KR20230103290A - 입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20230103290A
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최진욱
이익수
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주식회사 동진쎄미켐
가천대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 베이스 기재; 상기 베이스 기재 상의 제1액정전극, 2D 편광과 3D편광을 선택적으로 차단하는 상기 제1액정전극 상의 액정층을 포함하는 액정부; 상기 액정부의 상의 렌티큘러렌즈부; 및 상기 렌티큘러렌즈부 상의 커버 기재;를 포함하는 입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{3D switchable device and display device comprising to the same}
본 발명은 입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
오늘날 초고속 정보 통신망을 근간으로 구축된 정보의 고속화를 위해 실현될 서비스들은 문자, 음성, 영상을 고속 처리하는 디지털 단말을 중심으로 한 보고 듣는 멀티미디어형 서비스로 발전하고 궁극적으로는 시공간을 초월하여 실감 있고 입체적으로 보고 느끼고 즐기는 초공간형 실감 3차원 입체 정보통신 서비스로 발전하고 있다.
일반적으로 3차원을 표현하는 입체 영상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65mm정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안 시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 좌우의 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 한다.
입체 영상 표시 장치는 양안 시차를 이용하는 것으로 관찰자의 별도의 안경착용 여부에 따라 안경식(stereoscopic)의 편광 방식과 시분할 방식, 비안경식(autostereoscopic)의 패럴랙스-배리어방식, 렌티큘러(lenticular) 방식 및 블린킹 라이트(blinking light) 방식이 있다.
이중 렌티귤러 방식을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 표현하는 종래 2D/3D 영상 표시용 디스플레이 장치는 2차원 영상(이하 설명의 편의상 "2D 편광"이라 함) 및 3차원 영상(이하 설명의 편의상 "3D 편광"이라 함)을 구현하는 액정패널과, 2D 편광과 3D편광 중 어느 하나를 선택적으로 통과시키는 액정 가변 모듈과 3D 편광에 대해서 양안 시차를 부여하는 렌티큘러렌즈 모듈을 포함하고 있다.
이러한 구성의 종래 2D/3D 영상 표시용 디스플레이 장치는 디스플레이 패널로부터 출사되는 2D 편광과 3D 편광 중 3D 편광이 렌티큘러렌즈 모듈에서 양안 시차를 부여받게 되고, 2D 편광은 렌티큘러렌즈 모듈을 그대로 통과한다.
그리고, 액정 가변 모듈은 전압인가에 의해 액정의 배향 방향을 선택적으로 변경하여 3D편광을 통과시키고 2D 편광의 통과를 차단하거나, 2D 편광을 통과시키고 3D 편광을 차단함으로써, 2차원 영상 또는 3차원 영상이 관찰자에게 전달되도록 한다.
그런데, 이러한 종래 2D/3D 영상 표시용 디스플레이 장치에 있어서는, 디스플레이 패널 위에 액정 가변 모듈과 렌티큘러렌즈 모듈을 부착함으로써, 두께가 증가하게 되고 부품 수의 증가로 생산성이 떨어지고 부품 별 품질의 문제점이 발생하며, 디스플레이 패널로부터 출사된 광이 여러 층을 통과하면서 각 매질의 경계면에서 투과, 반사, 흡수 등의 물리적 현상이 발생하여 화질의 밝기 저하를 초래하며, 모듈간 접착 방식으로 인해 모아레(moire) 현상 및 뉴턴링(Newton's ring) 현상 등 다양한 품질 저하가 발생된다.
더욱이, 터치 기능을 구현하기 위하여 상부에 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)을 추가 부착하게 되면 그 문제점이 더욱 증가하게 된다.
본 발명은 액정부와 렌티큘러렌즈부를 일체화시킴으로써, 두께, 부품수 및 제조시간이 감소하고, 화질이 더 우수한 입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 터치 스크린 패널도 함께 일체화되는 입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제 및 추가적 과제에 대하여 아래에서 자세히 서술한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 베이스 기재; 상기 베이스 기재 상의 제1액정전극, 2D 편광과 3D편광을 선택적으로 차단하는 상기 제1액정전극 상의 액정층을 포함하는 액정부; 상기 액정부의 상의 렌티큘러렌즈부; 및 상기 렌티큘러렌즈부 상의 커버 기재;를 포함하는 입체 영상 가변 장치를 제공한다.
또한, 베이스 기재; 상기 베이스 기재 상의 제1액정전극, 2D 편광과 3D편광을 선택적으로 차단하는 상기 제1액정전극 상의 액정층을 포함하는 액정부; 상기 액정부의 상의 렌티큘러렌즈부; 상기 렌티큘러렌즈부 상의 커버 기재; 및 상기 렌티큘러렌즈부 및 커버 기재 사이에 개재되는 터치 스크린용 제1터치전극;을 포함하는 입체 영상 가변 장치를 제공한다.
