KR101966727B1 - 영상 표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 영상 표시장치는, 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과; 상기 제2기판 상부의 원편광판과; 상기 원편광판 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더를 포함하며, 상기 좌안 리타더와 상기 우안 리타더 중 하나는 위상차값이 λ/2이고, 나머지 하나는 위상차값이 0이다.

Description

영상 표시장치 및 그 제조 방법{image display device and manufacturing method of the same}

본 발명은 영상 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패턴드 리타더를 포함하는 영상 표시장치 및 그 제조 방법에 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 부피표현방식(volumetric type), 3차원표현방식(holographic type), 입체감표현방식(stereoscopic type)으로 구분된다.

부피표현방식은 심리적인 요인과 흡입효과에 의해 깊이 방향에 대한 원근감이 느껴지도록 하는 방법으로서, 투시도법, 중첩, 음영과 명암, 움직임 등을 계산에 의해 표시하는 3차원 컴퓨터그래픽, 또는 관찰자에게 시야각이 넓은 대화면을 제공하여 그 공간 내로 빨려 들어가는 것 같은 착시현상을 불러일으키는 이른바 아이맥스 영화 등에 응용되고 있다.

그리고, 3차원표현방식은 가장 완전한 입체영상 표시기술로서, 레이저광 재생 홀로그래피 내지 백색광 재생 홀로그래피로 대표될 수 있다.

또한, 입체감표현방식은 양안의 생리적 요인을 이용하는 입체감을 느끼는 방식으로, 구체적으로 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 다안상 표시방식이라 불리며, 실질적인 입체감 생성위치에 따라 관찰자가 특수안경을 착용하는 안경방식 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 중 안경방식은 무안경 방식에 비해 시야각이 넓고 감상 시 어지러움증 유발이 적으며, 비교적 저렴한 원가, 특히 홀로그램에 비해서는 매우 저렴한 원가로 제작이 가능할 뿐만 아니라, 3차원 입체영상 감상 시에는 안경을 착용하고 2차원 평면영상 감상 시에는 안경을 착용치 않아도 되기 때문에, 한 개의 영상 표시장치를 2차원 평면영상 및 3차원 입체영상 표시에 사용할 수 있다는 장점이 있다.

안경방식은 셔터안경 방식(shutter glasses)과 편광분할 방식으로 나뉠 수 있는데, 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 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.

셔터안경 방식은 감상 시 피로감을 줄이고 입체감을 높이기 위해 단위 시간 당 시교차의 횟수를 높일 필요가 있는데, 이 방식을 액정표시장치에 적용하는 경우, 액정의 느린 응답속도와 스캔(scan) 방식의 화면 어드레싱 타이밍(addressing timing)이 시교차 타이밍에 완전히 일치하지 못함에 따라 기인한 플리커(flicker) 현상이 발생할 수 있으며, 이는 감상 시 어지러움증과 같은 피로를 유발할 수 있다.

편광분할 방식은 위와 같은 플리커 현상 발생 요인이 없으므로 감상 시 피로 유발이 적으나, 한 화면으로 동시에 두 영상을 표시하기 위해 행, 열, 또는 화소를 2분할하기 때문에 단안(單眼) 해상도가 반으로 줄어드는 문제가 있다.

그러나, 액정패널과 같은 현존하는 표시패널 대부분이 이미 고해상도를 달성하고 있으며 향후 해상도를 더 향상시키는 것이 충분히 가능하기 때문에, 사실상 편광분할 방식의 3차원 입체영상 표시장치에서는 단안 해상도 반감이 문제되지 않을 것으로 예상된다.

또한, 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)나 마이크로 편광자(micro polarizer) 등을 장착하면 가격이 매우 저렴한 편광안경을 착용하고 다수가 감상할 수 있으므로, 비용이 상대적으로 매우 적게 든다.

이러한 3차원 입체영상 표시장치는 액정패널, 유기전기발광패널 등의 평판표시패널을 영상표시부로 포함할 수 있다.

