KR101842052B1 - 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 3차원 크로스토크의 발생을 줄이고 2차원 정면 휘도를 향상시키기 위한 패턴이 형성된 보호필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시장치 및 그 제조방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 크로스토크의 발생을 줄이고 2차원 정면 휘도를 향상시키기 위한 패턴이 형성된 보호필름을 포함하는 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 영상 구현 방식과 관련하여 2차원적인 평면영상뿐만 아니라 3차원적인 입체영상까지도 구현할 수 있는 표시장치가 개발되고 있다.

인간이 영상의 깊이감과 입체감을 느끼는 요인으로는 두 눈 사이 간격에 의한 양안시차 외에도 심리적, 기억적 요인이 있다.

이와 같은 요인들을 이용한 3차원 입체영상 표시 방식 중 하나가 양안의 생리적 요인을 이용하여 입체감을 느끼는 입체감표현방식(stereoscopic type)이다.

입체감표현방식(stereoscopic type)은 약 65㎜정도 떨어져 있는 좌우안에 시차정보가 포함된 평면의 연관영상을 제공하면, 뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 스테레오그라피(stereography)를 이용한 것이다.

이러한 입체감표현방식은 실질적인 입체감 생성위치에 따라 관찰자가 특수안경을 착용하는 안경방식과, 표시면 측의 패럴랙스 베리어(parallax barrier)나 렌티큘러(lenticular) 등의 렌즈 어레이(lens array)를 이용하는 무안경 방식으로 구분될 수 있다.

이 중 안경방식은 무안경 방식에 비해 시야각이 넓고 감상 시 어지러움증 유발이 적으며, 비교적 저렴한 원가로 제작이 가능하다는 장점이 있다.

위와 같은 안경방식은, 셔터안경 방식(shutter glasses)과 편광분할 방식으로 나눌 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.

셔터안경 방식을 이용할 경우에 시교차 타이밍을 완전히 일치하도록 제어하지 못함에 따라 플리커(flicker) 현상이 발생할 수 있어, 관찰자가 입체영상을 감상할 때 어지러움증과 같은 피로를 유발할 수 있는 문제점이 존재한다.

또 다른 방식인 편광분할 방식은, 하나의 화면의 화소를 열, 행 또는 화소단위로 2분할하여 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.

편광분할 방식은 셔터안경 방식에서와 같은 플리커 현상 발생 요인이 없으므로 감상 시 피로 유발이 적다는 장점이 있다.

또한, 편광분할 방식의 표시장치는 표시장치 전면에 편광을 분할할 수 있는 패터닝된 편광분할 광학매체(예를 들어, 패턴드 리타더층(patterned retarder) 등)를 장착하기 때문에, 가격이 매우 저렴한 편광안경을 착용하여 다수가 감상할 수 있으므로 비용이 상대적으로 매우 적게 든다.

이하에서는 도면을 참조하여 종래의 편광분할 방식의 표시장치에 대하여 살펴본다.

도1은 종래의 표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도2는 종래의 표시장치의 3차원 모드에서의 빛의 경로를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

도1에 도시한 바와 같이, 종래의 표시장치는, 표시패널(미도시)과 반응성 단량체가 코팅되어 패턴드 리타더층(patterned retarder)(50)과 보호필름(60) 등을 포함한다.

표시패널은 제 1 기판(미도시)과 제 2 기판(20)을 부착하여 형성되며, 좌안영상과 우안영상을 이용하여 입체영상을 표시한다.

제 1 기판에는 게이트 배선(미도시), 데이터 배선(미도시), 박막트랜지스터(미도시) 등이 형성된다.

제 2 기판(20)에는 블랙매트릭스(BM)가 형성될 수 있는데, 도시한 바와 같이, 좌안 수평화소라인(Hl) 쪽에 치우쳐 형성될 수 있다.

이와 같은 블랙매트릭스(BM)는 표시장치의 2차원 모드에서 비표시영역을 차단하는 역할을 한다.

그리고, 표시장치의 3차원 모드에서는 블랙매트릭스(BM)와 더불어 블랙스트라이프(BS)가 더욱 형성될 수 있다.

그리고, 제 2 기판(20)에는 다수의 좌안 수평화소라인(Hl) 및 다수의 우안 수평화소라인(Hr)가 정의될 수 있다.

제 1 기판 하부에는 제 1 편광판(미도시)이 부착되고, 제 2 기판(20) 상부에는 제 2 편광판(40)이 부착된다.

이때, 제 1 편광판 및 제 2 편광판(40)은 광투과축에 평행한 선편광만을 투과시키며, 제 1 편광판의 광투과축은 제 2 편광판(40)의 광투과축과 수직으로 배치된다.

