KR101316810B1 - Liquid crystal Lens - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정렌즈에 관한 것으로서, 특히 3차원 영상 표현의 개선 및 높은 셀갭 유지 효과를 제공하는 액정렌즈에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to liquid crystal lenses, and more particularly, to liquid crystal lenses that provide a three-dimensional image representation and a high cell gap retention effect.

이를 위해 본 발명은, 제1기판과; 상기 제 1 기판의 내측면 전체에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 내측면에서 서로에 대해 제1거리만큼 이격되어 형성된 제2전극과; 상기 제2전극을 덮도록 형성된 절연막과; 상기 절연막상에 상기 제2전극과 중첩되며, 서로에 대해 제2거리만큼 이격되어 형성된 제3전극과; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층과; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성되며, 상기 제3전극과 중첩되는 영역에 형성되는 컬럼스페이서를 포함하는 액정렌즈를 제공하며, 3개의 전극을 이용하여 액정층을 구동하는 액정렌즈의 단부를 컬럼스페이서로 차단함으로써 상기 액정렌즈에 통해 글라스 렌지와 같은 형태의 굴절율 특성을 제공하는 것을 장점으로 한다. 이에 입사광 위상변화를 왜곡 없이 정밀하게 제어할 수 있어 3차원 영상의 개선효과를 높이고, 아울러 높은 셀 갭 유지 효과를 제공하여 고품위의 액정렌즈를 실현함으로써 제품 경쟁력을 제고하는 효과가 있다.  To this end, the present invention, the first substrate; A first electrode formed on the entire inner surface of the first substrate; A second substrate facing the first substrate; A second electrode formed spaced apart from each other by a first distance from the inner surface of the second substrate; An insulating film formed to cover the second electrode; A third electrode overlapping the second electrode on the insulating layer and formed to be spaced apart from each other by a second distance; A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate; A liquid crystal lens is formed between the first substrate and the second substrate and includes a column spacer formed in a region overlapping with the third electrode. An end portion of the liquid crystal lens for driving the liquid crystal layer using three electrodes is provided. It is advantageous to provide a refractive index characteristic such as a glass stove through the liquid crystal lens by blocking the with a column spacer. Accordingly, the incident light phase change can be precisely controlled without distortion, thereby enhancing the improvement effect of the 3D image and providing a high cell gap effect, thereby improving the product competitiveness by realizing a high quality liquid crystal lens.

Description

액정렌즈{Liquid crystal Lens}Liquid crystal lens

도1a 및 도1b는 각각 일반적인 액정렌즈의 사시도 및 단면도1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view of a general liquid crystal lens, respectively

도2는 도1a 및 도1b의 액정렌즈를 빛이 통과할 경우 입사광의 위상변화를 도시한 그래프FIG. 2 is a graph showing a phase change of incident light when light passes through the liquid crystal lens of FIGS. 1A and 1B.

도 3은 본 발명에 따른 액정렌즈의 구성을 개략적으로 도시한 단면도3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a liquid crystal lens according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 액정렌즈의 굴절율 분포를 도시한 그래프4 is a graph illustrating the refractive index distribution of the liquid crystal lens according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 액정렌즈에서 컬럼스페이서의 구성을 제외한 액정렌즈의 굴절율 분포를 도시한 그래프5 is a graph illustrating the refractive index distribution of the liquid crystal lens except for the configuration of the column spacer in the liquid crystal lens according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

110 : 액정렌즈 120 : 제1기판110: liquid crystal lens 120: first substrate

122 : 제1전극 124 : 제1배향막122: first electrode 124: first alignment layer

130 : 제2기판 132 : 제2전극130: second substrate 132: second electrode

134 : 절연층 136 : 제3전극134: insulating layer 136: third electrode

138 : 제2배향막 140 : 액정층138: second alignment film 140: liquid crystal layer

150 : 컬럼스페이서150: column spacer

본 발명은 액정렌즈에 관한 것으로서, 특히 3차원 영상 표현의 개선 및 높은 셀갭 유지 효과를 제공하는 액정렌즈에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to liquid crystal lenses, and more particularly, to liquid crystal lenses that provide a three-dimensional image representation and a high cell gap retention effect.

