KR101467192B1 - 영상분리표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패러랙스 베리어를 구비한 영상분리표시장치에 관한 것으로서, 본 발명은 화상이 구현되는 영상표시패널; 상기 영상표시패널에 광원을 공급하는 백라이트; 상기 영상표시패널과 백라이트 사이에 배치되어 광을 차단 또는 투과시키는 패러랙스 베리어; 상기 패러랙스 베리어에 구성되어 광을 표시패널로 집광시키는 집광형상을 구비한 광제어층(Light control layer);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 패러랙스 베리어의 차단부에 의해 차단되는 광의 경로를 투과슬릿으로 변경시켜, 광효율을 증가시킴으로써, 획기적인 휘도향상을 구현할 수 있는 영상분리표시장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

패러랙스 베리어, 광체어층, 비구면렌즈

Description

영상분리표시장치{Displayer for Images Separator with Light control layer}

본 발명은 패러랙스 베리어(parallax barrier) 방식을 적용한 3차원 입체영상 디스플레이와 멀티-뷰디스플레이(Multi-view display)에 적용되는 영상분리표시장치에 관한 것이다. 특히 구체적으로는 액정패널에 표시되는 영상정보를 표시함에 있어서, 패러랙스 베리어를 투과하는 광원의 빛을 패러랙스 베리어상의 투과슬릿부로 광을 집광시켜, 광효율을 증진할 수 있는 영상분리표시장치에 대한 것이다.

사람이 특정 사물을 볼 때 입체감을 느끼는 원리에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다. 사람이 시각을 통하여 입체감을 느끼는 요인은 매우 다양하며 복잡하나, 크게 생리적 요인과 심리기억적 요인으로 나눌 수 있다. 생리적 요인으로서는 수정체의 조절(Accommodation), 단안의 운동시차(Motion parallax)등 한쪽 눈 만에 의한 인식 요인과 양안의 폭주각(Binocular convergence), 양안의 시차(Binocular parallax) 등 양쪽 눈에 의한 인식요인이 있다. 한편, 심리기억적 요인으로는 물체의 크기, 높낮이, 중첩, 형상 등의 기하학적 입체시가 있고, 명암, 해상도, 채도, 색상 등의 광학적 입체시가 있다.

상술한 생리적 및 심리기억적 요인들 중에서도 양안의 폭주각, 양안의 시차 등 양쪽 눈에 의한 생리적 요인이 입체감을 느끼게 하는 가장 큰 요인이며, 본 발명의 기술분야는 바로 양쪽 눈에 비치는 사물의 모습이 다르기 때문에 입체감을 느끼게 된다는 입체시의 원리에 기초한 입체영상 디스플레이 장치에 관한 것이다.

즉, 사람이 좌/우 양안을 이용하여 어떤 물체를 보는 경우 좌안 및 우안이 상호 간에 약 6.5cm 정도 떨어져 있으므로 양안에 들어오는 물체의 영상(image)은 약간의 차이가 있다. 다시 말해, 좌안 및 우안에 각각 다른 하나씩의 영상을 보게 되는데 이를 양안 시차(Binocular parallax)라 하며, 이러한 양안 시차에 의해 양안으로 받아들인 서로 다른 두 영상을 뇌가 합성하면서 사람은 입체감과 거리감을 느끼게 된다. 또한, 좌안 및 우안이 떨어져 있으므로, 가까운 곳의 물체를 볼 때는 두 눈 사이의 시선이 이루는 각도인 폭주 각(convergence angle)이 크고, 먼 곳의 물체를 바라볼 때에는 폭주 각이 작아지는데, 이러한 폭주 각의 차이로 인해서도 입체감과 거리감을 느끼게 된다. 여기서, 상기 양안 시차에 의한 입체시의 원리를 이용한 입체영상 디스플레이 장치에 관하여 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 사람이 양안으로 서로 다른 영상을 볼 때 입체감을 느낄 수 있다는 원리를 이용해서, 특정 사물을 이루는 화상을 좌안이 느끼는 좌안용 화상과 우안이 느끼는 우안용 화상으로 구성하여 좌안에는 좌안용 화상만을, 그리고 우안에는 우안용 화상만을 지속적으로 보이도록 하면 결국 하나의 입체적 상을 보는 것과 같은 효과를 내게 된다.

