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KR101868357B1 - 액정 렌즈 패널 및 이의 제조 방법 - Google Patents

액정 렌즈 패널 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR101868357B1
KR101868357B1 KR1020120000016A KR20120000016A KR101868357B1 KR 101868357 B1 KR101868357 B1 KR 101868357B1 KR 1020120000016 A KR1020120000016 A KR 1020120000016A KR 20120000016 A KR20120000016 A KR 20120000016A KR 101868357 B1 KR101868357 B1 KR 101868357B1
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김수진
이혁진
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

액정 렌즈 패널은 액티브 영역에 배치된 복수의 렌즈 전극들과, 상기 액티브 영역을 포함하고 상기 액티브 영역으로부터 확장된 배향 영역에 배치된 배향막과, 상기 배향 영역의 외곽에 정의된 실라인 영역에 배치된 실런트, 및 상기 실라인 영역과 상기 배향 영역 사이의 차광 영역에 배치된 차광 패턴을 포함한다. 이에 따라서, 실라인 영역과 인접한 주변 영역에 차광 패턴을 배치함으로써 실런트 경화시 액정의 물성 변화를 막을 수 있다. 또한, 렌즈 전극의 넓이가 컬럼 스페이서의 폭보다 넓은 렌즈 전극 상에 상기 컬럼 스페이서를 배치함으로써 액정 배열이 깨지는 것을 막을 수 있다. 또한, 외곽 영역에 배치된 컬럼 스페이서의 사이즈 및 분포 밀도를 증가시킴으로써 셀 갭 불량을 막을 수 있다.

Description

액정 렌즈 패널 및 이의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL LENS PANEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 렌즈 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신뢰성 및 특성 향상을 위한 액정 렌즈 패널 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
게임, 영화 등과 같은 분야에서 3차원 입체 영상에 대한 수요가 증가함에 따라, 3차원 입체 영상을 표시하는 입체 영상 표시 장치가 점점 발전해 가고 있다. 입체 영상 표시 장치는 관찰자의 양안에 서로 다른 2차원 평면 영상들을 인가함으로써 입체 영상을 표시할 수 있다. 즉, 관찰자는 양안을 통해 한 쌍의 2차원 평면 영상들을 보게 되고, 뇌에서 상기 평면 영상들을 융합하여 입체감을 시인하게 된다.
입체 영상 표시 장치는 관찰자의 특수 안경의 착용 여부에 따라 안경식(stereo-scopic) 및 비안경식(auto stereo-scopic)으로 구분할 수 있다. 일반적으로, 평판 표시 장치에서는 배리어(barrier) 방식, 렌티큘라(lenticular) 방식 등과 같은 비안경식의 입체 영상 표시 장치가 주로 이용되고 있다.
상기 렌티큘라 방식은 렌즈를 이용하여 좌측 픽셀 및 우측 픽셀을 통과하는 광을 굴절시킴으로써 입체 영상을 표시할 수 있다. 상기 렌티큘라 방식에 의하면 상기 렌즈를 통해 광이 대부분 통과하므로 상기 배리어 방식에 비해 휘도를 증가시킬 수 있다. 상기 입체 영상 표시 장치는 상기 렌티큘라 렌즈 등과 같은 렌즈가 형성된 필름을 액정 표시 패널에 부착하는 방식이 적용되고 있다. 이와 같이 렌즈 필름이 부착된 표시 장치는 입체 영상만이 표시할 수 있다.
그러나, 아직까지는 소스 영상 신호로서, 2차원 영상 신호가 입체 영상 신호 보다 많이 사용되고 있다. 따라서 표시 장치 역시, 2차원 영상과 3차원 영상을 겸용으로 표시할 수 있는 표시 장치가 요구된다. 이러한 요구에 따라서, 상기 렌즈 필름 대신 2차원 또는 3차원 영상 모드에 따라서 선택적으로 2차원 영상 또는 3차원 영상을 표시할 수 있는 액정 렌즈 패널이 개발되고 있다. 상기 액정 렌즈 패널은 렌즈 기능을 수행하기 위한 복수의 렌즈 전극들이 형성된 렌즈 기판을 포함한다.
이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 신뢰성 개선 및 특성 향상을 위한 액정 렌즈 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 액정 렌즈 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널은 액티브 영역에 배치된 복수의 렌즈 전극들과, 상기 액티브 영역을 포함하고 상기 액티브 영역으로부터 확장된 배향 영역에 배치된 배향막과, 상기 배향 영역의 외곽에 정의된 실라인 영역에 배치된 실런트, 및 상기 실라인 영역과 상기 배향 영역 사이의 차광 영역에 배치된 차광 패턴을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 액정 렌즈 패널은 공통 전극을 포함하는 제1 렌즈 기판과, 상기 제1 렌즈 기판과 대향하고, 상기 렌즈 전극들을 포함하는 제2 렌즈 기판과, 상기 제1 및 제2 렌즈 기판들 간의 갭을 유지하는 복수의 컬럼 스페이서들을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 컬럼 스페이서들은 상기 제2 렌즈 기판에 포함될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 컬럼 스페이서들은 상기 액티브 영역 내에 배치된 제1 컬럼 스페이서 및 상기 액티브 영역을 둘러싸는 상기 주변 영역 내에 포함된 상기 배향 영역에 배치된 제2 컬럼 스페이서를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 컬럼 스페이서는 상기 렌즈 전극들 중 상기 제1 컬럼 스페이서의 사이즈 보다 큰 폭의 렌즈 전극이 형성된 영역에 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 차광 패턴은 불투명 금속 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 차광 패턴은 상기 제1 렌즈 기판에 포함될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 차광 패턴은 상기 제2 렌즈 기판에 포함될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 컬럼 스페이서들은 상기 차광 영역 내에 배치된 제3 컬럼 스페이서를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제3 컬럼 스페이서는 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이서들 보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제3 컬럼 스페이서는 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이서들 보다 큰 분포 밀도를 가질 수 있다.
