KR20130063367A - 편광 시스템 및 이를 구비하는 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

편광 시스템 및 이를 구비하는 입체 영상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

편광 시스템은 입사하는 광의 위상을 변화시키는 셔터 패널, 상기 셔터 패널 및 시청자 사이에 배치되는 편광 필름, 상기 셔터 패널 및 상기 편광 필름 사이에 배치되는 제 1 위상차 필름, 상기 편광 필름 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 배치되고, 상기 시청자의 좌안에 대응하는 제 2 위상차 필름, 및 상기 편광 필름 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 배치되며, 시청자의 우안에 대응하는 제 3 위상차 필름을 포함한다.

Description

편광 시스템 및 이를 구비하는 입체 영상 표시 장치{POLARIZATION SYSTEM AND 3 DIMENSIONAL IMAGE DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 편광 시스템 및 이를 구비하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크로스 토크가 감소된 편광 시스템 및 이를 구비하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 입체 영상 표시 장치는 표시 패널에서 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 출사하며, 관찰자는 편광 안경을 착용하여 좌안 영상 및 우안 영상을 선택적으로 시청할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 표시 패널의 광이 출사되는 방향에는 일반적으로 λ/4의 위상차를 가지는 위상차 필름이 부착된다. 상기 위상차 필름은 특정 파장의 광을 λ/4 만큼의 위상이 변화하도록 하여 우안 영상이 상기 표시 패널에서 출사되는 경우 좌안에서는 시인되지 않도록 하며, 좌안 영상이 상기 표시 패널에서 출사되는 경우 우안에서는 시인되지 않도록 한다.
그러나, 상기 위상차 필름은 광 분산 특성이 있어, 특정 파장의 광에 대하여만 λ/4 만큼의 위상이 변화하도록 하며, 여타 파장의 광은 λ/4보다 크거나 작게 위상이 변화하게 된다.
따라서, 상기 입체 영상 표시 장치는 시청자가 영상을 시청하는 중에 광이 혼재되는 크로스 토크(cross-talk)를 경험하게 된다.
상술한 최근의 요구를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 목적은 크로스 토크가 저감된 편광 시스템을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 편광 시스템을 구비하는 입체 영상 표시 장치를 제공하는 데에 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 편광 시스템은 입사하는 광의 위상을 변화시키는 셔터 패널, 상기 셔터 패널 및 시청자 사이에 배치되는 편광 필름, 상기 셔터 패널 및 상기 편광 필름 사이에 배치되는 제 1 위상차 필름, 상기 편광 필름 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 배치되고, 상기 시청자의 좌안에 대응하는 제 2 위상차 필름, 및 상기 편광 필름 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 배치되며, 시청자의 우안에 대응하는 제 3 위상차 필름을 포함한다.
상기 제 1 위상차 필름의 지연축 및 상기 제 2 위상차 필름의 지연축은 서로 평행하며, 상기 제 1 위상차 필름의 지연축 및 상기 제 3 위상차 필름의 지연축은 교차할 수 있다.
상기 제 1 위상차 필름 및 상기 제 2 위상차 필름은 광 분산 특성이 다르며, 상기 제 1 위상차 필름 및 상기 제 3 위상차 필름은 광 분산 특성이 동일할 수 있다.
상기 셔터 패널은 제 1 기판, 상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판, 및 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 트위스트 네마틱 타입의 액정층을 포함하며, 상기 셔터 패널 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 분산 보정 필름을 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 입체 영상 표시 장치는 영상을 표현하는 표시 패널, 및 상기 편광 시스템을 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 편광 시스템은 크로스 토크가 저감된다. 따라서, 상기 편광 시스템을 구비하는 입체 영상 표시 장치는 시청자가 크로스 토크에 의한 어지러움을 느끼는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치를 설명하기 위한 개념 사시도이다.
도 2는 도 1의 입체 영상 표시 장치의 좌안 영상에 대한 개념 단면도이다.
도 3은 도 1의 입체 영상 표시 장치에 구비되는 좌안 편광 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 도 1의 입체 영상 표시 장치에 구비되는 우안 편광 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 좌안 영상의 위상 변화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 우안 영상의 위상 변화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 위상차 필름의 형태별 위상차를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 입체 영상 표시 장치에서 제 3 위상차 필름으로 평분산형 위상차 필름을, 제 3 위상차 필름으로 정분산형 위상차 필름 및 평분산형 위상차 필름을 사용한 경우의 크로스토크를 측정한 결과 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치를 설명하기 위한 개념 단면도이다.
