KR20130019070A - 입체영상 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 박막트랜지스터 어레이 기판, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 대향하며, 블랙 매트릭스가 형성된 컬러필터 기판 및 상기 컬러필터 기판 상에 형성되는 패턴드 리타더를 포함하며, 상기 컬러필터 기판의 일면에 복수의 전반사 패턴이 형성될 수 있다.

Description

입체영상 표시장치 및 그 제조방법{STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME}
본 발명은 입체영상 시청시 상하 시야각을 넓힐 수 있는 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 입체영상을 표시한다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식으로 나뉘어질 수 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 표시하고 편광 안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 패턴 리타더 방식이 있다. 또한, 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상을 시분할하여 표시하고 액정셔터안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 셔터안경 방식이 있다. 무안경 방식은 일반적으로 패럴렉스 베리어, 렌티큘러 렌즈 등의 광학판을 사용하여 입체영상을 구현한다.
도 1은 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 패턴드 리타더 방식으로 입체영상을 구현하는 액정표시장치는 컬러필터(CF)가 형성된 표시패널 상에 배치된 패턴드 리타더(Patterned Retarder)(PR)의 편광특성과, 사용자가 착용한 편광 안경(PG)의 편광특성을 이용하여 입체영상을 구현한다. 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치는 표시패널의 기수(홀수) 라인들에는 좌안 영상을 표시하고, 우수(짝수) 라인들에는 우안 영상을 표시한다. 표시패널의 좌안 영상은 패턴 리타더(PR)를 통과하면 좌안 편광으로 변환되고, 우안 영상은 패턴 리타더(PR)를 통과하면 우안 편광으로 변환된다. 편광 안경(PG)의 좌안 편광필터는 좌안 편광만을 통과시키고, 우안 편광필터는 우안 편광만을 통과시킨다. 따라서, 사용자는 좌안을 통하여 좌안 영상만을 보게 되고, 우안을 통하여 우안 영상만을 보게 된다.
패턴 리타더 방식의 입체영상 표시장치에서 최적의 입체영상을 시청하기 위하여 기수 라인(P1)들의 좌안 영상①은 좌안 편광 리타더(PRL)를 통과하고, 우수 라인(P2)들의 우안 영상②은 우안 편광 리타더(PRR)를 통과하여야 한다. 하지만, 기수 라인(P1)들의 좌안 영상의 빛 중 일부③가 우안 편광 리타더(PRR)로 진행하고, 우수 라인(P2)들의 우안 영상의 빛 중 일부④가 좌안 편광 리타더(PRL)로 진행할 수 있다. 이 경우, 사용자는 소정의 상하 시야각보다 큰 각도에서부터 편광 안경(PG)의 좌안 편광필터를 통해 좌안 영상과 우안 영상을 모두 보게 되고 우안 편광필터를 통해 좌안 영상과 우안 영상을 모두 보게 되는 문제가 발생한다. 즉, 사용자는 좌안 영상과 우안 영상이 겹쳐보이는 3D 크로스토크(Crosstalk)를 느끼게 된다. 결국, 3D 크로스토크로 인해, 패턴 리타더 방식의 입체영상 표시장치에서 입체영상을 시청할 수 있는 상하 시야각이 좁다는 문제가 있다.
본 발명은 입체영상 시청시 상하 시야각을 넓힐 수 있는 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치 및 그 제조방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치는 박막트랜지스터 어레이 기판, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 대향하며, 블랙 매트릭스가 형성된 컬러필터 기판 및 상기 컬러필터 기판 상에 형성되는 패턴드 리타더를 포함하며, 상기 컬러필터 기판의 일면에 복수의 전반사 패턴이 형성될 수 있다.
상기 전반사 패턴은 상기 블랙 매트릭스가 형성된 상기 컬러필터 기판의 표면으로부터 오목한 홈일 수 있다.
상기 전반사 패턴은 상기 블랙 매트릭스의 사이 영역에 형성될 수 있다.
상기 전반사 패턴은 상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 영역에 형성될 수 있다.
상기 전반사 패턴 내부에 상기 컬러필터 기판과 굴절율이 상이한 수지가 충진될 수 있다.
상기 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC) 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 전반사 패턴의 홈의 깊이는 상기 컬러필터 기판의 두께의 50% 이상일 수 있다.
