KR20130131977A

KR20130131977A - 액정 렌즈 및 이를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR20130131977A
Application number: KR1020120055983A
Authority: KR
Inventors: 최석; 홍성환; 김수진; 박흥식; 배지홍; 이혁진
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-12-04
Also published as: KR102017203B1; US20130314649A1; US9477086B2

Abstract

표시 장치를 제공한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소로부터 출력되는 영상을 제1 편광축에 평행하게 투과하도록 하는 제1 편광판을 포함하는 디스플레이 패널 그리고 상기 디스플레이 패널 위에 위치하는 액정 렌즈를 포함하고, 상기 액정 렌즈는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 전극층, 상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 전극층, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층 그리고 상기 제2 기판의 바깥면에 위치하는 제2 편광판을 포함하고, 상기 제2 편광판은 상기 제1 편광축과 기 설정된 각도 θ로 경사진 제2 편광축을 가지며, 상기 액정층은 액정 물질에 카이럴 도펀트(Chiral Dopant)가 혼합된다.

Description

액정 렌즈 및 이를 포함하는 표시 장치{LIQUID CRYSTAL LENS AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 액정 렌즈 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

최근에 표시 장치 기술의 발전에 따라서 3차원(3D)의 입체 영상 표시 장치가 관심을 끌고 있으며, 다양한 3차원 영상 표시 방법이 연구되고 있다.

입체 영상 표시를 구현함에 있어서 가장 일반적으로 사용되는 방법 중의 하나는 좌우 양안 시차(binocular display)를 이용하는 방법이다. 좌우 양안 시차를 이용하는 방법은 왼쪽 눈에 도달하는 영상과 오른쪽 눈에 도달하는 영상을 같은 표시 장치에서 표시하고, 이 두 영상을 각각 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 입사하도록 만들어 주는 것이다. 즉, 양쪽 눈에 각각 다른 각도에서 관찰된 영상이 입력되도록 함으로써 관찰자가 입체감을 느낄 수 있도록 하는 것이다.

이때, 영상을 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 들어가게 하는 방법으로는 배리어(barrier)를 사용하는 방법과 원통형 렌즈(cylindrical lens)의 일종인 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)를 사용하는 방법 등이 있다.

배리어를 이용하는 입체 영상 표시 장치는 배리어에 슬릿을 형성하여 이 슬릿을 통해 표시 장치로부터의 영상을 좌안 영상과 우안 영상으로 나누어 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 들어가도록 한다.

렌즈를 이용하는 입체 영상 표시 장치는 좌안 영상과 우안 영상을 각각 표시하고 입체 영상 표시 장치로부터의 영상을 렌즈를 사용하여 광경로를 변경함으로써 좌안 영상 및 우안 영상으로 나눈다.

한편 평면 영상 표시 방법에서 입체 영상 표시 방법으로 전환하는 과정에서 2차원/3차원 겸용 영상 표시 장치가 개발되고 있으며 이를 위해 스위칭이 가능한 렌즈가 개발되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정 물질에 카이럴 도펀트를 혼합한 액정 렌즈 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소로부터 출력되는 영상을 제1 편광축에 평행하게 투과하도록 하는 제1 편광판을 포함하는 디스플레이 패널 그리고 상기 디스플레이 패널 위에 위치하는 액정 렌즈를 포함하고, 상기 액정 렌즈는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 전극층, 상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 전극층, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층 그리고 상기 제2 기판의 바깥면에 위치하는 제2 편광판을 포함하고, 상기 제2 편광판은 상기 제1 편광축과 기 설정된 각도 θ로 경사진 제2 편광축을 가지며, 상기 액정층은 액정 물질에 카이럴 도펀트(Chiral Dopant)가 혼합된다

상기 카이럴 도펀트의 피치는 20μm 크고 60μm 보다 작을 수 있다.

상기 제1 전극층 위에 위치하고 상기 제1 편광축과 평행한 배향 방향을 갖는 제1 배향막 그리고 상기 제2 전극층 위에 위치하고 상기 제1 편광축과 기 설정된 상기 각도 θ만큼 꼬인 배향 방향을 갖는 제2 배향막을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 배향막의 배향 방향과 상기 제2 배향막의 배향 방향은 기 설정된 상기 각도 θ 만큼 거꾸로 꼬여질 수 있다.

상기 복수의 화소는 복수의 행과 복수의 열을 포함하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 상기 복수의 행과 상기 복수의 열은 각각 a와 b의 폭들이 반복적으로 배열되며, 기 설정된 상기 각도 θ는 하기의 식에 의해 결정될 수 있다.

θ = tan^-1 (nb/ma)

여기서, n과 m은 자연수이다.

기 설정된 상기 각도 θ는 예각일 수 있다.

상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈의 렌즈축과 상기 제2 편광축은 서로 평행할 수 있다.

상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈는 프레넬 존 플레이트의 광학 원리를 이용하여 빛의 경로를 바꿀 수 있다.

상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 중 하나는 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극 어레이, 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극 어레이, 및 상기 제1 전극 어레이와 상기 제2 전극 어레이 사이를 절연하는 절연층을 포함하고, 상기 제2 전극층은 공통 전극을 포함할 수 있다.

상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 각각은 상기 제2 편광축 방향으로 뻗을 수 있다.

상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 폭과 상기 액정층의 셀 갭의 비율은 1.0 이상 2.0 이하일 수 있다.

