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KR20140004100A - 3ｄ 터치 제어 액정 렌즈 격자, 그 제조 방법, 및 3ｄ 터치 제어 디스플레이 장치 - Google Patents

3ｄ 터치 제어 액정 렌즈 격자, 그 제조 방법, 및 3ｄ 터치 제어 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20140004100A
KR20140004100A KR1020137015439A KR20137015439A KR20140004100A KR 20140004100 A KR20140004100 A KR 20140004100A KR 1020137015439 A KR1020137015439 A KR 1020137015439A KR 20137015439 A KR20137015439 A KR 20137015439A KR 20140004100 A KR20140004100 A KR 20140004100A
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KR
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touch control
electrode
liquid crystal
strip
substrate
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KR1020137015439A
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셩지 양
잉밍 리우
하이셩 왕
쥔웨이 우
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베이징 비오이 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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Publication date
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자, 그 제조 방법, 및 3D 터치 제어 디스플레이 장치를 제공한다. 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자는 하부 투명 기판 및 하부 투명 기판에 형성된 판형 전극을 포함하는 하부 전극; 하부 전극과 셀-조립되며, 상부 투명 전극 및 상부 투명 전극에 형성된 스트립형 전극들을 포함하는 상부 전극; 및 판형 전극과 스트립형 전극들 사이에 채워진 액정을 포함하며, 상부 투명 기판과 스트립형 전극 사이에는 적어도 하나의 터치 제어 전극이 배치되고, 터치 제어 전극과 스트립형 전극들 사이에는 투명 스페이서층이 배치된다.

Description

3Ｄ 터치 제어 액정 렌즈 격자, 그 제조 방법, 및 3Ｄ 터치 제어 디스플레이 장치{3D TOUCH CONTROL LIQUID CRYSTAL LENS GRATING, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND 3D TOUCH CONTROL DISPLAY DEVICE}
본 발명의 실시예들은 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자, 그 제조 방법, 및 3D 터치 제어 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 기술의 발전으로, 입체 디스플레이의 효과를 갖는 3차원(3D) 디스플레이 장치 및 터치 제어를 지원하는 터치 스크린이 점차 고객들 사이에서 인기가 높아져 가고 있다. 3D 디스플레이와 터치 제어라는 2가지 기능을 갖는 통합 제품도 점차 사람들의 관심을 얻어 가고 있다.
현재, 3D 디스플레이와 터치 제어라는 2가지 기능을 갖는 디스플레이 장치는 통상 셀 조립 프로세스(cell assembly process) 이후, 형성된 3D 디스플레이 장치 위에 터치 제어를 위한 2층 구조의 전극을 추가로 제조하는 중첩(overlapping) 방법에 의해 얻어진다. 이러한 구조를 갖는 3D 터치 제어 디스플레이 장치의 경우, 종래의 3D 디스플레이 장치에 비해 디스플레이 장치의 전체 두께가 더 두껍다. 과도한 셀 두께는 디스플레이 장치의 3D 디스플레이 효과에 영향을 미칠 뿐 아니라, 디스플레이 장치의 제조를 더 복잡하게 하여, 제조 비용을 증가시킨다.
본 발명의 실시예들에 따라, 3D 터치 제어 디스플레이 장치의 두께를 감소시키고, 제품의 제조 비용을 감소시킬 수 있는, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자(3D touch control liquid crystal lens grating), 그 제조 방법, 및 3D 터치 제어 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예의 일 양태에 있어서, 하부 투명 기판 및 하부 투명 기판 상에 형성된 판형 전극(plane electrode)을 포함하는 하부 기판; 하부 기판과 셀-조립되며, 상부 투명 전극 및 상부 투명 전극 상에 형성된 스트립형 전극(strip-shaped electrode)들을 포함하는 상부 기판; 및 판형 전극과 스트립형 전극들 사이에 채워진 액정을 포함하며, 상부 투명 기판과 스트립형 전극 사이에 적어도 하나의 터치 제어 전극(touch control electrode)이 배치되며, 터치 제어 전극과 스트립형 전극들 사이에 투명 스페이서층(transparent spacer layer)이 배치되는 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예의 다른 양태에 있어서, 디스플레이 패널; 및 디스플레이 패널의 출광측에 부착된 액정 렌즈 격자(전술한 액정 렌즈 격자임)를 포함하며, 스트립형 전극이 형성된 상부 기판은 판형 기판이 형성된 하부 기판에 비해 디스플레이 패널로부터 멀리 떨어져 있는 3D 터치 제어 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예의 또 다른 양태에 있어서, 하부 투명 기판 상에 판형 전극을 형성하여 하부 기판을 획득하는 단계; 상부 투명 기판 상에 적어도 하나의 터치 제어 전극, 투명 스페이서층, 및 스트립형 전극들을 순차적으로 형성하여 상부 기판을 획득하는 단계; 및 상부 기판을 하부 기판과 셀-조립하여 셀을 형성하고 셀 내부에 액정을 채움으로써 액정 렌즈 격자를 형성하는 단계를 포함하는, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자의 제조 방법을 제공한다.