패턴드 리타더층(50)은, 접착층(52)에 의해 제 2 편광판(40) 상부에 부착되어 형성되며, 다수의 좌안 리타더(Rl) 및 다수의 우안 리타더(Rr)를 포함한다.

보호필름(60)은 패턴드 리타더층(50) 상부에 위치하며, 패턴드 리타더층(50) 및 제 2 편광판(40)을 보호하는 역할을 한다.

표시장치의 3차원 모드에서의 블랙매트릭스(BM) 및 블랙스트라이프(BS)는 정면 방향(Z1 영역)에서 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)이 각각 표시하는 다수의 좌안영상(Il) 및 다수의 우안영상(Ir) 중 일부가 상이한 리타더로 출력되는 것을 방지하는 역할을 한다.

예를 들어, 블랙매트릭스(BM)는 정면 방향(Z1 영역)에서 좌안 수평화소라인(Hl)이 표시하는 다수의 좌안영상(Il) 중 일부가 패턴드 리타더층(50)의 우안 리타더(Rr)를 통과하여 우원편광 되어 출력되는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고, 블랙스트라이프(BS)는 정면 방향(Z1 영역)에서 우안 수평화소라인(Hr)이 표시하는 다수의 우안영상(Ir) 중 일부가 패턴드 리타더층(50)의 좌안 리타더(Rl)를 통과하여 좌원편광 되어 출력되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이러한 블랙스트라이프(BS)는 표시장치의 3차원 모드에서 하부 부화소영역을 블랙 처리하여 형성한다.

도2에 도시한 바와 같이, 종래의 표시장치의 상하 시야각 방향(Z2 영역)에서는, 정면 방향(Z1 영역)에서와 달리 좌안 수평화소라인(Hl)이 표시하는 다수의 좌안영상(Il) 중 일부가 패턴드 리타더층(50)의 우안 리타더(Rr)를 통과하여 우원편광 되어 출력되고 있다. (Il')

그리고, 우안 수평화소라인(Hr)이 표시하는 다수의 우안영상(Ir) 중 일부가 패턴드 리타더층(50)의 좌안 리타더(Rl)를 통과하여 좌원편광 되어 출력되고 있다. (Ir')

이와 같이, 우원편광 된 일부의 좌안영상(Il')은 우원편광 된 다수의 우안영상(Ir)과 함께 편광안경(미도시)의 우안렌즈를 통과하여 관찰자의 우안에 전달될 수 있다.

그리고, 좌원편광 된 일부의 우안영상(Ir')은 좌원편광 된 다수의 좌안영상(Il)과 함께 편광안경의 좌안렌즈를 통과하여 관찰자의 좌안에 전달될 수 있다.

따라서, 다수의 우안영상(Ir)과 일부의 좌안영상(Il')이 서로 간섭하거나 다수의 좌안영상(Il)과 일부의 우안영상(Ir')이 서로 간섭함에 따라 3차원 크로스토크(Crosstalk)가 발생한다.

여기서, 3D 크로스토크(Crosstalk)란, 좌안영상(Il)이 우안에 제공되거나 우안 영상(Ir)이 좌안에 제공됨에 따라 선명한 3차원 입체영상의 인식을 방해하는 것을 의미한다.

이와 같이, 3D 크로스토크에 의해 상하방향의 3차원 시야각 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 블랙스트라이프(BS) 폭과 상하 시야각은 시청거리에 맞춰서 설계되어 있으므로, 시청거리가 가까워질 경우 3D 크로스토크가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 3차원 크로스토크의 발생을 줄이고 2차원 정면 휘도를 향상시키기 위한 패턴이 형성된 보호필름을 포함하는 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 표시장치는, 좌안영상과 우안영상을 이용하여 입체영상을 표시하는 표시패널과; 상기 표시패널 상부에 형성되며 좌안 리타더 및 우안 리타더로 구성되는 패턴드 리타더층과; 상기 패턴드 리타더층 상부에 형성되며, 상기 표시패널로부터 출사되는 출사광의 경로를 변경시키기 위한 다수의 가이딩 패턴으로 구성되는 보호필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 표시패널의 외측면 각각에는 광을 선택적으로 투과시키는 제 1 및 제 2 편광판이 형성될 수 있다.

그리고, 제 2 편광판은 상기 표시패널 및 상기 패턴드 리타더층 사이에 위치할 수 있다.

여기서, 상기 표시패널은 다수의 화소영역을 포함하며, 각 화소영역은 제 1 부화소영역 및 제 2 부화소영역을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 표시패널은 모드 제어 신호에 의해 3차원 모드 또는 2차원 모드로 구현될 수 있다.

이때, 상기 표시패널이 상기 모드 제어 신호에 의해 2차원 모드로 구현되는 경우에, 상기 제 1 부화소영역 및 제 2 부화소영역에서 광이 출광될 수 있다.

반면에, 상기 표시패널이 상기 모드 제어 신호에 의해 3차원 모드로 구현되는 경우에, 상기 제 1 부화소영역에서는 광이 출광되고, 상기 제 2 부화소영역에서는 광이 차단되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 다수의 가이딩 패턴은 제 1 경사면과 제 2 경사면으로 구성되는 형상일 수 있다.

여기서, 상기 다수의 가이딩 패턴의 표면과 상기 제 1 경사면이 이루는 예각이 증가할수록 상기 출사광의 굴절 정도가 증가하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 다수의 가이딩 패턴은, 상기 좌안 리타더 및 우안 리타더의 경계선을 대칭축으로 선대칭되는 구조일 수 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 실시예에 따른 표시장치의 제조방법은, 좌안영상과 우안영상을 이용하여 입체영상을 표시하는 표시패널의 상부에 패턴드 리타더층을 형성하는 단계와; 상기 패턴드 리타더층 상부에 상기 표시패널로부터 출사되는 출사광의 경로를 변경시키기 위한 다수의 가이딩 패턴으로 구성되는 보호필름을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 표시패널의 외측면 각각에는 광을 선택적으로 투과시키는 제 1 및 제 2 편광판을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 2 편광판은 상기 표시패널 및 상기 패턴드 리타더층 사이에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 표시패널은 다수의 화소영역을 포함하며, 각 화소영역은 제 1 부화소영역 및 제 2 부화소영역을 포함할 수 있다.

한편, 상기 다수의 가이딩 패턴은 제 1 경사면과 제 2 경사면으로 구성되는 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 다수의 가이딩 패턴은, 상기 좌안 리타더 및 우안 리타더의 경계선을 대칭축으로 선대칭되도록 형성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치에서는, 패턴을 형성한 보호필름을 이용하여 3차원 크로스토크의 발생을 줄일 수 있다.

그 결과 표시장치의 3차원 시야각 및 휘도를 향상시킬 수 있다.

또한, 2차원 모드에서의 정면 휘도를 향상시킬 수 있다.

도1은 종래의 표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도2는 종래의 표시장치의 3차원 모드에서의 빛의 경로를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 사시도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 모드 별 화소영역을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 2차원 모드에서의 빛의 경로를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 2차원 모드에서의 휘도 변화를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 3차원 모드에서의 빛의 경로를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도9는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 3차원 모드에서의 크로스토크 변화를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도10은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 3차원 모드에서의 휘도 변화를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도11은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치에서의 블랙매트릭스의 폭 및 블랙스트라이프의 폭과 반사각과의 관계를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 사시도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 모드 별 화소영역을 설명하기 위해 참조되는 도면이며, 도5는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 도2를 참조하여 설명한다.

도3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는, 표시패널(130)과 백라이트 유닛(미도시)과 패턴드 리타더층(patterned retarder)(150)과 보호필름(160) 등을 포함한다.

표시패널(130)은 서로 마주보며 이격된 제 1 기판(미도시) 및 제 2 기판(120)이 합착하여 형성되며, 좌안영상(Il) 및 우안영상(Ir)을 이용하여 입체영상을 표시하는 역할을 한다.

제 1 기판(미도시)에는 게이트 배선(미도시), 데이터 배선(미도시), 박막트랜지스터(미도시) 등이 형성된다.

제 2 기판(120)에는 블랙매트릭스(BM)가 형성될 수 있는데, 도시한 바와 같이, 좌안 수평화소라인(Hl) 쪽에 치우쳐 형성될 수 있다.

이와 같은 블랙매트릭스(BM)는 표시장치의 2차원 모드 및 3차원 모드에서 게이트 배선 및 데이터 배선 등의 비표시영역을 차단하는 역할을 한다.

그리고, 표시장치의 3차원 모드에서는 블랙매트릭스(BM)와 더불어 블랙스트라이프(BS)가 더욱 형성될 수 있다.

블랙매트릭스(BM) 및 블랙스트라이프(BS)는 표시장치의 3차원 모드에서 정면 방향(도2의 Z1 영역)에서 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)이 각각 표시하는 다수의 좌안영상(Il) 및 다수의 우안영상(Ir) 중 일부가 상이한 리타더로 출력되는 것을 방지하는 역할을 한다.

예를 들어, 블랙매트릭스(BM)는 정면 방향(Z1 영역)에서 좌안 수평화소라인(Hl)이 표시하는 다수의 좌안영상(Il) 중 일부가 패턴드 리타더층(150)의 우안 리타더(Rr)를 통과하여 우원편광 되어 출력되는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고, 블랙스트라이프(BS)는 정면 방향(Z1 영역)에서 우안 수평화소라인(Hr)이 표시하는 다수의 우안영상(Ir) 중 일부가 패턴드 리타더층(150)의 좌안 리타더(Rl)를 통과하여 좌원편광 되어 출력되는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고, 제 2 기판(120)에는 다수의 좌안 수평화소라인(Hl) 및 다수의 우안 수평화소라인(Hr)가 정의될 수 있다.

여기서, 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr) 각각에는 적, 녹, 청색 부화소영역(R, G, B)이 순차적으로 배치되며, 좌안 수평화소라인(Hl)과 우안 수평화소라인(Hr)은 표시패널(130)의 수직방향을 따라 번갈아 배치된다.

여기서, 도시하지는 않았지만, 제 1 기판에는 서로 교차하여 화소영역(P1)을 정의하는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시), 게이트 배선 및 데이터 배선에 연결되는 박막트랜지스터(미도시) 및 박막트랜지스터에 연결되어 각 부화소영역에 배치되는 화소전극(미도시)이 형성될 수 있다.

도4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치의 화소영역(P1)은, 상부 부화소영역(SP1) 및 하부 부화소영역(SP2)로 분할되어 형성되며, 상부 부화소영역(SP1)과 하부 부화소영역(SP2)은 각각 적, 녹, 청색 부화소영역(R, G, B) 중 어느 하나일 수 있다.

그리고, 상부 부화소영역(SP1)은 하부 부화소영역(SP2) 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 표시패널(130)은 타이밍 제어부(미도시) 등을 통해 전달 받는 모드 제어 신호에 의해 3차원 모드 또는 2차원 모드로 구현될 수 있다.

표시패널(130)이 모드 제어 신호에 의해 2차원 모드로 구현되는 경우에, 제 1 부화소영역(SP1) 및 제 2 부화소영역(SP2)에서 광이 출광되도록 제어될 수 있다.

즉, 표시장치의 2차원 모드에서의 화소영역(P1)은 상부 부화소영역(SP1) 및 하부 부화소영역(SP2)이 동일한 영상 데이터에 의해 구동될 수 있다.

반면에, 표시패널(130)이 모드 제어 신호에 의해 3차원 모드로 구현되는 경우에, 제 1 부화소영역(SP1)에서는 광이 출광되고, 제 2 부화소영역(SP2)에서는 광이 차단되도록 제어될 수 있다.

즉, 표시장치의 3차원 모드에서의 화소영역(P2)은, 상부 부화소영역(SP1)이 좌안영상(Il) 또는 우안영상(Ir)에 의해 구동되고, 하부 부화소영역(SP2)이 블랙 처리되어 광이 차단될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 표시장치는, 3차원 모드에서만 하부 부화소영역(SP2)을 블랙 처리하여 블랙스트라이프(BS)가 형성되도록 제어할 수 있다.

그 결과 2차원 모드에서 블랙매트릭스(BM)가 형성된 영역에서의 빛은 차단되고, 나머지 영역(블랙스트라이프(BS)가 형성될 영역 포함)은 개구영역이 되어 빛이 통과하게 된다.

반면에, 3차원 모드에서는 하부 부화소영역(SP2)이 블랙 처리됨에 따라 제 1 기판으로부터의 빛을 차단할 수 있으며, 블랙매트릭스(BM) 및 블랙스트라이프(BS)가 형성된 영역에서 모두 빛을 차단하게 된다.

이러한 화소 구조를 적용하면, 2차원 모드에서 개구율 및 정면 휘도를 향상시킬 수 있으며, 3차원 모드에서 3D 크로스토크를 방지할 수 있다.

다시 도3을 살펴보면, 표시패널(130)의 외측면 각각에는 광을 선택적으로 투과시키는 제 1 편광판 및 제 2 편광판(140)이 형성될 수 있다.

이때, 제 1 편광판(미도시) 및 제 2 편광판(140)은 광투과축에 평행한 선편광만을 투과시키며, 제 1 편광판(미도시)의 광투과축은 제 2 편광판(140)의 광투과축과 수직으로 배치될 수 있다.

한편, 백라이트 유닛(미도시)으로부터 전달되는 빛은 제 1 편광판과 표시패널(130)과 제 2 편광판(140)을 통과하면서 선편광 상태가 되어 패턴드 리타더층(150)으로 입사된다.

여기서, 패턴드 리타더층(150)은, 접착층(152)에 의해 제 2 편광판(140) 상부에 부착되어 형성되며, 다수의 좌안 리타더(Rl) 및 다수의 우안 리타더(Rr)를 포함한다.

패턴드 리타더층(150)은, 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)를 포함하며, 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)는 각각 표시패널(130)의 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)에 대응되도록 번갈아 배치된다.

표시패널(130)에서 출사하는 좌안영상(Il) 및 우안영상(Ir)은, 제 2 편광판(140)을 통과하여 각각 선편광된 좌안영상(Il) 및 선편광된 우안영상(Ir)으로 변조되고, 선편광된 좌안영상(Il) 및 우안영상(Ir)은 패턴드 리타더층(150)로 입사된다.

여기서, 제 2 편광판(140)을 통과하여 변조된 선편광된 좌안영상(Il) 및 선편광된 우안영상(Ir)은, 패턴드 리타더층(150)를 통과함에 따라 원편광 상태가 된다.

이때, 패턴드 리타더층(150)은 제 2 편광판(140)을 통과하여 선편광된 좌안영상(Il) 및 우안영상(Ir)의 편광 상태를 Line별로 변경시킬 수 있다.

다시 말해서, 표시패널(130)의 좌안 수평화소라인(Hl)을 지나는 좌안영상(Il)은, 제 2 편광판(140)을 통과하면서 선편광된 후, 패턴드 리타더층(150)의 좌안 리타더(Rl)를 통과하면서 좌원편광되어 출력된다.

그리고, 표시패널(130)의 우안 수평화소라인(Hr)을 지나는 우안영상(Ir)은, 제 2 편광판(140)을 통과하면서 선편광된 후, 패턴드 리타더층(150)의 우안 리타더(Rr)를 통과하면서 우원편광되어 출력된다.

이렇게 출력된 좌원편광된 좌안영상(Il) 및 우원편광된 우안영상(Ir)은 관찰자에게 전달된다.

한편, 관찰자가 착용하는 편광안경(170)은, 좌안렌즈(172) 및 우안렌즈(174)를 포함하는데, 이때, 좌안렌즈(172)는 좌원편광만 투과시키고, 우안렌즈(174)는 우원편광만 투과시키는 역할을 한다.

따라서, 관찰자에게 전달된 영상 중, 좌원편광된 좌안영상(Il)은 좌안렌즈(172)를 통하여 관찰자의 좌안에 전달되고, 우원편광된 우안영상(Ir)은 우안렌즈(174)를 통하여 관찰자의 우안에 전달된다.

그 결과 관찰자는 좌우안으로 각각 전달된 좌안영상(Il) 및 우안영상(Ir)을 조합함에 따라 입체영상을 인식하게 된다.

위와 같이 편광분할 광학매체로서 사용되는 패턴드 리타더층(150)는, 표시장치의 전면에 배치되며, 표시패널(130)로부터 출사된 좌안영상(Il) 및 우안영상(Ir)이 서로 다른 편광방향을 갖도록 변조하는 역할을 한다.

보호필름(160)은 패턴드 리타더층(150) 상부에 위치하며, 패턴드 리타더층(150) 및 제 2 편광판(140)을 보호하는 역할을 한다.

도5에 도시한 바와 같이, 보호필름(160)에는 표시패널(130)로부터 출사되는 출사광의 경로를 변경시키기 위한 다수의 가이딩 패턴(GP)이 형성될 수 있다.

이때, 가이딩 패턴(GP)은 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)의 경계선을 대칭축으로 선대칭되는 구조일 수 있으며, 예를 들어, 제 1 경사면과 제 2 경사면으로 구성되는 형상일 수 있다.

이러한 가이딩 패턴(GP)은 예를 들어, 잉크젯 프린팅 방식 등에 의해 형성할 수 있다.

한편, 가이딩 패턴(GP)의 표면과 제 1 경사면 또는 제 2 경사면이 이루는 예각(도8의 α)이 증가할수록 표시패널(130)의 출사광의 굴절 정도가 증가할 수 있다.

이는 도11에서 자세히 설명하기로 한다.

표시장치의 제조 방법을 간단히 살펴보면, 먼저 표시패널(130)의 상부에 접착수지를 이용하여 제 2 편광판(140)을 부착한다.

그리고, 표시패널(130)의 하부에도 광을 선택적으로 투과시키는 제 1 편광판(미도시)을 부착할 수 있다.

다음으로, 제 2 편광판(140) 상부에 접착수지를 도포한 후 패턴드 리타더층(150)을 형성한다.

그리고, 패턴드 리타더층(150) 상부에 표시패널(130)로부터 출사되는 출사광의 경로를 변경시키기 위한 다수의 가이딩 패턴(GP)으로 구성되는 보호필름(160)을 부착한다.

이때, 패턴드 리타더층(150) 상부에 보호필름(160)을 부착하고 나서, 다수의 가이딩 패턴(GP)을 형성할 수 있다.

