KR100824782B1

KR100824782B1 - 입체영상 표시장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100824782B1
Application number: KR1020060129523A
Authority: KR
Inventors: 김상규; 이성중; 김민중; 조동식; 설재기
Original assignee: (주)파버나인
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-12-18
Also published as: US20080143638A1; WO2008075818A1

Abstract

본 발명은 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer를 사용하여 입체 영상 구현을 위한 입체영상 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 유리 기판 상에 패터닝된 리타더를 형성시키는 단계와, 상기 패터닝된 리타더에 보호층을 형성하는 단계와, 상기 보호층 위에 금속박막을 형성하는 단계와, 상기 금속박막을 미세한 와이어 패턴으로 식각하여 와이어그리드 편광판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 생산성 및 공정 비용을 크게 절감할 수 있다. 또, 2차원 영상과 3차원 입체영상을 쉽게 관찰할 수 있을 뿐만 아니라, 3차원 입체영상 관찰시 상하 좌우 방향으로의 시야각 제한과 전후 방향 시청거리에도 제한이 없는 고품위의 입체 영상 표시장치를 제조할 수 있다.

리타더, wire grid polarizer, 3차원 입체영상, TFT LCD

Description

입체영상 표시장치 및 그 제조방법{Three Dimensional Image Display and Manufacturing Method therof}

도 1은 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)의 원리 설명도.

도 2는 OLED의 구조 및 발광 원리 설명도.

도 3은 본 발명의 제 1실시예의 구조도.

도 4는 본 발명의 제 2실시예의 구조도.

도 5는 편광된 빛이 패터닝된 리타더 층을 통과 후 편광자를 사용했을 때 좌안에서 관측되는 상태를 보여주는 이미지.

도 6은 편광된 빛이 패터닝된 리타더 층을 통과 후 편광자를 사용했을 때 우안에서 관측되는 상태를 보여주는 이미지.

도 7은 패턴된 wire grid polarizer의 평면을 보여주는 SEM 이미지.

도 8은 패턴된 wire grid polarizer의 단면을 보여주는 SEM 이미지.

도 9는 본 발명의 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer를 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)의 컬러 필터(C/F)에 적용한 구조도.

도 10은 박막트랜지스터(TFT)가 형성되어 있는 TFT 유리기판 구조도.

도 11은 패턴된 wire grid polarizer와 λ/2 패터닝된 리타더를 통과한 빛이 선편광 되어지는 상태를 보여주는 구조도.

도 12는 본 발명의 제 3실시예의 구조도.

도 13은 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)와 AMOLED 등에 사용하는 박막트랜지스터(TFT)의 기본 구조도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 편광판

2 : 컬러 필터

3 : 액정

4 : TFT의 pixel 전극

5 : 유리기판

6 : 음극(Cathode)

7 : 유기 발광층(Organic Emissive Layer : OEL)

8 : 정공 수송층(Hole Transport Layer)

9 : 양극(Anode)

10 : wire grid polarizer

11 : 패터닝된 리타더

12 : TFT

13 : 절연층(Insulator layer) 혹은 보호층(Passivation layer)

a : λ/2 패터닝된 리타더를 지난 빛이 홀수 열에서 선편광 되는 모습

b : λ/2 패터닝된 리타더를 지난 빛이 짝수 열에서 선편광 되는 모습

본 발명은 입체영상 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 패터닝된 리타더(일명 : 위상차판)와 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer)을 사용하여 입체 영상 구현을 위한 입체 영상 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패터닝된 리타더 유리기판을 사용하여 박막트랜지스터(thin film transistor, 이하 "TFT" 라 한다)의 액정표시장치(이하 "TFT-LCD" 라 한다)에 쉽게 적용할 수 있는 입체영상 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 TFT-LCD 뿐만 아니라 AMOLED, CNT(Carbon Nano Tube) 타입의 wire grid polarizer를 사용한 디스플레이 및 기타 모든 평판디스플레이(FPD)에도 적용하여 공정 및 제조 할 수 있어 쉽게 입체 영상을 구현 시킬 수 있는 고품질의 입체 영상 표시장치 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 사람의 두 눈은 약 65㎜ 정도 떨어져 있어 물체를 볼 때 각각의 눈은 물체의 약간 다른 면을 보게 된다. 이를 알아 볼 수 있는 방법으로 한 물체를 손바닥으로 한쪽 눈을 가린 후 보이는 물체의 형태와, 또 다른 한 쪽을 가린 후 보이는 물체는 약간의 차이가 있다.

이를 좌우 양안에 의한 차이(Disparity) 라고 하는데, 이 차이가 뇌에서 합성되어 입체감을 가지는 상으로 지각된다. 이 원리가 3차원 입체 영상 재현에 응용되는 기본 원리이다.