이러한 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치(10)는, 영상을 표시하는 표시패널(20)과, 표시패널(20) 상부에 형성되는 편광판(50)과, 편광판(50) 상부에 형성되는 패턴드 리타더(patterned retarder)(60)를 포함한다.

표시패널(20)은 영상을 표시하는 표시영역(DA)과 표시영역(DA) 사이의 비표시영역(NDA)을 포함하고, 표시영역(DA)은 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)을 포함한다.

좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인(Hl)과 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인(Hr)은 표시패널(20)의 수직방향을 따라 번갈아 배치되고, 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr) 각각에는 적, 녹, 청색 화소영역(R, G, B)이 순차적으로 배치된다.

편광판(50)은, 표시패널(20)이 표시하는 좌안영상 및 우안영상을 각각 선편광된 좌안영상 및 선편광된 우안영상으로 변조하여 패턴드 리타더(60)에 전달한다.

패턴드 리타더(60)는, 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)를 포함하는데, 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)는 각각 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)에 대응되어 표시패널(20)의 수직방향을 따라 번갈아 배치된다.

여기서, 좌안 리타더(Rl)는 선편광을 좌원편광으로 변조하여 출력하고, 우안 리타더(Rr)는 선편광을 우원편광으로 변조하여 출력한다.

따라서, 표시패널(20)의 좌안 수평화소라인(Hl)이 표시하는 좌안영상은, 편광판(50)을 통과하면서 선편광 된 후, 패턴드 리타더(60)의 좌안 리타더(Rl)를 통과하면서 좌원편광 되고, 표시패널(20)의 우안 수평화소라인(Hr)이 표시하는 우안영상은, 편광판(50)을 통과하면서 선편광 된 후, 패턴드 리타더(60)의 우안 리타더(Rr)를 통과하면서 우원편광 되어 시청자에게 전달된다.

시청자가 착용하고 있는 편광안경(80)은, 좌안렌즈(82) 및 우안렌즈(84)를 포함하는데, 좌안렌즈(82)는 좌원편광만 투과시키고 우안렌즈(84)는 우원편광만 투과시킨다.

따라서, 시청자에게 전달된 영상 중, 좌원편광 된 좌안영상은 좌안렌즈(82)를 통하여 시청자의 좌안에 전달되고, 우원편광 된 우안영상은 우안렌즈(84)를 통하여 시청자의 우안에 전달되며, 시청자는 좌우안으로 각각 전달된 좌안영상 및 우안영상을 조합하여 3차원 입체영상을 인식하게 된다.

도 2는 종래의 편광판과 패턴드 리타더를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 편광판(50) 상부에 패턴드 리타더(60)가 위치하는데, 패턴드 리타더(60)는 표시패널(도 1의 20)의 수직방향을 따라 번갈아 배치되는 좌안 리타더(Rl)와 우안 리타더(Rr)를 포함한다. 편광판(50)은 투과축에 평행한 빛만을 투과시키는 선편광자이며, 패턴드 리타더(60)는 λ/4의 위상차값을 λ/4파장플레이트(quarter wave plate: QWP)로 선편광을 원편광으로 바꾼다. 패턴드 리타더(60)의 좌안 리타더(Rl)와 우안 리타더(Rr)의 광축은 서로 다른 방향으로 배치되어, 편광판(50)을 투과한 선편광을 각각 좌원편광과 우원편광으로 분리한다.

이러한 패턴드 리타더(60)는 복잡한 제조 공정을 필요로 한다. 즉, 서로 다른 광축을 갖는 좌안 리타더(Rl)와 우안 리타더(Rr)를 제조하기 위해, 3회의 노광 공정 및 2회의 소성(curing) 공정이 필요하다. 이때, 3회의 노광 공정 중 2회의 노광 공정에서는, 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr) 각각에 대응하는 2장의 마스크가 사용되어야 한다. 따라서, 이러한 패턴드 리타더(60)는 제조 단가가 높은 단점이 있다.

또한, 2장의 마스크를 사용하는 과정에서 오정렬이 발생하여 미세 패턴을 구현하기 어려운 문제가 있다.