이러한 입체영상을 보는 방식으로는 관찰자의 안경착용 여부에 따라 안경을 착용하는 방식과 안경을 착용하지 않는 방식이 있다. 안경을 착용하는 방식은 양안에 각각 청색과 적색의 색안경을 쓰는 애너그리프(anaglyph)방식과, 좌우 안경에 투과율이 다른 필터를 장착하여 입체감을 느끼는 농도차 방식, 각각 편광 방향이 다른 편광안경을 쓰는 편광안경 방식, 그리고 시간 분할된 화면을 주기적으로 반복시키고 이 주기에 동기 시킨 액정셔터가 설치된 안경을 쓰는 시분할방식이 있다. 그러나 안경을 착용하는 방식은 안경을 써야 하는 불편함과 안경을 쓴 상태로 입체영상 이외의 다른 사물을 관찰하는데 지장을 받는 등의 문제점이 있다. 따라서, 최근에는 안경을 착용하지 않는 무 안경 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 다양한 용도로 연구 개발이 진행되고 있다.

안경을 착용하지 않는 무 안경 방식으로서 알려진 대표적인 것으로는, 원통형의 렌즈 어레이를 수직으로 배열한 렌티큘러(lenticular) 렌즈판을 영상패널 전방에 설치하는 렌티큘러 방식과, 패러랙스 베리어(parallax barrier) 방식이 있다.

이러한 양안 시차를 이용하여 3차원의 입체영상을 구현하고자 하는 입체영상 구현기술의 대표적인 것으로서, 특히 상술한 패러랙스 베리어(parallax barrier) 방식의 입체영상 구현기술을, 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 도 1은 종래의 패러랙스 베리어 방식을 이용한 입체영상 디스플레이 장치를 도시한 것이다.

상기 도 1에서, R(Red)/G(Green)/B(Blue) 조합의 픽셀(pixel) 배치를 통해 영상을 디스플레이하되 좌안용 이미지 정보를 표시하는 좌안용 픽셀(left eye pixel: L)과 우안용 이미지 정보를 표시하는 우안용 픽셀(light eye pixel: R)이 번갈아 배치된 액정패널(LCD panel: 110)과, 상기 액정패널(110) 하단부에 위치하며 상기 좌안 픽셀(L)과 우안 픽셀(R)로부터 나오는 빛을 통과시키는 투명슬릿(transparent slit;S)으로 형성되는 투광부와 상기 빛을 차단하는 베리어(barrier: B)인 차광부가 교대로 번갈아 형성된 패러랙스 베리어(120)와, 상기 패러랙스 베리어(120) 하부에 위치하며 빛을 발산하는 인조광원인 백라이트(backlight: 130)로 구성된다. 이때, 관찰자의 양안, 즉, 좌안 및 우안은 상기 액정패널(110) 상부에 위치한다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 패러랙스 베리어 방식을 이용한 입체영상 디스플레이 장치에서는, 패러랙스 베리어(120)의 투명슬릿(S)을 통과한 빛 중 우안용 픽셀(R)을 통과한 빛은 관찰자의 우안에 도달하게 되고, 좌안용 픽셀(L)을 통과한 빛은 관찰자의 좌안에 도달하게 된다. 이때, 상기 패러랙스 베리어(120)의 베리어(B)는 백라이트(130)에서 형성된 빛을 우안용 픽셀(R)과 좌안용 픽셀(L)에 분배할 수 있도록 빛을 흡수하고 차단하는 역할을 수행한다. 이와 같이, 상기 좌안용 픽셀(L)을 통과한 빛은 관찰자의 좌안에만 전달되고, 상기 우안용 픽셀(R)을 통과한 빛은 관찰자의 우안에만 전달되는데, 이때, 상기 관찰자의 좌안에 도달한 빛과 관찰자의 우안에 도달한 빛 사이에는 충분한 시차 정보가 형성되어, 결과적으로 관찰자는 3차원 입체영상을 느낄 수 있게 된다.

