KR20140070024A

KR20140070024A - 입체영상표시장치 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20140070024A
Application number: KR1020120138004A
Authority: KR
Inventors: 이동훈; 유성필
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-10
Also published as: CN103852895A; TWI572187B; US20140153092A1; US10012842B2; US20160209667A1; CN103852895B; KR101977250B1; US9335554B2; TW201421974A

Abstract

본 발명은 표시패널; 표시패널의 표시면 상에 위치하는 편광판; 편광판 상에 위치하는 패턴드 리타더필름; 및 표시패널의 표시면과 편광판 사이에 위치하며, 내부에 공기층이 마련된 패턴홈을 갖는 패턴층을 포함하되, 패턴홈은 표시패널의 표시면과 접하는 하부가 넓고 편광판과 접하는 상부가 좁은 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치를 제공한다.

Description

입체영상표시장치 및 이의 제조방법{Stereoscopic Image Display Device and Manufacturing Method the same}

본 발명의 실시예는 입체영상표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

입체영상표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique)과 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)으로 나누어진다.

양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용한다. 양안시차방식에는 안경방식과 무안경방식이 있고 현재 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 직시형 액정패널이나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 시분할 방식으로 표시하고, 편광안경 또는 액정셔터안경을 사용하여 입체영상을 구현한다. 무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴렉스 베리어 등의 광학판을 액정패널의 앞에 또는 뒤에 설치하는 방식이다.

패턴드 리타더필름은 좌안영상과 우안영상을 라인 바이 라인(line-by-line)으로 섞어 인터레이스(interlace) 방식으로 입체영상을 표시하는 역할을 한다. 이를 위해, 패턴드 리타더필름은 홀수라인은 우원편광으로 짝수라인은 좌원편광(혹은 그 반대)으로 편광시켜 표시패널에 표시된 영상을 분리시킨다.

한편, 종래 패턴드 리타더필름은 홀수라인과 짝수라인 사이를 구분하고 상하 시야각 개선 역할을 하는 블랙스트라이프가 형성되어 있는데, 이는 이차원영상 표현시 투과율 저하에 따른 휘도 저하를 유발하므로 이의 개선이 요구된다.

상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 3D필름을 이용하여 크로스토크를 저감하고 상하 시야각을 향상시킬 수 있는 입체영상표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 공정의 단순화는 물론 생산 수율을 향상시킬 수 있는 입체영상표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 표시패널; 표시패널의 표시면 상에 위치하는 편광판; 편광판 상에 위치하는 패턴드 리타더필름; 및 표시패널의 표시면과 편광판 사이에 위치하며, 내부에 공기층이 마련된 패턴홈을 갖는 패턴층을 포함하되, 패턴홈은 표시패널의 표시면과 접하는 하부가 넓고 편광판과 접하는 상부가 좁은 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치를 제공한다.

패턴홈은 그 단면이 삼각형이고, 삼각형을 이루는 세 면의 길이가 같거나 하나 이상 다른 면으로 이루어질 수 있다.

패턴홈은 다수의 산과 골을 포함하는 홈으로 상기 공기층을 마련하고, 다수의 산과 골은 직선 선분 또는 비직선 선분을 가질 수 있다.

패턴홈은 패턴드 리타더필름의 제1리타더 패턴층과 제2리타더 패턴층을 구획하는 패턴 분리부에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

패턴홈은 패턴 분리부에 대응하여 위치하는 하나의 제1패턴홈과 제1패턴홈의 일측과 타측에 위치하는 적어도 한 쌍의 제2패턴홈을 포함할 수 있다.

제1패턴홈은 삼각형 형상을 갖고, 제2패턴홈은 직각 삼각형 형상을 갖되, 제1패턴홈과 접하는 선분의 내각이 직각을 이룰 수 있다.

패턴층, 편광판 및 패턴드 리타더필름은 일체형으로 형성된 3D필름이고, 패턴층은 점착제를 더 포함할 수 있다.

패턴층은 공기층과 패턴층을 이루는 매질의 굴절률 차로 입사된 광을 굴절시킬 수 있다.

다른 측면에서 본 발명은 표시패널을 형성하는 단계; 패턴드 리타더필름, 편광층 및 패턴층을 포함하는 3D필름을 형성하는 단계; 패턴층에 다수의 산과 골로 이루어진 양각을 갖는 몰드를 위치시키는 단계; 패턴층에 다수의 산과 골이 음각 형태로 형성되도록 몰드를 상기 패턴층에 밀착시키는 단계; 몰드를 제거하고 음각의 내부에 공기층이 마련된 패턴홈을 갖도록 패턴층 상에 점착제를 형성하는 단계; 및 표시패널의 표시면과 점착제가 마주보도록 위치시키고 3D필름을 표시패널의 표시면에 부착시키는 단계를 포함하는 입체영상표시장치의 제조방법을 제공한다.

패턴홈은 표시패널의 표시면과 접하는 밑면이 넓고 편광판과 접하는 윗면이 좁을 수 있다.