본 실시예에서, 상기 차광 패턴은 불투명 유기 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 차광 패턴은 상기 제1 및 제2 렌즈 기판들 간의 갭을 유지하기 위한 높이를 가질 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 제조 방법은 제1 베이스 기판의 배향 영역에 배치된 배향막 및 상기 배향 영역의 외곽에 정의된 실라인 영역과 상기 배향 영역 사이의 차광 영역에 배치된 차광 패턴을 포함하는 제1 렌즈 기판을 형성하고, 상기 제1 베이스 기판의 상기 실라인 영역에 실런트를 형성하고, 상기 제1 베이스 기판과 대향하는 제2 베이스 기판을 포함하는 제2 렌즈 기판을 상기 제1 렌즈 기판과 결합하고, 상기 차광 패턴을 포함하는 상기 제1 렌즈 기판의 상부에서 광을 조사하여 상기 실런트를 경화한다.
본 실시예에서, 상기 제조 방법은 상기 제2 베이스 기판 상에 복수의 렌즈 전극들을 형성하고, 상기 제1 베이스 기판 상에 제1 및 제2 베이스 기판들 간의 갭을 유지하는 복수의 컬럼 스페이서들을 형성할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 액티브 영역의 제1 컬럼 스페이서는 상기 렌즈 전극들 중 상기 제1 컬럼 스페이서의 사이즈 보다 큰 폭을 갖는 렌즈 전극이 형성된 영역에 배치되고, 상기 차광 영역에 배치된 제3 컬럼 스페이서는 상기 제1 컬럼 스페이서 보다 사이즈 및 분포 밀도가 클 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제조 방법은 상기 제1 베이스 기판 상에 복수의 렌즈 전극들을 형성하고, 상기 제1 베이스 기판 상에 제1 및 제2 베이스 기판들 간의 갭을 유지하는 복수의 컬럼 스페이서들을 형성할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 차광 패턴은 불투명 금속 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 차광 패턴은 불투명 유기 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 실라인 영역과 인접한 주변 영역에 차광 패턴을 배치함으로써 실런트 경화시 액정의 물성 변화를 막을 수 있다. 또한, 렌즈 전극의 넓이가 컬럼 스페이서의 폭보다 넓은 렌즈 전극 상에 상기 컬럼 스페이서를 배치함으로써 액정 배열이 깨지는 것을 막을 수 있다. 또한, 외곽 영역에 배치된 컬럼 스페이서의 사이즈 및 분포 밀도를 증가시킴으로써 셀 갭 불량을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 제1 렌즈 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 평면도이다.
도 5는 도 4의 II-II'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 제1 렌즈 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 단면도이다.
도 8a 및 도 8d는 도 7에 도시된 제2 렌즈 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 액정 렌즈 패널은 제1 렌즈 기판(100), 제2 렌즈 기판(200), 실런트(300) 및 액정층(400)을 포함한다.
상기 액정 렌즈 패널은 복수의 단위 렌즈들(LU)이 형성되는 액티브 영역(AA), 상기 액티브 영역(AA)을 둘러싸는 주변 영역(PA)을 포함하고, 배향막이 배치되는 배향 영역(PIA) 및 실런트(300)가 배치되는 실라인 영역(SLA)을 포함한다. 상기 배향 영역(PIA)은 상기 액티브 영역(AA) 및 상기 액티브 영역(AA)과 인접한 상기 주변 영역(PA)의 일부 영역을 포함하고, 상기 실라인 영역(SLA)은 상기 배향 영역(PIA)의 외곽에 배치된다.
상기 제1 렌즈 기판(100)은 제1 베이스 기판(101), 공통 전극(110), 차광 패턴(BP), 복수의 컬럼 스페이서들(131, 132, 133) 및 제1 배향막(140)을 포함한다.
상기 공통 전극(110)은 상기 제1 베이스 기판(101)상에 배치된다. 상기 공통 전극(110)은 상기 제1 베이스 기판(101) 상의 전체 영역에 배치될 수 있다.
상기 차광 패턴(BP)은 상기 실라인 영역(SLA)과 인접한 상기 주변 영역(PA)에 배치된다. 상기 차광 패턴(BP)에 의해 차광 영역(BA)이 정의될 수 있다. 예를 들면, 상기 차광 패턴(BP)은 상기 실라인 영역(SLA)과 상기 배향 영역(PIA) 사이의 상기 공통 전극(110) 상에 배치될 수 있고, 상기 차광 패턴(BP)의 에지(edge)는 상기 배향 영역(PIA)에 배치된 상기 제1 배향막(140)의 에지와 중첩될 수 있다. 상기 차광 패턴(BP)은 불투명 금속 물질을 포함할 수 있다.