3D 디스플레이 모드에서, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 전압이 온(On)되고, 2D 디스플레이 모드에서, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 전압이 오프(Off)될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 전극층, 상기 제1 전극층 위에 위치하고 제1 방향으로 배향된 제1 배향막, 상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 전극층, 상기 제2 전극층 위에 위치하고 상기 제1 방향과 기 설정된 각도 θ로 경사진 방향으로 배향된 제2 배향막, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 개재되어 있는 액정층 그리고 상기 제2 기판의 바깥면에 위치하고 상기 제1 방향과 기 설정된 각도 θ로 경사진 편광축을 갖는 편광판을 포함하고, 상기 액정층은 액정 물질에 카이럴 도펀트(Chiral Dopant)가 혼합된다.

상기 카이럴 도펀트의 피치는 20μm 보다 크고 60μm 보다 작을 수 있다.

기 설정된 상기 각도 θ는 예각일 수 있다.

상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈의 렌즈축과 상기 편광축은 서로 평행할 수 있다.

상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 각각은 상기 편광축 방향으로 뻗을 수 있다.

이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따르면, 액정 렌즈의 액정에 카이럴 도펀트를 혼합하고, 카이럴 도펀트의 최적 피치 범위를 설정함으로써, 투과율 및 응답 속도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2D/3D 전환 가능한 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 분해를 나타내는 사시도이다.
도 3은 광투과 방향에 배치된 액정 분자들의 위치 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 디스플레이 패널과 액정 렌즈의 배열 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 2D 액정 디스플레이 패널로부터 출력된 빛이 액정 렌즈를 투과하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 전극들 사이에 전압을 인가하기 전과 후를 비교한 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 존 플레이트(zone plate) 타입의 액정 렌즈를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈에서 전압에 따른 위상 지연 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈에서 전압에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈에서 카이럴 도펀트의 피치에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈에서 응답 속도를 평가한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈에서 전극의 폭과 셀 갭 비율에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다.

첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2D/3D 전환 가능한 표시 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 2D/3D 전환 가능한 표시 장치(1)는 2D 액정 디스플레이 패널(40)과 상기 패널(40) 위에 위치한 액정 렌즈(10)를 포함한다.

2D 액정 디스플레이 패널(40)을 가지는 표시 장치(1)가 설명되지만, 2D 액정 디스플레이 패널(40) 대신에 CRT, PDP, OLED 또는 FED와 같은 디스플레이 패널들을 사용하는 것이 가능하다.

2D 디스플레이 패널(40)는 2D 영상을 제1 편광축에 평행하게 제공한다. 즉 상기 디스플레이 패널(40)로부터의 2D 영상은 제1 편광축을 가지는 편광판을 통해 출사한다.

2D 액정 디스플레이 패널(40)는 통상 행들과 열들의 매트릭스 형식으로 배열된 화소들을 포함한다. 액정 디스플레이 패널(40)은 서로 평행하게 이격된 한쌍의 투명한 기판들(44, 46)을 포함하며, 기판들(44, 46) 사이에는 액정층(48)이 개재되어 있다. 기판(44)의 전면(또는 내측표면) 상에는 화소들에 대응되어 박막 트랜지스터(TFT)들이 형성된다. TFT들의 게이트와 소스는 대응되는 행들 및 열들과 관련된 게이트선과 데이터선과 각각 연결되고, 그것들의 드레인은 화소 전극과 연결된다. 기판(44)의 전면 상에는 칼라 필터 및 블랙 매트릭스가 형성될 수 있다.

기판(44) 및 기판(46)의 외측 표면 상에는 각각 편광판들(50, 52)이 부착된다. 편광판들(50, 52)에 의해 백라이트 유니트(BLU)(42)로부터 조사된 자연광 중 제1 편광축에 평행한 직선 편광만이 액정 디스플레이 패널(40)을 투과하며, 이렇게 투과된 편광은 액정 렌즈(10)로 입사된다. 그러므로, 상부 편광판(52)은 제1 편광축에 평행한 편광축을 가진다. 하부 편광판(50)은 통상적으로 제1편광축에 수직한 편광축을 가질 수 있다.

액정 렌즈(10)는 그 렌즈 초점 거리를 확보하기 위해 영상 디스플레이 패널(40)과 이격된다. 이에 따라, 액정 렌즈(10)와 영상 디스플레이 패널(40) 사이에는 간격 유지 층(Gap Spacing Layer)이 위치한다.

간격 유지 층은 투명한 유리 또는 플라스틱으로 형성되는 간격 유지 판(54)이 될 수 있다. 간격 유지 판(54)은 액정 렌즈(10)에 의해 형성되는 렌즈 유니트들과 2D 액정 디스플레이 패널(40)의 화소들 간에 렌즈 초점 거리가 유지될 수 있도록, 충분한 두께로 형성된다.

간격 유지 판(54)의 하면은 2D 액정 디스플레이 패널(40) 상에 광학 접착제(56)에 의해 고착되고, 그 상면은 액정 렌즈(10)의 하면에 광학 접착제(58)에 의해 고착된다. 광학 접착제들(56, 58)의 굴절률은 영상 디스플레이 패널(40), 간격 유지 기판(54) 및 액정 렌즈(10)의 굴절률들과 실질적으로 차이가 없도록, 광학 접착제들(56, 58)은 광학적으로 투명한 재질로 이루어진다.

액정 렌즈(10)의 상면 위에는 액정 렌즈(10)의 보호를 위해 커버 유리 판(60)이 위치할 수 있다. 커버 유리 판(60)은 강화 유리로 형성될 수 있다.

또한, 액정 렌즈(10)와 커버 유리 기판(60) 사이에는 5mm 이상의 공기층(air gap)(62)이 위치할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 나타낸 2D/3D 전환 가능한 디스플레이 장치 내에 있는 액정 렌즈의 분해를 도시하고 있다.

