KR20180133302A - 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조 - Google Patents

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Abstract

(과제) 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조를 제공한다.
(해결수단) 본 발명에 따른 액정 렌즈 구조는, 제1전극세트, 제2전극세트 및 액정층;을 포함한다. 액정층은, 제1전극세트와 상기 제2전극세트의 사이에 설치된다. 제2전극세트는, 제1전극구조 및 제2전극구조를 포함한다. 제1전극구조는, 제1투명절연층 및 제1투명절연층에 설치된 제1전극층을 포함한다. 제2전극구조는, 제2투명절연층 및 제2투명절연층에 설치된 제2전극층을 포함한다. 제1전극층은 복수의 제1도전배선을 포함한다. 제2전극층은 복수의 제2도전배선을 포함한다. 액정층에 대하여 매트릭스식 전장을 제공하도록, 제1도전배선과 제2도전배선은 서로 분리되고, 또한 교차되도록 설치된다.

Description

줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조{VARIABLE FOCAL LENGTH LIQUID CRYSTAL LENS ASSEMBLY AND STRUCTURE THEREOF}
본 발명은, 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조에 관한 것으로, 특히 구면 렌즈 또는 비구면 특성을 발휘할 수 있는 액정 렌즈 구조, 및 당해 액정 렌즈 구조를 사용한 줌 액정 렌즈 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 렌즈 구조는 초점거리를 조정할 수 있는 렌즈이다. 액정 렌즈 구조는 액정층 및 액정층의 양측에 설치된 한 쌍의 전극세트를 포함한다. 또한, 액정층과 2조의 전극세트 각각의 사이에 설치된 배향층을 포함할 수 있다. 2조의 전극세트가 외부회로로부터 인가되는 구동전압을 받음으로써, 액정층에서 액정분자가 전장에 의해 구동되어 배향변화하여, 광학 렌즈 효과와 유사한 모드를 갖도록 배열된다. 이로 인해, 빛은 액정 렌즈 구조를 통과할 경우 액정 분자가 배열된 방식의 영향을 받아 초점을 맞추거나 발산시키는 광학효과를 나타낸다.
또한, 복수의 액정 렌즈 구조가 서로 조합되어 형성된 액정 렌즈에서는, 추가로, 각 액정 렌즈 구조에서 액정층의 액정 분자의 배향변화의 모드를 조정함으로써, 줌(Zoom-in/Zoom-out) 효과를 달성할 수 있다.
그러나 기존의 액정 렌즈 구조에서는, 구면 렌즈의 효과 밖에 얻을 수 없다는 문제가 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조를 제공한다. 본 발명에 따른 액정 렌즈 구조는, 제2전극세트가 적어도 2개의 전극구조를 포함한다. 본 발명에 따른 액정 렌즈 구조에서는, 2개의 전극구조를 조합하여 사용함으로써, 매트릭스식 전장을 생성함으로써, 구면 렌즈 및 비구면 렌즈의 액정 특성을 동시에 발휘할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 액정 렌즈 구조는, 제1전극세트, 제2전극세트 및 액정층을 포함한다. 액정층은, 제1전극세트와 제2전극세트의 사이에 설치된다. 제2전극세트는, 제1전극구조 및 제2전극구조를 포함한다. 제1전극구조는, 제1투명절연층 및 제1투명절연층에 설치된 제1전극층을 포함한다. 제2전극구조는, 제2투명절연층 및 제2투명절연층에 설치된 제2전극층을 포함한다. 제1전극층은, 복수의 제1도전배선을 포함한다. 제2전극층은, 복수의 제2도전배선을 포함한다. 액정층에 대하여 매트릭스식 전장을 제공하도록 제1도전배선과 제2도전배선은 서로 분리되고 교차되도록 설치된다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 액정 렌즈 구조는, 제1전극세트, 제2전극세트 및 액정층을 포함한다. 제2전극세트는, 복수의 제1도전배선 및 복수의 제1도전배선과 서로 분리된 복수의 제2도전배선을 포함한다. 액정층은, 제1전극세트와 제2전극세트의 사이에 설치된다. 각 제1도전배선은, 복수의 제1대응점을 갖는다. 각 제2도전배선은, 복수의 제2대응점을 갖는다. 액정층에 대하여 복수의 검출 포인트를 갖는 매트릭스식 전장을 제공하도록, 복수의 제1도전배선에서 복수의 제1대응점과 복수의 제2도전배선에서 복수의 제2대응점은 서로 조합된다. 각 검출 포인트는 2개의 서로 대응하는 제1대응점과 제2대응점으로 이루어진다.
추가적인 다른 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 줌 액정 렌즈 유닛은, 2개의 액정 렌즈 구조를 포함한다. 2개의 액정 렌즈 구조는 각각 제1전극세트, 제2전극세트 및 액정층을 포함한다. 액정층은, 제1전극세트와 제2전극세트의 사이에 설치된다. 제2전극세트는, 제1전극구조 및 제2전극구조를 포함한다. 제1전극구조는, 제1투명절연층 및 제1투명절연층에 설치된 제1전극층을 포함한다. 제2전극구조는, 제2투명절연층 및 제2 투명절연층에 설치된 제2전극층을 포함한다. 제1전극층은, 복수의 제1도전배선을 포함한다. 제2전극층은, 복수의 제2도전배선을 포함한다. 액정층에 대하여 매트릭스식 전장을 제공하도록, 제1도전배선과 제2도전배선은 서로 분리되고 교차되도록 설치된다.