반면에, 보호필름(160)에 다수의 가이딩 패턴(GP)을 형성하고 난 다음에, 다수의 가이딩 패턴(GP)이 형성된 보호필름(160)을 패턴드 리타더층(150) 상부에 부착할 수 있다.

도6은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 2차원 모드에서의 빛의 경로를 설명하기 위해 참조되는 도면이고, 도7은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 2차원 모드에서의 휘도 변화를 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 도5를 참조하여 설명한다.

도6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치의 2차원 모드에서는 A 영역에서 빛이 집광될 수 있다.

즉, 정면 방향 등에서 출사하던 출사광이 가이딩 패턴(GP)에 의해 굴절되어 A 영역으로 집광될 수 있다.

그 결과 도7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 표시장치의 2차원 휘도(실선)는 종래의 표시장치의 2차원 휘도(점선)와 비교하여 정면 방향에서 개선되었음을 알 수 있다.

좀 더 자세히 설명하면, 표시패널(130)의 좌안 수평화소라인(Hl)을 통과한 빛이 가이딩 패턴(GP)에 의해 굴절되어 정면 방향으로 집광되고, 우안 수평화소라인(Hr)을 통과하는 빛도 가이딩 패턴(GP)에 의해 굴절되어 정면 방향으로 집광될 수 있다.

그리하여 본 발명의 반치폭(Full With at Half Maxmum)(F1)은 본 발명의 휘도 최대치가 증가함에 따라 종래의 반치폭(R1)과 비교하여 폭이 좁아지면서 크기가 증가하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 표시장치는, 가이딩 패턴(GP)이 형성된 보호필름(160)을 적용하여 표시패널(130)의 출사광을 정면 방향으로 집광시켜 정면 방향의 2차원 휘도를 증가시킬 수 있다.

도8은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 3차원 모드에서의 빛의 경로를 설명하기 위해 참조되는 도면이고, 도9는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 3차원 모드에서의 크로스토크 변화를 설명하기 위해 참조되는 도면이며, 도10은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 3차원 모드에서의 휘도 변화를 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 도5를 참조하여 설명한다.

도8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 표시장치에 있어서 블랙매트릭스(BM)는 좌안 수평화소라인(Hl, 좌안 화소영역)에 위치하며 좌안 수평화소라인(Hl)과 우안 수평화소라인(Hr, 우안 화소영역)의 경계에 인접하여 배치되고 제 2 부화소영역(도 4의 SP2)은 블랙매트릭스(BM)와 평면적으로 맞닿도록 배치된다. 따라서, 표시장치의 3 차원 모드에서 하부 부화소영역(도 4의 SP2)이 블랙처리되어 블랙매트릭스(BM)와 맞닿는 블랙스트라이프(BS)가 구성된다. 이때, 가이딩 패턴(GP)의 제 1 및 제 2 경사면이 형성된 영역의 폭은 블랙매트릭스(BM)과 블랙스트라이프(BS), 즉 하부 부화소영역(SP2)이 형성된 영역의 폭과 동일하다. 본 발명에 따른 표시장치의 3차원 모드에서는 B 영역에서 빛이 집광될 수 있다.

즉, 정면 방향 등에서 출사하던 출사광이 가이딩 패턴(GP)에 의해 굴절되어 B 영역으로 집광될 수 있다.

이때, l(패턴드 리타더층의 높이 + 보호필름의 높이)은 100um이고, d(블랙매트릭스(BM)의 폭 + 블랙스트라이프(BS)의 폭)는 170um이고, t(제 2 기판의 높이 + 제 2 편광판의 높이 + 접착층의 높이)는 700um라고 한다.

그리고, 제 2 기판(120)의 굴절률과 보호필름(160)의 굴절률은 1.5이고, 공기의 굴절률은 1이다.

수학식1은 스넬(snell) 법칙을 정의하는 식으로, 입사각 Φ로 굴절률이 n인 물질에 입사된 빛이 공기(n=1)로 출사할 때 굴절각이 θ임을 나타내고 있다.

[수학식 1]

도8에서도 입사각 β로 보호필름(160)의 가이딩 패턴(GP)의 경사면에 입사되는 입사광이 보호필름(160)에서 공기로 통과할 때 굴절각이 γ가 됨을 알 수 있다.

이때, 입사각 β는 두 평행선에서의 엇각관계에 의해서 θ+α가 된다.

입사광이 보호필름(160)에서 공기로 통과하는 경우는 굴절률이 큰 매질(n=1.5)로부터 굴절률이 작은 제 2 매질(n=1)로 입사되는 경우로서, 즉 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 입사하는 경우에 해당한다.

그리고, 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 입사하는 경우는 수학식 1에 의해 입사각보다 굴절각이 크게 되는 경우에 해당한다.