한편, 상기 종래의 패러랙스 베리어 방식을 이용한 입체영상 디스플레이 시스템에서, 액정패널(110)은 제1편광필터, 제1유리기판, 컬러필터, 상대전극, 제1배향막을 포함하는 컬러필터기판과, 제2배향막, 화소전극, TFT(Thin Film Transistor), 제2유리기판 및 제2편광필터를 포함하는 어레이기판이 스페이서를 포함하는 액정층의 개재하에 합착 된 구조로서, 여기서, 상기 제1 및 제2편광필터는 백라이트(130)로부터 공급되는 광원을 편광 시키는 필터이고, 상대전극 및 화소전극은 액정의 분자배열에 변화를 주기 위한 구동전극이며, 제1 및 제2배향막은 액정의 분자배열을 일정 방향으로 배열시키기 배향막이며, 스페이서는 제1 및 제2유리기판의 휘어짐 등을 방지하는 지지대이고, 컬러필터는 RGB의 색상을 표시하기 위한 장치이다.

이러한 패러랙스 배리어 방식을 적용한 영상분리표시장치는 멀티-뷰 디스플레이와 3차원 입체영상 디스플레이에 적용이 되어 왔다.

멀티 뷰 디스플레이 장치는 다각도로 시청하는 여러 사용자가 동시에 화상을 볼 수 있도록 설계되어오고 있고, 이러한 디스플레이 장치의 특성은 시청자(Viewer)가 디스플레이 장치에 대해 상이한 각도에서 동일한 이미지를 볼 수 있도록 형성할 수도 있고, 상이한 각도에서 다른 이미지를 볼 수 있도록 형성 할 수도 있다. 예컨대, 상이한 각도에서 동일한 이미지를 표시하는 방법은 여러 사용자가 공항 및 철도역에서의 출발 정보 같은 동일한 정보를 필요로 하는 경우에 효과적이다. 또한, 상이한 각도에서 다른 이미지를 표시하는 방법은 일례로 자동차에서 유용하게 사용될 수 있다. 즉, 동일한 디스플레이 장치로 운전자는 위성네비게이션 데이터를 볼 수 있고 승객은 영화를 볼 수 있는 것이다. 멀티뷰디스플레이에 장점은 사용자들이 상호 간의 시선으로부터 독립될 수 있다는 것이다. 또한, 상술한 바와 같이 이러한 패러랙스 베리어 방식은 멀티-뷰 디스플레이 이외에도 입체영상 디 스플레이에도 적용이 활발한 것은 주지된 바와 같다.