본 발명에 따른 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조는, '제1전극층이 복수의 제1도전배선을 포함하고, 제2전극층이 복수의 제2도전배선을 포함하며, 액정층에 대하여 매트릭스식 전장을 제공하도록 제1도전배선과 제2도전배선이 서로 분리되고 교차되도록 설치된다'는 기술적 특징과, '각 제1도전배선이 복수의 제1대응점을 가지고, 각 제2도전배선이 복수의 제2대응점을 가지며, 액정층에 대하여 복수의 검출 포인트를 갖는 매트릭스식 전장을 제공하도록 복수의 제1도전배선에서 복수의 대응점과 복수의 제2도전배선에서 복수의 제2대응점이 서로 조합되고, 각 검출 포인가 2개의 서로 대응하는 제1대응점과 제2대응점으로 이루어진다'는 기술적 특징에 의해, 매트릭스식 전장의 각 검출 포인트의 전장강도를 조정함으로써, 대응하는 액정층에 있어서 액정분자의 배향변화의 정도 및 방향을 조정할 수 있기 때문에, 액정 렌즈 구조에서 다른 위치의 굴절율을 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조는 구면 또는 비구면 렌즈의 효과를 갖는다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 구조의 제1전극세트 및 제2전극세트를 나타내는 분해사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 구조의 제1도전배선 및 제2도전배선의 상호 조합을 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 액정층이 제1전극세트 및 제2전극세트에 의해 생성된 매트릭스식 전장의 영향을 받아 얻어진 굴절율의 변화곡선이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 액정층이 제1전극세트 및 제2전극세트에 의해 생성된 매트릭스식 전장의 영향을 받아 얻어진 굴절율의 변화곡선이다.
도 7은, 본 발명의 실시예에 따른 줌 액정 렌즈 유닛을 나타낸는 단면도이다.
본 발명의 특징 및 기술내용을 잘 이해할 수 있도록, 이하, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 다만, 도면은 설명의 편의상 및 참고를 위하여 사용되는 것에 불과하며, 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
이하, 특정의 구체적인 실시예에 기초하여, 본 발명에 따른 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조의 실시형태를 설명한다. 당업자는, 본 명세서의 기재 내용에 기초하여 본 발명의 이점 및 효과를 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은, 이외의 다른 구체적인 실시예에 의해 실시 또는 응용될 수 있으며, 본 명세서의 각 세부에 대하여도 다른 관점 및 응용에 기초하여, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변경을 실시할 수 있다. 또한, 본 발명의 도면은 설명을 간략화 하기 위한 것으로, 실제의 수치에 따라 묘사된 것은 아니다. 이하의 실시형태에 있어서, 본 발명의 관련기술 내용을 상세히 설명하나, 그 내용은 본 발명의 기술범위를 제한하는 것은 아니다.
먼저, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 액정 렌즈 구조(L)는, 제1전극세트(2), 제2전극세트(3) 및 액정층(1)을 포함한다. 액정층(1)은 제1전극세트(2)와 제2전극세트(3)의 사이에 설치된다. 도 1에 나타낸 실시예에 있어서, 제1전극세트(2)는 액정층(1)의 하측에 설치되며, 제2전극세트(3)는 액정층(1)의 상측에 설치된다.
그 외에, 본 발명에 따른 액정 렌즈 구조(L)는, 제1배향층(41) 및 제2배향층(42)을 더 포함할 수 있다. 제1배향층(41)은 제1전극세트(2)와 액정층(1)의 사이에 설치된다. 제2배향층(42)은 제2전극세트(3)와 액정층(1)의 사이에 설치된다. 제1배향층(41) 및 제2배향층(42)의 주된 기능은, 액정층(1)에서 액정분자의 배열방향을 일치시키는 것으로서, 액정분자가 양호한 회전효과를 나타내도록 하는 것이다.
이어서, 제1전극세트(2)는 투명절연층(21) 및 전극층(22)을 포함한다. 전극층(22)은 투명절연층(21)에 설치된다. 구체적으로는, 제1전극세트(2)는 기판으로서의 투명절연층(21) 및 도전배선으로 이루어지는 전극층(22)을 포함한다. 제2전극세트(3)는 제1전극구조(31) 및 제2전극구조(32)를 포함한다. 제1전극구조(31)는 제1투명절연층(311) 및 제1투명절연층(311)에 설치된 제1전극층(312)을 포함한다. 제2전극구조(32)는 제2투명절연층(321) 및 제2투명절연층(321)에 설치된 제2전극층(322)을 포함한다.
환언하면, 도 1에 나타낸 실시예에 있어서, 제1전극세트(2)는, 단일의 기판(투명절연층(21)) 및 단일의 도전배선(전극층(22)) 구조만을 포함하고, 제2전극세트(3)는 2개의 기판 및 2개의 도전배선을 포함한다. 즉, 제2전극세트(3)의 제1전극구조(31) 및 제2전극구조(32)는 각각 1개의 기판 및 1개의 도전배선구조이다.
