KR101859483B1 - 입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 우안 영상과 좌안 영상의 크로스토크를 방지할 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 구현하며, 컬러 필터 및 박막트랜지스터가 동일 기판 상에 형성된 하부 어레이 기판과, 상기 하부 어레이 기판과 대향하는 상부 어레이 기판을 포함하는 표시 패널과; 상기 3차원 영상 구현시 상기 표시패널에 표시되는 영상을 좌안 영상과 우안영상으로 분리하는 패턴 리타더를 구비하며, 상기 하부 어레이 기판은 상기 박막트랜지스터와 접속되며, 서로 교차되게 형성되어 화소 영역들을 마련하는 게이트 라인 및 데이터 라인과; 상기 박막트랜지스터와 접속되며 상기 화소 영역에 형성된 화소전극과, 상기 화소영역들의 경계부에 형성되어 상기 좌안 영상과 우안 영상을 분리하는 블랙 스트라이프를 구비하며, 상기 블랙 스트라이프는 상기 박막트랜지스터에 포함된 불투명층과 동일 재질로 동일층에 형성되는 제1 블랙 스트라이프와; 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되게 형성되며 상기 화소 전극과 동일 재질로 동일층에 형성되는 제2 블랙 스트라이프를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법{STEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 우안 영상과 좌안 영상의 크로스토크를 방지할 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래에는 시청자가 디스플레이 장치에 표시되는 2차원 영상에서 입체감 있는 3차원 영상을 시청할 수 있는 입체 영상 디스플레이 장치가 개발되고 있다.
입체 영상 디스플레이 장치는 양안시차(Binocular Parallax)를 가지는 우안용영상과 좌안 영상을 시청자의 우안과 좌안 각각에 분리하여 보여주는 장치이다. 즉, 입체 영상 디스플레이 장치는 우안 영상이 시청자의 우안에서만 인지되도록 하고, 좌안 영상이 시청자의 좌안에서만 인지하도록 함으로써 시청자가 입체감 있는 3차원 영상을 시청할 수 있도록 한다.
그러나, 종래의 입체 영상 표시 장치에서는 우안 영상이 시청자의 우안에만 인지됨과 아울러 좌안용 영상이 시청자의 좌안에만 인지되어야 하는데도 불구하고 시청자의 우안에 좌안용 영상이 인지되거나, 시청자의 좌안에 우안 영상이 인지되는 경우가 발생하게 된다. 이에 따라, 종래의 입체 영상 디스플레이 장치는 우안 영상과 좌안 영상의 크로스토크(Crosstalk)으로 인하여 화질이 저하되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 우안 영상과 좌안 영상의 크로스토크를 방지할 수 있는 입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 구현하며, 컬러 필터 및 박막트랜지스터가 동일 기판 상에 형성된 하부 어레이 기판과, 상기 하부 어레이 기판과 대향하는 상부 어레이 기판을 포함하는 표시 패널과; 상기 3차원 영상 구현시 상기 표시패널에 표시되는 영상을 좌안 영상과 우안영상으로 분리하는 패턴 리타더를 구비하며, 상기 하부 어레이 기판은 상기 박막트랜지스터와 접속되며, 서로 교차되게 형성되어 화소 영역들을 마련하는 게이트 라인 및 데이터 라인과; 상기 박막트랜지스터와 접속되며 상기 화소 영역에 형성된 화소전극과, 상기 화소영역들의 경계부에 형성되어 상기 좌안 영상과 우안 영상을 분리하는 블랙 스트라이프를 구비하며, 상기 블랙 스트라이프는 상기 박막트랜지스터에 포함된 불투명층과 동일 재질로 동일층에 형성되는 제1 블랙 스트라이프와; 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되게 형성되며 상기 화소 전극과 동일 재질로 동일층에 형성되는 제2 블랙 스트라이프를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치의 제조 방법은 동일 기판의 각 화소 영역들에 형성된 컬러 필터 및 박막트랜지스터과, 상기 각 화소 영역들의 경계부에 형성되어 좌안 영상과 우안 영상을 분리하는 제1 및 제2 블랙 스트라이프를 포함하는 하부 어레이 기판을 마련하는 단계와; 상기 하부 어레이 기판과, 상기 하부 어레이 기판과 대향하는 상부 어레이 기판을 합착하여 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 구현하는 표시 패널을 형성하는 단계와; 상기 3차원 영상 구현시 상기 표시패널에 표시되는 영상을 상기 좌안 영상과 상기 우안영상으로 분리하는 패턴 리타더를 상기 표시 패널 상에 형성하는 단계를 포함하며, 상기 하부 어레이 기판을 마련하는 단계는 상기 박막트랜지스터를 형성함과 동시에 상기 박막트랜지스터에 포함된 어느 한 불투명 금속층과 동일 재질로 동일층에 상기 제1 블랙 스트라이프를 형성하는 단계와; 상기 화소 영역에 상기 박막트랜지스터와 접속되는 화소 전극을 형성함과 동시에 상기 화소 전극과 동일 재질로 동일층에 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되는 상기 제2 블랙 스트라이프를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입체 