일반적으로 액정표시장치는 마주보는 2개의 전극과 그 사이에 형성되는 액정층으로 구성되는데, 2개의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장으로 액정층의 액정분자를 구동한다. 액정분자는 분극성질과 광학적 이방성(optical anisotropy)을 갖는데, 분극성질은 액정분자가 전기장 내에 놓일 경우 액정분자내의 전하가 액정분자의 양쪽으로 몰려서 전기장에 따라 분자배열 방향이 변화되는 것을 말하고, 광학적 이방성은 액정분자의 가늘고 긴 구조와 앞서 말한 분자배열 방향에 기인하여 입사광의 입사방향이나 편광상태에 따라 출사광의 경로나 편광상태를 달리 변화시키는 것을 말한다.In general, a liquid crystal display device is composed of two opposite electrodes and a liquid crystal layer formed therebetween. The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are driven by an electric field generated by applying a voltage to the two electrodes. The liquid crystal molecules have a polarization property and an optical anisotropy. The polarization property means that when the liquid crystal molecules are placed in the electric field, the charges in the liquid crystal molecules collide with both sides of the liquid crystal molecules, and the molecular alignment direction changes according to the electric field. Refers to changing the path of the emitted light and the polarization state differently depending on the incident direction or polarization state of the incident light due to the elongated structure of the liquid crystal molecules and the aforementioned molecular arrangement direction.

이에 따라 액정층은 2개의 전극에 인가되는 전압에 의하여 투과율의 차이를 나타내게 되고 그 차이를 화소별로 달리하여 영상을 표시할 수 있다. Accordingly, the liquid crystal layer exhibits a difference in transmittance due to the voltage applied to the two electrodes, and the image can be displayed by varying the difference between the pixels.

최근에 이러한 액정분자의 특성을 이용하여 액정층이 렌즈 역할을 하게 하는 액정렌즈가 제안되었다. Recently, a liquid crystal lens has been proposed in which the liquid crystal layer serves as a lens by taking advantage of the properties of such liquid crystal molecules.

즉, 렌즈는 렌즈를 구성하는 물질과 공기와의 굴절률 차이를 이용하여 입사광의 경로를 위치별로 제어하는 것인데, 액정층에 위치별로 서로 다른 전압을 인가 하여 위치별로 서로 다른 전기장에 의하여 액정층이 구동되도록 하면, 액정층에 입사하는 입사광은 위치별로 서로 다른 위상 변화를 느끼게 되고, 그 결과 액정층은 실제 렌즈와 같이 입사광의 경로를 제어할 수 있게 된다. That is, the lens is to control the path of the incident light by position using the difference in refractive index between the material constituting the lens and the air, the liquid crystal layer is driven by a different electric field for each position by applying a different voltage to each position to the liquid crystal layer In this case, incident light incident on the liquid crystal layer may sense a different phase change for each position, and as a result, the liquid crystal layer may control the path of the incident light like an actual lens.

이러한 액정렌즈를 도면을 참조하여 설명한다. Such a liquid crystal lens will be described with reference to the drawings.

도1a 및 도1b는 각각 일반적인 액정렌즈의 사시도 및 단면도이다. 1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view of a general liquid crystal lens, respectively.

도1a 및 도1b에 도시한 바와 같이, 일반적인 액정렌즈(10)는 마주보는 제1 및 제2기판(20, 30)과 제1 및 제2기판(20, 30) 사이에 형성된 액정층(40)으로 구성된다. 제1기판(20)의 내면 전체에는 제1전극(22)이 형성되어 있고, 제2기판(30)의 외면에는 이격거리(d)만큼 서로 이격된 제2전극(32)이 형성되어 있다. 1A and 1B, a general liquid crystal lens 10 includes a liquid crystal layer 40 (see FIG. 1) formed between first and second substrates 20 and 30 facing each other and a first and a second substrates 20 and 30, ). The first electrode 22 is formed on the entire inner surface of the first substrate 20, and the second electrode 32 spaced apart from each other by a distance d is formed on the outer surface of the second substrate 30.

제1 및 제2전극(22, 32)에 전압이 인가되면 두 전극 사이에는 전기장(electric field: E)이 형성되는데, 제2전극(32)이 제2기판(30)의 외면 전체에 형성되어 있지 않고 분리된 형태를 가지므로 완전한 수직 전기장이 형성되지 않고 제2전극(32)의 이격구간(32a)에서 멀리 떨어진 영역에는 제1 및 제2기판(20, 30)에 거의 수직한 전기장이 생성되는 반면, 제2전극(32)의 이격구간(32a)에 가까운 영역에는 제1 및 제2기판(20, 30)에 경사진 전기장이 생성된다. When a voltage is applied to the first and second electrodes 22 and 32, an electric field E is formed between the two electrodes, and the second electrode 32 is formed on the entire outer surface of the second substrate 30. Since the electric field is separated from each other, the electric field substantially perpendicular to the first and second substrates 20 and 30 is generated in a region far from the separation section 32a of the second electrode 32 without forming a perfect vertical electric field. On the other hand, an inclined electric field is generated in the first and second substrates 20 and 30 in the region close to the separation section 32a of the second electrode 32.