도 1에 나타낸 실시예에 있어서, 제1전극층(312)은 제1투명절연층(311)과 제2투명절연층(321)의 사이에 설치되고, 제2전극층(322)은 제2투명절연층(321)과 액정층(1)의 사이에 설치된다. 환언하면, 액정층(1) 부근에서 액정층(1)로부터 멀어지는 방향을 향하여, 제2전극세트(3)에서 각 층 구조의 배열순서는, 제2전극층(322), 제2투명절연층(321), 제1전극층(312), 제1투명절연층(311)이 된다. 그러나 본 발명에 있어서, 제2전극세트(3)에서 각 층 구조의 배열순서는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 액정층(1) 부근에서 액정층(1)로부터 멀어지는 방향을 향하여, 제2전극세트(3)에서 각 층 구조의 배열순서는, 제2투명절연층(321), 제2전극층(322), 제1투명절연층(311), 제1전극층(312)으로 하여도 된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈 구조(L)는, 액정분자의 배향변화의 정도를 변경함으로써, 빛이 액정 렌즈 구조(L)를 통과한 후, 광학렌즈와 유사한 효과를 나타낼 수 있는 것이다. 이 때문에, 액정 렌즈 구조(L)의 각 층 구조는, 빛이 액정 렌즈 구조(L)를 통과할 수 있도록 광투과재료에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 실시예에 있어서, 제1전극세트(2)의 투명절연층(21)과 제2전극세트(3)의 제1투명절연층(311) 및 제2투명절연층(321)은, 모두 빛을 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 투명절연층(21), 제1투명절연층(311) 및 제2투명절연층(321)은 모두 글라스(glass) 재료로 형성된다.
또한, 제1전극세트(2)의 전극층(22)과 제2전극세트(3)의 제1전극층(312) 및 제2전극층(322)은 빛을 투과시키는 투명 도전 재료로 이루어진다. 예를 들면, 제1전극세트(2)의 전극층(22)과 제2전극세트(3)의 제1전극층(312) 및 제2전극층(322)은, 산화인듐주석(Indium tin oxide, ITO), 산화인듐아연(Indium zinc oxide, IZO), 또는 산화인듐갈륨아연(Indium gallium zinc oxide, IGZO)으로 이루어진다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지는 않는다.
그 외에, 빛이 통과하는 액정 렌즈 구조(L)의 효과는 액정 렌즈 구조(L)의 각 층 구조의 두께에 따른 영향을 받아, 추가로 액정층(1)에 있어서 액정분자의 배향변화를 초래하기 위하여 제공되는 전장의 크기도 마찬가지로 각 층 구조의 두께의 영향을 받는다. 더욱이, 기존의 전자제품은 모두 초소형화가 요구되는 경향이 있고, 또한, 기존의 액정 렌즈 구조 또는 액정 렌즈 구조를 포함하는 액정 렌즈는, 이미 휴대형 전자 제품에 폭넓게 응용되고 있기 때문에, 액정 렌즈 구조(L) 또는 관련제품은, 가볍고, 얇고, 작은 특성을 가지지 않으면 안되며, 그렇지 않으면 제품이 경량소형으로 휴대상 편리하다는 기능에 대하여 수요를 만족시킬 수 없다. 따라서, 본 발명의 실시예에 있어서, 액정 렌즈 구조(L)의 각 층 구조, 특히 전극 세트에서 투명절연층(21), 제1투명절연층(311) 및 제2투명절연층(321)의 두께는 적절한 범위 내로 하여야 한다.
예를 들면, 본 발명의 실시예에 있어서, 투명절연층(21), 제1투명절연층(311) 및 제2투명절연층(321)은, 모두 0.01mm~0.2mm의 두께를 갖는다. 바람직하게는, 투명절연층(21), 제1투명절연층(311) 및 제2투명절연층(321)은 모두 0.01mm~0.1mm의 두께를 갖는다. 가장 바람직하게는, 투명절연층(21), 제1투명절연층(311) 및 제2투명절연층(321)는, 모두 0.01mm~0.05mm의 두께를 갖는다.
구체적으로는, 투명절연층(21), 제1투명절연층(311) 및 제2투명절연층(321)이 모두 상술한 범위 내의 두께를 갖는 경우, 액정 렌즈 구조(L)의 전체의 체적은 큰 폭으로 저감된다. 기존의 액정 렌즈 구조에서 도전배선의 기판으로서의 글라스층이 일반적으로 0.5mm이상의 두께를 갖는 것과 비교하면, 본 발명의 실시예에서는 두께가 0.05mm의 글라스층을 투명절연층(21), 제1투명절연층(311) 및 제2투명절연층(321)로서 채용하기 때문에, 액정 렌즈 구조(L)의 전체의 두께는 1.35mm까지 저감된다.
이어서, 도 3을 함께 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 구조의 제1전극세트 및 제2전극세트를 나타낸 분해사시도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1전극층(312)은 복수의 제1도전배선(312a, 312b, 312c)을 포함하고, 제2전극 층(322)은 복수의 제2도전배선(322a, 322b, 322c)을 포함한다. 제1도전배선(312a, 312b, 312c)과 제2도전배선(322a, 322b, 322c)은 서로 분리되고, 또한 교차되도록 설치된다. 도 3에 나타낸 실시예에 있어서, 복수의 제1도전배선(312a, 312b, 312c) 및 제2도전배선(322a, 322b, 322c)의 배선방향은 서로 수직을 이룬다.