영상 표시 장치는 상기 화소 전극과 수평 전계를 형성하며, 상기 제2 블랙 스트라이프와 동일 재질로 동일층 상에 상기 제2 블랙 스트라이프와 접속되도록 형성된 공통 전극을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 블랙 스트라이프는 상기 컬러 필터가 형성된 영역을 제외한 상기 각 화소영역의 상측과 하측 각각에 판 형태로 형성되며, 상기 박막트랜지스터의 게이트 전극과 동일층에 동일 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제2 블랙 스트라이프의 제1 실시 예는 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되는 영역에 형성되며 서로 이격되도록 형성된 다수개의 개구부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 제2 블랙 스트라이프의 제2 실시 예는 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되는 영역에 형성되는 하나의 개구부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 제2 블랙 스트라이프의 제3 실시 예는 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되는 영역에서 판 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 패턴 리타더는 상기 제1 편광 성분을 투과시키는 제1 리타더와, 상기 제1 리타더와 교대로 배치되며 상기 제2 편광 성분을 투과시키는 제2 리타더를 구비하며; 상기 제1 및 제2 리타더의 경계 부분은 상기 블랙 스트라이프와 중첩되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 박막트랜지스터 및 화소 전극 중 적어도 2층의 금속층을 이용하여 다층 구조의 블랙 스트라이프를 형성한다. 이 경우, 본 발명의 블랙스트라이프는 우안 영상을 표시하는 기수번째(또는 우수번째) 수평 라인에 배치된 화소들과 좌안 영상을 표시하는 우수번째(또는 기수번째) 수평 라인에 배치된 화소들 사이에서 블랙으로 표시됨으로써 좌안 영상과 우안 영상의 3차원 크로스토크를 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 3차원 영상 구현시 상/하 시야각이 넓어져 3차원 영상의 시인성이 개선된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 하부 어레이 기판을 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에서 선"Ⅰ-Ⅰ'". "Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 하부 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2에서 동일층 상에 형성되는 화소 전극, 공통 전극 및 제2 블랙 스트라이프를 상세히 나타내는 평면도이다.
도 5a 내지 도 5f는 도 3에 도시된 하부 어레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 하부 어레이 기판을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에서 선"Ⅲ-Ⅲ'"를 따라 절취한 하부 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 6에서 동일층 상에 형성되는 화소 전극, 공통 전극 및 제2 블랙 스트라이프를 상세히 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치의 하부 어레이 기판을 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 9에서 선"Ⅳ-Ⅳ'"를 따라 절취한 하부 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 9에서 동일층 상에 형성되는 화소 전극, 공통 전극 및 제2 블랙 스트라이프를 상세히 나타내는 평면도이다.
도 12는 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 3차원 시야각에 따른 3차원 영상의 크로스토크값을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 입체 영상 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 입체 영상 표시 장치는 표시패널(PNL), 백라이트 유닛(BLU), 패턴 리타더(PDF) 및 편광안경(GLS)을 포함한다.
표시 패널(PNL)은 액정층을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 하부 어레이 기판 및 상부 어레이 기판을 구비한다. 하부 어레이 기판은 컬러 필터 온 박막트랜지스터(Color Filter on TFT; COT)구조 로 형성되며, 각 화소 영역의 경계부에 블랙 스트라이프(140)가 형성된다. 특히, 블랙 스트라이프(140)는 우안 영상을 표시하는 홀수번째(또는 짝수번째) 수평 라인의 화소들과 좌안 영상을 표시하는 짝수번째(또는 홀수번째) 수평 라인의 화소들의 경계부에 형성된다.
