일어난다. 따라서, 상기 비전극 영역(NEA)의 휘도가 감소될 수 있다. 상기 보상층(128)의 굴절률 및 두께 등을 제어하여, 상기 비전극 영역(NEA)의 휘도를 상기 전극 영역(EA)의 휘도와 거의 유사하게 설정할 수 있을 것이다.

도 12a 내지 도 12e는 도 11에 도시된 상기 보상층의 형성 과정을 나타낸 단면도들이다.

도 12a를 참조하면, 상기 제2 기판(122) 상에는 서로 소정 간격 이격된 제1 및 제2 전극(124a, 124b)이 형성된다. 다음, 도 12b에 도시된 바와 같이 상기 제2 기판(122) 상에는 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)을 커버하는 감광성 유기막(129a)이 형성된다. 상기 감광성 유기막은 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b) 사이의 영역(즉, 상기 비전극 영역(NEA, 도 11에 도시됨))도 커버한다.

도 12c를 참조하면, 상기 감광성 유기막(129a) 상에 마스크(129b)를 배치시킨 후 상기 감광성 유기막(129a)을 노광한다. 상기 마스크(129b)에는 상기 비전극 영역(NEA)에 위치하는 상기 감광성 유기막(129a)의 일부분을 노출시키기 위한 개구부가 형성된다. 따라서, 도 12d에 도시된 바와 같이 상기 개구부에 의해서 노출된 상기 감광성 유기막(129a)의 일부분만이 상기 노광 공정을 통해서 노광될 수 있다.

이후, 현상 및 식각 공정을 통해 상기 감광성 유기막(129a) 중 노광되지 않을 부분을 제거하면, 도 12e에 도시된 바와 같이 상기 비전극 영역(NEA)에 상기 보상층(128)이 형성될 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 3D 동작 모드를 나타낸 단면도이고, 도 14는 도 13에 도시된 패럴랙스 배리어 패널의 단면도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체영상 표시장치(200)는 백라이트 유닛(50), 액정표시패널(210) 및 렌티큘러(Lenticular) 패널(220)을 포함한다. 상기 백라이트 유닛(50) 및 상기 액정표시패널(210)은 도 2에 도시된 백라이트 유닛(50)과 액정표시패널(110)과 동일한 구조를 가지므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 렌티큘러 패널(220)은 제1 기판(221), 상기 제1 기판(221)과 마주하는 제2 기판(222) 및 상기 제1 기판(221)과 상기 제2 기판(222) 사이에 개재된 제2 액정층(225)으로 이루어진다. 상기 제1 기판(221) 상에는 제2 공통 전극(223)이 구비되고, 상기 제2 기판(222) 상에는 다수의 전극(224)이 구비된다. 상기 제2 공통 전극(223)은 상기 제1 기판(221)의 일면에 전면적으로 형성된 통 전극일 수 있다. 상기 다수의 전극(224) 각각은 일 방향으로 길게 연장된 스트라이프 형상을 가질 수 있고, 인접하는 전극들과 서로 평행하며 소정 간격 이격되어 배치된다.

상기 제2 액정층(225)은 트위스트 네마틱 액정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 액정은 노멀리 화이트 액정일 수 있다. 이 경우, 2D 영상을 표시하는 2D 동작모드에서 상기 렌티큘러 패널(220)은 턴-오프되어, 상기 백라이트 유닛(50)으로부터 공급된 상기 광을 전면적으로 투과시켜 2D용 광을 출력한다. 따라서, 2D 동작모드에서 상기 액정표시패널(110)은 상기 렌티큘러 패널(220)로부터 상기 2D용 광을 수신하여, 2D 영상을 표시한다. 상기 렌티큘러 패널(220)의 2D 동작모드는 도 2에 도시된 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)의 2D 동작모드와 동일하므로, 상기 렌티큘러 패널(220)의 2D 동작모드를 나타내는 도면은 생략하였다.

