KR20130028350A - 블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 안료층을 레이저 빔으로 탄화하여 패턴드 리타더 사이에 정밀한 블랙 스트립을 형성한 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치는, 표시 패널; 상기 표시 패널의 전면 외측 표면에 전체에 도포된 투명 안료층; 그리고 상기 투명 안료층의 일부분이 탄화되어 형성된 블랙 스트립을 포함한다. 본 발명에 의한 입체 영상 표시장치는, 개구율 및 정면 휘도가 저하되지 않으면서, 입체 영상의 크로스 토크 방지 영역인 시야각을 충분히 확보할 수 있다.

Description

블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치 및 그 제조 방법{A Patterned Retarder Type 3D Display Device Having Black Strips And Manufacturing Method Therefor}
본 발명은 블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 투명 안료층을 레이저 빔으로 탄화하여 패턴드 리타더 사이에 정밀한 블랙 스트립을 형성한 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 다양한 비디오 콘텐츠의 개발에 힘입어 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 구현할 수 있는 표시장치가 대두되고 있다. 3D 영상 구현을 위해, 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용한다.
이중 안경방식의 일 예로서, 표시패널 상에 패턴드 리타더(Patterned Retarder)를 배치한 3차원 영상 표시장치가 있다. 이 3차원 영상 표시장치는 패턴드 리타더의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광 안경의 편광특성을 이용하여 3D 영상을 구현함으로써 다른 입체 영상 구현 방법에 비하여, 3D 영상에서 좌안과 우안의 크로스토크가 작고 휘도가 뛰어나 화질이 우수하다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템의 구조를 나타낸 분해 사시도이다. 패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템은 표시패널(DP) 상에 배치된 패턴드 리타더(Patterned Retarder)(PR)의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광안경(PG)의 편광특성을 이용하여 입체영상을 구현한다.
패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템은, 2D 혹은 3D 영상을 구현하는 표시패널(DP), 표시패널(DP)의 앞 표면에 부착된 패턴드 리타더(PR), 그리고 편광 안경(PG) 등을 구비한다. 표시패널(DP)은 2D 영상과 3D 영상 데이터를 표시하는 표시소자로서, 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 및 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 이하에서, 표시패널(DP)은 액정표시소자의 표시패널을 중심으로 설명하기로 한다.
표시패널(DP)은 데이터 배선들과 게이트 배선들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 액정 셀들을 포함한다. 표시패널(DP)의 하부 유리기판(SL)에는 데이터 배선들, 게이트 배선들, TFT, 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)를 포함한 화소 어레이가 형성된다. 액정셀들은 TFT에 접속된 화소전극들과, 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU) 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU)과 하부 유리기판(SL) 각각의 외부에는 상부 편광필름(PU) 및 하부 편광필름(PL)이 부착된다.
패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 상부 편광필름(PU) 외측에 부착된다. 패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 가로 방향으로 배열된 1줄의 화소들을 기본 단위로 하는 각 라인에 대응하는 단위 리타더들이 배열되어 있다. 예를 들어, 어느 한 게이트 배선별에 공통으로 연결된 화소들의 영역에 상응하여 한 단위 리타더가 할당된다. 특히, 패턴드 리타더(PR)의 기수 라인들에는 제1 리타더(RT1)가 할당되어 형성되고, 패턴드 리타더(PR)의 우수 라인들에는 제2 리타더(RT2)가 할당되도록 형성된다. 제1 리타더(RT1)는 표시패널(DP)로부터의 빛의 위상값을 +λ/4 만큼(여기서, λ는 빛의 파장) 지연시켜 제1 원편광을 투과시킨다. 제2 리타더(RT2)는 표시패널(DP)로부터의 빛의 위상값을 -λ/4 만큼(실제로는 3λ/4만큼) 지연시켜 제2 원편광을 투과시킨다. 제1 리타더(RT1)의 광 투과축과 제2 리타더(RT2)의 광 투과축은 서로 직교한다.
예를 들어, 패턴드 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)는 좌원편광만을 통과시키도록 구현될 수 있다. 그리고, 제2 리타더(RT2)는 우원편광만을 통과시키도록 편광필터로 구현될 수 있다. 따라서, 표시패널(DP)의 기수 라인에 표시되는 영상의 빛은 제1 리타더(RT1)를 통과하여 제1 원편광(즉, 좌원편광)으로 변환되고, 표시패널(DP)의 우수 라인에 표시되는 영상의 빛은 제2 리타더(RT2)를 통과하여 제2 원편광(즉, 우원편광)으로 변환된다.
