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KR102238481B1 - Switchable Type Display Device And Method Of Driving The Same - Google Patents

Switchable Type Display Device And Method Of Driving The Same Download PDF

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KR102238481B1
KR102238481B1 KR1020140175760A KR20140175760A KR102238481B1 KR 102238481 B1 KR102238481 B1 KR 102238481B1 KR 1020140175760 A KR1020140175760 A KR 1020140175760A KR 20140175760 A KR20140175760 A KR 20140175760A KR 102238481 B1 KR102238481 B1 KR 102238481B1
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liquid crystal
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display device
layer
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이영복
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엘지디스플레이 주식회사
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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 that refracts or transmits light from the display panel as it is, wherein the lens panel includes first and second substrates, and first and second substrates. The first and second electrodes disposed on the inner surface of one of the first and second electrodes, the lens layer disposed between the first and second substrates, and the lens layer disposed between one of the first and second substrates, and the nanocapsule It includes a liquid crystal layer made of a nano liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules.

Description

전환형 표시장치 및 그 구동방법 {Switchable Type Display Device And Method Of Driving The Same}Switchable Type Display Device And Method Of Driving The Same}

본 발명은 전환형 표시장치에 관한 것으로, 특히 나노 액정을 이용하는 필름형 렌즈패널을 포함하는 2D영상 및 3D영상 전환형 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a switchable display device, and more particularly, to a 2D image and 3D image switchable display device including a film-type lens panel using a 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, the liquid crystal layer is filled in the concave lens layer using the optical anisotropy characteristics of the liquid crystal molecules, and the liquid crystal layer selectively acts as a lens depending on whether or not an electric field is applied, thereby allowing 2D (2D) and 3D (3D) images to be displayed. A switchable display device for selectively displaying has been proposed, and 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.1A and 1B are diagrams illustrating optical paths in a 2D mode and a 3D mode of a conventional switchable display device, respectively.

도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 전환형 표시장치(10)는, 표시패널(20) 및 렌즈패널(30)을 포함한다. 1A and 1B, the switchable display device 10 includes a display panel 20 and a lens panel 30.

표시패널(20)은, 제1 내지 제3화소(P1 내지 P3)를 포함하는 다수의 화소를 이용하여 영상을 표시한다.The display panel 20 displays an image using a plurality of pixels including first to third pixels P1 to P3.

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 lens panel 30 is disposed on the display panel 20 to selectively refract or transmit light emitted from the display panel 20 as it is, and the first and second substrates 40 and 50 facing each other and spaced apart from each other. ), and a liquid crystal layer 60 formed between the first and second substrates 40 and 50.

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 second electrodes 42 and 52 are formed on the inner surfaces of the first and second substrates 40 and 50, respectively, the polarizing plate 44 is formed on the outer surface of the first substrate 40, and the second electrode ( 52) A transparent concave lens layer 54 is formed under it.

표시패널(20)로부터 출사되는 빛은 편광판(44)을 통과하면서 특정방향의 편광상태를 가질 수 있는데, 예를 들어 지면에 수직한 방향의 편광상태를 가질 수 있다. Light emitted from the display panel 20 may have a polarization state in a specific direction while passing through the polarizing plate 44, for example, may have a polarization state in a direction perpendicular to the ground.

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 concave portions each having a semi-cylindrical shape are formed under the concave lens layer 54, and the liquid crystal layer 60 is filled in a plurality of concave portions between the concave lens layer 54 and the first electrode 42. .

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 liquid crystal layer 60 includes a plurality of liquid crystal molecules 60a, and the liquid crystal molecules 60a have a normal refractive index (n o : ordinary refractive index) and an abnormal refractive index (n e : extraordinary refractive index) according to the direction of light. It has the birefringence characteristic shown.

그리고, 액정층(60)은, 액정분자(60a)의 장축이 지면(紙面)에 수직하도록 수평배향 될 수 있다. In addition, the liquid crystal layer 60 may be horizontally oriented so that the long axis of the liquid crystal molecules 60a is perpendicular to the ground.

이때, 오목렌즈층(54)은 액정분자(60a)의 정상굴절률(no)과 동일한 굴절률을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
In this case, the concave lens layer 54 may be made of a material having the same refractive index as the normal refractive index n o of the liquid crystal molecules 60a.

이러한 전환형 표시장치(10)는, 액정층(60)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The switchable display device 10 selectively displays a 2D image and a 3D image according to the arrangement of the liquid crystal layer 60.

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 the 2D mode displaying a 2D image as shown in FIG. 1A, voltage is applied to the first and second electrodes 42 and 52 (ON), and as a result, the first and second electrodes 42 and 52 ), an electric field is generated, and the liquid crystal layer 60 is rearranged so that the long axis of the liquid crystal molecules 60a is parallel to the direction of the electric field.

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 passing through the polarizing plate 44 has a polarization state perpendicular to the long axis of the liquid crystal molecule 60a, and as a result, it is felt that the liquid crystal layer 60 has a normal refractive index (n o ), and the normal refractive index (n o) do not feel the difference in the surface refractive index of the liquid crystal layer 60 and the normal refractive index (n o) the negative lens layer 54 having a having a.

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 ground is not refracted and passes straight through the lens panel 30, and the switchable display device 10 displays a 2D image.

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. And, in the 3D mode displaying a 3D image as shown in FIG. 1B, a voltage is not applied to the first and second electrodes 42 and 52 (OFF), and as a result, an electric field is not generated, so that the liquid crystal layer ( 60) maintains an initial alignment state in which the long axis of the liquid crystal molecule 60a is perpendicular to the ground.

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 plate 44 has a polarization state parallel to the long axis of the liquid crystal molecules 60a, and as a result, it is felt that the liquid crystal layer 60 has an ideal refractive index (n e ), and the ideal refractive index (n A difference in refractive index is felt at the interface between the liquid crystal layer 60 having e) and the concave lens layer 54 having a normal refractive index (n o ).

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 ground is refracted to pass through the lens panel 30, and the switchable display device 10 displays a 3D image.

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.However, in the conventional switchable display device 10, since the liquid crystal layer 60 must be formed by filling a liquid liquid crystal between the first and second substrates 40 and 50, the switchable display device 10 There is a problem in that the thickness of the lens panel 30 increases and there is a limitation in forming the lens panel 30 in a film shape, and the manufacturing cost increases due to the formation of an alignment layer for the liquid crystal layer 60.

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.
In addition, even after the lens panel 30 is formed, since the liquid crystal of the liquid crystal layer 60 is sagged due to gravity or the like or the cell gap is not uniformly maintained, there is a problem in that the conversion characteristics of the 2D image and the 3D image are deteriorated.

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. The present invention has been proposed to solve this problem, and by forming a lens panel in a film form using a nano liquid crystal filled with a liquid crystal in a polymer nano capsule, the total thickness is reduced and the manufacturing cost is reduced, and a switchable display device and Its purpose is to provide a driving method.

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.
In addition, the present invention forms a liquid crystal layer of the lens panel using a nano liquid crystal filled with liquid crystal in a polymer nano capsule, thereby preventing sagging of the liquid crystal layer and maintaining a uniform cell gap so that the conversion characteristics of 2D and 3D images are improved. Another object is to provide an improved switchable display device and a driving method thereof.

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. In order to solve the above problems, the present invention is a display panel for displaying an image, and a lens panel disposed on the display panel and refracting or transmitting light emitted from the display panel as they are, facing each other and spaced apart from each other. First and second substrates, 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 the first And a lens panel disposed between one of the second substrates and the lens layer and comprising a liquid crystal layer made of a nano liquid crystal in which a plurality of liquid crystal molecules are filled in a nano capsule.

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.In addition, the plurality of liquid crystal molecules are nematic liquid crystals having a normal refractive index less than an ideal refractive index, and the nano liquid crystal has isotropic properties when an electric field is not applied, has directional properties when an electric field is applied, and the liquid crystal layer is a binder It may further include 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.In addition, the lens layer is a concave lens layer including a plurality of concave portions each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptical shape on its lower surface and spaced apart from each other in parallel, and the concave lens layer is disposed on the inner surface of the second substrate. I can.

그리고, 상기 제1 및 제2전극은, 상기 제1기판 내면에 배치되고, 바 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치될 수 있다.In addition, the first and second electrodes may be disposed on the inner surface of the first substrate, have a bar shape, are spaced parallel to each other, and alternately disposed.

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.In addition, the concave lens layer may have a refractive index substantially equal to the average value of the normal refractive index, the abnormal refractive index, and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be of 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.In addition, the first and second electrodes are disposed on 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.In addition, the concave lens layer has a refractive index substantially equal to the average value of the normal refractive index, the abnormal refractive index, and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be of a negative type having a 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.In addition, the concave lens layer may have a refractive index substantially equal to the average value of the normal refractive index and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be of a positive type having a positive dielectric anisotropy.

또한, 상기 표시패널은 비편광상태의 빛을 출사할 수 있다.In addition, the display panel may 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.In addition, the lens layer is a convex lens layer including a plurality of convex portions spaced parallel to each other, each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptic cylinder shape on its upper surface, the convex lens layer to be disposed on the inner surface of the first substrate. I can.

또한, 상기 제1 및 제2전극은, 상기 제2기판 내면에 배치되고, 바 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치될 수 있다.In addition, the first and second electrodes may be disposed on the inner surface of the second substrate, have a bar shape, are spaced apart from each other in parallel, and alternately disposed.

그리고, 상기 볼록렌즈층은, 상기 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입일 수 있다.In addition, the convex lens layer may have a refractive index substantially equal to the average value of the refractive index of the binder polymer and the ideal refractive index, and the plurality of liquid crystal molecules may be of 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.In addition, the convex lens layer may have a refractive index substantially equal to the average value of the normal refractive index, the abnormal refractive index, and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be of 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.In addition, the first and second electrodes are 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.In addition, the convex lens layer may have a refractive index substantially equal to the average value of the normal refractive index, the abnormal refractive index, and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be of 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.In addition, the convex lens layer has a refractive index substantially equal to the average value of the normal refractive index, the abnormal refractive index, and the refractive index of the binder polymer, and the plurality of liquid crystal molecules may be of a positive type having a positive dielectric anisotropy.

또한, 상기 표시패널은 비편광상태의 빛을 출사할 수 있다.
In addition, the display panel may 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 overall thickness and reducing the manufacturing cost by forming a lens panel in a film form using a nano liquid crystal filled with a liquid crystal in a polymer nanocapsule.

