KR20160086493A - 액정 렌즈 패널 및 이를 구비하는 표시 장치 - Google Patents

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KR20160086493A
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윤해영
송진오
임형우
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

액정 렌즈 패널은 제1 베이스 기판 상에 배치되는 제1 전극을 포함하는 제1 기판; 투과 영역 및 비투과 영역으로 구분되는 제2 베이스 기판, 상기 투과 영역에서 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 센싱 패턴들, 상기 센싱 패턴들을 커버하는 절연막, 상기 절연막 상에 배치되는 제2 전극층, 및 상기 비투과 영역에서 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되어 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 버스 라인들을 포함하는 제2 기판; 및 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함한다. 상기 센싱 패턴들은 상기 제2 베이스 기판의 장변에 경사진 제1 방향으로 전기적 연결되는 복수의 제1 센싱 셀들, 및 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 제2 전극층을 통하여 전기적 연결되는 복수의 제2 센싱 셀들을 포함할 수 있다.

Description

액정 렌즈 패널 및 이를 구비하는 표시 장치{LIQUID CRYSTAL LENS PANEL AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 액정 렌즈 패널 및 이를 구비하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 감지 기능을 구비하는 액정 렌즈 패널 및 이를 구비하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근에는 평면 영상뿐만 아니라 입체 영상을 표시할 수 있는 표시 장치가 개발되고 있다. 상기 표시 장치는 영상을 구현하는 표시 패널, 및 상기 표시 패널에서 생성된 영상을 좌안 및 우안 영상으로 분리하는 액정 렌즈 패널을 구비한다.
입체 영상을 표시하는 경우, 상기 표시 장치는 양안 시차(Binocular disparity)를 가지는 좌안 영상과 우안 영상을 시청자의 좌안과 우안 각각에 분리하여 시청자에게 제공한다. 시청자는 양안을 통해 좌안 영상과 우안 영상을 보게 되고, 뇌에서 이 영상들을 융합하여 입체감을 시인하게 된다. 또한, 평면 영상을 표시하는 경우, 상기 표시 장치는 좌안 영상 및 우안 영상을 분리하지 않고 영상을 시청자에게 제공하며, 시청자는 평면 영상을 시인하게 된다.
한편, 상기 표시 장치는 사람의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 터치 부위를 인식하고 이에 대응하여 별도의 정보를 전달할 수 있는 터치 스크린 패널을 구비할 수 있다.
그러나, 입체 영상을 표시하는 표시 장치가 상기 터치 스크린 패널 및 액정 렌즈 패널을 구비하는 경우, 상기 표시 장치에서 구현되는 영상의 휘도가 낮아진다. 이는 상기 표시 패널에서 출사된 광이 상기 터치 스크린 패널 및 액정 렌즈 패널에서 흡수되기 때문이다.
본 발명의 일 목적은 터치 감지 기능을 구비하는 액정 렌즈 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 터치 감지 기능을 구비하는 액정 렌즈 패널을 구비하여 광 손실이 낮은 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 액정 렌즈 패널은 제1 베이스 기판 상에 배치되는 제1 전극을 포함하는 제1 기판; 투과 영역 및 비투과 영역으로 구분되는 제2 베이스 기판, 상기 투과 영역에서 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 센싱 패턴들, 상기 센싱 패턴들을 커버하는 절연막, 상기 절연막 상에 배치되는 제2 전극층, 및 상기 비투과 영역에서 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되어 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 버스 라인들을 포함하는 제2 기판; 및 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함한다. 상기 센싱 패턴들은 상기 제2 베이스 기판의 장변에 경사진 제1 방향으로 전기적 연결되는 복수의 제1 센싱 셀들, 및 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 제2 전극층을 통하여 전기적 연결되는 복수의 제2 센싱 셀들을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층은 상기 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 전극들을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 센싱 셀들은 상기 절연막에 형성된 콘택 홀을 통하여 상기 제2 전극들 중 적어도 하나에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 전극층은 상기 절연막 상에 배치되고 상기 제2 방향으로 연장된 복수의 제1 부전극들; 상기 제1 부전극들을 커버하는 전극 절연막; 및 상기 전극 절연막 상에 배치되고, 상기 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 부전극들을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 센싱 셀들은 상기 절연막에 형성된 콘택 홀을 통하여 상기 제1 부전극들 및 상기 상기 제2 부전극들 중 적어도 하나에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 센싱 셀들 및 상기 제2 센싱 셀들은 금속 메쉬 패턴을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 메쉬 패턴은 Al, Cu, Vr, Ni 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 센싱 셀들 및 상기 제2 센싱 셀들은 상기 금속 메쉬 패턴을 커버하고, 투명 도전성 산화물을 포함하는 투명 도전막을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널; 및 투과 영역 및 비투과 영역으로 구분되고, 상기 투과 영역에 배치된 복수의 렌즈부를 구비하며, 상기 표시 패널의 영상을 2차원 영상 및 3차원 영상 중 하나로 변환하는 액정 렌즈 패널을 포함한다. 