KR20150079409A - Switchable Type Display Device And Method Of Driving The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 표시패널과, 표시패널의 빛을 굴절시키거나 그대로 투과시키는 렌즈패널을 포함하는 전환형 표시장치를 제공하며, 렌즈패널은, 제1 및 제2기판과, 제1 및 제2기판 중 하나의 내면에 배치되는 제1 및 제2전극과, 제1 및 제2기판 사이에 배치되는 렌즈층과, 제1 및 제2기판 중 하나와 상기 렌즈층과 사이에 배치되고, 나노캡슐에 다수의 액정분자를 충진시킨 나노액정으로 이루어지는 액정층을 포함한다. The present invention provides a switchable display device including a display panel and a lens panel for refracting or transmitting light of the display panel as it is, wherein the lens panel comprises a first substrate and a second substrate, A lens layer disposed between the first and second substrates; and a lens layer disposed between one of the first and second substrates and the lens layer, the nanocapsule And a liquid crystal layer made of nano-liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules.
Description
본 발명은 전환형 표시장치에 관한 것으로, 특히 나노 액정을 이용하는 필름형 렌즈패널을 포함하는 2D영상 및 3D영상 전환형 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching type display device, and more particularly, to a 2D video and 3D image switching type display device including a film type lens panel using nano liquid crystal and a driving method thereof.
최근에 액정분자의 광학적 이방성 특성을 이용하여 오목렌즈층에 액정층을 충진하고 전기장 인가여부에 따라 액정층이 선택적으로 렌즈역할을 하도록 함으로써, 2D(2차원)영상 및 3D(3차원)영상을 선택적으로 표시하는 전환형 표시장치가 제안되었는데, 이러한 전환형 표시장치를 도면을 참조하여 설명한다. Recently, a liquid crystal layer is filled in a concave lens layer using the optical anisotropy property of a liquid crystal molecule, and a liquid crystal layer selectively serves as a lens depending on whether an electric field is applied or not, so that a 2D (two dimensional) image and a 3D A switchable display device for selectively displaying a switchable display device has been proposed. Such a switchable display device will be described with reference to the drawings.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드에서의 광경로를 도시한 도면이다.Figs. 1A and 1B are diagrams showing optical paths in the 2D mode and the 3D mode of the conventional switchable display device, respectively.
도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 전환형 표시장치(10)는, 표시패널(20) 및 렌즈패널(30)을 포함한다. As shown in Figs. 1A and 1B, the switching
표시패널(20)은, 제1 내지 제3화소(P1 내지 P3)를 포함하는 다수의 화소를 이용하여 영상을 표시한다.The
렌즈패널(30)은, 표시패널(20) 상부에 배치되어 표시패널(20)로부터 출사되는 빛을 선택적으로 굴절시키거나 그대로 투과시키는데, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(40, 50)과, 제1 및 제2기판(40, 50) 사이에 형성되는 액정층(60)을 포함한다.The
제1 및 제2기판(40, 50)의 내면에는 각각 제1 및 제2전극(42, 52)이 형성되고, 제1기판(40) 외면에는 편광판(44)이 형성되고, 제2전극(52) 하부에는 투명한 오목렌즈층(54)이 형성된다. First and
표시패널(20)로부터 출사되는 빛은 편광판(44)을 통과하면서 특정방향의 편광상태를 가질 수 있는데, 예를 들어 지면에 수직한 방향의 편광상태를 가질 수 있다. The light emitted from the
오목렌즈층(54)의 하부에는 각각이 반원통 형상인 다수의 오목부가 형성되고, 액정층(60)은 오목렌즈층(54) 및 제1전극(42) 사이의 다수의 오목부에 충진된다. A plurality of recesses each having a semi-cylindrical shape are formed below the
액정층(60)은 다수의 액정분자(60a)를 포함하는데, 액정분자(60a)는 광의 진행방향에 따라 정상굴절률(no: ordinary refractive index) 및 이상굴절률(ne: extraordinary refractive index)을 나타내는 복굴절 특성을 갖는다. The
그리고, 액정층(60)은, 액정분자(60a)의 장축이 지면(紙面)에 수직하도록 수평배향 될 수 있다. Then, the
이때, 오목렌즈층(54)은 액정분자(60a)의 정상굴절률(no)과 동일한 굴절률을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
At this time, the
이러한 전환형 표시장치(10)는, 액정층(60)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The
즉, 도 1a에 도시한 바와 같은 2D영상을 표시하는 2D모드에서는, 제1 및 제2전극(42, 52)에 전압이 인가되며(ON), 그 결과 제1 및 제2전극(42, 52) 사이에 전기장이 생성되고, 액정층(60)은 액정분자(60a)의 장축이 전기장의 방향에 평행하도록 재배열된다. That is, in a 2D mode in which a 2D image is displayed as shown in FIG. 1A, a voltage is applied to the first and
따라서, 편광판(44)을 통과한 빛은, 액정분자(60a)의 장축에 수직한 편광상태를 가지며, 그 결과 액정층(60)이 정상굴절률(no)을 갖는 것으로 느끼고, 정상굴절률(no)을 갖는 액정층(60)과 정상굴절률(no)을 갖는 오목렌즈층(54)의 계면에서 굴절률 차이를 느끼지 않는다. Therefore, the light having passed through the polarizing
그러므로, 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(30)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(10)는 2D영상을 표시한다.Therefore, light having a polarization state perpendicular to the paper surface passes straight through the
그리고, 도 1b에 도시한 바와 같은 3D영상을 표시하는 3D모드에서는, 제1 및 제2전극(42, 52)에는 전압이 인가되지 않으며(OFF), 그 결과 전기장이 생성되지 않아서, 액정층(60)은 액정분자(60a)의 장축이 지면에 수직한 초기 배향상태를 유지한다. 1B, no voltage is applied to the first and
따라서, 편광판(44)을 통과한 빛은, 액정분자(60a)의 장축에 평행한 편광상태를 가지며, 그 결과 액정층(60)이 이상굴절률(ne)을 갖는 것으로 느끼고, 이상굴절률(ne)을 갖는 액정층(60)과 정상굴절률(no)을 갖는 오목렌즈층(54)의 계면에서 굴절률 차이를 느낀다. Therefore, the light passing through the polarizing
그러므로, 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되어 렌즈패널(30)을 통과하고, 전환형 표시장치(10)는 3D영상을 표시한다.
Therefore, light having a polarization state perpendicular to the paper surface is refracted and passes through the
그런데, 종래의 전환형 표시장치(10)에서는, 제1 및 제2기판(40, 50) 사이에 유체상태의 액정을 충진하여 액정층(60)을 형성하여야 하므로, 전환형 표시장치(10)의 두께가 증가하고 렌즈패널(30)을 필름형으로 형성하는데 제한이 있으며, 액정층(60)을 위한 배향막 형성으로 인하여 제조비용이 증가하는 문제가 있다.In the conventional
또한, 렌즈패널(30)의 형성 후에도 중력 등에 의하여 액정층(60)의 액정이 처지거나 셀갭이 균일하게 유지되지 않으므로, 2D영상 및 3D영상의 전환 특성이 저하되는 문제가 있다.
Further, even after the formation of the
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 고분자 나노캡슐에 액정을 충진시킨 나노액정을 이용하여 렌즈패널을 필름형으로 형성함으로써, 전체 두께가 감소되고 제조비용이 절감되는 전환형 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a switching type display device in which a lens panel is formed in a film shape using nano liquid crystal filled with liquid crystal in a polymer nanocapsule, And a driving method thereof.
그리고, 본 발명은, 고분자 나노캡슐에 액정을 충진시킨 나노 액정을 이용하여 렌즈패널의 액정층을 형성함으로써, 액정층의 처짐을 방지하고 균일한 셀갭을 유지하여 2D영상 및 3D영상의 전환 특성이 개선되는 전환형 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
The liquid crystal layer of the lens panel is formed by using nano-liquid crystals filled with liquid crystals in polymer nanocapsules to prevent sagging of the liquid crystal layer and maintain a uniform cell gap, Another object of the present invention is to provide a switching type display device and a driving method thereof which are improved.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 영상을 표시하는 표시패널과, 상기 표시패널 상부에 배치되고, 상기 표시패널로부터 출사되는 빛을 굴절시키거나 그대로 투과시키는 렌즈패널로서, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과, 상기 제1 및 제2기판 중 적어도 하나의 내면에 배치되는 제1 및 제2전극과, 상기 제1 및 제2기판 사이에 배치되는 렌즈층과, 상기 제1 및 제2기판 중 하나와 상기 렌즈층과 사이에 배치되고, 나노캡슐에 다수의 액정분자를 충진시킨 나노액정으로 이루어지는 액정층을 포함하는 렌즈패널을 포함하는 전환형 표시장치를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising: a display panel for displaying an image; a lens panel disposed above the display panel and refracting or transmitting light emitted from the display panel as they are, First and second electrodes disposed on an inner surface of at least one of the first and second substrates; a lens layer disposed between the first and second substrates; And a lens panel disposed between one of the first and second substrates and the lens layer and including a liquid crystal layer composed of nano-liquid crystals filled with a plurality of liquid crystal molecules in the nanocapsule.
그리고, 상기 다수의 액정분자는, 정상굴절률이 이상굴절률보다 작은 네마틱 액정이고, 상기 나노액정은, 전기장이 인가되지 않을 경우 등방성을 갖고, 전기장이 인가될 경우 방향성을 갖고, 상기 액정층은 바인더 폴리머를 더 포함할 수 있다.The nano liquid crystal has an isotropic property when an electric field is not applied and a directionality when an electric field is applied, and the liquid crystal layer has a refractive index higher than that of the binder And may further comprise a polymer.
또한, 상기 렌즈층은, 그 하면에 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 오목부를 포함하는 오목렌즈층이고, 상기 오목렌즈층은 상기 제2기판 내면에 배치될 수 있다.The lens layer is a concave lens layer having a plurality of concave portions having a semi-cylindrical shape or a half-cylindrical shape on the bottom surface thereof and spaced apart from each other in parallel, and the concave lens layer is disposed on the inner surface of the second substrate .
그리고, 상기 제1 및 제2전극은, 상기 제1기판 내면에 배치되고, 바 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치될 수 있다.The first and second electrodes may be disposed on the inner surface of the first substrate, and may have a bar shape and may be alternately arranged in parallel to each other.
또한, 상기 오목렌즈층은, 상기 정상굴절률, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입일 수 있다.Further, the concave lens layer has a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index, the extraordinary refractive index, and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be a positive type having a positive dielectric anisotropy.
그리고, 상기 제1 및 제2전극은, 각각 상기 제1 및 제2기판 내면에 배치되고, 판 형상을 가질 수 있다.The first and second electrodes are disposed on the inner surfaces of the first and second substrates, respectively, and may have a plate shape.
또한, 상기 오목렌즈층은, 상기 정상굴절률, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 음인 네거티브타입일 수 있다.The concave lens layer may have a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index, the extraordinary refractive index, and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be a negative type having negative dielectric anisotropy.
그리고, 상기 오목렌즈층은, 상기 정상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입일 수 있다.The concave lens layer has a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be a positive type having a positive dielectric anisotropy.
또한, 상기 표시패널은 비편광상태의 빛을 출사할 수 있다.In addition, the display panel can emit light in a non-polarized state.
그리고, 상기 렌즈층은, 그 상면에 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 볼록부를 포함하는 볼록렌즈층이고, 상기 볼록렌즈층은 상기 제1기판 내면에 배치될 수 있다.The lens layer is a convex lens layer having a plurality of convex portions having a semi-cylindrical shape or a half-cylindrical shape on the upper surface thereof and spaced apart in parallel from each other, and the convex lens layer is disposed on the inner surface of the first substrate .