도 10은 셔터 패널을 투과한 광의 위상 변화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 분산 보정 필름의 위상차에 따른 휘도 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치를 설명하기 위한 개념 사시도이며, 도 2는 도 1의 입체 영상 표시 장치의 좌안 영상에 대한 개념 단면도이며, 도 3은 도 1의 입체 영상 표시 장치에 구비되는 좌안 편광 시스템을 설명하기 위한 개념도이며, 도 4는 도 1의 입체 영상 표시 장치에 구비되는 우안 편광 시스템을 설명하기 위한 개념도이며, 도 5는 좌안 영상의 위상 변화를 설명하기 위한 개념도이며, 도 6은 우안 영상의 위상 변화를 설명하기 위한 개념도이며, 도 7은 위상차 필름의 형태별 위상차를 설명하기 위한 그래프이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 입체 영상 표시 장치는 표시 패널(100) 및 편광 시스템(200)을 포함한다.
상기 표시 패널(100)은 좌안 영상 및 우안 영상을 분리하여 표시한다. 여기서, 상기 표시 패널(100)로는 액정 표시 패널(liquid crystal display panel, LCD panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel, EDP), 유기 발광 표시 패널(organic light-emitting display panel, OLED panel) 및 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP) 등의 다양한 표시 패널이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 표시 패널(100)로 상기 액정 표시 패널을 예로서 설명한다.
상기 표시 패널(100)은 장변과 단변을 가지는 직사각형의 판상으로 마련되며, 소정의 표시 영역에서 화상을 표현한다. 또한, 상기 표시 패널(100)은 어레이 기판(110), 상기 어레이 기판(110)에 대향되는 대향 기판(120) 및 상기 어레이 기판(110)과 상기 대향 기판(120) 사이에 형성된 액정층(130)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 어레이 기판(110)은 다수의 화소(미도시)가 매트릭스 형태로 구비될 수 있다. 여기서, 각 화소는 다수의 서브 화소를 포함할 수 있으며, 상기 서브 화소는 레드, 그린 및 블루 중 어느 하나의 색상을 가질 수 있다. 또한, 상기 각 화소는 제 1 방향, 예를 들면, 상기 어레이 기판(110)의 일 모서리에 평행한 방향으로 연장된 게이트 라인(미도시), 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 연장되어 게이트 라인과 절연되게 교차하는 데이터 라인(미도시) 및 화소 전극(미도시)을 구비한다. 또한, 상기 각 화소에는 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 전기적으로 연결되며, 상기 화소 전극에 대응하여 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터(미도시)가 구비된다. 상기 박막 트랜지스터는 대응하는 화소 전극 측으로 제공되는 구동 신호를 스위칭한다.
또한, 상기 어레이 기판(110)의 일측에는 드라이버 IC(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 드라이버 IC는 외부로부터 각종 신호를 입력받으며, 입력된 각종 제어 신호에 응답하여 상기 표시 패널(100)을 구동하는 상기 구동 신호를 상기 박막 트랜지스터 측으로 출력한다.
상기 대향 기판(120)은 그 일면 상에 상기 백라이트 유닛(미도시)에서 제공되는 광을 이용하여 소정의 색을 구현하는 RGB 컬러필터(미도시) 및 상기 RGB 컬러필터 상에 형성되어 상기 화소 전극과 대향하는 공통 전극(미도시)을 구비할 수 있다. 여기서 상기 RGB 컬러필터는 박막 공정을 통하여 형성될 수 있다. 한편, 본 발명에서는 상기 대향 기판(120)에 컬러필터가 형성된 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 컬러필터는 상기 어레이 기판(110) 상에 형성될 수도 있다.
상기 액정층(130)은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극에 인가되는 전압에 의하여 특정 방향으로 배열됨으로써, 상기 백라이트 유닛로부터 제공되는 상기 광의 투과도를 조절하여, 상기 표시 패널(100)이 영상을 표시할 수 있도록 한다.
한편, 상기 표시 패널(100)은 상기 표시 패널(100) 및 상기 백라이트 유닛 사이에 배치되어 상기 백라이트 유닛에서 제공되는 광을 편광시키는 제 1 편광 필름(140), 및 상기 표시 패널(100)에서 상기 백라이트 유닛의 반대 방향에 배치되는 제 2 편광 필름(150)을 포함할 수도 있다. 여기서, 상기 제 1 편광 필름(140) 및 상기 제 2 편광 필름(150)의 투과축 또는 흡수축은 교차한다. 예를 들면, 상기 제 1 편광 필름(140)은 투과축이 0°이며, 상기 제 2 편광 필름(150)의 투과축은 90°일 수 있다.
