KR101112548B1

KR101112548B1 - 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판, 3차원 표시 장치및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101112548B1
Application number: KR1020040104437A
Authority: KR
Inventors: 박원상; 어기한; 윤해영; 김재현; 김상우; 이재영; 임재익; 장영주; 이승규; 폰달로와 이리나; 차성은
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2012-02-15
Also published as: CN1786783A; KR20060065334A; US7646438B2; JP2006178448A; TWI386683B; TW200624869A; US20060125977A1

Abstract

본 발명은 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판 및 그 제조 방법에 대한 발명으로, 기판에 볼록 렌즈 수지를 형성하고 나머지 부분을 액정으로 채운 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 마이크로 렌즈 기판을 렌즈 수지를 볼록 렌즈 수지로 형성하고, 그 하부에 액정을 주입하는 방식으로 형성함으로써 렌즈와 렌즈 사이가 뾰족하게 형성되며, 상부의 하중에 의해서도 렌즈와 렌즈사이가 평평해지지 않는다.

입체, 3D, 마이크로 렌즈 기판, 표시 장치, 액정

Description

3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판, 3차원 표시 장치 및 그 제조 방법{MICRO LENS SUBSTRATE FOR 3D DISPLAY, 3D DISPLAY APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 실시예인 3차원 표시 장치의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 실시예인 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치 제조 방법에서 이미지 패널과 3차원 이미지 형성 장치의 정렬 상태 검사 원리를 설명하기 위한 개념도이다.

도 4는 마이크로 렌즈 기판과 표시 패널의 정렬 상태도이다.

도 5는 본 발명에 따라 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판을 제조하는 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12: 하부 편광판 22: 상부 편광판

200: 백라이트 유닛 300: 표시 패널

310: 박막 트랜지스터 기판 320: 상부 기판

330: 액정 340: 컬러 필터

400: 마이크로 렌즈 기판 410: 마이크로 렌즈 기판 액정

420: 렌즈 수지 430: 마이크로 렌즈 기판 하부 기판

440: 마이크로 렌즈 기판 상부 기판

500: 스위칭부 510: 스위칭부 하부 기판

520: 스위칭부 상부 기판 530: 스위칭부 액정

600: 접착제

본 발명은 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판 및 그 제조 방법에 대한 발명이다.

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 즐기는 초공간형 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 65mm정도 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 망막 을 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 편광 방식과 시분할 방식, 비안경식(autostereoscopic)의 패럴랙스-배리어방식, 렌티큘러(lenticular) 또는 마이크로 렌즈방식 및 블린킹 라이트(blinking light) 방식이 있다.

전자는 많은 인원이 입체 영상을 즐길 수 있으나, 별도의 편광 안경 또는 액정 셔터 안경을 착용해야 하고, 후자는 디스플레이에 각각 이미지 스플리터(image splitter), 실린더리컬 렌즈 어레이(cylindrical lens array)인 마이크로 렌즈, 또는 패랠랙스 베리어가 결합된 구조로 관찰 범위가 고정되어 소수 인원에 한정되지만 별도의 안경을 착용하지 않는 편리함이 있어 선호된다. 즉, 안경식 입체 영상 표시 장치는 관찰자가 특수한 안경을 착용하여야 하므로 불편함과 부자연스러움을 발생시킨다. 반면, 비안경식 입체 영상 표시 장치는 관찰자가 직접 스크린을 주시하는 것만으로 입체 영상을 관찰할 수 있어서 전술한 바와 같은 단점이 사라지기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다.

비안경식 입체 영상 표시 장치는 이미지 패널에 3차원 이미지 형성 장치을 정렬하여 입체 영상을 표시한다. 3차원 이미지 형성 장치는 대표적으로 마이크로 렌즈나 패럴랙스 베리어 등이다. 경우에 따라, 3차원 이미지 형성 장치는 3차원 이미지를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 이차원 이미지도 표시할 수 있도록 전환 수단 이 결합되거나 부가될 수 있다. 예컨데, 굴절율 이방성을 갖는 마이크로 렌즈에 스위칭부가 부가되거나(WO 03/015424-A2 참고), 스위칭부 및 위상 지연판(retarder) (US 6046849, US 6055103, US 6437915 참고)또는 슬릿이 형성된 편광판과 스위칭부(US 4717949, US 6157424 참고)이 결합하여 이미지를 이차원 또는 3차원으로 전환할 수 있는 3차원 이미지 형성 장치를 이룰 수 있다.

