KR20150108989A - 표시장치 - Google Patents

표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150108989A
KR20150108989A KR1020140031714A KR20140031714A KR20150108989A KR 20150108989 A KR20150108989 A KR 20150108989A KR 1020140031714 A KR1020140031714 A KR 1020140031714A KR 20140031714 A KR20140031714 A KR 20140031714A KR 20150108989 A KR20150108989 A KR 20150108989A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
barrier
electrode
liquid crystal
units
lens
Prior art date
Application number
KR1020140031714A
Other languages
English (en)
Inventor
김영찬
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020140031714A priority Critical patent/KR20150108989A/ko
Priority to US14/624,811 priority patent/US20150268478A1/en
Publication of KR20150108989A publication Critical patent/KR20150108989A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/30Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers
    • G02B30/31Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers involving active parallax barriers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/134309Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134336Matrix
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/305Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using lenticular lenses, e.g. arrangements of cylindrical lenses
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • H04N13/315Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers the parallax barriers being time-variant
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/398Synchronisation thereof; Control thereof
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528Polarisers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13478Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells based on selective reflection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

표시장치는 투과형 표시모듈 및 광원으로부터 출사된 광을 상기 투과형 표시모듈에 제공하는 광학 제어부재를 포함한다. 상기 광학 제어부재는 배리어 부재 및 상기 배리어 부재의 전면에 결합된 초점 제어부재를 포함한다. 상기 배리어 부재는 액정 방울들의 배열에 따라 입사광을 투과 또는 반사시키는 고분자 분산형 액정층을 포함한다. 상기 액정 방울들의 배열을 제어함으로써 좌안용 배리어 패턴 및 우안용 배리어 패턴을 다른 시점에 형성한다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 좀 더 상세히는 광효율이 향상된 표시장치에 관한 것이다.
표시장치는 동작모드에 따라 2차원 영상 또는 3차원 영상을 제공한다. 일반적으로 상기 3차원 영상은 상기 2차원 영상에 비해 해상도가 낮다.
상기 표시장치는 양안 시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차 지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 상기 3차원 영상을 구현한다. 상기 양안시차방식의 표시장치는 패시브형 또는 액티브형 편광안경을 통해 상기 3차원 영상을 사용자에 제공한다.
상기 복합시차 지각방식의 표시장치는 배리어 부재 또는 렌즈 부재를 사용하여 상기 3차원 영상을 사용자에게 제공한다. 상기 복합시차 지각방식의 표시장치는 일반적으로 상기 양안시차방식의 표시장치에 비해 휘도가 낮은 3차원 영상을 제공한다.
따라서, 본 발명의 목적은 휘도 및 해상도가 향상된 3차원 영상을 표시하는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 광을 출사하는 광원, 동작모드에 따라 2차원 영상 또는 3차원 영상을 생성하는 투과형 표시모듈 및 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 투과형 표시모듈에 제공하는 광학 제어부재를 포함한다. 상기 광학 제어부재는 상기 광원과 상기 투과형 표시모듈 사이에 배치되고, 배리어 부재 및 상기 배리어 부재의 전면에 결합된 초점 제어부재를 포함한다.
상기 배리어 부재는 액정 방울들의 배열에 따라 입사광을 투과 또는 반사시키는 고분자 분산형 액정층을 포함하는 복수 개의 배리어 유닛들을 포함한다. 상기 복수 개의 배리어 유닛들 각각은 상기 3차원 영상에 동기되어 좌안용 배리어 패턴 및 우안용 배리어 패턴을 다른 시점에 형성한다.
상기 초점 제어부재는 상기 배리어 부재의 전면에 결합되고, 상기 복수 개의 배리어 유닛들에 대응하고 각각이 렌티큘러 렌즈면을 포함하는 복수 개의 렌즈 유닛들을 포함한다. 상기 복수 개의 렌즈 유닛들 각각은 상기 좌안용 배리어 패턴 및 상기 우안용 배리어 패턴에 동기되어 상기 3차원 영상 즉, 좌안 영상 및 우안 영상을 외부의 서로 다른 지점들에 각각 제공한다.
상기 복수 개의 배리어 유닛들 각각은 상기 2차원 영상에 동기되어 투과패턴을 형성한다.
상기 3차원 영상은 교번하게 표시되는 좌안 영상과 우안 영상을 포함한다. 상기 좌안용 배리어 패턴은 상기 좌안 영상에 동기되어 형성되고, 상기 우안용 배리어 패턴은 상기 우안 영상에 동기되어 형성된다.
상기 좌안용 배리어 패턴은 다른 시점에 형성되는 복수 개의 서브 좌안용 배리어 패턴들을 포함한다. 상기 복수 개의 렌즈 유닛들 각각은 상기 복수 개의 서브 좌안용 배리어 패턴들에 동기되어 상기 외부의 서로 다른 지점들 중 일부의 지점들에 상기 좌안 영상을 제공한다.
상기 복수 개의 배리어 유닛들 각각은, 상기 고분자 분산형 액정층을 사이에 두고 배치된 제어전극 및 공통전극을 포함한다. 상기 제어전극은 제1 베이스 기판 상에 서로 이격되어 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 상기 공통 전극은 상기 고분자 분산형 액정층을 사이에 두고 상기 제1 베이스 기판과 이격되어 배치된 상기 제2 베이스 기판 상에 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 배리어 유닛들과 복수 개의 렌즈 유닛들은 소정의 방향으로 나열된다. 상기 복수 개의 배리어 유닛들 각각은 상기 소정의 방향으로 정의된 제1 너비를 갖는다. 상기 복수 개의 렌즈 유닛들은 각각은 상기 소정의 방향으로 정의되며 상기 제1 너비보다 작은 제2 너비를 갖는다.
상기 복수 개의 렌즈 유닛들은 상기 소정의 방향에서 중심에 배치된 제1 렌즈 유닛 및 상기 소정의 방향에서 외측에 배치된 제2 렌즈 유닛을 포함한다. 상기 복수 개의 배리어 유닛들은 상기 제1 렌즈 유닛에 대응하는 제1 배리어 유닛을 포함하고, 상기 제1 렌즈 유닛의 양단은 상기 제1 배리어 유닛에 중첩할 수 있다.
상기 복수 개의 배리어 유닛들은 상기 제2 렌즈 유닛에 대응하는 제2 배리어 유닛을 포함한다. 상기 제2 렌즈 유닛의 일단은 상기 제2 배리어 유닛에 중첩하고, 상기 제2 렌즈 유닛의 타단은 상기 제2 배리어 유닛에 중첩하지 않을 수 있다. 상기 제2 렌즈 유닛의 상기 일단은 상기 제2 렌즈 유닛의 상기 타단보다 상기 제1 렌즈 유닛으로부터 더 멀리 이격된다.
상기 복수 개의 렌즈 유닛들 각각은 베이스 기판 상에 배치된 제1 전극, 상기 베이스 기판에 결합되어 소정의 공간을 정의하는 상기 렌티큘러 렌즈면을 포함하는 바디부, 상기 소정의 공간 내에 배치되고, 대응하는 렌즈 유닛의 외부초점 거리를 제어하는 고분자 분산형 액정 복합물질(PDLC Composite Meterial) 및 상기 바디부 상에 배치된 제2 전극을 포함한다. 상기 베이스 기판은 상기 배리어 부재의 일부를 구성할 수 있다.
상기 고분자 분산형 액정 복합물질은, 고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스에 분산되며 각각이 액정분자들을 포함하는 액정 방울들(Liquid Crystal Droplets)을 포함한다.
상기 고분자 매트릭스는 나노 고분자를 포함할 수 있다. 상기 바디부는 상기 고분자 매트릭스와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 고분자 분산형 액정층을 포함하는 배리어 부재는 편광판을 생략할 수 있다. 편광판이 생략됨에 따라 상기 표시모듈에 입사되는 광량이 증가된다. 상기 표시모듈은 휘도가 높은 영상을 표시할 수 있다.
상기 배리어 부재에 상기 초점 제어부재가 결합됨으로써 렌즈 유닛들 사이의 광간섭이 감소된다. 상기 렌즈 유닛들 각각은 대응하는 배리어 유닛으로부터 제공되는 광만을 수신할 수 있다.
상기 배리어 유닛들 각각은 대응하는 렌즈 유닛보다 큰 너비를 갖는다. 상기 배리어 유닛들 중 외측에 배치된 배리어 유닛은 대응하는 렌즈 유닛보다 좌측 또는 우측으로 시프트된다. 상기 시프트된 상기 배리어 유닛은 상기 대응하는 렌즈 유닛의 외부초점을 시프트시킨다. 영역에 따라 상기 렌즈 유닛의 외부초점이 시프트됨으로써 상기 렌즈 유닛들 각각은 3차원 영상을 좌안 또는 우안에 제공할 수 있다.