또한, 상기 제1 및 제2전극은, 상기 제2기판 내면에 배치되고, 바 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치될 수 있다.The first and second electrodes may be disposed on the inner surface of the second substrate, and may have a bar shape and may be alternately arranged in parallel to each other.
그리고, 상기 볼록렌즈층은, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입일 수 있다.The convex lens layer has a refractive index substantially equal to an average value of the refractive index of the binder polymer and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be a positive type having a positive dielectric anisotropy.
또한, 상기 볼록렌즈층은, 상기 정상굴절률, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입일 수 있다.The convex lens layer may have a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index, the extraordinary refractive index, and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be a positive type having a positive dielectric anisotropy.
그리고, 상기 제1 및 제2전극은, 각각 상기 제1 및 제2기판 내면에 형성되고, 판 형상을 가질 수 있다.The first and second electrodes may be formed on inner surfaces of the first and second substrates, respectively, and may have a plate shape.
또한, 상기 볼록렌즈층은, 상기 정상굴절률, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 음인 네거티브타입일 수 있다.The convex lens layer may have a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index, the extraordinary refractive index, and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be a negative type having negative dielectric anisotropy.
그리고, 상기 볼록렌즈층은, 상기 정상굴절률, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입일 수 있다.The convex lens layer may have a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index, the extraordinary refractive index and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be a positive type having a positive dielectric anisotropy.
또한, 상기 표시패널은 비편광상태의 빛을 출사할 수 있다.
In addition, the display panel can emit light in a non-polarized state.
본 발명은, 고분자 나노캡슐에 액정을 충진시킨 나노 액정을 이용하여 렌즈패널을 필름형으로 형성함으로써, 전체 두께가 감소되고 제조비용이 절감되는 효과를 갖는다. The present invention has the effect of reducing the total thickness and reducing the manufacturing cost by forming the lens panel into a film-like shape using nano-liquid crystals filled with liquid crystals in polymer nanocapsules.
그리고, 본 발명은, 고분자 나노캡슐에 액정을 충진시킨 나노 액정을 이용하여 렌즈패널의 액정층을 형성함으로써, 액정층의 처짐을 방지하고 균일한 셀갭을 유지하여 2D영상 및 3D영상의 전환 특성이 개선되는 효과를 갖는다.
The liquid crystal layer of the lens panel is formed by using nano-liquid crystals filled with liquid crystals in polymer nanocapsules to prevent sagging of the liquid crystal layer and maintain a uniform cell gap, And has an effect to be improved.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드에서의 광경로를 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 제3실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 제5실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 제6실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 제7실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 제8 및 제9실시예에 따른 전환형 표시장치에 인가되는 전압의 파형도.1A and 1B are diagrams showing optical paths in a 2D mode and a 3D mode of a conventional switchable display device, respectively.
FIG. 2A and FIG. 2B are diagrams showing liquid crystal arrangement states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display device according to the first embodiment of the present invention, respectively.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing liquid crystal alignment states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display device according to the second embodiment of the present invention, respectively. FIG.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing liquid crystal arrangement states of the 2D mode and the 3D mode of the switching display device according to the third embodiment of the present invention, respectively. FIG.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing liquid crystal arrangement states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display device according to the fourth embodiment of the present invention, respectively.
6A and 6B are diagrams showing liquid crystal alignment states in the 2D mode and the 3D mode of the switching display device according to the fifth embodiment of the present invention, respectively.
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing liquid crystal arrangement states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display device according to the sixth embodiment of the present invention, respectively.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing liquid crystal alignment states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display device according to the seventh embodiment of the present invention, respectively.
9A and 9B are waveform diagrams of voltages applied to the switching type display device according to the eighth and ninth embodiments of the present invention, respectively.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전환형 표시장치 및 그 구동방법을 설명한다. Hereinafter, a switching display device and a driving method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면이다.FIGS. 2A and 2B are views showing liquid crystal alignment states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display device according to the first embodiment of the present invention, respectively.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 전환형 표시장치(110)는, 표시패널(120) 및 렌즈패널(130)을 포함한다. As shown in Figs. 2A and 2B, the
표시패널(120)은, 제1 내지 제3화소(P1 내지 P3)를 포함하는 다수의 화소를 이용하여 영상을 표시하는데, 2D영상을 표시할 경우 다수의 화소 각각은 하나의 영상을 표시하고, 3D영상을 표시할 경우 다수의 화소는 시역(viewing zone)의 수에 대응되는 그룹으로 구분되고 각 그룹의 화소는 각 시역에 대응되고 하나의 영상을 구성하는 부분영상을 표시한다. The
예를 들어, 표시패널(120)은 액정표시장치(liquid crystal display: LCD), 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode: OLED) 또는 플라즈마표시장치(plasma display panel: PDP)와 같은 평판표시장치(flat panel display: FPD)일 수 있으며, 액정표시장치의 경우 TN(twist nematic) 모드, IPS(in-plane switching) 모드, VA(vertical alignment) 모드, ECB(electrically controlled birefringence) 모드, OCB(optically compensated bend) 모드 중 하나일 수 있다. For example, the
표시패널(120)로부터 출사되는 빛은 편광판 등을 이용하여 특정방향의 편광상태를 가질 수 있는데, 예를 들어 지면(紙面)에 평행한 방향의 편광상태를 가질 수 있다. The light emitted from the
이때, 편광판은 표시패널(120)의 상면에 형성될 수도 있고, 렌즈패널(130)의 하면에 형성될 수도 있다.At this time, the polarizing plate may be formed on the upper surface of the
렌즈패널(130)은, 표시패널(120) 상부에 배치되어 표시패널(120)로부터 출사되는 빛을 선택적으로 굴절시키거나 그대로 투과시키는데, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(140, 150)과, 제1 및 제2기판(140, 150) 사이에 형성되는 액정층(160)을 포함한다. The
제1 및 제2기판(140, 150)은 필름형태의 가요성(flexible) 물질로 이루어질 수 있다. The first and
제1기판(140)의 내면에는 다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144)이 형성되고, 제2기판(150)의 내면에는 투명한 오목렌즈층(152)이 형성된다. A plurality of
다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144)은 각각 바(bar) 형상일 수 있으며, 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치되고, 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide: ITO) 또는 인??-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide: IZO), 전도성 고분자, 카본나노튜브(carbon nano tube: CNT), 그래핀(graphene) 또는 은나노와이어(Ag nano wire: AgNW)와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있다. The plurality of
그리고, 오목렌즈층(152)은 다수의 액정분자(164)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(164)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질, 예를 들어 PET(polyethylene terephthalate)와 같은 수지(resin)로 이루어질 수 있다.The
오목렌즈층(152)의 하면에는 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 오목부가 형성되고, 액정층(160)은 오목렌즈층(152)과 다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144) 사이의 다수의 오목부에 충진된다. The
이때, 다수의 오목부 각각의 단면은 반원 형상 또는 반타원 형상일 수 있으며, 그 결과 다수의 오목부 각각은 구면 오목렌즈 형상 또는 비구면 오목렌즈 형상을 구현할 수 있다.At this time, the cross-section of each of the plurality of recesses may be semicircular or semi-elliptic, and as a result, each of the plurality of recesses may realize a spherical concave lens shape or an aspherical concave lens shape.
제1실시예에서는, 다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144)이 다수의 오목부의 반원통 형상의 길이방향에 평행하게 형성되는 것을 도시하였지만, 다른 실시예에서는 다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144)이 다수의 오목부의 반원통 형상의 길이방향에 수직하게 형성되거나, 3D영상 표시에 있어서의 시역(view) 중첩 구조를 위하여 다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144)이 다수의 오목부의 반원통 형상과 임의의 각도로 교차하여 경사지게 형성될 수도 있다. In the first embodiment, the plurality of
액정층(160)은 수 내지 수백 나노미터(nanometer)의 직경을 갖는 고분자 캡슐인 나노캡슐(162)에 다수의 액정분자(164)를 충진시킨 나노액정(nano liquid crystal)을 포함하는데, 다수의 액정분자(164)는 유전율 이방성이 양(Δε>0)인 포지티브타입(positive type) 일 수 있다. The
다수의 액정분자(164)는 광의 진행방향에 따라 정상굴절률(no: ordinary refractive index) 및 이상굴절률(ne: extraordinary refractive index)을 나타내는 복굴절 특성을 갖는데, 예를 들어 정상굴절률(no)이 이상굴절률(ne)보다 작은 네마틱(nematic) 액정일 수 있다(no<ne). A plurality of
이러한 나노액정은 전기장이 인가되지 않을 경우 등방성(isotropy)을 갖고, 전기장이 인가될 경우 나노캡슐(162) 내에서 전기장에 의해 재배열되어 방향성을 갖는다. Such a nano-liquid crystal has isotropy when no electric field is applied, and when the electric field is applied, it is rearranged by the electric field in the
특히, 이러한 나노액정에 바인더 폴리머(binder polymer)를 추가할 경우 필름형태로 제작하기 용이한 장점이 있다.In particular, when a binder polymer is added to such a nano-liquid crystal, it is advantageous in that it can be easily produced in the form of a film.
예를 들어, 필름형태의 제2기판(150)에 오목렌즈층(152)을 형성하고 바인더 폴리머가 추가된 나노액정을 코팅한 후, 코팅된 나노액정을 열 또는 빛으로 경화하여 오목렌즈층(152) 상부에 액정층(160)을 형성할 수 있으며, 액정층(160) 상부에 광학투명접착제(optically clear adhesive: OCA)와 같은 광학적 투과도가 우수한 물질로 접착층을 형성하고 접착층 상부에 보호층을 형성함으로써, 필름형태로 사용할 수 있다.For example, after a
이후 오목렌즈층(152) 및 액정층(160)이 형성된 필름형태의 제2기판(150)으로부터 보호층을 제거한 후, 다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144)이 형성된 필름형태의 제1기판(140)에 부착함으로써, 필름형태의 렌즈패널(130)을 형성할 수 있다.
After the protective layer is removed from the
이러한 전환형 표시장치(110)는, 액정층(160)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The
즉, 도 2a에 도시한 바와 같은 2D영상을 표시하는 2D모드에서는, 다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144)에 전압이 인가되지 않으며(OFF), 그 결과 다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144) 사이에 전기장이 생성되지 않고, 액정층(160)의 다수의 액정분자(164)는 나노캡슐(162) 내에서 무작위(random)로 배열된다. That is, in the 2D mode in which the 2D image is displayed as shown in FIG. 2A, no voltage is applied (OFF) to the
따라서, 표시패널(120)로부터 출사되고 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은, 다수의 액정분자(164)가 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)의 평균값에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(160)이 다수의 액정분자(164)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(164)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Accordingly, the light emitted from the
이때, 오목렌즈층(152)을 다수의 액정분자(164)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(164)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질로 형성함으로써, 표시패널(120)로부터 출사되는 빛이 액정층(160)과 오목렌즈층(152)의 계면에서 굴절률 차이를 느끼지 않도록 할 수 있다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(164)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(164)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 오목렌즈층(152)의 굴절률은 각각 약 1.55 내지 약 1.6일 수 있다.For example, the average value AVG (n o ) of the normal refractive index n o of the
그러므로, 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(130)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(110)는 2D영상을 표시한다.Therefore, the light having the polarization state parallel to the paper passes through the
그리고, 도 2b에 도시한 바와 같은 3D영상을 표시하는 3D모드에서는, 다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144)에 전압이 인가되며(ON), 그 결과 다수의 제1전극(142) 및 다수의 제2전극(144) 사이에 수평전기장(E)이 생성되고, 액정층(160)의 포지티브타입의 다수의 액정분자(164)는 나노캡슐(162) 내에서 장축이 수평전기장(E)에 평행하도록 제1 및 제2기판(140, 150)에 평행하고 지면에 평행하게 재배열된다. In the 3D mode in which a 3D image is displayed as shown in FIG. 2B, a voltage is applied (ON) to a plurality of
따라서, 표시패널(120)로부터 출사되고 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은, 다수의 액정분자(164)가 이상굴절률(ne)을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(160)이 다수의 액정분자(164)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(ne, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Therefore, the light emitted from the
이때, 오목렌즈층(152)은 다수의 액정분자(164)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(164)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지므로, 표시패널(120)로부터 출사되는 빛은 액정층(160)과 오목렌즈층(152)의 계면에서 굴절률 차이를 느낀다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(164)는 이상굴절률(ne)이 정상굴절률(no)보다 큰 네마틱 액정이므로, 다수의 액정분자(164)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(ne, nbp))은, 다수의 액정분자(164)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(164)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))인 약 1.55 내지 약 1.6 보다 큰 약 1.7 내지 약 1.75일 수 있다.For example, the plurality of
액정층(160)의 굴절률이 오목렌즈층(152)의 굴절률보다 크므로, 이 경우 렌즈패널(130)은 볼록렌즈 역할을 하고, 표시패널(120)로부터 출사되고 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되어 렌즈패널(130)을 통과하고, 전환형 표시장치(110)는 3D영상을 표시한다.
