KR100456068B1 - 입체 영상 액정 표시 장치 및 그것의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
개시된 입체 영상 액정 표시 장치 및 그것의 제조 방법은, 제1편광판이 구비된 제1기판; 제2편광판이 구비된 제2기판; 제1기판과 제2기판 사이에 충진된 액정셀; 및 제2편광판의 편광축과 일치되는 광축을 구비하여 제2편광판을 통하여 출사되는 편광이 투사되는 제1영역과 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 광축을 구비하여 제2편광판을 통하여 출사되는 편광의 편광축이 회절되는 제2영역을 포함하고 각기 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 제1리타더와 제2리타더가 적층되어 형성되는 리타더부를 포함하여 구성되며, 그것을 제조하는 방법을 제공한다.
이와 같은 구성의 입체 영상 액정 표시 장치 및 그것의 제조 방법은 적층된 구조의 리타더부가 액정 표시 장치의 편광판에서 출사되는 빨강색, 초록색 및 파란색 파장의 편광을 고르게 회절시켜 완벽한 선편광상태로 최종 출사되게 하기 때문에, 좌우화면이 완벽하게 분리되어 입체 영상이 선명해지게 하는 효과를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 입체 영상 액정 표시 장치 및 그것의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 리타더가 적층된 리타더부를 포함하여 구성되는 입체영상 액정 표시 장치 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치가 응용되는 평판 디스플레이는 무게가 가볍고 얇으며, 대면적화가 가능한 특징이 있기 때문에 기존의 브라운관을 점차 대체해 나가고 있다. 이러한 평판 디스플레이 가운데, 특히 액정 디스플레이 장치는 휴대가 간편하고 전력소모가 적다는 이점으로 시장을 주도하고 있으며, 계산기나 노트북 컴퓨터 등의 용도에서 벽걸이 텔레비전 및 고선명 텔레비전 등으로 그 응용 범위가 확장되고 있다.
근래에 들어 액정 표시 장치는 입체 영상 표시 장치로서 관심의 대상이 되고 있다. 입체 영상의 원리는 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 서로 다른 별도의 영상이 전달되면, 망막을 통하여 뇌로 전달되는 과정에서 서로 융합되어 3차원 영상으로 인식되는 양안 시차를 이용하는 것인데, 편광 안경(polarizer glasses)이나 액정 셔터 안경 착용 여부, 입체표시방식, 시점(view point), 시스템의 구성 및 관찰 조건에 따라 다양하게 분류될 수 있다.
이와 같은 입체 영상 표시를 위해 사용되는 종래 입체 영상 액정 표시 장치의 예는 국내 특허 공개 제2002-0077734호(입체 영상 표시 장치)에 개시된 바 있다.
국내 특허 공개 제2002-0077734호(입체 영상 표시 장치)에 개시된 입체 영상표시 장치는 좌우 영상 신호를 고속의 동기 신호와 더불어 송출하면, 액정 셔터 안경의 표시부가 고속의 동기 신호에 의하여 좌우 화면을 교호(交互)하여 영상을 디스플레이하고, 디스플레이 된 영상이 좌우양안으로 전달됨으로서 입체 영상으로 인식되게 된다.
그러나, 이러한 입체 영상 표시 장치는, 화면의 펄럭거림(flicker) 없는 입체 영상을 제공하기 위해서 좌우 화면을 교호하는 디스플레이 속도가 100Hz 이상의 고속이어야 하고, 이를 위해 촬영단계에서부터 입체영상을 고속 촬영하여야 하므로 이를 수행하기 위한 장치가 고가이게 되며, 또한, 액정 셔터의 개폐 속도가 좌우 화면을 교호하는 디스플레이 속도에 미치지 못하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 편광 안경을 착용하는 방식은 편광축(polarizer axis)이 서로 90도를 이루는 편광 안경의 양안에 입체 영상 표시 장치의 편광판을 통하여 양안의 편광축에 각각 평행한 편광을 제공함으로서 이루어 질 수 있다.
국내 특허 공개 제2002-0071541호(“입체 영상 액정 표시 장치”)에 개시된 입체 영상 액정 표시 장치는 편광 안경을 착용하는 방식으로, 도 1에 개시된 바와 같은 구조를 가진다.