그런데 상기한 종래의 패러랙스 베리어 방식을 이용한 입체영상 디스플레이 장치는 패러랙스 베리어(120)에서 빛을 투과하지 못하는 베리어(B) 영역이 전체 패러랙스 베리어(120) 영역의 절반 가량을 차지하기 때문에 개구율이 현저히 떨어지고 광투과도가 저하되며, 차광부의 면적에 의해 광효율이 현저하게 낮아지며 결국에는 휘도가 저하되는 문제가 발생하였다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 패러랙스 베리어 방식을 적용하는 영상표시분리장치에서 발생하는 낮은 광투과율의 문제를 개선하기 위해 베리어에 투영되는 광의 경로를 투과슬릿 부분으로 변경시킬 수 있는 광제어층을 구비시켜, 광효율을 증가시킴으로써, 획기적인 휘도향상을 구현할 수 있는 영상분리표시장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 화상이 구현되는 영상표시패널;상기 영상표시패널에 광원을 공급하는 백라이트; 상기 영상표시패널과 백라이트 사이에 배치되어 광을 차단 또는 투과시키는 패러랙스 베리어; 상기 패러랙스 베리어에 구성되어 광을 표시패널로 집광시키는 집광형상을 구비한 광제어층(Light control layer);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공한다. 여기에 상기 광제어층을 집광을 위한 렌즈 또는 비구면 렌즈를 이용하여 형성함으로써, 광효율을 높이고 휘도를 향상시킬 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 패러랙스 베리어에 차단부에 의해 차단되는 광의 경로를 투과슬릿으로 변경시켜, 광효율을 증가시킴으로써, 획기적인 휘도향상을 구현할 수 있는 영상분리표시장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 영상이 구현되는 영상표시패널; 상기 영상표시패널에 광원을 공급하는 백라이트; 상기 영상표시패널과 백라이트 사이에 배치되어 광을 차단 또는 투과시키는 패러랙스 베리어; 상기 패러랙스 베리어에 구성되어 광을 표시패널로 집광시키는 집광형상을 구비한 광제어층(Light control layer);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공하여, 상기 패러랙스 베리어층의 광을 차단하는 베리어로 진행하는 광의 경로를 투과슬릿부로 변경시킬 수 있도록 하여 광효율을 극대화시킬 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 패러랙스 베리어는 광을 투과시키는 투과슬릿과 광을 차단하는 베리어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 광제어층의 상기 집광형상은 상기 베리어에 의해 차단되는 광의 경로를 상기 투과슬릿으로 집광되도록 곡률을 가진 집광형상인 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공하여 집광의 효율성을 높이고, 이로 인해 영상분리표시장치의 휘도를 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 집광형상은 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 집광형상은 비구면렌즈인 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공할 수 있도록 하여, 집광구조의 효율성을 구현할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 집광형상은 구면 또는 비구면렌즈가 균일 또는 불균일 하게 배열되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공하여, 다양한 구도로 광제어층을 형성할 수 있도록 하여 제조방식의 범용성을 구현할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 집광형상의 중심축은 상기 투과슬릿의 중심축과 일치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 베리어는 블랙수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 베리어를 구성하는 상기 블랙수지는 카본블랙, 유기안료 혼합형 차광성 착색제, 또는 카본블랙과 유기안료 혼합형 차광성 착색제를 혼합한 하이브리드형 착색재료 중 선택되는 어느 하나의 블랙성분물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 상술한 블랙수지를 구성하는 블랙성분물질은 상기 블랙수지의 전체 비율 중 20~50wt% 인 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에서 상기 베리어는 메탈계(metal), 옥사이드계(Oxide)계에 무기물은 혼합하여 형성시키는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치를 제공할 수 있도록 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 패러랙스 베리어에 광제어층을 통해 광을 집광하는 구조를 도시한 개략도이다.

도 2의 (a)는 광원(L)에서 투사되는 빛이 패러랙스 베리어(20)의 투과슬릿(21)과 광을 차단하는 차광부로 작용하는 베리어(22)를 도시하며, 여기에 광원에서 직진성을 가지고 투사되는 빛이 광제어층(30)을 통과하며, 광의 경로가 투과슬릿(21)으로 변경되는 모습을 도시한 것이다. 도 2의 (b)는 상기 광제어층(30)의 세부구성을 도시한 것이다. 도면의 부호는 (a)와 동일하며, 부호 X1, X2, X3은 투과슬릿의 중심축을 지나는 선이다. 후술하겠지만, 상기 광경로를 변경하는 집광형상(34)은 이 중심축과 일치되도록 어라인(align)되는 것이 바람직하다. 백라이트 유닛과 결합하는 패러랙스 베리어, 그리고 광제어층이 결합한 전체모식도는 도 3을 통해 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 화상이 구현되는 영상표시패널(10)이 구비되며, 상기 영상표시패널에 광원을 공급하는 백라이트(40)유닛이 구비된다. 상기 영상표시패널과 백라이트 유닛 사이에는 광을 차단 또는 투과시키는 패러랙스 베리어(30)가 구비되며, 베러랙스 베리어의 하부에는 광을 집광할 수 있도록 하는 광제어층(30)이 구비된다.

상기 패러랙스 베리어는 투과슬릿(22)과 베리어(22)가 교차하여 배열되며, 상기 투과슬릿은 광이 투과되는 부분이며, 상기 베리어는 광이 차단되는 부분으로 작용하여, 상술한 입체영상을 구현할 수 있도록 하는 기능을 하는 부분이다.

