KR20050092541A

KR20050092541A - 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20050092541A
Application number: KR1020040017626A
Authority: KR
Inventors: 임재익; 이재영; 차성은; 김상우; 김재현; 박원상; 어기한
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-22

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 액정 표시 장치는 복수개의 화소를 가지는 액정 표시 패널, 액정 표시 패널 아래에 위치하고 있는 제1 위상차 필름, 제1 위상차 필름 아래에 위치하고 있는 하부 편광판, 액정 표시 패널 위에 위치하고 있는 제2 위상차 필름, 제2 위상차 필름 위에 위치하고 있는 렌티큘라 렌즈층, 렌티큘라 렌즈층 위에 위치하고 있는 입체 영상 전환 스위치, 입체 영상 전환 스위치 위에 위치하고 있는 상부 편광판을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제2 위상차 필름을 렌티큘라 렌즈층 아래에 위치시킴으로써 시인 거리를 유지하며, 입체 영상 및 평면 영상의 동시 구현이 가능한 반투과형 모드의 소형 액정 표시 장치를 제조할 수 있다는 장점이 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 입체 영상을 구현하기 위한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

오늘날 초고속 정보 통신망을 근간으로 구축된 정보의 고속화를 위해 실현될 서비스들은 현재의 전화와 같은 단순히 듣고 말하는 서비스로부터 문자, 음성, 영상을 고속 처리하는 디지털 단말을 중심으로 한 보고 듣는 멀티 미디어형 서비스로 발전하고 궁극적으로는 시공간을 초월하여 실감있고 입체적으로 보고 느끼고 즐기는초공간형 실감 3차원 입체 정보통신 서비스로 발전할 것으로 예상된다.

일반적으로 3차원을 표현하는 입체 영상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 되는데, 두 눈의 시차 즉, 두 눈이 약 65㎜정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나게 되는 양안시차는 입체감의 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 즉, 좌우의 눈은 각각 서로 다른 2차원 화상을 보게되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 정확히 서로 융합하여 본래 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하는 것이다. 이러한 능력을 통상 스테레오그라피 (stereography)라 한다.

입체 영상 표시 장치는 양안시차를 이용하는 것으로 관찰자의 별도의 안경착용 여부에 따라 안경식(stereoscopic)의 편광방식과 시분할방식, 비안경식 (autostereoscopic)의 패럴랙스-배리어방식, 렌티큘러(lenticular)방식 및 블린킹 라이트(blinking light)방식이 있다.

전자는 많은 인원이 입체 영상을 즐길 수 있으나, 별도의 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 착용해야 하고, 후자는 디스플레이에 각각 이미지 스플리터(image splitter)와 실린더리컬 렌즈 어레이(cylindrical lens array)가 결합된 구조로 관찰 범위가 고정되어 소수 인원에 한정되지만 별도의 안경식을 착용하지 않는 특징이 있어 선호되는 경향이 있다. 안경식 입체 영상 표시 장치는 관찰자가 특수한 안경을 착용하여야 하므로 불편함과 부자연스러움을 발생시킨다. 반면, 비안경식 입체영상 표시 장치는 관찰자가 직접 스크린을 주시하게 되어 전술한 바와 같은 단점이 사라지기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다.

입체 영상 표시 장치에는 액정 표시 장치 위에 렌티 큘러 렌즈층이 배치되어 있는 구조가 있다.

일반적으로 액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다.

종래에는 입체 영상 및 평면 영상을 동시에 구현하기 위해 투과형 모드의 액정 표시 장치에 렌티 큘러 렌즈층 및 입체 영상 전환 스위치가 배치되었다.

이러한 입체 영상 및 평면 영상의 동시 구현이 가능한 액정 표시 장치를 핸드폰 등의 소형 제품에 적용하기 위해서는 저전력형인 반투과형 모드의 액정 표시 장치가 바람직하나, 반투과형 모드는 일반적으로 위상차 필름이 개재되므로 이러한 위상차 필름에 의해 입체 영상의 구현이 어려운 경우가 많다.

또한, 핸드폰 등의 소형 제품의 액정 표시 장치에는 입체 영상의 시인 거리가 30cm 정도이어야 한다. 그리고, 가로 방향의 길이가 짧은 직사각형 형상의 핸드폰 경우에 30cm 정도의 시인 거리를 만족하기 위해서는 렌티큘러 렌즈의 직경이 크고, 액정 표시 패널에서 렌티큘러 렌즈까지의 거리가 짧아야한다.

