KR101345883B1 - 편광안경식 입체영상 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편광안경식 입체영상 액정표시장치에 관한 것으로서, 상부기판, 하부기판 및 액정을 포함하는 액정패널, 백라이트유닛, 상기 액정패널 및 상기 백라이트유닛을 보호하는 프레임을 포함하며, 별도의 편광안경에 의하여 입체영상을 구현하는 편광안경식 입체영상 액정표시장치에 있어서, 상기 액정패널은 상기 하부기판에 선편광필름과 상기 상부기판에 원편광필름이 부착되어, 상기 백라이트유닛으로부터 출사되는 빛을 직선편광, 원편광의 순으로 편광시키는 편광필름들을 더 포함하며, 상기 원편광필름 상부의 상기 프레임의 개구부에 설치되며, 상기 원편광필름으로부터 출사된 빛이 상기 원편광의 상태를 유지하여 상기 편광안경에 도달되도록, 위상 지연값을 δ,임의의 정수 n, 출사되는 빛의 파장을 λ라고 할 때, δ=0 혹은 δ=nλ/2인 위상 지연값을 갖는 커버플레이트를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명에 의하면, 커버플레이트를 적용하여 외부의 충격이나 스크래치 등으로부터 상기 액정표시장치를 보호할 수 있고, 위상 지연값이 0 또는 nλ/2인 커버플레이트를 구비하여 고휘도이며, 원래 영상에 대한 왜곡이 없는 입체영상을 제공하는 장점이 있다.

커버플레이트, 위상지연, 편광안경, 입체영상, 편광필름

Description

편광안경식 입체영상 액정표시장치 {3 DIMENSIONAL LIQUID CRYSTAL DISPLAY WITH POLARIZED GLASSES}

본 발명은 편광안경식 입체영상 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직선편광을 원편광으로 변경시키는 편광필름과, 상기 편광필름으로부터 출사되는 빛이 원편광의 상태를 유지하여 편광안경에 도달되도록 이루어진 커버플레이트를 구비하여 편광안경의 검광 방향에 따라 변색이 되거나, 휘도 감소가 되는 문제점을 해결하기 위한 편광안경식 입체영상 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 3차원 영상은 사람의 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의해 이루어지는데, 두 눈이 약 65mm 정도 이격되어 존재하기 때문에 나타나는 양안 시차(binocular parallax)가 입체감의 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 최근에는 의료영상, 게임, 광고, 교육, 군사 등 여러 분야에서 이러한 양안 시차의 원리를 이용하여 입체영상을 제공하는 입체영상 표시장치의 필요성이 크게 요구되고 있다. 또한, 고해상도 TV가 점차 대중화됨에 따라, 장래에는 입체로 TV를 시청할 수 있는 입체형 TV의 대중화가 가능해질 것으로 예상된다.

현재까지 개발된 입체영상 표시장치의 원리는 편광안경을 이용한 것과 무안경식이 있으며, 특히, 근래에 영상표시장치로서 가장 일반적으로 사용되고 있는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)를 활용한 입체영상 표시장치의 연구가 활발하다. 이 중에 편광안경에 적합한 액정표시장치를 제조하기 위해서는, 액정표시장치의 상부 편광필름의 광축과 편광안경 사이에서 액정표시장치의 상부 편광필름에서 출사되는 직선 편광 성분이 소거되도록 하는 것이 이상적이다.

상기 직선 편광 성분을 소거하는 효과를 얻기 위해서는 위상차필름의 역할이 매우 중요한데, 이러한 위상차필름은 액정표시장치의 내부에서 출사되는 빛의 파장에 일정한 위상차를 발생시켜 편광안경에 의하여 3차원 영상이 구현되도록 하거나, 액정표시장치의 좌안용 영상과 우안용 영상별로 편광 방향을 바꾸는 역할을 한다. 따라서, 위상차필름에 의해 직선편광이 일정한 위상차로 지연된 영상 혹은 좌안 영상과 우안 영상으로 분리된 영상은, 좌안 및 우안에 서로 다른 편광특성을 갖는 편광안경을 거치면서 시청자가 3차원 영상을 시청할 수 있게 된다.

일반적으로, 이를 실현하기 위해서 액정표시장치에서 상부기판에는 선형편광자 상부에 위상차필름을 적층한 원편광필름을 부착한다.