비안경식의 경우 다양한 방식 중에 표시 장치의 두께와 개구율을 고려할 때 마이크로 렌즈를 사용하는 입체 표시 장치가 가장 적합하여 중점적으로 개발되고 있다. 즉, 마이크로 렌즈를 사용하는 경우에는 표시 장치의 두께가 얇게 형성할 수 있으며, 렌즈를 사용함으로써 표시 장치를 가리지 않는 장점이 있다.

이러한 마이크로 렌즈를 사용하는 입체 표시 장치는 일반적으로 표시 패널, 마이크로 렌즈 기판, 스위칭부를 포함하며 형성된다. 여기서 가장 중요한 부분은 마이크로 렌즈 기판이며, 마이크로 렌즈 기판이 정교하게 제작될수록 3차원 입체 표시가 더욱 선명해진다.

그러나 마이크로 렌즈 기판에 형성되는 마이크로 렌즈는 그 제작시에 많은 문제점을 가지고 있다.

마이크로 렌즈는 유리등의 기판에 수지를 사용하여 오목한 렌즈 형상을 가지는 틀을 형성한 후, 오목한 렌즈 형상 부분에 액정을 주입하고 기판을 부착하여 액정을 봉하는 공정을 통하여 이루어진다.

이 때, 수지로 형성한 오목한 렌즈 형상의 틀의 오목한 렌즈와 렌즈 사이의 첨단이 뾰족하게 형성되어야 하나 그렇지 못하고 렌즈와 렌즈 사이의 첨단이 평평 한 면을 이룬다. 이 평평한 첨단은 3차원 입체 영상의 표시 품질을 저하시키는 원인이 된다.

이는, 오목한 렌즈 형상을 가지는 틀에서 렌즈와 렌즈사이의 첨단이 하부 기판에 접촉하고 있기 때문으로 상부의 하중을 이 첨단이 받게 되어 렌즈와 렌즈 사이가 제작 과정에서 평평해지며, 또한 사용할수록 더 평평해지는 문제점이 있다. 이로 인하여 3차원 입체 영상의 표시 품질이 갈수록 저하된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 문제점을 제거할 수 있는 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 발명이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 기판에 볼록 렌즈 수지를 형성하고 나머지 부분을 액정으로 채운 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.

구체적으로는, 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 볼록한 면을 가지는 렌즈 수지, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판, 렌즈 수지 및 제2 기판의 사이에 주입되어 있는 액정을 포함하는 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판에 대한 것이며,

상기 렌즈 수지는 행방향으로 길게 형성되어 있으며, 원기둥 또는 타원 기둥을 포함하는 곡면 기둥을 수직으로 자른 형상을 가지며, 상기 렌즈 수지 복수개가 연속적으로 열방향으로 배열되어 있으며, 상기 곡면 기둥의 단면이 상기 제1 기판에 부착되어 있는 것이 바람직하고,

상기 곡면 기둥을 수직으로 자른 위치는 곡면 기둥의 중심 또는 중심으로부터 0보다 크고 곡면 기둥의 반지름보다 작은 거리만큼 떨어진 위치인 것이 바람직하고,

표시 패널, 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 볼록한 면을 가지는 렌즈 수지, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판, 렌즈 수지 및 제2 기판의 사이에 주입되어 있는 액정을 포함하는 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판, 스위칭부를 포함하는 3차원 표시 장치에 대한 것이며,

상기 하나의 볼록 렌즈 수지에는 상기 표시 패널의 2개의 화소열이 대응되도록 정렬되어 있는 것이 바람직하며,

상기 2개의 화소열에서 렌즈 수지의 왼쪽에 정렬된 화소는 왼쪽 눈으로 보내는 화상이 표시되고, 오른쪽에 정렬된 화소는 오른쪽 눈으로 보내는 화상이 표시되 는 것이 바람직하며,

상부 기판에 수지를 이용하여 볼록한 면을 가지는 렌즈 수지를 형성하는 단계, 상기 렌즈 수지가 형성되어 있는 상기 상부 기판에 실(seal)부재를 이용하여 하부 기판을 부착하는 단계, 액정을 주입하는 단계, 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판을 밀봉하는 단계를 포함하는 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판의 제조 방법에 대한 것이며,