그러므로, 직사각형 형상의 핸드폰 경우에 30cm 정도의 시인 거리를 만족하며 입체 영상을 구현하기 위해서는 직경이 큰 렌티 큘러 렌즈 1개마다 복수개의 서브 화소가 배치된다.

본 발명의 기술적 과제는 시인 거리를 유지하며, 입체 영상 및 평면 영상의 동시 구현이 가능한 반투과형 모드의 소형 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 복수개의 화소를 가지는 액정 표시 패널, 상기 액정 표시 패널 아래에 위치하고 있는 제1 위상차 필름, 상기 제1 위상차 필름 아래에 위치하고 있는 하부 편광판, 상기 액정 표시 패널 위에 위치하고 있는 제2 위상차 필름, 상기 제2 위상차 필름 위에 위치하고 있는 렌티큘라 렌즈층, 상기 렌티큘라 렌즈층 위에 위치하고 있는 입체 영상 전환 스위치, 상기 입체 영상 전환 스위치 위에 위치하고 있는 상부 편광판을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 위상차 필름 및 제2 위상차 필름은 각각 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액정 표시 패널은 반투과형인 것이 바람직하다.

또한, 상기 입체 영상 전환 스위치는 1/2 파장의 위상 지연의 효과를 가지고, 상기 액정 표시 패널은 투과 영역에서 1/2 파장의 위상 지연의 효과를 가지고, 반사 영역에서 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액정 표시 패널 및 상기 입체 영상 전환 스위치에 전압을 인가하지 않은 경우에 평면 영상이 구현되고, 상기 액정 표시 패널 및 상기 입체 영상 전환 스위치에 전압을 인가한 경우에 입체 영상이 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액정 표시 패널은 하부 기판, 상기 하부 기판 위에 형성되어 있는 화소 전극, 상기 하부 기판에 대향하여 위치하고 있는 상부 기판, 상기 상부 기판 아래에 형성되어 있는 색필터 및 공통 전극, 상기 화소 전극 및 공통 전극 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함하며, 상기 화소 전극은 투과 전극 및 반사 전극으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 입체 영상 전환 스위치는 스위칭 하부 전극, 상기 스위칭 하부 전극에 대향하는 스위칭 상부 전극, 상기 스위칭 상부 전극 및 스위칭 하부 전극 사이에 형성되어 있는 스위칭 액정층을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 렌티큘라 렌즈층은 굴절률 이방성을 갖는 렌티큘라 렌즈 및 굴절률 등방성을 갖는 폴리머층으로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 화소가 적색, 녹색 및 청색필터의 서브 화소로 이루어 질 때, 상기 렌티큘라 렌즈층의 각각의 렌즈에 대응하는 서브 화소가 4개 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 위상차 필름 및 하부 편광판은 일체형인 것이 바람직하다.

그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도가 도시되어 있다.

도 1은 평면 영상을 구현하기 위해 액정 표시 장치의 투과 영역에서 광의 편광 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 입체 영상을 구현하기 위해 액정 표시 장치의 투과 영역에서 광의 편광 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 평면 영상을 구현하기 위해 액정 표시 장치의 반사 영역에서 광의 편광 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 입체 영상을 구현하기 위해 액정 표시 장치의 반사 영역에서 광의 편광 상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 복수개의 화소를 가지는 액정 표시 패널(300), 액정 표시 패널(300) 아래에 위치하고 있는 제1 위상차 필름(13), 제1 위상차 필름(13) 아래에 위치하고 있는 하부 편광판(12), 액정 표시 패널(300) 위에 위치하고 있는 제2 위상차 필름(23), 제2 위상차 필름(23) 위에 위치하고 있는 렌티큘라 렌즈층(400), 렌티큘라 렌즈층 (400) 위에 위치하고 있는 입체 영상 전환 스위치(500), 입체 영상 전환 스위치 (500) 위에 위치하고 있는 상부 편광판(22)을 포함한다.

액정 표시 패널(300)은 하부 기판(110), 하부 기판(110) 위에 형성되어 있는 화소 전극(190), 하부 기판(110)에 대향하여 위치하고 있는 상부 기판(210), 상부 기판(210) 아래에 형성되어 있는 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)의 색필터(230) 및 공통 전극(270), 화소 전극(190) 및 공통 전극(270) 사이에 형성되어 있는 액정층(3)을 포함한다. 공통 전극(270)은 ITO(indium tin oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어진다. 그리고, 화소 전극(190)은 투과 전극 및 반사 전극으로 이루어진다.