특히 상기 베리어는 블랙수지로 형성할 수 있다. 블랙수지는 기본적으로 베이스 물질과 계면활성물질, 블랙성분물질 등을 포함하여 이루어지며, 이 중 블랙성 분물질은 카본블랙 또는 유기안료 혼합형 차광성 착색제를 사용하여 형성하거나, 또는 카본블랙과 유기안료 혼합형 차광성 착색제를 혼합한 하이브리드형 착색재료를 이용하여 형성할 수 있다. 이 경우 카본 블랙이나 유기안료, 또는 이 둘을 혼합한 하이브리드형 착색재료는 전체 베리어의 20 ~ 50wt%를 함유하여 형성시키는 것이 바람직하다. 또한 상기 베이스 물질은 UV 수지(폴리머계 레진)을 사용할 수 있으며, 계면활성제로는 실리콘계 또는 플루오르렌(불소계) 물질을 사용할 수 있다.

또한, 상기 베리어는 다른 형성예로는 메탈계(metal), 옥사이드계(Oxide)계에 무기물은 혼합하여 형성시키는 것도 가능하다.

상기 광제어층(30)은 상기 패러랙스 베리어의 하측에 형성되며, 투명기판에 소정의 집광형상(34)이 구현되어 있는 구조로 형성되어 있다. 상기 집광형상은 기본적으로 투명기판상에 바로 형성될 수 있으나, 기본적인 베이스필름(32, 33)상에 구현됨이 바람직하며, 베이스필름은 광의 투과를 저해하지 않는 구조의 필름이면 어느 것이나 무방하다.

특히 상기 집광형상(34)은 기본적으로 볼록한 구조의 광을 집광할 수 있는 곡률을 가지는 것이 바람직하며, 이러한 곡률은 상기 투과슬릿으로 광의 경로를 변경시킬 수 있도록 조절이 가능하다. 특히 이러한 집광형상의 구현은 렌즈, 더욱 구체적으로는 구면 또는 비구면 렌즈를 이용하여 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배치하여 상기 베리어(22)부분에서 차단되는 빛을 상기 투과슬릿(21)으로 변경시킬 수 있도록 한다.

상기 집광형상의 배치는 구면렌즈만으로 이루어진 배치로 형성을 하거나, 또 는 비구면 렌즈만으로 이루어진 배치로 형성하거나, 구면렌즈와 비구면렌즈를 적절히 배합하여 교차식으로 배치하는 것도 가능하다. 아울러 이러한 규칙적인 배열이 아닌 구면렌즈나 비구면렌즈를 불규칙적으로 배열시키는 것도 가능함은 물론이다.

또한 상기 집광형상은 그 형상의 배치에 있어서, 기본적으로 구면 또는 비구면의 형상 중 어느 것을 구비하던 기본적으로 상기 투과슬릿의 중심축(X1, X2, X3)와 집광형상의 중심축이 일치하도록 정렬(Align)하는 것이 바람직하다.

이러한 집광형상을 구비한 본 발명에 따른 광효율의 증진효과를 좀 더 상세하게 설명한다.

기본적으로 패러랙스 베리어 방식은 면적 비에 비례하는 광효율을 나타내게 된다. 여기에서 면적 비라 함은 투과슬릿(투광부)의 면적을 전체면적(투광부와 차광부의 합)으로 나눈 비를 말한다. 즉,

면적비= 투광부의 면적/전체면적

(여기에서 전체면적은, 투광부+차광부 면적의 합)

면적을 미분하면 두 축의 길이의 함수이므로 한 축에 대해 편미분 하면 결국 길이의 비가 된다. 따라서,

광효율=투광부의 길이/전체길이

(여기에서 전체길이는, 투광부의 길이+차광부의 길이의 합)

가 된다.

기존의 패러랙스 베리어 샘플을 BM-7A 장비를 사용하여 휘도를 측정하여 광효율을 산출하는 경우 패러랙스 베리어에서 투과슬릿부(투광부)와 베리어부(차광 부)의 면적비는 1:3 또는 1:4에 해당하며, 산술한 면적비 산출 공식을 통해 면적비를 산출하면 약 0.25 또는 0.2의 면적비 값이 도출되게 된다. 이 경우 오직 백라이트 상태에서의 중심 휘도는 9,888nit이며, 패러랙스 베리어를 갖춘 필름타입에서는 2,428nit 의 중심 휘도가 산출된다. 즉, 이러한 베리어와 투과슬릿이 가지는 면적의 비율은 근사적으로 광효율과 직접적인 관계를 가지게 되며, 베리어의 면적이 커질수록 광효율을 떨어지는 결과를 초래하게 된다.

