KR20130069306A - 편광안경 방식의 입체영상 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치는 박막트랜지스터 어레이 기판; 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 대향하는 제1 면에 다수의 블랙 매트릭스패턴들이 형성된 컬러필터 어레이 기판; 상기 제1 면과 반대되는 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에서 상기 블랙 매트릭스 패턴들 각각에 대응되도록 형성되되, 표시 위치에 따라 서로 다른 폭으로 형성되는 다수의 블랙 스트라이프패턴들; 및 상기 블랙 스트라이프패턴들 상에 위치하는 패턴드 리타더를 포함한다.

Description

편광안경 방식의 입체영상 표시장치{POLARIZATION GLASSES TYPE STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY}
본 발명은 입체영상 표시장치에 관한 것으로, 특히 입체영상의 상하 시야각을 향상시킬 수 있는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치에 관한 것이다.
입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique) 또는 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)을 이용하여 입체 영상을 구현한다.
양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다. 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 배리어 등의 광학판을 표시 화면의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다.
도 1은 종래 편광 안경방식의 입체영상 표시장치를 보여준다.
도 1을 참조하면, 편광 안경방식의 입체영상 표시장치(1)는 표시패널과, 표시패널에 접합된 패턴드 리타더(17)를 구비한다.
표시패널은 박막트랜지스터 어레이 기판(10)과, 컬러필터(13) 및 블랙 매트릭스(14)를 포함하는 컬러필터 기판(12)과, 박막트랜지스터 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(12) 사이에 형성된 액정층(15)과, 박막트랜지스터 어레이 기판(10)의 아래에 부착되는 제2 평광판(16b)과, 컬러필터 기판(12)의 위에 부착되는 제1 편광판(16a)을 포함한다.
패턴드 리타더(17)는 제1 편광만을 선택적으로 투과시키는 제1 리타더 패턴과 제2 편광만을 선택적으로 투과시키는 제2 리타더 패턴을 포함하여 제1 편광판(16a) 상에 부착된다. 제1 리타더 패턴과 제2 리타더 패턴은 라인 바이 라인으로 교대로 형성된다. 패턴드 리타더(17) 상에는 표면처리된 보호필름(18)이 부착될 수 있다.
이러한 입체영상 표시장치(1)는 표시패널에 좌안 이미지와 우안 이미지를 교대로 표시하고 패턴 리타더(17)를 통해 편광 안경에 입사되는 편광특성을 스위칭함으로써, 좌안 이미지와 우안 이미지를 공간적으로 분할하여 입체 영상을 구현한다.
편광 안경 방식의 입체영상 표시장치는 입체영상 구현시, 시청 위치에 따라 3D 크로스토크(crosstalk)가 발생될 수 있다. 3D 크로스토크는 단안(좌안 또는 우안)에서, 좌안 이미지와 우안 이미지가 서로 중첩하여 보여질 때 생긴다. 표시패널을 정면 방향으로 바라볼 때, 좌안 이미지는 그에 대응되는 제1 리타더 패턴만을 통해 투과하여 보여지고 우안 이미지는 그에 대응되는 제2 리타더 패턴만을 통해 투과하여 보여지므로 3D 크로스토크가 인지되지 않는다. 하지만, 표시패널을 상하 방향으로 바라볼 때, 좌안 이미지는 제1 리타더 패턴뿐만 아니라 우안 이미지에 대응되는 제2 리타더 패턴을 투과하여 우안 이미지에 섞여 보여질 수 있고, 또한 우안 이미지는 제2 리타더 패턴뿐만 아니라 좌안 이미지에 대응되는 제1 리타더 패턴을 투과하여 좌안 이미지에 섞여 보여질 수 있으므로, 3D 크로스토크가 인지되게 된다.
일반적으로 입체영상 표시장치에서 상하 시야각은 3D 크로스토크가 10% 이내로 인지되는 상측 시야각 및 하측 시야각의 합으로 정의된다. 상하 시야각은 블랙 매트릭스의 폭, 컬러필터와 패턴드 리타더 사이의 거리 등과 밀접한 관계가 있다. 블랙 매트릭스의 폭을 증가시키면 3D 크로스토크 현상이 개선되어 상하 시야각이 넓어지지만, 개구율 및 휘도가 저하되는 단점이 있다. 또한, 컬러필터와 패턴드 리타더의 간격을 좁히면 3D 크로스토크 현상이 개선되어 상하 시야각이 넓어지지만 컬러필터 기판의 두께를 줄이는 데는 물리적으로 한계가 있다.
종래 편광안경 방식의 입체영상 표시장치는 개구율 및 휘도가 저하됨에도 불구하고 블랙 매트릭스의 폭을 증가시켜 원하는 상하 시야각을 확보하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 개구율 및 휘도 저하를 최소화하면서 상하 시야각을 넓힐 수 있도록 한 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치는 박막트랜지스터 어레이 기판; 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 대향하는 제1 면에 다수의 블랙 매트릭스패턴들이 형성된 컬러필터 어레이 기판; 상기 제1 면과 반대되는 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에서 상기 블랙 매트릭스 패턴들 각각에 대응되도록 형성되되, 표시 위치에 따라 다른 폭으로 형성되는 다수의 블랙 스트라이프패턴들; 및 상기 블랙 스트라이프패턴들 상에 위치하는 패턴드 리타더를 구비한다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판, 상기 컬러필터 어레이 기판, 및 상기 블랙 스트라이프패턴들은 표시패널에 구비되며; 상기 표시패널은 표시면에 평행한 일 방향을 따라 상부, 중앙부, 및 하부로 나눠지고; 상기 표시패널의 상부 및 하부에 대응되는 상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은, 상기 표시패널의 중앙부에 대응되는 상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭과 다르다.
상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 상기 표시패널의 중앙부를 기준으로 상기 표시패널의 상부 및 하부로 갈수록 점진적으로 감소된다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판, 상기 컬러필터 어레이 기판, 및 상기 블랙 스트라이프패턴들은 표시패널에 구비되며; 상기 표시패널은 표시면에 평행한 일 방향을 따라 다수개의 블록들로 분할되고; 상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 블록별로 달라진다.
상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 상기 표시패널의 중앙부 블록에서 최상부 블록 및 최하부 블록으로 갈수록 단계적으로 감소된다.