3D 터치 제어 액정 렌즈 격자, 그 제조 방법, 및 3D 터치 제어 디스플레이 장치에 있어서, 액정 렌즈 격자 내부의 스트립형 전극들과 상부 투명 기판 사이에 터치 제어 전극을 배치하고, 터치 제어 전극과 스트립형 전극들 사이에 투명 스페이서층을 위치시킴으로써, 하부 기판의 판형 전극과 상부 기판의 스트립형 전극들이 액정 렌즈 격자를 형성함에 있어, 액정을 편향 구동시킴으로써 액정 렌즈 격자를 형성하는 스트립형 전극들은 동시에 터치 스크린의 다른 구동 전극으로서 작용하며, 이로써 스트립형 전극들은 터치 제어 전극과 함께 터치 스크린을 형성하는 한편 3D 디스플레이 효과를 보장한다. 이를 통해, 종래 기술의 터치 제어를 위한 2층 구조의 전극을 단층 전극으로 변경할 수 있고, 3D 터치 제어 디스플레이 장치의 두께를 감소시키며, 제조 공정을 간소화하고, 제품의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들의 기술적 해결 방안을 더 명확히 예시하기 위해, 하기에 실시예들의 도면이 간단히 설명되어 있다. 설명된 도면들은 본 발명의 일부 실시예에 관련되어 있을 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아님은 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자의 구조를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자의 판형 전극 및 스트립 전극들을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자의 내부 배선을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자의 내부 배선을 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의해 제공되는 3D 터치 제어 디스플레이 장치의 구조를 도시한 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들의 목적, 기술적 상세사항, 및 이점들을 명백히 하기 위해, 본 발명의 실시예들에 관련된 도면과 연계하여 명확하게 완전히 이해될 수 있는 방식으로 실시예의 기술적 해결 방안들을 설명할 것이다. 설명된 실시예들은 본 발명의 실시예의 단지 일부일 뿐 전체가 아님은 자명하다. 여기에 설명된 실시예들에 기반하여, 당업자는 어떤 창의적 작업 없이 본 발명의 보호 범위 내에 있어야 하는 기타 실시예(들)를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의해 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자를 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자(11)는 셀 조립 프로세스에 의해 서로 결합된 하부 기판(12) 및 상부 기판(13)을 포함하는데, 하부 기판(12)은 하부 투명 기판(121) 및 판형 전극(122)을 포함하고, 상부 기판(13)은 상부 투명 기판(131) 및 스트립형 전극(132)을 포함하고, 액정은 판형 전극(122)과 스트립형 전극(132) 사이에 채워진다. 적어도 하나의 터치 제어 전극(133)이 상부 투명 기판(131)과 스트립형 전극(132) 사이에 배치되고, 투명 스페이서층(134)은 터치 제어 전극(133)과 스트립형 전극(132) 사이에 위치한다.
선택적으로, 서로 인접하여 배열된 2 이상의 터치 제어 전극(133)이 존재하며, 임의의 2개의 인접 터치 제어 전극들(133) 사이에 공간을 형성한다.