상기 액정 렌즈 패널은 제1 베이스 기판 및 상기 제1 베이스 기판 상에 배치된 제1 전극을 구비하는 제1 기판; 상기 제1 베이스 기판에 마주하는 제2 베이스 기판, 상기 투과 영역에서 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 센싱 패턴들, 상기 센싱 패턴들을 커버하는 절연막, 상기 절연막 상에 배치되는 제2 전극층, 및 상기 비투과 영역에서 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되어 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 버스 라인들을 포함하는 제2 기판; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함한다. 여기서, 상기 센싱 패턴들은 상기 제2 베이스 기판의 장변에 경사진 제1 방향으로 전기적 연결되는 복수의 제1 센싱 셀들, 및 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 제2 전극층을 통하여 전기적 연결되는 복수의 제2 센싱 셀들을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 액정 렌즈 패널은 터치 감지 기능을 구비한다. 따라서, 상기 액정 렌즈 패널을 구비하는 표시 장치는 광 손실이 적어, 시청자에게 향상된 휘도의 영상을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액정 렌즈 패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 A 영역의 확대도이다.
도 4는 도 3의 I-I' 라인에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 II-II' 라인에 따른 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 액정 렌즈 패널의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 액정 렌즈 패널을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2의 A 영역의 확대도이며, 도 4는 도 3의 I-I' 라인에 따른 단면도이며, 도 5는 도 3의 II-II' 라인에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 표시 장치는 표시 패널(100) 및 액정 렌즈 패널(200)을 포함하며, 상기 표시 패널(100) 및 상기 액정 렌즈 패널(200)은 광투과가 가능한 접합 부재를 통하여 접합될 수 있다. 예를 들면, 상기 표시 패널(100) 및 상기 액정 렌즈 패널(200) 사이에는 상기 접합 부재로 광학 투명 접합 시트(optically clear adhesive)(OCA)가 배치되어, 상기 표시 패널(100) 및 상기 액정 렌즈 패널(200)를 접합할 수 있다. 여기서, 상기 광학 투명 접합 시트(OCA)는 광학적으로 투명한 점착제를 포함하여 투명도 및 점착력을 모두 가진다.
상기 표시 패널(100)은 영상을 표시하여 시청자가 영상을 감상할 수 있도록 한다. 상기 표시 패널(100)로는 다양한 형태의 표시 패널이 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 표시 패널(100)로 유기 발광 표시 패널(organic light emitting display panel, OLED panel) 및 플라즈마 표시 패널(plasma display panel, PDP)과 같은 자발광이 가능한 표시 패널을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 상기 표시 패널(100)로 액정 표시 패널(liquid crystal display panel, LCD panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel, EPD panel), 및 일렉트로웨팅 표시 패널(electrowetting display panel, EWD panel)과 같은 비발광성 표시 패널을 사용하는 것이 가능하다. 상기 표시 패널(100)로 비발광성 표시 패널을 사용하는 경우, 상기 표시 장치는 상기 표시 패널(100)로 광을 공급하는 백라이트 유닛(Back-light unit)(미도시)을 구비할 수도 있다. 본 실시예에서는 상기 표시 패널(100)로 상기 액정 표시 패널을 예로서 설명한다.
상기 표시 패널(100)은 장변 및 단변을 구비하는 직사각형의 판상으로 마련되며, 표시 영역(140)에서 화상을 표현한다. 또한, 상기 표시 패널(100)은 어레이 기판(110), 상기 어레이 기판(110)에 대향되는 대향 기판(120) 및 상기 어레이 기판(110)과 상기 대향 기판(120) 사이에 형성된 제1 액정층(미도시)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 어레이 기판(110)은 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 구비될 수 있다. 각 화소 사이의 영역에는 광차단막이 배치되어 각 화소를 투과하는 광의 간섭을 방지하여 상기 표시 패널(100)의 콘트라스트(contrast)를 향상시킨다. 또한, 상기 각 화소는 제1 방향, 예를 들면, 상기 어레이 기판(110)의 일 모서리에 평행한 방향으로 연장된 게이트 라인(미도시), 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되어 게이트 라인과 절연되게 교차하는 데이터 라인(미도시) 및 화소 전극(미도시)을 구비한다. 또한, 상기 각 화소에는 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 전기적으로 연결되며, 상기 화소 전극에 대응하여 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터(미도시)가 구비된다. 상기 박막 트랜지스터는 대응하는 화소 전극 측으로 제공되는 구동 신호를 스위칭한다.