패턴층이 수지 계열의 재질로 이루어진 경우, 몰드를 패턴층에 밀착시킨 이후 자외선을 조사하여 패턴층을 경화시킬 수 있다.

본 발명은 공기층이 마련된 패턴홈을 갖는 3D필름을 이용하여 크로스토크를 저감하고 상하 시야각을 향상시킬 수 있는 입체영상표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 일체형으로 형성된 3D필름을 이용하므로 공정의 단순화는 물론 생산 수율을 향상시킬 수 있는 입체영상표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 입체영상표시장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 표시패널과 3D필름의 단면도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 적용 가능한 서브 픽셀의 평면 구조도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 표시패널과 3D필름의 단면도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 적용 가능한 서브 픽셀의 평면 구조도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시패널과 3D필름의 단면도.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 적용 가능한 서브 픽셀의 평면 구조도.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 표시패널과 3D필름의 단면도.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 3D필름을 제조하기 위한 공정 흐름도.
도 10은 패턴홈의 다양한 형상의 예시도.
도 11은 비교예 대비 제2실시예의 시뮬레이션 그래프.
도 12는 본 발명의 제6실시예에 따른 표시패널과 3D필름의 단면도.
도 13은 제6실시예에 적용된 패턴홈을 통과하는 크로스토크의 광 경로를 설명하기 위한 도면.
도 14는 제6실시예에 적용된 패턴홈의 설계치를 설명하기 위한 도면.
도 15는 제6실시예에 적용된 패턴홈의 변형된 예시도.
도 16은 비교예 대비 제3 및 제6실시예의 시뮬레이션 그래프.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

<제1실시예>

도 1은 입체영상표시장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 표시패널과 3D필름의 단면도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 입체영상표시장치에는 영상 공급부(SBD), 타이밍 제어부(TCN), 구동부(DRV), 표시패널(PNL), 3D필름(PFPR) 및 편광안경(GLS)이 포함된다.

영상 공급부(SBD)는 이차원 모드(2D 모드)에서는 2D 영상 프레임 데이터를 생성하고, 삼차원 모드(3D 모드)에서는 3D 영상 프레임 데이터를 생성한다. 영상 공급부(SBD)는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블신호(DE) 및 메인 클럭(Main Clock) 등의 타이밍 신호와 영상 프레임 데이터를 타이밍 제어부(TCN)에 공급한다.

영상 공급부(SBD)는 유저 인터페이스를 통해 입력되는 사용자 선택에 따라 2D 또는 3D 모드로 선택되어 이에 대응되는 영상 프레임 데이터를 생성하고 이를 타이밍 제어부(TCN)에 공급한다. 유저 인터페이스는 OSD(On screen display), 리모콘(Remote controller), 키보드, 마우스 등의 사용자 입력 수단을 포함한다. 이하에서는 영상 공급부(SBD)가 3D 모드로 선택되어 3D 영상 프레임 데이터를 타이밍 제어부(TCN)에 공급하는 것을 일례로 설명한다.

타이밍 제어부(TCN)는 영상 공급부(SBD)로부터 좌안영상 프레임 데이터와 우안영상 프레임 데이터를 포함하는 3D 영상 프레임 데이터를 공급받는다. 타이밍 제어부(TCN)는 120Hz 이상의 프레임 주파수로 좌안영상 프레임 데이터와 우안영상 프레임 데이터를 구동부(DRV)에 교번하여 공급한다. 또한, 타이밍 제어부(TCN)는 영상 프레임 데이터에 대응되는 제어신호를 구동부(DRV)에 공급한다.

구동부(DRV)는 데이터라인들에 연결되어 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부와, 게이트라인들에 연결되어 게이트신호를 공급하는 게이트 구동부를 포함한다. 구동부(DRV)에 포함된 데이터구동부는 타이밍 제어부(TCN)의 제어하에 디지털 형태의 좌안 및 우안영상 프레임 데이터를 아날로그 형태의 좌안 및 우안영상 프레임 데이터로 변환하여 이를 데이터라인들에 공급한다. 이와 달리, 구동부(DRV)에 포함된 게이트구동부는 타이밍 제어부(TCN)의 제어하에 게이트라인들에 게이트신호를 순차적으로 공급한다.

표시패널(PNL)은 구동부(DRV)로부터 게이트신호 및 데이터신호를 공급받고 이에 대응하여 이차원 영상 또는 삼차원 영상을 표시한다. 표시패널(PNL)은 서브 픽셀들(SP)을 포함한다. 표시패널(PNL)의 서브 픽셀들은 구동부(DRV)로부터 공급된 데이터신호 및 게이트신호 등에 대응하여 광을 자체적으로 생성하거나 외부로부터 제공된 광을 투과시키도록 동작한다. 표시패널(PNL)은 서브 픽셀들(SP)의 구조에 따라 액정패널, 유기전계발광표시패널 및 플라즈마표시패널 등과 같이 다양하게 구성될 수 있다.