상기 실(seal)부재에는 상기 액정을 주입할 수 있는 주입구가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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 나 타내었다. 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 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 3차원 입체 영상의 표시가 가능한 입체 표시 장치의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 입체 표시 장치는 표시 패널(300), 마이크로 렌즈 기판(400), 스위칭부(500) 뿐만 아니라 상하 편광판(12, 22)을 포함한다. 표시 패널(300)과 마이크로 렌즈 기판(400)은 접착제(600)에 의하여 결합되어 있고, 마이크로 렌즈 기판(400)과 스위칭부(500)도 접착제(600)에 의하여 결합되어 있다. 상하 편광판(12, 22)은 각각 스위칭부(500)의 위와 표시 패널(300)의 아래에 배치되어 있다.

그러면, 이미지 패널인 표시 패널(300)에 대하여 상세히 설명한다.

표시 패널(300)은 박막 트랜지스터 기판(310), 상부 기판(320) 및 액정(330)을 포함한다.

우선, 박막 트랜지스터 기판(310)은 게이트선 및 데이터선 등의 신호선을 포함하며, 게이트선과 데이터선이 교차하여 정의하는 화소 영역마다 박막 트랜지스터(도시하지 않음) 및 화소 전극(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 여기서 박막 트 랜지스터는 게이트선을 따라 전송되는 주사 신호에 따라 데이터선을 따라 전송되는 화상 신호를 스위칭하여 화소 전극에 인가 또는 차단한다.

여기서 표시 패널(300)은 화소 전극의 형태에 따라서 투과형 표시 패널, 반사형 표시 패널 및 양자의 형태가 모두 가능한 반투과형 표시 패널로 구분되는데, 어떠한 방식의 표시 패널도 본 발명의 실시예에 따른 입체 표시 장치에 적용할 수 있다. 본 실시예에서는 투과형을 중심으로 기술한다.

다음, 상부 기판(320)은 박막 트랜지스터 기판(310)과 소정의 간격을 두고 마주보고 있다. 상부 기판(320)에는 컬러 필터(340)가 형성되어 있으며, 도시하지 않았으나, 블랙 매트릭스 및 공통전극 등이 형성되어 있다.

컬러 필터(340)는 동일한 컬러 필터 화소 행을 따라 나타나도록 적색, 녹색, 및 청색 컬러 필터를 배치하는 것이 보통이나 이외에도 여러 다양한 배치가 가능하다. 여기서 화소 행은 데이터선을 따라 늘어선 화소들로 이루어진다.

박막 트랜지스터 기판(310)과 상부 기판(320)의 사이에는 액정 물질이 주입되어 있어서 액정층(330)을 이룬다. 액정층(330)의 액정 배향 상태는 TN(Twisted nematic) 모드, ECB(Electrically controlled birefringence) 모드 및 VA(vertically aligned) 모드 등이 가능하며, 본 실시예는 TN 모드인 경우를 예로 들어 설명하며, 액정층(330)에 전계가 인가되지 않은 상태에서 90도의 편광축 회전을 유발하는 리타데이션을 가진다.

다음, 입체 이미지를 형성하는 핵심 부분인 마이크로 렌즈 기판(400)에 대해서 자세하게 살펴본다.

마이크로 렌즈 기판(400)은 표시 패널(300)에서 나오는 빛을 굴절시켜 양쪽 눈으로 분배하여 3차원 이미지를 형성하는 역할을 한다.

마이크로 렌즈 기판(400)은 행방향으로 길게 형성되어 있는 렌즈 수지(420) 복수개가 열방향을 따라 연속적으로 배열되어 있다.

렌즈 수지(420)는 곡면 기둥을 수직으로 자른 형상을 가진다. 여기서, 곡면 기둥은 원기둥, 타원 기둥을 포함하며, 곡면 기둥을 수직으로 자른 위치는 곡면 기둥의 중심 또는 중심으로부터 일정거리(0을 초과하고 곡면 기둥의 반지름 이하의 거리)만큼 떨어진 위치이며, 이하에서는 이러한 형상을 가지는 렌즈 수지(420)를 볼록 렌즈 수지(420)라고 한다.

상기 볼록 렌즈 수지(420)의 단면이 상부 기판(440)에 부착되어 있으며, 복수개의 렌즈 수지(420)는 열방향으로 서로 밀착 형성되어 있다. 상기 상부 기판(440)의 반대측에 하부 기판(430)이 부착되어 있다. 상부 기판(440)과 하부 기판(430)의 사이로서 렌즈 수지(420)가 형성되지 않은 영역에는 마이크로 렌즈 기판 액정(410)이 채워져 있다.