또한, 상기 입체 영상 가변 장치; 및 상기 입체 영상 가변 장치의 하부에 위치하고 영상을 상기 입체 영상 가변 장치로 출사하는 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
상기의 해결수단 및 추가적 해결수단에 대하여 아래에서 자세히 서술한다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치는 액정부와 렌티큘러렌즈부를 일체화시킴으로써, 두께, 부품수 및 제조시간을 감소시키고 화질을 우수하게 할 수 있다.
또한, 입체 영상 가변 장치에 터치 스크린부도 일체화시킴으로써, 상기 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.
상기의 효과 및 추가적 효과에 대하여 아래에서 자세히 서술한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이며,
도 8은 실시예 5에 따른 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이며,
도 9는 본 발명의 변형예에 따른 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이며,
도 10 내지 도 11은 각각 실시예 12 및 실시예 13의 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이며,
도 12 및 도 13은 각각 Moire 현상과 Newton's ring 현상을 보여주는 도이다.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.
또한, 본원 명세서 전체에서 동일한 기호는 특별히 언급하지 않는 한 같은 의미를 가질 수 있으며, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다.
한편, 본 명세서 전반적으로 제 1-1단계 및 제1-2단계 등의 용어를 사용하였으나, 이는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 제조방법 각 단계의 수행 순서를 담보하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도로서, 베이스 기재(10), 상기 베이스 기재(10) 상의 제1액정전극(11)과 2D 편광과 3D편광을 선택적으로 차단하는 상기 제1액정전극(11) 상의 액정층(21)을 포함하는 액정부(20), 상기 액정층의 상부에 형성된 렌티큘러렌즈부(30), 및 상기 렌티큘러렌즈부(30)의 상의 커버 기재(40)를 포함한다.
상기 액정부는, 액정층, 상기 베이스 기재와 인접하며, 상기 액정층 일측의 제1액정 배향층, 및 상기 액정층 타측의 제2액정 배향층을 포함할 수 있다.
베이스 기재(10)의 상부에는 제1액정전극(11)이 형성되고, 상기 제1액정전극(11)의 상부에는, 2D 편광과 3D편광을 선택적으로 차단하는 액정부가 형성된다. 구체예로서, 제1액정전극(11)은 패턴화되어 형성되며 이웃하는 전극간에 전위차를 유발하여 액정부(20)의 액정을 가변시킴으로써 2D 편광과 3D편광을 선택적으로 차단하고 통과시키게 된다. 일례로 상기 액정부(20)는 IPS형(In-Plane Switching type)일 수 있다. IPS형의 경우 액정부(20)의 일면에만 전극을 형성함으로써 두께를 더욱 감소시킬 수 있으며 후술하는 제2터치전극과 절연하기 위한 별도의 절연층이 불요하다.
상기 렌티큘러렌즈부(30)는 이방성 렌즈(31) 및 상기 이방성 렌즈(31) 상의 등방성 평탄화층(32)을 포함한다. 이방성 렌즈(31)는 3D 편광이 렌즈를 통과하면서 양안 시차를 발생시키도록 구성되며, 이방성 렌즈(31)의 형상 및 패턴 형태는 제한되지 않으며 알려진 형태를 채용할 수 있다. 이방성 렌즈(31)의 상부에는 등방성 평탄화층(32)이 위치된다. 렌티큘러렌즈부(30)는 이방성 렌즈(31)의 형상에 상응하는 형상으로 오목하게 등방성 평탄화층(32)을 제조한 후 이방성 렌즈(31)를 형성함으로써 제조될 수 있다.
한편, 상기 렌티큘러렌즈부(30)의 상기 등방성 평탄화층(32)은 상온 경화 또는 UV 경화 방식을 적용하여 제조될 수 있다. 이때, 상기 상온 경화 온도는 15℃ ~ 35℃에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 상온 경화 또는 UV 경화 방식을 적용함으로써, 종래의 100℃ 이상에서 수행하는 열 경화 방식에 따른 열 충격 및 이로 인한 왜곡현상을 방지할 수 있고, 외력에 의해 입체 영상 가변 장치가 손상되는 문제를 해소할 수 있다.
