KR20160038619A - 편광 제어 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치 - Google Patents

편광 제어 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160038619A
KR20160038619A KR1020140131948A KR20140131948A KR20160038619A KR 20160038619 A KR20160038619 A KR 20160038619A KR 1020140131948 A KR1020140131948 A KR 1020140131948A KR 20140131948 A KR20140131948 A KR 20140131948A KR 20160038619 A KR20160038619 A KR 20160038619A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
liquid crystal
electrodes
layer
crystal layer
Prior art date
Application number
KR1020140131948A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102207192B1 (ko
Inventor
윤아라
강훈
이영복
Original Assignee
엘지디스플레이 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 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020140131948A priority Critical patent/KR102207192B1/ko
Priority to CN201410858210.4A priority patent/CN105892119B/zh
Priority to US14/584,794 priority patent/US9645406B2/en
Publication of KR20160038619A publication Critical patent/KR20160038619A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102207192B1 publication Critical patent/KR102207192B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • 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
    • G02B30/22Optical 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 stereoscopic type
    • G02B30/25Optical 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 stereoscopic type using polarisation techniques
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3016Polarising elements involving passive liquid crystal elements
    • 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
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3025Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • 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
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/134309Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • 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
    • G02F1/13347Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals working in reverse mode, i.e. clear in the off-state and scattering in the on-state
    • 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
    • G02F2202/00Materials and properties
    • G02F2202/36Micro- or nanomaterials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)

Abstract

본 발명은 광 변조(modulation) 수단을 변경하여 구조를 단순화한 2D/3D 전환용의 편광 제어 필름과 이를 이용한 입체 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 편광 제어 필름은, 필름 기재;와, 상기 필름 기재 상에 서로 교번하는 복수개의 제 1 전극 및 제 2 전극; 및 상기 제 1, 제 2 전극을 포함한 상기 필름 기재 상에, 전압 무인가시 광학적 등방성을 갖고, 전압 인가시 광학적 이방성을 갖는 나노 액정들이 충진된 액정층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

편광 제어 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치 {Polarizing Control Film and Stereoscopic Display Device Using the Same}
본 발명은 입체 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 광 변조(modulation) 수단을 변경하여 구조를 단순화한 2D/3D 전환용의 편광 제어 필름과 이를 이용한 입체 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 3차원을 표현하는 입체화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에, 두 눈의 위치의 차이로 왼쪽과 오른쪽 눈은 서로 약간 다른 영상을 보게 된다. 이와 같이, 두 눈의 위치 차이에 의한 영상의 차이점을 양안 시차(binocular disparity)라고 한다. 그리고, 3차원 입체 영상 표시 장치는 이러한 양안 시차를 이용하여 왼쪽 눈은 왼쪽 눈에 대한 영상만 보게 하고 오른쪽 눈은 오른쪽 눈 영상만을 볼 수 있게 한다.
즉, 좌/우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하는 것이다. 이러한 능력을 통상 스테레오그라피(stereography)라 하며, 이를 표시 장치로 응용한 장치를 입체 표시 장치라 한다.
한편, 입체 표시 장치는 안경의 유무에 따라 안경 방식과 무안경 방식으로 나뉠 수 있다.
안경 방식으로 공간적으로 좌우 영상을 분리해서 표시하거나, 시분할 방식으로 좌우 영상을 분할해서 표시하는 방식이 대표적이다. 이 안경 방식에서는 3D(3-dimension) 영상을 시청시, 시청자가 안경을 착용해야만 하는 불편함이 있어, 무안경 방식의 입체영상 표시 장치가 대안으로 여겨진다.
무안경 방식은 일반적으로 좌안 영상과 우안 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴랙스 배리어나 렌티큘러 렌즈 등의 광학 소자를 표시 화면의 앞 또는 뒤에 설치하여 3D 영상을 구현한다.
그러나, 이러한 일반적인 무안경 방식의 입체 표시 장치는 3D 영상만 표시하고, 2D 영상의 전환은 불가한 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 광 변조 (modulation) 수단을 변경하여 구조를 단순화한 2D/3D 전환용의 편광 제어 필름과 이를 이용한 입체 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 편광 제어 필름은, 필름 기재;와, 상기 필름 기재 상에 서로 교번하는 복수개의 제 1 전극 및 제 2 전극; 및 상기 제 1, 제 2 전극을 포함한 상기 필름 기재 상에, 전압 무인가시 광학적 등방성을 갖고, 전압 인가시 광학적 이방성을 갖는 나노 액정들이 충진된 액정층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 이러한 나노 액정들은 집합체로 액정층 내에 존재하며 각각의 집합체의 장축의 길이는 550nm 보다 작은 것으로, 배향막 없이 초기 랜덤 배열에서, 편광이 시인되지 않는 특징을 가진다. 그리고, 상기 액정층은 상기 나노 액정들이 바인더와 결합되어 상기 필름 기재 상에 박층 부착되어 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 입체 표시 장치는, 영상을 표시하는 표시 패널;과, 서로 교번하는 복수개의 제 1 전극 및 제 2 전극을 덮으며, 전압 무인가시 광학적 등방성을 갖고, 전압 인가시 광학적 이방성을 갖는 나노 액정들이 충진된 액정층을 포함하는 편광 제어 필름; 및 상기 편광 제어 필름 상에, 내부에 렌즈층과 상기 렌즈층과 다른 광학적 성질의 평탄화층으로 이루어진 편광 렌즈 필름을 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.
이러한 입체 표시 장치는, 편광 렌즈 제어 필름의 제 1, 제 2 전극을 필름 기재 상에 형성하여, 그 배치로 필름 기재가 표시 패널에 접하거나 혹은 뒤집어서 편광 렌즈 필름측에 접하게 할 수 있으며, 혹은 필름 기재없이 직접 편광 렌즈 필름의 일면 상에 직접 배치시킬 수도 있다.
본 발명의 편광 렌즈 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 편광을 전압 인가 여부에 따라 스위칭 방식으로 제어하여, 평면 표시 및 입체 표시의 전환이 전압 인가 여부만으로 가능하다.
둘째, 편광 제어 필름의 구성에 있어서, 액정층을 액상의 액정 복합 재료를 코팅 방식을 코팅하고, 이를 경화시키는 래미네이션(lamination) 방식을 적용하여, 별도의 봉지재나 대향 기판을 요구치 않아 편광 제어 필름의 구성을 간략화할 수 있다.
셋째, 편광 제어 필름의 액정층을 이루는 액정 재료를 나노 액정을 이용하여, 전압 무인가시 랜덤 배열시에도, 그 사이즈가 매우 작아 입사광의 편광을 느끼지 않아 광학적 등방성을 이용할 수 있으며, 전압 인가시에는 원하는 복굴절을 일으켜, 편광을 전압 인가시에만 발생하도록 조절할 수 있다.