이러한 표시 패널(PNL)의 상부 어레이 기판의 전면에는 상부 편광필름(POL2)이 부착되며, 하부 어레이 기판의 배면에는 하부 편광필름(POL1)이 부착된다.
백라이트 유닛(BLU)은 하나 이상의 광원, 광원으로부터의 빛을 면광원으로 변환하여 표시패널(PNL)로 조사한다.
패턴 리타더(PDF)는 광흡수축이 서로 직교하는 제1 및 제2 패턴 리타더(PDF1,PDF2)를 포함하여 3D 영상을 편광으로 분할한다. 제1 패턴 리타더(PDF1)는 패턴 리타더(PDF)의 기수 라인에 형성되어 상부 편광필름(POL2)을 통해 입사되는 빛 중에서 제1 편광(선평광 또는 원편광) 성분을 투과시킨다. 제2 패턴 리타더(PDF2)는 패턴 리타더(PDF)의 우수 라인에 형성되어 상부 편광필름(POL2)을 통해 입사되는 빛 중에서 제2 편광(선평광 또는 원편광) 성분을 투과시킨다. 예를 들어, 제1 패턴 리타더(PDF1)는 좌원편광을 투과시키며, 제2 패턴 리타더(PDF2)는 우원 편광을 투과시킨다.
편광 안경(GLS)은 패턴 리타더(PDF)에서 출사되는 편광 성분들에 따라 그의 광흡수축이 서로 다르게 구현된다. 예를 들어, 편광 안경(GLS)의 좌안은 좌원편광 필터를 포함하고, 편광 안경(GLS)의 우안은 우원편광 필터를 포함한다. 이 경우, 편광 안경(GLS)의 좌안은 제2 패턴 리타더(PDF2)로부터 입사되는 좌원편광을 투과하고 그 이외의 다른 편광 성분의 빛을 차단하며, 편광 안경(GLS)의 우안은 제1 패턴 리타더(PDF1)로부터 입사되는 우원편광을 투과하고 그 이외의 다른 편광 성분의 빛을 차단한다. 이에 따라, 편광 안경(GLS)의 좌안(LEFT)은 제2 패턴 리타더(PDF2)을 통해 표시된 짝수번째의 수평라인의 영상만을 투과시키므로 사용자는 좌안 영상만 보게 되며, 편광 안경(GLS)의 우안(RIGHT)은 제1 패턴 리타더(PDF1)를 통해 표시된 홀수번째의 수평라인의 영상만을 투과시키므로 사용자는 우안 영상만 보게 된다.
전술한 구조에 따라, 표시패널(PNL)에는 프레임별로 좌안영상과 우안영상이 교번하여 표시되면 사용자는 편광안경(GLS)을 통해 3차원 입체 영상을 감상할 수 있게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널(PNL)의 하부 어레이 기판을 나타내는 평면도이며, 도 3은 도 2에서 선"Ⅰ-Ⅰ'", "Ⅱ-Ⅱ'"를 따라 절취한 하부 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 하부 어레이 기판은 하부 기판(101) 위에 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 교차하여 화소 영역을 정의하는 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104), 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)의 교차부와 접속된 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되어 화소 영역에 형성된 화소 전극(122), 화소 영역에서 화소 전극(122)과 수평 전계를 형성하도록 형성된 공통 전극(124), 박막트랜지스터(TFT)와 동일 기판(101) 상에 형성되는 컬러 필터(126), 셀갭을 유지하는 컬럼 스페이서(128), 각 화소 영역의 경계부에 형성되는 블랙 스트라이프(140)를 구비한다.
게이트 라인(102)은 게이트 드라이버(미도시)로부터의 스캔 신호를, 데이터 라인(104)은 데이터 드라이버(미도시)로부터의 비디오 신호를 공급한다. 이러한 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)은 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 교차하여 각 화소 영역을 정의한다.
