KR20150081102A - 액정 렌즈 패널 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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KR20150081102A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널은 하부 기판, 상기 하부 기판 상부에 위치하는 복수의 하부 렌즈 전극, 상기 하부 기판과 대응되어 위치하는 상부 기판, 상기 상부 기판의 하부에 위치하는 상부 렌즈 전극, 상기 하부 렌즈 전극 및 상기 상부 렌즈 전극 위에 각각 위치하는 배향막, 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 존재하며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하며, 상기 복수의 하부 렌즈 전극은 복수의 하부 렌즈 전극 그룹으로 나뉘어 지고, 하나의 상기 하부 렌즈 전극 그룹에서 각 상기 하부 렌즈 전극의 폭이 상기 하부 렌즈 전극 그룹의 경계에서 중앙으로 갈수록 폭이 넓어지며, 상기 하부 렌즈 전극 그룹은 하나의 액정 렌즈에 대응하고, 상기 배향막은 상기 하나의 액정 렌즈의 정 가운데에 위치한 가장 폭이 넓은 상기 하부 렌즈 전극의 중앙을 기준으로 하여 제1 영역과 제2 영역으로 구분되며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 속하는 상기 액정 분자가 서로 다른 각도로 배향되어 있다. 본 발명에 따른 액정 렌즈 패널 및 표시 장치는, 액정 렌즈의 좌우가 각각 서로 반대되는 선경사를 갖도록 배향함으로써, 좌우 프리즘간의 비대칭을 최소화 하고, 액정 렌즈의 회절 효율을 극대화 하였다. 따라서, 본 액정 렌즈 패널이 적용한 표시 장치는 입체 영상을 표시하는 경우 혼선이 최소화된다.

Description

액정 렌즈 패널 및 이를 포함하는 표시 장치{LIQUID CRYSTAL LENS AND PANEL AND DISPLAY DEVICE INCLUDING LIQUID CRYSTAL LENS PANEL}
본 발명은 액정 렌즈 패널 및 이를 포함하는 표시 장치에 대한 것이다.
일반적으로, 표시 장치는 2차원 평면 영상을 표시한다. 최근 게임, 영화 등과 같은 분야에서 3차원 입체 영상에 대한 수요가 증가함에 따라, 상기 표시 장치를 이용하여 3차원 입체 영상을 표시하고 있다.
입체 영상 표시 장치는 양안 시차(Binocular disparity)를 가지는 좌안 영상과 우안 영상을 관찰자의 좌안과 우안 각각에 분리하여 보여준다. 관찰자는 양안을 통해 좌안 영상과 우안 영상을 보게 되고, 뇌에서 이 영상들을 융합하여 입체감을 시인하게 된다.
상기 입체 영상을 만들기 위하여 입체 안경을 이용하여 좌안 화상과 우안 화상을 분리하는 선편광 방식 입체 표시 장치가 사용되었지만, 시청자가 안경을 착용해야 한다는 불편함이 있었다.
상기 불편함을 해소하기 위하여 최근에는 상기 안경을 착용하지 않는 방식들이 제안되고 있다. 상기 안경을 착용하지 않는 방식은 방향별 영상을 분리하는 소자에 따라 렌티큘라(Lenticular) 방식, 패럴렉스(Parallax) 방식, 인티그럴 포토그래피(Integral Photography) 방식, 홀로그래피(Holography) 방식 등으로 구분되며, 최근에는 렌티큘라 방식의 입체 영상 표시 장치에 관심이 집중되고 있다.
상기 렌티큘라 방식에 사용되는 렌즈는 볼록 렌즈 및 프레넬(Fresnel) 렌즈가 사용될 수 있다. 상기 프레넬 렌즈는 상기 볼록 렌즈 보다 얇은 두께를 가진다. 상기 프레넬 렌즈는 표면에 복수의 원호들을 갖는다. 상기 프레넬 렌즈는 상기 원호들에서 광을 굴절시킨다.
최근, 전기장으로 액정의 방향자 분포를 제어하여 렌즈를 구현하는 액정 렌즈들이 제조되고 있다. 상기 액정 렌즈들은 상판, 하판 및 상기 상판 및 하판 사이의 두꺼운 액정층을 포함한다. 상기 액정 렌즈는 복수의 전극으로 이루어져 있으며, 각각의 전극에 상이한 전압을 공급하여 액정의 방향자 분포를 제어한다.
이때 액정 렌즈의 액정층이 일정 선경사를 가지게 하기 위하여, 액정 렌즈의 상판 및 하판에 존재하는 배향막은 특정 배향각을 갖도록 처리된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 렌즈의 좌우 영역이 서로 반대되는 배향각을 가지도록 배향함으로써, 액정 렌즈 좌우 프리즘간의 비대칭을 저감하고 프리즘의 회절효율을 극대화하여, 입체 영상 표시시의 혼선을 최소화한 액정 렌즈 패널 및 이를 적용한 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈 패널은 하부 기판, 상기 하부 기판 상부에 위치하는 복수의 하부 렌즈 전극, 상기 하부 기판과 대응되어 위치하는 상부 기판, 상기 상부 기판의 하부에 위치하는 상부 렌즈 전극, 상기 하부 렌즈 전극 및 상기 상부 렌즈 전극 위에 각각 위치하는 배향막, 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 존재하며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하며, 상기 복수의 하부 렌즈 전극은 복수의 하부 렌즈 전극 그룹으로 나뉘어 지고, 하나의 상기 하부 렌즈 전극 그룹에서 각 상기 하부 렌즈 전극의 폭이 상기 하부 렌즈 전극 그룹의 경계에서 중앙으로 갈수록 폭이 넓어지며, 상기 하부 렌즈 전극 그룹은 하나의 액정 렌즈에 대응하고, 상기 배향막은 상기 하나의 액정 렌즈의 정 가운데에 위치한 가장 폭이 넓은 상기 하부 렌즈 전극의 중앙을 기준으로 하여 제1 영역과 제2 영역으로 구분되며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 속하는 상기 액정 분자가 서로 다른 각도로 배향되어 있다.
상기 배향막의 상기 제1 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도와 상기 제2 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도의 부호가 반대이며, 그 절대값의 차이가 0도 내지 2도일 수 있다.
상기 배향막의 상기 제1 영역 에 속하는 액정 분자의 배향각도와 상기 제2 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도의 부호가 반대이며, 절대값이 동일할 수 있다.
상기 배향 각도의 절대값은 2도 내지 10도 일 수 있다.
상기 배향막의 제1 영역 및 제2 영역의 배향 각도는 상기 각 영역에서 가해지는 전기장의 방향과 반대일 수 있다.