도 1은 종래의 입체 영상 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 도면을 참조하면, 일면에 어레이배선과 스위칭소자와 화소전극이 형성된 제1기판(112), 상기 제1기판(112)의 타면에 구성된 제1편광판(120)과, 상기 제1기판(112) 중 화소전극이 구성된 면과 마주보는 면에 투과축이 서로 수직하게 구성된 다수의 제1편광영역(G)과 제2편광영역(H)으로 정의된 고분자 액정필름(104)과 제2편광판(106)과 컬러필터(108)와 공통전극(111)이 순차적으로 적층된 제2기판(102)과 상기 제1기판(112)과 제2기판(102) 사이에 충진 된 액정셀(116)을 포함하여 구성된다.
도 2는 종래의 입체 영상 표시 장치의 하부 기판의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도면을 참조하면, 제1기판(112)에는 주사 신호를 인가하는 게이트 배선(130)과, 게이트 배선(130)에 수직하는 방향으로 교차하며 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(132), 게이트 배선(130)과 데이터 배선(132)의 교차부분에 위치하는 박막 트랜지스터(T)가 일정간격으로 배치되어 구성된다.
박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(130)의 주사 신호를 입력받는 게이트 전극(134)과 게이트 전극(134)의 측부에 위치하여 데이터 배선(132)의 데이터 신호를 입력받는 소스 전극(136)과 소스 전극(136)에 일정한 간격을 두고 형성된 드레인 전극(138)으로 구성된다.
화소영역(P) 상에는 드레인 전극(138)으로부터 데이터 신호를 입력받아 다수개의 액정(116)을 구동하는 화소전극(140)이 구비된다. 제1기판(112)의 일측면, 즉 박막 트랜지스터(T)가 형성되는 반대면에 제1편광판(120)이 형성되고, 제1편광판(120)의 하부에 광원의 광을 반사하는 백라이트(122)가 구성된다.
여기에서, 게이트 전극(134), 소스전극(136), 드레인 전극(138) 및 게이트전극(134) 상부의 액티브 층(도시되지 않음)은 스위칭 소자로 동작하며, 게이트 배선(130)과 데이터 배선(132)은 어레이 배선이 된다.
제 2기판(102)에 형성되는 고분자 액정 필름(104)은, 고분자 용매에 헤리컬트위스팅 파워(helical twisting power)를 갖는 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 첨가한 합성 고분자 물질이 러빙(rubbing)된 배향막에 스핀 코팅 또는 롤코팅 방식으로 도포되어 형성된다.
고분자 액정 필름(104)은 투과영역과 차단영역으로 정의된 마스크를 이용하여 빛의 노출에 의해 고분자 액정 필름(104)을 구성하는 액정분자의 비틀림각(twist angle)을 제어하여 제1편광영역(G)과 제2편광영역(H)으로 형성된다. 제1편광영역(G)에 대응하는 고분자 액정 필름(104)의 투과축은 제2편광영역(H)에 대응하는 고분자 액정 필름(104)의 투과축에 수직하게 구성 된다
고분자 액정 필름(104) 상부에 선형 편광판(106)이 구성되고, 선형 편광판(106) 상부에 컬러필터(108)가 형성되며, 컬러필터(108) 상부에 평탄화 막(110)이 형성되며, 평탄화 막(110) 상에 투명한 공통 전극(111)이 형성된다.
상기와 같은 구성으로 형성된 제1기판(112)과 제2기판(102)을 소정의 방법으로 합착하면 종래의 입체 영상 액정 표시 장치가 이루어진다.
그러나, 이러한 입체 영상 액정 표시 장치는 편광판을 통과하는 광의 파장에 따라 편광상태가 서로 달라, 좌우화면이 명확하게 분리 되지 않고 혼합됨으로써 전체적으로 입체 영상이 선명하지 못한 문제점이 있다.
즉, 입체 영상 액정 표시 장치에 부착된 선편광판을 통과한 광은 빛의 3원색인 빨강, 초록, 파랑의 3개의 파장으로 형성되는데, 고분자 액정 필름을 통과하면서 빨강, 초록, 파랑의 3가지 광이 각각 서로 다른 편광상태를 갖게 되는 것이다. 이로 인하여 입체감이 떨어질 뿐 만 아니라 편광 안경을 착용하는 사용자의 눈이쉽게 피로를 느끼게 된다.