또한, 상기 어레이 기판(110)의 일측에는 드라이버 IC(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 드라이버 IC는 외부로부터 각종 신호를 입력받으며, 입력된 각종 제어 신호에 응답하여 상기 표시 패널(100)을 구동하는 상기 구동 신호를 상기 박막 트랜지스터 측으로 출력한다.
상기 대향 기판(120)은 그 일면 상에 상기 백라이트 유닛(300)에서 제공되는 광을 이용하여 소정의 색을 구현하는 RGB 컬러필터(미도시)들 및 상기 RGB 컬러필터들 상에 형성되어 상기 화소 전극과 대향하는 공통 전극(미도시)을 구비할 수 있다. 여기서 상기 RGB 컬러필터들은 박막 공정을 통하여 형성될 수 있다. 한편, 본 발명에서는 상기 대향 기판(120)에 상기 공통 전극 및 상기 컬러필터들이 형성된 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 공통 전극 및 상기 컬러필터들은 상기 어레이 기판(110) 상에 형성될 수도 있음은 당업자에게 자명한 사실이다.
상기 제1 액정층은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극에 인가되는 전압에 의해 생성되는 전계에 의하여 특정 방향으로 배열됨으로써, 상기 백라이트 유닛(300)로부터 제공되는 상기 광의 투과도를 조절하여, 상기 표시 패널(100)이 영상을 표시할 수 있도록 한다.
상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)과 마찬가지로 단변 및 장변을 가지는 직사각형의 판상으로 마련될 수 있다.
상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)에서 영상이 출사되는 방향 상에 배치될 수 있다. 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)의 상기 표시 영역(140)에 대응하는 투과 영역(240) 및 상기 투과 영역(240) 외곽의 비투과 영역(250)으로 구분될 수 있다. 여기서, 상기 투과 영역(240)은 상기 표시 영역(140)에서 생성된 영상을 투과할 수 있다.
또한, 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)에서 영상이 출사하는 방향에 배치되는 제1 기판(210), 상기 제1 기판(210)에 마주하는 제2 기판(220), 및 상기 제1 기판(210)과 제2 기판(220) 사이의 제2 액정층(LC)을 포함할 수 있다.
상기 제1 기판(210)은 제1 베이스 기판(211), 및 상기 제1 베이스 기판(211) 상에 배치되는 제1 전극(215)을 포함할 수 있다.
상기 제1 베이스 기판(211)은 투명 절연 물질을 포함하여 광의 투과가 가능하다. 또한, 상기 제1 베이스 기판(211)은 리지드 타입(Rigid type) 기판일 수 있으며, 플렉서블 타입(Flexible type)일 수도 있다. 상기 리지드 타입의 기판은 유리 기판, 석영 기판, 유리 세라믹 기판 및 결정질 유리 기판 중 하나일 수 있다. 상기 플렉서블 타입의 기판은 고분자 유기물을 포함하는 필름 기판 및 플라스틱 기판 중 하나일 수 있다. 상기 제1 베이스 기판(211)은 제조 공정시 높은 처리 온도에 대해 저항성(또는 내열성)을 가질 수 있다.
상기 제1 전극(215)은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극(215)은 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 기판(220)은 제2 베이스 기판(221), 상기 투과 영역(240)에서 상기 제2 베이스 기판(221) 상에 배치되는 센싱 패턴들, 상기 센싱 패턴들을 커버하는 절연막(223), 상기 절연막(223) 상에 배치되는 제2 전극층, 및 상기 비투과 영역(240)에서 상기 제2 베이스 기판(221) 상에 배치되는 복수의 버스 라인(270)들을 포함할 수 있다.
