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KR20130046116A - 2차원/3차원 전환 가능한 디스플레이 장치 - Google Patents

2차원/3차원 전환 가능한 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20130046116A
KR20130046116A KR1020110110489A KR20110110489A KR20130046116A KR 20130046116 A KR20130046116 A KR 20130046116A KR 1020110110489 A KR1020110110489 A KR 1020110110489A KR 20110110489 A KR20110110489 A KR 20110110489A KR 20130046116 A KR20130046116 A KR 20130046116A
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KR
South Korea
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liquid crystal
lens
layer
alignment
polarization axis
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020110110489A
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English (en)
Inventor
윤해영
김일주
서현승
이승훈
김진환
정승준
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020110110489A priority Critical patent/KR20130046116A/ko
Priority to US13/662,357 priority patent/US9229243B2/en
Publication of KR20130046116A publication Critical patent/KR20130046116A/ko
Priority to US14/986,110 priority patent/US9696560B2/en
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Abstract

본 발명의 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치는, 영상 디스플레이 패널로부터 출력되는 빛의 편광 방향과 액정 렌즈 하부 배향층의 러빙 방향을 일치시키고, 상기 액정 렌즈의 상부 배향층의 러빙 방향 및 편광판의 편광축 방향을 상기 빛의 편광 방향과 소정 각도로 경사지게 함으로써, 상기 액정 렌즈를 투과하는 빛의 손실을 감소시켜 영상의 휘도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 3D 영상에서의 수평방향에서의 화질을 향상시키고 색분리 및 모아레(Moire) 현상을 방지하고, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

Description

2차원/3차원 전환 가능한 디스플레이 장치{2 DIMENSION/3 DIMENSION SWITCHABLE DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 3차원(이하 "3D"함) 영상을 디스플레이를 하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 2차원/3차원(2D/3D) 전환 가능한 무안경식 디스플레이 장치에 관한 것이다.
3D 디스플레이 기술은 3D 입체 영상을 볼 수 있게 하기 위하여 관찰자에게 셔터 안경과 같은 특별한 안경을 착용하는 것을 요구하는 기술, 소위 안경식(stereoscopic) 디스플레이 기술과, 안경의 사용을 요구하지 않는 기술, 소위 무 안경식(autostereoscopic) 디스플레이 기술로 구분된다.
안경식 디스플레이 기술은 우측 눈 액정과 좌측 눈 액정이 교대로 미리 결정된 주기에서 각각 빛을 통과하고 통과하지 않는 액정 셔터 안경과 그러한 셔터 안경 구동장치를 요구한다. 그러므로 좌측 눈 영상과 우측 눈 영상을 다르게 분리하고 제공하는 것에 의해 입체 영상이 인식되게 된다. 그러나, 안경식 디스플레이 기술은 그러한 액정 셔터 안경과 그것의 구동장치와 같은 추가의 장치들이 필요로 하다는 단점들이 있다.
무 안경식 디스플레이 기술은 셔터 안경을 착용하는 불편함 없이 3D영상을 디스플레이 할 수 있는 이점을 갖는다. 무 안경식 디스플레이 기술은 패럴랙스 배리어(parallax barrier) 3D 디스플레이 장치와 렌티큘러(lenticular) 3D 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 패럴렉스 배리어 3D 디스플레이 장치는 행들과 열들로 배열된 화소들을 가지는 디스플레이 패널 앞에 설치된 세로 격자 형상의 개구들을 가지는 패럴랙스 배리어를 갖는다. 그러면, 패럴랙스 배리어는 관찰자의 우측 눈과 좌측 눈에 대한 우측 영상과 좌측 영상을 분리하고, 디스플레이 패널 상의 서로 다른 영상들의 양안 시차를 발생한다. 반면, 렌티큘러 3D 디스플레이 장치는 세로 격자 형상의 패럴랙스 배리어 대신에 디스플레이 패널 위에 놓여 있는 반원통형 렌즈들의 열(또는 세로)방향 배열을 가지는 렌티큘러 렌즈를 3D 디스플레이를 위해 일반적으로 사용한다.
2D/3D 전환 가능한 렌티큘러 3D 디스플레이 장치는 상부 기판 및 하부 기판 사이에 충진된 액정 물질의 굴절률 변화에 따라 렌티큘러 렌즈로서 작용하는 액정 렌즈와, 디스플레이 패널을 포함한다. 액정 렌즈는 2D 디스플레이 패널 앞에 설치되고, 전극들 사이에 인가되는 전압의 온(On) 또는 오프(Off)에 의해 2D와 3D 디스플레이 모드들 사이의 스위칭을 할 수 있다.
2D 디스플레이 모드에서, 전극들 사이에 인가되는 전압은 오프된다. 그러면, 전극들 사이의 액정은 초기 배향 상태를 유지하게 되게 하는 것에 렌티큘러 렌즈 작용은 제거되고, 2D 디스플레이 패널로부터 나오는 빛은 그 진행 방향이 변경됨이 없이 액정 렌즈를 투과하여 관찰자에게 2D 영상으로서 제공된다.
3D 디스플레이 모드에서는, 전극들 사이에 인가되는 전압은 온된다. 그러면, 상하부 기판들에 평행한 방향에서 액정 물질의 위치에 따라 액정의 굴절률을 다르게 변경시키는 것에 의해 렌티큘러 렌즈 작용을 할 수 있다. 상기 렌티큘러 렌즈 작용에 의해, 2D 디스플레이 패널로부터 나오는 빛은 액정 렌즈를 투과하면서 그 진행 방향이 변경되고, 관찰자의 좌측과 우측 눈에 다른 영상들을 제공함으로써 관찰자가 입체 영상을 보게 할 수 있다.
이와 같은 액정 렌즈는 3D 디스플레이 모드에서 관찰자의 좌측과 우측 눈에 제공되는 영상을 정밀하게 제어하기 위해 상부 기판 및 하부 기판에 각각 편광판이 설치된다. 상기 편광판들은 원하지 않는 방향으로 진행하는 빛을 흡수함으로써, 상기 액정 렌즈를 통과하는 빛의 방향이 제어될 수 있다.