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.
In addition, the present invention forms a liquid crystal layer of the lens panel using a nano liquid crystal filled with liquid crystal in a polymer nano capsule, thereby preventing sagging of the liquid crystal layer and maintaining a uniform cell gap so that the conversion characteristics of 2D and 3D images are improved. It has an improved effect.

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.
2A and 2B are views showing liquid crystal arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the first embodiment of the present invention, respectively.
3A and 3B are views showing liquid crystal arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the second embodiment of the present invention, respectively.
4A and 4B are diagrams showing liquid crystal arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the third embodiment of the present invention, respectively.
5A and 5B are views showing liquid crystal arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the fourth embodiment of the present invention, respectively.
6A and 6B are diagrams showing liquid crystal arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the fifth embodiment of the present invention, respectively.
7A and 7B are diagrams showing liquid crystal arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the sixth embodiment of the present invention, respectively.
8A and 8B are diagrams showing liquid crystal arrangement states in a 2D mode and a 3D mode of a switchable display device according to a seventh embodiment of the present invention, respectively.
9A and 9B are waveform diagrams of voltages applied to the switchable display devices 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 switchable 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.2A and 2B are diagrams showing liquid crystal arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable 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. 2A and 2B, the switchable display device 110 according to the first embodiment of the present invention includes a display panel 120 and a lens panel 130.

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 display panel 120 displays an image using a plurality of pixels including first to third pixels P1 to P3. When displaying a 2D image, each of the plurality of pixels displays one image, When displaying a 3D image, a plurality of pixels are divided into groups corresponding to the number of viewing zones, and the pixels of each group correspond to each viewing zone, and partial images constituting one image are displayed.

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 display panel 120 is a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD), an organic light emitting diode (OLED), or a plasma display panel (PDP). (flat panel display: FPD), and for liquid crystal displays, TN (twist nematic) mode, IPS (in-plane switching) mode, VA (vertical alignment) mode, ECB (electrically controlled birefringence) mode, OCB (optically) compensated bend) mode.

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. Light emitted from the display panel 120 may have a polarization state in a specific direction using a polarizing plate or the like, for example, may have a polarization state in a direction parallel to the ground.

이때, 편광판은 표시패널(120)의 상면에 형성될 수도 있고, 렌즈패널(130)의 하면에 형성될 수도 있다.In this case, the polarizing plate may be formed on the upper surface of the display panel 120 or may be formed on the lower surface of the lens panel 130.

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 lens panel 130 is disposed on the display panel 120 to selectively refract or transmit light emitted from the display panel 120 as it is, and the first and second substrates 140 and 150 facing each other and spaced apart from each other. ) And a liquid crystal layer 160 formed between the first and second substrates 140 and 150.

제1 및 제2기판(140, 150)은 필름형태의 가요성(flexible) 물질로 이루어질 수 있다. The first and second substrates 140 and 150 may be formed of a flexible material in the form of a film.

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 first electrodes 142 and a plurality of second electrodes 144 are formed on the inner surface of the first substrate 140, and a transparent concave lens layer 152 is formed on the inner surface of the second substrate 150.

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 first electrodes 142 and the plurality of second electrodes 144 may each have a bar shape, are spaced apart from each other and alternately disposed, and indium-tin-oxide: ITO) or phosphorus??-zinc-oxide (IZO), conductive polymer, carbon nano tube (CNT), graphene or Ag nano wire (Ag nano wire: AgNW) It may be made of the same transparent conductive material.

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.In addition, the concave lens layer 152 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, and the refractive index (n bp) of the binder polymer ( AVG(n o , n e , n bp )) and a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect light path control, for example, may be made of a resin such as polyethylene terephthalate (PET). .

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. On the lower surface of the concave lens layer 152, a plurality of concave portions each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptical shape and spaced parallel to each other are formed, and the liquid crystal layer 160 includes a concave lens layer 152 and a plurality of first electrodes. It is filled in a plurality of recesses between the 142 and the plurality of second electrodes 144.

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.In this case, a cross section of each of the plurality of concave portions may have a semicircular shape or a semi-elliptic shape, and as a result, each of the plurality of concave portions may implement 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, it is illustrated that a plurality of first electrodes 142 and a plurality of second electrodes 144 are formed parallel to the longitudinal direction of the semi-cylindrical shape of the plurality of concave portions. One electrode 142 and a plurality of second electrodes 144 are formed perpendicular to the longitudinal direction of a semi-cylindrical shape of a plurality of concave portions, or a plurality of first electrodes for a view overlapping structure in 3D image display The 142 and the plurality of second electrodes 144 may be formed to be inclined to cross the semi-cylindrical shape of the plurality of concave portions at an arbitrary angle.

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 liquid crystal layer 160 includes a nano liquid crystal in which a plurality of liquid crystal molecules 164 are filled in a nanocapsule 162, which is a polymer capsule having a diameter of several to hundreds of nanometers. The liquid crystal molecules 164 may be of a positive type in which dielectric anisotropy is positive (Δε>0).

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). The plurality of liquid crystal molecules 164 have birefringence properties that exhibit a normal refractive index (n o : ordinary refractive index) and an extraordinary refractive index (n e : extraordinary refractive index) depending on the traveling direction of light, for example, normal refractive index (n o ). It may be a nematic liquid crystal smaller than this ideal refractive index (n e ) (n o <n e ).

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 an electric field is not applied, and is rearranged by an electric field in the nanocapsule 162 when an electric field is applied to have directionality.

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, there is an advantage in that it is easy to manufacture in a film form.

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 forming a concave lens layer 152 on the second substrate 150 in the form of a film, coating a nano liquid crystal to which a binder polymer is added, and then curing the coated nano liquid crystal with heat or light, a concave lens layer ( 152) A liquid crystal layer 160 may be formed on the upper part, and an adhesive layer is formed on the liquid crystal layer 160 with a material having excellent optical transmittance such as an optically clear adhesive (OCA), and a protective layer is formed on the upper part of the adhesive layer. By forming, it can be used in the form of a film.

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 removing the protective layer from the second substrate 150 in the form of a film on which the concave lens layer 152 and the liquid crystal layer 160 are formed, a plurality of first electrodes 142 and a plurality of second electrodes 144 are formed. By attaching to the first substrate 140 in the form of a film, the lens panel 130 in the form of a film can be formed.

이러한 전환형 표시장치(110)는, 액정층(160)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The switchable display device 110 selectively displays a 2D image and a 3D image according to the arrangement of the liquid crystal layer 160.

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 displaying a 2D image as shown in FIG. 2A, a voltage is not applied to the plurality of first electrodes 142 and the plurality of second electrodes 144 (OFF). An electric field is not generated between the first electrode 142 and the plurality of second electrodes 144, and the plurality of liquid crystal molecules 164 of the liquid crystal layer 160 are randomly arranged in the nanocapsule 162. .

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.Therefore, the light emitted from the display panel 120 and having a polarization state parallel to the ground, a plurality of liquid crystal molecules 164 having a refractive index corresponding to the average value of the normal refractive index (n o ) and the ideal refractive index (n e ). As a result, the liquid crystal layer 160 has the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, and the refractive index of the binder polymer (n bp ). It feels as having a refractive index corresponding to the average value (AVG(n o , n e , n bp )).

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 concave lens layer 152 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, and the refractive index (n bp) of the binder polymer ( By forming a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect AVG(n o , n e , n bp )) and light path control, light emitted from the display panel 120 is transferred to the liquid crystal layer 160 It is possible to prevent a difference in refractive index from being felt at the interface between the and the concave lens layer 152.

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 of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, and the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG(n o , n e , n bp )) and the concave lens layer 152 may each have a refractive index of about 1.55 to about 1.6.

그러므로, 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(130)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(110)는 2D영상을 표시한다.Therefore, light having a polarization state parallel to the ground is not refracted and passes straight through the lens panel 130, and the switchable display device 110 displays a 2D image.

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. And, in the 3D mode displaying a 3D image as shown in FIG. 2B, a voltage is applied to the plurality of first electrodes 142 and the plurality of second electrodes 144 (ON), and as a result, the plurality of first electrodes 142 A horizontal electric field E is generated between the electrode 142 and the plurality of second electrodes 144, and the plurality of positive-type liquid crystal molecules 164 of the liquid crystal layer 160 have a long axis within the nanocapsule 162. It is rearranged parallel to the first and second substrates 140 and 150 and parallel to the ground so as to be parallel to the horizontal electric field E.

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.Accordingly, light emitted from the display panel 120 and having a polarization state parallel to the ground feels that the plurality of liquid crystal molecules 164 have an ideal refractive index (n e ), and as a result, the liquid crystal layer 160 It is felt that it has a refractive index corresponding to the average value (AVG(n e , n bp )) of the ideal refractive index (n e ) of the liquid crystal molecule 164 and the refractive index (n bp) of the binder polymer.

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 concave lens layer 152 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, and the refractive index (n bp) of the binder polymer ( Since it has substantially the same refractive index as AVG(n o , n e , n bp )), light emitted from the display panel 120 feels a difference in refractive index at the interface between the liquid crystal layer 160 and the concave lens layer 152 .

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 liquid crystal molecules 164 is more than the refractive index (n e) a normal refractive index, so (n o) greater nematic liquid than, more than the refractive index (n e) of the plurality of the liquid crystal molecules 164 and the binder polymer The average value of the refractive index (n bp ) (AVG(n e , n bp )) is the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 164, and the binder It may be about 1.7 to about 1.75, which is greater than about 1.55 to about 1.6, which is an average value (AVG(n o , n e , n bp )) of the refractive index (n bp) of the polymer.

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.
Since the refractive index of the liquid crystal layer 160 is greater than the refractive index of the concave lens layer 152, in this case, the lens panel 130 acts as a convex lens and emits from the display panel 120 and has a polarization state parallel to the ground. The light is refracted and passes through the lens panel 130, and the switchable display device 110 displays a 3D image.

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 switchable display device 110 uses a nano liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules 164 in the nanocapsule 162, it is easy to manufacture the lens panel 130 in a film form, and the alignment layer and the planarization layer are omitted. As a result, manufacturing cost is reduced, and since the liquid crystal molecules 164 are rearranged by an electric field, uniform alignment can be secured.