또한, 고분자 액정 필름을 구성하는 콜레스테릭(cholesteric) 액정의 피치가 온도에 따라 변하게 되어 편광 특성이 변하게 되며, 특히 고온의 환경에서 사용할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 상기한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 입체 영상 액정 표시 장치 및 그것의 제조 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 리타더가 적층된 리타더부를 포함하여 구성되는 입체영상 액정 표시 장치 및 그것의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 비접촉식 광배향 처리에 의해, 편광이 투과되는 제1영역과 편광의 편광축이 회절되는 제2영역의 패턴이 형성되는 리타더를 포함하는 입체 영상 액정 표시 장치 및 그것의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 입체 영상 표시 장치의 개략적인 단면도.
도 2는 도 1의 종래의 입체 영상 표시 장치의 하부 기판의 일부를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치의 주요 부분 분해 사시도.
도 4는 도 3의 입체 영상 액정 표시 장치의 주요 부분 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
200... 액정 표시 장치 210... 제1편광판
220... 액정 230... 제2편광판
300... 리타더부 310... 기판
320... 제1리타더 322... 제1배향막
324... 제1고분자 액정 330... 제2리타더
332... 제2배향막 334... 제2고분자 액정
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일면에 어레이 배선, 스위칭 소자 및 화소전극이 형성되고, 타면에 제1편광판이 구비된 제1기판; 일면에 컬러필터, 공통전극이 적층되고, 타면에 제2편광판이 구비된 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 충진된 액정셀; 및 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 광축을 구비하여 제2편광판을 통하여 출사되는 편광이 투사되는 제1영역과 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 광축을 구비하여 제2편광판을 통하여 출사되는 편광의 편광축이 회절되는 제2영역을 포함하고 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 제1리타더와 제2리타더가 적층되어 형성되는 리타더부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제1리타더의 제2영역에서 상기 소정의 각은 67.5도이고, 상기 제2리타더의 제2영역에서 상기 소정의 각은 22.5도인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1리타더와 제2리타더의 제1영역과 제2영역은 상기 액정셀의 열단위로 교번되게 배열된 스트라이프 타입 또는 상기 액정셀의 수평 및 수직 방향으로 배열된 모자이크 타입 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1리타더와 제2리타더는, 배향처리에 의한 표면배향방향성이 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 제1영역 형성부와 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역 형성부로 정의되는 배향막 위에 광가교성 고분자 액정이 코팅되어 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배향처리는 편광방향, 조사방향 및 조사각도 중 적어도 하나가 조절되는 광 조사(照射)에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치의 제조 방법은, 제1기판의 일면에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선이 형성하고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차영역에 스위칭 소자를 형성한 다음, 상기 스위칭 소자와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계; 제2기판의 일면에 컬러필터와 공통전극을 적층하고, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 액정셀을 충진하는 단계; 상기 제1기판의 타면에 제1편광판을 형성하고, 상기 제2기판의 타면에 제2편광판을 형성하는 단계; 제3기판 위에 제1배향막을 형성하고, 상기 제1배향막의 표면배향방향성이 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 제1영역 형성부와 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역 형성부로 정의되도록 상기 제1배향막을 배향 처리하는 단계; 상기 제1배향막 위에 제1고분자 액정을 코팅하고, 코팅된 고분자 액정에 광을 조사하여 제1고분자액정필름을 형성하는 단계; 상기 제1고분자액정필름 위에 제2배향막을 형성하고, 상기 제2배향막의 표면배향방향성이 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 제1영역 형성부와 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역 형성부로 정의되도록 상기 제2배향막을 배향 처리하는 단계; 상기 제2배향막 위에 제2고분자 액정을 코팅하고, 코팅된 고분자 액정에 광을 조사하여 제2고분자 액정필름을 형성하는 단계; 및 상기 제2기판과 상기 제3기판을 결합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치의 제조 방법은, 