상기 차광 패턴(BP)은 상기 액정 렌즈 패널의 제조 공정 중 상기 실런트(300)의 경화 공정시 상기 실런트(300)에 조사되는 광에 의해 상기 실런트(400)와 인접한 영역에 배치된 액정의 물성이 변화되는 것을 막는다. 이에 따라서 상기 액정층(400)에 의해 형성된 렌즈의 광 효율 및 특성 저하를 막을 수 있다.
상기 복수의 컬럼 스페이스들(131, 132, 133)은 상기 제1 렌즈 기판(100)과 상기 제2 렌즈 기판(200) 사이에 배치된 상기 액정층(400)의 셀 갭을 유지한다. 제1 컬럼 스페이서(131)는 상기 액티브 영역(AA)에 배치되고, 제2 컬럼 스페이서(132)는 상기 주변 영역(PA)에 포함된 상기 배향 영역(PIA)에 배치되고, 상기 제3 컬럼 스페이서(133)는 상기 차광 패턴(120)이 배치된 상기 차광 영역(BA) 상에 배치된다.
상기 제1, 제2 및 제3 컬럼 스페이서들(131, 132, 133) 각각은 상기 셀 갭을 유지하기 위한 높이를 가진다. 상기 제3 컬럼 스페이서(133)는 상기 제1 컬럼 스페이서(131) 보다 사이즈 및 분포 밀도가 클 수 있다. 또한, 상기 제3 컬럼 스페이서(133)는 제2 컬럼 스페이서(132) 보다 사이즈 및 분포 밀도가 같거나 클 수 있다. 본 실시예에서 상기 컬럼 스페이서의 사이즈는 컬럼 스페이서의 단면적일 수 있다. 또한, 상기 차광 영역(BA)은 프레임 형상을 가지고, 상기 차광 영역(BA)의 네측 모서리 영역들(A1, A2, A3 A4)에 배치된 상기 제3 컬럼 스페이서(133)는 다른 차광 영역(BA)에 배치된 제3 컬럼 스페이서(133) 보다 사이즈 및 분포 밀도가 클 수 있다. 이와 같이, 상기 차광 영역(BA)에 배치된 상기 제3 컬러 스페이서(133)의 사이즈 및 분포 밀도를 상대적으로 크게 함으로써 상기 액정 렌즈 패널의 외곽 영역에서 셀 갭 불량을 막을 수 있다.
상기 제1 배향막(140)은 상기 제1, 제2 및 제3 컬럼 스페이서들(131, 132, 133)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 배치된다. 상기 제1 배향막(140)의 가장자리는 상기 차광 패턴(BP)의 가장자리와 중첩될 수 있다.
상기 제2 렌즈 기판(200)은 제2 베이스 기판(201), 복수의 신호 라인들(SL), 제1 절연층(220), 복수의 제1 렌즈 전극(LE1), 제2 절연층(240), 복수의 제2 렌즈 전극들(LE2) 및 제2 배향막(250)을 포함한다.
상기 제2 베이스 기판(201)은 상기 제1 베이스 기판(101)과 대향한다.
상기 신호 라인들(SL)은 상기 주변 영역(PA)에 배치된다. 상기 신호 라인들(SL)은 상기 제1 렌즈 전극들(LE1) 및 제2 렌즈 전극들(LE2)에 인가되는 구동 신호들을 전달한다.
상기 제1 절연층(220)은 상기 신호 라인들(SL)이 배치된 상기 제2 베이스 기판(201) 위에 배치되고, 상기 신호 라인들(SL)을 부분적으로 노출하는 제1 콘택홀들(C1)이 형성될 수 있다.
상기 제1 렌즈 전극들(LE1)은 상기 제1 절연층(220) 상에 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 제1 렌즈 전극들(LE1)은 상기 제1 방향(D1)에 대해 경사각을 가지고 연장될 수 있다. 각 단위 렌즈(LU)에 포함된 상기 제1 렌즈 전극들(LE1)은 좌우 대칭 구조의 전극 폭을 가진다. 예를 들면, 상기 단위 렌즈(LU)의 중심 영역에 배치된 제1 렌즈 전극(LE1)의 폭이 가장 넓고, 상기 단위 렌즈(LU)의 외곽으로 갈수록 제1 렌즈 전극(LE1)의 폭이 점진적으로 감소할 수 있다.
상기 제2 절연층(240)은 상기 제1 렌즈 전극들(LE1)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(201) 위에 배치되고, 상기 신호 라인들(SL)을 부분적으로 노출하는 제1 콘택홀(C2)이 형성될 수 있다.
상기 제2 렌즈 전극들(LE2)은 상기 제2 절연층(240) 상에 배치되고, 상기 제1 렌즈 전극들(LE1)과 교대로 배치된다. 상기 제2 렌즈 전극들(LE2)은 상기 제1 방향(D1)과 경사져 연장되고, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 단위 렌즈(LU)에 포함된 상기 제2 렌즈 전극들(LE2)은 좌우 대칭 구조의 전극 폭을 가진다. 예를 들면, 상기 단위 렌즈(LU)의 중심 영역에 배치된 제2 렌즈 전극(LE2)의 폭이 가장 넓고, 상기 단위 렌즈(LU)의 외곽으로 갈수록 제2 렌즈 전극(LE2)의 폭이 점진적으로 감소할 수 있다.