제2전극세트(3)에 있어서 제1전극구조(31) 및 제2전극구조(32)의 구성에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈 구조(L)의 제1전극세트(2) 및 제2전극세트(3)는, 제1전극세트(2)와 서로 조합되어 매트릭스식 전장을 생성할 수 있다. 구체적으로는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 렌즈 구조(L)는, 드라이버(5)(도 7을 참조)를 더 포함한다. 드라이버(5)는 제1전극세트(2) 및 제2전극세트(3)에 전기적으로 접속된다. 드라이버(5)는 제2전극세트(3)의 제1전극구조(31) 및 제2전극구조(32)에 대하여 서로 동일 또는 다른 전압을 제공할 수 있기 때문에, 액정 렌즈 구조(L)의 제1전극세트(2) 와 제2전극세트(3)의 사이에 전압차가 발생하여, 제1전극세트(2)와 제2전극세트(3)의 사이에 설치된 액정층(1)에 전장을 제공할 수 있다.
상세히 설명하면, 제1전극구조(31)의 제1전극층(312)의 각 제1도전배선(312a, 312b, 312c)에 있어서, 드라이버(5)로부터 제공된 구동전압은 동일 또는 서로 다를 수 있다. 또한, 제2전극구조(32)의 제2전극층(322)의 각 제2도전배선(322a, 322b, 322c)에 있어서, 드라이버(5)로부터 제공된 구동전압은 동일 또는 서로 다를 수 있다. 환언하면, 제1도전배선(312a) 및 제1도전배선(312b)에는 동일 또는 서로 다른 구동전압이 제공될 수 있고, 제2도전배선(322a) 및 제2도전배선(322b)에는 동일 또는 서로 다른 구동전압이 제공될 수 있다. 이로 인해, 제1투명절연층(311) 및 제2투명절연층(321)에 각각 설치된 제1도전배선(312a, 312b, 312c) 및 제2도전배선(322a, 322b, 322c)이 제1전극세트(2)에 대하여 모두 전압차를 갖게 되기 때문에, 액정층(1)에 대하여 전장이 제공된다. 구체적으로는, 제1도전배선(312a, 312b, 312c) 및 제2도전배선(322a, 322b, 322c)과 제1전극세트(2)에 의해 액정층(1)에 제공된 전장은 매트릭스식 전장이다.
본 발명의 실시예에 있어서, '매트릭스식 전장'은, 전장에 있어서 매트릭스 방식에 의해 복수의 검출 포인트를 구성할 수 있는 것을 가리킨다. '매트릭스식 전장'은, 제1도전배선(312a, 312b, 312c) 및 제2도전배선(322a, 322b, 322c)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 복수의 검출 포인트가 동일 또는 서로 다른 전장강도를 갖는다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제1도전배선(312a, 312b, 312c)은 복수의 제1대응점(x1, x2, x3)을 가지고, 제2도전배선(322a, 322b, 322c)은 복수의 제2대응점(y1, y2, y3)을 갖는다. 액정층(1)에 대하여 복수의 검출 포인트를 갖는 매트릭스식 전장을 제공하도록, 제1도전배선(312a, 312b, 312c)에 있어서 복수의 제1대응점(x1, x2, x3)과 제2도전배선(322a, 322b, 322c)에 있어서 복수의 제2대응점(y1, y2, y3)은 서로 조합된다. 각 검출 포인트는 2개의 서로 대응하는 제1대응점(x1, x2, x3) 및 제2대응점(y1, y2, y3)으로 이루어진다.
도 3에 있어서, 표시된 제1대응점(x1), 제1대응점(x2), 제1대응점(x3)은 제1전극층(312)의 서로 다른 도전배선 상에 위치하고, 표시된 제2대응점(y1), 제2대응점(y2), 및 제2대응점(y3)은 모두 제2도전배선(322a) 상에 위치한다. 표시방식은 후술할 설명의 편의상 사용되는 것으로서, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 본 발명에 있어서, 임의의 제1대응점은 임의의 제1도전배선 상의 임의의 위치에 위치할 수 있고, 임의의 제2대응점은 임의의 제2도전배선 상의 임의의 위치에 위치할 수 있다. 제1대응점 및 제2대응점이 서로 대응하기만 하면, 매트릭스식 전장에 있어서 검출 포인트가 형성된다.
환언하면, 도 3에 나타낸 실시예에 있어서, 매트릭스식 전장의 검출 포인트의 전장은, 2층의 전극층에 있어서 도전배선에 인가된 전압이 서로 겹침으로써 생성된다. 2층의 전극층에 있어서 도전배선에 인가된 전압을 조정함으로써 서로 다른 전장강도를 갖는 검출 포인트를 생성하는 기술수단의 상세에 대하여는 후술한다.
이와 같이, 매트릭스식 전장에 있어서 서로 다른 검출 포인트는, 동일 또는 다른 전장강도를 갖기 때문에, 매트릭스식 전장에서 각 검출 포인트에 대응하는 액정층(1)의 서로 다른 위치는 서로 강도가 다른 전장의 영향을 받아, 액정분자에 서로 다른 정도의 배향변화를 발생시킨다. 환언하면, 드라이버(5)를 통하여 구동전압이 제1전극세트(2) 및 제2전극세트(3)에 제공되면, 액정층(1) 내부의 액정분자는 매트릭스식 전장의 각 포인트의 전장강도에 기초하여 서로 다른 배향변화의 형태를 생성할 수 있다.