3D필름(PFPR)은 표시패널(PNL)에 표시된 좌안영상과 우안영상을 분리한다. 3D필름(PFPR)은 표시패널(PNL)의 표시면에 부착된다. 3D필름(PFPR)은 점착제(140), 패턴층(150), 편광판(160) 및 패턴드 리타더필름(170)을 포함한다. 3D필름(PFPR)은 표시패널(PNL)의 표시면부터 점착제(140), 패턴층(150), 편광판(160) 및 패턴드 리타더필름(170)의 순으로 위치한다. 3D필름(PFPR)을 구성하는 점착제(140), 패턴층(150), 편광판(160) 및 패턴드 리타더필름(170)은 일체형으로 형성되어 표시패널(PNL)의 표시면에 부착되거나 각기 구분되어 형성된다.

패턴드 리타더필름(170)은 표시패널(PNL)에 표시된 좌안영상과 우안영상을 라인 바이 라인(line-by-line)으로 섞어 인터레이스(interlace) 방식으로 표시한다. 패턴드 리타더필름(170)은 리타더 패턴층(170a, 170b) 및 패턴 분리부(BL)를 포함한다. 제1리타더 패턴층(170a) 및 제2리타더 패턴층(170b)은 우원편광(R) 및 좌원편광(L)을 일으키는 층이다. 패턴 분리부(BL)는 제1리타더 패턴층(170a)과 제2리타더 패턴층(170b)을 구획하는 경계선이다. 제1리타더 패턴층(170a) 및 제2리타더 패턴층(170b)은 표시패널(PNL)의 수평방향에 대응하여 라인별로 교번 배치된다. 이에 따라, 표시패널(PNL)에 표시된 좌안영상과 우안영상은 패턴드 리타더필름(170)의 리타더 패턴층(170a, 170b)에 의해 라인별로 분리된다.

패턴층(150)은 내부에 공기층(AG)이 마련된 패턴홈(PP)을 갖는다. 패턴층(150)은 패턴홈(PP)의 내부에 마련된 공기층(AG)과 패턴층(150)을 이루는 매질의 굴절률 차로 해당 영역을 지나는 광을 전반사 및/또는 난반사 하여 분산시킨다. 패턴홈(PP)은 표시패널(PNL)의 표시면과 접하는 하부가 넓고 편광판(160)과 접하는 상부가 좁게 형성된다. 패턴홈(PP)은 다수의 산과 골을 포함하는 홈으로 공기층(AG)을 마련한다. 다수의 산과 골은 직선 선분 또는 비직선 선분을 가질 수 있다. 패턴홈(PP)은 그 단면이 삼각형이고, 삼각형을 이루는 세 면의 길이가 같거나 하나 이상 다른 면으로 이루어질 수 있다. 즉, 패턴홈(PP)은 정삼각형, 이등변 삼각형 또는 직각 삼각형으로 이루어질 수 있다.

편광안경(GLS)은 3D필름(PFPR)을 통해 출사된 영상을 좌안영상과 우안영상으로 분리하는 역할을 한다. 편광안경(GLS)의 좌측 안경(LEFT)은 3D필름(PFPR)을 통해 출사된 좌안영상(LIMG)만 투과시킨다. 이와 달리, 편광안경(GLS)의 우측 안경(RIGHT)은 3D필름(PFPR)을 통해 출사된 우안영상(RIMG)만 투과시킨다.

위와 같은 구조에 따라, 표시패널(PNL)에 프레임별로 좌안영상과 우안영상이 교번하여 표시되면 3D필름(PFPR)은 좌안영상과 우안영상을 분리하여 출사시키게 된다. 그리고 사용자는 편광안경(GLS)을 통해 삼차원 입체영상을 감상할 수 있게 된다.

이하, 도 1을 공통으로 참고하여 본 발명의 다양한 실시예에 대해 설명한다.

<제2실시예>

도 3은 본 발명의 제2실시예에 적용 가능한 서브 픽셀의 평면 구조도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 표시패널과 3D필름의 단면도이다.

본 발명의 제2실시예에 적용 가능한 서브 픽셀(SP)은 메인 서브 픽셀(MSP)과 메인 서브 픽셀(MSP)보다 작은 영역을 갖는 액티브 블랙스트라이프(ABS)로 구성된다. 표시패널(PNL)의 서브 픽셀(SP)이 위와 같은 구조를 갖는 경우 메인 서브 픽셀(MSP)과 액티브 블랙스트라이프(ABS)는 다음과 같이 동작한다.