게다가, 편광판(50)의 투과축과 패턴드 리타더(60)의 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr) 각각의 광축 사이의 배치 각도를 균일하게 유지하기 위해서는 편광판(50) 크기 이상의 마스크와 노광기가 필요한데, 마스크와 노광기의 크기를 대형화하는데 한계가 있으므로, 표시장치의 크기가 커질수록 편광판(50)의 투과축과 패턴드 리타더(60)의 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr) 각각의 광축 사이의 배치 각도를 균일하게 유지기가 어렵다.

본 발명의 목적은 공정을 단순화하여 비용을 절감하고 대형화 및 미세 패턴에 유리한 3차원 입체영상 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 영상 표시장치는, 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과; 상기 제2기판 상부의 원편광판과; 상기 원편광판 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더를 포함하며, 상기 좌안 리타더와 상기 우안 리타더 중 하나는 위상차값이 λ/2이고, 나머지 하나는 위상차값이 0이다.

상기 원편광판은 선편광판과 사분파장판을 포함한다.

상기 선편광판의 투과축과 상기 사분파장판의 광축 사이의 각은 45±1도이다.

상기 패턴드 리타더와 상기 원편광판 사이에 배향막을 더 포함한다.

본 발명의 영상 표시장치의 제조 방법은, 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과; 상기 제2기판 상부의 원편광판과; 상기 원편광판 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더를 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법에 있어서, 베이스 기판 상부에 배향막을 도포하는 단계와; 상기 배향막 상부에 리타더 물질층을 형성하는 단계와; 광투과영역과 광차단영역을 포함하는 마스크를 통해 상기 리타더 물질층에 자외선을 조사하여 제1 및 제2영역을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2영역을 열처리하는 단계와; 열처리된 상기 제1 및 제2영역에 자외선을 조사하는 단계를 포함하며, 상기 제1영역은 위상차값이 λ/2이고, 상기 제2영역은 위상차값이 0이다.

본 발명의 영상 표시장치의 제조 방법은 상기 배향막을 도포하는 단계 후에, 상기 배향막을 러빙하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 영상 표시장치의 제조 방법은 상기 배향막을 도포하는 단계와 상기 배향막을 러빙하는 단계 사이에 상기 배향막을 경화하는 단계를 더 포함한다.

상기 베이스 기판은 상기 원편광판이다.

본 발명에 따른 3차원 입체영상 표시장치에서는, 선편광판 상부에 사분파장판과 패턴드 리타더가 배치되는데, 패턴드 리타더는 λ/2의 위상차값을 갖는 제1리타더와 0의 위상차값을 갖는 제2리타더를 포함한다. 이러한 패턴드 리타더는 제조시 종래에 비해 마스크 및 노광 공정수를 줄일 수 있으므로, 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 또한, 마스크가 1장만 사용되므로, 미세 패턴을 구현하는데 유리하다.

게다가, 선편광판의 투과축과 사분파장판의 광축 사이의 각도를 전면에 대해 균일하게 유지할 수 있으며, 표시장치의 대형화가 가능하다.

도 1은 종래의 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 사시도이다.
도 2는 종래의 편광판과 패턴드 리타더를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선편광판과 사분파장판 및 패턴드 리타더를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6a와 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 좌안영상과 우안영상의 편광상태 변화를 나타내는 포앵카레구를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 사시도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치(110)는, 영상을 표시하는 표시패널(120)과, 표시패널(120) 상부에 위치하는 선편광판(150)과, 선편광판(150) 상부에 위치하는 사분파장판(quarter wave plate: QWP, 160), 사분파장판(160) 상부에 위치하는 패턴드 리타더(patterned retarder)(170)를 포함한다.

표시패널(120)은 영상을 표시하는 표시영역(DA)과 표시영역(DA) 사이의 비표시영역(NDA)을 포함하고, 표시영역(DA)은 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)을 포함한다.

좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인(Hl)과 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인(Hr)은 표시패널(120)의 수직방향을 따라 번갈아 배치되고, 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr) 각각에는 적, 녹, 청색 화소영역(R, G, B)이 순차적으로 배치된다.