도 2를 참조하면, 액정 렌즈(10)는 제1 기판(12), 제2 기판(22), 제1 기판(12)과 제2 기판(22) 사이에 위치한 액정층(18) 및 제2 기판(22) 상면에 형성된 편광판(28)을 포함한다.

제1 기판(12)은 투명한 유리 또는 플라스틱으로 형성된 판이며, 그 상면에는 제1 전극층(14)이 형성된다. 제1 전극층(14)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 물질을 제1 기판(12)의 상면 전체에 증착함으로써 형성될 수 있는 공통 전극이다.

제 1 전극층(14) 상에는 제1 배향막(16)이 형성되고, 배향막(16)의 배향은 제1방향(30), 즉 2D 액정 디스플레이 패널(40)의 출광 측에 위치된 편광판(52)의 편광축의 방향과 평행한 방향이 되도록 형성된다.

제2 기판(22)은 그것의 하부 표면 상에 제2 전극층(24)과 그것의 아래에 제2 배향막(26)을 가진다. 제2 기판(22)은 제1 기판(12)과 동일한 투명한 유리 또는 플라스틱으로 형성된 판이다. 제2 전극층(24)은 하기에 상세히 설명되는 바와 같이, 도면에 도시된 x측 방향에 관해 θ의 각을 가지면서 길게 신장하는 스트라이프(stripe) 전극들을 가진다. 이러한 전극들은 ITO 또는 IZO의 투명한 도체층을 통상의 포토리소그래피 기술에 의해 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다. 제2 전극층(24) 밑에 있는 제2 배향막(26)은 스트라이프 전극들이 뻗어 있는 방향, 즉 x축 방향에 대해 θ의 각을 갖는 방향을 가지는 제2방향(32)의 배향 방향을 갖는다.

제2 기판(22)의 전면 상에는 제2 편광판(28)이 위치진다. 제2 편광판(28)의 편광축(29)은 제2 전극층(24) 상에 형성된 스트라이프 전극들이 뻗어 있는 방향과 평행하다. 그러므로 편광축(29), 스트라이프 전극들의 신장 방향, 및 제2 배향막(26) 상의 제2 방향(32)은 서로 평행할 수 있다.

제1 하부 배향막(16)과 제2 배향막(26) 사이에는 액정층(18)이 위치된다. 본 실시예에 따른 액정층(18)은 액정 물질과 이에 첨가된 카이럴 도펀트(chiral Dopant)로 형성되고, 제1 배향막(16)에 인접한 액정 분자들은 제1 방향(30)으로 선경사되고, 제2 배향막(26)에 인접한 액정 분자들은 제2 방향(32)으로 선경사된다. 액정 물질에 첨가되는 카이럴 도펀트는 투과율을 향상시키기 위해 20μm 보다 크고 60μm 보다 작은 피치를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이후 설명하겠지만 20μm 피치를 갖는 카이럴 도펀트를 첨가한 경우에는 투과율 왜곡 현상이 나타날 수 있고, 50μm 보다 크면 투과율 향상 효과가 1% 미만인 점을 고려할 때, 액정 물질에 첨가되는 카이럴 도펀트의 피치는 30μm 이상 50μm 이하인 것이 좀 더 바람직하다.

액정 분자들의 배향 방향을 결정하는 기술들은 사용되는 배향물질의 성질들에 따라 러빙을 사용하는 기술, 경사진 이온 빔 또는 자외선(UV)를 사용하는 광 배향 기술, 및 전압인가 기술 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 러빙 방법에 의한 액정 분자들의 배향은 기판 상에 폴리이미드(polyimide) 층을 코팅하고, 그 폴리 이미드 층을 프리 베이크하고, 그 폴리이미드 층 내의 용제(solvent)를 제거하는 가열을 하고, 그 폴리이미드 층을 베이크하고 아세트화(acetylation)에 의해 폴리머 물질을 형성하는 배향막의 형성 후, 레이온(rayon)을 가지는 롤러의 회전 방향과 반대 방향으로 배향막이 형성된 기판을 이동하는 것에 의해 결정된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따라, 제1 배향막(16)에 인접한 액정 분자들을 배향하기 위해, 러빙 방법이 사용되는 경우, 제1 기판(12) 위에 제1 배향막(16)을 형성하고, 그 후 제1 기판(12)을 제1 방향(30)으로 러빙하는 것에 의해 액정 분자들의 배향이 결정된다.

마찬가지 방법으로, 제2 기판(22) 상에 형성된 제2 배향막(26)에 인접한 액정 분자들의 배향 방향은 제2 기판(22)을 제2 방향(32)으로 이동하는 러빙에 의해 달성된다. 그러한 액정 분자들의 배향은 제1 및 제2 배향막들(16, 26)의 러빙 후, 이들 사이에 액정을 충진하는 것에 의해 이루어질 수 있다.

그러나, 러빙 방법 이외의 광배향 방법, 또는 전계 인가 방법 또는 이들의 조합 방법이 배향막의 성질에 따라 사용될 수 있다. 예를 들어, 선경사 기능기(pretilt functional group)들이 결합된 유기-무기의 폴리실록산층의 배향막의 배향 방향은 경사진 UV 또는 이온 빔의 경사진 조사에 의해 이루어질 수 있다.

도 3a는 광투과 방향에 배치된 액정 분자들의 위치 관계를 나타낸 도면이다. 설명과 도시의 편의를 위해 광투과 방향(Z축 방향)에 배치된 액정 분자들(80, 82 및 84)만을 도시한다.