The refractive index of the
이러한 전환형 표시장치(110)는 나노캡슐(162)에 다수의 액정분자(164)가 충진된 나노액정을 이용하므로, 렌즈패널(130)을 필름형태로 제작하기 용이하고, 배향막 및 평탄화막 생략에 의하여 제조비용이 절감되고, 액정분자(164)가 전기장에 의하여 재배열되므로 균일한 배향성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.
Since the switching
제1실시예에서는 지면에 평행한 편광상태의 빛을 이용하여 전압이 인가되지 않았을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되었을 때 3D영상을 표시하지만, 다른 실시예에서는 액정분자(164)의 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)과 오목렌즈층(152)의 굴절률을 조절하고 지면에 수직한 편광상태의 빛을 이용하여 전압이 인가되었을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되지 않았을 때 3D영상을 표시하도록 할 수 있다.In the first embodiment, a 2D image is displayed when a voltage is not applied using light in a polarized state parallel to the paper surface, and a 3D image is displayed when a voltage is applied. In another embodiment, the normal refractive index (n o ) and an extraordinary refractive index (n e ) and the refractive index of the
또한, 제1실시예에서는 오목렌즈층(152)과 포지티브타입의 액정층(160)을 이용하여 2D영상 또는 3D영상을 표시하지만, 다른 실시예에서는 오목렌즈층과 네거티브타입의 액정층과 지면에 평행한 편광상태의 빛을 이용하여 2D영상 또는 3D영상을 표시하거나, 오목렌즈층과 네거티브타입의 액정층과 지면에 수직한 편광상태의 빛을 이용하여 2D영상 또는 3D영상을 표시하도록 할 수 있다.
In the first embodiment, a 2D image or a 3D image is displayed using the
그리고, 제1실시예에서는 포지티브타입 액정을 이용하였으나, 다른 실시예에서는 네가티브타입 액정을 이용할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.Although the positive type liquid crystal is used in the first embodiment, a negative type liquid crystal may be used in another embodiment, which will be described with reference to the drawings.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면으로, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.3A and 3B are diagrams showing liquid crystal alignment states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display device according to the second embodiment of the present invention, respectively, and description of the same portions as those in the first embodiment will be omitted.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 전환형 표시장치(210)는, 표시패널(220) 및 렌즈패널(230)을 포함한다. 3A and 3B, the
표시패널(220)은, 제1 내지 제3화소(P1 내지 P3)를 포함하는 다수의 화소를 이용하여 2D영상 또는 3D영상을 표시하는데, 이러한 표시패널(220)은 액정표시장치, 유기발광다이오드 표시장치 또는 플라즈마표시장치와 같은 평판표시장치일 수 있으며, 액정표시장치의 경우 TN 모드, IPS 모드, VA 모드, ECB 모드, OCB 모드 중 하나일 수 있다. The
표시패널(220)로부터 출사되는 빛은 편광판 등을 이용하여 특정방향의 편광상태를 가질 수 있는데, 예를 들어 지면에 평행한 방향의 편광상태를 가질 수 있다. The light emitted from the
렌즈패널(230)은, 표시패널(220) 상부에 배치되어 표시패널(220)로부터 출사되는 빛을 선택적으로 굴절시키거나 그대로 투과시키는데, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(240, 250)과, 제1 및 제2기판(240, 250) 사이에 형성되는 액정층(260)을 포함한다. The
제1 및 제2기판(240, 250)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and
제1 및 제2기판(240, 250)의 내면에는 각각 제1 및 제2전극(242, 252)이 형성되고, 제2전극(252) 하부에는 투명한 오목렌즈층(254)이 형성된다. First and
제1 및 제2전극(242, 252)은 각각 제1 및 제2기판(240, 250) 전면에 형성되는 판(plate) 형상일 수 있으며, 인듐-틴-옥사이드 또는 인??-징크-옥사이드, 전도성 고분자, 카본나노튜브, 그래핀 또는 은나노와이어와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있다. The first and
오목렌즈층(254)은 다수의 액정분자(264)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(264)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질, 예를 들어 PET와 같은 수지로 이루어질 수 있다.The
그리고, 제1기판(240) 내면 및 제1전극(242)과 제2기판(250) 내면 및 제2전극(252)에는 각각 전기장 인가 시 액정분자(264)의 재배열을 유도하기 위한 요철패턴이 형성될 수 있는데, 요철패턴은 지면에 수직한 방향을 따라 평행하게 교대로 배치되는 요부 및 철부로 이루어질 수 있다. The inner surface of the
오목렌즈층(254)의 하면에는 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 오목부가 형성되고, 액정층(260)은 오목렌즈층(254)과 제1전극(242) 사이의 다수의 오목부에 충진된다. The
이때, 다수의 오목부 각각의 단면은 반원 형상 또는 반타원 형상일 수 있으며, 그 결과 다수의 오목부 각각은 구면 오목렌즈 형상 또는 비구면 오목렌즈 형상을 구현할 수 있다.At this time, the cross-section of each of the plurality of recesses may be semicircular or semi-elliptic, and as a result, each of the plurality of recesses may realize a spherical concave lens shape or an aspherical concave lens shape.
액정층(260)은 수 내지 수백 나노미터의 직경을 갖는 고분자 캡슐인 나노캡슐(262)에 다수의 액정분자(264)를 충진시킨 나노액정을 포함하는데, 다수의 액정분자(264)는 유전율 이방성이 음(Δε<0)인 네거티브타입(negative type) 일 수 있다. The
다수의 액정분자(264)는 광의 진행방향에 따라 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)을 나타내는 복굴절 특성을 갖는데, 예를 들어 정상굴절률(no)이 이상굴절률(ne)보다 작은 네마틱 액정일 수 있다(no<ne). The plurality of
이러한 나노액정의 다수의 액정분자(264)는 전기장이 인가되지 않을 경우 등방성을 갖고, 전기장이 인가될 경우 나노캡슐(262) 내에서 전기장에 의해 재배열되어 방향성을 가지며, 이러한 나노액정에 바인더 폴리머를 추가할 경우 필름형태로 제작하기 용이한 장점이 있다.The
예를 들어, 필름형태의 제2기판(250)에 제2전극(252) 및 오목렌즈층(254)을 형성하고 바인더 폴리머가 추가된 나노액정을 코팅한 후, 코팅된 나노액정을 열 또는 빛으로 경화하여 오목렌즈층(254) 상부에 액정층(260)을 형성할 수 있으며, 액정층(260) 상부에 광학투명접착제와 같은 광학적 투과도가 우수한 물질로 접착층을 형성하고 접착층 상부에 보호층을 형성함으로써, 필름형태로 사용할 수 있다.For example, after a
이후 제2전극(252), 오목렌즈층(254) 및 액정층(260)이 형성된 필름형태의 제2기판(250)으로부터 보호층을 제거한 후, 제1전극(242)이 형성된 필름형태의 제1기판(240)에 부착함으로써, 필름형태의 렌즈패널(230)을 형성할 수 있다.
After the protective layer is removed from the
이러한 전환형 표시장치(210)는, 액정층(260)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The
즉, 도 3a에 도시한 바와 같은 2D영상을 표시하는 2D모드에서는, 제1 및 제2전극(242, 252)에 전압이 인가되지 않으며(OFF), 그 결과 제1 및 제2전극(242, 252) 사이에 전기장이 생성되지 않고, 액정층(260)의 다수의 액정분자(264)는 나노캡슐(262) 내에서 무작위(random)로 배열된다. That is, in the 2D mode in which the 2D image is displayed as shown in FIG. 3A, no voltage is applied to the first and
따라서, 표시패널(220)로부터 출사되고 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은, 다수의 액정분자(264)가 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)의 평균값에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(260)이 다수의 액정분자(264)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(264)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Therefore, the light emitted from the
이때, 오목렌즈층(254)을 다수의 액정분자(264)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(264)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질로 형성함으로써, 표시패널(220)로부터 출사되는 빛이 액정층(260)과 오목렌즈층(254)의 계면에서 굴절률 차이를 느끼지 않도록 할 수 있다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(264)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(264)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 오목렌즈층(254)의 굴절률은 각각 약 1.55 내지 약 1.6일 수 있다.For example, the average value AVG (n o ) of the normal refractive index n o of a plurality of
그러므로, 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(230)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(210)는 2D영상을 표시한다.Therefore, the light having the polarization state parallel to the paper passes through the
그리고, 도 3b에 도시한 바와 같은 3D영상을 표시하는 3D모드에서는, 제1 및 제2전극(242, 252)에 전압이 인가되며(ON), 그 결과 제1 및 제2전극(242, 252) 사이에 수직전기장(E)이 생성되고, 액정층(260)의 네거티브타입의 다수의 액정분자(264)는 나노캡슐(262) 내에서 장축이 수직전기장(E)에 수직하도록 제1 및 제2기판(240, 250)에 평행하고 지면에 평행하게 재배열된다. 3B, a voltage is applied (ON) to the first and
따라서, 표시패널(220)로부터 출사되고 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은, 다수의 액정분자(264)가 이상굴절률(ne)을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(260)이 다수의 액정분자(264)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(ne, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Therefore, the light emitted from the
이때, 오목렌즈층(254)은 다수의 액정분자(264)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(264)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지므로, 표시패널(220)로부터 출사되는 빛은 액정층(260)과 오목렌즈층(254)의 계면에서 굴절률 차이를 느낀다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(264)는 이상굴절률(ne)이 정상굴절률(no)보다 큰 네마틱 액정이므로, 다수의 액정분자(264)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(ne, nbp))은, 다수의 액정분자(264)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(264)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))인 약 1.55 내지 약 1.6보다 큰 약 1.7 내지 약 1.75일 수 있다.For example, a plurality of the
액정층(260)의 굴절률이 오목렌즈층(252)의 굴절률보다 크므로, 이 경우 렌즈패널(230)은 볼록렌즈 역할을 하고, 표시패널(220)로부터 출사되고 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되어 렌즈패널(230)을 통과하고, 전환형 표시장치(210)는 3D영상을 표시한다.
The refractive index of the
이러한 전환형 표시장치(210)는 나노캡슐(262)에 다수의 액정분자(264)가 충진된 나노액정을 이용하므로, 렌즈패널(230)을 필름형태로 제작하기 용이하고, 배향막 생략에 의하여 제조비용이 절감되고, 액정분자(264)가 전기장에 의하여 재배열되므로 균일한 배향성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.