상기 렌즈 유닛들 각각은 초점 거리를 제어하는 나노 고분자 분산형 액정 복합물질을 포함한다. 상기 3차원 영상에 동기되어서 나노 고분자 분산형 액정이 소정의 방향으로 정렬됨으로써 상기 렌즈 유닛들은 포커싱 기능을 갖고, 상기 2차원 영상에 동기화 되어서 액정들이 비정열됨으로써 상기 렌즈 유닛들의 포커싱 기능은 소멸된다. 즉, 상기 렌즈 유닛들은 상기 3차원 영상이 표시될 때에만 렌즈의 기능을 갖고, 상기 2차원 영상이 표시될 때에는 렌즈의 기능을 상실함으로써 상기 2차원 영상의 경로(광 경로)에 영향을 미치지 않는 것이다. 이로 인해 상기 2차원 영상의 무아레 현상이 감소되고, 시야각이 넓어지게 된다. 따라서, 상기 2차원 영상의 표시품질이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블럭도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 표시되는 우안 영상을 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 표시되는 좌안 영상을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 3D 모드의 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재를 확대 도시한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 모드에서 동작하는 광학 제어부재를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 표시되는 2차원 영상을 도시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재의 영역에 따라 다른 배치를 갖는 배리어 유닛 및 렌즈 유닛을 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재의 3D 동작을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블럭도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재의 확대 단면도이다.
도 12a 내지 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재의 3D 동작을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 3D 모드의 타이밍도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재의 2D 동작을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 2D 모드의 타이밍도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 설명한다.
도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 어떤 층이 다른 층의 '상에' 형성된다(배치된다)는 것은, 두 층이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 층 사이에 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 어떤 층의 일면이 평평하게 도시되었지만, 반드시 평평할 것을 요구하지 않으며, 적층 공정에서 하부층의 표면 형상에 의해 상부층의 표면에 단차가 발생할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블럭도이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 백라이트 모듈(BLU), 광학 제어부재(LCM), 및 표시모듈(DM)을 포함한다. 도 1에서 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)은 표시장치의 정면을 정의하고, 상기 제3 방향(DR3)은 표시장치의 두께 방향을 정의한다. 상기 광학 제어부재(LCM)는 상기 제3 방향(DR3)에서 상기 백라이트 모듈(BLU)과 상기 표시모듈(DM) 사이에 배치된다.
상기 백라이트 모듈(BLU)은 광을 출사한다. 상기 백라이트 모듈(BLU)은 광원(미 도시)과 광학시트(미 도시)를 포함할 수 있다. 상기 광원은 복수 개의 발광소자들을 포함한다. 상기 발광소자들은 발광 다이오드 또는 냉음극관일 수 있다. 상기 광원은 직하형 또는 엣지형일 수 있다.
상기 직하형 광원의 상기 발광소자들은 상기 광학 제어부재(LCM)의 하측에 배치된다. 상기 엣지형 광원은 상기 발광소자들로부터 생성된 광을 가이드하는 도광판을 더 포함한다. 상기 엣지형 광원의 상기 발광소자들은 상기 도광판의 측면에 광을 제공할 수 있다. 기타, 상기 광원은 회로기판(미 도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 광학시트는 프리즘 시트와 확산 시트를 포함할 수 있다. 상기 프리즘 시트는 상기 광원으로부터 제공된 광을 상기 광학 제어부재(LCM)에 수직한 방향으로 집광시킨다. 상기 확산 시트는 입사된 광을 산란시켜 광량을 증가시킨다.
그밖에 상기 백라이트 모듈(BLU)은 반사판을 더 포함할 수 있다. 상기 반사판은 상기 광원에서 출사된 광 중 누설된 광을 반사시켜 상기 도광판 또는 상기 광학시트에 제공할 수 있다. 상기 반사판은 상기 직하형 광원의 상기 발광소자들의 하측에 배치되거나, 상기 엣지형 광원의 상기 도광판의 하측에 배치될 수 있다.
상기 광학 제어부재(LCM)는 배리어 부재(BP)와 초점 제어부재(LR)를 포함한다. 상기 초점 제어부재(LR)는 상기 배리어 부재(BP)의 전면에 결합된다.
상기 배리어 부재(BP)는 복수 개의 배리어 유닛들(BU)을 포함한다. 상기 배리어 유닛들(BU) 각각은 상기 표시모듈(DM)의 동작모드에 대응하게 입사광의 투과량을 제어할 수 있다. 상기 배리어 유닛들(BU) 각각은 영역에 무관하게 광을 투과시키거나, 영역에 따라 광을 투과/차단시킬 수 있다. 상기 복수 개의 배리어 유닛들(BU)은 상기 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 상기 제2 방향(DR2)으로 나열될 수 있다.
상기 초점 제어부재(LR)는 상기 복수 개의 배리어 유닛들(BU)에 대응하는 복수 개의 렌즈 유닛들(LU)을 포함한다. 상기 복수 개의 렌즈 유닛들(LU)은 렌티큘러 렌즈면을 각각 포함한다. 상기 복수 개의 렌즈 유닛들(LU) 각각은 입사광을 외부초점들에 제공할 수 있다. 최종적으로 상기 복수 개의 렌즈 유닛들(LU) 각각은 상기 입사광을 표시장치 외부의 서로 다른 지점들에 제공한다.
상기 표시모듈(DM)은 투과형 표시패널(DP) 및 편광자(PL1, PL2)를 포함한다. 본 실시예에서 상기 표시패널(DP)은 액정 표시패널로 설명된다. 이에 제한되지 않고, 상기 표시패널(DP)은 전기영동 표시패널, 일렉트로웨팅 표시패널 등 다른 투과형 표시패널일 수 있다.
상기 편광자(PL1, PL2)는 상기 표시패널(DP)을 사이에 두고 배치된 제1 편광자(PL1)와 제2 편광자(PL2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 편광자(PL1)과 상기 제2 편광자(PL2) 각각은 광학축(투과축 및 차단축)을 포함한다. 상기 제1 편광자(PL1)의 투과축과 상기 제2 편광자(PL2)의 투과축은 실질적으로 평행하거나, 실질적으로 직교할 수 있다. 상기 표시패널(DP)의 종류에 따라 상기 제1 편광자(PL1)과 상기 제2 편광자(PL2) 중 어느 하나는 생략될 수 있다.
2D 동작모드에서, 상기 표시모듈(DM)은 2차원 영상(2 dimension image)을 표시하고, 3D 동작모드에서, 상기 표시모듈(DM)은 3차원 영상(3 dimension image)을 표시한다. 상기 3차원 영상은 후술하는 것과 같이, 우안 영상과 좌안 영상을 포함한다. 상기 우안 영상과 상기 좌안 영상은 상기 광학 제어부재(LCM)에 의해 서로 다른 외부 지점들에 제공될 수 있다. 최종적으로 상기 우안 영상과 상기 좌안 영상은 표시장치 외부의 서로 다른 지점들에 제공된다. 상기 외부의 서로 다른 지점들은 사용자의 우안과 좌안이 위치할 수 있는 가상의 지점들이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 상기 표시패널(DP)은 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn), 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm), 및 복수 개의 화소들(PX11~PXmn)을 포함한다. 상기 복수 개의 화소들(PX11~PXmn)은 상기 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn) 중 대응하는 게이트 라인 및 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 대응하는 데이터 라인에 각각 연결된다. 상기 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)은 상기 제2 방향(DR2)으로 연장되고, 제1 방향(DR1)으로 나열될 수 있다. 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)은 상기 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)에 교차할 수 있다.
예컨대, 액정 표시패널은 이격되어 배치된 2개의 베이스 기판과 그 사이에 배치된 액정층을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn) 및 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)은 상기 2개의 베이스 기판 중 어느 하나에 배치된다.
상기 복수 개의 화소들(PX11~PXmn) 각각은 대응하는 게이트 라인 및 대응하는 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터(미 도시) 및 상기 박막 트랜지스터에 연결된 액정 커패시터(미 도시)를 포함한다. 상기 박막 트랜지스터 및 상기 액정 커패시터를 구성하는 전극들은 상기 2개의 베이스 기판 중 어느 하나에 각각 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 상기 표시장치는 상기 백라이트 모듈(BLU), 상기 표시패널(DP), 및 상기 배리어 부재(BP)를 제어하는 회로부를 더 포함한다. 상기 회로부는 구동 제어부(TCC), 게이트 구동부(GDC), 및 데이터 구동부(DDC)를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하여 상기 회로부에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
상기 구동 제어부(TCC)는 영상신호(2DATA, 3DATA)를 수신한다. 상기 영상신호(2DATA, 3DATA)는 2D 영상신호(2DATA) 또는 3D 영상신호(3DATA)를 포함한다. 상기 구동 제어부(TCC)는 상기 표시모듈(DM)의 동작모드에 대응하는 제어신호(CONT)를 수신한다. 예를 들어, 상기 제어신호(CONT)는 각각의 동작모드에 대응하는 제어신호들, 예를 들면 수직동기신호, 수평동기신호, 및 복수 개의 클럭신호들 등을 포함한다. 상기 제어신호(CONT)는 상기 2D 동작모드와 3D 동작모드 중 선택된 동작모드를 나타내는 동작모드 선택신호를 포함할 수 있다.
