KR20120139153A - Electro-controllable liquid crystal lens using electric field gradient of transparent conducting oxide - Google Patents

Electro-controllable liquid crystal lens using electric field gradient of transparent conducting oxide Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A liquid crystal lens using a gradient in an electric field by thin film transparent electrode resistor is provided to use the gradient in the electric field applied from the center and an external by a transparent electrode and resistor of the transparent electrode, thereby electrically controlling a changed refraction index. CONSTITUTION: A ground transparent electrode is formed in one side of a first glass substrate. A liquid crystal is formed on an upper side in a ground transparent electrode layer. The liquid crystal includes a liquid crystal molecule. A spacer(102) in an outside of a liquid crystal cell supports the liquid crystal cell A transparent film(104) is formed on the upper side in the liquid crystal cell and has directionality. A first transparent electrode is connected to a first electrode pad(108a) of a ring type. A first transparent insulation film(107) is formed in a lower side of the first transparent electrode and opens the center part. A second thin film transparent electrode is formed in the lower side of the first transparent insulation film. The second thin film transparent electrode connects the center unit to the first transparent electrode. The second transparent insulation film(105) is formed in the lower side of the second thin film transparent electrode.

Description

박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈{ELECTRO-CONTROLLABLE LIQUID CRYSTAL LENS USING ELECTRIC FIELD GRADIENT OF TRANSPARENT CONDUCTING OXIDE}ELECTRO-CONTROLLABLE LIQUID CRYSTAL LENS USING ELECTRIC FIELD GRADIENT OF TRANSPARENT CONDUCTING OXIDE}

본 발명은 투명전극의 내부저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 초점가변형 액정렌즈에 관한 것으로서, 액정을 포함한 액정 셀과 액정기판에 형성된 투명전극과 또 다른 기판에 만들어진 박막의 투명전극 사이에 생성되는 전기장의 구배로 만들어지는 액정분자의 정렬에 의해 형성되는 빛의 굴절 현상을 이용한 액정렌즈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일면에 투명전극이 형성되고 액정을 포함하는 유리기판과, 또 다른 유리기판에 저항이 높은 얇은 박막의 투명전극이 형성되며, 상기 박막의 투명전극은 중앙을 중심으로 대칭으로 형성되고, 가장자리에 높은 전도성을 갖는 링 형태의 전극 패드를 포함하고 중앙은 또 다른 두꺼운 고 전도성의 투명전극과 연결되도록 구성되며, 상기 액정을 포함하는 유리기판과 박막의 투명전극을 포함하는 유리기판을 결합하여 구성되는 전기적으로 초점거리를 가변하는 액정렌즈에 관한 것이다.
The present invention relates to a focal variable type liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to internal resistance of a transparent electrode, wherein the electric field is generated between a liquid crystal cell including a liquid crystal, a transparent electrode formed on a liquid crystal substrate, and a transparent electrode of a thin film made on another substrate. The present invention relates to a liquid crystal lens using a refraction phenomenon of light formed by alignment of liquid crystal molecules formed by a gradient of. More specifically, a transparent electrode is formed on one surface, and a glass substrate including liquid crystal and a resistance to another glass substrate. The thin thin film of the transparent electrode is formed, the transparent electrode of the thin film is formed symmetrically about the center, and includes a ring-shaped electrode pad having a high conductivity at the edge and the center The present invention relates to a liquid crystal lens having an electrically variable focal length, which is configured to be connected to another thick, highly conductive transparent electrode, and is configured by combining the glass substrate including the liquid crystal and the glass substrate including the transparent electrode of the thin film.

렌즈(lens)는 빛을 모으거나 분산시키는 도구로 보통 유리로 만든다. A lens is a tool that collects or scatters light, usually made of glass.

전자기파를 위해서 만든 비슷한 도구도 렌즈로 불리는데, 렌즈는 빛의 직진과 굴절의 성질을 이용하여 상을 확대 혹은 축소한다. Similar tools made for electromagnetic waves are called lenses, which use the property of light to go straight and refracting to magnify or reduce the image.

빛은 동일한 매질을 통과할 때에는 직진하나 다른 매질을 만나면 반사, 굴절한다. Light passes straight through the same medium, but reflects and refracts when it encounters another medium.

렌즈와 연관지어 설명하면 공기 중을 통과하는 빛은 직진하다 렌즈를 만나면 반사, 굴절하게 된다. In connection with the lens, light passing through the air goes straight. When it meets the lens, it is reflected and refracted.

렌즈의 주재료인 유리는 빛의 대부분을 통과시키기 때문에 반사가 적고 대부분 굴절하게 된다. Glass, which is the main material of the lens, passes through most of the light, so there is little reflection and most of it is refracted.

