KR20150074452A - 렌티큘러 렌즈 필름 및 이를 이용한 3차원 입체영상 표시장치 - Google Patents

렌티큘러 렌즈 필름 및 이를 이용한 3차원 입체영상 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 렌티큘러 렌즈 필름은 기판; 기판 상에 나란히 배열되는 다수의 렌즈; 상기 다수의 렌즈는 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈보다 상기 렌즈의 길이방향으로 더 길게 형성된 것을 포함한다.

Description

렌티큘러 렌즈 필름 및 이를 이용한 3차원 입체영상 표시장치{Lenticular lens Film and 3 Dimension Device Using the Same}
본 발명은 렌즈형상을 가지는 렌티큘러 렌즈 필름 및 렌티큘러 렌즈 필름을 이용한 3차원 무안경 입체영상 표시장치 관한 것이다.
요즈음 기술이 발전함에 따라 더욱 실감나는 영상을 표시하는 영상표시장치가 요구되고 있다. 이에 따라, 영상을 표시하는 화소 수를 증가시킨 고해상도 영상표시장치 개발에서 나아가, 입체감을 가지는 영상을 보여줄 수 있는 3D 영상표시장치가 개발되고 있다. 이러한 3D 영상표시장치는 TV에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 의료영상, 게임, 광고, 교육, 군사 등 여러 분야로 적용분야를 넓혀가고 있다.
입체영상을 구현하는 입체영상 표시장치는 여러 종류가 있지만, 대표적으로사람의 양안에 시각 차이를 갖는 서로 다른 두 영상을 각각 보여줌으로써 입체감을 느끼게 하는 양안시차(binocular parallax) 방식이 있다. 양안시차 방식을 이용하면 사람은 입체영상 표시 장치를 통해 실제로 물체를 관찰할 때와 유사한 입체감을 느낄 수 있다. 즉, 입체 영상은 사람의 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나는 양안시차를 이용하여 입체감을 나타내는 것이다. 이에 착안해 눈에 보이는 실제 영상과 동일한 영상을 두 눈에 입력할 수만 있다면 입체감은 쉽게 표현된다. 예컨대, 특성이 동일한 2대의 카메라를 양안 간격만큼 벌려 놓고 촬영한 후 왼쪽 카메라로 찍은 좌영상은 왼쪽 눈에만 보이게 하고, 오른쪽 카메라로 찍은 우영상은 오른쪽 눈에만 비춰줌으로써 입체감을 표현할 수 있는 것이다.
최근에는 안경을 사용하지 않는 무안경식 입체영상 표시 장치에 대한 기술이 활발하게 개발되고 있다. 일반적으로 무안경식 입체영상 표시 장치는 패럴랙스 배리어(Parallax Barrier) 또는 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens)를 이용하는 방식으로 구분된다.
렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체영상 표시장치는 좌우안용 이미지 정보가 담긴 영상을 표시하는 표시장치 및 상기 영상의 광경로를 변경하여 입체영상을 구현하는 렌티큘러 렌즈 필름을 포함한다. 이때, 표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)이나 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)등의 평면영상을 표시하는 모든 종류의 디스플레이 장치가 가능하며, 일례로 액정표시장치의 RGB 화소는 각각(RR,RL),(GR ,GL),(BR ,BL)과 같이 좌우안 용으로 구분되고, 렌티큘러 렌즈 필름은 통상 반원통 형상의 렌티큘러 렌즈가 평면상에 규칙적으로 배열된 형태를 나타낸다. 그 결과 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체영상 표시장치는 표시장치로부터 출사된 빛이 렌티큘러 렌즈 필름의 작용에 의해 관찰자 좌우안에 각각 도달되고, 이를 통해 관찰자는 양안시차에 의한 입체영상을 인식하는 것을 원리로 한다.
이와 같은 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체영상 표시장치에 사용되는 렌티큘러 렌즈 필름은 다수의 렌즈들로 구성되는데, 표시장치와 렌티큘러 렌즈 필름을 얼라인하는 공정이 매우 중요하다. 얼라인이 정확하게 이뤄지지 않으면 렌티큘러 렌즈 필름을 통과한 빛이 관찰자의 좌안 및 우안에 제대로 도달하지 못해 크로스토크를 발생 시켜 입체영상을 제대로 구현할 수 없기 때문이다.