첫번째 액정 분자(80)는 제1 배향막(16) 상에 배향된 분자를 나타내고, 중앙의 액정 분자(82)는 액정층(18)의 중앙에 있는 분자를 나타내고, 마지막 액정 분자(84)는 제2 배향막(26) 상에 배향된 분자를 나타낸다. 첫번째 액정 분자(80)의 장축의 일단(80b)은 제1 배향막(16)과 접촉하고 있고, 그것의 장축의 타단(80a)은 x축 방향, 즉 편광판(52)의 편광축 방향 또는 제 1방향(30)과 약 2~7도의 α각에서 선경사져 있다. 한편, 마지막 액정분자(84)의 장축의 일단(84a)은 제2 배향막(26)과 접촉하고, 그것의 장축의 타단(84b)는 제2 편광판(28)의 편광축(29)의 방향, 즉 제2 전극들의 신장 방향이 되는 제2 방향(32)과 약 2~7도의 선경사각 α' 선경사져 있다. 결국, 액정 분자들(80, 82, 및 84)은 광투과 방향(Z축방향)으로 꼬이면서 배열된다. 즉 첫번째와 마지막 액정 분자들(80, 84)의 배향 방향들은 θ각도를 가지는 거꾸로 꼬인 배향(upside-down twisted alignment) 방향들을 갖는다. 그러므로, θ의 경사각은 제2 배향막(26)의 평면 상으로 마지막 액정 분자(84)의 장축의 정사형이 되는 제2 방향(32) 또는 직선과 제1 배향막(16)의 평면 상으로 첫번째 액정 분자(80)의 장축의 정사형이 되는 제1방향(30) 또는 직선 사이의 각이 된다. 즉, θ의 경사각은 제1 및 제2 배향막(16, 26)에 평행한 평면상으로 첫번째 액정 분자(80)와 마지막 액정 분자(84)의 장축들의 정사형 직선들 사이의 각이다.

도 3b는 도 3a에 도시된 액정 분자들 대신에 방향자들로 도시된 도면이다. 도시의 편의를 위해 액정 분자들 대신에 방향자들이 나타나 있다. 방향자들은 액정 분자들의 장축들의 방향을 나타내는 것으로 정의될 수 있고, 방향자들에 있는 점들 (17a, 19a)은 영상 관찰자의 눈에 가까운 부분들, 즉 액정 분자들의 부분들(80a, 84a)을 나타낸다. 도 3b에서 방향자들(17, 15, 19)은 도 3a에서 액정 분자들(80, 82, 84)에 대응한다. 그러므로, 도 2에 도시된 방향자들(17, 15, 19)은 도시의 편의를 위해 액정 분자들의 배향 방향들을 나타낸다.

이하, 경사각 θ의 설정 방법에 대해 설명한다. 3D 영상을 디스플레이 하기 위하여 화소들의 행 방향으로 관찰자의 다수의 시점들이 주어지기 때문에 수직 방향에서 화질의 저하 보다 수평 방향에서 화질의 저하를 방지하는 것이 더 중요하다. 그러므로, 수평 방향에서 색분리와 모아레(Moire) 현상에 기인하는 화질의 저하를 개선하는 것이 요망된다. 경사각 θ는 2D 디스플레이 패널 내의 행들과 열들로 배열된 화소들 상에 위치되는 렌티큘러 렌즈들, 즉 반 원통 렌즈(semi-cylindrical lens)들의 렌즈 축들과 상기 화소들의 열 방향 사이의 각으로 정의된다.

도 4a는 시점들이 서브화소들의 각 행마다 배열된 경우 렌티큘러 렌즈들의 경사각을 나타내는 도면이다. 도 4a를 참조하면, 참조 번호(70)은 부화소를 나타내고, 참조 번호(72)는 빛의 투과를 방지하는 블랙 매트릭스이다. 도시된 바와 같이, 5시점들의 경우, 각행마다 시점 번호들 1~5가 순차적으로 반복되는 적(R), 녹(G), 및 청(B) 부화소들에 반복적으로 위치된다. 인접한 행들에서 동일한 시점 번호들은 동일한 열방향에 인접한 부화소들 상에 있지 않고, 인접한 열 방향들을 따라 위치된다. 그러므로 동일한 시점 번호들을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 직선들은 서로 평행하고 경사져 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 5시점들의 경우 1시점을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 직선 ℓ1, ℓ2시점을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 ℓ2, ℓ3시점을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 직선 ℓ3, ℓ4시점을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 직선 ℓ4, 및 ℓ5시점을 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 직선 l5는 서로 평행하고 열 라인 CL에 관해 θ의 각을 갖고 있다. 그러므로, 렌티큘러 렌즈들 RE1~RE3의 각각은 5개의 시점들에 대응하는 직선들 ℓ1~ℓ5를 포함해야 한다. 직선 l3는 렌즈 RE1의 렌즈축이 된다. 또한 2D 영상을 디스플레이하기 위해, 액정 렌즈(10)가 렌즈로서 기능하지 않을 때, R, G, 및 B의 부화소들이 각 행들 마다 반복적으로 배열되어야 한다. 한편, 3D 영상을 디스플레이 하기 위하여, 액정렌즈(10)가 렌즈로서 작용할 때, 동일한 시점들을 가지는 직선들 ℓ1~ℓ5의 각각 상의 부화소들의 순차적 배열은 R, G 및 B의 부화소들의 반복적 배열이 되지 않으면 안 된다.

결국 도 4a에 도시된 액정 렌즈(10)의 렌티큘러 렌즈들 RE1~RE3의 경사각 θ는 tan^-1 a/b가 된다. 여기에서, a와 b는 각각 각 부화소의 가로 길이와 세로 길이이다.