상기 액티브 영역(AA)에 배치되는 상기 제3 컬럼 스페이서(133)는 넓은 폭을 가지는 상기 제1 및 제2 렌즈 전극들(LE1, LE2) 상에 배치된다. 즉, 상기 제3 컬럼 스페이서(133)의 사이즈 보다 폭이 넓은 제1 및 제2 렌즈 전극들(LE1, LE2) 상에 배치된다. 컬럼 스페이서의 사이즈 보다 작은 폭의 렌즈 전극 상에 상기 컬럼 스페이서가 배치되는 경우, 상기 컬럼 스페이서가 위치한 영역에서 액정 배열이 깨져 광 효율의 균일성이 저하될 수 있다.
이에 따라서, 본 실시예서는 상기 제3 컬럼 스페이서(133)의 사이즈 보다 넓은 폭의 렌즈 전극 상에 상기 제3 컬럼 스페이서(133)를 배치함으로써 렌즈 특성 및 광 효율의 균일성을 개선할 수 있다.
상기 제2 배향막(250)은 상기 제2 렌즈 전극들(LE2)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(201) 상에 배치된다.
상기 실런트(300)는 상기 제1 및 제2 렌즈 기판들(100, 200) 각각의 주변 영역(PA)에 배치되어, 상기 제1 및 제2 렌즈 기판들(100, 200)을 서로 부착시킨다.
상기 액정층(400)은 상기 실런트(300)에 의해 서로 결합된 상기 제1 및 제2 렌즈 기판들(100, 200) 사이에 배치된다. 상기 액정층(400)은 고굴절 액정(△n > 0.2)으로 Tolane 계열 물질이 약 60% 이상 포함될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 제1 렌즈 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1 및 도 3a를 참조하면, 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 공통 전극(110)을 전체적으로 형성한다. 상기 공통 전극(110)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 공통 전극(110)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 불투명 금속층(120)을 형성한다. 상기 불투명 금속층(120)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 포토 패턴(PR)을 형성한다. 상기 포토 패턴(PR)은 상기 배향 영역(PIA) 및 상기 실라인 영역(SLA) 사이에 형성된다. 상기 포토 패턴(PR)을 이용하여 상기 불투명 금속층(120)을 패터닝하여 상기 차광 패턴(BP)을 형성한다. 상기 차광 패턴(BP)에 의해 차광 영역(BA)이 정의된다. 상기 차광 영역(BA)은 프레임 형상으로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 3b를 참조하면, 상기 차광 패턴(BP)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 유기막(130)을 형성한다. 상기 유기막(130)은 상기 셀 갭을 유지시키기 위한 두께로 형성될 수 있다. 마스크(700)를 이용하여 상기 유기막(130)을 패터닝하여 제1 컬럼 스페이서(131), 제2 컬럼 스페이서(132) 및 제3 컬럼 스페이서(133)를 형성한다. 상기 제1 컬럼 스페이서(131)는 상기 액티브 영역(AA)에 형성되고, 상기 제2 컬럼 스페이서(132)는 상기 주변 영역(PA)에 포함된 상기 배향 영역(PIA)에 형성되고, 상기 제3 컬럼 스페이서(133)는 상기 실라인 영역(SLA)과 상기 배향 영역(PIA) 사이에 상기 차광 패턴(BP)이 형성된 차광 영역(BA)에 형성된다.
상기 제1 컬럼 스페이서(131)는 상기 제2 렌즈 기판(200)의 렌즈 전극들 중 상기 제1 컬럼 스페이서(131)의 사이즈 보다 넓은 폭을 가지는 렌즈 전극 상에 배치된다. 상기 제2 및 제3 컬럼 스페이서들(132, 133)은 상기 제1 컬럼 스페이서(131)와 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다. 상기 제3 컬럼 스페이서(133)의 사이즈는 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이서들(131, 132) 보다 크게 형성하고, 상기 제3 컬럼 스페이서(133)의 분포 밀도는 상기 제2 컬럼 스페이서(132)의 보다 높게 형성한다.
또한, 상기 프레임 형상의 상기 차광 영역(BA) 중 네 측 모서리 영역들(A1, A2, A3, A4)에 배치된 상기 제3 컬럼 스페이서의 사이즈 및 분포 밀도는 다른 차광 영역(BA)에 배치된 제3 컬럼 스페이서 보다 크게 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 차광 영역(BA)에 배치된 상기 제3 컬러 스페이서(133)의 사이즈 및 분포 밀도를 상대적으로 크게 함으로써 상기 액정 렌즈 패널의 외곽 영역에서의 셀 갭 불량을 막을 수 있다.
도 1 및 도 3c를 참조하면, 상기 컬럼 스페이서들(131, 132, 133)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 제1 배향막(140)을 형성하여 상기 제1 렌즈 기판(100)을 완성한다.
상기 제2 렌즈 기판(200) 위에 액정층(400)을 형성한다. 상기 액정층(400)이 형성된 상기 제2 렌즈 기판(200)의 상기 실라인 영역(SLA)에 실런트(300)를 형성한다.
상기 액정층(400) 및 상기 실런트(300)가 형성된 상기 제2 렌즈 기판(200) 위에 상기 제1 렌즈 기판(100)을 부착하여 액정 렌즈 패널을 제조한다.