상기 구동 제어부(TCC)는 게이트 제어신호(GCON)를 게이트 구동부(GDC)에 제공한다. 상기 게이트 제어신호(GCON)는 상기 게이트 구동부(GDC)의 동작을 개시하는 수직개시신호, 및 게이트 신호의 출력 시기를 결정하는 게이트 클럭신호 등을 포함한다. 상기 게이트 구동부(GDC)는 상기 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)에 게이트 신호들을 출력한다.
상기 구동 제어부(TCC)는 데이터 제어신호(DCON)를 상기 데이터 구동부(DDC)에 제공한다. 상기 구동 제어부(TCC)는 상기 데이터 구동부(DDC)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 영상신호(2DATA, 3DATA)의 데이터 포맷을 변환하고, 변환된 영상신호(2DATA', 3DATA')를 상기 데이터 구동부(DDC)에 제공한다.
상기 데이터 구동부(DDC)는 감마전압을 이용하여 상기 변환된 영상신호(2DATA', 3DATA')를 데이터 신호들로 변환한 후, 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)에 출력한다. 상기 데이터 제어신호(DCON)는 상기 데이터 구동부(DDC)의 동작을 개시하는 수평개시신호, 데이터 신호들의 극성을 제어하는 극성제어신호, 및 상기 데이터 신호들의 출력시기를 결정하는 로드신호 등을 포함한다.
상기 복수 개의 화소들(PX11~PXmn) 각각은 상기 대응하는 게이트 라인에 인가된 게이트 신호에 응답하여 턴-온되고, 상기 대응하는 데이터 라인에 인가된 데이터 신호를 수신한다. 상기 복수 개의 화소들(PX11~PXmn) 각각의 액정 커패시터는 상기 데이터 신호에 대응하는 전압을 충전한다.
또한, 상기 구동 제어부(TCC)는 동작제어신호(BPCON)를 상기 배리어 부재(BP)에 제공한다. 상기 동작제어신호(BPCON)는 클럭신호, 동작모드 선택신호 등을 포함할 수 있다. 미 도시되었으나, 상기 배리어 부재(BP)의 동작에 따라, 상기 복수 개의 배리어 유닛들(BU)은 배리어 패턴 또는 투과 패턴을 형성한다.
상기 구동 제어부(TCC)는 상기 백라이트 모듈(BLU)에 광원 제어신호(BCON)를 제공한다. 상기 광원 제어신호(BCON)에 따라 상기 광원의 온-오프가 제어된다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 표시되는 좌안 영상을 도시한 도면이다. 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 표시되는 우안 영상을 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 3D 모드의 타이밍도이다. 이하, 도 3a, 도 3b, 및 도 4를 참조하여 3D 모드에서 동작하는 표시장치를 설명한다.
도 3a, 도 3b, 및 도 4에 도시된 것과 같이, 3D 모드의 표시모듈(DM)은 복수 개의 프레임 구간들(Fn-L, Fn-R) 마다 영상을 표시한다. 상기 복수 개의 프레임 구간들(Fn-L, Fn-R) 각각은 상기 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLn)에 상기 게이트 신호들이 스캐닝되는 시간에 대응한다. 상기 복수 개의 프레임 구간들(Fn-L, Fn-R)은 상기 표시장치의 구동주파수에 따라 결정될 수 있다.
상기 3D 모드의 표시모듈(DM)은 좌안 영상과 우안 영상을 교번하게 표시한다. 상기 3D 모드의 표시모듈(DM)은 복수 개의 프레임 구간들(Fn-L, Fn-R) 중 어느 하나의 프레임 구간(Fn-L) 동안에 상기 좌안 영상을 표시하고, 상기 복수 개의 프레임 구간들(Fn-L, Fn-R) 중 상기 어느 하나의 프레임 구간(Fn-L)에 연속하는 다음 프레임 구간(Fn-R)에 상기 우안 영상을 표시한다. 이하, 좌안 영상이 표시되는 구간은 좌안 프레임 구간(Fn-L)으로, 우안 영상이 표시되는 구간은 우안 프레임 구간(Fn-R)으로 정의된다.
상기 좌안 프레임 구간(Fn-L) 동안, 상기 복수 개의 화소들(PX11~PXnm, 도 2 참조)은 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm, 도 2 참조)을 통해 좌안 데이터 신호들(DV-L)을 수신한다. 상기 우안 프레임 구간(Fn-R) 동안, 상기 복수 개의 화소들(PX11~PXnm, 도 2 참조)은 상기 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 우안 데이터 신호들(DV-R)을 수신한다. 상기 복수 개의 화소들(PX11~PXnm, 도 2 참조) 각각은 수신된 상기 좌안 데이터 신호들(DV-L) 또는 상기 우안 데이터 신호들(DV-R)에 대응하게 입사광을 투과/차단시킨다.
상기 복수 개의 배리어 유닛들(BU-L, BU-C, BU-R) 각각은 제1 영역(BP1) 및 제2 영역(BP2)을 포함한다. 상기 제1 영역(BP1) 및 상기 제2 영역(BP2)은 독립적으로 배리어 패턴 또는 투과패턴을 형성할 수 있다. 상기 제1 영역(BP1) 및 상기 제2 영역(BP2) 각각은 활성화 모드(ON)에서 상기 투과패턴을 형성하고, 비활성화 모드(OFF)에서 상기 배리어 패턴을 형성한다.
도 3a에 도시된 것과 같이, 상기 좌안 영상에 동기되어 좌안용 배리어 패턴이 형성된다. 상기 좌안용 배리어 패턴은 상기 제1 영역(BP1)에 형성된 투과패턴 및 상기 제2 영역(BP2)에 형성된 배리어 패턴을 포함한다. 상기 백라이트 모듈(BLU)으로부터 제공된 광은 실질적으로 상기 제1 영역(BP1)을 투과하고 상기 제2 영역(BP2)을 투과하지 않는다.
상기 렌즈 유닛(LU)은 좌안용 배리어 패턴의 상기 제1 영역(BP1)을 통과한 광을 제1 외부초점(미 도시)에 제공한다. 상기 제1 외부초점으로 포커싱된 광은 사용자의 좌안(IL)에 제공된다.
도 3b에 도시된 것과 같이, 상기 우안 영상에 동기되어 우안용 배리어 패턴이 형성된다. 상기 우안용 배리어 패턴은 상기 제1 영역(BP1)에 형성된 배리어 패턴 및 상기 제2 영역(BP2)에 형성된 투과패턴을 포함한다. 상기 백라이트 모듈(BLU)으로부터 제공된 광은 실질적으로 상기 제2 영역(BP2)을 투과하고 상기 제1 영역(BP1)을 투과하지 않는다.
상기 렌즈 유닛(LU)은 상기 좌안용 배리어 패턴의 상기 제2 영역(BP2)을 통과한 광을 상기 제1 외부초점과 다른 제2 외부초점(미 도시)에 제공한다. 상기 제2 외부초점으로 포커싱된 광은 사용자의 우안(IR)에 제공된다.
결과적으로, 사용자는 상기 좌안 프레임 구간(Fn-L) 동안에 좌안(IL)을 통해 상기 좌안 영상을 수신하고, 상기 우안 프레임 구간(Fn-R) 동안에 우안(IR)을 통해 상기 우안 영상을 수신한다. 사용자는 상기 좌안 영상과 상기 우안 영상을 복합적으로 지각함으로써 입체감을 느낀다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재를 확대 도시한 단면도이다. 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 모드에서 동작하는 광학 제어부재를 도시한 도면이다. 도 5 내지 도 6b는 도 3a 및 도 3b의 좌측에 배치된 배리어 유닛(BU-L)과 그에 대응하는 렌즈 유닛(LU)을 대표적으로 도시하였다. 이하, 도 5 내지 도 6b를 참조하여 상기 광학 제어부재(LCM)에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 5에 도시된 것과 같이, 상기 배리어 유닛(BU-L)은 하부 베이스 기판(BS1), 상기 하부 베이스 기판(BS1)과 상기 제3 방향(DR3)으로 이격되어 배치된 상부 베이스 기판(BS2), 상기 하부 베이스 기판(BS1)과 상기 상부 베이스 기판(BS2) 사이에 배치된 고분자 분산형 액정층(PDLC10), 및 상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)에 전계를 인가하는 전극들(EPL1, EPU1, EPL2, EPU2)을 포함한다.
상기 하부 베이스 기판(BS1)과 상기 상부 베이스 기판(BS2)은 투명하다. 상기 하부 베이스 기판(BS1)과 상기 상부 베이스 기판(BS2) 각각은 유리기판, 플라스틱 기판일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 하부 베이스 기판(BS1)과 상기 상부 베이스 기판(BS2)은 기능성 광학부재로 대체될 수 있다. 또한, 상기 상부 베이스 기판(BS2)는 상기 렌즈 유닛(LU)에 의해 대체될 수 있다.