상기 블록들 각각에는 이웃한 다수의 블랙 스트라이프패턴들이 포함되고, 동일한 블록 내의 블랙 스트라이프패턴들은 서로 동일한 폭으로 형성된다.
상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 상기 표시패널의 중앙부를 기준으로 상기 표시패널의 상부 및 하부로 갈수록 점진적으로 증가된다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판, 상기 컬러필터 어레이 기판, 및 상기 블랙 스트라이프패턴들은 표시패널에 구비되며; 상기 표시패널은 표시면에 평행한 일 방향을 따라 제1 영역을 갖는 중앙부 블록과, 중앙부 블록의 위에 배치되며 제2 영역을 갖는 상부 블록과, 중앙부 블록의 아래에 배치되며 제3 영역을 갖는 하부 블록으로 나눠지고; 상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 상기 중앙부 블록에서 일정하고, 상기 상부 블록 및 하부 블록에서 점진적으로 변한다.
상기 상부 블록 및 하부 블록 각각에서, 상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 표시패널의 최외곽으로 갈수록 점진적으로 감소된다.
상기 상부 블록 및 하부 블록 각각에서, 상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 표시패널의 최외곽으로 갈수록 점진적으로 증가된다.
상기 제1 영역은, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 각각에 비해 크다.
상기 제2 영역은 상기 제3 영역과 동일한다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판, 상기 컬러필터 어레이 기판, 및 상기 블랙 스트라이프패턴들은 표시패널에 구비되며; 상기 패턴드 리타더의 총 수직 피치는 상기 표시패널에 형성된 픽셀 어레이의 총 수직 피치보다 작다.
상기 표시패널은 표시면에 평행한 일 방향을 따라 상부, 중앙부, 및 하부로 나눠지고; 시청 위치는 상기 표시패널의 중앙부에 대응되고; 상기 블랙 스프라이프패턴과 블랙 매트릭스패턴은 상기 표시패널의 중앙부에서 상기 시청 위치를 향하여 수직으로 얼라인되고, 상기 표시패널의 상부 및 하부에서 각각 상기 시청 위치를 향하여 비스듬하게 얼라인된다.
상기 패턴드 리타더는 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에 위치하는 제1 편광판에 부착되고; 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면과 상기 제1 편광판 사이에는 정전기 배출을 위한 배면 금속층이 형성되고; 상기 블랙 스트라이프패턴들은 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에서 상기 배면 금속층에 의해 덮힌다.
상기 패턴드 리타더는 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에 위치하는 제1 편광판에 부착되고; 상기 블랙 스트라이프 패턴들은 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면과 상기 제1 편광판 사이에 위치하여 상기 제1 편광판에 접한다.
상기 패턴드 리타더는 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에 위치하는 제1 편광판에 부착되고; 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면과 상기 제1 편광판 사이에는 정전기 배출을 위한 배면 금속층이 형성되고; 상기 블랙 스트라이프패턴들은 상기 배면 금속층과 상기 제1 편광판 사이에 형성된다.
본 발명에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치는 컬러필터 어레이 기판의 서로 반대되는 양면에 서로 대응되도록 블랙 매트릭스패턴과 블랙 스트라이프패턴을 형성함으로써 블랙 매트릭스패턴의 폭을 종래 대비 좁혀 개구율 및 휘도 저하를 최소화하면서도 상하 시야각을 종래와 동일하게 구현할 수 있다.
나아가, 본 발명은 블랙 스트라이프패턴의 폭을 표시 위치에 따라 다르게 형성함으로써 상하 시야각을 넓히면서도 위치별 시청 각도에 따른 휘도 유니포머티 저하 현상을 개선할 수 있다.
더 나아가, 본 발명은 패턴드 리타더의 총 수직 피치를 픽셀 어레이의 총 수직 피치보다 작게 설계하고, 블랙 스프라이프패턴과 블랙 매트릭스패턴을 표시패널의 상부 및 하부에서 각각 시청 위치에 대응되는 중앙부를 향하여 비스듬하게 얼라인함으로써, 패널의 크기 및 해상도 등에 상관없이 휘도 유니포머티 개선과 함께 표시패널의 중앙부를 기준으로 한 시청 가능 범위를 원하는 수준으로 넓힐 수 있다.
도 1은 종래 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 3 및 도 4는 블랙 매트릭스와 블랙 스트라이프가 대응되게 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따라 개구율 및 휘도 저하가 최소화되면서 상하 시야각이 넓어지는 것을 종래와 비교하여 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따라 넓어진 상하 시야각의 일 예를 보여주는 도면.
도 7 및 도 8은 시청 각도에 따라서 부분적으로 휘도가 낮아지는 일 예들을 보여주는 도면들.
도 9는 휘도 유니포머티 개선을 위해 제안된 본 발명의 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.
도 10은 블랙 스트라이프패턴의 폭이 입체영상 표시장치의 중앙부를 기준으로 상부 및 하부로 갈수록 점진적으로 좁아지는 것을 보여주는 도면.
도 11은 휘도 유니포머티 개선을 위해 제안된 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.
도 12는 블랙 스트라이프패턴의 폭이 입체영상 표시장치의 중앙부를 기준으로 상부 및 하부로 갈수록 단계적으로 좁아지는 것을 보여주는 도면.
도 13은 본 발명의 도 9 및 도 11에 따른 휘도 측정 결과를 도 3 및 도 4에 따른 휘도와 비교하여 보여주는 도면.
도 14a 및 도 14b는 입체영상 표시장치의 크기에 따른 적정 시청거리를 보여주는 도면들.
도 15는 3D 크로스토크 완화를 위해 제안된 본 발명의 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면.
도 16은 블랙 스트라이프패턴의 폭이 입체영상 표시장치의 중앙부를 기준으로 상부 및 하부로 갈수록 점진적으로 증가되는 것을 보여주는 도면.
도 17 내지 도 21은 휘도 유니포머티 개선과 함께 3D 크로스토크를 줄이기 위해 제안된 본 발명의 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면들.
도 22는 블랙 스프라이프패턴과 블랙 매트릭스패턴이 표시패널의 중앙부를 향하여 비스듬하게 얼라인 된 일 예를 보여주는 도면.
도 23은 도 22에 의해 표시패널의 중앙부에서 시청 가능 범위가 넓어지는 것을 보여주는 도면.
