KR20180046414A - 렌즈 패널 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 화소들을 포함하는 표시 패널, 그리고 상기 표시 패널의 화면에 인접하게 위치하며 3차원 모드로 동작 시 렌즈들을 포함하는 렌즈 패널을 포함한다. 상기 렌즈 패널은 평면상으로 볼 때 복수의 도메인으로 구획되어 있다. 상기 렌즈 패널은 단면상으로 볼 때 서로 마주하는 제1 전극 및 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하며 상기 렌즈들을 형성하는 광 변조층을 포함한다. 상기 제1 전극은 제1 개구부를 가지고, 상기 제2 전극은 제2 개구부를 가진다. 평면상으로 볼 때 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부 중 적어도 하나는 가장자리 부분이 중첩하는 복수의 단위 도형에 의해 한정되는 모양을 가진다.

Description

렌즈 패널 및 이를 포함하는 표시 장치{LENS PANEL AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 렌즈 패널 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근 3차원 영상 표시 장치에 대한 관심이 증가하고 있고 다양한 3차원 영상 표시 장치가 연구되고 있다. 3차원 영상(입체 영상이라고도 함)을 표현하는 방식 중 하나는 입체감을 인식하는 가장 큰 요인인 양안 시차(binocular disparity)를 이용하는 것이다. 즉, 좌안(left eye)과 우안(right eye)에는 각각 서로 다른 2차원 영상이 비춰지고, 좌안에 비춰지는 영상(이하, 좌안 영상이라 함)과 우안에 비춰지는 영상(이하, 우안 영상이라 함)이 뇌로 전달되면, 좌안 영상과 우안 영상은 뇌에서 융합되어 깊이감(depth perception)을 갖는 입체 영상으로 인식된다.
3차원 영상 표시 장치는 여러 방식으로 분류할 수 있는데, 예컨대 안경식과 무안경식으로 분류될 수 있다. 안경식 3차원 영상 표시 장치는 반드시 안경을 착용해야 하므로, 무안경식 3차원 영상 표시 장치의 개발이 더욱 필요해지고 있다.
무안경식 3차원 영상 표시 장치는 특정 시야각 영역에서 안경 없이 입체 영상을 관찰할 수 있는 다시점 방식, 초다시점 방식, 실제 3차원 현실과 가깝게 입체 영상을 제공하는 집적 영상 방식, 체적 영상 방식, 홀로그램 방식 등으로 분류될 수 있다. 이중, 다시점 방식은 렌즈 어레이 등을 이용해 전체 해상도를 공간적으로 분할하여 필요한 시점 수를 구현하는 공간 분할 방식, 그리고 전체 해상도를 유지하면서 시간적으로 빠르게 여러 시점 영상을 표시하는 시간 분할 방식으로 분류될 수 있다. 집적 영상 방식은 3차원 영상 정보를 조금씩 다른 방향에서 제한된 크기로 촬영된 이미지인 기초 영상을 저장한 후 이를 다시 렌즈 어레이를 통해서 보여주어 관찰자가 3차원 영상을 인식할 수 있다.
이러한 무안경식 3차원 영상 표시 장치는 빛의 경로를 제어하기 위한 광 변조부를 포함하고, 광 변조부로서 주로 렌즈 어레이를 사용할 수 있다. 렌즈 어레이를 형성할 수 있는 패널을 렌즈 패널이라 한다.
실시예들은 렌즈 패널이 형성하는 렌즈의 필 팩터(fill factor) 등의 특성을 향상시키는 것이다.
실시예들은 렌즈 패널에 형성된 렌즈의 특성 향상을 통해 렌즈 패널을 이용하여 표시되는 3차원 영상의 특성을 향상시키는 것이다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 화소들을 포함하는 표시 패널, 그리고 상기 표시 패널의 화면에 인접하게 위치하며 3차원 모드로 동작 시 렌즈들을 포함하는 렌즈 패널을 포함한다. 상기 렌즈 패널은 평면상으로 볼 때 복수의 도메인으로 구획되어 있다. 상기 렌즈 패널은 단면상으로 볼 때 서로 마주하는 제1 전극 및 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하며 상기 렌즈들을 형성하는 광 변조층을 포함한다. 상기 제1 전극은 제1 개구부를 가지고, 상기 제2 전극은 제2 개구부를 가진다. 평면상으로 볼 때 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부 중 적어도 하나는 가장자리 부분이 중첩하는 복수의 단위 도형에 의해 한정되는 모양을 가진다.
다른 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 화소들을 포함하는 표시 패널, 그리고 상기 표시 패널의 화면에 인접하게 위치하며 3차원 모드로 동작 시 렌즈들을 포함하는 렌즈 패널을 포함한다. 상기 렌즈 패널은 평면상으로 볼 때 복수의 도메인으로 구획되어 있다. 단면상으로 볼 때 상기 렌즈 패널은 제1 개구부를 가지는 제1 전극, 상기 제1 전극과 마주하며 제2 개구부를 가지는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하며 상기 렌즈들을 형성하는 광 변조층, 그리고 상기 제1 전극과 상기 광 변조층 사이에 위치하는 제1 저항막을 포함한다.
실시예들에 따르면, 렌즈 패널이 형성하는 렌즈의 필 팩터 등의 특성을 향상시킬 수 있고, 렌즈 패널을 이용해 표시되는 3차원 영상의 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 렌즈 패널의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 렌즈 패널이 포함하는 하나의 전극부의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 렌즈 패널이 포함하는 다른 하나의 전극부의 평면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 1에 도시된 렌즈 패널을 IVa-IVb 선을 따라 자른 단면도로서 서로 다른 모드를 나타낸다.
도 6, 도 7 및 도 8은 각각 도 1에 도시된 렌즈 패널을 IVa-IVb 선을 따라 자른 단면의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9, 도 10 및 도 11은 각각 일 실시예에 따른 렌즈 패널의 평면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 렌즈 패널을 포함하는 표시 장치가 한 시점 영역에 영상을 표시하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 렌즈 패널을 포함하는 표시 장치가 한 시점 영역에 영상을 표시하는 방법을 표시 장치의 단면 뷰에서 나타낸 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 렌즈 패널을 포함하는 표시 장치가 여러 시점 영역에 영상을 표시하는 방법을 표시 장치의 단면 뷰에서 나타낸 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 렌즈 패널을 포함하는 표시 장치가 2차원 영상을 표시하는 방법을 표시 장치의 단면 뷰에서 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 렌즈 패널을 포함하는 표시 장치의 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참고 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 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. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 및 도면 전체에서, 서로 교차하는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 평행한 면 상의 구조를 관찰하는 뷰(view) 및 구조를 평면상 뷰(in a plan view)(또는 평면상으로 볼 때) 및 평면상 구조라 한다. 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 수직인 방향을 제3 방향(DR3)이라 할 때, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 중 한 방향과 제3 방향(DR3)에 평행한 면 상의 구조를 관찰하는 뷰 및 구조를 단면상 뷰(in a sectional view)(또는 단면상으로 볼 때) 및 단면상 구조라 한다.