상기 액정부(20) 및 렌티큘러렌즈부(30) 간의 이격거리는 350㎛ 이내, 바람직하게는 이격거리가 300㎛ 이내, 보다 바람직하게는 이격거리가 100㎛ 이내일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 액정부와 렌티큘러렌즈부는 직접 접촉될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치는 액정부(20)와 렌티큘러렌즈부(30)를 일체화시킴으로써, 두께, 부품수 및 제조시간을 감소시키고 화질을 우수하게 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도로서, 렌티큘러렌즈부(30)의 이방성 렌즈(31)의 일측에 제1렌즈 배향층(33) 및 상기 액정부와 인접하며, 상기 이방성 렌즈의 타측에 배치되는 제2렌즈 배향층(34)을 더 포함할 수 있다. 렌즈 배향층(33, 34)을 통해 이방성 렌즈(31)를 원하는 형태로 배향시킬 수 있다. 한편, 렌즈 배향층(33, 34)은 광배향 방식 등 배향층이 필요 없는 방식을 취함으로써 생략될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치는 상기 액정부(20) 상면과 상기 렌티큘러렌즈부(30)의 하면은 별도의 기재 없이 서로 접촉하여 일체화될 수 있다. 구체적으로, 액정 모듈과 렌티큘러렌즈 모듈을 별도 제작한 후 액정 모듈의 기판과 렌티큘러렌즈 모듈의 기판을 접착제로 접착하는 기존의 공정을 배제할 수 있다. 이로 인해, 디스플레이 장치의 두께, 부품수 및 제조시간이 감소하고, 화질이 더 우수한 효과를 발현할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치를 제조하는 일례로서, 액정을 기준으로 상부 구조와 하부 구조를 별도로 제작하고 조립한 후 액정을 주입하는 방식으로 일체형으로 제조될 수 있다.
일례로, 베이스 기재(10)에 제1액정전극(11) 및 하면 액정 배향층(23)을 형성하여 하부 구조를 제조하는 제1-1단계, 이와 별도로 커버 기재(40)의 하면에 렌티큘러렌즈부(30)를 형성한 후 렌티큘러렌즈부(30)의 하면에 상면 액정 배향층(22)을 형성하여 상부 구조를 제조하는 제1-2단계, 및 상기 상부 구조와 하부 구조 사이 영역에 액정을 주입하는 제2단계를 통해 일체로 제조할 수 있다. 그 후 디스플레이 패널에 접착층 등의 방식으로 입체 영상 가변 장치를 부착하여 디스플레이 장치를 제조할 수 있다.
이로 인해, 디스플레이 장치의 두께, 부품수 및 제조시간이 감소하고, 화질이 더 우수한 효과를 발현할 수 있다.
한편, 각층의 제조방법은 다양할 수 있으며, 코팅 등의 습식 방식, 증착 등의 건식 방식 등 모두 가능하다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도로서, 상기 액정부(20)는 상기 액정층(21) 상부에 상기 제1액정전극(11)과 대향하는 제2액정전극(12)을 더 포함할 수 있다. 상면 액정 배향층(22)이 존재하는 경우 상면 액정 배향층(22) 상에 상기 제2액정전극(12)이 위치될 수 있다. 이 경우의 상기 액정부(20)는 TN형(Twisted Nematic type) 또는 VA형(Vertical Alignment type)일 수 있다.
이 경우 전술한 상부 구조를 제조하는 제1-2단계는, 커버 기재(40)의 하면에 렌티큘러렌즈부(30)를 형성하고, 렌티큘러렌즈부(30)의 하면에 제2액정전극(12)을 형성한 후 상면 액정 배향층(22)을 형성하여 상부 구조를 제조하는 것으로 변형될 수 있다.
도 3 내지 도 7에서는 이방성 렌즈의 상면 및 하면에 렌즈 배향층을 도시하지 않았으나, 렌즈 배향층은 존재할 수도 있고, 존재하지 않을 수도 있으며 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도로서, 터치 스크린 패널도 일체화된 입체 영상 가변 장치이다. 도시된 바와 같이, 베이스 기재, 상기 베이스 기재 상의 제1액정전극, 2D 편광과 3D편광을 선택적으로 차단하는 상기 제1액정전극 상의 액정층을 포함하는 액정부, 상기 액정부의 상의 렌티큘러렌즈부, 상기 렌티큘러렌즈부 상의 커버 기재, 및 상기 렌티큘러렌즈부 및 커버 기재 사이에 개재되는 터치 스크린용 제1터치전극을 포함할 수 있다.
상기 커버 기재(40)와 렌티큘러렌즈부(30) 사이에 터치 스크린용 제1터치전극(51)이 더 포함된다. 터치전극이 하나의 층으로 구현되는 방식으로서, 일례로 화소 등의 특정 영역마다 개별 전극이 형성되어 터치를 인식하는 셀프 정전용량(self-capacitance) 방식일 수 있다.
입체 영상 가변 장치에 터치 스크린부도 일체화시킴으로써, 기존 터치 스크린 패널의 부착 방식에 비해 두께, 부품수 및 공정시간을 더욱 감소시키고 화질을 더욱 우수하게 할 수 있다.
또한, 제1터치전극이 입체 영상 가변 장치의 상부 측에 개재됨에 따라, 터치 감도가 더욱 우수한 효과를 발현할 수 있다.