표시패널(PNL)이 2D 모드로 구동할 경우, 메인 서브 픽셀(MSP)과 액티브 블랙스트라이프(ABS)는 영상을 표시하도록 동등하게 구동을 한다. 달리 설명하면, 메인 서브 픽셀(MSP)의 제1액티브 영역(AA1)과 액티브 블랙스트라이프(ABS)의 제2액티브 영역(AA2)은 유효 영상을 출사한다.(도 3의 a 참조)

반면 표시패널(PNL)이 3D 모드로 구동할 경우, 메인 서브 픽셀(MSP)은 영상을 표시하도록 구동을 하지만 액티브 블랙스트라이프(ABS)는 블랙을 표시하도록 구동을 한다. 달리 설명하면, 메인 서브 픽셀(MSP)의 제1액티브 영역(AA1)은 유효 영상을 출사하는 반면 액티브 블랙스트라이프(ABS)의 제2액티브 영역(AA2)은 비유효 영상(예컨대 검정색)을 출사한다.(도 3의 b 참조) 이처럼, 액티브 블랙스트라이프(ABS)는 표시패널(PNL)이 3D 모드로 구동할 때 영상의 혼재를 방지하는 역할을 한다.

위와 같은 모드로 구동하는 표시패널(PNL)은 예컨대 액정패널로 구성될 수 있다. 액정패널은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) 및 커패시터 등이 형성된 하부기판(110)과 컬러필터 등이 형성된 상부기판(130)을 포함한다. 액정패널은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드 및 FFS(Fringe Field Switching) 모드 등의 액정모드로도 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 액정패널은 백라이트유닛으로부터 제공된 광에 의해 영상을 표시할 수 있게 된다.

표시패널(PNL)이 위와 같이 구성된 경우에도 3D필름(PFPR)은 제1실시예와 동일하게 구성될 수 있다. 이 구조에서, 표시패널(PNL), 패턴층(150) 및 패턴드 리타더필름(170)을 구성하는 구조물의 위치관계를 설명하면 다음과 같다.

제1리타더 패턴층(170a) 및 제2리타더 패턴층(170b)은 제1메인 서브 픽셀(MSP1) 및 제2메인 서브 픽셀(MSP2)에 대응되어 위치하고, 패턴 분리부(BL)는 제1액티브 블랙스트라이프(ABS1)에 대응되어 위치한다. 패턴홈(PP)은 패턴 분리부(BL) 및 제1액티브 블랙스트라이프(ABS1)에 대응되어 위치한다. 여기서, 제1서브 픽셀(SP1)은 제1게이트라인에 위치하고, 제2서브 픽셀(SP2)은 제2게이트라인에 위치한다. 즉, 제1서브 픽셀(SP1)과 제2서브 픽셀(SP2)은 상하에 위치한다.

패턴층(150)은 다수의 산과 골을 포함하는 홈으로 공기층(AG)이 마련된 패턴홈(PP)을 갖는다. 통상 유리로 구성된 상부기판(130)의 굴절률은 1.5, 공기층(AG)의 굴절률은 1.0, 편광판(160)의 굴절률은 1.3 ~ 1.4 정도가 된다. 공기층(AG)이 마련된 패턴홈(PP)에 접근하는 광에 전반사 및 난반사가 일어나는 이유는 패턴홈(PP)의 형상이 광각을 제어함과 더불어 상부기판(130), 공기층(AG) 및 편광판(160) 간에 굴절률 차가 존재하기 때문이다.

따라서, 공기층(AG)이 마련된 패턴홈(PP)을 패턴 분리부(BL) 및 제1액티브 블랙스트라이프(ABS1)에 대응하여 형성하면 크로스토크(crosstalk)를 일으키는 광의 굴절이 일어난다. 이로 인하여, 제2메인 서브 픽셀(MSP2)을 직선으로 통과하는 직선광(L1)과 제2메인 서브 픽셀(MSP2)에서 이웃하는 제1액티브 블랙스트라이프(ABS1)에 대응하는 패턴홈(PP)을 향하여 사선으로 통과하는 제1 및 제2사선광(L2, L3)은 도 4와 같은 형태 등으로 굴절된다. 이에 따라, 표시패널(PNL)이 3D 모드로 구동할 때의 상하 시야각을 향상시킬 수 있게 된다. 한편, 패턴홈(PP)을 프리즘 형상 등으로 형성하고 산의 각을 날카롭게 하는 등의 적절한 변형을 시키면 크로스토크로 누설되는 광을 최소화할 수 있게 된다.

<제3실시예>

도 5는 본 발명의 제3실시예에 적용 가능한 서브 픽셀의 평면 구조도이고, 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시패널과 3D필름의 단면도이다.

본 발명의 제3실시예에 적용 가능한 서브 픽셀(SP)은 하나의 액티브 영역(AA)으로 구성된다. 제3실시예는 블랙매트릭스(BM)가 액티브 블랙스트라이프를 대신할 수 있다. 블랙매트릭스(BM)는 상부기판(130)의 내부에 형성된다. 블랙매트릭스(BM)는 서브 픽셀들(SP1, SP2)의 사이에 스트라이프 형태로 형성된다.