따라서 제1 및 제2전극(22, 32)에 의하여 생성된 전기장(E)은 제2전극(32)의 이격구간(32a)으로부터의 거리에 따라 세기와 방향이 변하고, 그 결과 전기장(E)에 의하여 구동되는 액정층(40)도 제1 및 제2전극(22, 32)의 이격구간(32a)으로부터의 거리에 따라 입사광의 위상을 다르게 변화시킨다. Therefore, the electric field E generated by the first and second electrodes 22 and 32 changes in intensity and direction according to the distance from the separation section 32a of the second electrode 32, and as a result, the electric field E The liquid crystal layer 40 driven by the phase changes the phase of incident light differently according to the distance from the separation section 32a of the first and second electrodes 22 and 32.

도2는 도1a 및 도1b의 액정렌즈를 빛이 통과할 경우 입사광의 위상변화를 도 시한 그래프이다. 도2에서는 비교를 위하여 빛이 실제 렌즈를 통과할 경우에 느끼는 위상변화를 함께 도시하였다.FIG. 2 is a graph illustrating a phase change of incident light when light passes through the liquid crystal lens of FIGS. 1A and 1B. FIG. 2 also shows the phase change when light passes through an actual lens for comparison.

도2에서, 제1, 2, 3곡선(40a, 40b, 40c)은 액정렌즈를 통과하는 빛의 위상변화를 보여주는 곡선이며, 제4곡선(40d)은 유리 등으로 구성되는 실제 렌즈를 통과하는 빛의 위상변화를 보여주는 곡선이다. 제1, 2, 3곡선(40a, 40b, 40c)에서 알 수 있듯이, 액정렌즈를 통과하는 빛의 위상변화는 제2전극(도1a 및 도1b의 32)의 이격구간(도1a 및 도1b의 32a)을 중심으로 좌우로 대칭을 이룬다. In FIG. 2, the first, second, and third curves 40a, 40b, and 40c are curves showing the phase change of light passing through the liquid crystal lens, and the fourth curve 40d is the one that passes through an actual lens made of glass or the like. This curve shows the phase change of light. As can be seen from the first, second and third curves 40a, 40b and 40c, the phase change of the light passing through the liquid crystal lens is different from the phase difference of the second electrode (32 in Figs. 1A and 1B) Symmetrically about the center 32a of FIG.

예를 들어 제1, 2, 3곡선(40a, 40b, 40c)은 제2전극(도1a 및 도1b의 32)의 이격거리(도1a 및 도1b의 d)를 점점 크게 변화시킬 때의 곡선일 수 있는데, 이격거리(도1a 및 도1b의 d)를 적절히 조절한다고 해도 한계가 있어서 실제 렌즈처럼 완벽한 결과를 얻을 수는 없다. 즉, 제1, 2곡선(40a, 40b)은 전체적으로 제4곡선(40d)보다 위상변화가 적은 반면, 제3곡선(40c)은 전체적으로 제4곡선(40d)보다 위상변화가 많다. For example, the first, second, and third curves 40a, 40b, and 40c are curves when the distance (d in FIGS. 1a and 1b) of the second electrode (32 in FIGS. 1a and 1b) is gradually changed. Properly adjusting the separation distance (d in FIGS. 1a and 1b) is limited and thus does not give perfect results as a real lens. That is, the first and second curved lines 40a and 40b have less phase change than the fourth curve 40d as a whole, while the third curve 40c has a larger phase change than the fourth curve 40d as a whole.

이러한 결과는 액정렌즈의 위상변화 조절 변수가 적은 것이 기인하는 것으로, 액정렌즈에 있어서 위상변화를 조절할 수 있는 것은 제2전극(도1a 및 도1b의 32)의 이격거리(도1a 및 도1b의 d)와 제2전극(도1a 및 도1b의 32)에 인가되는 전압뿐이어서, 이를 적절히 조절한다고 해도 실제 렌즈에서의 위상변화와 동일한 곡선을 얻기는 어렵다.This result is due to the low phase change control parameter of the liquid crystal lens, and it is possible to control the phase change in the liquid crystal lens because the separation distance of the second electrode 32 of FIGS. 1A and 1B (see FIGS. 1A and 1B). Only the voltage applied to d) and the second electrode (32 in FIGS. 1A and 1B), and even if properly adjusted, it is difficult to obtain the same curve as the phase change in the actual lens.