3차원 입체 영상 기술은 양안 시차 방식(Stereoscopic technique), 복합 시차 방식(Auto stereoscopic technique)으로 크게 분류할 수 있다. 양안 시차 방식은 가장 입체효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하는 것으로서, 안경 방식과 무안경 방식이 있다.

상기 입체 영상 기술에서는 액정을 이용한 광위상변조판을 활용하는 경우가 많다. 통상적인 액정을 이용한 광위상변조판은 기판, 상기 기판에 코팅하여 표면 배향 처리되는 배향막, 및 상기 배향막 위에 코팅되어 배향되는 액정으로 구성되어 있다. 그리고, 상기 액정은 광반응성 액정으로 배향막 상에서 표면 배향된 후 자외선 등의 광조사에 의해 가교 고상화되어 고분자 액정 필름 형태로 되는 것이 보통이다. 그리고 상기 배향막의 표면 배향에 준하여 액정의 배향 방향에 따라 광축이 광위상 변조 기능을 하게 된다.

종래의 입체 영상 표시장치의 공정에서 패터닝된 리타더를 전면 혹은 후면에 붙이는 기술(영상 표시 장치의 모듈을 분리하여 패터닝된 리타더를 붙임)상에 공정의 어려움이 있고, 디스플레이 공정에 바로 적용할 수 없었으며 생산성 및 공정 비용을 크다는 문제점이 있다. 또한 모듈 착탈시 발생 가능한 공정의 어려움이 있고, 여러 가지 오염이 발생될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer를 사용하여 입체 영상을 구현할 수 있는 고품질의 입체영상 표시장치와 새로운 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 입체 영상 표시장치의 제작시 발생되는 공정중의 착탈과정에서의 발생 가능한 공정의 어려움과 오염 등의 문제점을 현저히 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 공정의 단순화와 공정 비용의 감소 및 높은 생산성 그리고 입체 디스플레이의 대면적 적용에 유리한 입체영상 표시장치와 새로운 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 AMOLED, CNT 타입의 wire grid polarizer를 사용한 디스플레이 및 기타 모든 평판디스플레이(FPD)에도 적용이 가능하며 쉽게 입체 영상을 구현시킬 수 있는 고품질의 입체영상 표시장치의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 본 발명의 구성은 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)로 구성되는 입체영상 표시장치에 있어서, 유리기판 위에 패터닝된 리타더와, 보호층과, 편광기능을 가진 미세한 패턴의 wire grid polarizer와, 보호층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer 기판은 TFT-LCD의 컬러 필터 기판으로 작용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 입체영상 표시장치의 제조방법은 패터닝된 리타더가 형성되어 있는 기판을 사용하거나, 기판 위에 패터닝된 리타더를 형성시키는 단계와, 패터닝된 리타더 기판 위에 보호층을 형성한 후 금속박막을 형성시키는 단계와, 형성된 금속박막을 미세한 wire 패턴으로 식각하는 단계와, 식각된 wire 패턴에 보호층을 형성시키는 단계와, 컬러 필터를 형성시키는 단계와, TFT가 형성된 기판과 상기 패터닝된 리타더 기판 위에 wire grid polarizer 공정을 적용한 컬러필터가 형성된 기판을 합착시키는 cell 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 근거로 상세히 설명한다.

도 1은 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)의 원리 설명도이다. 도 2는 OLED의 구조 및 발광 원리 설명도이다. 도 3은 본 발명의 제 1실시예의 구조도이다. 도 4는 본 발명의 제 2실시예의 구조도이다. 도 5는 편광된 빛이 패터닝된 리타더 층을 통과 후 편광자를 사용했을 때 좌안에서 관측되는 상태를 보여주는 이미지이고, 도 6은 편광된 빛이 패터닝된 리타더 층을 통과 후 편광자를 사용했을 때 우안에서 관측되는 상태를 보여주는 이미지이다. 도 7은 패턴된 wire grid polarizer의 평면을 보여주는 SEM 이미지이고, 도 8은 패턴된 wire grid polarizer의 단면을 보여주는 SEM 이미지이다.

도 9는 본 발명의 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer를 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)의 컬러 필터(C/F)에 적용한 구조도이다. 도 10은 박막트랜지스터(TFT)가 형성되어 있는 TFT 유리기판 구조도이다. 도 11은 패턴된 wire grid polarizer와 λ/2 패터닝된 리타더를 통과한 빛이 선편광되는 상태를 보여주는 구 조도이다. 도 12는 본 발명의 제 3실시예의 구조도이다. 도 13은 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)와 AMOLED 등에 사용하는 박막트랜지스터(TFT)의 기본 구조도이다.

