KR101692306B1 - 터치방식 영상 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 영상을 표시하는 표시패널과; 상기 표시패널과 이격되는 베이스기판과; 상기 베이스기판의 일면에 형성되는 터치센서층과; 상기 터치센서층 하부에 형성되는 패턴드 리타더층과; 상기 표시패널과 상기 베이스기판 사이에 형성되어 상기 표시패널과 상기 베이스기판을 합착 고정하는 접합층을 포함하는 터치방식 영상 표시장치를 제공한다.

Description

터치방식 영상 표시장치 및 그 제조방법 {TOUCH TYPE IMAGE DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 터치방식 영상 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 기판에 일체형으로 형성된 패턴드 리타더(patterned retarder)층과 터치센서(touch sensor)층을 포함하는 터치방식 3차원 입체영상 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
인간이 깊이감과 입체감을 느끼는 요인으로는 두 눈 사이 간격에 의한 양안시차 외에도 심리적, 기억적 요인이 있으며, 이에 따라 3차원 입체영상 표시기술 역시 관찰자에게 어느 정도의 3차원 영상정보를 제공할 수 있는지를 기준으로 통상 부피표현 방식(volumetric type), 3차원표현 방식(holographic type), 입체감표현 방식(stereoscopic type)으로 구분된다.
부피표현 방식은 심리적인 요인과 흡입효과에 의해 깊이방향에 대한 원근감이 느껴지도록 하는 방법이며, 3차원표현 방식은 가장 완전한 입체영상 표시기술로서, 레이저광 재생 홀로그래피 내지 백색광 재생 홀로그래피로 대표될 수 있다.
그리고, 다안상 표시 방식이라 불리는 입체감표현 방식은 양안의 생리적 요인을 이용하는 입체감을 느끼는 방식으로, 실질적인 입체감 생성위치에 따라 관찰자가 특수안경을 착용하는 안경 방식 또는 표시면 측의 패럴랙스 베리어(parallax barrier)나 렌티큘러(lenticular) 또는 인테그럴(integral) 등의 렌즈어레이(lens array)를 이용하는 무안경 방식으로 구분될 수 있다.
이 중에서 안경 방식은 무안경 방식에 비해 시야각이 넓고 감상 시 어지러움증 유발이 적으며 비교적 저렴한 원가로 제작이 가능하다는 장점이 있으며, 셔터안경 방식(shutter glasses)과 편광분할 방식으로 구분할 수 있다.
셔터안경 방식은, 하나의 화면으로 좌우안 영상을 번갈아 표시하고 셔터안경의 좌측 셔터와 우측 셔터의 순차적 개폐 타이밍(timing)을 좌우안 영상의 시교차 시간과 일치시켜서 각 영상이 좌안과 우안에 따로 인식되도록 함으로써 입체감을 나타내는 방식이다.
그리고, 편광분할 방식은, 하나의 화면의 화소를 열, 행 또는 화소단위로 2분할하고 좌우안 영상을 서로 다른 편광방향으로 표시하고 편광안경의 좌측 안경과 우측 안경이 서로 다른 편광방향을 갖도록 하여 각 영상이 좌안과 우안에 따로 인식되도록 함으로써 입체감을 나타내는 방식이다.
셔터안경 방식은 시교차 표시를 위하여 디스플레이 내 하드웨어, 또는 회로 등이 구비되어야 하며, 셔터안경이라는 고가의 안경을 필요로 하여 여러 명이 감상할 경우 비용이 매우 상승되는 반면, 편광분할 방식은 표시패널 전면에 편광을 분할할 수 있는 패터닝된 편광분할 광학매체(예를 들어, 패턴드 리타더(patterned retarder), 마이크로 편광자(micro polarizer) 등)를 장착하면 가격이 매우 저렴한 편광안경을 착용하고 다수가 감상할 수 있으므로 비용이 상대적으로 매우 적게 든다.
이러한 셔터안경 방식에서, 표시패널의 좌우안 영상이 서로 상이한 편광상태를 갖도록 하는 패턴드 리타더는, 베이스 기판의 재질에 따라 유리방식 패턴드 리타더(glass type patterned retarder: GPR) 및 필름방식 패턴드 리타더(film type patterned retarder: FPR)로 구분될 수 있는데, 필름방식 패턴드 리타더에 비하여 유리방식 패턴드 리타더가 표시패널과의 정렬(alignment) 정확도 면에서 장점을 갖는다.
그리고, 이러한 셔터안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치는, 액정패널, 유기전계발광패널 등의 표시패널을 영상표시부로 포함할 수 있다.
한편, 최근에는, 액정패널과 같은 표시패널 상에 터치패널(touch panel)을 부착한 터치스크린이 각광받고 있다.
