KR101925413B1 - 영상 표시장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 영상 표시장치는, 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과; 상기 제2기판 상부의 편광필름과; 상기 편광필름 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더; 그리고 상기 제2기판과 상기 편광필름 사이에 위치하고, 제1부분과 상기 제1부분 양측에 위치하는 제2부분을 포함하는 블랙스트라이프를 포함하며, 상기 제2부분은 상기 제1부분보다 낮은 광학 밀도를 가진다.

Description

영상 표시장치 및 그 제조 방법{image display device and manufacturing method of the same}

본 발명은 영상 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시야각 및 휘도가 향상되고 시청영역을 확보할 수 있는 영상 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

인간이 깊이감과 입체감을 느끼는 요인으로는 두 눈 사이 간격에 의한 양안시차 외에도 심리적, 기억적 요인이 있으며, 이에 따라 3차원 입체영상 표시기술 역시 관찰자에게 어느 정도의 3차원 영상정보를 제공할 수 있는지를 기준으로, 통상 부피표현방식(volumetric type), 3차원표현방식(holographic type), 입체감표현방식(stereoscopic type)으로 구분된다.

부피표현방식은 심리적인 요인과 흡입효과에 의해 깊이 방향에 대한 원근감이 느껴지도록 하는 방법으로서, 투시도법, 중첩, 음영과 명암, 움직임 등을 계산에 의해 표시하는 3차원 컴퓨터그래픽, 또는 관찰자에게 시야각이 넓은 대화면을 제공하여 그 공간 내로 빨려 들어가는 것 같은 착시현상을 불러일으키는 이른바 아이맥스 영화 등에 응용되고 있다.

그리고, 3차원표현방식은 가장 완전한 입체영상 표시기술로서, 레이저광 재생 홀로그래피 내지 백색광 재생 홀로그래피로 대표될 수 있다.

또한, 입체감표현방식은 양안의 생리적 요인을 이용하는 입체감을 느끼는 방식으로, 구체적으로 약 65㎜정도 떨어져 있는 좌우안에 시차정보가 포함된 평면의 연관영상을 제공하면,　뇌가 이들을 융합하는 과정에서 표시면 전후의 공간정보를 생성해 입체감을 느끼는 능력, 즉 스테레오그라피(stereography)를 이용한 것이다.

이러한 입체감표현방식은 다안상 표시방식이라 불리며, 실질적인 입체감 생성위치에 따라 관찰자가 특수안경을 착용하는 안경방식 또는 표시면 측의 패럴랙스 베리어(parallax barrier)나 렌티큘러(lenticular) 또는 인테그럴(integral) 등의 렌즈어레이(lens array)를 이용하는 무안경 방식으로 구분될 수 있다.

이 중 안경방식은 무안경 방식에 비해 시야각이 넓고 감상 시 어지러움증 유발이 적으며, 비교적 저렴한 원가, 특히 홀로그램에 비해서는 매우 저렴한 원가로 제작이 가능할 뿐만 아니라, 3차원 입체영상 감상 시에는 안경을 착용하고 2차원 평면영상 감상 시에는 안경을 착용치 않아도 되기 때문에, 한 개의 영상 표시장치를 2차원 평면영상 및 3차원 입체영상 표시에 사용할 수 있다는 장점이 있다.

안경방식은 셔터안경 방식(shutter glasses)과 편광분할 방식으로 나뉠 수 있는데, 셔터안경 방식은, 하나의 화면으로 좌우안 영상을 번갈아 표시하고 셔터안경의 좌측 셔터와 우측 셔터의 순차적 개폐 타이밍(timing)을 좌우안 영상의 시교차 시간과 일치시켜서 각 영상이 좌안과 우안에 따로 인식되도록 함으로써 입체감을 나타내는 방식이다.

그리고, 편광분할 방식은, 하나의 화면의 화소를 열, 행 또는 화소단위로 2분할하여 좌우안 영상을 서로 다른 편광방향으로 표시하고, 편광안경의 좌측 안경과 우측 안경이 서로 다른 편광방향을 갖도록 하여 각 영상이 좌안과 우안에 따로 인식되도록 함으로써 입체감을 나타내는 방식이다.