이에 본 발명은 3개의 전극을 이용하여 액정층을 구동함으로써 상기 액정층에서의 입사광 위상변화를 정밀하게 제어할 수 있으며, 또한 3차원 영상의 개선효과를 높이고 높은 셀갭 유지 효과를 제공하는 액정렌즈를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention can precisely control the incident light phase change in the liquid crystal layer by driving the liquid crystal layer by using three electrodes, and also improves the improvement effect of the 3D image and provides a high cell gap maintaining effect. It aims to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 제1기판과; 상기 제 1 기판의 내측면 전체에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판의 내측면에서 서로에 대해 제1거리만큼 이격되어 형성된 제2전극과; 상기 제2전극을 덮도록 형성된 절연막과; 상기 절연막상에 상기 제2전극과 중첩되며, 서로에 대해 제2거리만큼 이격되어 형성된 제3전극과; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층과; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성되며, 상기 제3전극과 중첩되는 영역에 형성되는 컬럼스페이서를 포함하는 액정렌즈를 제공한다. The present invention to achieve the above object, the first substrate; A first electrode formed on the entire inner surface of the first substrate; A second substrate facing the first substrate; A second electrode formed spaced apart from each other by a first distance from the inner surface of the second substrate; An insulating film formed to cover the second electrode; A third electrode overlapping the second electrode on the insulating layer and formed to be spaced apart from each other by a second distance; A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate; A liquid crystal lens is formed between the first substrate and the second substrate and includes a column spacer formed in an area overlapping the third electrode.

상기 액정렌즈는, 상기 제1전극 상부에 형성되는 제1배향막과; 상기 제3전극 상부에 형성되는 제2배향막을 더욱 포함한다. The liquid crystal lens may include a first alignment layer formed on the first electrode; The semiconductor device may further include a second alignment layer formed on the third electrode.

상기 액정렌즈는, 상기 제3전극과 제2배향막 사이에 형성되는 보호막을 더욱 포함한다. The liquid crystal lens further includes a passivation layer formed between the third electrode and the second alignment layer.

상기 제1거리는 제2거리보다 작은 거리인 것을 특징으로 한다. The first distance may be smaller than the second distance.

상기 제1전극은 상기 제1기판의 일면 전체에 형성되는 것을 특징으로 한다.The first electrode is formed on the entire surface of the first substrate.

상기 액정층은 상기 제1전극과 제3전극 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.The liquid crystal layer is formed between the first electrode and the third electrode.

상기 컬럼스페이서는 수지로 형성되는 것을 특징으로 한다.The column spacer is formed of a resin.

상기 수지는 감광성의 유기수지인 것을 특징으로 한다. The resin is characterized in that the photosensitive organic resin.

상기 컬럼스페이서의 유전율은 상기 액정층에 포함된 액정분자의 장축 유전율보다 작고 또한 상기 액정분자의 단축 유전율보다 큰 것을 특징으로 한다.The dielectric constant of the column spacer is smaller than the long-term dielectric constant of the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer and is characterized in that the larger than the uniaxial dielectric constant of the liquid crystal molecules.

상기 컬럼스페이서의 유전율(εc/s)은, 수식εc/s = 1/3(εL + 2εS)(여기서, εL은 액정분자의 장축 유전율, εS는 액정분자의 단축 유전율)과 같이 나타나는 것을 특징으로 한다. The permittivity (ε c / s ) of the column spacer is the formula ε c / s = 1/3 (ε L + 2 ε S ), where ε L is the long-term dielectric constant of the liquid crystal molecules, ε S is the uniaxial dielectric constant of the liquid crystal molecules It is characterized by appearing as.

상기 컬럼스페이서의 굴절율은 상기 액정층에 포함된 액정분자의 단축 굴절율과 같은 것을 특징으로 한다. The refractive index of the column spacer is characterized in that the same as the uniaxial refractive index of the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 액정렌즈(110)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도로서, 제1 및 제2기판(120, 130)과 액정층(140) 및 컬럼스페이서(150)로 구성된다.FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating the configuration of the liquid crystal lens 110 according to the present invention, and includes first and second substrates 120 and 130, a liquid crystal layer 140, and a column spacer 150.