즉, 본 발명은 주어진 일정한 비에서 광효율을 높이기 위해서 패러랙스 베리어 방식에 본 발명에 따른 광을 표시패널로 집광시키는 집광형상을 구비한 광제어층(Light control layer)를 추가하여 투과슬릿으로의 광량을 높일 수 있도록 한다.

본 발명의 구조에 따른 광효율의 효과는 백라이트 상태에서 9888nit일 때 광제어층을 통과한 최종 중심 휘도가 8009nit로 약 80% 정도의 광효율을 얻을 수 있다. 이러한 효과는 렌즈의 형상에 따라 달라지며, 차광부의 길이에 대한 렌즈의 높이 비의 변동에 따라 적어도 50% 이상의 광효율을 얻는 형상으로 최적 형상을 설계할 수 있다.

도 4a를 참조하여 차광부의 길이에 대한 렌즈의 높이의 비의 변동을 고려한 최적광효율을 얻은 일례를 설명하기로 한다.

도 4a는 기본적으로 백라이트 유닛에서 입사되는 광(Ray)의 수(A), 광제어층을 통과 후의 출사되는 광(Ray)의 수(B)를 설정하여 본 발명에 따른 광제어층의 입사 전 광(Ray)의 수(백라이트 유닛으로부터의 출사광) 대비 광제어층을 통과 직후의 레이(즉, 액정패널에 입사 전)의 수로 계산되는 광제어층 만의 광효율(%; B/A) 를 나타낸 표이다. (단, 표에 나타난 광의 수와 이에 따른 광효율의 측정은 광의 수를 111개의 광(RAY)를 입사시켜 광제어층을 통과한 Ray의 수를 시뮬레이션하여 광효율을 측정한 것이다.)

표에서 나타낸 바와 같이 백라이트 유닛을 통과한 일정한 광(Ray)의 수 대비 광효율의 현저한 증가를 나타내는 부분(R)은 본 발명에 따른 비구면렌즈의 곡률을 가진 광제어층의 렌즈 형상에 따라 광효율이 약 50~90%까지 증진되는 것을 확인할 수 있다.

이러한 효과는 렌즈의 형상에 따라 달라지며, 차광부의 길이에 대한 렌즈의 높이 비(C)의 변동에 따라 더 높은 효율이 구현이 가능하다.

도 4a와 도 4b를 참조하여 보면(도면부호는 도 4과 동일), 여기에서 차광부의 길이에 대한 렌즈의 높이 비(C)는 베리어(차광부)의 중심축과 본 본 발명에 따른 집광형상의 렌즈의 중심축을 일치하도록 어라인(align)하였을 때, 렌즈의 끝부분(a1)에서 중심축을 지나 다시 렌즈의 반대편 끝부분(b1)으로 이어지는 볼록한 형상을 감안할 때, 차광부의 길이(l)에 대한 렌즈 높이(h1, h2..)의 비율을 나타낸 것이다. 이러한 비율을 고려할 때, 차광부 길이에 대한 렌즈의 높이의 비(C)가 12 ~22%의 비율로 곡률을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. (이 경우 렌즈형상을 구비하되 투과부와 일치하는 영역의 경우 렌즈의 굴곡을 평탄하게 형성하는 것도 고려할 수 있다.)

이러한 임의의 굴곡을 형성하되, 차광부의 길이에 따른 렌즈의 높이의 비율에 따른 곡률을 설정하는 것도 가능하지만, 비구면 렌즈를 형성하는 수치적인 계산 에 의해 곡률을 설정하는 것도 물론 가능하다. 이를 테면 집광형상을 가진 렌즈를 구성함에 있어서, 비구면 형상을 통해 렌즈를 형성하는 경우, 비구면식과 비구면계수들로 표현되는 곡선(curve)을 이용할 수 있으며, 특히 자유 곡선을 표현하는 베지어커브(bezier curve)를 이용하여 비구먼 형상의 곡률을 형성하는 것도 가능하다. 이를테면 렌즈의 시작점(a1)과 끝점(b1)을 기준으로 하여 특정한 비구면 곡률을 가진 형상을 마련하는 것도 고려할 수 있다.