넷째, 일반적인 액정 패널의 경우, 전체 층이 유동성을 가져, 외력에 의해 액정 패널이 벤딩되었을 때 셀 갭이 무너지는 현상이 있는 데 반해, 본 발명의 편광 제어 필름은 액정층에 이용되는 나노 액정이 일차적으로 캡슐 내에 포함되거나 다수 나노 액정의 집합체를 단위로 하여, 캡슐 내 혹은 집합체 내에서만 나노 액정이 배열을 달리하는 것이다. 즉, 캡슐 또는 나노 액정 집합체가, 고정상의 바인더 내에 갇혀지거나 혹은 바인더를 사이사이에 포함시켜 나노 액정 집합체를 패킹화한 것으로, 바인더가 갖는 고형성으로 필름 상에 일정 두께를 유지할 수 있다. 즉, 셀 갭의 변화가 거의 없어, 외력 인가시 벤딩 후 원상태로의 복귀가 용이하다.
다섯째, 나노 액정의 특성에 의해 전압 무인가시 광학적 등방성을 갖는 것으로, 액정의 초기 배열을 유도하는 배향막 적용이 없어, 종래의 액정 패널 구조의 편광 제어 기능 구조 대비, 배향막을 생략하며, 이로 인한 러빙 방향의 정의가 요구되지 않아, 구성을 간략화하며 이로 인한 공정 비용 절감이 가능하다.
도 1은 본 발명의 입체 표시 장치를 나타낸 개략 단면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광 제어 필름을 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 제어 필름을 나타낸 단면도
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 입체 표시 장치에서, 각각 2D 모드와 3D 모드에서의 구동 원리를 나타낸 단면도
도 5a 및 도 5b는 나노 액정의 전압 인가 여부에 따른 배열을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광 제어 필름을 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 편광 제어 필름을 상측에서 관찰한 평면도
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 표시 장치를 나타낸 단면도
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입체 표시 장치를 나타낸 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 편광 제어 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 입체 표시 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 입체 표시 장치는, 영상을 표시하는 표시 패널(100)과, 서로 나란히 교번하는 복수개의 제 1 전극(221) 및 제 2 전극(222)을 덮으며, 나노 액정(nano liquid crystal)들이 충진된 액정층(250)을 포함하는 편광 제어 필름(200) 및 상기 편광 제어 필름(200) 상에, 내부에 광학 이방성의 렌즈층(310)과 상기 렌즈층과 일축 굴절률이 동일한 광학 등방성의 평탄화층(320)으로 이루어진 편광 렌즈 필름(300)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 표시 패널(100)과 편광 제어 필름(200) 사이 및 상기 편광 제어 필름(200)과 상기 편광 렌즈 필름(300) 사이는 각각 접착층이 구비될 수 있다.
본 발명의 입체 표시 장치는, 무안경 방식으로, 좌안 영상과 우안 영상을 분리할 수 있는 기능을 갖는 편광 안경 대신, 필름형의 편광 제어 필름 및 편광 렌즈 필름을 표시 패널 상에 적층 구조로 배치시켜, 이들의 스위칭 동작으로 입체 표시모드(3D mode)와 평면 표시(2D mode)를 선택적으로 수행한다.
이러한 본 발명의 입체 표시 장치는, 표시 패널(100) 상에, 편광 제어 필름(200)과 편광 렌즈 필름(300)이 차례대로 배치되고, 상기 편광 제어 필름(200)이 온/오프에 따라 3D 모드(입체 영상 표시 모드)와 2D 모드(평면 영상 표시 모드)를 구분하여 3D 모드일 경우에만, 들어오는 광의 진동 방향이 수직 교차하는 방향으로 선편광되게 출사하여 상기 편광 렌즈 필름(300)으로 입사시켜 결과적으로, 편광 렌즈 필름(300)에서 이를 굴절시켜 좌안 영상과 우안 영상의 분리를 수행한다. 2D 모드의 경우에는, 편광 제어 필름(200)은 일종의 투명 필름과 같은 기능을 하여, 들어오는 광의 진동 방향이 변화하지 않고, 표시 패널(100)에서 나오는 영상이 그대로 최종 편광 렌즈 필름(300)을 통해 출사된다.
상기 표시 패널(100)은 평면 영상 표시 모드와 입체 영상 표시 모드의 변환이 가능한 것으로, 평면 영상 표시 모드에는 평면 영상(2D image)를 표시하고, 입체 영상 표시 모드에는 한 화면 내에 좌안 영상과 우안 영상을 교번적으로 표시한다.
상기 표시 패널(100)은 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 전계 방출 표시 패널, 양자점 표시 패널이 될 수 있다. 그리고, 액정 표시 패널의 경우, 그 하부에 백라이트 유닛의 광원을 두어 하부에서 광 전달을 하게 되며, 나머지 표시 패널의 경우는 패널 내부에 발광 소자가 구비되어, 별도의 광원은 생략될 수 있다.
예를 들어, 상기 표시 패널(100)이 액정 표시 패널일 경우, 서로 대향된 제 1, 제 2 기판과, 그 사이에 충진된 액정층 및 제 1, 제 2 기판의 배면 상의 제 1, 제 2 편광판을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 액정층과 마주보는 제 1 기판 혹은 제 2 기판 상에는 각 픽셀별 동작을 제어하는 박막 트랜지스터 및 각 픽셀별 컬러 필터를 포함한 어레이가 구비된다.
만일, 상기 표시 패널(100)이 유기 발광 표시 패널일 경우에는, 기판 상에 각 픽셀별로 박막 트랜지스터를 포함한 박막 트랜지스터 어레이가 구비되며, 상기 박막 트랜지스터 어레이 상에 제 1, 제 2 전극 및 그 사이의 발광층을 포함한 유기막을 갖는 유기 발광 다이오드가 형성되며, 상기 박막 트랜지스터 어레이와 유기 발광 다이오드를 보호하며 외부로부터 수분 투습을 방지하는 배리어가 구비된다. 그리고, 상기 배리어 상에는 외부광의 시인을 방지하는 편광판이 위치한다.
상기 편광 제어 필름(200)은 각 표시 패널(100)의 최상면에 편광판이 있다면 그 상부에 위치하며, 이러한 편광판과 같은 광학 필름이 없다면, 표시 패널(100)의 최상면에 위치할 것이다.
또한, 편광 렌즈 필름(300)은 상기 편광 제어 필름(200) 상에 위치한다.
한편, 상기 편광 렌즈 필름(300)은 서로 다른 광학적 성질의 렌즈층(310) 및 평탄화층(320)으로 이루어지며, 굴곡을 갖는 렌즈층(310) 상을 상기 평탄화층(320)이 덮으며 표면이 평탄하게 한다. 경우에 따라, 상기 렌즈층(310)과 평탄화층(320)의 상하 관계는 반전될 수 있으며, 렌즈층(310)의 굴곡은 도시된 바와 같은 볼록 렌즈 형상을 가질 수도 있고, 혹은 오목 렌즈 형상을 가질 수도 있다.