상기 제2 베이스 기판(221)은 상기 제1 베이스 기판(211)에 마주할 수 있다. 또한, 상기 제2 베이스 기판(221)은 상기 제1 베이스 기판(211)과 동일한 기판일 수 있다. 즉, 상기 제2 베이스 기판(221)은 광을 투과시키는 리지트 타입 기판 또는 플렉서블 타입 기판일 수 있다.
상기 센싱 패턴들은 제1 센싱 셀(Tx)들 및 제2 센싱 셀(Rx)들을 포함한다. 상기 제1 센싱 셀(Tx)들은 일 방향, 예를 들면, 제1 방향으로 전기적으로 연결되며, 상기 제2 센싱 셀(Rx)들은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 서로 수직할 수 있으며, 상기 장변 및 단변에 경사질 수 있다. 따라서, 상기 제1 센싱 셀(Tx)들은 상기 제1 방향의 검출을 수행하고, 상기 제2 센싱 셀(Rx)들은 상기 제2 방향의 검출을 수행할 수 있다.
상기 제1 방향 및 상기 제2 방향이 상기 장변 및 단변에 수직 또는 평행한 경우, 상기 센싱 패턴들의 에지(edge)가 상기 표시 패널(100)의 상기 화소들과 규칙적으로 교차하게 되어 모아레 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향이 상기 장변 및 단변에 경사지므로, 상기 센싱 패턴들의 에지가 상기 표시 패널(100)의 상기 화소들과 교차하는 영역의 주기를 크게 할 수 있다. 따라서, 모아레 현상이 감소하게 되며, 상기 표시 장치는 시청자에게 향상된 품질의 영상을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 센싱 셀(Tx)들 및 상기 제2 센싱 셀(Rx)들은 서로 중첩하지 않도록 교번 배치될 수 있다. 상기 제1 센싱 셀(Tx)들 및 상기 제2 센싱 셀(Rx)들은 금속 메쉬 패턴(MM)을 포함할 수도 있다. 여기서, 상기 금속 메쉬 패턴(MM)들은 Al, Cu, Vr, Ni 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 센싱 셀(Tx)들 및 상기 제2 센싱 셀(Rx)들은 상기 금속 메쉬 패턴(MM) 및 상기 금속 메쉬 패턴(MM)을 커버하는 투명 도전막(TC)을 포함할 수 있다. 상기 투명 도전막(TC)은 투명 도전성 산화물, 예를 들면, ITO를 포함할 수 있다.
상기 절연막(223)은 상기 제1 센싱 셀(Tx)들 및 상기 제2 센싱 셀(Rx)들을 커버할 수 있다. 따라서, 상기 절연막(223)은 상기 제1 센싱 셀(Tx)들 및 상기 제2 센싱 셀(Rx)들이 서로 절연되도록 할 수 있다. 또한, 상기 절연막(223)은 상기 제2 센싱 셀(Rx)들의 일부를 노출시키는 콘택 홀을 포함할 수 있다. 상기 절연막(223)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층은 상기 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 전극(225)들을 포함한다. 상기 제2 전극(225)들은 서로 평행하게 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(215) 및 상기 제2 전극(225)들은 인가되는 전압에 의하여 전계를 형성한다. 상기 전계는 상기 제2 액정층(LC) 내의 액정 분자들을 배열시킨다.
또한, 상기 제2 전극(225)들 중 적어도 하나는 상기 콘택 홀을 통하여 상기 제2 센싱 셀(Rx)들과 연결될 수 있다. 즉, 상기 제2 전극(225)들 중 적어도 하나는 상기 제2 센싱 셀(Rx)들을 전기적으로 연결하는 브릿지의 역할을 수행할 수 있다.
상기 제2 전극(225)들은 상기 제1 전극(215)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 전극(225)들은 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide) 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 버스 라인(270)들은 상기 제2 전극(225)들의 전압 강하를 방지할 수 있다. 상기 버스 라인(270)들은 상기 제1 센싱 셀(Tx)들 및 상기 제2 센싱 셀(Rx)들과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 버스 라인(270)들은 상기 금속 메쉬 패턴(MM)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 버스 라인(270)들은 Al, Cu, Vr, Ni 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 버스 라인(270)들은 상기 금속 메쉬 패턴(MM) 및 상기 금속 메쉬 패턴(MM)을 커버하는 투명 도전막(TC)을 포함할 수도 있다.