도 24 내지 도 26은 각각 본 발명의 도 9, 도 11 및 도 15에 차등 피치 설계를 적용한 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면들.
도 27 및 도 28은 본 발명의 도 18 및 도 20에 차등 피치 설계를 적용한 일실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여주는 도면들.
이하, 도 2 내지 도 28을 결부하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치의 개략적 구성을 보여준다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치(100)는 표시패널(DP), 패턴드 리타더(180) 및 편광 안경(195) 등을 구비한다.
표시패널(DP)은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD)를 대상으로 할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 표시패널(DP)은 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등을 대상으로 할 수도 있다.
표시패널(DP)이 액정표시패널로 구현되는 경우에, 입체영상 표시장치(100)는 표시패널(DP)과 패턴드 리타더(180) 사이에 위치한 제1 편광판(170)과, 표시패널(DP) 하부에 배치되는 백라이트 유닛(미도시)과, 표시패널(DP)과 백라이트 유닛 사이에 배치되는 제2 편광판(미도시)을 더 구비할 수 있다. 패턴드 리타더(180) 및 편광 안경(195)은 입체영상 구현소자로서 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R)를 공간적으로 분리하여 양안 시차를 만들어낸다.
표시패널(DP)은 두 장의 유리기판들과, 이들 사이에 형성된 액정층을 갖는다. 제1 유리기판에는 유리기판에는 컬러필터 어레이(Color Filter Array)가 형성되고, 제2 유리기판에는 박막트랜지스터 어레이(Thin Film Transistor Array)가 형성된다. 컬러필터 어레이는 블랙 매트릭스, 컬러필터 등을 포함한다. 제1 유리기판 상에는 제1 편광판(170)이 부착된다. 이러한 표시패널(DP)에는 좌안 이미지(L)와 우안 이미지(R)가 다수의 픽셀들을 포함한 픽셀 어레이 상에 라인 바이 라인(Line by line) 형태로 교대로 표시된다. 제1 편광판(170)은 표시패널(DP)의 액정층을 투과하여 입사되는 빛 중에서 특정 선편광만을 투과시킨다.
패턴드 리타더(180)는 표시패널(DP)의 제1 편광판(170) 상에 부착된다. 패턴드 리타더(180)의 기수 라인들에는 제1 리타더 패턴이 형성되고, 패턴드 리터더(180)의 우수 라인들에는 제2 리타더 패턴이 형성된다. 제1 리타더 패턴은 표시패널(DP)에서 좌안 이미지(L)가 표시되는 표시라인들과 대향하도록 배치되고, 제2 리타더 패턴은 표시패널(DP)에서 우안 이미지(R)가 표시되는 표시라인들과 대향하도록 배치될 수 있다. 제1 리타더 패턴의 광흡수축과 제2 리타더 패턴의 광흡수축은 서로 다르다. 제1 리타더 패턴은 제1 편광판(170)을 통해 입사되는 좌안 이미지(L)에 대한 선편광의 위상을 1/4 파장만큼 지연시켜 그 입사광을 제1 편광(예컨대, 좌원편광)으로 통과시킨다. 제2 리타더 패턴은 제1 편광판(170)을 통해 입사되는 우안 이미지(R)에 대한 선편광의 위상을 3/4 파장만큼 지연시켜 그 입사광을 제2 편광(예컨대, 우원편광)으로 통과시킨다. 제1 리타더 패턴은 좌원편광 성분을 투과시키고 우원편광 성분을 차단시키는 편광필터로 구현될 수 있고, 제2 리타더 패턴은 우원편광 성분을 투과시키고 좌원편광 성분을 차단시키는 편광필터로 구현될 수 있다.
편광 안경(195)의 좌안에는 제1 편광 성분만을 통과시키는 편광 필름이 접착되고, 편광 안경(195)의 우안에는 제2 편광 성분만을 통과시키는 편광 필름이 접착된다. 따라서, 편광 안경(195)을 착용한 관찰자는 좌안으로 좌안 이미지(L)만을 보게 되고, 우안으로 우안 이미지(R)만을 보게 되어 표시패널(DP)에 표시된 영상을 입체 영상으로 느끼게 된다.
이러한 본 발명에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치(100)는 개구율 및 휘도 저하를 최소화하면서 상하 시야각을 넓히기 위해, 도 3 및 도 4와 같이 표시패널(DP)과 패턴드 리타더(180) 사이에서 블랙 매트릭스 패턴들(130)에 대응되는 특정 위치들에 블랙 스트라이프 패턴들(165)을 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치(100)는 전술한 바와 같이 블랙 스트라이프 패턴들(165)을 형성한 상태에서 시청 각도에 따른 휘도 유니포머티 저하를 최소화하기 위해 도 9, 도 11, 도 24 및 도 25 등과 같이 블랙 스트라이프 패턴들(165)의 폭을 표시패널(DP)의 중앙부에서 상대적으로 크게, 표시패널(DP)의 상부 및 하부에서 상대적으로 작게 설계할 수 있다. 본 발명에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치(100)는 전술한 바와 같이 블랙 스트라이프 패턴들(165)을 형성한 상태에서 상하 시야각을 충분히 확보하기 위해 도 15 및 도 26등과 같이 블랙 스트라이프 패턴들(165)의 폭을 표시패널(DP)의 중앙부에서 상대적으로 작게, 표시패널(DP)의 상부 및 하부에서 상대적으로 크게 설계할 수 있다. 본 발명에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치(100)는 전술한 바와 같이 블랙 스트라이프 패턴들(165)을 형성한 상태에서 상하 시야각을 넓히면서도 시청 각도에 따른 휘도 유니포머티 저하를 최소화하기 위해 도 18, 도 20, 도 27 및 도 28 등과 같이 블랙 스트라이프 패턴들(165)의 폭을 휘도 유니포머티 측정 범위에 해당되는 표시패널(DP)의 중앙부 블록에서 일정하게, 표시패널(DP)의 상부 및 하부 블록 각각에서 점진적으로 다르게 설계할 수 있다. 본 발명에서 표시패널의 상부, 상부 블록, 중앙부, 중앙부 블록, 하부, 하부 블록 등은 표시패널의 표시면에 평행한 일 방향을 따라 정해진다.
