KR102329535B1 - 다중시각 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중시각 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 표시패널의 제2기판 또는 편광판 상부에 제1물질층을 형성하고, 멀티톤 마스크를 이용하여 노광 및 현상함으로써 계단 형태의 단차를 갖는 제1패턴층을 형성하고, 제1패턴층을 경화하여 완만한 곡면을 갖는 제2패턴층을 형성한 다음, 제2패턴층 상부에 제2물질층을 형성하여 렌티큘러층을 완성한다. 이때, 렌티큘러층은 표시패널의 제2기판 외면에 위치하거나 편광판과 함께 제2기판의 내면에 위치할 수 있다.

Description

다중시각 표시장치 및 그 제조방법 {Multiple View Display Device And Method Of Fabricating The Same}
본 발명은 다중시각 표시장치에 관한 것으로, 특히 멀티톤 마스크를 이용하여 표시패널의 기판 또는 편광판 상에 형성된 렌티큘러층을 포함하는 다중시각 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
2차원영상으로부터 3차원의 깊이감과 입체감을 느낄 수 있도록 하는 3차원영상의 구현기술은 디스플레이(display) 등의 직접적인 관련분야를 비롯해서 가전이나 통신산업은 물론 우주항공, 예술산업, 자동차 사업분야 등에 광범위하게 영향을 미치고 있으며, 그 기술적 파급효과는 현재 각광받고 있는 HDTV(High Definition Television) 이상이 될 것으로 기대되고 있다.
인간이 깊이감과 입체감을 느끼는 요인으로 가장 중요하게는 두 눈 사이 간격에 의한 양안시차를 들 수 있으며, 양안시차를 이용한 3차원영상 구현방식은 입체감표현방식(stereoscopic type)이라 불린다.
입체감표현방식은 양안의 생리적 요인을 이용하여 입체감을 느끼게 하는 방식으로, 구체적으로 약 65㎜정도 떨어져 존재하는 인간의 좌우안에 시차정보가 포함된 평면의 연관 영상이 보일 경우에 뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 스테레오그라피(stereography)를 이용한 것이다.
이러한 입체감표현방식은 다중시각 표시방식이라 불리며, 실질적인 입체감 생성위치에 따라 관찰자 측의 특수안경을 이용하는 안경방식 또는 표시면 측의 패럴랙스 베리어(parallax barrier)나 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 또는 인테그럴(integral) 등의 렌즈 어레이(lens array)를 이용하는 무안경 방식으로 구분될 수 있다.
이 중에서 렌티큘러 렌즈 방식에 이용되는 렌티큘러 필름을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 렌티큘러 필름을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 렌티큘러 필름(40)은 베이스층(42)과, 베이스층(42) 상부에 형성되는 렌즈층(44)을 포함한다.
베이스층(42)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET)와 같은 투명 고분자물질로 이루어질 수 있고, 렌즈층(44)은 다수의 반원통의 볼록렌즈 형상을 가질 수 있다.
이러한 렌티큘러 필름(40)은 표시패널 전면에 부착되어 표시패널의 다수의 화소로부터 출사되는 다수의 영상을 분리하여 서로 다른 시각으로 전달하는 역할을 한다.
그런데, 이러한 렌티큘러 필름(40)은 감압성 점착제(pressure sensitive adhesive)를 이용하여 갭 필름(gap film)에 부착되고, 부착된 갭 필름을 표시패널에 부착한다.
그러나, 표시패널의 기판과 갭 필름 및 렌티큘러 필름(40)이 서로 다른 열팽창 계수를 가지므로, 고온 신뢰성 평가 시, 표시패널이 휘게 되며, 렌즈 피치가 틀어지게 된다. 따라서, 3차원 영상 구현 시 화질 저하가 나타난다.
또한 2차원 영상 구현 시 무라(mura)가 나타나게 된다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 신뢰성이 높고 3차원 영상의 화질 저하를 방지할 수 있는 다중시각 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 2차원 영상의 무라를 방지할 수 있는 다중시각 표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 다수의 화소를 이용하여 다수의 영상을 표시하며, 제1 및 제2기판을 포함하는 표시패널과, 상기 제2기판의 제1면 또는 제2면에 위치하는 편광판과, 상기 표시패널의 상기 다수의 영상을 분리하여 서로 상이한 시각으로 전달하고, 렌즈층과 보호층을 포함하는 렌티큘러층을 포함하고, 상기 렌티큘러층은 상기 제2기판과 상기 편광판 중 적어도 하나와 접촉하고, 상기 렌즈층은 반원통의 볼록렌즈형상을 가지며, 상기 렌즈층의 굴절률이 상기 보호층의 굴절률보다 큰 다중시각 표시장치를 제공한다.