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 no voltage is applied and a 3D image is displayed when a voltage is applied using light in a polarization state parallel to the ground, but in other embodiments, the normal refractive index of the liquid crystal molecule 164 (n o ), the ideal refractive index (n e ) and the refractive index of the concave lens layer 152 are adjusted, and a 2D image is displayed when a voltage is applied using light in a polarized state perpendicular to the ground and no voltage is applied You can display 3D images.

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 addition, in the first embodiment, a 2D image or a 3D image is displayed using the concave lens layer 152 and the positive type liquid crystal layer 160, but in other embodiments, the concave lens layer and the negative type liquid crystal layer and the ground are A 2D image or a 3D image can be displayed using light in a parallel polarization state, or a 2D image or a 3D image can be displayed using a concave lens layer, a negative-type liquid crystal layer, and light in a polarization state perpendicular to the ground. .

그리고, 제1실시예에서는 포지티브타입 액정을 이용하였으나, 다른 실시예에서는 네가티브타입 액정을 이용할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.In addition, in the first embodiment, a positive type liquid crystal is used, but in another embodiment, a negative type liquid crystal may be used, 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 arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the second embodiment of the present invention, respectively, and descriptions of the same parts as those of the first embodiment are 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 switchable display device 210 according to the second embodiment of the present invention includes a display panel 220 and a lens panel 230.

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 display panel 220 displays a 2D image or a 3D image using a plurality of pixels including the first to third pixels P1 to P3, and the display panel 220 is a liquid crystal display device, an organic light emitting diode. It may be a flat panel display device such as a display device or a plasma display device, and in the case of a liquid crystal display device, it may be one of a TN mode, an IPS mode, a VA mode, an ECB mode, and an OCB mode.

표시패널(220)로부터 출사되는 빛은 편광판 등을 이용하여 특정방향의 편광상태를 가질 수 있는데, 예를 들어 지면에 평행한 방향의 편광상태를 가질 수 있다. Light emitted from the display panel 220 may have a polarization state in a specific direction using a polarizing plate or the like, and for example, may have a polarization state in a direction parallel to the ground.

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 lens panel 230 is disposed on the display panel 220 and selectively refracts or transmits light emitted from the display panel 220 as it is, and the first and second substrates 240 and 250 facing each other and spaced apart from each other. ), and a liquid crystal layer 260 formed between the first and second substrates 240 and 250.

제1 및 제2기판(240, 250)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and second substrates 240 and 250 may be formed of a flexible material in the form of a film.

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 second electrodes 242 and 252 are formed on inner surfaces of the first and second substrates 240 and 250, respectively, and a transparent concave lens layer 254 is formed under the second electrode 252.

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 second electrodes 242 and 252 may have a plate shape formed on the front surfaces of the first and second substrates 240 and 250, respectively, and may be indium-tin-oxide or phosphorus??-zinc-oxide. , Conductive polymer, carbon nanotubes, graphene or silver nanowires, such as a transparent conductive material.

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 concave lens layer 254 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, and the refractive index (n bp) of the binder polymer (AVG ( n o , n e , n bp )) and a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect light path control, for example, may be made of a resin such as PET.

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. In addition, an uneven pattern for inducing rearrangement of the liquid crystal molecules 264 when an electric field is applied to the inner surface of the first substrate 240 and the first electrode 242 and the inner surface of the second substrate 250 and the second electrode 252, respectively. This may be formed, and the concave-convex pattern may be formed of concave portions and convex portions that are alternately arranged in parallel along a direction perpendicular to the ground.

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. On the lower surface of the concave lens layer 254, a plurality of concave portions each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptical shape and spaced parallel to each other are formed, and the liquid crystal layer 260 includes the concave lens layer 254 and the first electrode 242 ) Are filled in a number of recesses between.

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.In this case, a cross section of each of the plurality of concave portions may have a semicircular shape or a semi-elliptic shape, and as a result, each of the plurality of concave portions may implement 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 liquid crystal layer 260 includes a nano-liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules 264 in a nanocapsule 262, which is a polymer capsule having a diameter of several to several hundreds of nanometers, and the plurality of liquid crystal molecules 264 has dielectric anisotropy. This may be a negative type of negative (Δε<0).

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 liquid crystal molecules 264 have birefringence characteristics representing a normal refractive index (n o ) and an abnormal refractive index (n e ) according to the traveling direction of light, for example, the normal refractive index (n o ) is greater than the abnormal refractive index (n e ). It can be a small nematic liquid crystal (n o <n e ).

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 plurality of liquid crystal molecules 264 of such a nano liquid crystal have isotropic properties when an electric field is not applied, and when an electric field is applied, they are rearranged by an electric field within the nanocapsule 262 to have orientation. There is an advantage in that it is easy to manufacture in the form of a film when added.

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 forming the second electrode 252 and the concave lens layer 254 on the second substrate 250 in the form of a film, and coating a nano liquid crystal to which a binder polymer is added, the coated nano liquid crystal is heated or lighted. The liquid crystal layer 260 can be formed on the concave lens layer 254 by curing with the liquid crystal layer 260, and an adhesive layer is formed on the liquid crystal layer 260 with a material having excellent optical transmittance such as an optically transparent adhesive, and a protective layer is formed on the adhesive layer. By forming, it can be used in the form of a film.

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 removing the protective layer from the second substrate 250 in the form of a film on which the second electrode 252, the concave lens layer 254, and the liquid crystal layer 260 are formed, 1 By attaching to the substrate 240, the lens panel 230 in the form of a film can be formed.

이러한 전환형 표시장치(210)는, 액정층(260)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The switchable display device 210 selectively displays a 2D image and a 3D image according to the arrangement of the liquid crystal layer 260.

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 displaying a 2D image as shown in FIG. 3A, voltage is not applied to the first and second electrodes 242 and 252 (OFF), and as a result, the first and second electrodes 242 and No electric field is generated between 252, and a plurality of liquid crystal molecules 264 of the liquid crystal layer 260 are randomly arranged in the nanocapsule 262.

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 display panel 220 and having a polarization state parallel to the ground, the plurality of liquid crystal molecules 264 have a refractive index corresponding to the average value of the normal refractive index (n o ) and the ideal refractive index (n e ). As a result, the liquid crystal layer 260 has the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, and the refractive index of the binder polymer (n bp ). It feels as having a refractive index corresponding to the average value (AVG(n o , n e , n bp )).

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 concave lens layer 254 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, and the refractive index (n bp) of the binder polymer ( By forming a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect AVG(n o , n e , n bp )) and light path control, the light emitted from the display panel 220 is transferred to the liquid crystal layer 260 It is possible to prevent a difference in refractive index from being felt at the interface between the and the concave lens layer 254.

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 of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, and the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG(n o , n e , n bp )) and the concave lens layer 254 may each have a refractive index of about 1.55 to about 1.6.

그러므로, 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(230)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(210)는 2D영상을 표시한다.Therefore, light having a polarization state parallel to the ground is not refracted and passes straight through the lens panel 230, and the switchable display device 210 displays a 2D image.

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. And, in the 3D mode displaying a 3D image as shown in FIG. 3B, a voltage is applied to the first and second electrodes 242 and 252 (ON), and as a result, the first and second electrodes 242 and 252 ) Between the vertical electric field (E) is generated, and a plurality of negative-type liquid crystal molecules 264 of the liquid crystal layer 260 are first and second so that the long axis is perpendicular to the vertical electric field (E) in the nanocapsule 262. 2 It is rearranged parallel to the substrates 240 and 250 and parallel to the ground.

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, light emitted from the display panel 220 and having a polarization state parallel to the ground feels that the plurality of liquid crystal molecules 264 have an ideal refractive index (n e ), and as a result, the liquid crystal layer 260 It is felt that it has a refractive index corresponding to the average value (AVG(n e , n bp )) of the ideal refractive index (n e ) of the liquid crystal molecule 264 and the refractive index (n bp) of the binder polymer.

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 concave lens layer 254 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, and the refractive index (n bp) of the binder polymer ( Since it has substantially the same refractive index as AVG(n o , n e , n bp )), light emitted from the display panel 220 feels a difference in refractive index at the interface between the liquid crystal layer 260 and the concave lens layer 254 .

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 liquid crystal molecules 264 is more than the refractive index (n e) a normal refractive index, so (n o) greater nematic liquid than, more than the refractive index (n e) of the plurality of the liquid crystal molecules 264 and the binder polymer The average value (AVG(n e , n bp )) of the refractive index (n bp ) is the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 264, and the binder It may be about 1.7 to about 1.75, which is greater than about 1.55 to about 1.6, which is an average value (AVG(n o , n e , n bp )) of the refractive index (n bp) of the polymer.

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.
Since the refractive index of the liquid crystal layer 260 is greater than the refractive index of the concave lens layer 252, in this case, the lens panel 230 serves as a convex lens and emits from the display panel 220 and has a polarization state parallel to the ground. The light is refracted to pass through the lens panel 230, and the switchable display device 210 displays a 3D image.

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 switchable display device 210 uses a nano liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules 264 in the nanocapsule 262, it is easy to manufacture the lens panel 230 in a film form, and is manufactured by omitting the alignment layer. Cost is reduced, and since the liquid crystal molecules 264 are rearranged by an electric field, uniform alignment can be secured.

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 and a 3D image is displayed when a voltage is applied using light in a polarization state parallel to the ground, but in other embodiments, the normal refractive index of the liquid crystal molecule 264 (n o ), the ideal refractive index (n e ) and the refractive index of the concave lens layer 254 are adjusted, and a 2D image is displayed when a voltage is applied using light in a polarized state perpendicular to the ground, and the voltage is not applied. You can display 3D images.

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, a liquid crystal layer was formed between the concave lens layer under the first substrate and the second substrate, but in other embodiments, the liquid crystal layer was formed between the convex lens layer over the first substrate and the second substrate. It may be formed, 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 arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the third embodiment of the present invention, respectively, and descriptions of the same parts as in the first and second embodiments are described. Omit it.

도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 전환형 표시장치(310)는, 표시패널(320) 및 렌즈패널(330)을 포함한다. 4A and 4B, the switchable display device 310 according to the third embodiment of the present invention includes a display panel 320 and a lens panel 330.

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 display panel 320 displays a 2D image or a 3D image using a plurality of pixels including the first to third pixels P1 to P3, and the display panel 320 is a liquid crystal display device, an organic light emitting diode. It may be a flat panel display device such as a display device or a plasma display device, and in the case of a liquid crystal display device, it may be one of a TN mode, an IPS mode, a VA mode, an ECB mode, and an OCB mode.