투과 전극은 하부 기판(110)의 아래에 위치한 백라이트에서 나오는 빛이 투과 할 수 있도록 투명 전극을 이용하며, 반사 전극은 외부에서 반투과형 액정 표시 장치의 전면으로 오는 빛을 반사시킬 수 있도록 금속 등으로 형성되어 있다.

이러한 액정 표시 패널(300)은 투과 전극이 형성되어 있는 투과 영역과 반사 전극이 형성되어 있는 반사 영역으로 이루어지는 반투과형인 것이 바람직하다.

액정 표시 패널(300)의 투과 영역과 반사 영역은 서로 다른 셀갭을 갖거나 서로 다른 전계를 형성할 수 있으며, 이 경우 투과 영역에서는 1/2 파장(λ)의 위상 지연의 효과를 가지고, 반사 영역에서는 1/4 파장(λ)의 위상 지연의 효과를 가지도록 제조된다.

이러한 액정 표시 패널(300)의 투과 영역에서 1/2 파장(λ)의 위상 지연의 효과 및 반사 영역에서 1/4 파장(λ)의 위상 지연의 효과는 액정 표시 패널의 특성에 따라 변동될 수 있다. 한편, 투과 영역과 반사 영역은 같은 셀갭을 갖도록 설계될 수도 있다.

이러한 액정 표시 패널(300)은 TN(Twisted Nematic) 모드이거나 ECB 모드인 것이 바람직하다.

입체 영상 전환 스위치(500)는 스위칭 하부 전극, 스위칭 하부 전극에 대향하는 스위칭 상부 전극, 스위칭 상부 전극 및 스위칭 하부 전극 사이에 형성되어 있는 스위칭 액정층을 포함한다.

이러한 입체 영상 전환 스위치(500)는 1/2 파장(λ)의 위상 지연의 효과를 가지도록 제조된다.

제1 위상차 필름(13) 및 제2 위상차 필름(23)은 각각 1/4 파장(λ)의 위상 지연의 효과를 가진다.

1/4 파장(λ)의 위상 지연의 효과를 가지는 제1 위상차 필름(13) 및 제2 위상차 필름(23)은 선형 편광을 원형 편광으로 변환시키거나, 원형 편광을 선형 편광으로 변환시킨다.

그리고, 렌티큘라 렌즈층(400)은 굴절률 이방성을 갖는 렌티큘라 렌즈(410)와 그 상부에 형성되어 있으며 굴절률 등방성을 갖는 폴리머층(420)으로 이루어져 있다. 렌티큘라 렌즈(410)의 단축 방향의 굴절률과 장축 방향의 굴절률은 서로 다르며, 단축 방향의 굴절률과 장축 방향의 굴절률 중 어느 하나는 폴리머층(420)의 굴절률과 동일하다.

그리고, 액정 표시 패널(300)의 화소는 적색, 녹색 및 청색필터(230)의 서브 화소로 이루어진다. 그리고, 렌티큘라 렌즈층(400)의 각각의 렌즈(410)에 대응하는 서브 화소가 4 개 이상인 것이 바람직하다. 이는 직사각형 형상의 핸드폰 경우에 30cm 정도의 시인 거리를 만족하며 입체 영상을 구현하기 위해서는 직경이 큰 렌티 큘러 렌즈(410) 1개마다 복수개의 서브 화소가 배치되어야 하기 때문이다.

도 1 내지 도 4에는 렌티큘라 렌즈층(400)의 각각의 렌즈(410)에 대응하는 서브 화소가 4개인 경우가 도시되어 있다.

그리고, 제2 위상차 필름(23) 및 하부 편광판(12)은 일체형으로 형성되어 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 평면 영상이 구현되는 경우의 투과 모드 액정 표시 장치에 대해 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트에서 발생한 모든 방향 성분을 가지는 광원(50)이 하부 편광판(12)을 통과하여 하부 편광판(12)의 투과축(12a)과 평행하게 좌우 선편광(51)된다.

여기서, 도 1에 도시된 ↔ 는 좌우 선편광, ?? 는 전후 선편광이라 정의한다.