상기 편광 시스템(200)은 상기 표시 패널(100)의 영상이 출사되는 방향에 배치되어, 상기 표시 패널(100)에서 출사되는 영상을 시청자가 입체 영상으로 시인할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 편광 시스템(200)은 시청자와 상기 표시 패널(100) 사이에 배치되는 셔터 패널(210), 상기 시청자 및 상기 셔터 패널(210) 사이에 배치되는 제 1 위상차 필름(220), 상기 시청자 및 상기 제 1 위상차 필름(220) 사이에 배치되는 제 2 위상차 필름(231) 및 제 3 위상차 필름(235), 및 상기 시청자와 상기 제 2 및 제 3 위상차 필름(235) 사이에 배치되는 제 3 편광 필름(240)을 포함한다. 여기서, 상기 제 2 위상차 필름(231), 상기 제 3 위상차 필름(235) 및 상기 제 3 편광 필름(240)은 상기 사용자가 착용하는 편광 안경에 부착될 수 있으며, 상기 제 2 위상차 필름(231), 상기 제 3 위상차 필름(235)은 사용자의 좌안 및 우안에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
상기 셔터 패널(210)은 상기 표시 패널(100)에서 형성된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리한다. 또한, 상기 셔터 패널(210)은 상기 표시 패널(100)에서 출사되는 광을 투과시키거나, 위상을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 셔터 패널(210)은 전원이 인가되지 않는 상태에서는 상기 표시 패널(100)에서 출사되는 광을 투과시키며, 전원이 인가된 상태에서는 상기 표시 패널(100)에서 출사되는 광의 위상을 λ/2만큼 변화시킬 수 있다.
상기 제 1 위상차 필름(220)은 상기 시청자 및 상기 셔터 패널(210) 사이에 배치되어, 상기 셔터 패널(210)에서 출사되는 광의 위상을 변화시킨다. 예를 들면, 상기 제 1 위상차 필름(220)은 -45°의 지연축을 가지며, 상기 셔터 패널(210)에서 출사된 광의 위상을 λ/4 만큼 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 제 1 위상차 필름(220)은 광 분산 특성이 평(flat) 분산형인 위상차 필름으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 입사되는 광의 파장에 관계없이 입사되는 광을 균일하게 위상 변화시킨다.
상기 제 2 위상차 필름(231) 및 상기 제 3 위상차 필름(235)은 상기 시청자 및 상기 제 1 위상차 필름(220) 사이에서 시청자의 좌안 및 우안에 대응되도록 배치되어, 상기 제 1 위상차 필름(220)에서 출사되는 광의 위상을 변화시킨다. 예를 들면, 상기 제 2 위상차 필름(231)은 상기 제 1 위상차 필름의 지연축과 평행한 지연축, 즉, -45°의 지연축을 가지며, 상기 셔터 패널(210)에서 출사된 광의 위상을 λ/4 만큼 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 제 2 위상차 필름(231)은 상기 제 1 위상차 필름(220)의 광 분산 형태와 다른 분산 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 위상차 필름(231)은 광 분산 특성이 정분산형 위상차 필름 또는 역분산형인 위상차 필름일 수 있다. 상기 정분산형 위상차 필름은 도 7에 도시된 바와 같이, 입사되는 광의 파장이 짧을수록 위상 지연이 커진다. 또한, 상기 역분산형 위상차 필름은 도 7에 도시된 바와 같이, 입사되는 광의 파장이 길수록 위상 지연이 커진다.
상기 제 3 위상차 필름(235)은 상기 제 1 위상차 필름의 지연축과 직교하는 지연축, 즉, +45°의 지연축을 가지며, 상기 셔터 패널(210)에서 출사된 광의 위상을 -λ/4 만큼 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 제 3 위상차 필름(235)은 상기 제 1 위상차 필름(220)의 광 분산 형태와 동일한 분산 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제 3 위상차 필름(235)은 광 분산 특성이 평(flat) 분산형인 위상차 필름일 수 있다.