선편광판(150)은, 표시패널(120)이 표시하는 좌안영상 및 우안영상을 각각 선편광된 좌안영상 및 선편광된 우안영상으로 변조하여 사분파장판(160)에 전달한다.

사분파장판(160)은 λ/4파장플레이트라고 일컬어지기도 하며, λ/4의 위상차값을 가져 선편광을 좌원편광 또는 우원편광으로 변조한다.

패턴드 리타더(170)는, 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)를 포함하는데, 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)는 각각 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)에 대응되어 표시패널(120)의 수직방향을 따라 번갈아 배치된다.

이때, 좌안 리타더(Rl)와 우원 리타더(Rr) 중의 어느 하나는 λ/2의 위상차값을 가져 우원편광을 좌원편광으로, 좌원편광을 우원편광으로 변조하여 출력하고, 나머지 하나는 0의 위상차값, 즉, 평면의 x방향 굴절률(nx)과 y방향 굴절률(ny)이 동일(nx=ny)하여 우원편광 또는 좌원편광을 그대로 출력한다.

여기서, 사분파장판(160)은 선편광을 우원편광으로 변조하고, 좌안 리타더(Rl)는 λ/2의 위상차값을 가져 우원편광을 좌원편광으로 변조하며, 우안 리타더(Rr)는 0의 위상차값을 가져 우원편광을 그대로 출력하는 경우를 일례로 한다.

따라서, 표시패널(120)의 좌안 수평화소라인(Hl)이 표시하는 좌안영상은, 선편광판(150)을 통과하면서 선편광된 후, 사분파장판(160)을 통과하면서 우원편광되고, 패턴드 리타더(170)의 좌안 리타더(Rl)를 통과하면서 좌원편광되어 출사된다. 또한, 표시패널(120)의 우안 수평화소라인(Hr)이 표시하는 우안영상은, 선편광판(150)을 통과하면서 선편광된 후, 사분파장판(160)을 통과하면서 우원편광되고, 패턴드 리타더(170)의 좌안 리타더(Rl)를 통과하면서 우원편광된 그대로 출사된다. 따라서, 출사된 좌안영상 및 우안영상은 시청자에게 전달된다.

시청자가 착용하고 있는 편광안경(180)은, 좌안렌즈(182) 및 우안렌즈(184)를 포함하는데, 좌안렌즈(182)는 좌원편광만 투과시키고 우안렌즈(184)는 우원편광만 투과시킨다.

따라서, 시청자에게 전달된 영상 중, 좌원편광된 좌안영상은 좌안렌즈(182)를 통하여 시청자의 좌안에 전달되고, 우원편광된 우안영상은 우안렌즈(184)를 통하여 시청자의 우안에 전달되며, 시청자는 좌우안으로 각각 전달된 좌안영상 및 우안영상을 조합하여 3차원 입체영상을 인식하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 표시패널(120)은, 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(122, 140)과, 제1 및 제2기판(122, 140) 사이에 형성된 액정층(148)을 포함한다.

제1기판(122) 상부에는 게이트 배선(도시하지 않음)과 게이트 배선에 연결되는 게이트 전극(124)이 형성되고, 게이트 배선 및 게이트 전극(124) 상부에는 게이트 절연층(126)이 형성된다.

게이트 전극(124)에 대응되는 게이트 절연층(126) 상부에는 반도체층(128)이 형성되고, 반도체층(128) 상부에는 서로 이격하는 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)과, 소스 전극(132)에 연결되는 데이터 배선(도시하지 않음)이 형성된다. 도시하지 않았지만, 반도체층(128)은 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층과 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층을 포함하며, 오믹콘택층은 소스 및 드레인 전극(132, 134)과 동일한 모양을 가질 수 있다.

데이터 배선은 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의한다.

여기서, 게이트 전극(124), 반도체층(128), 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.

소스 전극(132), 드레인 전극(134) 및 데이터 배선 상부에는 보호층(136)이 형성되는데, 보호층(136)은 드레인 전극(134)을 노출하는 드레인 콘택홀(136a)을 포함한다.

보호층(136) 상부에는 드레인 콘택홀(136a)을 통하여 드레인 전극(134)에 연결되는 화소 전극(138)이 화소영역 각각에 형성된다.

제2기판(140) 하부에는 각 화소영역에 대응되는 개구부를 가지며 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터(T)에 대응되는 블랙매트릭스(142)가 형성되고, 블랙매트릭스(142) 하부와 블랙매트릭스(142)의 개구부를 통하여 노출된 제2기판(140) 하부에는 컬러필터층(144)이 형성된다. 여기서, 개구부는 표시 영역(DA)에 대응하며, 블랙매트릭스(142)는 비표시영역(NDA)에 대응한다.

도시하지 않았지만, 컬러필터층(144)은 화소영역에 각각 대응되는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함하며, 적, 녹, 청 컬러필터는 도 4에서와 같이 표시패널(120)의 수평방향을 따라 순차적으로 반복하여 배치되며, 표시패널(120)의 수직방향을 따라 동일 색의 컬러필터가 위치한다.

그리고, 컬러필터층(144) 하부에는 투명한 공통 전극(146)이 형성된다. 여기서, 도시하지 않았지만, 컬러필터층(144)과 공통 전극(146) 사이에는 컬러필터층(144)의 보호 및 표면을 평탄화하기 위한 오버코트층이 더 형성될 수 있다.

액정층(148)은 제1기판(122)의 화소 전극(138)과 제2기판(140)의 공통 전극(146) 사이에 위치한다. 도시하지 않았지만, 액정층(148)과 화소 전극(138) 사이 및 액정층(148)과 공통 전극(146) 사이에는 액정 분자의 초기 배열을 결정하는 배향막이 각각 형성된다.

여기서는 화소 전극(138)과 공통 전극(146)이 각각 제1 및 제2기판(122, 140)에 형성된 경우에 대하여 설명하였으나, 화소 전극(138)과 공통 전극(146)은 제1기판(122) 상에 모두 형성될 수 있다.

한편, 제1기판(122) 하부에는 제1편광판(152)이 위치하고, 제2기판(140) 상부에는 도 4의 편광필름에 해당하는 제2편광판(150)이 위치한다. 제1 및 제2편광판(152, 150)은 광투과축에 평행한 선편광만을 투과시키며, 제1편광판(152)의 광투과축은 제2편광판(150)의 광투과축과 수직으로 배치된다. 제1기판(122)과 제1편광판(152) 사이 그리고 제2기판(140)과 제2편광판(150) 사이에는 점착층이 위치할 수 있다. 이때, 도시한 바와 같이, 제2기판(140)의 두께는 제1기판(122)의 두께보다 얇다. 여기서, 제2편광판(150)은 도 3의 선편광판에 해당한다.

또한, 시야각을 향상시키기 위해, 제2기판(140)과 제2편광판(150) 사이에는 블랙스트라이프(black stripe: 도시하지 않음)가 형성될 수 있다. 블랙스트라이프는 블랙매트릭스(142)에 대응하여 위치하며, 표시패널(120)의 수평방향으로 연장된 다수의 패턴이 표시패널(120)의 수직방향을 따라 일정간격을 가지고 이격된다. 이러한 블랙스트라이프는 제2기판(140) 상에 형성되거나 제2편광판(150) 상에 형성될 수 있다.

도시하지 않았지만, 제1편광판(152) 하부에는 백라이트 유닛이 배치되어 표시패널(120)에 빛을 공급한다.

그리고, 제2편광판(150) 상부에는 사분파장판(160)이 위치한다. 사분파장판(160)은 λ/4의 위상차값을 가져 선편광을 좌원편광 또는 우원편광으로 변조한다.

제2편광판(150)과 사분파장판(160)은 원편광판을 구성하며, 일체로 이루어질 수 있다.