Since the
제2실시예에서는 지면에 평행한 편광상태의 빛을 이용하여 전압이 인가되지 않았을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되었을 때 3D영상을 표시하지만, 다른 실시예에서는 액정분자(264)의 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)과 오목렌즈층(254)의 굴절률을 조절하고 지면에 수직한 편광상태의 빛을 이용하여 전압이 인가되었을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되지 않았을 때 3D영상을 표시하도록 할 수 있다.
In the second embodiment, a 2D image is displayed when a voltage is not applied using light in a polarized state parallel to the paper surface, and a 3D image is displayed when a voltage is applied. In another embodiment, the normal refractive index (n o ) and an extraordinary refractive index (n e ) and a refractive index of the
그리고, 제1 및 제2실시예에서는 제1기판과 제2기판 하부의 오목렌즈층 사이에 액정층을 형성하였으나, 다른 실시예에서는 제1기판 상부의 볼록렌즈층과 제2기판 사이에 액정층을 형성할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.In the first and second embodiments, the liquid crystal layer is formed between the first substrate and the concave lens layer under the second substrate. In another embodiment, the liquid crystal layer is formed between the convex lens layer on the first substrate and the second substrate. Which will be described with reference to the drawings.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 제3실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면으로, 제1 및 제2실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.4A and 4B are diagrams showing liquid crystal alignment states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display apparatus according to the third embodiment of the present invention. Explanations of the same parts as those of the first and second embodiments It is omitted.
도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 전환형 표시장치(310)는, 표시패널(320) 및 렌즈패널(330)을 포함한다. As shown in Figs. 4A and 4B, the switching
표시패널(320)은, 제1 내지 제3화소(P1 내지 P3)를 포함하는 다수의 화소를 이용하여 2D영상 또는 3D영상을 표시하는데, 이러한 표시패널(320)은 액정표시장치, 유기발광다이오드 표시장치 또는 플라즈마표시장치와 같은 평판표시장치일 수 있으며, 액정표시장치의 경우 TN 모드, IPS 모드, VA 모드, ECB 모드, OCB 모드 중 하나일 수 있다. The
표시패널(320)로부터 출사되는 빛은 편광판 등을 이용하여 특정방향의 편광상태를 가질 수 있는데, 예를 들어 지면에 평행한 방향의 편광상태를 가질 수 있다. The light emitted from the
렌즈패널(330)은, 표시패널(320) 상부에 배치되어 표시패널(320)로부터 출사되는 빛을 선택적으로 굴절시키거나 그대로 투과시키는데, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(340, 350)과, 제1 및 제2기판(340, 350) 사이에 형성되는 액정층(360)을 포함한다. The
제1 및 제2기판(340, 350)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and
제1기판(340)의 내면에는 투명한 볼록렌즈층(342)이 형성되고, 제2기판(350)의 내면에는 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354)이 형성된다. A transparent
볼록렌즈층(342)은 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질, 예를 들어 PET와 같은 수지로 이루어질 수 있다.The
볼록렌즈층(342)의 상면에는 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 볼록부가 형성되고, 액정층(360)은 볼록렌즈층(344)과 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354) 사이에 충진된다. A plurality of convex portions having a semi-cylindrical shape or a half-cylindrical shape and spaced apart from each other in parallel are formed on the upper surface of the
이때, 다수의 볼록부 각각의 단면은 반원 형상 또는 반타원 형상일 수 있으며, 그 결과 다수의 볼록부 각각은 구면 볼록렌즈 형상 또는 비구면 볼록렌즈 형상을 구현할 수 있다.In this case, the cross section of each of the plurality of convex portions may be semicircular or semi-elliptic, and as a result, each of the plurality of convex portions may implement a spherical convex lens shape or an aspherical convex lens shape.
다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354)은 각각 바(bar) 형상일 수 있으며, 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치되고, 인듐-틴-옥사이드 또는 인??-징크-옥사이드, 전도성 고분자, 카본나노튜브, 그래핀 또는 은나노와이어와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있다. The plurality of
제3실시예에서는, 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354)이 다수의 볼록부의 반원통 형상의 길이방향에 평행하게 형성되는 것을 도시하였지만, 다른 실시예에서는 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354)이 다수의 볼록부의 반원통 형상의 길이방향에 수직하게 형성되거나, 3D영상 표시에 있어서의 시역 중첩 구조를 위하여 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354)이 다수의 볼록부의 반원통 형상과 임의의 각도로 교차하여 경사지게 형성될 수도 있다. In the third embodiment, the plurality of
액정층(360)은 수 내지 수백 나노미터의 직경을 갖는 고분자 캡슐인 나노캡슐(362)에 다수의 액정분자(364)를 충진시킨 나노액정을 포함하는데, 다수의 액정분자(364)는 유전율 이방성이 양(Δε>0)인 포지티브타입 일 수 있다. The
다수의 액정분자(364)는 광의 진행방향에 따라 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)을 나타내는 복굴절 특성을 갖는데, 예를 들어 정상굴절률(no)이 이상굴절률(ne)보다 작은 네마틱(nematic) 액정일 수 있다(no<ne). The plurality of
이러한 나노액정은 전기장이 인가되지 않을 경우 등방성을 갖고, 전기장이 인가될 경우 나노캡슐(362) 내에서 전기장에 의해 재배열되어 방향성을 가지며, 이러한 나노액정에 바인더 폴리머를 추가할 경우 필름형태로 제작하기 용이한 장점이 있다.Such nano-liquid crystals are isotropic when the electric field is not applied, and when the electric field is applied, they are rearranged by the electric field in the
예를 들어, 필름형태의 제1기판(340)에 볼록렌즈층(342)을 형성하고 바인더 폴리머가 추가된 나노액정을 코팅한 후, 코팅된 나노액정을 열 또는 빛으로 경화하여 볼록렌즈층(342) 상부에 액정층(360)을 형성할 수 있으며, 액정층(360) 상부에 광학투명접착제와 같은 광학적 투과도가 우수한 물질로 접착층을 형성하고 접착층 상부에 보호층을 형성함으로써, 필름형태로 사용할 수 있다.For example, after a
이후 볼록렌즈층(342) 및 액정층(360)이 형성된 필름형태의 제1기판(340)으로부터 보호층을 제거한 후, 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354)이 형성된 필름형태의 제2기판(350)에 부착함으로써, 필름형태의 렌즈패널(330)을 형성할 수 있다.
After the protective layer is removed from the
이러한 전환형 표시장치(310)는, 액정층(360)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The
즉, 도 4a에 도시한 바와 같은 2D영상을 표시하는 2D모드에서는, 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354)에 전압이 인가되며(ON), 그 결과 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354) 사이에 수평전기장(E)이 생성되고, 액정층(360)의 포지티브타입의 다수의 액정분자(364)는 나노캡슐(362) 내에서 장축이 수평전기장(E)에 평행하도록 제1 및 제2기판(340, 350)에 평행하고 지면에 평행하게 재배열된다. That is, in a 2D mode in which a 2D image is displayed as shown in FIG. 4A, a voltage is applied (ON) to a plurality of
따라서, 표시패널(320)로부터 출사되고 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은, 다수의 액정분자(364)가 이상굴절률(ne)을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(360)이 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(ne, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Therefore, the light emitted from the
이때, 볼록렌즈층(342)을 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질로 형성함으로써, 표시패널(320)로부터 출사되는 빛이 볼록렌즈층(342)과 액정층(360)의 계면에서 굴절률 차이를 느끼지 않도록 할 수 있다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(ne, nbp))과 볼록렌즈층(342)의 굴절률은 각각 약 1.7 내지 약 1.75일 수 있다.For example, the average refractive index n e of the
그러므로, 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(330)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(310)는 2D영상을 표시한다.Therefore, the light having the polarization state parallel to the paper passes through the
그리고, 도 4b에 도시한 바와 같은 3D영상을 표시하는 3D모드에서는, 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354)에 전압이 인가되지 않으며(OFF), 그 결과 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354) 사이에 전기장이 생성되지 않고, 액정층(360)의 다수의 액정분자(364)는 나노캡슐(362) 내에서 무작위(random)로 배열된다. In the 3D mode in which the 3D image is displayed as shown in FIG. 4B, no voltage is applied to the plurality of
따라서, 표시패널(320)로부터 출사되고 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은, 다수의 액정분자(364)가 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)의 평균값에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(360)이 다수의 액정분자(364)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Accordingly, the light emitted from the
이때, 볼록렌즈층(342)은 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(ne, nbp))과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지므로, 표시패널(320)로부터 출사되는 빛은 볼록렌즈층(342)과 액정층(360)의 계면에서 굴절률 차이를 느낀다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(364)는 이상굴절률(ne)이 정상굴절률(no)보다 큰 네마틱 액정이므로, 다수의 액정분자(364)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))은, 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(ne, nbp))인 약 1.7 내지 약 1.75보다 작은 약 1.55 내지 약 1.6일 수 있다.For example, because a plurality of the
볼록렌즈층(342)의 굴절률이 액정층(360)의 굴절률보다 크므로, 이 경우 렌즈패널(330)은 볼록렌즈 역할을 하고, 표시패널(320)로부터 출사되고 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되어 렌즈패널(330)을 통과하고, 전환형 표시장치(310)는 3D영상을 표시한다.
The refractive index of the
이러한 전환형 표시장치(310)는 나노캡슐(362)에 다수의 액정분자(364)가 충진된 나노액정을 이용하므로, 렌즈패널(330)을 필름형태로 제작하기 용이하고, 배향막 및 평탄화막 생략에 의하여 제조비용이 절감되고, 액정분자(364)가 전기장에 의하여 재배열되므로 균일한 배향성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.
Since the
제3실시예에서는 전압이 인가되었을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되지 않았을 때 3D영상을 표시하지만, 다른 실시예에서는 볼록렌즈층(342)의 굴절률과 입사되는 빛의 편광방향을 조절하여 전압이 인가되지 않았을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되었을 때 3D영상을 표시하도록 할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.In the third embodiment, a 2D image is displayed when a voltage is applied, and a 3D image is displayed when a voltage is not applied. In another embodiment, the refractive index of the
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면으로, 제1 내지 제3실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.5A and 5B are diagrams illustrating liquid crystal alignment states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display device according to the fourth embodiment of the present invention, and the description of the same parts as those of the first to third embodiments It is omitted.
도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 전환형 표시장치(410)는, 표시패널(420) 및 렌즈패널(430)을 포함한다. 5A and 5B, the
표시패널(420)은, 제1 내지 제3화소(P1 내지 P3)를 포함하는 다수의 화소를 이용하여 2D영상 또는 3D영상을 표시하는데, 이러한 표시패널(420)은 액정표시장치, 유기발광다이오드 표시장치 또는 플라즈마표시장치와 같은 평판표시장치일 수 있으며, 액정표시장치의 경우 TN 모드, IPS 모드, VA 모드, ECB 모드, OCB 모드 중 하나일 수 있다. The
표시패널(420)로부터 출사되는 빛은 편광판 등을 이용하여 특정방향의 편광상태를 가질 수 있는데, 예를 들어 지면에 수직한 방향의 편광상태를 가질 수 있다. The light emitted from the
렌즈패널(430)은, 표시패널(420) 상부에 배치되어 표시패널(420)로부터 출사되는 빛을 선택적으로 굴절시키거나 그대로 투과시키는데, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(440, 450)과, 제1 및 제2기판(440, 450) 사이에 형성되는 액정층(460)을 포함한다. The lens panel 430 is disposed on the
제1 및 제2기판(440, 450)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and
제1기판(440)의 내면에는 투명한 볼록렌즈층(442)이 형성되고, 제2기판(450)의 내면에는 다수의 제1전극(452) 및 다수의 제2전극(454)이 형성된다. A transparent
볼록렌즈층(442)은 다수의 액정분자(464)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(464)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질, 예를 들어 PET와 같은 수지로 이루어질 수 있다.The
볼록렌즈층(442)의 상면에는 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 볼록부가 형성되고, 액정층(460)은 볼록렌즈층(444)과 다수의 제1전극(452) 및 다수의 제2전극(454) 사이에 충진된다. The
이때, 다수의 볼록부 각각의 단면은 반원 형상 또는 반타원 형상일 수 있으며, 그 결과 다수의 볼록부 각각은 구면 볼록렌즈 형상 또는 비구면 볼록렌즈 형상을 구현할 수 있다.In this case, the cross section of each of the plurality of convex portions may be semicircular or semi-elliptic, and as a result, each of the plurality of convex portions may implement a spherical convex lens shape or an aspherical convex lens shape.