도 4의 구조의 제조방법은 전술한 상부 구조를 제조하는 제1-2단계는, 커버 기재(40)의 하면에 제1터치전극(51)을 형성하고, 렌티큘러렌즈부(30)를 형성하고, 렌티큘러렌즈부(30)의 하면에 상면 액정 배향층(22)을 형성하여 상부 구조를 제조하는 것으로 변형될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도로서, 상기 렌티큘러렌즈부(30) 및 액정부(20) 사이에 개재되는 터치 스크린용 제2터치전극(52)을 더 포함할 수 있다. 이는 터치전극이 2개의 층으로 구현되는 방식으로서, 일례로 가로축과 세로축의 격자 전극 구조로 교차점에서 형성되는 정전용량을 측정하는 뮤추얼 정전용량(mutual-capacitance) 방식일 수 있다.
도 5의 구조의 제조방법은 전술한 상부 구조를 제조하는 제1-2단계는, 커버 기재(40)의 하면에 제1터치전극(51)을 형성하고, 렌티큘러렌즈부(30)를 형성하고, 렌티큘러렌즈부(30)의 하면에 제2터치전극(52)을 형성하고, 제2터치전극(52) 하면에 상면 액정 배향층(22)을 형성하여 상부 구조를 제조하는 것으로 변형될 수 있다.
한편, 상기 제1터치전극(51) 및 제2터치전극(52)을 형성하는 방법은 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 형성 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 증착 방식으로 형성되거나, 용액 또는 전도성 고분자를 코팅 및/또는 경화시켜서 형성할 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도로서, 도 4의 구조에서 상기 액정부(20)는 전술한 제2액정전극(12)을 더 포함하는 구조이다. 이 경우의 상기 액정부(20)는 TN형(Twisted Nematic type) 또는 VA형(Vertical Alignment type)일 수 있다. 또한, 상기 커버 기재(40)와 렌티큘러렌즈부(30) 사이에 터치 스크린용 제1터치전극(51)이 존재하는 구조로서, 일례로 화소 등의 특정 영역마다 개별 전극이 형성되어 터치를 인식하는 셀프 정전용량(self-capacitance) 방식일 수 있다. 또한, 가로축과 세로축의 격자 전극 구조로 교차점에서 형성되는 정전용량을 측정하는 뮤추얼 정전용량(mutual-capacitance) 방식일 수 있다. 뮤추얼 정전용량 방식의 경우에는 또 하나의 터치전극 역할을 제2액정전극이 겸할 수 있다.
도 6의 구조의 제조방법은 전술한 상부 구조를 제조하는 제1-2단계는, 커버 기재(40)의 하면에 제1터치전극(51)을 형성하고, 렌티큘러렌즈부(30)를 형성하고, 렌티큘러렌즈부(30)의 하면에 제2액정전극(12)을 형성하고, 제2액정전극(12) 하면에 상면 액정 배향층(22)을 형성하여 상부 구조를 제조하는 것으로 변형될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 입체 영상 가변 장치 및 디스플레이 장치의 층 구조를 개략적으로 보여주는 단면도로서, 도 6의 구조와 마찬가지로, 제2액정전극(12)을 포함하고, 상기 렌티큘러렌즈부(30)와 액정부(20) 사이에 터치 스크린용 제2터치전극(52)을 더 포함하고, 상기 제2터치전극(52)과 제2액정전극(12) 사이에 절연층(60)이 구비되는 구조이다. 상기 절연층(60)의 재료는 절연이 가능한 재료라면 제한되지 않으며, 유기 절연층 또는 무기 절연층 등일 수 있다. 절연층 형성 방법은 코팅 방식, 증착 방식 등 제한되지 않으며 기판일 수도 있다.
이 경우의 상기 액정부(20)는 TN형(Twisted Nematic type) 또는 VA형(Vertical Alignment type)일 수 있다. 또한, 제1터치전극(51)과 제2터치전극(52)이 교차하여 교차점에서 형성되는 정전용량을 측정하는 뮤추얼 정전용량(mutual-capacitance) 방식일 수 있다.
도 7의 구조의 제조방법은 전술한 상부 구조를 제조하는 제1-2단계는, 커버 기재(40)의 하면에 제1터치전극(51)을 형성하고, 렌티큘러렌즈부(30)를 형성하고, 렌티큘러렌즈부(30)의 하면에 제1터치전극(51)을 형성하고, 절연층(60)을 형상하고, 절연층(60) 하면에 제2액정전극(12)을 형성하고, 제2액정전극(12) 하면에 상면 액정 배향층(22)을 형성하여 상부 구조를 제조하는 것으로 변형될 수 있다.
한편, 상술한 입체 영상 가변 장치는 내부에 접착층을 포함하지 않을 수 있으며, 이로 인하여 디스플레이 장치의 두께, 부품수 및 공정시간이 감소하고, 화질이 더 우수한 효과를 발현할 수 있다.