이후, 상기 액정 렌즈 패널의 상기 제1 렌즈 기판(100) 위에 쉐도우 마스크(SM)를 배치한다. 상기 쉐도우 마스크(SM)는 상기 실라인 영역(SLA)에 대해 개구부를 포함하고, 상기 개구부는 상기 실라인 영역(SLA)의 에지로부터 일정 간격 이격된다. 상기 쉐도우 마스크(SM)를 이용하여 광원(LS)으로부터 발생된 자외선(UV)을 상기 실라인 영역(SLA)에 선택적으로 조사함으로써 상기 실런트(300)를 경화시킨다. 상기 자외선(UV)은 상기 제1 렌즈 기판(100) 위에서 조사된다.
상기 쉐도우 마스크(SM)를 이용하여 상기 액정 렌즈 패널의 액정층(400)에 입사되는 자외선(UV)을 전반적으로 차단할 수 있으나, 상기 쉐도우 마스크(SM)의 개구부는 살라인 영역에 대해 마진을 가진다. 상기 차광 패턴(BP)은 공정 마진 및 공정 편차에 의해 상기 자외선(UV)이 상기 액정 렌즈 패널 내부에 입사되는 것을 차단할 수 있다.
이에 따라서 상기 자외선(UV)에 의해 상기 액정의 물성이 변하는 것을 막음으로써 렌즈의 광 효율 및 특성 저하를 막을 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 평면도이다. 도 5는 도 4의 II-II'선을 따라 절단한 단면도이다.
이하에서는 이전 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈 패널은 제1 렌즈 기판(100), 제2 렌즈 기판(200), 실런트(300) 및 액정층(400)을 포함한다.
상기 제1 렌즈 기판(100)은 제1 베이스 기판(101), 공통 전극(110), 차광 패턴(BP), 복수의 컬럼 스페이서들(131, 132) 및 제1 배향막(140)을 포함한다. 상기 제2 렌즈 기판(200)은 제2 베이스 기판(201), 복수의 신호 라인들(SL), 제1 절연층(220), 복수의 제1 렌즈 전극(LE1), 제2 절연층(240), 복수의 제2 렌즈 전극들(LE2) 및 제2 배향막(250)을 포함한다.
이전 실시예와 비교할 때, 상기 제1 렌즈 기판(100)은 차광 패턴(BP)을 제외한 나머지 구성 요소는 실질적으로 동일하다. 이에 반복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 차광 패턴(BP)은 불투명 유기 물질을 포함하고, 셀 갭에 대응하는 두께를 가진다. 이에 따라서, 상기 차광 패턴(BP)은 도 2에 도시된 이전 실시예의 상기 제3 컬럼 스페이서(133)와 실질적으로 동일한 기능을 수행할 수 있다. 상기 차광 영역(BA)에 배치된 상기 차광 패턴(BP)은 상기 액정 렌즈 패널의 외곽 영역에서의 셀 갭 불량을 막을 수 있다.
또한, 상기 차광 패턴(BP)은 상기 실라인 영역(SLA)과 상기 배향 영역(PIA) 사이의 상기 주변 영역(PA)에 배치되어 차광 영역(BA)을 정의한다. 이에 따라서, 상기 액정 렌즈 패널의 제조 공정 중 상기 실런트(300)의 경화 공정시 상기 실런트(400)에 조사되는 광에 의해 상기 실런트(400)와 인접한 영역에 배치된 액정의 물성이 변화되는 것을 막는다.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 제1 렌즈 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5 및 도 6a를 참조하면, 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 공통 전극(110)을 전체적으로 형성한다. 상기 공통 전극(110)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 공통 전극(110)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 불투명 유기막(125)을 형성한다. 제1 마스크(810)를 이용하여 상기 불투명 유기막(125)을 패터닝하여 상기 차광 패턴(BP)을 형성한다. 상기 차광 패턴(BP)은 상기 실라인 영역(SLA)과 상기 배향 영역(PIA) 사이의 상기 주변 영역(PA)에 형성된다. 상기 차광 패턴(BP)에 의해 상기 차광 영역(BA)이 정의된다.
상기 차광 패턴(BP)은 상기 제1 및 제1 베이스 기판들(101, 201) 간의 간격을 유지하기 위한 두께(또는 높이)를 가진다. 상기 차광 패턴(BP)은 약 1.5 ㎛ 내지 약 2 ㎛ 의 두께를 가질 수 있다. 상기 차광 영역(BA)에서 컬럼 스페이서의 기능을 수행할 수 있다.
도 5 및 도 6b를 참조하면, 상기 차광 패턴(BP)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 유기막(130)을 형성한다. 상기 유기막(130)은 상기 셀 갭을 유지시키기 위한 두께로 형성될 수 있다. 제2 마스크(820)를 이용하여 상기 유기막(130)을 패터닝하여 제1 컬럼 스페이서(131) 및 제2 컬럼 스페이서(132)를 형성한다. 상기 제1 컬럼 스페이서(131)는 상기 액티브 영역(AA)에 형성되고, 상기 제2 컬럼 스페이서(132)는 상기 주변 영역(PA)에 포함된 상기 배향 영역(PIA)에 형성된다.