상기 렌즈층(310)은 반원통형의 볼록렌즈 형상을 갖는다. 이러한 렌즈층(310)의 내부는 광학적 이방성을 갖는 물질로 채워지며 예를 들어, 액정 및 반응성 메소겐(reactive mesogen)의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이러한 렌즈층(310)을 채우는 물질은 자외선과 같은 광에 반응하여 경화되어 있다. 이로써, 상기 렌즈층(310)에 포함된 액정은 초기 배열된 상태로 고정된다. 혹은 상기 렌즈층(310)의 특정의 축 방향으로 연신하여 형성할 수 있다.
상기 렌즈층(310)을 이루는 물질은, 광학적 이방성을 갖는 것으로, 서로 다른 장축 굴절률 (ne)과 단축 굴절률(no)을 가진다. 여기서, 평탄화층(320)은 상기 렌즈층(310)의 장축 굴절률(ne) 또는 단축 굴절률(no) 중 어느 하나의 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 광학적 등방성으로 갖는 재료로 이루어진다. 이에 따라, 만일 편광 제어 필름(300)에 들어온 광이 상기 렌즈층(310)이 평탄화층(320)에 대해 갖는 다른 굴절률이 있는 축방향을 따라 진동된다면, 이러한 광은 상기 편광 렌즈 필름(300)을 거치며 렌즈층(310)과 평탄화층(320)간의 굴절률 차를 느껴 그 계면에서, 굴절되어 출사될 것이다. 이 경우, 광의 굴절 효과에 의해 입체 영상 표시가 가능하다. 그리고, 편광 제어 필름(300)에 들어온 광이 상기 렌즈층(310)과 평탄화층(320)이 동일한 굴절률이 있는 축방향을 따라 진동된다면, 입사된 광은 계면에서 굴절률 차를 느끼지 못하고, 입사된 광의 진동을 따라 그대로 출사된다.
즉, 상기 편광 렌즈 필름(300)에서 특정 축 방향의 광의 진동 중 계면에서 굴절률 차가 있는지 여부에 따라 출사되는 광의 편광이 결정되며, 이는 하부 편광 제어 필름(200)에서 나오는 광의 진동이 표시 패널(100)에서 나오는 광의 다른 방향으로 선편광되었는지 여부에 따라 결정되는 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 편광 제어 필름(200)의 구성 및 동작을 구체적으로 살펴본다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광 제어 필름을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 제어 필름을 나타낸 단면도이다.
그리고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 입체 표시 장치에서, 각각 2D 모드와 3D 모드에서의 구동 원리를 나타낸 단면도이며, 도 5a 및 도 5b는 나노 액정의 전압 인가 여부에 따른 배열을 나타낸 도면이다.
*제 1 실시예*
도 2와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광 제어 필름(200)은, 글래스 기판과 같이, 딱딱한 재료가 아닌, 연성을 갖는 얇은 필름 기재(210)상에 인쇄 방식으로 서로 나란한 제 1, 제 2 전극(221, 222)을 형성하고, 그 상부에, 라미네이션(lamination) 방식으로 복수개의 캡슐(255)을 바인더(251) 내에 분산시킨 액정층(250)을 박막 부착하여 형성한다.
한편, 상기 필름 기재(210)은 얇고 투명한 플라스틱 재질로, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: Polyethylene terephthalate), 트리아세틸 셀룰로오스 (TAC: Triacetyl Cellulose), 폴리카보네이트(PC: Poly carbonate)일 수 있다.
여기서, 캡슐(255)은 그 내부에 복수개의 나노 액정(255a)과 그 사이를 유동성의 폴리머(255b)가 채워진 것이다. 또한, 상기 캡슐(255)의 표면은 상대적으로 폴리머(255b)보다 경도가 있는 껍질(shell)을 가져 다른 캡슐(255)과 구분되어질 수 있다.
한편, 상기 액정층(250)의 제조는, 용매 내에 모노머와 복수개의 캡슐(255), 분산제, 계면 활성제, 광 개시제 등을 넣어, 상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)이 형성된 필름 기재(210) 상에 액상의 상태로 도포하고, 이를 자외선 경화하여, 모노머의 중합 반응을 촉진시켜 바인더(251)를 이루고, 상기 캡슐(255)은 상기 바인더(251) 내부에 갇혀 있다. 이 경우, 액정층 형성용 액상의 복합 재료를 필름 기재(210)에 도포 후 경화 공정에 의해 상기 액정층(250)이 필름 기재(210) 상에 화학적 결합력을 갖는 것으로, 별도의 부착력이 있는 접착층이 계면간에 요구되지 않고, 얇은 막상의 액정층(250) 형성이 가능하다. 이러한 상기 액정층 형성용 액상의 복합 재료는 점성이 있어, 필름 기재(210) 상에서 흘러내리지 않고 자외선 경화시 짧은 시간 내에 중합 반응으로 고형화될 수 있다.
이러한 제조 방법으로 형성된 액정층(250)의 상기 캡슐(255) 내의 나노 액정(255a)들은 모노머간의 중합 반응시 열이 가해지지 않거나 열이 가해지더라도 나노 액정 상변화 이하의 온도가 적용되어, 나노 액정(255a)은 캡슐(255) 내에서 전압 인가 여부에 따라 그 배열의 유동성을 가질 수 있다.
또한, 캡슐(255)의 사이즈는 그 직경이 가시광의 파장보다 작아, 제 1, 제 2 전극(221, 222)에 전압을 인가하지 않아 내부 액정(255a)이 랜덤 배열시 하부에서 들어오는 광이 굴절률 차를 느끼지 않고, 지연이나 굴절없이 그대로 출사되게 된다. 즉, 캡슐(255)의 사이즈는 가시광의 평균 파장 550nm 보다 작은 것이 바람직하며, 경우에 따라서는 가시광의 최소 파장 380nm보다 작게 할 수도 있다. 상기 나노 액정(255a)의 장축의 직경은 상기 캡슐(255)보다 직경과 같거나 작은 사이즈이다.
한편, 일반적인 액정 패널은 전극을 포함한 기판 외에 별도의 대향 기판을 구비하고, 상기 양 기판 사이에 액정층을 충진하고, 양 기판 사이의 가장자리를 둘러싸는 봉지재를 구비하는 구조이다. 본 발명의 액정층(250)은 일반적인 액정 패널과는 달리, 박층 부착방식으로, 캡슐(255) 및 바인더물질(251)로 경화되어, 제 1, 제 2 전극(221, 222)이 인쇄된 필름 기재(200) 상에 일종의 막상으로 접착된 구조를 갖는다.
이에 따라, 대향 기판, 봉지재 등을 생략할 수 있고, 더불어, 캡슐(255) 자체가 초기 광학적 등방성으로 배향을 정의할 필요가 없어, 배향막 또한 요구되지 않는다.
