KR101291860B1 - 2차원 영상 및 3차원 영상 디스플레이장치, 그 제조방법 - Google Patents

2차원 영상 및 3차원 영상 디스플레이장치, 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 시야각 변화에 따라 색변화가 적은 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치, 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 영상을 표시하는 액정표시패널; 상부기판과 화소전극과 제 1 공통전극 및 제 2 공통전극이 형성된 하부기판이 액정층을 사이에 두고 합착된 스위칭패널; 및 상기 액정표시패널과 스위칭패널에 광원을 공급하는 백라이트유닛을 포함한다.
여기서, 상기 액정표시패널은 컬러필터기판과 TFT 기판으로 구성되고, 상기 상부기판은 유리기판이며, 상기 제 1 공통전극과 제 2 공통전극은 서로 다른 층에 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 시야각 변화에 따라 색변화를 줄인 디스플레이 장치를 구현하는 효과가 있다.
디스플레이장치, 색변화, 투과율, 베리어, IPS

Description

2차원 영상 및 3차원 영상 디스플레이장치, 그 제조방법 {2-DIMENSION IMAGE AND 3-DIMENSION IMAGE DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING FOR DISPLAY DEVICE THEREOF}
도 1은 종래 기술에 따라 2차원 및 3차원 영상을 구현할 수 있는 디스플레이 장치의 분해 사시도.
도 2는 상기 도 1의 디스플레이 장치를 이용하여 3차원 영상을 구현하는 모습을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 스위칭패널의 구동에 따른 디스플레이 장치의 투과율 특성을 도시한 도면.
도 5a 및 도 5b 본 발명에 따른 스위칭패널의 화소전극의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 스위칭패널에 인가되는 전압에 따라 투과율 변화 특성을 도시한 도면.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 스위칭패널의 공통전극 구조를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따라 스위칭패널이 시차 베리어 패턴을 형성하는 모습을 도시한 도면.
도 9a는 종래 기술에 따른 스위칭패널을 사용한 경우 시야각에 따라 색변화를 도시한 도면.
도 9b는 본 발명에 따른 스위칭패널을 사용한 경우 시야각에 따라 색변화를 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 백라이트 유닛 126: 액정표시패널
130: 스위칭패널 144: 제 1 액정층
132: 제 2 액정층 153a: 제 1 공통전극
153b: 제 2 공통전극 152a: 제 1 보호막
152b: 제 2 보호막 151: 화소전극
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 시야각 변화에 따라 색변화가 적은 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치, 그 제조방법에 관한 것이다.
인터넷, 실감통신, 가상 현실 및 내시경에 의한 작업 수요의 증가, 컴퓨터, 방송 및 통신 등을 다매체 기술의 가시화를 위주로 한 하나의 매체로 통합하는 것에 대한 요구, 진단 및 측정 결과의 3차원 영상화 등 인간 생활 환경의 급격한 변 화에 따라, 영상을 3차원으로 디스플레이 할 수 있는 디스플레이 장치에 대한 요구가 날로 증가하고 있다.
구체적인 예로서, 3차원 디스플레이 기술의 적용이 요망되는 분야로는, 광고분야의 신매체로서 3차원 디스플레이, 가정용 3차원 멀티미디어 영상 디스플레이 단말기, 시뮬레이터 및 교육 훈련용 영상 디스플레이 단말기, 각종 정밀 측정 및 진단용 가시화 영상 디스플레이 단말기, 의료용 3차원 영상 디스플레이 단말기, 각종 감시 및 관제 등을 위한 영상 디스플레이 단말기, 화상 회의 및 광고용 3차원 영상 모니터, 방송용 3차원 텔레비전, 교육/오락을 위한 영상 디스플레이 단말기 및 각종특수환경 제작용 부품, 3차원 게임용 영상장치, 각종 항공기와 자동차용 헤드-업 디스플레이(Head Up Display) 등이 있다.
일반적인 3차원 디스플레이 장치에서 요구되는 기술은 시역 형성을 위한 광학판 예컨대, 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens) 판이나 마이크로 렌즈 판의 구조 설계 및 제작 기술과 디스플레이 소자에 시역형성에 대응하는 화소 패턴의 재현을 위한 구동 제어기술이 그것이다.