터치스크린은, 영상을 표시하는 출력수단으로 사용되는 동시에, 표시된 영상의 특정부위를 터치하여 사용자의 명령을 입력 받는 입력수단으로 사용되는 것으로, 위치정보 검출방식에 따라 저항막방식, 정전용량방식, 적외선방식, 초음파방식 등으로 구분될 수 있다.
즉, 사용자가 표시패널에 표시되는 영상을 보면서 터치패널을 터치하면, 터치패널은 해당 부위의 위치정보를 검출하고 검출된 위치정보를 영상의 위치정보와 비교하여 사용자의 명령을 인식할 수 있다.
그리고, 이러한 터치스크린을 3차원 입체영상 표시장치에 적용한 터치방식 3차원 입체영상 표시장치가 개발되고 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 애드-온 터치방식(add-on touch type) 3차원 입체영상 표시장치(10)는, 표시패널(20), 리타더(retarder)패널 (40) 및 터치패널(60)을 포함한다.
좌안영상 및 우안영상을 표시하는 표시패널(20)은, 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(22, 24)과, 제1 및 제2기판(22, 24) 사이에 형성되는 액정층(26)과, 제1 및 제2기판(22, 24) 외면에 각각 형성되는 제1 및 제2편광판(34, 36)을 포함한다.
제1기판(22) 내면에는 게이트배선, 데이터배선, 박막트랜지스터, 화소전극 등을 포함하는 어레이층(28)이 형성되고, 제2기판(24) 내면에는 블랙매트릭스(30)와, 적, 녹, 청 컬러필터(R, G, B)로 구성되는 컬러필터층(32)이 형성된다.
표시패널(20) 상부에 배치되어 표시패널(20)의 좌안영상 및 우안영상을 서로 다른 편광상태로 만들어 주는 리타더패널(40)은, 제3기판(42)과, 제3기판(42) 하면에 형성되는 패턴드 리타더(patterned retarder)층(44)을 포함한다.
여기서, 패턴드 리타더층(44)은 좌안 및 우안 리타더(44a, 44b)로 이루어지는데, 좌안 및 우안 리타더(44a, 44b)는 각각 표시패널(20)로부터 좌안영상 및 우안영상을 전달받아 서로 다른 편광상태의 광으로 출력하는 역할을 한다.
리타더패널(40) 상부에 배치되어 외부의 입력을 감지하는 터치패널(60)은, 제4기판(62)과, 제4기판(62) 상면에 형성되는 터치센서(touch sensor)층(64)을 포함한다.
도시하지는 않았지만, 터치센서층(64)은 투명도전층과 절연층을 포함할 수 있다.
터치패널(60) 상부에는 보호기판인 제5기판(80)이 배치되어 외부의 충격 또는 접촉으로부터 터치패널(60), 리타더패널(40) 및 표시패널(20)을 보호하는데, 제5기판(80)은 강화유리로 이루어질 수 있다.
그리고, 표시패널(20)과 리타더패널(40) 사이에는 제1접합층(38)이 형성되고, 리타더패널(40)과 터치패널(60) 사이에는 제2접합층(46)이 형성되며, 표시패널(20)과 리타더패널(40)은 제1접합층(38)에 의하여 합착 고정되고, 리타더패널(40)과 터치패널(60)은 제2접합층(46)에 의하여 합착 고정된다.
이러한 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치(10)는, 터치기능 및 3차원 입체영상 표시기능을 하나의 장치로 구현한다는 점에 장점이 있으나, 제1 내지 제5기판(22, 24, 42, 62, 80)의 총 5개의 기판을 사용함으로 인하여 전체 두께가 두꺼우며, 표시패널(20), 리타더패널(40) 및 터치패널(60)을 각각 별도로 제조한 후 제1 및 제2접합층(38, 46)을 이용하여 서로 합착 고정함으로 인하여 제조공정이 복잡하고 제조비용이 높다는 단점이 있다.
이를 개선하기 위하여 하나의 기판을 터치패널용 기판과 보호기판으로 사용하는 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치가 제안되었는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 개량형 애드-온 터치방식(modified add-on touch type) 3차원 입체영상 표시장치(110)는, 표시패널(120), 리타더(retarder)패널 (140) 및 터치패널(160)을 포함한다.
좌안영상 및 우안영상을 표시하는 표시패널(120)은, 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(122, 124)과, 제1 및 제2기판(122, 124) 사이에 형성되는 액정층(126)과, 제1 및 제2기판(122, 124) 외면에 각각 형성되는 제1 및 제2편광판(134, 136)을 포함한다.
제1기판(122) 내면에는 게이트배선, 데이터배선, 박막트랜지스터, 화소전극 등을 포함하는 어레이층(128)이 형성되고, 제2기판(124) 내면에는 블랙매트릭스(130)와, 적, 녹, 청 컬러필터(R, G, B)로 구성되는 컬러필터층(132)이 형성된다.