그러나, 이러한 편광판들은 이들을 통과하는 빛의 휘도를 감소시키는 단점이 있다. 1매의 편광판의 빛 흡수 손실은 약 7%이다. 따라서, 액정 렌즈에 포함된 편광판들은, 상기 액정 렌즈를 이용하는 3D 디스플레이 장치의 휘도를 감소시키는 요인이 된다.
또한, 3D 디스플레이 장치가 디스플레이 패널로서 액정 디스플레이 패널을 이용하는 경우에는 다음과 같이 추가적인 휘도 손실이 발생한다. 액정 디스플레이 패널은 그 양 표면에 각각 부착된 2매의 편광판들을 이용하여 투과되는 빛의 밝기를 조절한다. 액정 디스플레이 패널은 상기 편광판들을 이용하여 수직 또는 수평 방향의 직선 편광만을 투과시킨다. 종래의 액정 렌즈는 그 내부의 액정 분자들을 서로 반대 방향으로 평행 (anti-parallel)하게 배향하고, 그 상부 기판 및 하부 기판에 각각 부착된 편광판들은 상기 액정 물질의 배향 방향과 동일한 방향의 편광축을 갖는다.
한편, 3D 영상에서 나타날 수 있는 색분리 및 모아레(Moire) 현상을 방지하기 위하여, 액정 렌즈들의 배열 방향이 수직(또는 열)방향으로 배열된 화소들에 관해 경사지게 하는 것이 요망된다. 그러나, 2D 디스플레이 패널을 투과하는 편광의 편광 방향과 액정 렌즈에 구비된 편광판의 편광축 방향이 불일치 할 경우, 이들을 서로 일치시키기 위하여 λ/2 위상차 필름이 요구된다. λ/2 위상차 필름은 2D 액정 디스플레이 패널로부터 출사된 편광을 액정 렌즈에서 요구되는 만큼 회전시킨다. 그러나, 상기 λ/2 위상차를 이용하여 투과되는 빛의 편광축을 φ만큼 회전시킬 경우, 아래 수학식 1과 같이 편광축 회전에 따른 빛 손실이 발생한다.
Figure pat00001
여기서, 는 λ/2 위상차 필름에 의해 편광축이 회전되는 각도이며, 는 편광축 회전 시의 투과율이다. 예를 들어, 가 18.5도일 경우 편광축 회전 손실은 약 10%가 된다.
뿐만 아니라, 상기 편광판들은 매우 고가이다. 따라서, 3D 디스플레이 장치에 사용되는 다수의 편광판은, 3D 디스플레이 장치의 전체 가격을 상승시키는 문제가 있다.
따라서 액정 렌즈에서 사용되는 편광판의 수를 줄이고 휘도를 향상시킬 수 있는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치를 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 목적은 2D/3D 전환 가능하면서도 높은 휘도를 제공할 수 있는 액정 렌즈 및 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조 공정이 감소하면서도 저가로 제조할 수 있는 2D/3D 전환 가능한 액정 렌즈 및 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 장치의 두께를 감소시키면서도 고화질의 3D 영상을 제공할 수 있는 액정 렌즈 및 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적들 중 적어도 하나는 하기의 구성요소들에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치는, 행들과 열들의 매트릭스 형식으로 배열된 복수의 화소들과, 상기 화소들 상에 위치되고 상기 화소들로부터 출력되는 영상을 제1 편광축에 평행하게 투과하는 제1편광판을 포함하는 2D 영상 디스플레이 패널;
상기 영상 디스플레이 패널 위에 있는 제1 전극층;
상기 제1 전극 상에 형성되고 상기 제1 편광축과 평행한 배향방향을 가지는 제1 배향막;
상기 제1 배향막 위에 형성되며 상기 제1 편광축과 미리 결정된 각도 θ만큼 꼬인 배향방향을 가지는 제2 배향막;
상기 제1과 제2 배향막들 사이에 충진된 액정을 가지는 액정층;
상기 제2 배향막 상에 형성된 제2 전극층;
상기 제2 전극 위에 있고 상기 제1 편광축과 상기 미리 결정된 각도 θ 로 경사진 제2 편광축을 가지는 제2 편광판을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 액정 렌즈는, 렌즈 하부 기판;
상기 렌즈 하부 기판 상에 형성된 렌즈 하부 전극층;
상기 렌즈 하부 전극 상에 형성되고 제1 편광축 방향으로 러빙된 제1배향막;
렌즈 상부 기판;
상기 렌즈 상부 기판의 하면 상에 형성된 렌즈 상부 전극층;
상기 렌즈 상판 전극 상에 형성되고 상기 제1 편광축에 미리 결정된 예각 θ로 경사진 방향으로 배향된 제2배향막;
상기 제1과 제2 배향막들 사이에 충진된 액정을 가지는 액정층;
상기 렌즈 상부 기판의 상면 상에 형성되고 상기 제1 편광축과 상기 미리 결정된 예각 θ 로 경사진 제2 편광축을 가지는 제2 편광판을 포함한다.
상기 복수의 화소들은 상기 행들과 열들에서 각각 a와 b의 폭들로 반복적으로 배열되고, 상기 각도는 하기의 식에 의해 결정될 수 됨을 특징으로 한다.
θ = tan-1 (nb/ma)
여기서, n과 m은 양의 정수이다.
상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 중 한 전극층은 복수의 도전 라인들을 포함하고, 상기 복수의 도전 라인들은 서로 평행하고 상기 화소들의 열방향에 관해 상기 θ 각도로 경사짐을 특징으로 한다.
상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈의 렌즈축과 상기 제2 편광축은 서로 평행함을 특징으로 한다.
상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈는 그린(GRIN) 렌즈인 것을 특징으로 한다.
상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈는 프레넬 존 플레이트인 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전극층은 절연층에 의해 절연된 2층으로 배열된 복수의 도전 라인들을 포함하며, 상기 각각의 도전 라인은 상기 제2 편광축 방향으로 신장함을 특징으로 한다
상기 행들에 배열된 화소들의 각각은 적(R), 녹(G), 및 청(B)의 부화소들을 가지며, 3D 디스플레이 모드에서 형성되는 액정 렌즈들의 렌즈축들에 평행한 화소들의 배열은 R, G, 및 B의 부화소들의 반복적 배열임을 특징으로 한다.