도 1 내지 도 5를 참고하여 일 실시예에 따른 렌즈 패널에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 렌즈 패널의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 렌즈 패널이 포함하는 하나의 전극부의 평면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 렌즈 패널이 포함하는 다른 하나의 전극부의 평면도이다. 도 4 및 도 5는 각각 도 1에 도시된 렌즈 패널을 IVa-IVb 선을 따라 자른 단면도로서 서로 다른 모드를 나타낸다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 일 실시예에 따른 렌즈 패널(200)은 단면상 뷰에서 서로 마주하는 제1 전극부(electrode unit)(210) 및 제2 전극부(220), 그리고 제1 전극부(210) 및 제2 전극부(220) 사이에 위치하는 광 변조층(optical modulation layer)(230)을 포함한다. 렌즈 패널(200)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 평행한 평면상으로 연장된 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 곡률이 0보다 큰 곡면을 이룰 수도 있다. 이는 렌즈 패널이 사용되는 3차원 영상 표시 장치의 방식 또는 종류에 따라 달라질 수 있다.
평면상 뷰에서, 렌즈 패널(200)의 일부 또는 전체의 영역은 다수의 도메인(DM)으로 구획될 수 있다. 하나의 도메인(DM)의 모양은 다양한 다각형 중 하나일 수 있으며, 모든 내각이 180도보다 작은 볼록 다각형일 수 있다. 예컨대, 하나의 도메인(DM)의 모양은 도시된 바와 같이 육각형일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 사각형, 오각형 등일 수도 있다. 인접하는 두 도메인(DM)은 하나의 변을 공유할 수 있다.
하나의 도메인(DM)의 변의 길이는 도시된 바와 같이 서로 동일하여 정다각형일 수 있으나 이에 한정되지 않고 길이가 서로 다른 변을 가질 수도 있다. 하나의 도메인(DM)의 평면상 한 방향으로의 길이가 다른 방향으로의 길이보다 길 수 있다.
렌즈 패널(200)이 포함하는 도메인들(DM)의 크기 및 모양 등의 형태는 일정할 수 있으나, 위치에 따라 서로 다른 형태의 도메인들(DM)을 포함할 수도 있다. 또한, 도메인(DM)의 모양은 다각형에 한정되지 않고, 원형 또는 타원형일 수 있으며, 비정형일 수도 있다. 렌즈 패널(200)이 포함하는 도메인들(DM)의 형태는 위치에 따라 일정하지 않을 수 있다.
제1 전극부(210) 및 제2 전극부(220) 각각은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 평행한 면 상으로 주로 연장되어 있는 주면을 가지는 판 또는 필름 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 곡면을 이루는 판 또는 필름일 수도 있다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 제1 전극부(210)는 제1 기판(211) 및 적어도 하나의 제1 전극(212)을 포함하고, 제2 전극부(220)는 제2 기판(221) 및 적어도 하나의 제2 전극(222)을 포함한다. 제1 전극(212)과 제2 전극(222)은 광 변조층(230)을 사이에 두고 서로 마주할 수 있다. 제1 전극(212)과 제2 전극(222)은 예컨대 주석 인듐 산화물, 주석 아연 산화물 같은 투명 도전 물질로 형성될 수 있다.
제1 전극(212)은 제1 개구부(10)를 가지고, 제2 전극(222)은 제2 개구부(20)를 가진다. 개구부(opening)란 평면상 뷰에서 전극의 일부가 제거된 영역을 의미한다.
도 2를 참고하면, 제1 개구부(10)는 가장자리 부분이 중첩하는 원들(circles)에 의해 한정되는 모양을 갖는다. 다시 말해, 제1 개구부(10)의 모양은 내부가 비어 있는 원들이 일부 중첩하게 연결되어 있는 모양과 같을 수 있다. 도 3을 참고하면, 제2 개구부(20)는 제1 개구부(10)와 마찬가지로 가장자리 부분이 중첩하는 원들에 의해 한정되는 모양을 갖는다. 도 2 및 도 3에서 원들의 겹쳐진 가상의 부분을 점선으로 도시하였다. 이하에서 제1 개구부(10)를 한정하는 각각의 원을 제1 단위 원(UC1)이라고 하고, 제2 개구부(20)를 한정하는 각각의 원을 제2 단위 원(UC2)이라고 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 영역에서, 제1 개구부(10)는 3개의 제1 단위 원(UC1)을 포함하고 있고, 제1 개구부(10)의 양측에 하나씩 위치하는 제2 개구부(20)는 2개의 제2 단위 원(UC2)을 포함하고 있다. 제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)는 실선으로 도시되고, 각각의 제1 단위 원(UC1) 및 제2 단위 원(UC2)은 실선과 점선의 조합으로 도시된다. 제1 단위 원(UC1)과 제2 단위 원(UC2)은 크기가 동일할 수 있고, 서로 다를 수도 있다. 제1 개구부(10)의 가장 넓은 폭은 제1 단위 원(UC1)의 지름과 같을 수 있고, 제1 개구부(10)의 가장 좁은 폭은 인접하는 제1 단위 원들(UC1)의 교점들을 연결하는 선(도 2에서 도메인(DM)의 한 변에 대응함)의 길이와 같을 수 있다. 마찬가지로, 제2 개구부(20)의 가장 넓은 폭은 제2 단위 원(UC2)의 지름과 같을 수 있고, 제2 개구부(20)의 가장 좁은 폭은 인접하는 제2 단위 원들(UC2)의 교점들을 연결하는 선의 길이와 같을 수 있다.