셔터안경 방식은 감상 시 피로감을 줄이고 입체감을 높이기 위해 단위 시간 당 시교차의 횟수를 높일 필요가 있는데, 이 방식을 액정표시장치에 적용하는 경우, 액정의 느린 응답속도와 스캔(scan) 방식의 화면 어드레싱 타이밍(addressing timing)이 시교차 타이밍에 완전히 일치하지 못함에 따라 기인한 플리커(flicker) 현상이 발생할 수 있으며, 이는 감상 시 어지러움증과 같은 피로를 유발할 수 있다.

편광분할 방식은 위와 같은 플리커 현상 발생 요인이 없으므로 감상 시 피로 유발이 적으나, 한 화면으로 동시에 두 영상을 표시하기 위해 행, 열, 또는 화소를 2분할하기 때문에 단안(單眼) 해상도가 반으로 줄어드는 문제가 있다.

그러나, 액정패널과 같은 현존하는 표시패널 대부분이 이미 고해상도를 달성하고 있으며 향후 해상도를 더 향상시키는 것이 충분히 가능하기 때문에, 사실상 편광분할 방식의 3차원 입체영상 표시장치에서는 단안 해상도 반감이 문제되지 않을 것으로 예상된다.

또한, 셔터안경 방식은 시교차 표시를 위하여 디스플레이 내 하드웨어, 또는 회로 등이 구비되어야 하며, 셔터안경이라는 고가의 안경을 필요로 하여 여러 명이 감상할 경우 비용이 매우 상승되는 반면, 편광분할 방식은 표시패널 전면에 편광을 분할할 수 있는 패터닝된 편광분할 광학매체, 예를 들어, 패턴드 리타더(patterned retarder)나 마이크로 편광자(micro polarizer) 등을 장착하면 가격이 매우 저렴한 편광안경을 착용하고 다수가 감상할 수 있으므로, 비용이 상대적으로 매우 적게 든다.

이러한 3차원 입체영상 표시장치는 액정패널, 유기전기발광패널 등의 평판표시패널을 영상표시부로 포함할 수 있다.

이러한 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치(10)는, 영상을 표시하는 표시패널(20)과, 표시패널(20) 상부에 형성되는 편광필름(50)과, 편광필름(50) 상부에 형성되는 패턴드 리타더(patterned retarder)(60)를 포함한다.

표시패널(20)은 영상을 표시하는 표시영역(DA)과 표시영역(DA) 사이의 비표시영역(NDA)을 포함하고, 표시영역(DA)은 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)을 포함한다.

좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인(Hl)과 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인(Hr)은 표시패널(20)의 수직방향을 따라 번갈아 배치되고, 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr) 각각에는 적, 녹, 청색 화소영역(R, G, B)이 순차적으로 배치된다.

편광필름(50)은, 표시패널(20)이 표시하는 좌안영상 및 우안영상을 각각 선편광된 좌안영상 및 선편광된 우안영상으로 변조하여 패턴드 리타더(60)에 전달한다.

패턴드 리타더(60)는, 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)를 포함하는데, 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)는 각각 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)에 대응되어 표시패널(20)의 수직방향을 따라 번갈아 배치된다.

여기서, 좌안 리타더(Rl)는 선편광을 좌원편광으로 변조하여 출력하고, 우안 리타더(Rr)는 선편광을 우원편광으로 변조하여 출력한다.

따라서, 표시패널(20)의 좌안 수평화소라인(Hl)이 표시하는 좌안영상은, 편광필름(50)을 통과하면서 선편광 된 후, 패턴드 리타더(60)의 좌안 리타더(Rl)를 통과하면서 좌원편광 되고, 표시패널(20)의 우안 수평화소라인(Hr)이 표시하는 우안영상은, 편광필름(50)을 통과하면서 선편광 된 후, 패턴드 리타더(60)의 우안 리타더(Rr)를 통과하면서 우원편광 되어 시청자에게 전달된다.

시청자가 착용하고 있는 편광안경(80)은, 좌안렌즈(82) 및 우안렌즈(84)를 포함하는데, 좌안렌즈(82)는 좌원편광만 투과시키고 우안렌즈(84)는 우원편광만 투과시킨다.

