CN103123426A - 包括屏障单元的图像显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种包括屏障单元的图像显示装置及其制造方法。所述图像显示装置包括：用于显示图像的显示面板；和用于阻挡或透射从所述显示面板发射的图像的屏障单元，其中与所述屏障单元的白色区域相对应地设置用于保持所述屏障单元的单元间隙的图案间隔件，所述白色区域透射从所述显示面板发射的图像。

Description

包括屏障单元的图像显示装置及其制造方法
本申请要求2011年11月17日提交的韩国专利申请No.10-2011-0120284的优先权，在此援引该专利申请作为参考。
技术领域
本发明涉及一种包括屏障单元的图像显示装置及其制造方法，尤其涉及一种能够通过调整屏障单元中间隔件的布置来防止由间隔件导致的光泄漏的包括屏障单元的图像显示装置及制造该图像显示装置的方法。
背景技术
近来，随着信息社会的发展，在各个方面增加了在显示领域中的需求，已提出了能实现3维（3D）图像以及2维（2D）图像的各种图像显示装置。
人根据各种心理和记忆因素以及由于双眼之间的距离导致的双眼视差而感受到图像的深度和立体效果。
利用眼睛的生理因素提供立体效果的3D图像显示方法是立体型显示方法。
立体型显示方法是基于下述立体技术，其中当向彼此之间隔开大约65mm的左、右眼提供包含视差信息的2D相关图像时，大脑组合2D相关图像，以在显示面的前面和后面产生空间信息，由此表现出立体效果。
根据大致形成立体效果的位置，表现立体效果的方法可分为用户佩戴专门眼镜的眼镜型方法、以及在显示面上使用诸如视差屏障或双凸透镜这样的透镜阵列的自动立体方法。
一般来说，与眼镜型方法相比，自动立体方法在3D亮度方面非常出色。
立体图像显示装置包括分别显示左眼图像和右眼图像的显示面板、以及设置于显示面板上方或下方的视区产生单元。最近，正在积极研究这样的立体图像显示装置，因为其可使用户不必使用任何额外部件就可观看3D图像。
视区产生单元可包括透镜阵列，如视差屏障、双凸透镜等。
特别是，在使用屏障单元的情形中，可根据是否施加电压来确定液晶层是否用作屏障。
包括屏障单元的图像显示装置可选择2维（2D）模式和3维（3D）模式。
下文将参照附图描述包括屏障单元的图像显示装置。
图1和2是用于描述根据现有技术在常规的屏障单元20中间隔件的布置的示图。
如图1中所示，常规的屏障单元20包括以彼此面对的方式彼此隔开的第三和第四基板21和29、以及形成在第三和第四基板21和29之间的第二液晶层26。
在第三基板21上形成第一保护层23，在第一保护层23上彼此间隔地形成多个第一电极PXL。在第一电极PXL上形成第二保护层25，在第二保护层25上彼此间隔地形成多个第二电极Vcom。
在第三基板21与第一保护层23之间可形成信号线。
每个第一电极PXL可被形成为与两个相邻的第二电极Vcom之间的空间对应，每个第二电极Vcom可被形成为与两个相邻的第一电极PXL之间的空间对应。
换句话说，第一电极PXL和第二电极Vcom可交替布置。
在第四基板29的下表面上以膜的形式形成第三电极27，在第三和第四基板21和29之间形成第二液晶层26。
此外，在第四基板29与第三电极27之间可形成黑矩阵BM，以覆盖信号线等。
第二液晶层26的液晶分子可根据通过分别施加给第一电极PXL、第二电极Vcom和第三电极27的电压形成的电场而排列。
可分别向第一电极PXL、第二电极Vcom和第三电极27施加第一、第二和第三驱动电压。
施加给屏障单元20的第一、第二和第三驱动电压可为施加给显示面板的像素电压和公共电压的一部分。
通过适当调整第一、第二和第三驱动电压，屏障单元20可用作划分第二液晶层26的入射光以在不同方向上发射所划分的光束的视差屏障。
在常规的屏障单元20中，用于保持单元间隙的球状间隔件BS如图1中所示任意排列。
结果，存在下述问题，即由于形成在第三和第四基板21和29的沉积表面上的台阶高度，单元间隙变得不均匀。
此外，如图2中所示，因为不管屏障单元20的黑色区域Br_B和白色区域Br_W，都布置球状间隔件BS，所以当显示3D图像时，由于球状间隔件BS会产生光泄漏。