상기 패턴드 리타더와 인접한 상기 전반사 패턴의 일면은 구조화된 면일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치의 제조방법은 박막트랜지스터 어레이 기판; 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 대향하며, 블랙 매트릭스가 형성된 컬러필터 기판; 및 상기 컬러필터 기판 상에 형성되는 패턴드 리타더를 포함하며, 상기 컬러필터 기판의 일면에 복수의 전반사 패턴이 형성된 입체영상 표시장치에 있어서, 상기 컬러필터 기판의 일면에 레이저를 조사하여 복수의 전반사 패턴을 형성하는 단계 및 상기 복수의 전반사 패턴 내에 수지를 충진하여 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전반사 패턴은 상기 컬러필터 기판의 표면으로부터 오목한 홈으로 형성할 수 있다.
상기 전반사 패턴은 상기 블랙 매트릭스의 사이 영역에 형성될 수 있다.
상기 전반사 패턴은 상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 영역에 형성될 수 있다.
상기 전반사 패턴 내부에 상기 컬러필터 기판과 굴절율이 상이한 수지를 충진할 수 있다.
상기 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC) 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 전반사 패턴 내부에 상기 컬러필터 기판과 굴절율이 상이한 수지를 충진할 수 있다.
상기 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC) 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 전반사 패턴의 홈의 깊이는 상기 컬러필터 기판의 두께의 50% 이상으로 형성할 수 있다.
상기 패턴드 리타더와 인접한 상기 전반사 패턴의 일면에 구조화된 면을 형성할 수 있다.
본 발명은 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치 및 그 제조방법은 기판 내에 전반사 패턴을 형성하여, 3D 크로스토크가 발생하는 것을 방지하여 상하 시야각을 넓힐 수 있는 이점이 있다.
도 1은 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3은 표시패널, 패턴드 리타더, 및 편광 안경을 보여주는 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 나타낸 단면도.
도 5는 도 4의 컬러필터 기판과 전반사 패턴을 상세히 나타내는 단면도.
도 6은 도 5의 전반사 패턴의 구조화된 면을 나타내는 단면도.
도 7은 컬러필터 기판 및 패턴드 리타더를 도시한 사시도.
도 8은 표시패널, 컬러필터 기판 및 패턴드 리타더를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 나타낸 단면도.
도 10은 도 9의 전반사 패턴을 상세히 나타낸 단면도.
도 11a 내지 도 11c는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전반사 패턴의 제조방법을 공정별로 나타낸 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 3은 표시패널, 패턴드 리타더, 및 편광 안경을 보여주는 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 입체영상 표시장치는 표시패널(10), 편광 안경(20), 게이트 구동부(110), 데이터 구동부(120), 타이밍 컨트롤러(130), 및 호스트 시스템(140) 등을 포함한다. 본 발명의 입체영상 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광다이오드 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 본 발명은 아래의 실시예에서 액정표시소자를 중심으로 예시하였지만, 액정표시소자에 한정되지 않는다.
표시패널(10)은 타이밍 컨트롤러(130)의 제어 하에 영상을 표시한다. 표시패널(10)은 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(10)의 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판은 글래스(Glass), 플라스틱(Plastic), 또는 필름(Film)으로 구현될 수 있다. 표시패널(10)의 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 플라스틱(Plastic)으로 구현되는 경우, 폴리 카보네이트(Poly Carbonate, PC), 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(Poly Ethylene Terephthalate, PET), 또는 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methl Methacrylate, PMMA)으로 형성될 수 있다.
상기 컬러필터 기판에는 블랙 매트릭스, 컬러필터, 공통전극 등을 포함하는 컬러필터 어레이가 형성된다. 또한, 컬러필터 기판에는 전반사 패턴이 형성될 수 있다. 표시패널(10)의 컬러필터 기판에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판 상에는 데이터 라인(D)들과 게이트 라인(G)들(또는 스캔 라인들)이 상호 교차되도록 형성되고, 데이터 라인(D)들과 게이트 라인(G)들에 의해 정의된 셀영역들에 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된 박막트랜지스터 어레이가 형성된다. 표시패널(10)의 픽셀들 각각은 박막트랜지스터에 접속되어 화소전극과 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 박막 트랜지스터 기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 박막트랜지스터 기판 상에 형성된다. 표시패널(10)의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.
