KR20150051755A - 액정 렌즈 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 렌즈 패널 및 그 제작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널은, 복수의 단위 액정 렌즈가 배치되어 있는 렌즈 영역; 및 상기 렌즈 영역을 둘러싸는 주변 영역;을 포함한다. 상기 주변 영역에는 상기 단위 액정 렌즈의 복수의 전극에 신호를 전달하기 위한 복수의 버스 라인이 배치되어 있고, 상기 복수의 버스 라인은 절연층을 사이에 두고 복층으로 배열되어 있는 복수의 하층 버스 라인과 복수의 상층 버스 라인을 포함하고, 각각의 상층 버스 라인은 각각의 하층 버스 라인 사이에 위치한다.

Description

액정 렌즈 패널 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL LENS PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 렌즈 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 표시 장치 기술의 발전에 따라서 3차원(3D)의 입체 영상 표시 장치가 관심을 끌고 있으며, 다양한 3차원 영상 표시 방법이 연구되고 있다.
입체 영상 표시를 구현함에 있어서 일반적으로 사용되는 방법 중의 하나는 좌우 양안 시차(binocular display)를 이용하는 것이다. 좌우 양안 시차를 이용하는 방법은 왼쪽 눈에 도달하는 영상과 오른쪽 눈에 도달하는 영상을 같은 표시 장치에서 표시하고, 이 두 영상을 각각 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 입사하도록 만들어 주는 것이다. 즉, 양쪽 눈에 각각 다른 각도에서 관찰된 영상이 입력되도록 함으로써 관찰자가 입체감을 느낄 수 있도록 한다.
이때, 영상을 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 들어가게 하는 방법으로는 배리어(barrier)를 사용하는 방법과 원통형 렌즈(cylindrical lens)의 일종인 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)를 사용하는 방법 등이 있다.
배리어를 이용하는 입체 영상 표시 장치는 배리어에 슬릿을 형성하여 이 슬릿을 통해 표시 장치로부터의 영상을 좌안 영상과 우안 영상으로 나누어 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 들어가도록 한다.
렌즈를 이용하는 입체 영상 표시 장치는 좌안 영상과 우안 영상을 각각 표시하고 입체 영상 표시 장치로부터의 영상을 렌즈를 사용하여 광 경로를 변경함으로써 좌안 영상 및 우안 영상으로 나눈다.
한편 평면 영상 표시 방법에서 입체 영상 표시 방법으로 전환하는 과정에서 2차원/3차원 겸용 영상 표시 장치가 각광받고 있으며, 이를 위해 액정 렌즈 같이 스위칭이 가능한 렌즈(switchable lens)가 개발되고 있다.
본 발명의 목적은 베젤 폭을 줄일 수 있는 액정 렌즈 패널을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널은 복수의 단위 액정 렌즈가 배치되어 있는 렌즈 영역; 및 상기 렌즈 영역을 둘러싸는 주변 영역;을 포함한다. 상기 주변 영역에는 상기 단위 액정 렌즈의 복수의 전극에 신호를 전달하기 위한 복수의 버스 라인이 배치되어 있고, 상기 복수의 버스 라인은 절연층을 사이에 두고 복층으로 배열되어 있는 복수의 하층 버스 라인과 복수의 상층 버스 라인을 포함하고, 각각의 상층 버스 라인은 각각의 하층 버스 라인 사이에 위치한다.
이웃하는 버스 라인들 사이의 간격이 실질적으로 존재하지 않을 수 있다.
이웃하는 버스 라인들이 중첩할 수 있고, 중첩의 폭은 약 4 μm 이하일 수 있다.
상기 복수의 버스 라인은 동일한 폭을 가질 수 있다.
각 층의 버스 라인 사이의 간격이 버스 라인의 폭과 실질적으로 동일하거나 그보다 좁을 수 있다.
상기 단위 액정 렌즈는 절연층을 사이에 두고 복층으로 배열되어 있는 복수의 하층 전극과 복수의 상층 전극을 포함하는 복수의 전극을 포함할 수 있고, 상기 복수의 하층 버스 라인은 상기 복수의 하층 전극과 전기적으로 연결되어 있을 수 있고, 상기 복수의 상층 버스 라인은 상기 복수의 상층 전극과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
상기 복수의 버스 라인은 상기 복수의 전극의 연장부를 통해 상기 복수의 전극과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
상기 버스 라인의 개수는 상기 전극의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 복수의 버스 라인은 상기 렌즈 영역의 적어도 일부를 둘러싸도록 연장되어 있을 수 있다.