3차원으로 영상을 디스플레이하는 방식에는 2시점(2 viewpoint: 좌안용과 우안용 화상을 각각 하나씩 디스플레이 하는것)과 다시점(multiple viewpoint: 여러 방향에서 촬영한 양안 시차 화상을 디스플레이하는 것)이 있는데, 다시점의 경우는 해상도는 시점수에 비례해서 감소하는 단점이 있으나 시청 위치의 자유도가 더 커서 자연스런 3차원으로 볼 수 있는 장점이 있다.
상기 좌안용 및 우안용 화상데이터들을 각각 좌안 및 우안으로 분리하는 방 식으로는, 시차 베리어(Parallax Barrier) 방식, 렌티큘러(lenticular) 방식 등이 대표적이다.
도 1은 종래 기술에 따라 2차원 및 3차원 영상을 구현할 수 있는 디스플레이 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 디스플레이 장치를 이용하여 3차원 영상을 구현하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 시차 베리어 패널(parallax barrier panel: 3)을 이용하여 3차원 영상을 구현한 액정표시장치는 백라이트 유닛(1)과, 상기 백라이트 유닛(1)으로부터 발생되는 광원에 의해 화상을 디스플레이하는 영상표시패널(5)과, 상기 백라이트 유닛(1)과 영상표시패널(5) 사이에 배치되어 3차원 영상을 구현하도록 하는 시차 베리어 패널(3)로 구성되어 있다.
그리고 상기 영상표시패널(5)은 컬러필터층이 형성된 상부기판과 스위칭 소자인 TFT(Thin Film Transistor)와 화소전극이 형성된 하부기판이 액정층을 사이에 두고 합착된 구조로 되어 있다.
상기와 같이 시차 베리어 패널(3)을 사용하여 3차원 영상을 구현하는 방식은, 실제로 사람이 사물을 볼 때 입체적으로 느낄 수 있게 하는 좌안 및 우안의 시차원리를 이용한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 영상표시패널(5)은 좌안 및 우안용 화상 데이터를 영상표시패널(5)에 입력하고(최소 2 시점), 상기 백라이트 유닛(1)으로부터 진행하는 광을 상기 시차 베리어 패널(3)에 의해서 좌안용 화상은 사람의 좌안에서 볼 수 있도록 하고, 우안용 화상은 사람의 우안에서 볼 수 있도록 함으로써, 2차원 영상을 3차원 영상으로 볼 수 있도록 한다.
즉, 화면에 두 이미지(image) 데이터를 입력하고, 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 각각 좌안과 우안으로 분리하여 보게 하는 것이 2차원 평면 화면에서 3차원 영상을 구현하는 원리가 된다.
상기 시차 베리어 패널(3)은 사람의 좌안 방향으로 광을 진행하도록 하거나 우안 방향으로 광을 진행하도록 하기 위해 다수개의 베리어 영역(barrier area: 4a)과 개구영역(aperture area: 4b)으로 구분되어 있다.
그리고 사람의 좌안과 우안의 거리를 65mm로 보고 화상을 볼 수 있는 거리를 예를 들어, 25~30cm로 볼 때, 상기 영상표시패널(5)로부터 25~30cm 거리에서 좌안용 영상과 우안용 영상이 각각 사람의 좌안과 우안에 맺히도록 상기 시차 베리어 패널(3)을 설계한다.
그러나, 종래 기술에서와 같이 스위치패널로 사용되는 시차 베리어 패널(3)은 보통 상부기판 상에 공통전극이 존재하고 하부기판 상에 화소전극이 존재하는 TN(Twist Nematic) 모드 액정패널을 사용하기 때문에 2차원 영상 또는 3차원 영상 구현시 시야각이 매우 협소할 뿐 아니라 시야각에 따라 색변화가 심한 문제가 있다.(도 9a 참조)
특히, 색균일성은 국제표준규격이 존재하기 때문에 색변화가 심할 경우에는 제품이 생산되더라도 판매할 수 없게 되는 문제가 있다.
또한, TN 모드 스위칭패널인 경우에는 전계에 따른 액정반응속도가 느리기 때문에 2차원 및 3차원 영상을 자연스럽게 구현하는 데는 많은 한계가 있다.