표시패널(120) 상부에 배치되어 표시패널(120)의 좌안영상 및 우안영상을 서로 다른 편광상태로 만들어 주는 리타더패널(140)은, 제3기판(142)과, 제3기판(142) 하면에 형성되는 패턴드 리타더(patterned retarder)층(144)을 포함한다.
여기서, 패턴드 리타더층(144)은 좌안 및 우안 리타더(144a, 144b)로 이루어지는데, 좌안 및 우안 리타더(144a, 144b)는 각각 표시패널(120) 좌안영상 및 우안영상을 전달받아 서로 다른 편광상태의 광으로 출력하는 역할을 한다.
리타더패널(140) 상부에 배치되어 외부의 입력을 감지하는 터치패널(160)은, 제4기판(180)과, 제4기판(180) 하면에 형성되는 터치센서(touch sensor)층(164)을 포함한다.
도시하지는 않았지만, 터치센서층(164)은 투명도전층과 절연층을 포함할 수 있다.
이때, 제4기판(180)은 터치센서(touch sensor)층(164)이 형성되는 베이스기판의 역할을 함과 동시에, 외부의 충격 또는 접촉으로부터 터치센서층(164), 리타더패널(140) 및 표시패널(120)을 보호하는 보호기판의 역할을 하며, 강화유리로 이루어질 수 있다.
그리고, 표시패널(120)과 리타더패널(140) 사이에는 제1접합층(138)이 형성되고, 리타더패널(140)과 터치패널(160) 사이에는 제2접합층(146)이 형성되며, 표시패널(120)과 리타더패널(140)은 제1접합층(138)에 의하여 합착 고정되고, 리타더패널(140)과 터치패널(160)은 제2접합층(146)에 의하여 합착 고정된다.
이러한 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치(110)는, 터치기능 및 3차원 입체영상 표시기능을 하나의 장치로 구현하며, 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치(10)에 비하여 1개의 기판이 줄어들어서 전체 두께가 감소된다는 점에 장점이 있으나, 그렇다고 하더라도 제1 내지 제4기판(122, 124, 142, 180)의 총 4개의 기판을 사용함으로 인하여 전체 두께가 여전히 두꺼우며, 표시패널(120), 리타더패널(140) 및 터치패널(160)을 각각 별도로 제조한 후에 제1 및 제2접합층(138, 146)을 이용하여 서로 합착 고정함으로 인하여 여전히 제조공정이 복잡하고 제조비용이 높다는 단점이 있다.
본 발명은, 패턴드 리타더층과 터치센서층을 하나의 기판에 일체형으로 형성함으로써, 전체 두께 및 중량이 감소된 터치방식 3차원 입체영상 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 패턴드 리타더층과 터치센서층이 하나의 기판에 일체형으로 형성되는 리타더 터치패널을 형성하고 이를 표시패널과 합착함으로써, 제조공정이 간소화되고 제조비용이 저감된 터치방식 3차원 입체영상 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 영상을 표시하는 표시패널과; 상기 표시패널과 이격되는 베이스기판과; 상기 베이스기판의 일면에 형성되는 터치센서층과; 상기 터치센서층 하부에 형성되는 패턴드 리타더층과; 상기 표시패널과 상기 베이스기판 사이에 형성되어 상기 표시패널과 상기 베이스기판을 합착 고정하는 접합층을 포함하는 터치방식 영상 표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 표시패널은 좌안영상 및 우안영상을 각각 표시하는 좌안 수평 부화소라인 및 우안 수평 부화소라인을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 패턴드 리타더층은 상기 좌안영상 및 상기 우안영상을 각각 서로 다른 편광상태로 변조하는 좌안 리타더 및 우안 리타더를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치센서층은 외부의 입력을 감지하고, 투명도전층, 절연층 및 비반사(antireflection: AR)층을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 터치방식 영상 표시장치는 상기 베이스기판 상부에 이격되어 배치되고, 강화유리로 이루어지는 보호기판을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치센서층은 상기 베이스기판의 상면에 형성되고, 상기 패턴드 리타더층은 상기 베이스기판의 하면에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 패턴드 리타더층은 상기 베이스기판의 상면에 형성되고, 상기 터치센서층은 상기 패턴드 리타더층 상부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 베이스기판은 강화유리로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 터치센서층은 상기 베이스기판 하면에 형성되고, 상기 패턴드 리타더층은 상기 터치센서층 하부에 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 영상을 표시하는 표시패널을 형성하는 단계와; 베이스기판과, 상기 베이스기판의 일면에 형성되는 터치센서층과, 상기 터치센서층 하부에 형성되는 패턴드 리타더층을 포함하는 리타더-터치패널을, 접합층을 개재하여 상기 표시패널에 합착 고정하는 단계를 포함하는 터치방식 영상 표시장치의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 터치방식 영상 표시장치의 제조방법은 상기 베이스기판 상부에 강화유리로 이루어지는 보호기판을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 입체영상 표시장치 및 그 제조방법에서는, 패턴드 리타더층과 터치센서층을 하나의 기판에 일체형으로 형성함으로써, 3차원 입체영상 표시장치의 전체 두께 및 중량을 감소시킬 수 있다.
