KR102041152B1 - 영상표시장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 영상표시장치는, 액정표시패널; 상기 액정표시패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛; 상기 액정표시패널을 투과한 광을 선택적으로 투과시키는 스위칭 패널; 및 상기 스위칭 패널 상에 형성되는 위상차 필름을 포함한다.

Description

영상표시장치{Image display device}
실시 예는 영상표시장치에 관한 것이다.
양안 시차를 이용한 입체 영상 표시장치에 관한 기술은 오랫동안 다양한 방법들이 제안되어 왔다. 그 대표적인 방법 중의 하나는 이차원 영상 패널에 일정한 거리를 두고 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens)나 패럴렉스 배리어(Parallax Barrier)를 설치하여, 관측자의 좌우 양안에 각기 다른 영상정보가 인식되도록 하여 입체감을 갖도록 하는 방법이다.
상기 렌티큘러 렌즈를 이용한 입체영상 표시장치는 반원통형의 모양을 한 렌티큘러 스크린이라고 불리는 렌즈의 초점면에 좌우 영상을 줄무늬 형태로 배치하고 이 렌즈를 통해 렌즈판의 방향성에 따라 좌우영상이 분리돼 안경 없이 입체영상을 볼수 있도록 한다. 렌즈 한 개의 폭은 표시기의 화소 폭에 의해 결정되는데, 좌우 영상에 해당하는 두 개의 화소가 들어가도록 만든다. 이렇게 하면 렌즈 효과에 의해 렌즈의 좌측에 있는 화소는 오른쪽 눈에만 보이고, 우측에 있는 화소는 왼쪽 눈에만 보이게 됨으로써 좌우영상의 분리가 가능해진다.
상기 패럴렉스 배리어를 이용한 입체 영상 표시장치는 빛을 투과 또는 차단하기 위한 가는 줄무늬 모양의 수직 슬릿을 일정한 간격으로 배열시킨 다음 그 앞 또는 뒤에 적당한 간격을 두고 좌우 영상을 교대로 배치하는 기술이다. 따라서, 특정한 시점에서 상기 슬릿을 통해 보면 기하광학적으로 좌우영상이 정확하게 분리되어 입체감을 느끼게 된다. 즉, 모니터 화면 전면에 특수안경 기능을 하는 줄무늬 모양의 패럴렉스 배리어 광학판을 설치하여 사용자가 안경을 쓰지 않고도 입체 영상을 인식하도록 한다.
도 1은 종래의 패럴렉스 배리어를 이용하여 구현한 입체영상표시장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면 종래의 입체영상표시장치는 액정표시패널(10) 뒤쪽에 일정거리를 두고 패럴렉스 배리어(30)가 위치한다. 상기 액정표시패널(10)은 좌영상(L)과 우영상(R)이 화소 피치(P)를 가지며 교대로 배치되고, 상기 패럴렉스 배리어(30)는 투명한 부분(30a)과 불투명한 부분(30b)이 배리어 피치(q)를 가지며 교대로 배치된다.
도시하지 않은 광원에서 나온 빛은 상기 패럴렉스 배리어(30)의 투명한 부분(30a)을 투과하여 상기 액정표시패널(10)을 지나서 관측자의 양안(RE, LE)에 도달한다. 이때 상기 액정표시패널(10)의 우영상(R)을 지나는 빛은 관측자의 우안(RE)에 도달하고, 상기 액정표시패널(10)의 좌영상(L)을 지나는 빛은 관측자의 좌안(LE)에 각각 도달한다. 상기 액정표시패널(10)의 좌영상(L)과 우영상(R)에 각각 관측자의 좌우 양안에 인식되는 서로 상이한 2차원 이미지 정보가 입력되며, 이로써 관측자는 입체감을 갖는 영상정보를 얻게된다.
상기 패럴렉스 배리어(30)의 불투명한 부분(30b)을 모두 투명하게 하면, 광원에서 나오는 빛이 상기 패럴렉스 배리어(30) 및 상기 액정표시패널(10)을 통과하여 관측자에게 도달되는데 이로써 상기 입체 영상표시장치는 기존의 2차원 표시장치와 동일하게 2차원 평면 영상을 표시한다. 즉, 상기 입체 영상 표시장치는 패럴렉스 배리어(30)의 불투명한 부분을 조절하여 평면 영상 및 입체 영상을 겸하여 표시할 수 있다.