빛은 렌즈의 두꺼운 쪽으로 굴절하기 때문에 렌즈의 가운데 부분의 두께가 가장자리보다 두꺼운 볼록렌즈의 경우 가운데 쪽으로 빛이 모이게 되고 렌즈의 가장자리 부분의 두께가 가운데보다 두꺼운 오목렌즈의 경우에는 빛이 가장자리로 굴절되므로 빛이 퍼져나가게 된다.Since light is refracted toward the thicker side of the lens, convex lenses with a thicker center portion of the lens collect light toward the center. The light spreads out.

종래의 유리나 플라스틱 렌즈의 경우 초점거리가 고정되어 있고, 액정렌즈의 경우 이상적인 렌즈의 구면특성을 만들기 위해 다수의 전극에 연속적으로 변하는 전압을 인가하여 만들어지므로, 제조 공정 및 광학적 특성이 유리렌즈에 비해 떨어지는 특성을 보인다. In the case of conventional glass or plastic lenses, the focal length is fixed, and in the case of liquid crystal lenses, since the spherical characteristics of the ideal lens are made by applying a voltage continuously changing to a plurality of electrodes, the manufacturing process and the optical characteristics are compared with the glass lenses. It shows falling characteristics.

따라서 구면 수차를 최소로 하고 인가되는 전극 패드의 수를 줄이는 생산공정이 단순한 액정렌즈의 필수적이며, 렌즈의 곡률 조절을 위한 저 전력 구조의 개발이 필요하다.Therefore, a production process that minimizes spherical aberration and reduces the number of electrode pads applied is essential for a simple liquid crystal lens, and a low power structure for adjusting the curvature of the lens is required.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 고정된 렌즈의 거리 차에 의한 초점 구현방식이 아닌, 액정에 의한 빛의 굴절현상을 이용하여 렌즈를 구성함에 있어 중앙을 중심으로 대칭적으로 형성된 전기 저항을 갖는 박막의 투명전극과 상기 투명전극의 저항에 의해 중앙과 외부에서 인가되는 전기장의 구배를 이용하여 연속적으로 굴절률이 변화하는 전기적으로 조절가능한 초점 가변형 액정렌즈의 구조를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to use a lens using a refraction phenomenon of light by liquid crystal, not a focus implementation method by a distance difference of a conventional fixed lens. In the construction, an electrically adjustable focal point in which the refractive index is continuously changed by using a transparent electrode of a thin film having an electric resistance symmetrically formed about the center and an electric field gradient applied from the center and the outside by the resistance of the transparent electrode. It is to provide a structure of a variable liquid crystal lens.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,In order to achieve the object of the present invention,

본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항의 전계구배를 이용한 액정 렌즈는,The liquid crystal lens using the electric field gradient of the thin film transparent electrode resistance according to an embodiment of the present invention,

제1글라스기판의 일면에 형성되는 그라운드투명전극(101b)과,A ground transparent electrode 101b formed on one surface of the first glass substrate,

상기 그라운드투명전극의 상면에 형성되되, 액정분자를 포함하는 액정셀(103)과,A liquid crystal cell 103 formed on an upper surface of the ground transparent electrode and including liquid crystal molecules;

상기 액정셀의 상면에 형성되는 배향막 투명필름(104)과,An alignment film transparent film 104 formed on an upper surface of the liquid crystal cell,

제2글라스기판의 일면에 형성되는 제1전극패드(108a)와 연결된 제1투명전극(108b)과,A first transparent electrode 108b connected to the first electrode pad 108a formed on one surface of the second glass substrate,

상기 제1투명전극(108b)의 하측에 형성되며, 제2박막투명전극중앙부(106b-1)에 대응되는 영역이 개방되게 형성된 제1투명절연막(107)과,A first transparent insulating film 107 formed under the first transparent electrode 108b and having a region corresponding to the second thin film transparent electrode central portion 106b-1 open;

상기 제1투명절연막 하측에 형성되며 제1투명전극(108b)의 일측 중앙이 제2박막투명전극중앙부(106b-1)와 전기적으로 연결된 제2박막투명전극(106b)과,A second thin film transparent electrode 106b formed under the first transparent insulating film and electrically connected to a central portion 106b-1 of the second thin film transparent electrode 108b at the center of one side of the first transparent electrode 108b;

상기 제2박막투명전극(106b)과 전기적으로 연결되는 제2박막전극패드(106a)와;A second thin film electrode pad 106a electrically connected to the second thin film transparent electrode 106b;

상기 제2박막투명전극(106b) 하측에 형성된 제2투명절연막(105)과,A second transparent insulating film 105 formed under the second thin film transparent electrode 106b;

제2박막투명전극(106b) 일면에 형성되는 제2글라스기판(109);을 포함하여 구성되되, And a second glass substrate 109 formed on one surface of the second thin film transparent electrode 106b.