박막 트랜지스터는 게이트 라인(102)의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(104) 상의 비디오 신호가 화소 전극(122)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터는 게이트 라인(102)과 접속된 게이트 전극(106), 데이터 라인(104)과 접속된 소스 전극(108), 소스 전극(108)과 마주하며 화소 전극(122)과 접속된 드레인 전극(110), 게이트 절연막(112)을 사이에 두고 게이트 라인(102)과 중첩되어 소스 전극(108)과 드레인 전극(110) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114), 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110)과의 오믹 접촉을 위하여 채널부를 제외한 활성층(114) 위에 형성된 오믹접촉층(116)을 구비한다. 그리고, 활성층(114) 및 오믹 접촉층(116)을 포함하는 반도체 패턴은 데이터 라인(104)과도 중첩되도록 형성된다.
화소 전극(122)은 불투명 도전층, 예를 들어 반사기능을 가지는 MoTi와, 투과 기능을 가져 반사시감을 낮추는 ITO 또는 CuNx가 적층된 구조로 형성된다. 이러한 화소 전극(122)은 드레인 전극(110)과 접속된 제1 전극부(122a)와, 공통 전극(124)과 나란한 제2 전극부(122b)와, 제1 및 제2 전극부(122a,122b) 사이에 게이트 라인(102)과 나란하게 형성된 제3 전극부(122c)를 구비한다. 이에 따라, 화소 전극(122)의 제1 전극부(122a)는 보호막(118)을 관통하는 화소 컨택홀(120)을 통해 노출된 박막 트랜지스터의 드레인 전극(110)과 접속된다. 그리고, 화소 전극(122)의 제2 전극부(122b)는 각 화소 영역에서 동일 평면 상에 형성된 공통 전극(122)과 나란하게 형성되어 수평 전계를 형성한다.
공통 전극(124)은 화소 전극(122)과 동일 평면 상에 동일 재질로 형성된다. 이러한 공통 전극(124)은 공통 라인 역할을 하는 제2 블랙 스트라이프(144)와 접속되어 제2 블랙 스트라이프(144)를 통해 액정 구동을 위한 기준 전압, 즉 공통 전압이 공급된다. 이에 따라, 화소 전압 신호가 공급된 화소 전극(122)과 공통 전압이 공급된 공통 전극(124) 사이에는 수평 전계를 형성한다. 이 수평 전계에 의해 하부 어레이 기판과 상부 어레이 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상을 구현하게 된다.
컬러필터(126)는 컬러 필터 온 박막트랜지스터(Color Filter on TFT; COT) 구조가 되도록 박막트랜지스터와 동일한 하부 기판(101) 상에 형성된다. 이러한 컬러 필터(126)는 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 및 청색 컬러필터가 게이트 라인(102)의 길이 방향에 따라 순서대로 반복되는 반면에 데이터 라인(104)의 길이 방향에 따라 동일하게 반복된다. 이러한, 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 및 청색 컬러필터는 하나의 단위 화소를 형성하고, 하나의 단위 화소는 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 및 청색 컬러필터를 투과하여 방출되는 컬러 광을 통해 소정의 컬러 입체 영상을 표시하게 된다.
컬럼 스페이서(128)는 상부 어레이 기판과 하부 어레이 기판 사이의 셀갭을 유지하도록 형성된다.
블랙 스트라이프(140)는 제1 및 제2 리타더(PDF1,PDF2)의 경계부와 중첩되게 형성되어 우안 영상과 좌안 영상의 크로스토크를 방지한다. 즉, 블랙 스트라이프(140)는 우안 영상을 표시하는 기수번째(또는 우수번째) 수평 라인에 배치된 화소들과 좌안 영상을 표시하는 우수번째(또는 기수번째) 수평 라인에 배치된 화소들 사이에서 블랙으로 표시된다. 이에 따라, 본 발명은 3차원 영상 구현시 상/하 시야각이 넓어져 3차원 영상의 시인성이 개선된다.
구체적으로, 블랙 스트라이프(140)는 게이트 전극(106)과 동일층 상에 동일 재질로 형성되는 제1 블랙 스트라이프(142)와, 화소 전극(122)과 동일층 상에 동일 재질로 형성되는 제2 블랙 스트라이프(144)를 구비한다.