제1 개구부(10)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 대략 제1 도메인 방향(MDR1)으로 형성되어 있을 수 있다. 마찬가지로, 제2 개구부(20)는 제1 도메인 방향(MDR1)으로 형성되어 있을 수 있다. 여기서 도메인 방향이란 연속하여 인접한 도메인들(DM)이 배열된 방향으로서, 제1 도메인 방향(MDR1)은 연속하여 인접한 도메인들(DM)이 배열된 여러 방향 중 한 방향일 수 있다. 제2 도메인 방향(MDR2)으로는 제1 개구부(10)와 제2 개구부(20)가 하나씩 번갈아 가며 배열되어 있을 수 있다.
개구부(10, 20)의 모양을 한정하는 단위 도형은 도시된 바와 같이 원형일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 타원형 또는 다각형일 수 있으며, 예컨대 육각형일 수 있다. 단위 도형이 육각형인 경우, 그러한 단위 도형은 도메인(DM)과 일치할 수 있다. 육각형의 단위 도형들은 가장자리 부분이 중첩하지 않고 맞닿아 있더라도 예컨대 제1 도메인 방향(MDR1)으로 막혀있지 않는 도메인들(DM)과 같은 개구부(10, 20)를 한정할 수 있다.
제1 전극(212)이 포함하는 제1 개구부들(10)의 크기 및 모양 등의 형태는 일정하고, 제2 전극(222)이 포함하는 제2 개구부들(20)의 형태도 일정할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 전극(212)은 위치에 따라 서로 다른 형태의 제1 개구부들(10)을 포함할 수도 있고, 제2 전극(222)도 위치에 따라 서로 다른 형태의 제2 개구부들(20)을 포함할 수도 있다.
제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)의 어느 한 방향의 폭은 대략 100 마이크로미터 이하일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 렌즈 패널(200)의 해상도가 높아질수록 제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)의 크기가 작아질 수 있다.
각 도메인(DM)에는 제1 개구부(10)와 제2 개구부(20) 중 어느 하나가 주로 위치하고, 다른 하나의 가장자리 부분이 또한 위치한다. 평면상 뷰에서, 각 도메인(DM)의 중심은 제1 개구부(10) 또는 제2 개구부(20)의 단위 원(UC1, UC2)의 중심과 대략 일치할 수 있다. 여기서 도메인(DM)의 중심은 도메인(DM)의 무게 중심일 수 있으나 이에 한정되지 않고 도메인(DM) 모양의 대칭 기준이 되는 2개 이상의 선의 교점 등 다양한 중심일 수 있다.
각 도메인(DM)은 제1 단위 원(UC1) 또는 제2 단위 원(UC2)에 내접할 수 있다. 단위 원(UC1, UC2)의 일부는 해당 도메인(DM) 밖에 위치할 수 있다. 각 도메인(DM)은 제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)를 한정하는 단위 원들(UC1, UC2)의 교점들을 연결하여 형성된 도형과 실질적으로 동일할 수 있다. 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 7개의 도메인(DM)에서 중심에 있는 도메인(DM)은 제1 개구부(10)의 한 제1 단위 원(UC1)에 내접하고 있고, 제1 개구부(10)의 2개의 제1 단위 원(UC1)과 제2 개구부들(20)의 4개의 제2 단위 원(UC2)에 의해 둘러싸여 있다. 도메인(DM)은 중심에 있는 제1 단위 원(UC1)과 이를 둘러싸는 6개의 단위 원(UC1, UC2)의 교점들을 연결하는 선들에 의해 형성되는 육각형 모양을 가질 수 있다.
각 도메인(DM)에서 제1 개구부(10)의 제1 단위 원(UC1)의 가장자리 부분이 제2 개구부(20)의 제2 단위 원(UC2)의 가장자리 부분과 중첩하고, 따라서 제1 개구부(10)의 가장자리 부분도 제2 개구부(20)의 가장자리 부분과 중첩한다. 이에 따라, 제1 개구부(10)가 형성되어 있는 제1 전극(212)과 제2 개구부(20)가 형성되어 있는 제2 전극(222)은 평면상 이격되어 있고 그 거리(d)(도 1에서 제2 도메인 방향(MDR2)으로 중첩하는 제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)의 가장자리 부분의 최대 폭에 대응함)는 대략 5 마이크로미터 이하일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도시된 실시예와 달리, 제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)를 한정하는 단위 원들(UC1, UC2) 중 적어도 하나는 각 도메인(DM)의 내부에 위치하고 있거나, 각 도메인(DM)에 내접할 수도 있다. 따라서 각각의 제1 단위 원(UC1)이 제1 개구부(10)를 형성할 수 있고, 각각의 제2 단위 원(UC2)이 제2 개구부(20)를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 개구부(10)가 주로 위치하는 한 도메인(DM)에 인접하는 적어도 하나의 도메인(DM)에는 제2 개구부(20)가 주로 위치하고, 마찬가지로 제2 개구부(20)가 주로 위치하는 한 도메인(DM)에 인접하는 적어도 하나의 도메인(DM)에는 제1 개구부(10)가 주로 위치할 수 있다. 구체적으로 도 1 내지 도 5를 참고하면, 렌즈 패널(200)의 도메인들(DM) 중 하나의 변을 공유하며 인접하는 두 도메인(DM1, DM2) 중 하나에는 제1 개구부(10)가 주로 위치하고 나머지 하나에는 제2 개구부(20)가 주로 위치할 수 있다.
제1 도메인 방향(MDR1)으로 배열된 제1 개구부(10)와 제1 도메인 방향(MDR1)으로 배열된 제2 개구부(20)는 제1 도메인 방향(MDR1)에 교차하는 방향(예를 들어, 대략 수직인 방향)으로 교대로 배열되어 있을 수 있다. 제1 도메인 방향(MDR1)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 비스듬한 방향일 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 예컨대 제1 방향(DR1) 또는 제2 방향과 나란할 수 있다.
제1 기판(211) 및 제2 기판(221) 중 적어도 하나는 렌즈 패널(200)이 적용되는 장치에 부착되거나 형성되는 방법에 따라 생략될 수도 있다.
광 변조층(230)은 스위칭 가능한(switchable) 광 변조층으로서 투과되는 빛의 위상을 조절하여 빛의 경로를 제어할 수 있다. 예를 들어, 광 변조층(230)은 비등방성의 액정 분자들(31)을 포함하는 액정층일 수 있다. 액정 분자들(31)은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 광 변조층(230)의 두께, 즉 제3 방향(DR3)으로 제1 전극부(210)와 제2 전극부(220) 사이의 갭은 예를 들어 대략 3 마이크로미터 내지 대략 30 마이크로미터일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
광 변조층(230)은 제1 전극(212)과 제2 전극(222) 사이에 인가되는 전압차에 따라 굴절률 분포가 달라져 빛의 경로를 제어할 수 있다. 광 변조층(230)은 제1 전극(212)과 제2 전극(222) 사이에 인가되는 전압차에 따라 제1 모드 및 제2 모드를 포함하는 복수의 모드로 동작할 수 있다.