상기 제2글라스기판에 형성된 제2투명절연막(105)과 제1글라스기판에 형성된 투명필름(104)을 접합하여 본 발명의 과제를 해결하게 된다.The problem of the present invention is solved by bonding the second transparent insulating film 105 formed on the second glass substrate to the transparent film 104 formed on the first glass substrate.

상기한 구성을 포함하는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과들을 얻을 수 있다. According to the present invention including the above-described configuration, the following effects can be obtained.

박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈는 액정 셀의 상측에 형성된 박막투명전극의 저항에 의해 형성되는 원의 중앙과 외측 사이에 형성되는 전계의 구배에 의해 형성되는 연속적인 액정의 굴절율 변화에 따라 발생하는 렌즈를 구현함으로써, 생산 공정이 단순하고 실제 유리렌즈와 유사한 대칭의 렌즈를 형성한다.A liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to a thin film transparent electrode resistance has a refractive index of a continuous liquid crystal formed by a gradient of an electric field formed between a center and an outside of a circle formed by a resistance of a thin film transparent electrode formed on an upper side of a liquid crystal cell. By implementing lenses that occur as a result of change, the production process is simple and forms a symmetrical lens similar to the actual glass lens.

또한 단일의 렌즈를 통해 연속적으로 가변적인 초점을 갖는 렌즈를 구현할 수 있으므로, 휴대폰 등에 적용되어 얇은 자동초점장치를 구현할 수 있다.In addition, since a lens having a continuously variable focus can be implemented through a single lens, it can be applied to a mobile phone to implement a thin autofocusing device.

또한, 단일의 렌즈 및 그 구현장치가 간단하여 제조원가를 줄이는데 경제성을 제공한다.In addition, a single lens and its implementation are simple to provide economics in reducing manufacturing costs.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈의 각각의 레이어 패턴을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈의 V1 전압과 V2 전압의 전압차에 의한 동작방식을 도시한 개념도이다.
도 5는 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈를 이용한 오목렌즈를 구성한 개념도이다.
도 6은 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈를 이용한 볼록렌즈를 구성한 개념도이다.1 is a perspective view illustrating a liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to a thin film transparent electrode resistance according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a liquid crystal lens using a gradient of an electric field by a thin film transparent electrode resistor according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
3 is a cross-sectional view illustrating each layer pattern of the liquid crystal lens using a gradient of an electric field by a thin film transparent electrode resistor according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
4 is a conceptual diagram illustrating an operation method based on a voltage difference between V1 voltage and V2 voltage of a liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to a thin film transparent electrode resistance according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a concave lens using a liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to a thin film transparent electrode resistance according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
6 is a conceptual diagram illustrating a convex lens using a liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to a thin film transparent electrode resistance according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명인 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈는,The liquid crystal lens using the gradient of the electric field by the thin film transparent electrode resistance of the present invention for achieving the above object,

제1글라스기판과 제2글라스기판이 결합되어 구성되되,The first glass substrate and the second glass substrate is composed of a combination,

제1글라스기판은,The first glass substrate,

제1글라스기판의 일면에 형성되는 그라운드투명전극(101b)과,A ground transparent electrode 101b formed on one surface of the first glass substrate,

상기 그라운드투명전극과 연결된 그라운드전극패드(101a)와,A ground electrode pad 101a connected to the ground transparent electrode;

상기 그라운드투명전극의 상면에 형성되되, 스페이서(102) 내측에 포함된 액정분자를 포함하는 액정셀(103)과,A liquid crystal cell 103 formed on an upper surface of the ground transparent electrode, the liquid crystal cell 103 including liquid crystal molecules contained inside the spacer 102;

상기 액정셀의 상면에 형성되는 배향막 투명필름(104)과,An alignment film transparent film 104 formed on an upper surface of the liquid crystal cell,

제2글라스기판은,The second glass substrate,

제2글라스기판의 일면에 형성되는 제1전극패드(108a)와 연결된 고 전도성의 제1투명전극(108b)과,A high conductivity first transparent electrode 108b connected to the first electrode pad 108a formed on one surface of the second glass substrate,

상기 제1투명전극(108b)의 하면에 형성되며, 제2박막투명전극중앙부(106b-1)에 대응되는 영역이 개방되게 형성된 제1투명절연막(107)과,A first transparent insulating film 107 formed on the bottom surface of the first transparent electrode 108b and having a region corresponding to the second thin film transparent electrode central portion 106b-1 open;