사분파장판(160) 상부에는 패턴드 리타더(170)가 위치한다. 패턴드 리타더(170)는 사분파장판(160) 상에 직접 형성될 수 있으며, 이 경우 사분파장판(160)과 패턴드 리타더(170) 사이에는 배향막(도시하지 않음)이 위치한다. 패턴드 리타더(170)는 표시패널(120)의 수직방향을 따라 번갈아 배치되는 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)를 포함한다. 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)는 각각 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)에 대응된다.

좌안 리타더(Rl)와 우원 리타더(Rr) 중의 어느 하나는 λ/2의 위상차값을 가져 우원편광을 좌원편광으로, 좌원편광을 우원편광으로 변조하여 출력하고, 나머지 하나는 0의 위상차값을 가져 우원편광 또는 좌원편광을 그대로 출력한다.

한편, 패턴드 리타더(170)는 별도의 베이스 필름 상에 형성되어 점착층을 통해 사분파장판(160)에 부착될 수도 있다.

패턴드 리타더(170) 상부에는 보호필름(도시하지 않음)이 부착될 수 있다.

여기서는 표시 패널(120)이 액정패널인 경우에 대하여 설명하였으나, 표시 패널(120)은 유기전기발광패널일 수도 있다. 이때, 제1편광판(152)은 생략된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선편광판과 사분파장판 및 패턴드 리타더를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 선편광판(150) 상부에 사분파장판(160)과 패턴드 리타더(170)가 순차적으로 위치한다.

선편광판(150)은 투과축에 평행한 선편광만을 투과시킨다. 사분파장판(160)은 λ/4의 위상차값을 가지며, 사분파장판(160)의 광축은 선편광판(150)의 투과축과 45도를 이루어, 선편광을 우원편광으로 바꿀 수 있다. 이때, 오차 범위를 포함하여 사분파장판(160)의 광축은 선편광판(150)의 투과축과 45±1도를 이룰 수 있다. 한편, 사분파장판(160)의 광축은 선편광판(150)의 투과축과 -45도를 이루어, 선편광을 좌원편광으로 바꿀 수도 있다.

패턴드 리타더(170)는 표시패널(도 3의 120)의 수직방향을 따라 번갈아 배치되는 좌안 리타더(Rl)와 우안 리타더(Rr)를 포함한다. 여기서, 좌안 리타더(Rl)는 λ/2의 위상차값을 가져 우원편광을 좌원편광으로 바꾸며, 우안 리타더(Rr)는 0의 위상차값을 가져 우원편광을 그대로 출력하여, 사분파장판(160)으로부터의 우원편광을 좌원편광과 우원편광으로 분리한다.

또는, 좌안 리타더(Rl)가 0의 위상차값을 가지며, 우안 리타더(Rr)가 λ/2의 위상차값을 가져, 사분파장판(160)으로부터의 우원편광을 각각 우원편광과 좌원편광으로 분리할 수도 있다. 이 경우, 편광안경(도 3의 180)의 좌안렌즈(도 3의 182)는 우원편광만 투과시키고 우안렌즈(도 3의 184)는 좌원편광만 투과시키도록 변경되어야 한다.

도 6a와 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 좌안영상과 우안영상의 편광상태 변화를 나타내는 포앵카레구(poincare sphere)를 도시한 도면으로, 도 5의 선편광판과 사분파장판 및 패턴드 리타더를 통과할 때의 편광상태 변화에 해당한다.

포앵카레 구는 빛의 모든 편광 상태를 구면 상에 표현한 것으로, 광학 소자의 광축과 위상지연 값을 알면 포앵카레 구를 이용하여 편광 상태를 쉽게 예측할 수 있으므로 보상 필름 설계시 주로 많이 사용된다. 이러한 포앵카레 구에서 적도는 직선 편광(liner polarization)을 나타내고, 극점 S3는 좌원 편광(left-handed circular polarization)을, 반대 극점인 -S3은 우원 편광(right-handed circular polarization)을 나타내며, 상반구는 좌원 타원 편광(left-handed elliptical polarization)을, 하반구는 우원 타원 편광(right-handed elliptical polarization)을 나타낸다.