상기 제 3 편광 필름(240)은 상기 시청자 및 상기 제 2 위상차 필름(231) 사이에 배치되며, 상기 제 3 편광 필름(240)의 투과축은 90°일 수 있따. 따라서, 상기 제 3 편광 필름(240)은 상기 제 2 위상차 필름(231) 및 제 3 위상차 필름(235)에서 출사되는 광을 선택적으로 투과할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 제 1 위상차 필름(220)이 평분산형 위상차 필름, 제 2 위상차 필름(231)이 정분산형 또는 역분산형 위상차 필름, 및 제 3 위상차 필름(235)이 평분산형 위상차 필름인 경우를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제 1 위상차 필름(220) 및 상기 제 3 위상차 필름(235)는 동일한 광 분산 특성을 가지는 위상차 필름이 사용될 수 있으며, 상기 제 2 위상차 필름(231)은 상기 제 1 위상차 필름(220) 및 상기 제 3 위상차 필름(235)와 다른 광 분산 특성을 가지는 위상차 필름이 사용되면 만족할 것이다. 예를 들면, 상기 제 1 위상차 필름(220)은 정분산성 위상차 필름이며, 상기 제 2 위상차 필름(231)은 역분산성 또는 평분산성 위상차 필름이며, 상기 제 3 위상차 필름(235)은 정분산성 위상차 필름일 수 있다. 또한, 제 1 위상차 필름(220)은 역분산성 위상차 필름이며, 상기 제 2 위상차 필름(231)은 정분산성 또는 평분산성 위상차 필름이며, 상기 제 3 위상차 필름(235)은 역분산성 위상차 필름일 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 상기 시청자가 상기 입체 영상 표시 장치를 통하여 입체 영상을 감상하는 과정은 하기와 같다. 여기서, 상기 시청자의 좌안측으로 입사하는 광 및 우안측으로 입사하는 광을 분리하여 설명한다.
우안으로 입사하는 광은 상기 백라이트 유닛에서 출사된 광이 상기 제 1 편광 필름(140), 상기 표시 패널(100), 상기 제 2 편광 필름(150), 상기 셔터 패널(210), 상기 제 1 위상차 필름(220), 상기 제 3 위상차 필름(235), 및 상기 제 3 편광 필름(240)을 경로하여 우안으로 입사하게 된다.
또한, 좌안으로 입사하는 광은 상기 백라이트 유닛에서 출사된 광이, 상기 제 1 편광 필름(140), 상기 표시 패널(100), 상기 제 2 편광 필름(150), 상기 셔터 패널(210), 상기 제 1 위상차 필름(220), 상기 제 2 위상차 필름(231), 및 상기 제 3 편광 필름(240)을 경로하여 좌안으로 입사하게 된다.
우선, 우안 영상을 시청자가 시청하는 경우에 대하여 설명한다.
상기 백라이트 유닛에서 광이 출사되면, 상기 광은 상기 제 1 편광 필름(140), 상기 표시 패널(100), 및 상기 제 2 편광 필름(150)을 투과한다. 여기서, 상기 제 1 편광 필름(140)의 투과축은 입사광에 대하여 0°일 수 있으며, 상기 제 2 편광 필름(150)의 투과축은 90°일 수 있다. 따라서, 상기 제 2 편광 필름(150)은 상기 광 중 자신이 가지고 있는 투과축에 평행한 광만을 투과시켜 상기 광을 선편광된 광으로 전환하여 투과시킨다. 즉, 상기 제 2 편광 필름(150)의 투과축이 90°이므로, 상기 제 2 편광 필름(150)을 투과한 광은 90°로 선편광된 광일 수 있다.
상기 제 2 편광 필름(150)을 투과하여 상기 90°로 선편광된 광은 상기 셔터 패널(210)에 의하여 위상이 변화된다. 여기서, 상기 셔터 패널(210)은 상기 90°로 선편광된 광의 위상을 λ/2 만큼 변화시킨다. 즉, 상기 제 2 편광 필름(150)을 투과하여 90°로 선편광된 광의 위상은 도 5에 도시된 좌표계의 A 지점에 위치하며, 상기 90°로 선편광된 광은 상기 셔터 패널(210)을 투과하여 위상이 B 지점으로 변화한다. 따라서, 상기 셔터 패널(210)을 투과한 광은 0°로 선편광된다.
상기 셔터 패널(210)을 투과한 광은 상기 제 1 위상차 필름(220)을 투과하여 λ/4만큼 위상이 변화한다. 따라서, 상기 제 1 위상차 필름(220)을 투과한 광은 도 5의 C 지점, 즉 시계 방향의 원편광 상태로 전환된다.