상기 제1 영역(BP1) 및 상기 제2 영역(BP2)에 대응하게 상기 하부 베이스 기판(BS1)의 상면 상에 제1 하부전극(EPL1) 및 제2 하부전극(EPL2)이 배치된다. 상기 제1 영역(BP1) 및 상기 제2 영역(BP2)에 대응하게 상기 상부 베이스 기판(BS2)의 하면 상에 제1 상부전극(EPU1) 및 제2 상부전극(EPU2)이 배치된다. 상기 하부전극들(EPL1, EPL2) 및 상기 상부전극들(EPU1, EPU2)은 투광성을 갖는 두께의 금속이거나, 투명한 금속 산화물을 포함할 수 있다. 미 도시되었으나, 상기 하부 베이스 기판(BS1)의 상기 상면 및 상기 상부 베이스 기판(BS2)의 상기 하면 각각에는 또 다른 기능층이 더 배치될 수 있다.
상기 하부전극들(EPL1, EPL2) 및 상기 상부전극들(EPU1, EPU2) 중 어느 하나의 전극들은 상기 배리어 유닛(BU-L)의 동작모드와 무관하게 공통 전압을 수신하는 공통 전극일 수 있다. 본 실시예에서 상기 상부전극들(EPU1, EPU2)은 공통 전극일 수 있다. 상기 하부전극들(EPL1, EPL2)은 동작모드에 따라 다른 전압을 수신하는 제어전극일 수 있다. 상기 하부전극들(EPL1, EPL2)에 인가되는 전압을 제어하여 상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)에 부분적으로 전계를 형성한다. 그에 따라 상기 제1 영역(BP1) 및 상기 제2 영역(BP2)에 배리어 패턴 또는 투과 패턴이 선택적으로 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 상부전극들(EPU1, EPU2)은 일체의 형상을 가질 수 있다. 미 도시되었으나, 상기 배리어 부재(BP)는 상기 동작제어신호(BPCON)를 수신하여 상기 하부전극들(EPL1, EPL2) 및 상기 상부전극들(EPU1, EPU2)에 구동전압을 제공하는 회로부를 더 포함할 수 있다.
상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)은 고분자 매트릭스(PM) 및 상기 고분자 매트릭스(PM)에 분산된 액정 방울들(Liquid Crystal Droplets, LPD)을 포함한다. 상기 액정 방울들(LPD) 각각은 소정의 방향으로 정렬된 복수 개의 액정분자들을 포함한다. 상기 액정 방울들(Liquid Crystal Droplets)의 방향성은 각각에 포함된 액정분자들이 지시하는 방향에 따라 결정된다. 액정분자들과 등방성의 저분자 물질의 혼합물을 상분리시켜 상기 액정 방울들(LPD)을 형성할 수 있다. 상기 상분리를 위해 자외선 조사법 또는 용매 건조법이 이용된다. 상기 저분자 물질은 상분리 과정에서 중합되어 고분자 매트릭스를 이룬다.
상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)에 전계가 형성되지 않을 때, 상기 액정 방울들(LDP)은 특정한 방향성 없이 랜덤하게 배열된다(oriented). 이때, 상기 액정 방울들(LDP)은 입사광을 산란시킨다. 실질적으로 상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)에 입사된 광은 반사된다.
상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)에 전계가 형성됨에 따라, 상기 액정 방울들(LDP)은 소정의 방향으로 정렬된다. 상기 액정 방울들(LDP)이 소정의 방향으로 정렬됨에 따라 상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)은 입사광을 투과시킨다. 상기 액정분자들의 상광 굴절률과 상기 고분자 매트릭스의 굴절률이 실질적으로 동일할 때, 상기 입사광의 투과율은 최대값을 갖는다.
상기 배리어 유닛(BU-L)은 편광판없이 상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)의 광학적 성질을 이용하여 상기 배리어 패턴 또는 투과패턴을 형성할 수 있다. 상기 편광판이 생략됨에 따라 상기 표시모듈(DM, 도 1 참조)에 입사되는 광량이 증가된다. 상기 표시모듈(DM)은 휘도가 높은 영상을 표시할 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 상기 렌즈 유닛(LU)은 평면부(SP)와 렌즈부(LP)를 포함한다. 상기 평면부(SP)는 상기 상부 베이스 기판(BS2)의 상면에, 예컨대 접착제에 의해 결합된다. 도 5에 도시된 상기 평면부(SP)의 스케일은 예시에 불과하다. 상기 평면부(SP)는 상기 배리어 유닛(BU-L)에 비해 더 큰 두께를 가질 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 평면부(SP)는 상기 상부 베이스 기판(BS2)을 대체할 수도 있다.
상기 렌즈부(LP)는 상기 렌티큘러 렌즈면(LLS)을 포함한다. 상기 평면부(SP)와 상기 렌즈부(LP)는 일체의 형상을 가질 수 있다. 상기 렌즈 유닛(LU)은 투명한 플라스틱 수지를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 렌즈부(LP)는 상기 평면부(SP)의 상면에, 예컨대 접착제에 의해 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 평면부(SP)는 생략되고, 상기 렌즈부(LP)는 상기 상부 베이스 기판(BS2)의 상면에 직접 결합될 수 있다.
상기 렌즈 유닛(LU)이 상기 배리어 유닛(BU-L)에 결합됨으로써 상기 렌즈 유닛은 대응하는 배리어 유닛(BU-L)으로부터 제공되는 광만을 수신할 수 있다. 상기 렌즈 유닛(LU)과 상기 배리어 유닛(BU-L) 사이의 간격이 최소화됨으로써, 상기 배리어 유닛(BU-L)으로부터 출사된 광이 인접한 렌즈 유닛으로 확산되지 않고, 대응하는 렌즈 유닛(LU)에만 제공될 수 있다. 따라서, 복수 개의 렌즈 유닛들 사이의 광 간섭이 감소된다.
이하, 도 5 및 도 6a를 참조하여 좌안용 배리어 패턴의 형성방법을 설명한다. 상기 제1 하부전극(EPL1)과 상기 제1 상부전극(EPU1)에는 서로 다른 전압이 인가되고, 상기 제2 하부전극(EPL2)과 상기 제2 상부전극(EPU2)에는 서로 동일한 전압이 인가된다. 상기 제1 상부전극(EPU1), 상기 제2 하부전극(EPL2) 및 상기 제2 상부전극(EPU2)에 상기 공통전압이 인가됨으로써, 상기 제1 상부전극(EPU1), 상기 제2 하부전극(EPL2) 및 상기 제2 상부전극(EPU2)는 동일한 전위를 갖는다.
상기 제1 영역(BP1)에 전계가 형성됨으로써, 상기 제1 영역(BP1)에 대응하는 상기 액정 방울들(Liquid Crystal Droplets)은 소정의 방향으로 정렬된다. 상기 제1 영역(BP1)에는 투과패턴이 형성된다.
상기 제2 영역(BP2)에 전계가 형성되지 않음으로써, 상기 제2 영역(BP2)에는 배리어 패턴이 형성된다. 상기 반사된 광은 상기 광학 제어부재(LCM) 하측에 배치된 광학시트(미 도시) 또는 반사판(미 도시)에서 반사된 후 상기 제1 영역(BP1)에 재 입사될 수 있다. 상기 렌즈 유닛(LU)은 상기 제1 영역(BP1)으로부터 제공된 광을 사용자의 좌안(IL, 도 3a 참조)에 제공한다. 상기 배리어 유닛(BU-L)에서 소멸되는 광이 감소됨으로써 광효율이 향상된다.
이하, 도 5 및 도 6b를 참조하여 우안용 배리어 패턴의 형성방법을 설명한다. 상기 제1 하부전극(EPL1)과 상기 제1 상부전극(EPU1)에는 서로 동일한 전압이 인가되고, 상기 제2 하부전극(EPL2)과 상기 제2 상부전극(EPU2)에는 서로 다른 전압이 인가된다. 상기 제1 상부전극(EPU1), 상기 제1 하부전극(EPL1), 및 상기 제2 상부전극(EPU2)에 상기 공통전압이 인가될 수 있다.
상기 제1 영역(BP1)에 전계가 형성되지 않음으로써 상기 배리어 패턴이 형성되고, 상기 제2 영역(BP2)에 전계가 형성됨으로써 상기 투과패턴이 형성된다. 상기 렌즈 유닛(LU)은 상기 제2 영역(BP2)으로부터 제공된 광을 사용자의 우안(IR, 도 3b 참조)에 제공한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 표시되는 2차원 영상을 도시한 도면이다. 이하, 2D 모드에서 동작하는 표시장치를 설명한다.
2D 모드의 표시모듈(DM)은 복수 개의 프레임 구간들마다 2차원 영상을 표시한다. 상기 복수 개의 프레임 구간들마다 상기 복수 개의 화소들(PX11~PXnm, 도 2 참조)에 2D 데이터 신호들이 각각 인가된다. 예컨대, 2D 모드의 프레임 구간은 3D 모드의 우안 프레임 구간과 좌안 프레임 구간의 연속된 구간에 대응할 수 있다. 즉, 상기 표시장치의 2D 모드의 구동주파수는 3D 모드의 구동주파수보다 저주파일 수 있다.