상기 제1 컬럼 스페이서(131)는 상기 제2 렌즈 기판(200)의 렌즈 전극들 중 상기 제1 컬럼 스페이서(131)의 사이즈 보다 넓은 폭을 가지는 렌즈 전극 상에 배치된다. 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이서들(131, 132)은 상기 차광 패턴(BP)과 실질적으로 동일한 높이(또는 두께)로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 컬럼 스페이서(132)의 사이즈 및 분포 밀도는 상기 제1 컬럼 스페이서(131) 보다 크게 형성할 수 있다. 이에 따라서, 상기 액정 렌즈 패널의 외곽 영역에서의 셀 갭 불량을 막을 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이서들(131, 132)을 형성하기 위한 상기 제2 마스크(820)는 상기 제1 마스크(810)와 공용으로 사용될 수 있다. 즉, 상기 제1 마스크(810)가 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이스들(131, 132)의 형성 위치에 대응하는 투과부를 더 포함함으로써 상기 제1 마스크(810)를 이용하여 상기 유기막(130)을 패터닝하여 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이서들(131, 132)을 형성할 수 있다.
도 5 및 도 6c를 참조하면, 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이서들(131, 132)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 제1 배향막(140)을 형성한다. 상기 제1 배향막(140)은 상기 배향 영역(PIA)에 형성함으로써 상기 제1 렌즈 기판(100)이 완성된다.
상기 제2 렌즈 기판(200) 위에 액정층(400)을 형성한다. 상기 액정층(400)이 형성된 상기 제2 렌즈 기판(200)의 상기 실라인 영역(SLA)에 실런트(300)를 형성한다. 상기 액정층(400) 및 상기 실런트(300)가 형성된 상기 제2 렌즈 기판(200) 위에 상기 제1 렌즈 기판(100)을 배치한다.
이후, 상기 차광 패턴(BP)을 포함하는 상기 제1 렌즈 기판(100) 위에 도 3c에 도시된 바와 같이, 쉐도우 마스크(SM)를 배치하고, 상기 쉐도우 마스크(SM)에 노출된 실라인 영역(SLA)에 광원(LS)으로부터 발생된 자와선(UV)을 조사하여 상기 실런트(300)를 경화시킨다. 상기 자외선(UV)은 상기 제1 렌즈 기판(100) 위에서 조사된다.
상기 쉐도우 마스크(SM)를 이용하여 상기 액정 렌즈 패널의 액정층(400)에 입사되는 자외선(UV)을 전반적으로 차단할 수 있으나, 상기 쉐도우 마스크(SM)의 개구부는 살라인 영역에 대해 마진을 가진다. 상기 차광 패턴(BP)은 공정 마진 및 공정 편차에 의해 상기 자외선(UV)이 상기 액정 렌즈 패널 내부에 입사되는 것을 차단할 수 있다.
이에 따라서 상기 자외선(UV)에 의해 상기 액정의 물성이 변하는 것을 막음으로써 렌즈의 광 효율 및 특성 저하를 막을 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 패널의 단면도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 렌즈 패널은 이전 실시예들과 비교하여 차광 패턴(BP)이 제2 베이스 기판(201) 상에 형성되는 것을 제외하고는 나머지 구성 요소들은 실질적으로 동일하므로 반복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 상기 액정 렌즈 패널은 제1 렌즈 기판(100), 제2 렌즈 기판(200), 실런트(300) 및 액정층(400)을 포함한다.
상기 제1 렌즈 기판(100)은 제1 베이스 기판(101), 공통 전극(110), 복수의 컬럼 스페이서들(131, 132, 133) 및 제1 배향막(140)을 포함한다.
상기 제2 렌즈 기판(200)은 제2 베이스 기판(201), 복수의 신호 라인들(SL), 제1 절연층(220), 복수의 제1 렌즈 전극들(LE1), 제2 절연층(240), 복수의 제2 렌즈 전극들(LE2), 차광 패턴(BP) 및 제2 배향막(250)을 포함한다.
상기 차광 패턴(BP)은 상기 실라인 영역(SLA)과 인접한 상기 주변 영역(PA)에 배치되어 차광 영역(BA)을 정의한다. 예를 들면, 상기 차광 패턴(BP)은 상기 실라인 영역(SLA)과 상기 배향 영역(PIA) 사이의 상기 제2 절연층(240) 상에 배치될 수 있고, 상기 차광 패턴(BP)의 제1 측 에지(edge)는 상기 주변 영역(PA)에 배치된 상기 신호 라인들(SL)의 일부를 덮도록 배치된다. 따라서, 금속 라인인 상기 신호 라인들 및 상기 차광 패턴(BP)에 의해 외부로부터 광이 상기 액정 렌즈 패널 내부로 들어오는 것을 차단할 수 있다. 또한, 상기 차광 패턴(BP)의 제2 측 에지는 상기 배향 영역(PIA)에 배치된 상기 제2 배향막(140)의 에지와 중첩될 수 있다. 상기 차광 패턴(BP)은 불투명 금속 물질을 포함할 수 있다.
도 8a 및 도 8d는 도 7에 도시된 제2 렌즈 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1, 도 7 및 도 8a를 참조하면, 제2 베이스 기판(201) 상에 금속층을 형성하고, 상기 금속층을 패터닝하여 상기 주변 영역(PA)에 상기 신호 라인들(SL)을 형성한다. 상기 신호 라인들(SL)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(201) 위에 제1 절연층(220)을 형성한다. 상기 제2 절연층(220)을 식각하여 상기 신호 라인들(SL)의 일부분을 노출하는 제1 콘택홀(C1)을 형성할 수 있다.