본 발명의 액정층(250)은, 캡슐(255), 바인더(251), 광개시제, 분산제 등을 포함한 액상 재료를 상기 필름 기재(210) 상에 래미네이션 한후, 자외선 경화 방식으로 경화시켜 형성한다. 필요에 따라 액상 재료 내에 용매가 포함될 수도 있으나 이는 경화 과정에서 휘발된다. 액상 재료 내의 광개시제나 분산제는 전체 액상 재료내 각각 1% 내외로 완성된 액정층(250) 내에서 미미한 양으로 남아있으며, 경화되어 남아있는 액정층(250)의 주된 성분은 캡슐(255) 및 경화된 바인더(251)이다. 그리고, 경화된 액정층(250)에서, 상기 캡슐(255) 및 바인더(251)는 상기 필름 기재(210)와 직접 접한다.
그리고, 상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)은 서로 평행하고, 일 방향으로 길게 형성되며, 경우에 따라 필름 기재(210)의 단변 방향에 대해 예각으로 기운 사선상으로 형성될 수 있다. 이러한 사선 형태는 하부 표시 패널의 최상면 편광판의 투과축이 필름 기재의 단변에 평행하거나 수직하지 않고, 예각으로 기운 사선 상이기 때문에 이를 고려한 것이고, 하부 표시 패널이 특정 투과축을 편광판을 구비하지 않는다면, 필름 기재의 단변과 평행하거나 수직한 방향으로 제 1, 제 2 전극(221, 222)의 길이 방향을 정하여도 좋다.
상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)은 둘 사이의 횡전계를 갖게 하기 위해, 서로 다른 전압을 인가할 수 있는 전압원(500)과 연결되며, 2D 모드와 3D 모드의 스위칭을 위해 전압원(500)은 제어부(550)와 연결된다.
한편, 상기 필름 기재(210) 상의 제 1, 제 2 전극(221, 222)은 금속 또는 전도성을 갖는 유기 재료로 형성되며, 예를 들어, 그 재료로 차광 금속을 이용시는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 중의 어느 하나의 금속이거나 이들의 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 전도성을 갖는 유기 재료로 형성시는 CNT(Carbon Nano Tube), Graphen 등을 이용할 수 있다. 또는 투명 전극을 이용할 수도 있다.
한편, 상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)은 금속 인쇄 방식으로 형성되는데, 이는 상대적으로 글래스 등의 기판보다는 연성이며 내열성이 적은 필름 기재(210) 상에는 일반적인 스퍼터링 방식의 금속 형성이 어렵기 때문에, 제안된 것이다.
그러나, 상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)의 형성 방식은 인쇄 방식에 제한되지 않고, 필요에 따라, 상기 제 1, 제 2 전극은 스퍼터링(sputtering) 방식으로도 형성 가능하며, 공정적인 제한이 없다면 다른 방식으로도 적용 가능하다.
금속 인쇄 방식은 첫번째 예로, 스테이지 상에 필름기재를 장착하고, 상기 필름 기재 상에 금속 재료 물질을 전면 형성한 후, 특정 돌출 패턴을 표면에 갖는 실리콘 블랭킷을 필름 기재 상에 롤링하여, 특정 돌출 패턴이 필름 기재 상에 전사시킨 후, 이어, 상기 돌출 패턴에 의해 노출된 상기 금속 재료 물질을 남겨, 상기 돌출 패턴의 형상대로 금속을 남겨 제 1, 제 2 전극을 형성하는 것이다.
금속 인쇄 방식의 두번째 예로, 특정의 요부 및 철부를 갖는 몰드를 준비한 후, 상기 몰드를 패턴 정의 물질을 표면에 갖는 필름 기재에 접합시켜, 상기 몰드의 요부에 대응되어 상기 필름 기재 상에 패턴 정의층을 남긴 후, 상기 패턴 정의층이 없는 부위에 액상의 금속 잉크를 채운 후 이를 경화시켜 제 1, 제 2 전극을 형성하는 것이다. 이 경우, 상기 패턴 정의층은 제 1, 제 2 전극의 형성 후 제거될 수 있다.
이러한 제 1, 제 2 전극(221, 222)의 형성 방식은 공정에서, 상술한 예에 한하지 않고, 상기 필름 기재를 손상시키지 않는 점에서 가변적일 수 있다.
한편, 상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)은 그 폭이 0.1㎛ 내지 10㎛의 수준이며, 이는 개구율을 저하시키지 않으며 패턴의 단선을 유발되지 않는 조건에서 변동될 수 있다.
또한, 상기 액정층(250)은 그 상부의 편광 렌즈 필름(300)과의 사이에 접착층을 더 개재하여 부착되거나, 혹은 액정층(250)의 표면이 직접 편광 렌즈 필름(300)과 접할 수 있으며, 이 경우, 보다 자세하게는 액정층(250)을 이루는 바인더(251)와 캡슐(255)이 상기 편광 렌즈 필름(300)의 일면이나 혹은 접착층과 접하게 된다.
즉, 상기 캡슐(255)내의 나노 액정(255a)은, 제 1, 제 2 전극(221, 222)에 전압이 인가되지 않았을 때는, 도 5a와 같이, 랜덤하게 배열되고, 제 1, 제 2 전극(221, 222)에 전압이 인가될 때는, 도 5b와 같이, 횡방향으로 배열된다. 즉, 상기 캡슐(255) 내에서 액정(255a)은 전압 인가 여부에 따라 유동성을 가진다.
한편, 상기 나노 액정(255a)은 그 사이즈가 매우 작아 전압이 인가되지 않은 랜덤 배열 상태에서, 도 4a와 같이, 상기 나노 액정(255a)을 포함한 캡슐(255)과 바인더(251)로 채워진 액정층(250)에 광이 통과할 때, 편광을 느끼지 않고 표시 패널(100)에서 투과된 광이 그대로 통과되는 것으로, 액정층(250)은 일종의 광학적 등방성 상태로 여겨진다. 즉, 하부의 표시 패널(100)에서 제 1 방향으로 진동하는 선형 편광된 광은 상기 편광 제어 필름(200)에서, 아무런 편광을 느끼지 못하고 출사되며, 상기 편광 렌즈 필름(300)에서는 제 1 방향의 진동에서 상기 렌즈층(310) 및 평탄화층(320)의 해당 축의 굴절률 차이가 없어, 최종적으로 상기 편광 렌즈 필름(300)에서도 제 1 방향으로 진동되는 광이 그대로 출사되어, 평면 영상 표시가 이루어진다. 즉, 평면 영상 표시 모드에서는, 표시 패널(100)에서 출사되는 평면 영상이 상기 편광 제어 필름(200)과, 편광 렌즈 필름(300)에서 변화없이 그대로 출사한다.