상기 입체 영상표시장치는 관측자가 입체감을 효과적으로 느끼기 위해 필요한 조건이 있으며 그 관계식은 하기의 수학식 1과 같다.
Figure 112013045345076-pat00001
상기 수학식 1에서 n은 양의 정수, S는 관측자의 좌우 양안의 거리, D는 액정표시패널과 관측자의 눈 사이의 최단거리, d는 패럴렉스 배리어와 액정표시패널과의 최단거리, q는 패럴렉스 배리어의 배리어 피치, P는 액정표시패널의 화소 피치이다.
최근에는 상기 입체 영상표시장치를 외부에서 사용하는 경우 사용자의 프라이버시(privacy)를 위해서 협시야각을 구현하는 방법이 개발되고 있다.
실시 예에 따른 영상표시장치는 사용자의 프라이버시를 위해 협시야각을 구현하는 영상표시장치를 제공한다.
실시 예에 따른 영상표시장치는, 액정표시패널; 상기 액정표시패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛; 상기 액정표시패널을 투과한 광을 선택적으로 투과시키는 스위칭 패널; 및 상기 스위칭 패널 상에 형성되는 위상차 필름을 포함한다.
실시 예에 따른 영상표시장치는, 위상차 필름 및 반응성 메소젠 층을 부가하여, 주 시야범위 내에만 휘도를 발생시켜 협시야각을 구현하여 사용자의 프라이버시를 보호할 수 있다.
도 1은 종래의 패럴렉스 배리어를 이용하여 구현한 입체영상표시장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 영상표시장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 영상표시장치의 시야각에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 시야각에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 제2 실시 예에 따른 영상표시장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 영상표시장치의 시야각에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다.
실시 예에 따른 영상표시장치는, 액정표시패널; 상기 액정표시패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛; 상기 액정표시패널을 투과한 광을 선택적으로 투과시키는 스위칭 패널; 및 상기 스위칭 패널 상에 형성되는 위상차 필름을 포함한다.
상기 스위칭 패널은 270nm 내지 480nm의 위상차 값을 가질 수 있다.
상기 위상차 필름은 250nm 내지 300nm의 면상 지연값을 가지고, 0.5 내지 3의 Z방향 굴절률을 가질 수 있다.
상기 액정표시패널의 양면에 형성되는 제1 편광판 및 제2 편광판을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 편광판은 상기 제2 편광판과 서로 직교하는 투과축을 가질 수 있다.
상기 스위칭 패널 상면에 형성되는 제3 편광판을 더 포함하고, 상기 제3 편광판은 상기 제1 편광판과 평행하는 투과축을 가질 수 있다.
상기 액정표시패널과 상기 스위칭 패널은 접착부재에 의해 부착될 수 있다.
상기 스위칭 패널은 패럴릭스 배리어일 수 있다.
상기 위상차 필름과 상기 스위칭 패널 사이에 위치하는 반응성 메소젠층을 더 포함할 수 있다.
상기 반응성 메소젠층은 상부 영역과 하부 영역이 각각 다른 프리틸트 각을 가질 수 있다.
상기 반응성 메소젠층의 상부 영역은 2° 내지 6°의 프리틸트 각을 가지고, 상기 반응성 메소젠층의 하부 영역은 30°내지 75°의 프리틸트 각을 가질 수 있다.
상기 반응성 메소젠층은 25° 내지 45°의 평균 프리틸트각을 가질 수 있다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 영상표시장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면 제1 실시 예에 따른 영상표시장치는 액정표시패널(10), 백라이트 유닛(20) 및 스위칭 패널(30)을 포함할 수 있다.
상기 액정표시패널(10)은 박막 트랜지스터 기판(미도시), 컬러필터 기판(미도시) 및 상기 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터 기판에는 다수의 게이트 라인 및 다수의 데이터 라인이 형성될 수 있다. 상기 다수의 게이트 라인 및 다수의 데이터 라인은 교차하여 형성된다. 상기 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차에 의해 다수의 화소 영역이 정의될 수 있다.