상기 제2 액정층(LC)은 다수의 액정 분자들을 포함할 수 있다. 상기 액정 분자들은 상기 제1 기판(210) 및 상기 제2 기판(220)의 표면에 수평인 방향으로 초기 배향될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 상기 액정 분자들의 초기 배향 방향을 한정하지는 않는다. 예를 들면, 상기 액정 분자들은 상기 제1 기판(210) 및 상기 제2 기판(220)의 표면에 수직인 방향으로 초기 배향될 수도 있다.
한편, 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)의 영상을 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 변환할 수 있다. 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)에서 영상이 출사되는 방향 상에 배치될 수 있다.
상기 투과 영역(240)에는 복수의 렌즈부(LP)들이 배치되될 수 있다. 상기 렌즈부(LP)들은 상기 표시 패널(100)에서 형성된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리할 수 있다.
각 렌즈부(LP)에는 복수 개의 제2 전극(225)들이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 렌즈부(LP)에는 5 개의 상기 제2 전극(225)들이 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 전극(215), 상기 제2 액정층(LC), 및 5 개의 상기 제2 전극(225)들이 하나의 렌즈부(LP)를 구성할 수 있다. 또한, 상기 렌즈부(LP)들은 상기 제2 전극(225)들이 상기 액정 렌즈 패널(200)의 장변 및 단변에 경사진 제2 방향으로 연장된 형상을 가지므로, 상기 렌즈부(LP)들도 상기 제2 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 상기 렌즈부(LP)들이 상기 제2 방향으로 연장되므로, 상기 렌즈부(LP)들의 경계가 상기 표시 패널(100)의 상기 화소들과 규칙적으로 교차하게 되어 모아레 현상을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 표시 장치는 시청자에게 향상된 품질의 영상을 제공할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 렌즈부(LP)들에 5 개의 제2 전극(225)들이 배치되는 것을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 렌즈부(LP)들에 배치되는 상기 제2 전극(225)의 수는 상기 렌즈부(LP)들이 전계에 의해 액정 렌즈를 구성할 수 있을 정도면 충분하다.
또한, 상기 버스 라인(270)들의 수는 상기 렌즈부(LP)들에 배치되는 제2 전극(225)들의 수와 동일할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 렌즈부(LP)들에 5개의 제2 전극(225)들이 배치되므로, 상기 버스 라인(270)들의 수는 5일 수 있다. 상기 버스 라인(270)들은 상기 비투과 영역(240)의 일측에 배치되는 패드부(260)로 연장될 수 있다.
상기 액정 렌즈 패널(200)에서, 상기 제1 전극(215) 및 상기 제2 전극(225)들에 전원이 인가되지 않는 경우, 상기 제2 액정층(LC)의 액정 분자들은 초기 배향 상태를 유지할 수 있다. 예를 들면, 상기 액정 분자들은 수평 방향으로 배열된 상태일 수 있다.
상기 제1 전극(215)에 제1 전압이 제공되고, 상기 제2 전극(225)들에 제2 전압이 제공되면, 상기 제1 전극(215) 및 상기 제2 전극(225)들 사이에서 전계가 형성될 수 있다. 상기 전계에 의하여 상기 액정 분자들은 구동될 수 있다.
상기 액정 분자들을 구동시키는 액정 구동 전압의 크기는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 차이일 수 있다. 상기 액정 분자들은 제공되는 상기 액정 구동 전압의 크기에 비례하여 상기 제1 기판(210) 및 상기 제2 기판(220)의 표면에 수평 방향에서 수직 방향으로 소정의 각도를 갖도록 구동될 수 있다. 상기 액정 분자들은 소정의 전압 크기 이상에서 더 이상 구동되지 않는다. 여기서, 상기 액정 분자들이 더 이상 구동되지 않는 전압은 임계 전압일 수 있다. 상기 액정 구동 전압은 상기 임계 전압보다 크거나 같도록 설정될 수 있다. 상기 액정 구동 전압이 상기 임계 전압보다 크거나 같을 경우, 상기 액정 분자들은 상기 제1 기판(210) 및 상기 제2 기판(220)의 표면에 수직한 방향으로 구동할 수 있다.
한편, 상기 표시 패널(100)에서 3차원 입체 영상을 표시하는 경우, 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)에서 형성된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리한다. 여기서, 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 제2 전극(225)들에 공급되는 상기 제2 전압을 달리하여 상기 렌즈부(LP)가 프리넬 렌즈로 구동될 수 있도록 한다.