제1기판의 일면에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차영역에 스위칭 소자를 형성한 다음, 상기 스위칭 소자와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계; 제2기판의 일면에 컬러필터와 공통전극을 적층하고, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 액정셀을 충진하는 단계; 상기 제1기판의 타면에 제1편광판을 형성하고, 상기 제2기판의 타면에 제2편광판을 형성하는 단계; 상기 제2편광판 위에 제2배향막을 형성하고, 제2배향막의 표면배향방향성이 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 제1영역 형성부와 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역 형성부로 정의되도록 상기 제2배향막을 배향 처리하는 단계; 상기 제2배향막 위에 제2고분자 액정을 코팅하고, 코팅된 제2고분자 액정에 광을 조사하여 제2고분자액정필름을 형성하는 단계; 상기 제2고분자액정필름 위에 제1배향막을 코팅하고, 제1배향막의 표면배향방향성이 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 제1영역 형성부와 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역 형성부로 정의되도록 상기 제1배향막을 배향 처리하는 단계; 및 상기 제1배향막 위에 제1고분자 액정을 코팅하고, 코팅된 제1고분자 액정에 광을 조사하여 제1고분자액정필름을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제1배향막의 제2영역 형성부에서, 상기 소정의 각은 67.5도이고, 상기 제2배향막의 제2영역 형성부에서, 상기 소정의 각은 22.5도인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1배향막의 제2영역 형성부와 제2배향막의 제2영역 형성부는 상기 액정셀의 열단위로 교번되게 배열된 스트라이프 타입 또는 상기 액정셀의 수평 및 수직 방향으로 배열된 모자이크 타입 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1배향막과 제2배향막의 배향처리는 편광방향, 조사방향 및 조사각도 중 적어도 하나가 조절되는 광 조사(照射)에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치의 주요 부분 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 입체 영상 액정 표시 장치의 주요 부분 단면도이다.
도3 및 도4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치는 일면에 어레이 배선, 스위칭 소자 및 화소전극이 형성되고, 타면에 제1편광판(210)이 구비된 제1기판; 일면에 컬러필터, 공통전극이 적층되고, 타면에 제2편광판(220)이 구비된 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 충진된 액정셀(230) 및 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 제1리타더(320)와 제2리타더(330)가 적층되어 형성되는 리타더부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1기판, 제2기판 및 제2기판과 제2기판 사이에 충진된 액정셀(230)을 포함하여 구성되는 액정 표시 장치(200)는 종래의 공지된 제조 기술에 의하여 구현될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 리타더부(300)는 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치에 있어서 가장 핵심이 되는 부분으로, 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 제1리타더(320)와 제2리타더(330)가 적층되어 형성될 수 있다.
상기 제1리타더(320)와 제2리타더(330)는, 제2편광판(220)의 편광축과 일치되는 광축을 구비하여 제2편광판(220)을 통하여 출사되는 편광이 투사(회절 없이 통과)되는 제1영역(F)과 제2편광판(220)의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 광축을 구비하여 제2편광판(220)을 통하여 출사되는 편광의 편광축이 회절되는 제2영역(S)을 포함하는 것이 바람직하다.
다시 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치에 있어서 리타더부(300)는 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 2장의 리타더(320,330)가 적층되어 전체적으로 1/2파장의 위상지연 특성을 가지게 된다.
이러한, 적층 구조를 가지는 리타더부(300)는 종래의 1/2파장의 위상지연 특성을 가지는 단일 구조의 리타더에서 발생되는 문제점을 제거한다. 즉, 종래의 1/2파장의 위상지연 특성을 가지는 단일 구조의 리타더는 빨강색, 초록색, 파랑색의 파장을 가지는 편광을 골고루 회절시키지 못하여 좌우 화면이 명확하게 분리되지 못하였다.
이는 종래의 리타더에 있어서, 초록색광의 경우에는 선형편광으로 회절되지만, 빨강색광과 파랑색광은 회절된 후 완전한 선형편광이 아닌 부분적으로 타원편광으로 변형되기 때문에 발생하는 것이다.
그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치에 있어서와 같이 적층된 구조를 가지는 리타더부(300)는 적층된 리타더를 통하여 빨강색, 초록색, 파랑색의 파장을 가지는 편광이 적어도 2회 이상 회절되어, 편광의 파장에 관계없이 편광이 골고루 회절되게 되어, 결과적으로 리타더부(300)를 통과한 후, 빨강색, 초록색, 파랑색의 파장을 가지는 편광 모두가 일치된 선편광의 특성을 가지게 되는 것이다.