상기 제1기판(120)은 제1전극(122)이 일면 전체에 걸쳐 형성되고, 상기 제1전극(122)의 상부에는 제1배향막(124)이 형성된다. The first substrate 120 has a first electrode 122 is formed over the entire surface, a first alignment layer 124 is formed on the first electrode 122.

상기 제2기판(130)은 상기 제1기판(120)의 대향기판으로서, 도시된 바와 같이, 상기 제2기판(130)의 하면 양쪽 단부에는 서로 제1거리(d1)만큼 이격된 제2전극(132)이 형성되고, 상기 제2전극(132)의 하부와 노출된 제2기판(130)의 전면에는 절연막(134)이 형성된다.The second substrate 130 is an opposing substrate of the first substrate 120. As shown in FIG. 2, the second electrodes 130 are spaced apart from each other by a first distance d1 at both ends of the lower surface of the second substrate 130. An 132 is formed, and an insulating film 134 is formed on the lower surface of the second electrode 132 and the entire surface of the exposed second substrate 130.

아울러 상기 절연막(134) 하부 중 상기 제2전극(132)과 중첩되는 영역에는 제3전극(136)이 제2거리(d2) 만큼 이격되어 형성된다. 이때 상기 제2거리(d2)는 상기 제1거리(d1)보다 긴 거리이다. In addition, the third electrode 136 is formed to be spaced apart from the insulating layer 134 by the second distance d2 in the region overlapping the second electrode 132. In this case, the second distance d2 is a distance longer than the first distance d1.

상기 제2전극(132) 및 제3전극(136)은 ITO 등의 투명 도전성 물질 또는 금속 소재로 형성할 수 있으며, 특히 상기 제3전극(136)은 빛의 투과를 차단하기 위한 블랙매트릭스(BM) 역할을 수행하기 위해 금속 소재로 형성하는 것이 바람직하다. The second electrode 132 and the third electrode 136 may be formed of a transparent conductive material or a metal material such as ITO, in particular, the third electrode 136 is a black matrix (BM) for blocking the transmission of light It is preferable to form a metal material to perform the role.

상기 제3전극(136)과 노출된 절연막(134) 하부에는 제2배향막(138)이 형성되는데, 상기 제1배향막(124)과 제2배향막(138)은 생략할 수 있다. A second alignment layer 138 is formed under the third electrode 136 and the exposed insulating layer 134, and the first alignment layer 124 and the second alignment layer 138 may be omitted.

또한 상기 제3전극(136)과 제2배향막(138) 사이에는 별도의 보호막이 더욱 형성될 수도 있다. In addition, a separate passivation layer may be further formed between the third electrode 136 and the second alignment layer 138.

아울러 상기 제1기판(120)과 제2기판(130) 사이, 다시 말해 상기 제1배향막(124)과 제2배향막(138) 사이에는 액정층(140)과 컬럼스페이서(150)가 형성된다.In addition, the liquid crystal layer 140 and the column spacer 150 are formed between the first substrate 120 and the second substrate 130, that is, between the first alignment layer 124 and the second alignment layer 138.

상기 컬럼스페이서(150)는 서로 대향하는 제1 및 제2기판(120, 130)의 양 단부 사이에 구성되며, 바람직하게는 상기 제3전극(130)의 구성 영역에 중첩되도록 형성한다. The column spacer 150 is formed between both ends of the first and second substrates 120 and 130 facing each other, and is preferably formed to overlap the constituent region of the third electrode 130.

상기 컬럼스페이서(150)의 소재는 수지(resin)이며, 특히 감광성 유기 수지를 이용하여 포토리소그래피 공정을 통해 형성할 수 있으며, 상기 제1기판(120)과 제2기판(130)간 거리 또는 상기 제1배향막(124)과 제2배향막(138)간 거리로 표현되는 셀갭(cell gap)의 균일도를 향상시켜준다.The material of the column spacer 150 may be a resin, and in particular, may be formed through a photolithography process using a photosensitive organic resin, and the distance between the first substrate 120 and the second substrate 130 or the The uniformity of the cell gap expressed by the distance between the first alignment layer 124 and the second alignment layer 138 may be improved.

상기 컬럼스페이서(150)는 블랙매트릭스 역할을 겸하는 상기 제3전극(130)과 더불어 빛의 누수를 방지하며, 이에 상기 액정렌즈(110)를 통해 생성되는 입사광의 위상 변화, 즉 액정렌즈의 굴절률 n(x)를 액정렌즈(110)의 I-I 위치에서 살펴보면 도 4와 같다.The column spacer 150 prevents light leakage along with the third electrode 130 which also serves as a black matrix, thereby changing the phase of incident light generated through the liquid crystal lens 110, that is, the refractive index n of the liquid crystal lens. Looking at (x) at the II position of the liquid crystal lens 110 is as shown in FIG.