상기한 바와 같은 표시 장치는 상기 표시 패널(100)에서 영상이 출사되는 방향에 터치 감지 기능을 구비하는 액정 렌즈 패널(200)만을 구비한다. 즉, 상기 표시 장치는 터치 스크린 패널 및 액정 렌즈 패널을 각각 별도로 구비하지 않는다. 따라서, 상기 표시 장치는 상기 표시 패널(100)에서 출사된 영상의 휘도 저하가 작을 수 있다. 즉, 시청자는 휘도가 향상된 영상을 시청할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 액정 렌즈 패널의 단면도로, 도 3의 I-I' 라인에 따른 단면도이며, 도 7은 도 3의 II-II' 라인에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하면, 액정 렌즈 패널(200)은 제1 기판(210), 상기 제1 기판(210)에 마주하는 제2 기판(220), 및 상기 제1 기판(210)과 제2 기판(220) 사이의 제2 액정층(LC)을 포함할 수 있다.
상기 제1 기판(210)은 제1 베이스 기판(211), 및 상기 제1 베이스 기판(211) 상에 배치되는 제1 전극(215)을 포함할 수 있다.
상기 제2 기판(220)은 제2 베이스 기판(221), 상기 투과 영역(240)에서 상기 제2 베이스 기판(221) 상에 배치되는 센싱 패턴들, 상기 센싱 패턴들을 커버하는 절연막(223), 상기 절연막(223) 상에 배치되고 일방향으로 연장된 상기 제2 전극층(225), 및 상기 비투과 영역(240)에서 상기 제2 베이스 기판(221) 상에 배치되는 복수의 버스 라인(270)들을 포함할 수 있다.
상기 제2 베이스 기판(221)은 광을 투과시키는 리지트 타입 기판 또는 플렉서블 타입 기판일 수 있다.
상기 센싱 패턴들은 제1 센싱 셀(Tx)들 및 제2 센싱 셀(Rx)들을 포함한다. 상기 제1 센싱 셀(Tx)들 및 상기 제2 센싱 셀(Rx)들은 금속 메쉬 패턴(MM)을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제1 센싱 셀(Tx)들 및 상기 제2 센싱 셀(Rx)들은 상기 금속 메쉬 패턴(MM) 및 상기 금속 메쉬 패턴(MM)을 커버하는 투명 도전막(TC)을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층(225)은 상기 절연막(223) 상에 배치되는 복수의 제1 부전극(225a)들, 상기 제1 부전극(225a)들을 커버하는 전극 절연막(225b), 및 상기 전극 절연막(225b) 상에 배치되는 복수의 제2 부전극(225c)들을 포함할 수 있다.
상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제2 부전극(225c)들은 서로 평행하고, 중첩하지 않도록 교번 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제2 부전극(225c)들은 상기 액정 렌즈 패널(200)의 장변 및 단변에 경사진 제2 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제2 부전극(225c)들 중 적어도 하나는 콘택 홀을 통하여 상기 제2 센싱 셀(Rx)들과 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제2 부전극(225c)들 중 적어도 하나는 제2 센싱 셀(Rx)들을 전기적으로 연결하는 브릿지의 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제2 부전극(225c)들은 상기 비투과 영역(240)에 배치된 상기 버스 라인(270)들에 접속될 수 있다. 따라서, 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제2 부전극(225c)들의 전압 강하가 방지될 수 있다.
한편, 상기 액정 렌즈 패널(200)의 상기 투과 영역(240)에는 복수의 렌즈부(LP)들이 배치되될 수 있다. 상기 렌즈부(LP)들은 상기 표시 패널(100)에서 형성된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리할 수 있다.
상기 렌즈부(LP)들에는 복수 개의 상기 제1 부전극(225a)들 및 복수 개의 상기 제2 부전극(225c)들이 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 렌즈부(LP)들에는 3개의 제1 부전극(225a)들 및 2개의 제2 부전극(225c)들이 배치될 수 있다. 즉, 3개의 제1 부전극(225a)들 및 2개의 제2 부전극(225c)들이 하나의 렌즈부(LP)를 구성할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 렌즈부(LP)들에 3개의 제1 부전극(225a)들 및 2개의 제2 부전극(225c)들이 배치되는 것을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 렌즈부(LP)들에 배치되는 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제2 부전극(225c)들의 수는 상기 렌즈부(LP)들이 전계에 의해 액정 렌즈를 구성할 수 있을 정도면 충분하다.
또한, 상기 버스 라인(270)들의 수는 상기 렌즈부(LP)들에 배치되는 제1 부전극(225a)들 및 상기 제2 부전극(225c)들의 수의 합과 동일할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 렌즈부(LP)들에 3개의 제1 부전극(225a)들 및 2개의 제2 부전극(225c)들이 배치되므로, 상기 버스 라인(270)들의 수는 5일 수 있다.