본 발명은, 3차원 영상을 구현하기 위해 사용되는 스위칭패널의 전극 구조를 하부기판 상에 화소전극과 공통전극이 형성된 IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 구조로 변경함으로써, 시야각에 따라 색변화를 줄일 수 있는 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는,
영상을 표시하는 액정표시패널;
상부기판과 화소전극과 제 1 공통전극 및 제 2 공통전극이 형성된 하부기판이 액정층을 사이에 두고 합착된 스위칭패널; 및
상기 액정표시패널과 스위칭패널에 광원을 공급하는 백라이트유닛을 포함한다.
여기서, 상기 액정표시패널은 컬러필터기판과 TFT 기판으로 구성되고, 상기 상부기판은 유리기판이며, 상기 제 1 공통전극과 제 2 공통전극은 서로 다른 층에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 공통전극과 제 2 공통전극은 인접한 경계영역에서 서로 오버랩되어 있고, 상기 화소전극과 제 1, 2 공통전극은 모두 투명금속이며, 상기 화소전극은 투명금속이고, 제 1, 2 공통전극은 불투명금속인 것을 특징으로 한다.
상기 화소전극은 기판 상에 형성되는 배향막의 배향방향을 기준으로 소정의 각도로 경사지게 형성되고, 상기 화소전극과 배향방향이 이루는 각도는 3°~5°이 고, 상기 제 1, 2 공통전극은 소정의 경사각을 갖도록 형성되며, 상기 제 1, 2 공통전극은 인접한 공통전극과 서로 다른 전극폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이장치 제조방법은,
기판 상에 제 1 공통전극을 형성하는 단계;
상기 제 1 공통전극이 형성된 기판 상에 제 1 보호막을 형성하는 단계;
상기 제 1 보호막이 형성된 기판 상에 제 2 공통전극을 형성하는 단계;
상기 제 2 공통전극이 형성된 기판 상에 제 2 보호막을 형성하는 단계;
상기 제 2 보호막이 형성된 기판 상에 화소전극을 형성하는 단계; 및
상기 화소전극이 형성된 기판 상에 배향막을 형성하고 러빙하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 화소전극은 투명금속으로 형성되고, 상기 화소전극은 상기 배향막의 배향방향을 기준으로 소정의 경사각도를 갖도록 형성하며, 상기 화소전극과 배향방향과 이루는 각도는 3°~5인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1, 2 공통전극은 투명금속으로 형성하고, 상기 제 1, 2 공통전극은 불투명금속으로 형성하며, 상기 제 1, 2 공통전극은 소정의 각도로 기울어지도록 형성하고, 상기 제 1 공통전극과 제 2 공통전극은 서로 교대로 인접하게 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 공통전극과 제 2 공통전극은 가장자리 경계영역에서 서로 오버랩되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 3차원 영상을 구현하기 위해 사용되는 스위칭패널의 전극 구조를 하부기판 상에 화소전극과 공통전극이 형성된 IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 구조로 변경함으로써, 시야각에 따라 색변화를 줄일 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 2차원 및 3차원 영상 디스플레이 장치는 크게 영상을 구현하는 영상표시패널(126)과, 3차원 영상 구현을 위해 스위칭 역할을 하는 스위칭패널(130)과, 상기 스위칭패널(130)과 영상표시패널(126)에 광원을 공급하도록 도광판(123), 램프(120), 반사판(122) 및 광확산을 위한 확산판(diffuser plate:128)으로 구성된 백라이트 유닛(100)으로 구성되어 있다.
상기 영상표시패널(126)은 제 1 액정층(144)을 사이에 두고 제 1 기판(146)과 제 2 기판(142)이 합착된 구조로 되어 있고, 상기 제 1 기판(146) 외측과 제 2 기판(142) 외측에는 각각 제 1 편광판(148)과 제 2 편광판(140)이 부착되어 있다.
여기서, 상기 제 1 기판(146)은 유리기판 상에 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 컬러필터층들이 형성된 컬러필터기판이고, 상기 제 2 기판(142)은 유리기판 상에 스위칭소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)와 화소전극이 형성된 TFT 기판이다.
특히, 본 발명에서는 상기 액정표시패널(126)은 컬러필터기판 상에 공통전극이 존재하고 TFT 기판 상에 화소전극이 존재하는 TN 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, TFT 기판에 화소전극과 공통전극이 존재하는 IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 구조중 어느 하나이다.