이러한 좌우 선편광(51)은 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 제1 위상차 필름(13)을 통과하여 좌원편광(52)된다.

좌원편광(52)은 1/2 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 액정 표시 패널(300)을 통과하여 우원편광(53)된다.

여기서, 액정 표시 패널(300)은 액정층에 전압을 인가하지 않으면 광의 편광 특성을 변화시키고, 전압을 인가하면 광의 편광 특성을 변화시키지 않도록 제조되어 있다.

즉, 전압이 인가되지 않은 상태의 액정 표시 패널(300)을 통과하여 좌원편광(52)은 우원편광(53)으로 편광의 상태가 바뀐다.

우원편광(53)은 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 제2 위상차 필름(23)을 통과하여 전후 선편광(54)된다.

렌티큘라 렌즈(410)의 장축 방향은 전후 선편광(54)의 편광 방향과 일치한다. 그리고, 렌티큘라 렌즈(410)의 장축 방향의 굴절률과 렌티큘라 렌즈(410) 위에 형성되어 있는 폴리머층(420)의 굴절률이 동일하기 때문에 전후 선편광(54)은 렌티큘라 렌즈층(400)을 그대로 통과한다.

즉, 렌티큘라 렌즈층(400)은 전후 선편광(54)에 대한 등방성 폴리머(420)의 굴절률과 이방성 폴리머(410)의 굴절률이 동일하기 때문에 전후 선편광(54)이 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과할 때 굴절되지 않는다.

굴절되지 않고 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과한 전후 선편광(55)은 1/2 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 입체 영상 전환 스위치(500)를 통과하여 좌우 선편광(56)된다.

여기서, 입체 영상 전환 스위치(500)는 스위칭 액정층에 전압을 인가하지 않으면 광의 편광 특성을 변화시키고, 전압을 인가하면 광의 편광 특성을 변화시키지 않도록 제조되어 있다.

즉, 전압이 인가되지 않은 상태의 입체 영상 전환 스위치(500)를 통과하여 전후 선편광(55)은 좌우 선편광(56)으로 투과축이 90°바뀐다.

좌우 선편광(56)은 그 투과축(22a)이 좌우 선편광(56)과 평행한 상부 편광판(22)을 그대로 통과하여 좌우 선편광(60)의 평면 영상을 구현한다.

다음으로, 입체 영상이 구현되는 경우의 투과 모드 액정 표시 장치에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 백라이트에서 발생한 모든 방향 성분을 가지는 광원(50)이 하부 편광판(12)을 통과하여 하부 편광판(12)의 투과축(12a)과 평행하게 좌우 선편광(51)된다.

좌원편광(52)은 전압이 인가된 상태의 액정 표시 패널(300)을 위상 지연없이 그대로 통과한다. 여기서, 액정 표시 패널(300)은 액정층에 전압을 인가하지 않으면 광의 편광 특성을 변화시키고, 전압을 인가하면 광의 편광 특성을 변화시키지 않도록 제조되어 있다.

좌원편광(63)은 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 제2 위상차 필름(23)을 통과하여 좌우 선편광(64)된다.

렌티큘라 렌즈(410)의 단축 방향은 좌우 선편광(64)의 편광 방향과 일치한다. 그리고, 렌티큘라 렌즈(410)의 단축 방향의 굴절률과 렌티큘라 렌즈(410) 위에 형성되어 있는 폴리머층(420)의 굴절률이 서로 다르기 때문에 좌우 선편광(64)은 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과하며 굴절된다.

즉, 렌티큘라 렌즈층(400)은 좌우 선편광(64)에 대한 등방성 폴리머(420)의 굴절률과 이방성 폴리머(410)의 굴절률이 서로 다르기 때문에 좌우 선편광(64)이 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과할 때 굴절된다.

따라서, 관측자의 좌, 우 두 눈은 렌티큘라 렌즈층(400)에 의해 굴절된 서로 다른 영상을 보게 되며 이때, 각각의 영상으로부터 얻어지는 시차를 통해 입체감을 느끼게 되어 입체 영상이 구현된다.

렌티큘라 렌즈층(400)을 통과한 좌우 선편광(65)은 전압이 인가된 상태의 입체 영상 전환 스위치(500)를 위상 지연없이 그대로 통과한다. 여기서, 입체 영상 전환 스위치(500)는 스위칭 액정층에 전압을 인가하지 않으면 광의 편광 특성을 변화시키고, 전압을 인가하면 광의 편광 특성을 변화시키지 않도록 제조되어 있다.