또한, 도 4b 및 도 5b와 같이, 상기 나노 액정(255a)은 양의 굴절률을 갖는 것으로, 입체 영상 표시 모드에서 전압이 인가되면, 전계의 방향을 따라 나노 액정(255a)의 배열이 이루어진다. 이러한 액정층(250)에 전압이 인가되면, 하부에 나란한 제 1, 제 2 전극(221, 222)의 배열과, 상기 두 전극에 서로 다른 전압 인가로 횡전계가 조성되어, 횡전계 방향으로 나노 액정(255a)들은 배열되고, 이에 따라 복굴절이 발생되어, 하부에서 제 1 방향으로 진동한 광은 이와 수직한 방향 제 2 방향으로, 입사광의 90° 선편광된 광이 상기 편광 렌즈 필름(300)에서 출사된다.
즉, 입체 영상 표시 모드에서는 표시 패널(100)에서 출사되는 좌안 영상과 우안 영상을 상기 편광 제어 필름(200)에서 편광 제어 필름(200)의 스위칭 동작으로, 90°틀어진 방향의 선편광으로 출사시켜, 상기 편광 렌즈 필름(300)에서 선편광된 광이 렌즈층(310)과 평탄화층(320)의 계면에서의 굴절률 이방성을 느껴 상기 렌즈층(310)과 평탄화층(320)의 계면에서 굴절되고, 광은 시청자의 좌안과 우안으로 영상이 수렴되고, 이로써, 좌안 영상과 우안 영상으로 분리되어 시청자에게 시인되어 입체 영상이 인식된다. 이 경우, 도시된 도면에서는, 상기 렌즈층(310)은 그 길이 방향(도면 상의 지면을 관통하는 방향, 상기 렌즈층(310)은 반원통형의 렌즈 형상이 제 1 방향으로 나란히 배열되어 있다)으로 장축 굴절률 (ne)을 가지며, 이의 교차 방향인 제 1 방향으로 단축 굴절률(no)을 가진다. 여기서, 평탄화층(320)은 상기 렌즈층(310)의 장축 굴절률(ne)과 동일한 굴절률을 갖는 광학적 등방성으로 갖는 재료로 이루어진다.
이로써, 상기 편광 제어 필름(200)의 스위칭 온 동작으로, 상기 편광 렌즈 필름(300)에 선편광되어 들어와 상기 렌즈층(310)의 길이 방향으로 진동하는 광은 렌즈층(310)과 평탄화층(320)의 굴절률을 다르게 느껴 그 경계에서 굴절되나, 스위칭 오프 동작으로 상기 렌즈층(310)의 길이 방향과 수직한 방향에서 진동하는 광은 렌즈층(310)과 평탄화층(320)의 굴절률을 동일하게 느껴 그 경계에서 굴절되지 않는다. 이러한 특성을 이용하여, 평면 영상과 입체 영상을 선택적으로 표시할 수 있다.
*제 2 실시예*
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 제어 필름을 나타낸 단면도이다.
도 3과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 제어 필름에 있어서, 필름 기재(210) 상에 제 1, 제 2 전극(221, 222)을 형성하는 방법은 상술한 제 1 실시예와 같다.
상기 제 1 실시예와 차이점은 액정층의 구성으로, 제 2 실시예에서는, 복수개의 나노 액정을 그룹핑한 액정군(260)이 패킹되어, 액정층(270)을 이룬다.
이 경우, 상기 필름 기재(210)와 상기 액정층(270) 내의 나노 액정들(260a) 및 바인더(262)가 직접 접할 수 있다.
이 경우에도, 상기 액정군(260) 내의 나노 액정들(260a)은 제 1, 제 2 전극(221, 222)에 전압 인가 여부에 따라, 미인가시는 랜덤 배열, 인가시는 횡방향으로 배열된다.
즉, 상기 액정층(270)은 상술한 제 1 실시예와 다른 제법으로 액정층(250)이 정의된 것이지만, 전압 인가여부에 따른 스위칭 온/오프 동작은 동일한 기능을 갖는다.
이러한 액정층(270)은 나노 액정을 모노머, 광개시제 및 분산제를 포함시킨 액상 재료를 상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)이 형성된 필름 기재(210)에 코팅시킨 후, 이에 자외선을 조사하여 상분리를 거치면, 복수개의 나노 액정이 그룹핑되어 유동성의 구형상을 갖는 액정군(260)을 이루며 배열된다. 그리고, 이 과정에서, 모노머는 서로 중합반응으로 결합되어 바인더를 이루고, 그 사이사이에 구형상의 액정군을 가두며, 경화가 이루어진다.
이 경우, 상기 액정군(260)이 각각이 동일한 형상을 갖는 것은 아니고, 상분리 과정에서 개별개별이 내부에 서로 다른 개수의 나노 액정을 포함한다거나 혹은 그룹핑된 형상이 서로 다른 형상을 가지도록 할 수 있다.
상술한 제 1, 제 2 실시예와 같이, 상기 액정층 내의 캡슐 또는 나노 액정이 그룹핑된 액정군(260)은 점성 및 중합 반응을 갖는 바인더 내에 가두어진 상으로 경화되기에, 별도의 액정을 봉지하는 구조가 없어도 액정층(270)은 박막 상으로 상기 필름 기재(210) 상의 부착이 가능한 것이다.
상기 액정군(260)은 제 1 실시예의 캡슐과 마찬가지로, 나노 액정을 포함하는 것으로, 전압 무인가시 나노 액정은 랜덤하게 배열되어 있으며, 전압 인가시 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 횡전계를 따라 배열된다. 이러한 나노 액정은 그 직경이 550nm 보다 작으며, 바람직하게는 가시광선이 최소 파장 380nm보다 작을 수 있다.
즉, 본 발명의 액정군(260)에 포함되는 나노 액정은 일반적인 액정 패널에 포함되는 액정과 달리 장축의 길이가 550nm 보다 작은 액정으로, 제 1, 제 2 전극(221, 222)에 전압이 인가되지 않았을 때는, 나노 액정이 랜덤하게 배향되어, 하부 표시 패널(100)로부터 들어온 광이 갖는 진동 방향 그대로 출사된다.
그리고, 제 1, 제 2 전극(221, 222)에 전압 인가시에는, 나노 액정이 제 1, 제 2 전극의 길이 방향(지면을 관통하는 방향)에 수직한 횡 방향으로 배열되고, 상기 배열성에 의해 액정층(270) 통과하는 광은 복굴절을 느껴 제 1 방향의 광의 진동 방향을 갖는 입사광에 대해 90° 선편광된 것으로 느껴 이와 수직한 제 2 방향의 광의 진동 방향을 갖도록 출사되고, 상기 편광 렌즈 필름(300)은 제 2 방향에서 굴절률 차를 느껴 상기 렌즈층(310)과 평탄화층(320)의 계면에서 굴절되어, 최종 영상은 시청자의 좌안과 우안으로 나뉘어 인식된다. 이로써 입체 표시가 시인된다.
* 제 3 실시예*
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광 제어 필름을 나타낸 단면도이다.