시차 베리어(Parallax barrier) 기능을 하여 3차원 영상 및 2차원 영상을 구현하는 상기 스위치패널(130)은 제 2 액정층((132)을 사이에 두고 제 3 기판(138)과 제 4 기판(136)이 합착된 구조로 되어 있고, 상기 제 3 기판(138) 외측에는 제 2 편광판(140)이 부착되어 있고, 상기 제 4 기판(136) 외측에는 제 3 편광판이 부착되어 있다.
상기 제 2 편광판(140)은 상기 영상표시패널(126)과 스위칭패널(130)의 편광판 역할을 하면서, 3차원 영상을 구현하기 위해서 상기 영상표시패널(126)과 스위칭패널(130)의 이격 거리를 일정하게 유지하는 역할을 한다.
상기 스위칭패널(130)의 제 3 기판(138)은 유리기판으로 형성되어 있고, 상기 제 4 기판(136)은 화소전극과 공통전극이 형성된 IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 구조로 되어 있다. 즉, 배치면에서 IPS 모드, FFS 모드 처럼 화소전극과 공통전극이 기판 상에 위치하지만, 스위칭패널(130)에 형성된 화소전극과 공통전극은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 4 기판(136)의 일측 모서리에서부터 대향하는 타측 모서리까지 연속된 구조로 형성된다.
본 발명에서는 공통전극을 제 1 공통전극과 제 2 공통전극으로 구분하고, 각각의 전극을 서로 다른 층에 형성하여 공통전극 가장자리 영역이 서로 오버랩되도록 함으로써, 공통전극 사이에서 발생되는 투과율 저하를 방지하였다.
상기 스위칭패널(130)의 상세한 구조는 도 4에서 설명한다.
상기 스위칭패널(130)은 스위칭 동작에 의해서 전 영역이 투과영역으로 동작 하여 백색광을 그대로 통과하는 풀 화이트(full white) 상태와 특정 부분의 투과영역을 차단하여 시차 베리어 패턴(Parallax barrier Pattern)이 형성된 상태로 동작한다.
상기 스위칭패널(130)이 풀 화이트 상태가 될 때에는 상기 백라이트 유닛(100)에서 발생되는 광이 모두 액정표시패널(126)로 입사되기 때문에 2차원 영상이 구현된다.
하지만, 상기 스위칭패널(130)의 일부의 투과율이 조절되어 시차 베리어 패턴이 형성되면, 상기 액정표시패널(126)은 3차원 영상으로 구현된다.
특히, 본 발명에서는 스위칭패널(130)의 전극구조가 광시야각 특성을 갖는 전극 구조로 되어 있기 때문에 2차원 영상과 3차원 영상 모두 광시야각 특성과 시야각 변화에 따른 색변화가 없는 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명에 따른 스위칭패널의 구동에 따른 디스플레이 장치의 투과율 특성을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 액정표시패널(126)과 백라이트 유닛(100) 사이에 스위칭패널(130)이 배치되어 있다.
설명하지 않은 도면부호는 도 3의 도면부호와 동일한 부분이므로 이를 참조한다.
상기 스위칭패널(130) 상부기판인 제 3 기판(138)과 하부기판인 제 4 기판(136)이 제 2 액정층(132)을 사이에 두고 합착된 구조로 되어 있다.
상기 제 4 기판(136) 상에는 제 1 공통전극(153a)과 제 2 공통전극(153b)이 형성되어 있고, 상기 제 1 공통전극(153a) 상에는 제 1 보호막(152a)이 형성되어 있고, 상기 제 2 공통전극(153b) 상에는 제 2 보호 막(152b)이 형성되어 있다.
상기 제 2 보호막(152b) 상에는 투명금속으로된 화소전극(151)이 형성되어 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 제 1 공통전극(153a), 제 2 공통전극(153b) 및 화소전극(151)을 서로 다른 층에 형성하고, 상기 제 1 공통전극(153a)과 제 2 공통전극(153b) 사이는 서로 오버랩되도록 함으로써, 평면 방향으로는 서로 이격거리가 없도록 하였다.
여기서, 상기 제 1 공통전극(153a)과 제 2 공통전극(153b)은 상기 화소전극(151)과 동일한 투명금속으로 형성되거나 불투명 금속으로 형성되고, d1은 상기 화소전극(151)의 전극폭이고, d2는 화소전극(151) 간의 이격거리이다. 공통전극 간의 이격거리는 본 발명에서는 존재하지 않기 때문에 공통전극들 사이에서 투과율저하가 발생되지 않는다.