상기 주변 영역에는 적어도 하나의 구동 회로가 배치되어 있을 수 있고, 각각의 버스 라인은 상기 구동 회로로부터 서로 다른 레벨의 전압을 제공받을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 액정 렌즈 패널의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은, 기판 위에 복수의 제1 버스 라인을 형성하는 단계; 제1 절연층을 형성하는 단계; 복수의 제2 버스 라인을 형성하는 단계; 제2 절연층을 형성한 후, 상기 복수의 제1 버스 라인 각각의 일부를 노출시키는 복수의 제1 접촉 구멍을 형성하는 단계; 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제1 버스 라인과 연결되는 상기 복수의 제1 전극의 연장부를 형성하는 단계; 제3 절연층을 형성한 후, 상기 복수의 제2 버스 라인 각각의 일부를 노출시키는 복수의 제2 접촉 구멍을 형성하는 단계; 및 복수의 제2 전극 및 상기 복수의 제2 버스 라인과 연결되는 상기 복수의 제2 전극의 연장부를 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 복수의 제1 버스 라인은 동일한 폭으로 형성될 수 있다.
이웃하는 제1 버스 라인 사이의 간격이 제1 버스 라인의 폭과 실질적으로 동일하거나 그보다 좁게 형성될 수 있다.
상기 제2 버스 라인은 상기 제1 버스 라인과 중첩하지 않거나 최소한으로 중첩하도록 상기 제1 버스 라인 사이에 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 버스 라인은 금속막을 증착한 후 패터닝하여 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극 및 이의 연장부는 투명 도전 물질을 증착한 후 패터닝하여 형성될 수 있다.
상기 제2 버스 라인은 상기 제1 버스 라인과 동일한 물질과 동일한 구조로 형성될 수 있다.
버스 라인의 폭은 전극과의 접촉(contact)을 위해 줄일 수 있는 한계가 있다. 본 발명에 의할 경우 버스 라인을 복층으로 형성함으로써 이웃하는 버스 라인 사이의 간격을 제거함으로써 버스 라인이 차지하는 영역의 폭을 줄일 수 있고, 그 결과 베젤 폭을 줄일 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널을 포함하는 표시 장치의 개략적인 구조 및 2차원 영상 및 3차원 영상의 형성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 렌즈 영역의 개략적인 층 구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 위상 변조 타입의 프레넬 존 플레이트의 위치에 따른 위상 지연 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널에서 단위 액정 렌즈의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 단위 액정 렌즈에서 위치에 따라 형성되는 위상 지연을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 평면도이다.
도 8은 도 7에서 A-A' 선을 따라 취한 제1 기판측 단면도이다.
도 9는 도 8의 변형 예를 보여주는 단면도이다.
도 10 내지 도 16은 도 7에서 B-B' 선을 따라 취한 제1 기판측 단면 부분과 C-C' 선을 따라 취한 제1 기판측 단면 부분을 제작하는 과정을 나타내는 순서도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널을 포함하는 표시 장치의 개략적인 구조 및 2차원 영상 및 3차원 영상의 형성을 보여주는 도면이다.
표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널(300)과 표시 패널(300)의 영상이 표시되는 면(화면) 앞에 위치하는 액정 렌즈 패널(400)를 포함한다. 표시 패널(300) 및 액정 렌즈 패널(400)은 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작할 수 있다.
표시 패널(300)은 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전기영동 표시 장치 등과 같은 다양한 평판 표시 장치의 표시 패널일 수 있다. 표시 패널(300)은 행렬 형태로 배열될 수 있는 복수의 화소를 포함한다. 표시 패널(300)은 2차원 모드에서는 하나의 평면 영상을 표시하지만, 3차원 모드에서는 우안용 영상, 좌안용 영상 등 여러 시역에 해당하는 영상을 공간 또는 시간 분할 방식으로 교대로 표시할 수 있다. 예를 들어, 3차원 모드에서 표시 패널(300)은 우안용 영상과 좌안용 영상을 화소열마다 번갈아 표시할 수 있다.
액정 렌즈 패널(400)은 2차원 모드에서는 표시 패널(300)에서 표시된 영상이 그대로 투과되도록 하고, 3차원 모드에서는 표시 패널(300)의 영상의 시역을 분리한다. 예컨대, 3차원 모드로 동작하는 액정 렌즈 패널(400)는 표시 패널(300)에 표시된 좌안용 영상과 우안용 영상을 포함한 다시점 영상을 빛의 회절 및 굴절 현상을 이용하여 각 시점 영상 별로 해당하는 시역에 상이 맺히도록 한다.
도 1은 표시 패널(300) 및 액정 렌즈 패널(400)이 2차원 모드로 동작하는 경우로, 좌안과 우안에 동일한 영상이 도달하여 2차원 영상이 인지되는 것을 도시하고, 도 2는 표시 패널(300) 및 액정 렌즈 패널(400)이 3차원 모드로 동작하는 경우로, 액정 렌즈 패널(400)이 표시 패널(300)의 영상을 좌안 및 우안과 같은 각 시역으로 분리하여 굴절시킴으로써 3차원 영상이 인지되는 것을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 렌즈 영역의 개략적인 층 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 액정 렌즈 패널(400)은 유리, 플라스틱 등의 절연 물질로 이루어지며 서로 마주하는 제1 기판(110) 및 제2 기판(210), 그리고 두 기판(110, 210) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다. 기판(110, 210)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있을 수 있다.