이하, 상기 리타더부(300)는 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 제1리타더(320)와 제2리타더(330)가 적층되어 전체적으로 1/2파장의 위상지연 특성을 가지는 경우를 예시하여 그 제조 방법을 설명한다.
그러나, 본 발명의 사상은 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 제1리타더(320)와 제2리타더(330)가 적층된 리타더부(300)의 예시에 한정되지 아니하며, 위상지연 특성을 가진 복수의 리타더가 적층된 리타더부에 의하여 편광 특성이 향상되는 다양한 입체 영상 액정 표시 장치 및 그것을 제조하는 방법에 미침은 당업자에 있어서 자명하다.
두께 0.7mm 내외의 유리나 투명 필름 등의 투명 기판(310)위에 액정 배향 물질을 코팅하여 제1배향막(322)을 형성한다.
액정 배향 물질은 디스펜싱 코딩, 롤 코팅 또는 그라비아 코팅 방법을 통하여 20내지100nm의 두께로 코팅될 수 있으며, 특히 사이크로펜타논과 같은 용매에 용해되어 0.2um의 포아 사이즈(pore size)로 필터링 되어 약 1500rpm으로 스핀코팅(spin coating)한다. 코팅된 액정 배향 물질은 100 ± 5 ℃에서 20내지 40분간 열처리 된다.
그리고, 패턴 마스크 또는 포토 마스크(photo mask)를 이용하여, 제1배향막(322)의 표면 배향 방향성이 제2편광판(220)의 편광축과 일치되는 제1영역(F) 형성부와 제2편광판(220)의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역(S) 형성부로 정의되도록, 제1배향막(322)을 배향처리한다.
배향처리는 러빙(rubbing) 방식, 이온빔 또는 플라즈마 빔을 이용한 방식에 의하여 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 편광(偏光)을 이용한 광 배향 처리방식에 의해 이루어질 수 있다.
광 배향 처리방식을 좀 더 상세하게 설명한다. 먼저, 특정 방향으로 편광된 자외선(UV: Ultra Violet) 또는 가시광선을 제1배향막(322)에 조사(照射)한다. 여기에서, 특정 방향은 광배향처리 후 배향방향이 제2평광판(220)의 편광축과 일치되도록 할 수 있는 방향인 것이 바람직하다,
따라서, 제1배향막(322)은, 제1배향막(322)의 배향처리방향이 제2평광판(220)의 편광축과 일치되도록, 수평 배향처리 된다.
다음은 패턴 마스크 또는 포토 마스크를 이용하여, 제1배향막(322)의 제2영역(F) 형성부가 형성될 부분에 특정 방향으로 편광된 자외선(UV: Ultra Violet) 또는 가시광선을 조사(照射)한다. 여기에서, 특정 방향은 광배향처리 후 배향방향이 제2편광판(220)의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각을 가지도록 할 수 있는 방향인 것이 바람직하다.
따라서, 제1배향막(322)의 제2영역(S) 형성부는, 배향처리방향이 제2편광판(220)의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각을 가지도록 배향처리 됨과 동시에, 마스크에 의하여 편광에 노출되지 않은 부분은 제1영역(F) 형성부로 정의되게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치 제조방법의 배향막의 표면처리방법에 따르면, 종래의 표면 처리 공정과는 달리 비접촉식 표면처리공정으로 제1영역(F) 형성부와 제2영역(S) 형성부로 구분되는 패턴을 형성할 수 있게 되어, 접촉식 표면 처리방법에서 발생하는 배향막의 흠집(표면 scratch) 등의 문제가해결됨으로서, 결과적으로 입체 영상 액정 표시 장치의 영상 품질을 향상 시켜 주는 효과가 있다.
다음은 패턴이 형성된 제1배향막(322)에 광반응성 제1고분자 액정을 코팅하여 제1고분자액정필름(324)을 형성한다. 제1고분자 액정은 광에 의해 가교되어 고상화되는 광반응성 고분자 액정으로서, 광학 이방성에 의해 광위상 변조 특성을 가지는 네마틱(nematic) 액정일 수 있다.