도 4를 참고하면, 제1 모드에서 제1 전극(212)과 제2 전극(222) 사이에 제1 전압차가 인가될 수 있다. 제1 전압차는 최소의 전압차(예컨대 0V)일 수 있다. 제1 모드에서 각 도메인(DM)의 액정 분자들(31)의 배열 방향, 즉 액정 분자들(31)의 장축의 방향은 일정할 수 있다. 예를 들어, 제1 모드에서 액정 분자들(31)은 그 장축이 도 4에 도시한 바와 같이 제1 전극부(210) 또는 제2 전극부(220)의 주면에 대략 평행하도록 배열될 수 있다. 그러나 제1 모드에서 액정 분자들(31)은 그 장축이 제1 전극부(210) 또는 제2 전극부(220)의 주면에 대략 수직이 되도록 배열될 수도 있다.
액정 분자들(31)의 배향을 위해, 제1 전극부(210)와 광 변조층(230) 사이에는 제1 배향막(11)이 위치할 수 있고, 제2 전극부(220)와 광 변조층(230) 사이에는 제2 배향막(12)이 위치할 수 있다. 배향막(11, 12)은 액정 분자들(31)의 배향 방향을 정의할 수 있다. 일 실시예에 따른 배향막(11, 12)은 수평 배향막일 수 있으나 이에 한정되지 않고 수직 배향막일 수도 있다.
도 5를 참고하면, 제2 모드에서 제1 전극(212)과 제2 전극(222) 사이에 적절한 전압차(예컨대 약 3.5V 내지 약 4V)가 인가되면 광 변조층(230)에 대략 제3 방향(DR3)의 성분을 가지는 주 전기장이 형성되어 액정 분자들(31)이 재배열된다. 액정 분자들(31)이 양의 유전율 이방성을 가지는 경우, 액정 분자들(31)은 그 장축이 대략 전기장 방향에 나란한 방향으로 재배열될 수 있다. 각 도메인(DM)에서 제1 개구부(10) 가장자리 주변의 제1 전극(212)과 제2 전극(222) 사이의 프린지 필드 또는 제2 개구부(20) 가장자리 주변의 제2 전극(222)과 제1 전극(212) 사이의 프린지 필드에 의해 액정 분자들(31)이 특정 방향으로 기울어진다. 각 도메인(DM)의 액정 분자들(31)은 도메인(DM) 내에서의 위치에 따라 다른 각도로 기울어진다. 이에 따라, 광 변조층(230)은 한 도메인(DM)에서의 위치에 따라 다른 굴절률 분포를 형성하여 빛이 도메인(DM) 내의 위치에 따라 다른 위상 지연을 겪을 수 있다. 구체적으로, 도메인(DM)의 중심 부근에 위치하는 액정 분자들(31)은 제1 전극부(210) 또는 제2 전극부(220)의 주면에 대략 평행하도록 배열되고, 도메인(DM)의 가장자리 부근에 위치하는 액정 분자들(31)은 대략 도메인(DM)의 중심을 향해 기울어질 수 있다. 액정 분자들(31)의 기울어진 각도는 제1 전극부(210) 또는 제2 전극부(220)의 주면을 기준으로 도메인(DM)의 가장자리로 갈수록 커질 수 있다.
이에 따르면, 각 도메인(DM)에서 액정 분자들(31)이 배열된 형태는 대략 평면 볼록 렌즈와 유사하고, 각 도메인(DM)의 광 변조층(230)은 광 경로를 제어할 수 있는 렌즈들(ML)을 형성한다. 각 렌즈(ML)는 렌티큘러 렌즈와 달리 모든 방향의 시야각으로 빛을 굴절시킬 수 있는 마이크로 렌즈일 수 있고, 렌즈 패널(200)은 렌즈 어레이를 형성한다.
평면상 뷰에서, 렌즈들(ML)은 개구부들(10, 20)에 대응하는 영역에 형성될 수 있다. 각각의 렌즈(ML)는 제1 단위 원(UC1)은 또는 제2 단위 원(UC2)에 대응할 수 있다. 도 1을 참고하면, 렌즈 패널(200)의 전체 영역에 걸쳐 제1 개구부(10) 또는 제2 개구부(20)가 위치하고 있으므로, 렌즈들(ML)은 렌즈 패널(200)의 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.
제2 모드에서 광 변조층(230)이 형성하는 렌즈(ML)는 개구부(10, 20)가 제1 전극(212)에 위치하는지 제2 전극(222)에 위치하는지에 따라 제1 렌즈(ML1)와 제2 렌즈(ML2)로 구분될 수 있다. 제1 렌즈(ML1)는 액정 분자들(31)의 배열 형태가 제2 전극부(220)를 향하여 볼록한 형태이고, 제2 렌즈(ML2)는 액정 분자들(31)의 배열 형태가 제1 전극부(210)를 향하여 볼록한 형태일 수 있다. 이와 같이 하나의 단면상 뷰에서 볼 때 제1 렌즈(ML1)와 제2 렌즈(ML2)의 형태가 다르게 보이므로 이를 다른 형태의 제1 렌즈(ML1)와 제2 렌즈(ML2)라 한다. 물론 제1 렌즈(ML1)를 제3 방향(DR3)으로 뒤집으면 제2 렌즈(ML2)의 형태와 대략 유사한 형태를 가질 수 있다. 제1 개구부(10)와 제2 개구부(20)의 가장자리 부분이 서로 중첩하므로, 제1 렌즈(ML1)와 제2 렌즈(ML2)의 가장자리 부분 또한 중첩한다. 제1 렌즈(ML1)와 제2 렌즈(ML2)가 중첩하는 영역은 제1 개구부(10)와 제2 개구부(20)가 중첩하는 영역과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 5를 참고하면, 인접하는 두 도메인(DM1, DM2)에 제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)가 각각 위치하면, 두 도메인(DM1, DM2)에 제1 렌즈(ML1) 및 제2 렌즈(ML2)가 각각 형성되어 인접한 두 도메인(DM) 사이의 경계인 도메인 경계(DML)를 사이에 두고 제1 렌즈(ML1) 및 제2 렌즈(ML2)가 인접하여 형성될 수 있다. 서로 다른 형태의 제1 렌즈(ML1) 및 제2 렌즈(ML2)가 인접하므로 도메인 경계(DML) 주변(렌즈들(ML1, ML2)의 경계부에 해당)에 위치하는 액정 분자들(31)의 배열 방향은 일정하여 액정 분자들(31)의 배열이 불균일한 디스클리네이션(disclination)의 발생을 방지하거나 최소화할 수 있다. 따라서 각 도메인(DM)에서 렌즈(ML)가 형성된 영역의 평면상 면적을 최대한 확보할 수 있다. 이에 따라, 각 도메인(DM)의 평면상 면적에 대한 렌즈(ML)의 평면상 면적의 비로 정의되는 필 팩터(fill factor)를 높일 수 있어 렌즈 패널의 특성을 향상시킬 수 있다.