따라서, 시청자에게 전달된 영상 중, 좌원편광 된 좌안영상은 좌안렌즈(82)를 통하여 시청자의 좌안에 전달되고, 우원편광 된 우안영상은 우안렌즈(84)를 통하여 시청자의 우안에 전달되며, 시청자는 좌우안으로 각각 전달된 좌안영상 및 우안영상을 조합하여 3차원 입체영상을 인식하게 된다.

그런데, 이러한 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 상하시야각 방향에서는, 주어진 단안 영상이 원치 않는 패턴드 리타더로 투과하여 좌안영상 및 우안영상이 시청자의 좌안 또는 우안에 동시에 전달되는 3차원 크로스토크(3D crosstalk)가 발생하여 시야각(viewing angle)이 줄어들게 된다.

따라서, 3차원 크로스토크를 방지하기 위해 패턴드 리타더에 블랙스트라이프(black stripe)를 형성하거나, 표시패널 내의 블랙매트릭스 폭을 증가시키는 방법이 제안되었으나, 개구율이 줄어들어 투과율이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 3차원 크로스토크를 방지하여 시야각 특성을 개선시키면서 투과율이 향상된 3차원 입체영상 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 시청영역을 확보할 수 있는 3차원 입체영상 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 영상 표시장치는, 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과; 상기 제2기판 상부의 편광필름과; 상기 편광필름 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더; 그리고 상기 제2기판과 상기 편광필름 사이에 위치하고, 제1부분과 상기 제1부분 양측에 위치하는 제2부분을 포함하는 블랙스트라이프를 포함하며, 상기 제2부분은 상기 제1부분보다 낮은 광학 밀도를 가진다.

인접한 상기 블랙매트릭스 사이의 거리를 제1 피치라 하고, 인접한 상기 블랙스트라이프 사이의 거리를 제2 피치라 하며, 상기 좌안 리타더 또는 우안 리타더의 폭을 제3 피치라 할 때, 상기 제2 피치는 상기 제1 피치보다 작고 상기 제3 피치보다 크다.

상기 제1부분은 0%의 투과율을 가지며, 상기 제2부분은 15%의 투과율을 가진다.

상기 제2부분은 상기 제1부분보다 얇은 두께를 가진다.

제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과; 상기 제2기판 상부의 편광필름과; 상기 편광필름 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더와; 상기 패턴드 리타더 상부에 위치하는 보호기판을 포함하는

본 발명의 영상 표시장치의 제조방법은, 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과; 상기 제2기판 상부의 편광필름과; 상기 편광필름 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더; 그리고 상기 제2기판과 상기 편광필름 사이에 위치하며, 제1부분과 상기 제1부분 양측에 위치하는 제2부분을 포함하는 블랙스트라이프를 포함하는 영상 표시장치에 있어서, 상기 제2기판 또는 상기 편광필름 상에 감광성의 블랙레진층을 형성하는 단계와; 상기 블랙레진층 상부에 광투과영역과 광차단영역 및 반투과영역을 포함하는 마스크를 배치하는 단계와; 상기 마스크를 통해 상기 블랙레진층을 노광하는 단계와; 상기 노광된 블랙레진층을 현상하여 상기 블랙스트라이프를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2부분은 상기 제1부분보다 얇은 두께를 가진다.

상기 블랙레진층은 음의 감광성을 가진다.

상기 제1부분은 상기 광투과영역에 대응하고 상기 제2부분은 상기 반투과영역에 대응한다.

상기 제2부분은 상기 제1부분보다 낮은 광학 밀도를 가진다.

본 발명에 따른 3차원 입체영상 표시장치에서는, 표시패널의 상부기판과 편광필름 사이에 서로 다른 광학 밀도를 가지는 두 부분으로 이루어진 블랙스트라이프를 형성함으로써, 3차원 크로스토크를 방지하여 시야각을 개선하고 시청영역을 확보하면서 개구율 및 투과율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블랙스트라이프의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 시청영역을 나타내는 개략적 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블랙스트라이프를 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 블랙스트라이프를 포함하는 3차원 입체영상 표시장치의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 비교예1에 따른 블랙스트라이프를 포함하는 3차원 입체영상 표시장치의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 비교예2에 따른 블랙스트라이프를 포함하는 3차원 입체영상 표시장치의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.
도 9a와 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 블랙스트라이프의 형성 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블랙스트라이프의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 3차원 입체영상 표시장치는 표시패널(120)과, 상부 및 하부 편광판(150, 152), 그리고 패턴드 리타더(160)를 포함한다.