도 1은 TFT-LCD 이다. TFT는 비정질실리콘 박막을 활성층으로 사용하는 스위칭 소자로서 일반적으로 능동행렬 액정디스플레이(Active Matrix Liquid Crystal Display)의 능동소자와 전기발광소자의 스위칭 소자 및 주변회로에 사용된다. 일반적으로 TFT-LCD의 화소전극 구동용 스위칭 소자로 사용되는 박막트랜지스터의 활성층은 비정질 실리콘(a-Si:H)과 폴리 실리콘(poly-Si)으로 나누어지는데 이 중 비정질 실리콘은 기판상에 증착된 다음 높은 온도에서의 결정화 과정을 거치지 않고 사용될 수 있기 때문에 양산성과 대면적화 측면에서 큰 장점을 가지고 있다.

도 1의 TFT-LCD는 상하 양측에 배치된 편광판(1)과, 상단부 편광판(1)에서 아랫방향으로 컬러필터(2)와, 액정(3), TFT 픽셀의 전극(4)이 순차적으로 적층되어 구성된다.

도 2는 OLED의 구조 및 발광 원리 설명도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, OLED는 위에서부터 음극(6)과, 유지발광층(7)과, 정공 수송층(8)과, 양극(9)과 유리기판(5)의 순서대로 적층된다. 상기 음극(6)과 양극(9)사이에 전원이 연결되어 있어서 전기가 흐르면 유리기판(5)에서 아래 방향으로 빛이 발광된다.

도 3은 본 발명의 제 1실시예의 구조도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 유리기판(5)위에 패터닝된 리타더(11)를 형성시킨 후 패터닝된 리타더(11)를 후속 공정으로부터 보호하기 위한 보호층(13)을 형성하고, 금속 박막을 형성한 후 이를 미세 패터닝한 wire grid polarizer(10)와 wire grid polarizer(10)를 보호하기 위한 보호층(13)을 순서대로 형성시킨다. 상기 구조를 도12에 도시한 바와 같이 TFT LCD의 상판인 컬러필터판의 기판으로 적용하면 본 발명의 요지와 같이 가시거리나 가시각도의 제한이 없는 디스플레이가 된다.

즉 도12에 도시한 바와 같이 백라이트(backlight)에서 나온 빛은 polarizer(1)와 TFT와 액정층(3) 그리고 컬러필터(2)를 통과하고 wire grid polarizer(10) 통과 후 선편광이 되어 나온 그 빛은 다시 패터닝된 리타더(11)를 통과한다. 상기 패터닝된 리타더(11)는 홀수열과 짝수열의 위상차 90도로 됨을 이용하는 것으로 유리기판(5)을 통하여 최종적으로 나오는 빛을 홀수열과 짝수열에 각각 나란하게 대응하는 선편광을 좌우 두 눈에 안경과 같은 형식의 기구물에 적용하여 홀수열과 짝수열의 이미지를 각각 좌우 두 눈으로 분리시키며 이것은 다시 뇌에서 합성되어 입체감을 가지는 이미지로 지각된다.

도 4는 본 발명의 제 2실시예의 구조도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 유리기판(5) 위에 금속 박막을 미세 패터닝한 wire grid polarizer(10)와 이 wire grid polarizer(10)를 보호하기 위한 보호층(13)을 형성시키고, 패터닝된 리타더(11)를 형성시킨 후 패터닝된 리타더(11)를 보 호하기 위한 보호층(13)의 순서로 형성시킨다. 도 4는 도 3에서 보여진 구조를 역과정으로 형성시킨 것으로, 이 구조를 TFT LCD구조에서 하판인 TFT용 판으로도 사용하고 상판인 컬러필터의 기판에는 지그재그 형태의 polarizer를 사용하면, 본 발명의 요지와 같이 가시거리나 가시각도의 제한이 없는 디스플레이가 될 수 있다.

도 5는 편광된 빛이 패터닝된 리타더 층을 통과 후 편광자를 사용했 을 때 좌안에서 관측 되는 상태를 보여주는 이미지이다.

도 5의 이미지는, 패터닝된 리타더(11)를 선편광 polarizer의 위에 위치하게 하고 홀수열과 짝수열에 각각 나란하게 대응하는 선편광(예를 들어 홀수 열을 통과한 빛이 45도 선편광 되어진 빛이면 45도 광축을 가지는 선편광을 사용하면 그 빛을 볼 수 있다. 하지만 짝수 열은 90도 교차된 135도의 광축을 가진 빛이 나오므로 짝수 열은 빛을 투과시키지 못하여 검게 보이게 된다)을 좌우 두 눈에 안경과 같은 형식의 기구물에 적용한 뒤 그것의 한쪽 면을 가린 후 한쪽의 눈으로 봤을 때의 이미지를 나타내는 것이다.