상기 2차원 영상에 동기되어 상기 배리어 유닛들(BU) 각각에 투과패턴이 형성된다. 상기 제1 영역(BP1) 및 상기 제2 영역(BP2) 각각에 투과패턴이 형성된다. 상기 제1 하부전극(EPL1)과 상기 제1 상부전극(EPU1)에는 서로 다른 전압이 인가되고, 상기 제2 하부전극(EPL2)과 상기 제2 상부전극(EPU2)에는 서로 다른 전압이 인가된다. 상기 백라이트 모듈(BLU)으로부터 제공된 광은 상기 배리어 유닛들(BU)을 통과하여 상기 렌즈 유닛들(LU)에 제공된다.
상기 렌즈 유닛들(LU)은 상기 백라이트 모듈(BLU)로부터 입사광을 외부의 다른 지점들에 제공한다. 실질적으로 상기 2차원 영상은 사용자의 우안(IR)과 좌안(IL)에 제공된다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재의 영역에 따라 다른 배치를 갖는 배리어 유닛 및 렌즈 유닛을 도시한 도면이다. 이하, 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 본 실시예에 따른 광학 제어부재(LCM)에 대해 설명한다. 다만, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8a 내지 도 8c 각각은 도 3a에 도시된 좌안용 배리어 패턴을 형성한 배리어 유닛들 중 일부의 배리어 유닛들(BU-C, BU-L, BU-R)을 도시하였다. 도 8a에 도시된 제1 배리어 유닛(BU-C)은 상기 제2 방향(DR2)에 있어서 상기 표시장치의 중심에 배치된다. 도 8b 및 도 8c에 도시된 제2 배리어 유닛(BU-L) 및 제3 배리어 유닛(BU-R)은 상기 제2 방향(DR2)에 있어서 상기 표시장치의 외측에 배치된다. 도 3a에 도시된 것과 같이, 상기 제2 배리어 유닛(BU-L)은 좌측에 배치되고, 상기 제3 배리어 유닛(BU-R)은 우측에 배치된다.
상기 제1 배리어 유닛(BU-C), 상기 제2 배리어 유닛(BU-L), 및 상기 제3 배리어 유닛(BU-R)은 상기 제2 방향(DR2)으로 정의된 제1 너비(W1)를 갖는다. 상기 제1 배리어 유닛(BU-C), 상기 제2 배리어 유닛(BU-L), 및 상기 제3 배리어 유닛(BU-R)은 실질적으로 동일한 너비를 갖는다.
상기 제1 배리어 유닛(BU-C), 상기 제2 배리어 유닛(BU-L), 및 상기 제3 배리어 유닛(BU-R)에 대응하는 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C), 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L), 및 상기 제3 렌즈 유닛(LU-R)은 상기 제2 방향(DR2)으로 정의된 제2 너비(W2)를 갖는다. 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C), 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L), 및 상기 제3 렌즈 유닛(LU-R)은 실질적으로 동일한 너비를 갖는다. 상기 제2 너비(W2)는 상기 제1 너비(W1)보다 작다.
실질적으로 표시장치의 중심으로부터 상기 제3 방향(DR3)으로 이격된 외부의 특정한 지점에 상기 좌안 영상을 집중시키기 위해, 각각의 상기 제2 방향(DR2)의 위치에 따라 렌즈 유닛들과 배리어 유닛들은 서로 다른 배치관계를 가질 수 있다.
도 8a에 도시된 것과 같이, 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C)은 상기 제1 배리어 유닛(BU-C)에 정렬된다. 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C)의 중심은 상기 제1 배리어 유닛(BU-C)의 중심과 실질적으로 일치된다. 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C)의 양단은 상기 제1 배리어 유닛(BU-C)에 중첩한다. 상기 제1 배리어 유닛(BU-C)의 상기 제1 영역(BP1)에 형성된 투과패턴으로부터 출사된 광은 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C)에게 실질적으로 수직하게 입사될 수 있다. 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C)은 상기 제1 배리어 유닛(BU-C)의 투과패턴으로부터 출사된 광을 사용자의 좌안(IL, 도 3a 참조)에 제공한다.
그에 반해 상기 제2 배리어 유닛(BU-L) 및 상기 제3 배리어 유닛(BU-R)은 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L) 및 상기 제3 렌즈 유닛(LU-R)으로부터 좌측 및 우측으로 각각 시프트된다. 상기 제2 배리어 유닛(BU-L) 및 상기 제3 배리어 유닛(BU-R)으로부터 출사된 광은 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L) 및 상기 제3 렌즈 유닛(LU-R)에게 비스듬히 입사될 수 있다.
도 8b에 도시된 것과 같이, 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L)의 일단은 상기 제2 배리어 유닛(BU-L)에 중첩하고, 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L)의 타단은 상기 제2 배리어 유닛(BU-L)에 중첩하지 않는다. 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L)의 상기 일단은 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L)의 상기 타단보다 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C)으로부터 더 멀리 이격된다. 도 8c에 도시된 것과 같이, 상기 제3 배리어 유닛(BU-R)에 중첩하는 상기 제3 렌즈 유닛(LU-R)의 일단은 상기 제3 배리어 유닛(BU-R)에 중첩하지 않는 상기 제3 렌즈 유닛(LU-R)의 타단보다 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C)으로부터 더 멀리 이격된다.
상기 제2 배리어 유닛(BU-L)이 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L)으로부터 좌측으로 시프트됨으로써 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L)의 외부초점은 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C)의 외부초점보다 우측으로 시프트된다. 상기 제3 배리어 유닛(BU-R)이 상기 제3 렌즈 유닛(LU-R)으로부터 우측으로 시프트됨으로써 상기 제3 렌즈 유닛(LU-R)의 외부초점은 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C)의 외부초점보다 좌측으로 시프트된다. 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L) 및 상기 제3 렌즈 유닛(LU-R)의 외부초점들이 시프트됨으로써, 상기 제1 렌즈 유닛(LU-C), 상기 제2 렌즈 유닛(LU-L), 및 상기 제3 렌즈 유닛(LU-R)은 각각의 위치와 무관하게 사용자의 좌안(IL, 도 3a 참조)에 상기 좌안 영상을 집중시킬 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재의 3D 동작을 도시한 도면이다. 도 9a 내지 도 9d는 상기 제2 방향(DR2)에 있어서 좌측에 배치된 하나의 배리어 유닛을 도시하였다. 이하, 도 1 내지 도 8c을 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 9a 내지 도 9d에 도시된 것과 같이, 배리어 유닛(BU-L10)은 제1 영역(BP1) 및 제2 영역(BP2)을 포함한다. 상기 제1 영역(BP1)은 제1 서브영역(BP1-1) 및 제2 서브영역(BP1-2)을 포함한다. 상기 제2 영역(BP2)은 제3 서브영역(BP2-1) 및 제4 서브영역(BP2-2)을 포함한다.
상기 제1 서브영역(BP1-1), 상기 제2 서브영역(BP1-2), 상기 제3 서브영역(BP2-1), 및 상기 제4 서브영역(BP2-2)은 독립적으로 배리어 패턴 또는 투과패턴을 형성할 수 있다. 미도시 되었으나, 상기 제1 서브영역(BP1-1), 상기 제2 서브영역(BP1-2), 상기 제3 서브영역(BP2-1), 및 상기 제4 서브영역(BP2-2) 각각에는 독립적으로 전계를 형성하기 위한 전극들이 배치된다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 것과 같이, 좌안 영상에 동기되어 제1 좌안용 배리어 패턴 및 제2 좌안용배리어 패턴이 형성된다. 상기 제1 좌안용 배리어 패턴은 상기 제1 서브영역(BP1-1)에 형성된 투과패턴을 포함하고, 상기 제2 좌안용 배리어 패턴은 상기 제2 서브영역(BP1-2)에 형성된 투과패턴을 포함한다. 상기 제1 좌안용 배리어 패턴 및 상기 제2 좌안용 배리어 패턴은 상기 좌안 영상을 서로 다른 외부의 지점들에 제공한다. 상기 외부의 지점들은 사용자의 좌안이 위치할 수 있는 가상의 지점들이다.
도 9c 및 도 9d에 도시된 것과 같이, 우안 영상에 동기되어 제1 우안용 배리어 패턴 및 제2 우안용 배리어 패턴이 형성된다. 상기 제1 우안용 배리어 패턴은 상기 제3 서브영역(BP2-1)에 형성된 투과패턴을 포함하고, 상기 제2 우안용 배리어 패턴은 상기 제4 서브영역(BP2-2)에 형성된 투과패턴을 포함한다. 상기 제1 우안용 배리어 패턴 및 상기 제2 우안용 배리어 패턴은 상기 우안 영상을 서로 다른 외부의 지점들에 제공한다. 상기 외부의 지점들은 사용자의 우안이 위치할 수 있는 가상의 지점들이다.