제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)는 서로 다른 전극(212, 222)에 각각 형성되어 있으므로 두 개구부(10, 20)의 가장자리 부분이 중첩하게 설계할 수 있고, 이에 따라 렌즈(ML1, ML2)의 피치를 줄여 고해상도의 렌즈들을 형성할 수 있다. 또한, 평면상 뷰에서, 렌즈 패널(200)의 전체 영역에 걸쳐 제1 개구부(10)와 제2 개구부(20)가 위치하고 있고 (즉, 평면상 뷰에서 제1 개구부(10)나 제2 개구부(20)가 위치하지 않는 영역이 없음), 렌즈(ML)는 개구부(10, 20)에 대응하는 영역에 형성되므로, 실질적으로 100%의 필 팩터를 얻을 수 있다. 다시 말해, 렌즈 패널(200)의 모든 영역이 렌즈들(ML)로 채워질 수 있다.
제1 개구부(10)와 제2 개구부(20)의 가장자리 부분이 중첩함으로써 필 팩터를 높일 수 있지만, 제1 전극(212)과 제2 전극(222)은 평면상 이격된다. 따라서 제2 모드에서 제1 렌즈(ML1)와 제2 렌즈(ML2)가 중첩하는 영역(이하 경계부(boundary portion)라고 함)에서, 전기장 방향이 렌즈 패널(200)의 두께 방향보다는 렌즈 패널(200)의 면 방향인 제1 방향(DR1)에 가깝게 될 수 있다. 그러면 렌즈들(ML1, ML2)의 경계부에서 굴절률과 렌즈(ML1, ML2)의 중심부에서 굴절률 차이가 작아져 소정의 굴절률 분포를 갖는 렌즈를 형성하기가 어려울 수 있다. 예컨대 렌즈(ML1, ML2)의 중심부로부터 경계부로 갈수록 굴절률이 작아지는 포물선의 굴절률 분포를 얻기 위해서는 양의 유전율 이방성의 액정 분자들(31)의 장축 방향이 렌즈들(ML1, ML2)의 경계부에서 렌즈 패널(200)의 두께 방향인 제3 방향(DR3)에 가까운 것이 유리하다. 그러기 위해서는 렌즈들(ML1, ML2)의 경계부에서 가급적 제3 방향(DR3)에 가까운 방향으로 전기장이 형성되어야 하는데, 제1 전극(212)과 제2 전극(222)의 프린지 필드로 인해 그러한 방향으로 전기장이 형성되기 어렵다. 이하에서는 렌즈들(ML1, ML2)의 경계부에서 굴절률을 개선하기 위한 실시예들을 도 6 내지 도 8을 참고하여 설명한다.
도 6, 도 7 및 도 8은 각각 도 1에 도시된 렌즈 패널을 IVa-IVb 선을 따라 자른 단면의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
먼저 도 6을 참고하면, 제1 전극부(210)는 제1 기판(211)과 제1 배향막(11) 사이에 제1 저항막(213)을 포함한다. 제1 저항막(213)은 제1 전극(212)을 전체적으로 덮고 있으며, 특히 제1 전극(212)의 가장자리를 덮고 있다. 제1 저항막(213)은 예컨대 약 1 MΩ/□ 이상, 또는 약 1 MΩ/□ 내지 약 1 GΩ/□의 높은 면저항을 가지는 고저항막이다. 본 실시예와 같이 고저항막(213)이 제1 전극(212)의 가장자리 부분을 덮고 있으면 제1 전극(212)의 프린지 필드가 약해져서 렌즈들(ML1, ML2)의 경계부에서 전기장의 방향을 제3 방향(DR3)에 좀더 가깝게 형성할 수 있다. 따라서 렌즈들(ML1, ML2)의 경계부에서 액정 분자들에 대한 제어력이 향상되어 굴절률을 개선할 수 있고, 렌즈(ML1, ML2)의 굴절률 분포를 좀더 포물선 형상에 가깝게 만들 수 있다. 또한, 프린지 필드가 약해짐으로써 렌즈들(ML1, ML2)의 경계부에서 액정 분자들이 기울어지는 방향이 일정할 수 있고, 이에 따라 디스클리네이션의 발생을 방지 또는 최소화할 수 있다.
고저항막은 예컨대 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO), 인듐-아연-산화물(IZO), 인듐-주석-산화물(ITO) 같은 물질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 고저항막은 예컨대 약 10 나노미터 이상, 또는 약 10 나노미터 내지 약 100 나노미터의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 7을 참고하면, 도 6의 실시예와 마찬가지로, 제1 전극부(210)는 제1 기판(211)과 제1 배향막(11) 사이에 제1 전극(212)을 덮는 제1 저항막(213)을 포함한다. 또한, 제2 전극부(220)는 제2 기판(221)과 제2 배향막(12) 사이에 제2 전극(222)을 덮는 제2 저항막(223)을 포함한다. 제1 저항막(213)과 마찬가지로, 제2 저항막(223)은 고저항막이며, 예컨대 약 1 MΩ/□ 이상, 또는 약 1 MΩ/□ 내지 약 1 GΩ/□의 높은 면저항을 가질 수 있다. 고저항의 제1 저항막(213)과 제2 저항막(223)이 각각 제1 전극(212)의 가장자리와 제2 전극(222)의 가장자리를 덮고 있으므로, 제1 전극(212)과 제2 전극(222)의 프린지 필드가 약해질 수 있고, 렌즈들(ML1, ML2)의 경계부에서 전기장의 방향을 제3 방향(DR3)에 좀더 가깝게 형성할 수 있으며, 디스클리네이션의 발생을 방지할 수 있다.