표시패널(10)은 대표적으로 백라이트 유닛으로부터의 빛을 변조하는 투과형 액정표시패널이 선택될 수 있다. 백라이트 유닛은 백라이트 유닛 구동부로부터 공급되는 구동전류에 따라 점등하는 광원, 도광판(또는 확산판), 다수의 광학시트 등을 포함한다. 백라이트 유닛은 직하형(direct type) 백라이트 유닛, 또는 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛의 광원들은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나의 광원 또는 두 종류 이상의 광원들을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛 구동부는 백라이트 유닛의 광원들을 점등시키기 위한 구동전류를 발생한다. 백라이트 유닛 구동부는 백라이트 제어부의 제어 하에 광원들에 공급되는 구동전류를 온/오프(ON/OFF)한다. 백라이트 제어부는 호스트 시스템으로부터 입력되는 글로벌/로컬 디밍신호(DIM)에 따라 백라이트 휘도와 점등 타이밍을 조정한 백라이트 제어 데이터를 SPI(Serial Pheripheral Interface) 데이터 포맷으로 백라이트 유닛 구동부에 출력한다.
도 3을 참조하면, 표시패널(10)의 컬러필터 기판에는 상부 편광판(11a)이 부착되고, 박막트랜지스터 어레이 기판에는 하부 편광판(11b)이 부착된다. 상부 편광판(11a)의 광투과축(r1)과 하부 편광판(11b)의 광투과축(r2)은 직교된다. 또한, 컬러필터 기판과 박막트랜지스터 어레이 기판에는 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에는 액정층의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다.
2D 모드에서, 표시패널(10)의 기수 라인의 픽셀들과 우수 라인의 픽셀들은 2D 영상을 표시한다. 3D 모드에서, 표시패널(10)의 기수 라인의 픽셀들은 좌안 영상(또는 우안 영상)을 표시하고 우수 라인의 픽셀들은 우안 영상(또는 좌안 영상)을 표시한다. 표시패널(10)의 픽셀들에 표시된 영상의 빛은 상부 편광필름을 통해 표시패널(10) 상에 배치된 패턴드 리타더(Patterned Retarder)(30)에 입사된다.
패턴드 리타더(30)의 기수 라인에는 제1 리타더(31)가 형성되고, 우수 라인에는 제2 리타더(32)가 형성된다. 따라서, 표시패널(10)의 기수 라인의 픽셀들은 패턴 리타더(30)의 기수 라인에 형성되는 제1 리타더(31)와 대향되고, 표시패널(10)의 우수 라인의 픽셀들은 패턴 리타더(30)의 우수 라인에 형성되는 제2 리타더(32)와 대향된다.
제1 리타더(31)는 표시패널(10)로부터의 빛의 위상값을 +λ/4(λ는 빛의 파장) 만큼 지연시킨다. 제2 리타더(32)는 표시패널(10)로부터의 빛의 위상값을 -λ/4 만큼 지연시킨다. 제1 리타더(31)의 광축(optic axis)(r3)과 제2 리타더(32)의 광축(r4)은 서로 직교된다. 패턴드 리타더(30)의 제1 리타더(31)는 제1 원편광(좌원편광)만을 통과시키도록 구현될 수 있다. 제2 리타더(32)는 제2 원편광(우원편광)만을 통과시키도록 구현될 수 있다.
편광 안경(20)의 좌안 편광필터는 패턴드 리타더(30)의 제1 리타더(31)와 동일한 광축을 가진다. 편광 안경(20)의 우안 편광필터는 패턴 리타더(30)의 제2 리타더(32)와 동일한 광축을 가진다. 예를 들어, 편광 안경(20)의 좌안 편광필터는 좌원편광 필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(20)의 우안 편광필터는 우원편광 필터로 선택될 수 있다. 사용자는 3D 영상을 감상할 때 편광 안경을 쓰고, 2D 영상을 감상할 때 편광 안경을 벗어야 한다.