상기 제1투명절연막 하면에 형성되며 제1투명전극(108b)의 중앙부 일측이 제2박막투명전극중앙부(106b-1)와 연결된 제2박막투명전극(106b)과,A second thin film transparent electrode 106b formed on a lower surface of the first transparent insulating film and having a central side of the first transparent electrode 108b connected to the central portion 106b-1 of the second thin film transparent electrode;

상기 제2박막투명전극(106b)과 전기적으로 연결되는 제2박막전극패드(106a)와;A second thin film electrode pad 106a electrically connected to the second thin film transparent electrode 106b;

상기 제2박막투명전극(106b)와 하면에 형성된 제2투명절연막(105)을 포함하여 구성되되,The second thin film transparent electrode 106b and the second transparent insulating film 105 formed on the lower surface, including

상기의 제1글라스기판의 투명필름(104)과 제2글라스기판의 제2투명절연막(105)를 접합하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.The transparent film 104 of the first glass substrate and the second transparent insulating film 105 of the second glass substrate are bonded to each other to solve the problems of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 박막 투명전극저항의 전계구배를 이용한 액정 렌즈의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the liquid crystal lens using the electric field gradient of the thin film transparent electrode resistance of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to a thin film transparent electrode resistance according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈를 도시한 분해 사시도이다.FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a liquid crystal lens using a gradient of an electric field by a thin film transparent electrode resistor according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈의 각각의 레이어 패턴을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating each layer pattern of the liquid crystal lens using a gradient of an electric field by a thin film transparent electrode resistor according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈는,1 to 3, the liquid crystal lens using the gradient of the electric field by the thin film transparent electrode resistance according to an embodiment of the present invention,

제2글라스기판(108)과;A second glass substrate 108;

상기 제2글라스기판의 일면에 형성되는 제1전극패드(108a)와 연결된 제1투명전극(108b)과,A first transparent electrode 108b connected to the first electrode pad 108a formed on one surface of the second glass substrate,

상기 제1투명전극의 하측에 형성되며, 제2박막투명전극(106b)의 중앙부(106b-1) 에 대응되는 영역이 개방되게 형성된 제1투명절연막(107)과,A first transparent insulating film 107 formed under the first transparent electrode and having a region corresponding to the central portion 106b-1 of the second thin film transparent electrode 106b open;

상기 제1투명절연막(107) 하측에 형성되되, 제1투명전극과 일측이 제2박막투명전극중앙부(106b-1)와 연결되고, 가장자리에 제2박막전극패드(106a)와 연결된 제2박막투명전극(106b)과;A second thin film formed under the first transparent insulating film 107, the first transparent electrode and one side of which is connected to the second thin film transparent electrode central part 106b-1 and connected to the second thin film electrode pad 106a at an edge thereof. A transparent electrode 106b;

상기 제2박막투명전극의 하측에 형성된 제2투명절연막(105)과;A second transparent insulating film 105 formed under the second thin film transparent electrode;

상기 제2투명절연막 하측에 형성된 배향막 투명필름(104)과;An alignment film transparent film 104 formed below the second transparent insulating film;

상기 투명필름 하측에 포함되며, 액정분자를 포함하는 액정셀(103)과;A liquid crystal cell 103 included under the transparent film and including liquid crystal molecules;

상기 액정 셀 외각에 액정셀을 지지하는 스페이서(102)와,A spacer 102 supporting the liquid crystal cell on the outer surface of the liquid crystal cell;

상기 액정셀 하측에 위치하며, 제1글라스기판(100) 상면에 형성된 평면의 그라운드전극패드(101a)와 연결된 그라운드투명전극(101b)과;A ground transparent electrode 101b disposed below the liquid crystal cell and connected to a ground electrode pad 101a formed on an upper surface of the first glass substrate 100;

상기 그라운드투명전극층 하측에 형성된 제1 글라스기판(100);을 포함하여 구성된다.And a first glass substrate 100 formed under the ground transparent electrode layer.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 액정렌즈는 제1글라스기판(100)의 상면에 그라운드투명전극층(101b)이 형성되어 있으며, 제2글라스기판(109)의 일면에는 제1전극패드(108a)와 연결된 제1투명전극(108b)이 형성되고, 상기 제1투명전극(108b) 하측에는 중앙부가 개방된 제1투명절연막(107)이 형성되며, 상기 제1투명절연막 하측에 제2박막투명전극(106b)이 형성되어 가장자리에 제2박막전극패드(106a)를 포함하고 있고, 상기 제2박막투명전극 하측에 제2투명절연막(105)이 형성된다.1 to 3, in the liquid crystal lens of the present invention, a ground transparent electrode layer 101b is formed on an upper surface of the first glass substrate 100, and a first electrode pad is formed on one surface of the second glass substrate 109. A first transparent electrode 108b connected to the 108a is formed, a first transparent insulating film 107 having an open central portion is formed under the first transparent electrode 108b, and a second transparent insulating film is formed below the first transparent insulating film. A thin film transparent electrode 106b is formed to include a second thin film electrode pad 106a at an edge thereof, and a second transparent insulating film 105 is formed below the second thin film transparent electrode.