또한, 상술한 입체 영상 가변 장치는 내부에 공기층을 포함하지 않을 수 있으며, 이로 인해 화질이 현저히 우수한 효과를 발현할 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이 상기 입체 영상 가변 장치가 내부에 접착층을 포함하지 않는 경우, 내부에 공기층이 포함되지 않을 가능성이 더욱 크므로, 화질이 현저히 우수한 효과를 발현할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 변형예로서, 도시된 바와 같이, 도 8의 구조에서 터치 스크린 패널이 커버 기재(40)에 접착제를 이용하여 부착된 형태일 수도 있다. 즉, 터치 스크린 기재(90) 하에 상부 전극(91)을 금속 증착 방법으로 형성하고, 상기 상부 전극 하에 절연층(92)을 형성하고, 상기 절연층 하에 하부 전극(93)을 형성한 뒤, 상기 하부 전극 하에 접착층(94)을 형성시켜서 터치 스크린 패널을 제조하고, 상기 접착층을 통해 터치 스크린 패널을 커버 기재 상에 부착한 형태일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 입체 영상 가변 장치의 하부에 위치하고 영상을 상기 입체 영상 가변 장치로 출사하는 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 디스플레이 패널의 방식 및 구조는 2D 편광과 3D 편광을 출사할 수 있으면 제한되지 않는다.
[ 실시예 ]
<실시예 1>
먼저, 유리소재의 평균 두께가 0.3㎜ 인 베이스 기재 상에 금속 증착 방법으로 Al 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 제1액정전극을 형성하고, 제1액정전극 상에 광배향 방법으로 폴리이미드 소재의 평균 두께가 1.5㎛인 제2 액정 배향층을 형성하여 하부 구조를 제조하였다.
그리고, 유리 소재의 평균 두께가 0.3㎜인 커버 기재 하에, 등방성 폴리머를 UV 경화하여 최대 두께가 20㎛이고 최소 두께가 0㎛이며 곡률반경이 300㎛ 오목부를 포함하는 등방성 평탄화층을 형성한 후, 상기 등방성 평탄화층의 오목부에 RM액정 소재의 최대 두께가 20㎛ 이고 최소 두께가 0㎛이며 상기 오목부에 상응하는 곡률반경을 가지는 이방성 렌즈를 형성하여 렌티큘러렌즈부를 제조한 뒤, 렌티큘러렌즈부 하에 광배향 방법으로 폴리이미드 소재의 두께가 1.5㎛인 제1액정 배향층을 형성하여 상부 구조를 제조하였다.
이후, 상기 하부 구조 및 상부 구조 사이 영역에 진공 충진(Vacuum Filling) 방법으로 액정을 주입하여 평균 두께 5㎛의 액정층을 형성함으로써, 도 1에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치를 제조하였다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일하게 실시하되, 이방성 렌즈 형성 전 등방성 평탄화층의 오목부에 폴리이미드 소재의 평균 두께가 1.5㎛인 제1렌즈 배향층을 형성하고, 이방성 렌즈 형성 후 이방성 렌즈 하에 폴리이미드 소재의 평균 두께가 1.5㎛인 제2렌즈 배향층을 형성한 뒤, 상기 제1액정 배향층을 형성하여 상부 구조를 제조한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 실시하여, 도 2에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치를 제조하였다.
<실시예 3>
실시예 1과 동일하게 실시하되, 렌티큘러렌즈부 하에 제1액정 배향층을 형성하기 전, 렌티큘러렌즈부 하에 Al 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 제2액정전극을 형성하고, 상기 제2액정전극 하에 제1액정 배향층을 형성하는 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 실시하여, 도 3에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치를 제조하였다.
<실시예 4>
실시예 1과 동일하게 실시하되, 등방성 폴리머를 200℃로 열경화하여 형성된 등방성 폴리머층을 포함하도록 렌티큘러렌즈부를 제조한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 실시하여, 도 1에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치를 제조하였다.
<실시예 5>
먼저, 유리 소재의 평균 두께가 0.3㎜인 베이스 기재 상에 금속 증착 방법으로 Al 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 제1액정전극을 형성하고, 제1액정전극 상에 광배향 방법으로 폴리이미드 소재의 평균 두께가 1.5㎛ 인 제2액정 배향층을 형성하였다.
그리고, 에폭시 소재의 평균 두께가 100 ㎛인 접착층(81)이 형성된, 유리 소재의 평균 두께가 0.3㎜ 인 중단 기재(80)의 배면에 Al 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 제2액정전극을 형성하고, 상기 제2액정전극 하에 폴리이미드 소재의 평균 두께가 1.5 ㎛인 제1액정 배향층을 형성한 후, 상기 제2액정 배향층 및 제1액정 배향층 사이 영역에 진공 충진(Vacuum Filling) 방법으로 TN용 액정을 주입하여 평균 두께 5㎛의 액정층을 형성하여, 하부 구조를 제조하였다.