다수의 제1전극(452) 및 다수의 제2전극(454)은 각각 바(bar) 형상일 수 있으며, 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치되고, 인듐-틴-옥사이드 또는 인??-징크-옥사이드, 전도성 고분자, 카본나노튜브, 그래핀 또는 은나노와이어와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있다. The plurality of
액정층(460)은 수 내지 수백 나노미터의 직경을 갖는 고분자 캡슐인 나노캡슐(462)에 다수의 액정분자(464)를 충진시킨 나노액정을 포함하는데, 다수의 액정분자(464)는 유전율 이방성이 양(Δε>0)인 포지티브타입 일 수 있다. The
다수의 액정분자(464)는 광의 진행방향에 따라 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)을 나타내는 복굴절 특성을 갖는데, 예를 들어 정상굴절률(no)이 이상굴절률(ne)보다 작은 네마틱(nematic) 액정일 수 있다(no<ne).The plurality of
이러한 나노액정은 전기장이 인가되지 않을 경우 등방성을 갖고, 전기장이 인가될 경우 나노캡슐(462) 내에서 전기장에 의해 재배열되어 방향성을 가지며, 이러한 나노액정에 바인더 폴리머를 추가할 경우 필름형태로 제작하기 용이한 장점이 있다.
Such nano-liquid crystals are isotropic when the electric field is not applied, and when the electric field is applied, they are rearranged by the electric field in the
이러한 전환형 표시장치(410)는, 액정층(460)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The
즉, 도 5a에 도시한 바와 같은 2D영상을 표시하는 2D모드에서는, 다수의 제1전극(452) 및 다수의 제2전극(454)에 전압이 인가되지 않으며(OFF), 그 결과 다수의 제1전극(452) 및 다수의 제2전극(454) 사이에 전기장이 생성되지 않고, 액정층(460)의 다수의 액정분자(464)는 나노캡슐(362) 내에서 무작위(random)로 배열된다. That is, in the 2D mode in which the 2D image is displayed as shown in FIG. 5A, no voltage is applied (OFF) to the
따라서, 표시패널(420)로부터 출사되고 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은, 다수의 액정분자(464)가 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)의 평균값에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(460)이 다수의 액정분자(464)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(464)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Therefore, the light emitted from the
이때, 볼록렌즈층(442)을 다수의 액정분자(464)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(464)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질로 형성함으로써, 표시패널(420)로부터 출사되는 빛이 볼록렌즈층(442)과 액정층(460)의 계면에서 굴절률 차이를 느끼지 않도록 할 수 있다.At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(464)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 볼록렌즈층(342)의 굴절률은 각각 약 1.55 내지 약 1.6일 수 있다.For example, the average value AVG (n o ) of the normal refractive index (n o ) of a plurality of
그러므로, 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(430)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(410)는 2D영상을 표시한다.Therefore, the light having the polarization state perpendicular to the paper passes through the lens panel 430 directly without being refracted, and the
그리고, 도 5b에 도시한 바와 같은 3D영상을 표시하는 3D모드에서는, 다수의 제1전극(452) 및 다수의 제2전극(454)에 전압이 인가되며(ON), 그 결과 다수의 제1전극(452) 및 다수의 제2전극(454) 사이에 수평전기장(E)이 생성되고, 액정층(460)의 포지티브타입의 다수의 액정분자(464)는 나노캡슐(462) 내에서 장축이 수평전기장(E)에 평행하도록 제1 및 제2기판(440, 450)에 수평하고 지면에 평행하게 재배열된다.In the 3D mode in which the 3D image is displayed as shown in FIG. 5B, a voltage is applied to the
따라서, 표시패널(420)로부터 출사되고 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은, 다수의 액정분자(464)가 정상굴절률(no)을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(460)이 다수의 액정분자(464)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Therefore, the light emitted from the
이때, 볼록렌즈층(442)은 다수의 액정분자(464)의 정상굴절률(no), 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지므로, 표시패널(420)로부터 출사되는 빛은 볼록렌즈층(442)과 액정층(460)의 계면에서 굴절률 차이를 느낀다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(464)는 이상굴절률(ne)이 정상굴절률(no)보다 큰 네마틱 액정이므로, 다수의 액정분자(464)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))은, 다수의 액정분자(464)의 정상굴절률(no), 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))인 약 1.55 내지 약 1.6보다 작은 약 1.45 내지 약 1.5일 수 있다.For example, a plurality of the
볼록렌즈층(442)의 굴절률이 액정층(460)의 굴절률보다 크므로, 이 경우 렌즈패널(430)은 볼록렌즈 역할을 하고, 표시패널(420)로부터 출사되고 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되어 렌즈패널(430)을 통과하고, 전환형 표시장치(410)는 3D영상을 표시한다.
The refractive index of the
이러한 전환형 표시장치(410)는 나노캡슐(462)에 다수의 액정분자(464)가 충진된 나노액정을 이용하므로, 렌즈패널(430)을 필름형태로 제작하기 용이하고, 배향막 및 평탄화막 생략에 의하여 제조비용이 절감되고, 액정분자(464)가 전기장에 의하여 재배열되므로 균일한 배향성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.
Since the nano liquid crystal in which the
제3 및 제4실시예에서는 볼록렌즈층과 포지티브타입의 액정층과 지면에 평행한 편광상태의 빛 또는 지면에 수직한 편광상태의 빛을 이용하여 2D영상 또는 3D영상을 표시하지만, 다른 실시예에서는 액정분자의 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)과 볼록렌즈층의 굴절률을 조절하고 네거티브타입의 액정층과 지면에 평행한 편광상태의 빛을 이용하여 전압이 인가되지 않았을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되었을 때 3D영상을 표시하도록 하거나, 액정분자의 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)과 볼록렌즈층의 굴절률을 조절하고 네거티브타입의 액정층과 지면에 수직한 편광상태의 빛을 이용하여 전압이 인가되었을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되지 않았을 때 3D영상을 표시하도록 할 수 있다.
In the third and fourth embodiments, the convex lens layer and the positive type liquid crystal layer display a 2D image or a 3D image using light in a polarization state parallel to the paper surface or light in a polarization state perpendicular to the paper surface, (N o ) and an extraordinary refractive index (n e ) of the liquid crystal molecule and the refractive index of the convex lens layer, and when the voltage is not applied using the polarized light parallel to the plane of the liquid crystal layer of the negative type, (N o ) and the extraordinary refractive index (n e ) of the liquid crystal molecules and the refractive index of the convex lens layer are adjusted so that the liquid crystal layer of the negative type and the liquid crystal layer of the negative type A 2D image can be displayed when a voltage is applied and a 3D image can be displayed when a voltage is not applied using light in a polarization state.
제3실시예에서는 포지티브타입 액정을 이용하였으나, 다른 실시예에서는 네가티브타입 액정을 이용할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.Although a positive type liquid crystal is used in the third embodiment, a negative type liquid crystal may be used in another embodiment, which will be described with reference to the drawings.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 제5실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면으로, 제1 내지 제4실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.6A and 6B are diagrams showing liquid crystal alignment states in the 2D mode and the 3D mode of the switchable display device according to the fifth embodiment of the present invention, and a description of the same parts as those of the first to fourth embodiments It is omitted.
도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 전환형 표시장치(510)는, 표시패널(520) 및 렌즈패널(530)을 포함한다. 6A and 6B, the
표시패널(520)은, 제1 내지 제3화소(P1 내지 P3)를 포함하는 다수의 화소를 이용하여 2D영상 또는 3D영상을 표시하는데, 이러한 표시패널(520)은 액정표시장치, 유기발광다이오드 표시장치 또는 플라즈마표시장치와 같은 평판표시장치일 수 있으며, 액정표시장치의 경우 TN 모드, IPS 모드, VA 모드, ECB 모드, OCB 모드 중 하나일 수 있다.The
표시패널(520)로부터 출사되는 빛은 편광판 등을 이용하여 특정방향의 편광상태를 가질 수 있는데, 예를 들어 지면에 수직한 방향의 편광상태를 가질 수 있다.The light emitted from the
렌즈패널(530)은, 표시패널(520) 상부에 배치되어 표시패널(520)로부터 출사되는 빛을 선택적으로 굴절시키거나 그대로 투과시키는데, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(540, 550)과, 제1 및 제2기판(540, 550) 사이에 형성되는 액정층(560)을 포함한다. The
제1 및 제2기판(540, 550)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and
제1 및 제2기판(540, 550)의 내면에는 각각 제1 및 제2전극(542, 552)이 형성되고, 제1전극(542) 상부에는 투명한 볼록렌즈층(544)이 형성된다. First and
제1 및 제2전극(542, 552)은 각각 제1 및 제2기판(540, 550) 전면에 형성되는 판 형상일 수 있으며, 인듐-틴-옥사이드 또는 인??-징크-옥사이드, 전도성 고분자, 카본나노튜브, 그래핀 또는 은나노와이어와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있다. The first and
볼록렌즈층(544)은 다수의 액정분자(564)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(564)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질, 예를 들어 PET와 같은 수지로 이루어질 수 있다.The
그리고, 제1기판(540) 내면 및 제1전극(542)과 제2기판(550) 내면 및 제2전극(552)에는 각각 전기장 인가 시 액정분자(564)의 재배열을 유도하기 위한 요철패턴이 형성될 수 있는데, 요철패턴은 지면에 수직한 방향을 따라 평행하게 교대로 배치되는 요부 및 철부로 이루어질 수 있다.The inner surface of the
볼록렌즈층(544)의 상면에는 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 볼록부가 형성되고, 액정층(560)은 볼록렌즈층(544)과 제2전극(552) 사이에 충진된다.The
이때, 다수의 볼록부 각각의 단면은 반원 형상 또는 반타원 형상일 수 있으며, 그 결과 다수의 볼록부 각각은 구면 볼록렌즈 형상 또는 비구면 볼록렌즈 형상을 구현할 수 있다.In this case, the cross section of each of the plurality of convex portions may be semicircular or semi-elliptic, and as a result, each of the plurality of convex portions may implement a spherical convex lens shape or an aspherical convex lens shape.
액정층(560)은 수 내지 수백 나노미터의 직경을 갖는 고분자 캡슐인 나노캡슐(562)에 다수의 액정분자(564)를 충진시킨 나노액정을 포함하는데, 다수의 액정분자(564)는 유전율 이방성이 음(Δε<0)인 네거티브타입 일 수 있다. The
다수의 액정분자(564)는 광의 진행방향에 따라 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)을 나타내는 복굴절 특성을 갖는데, 예를 들어 정상굴절률(no)이 이상굴절률(ne)보다 작은 네마틱(nematic) 액정일 수 있다(no<ne). The plurality of
이러한 나노액정은 전기장이 인가되지 않을 경우 등방성을 갖고, 전기장이 인가될 경우 나노캡슐(562) 내에서 전기장에 의해 재배열되어 방향성을 가지며, 이러한 나노액정에 바인더 폴리머를 추가할 경우 필름형태로 제작하기 용이한 장점이 있다.Such a nano-liquid crystal has an isotropic property when no electric field is applied, and when the electric field is applied, it is rearranged by an electric field in the
예를 들어, 필름형태의 제1기판(540)에 제1전극(542) 및 볼록렌즈층(544)을 형성하고 바인더 폴리머가 추가된 나노액정을 코팅한 후, 코팅된 나노액정을 열 또는 빛으로 경화하여 볼록렌즈층(544) 상부에 액정층(560)을 형성할 수 있으며, 액정층(560) 상부에 광학투명접착제와 같은 광학적 투과도가 우수한 물질로 접착층을 형성하고 접착층 상부에 보호층을 형성함으로써, 필름형태로 사용할 수 있다.For example, after a
이후 제1전극(542), 볼록렌즈층(544) 및 액정층(560)이 형성된 필름형태의 제1기판(540)으로부터 보호층을 제거한 후, 제2전극(552)이 형성된 필름형태의 제2기판(550)에 부착함으로써, 필름형태의 렌즈패널(530)을 형성할 수 있다.