상기 제1 배향막의 배향 방향과, 상기 제2 배향막의 배향방향은 θ의 각도만큼 거꾸로 꼬여진 배향임을 특징으로 한다.
상기 디스플레이 장치는, 상기 2D영상 디스플레이 패널과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 제1 기판; 상기 제2 전극과 상기 제2 편광판 사이에 위치하는 제2 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치에서, 영상 디스플레이 패널로부터 출력되는 빛의 편광 방향과 액정 렌즈 하부 배향층의 러빙 방향을 일치시키고, 상기 액정 렌즈의 상부 배향층의 러빙 방향 및 편광판의 편광축 방향을 상기 빛의 편광 방향과 소정 각도로 경사지게 함으로써, 상기 액정 렌즈를 투과하는 빛의 손실을 감소시켜 영상의 휘도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 3D 영상에서의 수평방향에서의 화질을 향상시키고 색분리 및 모아레(Moire) 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치에서 요구되는 고가의 편광판의 수를 감소시킴으로써, 상기 장치를 경량 박형으로 저렴하게 제조할 수 있다.
나아가, 본 발명은 존 플레이트 타입의 액정 렌즈를 사용함으로써, 액정 렌즈의 셀 갭을 대폭 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 용이하게 액정 방향자를 제어하여 고 화질의 3D 영상을 제공하면서도, 양산에 적합한 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 분해를 나타내는 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 디스플레이 패널과 액정 렌즈의 배열 예를 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 영상 디스플레이 패널로부터 출력된 빛이 액정 렌즈를 투과하는 과정을 나타내는 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 전극들 사이에 전압을 인가하기 전과 후를 비교한 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그린(GRIN) 렌즈 타입의 액정 렌즈를 나타내는 도면이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 존 플레이트(zone plate) 타입의 액정 렌즈를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 존 플레이트(zone plate) 타입의 액정 렌즈를 나타내는 도면이다.
이하 본 발명에 따른 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치 및 이를 위한 액정 렌즈를 제조하고 사용하는 방법이 상세히 설명된다. 본 명세서의 실시예들에서 여러 수치들이 개시되고 있지만, 그러한 수치들은 청구범위에 기재되어 있지 않는 경우, 그러한 수치들은 그 청구범위들을 한정하지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 본 명세서에서 도면들에서 사용된 동일한 번호들은 동일한 부품들 또는 구성요소들을 나타낸다는 것을 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치(1)는 2D 액정 디스플레이 패널(40)과 상기 패널(40) 위에 위치한 액정 렌즈(10)를 포함한다.
2D 액정 디스플레이 패널(40)을 가지는 디스플레이 장치(1)가 설명되지만, 2D 액정 디스플레이 패널(40) 대신에 CRT들, PDP들, OLED들 또는 FED들과 같은 디스플레이 패널들이 또한 사용될 수 있다는 것은 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
2D 디스플레이 패널(40)는 2D 영상을 제1 편광축에 평행하게 제공한다. 즉 상기 디스플레이 패널(40)로부터의 2D 영상은 상기 제1편광축을 가지는 편광판을 통해 출사한다.
2D 액정 디스플레이 패널(40)는 통상 행들과 열들의 매트릭스 형식으로 배열된 화소들을 포함한다. 액정 디스플레이 패널(40)은 서로 평행하게 이격된 한쌍의 투명한 기판들(44,46)을 포함하며, 상기 기판들(44,46) 사이에는 액정 물질(48)이 충진된다. 기판(44)의 전면(또는 내측표면) 상에는 상기 화소들에 대응되어 박막 트랜지스터(TFT)들이 형성된다. TFT들의 게이트들과 소오스들은 대응되는 행들 및 열들과 관련된 게이트 라인들과 데이터 라인들과 각각 접속되고, 그것들의 드레인들은 화소전극들과 접속된다. 기판(44)의 전면표면 상에는 칼라 필터 및 블랙 매트릭스가 형성될 수 있다.
기판(44) 및 기판(46)의 후면 표면들(또는 외측표면들)상에는 각각 편광판들(50, 52)이 부착된다. 상기 편광판들(50,52)에 의해 백라이트 유니트(BLU)(42)로부터 조사된 자연광 중 제1 편광축에 평행한 직선 편광만이 액정 디스플레이 패널(40)을 투과하며, 상기 투과된 편광은 액정 렌즈(10)로 입사된다. 그러므로, 상부 편광판(52)은 상기 제1 편광축에 평행한 편광축을 가진다. 하부 편광판(50)은 통상적으로 상기 제1편광축에 수직한 편광축을 가질 수 있다.
액정 렌즈(10)는 그 렌즈 초점 거리를 확보하기 위해 영상 디스플레이 패널(40)과 이격된다. 이에 따라, 액정 렌즈(10)와 영상 디스플레이 패널(40) 사이에는 간격 유지 층(Gap Spacing Layer)이 위치한다.
상기 간격 유지 층은 투명한 유리 또는 플라스틱으로 형성되는 간격 유지 판(54)이 될 수 있다. 간격 유지 판(54)은 액정 렌즈(10)에 의해 형성되는 렌즈 유니트들과 2D 액정 디스플레이 패널(40)의 화소들 간에 렌즈 초점 거리가 유지될 수 있도록, 충분한 두께로 형성된다.
간격 유지 판(54)의 하면은 2D 액정 디스플레이 패널(40) 상에 광학 접착제(56)에 의해 고착되고, 그 상면은 액정 렌즈(10)의 하면에 광학 접착제(58)에 의해 고착된다. 광학 접착제들(56, 58)의 굴절률은 영상 디스플레이 패널(40), 간격 유지 기판(54) 및 액정 렌즈(10)의 굴절률들과 실질적으로 차이가 없도록, 상기 광학 접착제들(56, 58)은 광학적으로 투명한 재질로 이루어진다.
액정 렌즈(10)의 상면 위에는 액정 렌즈(10)의 보호를 위해 커버 유리 판(60)이 위치할 수 있다. 커버 유리 판(60)은 강화 유리로 형성될 수 있다.