도 1에서는 상술한 일반적인 입체영상 액정표시장치의 단면도를 나타내었다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 입체영상 액정표시장치의 구조는, 크게 상부에 다수의 화소들이 배열되어 이루어진 하부기판(111), R, G, B의 색상을 구현하는 컬러필터와 블랙매트릭스가 구비된 상부기판(112) 및 상기 하부기판(111)과 상부기판(112)의 사이에 충진된 액정(113)을 포함하는 액정패널(110)과; 하부에 광원(121), 도광판(122), 반사판 및 다수의 광학시트(123) 등으로 이루어진 백라이트 유닛(120)으로 이루어지며, 상기 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 지지하는 내부 프레임(132) 및 외부 프레임(131)으로 구성되는 프레임(130)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 입체영상 액정표시장치로 부터 출사된 영상을 좌안 및 우안 각각에 최종적으로 서로 일정한 편광 각도를 이루는 좌안 편광필름 및 우안 편광필름을 구비한 편광안경(150)을 통하여 시청하게 된다.

하부기판(111)과 상부기판(112)에는 각각 편광자보호필름과 편광자를 포함하는 하부편광필름(114a)과, 상기 하부편광필름(114a)의 적층구조에 하드코팅층, 저반사층, 위상차필름을 더 포함하는 상부편광필름(114b)으로 이루어진 편광필름(114)이 부착되며, 외부 프레임(131)은 일반적으로 액정패널(110)이 상방으로 노출되도록 개구부를 가지게 된다. 상기 외부 프레임(131)의 개구부에는 유리기판으로 이루어진 액정패널(110) 및 편광필름(114)을 외부의 충격 또는 스크래치(scratch) 등으로부터 보호하기 위하여 투명한 재질의 커버플레이트(140)를 설치한다.

그러나, 이러한 편광안경 방식의 입체영상 액정표시장치에 있어서, 상기 액정표시장치에서 출사된 영상이 어떠한 위상차의 변화도 거치지 않고 편광안경에 도달하여야 편광안경에 설치된 편광필름에 의하여 온전한 입체영상을 구현할 수 있게 되는데, 편광필름에 적층되어 있는 위상차필름 위에 상기 커버플레이트(140)는 특정한 위상 지연값(δ)을 보유하지만, 커버플레이트(140) 전 영역에 걸쳐 불균일한 위상 지연값을 가지거나, 균일하다고 하더라도, 전체적으로 상기 특정한 위상 지연값을 가지게 되면, 편광필름(114)으로부터 출사된 빛이 위상차 변화를 수반하게끔 된다. 이러한 위상차 변화는 결국 영상의 컬러나 휘도 등을 왜곡하게 되고, 이로 인해 결과적으로 화면 품위를 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다.

즉, 커버플레이트(140)가 지니고 있는 특정한 고유 위상 지연값으로 인하여 편광안경(150)에 구비된 편광축의 검광방향에 따라 원래 영상의 변색(color shift), 휘도 감소 등의 문제점을 유발한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 편광필름을 통과하면서 직선편광 성분이 소거된 빛이 커버플레이트를 거치면서 위상차가 발생되어 영상이 왜곡되는 현상을 방지하는 커버플레이트를 구비한 편광안경식 입체영상 액정표시장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 의한 편광안경식 입체영상 액정표시장치는 상부기판, 하부기판 및 액정을 포함하는 액정패널, 백라이트유닛, 상기 액정패널 및 상기 백라이트유닛을 보호하는 프레임을 포함하며, 별도의 편광안경에 의하여 입체영상을 구현하는 편광안경식 입체영상 액정표시장치에 있어서, 상기 액정패널은 상기 하부기판에 선편광필름과 상기 상부기판에 원편광필름이 부착되어, 상기 백라이트유닛으로부터 출사되는 빛을 직선편광, 원편광의 순으로 편광시키는 편광필름들을 더 포함하며, 상기 원편광필름 상부의 상기 프레임의 개구부에 설치되며, 상기 원편광필름으로부터 원편광으로 출사된 빛이 상기 원편광의 상태를 유지하여 상기 편광안경에 도달되도록, 위상 지연값을 δ,임의의 정수 n, 출사되는 빛의 파장을 λ라고 할 때, δ=0 혹은 δ=nλ/2인 위상 지연값을 갖는 커버플레이트를 더 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 커버플레이트는 트리아세테이트 셀룰로오스로 이루어지는 것 이 δ=0 혹은 δ=nλ/2인 위상 지연값을 갖는 커버플레이트를 구현하기 위하여 바람직하다.