3D 터치 제어 액정 렌즈 격자를 이용하면, 터치 제어 전극은 액정 렌즈 격자 내부의 상부 투명 기판과 스트립형 전극 사이에 배치되고, 터치 제어 전극과 스트립형 전극 사이에 투명 스페이서층이 존재한다. 액정 렌즈 격자를 형성하는데 하부 전극의 판형 전극과 상부 전극의 스트립형 전극을 사용함에 있어, 액정을 편향 구동시키기 위한 스트립형 전극들은 동시에 터치 스크린의 다른 구동 전극으로 작동하여, 스트립형 전극들은 터치 제어 전극과 함께 터치 스크린을 형성하며, 3D 디스플레이 효과를 보증한다. 이 방식으로, 종래 기술의 터치 제어를 위한 2층 구조의 전극을 단층 전극으로 변경할 수 있고, 따라서 3D 터치 제어 디스플레이 장치의 두께를 감소시키며, 제조 공정을 간소화하고, 제품의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자는 다음의 예시 방식을 채택할 수 있는데, 다시 말하면 스트립형 전극들(132)이 위치하는 영역 및 판형 전극(122)의 반대편에 있는 에지에서는, 외부 핀 결합부 및 정렬 마크를 포함하는, 동일한 마스크를 통해 형성된 동일한 패턴을 가진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도 2에 영역 B로 표시된 패턴은 스트립형 전극들(132)이 위치하는 영역의 하부 에지에 있는 마스크를 통해 형성되는데, 여기서 중심에 있는 패턴은 외부 핀 결합부이고, 양단에 있는 마크들은 정렬 마크이다. 마찬가지로, 동일한 마스크를 통해 판형 전극(122)의 하부 에지에 동일한 패턴이 형성되는데, 위치 및 셀 조립에 있어서, 판형 전극(122)이 패턴화된 후 180°만큼 회전될 필요가 있다는 점이 다르며, 따라서 이 경우는 스트립형 전극들(132)이 위치하는 영역의 하부 에지에서의 패턴과 동일한 패턴이 판형 전극(122)의 상부 에지에 존재하는 경우이다. 이에 따라, 도 2에 영역 A라고 표시된 패턴이 얻어진다. 판형 전극이 핀에 외부 연결될 필요가 없고 판형 전극의 외부 핀 결합부가 아무런 기능을 수행하지 않기 때문에, 판형 전극(122)은 2개의 양단에 있는 정렬 마크를 통해 상부 기판과 정밀하게 셀-조립될 수 있으므로, 제품의 품질을 보장한다. 종래 기술에 비해, 스트립형 전극들의 외부 핀 결합부 및 판형 전극의 정렬 마크를 개별 제조하는데 사용되는 2개의 마스크가 하나의 마스크로 축소될 수 있으며, 이로써 하나의 마스크의 제조가 생략되어 제조 비용이 상당히 절약된다.
선택적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자는 다음의 방식을 채택할 수 있는데, 다시 말하면 각각의 터치 제어 전극(133)이 터치 제어 신호를 수집하기 위해 내부 배선(즉, 배선이 터치 제어 패널의 디스플레이 영역, 예를 들어 2개의 터치 제어 전극(133) 사이마다 또는 각각의 터치 제어 전극(133) 주변에 배치됨)을 채택한다.
전형적으로, 종래 기술의 터치 제어 전극은 터치 제어 신호를 수집하기 위해 대개 외부 배선을 채택하고, 터치 제어 전극의 컬럼은 하나의 배선 세트에 외부 연결되고, 디스플레이 장치의 프레임에 배열된 외부 배선들의 개수는 터치 제어 전극의 컬럼 개수가 증가할수록 증가한다. 터치 제어 전극의 개수가 많아지면, 디스플레이 장치의 프레임이 더 넓어질 것이며, 제품의 외관이 영향을 받고 제조 비용이 증가한다. 터치 제어 전극이 터치 제어 신호를 수집하도록 내부 배선을 채택하는 경우, 디스플레이 장치에 대한 유리 기판의 사이즈는 외관에 영향을 미치지 않고 줄어들 수 있으며, 디스플레이 장치의 프레임의 폭을 축소한다. 디스플레이 장치에 대한 유리 기판의 사이즈가 줄어들기 때문에, 유리 기판의 전체 조각은 디스플레이 장치를 위한 더 많은 작은 사이즈의 유리 기판들로 나눌 수 있으며, 유리 기판의 전단 효율(cutting efficiency)을 크게 향상시킨다. 따라서, 제품의 제조 비용이 줄어든다.
선택적으로, 투명 절연 물질 또는 투명 저항성 물질로 투명 스페이서층(134)을 형성할 수 있다.
전형적으로, 투명 스페이서층(134)이 투명 절연 물질로 형성된 경우, 터치 스크린은 용량성 구조(capacitive structure)를 갖는다. 도 4에 도시된 바와 같이(상부 투명 기판(131)은 도면에 미도시됨), 터치 제어 전극(133)과 스트립형 전극들(132) 사이에 유도 전기장이 형성된다. 손가락이 터치 스크린의 표면을 터치하면, 터치 제어 전극(133)과 스트립형 전극들(132) 사이의 커플링 커패시턴스가 변할 것이고, 따라서 터치 제어 전극 상의 유도 전하들이 변화될 것이며, 통계적으로 획득되는 전기 신호의 강도를 프로세싱함으로써 손가락의 터치 지점이 프로세싱 장비에 의해 결정될 수 있다. 투명 스페이서층(134)이 투명 저항성 물질로 형성되는 경우, 터치 스크린은 저항성 구조(resistive structure)를 가지며, 투명 저항성 물질은 압전저항(piezoresistor)으로 작용한다. 손가락이 터치 스크린의 표면을 터치하면, 손가락의 터치 지점에서의 저항 변화는 이 위치에서의 전류 변화를 초래할 수 있으며, 통계적으로 획득되는 전기 신호의 강도를 프로세싱함으로써 손가락의 터치 지점이 프로세싱 장비에 의해 결정될 수 있다.