도 4의 그래프를 보면, 컬럼스페이서(150)가 형성된 부분(I-II 사이)에는 빛이 투과되지 못하므로 굴절률 그래프가 존재하지 않음과 더불어 II의 위치에 근접된 굴절율 그래프의 곡률이 변동없이 유지되는 것을 볼 수 있는데, 이는 상기 컬럼스페이서(150)의 형성 목적 중에 하나라고 할 수 있다. Referring to the graph of FIG. 4, since the light is not transmitted to the portion (between I-II) where the column spacer 150 is formed, there is no refractive index graph and the curvature of the refractive index graph close to the position II is maintained without change. It can be seen that this can be said to be one of the purpose of forming the column spacer 150.

즉, 도 5의 그래프를 같이 참조하여 설명하면, 도 5의 굴절률 그래프는 본 발명에서 제안한 컬럼스페이서(150)를 구성하지 않은 액정렌즈에서의 굴절률을 나타낸 그래프로서, 본 발명에 따른 액정렌즈(110)가 컬럼스페이서(150) 형성 부분에서 굴절률값을 나타내지 않는 반면에 상기 컬럼스페이서(150)를 형성하지 않은 액정렌즈에서는 도 5의 I-II 영역에 그래프의 곡률이 변화되는 변곡점을 가지는 별도의 굴절율값이 존재하는 것을 알 수 있다. That is, referring to the graph of FIG. 5 together, the refractive index graph of FIG. 5 is a graph showing the refractive index of the liquid crystal lens that does not constitute the column spacer 150 proposed by the present invention. ) Does not represent a refractive index value in the column spacer 150 forming portion, whereas in the liquid crystal lens without the column spacer 150 formed therein, a separate refractive index having an inflection point at which the curvature of the graph changes in the region I-II of FIG. 5 is changed. You can see that the value exists.

이는 본 발명에서와 같이 컬럼스페이서(150)를 형성하지 않고, 예를 들어 볼 스페이서(Ball spacer) 등을 형성할 경우 액정이 격리되지 않으므로 인접한 액정 렌즈의 액정끼리 서로 접촉되어 결국 높은 계면에너지에 의한 왜곡된 굴절율을 나타내고, 실제로 왜곡된 영상을 표시할 수도 있다. This is because, as in the present invention, without forming the column spacer 150, for example, when forming a ball spacer or the like, since the liquid crystals are not isolated, the liquid crystals of adjacent liquid crystal lenses are in contact with each other, resulting in high interfacial energy. It may represent a distorted refractive index, and may actually display a distorted image.

그러나 본 발명과 같이 액정 렌즈의 경계에 컬럼스페이서(150)를 형성할 경우, 상기 컬럼스페이서(150) 대체 영역(I-II)을 투과한 빛이 상기 제2전극(132) 및 제3전극(136)의 개구부를 통해 출사하게 되고 이에 굴절율값이 나타나게 되지만, 상기 컬럼스페이서(150)에 의해 인접 액정렌즈간 액정이 서로 격리되어 그 계면에 너지가 매우 작아 실제로 상기 컬럼스페이서(150) 대체 영역(I-II)에 인접된 위치에서도 그래프의 곡률이 변곡점을 가지지 않는 형상으로 나타난다. However, when the column spacer 150 is formed at the boundary of the liquid crystal lens as in the present invention, the light passing through the column spacer 150 replacement region (I-II) is transferred to the second electrode 132 and the third electrode ( Although the light exits through the opening of 136 and the refractive index appears, the liquid crystal between adjacent liquid crystal lenses is separated from each other by the column spacer 150, and thus the energy of the interface is so small that the replacement region of the column spacer 150 is actually small. In the position adjacent to I-II), the curvature of the graph appears as a shape having no inflection point.

따라서 도 5의 영역(I-II)에서와 같이 그래프의 곡률이 변화되는 변곡점을 가지는 영역을 상기 컬럼스페이서(150)로 제거함으로서 글라스 렌즈와 같은 곡률의 변동이 없는 깔끔한 굴절율값을 제공하는 영역만을 제공함으로써 고품위의 3 차원 영상을 제공할 수 있다.Therefore, by removing the region having the inflection point where the curvature of the graph is changed as in the region (I-II) of FIG. 5, only the region that provides a neat refractive index value without variation in curvature, such as a glass lens, is removed. By providing high-quality three-dimensional images can be provided.