또한, 패턴드 리타더층과 터치센서층이 하나의 기판에 일체형으로 형성되는 리타더 터치패널과 표시패널을 하나의 접합층을 사용하여 합착함으로써, 3차원 입체영상 표시장치의 제조공정을 간소화하고 제조비용을 저감할 수 있다.
도 1은 종래의 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 단면도.
도 2는 종래의 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 단면도.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 제1실시예에 따른 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 리타더-터치패널의 제조방법을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 단면도.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 제2실시예에 따른 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 리타더-터치패널의 제조방법을 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 애드-온 터치방식(add-on touch type) 3차원 입체영상 표시장치(210)는, 표시패널(220) 및 리타더(retarder)-터치(touch)패널(240)을 포함한다.
좌안영상 및 우안영상을 표시하는 표시패널(220)은, 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(222, 224)과, 제1 및 제2기판(222, 224) 사이에 형성되는 액정층(226)과, 제1 및 제2기판(222, 224) 외면에 각각 형성되는 제1 및 제2편광판(234, 236)을 포함한다.
제1기판(222) 내면에는 게이트배선, 데이터배선, 박막트랜지스터, 화소전극 등을 포함하는 어레이층(228)이 형성되고, 제2기판(224) 내면에는 블랙매트릭스(230)와, 적, 녹, 청 컬러필터(R, G, B)로 구성되는 컬러필터층(232)과, 공통전극(미도시)이 형성된다.
도시하지는 않았지만, 게이트배선 및 데이터배선은 서로 교차하여 다수의 부화소(sub-pixel)를 정의하고, 박막트랜지스터(thin film transistor: TFT)는 게이트배선 및 데이터배선에 연결되며, 화소전극은 박막트랜지스터에 연결된다.
게이트신호가 게이트배선을 통하여 박막트랜지스터에 인가되어 박막트랜지스터가 턴-온(turn-on)되면, 데이터신호가 데이터배선 및 박막트랜지스터를 통하여 화소전극에 인가되고, 화소전극과 공통전극 사이에 전기장이 생성되어 액정층(226)의 액정분자를 재배열함으로써 각 부화소는 해당 계조를 표시한다.
표시패널(220)의 다수의 부화소는 매트릭스 형태로 배열되는데, 좌안영상을 표시하는 좌안 수평 부화소라인과 우안영상을 표시하는 우안 수평 부화소라인으로 구분될 수 있다.
표시패널(220) 상부에 배치되어 표시패널(220)의 좌안영상 및 우안영상을 서로 다른 편광상태로 만들어 주는 동시에, 외부의 입력(터치 또는 근접)을 감지하는 리타더-터치패널(240)은, 베이스기판인 제3기판(242)과, 제3기판(242) 하면에 형성되는 패턴드 리타더(patterned retarder)층(244)과, 제3기판(242) 상면에 형성되는 터치센서(touch sensor)층(264)을 포함한다.
여기서, 패턴드 리타더층(244)은, 표시패널(220)의 좌안 수평 부화소라인 및 우안 수평 부화소라인에 각각 대응되는 좌안 및 우안 리타더(244a, 244b)로 이루어지는데, 좌안 및 우안 리타더(244a, 244b)는 각각 표시패널(220) 좌안영상 및 우안영상을 전달받아 서로 다른 편광상태의 광으로 출력하는 역할을 하며, 편광자외선(polarized UV)를 이용하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 표시패널(220)의 좌안 수평 부화소라인 및 우안 수평 부화소라인이 각각 선편광된 좌안영상 및 우안영상을 패턴드 리타더층(244)에 전달하면, 좌안 리타더(244a)는 선편광의 좌안영상을 좌원편광의 좌안영상으로 변조하고, 우안 리타더(244b)는 선편광의 우안영상을 우원편광의 우안영상으로 변조하여 외부로 출사할 수 있다.
이러한 좌원편광의 좌안영상 및 우원편광의 우안영상은, 사용자가 착용한 편광안경의 리타더에 의하여 선편광으로 변조된 후 편광안경의 선편광자에 의하여 선택적으로 필터링(filtering)되어 각각 사용자의 좌안 및 우안으로 전달되고, 사용자는 좌안영상 및 우안영상을 합성하여 3차원 입체영상을 인식하게 된다.