이러한 구조를 갖는 3D 터치 제어 디스플레이 장치를 이용하면, 터치 제어 위치는 터치 스크린 상에 유도된 전하를 검출함으로써 검출되는데, 여기서 검출 모드는 경우에 따라 전송하거나 수신하는 모드가 아니라 모든 경우에 수신하는 모드이며, 시스템의 검출 속도가 크게 증가한다.
본 발명의 실시예에서, 터치 제어 전극(133)의 형상은 액정 렌즈 격자의 형상 또는 사용하는 실제 요건에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 터치 제어 전극(133)은 원형, 사다리꼴형, 또는 마름모형이거나, 디스플레이의 형상에 따라 불규칙적인 형상으로 보일 수 있다.
전형적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 제어 전극(133)은 직사각형으로 형성될 수 있으며, 터치 제어 전극(133)의 장변(long side)은 6밀리미터보다 작거나 같다. 현재의 디스플레이 장치의 형상은 대개 직사각형이기 때문에, 터치 제어 전극(133)의 직사각형은 많은 개수의 터치 제어 전극들(133)이 평면에서 가깝게 배치되면 클리어런스 영역(clearance region)의 면적을 크게 감소시킬 수 있으며, 터치 제어 블라인드 존(touch control blind zone)이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
터치 제어 전극의 표면 영역은 사이즈가 감소함에 따라 감소한다는 점에 주목하여야 한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자의 손가락이 터치 스크린을 터치할 때, 손가락의 터치 지점에 있어, 더 작은 표면 영역을 갖는 터치 제어 전극이 더 많은 기준 신호들을 제공할 수 있고, 사용자 손가락의 터치 지점은 더 많은 기준 신호들을 분석함으로써 더 정밀하게 위치지정(positioning)될 수 있다. 이로 인해, 터치 제어 인식의 정확성이 향상될 수 있다. 한편, 동일한 영역을 갖는 터치 스크린에서, 터치 제어 전극의 영역의 감소는 터치 제어 전극들의 개수의 증가를 초래할 것이고, 터치 제어 전극들을 위한 배선의 배열은 더 복잡해질 것이며, 이는 제품의 제조 비용의 증가를 초래한다. 사람 손가락의 표면 영역(터치 시에 터치 스크린과 접촉 중인 손가락의 영역을 지칭함)이 대개 6×6㎜² 내에 있다는 점을 고려하면, 터치 제어 전극(133)의 장변이 6밀리미터보다 작거나 같게 제조될 수 있다. 예를 들어, 터치 제어 전극(133)의 사이즈는 5.5×5.5㎜²이다(정사각형임). 터치 제어 전극의 이러한 사이즈가 손가락의 표면 영역보다 작기 때문에, 손가락의 표면 영역과 동일한 사이즈의 터치 지점이 인식되는 것을 보장할 수 있다. 이와 같이, 제품의 비용이 증가는 억제되는 반면에 터치 스크린의 고정밀 인식이 보장된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 3D 터치 제어 디스플레이 장치(1)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(10); 및 디스플레이 패널(10)의 발광측에 부착된 액정 렌즈 격자(11)를 포함한다. 액정 렌즈 격자(11)는 셀 조립 프로세스에 의해 서로 결합되는 하부 기판(12) 및 상부 기판(13)을 포함하는데, 하부 기판(12)은 하부 투명 기판(121) 및 판형 전극(122)을 포함하고, 상부 기판(13)은 상부 투명 기판(131) 및 스트립형 전극(132)을 포함하며, 액정은 판형 전극(122)과 스트립형 전극(132) 사이에 채워지고, 여기서 스트립형 전극(132)이 형성된 상부 전극(13)은 판형 전극(122)이 형성된 하부 기판에 비해 디스플레이 패널(10)로부터 멀리 떨어져 있다. 상부 투명 기판(131)과 스트립형 전극들(132) 사이에 적어도 하나의 터치 제어 전극(133)이 배치되고, 터치 제어 전극(133)과 스트립형 전극(132) 사이에는 투명 스페이서층(134)이 있다. 액정 렌즈 격자(11)는 전술한 실시예들에 의해 언급된 바와 같이 액정 렌즈 격자들 중 어느 하나일 수 있다.