표시패널(320)로부터 출사되는 빛은 편광판 등을 이용하여 특정방향의 편광상태를 가질 수 있는데, 예를 들어 지면에 평행한 방향의 편광상태를 가질 수 있다. Light emitted from the display panel 320 may have a polarization state in a specific direction using a polarizing plate or the like, and for example, may have a polarization state in a direction parallel to the ground.

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 lens panel 330 is disposed on the display panel 320 to selectively refract or transmit light emitted from the display panel 320 as it is, and the first and second substrates 340 and 350 facing each other and spaced apart from each other. ) And a liquid crystal layer 360 formed between the first and second substrates 340 and 350.

제1 및 제2기판(340, 350)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and second substrates 340 and 350 may be formed of a flexible material in the form of a film.

제1기판(340)의 내면에는 투명한 볼록렌즈층(342)이 형성되고, 제2기판(350)의 내면에는 다수의 제1전극(352) 및 다수의 제2전극(354)이 형성된다. A transparent convex lens layer 342 is formed on the inner surface of the first substrate 340, and a plurality of first electrodes 352 and a plurality of second electrodes 354 are formed on the inner surface of the second substrate 350.

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 convex lens layer 342 does not affect the average value (AVG (n e , n bp )) of the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 364 and the refractive index (n bp ) of the binder polymer (n bp) and the optical path control. It may be made of a material having substantially the same refractive index, for example, a resin such as PET.

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. On the upper surface of the convex lens layer 342, a plurality of convex portions each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptic cylinder shape and spaced parallel to each other are formed, and the liquid crystal layer 360 includes a convex lens layer 344 and a plurality of first electrodes. It is filled between 352 and a plurality of second electrodes 354.

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 have a semicircular shape or a semi-elliptic shape, 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 first electrodes 352 and the plurality of second electrodes 354 may each have a bar shape, are spaced parallel to each other and alternately disposed, and indium-tin-oxide or phosphorus??-zinc- It may be made of a transparent conductive material such as oxide, conductive polymer, carbon nanotube, graphene or silver nanowire.

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, it is illustrated that a plurality of first electrodes 352 and a plurality of second electrodes 354 are formed parallel to the longitudinal direction of the semi-cylindrical shape of the plurality of convex portions. The first electrode 352 and the plurality of second electrodes 354 are formed perpendicular to the longitudinal direction of the semi-cylindrical shape of the plurality of convex portions, or the plurality of first electrodes 352 are used for a viewing area overlapping structure in 3D image display. And the plurality of second electrodes 354 may be formed to be inclined to cross the semi-cylindrical shape of the plurality of convex portions at an arbitrary angle.

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 liquid crystal layer 360 includes a nano liquid crystal in which a plurality of liquid crystal molecules 364 are filled in a nanocapsule 362, which is a polymer capsule having a diameter of several to several hundreds of nanometers, and the plurality of liquid crystal molecules 364 have dielectric anisotropy. This amount (Δε> 0) may be a positive type.

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 liquid crystal molecules 364 have a birefringence characteristic representing a normal refractive index (n o ) and an abnormal refractive index (n e ) according to the traveling direction of light, for example, the normal refractive index (n o ) is greater than the abnormal refractive index (n e ). It may be a small nematic liquid crystal (n o <n e ).

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.These nano liquid crystals have isotropic properties when an electric field is not applied, and are rearranged by an electric field within the nanocapsules 362 when an electric field is applied to them, and when a binder polymer is added to these nano liquid crystals, it is produced in the form of a film. It has the advantage of being easy to do.

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 forming a convex lens layer 342 on the first substrate 340 in the form of a film, coating a nano liquid crystal to which a binder polymer is added, and then curing the coated nano liquid crystal with heat or light, the convex lens layer ( 342) A liquid crystal layer 360 can be formed on the top, and an adhesive layer is formed on the top of the liquid crystal layer 360 with a material having excellent optical transmittance, such as an optically transparent adhesive, and a protective layer is formed on the top of the adhesive layer. I can.

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 removing the protective layer from the first substrate 340 in the form of a film on which the convex lens layer 342 and the liquid crystal layer 360 are formed, a plurality of first electrodes 352 and a plurality of second electrodes 354 are formed. By attaching to the second substrate 350 in the form of a film, the lens panel 330 in the form of a film can be formed.

이러한 전환형 표시장치(310)는, 액정층(360)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The switchable display device 310 selectively displays a 2D image and a 3D image according to the arrangement state of the liquid crystal layer 360.

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 the 2D mode displaying a 2D image as shown in FIG. 4A, a voltage is applied to the plurality of first electrodes 352 and the plurality of second electrodes 354 (ON), and as a result, the plurality of first electrodes 352 A horizontal electric field E is generated between the electrode 352 and the plurality of second electrodes 354, and the plurality of positive-type liquid crystal molecules 364 of the liquid crystal layer 360 have a long axis within the nanocapsule 362. It is rearranged parallel to the first and second substrates 340 and 350 and parallel to the ground so as to be parallel to the horizontal electric field E.

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.Accordingly, light emitted from the display panel 320 and having a polarization state parallel to the ground feels that the plurality of liquid crystal molecules 364 have an ideal refractive index n e , and as a result, the liquid crystal layer 360 It is felt that it has a refractive index corresponding to the average value (AVG(n e , n bp )) of the ideal refractive index (n e ) of the liquid crystal molecule 364 and the refractive index (n bp) of the binder polymer.

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 convex lens layer 342 affects the average value (AVG (n e , n bp )) of the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 364 and the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG (n e, n bp )) and the optical path control. By forming a material having substantially the same refractive index within a range that does not cause a difference in refractive index, light emitted from the display panel 320 can be prevented from feeling a difference in refractive index at the interface between the convex lens layer 342 and the liquid crystal layer 360. .

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 value (AVG(n e , n bp )) of the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 364 and the refractive index of the binder polymer (n bp ) and the refractive index of the convex lens layer 342 are respectively It may be from about 1.7 to about 1.75.

그러므로, 지면에 평행한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(330)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(310)는 2D영상을 표시한다.Therefore, light having a polarization state parallel to the ground is not refracted and passes straight through the lens panel 330 as it is, and the switchable display device 310 displays a 2D image.

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. And, in the 3D mode displaying a 3D image as shown in FIG. 4B, a voltage is not applied to the plurality of first electrodes 352 and the plurality of second electrodes 354 (OFF), and as a result, a plurality of An electric field is not generated between the first electrode 352 and the plurality of second electrodes 354, and the plurality of liquid crystal molecules 364 of the liquid crystal layer 360 are randomly arranged in the nanocapsule 362. .

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.Therefore, the light emitted from the display panel 320 and having a polarization state parallel to the ground, a plurality of liquid crystal molecules 364 having a refractive index corresponding to the average value of the normal refractive index (n o ) and the ideal refractive index (n e ). As a result, the liquid crystal layer 360 has the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 364, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 364, and the refractive index of the binder polymer (n bp ). It feels as having a refractive index corresponding to the average value (AVG(n o , n e , n bp )).

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 convex lens layer 342 has a refractive index substantially equal to the average value (AVG(n e , n bp )) of the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 364 and the refractive index (n bp) of the binder polymer. Therefore, the light emitted from the display panel 320 feels a difference in refractive index at the interface between the convex lens layer 342 and the liquid crystal layer 360.

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 liquid crystal molecules 364 is more than the refractive index (n e) is greater nematic liquid crystal than the normal refractive index (n o), normal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules (364) (n o), a plurality of liquid crystal The average value of the ideal refractive index (n e ) of the molecule 364 and the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG(n o , n e , n bp )) is the ideal refractive index (n e) of the plurality of liquid crystal molecules 364 ) And the average value of the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG(n e , n bp )), which is about 1.55 to about 1.6, which is less than about 1.7 to about 1.75.

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.
Since the refractive index of the convex lens layer 342 is greater than the refractive index of the liquid crystal layer 360, in this case, the lens panel 330 serves as a convex lens and has a polarization state that is emitted from the display panel 320 and parallel to the ground. The light is refracted and passes through the lens panel 330, and the switchable display device 310 displays a 3D image.

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 switchable display device 310 uses a nano liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules 364 in the nanocapsule 362, it is easy to manufacture the lens panel 330 in a film form, and the alignment layer and the planarization layer are omitted. As a result, manufacturing cost is reduced, and since the liquid crystal molecules 364 are rearranged by an electric field, uniform alignment can be secured.

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, but in another embodiment, the voltage is adjusted by adjusting the refractive index of the convex lens layer 342 and the polarization direction of incident light. When this is not applied, a 2D image can be displayed, and when a voltage is applied, a 3D image can be displayed, which will be described with reference to the drawings.

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 showing liquid crystal arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the fourth embodiment of the present invention, respectively, and descriptions of the same parts as in the first to third embodiments are described. Omit it.

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 switchable display device 410 according to the fourth embodiment of the present invention includes a display panel 420 and a lens panel 430.

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 display panel 420 displays a 2D image or a 3D image using a plurality of pixels including the first to third pixels P1 to P3, and the display panel 420 is a liquid crystal display device, an organic light emitting diode. It may be a flat panel display device such as a display device or a plasma display device, and in the case of a liquid crystal display device, it may be one of a TN mode, an IPS mode, a VA mode, an ECB mode, and an OCB mode.

표시패널(420)로부터 출사되는 빛은 편광판 등을 이용하여 특정방향의 편광상태를 가질 수 있는데, 예를 들어 지면에 수직한 방향의 편광상태를 가질 수 있다. Light emitted from the display panel 420 may have a polarization state in a specific direction using a polarizing plate or the like, and for example, may have a polarization state in a direction perpendicular to the ground.

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 display panel 420 to selectively refract or transmit light emitted from the display panel 420 as it is, and the first and second substrates 440 and 450 facing each other and spaced apart from each other. ) And a liquid crystal layer 460 formed between the first and second substrates 440 and 450.

제1 및 제2기판(440, 450)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and second substrates 440 and 450 may be formed of a flexible material in the form of a film.

