KR20110052241A - 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인접한 표시 패널이나 액정 전계 렌즈의 구동의 영향없이, 안정적인 터치 검출이 가능한 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치는, 서로 대향된 제 1, 제 2기판과 그 사이에 충진된 제 1 액정층을 포함하여 이루어진 액정 패널;과, 상기 액정 패널의 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 접착층;과, 상기 제 1 접착층 상에, 서로 대향된 제 3 기판과 제 4 기판, 상기 제 3, 제 4 기판 사이에 제 2 액정층, 상기 제 3 기판 상에 복수개 형성된 제 1 전극들, 상기 제 4 기판의 상기 제 2 액정층 대향면에 전면 형성되며 접지된 제 2 전극을 포함한 액정 전계 렌즈;과, 상기 액정 전계 렌즈의 제 4 기판 상에 형성된 제 2 접착층; 및 상기 제 2 접착층 상에 제 5 기판과, 상기 제 5기판 상에, 서로 교차하는 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극을 구비한 터치 패널을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
터치 패널, 인셀(in-cell), 입체 영상 표시 장치, 투명 전극

Description

터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치 및 이의 제조 방법{Stereoscopic Display Device Having Touch Panel and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 인접한 표시 패널이나 액정 전계 렌즈의 구동의 영향없이, 안정적인 터치 검출이 가능한 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유 의 발광 또는 편광물질층을 사이에 두고 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.
이중 액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 화상 표시장치는 액정셀을 가지는 표시패널과, 표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛 및 액정셀을 구동하기 위한 구동회로를 포함하여 구성된다.
표시패널은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차하여 복수의 단위 화소영역이 정의 되도록 형성된다. 이때, 각 화소영역에는 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치소자로 형성된 박막 트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다.
박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소 전압신호를 화소 전극에 공급한다.
컬러필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 컬러필터들과, 컬러필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통 전극 등과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다.
이렇게 별도로 제작된 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 어레이 기판을 정렬한 후 서로 대향 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다.
이와 같이, 형성된 액정 표시 장치에, 최근 사람의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 터치 부위를 인식하고 이에 대응하여 별도의 정보를 전달할 수 있는 터치 패널을 부가하는 요구가 늘고 있다. 현재 이러한 터치 패널은 액정 표시 장치의 외부 표면에 부착하는 형태로 적용되고 있다.
또한, 상기 터치 패널 외에 별도로 입체 영상 표시를 위해 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)를 구비하기도 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 터치 패널 등을 부착한 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 터치 패널을 부착한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 일반적인 터치 패널을 부착한 액정 표시 장치는, 아래서부터 크게 액정 패널(1), 터치 패널층(50)을 포함하여 이루어지며, 그 계면 사이에 접착층(45)을 구비한다.
여기서, 상기 접착층(45)은 양면 접착층으로 각각 그 상하에 위치한 액정 패널(1)과 터치 패널(50)을 접착시킨다.
또한, 상기 액정 패널(1)은 서로 대향된 제 1, 제 2 기판(10, 20)과, 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20) 사이에 충진된 액정층(30)을 포함하며, 상기 제 2 기판(20)이 액정층(30)과 닿는 면에는 형성된 컬러 필터층(21: 21a, 21b, 21c)과, 상 기 컬러 필터층(21) 상에 전면 형성된 공통 전극(22)이 형성된다. 도시되지 않았지만, 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)의 배면에는 각각 제 1 편광판 및 제 2 편광판이 더 포함되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 터치 패널(50)은 별도로 상기 액정 패널(1) 상에, 접착층(45)을 개재하여 놓여지는 것으로, 그 구동 방식에 따라 여러가지 형태로 내부 구성이 변경된다.
예를 들어, 상기 터치 패널(50)은 저항막(resistive) 방식, 캐패시티브(capacitive) 방식 등으로 구분할 수 있는데, 이 경우, 상기 터치 패널(50) 내부에는 패터닝된 투명 전극이 형성된다.