한편, 도시하지는 않았지만, 외부의 입력(터치 또는 근접)을 감지하는 터치센서층(264)은 투명도전층, 절연층, 비반사(antireflection: AR)층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 터치센서층(264)이 아날로그 정전용량 방식(capacitive overlay type)인 경우, 터치센서층(264)은 하나의 투명도전층과, 투명도전층의 가장자리에 형성되는 4개의 센싱전극으로 이루어질 수 있으며, 터치센서층(264)이 디지털 정전용량 방식인 경우, 터치센서층(264)은 절연층을 사이에 개재한 2개의 투명도전층과, 서로 직교하는 2방향에 따라 2개의 투명도전층 가장자리에 형성되는 센싱라인으로 이루어질 수 있다.
리타더-터치패널(240) 상부에는 보호기판인 제4기판(280)이 이격되어 배치되는데, 제4기판(280)은 외부의 충격 또는 접촉으로부터 리타더-터치패널(240) 및 표시패널(220)을 보호한다.
여기서, 제1 내지 제3기판(222, 224, 242)은 유리 또는 투명한 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 제4기판(280)은 강화유리로 이루어질 수 있다.
그리고, 표시패널(220)과 리타더-터치패널(240) 사이에는 접합층(238)이 형성되며, 표시패널(220)과 리타더-터치패널(240)은 접합층(238)에 의하여 합착 고정된다.
본 발명의 제1실시예에서는 패턴드 리타더층(244)과 터치센서층(264)을 제3기판(242)의 반대되는 양면에 형성하였으나, 다른 실시예에서는 제3기판의 일면에 패턴드 리타더층 및 터치센서층을 순차적으로 형성하고 제3기판의 타면에 접합층을 형성하여 표시패널에 합착 고정할 수도 있다.
이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치(210)는, 터치기능 및 3차원 입체영상 표시기능을 하나의 장치로 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 내지 제4기판(222, 224, 242, 280)의 총 4개의 기판을 사용함으로 인하여 전체 두께 및 중량이 감소되며, 표시패널(220) 및 리타더-터치패널(240)을 별도로 제조한 후 하나의 접합층(238)에 의한 1회의 접합단계를 통하여 서로 합착 고정함으로 인하여 제조공정을 간소화하고 제조비용을 저감할 수 있다.
이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치(210)의 리타더-터치패널(240)의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 제1실시예에 따른 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 리타더-터치패널의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 베이스기판으로 사용되는 제3기판(242)의 일면, 예를 들어 하면에 터치센서층(264)을 형성한다.
도시하지는 않았지만, 터치센서층(264)은 투명도전층, 절연층, 비반사(AR)층을 포함할 수 있는데, 스퍼터(sputter)와 같은 물리적 기상증착(physical vapor deposition: PVD)법이나 화학적 기상증착(chemical vapor deposition: CVD)법을 이용하여 박막을 형성하고 형성된 박막을 노광식각(photolithography)공정을 통하여 패터닝하여 원하는 박막 패턴을 형성할 수 있다.
투명도전층은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide: ITO)와 같은 투명도전성 물질로 이루어지고, 절연층은 실리콘질화막(silicon nitride), 실리콘산화막(silicon oxide)와 같은 무기절연물질 또는 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene: BCB), 아크릴수지(acrylic resin)과 같은 유기절연물질로 이루어지고, 비반사층은 인접한 절연층과 상이한 굴절률을 갖는 절연물질로 이루어질 수 있다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 터치센서층(264)이 형성된 면과 반대되는 제3기판(242)의 타면, 예를 들어 상면에 좌안 리타더(244a) 및 우안 리타더(244b)를 포함하는 패턴드 리타더층(244)을 형성한다.
도시하지는 않았지만, 패턴드 리타더층(244)은 광반응성 고분자 물질의 배향막과, 반응성 액정단량체(reactive mesogens: RM)의 리타더액정층을 포함할 수 있다.
즉, 제3기판(242)의 상면에 배향막을 형성한 후, 개구부를 갖는 제1마스크를 통하여 제1편광자외선(UV1)을 배향막에 선택적으로 조사함으로써, 좌안 리타더(244a)에 대응되는 제1도메인을 형성하고, 제1마스크와 상이한 위치의 개구부를 갖는 제2마스크를 통하여 제1편광자외선(UV1)과 상이한 편광상태를 갖는 제2편광자외선(UV2)을 배향막에 선택적으로 조사함으로써, 우안 리타더(244b)에 대응되는 제2도메인을 형성할 수 있다.