제1 블랙스트라이프(142)는 각 화소 영역에서 컬러 필터(126)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역, 즉 각 화소 영역의 상측과 하측 각각에 판 형태로 형성되어 우안 영상과 좌안 영상의 크로스토크(Crosstalk) 발생을 방지한다. 이러한 제1 블랙 스트라이프(142)는 게이트 라인(102)과 나란하게 인접한 화소의 제1 블랙스트라이프(142)와 이격되도록 형성되거나 연결되도록 형성된다. 인접한 화소의 제1 및 제2 블랙 스트라이프(142)가 서로 연결되는 경우, 제1 블랙 스트라이프(142)는 데이터 라인(104)과의 교차부에서의 선폭이 각 화소 영역의 상측과 하측에서의 선폭보다 작게 형성되어 기생 캐패시터의 발생을 최소화한다.
제2 블랙 스트라이프(144)는 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과 중첩되게 형성되어 인접한 화소간의 색 간섭을 방지한다. 또한, 제2 블랙 스트라이프(144)는 제1 블랙 스트라이프(142) 상부에 제1 블랙 스트라이프(142)와 중첩되게 형성되어 제2 블랙 스트라이프(144)에 비해 높은 제1 블랙 스트라이프(142)의 반사 시감을 감소시킨다. 또한, 제2 블랙 스트라이프(144)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 블랙스트라이프(142)와 중첩되는 영역에서 서로 이격된 다수개의 개구부(146)을 가지도록 형성된다. 이 때, 다수개의 개구부(146)의 총 면적은 제1 및 제2 블랙 스트라이프(142,144)의 중첩 면적의 약 0%를 초과하고 50%미만으로 형성된다. 이러한 개구부(146)로 인해 제2 블랙 스트라이프(144)의 면적을 줄일 수 있어 제2 블랙 스트라이프(144)의 뜯김 현상을 방지할 수 있다.
도 5a 내지 도 5f는 도 3에 도시된 하부 어레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 하부 기판(101) 상에 제1 마스크 공정으로 게이트 라인(102), 게이트 전극(106) 및 제1 블랙 스트라이프(142)를 포함하는 제1 도전 패턴이 형성된다. 구체적으로, 하부 기판(101) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착 방법을 통해 게이트 금속층이 형성된다. 게이트 금속층으로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al,Cr 또는 이들의 합금 등과 같이 금속 물질이 단일층으로 이용되거나, 이들을 이용한 다층 구조로 이용된다. 그런 다음, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 게이트 금속층을 패터닝함으로써 게이트 라인(102), 게이트 전극(106) 및 제1 블랙 스트라이프(142)를 포함하는 제1 도전 패턴이 형성된다.
도 5b를 참조하면, 제1 도전 패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 게이트 절연막(112)이 형성되고, 제2 마스크 공정으로 게이트 절연막(112) 위에 적층된 활성층(114) 및 오믹 접촉층(116)을 포함하는 반도체 패턴과, 데이터 라인(104), 소스 전극(108), 드레인 전극(110)을 포함하는 제2 도전 패턴이 형성된다.
구체적으로, 제1 도전 패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 PECVD 등의 증착 방법으로 게이트 절연막(112), 비정질 실리콘층, 불순물(n+ 또는 p+)이 도핑된 비정질 실리콘층이 순차적으로 형성되고, 그 위에 스퍼터링 등의 증착 방법으로 제2 금속층이 형성된다. 게이트 절연막(112)으로는 SiOx, SiNx 등과 같은 무기 절연 물질이 이용된다. 제2 금속층으로는 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr 또는 이들의 합금과 같이 금속 물질이 단일층으로 이용되거나, 또는 이들을 이용하여 다층 구조로 이용된다. 그런 다음, 하프톤 마스크 또는 슬릿 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 비정질 실리콘층, 불순물(n+ 또는 p+)이 도핑된 비정질 실리콘층과 제2 금속층 패터닝함으로써 게이트 절연막(112) 상에 활성층(114), 오믹 접촉층(116), 데이터 라인(104), 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110)이 형성된다.
도 5c를 참조하면, 제3 마스크 공정으로 제2 도전 패턴이 형성된 게이트 절연막(112) 상에 화소 컨택홀(120)을 갖는 보호막(118)이 형성된다.