도 6과 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광 제어 필름(200)은, 필름 기재(210)와, 상기 필름 기재(210) 상에 서로 교번하는 복수개의 제 1 전극(221) 및 제 2 전극(222) 및 상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)을 포함한 상기 필름 기재 (210)상에, 각각 장축의 직경이 550nm 보다 작은 액정군(280)을 단위로 하여, 상기 액정군(280)이 바인더(282)와 결합되어 채워진 액정층을 포함하여 이루어진다.
이 경우, 상기 액정층은 제 1, 제 2 전극(221, 222)을 포함한 필름 기재(210) 상에, 액정군(280)과 래미네이션(lamination) 방식으로 형성된 것은 제 1, 제 2 실시예와 동일하며, 전압 무인가시 특정의 초기 배향을 유도하기 위해, 제 1, 제 2 전극(221, 222)을 포함한 필름 기재(210) 상에 배향막(285)을 구비하는 점에서 차이를 갖는다.
이 경우, 배향막(285)의 초기 방향은 제 1, 제 2 전극(221, 222)에 서로 다른 전압 인가시 발생되는 횡전계로 액정군(280) 내의 액정(280a)이 배열되는 것과 다른 배열을 갖는 것으로, 예를 들어, 도시된 바는 일예로 초기 배향이 제 1, 제 2 전극(221, 222)의 길이 방향에 대해 예각으로 기울어진 형상을 들었다. 그러나, 이에 한하지 않고, 전압 인가시와 액정군(280) 내의 액정(280a)의 다른 배열을 갖는다면, 배향막(285)의 배향 방향은 다르게 정의 가능하다.
도 7은 본 발명의 편광 제어 필름의 일예를 상측에서 관찰한 평면도이다.
도 7과 같이, 본 발명의 편광 제어 필름(200)은 필름 기재(210) 상에, 필름 기재(210)의 단변 방향에 대해 예각 방향으로 기울여진 사선 방향으로 서로 나란하게 제 1, 제 2 전극(221, 222)을 배치할 수 있다. 이러한 제 1, 제 2 전극(221, 222)의 배치는 하부에 위치하는 표시 패널(100)의 최상면 편광판의 편광축이 표시 패널(100)의 기판의 단변에 대해 예각 방향으로 기울여졌기 때문에 이를 고려한 것으로, 만일, 편광판이 없거나 편광 축의 방향이 다르다면, 상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)은 그 길이 방향이 필름 기재(210)의 단변에 수평/수직하거나 혹은 그 기울여진 각도가 조절될 수 있다. 또한, 제 1, 제 2 전극(221, 222)의 형상은 상술한 예에 한하지 않고, 제 1, 제 2 전극간 평행을 유지하여, 상기 제 1, 제 2 전극(221, 222)은 지그재그(zigzag) 형상을 취할 수 있다.
한편, 상기 제 1 전극(221)과 제 2 전극(222)은 서로 다른 전압이 인가되어야 할 것으로, 그 외곽 부위에 동일한 전압이 인가되는 제 1 전극(221)끼리 연결하는 제 1 연결 배선(221a)과, 제 2 전극(222)끼리 연결하는 제 2 연결 패턴(222a)이 있고, 상기 제 1 연결 배선(221a)과 제 2 연결 패턴(222a)은 각각 서로 다른 패드 전극(221b, 222b)과 접속된다. 그리고, 상기 패드 전극들(221b, 222b)은 전압원(도 2 및 도 3의 500)과 연결되어, 전압 신호를 인가받는다.
한편, 상술한 실험에서, 상기 제 1, 제 2 전극간의 전압 차는 제 1, 제 2 전극의 이격 정도 및 제 1, 제 2 전극의 전극 폭, 나노 액정의 전압인가시 갖는 Δn, 액정층의 두께에 따라 변동될 수 있는 것으로, 반드시 이 조건에 한한 것은 아니다.
이하, 본 발명의 입체 표시 장치의 다른 실시예들에 대해 살펴본다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 8의 입체 표시 장치는, 도 1의 편광 제어 필름의 형상을 상하를 반전시킨 것으로, 필름 기재(210)의 위치를 편광 렌즈 필름(300)측에 인접하게 위치시킨 것으로, 나머지 구성으로 표시 패널(100)과 편광 렌즈 필름(300)의 구성은 도 1에서 설명한 바와 같다.
즉, 본 발명의 입체 표시 장치에 있어서, 필름 기재(210)와 액정층(250)의 상하 관계는 광학 특성을 영향을 주지 않는다.
도시된 제 1 접착층(410)과 제 2 접착층(420)은 각각 편광 제어 필름(200)의 양 면에 위치시킨 것으로, 액정층(250) 및 필름 기재(210)의 표면에 접착되어, 각각 표시 패널(100)과 편광 렌즈 필름(300)에 부착된다.
이 경우, 상기 액정층(250)은 그 하부 표시 패널(100)과의 사이에 제 1 접착층(410)을 개재하여 부착되어, 상기 액정층(250)을 이루는 바인더(251)와 캡슐(255)이 직접 제 1 접착층(410)에 접하게 된다. 그리고, 상기 필름 기재(210)의 제 1, 제 2 전극이 인쇄되지 않은 표면이 상기 제 2 접착층(420)과 접한다.
또한, 도 8의 입체 표시 장치의 편광 제어 필름(200)의 액정층(250)은 도 2와 같이, 제 1 실시예의 편광 제어 필름으로 도시되어 있지만, 이에 한하지 않고, 제 2 실시예와 같이, 액정군이 패킹된 형태로도 가능할 것이다.
또한, 본 발명의 입체 표시 장치에 있어서, 편광을 제어하는 편광 제어 필름(200)은 그 대표적인 예로, 제 1, 제 2 실시예를 설명한 것으로, 이에 한하지 않고, 점성이 있는 액상의 굴절률 조절 재료를 필름 기재에 롤투롤(roll-to-roll)로 막상으로 도포하고, 이를 경화시켜 고형의 박막 굴절률 조정층의 형성이 가능하다면, 그 적용의 확장이 가능할 것이다. 이 경우, 고형의 박막 굴절률 조정층의 전압 인가 여부에 따라 굴절률이 변화하는 것이며, 전압 무인가시 광학적 등방성을 유지하고, 전압 인가시는 입사광의 광의 진동 방향과 교차하는 광의 진동 방향으로 출사광을 유도하는 기능을 한다.