After the protective layer is removed from the
이러한 전환형 표시장치(510)는, 액정층(560)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The
즉, 도 6a에 도시한 바와 같은 2D영상을 표시하는 2D모드에서는, 제1 및 제2전극(542, 552)에 전압이 인가되지 않으며(OFF), 그 결과 제1 및 제2전극(542, 552) 사이에 전기장이 생성되지 않고, 액정층(560)의 다수의 액정분자(564)는 나노캡슐(562) 내에서 무작위(random)로 배열된다.That is, in the 2D mode in which the 2D image is displayed as shown in FIG. 6A, no voltage is applied to the first and
따라서, 표시패널(520)로부터 출사되고 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은, 다수의 액정분자(564)가 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)의 평균값에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(560)이 다수의 액정분자(564)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(564)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Therefore, the light emitted from the
이때, 볼록렌즈층(544)을 다수의 액정분자(564)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(564)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질로 형성함으로써, 표시패널(520)로부터 출사되는 빛이 볼록렌즈층(544)과 액정층(560)의 계면에서 굴절률 차이를 느끼지 않도록 할 수 있다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(564)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(564)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 볼록렌즈층(544)의 굴절률은 각각 약 1.55 내지 약 1.6일 수 있다.For example, the average value AVG (n o ) of the normal refractive index n o of the
그러므로, 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(530)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(510)는 2D영상을 표시한다.Therefore, light having a polarization state perpendicular to the paper passes through the
그리고, 도 6b에 도시한 바와 같은 3D영상을 표시하는 3D모드에서는, 제1 및 제2전극(542, 552)에 전압이 인가되며(ON), 그 결과 제1 및 제2전극(542, 552) 사이에 수직전기장(E)이 생성되고, 액정층(560)의 네거티브타입의 다수의 액정분자(564)는 나노캡슐(562) 내에서 장축이 수직전기장(E)에 수직하도록 제1 및 제2기판(540, 550)에 수평하고 지면에 평행하게 재배열된다.6B, a voltage is applied (ON) to the first and
따라서, 표시패널(520)로부터 출사되고 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은, 다수의 액정분자(564)가 정상굴절률(no)을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(560)이 다수의 액정분자(564)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Accordingly, the light emitted from the
이때, 볼록렌즈층(544)은 다수의 액정분자(564)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(564)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지므로, 표시패널(520)로부터 출사되는 빛은 볼록렌즈층(544)과 액정층(560)의 계면에서 굴절률 차이를 느낀다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(564)는 이상굴절률(ne)이 정상굴절률(no)보다 큰 네마틱 액정이므로, 다수의 액정분자(364)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))은, 다수의 액정분자(364)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))인 약 1.55 내지 약 1.6보다 작은 약 1.45 내지 약 1.5일 수 있다.For example, a plurality of the
볼록렌즈층(544)의 굴절률이 액정층(560)의 굴절률보다 크므로, 이 경우 렌즈패널(530)은 볼록렌즈 역할을 하고, 표시패널(520)로부터 출사되고 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되어 렌즈패널(530)을 통과하고, 전환형 표시장치(510)는 3D영상을 표시한다.
The refractive index of the
이러한 전환형 표시장치(510)는 나노캡슐(562)에 다수의 액정분자(564)가 충진된 나노액정을 이용하므로, 렌즈패널(530)을 필름형태로 제작하기 용이하고, 배향막 및 평탄화막 생략에 의하여 제조비용이 절감되고, 액정분자(564)가 전기장에 의하여 재배열되므로 균일한 배향성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.
This switching
제5실시예에서는 지면에 수직한 편광상태의 빛을 이용하여 전압이 인가되지 않았을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되었을 때 3D영상을 표시하지만, 다른 실시예에서는 액정분자(564)의 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)과 볼록렌즈층(544)의 굴절률을 조절하고 지면에 평행한 편광상태의 빛을 이용하여 전압이 인가되었을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되지 않았을 때 3D영상을 표시하도록 할 수 있다.
In the fifth embodiment, a 2D image is displayed when a voltage is not applied and a 3D image is displayed when a voltage is applied using light in a polarization state perpendicular to the paper surface. In another embodiment, the normal refractive index (n o ) and an extraordinary refractive index (n e ) and the refractive index of the
제1 내지 제5실시예에서는 편광상태의 빛을 이용하여 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시하였으나, 다른 실시예에서는 비편광상태의 빛을 이용하여 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.In the first to fifth embodiments, the 2D image and the 3D image are selectively displayed using the light in the polarization state, but in another embodiment, the 2D image and the 3D image can be selectively displayed using the light in the unpolarized state , Which will be described with reference to the drawings.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 제6실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면으로, 제1 내지 제5실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.7A and 7B are diagrams showing liquid crystal alignment states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display device according to the sixth embodiment of the present invention, and a description of the same parts as those of the first to fifth embodiments It is omitted.
도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제6실시예에 따른 전환형 표시장치(610)는, 표시패널(620) 및 렌즈패널(630)을 포함한다. As shown in Figs. 7A and 7B, the switching
표시패널(620)은, 제1 내지 제3화소(P1 내지 P3)를 포함하는 다수의 화소를 이용하여 2D영상 또는 3D영상을 표시하는데, 이러한 표시패널(620)은 액정표시장치, 유기발광다이오드 표시장치 또는 플라즈마표시장치와 같은 평판표시장치일 수 있으며, 액정표시장치의 경우 TN 모드, IPS 모드, VA 모드, ECB 모드, OCB 모드 중 하나일 수 있다.The
여기서, 표시패널(620)은 특정방향의 편광상태를 갖는 빛뿐만 아니라 비편광상태의 빛을 출사할 수도 있으며, 예를 들어 경면반사 방지를 위한 원편광판이 제거된 상부발광(top emission) 방식의 유기발광다이오드 표시장치일 수 있다. Here, the
이와 같이, 표시패널(620)이 비편광상태의 빛을 출사하는 경우에도 전환형 표시장치(610)가 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시할 수 있는 것은, 렌즈패널(630)이 액정분자(664)의 복굴절(위상차)을 이용하는 것이 아니라 액정층(660) 자체의 유효 굴절률(effective refractive index)을 이용하기 때문인데, 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다. The reason why the switching
렌즈패널(630)은, 표시패널(620) 상부에 배치되어 표시패널(620)로부터 출사되는 빛을 선택적으로 굴절시키거나 그대로 투과시키는데, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(640, 650)과, 제1 및 제2기판(640, 650) 사이에 형성되는 액정층(660)을 포함한다. The
제1 및 제2기판(640, 650)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and
제1 및 제2기판(640, 650)의 내면에는 각각 제1 및 제2전극(642, 652)이 형성되고, 제2전극(652) 하부에는 투명한 오목렌즈층(654)이 형성된다. First and
제1 및 제2전극(642, 652)은 각각 제1 및 제2기판(640, 650) 전면에 형성되는 판 형상일 수 있으며, 인듐-틴-옥사이드 또는 인??-징크-옥사이드, 전도성 고분자, 카본나노튜브, 그래핀 또는 은나노와이어와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있다. The first and
오목렌즈층(654)은 다수의 액정분자(664)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(664)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질, 예를 들어 PET와 같은 수지로 이루어질 수 있다.The
오목렌즈층(654)의 하면에는 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 오목부가 형성되고, 액정층(660)은 오목렌즈층(654)과 제1전극(642) 사이의 오목부에 충진된다.The
이때, 다수의 오목부 각각의 단면은 반원 형상 또는 반타원 형상일 수 있으며, 그 결과 다수의 오목부 각각은 구면 오목렌즈 형상 또는 비구면 오목렌즈 형상을 구현할 수 있다.At this time, the cross-section of each of the plurality of recesses may be semicircular or semi-elliptic, and as a result, each of the plurality of recesses may realize a spherical concave lens shape or an aspherical concave lens shape.
액정층(660)은 수 내지 수백 나노미터의 직경을 갖는 고분자 캡슐인 나노캡슐(662)에 다수의 액정분자(664)를 충진시킨 나노액정을 포함하는데, 다수의 액정분자(664)는 유전율 이방성이 양(Δε>0)인 포지티브타입 일 수 있다. The
다수의 액정분자(664)는 광의 진행방향에 따라 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)을 나타내는 복굴절 특성을 갖는데, 예를 들어 정상굴절률(no)이 이상굴절률(ne)보다 작은 네마틱(nematic) 액정일 수 있다(no<ne). The plurality of
이러한 나노액정은 전기장이 인가되지 않을 경우 등방성을 갖고, 전기장이 인가될 경우 나노캡슐(662) 내에서 전기장에 의해 재배열되어 방향성을 가지며, 이러한 나노액정에 바인더 폴리머를 추가할 경우 필름형태로 제작하기 용이한 장점이 있다.
Such nano-liquid crystals are isotropic when an electric field is not applied, and when the electric field is applied, they are rearranged by an electric field in the
이러한 전환형 표시장치(610)는, 액정층(660)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The
즉, 도 7a에 도시한 바와 같은 2D영상을 표시하는 2D모드에서는, 제1 및 제2전극(642, 652)에 전압이 인가되며(ON), 그 결과 제1 및 제2전극(642, 652) 사이에 수직전기장(E)이 생성되고, 액정층(660)의 포지티브타입의 다수의 액정분자(664)는 나노캡슐(662) 내에서 장축이 수직전기장(E)에 평행하도록 제1 및 제2기판(640, 650)에 수직하고 지면에 평행하게 재배열된다.That is, in the 2D mode in which the 2D image is displayed as shown in FIG. 7A, a voltage is applied to the first and
따라서, 표시패널(620)로부터 출사되고 편광상태 또는 비편광상태의 빛은, 다수의 액정분자(664)가 정상굴절률(no)을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(660)이 다수의 액정분자(664)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Accordingly, the light emitted from the
이때, 오목렌즈층(654)을 다수의 액정분자(664)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질로 형성함으로써, 표시패널(620)로부터 출사되는 빛이 액정층(660)과 오목렌즈층(654)의 계면에서 굴절률 차이를 느끼지 않도록 할 수 있다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(664)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))과 오목렌즈층(654)의 굴절률은 각각 약 1.45 내지 약 1.5일 수 있다.For example, the normal refractive index n o of a plurality of
그러므로, 편광상태 또는 비편광상태의 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(630)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(610)는 2D영상을 표시한다.Therefore, the light in the polarized state or the unpolarized state passes straight through the
그리고, 도 7b에 도시한 바와 같은 3D영상을 표시하는 3D모드에서는, 제1 및 제2전극(642, 652)에 전압이 인가되지 않으며(OFF), 그 결과 제1 및 제2전극(642, 652) 사이에 전기장이 생성되지 않고, 액정층(660)의 다수의 액정분자(664)는 나노캡슐(662) 내에서 무작위(random)로 배열된다.In the 3D mode in which the 3D image is displayed as shown in FIG. 7B, no voltage is applied to the first and
따라서, 표시패널(620)로부터 출사되는 편광상태 또는 비편광상태의 빛은, 다수의 액정분자(664)가 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)의 평균값에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(660)이 다수의 액정분자(664)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(664)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Accordingly, the polarized light or the unpolarized light emitted from the
이때, 오목렌즈층(654)은 다수의 액정분자(664)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지므로, 표시패널(620)로부터 출사되는 빛은 액정층(660)과 오목렌즈층(654)의 계면에서 굴절률 차이를 느낀다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(664)는 이상굴절률(ne)이 정상굴절률(no)보다 큰 네마틱 액정이므로, 다수의 액정분자(364)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))은, 다수의 액정분자(364)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))인 약 1.45 내지 약 1.5보다 큰 약 1.55 내지 약 1.6일 수 있다.For example, because a plurality of the
액정층(660)의 굴절률이 오목렌즈층(654)의 굴절률보다 크므로, 이 경우 렌즈패널(630)은 볼록렌즈 역할을 하고, 표시패널(620)로부터 출사되는 편광상태 또는 비편광상태의 빛은 굴절되어 렌즈패널(630)을 통과하고, 전환형 표시장치(610)는 3D영상을 표시한다.