따라서 렌티큘러 렌즈 필름을 입체영상 표시장치에 얼라인 하기 위해 매우 정밀한 공정이 필요하며, 얼라인 후에도 여러 가지 검사과정을 거쳐 불량 여부를 확인하게 된다. 이때 검사자가 육안으로 렌즈의 개수를 일일히 확인하는 작업을 하기 때문에 시간이 오래 걸리고 얼라인의 정확도가 떨어져, 크로스토크(Crosstalk) 등의 화질이 떨어지는 문제가 발생하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적어도 길이가 다른 하나의 렌즈를 포함하는 렌티큘러 렌즈 필름을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 상기 렌티큘러 렌즈 필름을 이용하여 보다 화질이 우수한 3차원 입체영상 표시장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 필름은 기판; 및 기판 상에 나란히 배열되는 다수의 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하며, 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈보다 더 길게 형성될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 3차원 입체영상 표시장치는 2차원 영상을 구현하는 표시장치; 및 상기 2차원 영상을 3차원 입체영상으로 구현하기 위한 렌티큘러 렌즈 필름을 포함하며, 상기 렌티큘러 렌즈 필름은 기판; 및 기판 상에 나란히 배열되는 다수의 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하며, 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈보다 더 길게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르는 렌티큘러 렌즈 필름을 이용하는 무안경 입체영상 표시장치는 렌티큘러 렌즈 필름과 표시장치를 보다 정확히 얼라인 하여 크로스토크를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 렌티큘러 렌즈 필름을 생산하는 과정에서, 렌티큘러 렌즈 필름을 정확한 사이즈로 재단 할 수 있는 효과가 있다.
도 1는 본 발명의 렌티큘러 렌즈 필름의 구성을 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 렌티큘러 렌즈 필름이 적용된 3차원 입체영상 표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도;
도 3은 본 발명의 렌티큘러 렌즈 필름 및 표시장치의 결합관계를 설명하기 위해 도시한 사시도; 및
도 4는 본 발명의 렌티큘러 렌즈 필름과 표시장치의 얼라인 공정을 설명하기 위한 사시도이다.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 필름을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 필름(100)은 기판(110), 기판(110) 상부에 형성된 다수의 렌즈를 포함하며, 다수의 렌즈는 제1 렌즈(120) 및 제2 렌즈(130)를 포함하여 형성될 수 있다.
기판(110)은 투명한 필름 또는 글라스로 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 투명한 필름을 예로 들어 설명한다.
기판(110)과 다수의 렌즈는 금형이나 사출 공정을 통해 일체로 형성할 수 있으며 기판(110)상에 다수의 렌즈를 접착제를 이용하여 접착하는 방식으로도 형성 할 수 있다.
렌티큘러 렌즈 필름의 기판은 제1 영역(FA) 및 제2 영역(SA)으로 구분되며, 제2 영역(SA)은 렌즈의 길이방향으로 제1 영역(FA)의 상부 및/또는 하부에 형성될 수 있다.
제1 렌즈(120)는 제1 영역(FA)에 형성되고, 제2 렌즈(130)는 제1 영역(FA)을 포함하여 제2 영역(SA)까지 연장되어 형성된다. 즉, 제2 렌즈(130)는 제1 렌즈(120)보다 더 길게 형성된다.
제2 렌즈(130)는 제1 렌즈(120)와 일정한 간격을 두고 형성하거나 n배(n은 정수) 간격으로 형성할 수 있다. 이에 따라, 다수의 제2 렌즈(130) 사이사이에는 적어도 하나의 제1 렌즈(120)가 형성된다.
한편, 렌티큘러 렌즈 필름(100)을 이용한 무안경 입체영상 표시장치의 경우, 패널 사이즈, 시청거리, 픽셀크기 등 여러 조건에 의해 렌티큘러 렌즈 필름(100)의 사이즈가 결정된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 렌티큘러 렌즈 필름(100)의 사이즈에 따라 제2 렌즈를 사이즈에 맞게 적절히 배치하여, 재단 공정시 제2 렌즈를 인식할 수 있는 카메라를 활용하는 방법이 가능해진다. 따라서, 자동화 공정을 통해 보다 정확하고 빠른 재단 공정을 수행 할 수 있는 효과가 있다.
상기 기판(110)상에 형성된 다수의 제1 렌즈(120) 및 제2 렌즈(130)는 반원통의 형상을 가지며, 프레넬 렌즈(Fresnel Lens) 형상 또는 이외의 여러 가지 형상을 가지는 렌즈일 수 있다.
본 발명의 렌티큘러 렌즈 필름(100)은 렌즈를 이용하여 무안경 입체영상을 구현하는 모든 입체영상 표시장치에 적용될 수 있다. 예를 들어 편광제어패널에서 편광을 제어하여 2D-3D 스위칭이 가능한 편광제어방식 무안경 입체영상 표시장치 또는 표시패널과 렌티큘러 렌즈 필름을 사용하여 입체영상을 구현하는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체영상 표시장치 등이 있다.