이러한 목적으로 구성된 상기 컬럼스페이서(150)는 물성 특징 중 유전율(εc/s)은 상기 제1 내지 제3전극(122,132,136) 이 형성하는 전계에 영향을 미치지 않는 범위 내에서는 어떤 유전율도 가능하나, 아래 수식(1)과 같은 관계를 가지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 수식(2)을 만족하는 값을 가진다. The column spacer 150 configured for this purpose may have any permittivity within a range in which the permittivity (ε c / s ) of the physical properties does not affect the electric field formed by the first to third electrodes 122, 132, and 136. It is preferable to have a relationship as shown in the following formula (1), more preferably have a value satisfying the formula (2).

수식(1) εc/s = εS < εc/s < εL Equation (1) ε c / s = ε Sc / sL

수식(2) εc/s = 1/3(εL + 2εS)Equation (2) ε c / s = 1/3 (ε L + 2ε S )

상기 수식(1)(2)에서, εc/s는 컬럼스페이서(150)의 유전율, εL은 액정분자의 장축 유전율, εS는 액정분자의 단축 유전율을 나타낸다. In Equation (1) (2), ε c / s is the dielectric constant of the column spacer 150, ε L is the long-term dielectric constant of the liquid crystal molecules, ε S is the uniaxial dielectric constant of the liquid crystal molecules.

또한 상기 컬럼스페이서(150)의 굴절율(nc/s) 역시 영상을 왜곡하지 않는 범위의 유전율이면 가능하나, 글라스(glass) 수준의 굴절율을 가지는 것이 바람직하며, 수식(3)과 같이 상기 액정층(140)에 구성된 액정분자의 단축 굴절율 수준이어도 무방하다.In addition, the refractive index (n c / s ) of the column spacer 150 is also possible if the dielectric constant of the range that does not distort the image, but preferably has a refractive index of the glass (glass), the liquid crystal layer as shown in Equation (3) The uniaxial refractive index level of the liquid crystal molecules configured at 140 may be sufficient.

수식(3) nc/s = nS (nS는 액정분자의 단축 굴절율)Equation (3) n c / s = n S (n S is the uniaxial refractive index of the liquid crystal molecules)

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 액정렌즈는, 3개의 전극을 이용하여 액정층을 구동하는 액정렌즈의 단부를 컬럼스페이서로 차단함으로써 상기 액정렌즈에 통해 글라스 렌즈와 같은 형태의 굴절율 특성을 제공하는 것을 장점으로 한다. 이에 입사광 위상변화를 왜곡 없이 정밀하게 제어할 수 있어 3차원 영상의 개선효과를 높이고, 아울러 높은 셀갭 유지 효과를 제공하여 고품위의 액정렌즈를 실현함으로써 제품 경쟁력을 제고하는 효과가 있다. The liquid crystal lens according to the present invention as described above, by using the three electrodes to block the end of the liquid crystal lens driving the liquid crystal layer with a column spacer to provide the refractive index characteristics of the same type as the glass lens through the liquid crystal lens. It is an advantage. Accordingly, the incident light phase change can be precisely controlled without distortion, thereby improving the 3D image improvement effect and providing a high cell gap retention effect, thereby improving product competitiveness by realizing high quality liquid crystal lens.

Claims (11)