도 4b는 6시점에서 시점들이 2행마다 배치되는 경우 경사각 θ를 나타내는 도면이다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 동일한 시점들 가지는 부화소들의 중심들을 지나는 6개의 직선들 ℓ1~ℓ6이 액정렌즈(10)의 렌티큘러 렌즈들 RE1~RE3의 각각 내에 위치된다. 전술된 바와 같이 6개의 직선들 l1~l6의 각각은 반복되는 R, G, 및 B의 부화소들의 중심들을 지나고, 6개의 직선들 l1~l6은 서로 평행하다. 전술된 바와 같이, 각 행의 부화소들은 R, G 및 B의 부화소들의 반복된 배열을 갖는다. 따라서 직선들 ℓ1~ℓ6의 각각은 열라인 CL과 경사각 θ를 갖는다. 도 4b에 도시된 액정 렌즈의 렌티큘러 렌즈들 RE1~RE3의 경사각 θ는 tan^-1 a/2b가 된다. 여기에서 a와 b는 각각 각 부화소의 가로 길이와 세로 길이이다.

도 4c는 경사각 θ를 결정하기 위한 일반식을 유도하기 위한 도면을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 동일한 시점 번호 P를 가지는 부화소들(70, 70', 70")의 중심들을 지나는 직선 SL과 부화소들의 열라인 CL사이의 각이 경사각 θ이다. 부화소들(70, 70', 70")이 n개의 행들과 m개의 열들에서 반복적으로 배열되기 때문에, 경사각 θ는 하기 수학식 2를 갖는다.

여기서, a와 b는 각각 각 부화소의 가로길이와 세로길이이다.

예를 들어, 도 4a에서, a 대 b의 비, 즉 종횡비(aspect ratio)가 1/3일 경우, m=n=1이므로 θ는 약 18.5도가 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 2D 액정 디스플레이 패널로부터 출력된 빛이 액정 렌즈를 투과하는 과정을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 백라이트 유니트(BLU)(42)로부터 조사된 자연광으로부터 제1 편광축(45)에 평행한 방향(x방향)으로 편광된 빛이 2D 액정 디스플레이 패널(40)을 투과하여 액정 렌즈(10)에 제공된다. 편광된 빛은 디스플레이 패널(40)에 의해 표시되는 영상에 대응된다. 도 5에서 참조 번호 4는 빛의 진행 방향을 나타낸다.

그러면 2D 액정 디스플레이 패널(40)으로부터 제공된 편광된 빛은 제1 전극(14) 상에 형성된 제1 배향막(16)으로 입사된 후, 액정층(18) 내 액정 방향자들의 배향 방향을 따라 미리 결정된 경사 각도 θ로 꼬여진 후, 제2 배향막(26) 및 제2 전극층(24)을 통하여, 제2 편광축(29)을 갖는 제2 편광판(28)을 투과하게 된다. 도 5에서 참조번호 17 및 27은 각각 제1 배향막(16) 및 제2 배향막(26)에 인접한 액정 방향자들의 배열 방향을 나타낸다.

여기서, 2D 액정 디스플레이 패널(40)로부터 제공되는 편광된 2차원 영상의 편광 방향과 제1 배향판(16)의 배향 방향이 동일하다. 즉, 제1 배향막(16)의 배향 방향이 액정 디스플레이 패널(40)로부터 제공되는 2차원 영상의 편광 방향과 일치하기 때문에, 액정 디스플레이 패널(40)과 제1 배향막(14) 사이에 추가적인 편광판 또는 λ/2 위상차 필름이 필요하지 않게 된다. 결과적으로 액정 렌즈(10)는 1장의 편광판(28) 만을 사용하여, 액정 렌즈(10)를 투과하는 빛의 방향을 정확히 조절할 수 있다.

따라서, 종래의 2매의 편광판과 λ/2 위상차 필름을 필요로 하고, 이로 인하여 빛 손실이 발생하였던 액정 렌즈에 비하여, 본 실시예에 따른 표시 장치(1)는 1장의 편광판 만을 사용함으로써 액정 렌즈(10)에 의한 빛 손실을 감소시키고, 영상의 휘도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 액정층에 카이럴 도펀트를 혼합함으로써 투과율을 향상시킬 수 있다.

또한, 표시 장치(1)는 액정 렌즈(10)에 요구되는 편광판의 수를 감소시킴으로써 그 장치의 제조 공정이 간소화되고, 장치의 두께, 무게 및 가격을 감소시킬 수 있는 이점이 있다. 이로 인하여 경량의 박형 2D/3D 전환 가능한 표시 장치(1)를 저렴하게 제조할 수 있다.

도 6a와 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈의 전극층들 사이에 전압을 인가하기 전과 후를 각각 나타낸 도면으로서, 액정 렌즈(10)의 두 층의 제1 전극 어레이 및 제2 전극 어레이(24-1, 24-2)를 가지는 제2 전극층(24)의 y 방향에 수직한 방향으로 절단된 단면도이다.

도 6a는, 2D/3D 전환 가능한 표시 장치(1)가 2D 영상을 디스플레이 하는 2D 디스플레이 모드로서, 액정 렌즈(10)의 두 전극층들(14, 24))간에 전압이 인가되지 않은 상태를 나타낸다. 전압 무인가시, 액정층(18)의 액정 방향자들은 초기 수평 배향 상태를 유지한다. 이에 따라, 도 6a의 좌측에서 우측으로의 수평 방향에 걸쳐 액정층(18) 내의 액정 굴절률은 일정한 값을 갖는다. 따라서, 액정층(18)을 투과하는 빛은 그 진행 방향의 변경 없이 액정층(18)을 투과한다. 이 경우, 액정 렌즈(10)는 영상 디스플레이 패널(40) 상에서 빛 투과체와 같이 작용한다.