여기서 액정(410)은 굴절률 이방성을 가지는 물질이기 때문에 렌즈 수지(420)의 축방향(이하에서는 "Y축 방향"이라 한다.)으로 진동하는 빛은 액정(410)과 렌즈 수지(420)의 굴절률이 동일한 것으로 느껴 그 경계에서 굴절되지 않으나, 렌즈 수지(420)의 축과 수직한 방향(이하에서는 "X축 방향"이라 한다.)으로 진동하는 빛은 액정(410)과 렌즈 수지(420)의 굴절률을 다르게 느껴 그 경계에서 굴절된다. 이러한 특성을 이용하여 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 표시할 수 있다.

스위칭부(500)에 대하여 상세히 설명한다.

스위칭부(500)는 2차원 영상을 표시할 것인가 3차원 영상을 표시할 것인가를 선택하는 역할을 한다.

스위칭부(500)는 상하부 기판(520, 510)과 상하부 기판(520, 510) 각각에 형성되어 있는 상하 전극(도시하지 않음) 및 그 사이에 주입되어 있는 액정층(530)으로 이루어진다. 액정층(530)은 TN 모드, ECB 모드 또는 VA 모드 등을 가질 수 있다. 본 실시예에서는 TN 모드로 배향된 경우를 예로 제시하며, 액정층(530)은 빛의 편광을 90도 회전시킬 수 있는 리타데이션 값을 가진다.

스위칭부(500)의 위에 배치되어 있는 상부 편광판(22)은 렌즈 수지의 축과 나란한 편광을 흡수하도록 배치되어 있다. 즉, 상부 편광판(22)의 흡수축이 Y축 방향이고 투과축은 X축 방향이 되도록 형성한다. 상부 편광판(22)의 흡수축 방향은 입체 표시 장치가 기본 모드[스위칭부(500)의 두 전극에 전압을 인가하지 않은 상태]에서 2차원 영상을 표시하도록 할 것이냐 또는 3차원 영상을 표시하도록 할 것이냐에 따라 달라질 수 있는데, 본 실시예는 2차원 영상을 기본 모드로 표시하는 경우이다.

표시 패널(300)의 아래쪽에 배치되어 있는 하부 편광판(12)의 투과축도 렌즈수지의 축과 수직을 이룬다. 즉, 투과축이 X축이다. 하부 편광판(12)의 투과축 방향도 2차원 영상을 노멀리 화이트[액정층(330)에 전계를 인가하지 않은 상태에서 화이트 표시]로 할 것인가 노멀리 블랙[액정층(330)에 전계 인가하지 않은 상태에서 블랙 표시]으로 할 것인가에 따라 달라질 수 있다. 여기서는 2차원 영상을 노 멀리 화이트로 표시하는 경우를 예시한다.

도 1에 도시된 실시예에서는 접착제(600)를 사용하여 각각의 파트를 부착하는 방식을 이용하였으나, 이와 달리 표시 패널(300)의 상부 기판(320)과 마이크로 렌즈 기판(400)의 하부 기판(430)을 하나의 기판으로 형성할 수 있으며, 또한, 마이크로 렌즈 기판(400)의 상부 기판(440)과 스위칭부(500)의 하부기판(510)을 하나의 기판으로 형성할 수 있다.

그러면 이러한 입체 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 2차원 영상을 표시하는 경우를 설명한다. 이 경우에는 스위칭부(500)에는 전압을 인가하지 않는다(Vs=0).

2차원 영상의 화이트를 표시하는 경우, 표시 패널(300)의 액정층(330)에도 전계를 인가하지 않는다. 따라서 광원으로부터 오는 빛은 하부 편광판(12)에 의하여 X축 선편광만 남게되고, 이 빛이 액정층(330)을 통과하면서 Y축 선편광으로 변환된다. Y축 선편광은 마이크로 렌즈 기판의 액정(410)과 렌즈 수지(420)의 경계를 인식하지 못하고 그대로 통과하여 다시 스위칭부(500)의 액정층(530)을 통과하면서 X축 선편광으로 변환되고, 이어서 상부 편광판(22)에 의하여 차단되지 않고 그대로 통과하여 화이트를 표시한다.