도 8을 참고하면, 도 7의 실시예와 마찬가지로, 제1 전극부(210)는 제1 전극(212)을 덮는 제1 저항막(213)을 포함하고 제2 전극부(220)는 제2 전극(222)을 덮는 제2 저항막(223)을 포함한다. 하지만, 제1 저항막(213)은 제1 전극(212)을 전체적으로 덮지 않고 제1 개구부(10)에 인접하는 제1 전극(212)의 가장자리 부분만을 덮고 있으며, 제2 저항막(223)은 제2 전극(222)을 전체적으로 덮지 않고 제2 개구부(20)에 인접하는 제2 전극(222)의 가장자리 부분만을 덮고 있다. 전극(212, 222)의 가장자리 부분만 덮고 있더라도 이들 전극(212, 222)의 프린지 필드가 약해지므로 전술한 렌즈 경계부에서의 굴절률을 개선할 수 있고, 디스클리네이션의 발생을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7의 실시예과 같이 저항막(213, 223)이 전극(212, 222)을 전체적으로 덮고 있으면 전기장의 세기가 전체적으로 약해지므로, 소정의 굴절률 분포를 얻기 위해서는 제1 전극(212)과 제2 전극(222) 사이에 보다 높은 전압차를 제공할 필요가 있다. 도 8의 실시예에 따르면 저항막(213, 223)이 전극(212, 222)의 일부분만을 덮고 있으므로 전기장 세기의 약화가 완화되어, 고저항막 적용에 따른 소비 전력 증가를 최소화할 수 있다. 다만, 저항막(213, 223)을 전체적으로 형성하지 않고 소정 영역에만 형성해야 하므로 포토리소그래피 같은 패터닝 공정이 추가될 수 있다. 도 8에 도시된 실시예와 달리, 제1 저항막(213)과 제2 저항막(223) 중 하나는 제1 전극(212) 또는 제2 전극(222)을 전체적으로 덮도록 형성될 수도 있다.
이하에서는 전술한 실시예와 개구부들(10, 20)의 배치가 다른 몇몇 실시예에 대해서 차이점을 위주로 설명하며, 단면상 구조에 대해서는 도 4 및 도 5에 도시된 것과 실질적으로 동일할 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 9, 도 10 및 도 11은 각각 일 실시예에 따른 렌즈 패널의 평면도이다.
먼저 도 9를 참고하면, 렌즈 패널(200)은 제1 전극(도시되지 않음)에 형성된 제1 개구부(10) 및 제2 전극(도시되지 않음)에 형성된 제2 개구부(20)를 가진다. 제1 개구부(10)는 겹쳐져 있는 제1 단위 원들(UC1)에 의해 한정되는 모양을 갖고, 제2 개구부(20)는 겹쳐져 있는 제2 단위 원들(UC2)에 의해 한정되는 모양을 갖는다. 제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)는 도시된 바와 같이 대략 제2 도메인 방향(MDR2)으로 형성되어 있을 수 있고, 제1 도메인 방향(MDR1)으로는 제1 개구부(10)와 제2 개구부(20)가 하나씩 번갈아 가며 위치할 수 있다. 도시된 것과 달리 제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)는 제2 도메인 방향(MDR2)과 다른 방향 예컨대, 제1 도메인 방향(MDR1)으로 형성되어 있을 수도 있다. 도메인(DM)의 모양은 도시된 것과 같이 육각형일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다각형, 원형, 타원형, 또는 비정형일 수 있다.
제1 개구부(10)의 가장자리 부분이 제2 개구부(20)의 가장자리 부분과 중첩하는 도 1의 실시예와 달리, 본 실시예에서는 이들이 중첩하지 않고 제1 개구부(10)와 제2 개구부(20)가 맞닿아 있다. 제1 개구부(10)와 제2 개구부(20)는 소정 간격으로 이격되어 있을 수도 있다. 이와 같이 제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)를 형성하면 제1 개구부(10) 및 제2 개구부(20)가 위치하지 않는 영역으로 인해 필 팩터는 다소 증가하지만, 제1 개구부(10) 및/또는 제2 개구부(20)가 위치하지 않는 영역에서 액정 분자들에 대한 제어력이 향상될 수 있다. 그러한 중첩하지 않는 영역에서는 제1 전극 및/또는 제2 전극이 위치하기 때문이다. 따라서 제2 도메인 방향(MDR2)과 다른 방향으로 렌즈들의 굴절률 분포가 포물선에 좀더 부합할 수 있다.
도 10을 참고하면, 렌즈 패널(200)은 제1 전극(도시되지 않음)에 형성된 제1 개구부(10) 및 제2 전극(도시되지 않음)에 형성된 제2 개구부(20)를 가진다. 제1 개구부(10)는 제1 단위 원(UC1)에 의해 한정되는 모양을 갖고, 제2 개구부(20)는 제2 단위 원(UC2)에 의해 한정되는 모양을 갖는다. 전술한 실시예들과 달리, 제1 단위 원들(UC1)은 겹쳐져 있고 않고, 제2 단위 원들(UC2)도 겹쳐져 있지 않는다. 따라서 각각의 제1 단위 원(UC1)은 하나의 제1 개구부(10)를 한정하고, 각각의 제2 단위 원(UC2)은 하나의 제2 개구부(20)를 한정한다. 인접하는 제1 개구부들(10)은 제1 도메인 방향(MDR1)으로 배열되어 있고 인접하는 제2 개구부들(20)도 제1 도메인 방향(MDR1)으로 배열되어 있다. 제2 도메인 방향으로는 제1 개구부(10)와 제2 개구부(20)가 하나씩 번갈아 가며 위치할 수 있다. 도시된 것과 달리 인접하는 제1 개구부들(10) 및 인접하는 제2 개구부들(20)은 제1 도메인 방향(MDR2)과 다른 방향 예컨대, 제2 도메인 방향(MDR2)으로 배열되어 있을 수도 있다.
도 10의 실시예에서 제1 개구부(10)의 가장자리 부분과 제2 개구부(20)의 가장자리 부분은 중첩하고 있다. 따라서 렌즈들의 전체적인 배열 및 필 팩터는 도 9의 실시예와 유사할 수 있다. 하지만, 제2 도메인 방향(MDR2)으로 제1 개구부(10)와 제2 개구부(20)가 번갈아 가며 위치하고 따라서 서로 다른 형태의 렌즈가 인접하게 형성될 수 있으므로 디스클리네이션의 발생을 최소화할 수 있다. 또한 제2 도메인 방향(MDR2)으로 렌즈들의 굴절률 분포가 포물선에 좀더 부합하게 개선될 수 있다.