본 발명에서는 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체영상표시장치(1000)를 예로 들어 설명한다.
도 2는 본 발명의 렌티큘러 렌즈 필름(100)이 적용된 3차원 입체영상 표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 렌티큘러 렌즈 필름(100) 및 표시장치(200)의 결합관계를 설명하기 위해 도시한 사시도이다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 무안경 입체영상 표시장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 렌티큘러 렌즈 무안경 입체영상 표시장치(1000)는 2차원 영상을 구현하기 위한 표시장치(200), 표시장치(200)에 광을 공급하는 발광유닛(300), 표시장치 상부의 렌티큘러 렌즈 필름(100)을 포함하여 구성되며, 여기서 발광유닛(300)은 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode,OLED), 발광다이오드(Light Emitting Diode,LED) 또는 램프(LAMP) 등으로 구성될 수 있고, 렌티큘러 렌즈 필름(100)은 표시장치(200)와 발광유닛(300) 사이에 형성될 수도 있다.
여기서, 표시장치(200)는 컬러필터 기판(220)과 어레이 기판(210) 및 두 기판 사이의 액정층(LC, 미도시)으로 이뤄진 액정표시장치 일 수 있으며, 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 및 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode,OLED), 전기영동 표시장치(Electrophoresis, EPD) 등의 표시장치를 포함한다.
표시장치(200)가 액정표시장치인 경우 상기 컬러필터 기판(220)은 적(Red), 녹(Green) 및 청(Blue)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터(미도시)와 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층(LC)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix, 미도시), 그리고 상기 액정층(LC)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(미도시)으로 이루어 질 수 있다.
또한, 상기 어레이 기판(210)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트라인(미도시)과 데이터라인(미도시), 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(T, 미도시)및 상기 화소영역(P, 미도시) 위에 형성된 화소전극(미도시)으로 이루어 질 수 있다.
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(220)과 어레이 기판(210)은 대향되어 영상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 합착되어 액정표시장치를 구성하며, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착은 상기 컬러필터 기판(210) 또는 어레이 기판(220)에 형성된 얼라인마크(미도시)를 통해 이루어진다.
렌티큘러 렌즈 필름은(100) 기판(110), 기판 상부에 형성된 다수의 렌즈를 포함하며, 상기 다수의 렌즈는 제1 렌즈(120) 및 제2 렌즈(130)를 포함하여 형성 될 수 있다.
제2 렌즈(130)는 제1 렌즈(120)와 일정한 간격을 두고 형성하거나 n배(여기서, n은 정수) 간격으로 형성할 수 있다.
상기 기판(110)상에 형성된 다수의 제1 렌즈(120) 및 제2 렌즈(130)는 반원통의 형상을 가지며, 프레넬 렌즈(Fresnel Lens) 형상 또는 이외의 여러 가지 형상을 가지는 렌즈일 수 있다.
기판(110)은 투명한 필름 또는 글라스로 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 투명한 필름을 예로 들어 설명한다.
기판과 다수의 렌즈는 금형이나 사출 공정을 통해 일체로 형성할 수 있으며 기판(110)상에 다수의 렌즈를 접착제를 이용하여 접착하는 방식으로도 형성 할 수 있다.
렌티큘러 렌즈 필름의 기판은 제1 영역(FA) 및 제2 영역(SA)으로 구분되며, 제2 영역(SA)은 렌즈의 길이방향으로 제1 영역(FA)의 상부 및/또는 하부 영역에 형성될 수 있다.
도 3을 참조로 설명하면, 표시장치(200)의 영상표시영역(A/A, Active Area) 바깥의 패드 영역에는 데이터라인들로부터 연장되는 데이터 패드(미도시)들과 게이트라인들로부터 연장되는 게이트 패드(미도시)들이 형성된다. 데이터 패드들은 소스 IC(217, Integrated Circuit)에 전기적으로 접속되고, 게이트 패드들은 게이트 IC(215)에 전기적으로 접속된다.
소스 IC(217)는 테이프 필름 타입의 소스 TCP(218, Tape Carrier Package)에 실장된 후 TAB(Tape Automated Bonding) 공정을 통해 데이터 패드들에 접속된다.
게이트 IC(215)는 테이프 필름 타입의 게이트 TCP(216)에 실장된 후 TAB 공정을 통해 게이트 패드들에 접속된다.