이후, 유리 소재의 평균 두께가 0.3 ㎜ 인 커버 기재 하에 폴리이미드를 UV 경화하여 최대 두께가 20 ㎛ 이고 최소 두께가 0 ㎛ 이며 곡률반경이 300 ㎛ 인 오목부를 포함하는 등방성 평탄화층을 형성한 후, 상기 등방성 평탄화층의 오목부에 RM액정 소재의 최대 두께가 20 ㎛ 이고 최소 두께가 0 ㎛이며 상기 오목부에 상응하는 곡률반경을 가지는 이방성 렌즈를 형성하여 렌티큘러렌즈부를 제조하여 상부 구조를 제조하였다.
마지막으로, 상기 하부 구조의 접착층을 통해 상기 상부 구조와 하부 구조를 부착시켜서 도 8에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치를 제조하였다.
<실험예 1>
실시예 1 ~ 실시예 5에 따라 제조된 입체 영상 가변 장치에 대하여 하기의 물성을 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 두께 측정
실시예 1 ~ 실시예 5에 따라 제조된 입체 영상 가변 장치에 대하여 두께 측정 장비(마이크로미터)로 총 두께를 각각 측정하였다.
2. 광학 특성 평가
실시예 1 ~ 실시예 5에 따라 제조된 입체 영상 가변 장치 각각에 일면에 두께 100 ㎛의 접착층이 구비된 디스플레이 패널을 하부 구조 측에 부착한 후, 광학 측정기 및 외관 검사 방법으로 광 Total Power, 광 효율 및 광학적 불량(Moire 현상(도 12 참고), Newton's ring 현상(도 13 참고) 및 백점 현상) 발생 여부를 평가하였다.
이때, 상기 광 효율은 후술하는 실시예 13을 100으로 기준하여, 실시예 1 ~ 5의 광 효율을 상대적으로 나타내었다.
또한, 상기 실시예 1 ~ 실시예 5에 따라 각각 100개의 입체 영상 가변 장치를 제조하여, 100개 중 광학적 불량이 발생하는 비율을 측정하여 불량률을 평가하였다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
두께(㎛) 628.1 631.1 628.2 628.1 1028.1
광학 특성 평가 광 Total Power(W/㎟) 0.52771 0.52763 0.52765 0.52702 0.4963
광 효율(%) 116% 116% 115% 114% 106%
광학적 불량률(%) 0 0 0 8 21
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 실시예 1 ~ 3은 고온에서 경화를 수행하여 렌티큘러렌즈부를 제조한 실시예 4에 비하여 광학적 불량률이 낮은 것을 알 수 있으며, 내부에 접착층 및 중단 기재를 포함하는 실시예 5에 비하여 두께가 현격히 얇으면서도 광학특성이 현저히 우수하며, 광학적 불량률이 현격히 낮은 효과를 동시에 발현하는 것을 알 수 있다. 이때, 실시예 4는 고온 경화에 따른 변색 및 열충격에 의한 왜곡 발생으로 광학적 불량이 발생하였다.
<실시예 6>
실시예 1과 동일하게 실시하되, 커버 기재 하에 등방성 평탄화층 형성 전, 커버 기재 하에 ITO 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 제1터치전극을 금속 증착 방법으로 형성하고, 형성한 제1터치전극 하에 상기 등방성 평탄화층을 형성한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 실시하여, 도 4에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제조하였다.
<실시예 7>
실시예 1과 동일하게 실시하되, 커버 기재 하에 등방성 평탄화층 형성 전, 커버 기재 하에 ITO 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 제1터치전극을 금속 증착 방법으로 형성하고, 형성한 제1터치전극 하에 상기 등방성 평탄화층을 형성하였으며,
렌티큘러렌즈부 하에 제1액정 배향층 형성 전, 렌티큘러렌즈부 하에 ITO 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 제2터치전극을 금속 증착 방법으로 형성하고, 형성한 제2터치전극 하에 제1액정 배향층을 형성한 것을 제외하면 실시예 1과 동일하게 실시하여, 도 5에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제조하였다.
<실시예 8>
실시예 3과 동일하게 실시하되, 커버 기재 하에 등방성 평탄화층 형성 전, 커버 기재 하에 ITO 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 제1터치전극을 금속 증착 방법으로 형성하고, 형성한 제1터치전극 하에 상기 등방성 평탄화층을 형성한 것을 제외하면 실시예3과 동일하게 실시하여, 도 6에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제조하였다.