표시패널(120)에는 영상을 표시하는 표시영역(DA)과 표시영역(DA) 사이의 비표시영역(NDA)이 정의되고, 표시영역(DA)은 좌안 수평화소라인(Hl) 및 우안 수평화소라인(Hr)을 포함한다.

표시패널(120)은, 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(122, 140)과, 제1 및 제2기판(122, 140) 사이에 형성된 액정층(148)을 포함한다. 제1 및 제2기판(122, 140)은 유리나 플라스틱과 같은 투명한 절연기판일 수 있다.

제1기판(122) 상부에는 게이트 배선(도시하지 않음)과 게이트 배선에 연결되는 게이트 전극(124)이 형성되고, 게이트 배선 및 게이트 전극(124) 상부에는 게이트 절연층(126)이 형성된다.

게이트 전극(124)에 대응되는 게이트 절연층(126) 상부에는 반도체층(128)이 형성되고, 반도체층(128) 상부에는 서로 이격하는 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)과, 소스 전극(132)에 연결되는 데이터 배선(도시하지 않음)이 형성된다. 도시하지 않았지만, 반도체층(128)은 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층과 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층을 포함하며, 오믹콘택층은 소스 및 드레인 전극(132, 134)과 동일한 모양을 가질 수 있다.

데이터 배선은 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의한다.

여기서, 게이트 전극(124), 반도체층(128), 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.

소스 전극(132), 드레인 전극(134) 및 데이터 배선 상부에는 보호층(136)이 형성되는데, 보호층(136)은 드레인 전극(134)을 노출하는 드레인 콘택홀(136a)을 포함한다.

보호층(136) 상부에는 드레인 콘택홀(136a)을 통하여 드레인 전극(134)에 연결되는 화소 전극(138)이 화소영역 각각에 형성된다.

제2기판(140) 하부에는 각 화소영역에 대응되는 개구부를 가지며 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터(T)에 대응되는 블랙매트릭스(142)가 형성되고, 블랙매트릭스(142) 하부와 블랙매트릭스(142)의 개구부를 통하여 노출된 제2기판(140) 하부에는 컬러필터층(144)이 형성된다. 여기서, 블랙매트릭스(142)의 개구부는 표시영역(DA)에 대응하며, 블랙매트릭스(142)는 비표시영역(NDA)에 대응한다.

도시하지 않았지만, 컬러필터층(144)은 화소영역에 각각 대응되는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함하며, 표시패널(120)을 정면에서 볼 때, 적, 녹, 청 컬러필터는 표시패널(120)의 수평방향을 따라 순차적으로 반복하여 배치되며, 표시패널(120)의 수직방향을 따라 동일 색의 컬러필터가 위치한다.

그리고, 컬러필터층(144) 하부에는 투명한 공통 전극(146)이 형성된다. 여기서, 도시하지 않았지만, 컬러필터층(144)과 공통 전극(146) 사이에는 컬러필터층(144)의 보호 및 표면을 평탄화하기 위한 오버코트층이 더 형성될 수 있다.

액정층(148)은 제1기판(122)의 화소 전극(138)과 제2기판(140)의 공통 전극(146) 사이에 위치한다. 도시하지 않았지만, 액정층(148)과 화소 전극(138) 사이 및 액정층(148)과 공통 전극(146) 사이에는 액정 분자의 초기 배열을 결정하는 배향막이 각각 형성된다.

여기서는 화소 전극(138)과 공통 전극(146)이 각각 제1 및 제2기판(122, 140)에 형성된 경우에 대하여 설명하였으나, 화소 전극(138)과 공통 전극(146)은 제1기판(122) 상에 모두 형성될 수 있다. 이때, 화소 전극(138)과 공통 전극(146)은 화소영역 내에서 패턴되어 서로 번갈아 배치될 수 있다.

한편, 제1기판(122) 하부에는 하부편광판(152)이 위치하고, 제2기판(140) 상부에는 편광필름에 해당하는 상부편광판(150)이 위치한다.