또한, 액정 렌즈(10)와 커버 유리 기판(60) 사이에는 5mm 이상의 공기층(air gap)(62)이 위치할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도1에 나타낸 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치 내에 있는 액정 렌즈의 분해를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 액정 렌즈(10)는 제1 또는 하부기판(12), 또는 상부 제2 기판(22), 상기 제1과 2 기판들(12,22) 사이에 위치한 액정층(18) 및 제2 기판(22) 상면에 형성된 편광판(28)을 포함한다.
제1 또는 하부기판(12)은 투명한 유리 또는 플라스틱으로 형성된 판이며, 그 상면에는 제1 전극층(14)이 형성된다. 제1 전극층(14)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 물질을 제1 기판(12)의 상면 전체에 증착함으로써 형성될 수 있는 공통 전극이다.
제 1 또는 공통 전극층(14) 상에는 제1 또는 하부 배향막(16)이 형성되고, 배향막(16)의 배향은 제1방향(30), 즉 2D 액정 디스플레이 패널(40)의 출광 측에 위치된 편광판(52)의 편광축의 방향과 평행한 방향이 되도록 형성된다.
제2 또는 상부 기판(22)은 그것의 하부 표면 상에 제2 또는 상부 전극층(24)과 그것의 아래에 제2 또는 상부 배향막(26)을 가진다. 상부 기판(22)은 하부 기판(12)과 동일한 투명한 유리 또는 플라스틱으로 형성된 판이다. 제2 또는 상부 전극층(24)은 하기에 상세히 설명되는 바와 같이, 도면에 도시된 x측 방향에 관해 θ의 각을 가지면서 길게 신장하는 스트라이프(stripe) 전극들(23)을 가진다. 이들 전극들(23)은 ITO 또는 IZO의 투명한 도체층을 통상의 포토리소그래피 기술에 의해 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다. 상부 전극층(24) 밑에 있는 제2 또는 상부 배향막(26)은 상기 전극들(23)의 신장 방향, 즉 x축 방향에 대해 θ의 각을 갖는 방향을 가지는 제2방향(32)의 배향 방향을 갖는다.
제2기판(22)의 전면 상에는 제2편광판(28)이 놓여진다. 제2편광판(28)의 편광축(29)은 상부 전극층(24) 상에 형성된 상기 전극들(23)의 신장 방향과 평행하다. 그러므로 편광축(29), 상기 전극들(23)의 신장 방향, 및 상부 배향막(26) 상의 제2방향(32)은 서로 평생하다는 것을 유의하여야 한다.
제1 또는 하부 배향막(16)과 제2 또는 상부 배향막(26) 사이에는 액정층(18)이 위치된다. 액정층(18)은 액정으로 충진되어 있고, 제1 배향막(16)에 인접한 액정 분자들은 제 1방향(30)으로 선경사되고, 제2배향막(26)에 인접한 액정 분자들은 제2방향(32)으로 선경사된다.
액정 분자들의 배향 방향을 결정하는 기술들은 사용되는 배향물질의 성질들에 따라 러빙을 사용하는 기술, 경사진 이온 빔 또는 자외선(UV)를 사용하는 광 배향 기술, 및 전압인가 기술이 사용될 수 있다는 것이 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 러빙 방법에 의한 액정 분자들의 배향은 기판 상에 폴리이미드(polyimide) 층을 코팅하고, 그 폴리 이미드 층을 프리 베이크하고, 그 폴리이미드 층 내의 용제(solvent)를 제거하는 가열을 하고, 그 폴리이미드 층을 베이크하고 아세트화(acetylation)에 의해 폴리머 물질을 형성하는 배향막의 형성 후, 레이온(rayon)을 가지는 롤러의 회전 방향과 반대 방향으로 배향막이 형성된 기판을 이동하는 것에 의해 결정된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따라, 제1배향막(16)에 인접한 액정분자들을 배향하기 위해, 러빙 방법이 사용되는 경우, 하부 기판(12) 위에 하부 배향막(16)을 형성하고, 그 후 하부기판(12)을 제1방향(30)으로 러빙하는 것에 의해 액정 분자들의 배향이 결정된다. 마찬가지 방법으로, 상부 기판(22) 상에 형성된 제2 또는 상부 배향막에 인접한 액정 분자들의 배향 방향은 상부 기판(22)을 제2방향(32)으로 이동하는 러빙에 의해 달성된다. 그러한 액정 분자들의 배향은 하부와 상부 배향막들(16, 26)의 러빙 후, 이들 사이에 액정을 충진하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
그러나, 러빙 방법이외의 광배향 방법, 또는 전계인가 방법 또는 이들의 조합 방법이 배향막의 성질에 따라 사용될 수 있다는 것을 당해 기술에서 통상의 지식을 가진 자는 이해할 것이다. 예를 들어, 선경사 기능기(pretilt functional group)들이 결합된 유기-무기의 폴리실록산층의 배향막의 배향 방향은 경사진 UV 또는 이온 빔의 경사진 조사에 의해 이루어질 수 있다. 타의 예로서, 저분자 아조 색소 유도체의 배향막에 자외선을 비스듬하게 조사하는 것에 의해 배향막 내의 분자의 재배열을 일으킨다. 배향막의 가열로 인해 재배열된 분자가 안정화되고 액정 분자들이 일정한 방향으로 배열된다.