도 9a 내지 도 9d에 도시된 것과 같이 배리어 유닛(BU-L10)이 투과패턴들을 형성하는 동안에, 상기 표시패널(DP)은 제1 좌안 영상, 제2 좌안 영상, 제1 우안 영상, 및 제2 우안 영상을 순차적으로 표시할 수 있다. 사용자는 임의의 위치에서 상기 제1 좌안용 배리어 패턴과 상기 제1 우안용 배리어 패턴을 통해 포커싱된 상기 제1 좌안 영상과 상기 제1 우안 영상의 조합으로부터 3차원 영상을 인지할 수 있다. 사용자는 또 다른 위치에서 상기 제2 좌안용 배리어 패턴과 상기 제2 우안용 배리어 패턴을 통해 포커싱된 상기 제2 좌안 영상과 상기 제2 우안 영상의 조합으로부터 3차원 영상을 인지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 도 9a 및 도 9c에 도시된 것과 같이, 좌안 영상에 동기되어 제1 좌안용 배리어 패턴 및 제2 좌안용배리어 패턴이 형성될 수 도 있다. 상기 제1 좌안용 배리어 패턴은 상기 제1 서브영역(BP1-1)에 형성된 투과패턴을 포함하고, 상기 제2 좌안용 배리어 패턴은 상기 제3 서브영역(BP2-1)에 형성된 투과패턴을 포함한다. 상기 제1 좌안용 배리어 패턴 및 상기 제2 좌안용 배리어 패턴은 상기 좌안 영상을 서로 다른 외부의 지점들에 제공한다. 상기 외부의 지점들은 2명의 사용자들의 좌안들이 위치할 수 있는 가상의 지점들이다.
도 9b 및 도 9d에 도시된 것과 같이, 우안 영상에 동기되어 제1 우안용 배리어 패턴 및 제2 우안용 배리어 패턴이 형성될 수 있다. 상기 제1 우안용 배리어 패턴은 상기 제2 서브영역(BP1-2)에 형성된 투과패턴을 포함하고, 상기 제2 우안용 배리어 패턴은 상기 제4 서브영역(BP2-2)에 형성된 투과패턴을 포함한다. 상기 제1 우안용 배리어 패턴 및 상기 제2 우안용 배리어 패턴은 상기 우안 영상을 서로 다른 외부의 지점들에 제공한다. 상기 외부의 지점들은 2명의 사용자들의 좌안들이 위치할 수 있는 가상의 지점들이다.
도 9a 내지 도 9d에 도시된 것과 같이 배리어 유닛(BU-L10)이 투과패턴들을 형성하는 동안에, 상기 표시패널(DP)은 제1 좌안 영상, 제1 우안 영상, 제2 좌안 영상, 및 제2 우안 영상을 순차적으로 표시할 수 있다. 제1 사용자는 제1 지점에서 도 9a에 도시된 제1 좌안용 배리어 패턴을 통해 제공된 상기 제1 좌안 영상과 도 9b에 도시된 제1 우안용 배리어 패턴을 통해 제공된 상기 제1 우안 영상을 통해 3차원 영상을 인지할 수 있다. 제2 사용자는 상기 제1 지점과 다른 제2 지점에서 도 9c에 도시된 제2 좌안용 배리어 패턴을 통해 제공된 상기 제2 좌안 영상과 도 9d에 도시된 제2 우안용 배리어 패턴을 통해 제공된 상기 제2 우안 영상을 통해 상기 3차원 영상을 인지할 수 있다. 본 실시예에서 상기 제1 좌안 영상과 상기 제2 좌안 영상은 실질적으로 동일하고, 상기 제1 우안 영상과 상기 제2 우안 영상은 실질적으로 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 더 많은 외부의 지점들에 영상을 제공하기 위해서 상기 제1 영역(BP1) 및 상기 제2 영역(BP2) 각각은 2개 이상의 서브영역을 포함할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블럭도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재의 확대 단면도이다. 이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 실시예에 따른 표시장치를 설명한다. 이하, 도 1 내지 도 9d을 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 10에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 표시장치는 동작모드에 따라 외부초점 거리를 제어할 수 있는 초점 제어부재(LR10)를 포함한다. 상기 초점 제어부재(LR10)는 복수 개의 렌즈 유닛들(LU10)을 포함한다. 상기 렌즈 유닛들(LU10) 각각은 전계가 인가됨에 따라 다른 초점에 입사광을 제공할 수 있다.
구동 제어부(TCC)는 동작제어신호(LRCON)를 상기 초점 제어부재(LR10)에 제공한다. 상기 동작제어신호(LRCON)는 클럭신호, 동작모드 선택신호 등을 포함할 수 있다. 미 도시되었으나, 상기 초점 제어부재(LR10)는 상기 동작제어신호(LRCON)를 수신하여 상기 초점 제어부재(LR10)의 전극들에 구동전압을 제공하는 회로부를 더 포함할 수 있다.
도 11에 도시된 것과 같이, 상기 배리어 유닛(BU-L)의 전면 상에 렌즈 유닛(LU10)이 배치된다. 도 11에서 상기 배리어 유닛(BU-L)은 간략히 도시되었다.
상기 렌즈 유닛(LU10)은 베이스 기판(BS10), 상기 베이스 기판(BS10)에 결합되어 소정의 공간을 정의하는 바디부(BM), 및 상기 공간에 배치된 고분자 분산형 액정 복합물질(Nano-PDLC Composite Meterial, PDLC20)을 포함한다. 상기 베이스 기판(BS10)은 상기 배리어 유닛(BU-L)으로 대체될 수 있다.
또한, 상기 렌즈 유닛(LU10)은 전계를 형성하는 제1 전극(ELL)과 제2 전극(ELU)을 포함한다. 실질적으로 상기 공간은 상기 베이스 기판(BS10)의 상면과 상기 바디부(BM)의 렌티큘러 렌즈면(LLS10)에 의해 정의된다. 상기 제1 전극(ELL)은 상기 베이스 기판(BS10)의 상면 상에 배치되고, 상기 제2 전극(ELU)은 상기 바디부(BM)의 외면 상에 배치된다. 구체적으로, 상기 제2 전극(ELU)은 상기 바디부(BM)의 상면 상에 배치된다.
또한, 상기 렌즈 유닛(LU10)은 상기 제2 전극(ELU)을 보호하는 보호층(PL)을 더 포함한다. 상기 보호층(PL)은 투명한 유기층/무기층이거나, 상기 바디부(BM)의 상기 상면에 결합된 보호필름일 수 있다. 미 도시되었으나, 상기 베이스 기판(BS10)의 상면 및 상기 렌티큘러 렌즈면(LLS10) 각각에는 또 다른 기능층이 더 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 전극(ELU)은 상기 렌티큘러 렌즈면(LLS10) 상에 배치될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 전극(ELU)은 상기 베이스 기판(BS10)의 상기 제1 전극(ELL)이 배치된 층과 다른 층 상에 배치될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호층(PL)은 생략될 수 있다. 또한, 베이스 기판(BS10)은 생략되고, 상기 제1 전극(ELL)은 상기 배리어 유닛(BU-L)의 전면에 배치될 수 있다.
상기 고분자 분산형 액정 복합물질(Nano-PDLC Mixture, PDLC20)은 고분자 매트릭스(PM-N)와 상기 고분자 매트릭스(PM-N)에 분산된 액정 방울들(LPD)을 포함한다. 상기 고분자 매트릭스(PM-N)는 나노 고분자를 포함할 수 있다.
상기 액정 방울들(LPD)은 액정분자들과 고분자 매트릭스(PM-N)의 혼합물을 상분리시켜 형성될 수 있다. 상기 혼합물은 액정분자들 35wt%, 고분자 매트릭스(PM-N) 65wt%를 포함할 수 있다. 상기 고분자 매트릭스(PM-N)는 자외선 경화형 고분자일 수 있다. 상기 액정분자들은 네마틱 액정일 수 있다.
상기 고분자 매트릭스(PM-N)와 상기 액정분자들의 굴절률은 실질적으로 동일할 수 있다. 예컨대, 상기 고분자 매트릭스(PM-N)는 1.524의 굴절률을 갖고, 상기 액정분자들은 1.523의 상광 굴절률을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 상기 바디부(BM)는 상기 고분자 매트릭스(PM-N)와 동일한 고분자를 포함할 수 있다. 즉, 상기 바디부(BM)는 1.524의 굴절률의 자외선 경화형 나노 고분자를 이용하여 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 바디부(BM)는 상기 고분자 매트릭스(PM-N)와 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 다른 고분자를 포함할 수 있다.
상기 고분자 분산형 액정 복합물질(PDLC20)에 전계가 형성되지 않을 때, 상기 액정 방울들(Liquid Crystal Droplets)은 임의의 방향으로 랜덤하게 배열된다. 이때, 상기 고분자 분산형 액정 복합물질(PDLC20)의 유효 굴절률(effective refractive index)은 상기 바디부(BM)의 굴절률보다 크다. 그에 따라 상기 렌즈 유닛(LU10)을 통과하는 광의 위상 프로파일은 상기 렌트큘러 렌즈면과 유사한 형태를 갖는다. 상기 렌즈 유닛(LU10)은 입사광을 외부초점에 제공할 수 있다. 상기 외부초점으로 포커싱된 입사광은 사용자의 좌안 또는 우안에 제공될 수 있다.