여기서, 도 5의 선편광판(150)을 통과한 빛의 편광상태를 시작점(SP)으로 하고, 사분파장판(160)을 지나 패턴드 리타더(170)를 통과한 빛의 편광상태를 끝점(EP)으로 편광상태 변화를 도시한다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 선편광판(도 5의 150)을 통과한 빛은 직선편광으로 적도상에 위치하며, 사분파장판(도 5의 160)을 지나면서 우원편광되어 극점 -S3에 위치하며, 패턴드 리타더(도 5의 170)의 좌안 리타더(Rl)를 지나면서 λ/2의 위상지연을 겪게 되므로 좌원편광되어 극점 S3에 위치하게 된다.

반면, 도 6b에 도시한 바와 같이, 선편광판(도 5의 150)을 통과한 빛은 직선편광으로 적도상에 위치하며, 사분파장판(도 5의 160)을 지나면서 우원편광되어 극점 -S3에 위치하며, 패턴드 리타더(도 5의 170)의 우안 리타더(Rr)를 지나면서 위상지연을 겪지 않으므로 우원편광된 상태를 그대로 유지하여 극점 -S3에 위치하게 된다.

이러한 본 발명의 패턴드 리타더 제조 방법은 종래에 비해 단순하여 비용을 절감할 수 있다.

도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 리타더의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 7a에 도시한 바와 같이, 선편광판(150) 위에 부착된 사분파장판(160) 상부에 배향막(172)을 도포한다. 여기서, 배향막은 폴리이미드(polyimide)가 사용될 수 있다.

한편, 선편광판(150)과 사분파장판(160)은 일체형으로 구성된 원편광판일 수 있다.

이어, 도 7b에 도시한 바와 같이, 배향막(172)을 오븐(oven)이나 핫 플레이트(hot plate) 등을 이용하여 경화하여 배향막(172) 내부의 용제(solvent) 등을 제거한다.

다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 러빙포가 감긴 롤러(190)를 이용하여 배향막(172) 표면을 러빙한다.

다음, 도 7d에 도시한 바와 같이, 러빙된 배향막(172) 상부에 리타더 물질층(170a)을 코팅 등의 방법으로 형성한다. 이때, 리타더 물질층(170a)은 액정 폴리머(liquid crystal polymer)를 포함할 수 있다.

이어, 도 7e에 도시한 바와 같이, 리타더 물질층(170a) 상부에 마스크(M)를 배치하고, 마스크(M)를 통해 자외선(ultraviolet rays)을 리타더 물질층(170a)에 조사하여, 리타더 물질층(170a) 내에 제1영역(A1)과 제2영역(A2)을 형성한다. 마스크(M)는 번갈아 배치된 광투과영역(TA)과 광차단영역(BA)을 포함하며, 제1영역(A1)은 광투과영역(TA)에 대응하고, 제2영역(A2)은 광차단영역(BA)에 대응한다.

여기서, 자외선에 노출된 제1영역(A1)의 분자들은 가교결합(cross-linking)을 하여 λ/2의 위상차값을 가지게 된다.

다음, 도 7f에 도시한 바와 같이, 제1영역(A1)과 제2영역(A2)을 포함하는 리타더 물질층(170a)을 오븐(oven)이나 핫 플레이트(hot plate) 등을 이용하여 열처리함으로써, 제2영역(A2)이 0의 위상차값을 갖는 등방성(isotropic) 영역이 되도록 한다.

다음, 도 7g에 도시한 바와 같이, 마스크 없이 리타더 물질층(도 7f의 170a)의 제1영역(도 7f의 A1)과 제2영역(A2)에 자외선을 조사한다. 이때, 자외선에 노출된 제2영역(도 7f의 A2)의 분자들은 가교결합(cross-linking)을 하여 경화된다. 따라서, λ/2의 위상차값을 갖는 좌안 리타더(Rl)와 0의 위상차값을 갖는 우안 리타더(Rr)를 포함하는 패턴드 리타더(170)가 형성된다.