제1 기판(110) 위에는 제1 전극층(190) 및 배향막(11)이 차례대로 형성되어 있고, 제2 기판(210) 위에는 제2 전극층(290) 및 배향막(21)이 차례대로 형성되어 있다.
제1 전극층(190) 및 제2 전극층(290)은 복수의 전극을 포함할 수 있고, 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐아연산화물(indium zinc oxide, IZO) 등의 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있다. 제1 전극층(190) 및 제2 전극층(290)은 인가되는 전압에 따라 액정층(3)에 전기장을 형성하여 액정층(3)의 액정 분자들의 배열을 제어한다.
배향막(11, 21)은 액정층(3)의 액정 분자들의 초기 배향을 결정하며, 액정 분자들의 배열 방향을 미리 결정하여 액정층(3)에 형성된 전기장에 따라 신속하게 배열될 수 있도록 한다.
액정층(3)은 수평 배향 모드, 수직 배향 모드, TN(twisted nematic) 모드 등 다양한 모드로 배향되어 있을 수 있다.
액정 렌즈 패널(400)은 제1 전극층(190) 및 제2 전극층(290)에 인가되는 전압에 따라 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작한다. 예를 들어, 제1 전극층(190) 및 제2 전극층(290)에 전압이 인가되지 않을 때, 액정 렌즈 패널(400)은 2차원 모드로 동작하고, 제1 전극층(190) 및 제2 전극층(290)에 전압이 인가될 때, 액정 렌즈 패널(400)는 3차원 모드로 동작할 수 있다. 이를 위하여 액정 분자(31)의 초기 배향 방향 및 편광자의 투과축 방향을 적절하게 조절할 수 있다.
이하, 3차원 모드로 동작하는 액정 렌즈 패널(400)에 대해 상술한다.
3차원 모드로 동작하는 액정 렌즈 패널(400)은 복수의 단위 액정 렌즈를 포함한다. 복수의 단위 액정 렌즈는 액정 렌즈 패널(400)의 일측 방향으로 일정 주기로 반복 배열될 수 있다. 액정 렌즈 패널(400) 내 단위 액정 렌즈의 위치는 고정될 수도 있고, 시간에 따라 변할 수도 있다.
하나의 단위 액정 렌즈는 프레넬 존 플레이트(Fresnel zone plate)로 구현될 수 있다. 프레넬 존 플레이트는 일반적으로 프레넬 존(Fresnel zone)과 같이 방사상으로 배열되어 있으며 중심에서 바깥쪽으로 갈수록 간격이 좁아지는 복수의 동심원을 이용하여 빛의 굴절 대신 빛의 회절 현상을 이용하여 렌즈 역할을 하도록 하는 장치를 의미한다.
도 4는 위상 변조 타입의 프레넬 존 플레이트의 위치에 따른 위상 지연 변화를 나타내는 그래프이다. 여기서 프레넬 존 플레이트의 각 존(zone)은 그래프에서 반복되는 파형이 각각 속하는 영역이 된다.
도 4를 참고하면, 각 존에서 위상 지연이 계단형으로 바뀐다. 중심에 위치하는 존에서는 위상 지연이 두 단계에 걸쳐 바뀌고 있고, 중심을 제외한 존에서는 위상 지연이 네 단계에 걸쳐 바뀌고 있다. 다만, 이는 각 존에서 위상 지연이 변하는 단계의 개수를 제한하는 것은 아니다.
도 4와 같이, 각 존에서의 위상 지연이 계단형으로 바뀌는 프레넬 존 플레이트를 멀티 레벨 위상 변조형(multi-level phase modulation) 존 플레이트라 한다. 액정 렌즈 패널은 각 존을 통과하는 빛의 회절과 소멸, 보강 간섭을 통해 빛을 초점 위치에 모이도록 굴절시킬 수 있다. 이와 같이 액정 렌즈 패널의 단위 액정 렌즈마다 프레넬 존 플레이트에 따라 위상 지연 분포를 형성하여 렌즈 효과를 발생시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈 패널에서 단위 액정 렌즈의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 3의 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 가급적 생략한다.
도 5를 참고하면, 액정 렌즈 패널은 서로 마주하는 제1 기판(110) 및 제2 기판(210), 그리고 두 기판(110, 210) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다. 제1 기판(110) 위에는 제1 전극층(190) 및 배향막(11)이 차례대로 형성되어 있고, 제2 기판(210) 위에는 제2 전극층(290) 및 배향막(21)이 차례대로 형성되어 있다
제1 전극층(190)은 절연층을 사이에 두고 복층으로 배열된 복수의 전극을 포함한다. 예컨대, 제1 전극층(190)은 복수의 제1 전극(191, 193), 그리고 제1 전극 위에 형성되어 있는 절연층(183) 위에 형성되어 있는 복수의 제2 전극(192, 194)을 포함할 수 있다.