본 발명에 의한 편광안경식 입체영상 액정표시장치에 따르면, 커버플레이트를 적용하여 외부의 충격이나 스크래치 등으로부터 상기 액정표시장치를 보호할 수 있고, 위상 지연값이 0 또는 nλ/2인 커버플레이트를 구비하여 고휘도이며, 원래 영상에 대한 왜곡이 없는 입체영상을 제공하는 장점이 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 편광안경식 입체영상 액정표시장치에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 입체영상 액정표시장치의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 입체영상 액정표시장치는, 상부에 다수의 화소들이 배열되어 이루어진 하부기판(11), R, G, B의 색상을 구현하는 컬러필터와 블랙매트릭스가 구비된 상부기판(12) 및 상기 하부기판(11)과 상부기판(12)의 사이에 충진된 액정(13)을 포함하는 액정패널(10)과; 하부에 광원(21), 도광판(22), 반사판 및 다수의 광학시트(23) 등으로 이루어진 백라이트 유닛(20)으로 이루어지며, 상기 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)을 지지하는 내부 프레 임(31) 및 외부 프레임(32)으로 구성되는 프레임(30)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 입체영상 액정표시장치로 부터 출사된 영상을 좌안 및 우안 각각에 서로 소정의 각도를 이루는 좌안 편광필름 및 우안 편광필름을 구비한 편광안경(50)을 통하여 시청하게 된다.

하부기판(11)과 상부기판(12)에는 각각 편광자보호필름과 편광자를 포함하는 하부편광필름(60)과, 상기 하부편광필름(60)의 적층구조에 하드코팅층, 저반사층, 위상차필름을 더 포함하는 상부편광필름(70)이 부착된다. 상기 편광필름(60), (70)은, 백라이트유닛(20)으로부터 출사되는 빛을 직선편광, 원편광의 순으로 변환시키는 역할을 수행한다.

하부편광필름(60)의 적층구조는 일반적으로 사용되는 편광필름의 구조와 마찬가지로, 편광자보호필름 사이에 편광자가 개재된 형태로 이루어진다.

상부편광필름(70)의 적층구조는 일반적인 구조로서, 그 적층구조는 특별히 한정되지 아니하나, 제1편광자보호필름, 편광자, 제2편광자보호필름, 하드코팅층, 저반사층, 위상차필름이 적층되는 구조를 가질 수 있다.

여기서, 위상차필름은 편광안경(50)의 좌안 편광필름 및 우안 편광필름에 대응되도록 모자이크 형태로 배열되거나, 또는 좌안 편광필름 및 우안 편광필름의 구분 없이 전체적으로 동일한 위상차를 갖는 형태의 일반적인 구성을 가질 수도 있으나, 어떤 형태가 되든지 직선편광을 원편광으로 변환하는 것을 사용하며, 예를 들어 상부편광필름의 편광자의 편광축에 대하여 ±45° 차이가 나는 광축을 갖는 λ/4필름을 적용할 수 있다. 또한, 상기 좌안 및 우안용으로 각각 λ/4필름 및 3λ/4 필름을 적용할 수도 있으며, 또는 좌안과 우안에 각각 λ/2필름 및 위상차 없는 필름 혹은 λ필름을 적용한 위상차필름 위에 상기 λ/4필름을 적층시킨 형태로 위상차필름으로 구성하여 사용할 수도 있다.

이 중에서, 상기 λ/4필름은 직선편광을 λ/4만큼 위상 지연시켜 원편광으로 변경시키는 역할을 수행하는 것이다.

결국, 상기 ±45°의 위상차 지연이 적용된 파장이 편광안경(50)의 좌안 및 우안에 도달하여, 각각 좌안 및 우안 정보로서 뇌에 전달되며, 이들의 조합에 의하여 입체영상으로 받아들여지게 되는 것이다.

또한, 내부 프레임(31)은 불투명 플라스틱으로 이루어지고, 외부 프레임(32)는 프레스 공정으로 제조되며, 액정패널(10)이 상방으로 노출되도록 중앙부에 개구부(32a)를 가지면서 개구부(32a)가 형성된 상부의 외곽 둘레는 사각형 구조의 금속판으로 이루어진다.

여기서, 상기 외부 프레임(32)의 개구부(32a)에는 유리기판으로 이루어진 액정패널(10) 및 편광필름(70)을 외부의 충격 또는 스크래치(scratch) 등으로부터 보호하기 위하여 투명한 재질의 커버플레이트(40)를 설치한다.