따라서, 각도 α(가이딩 패턴(GP)의 표면과 제 1 경사면 또는 제 2 경사면이 이루는 예각)가 커질수록 보호필름(160)의 가이딩 패턴(GP)의 경사면에 입사되는 입사광의 입사각 β이 커지고, 수학식 1에 의해 굴절각 γ가 커지게 된다.

한편, θ는 수학식 2에 의해 정의될 수 있다.

[수학식 2]

즉, θ는 블랙매트릭스(BM) 및 블랙스트라이프(BS)의 폭에 의해 결정되는 각도이다. 예를 들어, d가 170um이고 t가 700um일 때, θ는 6.92일 수 있다.

이때, 블랙매트릭스(BM) 및 블랙스트라이프(BS)의 폭이 넓을수록 3D 크로스토크의 발생을 방지할 수 있는 반면에, 개구율이 감소될 수 있기 때문에 θ는 적절하게 선택될 필요가 있다.

한편, 본 발명의 표시장치의 상하 시야각 방향(Z2 영역)에서는, 정면 방향(Z1 영역)에서와 달리 좌안 수평화소라인(Hl)이 표시하는 다수의 좌안영상(Il) 중 일부가 패턴드 리타더층(50)의 우안 리타더(Rr)를 통과하여 우원편광 되어 출력되고 있다. (Il')

그리고, 우안 수평화소라인(Hr)이 표시하는 다수의 우안영상(Ir) 중 일부가 패턴드 리타더층(50)의 좌안 리타더(Rl)를 통과하여 좌원편광 되어 출력되고 있다. (Ir')

종래의 표시장치에서는 이와 같이, 우원편광 된 일부의 좌안영상(Il')은 우원편광 된 다수의 우안영상(Ir)과 함께 편광안경(170)의 우안렌즈(174)를 통과하여 관찰자의 우안에 전달될 수 있었다.

그리고, 좌원편광 된 일부의 우안영상(Ir')은 좌원편광 된 다수의 좌안영상(Il)과 함께 편광안경(170)의 좌안렌즈(172)를 통과하여 관찰자의 좌안에 전달될 수 있었다.

하지만, 본 발명에 따른 표시장치에서는 우원편광 된 일부의 좌안영상(Il') 및 좌원편광 된 일부의 우안영상(Ir')이 가이딩 패턴(GP)이 형성된 보호필름(160)에 의해 더욱 굴절되기 때문에 관찰자에게 전달되지 않을 수 있다.

그리하여 본 발명에 따른 가이딩 패턴(GP)이 형성된 보호필름(160)을 적용하면, 3차원 크로스토크의 발생을 줄이고, 3차원 시야각 및 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.

도9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 표시장치의 3차원 크로스토크가 발생하는 각도(실선)가 종래의 표시장치의 3차원 크로스토크가 발생하는 각도(점선)와 비교하여 개선되었음을 알 수 있다.

도10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 표시장치의 3차원 휘도(실선)는 종래의 표시장치의 3차원 휘도(점선)와 비교하여 정면 방향에서 개선되었음을 알 수 있다.

좀 더 자세히 설명하면, 표시패널(130)의 좌안 수평화소라인(Hl)을 통과한 빛이 가이딩 패턴(GP)에 의해 굴절되어 정면 방향으로 집광되고, 우안 수평화소라인(Hr)을 통과하는 빛도 가이딩 패턴(GP)에 의해 굴절되어 정면 방향으로 집광될 수 있다.

그리하여 본 발명의 반치폭(Full With at Half Maxmum)(F2)은 본 발명의 휘도 최대치가 증가함에 따라 종래의 반치폭(R2)과 비교하여 폭이 좁아지면서 크기가 증가하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 표시장치는, 가이딩 패턴(GP)이 형성된 보호필름(160)을 적용하여 표시패널(130)의 출사광을 정면 방향으로 집광시켜 정면 방향의 3차원 휘도를 증가시킬 수 있다.

도11은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치에서의 블랙매트릭스의 폭 및 블랙스트라이프의 폭과 반사각과의 관계를 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 도8을 참조하여 설명한다.

도11에 도시한 바와 같이, 가이딩 패턴(GP)의 표면과 제 1 경사면 또는 제 2 경사면이 이루는 예각(α)이 증가할수록 보호필름(160)의 출사광의 굴절각(γ)이 증가함을 알 수 있다.

이와 같은 각도 α와 굴절각(γ)과 의 관계를 이용하여 블랙매트릭스(BM)의 폭 및 블랙스트라이프(BS)의 폭을 결정할 수 있다.

예를 들어, α=1이고 블랙매트릭스(BM)의 폭 및 블랙스트라이프(BS)의 폭이 100인 경우에 굴절각(γ)이 약 8도 정도가 된다.