그리고, 좌우 선편광(66)은 그 투과축(22a)이 좌우 선편광(66)과 평행한 상부 편광판(22)을 그대로 통과하여 좌우 선편광(66)의 입체 영상을 구현한다.

다음으로, 평면 영상이 구현되는 경우의 반사 모드 액정 표시 장치에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 모든 방향 성분을 가지는 광원(70)이 상부 편광판(22)을 통과하여 상부 편광판(22)의 투과축(22a)과 평행하게 좌우 선편광(71)된다.

이러한 좌우 선편광(71)은 1/2 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 입체 영상 전환 스위치(500)를 통과하여 전후 선편광(75)된다.

즉, 전압이 인가되지 않은 상태의 입체 영상 전환 스위치(500)를 통과하여 좌우 선편광(71)은 전후 선편광(75)으로 투과축이 90°바뀐다.

렌티큘라 렌즈(410)의 장축 방향은 전후 선편광(75)의 편광 방향과 일치한다. 그리고, 렌티큘라 렌즈(410)의 장축 방향의 굴절률과 렌티큘라 렌즈(410) 위에 형성되어 있는 폴리머층(420)의 굴절률이 동일하기 때문에 전후 선편광(75)은 렌티큘라 렌즈층(400)을 그대로 통과한다.

즉, 렌티큘라 렌즈층(400)은 전후 선편광(75)에 대한 등방성 폴리머(420)의 굴절률과 이방성 폴리머(410)의 굴절률이 동일하기 때문에 전후 선편광(75)이 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과할 때 굴절되지 않는다.

그리고, 굴절되지 않은 전후 선편광(76)은 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 제2 위상차 필름(23)을 통과하여 좌원편광(77)된다.

좌원편광(77)은 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 액정 표시 패널(300)의 액정층(3)을 통과하여 좌우 선편광(88)되고, 액정 표시 패널(300)의 반사 전극에 의해 반사되어 다시 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 액정 표시 패널(300)의 액정층(3)을 통과하여 우원편광(87)된다.

여기서, 액정 표시 패널(300)은 액정층(3)에 전압을 인가하지 않으면 광의 편광 특성을 변화시키고, 전압을 인가하면 광의 편광 특성을 변화시키지 않도록 제조되어 있다.

그리고, 이러한 우원편광(87)은 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 제2 위상차 필름(23)을 다시 통과하여 전후 선편광(86)된다.

전후 선편광(86)은 렌티큘라 렌즈층(400)을 그대로 통과한다. 즉, 렌티큘라 렌즈층(400)은 전후 선편광(86)에 대한 등방성 폴리머(420)의 굴절률과 이방성 폴리머(410)의 굴절률이 동일하기 때문에 전후 선편광(86)이 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과할 때 굴절되지 않는다.

렌티큘라 렌즈층(400)을 통과한 전후 선편광(86)은 1/2 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 입체 영상 전환 스위치(500)를 통과하여 좌우 선편광(81)된다.

즉, 전압이 인가되지 않은 상태의 입체 영상 전환 스위치(500)를 통과하여 전후 선편광(85)은 좌우 선편광(81)으로 투과축이 90°바뀐다.

좌우 선편광(81)은 그 투과축(22a)이 좌우 선편광(81)과 평행한 상부 편광판(22)을 그대로 통과하여 좌우 선편광(80)의 평면 영상을 구현한다.

다음으로, 입체 영상이 구현되는 경우의 반사 모드 액정 표시 장치에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 모든 방향 성분을 가지는 광원(70)이 상부 편광판 (22)을 통과하여 상부 편광판(22)의 투과축(22a)과 평행하게 좌우 선편광(71)된다.

이러한 좌우 선편광(71)은 전압이 인가된 상태의 입체 영상 전환 스위치(500)를 위상 지연없이 그대로 통과한다.

그리고, 렌티큘라 렌즈(410)의 단축 방향은 좌우 선편광(72)의 편광 방향과 일치한다. 그리고, 렌티큘라 렌즈(410)의 단축 방향의 굴절률과 렌티큘라 렌즈(410) 위에 형성되어 있는 폴리머층(420)의 굴절률이 서로 다르기 때문에 좌우 선편광(72)은 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과하며 굴절된다.