그리고, 제1 및 제2편광자외선(UV1, UV2)을 이용한 광배향에 의하여 제1 및 제2도메인이 형성된 배향막 상부에, 반응성 액정단량체(RM)를 코팅하고 광경화함으로써, 좌안영상 및 우안영상이 서로 다른 편광상태를 갖도록 변조하는 좌안 리타더(244a) 및 우안 리타더(244b)를 포함하는 패턴드 리타더층(244)을 완성할 수 있다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 패턴드 리타더층(244) 상부에 접합층(238) 및 보호필름(290)을 순차적으로 형성함으로써, 리타더-터치패널(240)을 완성한다.
접합층(238)은 점착특성을 갖는 물질로 이루어지고, 보호필름(290)은 리타더-터치패널(240)이 표시패널(220)에 부착될 때까지 접합층(238) 및 패턴드 리타더층(244)을 보호하는 역할을 한다.
이와 같이, 리타더-터치패널(240)을 완성한 후, 리타더-터치패널(240)의 보호필름(290)을 제거하고, 접합층(238)을 별도의 공정을 통하여 완성된 표시패널(220)에 부착하여 표시패널(220) 및 리타더-터치패널(240)을 합착 고정한 후, 합착된 표시패널(220) 및 리타더-터치패널(240)을 둘러싸는 케이스(미도시)에 제4기판(280)을 고정함으로써, 제1실시예에 따른 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치(210)을 완성할 수 있다.
한편, 개량형 애드-온 터치방식의 3차원 입체영상 표시장치에도 본 발명을 적용할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 단면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 개량형 애드-온 터치방식(modified add-on touch type) 3차원 입체영상 표시장치(310)는, 표시패널(320) 및 리타더(retarder)-터치(touch)패널(340)을 포함한다.
좌안영상 및 우안영상을 표시하는 표시패널(320)은, 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(322, 324)과, 제1 및 제2기판(322, 324) 사이에 형성되는 액정층(326)과, 제1 및 제2기판(322, 324) 외면에 각각 형성되는 제1 및 제2편광판(334, 336)을 포함한다.
제1기판(322) 내면에는 게이트배선, 데이터배선, 박막트랜지스터, 화소전극 등을 포함하는 어레이층(328)이 형성되고, 제2기판(324) 내면에는 블랙매트릭스(330)와, 적, 녹, 청 컬러필터(R, G, B)로 구성되는 컬러필터층(332)과, 공통전극(미도시)이 형성된다.
도시하지는 않았지만, 게이트배선 및 데이터배선은 서로 교차하여 다수의 부화소(sub-pixel)를 정의하고, 박막트랜지스터(thin film transistor: TFT)는 게이트배선 및 데이터배선에 연결되며, 화소전극은 박막트랜지스터에 연결된다.
게이트신호가 게이트배선을 통하여 박막트랜지스터에 인가되어 박막트랜지스터가 턴-온(turn-on)되면, 데이터신호가 데이터배선 및 박막트랜지스터를 통하여 화소전극에 인가되고, 화소전극과 공통전극 사이에 전기장이 생성되어 액정층(226)의 액정분자를 재배열함으로써 각 부화소는 해당 계조를 표시한다.
표시패널(320)의 다수의 부화소는 매트릭스 형태로 배열되는데, 좌안영상을 표시하는 좌안 수평 부화소라인과 우안영상을 표시하는 우안 수평 부화소라인으로 구분될 수 있다.
표시패널(320) 상부에 배치되어 표시패널(320)의 좌안영상 및 우안영상을 서로 다른 편광상태로 만들어 주는 동시에, 외부의 입력(터치 또는 근접)을 감지하는 리타더-터치패널(340)은, 베이스기판 역할을 함과 동시에 보호기판 역할을 하는 제3기판(380)과, 제3기판(380) 하면에 형성되는 터치센서(touch sensor)층(364)과, 터치센서층(364) 하면에 형성되는 패턴드 리타더(patterned retarder)층(344)을 포함한다.
도시하지는 않았지만, 외부의 입력(터치 또는 근접)을 감지하는 터치센서층(364)은 투명도전층, 절연층, 비반사(antireflection: AR)층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 터치센서층(364)이 아날로그 정전용량 방식(capacitive overlay type)인 경우, 터치센서층(364)은 하나의 투명도전층과, 투명도전층의 가장자리에 형성되는 4개의 센싱전극으로 이루어질 수 있으며, 터치센서층(364)이 디지털 정전용량 방식인 경우, 터치센서층(364)은 절연층을 사이에 개재한 2개의 투명도전층과, 서로 직교하는 2방향에 따라 2개의 투명도전층 가장자리에 형성되는 센싱라인으로 이루어질 수 있다.