다음, 2차원 영상의 블랙을 표시하는 경우, 표시 패널(300)의 액정층(330)에 전계를 인가하여 액정의 배향을 수직 배향으로 변경함으로써 액정층(330)을 통과하는 빛이 리타데이션을 느끼지 못하도록 한다. 이렇게 하면, 광원으로부터 오는 빛은 하부 편광판(12)에 의하여 X축 선편광만 남게되고, 이 빛은 액정층(330)에 영향 을 받지 않고 그대로 통과하여 마이크로 렌즈 기판(400)에서 굴절되어 양쪽 눈 방향으로 분산된다. 분산된 빛은 여전히 X축 선편광이므로 스위칭부(500)의 액정층(530)을 통과하면서 Y축 선편광으로 변환된다. 이 빛은 상부 편광판(22)에 의하여 모두 차단됨으로서 블랙을 표시하게 된다.

이어서, 3차원 영상을 표시하는 경우를 설명한다. 이 경우에는 스위칭부(500)에 전압을 인가하여(Vs=V) 액정이 수직 배향되도록 함으로써 액정층(530)을 통과하는 빛이 리타데이션을 느끼지 못하도록 한다.

3차원 영상의 화이트를 표시하는 경우, 표시 패널(300)의 액정층(330)에도 전계를 인가하여 액정의 배향을 수직 배향으로 변경함으로써 액정층(330)을 통과하는 빛이 리타데이션을 느끼지 못하도록 한다. 이렇게 하면, 광원으로부터 오는 빛은 하부 편광판(12)에 의하여 X축 선편광만 남게되고, 이 빛은 액정층(330)에 영향을 받지 않고 그대로 통과하여 마이크로 렌즈 기판(400)에서 굴절되어 양쪽 눈 방향으로 분산된다. 분산된 빛은 여전히 X축 선편광이고, 스위칭부(500)의 액정층(530)을 그대로 통과하여 상부 편광판(22)에 의하여 차단됨이 없이 모두 출사함으로써 화이트를 표시하게 된다.

3차원 영상의 블랙을 표시하는 경우, 표시 패널(300)의 액정층(330)에는 전계를 인가하지 않는다. 따라서 광원으로부터 오는 빛은 하부 편광판(12)에 의하여 X축 선편광만 남게되고, 이 빛이 액정층(330)을 통과하면서 Y축 선편광으로 변환된다. Y축 선편광은 마이크로 렌즈 기판의 액정(410)과 렌즈 수지(420)의 경계를 인식하지 못하고 그대로 통과하고, 다시 스위칭부(500)의 액정층(530)도 그대로 통과 하여 Y축 선편광이 유지된다. 따라서 상부 편광판(22)에 의하여 모두 차단되어 블랙을 표시한다.

그러면 이러한 구조의 입체 표시 장치를 정렬하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1에서 표시 패널(300), 마이크로 렌즈 기판(400), 스위칭부(500) 및 편광판(12, 22) 등을 각각 준비한다.

다음, 표시 패널(300)과 마이크로 렌즈 기판(400)을 접착제(600)를 이용하여 부착한다. 이 때, 표시 패널(300)과 마이크로 렌즈 기판(400)은 상호 정확히 정렬되어야 한다. 예시된 도 1의 입체 표시 장치의 경우, 이미지 패널인 표시 패널(300)의 화소들은 짝수 개의 화소 열이 하나의 그룹을 이루어 마이크로 렌즈 기판(400)의 렌즈와 정확히 중첩하도록 정렬하여야 하는데 이에 대하여는 뒤에서 상세히 설명한다.

이어서, 입체 표시 장치의 표시 패널이 부착되지 않은 면에 접착제를 이용하여 스위칭부를 부착한다. 이 때는 별다른 정렬이 필요하지 않다. 또 스위칭부는 사용하지 않을 수도 있다.

마지막으로 편광판 등을 배치하고 모듈 작업을 진행한다.

표시 패널(300)과 마이크로 렌즈 기판(400)을 접착제(600)를 이용하여 부착하는 단계를 좀 더 구체적으로 설명한다.

표시 패널(300)과 마이크로 렌즈 기판(400)의 정렬에는 결합 장치가 사용되며, 표시 패널(300) 또는 마이크로 렌즈 기판(400)의 접착 표면에 자외선(UV) 경화성 접착제를 도포하고, 표시 패널(300)과 마이크로 렌즈 기판(400)의 접착면을 합 착한다.