이하, 이에 대해 상세히 설명한다. 이하에서는 도 2와 동일한 구성에 대해서는 같은 도면 부호를 붙여 그 설명을 간략히 하기로 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따라 개구율 및 휘도 저하가 최소화되면서 상하 시야각이 넓어지는 것을 종래와 비교하여 보여준다. 도 6은 본 발명에 따라 넓어진 상하 시야각의 일 예를 보여준다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 입체영상 표시장치(100)는 블랙 매트릭스 패턴들(130)에 대응되는 특정 위치들에 블랙 스트라이프 패턴들(165)이 형성된 표시패널(DP), 및 표시패널(DP) 상에 부착되는 패턴드 리타더 필름(185)을 포함한다.
표시패널(DP)은 박막트랜지스터 어레이 기판(110), 박막트랜지스터 어레이 기판(110)과 대향하는 컬러필터 어레이 기판(120), 및 이들(110,120) 사이에 형성된 액정층(150)을 포함한다. 박막트랜지스터 어레이 기판(110)에는 R, G 및 B 데이터전압이 공급되는 다수의 데이터 라인들, 데이터 라인들과 교차되며 게이트 펄스가 공급되는 다수의 게이트 라인들, 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차부들에 형성되는 다수의 박막트랜지스터들(Thin Film Transistor), 액정셀들에 데이터 전압을 충전시키기 위한 다수의 화소 전극들, 및 화소 전극들에 접속되어 액정셀의 충전 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한다.
화소 전극과 대향하여 전계를 형성하는 공통 전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직 또는 수평전계 구동방식에서 컬러필터 어레이 기판(120)에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소 전극과 함께 박막트랜지스터 어레이 기판(110)에 형성된다.
컬러필터 어레이 기판(120)에는 R, G 및 B 컬러필터(135)와, 블랙 매트릭스 패턴들(130), 및 오버코트층(140) 등이 형성된다. 컬러필터(135)는 백라이트 유닛에서 출사되어 액정층(150)을 투과한 광을 적색, 녹색 및 청색으로 변환한다. 블랙 매트릭스 패턴들(130)은 이웃한 컬러필터(135) 사이에서 광을 차폐하여 컬러필터들(135) 간 광간섭을 방지한다. 오버코트층(140)은 컬러필터(135)와 블랙 매트릭스 패턴들(130)을 보호한다.
박막트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(120)에는 액정층(150)과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성되고, 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(145)가 형성된다.
컬러필터 어레이 기판(120)의 배면(背面) 상에는 제1 편광판(170)이 부착된다. 블랙 스트라이프 패턴들(165)은 컬러필터 어레이 기판(120)의 배면과 제1 편광판(170) 사이에서 블랙 매트릭스 패턴들(130)에 대응되는 특정 위치들에 형성된다. 컬러필터 어레이 기판(120)의 배면과 제1 편광판(170) 사이에는 정전기 배출을 위해 투명 금속 재질의 배면 금속층(이하, '배면 ITO'라 함)(160)가 더 형성될 수 있다. 이 경우, 블랙 스트라이프 패턴들(165)은 도 3과 같이 컬러필터 어레이 기판(120)의 배면과 배면 ITO(160) 사이에 형성될 수 있다. 블랙 스트라이프 패턴(165)은 블랙 매트릭스 패턴(130)과 마찬가지로 불투명/불투과 재질로 형성된다. 블랙 스트라이프 패턴(165)이 불투명 수지 재질로 형성될 때, 블랙 스트라이프 패턴(165)의 경도는 배면 ITO(160)에 비해 낮다. 따라서, 배면 ITO(160)는 정전기 배출 기능에 더하여, 블랙 스트라이프 패턴(165)을 보호하기 위한 보호막으로 기능한다. 즉, 배면 ITO(160)는 도 3과 같이 블랙 스트라이프 패턴들(165)을 덮도록 형성됨으로써, 후속 세정 공정 등에서 블랙 스트라이프 패턴(165)이 손실되는 것을 방지한다.
한편, 블랙 스트라이프 패턴들(165)은 도 4와 같이 컬러필터 어레이 기판(120)의 배면에서 배면 ITO(160)에 의해 보호됨이 없이 직접 제1 편광판(170)에 접할 수 있다. 이 경우, 블랙 스트라이프 패턴(165)은 후속 세정 공정 등에서 손실되지 않도록 충분한 경도를 확보하기 위해 또한, 제1 편광판(170)의 부착시 발생되는 정전기를 배출할 수 있도록, 불투명 금속 재질로 형성될 수 있다.
한편, 도 3에서 배면 ITO(160)가 불투명 금속 재질로 형성되는 경우, 블랙 스트라이프 패턴들(165)은 배면 ITO(160)와 제1 편광판(170) 사이에 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4에서 블랙 스트라이프 패턴(165)은 휘도 저하를 최소화하기 위해, 블랙 매트릭스 패턴(130)과 대응하는 영역 내에서 블랙 매트릭스 패턴(130)에 중첩될 수 있다.
패턴드 리타더 필름(185)은 제1 편광판(170) 상에 부착되는 패턴드 리타더(180)와, 이 패턴드 리타더(180)를 보호하기 위한 보호필름(182)으로 구성된다. 패턴드 리타더(180)는 라인 단위로 패터닝 된 제1 리타더 패턴(180a)과 제2 리타더 패턴(180b)을 포함하여, 그 기능은 전술한 바와 같다.
도 5의 (a)에 도시된 종래 입체영상 표시장치는, 별도의 블랙 스트라이프 패턴을 구비하지 않기 때문에, 부득이하게 블랙 매트릭스 패턴(130)의 폭을 넓게 형성해야만 원하는 상하 시야각(θ)을 확보할 수 있었다.
이에 반해, 도 5의 (b)에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 입체영상 표시장치는, 블랙 매트릭스패턴(130)의 대응 위치에 블랙 스트라이프 패턴(165)을 형성함으로써, 종래에 비해 블랙 매트릭스패턴(130)의 폭을 좁히면서도 종래와 유사한 크기의 상하 시야각(θ)을 확보할 수 있다. 3D 크로스토크가 10% 이내로 인지되는 상측 및 하측 시야각의 합으로 상하 시야각을 정의할 때, 본 발명은 개구율 및 휘도 저하를 최소화하면서도 상하 시야각을 도 6과 같이 대략 27.5도 정도로 넓힐 수 있다.
전술한 바와 같이, 종래 기술은 상하 시야각을 넓히기 위해 블랙 매트릭스패턴의 폭을 증가시켰지만, 일 실시예에 따른 본 발명은 컬러필터 어레이 기판의 제1 면에 블랙 매트릭스패턴을 종래에 비해 좁게 형성하고, 제1 면과 반대되는 컬러필터 어레이 기판의 제2 면에 블랙 매트릭스패턴에 중첩되도록 블랙 스트라이프를 형성함으로써, 상하 시야각을 종래와 동일하게 구현하면서도 개구율과 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
다만, 일 실시예에 따른 본 발명에 의하는 경우, 시청 각도에 따라서 부분적으로 휘도가 낮아지는 현상이 발생할 수 있다.
도 7 및 도 8은 시청 각도에 따라서 부분적으로 휘도가 낮아지는 일 예들을 보여준다. 도 7 및 도 8에서, (a'), (b'), (c')는 이상적인 시청자 시야범위이며, (a), (b), (c)는 실제 시청 가능한 시야범위이다.
도 7은 시청자가 자신의 두 눈을 입체영상 표시장치의 중앙부와 평행하게 한 상태에서 시청하는 경우에 대한 예이다.
시청자가 입체영상 표시장치의 중앙부 영상을 시청하게 되면, 도 7과 같이 블랙 스트라이프패턴(165)에 의해 시청자 시야범위가 가려지는 일은 없다. 따라서, 시청자는 휘도 감소현상 없이 중앙부 영상을 시청할 수 있게 된다. 이 경우, 이상적인 시청자 시야범위(b')와 실제 시청 가능한 시야범위(b)는 동일해 진다.
반면, 시청자가 입체영상 표시장치의 상부 영상을 시청하게 되면, 도 7과 같이 블랙 스트라이프패턴(165)에 의해 시청자 시야범위가 가려지게 된다. 이 경우, 실제 시청 가능한 시야범위(a)는 이상적인 시청자 시야범위(a')보다 좁아지게 되며, 그 결과 시청자는 휘도가 저하된 상부 영상을 시청하게 된다. 또한, 시청자가 입체영상 표시장치의 하부 영상을 시청하는 경우에도 마찬가지로 블랙 스트라이프패턴(165)에 의해 시청자 시야범위가 가려지게 되고, 실제 시청 가능한 시야범위(c)가 이상적인 시청자 시야범위(c')보다 좁아지게 된다. 그 결과 시청자는 휘도가 저하된 하부 영상을 시청하게 된다.
도 8은 시청자가 자신의 두 눈을 입체영상 표시장치의 하부와 평행하게 한 상태에서 시청하는 경우에 대한 예이다.
시청자가 입체영상 표시장치의 하부 영상을 시청하게 되면, 도 8과 같이 블랙 스트라이프패턴(165)에 의해 시청자 시야범위가 가려지는 일은 없다. 이 경우, 이상적인 시청자 시야범위(c')와 실제 시청 가능한 시야범위(c)가 동일하여, 시청자는 휘도 감소현상 없이 하부 영상을 시청할 수 있게 된다.
반면, 시청자가 입체영상 표시장치의 중앙부 영상을 시청하게 되면, 블랙 스트라이프패턴(165)에 의해 시청자 시야범위가 가려지게 되고, 그 결과 실제 시청 가능한 시야범위(b)가 이상적인 시청자 시야범위(b')보다 좁아지게 되어 휘도 저하가 발생된다. 또한, 시청자가 입체영상 표시장치의 상부 영상을 시청하게 되면, 블랙 스트라이프패턴(165)에 의해 시청자 시야범위가 가려지는 폭이 더 커지기 때문에, 실제 시청 가능한 시야범위(a)가 이상적인 시청자 시야범위(a')보다 더욱 좁아지고 그 결과 휘도 저하가 심해진다.
결과적으로, 블랙 매트릭스패턴(130)과 대응하는 영역 내에서 블랙 매트릭스패턴(130)보다 작은 면적으로 블랙 스트라이프패턴(165)을 형성하더라도, 입체영상 표시장치를 바라보는 위치별 시청 각도 차이에 의해 도 7의 경우 중앙부 영상을 제외한 상부 및 하부 영상에서 휘도 드롭이 발생하고, 도 8의 경우 하부 영상을 제외한 중앙부 및 상부 영상에서 휘도 드롭이 발생하게 된다. 위치별 휘도 차이는 휘도 유니포머티 저하를 초래하여 표시품질을 떨어뜨린다.
도 9는 휘도 유니포머티 개선을 위해 제안된 본 발명의 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여준다. 도 10은 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭이 입체영상 표시장치의 중앙부를 기준으로 상부 및 하부로 갈수록 점진적으로 감소되는 것을 보여준다. 도 10에서, 세로축은 표시 위치를, 가로축은 블랙 스트라이프패턴의 폭을 나타낸다.
도 9는 표시패널 상의 표시 위치에 따라 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭이 달라지는 것을 제외하면 도 3 및 도 4에서 전술한 것과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치는 상하 시야각을 넓히면서도 위치별 시청 각도에 따른 휘도 유니포머티 저하 현상을 개선하기 위해, 블랙 스트라이프패턴(165)을 표시 위치에 따라 다른 폭으로 형성한다. 도 9의 일 실시예에서, 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭은, 표시패널의 중앙부에서 가장 크고, 표시패널의 중앙부를 기준으로 그 상부 및 하부로 갈수록 점점 작아진다.
도 10과 같이 표시패널의 중앙부에 위치한 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭을 "X"라고 가정하면, 표시패널의 상부 및 하부로 갈수록 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭은 점진적으로 감소되어 상부 최외곽 및 하부 최외곽에서 "X/7 ~ X/4"가 될 수 있다. 예를 들면 표시패널의 중앙부에 위치한 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭이 50um일 때, 표시패널의 상부 및 하부의 최외곽에 위치한 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭은 7.1um ~ 12.5um가 될 수 있다.
이렇게 블랙 스트라이프패턴(165)을 표시 위치에 따라 서로 다른 폭으로 형성하면, 시청자가 도 7과 같은 상태에서 입체영상 표시장치의 상부 및 하부를 바라보더라도 블랙 스트라이프패턴(165)에 의해 시청자 시야범위가 가려지는 폭이 줄어들게 되어 상부 및 하부에서의 휘도 드롭 현상이 최소화된다. 그 결과, 위치별 시청 각도에 따른 휘도 유니포머티 저하 현상이 개선된다.
통상의 시청자는 도 7과 같은 상태(앉은 상태)로 표시 영상을 관람하므로 도 9 및 도 10에서는 그에 대한 휘도 유니포머티 보완책만을 예시하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 구체적으로 도면으로 도시하고 있지는 않지만, 본 발명은 도 8과 같이 시청자가 자신의 두 눈을 입체영상 표시장치의 하부와 평행하게 한 상태(누운 상태)에서 표시 영상을 관람하는 경우에 대응하여 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭을 표시패널의 하부에서 가장 크게, 그리고 표시패널의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 작게 할 수도 있다.
도 11은 휘도 유니포머티 개선을 위해 제안된 본 발명의 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여준다. 도 12는 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭이 입체영상 표시장치의 중앙부를 기준으로 상부 및 하부로 갈수록 단계적으로 감소되는 것을 보여준다.
도 11은 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭이 표시 블록 단위로 변하는 것을 제외하면 도 9에서 전술한 것과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치는 상하 시야각을 넓히면서도 위치별 시청 각도에 따른 휘도 유니포머티 저하 현상을 개선하기 위해, 표시면의 수직 방향을 따라 표시패널을 다수개의 블록들로 분할하고, 블랙 스트라이프패턴(165)을 표시 블록별로 서로 다른 폭으로 형성한다. 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭은 표시패널의 중앙부 블록에서 가장 크게, 그리고 표시패널의 중앙부 블록에서 최상부 블록 및 최하부 블록으로 갈수록 단계적으로 작게 형성된다. 다만, 한 블록 내에는 수직으로 이웃한 다수개의 블랙 스트라이프패턴들(165)이 포함될 수 있으며, 동일 블록 내의 블랙 스트라이프패턴들(165)은 동일한 폭을 가진다.
도 12와 같이 표시패널의 중앙부 블록에 위치한 블랙 스트라이프패턴들(165)의 폭을 "X"라고 가정하면, 표시패널의 상부 및 하부로 갈수록 블랙 스트라이프패턴들(165)의 폭은 단계적으로 감소되어 최상부 블록 및 최하부 블록에서 "X/7 ~ X/4"가 될 수 있다.
도 13은 본 발명의 도 9 내지 도 12에 따른 휘도 측정 결과를 보여준다. 이러한 측정을 위해, 본 발명은 중앙부에 위치한 블랙 스트라이프패턴의 폭을 50um로 형성하고, 상부 및 하부로 갈수록 점진적 또는 단계적으로 감소시켜 최상측 및 최하측에서 블랙 스트라이프패턴의 폭이 10um가 되게 하였다.
도 13을 참조하면, 도 9 내지 도 12와 같이 표시패널의 중앙부에서 상부 및 하부로 갈수록 블랙 스트라이프패턴의 폭을 일정한 비율로 감소시키면, 표시 위치에 상관없이 블랙 스트라이프패턴의 폭을 50um로 고정시킨 경우(도 3 및 도 4 참조)에 비해 표시패널의 상부 및 하부에서 휘도가 높게 발휘된다. 도 13에서, "A"는 본 발명의 도 9 내지 도 12에 있어 표시패널의 상부 및 하부 휘도를, "B"는 본 발명의 도 3 및 도 4에 있어 표시패널의 상부 및 하부 휘도를 각각 나타낸다. 도 13에서 보여지듯이 "A"가 "B"에 비해 높음을 쉽게 알 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 입체영상 표시장치의 크기에 따른 적정 시청거리를 보여준다.
도 14a와 같은 소형 모델의 입체영상 표시장치에 있어 적정 시청거리는, 대략 1 H1 ~ 1.5 H1로 비교적 짧다. 여기서, "H1"는 소형 모델 표시장치(100)의 수직 길이(H1)를 지시한다. 블랙 스트라이프패턴의 폭을 위치에 따라 다르게 함에 있어 적정 시청거리 이외에 상하 시야각이 더 고려되어야 한다. 소형 모델의 입체영상 표시장치에 있어 원하는 상하 시야각은 12°~ 15°로 비교적 좁다. 이러한 소형 모델에서는 시청거리가 짧고 필요한 상하 시야각이 좁기 때문에, 상부 및 하부에서 블랙 스트라이프패턴의 폭이 감소되더라도 3D 크로스토크가 크게 인지되지 않는다. 따라서, 전술한 본 발명의 도 9 내지 도 12의 구성은 소형 모델의 휘도 유니포머티 개선에 효과적이다.
도 14b와 같은 대형 모델의 입체영상 표시장치에 있어 적정 시청거리는, 대략 3 H2 ~ 5 H2로 비교적 길다. 여기서, "H2"는 대형 모델 표시장치(100)의 수직 길이(H2)를 지시한다. 대형 모델의 입체영상 표시장치에 있어 원하는 상하 시야각은 20°~ 26°로 비교적 넓다. 이러한 대형 모델에서는 시청거리가 길고 필요한 상하 시야각이 넓기 때문에, 상부 및 하부에서 블랙 스트라이프패턴의 폭이 감소되는 경우 3D 크로스토크가 크게 인지될 수 있다. 대형 모델에서는 휘도 유니포머티를 다소 약화시키더라도 상부 및 하부에서의 3D 크로스토크를 줄이는 것이 표시 품질 향상에 더 중요하다.
도 15는 3D 크로스토크 완화를 위해 제안된 본 발명의 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여준다. 도 16은 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭이 입체영상 표시장치의 중앙부를 기준으로 상부 및 하부로 갈수록 점진적으로 증가되는 것을 보여준다.
도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치는 상부 및 하부에서의 3D 크로스토크를 완화시키기 위해, 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭을 중앙부에서 상부 및 하부로 갈수록 점진적으로 증가시킨다. 도 15의 일 실시예에서, 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭은, 표시패널의 중앙부에서 가장 작고, 표시패널의 중앙부를 기준으로 그 상부 및 하부로 갈수록 점점 커진다.
도 16과 같이 표시패널의 중앙부에 위치한 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭을 "Y"라고 가정하면, 표시패널의 상부 및 하부로 갈수록 블랙 스트라이프패턴(165)의 폭은 점진적으로 증가되어 상부 최외곽 및 하부 최외곽에서 "5Y/4 ~ 6Y/4"가 될 수 있다. 도 15 및 도 16과 같은 본 발명의 일 실시예는 대형 모델에 있어 3D 크로스토크를 줄이는 데 효과적이다.
도 17 내지 도 21은 휘도 유니포머티 개선과 함께 3D 크로스토크를 줄이기 위해 제안된 본 발명의 일 실시예에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여준다. 이하의 본 발명의 일 실시예는 소형 및 대형 모델 모두에 적용 가능하다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 수직 방향을 따라 표시패널(DP)을 3개의 블록들로 분할한다. 3개의 블록들은, 휘도 유니포머티 측정에 이용되는 다수의 휘도 측정 포인트들을 포함한 중앙부 블록과, 중앙부 블록의 위에 배치된 상부 블록과, 중앙부 블록의 아래에 배치된 하부 블록을 구비한다. 중앙부 블록은 상부 및 하부 블록에 비해 큰 영역을 가질 수 있다. 예컨대, 표시패널(DP)의 수직 길이를 "H"라 할 때, 중앙부 블록의 수직 길이는 7H/9이고, 상부 및 하부 블록의 수직 길이는 각각 1H/9일 수 있다. 중앙부 블록은 휘도 유니포머티 측정 범위에 해당된다. 상부 블록 및 하부 블록은 서로 같은 영역을 가질 수 있고 또한, 서로 다른 영역을 가질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예는 블랙 스트라이프패턴(165)을 상대적으로 큰 영역을 차지하는 중앙부 블록에서 일정한 폭으로 형성하고, 상대적으로 작은 영역을 차지하는 상부 및 하부 블록에서만 점진적으로 변하는 폭으로 형성함으로써, 휘도 유니포머티 개선과 3D 크로스토크 억제를 모두 달성할 수 있는 잇점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 도 18 및 도 19와 같이 블랙 스트라이프패턴(165)을 중앙부 블록에서 일정한 폭으로 형성하고, 상부 및 하부 블록에서 각각 표시패널의 최외곽으로 갈수록 점진적으로 감소되는 폭으로 형성할 수 있다. 이러한 구성에 따르면 3D 크로스토크의 발생이 최소화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 도 20 및 도 21과 같이 블랙 스트라이프패턴(165)을 중앙부 블록에서 일정한 폭으로 형성하고, 상부 및 하부 블록에서 각각 표시패널의 최외곽으로 갈수록 점진적으로 증가되는 폭으로 형성할 수 있다. 이러한 구성에 따르면 휘도 유니포머티 저하가 최소화될 수 있다.
이상의 실시예들은 블랙 스프라이프패턴과 블랙 매트릭스패턴이 수직으로 얼라인되는 것만을 보여주었다. 하지만, 원하는 상하 시야각 확보 및 휘도 유니포머티 개선을 위해, 블랙 스프라이프패턴과 블랙 매트릭스패턴이 표시패널의 상부 및 하부에서 각각 시청 위치인 중앙부를 향하여 비스듬하게 서로 얼라인될 수 있다.
도 22는 블랙 스프라이프패턴과 블랙 매트릭스패턴이 표시패널의 중앙부를 향하여 비스듬하게 얼라인 된 일 예를 보여준다. 도 23은 도 22에 의해 표시패널의 중앙부에서 시청 가능 범위가 넓어지는 것을 보여준다.
도 22를 참조하면, 패턴드 리타더(180)의 총 수직 피치(P1)는, 표시패널의 중앙부를 기준으로 한 시청 가능 범위를 넓히기 위해 픽셀 어레이의 총 수직 피치(P2)보다 작게 설계될 수 있다. 이 상태에서, 패턴드 리타더(180)와 픽셀 어레이가 서로의 중앙부를 기준으로 얼라인 되면, 블랙 스프라이프패턴(165)과 블랙 매트릭스패턴(130)은 표시패널의 상부 및 하부에서 각각 시청 위치에 대응되는 중앙부를 향하여 비스듬하게 얼라인된다. 물론, 표시패널의 중앙부에서는, 블랙 스프라이프패턴(165)과 블랙 매트릭스패턴(130)이 시청 위치를 향하여 수직으로 얼라인된다.
이러한 차등 피치 설계 및 비스듬한 얼라인에 따른 시청가능영역은 도 23에 도시된 3개의 실선 영역들 간 중첩 부분에 해당된다. 여기서, 시청가능영역은 입체영상 표시장치(100)의 영상이 그 표시 위치에 상관없이 10% 이내의 3D 크로스토크 값을 가지면서 보여질 수 있는 영역을 의미한다. 한편, 균등 피치 설계(P1=P2)와 수직 얼라인에 따른 시청가능영역은 도 23에서 점선 영역들 간 중첩 부분에 해당된다. 도 23을 통해 명확히 보여지듯이, 차등 피치 설계에 의한 시청가능영역은 균등 피치 설계에 의한 시청가능영역에 비해 훨씬 넓어진다. 시청가능영역이 넓어지면, 휘도 유니포머티 및 3D 크로스토크 개선에 보다 효과적이다.
도 24 내지 도 28은 차등 피치 설계 및 비스듬한 얼라인 구성을 포함하여 휘도 유니포머티 및 3D 크로스토크 개선을 구현하는 본 발명의 일 실시예에 대한 것들이다.
도 24 내지 도 26은 각각 본 발명의 도 9, 도 11 및 도 15에 차등 피치 설계를 적용한 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여준다. 그리고, 도 27 및 도 28은 본 발명의 도 18 및 도 20에 차등 피치 설계를 적용한 편광안경 방식의 입체영상 표시장치를 보여준다.
도 24 내지 도 28을 참조하면, 전술한 차등 피치 설계 및 비스듬한 얼라인 구성에 의해 블랙 스프라이프패턴(165)과 블랙 매트릭스패턴(130)은 표시패널의 상부 및 하부에서 각각 시청 위치에 대응되는 중앙부를 향하여 비스듬하게 얼라인된다. 이러한 구성을 통해 본 발명은 패널 크기 및 패널 해상도 등에 상관없이 휘도 유니포머티 개선과 함께 표시패널의 중앙부를 기준으로 한 시청 가능 범위를 원하는 수준으로 넓힐 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 편광안경 방식의 입체영상 표시장치는 컬러필터 어레이 기판의 서로 반대되는 양면에 서로 대응되도록 블랙 매트릭스패턴과 블랙 스트라이프패턴을 형성함으로써 블랙 매트릭스패턴의 폭을 종래 대비 좁혀 개구율 및 휘도 저하를 최소화하면서도 상하 시야각을 종래와 동일하게 구현할 수 있다.
나아가, 본 발명은 블랙 스트라이프패턴의 폭을 표시 위치에 따라 다르게 형성함으로써 상하 시야각을 넓히면서도 위치별 시청 각도에 따른 휘도 유니포머티 저하 현상을 개선할 수 있다.
더 나아가, 본 발명은 패턴드 리타더의 총 수직 피치를 픽셀 어레이의 총 수직 피치보다 작게 설계하고, 블랙 스프라이프패턴과 블랙 매트릭스패턴을 표시패널의 상부 및 하부에서 각각 시청 위치에 대응되는 중앙부를 향하여 비스듬하게 얼라인함으로써, 패널의 크기 및 해상도 등에 상관없이 휘도 유니포머티 개선과 함께 표시패널의 중앙부를 기준으로 한 시청 가능 범위를 원하는 수준으로 넓힐 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.
100 : 입체영상 표시장치 110 : 박막트랜지스터 어레이 기판
120 : 컬러필터 어레이 기판 130 : 블랙 매트릭스 패턴
135 : 컬러필터 140 : 오버코트층
145 : 컬럼 스페이서 150 : 액정층
160 : 배면 ITO 165 : 블랙 스트라이프 패턴
170 : 상부 편광판 180 : 패턴드 리타더
182 : 보호필름 185 : 패턴드 리타더 필름
DP : 표시패널 195 : 편광 안경

Claims (17)

  1. 박막트랜지스터 어레이 기판;
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 대향하는 제1 면에 다수의 블랙 매트릭스패턴들이 형성된 컬러필터 어레이 기판;
    상기 제1 면과 반대되는 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에서 상기 블랙 매트릭스 패턴들 각각에 대응되도록 형성되되, 표시 위치에 따라 다른 폭으로 형성되는 다수의 블랙 스트라이프패턴들; 및
    상기 블랙 스트라이프패턴들 상에 위치하는 패턴드 리타더를 구비하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판, 상기 컬러필터 어레이 기판, 및 상기 블랙 스트라이프패턴들은 표시패널에 구비되며;
    상기 표시패널은 표시면에 평행한 일 방향을 따라 상부, 중앙부, 및 하부로 나눠지고;
    상기 표시패널의 상부 및 하부에 대응되는 상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은, 상기 표시패널의 중앙부에 대응되는 상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭과 다른 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 상기 표시패널의 중앙부를 기준으로 상기 표시패널의 상부 및 하부로 갈수록 점진적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판, 상기 컬러필터 어레이 기판, 및 상기 블랙 스트라이프패턴들은 표시패널에 구비되며;
    상기 표시패널은 표시면에 평행한 일 방향을 따라 다수개의 블록들로 분할되고;
    상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 블록별로 달라지는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 상기 표시패널의 중앙부 블록에서 최상부 블록 및 최하부 블록으로 갈수록 단계적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 블록들 각각에는 이웃한 다수의 블랙 스트라이프패턴들이 포함되고, 동일한 블록 내의 블랙 스트라이프패턴들은 서로 동일한 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 상기 표시패널의 중앙부를 기준으로 상기 표시패널의 상부 및 하부로 갈수록 점진적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판, 상기 컬러필터 어레이 기판, 및 상기 블랙 스트라이프패턴들은 표시패널에 구비되며;
    상기 표시패널은 표시면에 평행한 일 방향을 따라 제1 영역을 갖는 중앙부 블록과, 중앙부 블록의 위에 배치되며 제2 영역을 갖는 상부 블록과, 중앙부 블록의 아래에 배치되며 제3 영역을 갖는 하부 블록으로 나눠지고;
    상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 상기 중앙부 블록에서 일정하고, 상기 상부 블록 및 하부 블록에서 점진적으로 변하는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상부 블록 및 하부 블록 각각에서, 상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 표시패널의 최외곽으로 갈수록 점진적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 상부 블록 및 하부 블록 각각에서, 상기 블랙 스트라이프패턴들의 폭은 표시패널의 최외곽으로 갈수록 점진적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 영역은, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 각각에 비해 큰 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 영역과 상기 제3 영역은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판, 상기 컬러필터 어레이 기판, 및 상기 블랙 스트라이프패턴들은 표시패널에 구비되며;
    상기 패턴드 리타더의 총 수직 피치는 상기 표시패널에 형성된 픽셀 어레이의 총 수직 피치보다 작은 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 표시패널은 표시면에 평행한 일 방향을 따라 상부, 중앙부, 및 하부로 나눠지고;
    시청 위치는 상기 표시패널의 중앙부에 대응되고;
    상기 블랙 스프라이프패턴과 블랙 매트릭스패턴은 상기 표시패널의 중앙부에서 상기 시청 위치를 향하여 수직으로 얼라인되고, 상기 표시패널의 상부 및 하부에서 각각 상기 시청 위치를 향하여 비스듬하게 얼라인되는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더는 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에 위치하는 제1 편광판에 부착되고;
    상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면과 상기 제1 편광판 사이에는 정전기 배출을 위한 배면 금속층이 형성되고;
    상기 블랙 스트라이프패턴들은 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에서 상기 배면 금속층에 의해 덮히는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더는 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에 위치하는 제1 편광판에 부착되고;
    상기 블랙 스트라이프 패턴들은 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면과 상기 제1 편광판 사이에 위치하여 상기 제1 편광판에 접하는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더는 상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면 상에 위치하는 제1 편광판에 부착되고;
    상기 컬러필터 어레이 기판의 제2 면과 상기 제1 편광판 사이에는 정전기 배출을 위한 배면 금속층이 형성되고;
    상기 블랙 스트라이프패턴들은 상기 배면 금속층과 상기 제1 편광판 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 편광안경 방식의 입체영상 표시장치.
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