구체적으로, 제2 도전 패턴이 형성된 게이트 절연막(112) 상에 PECVD, 스핀 코팅(Spin Coating), 스핀리스 코팅(Spinless Coating) 등의 방법으로 보호막(118)이 형성된다. 보호막(118)으로는 게이트 절연막(112)과 같은 무기 절연 물질이 이용되거나, 유기 절연 물질이 이용된다. 그리고, 보호막(118) 위에 제3 포토 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 보호막(118)이 패터닝됨으로써 화소 컨택홀(120)이 형성된다. 여기서, 화소 컨택홀(120)은 보호막(118)을 관통하여 드레인 전극(110)을 노출시킨다.
도 5d를 참조하면, 제4 마스크 공정으로 보호막(118)이 형성된 하부 기판(101) 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터들(126)이 형성된다.
구체적으로, 보호막(118)이 형성된 하부 기판(101) 상에 적색 컬러층이 도포된 다음, 포토리소그래피 공정으로 패터닝됨으로써 적색 컬러 필터가 형성된다. 그런 다음, 녹색 컬러층이 도포된 다음, 녹색 컬러층이 포토리소그래피 공정으로 패터닝됨으로써 녹색 컬러필터가 형성된다. 그런 다음, 청색 컬러층이 도포된 다음, 청색 컬러층이 포토리소그래피 공정으로 패터닝됨으로써 청색 컬러 필터가 형성된다.
도 5e를 참조하면, 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터들(126)이 형성된 기판(101) 상에 화소 전극(122), 공통 전극(124) 및 제2 블랙 스트라이프(144)를 포함하는 제3 도전 패턴이 형성된다. 구체적으로, 하부 기판(101) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착 방법을 통해 제3 금속층이 형성된다. 제3 금속층으로는 MoTi, Cu, CuNx, Al,Cr 또는 이들의 합금 등과 같이 금속 물질이 단일층으로 이용되거나, 이들을 이용한 다층 구조로 이용된다. 예를 들어, 제3 금속층으로는 반사기능을 가지는 MoTi와, 투과 기능을 가져 반사시감을 낮추는 ITO 또는 CuNx가 적층된 구조가 이용된다. 그런 다음, 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 통해 제3 금속층을 패터닝함으로써 화소 전극(122), 공통 전극(124) 및 제2 블랙 스트라이프(144)를 포함하는 제3 도전 패턴이 형성된다.
도 5f를 참조하면, 제3 도전 패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 컬럼 스페이서(128)가 형성된다. 구체적으로, 제3 도전 패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 포토아크릴과 같은 유기 절연 물질이 도포된 다음, 그 유기 절연 물질이 포토리소그래피 공정과 식각 공정을 통해 패터닝됨으로써 컬럼 스페이서(128)가 형성된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하부 어레이 기판을 나타내는 평면도이며, 도 7은 도 6에서 선"Ⅲ-Ⅲ'"를 따라 절취한 하부 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 하부 어레이 기판은 도 2 및 도 3에 도시된 하부 어레이 기판과 대비하여 상대적으로 면적이 큰 개구부(148)를 가지는 제2 블랙 스트라이프(144)를 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6 및 도 7에 도시된 블랙 스트라이프(140)는 게이트 전극(106)과 동일층 상에 동일 재질로 형성되는 제1 블랙 스트라이프(142)와, 화소 전극(122)과 동일층 상에 동일 재질로 형성되는 제2 블랙 스트라이프(144)를 구비한다.
제1 블랙스트라이프(142)는 각 화소 영역에서 컬러 필터가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역, 즉 각 화소 영역의 상측과 하측 각각에 판 형태로 형성되어 우안용 영상과 좌안용 영상의 크로스토크(Crosstalk) 발생을 방지한다.