본 발명에 적용되는 커버플레이트(40)는 상부편광필름(70)으로부터 원편광으로 출사된 빛이 원편광의 상태를 유지하여 상기 편광안경에 도달되도록 하는 역할을 수행하며, 이로써 위상차가 발생하지 아니하는 영상을 편광안경에 그대로 전달하여, 결과적으로 깨끗한 화면 품위를 가지는 편광안경용 입체영상 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.

입체영상용이 아닌 일반영상용 액정표시장치의 경우에는 커버플레이트의 위상 지연값에 의해 위상차가 발생하여 왜곡된 영상이 구현되는 문제가 발생하지 아니하나, 편광안경용 입체영상 액정표시장치에서는 절대적으로 요청되는 특성이며, 본 발명에 적용되는 커버플레이트(40)를 통하여 상기 문제점을 해결할 수 있다.

구체적으로, 이러한 커버플레이트(40)는 위상 지연값(δ)이 δ=0 또는 δ=nλ/2(n은 임의 정수, λ는 출사되는 빛의 파장)이 되도록 이루어진 것이면 그 재질이 구애되지 아니하나, 범용 플라스틱이나 특수 플라스틱 등의 플라스틱 재료, 혹은 트리아세테이트 셀룰로오스(TriAcetate cellulose, TAC)와 같은 고분자 물질을 사용하여 제조하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 트리아세테이트 셀룰로오스를 사용하는 것이 상기 위상차 값을 용이하게 얻기 위하여 바람직하다.

도 3은 본 발명에 의한 입체영상 액정표시장치에 있어서, 백라이트유닛으로부터 커버플레이트에 걸친 빛의 위상차 변화를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하부의 백라이트유닛(20)으로부터 출사된 빛은 하부편광필름(60)의 광축을 통과하면서 직선편광(1)이 되고, 이는 액정(13)을 통과하면서 λ/2만큼 위상 지연된 직선편광(5)으로 변환되어, 상부편광필름(70)의 편광자(A)를 통과하며, 위상차필름(B)을 거치면서 상기 직선편광(5)이 원편광(6)으로 변환된다. 또한 상기 원편광(6)은 위상 지연값(δ)이 0 또는 nλ/2을 갖는 커버플레이트(40)를 통과하면서 원편광(7)의 형태 그대로를 유지하면서 출사된다. 즉, 위상차의 변화가 발생되지 아니한다.

따라서, 커버플레이트(40)를 거치면서도 위상차필름(74)을 통과한 원편광 특 성을 그대로 지닌 빛 또는 영상은, 편광안경(50)에 설치된 편광필름의 편광축의 검광 방향에 상관없이 항상 일정하고, 깨끗한 색 특성 및 균일한 휘도를 유지할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 1은 일반적인 입체영상 액정표시장치의 단면도

도 2는 본 발명에 의한 입체영상 액정표시장치의 일 실시예를 나타낸 단면도

도 3은 본 발명에 의한 입체영상 액정표시장치에 있어서, 백라이트유닛으로부터 커버플레이트에 걸친 빛의 위상차 변화를 나타낸 도면

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 액정패널 11: 하부기판

12: 상부기판 13: 액정

20: 백라이트 유닛 31: 내부 프레임

32: 외부 프레임 40: 커버플레이트

50: 편광안경 60: 하부편광필름

70: 상부편광필름

Claims (2)

1. 상부기판, 하부기판 및 액정을 포함하는 액정패널, 백라이트유닛, 상기 액정패널 및 상기 백라이트유닛을 보호하는 프레임을 포함하며, 별도의 편광안경에 의하여 입체영상을 구현하는 편광안경식 입체영상 액정표시장치에 있어서,

   상기 액정패널은 상기 하부기판에 선편광필름과, 상기 상부기판에 원편광필름이 부착되어, 상기 백라이트유닛으로부터 출사되는 빛을 직선편광, 원편광의 순으로 편광시키는 편광필름들을 더 포함하며,

   상기 원편광필름 상부의 상기 프레임의 개구부에 설치되며, 상기 원편광필름으로부터 원편광으로 출사된 빛이 상기 원편광의 상태를 유지하여 상기 편광안경에 도달되도록, 위상 지연값을 δ, 임의의 정수 n, 출사되는 빛의 파장을 λ라고 할때, δ=0 혹은 δ=nλ/2인 위상 지연값을 갖는 커버플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광안경식 입체영상 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 커버플레이트는 트리아세테이트 셀룰로오스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 편광안경식 입체영상 액정표시장치.

Images