편광 안경(PG)은 제1 편광필터(P1)를 갖는 좌안경창(LG)과, 제2 편광필터(P2)를 갖는 우안경창(RG)을 구비한다. 제1 편광필터(P1)는 패턴 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)와 동일한 편광 특성이 있다. 제2 편광필터(P2)는 패턴 리타더(PR)의 제2 리타더(RT2)와 동일한 편광 특성이 있다. 예들 들면, 편광 안경(PG)의 제1 편광필터(P1)는 좌원 편광필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(PG)의 제2 편광필터(P2)는 우원 편광필터로 선택될 수 있다.
이와 같은 구조에서, 제1 리타더(RT1)에 해당하는 화소들에서는 좌안 영상을, 제2 리타더(RT2)에 해당하는 화소들에서는 우안 영상을 표시함으로써, 3차원 영상을 구현할 수 있다. 이로써, 도 1과 같은 입체영상 표시장치는 좌안 이미지의 편광 특성과 우안 이미지의 편광 특성을 다르게 하여, 사용자가 보는 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현할 수 있다.
이와 같은 필름형 패턴드 리타더를 이용한 3D 영상 표시장치에서는 가로 방향의 화소 열 단위로 좌안 영상과 우안 영상을 교대로 표시하기 때문에, 상하 시야각 방향에서 크로스 토크(Cross-Talk) 현상이 발생할 수 있다. 도 2는 도 1에 의한 3D 영상 표시장치에서 크로스 토크가 발생하는 경우를 도시한 도면으로 도 1의 절취선 A-A'으로 자른 단면도이다.
도 2를 참조하면, 정면 방향보다 위에서 (혹은 아래에서) 관람할 경우, 좌안 영상(L1)과 우안 영상(R1)이 동시에 제1 패턴드 리타더(RT1)을 통해 출사될 수 있다. 그 결과 편광 안경(PG)의 좌안경창(LG)로 좌안 영상(L1)과 우안 영상(R1) 동시에 통과하는 크로스 토크 현상이 일어난다. 평판 표시장치를 구성하는 화소 단위마다 블랙 매트릭스(BM)가 형성되어 있기는 하지만, 블랙 매트릭스(BM)의 크기가 크로스 토크를 해결할 만큼 충분한 크기를 갖지 못한다.
이와 같이 수직 방향의 시야각 문제를 해소하기 위해 몇가지 방법이 제안된 바 있다. 첫 번째로, 블랙 매트릭스(BM)의 폭을 넓게 형성하여 크로스 토크가 발생하지 않는 시야각 각도를 넓게 확보하는 방법이 있다. 도 3은 도 2에 의한 표시장치에서 블랙 매트릭스의 폭을 넓혀 크로스 토크를 완화한 입체 영상 표시장치의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 우안 영상(R1)이 제1 패턴드 리타더(RT1)로 투사되는 광 경로 상에 더 넓어진 블랙 매트릭스(BM)이 위치함으로써, 우안 영상(R1)이 제1 패턴드 리타더(RT1)로 투사되지 않도록 차단한다. 이로써, 표시장치의 정면에서 바라볼 때, 수직 방향으로 이동하여 관람하는 경우에, 어느 정도의 범위 내에서는 크로스 토크가 발생하지 않는다. 그러나, 이와 같은 구조에서는 크로스 토크를 효과적으로 방지하기 위해서는 블랙 매트릭스(BM)의 크기가 상당히 커져야 한다. 이렇게 블랙 매트릭스(BM)의 폭이 넓어지면, 개구율이 저하되어 정면에서 휘도 값이 낮아지고, 전체적으로 화질이 어둡거나 올바른 채도 값이 나타나지 않는 문제가 발생한다.
다른 방법으로, 단위 패턴드 리타더 사이에 블랙 매트릭스(BM)이외에 블랙 스트립(BS)을 더 추가하는 방법이 있다. 도 4는 도 2에 의한 표시장치에서 크로스 토크를 해결하기 위한 블랙 스트립을 더 구비한 3D 영상 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 상부 기판(SU)의 바깥쪽 표면에 블랙 매트릭스(BM)와 중첩하는 블랙 스트립(BS)을 더 형성한다. 우안 영상(R1)이 제1 패턴드 리타더(RT1)로 투사되는 광 경로 상에 블랙 스트립(BS)이 위치함으로써, 우안 영상(R1)이 제1 패턴드 리타더(RT1)로 투사되지 않도록 차단한다. 이로써, 표시장치의 정면에서 바라볼 때, 수직 방향으로 이동하여 관람하는 경우에, 어느 정도의 범위 내에서는 크로스 토크가 발생하지 않는다.
블랙 스트립(BS)을 블랙 매트릭스(BM)와 동일한 식각 방법으로 형성하는 것이 보통이다. 식각 방법으로는 블랙 스트립(BS)을 블랙 매트릭스(BM)과 완전히 중첩하도록 형성하는 것이 거의 불가능하다. 그래서, 블랙 매트릭스(BM)보다 위쪽으로 튀어나도록 정렬이 어긋나는 경우(BS1)도 있고, 반대로 아래쪽으로 튀어나오도록 정렬이 어긋날 수도(BS2) 있다. 이러한, 마스크 공정에서의 정렬 오차를 줄이기 위해 보통은 블랙 매트릭스(BM)보다 더 큰 폭을 갖는 블랙 스트립(BS3)을 형성한다. 이 경우, 도 2와 마찬가지로 표시장치의 개구율이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 극복하기 위해 고안된 것으로서, 개구율 및 전면 휘도 저하 없이 입체 영상의 크로스 토크를 해소하는 블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 개구율 및 전면 휘도 저하 없이 입체 영상의 크로스 토크를 해소하는 블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치를 제조함에 있어서, 공정이 단순하며, 비용이 저렴하고, 수율이 높은 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치는, 표시 패널; 상기 표시 패널의 전면 외측 표면에 전체에 도포된 투명 안료층; 그리고 상기 투명 안료층의 일부분이 탄화되어 형성된 블랙 스트립을 포함한다.
상기 표시 패널은, 내측 표면에 형성된 매트릭스 배열을 갖는 복수 개의 칼라필터와, 상기 칼라필터들 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 포함하는 상부 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 블랙 스트립은, 상기 상부 기판의 외측 표면에 형성되며, 상기 블랙 매트릭스 영역에 상응하는 영역 내부에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 블랙 스트립의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 블랙 스트립의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 투명 안료층의 전면에 부착된 상부 편광필름; 그리고 상기 상부 편광 필름의 전면에 부착된 패턴드 리타더를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 패턴드 리타더는, 상기 매트릭스 배열을 갖는 칼라필터들 중에서 행 배열을 갖는 칼라필터들 별로 할당된 단위 리타더 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 블랙 스트립은 상기 단위 리타더 패턴들 사이에 배치된 상기 블랙 매트릭스와 중첩하여 형성된 것을 특징으로 한다.
액정층; 상기 액정층을 사이에 두고 상기 상부 기판과 합착하는 하부 기판; 그리고, 상기 하부 기판의 배면에 부착되며, 상기 상부 편광 필름의 광축과 직교하는 광축을 갖는 하부 편광필름을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치를 제조하는 방법은, 표시 패널을 준비하는 단계; 상기 표시 패널의 외측 표면에 투명 안료층을 전면 도포하는 단계; 그리고, 상기 투명 안료층에 레이저 빔을 조사하여 일정 영역을 탄화시켜 블랙 스트립을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 표시 패널을 준비하는 단계는, 내측 면에 매트릭스 배열을 갖는 복수 개의 칼라필터와, 상기 칼라필터들 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 포함하는 상부 기판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 블랙 스트립은, 상기 상부 기판의 외측 표면에 형성되며, 상기 블랙 매트릭스 영역에 상응하는 영역 내부에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 블랙 스트립의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 블랙 스트립의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 투명 안료층의 전면에 상부 편광 필름을 부착하는 단계; 그리고 상기 상부 편광 필름의 전면에 패턴드 리타더를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 패턴드 리타더는, 상기 매트릭스 배열을 갖는 칼라필터들 중에서 행 배열을 갖는 칼라필터들 별로 할당된 단위 리타더 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 블랙 스트립은 상기 단위 리타더 패턴들 사이에 배치된 상기 블랙 매트릭스와 중첩하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 표시 패널을 준비하는 단계는, 하부 기판을 준비하는 단계; 액정층을 사이에 두고 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 합착하는 단계; 그리고, 상기 하부 기판의 배면에 상기 상부 편광 필름과 광축이 직교하는 하부 편광필름을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 패턴드 리타더 타입 입체 영상 표시 장치에서 블랙 스트립은, 표시 패널의 표면에 도포된 투명 안료층에 레이저 빔으로 블랙 매트릭스와 정확하게 중첩되는 위치만을 선택적으로 탄화하여 형성한다. 본 발명은, 블랙 스트립은 블랙 매트릭스와 중첩되는 영역 내부에만 한정적으로 형성할 수 있다. 따라서, 개구율 및 정면 휘도가 저하되지 않으면서, 입체 영상의 크로스 토크 방지 영역인 시야각을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 본 발명은 레이저 탄화법을 이용한 것으로 제조 공정이 단순하면서도, 정확한 위치에 블랙 스트립을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템의 구조를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 도 1에 의한 3D 영상 표시장치에서 크로스 토크가 발생하는 경우를 도시한 도면으로 도 1의 절취선 A-A'으로 자른 단면도.
도 3은 도 2에 의한 표시장치에서 블랙 매트릭스의 폭을 넓혀 크로스 토크를 완화한 입체 영상 표시장치의 구조를 나타낸 단면도.
도 4는 도 2에 의한 표시장치에서 크로스 토크를 해결하기 위한 블랙 스트립을 더 구비한 3D 영상 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치의 구조를 나타낸 분해 사시도.
도 6a 내지 6c는, 도 5의 절취선 B-B'으로 자른 단면도들로서, 본 발명에 의한 블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치를 제조하는 방법을 나타내는 도면들.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 도 5 내지 도 6c를 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예들을 설명한다. 도 5는 본 발명에 의한 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치의 구조를 나타낸 분해 사시도이다. 도 6a 내지 6c는, 도 5의 절취선 B-B'으로 자른 단면도들로서, 본 발명에 의한 블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치를 제조하는 방법을 나타내는 도면들이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 패턴드 리타더 방식의 입체 영상 표시장치의 구조를 나타낸 분해 사시도이다. 본 발명에 의한 입체 영상 표시장치는 표시패널(DP) 상에 배치된 패턴드 리타더(Patterned Retarder)(PR)의 편광 특성과, 사용자가 착용한 편광안경(PG)의 편광특성을 이용하여 입체영상을 구현한다.
패턴드 리타더 방식의 3차원 영상 시스템은, 2D 혹은 3D 영상을 구현하는 표시패널(DP), 표시패널(DP)의 앞 표면에 부착된 패턴드 리타더(PR), 그리고 편광 안경(PG) 등을 구비한다. 표시패널(DP)은 2D 영상과 3D 영상 데이터를 표시하는 표시소자로서, 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 및 무기 전계발광소자와 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함한 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 이하에서, 표시패널(DP)은 액정표시소자의 표시패널을 중심으로 설명하기로 한다.
표시패널(DP)은 데이터 배선들과 게이트 배선들의 교차 구조에 의해 매트릭스 형태로 배치된 액정 셀들을 포함한다. 표시패널(DP)의 하부 유리기판(SL)에는 데이터 배선들, 게이트 배선들, TFT, 화소전극, 및 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)를 포함한 화소 어레이가 형성된다. 액정셀들은 TFT에 접속된 화소전극들과, 공통전극 사이의 전계에 의해 구동된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU) 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 표시패널(DP)의 상부 유리기판(SU)과 하부 유리기판(SL) 각각의 외부에는 상부 편광필름(PU) 및 하부 편광필름(PL)이 부착된다. 상부 편광필름(PU)와 하부 편광필름(PL)은 각각의 광 투과축이 서로 직교하도록 배치하는 것이 바람직하다.
패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 상부 편광필름(PU) 외측에 부착된다. 패턴드 리타더(PR)는 표시패널(DP)의 가로 방향으로 배열된 1줄의 화소들을 기본 단위로 하는 각 라인에 대응하는 단위 리타더들이 배열되어 있다. 예를 들어, 어느 한 게이트 배선별에 공통으로 연결된 화소들의 영역에 상응하여 한 단위 리타더가 할당된다. 특히, 패턴드 리타더(PR)의 기수 라인들에는 제1 리타더(RT1)가 할당되어 형성되고, 패턴드 리타더(PR)의 우수 라인들에는 제2 리타더(RT2)가 할당되도록 형성된다. 제1 리타더(RT1)는 표시패널(DP)로부터의 빛의 위상값을 +λ/4 만큼(여기서, λ는 빛의 파장) 지연시켜 제1 원편광을 투과시킨다. 제2 리타더(RT2)는 표시패널(DP)로부터의 빛의 위상값을 -λ/4 만큼(실제로는 3λ/4만큼) 지연시켜 제2 원편광을 투과시킨다. 제1 리타더(RT1)의 광 투과축과 제2 리타더(RT2)의 광 투과축은 서로 직교한다.