디스플레이 패널(10)은 LCD 디스플레이 패널 또는 유기 전계발광(OLED) 디스플레이 패널을 포함할 수 있으며, 전자 종이 패널 또는 기타 디스플레이 패널일 수도 있다.
전형적으로, 디스플레이 장치(10)가 LCD 디스플레이 패널이면, 디스플레이 패널(10)에서, TFT 어레이 기판 및 대향 기판(counter substrate)이 서로 마주보도록 배치되어 내부에 액정 물질로 채워진 액정 셀을 형성하도록 한다. 대향 기판은 예를 들어, 컬러 필터 기판이다. TFT 어레이 기판의 각 픽셀 유닛에 대한 픽셀 전극은 액정 물질의 회전의 크기(degree of rotation)를 제어하기 위한 전기장을 인가하도록 작용하여, 디스플레이 동작을 수행한다. 일부 예시에서, 액정 디스플레이 패널은 어레이 기판에 백라이트(backlight)를 제공하기 위한 백라이트 소스(backlight source)를 더 포함한다.
디스플레이 패널(10)의 다른 예시는 유기 전계발광 디스플레이 장치이며, 여기에서 TFT 어레이 기판의 각 픽셀 유닛들에 대한 픽셀 전극은 유기 발광 물질을 발광 구동시키기 위한 양극(anode) 또는 음극(cathode)으로서 작동하여, 디스플레이 동작을 수행한다.
본 발명의 실시예에 의해 제공되는 3D 터치 제어 디스플레이 장치에 있어서, 상기한 구조를 갖는 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자를 제공하기 때문에, 액정 렌즈 격자 내의 상부 투명 기판과 스트립형 전극들 사이에 터치 제어 전극이 배치되고, 터치 제어 전극과 스트립형 전극들 사이에는 투명 스페이서층이 있으며, 액정 렌즈 격자를 형성하도록 하부 전극의 판형 전극과 상부 전극의 스트립형 전극을 사용함에 있어, 액정을 편향 구동함으로써 액정 렌즈 격자를 형성하는 스트립형 전극들은 동시에 터치 스크린의 기타 구동 전극으로 작동함으로써, 스트립형 전극들이 터치 제어 전극과 함께 터치 스크린을 형성하며, 3D 디스플레이 효과를 보장한다. 이 방식으로, 종래 기술의 터치 제어를 위한 2층 구조의 전극이 단층 전극으로 변경될 수 있으며, 따라서 3D 터치 제어 디스플레이 장치의 두께를 감소시키고, 제조 공정을 간소화하며, 제품의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자를 제조하기 위한 방법은 다음을 포함한다:
S601 : 판형 전극이 하부 투명 기판에 형성되어 하부 기판을 획득하는 단계.
예를 들어, 하부 투명 기판은 유리 기판, 플라스틱 기판 등일 수 있으며, 판형 전극은 인듐 주석 산화물(ITO) 물질과 같은 투명 전도성 물질을 스퍼터링(sputtering)함으로써 하부 투명 기판 상에 형성된다.
S602 : 상부 투명 기판 상에 적어도 하나의 터치 제어 전극, 투명 스페이서층, 및 스트립형 전극들을 순차적으로 형성하여 상부 기판을 획득하는 단계.
상부 투명 기판은 유리 기판, 플라스틱 기판 등일 수 있으며, 터치 제어 전극, 투명 스페이서층, 및 스트립형 전극들은 예를 들어, 스퍼터링 등에 의해 순차적으로 상부 투명 기판에 형성될 수 있다.
S603 : 상부 기판 및 하부 기판은 셀 조립 프로세스에 의해 서로 결합하여 셀을 형성하고, 액정이 셀 내부에 채워져 액정 렌즈 격자를 형성하는 단계.
구체적으로, 상부 기판의 스트립형 전극 측과 하부 기판의 판형 전극 측을 서로 셀 조립하여 액정 렌즈 격자를 형성한다. 여기에서, 판형 전극 및 스트립형 전극들 상부에는, 액정 배향막(liquid crystal alignment film)을 더 형성하여, 액정 분자(liquid crystal molecule)들을 그 정렬 방향에 따라 배열시킨다.