도3a는 광투과 방향에 배치된 액정 분자들의 위치 관계를 나타낸 도면이다. 설명과 도시의 편의를 위해 광투과 방향(Z축 방향)에 배치된 액정 분자들(80, 82 및 84)만이 도시되고 있다. 첫번째 액정 분자(80)는 하기 배향막(16)상에 배향된 분자를 나타내고, 중앙의 액정 분자(82)는 액정층(18)의 중앙에 있는 분자를 나타내고, 마지막 액정 분자(84)는 상부 배향막 상에 배향된 분자를 나타낸다. 첫번째 액정 분자(80)의 장축의 일단(80b)은 하부 배향막(16)과 접촉하고 있고, 그것의 장축의 타단(80a)은 x축 방향, 즉 편광판(52)의 편광축 방향 또는 제1방향(30)과 약 2~7도의 α각에서 선경사져 있다. 한편, 마지막 액정분자(84)의 장축의 일단(84a)은 상부 배향막(26)과 접촉하고, 그것의 장축의 타단(84b)는 제2편광판(28)의 편광축(29)의 방향, 즉 제2전극들의 신장 방향이 되는 제2방향(32)과 약 2~7도의 선경사각 α'선경사져 있다. 결국, 액정 분자들(80, 82, 및 84)는 광투과 방향(Z축방향)으로 꼬이면서 배열된다. 즉 첫번째와 마지막 액정 분자들(80, 84)의 배향 방향들은 θ각도를 가지는 거꾸로 꼬인 배향(upside-down twisted alignment)방향들을 갖는다. 그러므로, θ의 경사각은 상부 배향막(26)의 평면 상으로 마지막 액정분자(84)의 장축의 정사형이 되는 제2방향(32) 또는 직선과 하부 배향막(16)의 평면 상으로 첫번째 액정 분자(80)의 장축의 정사형이 되는 제1방향(30) 또는 직선 사이의 각이 된다. 즉, θ의 경사각은 하부와 상부 배향막들(16, 26)에 평행한 평면상으로 첫번째 액정분자(80)와 마지막 액정분자(84)의 장축들의 정사형 직선들 사이의 각이다.
도3b는 도3a에 도시된 액정 분자들 대신에 방향자들로 도시된 도면이다. 도시의 편의를 위해 액정 분자들 대신에 방향자들이 나타나 있다. 방향자들은 액정 분자들의 장축들의 방향을 나타내는 것으로 정의될 수 있고, 방향자들에 있는 점들 (17a, 19a)은 영상 관찰자의 눈에 가까운 부분들, 즉 액정분자들의 부분들(80a, 84a)을 나타낸다. 도3b에서 방향자들(17, 15, 19)은 도3a에서 액정 분자들(80, 82, 84)에 대응한다. 그러므로, 도2에 도시된 방향자들(17, 15, 19)은 도시의 편의를 위해 액정 분자들의 배향 방향들을 나타낸다는 것을 유의하여야 한다.
이하, 경사각 θ의 설정 방법이 설명된다. 3D 영상을 디스플레이 하기 위하여 화소들의 행 방향으로 관찰자의 다수의 시점들이 주어지기 때문에 수직 방향에서 화질의 저하 보다 수평 방향에서 화질의 저하를 방지하는 것이 더 중요하다. 그러므로, 수평 방향에서 색분리와 모아레(Moire) 현상에 기인하는 화질의 저하를 개선하는 것이 요망된다. 경사각 θ는 2D 디스플레이 패널 내의 행들과 열들로 배열된 화소들 상에 위치되는 렌티큘러 렌즈들, 즉 반 원통 렌즈(semi-cylindrical lens)들의 렌즈 축들과 상기 화소들의 열 방향 사이의 각으로 정의된다.
도4a는 시점들이 서브화소들의 각 행마다 배열된 경우 렌티큘러 렌즈들의 경사각을 나타내는 도면이다. 도4a를 참조하면, 참조번호(70)은 부화소를 나타내고, 참조번호(72)는 빛의 투과를 방지하는 블랙 매트릭스이다. 도시된 바와 같이, 5시점들의 경우, 각행마다 시점 번호들 1~5가 순차적으로 반복되는 적(R), 녹(G), 및 청(B) 부화소들에 반복적으로 위치된다. 인접한 행들에서 동일한 시점 번호들은 동일한 열방향에 인접한 부화소들 상에 있지 않고, 인접한 열 방향들을 따라 위치된다. 그러므로 동일한 시점 번호들을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 직선들은 서로 평행하고 경사져 있다. 도4a에 도시된 바와 같이, 5시점들의 경우 1시점을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 직선 ℓ1, 2시점을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 ℓ2, 3시점을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 직선 ℓ3, 4시점을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 직선 ℓ4, 및 5시점을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 직선 ℓ5는 서로 평행하고 열 라인 CL에 관해 θ의 각을 갖고 있다. 그러므로, 렌티큘러 렌즈들 RE1~RE3의 각각은 5개의 시점들에 대응하는 직선들 ℓ1~ℓ5를 포함해야 한다. 직선 ℓ3는 렌즈 RE1의 렌즈축이 된다. 또한 2D 영상을 디스플레이하기 위해, 액정 렌즈(10)가 렌즈로서 기능하지 않을 때, R, G, 및 B의 부화소들이 각 행들 마다 반복적으로 배열되어야 한다. 한편, 3D 영상을 디스플레이 하기 위하여, 액정렌즈(10)가 렌즈로서 작용할 때, 동일한 시점들을 가지는 직선들 l1~l5의 각각 상의 부화소들의 순차적 배열은 R, G 및 B의 부화소들의 반복적 배열이 되지 않으면 안 된다.
결국 도 4a에 도시된 액정 렌즈(10)의 렌티큘러 렌즈들 RE1~RE3의 경사각 θ는 tan-1 a/b가 된다. 여기에서, a와 b는 각각 각 부화소의 가로길이와 세로길이이다.
도4b는 6시점에서 시점들이 2행마다 배치되는 경우 경사각 θ를 나타내는 도면이다.
도4b에 도시된 바와 같이, 동일한 시점들 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 6개의 직선들 ℓ1~ℓ6이 액정렌즈(10)의 렌티큘러 렌즈들 RE1~RE3의 각각 내에 위치된다. 전술된 바와 같이 6개의 직선들 ℓ1~ℓ6의 각각은 반복되는 R, G, 및 B의 부화소들의 중심들을 지나고, 6개의 직선들 ℓ1~ℓ6은 서로 평행하다. 전술된 바와 같이, 각 행의 부화소들은 R, G 및 B의 부화소들의 반복된 배열을 갖는다. 따라서 직선들 ℓ1~ℓ6의 각각은 열라인 CL과 경사각 θ을 갖는다. 도 4b에 도시된 액정렌즈의 렌티큘러 렌즈들 RE1~RE3의 경사각 θ는 tan-1 a/2b가 된다. 여기에서 a와 b는 각각 각 부화소의 가로길이와 세로길이이다.