반면, 도 6b는, 표시 장치(1)가 3D 영상을 디스플레이하는 3D 디스플레이 모드로서, 액정 렌즈(10)의 양 전극층들(14, 24))간에 전압이 인가된 상태를 나타낸다. 도 6b에서 우측에서 좌측으로 양 전극층들(14, 24)에 점차적으로 높은 전압들이 인가된 예를 도시하고 있다. 액정이 양의 유전율 이방성을 갖는 경우 그러한 전압들의 인가 시, 배향막들(16, 26)에 인접한 액정 방향자들은 초기 배향 상태를 유지하나, 액정층(18)의 우측에 좌측으로 갈수록 액정층(18)의 중앙 부분에 위치한 액정 방향자들이 점점 일어 서게 되며, 맨 좌측에 위치한 액정 방향자들은 거의 수직하게 서게 된다. 이에 따라, 그러한 전압들의 인가 시, 액정층(18) 내의 우측에 좌측으로 갈수록 액정 굴절률이 증가하게 된다. 그러면, 액정층(18)을 통과하는 빛은 상기 액정 굴절률의 차이에 따라 굴절된다. 그러므로, 가장 작은 굴절율을 가지는 우측 부분은 액정 렌즈의 중앙부가 되고 가장 큰 굴절율을 가지는 좌측 부분은 액정 렌즈의 모서리가 된다.

액정이 음의 유전율 이방성을 갖는 경우, 양 전극들(14, 24) 간에 우측에서 좌측으로 점차적으로 높은 전압들이 인가될 때, 우측 부분은 가장 큰 굴절율을 갖고 그것에 의해 액정 렌즈의 모서리가 되고 좌측 부분은 가장 작은 굴절율을 가지며 그것에 의해 액정 렌즈의 중앙부가 된다.

도 6a와 도 6b에서 제1 전극층(14)은 공통 전극층이고, 제2 전극층(24)은 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극 어레이(24-1)와 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극 어레이(24-2)가 절연층(25)을 사이에 두고 형성된다. 그 반대로 제1 전극층(14)은 패터닝된 도전 라인들로 형성되고 제2 전극층(24)은 공통전극으로 형성할 수도 있다.

또한, 도 6a와 6b에서 제2 전극층(24)이 제1 전극 어레이(24-1)와 제2 전극 어레이(24-2)를 포함하고, 두 층의 제1 전극 어레이(24-1)와 제2 전극 어레이(24-2)가 절연층(25)에 의해 절연되고 지그재그로 배열된 예를 나타내고 있다. 이와 같이, 두 층의 제1 전극 어레이(24-1)와 제2 전극 어레이(24-2)가 그것들의 인접한 모서리들이 중첩하도록 지그재그로 배열 되면, 더 많은 수의 도전 라인들이 배치될 수 있고, 그것에 의해 인접한 전극라인들간의 간격이 제거될 수 있다. 또한, 도전 라인들의 수가 증가하면, 수평 방향으로 더욱 다양한 전압들이 인가될 수 있고, 이것에 의해 용이하게 원하는 렌즈 타입의 액정 굴절률 분포를 형성할 수 있다.

도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 존 플레이트(zone plate) 타입의 액정 렌즈를 나타내는 단도면이다. 프레넬 렌즈 유니트들(FLU1~FLU4)은 도 4에서 설명한 렌즈 유니트들(RE1~RE4)과 같이 열라인 CL과 θ각 만큼 경사지면서 길게 뻗어 있다.

도 7a를 참고하면, 액정 렌즈(10)는 존 플레이트 타입으로 이루어질 수 있다. 존 플레이트는 프레넬 존 플레이트(Fresnel zone plate)라고도 불리우며, 빛의 회절(diffraction) 현상을 이용하여 렌즈 효과(lensing effect)를 구현한다.

3D 디스플레이 모드에서, 존 플레이트 타입의 액정 렌즈(10)의 양 전극층들(14, 24)에는, 액정층(18) 내의 위상 분포가 프레넬 렌즈(Fresnel lense)의 모양이 되도록, 전압이 인가된다.

도 7a에는 다수의 프레넬 렌즈(FLU1~FLU4)가 수평 방향으로 순차적으로 형성되어 있다. 도 7b는 프레넬 렌즈들(FLU1~FLU4)중 하나의 프레넬 렌즈의 위상 분포를 나타내며, 위상 분포는 프레넬 렌즈의 형상을 갖는다. 이와 같은 프레넬 렌즈를 형성하기 위해 제2 전극층(24)의 제1 전극 어레이(24-1)와 제2 전극 어레이(24-2)에 인가되는 전압이 도 7c에 나타난다. 한편 제1 전극층(14)에는 공통 전압이 인가된다.

도 7b와 도 7c를 참고하면, 액정층(18)에서 사용되는 액정이 양의 유전율 이방성을 갖는 경우, 제1 전극 어레이(24-1)와 제2 전극 어레이(24-2)에 인가되는 전압이 높으면 위상은 작아지고, 도체라인들(24-1, 24-2)에 인가되는 전압이 낮으면 위상은 커진다.

이와 같은 존 플레이트 타입의 액정 렌즈(10)를 통과하는 빛은, 도 7b에서 나타낸 바와 같이, 수평 방향에서 서로 다른 위상 지연(phase delay)을 경험하게 된다. 그리고, 액정 렌즈(10) 내에서 빛의 회절과, 소멸 및 보강 간섭으로 인하여, 시야각에 따라 관찰자(2)에게 서로 다른 화소에 대응하는 빛이 보이게 된다.