상기 액정 렌즈의 상기 복수의 하부 렌즈 전극 중, 가장 중앙에 위치하는 상기 렌즈 전극 상부에 위치하는 배향막에 속하는 액정 분자는 특정 각도로 배향되지 않을 수 있다.
상기 배향막은 마스크를 이용하여 상기 액정 렌즈의 제1 영역 및 제2 영역을 번갈아 노광하여 형성할 수 있다.
상기 액정 렌즈의 제1 영역과 제2 영역의 In plane 영역의 면적이 동일할 수 있다.
상기 액정 렌즈의 제1 영역의 회절 효율과 제2 영역의 회절 효율의 차이가 10% 미만일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 패널 하부 기판, 상기 하부 기판 상부에 위치하는 복수의 하부 렌즈 전극, 상기 하부 기판과 대응되어 위치하는 상부 기판, 상기 상부 기판의 하부에 위치하는 상부 렌즈 전극, 상기 하부 렌즈 전극 및 상기 상부 렌즈 전극 위에 각각 위치하는 배향막, 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 존재하며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하며, 상기 복수의 하부 렌즈 전극은 복수의 하부 렌즈 전극 그룹으로 나뉘어 지고, 하나의 상기 하부 렌즈 전극 그룹에서 각 상기 하부 렌즈 전극의 폭이 상기 하부 렌즈 전극 그룹의 경계에서 중앙으로 갈수록 폭이 넓어지며, 상기 하부 렌즈 전극 그룹은 하나의 액정 렌즈에 대응하고, 상기 하나의 액정 렌즈는 복수의 영역으로 구분되어 있으며, 상기 배향막은 액정 렌즈를 구성하는 상기 복수의 영역마다 평균 액정 분자 배열 방향이 다를 수 있다.
상기 액정 렌즈의 복수의 영역은 상기 하부 렌즈 전극에 가해지는 전압의 동일 위상이 반복되는 단위를 하나의 영역으로 하여 구분될 수 있다.
상기 배향막은 상기 복수의 영역을 구성하는 각각의 개별 영역과 동일한 패턴이 형성된 복수개의 마스크를 이용하여, 각 영역을 차례로 노광하여 형성할 수 있다.
상기 배향막은 하나의 패턴이 형성된 단일 마스크를 이용하여, 단일 마스크의 위치를 이동시키면서 순차적으로 노광하여 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 상기 표시 패널 상부에 위치하는 액정 렌즈 패널을 포함하며, 상기 액정 렌즈 패널은 하부 기판, 상기 하부 기판 상부에 위치하는 복수의 하부 렌즈 전극, 상기 하부 기판과 대응되어 위치하는 상부 기판, 상기 상부 기판의 하부에 위치하는 상부 렌즈 전극, 상기 하부 렌즈 전극 및 상기 상부 렌즈 전극 위에 각각 위치하는 배향막, 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 존재하며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하며, 상기 복수의 하부 렌즈 전극은 복수의 하부 렌즈 전극 그룹으로 나뉘어 지고, 하나의 상기 하부 렌즈 전극 그룹에서 각 상기 하부 렌즈 전극의 폭이 상기 하부 렌즈 전극 그룹의 경계에서 중앙으로 갈수록 폭이 넓어지며, 상기 하부 렌즈 전극 그룹은 하나의 액정 렌즈에 대응하고, 상기 배향막은 상기 하나의 액정 렌즈의 정 가운데에 위치한 가장 폭이 넓은 상기 하부 렌즈 전극의 중앙을 기준으로 하여 제1 영역과 제2 영역으로 구분되며 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 속하는 상기 액정 분자는 서로 다른 각도로 배향되어 있을 수 있다.
상기 배향막의 상기 제1 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도와 상기 제2 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도의 부호가 반대이며, 그 절대값의 차이가 0도 내지 2도일 수 있다.
상기 배향막의 상기 제1 영역에 속하는 액정 분자의 배향각도와 상기 제2 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도의 부호가 반대이며, 절대값이 동일할 수 있다.
상기 배향각도의 절대값은 2도 내지 10도일 수 있다.
상기 표시 패널은 액정 표시 패널(liquid crystal display panel, LCD panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel, EDP), 유기 발광 표시 패널(organic light-emitting display panel, OLED panel) 및 플라즈마 표시 패널(plasma display panel, PDP)로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
본 발명 다른 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 상기 표시 패널 상부의 액정 렌즈 패널을 포함하며, 상기 액정 렌즈 패널은 하부 기판, 상기 하부 기판 상부에 위치하는 복수의 하부 렌즈 전극, 상기 하부 기판과 대응되어 위치하는 상부 기판, 상기 상부 기판의 하면에 위치하는 상부 렌즈 전극, 상기 하부 렌즈 전극 및 상기 상부 렌즈 전극 위에 각각 위치하는 배향막, 및 상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 존재하는 액정층을 포함하며, 상기 복수의 하부 렌즈 전극은 복수의 하부 렌즈 전극 그룹으로 나뉘어 지고, 하나의 상기 하부 렌즈 전극 그룹에서 각 상기 하부 렌즈 전극의 폭이 상기 하부 렌즈 전극 그룹의 경계에서 중앙으로 갈수록 폭이 넓어지며, 상기 하부 렌즈 전극 그룹은 하나의 액정 렌즈에 대응하고, 상기 하나의 액정 렌즈는 복수의 영역으로 구분되어 있으며, 상기 배향막은 상기 액정 렌즈를 구성하는 상기 복수의 영역마다 평균 액정 분자 배열 방향이 다른 액정 분자를 포함하며, 상기 복수의 영역은 상기 하부 렌즈 전극에 가해지는 전압의 동일 위상이 반복되는 단위를 하나의 영역으로 하여 구분될 수 있다.
상기 표시 패널은 액정 표시 패널(liquid crystal display panel, LCD panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel, EDP), 유기 발광 표시 패널(organic light-emitting display panel, OLED panel) 및 플라즈마 표시 패널(plasma display panel, PDP)로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 원리 및 단면을 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 배향막을 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 배향막 및 액정의 선경사를 도시한 것이다.
도 2c는 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 배향막 및 액정의 선경사를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 배향막을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명 한 실시예에 따른 액정 렌즈 배향막의 배향 각도 형성 방법을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명 비교예에 따른 액정 렌즈의 좌측 렌즈 영역의 전압, 투과율 및 액정을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명 비교예에 따른 액정 렌즈의 우측 렌즈 영역의 전압, 투과율 및 액정을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 배향막을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명 한 실시예에 따른 액정 렌즈 배향막의 제조방법을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 배향막의 제조방법을 도시한 것이다.