먼저, 저항막 방식 터치 패널은 기본적으로 전도성을 갖는 투명한 투명 전극이 대향되어 형성되며, 대향된 투명 전극 사이는 미세하게 인쇄된 스페이서(Spacer)에 의해 일정한 간격을 유지하며 전기적으로 절연된다. 이러한 저항막 방식의 터치 패널은 양 투명 전극에 일정한 전압이 가해지고, 사람의 손이나 터치펜으로 상판을 터치하게 되면 터치 위치에 따라 상(X축), 하판(Y축) 각각에 저항의 변화가 생기는데 이때 저항값이 변한 X(상판), Y(하판)의 위치를 컨트롤러에서 계산하여 모니터상에 좌표를 표시하거나 데이터를 입력하는 장치이다.
캐패시티브 방식의 터치 패널에 있어서는 투명 전극 성분의 검출 전극과 신호 인가 전극이 구비되어, 터치 지점에서 미세한 전류의 흐름에 발생에 의한 전압 변화를 센싱하여 터치 여부 및 위치를 검출한다.
따라서, 액정 패널 상에 상술한 저항막 방식이나 캐패시티브 방식의 터치 패 널이 위치할 때, 터치 패널 내의 투명 전극과 액정 패널측의 공통 전극이 사이에 기생 캐패시턴스가 발생되며, 이러한 기생 캐패시턴스는 터치를 센싱하는 데 노이즈로 작용할 수 있다.
이러한 노이즈를 차단하기 위해 액정 패널의 배면측에 투명 전극 성분의 배면 전극을 형성하는 구조가 제안되었다.
도 2a는 터치 패널 부착형 액정 표시 장치에 있어서, 신호 측정 방법의 예를 나타낸 도면이며, 도 2b 및 도 2c는 종래의 일반적인 터치 패널을 부착하여 액정 표시 장치에 있어서, 발생되는 노이즈를 나타낸 파형도이다.
도 2a는, 액정 패널(미도시) 상측의 편광판 상에 투명 전극 성분의 배면 전극(61)을 형성하고 이를 플로팅(floating) 상태로 한 다음, 그 상부의 터치 패널의 일 전극(62)을 배치한 상태를 나타낸다.
여기서, 절연층으로 기능하는, 터치 패널측의 기판은 생략하여 도시하였다. 또한, 상기 터치 패널의 일 전극(62)은 일정한 형상으로 패터닝되어 있는 전극이다.
이 때, 상기 터치 패널의 일 전극(62)에서 발생되는 신호를 측정하면 무터치시에도 도 2b 및 도 2c와 같이, 특정 지점에서 신호 값이 튀는 구간이 발생한다. 이러한 특정 지점에서 튀는 신호들은 노이즈(noise)라 하며, 그 원인은 액정 패널의 인가되는 게이트 클럭 신호에 의한 영향으로 파악되고 있다.
따라서, 배면 전극을 구비한 액정 패널 상에 터치 패널을 부착하는 구조에서도 완전히 액정 패널에 의한 기생 캐패시턴스나 노이즈를 피할 수 없어, 이를 해결 하고자 하는 노력이 제기되고 있다.
상기와 같은 종래의 터치 패널을 부착하는 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
예를 들어, 터치 패널이 캐패시티브 방식이나 저항막 방식일 경우, 터치 패널에 구비된 투명 전극과 액정 패널측에 구비된 공통 전극과 기생 캐패시턴스가 발생될 수 있어, 이러한 기생 캐패시턴스가 노이즈로 인식되어, 터치 검출이 오작동할 수 있는 문제가 있다.
또한, 액정 패널에 의한 영향을 차단하기 위하여 액정 패널의 배면측에 배면 전극을 구한 경우에도 무터치시 특정 구간에서 노이즈가 발생되어, 액정 패널 상부에 터치 패널이 위치하는 경우, 상기 터치 패널이 상기 액정 패널로부터의 영향을 받는 점을 완전히 차단할 수 없는 애로 사항이 있었다.