따라서, 굴절각(γ)을 증가시키기 위해서 각도 α를 증가시켜 가이딩 패턴(GP)의 경사면의 기울기를 증가시키거나, 블랙매트릭스(BM)의 폭 및 블랙스트라이프(BS)의 폭을 증가시킬 필요가 있다.

이때, 이때, 블랙매트릭스(BM) 및 블랙스트라이프(BS)의 폭을 증가시키면 3D 크로스토크의 발생을 방지할 수 있는 반면에, 개구율이 감소될 수 있기 때문에 각도 α를 조절하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.

120: 제 2 기판 130: 표시패널
140: 제 2 편광판 150: 패턴드 리타더층층
152: 접착층 160: 보호필름

Claims (16)

1. 좌안 화소영역을 통해 표시되는 좌안영상과 우안 화소영역을 통해 표시되는 우안영상을 이용하여 입체영상을 표시하는 표시패널과;
   상기 표시패널 상부에 형성되며 좌안 리타더 및 우안 리타더로 구성되는 패턴드 리타더층과;
   상기 패턴드 리타더층 상부에 형성되며, 상기 표시패널로부터 출사되는 출사광의 경로를 변경시키기 위한 다수의 가이딩 패턴으로 구성되는 보호필름을 포함하고,
   상기 좌안 및 우안 화소영역 각각은 제 1 부화소영역과 제 2 부화소영역을 포함하며,
   상기 표시패널은 상기 좌안 화소영역과 상기 우안 화소영역 중 어느 하나에 위치하며 상기 좌안 화소영역과 상기 우안 화소영역의 경계에 인접한 블랙매트릭스를 더 포함하고,
   상기 좌안 화소영역과 상기 우안 화소영역 중 다른 하나에 위치하는 상기 제 2 부화소영역은 상기 블랙매트릭스와 평면적으로 맞닿게 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 표시패널의 외측면 각각에는 광을 선택적으로 투과시키는 제 1 및 제 2 편광판이 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제 2 편광판은 상기 표시패널 및 상기 패턴드 리타더층 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 표시패널은 모드 제어 신호에 의해 3차원 모드 또는 2차원 모드로 구현되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 표시패널이 상기 모드 제어 신호에 의해 2차원 모드로 구현되는 경우에,
   상기 제 1 부화소영역 및 제 2 부화소영역에서 광이 출광되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 표시패널이 상기 모드 제어 신호에 의해 3차원 모드로 구현되는 경우에,
   상기 제 1 부화소영역에서는 광이 출광되고, 상기 제 2 부화소영역에서는 광이 차단되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 다수의 가이딩 패턴은 제 1 경사면과 제 2 경사면으로 구성되는 형상인 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 다수의 가이딩 패턴의 표면과 상기 제 1 경사면이 이루는 예각이 증가할수록 상기 출사광의 굴절 정도가 증가하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 가이딩 패턴은, 상기 좌안 리타더 및 우안 리타더의 경계선을 대칭축으로 선대칭되는 구조인 것을 특징으로 하는 표시장치.
    
11. 좌안 화소영역을 통해 표시되는 좌안영상과 우안 화소영역을 통해 표시되는 우안영상을 이용하여 입체영상을 표시하는 표시패널의 상부에 패턴드 리타더층을 형성하는 단계와;
    상기 패턴드 리타더층 상부에 상기 표시패널로부터 출사되는 출사광의 경로를 변경시키기 위한 다수의 가이딩 패턴으로 구성되는 보호필름을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 좌안 및 우안 화소영역 각각은 제 1 부화소영역과 제 2 부화소영역을 포함하며,
    상기 표시패널은 상기 좌안 화소영역과 상기 우안 화소영역 중 어느 하나에 위치하며 상기 좌안 화소영역과 상기 우안 화소영역의 경계에 인접한 블랙매트릭스를 더 포함하고,
    상기 좌안 화소영역과 상기 우안 화소영역 중 다른 하나에 위치하는 상기 제 2 부화소영역은 상기 블랙매트릭스와 평면적으로 맞닿게 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 표시패널의 외측면 각각에는 광을 선택적으로 투과시키는 제 1 및 제 2 편광판을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 2 편광판은 상기 표시패널 및 상기 패턴드 리타더층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
    
13. 삭제
14. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 가이딩 패턴은 제 1 경사면과 제 2 경사면으로 구성되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
    
15. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 가이딩 패턴은, 상기 패턴드 리타더층의 좌안 리타더 및 우안 리타더의 경계선을 대칭축으로 선대칭되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
16. 제8항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 경사면이 형성되는 영역의 폭은 상기 블랙매트릭스와 상기 제 2 부화소영역이 형성되는 영역의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 표시장치.

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