상기 제 1 위상차 필름(220)을 투과한 광은 상기 제 3 위상차 필름(235)을 투과하여 λ/4만큼 위상이 변화한다. 따라서, 상기 제 3 위상차 필름(235)을 투과한 광은 도 5의 A 지점, 즉, 상기 편광 시스템(200)으로 입사되기 전과 동일한 상태인 90°로 선편광된 상태로 전환된다. 따라서, 상기 제 3 위상차 필름(235)을 투과한 광은 상기 제 3 편광 필름(240)을 투과하여 상기 시청자의 우안으로 입사하여, 상기 시청자는 우안을 통하여 우안 영상을 시청할 수 있다.
또한, 상기 제 1 위상차 필름(220)을 투과한 광은 상기 제 2 위상차 필름(231)을 투과하여 -λ/4만큼 위상이 변화한다. 이는 상기 제 1 위상차 필름(220)은 -45°의 지연축을 가지며, 상기 제 2 위상차 필름(231)은 +45°의 지연축을 가지기 때문이다. 따라서, 상기 제 2 위상차 필름(231)을 투과한 광은 도 5의 B 지점, 즉, 상기 편광 시스템(200)으로 입사되기 전과 반대 상태인 0°로 선편광된 상태로 전환된다. 따라서, 상기 제 2 위상차 필름(231)을 투과한 광은 상기 제 3 편광 필름(240)을 투과하지 못하며, 상기 시청자는 좌안을 통하여 우안 영상을 시청할 수 없다.
다음으로, 좌안 영상을 시청자가 시청하는 경우에 대하여 설명한다.
상기 제 2 편광 필름(150)의 투과축이 90°이므로, 상기 제 2 편광 필름(150)을 투과한 광은 90°로 선편광된 광일 수 있다. 즉, 상기 제 2 편광 필름(150)을 투과하여 90°로 선편광된 광은 도 6에 도시된 좌표계의 E 지점에 위치한다.
상기 제 2 편광 필름(150)을 투과하여 상기 선편광된 광은 위상이 변화하지 않고 상기 셔터 패널(210)을 투과한다. 따라서, 상기 셔터 패널(210)을 투과한 광은 도 6의 E 지점에 위치하며, 90°로 선편광된 광이다.
상기 셔터 패널(210)을 투과한 광은 상기 제 1 위상차 필름(220)을 투과하여 λ/4만큼 위상이 변화한다. 따라서, 상기 제 1 위상차 필름(220)을 투과한 광은 도 6의 F 지점, 즉 반 시계 방향의 원편광 상태로 전환된다.
상기 제 1 위상차 필름(220)을 투과한 광은 상기 제 3 위상차 필름(235)을 투과하여 λ/4만큼 위상이 변화한다. 따라서, 상기 제 2 위상차 필름(231)을 투과한 광은 도 6의 G 지점, 즉, 상기 편광 시스템(200)으로 입사되기 전과 반대 일한 상태인 0°로 선편광된 상태로 전환된다. 따라서, 상기 제 3 위상차 필름(235)을 투과한 광은 상기 제 3 편광 필름(240)을 투과하지 못하며, 상기 시청자는 우안을 통하여 좌안 영상을 시청할 수 없다.
또한, 상기 제 1 위상차 필름(220)을 투과한 광은 상기 제 2 위상차 필름(231)을 투과하여 -λ/4만큼 위상이 변화한다. 따라서, 상기 제 2 위상차 필름(231)을 투과한 광은 도 6의 E 지점, 즉, 상기 편광 시스템(200)으로 입사되기 전과 동일한 상태인 90°로 선편광된 상태로 전환된다. 따라서, 상기 제 2 위상차 필름(231)을 투과한 광은 상기 제 3 편광 필름(240)을 투과하여 상기 시청자의 좌안으로 입사하며, 상기 시청자는 좌안을 통하여 좌안 영상을 시청할 수 있다.
도 8은 입체 영상 표시 장치에서 제 3 위상차 필름으로 평분산형 위상차 필름을, 제 3 위상차 필름으로 정분산형 위상차 필름 및 평분산형 위상차 필름을 사용한 경우의 크로스토크를 측정한 결과 그래프이다. 여기서, 입체 영상 표시 장치의 제 1 위상차 필름은 평분산형 위상차 필름을 사용한다.