상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)에 전계가 형성됨에 따라, 상기 액정 방울들(LPD)은 소정의 방향으로 정렬된다. 예컨대, 상기 액정 방울들(LPD)은 전계 방향에 평행한 방향으로 정렬될 수 있다. 상기 전계는 상기 제1 전극(ELL)과 상기 제2 전극(ELU)에 다른 전압이 인가됨으로써 형성된다. 본 실시예에서 수직 전계가 형성될 수 있다.
상기 액정 방울들(LPD)이 소정의 방향으로 정렬됨에 따라, 상기 전계에 수직한 면 상에서 정의되는 상기 고분자 분산형 액정 복합물질(PDLC20)의 유효 굴절률(effective refractive index)은 감소된다. 본 실시예에서 상기 전계에 수직한 면은 상기 베이스 기판(BS)의 상면에 평행한 면일 수 있다. 상기 고분자 분산형 액정 복합물질(PDLC20)의 유효 굴절률(effective refractive index)이 감소됨에 따라 상기 렌즈 유닛(LU10)을 통과하는 광의 위상 프로파일 변화량(phase profile gradient)은 감소된다. 따라서, 상기 렌즈 유닛(LU10)의 포커싱 기능은 약해진다.
상기 고분자 분산형 액정 복합물질(PDLC20)의 유효 굴절률(effective refractive index)이 상기 바디부(BM)의 굴절률과 실질적으로 동일한 값을 가질 때, 상기 렌즈 유닛(LU10)을 통과하는 광의 위상 프로파일은 상기 바디부(BM)의 상기 상면과 유사한 형태를 갖는다. 그에 따라, 상기 렌즈 유닛(LU10)의 포커싱 기능은 실질적으로 소멸된다(disappered).
상기 액정 방울들(Liquid Crystal Droplets)이 소정의 방향으로 정렬되었을 때의 상기 렌즈 유닛(LU10)의 외부초점 거리는 상기 액정 방울들(Liquid Crystal Droplets)이 임의의 방향으로 랜덤하게 배열되었을 때의 상기 렌즈 유닛(LU10)의 외부초점 거리에 비해 매우 큰 값을 갖는다. 상기 액정 방울들(Liquid Crystal Droplets)이 소정의 방향으로 완전히 정렬되었을 때의 상기 렌즈 유닛(LU10)의 외부초점 거리는 무한대일 수 있다.
상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)에 형성된 전계의 세기를 제어하여 상기 외부초점 거리를 제어할 수 있다. 상기 고분자 분산형 액정층(PDLC10)에 약한 전계를 형성하여 상기 고분자 분산형 액정 복합물질(PDLC20)에 전계가 형성되지 않을 때의 외부초점 거리 대비 외부초점 거리를 증가시킬 수도 있다.
도 12a 내지 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재의 3D 동작을 도시한 도면이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 3D 모드의 타이밍도이다. 도 12a 및 도 12b는 도 3a 및 도 3b의 좌측에 배치된 배리어 유닛(BL-U)과 그에 대응하는 렌즈 유닛(LU10)을 대표적으로 도시하였다.
상기 배리어 유닛(BL-U)은 좌안 프레임 구간(Fn-L) 동안에 좌안용 배리어 패턴을 형성하고, 우안 프레임 구간(Fn-R) 동안 우안용 배리어 패턴이 형성한다. 상기 좌안 프레임 구간(Fn-L) 동안에 상기 제1 영역(BP1)은 활성화 모드(ON)로 동작하고, 상기 제2 영역(BP2)은 비활성화 모드(OFF)로 동작한다. 상기 우안 프레임 구간(Fn-R) 동안에 상기 제1 영역(BP1)은 비활성화 모드(OFF)로 동작하고, 상기 제1 영역(BP1)은 활성화 모드(ON)로 동작한다.
상기 표시모듈(DM)이 3D 모드로 동작할 때, 상기 렌즈 유닛(LU10)은 비활성화 모드(OFF)로 동작한다. 상기 제1 전극(ELL)과 상기 제2 전극(ELU)은 동일한 전위를 갖는다. 상기 제1 전극(ELL)과 상기 제2 전극(ELU)에 동일한 전압이 인가되거나, 플로팅될 수 있다. 상기 제1 전극(ELL)과 상기 제2 전극(ELU) 사이에 전계가 형성되지 않는다.
도 12a에 도시된 것과 같이, 상기 좌안 프레임 구간(Fn-L) 동안에 상기 렌즈 유닛(LU10)은 상기 제1 영역(BP1)으로부터 제공된 입사광을 제1 외부초점(미 도시)에 제공한다. 상기 제1 외부초점에 포커싱된 입사광은 사용자의 좌안(IL, 도 3a 참조)에 제공된다. 도 12b에 도시된 것과 같이, 상기 우안 프레임 구간(Fn-R) 동안에 상기 렌즈 유닛(LU10)은 상기 제2 영역(BP2)으로부터 제공된 입사광을 제2 외부초점(미 도시 )에 제공한다. 상기 제2 외부초점에 포커싱된 입사광은 사용자의 우안(IR, 도 3b 참조)에 제공된다.
상기 표시모듈(DM)이 3D 모드로 동작할 때, 상기 렌즈 유닛(LU10)의 외부초점 거리를 증가시키기 위해 상기 렌즈 유닛(LU10)은 하프-활성화 모드로 동작할 수도 있다. 후술하는 활성화 모드(ON)에 비해 상기 제1 전극(ELL)과 상기 제2 전극(ELU) 사이에는 약한 전계가 형성된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 제어부재의 2D 동작을 도시한 도면이다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 2D 모드의 타이밍도이다. 도 14는 도 3a 및 도 3b의 좌측에 배치된 배리어 유닛(BL-U)과 그에 대응하는 렌즈 유닛(LU10)을 대표적으로 도시하였다.
2D 모드의 표시모듈은 복수 개의 프레임 구간들(Fn-1, Fn-2)마다 2차원 영상을 표시한다. 상기 복수 개의 프레임 구간들(Fn-1, Fn-2)마다 상기 복수 개의 화소들(PX11~PXnm, 도 2 참조)에 2D 데이터 신호들(DV-2D)이 각각 인가된다.
상기 복수 개의 프레임 구간들(Fn-1, Fn-2) 동안에 상기 제1 영역(BP1) 및 제2 영역(BP2)은 활성화 모드(ON)로 동작한다. 상기 2차원 영상에 동기되어 상기 배리어 유닛(BU-L)에 투과패턴이 형성된다. 상기 백라이트 모듈(BLU, 도 1 참조)으로부터 제공된 광은 상기 배리어 유닛(BU-L)의 투과패턴을 통과하여 상기 렌즈 유닛(LU10)에 제공된다.
상기 표시모듈(DM)이 3D 모드로 동작할 때, 상기 렌즈 유닛(LU10)은 활성화 모드(ON)로 동작한다. 상기 제1 전극(ELL)과 상기 제2 전극(ELU)에 서로 다른 전압이 인가된다. 상기 제1 전극(ELL)과 상기 제2 전극(ELU) 사이에 전계가 형성됨에 따라 상기 액정 방울들(LPD)은 소정의 방향으로 정렬된다. 전계의 세기를 증가시켜 외부초점 거리가 무한대에 가깝도록 상기 액정 방울들(LPD)을 소정의 방향으로 완전히 정렬시킬 수 있다.