제1리타더 패턴층(170a) 및 제2리타더 패턴층(170b)은 제1서브 픽셀(SP1) 및 제2서브 픽셀(SP2)에 대응되어 위치하고, 패턴 분리부(BL)는 블랙매트릭스(BM)에 대응되어 위치한다. 패턴홈(PP)은 패턴 분리부(BL) 및 블랙매트릭스(BM)에 대응되어 위치한다.

따라서, 공기층(AG)이 마련된 패턴홈(PP)을 패턴 분리부(BL) 및 블랙매트릭스(BM)에 대응하여 형성하면 크로스토크(crosstalk)를 일으키는 광의 굴절이 일어난다. 이로 인하여, 제2서브 픽셀(SP2)을 직선으로 통과하는 직선광(L1)과 제2서브 픽셀(SP2)에서 이웃하는 블랙매트릭스(BM)에 대응하는 패턴홈(PP)을 향하여 사선으로 통과하는 제1 및 제2사선광(L2, L3)은 도 6과 같은 형태 등으로 굴절된다. 이에 따라, 표시패널(PNL)이 3D 모드로 구동할 때의 상하 시야각을 향상시킬 수 있게 된다. 한편, 패턴홈(PP)을 프리즘 형상 등으로 형성하고 산의 각을 날카롭게 하는 등의 적절한 변형을 시키면 크로스토크로 누설되는 광을 최소화할 수 있게 된다.

<제4실시예>

도 7은 본 발명의 제4실시예에 적용 가능한 서브 픽셀의 평면 구조도이고, 도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 표시패널과 3D필름의 단면도이다.

본 발명의 제4실시예에 적용 가능한 서브 픽셀(SP)은 하나의 액티브 영역(AA)으로 구성된다. 제4실시예는 블랙매트릭스(BM)가 액티브 블랙스트라이프를 대신할 수 있다. 블랙매트릭스(BM)는 상부기판(130)의 상부에 형성된다. 블랙매트릭스(BM)는 서브 픽셀들(SP1, SP2)의 사이에 대응되는 영역에 스트라이프 형태로 형성된다.

따라서, 공기층(AG)이 마련된 패턴홈(PP)을 패턴 분리부(BL) 및 블랙매트릭스(BM)에 대응하여 형성하면 크로스토크(crosstalk)를 일으키는 광의 굴절이 일어난다. 이로 인하여, 제2서브 픽셀(SP2)을 직선으로 통과하는 직선광(L1)과 제2서브 픽셀(SP2)에서 이웃하는 블랙매트릭스(BM)에 대응하는 패턴홈(PP)을 향하여 사선으로 통과하는 제1 및 제2사선광(L2, L3)은 도 8과 같은 형태 등으로 굴절된다. 이에 따라, 표시패널(PNL)이 3D 모드로 구동할 때의 상하 시야각을 향상시킬 수 있게 된다. 한편, 패턴홈(PP)을 프리즘 형상 등으로 형성하고 산의 각을 날카롭게 하는 등의 적절한 변형을 시키면 크로스토크로 누설되는 광을 최소화할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 제5실시예에 따른 입체영상표시장치의 제조방법에 대해 설명하되, 3D필름의 제조방법에 특징이 있으므로 기타 다른 구성은 도 1을 공통으로 참고하여 설명한다.

도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 3D필름을 제조하기 위한 공정 흐름도이다.

먼저, 표시패널(PNL)을 형성한다. 표시패널(PNL)은 도 3, 도 5 및 도 7과 같은 서브 픽셀들(SP)을 포함하도록 형성된다.

다음, 패턴드 리타더필름(170), 편광층(160) 및 패턴층(150)을 포함하는 3D필름(PFPR)을 형성한다.(도 9의 a) 3D필름(PFPR)은 패턴드 리타더필름(170), 편광층(160) 및 패턴층(150)의 순서로 형성된다. 편광판(160)은 도시된 바와 같이 제1필름층(160a), 제2필름층(160b) 및 제3필름층(160c)으로 이루어질 수 있다. 제1 및 제3필름층(160a, 160c)은 트리아세테이트 셀룰로우즈로 선택될 수 있고, 제2필름층(160b)은 폴리비닐알코올로 선택될 수 있다. 패턴층(150)은 코팅 등의 방법에 의해 제3필름층(160c) 상에 형성된다.

다음, 패턴층(150)에 다수의 산과 골로 이루어진 양각(PM)을 갖는 몰드(SMOLD)를 위치시킨다.(도 9의 a) 몰드(SMOLD)에 형성된 양각(PM)의 형상에 따라 패턴층(150)은 다양한 형상을 갖게 된다. 몰드(SMOLD)에 형성된 양각(PM)은 패턴 분리부(BL)에 대응된다. 몰드(SMOLD)에 형성된 양각(PM)은 패턴 분리부(BL)와 같이 수평방향으로 배치된다. 몰드(SMOLD)에 형성된 양각(PM)은 서브 픽셀의 피치(pitch)와 유사 또는 대응되는 피치로 형성된다.