도 8을 참조하면, 제 3 위상차 필름으로 평분산형 위상차 필름을 사용한 경우, 적색 광, 녹색 광, 청색 광 및 빛을 차단한 경우의 크로스는 모두 2% 미만임을 알 수 있다. 이는 동일한 형태의 광분산 특성을 가지는 위상차 필름을 사용하더라도 우안측으로 제공되는 영상의 위상은 도 6에서의 설명과 같이 위상이 제 1 위상차 필름에 의하여 λ/4만큼 위상이 변한 후, 제 3 위상차 필름에 의하여 다시 -λ/4만큼 위상이 변하기 때문이다. 즉, 시청자는 편광 시스템 중 우안측 편광 시스템을 통하여 크로스토크가 낮음은 영상을 시청할 수 있다.
또한, 제 3 위상차 필름으로 정분산형 위상차 필름을 사용한 경우는 상기 제 3 위상차 필름으로 평분산형 위상차 필름을 사용한 경우보다 모두 크로스토크가 저하됨을 알 수 있다. 이는 제 1 위상차 필름 및 제 2 위상차 필름으로 동일한 형태의 광 분산 특성을 가지는 위상차 필름을 사용하여 시청자의 좌안측으로 영상을 제공하는 경우, 상기 제 1 위상차 필름 및 상기 제 2 위상차 필름에 의한 광분산 효과가 증가하기 때문이다. 또한, 상기 제 1 위상차 필름 및 상기 제 2 위상차 필름으로 다른 형태의 일한 광분산 특성을 가지는 위상차 필름을 사용하여 시청자의 좌안측으로 영상을 제공하는 경우, 상기 제 1 위상차 필름 및 상기 제 2 위상차 필름에 의한 광분산 효과를 감소시킬 수 있기 때문이다.
따라서, 상기 제 1 위상차 필름 및 상기 제 2 위상차 필름으로 다른 형태의 일한 광분산 특성을 가지는 위상차 필름을 사용하는 경우, 시청자는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 입체 영상 표시 장치를 통하여 크로스토크가 저하된 영상을 시청할 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 11을 통하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도 9 내지 도 11에 있어서, 도 1 내지 도 8에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 도 9 내지 도 11에서는 중복된 설명을 피하기 위하여 도 1 내지 도 8과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치를 설명하기 위한 개념 단면도이며, 도 10은 셔터 패널을 투과한 광의 위상 변화를 설명하기 위한 개념도이며, 도 11은 분산 보정 필름의 위상차에 따른 휘도 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 표시 패널(100) 및 편광 시스템(200)을 포함한다.
상기 편광 시스템(200)은 셔터 패널(210), 분산 보정 필름(250), 제 1 위상차 필름(220), 제 2 위상차 필름(231) 및 제 3 위상차 필름(235), 및 제 3 편광 필름(240)을 포함한다.
상기 셔터 패널(210)은 제 1 기판(미도시), 상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판(미도시), 및 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 액정층(미도시)을 구비한다. 여기서, 상기 액정층은 트위스트 네마틱(Twist Nematic) 타입의 액정을 포함할 수 있다. 상기 셔터 패널(210)의 광 배향 방향은 상기 제 1 편광 필름(140), 상기 제 2 편광 필름(150), 및 상기 제 3 편광 필름(240)의 투과축에 대하여 경사질 수 있다.예를 들면, 상기 셔터 패널(210)의 광 배향 방향은 상기 표시 패널(100)의 제 2 편광 필름(150)의 투과축에 대하여 45° 경사질 수 있다.
또한, 상기 셔터 패널(210) 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이의 거리, 즉, 셀 갭은 2.5㎛ 내지 3.5㎛일 수 있다. 또한, 상기 셔터 패널(210)로 입사된 광은 상기 셔터 패널(210)을 투과하여 440㎚ 내지 520㎚ 만큼 위상이 변화된다.
상기 분산 보정 필름(250)은 상기 셔터 패널(210) 및 상기 제 1 위상차 필름(220) 사이에 위치하여, 상기 셔터 패널(210)을 투과한 광의 분산 오차를 보정한다. 여기서, 상기 분산 보정 필름(250)은 입사되는 광을 40㎚ 내지 150㎚만큼 위상 변화시킨다. 특히, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 분산 보정 필름(250)이 입사되는 광을 100㎚ 내지 110㎚만큼 위상 변화시킬 수 있는 경우, 휘도 감소가 적음을 알 수 있다.