이와 같이, 액정 렌즈(10)를 존 플레이트 타입으로 형성할 경우, 액정층(18)의 셀 갭(d)을 2~3μm의 두께로 현저히 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈에서 전압에 따른 위상 지연 그래프이다. 구체적으로, 도 8은 액정층에 혼합되는 카이럴 도펀트의 피치(단위는 μm 임)를 변화시키면서 전압에 따른 위상 지연을 측정한 것이고, 0에 해당하는 실선은 카이럴 도펀트가 액정층에 첨가되지 않은 상태를 나타낸다.

도 8을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따라 액정층에 혼합되는 카이럴 도펀트의 피치에 상관 없이 각 전압에 따른 위상 지연값의 차이가 거의 없다. 이러한 결과는 액정층에 카이럴 도펀트를 첨가하여도 각 전압의 위상값이 변화가 없기 때문에 카이럴 도펀트를 첨가하지 않은 상태의 액정층에 인가하던 전압 방법을 변경하지 않고 사용할 수 있음을 나타낸다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈에서 전압에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 도 9는 액정층에 혼합되는 카이럴 도펀트의 피치(단위는 μm 임)를 변화시키면서 전압에 따른 투과율을 측정한 것이고, 0에 해당하는 실선은 카이럴 도펀트가 액정층에 첨가되지 않은 상태를 나타낸다.

도 9a는 액정층의 셀갭*액정 굴절율 값(dn)이 0.2 인 경우이고, 도 9b는 액정층의 셀갭*액정 굴절율 값(dn)이 0.28 인 경우를 시뮬레이션한 것이다.

도 9a 및 도 9b를 참고하면, 카이럴 도펀트의 피치가 작을수록 같은 전압에서 투과율이 증가하는 경향이 있다. 이러한 결과는 각 전압에 맞는 위상값이 피치에 의하여 원편광 효과가 커져 기존 대비하여 투과율이 증가하는 것으로 나타난다. 따라서, 액정층에 첨가하는 카이럴 도펀트의 피치를 너무 크게 설계하지 않는 것이 바람직하다. 하지만, 카이럴 도펀트의 피치가 20 μm 인 경우에는 전압이 2V 근처에서 투과율 왜곡 현상이 나타난다. 또한, 카이럴 도펀트의 피치가 너무 크게 되면, 실질적으로 투과율 향상 정도가 너무 적어 실효가 없다. 이를 고려할 때, 액정 물질에 첨가되는 카이럴 도펀트는 투과율을 향상시키기 위해 20μm보다 크고 60μm 보다 작은 피치를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 결과를 고려하고, 하기 도 10을 참고하여 카이럴 도펀트의 피치의 좀 더 바람직한 범위에 대해 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈에서 카이럴 도펀트의 피치(단위는 μm 임)에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다.

도 10을 참고하면, 카이럴 도펀트가 30μm 보다 작은 경우 투과율은 증가하지만 저전압 영역에서 꼬이는 힘(twist power)이 너무 강해 투과율 왜곡 현상이 나타날 수 있고, 카이럴 도펀트가 50μm 보다 큰 경우에는 문턱 전압(Vth) 이상에서 투과율 상승이 거의 없다. 따라서, 액정 물질에 첨가되는 카이럴 도펀트는 투과율을 향상시키기 위해 30μm 이상 50μm 이하의 피치를 갖는 것이 좀 더 바람직하다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈에서 응답 속도를 평가한 그래프이다. 구체적으로, 도 11은 액정층에 혼합되는 카이럴 도펀트의 피치가 40μm 인 경우의 응답 속도를 액정층에 카이럴 도펀트가 첨가되지 않은 경우의 응답 속도를 비교한 것이고, 액정층의 셀갭*액정 굴절율 값(dn)은 0.2인 경우를 측정하였다.

도 11a는 전압을 인가한 경우에 시간에 따른 투과율 변화를 나타내고, 도 11b는 전압을 오프한 경우에 시간에 따른 투과율 변화를 나타낸다.

도 11a를 참고하면, 전압을 인가한 경우에는 40μm의 카이럴 도펀트를 첨가하여도 응답 속도에 큰 영향이 없다. 전압을 인가한 경우의 응답 속도는 액정의 물성에 따른 영향이 크기 때문에 카이럴 도펀트 첨가에 따른 응답 속도를 평가하기는 어렵다.

도 11b를 참고하면, 전압을 오프한 경우에는 카이럴 도펀트의 피치가 30μm 이상 40μm 이하의 범위에서 최대 3ms 정도 개선되는 효과가 있다. 방향성을 주는 카이럴 도펀트가 꼬이는 힘이 강하기 때문에 액정 분자가 원래 상태로 빨리 돌아오게 하는 것으로 보인다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈에서 전극의 폭과 셀 갭 비율에 따른 투과율을 나타내는 그래프이다. 여기서 말하는 전극의 폭은 도 6에서 설명한 것처럼 제1 전극 어레이 또는 제2 전극 어레이를 구성하는 제1 전극 또는 제2 전극 각각의 폭을 말한다. 도 12a는 액정층의 셀갭*액정 굴절율 값(dn)이 0.2인 경우를 측정한 것이고, 도 12b는 액정층의 셀갭*액정 굴절율 값(dn)이 0.28인 경우를 측정한 것이다.