상기 액정 렌즈 패널(200)에서, 상기 제1 전극(215), 상기 제1 부전극(225a)들, 및 상기 제2 부전극(225c)들에 전원이 인가되지 않는 경우, 상기 제2 액정층(LC)의 액정 분자들은 초기 배향 상태를 유지할 수 있다. 예를 들면, 상기 액정 분자들은 수평 방향으로 배열된 상태일 수 있다.
상기 제1 전극(215)에 제1 전압이 제공되고, 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제2 부전극(225c)들에 제2 전압이 제공되면, 상기 제1 전극(215) 및 상기 제2 전극(225)들 사이에서 전계가 형성될 수 있다. 상기 전계에 의하여 상기 액정 분자들은 구동될 수 있다.
상기 액정 분자들을 구동시키는 액정 구동 전압의 크기는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압의 차이일 수 있다. 상기 액정 구동 전압은 상기 임계 전압보다 크거나 같도록 설정될 수 있다. 상기 액정 구동 전압이 상기 임계 전압보다 크거나 같을 경우, 상기 액정 분자들은 상기 제1 기판(210) 및 상기 제2 기판(220)의 표면에 수직한 방향으로 구동할 수 있다.
한편, 상기 제2 부전극(225c)들에 인가되는 상기 제2 전압의 레벨은 상기 제1 부전극(225a)들 상에 형성된 전극 절연막(225b)에 의해 낮아질 수 있다. 상기 전극 절연막 자체의 고유 저항갑에 의해 전압 강하가 발생하기 때문이다. 따라서, 상기 제2 부전극(225c)들 및 상기 제1 전극(215) 사이의 전압 차이 값은 상기 제1 부전극(225a)들 상에 형성된 상기 전극 절연막(225b)의 고유 저항에 의해 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 전압차보다 작을 수 있다. 이러한 경우, 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제1 전극(215) 사이의 전압 차와 상기 제2 부전극(225c)들 및 제1 전극(215) 사이의 전압 차가 다를 수 있다. 즉, 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제1 전극(215) 사이의 액정 구동 전압 크기와 상기 제2 부전극(225c)들 및 상기 제1 전극(215) 사이의 액정 구동 전압의 크기가 다를 수 있다.
전계의 세기는 전압의 크기에 비례하므로, 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제1 전극(215) 사이와 상기 제2 부전극(225c)들 및 상기 제1 전극(215) 사이에서 전계의 세기가 달라질 수 있다. 따라서, 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제1 전극(215) 사이의 액정 구동 전압 크기와 상기 제2 부전극(225c)들 및 상기 제1 전극(215) 사이의 액정 구동 전압의 차이를 줄일 필요가 있다. 상기 제1 부전극(225a)들의 상부면과 상기 전극 절연막(225b)의 상부면의 높이 차이가 2000Å 이하인 경우, 0.1V 이하로 전압 강하가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제1 전극(215) 사이의 액정 구동 전압 크기와 상기 제2 부전극(225c)들 및 상기 제1 전극(215) 사이의 액정 구동 전압의 차이가 0.1V 이하인 경우, 상기 액정 분자들은 실질적으로 수직 방향으로 구동될 수 있다.