상기 편광판 및 상기 렌티큘러층은 상기 제2기판의 제2면에 위치하고, 상기 편광판이 상기 렌티큘러층과 상기 제2기판 사이에 위치한다.
또는, 상기 편광판 및 상기 렌티큘러층은 상기 제2기판의 제2면에 위치하고, 상기 렌티큘러층이 상기 제2기판과 상기 편광판 사이에 위치한다.
또는, 상기 렌티큘러층은 상기 제2기판의 제1면에 위치하고, 상기 편광판은 상기 제2기판의 제2면에 위치한다.
또는, 상기 편광판 및 상기 렌티큘러층은 상기 제2기판의 제1면에 위치하고, 상기 편광판이 상기 제2기판과 상기 렌티큘러층 사이에 위치한다.
또한, 본 발명은, 표시패널의 기판 또는 상기 기판 상에 위치하는 편광판 위에 제1물질층을 형성하는 단계와, 멀티톤 마스크를 이용하여 상기 제1물질층을 노광하는 단계와, 상기 노광된 제1물질층을 현상하여 제1패턴층을 형성하는 단계와, 상기 제1패턴층을 경화하여 제2패턴층을 형성하는 단계와, 상기 제2패턴층 상부에 제2물질층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2패턴층과 상기 제2물질층은 서로 다른 굴절률을 가지며, 상기 멀티톤 마스크는 다수의 부분을 포함하고, 상기 다수의 부분 각각은 중앙으로부터 가장자리로 갈수록 다른 광투과율을 가지는 다중시각 표시장치의 제조 방법을 제공한다.
상기 제1패턴층은 상기 멀티톤 마스크의 각 부분에 대응하는 패턴을 포함하고, 상기 패턴은 중앙에서 가장자리로 갈수록 다른 두께를 가지며, 계단형태의 단차를 갖는다.
상기 제2물질층의 굴절률은 상기 제2패턴층의 굴절률보다 크며, 상기 제2물질층은 볼록렌즈 형상을 가진다.
또는, 상기 제2물질층의 굴절률은 상기 제2패턴층의 굴절률보다 작으며, 상기 제2패턴층은 볼록렌즈 형상을 가진다.
본 발명은, 점착제 없이 렌티큘러층이 표시패널의 제2기판이나 편광판 상에 직접 형성되므로, 고온 신뢰성 평가 시, 표시패널이 휘는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 다중시각 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 3차원 영상 구현 시 화질 저하를 방지할 수 있으며, 2차원 영상 구현 시 무라를 방지할 수 있다.
한편, 렌티큘러층의 렌즈층이 기존보다 표시패널에 더 가까이 배치되어, 렌즈층과 표시패널 사이의 이격거리가 감소되므로, 광경로가 효율화되고 다중시각 표시장치의 시야각이 증가하여 시청영역이 개선된다.
도 1은 종래의 렌티큘러 필름을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 렌티큘러층의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제3 및 제4실시예에 따른 렌티큘러층의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 위와 같은 문제를 해결할 수 있는 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
-제1실시예-
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도로서, 액정패널이 표시패널로 사용되고, 렌즈의 볼록한 면이 표시장치의 하부를 향하는 리버스 렌티큘러 렌즈(reverse lenticular lens) 방식을 예로 들어 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치(110)는, 영상을 표시하는 액정패널(120)과, 제1 및 제2편광판(134, 136), 그리고 렌티큘러층(140)을 포함한다.
액정패널(120)은 다수의 화소(P)를 통하여 다중시각(multiple views)에 대응되는 다수의 영상을 표시하며, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(122, 124)과, 제1 및 제2기판(122, 124) 사이에 형성되는 액정층(126)을 포함한다.
제1기판(122) 내면의 각 화소영역(P)에는 어레이층(127)이 형성되고, 제2기판(124) 내면의 화소영역(P) 경계에는 블랙매트릭스(128)가 형성되며, 블랙매트릭스(128) 하부의 각 화소영역(P)에는 컬러필터(129)가 형성된다.
도시하지는 않았지만, 어레이층(127)은, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과, 게이트배선 및 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 포함할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 제1기판(122) 내면 또는 제2기판(124)의 내면에는 화소전극과 함께 전기장을 형성하는 공통전극이 형성될 수 있다.
그리고, 액정패널(120)의 상하면, 즉, 제1 및 제2기판(122, 124) 외면에는 각각 제1 및 제2편광판(134, 136)이 형성된다. 액정패널(120)이 노멀리 블랙 모드(normally black mode)인 경우 제1 및 제2편광판(134, 136)의 투과축은 서로 수직하고, 액정패널(120)이 노멀리화이트모드(normally white mode)인 경우 제1 및 제2편광판(134, 136)의 투과축은 서로 평행할 수 있다.
렌티큘러층(140)은 액정패널(120)의 다수의 화소(P)의 다수의 영상을 분리하여 서로 다른 시각(view)으로 전달하는데, 제2편광판(136)의 외면에 직접 형성된다.
여기서, 서로 다른 시각 사이의 거리를 사람의 좌안 및 우안 사이의 거리와 동일하게 설정할 경우 표시장치(110)는 3차원 영상을 표시하고, 서로 다른 시각 사이의 거리를 인접한 사용자 사이의 거리와 동일하게 설정할 경우 표시장치(110)는 인접한 사용자에게 서로 상이한 영상을 표시할 수 있다.
렌티큘러층(140)은 보호층(144)과 렌즈층(146)을 포함하며, 보호층(144)이 제2편광판(136)과 접촉한다. 렌즈층(146)은 반원통의 볼록렌즈 형상을 가질 수 있으며, 렌즈층(146)의 볼록한 면이 액정패널(120)을 향한다. 렌즈층(146)의 렌즈패턴 각각은 다수의 화소영역(P)에 대응할 수 있다. 보호층(144)은 렌즈층(146)을 보호하고 렌즈층(146)에 의한 요철을 채워 표면을 평탄하게 한다.
렌즈층(146)은 보호층(144)에 비해 큰 굴절률을 가진다. 일례로, 렌즈층(146)의 굴절률은 1.5 내지 2.0이며, 보호층(144)의 굴절률은 1.0 내지 1.5일 수 있다. 렌즈층(146)은 금속 산화물이나 유기/무기 하이브리드 물질로 이루어질 수 있으며, 금속 산화물은 산화티타늄(TiO2), 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화크롬(Cr2O3), 산화아연(ZnO), 산화구리(Cu2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 수산화알루미늄(AlOOH), 산화지르콘(ZrO2) 중 하나일 수 있다. 또한, 보호층(144)은 에어로졸(aerosol), 하이드로졸(hydrosol) 또는 유기/무기 하이브리드 물질로 이루어질 수 있다.
여기서, 보호층(144)과 렌즈층(146)의 위치는 바뀔 수 있다. 즉, 렌즈층(146)이 제2편광판(136)과 접촉하고, 보호층(144)이 렌즈층(146) 상부에 형성될 수도 있다. 이때, 렌즈층(146)의 볼록한 면은 액정패널(120)의 반대쪽을 향하게 된다.
이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치에서는, 렌티큘러층(140)이 제2편광판(136) 외면에 직접 형성되므로, 고온 신뢰성 평가 시, 표시패널이 휘는 것을 방지하고 렌티큘러층(140)의 얼라인 공차(align tolerance)를 해결할 수 있다. 또한, 렌즈층(146)이 기존보다 액정패널(120)에 더 가까이 배치되어, 렌즈층(146)과 액정패널(120) 사이의 이격거리가 감소되므로, 광경로가 효율화되고 다중시각 표시장치(110)의 시야각이 증가하여 시청영역이 개선된다.
이러한 렌티큘러층(140)은 다른 위치에 형성될 수도 있다.
-제2실시예-
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도로서, 렌즈의 볼록한 면이 표시장치의 하부를 향하는 리버스 렌티큘러 렌즈 방식을 예로 들어 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치(210)는, 영상을 표시하는 액정패널(220)과, 제1 및 제2편광판(234, 236), 그리고 렌티큘러층(240)을 포함한다.
액정패널(220)은 다수의 화소(P)를 통하여 다중시각(multiple views)에 대응되는 다수의 영상을 표시하며, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(222, 224)과, 제1 및 제2기판(222, 224) 사이에 형성되는 액정층(226)을 포함한다.
제1기판(222) 내면의 각 화소영역(P)에는 어레이층(227)이 형성되고, 제2기판(224) 내면의 화소영역(P) 경계에는 블랙매트릭스(228)가 형성되며, 블랙매트릭스(228) 하부의 각 화소영역(P)에는 컬러필터(229)가 형성된다.
도시하지는 않았지만, 어레이층(227)은, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과, 게이트배선 및 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 포함할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 제1기판(222) 내면 또는 제2기판(224)의 내면에는 화소전극과 함께 전기장을 형성하는 공통전극이 형성될 수 있다.
그리고, 액정패널(220)의 상하면, 즉, 제1 및 제2기판(222, 224) 외면에는 각각 제1편광판(234) 및 렌티큘러층(240)이 형성되며, 렌티큘러층(240)의 외면에는 제2편광판(236)이 형성된다.
액정패널(220)이 노멀리 블랙 모드인 경우 제1 및 제2편광판(234, 236)의 투과축은 서로 수직하고, 액정패널(220)이 노멀리화이트모드인 경우 제1 및 제2편광판(234, 236)의 투과축은 서로 평행할 수 있다.
렌티큘러층(240)은 액정패널(220)의 다수의 화소(P)의 다수의 영상을 분리하여 서로 다른 시각(view)으로 전달하는데, 제2기판(224)의 외면에 직접 형성된다.
여기서, 서로 다른 시각 사이의 거리를 사람의 좌안 및 우안 사이의 거리와 동일하게 설정할 경우 표시장치(210)는 3차원 영상을 표시하고, 서로 다른 시각 사이의 거리를 인접한 사용자 사이의 거리와 동일하게 설정할 경우 표시장치(210)는 인접한 사용자에게 서로 상이한 영상을 표시할 수 있다.
렌티큘러층(240)은 보호층(244)과 렌즈층(246)을 포함하며, 보호층(244)이 제2기판(224)과 접촉하고 렌즈층(246)이 제2편광판(236)과 접촉한다. 렌즈층(246)은 반원통의 볼록렌즈 형상을 가질 수 있으며, 렌즈층(246)의 볼록한 면이 액정패널(220)을 향한다. 보호층(244)은 렌즈층(246)을 보호하고 렌즈층(246)에 의한 요철을 채워 표면을 평탄하게 한다.
렌즈층(246)은 보호층(244)에 비해 큰 굴절률을 가진다. 일례로, 렌즈층(246)의 굴절률은 1.5 내지 2.0이며, 보호층(244)의 굴절률은 1.0 내지 1.5일 수 있다. 렌즈층(246)은 금속 산화물이나 유기/무기 하이브리드 물질로 이루어질 수 있으며, 금속 산화물은 산화티타늄(TiO2), 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화크롬(Cr2O3), 산화아연(ZnO), 산화구리(Cu2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 수산화알루미늄(AlOOH), 산화지르콘(ZrO2) 중 하나일 수 있다. 또한, 보호층(244)은 에어로졸, 하이드로졸 또는 유기/무기 하이브리드 물질로 이루어질 수 있다.
여기서, 보호층(244)과 렌즈층(246)의 위치는 바뀔 수 있다. 즉, 보호층(244)이 렌즈층(246) 상부에 형성되어, 렌즈층(246)이 제2기판(224)과 접촉하고 보호층(244)이 제2편광판(236)과 접촉할 수도 있다. 이때, 렌즈층(246)의 볼록한 면은 액정패널(220)의 반대쪽, 즉, 제2편광판(236)을 향하게 된다.
이러한 렌티큘러층(240)은 액정패널(220) 내부에 형성될 수도 있다.
-제3실시예-
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도로서, 렌즈의 볼록한 면이 표시장치의 하부를 향하는 리버스 렌티큘러 렌즈 방식을 예로 들어 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치(310)는, 영상을 표시하는 액정패널(320)과, 제1 및 제2편광판(334, 336), 그리고 렌티큘러층(340)을 포함한다.
액정패널(320)은 다수의 화소(P)를 통하여 다중시각(multiple views)에 대응되는 다수의 영상을 표시하며, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(322, 324)과, 제1 및 제2기판(322, 324) 사이에 형성되는 액정층(326)을 포함한다.
제1기판(322) 내면의 각 화소영역(P)에는 어레이층(327)이 형성되고, 제2기판(324) 내면에는 렌티큘러층(340)이 형성된다. 렌티큘러층(340) 하면의 화소영역(P) 경계에는 블랙매트릭스(328)가 형성되며, 블랙매트릭스(328) 하부의 각 화소영역(P)에는 컬러필터(329)가 형성된다.
도시하지는 않았지만, 어레이층(327)은, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과, 게이트배선 및 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 포함할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 제1기판(322) 내면 또는 제2기판(324)의 내면에는 화소전극과 함께 전기장을 형성하는 공통전극이 형성될 수 있다.
그리고, 액정패널(320)의 상하면, 즉, 제1 및 제2기판(322, 324) 외면에는 각각 제1 및 제2편광판(334, 336)이 형성된다. 액정패널(320)이 노멀리 블랙 모드인 경우 제1 및 제2편광판(334, 336)의 투과축은 서로 수직하고, 액정패널(320)이 노멀리화이트모드인 경우 제1 및 제2편광판(334, 336)의 투과축은 서로 평행할 수 있다.
렌티큘러층(340)은 액정패널(320)의 다수의 화소(P)의 다수의 영상을 분리하여 서로 다른 시각(view)으로 전달하는데, 액정패널(320)의 내부, 즉, 제2기판(324)의 내면에 직접 형성된다.
여기서, 서로 다른 시각 사이의 거리를 사람의 좌안 및 우안 사이의 거리와 동일하게 설정할 경우 표시장치(310)는 3차원 영상을 표시하고, 서로 다른 시각 사이의 거리를 인접한 사용자 사이의 거리와 동일하게 설정할 경우 표시장치(310)는 인접한 사용자에게 서로 상이한 영상을 표시할 수 있다.
렌티큘러층(340)은 보호층(344)과 렌즈층(346)을 포함하며, 렌즈층(346)이 제2기판(324)과 접촉하고 보호층(344)이 블랙매트릭스(328) 및 컬러필터(329)와 접촉한다. 렌즈층(346)은 반원통의 볼록렌즈 형상을 가질 수 있으며, 렌즈층(346)의 볼록한 면이 액정패널(220)의 제1기판(322)을 향한다. 보호층(344)은 렌즈층(346)을 보호하고 렌즈층(346)에 의한 요철을 채워 표면을 평탄하게 한다.
렌즈층(346)은 보호층(344)에 비해 큰 굴절률을 가진다. 일례로, 렌즈층(346)의 굴절률은 1.5 내지 2.0이며, 보호층(344)의 굴절률은 1.0 내지 1.5일 수 있다. 렌즈층(346)은 금속 산화물이나 유기/무기 하이브리드 물질로 이루어질 수 있으며, 금속 산화물은 산화티타늄(TiO2), 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화크롬(Cr2O3), 산화아연(ZnO), 산화구리(Cu2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 수산화알루미늄(AlOOH), 산화지르콘(ZrO2) 중 하나일 수 있다. 또한, 보호층(344)은 에어로졸, 하이드로졸 또는 유기/무기 하이브리드 물질로 이루어질 수 있다.
여기서, 보호층(344)과 렌즈층(346)의 위치는 바뀔 수 있다. 즉, 보호층(344)이 렌즈층(346) 상부에 형성되어, 보호층(344) 제2기판(324)과 접촉하고 렌즈층(346)이 블랙매트릭스(328) 및 컬러필터(329)와 접촉할 수도 있다. 이때, 렌즈층(346)의 볼록한 면은 액정패널(320)의 제1기판(322)의 반대쪽, 즉, 제2기판(324)을 향하게 된다.
한편, 렌티큘러층(340)과 함께 제2편광판(324)도 액정패널(320) 내부에 형성될 수도 있다.
-제4실시예-
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도로서, 렌즈의 볼록한 면이 표시장치의 하부를 향하는 리버스 렌티큘러 렌즈 방식을 예로 들어 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 렌티큘러 렌즈 방식 다중시각 표시장치(410)는, 영상을 표시하는 액정패널(420)과, 제1 및 제2편광판(434, 436), 그리고 렌티큘러층(440)을 포함한다.
액정패널(420)은 다수의 화소(P)를 통하여 다중시각(multiple views)에 대응되는 다수의 영상을 표시하며, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(422, 424)과, 제1 및 제2기판(422, 424) 사이에 형성되는 액정층(426)을 포함한다.
제1기판(422) 내면의 각 화소영역(P)에는 어레이층(427)이 형성되고, 제2기판(424) 내면에는 제2편광판(436)과 렌티큘러층(440)이 순차적으로 형성된다. 렌티큘러층(440) 하면의 화소영역(P) 경계에는 블랙매트릭스(428)가 형성되며, 블랙매트릭스(428) 하부의 각 화소영역(P)에는 컬러필터(429)가 형성된다.
도시하지는 않았지만, 어레이층(427)은, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과, 게이트배선 및 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터와, 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극을 포함할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 제1기판(422) 내면 또는 제2기판(424)의 내면에는 화소전극과 함께 전기장을 형성하는 공통전극이 형성될 수 있다.
그리고, 액정패널(420)의 하면, 즉, 제1기판(422) 외면에는 제1편광판(434)이 형성된다. 액정패널(420)이 노멀리 블랙 모드인 경우 제1 및 제2편광판(434, 436)의 투과축은 서로 수직하고, 액정패널(420)이 노멀리화이트모드인 경우 제1 및 제2편광판(434, 436)의 투과축은 서로 평행할 수 있다.
렌티큘러층(440)은 액정패널(420)의 다수의 화소(P)의 다수의 영상을 분리하여 서로 다른 시각(view)으로 전달하는데, 액정패널(420)의 내부, 즉, 제2기판(424)의 내면에 위치하는 제2편광판(436) 상에 직접 형성된다.
여기서, 서로 다른 시각 사이의 거리를 사람의 좌안 및 우안 사이의 거리와 동일하게 설정할 경우 표시장치(410)는 3차원 영상을 표시하고, 서로 다른 시각 사이의 거리를 인접한 사용자 사이의 거리와 동일하게 설정할 경우 표시장치(410)는 인접한 사용자에게 서로 상이한 영상을 표시할 수 있다.
렌티큘러층(440)은 보호층(444)과 렌즈층(446)을 포함하며, 렌즈층(446)이 제2편광판(436)과 접촉하고 보호층(444)이 블랙매트릭스(428) 및 컬러필터(429)와 접촉한다. 렌즈층(446)은 반원통의 볼록렌즈 형상을 가질 수 있으며, 렌즈층(446)의 볼록한 면이 액정패널(420)의 제1기판(422)을 향한다. 보호층(444)은 렌즈층(446)을 보호하고 렌즈층(446)에 의한 요철을 채워 표면을 평탄하게 한다.
렌즈층(446)은 보호층(444)에 비해 큰 굴절률을 가진다. 일례로, 렌즈층(446)의 굴절률은 1.5 내지 2.0이며, 보호층(444)의 굴절률은 1.0 내지 1.5일 수 있다. 렌즈층(446)은 금속 산화물이나 유기/무기 하이브리드 물질로 이루어질 수 있으며, 금속 산화물은 산화티타늄(TiO2), 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화크롬(Cr2O3), 산화아연(ZnO), 산화구리(Cu2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 수산화알루미늄(AlOOH), 산화지르콘(ZrO2) 중 하나일 수 있다. 또한, 보호층(444)은 에어로졸, 하이드로졸 또는 유기/무기 하이브리드 물질로 이루어질 수 있다.
여기서, 보호층(444)과 렌즈층(446)의 위치는 바뀔 수 있다. 즉, 보호층(444)이 렌즈층(446) 상부에 형성되어, 보호층(444) 제2편광판(436)과 접촉하고 렌즈층(446)이 블랙매트릭스(428) 및 컬러필터(429)와 접촉할 수도 있다. 이때, 렌즈층(446)의 볼록한 면은 액정패널(420)의 제1기판(422)의 반대쪽, 즉, 제2기판(424)을 향하게 된다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 렌티큘러층은 멀티톤 마스크를 이용하여 형성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 렌티큘러층의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 베이스 기판(500) 상부에 감광성의 제1물질을 코팅하여 제1물질층(544a)을 형성한다. 제1물질은 에어로졸, 하이드로졸 또는 유기/무기 하이브리드 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 제1물질층(544a)은 빛에 노출된 부분이 제거되는 포지티브(positive) 타입인 것을 일례로 한다. 베이스 기판(500)은 제1실시예의 제2편광판(도 2의 136)일 수 있으며, 또는 제2실시예의 제2기판(도 3의 224)일 수 있다.
이어, 제1물질층(544a) 상부에 멀티톤(multi-tone) 마스크(M1)를 배치하고 멀티톤 마스크(M1)를 통해 제1물질층(544a)을 노광한다. 노광 전 제1물질층(544a)을 건조하는 과정이 수행될 수 있다.
멀티톤 마스크(M1)는 다수의 부분(MP1)을 포함하며, 각 부분(MP1)은 제1, 제2, 제3 및 제4영역(A1, A2, A3, A4)을 포함한다. 제1, 제2, 제3 및 제4영역(A1, A2, A3, A4)은 서로 다른 광투과율을 가지며, 각 부분(MP1)의 중앙에서 가장자리로 갈수록 광 투과율이 낮아진다. 보다 상세하게는, 각 부분(MP1)의 중앙에는 제1영역(A1)이 위치하고, 제1영역(A1)의 양측에는 제2영역(A2)과 제3영역(A3) 및 제4영역(A4)이 순차적으로 위치한다. 여기서, 제1영역(A1)의 광투과율이 가장 높고, 제4영역(A4)의 광투과율이 가장 낮으며, 제2영역(A2)의 광투과율은 제3영역(A3)보다 높다. 제4영역(A4)은 빛을 완전히 차단할 수 있으며, 제1, 제2 및 제3영역(A1, A2, A3)은 빛을 부분적으로 투과시킬 수 있다. 이와 달리, 제1영역(A1)은 실질적으로 빛을 모두 투과시킬 수도 있다.
다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 노광된 제1물질층(도 6a의 544a)을 현상하여 패턴층(544b)을 형성한다. 여기서, 패턴층(544b)은 멀티톤 마스크(도 6a의 M1)의 각 부분(도 6a의 MP1)에 대응하는 패턴을 포함하는데, 인접한 패턴은 서로 연결될 수 있다. 각 패턴은 중앙에서 가장자리로 갈수록 두께가 두꺼워지며 계단형태의 단차를 가질 수 있다. 즉, 각 패턴은 멀티톤 마스크(도 6a의 M1)의 제1영역(도 6a의 A1)에 대응하여 제1두께를 갖고, 멀티톤 마스크(도 6a의 M1)의 제2영역(도 6a의 A2)에 대응하여 제2두께를 가지며, 멀티톤 마스크(도 6a의 M1)의 제3영역(도 6a의 A3)에 대응하여 제3두께를 갖고, 멀티톤 마스크(도 6a의 M1)의 제4영역(도 6a의 A4)에 대응하여 제4두께를 가진다. 여기서, 제4두께는 제3두께보다 크고, 제3두께는 제2두께보다 크며, 제2두께는 제1두께보다 크다. 제1영역(A1)이 실질적으로 빛을 모두 투과시킬 경우, 각 패턴의 제1두께는 0일 수 있다.
다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 패턴층(도 6b의 544b)을 경화하여 보호층(544)을 형성한다. 이때, 경화는 자외선 경화 및/또는 열 경화일 수 있다. 경화공정을 통해 패턴층(도 6b의 544b)의 계단형태의 단차가 완만하게 되어 보호층(544)의 표면은 곡면 형태가 되며, 보호층(544)은 오목렌즈 형상을 가진다.
이어, 도 6d에 도시한 바와 같이, 보호층(544) 상부에 제2물질을 코팅하여 렌즈층(546)을 형성하여, 렌티큘러층(540)을 완성한다. 제2물질은 금속 산화물이나 유기/무기 하이브리드 물질을 포함할 수 있다. 렌즈층(546)은 평탄한 상면을 가지며, 볼록렌즈 형상을 가진다. 여기서, 제2물질을 코팅 후 경화하는 과정이 추가될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 멀티톤 마스크를 이용하여 렌티큘러층(540)을 제2편광판이나 제2기판 상에 직접 형성할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제3 및 제4실시예에 따른 렌티큘러층의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 베이스 기판(600) 상부에 감광성의 제1물질을 코팅하여 제1물질층(646a)을 형성한다. 제1물질은 금속 산화물이나 유기/무기 하이브리드 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 제1물질층(664a)은 빛에 노출된 부분이 제거되는 포지티브(positive) 타입인 것을 일례로 한다. 베이스 기판(600)은 제3실시예의 제2기판(도 4의 324)일 수 있으며, 또는 제4실시예의 제2편광판(도 5의 436)일 수 있다.
이어, 제1물질층(646a) 상부에 멀티톤(multi-tone) 마스크(M2)를 배치하고 멀티톤 마스크(M2)를 통해 제1물질층(646a)을 노광한다. 노광 전 제1물질층(646a)을 건조하는 과정이 수행될 수 있다.
멀티톤 마스크(M2)는 다수의 부분(MP2)을 포함하며, 각 부분(MP2)은 제1, 제2, 제3 및 제4영역(B1, B2, B3, B4)을 포함한다. 제1, 제2, 제3 및 제4영역(B1, B2, B3, B4)은 서로 다른 광투과율을 가지며, 각 부분(MP2)의 중앙에서 가장자리로 갈수록 광 투과율이 높아진다. 보다 상세하게는, 각 부분(MP2)의 중앙에는 제1영역(B1)이 위치하고, 제1영역(B1)의 양측에는 제2영역(B2)과 제3영역(B3) 및 제4영역(B4)이 순차적으로 위치한다. 여기서, 제1영역(B1)의 광투과율이 가장 낮고, 제4영역(B4)의 광투과율이 가장 높으며, 제2영역(B2)의 광투과율은 제3영역(B3)보다 낮다. 제1영역(B1)은 빛을 완전히 차단할 수 있고, 제4영역(B4)은 실질적으로 빛을 모두 투과시킬 수 있으며, 제2 및 제3영역(B2, B3)은 빛을 부분적으로 투과시킬 수 있다. 이와 달리, 제4영역(B4)은 빛을 부분적으로 투과시킬 수도 있다.
다음, 도 7b에 도시한 바와 같이, 노광된 제1물질층(도 7a의 646a)을 현상하여 패턴층(646b)을 형성한다. 여기서, 패턴층(646b)은 멀티톤 마스크(도 7a의 M2)의 각 부분(도 7a의 MP2)에 대응하는 패턴을 포함하는데, 인접한 패턴은 일정 간격을 가지고 서로 이격될 수 있다. 이와 달리, 인접한 패턴은 서로 연결될 수 있다. 각 패턴은 중앙에서 가장자리로 갈수록 두께가 얇아지며 계단형태의 단차를 가질 수 있다. 즉, 각 패턴은 멀티톤 마스크(도 7a의 M2)의 제1영역(도 7a의 B1)에 대응하여 제1두께를 갖고, 멀티톤 마스크(도 7a의 M2)의 제2영역(도 7a의 B2)에 대응하여 제2두께를 가지며, 멀티톤 마스크(도 7a의 M2)의 제3영역(도 7a의 B3)에 대응하여 제3두께를 갖고, 멀티톤 마스크(도 7a의 M2)의 제4영역(도 7a의 B4)에 대응하여 제4두께를 가진다. 여기서, 제1두께는 제2두께보다 크고, 제2두께는 제3두께보다 크며, 제3두께는 제4두께보다 크고, 제4두께는 0일 수 있다.
다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 패턴층(도 7b의 646b)을 경화하여 렌즈층(646)을 형성한다. 이때, 경화는 자외선 경화 및/또는 열 경화일 수 있다. 경화공정을 통해 패턴층(도 7b의 646b)의 계단형태의 단차가 완만하게 되어 렌즈층(646)의 표면은 곡면 형태가 되며, 렌즈층(646)은 볼록렌즈 형상을 가진다.
이어, 도 7d에 도시한 바와 같이, 렌즈층(646) 상부에 제2물질을 코팅하여 보호층(644)을 형성하여, 렌티큘러층(640)을 완성한다. 제2물질은 에어로졸, 하이드로졸 또는 유기/무기 하이브리드 물질을 포함할 수 있다. 보호층(644)은 평탄한 상면을 가지며, 오목렌즈 형상을 가진다. 여기서, 제2물질을 코팅 후 경화하는 과정이 추가될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 멀티톤 마스크를 이용하여 렌티큘러층(640)을 제2편광판이나 제2기판 상에 직접 형성할 수 있다.
앞선 렌티큘러층의 제조 방법에서는 포지티브 타입의 감광성 물질이 사용된 경우에 대하여 설명하였으나, 네거티브 타입의 감광성 물질이 사용될 수도 있다. 이때, 사용되는 멀티톤 마스크의 구조가 달라진다. 보다 상세하게는, 도 6a 내지 도 6d의 제1 및 제2실시예에 따른 렌티큘러층의 제조 방법에서 네거티브 타입의 감광성 물질이 사용될 경우, 도 6a의 멀티톤 마스크(M1) 대신 도 7a의 멀티톤 마스크(M2)가 사용되고, 도 7a 내지 도 7d의 제3 및 제4실시예에 따른 렌티큘러층의 제조 방법에서 네거티브 타입의 감광성 물질이 사용될 경우, 도 7a의 멀티톤 마스크(M2) 대신 도 6a의 멀티톤 마스크(M1)가 사용된다.
또한, 멀티톤 마스크의 각 부분이 네 개의 영역을 포함하는 것으로 설명하였으나, 멀티톤 마스크의 각 부분은 더 많은 영역을 포함할 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 표시장치 120: 액정패널
122: 제1기판 124: 제2기판
126: 액정층 127: 어레이층
128: 블랙매트릭스 129: 컬러필터
134: 제1편광판 136: 제2편광판
140: 렌티큘러층 144: 보호층
146: 렌즈층

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 표시패널의 기판 또는 상기 기판 상에 위치하는 편광판 위에 제1물질층을 형성하는 단계와;
    멀티톤 마스크를 이용하여 상기 제1물질층을 노광하는 단계와;
    상기 노광된 제1물질층을 현상하여 제1패턴층을 형성하는 단계와;
    상기 제1패턴층을 경화하여 제2패턴층을 형성하는 단계와;
    상기 제2패턴층 상부에 제2물질층을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2패턴층과 상기 제2물질층은 서로 다른 굴절률을 가지며,
    상기 멀티톤 마스크는 다수의 부분을 포함하고, 상기 다수의 부분 각각은 중앙으로부터 가장자리로 갈수록 다른 광투과율을 가지는 다중시각 표시장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1패턴층은 상기 멀티톤 마스크의 각 부분에 대응하는 패턴을 포함하고, 상기 패턴은 중앙에서 가장자리로 갈수록 다른 두께를 가지며, 계단형태의 단차를 갖는 다중시각 표시장치의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2물질층의 굴절률은 상기 제2패턴층의 굴절률보다 크며, 상기 제2물질층은 볼록렌즈 형상을 가지는 다중시각 표시장치의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2물질층의 굴절률은 상기 제2패턴층의 굴절률보다 작으며, 상기 제2패턴층은 볼록렌즈 형상을 가지는 다중시각 표시장치의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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