제2 블랙 스트라이프(144)는 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과 중첩되게 형성되어 인접한 화소간의 색간섭을 방지한다. 또한, 제2 블랙 스트라이프(144)는 도 8에 도시된 바와 같이 제1 블랙스트라이프(142)와 중첩되는 영역에서 하나의 개구부(146)를 가지도록 형성된다. 이 때, 개구부(146)의 면적은 제1 및 제2 블랙 스트라이프(142,144)의 중첩 면적의 약 50%를 초과하고 100%미만으로 형성된다. 이러한 개구부(146)로 인해 제2 블랙 스트라이프(144)의 면적을 줄일 수 있어 제2 블랙 스트라이프(144)의 뜯김 현상을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 하부 어레이 기판을 나타내는 평면도이며, 도 10은 도 9에서 선"Ⅳ-Ⅳ'"를 따라 절취한 하부 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 하부 어레이 기판은 도 2 및 도 3에 도시된 하부 어레이 기판과 대비하여 판 형태의 제2 블랙 스트라이프(144)를 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 9 및 도 10에 도시된 블랙 스트라이프(140)는 게이트 전극(106)과 동일층 상에 동일 재질로 형성되는 제1 블랙 스트라이프(142)와, 화소 전극(122)과 동일층 상에 동일 재질로 형성되는 제2 블랙 스트라이프(144)를 구비한다.
제1 블랙스트라이프(142)는 각 화소 영역에서 컬러 필터가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역, 즉 각 화소 영역의 상측과 하측 각각에 판 형태로 형성되어 우안용 영상과 좌안용 영상의 크로스토크(Crosstalk) 발생을 방지한다.
제2 블랙 스트라이프(144)는 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과 중첩되게 형성되어 인접한 화소간의 색간섭을 방지한다. 또한, 제2 블랙 스트라이프(144)는 도 11에 도시된 바와 같이 제1 블랙스트라이프(142)와 중첩되는 영역에서 판 형태로 형성된다. 이에 따라, 제2 블랙 스트라이프(144)에 비해 높은 제1 블랙 스트라이프(142)의 반사 시감을 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 입체 영상 표시 장치의 시야각에 따른 3차원 영상의 크로스토크값을 나타내는 그래프이다. 도 12에서 가로축은 3차원 영상의 상(+)/하(-) 시야각[deg]을, 세로축은 3차원 크로스토크 값[%]을 각각 나타내며, 3차원 크로스토크(CT)는 하기 수학식 1과 같다.
Figure 112012018356819-pat00001
여기서 'LBlackRWhite'은 좌안 화소에 블랙, 우안 화소에 화이트를 표시하는 패턴에서의 휘도 값이고, 'LWhiteRBlack'은 좌안 화소에 화이트, 우안 화소에 블랙을 표시하는 패턴에서의 휘도 값이다. 'Black'은 전체 화소에 블랙을 표시한 후 측정한 휘도 값이다.
통상, 수학식 1을 통해 계산된 3D 크로스토크(C/T)의 값이 임계치 이하일 때의 시야각을 양호한 화질의 3차원 영상을 얻을 수 있는 3D 시야각으로 정의한다. 그 결과, 본 발명은 약 26도의 시야각 범위에서 사용자가 양호한 화질의 3차원 영상을 볼 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명은 제1 블랙 스트라이프(142)를 게이트 전극(106)과, 제2 블랙 스트라이프(144)를 화소 전극과 동일 재질로 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 제1 및 제2 블랙 스트라이프(142,144) 중 적어도 어느 하나를 드레인 전극(110)과 동일 재질로 동일층에 형성할 수도 있으며, 블랙 스트라이프(140)를 2층 이상의 구조로 형성할 수도 있다.