한편, 상기 렌티큘러 패널(220)은 3D 영상을 표시하는 3D 동작모드에서는 턴-온된다. 상기 3D 동작모드에서 상기 제2 액정층(225)에 포함된 액정들은 렌티큘러 렌즈 형태로 배열된다. 하나의 렌티큘러 렌즈를 형성하는 액정들은 적어도 두 개 이상의 서브 전극들에 의해서 제어된다. 본 발명의 일 예로, 상기 다수의 전극(224) 각각은 제1 내지 제5 서브 전극(224a, 224b, 224c, 224d, 224e)으로 이루어지고, 상기 제1 내지 제5 서브 전극(224a, 224b, 224c, 224d, 224e)은 서로 다른 크기의 구동 전압을 수신한다. 상기 렌티큘러 렌즈를 일 방향으로 연장된 스트라이프 형태로 형성하기 위해서 상기 제1 내지 제5 서브 전극들(224a, 224b, 224c, 224d, 224e)도 상기 일 방향으로 연장된 스트라이프 형상을 가질 수 있다.

상기 제1 내지 제5 서브 전극(224a, 224b, 224c, 224d, 224e)은 서로 다른 크기의 구동 전압을 수신하기 위하여 서로 소정 간격 이격되어 형성된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제5 서브 전극(224a, 224b, 224c, 224d, 224e)이 형성된 영역은 전극 영역(EA)으로 정의되고, 상기 제1 내지 제5 서브 전극(224a, 224b, 224c, 224d, 224e)이 형성되지 않은 영역은 비전극 영역(NEA)으로 정의된다. 상기 비전극 영역(NEA)은 서로 인접하는 두 개의 서브 전극 사이의 영역으로 정의될 수 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 비전극 영역(NEA)은 5㎛ 이하로 설정되어, 상기 비전극 영역(NEA)과 상기 전극 영역(EA)의 휘도 차이를 대략 3% 이하로 감소시킬 수 있다.

상기 전극 영역(EA)과 비전극 영역(NEA)의 휘도차가 3% 이하인 경우, 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)을 통과한 2D용 광은 상기 액정표시패널(110)로 공급된 후, 상기 액정표시패널(110)에 구비된 컬러필터층(113) 등에 의해서 확산된다. 따라서, 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)의 상기 전극 영역(EA)과 상기 비전극 영역(NEA)의 휘도차가 3% 이하인 경우, 2D 동작 모드에서 모아레로 시인되지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서 상기 패럴랙스 배리어 패널(120)의 상기 전극 영역(EA)과 상기 비전극 영역(NEA)의 휘도차를 3% 이하로 감소시키기 위하여, 상기 비전극 영역(NEA)은 5㎛이하의 폭을 가질 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제5 서브 전극(224a ~ 224e)의 굴절률이 감소되면, 상기 백라이트 유닛(50)으로부터 공급된 광이 상기 제1 내지 제5 서브 전극(224a ~ 224e)에서 의해서 반사되어 소실되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 제1 내지 제5 서브 전극(224a ~ 224e)은 적어도 2.0 이하의 굴절률을 갖는 투명 물질로 형성할 수 있다. 특히, 상기 제1 내지 제5 서브 전극(224a ~ 224e)이 1.5 내지 1.6의 굴절률을 가질 때, 상기 전극 영역(EA)과 상기 비전극 영역(NEA)의 반사율 차이를 2% 이하로 감소시킬 수 있다.

100 : 입체영상 표시장치
50 : 백라이트 유닛
110 : 액정표시패널
120 : 패럴랙스 배리어 패널
113 : 컬러필터층
114 : 제1 공통 전극
123 : 제2 공통 전극
124 : 다수의 전극
128 : 보상층
220 : 렌티큘러 패널

Claims

광을 발생하는 백라이트 유닛;
영상을 표시하는 표시패널; 및
상기 백라이트 유닛과 상기 표시패널 사이에 구비되고, 2D 구동시 턴-오프되어 상기 광을 상기 표시패널로 공급하며, 3D 구동시 턴-온되어 상기 광의 진행 경로를 변경하여 상기 표시패널 측으로 공급하는 변환패널을 포함하고,
상기 변환패널은,
공통 전극을 구비하는 제1 기판;
상기 공통 전극과 마주하며, 적어도 한 방향으로 이격되어 배치된 다수의 전극을 구비하는 제2 기판; 및
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하며,
상기 2D 구동시, 상기 다수의 전극이 구비된 전극 영역과 상기 전극 영역들의 이격 공간에 대응하는 비전극 영역의 휘도 차이는 적어도 3%보다 작은 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 비전극 영역은 5㎛ 이하의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 다수의 전극은 투명 전극이고, 적어도 2.0 이하의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제3항에 있어서, 상기 투명 전극은 1.5 내지 1.6의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 액정층은 480nm 내지 700nm의 위상차(Δnd, 여기서, Δn은 굴절율 이방성을 나타내고, d는 상기 변환 패널의 셀갭을 나타냄)를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제5항에 있어서, 상기 비전극 영역에서 상기 액정층의 Δnd와 상기 전극 영역에서 상기 액정층의 Δnd의 크기 차이는 15nm 내지 30nm인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 변환패널은 3D 구동시 상기 광을 투과시키는 광 투과영역과 상기 광을 차단하는 광 차단영역을 제공하는 패럴랙스 배리어 패널인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제7항에 있어서, 상기 다수의 전극은 영상 프레임의 제1 서브 프레임 구간동안 상기 광 투과영역을 제공하는 제1 전극들 및 상기 광 차단영역을 제공하는 제2 전극들을 포함하고, 상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들은 서로 이격되고, 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 영상 프레임의 제2 서브 프레임 구간동안 상기 제1 전극들은 상기 광 차단영역을 제공하고, 상기 제2 전극들을 상기 광 투과영역을 제공하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제9항에 있어서, 서로 인접하는 두 개의 제1 및 제2 전극 사이의 이격 영역은 상기 광 투과영역에 포함되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제8항에 있어서, 서로 인접하는 두 개의 제1 및 제2 전극 사이의 이격 거리는 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 변환패널은 3D 구동시 상기 액정층이 다수개의 렌즈 형태로 배향되는 렌티큘러 패널인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제12항에 있어서, 상기 다수의 전극 각각은 서로 이격하여 배열되고, 서로 다른 전압이 인가되는 다수의 서브 전극을 포함하고, 서로 인접하는 두 개의 서로 전극 사이의 이격 거리는 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제13항에 있어서, 상기 다수의 서브 전극은 적어도 2.0 이하의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제14항에 있어서, 상기 다수의 서브 전극은 1.5 내지 1.6의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
광을 발생하는 백라이트 유닛;
영상을 표시하는 표시패널; 및
상기 백라이트 유닛과 상기 표시패널 사이에 구비되고, 2D 구동시 턴-오프되어 상기 광을 상기 표시패널로 공급하며, 3D 구동시 상기 광의 진행 경로를 변경하여 상기 표시패널 측으로 공급하는 변환패널을 포함하고,
상기 변환패널은,
공통 전극을 구비하는 제1 기판;
상기 공통 전극과 마주하며, 적어도 한 방향으로 이격되어 배치된 다수의 전극 및 상기 다수의 전극이 구비된 전극 영역에 인접한 비전극 영역에 구비되어 상기 전극 영역과 상기 비전극 영역의 휘도차를 보상하는 보상층을 포함하는 제2 기판; 및
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 표시장치.
제16항에 있어서, 상기 다수의 전극은 투명 전극이고, 상기 보상층은 유기 절연막인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제16항에 있어서, 상기 액정층은 480nm 내지 700nm의 위상차(Δnd, 여기서, Δn은 굴절율 이방성을 나타내고, d는 상기 변환패널의 셀갭을 나타냄)를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제16항에 있어서, 상기 변환패널은 3D 구동시 상기 광을 투과시키는 광 투과영역과 상기 광을 차단하는 광 차단영역을 제공하는 패럴랙스 배리어 패널인 것을 특징으로 하는 표시장치.