제1고분자 액정은 PGMEA와 같은 용매에 희석하여 박막 형성에 사용되는 스핀코팅, 디스펜싱 코팅 및 롤코팅 중 어느 하나의 방법으로 코팅될 수 있다. 고분자 액정의 두께는 위상변조의 특성을 좌우하므로 정밀한 조절이 요구되는 팩터(factor)로서, 가시광의 중심파장 /(고분자 액정의 이방성 x 4)의 값으로 대략적으로 결정되며, 최적화된 공정으로부터 얻어지는 실험 데이터에 따라 적의 적절히 조절될 수 있다. 바람직하게는 고분자 액정의 두께는 약 1um일 수 있다.
다음은 상기 제1고분자 액정에 광을 조사하여 가교한다. 조사되는 광은 고분자 액정이 배향막(322)에 형성된 제1영역(F) 형성부와 제2영역(S) 형성부의 패턴에 따라서 배열될 수 있도록, 약 230내지 400nm의 자외선(ultraviolet)을 편광 시킨 광일 수 있다. 조사량은 약 0.5내지 10 joule/cm 의 범위 내인 것이 바람직하다. 이로써 제1리타더(320)가 형성된다.
다음은, 제1리타더(320)의 제1고분자 액정필름(324)에 광배향 물질을 코팅하여 제2배향막(332)을 형성하고, 제2배향막(332)에, 패턴 마스크 또는 포토 마스크(photo mask)를 이용하여, 제2배향막(332)의 표면 배향 방향성이 제2편광판(220)의편광축과 일치되는 제1영역(F) 형성부와 제2편광판(220)의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역(S) 형성부로 정의되도록, 제2배향막(332)을 배향처리하고, 패턴이 형성된 제2배향막(332)에 광반응성 제2고분자 액정을 코팅하여 제2고분자액정필름(334)을 형성한 후, 제2고분자 액정필름(334)에 광을 조사하여 가교함으로써, 제 2리타더(330)를 형성한다. 이로서 제1리타더(320)에 제2리타더(330)가 적층되는 구조의 리타더부(300)가 형성되게 된다.
상기 제1영역(F) 형성부와 제2영역(S) 형성부는 RGB로 구성되는 액정셀의 열단위로 교번되게 배열되어 스트라이프 타입(stripe type)의 패턴으로 형성될 수 있으며, 또한, RGB로 구성되는 액정셀의 단위로 수평 및 수직 방향으로 배열되어 모자이크 타입(mosaic type)의 패턴으로 형성될 수 있다.
이때, 제1배향막(322)의 제2영역(S) 형성부는 고분자 액정필름(324)의 광축이 제2편광판(220)의 편광축에 대해 시계방향으로 67.5도의 각을 이루며 형성되도록 광 조사(照射)되는 것이 바람직하며, 제2배향막(332)의 제2영역(S) 형성부는 고분자 액정필름(334)의 광축이 제2편광판(220)의 편광축에 대해 시계방향으로 22.5도의 각을 이루며 형성되도록 광 조사(照射)되는 것이 바람직하다. 이는 조사되는 광의 편광방향, 조사 방향 및 조사 각도를 조절함으로써 이루어 질 수 있다.
제2리타더(330)를 제1리타더(320)에 적층하는 과정에서, 제2리타더(330)의 제1영역(F) 및 제2영역(S)은 제1리타더(320)의 제1영역(F) 및 제2영역(S)과 일치 되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 제1리타더(320)의 제1고분자 액정필름(324)에 광배향 물질을 코팅하여제2배향막(332)을 형성함에 있어서, 제1고분자 액정필름(324)과 코팅될 광배향 물질의 표면장력은 실험 데이터에 근거하여 최적의 상태로 조절될 수 있다.