상기 표시 패널(100)에서 3차원 입체 영상을 표시하는 경우, 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 표시 패널(100)에서 형성된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리한다. 여기서, 상기 액정 렌즈 패널(200)은 상기 제1 부전극(225a)들 및 상기 제2 부전극(225c)들 각각에 공급되는 상기 제2 전압을 달리하여 상기 렌즈부(LP)가 프리넬 렌즈로 구동될 수 있도록 한다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100; 표시 패널 110; 어레이 기판
120; 대향 기판 140; 표시 영역
200; 액정 렌즈 패널 210; 제1 기판
220; 제2 기판 LC; 제2 액정층

Claims (20)

  1. 제1 베이스 기판 상에 배치되는 제1 전극을 포함하는 제1 기판;
    투과 영역 및 비투과 영역으로 구분되는 제2 베이스 기판, 상기 투과 영역에서 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 센싱 패턴들, 상기 센싱 패턴들을 커버하는 절연막, 상기 절연막 상에 배치되는 제2 전극층, 및 상기 비투과 영역에서 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되어 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 버스 라인들을 포함하는 제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함하고,
    상기 센싱 패턴들은 상기 제2 베이스 기판의 장변에 경사진 제1 방향으로 전기적 연결되는 복수의 제1 센싱 셀들, 및 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 제2 전극층을 통하여 전기적 연결되는 복수의 제2 센싱 셀들을 포함하는 액정 렌즈 패널.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극층은 상기 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 전극들을 포함하는 액정 렌즈 패널.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 센싱 셀들은 상기 절연막에 형성된 콘택 홀을 통하여 상기 제2 전극들 중 적어도 하나에 의해 전기적으로 연결되는 액정 렌즈 패널.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극층은
    상기 절연막 상에 배치되고 상기 제2 방향으로 연장된 복수의 제1 부전극들;
    상기 제1 부전극들을 커버하는 전극 절연막; 및
    상기 전극 절연막 상에 배치되고, 상기 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 부전극들을 포함하는 액정 렌즈 패널.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 센싱 셀들은 상기 절연막에 형성된 콘택 홀을 통하여 상기 제1 부전극들 및 상기 상기 제2 부전극들 중 적어도 하나에 의해 전기적으로 연결되는 액정 렌즈 패널.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 셀들 및 상기 제2 센싱 셀들은 금속 메쉬 패턴을 포함하는 액정 렌즈 패널.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 금속 메쉬 패턴은 Al, Cu, Vr, Ni 및 Au 중 적어도 하나를 포함하는 액정 렌즈 패널.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 셀들 및 상기 제2 센싱 셀들은 상기 금속 메쉬 패턴을 커버하고, 투명 도전성 산화물을 포함하는 투명 도전막을 더 포함하는 액정 렌즈 패널.
  9. 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    투과 영역 및 비투과 영역으로 구분되고, 상기 투과 영역에 배치된 복수의 렌즈부를 구비하며, 상기 표시 패널의 영상을 2차원 영상 및 3차원 영상 중 하나로 변환하는 액정 렌즈 패널을 포함하고,
    상기 액정 렌즈 패널은
    제1 베이스 기판 및 상기 제1 베이스 기판 상에 배치된 제1 전극을 구비하는 제1 기판;
    상기 제1 베이스 기판에 마주하는 제2 베이스 기판, 상기 투과 영역에서 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 센싱 패턴들, 상기 센싱 패턴들을 커버하는 절연막, 상기 절연막 상에 배치되는 제2 전극층, 및 상기 비투과 영역에서 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되어 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결되는 복수의 버스 라인들을 포함하는 제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함하며,
    상기 센싱 패턴들은 상기 제2 베이스 기판의 장변에 경사진 제1 방향으로 전기적 연결되는 복수의 제1 센싱 셀들, 및 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 상기 제2 전극층을 통하여 전기적 연결되는 복수의 제2 센싱 셀들을 포함하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 전극층은 상기 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 전극들을 포함하는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 센싱 셀들은 상기 절연막에 형성된 콘택 홀을 통하여 상기 제2 전극들 중 적어도 하나에 의해 전기적으로 연결되는 표시 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    각 렌즈부에는 복수 개의 제2 전극들이 배치되는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 버스 라인의 수는 상기 렌즈부에 배치되는 제2 전극들의 수와 동일한 표시 장치.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 전극층은
    상기 절연막 상에 배치되고 상기 제2 방향으로 연장된 복수의 제1 부전극들;
    상기 제1 부전극들을 커버하는 전극 절연막; 및
    상기 전극 절연막 상에 배치되고, 상기 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 부전극들을 포함하는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 센싱 셀들은 상기 절연막에 형성된 콘택 홀을 통하여 상기 제1 부전극들 및 상기 상기 제2 부전극들 중 적어도 하나에 의해 전기적으로 연결되는 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    각 렌즈부에는 복수 개의 상기 제1 부전극들 및 복수 개의 상기 제2 부전극들이 배치되는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 버스 라인의 수는 상기 제1 부전극들 및 상기 제2 부전극들의 수의 합과 동일한 표시 장치.
  18. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 셀들 및 상기 제2 센싱 셀들은 금속 메쉬 패턴을 포함하는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 금속 메쉬 패턴은 Al, Cu, Vr, Ni 및 Au 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 셀들 및 상기 제2 센싱 셀들은 상기 금속 메쉬 패턴을 커버하고, 투명 도전성 산화물을 포함하는 투명 도전막을 더 포함하는 표시 장치.
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