그리고, 액정 패널 상에 터치 패널 외에 3D 구현을 위해, 입체 영상 표시를 위한 렌즈 기능을 갖는 렌즈층을 별도로 구성하는 표시 장치의 경우, 각각 렌즈층을 형성하기 위한 성형 공정과, 표면의 굴곡을 갖는 렌즈층과의 합착 공정이 소요되어, 복합 기능을 갖는 표시 장치를 형성하는데 있어서, 공정 부담이 컸다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 인접한 표시 패널이나 액정 전계 렌즈의 구동의 영향없이, 안정적인 터치 검출이 가능한 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치는, 서로 대향된 제 1, 제 2기판과 그 사이에 충진된 제 1 액정층을 포함하여 이루어진 액정 패널;과, 상기 액정 패널의 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 접착층;과, 상기 제 1 접착층 상에, 서로 대향된 제 3 기판과 제 4 기판, 상기 제 3, 제 4 기판 사이에 제 2 액정층, 상기 제 3 기판 상에 복수개 형성된 제 1 전극들, 상기 제 4 기판의 상기 제 2 액정층 대향면에 전면 형성되며 접지된 제 2 전극을 포함한 액정 전계 렌즈;과, 상기 액정 전계 렌즈의 제 4 기판 상에 형성된 제 2 접착층; 및 상기 제 2 접착층 상에 제 5 기판과, 상기 제 5기판 상에, 서로 교차하는 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극을 구비한 터치 패널을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 제 1 접착층에 닿는 제 2 기판 표면에 형성된 배면 전극을 더 포할 수 있다.
또한, 상기 배면 전극, 제 1 전극, 제 2 전극, 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극은 투명 전극으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 배면 전극은 접지된다.
상기 제 2 전극에는 0V의 전원 전압이 인가된다.
여기서, 일정 피치(pitch) 내에 상기 제 1 전극들에 서로 다른 전압을 인가하여, 상기 액정 전계 렌즈를 렌즈로 구동시켜 3D 표시를 하며, 상기 제 1 전극들을 플로팅시키거나 전원 전압 또는 상전압으로 동일하게 인가하여 2D 표시로 전환 할 수 있다.
혹은 상기 제 2 전극은 상기 액정패널, 액정 전계 렌즈 및 터치 패널을 둘러싸며 함께 케이싱하는 구조물에 컨택되어 접지되는 것이 바람직하다.
상기 터치 패널 상부에 커버 글래스를 더 포함할 수 있다.
동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치의 제조 방법은, 서로 대향된 제 1, 제 2기판과 그 사이에 충진된 제 1 액정층을 포함하는 액정 패널을 준비하는 단계;와, 상기 제 1 접착층 상에, 서로 대향된 제 3 기판과 제 4 기판, 상기 제 3, 제 4 기판 사이에 제 2 액정층, 상기 제 3 기판 상에 복수개 형성된 제 1 전극들, 상기 제 4 기판의 상기 제 2 액정층 대향면에 전면 형성된 제 2 전극을 포함한 액정 전계 렌즈를 준비하는 단계;와, 상기 액정 패널의 상기 제 2 기판과, 상기 액정 전계 렌즈의 제 3 기판 사이에 제 1 접착층을 개재하여 합착하는 단계;와, 제 5 기판과, 상기 제 5기판 상에, 서로 교차하는 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극을 구비한 터치 패널을 준비하는 단계;와, 상기 액정 전계 렌즈의 제 4 기판과 상기 제 5 기판 사이에 제 2 접착층을 개재하여 합착하는 단계; 및 상기 제 2 전극을 접지시키는 단계를 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.