즉, 렌티큘라 렌즈층(400)은 좌우 선편광(72)에 대한 등방성 폴리머(420)의 굴절률과 이방성 폴리머(410)의 굴절률이 서로 다르기 때문에 좌우 선편광(72)이 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과할 때 굴절된다.

그리고, 굴절된 좌우 선편광(73)은 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 제2 위상차 필름(23)을 통과하여 우원편광(74)된다.

우원편광(74)은 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 액정 표시 패널(300)의 액정층(3)을 통과하여 전후 선편광(89)되고, 액정 표시 패널(300)의 반사 전극에 의해 반사되어 다시 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 액정 표시 패널(300)의 액정층(3)을 통과하여 좌원편광(84)된다.

이러한 좌원편광(84)은 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 제2 위상차 필름(23)을 다시 통과하여 좌우 선편광(83)된다.

좌우 선편광(83)은 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과하여 입체 영상을 구현한다. 즉, 렌티큘라 렌즈(410)의 단축 방향은 좌우 선편광(83)의 편광 방향과 일치한다. 그리고, 렌티큘라 렌즈(410)의 단축 방향의 굴절률과 렌티큘라 렌즈(410) 위에 형성되어 있는 폴리머층(420)의 굴절률이 서로 다르기 때문에 좌우 선편광(83)은 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과하며 굴절된다.

즉, 렌티큘라 렌즈층(400)은 좌우 선편광(83)에 대한 등방성 폴리머(420)의 굴절률과 이방성 폴리머(410)의 굴절률이 서로 다르기 때문에 좌우 선편광(83)이 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과할 때 굴절된다.

그리고, 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과한 좌우 선편광(82)은 전압이 인가된 상태의 입체 영상 전환 스위치(500)를 위상 지연없이 그대로 통과한다.

그리고, 좌우 선편광(81)은 그 투과축(22a)이 좌우 선편광(81)과 평행한 상부 편광판(22)을 그대로 통과하여 좌우 선편광(80)의 입체 영상을 구현한다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 반투과형 모드의 액정 표시 장치에서도 입체 영상 및 평면 영상을 해상도의 저하없이 그리고, 시인 거리의 저하없이 구현한다.

도 5는 종래의 반투과형의 액정 표시 장치에 렌티큘라 렌즈층 및 입체 영상 전환 스위치를 배치한 경우의 단면도이다.

액정 표시 패널(300)의 상부에는 렌티큘라 렌즈층(400) 및 입체 영상 전환 스위치(500)가 위치하고 있다. 그리고, 입체 영상 전환 스위치(500) 위에는 위상차 필름(23) 및 상부 편광판(22)이 일체형으로 형성되어 위치하고 있다. 그리고, 액정 표시 패널(300)의 하부에는 위상차 필름(13) 및 하부 편광판(12)이 일체형으로 형성되어 위치하고 있다.

이러한 구조의 반투과형의 액정 표시 장치에서 액정 표시 패널(300) 및 렌티큘라 렌즈층(400)에 전압을 인가하여 입체 영상을 구현하는 경우에는 원편광(53)이 렌티큘라 렌즈층(400)에 입사하게 된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 모든 방향 성분을 가지는 광원(50)이 하부 편광판(12)을 통과하여 하부 편광판(12)의 투과축(12a)과 평행하게 좌우 선편광(51)된다. 그리고, 이러한 좌우 선편광(51)은 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 제1 위상차 필름(13)을 통과하여 좌원편광(52)된다. 그리고, 좌원편광(52)은 전압이 인가된 상태의 액정 표시 패널(300)을 위상 지연없이 그대로 통과한다. 여기서, 액정 표시 패널(300)은 액정층(3)에 전압을 인가하지 않으면 광의 편광 특성을 변화시키고, 전압을 인가하면 광의 편광 특성을 변화시키지 않도록 제조되어 있다.

그리고, 좌원편광(53)은 렌티큘라 렌즈층(400)에 입사한다. 이러한 렌티큘라 렌즈층(400)은 편광의 방향성이 있는 좌우 선편광이나 전후 선편광이 입사되어야 이방성 및 등방성 굴절 원리를 이용한 렌즈로 굴절 방향을 결정하여 입체 영상을 구현한다. 그러나, 원편광은 편광의 방향성이 없기 때문에 도 5와 같은 구조의 반투과형 액정 표시 장치에는 적용할 수 없다.