다음, 패턴층(150)에 다수의 산과 골이 음각(NM) 형태로 형성되도록 몰드(SMOLD)를 패턴층(150)에 밀착시킨다.(도 9의 b) 한편, 패턴층(150)은 수지 계열의 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 몰드(SMOLD)는 소프트 몰드로 선택된다. 소프트 몰드를 패턴층(150)에 밀착시킨 이후 자외선(UV)을 조사하여 패턴층(150)을 경화시킨다. 이때, 몰드(SMOLD)를 누름과 동시에 자외선(UV)을 조사하거나 몰드(SMOLD)를 제거하고 자외선(UV)을 조사할 수 있다.

다음, 몰드(SMOLD)를 제거하고 음각(NM)의 내부에 공기층(AG)이 마련된 패턴홈(PP)을 갖도록 패턴층(150) 상에 점착제(140)를 형성한다.(도 9의 c) 점착제(140)는 고 투명성 및 고 투광성을 갖는 재료로 선택될 수 있다. 점착제(140)는 PSA(Pressure Sensitive Adhesive)나 OCA(Optical Clear Adhesive)를 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

다음, 표시패널(PNL)의 표시면과 점착제(140)가 마주보도록 위치시키고 3D필름(PFPR)을 표시패널(PNL)의 표시면에 부착시킨다.

이하, 패턴층(150)에 포함된 패턴홈(PP)의 다양한 형상에 대해 설명한다.

도 10은 패턴홈의 다양한 형상의 예시도이다.

패턴홈(PP)은 점착제(140)와 접하는 하부가 넓고 편광판(160)과 접하는 상부가 좁은 삼각형 형상을 가지며, 내부에 공기층(AG)이 형성된다. 패턴홈(PP)은 점착제(140)와 접하는 선분과 우측 선분의 내각이 직각을 갖는 직각 삼각형으로 형성된다.(도 10의 a)

패턴홈(PP)은 점착제(140)와 접하는 하부가 넓고 편광판(160)과 접하는 상부가 좁은 삼각형 형상을 가지며, 내부에 공기층(AG)이 형성된다. 패턴홈(PP)은 점착제(140)와 접하는 선분과 좌측 선분의 내각이 직각을 갖는 직각 삼각형으로 형성된다.(도 10의 b)

패턴홈(PP)은 점착제(140)와 접하는 하부가 넓고 편광판(160)과 접하는 상부가 좁은 삼각형 형상을 가지며, 내부에 공기층(AG)이 형성된다. 패턴홈(PP)은 점착제(140)와 접하는 선분은 직선 선분을 갖고 우측 및 좌측 선분은 비직선 선분을 갖는 삼각형꼴로 형성된다.(도 10의 c)

패턴홈(PP)은 점착제(140)와 접하는 하부가 넓고 편광판(160)과 접하는 상부가 좁은 사다리꼴 형상을 가지며, 내부에 공기층(AG)이 형성된다.(도 10의 d)

도 11은 비교예 대비 제2실시예의 시뮬레이션 그래프이다.

비교예는 액티브 블랙스트라이프를 갖는 표시패널에 종래의 패턴드 리타더필름이 부착된 구조이고, 실시예는 제2실시예가 적용된 구조이다. 시뮬레이션에 사용된 비교예 및 제2실시예의 표시패널은 47" TV 모델로서, 표시패널을 구성하는 상부기판 및 하부기판은 0.5T의 유리기판이 사용되었고, 표시패널의 표시면에 부착된 편광판은 180㎛의 두께를 갖는 것이 사용되었다. 한편, 제2실시예의 3D필름에 포함된 패턴홈의 산의 각도는 38도로 설정되고, 밑면의 너비는 46㎛로 설정된 것이 사용되었다.

비교예는 상하 시야각이 ± 17.8도가 나온 반면 제2실시예는 상하 시야각이 ± 46.6도가 나왔다. 제2실시예의 경우 비교예 대비 상하 시야각이 대폭 상승하였다. 그러나, 제2실시예는 "CT"영역에서 알 수 있듯이, 정면 크로스토크가 발생하였는데, 이는 패턴홈의 산의 각도를 재설정하면 해결 가능하다.

이하, 크로스토크를 저감할 수 있는 구조에 대해 설명한다.

도 12는 본 발명의 제6실시예에 따른 표시패널과 3D필름의 단면도이고, 도 13은 제6실시예에 적용된 패턴홈을 통과하는 크로스토크의 광 경로를 설명하기 위한 도면이며, 도 14는 제6실시예에 적용된 패턴홈의 설계치를 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 제6실시예에 적용된 패턴홈의 변형된 예시도이다.

본 발명의 제6실시예는 3D필름(PFPR)이 패턴 분리부(BL)에 대응하여 위치하는 하나의 제1패턴홈(PP1)과 제1패턴홈(PP1)의 일측과 타측에 위치하는 한 쌍의 제2패턴홈(PP2)을 포함하는 패턴층(150)을 갖는다. 이밖에 3D필름(PFPR)의 다른 구성은 기 설명과 동일 또는 유사하므로 이에 대한 설명은 생략하고 제1 및 제2패턴홈(PP1, PP2)과 관계된 부분만 설명한다.