여기서, 상기 터치 패널 상부에, 커버 글래스를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
터치 패널 외에 입체 영상 표시를 동시에 구현하는 표시 장치의 형성시, 입체 영상 표시를 위해 형성되는 액정 전계 렌즈의 전면 형성되는 전극을 접지시켜, 터치 패널의 구동과 그 하부에 위치하는 액정 전계 렌즈 및 표시 패널의 구동을 분리하여, 터치 패널 하측에 위치한 구성물에 의한 전기적 영향을 방지할 수 있다.
이에 따라, 표시 패널 또는 액정 전계 렌즈의 구동의 영향없이 터치 검출이 가능하여, 오동작없이 감도가 높에 터치 인식이 가능하며, 또한, 입체 영상의 구현이 가능하다.
상기 액정 전계 렌즈를 구동하는 전압 인가 여부에 따라 2D/3D 전환이 가능하여, 필요에 따라 이차원 표시와 입체 영상 표시의 전환이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 3과 같이, 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치는, 서로 대향된 제 1, 제 2기판(110, 120)과 그 사이에 충진된 제 1 액정층(130)을 포함하여 이루어진 액정 패널(100)과, 상기 액정 패널(100)의 상기 제 2 기판(120) 상에 형성된 제 1 접착층(150)과, 상기 제 1 접착층(150) 상에, 서로 대향된 제 3 기판(210)과 제 4 기판(220), 상기 제 3, 제 4 기판(210, 220) 사이에 제 2 액정 층(230), 상기 제 3 기판(210) 상에 복수개 형성된 제 1 전극들(도 4의 211 참조), 상기 제 4 기판(220)의 상기 제 2 액정층(220) 대향면에 전면 형성되며 접지된 제 2 전극(221)을 포함한 액정 전계 렌즈(200)과, 상기 액정 전계 렌즈(200)의 제 4 기판(220) 상에 형성된 제 2 접착층(250) 및 상기 제 2 접착층(250) 상에 터치 패널(300)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제 1 기판(110) 상에는 도시하지 않았지만, 화소별 구동을 위해 매 화소별로 박막 트랜지스터가 구비되며 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극이 구비된다.
또한, 상기 제 2 기판(120) 상에는 비화소 영역에 대응되어 블랙 매트릭스층(미도시)이 형성되며, 적어도 화소들에 대응되어 제 1 내지 제 3 컬러 필터층(121: 121a, 121b, 121c)과, 상기 블랙 매트릭스층과 컬러 필터층(121) 상 전면에 공통 전극(122)이 형성된다. 또한, 상기 제 2 기판(120)의 배면측에 액정 패널(100)의 형성 공정 중 정전기에 의한 액정 패널(100)의 영향을 방지하기 위해 투명 전극 성분의 배면 전극(140)이 더 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 배면 전극(140)이 공정 중에서 플로팅(floating) 상태로 있다가, 액정 전계 렌즈(200)와의 합착이 이루어지며, 접지 또는 0V 전압이 인가될 수 있다. 이는 액정 전계 렌즈(200) 혹은 터치 패널(300) 하부에 위치한 액정 패널(100)에 인가되는 전압 인가로 인한 터치 패널(300) 혹은 액정 전계 렌즈(200)의 오동작을 방지하기 위함이다.
또한, 액정 패널(100)에 제 2 기판(120) 상에 위치한 공통 전극(122)에는 교 류 전압이 인가될 수 있는데, 상기 배면 전극(140)의 구비 및 접지에 의해 상기 교류 전압에 의한 터치 패널(300)이나 액정 전계 렌즈(200)에의 영향을 차단할 수 있다.
또한, 상기 액정 전계 렌즈(200)에 있어서, 상기 제 2 전극(221)은 전면 형성되는 것으로, 그와 대향되는 제 3 기판(210) 상의 제 1 전극들과의 사이의 수직 전계를 조성하여 제 2 액정층(230)에 발생되는 광경로차로 액정 전계 렌즈를 구현하는 것이다. 이 경우, 일정한 피치 내에 위치한 제 1 전극들에 대하여 서로 다른 전압 값을 주어 일 피치 내에서 전위면을 구현하고자 하는 렌즈면의 교선방향이 되도록 전위면을 형성한다.