当显示3D图像时，屏障单元20分为黑色区域Br_B和白色区域Br_W，其中黑色区域Br_B阻挡从显示面板发射的光，白色区域Br_W透射从显示面板发射的光。
因此，当显示3D图像时，黑色区域Br_B需要完全阻挡光。然而，在常规的屏障单元20中，因为在与黑色区域Br_B对应的区域中布置有球状间隔件BS，所以产生光泄漏。
换句话说，液晶包围球状间隔件BS，并且根据液晶的取向来阻挡或透射从显示面板发射的光。如果取向膜的锚定力由于摩擦工艺期间的物理力而变弱，则由于包围球状间隔件BS的液晶分子的变化等，在黑色区域Br_B中会产生光泄漏。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的图像显示装置。
本发明的一个目的是提供一种能够通过调整屏障单元中间隔件的布置来防止由间隔件导致的光泄漏的图像显示装置。
在下面的描述中将列出本发明的其它特点和优点，这些特点和优点的一部分从下面的描述将是显而易见的，或者可通过本发明的实施领会到。通过说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和获得本发明的这些目的和其他优点。
为了实现这些和其他优点，根据本发明的用途，如在此具体话和概括描述的，提供了一种图像显示装置，包括：用于显示图像的显示面板；和用于阻挡或透射从所述显示面板发射的图像的屏障单元，其中与所述屏障单元的白色区域相对应地设置用于保持所述屏障单元的单元间隙的图案间隔件，所述白色区域透射从所述显示面板发射的图像。
在另一个方面中，提供了一种制造图像显示装置的方法，包括：形成用于显示2维图像或3维图像的显示面板；和形成用于阻挡或透射从所述显示面板发射的图像的屏障单元，其中与所述屏障单元的白色区域相对应地设置用于保持所述屏障单元的单元间隙的图案间隔件，所述白色区域透射从所述显示面板发射的图像。
如上所述，在根据本发明实施方式的包括屏障单元的图像显示装置中，通过调整屏障单元中间隔件的布置以使得间隔件与屏障单元的白色区域（透射区域）相对应地布置，可减少由间隔件导致的光泄漏。
结果，可减小3D串扰，由此提高了3D图像的质量。
应当理解，本发明前面的大致描述和下面的详细描述都是例示性的和解释性的，意在对要求保护的本发明提供进一步的解释。
附图说明
给本发明提供进一步理解并组成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1和2是用于描述根据现有技术在常规的屏障单元20中间隔件的布置的示图；
图3是示意性显示根据本发明实施方式的图像显示装置的示图；
图4显示了根据本发明实施方式的图像显示装置中的显示面板和屏障单元；
图5是用于描述在根据本发明实施方式的图像显示装置中的3维（3D）图像模式的示图；
图6和7是用于描述在根据本发明实施方式的屏障单元中间隔件的布置的示图；
图8A到8E是用于描述制造根据本发明实施方式的屏障单元的第三基板的工艺的示图；以及
图9A到9C是用于描述制造根据本发明实施方式的屏障单元的第四基板的工艺的示图。
具体实施方式
现在详细描述本发明的优选实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。
图3是示意性显示根据本发明实施方式的图像显示装置100的示图，图4显示了根据本发明实施方式的图像显示装置100中的显示面板110和屏障单元（barrier cell）120，图5是用于描述在根据本发明实施方式的图像显示装置100中的3维（3D）图像模式的示图。
如图3和4中所示，图像显示装置100可包括用于显示图像的显示面板110和用于阻挡或透射从显示面板110发射的图像（即图像信号）的屏障单元120等。
显示面板110可包括以彼此面对的方式彼此隔开的第一和第二基板111和119、以及形成在第一和第二基板111和119之间的液晶层116。
显示面板110可包括显示左眼图像的左眼水平像素行（未示出）Hl和显示右眼图像的右眼水平像素行（未示出）Hr。
在左眼和右眼水平像素行Hl和Hr的每一个中，依次布置红色、绿色和蓝色子像素区域（R，G，B），左眼水平像素行Hl和右眼水平像素行Hr可在显示面板110的垂直方向（列方向）上交替排列。