적층 관계를 설명하자면, 제1글라스기판(100)의 상면에 그라운드전극패드(101a)이 패터닝 과정을 통해 형성되고, 상기 그라운드전극패드와 연결된 그라운드투명전극(101b)가 패너닝과정을 통해 형성되며, 상기 그라운드투명전극의 상면에 링 형태의 스페이서(102)에 의해 지지되는 액정분자를 포함하는 액정셀(103)을 증착시키고, 액정셀의 상면에 방향성을 갖는 투명필름(104)을 형성하게 된다.To describe the stacking relationship, the ground electrode pad 101a is formed on the upper surface of the first glass substrate 100 by patterning, and the ground transparent electrode 101b connected to the ground electrode pad is formed through the panning process. The liquid crystal cell 103 including the liquid crystal molecules supported by the ring-shaped spacer 102 is deposited on the upper surface of the ground transparent electrode, and the transparent film 104 having a directivity is formed on the upper surface of the liquid crystal cell. .

이후, 제2글라스기판 상면에 제1전극패드(108a)및 상기 제1전극패드(108a)와 연결된 제1투명전극(108b)이 패터닝공정을 통해 형성되며, 상기 제1투명전극(108b) 상측에 중앙부분이 개방되어 있는 제1투명절연막(107)이 패터닝공정을 통해 형성되고, 상기 제1투명절연막 상측에 제2박막전극패드(106a)과 연결된 제2박막투명전극(106b)이 패터닝공정을 통해 형성되며,Thereafter, a first electrode pad 108a and a first transparent electrode 108b connected to the first electrode pad 108a are formed on the second glass substrate through a patterning process, and the upper side of the first transparent electrode 108b is formed. A first transparent insulating film 107 is formed through a patterning process, and a second thin film transparent electrode 106b connected to the second thin film electrode pad 106a is formed on the first transparent insulating film. Is formed through

상기 제2박막투명전극 상면에 제2투명절연막(105)를 증착시키고,Depositing a second transparent insulating film 105 on the upper surface of the second thin film transparent electrode,

상기 액정셀(103)이 형성된 제1글라스기판과 제2박막투명전극(106b)과 제1투명전극(108b)이 형성된 제2글라스기판을은 제1글라스기판의 투명필름(103)과 제2글라스기판의 제2투명절연막이 마주보도록 결합하여 구성하게 된다.The first glass substrate on which the liquid crystal cell 103 is formed, the second thin film transparent electrode 106b, and the second glass substrate on which the first transparent electrode 108b is formed are formed of the transparent film 103 and the second glass substrate of the first glass substrate. The second transparent insulating film of the glass substrate is coupled to face each other.

도 4는 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈의 V1 전압과 V2 전압의 전압차에 의한 동작방식을 도시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating an operation method based on a voltage difference between V1 voltage and V2 voltage of a liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to a thin film transparent electrode resistance according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.

도 4를 참조하면, 제1글라스기판에 형성된 그라운드투명전극(101b)은 상측의 제2 글라스기판에 형성된 제2박막투명전극(106b)과 커패시터를 형성하며, 상기 제2박막투명전극은 제2박막투명전극중앙부(106b-1)를 통해 중앙부분에 제1전극패드(108a)로부터 공급되는 V1 전압이 인가되고, 가장자리는 제2박막전극패드(106a)로부터 공급되는 V2 전압이 인가되어 투명전극 자체의 저항성분(R)에 의해 가장자리 부분과 중앙이 연속적으로 변하는 전기장의 구배를 형성하게 된다. Referring to FIG. 4, the ground transparent electrode 101b formed on the first glass substrate forms a capacitor and a second thin film transparent electrode 106b formed on the second glass substrate on the upper side, and the second thin film transparent electrode is formed on the second glass substrate. The V1 voltage supplied from the first electrode pad 108a is applied to the center portion through the thin film transparent electrode center portion 106b-1, and the V2 voltage supplied from the second thin film electrode pad 106a is applied to the edge portion of the transparent electrode. Its own resistive component (R) forms a gradient of the electric field in which the edge and the center continuously change.

따라서, 그라운드투명전극(101b)과 커패시턴스가 가장자리에서 중앙부분으로 연속적으로 변화하여 액정분자의 배열이 변화하는 액정 층의 커패시터를 구성하게 된다.Accordingly, the ground transparent electrode 101b and the capacitance are continuously changed from the edge to the center portion to form a capacitor of the liquid crystal layer in which the arrangement of the liquid crystal molecules changes.