상기 분산 보정 필름(250)의 지연축은 상기 셔터 패널(210)의 광 배향 방향과 평행할 수 있다. 즉, 상기 분산 보정 필름(250)의 지연축은 상기 제 1 편광 필름(140), 상기 제 2 편광 필름(150), 및 상기 제 3 편광 필름(240)의 투과축에 대하여 경사질 수 있다. 특히 상기 분산 보정 필름(250)의 지연축은 상기 제 2 편광 필름(150)의 투과축에 대하여 45° 또는 135°만큼 경사질 수 있다.
한편, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 상기 시청자가 상기 입체 영상 표시 장치를 통하여 입체 영상을 감상하는 과정은 하기와 같다.
우선, 상기 표시 패널(100)의 제 2 편광 필름(150)을 투과한 광은 90°로 선편광된 광으로, 그 위상은 도 10에 도시된 좌표계의 H 지점에 위치한다.
상기 표시 패널(100)의 제 2 편광 필름(150)을 투과한 90°로 선편광된 광은 상기 셔터 패널(210)을 통하여 위상이 변화히지 않고 투과하거나, 위상이 변화하여 투과할 수 있다.
예를 들면, 상기 셔터 패널(210)에 전원이 인가되어 상기 트위스트 네마틱 타입의 액정이 배열되면, 상기 표시 패널(100)을 투과한 광은 위상이 변화하지 않고 상기 셔터 패널(210)을 투과할 수 있다.
또한, 상기 셔터 패널(210)에 전원이 인가되지 않아 상기 트위스트 네마틱 타입의 액정이 배열되지 않은 상태이면, 상기 표시 패널(100)을 투과한 광은 λ/2 만큼 위상이 변화한다. 여기서, 상기 셔터 패널(210)의 상기 트위스트 네마틱 타입의 액정은 가시 광선 중 파장이 약 550㎚인 녹색 광을 λ/2 만큼 위상 변화시킨다. 그러나, 상기 트위스트 네마틱 타입의 액정은 550㎚보다 파장이 긴 적색 광 및 550㎚보다 파장이 짧은 청색 광을 λ/2 만큼 위상이 변화시키지 못한다. 이를 상기 위상 변화를 좌표계를 이용하여 설명하면, 위상이 도 10에 도시된 좌표계의 H 지점인 상기 녹색 광은 상기 셔터 패널(210)을 통과하며 위상이 I 지점으로 이동한다. 그러나, 상기 위상이 도 10에 도시된 좌표계의 H 지점인 상기 적색 광 또는 상기 청색 광은 상기 셔터 패널(210)을 통과하며, 상기 H 지점에서 λ/2 만큼 위상이 변화한 상기 I 지점이 아닌 J 지점 및 K 지점으로 이동한다. 즉, 상기 트위스트 네마틱 타입의 액정은 입사되는 광을 동일한 위상으로 위상을 변화시키지 못하고, 입사되는 광의 파장에 따라 그 위상 변화 위치가 다르게 분산시키는 것이다. 따라서, 상기 셔터 패널(210)을 투과한 광은 크로스 토크가 발생한다.
상기 셔터 패널(210)을 투과한 광은 상기 분산 보정 필름(250)을 투과한다. 상기 분산 보정 필름(250)을 투과한 상기 적색 광 및 상기 청색 광은 위상이 도 10에 도시된 좌표계의 상기 J 지점 및 상기 K 지점에서 L 지점 및 M 지점으로 이동한다. 따라서, 상기 분산 보정 필름(250)은 상기 셔터 패널(210)을 투과하여 분산된 광의 위상을 조정하여 크로스 토크를 감소시킨다. 즉, 상기 분산 보정 필름(250)은 상기 셔터 패널(210)을 투과한 광 중 상기 녹색 광의 위상에는 변화가 없으며, 상기 적색 광 및 상기 청색 광의 위상을 보정하여, 상기 적색 광 및 청색 광의 위상을 상기 녹색 광의 위상과 유사하도록 변화시키는 것이다.