그리고, 패턴드 리타더층(344)은, 표시패널(320)의 좌안 수평 부화소라인 및 우안 수평 부화소라인에 각각 대응되는 좌안 및 우안 리타더(344a, 344b)로 이루어지는데, 좌안 및 우안 리타더(344a, 344b)는 각각 표시패널(320) 좌안영상 및 우안영상을 전달받아 서로 다른 편광상태의 광으로 출력하는 역할을 하며, 편광자외선(polarized UV)를 이용하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 표시패널(320)의 좌안 수평 부화소라인 및 우안 수평 부화소라인이 각각 선편광된 좌안영상 및 우안영상을 패턴드 리타더층(344)에 전달하면, 좌안 리타더(344a)는 선편광의 좌안영상을 좌원편광의 좌안영상으로 변조하고, 우안 리타더(344b)는 선편광의 우안영상을 우원편광의 우안영상으로 변조하여 외부로 출사할 수 있다.
이러한 좌원편광의 좌안영상 및 우원편광의 우안영상은, 사용자가 착용한 편광안경의 리타더에 의하여 선편광으로 변조된 후 편광안경의 선편광자에 의하여 선택적으로 필터링(filtering)되어 각각 사용자의 좌안 및 우안으로 전달되고, 사용자는 좌안영상 및 우안영상을 합성하여 3차원 입체영상을 인식하게 된다.
여기서, 제1 및 제2기판(322, 324)은 유리 또는 투명한 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 제3기판(480)은 강화유리로 이루어질 수 있다.
그리고, 표시패널(320)과 리타더-터치패널(340) 사이에는 접합층(338)이 형성되며, 표시패널(320)과 리타더-터치패널(340)은 접합층(338)에 의하여 합착 고정된다.
이러한 본 발명의 제2실시예에 따른 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치(310)는, 터치기능 및 3차원 입체영상 표시기능을 하나의 장치로 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 내지 제3기판(322, 324, 380)의 총 3개의 기판을 사용함으로 인하여 전체 두께 및 중량이 감소되며, 표시패널(320) 및 리타더-터치패널(340)을 별도로 제조한 후 하나의 접합층(338)에 의한 1회의 접합단계를 통하여 서로 합착 고정함으로 인하여 제조공정을 간소화하고 제조비용을 저감할 수 있다.
이러한 본 발명의 제2실시예에 따른 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치(310)의 리타더-터치패널(340)의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 제2실시예에 따른 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치의 리타더-터치패널의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 베이스기판으로 사용되는 제3기판(380)의 상면에 터치센서층(364)을 형성한다.
도시하지는 않았지만, 터치센서층(364)은 투명도전층, 절연층, 비반사(AR)층을 포함할 수 있는데, 스퍼터(sputter)와 같은 물리적 기상증착(physical vapor deposition: PVD)법이나 화학적 기상증착(chemical vapor deposition: CVD)법을 이용하여 박막을 형성하고 형성된 박막을 노광식각(photolithography)공정을 통하여 패터닝하여 원하는 박막 패턴을 형성할 수 있다.
투명도전층은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide: ITO)와 같은 투명도전성 물질로 이루어지고, 절연층은 실리콘질화막(silicon nitride), 실리콘산화막(silicon oxide)와 같은 무기절연물질 또는 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene: BCB), 아크릴수지(acrylic resin)과 같은 유기절연물질로 이루어지고, 비반사층은 인접한 절연층과 상이한 굴절률을 갖는 절연물질로 이루어질 수 있다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 터치센서층(364) 상부에 좌안 리타더(344a) 및 우안 리타더(344b)를 포함하는 패턴드 리타더층(344)을 형성한다.
도시하지는 않았지만, 패턴드 리타더층(344)은 광반응성 고분자 물질의 배향막과, 반응성 액정단량체(reactive mesogens: RM)의 리타더액정층을 포함할 수 있다.
즉, 터치센서층(364) 상부에 배향막을 형성한 후, 개구부를 갖는 제1마스크를 통하여 제1편광자외선(UV1)을 배향막에 선택적으로 조사함으로써, 좌안 리타더(344a)에 대응되는 제1도메인을 형성하고, 제1마스크와 상이한 위치의 개구부를 갖는 제2마스크를 통하여 제1편광자외선(UV1)과 상이한 편광상태를 갖는 제2편광자외선(UV2)을 배향막에 선택적으로 조사함으로써, 우안 리타더(344b)에 대응되는 제2도메인을 형성할 수 있다.
그리고, 제1 및 제2편광자외선(UV1, UV2)을 이용한 광배향에 의하여 제1 및 제2도메인이 형성된 배향막 상부에, 반응성 액정단량체(RM)를 코팅하고 광경화함으로써, 좌안영상 및 우안영상이 서로 다른 편광상태를 갖도록 변조하는 좌안 리타더(344a) 및 우안 리타더(344b)를 포함하는 패턴드 리타더층(344)을 완성할 수 있다.
도 6c에 도시한 바와 같이, 패턴드 리타더층(344) 상부에 접합층(338) 및 보호필름(390)을 순차적으로 형성함으로써, 리타더-터치패널(340)을 완성한다.