또한, 제2기판(140)과 상부편광판(150) 사이에는 블랙스트라이프(black stripe: 149)가 형성된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 블랙스트라이프(149)는 표시패널(120)의 수평방향으로 연장된 다수의 패턴이 표시패널(120)의 수직방향을 따라 일정간격을 가지고 이격되어 위치한다.

블랙스프라이프(149)는 블랙매트릭스(142)에 대응하여 위치하는데, 인접한 블랙스트라이프(149) 사이의 거리는 인접한 블랙매트릭스(142) 사이의 거리보다 짧은 것이 바람직하다. 블랙스트라이프(149)는 제2기판(140) 상에 형성되거나 상부편광판(150) 상에 형성될 수 있다.

상부 및 하부편광판(150, 152)은 광투과축에 평행한 선편광만을 투과시키며, 하부편광판(152)의 광투과축은 상부편광판(150)의 광투과축과 수직으로 배치된다. 제1기판(122)과 하부편광판(152) 사이 그리고 제2기판(140)과 상부편광판(150) 사이에는 점착층이 위치할 수 있다.

도시하지 않았지만, 하부편광판(152) 아래에는 백라이트 유닛이 배치되어 표시패널(120)에 빛을 공급한다.

여기서는 표시패널(120)이 액정패널인 경우에 대하여 설명하였으나, 표시패널(120)은 유기전기발광패널일 수도 있다. 이때, 하부편광판(152)은 생략되며, 상부편광판(150)은 λ/4파장플레이트(quarter wave plate: QWP)와 선편광자(linear polarizer)로 구성될 수 있다.

그리고, 상부편광판(150) 상부에는 패턴드 리타더(160)가 부착되는데, 패턴드 리타더(160)는, 베이스기판(162)과 리타더층(164)을 포함한다. 리타더층(164)은 표시패널(120)의 수직방향을 따라 번갈아 배치되는 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)를 포함한다. 좌안 리타더(R1)는 좌안 수평화소라인(Hl)에 대응하고, 우안 리타더(Rr)는 우안 수평화소라인(Hr)에 대응한다.

좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)는, 사분의 일 파장(λ/4)만큼의 위상차를 발생시키는 사분파장판(quarter wave plate: QWP)으로, 그 광축을 표시패널 출사광인 선편광의 편광방향과 각각 +45도 및 -45도로 배치하여 구성할 수 있다.

도 2에서는 리타더층(164)이 상부편광판(150)과 베이스기판(162) 사이에 위치하나, 베이스기판(162)이 리타더층(164)과 상부편광판(150) 사이에 위치할 수도 있다. 또는, 베이스기판(162)은 생략될 수도 있으며, 이 경우 리타더층(164)이 상부편광판(150) 상에 직접 형성될 수도 있다.

표시패널(120)의 좌안 수평화소라인(Hl)이 표시하는 좌안영상은, 상부편광판(150)을 통과하면서 선편광 된 후, 패턴드 리타더(160)의 좌안 리타더(Rl)를 통과하면서 좌원편광 되어 출사된다. 또한, 표시패널(120)의 우안 수평화소라인(Hr)이 표시하는 우안영상은, 상부편광판(150)을 통과하면서 선편광 된 후, 패턴드 리타더(160)의 우안 리타더(Rr)를 통과하면서 우원편광 되어 출사된다.

한편, 도시하지 않았지만, 시청자가 착용하고 있는 편광안경은, 좌안렌즈 및 우안렌즈를 포함하는데, 좌안렌즈는 좌원편광만 투과시키고 우안렌즈는 우원편광만 투과시킨다.

따라서, 시청자에게 전달된 영상 중, 좌원편광 된 좌안영상은 좌안렌즈를 통하여 시청자의 좌안에 전달되고, 우원편광 된 우안영상은 우안렌즈를 통하여 시청자의 우안에 전달되며, 시청자는 좌우안으로 각각 전달된 좌안영상 및 우안영상을 조합하여 3차원 입체영상을 인식하게 된다.

본 발명에서는 제2기판(140)과 상부편광판(150) 사이에 블랙스트라이프(149)를 형성함으로써, 블랙매트릭스(142)의 폭을 증가시키지 않고 3차원 시야각을 개선시킬 수 있는데, 본 발명의 블랙스트라이프(149)는 종래의 패턴드 리타더에 형성되는 블랙스트라이프보다 좁은 폭을 가지므로 개구율을 향상시킬 수 있다.