제1 전극(191, 193) 및 제2 전극(192, 194)은 가로 방향을 기준으로 서로 교대로 위치하고 있으며 서로 중첩하지 않을 수 있다. 도 5에서 이웃하는 제1 전극(191, 193) 및 제2 전극(192, 194)의 가장자리는 중첩하지 않도록 도시되어 있으나 가장자리 일부는 약간 중첩하고 있을 수도 있다.
제1 전극(191, 193) 및 제2 전극(192, 194)의 가로 방향 폭, 제1 전극(191, 193) 사이의 간격 및 제2 전극(192, 194) 사이의 간격은 단위 액정 렌즈의 중심에서 바깥쪽으로 갈수록 점차 좁아지고, 각 존 내의 중심에서 바깥쪽으로 갈수록 점차 좁아진다. (n-1)번째 존, n번째 존, 그리고 (n+1)번째 존과 같이, 단위 액정 렌즈의 각 존에는 두 개의 제1 전극(191, 193) 및 두 개의 제2 전극(192, 194)이 위치하고 있으며, 각 존에서 각각의 전극(191, 192, 193, 194)이 위치하는 영역은 하나의 서브존(sub-zone)(sZ1, sZ2, sZ3, sZ4)을 이룬다. 하나의 존에서, 바깥쪽에 위치하는 서브존부터 중심쪽에 위치하는 서브존까지 차례대로 sZ1, sZ2, sZ3 및 sZ4로 표시한다. 도 5에서는 하나의 존이 네 개의 서브존(sZ1, sZ2, sZ3, sZ4)을 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 그 수는 이에 한정되지 않는다. 도 5에 도시한 바와 다르게, 하나의 존에 포함된 제1 전극(191, 193) 및 제2 전극(192, 194)의 가로 방향 폭이 일정할 수도 있고, 바깥쪽 존으로 갈수록 각 존에 포함된 전극의 수가 줄어들 수도 있다.
절연층(183)은 제1 전극(191, 193)과 제2 전극(192, 194) 사이를 전기적으로 절연한다. 절연층(183)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화산화물(SiONx) 등의 무기 절연물로 이루어질 수 있고, 유기 절연물로 이루어질 수도 있다.
제2 전극층(290)은 제2 기판(210)의 전면 위에 형성되어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 인가 받는다. 제2 전극층(290)은 ITO, IZO 등의 투명 도전 물질로 이루어질 수 있다.
배향막(11, 21)은 제1 전극(191, 193) 및 제2 전극(192, 194)의 폭 방향에 수직인 길이 방향(도면의 면에 수직인 방향) 또는 이와 일정 각도를 이루는 방향으로 러빙(rubbing)되어 있을 수 있다. 배향막(11)과 배향막(21)의 러빙 방향은 서로 반대일 수 있다.
액정층(3)의 액정 분자(31)들은 기판(110, 210) 면에 수평인 방향으로 초기 배향되어 있을 수 있으나, 액정층(3)의 배향 모드는 이에 한정되지 않고 수직 배향 등도 가능하다.
공통 전압(Vcom)에 대한 제1 전극층(190)에 인가되는 전압의 극성(이하, 공통 전압에 대한 제1 전극층에 인가되는 전압의 극성을 줄여 "제1 전극층에 인가되는 전압의 극성"이라 함)은 존마다 반전될 수 있고, 이러한 반전을 공간 반전(space inversion)이라고 한다. 따라서 인접한 존에서 생성되는 전계의 방향은 서로 반대일 수 있다. 또한, 제1 전극층(190)의 각각의 전극에 인가되는 전압은 시간(프레임)을 주기로 극성이 반전될 수 있고, 이러한 반전을 시간 반전(time inversion)이라고 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 5의 단위 액정 렌즈에서 위치에 따라 형성되는 위상 지연을 나타내는 도면이다. 액정 렌즈 패널은 단위 액정 렌즈마다 위상 변조형 프레넬 존 플레이트로 구현된다.
도 6을 참조하면, 단위 액정 렌즈의 (n-1)번째 존, n번째 존, 그리고 (n+1)번째 존은 각각 위상 지연이 네 단계에 걸쳐 바뀐다. 따라서 액정 렌즈 패널은 프레넬 존 플레이트에 따른 위상 지연 분포를 형성하여 렌즈 효과를 발생할 수 있다. 복수의 존 각각에서 위상 지연은 바깥쪽에서 중심쪽으로 단계적으로 증가한다. 복수의 존에서 동일한 서브존은 동일한 위상 지연을 일으킬 수 있다. 존 경계에서 위치에 대한 위상 지연의 기울기는 이상적으로는 수직이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 평면도이고, 도 8은 도 7에서 A-A' 선을 따라 취한 제1 기판측 단면도이고, 도 9는 도 8의 변형 예를 보여주는 단면도이다. 이전 도면에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 가급적 생략한다.