도 4에서는 상기 제 1 공통전극(153a)과 제 2 공통전극(153b) 사이의 영역에 대한 투과율(T) 측정 그래프를 도시하였는데. 제 1 공통전극(153a)과 제 2 공통전극(153b)이 평면 방향에 대해서 소정의 이격거리가 존재하는 경우에는 이격된 영역에서 투과율(T) 저하가 발생된다(점선).
하지만, 본 발명에서와 같이, 제 1 공통전극(153a)과 제 2 공통전극(153b)을 서로 오버랩되도록 함으로써, 평면 방향에 대한 이격거리가 존재하지 않는 경우에는 투과율(T) 저하 없이 균일한 투과 특성을 나타내고 있음을 볼 수 있다.
상기의 스위칭패널(130)은 유리기기판으로된 제 3 기판(138)과 제 4 기판(136)을 제 2 액정층(132)을 사이에 두고 합착시켜 제조한다.
특히, 하부기판 역할을 하는 상기 제 4 기판(136) 상에는 금속막을 증착하고 식각하여 제 1 공통전극(153a)을 형성한 다음, 제 1 보호막(152a)을 형성한다.
그런 다음, 상기 제 1 보호막(153a)이 형성된 제 4 기판(136) 상에 금속막을 증착한 다음, 식각하여 상기 제 1 공통전극(153a)의 가장자리 영역과 일부가 오버랩되도록 제 2 공통전극(153b)을 형성한다.
상기와 같이 제 2 공통전극(153b)이 형성되면, 제 4 기판(136) 상에 제 2 보호막(152b)을 형성한 다음, 계속해서 투명금속을 증착하고 식각하여 화소전극(151)을 형성한다.
상기 제 1 공통전극(153a)와 제 2 공통전극(153b)는 화소전극(151)과 동일한 투명금속을 사용하거나, 불투명 금속을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 종래 스위칭패널이 TN 모드 액정패널인것과 달리, 하부기판에 화소전극과 공통전극이 존재하기 때문에 광시야각 특성에 따라 넓은 범위에서 균일한 풀 화이트 상태 또는 시차 베리어 패턴을 형성할 수 있다.
따라서, 2차원 영상을 구현하기 위해서 풀 화이트 상태가 되더라도 백라이트 유닛(100)으로부터 발생된 광을 넓은 시야각 범위에 고르게 광을 투과시킬 수 있어 시야각에 따라 색변화를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 3차원 영상을 구현하기 위해서 시차 베리어 패턴을 형성하더라도 투과 영역과 차단 영역에서의 시야각 특성이 높기 때문에 3차원 영상에 대해서도 시야각 에 따른 색변화를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 스위칭패널(130)의 화소전극(151) 구조를 변경시킴으로써, 투과율 특성을 더욱 높여 시야각에 따른 색변화를 더욱 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 스위칭패널(130)의 공통전극들을 서로 오버랩되도록 함으로써, 전 영역에서 고른 투과율 특성이 있도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 5a 및 도 5b 본 발명에 따른 스위칭패널의 화소전극의 구조를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스위칭패널의 화소전극 패턴이 소정의 경사각을 유지하도록 형성되어 있다.
스위칭패널의 하부기판 상에 형성되는 배향막의 배향방향에 대해서 스위칭패널의 화소전극(151)이 θ의 각도를 유지하도록 패턴되는데, 화소영역을 따라 수직한 형태의 패턴과 수평한 형태의 패턴으로 형성될 수 있다.
도 5a는 수직한 방향으로 화소전극(151)이 패턴된 경우이고 도 5b는 수평한 방향으로 화소전극(151)이 패턴된 경우이다. 도면에서 설명하지 않은 152b는 제 2 보호막이고, d1은 화소전극폭, d2는 화소전극간 거리이다. 또한, 본 발명의 화소전극(151)은 공통전극들과 함께 시차 베리어 패턴을 형성하기 때문에 기판의 일측 모서리로부터 타측 모서리까지 연장된 구조로 형성된다. 따라서, 제 1 공통전극과 제 2 공통 전극에 전압을 선택적으로 인하면 화소전극과 함께 차단영역의 베리어 패턴이 형성되거나 투과영역의 베리어 패턴이 형성되어 3차원 영상을 볼 수 있게 된다.