상기 렌즈 유닛(LU10)의 포커싱 기능이 소멸됨으로써, 렌즈 유닛(LU10)은 생략된 것과 같다. 상기 초점 제어부재(LR10)에 포함된 복수 개의 렌즈 유닛들(LU10)의 주기와 상기 표시패널(DP)의 화소열들의 주기가 중복됨으로써 발생하는 무아레 현상이 방지될 수 있다. 또한, 포커싱되지 않은 2차원 영상이 제공됨으로써 시야각이 넓어진다. 따라서, 상기 2차원 영상의 표시품질이 향상된다. 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DP: 표시패널 PL1: 제1 편광자
PL2: 제2 편광자 BLU: 백라이트 모듈
BP: 배리어 부재 LR: 초점 제어부재
DM: 표시모듈

Claims (19)

  1. 광을 출사하는 광원;
    동작모드에 따라 2차원 영상 또는 3차원 영상을 생성하는 투과형 표시모듈; 및
    상기 광원과 상기 투과형 표시모듈 사이에 배치되고, 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 투과형 표시모듈에 제공하는 광학 제어부재를 포함하고,
    상기 광학 제어부재는,
    액정 방울들(Liquid Crystal Droplets)의 배열에 따라 입사광을 투과 또는 반사시키는 고분자 분산형 액정층을 포함하는 복수 개의 배리어 유닛들을 포함하고, 상기 복수 개의 배리어 유닛들 각각은 상기 3차원 영상에 동기되어 좌안용 배리어 패턴 및 우안용 배리어 패턴을 다른 시점에 형성하는 배리어 부재; 및
    상기 배리어 부재의 전면에 결합되고, 상기 복수 개의 배리어 유닛들에 대응하고 각각이 렌티큘러 렌즈면을 포함하는 복수 개의 렌즈 유닛들을 포함하고, 상기 복수 개의 렌즈 유닛들 각각은 상기 좌안용 배리어 패턴 및 상기 우안용 배리어 패턴에 동기되어 상기 3차원 영상을 외부의 서로 다른 지점들에 각각 제공하는 초점 제어부재를 포함하는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 배리어 유닛들 각각은 상기 2차원 영상에 동기되어 투과패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 3차원 영상은 교번하게 표시되는 좌안 영상과 우안 영상을 포함하고, 상기 좌안용 배리어 패턴은 상기 좌안 영상에 동기되어 형성되고, 상기 우안용 배리어 패턴은 상기 우안 영상에 동기되어 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 좌안용 배리어 패턴은 다른 시점에 형성되는 복수 개의 서브 좌안용 배리어 패턴들을 포함하고,
    상기 복수 개의 렌즈 유닛들 각각은 상기 복수 개의 서브 좌안용 배리어 패턴들에 동기되어 상기 외부의 서로 다른 지점들 중 일부의 지점들에 상기 좌안 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 배리어 유닛들 각각은,
    상기 고분자 분산형 액정층을 사이에 두고 배치된 제어전극 및 공통전극을 포함하고, 상기 제어전극은 서로 이격되어 배치된 제1 전극 및 제2 전극을
    포함하는 표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 제1 베이스 기판 상에 배치되고,
    상기 공통 전극은 상기 고분자 분산형 액정층을 사이에 두고 상기 제1 베이스 기판과 이격되어 배치된 상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 공통 전극은,
    상기 제1 전극에 마주하는 제1 공통 전극; 및
    상기 제2 전극에 마주하며 상기 제1 공통 전극과 이격되어 배치된 제2 공통 전극을 포함하는 표시장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 좌안용 배리어 패턴은 상기 제1 전극이 상기 제2 전극 및 상기 공통 전극과 다른 전위를 가질 때 형성되고,
    상기 우안용 배리어 패턴은 상기 제2 전극이 상기 제1 전극 및 상기 공통 전극과 다른 전위를 가질 때 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 투과패턴은 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 및 상기 공통 전극이 동일한 전위를 가질 때 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 배리어 유닛들과 복수 개의 렌즈 유닛들은 소정의 방향으로 나열되고,
    상기 복수 개의 배리어 유닛들 각각은 상기 소정의 방향으로 정의된 제1 너비를 갖고,
    상기 복수 개의 렌즈 유닛들은 각각은 상기 소정의 방향으로 정의되며 상기 제1 너비보다 작은 제2 너비를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수 개의 렌즈 유닛들은,
    상기 소정의 방향에서 중심에 배치된 제1 렌즈 유닛; 및
    상기 소정의 방향에서 외측에 배치된 제2 렌즈 유닛을 포함하고,
    상기 복수 개의 배리어 유닛들은 상기 제1 렌즈 유닛에 대응하는 제1 배리어 유닛을 포함하고, 상기 제1 렌즈 유닛의 양단은 상기 제1 배리어 유닛에 중첩하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수 개의 배리어 유닛들은 상기 제2 렌즈 유닛에 대응하는 제2 배리어 유닛을 포함하고,
    상기 제2 렌즈 유닛의 일단은 상기 제2 배리어 유닛에 중첩하고, 상기 제2 렌즈 유닛의 타단은 상기 제2 배리어 유닛에 중첩하지 않으며, 상기 제2 렌즈 유닛의 상기 일단은 상기 제2 렌즈 유닛의 상기 타단보다 상기 제1 렌즈 유닛으로부터 더 멀리 이격된 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 렌즈 유닛들 각각은,
    베이스 기판 상에 배치된 제1 전극;
    상기 베이스 기판에 결합되어 소정의 공간을 정의하는 상기 렌티큘러 렌즈면을 포함하는 바디부;
    상기 소정의 공간 내에 배치되고, 대응하는 렌즈 유닛의 외부초점 거리를 제어하는 고분자 분산형 액정 복합물질(PDLC Composite Meterial); 및
    상기 바디부 상에 배치된 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 상기 배리어 부재의 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 고분자 분산형 액정 복합물질은,
    고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스에 분산되며 각각이 액정분자들을 포함하는 액정 방울들을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 고분자 매트릭스는 나노 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 바디부는 상기 고분자 매트릭스와 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 바디부 상에 결합되어 상기 제2 전극을 커버하는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 투과형 표시모듈은,
    액정표시패널; 및
    상기 액정표시패널을 사이에 두고 배치된 2개의 편광자들을 포함하는 표시장치.

KR1020140031714A 2014-03-18 2014-03-18 표시장치 KR20150108989A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140031714A KR20150108989A (ko) 2014-03-18 2014-03-18 표시장치
US14/624,811 US20150268478A1 (en) 2014-03-18 2015-02-18 Display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140031714A KR20150108989A (ko) 2014-03-18 2014-03-18 표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150108989A true KR20150108989A (ko) 2015-10-01

Family

ID=54141956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140031714A KR20150108989A (ko) 2014-03-18 2014-03-18 표시장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20150268478A1 (ko)
KR (1) KR20150108989A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10317764B2 (en) 2016-03-03 2019-06-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and electronic device for executing screen security function
WO2021085682A1 (ko) * 2019-10-31 2021-05-06 엘지전자 주식회사 디스플레이 장치

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160124235A1 (en) * 2014-10-31 2016-05-05 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co. Ltd. Integral imaging three-dimensional liquid crystal device and the adopted optical apparatus thereof
CN107632451B (zh) * 2017-10-26 2020-05-12 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板、显示装置及显示方法
WO2022226725A1 (zh) * 2021-04-26 2022-11-03 京东方科技集团股份有限公司 光学模组及其制作方法、显示装置
KR20230103657A (ko) * 2021-12-31 2023-07-07 엘지디스플레이 주식회사 표시장치
DE102022202502A1 (de) 2022-03-14 2023-09-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Bildanzeigevorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Bildanzeigevorrichtung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5018046B2 (ja) * 2006-11-29 2012-09-05 富士ゼロックス株式会社 粒子分散層を含む積層体およびその製造方法、並びに光変調素子
JP5887107B2 (ja) * 2010-11-24 2016-03-16 株式会社半導体エネルギー研究所 液晶シャッタ眼鏡
KR20120069432A (ko) * 2010-12-20 2012-06-28 삼성전자주식회사 입체영상표시장치 및 그 구동 방법
JP2012194257A (ja) * 2011-03-15 2012-10-11 Japan Display West Co Ltd 表示装置および光バリア素子
EP2696233A4 (en) * 2011-03-29 2014-12-10 Toshiba Inc Kk THREE-DIMENSIONAL PICTURE-GENERATING DEVICE
CN102809829B (zh) * 2012-08-29 2014-12-03 京东方科技集团股份有限公司 一种立体显示装置及液晶光栅

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10317764B2 (en) 2016-03-03 2019-06-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and electronic device for executing screen security function
WO2021085682A1 (ko) * 2019-10-31 2021-05-06 엘지전자 주식회사 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20150268478A1 (en) 2015-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8531764B2 (en) Stereoscopic image display device using pattern retarder method and method for fabricating the same
KR101277223B1 (ko) 입체영상표시장치
US8743298B2 (en) Display device
KR20150108989A (ko) 표시장치
KR101255710B1 (ko) 영상표시장치
US10061135B2 (en) Stereoscopic image display device
KR20160092150A (ko) 표시 장치 및 표시장치의 구동 방법
CN106932960B (zh) 背光单元以及包括其的自动立体3d显示装置
KR20090045842A (ko) 액정전계렌즈를 이용한 입체표시장치
US20130088529A1 (en) Display unit
KR20150092424A (ko) 표시 장치
US20130107146A1 (en) Display apparatus
KR20090041628A (ko) 표시장치
JP2011002832A (ja) 映像表示装置および方法
KR20150016608A (ko) 무안경 입체 디스플레이 디바이스 및 구동 방법
JP2012226161A (ja) 表示装置
KR20120014870A (ko) 표시 장치 및 광 배리어 소자
JP2012226104A (ja) 表示装置
US10061136B2 (en) Display device and method for controlling the same
TWI448733B (zh) 可顯示二維與三維影像之畫面之立體顯示裝置
CN106970441B (zh) 背光单元和包括其的自动立体3d显示装置
KR101320513B1 (ko) 영상표시장치 및 이의 구동방법
KR102221553B1 (ko) 3차원 표시 장치 및 이를 위한 액정 렌즈 패널 장치
KR101958288B1 (ko) 3차원 영상 표시장치
TWI699592B (zh) 顯示裝置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid