KR20120013520A - 3디 영상 구현 시스템 - Google Patents

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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 액정표시장치와; 상기 액정표시장치의 일 외측면에 제 1 투과축을 가지며 형성된 제 1 편광판과, 타 외측면에 상기 제 1 투과축과 직교하는 제 1 투과축을 가지며 형성된 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판 외측면에 부착되며, 상기 표시영역에 구비된 다수의 화소영역 중 홀수번째 화소라인과 짝수번째 화소라인에 대응하는 서로 다른 광축을 가지며 λ/4 위상차 패턴이 구비된 것을 특징으로 하는 λ/4 패턴드 리타더와; 상기 λ/4 패턴드 리타더를 통해 나온 위상을 달리하는 빛을 선택적으로 투과 또는 차단시키는 편광필름을 구비한 3D 영상 시청용 안경을 포함하며, 상기 3D 영상 시청용 안경은 상기 편광필름을 회전시킬 수 있는 것이 특징인 3D 영상 구현 시스템을 제공한다.

Description

3디 영상 구현 시스템{3 dimensional stereography image displayable system}
본 발명은 3D 영상 구현 시스템에 관한 것으로, 특히 패턴드 리타더를 구비한 영상표시장치와 안경을 구비한 3D 영상 구현 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 마주보는 2개의 전극과 그 사이에 형성되는 액정층으로 구성되는데, 2개의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장으로 액정층의 액정분자를 구동한다. 액정분자는 분극성질과 광학적 이방성(optical anisotropy)을 갖는데, 분극성질은 액정분자가 전기장 내에 놓일 경우 액정분자내의 전하가 액정분자의 양쪽으로 몰려서 전기장에 따라 분자배열 방향이 변화되는 것을 말하고, 광학적 이방성은 액정분자의 가늘고 긴 구조와 앞서 말한 분자배열 방향에 기인하여 입사광의 입사방향이나 편광상태에 따라 출사광의 경로나 편광상태를 달리 변화시키는 것을 말한다.
이에 따라 액정층은 2개의 전극에 인가되는 전압에 의하여 투과율의 차이를 나타내게 되고 그 차이를 화소별로 달리하여 2D 영상을 표시할 수 있다.
한편, 최근에는 입체성을 가져 더욱 실감있는 영상을 표현하기 위한 즉, 3D 영상 구현이 가능한 액정표시장치에 대한 사용자들의 요구가 증대됨으로써 이에 부응하여 3D 영상 표현이 가능한 액정표시장치가 개발되고 있다.
일반적으로 3D를 표현하는 입체화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65㎜정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차(binocular disparity)를 이용하여 입체감 있는 영상을 보여줄 수 있는 액정표시장치가 제안되었다.
조금 더 상세히 3D 영상 구현에 대해 설명하면, 액정표시장치를 바라보는 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2D 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3D 영상의 깊이감과 실제감을 재생하게 되는 것이며, 이 같은 현상을 통상 스테레오그라피(stereography)라 한다.
액정표시장치 등과 같은 2D의 화상 표시를 갖는 장치에서 3D 입체화상을 표시하기 위해 제시된 기술로는 특수 안경에 의한 입체화상 디스플레이, 무안경식 입체화상 디스플레이 및 홀로그래픽(holographic) 디스플레이 방식이 있다.
이중 특수 안경에 의한 입체화상 디스플레이 방식은 편광의 진동방향 또는 회전방향을 이용한 편광 안경방식과, 좌우화상을 서로 전환시켜가면서 교대로 제시하는 시분할 안경방식 및 좌/우안에 서로 다른 밝기의 빛을 전달하는 방식인 농도차 방식으로 나눌 수 있다.
또한, 무안경식 입체화상 디스플레이 방식은 좌/우안에 해당하는 각각의 화상 앞에 세로격자 모양의 개구(aperture)를 통하여 화상을 분리하여 관찰할 수 있게 하는 패러랙스 배리어(parallax barrier) 방식과, 반원통형 렌즈(cylindrical lens)를 스트라이프 배치한 렌티큘러 판(lenticular plate)을 이용하는 렌티큘러(lenticular) 방식 및 파리 눈 모양의 렌즈판을 이용하는 인테그럴 포토그라피(integral photography) 방식으로 나눌 수 있다.
이중, 특수 안경을 이용한 3D 영상 표시장치가 가장 많이 이용되고 있다.
도 1은 종래의 특수 안경을 이용한 3D 영상 구현 시스템을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 종래의 특수 안경을 이용한 3D 영상 구현 시스템은 크게 화상을 표시하는 액정표시장치(10)와, 상기 액정표시장치(10)의 외측면에 부착된 λ/4 패턴드 리타더(40)와, 상기 액정표시장치(10)부터 상기 λ/4 패턴드 리타더(40)를 통과하여 나오는 화상을 선택적으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 안경(45)으로 구성되고 있다.
우선, 상기 액정표시장치(10)는 어레이 기판(15)과, 컬러필터 기판(20)과 이들 두 기판(15, 20) 사이에 개재된 액정층(미도시)과, 상기 두 기판(15, 20) 각각의 외측면에 부착된 제 1 및 제 2 편광판(25, 30)과 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 1 편광판(25)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)을 포함하여 구성되고 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 편광판(25, 30)은 그 투과축이 서로 수직 교차하도록 구성되고 있다.
한편, 상기 컬러필터 기판(20)의 외측면에 부착된 상기 제 2 편광판(30)의 외측면에 구비된 λ/4 패턴드 리타더(40)는 가로방향으로 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 이들 화소영역(P)으로부터 상기 제 2 편광판(30)을 통해 나온 빛을 우원편광 상태가 되도록 하며, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 좌원편광 상태가 되도록 하는 역할을 하도록 그 내부적으로 위상을 변경시키는 복굴절 물질이 화소영역(P) 라인별로 교대하여 서로 다른 방향성을 갖도록 패턴된 것이 특징이다. 이렇게 빛을 좌원편광 또는 우원편광 되도록 하는 상기 λ/4 패턴드 리타더(40)는 λ/4 위상차를 갖는 것이 특징이다.
이렇게 λ/4의 위상차가 발생하도록 하는 λ/4 패턴드 리타더(40)에 있어 그 광축은 상기 액정표시장치(10)에 구비된 제 2 편광판(30)의 투과축에 대해 각각 +45도와 -45도를 이루고 있다.
따라서, 전술한 종래의 3D 영상 구현 시스템(1)의 구성에 의해 상기 액정표시장치(10)는 상기 λ/4패턴드 리타더(40)를 통과한 후에는 홀수번째의 화소라인에 위치하는 화소영역으로부터는 우원편광 된 상태의 빛이 나오고, 짝수번째의 화소라인에 위치하는 화소영역으로부터는 좌원편광된 상태의 빛이 나오게 된다. 이때, 상기 액정표시장치(10)에 있어 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역에 대해서는 사용자의 좌안으로 입사되는 좌안용 영상신호를, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대해서는 우안으로 입사되는 우안용 영상신호를 인가하도록 함으로써 3D 영상 구현이 가능하도록 하는 표시장치를 이루게 된다.
한편, 전술한 구성을 갖는 λ/4 패턴드 리타더(40)를 포함하는 액정표시장치(10)와 하나의 세트를 이루는 3D 영상 시청용 안경(45)은, 투명한 유리재질로 이루어진 통상적인 안경에 편광필름(50a, 50b) 및 λ/4 위상차 필름(미도시)이 부착된 것이 특징이다.
이때, 3D 영상 시청용 안경 착용 시 사용자의 좌안에 대응되는 좌안용 안경알(45a)에는 원편광된 빛을 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 제 1 편광필름(50a)이 부착되고 있고, 우안용 안경알(45b)에는 원편광된 빛을 선택적으로 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 제 2 편광필름(50b)이 부착되고 있다.
따라서, 사용자가 이러한 구성을 갖는 3D 화상용 안경(45)을 착용하고, 라인별로 교대하여 좌안용 및 우안용 화상 데이터가 인가되고 서로 다른 원편광 상태를 갖는 화상을 표시하는 액정표시장치(10)를 통해 화상을 시청하는 경우, 좌안용 안경알(45a)을 통해서는 좌안용 영상이, 우안용 안경알(45b)을 통해서는 우안용 영상이 입사되므로 이들 두 화상의 합성에 의해 사용자는 3D 화상을 시청할 수 있게 된다.
하지만, 전술한 구성을 갖는 3D 영상 구현 시스템(1)은 액정표시장치(10)의 전면에 서로 직교하는 광축을 갖는 제 1 위상 패턴(41a) 및 제 2 위상 패턴(41b)이 교대하는 형태의 λ/4 패턴드 리타더(40)가 구비되고, 안경(45)에 λ/4 위상차 필름(미도시)이 구비됨으로써 편광을 변화하므로 파장에 따른 물질층의 평관 변환 특성에 의해 편광된 빛의 파장별로 편광변환이 다르게 진행된다. 즉, λ/4 패턴드 리타더(40)와 λ/4 위상차 필름(미도시)을 거치게 됨으로써 파장별 편광 변환의 특성 차이가 증가된다.
액정표시장치(10)는 TN(Twist Nematic), IPS(In-Plane Switching), VA(Vertical Alignment) 등의 액정 모드에 따라 최종적으로 출사되는 빛의 편광 각도가 다양하게 설정되고 있다. 최종 출사광의 편광 각도는 액정표시장치의 상측 편광판(광 출사면)의 투과축 방향에 의해 결정되는데, 보통은 수평면을 기준으로 0˚, 45˚, 90˚, 135˚의 4가지 중의 하나가 된다.
한편, 패턴드 리타더 방식의 3D 영상 구현 시스템(1)은 액정표시장치(10)로부터 나온 빛의 투과축의 최종 출사 방향에 따라 도 2a 내지 도 2d(출사광의 투과축 각도에 따른 패턴드 리타더 광축의 조합을 나타내 도면)에 도시한 바와같이 패턴드 리타더(40)의 광축 배열상태가 결정되고, 이에 의해 3D 영상 시청용 안경에 구비된 편광필름의 투과축도 함께 결정된다.
따라서, 종래의 패턴드 리타더 방식의 3D 영상 구현 시스템은 4가지 종류에서 출발하여 2가지 종류로 편광이 진화되기 때문에 크게는 2가지 종류의 패터드 리타더 배열 상태를 갖는 편광필름을 구비한 3D 영상 시청용 안경이 있으면 된다.
하지만, 상기 3D 영상 시청용 안경이 패턴드 리타드 배열 방식에 따라 비록 2 종류로 축소되기는 하였으나, 전 파장영역의 편광 변화를 고려하였을 때, 서로 다른 배열상태를 갖는 4가지 종류의 패턴드 리타드에서의 파장 분산성이 모두 다르기 때문에 균일한 화질은 얻기 어렵다.
파장 분산성이 최소화되는 경우 적, 녹, 청색 화소영역에서 각각 나온 빛이 균일하게 투과하여 3D 안경으로 입사되므로 입체 영상의 표시 품질이 양호하다.
하지만, 도 3(종래의 2매의 λ/4 위상차 필름을 구비한 3D 영상 구현 시스템의 서로 다른 파장대를 갖는 빛이 λ/4 패턴드 리타더(40)와 λ/4위상차 필름(43)을 통과한 후의 빛의 세기를 간략히 나타낸 도면으로 파장 분상성이 발생한 상태를 나타낸 것)을 참조하면, 액정표시장치(10)를 통과한 적, 녹, 청색을 각각 나타내며 서로 다른 파장을 갖는 빛은 동일한 세기를 갖지만, 액정표시장치(10) 전면에 구비된 λ/4 패턴드 리타더(40)를 통과함으로써 각각 좌원 또는 우원 편광 상태로 바뀌는 동시에 550nm 파장에 맞추어 위상 지연이 정확히 발생하도록 설계된 상기 λ/4 패턴드 리타더(40) 자체 특성에 의해 550nm 파장대를 갖는 녹색광 대해서는 그 세기가 변하지 않지만, 이보다 큰 파장대를 갖는 적색광 또는 작은 파장대를 갖는 청색광에 대해서는 위상 오차가 발생됨으로써 각각 그 세기가 저감된다.
또한, 상기 λ/4 패턴드 리타더(40)를 통과하여 좌원 또는 우원 평광된 빛이 다시 안경(미도시)에 구비된 λ/4 위상차 필름(43)을 통과하게 됨으로써 λ/4만큼의 위상차가 발생하여 다시 직선 편광 상태를 만들게 되며, 이때, 550nm의 파장대를 갖는 빛을 제외하고 이보다 크거나 또는 작은 파장대를 갖는 빛은 또 다시 위상 오차가 발생하게 되며, 이러한 상태의 빛이 최종적으로 안경(미도시)에 구비된 편광필름(50)을 지남으로써 특정 방향으로 편광된 상태의 빛이 나오게 된다. 이때, 상기 편광필름(50)을 통과한 빛은 550nm 파장대의 빛은 그 세기가 거의 변하지 않았지만, 이보다 크거나 작은 파장대의 빛은 그 세기가 작아지게 된다.
따라서, 이러한 현상에 의해 종래의 3D 영상 구현 시스템을 통해 최종적으로 3D 영상을 시청하는 사용자는 각 파장대의 빛의 세기가 달라짐에 의해 색감차를 감지하게 됨으로서 표시품질의 저하가 발생되고 있다.
즉, 파장 분산성이 발생한 경우, 액정표시장치(10)의 적, 녹, 청색 화소영역(R, G, B)에서 나온 빛은 최종적으로 3D 안경을 통과한 후, 적, 녹 ,청색별로 빛의 세기가 달리지게 됨으로써 3D 표시품질의 저하가 발생되고 있는 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 한가지 종류의 패턴드 리타더 배열상태를 갖는 3D 안경으로 모든 패턴드 리타더 방식의 3D 표시장치에 대응할 수 있으며, 파장 분산성 발생에 의한 3D 화상품질 저하를 방지할 수 있는 3D 영상 구현 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템은, 액정표시장치와; 상기 액정표시장치의 일 외측면에 제 1 투과축을 가지며 형성된 제 1 편광판과, 타 외측면에 상기 제 1 투과축과 직교하는 제 1 투과축을 가지며 형성된 제 2 편광판과; 상기 제 2 편광판 외측면에 부착되며, 상기 표시영역에 구비된 다수의 화소영역 중 홀수번째 화소라인과 짝수번째 화소라인에 대응하는 서로 다른 광축을 가지며 λ/4 위상차 패턴이 구비된 것을 특징으로 하는 λ/4 패턴드 리타더와; 상기 λ/4 패턴드 리타더를 통해 나온 위상을 달리하는 빛을 선택적으로 투과 또는 차단시키는 편광필름을 구비한 3D 영상 시청용 안경을 포함하며, 상기 3D 영상 시청용 안경은 상기 편광필름을 회전시킬 수 있는 것이 특징이다.
이때, 상기 편광필름은 상기 3D 영상 시청용안경의 좌안용 및 우안용 안경알에 고정 부착되며, 상기 좌안용 및 우안용 안경알을 회전시킴으로써 상기 안경알과 동시에 회전되는 것이 특징이다.
또한, 상기 3D 영상 시청용 안경에는 상기 편광필름 전면에 λ/4 위상차 필름이 구비된 것이 특징이다.
또한, 상기 λ/4 위상차 필름은 상기 편광필름에 부착됨으로써 상기 편광필름과 동시에 회전되거나, 또는 고정되지 않아 상기 편광필름과 별도로 회전될 수 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 3D 영상 시청용 안경에는 회전 조절수단이 구비되며, 좌안용 및 우안용 안경알에는 각각 회전 보조수단이 구비되며, 상기 회전 조절수단은 상기 각각의 회전 보조수단과 접촉함으로써 상기 회전 조절수단이 회전하면 상기 좌안용 및 우안용 안경알이 동시에 회전하는 것이 특징이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템은, 프레임 단위로 서로 다른 2개의 화상을 표시하는 액정표시장치와; 상기 액정표시장치와 프레임 단위로 무선 동조되며, 상기 액정표시장치로 나온 빛을 주기적 순차적으로 투과 및 차단시키는 셔터렌즈를 구비한 3D 영상 시청용 안경을 포함하며, 3D 영상 시청용 안경은 상기 셔터렌즈가 회전하는 것을 특징이다.
이때, 상기 액정표시장치는 서로 투과축이 직교하는 제 1 및 제 2 편광판이 구비되고 있으며, 상기 3D 영상 시청용 안경의 상기 셔터렌즈에는 서로 투과축이 직교하는 제 3 및 제 4 편광판이 구비되며, 상기 셔터렌즈와 상기 제 3 및 제 4 편광판은 고정되어 함께 회전하거나, 또는 상기 셔터렌즈와 상기 제 3 및 제 4 편광판 고정되지 않아 별개로 회전하는 것이 특징이다. 이때, 상기 제 3 편광판의 외측면에는 λ/4 또는 λ/2 위상필름(미도시)이 더욱 구비될 수도 있다.
또한, 상기 3D 영상 시청용 안경에는 회전 조절수단이 구비되며, 좌안용 및 우안용 안경알에는 각각 회전 보조수단이 구비되며, 상기 회전 조절수단은 상기 각각의 회전 보조수단과 접촉함으로써 상기 회전 조절수단이 회전하면 상기 좌안용 및 우안용 셔터렌즈가 동시에 회전하는 것이 특징이다.
또한, 상기 셔터렌즈는 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 내측면에 구비된 제 1 전극과 상기 제 2 기판 내측면에 구비된 제 2 전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
본 발명에 따른 3D 영상 구현 시스템은, 하나의 회전하는 패턴드 리타더 필름을 구비한 3D 안경 구비함으로써 투과축을 달리하는 모든 액정 모드 방식의 액정표시장치를 통해 3D 화상을 시청 시 상기 3D 안경에 구비된 패턴드 리타더를 회전하여 파장 분산성을 최소로 한 상태에서 3D 화상 시청이 가능하므로 우수한 3D 영상 시청이 가능한 효과가 있다.
또한, 사용자의 자세가 변한다 하여도 적적히 3D 안경에 구비된 패턴드 리타더를 회전시켜 파장 분산성을 최소로 한 상태로 맞출 수 있으므로 자세 변화에 따른 3D 영상 품질 저하를 방지하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 특수 안경을 이용한 3D 영상 구현 시스템을 도시한 도면.
도 2a 내지 도 2d(출사광의 투과축 각도에 따른 패턴드 리타더 광축의 조합을 나타내 도면.
도 3은 종래의 2매의 λ/4 위상차 필름을 구비한 3D 영상 구현 시스템의 서로 다른 파장대를 갖는 빛이 λ/4 패턴드 리타더와 λ/4위상차 필름을 통과한 후의 빛의 세기를 간략히 나타낸 도면으로 파장 분상성이 발생한 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에의 제 1 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템에 구비된 3D 영상 시청용 안경에 대한 도면.
도 6a 내지 도 6c(본 발명에 따른 3D 영상 구현 시스템에 구비된 편광필름 λ/4 위상필름의 회전이 가능한 3D 시청용 안경을 착용한 사용자의 자세별 3D 안경의 투과축의 위치를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템에 구비된 3D 영상 시청용 안경에 대한 도면.
이하 도면을 참조하며 본 발명에 따른 3D 영상 구현 시스템의 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에의 제 1 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템에 구비된 3D 영상 시청용 안경에 대한 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템(100)은 크게 양 외측면에 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)을 구비한 화상을 표시하는 액정표시장치(110)와, 상기 액정표시장치(110)의 제 2 편광판(130) 외측면에 구비된 λ/4 패턴드 리타더(140)와, 좌안용과 우안용의 서로 수직한 투과축을 갖도록 배치된 편광필름(150a, 150b)만이 구비된 안경(145)으로 구성되고 있다.
우선, 상기 액정표시장치(110)는 어레이 기판(115)과, 컬러필터 기판(120)과 이들 두 기판(115, 120) 사이에 개재된 액정층(미도시)과, 상기 두 기판(115, 120) 각각의 외측면에 부착된 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)과 도면에 나타내지 않았지만, 상기 제 1 편광판(125)의 외측면에 백라이트 유닛(미도시)을 포함하여 구성되고 있다.
상기 어레이 기판(115)에는 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하는 게이트 및 데이터 배선(116, 118)과 이들 두 배선(116, 118)과 연결되어 각 화소영역(P)에 대응하여 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고 있으며, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 연결되며 화소전극(119)이 구비되고 있다.
상기 컬러필터 기판(120)에는 각 화소영역(P)의 경계에 대응하여 블랙매트릭스(121)와, 각 화소영역(P)에 순차 대응하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴으로 이루어진 컬러필터층(122)과, 컬러필터층(122)을 덮으며 공통전극(미도시)이 전면에 구비되고 있다.
이때, 액정표시장치(110)의 그 모드에 따라 상기 컬러필터 기판(120)의 전면에 구비된 공통전극(미도시)은 어레이 기판(115)의 각 화소영역(P)에 상기 화소전극(119)과 교대하며 형성될 수도 있다.
한편, 상기 제 1 및 제 2 편광판(125, 130)은 그 투과축이 서로 수직 교차하도록 구성되고 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 2 편광판(130)의 외측면에 구비되는 λ/4 패턴드 리타더(140)는 가로방향으로 홀수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 이들 화소영역(P)으로부터 상기 제 2 편광판(30)을 통해 나온 빛을 우원편광 상태가 되도록 하며, 짝수번째 화소라인에 위치하는 화소영역(P)에 대응해서는 좌원편광 상태가 되도록 하는 역할을 하도록 그 내부적으로 위상을 변경시키는 복굴절 물질이 화소영역(P) 라인별로 교대하여 서로 다른 방향성을 갖도록 패턴된 것이 특징이다.
이때, 이렇게 λ/4의 위상차가 발생하도록 하는 λ/4 패턴드 리타더(140)에 있어 그 광축은 상기 액정표시장치(110)에 구비된 제 2 편광판(130)의 투과축에 대해 각각 +45도와 -45도를 이루고 있는 것이 특징이다.
한편, 전술한 구성을 갖는 λ/4 패턴드 리타더(140)를 포함하는 액정표시장치(110)와 하나의 세트를 이루는 3D 영상 시청용 안경(145)은, 투명한 유리재질로 이루어진 좌안용 및 우안용 안경알(145a, 145b)과 상기 각 안경알(145a, 145b)을 테두리하며 사용자의 귀에 안착되는 안경 다리(148)로 구성되며, 상기 각 안경알(145a, 145b)에는 편광필름(150a, 150b) 및 λ/4 위상차 필름(미도시)이 부착되고 있으며, 상기 각 안경알(145a, 145b)은 이를 테두리하는 상기 안경다리(148)에 고정되지 않고 사용자가 임의적으로 회전시킬 수 있도록 구성된 것이 특징이다.
이때, 좌안용 안경알(145a)과 우안용 안경알(145b)은 각각 별도로 회전 가능하도록 구성될 수도 있으며, 또는 도면에 도시한 바와같이 좌안용 안경알(145a)과 우안용 안경알(145b)의 λ/4 위상차 필름(미도시)의 광축 각도는 서로 90도를 유지하는 것이 바람직하므로 사용자의 편의를 위하여 상기 좌안용 및 우안용 안경알(145a, 145b)이 동일한 회전 각도를 가지며 동시에 회전할 수 있도록 상기 좌안용 및 우안용 안경알(145a, 145b)과 동시에 접촉하는 회전 조절수단(146)이 구비되어 상기 회전 조절수단(146)을 회전 시 상기 좌안용 및 우안용 안경알(145a, 145b)을 동시에 회전하도록 구성될 수도 있다.
이러한 회전 조절수단(146)은 연동수단으로 그 테두리가 톱니형상을 가지며, 상기 각 안경알(145a, 145b)의 테두리부에도 톱니형상의 보조수단(149)이 구비되어 상기 회전 조절수단(146)과 상기 각 안경알(145a, 145b)의 회전 보조수단(149)이 서로 맞물리도록 구성됨으로써 상기 회전 조절수단(146)에 의해 좌안용 및 우안용 안경알(145a, 145b)을 동시에 동일한 각도를 가지며 회전할 수 있도록 한 것이다.
한편, 이러한 구성을 갖는 상기 3D 영상 시청용 안경(145) 착용 시 사용자의 좌안에 대응되는 좌안용 안경알(145a)에는 원편광된 빛을 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 제 1 편광필름(150a)이 부착되고 있고, 우안용 안경알(145b)에도 원편광된 빛을 선택적으로 직선편광으로 바꾸는 역할을 하는 λ/4 위상필름(미도시)과 제 2 편광필름(150b)이 부착되고 있는 것이 특징이다.
따라서, 사용자가 이러한 구성을 갖는 3D 영상 시청용 안경(145)을 착용하고, 라인별로 교대하여 좌안용 및 우안용 화상 데이터가 인가되고 서로 다른 원편광 상태를 갖는 화상을 표시하는 액정표시장치(110)를 통해 화상을 시청하는 경우, 좌안용 안경알(145a)을 통해서는 좌안용 영상이, 우안용 안경알(145b)을 통해서는 우안용 영상이 입사되므로 이들 두 화상의 합성에 의해 사용자는 3D 화상을 시청할 수 있게 된다.
이때, 전술한 구성을 갖는 3D 영상 시청용 안경(145)은 좌안용 및 우안용 안경알(145a, 145b)이 회전할 수 있는 특징이 있으므로 사용자가 액정표시장치(110)의 모드에 맞게 각 안경알(145a, 145b)의 입사면의 편광필름(150)의 투과축을 맞추어 줄 수 있으므로 제 2 편광판(130)의 투과축 배치를 달리하는 TN(Twist Nematic), IPS(In-Plane Switching), VA(Vertical Alignment) 중 어떠한 액정 모드를 갖는 액정표시장치(110)가 구비된다 하더라도 편광필름(150) 및 λ/4 위상필름(미도시)이 구비되고 있는 좌안용 및 우안용 안경알을 적절한 회전각도를 갖도록 회전시켜 일례로 액정 모드 특성에 맞게 액정표시장치(110)에 구비된 제 2 편광판(130)의 투과축과 각 안경알(145a, 145b)에 구비된 편광필름(150)의 투과축이 일치하도록 하여 파장 분산성을 최소화함으로써 3D 화상 품질의 저하를 억제할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 제시된 3D 영상 시청용 안경(145)의 경우 각 안경알(145a, 145b)에 편광필름(150) 및 λ/4 위상필름(미도시) 모두 고정되어 각 안경알(145a, 145b)의 회전 시 상기 편광필름(150)과 λ/4 위상필름(미도시)이 모두 동시에 회전하는 것을 일례로 보이고 있지만, 변형예로서 상기 각 안경알(145a, 145b)에 대해 상기 편광필름(150) 또는 λ/4 위상필름(미도시) 중 어느 하나의 구성요소만이 고정되도록 함으로써 상기 편광필름(150)과 λ/4 위상필름(미도시)이 별도로 회전 가능하도록 구성될 수도 있다. 즉, 각 안경알(145a, 145b)에 있어 상기 편광필름(150)과 λ/4 위상필름(미도시)이 서로 고정되지 않도록 구성될 수도 있다.
한편, 종래의 경우 3D 시청용 안경은 편광필름 및 λ/4 위상필름이 구비된 안경알은 고정된 상태가 되므로 정자세로 시청하는 경우 액정표시장치에 구비된 제 2 편광판의 투과축과 일치하여 3D 화상을 시청할 수 있지만, 사용자가 눕는 경우 3D 안경의 위치가 앉는 자세에서 90도 회전한 상태가 되므로 액정표시장치에 구비된 제 2 편광판의 투과축과 3D 시청용 안경에 구비된 편광필름의 투과축이 서로 수직한 상태가 되어 3D 화상 시청이 불가능 했다.
하지만, 전술한 구성을 갖는 λ/4 위상필름(미도시) 및 편광필름(150)이 회전하는 것을 특징으로 하는 3D 영상 시청용 안경(145)을 구비한 3D 영상 구현 시스템(100)의 경우, 도 6a 내지 도 6c(본 발명에 따른 3D 영상 구현 시스템에 구비된 편광필름 λ/4 위상필름의 회전이 가능한 3D 시청용 안경을 착용한 사용자의 자세별 3D 안경의 투과축의 위치를 나타낸 도면)를 참조하면, 상기 3D 영상시청용 안경(145)을 사용자가 착용한 후, 어떠한 자세를 취하건 상관없이 액정표시장치(미도시)에 구비된 제 2 편광판(미도시)의 투과축과 상기 3D 영상 시청용 안경(145)에 구비된 편광필름의 투과축이 일치하도록 안경알 더욱 정확히는 λ/4 위상필름 및 편광필름을 회전함으로써 3D 영상 시청이 가능한 것이 또 다른 장점이 된다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템을 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템에 구비된 3D 영상 시청용 안경에 대한 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템은 시분할 방식을 이용한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 시분할 방식 3D 영상 구현 시스템은 크게 화상을 표시하는 액정표시장치(210)와, 상기 액정표시장치(210)로부터 나온 빛을 선택적으로 좌안 또는 우안으로 입사시킬 수 있도록 상기 액정표시장치(210)의 구동과 동조하는 셔터렌즈를 구비한 3D 시청용 안경(245)으로 구성되고 있다.
이때, 상기 액정표시장치(210)는, 도면에 나타내지 않았지만, 다수의 화소영역이 정의되며 박막트랜지스터 및 이와 연결된 화소전극을 구비한 제 1 기판과 컬러필터층과 공통전극을 구비한 제 2 기판 및 이들 두 기판 사이에 개재된 제 1 액정층으로 구성된 제 1 액정패널과, 상기 제 1 액정패널 외측면에 부착되며 투과축이 서로 직교하는 제 1 및 제 2 편광판과, 상기 제 1 편광판의 외측면에 구비된 백라이트 유닛을 포함하여 구성되고 있다.
한편, 상기 3D 시청용 안경(245)은 셔터렌즈(310)와 상기 셔터렌즈(310)를 테두리하며 사용자의 양 귀에 안착되는 안경다리(315)로 이루어지고 있다. 이때, 상기 셔터렌즈(310)는 서로 마주하는 제 3 및 제 4 기판(322, 324)과 이들 두 기판(322, 324) 사이에 개재된 제 2 액정층(330)을 포함하는 제 2 액정패널(320)과, 상기 제 2 액정패널(320) 외측면에 서로 투과축이 직교하는 형태로 부착된 제 3 및 제 4 편광판(135, 360)으로 구성되고 있다. 이때, 상기 제 3 기판(322)의 내측면에는 제 1 전극(326)이, 상기 제 4 기판(324)의 내측면에는 제 2 전극(328)이 형성되고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 전극(326, 328)에 가해지는 전압차에 의해 제 2 액정층(330) 내의 액정분자의 상태를 바꿈으로써 상기 액정표시장치(210)로부터 나오는 빛을 선택적으로 투과시키거나 차단하게 된다.
따라서, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시분할 방식 3D 영상 구현 시스템(200)은 홀수번 프레임 동안에는 상기 3D 영상 구현용 안경(245)의 좌안 셔터렌즈(250a)를 통해서만 좌안용 화상만이 입사되며, 우안 셔터렌즈(250b)에는 화상이 입사되지 않으며, 짝수번 프레임 동안에는 상기 3D 영상 구현용 안경(245)의 우안 셔터렌즈(250b)를 통해서만 우안용 화상만이 입사되며 좌안 셔터렌즈(250a)에는 화상이 입사되지 않는다. 이 경우 단위 프레임 시간은 수 미리초(ms)가 되므로 사용자는 실질적으로 좌안과 우안으로 시간차 없이 동시에 화상정보가 입력되는 것과 같이 느끼게 되며, 좌안과 우안으로 받아들인 화상정보가 합성되어 3D 화상을 시청하게 된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시분할 방식 3D 영상 구현 시스템(200)에 있어서 가장 특징적인 것인 3D 영상 시청용 안경(245)에 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템(200)에 구성요소인 상기 3D 시청용 안경(245)은, 상기 제 3 및 제 4 편광판(350, 360)의 투과축이 서로 수직한 상태를 유지한 상태로 상기 제 3 및 제 4 편광판(350, 360)이 회전될 수 있는 것이 특징이다. 이때, 상기 제 3 및 제 4 편광판(350, 360)이 서터렌즈(310)을 이루는 상기 제 2 액정패널(320)에 부착 고정되는 경우 상기 제 2 액정패널(320)이 회전하도록 구성될 수 있으며, 또는 상기 제 2 액정패널(320)에 상기 제 3 및 제 4 편광판(350, 360)이 고정되지 않음으로써 상기 제 3 및 제 4 편광판(350, 360)만을 회전하도록 구성될 수도 있다.
한편, 이러한 제 2 실시예에 따른 3D 영상 시청용 안경(245) 또한 제 1 실시예에 제시된 3D 영상 시청용 안경과 마찬가지로 좌안용 및 우안용 셔터렌즈(310)를 이루는 제 2 액정패널(320)에 고정된 제 3 및 제 4 편광판(350, 360)이 각각 별도로 회전하도록 구성될 수도 있으며, 또는 좌안용 및 우안용 셔터렌즈(310)와 동시에 접촉하는 회전조절 수단(미도시)이 구비되어 좌안용 및 우안용 서터렌즈(310)을 이루는 제 2 액정패널(320)에 고정된 제 3 및 제 4 편광판(350, 360)을 동시에 회전하도록 구성될 수도 있다.
한편, 도면에 나타내지 않았지만, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3D 영상 시청용 안경(245)의 상기 제 3 편광판(350) 외측면에는 보다 균일한 광학 특성을 얻기 위해 λ/4 또는 λ/2 위상필름(미도시)이 더욱 구비될 수도 있다.
이러한 구성을 갖는 제 2 실시예에 따른 3D 영상 구현 시스템(200) 또한 사용자가 액정표시장치(210)의 모드에 맞게 셔터렌즈(310)의 제 3 편광판(350)의 투과축을 적절히 회전하여 맞추어 줄 수 있으므로 액정표시장치(210)에 구비되는 제 2 편광판(미도시)의 투과축을 달리하는 TN(Twist Nematic), IPS(In-Plane Switching), VA(Vertical Alignment) 중 어떠한 액정 모드를 갖는 액정표시장치(210)가 구비된다 하더라도 제 3 및 제 4 편광판(350, 360)이 구비되고 있는 좌안용 및 우안용 셔터렌즈(310)를 적절한 회전각도를 갖도록 회전시켜, 일례로 액정 모드 특성에 맞게 액정표시장치(210)에 구비된 제 2 편광판(미도시)의 투과축과 각 셔터렌즈(310)에 구비된 제 3 편광판(350)의 투과축이 일치하도록 하여 파장 분산성을 최소화함으로써 3D 화상 품질의 저하를 억제할 수 있다.
나아가, 상기 제 2 실시예의 3D 영상 시청용 안경(245)을 사용자가 착용한 후, 사용자가 어떠한 자세를 취하건 상관없이 액정표시장치(210)에 구비된 제 2 편광판(미도시)의 투과축과 상기 3D 영상 시청용 안경(245)에 구비된 제 3 편광판(350)의 투과축이 일치하도록 상기 제 3 및 제 4 편광판(350, 360)을 회전함으로써 3D 시청이 가능한 것이 특징이다.
100 : 3D 영상 구현 시스템 110 : 액정표시장치
115 : 어레이 기판 116 : 게이트 배선
118 : 데이터 배선 119 : 화소전극
120 : 컬러필터 기판 212 : 블랙매트릭스
122 : 컬러필터층 125 : 제 1 편광판
130 : 제 2 편광판 140 : λ/2 패턴드 리타더
141a, 141b : 제 1, 2 λ/2 위상차 패턴
145 : 3D 영상 시청용 안경 145a : 좌안용 안경알
145b : 우안용 안경알 146 : 회전 조절수단
148 : 안경 다리 149 : 회전 보조수단
150 : 편광필름 150a, 150b : 제 1, 2 편광필름

Claims (11)

  1. 액정표시장치와;
    상기 액정표시장치의 일 외측면에 제 1 투과축을 가지며 형성된 제 1 편광판과, 타 외측면에 상기 제 1 투과축과 직교하는 제 1 투과축을 가지며 형성된 제 2 편광판과;
    상기 제 2 편광판 외측면에 부착되며, 상기 표시영역에 구비된 다수의 화소영역 중 홀수번째 화소라인과 짝수번째 화소라인에 대응하는 서로 다른 광축을 가지며 λ/4 위상차 패턴이 구비된 것을 특징으로 하는 λ/4 패턴드 리타더와;
    상기 λ/4 패턴드 리타더를 통해 나온 위상을 달리하는 빛을 선택적으로 투과 또는 차단시키는 편광필름을 구비한 3D 영상 시청용 안경
    을 포함하며, 상기 3D 영상 시청용 안경은 상기 편광필름을 회전시킬 수 있는 것이 특징인 3D 영상 구현 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광필름은 상기 3D 영상 시청용안경의 좌안용 및 우안용 안경알에 고정 부착되며, 상기 좌안용 및 우안용 안경알을 회전시킴으로써 상기 안경알과 동시에 회전되는 것이 특징인 3D 영상 구현 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 3D 영상 시청용 안경에는 상기 편광필름 전면에 λ/4 위상차 필름이 구비된 것이 특징인 3D 영상 구현 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 λ/4 위상차 필름은 상기 편광필름에 부착됨으로써 상기 편광필름과 동시에 회전되거나, 또는 고정되지 않아 상기 편광필름과 별도로 회전될 수 있는 것이 특징인 3D 영상 구현 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 3D 영상 시청용 안경에는 회전 조절수단이 구비되며, 좌안용 및 우안용 안경알에는 각각 회전 보조수단이 구비되며, 상기 회전 조절수단은 상기 각각의 회전 보조수단과 접촉함으로써 상기 회전 조절수단이 회전하면 상기 좌안용 및 우안용 안경알이 동시에 회전하는 것이 특징인 3D 영상 구현 시스템.
  6. 프레임 단위로 서로 다른 2개의 화상을 표시하는 액정표시장치와;
    상기 액정표시장치와 프레임 단위로 무선 동조되며, 상기 액정표시장치로 나온 빛을 주기적 순차적으로 투과 및 차단시키는 셔터렌즈를 구비한 3D 영상 시청용 안경
    을 포함하며, 3D 영상 시청용 안경은 상기 셔터렌즈가 회전하는 것을 특징으로 하는 3D 영상 구현 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정표시장치는 서로 투과축이 직교하는 제 1 및 제 2 편광판이 구비되고 있으며,
    상기 3D 영상 시청용 안경의 상기 셔터렌즈에는 서로 투과축이 직교하는 제 3 및 제 4 편광판이 구비되고 있는 것이 특징인 3D 영상 구현 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 셔터렌즈와 상기 제 3 및 제 4 편광판은 고정되어 함께 회전하거나, 또는 상기 셔터렌즈와 상기 제 3 및 제 4 편광판 고정되지 않아 별개로 회전하는 것이 특징인 3D 영상 구현 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 편광판의 외측면에는 λ/4 또는 λ/2 위상필름(미도시)이 더욱 구비된 것이 특징인 3D 영상 구현 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 3D 영상 시청용 안경에는 회전 조절수단이 구비되며, 좌안용 및 우안용 안경알에는 각각 회전 보조수단이 구비되며, 상기 회전 조절수단은 상기 각각의 회전 보조수단과 접촉함으로써 상기 회전 조절수단이 회전하면 상기 좌안용 및 우안용 셔터렌즈가 동시에 회전하는 것이 특징인 3D 영상 구현 시스템.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 셔터렌즈는 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판내측면에 구비된 제 1 전극과 상기 제 2 기판 내측면에 구비된 제 2 전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 개재된 액정층을 포함하는 3D 영상 구현 시스템.
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