도 5의 이미지에서 밝게 보여지는 열은 선편광의 광축방향과 패터닝된 리타더(11)를 통하여 나오는 선편광된 빛의 광축방향이 서로 나란하여 그 빛을 볼 수 있게 되는 것이며, 반대로 어둡게 빛이 통과되지 않게 보이는 열은 선편광의 광축방향과 패터닝된 리타더(11)를 통하여 나오는 선편광된 빛의 광축방향과 90도로 교차되어서 그 빛은 볼 수 없게 되는 것이다.

도 6은 편광된 빛이 패터닝된 리타더 층을 통과 후 편광자를 사용했을 때 우안에서 관측 되는 상태를 보여주는 이미지이다.

도 6의 이미지는, 패터닝된 리타더(11)를 선편광 polarizer의 위에 위치하게 하고 홀수열과 짝수열에 각각 나란하게 대응하는 선편광을 좌우 두 눈에 안경과 같은 형식의 기구물에 적용한 뒤 도 5에서 실시한 것의 반대쪽 면을 가린 후 한쪽의 눈으로 봤을 때의 이미지를 나타내는 것이다.

도 6의 이미지에서 밝게 보여 빛이 통과하는 열과 어둡게 보여 빛이 통과 하지 못하는 열은 도 5에서 설명한 것처럼 패터닝된 리타더(11)의 홀수열과 짝수열에서의 각각 선편광된 빛의 광축방향이 서로 나란하여 그 빛을 볼 수 있게 되는 것과, 광축방향이 90도로 교차되어서 그 빛은 볼 수 없게 되는 것이다.

도 7은 패턴된 wire grid polarizer의 평면을 보여주는 SEM 이미지이다.

도 7의 이미지는, 유리기판위에 금속 박막을 형성시키고, 다시 나노(nano)급의 미세 패터닝 장비로 패터닝 하여 wire grid polarizer(10)를 형성시킨 것을 보여주고 있다. 상기 wire grid polarizer(10)는 본 발명에서 선편광자의 역할을 하게 된다.

도 8은 패턴된 wire grid polarizer의 단면을 보여주는 SEM 이미지이다.

도 8의 이미지는, 그림에서 보여지는 것처럼 상기 wire grid polarizer(10)는 wire grid 패턴 형성에 있어서 샤프(sharp)한 나노(nano)급의 미세 패터닝이 가능하다는 것을 단면을 통하여 보여주고 있다.

도 9는 본 발명의 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer를 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)의 컬러 필터(C/F)에 적용한 구조도이다.

도 9는 도 3에 도시된 바와 같이, 유리기판(5)위에 패터닝된 리타더(11)를 형성시킨 후 패터닝된 리타더(11)를 후속 공정으로부터 보호하기 위한 보호층(13)을 형성하고, 금속 박막을 미세 패터닝한 wire grid polarizer(10)와 wire grid polarizer(10)를 보호하기 위한 보호층(13)을 순서대로 형성시킨 구조를 액정표시장치의 컬러 필터에 적용시킨 것이다. 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer 위에 컬러필터를 형성시킨 후 공통전극과 배향막을 형성시켜 액정표시장치의 컬러 필터 기판으로의 적용한다. 도 3에서 설명한 바와 같이 컬러필터, wire grid polarizer, 패터닝된 리타더를 통과한 빛은 홀수열과 짝수열에 대응하는 선편광 안경을 착용함으로서 입체감을 느끼게 되는 것이다.

도 10은 박막트랜지스터(TFT)가 형성 되어 있는 TFT 유리기판 구조도이다.

도 10은 일반적인 액정표시장치의 TFT 기판의 단면을 보여주는 것으로 유리기판(5)에 TFT공정을 통하여 형성된 TFT와 편광판(1)이 붙여진 구조이다. 본 발명에서 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer는 도 9에서 보여지는 것처럼 컬러 필터 기판에 적용하게 되므로 일반적인 TFT 유리기판은 물론 저온, 고온 공정을 사용한 모든 TFT 기판을 사용할 수 있다. 상기 TFT 유리기판(도 10)위에 배향막을 형성시킨 후 도 9의 컬러 필터 유리기판과 합착시켜 액정을 주입 후 본딩 과정을 마치면 입체영상을 구현할 수 있는 표시장치가 된다.

도 11은 패턴된 wire grid polarizer와 λ/2 패터닝된 리타더를 통과한 빛이 선편광 되어지는 상태를 보여주는 구조도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 빛은 wire grid polarizer(10)를 통과하여 선편 광 되어지고 이 빛은 다시 λ/2 패터닝된 리타더(11)를 통과 후 홀수열과 짝수열에 각각 90도 선편광되는 것을 보여주고 있다. 즉 각각의 홀수열과 짝수열에 선편광된 빛과 나란하게 대응하는 선편광 안경을 착용하면 (예를 들어 홀수열을 통과한 빛이 45도 선편광 되어진 빛이면 45도 광축을 가지는 선편광판을 사용하면 그 빛을 볼 수 있고, 짝수열을 통과한 빛이 135도 선편광 되어진 빛이면 135도 광축을 가지는 선편광판을 사용하면 그 빛을 볼 수 있다.) 선편광 되어진 빛을 볼 수 있다.