그런데, 개구율을 향상시키기 위해 블랙스트라이프(149)의 폭을 작게 형성할 경우, 시청영역의 확보가 어려우며, 시청영역을 확보하기 위해 블랙스트라이프(149)의 폭을 증가시킬 경우, 개구율이 낮아져 투과율이 저하되는 단점이 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 시청영역을 나타내는 개략적 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 표시패널(120)은 수직방향을 따라 제1 내지 제n 수평화소열(HP(1) 내지 HP(n))을 포함한다. 제1 내지 제n 수평화소열(HP(1) 내지 HP(n))의 각각은 좌안 수평화소라인(Hl)과 우안 수평화소라인(Hr)을 포함하며, 인접한 좌안 수평화소라인(Hl)과 우안 수평화소라인(Hr) 사이에는 블랙매트릭스(142)가 위치한다.

표시패널(120)의 전면에는 다수의 블랙스트라이프(149)와 패턴드 리타더(160)가 차례로 위치한다. 블랙스트라이프(149)는 인접한 좌안 수평화소라인(Hl)과 우안 수평화소라인(Hr) 사이, 즉, 블랙매트릭스(142)에 대응하며, 패턴드 리타더(160)는 표시패널(120)의 수직방향을 따라 번갈아 배치되며 좌안 수평화소라인(Hl)과 우안 수평화소라인(Hr)에 각각 대응하는 좌안 리타더(Rl) 및 우안 리타더(Rr)를 포함한다.

여기서, 인접한 블랙매트릭스(142) 사이의 거리를 제1 피치(pitch)라 하고, 인접한 블랙스트라이프(149) 사이의 거리를 제2 피치라 하며, 좌안 리타더(Rl) 또는 우안 리타더(Rr)의 폭을 제3 피치라 할 때, 제2 피치는 제1 피치보다 작고 제3 피치보다 큰 관계를 가진다. 따라서, 표시패널(120)의 중앙에 위치하는 제n/2 수평화소열(HP(n/2))을 기준으로 블랙스트라이프(149)와 패턴드 리타더(160)를 배치할 경우, 블랙스트라이프(149)의 첫 번째와 마지막 번째 패턴은 제1 수평화소열(HP(1)) 및 제n 수평화소열(HP(n))의 블랙매트릭스(142)보다 중앙에 가깝게 위치하며, 패턴드 리타더(160)의 첫 번째 좌안 리타더(Rl)와 우안 리타더(Rr) 및 마지막 번째 좌안 리타더(Rl)와 우안 리타더(Rr)는 블랙스트라이프(149)의 첫 번째와 마지막 번째 패턴보다 중앙에 가깝게 위치한다.

이러한 본 발명의 3차원 입체영상 표시장치에서는, 제1 내지 제3 피치의 차이에 의하여, 표시패널(120)의 수직방향을 따라 상부와 중앙 및 하부의 수평화소열(HP(1), HP(n/2), HP(n))이 표시하는 좌안영상 및 우안영상을 3차원 크로스토크 없이 볼 수 있는 시청영역은 도 4에서 해칭(hatching)으로 표시된 것으로 나타난다.

시청영역은 블랙스트라이프(149)의 폭에 따라 달라질 수 있으며, 블랙스트라이프(149)의 폭이 작을 경우 시청영역이 줄어들게 되고, 블랙스트라이프(149)의 폭이 클 경우 개구율이 낮아진다.

따라서, 시청영역을 확보하면서 개구율을 증가시키기 위해, 본 발명에서는 블랙스트라이프(149)를 광학 밀도가 다른 두 부분으로 형성한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 블랙스트라이프를 도시한 단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 기판(210) 상에 서로 다른 두께를 가지는 제1부분(222)과 제2부분(224)으로 이루어진 블랙스트라이프(220)가 형성된다. 제2부분(224)은 제1부분(222)의 양측에 위치하고, 제1부분(222)보다 얇은 두께를 가지며, 제1부분(222)보다 낮은 광학 밀도를 가진다.

빛이 물질을 투과하는 정도를 광학 밀도(optical density: OD)라 하며, 광학 밀도(OD)는 다음의 식(1)로 표시될 수 있다.