제1기판(440)의 내면에는 투명한 볼록렌즈층(442)이 형성되고, 제2기판(450)의 내면에는 다수의 제1전극(452) 및 다수의 제2전극(454)이 형성된다. A transparent convex lens layer 442 is formed on the inner surface of the first substrate 440, and a plurality of first electrodes 452 and a plurality of second electrodes 454 are formed on the inner surface of the second substrate 450.

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 convex lens layer 442 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 464, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 464, and the refractive index (n bp) of the binder polymer (AVG ( n o , n e , n bp )) and a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect light path control, for example, may be made of a resin such as PET.

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. On the upper surface of the convex lens layer 442, a plurality of convex portions each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptic cylinder shape and spaced parallel to each other are formed, and the liquid crystal layer 460 includes a convex lens layer 444 and a plurality of first electrodes. It is filled between the 452 and the plurality of second electrodes 454.

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 have a semicircular shape or a semi-elliptic shape, 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 first electrodes 452 and the plurality of second electrodes 454 may each have a bar shape, are spaced parallel to each other and alternately disposed, and indium-tin-oxide or phosphorus??-zinc- It may be made of a transparent conductive material such as oxide, conductive polymer, carbon nanotube, graphene or silver nanowire.

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 liquid crystal layer 460 includes a nano liquid crystal in which a plurality of liquid crystal molecules 464 are filled in a nanocapsule 462, which is a polymer capsule having a diameter of several to hundreds of nanometers, and the plurality of liquid crystal molecules 464 have dielectric anisotropy. This amount (Δε> 0) may be a positive type.

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 liquid crystal molecules 464 have birefringence characteristics representing a normal refractive index (n o ) and an abnormal refractive index (n e ) depending on the traveling direction of light, for example, the normal refractive index (n o ) is greater than the abnormal refractive index (n e ). It may be a small nematic liquid crystal (n o <n e ).

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.
These nano liquid crystals have isotropic properties when an electric field is not applied, and when an electric field is applied, they are rearranged by an electric field within the nanocapsules 462 to have directionality. It has the advantage of being easy to do.

이러한 전환형 표시장치(410)는, 액정층(460)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The switchable display device 410 selectively displays a 2D image and a 3D image according to the arrangement state of the liquid crystal layer 460.

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 displaying a 2D image as shown in FIG. 5A, a voltage is not applied to the plurality of first electrodes 452 and the plurality of second electrodes 454 (OFF), and as a result, An electric field is not generated between the first electrode 452 and the plurality of second electrodes 454, and the plurality of liquid crystal molecules 464 of the liquid crystal layer 460 are randomly arranged in the nanocapsule 362. .

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.Accordingly, light emitted from the display panel 420 and having a polarization state perpendicular to the ground, a plurality of liquid crystal molecules 464 have a refractive index corresponding to the average value of the normal refractive index (n o ) and the ideal refractive index (n e ). As a result, the liquid crystal layer 460 has the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 464, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 464, and the refractive index of the binder polymer (n bp ). It feels as having a refractive index corresponding to the average value (AVG(n o , n e , n bp )).

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 convex lens layer 442 is applied to the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 464, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 464, and the refractive index (n bp) of the binder polymer ( AVG(n o , n e , n bp )) and a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect the light path control, the light emitted from the display panel 420 is convex lens layer 442 ) And the liquid crystal layer 460 may not feel a difference in refractive index at the interface.

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 of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 464, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 364, and the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG(n o , n e , n bp )) and the convex lens layer 342 may have a refractive index of about 1.55 to about 1.6, respectively.

그러므로, 지면에 수직한 편광상태를 갖는 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(430)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(410)는 2D영상을 표시한다.Therefore, light having a polarization state perpendicular to the ground is not refracted and passes straight through the lens panel 430 as it is, and the switchable display device 410 displays a 2D image.

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.And, in the 3D mode displaying a 3D image as shown in FIG. 5B, a voltage is applied to the plurality of first electrodes 452 and the plurality of second electrodes 454 (ON), and as a result, the plurality of first electrodes 452 A horizontal electric field E is generated between the electrode 452 and the plurality of second electrodes 454, and the plurality of positive-type liquid crystal molecules 464 of the liquid crystal layer 460 have a long axis within the nanocapsule 462. The first and second substrates 440 and 450 are horizontal and rearranged parallel to the ground so as to be parallel to the horizontal electric field E.

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.Accordingly, light emitted from the display panel 420 and having a polarization state perpendicular to the ground feels that the plurality of liquid crystal molecules 464 have a normal refractive index (n o ), and as a result, the liquid crystal layer 460 It is felt that it has a refractive index corresponding to the average value (AVG(n o , n bp )) of the normal refractive index (n o ) of the liquid crystal molecule 464 and the refractive index (n bp) of the binder polymer.

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 convex lens layer 442 is the average value of the normal refractive index (n o ), the ideal refractive index (n e ) and the refractive index of the binder polymer (n bp ) of the plurality of liquid crystal molecules 464 (AVG(n o , n e , n bp )) has substantially the same refractive index as the light emitted from the display panel 420 and feels a difference in refractive index at the interface between the convex lens layer 442 and the liquid crystal layer 460.

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 liquid crystal molecules 464 is more than the refractive index (n e) a normal refractive index, so (n o) greater nematic liquid crystal than the normal refractive index (n o) of the plurality of the liquid crystal molecules 464, and a binder polymer The average value of the refractive index (n bp ) (AVG(n o , n bp )) is the normal refractive index (n o ), the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 464, and the refractive index (n bp ) of the binder polymer. It may be about 1.45 to about 1.5, which is less than the average value (AVG(n o , n e , n bp )) of about 1.55 to about 1.6.

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.
Since the refractive index of the convex lens layer 442 is greater than the refractive index of the liquid crystal layer 460, in this case, the lens panel 430 acts as a convex lens and emits from the display panel 420 and has a polarization state perpendicular to the ground. The light is refracted and passes through the lens panel 430, and the switchable display device 410 displays a 3D image.

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 switchable display device 410 uses a nano liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules 464 in the nanocapsule 462, it is easy to manufacture the lens panel 430 in a film form, and the alignment layer and the planarization layer are omitted. As a result, manufacturing cost is reduced, and since the liquid crystal molecules 464 are rearranged by an electric field, uniform alignment can be secured.

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, a 2D image or a 3D image is displayed using a convex lens layer, a positive type liquid crystal layer, and light in a polarized state parallel to the ground or light in a polarized state perpendicular to the ground. In 2D when no voltage is applied by adjusting the normal refractive index (n o ) and the ideal refractive index (n e ) of the liquid crystal molecule and the refractive index of the convex lens layer, using a negative type liquid crystal layer and light in a polarized state parallel to the ground. Display an image and display a 3D image when voltage is applied, or adjust the normal refractive index (n o ) and abnormal refractive index (n e ) of liquid crystal molecules and the refractive index of the convex lens layer, and perpendicular to the negative type liquid crystal layer and the ground. It is possible to display a 2D image when a voltage is applied using light of one polarization state and a 3D image when a voltage is not applied.

제3실시예에서는 포지티브타입 액정을 이용하였으나, 다른 실시예에서는 네가티브타입 액정을 이용할 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.In the third embodiment, a positive type liquid crystal is used, but in other embodiments, a negative type liquid crystal may be used, 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 views showing liquid crystal arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the fifth embodiment of the present invention, respectively, and descriptions of the same parts as in the first to fourth embodiments are described. Omit it.

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 switchable display device 510 according to the fifth embodiment of the present invention includes a display panel 520 and a lens panel 530.

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 display panel 520 displays a 2D image or a 3D image using a plurality of pixels including first to third pixels P1 to P3, and the display panel 520 is a liquid crystal display device, an organic light emitting diode. It may be a flat panel display device such as a display device or a plasma display device, and in the case of a liquid crystal display device, it may be one of a TN mode, an IPS mode, a VA mode, an ECB mode, and an OCB mode.

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 display panel 520 may have a polarization state in a specific direction using a polarizing plate, for example, and may have a polarization state in a direction perpendicular to the ground.

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 lens panel 530 is disposed on the display panel 520 to selectively refract or transmit light emitted from the display panel 520 as it is, and the first and second substrates 540 and 550 facing each other and spaced apart from each other. ) And a liquid crystal layer 560 formed between the first and second substrates 540 and 550.

제1 및 제2기판(540, 550)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and second substrates 540 and 550 may be formed of a flexible material in the form of a film.

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 second electrodes 542 and 552 are formed on inner surfaces of the first and second substrates 540 and 550, respectively, and a transparent convex lens layer 544 is formed on the first electrode 542.

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 second electrodes 542 and 552 may have a plate shape formed on the first and second substrates 540 and 550, respectively, and may be indium-tin-oxide or phosphorus??-zinc-oxide, a conductive polymer. , It may be made of a transparent conductive material such as carbon nanotubes, graphene or silver nanowires.

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 convex lens layer 544 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 564, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 564, and the refractive index (n bp) of the binder polymer (AVG ( n o , n e , n bp )) and a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect light path control, for example, may be made of a resin such as PET.

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.In addition, an uneven pattern for inducing rearrangement of the liquid crystal molecules 564 when an electric field is applied to the inner surface of the first substrate 540 and the first electrode 542 and the inner surface of the second substrate 550 and the second electrode 552, respectively. This may be formed, and the concave-convex pattern may be formed of concave portions and convex portions that are alternately arranged in parallel along a direction perpendicular to the ground.

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.On the upper surface of the convex lens layer 544, a plurality of convex portions each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptical shape and spaced parallel to each other are formed, and the liquid crystal layer 560 includes the convex lens layer 544 and the second electrode 552. ) Is filled between.

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 have a semicircular shape or a semi-elliptic shape, 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 liquid crystal layer 560 includes a nano liquid crystal in which a plurality of liquid crystal molecules 564 are filled in a nanocapsule 562, which is a polymer capsule having a diameter of several to several hundreds of nanometers, and the plurality of liquid crystal molecules 564 has dielectric anisotropy. This may be a negative type of negative (Δε<0).

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 liquid crystal molecules 564 have a birefringence characteristic representing a normal refractive index (n o ) and an abnormal refractive index (n e ) according to the traveling direction of light, for example, the normal refractive index (n o ) is greater than the abnormal refractive index (n e ). It may be a small nematic liquid crystal (n o <n e ).

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.These nano liquid crystals have isotropic properties when an electric field is not applied, and are rearranged by an electric field in the nanocapsules 562 when an electric field is applied, and are produced in a film form when a binder polymer is added to these nano liquid crystals. It has the advantage of being easy to do.