The refractive index of the
이러한 전환형 표시장치(610)는 나노캡슐(662)에 다수의 액정분자(664)가 충진된 나노액정을 이용하므로, 렌즈패널(630)을 필름형태로 제작하기 용이하고, 배향막 및 평탄화막 생략에 의하여 제조비용이 절감되고, 액정분자(664)가 전기장에 의하여 재배열되므로 균일한 배향성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.
Since the switching
제6실시예에서는 제1기판과 제2기판 하부의 오목렌즈층 사이에 액정층을 형성하였으나, 다른 실시예에서는 제1기판 상부의 볼록렌즈층과 제2기판 사이에 액정층을 형성할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.In the sixth embodiment, the liquid crystal layer is formed between the first substrate and the concave lens layer under the second substrate. However, in another embodiment, a liquid crystal layer may be formed between the convex lens layer on the first substrate and the second substrate , Which will be described with reference to the drawings.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 제7실시예에 따른 전환형 표시장치의 2D모드 및 3D모드의 액정배열상태를 도시한 도면으로, 제1 내지 제6실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.8A and 8B are diagrams showing liquid crystal alignment states in the 2D mode and the 3D mode of the switching type display device according to the seventh embodiment of the present invention, It is omitted.
도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제7실시예에 따른 전환형 표시장치(710)는, 표시패널(720) 및 렌즈패널(730)을 포함한다. As shown in Figs. 8A and 8B, the switching
표시패널(720)은, 제1 내지 제3화소(P1 내지 P3)를 포함하는 다수의 화소를 이용하여 2D영상 또는 3D영상을 표시하는데, 이러한 표시패널(720)은 액정표시장치, 유기발광다이오드 표시장치 또는 플라즈마표시장치와 같은 평판표시장치일 수 있으며, 액정표시장치의 경우 TN 모드, IPS 모드, VA 모드, ECB 모드, OCB 모드 중 하나일 수 있다. The
여기서, 표시패널(320)은 특정방향의 편광상태를 갖는 빛뿐만 아니라 비편광상태의 빛을 출사할 수도 있으며, 예를 들어 경면반사 방지를 위한 원편광판이 제거된 상부발광(top emission) 방식의 유기발광다이오드 표시장치일 수 있다. Here, the
이와 같이, 표시패널(720)이 비편광상태의 빛을 출사하는 경우에도 전환형 표시장치(710)가 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시할 수 있는 것은, 렌즈패널(730)이 액정분자(764)의 복굴절(위상차)을 이용하는 것이 아니라 액정층(760) 자체의 유효 굴절률을 이용하기 때문인데, 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다. The reason why the switching
렌즈패널(730)은, 표시패널(720) 상부에 배치되어 표시패널(720)로부터 출사되는 빛을 선택적으로 굴절시키거나 그대로 투과시키는데, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(740, 750)과, 제1 및 제2기판(740, 750) 사이에 형성되는 액정층(760)을 포함한다. The
제1 및 제2기판(740, 750)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and
제1 및 제2기판(740, 750)의 내면에는 각각 제1 및 제2전극(742, 752)이 형성되고, 제1전극(742) 상부에는 투명한 볼록렌즈층(744)이 형성된다. First and
제1 및 제2전극(742, 752)은 각각 제1 및 제2기판(740, 750) 전면에 형성되는 판 형상일 수 있으며, 인듐-틴-옥사이드 또는 인??-징크-옥사이드, 전도성 고분자, 카본나노튜브, 그래핀 또는 은나노와이어와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있다. The first and
볼록렌즈층(744)은 다수의 액정분자(764)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질, 예를 들어 PET와 같은 수지로 이루어질 수 있다.The
볼록렌즈층(744)의 상면에는 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 볼록부가 형성되고, 액정층(760)은 볼록렌즈층(744)과 제2전극(752) 사이에 충진된다. The
이때, 다수의 볼록부 각각의 단면은 반원 형상 또는 반타원 형상일 수 있으며, 그 결과 다수의 볼록부 각각은 구면 볼록렌즈 형상 또는 비구면 볼록렌즈 형상을 구현할 수 있다.In this case, the cross section of each of the plurality of convex portions may be semicircular or semi-elliptic, and as a result, each of the plurality of convex portions may implement a spherical convex lens shape or an aspherical convex lens shape.
액정층(760)은 수 내지 수백 나노미터의 직경을 갖는 고분자 캡슐인 나노캡슐(762)에 다수의 액정분자(764)를 충진시킨 나노액정을 포함하는데, 다수의 액정분자(764)는 유전율 이방성이 양(Δε>0)인 포지티브타입 일 수 있다. The
다수의 액정분자(764)는 광의 진행방향에 따라 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)을 나타내는 복굴절 특성을 갖는데, 예를 들어 정상굴절률(no)이 이상굴절률(ne)보다 작은 네마틱 액정일 수 있다(no<ne). The plurality of
이러한 나노액정의 다수의 액정분자(764)는 전기장이 인가되지 않을 경우 등방성을 갖고, 전기장이 인가될 경우 나노캡슐(762) 내에서 전기장에 의해 재배열되어 방향성을 가지며, 이러한 나노액정에 바인더 폴리머를 추가할 경우 필름형태로 제작하기 용이한 장점이 있다.
The nano-
이러한 전환형 표시장치(710)는, 액정층(760)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The
즉, 도 8a에 도시한 바와 같은 2D영상을 표시하는 2D모드에서는, 제1 및 제2전극(742, 752)에 전압이 인가되지 않으며(OFF), 그 결과 제1 및 제2전극(742, 752) 사이에 전기장이 생성되지 않고, 액정층(760)의 다수의 액정분자(764)는 나노캡슐(762) 내에서 무작위(random)로 배열된다. That is, in the 2D mode in which the 2D image is displayed as shown in FIG. 8A, no voltage is applied to the first and
따라서, 표시패널(720)로부터 출사되는 편광상태 또는 비편광상태의 빛은, 다수의 액정분자(764)가 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)의 평균값에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(760)이 다수의 액정분자(764)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(764)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Therefore, the polarized light or the unpolarized light emitted from the
이때, 볼록렌즈층(744)을 다수의 액정분자(764)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(764)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 광경로 제어에 영향을 주지 않는 범위 내에서 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 물질로 형성함으로써, 표시패널(720)로부터 출사되는 편광상태 또는 비편광상태의 빛이 볼록렌즈층(744)과 액정층(760)의 계면에서 굴절률 차이를 느끼지 않도록 할 수 있다. At this time, the
예를 들어, 볼록렌즈층(744)의 굴절률과 다수의 액정분자(764)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(364)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))은 각각 약 1.55 내지 약 1.6일 수 있다.For example, the refractive index of the
그러므로, 편광상태 또는 비편광상태의 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(730)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(710)는 2D영상을 표시한다.Therefore, the light in the polarized state or the unpolarized state passes straight through the
그리고, 도 8b에 도시한 바와 같은 3D영상을 표시하는 3D모드에서는, 제1 및 제2전극(742, 752)에 전압이 인가되며, 그 결과 제1 및 제2전극(742, 752) 사이에 수직전기장(E)이 생성되고, 액정층(360)의 포지티브타입의 다수의 액정분자(764)는 나노캡슐(762) 내에서 장축이 수직전기장(E)에 평행하도록 제1 및 제2기판(740, 750)에 수직하고 지면에 평행하게 재배열된다. 8B, a voltage is applied to the first and
따라서, 표시패널(720)로부터 출사되는 편광상태 또는 비편광상태의 빛은, 다수의 액정분자(764)가 정상굴절률(no)을 갖는 것으로 느끼고, 그 결과 액정층(760)이 다수의 액정분자(764)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))에 대응되는 굴절률을 갖는 것으로 느낀다.Therefore, the polarized light or the unpolarized light emitted from the
이때, 볼록렌즈층(744)은 다수의 액정분자(764)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(764)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지므로, 표시패널(720)로부터 출사되는 빛은 볼록렌즈층(744)과 액정층(760)의 계면에서 굴절률 차이를 느낀다. At this time, the
예를 들어, 다수의 액정분자(764)는 이상굴절률(ne)이 정상굴절률(no)보다 큰 네마틱 액정이므로, 다수의 액정분자(764)의 정상굴절률(no) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, nbp))은, 다수의 액정분자(764)의 정상굴절률(no), 다수의 액정분자(764)의 이상굴절률(ne) 및 바인더 폴리머의 굴절률(nbp)의 평균값(AVG(no, ne, nbp))인 약 1.55 내지 약 1.6보다 작은 약 1.45 내지 약 1.5일 수 있다.For example, a plurality of the
볼록렌즈층(744)의 굴절률이 액정층(760)의 굴절률보다 크므로, 이 경우 렌즈패널(730)은 볼록렌즈 역할을 하고, 표시패널(720)로부터 출사되고 편광상태 또는 비편광상태를 갖는 빛은 굴절되어 렌즈패널(730)을 통과하고, 전환형 표시장치(710)는 3D영상을 표시한다.
The refractive index of the
이러한 전환형 표시장치(710)는 나노캡슐(762)에 다수의 액정분자(764)가 충진된 나노액정을 이용하므로, 렌즈패널(730)을 필름형태로 제작하기 용이하고, 배향막 및 평탄화막 생략에 의하여 제조비용이 절감되고, 액정분자(764)가 전기장에 의하여 재배열되므로 균일한 배향성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.
Since the switching
제7실시예에서는 전압이 인가되지 않았을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되었을 때 3D영상을 표시하지만, 다른 실시예에서는 액정분자(764)의 정상굴절률(no) 및 이상굴절률(ne)과 볼록렌즈층(744)의 굴절률을 조절하여 전압이 인가되었을 때 2D영상을 표시하고 전압이 인가되지 않았을 때 3D영상을 표시하도록 할 수 있다.