OD=log₁₀(1/T) ------------------ 식(1)

여기서, T는 투과율을 나타내며, 광학 밀도(OD)가 높을수록 빛을 투과하지 않는다.

광학 밀도(OD)가 높은 제1부분(222)은 3차원 크로스토크를 방지하여 시야각을 개선하며, 광학 밀도(OD)가 낮은 제2부분(224)은 빛을 부분적으로 투과하므로 시청영역을 확보하고 투과율을 극대화할 수 있다.

제1부분(222)이 0%의 투과율을 가진다고 할 때, 제2부분(224)은 약 15%의 투과율을 가질 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 블랙스트라이프를 포함하는 3차원 입체영상 표시장치의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 비교예1에 따른 블랙스트라이프를 포함하는 3차원 입체영상 표시장치의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이며, 도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 비교예2에 따른 블랙스트라이프를 포함하는 3차원 입체영상 표시장치의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다. 도 6a와 도 7a 및 도 8a는 시야각에 따른 3차원 크로스토크를 도시한 그래프이고, 도 6b와 도 7b 및 도 8b는 시청거리에 따른 시청높이를 도시한 그래프로 시청영역을 나타내며, 도 6c와 도 7c 및 도 8c는 시야각에 따른 투과도를 도시한 그래프이다. 도 6b와 도 7b 및 도 8b에서, 1H는 표시패널의 수직방향 길이에 해당한다.

여기서, 비교예1은 시야각만을 고려한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 블랙스트라이프(220)의 제1부분(222)의 폭(w1)과 동일한 폭을 갖는 블랙스트라이프를 포함하고, 비교예2는 시야각 및 시청영역을 고려한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 블랙스트라이프(220)의 폭(w2)과 동일한 폭을 갖는 블랙스트라이프를 포함하며, 비교예1과 2의 블랙스트라이프는 0%의 투과율을 가진다.

일례로, 제1부분(222)의 폭(w1)은 약 80 마이크로미터이고, 블랙스트라이프(220)의 폭(w2)은 약 102 마이크로미터일 수 있다.

도 7a 내지 도 7c에 도시한 바와 같이, 비교예1의 경우, 시야각은 개선되나 시청영역은 확보가 어려운 것을 알 수 있다.

한편, 도 8a 내지 도 8c에 도시한 바와 같이, 비교예2의 경우, 시야각을 개선하면서 시청영역을 확보할 수 있으나, 비교예1에 비해 투과율이 낮은 것을 알 수 있다.

반면, 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 시야각을 개선하고 시청영역을 확보하면서, 비교예2에 비해 투과율이 상승되어 비교예1과 유사한 것을 알 수 있다.

이러한 본 발명의 블랙스트라이프는 하프톤(halftone) 노광법에 의해 형성될 수 있다.

도 9a와 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 블랙스트라이프의 형성 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 9a에 도시한 바와 같이, 기판(210)의 일면에 감광성의 블랙레진(black resin)을 도포하여 블랙레진층(220a)을 형성한다. 여기서, 기판(210)은 타면에 컬러필터가 형성되는 기판일 수 있으며, 또는 편광판일 수도 있다. 기판 블랙레진층(220a)은 빛을 받은 부분이 현상 후 남게 되는 음의 감광성(negative photosensitivity)을 가질 수 있다.

이어, 블랙레진층(220a) 상부에 마스크(M)를 배치하고, 마스크(M)를 통해 블랙레진층(220a)을 노광한다. 마스크(M)는 광투과영역(TA)과 광차단영역(BA) 및 반투과영역(HTA)을 포함한다. 광투과영역(TA)과 광차단영역(BA)이 번갈아 위치하고, 광투과영역(TA)과 광차단영역(BA) 사이에 반투과영역(HTA)이 위치한다. 반투과영역(HTA)은 빛을 부분적으로 투과시키며, 다수의 슬릿을 포함하거나 반투과막을 포함할 수 있다.

다음, 도 9b에 도시한 바와 같이, 노광된 블랙레진층(도 9a의 220a)을 현상하여 블랙스트라이프(220)를 형성한다. 블랙스트라이프(220)는 광투과영역(도 9a의 TA)에 대응하는 제1부분(222)과, 제1부분(222) 양측에 위치하며 반투과영역(도 9a의 HTA)에 대응하는 제2부분(224)을 포함한다. 여기서, 제2부분(224)의 두께는 제1부분(222)보다 얇으며 광학 밀도가 낮아 빛을 부분적으로 투과한다.