도 7을 참조하면, 액정 렌즈 패널은 렌즈 영역(LA) 및 이를 둘러싸는 주변 영역(PA)을 포함한다.
렌즈 영역(LA)에는 복수의 단위 액정 렌즈(LU)가 배치되어 있다. 단위 액정 렌즈(LU)는 액정 렌즈 패널의 제1 전극층(190)의 전극인, 서로 평행하게 연장되어 있는 제1 및 제2 전극(191, 192, 193, 194)을 예컨대 각 존마다 포함한다. 제1 전극층(190)의 이들 전극(191, 192, 193, 194)은 모아레(moire) 현상을 방지하기 위해 소정 각도로 기울어져 형성될 수 있다.
주변 영역(PA)는 렌즈 영역(LA) 내의 단위 액정 렌즈(LU)를 구동하기 위한 구동부가 배치될 수 있다. 구동부는 적어도 하나의 구동 회로(500a, 500b)를 포함할 수 있고, 일반적으로 액정 렌즈 패널의 크기가 클수록 구동 회로의 개수가 증가한다. 도면에서 구동 회로(500a, 500b)가 액정 렌즈 패널의 상측에 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 실시예에 따라서는 상측, 하측, 좌측 및 우측 중 적어도 한 곳에 위치할 수 있다.
주변 영역(PA)는 복수의 버스 라인(171, 172, 173, 174)을 포함하는 버스 라인층(170)이 또한 배치되어 있다. 구동 회로(500a, 500b)는 버스 라인층(170)의 버스 라인(171, 172, 173, 174)에 전기적으로 연결되어 있다. 버스 라인(171, 172, 173, 174)은 단위 액정 렌즈(LU)의 각각의 전극(191, 192, 193, 194)과 또한 전기적으로 연결되어, 구동 회로(500a, 500b)로부터의 출력 전압이 각각의 버스 라인(171, 172, 173, 174)을 통해 각각의 전극(191, 192, 193, 194)에 인가된다. 도면의 복잡화를 피하기 위해 버스 라인(171, 172, 173, 174)이 단지 4개만 도시되어 있을지라도, 버스 라인층(170)은 단위 액정 렌즈(LU)의 제1 전극층(190)의 전극 개수에 실질적으로 상응하는 개수의 버스 라인을 포함할 수 있다. 버스 라인의 개수는 실시예에 따라서 수십 개 내지 수백 개일 수 있다.
각각의 버스 라인(171, 172, 173, 174)은 이웃하는 버스 라인과 실질적으로 평행하게 배치된다. 버스 라인(171, 172, 173, 174)은 렌즈 영역(LA)을 둘러싸듯이 연장될 수 있다. 예컨대 버스 라인(171, 172, 173, 174)은 도시된 바와 같이 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나 실시예에 따라서는, 버스 라인(171, 172, 173, 174)은 렌즈 영역(LA)의 일부(예컨대, 상측 및/또는 우측)만 둘러싸도록 연장될 수 있고, 특정 부위에서 단절되어 연속적이지 않을 수도 있다. 각각의 버스 라인(171, 172, 173, 174)은 약 10 μm 내지 약 15 μm의 폭을 가질 수 있다.
버스 라인(171, 172, 173, 174)은 구동 회로(500a, 500b)와는 제1 연결 라인(CL1)에 의해 전기적으로 연결될 수 있고, 단위 액정 렌즈(LU)의 전극(171, 172, 173, 174)과는 제2 연결 라인(CL2)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
버스 라인(171, 172, 173, 174)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 텅스텐(W) 등의 금속 또는 이를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 버스 라인(171, 172, 173, 174)은 단일층 또는 이중층(예컨대, Ti/Cu)으로 형성될 수 있다. 제1 연결 라인(CL1)은 버스 라인(171, 172, 173, 174)과 동일한 물질로 형성되거나 단위 액정 렌즈(LU)의 전극(191, 192, 193, 194)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 제2 연결 라인(CL2)은 전극(191, 192, 193, 194)의 연장부일 수 있다. 즉, 전극(191, 192, 193, 194)의 단부가 렌즈 영역(LA)으로부터 연장되어 버스 라인(171, 172, 173, 174)과 전기적으로 연결될 수 있다.