여기서, 상기 액정층(250)은, 상기 나노 액정들이 복수개 그룹핑된 액정군과 함께 바인더를 포함시켜 이루어진다. 액정군(액정 집합체)의 형태는 캡슐과 같이은 다른 액정과 구분하는 shell을 가질 수도 있고, 혹은 상분리에 의해 복수개의 나노 액정간 결합하려는 응력으로 별도의 쉘이나 폴리머 물질 없이, 액정끼리 집합체를 이룰 수도 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입체 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9과 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는, 먼저, 편광 렌즈 필름(300)을 마련한 후, 상기 편광 렌즈 필름(300)의 일 표면을 제 1, 제 2 전극(511, 512)의 직접적인 형성면으로 한 것으로, 이러한 실시예에서는 편광 제어 필름에서, 필름 기재를 삭제하고 있다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 전극(511, 512)은 구리, 은, 금, 알루미늄, 크롬 중의 어느 하나의 금속이거나 이들의 화합물을 인쇄 방식으로 형성한 것으로, 미세 폭, 미세 피치 조절이 용이하며, 스퍼터링 공정에서와 같은 내열성, 내충격성이 요구되지 않아, 상기 편광 렌즈 필름(300)은 글래스 기판과 같은 딱딱한 경도가 요구되지 않고, 이러한 인쇄 공정에서는 일반 플라스틱 필름 수준의 경도를 가져도 패턴 형성이 가능하다.
이 경우, 액정층(250)은 미세 액정을, 폴리머와 함께 포함한 캡슐(255)에 넣어, 복수개의 캡슐(255)을 바인더 내에 포함시킨 것으로, 상술한 도 8의 예와 같고, 또한, 편광 제어 필름의 제 2 실시예와 같이, 미세 액정을 복수개 갖는 액정군을 패킹하여 바인더로 결합한 형태로 액정층(270)을 형성할 수도 있을 것이다. 이 경우, 상기 액정층(250)의 캡슐(250) 혹은 액정군(260)의 나노 액정과 바인더(251 또는 262)는 상기 편광 렌즈 필름(300)의 일면에 접한다.
또한, 상술한 실시예들에서는 상기 편광 제어 필름이 전압 무인가시 2D, 전압 인가시 3D로 한정한 예를 설명하였지만, 필요에 따라 편광 제어 필름 외측의 표시 패널의 편광판의 편광축 혹은 편광 렌즈 필름의 층간 굴절률 이방성의 설계를 달리하여 전압 인가시와 무인가시의 표시 상태를 반전, 즉, 전압 인가시는 2D( 평면 영상 표시), 전압 무인가시는 3D(입체 영상 표시)로 반전시킬 수도 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 표시 패널 200: 편광 제어 필름
210: 필름 기재 221, 511: 제 1 전극
222, 512: 제 2 전극 250: 액정층
251: 바인더 255a: 나노 액정
255b: 폴리머 255: 캡슐
260: 액정군 260a: 나노 액정
262: 바인더 270: 액정층
300: 편광 렌즈 필름 310: 렌즈층
320: 평탄화층 410: 제 1 접착층
420: 제 2 접착층 500: 전압원
550: 제어부

Claims (20)

  1. 필름 기재;
    상기 필름 기재 상에 서로 교번하는 복수개의 제 1 전극 및 제 2 전극; 및
    상기 제 1, 제 2 전극을 포함한 상기 필름 기재 상에, 전압 무인가시 광학적 등방성을 갖고, 전압 인가시 광학적 이방성을 갖는 나노 액정들이 충진된 액정층을 포함하여 이루어진 편광 제어 필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액정층은, 나노 액정들이 복수개 그룹핑된 액정군을 단위로 하여 채워진 것이며, 상기 액정군 내에서 전압 인가 여부에 따라 상기 나노 액정들이 배열을 달리하는 것을 특징으로 하는 편광 제어 필름.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 액정군의 장축의 직경은 550nm보다 작은 것을 특징으로 하는 편광 제어 필름.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 액정군들이 바인더와 결합되어 상기 필름 기재 상에 박층 부착된 것임을 특징으로 하는 편광 제어 필름.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 필름 기재와 상기 액정층 내의 나노 액정들 및 바인더가 직접 접하는 것을 특징으로 하는 편광 제어 필름.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 액정군은 각각의 미세 캡슐 단위로 존재하며, 상기 나노 액정들이 복수개의 미세 캡슐 내에 포함되고, 상기 미세 캡슐들이 바인더와 결합되어 상기 필름 기재 상에 박층 부착된 것임을 특징으로 하는 편광 제어 필름.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 필름 기재와 상기 액정층 내의 미세 캡슐 및 바인더가 상기 필름 기재에 직접 접하는 것을 특징으로 하는 편광 제어 필름.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 제 2 전극에 서로 다른 전압을 인가하는 전압원 및 상기 전압원 온/오프를 제어하는 제어부를 더 포함하는 편광 제어 필름.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 전극은 서로 평행하며, 상기 필름 기재의 단변 방향에 비해 예각으로 기울어져 일 방향으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 편광 제어 필름.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극은 구리, 은, 금, 알루미늄, 크롬 중의 어느 하나의 금속이거나 이들의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광 제어 필름.
  11. 필름 기재;
    상기 필름 기재 상에 서로 교번하는 복수개의 제 1 전극 및 제 2 전극; 및
    상기 제 1, 제 2 전극을 포함한 상기 필름 기재 상에, 각각 장축의 직경이 550nm 보다 작은 액정군을 단위로 하여, 상기 액정군이 바인더와 결합되어 채워진 액정층을 포함하여 이루어진 편광 제어 필름.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 전극을 포함한 상기 필름 기재 상에, 배향막을 더 포함한 것을 특징으로 하는 편광 제어 필름.
  13. 영상을 표시하는 표시 패널;
    서로 교번하는 복수개의 제 1 전극 및 제 2 전극을 덮으며, 전압 무인가시 광학적 등방성을 갖고, 전압 인가시 광학적 이방성을 갖는 나노 액정들이 충진된 액정층을 포함하는 편광 제어 필름; 및
    상기 편광 제어 필름 상에, 내부에 광학 이방성의 렌즈층과 상기 렌즈층의 일축 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 광학 등방성의 평탄화층으로 이루어진 편광 렌즈 필름을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 편광 제어 필름의 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 상기 편광 렌즈 필름 표면에 직접 접한 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 전극은 상기 편광 렌즈 필름 표면에 직접 인쇄된 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 나노 액정들이 복수개 그룹핑된 액정군과 함께 바인더를 포함시켜, 상기 바인더 내에 액정군을 분산시킨 막상으로, 상기 편광 렌즈 필름 표면에 박막 부착된 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 편광 제어 필름은 기재 필름을 상기 편광 렌즈 필름에 접하여 더 포함하며, 상기 기재 필름 상에 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과, 액정층이 위치한 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 전극은 상기 기재 필름 표면에 인쇄된 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 나노 액정들이 복수개 그룹핑된 액정군과 함께 바인더를 포함시켜, 상기 바인더 내에 액정군을 분산시킨 막상으로 상기 기재 필름 표면에 박막 부착된 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 편광 제어 필름의 액정층은, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖지 않는 면이 접착층을 개재하여 상기 표시 패널에 접착된 것을 특징으로 하는 입체 표시 장치.