도 11을 참고하면, 도 10의 실시예와 유사하게 각각의 제1 단위 원(UC1)은 하나의 제1 개구부(10)를 한정하고, 각각의 제2 단위 원(UC2)은 하나의 제2 개구부(20)를 한정한다. 하지만, 제1 개구부(10)의 양측 가장자리 부분이 제2 개구부(20)의 가장자리 부분과 중첩하는 도 10의 실시예와 달리, 제1 개구부(10)의 일측 가장자리 부분만이 제2 개구부(20)의 가장자리 부분과 중첩한다. 본 실시예에 따르면 개구부들(10, 20)이 위치하지 않는 영역이 증가하여 필 팩터는 증가하지만 그러한 영역에서 액정 분자들에 대한 제어력이 향상될 수 있으므로 렌즈들의 굴절률 분포가 개선될 수 있다.
도 9 내지 도 11의 각각의 실시예에 대하여, 전술한 도 6 내지 도 8의 실시예들에 따른 저항막들(213, 223)이 선택적으로 적용될 수 있다.
이제, 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 12 내지 도 16을 참고하여 일 실시예에 따른 렌즈 패널을 포함하는 표시 장치에 대해 설명한다.
도 12를 참고하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 표시 패널(100) 및 렌즈 패널(200)을 포함한다. 렌즈 패널(200)은 표시 패널(100)의 화면에 인접하게 위치할 수 있다. 렌즈 패널(200)의 구조는 앞에서 설명한 여러 실시예에 따른 렌즈 패널과 대부분 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
표시 패널(100)은 영상을 표시할 수 있는 화소들(PX)을 포함하고 렌즈 패널(200)이 위치하는 쪽으로 영상의 빛을 보낼 수 있다. 고해상도 표시 패널(100)의 경우 화소(PX)의 해상도는 예를 들어 대략 2250 ppi 이상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 렌즈 패널(200)의 제1 전극부(210)가 표시 패널(100)에 가깝게 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 제2 전극부(220)가 표시 패널(100)에 위치할 수도 있다.
표시 장치는 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치 등의 다양한 표시 장치일 수 있다. 액정 표시 장치인 경우, 표시 장치는 표시 패널(100)에 빛을 공급하는 백라이트부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
도 13, 도 14 및 도 15를 참고하면, 표시 패널(100)과 렌즈 패널(200) 사이에는 표시 패널(100)과 렌즈 패널(200)을 서로에 대해 고정하는 투명한 접착 부재(150)가 위치할 수 있다. 접착 부재(150)는 예를 들어 광학 투명 레진(optical clear resin, OCR) 등일 수 있다.
도 12, 도 13 및 도 14는 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)가 여러 시점 영역(VP1-VPn)에서 서로 다른 영상이 관찰될 수 있도록 동작하는 3차원 모드의 동작 방법을 도시한다. 표시 장치(1000)의 3차원 모드에서 렌즈 패널(200)은 앞에서 설명한 제2 모드로 동작하여 광 변조층(230)에 렌즈들(ML)을 포함하는 렌즈 어레이가 형성될 수 있다. 렌즈들(ML)은 앞에서 설명한 바와 같이 형태가 반대인 제1 렌즈(ML1) 및 제2 렌즈(ML2)를 포함한다. 이와 같이 표시 장치(1000)는 3차원 모드에서 여러 시점 영역(VP1-VPn)에 다른 영상을 표시할 수 있어 다시점 표시 장치라 할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참고하면, 표시 패널(100)에서 영상이 표시되는 화면과 렌즈 패널(200)에 형성된 렌즈(ML)의 단면상 중심 사이의 거리는 렌즈(ML)의 초점 거리(FL)일 수 있다. 렌즈 패널(200)에 형성된 렌즈(ML)의 단면상 중심으로부터 최적의 입체 영상을 관찰할 수 있는 지점까지의 거리를 최적 관찰 거리(optimal viewing distance, OVD)라 한다.
다시점 모드 3차원 모드에서, 표시 패널(100)의 각 화소(PX)는 어느 한 시점 영역(VP1-VPn)에 대응하는 영상을 표시하고, 각 화소(PX)가 표시하는 영상은 제2 모드의 렌즈 패널(200)을 통해 대응하는 시점 영역(VP1-VPn)에서 관찰될 수 있다. 관찰자의 좌안 및 우안 각각은 서로 다른 시점 영역(VP1-VPn)의 영상을 인식하여 영상의 깊이감 또는 입체감을 느낄 수 있다.
렌즈 패널(200)의 각 도메인(DM)은 평면상 뷰에서 표시 패널(100)의 2개 이상의 화소(PX)와 중첩하고, 각 도메인(DM)이 중첩하는 화소들(PX)이 표시하는 영상의 빛은 대응하는 도메인(DM)을 통과할 수 있다. 각 도메인(DM)에 대응하는 화소들(PX) 로부터의 빛은 도메인(DM) 내에서의 위치에 따라 서로 다른 방향으로 굴절될 수 있다. 즉, 각 도메인(DM)에 대응하는 화소들(PX)은 서로 다른 시점 영역(VP1-VPn)에 대응하는 영상을 표시할 수 있고, 각 도메인(DM)에 대응하는 화소들(PX)은 모든 시점 영역(VP1-VPn)의 대부분에 대응하는 영상을 표시할 수 있다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 예를 들어 도메인들(DM)에 입사하는 화소들(PX)의 영상 중 제1 시점 영역(VP1)에 대응하는 화소들(PX)의 영상이 각 도메인(DM)의 렌즈(ML)를 통과하여 제1 시점 영역(VP1)에서 관찰될 수 있다.