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 forming the first electrode 542 and the convex lens layer 544 on the first substrate 540 in the form of a film and coating a nano liquid crystal to which a binder polymer is added, the coated nano liquid crystal is heated or lighted. The liquid crystal layer 560 can be formed on the convex lens layer 544 by curing it with, and an adhesive layer is formed on the liquid crystal layer 560 with a material having excellent optical transmittance such as an optically transparent adhesive, and a protective layer is formed on the adhesive layer. By forming, it can be used in the form of a film.

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 removing the protective layer from the first substrate 540 in the form of a film on which the first electrode 542, the convex lens layer 544, and the liquid crystal layer 560 are formed, the second electrode 552 is formed. 2 By attaching to the substrate 550, the lens panel 530 in the form of a film can be formed.

이러한 전환형 표시장치(510)는, 액정층(560)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The switchable display device 510 selectively displays a 2D image and a 3D image according to the arrangement state of the liquid crystal layer 560.

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 displaying a 2D image as shown in FIG. 6A, voltage is not applied to the first and second electrodes 542 and 552 (OFF), and as a result, the first and second electrodes 542 and No electric field is generated between 552, and a plurality of liquid crystal molecules 564 of the liquid crystal layer 560 are randomly arranged within the nanocapsule 562.

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.Accordingly, light emitted from the display panel 520 and having a polarization state perpendicular to the ground, a plurality of liquid crystal molecules 564 have a refractive index corresponding to the average value of the normal refractive index (n o ) and the ideal refractive index (n e ). As a result, the liquid crystal layer 560 has the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 564, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 564, and the refractive index of the binder polymer (n bp ). It feels as having a refractive index corresponding to the average value (AVG(n o , n e , n bp )).

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 convex lens layer 544 is used as the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 564, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 564, and the refractive index (n bp) of the binder polymer ( AVG(n o , n e , n bp )) and a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect the light path control, the light emitted from the display panel 520 is convex lens layer 544 ) At the interface between the liquid crystal layer 560 and the liquid crystal layer 560 may not feel a difference in refractive index.

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 of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 564, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 564, and the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG(n o , n e , n bp )) and the convex lens layer 544 may each have a refractive index of about 1.55 to about 1.6.

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 ground is not refracted and passes straight through the lens panel 530 as it is, and the switchable display device 510 displays a 2D image.

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.And, in the 3D mode displaying a 3D image as shown in FIG. 6B, a voltage is applied to the first and second electrodes 542 and 552 (ON), and as a result, the first and second electrodes 542 and 552 ) Between the vertical electric field (E) is generated, and a plurality of negative-type liquid crystal molecules 564 of the liquid crystal layer 560 are first and second so that the long axis is perpendicular to the vertical electric field (E) in the nanocapsule 562. 2 It is rearranged horizontally to the substrates 540 and 550 and parallel to the ground.

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, light emitted from the display panel 520 and having a polarization state perpendicular to the ground feels that the plurality of liquid crystal molecules 564 have a normal refractive index (n o ), and as a result, the liquid crystal layer 560 It is felt that it has a refractive index corresponding to the average value (AVG(n o , n bp )) of the normal refractive index (n o ) of the liquid crystal molecule 564 and the refractive index (n bp) of the binder polymer.

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 convex lens layer 544 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 564, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 564, and the refractive index (n bp) of the binder polymer ( Since it has substantially the same refractive index as AVG(n o , n e , n bp )), light emitted from the display panel 520 feels a difference in refractive index at the interface between the convex lens layer 544 and the liquid crystal layer 560 .

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 liquid crystal molecules 564 is more than the refractive index (n e) a normal refractive index, so (n o) greater nematic liquid crystal than the normal refractive index (n o) of the plurality of the liquid crystal molecules 364, and a binder polymer The average value of the refractive index (n bp ) (AVG(n o , n bp )) is the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 364, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 364, and the binder It may be about 1.45 to about 1.5, which is less than about 1.55 to about 1.6, which is an average value (AVG(n o , n e , n bp )) of the refractive index (n bp) of the polymer.

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.
Since the refractive index of the convex lens layer 544 is greater than the refractive index of the liquid crystal layer 560, in this case, the lens panel 530 acts as a convex lens and has a polarization state that is emitted from the display panel 520 and is perpendicular to the ground. The light is refracted to pass through the lens panel 530, and the switchable display device 510 displays a 3D image.

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.
Since such a switchable display device 510 uses a nano liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules 564 in a nano capsule 562, it is easy to manufacture the lens panel 530 in a film form, and an alignment layer and a planarization layer are omitted. As a result, manufacturing cost is reduced, and since the liquid crystal molecules 564 are rearranged by an electric field, uniform alignment can be secured.

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 ground, but in other embodiments, the normal refractive index of the liquid crystal molecule 564 (n o ), the ideal refractive index (n e ) and the refractive index of the convex lens layer 544 are adjusted, and a 2D image is displayed when a voltage is applied using light in a polarized state parallel to the ground, and the voltage is not applied. You can display 3D images.

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, 2D images and 3D images are selectively displayed using light in a polarized state, but in other embodiments, 2D images and 3D images may be selectively displayed using light in a non-polarized state. , This 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 arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the sixth embodiment of the present invention, respectively, and descriptions of the same parts as in the first to fifth embodiments are described. Omit it.

도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제6실시예에 따른 전환형 표시장치(610)는, 표시패널(620) 및 렌즈패널(630)을 포함한다. 7A and 7B, the switchable display device 610 according to the sixth embodiment of the present invention includes a display panel 620 and a lens panel 630.

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 display panel 620 displays a 2D image or a 3D image using a plurality of pixels including first to third pixels P1 to P3, and the display panel 620 is a liquid crystal display device, an organic light emitting diode. It may be a flat panel display device such as a display device or a plasma display device, and in the case of a liquid crystal display device, it may be one of a TN mode, an IPS mode, a VA mode, an ECB mode, and an OCB mode.

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 display panel 620 may emit light in a non-polarized state as well as light having a polarization state in a specific direction. It may be an organic light emitting diode display device.

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. In this way, even when the display panel 620 emits light in a non-polarized state, the switchable display device 610 can selectively display a 2D image and a 3D image. This is because the effective refractive index of the liquid crystal layer 660 itself is used, not the birefringence (phase difference) of 664), which will be described again later.

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 lens panel 630 is disposed on the display panel 620 to selectively refract or transmit light emitted from the display panel 620 as it is, and the first and second substrates 640 and 650 facing each other and spaced apart from each other. ), and a liquid crystal layer 660 formed between the first and second substrates 640 and 650.

제1 및 제2기판(640, 650)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and second substrates 640 and 650 may be formed of a flexible material in the form of a film.

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 second electrodes 642 and 652 are formed on inner surfaces of the first and second substrates 640 and 650, respectively, and a transparent concave lens layer 654 is formed under the second electrode 652.

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 second electrodes 642 and 652 may have a plate shape formed on the first and second substrates 640 and 650, respectively, and may be indium-tin-oxide or phosphorus??-zinc-oxide, a conductive polymer. , It may be made of a transparent conductive material such as carbon nanotubes, graphene or silver nanowires.

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 concave lens layer 654 is an average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 664, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 664, and the refractive index (n bp) of the binder polymer (AVG ( n o , n e , n bp )) and a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect light path control, for example, may be made of a resin such as PET.

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.On the lower surface of the concave lens layer 654, a plurality of concave portions each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptical shape and spaced parallel to each other are formed, and the liquid crystal layer 660 includes a concave lens layer 654 and a first electrode 642 ) Is filled in the recess between.

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.In this case, a cross section of each of the plurality of concave portions may have a semicircular shape or a semi-elliptic shape, and as a result, each of the plurality of concave portions may implement 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 liquid crystal layer 660 includes a nano liquid crystal in which a plurality of liquid crystal molecules 664 are filled in a nanocapsule 662, which is a polymer capsule having a diameter of several to hundreds of nanometers, and the plurality of liquid crystal molecules 664 have dielectric anisotropy. This amount (Δε> 0) may be a positive type.

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 liquid crystal molecules 664 have birefringence characteristics representing a normal refractive index (n o ) and an abnormal refractive index (n e ) depending on the traveling direction of light, for example, the normal refractive index (n o ) is greater than the abnormal refractive index (n e ). It may be a small nematic liquid crystal (n o <n e ).

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.
These nano liquid crystals have isotropic properties when an electric field is not applied, and are rearranged by an electric field in the nanocapsules 662 when an electric field is applied to have directionality, and when a binder polymer is added to these nano liquid crystals, it is produced in a film form It has the advantage of being easy to do.

이러한 전환형 표시장치(610)는, 액정층(660)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The switchable display device 610 selectively displays a 2D image and a 3D image according to the arrangement state of the liquid crystal layer 660.

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 displaying a 2D image as shown in FIG. 7A, voltage is applied to the first and second electrodes 642 and 652 (ON), and as a result, the first and second electrodes 642 and 652 ) Between the vertical electric field (E) is generated, and a plurality of positive-type liquid crystal molecules 664 of the liquid crystal layer 660 are first and second so that the long axis is parallel to the vertical electric field (E) in the nanocapsule 662. 2 It is rearranged perpendicular to the substrates 640 and 650 and parallel to the ground.

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, light emitted from the display panel 620 and in a polarized or non-polarized state feels that the plurality of liquid crystal molecules 664 have a normal refractive index (n o ), and as a result, the liquid crystal layer 660 It is felt that it has a refractive index corresponding to the normal refractive index (n o ) of the molecule 664 and the average value of the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG (n o , n bp )).

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 concave lens layer 654 affects the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 664 and the average value of the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG (n o , n bp )) and the optical path control. By forming a material having substantially the same refractive index within a range that does not cause a difference in refractive index, light emitted from the display panel 620 can be prevented from feeling a difference in refractive index at the interface between the liquid crystal layer 660 and the concave lens layer 654. .

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 average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 664 and the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG (n o , n bp )) and the refractive index of the concave lens layer 654 are respectively It may be from about 1.45 to about 1.5.

그러므로, 편광상태 또는 비편광상태의 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(630)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(610)는 2D영상을 표시한다.Therefore, the polarized or non-polarized light is not refracted and passes straight through the lens panel 630, and the switchable display device 610 displays a 2D image.