합착된 표시 패널(300)과 마이크로 렌즈 기판(400)을 카메라를 통하여 관찰하면서 표시 패널(300) 전체에 3차원 영상의 화이트를 표시하도록 전압을 인가한다. 이 때, 표시 패널(300)의 아래에는 하부 편광판(12)이 배치된다. 이 편광판은 결합 장치에 구비되어 있는 것일 수 있다.

카메라를 통해서는 흰색 바탕에 검은색 띠가 있는 영상이 나타난다. 검은색 띠가 패널의 좌우 중앙에 세로 방향으로 정확하게 나타나도록 표시 패널(300)과 마이크로 렌즈 기판(400)의 상대적 위치를 변동시킨다. 검은색 띠가 패널의 좌우 중앙에 세로 방향으로 정확하게 나타나면 1차 정렬이 완료된 것이다.

다음, 전원을 인가하여 홀수 화소 열에는 화이트를 표시하고, 짝수 화소 열에는 블랙을 표시하도록 한 상태에서 카메라를 통하여 패널을 관찰한다. 카메라를 통해서 관찰하면 중앙에 있는 검은 띠를 중심으로 하여 한쪽에는 흰색 면이 나타나고 다른 한쪽에는 검은색 면이 나타난다. 이 때 흰색 면과 검은색 면의 위치가 미리 정해 놓은 것과 일치하면 2차 정렬이 완성된 것이고, 불일치하는 경우에는 흰색 면과 검은색 면의 위치가 미리 정해 놓은 것과 일치할 때까지 표시 패널(300)과 마이크로 렌즈 기판(400)의 상대적 위치를 좌우로 이동한다.

1차 및 2차 정렬이 완료된 후에는 접착제(600)에 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 표시 패널(300)에 마이크로 렌즈 기판(400)을 부착 고정한다.

그러면 이상에서 설명한 1차 정렬과 2차 정렬의 원리를 도 3 및 도 4를 참고로 하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치 제조 방법에서 이미지 패널과 3차원 이미지 형성 장치의 정렬 상태 검사 원리를 설명하기 위한 개념도이고, 도 4는 마이크로 렌즈 기판과 표시 패널의 정렬 상태도이다.

먼저, 검은색 띠의 위치를 조정하여 진행하는 1차 정렬에 대하여 설명한다.

마이크로 렌즈 기판을 이용한 입체 표시 장치는 인접한 두 화소 열을 하나의 렌즈와 정확히 일치시킴으로써 두 화소 열에서 나오는 빛이 렌즈에 의하여 굴절되어 관찰자의 양쪽 눈으로 분산되어 들어가도록 한다. 이를 통하여 양안에 시차를 줌으로써 관찰자로 하여금 입체 영상으로 느끼도록 하는 것이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 두 화소 열에서 나오는 빛이 렌즈의 굴절에 의하여 한쪽 화소 열의 빛은 오른쪽 눈으로 다른 한쪽 화소 열의 빛은 왼쪽 눈으로 향하게 되므로 두 눈의 가운데 부분으로는 진행하는 빛이 없게 된다. 따라서 카메라를 두 눈의 중앙에 위치시키고 패널을 촬영하면 진행하는 빛이 없는 가운데 부분이 검은 띠로 나타나게 된다. 이 검은 띠는 렌즈와 두 화소 열이 정확하게 정렬된 경우에는 패널의 정중앙에 세로 방향으로 나타나고, 그렇지 않은 경우에는 정중앙이 아닌 위치에 나타나거나 일그러진 형태로 나타나게 된다.

다음, 2차 정렬에 대하여 설명한다.

1차 정렬이 완료된 경우에 표시 패널과 마이크로 렌즈 기판의 정렬 상태는 두가지 정렬 상태가 있을 수 있다. 즉 마이크로 렌즈 하나 당 정렬된 2개의 화소 중 오른쪽 눈으로 들어갈 화상을 표시하는 화소가 렌즈의 오른쪽에 배열되어 있는지 왼쪽에 배열되어 있는 지를 확인하지 못한 상태이다. 만일 오른쪽 눈으로 들어 갈 화상을 표시하는 화소가 도 4에 도시하고 있는 바와 같이 정렬되어 있다면 3차원 영상이 정상적으로 표시되나 그 반대로 정렬되어 있는 경우에는 3차원 영상이 역상으로 표시된다. 따라서 도 4와 같은 형태가 될 수 있도록 정렬 상태를 조정하여야 한다.

이를 위하여 신호 전압을 인가하여 홀수 화소 열에는 화이트를 표시하고 짝수 화소 열에는 블랙을 표시하도록 하면, 마이크로 렌즈 기판으로 인하여 홀수 화소 열의 화상은 왼쪽으로 굴절되고 짝수 화소 열의 화상은 오른쪽으로 굴절되어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 검은 띠를 중심으로 하여 왼쪽에는 흰색 면이 오른쪽에는 검은색 면이 나타나게 된다. 이 때 어느 쪽 면에 흰색이 나타나는 것이 정상인가는 설계에 따라 달라질 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명에 따라 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판을 제조하는 순서도이며, 이하에서는 마이크로 렌즈 기판을 제조하는 방법을 살펴보겠다.

우선 마이크로 렌즈 기판의 상부 기판(440)에 수지를 이용하여 볼록 렌즈 수지(420)를 형성한다(S1).

볼록 렌즈 수지(420)는 곡면 기둥을 수직으로 자른 형상을 가진다. 여기서, 곡면 기둥은 원기둥, 타원 기둥을 포함하며, 곡면 기둥을 수직으로 자른 위치는 곡면 기둥의 중심 또는 중심으로부터 일정거리(0을 초과하고 곡면 기둥의 반지름 이하의 거리)만큼 떨어진 위치이다.

볼록 렌즈 수지(420) 복수개가 열방향으로 연속적으로 배열되도록 형성한다. 또한, 상기 볼록 렌즈 수지(420)의 단면이 상부 기판(440)에 부착되도록 형성한다.

그 후 하부 기판(430)을 상기 렌즈 수지(420)가 형성되어 있는 상부 기판(440)에 부착한다(S2). 상기 상부 기판(440)의 외각에는 실(seal)부재가 형성되어 상기 하부 기판(430)이 상부 기판(440)부착되며, 상기 실(seal)부재에는 액정(410)이 주입되기 위하여 주입구가 형성되어 있다.

그 후, 주입구를 통하여 액정(410)을 주입한다(S3). 주입된 액정은 상부 기판(440)과 하부 기판(430)의 사이로서 렌즈 수지(420)가 형성되지 않은 영역에 채워지게 된다. 그 후, 액정(410)이 충분하게 주입된 후에는 주입구를 봉한다(S4).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 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.

Claims

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표시 패널,

제1 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며, 볼록한 면을 가지는 렌즈 수지, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판, 렌즈 수지 및 제2 기판의 사이에 주입되어 있는 액정을 포함하는 3차원 표시 장치용 마이크로 렌즈 기판,

스위칭부를 포함하는 3차원 표시 장치.
제4항에서,

상기 렌즈 수지는 행방향으로 길게 형성되어 있으며, 원기둥 또는 타원 기둥을 포함하는 곡면 기둥을 수직으로 자른 형상을 가지며, 상기 렌즈 수지 복수개가 연속적으로 열방향으로 배열되어 있으며, 상기 곡면 기둥의 단면이 상기 제1 기판에 부착되어 있는 3차원 표시 장치.
제5항에서,

상기 곡면 기둥을 수직으로 자른 위치는 곡면 기둥의 중심 또는 중심으로부터 0보다 크고 곡면 기둥의 반지름보다 작은 거리만큼 떨어진 위치인 3차원 표시 장치.
제4항에서,

상기 하나의 볼록 렌즈 수지에는 상기 표시 패널의 2개의 화소열이 대응되도록 정렬되어 있는 3차원 표시 장치.
제7항에서,

상기 2개의 화소열에서 렌즈 수지의 왼쪽에 정렬된 화소는 왼쪽 눈으로 보내는 화상이 표시되고, 오른쪽에 정렬된 화소는 오른쪽 눈으로 보내는 화상이 표시되는 3차원 표시 장치.
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제4항에서,

상기 스위칭부는

상부 기판,

상기 상부 기판에 대향하는 하부 기판, 그리고

상기 상부 기판 및 상기 하부 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 3차원 표시 장치.
제13항에서,

상기 스위칭부의 상기 상부 기판 위에 위치하는 상부 편광판 및

상기 표시 패널의 외측에 위치하는 하부 편광판을 더 포함하는 3차원 표시 장치.