하지만 홀수열과 짝수열은 서로 90도 교차되어 있으므로 45도 광축을 가지는 선편광은 45도 광축을 가진 빛은 볼 수 있지만 135도의 광축을 가진 빛을 45도 광축의 선편광으로 보게 되면 광축이 90도로 교차되어 빛은 투과하지 않아서 검게 보이게 되는 것이다.

따라서 도 11에서 보여지는 것처럼 홀수열은 홀수열과 나란한 광축을 가진 선편광판으로 인식이 되어지며 짝수열은 짝수열과 나란한 광축을 가진 선편광판으로 인식이 되어 지게 되는 것이다. 결국 홀수열과 나란한 광축을 가진 선편광판으로 홀수열만을 볼 수가 있으며 짝수열은 광축이 90도로 교차되어 검게 보이는 것이다. 그것을 광학이미지로 보여주는 것이 도 5와 도 6에서 나타내어 보여주고 있다. 상기 도 11은 wire grid polarizer(10)와 λ/2 패터닝된 리타더(11)를 통과한 빛의 홀수열과 짝수열의 광축방향성으로 표시하였다.

TFT 및 컬러 필터(C/F) 공정에 사용하는 패터닝된 리타더층은 λ/2 or λ/4의 리타더를 가지는 것이 바람직하며 유리기판 상의 패터닝된 리타더가 λ/2 or λ/4에 따라서 선편광 혹은 원편광을 형성할 수 있다.

일반적으로 편광판을 통과하여 선편광된 빛이 λ/2 위상차판(리타더)를 통과하면 그 빛은 처음 입사할 때의 빛에 대해 90ㅀ바뀐 선편광 빛이 되어 나오게 되며, 편광판을 통과하여 선편광된 빛이 λ/4 위상차판(리타더)를 통과하면 그 빛은 원편광이 되어 나오게 된다.

본 발명에서 상기 wire grid polarizer를 통과하여 선편광된 빛은 다시 λ/2 패터닝된 리타더를 통과하게 되는데, 패터닝된 리타더의 홀수열과 짝수열의 패턴 영역이 그 선편광된 빛에 홀수열과 짝수열이 서로 90도 바뀐 편광방향을 갖는 선편광된 빛을 가지게 하는 것이다.

본 발명에서 λ/4 패터닝된 리타더를 사용할 경우, 상기 wire grid polarizer를 통과하여 선편광된 빛은 다시 λ/4 패터닝된 리타더를 통과하여, 패터닝된 리타더의 홀수열과 짝수열의 패턴 영역이 그 선편광된 빛에 홀수열과 짝수열이 서로 좌원 혹은 우원의 원편광된 빛을 가지게 하는 것이다.

도 12는 본 발명의 제 3실시예의 구조도이다.

도 12에 도시된 본 발명은 상층의 유리기판(5)에서부터 순차적으로 패터닝된 리타더(11)와, 보호층(13)과, 편광기능을 가진 미세한 패턴의 wire grid polarizer(10)와, 보호층(13)과, 컬러 필터(2)와, TFT(12)와, 유리기판(5)과 편광판(1)이 적층되어 구성된다.

도 12에서 보여지는 것처럼 본 발명의 목적을 달성한 입체영상 표시장치의 제조방법은 a)상기 패터닝된 리타더가 형성되어있는 기판을 사용하거나, 기판 위에 패터닝된 리타더를 형성시키는 단계, b) 패터닝된 리타더 기판 위에 보호층 (passivation layer) 형성 후 금속박막을 형성시키는 단계, c) 형성된 금속박막을 미세한 wire 패턴으로 식각(etching)하는 단계, d) 식각된 wire 패턴에 절연층(insulator layer) 혹은 보호층(passivation layer)을 형성시키는 단계, e) 컬러 필터 (C/F)를 형성시키는 단계, f) TFT가 형성된 기판과 상기 패터닝된 리타더 기판 위에 wire grid polarizer 공정을 적용한 C/F가 형성된 기판을 합착시키는 cell 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 도 12와 관련된 b), d) 단계에서 보호층(passivation layer) 및 절연층(insulator layer)증착 방법으로는 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)법에 의한 것이 가장 바람직하다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니어서 일반적인 화학기상증착(CVD)법이나, 열분해를 이용한 증착(evaporation)법, 산화막 타겟을 이용한 스퍼터링(sputtering)법, 프린터 또는 스핀 코팅(spin coating)법 등에 의해 증착할 수도 있다.