또한, 이를 해결하기 위해 상부 편광판(22) 및 위상차 필름(23)이 일체형으로 형성된 것을 렌티큘라 렌즈층(400) 아래에 위치시킬 수 있으나, 이 경우에는 렌티큘라 렌즈층(400)과 액정 표시 패널(300)간의 거리가 증가하게 되므로 시인 거리가 증가하게 되고, 따라서, 직사각형 형상의 핸드폰의 액정 표시 장치에 적용하기 어렵다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 가로 방향의 길이가 짧은 직사각형 형상의 핸드폰 경우에도 시인 거리의 증가없이 입체 영상을 구현하기 위해 제2 위상차 필름(23)을 렌티큘라 렌즈층(400) 아래에 위치시켜 선편광이 렌티큘라 렌즈층(400)을 통과하도록 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제2 위상차 필름을 렌티큘라 렌즈층 아래에 위치시킴으로써 시인 거리를 유지하며, 입체 영상 및 평면 영상의 동시 구현이 가능한 반투과형 모드의 소형 액정 표시 장치를 제조할 수 있다는 장점이 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도로서, 도 1은 평면 영상을 구현하기 위해 액정 표시 장치의 투과 영역에서 광의 편광 상태를 도시한 도면이고,

도 2는 입체 영상을 구현하기 위해 액정 표시 장치의 투과 영역에서 광의 편광 상태를 도시한 도면이고,

도 3은 평면 영상을 구현하기 위해 액정 표시 장치의 반사 영역에서 광의 편광 상태를 도시한 도면이고,

도 4는 입체 영상을 구현하기 위해 액정 표시 장치의 반사 영역에서 광의 편광 상태를 도시한 도면이고,

Claims

복수개의 화소를 가지는 액정 표시 패널,

상기 액정 표시 패널 아래에 위치하고 있는 제1 위상차 필름,

상기 제1 위상차 필름 아래에 위치하고 있는 하부 편광판

상기 액정 표시 패널 위에 위치하고 있는 제2 위상차 필름,

상기 제2 위상차 필름 위에 위치하고 있는 렌티큘라 렌즈층,

상기 렌티큘라 렌즈층 위에 위치하고 있는 입체 영상 전환 스위치,

상기 입체 영상 전환 스위치 위에 위치하고 있는 상부 편광판

을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제1 위상차 필름 및 제2 위상차 필름은 각각 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 액정 표시 패널은 반투과형인 액정 표시 장치.
제3항에서,

상기 입체 영상 전환 스위치는 1/2 파장의 위상 지연의 효과를 가지고, 상기 액정 표시 패널은 투과 영역에서 1/2 파장의 위상 지연의 효과를 가지고, 반사 영역에서 1/4 파장의 위상 지연의 효과를 가지는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 액정 표시 패널 및 상기 입체 영상 전환 스위치에 전압을 인가하지 않은 경우에 평면 영상이 구현되고,

상기 액정 표시 패널 및 상기 입체 영상 전환 스위치에 전압을 인가한 경우에 입체 영상이 구현되는 액정 표시 장치.
제4항에서,

상기 액정 표시 패널은

하부 기판,

상기 하부 기판 위에 형성되어 있는 화소 전극,

상기 하부 기판에 대향하여 위치하고 있는 상부 기판,

상기 상부 기판 아래에 형성되어 있는 색필터 및 공통 전극,

상기 화소 전극 및 공통 전극 사이에 형성되어 있는 액정층

을 포함하며,

상기 화소 전극은 투과 전극 및 반사 전극으로 이루어지는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 입체 영상 전환 스위치는

스위칭 하부 전극,

상기 스위칭 하부 전극에 대향하는 스위칭 상부 전극,

상기 스위칭 상부 전극 및 스위칭 하부 전극 사이에 형성되어 있는 스위칭 액정층

을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 렌티큘라 렌즈층은 굴절률 이방성을 갖는 렌티큘라 렌즈 및 굴절률 등방성을 갖는 폴리머층으로 이루어진 액정 표시 장치.
제8항에서,

상기 화소가 적색, 녹색 및 청색필터의 서브 화소로 이루어 질 때, 상기 렌티큘라 렌즈층의 각각의 렌즈에 대응하는 서브 화소가 4개 이상인 액정 표시 장치.
제1항에서,

상기 제1 위상차 필름 및 하부 편광판은 일체형인 액정 표시 장치.