한편, 상기 액정 패널(100)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 그 외 표시 패널로 대체할 수 있으며, 예를 들어, 유기 발광 표시 장치 혹은 PDP(플라즈마 디스플레이 패널) 등을 고려해 볼 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치의 상세 단면도이다.
여기서는 상기 액정 패널(100)에 대한 구성요소는 도 3과 동일한 관계로 그 설명을 생략한다.
상기 액정 전계 렌즈(200)는 서로 대향된 제 3 기판(210)과, 제 4 기판(220) 과, 상기 제 3 기판(210) 상에 복수개 형성된 제 1 전극(211)과 상기 제 2 기판(220) 상에 전면 형성된 제 2 전극(221) 및 상기 제 3 기판(210)과 제 4 기판(220) 사이에 있는 제 2 액정층(230)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제 1 전극(211)들은 도시된 바와 같이, 서로 다른 층상에 나누어 배치될 수도 있고, 경우에 따라서는 한층에 미세하여 나누어 배치할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 상기 제 3 기판(210) 상에 서로 이격한 1군의 제 1 전극(211a)을 배치하고, 그 상부에 절연막(212)을 형성하고, 상기 절연막(212) 상에 상기 1군의 제 1 전극(211a)이 형성되지 않은 부위에 2군의 제 1 전극(211b)을 형성하여 배치하였을 때, 보다 액정 전계 렌즈의 렌즈면을 매끄럽게 할 수 있다.
여기서, 상기 1군의 제 1 전극(211a)과 2군의 제 1 전극(211b)은 도면을 뚫는 방향으로 길게 막대 형상으로 형성된다.
그리고, 상기 액정 전계 렌즈(200)는 이 이상의 복수개의 제 1 전극(211)들을 포함하여 렌즈 영역으로 정의하며, 상기 렌즈 영역이 복수개 정의된다.
즉, 상기 액정 전계 렌즈(200)에는 렌즈 영역의 일 피치당 복수개의 제 1 전극들(211)이 구비되며, 피치별로 제 1 전극들(211)의 배치가 동일한 형상으로 반복된다. 상기 제 1 전극들(211)에는 렌즈의 피치 중앙부터 에지까지 점점 전압 값을 크게 하여 인가하며, 상기 제 2 전극(220)에는 접지시켜, 상기 제 2 액정층(145) 내에 포물선 형상의 전위면을 형성하여 이로써, 광학적으로 렌즈 효과를 얻는다. 상술한 렌즈의 피치 중앙부터 에지까지 점점 전압 값이 크게될 때, 렌즈 형상으로 중앙에서 에지로 갈수록 곡률이 커지는 포물선 형상의 렌즈(중앙이 렌즈 높이가 가 장 높고, 에지에서는 가장 낮은낮음)를 얻게 된다. 이와 같이, 상기 제 1전극들(211)과 제 2 전극(220)에 전압 인가시 상기 제 2 액정층(230)에는 액정 전계 렌즈가 형성되어, 상기 액정 패널(100)로부터 출사된 영상을 좌안, 우안 영상으로 출사시켜 사용자는 시감적으로 입체 영상을 느낄 수 있게 된다.
여기서, 일 피치(P: pitch)란 터치 및 입체 영상 렌즈층(200)에 조성되는 일 렌즈 영역의 가로폭을 의미하며, 상기 렌즈 영역은 도시된 볼록 렌즈와 같은 물리적인 렌즈 형상을 갖는 것이 아니라, 전계 인가에 따라 액정이 배열되어 광경로 차에 의해 시감적으로 렌즈 효과를 갖는 영역을 표시한 것이다.