본 발명에서는 선편광판(150)에 부착된 사분파장판(160) 상에 패턴드 리타더(170)를 형성하였으나, 패턴드 리타더(170)는 별도의 베이스 필름 상에 형성되어 사분파장판(160)에 부착될 수도 있다.

이러한 본 발명에 따른 패턴드 리타더(170)는 2회의 노광 공정을 통해 형성되며 마스크가 1장만 사용되므로, 종래에 비해 공정이 단순화되어 비용을 절감할 수 있으며, 미세 패턴을 구현하는데 유리하다.

또한, 선편광판(150)의 투과축과 사분파장판(160)의 광축 사이의 각도를 전면에 대해 균일하게 유지할 수 있고, 대형화가 가능하다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.

120: 표시 패널 122: 제1기판
124: 게이트 전극 126: 게이트 절연층
128: 반도체층 132: 소스 전극
134: 드레인 전극 T: 박막트랜지스터
136: 보호층 136a: 드레인 콘택홀
138: 화소 전극 140: 제2기판
142: 블랙매트릭스 144: 컬러필터층
146: 공통 전극 148: 액정층
152: 제1편광판 150: 제2편광판
160: 사분파장판 170: 패턴드 리타더
Rl: 좌안 리타더 Rr: 우안 리타더
DA: 표시영역 NDA: 비표시영역
Hl: 좌안 수평화소라인 Hr: 우안 수평화소라인

Claims (10)

1. 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과;
   상기 제2기판 상부의 원편광판과;
   상기 원편광판 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더
   를 포함하며,
   상기 좌안 리타더와 상기 우안 리타더 중 하나는 위상차값이 λ/2이고, 나머지 하나는 위상차값이 0인 것을 특징으로 하며,
   상기 원편광판은 서로 접촉하며 일체로 이루어진 선편광판과 사분파장판을 포함하고,
   상기 제2기판은 상기 제1기판보다 두께가 얇고, 상기 제2기판과 상기 선편광판 사이에는 점착층이 위치하는 영상 표시장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 선편광판의 투과축과 상기 사분파장판의 광축 사이의 각은 45±1도인 것을 특징으로 하는 영상 표시장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 패턴드 리타더와 상기 원편광판 사이에 배향막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 표시장치.
   
5. 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과; 상기 제2기판 상부의 원편광판과; 상기 원편광판 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더를 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법에 있어서,
   베이스 기판 상부에 배향막을 도포하는 단계와;
   상기 배향막 상부에 리타더 물질층을 형성하는 단계와;
   광투과영역과 광차단영역을 포함하는 마스크를 통해 상기 리타더 물질층에 자외선을 조사하여 제1 및 제2영역을 형성하는 단계와;
   상기 제1 및 제2영역을 열처리하는 단계와;
   열처리된 상기 제1 및 제2영역에 자외선을 조사하는 단계
   를 포함하며,
   상기 제1영역은 위상차값이 λ/2이고, 상기 제2영역은 위상차값이 0인 것을 특징으로 하며,
   상기 원편광판은 서로 접촉하며 일체로 이루어진 선편광판과 사분파장판을 포함하고,
   상기 제2기판은 상기 제1기판보다 두께가 얇고, 상기 제2기판과 상기 선편광판 사이에는 점착층이 위치하는 영상 표시장치의 제조 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 배향막을 도포하는 단계 후에, 상기 배향막을 러빙하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 표시장치의 제조 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 배향막을 도포하는 단계와 상기 배향막을 러빙하는 단계 사이에 상기 배향막을 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 표시장치의 제조 방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 베이스 기판은 상기 원편광판인 것을 특징으로 하는 영상 표시장치의 제조 방법.
9. 제5항에 있어서,
   상기 제2기판과 상기 선편광판 사이에는 상기 블랙매트릭스에 대응하여 블랙스트라이프가 더 위치하는 영상 표시장치의 제조 방법.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 제2기판과 상기 선편광판 사이에는 상기 블랙매트릭스에 대응하여 블랙스트라이프가 더 위치하는 영상 표시장치.

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