尽管图中未示出，但在第一基板111上可形成彼此交叉以界定子像素区域的栅极线（未示出）和数据线（未示出）、以及与栅极线和数据线连接的薄膜晶体管（未示出）。
此外，在第一基板111上可形成与薄膜晶体管连接并设置在像素区域（未示出）中的像素电极（未示出）等。
此外，在第二基板119上形成多个红色、绿色和蓝色滤色器（未示出）、多个黑矩阵（未示出）等。
在显示面板110中，通过施加给像素电极的数据电压形成电场，从而第一液晶层116的液晶分子的取向改变，以调整光透射率，由此显示图像。
屏障单元120可包括第三和第四基板121和129、以及形成在第三和第四基板121和129之间的第二液晶层126。优选地，屏障单元还可包括设置在第三基板上且彼此隔开的多个第一电极和多个第二电极、以及设置在第四基板上的第三电极和图案间隔件，这将在后文详细描述。
在第三基板121上形成第一保护层123，在第一保护层123上彼此间隔地形成多个第一电极PXL。在第一电极PXL上形成第二保护层125，在第二保护层125上彼此间隔地形成多个第二电极Vcom。
每个第一电极PXL被形成为与两个相邻的第二电极Vcom之间的空间对应，每个第二电极Vcom被形成为与两个相邻的第一电极PXL之间的空间对应。
换句话说，第一电极PXL和第二电极Vcom可交替布置。
然而，多个第一电极PXL和多个第二电极Vcom可彼此间隔地布置在同一层上（即在第三基板121上）。在这种情形中，第一电极PXL和第二电极Vcom同样可以交替布置。
在第四基板129的下表面上以膜的形式形成第三电极127，在第三基板121与第四基板129之间形成第二液晶层126。
第二液晶层126的液晶分子可根据通过分别施加给第一电极PXL、第二电极Vcom和第三电极127的电压形成的电场而排列。
可分别向第一电极PXL、第二电极Vcom和第三电极127施加第一、第二和第三驱动电压。
施加给屏障单元120的第一、第二和第三驱动电压可为施加给显示面板110的像素电压和公共电压的一部分。
通过适当调整第一、第二和第三驱动电压，屏障单元120可用作划分第二液晶层126的入射光以在不同方向上发射所划分的光束的视差屏障。
例如，与第一电极PXL对应的区域可变成不改变液晶分子的取向而透射光的白色区域（图1的Br_W），与第二电极Vcom对应的区域可变成通过改变液晶分子的取向而阻挡光的黑色区域（图1的Br_B）。
显示面板驱动器130使用图像信号RGB、垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE、时钟信号CLK等产生栅极控制信号和数据信号，并将栅极控制信号和数据信号传输给显示面板110。
显示面板驱动器130可安装在印刷电路板（PCB）上。
屏障驱动器140使用接口信号产生屏障驱动信号，并将屏障驱动信号传输给屏障单元120。
接口信号是用于以串行接口协议，如I2C进行数据传输的信号，I2C配置有时钟信号SCL和数据信号SDA。
屏障驱动器140以集成电路（IC）的形式构成并安装在PCB上。
系统单元150向显示面板驱动器130传输图像信号RGB、垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和时钟信号CLK，系统单元150还产生接口信号，以将接口信号传输给屏障驱动器140。系统单元150可以是TV系统或图形卡。
图像显示装置100可控制显示面板110和屏障单元120以2D图像模式或3D图像模式操作。
例如，在2D图像模式中，显示面板110显示2D图像，屏障单元120透射2D图像，从而图像显示装置100显示2D图像。
详细地说，在2D图像模式中，分别施加给屏障单元120的第一电极PXL、第二电极Vcom和第三电极127的第一、第二和第三驱动电压基本不具有电压差。
例如，在2D图像模式中，第一、第二和第三驱动电压可为相同的电压。
结果，因为在屏障单元120中没有形成电场，所以在第二液晶层126中的液晶分子的取向没有变化。
因此，从显示面板110发射的图像透过屏障单元120，从而用户可识别到2D图像。