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.And, in the 3D mode displaying a 3D image as shown in FIG. 7B, a voltage is not applied to the first and second electrodes 642 and 652 (OFF), and as a result, the first and second electrodes 642 and No electric field is generated between 652, and a plurality of liquid crystal molecules 664 of the liquid crystal layer 660 are randomly arranged in the nanocapsule 662.

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 or non-polarized light emitted from the display panel 620 has a refractive index corresponding to the average value of the normal refractive index (n o ) and the abnormal refractive index (n e) of a plurality of liquid crystal molecules 664. As a result, the liquid crystal layer 660 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 664, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 664 and the refractive index (n bp) of the binder polymer It feels as having a refractive index corresponding to (AVG(n o , n e , n bp )).

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 concave lens layer 654 has a refractive index substantially equal to the average value (AVG (n o , n bp )) of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 664 and the refractive index (n bp) of the binder polymer. Therefore, the light emitted from the display panel 620 feels a difference in refractive index at the interface between the liquid crystal layer 660 and the concave lens layer 654.

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 liquid crystal molecules 664 is more than the refractive index (n e) is greater nematic liquid crystal than the normal refractive index (n o), normal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules (364) (n o), a plurality of liquid crystal The average value of the ideal refractive index (n e ) of the molecule 364 and the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG(n o , n e , n bp )) is the normal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules 364 (n o ) And the average value (AVG(n o , n bp )) of the refractive index (n bp ) of the binder polymer, which is about 1.55 to about 1.6, which is greater than about 1.45 to about 1.5.

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.
Since the refractive index of the liquid crystal layer 660 is greater than the refractive index of the concave lens layer 654, in this case, the lens panel 630 acts as a convex lens, and the polarized or non-polarized light emitted from the display panel 620 Is refracted to pass through the lens panel 630, and the switchable display device 610 displays a 3D image.

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 switchable display device 610 uses a nano liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules 664 in the nanocapsule 662, it is easy to manufacture the lens panel 630 in a film form, and the alignment layer and the planarization layer are omitted. As a result, manufacturing cost is reduced, and since the liquid crystal molecules 664 are rearranged by an electric field, uniform alignment can be secured.

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, a liquid crystal layer is formed between the concave lens layer under the first substrate and the second substrate, but in another embodiment, a liquid crystal layer may be formed between the convex lens layer over the first substrate and the second substrate. , This 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 arrangement states in 2D mode and 3D mode of the switchable display device according to the seventh embodiment of the present invention, respectively, and descriptions of the same parts as in the first to sixth embodiments are described. Omit it.

도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제7실시예에 따른 전환형 표시장치(710)는, 표시패널(720) 및 렌즈패널(730)을 포함한다. 8A and 8B, the switchable display device 710 according to the seventh embodiment of the present invention includes a display panel 720 and a lens panel 730.

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 display panel 720 displays a 2D image or a 3D image using a plurality of pixels including first to third pixels P1 to P3, and the display panel 720 is a liquid crystal display device, an organic light emitting diode It may be a flat panel display device such as a display device or a plasma display device, and in the case of a liquid crystal display device, it may be one of a TN mode, an IPS mode, a VA mode, an ECB mode, and an OCB mode.

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 display panel 320 may emit light in a non-polarized state as well as light having a polarization state in a specific direction. It may be an organic light emitting diode display device.

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. In this way, even when the display panel 720 emits light in a non-polarized state, the switchable display device 710 can selectively display a 2D image and a 3D image. This is because the effective refractive index of the liquid crystal layer 760 itself is used, not the birefringence (phase difference) of 764), which will be described later.

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 lens panel 730 is disposed on the display panel 720 to selectively refract or transmit light emitted from the display panel 720 as it is, and the first and second substrates 740 and 750 facing each other and spaced apart from each other. ) And a liquid crystal layer 760 formed between the first and second substrates 740 and 750.

제1 및 제2기판(740, 750)은 필름형태의 가요성 물질로 이루어질 수 있다. The first and second substrates 740 and 750 may be formed of a flexible material in the form of a film.

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 second electrodes 742 and 752 are formed on inner surfaces of the first and second substrates 740 and 750, respectively, and a transparent convex lens layer 744 is formed on the first electrode 742.

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 second electrodes 742 and 752 may have a plate shape formed on the first and second substrates 740 and 750, respectively, and may be indium-tin-oxide or phosphorus??-zinc-oxide, a conductive polymer. , It may be made of a transparent conductive material such as carbon nanotubes, graphene or silver nanowires.

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 convex lens layer 744 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 764, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 364, and the refractive index (n bp) of the binder polymer (AVG ( n o , n e , n bp )) and a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect light path control, for example, may be made of a resin such as PET.

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. On the upper surface of the convex lens layer 744, a plurality of convex portions each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptical shape and spaced parallel to each other are formed, and the liquid crystal layer 760 includes a convex lens layer 744 and a second electrode 752. ) Is filled between.

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 have a semicircular shape or a semi-elliptic shape, 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 liquid crystal layer 760 includes a nano-liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules 764 in a nanocapsule 762, which is a polymer capsule having a diameter of several to hundreds of nanometers, and the plurality of liquid crystal molecules 764 has dielectric anisotropy. This amount (Δε> 0) may be a positive type.

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 liquid crystal molecules 764 have birefringence characteristics representing a normal refractive index (n o ) and an abnormal refractive index (n e ) according to the traveling direction of light, for example, the normal refractive index (n o ) is greater than the abnormal refractive index (n e ). It can be a small nematic liquid crystal (n o <n e ).

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 plurality of liquid crystal molecules 764 of such nano liquid crystals have isotropic properties when an electric field is not applied, and when an electric field is applied, they are rearranged by an electric field within the nanocapsules 762 to have orientation. There is an advantage in that it is easy to manufacture in a film form when added.

이러한 전환형 표시장치(710)는, 액정층(760)의 배열상태에 따라 2D영상 및 3D영상을 선택적으로 표시한다.The switchable display device 710 selectively displays a 2D image and a 3D image according to the arrangement of the liquid crystal layer 760.

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 displaying a 2D image as shown in FIG. 8A, voltage is not applied to the first and second electrodes 742 and 752 (OFF), and as a result, the first and second electrodes 742 and 752), no electric field is generated, and a plurality of liquid crystal molecules 764 of the liquid crystal layer 760 are randomly arranged within the nanocapsule 762.

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.Accordingly, the polarized or non-polarized light emitted from the display panel 720 means that the plurality of liquid crystal molecules 764 have a refractive index corresponding to the average value of the normal refractive index (n o ) and the ideal refractive index (n e ). As a result, the liquid crystal layer 760 has an average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 764, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 764, and the refractive index (n bp) of the binder polymer It feels as having a refractive index corresponding to (AVG(n o , n e , n bp )).

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 convex lens layer 744 is used as the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 764, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 764, and the refractive index (n bp) of the binder polymer ( AVG(n o , n e , n bp )) and a material having substantially the same refractive index within a range that does not affect the optical path control, the polarized state emitted from the display panel 720 or the non-polarized state It is possible to prevent light from feeling a difference in refractive index at the interface between the convex lens layer 744 and the liquid crystal layer 760.

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 convex lens layer 744 and the normal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules 764 (n o ), the ideal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules 364 (n e ), and the refractive index of the binder polymer (n bp ), the average value (AVG(n o , n e , n bp )) may be about 1.55 to about 1.6, respectively.

그러므로, 편광상태 또는 비편광상태의 빛은 굴절되지 않고 그대로 렌즈패널(730)을 직진으로 통과하고, 전환형 표시장치(710)는 2D영상을 표시한다.Therefore, the polarized or non-polarized light is not refracted and passes straight through the lens panel 730, and the switchable display device 710 displays a 2D image.

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. And, in the 3D mode displaying a 3D image as shown in FIG. 8B, voltage is applied to the first and second electrodes 742 and 752, and as a result, between the first and second electrodes 742 and 752. A vertical electric field E is generated, and a plurality of positive-type liquid crystal molecules 764 of the liquid crystal layer 360 have the first and second substrates ( 740, 750) and rearranged parallel to the ground.

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.Accordingly, the polarized or non-polarized light emitted from the display panel 720 feels that the plurality of liquid crystal molecules 764 have a normal refractive index (n o ), and as a result, the liquid crystal layer 760 It is felt that it has a refractive index corresponding to the average value of the normal refractive index (n o ) of the molecule 764 and the refractive index (n bp ) of the binder polymer (AVG (n o , n bp )).

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 convex lens layer 744 is the average value of the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 764, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 764, and the refractive index (n bp) of the binder polymer ( Since it has substantially the same refractive index as AVG(n o , n e , n bp )), light emitted from the display panel 720 feels a difference in refractive index at the interface between the convex lens layer 744 and the liquid crystal layer 760 .

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 liquid crystal molecules 764 is more than the refractive index (n e) a normal refractive index, so (n o) greater nematic liquid crystal than the normal refractive index (n o) of the plurality of the liquid crystal molecules 764, and a binder polymer The average value of the refractive index (n bp ) (AVG(n o , n bp )) is the normal refractive index (n o ) of the plurality of liquid crystal molecules 764, the ideal refractive index (n e ) of the plurality of liquid crystal molecules 764, and the binder It may be about 1.45 to about 1.5, which is less than about 1.55 to about 1.6, which is an average value (AVG(n o , n e , n bp )) of the refractive index (n bp) of the polymer.

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.
Since the refractive index of the convex lens layer 744 is greater than the refractive index of the liquid crystal layer 760, in this case, the lens panel 730 serves as a convex lens and is emitted from the display panel 720 and has a polarized or non-polarized state. The light is refracted and passes through the lens panel 730, and the switchable display device 710 displays a 3D image.

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 such a switchable display device 710 uses a nano liquid crystal filled with a plurality of liquid crystal molecules 764 in a nano capsule 762, it is easy to manufacture the lens panel 730 in a film form, and an alignment layer and a planarization layer are omitted. As a result, manufacturing cost is reduced, and since the liquid crystal molecules 764 are rearranged by an electric field, uniform alignment can be secured.

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, a 2D image is displayed when no voltage is applied and a 3D image is displayed when a voltage is applied, but in other embodiments, the normal refractive index (n o ) and the abnormal refractive index (n e ) of the liquid crystal molecule 764 By adjusting the refractive index of the convex lens layer 744, a 2D image can be displayed when a voltage is applied and a 3D image can be displayed when a voltage is not applied.