도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 렌즈 구조의 제1도전배선 및 제2도전배선의 상호 조합을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 제2전극세트(3)와 제1전극세트(2)의 조합에 의해 얻어진 매트릭스 전장의 각 검출 포인트가 도 4에 표시된다. 제2전극세트(3)의 제1전극구조(31)에 있어서, 제1전극층(312)의 제1도전배선(312a, 312b, 312c)은 y축을 따라 배열된다. 제2전극세트(3)의 제2전극구조에 있어서, 제2전극층(322)의 제2도전배선(322a, 322b, 322c)은 x축을 따라서 배열된다. 이로 인해, 복수의 검출 포인트를 갖는 매트릭스식 전장을 구성할 수 있고, 각 검출 포인트의 위치가 좌표(x, y)에 의해 나타난다.
예를 들면 액정층(1)의 표면의 중심점에 위치하는 검출 포인트의 위치좌표는 (0, 0)이고, 이 검출 포인트는 V(0, 0)로 나타낸다. 도면에 나타낸 중심점 우상방향(양의 x, 양의 y방향)에 위치하는 검출 포인트의 위치좌표는 (1, 1)이고, 이 검출 포인트는 V(1, 1)로 나타낸다. 매트릭스식 전장에서 그 외의 검출 포인트에 위치하는 좌표는, 상술한 방식에 기초하여 설정된다. 또한, 본 실시예에 있어서, 매트릭스식 전장에서 검출 포인트의 수는 제1도전배선(312a, 312b, 312c) 및 제2도전배선(322a, 322b, 322c)의 수에 따라 결정되며, 실제의 필요에 따라 조정할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 추가로 액정층(1) 및 제2전극세트(3)에 제3전극세트를 설치함으로써 검출 포인트의 수를 증가시킬 수 있다.
도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 구조를 나타낸 단면도이다. 상술한 제1전극구조 및 제2전극구조에 더하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 렌즈 구조(L)의 제2전극세트(3)은 제3전극층(332) 및 제3투명절연층(331)을 더 포함할 수 있다. 환언하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 액정 렌즈 구조(L)의 제2전극세트(3)는 제3전극구조(33)를 더 포함하고, 제3전극층(332)은 액정층(1)과 제3투명절연층(331)의 사이에 설치된다. 제2전극층(322)은 제3투명절연층(331)과 제2투명절연층(321)의 사이에 설치된다. 제1전극층(312)은 제2투명절연층(321)과 제1투명절연층(311)의 사이에 설치된다.
제3전극구조(33)의 제3전극층(332)에 있어서 제3도전배선(미도시)의 배열방식은 제1도전배선(312a, 312b, 312c) 또는 제2도전배선(322a, 322b, 322c)의 배열방식에 대하여 수직 또는 평행일 수 있고, 또는, 제1도전배선(312a, 312b, 312c) 또는 제2도전배선(322a, 322b, 322c)의 배열방향에 대하여 수직 또는 평행이 아닌 다른 방향을 따라 배열될 수 있다. 환언하면, 제1전극세트(2) 및 제2전극세트(3)에 의해 형성되는 매트릭스식 전장의 검출 포인트를 증가시키는데에 사용될 수 있다면, 또는 매트릭스식 전장 내 검출 포인트의 전장강도를 조정할 수 있다면, 제3전극구조의 구성방법은 제품의 수요에 따라 조정할 수 있다.
이어서, 도 4와 도 5를 함께 참조하여 설명한다. 이하, 실시예에 있어서, 2층 전극층(제1전극층(312)및 제2전극층(322))과 제1전극세트(2)를 조합하여 매트릭스식 전장을 형성함으로써, 액정층(1) 내의 액정분자에 배향변화를 발생시키는 기술수단을 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 액정층이 제1전극세트 및 제2전극세트에 의해 생성된 매트릭스식 전장의 영향을 받아 얻어진 굴절율의 변화곡선이다. 도 4 및 도 5에 나타낸 실시예에 있어서, 제1전극층(312) 및 제2전극층(322) 각각에 인가되는 전압을 제어함으로써, 본 발명에 따른 액정 렌즈 구조(L)는 구면 렌즈의 효과를 나타낼 수 있다.
구체적으로는, 도 4에 나타낸 제2전극세트(3)와 제1전극세트(2)에 의해 형성된 매트릭스식 전장에 있어서, 파선으로 구성된 원 위에 위치하는 각 검출 포인트는 동일한 전장강도를 갖는다. 예를 들면, V(1, 1), V(1, -1), V(-1, -1) 및 V(-1, 1) 4개의 검출 포인트는 동일한 전장강도 a를 갖는다. 또한, 매트릭스식 전장의 중심에 위치하는 검출 포인트 V(0, 0)의 전장은 0이다.
도 4에서는, 도면의 내용이 명료하도록, 파선으로 구성되는 원의 내부에 묘사된 검출 포인트의 수는 한정되어 있다. 그러나 상술한대로, 파선으로 구성된 원 위의 검출 포인트는 제1도전배선(312a, 312b, 312c) 및 제2도전배선(322a, 322b, 322c)의 수를 조정함으로써 변경할 수 있다, 또는 검출 포인트의 수를 증가시키기 위하여 제3전극층(332)를 새로 추가할 수도 있다.