도4c는 경사각 θ을 결정하기 위한 일반식을 유도하기 위한 도면을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 동일한 시점 번호 P를 가지는 부화소들(70, 70', 70")의 중심들을 지나는 직선 SL과 부화소들의 열라인 CL사이의 각이 경사각 θ이다. 부화소들(70, 70', 70")이 n개의 행들과 m개의 열들에서 반복적으로 배열되기 때문에, 경사각 θ는 하기 수학식 2를 갖는다.
Figure pat00002
여기서, a와 b는 각각 각 부화소의 가로길이와 세로길이이다.
예를 들어, 도 4a에서, a 대 b의 비, 즉 종횡비(aspect ratio)가 1/3일 경우, m=n=1이므로 е는 약 18.5°가 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 2D 액정 디스플레이 패널로부터 출력된 빛이 액정 렌즈를 투과하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 백라이트 유니트(BLU)(42)로부터 조사된 자연광으로부터 제1 편광축(45)에 평행한 방향(x방향)으로 편광된 빛이 2D 액정 디스플레이 패널(40)을 투과하여 액정 렌즈(10)에 제공된다. 상기 편광된 빛은 상기 패널(40)에 의해 표시되는 영상에 대응된다. 도 4에서 참조번호 4는 빛의 진행 방향을 나타낸다.
그러면 2D 액정 디스플레이 패널(40)으로부터 제공된 편광된 빛은 제1 전극(14) 상에 형성된 제1 배향막(16)으로 입사된 후, 액정층(18) 내 액정 방향자들의 배향 방향을 따라 미리 결정된 경사각도θ로 꼬여진 후, 제2 배향막(26) 및 제2 전극층(24)을 통하여, 제2 편광축(29)을 갖는 제2 편광판(28)을 투과하게 된다. 도 5에서 참조번호 17 및 27은 각각 제1 배향막(16) 및 제2 배향막(26)에 인접한 액정 방향자들의 배열 방향을 나타낸다.
여기서, 2D 액정 디스플레이 패널(40)로부터 제공되는 편광된 2차원 영상의 편광 방향과 제1 배향판(16)의 배향 방향이 동일하다는 점을 주목하여야 한다. 즉, 제1 배향판(16)의 배향 방향이 액정 디스플레이 패널(40)로부터 제공되는 2차원 영상의 편광 방향과 일치하기 때문에, 상기 액정 디스플레이 패널(40)과 제1 배향판(14) 사이에 추가적인 편광판 또는 λ/2 위상차 필름이 필요하지 않게 된다. 결과적으로 상기 액정 렌즈(10)는 1장의 편광판(28)만을 사용하여, 상기 액정 렌즈(10)를 투과하는 빛의 방향을 정확히 조절할 수 있다.
따라서, 종래의 2매의 편광판과 λ/2 위상차 필름을 필요로 하고, 이로 인하여 상당한 빛 손실이 발생하였던 액정 렌즈에 비하여, 상기 디스플레이 장치(1)는 1장의 편광판 만을 사용함으로써 액정 렌즈(10)에 의한 빛 손실을 감소시키고, 영상의 휘도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치(1)는 액정 렌즈(10)에 요구되는 편광판의 수를 감소시킴으로써 그 장치의 제조 공정이 간소화되고, 장치의 두께, 무게 및 가격을 감소시킬 수 있는 이점이 있다. 이로 인하여 경량의 박형 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치(1)를 저렴하게 제조할 수 있다.
도 6a와 b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 전극층들 사이에 전압을 인가하기 전과 후를 각각 나타낸 도면으로서, 액정 렌즈(10)의 두 층의 도전라인들(24-1, 24-2)을 가지는 제2 전극층(24)의 y 방향에 수직한 방향으로 절단된 단면도이다.
도6a는, 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치(1)가 2D 영상을 디스플레이 하는 2D 디스플레이 모드로서, 액정 렌즈(10)의 두 전극층들(14, 24))간에 전압이 인가되지 않은 상태를 나타낸다. 전압 무인가시, 액정층(18)의 액정 방향자들은 초기 수평 배향 상태를 유지한다. 이에 따라, 도 5a의 좌측에서 우측으로의 수평 방향에 걸쳐 액정층(18) 내의 액정 굴절률은 일정한 값을 갖는다. 따라서, 액정층(18)을 투과하는 빛은 그 진행 방향의 변경없이 상기 액정층(18)을 투과한다. 이 경우, 액정 렌즈(10)는 영상 디스플레이 패널(40) 상에서 빛 투과체와 같이 작용한다.
반면, 도 6b는, 상기 디스플레이 장치(1)가 3D 영상을 디스플레이하는 3D 디스플레이 모드로서, 액정 렌즈(10)의 양 전극층들(14, 24))간에 전압이 인가된 상태를 나타낸다. 도 6b에서 우측에서 좌측으로 상기 양 전극층들(14, 24)에 점차적으로 높은 전압들이 인가된 예를 도시하고 있다. 액정이 양의 유전율 이방성을 갖는 경우 그러한 전압들의 인가 시, 배향막들(16,26)에 인접한 액정 방향자들은 초기 배향 상태를 유지하나, 액정층(18)의 우측에 좌측으로 갈수록 액정층(18)의 중앙 부분에 위치한 액정 방향자들이 점점 일어 서게 되며, 맨 좌측에 위치한 액정 방향자들은 거의 수직하게 서게 된다. 이에 따라, 그러한 전압들의 인가 시, 액정층(18) 내의 우측에 좌측으로 갈수록 액정 굴절률이 증가하게 된다. 그러면, 액정층(18)을 통과하는 빛은 상기 액정 굴절률의 차이에 따라 굴절된다. 그러므로, 가장 작은 굴절율을 가지는 우측 부분은 액정 렌즈의 중앙부가 되고 가장 큰 굴절율을 가지는 좌측 부분은 액정 렌즈의 모서리가 된다. 액정이 음의 유전율 이방성을 갖는 경우, 양 전극들(14, 24) 간에 우측에서 좌측으로 점차적으로 높은 전압들이 인가될 때, 우측 부분은 가장 큰 굴절율을 갖고 그것에 의해 액정 렌즈의 모서리가 되고 좌측 부분은 가장 작은 굴절율을 가지며 그것에 의해 액정 렌즈의 중앙부가 된다.