접합층(338)은 점착특성을 갖는 물질로 이루어지고, 보호필름(390)은 리타더-터치패널(340)이 표시패널(320)에 부착될 때까지 접합층(338), 패턴드 리타더층(344) 및 터치센서층(364)을 보호하는 역할을 한다.
이와 같이, 리타더-터치패널(340)을 완성한 후, 리타더-터치패널(340)의 보호필름(390)을 제거하고, 접합층(338)을 별도의 공정을 통하여 완성된 표시패널(320)에 부착하여 표시패널(320) 및 리타더-터치패널(340)을 합착 고정함으로써, 제2실시예에 따른 개량형 애드-온 터치방식 3차원 입체영상 표시장치(310)을 완성할 수 있다.
제1 및 제2실시예에서는, 표시패널(220, 320)을 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD device)인 것으로 설명하였으나, 다른 실시예에서는 유기발광장치(organic light emitting diode device: OLED device)를 표시패널로 사용할 수도 있다.
또한, 제1 및 제2실시예에서는, 터치센서층(264, 364)이 정전용량 방식인 것으로 설명하였으나, 다른 실시예에서는 터치센서층을 저항막 방식으로 형성할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 3차원 입체영상 표시장치 및 그 제조방법에서는, 패턴드 리타더층과 터치센서층을 모두 포함하는 일체형의 리타더-터치패널을 형성하고, 리타더-터치패널을 하나의 접합층을 사용하여 표시패널에 합착 고정함으로써, 3차원 입체영상 표시장치의 전체 두께 및 중량을 저감하고, 제조공정을 간소화하며, 제조비용을 저감할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
210, 310: 3차원 입체영상 표시장치 220, 320: 표시패널
240, 340: 리타더-터치패널 244, 344: 패턴드 리타더층
264, 364: 터치센서층 238, 338: 접합층

Claims (11)

  1. 영상을 표시하는 표시패널과;
    상기 표시패널과 이격되는 베이스기판과;
    상기 베이스기판 상부에 이격되어 배치되고, 강화유리로 이루어지는 보호기판과;
    상기 베이스기판의 상면에 형성되는 터치센서층과;
    상기 베이스기판의 하면, 또는 상기 베이스기판과 상기 터치센서층 사이에 직접 형성되는 패턴드 리타더층
    을 포함하는 리타더-터치패널과;
    상기 표시패널과 상기 리타더-터치패널 사이에 형성되어 상기 표시패널과 상기 리타더-터치패널을 합착 고정하는 접합층을 포함하는 터치방식 영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널은 좌안영상 및 우안영상을 각각 표시하는 좌안 수평 부화소라인 및 우안 수평 부화소라인을 포함하는 터치방식 영상 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더층은 상기 좌안영상 및 상기 우안영상을 각각 서로 다른 편광상태로 변조하는 좌안 리타더 및 우안 리타더를 포함하는 터치방식 영상 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치센서층은 외부의 입력을 감지하고, 투명도전층, 절연층 및 비반사(antireflection: AR)층을 포함하는 터치방식 영상 표시장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 영상을 표시하는 표시패널과;
    상기 표시패널과 이격되고 강화유리로 이루어지는 베이스기판과;
    상기 베이스기판 하면에 형성되는 터치센서층과;
    상기 터치센서층 하부에 직접 형성되는 패턴드 리타더층
    을 포함하는 리타더-터치패널과;
    상기 표시패널과 상기 리타더-터치패널 사이에 형성되어 상기 표시패널과 상기 리타더-터치패널을 합착 고정하는 접합층
    을 포함하는 터치방식 영상 표시장치.
  9. 삭제
  10. 영상을 표시하는 표시패널을 형성하는 단계와;
    베이스기판과, 상기 베이스기판 상부에 강화유리로 이루어지는 보호기판과, 상기 베이스기판의 상면에 형성되는 터치센서층과, 상기 베이스기판의 하면, 또는 상기 베이스기판과 상기 터치센서층 사이에 직접 형성되는 패턴드 리타더층을 포함하는 리타더-터치패널을 형성하는 단계와;
    접합층을 개재하여 상기 리타더-터치패널을 상기 표시패널에 합착 고정하는 단계
    를 포함하는 터치방식 영상 표시장치의 제조방법.
  11. 영상을 표시하는 표시패널을 형성하는 단계와;
    강화유리로 이루어지는 베이스기판과, 상기 베이스기판의 하면에 형성되는 터치센서층과, 상기 터치센서층 하부에 직접 형성되는 패턴드 리타더층을 포함하는 리타더-터치패널을 형성하는 단계와;
    접합층을 개재하여 상기 리타더-터치패널을 상기 표시패널에 합착 고정하는 단계
    를 포함하는 터치방식 영상 표시장치의 제조방법.
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