각각의 버스 라인(171, 172, 173, 174)은 구동 회로(500a, 500b)로부터 서로 다른 레벨의 전압을 제공받을 수 있다. 단위 액정 렌즈(LU)의 전극(191, 192, 193, 194)은 일단이 버스 라인(171, 172, 173, 174)에 각각 전기적으로 연결되어 서로 다른 레벨의 전압을 인가받을 수 있다. 한편, 단위 액정 렌즈(LU)의 전극(191, 192, 193, 194)의 타단은 상기 전극(191, 192, 193, 194)의 일단이 연결되어 있는 버스 라인과 동일한 버스 라인에 연결될 수 있다. 이 경우 각각의 전극(191, 192, 193, 194)의 양단에는 동일한 전압이 제공되어 전압 강하를 감소시킬 수 있고, 이것은 액정 렌즈 패널이 대형인 경우에 특히 유효하다.
이제 도 8 및 도 9를 참조하면, 버스 라인층(170)은 절연층을 사이에 두고 복층으로 배열된 복수의 버스 라인을 포함한다. 예컨대, 버스 라인층(170)은 제1 버스 라인(171, 173), 그리고 제1 버스 라인 위에 형성되어 있는 제1 절연층(181) 위에 형성되어 있는 복수의 제2 버스 라인(172, 174)을 포함할 수 있다. 이와 같이 버스 라인층(170)을 복층으로 형성하면 이웃하는 버스 라인 간의 쇼트 방지를 위해 이들 사이에 간격을 둘 필요가 없게 된다. 따라서 버스 라인층(170)의 전체적인 폭을 줄일 수 있고, 그 결과 버스 라인층(170)에 의해 점유되는 주변 영역(PA)의 폭을 줄일 수 있다.
도시된 실시예에서, 제1 버스 라인(171, 173)은 제2 버스 라인(172, 174)보다 아래 쪽에 위치하므로 전자는 하층 버스 라인이라 하고 후자는 상층 버스 라인이라고 할 수 있다. 유사하게, 제1 전극(191, 193)은 제2 전극(192, 194)보다 아래 쪽에 위치하므로 전자를 하층 전극이라 하고 후자를 상층 전극이라고도 할 수 있다. 모두 복층으로 형성되어 있는 버스 라인과 전극 간의 보다 용이한 연결을 위해, 제1 버스 라인(171, 173)은 제1 전극(191, 193)과 연결될 수 있고, 제2 버스 라인(172, 174)은 제2 전극(192, 194)과 연결될 수 있다.
제1 버스 라인(171, 173)과 제2 버스 라인(172, 174)은 도 7에 도시된 바와 같이 중첩하지 않거나, 도 8에 도시된 바와 같이 중첩할 수 있다. 중첩하지 않는 경우, 평면도에서 볼 때 제1 버스 라인(171, 173)과 제2 버스 라인(172, 174) 사이에 간격이 실질적으로 존재하지 않을 수 있다. 중첩하는 경우, 중첩 폭(Wo)은 커패시턴스를 고려하여 버스 라인 폭의 약 1/3 이내일 수 있다. 예컨대, 버스 라인의 폭이 약 12 μm인 경우, 중첩 폭(Wo)은 약 4 μm 이하일 수 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 제2 기판(210)에 형성된 제2 전극층(290)에 공통 전압 같은 전압의 인가를 위한 전기적 연결을 위해, 주변 영역(PA)에는 전압원과 연결되어 있는 전압 전달선이 형성되고, 제2 전극층(290)은 주변 영역(PA)에서 전압 전달선과 쇼트 포인트(short point)를 통해 쇼트되어 있을 수 있다.
도 10 내지 도 16은 도 7에서 B-B' 선을 따라 취한 제1 기판측 단면 부분과 C-C' 선을 따라 취한 제1 기판측 단면 부분을 제조하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 7에서 B-B' 선(이하, "전극층 측"이라고 함)은 단위 액정 렌즈(LU)에서 제1 전극층(190)의 전극(191, 192, 193, 194) 부분을 보여주기 위한 것이고, C-C' 선(이하 "버스 라인층 측"이라고 함)은 상기 전극(191, 192, 193, 194)의 연장부가 접촉 구멍을 통해 버스 라인층(170)의 버스 라인(171, 172, 173, 174)과 전기적으로 연결되는 부분을 보여주기 위한 것이다. 이전과 마찬가지로, 도면의 복잡화를 피하기 위해 버스 라인과 전극을 각각 4개씩만 도시하면서 설명할지라도, 하나의 단위 액정 렌즈는 수십 내지 수백 개의 전극을 포함할 수 있고, 버스 라인의 개수는 하나의 단위 액정 렌즈에 포함된 전극의 개수에 실질적으로 상응할 수 있다.