同时，在3D图像模式中，图像显示装置100使用双眼视差实现3D图像。
为了使用双眼视差实现3D图像，从显示面板110发射的左眼图像L和右眼图像R需要分离地传输给观看者的的左眼和右眼。
因此，在3D图像模式中，从显示面板110发射的图像由屏障单元120阻挡或透射，以分离左眼图像与右眼图像。
换句话说，包括屏障单元120的图像显示装置100通过屏障单元120阻挡或透射从显示面板110发射的部分图像，以分离左眼图像L与右眼图像R，并分别将左眼图像L和右眼图像R传输到不同的视区。
也就是说，如图5中所示，通过屏障单元120的黑色区域阻挡朝向观看者的左眼发射的右眼图像R和朝向观看者的右眼发射的左眼图像L。
此外，通过屏障单元120的白色区域透射朝向观看者的左眼发射的左眼图像L和朝向观看者的右眼发射的右眼图像R。
这样，从显示面板110输出的图像被屏障单元120阻挡或透射，从而左眼图像L传输到观看者的左眼，右眼图像R传输到观看者的右眼。
详细地说，在3D图像模式中，在分别施加给第一电极PXL、第二电极Vcom和第三电极的第一、第二和第三驱动电压之间可具有电压差。
例如，因为施加给第一电极PXL的第一驱动电压与施加给第三电极127的第三驱动电压相同，所以在第一电极PXL与第三电极127之间基本上不具有电压差，从而与第一电极PXL对应的液晶分子的取向没有变化。
同时，因为施加给第二电极Vcom的第二驱动电压不同于施加给第三电极127的第三驱动电压，所以在第二电极Vcom与第三电极127之间具有电压差，从而与第二电极Vcom对应的液晶分子的取向发生变化。
结果，在屏障单元120中，阻挡光的黑色区域和透射光的白色区域交替布置。
因此，屏障单元120在黑色区域中阻挡一部分图像，以分离左眼图像与右眼图像，并通过白色区域分别将左眼图像和右眼图像传输到不同的视区。
观看者通过双眼视差将观看者左眼和右眼的左眼图像和右眼图像识别为3D图像。
图6和7是用于描述在根据本发明实施方式的屏障单元120中间隔件的布置的示图。
如图6中所示，屏障单元120可包括第三基板121、第四基板129和形成在第三基板121与第四基板129之间的第二液晶层126。
在第一基板121上形成第一保护层123，在第一保护层123上彼此间隔地形成多个第一电极PXL。在第一电极PXL上形成第二保护层125，在第二保护层125上彼此间隔地形成多个第二电极Vcom。
在第三基板121与第一保护层123之间形成信号线，在第四基板129与第三电极127之间可形成黑矩阵BM以覆盖信号线等。
此外，在屏障单元120中，形成多个图案间隔件CS，以保持单元间隙。
在常规的屏障单元中，因为不管屏障单元的黑色区域Br_B和白色区域Br_W，都布置用于保持单元间隙的球状间隔件BS，所以当实现3D图像时，由于球状间隔件BS会产生光泄漏。
然而，在根据本发明实施方式的屏障单元120中，如图6和7中所示，图案间隔件CS可布置在与第一电极PXL相对应的透射光（即透射从显示面板发射的图像）的白色区域Br_W中。
也就是说，在屏障单元120中，因为与白色区域Br_W相对应地布置图案间隔件CS，而没有图案间隔件CS与黑色区域Br_B相对应地布置，所以可减少由黑色区域Br_B中的图案间隔件CS导致的光泄漏。
结果，因为屏障单元120可防止由图案间隔件CS导致的光泄漏，所以可减小3D串扰，由此提高了3D图像的质量。
图8A到8E是用于描述制造根据本发明实施方式的屏障单元120的第三基板121的工艺的示图。
首先，如图8A中所示，可通过第一掩模工艺在作为透明基板的第三基板121上形成第一和第二信号线，通过第一和第二信号线提供用于驱动屏障单元120的驱动电压。
第一和第二信号线可形成在屏障单元120的边缘部分上。第一和第二信号线可由钼（Mo）形成，且第一和第二信号线可以以
Figure BDA00002416639800091
的厚度形成。
然后，如图8B中所示，可在第一和第二信号线上形成第一保护层123，以使第一和第二信号线与第一电极PXL隔离。
接着，如图8C中所示，可通过第二掩模工艺在第一保护层123上形成第一电极PXL。