한편, 도시된 바와 같이 렌티큘러 렌즈 필름(100)의 다수의 렌즈들은 표시장치의 영상표시영역(A/A)에 대응되도록 형성하는 것이 바람직하다.
제2 영역(SA)은 렌티큘러 렌즈 필름(100)의 전체 크기가 표시장치(200)의 어레이 기판(210) 크기보다 크지 않도록 형성할 수 있다.
제2 영역(SA)은 렌즈 길이 방향을 따라 제1 영역(FA)의 상부 및/또는 하부에 형성 할 수 있다.
도 4는 렌티큘러 렌즈 필름(100)을 표시패널(200)의 영상표시영역(A/A)에 부착하기 위한 얼라인 공정을 설명하기 위한 도면이다.
상기 렌티큘러 렌즈 필름(100)은 얼라인 공정을 통해 표시패널(200)의 영상표시영역(A/A)에 부착하게 되는데, 종래 방식에 있어서, 얼라인마크(Align Mark)를 렌티큘러 렌즈 필름(200) 상에 형성하는 것은 매우 까다롭다.
따라서 본 발명의 일 실시예에서는 카메라를 포함하는 모듈(미도시)을 통해 얼라인포인트(AP)를 확인하고 얼라인 공정을 진행하게 된다.
렌티큘러 렌즈 필름(100)의 다수의 렌즈들 중 하나의 세로변 상부에 위치하는 얼라인포인트(AP)를 시작점으로 하고 하부에 위치하는 얼라인포인트(AP)를 끝점으로 인식하여 영상표시영역(A/A)의 양쪽 가장자리에 위치하는 화소들의 세로변과 얼라인 여부와 직진도를 확인하여 얼라인 시킨다.
여기서, 상부 얼라인포인트(AP)는 렌즈의 세로변 끝단에 위치하는 한 점이 될 수 있고, 하부 얼라인포인트(AP)는 렌즈의 세로변과, 렌티큘러 렌즈 필름(100)의 제1 영역(FA)와 제2 영역(SA)의 경계면이 교차하는 한 점이 될 수 있다.
이와 마찬가지로 다수의 렌즈들의 일 세로변에는 얼라인포인트가 존재하며,영상표시영역(A/A)내의 화소들의 세로변과 얼라인 공정을 진행할 수 있다.
한편, 편광판(미도시)은 표시장치(200)의 상부와 하부에는 각각 위치하게 된다.
이때, 편광판의 크기는 렌티큘러 렌즈 필름(100)의 제1 영역(FA)의 크기와 동일하게 형성할 수 있다.
이 경우, 발광유닛(300)에서 나온 빛이 표시장치를 지나 렌티큘러 렌즈 필름(100)을 통과할 때, 상부 편광판이 위치하는 제1 영역과 상부 편광판이 없는 제2 영역 사이에서 명암차가 발생하게 된다. 카메라를 통해 명암차이를 인식할 수 있으며, 이를 이용하면 얼라인포인트(AP)를 보다 쉽게 찾을 수 있다.
따라서 본 발명의 렌티큘러 렌즈 방식의 무안경 입체영상 표시장치(1000)는 표시장치(200)와 렌티큘러 렌즈 필름(100)의 얼라인 공정시 정확도를 향상 시킬 수 있고, 공정 후 작업자가 육안으로 검사 하는 경우에도 불량 여부를 쉽게 파악 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 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 : 렌티큘러 렌즈 필름 200 : 표시장치
110 : 기판 210 : 어레이 기판
120 : 제1 렌즈 220: 컬러필터 기판
130 : 제2 렌즈 300 : 발광유닛

Claims (7)

  1. 기판; 및
    기판 상에 나란히 배열되는 다수의 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 포함하며,
    상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 제1 렌즈 및 제2 렌즈는 프레넬렌즈 또는 반원통의 형상인 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 제1 렌즈는 상기 다수의 제2 렌즈 사이사이에 형성된 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 필름.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
    상기 다수의 제1 렌즈는 제1영역 내부에 형성되고, 다수의 제2 렌즈는 제1 영역 및 제2 영역까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 렌티큘러 렌즈 필름.
  5. 2차원 영상을 구현하는 표시장치; 및
    상기 2차원 영상을 3차원 입체영상으로 구현하기 위한 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 렌티큘러 렌즈 필름을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 렌즈 필름의 기판은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
    상기 다수의 제1 렌즈는 제1영역 내부에 형성되고, 다수의 제2 렌즈는 제1 영역 및 제2 영역까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 표시장치의 영상표시영역에 대응하는 것을 특징으로 하는 3차원 입체영상 표시장치.
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