액정 렌즈 구조(L)가 구면 렌즈의 효과를 발휘할 수 있도록, 검출 포인트 V(0, 0)와 파선으로 구성된 원 사이의 검출 포인트의 전장강도는 0과 a의 사이이며, 검출 포인트의 전장강도는, 검출 포인트와 검출 포인트 V(0, 0) 사이의 거리가 짧아짐에 따라 증가한다. 예를 들면, 검출 포인트 V(1, 0)는 0과 a 사이의 전장강도를 갖는다. 이로 인해, 매트릭스식 전장에 있어서 검출 포인트의 전장은, 그 소재하는 좌표위치에 따라 다르다. 즉, 매트릭스식 전장에 있어서 전장강도는 구배분포를 갖는다.
전술한 검출 포인트의 전장강도의 배치를 통하여 제1전극세트(2) 및 제2전극세트(3)에 의해 형성되는 매트릭스식 전장에 대응하는 액정층(1)에 있어서 액정분자는 서로 다른 전장강도에 기초하여 다른 정도의 배향변화를 발생시킨다. 액정층(1)의 각 위치의 빛에 대응하는 굴절율은 액정분자가 배향변화하는 각도에 따라 결정된다. 도 4에 나타낸 제2전극세트(3) 및 제1전극세트(2)에 의해 형성되는 매트릭스식 전장에 있어서, 액정층(1)에서의 굴절율 변화는 도 5에 나타낸 바와 같다. 상술한 바와 같이, 도 5는, 제1전극세트 중앙의 제1도전배선의 방향을 따른 액정층(1)의 굴절율의 변화곡선이다. 횡축은 액정층(1)에서 제2전극구조(32)의 제2전극층(322)에 대응하는 좌표값(즉, 도 4에서 x축)이고, 종축은 굴절율이다.
매트릭스식 전장에 의한 구동을 받으면, 액정층(1) 중앙의 액정분자는 받는 전압이 약하기 때문에, 액정의 배향변화의 각도가 작고, 한편, 액정층(1) 둘레의 액정분자는 받는 전압이 강하고 액정의 회전각도가 크다. 따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 액정층(1) 내부의 굴절율은 곡선변화를 가지며, 액정층(1) 중앙의 굴절율은 높고 액정층(1) 둘레 부근의 굴절율은 낮다. 이로 인해, 매트릭스식 전장에 있어서 각 검출 포인트의 전장강도를 조정함으로써, 액정층(1)에 구면 렌즈와 유사한 효과를 갖게 할 수 있다. 환언하면, 본 발명의 제1전극세트(2) 및 제2전극세트(3)의 조합에 의해, 종래의 원형 패턴 전극을 사용함으로써 액정층(1) 내부의 액정분자에 배향변화를 발생시키는 효과를 얻을 수 있다.
첨언하면, 매트릭스식 전장에서 각 검출 포인트의 전장강도가 동일 또는 서로 다르게 되도록, 또는 매트릭스식 전장에서 각 검출 포인트가 소요의 전장강도를 갖도록, 제1전극층(312) 및 제2전극층(322)에 교차되도록 설치된 2개의 도전배선에 인가된 전압을 제어할 필요가 있다. 즉, 각 제1도전배선(312a, 312b, 312c)에서 복수의 제1대응점(x1, x2, x3), 및 제2도전배선(322a, 322b, 322c)에서 복수의 제2대응점(y1, y2, y3)에 인가되는 전압을 제어할 필요가 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 상술한대로 검출 포인트 V(1, 1) 및 검출 포인트 V(1, -1)는, 동일한 전장강도를 갖는다. 검출 포인트 V(1, 1)와 검출 포인트 V(1, -1)의 사이에 위치하는 검출 포인트 V(1, 0)가 검출 포인트 V(1, 1) 및 검출 포인트 V(1, -1)보다 작은 전장강도를 갖도록 하기 위하여, 검출 포인트 V(1, -1)의 제1대응점 및 제2대응점에 대응하여 인가되는 전압값, 즉, 제1대응점(x2) 및 제2대응점(y2)에 인가되는 전압값을 조정할 수 있다.
상술한 서로 다른 검출 포인트 사이의 전장강도의 차이를 주기 위하여, 예를 들면 제2전극층(322)에서 제2도전배선(322a)에 대하여 1V의 전압을 인가할 수 있다. 동시에, 제1전극층(312)에서 제1도전배선(312a) 및 제1도전배선(312c) 모두에 1V의 전압을 인가하고, 제1전극층(312)에서 제1도전배선(312b)에는 전혀 전압을 인가하지 않는다. 이로써, 제2도전배선(322a) 상에 위치하는 제2대응점(y1), 제2대응점(y2) 및 제2대응점(y3) 모두에 1V의 전압이 인가된다. 제1도전배선(312a) 상에 위치하는 제1대응점(x1) 및 제1도전배선(312c) 상에 위치하는 제1 대응점(x3) 모두에 1V의 전압이 인가된다. 또한, 제1도전배선(312b) 상에 위치하는 제1대응점(x2)에는 전압이 인가되지 않는다.
상술한 내용으로부터, 제1대응점(x1) 및 제2대응점(y1)으로 이루어지는 검출 포인트 V(1, 1)의 전장강도는, 제1대응점(x3)과 제2대응점(y3)으로 이루어지는 검출 포인트 V(1, -1)의 전장강도와 동등하며, 제1대응점(x2) 및 제2대응점(y2)으로 이루어지는 검출 포인트 V(1, 0)의 전장강도는 검출 포인트 V(1, 1) 및 검출 포인트 V(1, -1)의 전장강도보다 작을 것을 알 수 있다.