제1패턴홈(PP1)은 삼각형 형상을 갖는다. 제2패턴홈(PP2)은 직각 삼각형 형상을 갖되, 제1패턴홈(PP1)과 접하는 선분의 내각이 직각을 이룬다. 제1패턴홈(PP1)은 표시패널(PNL)에 형성된 액티브 블랙스트라이프(ABS) 또는 블랙매트릭스(BM)에 대응된다. 구체적으로, 제1패턴홈(PP1)의 중심과 액티브 블랙스트라이프(ABS) 또는 블랙매트릭스(BM)의 중심은 대응될수록 좋다. 도면에 도시되어 있진 않지만, 제1패턴홈(PP1)의 형상에 따라 제2패턴홈(PP2) 또한 표시패널(PNL)에 형성된 액티브 블랙스트라이프(ABS) 또는 블랙매트릭스(BM)에 대응될 수 있다.

제1 및 제2패턴홈(PP1, PP2)이 미 형성된 경우, "L1"과 같이 진행하는 광은 크로스토크를 일으킨다. 그러나 제1 및 제2패턴홈(PP1, PP2)이 형성된 경우, "L1"과 같이 진행하는 광은 "L2"와 같이 굴절되어 다른 경로로 벗어나게 된다. 즉, 크로스토크를 야기하는 광은 패턴 분리부(BL)로부터 멀리 벗어나게 되므로 크로스토크는 감소하고 상하 시야각은 향상된다.

표시패널(PNL)을 구성하는 서브 픽셀, 액티브 블랙스트라이프(ABS) 또는 블랙매트릭스(BM) 등의 구조에 따라, 제1패턴홈(PP1) 및 제2패턴홈(PP2)은 달라진다. 예컨대, 제1패턴홈(PP1)의 밑면의 너비(2B)와 제2패턴홈(PP2)의 밑면의 너비(B)는 표시패널(PNL)의 구조에 따라 달라진다. 다만 제1패턴홈(PP1)의 밑면의 너비(2B)는 제2패턴홈(PP2)의 밑면의 너비(B)에 대하여 2배에 대응되는 것이 좋다. 그리고 제1패턴홈(PP1)의 산의 각도(r1)와 제2패턴홈(PP2)의 산의 각도(r2)는 표시패널(PNL)의 구조에 따라 달라진다.

표시패널(PNL)을 구성하는 서브 픽셀, 액티브 블랙스트라이프(ABS) 또는 블랙매트릭스(BM) 등의 구조에 따라, 패턴층(150)은 제1패턴홈(PP1) 및 두 쌍의 제2패턴홈(PP2, PP3)를 포함할 수 있다. 이때, 두 쌍의 제2패턴홈(PP2, PP3)의 밑면의 너비(B)는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 또한, 두 쌍의 제2패턴홈(PP2, PP3)의 산의 각도(r2, r3)는 서로 동일하거나 다를 수 있다.

도 16은 비교예 대비 제3 및 제6실시예의 시뮬레이션 그래프이다.

비교예는 액티브 블랙스트라이프를 갖는 표시패널에 종래의 패턴드 리타더필름이 부착된 구조이고, 실시예는 제3실시예 및 제6실시예가 적용된 구조이다. 시뮬레이션에 사용된 비교예, 제3 및 제6실시예의 표시패널은 47" TV 모델로서, 표시패널을 구성하는 상부기판 및 하부기판은 0.5T의 유리기판이 사용되었고, 표시패널의 표시면에 부착된 편광판은 180㎛의 두께를 갖는 것이 사용되었다. 한편, 제3실시예의 3D필름에 포함된 패턴홈의 산의 각도는 35도로 설정된 것이 사용되었다. 그리고 제6실시예의 3D필름에 포함된 패턴홈의 산의 각도는 38.6도로 설정된 것이 사용되었다.

비교예는 상하 시야각이 ± 17.8도가 나왔고, 제3실시예는 상하 시야각이 ± 35.6도가 나왔고, 제6실시예는 상하 시야각이 ± 39.9도가 나왔다. 그리고 "CT"영역에서 알 수 있듯이, 비교예, 제3실시예 및 제6실시예 모두 정면 크로스토크가 미발생하였다.

위의 실험에서 알 수 있듯이, 크로스토크를 저감하고 상하 시야각을 넓히기 위해서는 표시패널의 구조에 따라 패턴홈의 구조 및 산의 각도를 최적화하는 것에 의해 달성할 수 있다. 그러므로, 당업자라면, 본 발명의 기술적 구성 및 반복적인 실험을 통해 표시패널의 구조에 따라 최적화된 3D필름을 제작할 수 있음이 자명하다. 3D필름을 최적화하는 조건에는 앞서 설명된 다양한 형태의 패턴홈을 조합하거나 개수를 증가시키는 등이 포함됨은 물론이다.