此时，第一电极PXL可通过第一接触孔与用于提供第一驱动电压的第一信号线连接。
然后，如图8D中所示，可在第一电极PXL上形成第二保护层125，以使第一电极PXL与第二电极Vcom隔离，也即在第一电极PXL与第二电极Vcom之间具有第二保护层125。
可在不形成第二保护层125的条件下将第二电极Vcom形成在与第一电极PXL相同的层上（即，在第一保护层123上），并使得第一电极PXL和第二电极Vcom彼此隔开布置。在这种情形中，第一电极PXL和第二电极Vcom可交替形成。
然后，如图8E中所示，可通过第三掩模工艺在第二保护层125上形成第二电极Vcom。
第二电极Vcom可通过第二接触孔与用于提供第二驱动电压的第二信号线连接。
图9A到9C是用于描述制造根据本发明实施方式的屏障单元120的第四基板129的工艺的示图。
如图9A中所示，可通过第四掩模工艺在作为透明基板的第四基板上与信号线相对应地形成黑矩阵BM。
然后，如图9B中所示，可在黑矩阵BM上形成第三电极127。
第三电极127可由氧化铟锡（ITO）形成，并且可以以膜的形式形成。
接着，如图9C中所示，可通过第五掩模工艺形成图案间隔件CS。
每个图案间隔件CS的形状可以为梯形，且每个图案间隔件CS以3.9μm的高度形成。
此时，通过适当调整第五掩模，优选地，可以与屏障单元120的第三基板121中的第一电极PXL相对应地形成图案间隔件CS。
结果，在屏障单元120中，图案间隔件CS可布置在与第一电极PXL相对应的透射光的白色区域Br_W中。
也就是说，在屏障单元120中，因为与白色区域Br_W相对应地布置图案间隔件CS，而没有图案间隔件CS与黑色区域Br_B相对应地布置，所以可减少由黑色区域Br_B中的图案间隔件CS导致的光泄漏。
因此，在屏障单元120中，可防止由于图案间隔件CS导致的光泄漏并可减小3D串扰，由此提高了3D图像的质量。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在本发明的显示装置中可进行各种修改和变化，这对于所属领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求书范围及其等效范围内的对本发明的所有修改和变化。

Claims (7)

1.一种图像显示装置，包括：
用于显示图像的显示面板；和
用于阻挡或透射从所述显示面板发射的图像的屏障单元，
其中与所述屏障单元的白色区域相对应地设置用于保持所述屏障单元的单元间隙的图案间隔件，所述白色区域透射从所述显示面板发射的图像。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述屏障单元包括：彼此隔开且彼此面对的第三基板和第四基板；在所述第三基板与第四基板之间的第二液晶层；设置在所述第三基板上且彼此隔开的多个第一电极和多个第二电极；以及设置在所述第四基板上的第三电极和所述图案间隔件。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述白色区域对应于所述多个第一电极。
4.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述多个第一电极和所述多个第二电极设置在不同的层上，在所述多个第一电极与所述多个第二电极之间具有保护层。
5.一种制造图像显示装置的方法，包括：
形成用于显示2维图像或3维图像的显示面板；和
形成用于阻挡或透射从所述显示面板发射的图像的屏障单元，
其中与所述屏障单元的白色区域相对应地设置用于保持所述屏障单元的单元间隙的图案间隔件，所述白色区域透射从所述显示面板发射的图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述屏障单元的第三基板中，在同一层上或在不同层上形成彼此隔开的多个第一电极和多个第二电极。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述白色区域对应于所述多个第一电极。
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