또한, 본 발명은 수평 전계형(IPS) 액정 표시 패널을 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 수직 전계형(TN), 프린지 전계형(FFS), 수직 배향형(VA) 액정 표시 패널에도 적용가능하며, 액정 표시 패널 뿐만 아니라, 유기 전계 발광 표시 패널에도 적용가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
102 : 게이트 라인 104 : 데이터 라인
122 : 화소 전극 124 : 공통 전극
140, 142,144 : 블랙 스트라이프 146 : 개구부

Claims (13)

  1. 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 구현하며, 컬러 필터 및 박막트랜지스터가 구비된 하부 어레이 기판과, 상기 하부 어레이 기판과 대향하는 상부 어레이 기판을 포함하는 표시 패널과;
    상기 3차원 영상 구현시 상기 표시패널에 표시되는 영상을 좌안 영상과 우안영상으로 분리하는 패턴 리타더를 구비하며,
    상기 하부 어레이 기판은
    상기 박막트랜지스터와 접속되며, 서로 교차되어 화소 영역들을 마련하는 게이트 라인 및 데이터 라인과;
    상기 박막트랜지스터와 접속되며 상기 화소 영역에 배치된 화소전극과,
    상기 화소영역들의 경계부에 배치되어 상기 좌안 영상과 우안 영상을 분리하는 블랙 스트라이프를 구비하며,
    상기 블랙 스트라이프는
    상기 박막트랜지스터에 포함된 불투명층과 동일 재질로, 상기 불투명층과 동일층에 배치된 제1 블랙 스트라이프와;
    상기 화소 전극과 동일 재질로, 상기 화소 전극과 동일층에 배치된 제2 블랙 스트라이프를 구비하는 입체 영상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 수평 전계를 이루며, 상기 제2 블랙 스트라이프와 동일 재질로 동일층 상에 상기 제2 블랙 스트라이프와 접속되도록 배치된 공통 전극을 추가로 구비하는 입체 영상 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 블랙 스트라이프는 상기 컬러 필터가 배치된 영역을 제외한 상기 각 화소영역의 상측과 하측 각각에서 판 형태로 이루어지며, 상기 박막트랜지스터의 게이트 전극과 동일층에 동일 재질로 이루어진 입체 영상 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 블랙 스트라이프는 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되는 영역에 배치되며 서로 이격되도록 배치된 다수개의 개구부를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 블랙 스트라이프는 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되는 영역에 배치되는 하나의 개구부를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 블랙 스트라이프는 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되는 영역에서 판 형태로 이루어진 입체 영상 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴 리타더는
    제1 편광 성분을 투과시키는 제1 리타더와, 상기 제1 리타더와 교대로 배치되며 제2 편광 성분을 투과시키는 제2 리타더를 구비하며;
    상기 제1 및 제2 리타더의 경계 부분은 상기 블랙 스트라이프와 중첩되는 입체 영상 표시 장치.
  8. 각 화소 영역들에 형성된 컬러 필터 및 박막트랜지스터와, 상기 각 화소 영역들의 경계부에 형성되어 좌안 영상과 우안 영상을 분리하는 제1 및 제2 블랙 스트라이프를 포함하는 하부 어레이 기판을 마련하는 단계와;
    상기 하부 어레이 기판과, 상기 하부 어레이 기판과 대향하는 상부 어레이 기판을 합착하여 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 구현하는 표시 패널을 형성하는 단계와;
    상기 3차원 영상 구현시 상기 표시패널에 표시되는 영상을 상기 좌안 영상과 상기 우안영상으로 분리하는 패턴 리타더를 상기 표시 패널 상에 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 하부 어레이 기판을 마련하는 단계는
    상기 박막트랜지스터를 형성함과 동시에 상기 박막트랜지스터에 포함된 어느 한 불투명 금속층과 동일 재질로, 상기 불투명 금속층과 동일층에 상기 제1 블랙 스트라이프를 형성하는 단계와;
    상기 화소 영역에 상기 박막트랜지스터와 접속되는 화소 전극을 형성함과 동시에 상기 화소 전극과 동일 재질로, 상기 화소 전극과 동일층에 상기 제2 블랙 스트라이프를 형성하는 단계를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 수평 전계를 형성하며, 상기 제2 블랙 스트라이프와 동일 재질로 동일층 상에 상기 제2 블랙 스트라이프와 접속되는 공통 전극을 추가로 형성하는 단계를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 블랙 스트라이프는 상기 컬러 필터가 형성된 영역을 제외한 상기 각 화소영역의 상측과 하측 각각에 판 형태로 형성되며, 상기 박막트랜지스터의 게이트 전극과 동일층에 동일 재질로 형성되는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 블랙 스트라이프는 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되는 영역에 형성되며 서로 이격되도록 형성된 다수개의 개구부를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 블랙 스트라이프는 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되는 영역에 형성되는 하나의 개구부를 포함하는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 블랙 스트라이프는 상기 제1 블랙 스트라이프와 중첩되는 영역에서 판 형태로 형성되는 입체 영상 표시 장치의 제조 방법.
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