결국, 패턴드 리타더 방식의 입체영상 표시장치에서, 표시패널(10)의 기수 라인의 픽셀들에 표시되는 좌안 영상은 제1 리타더(31)를 통과하여 좌원편광으로 변환되고, 우수 라인의 픽셀들에 표시되는 우안 영상은 제2 리타더(32)를 통과하여 우원편광으로 변환된다. 좌원편광은 편광 안경(20)의 좌안 편광필터를 통과하여 사용자의 좌안에 도달하게 되고, 우원편광은 편광 안경(20)의 우안 편광필터를 통과하여 사용자의 우안에 도달하게 된다. 따라서, 사용자는 좌안을 통하여 좌안 영상만을 보게 되고, 우안을 통하여 우안 영상만을 보게 된다.
데이터 구동부(120)는 다수의 소스 드라이브 IC를 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 타이밍 컨트롤러(130)로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)를 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들을 발생한다. 소스 드라이브 IC들로부터 출력되는 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들은 표시패널(10)의 데이터 라인(D)들에 공급된다.
게이트 구동부(110)는 타이밍 컨트롤러(130)의 제어 하에 데이터전압에 동기되는 게이트 펄스를 표시패널(10)의 게이트 라인(G)들에 순차적으로 공급한다. 게이트 구동부(110)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들로 구성될 수 있다. 또는, 게이트 구동부(110)는 GIP(Gate Drive IC in Panel) 방식으로 표시패널(10)의 박막트랜지스터 어레이 기판 상에 직접 형성될 수도 있다. GIP 방식의 경우, 레벨 쉬프터는 PCB(Printed Circuit Board)상에 실장되고, 쉬프트 레지스터는 표시패널(10)의 제2 기판상에 형성될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(130)는 호스트 시스템(140)으로부터 출력된 영상 데이터(RGB)와 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)과 모드신호(MODE)에 기초하여 게이트 구동부 제어신호를 게이트 구동부(110)로 출력하고, 데이터 구동부 제어신호를 데이터 구동부(120)로 출력한다. 게이트 구동부 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 및 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트 펄스의 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동부(110)의 출력 타이밍을 제어한다.
데이터 구동부 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE), 극성제어신호(POL) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부(120)의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동부(120)의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 데이터 구동부(120)에 입력될 디지털 비디오 데이터가 mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스 규격으로 전송된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동부(120)로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 L(L은 자연수) 수평기간 주기로 반전시킨다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동부(120)의 출력 타이밍을 제어한다.
호스트 시스템(140)은 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 영상 데이터(RGB)를 타이밍 컨트롤러(130)에 공급한다. 또한, 호스트 시스템(140)은 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)과 모드신호(MODE) 등을 타이밍 컨트롤러(130)에 공급한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 나타낸 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 입체영상 표시장치(100)는 제1 편광판(160a)이 부착되는 컬러필터 기판(120), 제2 편광판(160b)이 부착되는 박막트랜지스터 어레이 기판(110), 컬러필터 기판(120)과 박막트랜지스터 어레이 기판(110) 사이에 형성된 액정층(150)을 포함한다.
제1 편광판(160a) 상에는 제1 리타더(180a)와 제2 리타더(180b)를 포함하는 패턴드 리타더(180)가 형성되고, 제1 편광판(160a)이 부착된 컬러필터 기판(120)의 반대되는 면에는 블랙 매트릭스(130)와 R, G, B 컬러필터(135)가 형성된다. 또한, 제1 편광판(160a)이 부착된 컬러필터 기판(120)의 반대되는 면에 전반사 패턴(140)이 형성된다.
우수 라인 컬러필터(135G)로부터 출사된 제1 빛(L1)은 우수 라인에 배치된 제1 리타더(180a)로 진행하고, 기수 라인 컬러필터(135R)로부터 출사된 제2 빛(L2)은 기수 라인에 배치된 제2 리타더(180b)로 진행한다. 반면, 우수 라인 컬러필터(135G)로부터 출사된 빛은 출광된 각도에 따라 기수 라인에 배치된 제2 리타더(180b)로 각각 진행하는 제3 빛(L3) 및 제4 빛(L3)이 존재한다. 따라서, 제1 빛(L1)은 제1 리타더(180a)를 통하여 우원 편광으로 변환되어 사용자의 우안으로 진행하게 되고, 제2 빛(L2)은 제2 리타더(180b)를 통하여 좌원 편광으로 변환되어 사용자의 좌안으로 진행하게 된다. 그러므로, 사용자는 우안과 좌안의 시차로 인해 입체영상을 느끼게 된다.
반면, 제3 빛(L3) 및 제4 빛(L4)은 제1 리타더(180a)를 통하여 우원 편광으로 변환되어야 하지만, 출광 각도에 의해 제2 리타더(180b)를 통하여 좌원 편광으로 변환되어 사용자의 좌안으로 진행하게 된다. 따라서, 사용자의 우안에 진행되어야 할 빛이 좌안에 진행되어, 좌안 영상과 우안 영상이 겹쳐보이는 3D 크로스토크(Crosstalk)를 느끼게 된다.
하지만, 본 발명의 전반사 패턴(140)이 존재하는 경우, 우수 라인 컬러필터(135G)로부터 출사된 제3 빛(L3)과 제4 빛(L4)은 전반사 패턴(140)에 의해 전반사되어 제1 리타더(180a)로 진행하게 된다. 따라서, 제3 빛(L3)과 제4 빛(L4)은 제1 리타더(180a)를 통하여 우원 편광으로 변환되어 사용자의 우안에 진행되고, 사용자는 소정의 상하 시야각 이상에서도 3D 크로스토크(Crosstalk)를 느끼지 않는다. 즉, 본 발명은 전반사 패턴(140)을 이용하여 상하 시야각을 넓힐 수 있는 장점이 있다.
도 5는 도 4의 컬러필터 기판과 전반사 패턴을 상세히 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5의 전반사 패턴의 구조화된 면을 나타내는 단면도이며, 도 7은 컬러필터 기판 및 패턴드 리타더를 도시한 사시도이고, 도 8은 표시패널, 컬러필터 기판 및 패턴드 리타더를 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 컬러필터 기판(120)에 형성된 전반사 패턴(140)은 블랙 매트릭스(130)가 형성된 컬러필터 기판(120)의 표면으로부터 오목한 홈 형상으로 형성된다. 그리고, 전반사 패턴(140)은 블랙 매트릭스(130)의 사이 영역에 형성된다. 여기서, 블랙 매트릭스(130)는 각 서브픽셀의 사이에 위치하여, 각 서브픽셀의 빛이 각각의 제1 또는 제2 리타더로 진행되는 경계로 작용한다. 따라서, 전반사 패턴(140)은 블랙 매트릭스(130)의 사이에 위치하여 각 서브픽셀의 빛이 해당 리타더로 진행되도록 전반사시킨다.
전반사 패턴(140)은 내부에 컬러필터 기판(120)과 굴절율이 상이한 수지(142)가 충진된다. 전반사 패턴(140)과 컬러필터 기판(120)의 계면에서 전반사가 효과적으로 발생하기 위해서는 컬러필터 기판(120)의 굴절율과 차이가 큰 굴절율을 가진 수지(142)가 바람직하다. 예를 들어, 상기 수지(142)는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
그리고, 전반사 패턴(140)의 깊이(d1)는 컬러필터 기판(120)의 두께의 50% 이상으로 형성된다. 여기서, 전반사 패턴(140)의 깊이(d1)가 컬러필터 기판(120)의 두께의 50% 이하이면, 컬러필터(135)로부터 출광된 빛은 출광 각도가 각각 다르기 때문에 전반사 패턴(140)에서 반사되지 않고 그대로 인접한 다른 리타더로 진행되어 크로스토크를 유발할 수 있다. 따라서, 본 발명의 전반사 패턴(140)의 깊이(d1)는 컬러필터 기판(120)의 두께의 50% 이상으로 형성하되, 컬러필터 기판(120)의 내구성이 유지됨을 염두해야 한다.
또한, 전반사 패턴(140)들은 서로 일정 간격(d2)으로 이격되게 형성된다. 여기서, 전반사 패턴(140)의 이격된 간격(d2)은 빛의 터널링 효과가 발생되지 않는 최소한의 간격(d2)을 유지해야 하며, 전반사 패턴(140)의 형성시 컬러필터 기판(120)의 내구성을 유지하는 범위에서 조절 가능하다.
그리고, 전반사 패턴(140)의 내면(143)은 적어도 둘 이상의 면을 구비하고, 이들 면은 일정 각도를 이루도록 형성된다. 전반사 패턴(140)의 내면(143)은 블랙 매트릭스(120)에 인접하는 제1 면(143a)과, 제1 면(143a)으로부터 일정 각도를 이루며 블랙 매트릭스(120)로부터 멀리 위치하는 제2 면(143b)으로 이루어진다. 여기서, 전반사 패턴(140)의 제1 면(143a)은 블랙 매트릭스(120)가 위치한 컬러필터 기판(120)의 표면을 기준으로 둔각(θ1)으로 이루어지고, 제2 면(143b)은 컬러필터 기판(120)의 표면을 기준으로 수직으로 이루어진다. 왜냐하면, 제1 면(143a)에 입사되는 빛은 제1 면(143a)으로의 입사각이 크기 때문에 제1 면(143a)에서 전반사되지 않고 그대로 투과하는 것을 방지하기 위함이다. 반면, 제2 면(143b)은 제2 면(143b)으로 입사되는 빛의 입사각이 작기 때문에 컬러필터 기판(120)의 표면을 기준으로 수직하게 이루어진다.
또한, 전반사 패턴(140)의 내면 중 패턴드 리타더(180)와 인접한 일면 즉, 제3 면(145)은 구조화된 면으로 형성된다. 제3 면(145)은 전반사 패턴(140)의 내부로 입사되는 빛이 최종적으로 출사되는 면으로, 제3 면(145)으로 입사되는 빛의 입사각이 매우 크다. 따라서, 제3 면(145)은 입사되는 빛이 투과되지 않고 전반사되는 것을 방지하기 위해 구조화된 면으로 형성된다. 제3 면(145)의 구조화된 면은 도 6의 (a)와 같이, 오목한 렌즈형으로 이루어질 수 있고, 도 6의 (b)와 같이 렌티큘러 렌즈형이나 마이크로 렌즈형으로 이루어질 수도 있고, 도 6의 (c)와 같이, 특정 다각형의 홈으로 이루어질 수도 있다. 제3 면(145)의 구조화된 면은 이에 한정되지 않으며, 제3 면(145)으로 입사되는 빛이 반사되지 않고 투과되는 구조이면 모두 적용 가능하다.
한편, 도 7을 참조하면, 본 발명의 전반사 패턴(140)의 장축(y축) 방향은 패턴드 리타더(180)의 제1 리타더(180a)와 제2 리타더(180b)의 장축(y축) 방향과 동일하게 형성된다. 따라서, 전반사 패턴(140)에서 투과 또는 전반사된 빛이 제1 리타더(180a) 또는 제2 리타더(180b) 중 해당 리타더로 출사된다. 반면, 도 8을 참조하면, 본 발명의 전반사 패턴(140)은 컬러필터(135)와 대응되게 형성되며 도트형으로 형성될 수도 있다. 영상으로 구현되는 모든 빛은 각각의 컬러필터(135)들을 통해 출사되기 때문에, 전반사 패턴(140)은 컬러필터(135)와 대응되도록 형성된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 10은 도 9의 전반사 패턴을 상세히 나타낸 단면도이다. 하기 제2 실시예에서는 전술한 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 붙여 그 설명을 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체영상 표시장치(100)는 전술한 제1 실시예와는 달리, 전반사 패턴(140)이 블랙 매트릭스(130)와 중첩되도록 형성된다. 제5 빛(L5)은 제1 리타더(180a)를 통하여 우원 편광으로 변환되어야 하지만, 출광 각도에 의해 제2 리타더(180b)를 통하여 좌원 편광으로 변환되어 사용자의 좌안으로 진행하게 된다. 따라서, 사용자의 우안에 진행되어야 할 빛이 좌안에 진행되어, 좌안 영상과 우안 영상이 겹쳐보이는 3D 크로스토크(Crosstalk)를 느끼게 된다.
하지만, 본 발명의 전반사 패턴(140)이 존재하는 경우, 우수 라인 컬러필터(135G)로부터 출사된 제5 빛(L5)은 전반사 패턴(140)에 의해 전반사되어 제1 리타더(180a)로 진행하게 된다. 따라서, 제5 빛(L5)은 제1 리타더(180a)를 통하여 우원 편광으로 변환되어 사용자의 우안에 진행되고, 사용자는 소정의 상하 시야각 이상에서도 3D 크로스토크(Crosstalk)를 느끼지 않는다. 즉, 본 발명은 전반사 패턴(140)을 이용하여 상하 시야각을 넓힐 수 있는 장점이 있다.
도 10을 참조하면, 컬러필터 기판(120)에 형성된 전반사 패턴(140)은 블랙 매트릭스(130)가 형성된 컬러필터 기판(120)의 표면으로부터 오목한 홈 형상으로 형성된다. 그리고, 전반사 패턴(140)은 블랙 매트릭스(130)에 대응되는 영역에 중첩되도록 형성된다. 여기서, 블랙 매트릭스(130)는 각 서브픽셀의 사이에 위치하여, 각 서브픽셀의 빛이 각각의 제1 또는 제2 리타더로 진행되는 경계로 작용한다. 따라서, 전반사 패턴(140)은 블랙 매트릭스(130)에 대응되는 영역에 중첩되도록 위치하여 각 서브픽셀의 빛이 해당 리타더로 진행되도록 전반사시킨다.
전술한 제1 실시예와 동일하게, 전반사 패턴(140)은 내부에 컬러필터 기판(120)과 굴절율이 상이한 수지(142)가 충진되고, 전반사 패턴(140)의 깊이(d1)는 컬러필터 기판(120)의 두께의 50% 이상으로 형성된다. 또한, 도 7 및 도 8에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전반사 패턴(140)의 장축(y축) 방향은 패턴드 리타더(180)의 제1 리타더(180a)와 제2 리타더(180b)의 장축(y축) 방향과 동일하게 형성된다. 반면, 전반사 패턴(140)은 컬러필터(135)와 대응되게 형성되며 도트형으로 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전반사 패턴(140)의 제1 면(143a)은 블랙 매트릭스(120)가 위치한 컬러필터 기판(120)의 표면을 기준으로 예각(θ2)으로 이루어지고, 제2 면(143b)은 컬러필터 기판(120)의 표면을 기준으로 수직으로 이루어진다. 왜냐하면, 제1 면(143a)에 입사되는 빛은 제1 면(143a)으로의 입사각이 크기 때문에 제1 면(143a)에서 전반사되지 않고 그대로 투과하는 것을 방지하기 위함이다. 반면, 제2 면(143b)은 제2 면(143b)으로 입사되는 빛의 입사각이 작기 때문에 컬러필터 기판(120)의 표면을 기준으로 수직하게 이루어진다.
또한, 전반사 패턴(140)의 내면 중 패턴드 리타더(180)와 인접한 일면 즉, 제3 면(145)은 전술한 제1 실시예와는 달리 평평한 면으로 형성된다. 왜냐하면, 제3 면(145)은 빛을 반사하거나 투과하는 역할을 하지 않기 때문이다. 그리고, 전반사 패턴(140)의 폭(d3)은 블랙 매트릭스(130)의 폭(d4)보다 같거나 작은 폭으로 형성된다. 여기서, 전반사 패턴(140)의 폭(d3)이 블랙 매트릭스(130)의 폭(d4)보다 같거나 작으면, 컬러필터 기판(120)을 투과해야 할 빛들이 전반사 패턴(140)에 의해 반사되어 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 11a 내지 도 11c는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 전반사 패턴의 제조방법을 보여주는 단면도들이다. 이하에서, 도 11a 내지 도 11c를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전반사 패턴의 제조방법을 상세히 설명한다.
먼저, 도 11a를 참조하면, 컬러필터 기판(120)을 준비하고, 컬러필터 기판(120)의 일면에 레이저 마스크(mask)를 정렬한다. 레이저 마스크(mask)는 투과영역(OA)과 차단영역(CA)이 형성된 것으로, 투과영역(OA)은 레이저가 투과되어 전반사 패턴이 형성될 영역으로 작용한다. 레이저 마스크(mask)가 정렬되면, 컬러필터 기판(120)에 레이저(laser)를 조사하여 도 11b에 도시된 바와 같이 복수의 전반사 패턴(120)을 형성한다. 본 실시예에서는 레이저 마스크를 이용하여 복수의 전반사 패턴을 형성하였지만, 이와는 달리, 레이저 마스크 없이 레이저 어블레이션 장치를 이용하여 직접 전반사 패턴을 형성할 수도 있다.
이어, 컬러필터 기판(120)에 형성된 복수의 전반사 패턴(140)에 수지(142)를 충진한다. 수지(142)를 충진하는 방법으로는 디스펜서(120)를 이용하여 전반사 패턴(140)에 직접 주입하거나, 스핀코팅 등으로 도포할 수도 있다. 수지(142)가 도포되면 수지(142)의 종류에 따라 UV 경화 또는 열 경화하여 수지(142)를 경화한다.
다음, 도 11c를 참조하면, 수지(142)가 충진된 컬러필터 기판(120) 상에 블랙 매트릭스(130)를 형성한다. 블랙 매트릭스(130)는 복수의 전반사 패턴(140)이 형성되지 않은 영역에 형성된다. 블랙 매트릭스(130)가 형성된 컬러필터 기판(120) 상에 컬러필터(135)를 각각 형성하여, 컬러필터 기판(135)을 제조한다. 추후에는 도시하지 않았지만, 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판을 합착하여 액정을 주입하고, 각 기판의 일면에 편광판을 부착한 후, 컬러필터 기판 상부에 패턴드 리타더 필름을 부착하여 입체영상 표시장치를 제조한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 컬러필터 기판에 전반사 패턴을 형성함으로써, 좌안 영상의 빛 중 우안 편광 리타더로 진행하는 빛을 전반사 패턴에서 반사하고, 우안 영상의 빛 중 좌안 편광 리타더로 진행하는 빛을 전반사 패턴에서 반사할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 입체영상 시청시 크로스토크를 방지하고 상하 시야각을 넓힐 수 있는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 박막트랜지스터 어레이 기판;
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 대향하며, 블랙 매트릭스가 형성된 컬러필터 기판; 및
    상기 컬러필터 기판 상에 형성되는 패턴드 리타더를 포함하며,
    상기 컬러필터 기판의 일면에 복수의 전반사 패턴이 형성된 입체영상 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴은 상기 블랙 매트릭스가 형성된 상기 컬러필터 기판의 표면으로부터 오목한 홈인 입체영상 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴은 상기 블랙 매트릭스의 사이 영역에 형성되는 입체영상 표시장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴은 상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 영역에 형성되는 입체영상 표시장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴 내부에 상기 컬러필터 기판과 굴절율이 상이한 수지가 충진된 입체영상 표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC) 중 선택된 어느 하나인 입체영상 표시장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴 내부에 상기 컬러필터 기판과 굴절율이 상이한 수지가 충진된 입체영상 표시장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC) 중 선택된 어느 하나인 입체영상 표시장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴의 홈의 깊이는 상기 컬러필터 기판의 두께의 50% 이상인 입체영상 표시장치.
  10. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더와 인접한 상기 전반사 패턴의 일면은 구조화된 면인 입체영상 표시장치.
  11. 박막트랜지스터 어레이 기판; 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 대향하며, 블랙 매트릭스가 형성된 컬러필터 기판; 및 상기 컬러필터 기판 상에 형성되는 패턴드 리타더를 포함하며, 상기 컬러필터 기판의 일면에 복수의 전반사 패턴이 형성된 입체영상 표시장치에 있어서,
    상기 컬러필터 기판의 일면에 레이저를 조사하여 복수의 전반사 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 전반사 패턴 내에 수지를 충진하여 경화시키는 단계를 포함하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴은 상기 컬러필터 기판의 표면으로부터 오목한 홈으로 형성하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴은 상기 블랙 매트릭스의 사이 영역에 형성되는 입체영상 표시장치의 제조방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴은 상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 영역에 형성되는 입체영상 표시장치의 제조방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴 내부에 상기 컬러필터 기판과 굴절율이 상이한 수지를 충진하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC) 중 선택된 어느 하나인 입체영상 표시장치의 제조방법.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴 내부에 상기 컬러필터 기판과 굴절율이 상이한 수지를 충진하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 수지는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리카보네이트(PC) 중 선택된 어느 하나인 입체영상 표시장치의 제조방법.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 전반사 패턴의 홈의 깊이는 상기 컬러필터 기판의 두께의 50% 이상으로 형성하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
  20. 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더와 인접한 상기 전반사 패턴의 일면에 구조화된 면을 형성하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
KR1020110081000A 2011-08-16 2011-08-16 입체영상 표시장치 및 그 제조방법 KR20130019070A (ko)

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CN108681155A (zh) * 2018-05-16 2018-10-19 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置、显示系统及其控制方法
WO2022222258A1 (zh) * 2021-04-21 2022-10-27 Tcl华星光电技术有限公司 显示面板

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