<실시예 9>
실시예 7과 동일하게 실시하되, 제2터치전극 하에 제1액정 배향층을 형성하기 전, 제2터치전극 하에 폴리이미드 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 절연층(60)을 유기물 증착 방법으로 형성하고, 상기 절연층 하에 ITO 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 제2액정전극을 형성하고, 상기 제2액정전극 하에 제1액정 배향층을 형성하는 것을 제외하면 실시예 7과 동일하게 실시하여, 도 7에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제조하였다.
<실시예 10>
실시예 6과 동일하게 실시하되, 등방성 폴리머를 200℃로 열경화하여 형성된 등방성 폴리머층을 포함하도록 렌티큘러렌즈부를 제조한 것을 제외하면 실시예 6과 동일하게 실시하여, 도 4에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치를 제조하였다.
<실시예 11>
실시예 1과 동일하게 실시하되, 유리 소재의 평균 두께가 0.3 ㎜인 터치 스크린 기재(90) 하에 ITO 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 상부 전극(91)을 금속 증착 방법으로 형성하고, 상기 상부 전극 하에 폴리이미드 소재의 평균 두께가 1,000 Å 인 절연층(92)을 유기물 증착 방법으로 형성하고, 상기 절연층 하에 ITO 소재의 평균 두께가 1,000 Å 인 하부 전극(93)을 금속 증착 방법으로 형성한 뒤, 상기 하부 전극 하에 에폭시 소재의 평균 두께가 100 ㎛ 인 접착층(94)을 형성시켜서 터치 스크린 패널을 제조하고, 상기 접착층을 통해 터치 스크린 패널을 커버 기재 상에 부착한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일하게 실시하여 도 9에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치를 제조하였다.
<실시예 12>
실시예 5와 동일하게 실시하되, 커버 기재 하에 등방성 평탄화층 형성 전, 커버 기재 하에 ITO 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 제1터치전극(51)을 금속 증착 방법으로 형성하고, 형성한 제1터치전극 하에 상기 등방성 평탄화층을 형성한 것을 제외하면, 실시예 5와 동일하게 실시하여 도 10에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치를 제조하였다.
<실시예 13>
실시예 5와 동일하게 실시하되, 유리 소재의 평균 두께가 0.3 ㎜인 터치 스크린 기재(90) 하에 ITO 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 상부 전극(91)을 금속 증착 방법으로 형성하고, 상기 상부 전극 하에 폴리이미드 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 절연층(92)을 유기물 증착 방법으로 형성하고, 상기 절연층 하에 ITO 소재의 평균 두께가 1,000 Å인 하부 전극(93)을 금속 증착 방법으로 형성한 뒤, 상기 하부 전극 하에 에폭시 소재의 평균 두께가 100㎛ 인 접착층(94)을 형성시켜서 터치 스크린 패널을 제조하고, 상기 접착층을 통해 터치 스크린 패널을 커버 기재 상에 부착한 것을 제외하면, 실시예 5와 동일하게 실시하여 도 11에 도시된 구조의 입체 영상 가변 장치를 제조하였다.
<실험예 2>
실시예 6 ~ 실시예 13에 따라 제조된 입체 영상 가변 장치에 대하여 하기의 물성을 평가하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
1. 두께 측정
실시예 6 ~ 실시예 13에 따라 제조된 입체 영상 가변 장치에 대하여 두께 측정 장비(마이크로미터)로 총 두께를 각각 측정하였다.
2. 광학 특성 평가
실시예 6 ~ 실시예 13에 따라 제조된 입체 영상 가변 장치 각각에 일면에 두께 100 ㎛의 접착층이 구비된 디스플레이 패널을 하부 구조 측에 부착한 후, 광학 측정기 및 외관 검사 방법으로 광 Total Power, 광 효율 및 광학적 불량(Moire 현상, Newton's ring 현상 및 백점 현상) 발생 여부를 평가하였다.
이때, 상기 광 효율은 실시예 13 을 100으로 기준하여, 실시예 6 ~ 12의 광 효율을 상대적으로 나타내었다.
또한, 상기 실시예 6 ~ 실시예 13에 따라 각각 100개의 입체 영상 가변 장치를 제조하여, 100개 중 광학적 불량이 발생하는 비율을 측정하여 불량률을 평가하였다.