상기 다수의 화소 영역에는 각각 박막 트랜지스터가 형성될 수 있다. 상기 다수의 박막 트랜지스터는 상기 다수의 게이트 라인 및 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 백라이트 유닛(20)은 상기 액정표시패널(10)의 하부에 위치하여 상기 액정표시패널(10) 방향으로 광을 공급할 수 있다. 상기 백라이트 유닛(20)은 발광 다이오드를 광원으로 사용할 수 있다. 상기 백라이트 유닛(20)은 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 또는 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp)을 광원으로 사용할 수 있다. 상기 백라이트 유닛(20)은 편광되지 않은 광을 상기 액정표시패널(10) 방향으로 공급할 수 있다.
상기 스위칭 패널(30)은 상기 액정표시패널(10)의 상부에 위치하여 상기 백라이트 유닛(20)에 의해 발생되어 상기 액정표시패널(10)을 투과한 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 상기 스위칭 패널(30)은 상기 액정표시패널(10)을 투과한 광을 선택적으로 투과시켜 상기 영상표시장치가 입체영상 또는 평면영상을 표시하도록 구동할 수 있다.
상기 스위칭 패널(30)은 패럴릭스 배리어로 구성될 수 있다. 상기 스위칭 패널(30)은 서로 대향하는 두 개의 기판 사이에 개재된 스위칭 액정층을 포함할 수 있다.
상기 두 개의 기판에는 각각 평행하는 다수의 전극이 형성될 수 있고, 상기 전극에 전압을 인가하여 상기 스위칭 액정층의 변위를 조절할 수 있다. 상기 전극은 투명전극으로 형성될 수 있다. 상기 전극은 ITO, IZO 및 ITZO 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 스위칭 액정층은 TN모드, VA모드 또는 ECB모드로 형성될 수 있다. 상기 영상 표시장치를 입체영상으로 구동하는 경우 상기 전극에 전압을 인가하여 상기 전극간의 전위차에 의해 전계가 생성되고, 상기 전계에 의해 상기 스위칭 액정층이 변위를 일으켜 배리어를 생성할 수 있다.
상기 스위칭 액정층은 270nm 내지 480nm의 위상차 값(retardation : △nd)을 가질 수 있다. 상기 위상차 값(△nd)은 상기 스위칭 액정층의 두께(d)와 상기 스위칭 액정층을 이루는 액정분자의 굴절율 이방성(△n)의 곱으로 정의될 수 있다.
상기 액정표시패널(10)의 외부면에는 제1 편광판(41) 및 제2 편광판(43)이 부착될 수 있다.
상기 제1 편광판(41)은 상기 백라이트 유닛(20)에 대향하는 상기 액정표시패널(10)의 하면에 부착될 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 편광판(41)은 상기 박막 트랜지스터 기판에 부착될 수 있다.
상기 제1 편광판(41)은 광을 투과시키는 투과축과 광을 차단시키는 차단축을 포함할 수 있다. 상기 제1 편광판(41)은 상기 백라이트 유닛(20)으로부터 조사된 비편광된 광 중에서 상기 투과축에 평행하는 광만 투과시켜 광을 편광시킬 수 있다.
상기 제2 편광판(43)은 상기 스위칭 패널(30)에 대향하는 상기 액정표시패널(10)의 상면에 부착될 수 있다. 다시 말해, 상기 제2 편광판(43)은 상기 컬러필터 기판에 부착될 수 있다.
상기 제2 편광판(43)은 광을 투과시키는 투과축과 광을 차단시키는 차단축을 포함할 수 있다. 상기 제2 편광판(43)은 상기 액정표시패널(10)을 통과한 광 중 상기 투과축에 평행하는 광만 투과시킴으로써 광을 편광시킬 수 있다.
상기 제1 편광판(41)의 투과축과 상기 제2 편광판(43)의 투과축은 직교할 수 있다.
상기 액정표시패널(10)과 상기 스위칭 패널(30)은 접착부재(50)에 의해 부착될 수 있다. 상기 접착부재(50)는 상기 제2 편광판(43)의 상면과 상기 스위칭 패널(30)의 하면 사이에 형성되어 상기 액정표시패널(10)과 상기 스위칭 패널(30)을 고정할 수 있다. 상기 접착부재(50)는 투명한 양면 테이프일 수 있다. 상기 접착부재(50)는 접착력을 가지는 레진일 수 있다.
상기 스위칭 패널(30) 상에는 위상차 필름(60) 및 제3 편광판(45)이 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 위상차 필름(60)은 상기 스위칭 패널(30)과 상기 제3 편광판(45) 사이에 위치할 수 있다.
상기 위상차 필름(60)은 공간 좌표계에 따라 X방향 굴절률(nx), Y방향 굴절률(ny) 및 Z방향 굴절률(nz)을 가질 수 있다.
상기 X방향 굴절률(nx) 및 Y방향 굴절률(ny)은 상기 위상차 필름(60)의 평면에서의 X,Y방향의 굴절률이고, 상기 Z방향 굴절률(nz)은 상기 위상차 필름(60)의 법선 방향의 굴절률이다.
상기 위상차 필름(60)은 광굴절률에 따라 입사된 광을 굴절 시키는 역할을 할 수 있다.
상기 위상차 필름(60)은 하기 수학식 2에 따라 면상 지연값(Rin)을 정의할 수 있다.
Figure 112013045345076-pat00002
상기 수학식 2에서 d는 상기 위상차 필름(60)의 두께로 정의될 수 있다.
상기 위상차 필름(60)은 250nm 내지 300nm의 면상 지연값(Rin)을 가지고, 0.5 내지 3의 Z방향 굴절률(nz)을 가지도록 설정될 수 있다.
상기 위상차 필름(60)이 상기와 같은 면상 지연값(Rin)과 Z방향 굴절률(nz)을 가짐으로써 협시야각 영상표시장치를 구현할 수 있다. 상기 제1 실시 예에 따른 영상표시장치는 상기 위상차 필름(60)을 부가하여 협시야각을 구현함으로써 비교적 간단한 구성으로 개인의 프라이버시를 보호할 수 있는 영상 표시장치를 구현할 수 있다.
상기 제3 편광판(45)은 상기 위상차 필름(60)의 상면에 부착될 수 있다. 상기 제3 편광판(45)은 광을 투과시키는 투과축과 광을 차단시키는 차단축을 포함할 수 있다. 상기 제3 편광판(45)은 상기 스위칭 패널(30)을 투과한 광 중 상기 투과축에 평행하는 광만 투과시켜 광을 편광시킬 수 있다.
상기 제3 편광판(45)의 투과축은 상기 제1 편광판(41)의 투과축과 평행할 수 있다. 상기 제3 편광판(45)의 투과축은 상기 제2 편광판(43)의 투과축과 직교할 수 있다.
도 3은 종래의 영상표시장치의 시야각에 따른 휘도를 나타낸 그래프이고, 도 4는 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 시야각에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다.
도 3의 종래의 영상표시장치의 경우 모든 시야각에 걸쳐 높은 휘도를 표시함을 확인할 수 있다. 이에 따라 종래의 영상표시장치는 광시야각을 구현한다. 도 4의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 경우 특정 시야각에서 높은 휘도를 표시함을 확인할 수 있다. 도 4에서는 180도 내지 255도 사이에서 높은 휘도를 표시하고 나머지 시야각에서는 0에 가까운 휘도를 표시함을 확인할 수 있다. 이로써 협시야각의 영상표시장치를 구현할 수 있고, 이를 통해 개인의 프라이버시를 보호할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 제2 실시 예에 따른 영상표시장치를 나타낸 도면이다.
제2 실시 예에 따른 영상표시장치는 제1 실시 예와 비교하여, 반응성 메소젠층을 더 포함하는 것 이외에는 제1 실시 예와 동일하다. 따라서, 제2 실시 예에 따른 영상표시장치를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면 제2 실시 예에 따른 영상표시장치는 액정표시패널(110), 백라이트 유닛(120) 및 스위칭 패널(130)을 포함할 수 있다.
상기 액정표시패널(110)의 외부면에는 제1 편광판(141) 및 제2 편광판(143)이 부착될 수 있다.
상기 액정표시패널(110)과 상기 스위칭 패널(130)은 접착부재(150)에 의해 부착될 수 있다.
상기 스위칭 패널(130)의 상면에는 반응성 메소젠층(reactive mesogen, 170), 위상차 필름(160) 및 제3 편광판(145)이 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 반응성 메소젠층(170)은 반응성 액정을 도포하고, 이를 경화시켜 형성할 수 있다. 상기 반응성 메소젠층(170)의 상부 영역 및 하부 영역은 각각 다른 프리틸트각을 가질 수 있다.
상기 반응성 메소젠층(170)의 상부 영역은 상기 위상차 필름(160)과 인접한 영역이고, 상기 반응성 메소젠층(170)의 하부 영역은 상기 스위칭 패널(130)과 인접한 영역일 수 있다.
상기 반응성 메소젠층(170)의 상부 영역은 2° 내지 6°의 프리틸트 각을 가질 수 있고, 상기 반응성 메소젠층(170)의 하부 영역은 30°내지 75°의 프리틸트 각을 가질 수 있다. 상기 반응성 메소젠층(170)은 25° 내지 45°의 평균 프리틸트각을 가질 수 있다.
상기 반응성 메소젠층(170)이 부가됨으로써 주 시야각 영역을 제외한 영역에서 화상이 표시되는 것을 방지하여 고품질의 협시야각 영상 표시장치를 구현할 수 있다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 영상표시장치의 시야각에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다.
도 3의 종래의 영상표시장치와 비교하여, 도 6의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치의 경우 특정시야각에서 높은 휘도를 표시함으로써 협시야각 영상표시장치를 구현할 수 있다. 또한, 도 4의 제1 실시 예와 비교하여, 제2 실시 예에 따른 영상표시장치의 경우 30°에서의 휘도를 0에 가깝도록 표시하여, 주 시야각 범위를 제외한 시야각에서 영상이 표시되는 것을 방지한다. 이로써 고품질의 협시야각 영상표시장치를 구현할 수 있다.
10,110: 액정표시패널 20,120: 백라이트 유닛
30,130: 스위칭 패널 41,141: 제1 편광판
43,143: 제2 편광판 45,145: 제3 편광판
50,150: 접착부재 60,160: 위상차 필름
170: 반응성 메소젠층

Claims (12)

  1. 액정표시패널;
    상기 액정표시패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛;
    상기 액정표시패널을 투과한 광을 선택적으로 투과시키는 스위칭 패널;
    상기 스위칭 패널 상에 형성되는 위상차 필름; 및
    상기 위상차 필름과 상기 스위칭 패널 사이에 위치하는 반응성 메소젠층을 포함하는 영상표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 패널은 270nm 내지 480nm의 위상차 값을 가지는 영상표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 필름은 250nm 내지 300nm의 면상 지연값을 가지고, 0.5 내지 3의 Z방향 굴절률을 가지는 영상표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액정표시패널의 양면에 형성되는 제1 편광판 및 제2 편광판을 더 포함하는 영상표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 편광판은 상기 제2 편광판과 서로 직교하는 투과축을 가지는 영상표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭 패널 상면에 형성되는 제3 편광판을 더 포함하고,
    상기 제3 편광판은 상기 제1 편광판과 평행하는 투과축을 가지는 영상표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액정표시패널과 상기 스위칭 패널은 접착부재에 의해 부착되는 영상표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 패널은 패럴릭스 배리어인 영상표시장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반응성 메소젠층은 상부 영역과 하부 영역이 각각 다른 프리틸트 각을 가지는 영상표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 반응성 메소젠층의 상부 영역은 2° 내지 6°의 프리틸트 각을 가지고,
    상기 반응성 메소젠층의 하부 영역은 30°내지 75°의 프리틸트 각을 가지는 영상 표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반응성 메소젠층은 25° 내지 45°의 평균 프리틸트각을 가지는 영상표시장치.
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