In the seventh embodiment, the 2D image is displayed when the voltage is not applied and the 3D image is displayed when the voltage is applied. In other embodiments, the normal refractive index (n o ) and the extraordinary refractive index n e of the
그리고, 제1 내지 제7실시예에서는 액정층 내의 전하축적을 방지하기 위하여 렌즈패널을 반전(inversion)방식으로 구동할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다. In the first to seventh embodiments, the lens panel can be driven in an inversion manner in order to prevent the accumulation of charges in the liquid crystal layer, which will be described with reference to the drawings.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 제8 및 제9실시예에 따른 전환형 표시장치에 인가되는 전압의 파형도로서, 제1 내지 제7실시예에 따른 전환형 표시장치(110 내지 710)에 적용할 수 있으며, 제1실시예를 예로 들어 설명한다. 9A and 9B are waveform diagrams of voltages applied to the switchable display device according to the eighth and ninth embodiments of the present invention, respectively. In the
도 9a에 도시한 바와 같이, 전환형 표시장치(110)가 3D영상을 표시할 경우, 제1전극(142)에는 기준전압(Vref)인 제1전압(V1)이 인가되고, 제2전극(144)에는 기준전압(Vref)보다 제1전압차(ΔV1)만큼 큰 전압(Vref+ΔV1)과 기준전압(Vref)보다 제1전압차(ΔV1)만큼 작은 전압(Vref-ΔV1)을 교대로 갖는 제2전압(V2)이 인가되어 전기장이 생성된다.9A, when the switching
즉, 제1전극(142)의 제1전압(V1)과 제2전극(144)의 제2전압(V2) 사이에는 제1전압차(ΔV1)가 발생하고, 제1전압차(ΔV1)에 의하여 전기장이 생성되어 액정층(160)에 인가되고, 액정분자(164)는 나노캡슐(162) 내에서 전기장에 의해 재배열된다. That is, a first voltage difference? V1 is generated between the first voltage V1 of the
이때, 제2전압(V2)의 크기가 기준전압(Vref)에 대하여 주기적으로 변경되므로, 생성되는 전기장의 방향도 주기적으로 변경되며 그에 따라 액정층(160)에서의 전하축적이 방지된다. At this time, since the magnitude of the second voltage V2 periodically changes with respect to the reference voltage Vref, the direction of the generated electric field periodically changes, thereby preventing the accumulation of charges in the
도 9b에 도시한 바와 같이, 전환형 표시장치(110)가 3D영상을 표시할 경우, 제1전극(142)에는 기준전압(Vref)보다 제2전압차(ΔV2)만큼 작은 전압(Vref-ΔV2)과 기준전압(Vref)보다 제2전압차(ΔV2)만큼 큰 전압(Vref+ΔV2)을 교대로 갖는 제1전압(V1)이 인가되고, 제2전극(144)에는 기준전압(Vref)보다 제2전압차(ΔV2)만큼 큰 전압(Vref+ΔV2)과 기준전압(Vref)보다 제2전압차(ΔV2)만큼 작은 전압(Vref-ΔV2)을 교대로 갖는 제2전압(V2)이 인가되어 전기장이 생성된다.9B, when the switching
이때, 제1 및 제2전압(V1, V2)은 기준전압(Vref)에 대하여 서로 반대의 전위를 가지며 교번되는데, 예를 들어 제1전압(V1)이 기준전압(Vref)보다 제2전압차(ΔV2)만큼 작은 전압(Vref-ΔV2)인 경우 제2전압(V2)은 기준전압(Vref)보다 제2전압차(ΔV2)만큼 큰 전압(Vref+ΔV2)이 되고, 제1전압(V1)이 기준전압(Vref)보다 제2전압차(ΔV2)만큼 큰 전압(Vref+ΔV2)인 경우 제1전압(V1)은 기준전압(Vref)보다 제2전압차(ΔV2)만큼 작은 전압(Vref-ΔV2)이 된다. At this time, the first and second voltages V1 and V2 are alternated with each other with respect to the reference voltage Vref. For example, when the first voltage V1 is higher than the reference voltage Vref, The second voltage V2 becomes a voltage Vref + DELTA V2 that is larger than the reference voltage Vref by the second voltage difference DELTA V2 and the first voltage V1 is higher than the reference voltage Vref by DELTA V2, The first voltage V1 is higher than the reference voltage Vref by a voltage Vref-V2 smaller than the reference voltage Vref by the second voltage difference V2 when the voltage Vref +? V2 is larger than the reference voltage Vref by the second voltage difference? DELTA V2).
즉, 제1전극(142)의 제1전압(V1)과 제2전극(144)의 제2전압(V2) 사이에는 제2전압차(ΔV2)의 2배의 전압차(2ΔV2)가 발생하고, 제2전압차(ΔV2)의 2배의 전압차(2ΔV2)에 의하여 전기장이 생성되어 액정층(160)에 인가되고, 액정분자(164)는 나노캡슐(162) 내에서 전기장에 의해 재배열된다. That is, a
이때, 제1 및 제2전압(V1, V2)의 크기가 기준전압(Vref)에 대하여 주기적으로 변경되므로, 생성되는 전기장의 방향도 주기적으로 변경되며 그에 따라 액정층(160)에서의 전하축적이 방지된다. At this time, since the magnitude of the first and second voltages V1 and V2 is periodically changed with respect to the reference voltage Vref, the direction of the generated electric field is also periodically changed so that the charge accumulation in the
또한, 제1전극(142)과 제2전극(144)이 제2전압차(ΔV2)의 2배의 전압차(2ΔV2)를 가지므로, 제2전압차(ΔV2)를 도 9a의 제1전압차(ΔV1)의 1/2배로 설정(ΔV2=(1/2)ΔV1)하더라도 동일한 세기의 전기장을 생성할 수 있다. Since the
따라서, 도 9b의 제1 및 제2전압(V1, V2) 각각의 진폭은 도 9a의 제1 또는 제2전압(V1, V2)의 진폭보다 감소시킬 수 있으며, 그 결과 소비전력을 절감할 수 있다.
Therefore, the amplitudes of the first and second voltages V1 and V2 in FIG. 9B can be reduced more than the amplitudes of the first and second voltages V1 and V2 in FIG. 9A, have.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that
110: 전환형 표시장치
120: 표시패널
130: 렌즈패널
140: 제1기판
150: 제2기판
160: 액정층
162: 나노캡슐
164: 액정분자110: switching type display device 120: display panel
130: Lens panel 140: First substrate
150: second substrate 160: liquid crystal layer
162: Nano capsule 164: Liquid crystal molecule
Claims (17)
상기 표시패널 상부에 배치되고, 상기 표시패널로부터 출사되는 빛을 굴절시키거나 그대로 투과시키는 렌즈패널로서,
서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과,
상기 제1 및 제2기판 중 적어도 하나의 내면에 배치되는 제1 및 제2전극과,
상기 제1 및 제2기판 사이에 배치되는 렌즈층과,
상기 제1 및 제2기판 중 하나와 상기 렌즈층과 사이에 배치되고, 나노캡슐에 다수의 액정분자를 충진시킨 나노액정으로 이루어지는 액정층
을 포함하는 렌즈패널
을 포함하는 전환형 표시장치.
A display panel for displaying an image;
A lens panel disposed above the display panel and refracting or transmitting the light emitted from the display panel as it is,
First and second substrates spaced apart from each other,
First and second electrodes disposed on an inner surface of at least one of the first and second substrates,
A lens layer disposed between the first and second substrates,
A liquid crystal layer disposed between one of the first and second substrates and the lens layer and made of a nano-liquid crystal in which a plurality of liquid crystal molecules are filled in the nano-
A lens panel
And a display unit.
상기 다수의 액정분자는, 정상굴절률이 이상굴절률보다 작은 네마틱 액정이고,
상기 나노액정은, 전기장이 인가되지 않을 경우 등방성을 갖고, 전기장이 인가될 경우 방향성을 갖고,
상기 액정층은 바인더 폴리머를 더 포함하는 전환형 표시장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of liquid crystal molecules is a nematic liquid crystal having a normal refractive index smaller than an extraordinary refractive index,
The nano liquid crystal has an isotropic property when an electric field is not applied, a directionality when an electric field is applied,
Wherein the liquid crystal layer further comprises a binder polymer.
상기 렌즈층은, 그 하면에 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 오목부를 포함하는 오목렌즈층이고,
상기 오목렌즈층은 상기 제2기판 내면에 배치되는 전환형 표시장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the lens layer is a concave lens layer including a plurality of concave portions each having a semicylindrical or half-cylindrical shape on its lower surface and spaced apart in parallel from each other,
And the concave lens layer is disposed on the inner surface of the second substrate.
상기 제1 및 제2전극은, 상기 제1기판 내면에 배치되고, 바 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치되는 전환형 표시장치.
The method of claim 3,
Wherein the first and second electrodes are arranged on the inner surface of the first substrate and are arranged alternately in parallel with each other with a bar shape.
상기 오목렌즈층은, 상기 정상굴절률, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입인 전환형 표시장치.
5. The method of claim 4,
The concave lens layer has a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index, the extraordinary refractive index, and the refractive index of the binder polymer,
Wherein the plurality of liquid crystal molecules is a positive type having a positive dielectric anisotropy.
상기 제1 및 제2전극은, 각각 상기 제1 및 제2기판 내면에 배치되고, 판 형상을 갖는 전환형 표시장치.
The method of claim 3,
Wherein the first and second electrodes are disposed on inner surfaces of the first and second substrates, respectively, and have a plate shape.
상기 오목렌즈층은, 상기 정상굴절률, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 음인 네거티브타입인 전환형 표시장치.
The method according to claim 6,
The concave lens layer has a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index, the extraordinary refractive index, and the refractive index of the binder polymer,
Wherein the plurality of liquid crystal molecules are negative types in which the dielectric anisotropy is negative.
상기 오목렌즈층은, 상기 정상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입인 전환형 표시장치.
The method according to claim 6,
Wherein the concave lens layer has a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index and the refractive index of the binder polymer,
Wherein the plurality of liquid crystal molecules is a positive type having a positive dielectric anisotropy.
상기 표시패널은 비편광상태의 빛을 출사하는 전환형 표시장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the display panel emits light in a non-polarized state.
상기 렌즈층은, 그 상면에 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 볼록부를 포함하는 볼록렌즈층이고,
상기 볼록렌즈층은 상기 제1기판 내면에 배치되는 전환형 표시장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the lens layer is a convex lens layer having a plurality of convex portions each having a semicylindrical or half-cylindrical shape on an upper surface thereof and spaced apart in parallel from each other,
And the convex lens layer is disposed on the inner surface of the first substrate.
상기 제1 및 제2전극은, 상기 제2기판 내면에 배치되고, 바 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치되는 전환형 표시장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the first and second electrodes are disposed on the inner surface of the second substrate and are arranged alternately in parallel with each other with a bar shape.
상기 볼록렌즈층은, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입인 전환형 표시장치.
12. The method of claim 11,
The convex lens layer has a refractive index substantially equal to an average value of the extraordinary refractive index and the refractive index of the binder polymer,
Wherein the plurality of liquid crystal molecules is a positive type having a positive dielectric anisotropy.
상기 볼록렌즈층은, 상기 정상굴절률, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입인 전환형 표시장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the convex lens layer has a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index, the extraordinary refractive index, and the refractive index of the binder polymer,
Wherein the plurality of liquid crystal molecules is a positive type having a positive dielectric anisotropy.
상기 제1 및 제2전극은, 각각 상기 제1 및 제2기판 내면에 형성되고, 판 형상을 갖는 전환형 표시장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the first and second electrodes are formed on inner surfaces of the first and second substrates, respectively, and have a plate shape.
상기 볼록렌즈층은, 상기 정상굴절률, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 음인 네거티브타입인 전환형 표시장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the convex lens layer has a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index, the extraordinary refractive index, and the refractive index of the binder polymer,
Wherein the plurality of liquid crystal molecules are negative types in which the dielectric anisotropy is negative.
상기 볼록렌즈층은, 상기 정상굴절률, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입인 전환형 표시장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the convex lens layer has a refractive index substantially equal to an average value of the normal refractive index, the extraordinary refractive index, and the refractive index of the binder polymer,
Wherein the plurality of liquid crystal molecules is a positive type having a positive dielectric anisotropy.
상기 표시패널은 비편광상태의 빛을 출사하는 전환형 표시장치.
17. The method of claim 16,
Wherein the display panel emits light in a non-polarized state.
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