상기 제1 절연층(220) 상에 제1 투명 도전층을 형성하고, 상기 제1 투명 도전층을 패터닝하여 상기 제1 렌즈 전극들(LE1)을 형성한다. 또한, 상기 제1 투명 도전층을 패터닝하여 상기 제1 콘택홀(C1)을 통해 서로 다른 신호 라인들을 연결하는 제1 연결 전극(CE1)을 형성할 수 있다.
도 1, 도 7 및 도 8b를 참조하면, 상기 제1 렌즈 전극들(LE1)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 제1 렌즈 전극들(LE1)은 상기 제1 방향(D1)에 대해 경사각을 가지고 연장될 수 있다. 각 단위 렌즈(LU)에 포함된 상기 제1 렌즈 전극들(LE1)은 좌우 대칭 구조의 전극 폭을 가진다. 예를 들면, 상기 단위 렌즈(LU)의 중심 영역에 배치된 제1 렌즈 전극(LE1)의 폭이 가장 넓고, 상기 단위 렌즈(LU)의 외곽으로 갈수록 제1 렌즈 전극(LE1)의 폭이 점진적으로 감소할 수 있다.
상기 제1 렌즈 전극들(LE1) 및 상기 제1 연결 전극(CE1)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(201) 위에 제2 절연층(240)을 형성한다. 상기 제2 절연층(240)을 식각하여 상기 신호 라인들(SL)의 일부분을 노출하는 제2 콘택홀(C2)을 형성한다.
도 1, 도 7 및 도 8c를 참조하면, 상기 제2 절연층(240) 상에 제2 투명 전극층을 형성하고, 상기 제2 투명 전극층을 패터닝하여 상기 제2 렌즈 전극들(LE2)을 형성한다. 또한, 상기 제2 투명 전극층을 패터닝하여 상기 제1 및 2 콘택홀들(C1, C2)을 통해 신호 라인과 연결되는 제2 연결 전극(CE2)을 형성할 수 있다.
상기 제2 렌즈 전극들(LE2)은 상기 제2 절연층(240) 상에 배치되고, 상기 제1 렌즈 전극들(LE1)과 교대로 배치된다. 상기 단위 렌즈(LU)에 포함된 상기 제2 렌즈 전극들(LE2)은 좌우 대칭 구조의 전극 폭을 가진다. 예를 들면, 상기 단위 렌즈(LU)의 중심 영역에 배치된 제2 렌즈 전극(LE2)의 폭이 가장 넓고, 상기 단위 렌즈(LU)의 외곽으로 갈수록 제2 렌즈 전극(LE2)의 폭이 점진적으로 감소할 수 있다.
상기 제2 렌즈 전극들(LE2)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(201) 상에 불투명 금속층을 형성하고, 상기 불투명 금속층을 패터닝하여 상기 차광 패턴(BP)을 형성한다. 상기 차광 패턴(BP)은 상기 실라인 영역(SLA)과 상기 배향 영역(PIA) 사이의 상기 제2 절연층(240) 상에 배치될 수 있고, 상기 차광 패턴(BP)의 제1 측 에지는 상기 주변 영역(PA)에 배치된 상기 신호 라인들(SL)의 일부를 덮도록 배치된다.
상기 차광 패턴(BP)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(201) 위에 제2 배향막(250)을 형성한다. 상기 제2 배향막(250)은 상기 배향 영역(PIA)에 배치되고, 상기 제2 배향막(250)의 에지는 상기 차광 패턴(BP)의 제2 측 에지와 중첩될 수 있다.
이와 같은 공정에 의해서, 상기 제2 렌즈 기판(200)을 완성한다.
도 1, 도 7 및 도 8d를 참조하면, 상기 제1 렌즈 기판(100) 위에 액정층(400)을 형성한다. 상기 액정층(400)이 형성된 상기 제1 렌즈 기판(100)의 상기 실라인 영역(SLA)에 실런트(300)를 형성한다.
상기 액정층(400) 및 상기 실런트(300)가 형성된 상기 제1 렌즈 기판(100) 위에 상기 차광 패턴(BP)을 포함하는 상기 제2 렌즈 기판(200)을 배치한다.
이후, 상기 차광 패턴(BP)을 포함하는 상기 제2 렌즈 기판(200) 위에 쉐도우 마스크(SM)를 배치한다. 상기 쉐도우 마스크(SM)는 상기 실라인 영역(SLA)을 노출한다. 상기 쉐도우 마스크(SM)를 통해 광원(LS)으로부터 발생된 자와선(UV)을 선택적으로 조사하여 상기 실런트(300)를 경화시킨다.
상기 자외선(UV)은 상기 제1 렌즈 기판(100) 위에서 조사된다. 상기 쉐도우 마스크(SM)를 이용하여 상기 액정 렌즈 패널의 액정층(400)에 입사되는 자외선(UV)을 전반적으로 차단할 수 있으나, 상기 쉐도우 마스크(SM)의 개구부는 살라인 영역에 대해 마진을 가진다. 상기 차광 패턴(BP)은 공정 마진 및 공정 편차에 의해 상기 자외선(UV)이 상기 액정 렌즈 패널 내부에 입사되는 것을 차단할 수 있다.