KR1020140131948A 2014-09-30 2014-09-30 편광 제어 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치 KR102207192B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140131948A KR102207192B1 (ko) 2014-09-30 2014-09-30 편광 제어 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치
CN201410858210.4A CN105892119B (zh) 2014-09-30 2014-12-24 偏振控制膜及使用该偏振控制膜的立体显示装置
US14/584,794 US9645406B2 (en) 2014-09-30 2014-12-29 Polarizing control film and stereoscopic display device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140131948A KR102207192B1 (ko) 2014-09-30 2014-09-30 편광 제어 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160038619A true KR20160038619A (ko) 2016-04-07
KR102207192B1 KR102207192B1 (ko) 2021-01-25

Family

ID=55584206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140131948A KR102207192B1 (ko) 2014-09-30 2014-09-30 편광 제어 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9645406B2 (ko)
KR (1) KR102207192B1 (ko)
CN (1) CN105892119B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022169288A1 (ko) * 2021-02-05 2022-08-11 경북대학교 산학협력단 광 시야각 플래시 라이다 장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160068110A (ko) * 2014-12-04 2016-06-15 삼성디스플레이 주식회사 입체 영상 표시 장치
KR102513511B1 (ko) * 2016-04-28 2023-03-22 엘지디스플레이 주식회사 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법
CN106054441B (zh) * 2016-08-12 2022-06-14 京东方科技集团股份有限公司 一种偏光装置及其驱动方法、显示装置
CN106773446A (zh) * 2017-01-18 2017-05-31 张家港康得新光电材料有限公司 显示装置
US10175547B2 (en) * 2017-04-04 2019-01-08 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Dynamically tunable, single pixel full-color plasmonic display, method and applications
CN111290152B (zh) * 2020-03-31 2022-08-02 天马微电子股份有限公司 显示面板及其驱动方法、显示装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100649039B1 (ko) * 2004-01-15 2006-11-27 샤프 가부시키가이샤 표시 소자 및 표시 장치, 및 표시 소자의 제조 방법
KR100682440B1 (ko) * 2003-08-21 2007-02-15 샤프 가부시키가이샤 표시 장치
KR20120026106A (ko) * 2009-05-28 2012-03-16 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 자동 입체 디스플레이 디바이스
KR101222990B1 (ko) * 2007-10-22 2013-01-18 엘지디스플레이 주식회사 액정 전계 렌즈 및 이를 이용한 입체 표시 장치
KR20130047649A (ko) * 2011-10-28 2013-05-08 이미지랩(주) 액정 리타드 패널 및 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자
US20140184984A1 (en) * 2013-01-02 2014-07-03 Lg Display Co., Ltd. Liquid crystal display device and fabricating method thereof

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7327434B1 (en) * 2002-05-08 2008-02-05 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Tunable electronic lens and prisms using inhomogeneous nano scale liquid crystal droplets
JP2004198958A (ja) * 2002-12-20 2004-07-15 Casio Comput Co Ltd 偏光素子
JP4997624B2 (ja) * 2006-03-14 2012-08-08 Nltテクノロジー株式会社 横電界型液晶表示装置
US20080013002A1 (en) * 2006-06-29 2008-01-17 Hyung Ki Hong Lenticular lens and method of fabricating thereof
KR101350475B1 (ko) * 2007-04-12 2014-01-15 삼성전자주식회사 고효율 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치
KR101472052B1 (ko) * 2008-07-30 2014-12-12 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
CN101968595B (zh) * 2010-10-13 2013-12-25 深圳市华星光电技术有限公司 2d/3d切换的液晶透镜组件及显示装置
JP5301605B2 (ja) * 2011-04-08 2013-09-25 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
JP2013246407A (ja) * 2012-05-29 2013-12-09 Dainippon Printing Co Ltd 光学シートおよび表示装置
US9151971B2 (en) * 2013-09-17 2015-10-06 Boe Technology Group Co., Ltd Liquid crystal lens and stereoscopic display device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100682440B1 (ko) * 2003-08-21 2007-02-15 샤프 가부시키가이샤 표시 장치
KR100649039B1 (ko) * 2004-01-15 2006-11-27 샤프 가부시키가이샤 표시 소자 및 표시 장치, 및 표시 소자의 제조 방법
KR101222990B1 (ko) * 2007-10-22 2013-01-18 엘지디스플레이 주식회사 액정 전계 렌즈 및 이를 이용한 입체 표시 장치
KR20120026106A (ko) * 2009-05-28 2012-03-16 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 자동 입체 디스플레이 디바이스
KR20130047649A (ko) * 2011-10-28 2013-05-08 이미지랩(주) 액정 리타드 패널 및 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자
US20140184984A1 (en) * 2013-01-02 2014-07-03 Lg Display Co., Ltd. Liquid crystal display device and fabricating method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022169288A1 (ko) * 2021-02-05 2022-08-11 경북대학교 산학협력단 광 시야각 플래시 라이다 장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN105892119A (zh) 2016-08-24
US20160091727A1 (en) 2016-03-31
US9645406B2 (en) 2017-05-09
KR102207192B1 (ko) 2021-01-25
CN105892119B (zh) 2021-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102207192B1 (ko) 편광 제어 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치
JP5142356B2 (ja) 立体画像変換パネル
JP5667928B2 (ja) 画像表示装置
JP4967731B2 (ja) 画像表示装置及びそのための光学部材
KR101122199B1 (ko) 2차원/3차원 영상 호환용 입체영상 디스플레이 장치
KR101472052B1 (ko) 표시장치
KR101876558B1 (ko) 무안경 방식의 2차원/3차원 영상 표시장치
TWI417575B (zh) 電驅動液晶透鏡及使用其之立體顯示器
JP2007226231A (ja) 立体画像変換パネル及びそれを有する立体画像表示装置
JP2006276466A (ja) 立体画像表示装置
KR20120091646A (ko) 프레넬 렌즈 구조체 및 이를 이용한 2d/3d 전환 영상표시장치
TWI471608B (zh) 裸眼與眼鏡可切換式立體顯示裝置
KR102457205B1 (ko) 편광 제어 패널, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 입체 영상 표시 장치
US9030614B2 (en) Liquid crystal optical element and stereoscopic image display device
KR101207861B1 (ko) 입체 엘씨디 패널 및 그 제조 방법
KR101333681B1 (ko) 편광의 위상지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름
KR20140017856A (ko) 하이브리드 액티브 리타더 패널 및 이를 구비하는 입체영상표시장치
KR102080488B1 (ko) 액티브 리타더 역할을 하는 패널과 이의 제조 방법 및 이를 구비한 입체 영상 구현 시스템
KR101147088B1 (ko) 화상전환용 액정표시소자
KR102315964B1 (ko) 편광 제어 필름 및 이를 이용한 입체 표시 장치
KR101849177B1 (ko) 입체 영상 표시장치 및 이의 제조방법
KR102512629B1 (ko) 입체영상 표시 장치
US9256074B2 (en) Liquid crystal optical element and stereoscopic image display device
US20230236435A1 (en) Stereoscopic image display device and a method of manufacturing the same
CN116466499A (zh) 立体图像显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant