KR20070082646A - 입체영상 변환패널 및 이를 갖는 입체영상 표시장치 - Google Patents

입체영상 변환패널 및 이를 갖는 입체영상 표시장치 Download PDF

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KR20070082646A
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Abstract

두께를 감소시킨 입체영상 변환패널 및 이를 갖는 입체영상 표시장치가 개시되어 있다. 입체영상 표시패널은 제1 투명기판, 제2 투명기판, 투명 전극부, 입체영상 변환부 및 렌즈 액정층을 포함한다. 제2 투명기판은 제1 투명기판과 대향하도록 배치된다. 투명 전극부는 제2 투명기판과 마주보도록 제1 투명기판 상에 형성된다. 입체영상 변환부는 투명 전극부 및 제2 투명기판 사이에 배치되고, 복수의 오목 렌즈들을 구비하며, 투명한 도전성 물질로 이루어진다. 렌즈 액정층은 오목 렌즈들 내에 수납되어 투명 전극부 및 입체영상 변환부 사이에 배치되고, 이방성의 굴절률을 갖는 액정들로 이루어진다. 오목 렌즈들 내에 수납된 액정들은 투명 전극부 및 입체영상 변환부 사이에 형성되는 전기장에 의해 배열 형태가 변경되어 평면영상을 입체영상으로 선택적으로 변경시킨다. 이와 같이, 입체영상 변환부가 투명한 도전성 물질로 이루어짐에 따라, 입체영상을 표시하는 필요한 패널의 수가 감소되어 입체영상 표시장치의 두께를 보다 감소시킬 수 있다.
입체영상 변환패널, 입체영상 변환부, 오목 렌즈

Description

입체영상 변환패널 및 이를 갖는 입체영상 표시장치{STEREO-SCOPIC IMAGE CONVERSION PANEL AND STEREO-SCOPIC IMAGE DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체영상 변환패널을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 입체영상 변환패널에 전기장을 인가한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체영상 변환패널을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 입체영상 변환패널에 전기장을 인가한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 입체영상 변환패널을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 입체영상 변환패널을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 입체영상 표시장치가 입체영상을 구현하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 입체영상 변환패널 110 : 제1 투명기판
120 : 제2 투명기판 130 : 투명 전극부
140 : 입체영상 변환부 142 : 오목 렌즈
144 : 렌즈 연결부 146 : 렌즈 에지부
150 : 렌즈 액정층 160 : 제1 배향막
170 : 제2 배향막 180 : 전원 인가부
200 : 백라이트 어셈블리 300 : 표시패널
본 발명은 입체영상 변환패널 및 이를 갖는 입체영상 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두께를 감소시킨 입체영상 변환패널 및 이를 갖는 입체영상 표시장치에 관한 것이다.
최근에 들어, 게임 및 영화 등과 같은 분야에서 3차원 입체영상에 대한 수요가 증가함에 따라, 3차원 입체영상을 표시하는 입체영상 표시장치가 점점 발전해가고 있다.
일반적으로, 상기 입체영상 표시장치는 사람의 두 눈에 서로 다른 2차원 평면영상들을 인가함으로써 상기 3차원 입체영상을 표시한다. 즉, 사람은 두 눈을 통 해 상기 한 쌍의 2차원 평면영상들을 보게되고, 뇌에서 상기 평면영상들을 융합하여 입체감을 느끼게 된다.
상기 입체영상 표시장치는 관찰자의 특수안경착용의 여부에 따라 안경식(stero-scopic) 및 비안경식(auto stero-scopic)으로 구분된다. 상기 안경식에는 편광방식, 시분할방식 등이 있으며, 상기 비안경식에는 패럴랙스-배리어(pallax-barrier) 방식, 렌티큘러(lenticular) 방식, 블린킹 라이트(blinking light) 방식 등이 있다.
이러한 방식들 중 상기 렌티큘러 방식의 입체영상 표시장치는 광을 발생시키는 백라이트 어셈블리, 상기 광을 이용하여 평면영상을 표시하는 표시패널, 상기 영상을 입체영상으로 선택적으로 변경시키는 입체영상 변환패널, 및 상기 평면영상과 상기 입체영상 중 어느 하나를 선택하여 표시하는 스위칭 패널을 포함한다. 이때, 상기 입체영상 변환패널은 소정의 방향으로 편광된 광만을 선택적으로 굴절시킴으로써, 상기 평면영상을 상기 입체영상으로 변경시키는 렌티큘러 렌즈를 구비한다.
그러나, 상기 렌티큘러 방식의 입체영상 표시장치는 상기 표시패널, 상기 입체영상 변환패널 및 상기 스위칭 패널을 구비하여 적층됨에 따라, 두께가 증가되는 문제점을 갖는다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 적층되는 패널의 수를 감소시켜 두께를 감소시킨 입체영상 변환패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 입체영상 변환패널을 포함하는 입체영상 표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 입체영상 표시패널은 제1 투명기판, 제2 투명기판, 투명 전극부, 입체영상 변환부 및 렌즈 액정층을 포함한다.
상기 제2 투명기판은 상기 제1 투명기판과 대향하도록 배치된다. 상기 투명 전극부는 상기 제2 투명기판과 마주보도록 상기 제1 투명기판 상에 형성된다. 상기 입체영상 변환부는 상기 투명 전극부 및 상기 제2 투명기판 사이에 배치되고, 복수의 오목 렌즈들을 구비하며, 투명한 도전성 물질로 이루어진다. 상기 렌즈 액정층은 상기 오목 렌즈들 내에 수납되어 상기 투명 전극부 및 상기 입체영상 변환부 사이에 배치되고, 이방성의 굴절률을 갖는 액정들로 이루어진다. 여기서, 상기 오목 렌즈들 내에 수납된 액정들은 상기 투명 전극부 및 상기 입체영상 변환부 사이에 형성되는 전기장에 의해 배열 형태가 변경되어 평면영상을 입체영상으로 선택적으로 변경시킨다. 상기 입체영상 변환부는 일례로, 도전성 폴리머(conducting polymer)로 이루어지며, 바람직하게 PMMA(poly methyl methcrylate)로 이루어진다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 백라이트 어셈블리, 표시패널 및 입체영상 변환패널을 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리는 광을 발생시킨다. 상기 표시패널은 상기 백라이트 어셈블리의 상부에 배치되어, 상기 광을 이용하여 평면영상을 표시한다. 상기 입체영상 변환패널은 상기 표시패널의 상부에 배치되어, 상기 평면영상을 입체영상으로 선택적으로 변경한다.
상기 입체영상 변환패널은 제1 투명기판, 상기 제1 투명기판과 대향하는 제2 투명기판, 상기 제2 투명기판과 마주보도록 상기 제1 투명기판 상에 형성된 투명 전극부, 상기 투명 전극부 및 상기 제2 투명기판 사이에 배치되고, 복수의 오목 렌즈들을 구비하며, 투명한 도전성 물질로 이루어진 입체영상 변환부, 및 상기 오목 렌즈들 내에 수납되어 상기 투명 전극부 및 상기 입체영상 변환부 사이에 배치되고, 상기 투명 전극부 및 상기 입체영상 변환부 사이에 형성되는 전기장에 의해 배열 형태가 변경되며, 이방성의 굴절률을 갖는 액정들로 이루어진 렌즈 액정층을 포함한다.
이러한 본 발명에 의하면, 입체영상 변환부가 투명한 도전성 물질로 이루어짐에 따라, 투명 전극부 및 입체영상 변환부 사이에 전기장이 형성될 수 있고, 그로 인해 패널의 수가 감소되어 입체영상 표시장치의 두께를 보다 감소시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
<입체영상 변환패널의 제1 실시예>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체영상 변환패널을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)은 제1 투명기판(110), 제2 투명기판(120), 투명 전극부(130), 입체영상 변환부(140), 렌즈 액정층(150), 제1 배향막(160), 제2 배향막(170) 및 전원 인가부(180)를 포함한다. 입체영상 변환패널(100)은 평면영상(10)을 입체영상(20)으로 선택적으로 변경한다. 즉, 입체영상 변환패널(100)은 패널 하부로부터 입사되는 평면영상(10)을 그대로 출사시키던지, 아니면 평면영상(10)을 입체영상(20)으로 변경하여 출사시킨다.
제1 투명기판(110)은 플레이트 형상을 갖고, 일례로 투명한 유리, 석영 또는 합성수지로 이루어진다. 제2 투명기판(120)은 플레이트 형상을 갖고, 일례로 투명한 유리, 석영 또는 합성수지로 이루어진다. 제2 투명기판(120)은 제1 투명기판(110)과 대향하도록 배치된다.
투명 전극부(130)는 제2 투명기판(120)과 마주보도록 제1 투명기판(110) 상에 형성된다. 투명 전극부(130)는 투명한 도전성 물질로 이루어지며, 일례로 산화주석인듐(Indium Tin Oxide, ITO), 산화아연인듐(Indium Zinc Oxide, IZO), 아몰퍼스 산화주석인듐(amorphous Indium Tin Oxide, a-ITO) 등으로 이루어진다. 투명 전극부(130)는 전원 인가부(180)와 연결되어 제1 전압을 인가받을 수 있다.
입체영상 변환부(140)는 투명 전극부(130) 및 제2 투명기판(120) 사이에 배치된다. 입체영상 변환부(140)는 소정의 깊이로 함몰된 복수의 오목 렌즈(142)들을 구비한다. 즉, 오목 렌즈(142)들은 제2 투명기판(120)을 향하여 반원 형상을 갖도록 함몰되고, 그 결과 소정의 수납공간들을 형성한다. 이러한 수납공간에는 렌즈 액정층(150)이 배치된다.
오목 렌즈(142)들은 제1 방향으로 길게 연장되어 형성되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 병렬로 형성된다. 이때, 도 1은 상기 제2 방향을 따라 절단한 단면도를 도시한 것이다.
입체영상 변환부(140)는 투명한 도전성 물질로 이루어지고, 바람직하게 도전성 폴리머(conducting polymer)로 이루어진다. 일례로, 입체영상 변환부(140)는 PMMA(poly methyl methcrylate)로 이루어진다. 입체영상 변환부(140)는 전원 인가부(180)와 연결되어 상기 제1 전압과 다른 제2 전압을 인가받을 수 있다. 이와 같이, 투명 전극부(130)에 상기 제1 전압이 인가되고, 입체영상 변환부(140)에 상기 제2 전압이 인가될 경우, 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에는 전기장이 형성된다.
렌즈 액정층(150)은 오목 렌즈(142)들 내에 수납되어 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 배치된다. 렌즈 액정층(150)은 일 방향으로 긴 알갱이 형상을 갖는 액정들로 이루어지며, 이러한 액정들은 광의 입사방향에 따라 굴절률이 달라지는 이방성의 굴절률을 갖는다. 일례로, 상기 일 방향에 대하여 광이 느끼는 제1 굴절률은 약 1.8이고, 상기 일 방향과 수직한 방향에 대하여 광이 느끼는 제2 굴절률은 약 1.5이다. 여기서, 입체영상 변환부(140)의 굴절률은 상기 액정의 제2 굴절률과 동일한 약 1.5이다.
제1 배향막(160)은 투명 전극부(130) 상에 형성된다. 제2 배향막(170)은 제1 배향막(160)과 마주보도록 입체영상 변환부(140) 상에 형성된다. 즉, 제2 배향막(170)은 오목 렌즈(142)들의 표면에 형성된다.
제1 및 제2 배향막(160, 170)은 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 형성되지 않았을 경우, 렌즈 액정층(150) 내의 액정들의 배열 상태를 결정한다. 본 실시예에서, 렌즈 액정층(150) 내의 액정들은 상기 전기장이 형성되지 않았을 경우, 제1 및 제2 배향막(160, 170)에 의해 제1 및 제2 투명기판(110, 120)에 대하여 수평하게 배열된다. 즉, 렌즈 액정층(150) 내의 액정들은 상기 제2 방향을 따라 누워서 배열된다.
구체적으로 예를 들어 설명하면, 제1 및 제2 배향막(160, 170)에는 러빙(rubbing) 공정에 의해 배향홈(미도시)들이 형성되고, 상기 배향홈에 의해 렌즈 액정층(150) 내의 액정들은 상기 제2 방향을 따라 누워서 배열된다. 이때, 제1 및 제2 배향막(160, 170)을 러빙하는 방향이 수직하므로, 제1 배향막(160)에 형성된 배향홈과 제2 배향막(170)에 배향홈의 배열 방향은 서로 수직하다. 그 결과, 렌즈 액정층(150) 내의 액정들은 상부로 갈수록 90도 꼬여서 배치된다.
이하, 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우를 나눠서, 본 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)을 설명하기로 한다.
우선, 도 1을 다시 참조하여 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 형성되지 않은 경우를 설명한다.
투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140)에 상기 제1 및 제2 전압이 인가되지 않았을 경우, 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 형성되지 않는다. 상기 전기장이 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 형성되지 않으면, 오목 렌즈(142)들 내에 수납된 액정들은 제1 및 제2 배향막(160, 170)에 의해 상기 제2 방향을 따라 누워서 배열된다.
여기서, 상기 제2 방향으로 편광된 광이 액정층(150)으로 입사될 경우에 느끼는 굴절률은 상기 액정의 제2 굴절률인 1.8이지만, 상기 제2 방향으로 편광된 광이 입체영상 변환부(140)로 입사될 경우에 느끼는 굴절률은 1.5이다. 이와 같이, 상기 제2 방향으로 편광된 광은 액정층(150)과 입체영상 변환부(140)에서 서로 다른 굴절률을 느끼게 된다. 그 결과, 상기 제2 방향으로 편광된 광은 액정층(150) 및 입체영상 변환부(140)의 경계면에서 굴절된다. 즉, 상기 제2 방향으로 편광된 광은 오목 렌즈(142)들의 표면에서 굴절된다.
일반적으로, 입체영상 변환패널(100)의 하부로 입사되는 평면영상(10)은 상기 제2 방향으로 편광된 광으로 이루어진다. 이러한 평면영상(10)은 오목 렌즈(142)들의 표면에서 굴절되어, 입체영상(20)으로 변경된다. 그로 인해, 입체영상 변환패널(100)은 평면영상(10)을 입체영상(20)으로 변경하여 출사한다.
도 2는 도 1의 입체영상 변환패널에 전기장을 인가한 상태를 나타낸 단면도이다.
이어서, 도 2를 참조하여 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 형성된 경우를 설명한다.
투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140)에 상기 제1 및 제2 전압이 인가된 경우, 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 형성된다. 상기 전기장이 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 형성되면, 오목 렌즈(142)들 내에 수납된 액정들은 제1 및 제2 투명기판(110, 120)에 대하여 수직하게 배열된다. 즉, 상기 액정들은 상기 전기장의 방향에 따라 배열되는 포지티브(positive) 성질을 갖는다.
여기서, 상기 제2 방향으로 편광된 광이 렌즈 액정층(150)으로 입사될 경우에 느끼는 굴절률은 상기 액정의 제1 굴절률인 1.5이고, 상기 제2 방향으로 편광된 광이 입체영상 변환부(140)로 입사될 경우에 느끼는 굴절률은 1.5이다. 이와 같이, 상기 제2 방향으로 편광된 광은 렌즈 액정층(150)과 입체영상 변환부(140)에서 동일한 굴절률을 느끼게 되고, 그 결과 렌즈 액정층(150) 및 입체영상 변환부(140)의 경계면에서 굴절되지 않고 그대로 투과된다.
따라서, 입체영상 변환패널(100)의 하부로 입사되는 평면영상(10)은 액정층(150) 및 입체영상 변환부(140)의 경계면에서 굴절되지 않고 그대로 투과된다. 그로 인해, 입체영상 변환패널(100)은 평면영상(10)을 그대로 출사한다.
본 실시예에 따르면, 입체영상 변환부(140)가 투명한 도전성 물질로 이루어짐에 따라, 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 형성되어 렌즈 액정층(150)의 액정들의 배열을 변경시킬 수 있다. 이러한 액정들이 배열 형태의 변경은 상기 제2 방향으로 편광된 광이 느끼는 굴절률을 변경시키고, 그로 인해 상기 제2 방향으로 편광된 광으로 이루어진 평면영상(10)은 선택적으로 입체영상(20)으로 변경된다.
종래의 입체영상 표시장치는 평면영상(10)을 입체영상(20)으로 변경시키는 입체영상 변환패널 및 평면영상(10)과 입체영상(20) 중 어느 하나를 선택하여 출사 시키는 스위칭 패널을 포함하였다. 그러나, 본 실시예에서와 같이, 입체영상 변환패널(100)이 평면영상(10)을 선택적으로 입체영상(20)으로 변경하여 출사함으로써, 종래에 사용되던 상기 스위칭 패널은 생략될 수 있다. 즉, 본 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)에 의해 입체영상 표시장치의 두께는 종래에 비해 보다 감소될 수 있다.
<입체영상 변환패널의 제2 실시예>
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체영상 변환패널을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 입체영상 변환패널에 전기장을 인가한 상태를 나타낸 단면도이다. 본 발명의 제2 실시예에 의한 입체영상 변환패널은 액정층과 제1 및 제2 배향막을 제외하면, 앞서 설명한 제1 실시예의 입체영상 변환패널과 동일한 구성을 가짐으로 그 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호 및 명칭을 사용하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)은 제1 투명기판(110), 제2 투명기판(120), 투명 전극부(130), 입체영상 변환부(140), 렌즈 액정층(155), 제1 배향막(165), 제2 배향막(175) 및 전원 인가부(180)를 포함한다.
렌즈 액정층(155)은 오목 렌즈(142)들 내에 수납되어 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 배치된다. 렌즈 액정층(155)은 일 방향으로 긴 알갱이 형상을 갖는 액정들로 이루어지며, 이러한 액정들은 광의 입사방향에 따라 굴절률이 달라지는 이방성의 굴절률을 갖는다.
제1 배향막(165)은 투명 전극부(130) 상에 형성된다. 제2 배향막(175)은 제1 배향막(165)과 마주보도록 입체영상 변환부(140) 상에 형성된다.
도 3을 다시 참조하면, 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 형성되지 않은 경우, 렌즈 액정층(155) 내의 액정들은 제1 및 제2 배향막(165, 175)에 의해 제1 및 제2 투명기판(110, 120)에 대하여 수직하게 세워서 배열된다.
따라서, 입체영상 변환패널(100)의 하부로 입사되는 평면영상(10)은 액정층(155) 및 입체영상 변환부(140)의 경계면에서 굴절되지 않고 그대로 투과된다. 그로 인해, 입체영상 변환패널(100)은 평면영상(10)을 그대로 출사한다.
반면, 도 4를 다시 참조하면, 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 형성된 경우, 렌즈 액정층(155) 내의 액정들은 상기 전기장에 의해 제1 및 제2 투명기판(110, 120)에 대하여 수평하게 누워서 배열된다. 즉, 상기 액정들은 상기 전기장의 방향에 대하여 수직하게 배열되는 네거티브(negative) 성질을 갖는다.
따라서, 입체영상 변환패널(100)의 하부로 입사되는 평면영상(10)은 액정층(155) 및 입체영상 변환부(140)의 경계면에서 굴절되어, 입체영상(20)으로 변경된다. 그로 인해, 입체영상 변환패널(100)은 평면영상(10)을 입체영상(20)으로 변경하여 출사한다.
본 실시예에 의한 효과를 제1 실시예와 비교하여 설명하면, 제1 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)은 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전압을 인가하지 않을 경우 입체영상(20)을 출사하지만, 본 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)은 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전압을 인가하지 않을 경우 평면영상(10)을 출사한다.
일반적으로, 입체영상 변환패널(100)은 평면영상(10)을 출사하는 시간이 많으므로, 본 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)은 제1 실시예에 비해 에너지 효율이 증가한다.
또한, 제1 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)에서는, 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 인가될 경우, 렌즈 액정층(150) 내의 대부분의 액정들은 상기 전기장의 방향을 따라 세워서 배열되지만, 제1 및 제2 배향막(160, 170)과 근접함 위치에 배치된 액정들은 제1 및 제2 배향막(160, 170)에 의해 약간 누워서 배열된다. 그 결과, 제1 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)은 평면영상(10)을 출사시킬 때, 휘도가 저하되는 문제점이 있다.
반면, 본 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)에서는, 투명 전극부(130) 및 입체영상 변환부(140) 사이에 전기장이 인가될 경우, 렌즈 액정층(155) 내의 액정들은 상기 전기장의 방향에 대하여 수직하게 누워서 배열되므로, 평면영상(10)을 출사시킬 때 휘도가 저하되는 문제점이 없다.
<입체영상 변환패널의 제3 실시예>
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 입체영상 변환패널을 도시한 단면도이다. 본 발명의 제3 실시예에 의한 입체영상 변환패널은 입체영상 변환부를 제외하면, 앞서 설명한 제1 실시예의 입체영상 변환패널과 동일한 구성을 가짐으로 그 중 복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호 및 명칭을 사용하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)은 제1 투명기판(110), 제2 투명기판(120), 투명 전극부(130), 입체영상 변환부(140), 렌즈 액정층(150), 제1 배향막(160), 제2 배향막(170) 및 전원 인가부(180)를 포함한다.
입체영상 변환부(140)는 투명 전극부(130) 및 제2 투명기판(120) 사이에 배치된다. 입체영상 변환부(140)는 투명한 도전성 물질로 이루어지고, 바람직하게 도전성 폴리머(conducting polymer)로 이루어진다. 입체영상 변환부(140)는 복수의 오목 렌즈(142)들 및 복수의 렌즈 연결부(144)들을 포함한다.
오목 렌즈(142)들은 제2 투명기판(120)을 향하여 반원 형상을 갖도록 함몰되고, 그 결과 소정의 수납공간들을 형성한다. 이러한 수납공간에는 렌즈 액정층(150)이 배치된다. 오목 렌즈(142)들은 제1 방향으로 길게 연장되어 형성되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 병렬로 형성된다. 이때, 도 1은 상기 제2 방향을 따라 절단한 단면도를 도시한 것이다.
렌즈 연결부(144)들은 오목 렌즈(142)들 사이에 형성되어 오목 렌즈(142)들을 연결한다. 렌즈 연결부(144)들은 제1 투명기판(110)과 평행하게 소정의 길이로 형성된다.
본 실시예에 의한 효과를 제1 실시예에 비교하여 설명하기로 한다. 우선, 제1 실시예의 입체영상 변환부(140)에는 렌즈 연결부(144)들이 형성되지 않아, 오목 렌즈(142)들 사이가 매우 날카로운 형상을 가진다. 이와 같이, 오목 렌즈(142)들 사이가 매우 날카로운 형상을 가질 경우, 오목 렌즈(142)들의 표면에 형성된 제2 배향막(170)을 러빙(rubbing)하여 배향홈(미도시)들을 형성하기가 어려운 문제점이 있다. 그 결과, 오목 렌즈(142)들 사이의 근처에서 상기 배향홈들이 형성되기가 더욱 어려워질 뿐만 아니라, 상기 배향홈들이 원하는 방향으로 배향되지 않는 문제점이 있다.
반면, 본 실시예에 같이, 오목 렌즈(142)들 사이에 렌즈 연결부(144)들을 형성하여, 오목 렌즈(142)들 사이가 날카로워지는 것을 방지할 수 있다. 그로 인해, 상기 배향홈들이 원하는 방향으로 배향되어, 렌즈 액정층(150) 내의 액정들의 배열 형태를 균일화될 수 있고, 그 결과 입체영상 변환패널(100)을 출사하는 영상의 표시품질이 보다 향상될 수 있다.
<입체영상 변환패널의 제4 실시예>
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 입체영상 변환패널을 도시한 단면도이다. 본 발명의 제4 실시예에 의한 입체영상 변환패널은 입체영상 변환부를 제외하면, 앞서 설명한 제1 실시예의 입체영상 변환패널과 동일한 구성을 가짐으로 그 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호 및 명칭을 사용하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 입체영상 변환패널(100)은 제1 투명기판(110), 제2 투명기판(120), 투명 전극부(130), 입체영상 변환부(140), 렌즈 액정층(150), 제1 배향막(160), 제2 배향막(170) 및 전원 인가부(180)를 포함한다.
입체영상 변환부(140)는 투명 전극부(130) 및 제2 투명기판(120) 사이에 배 치된다. 입체영상 변환부(140)는 투명한 도전성 물질로 이루어지고, 바람직하게 도전성 폴리머(conducting polymer)로 이루어진다. 입체영상 변환부(140)는 복수의 오목 렌즈(142)들 및 렌즈 에지부(146)를 포함한다.
오목 렌즈(142)들은 제2 투명기판(120)을 향하여 반원 형상을 갖도록 함몰되고, 그 결과 소정의 수납공간들을 형성한다. 이러한 수납공간에는 렌즈 액정층(150)이 배치된다. 오목 렌즈(142)들은 제1 방향으로 길게 연장되어 형성되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 병렬로 형성된다. 이때, 도 1은 상기 제2 방향을 따라 절단한 단면도를 도시한 것이다.
렌즈 에지부(146)는 상기 제2 방향으로의 양단부에 한 쌍이 형성되며, 제1 투명기판(110)과 평행하게 소정의 길이로 형성된다. 즉, 렌즈 에지부(146)는 상기 제2 방향으로의 최외곽에 위치하는 오목 렌즈(142)들과 연결되고, 제1 투명기판(110)과 평행하게 소정의 길이로 형성된다.
일반적으로, 제1 실시예와 같이, 입체영상 변환부(140)의 상기 제2 방향으로의 양단부에 오목 렌즈(142)들이 형성될 경우, 상기 제2 방향으로의 양단부에 오목 렌즈(142)들의 표면에 형성된 제2 배향막(170)을 러빙(rubbing)하여 배향홈(미도시)들을 형성하기가 어려워진다. 그 결과, 상기 제2 방향으로의 양단부에서는 상기 배향홈들이 원하는 방향으로 배향되지 않는 문제점이 있다.
반면, 본 실시예에 같이, 상기 제2 방향으로의 양단부에 오목 렌즈(142) 대신에 렌즈 에지부(146)들을 형성함으로써, 상기 제2 방향으로의 양단부에서 상기 배향홈들을 원하는 방향으로 배향시킬 수 있다. 그 결과, 렌즈 액정층(150) 내의 액정들의 배열 형태를 균일화되어, 입체영상 변환패널(100)을 출사하는 영상의 표시품질이 보다 향상될 수 있다.
<입체영상 표시장치의 실시예>
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 도시한 단면도이다. 본 발명의 실시예에 의한 입체영상 표시장치 중 입체영상 변환패널은 앞서 설명한 제1 실시예의 입체영상 변환패널과 동일한 구성을 가짐으로 그 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호 및 명칭을 사용하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 입체영상의 표시장치는 백라이트 어셈블리(200), 표시패널(300) 및 입체영상 패널(100)을 포함한다.
백라이트 어셈블리(200)는 제1 광(30)을 발생시키는 광원(미도시)을 포함한다. 표시패널(300)은 백라이트 어셈블리(200)의 상부에 배치되어, 제1 광(30)을 이용하여 평면영상(10)을 표시한다. 입체영상 변환패널(100)은 표시패널(300)의 상부에 배치되어, 평면영상(10)을 입체영상(20)으로 선택적으로 변경하여 출사한다.
표시패널(300)은 일례로, 제1 편광판(310), 제2 편광판(320), 제1 기판(330), 제2 기판(340) 및 액정층(350)을 포함한다.
제1 편광판(310)은 제1 편광축(312)을 갖는다. 제1 편광판(310)은 백라이트 어셈블리(200)의 상부에 배치되어, 제1 광(30)을 제1 편광축(312)과 평행하게 편광된 제2 광(40)으로 변경시킨다. 제2 편광판(320)은 제1 편광판(310)과 대향하도록 배치되며, 제1 편광축(312)과 수직한 제2 편광축(322)을 갖는다.
제1 기판(330)은 투명한 물질로 이루어지면, 제1 및 제2 편광판(310, 320) 사이에 배치된다. 제1 기판(330)은 매트릭스(matrix) 형태로 배치된 복수의 화소전극(pixel electrode, 미도시)들, 상기 각 화소전극에 구동전압을 인가하는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 미도시)들, 상기 박막 트랜지스터들을 각각 작동시키기 위한 신호선(signal line, 미도시)들을 포함한다.
제2 기판(340)은 제1 기판(330)과 마주보도록 제1 기판(330)과 제2 편광판(320) 사이에 배치된다. 제2 기판(340)은 기판(330) 전면에 배치되며 투명하면서 도전성인 공통전극(common electrode) 및 상기 화소전극들과 마주보는 곳에 형성된 컬러필터(color filter, 342)들을 포함한다. 이러한 컬러필터(342)들에는 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G) 및 청색 컬러필터(B) 등이 있다.
액정층(350)은 제1 기판(330) 및 제2 기판(340)의 사이에 개재되며, 상기 화소전극 및 상기 공통전극의 사이에 형성된 전기장에 의하여 재배열된다. 재배열된 액정층(350)은 외부에서 인가된 광의 광투과율을 조절하고, 광투과율이 조절된 광은 상기 컬러필터들을 통과함으로써 영상이 표시된다. 일례로, 액정층(350)은 상기 전기장이 형성되지 않은 경우, 상부로 갈수록 90도로 꼬여서 배치된다.
여기서, 표시패널(300)은 상기 전기장이 형성되지 않았을 때, 화이트(white) 영상이 표시되는 노말리(normally) 화이트 모드로 동작된다.
상기 입체영상 표시장치가 입체영상(20)을 선택적으로 표시되는 과정을 간단히 설명하면, 우선, 백라이트 어셈블리(200)에서 발생된 제1 광(30)은 제1 편광판(310)을 투과하여 제1 편광축(312)과 평행하게 편광된 제2 광(40)으로 변경된다. 제2 광(40)은 제1 기판(330) 및 제2 기판(340)의 사이에 개재 액정층(350)에 의해 90도 회전되고, 제2 편광판(320)을 투과하여 제2 편광축(322)으로 평행하게 편광된 평면영상(10)으로 변경된다. 이러한 평면영상(10)은 입체영상 변환패널(100)에 의해 선택적으로 입체영상(20)으로 변경되어 출사된다.
도 8은 도 7의 입체영상 표시장치가 입체영상을 구현하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8을 참조하여, 입체영상 표시장치가 입체영상(20)을 구현하는 원리를 간단하게 설명하기로 한다.
표시패널(300)에서 출사된 평면영상(10)은 복수의 좌측 영상(L)들 및 복수의 우측 영상(R)들을 포함한다. 좌측 영상(L)들 및 우측 영상(R)들은 서로 번갈아 가며 배치된다.
좌측 영상(L)들의 각각은 입체영상 변환패널(100)의 오목 렌즈(142)들에 의해 굴절되어 사람의 좌측 눈으로 인가되고, 우측 영상(R)들의 각각은 입체영상 변환패널(100)의 오목 렌즈(142)들에 의해 굴절되어 사람의 우측 눈으로 인가된다. 그로 인해, 사람은 두 눈을 통해 서로 다른 좌측 영상(L)들 및 우측 영상(R)들을 보게되고, 뇌에서 상기 평면영상들을 융합하여 입체감을 느끼게 된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 입체영상 변환부가 투명한 도전성 물질로 이루어짐에 따라, 입체영상 변환패널이 평면영상을 선택적으로 입체영상으로 변경하여 출사할 수 있고, 그로 인해 입체영상 표시장치의 두께가 보다 감소될 수 있다.
또한, 투명 전극부 및 입체영상 변환부 사이에 전기장이 인가될 경우, 렌즈 액정층 내의 액정들이 전기장의 방향에 대하여 수직하게 누워서 배열되므로, 평면영상을 출사시킬 때 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 오목 렌즈들 사이에 렌즈 연결부들이 형성되거나, 제2 방향으로의 양단부에 렌즈 에지부들이 형성됨에 따라, 제2 배향홈에 형성된 배향홈이 원하는 방향으로 배향될 수 있고, 그로 인해 렌즈 액정층 내의 액정들의 배열 형태를 균일화되어, 입체영상 표시장치의 표시품질이 보다 향상될 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 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.

Claims (13)

  1. 제1 투명기판;
    상기 제1 투명기판과 대향하는 제2 투명기판;
    상기 제2 투명기판과 마주보도록 상기 제1 투명기판 상에 형성된 투명 전극부;
    상기 투명 전극부 및 상기 제2 투명기판 사이에 배치되고, 복수의 오목 렌즈들을 구비하며, 투명한 도전성 물질로 이루어진 입체영상 변환부; 및
    상기 오목 렌즈들 내에 수납되어 상기 투명 전극부 및 상기 입체영상 변환부 사이에 배치되고, 이방성의 굴절률을 갖는 액정들로 이루어진 렌즈 액정층을 포함하고,
    상기 오목 렌즈들 내에 수납된 액정들은 상기 투명 전극부 및 상기 입체영상 변환부 사이에 형성되는 전기장에 의해 배열 형태가 변경되어 평면영상을 입체영상으로 선택적으로 변경시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 변환패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입체영상 변환부는 도전성 폴리머(conducting polymer)로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체영상 변환패널.
  3. 제2항에 있어서, 상기 입체영상 변환부는 PMMA(poly methyl methcrylate)로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체영상 변환패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 투명 전극부 상에 형성된 제1 배향막; 및
    상기 제1 배향막과 마주보도록 상기 입체영상 변환부 상에 형성된 제2 배향막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 변환패널.
  5. 제4항에 있어서, 상기 액정들은 상기 전기장이 형성되지 않은 경우, 상기 제1 및 제2 배향막에 의해 상기 제1 및 제2 투명기판에 대하여 수평하게 배열되고,
    상기 전기장이 형성된 경우, 상기 전기장에 의해 상기 제1 및 제2 투명기판에 대하여 수직하게 배열되는 것을 특징으로 하는 입체영상 변환패널.
  6. 제4항에 있어서, 상기 액정들은 상기 전기장이 형성되지 않은 경우, 상기 제1 및 제2 배향막에 의해 상기 제1 및 제2 투명기판에 대하여 수직하게 배열되고,
    상기 전기장이 형성된 경우, 상기 전기장에 의해 상기 제1 및 제2 투명기판에 대하여 수평하게 배열되는 것을 특징으로 하는 입체영상 변환패널.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 투명기판에 대하여 수평하게 배열된 액정들은 상기 입체영상 변환부보다 큰 굴절률을 갖고,
    상기 제1 및 제2 투명기판에 대하여 수직하게 배열된 액정들은 상기 입체영상 변환부와 동일한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 입체영상 변환패널.
  8. 제1항에 있어서, 상기 오목 렌즈들은 제1 방향으로 길게 연장되어 형성되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향을 따라 병렬로 형성된 것을 특징으로 하는 입체영상 변환패널.
  9. 제8항에 있어서, 상기 입체영상 변환부는 상기 오목 렌즈들 사이에 형성되어 상기 오목 렌즈들을 연결하며, 상기 제1 투명기판과 평행하게 소정의 길이로 형성된 렌즈 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 변환패널.
  10. 제8항에 있어서, 상기 입체영상 변환부는 상기 제2 방향으로의 양 단부에 형성되며, 상기 제1 투명기판과 평행하게 소정의 길이로 형성된 렌즈 에지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 변환패널.
  11. 광을 발생시키는 백라이트 어셈블리;
    상기 백라이트 어셈블리의 상부에 배치되어, 상기 광을 이용하여 평면영상을 표시하는 표시패널; 및
    상기 표시패널의 상부에 배치되어, 상기 평면영상을 입체영상으로 선택적으로 변경하는 입체영상 변환패널을 포함하고,
    상기 입체영상 변환패널은
    제1 투명기판,
    상기 제1 투명기판과 대향하는 제2 투명기판,
    상기 제2 투명기판과 마주보도록 상기 제1 투명기판 상에 형성된 투명 전극부,
    상기 투명 전극부 및 상기 제2 투명기판 사이에 배치되고, 복수의 오목 렌즈들을 구비하며, 투명한 도전성 물질로 이루어진 입체영상 변환부, 및
    상기 오목 렌즈들 내에 수납되어 상기 투명 전극부 및 상기 입체영상 변환부 사이에 배치되고, 상기 투명 전극부 및 상기 입체영상 변환부 사이에 형성되는 전기장에 의해 배열 형태가 변경되며, 이방성의 굴절률을 갖는 액정들로 이루어진 렌즈 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 표시패널은
    제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판; 및
    상기 제1 및 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 표시패널은
    상기 제1 기판의 하부에 배치되며, 제1 편광축을 갖는 제1 편광판; 및
    상기 제2 기판의 상부에 배치되며, 상기 제1 편광축과 수직한 제2 편광축을 갖는 제2 편광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
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