배향막의 배향방향과 소정의 경사각을 갖도록 형성된 화소전극(151) 패턴의 각은 1°~20°범위에서 형성될 수 있고 투과율 특성은 3°~5°일때 가장 좋은 특성이 있다. 하지만, 패널의 크기, 사용되는 액정, 전극폭, 전극간 거리에 따라 투과율 특성이 가장 좋은 각도는 변경될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 스위칭패널에 인가되는 전압에 따라 투과율 변화 특 성을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 전계가 형성된 공통전극 영역과 전계가 형성되지 않은 공통전극 영역에 대한 투과율 특성을 나타내었다.
이와 같이, 어느 하나의 공통전극에 대응하는 영역에서는 투과율이 발생되고, 다른 하나의 공통전극에 대응하는 영역에서는 투과율이 차단되면 시차 베리어 패턴이 형성되어 2차원 영상을 3차원 영상으로 구현할 수 있다.
스위칭패널의 구동특성은 Vcom=Vp+Vop에 따라 구동되는데 Vcom은 공통전극에 인가되는 공통전압이고, Vp는 화소전극에 인가되는 전압이고, Vop는 스위치패널의 구동에 의해 전계가 형성되는 전압을 나타낸다.
Vcom1에 인가되는 전압이 V2이고, 화소전극에 인가되는 전압이 Vp일때, Vcom1 영역에서는 V2-Vp=Vop 값이 형성되어 전계에 의해 광이 투과되고 있다(R1 영역).
반대로 Vcom2에 인가되는 전압이 V1이고, 이전압이 화소전극의 전압 Vp와 동일하면, 상기 공통전극과 화소전극 사이에 전계가 형성되어 투과율이 0이 된다(R2영역).
이와 같이, 공통전극을 따라 투과영역과 차단영역이 반복되는 시차 베리어 패턴이 형성되면, 영상 분리와 함께 사람이 양안 시차를 느껴 3차원 영상을 볼 수 있게 된다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 스위칭패널의 공통전극 구조를 도시한 도면.
도 5a 및 도 5b에서는 화소전극 패턴을 변경한 것이고, 도 7a 내지 도 7c는 공통전극의 패턴을 변경한 것이다.
도 7a에서와 같이, 공통전극의 구조를 소정의 각도(αdeg)로 기울어지도록 형성한 다음, 양측 가장자리 영역의 패턴을 계단 형태로 패터닝하였다.
상기 C1은 제 1 공통전극(Vcom1)의 전극폭이고, C2는 공통전극중 계단 패턴의 단차 거리이고, C3는 인접한 두개의 공통전극, 즉 제 1 공통전극과 제 2 공통전극(Vcom1과 Vcom2)의 전극폭이다. 또한 각 공통전극은 소정의 경사 각도(αdeg) 기울어져 있다.
본 발명에서는 제 1 공통전극(Vcom1)과 제 2 공통전극(Vcom2)이 상하층에 형성되어 가장자리 영역이 서로 오버랩되기 때문에 이격거리가 존재하지 않는다.
도 7b에서는 상기 도 7a에서와 달리, 공통전극의 구조를 소정의 각도(αdeg)로 기울어지도록 형성한 구조이고, 도 7c는 동일한 크기의 공통전극을 경사각도 없이 나란히 형성한 구조이다. C6는 각각의 공통전극의 전극폭이다.
상기와 같이, 본 발명에서는 스위칭패널의 공통전극 패턴을 다양하게 형성함으로써, 시차 베리어 패턴을 다양한 형태로 형성하여 2차원 영상 또는 3차원 영상의 화질 품위를 개선할 수 있다.
따라서, 공통전극의 기울어진 각도, 공통전극의 폭, 패턴 형상 등은 각각의 디스플레이 장치의 크기, 구현하는 영상종류에 따라 선택적으로 적용하여 사용할 수 있다.
또한, 상기와 같이 공통전극의 형태를 다양하게 형성하면 시야각 변화에 따른 투과율 특성이 개선되어 디스플레이 장치는 시야각 변화에 따라 색변화 현상이 줄어드는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명에서는 3차원 영상 또는 2차원 영상 구현을 위하여 사용하는 스위칭패널의 전극 구조를 IPS 또는 FFS 모드로 변경하고, 화소전극과 공통전극의 패턴을 다양하게 형성함으로써, 시야각 변화에 따른 색변화 현상을 감소시켰다.
본 발명에서는 도 5a 및 도 5b와 같은 화소전극 패턴과 도 7a 내지 도 7c의 공통전극 패턴을 스위칭패널에 각각 적용하거나, 동시에 화소전극패턴과 공통전극패턴을 적용할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따라 스위칭패널이 시차 베리어 패턴을 형성하는 모습을 도시한 도면이다. 도 6의 투과영역(R1)과 차단영역(R2) 형성으로 시차 베리어 패턴이 형성된 모습이다.
특히, 본 발명에서는 제 1 공통전극과 제 2 공통전극의 경계 영역이 서로 오버랩되어 있으므로, 전압인가에 따른 투과율 변화가 급격하지 않는다.
즉, 제 1 공통전극이 투과영역 또는 차단영역으로 사용되더라도 제 1 공통전극의 가장자리 영역에서는 제 2 공통전극과 서로 오버랩되어 있으므로 투과율 특성이 좋아진다.
이것은 도 7a 내지 도 7c의 형태로 공통전극을 형성할 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 9a는 종래 기술에 따른 스위칭패널을 사용한 경우 시야각에 따라 색변화를 도시한 도면이고,도 9b는 본 발명에 따른 스위칭패널을 사용한 경우 시야각에 따라 색변화를 도시한 도면이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따라 TN 모드 전극 구조를 갖는 스위칭패널을 디스플레이 장치에 적용했을 때, 시야각 변화에 따라 색변화가 심하게 나타나는 것을 볼 수 있다.
도 9b는 본 발명에 따라 IPS 또는 FFS 모드 전극 구조와 같이 하부기판에 화소전극과 공통전극을 형성한 스위칭패널을 디스플레이 장치에 적용했을 때, 시야각 변화에 따라 색변화가 거의 나타나지 않고 일정한 것을 볼 수 있다.
또한, 상기에서 설명한 바와 같이, 화소전극 패턴 또는 공통전극 패턴을 다양하게 형성하면, 투과율 특성을 더욱 향상시킬 수 있어 디스플레이 장치의 화질 품위를 향상시킬 수 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 3차원 영상을 구현하기 위해 사용되는 스위칭패널을 하부기판 상에 화소전극과 공통전극이 형성된 IPS(In-Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 구조로 변경함으로써, 시야각에 따라 색변화를 줄이는 효과가 있다.
또한, 스위칭패널의 공통전극을 서로 오버랩되도록 형성함으로써, 투과율 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (21)

  1. 영상을 표시하는 액정표시패널;
    상부기판과 화소전극과 제 1 공통전극 및 제 2 공통전극이 형성된 하부기판이 액정층을 사이에 두고 합착된 스위칭패널; 및
    상기 액정표시패널과 스위칭패널에 광원을 공급하는 백라이트유닛을 포함하고,
    상기 스위칭패널의 화소전극, 제1 공통전극 및 제 2 공통전극은 하부기판의 일측면에서부터 대향하는 타측면까지 연속적으로 연장된 구조로 형성되고,
    상기 제 1 및 제 2 공통전극들 상부에는 보호막을 사이에 두고 중첩되도록 상기 화소전극이 배치되며, 상기 화소전극은 다수개의 전극들로 형성되고,
    상기 제 1 공통전극과 제 2 공통전극에 전압을 선택적으로 인가하여, 상기 화소전극과 중첩되는 제1 및 제 2 공통전극에서 각각 투과영역 또는 차단영역으로된 시차 베리어 패턴을 구현하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액정표시패널은 컬러필터기판과 TFT 기판으로 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 상부기판은 유리기판인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 공통전극과 제 2 공통전극은 서로 다른 층에 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 공통전극과 제 2 공통전극은 인접한 경계영역에서 서로 오버랩되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 화소전극과 제 1, 2 공통전극은 모두 투명금속인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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  8. 제 1 항에 있어서, 상기 화소전극은 상기 하부기판 상에 형성되는 배향막의 배향방향을 기준으로 소정의 각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 화소전극과 상기 하부기판 상에 형성되는 배향막의 배향방향이 이루는 각도는 3°~5°인것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 2 공통전극은 소정의 경사각을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 과 제 2 공통전극들은 서로 다른 전극폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 2 공통전극은 계단 형태의 단차가 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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