상기 분산 보정 필름(250)을 투과한 광은 상기 제 1 위상차 필름(220), 제 2 위상차 필름(231) 또는 상기 제 3 위상차 필름(235), 및 상기 제 3 편광 필름(240)을 통하여 시청자의 우안 또는 좌안으로 공급된다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100; 표시 패널 110; 어레이 기판
120; 대향 기판 130; 액정층
140; 제 1 편광 필름 150; 제 2 편광 필름
200; 편광 시스템 210; 셔터 패널
220; 제 1 위상차 필름 231; 제 2 위상차 필름
235; 제 3 위상차 필름 240; 제 3 편광 필름
250; 분산 보정 필름

Claims (20)

  1. 입사하는 광의 위상을 변화시키는 셔터 패널;
    상기 셔터 패널 및 시청자 사이에 배치되는 편광 필름;
    상기 셔터 패널 및 상기 편광 필름 사이에 배치되는 제 1 위상차 필름;
    상기 편광 필름 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 배치되고, 상기 시청자의 좌안에 대응하는 제 2 위상차 필름; 및
    상기 편광 필름 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 배치되며, 시청자의 우안에 대응하는 제 3 위상차 필름을 포함하는 입체 영상 표시 장치용 편광 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 필름의 지연축 및 상기 제 2 위상차 필름의 지연축은 서로 평행한 편광 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 필름의 지연축 및 상기 제 3 위상차 필름의 지연축은 교차하는 편광 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 필름 및 상기 제 2 위상차 필름은 광 분산 특성이 다른 한 편광 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 필름 및 상기 제 3 위상차 필름은 광 분산 특성이 동일한 편광 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 필름은 평분산성 위상차 필름이며, 상기 제 2 위상차 필름은 정분산성 또는 역분산성 위상차 필름이며, 상기 제 3 위상차 필름은 평분산성 위상차 필름인 편광 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 필름은 정분산성 위상차 필름이며, 상기 제 2 위상차 필름은 역분산성 또는 평분산성 위상차 필름이며, 상기 제 3 위상차 필름은 정분산성 위상차 필름인 편광 시스템.
  8. 제 5항에 있어서,
    제 1 위상차 필름은 역분산성 위상차 필름이며, 상기 제 2 위상차 필름은 정분산성 또는 평분산성 위상차 필름이며, 상기 제 3 위상차 필름은 역분산성 위상차 필름인 편광 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 셔터 패널은 제 1 기판, 상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판, 및 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 트위스트 네마틱 타입의 액정층을 포함하며,
    상기 셔터 패널 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 분산 보정 필름을 더 구비하는 편광 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 셔터 패널의 광 배향 방향은 상기 편광 필름의 투과축에 대하여 경사진 편광 시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 분산 보정 필름은 위상차가 40㎚ 내지 150㎚인 것을 특징으로 하는 편광 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 분산 보정 필름은 지연축이 상기 셔터 패널의 광 배향 방향과 평행한 편광 시스템.
  13. 영상을 표현하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 및 시청자 사이에 배치되는 편광 시스템을 포함하며,
    상기 편광 시스템은
    상기 표시 패널 및 시청자 사이에 배치되는 셔터 패널;
    상기 셔터 패널 및 시청자 사이에 배치되는 편광 필름;
    상기 셔터 패널 및 상기 편광 필름 사이에 배치되는 제 1 위상차 필름;
    상기 편광 필름 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 배치되고, 상기 시청자의 좌안에 대응하는 제 2 위상차 필름; 및
    상기 편광 필름 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 배치되며, 시청자의 우안에 대응하는 제 3 위상차 필름을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 필름의 지연축 및 상기 제 2 위상차 필름의 지연축은 서로 평행하며, 상기 제 1 위상차 필름의 지연축 및 상기 제 3 위상차 필름의 지연축은 교차하는 입체 영상 표시 장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 위상차 필름 및 상기 제 2 위상차 필름은 광 분산 특성이 다르며, 상기 제 1 위상차 필름 및 상기 제 3 위상차 필름은 광 분산 특성이 동일한 입체 영상 표시 장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 표시 패널의 양면 상에 배치되는 제 1 편광 필름 및 제 2 편광 필름을 더 구비하며,
    상기 제 2 편광 필름은 상기 표시 패널 및 셔터 패널 사이에 배치되는 입체 영상 표시 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 셔터 패널은 제 1 기판, 상기 제 1 기판에 대향하는 제 2 기판, 및 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치되는 트위스트 네마틱 타입의 액정층을 포함하며,
    상기 셔터 패널 및 상기 제 1 위상차 필름 사이에 분산 보정 필름을 더 구비하는 입체 영상 표시 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 셔터 패널의 광 배향 방향은 상기 제 2 편광 필름의 투과축에 대하여 경사진 입체 영상 표시 장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 분산 보정 필름은 위상차가 40㎚ 내지 150㎚인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 분산 보정 필름은 지연축이 상기 셔터 패널의 광 배향 방향과 평행한 입체 영상 표시 장치.
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