3D 터치 제어 액정 렌즈 격자를 제조하기 위한 방법을 이용하면, 액정 렌즈 격자 내부의 상부 투명 기판과 스트립형 전극들 사이에 터치 제어 전극을 배치하고, 터치 제어 전극과 스트립형 전극들 사이에 투명 스페이서층을 위치시킴으로써, 하부 기판의 판형 전극과 상부 기판의 스트립형 전극들이 액정 렌즈 격자를 형성함에 있어, 액정을 편향 구동시킴으로써 액정 렌즈 격자를 형성하는 스트립형 전극들은 동시에 터치 스크린의 다른 구동 전극으로서 작동하며, 이로써 스트립형 전극들은 터치 제어 전극과 함께 터치 스크린을 형성하고, 3D 디스플레이 효과를 보장한다. 이 방식으로, 종래 기술의 터치 제어를 위한 2층 구조의 전극이 단층 전극으로 변경되어, 3D 터치 제어 디스플레이 장치의 두께를 감소시키고, 제조 공정을 간소화하며, 제품의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
선택적으로, 스트립형 전극들이 위치한 영역 및 판형 전극의 반대편에 있는 에지에, 외부 핀 결합부 및 정렬 마크를 포함하는, 동일한 마스크를 통해 형성된 동일한 패턴들을 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도 2에 영역 B로 표시된 패턴은 스트립형 전극들(132)이 위치하는 영역의 하부 에지에 있는 마스크를 통해 형성되는데, 여기서 중심에 있는 패턴은 외부 핀 결합부이고, 양단에 있는 마크(mark)들은 정렬 마크(alignment mark)이다. 마찬가지로, 동일한 마스크를 통해 판형 전극(122)의 하부 에지에 동일한 패턴이 형성되는데, 위치지정 및 셀 어셈블리에 있어, 판형 전극(122)이 패턴화된 후 180°만큼 회전될 필요가 있다는 점이 다르며, 따라서 이 경우는 스트립형 전극들(132)이 위치하는 영역의 하부 에지에서의 패턴과 동일한 패턴이 판형 전극(122)의 상부 에지에 있는 경우이다. 이에 따라, 도 2에 영역 A라고 표시된 패턴이 획득된다. 판형 전극이 핀에 외부 연결될 필요가 없고 외부 핀 결합부가 아무런 작용을 수행하지 않기 때문에, 판형 전극(122)은 양단에 있는 정렬 마크를 통해 상부 기판과 정밀하게 셀-조립되어, 제품의 품질을 보장한다. 종래 기술에 비해, 스트립형 전극들의 외부 핀 결합부 및 판형 전극의 정렬 마크를 개별 제조하는데 사용되는 2개의 마스크를 하나의 마스크로 감소시킬 수 있으며, 이로써 하나의 마스크 제조가 생략되어 제조 비용을 상당히 절감한다.
선택적으로, 각각의 터치 제어 전극은 터치 제어 신호를 수집하기 위해 내부 배선(internal wire)을 채택한다.
구체적으로, 종래의 터치 제어 전극은 대개 터치 제어 신호를 수집하기 위해 외부 배선(external wire)을 채택한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 터치 제어 전극들의 컬럼이 배선 세트에 외부 연결되며, 디스플레이 장치의 프레임에 배열된 외부 배선들의 개수는 터치 제어 전극의 컬럼 개수가 증가할수록 증가한다. 터치 제어 전극의 개수가 많아지면, 디스플레이 장치의 프레임은 더 넓어질 것이며, 이로써 제품의 외관이 영향을 받고, 제조 비용이 증가한다. 터치 제어 전극이 터치 제어 신호를 수집하도록 이러한 내부 배선을 채택하는 경우, 외관에 영향을 미치지 않고 디스플레이 장치에 대한 프레임의 폭을 감소시켜, 제품의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 투명 절연 물질 또는 투명 저항성 물질로 투명 스페이서층을 형성할 수 있다.
구체적으로, 투명 절연 물질로 투명 스페이서층을 형성하는 경우, 터치 스크린은 용량성 구조를 가지며, 터치 제어 전극과 스트립형 전극들 사이에 유도 전기장이 형성된다. 손가락이 터치 스크린의 표면을 터치하면, 터치 제어 전극 상에 유도된 전하들이 변경될 것이고, 통계적으로 획득되는 전기 신호의 강도를 프로세싱함으로써 손가락의 터치 지점이 프로세싱 장비에 의해 결정될 수 있다. 투명 스페이서층이 투명 저항성 물질인 경우, 터치 스크린은 저항성 구조를 가지며, 투명 저항성 물질은 압전저항으로 작용한다. 손가락이 터치 스크린의 표면을 터치하면, 손가락의 터치 지점에서의 저항 변화는 이 위치에서 전류 변화를 초래할 것이며, 통계적으로 획득되는 전기 신호의 강도를 프로세싱함으로써 손가락의 터치 지점이 프로세싱 장비에 의해 결정될 수 있다.
이러한 구조를 갖는 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자를 이용하면, 터치 제어 위치는 터치 스크린 상에 유도된 전하를 검출함으로써 검출되는데, 여기서 검출 모드는 경우에 따라 전송하거나 수신하는 모드이기 보다는 모든 경우에 수신하는 모드로서, 시스템의 검출 속도가 크게 증가한다.
본 발명의 실시예에서, 터치 제어 전극의 형상은 액정 렌즈 격자의 형상 또는 사용하는 실제 요건에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 터치 제어 전극은 원형, 사다리꼴형, 또는 마름모형이거나, 디스플레이의 형상에 따라 불규칙적인 형상으로 나타낼 수 있다.
전형적으로, 터치 제어 전극은 직사각형일 수 있으며, 터치 제어 전극의 장변은 6밀리미터보다 작거나 같다. 현재의 디스플레이 장치의 형상은 대개 직사각형이기 때문에, 많은 개수의 터치 제어 전극들이 평면에서 조밀하게 배치되는 경우 터치 제어 전극의 직사각형 형상은 클리어런스 영역(clearance region)의 면적을 크게 감소시킬 수 있어, 터치 제어 블라인드 존이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
터치 제어 전극의 표면 영역은 사이즈가 감소함에 따라 감소한다는 점에 주목하여야 한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자의 손가락이 터치 스크린을 터치할 때, 손가락의 터치 지점에 있어, 더 작은 표면 영역을 갖는 터치 제어 전극이 더 많은 기준 신호들을 제공할 수 있고, 더 많은 기준 신호들을 분석함으로써 더 정밀하게 사용자의 손가락의 터치 지점을 위치 지정할 수 있다. 이로써, 터치 제어 인식의 정확성이 향상될 수 있다. 그러나, 동일한 영역을 갖는 터치 스크린에서, 터치 제어 전극의 영역의 감소는 터치 제어 전극들의 개수의 증가를 초래할 것이고, 터치 제어 전극들을 위한 배선의 배열은 더 복잡해질 것이므로, 제품의 제조 비용의 증가를 초래한다. 사람 손가락의 표면 영역(터치 시에 터치 스크린과 접촉 중인 손가락의 영역을 지칭함)이 대개 6×6㎜² 내에 있다는 점을 고려하면, 터치 제어 전극(133)의 장변이 6밀리미터 이하로 제조될 수 있다. 예를 들어, 터치 제어 전극(133)의 사이즈는 5.5×5.5㎜²이다(정사각형임). 터치 제어 전극의 이러한 사이즈가 손가락의 표면 영역보다 작기 때문에, 손가락의 표면 영역과 동일한 사이즈의 터치 지점이 인식되는 것을 보장할 수 있다. 이와 같이, 제품의 비용이 증가는 억제되는 반면에 터치 스크린의 고정밀 인식이 보장된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 3D 터치 제어 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 전술한 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자를 제조하기 위한 방법에 따라 액정 렌즈 격자를 제조하는 단계들(단계(S601) 내지 단계(S603))을 포함하고, 이외에 다음의 단계를 더 포함한다:
S604 : 액정 렌즈 격자를 디스플레이 패널에 부착하는 단계.
여기서, 액정 렌즈 격자(11)는 디스플레이 패널(10)의 출광측에 부착되고, 스트립형 전극들(132)이 형성된 상부 기판(13)은 판형 전극(122)이 형성된 하부 기판에 비해 디스플레이 패널(10)로부터 멀리 떨어져 있다.
디스플레이 패널은 LCD 디스플레이 패널, OLED 디스플레이 패널, 전자 종이 패널, 또는 기타 디스플레이 패널을 포함할 수 있다는 점에 주목하여야 한다.
3D 터치 제어 디스플레이 장치를 제조하기 위한 방법을 이용하면, 액정 렌즈 격자 내부의 상부 투명 기판과 스트립형 전극들 사이에 터치 제어 전극을 배치하고, 터치 제어 전극과 스트립형 전극들 사이에 투명 스페이서층을 위치시킴으로써, 하부 기판의 판형 전극 및 상부 기판의 스트립형 전극들이 액정 렌즈 격자를 형성함에 있어, 액정을 편향 구동시킴으로써 액정 렌즈 격자를 형성하는 스트립형 전극들이 동시에 터치 스크린의 다른 구동 전극으로서 작용하여, 스트립형 전극들은 터치 제어 전극과 함께 터치 스크린을 형성하며, 3D 디스플레이 효과를 보장한다. 이 방식으로, 종래 기술의 터치 제어를 위한 2층 구조의 전극을 단층 전극으로 변경할 수 있음으로써, 3D 터치 제어 디스플레이 장치의 두께를 감소시키고, 제조 공정을 간소화하며, 제품의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
당업자는 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 이들 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 수행될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 이들 변경 및 수정이 청구항 및 그 균등물의 범위에 있으면, 본 발명은 이들 변경 및 수정도 또한 포함한다.