여기서, 제1투명전극(108b)는 두껍게 증착되어 투명전극의 중앙과 가장자리에 전계의 구배가 없고, 이에 따라 제1전극패드(108a)를 통해 인가되는 V1 전압은 제1투명전극 전체에 균일하며, 반면에 제2박막투명전극(106b)는 얇은 박막의 형태로 박막의 면저항에 의한 저항으로 투명전극의 중앙과 가장자리에 전기장의 구배가 생기고, 이에 따라 제2박막전극패드(106a)를 통해 인가되는 V2 전압은 제2박막투명전극의 중앙과 가장자리에 구배를 갖는다.Here, the first transparent electrode 108b is thickly deposited so that there is no gradient of the electric field at the center and the edge of the transparent electrode. Accordingly, the V1 voltage applied through the first electrode pad 108a is uniform throughout the first transparent electrode. On the other hand, in the form of a thin film, the second thin film transparent electrode 106b generates a gradient of an electric field at the center and the edge of the transparent electrode due to the sheet resistance of the thin film, and is thus applied through the second thin film electrode pad 106a. The voltage V2 has a gradient at the center and the edge of the second thin film transparent electrode.

도 5는 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈를 이용한 오목렌즈를 구성한 개념도이다.FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a concave lens using a liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to a thin film transparent electrode resistance according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.

도 5를 참조하면, 상기 그라운드투명전극(101b)과 제2박막투명전극(106b) 사이에 포함되는 액정셀(103)은 상기 그라운드투명전극(101b)과 중앙에 V1 전압과 가장자리에 V2 전압이 인가되는 박막투명전극(106b)에 의해 정렬되고, 중앙에 인가되는 V1 전압이 가장자리에 인가되는 V2 전압에 비해 클 경우, 가장자리 부분과 중앙부분이 빛의 이용경로를 연속적으로 변화시키는 오목형의 액정렌즈를 형성하게 된다.Referring to FIG. 5, the liquid crystal cell 103 included between the ground transparent electrode 101b and the second thin film transparent electrode 106b has a voltage of V1 at the center of the ground transparent electrode 101b and a voltage of V2 at the edge thereof. The concave liquid crystal in which the edge portion and the center portion continuously change the path of use of light when the voltage V1 applied to the center is aligned with the thin film transparent electrode 106b applied and is larger than the voltage V2 applied to the edge. The lens is formed.

도 6은 도 1에 도시한 본 발명의 일실시예에 따른 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈를 이용한 볼록렌즈를 구성한 개념도이다.6 is a conceptual diagram illustrating a convex lens using a liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to a thin film transparent electrode resistance according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.

도 6을 참조하면, 상기 그라운드투명전극(101b)과 제2박막투명전극(106b) 사이에 포함되는 액정셀(103)은 상기 그라운드투명전극(101b)과 중앙에 V1 전압과 가장자리에 V2 전압이 인가되는 제2박막투명전극(106b)에 의해 정렬되고, 중앙에 인가되는 V1 전압이 가장자리에 인가되는 V2 전압에 비해 작을 경우, 가장자리 부분과 중앙부분이 빛의 이용경로를 연속적으로 변화시키는 볼록형의 액정렌즈를 형성하게 된다.Referring to FIG. 6, the liquid crystal cell 103 included between the ground transparent electrode 101b and the second thin film transparent electrode 106b has a voltage of V1 at the center of the ground transparent electrode 101b and a voltage of V2 at the edge thereof. Aligned by the second thin film transparent electrode 106b to be applied, and when the V1 voltage applied to the center is smaller than the V2 voltage applied to the edge, the edge portion and the center portion of the convex shape continuously change the light use path. The liquid crystal lens is formed.

본 발명인 박막 투명전극저항의 전계구배를 이용한 액정 렌즈를 구성하는 데 있어, 투명전극의 재료로는 ITO(INDIUM THIN OXIDE), ZnO(ZINC OXIDE), IZO(INDIUM ZINC OXIDE) 및 투명 전도성 폴리머(TRANASPARENT CONDUCTIONG POLYMER)가 사용 가능하며, 투명절연막(104a, 104b, 106)의 재료로는 SiO2, Si3N4 및 Poly Si 등이 사용되며, 투명 절연막의 증착 장비로는 화학기상증착(CVD : CHEMICAL VAPOR DEPOSITION) 및 LPCVD(LOW-PRESSURE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION) 및 스퍼터(SPUTTERING SYSTEM)등이 가능하다.In constructing a liquid crystal lens using the electric field gradient of the thin film transparent electrode resistance of the present invention, the material of the transparent electrode is ITO (INDIUM THIN OXIDE), ZnO (ZINC OXIDE), IZO (INDIUM ZINC OXIDE) and transparent conductive polymer (TRANASPARENT) CONDUCTIONG POLYMER) can be used, and materials of the transparent insulating films 104a, 104b, and 106 are SiO2, Si3N4, and Poly Si, and chemical vapor deposition (CVD: CHAPICAL VAPOR DEPOSITION) and LPCVD (LOW-PRESSURE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION) and sputtering system are possible.