보호층은 실리콘산화막(SiO₂), 실리콘질화막(SiN_x), 실리콘산화질화막(SiON), 실리케이트(silicate)막, 유기막 등을 이용할 수 있는데, 단일막으로 형성할 수도 있고, 동종 또는 이종의 막을 2이상 적층하여 다중막으로 형성할 수도 있다.

상기 b) 단계의 금속박막의 금속은 알루미늄(Al) 및 알루미늄 합금, 니켈(Ni), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 철(Fe), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 인듐(In), 주석(Sn), 비소(As), 안티몬(Sb), 몰리텅스텐(MoW) 등의 금속이나 폴리머 (Polymer), 또는 편광성 나노물질(TCF)중 어느 하나를 이용할 수 있다. 또, 단일막으로 형성할 수도 있고, 동종 또는 이종의 막을 2개층 이상 적층하여 다중막으로 형성할 수도 있다.

상기 원소들은 하나 이상 포함하여 합금인 것일 수도 있다.

상기 e) 단계의 상기 패터닝된 리타더 상에 칼라필터를 형성하는 단계는 고가의 특별한 장비 및 장치없이 기존의 TFT-LCD공정을 그대로 사용하는 것이 바람직하다.

도 13은 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)와 AMOLED 등에 사용하는 박막트랜지스터(TFT)의 기본 구조도이다.

TFT는 활성층을 사이에 두고 게이트 전극과 소스 전극 및 드레인 전극이 분리되어 있는 스테거드(Staggered) 구조와 활성층의 일면에 게이트 전극과 소스 전극 및 드레인 전극이 형성되어 있는 코플라나(Coplanar) 구조로 나뉜다.

여기서 스테거드 구조는 다시 두 가지로 분류한다. 하나는 게이트 전극이 활성층의 상부에 있으면 스테거드 구조의 박막트랜지스터라 하고, 다른 하나는 게이트 전극이 활성층의 하부에 있으면 인버티드 스테거드(Inverted staggered) 구조라 한다.

비정질 실리콘을 액정표시장치용 박막트랜지스터에 사용할 시에는 비정질 실리콘이 빛에 민감하여 박막트랜지스터의 누설전류를 증가시키기 때문에 일반적으로 백라이트의 빛으로 인한 누설전류를 감소시키기 위하여 게이트 전극이 활성층의 하부에 위치하는 인버티드 스테거드 구조를 사용한다.

인버티드 스테거드 구조를 더욱 상세히 설명하면, 기판상에 게이트 전극이 형성되고, 상부에 게이트 절연막을 증착한 다음, 활성층인 비정질 실리콘을 적층한다.

다음으로 활성층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극을 형성하게 되면 인버티드 스테거드 구조의 일반적인 박막트랜지스터가 완성되어 액정표시장치(LCD)의 스위칭 소자로 사용한다.

Organic TFT를 사용할 경우 활성층을 유기 반도체 물질로 사용하기 때문에 TFT 공정시 유기 반도체 물질의 손상을 최소화 할 수 있는 활성층이 상부에 위치한 인버티드 코플라나(Inverted coplanar) 구조의 박막트랜지스터를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

패터닝된 리타더 기판을 온도가 높지 않은(cell 합착 시 130도 전후의 온도) C/F 공정에 적용할 수 있다는 점에서 낮은 온도에서 제작되는 TFT 뿐만 아니라 높은 온도에서 진행되는 TFT 공정과 상관없이 a-Si:H TFT, poly-Si TFT, Organic TFT 등 모든 종류의 TFT 기판을 사용할 수 있어 우수한 입체 영상 표시장치를 제조 할 수 있다.

상기 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer 방법은, 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)의 컬러 필터(C/F) 기판으로의 적용뿐만 아니라 저온 박막트랜지스터(TFT) 공정에서도 적용 할 수 있어 컬러 필터(C/F) 유리 기판과 더불어 박막트랜지스터(TFT) 기판에서도 사용 할 수 있다.

또한, 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer는 유리 기판 공정뿐만 아니라 플렉시블한 플라스틱 기판 위에서의 공정도 가능하므로 차세대 휘어지는 입체 영상 디스플레이를 구연할 수 있다는 큰 장점을 가지게 된다.

상기 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer는 AMOLED, CNT 타입의 wire grid polarizer를 사용한 디스플레이 및 기타 모든 평판디스플레이(FPD)에도 적용이 가능할 뿐만 아니라 2D/3D 겸용이 가능하며, 쉽게 입체 영상을 구현시킬 수 있는 고품질의 입체 영상 표시장치 제조하는 것이다.

본 발명에 의한 제조방법은 TFT-LCD의 모듈을 분리시켜 패터닝된 리타더를 부착시키는 기존의 여러 공정을 대신하여 패터닝된 리타더 유리기판에 wire grid polarizer를 컬러 필터(C/F) 공정에 바로 적용 사용하여 공정 및 생산성이 월등히 우수하고, 공정 중 먼지 및 기타 오염물의 이입을 원천적으로 막을 수 있다.