Claims (16)

  1. 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자로서,
    하부 투명 기판 및 상기 하부 투명 기판에 형성된 판형 전극을 포함하는 하부 전극;
    상기 하부 전극과 셀-조립(cell-assembling)되며, 상부 투명 전극 및 상기 상부 투명 전극에 형성된 스트립형 전극들을 포함하는 상부 전극; 및
    상기 판형 전극과 상기 스트립형 전극들 사이에 채워진 액정을 포함하며,
    상기 상부 투명 기판과 상기 스트립형 전극 사이에는 적어도 하나의 터치 제어 전극이 배치되며, 상기 터치 제어 전극과 상기 스트립형 전극들 사이에는 투명 스페이서층이 배치되는, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스트립형 전극들이 위치한 영역 및 상기 판형 전극의 반대편에 있는 에지에서는, 외부 핀 결합부 및 정렬 마크를 포함하는, 동일한 마스크를 통해 형성된 동일한 패턴을 가지는, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 터치 제어 전극은 터치 제어 신호를 수집하기 위해 내부 배선을 채택하는, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명 스페이서층은 투명 절연 물질로 형성되거나 투명 저항성 물질로 형성되는, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 터치 제어 전극은 직사각형의 형상을 취하며, 상기 적어도 하나의 터치 제어 전극의 장변은 6밀리미터보다 작거나 같은, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 터치 제어 전극은 원형, 사다리꼴형, 마름모형 등의 형상을 취하는, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 투명 기판 및 상기 하부 투명 기판은 유기 기판 또는 플라스틱 기판인, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자.
  8. 제1항에 있어서,
    2 이상의 터치 제어 전극들이 존재하고, 상기 2 이상의 터치 제어 전극들 중 임의의 인접한 두 터치 제어 전극 사이에는 간격(gap)이 형성된, 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자.
  9. 3D 터치 제어 디스플레이 장치로서,
    디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널의 출광측에 부착된 액정 렌즈 격자 - 상기 액정 렌즈 격자는 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항의 액정 렌즈 격자임 - 를 포함하며,
    스트립형 전극이 형성된 상부 기판은 판형 기판이 형성된 하부 기판에 비해 상기 디스플레이 패널로부터 멀리 떨어져 있는, 3D 터치 제어 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 LCD 디스플레이 패널, 유기 전계발광(OLED) 디스플레이 패널 또는 전자 종이 패널인, 3D 터치 제어 디스플레이 장치.
  11. 3D 터치 제어 액정 렌즈 격자의 제조 방법으로서,
    하부 투명 기판에 판형 전극을 형성하여 하부 기판을 형성하는 단계;
    적어도 하나의 터치 제어 전극, 투명 스페이서층, 및 스트립형 전극들을 상부 투명 기판에 순차적으로 형성하여 상부 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 상부 기판을 상기 하부 기판과 셀-조립하여 셀을 형성하고 상기 셀 내부에 액정을 채움으로써 상기 액정 렌즈 격자를 형성하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스트립형 전극들이 위치한 영역 및 상기 판형 전극의 반대편에 있는 에지에서는, 외부 핀 결합부 및 정렬 마크를 포함하는, 동일한 마스크를 통해 형성된 동일한 패턴을 가지는 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 터치 제어 전극은 터치 제어 신호를 수집하도록 내부 배선을 채택한 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 투명 스페이서층은 투명 절연 물질로 형성되거나 투명 저항성 물질로 형성되는 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 터치 제어 전극은 직사각형의 형상이며, 상기 적어도 하나의 터치 제어 전극의 장변은 6밀리미터보다 작거나 같은 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 판형 전극 및 상기 스트립형 전극 위에 액정 배향막 층들이 더 형성되는 제조 방법.



KR1020137015439A 2012-05-03 2012-12-12 3ｄ 터치 제어 액정 렌즈 격자, 그 제조 방법, 및 3ｄ 터치 제어 디스플레이 장치 KR101530794B1 (ko)

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