이와 같이, 1회의 마스크 공정을 통해 서로 두께가 다른 제1부분(222)과 제2부분(224)을 포함하는 블랙스트라이프(220)를 형성할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.

120: 표시 패널 122: 제1기판
124: 게이트 전극 126: 게이트 절연층
128: 반도체층 132: 소스 전극
134: 드레인 전극 T: 박막트랜지스터
136: 보호층 136a: 드레인 콘택홀
138: 화소 전극 140: 제2기판
142: 블랙매트릭스 144: 컬러필터층
146: 공통 전극 148: 액정층
149: 블랙스트라이프 150: 상부편광판
152: 하부편광판 160: 패턴드 리타더
162: 베이스기판(162) 164: 리타더층
Rl: 좌안 리타더 Rr: 우안 리타더
DA: 표시영역 NDA: 비표시영역
Hl: 좌안 수평화소라인 Hr: 우안 수평화소라인

Claims (9)

1. 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과;
   상기 제2기판 상부의 편광필름과;
   상기 편광필름 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더; 그리고
   상기 제2기판과 상기 편광필름 사이에 위치하고, 제1부분과 상기 제1부분 양측에 위치하는 제2부분을 포함하는 블랙스트라이프
   를 포함하며,
   상기 제2부분은 상기 제1부분보다 낮은 광학 밀도를 가지고, 상기 제1부분과 상기 제2부분은 일체로 이루어지는 영상 표시장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   인접한 상기 블랙매트릭스 사이의 거리를 제1 피치라 하고, 인접한 상기 블랙스트라이프 사이의 거리를 제2 피치라 하며, 상기 좌안 리타더 또는 우안 리타더의 폭을 제3 피치라 할 때, 상기 제2 피치는 상기 제1 피치보다 작고 상기 제3 피치보다 큰 것을 특징으로 하는 영상 표시장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1부분은 0%의 투과율을 가지며, 상기 제2부분은 15%의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 표시장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2부분은 상기 제1부분보다 얇은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 영상 표시장치.
   
5. 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과; 상기 제2기판 상부의 편광필름과; 상기 편광필름 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더와; 상기 패턴드 리타더 상부에 위치하는 보호기판을 포함하는
   제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 위치하며 좌안영상을 표시하는 좌안 수평화소라인 및 우안영상을 표시하는 우안 수평화소라인, 그리고 상기 좌안 수평화소라인과 우안 수평화소라인 사이의 블랙매트릭스를 포함하는 표시 패널과; 상기 제2기판 상부의 편광필름과; 상기 편광필름 상부에 위치하고, 상기 좌안 수평화소라인에 대응되는 좌안 리타더 및 상기 우안 수평화소라인에 대응되는 우안 리타더를 포함하는 패턴드 리타더; 그리고 상기 제2기판과 상기 편광필름 사이에 위치하며, 제1부분과 상기 제1부분 양측에 위치하는 제2부분을 포함하는 블랙스트라이프를 포함하는 영상 표시장치에 있어서,
   상기 제2기판 또는 상기 편광필름 상에 감광성의 블랙레진층을 형성하는 단계와;
   상기 블랙레진층 상부에 광투과영역과 광차단영역 및 반투과영역을 포함하는 마스크를 배치하는 단계와;
   상기 마스크를 통해 상기 블랙레진층을 노광하는 단계와;
   상기 노광된 블랙레진층을 현상하여 상기 블랙스트라이프를 형성하는 단계
   를 포함하고,
   상기 제2부분은 상기 제1부분보다 얇은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 영상 표시장치의 제조 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 블랙레진층은 음의 감광성을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 표시장치의 제조 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1부분은 상기 광투과영역에 대응하고 상기 제2부분은 상기 반투과영역에 대응하는 것을 특징으로 하는 영상 표시장치의 제조 방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 제2부분은 상기 제1부분보다 낮은 광학 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 영상 표시장치의 제조 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제2부분은 빛을 부분적으로 투과하는 영상 표시장치.

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