도 6a와 b에서 제1 전극층(14)은 공통 전극층이고, 제2 전극층(24)은2층의 도전 라인들(24-1, 24-2)로 형성된다는 설명이 이루어졌지만, 그 반대로 제1 전극층(14)은 패터닝된 도전 라인들로 형성되고 제2 전극층(24)은 공통전극으로 형성할 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 또한, 도 6a와 b에서 제2 전극층(24)이 복수의 층의 도전 라인들(24-1, 24-2)을 포함하고, 상기 두 층의 도전 라인들(24-1, 24-2)들이 수직 투명한 절연층(25)에 의해 절연되고 지그재그로 배열된 예를 나타내고 있다. 이와 같이, 두 층의 도전 라인들(24-1, 24-2)이 그것들의 인접한 모서리들이 중첩하도록 지그재그로 배열 되면, 더 많은 수의 도전 라인들이 배치될 수 있고, 그것에 의해 인접한 전극라인들간의 간격이 제거될 수 있다. 또한, 도전 라인들의 수가 증가하면, 수평 방향으로 더욱 다양한 전압들이 인가될 수 있고, 이것에 의해 용이하게 원하는 렌즈 타입의 액정 굴절률 분포를 형성할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 그린(GRIN) 렌즈 타입의 액정 렌즈를 나타내는 도면이다.
도 7a를 참조하면, 액정 렌즈(10)는 그린(GRadient INdex: GRIN) 타입으로 이루어질 수 있다. 3D 모드에서, GRIN 타입의 액정 렌즈(10)의 양 전극층들(14, 24)에는, 액정층(18) 내의 액정 굴절률 분포가 전술된 렌티큘러 렌즈의 형상이 되도록, 전압이 인가된다. 이와 같은 GRIN 타입의 액정 렌즈(10)는 빛의 굴절(refraction) 현상을 이용하는 렌즈 효과를 구현한다.
도 7a에 전술된 렌티큘러 렌즈들에 대응하는 다수의 GRIN 렌즈 들이 수평 방향으로 순차적으로 형성되어 있다. 도7b는 도시와 설명의 편의를 위해 하나의 GRIN렌즈를 나타낸 도면이다. E는 GRIN 렌즈의 모서리를 나타내고 C는 GRIN 렌즈의 중앙을 나타낸다.
도 7c는 액정층(18)에서 사용되는 액정이 양의 유전율 이방성을 가지는 경우 도7b에 도시된 GRIN렌즈를 형성하기 위해 두개의 층의 도전라인들(24-1, 24-2)에 인가되는 전압을 나타낸다. 공용 통전극(14)은 접지된다. 렌즈 중앙 C에 있는 도전라인 24-1에 가장 낮은 전압이 인가되고 그것에 의해 가장 낮은 굴절율을 갖는다. 모서리로 갈 때 점진적으로 높은 전압이 인가되고 그것에 의해 굴절률이 점진적으로 높아진다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 존 플레이트(zone plate) 타입의 액정 렌즈를 나타내는 단도면이다. 프레넬 렌즈 유니트들 FLU1~FLU4는 전술된 렌즈 유니트들 RE1~RE4와 같이 열라인 CL과 θ각 만큼 경사지면서 길게 신장함을 유의하여야 한다.
도 8a를 참조하면, 액정 렌즈(10)는 존 플레이트 타입으로 이루어질 수 있다. 존 플레이트는 프레넬 존 플레이트(Fresnel zone plate)라고도 불리우며, 빛의 회절(diffraction) 현상을 이용하여 렌즈 효과(lensing effect)를 구현함에 반해GRIN렌즈는 상기 도 7a의 빛의 굴절(refraction) 현상을 이용하여 렌즈 효과를 구현한다. 이러한 존 플레이트 타입의 액정 렌즈는 본 출원의 출원인에게 양도된 2011년 9월 22일자로 공개된 미국 공개 특허번호 2011/0228181호에 개시되어 있다.
3D 모드에서, 존 플레이트 타입의 액정 렌즈(10)의 양 전극층들(14,24)에는, 액정층(18) 내의 위상 분포가 프레넬 렌즈(Fresnel lense)의 모양이 되도록, 전압이 인가된다.
도 8 a에는 다수의 프레넬 렌즈 FLU1~FLU4이 수평 방향으로 순차적으로 형성되어 있다. 도 8b는 프레넬렌즈들(FLU1~FLU4)중 한 프레넬 렌즈의 위상 분포는 나타내며, 상기 위상 분포는 프레넬 렌즈의 형상을 갖는다. 이와 같은 프레넬 렌즈를 형성하기 위해 제2 전극층(24)의 제1 및 제2 도체라인들(24-1, 24-2)에 인가되는 전압이 도 8c에 나타난다. 한편 제1 또는 하부 전극층(14)에는 접지전압이 인가된다. 도 8b와 c를 참조하면, 액정층(18)에서 사용되는 액정이 양의 유전율 이방성을 갖는 경우, 도체라인들(24-1, 24-2)에 인가되는 전압이 높으면 위상은 작아지고, 도체라인들(24-1, 24-2)에 인가되는 전압이 낮으면 위상은 커진다.
이와 같은 존 플레이트 타입의 액정 렌즈(10)를 통과하는 빛은, 도 8b에서 나타낸 바와 같이, 수평 방향에서 서로 다른 위상 지연(phase delay)을 경험하게 된다. 그리고, 액정 렌즈(10) 내에서 빛의 회절과, 소멸 및 보강 간섭으로 인하여, 시야각에 따라 관찰자(2)에게 서로 다른 화소에 대응하는 빛이 보이게 된다.
이와 같이, 액정 렌즈(10)를 존 플레이트 타입으로 형성할 경우, 액정층(18)의 셀 갭(d)을 현저히 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
예를 들어, 도 7a의 GRIN 렌즈 타입의 액정 렌즈는 셀 갭(d) 수 십 μm 이상이다. 그러나, 도 8a의 존 플레이트 타입의 액정 렌즈(10)는 셀 갭(d)이 수 μm정도로 형성될 수 있다. 예를 들어, 바이너리 타입(Binary Type) 존 플레이트의 경우 1.5~2μm, 4-레벨 타입 존 플레이트의 경우 2~3μm의 두께로 액정 렌즈(10)가 구현될 수 있다.