이상 본 발명은 공기층이 마련된 패턴홈을 갖는 3D필름을 이용하여 크로스토크를 저감하고 상하 시야각을 향상시킬 수 있는 입체영상표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 일체형으로 형성된 3D필름을 이용하므로 공정의 단순화는 물론 생산 수율을 향상시킬 수 있는 입체영상표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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.

SBD: 영상 공급부 TCN: 타이밍 제어부
DRV: 구동부 PNL: 표시패널
PFPR: 3D필름 GLS: 편광안경
140: 점착제 150: 패턴층
160: 편광판 170: 패턴드 리타더필름
170a: 제1리타더 패턴층 170b: 제2리타더 패턴층
BL: 패턴 분리부 AG: 공기층
PP: 패턴홈

Claims

표시패널;
상기 표시패널의 표시면 상에 위치하는 편광판;
상기 편광판 상에 위치하는 패턴드 리타더필름; 및
상기 표시패널의 표시면과 상기 편광판 사이에 위치하며, 내부에 공기층이 마련된 패턴홈을 갖는 패턴층을 포함하되,
상기 패턴홈은 상기 표시패널의 표시면과 접하는 하부가 넓고 상기 편광판과 접하는 상부가 좁은 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
제1항에 있어서,
상기 패턴홈은
그 단면이 삼각형이고, 상기 삼각형을 이루는 세 면의 길이가 같거나 하나 이상 다른 면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
제1항에 있어서,
상기 패턴홈은
다수의 산과 골을 포함하는 홈으로 상기 공기층을 마련하고,
상기 다수의 산과 골은 직선 선분 또는 비직선 선분을 갖는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
제1항에 있어서,
상기 패턴홈은
상기 패턴드 리타더필름의 제1리타더 패턴층과 제2리타더 패턴층을 구획하는 패턴 분리부에 대응되는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
제4항에 있어서,
상기 패턴홈은
상기 패턴 분리부에 대응하여 위치하는 하나의 제1패턴홈과 상기 제1패턴홈의 일측과 타측에 위치하는 적어도 한 쌍의 제2패턴홈을 포함하는 입체영상표시장치.
제5항에 있어서,
상기 제1패턴홈은 삼각형 형상을 갖고,
상기 제2패턴홈은 직각 삼각형 형상을 갖되,
상기 제1패턴홈과 접하는 선분의 내각이 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
제1항에 있어서,
상기 패턴층, 상기 편광판 및 상기 패턴드 리타더필름은 일체형으로 형성된 3D필름이고,
상기 패턴층은 점착제를 더 포함하는 입체영상표시장치.
제1항에 있어서,
상기 패턴층은
상기 공기층과 상기 패턴층을 이루는 매질의 굴절률 차로 입사된 광을 굴절시키는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치.
표시패널을 형성하는 단계;
패턴드 리타더필름, 편광층 및 패턴층을 포함하는 3D필름을 형성하는 단계;
상기 패턴층에 다수의 산과 골로 이루어진 양각을 갖는 몰드를 위치시키는 단계;
상기 패턴층에 상기 다수의 산과 골이 음각 형태로 형성되도록 상기 몰드를 상기 패턴층에 밀착시키는 단계;
상기 몰드를 제거하고 상기 음각의 내부에 공기층이 마련된 패턴홈을 갖도록 상기 패턴층 상에 점착제를 형성하는 단계; 및
상기 표시패널의 표시면과 상기 점착제가 마주보도록 위치시키고 상기 3D필름을 상기 표시패널의 표시면에 부착시키는 단계를 포함하는 입체영상표시장치의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 패턴홈은
상기 표시패널의 표시면과 접하는 밑면이 넓고 상기 편광판과 접하는 윗면이 좁은 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 패턴홈은
그 단면이 삼각형이고, 상기 삼각형을 이루는 세 면의 길이가 같거나 하나 이상 다른 면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 패턴홈은
상기 패턴드 리타더필름의 제1리타더 패턴층과 제2리타더 패턴층을 구획하는 패턴 분리부에 대응되는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치의 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 패턴홈은
상기 패턴 분리부에 대응하여 위치하는 하나의 제1패턴홈과 상기 제1패턴홈의 일측과 타측에 위치하는 적어도 한 쌍의 제2패턴홈을 포함하는 입체영상표시장치의 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 제1패턴홈은 삼각형 형상을 갖고,
상기 제2패턴홈은 직각 삼각형 형상을 갖되,
상기 제1패턴홈과 접하는 선분의 내각이 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 패턴층이 수지 계열의 재질로 이루어진 경우,
상기 몰드를 상기 패턴층에 밀착시킨 이후 자외선을 조사하여 상기 패턴층을 경화시키는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 패턴층은
상기 공기층과 상기 패턴층을 이루는 매질의 굴절률 차로 입사된 광을 굴절시키는 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치의 제조방법.