환언하면, 2층 전극층의 서로 다른 도전배선에 대하여 서로 다른 구동전압을 인가함으로써, 매트릭스식 전장에서 각 검출 포인트의 전장강도를 정확하게 제어할 수 있고, 나아가서는 각 검출 포인트에 대응하는 액정층(1)에서 액정분자의 배향변화의 각도를 제어할 수 있다. 이로써, 실제 필요에 따라 액정층(1)에서 각 검출 포인트의 굴절율을 조정함으로써, 액정 렌즈 구조(L)는 줌(Zoom)의 목적을 달성할 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은, 다른 매트릭스식 전장의 영향 하에서, 제1전극세트 중앙의 제1도전배선의 방향을 따른 액정층의 굴절율 변화곡선이다. 도 5에 나타낸 굴절율의 변화곡선과 다른 점은, 도 6에 나타낸 실시예에서는, 제1도전배선(312a, 312b, 312c) 및 제2도전배선(322a, 322b, 322c)에 인가되는 전압을 조정함으로써, 액정 렌즈 구조(L)가 비구면 렌즈와 유사한 효과를 얻는 데에 사용되는 것이다. 도 6에 나타낸 굴절율 곡선을 달성하기 위하여, 제1도전배선 상에서 각 제1대응점(x1, x2, x3) 및 제2도전배선 상에서 제2대응점(y1, y2, y3)에 인가되는 전압값을 제어하기만 하면, 대응하는 제1대응점(x1, x2, x3) 및 제2대응점(y1, y2, y3)으로 이루어지는 검출 포인트의 전장강도를 제어할 수 있고, 나아가서는 액정층(1)의 대응하는 위치의 굴절율을 제어할 수 있다.
또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 줌 액정 렌즈 유닛은, 2개의 렌즈 구조(L1, L2)를 포함한다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 줌 액정 렌즈 유닛은, 상술한 실시예에서 설명한 액정 렌즈 구조(L)를 2개 이상 포함한다. 이로 인해, 줌(Zoom-in/zoom-out)의 효과를 달성할 수 있다. 줌 액정 렌즈 유닛이 액정 렌즈 구조(L)를 3개 포함하는 경우, 오리지널 화상을 적어도 2배로 확대할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 줌 액정 렌즈 유닛에 포함되는 액정 렌즈 구조(L)의 수는 제한되지 않는다.
구체적으로는, 줌 액정 렌즈 유닛에 포함되는 각 액정 렌즈 구조(L1, L2)는, 제1전극세트(2), 제2전극세트(3) 및 제1전극세트(2)와 제2전극세트(3)의 사이에 설치된 액정층(1)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 제2전극세트(3)는 제1전극구조(31) 및 제2전극구조(32)를 포함한다. 제1전극구조(31)는 제1투명절연층(311) 및 제1투명절연층(311)에 설치된 제1전극층(312)을 포함한다. 제2전극구조(32)는 제2투명절연층(321) 및 제2투명절연층(321)에 설치된 제2전극층(322)을 포함한다. 제1전극층(312)은 복수의 제1도전배선(312a, 312b, 312c)을 포함한다. 제2전극층(322)은 복수의 제2도전배선(322a, 322b, 322c)을 포함한다. 액정층(1)에 대하여 매트릭스식 전장을 제공하도록, 제1도전배선(312a, 312b, 312c)과 제2도전배선(322a, 322b, 322c)은 서로 분리되고, 또한 교차되도록 설치된다. 줌 액정 렌즈 유닛에 있어서 액정 렌즈 구조(L1, L2)의 세부에 대하여는 상술한 실시예에서 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다.
<실시예의 효과>
본 발명은, 이하의 효과를 갖는다. 즉, 본 발명에 따른 줌 액정 렌즈 유닛 및 액정 렌즈 구조(L)는, '제1전극층(312)이 복수의 제1도전배선(312a, 312b, 312c)을 포함하고, 제2전극층(322)이 복수의 제2도전배선(322a, 322b, 322c)을 포함하며, 액정층(1)에 대하여 매트릭스식 전장을 제공하도록, 제1도전배선(312a, 312b, 312c)과 제2도전배선(322a, 322b, 322c)이 서로 분리되고, 또한 교차되도록 설치된다'는 기술적 특징과, '각 제1도전배선(312a, 312b, 312c)이 복수의 제1대응점(x1, x2, x3)을 가지고, 각 제2도전배선(322a, 322b, 322c)이 복수의 제2대응점(y1, y2, y3)을 가지며, 액정층(1)에 대하여 복수의 검출 포인트(V)를 갖는 매트릭스식 전장을 제공하도록 복수의 제1도전배선(312a, 312b, 312c)에서 복수의 제1대응점(x1, x2, x3)과 복수의 제2도전배선(322a, 322b, 322c)에서 복수의 제2대응점(y1, y2, y3)이 서로 조합되고, 또한 각 검출 포인트(V)가 2개의 서로 대응하는 제1대응점(x1, x2, x3)과 제2대응점(y1, y2, y3)으로 이루어진다'는 기술적 특징에 의해, 매트릭스식 전장의 각 검출 포인트(V)의 전장강도를 조정함으로써, 대응하는 액정층(1)에서 액정분자의 배향변화의 정도 및 방향을 조정할 수 있고, 이로써, 액정 렌즈 구조(L)에서 서로 다른 위치의 굴절율을 제어할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조(L)는, 구면 또는 비구면 렌즈의 효과를 가질 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 특허청구범위를 제한하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 명세서 및 도면의 내용에 기초하여 이루어진 등가의 기술적 변경은 모두 본 발명의 범위에 포함된다.