이 때, 상기 제 1 전극(211)들은 일종의 미세 전극으로 분할된 것으로, 필요한 전압 인가 수에 따라 그 개수를 조절할 수 있으며, 피치당 그 개수가 많을수록 렌즈의 곡률을 보다 매끄럽게 형성할 수 있다. 또한, 제 1 전극(211)들은 동일한 폭과 이격 간격으로 형성될 수도 있고, 경우에 따라, 중앙에서 에지로 가며 전극의 폭과 이격 간격을 점차 늘리거나 점차 줄이는 형상으로 형성할 수도 있다.
또한, 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극(211)들은 서로 다른층상에 형성될 수도 있고, 복수개의 층간 절연막을 구비하여, 2층 이상의 층간에 나누어 형성할 수도 있다. 또한, 동일층에 서로 이격시켜 형성할 수도 있다. 필요한 렌즈의 곡률을 고려하여 층간 절연막의 수와 이격 간격을 설정한다.
즉, 상기 제 1 전극(211)들에 서로 다른 전압을 인가한 경우, 이를 액정 전계 렌즈로 구동하여 하부의 액정 패널(100)로 입사된 영상을 입체 영상 (3D)으로 표시할 수 있게 된다.
한편, 제 2 전극(220)을 접지시키고, 상기 제 1 전극들(211)에 모두 0V 전압을 인가하거나 접지시킨 경우, 상기 제 2 액정층(230)는 상기 액정 패널(100)로부터 출사되는 영상의 굴절 없이 그대로 표시되는 단순 투명층 역할을 한다. 따라서, 액정 패널(100)의 영상은 시역구분 없이 그대로 사용자에게 전달되고 사용자는 2차원 영상(2D)을 인식하게 된다.
상기 터치 패널(300)은 제 5 기판(310)과, 상기 제 5 기판(310) 상에, 서로 교차하는 제 1 터치 전극(311) 및 제 2 터치 전극(313)을 구비하여 이루어진다.
예를 들어, 상기 제 1 터치 전극(311)은 X 축 방향, 제 2 터치 전극(313)은 Y 축 방향으로 바(bar) 형상으로 형성될 수 있으며, 경우에 따라, 이들을 모두 다이아몬드 형상으로 형성한 후, 브리지 형식으로 연결시켜 동일층에 형성하고, 일측 터치 전극들만 콘택 부위를 하부에 위치한 금속과 절연막을 개재하여 가질 수 있다. 도시된 예는 상기 제 1 터치 전극(311)과 제 2 터치 전극(313)을 모두 바 형상으로 형성한 예를 나타낸다.
이 경우, 상기 제 1 터치 전극(311)과 제 2 터치 전극(313)은 모두 투명 전극 성분이며, 그 사이에는 제 1 층간 절연막(312)이 형성된다.
또한, 상기 제 2 터치 전극(313) 상에는 제 2 층간 절연막(314)이 형성된 후, 상기 제 1, 제 2 터치 전극(311, 313)을 보호하는 커버 글래스(cover glass)(330)이 더 형성될 수 있다.
상기 터치 패널(300)은 방식은 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 서로 대향되는 기판과 상기 기판면에 각각 투명 전극을 형성한 저항막 방식으로 형 성할 수도 있고, 그 외 방식으로도 대체될 수 있다.
여기서, 도시된 터치 패널(300)의 터치 검출은 다음과 같이 이루어진다.
먼저 제 1 터치 전극(311)에 구동 전압을 인가한 상태에서, 제 2 터치 전극(313)에 검출 전압을 측정하는데, 터치가 발생되었을 때, 검출 전압의 변화가 있을 때, 이를 검출할 수 있다.