이와 같이 존 플레이트 타입의 액정 렌즈(10)는 작은 셀 갭(d)으로 형성될 수 있기 때문에 양산에 적합하다. 또한 제1 및 제2 기판들(12,14) 사이의 간격이 작기 때문에 제2 전극층(24)의 도전 라인들의 프린지 필드(fringe field)에 의한 전기장의 왜곡이 적어 액정 방향자의 제어에 유리하고, 이로 인하여 3D 화질을 향상시킬 수 있다.
1 : 디스플레이 장치 2 : 관찰자
10 : 액정 렌즈 12 : 제1기판
14 : 제1전극층 16 : 제1배향막
18 : 렌즈 액정층 22 : 제2기판
24 : 제2전극층 26 : 제2배향막
28 : 제2 편광판 30 : 제1편광축 방향
32 : 제2편광축 방향 40 : 영상 디스플레이 패널
44,46: 기판들 48: 패널 액정층
50,52: 편광판들

Claims (22)

  1. 행들과 열들의 매트릭스 형식으로 배열된 복수의 화소들과, 상기 화소들 상에 위치되고 상기 화소들로부터 출력되는 영상을 제1 편광축에 평행하게 투과하는 제1편광판을 포함하는 2D 영상 디스플레이 패널;
    상기 영상 디스플레이 패널 위에 있는 제1 전극층;
    상기 제1 전극 상에 형성되고 상기 제1 편광축과 평행한 배향방향을 가지는 제1 배향막;
    상기 제1 배향막 위에 형성되며 상기 제1 편광축과 미리 결정된 각도 θ만큼 꼬인 배향방향을 가지는 제2 배향막;
    상기 제1과 제2 배향막들 사이에 충진된 액정을 가지는 액정층;
    상기 제2 배향막 상에 형성된 제2 전극층;
    상기 제2 전극 위에 있고 상기 제1 편광축과 상기 미리 결정된 각도 θ 로 경사진 제2 편광축을 가지는 제2 편광판을 포함함을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소들은 상기 행들과 열들에서 각각 a와 b의 폭들로 반복적으로 배열되고,
    상기 각도는 하기의 식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
    θ = tan-1 (nb/ma)
    여기서, n과 m은 양의 정수이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 중 한 전극층은 복수의 도전 라인들을 포함하고, 상기 복수의 도전 라인들은 서로 평행하고 상기 화소들의 열방향에 관해 상기 θ 각도로 경사짐을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미리 결정된 각도 θ는 예각인 것을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈의 렌즈축과 상기 제2 편광축은 서로 평행함을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈는 그린(GRIN) 렌즈인 것을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈는 프레넬 존 플레이트인 것을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극층은 절연층에 의해 절연된 2층으로 배열된 복수의 도전 라인들을 포함하며, 상기 각각의 도전 라인은 상기 제2 편광축 방향으로 신장함을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 행들에 배열된 화소들의 각각은 적(R), 녹(G), 및 청(B)의 부화소들을 가지며, 3D 디스플레이 모드에서 형성되는 액정 렌즈들의 렌즈축들에 평행한 화소들의 배열은 R, G, 및 B의 부화소들의 반복적 배열임을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배향막의 배향 방향과, 상기 제2 배향막의 배향방향은 θ의 각도만큼 거꾸로 꼬여진 배향임을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 2D영상 디스플레이 패널과 상기 제1 전극 사이에 위치하는 제1 기판;
    상기 제2 전극과 상기 제2 편광판 사이에 위치하는 제2 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 2D영상 디스플레이 패널과 상기 제1 기판 사이에 위치하는 갭 유지 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    3D 디스플레이 모드에서, 상기 제1 전극층과 상기 제1 전극층 사이에 전압이 온되고,
    2D 디스플레이 모드에서, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 전압이 오프되는 것을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 2D영상 디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치.
  15. 렌즈 하부 기판;
    상기 렌즈 하부 기판 상에 형성된 렌즈 하부 전극층;
    상기 렌즈 하부 전극 상에 형성되고 제1 편광축 방향으로 러빙된 제1배향막;
    렌즈 상부 기판;
    상기 렌즈 상부 기판의 하면 상에 형성된 렌즈 상부 전극층;
    상기 렌즈 상판 전극 상에 형성되고 상기 제1 편광축에 미리 결정된 예각 θ로 경사진 방향으로 배향된 제2배향막;
    상기 제1과 제2 배향막들 사이에 충진된 액정을 가지는 액정층;
    상기 렌즈 상부 기판의 상면 상에 형성되고 상기 제1 편광축과 상기 미리 결정된 예각 θ 로 경사진 제2 편광축을 가지는 제2 편광판을 포함하는 액정 렌즈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 렌즈 하부 전극 및 상기 렌즈 상부 전극 중 한 전극은 복수의 도전 라인들을 포함하고, 상기 복수의 도전 라인들은 서로 평행하고 상기 제1 편광축과 상기 θ의 각도로 경사짐을 특징으로 하는 액정 렌즈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈의 렌즈축과 상기 제2 편광축은 서로 평행함을 특징으로 하는 액정 렌즈.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈는 그린(GRIN) 렌즈인 것을 특징으로 하는 액정 렌즈.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈는 프레넬 존 플레이트인 것을 특징으로 하는 액정 렌즈.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 렌즈 상부 전극층은 지그재그로 배열된 2층의 도전 라인들을 포함하며, 상기 각각의 도전 라인은 상기 제2 편광축 방향으로 신장함을 특징으로 하는 액정 렌즈.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 제1 배향막의 배향 방향과, 상기 제2 배향막의 배향방향은 θ각도만큼 거꾸로 꼬여진 배향임을 특징으로 하는 액정 렌즈.
  22. 제15항에 있어서,
    3D 디스플레이 모드에서, 상기 렌즈 하부 전극층과 상기 렌즈 상부 전극층 사이에 전압이 온되고,
    2D 디스플레이 모드에서, 상기 렌즈 하부 전극층과 상기 렌즈 상부 전극층 사이에 전압이 오프되는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈.
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