L, L1, L2: 액정 렌즈 구조
1: 액정층
2: 제1전극세트
21: 투명절연층
22: 전극층
3: 제2전극세트
31: 제1전극구조
311: 제1투명절연층
312: 제1전극층
312a, 312b, 312c: 제1도전배선
32: 제2전극구조
321: 제2투명절연층
322: 제2전극층
322a, 322b, 322c: 제2도전배선
33: 제3전극구조
331: 제3투명절연층
332: 제3전극층
41: 제1배향층
42: 제2배향층
5: 드라이버
x1, x2, x3: 제1대응점
y1, y2, y3: 제2대응점
V: 검출 포인트

Claims (10)

  1. 제1전극세트;
    제2전극세트; 및
    상기 제1전극세트와 상기 제2전극세트의 사이에 설치된 액정층;을 포함하며,
    상기 제2전극세트는,
    제1투명절연층 및 상기 제1투명절연층에 설치된 제1전극층을 포함하는 제1전극구조; 및
    제2투명절연층 및 상기 제2투명절연층에 설치된 제2전극층을 포함하는 제2전극구조;를 포함하며,
    상기 제1전극층은 복수의 제1도전배선을 포함하고,
    상기 제2전극층은 복수의 제2도전배선을 포함하며,
    상기 액정층에 대하여 매트릭스식 전장을 제공하도록, 상기 제1도전배선과 상기 제2도전배선은 서로 분리되고, 또한 교차되도록 설치되는 것을 특징으로 하는,
    액정 렌즈 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2전극세트는, 제3전극층 및 제3투명절연층을 더 포함하며,
    상기 제3전극층은, 상기 액정층과 상기 제3투명절연층의 사이에 설치되며,
    상기 제2전극층은, 상기 제3투명절연층과 상기 제2투명절연층의 사이에 설치되고,
    상기 제1전극층은, 상기 제2투명절연층과 상기 제1투명절연층의 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는,
    액정 렌즈 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1투명절연층, 상기 제2투명절연층 및 상기 제3투명절연층은, 모두 글라스 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    액정 렌즈 구조.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1투명절연층, 상기 제2투명절연층 및 상기 제3투명절연층은, 모두 0.01mm~0.2mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는,
    액정 렌즈 구조.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1투명절연층, 상기 제2투명절연층 및 상기 제3투명절연층은, 모두 0.01mm~0.05mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는,
    액정 렌즈 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극세트와 상기 액정층의 사이에 설치된 제1배향층; 및
    상기 제2전극세트와 상기 액정층의 사이에 설치된 제2배향층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    액정 렌즈 구조.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1전극층, 상기 제2전극층 및 상기 제3전극층은, 모두 산화인듐주석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    액정 렌즈 구조.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 매트릭스식 전장에 있어서 복수의 검출 포인트가 동일 또는 서로 다른 전장강도를 갖도록, 상기 제1전극세트 및 상기 제2전극세트에 전기적으로 접속된 드라이버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    액정 렌즈 구조.
  9. 제1전극세트;
    복수의 제1도전배선 및 복수의 상기 제1도전배선과 서로 분리된 복수의 제2도전배선을 포함하는 제2전극세트; 및
    상기 제1전극세트와 상기 제2전극세트의 사이에 설치되는 액정층;을 포함하며,
    각 제1도전배선은 복수의 제1대응점을 가지고,
    각 제2도전배선은 복수의 제2대응점을 가지며,
    상기 액정층에 대하여 복수의 검출 포인트를 갖는 매트릭스식 전장을 제공하도록, 복수의 상기 제1도전배선에서의 복수의 상기 제1대응점과 복수의 상기 제2도전배선에서의 복수의 상기 제2대응점은, 서로 조합되고,
    각 상기 검출 포인트는 서로 대응하는 2개의 상기 제1대응점 및 상기 제2대응점으로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    액정 렌즈 구조.
  10. 제1전극세트;
    제2전극세트; 및
    상기 제1전극세트와 상기 제2전극세트의 사이에 설치된 액정층;을 포함하는 액정 렌즈 구조를 2개 포함하고,
    각 상기 액정 렌즈 구조에 있어서, 상기 제2전극세트는, 제1투명절연층 및 상기 제1투명절연층에 설치된 제1전극층을 포함하는 제1전극구조와, 제2투명절연층 및 상기 제2투명절연층에 설치된 제2전극층을 포함하는 제2전극구조를 포함하며,
    각 상기 액정 렌즈 구조에 있어서, 상기 제1전극층은 복수의 제1도전배선을 포함하고, 상기 제2전극층은 복수의 제2도전배선을 포함하며, 상기 액정층에 대하여 매트릭스식 전장을 제공하도록, 상기 제1도전배선과 상기 제2도전배선은 서로 분리되고, 또한 교차되도록 설치되는 것을 특징으로 하는,
    줌 액정 렌즈 유닛.
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