도 10을 참조하면, 우선 제1 기판(110)에 제1 버스 라인(171, 173)을 소정 간격으로 형성하는 단계가 수행된다. 제1 버스 라인(171, 173)은 티타늄, 구리, 몰리브덴, 알루미늄, 텅스텐, 크롬, 또는 이의 합금 등의 금속을 스퍼터링 등의 방법으로 단일막 또는 이중막으로 적층한 후 포토피소그래피 공정과 식각 공정에 의해 패터닝 함으로써 형성될 수 있다. 제1 버스 라인(171, 173)을 위해 금속 물질 외에도 도전성 폴리머를 포함한 다양한 도전성 물질이 사용될 수도 있다. 제1 버스 라인(171, 173)은 또한 ITO, IZO, ZnO 같은 투명 도전성 물질로도 형성될 수 있다. 제1 버스 라인(171, 173)은 동일한 폭으로 형성될 수 있고, 이웃하는 제1 버스 라인(171, 173) 사이의 간격은 제1 버스 라인의 폭과 실질적으로 동일하거나 그보다 좁을 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 절연층(181)을 형성하는 단계가 수행된다. 제1 절연층(181)은 버스 라인층 측에서는 제1 기판(110)과 제1 버스 라인(171, 173) 위에 형성되지만, 전극층 측에서는 단지 제1 기판(110) 위에 형성된다. 제1 절연층(181)은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), APCVD(atmospheric pressure chemical vapor deposition), LPCVD(low pressure chemical vapor deposition) 등의 증착 방법으로 SiOx, SiNx 등을 단층 또는 복층으로 증착하여 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1 절연층(181) 위에 제2 버스 라인(172, 174)을 소정 간격으로 형성하는 단계가 수행된다. 제2 버스 라인(172, 174)은 제1 버스 라인(171, 173) 사이에 위치하도록 형성되고, 제1 버스 라인(171, 173)과 일부 중첩하거나 중첩하지 않을 수 있다. 제2 버스 라인(172, 174)은 도전막을 적층하고 패터닝하여 형성될 수 있다. 제2 버스 라인(172, 174)은 제1 버스 라인(171, 173)과 동일한 전기적 특성을 가질 수 있도록 제1 버스 라인(171, 173)과 동일한 물질과 동일한 구조(폭, 두께 등)로 형성될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제2 절연층(182)을 적층한 후 패터닝하여 제1 접촉 구멍(81, 83)을 통해 제1 버스 라인(171, 173)의 일부를 노출시키는 단계가 수행된다. 제2 절연층(182)은 제1 절연층(181)과 관련하여 예시한 재료와 방법으로 형성될 수 있다. 전극층 측은 제1 기판(110) 위에 제1 및 제2 절연층(181, 182)만이 순차적으로 적층되어 있는 상태이다.
도 14를 참조하면, 제1 전극(191, 193) 및 제1 전극의 연장부(191', 193')를 형성하는 단계가 수행된다. 제1 전극(191, 193) 및 이의 연장부(191', 193')은 ITO, IZO 같은 투명 도전성 물질을 적층한 후 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 전극(191)의 연장부(191')는 접촉 구멍(81)을 통해 버스 라인(171)과 전기적으로 연결되고, 전극(193)의 연장부(193')는 접촉 구멍(83)을 통해 버스 라인(173)과 전기적으로 연결된다.
도 15를 참조하면, 제3 절연층(183)을 적층한 후 패터닝하여 제2 접촉 구멍(82, 84)을 통해 제2 버스 라인(172, 174)의 이루를 노출시키는 단계가 수행된다. 제3 절연층(183)은 제1 절연층(181)과 관련하여 예시한 재료와 방법으로 형성될 수 있다.
도 16을 참조하면, 제2 전극(192, 194) 및 제2 전극의 연장부(192', 194')를 형성하는 단계가 수행된다. 제2 전극(192, 194)은 제1 전극과 중첩하지 않거나 약간 중첩하도록 형성될 수 있다. 제2 전극(192, 194) 및 이의 연장부(192', 194')은 제1 전극(191, 193)과 동일한 물질을 적층한 후 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 전극(192)의 연장부(192')는 접촉 구멍(82)을 통해 버스 라인(172)과 전기적으로 연결되고, 전극(194)의 연장부(194')는 접촉 구멍(84)을 통해 버스 라인(174)과 전기적으로 연결된다.