또한, 패터닝된 리타더 유리기판을 그대로 사용하여 컬러 필터(C/F) 공정이 가능하므로 입체 영상의 대면적화가 용이하며 고가의 특별한 장비 및 장치 없이 우수한 입체 영상 박막트랜지스터 액정표시장치를 제조할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양하게 변경, 수정될 수 있으며, 이러한 변경이나 수정된 내용도 후술하는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.

본 발명에 의하면, 기존의 입체 영상 표시장치의 제작시 공정중의 착탈과정 에서의 문제점을 현저히 개선시킬 수 있으며 공정의 어려움 없이 현재의 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD) 생산 공정에 바로 적용할 수 있다.

또, 공정의 단순화로 공정 비용을 감소하고, 종래 입체 영상 표시장치의 제작시 모듈 착탈시 발생 가능한 공정의 오염문제를 현저히 감소시킬 수 있으며 입체 디스플레이의 대면적 적용에 매우 유리하다.

또한, 본 발명은 2차원 영상과 3차원 입체 영상을 볼 수 있는 광학적 구조를 구비할 수 있다.

또, 본 발명은 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer가 액정 소자에 매우 가깝게 위치하는 광학 구조이기 때문에 기존의 3차원 입체 영상 표시장치의 중요한 문제인 상하 좌우 방향의 시야각(Viewing angle) 제한 및 시거리(Viewing distance)에 무관하게 3차원의 입체 영상을 감상할 수 있는 장점으로 차세대 2D/3D 겸용 영상 표시장치로서의 장점을 가지고 있다.

또, 본 발명은 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer를 사용하여 AMOLED, CNT 타입의 wire grid polarizer를 사용한 디스플레이 및 기타 모든 평판디스플레이(FPD)에도 적용이 가능하며 쉽게 입체 영상을 구현 시킬 수 있는 고품질의 입체영상 표시장치이다.

또, 본 발명은 TFT-LCD의 모듈을 분리시켜 패터닝된 리타더를 부착시키는 기존의 여러 공정을 대신하여 패터닝된 리타더 유리기판을 컬러 필터(C/F) 공정에 바로 사용하여 공정 및 생산성이 월등히 우수하고, 공정 중 먼지 및 기타 오염물의 이입을 원천적으로 막을 수 있다.

또, 패터닝된 리타더는 유리기판을 사용하는 a-Si:H TFT 공정 뿐만 아니라 온도를 낮추어 플렉시블한 플라스틱 기판 위에서의 a-Si:H TFT 공정 및 Organic TFT 공정이 가능하므로 휘어지는 입체 영상 디스플레이(플렉시블 디스플레이)를 구연할 수 있다는 큰 장점이 있다.

Claims

박막트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)로 구성되는 입체영상 표시장치에 있어서,

유리기판위에 패터닝된 리타더를 형성시킨 후 패터닝된 리타더를 후속 공정으로부터 보호하기 위한 보호층을 형성하고, 금속 박막을 형성한 후 이를 미세 패터닝한 wire grid polarizer와, 상기 wire grid polarizer를 보호하기 위한 보호층을 순서대로 형성시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer 기판은 TFT-LCD의 컬러 필터 기판으로 작용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer는 AMOLED 또는 CNT 타입의 상기 wire grid polarizer를 사용한 디스플레이에 적용할 수 있는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer는 저온 박막트랜지스터(TFT) 공정에서의 TFT 기판 상에서 적용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
제 3항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer의 형성은 사용하는 기판의 한쪽 면에 적층하는 구조를 사용하고, 사용하는 기판의 한 면에 패터닝된 리타더를 형성시키고 다른 쪽 면에 wire grid polarizer를 형성 시켜 사용 할 수 있는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치.
입체영상 표시장치의 제조방법에 있어서,

패터닝된 리타더가 형성되어 있는 기판을 사용하거나, 기판 위에 패터닝된 리타더를 형성시키는 단계와, 패터닝된 리타더 기판 위에 보호층을 형성한 후 금속박막을 형성시키는 단계와, 형성된 금속박막을 미세한 wire 패턴으로 식각하는 단 계와, 식각된 wire 패턴에 보호층을 형성시키는 단계와, 컬러 필터를 형성시키는 단계와, TFT가 형성된 기판과 상기 패터닝된 리타더 기판 위에 wire grid polarizer 공정을 적용한 컬러필퍼가 형성된 기판을 합착시키는 cell 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더가 형성되어 있는 기판을 사용하거나 기판 위에 패터닝된 리타더를 형성시키는 단계에서 기판은, 유리 및 플라스틱을 포함한 투명한 기판 위에 패터닝된 리타더가 형성 되어있는 기판을 사용하거나 기판 위에 패터닝된 리타더를 형성시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서, 상기 패터닝된 리타더가 형성되어 있는 기판을 사용하거나 기판 위에 패터닝된 리타더를 형성시키는 단계에서 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer의 형성은 유리 기판상에 패터닝된 리타더를 형성한 후 wire grid polarizer를 형성하는 상기의 단계뿐만 아니라, 유리 기판에 wire grid polarizer를 먼저 형성시킨 후 그 다음 패터닝된 리타더를 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 8항에 있어서,