제1기판과; A first substrate; 상기 제 1 기판의 내측면 전체에 형성된 제 1 전극과; A first electrode formed on the entire inner surface of the first substrate; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판과; A second substrate facing the first substrate; 상기 제 2 기판의 내측면에서 서로에 대해 제1거리만큼 이격되어 형성된 제2전극과; A second electrode formed spaced apart from each other by a first distance from the inner surface of the second substrate; 상기 제2전극을 덮도록 형성된 절연막과; An insulating film formed to cover the second electrode; 상기 절연막상에 상기 제2전극과 중첩되며, 서로에 대해 제2거리만큼 이격되어 형성된 제3전극과;A third electrode overlapping the second electrode on the insulating layer and formed to be spaced apart from each other by a second distance; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층과;A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate; 상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성되며, 상기 제3전극과 중첩되는 영역에 형성되는 컬럼스페이서A column spacer formed between the first substrate and the second substrate and formed in an area overlapping the third electrode; 를 포함하는 액정렌즈Liquid crystal lens including 청구항 제 1 항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제1전극 상부에 형성되는 제1배향막과;A first alignment layer formed on the first electrode; 상기 제3전극 상부에 형성되는 제2배향막A second alignment layer formed on the third electrode 을 더욱 포함하는 액정렌즈Liquid crystal lens further comprising 청구항 제 2 항에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제3전극과 제2배향막 사이에 형성되는 보호막A passivation layer formed between the third electrode and the second alignment layer. 을 더욱 포함하는 액정렌즈Liquid crystal lens further comprising 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1거리는 제2거리보다 작은 거리인 것을 특징으로 하는 액정렌즈And the first distance is a distance smaller than the second distance. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 5 was abandoned upon payment of a set-up fee. 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1전극은 상기 제1기판의 일면 전체에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정렌즈The first electrode is formed on the entire surface of the first substrate, the liquid crystal lens 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 6 has been abandoned due to the setting registration fee. 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 액정층은 상기 제1전극과 제3전극 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정렌즈The liquid crystal layer is formed between the first electrode and the third electrode 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 컬럼스페이서는 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정렌즈Liquid crystal lens, characterized in that the column spacer is formed of a resin 청구항 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 수지는 감광성의 유기수지인 것을 특징으로 하는 액정렌즈The resin is a liquid crystal lens, characterized in that the photosensitive organic resin 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 컬럼스페이서의 유전율은 상기 액정층에 포함된 액정분자의 장축 유전율보다 작고 또한 상기 액정분자의 단축 유전율보다 큰 것을 특징으로 하는 액정렌즈The dielectric constant of the column spacer is less than the long-term dielectric constant of the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer and characterized in that the larger than the uniaxial dielectric constant of the liquid crystal molecules. 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 컬럼스페이서의 유전율(εc/s)은, 수식 εc/s = 1/3(εL + 2εS)(여기서, εL은 액정분자의 장축 유전율, εS는 액정분자의 단축 유전율)과 같이 나타나는 것을 특징으로 하는 액정렌즈The dielectric constant of the column spacer (ε c / s ), the formula ε c / s = 1/3 (ε L + 2 ε S ), where ε L is the long-term dielectric constant of the liquid crystal molecules, ε S is the uniaxial dielectric constant of the liquid crystal molecules Liquid crystal lens, characterized in that shown as 청구항 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 컬럼스페이서의 굴절율은 상기 액정층에 포함된 액정분자의 단축 굴절 율과 같은 것을 특징으로 하는 액정렌즈The refractive index of the column spacer is the same as the uniaxial refractive index of the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101715849B1 (en) 2010-07-02 2017-03-14 엘지디스플레이 주식회사 Method for Manufacturing a switchable conversion means for 3-dimension
KR101722661B1 (en) 2010-07-20 2017-04-04 삼성디스플레이 주식회사 2d/3d switchable display device
KR101729682B1 (en) 2010-11-04 2017-04-25 삼성디스플레이 주식회사 Optical unit and display device having the same
KR101933708B1 (en) * 2011-11-17 2019-04-08 엘지디스플레이 주식회사 Stereoscopic image display using 3d filter and method for fabricating the 3d filter
KR101937865B1 (en) 2012-02-09 2019-01-15 삼성디스플레이 주식회사 Liquid crytal lens panel, display device having the same
KR20130107953A (en) 2012-03-23 2013-10-02 삼성디스플레이 주식회사 Display device
CN113871819B (en) * 2020-06-30 2022-05-17 上海天马微电子有限公司 Phase shifter, manufacturing method thereof and antenna

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001272646A (en) 2000-03-27 2001-10-05 Olympus Optical Co Ltd Liquid crystal lens, liquid crystal lens device and method for driving liquid crystal lens
JP2005222586A (en) 2004-02-04 2005-08-18 Citizen Watch Co Ltd Optical element for phase modulation and optical apparatus
JP2006048818A (en) 2004-08-04 2006-02-16 Asahi Glass Co Ltd Liquid crystal lens element, and optical head apparatus
JP2006313248A (en) 2005-05-09 2006-11-16 Konica Minolta Holdings Inc Liquid crystal lens

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001272646A (en) 2000-03-27 2001-10-05 Olympus Optical Co Ltd Liquid crystal lens, liquid crystal lens device and method for driving liquid crystal lens
JP2005222586A (en) 2004-02-04 2005-08-18 Citizen Watch Co Ltd Optical element for phase modulation and optical apparatus
JP2006048818A (en) 2004-08-04 2006-02-16 Asahi Glass Co Ltd Liquid crystal lens element, and optical head apparatus
JP2006313248A (en) 2005-05-09 2006-11-16 Konica Minolta Holdings Inc Liquid crystal lens

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