그 후, 도시되지 않았지만, 제1 기판(110)을 제2 전극층(290)이 형성된 제2 기판(210)과 접합함으로써 액정 렌즈 패널이 완성될 수 있다. 액정층(3)은 제1 기판(110)과 제2 기판(210)의 접합 전에 어느 한 기판에 액정 물질을 적하하거나, 두 기판의 접합 후 액정 물질을 주입함으로써 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 제조 방법에 의할 경우, 단층의 버스 라인을 형성하는 경우보다 하나의 마스크가 추가될 수 있고, 제1 버스 라인과 제2 버스 라인 사이에 절연층을 증착하는 단계가 추가될 수 있지만, 버스 라인의 전체 폭을 상당히 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
3: 액정층 11, 12: 배향막
110: 210: 기판 170: 버스 라인층
171, 173: 제1 버스 라인 172, 174: 제2 버스 라인
181, 182, 183: 절연층 190: 제1 전극층
191, 193: 제1 전극 192, 194: 제2 전극
191', 192', 193', 194': 전극의 연장부
290: 제2 전극층 300: 표시 패널
400: 액정 렌즈 패널 500a, 500b: 구동 회로
81, 82, 83, 84: 접촉 구멍 CL1, CL2: 연결 라인

Claims (18)

  1. 복수의 단위 액정 렌즈가 배치되어 있는 렌즈 영역; 및
    상기 렌즈 영역을 둘러싸는 주변 영역;을 포함하며,
    상기 주변 영역에는 상기 단위 액정 렌즈의 복수의 전극에 신호를 전달하기 위한 복수의 버스 라인이 배치되어 있고,
    상기 복수의 버스 라인은 절연층을 사이에 두고 복층으로 배열되어 있는 복수의 하층 버스 라인과 복수의 상층 버스 라인을 포함하고, 각각의 상층 버스 라인은 각각의 하층 버스 라인 사이에 위치하는 액정 렌즈 패널.
  2. 제1항에서,
    이웃하는 버스 라인들 사이의 간격이 실질적으로 존재하지 않는 액정 렌즈 패널.
  3. 제2항에서,
    이웃하는 버스 라인들이 중첩하는 액정 렌즈 패널.
  4. 제3항에서,
    상기 중첩의 폭이 약 4 μm 이하인 액정 렌즈 패널.
  5. 제1항에서,
    상기 복수의 버스 라인은 동일한 폭을 가진 액정 렌즈 패널.
  6. 제5항에서,
    각 층의 버스 라인 사이의 간격이 버스 라인의 폭과 실질적으로 동일하거나 그보다 좁은 액정 렌즈 패널.
  7. 제1항에서,
    상기 단위 액정 렌즈는 절연층을 사이에 두고 복층으로 배열되어 있는 복수의 하층 전극과 복수의 상층 전극을 포함하는 복수의 전극을 포함하고, 상기 복수의 하층 버스 라인은 상기 복수의 하층 전극과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 복수의 상층 버스 라인은 상기 복수의 상층 전극과 전기적으로 연결되어 있는 액정 렌즈 패널.
  8. 제7항에서,
    상기 복수의 버스 라인은 상기 복수의 전극의 연장부를 통해 상기 복수의 전극과 전기적으로 연결되어 있는 액정 렌즈 패널.
  9. 제7항에서,
    상기 버스 라인의 개수는 상기 전극의 개수와 실질적으로 동일한 액정 렌즈 패널.
  10. 제1항에서,
    상기 복수의 버스 라인은 상기 렌즈 영역의 적어도 일부를 둘러싸도록 연장되어 있는 액정 렌즈 패널.
  11. 제1항에서,
    상기 주변 영역에는 적어도 하나의 구동 회로가 배치되어 있고, 각각의 버스 라인은 상기 구동 회로로부터 서로 다른 레벨의 전압을 제공받는 액정 렌즈 패널.
  12. 기판 위에 복수의 제1 버스 라인을 형성하는 단계;
    제1 절연층을 형성하는 단계;
    복수의 제2 버스 라인을 형성하는 단계;
    제2 절연층을 형성한 후, 상기 복수의 제1 버스 라인 각각의 일부를 노출시키는 복수의 제1 접촉 구멍을 형성하는 단계;
    복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제1 버스 라인과 연결되는 상기 복수의 제1 전극의 연장부를 형성하는 단계;
    제3 절연층을 형성한 후, 상기 복수의 제2 버스 라인 각각의 일부를 노출시키는 복수의 제2 접촉 구멍을 형성하는 단계; 및
    복수의 제2 전극 및 상기 복수의 제2 버스 라인과 연결되는 상기 복수의 제2 전극의 연장부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 복수의 제1 버스 라인은 동일한 폭으로 형성되는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    이웃하는 제1 버스 라인 사이의 간격이 제1 버스 라인의 폭과 실질적으로 동일하거나 그보다 좁게 형성되는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 제2 버스 라인은 상기 제1 버스 라인과 중첩하지 않거나 최소한으로 중첩하도록 상기 제1 버스 라인 사이에 형성되는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  16. 제12항에서,
    상기 제1 및 제2 버스 라인은 금속막을 증착한 후 패터닝하여 형성되는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  17. 제12항에서,
    상기 제1 및 제2 전극 및 이의 연장부는 투명 도전 물질을 증착한 후 패터닝하여 형성되는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  18. 제12항에서,
    상기 제2 버스 라인은 상기 제1 버스 라인과 동일한 물질과 동일한 구조로 형성되는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
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