상기 기판위에 형성되는 패터닝된 리타더의 두께를 수 ㎛ 또는 그 이내로 형성시키는 단계인 것을 특징으로 하는 입체영상표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더 기판 위에 보호층을 형성한 후 금속박막을 형성시키는 단계는, 열분해를 이용한 증착(evaporation)법, 금속막 타겟을 이용한 스퍼터링(sputtering)법, e-beam evaporation(e-beam 증착)법 중 어느 하나의 방법에 의해 금속박막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더 기판 위에 보호층을 형성한 후 금속박막을 형성시키는 단계는 금속박막 식각시 발생할 수 있는 패터닝된 리타더의 손상을 막기 위해 금속박막을 형성시키기 이전에 보호층을 형성 형성시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 형성된 금속박막을 미세한 wire 패턴으로 식각하는 단계는 와이어 구조의 패터닝은 사진식각(photolithography), 포토레지스터, 섀도우 마스크, 임프린트 리소그래피 중 어느 하나의 방법을 사용하여 선택적 식각공정을 적용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 식각된 wire 패턴에 보호층을 형성시키는 단계는, PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)법, 화학기상증착(CVD)법, 열분해를 이용한 증착(evaporation)법, 산화막 타겟을 이용한 스퍼터링(sputtering)법, 프린터 또는 스핀 코팅(spin coating)법 등에 의해 절연층을 형성시키는 단계인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 컬러 필터를 형성시키는 단계는, 패터닝된 리타더와 wire grid polarizer가 형성된 기판 위에 컬러 필터 공정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 TFT가 형성된 기판과 상기 패터닝된 리타더 기판 위에 wire grid polarizer 공정을 적용한 컬러필터가 형성된 기판을 합착시키는 cell 단계는, TFT가 형성된 기판과 상기 패터닝된 리타더 기판 위에 wire grid polarizer 공정을 적용한 컬러필터가 형성된 기판을 합착 시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더 기판 위에 보호층을 형성한 후 금속박막을 형성시키는 단계에서 상기 금속 박막의 두께는 10∼10000Å으로 형성시키는 단계인 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더 기판 위에 보호층을 형성한 후 금속박막을 형성시키는 단계에서 금속박막은 알루미늄(Al) 및 알루미늄 합금, 니켈(Ni), 코발트(Co), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 철(Fe), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 인듐(In), 주석(Sn), 비소(As), 안티몬(Sb), 몰리텅스텐(MoW) 등의 금속이나 폴리머(Polymer), 또는 편광성 나노물질(TCF)중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 단일막으로 형성할 수도 있고, 동종 또는 이종의 박막을 2개층 이상 적층하여 다중막으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더 기판 위에 보호층을 형성한 후 금속박막을 형성시키는 단계와 식각된 wire 패턴에 보호층을 형성시키는 단계에서 절연층 및 보호층의 두께는 10∼10000Å으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더가 형성되어 있는 기판을 사용하거나 기판 위에 패터닝된 리타더를 형성시키는 단계에서 패터닝된 리타더는 상기 패터닝된 리타더가 λ/2 일 경우 선편광을 이용하고, 그리고 패터닝된 리타더가 λ/4 일 경우 원편광을 이용하여 홀수 열과 짝수 열을 분리할 수 있고, 이것을 이용하여 좌안과 우안으로 각각 분리된 이미지의 조합을 3차원 입체 영상으로 인식하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더 기판 위에 보호층을 형성한 후 금속박막을 형성시키는 단계와 형성된 금속박막을 미세한 wire 패턴으로 식각하는 단계에서 금속박막 형성 및 미세한 wire 패턴은 CNT를 사용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 19항에 있어서,

상기 절연층은 실리콘산화막, 실리콘질화막, 실리콘산화질화막, 실리케이트(silicate)막, 유기막 등을 이용하거나, 단일막으로 형성할 수도 있고, 동종 또는 이종의 박막을 2개층 이상 적층하여 다중막으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.
제 20항에 있어서,

상기 패터닝된 리타더는 상기 패터닝된 리타더가 λ/2 패터닝된 리타더 또는 λ/4 패터닝된 리타더를 사용하는 것을 특징으로 하는 입체영상 표시장치의 제조방법.