도 5를 참조하여 본 발명에 따른 광제어층을 구비시킨 패러랙스 베리어를 제조하는 공정을 설명한다.

우선, 이를 이용하여 광제어층의 집광형상을 패터닝할 수 있도록 마스터 몰드를 제작한다(S 1). 이 경우 마스터 몰드는 상기 집광형상을 성형할 수 있도록 패턴을 구비하되, 이 패턴은 기계가공 또는 레이저가공 또는 포토리소그라피 등의 방법을 통해 제작이 가능하다.

다음으로, 투명기판 이나 베이스 필름에 집광형상을 성형한다. 이는 스탬프(stamp) 방식이나 열 전사, UV 전사 공법을 통하여 형성할 수 있다(S 2). 이후에는 집광형성이 형성된 베이스 필름을 필요한 규격으로 타발(blanking)하며(S3), 다음으로 패러랙스 베리어를 형성할 필름소재의 기판과 라미네이팅(laminating)한 다(S 4). 페러랙스 베리어를 형성할 층인 필름소재의 기판에 리소그라피, 스크린프린트, 스탬프 방식을 이용하여 투과슬릿(투광부)와 베리어(차광부)의 패턴을 형성하며, 이후 완성하는 단계로 이루어진다(S 5, S 6).

이러한 본 발명에 따른 광제어층을 구비한 패러랙스 베리어는 SAG, Fill factor, Pitch, 형상조절 등에 대한 자유도가 커서 다양한 요청에 의한 렌즈의 형성 및 수요에 따른 유연한 대응이 가능하여 광효율을 향상시킬 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래의 패러랙스 베리어의 작용을 설명한 개념도이다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 광제어층을 구비한 영상분리표시장치의 구조를 도시한 개념도이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 광제어층을 구비한 패러랙스 베리어방식에서의 광효율을 렌즈의 형상에 따른 효율을 비교한 시뮬레이션 결과와 렌즈의 곡률구조를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 광제어층을 구비한 패러랙스 베리어를 제조하는 공정을 나타낸 것이다.

Claims (11)

1. 화상이 구현되는 영상표시패널;

   상기 영상표시패널에 광원을 공급하는 백라이트;

   상기 영상표시패널과 상기 백라이트 사이에 배치되며 광을 투과시키는 투과슬릿과 광을 차단하는 베리어를 구비하는 패러랙스 베리어; 및

   상기 패러랙스 베리어에 결합하며 상기 베리어로 향하는 광의 경로를 상기 투과슬릿으로 변경하여 상기 백라이트의 광을 상기 투과슬릿으로 집광시키는 집광형상을 구비한 광제어층(Light control layer);

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 광제어층의 상기 집광형상은 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 집광형상은 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 집광형상은 비구면렌즈인 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치.
6. 청구항 3에 있어서,

   상기 집광형상은 구면 또는 비구면렌즈가 균일 또는 불균일하게 배열되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치.
7. 청구항 4 내지 6중 어느 한 항에 있어서,

   상기 집광형상의 중심축은 상기 투과슬릿의 중심축과 일치하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 베리어는 블랙수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 블랙수지는 카본블랙, 유기안료 혼합형 차광성 착색제, 또는 카본블랙과 유기안료 혼합형 차광성 착색제를 혼합한 하이브리드형 착색재료 중 선택되는 어느 하나의 블랙성분물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 블랙성분물질은 상기 블랙수지의 전체 비율 중 20~50wt% 인 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치.
11. 청구항 1에 있어서,

    상기 베리어는 메탈계(metal), 옥사이드계(Oxide)계에 무기물은 혼합하여 형성시키는 것을 특징으로 하는 영상분리표시장치.

Images