도 12a 및 도 12b를 참고하면, 전극의 폭과 셀 갭의 비율이 1보다 작아지면 투과율이 감소한다. 본 실시예에 따른 액정 렌즈에서 전극 경계면에서의 프린지 필드 영향성을 최소화하기 위해 전극의 폭은 셀 갭과 동등한 수준인 것이 바람직하다. 구체적으로, 전극의 폭과 셀 갭의 비율이 1보다 작으면 프린지 필드에 의해 투과율이 감소하고, 그 비율이 2보다 크게 되면 액정 제어력이 떨어져 텍스처(Texture)가 발생할 수 있다. 따라서, 전극의 폭과 셀 갭의 비율은 1.0 이상 2.0 이하인 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1 : 표시 장치 2 : 관찰자
10 : 액정 렌즈 12 : 제1 기판
14 : 제1 전극층 16 : 제1 배향막
18 : 렌즈 액정층 22 : 제2 기판
24 : 제2 전극층 26 : 제2 배향막
28 : 제2 편광판 30 : 제1 편광축 방향
32 : 제2 편광축 방향 40 : 디스플레이 패널
44, 46: 기판 48: 패널 액정층
50, 52: 편광판

Claims

복수의 화소로부터 출력되는 영상을 제1 편광축에 평행하게 투과하도록 하는 제1 편광판을 포함하는 디스플레이 패널 그리고
상기 디스플레이 패널 위에 위치하는 액정 렌즈를 포함하고,
상기 액정 렌즈는
서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 전극층,
상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 전극층,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층 그리고
상기 제2 기판의 바깥면에 위치하는 제2 편광판을 포함하고,
상기 제2 편광판은 상기 제1 편광축과 기 설정된 각도 θ로 경사진 제2 편광축을 가지며,
상기 액정층은 액정 물질에 카이럴 도펀트(Chiral Dopant)가 혼합된 표시 장치.
제1항에서,
상기 카이럴 도펀트의 피치는 20μm 보다 크고 60μm 보다 작은 표시 장치.
제2항에서,
상기 제1 전극층 위에 위치하고 상기 제1 편광축과 평행한 배향 방향을 갖는 제1 배향막 그리고
상기 제2 전극층 위에 위치하고 상기 제1 편광축과 기 설정된 상기 각도 θ만큼 꼬인 배향 방향을 갖는 제2 배향막을 더 포함하는 표시 장치.
제3항에서,
상기 제1 배향막의 배향 방향과 상기 제2 배향막의 배향 방향은 기 설정된 상기 각도 θ 만큼 거꾸로 꼬여진 표시 장치.
제1항에서,
상기 복수의 화소는 복수의 행과 복수의 열을 포함하는 매트릭스 형상으로 배열되고,
상기 복수의 행과 상기 복수의 열은 각각 a와 b의 폭들이 반복적으로 배열되며,
기 설정된 상기 각도 θ는 하기의 식에 의해 결정되는 표시 장치:
θ = tan^-1 (nb/ma)
여기서, n과 m은 자연수이다.
제5항에서,
기 설정된 상기 각도 θ는 예각인 표시 장치.
제6항에서,
상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈의 렌즈축과 상기 제2 편광축은 서로 평행한 표시 장치.
제1항에서,
상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈는 프레넬 존 플레이트의 광학 원리를 이용하여 빛의 경로를 바꾸는 표시 장치.
제8항에서,
상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 중 하나는 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극 어레이, 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극 어레이, 및 상기 제1 전극 어레이와 상기 제2 전극 어레이 사이를 절연하는 절연층을 포함하고,
상기 제2 전극층은 공통 전극을 포함하는 표시 장치.
제9항에서,
상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 각각은 상기 제2 편광축 방향으로 뻗어 있는 표시 장치.
제10항에서,
상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 폭과 상기 액정층의 셀 갭의 비율은 1.0 이상 2.0 이하인 표시 장치.
제1항에서,
3D 디스플레이 모드에서, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 전압이 온(On)되고,
2D 디스플레이 모드에서, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 전압이 오프(Off)되는 표시 장치.
서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 전극층,
상기 제1 전극층 위에 위치하고 제1 방향으로 배향된 제1 배향막,
상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 전극층,
상기 제2 전극층 위에 위치하고 상기 제1 방향과 기 설정된 각도 θ로 경사진 방향으로 배향된 제2 배향막,
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 개재되어 있는 액정층 그리고
상기 제2 기판의 바깥면에 위치하고 상기 제1 방향과 기 설정된 각도 θ로 경사진 편광축을 갖는 편광판을 포함하고,
상기 액정층은 액정 물질에 카이럴 도펀트(Chiral Dopant)가 혼합된 액정 렌즈.
제13항에서,
상기 카이럴 도펀트의 피치는 20μm 보다 크고 60μm 보다 작은 액정 렌즈.
제14항에서,
상기 제1 배향막의 배향 방향과 상기 제2 배향막의 배향 방향은 기 설정된 상기 각도 θ 만큼 거꾸로 꼬여진 액정 렌즈.
제15항에서,
기 설정된 상기 각도 θ는 예각인 액정 렌즈.
제16항에서,
상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈의 렌즈축과 상기 편광축은 서로 평행한 액정 렌즈.
제13항에서,
상기 액정층에 의해 형성되는 액정 렌즈는 프레넬 존 플레이트의 광학 원리를 이용하여 빛의 경로를 바꾸는 액정 렌즈.
제18항에서,
상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 중 하나는 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극 어레이, 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극 어레이, 및 상기 제1 전극 어레이와 상기 제2 전극 어레이 사이를 절연하는 절연층을 포함하고,
상기 제2 전극층은 공통 전극을 포함하는 액정 렌즈.
제19항에서,
상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 각각은 상기 편광축 방향으로 뻗어 있는 액정 렌즈.