또한, 배향막 및 고분자 액정의 두께, 조사되는 광의 편광방향, 조사 방향, 조사 각도 및 조사량 등은 적층된 구조의 리타더부가 1/2파장의 위상지연 특성을 가지는 범위 내에서 최적의 상태로 조절될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치의 제조 방법은 종래의 액정 표시 장치, 예를 들면, 액정 패널 또는, 편광 장치가 부착된 PDP(Plasma Display Panel)나 EL(Electro Luminescence) 등의 평판 디스플레이의 표면에 직접 배향막을 형성하고, 배향처리한 후 고분자액정필름을 적층함으로써 이루어질 수도 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치는 리타더부(300)의 제1영역(F) 및 제2영역(S)을 통하여 출사되는 영상을 입체적으로 인식되도록 하는 편광 안경(400)과 함께 사용될 수 있다. 이하, 본 발명의 일실시예에 따른 입체 영상 액정 표시 장치의 동작을 설명한다.
제2편광판(220)을 통하여 출사되는 편광은 리타더부(300)의 제1영역(F)과 제2영역(S)을 통하여 각각 진행한다. 제1영역(F)에 있어서, 제2리타더(330) 및 제1리타더(320)의 광축은 제2편광판(220)의 편광축과 평행하도록 배열되어 있으므로, 편광은 편광축이 회절되지 않고 그대로 투사된다.
제2영역(S)에 있어서, 제2리타더(330)의 광축은 제2편광판(220)의 편광축에 대해 시계방향으로 22.5도의 각을 이루고 있으므로, 편광은 제2리타더(330)를 통과하면서 편광축이 45도 회절된다.
제1리타더(320)의 광축은 제2편광판(220)의 편광축에 대해 시계방향으로 67.5도의 각을 이루고 있으므로, 제2리타더(330)를 통과한 편광은 다시 제1리타더(320)를 통과하면서 편광축이 45도 회절되어 결과적으로 제2편광판(220)의 편광축에 대해 편광축이 90도 회절된 편광이 출사되게 된다.
이 과정에서, 종래의 단일 구조의 리타더에 의한 편광의 회절과는 달리, 빨강색 파장의 편광과 파란색 파장의 편광이, 적층된 구조의 리타더부(300)를 통과하면서 고르게 회절되어, 최종적으로 빨강색, 초록색 및 파랑색 파장의 편광이 완벽한 선형편광으로 출사되어 종래의 좌우 화면이 명확하게 분리되지 않는 문제점이 해결되게 된다.
리타더부(300)의 제1영역(F) 및 제2영역(S)을 통해 출사되는 좌우 양안의 영상, 다시 설명하면, 편광축이 서로 90도를 이루는 좌우 양안용 편광이 각각의 편광축과 일치되는 편광 안경(400)의 양안을 통하여 사용자에게 제공됨으로써, 사용자는 보다 향상된 입체 영상을 감상할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 리타더가 적층된 리타더부를 포함하여 구성되는 입체영상 액정 표시 장치 및 그것의 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 리타더가 적층된 리타더부는 액정 표시 장치에서 출사되는 빨강색, 초록색 및 파란색 파장의 편광을 고르게 회절시켜, 완벽한 선편광상태로 최종 출사되게 함으로써, 좌우화면이 완벽하게 분리되어 입체 영상이 선명해지게 한다.
둘째, 비접촉식 배향처리로 편광이 투과되는 제1영역과 편광의 편광축이 회절되는 제2영역의 패턴을 형성할 수 있게 되어 입체 영상 액정 표시 장치의 영상 품질을 높여 준다.
본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.
Claims (10)
- 일면에 어레이 배선, 스위칭 소자 및 화소전극이 형성되고, 타면에 제1편광판이 구비된 제1기판; 일면에 컬러필터, 공통전극이 적층되고, 타면에 제2편광판이 구비된 제2기판; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 충진된 액정셀; 및 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 광축을 구비하여 제2편광판을 통하여 출사되는 편광이 투사되는 제1영역과 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 광축을 구비하여 제2편광판을 통하여 출사되는 편광의 편광축이 회절되는 제2영역을 포함하고 1/4파장의 위상지연 특성을 가지는 제1리타더와 제2리타더가 적층되어 형성되는 리타더부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1리타더의 제2영역에서 상기 소정의 각은 67.5도이고,상기 제2리타더의 제2영역에서 상기 소정의 각은 22.5도인 것을 특징으로 하는 입체 영상 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1리타더와 제2리타더의 제1영역과 제2영역은 상기 액정셀의 열단위로 교번되게 배열된 스트라이프 타입 또는 상기 액정셀의 수평 및 수직 방향으로 배열된 모자이크 타입 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 액정 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1리타더와 제2리타더는, 배향처리에 의한 표면배향방향성이 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 제1영역 형성부와 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역 형성부로 정의되는 배향막 위에 광가교성 고분자 액정이 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 액정 표시 장치.