또한, 투명전극의 증착에는 스퍼터(SPUTTERING SYSTEM) 등이 가능하며, 종래에는 스크린 프린팅 방식에 의한 투명전극 패터닝(PATTERNING) 기술 또한 사용될 수 있다.In addition, a sputtering system may be used for the deposition of the transparent electrode, and in the related art, a transparent electrode patterning technique using a screen printing method may also be used.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. It will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not restrictive.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100 : 제1글라스기판
101a : 그라운드전극패드
101b : 그라운드투명전극층
102 : 스페이서
103 : 액정셀
104: 투명필름
105 : 제2투명절연막
106a : 제2박막전극패드
106b : 제2박막투명전극층
106b-1 : 제2박막투명전극중앙부
107 : 제1투명절연막
108a : 제1전극패드
108a : 제1투명전극층
109 : 제2글라스기판100: first glass substrate
101a: Ground electrode pad
101b: ground transparent electrode layer
102: spacer
103: liquid crystal cell
104: transparent film
105: second transparent insulating film
106a: second thin film electrode pad
106b: second thin film transparent electrode layer
106b-1: center portion of the second thin film transparent electrode
107: first transparent insulating film
108a: first electrode pad
108a: first transparent electrode layer
109: second glass substrate

Claims (7)

제1 글라스기판 및 제2 글라스기판으로 구성되되,
제 1 글라스기판에 형성된 그라운드투명전극과;
제2 글라스기판에 형성된 제1투명전극과;
상기 제2글라스기판에 형성된 제1투명전극과 중앙부가 전기적으로 연결된 제2박막투명전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈.It consists of a first glass substrate and a second glass substrate,
A ground transparent electrode formed on the first glass substrate;
A first transparent electrode formed on the second glass substrate;
And a first thin electrode formed on the second glass substrate and a second thin film transparent electrode electrically connected to a central portion thereof. The liquid crystal lens using the gradient of the electric field by the thin film transparent electrode resistance. 제1글라스기판(100)과;
상기 제1글라스기판의 일면에 형성되는 그라운드투명전극(101b)과,
상기 그라운드투명전극층의 상면에 형성되되, 액정분자를 포함하는 액정셀(103)과,
상기 액정셀 외측에 액정셀을 지지하는 스페이서(102)와,
상기 액정셀의 상면에 형성되는 방향성을 갖는 투명필름(104)과;
제2글라스기판(109)과;
상기 제2글라스기판의 일면에 형성되는 링형태의 제1전극패드(108a)과 연결된 제1투명전극(108b)와,
상기 제1투명전극 하측에 형성되되 중앙부분이 개방되어 형성된 제1투명절연막(107)과,
상기 제1투명절연막 하측에 형성되되 중앙부(106b-1)가 제1투명전극과 연결되고 가장자리에 링 형태의 제2박막전극패드(106a)와 결합된 제2박막투명전극(106b)과,
상기 제2박막투명전극(106b) 하측에 형성된 제2투명절연막(105)과;
상기 제2투명절연막과 제1글라스기판(100)에 형성된 투명필름(104)과 결합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈.A first glass substrate 100;
A ground transparent electrode 101b formed on one surface of the first glass substrate;
A liquid crystal cell 103 formed on an upper surface of the ground transparent electrode layer and including liquid crystal molecules;
A spacer 102 supporting the liquid crystal cell outside the liquid crystal cell;
A transparent film 104 having an orientation formed on an upper surface of the liquid crystal cell;
A second glass substrate 109;
A first transparent electrode 108b connected to the ring-shaped first electrode pad 108a formed on one surface of the second glass substrate,
A first transparent insulating film 107 formed under the first transparent electrode and having an open central portion;
A second thin film transparent electrode 106b formed under the first transparent insulating film and having a central portion 106b-1 connected to the first transparent electrode and coupled to a ring-shaped second thin film electrode pad 106a at an edge thereof;
A second transparent insulating film 105 formed under the second thin film transparent electrode 106b;
The liquid crystal lens using the gradient of the electric field by the thin film transparent electrode resistance, characterized in that coupled to the transparent film 104 formed on the second transparent insulating film and the first glass substrate (100). 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1투명전극은;
전기저항이 작은 투명전극으로 중앙부와 가장자리에 전기장의 구배가 없는 두꺼운 고 전도성의 투명전극을 특징으로 하는 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈.3. The method according to claim 1 or 2,
The first transparent electrode is;