구분 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12 실시예13
두께(㎛) 628.2 628.3 628.3 628.5 628.2 1028.4 1028.2 1430
광학 특성 평가 광 Total Power(W/㎟) 0.52766 0.52764 0.52762 0.52759 0.52695 0.4692 0.5041 0.45403
광 효율(%) 116% 115% 115% 115% 114% 102% 107% 100%
광학적 불량률(%) 0 0 0 0 9 27 22 38
상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 실시예 6 ~ 9는 고온에서 경화를 수행하여 렌티큘러렌즈부를 제조한 실시예 10에 비하여 광학적 불량률이 낮은 것을 알 수 있으며, 외부터치방식을 적용한 실시예 11에 비하여 현격히 얇은 두께, 현저히 우수한 광학특성 및 현격히 낮은 광학적 불량률을 나타내는 것을 알 수 있고, 내부에 접착층 및 중단 기재를 포함하는 실시예 12에 비하여 현격히 얇은 두께, 현저히 우수한 광학특성 및 현격히 낮은 광학적 불량률을 나타내는 것을 알 수 있으며, 내부에 접착층 및 중단 기재를 포함하면서 외부에 터치스크린 패널을 포함하는 실시예 13에 비하여 현격히 얇은 두께, 현저히 우수한 광학특성 및 현격히 낮은 광학적 불량률을 나타내는 것을 알 수 있다.
한편, 실시예 6 ~ 9는 내부에 제1터치전극 및/또는 제2터치전극이 추가되었음에도, 실시예 1 ~ 3과 비교하였을 때 유의차 없는 두께 차이 및 광학특성 차이를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이때, 실시예 10은 고온 경화에 따른 변색 및 열충격에 의한 왜곡 발생으로 광학적 불량이 발생하였다.
10: 베이스 기재
11: 제1액정전극
12: 제2액정전극
20: 액정부
21: 액정층
22: 제1액정 배향층
23: 제2액정 배향층
30: 렌티큘러렌즈부
31: 이방성 렌즈
32: 등방성 평탄화층
33: 제1렌즈 배향층
34: 제2 렌즈 배향층
40: 상부 기재
51: 제1터치전극
52: 제2터치전극
60: 절연층
80: 중단 기재
81: 접착층
90: 터치 스크린 기재
91: 상부 전극
92: 절연층
93: 하부전극
94: 접착층
110: 접착층
100: 디스플레이 패널

Claims (15)

  1. 베이스 기재;
    상기 베이스 기재 상의 제1액정전극, 2D 편광과 3D편광을 선택적으로 차단하는 상기 제1액정전극 상의 액정층을 포함하는 액정부;
    상기 액정부의 상의 렌티큘러렌즈부; 및
    상기 렌티큘러렌즈부 상의 커버 기재;를 포함하는 입체 영상 가변 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정부 및 상기 렌티큘러렌즈부 간 이격거리는 350㎛ 이내인 입체 영상 가변 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액정부 및 상기 렌티큘러렌즈부는 서로 직접 접촉하는 입체 영상 가변 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액정부는,
    액정층,
    상기 베이스 기재와 인접하며, 상기 액정층 일측의 제1액정 배향층, 및
    상기 액정층 타측의 제2액정 배향층을 포함하는 입체 영상 가변 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액정부는 IPS형(In-Plan Switching type)인 입체 영상 가변 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 렌티큘러렌즈부는,
    이방성 렌즈 및 상기 이방성 렌즈 상의 등방성 평탄화층;을 포함하는 입체 영상 가변 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 렌티큘러렌즈부는,
    상기 이방성 렌즈 일측에 배치된 제1렌즈 배향층; 및
    상기 액정부와 인접하며, 상기 이방성 렌즈의 타측에 배치된 제2렌즈 배향층;을 더 포함하는 입체 영상 가변 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 액정부는,
    상기 액정층 상에 상기 제1액정전극과 대향하는 제2액정전극을 더 포함하는 입체 영상 가변 장치.
  9. 베이스 기재;
    상기 베이스 기재 상의 제1액정전극, 2D 편광과 3D편광을 선택적으로 차단하는 상기 제1액정전극 상의 액정층을 포함하는 액정부;
    상기 액정부의 상의 렌티큘러렌즈부;
    상기 렌티큘러렌즈부 상의 커버 기재; 및
    상기 렌티큘러렌즈부 및 커버 기재 사이에 개재되는 터치 스크린용 제1터치전극;을 포함하는 입체 영상 가변 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 렌티큘러렌즈부 및 액정부 사이에 개재되는 터치 스크린용 제2터치전극;을 더 포함하는 입체 영상 가변 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 액정부는 상기 액정층과 상기 제2터치전극 사이에 제2액정전극을 더 포함하고,
    상기 제2터치전극과 제2액정전극 사이에 절연층;을 더 포함하는 입체 영상 가변 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 액정부는 TN형(Twisted Nematic type) 또는 VA형(Vertical Alignment type)인 입체 영상 가변 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입체 영상 가변 장치는 내부에 공기층을 포함하지 않는 입체 영상 가변 장치.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입체 영상 가변 장치는 내부에 접착층을 포함하지 않는 입체 영상 가변 장치.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 입체 영상 가변 장치; 및
    상기 입체 영상 가변 장치의 하부에 위치하고 영상을 상기 입체 영상 가변 장치로 출사하는 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치.
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