- 제4항에 있어서,상기 배향처리는 편광방향, 조사방향 및 조사각도 중 적어도 하나가 조절되는 광 조사(照射)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 액정 표시 장치.
- 제1기판의 일면에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선이 형성하고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차영역에 스위칭 소자를 형성한 다음, 상기 스위칭 소자와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계;제2기판의 일면에 컬러필터와 공통전극을 적층하고, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 액정셀을 충진하는 단계;상기 제1기판의 타면에 제1편광판을 형성하고, 상기 제2기판의 타면에 제2편광판을 형성하는 단계;제3기판 위에 제1배향막을 형성하고, 상기 제1배향막의 표면배향방향성이 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 제1영역 형성부와 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역 형성부로 정의되도록 상기 제1배향막을 배향처리하는 단계;상기 제1배향막 위에 제1고분자 액정을 코팅하고, 코팅된 고분자 액정에 광을 조사하여 제1고분자액정필름을 형성하는 단계;상기 제1고분자액정필름 위에 제2배향막을 형성하고, 상기 제2배향막의 표면배향방향성이 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 제1영역 형성부와 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역 형성부로 정의되도록 상기 제2배향막을 배향처리하는 단계;상기 제2배향막 위에 제2고분자 액정을 코팅하고, 코팅된 고분자 액정에 광을 조사하여 제2고분자 액정필름을 형성하는 단계; 및상기 제2기판과 상기 제3기판을 결합하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 액정 표시 장치 제조 방법.
- 제1기판의 일면에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하고, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차영역에 스위칭 소자를 형성한 다음, 상기 스위칭 소자와 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계;제2기판의 일면에 컬러필터와 공통전극을 적층하고, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 액정셀을 충진하는 단계;상기 제1기판의 타면에 제1편광판을 형성하고, 상기 제2기판의 타면에 제2편광판을 형성하는 단계;상기 제2편광판 위에 제2배향막을 형성하고, 제2배향막의 표면배향방향성이 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 제1영역 형성부와 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역 형성부로 정의되도록 상기 제2배향막을 배향처리하는 단계;상기 제2배향막 위에 제2고분자 액정을 코팅하고, 코팅된 제2고분자 액정에 광을 조사하여 제2고분자액정필름을 형성하는 단계;상기 제2고분자액정필름 위에 제1배향막을 코팅하고, 제1배향막의 표면배향방향성이 상기 제2편광판의 편광축과 일치되는 제1영역 형성부와 상기 제2편광판의 편광축에 대해 시계방향으로 소정의 각도를 가지는 제2영역 형성부로 정의되도록 상기 제1배향막을 배향처리하는 단계; 및상기 제1배향막 위에 제1고분자 액정을 코팅하고, 코팅된 제1고분자 액정에 광을 조사하여 제1고분자액정필름을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 액정 표시 장치 제조 방법.
- 제6항 또는 제7항에 있어서,상기 제1배향막의 제2영역 형성부에서, 상기 소정의 각은 67.5도이고,상기 제2배향막의 제2영역 형성부에서, 상기 소정의 각은 22.5도인 것을 특징으로 하는 입체 영상 액정 표시 장치 제조 방법.
- 제6항 또는 제7항에 있어서,상기 제1배향막의 제2영역 형성부와 제2배향막의 제2영역 형성부는 상기 액정셀의 열단위로 교번되게 배열된 스트라이프 타입 또는 상기 액정셀의 수평 및 수직 방향으로 배열된 모자이크 타입 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 액정 표시 장치 제조 방법.
- 제6항 또는 제7항에 있어서,상기 제1배향막과 제2배향막의 배향처리는 편광방향, 조사방향 및 조사각도 중 적어도 하나가 조절되는 광 조사(照射)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 액정 표시 장치 제조 방법.
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