도 10a는 본 발명 비교예에 따른 우측 렌즈 영역의 영역의 전압, 투과율 및 액정을 도시한 것이고, 도 10b는 본 발명 일 실시에에 따른 우측 렌즈 영역의 전압, 투과율 및 액정을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈가 적용된 표시 장치를 도시한 것이다.
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.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈 및 이를 적용한 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
먼저 도 1 내지 4를 참고하여 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 원리 및 단면을 도시한 것이다. 도 1A는 일반 프레넬 렌즈의 구조를 도시한 것이고, 도 1B는 도 1A에서 점선으로 표시한 부분을 확대하여 도시한 것이다. 도 1B에 도시된 계단 모양의 직선은 ZONE PALTE 위상 분포를 도시한 것이다. 도 1C는 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈를 도시한 것이다,
도 1C에 도시된 바와 같이, 본 발명 액정 렌즈는 하부 기판 (100), 상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판(210) 및 상기 하부 기판 및 상부 기판 사이에 개재된 액정층(3)을 포함한다.
하부 기판은 상부에는 제1 절연층(181), 복수의 제1 렌즈 전극(301), 제2 절연층(182) 및 복수의 제2 렌즈 전극(302)이 형성되어 있다. 제1 렌즈 전극(301)과 제2 렌즈 전극(302) 사이에 상기 제2 절연층(182)이 배치되므로, 제1 전극들과 제2 전극들은 서로 다른 층에 형성되고, 서로 전기적으로 절연된다.
제1 렌즈 전극(301)및 제2 렌즈 전극(302)들은 투명 전도성 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 전극(301)및 제2 렌즈 전극(302)들은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide: IZO) 등을 포함할 수 있다.
제1 절연층(181) 및 제2 절연층(182)은 광을 투과시키는 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 절연층(181) 및 제2 절연층(182) 은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx) 등을 포함할 수 있다. 제1 절연층(181)은 하부 기판 상에 형성되고, 제1 절연층(181) 상에 제1 렌즈 전극(301)이 형성되고, 제1 렌즈 전극(301)이 형성된 제1 절연층(181) 상에 제2 절연층(182)이 형성되며, 제2 절연층(182) 상에 제2 렌즈 전극(302)이 형성된다.
상부 기판(210) 위에는 상부 렌즈 전극(310)이 형성되어 있다. 상부 렌즈 전극(310)은 투명 도전성 산화 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 렌즈 전극(310)은 인듐 주석 산화물(indi㎛ tin oxide ITO), 인듐 아연 산화물(indi㎛ zinc oxide IZO) 등을 포함할 수 있다. 상부 렌즈 전극(310) 은 제1 렌즈 전극(301)및 제2 렌즈 전극(302)과 함께 액정층의 액정 분자들을 재배열한다.
액정층(3)은 약 2㎛ 내지 5㎛의 두께를 가질 수 있다. 액정층(3)은 얇은 두께를 가지므로, 액정 분자의 배향에 따른 고속 전환이 가능하다. 액정층(3)은 제1 렌즈 전극(301)및 제2 렌즈 전극(302)들, 상부 렌즈 전극(310)에 의해 프레넬 렌즈의 굴절율을 갖도록 배향될 수 있다.
하부 기판의 제2 렌즈 전극(302) 상부에는 하부 배향막(11)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 상부 기판의 상부 렌즈 전극 상부에는 상부 배향막(21)이 형성되어 있다.
하부 배향막(11) 및 상부 배향막(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.
하부 배향막(11) 및 상부 배향막(21)은 일정 각도를 이루는 방향으로 러빙(rubbing)되어 있을 수 있다.
본 발명에서, 액정 렌즈의 하부 배향막(11) 및 상부 배향막(21)은 액정 렌즈의 중심을 기준으로 각 배향막의 제1 영역 및 제2 영역으로 구분되며, 양 영역이 서로 다른 각도로 배향되어 있다.
제1 영역은 액정 분자의 선경사 방향과 전기장에 의해 미는 힘이 서로 반대되고, 제2 영역은 액정 분자의 선경사 방향과 전기장에 의해 미는 힘의 방향이 일치한다.
이하에서는, 도면에 도시된 바와 같이 제1 영역을 왼쪽 영역으로, 제2 영역을 오른쪽 영역으로 지칭하여 설명하였다. 왼쪽 영역은 도면을 바라보고 액정 렌즈의 중심을 기준으로 하여 왼쪽에 위치하는 방향이고, 오른쪽 영역을 도면을 바라보고 액정 렌즈의 중심을 기준으로 하여 오른쪽 영역에 위치하는 방향이다. 상기 제1 영역 및 제2 영역의 왼쪽, 오른쪽 영역과의 대응은 임의적인 것으로, 실시예에 따라 변경될 수 있다.
이하에서는, 하부 배향막(11) 및 상부 배향막(21)을 통합하여 배향막으로 지칭하여 설명한다. 즉, 이하 배향막에 대한 설명은 하부 배향막 및 상부 배향막 모두를 포괄하는 것이다.
도 2A는 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 배향막을 도시한 것이다. 도 1B를 참고하면, 하나의 액정 렌즈는 동일한 ZONE PALTE 위상 분포가 반복되는 복수개의 단위 렌즈로 이루어져 있다. 즉, 동일한 ZONE PLATE 위상 분포가 반복되어 하나의 단위 렌즈를 구성한다.
도 2A를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 하나의 액정 렌즈의 중심을 기준으로 배향막의 좌우 영역에 포함된 액정 분자의 배향 각도가 상이하다. 이때, 부호는 각도의 기준선을 기준으로 오른쪽으로 회전된 경우 + 부호를, 각도의 기준선을 기준으로 왼쪽으로 회전된 경우 - 부호를 부여하였다.
도 2B는 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 배향막 및 액정의 선경사를 도시한 것이다. 도 2B를 참고하면, 좌측 영역의 배향막 및 우측 영역의 배향막에 의해 형성되는 액정의 선경사가, 절대값은 같으나 부호가 상이하다.