그리고, 제1 내지 제7실시예에서는 액정층 내의 전하축적을 방지하기 위하여 렌즈패널을 반전(inversion)방식으로 구동할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다. In addition, in the first to seventh embodiments, the lens panel may be driven in an inversion method to prevent charge accumulation 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 devices according to the eighth and ninth embodiments of the present invention, respectively, and the switchable display devices 110 to 710 according to the first to seventh embodiments, respectively. It can be applied to, and the first embodiment will be described as an example.

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.As shown in FIG. 9A, when the switchable display device 110 displays a 3D image, a first voltage V1, which is a reference voltage Vref, is applied to the first electrode 142, and the second electrode ( 144) has a voltage (Vref+ΔV1) greater than the reference voltage (Vref) by the first voltage difference (ΔV1) and a voltage (Vref-ΔV1) smaller than the reference voltage (Vref) by the first voltage difference (ΔV1). The second voltage V2 is applied to generate an electric field.

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 (ΔV1) occurs between the first voltage (V1) of the first electrode 142 and the second voltage (V2) of the second electrode 144, and the first voltage difference (ΔV1) is As a result, an electric field is generated and applied to the liquid crystal layer 160, and the liquid crystal molecules 164 are rearranged in the nanocapsule 162 by the electric field.

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 is periodically changed with respect to the reference voltage Vref, the direction of the generated electric field is also periodically changed, thereby preventing charge accumulation in the liquid crystal layer 160.

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.As shown in FIG. 9B, when the switchable display device 110 displays a 3D image, the first electrode 142 has a voltage (Vref-ΔV2) smaller than the reference voltage (Vref) by a second voltage difference (ΔV2). ) And a second voltage difference (ΔV2) greater than the reference voltage Vref (Vref+ΔV2) is alternately applied, and the second electrode 144 is applied with a voltage greater than the reference voltage Vref. A second voltage (V2) alternately having a voltage (Vref+ΔV2) as large as the second voltage difference (ΔV2) and a voltage (Vref-ΔV2) as small as the second voltage difference (ΔV2) than the reference voltage (Vref) is applied. An electric field is created.

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 have opposite potentials with respect to the reference voltage Vref and are alternately, for example, the first voltage V1 is a second voltage difference than the reference voltage Vref. In the case of a voltage (Vref-ΔV2) as small as (ΔV2), the second voltage (V2) becomes a voltage (Vref+ΔV2) greater than the reference voltage (Vref) by the second voltage difference (ΔV2), and the first voltage (V1) When the voltage (Vref+ΔV2) is greater than the reference voltage (Vref) by the second voltage difference (ΔV2), the first voltage (V1) is a voltage (Vref−) that is smaller than the reference voltage (Vref) by the second voltage difference (ΔV2). ΔV2).

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, between the first voltage V1 of the first electrode 142 and the second voltage V2 of the second electrode 144, a voltage difference (2ΔV2) that is twice the second voltage difference ΔV2 occurs. , An electric field is generated by a voltage difference (2ΔV2) twice the second voltage difference (ΔV2) and applied to the liquid crystal layer 160, and the liquid crystal molecules 164 are rearranged by the electric field in the nanocapsule 162. do.

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 magnitudes of the first and second voltages V1 and V2 are periodically changed with respect to the reference voltage Vref, the direction of the generated electric field is also periodically changed, and accordingly, the charge accumulation in the liquid crystal layer 160 is Is prevented.

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. In addition, since the first electrode 142 and the second electrode 144 have a voltage difference (2ΔV2) that is twice the second voltage difference (ΔV2), the second voltage difference (ΔV2) is equal to the first voltage in FIG. 9A. Even if it is set to 1/2 of the difference (ΔV1) (ΔV2 = (1/2)ΔV1), an electric field of the same intensity can be generated.

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.
Accordingly, the amplitudes of each of the first and second voltages V1 and V2 of FIG. 9B can be reduced than the amplitudes of the first or second voltages V1 and V2 of FIG. 9A, and as a result, power consumption can be reduced. 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.
Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can do it.

110: 전환형 표시장치 120: 표시패널
130: 렌즈패널 140: 제1기판
150: 제2기판 160: 액정층
162: 나노캡슐 164: 액정분자
110: switchable display device 120: display panel
130: lens panel 140: first substrate
150: second substrate 160: liquid crystal layer
162: nanocapsule 164: liquid crystal molecule

Claims (18)

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 나노액정과 바인더 폴리머로 이루어지는 액정층
을 포함하는 렌즈패널
을 포함하고,
상기 렌즈층은,
상기 다수의 액정분자의 정상굴절률, 상기 다수의 액정분자의 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 동일한 굴절률, 또는 상기 다수의 액정분자의 정상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 동일한 굴절률을 갖는 오목렌즈층을 포함하거나,
상기 다수의 액정분자의 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 동일한 굴절률, 또는 상기 다수의 액정분자의 정상굴절률, 상기 다수의 액정분자의 이상굴절률 및 상기 바인더 폴리머의 굴절률의 평균값과 동일한 굴절률을 갖는 볼록렌즈층을 포함하는 전환형 표시장치.
A display panel that displays an image;
A lens panel disposed on the display panel and refracting or transmitting light emitted from the display panel as it is,
First and second substrates facing each other and spaced apart,
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 formed between one of the first and second substrates and the lens layer and comprising a nano liquid crystal and a binder polymer in which a plurality of liquid crystal molecules are filled in a nano capsule
Lens panel comprising a
Including,
The lens layer,
The normal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules, the abnormal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules, and the refractive index equal to the average value of the refractive index of the binder polymer, or the refractive index equal to the average value of the normal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules and the refractive index of the binder polymer Including a concave lens layer having, or
Refractive index equal to the average value of the abnormal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules and the refractive index of the binder polymer, or the normal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules, the abnormal refractive index of the plurality of liquid crystal molecules, and the average refractive index of the refractive index of the binder polymer A switchable display device including a convex lens layer.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 액정분자는, 정상굴절률이 이상굴절률보다 작은 네마틱 액정이고,
상기 나노액정은, 전기장이 인가되지 않을 경우 등방성을 갖고, 전기장이 인가될 경우 방향성을 갖는 전환형 표시장치.
The method of claim 1,
The plurality of liquid crystal molecules are nematic liquid crystals having a normal refractive index less than an ideal refractive index,
The nano-liquid crystal has isotropic properties when an electric field is not applied, and has a directionality when an electric field is applied.
제 2 항에 있어서,
상기 오목렌즈층은, 하면에 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 오목부를 포함하고, 상기 제2기판 내면에 배치되는 전환형 표시장치.
The method of claim 2,
The concave lens layer includes a plurality of concave portions each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptical shape on a lower surface and spaced apart from each other in parallel, and disposed on an inner surface of the second substrate.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 및 제2전극은, 상기 제1기판 내면에 배치되고, 바 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치되는 전환형 표시장치.
The method of claim 3,
The first and second electrodes are disposed on an inner surface of the first substrate, have a bar shape, are spaced apart from each other in parallel, and alternately disposed.
제 4 항에 있어서,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입인 전환형 표시장치.
The method of claim 4,
The plurality of liquid crystal molecules is a switchable display device of a positive type having a positive dielectric anisotropy.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 및 제2전극은, 각각 상기 제1 및 제2기판 내면에 배치되고, 판 형상을 갖는 전환형 표시장치.
The method of claim 3,
The first and second electrodes are disposed on inner surfaces of the first and second substrates, respectively, and have a plate shape.
제 6 항에 있어서,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 음인 네거티브타입인 전환형 표시장치.
The method of claim 6,
The plurality of liquid crystal molecules is a switchable display device of a negative type having negative dielectric anisotropy.
제 6 항에 있어서,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입인 전환형 표시장치.
The method of claim 6,
The plurality of liquid crystal molecules is a switchable display device of a positive type having a positive dielectric anisotropy.
제 8 항에 있어서,
상기 표시패널은 비편광상태의 빛을 출사하는 전환형 표시장치.
The method of claim 8,
The display panel is a switchable display device that emits light in a non-polarized state.
제 2 항에 있어서,
상기 볼록렌즈층은, 상면에 각각이 반원통 형상 또는 반타원통 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되는 다수의 볼록부를 포함하고, 상기 제1기판 내면에 배치되는 전환형 표시장치.
The method of claim 2,
The convex lens layer includes a plurality of convex portions each having a semi-cylindrical shape or a semi-elliptical shape on an upper surface and spaced apart from each other in parallel, and disposed on an inner surface of the first substrate.
제 10 항에 있어서,
상기 제1 및 제2전극은, 상기 제2기판 내면에 배치되고, 바 형상을 갖고 서로 평행하게 이격되어 교대로 배치되는 전환형 표시장치.
The method of claim 10,
The first and second electrodes are disposed on an inner surface of the second substrate, have a bar shape, are spaced apart from each other in parallel, and alternately disposed.
제 11 항에 있어서,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입인 전환형 표시장치.
The method of claim 11,
The plurality of liquid crystal molecules is a switchable display device of a positive type having a positive dielectric anisotropy.
삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 제1 및 제2전극은, 각각 상기 제1 및 제2기판 내면에 형성되고, 판 형상을 갖는 전환형 표시장치.
The method of claim 10,
The first and second electrodes are formed on inner surfaces of the first and second substrates, respectively, and have a plate shape.
제 14 항에 있어서,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 음인 네거티브타입인 전환형 표시장치.
The method of claim 14,
The plurality of liquid crystal molecules is a switchable display device of a negative type having negative dielectric anisotropy.
제 14 항에 있어서,
상기 다수의 액정분자는, 유전율 이방성이 양인 포지티브타입인 전환형 표시장치.
The method of claim 14,
The plurality of liquid crystal molecules is a switchable display device of a positive type having a positive dielectric anisotropy.
제 16 항에 있어서,
상기 표시패널은 비편광상태의 빛을 출사하는 전환형 표시장치.
The method of claim 16,
The display panel is a switchable display device that emits light in a non-polarized state.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2기판 내면에는 상기 다수의 액정분자의 재배열을 유도하기 위한 요철패턴이 형성되는 전환형 표시장치.
The method of claim 1,
A switchable display device in which an uneven pattern for inducing rearrangement of the plurality of liquid crystal molecules is formed on inner surfaces of the first and second substrates.
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