한편, 상기 배면 전극(140), 제 1 전극(211), 제 2 전극(221), 제 1 터치 전극(311) 및 제 2 터치 전극(313)은 투명 전극으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 혹은 ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 등의 투명 전극으로 이루어져 개구율 및 투과율의 저하를 방지할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 액정 전계 렌즈에 있어서, 일정 피치(pitch) 내에 상기 제 1 전극들(211)에 서로 다른 전압을 인가하여, 상기 액정 전계 렌즈를 렌즈로 구동시켜 3D 표시를 하며, 상기 제 1 전극들(211)을 플로팅시키거나 전원 전압 또는 상전압으로 동일하게 인가하여 2D 표시로 전환할 수 있다.
상기 제 2 전극(221)은 상기 액정패널(100), 액정 전계 렌즈(200) 및 터치 패널(300)의 측부를 둘러싸며 함께 케이싱하는 구조물(미도시)에 컨택되어 접지되는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치의 제조 방법은, 다음과 같다.
즉, 먼저, 서로 대향된 제 1, 제 2기판과 그 사이에 충진된 제 1 액정층을 포함하는 액정 패널을 준비한다.
이어, 상기 제 1 접착층 상에, 서로 대향된 제 3 기판과 제 4 기판, 상기 제 3, 제 4 기판 사이에 제 2 액정층, 상기 제 3 기판 상에 복수개 형성된 제 1 전극들, 상기 제 4 기판의 상기 제 2 액정층 대향면에 전면 형성된 제 2 전극을 포함한 액정 전계 렌즈를 준비한다.
이어, 상기 액정 패널의 상기 제 2 기판과, 상기 액정 전계 렌즈의 제 3 기판 사이에 제 1 접착층을 개재하여 합착한다.
이어, 제 5 기판과, 상기 제 5기판 상에, 서로 교차하는 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극을 구비한 터치 패널을 준비한다.
이어, 상기 액정 전계 렌즈의 제 4 기판과 상기 제 5 기판 사이에 제 2 접착층을 개재하여 합착한다.
이어, 상기 제 2 전극을 접지시킨다.
도 5는 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치를 이용하여 구동시의 파형도이다.
도 5와 같이, 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치를 적용시, 상기 액정 전계 렌즈(200)의 제 2 전극(221)에 0V 전압을 인가하거나 접지시킴으로써, 액정 전계 렌즈의 렌즈 구현과 함게 동시에 액정 패널(100)측에서 발생하는 노이즈를 차단시켜 터치 패널에 영향을 주지않게 되어 전기적으로 쉴딩(shielding) 효과를 얻게 된다. 따라서, 도 5와 같이, 무터치시에 안정적으로 특정 구간에 튐없 이 신호가 검출되게 된다.
이에 따라, 노이즈에 의한 터치 패널의 오작동을 감소시키고, 터치 센서의 인식을 높여줄 수 있다.
따라서, 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치는, 표시 패널에 터치 패널의 기능과 렌즈 기능을 부가할 때, 전극의 기생 용량에 기인한 문제점을 차단하여 터치 패널의 구동시 터치 인식율 향상을 꾀할 수 있다.
현재 입체 영상 표시 장치에 대한 제품 개발은 어느 정도 이루어졌으며, 디지털 카메라, 네비게이션의 경우 터치 기술에 입체 영상 기능까지 더한 제품 개발에까지 영향이 미치고 있다.