도 14를 참고하면, 한 도메인(DM)에 대응하는 화소들(PX)의 영상은 각각 도메인(DM)의 렌즈(ML)의 서로 다른 위치를 통과하며 서로 다른 방향으로 굴절되어 서로 다른 시점 영역(VP1-VPn)에서 관찰될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 3차원 모드에서 렌즈 패널(200)이 형성하는 렌즈의 필 팩터가 향상될 수 있으므로 표시 장치(1000)를 통해 관찰할 수 있는 3차원 영상에서 크로스토크가 줄어들어 3차원 영상의 특성이 향상될 수 있다. 또한 표시 패널(100)의 해상도가 높아질수록 렌즈 패널(200)의 해상도도 높아질 필요가 있는데, 본 실시예에 따르면 렌즈의 필 팩터의 감소 없이 렌즈 패널(200)의 렌즈 피치를 용이하게 줄일 수 있으므로 고해상도의 3차원 영상 표시 장치를 용이하게 구현할 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)가 2차원 모드로 동작하는 방법을 도시한다. 2차원 모드에서 렌즈 패널(200)은 앞에서 설명한 제1 모드로 동작하여 광 변조층(230)에 렌즈들(ML)이 형성되지 않고 액정 분자들(31)이 일정한 방향으로 배열되어 있을 수 있다. 즉, 2차원 모드에서 렌즈 패널(200)은 오프되어 표시 패널(100)에서 표시된 영상이 그대로 렌즈 패널(200)을 통과하여 2차원 영상으로 인식될 수 있다.
이제 도 16을 도 12 내지 도 15와 함께 참고하여 일 실시예에 따른 렌즈 패널과 표시 패널의 배치 관계에 대해 설명한다.
도 16을 참고하면, 일 실시예에 따른 렌즈 패널(200)의 한 도메인(DM)은 평면상 뷰에서 표시 패널(100)의 2개 이상의 화소(PX)와 중첩할 수 있는데, 도 16은 각 도메인(DM)이 대략 105개의 화소(PX)와 중첩하는 예를 도시한다. 한 도메인(DM)과 중첩하는 화소들(PX) 각각은 서로 다른 시점 영역에 대응할 수 있다. 따라서 도 16에 도시한 실시예의 경우, 표시 장치는 대략 105개 정도의 시점 영역에 영상을 분리하여 표시할 수 있다.
표시 패널(100)의 화소들(PX)은 대략 제1 방향(DR1), 그리고 제1 방향에 수직인 제2 방향(DR2)에 평행한 행 및 열에 배열되어 행렬 형태로 배열되어 있을 수 있다. 각 화소(PX)는 복수의 색 중 한 색의 빛을 내보낼 수 있다. 화소(PX)가 표시할 수 있는 색은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 중 하나일 수 있으나, 색이 종류는 이에 한정되지 않는다. 도메인(DM)은 도시된 육각형 외에, 다양한 모양을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 렌즈 패널은 위에서 설명한 표시 장치 외에도 다양한 3차원 표시 시스템에서 빛의 경로를 제어하기 위한 용도로 다양하게 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 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.
10: 제1 개구부 20: 제2 개구부
100: 표시 패널 200: 렌즈 패널
210: 제1 전극부 212: 제1 전극
213: 제1 저항막 220: 제2 전극부
222: 제2 전극 223: 제2 저항막
230: 광 변조층 1000: 표시 장치

Claims (20)

  1. 영상을 표시하는 화소들을 포함하는 표시 패널, 그리고
    상기 표시 패널의 화면에 인접하게 위치하며 3차원 모드로 동작 시 렌즈들을 포함하는 렌즈 패널
    을 포함하며,
    상기 렌즈 패널은 평면상으로 볼 때 복수의 도메인으로 구획되어 있고,
    상기 렌즈 패널은 단면상으로 볼 때 서로 마주하는 제1 전극 및 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하며 상기 렌즈들을 형성하는 광 변조층을 포함하고,
    상기 제1 전극은 제1 개구부를 가지고, 상기 제2 전극은 제2 개구부를 가지며,
    평면상으로 볼 때 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부 중 적어도 하나는 가장자리 부분이 중첩하는 복수의 단위 도형에 의해 한정되는 모양을 가지는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    평면상으로 볼 때 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부의 가장자리 부분이 중첩하는 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    평면상으로 볼 때 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부가 중첩하지 않는 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 단위 도형은 원형인 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 도메인의 모양이 다각형이고, 상기 도메인은 상기 단위 도형에 내접하는 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 도메인의 모양이 육각형인 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 제1 개구부는 제1 방향으로 형성되어 있고,
    상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부는 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 하나씩 번갈아 가며 배열되어 있는 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 렌즈 패널은 상기 제1 전극과 상기 광 변조층 사이에 위치하는 제1 저항막을 더 포함하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 렌즈 패널은 상기 제2 전극과 상기 광 변조층 사이에 위치하는 제2 저항막을 더 포함하는 표시 장치.
  10. 제8항에서,
    상기 제1 저항막은 상기 제1 전극의 일부분만을 덮고 있는 표시 장치.
  11. 영상을 표시하는 화소들을 포함하는 표시 패널, 그리고
    상기 표시 패널의 화면에 인접하게 위치하며 3차원 모드로 동작 시 렌즈들을 포함하는 렌즈 패널
    을 포함하며,
    상기 렌즈 패널은 평면상으로 볼 때 복수의 도메인으로 구획되어 있고,
    단면상으로 볼 때 상기 렌즈 패널은
    제1 개구부를 가지는 제1 전극;
    상기 제1 전극과 마주하며 제2 개구부를 가지는 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하며 상기 렌즈들을 형성하는 광 변조층; 및
    상기 제1 전극과 상기 광 변조층 사이에 위치하는 제1 저항막;
    을 포함하는 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 렌즈 패널은 상기 제1 저항막과 상기 광 변조층 사이에 위치하는 제1 배향막을 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제11항에서,
    상기 렌즈 패널은 상기 제2 전극과 상기 광 변조층 사이에 위치하는 제2 저항막을 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 렌즈 패널은 상기 제2 저항막과 상기 광 변조층 사이에 위치하는 제2 배향막을 더 포함하는 표시 장치.
  15. 제11항에서,
    상기 제1 저항막은 상기 제1 전극의 일부분만을 덮고 있는 표시 장치.
  16. 제11항에서,
    평면상으로 볼 때 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부 중 적어도 하나는 가장자리 부분이 중첩하는 복수의 단위 도형에 의해 한정되는 모양을 가지는 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    평면상으로 볼 때 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부의 가장자리 부분이 중첩하는 표시 장치.
  18. 제16항에서,
    평면상으로 볼 때 상기 제1 개구부와 상기 제2 개구부가 중첩하지 않는 표시 장치.
  19. 제16항에서,
    상기 단위 도형은 원형인 표시 장치.
  20. 제16항에서,
    상기 도메인의 모양이 다각형이고, 상기 도메인은 상기 단위 도형에 내접하는 표시 장치.
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