도 2B의 실시예에서 선경사의 각도의 기준 방향은 액정 렌즈 패널의 일변과 평행한 방향이다. 하지만, 실시에에 따라서는 액정 렌즈의 연장 방향을 기준으로 선경사를 고려할 수 있다. 또한, 도 2B에서는 좌측 액정 렌즈내의 액정 분자는 기준 방향에 대하여 우측 방향으로 배열하고, 우측 액정 렌즈내의 액정 분자는 기준 방향에 대하여 좌측 방향으로 배열하고 있다. 그 결과 액정 렌즈의 중앙으로 액정 분자의 머리부분이 향하도록 배열된다. 하지만, 실시예에 따라서는 우측 액정 렌즈내의 액정 분자는 기준 방향에 대하여 우측 방향으로 배열하고, 좌측 액정 렌즈내의 액정 분자는 기준 방향에 대하여 좌측 방향으로 배열할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 하나의 액정 렌즈의 중앙을 중심으로 하여 왼쪽 영역(L1) 및 오른쪽 영역(R1)의 배향막의 선경사각은 0을 기준으로 서로 대칭이다. 즉, 배향막의 왼쪽 영역 및 오른쪽 영역의 배향 각도에 의해 형성되는 액정 분자의 선경사각은 절대값은 같으나 부호가 상이하다.
본 발명의 일 실시예에서, 액정 분자의 배향 각도(=선경사각)는 2도 내지 10도일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 액정 분자의 배향 각도는 3도 내지 7도일 수 있다. 그러나 양 쪽 영역의 배향 각도의 절대값은 동일하다. 즉, 액정 렌즈의 중심을 기준으로 왼쪽 영역의 배향 각도가 5도인 경우, 오른쪽 영역의 배향 각도는 -5도다. 반대로, 오른쪽 영역의 배향 각도가 -5도인 경우, 왼쪽 영역의 배향 각도는 5도다.
도 2C는 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 배향막 및 액정의 선경사를 도시한 것이다. 도 2C를 참고하면, 좌측 영역의 배향막 및 우측 영역의 배향막에 의해 형성되는 액정 분자의 선경사가, 부호는 반대이며, 절대값이 0도 내지 2도 차이날 수 있다.
즉, 제1 영역과 제2 영역의 액정의 배향막의 선경사의 부호는 서로 반대이지만, 절대값은 일치하지 않을 수 있다. 실시예에 따라, 제1 영역의 절대값이 더 클 수 있으며, 또는 제2 영역의 절대값이 더 클 수 도 있다. 상기 절대값의 차이는 0도 내지 2도일 수 있다.
이는 액정 렌즈 전극이 수직이 아니라 일정 기울기를 갖도록 형성된 경우, 렌즈 전극에 형성된 기울기로 인해 제1 영역 및 제2 영역의 최적 배향각도가 달라질 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에서, 액정 렌즈를 구성하는 개별 단위 렌즈 중 가장 중심에 위치하는 중앙 단위 렌즈 상부의 배향막은 어떤 각도로도 배향되지 않을 수 있다. 도 3은, 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 배향막을 도시한 것이다. 도 3을 참고하면, 하나의 액정 렌즈의 가장 중앙에 위치하는 중앙 단위 렌즈에 대향하는 배향막은 특정 배향각도를 갖지 않는다. 즉, 상기 중앙 단위 렌즈 상부의 액정은 선경사각을 갖지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 중앙 단위 렌즈의 배향막은 특정 선경사각으로 배향되어 있지 않다. 따라서, 액정 렌즈의 왼쪽 영역 L2 및 오른쪽 영역 R2만 서로 반대의 부호를 갖는 동일한 절대값의 각도로 배향되어 있다.
배향 각도(=선경사각)는 2도 내지 10도일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 배향 각도는 3도 내지 7도일 수 있다. 그러나 양 쪽 영역의 배향 각도의 절대값은 동일하다. 즉, 액정 렌즈의 중심을 기준으로 왼쪽 영역의 배향 각도가 5도인 경우, 오른쪽 영역의 배향 각도는 -5도다. 반대로, 오른쪽 영역의 배향 각도가 -5도인 경우, 왼쪽 영역의 배향 각도는 5도다.
또는 액정 렌즈의 왼쪽 영역 L2 및 오른쪽 영역 R2가 서로 반대의 부호를 가지며, 절대값의 차이가 0도 내지 2도인 각도로 배향되어 있을 수 있다. 즉, 일례로 왼쪽 영역에 속하는 액정 분자의 배향각도가 5도인 경우, 오른쪽 영역에 속하는 액정 분자의 배향각도는 -7도일 수 있다.
배향막이 특정 배향각도를 갖도록 하는 방법은 배향물질의 성질들에 따라 러빙을 사용하는 기술, 경사진 이온 빔 또는 자외선(UV)를 사용하는 광 배향 기술, 및 전압인가 기술 등이 있다.
예를 들어, 러빙 방법에 의한 액정 분자들의 배향은 기판 상에 폴리이미드(polyimide) 층을 코팅하고, 그 폴리 이미드 층을 프리 베이크하고, 그 폴리이미드 층 내의 용제(solvent)를 제거하는 가열을 하고, 그 폴리이미드 층을 베이크하고 아세트화(acetylation)에 의해 폴리머 물질을 형성하는 배향막의 형성 후, 레이온(rayon)을 가지는 롤러의 회전 방향과 반대 방향으로 배향막이 형성된 기판을 이동하는 것에 의해 결정된다.
따라서 러빙 방법으로 배향 각도를 형성하는 경우, 하나의 액정 렌즈를 기준으로 좌우 영역의 배향막의 배향 각도를 다르게 형성하기 위하여, 좌우 영역의 롤러의 회전 방향 또는 기판의 이동 방향을 다르게 할 수 있다.
그러나, 러빙 방법 이외의 광배향 방법, 또는 전계인가 방법 또는 이들의 조합 방법이 배향막의 성질에 따라 사용될 수 있다.
예를 들어, 선경사 기능기(pretilt functional group)들이 결합된 유기-무기의 폴리실록산층의 배향막의 배향 방향은 경사진 UV 또는 이온 빔의 경사진 조사에 의해 이루어질 수 있다. 다른 예로서, 저분자 아조 색소 유도체의 배향막에 자외선을 비스듬하게 조사하는 것에 의해 배향막 내의 분자의 재배열을 일으킨다. 배향막의 가열로 인해 재배열된 분자가 안정화되고 액정 분자들이 일정한 방향으로 배열된다.
이와 같이 광배향 방법을 사용하여 배향 각도를 형성하는 경우, 하나의 액정 렌즈를 기준으로 좌우 영역을 구분하는 마스크를 이용하여 교대로 광을 조사하는 방법으로 좌우 영역의 배향 각도를 다르게 할 수 있다.
도 4는 본 발명 한 실시예에 따른 액정 렌즈 배향막의 배향 각도 형성 방법을 나타낸 것이다. 도 4를 참고하면, 액정 렌즈의 좌우를 구분하는 패턴을 가진 마스크(40)를 이용하여 하나의 액정 렌즈의 좌우 영역에 선택적으로 광을 조사한다. 마스크(40)를 이용하여 하나의 액정 렌즈에 부분적으로 광을 조사하여 배향시킴으로써, 액정 렌즈의 좌측 영역 및 우측 영역의 배향 각도를 상이하게 형성할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 액정 렌즈는 하나의 액정 렌즈의 중심을 기준으로 하여 좌우 영역의 배향 각도가 서로 반대이다. 좌우 영역의 배향 각도를 서로 반대로 형성함으로써, 액정 렌즈의 좌우 프레임간의 불균형을 해소할 수 있고, 좌우 프레임에서의 회절을 극대화 할 수 있다. 회절 효율이 극대화됨에 따라 액정 렌즈를 이용하여 입체 영상을 표시하는 경우 시점간의 혼선을 최소화할 수 있다.
그러면 본 발명의 액정 렌즈의 효과에 대하여 도 5, 도 6 및 도 10을 참고로 하여 설명한다.
도 5는 본 발명 비교예에 따른 액정 렌즈의 좌측 렌즈 영역의 전압, 투과율 및 액정을 도시한 것이다. 도 6은 본 발명 비교예에 따른 액정 렌즈의 우측 렌즈 영역의 전압, 투과율 및 액정을 도시한 것이다.
도 5를 참고하면, 하나의 액정 렌즈는 복수개의 개별 단위 렌즈로 이루어져 있고, 개별 단위 렌즈에는 복수의 프레임이 형성되어 있다. 도 5의 하단은 하나의 개별 단위 렌즈를 구성하는 개별 프레임에서의 전기장, 투과율, 액정 배향등을 도시한 것이다.
도 5를 참고하면, 하부 기판위에 존재하는 복수의 개별 렌즈 전극(하늘색) 및 상부 공통 전극(노란색)에 가해지는 전압에 의해 전기장(E-field)이 형성된다. 상기 전기장은 액정을 목적하는 방향으로 회전시키고. 상기 회전된 액정을 빛을 굴절시켜 프리즘과 같은 역할을 수행한다.
도 5에서 프레넬 렌즈처럼 거동하기 위한 이상적인 위상(Ideal phase)을 검은색으로, 실제 인가되는 전압에 의해 형성되는 실제 위상(real phase)을 하늘색으로 나타내었다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이상적인 위상과 실제 위상은 정확히 일치하지는 않으며 특히 하나의 프레임의 가장자리, 즉 In plane 영역에서의 차이가 제일 크게 나타난다.
In plane 영역이란, 인접하는 프레임 존 사이에 형성되는 영역으로 도 5에 도시된 바와 같이 계단식으로 변하는 액정 렌즈의 위상의 경계이다. 즉, 액정 렌즈의 위상이 달라지는 경계 영역이 In plane이다. In plane 영역에서는 이상적인 위상과 실제 위상의 차이가 가장 크며, 원하는 방향대로 액정이 배향되지 않기 때문에 액정 렌즈의 회절 효율을 감소시키는 원인이 된다. 즉, In plane 영역의 면적이 넓을수록, 빛이 원하는 방향으로 회절되지 않는 영역이 넓어지고 회절 효율이 감소된다.
In plane 영역에서는 미리 적용된 선경사(pretilt)에 의해 액정 분자가 버티는 힘과 전기장에 의해 미는 힘이 균형을 이루며, 액정이 안정상(stable state)를 형성한다.
통상 액정 렌즈의 배향막은 액정 분자가 3도 내지 5도의 선경사를 가지도록 배향되어 있다. 따라서, 액정 렌즈의 좌측 영역(=제1 영역)에서는 액정 분자의 선경사 방향과 전기장에 의해 미는 힘이 서로 반대이다. 따라서, 두 힘의 균형에 의해 안정상이 형성된다.
그러나 액정 렌즈의 우측 영역(=제2 영역)에서는 액정 분자의 선경사 방향과 전기장에 의해 미는 힘의 방향이 일치하게 된다. 이는 하나의 액정 렌즈에서 액정 분자의 선경사 방향은 전체적으로 동일한 반면, 전기장에 의한 미는 힘의 방향은 액정 렌즈의 중심을 기준으로 하여 좌우에서 반대로 형성되기 때문이다.
도 6은 본 발명 비교예에 따른 액정 렌즈의 우측 렌즈 영역의 전압, 투과율 및 액정을 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, 좌측 렌즈 영역에 비하여 In plane 영역의 면적이 더 넓게 나타나며, 이상적인 위상(Ideal phase)과 실제 위상(real phase)의 차이도 크게 나타난다.
이는 우측 렌즈 영역에서의 액정 분자의 선경사 방향과 전기장의 방향이 동일하기 때문에 액정 분자에 가해지는 힘이 균형을 이루지 못하고, 액정이 안정상을 형성하지 못하기 때문이다.
따라서 우측 렌즈 영역에서의 In plane 면적이 넓기 때문에, 좌측 렌즈 영역에 비하여 우측 렌즈 영역에서의 회절 효율이 감소하게 되고, 좌우 프리즘의 불균형을 초래한다.
그러나 본 발명의 액정 렌즈는 하나의 액정 렌즈를 기준으로 좌우 영역의 배향각도를 다르게 조절하여, 액정 분자의 선경사가 서로 반대되게 함으로써, 좌우 프리즘의 불균형 문제를 해결하였다.
즉 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 렌즈는 좌우 영역의 선경사 방향이 반대이다. 따라서 액정 렌즈의 좌측 영역에는 액정 분자의 선경사 방향과 전기장에 미는 힘이 서로 반대라서, 액정 분자가 안정상을 이루며 In plane 영역을 최소화한다. 또한, 액정 렌즈의 우측 영역에서는 좌측 영역에서의 선경사 방향과 반대 방향으로 액정 분자가 선경사 되어, 액정 분자의 선경사 방향과 전기장에 의해 미는 힘이 서로 균형을 이루면서 In plane 영역을 최소화한다. 따라서 액정 렌즈의 좌우 In plane의 면적이 유사하여 좌우 프리즘의 균형을 확보하는 동시에, In plane 면적이 최소화되어 액정 렌즈의 회절 효율을 증가시킨다.
도 10a는 본 발명 비교예에 따른 우측 렌즈 영역의 영역의 전압, 투과율 및 액정을 도시한 것이다. 도 10b는 본 발명 일 실시에에 따른 우측 렌즈 영역의 전압, 투과율 및 액정을 도시한 것이다.
도 10a를 참고하면, 액정 렌즈의 배향막이 모두 일방향으로 배향되어 액정 분자가 전체적으로 동일한 선경사를 갖는 비교예는, 이상적인 위상(파란색) 및 실제 위상(검은색)의 차이가 크다.
그러나 도 10b를 참고하면, 액정 렌즈의 배향막이 좌우 반대 방향으로 배향되어 있는 본 발명 실시예에 따른 액정 렌즈는 이상적인 위상(파란색)과 실제 위상(검은색)의 차이가 현저하게 감소하였다. 따라서, In plane 영역을 최소화 할 수 있고, 우측 렌즈 영역에서의 회절 효율이 개선됨에 따라 전체 액정 렌즈의 회절 효율 역시 극대화 된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈의 회절 효율을 실험한 일 실험예에 따르면, 액정 렌즈의 좌우 영역을 모두 같은 선경사각을 갖도록 배향시킨 경우에 비하여 본 발명의 실시예와 같이 액정 렌즈의 좌우 영역을 반대되는 선경사각을 갖도록 배향시킨 경우의 비대칭성 및 회절 효율이 현저히 개선되었다.
구체적으로, 본 발명 비교예에 따라 액정 렌즈의 좌우 영역을 모두 5도의 선경사각을 갖도록 배향한 경우 왼쪽 렌즈 영역의 회절 효율은 90.8%였으나, 오른쪽 렌즈 영역의 회절 효율은 75.6%로 나타났다. 따라서 15.2%의 비대칭성을 보였다.
그러나 본 발명의 일 실시예와 같이 왼쪽 렌즈 영역을 5도의 선경사각으로, 오른쪽 렌즈 영역을 -5도의 선경사각으로 배향한 경우, 왼쪽 렌즈 영역의 회절 효율은 90.8%로 동일하였으나 오른쪽 렌즈 영역의 회절 효율은 89.5%로 현저히 개선되었다. 따라서, 양쪽 프리즘의 비대칭성은 1.2%로, 비교예의 15.2%에 비하여 현저히 감소함을 확인할 수 있었다.
그러면 도 7 내지 9를 참고하여 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 렌즈에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 렌즈의 배향막을 도시한 것이다. 도 8은 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 배향막의 일 제조방법을, 도 9는 본 발명 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 배향막의 다른 제조방법을 도시한 것이다.
도 7을 참고하면, 본 발명 일 실시예에 따른 액정 렌즈는 개별 단위 렌즈 에 대향하는 배향막의 영역이 각각 다른 각도로 배향되어 있다. 즉, 도 7에서 L1, L2, C1, R1, R2 영역의 배향 각도는 각각 상이하다.
각 영역의 배향 각도는 각 개별 단위 렌즈를 구성하는 전극수와 폭을 반영하여, 각 영역의 회절효율이 최대가 되는 선경사각을 계산하여 결정할 수 있다. 개별 영역별로 배향 각도는 상이할 수 있으나, 렌즈의 좌우 영역 즉 L1, L2, L3… 영역과 R1, R2, R3… 영역의 배향 각도는 그 부호가 반대이다. 그러나 대칭적인 각 좌우 영역의 배향 각도의 절대값이 일치해야 하는 것은 아니다. 개별 단위 렌즈의 전극 수 및 전극 폭, 전압 크기를 고려하여 계산되는 배향 각도는 서로 대칭적인 좌우 렌즈에서 다를 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 하나의 액정 렌즈의 복수의 영역별로 평균 액정 분자의 배열방향이 서로 다르다. 본 발명에서 사용하는 용어 평균 액정 분자 배열 방향이란, 각 영역에 포함된 액정 분자의 배열 방향의 평균을 의미한다. 즉, 일 영역에서 배향된 액정 분자의 배열 방향의 평균을 평균 액정 분자 배열 방향이라고 칭하며, 본 발명에서는 배향 각도라는 표현과 혼용하여 사용하였다.
배향막이 특정 배향각도를 갖도록 하는 방법은 상술한 바와 동일하다. 즉, 배향물질의 성질들에 따라 러빙을 사용하는 기술, 경사진 이온 빔 또는 자외선(UV)를 사용하는 광 배향 기술, 및 전압인가 기술 등을 사용할 수 있다. 유사한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 8은 각 개별 렌즈 영역에 대응하는 패턴을 갖는 마스크(40,41)를 이용하여 배향막을 영역별로 다른 각도로 광배향하는 방법을 도시한 것이다.
도 8을 참고하면, 각각 다른 각도를 갖는 개별 영역에 대응하는 패턴을 갖는 복수개의 마스크가 존재한다. 즉 제1 마스크(40)는 액정 렌즈의 L1 영역에 대응하고, 제2 마스크(41)는 액정 렌즈의 L2 영역에 대응한다. 따라서 마스크는 액정 렌즈의 개별 단위 전극의 수와 동일한 수로 존재하여야 한다. 하나의 영역에 대응하는 마스크를 정렬하고, 노광하고, 이어서 다른 영역에 대응하는 마스크를 정렬하고 노광하는 공정의 반복을 통해 각 영역별로 상이한 배향 각도로 배향할 수 있다.
도 9는 하나의 패턴을 갖는 마스크(40)를 이용하여, 상기 마스크를 이동시키면서 영역별로 다른 각도로 배향막을 광배향하는 방법을 도시한 것이다.
도 9를 참고하면, 일정 간격으로 동일 패턴이 형성된 마스크(40)가 액정 렌즈 배향막 위에 정렬된다. 도 9를 예시적으로 설명하면, 첫 번째 정렬 위치에서는 R1 및 R2를 제외한 영역, 즉 L1, L2 및 C1이 노광된다.
그 후 마스크의 위치를 옆으로 이동하면, L1 및 R2를 제외한 영역, 즉 L2, C1, 및 R1이 노광된다. 이와 같이 마스크의 위치를 변형시키면서 차례로 노광하면, 각 영역별로 노광량을 적절히 조절할 수 있다. 각 영역마다 각각 마스크 위치에 따라 노광된 광의 에너지 벡터의 합이 달라지고 이를 통해 각 영역의 배향 각도를 조절할 수 있다. 이와 같이 하나의 마스크를 이용하여, 위치를 달리한 누적적인 노광을 통해 각 영역의 배향 각도를 조절한다..
그러면, 도 11을 참고하여 본 발명의 액정 렌즈가 적용된 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 액정 렌즈가 적용한 표시 장치를 도시한 것이다. 도 11은 표시 패널(70), 표시 패널 위에 위치하는 액정 렌즈 (50)를 포함한다. 표시 패널(70)로는 액정 표시 패널(liquid crystal display panel, LCD panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel, EDP), 유기 발광 표시 패널(organic light-emitting display panel, OLED panel) 및 플라즈마 표시 패널(plasma display panel, PDP) 등의 다양한 표시 패널이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 표시 패널(70)로 상기 액정 표시 패널(LCD)을 예로서 설명한다.
표시 패널은 서로 마주보는 제1 기판(11) 및 제2 기판(21), 상기 기판 사이에 위치하는 액정층(3)을 포함한다. 제1 기판과 제2 기판에 형성된 전극에 가해지는 전위에 따라 액정 분자들이 배항하며, 영상을 표시하게 된다.
제1 기판은 다수의 화소 영역을 구비한다. 각 화소 영역에는 제 1 방향으로 연장된 게이트선(미도시), 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장되어 게이트선과 절연되게 교차하는 데이터선(미도시) 및 화소 전극(미도시)을 구비한다. 또한, 각 화소에는 상기 게이트선 및 데이터선에 전기적으로 연결되며, 화소 전극에 대응하여 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터(미도시)가 구비된다. 박막 트랜지스터는 대응하는 화소 전극 측으로 제공되는 구동 신호를 제공한다. 또한, 제1 기판의 일측에는 드라이버 IC(미도시)가 구비될 수 있다. 드라이버 IC는 외부로부터 각종 신호를 입력받으며, 입력된 각종 제어 신호에 응답하여 상기 표시 패널(70)을 구동하는 구동 신호를 상기 박막 트랜지스터 측으로 출력한다.
제2 기판은 일면 상에 백라이트 유닛(미도시)에서 제공되는 광을 이용하여 소정의 색을 구현하는 RGB 컬러필터 및 상기 RGB 컬러필터 상에 형성되어 화소 전극과 대향하는 공통 전극(미도시)을 구비할 수 있다. 여기서 RGB 컬러필터는 박막 공정을 통하여 형성될 수 있다. 한편, 본 발명에서는 제2 기판에 컬러필터가 형성된 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 컬러필터는 제1 기판 상에 형성될 수도 있다. 또한, 제2 기판의 공통 전극이 제1 기판에 형성될 수도 있다.
액정층(3)은 화소 전극 및 공통 전극에 인가되는 전압에 의하여 특정 방향으로 배열됨으로써, 백라이트 유닛으로부터 제공되는 광의 투과도를 조절하여, 표시 패널(70)이 영상을 표시할 수 있도록 한다. 백라이트 유닛이 존재하지 않는 경우, 표시판 전면으로 입사되어 반사되는 빛의 투과도를 조절하여 영상을 표시한다.
표시 패널 상부에는 액정 렌즈가 위치한다. 액정 렌즈에 대한 내용은 상술한 바와 동일하다. 유사한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈에서, 9개의 화소가 2개의 액정 렌즈를 구성할 수 있다. 즉, 하나의 액정 렌즈 하부에 4.5개의 화소 전극이 위치할 수 있다. 이는 하나의 액정 렌즈의 가로 길이가 4.5개의 화소의 가로 길이의 합과 동일하다는 것을 의미한다. 적, 녹, 청의 화소가 차례로 배치된 구조에서, 적, 녹, 청 의 화소 3개를 하나의 화소 단위로 정의하는 경우, 2개의 액정 렌즈는 3개의 화소 단위에 대응할 수 있다.
액정 렌즈는 그 렌즈 촛점 거리를 확보하기 위해 표시 패널(70)과 이격된다. 이에 따라, 액정 렌즈(50)와 표시 패널(70) 사이에는 간격 유지 층(Gap Spacing Layer)이 위치한다.
간격 유지 층은 투명한 유리 또는 플라스틱으로 형성되는 간격 유지 판(60)이 될 수 있다.
간격 유지 판(60)의 하면은 표시 패널(70) 상에 광학 접착제(62)에 의해 고착되고, 그 상면은 액정 렌즈(50)의 하면에 광학 접착제(64)에 의해 고착된다. 광학 접착제들(62,64)의 굴절률은 표시 패널(70), 간격 유지 판(60) 및 액정 렌즈(30)의 굴절률들과 실질적으로 차이가 없도록, 상기 광학 접착제들(62,64)은 광학적으로 투명한 재질로 이루어진다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 하부 기판 210: 상부 기판
3: 액정층 181: 제1 절연층
182: 제2 절연층 301: 제1 렌즈 전극
302: 제2 렌즈 전극 310: 상부 렌즈 전극
40, 41: 마스크 11, 21: 배향막
50: 액정 렌즈 60: 간격 유지 판
62, 64: 광학 접착제 70: 표시 패널

Claims (20)

  1. 하부 기판,
    상기 하부 기판 상부에 위치하는 복수의 하부 렌즈 전극,
    상기 하부 기판과 대응되어 위치하는 상부 기판,
    상기 상부 기판의 하부에 위치하는 상부 렌즈 전극,
    상기 하부 렌즈 전극 및 상기 상부 렌즈 전극 위에 각각 위치하는 배향막, 및
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 존재하며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하며,
    상기 복수의 하부 렌즈 전극은 복수의 하부 렌즈 전극 그룹으로 나뉘어 지고,
    하나의 상기 하부 렌즈 전극 그룹에서 각 상기 하부 렌즈 전극의 폭이 상기 하부 렌즈 전극 그룹의 경계에서 중앙으로 갈수록 폭이 넓어지며,
    상기 하부 렌즈 전극 그룹은 하나의 액정 렌즈에 대응하고,
    상기 배향막은 상기 하나의 액정 렌즈의 정 가운데에 위치한 가장 폭이 넓은 상기 하부 렌즈 전극의 중앙을 기준으로 하여 제1 영역과 제2 영역으로 구분되며,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 속하는 상기 액정 분자가 서로 다른 각도로 배향되어 있는 액정 렌즈 패널.
  2. 제1항에서,
    상기 배향막의 상기 제1 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도와 상기 제2 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도의 부호가 반대이며, 그 절대값의 차이가 0도 내지 2도인 액정 렌즈 패널.
  3. 제2항에서,
    상기 배향막의 상기 제1 영역 에 속하는 액정 분자의 배향각도와 상기 제2 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도의 부호가 반대이며, 절대값이 동일한 액정 렌즈 패널.
  4. 제3항에서,
    상기 배향 각도의 절대값은 2도 내지 10도 인 액정 렌즈 패널.
  5. 제4항에서,
    상기 배향막의 제1 영역 및 제2 영역의 배향 각도는 상기 각 영역에서 가해지는 전기장의 방향과 반대인 액정 렌즈 패널.
  6. 제2항에서,
    상기 액정 렌즈의 상기 복수의 하부 렌즈 전극 중, 가장 중앙에 위치하는 상기 렌즈 전극 상부에 위치하는 배향막에 속하는 액정 분자는 특정 각도로 배향되지 않은 액정 렌즈 패널.
  7. 제2항에서,
    상기 배향막은 마스크를 이용하여 상기 액정 렌즈의 제1 영역 및 제2 영역을 번갈아 노광하여 형성한 액정 렌즈 패널.
  8. 제5항에서,
    상기 액정 렌즈의 제1 영역과 제2 영역의 In plane 영역의 면적이 동일한 액정 렌즈 패널.
  9. 제5항에서,
    상기 액정 렌즈의 제1 영역의 회절 효율과 제2 영역의 회절 효율의 차이가 10% 미만인 액정 렌즈 패널.
  10. 하부 기판,
    상기 하부 기판 상부에 위치하는 복수의 하부 렌즈 전극,
    상기 하부 기판과 대응되어 위치하는 상부 기판,
    상기 상부 기판의 하부에 위치하는 상부 렌즈 전극,
    상기 하부 렌즈 전극 및 상기 상부 렌즈 전극 위에 각각 위치하는 배향막, 및
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 존재하며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하며,
    상기 복수의 하부 렌즈 전극은 복수의 하부 렌즈 전극 그룹으로 나뉘어 지고,
    하나의 상기 하부 렌즈 전극 그룹에서 각 상기 하부 렌즈 전극의 폭이 상기 하부 렌즈 전극 그룹의 경계에서 중앙으로 갈수록 폭이 넓어지며,
    상기 하부 렌즈 전극 그룹은 하나의 액정 렌즈에 대응하고,
    상기 하나의 액정 렌즈는 복수의 영역으로 구분되어 있으며,
    상기 배향막은 액정 렌즈를 구성하는 상기 복수의 영역마다 평균 액정 분자 배열 방향이 다른 액정 분자를 포함하는 액정 렌즈 패널.
  11. 제10항에서,
    상기 액정 렌즈의 복수의 영역은 상기 하부 렌즈 전극에 가해지는 전압의 동일 위상이 반복되는 단위를 하나의 영역으로 하여 구분되는 액정 렌즈 패널.
  12. 제11항에서,
    상기 배향막은 상기 복수의 영역을 구성하는 각각의 개별 영역과 동일한 패턴이 형성된 복수개의 마스크를 이용하여, 각 영역을 차례로 노광하여 형성한 액정 렌즈 패널.
  13. 제11항에서,
    상기 배향막은 하나의 패턴이 형성된 단일 마스크를 이용하여, 단일 마스크의 위치를 이동시키면서 순차적으로 노광하여 형성된 액정 렌즈 패널.
  14. 영상을 표시하는 표시 패널,
    상기 표시 패널 상부에 위치하는 액정 렌즈 패널을 포함하며,
    상기 액정 렌즈 패널은
    하부 기판,
    상기 하부 기판 상부에 위치하는 복수의 하부 렌즈 전극,
    상기 하부 기판과 대응되어 위치하는 상부 기판,
    상기 상부 기판의 하부에 위치하는 상부 렌즈 전극,
    상기 하부 렌즈 전극 및 상기 상부 렌즈 전극 위에 각각 위치하는 배향막, 및
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 존재하며, 복수의 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하며,
    상기 복수의 하부 렌즈 전극은 복수의 하부 렌즈 전극 그룹으로 나뉘어 지고,
    하나의 상기 하부 렌즈 전극 그룹에서 각 상기 하부 렌즈 전극의 폭이 상기 하부 렌즈 전극 그룹의 경계에서 중앙으로 갈수록 폭이 넓어지며,
    상기 하부 렌즈 전극 그룹은 하나의 액정 렌즈에 대응하고,
    상기 배향막은 상기 하나의 액정 렌즈의 정 가운데에 위치한 가장 폭이 넓은 상기 하부 렌즈 전극의 중앙을 기준으로 하여 제1 영역과 제2 영역으로 구분되며상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 속하는 상기 액정 분자는 서로 다른 각도로 배향되어 있는 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 배향막의 상기 제1 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도와 상기 제2 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도의 부호가 반대이며, 그 절대값의 차이가 0도 내지 2도인 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 배향막의 상기 제1 영역에 속하는 액정 분자의 배향각도와 상기 제2 영역에 속하는 액정 분자의 배향 각도의 부호가 반대이며, 절대값이 동일한 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 배향각도의 절대값은 2도 내지 10도인 표시 장치.
  18. 제14항에서,
    상기 표시 패널은 액정 표시 패널(liquid crystal display panel, LCD panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel, EDP), 유기 발광 표시 패널(organic light-emitting display panel, OLED panel) 및 플라즈마 표시 패널(plasma display panel, PDP)로 이루어진 군에서 선택된 하나인 표시 장치.
  19. 영상을 표시하는 표시 패널,
    상기 표시 패널 상부의 액정 렌즈 패널을 포함하며,
    상기 액정 렌즈 패널은
    하부 기판,
    상기 하부 기판 상부에 위치하는 복수의 하부 렌즈 전극,
    상기 하부 기판과 대응되어 위치하는 상부 기판,
    상기 상부 기판의 하면에 위치하는 상부 렌즈 전극,
    상기 하부 렌즈 전극 및 상기 상부 렌즈 전극 위에 각각 위치하는 배향막, 및
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판 사이에 존재하는 액정층을 포함하며,
    상기 복수의 하부 렌즈 전극은 복수의 하부 렌즈 전극 그룹으로 나뉘어 지고,
    하나의 상기 하부 렌즈 전극 그룹에서 각 상기 하부 렌즈 전극의 폭이 상기 하부 렌즈 전극 그룹의 경계에서 중앙으로 갈수록 폭이 넓어지며,
    상기 하부 렌즈 전극 그룹은 하나의 액정 렌즈에 대응하고,
    상기 하나의 액정 렌즈는 복수의 영역으로 구분되어 있으며,
    상기 배향막은 상기 액정 렌즈를 구성하는 상기 복수의 영역마다 평균 액정 분자 배열 방향이 다른 액정 분자를 포함하며,
    상기 복수의 영역은 상기 하부 렌즈 전극에 가해지는 전압의 동일 위상이 반복되는 단위를 하나의 영역으로 하여 구분되는 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 표시 패널은 액정 표시 패널(liquid crystal display panel, LCD panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel, EDP), 유기 발광 표시 패널(organic light-emitting display panel, OLED panel) 및 플라즈마 표시 패널(plasma display panel, PDP)로 이루어진 군에서 선택된 하나인 표시 장치.
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