본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치는, 액정 전계 렌즈와 더불어 터치 패널을 부가한 것으로, 액정 전계 렌즈측의 상판측에 전면 형성되는 제 2 전극을 접지시키거나 0V 의 전압을 주어 입체 영상의 구현과 동시에 터치 인식율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 액정 전계 렌즈를 구동하는 전압 인가 여부에 따라 2D/3D(이차원/삼차원) 전환이 가능하여, 필요에 따라 이차원 표시와 입체 영상 표시의 전환이 가능하여 여러 멀티 플레이어 표시나 텍스트 등의 표시 및 그 전환에 유용하다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가 진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 일반적인 터치 패널을 부착한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도
도 2a는 터치 패널 부착형 액정 표시 장치에 있어서, 신호 측정 방법의 예를 나타낸 도면
도 2b 및 도 2c는 종래의 일반적인 터치 패널을 부착하여 액정 표시 장치에 있어서, 발생되는 노이즈를 나타낸 파형도
도 3은 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치를 나타낸 개략 단면도
도 4는 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치의 상세 단면도
도 5는 본 발명의 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치를 이용하여 구동시의 파형도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 액정 패널 110: 제 1 기판
120: 제 2 기판 121: 컬러 필터층
122: 공통 전극 130: 제 1 액정층
140: 배면 전극 150: 제 1 접착층
200: 액정 전계 렌즈 210: 제 3 기판
211: 제 1 전극 212: 절연층
220: 제 2 전극 230: 제 2 액정층
250: 제 2 접착층 300: 터치 패널
310: 제 5 기판 311: 제 1 터치 전극
312: 제 1 층간 절연막 313: 제 2 터치 전극
314: 제 2 층간 절연막 330: 커버 글래스

Claims (11)

  1. 서로 대향된 제 1, 제 2기판과 그 사이에 충진된 제 1 액정층을 포함하여 이루어진 액정 패널;
    상기 액정 패널의 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 접착층;
    상기 제 1 접착층 상에, 서로 대향된 제 3 기판과 제 4 기판, 상기 제 3, 제 4 기판 사이에 제 2 액정층, 상기 제 3 기판 상에 복수개 형성된 제 1 전극들, 상기 제 4 기판의 상기 제 2 액정층 대향면에 전면 형성되며 접지된 제 2 전극을 포함한 액정 전계 렌즈;
    상기 액정 전계 렌즈의 제 4 기판 상에 형성된 제 2 접착층; 및
    상기 제 2 접착층 상에 제 5 기판과, 상기 제 5기판 상에, 서로 교차하는 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극을 구비한 터치 패널을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 접착층에 닿는 제 2 기판 표면에 형성된 배면 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 배면 전극, 제 1 전극들, 제 2 전극, 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전 극은 투명 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 배면 전극은 접지된 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 전극에는 0V의 전원 전압이 인가된 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    일정 피치 내에 상기 제 1 전극들에 서로 다른 전압을 인가하여, 상기 액정 전계 렌즈를 렌즈로 구동시켜 3D 표시를 하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 전극들을 플로팅시키거나 전원 전압 또는 상전압으로 동일하게 인가하여 2D 표시를 하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 상기 액정패널, 액정 전계 렌즈 및 터치 패널을 둘러싸며 함께 케이싱하는 구조물에 컨택되어 접지되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 패널 상부에 커버 글래스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치.
  10. 서로 대향된 제 1, 제 2기판과 그 사이에 충진된 제 1 액정층을 포함하는 액정 패널을 준비하는 단계;
    상기 제 1 접착층 상에, 서로 대향된 제 3 기판과 제 4 기판, 상기 제 3, 제 4 기판 사이에 제 2 액정층, 상기 제 3 기판 상에 복수개 형성된 제 1 전극들, 상기 제 4 기판의 상기 제 2 액정층 대향면에 전면 형성된 제 2 전극을 포함한 액정 전계 렌즈를 준비하는 단계;
    상기 액정 패널의 상기 제 2 기판과, 상기 액정 전계 렌즈의 제 3 기판 사이에 제 1 접착층을 개재하여 합착하는 단계;
    제 5 기판과, 상기 제 5기판 상에, 서로 교차하는 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극을 구비한 터치 패널을 준비하는 단계;
    상기 액정 전계 렌즈의 제 4 기판과 상기 제 5 기판 사이에 제 2 접착층을 개재하여 합착하는 단계; 및
    상기 제 2 전극을 접지시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 터치 패널 상부에, 커버 글래스를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 일체형 입체 영상 표시 장치의 제조 방법.
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