이에 따라서 상기 자외선(UV)에 의해 상기 액정의 물성이 변하는 것을 막음으로써 렌즈의 광 효율 및 특성 저하를 막을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라면, 실라인 영역과 인접한 주변 영역에 차광 패턴을 배치함으로써 실런트 경화시 액정의 물성 변화를 막을 수 있다. 또한, 렌즈 전극의 넓이가 컬럼 스페이서의 폭보다 넓은 렌즈 전극 상에 상기 컬럼 스페이서를 배치함으로써 액정 배열이 깨지는 것을 막을 수 있다. 또한, 외곽 영역에 배치된 컬럼 스페이서의 사이즈 및 분포 밀도를 증가시킴으로써 셀 갭 불량을 막을 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 제1 렌즈 기판 200 : 제2 렌즈 기판
300 : 실런트 400 : 액정층
BP : 차광 패턴 131, 132, 133 : 컬럼 스페이서
120 : 불투명 금속층 125 : 불투명 유기막

Claims (20)

  1. 액티브 영역에 배치된 복수의 렌즈 전극들;
    상기 액티브 영역을 포함하고 상기 액티브 영역으로부터 확장된 배향 영역에 배치된 배향막;
    상기 배향 영역의 외곽에 정의된 실라인 영역에 배치된 실런트;
    상기 실라인 영역과 상기 배향 영역 사이의 차광 영역에 배치된 차광 패턴;
    공통 전극을 포함하는 제1 렌즈 기판;
    상기 제1 렌즈 기판과 대향하고, 상기 렌즈 전극들을 포함하는 제2 렌즈 기판; 및
    제1 및 제2 렌즈 기판들 간의 갭을 유지하는 복수의 컬럼 스페이서들을 포함하고,
    상기 컬럼 스페이서들은,
    상기 액티브 영역 내에 배치된 제1 컬럼 스페이서; 및
    상기 액티브 영역을 둘러싸는 주변 영역 내에 포함된 상기 배향 영역에 배치된 제2 컬럼 스페이서를 포함하되,
    상기 제1 컬럼 스페이서는 상기 렌즈 전극들 중 상기 제1 컬럼 스페이서의 사이즈 보다 큰 폭의 렌즈 전극이 형성된 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서들은 상기 제2 렌즈 기판에 포함된 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 차광 패턴은 불투명 금속 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널.
  7. 제6항에 있어서, 상기 차광 패턴은 상기 제1 렌즈 기판에 포함된 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널.
  8. 제6항에 있어서, 상기 차광 패턴은 상기 제2 렌즈 기판에 포함된 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널.
  9. 제6항에 있어서, 상기 컬럼 스페이서들은
    상기 차광 영역 내에 배치된 제3 컬럼 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제3 컬럼 스페이서는 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이서들 보다 큰 사이즈를 가지는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제3 컬럼 스페이서는 상기 제1 및 제2 컬럼 스페이서들 보다 큰 분포 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널.
  12. 제1항에 있어서, 상기 차광 패턴은 불투명 유기 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널.
  13. 제12항에 있어서, 상기 차광 패턴은 상기 제1 및 제2 렌즈 기판들 간의 갭을 유지하기 위한 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널.
  14. 제1 베이스 기판의 배향 영역에 배치된 배향막 및 상기 배향 영역의 외곽에 정의된 실라인 영역과 상기 배향 영역 사이의 차광 영역에 배치된 차광 패턴을 포함하는 제1 렌즈 기판을 형성하는 단계;
    상기 제1 베이스 기판과 대향하는 제2 베이스 기판의 액티브 영역에 배치된 복수의 렌즈 전극들 및 상기 제1 베이스 기판의 상기 실라인 영역에 대응하여 위치하는 실런트를 포함하는 제2 렌즈 기판을 형성하는 단계;
    상기 제1 베이스 기판 상에 제1 및 제2 베이스 기판들 간의 갭을 유지하는 복수의 컬럼 스페이서들을 형성하는 단계;
    상기 제2 렌즈 기판을 상기 제1 렌즈 기판과 결합하는 단계; 및
    상기 차광 패턴을 포함하는 상기 제1 렌즈 기판의 상부에서 광을 조사하여 상기 실런트를 경화하는 단계를 포함하고,
    상기 액티브 영역의 제1 컬럼 스페이서는 상기 렌즈 전극들 중 상기 제1 컬럼 스페이서의 사이즈 보다 큰 폭을 갖는 렌즈 전극이 형성된 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서, 상기 차광 영역에 배치된 제3 컬럼 스페이서는 상기 제1 컬럼 스페이서 보다 사이즈 및 분포 밀도가 큰 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 베이스 기판 상에 복수의 렌즈 전극들을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 베이스 기판 상에 제1 및 제2 베이스 기판들 간의 갭을 유지하는 복수의 컬럼 스페이서들을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 액티브 영역의 제1 컬럼 스페이서는 상기 렌즈 전극들 중 상기 제1 컬럼 스페이서의 사이즈 보다 큰 폭을 갖는 렌즈 전극이 형성된 영역에 배치되고,
    상기 차광 영역에 배치된 제3 컬럼 스페이서는 상기 제1 컬럼 스페이서 보다 사이즈 및 분포 밀도가 큰 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 차광 패턴은 불투명 금속 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 차광 패턴은 불투명 유기 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 렌즈 패널의 제조 방법.
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