A liquid crystal lens using a gradient of an electric field by a thin film transparent electrode resistance characterized by a transparent electrode having a small electric resistance and a thick, highly conductive transparent electrode having no gradient of an electric field in the center and edges. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제2박막투명전극은;
전기저항이 큰 투명전극으로 중앙부와 가장자리 사이에 전기장의 구배를 만드는 얇은 박막의 투명전극을 특징으로 하는 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈.3. The method according to claim 1 or 2,
The second thin film transparent electrode is;
A liquid crystal lens using a gradient of an electric field due to a thin film transparent electrode resistance, which is characterized by a thin film transparent electrode that creates a gradient of an electric field between a central portion and an edge with a transparent electrode having a large electrical resistance. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제2박막투명전극은;
가장자리에 형성된 링 형태의 제2박막전극패드(106a)에 인가되는 V2 전압과,
제1투명절연막(107)에 의해 전기적으로 분리되어 제2박막투명전극의 중앙부와 전기적으로 연결된 제1투명전극(108b)에 인가되는 V1 전압과,
제2박막투명전극의 저항성분에 의해 서로 다른 V1 전압과 V2 전압에 의해 형성되는 전기장의 구배와;
상기 전기장의 구배에 의해 만들어지는 액정분자의 연속적인 배열에 의해 광학렌즈를 구성하는 것을 특징으로 하는 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈.3. The method according to claim 1 or 2,
The second thin film transparent electrode is;
A voltage of V2 applied to the ring-shaped second thin film electrode pad 106a formed at an edge thereof,
A voltage V1 applied to the first transparent electrode 108b electrically separated by the first transparent insulating film 107 and electrically connected to the center portion of the second thin film transparent electrode,
A gradient of the electric field formed by different voltages V1 and V2 by the resistance component of the second thin film transparent electrode;
The liquid crystal lens using the gradient of the electric field by the thin film transparent electrode resistance, characterized in that the optical lens is configured by a continuous array of liquid crystal molecules made by the gradient of the electric field. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정셀(102)은;
그라운드투명전극(101b)과 제2박막투명전극(106b)의 중앙부와 연결된 제1투명전극(108b)에 인가되는 V1 전압과,
상기 박막투명전극의 가장자리의 전극패드(106b)에 인가되는 V2 전압에 의해 정렬되고,
V1 전압이 V2 전압에 비해 클 경우, 가장자리 부분과 중앙부분이 빛의 이용경로를 연속적으로 변화시켜 오목형의 액정렌즈로 변화되는 것을 특징으로 하는 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈.3. The method according to any one of claims 1 to 2,
The liquid crystal cell (102);
A voltage V1 applied to the first transparent electrode 108b connected to the center of the ground transparent electrode 101b and the second thin film transparent electrode 106b;
Aligned by the V2 voltage applied to the electrode pad 106b at the edge of the thin film transparent electrode,
When the voltage V1 is greater than the voltage V2, the liquid crystal lens using the gradient of the electric field due to the thin film transparent electrode resistance, characterized in that the edge portion and the center portion are changed into a concave liquid crystal lens by continuously changing the light use path. . 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액정셀(103)은;
그라운드투명전극(101b)과 제2박막투명전극(106b)의 중앙부와 연결된 제1투명전극(108b)에 인가되는 V1 전압과,
상기 박막투명전극의 가장자리의 제2박막전극패드(106a))에 인가되는 V2 전압에 의해 정렬되고,
V1 전압이 V2 전압에 비해 작을 경우, 가장자리 부분과 중앙부분이 빛의 이용경로를 연속적으로 변화시켜 볼록형의 액정렌즈로 변화되는 것을 특징으로 하는 박막 투명전극저항에 의한 전기장의 구배를 이용한 액정 렌즈.




3. The method according to any one of claims 1 to 2,
The liquid crystal cell 103 is;
A voltage V1 applied to the first transparent electrode 108b connected to the center of the ground transparent electrode 101b and the second thin film transparent electrode 106b;
Aligned by the V2 voltage applied to the second thin film electrode pad 106a at the edge of the thin film transparent electrode,
When the V1 voltage is smaller than the V2 voltage, the liquid crystal lens using the gradient of the electric field due to the thin film transparent electrode resistance, characterized in that the edge portion and the center portion are changed to a convex liquid crystal lens by continuously changing the light use path.




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