예를 들어, 패턴드 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)는 좌원편광만을 통과시키도록 구현될 수 있다. 그리고, 제2 리타더(RT2)는 우원편광만을 통과시키도록 편광필터로 구현될 수 있다. 따라서, 표시패널(DP)의 기수 라인에 표시되는 영상의 빛은 제1 리타더(RT1)를 통과하여 제1 원편광(즉, 좌원편광)으로 변환되고, 표시패널(DP)의 우수 라인에 표시되는 영상의 빛은 제2 리타더(RT2)를 통과하여 제2 원편광(즉, 우원편광)으로 변환된다.
편광 안경(PG)은 제1 편광필터(P1)를 갖는 좌안경창(LG)과, 제2 편광필터(P2)를 갖는 우안경창(RG)을 구비한다. 제1 편광필터(P1)는 패턴 리타더(PR)의 제1 리타더(RT1)와 동일한 편광 특성이 있다. 제2 편광필터(P2)는 패턴 리타더(PR)의 제2 리타더(RT2)와 동일한 편광 특성이 있다. 예들 들면, 편광 안경(PG)의 제1 편광필터(P1)는 좌원 편광필터로 선택될 수 있고, 편광 안경(PG)의 제2 편광필터(P2)는 우원 편광필터로 선택될 수 있다.
이와 같은 구조에서, 제1 리타더(RT1)에 해당하는 화소들에서는 좌안 영상을, 제2 리타더(RT2)에 해당하는 화소들에서는 우안 영상을 표시함으로써, 3차원 영상을 구현할 수 있다. 이로써, 도 5와 같은 입체영상 표시장치는 좌안 이미지의 편광 특성과 우안 이미지의 편광 특성을 다르게 하여, 사용자가 보는 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분할하여 3D 영상을 구현할 수 있다.
표시패널(DP)에서 입체 영상을 표시할 경우, 화소행마다 좌안 영상과 우안 영상이 교대로 표시되는데, 좌안 영상과 우안 영상의 크로스 토크를 방지하기 위한 블랙 스트립(BS)이 상부 기판(SU)의 외측 표면 위에 (상부 기판(SU)와 상부 편광필름(PU) 사이에) 형성된다. 특히, 블랙 스트립(BS)는 상부 기판(SU)의 내측 표면에 형성되는 블랙 매트릭스가 형성된 범위 내에서 블랙 매트릭스와 동일하거나 작은 폭을 갖도록 형성된다.
이하, 도 6a 내지 6c를 더 참조하여, 본 발명에 의한 블랙 스트립을 구비한 패턴드 리타더 타입의 입체 영상 표시 장치를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
표시 패널(DP)을 준비한다. 표시 패널(DP)이 액정표시패널인 경우, 표시 패널(DP)은 상부 기판(SU)과 하부 기판(SL)이 액정층(LC)을 사이에 두고 합착하여 형성한다. 특히, 상부 기판(SU)의 내측 표면에는 매트릭스 배열을 갖는 칼라 필터(CF), 그리고 칼라 필터(CF) 사이에 형성된 블랙 매트릭스(BM)이 형성된다. 하부 기판(SL)의 내측 표면에는 박막 트랜지스터가 칼라 필터(CF)와 대응하는 영역에 매트릭스 형상으로 배치되고, 스캔 라인 및 데이터 라인들이 블랙 매트릭스(BM)와 대응하는 영역에 배치된다. 이와 같이 준비된 표시 패널(DP)의 상부 기판(SU) 외측 표면 위에 투명 안료(PIG)를 전면 도포한다. (도 6a)
레이저 광원(LAS)을 투명 안료(PIG)의 소정 영역에 조사하여 투명 안료(PIG)의 일부분을 탄화시켜 검게 만들어 블랙 스트립(BS)을 형성한다. 특히, 블랙 스트립(BS)는 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 영역과 완전 중첩되는 영역 내부 안에 형성하는 것이 바람직하다. 블랙 매트릭스(BM)은 칼라 필터(CF) 사이에 형성된 것으로, 그리드 형상을 갖는다. 따라서, 블랙 스트립(BS) 역시 그리드 형상을 가질 수 있다. 다른 방법으로는, 블랙 스트립(BS)은 좌안 영상과 우안 영상 사이에서 크로스 토크를 방지하기 위한 것이므로, 필요하다면, 가로 방향으로 배열된 화소 행들 사이에만 형성할 수도 있다.
크로스-토크를 효과적으로 방지하면서, 표시패널의 개구율에 변화를 주지 않도록 하기 위해서, 블랙 스트립(BS)의 폭은 블랙 매트릭스(BM)의 폭보다 작게 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 레이저 빔을 정확하게 제어할 수 있는 기술을 이용하여, 블랙 매트릭스(BM)의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 블랙 스트립(BS)을 블랙 매트릭스(BM)과 완전히 중첩하도록 형성하는 것이 가장 바람직하다. (도 6b)
일부가 탄화되어 블랙 스트립(BS)이 형성된 투명 안료층(PIG)의 전면에는 상부 편광필름(PU)을, 그리고 하부 패널(SL)의 배면에는 하부 편광필름(PL)을 부착한다. 그리고 나서, 상부 편광 필름(PU)의 전면에는 패턴드 리타더(PR)을 부착하여 패턴드 리타더 타입 입체 영상 표시 장치를 완성한다. (도 6c)
도 6c를 참조하면, 블랙 스트립(BS)는 블랙 매트릭스(BM)이 형성된 영역 범위 내에 형성된다. 즉, 정면에서 바라볼 때 블랙 스트립(BS)의 크기에 의해 개구율이 저하되지 않는다. 가장 바람직하게는 블랙 스트립(BS)과 블랙 매트릭스(BM)가 동일한 크기로 완전히 중첩되는 것이 좋다. 레이저 빔을 이용하면, 정밀 제어가 가능하기 때문에 이와 같이 이상적인 블랙 스트립(BS) 제조가 가능하다. 또한, 블랙 스트립(BS)와 블랙 매트릭스(BM)을 각각 상부 기판(SU)의 외측 표면과 내측 표면에 형성되기 때문에 상부 기판(SU)의 두께만큼의 공간적으로 중첩된 이중 블랙 스트립(Double Black Strip: 블랙 매트릭스도 블랙 스트립의 기능을 하기 때문에 이렇게 부를 수 있다) 구조를 가져, 좌안 영상과 우안 영상의 크로스 토크를 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 3D 영상 시청시에도 2D 영상과 동일한 정면 휘도를 보장할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 이중 블랙 스트립 구조와 비슷한 구조를 갖는 종래의 이중 블랙 스트립 구조를 나타내는 도 4와 비교할 때, 종래의 구조에서는 블랙 스트립(BS)만이 상부 기판(PU)의 표면에 섬 모양으로 형성된다. 따라서, 상부 기판(PU)의 표면이 블랙 스트립(BS)에 의해 고르지 못한 편평도를 갖는다. 즉, 블랙 스트립(BS)이 상부 기판(PU)의 표면 위에 돌출된 구조를 갖는다. 이런 상태에서 상부 편광필름(PU)를 부착하면, 상부 편광필름(PU)의 부착 품질이 저하될 수 있다. 또한, 상부 편광필름(PU)을 부착하기 전에 표시패널(DP)을 세척하는 공정이 있을 수 있는데, 세척 공정에서 블랙 스트립(BS)이 파손될 경우가 있다. 블랙 스트립(BS)이 파손된다는 것은 크로스 토크가 발생하여 화면 품질이 저하된다는 것을 의미한다.
하지만, 본 발명에서는 상부 기판(SU)의 표면 전면에 투명 안료층(PIG)가 도포된 상태에서, 투명 안료층(PIG)의 일부를 탄화시켜 블랙 스트립(BS)를 형성한다. 따라서, 상부 기판(SU)의 외측 표면의 편평도가 투명 안료층(PIG)에 의해 고른 상태를 유지한다. 즉, 투명 안료층(PIG) 위에 상부 편광필름(PU)을 부착하더라도 부착 품질이 저하되지 않는다. 또한, 상부 편광필름(PU)을 부착하기 전에 표시패널(DP)을 세척하는 공정을 거치더라도, 블랙 스트립(BS)이 파손되지 않는다.
더구나, 레이저 빔을 이용한 탄화 공정은, 여러 부수 공정들을 수반하는 식각 공정에 비해서, 공정이 단순하고, 제조 비용이 절감되고 제조 수율이 높다는 장점도 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 표시 패널(DP)이 액정표시패널인 경우를 중심으로 설명하였다. 하지만, 표시 패널(DP)은 2D 및 3D 영상을 구현할 수 있는 어떤 표시장치라도 사용할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DP: 표시패널 SL: 하부 유리기판
SU: 상부 유리기판 PL: 하부 편광필름
PU: 상부 편광필름 PG: 편광안경
P1: 제1 편광필터 P2: 제2 편광필터
RG: 우안경창 LG: 좌안경창
PR: 패턴드 리타더 RT1: 제1 리타더
RT2: 제2 리타더 BM: 블랙 매트릭스
BS: 블랙 스트립 PIG: 투명 안료층
LAS: 레이저 광원 LB: 레이저 빔
BS1: 블랙 매트릭스의 좌측으로 치우친 블랙 스트립
BS2: 블랙 매트릭스의 우측으로 치우친 블랙 스트립
BS3: 블랙 매트릭스의 폭보다 큰 폭을 갖는 블랙 스트립
L1: (첫 번째 행) 좌안 영상 R1: (첫 번째 행) 우안 영상
L2: (두 번째 행) 좌안 영상 R2: (두 번째 행) 우안 영상

Claims (18)

  1. 표시 패널;
    상기 표시 패널의 전면 외측 표면에 전체에 도포된 투명 안료층; 그리고
    상기 투명 안료층의 일부분이 탄화되어 형성된 블랙 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 표시 패널은,
    내측 표면에 형성된 매트릭스 배열을 갖는 복수 개의 칼라필터와, 상기 칼라필터들 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 포함하는 상부 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 블랙 스트립은, 상기 상부 기판의 외측 표면에 형성되며, 상기 블랙 매트릭스 영역에 상응하는 영역 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 블랙 스트립의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 블랙 스트립의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 투명 안료층의 전면에 부착된 상부 편광필름; 그리고
    상기 상부 편광 필름의 전면에 부착된 패턴드 리타더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더는, 상기 매트릭스 배열을 갖는 칼라필터들 중에서 행 배열을 갖는 칼라필터들 별로 할당된 단위 리타더 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 블랙 스트립은 상기 단위 리타더 패턴들 사이에 배치된 상기 블랙 매트릭스와 중첩하여 형성된 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 표시 패널은,
    액정층;
    상기 액정층을 사이에 두고 상기 상부 기판과 합착하는 하부 기판; 그리고
    상기 하부 기판의 배면에 부착되며, 상기 상부 편광 필름의 광축과 직교하는 광축을 갖는 하부 편광필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
  10. 표시 패널을 준비하는 단계;
    상기 표시 패널의 외측 표면에 투명 안료층을 전면 도포하는 단계; 그리고
    상기 투명 안료층에 레이저 빔을 조사하여 일정 영역을 탄화시켜 블랙 스트립을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 표시 패널을 준비하는 단계는,
    내측 면에 매트릭스 배열을 갖는 복수 개의 칼라필터와, 상기 칼라필터들 사이에 형성된 블랙 매트릭스를 포함하는 상부 기판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 블랙 스트립은, 상기 상부 기판의 외측 표면에 형성되며, 상기 블랙 매트릭스 영역에 상응하는 영역 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 블랙 스트립의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 제조 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 블랙 스트립의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 제조 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 투명 안료층의 전면에 상부 편광 필름을 부착하는 단계; 그리고
    상기 상부 편광 필름의 전면에 패턴드 리타더를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더는, 상기 매트릭스 배열을 갖는 칼라필터들 중에서 행 배열을 갖는 칼라필터들 별로 할당된 단위 리타더 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 블랙 스트립은 상기 단위 리타더 패턴들 사이에 배치된 상기 블랙 매트릭스와 중첩하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치 제조 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 표시 패널을 준비하는 단계는,
    하부 기판을 준비하는 단계;
    액정층을 사이에 두고 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 합착하는 단계; 그리고
    상기 하부 기판의 배면에 상기 상부 편광 필름과 광축이 직교하는 하부 편광필름을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치.
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