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KR101433107B1 - A liquid crystal display device including a liquid crystal lens - Google Patents

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KR101433107B1
KR101433107B1 KR1020070067869A KR20070067869A KR101433107B1 KR 101433107 B1 KR101433107 B1 KR 101433107B1 KR 1020070067869 A KR1020070067869 A KR 1020070067869A KR 20070067869 A KR20070067869 A KR 20070067869A KR 101433107 B1 KR101433107 B1 KR 101433107B1
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이병주
홍형기
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정층을 이용하여 형성되는 액정렌즈를 포함하는 영상표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image display apparatus including a liquid crystal lens formed using a liquid crystal layer.

구체적으로 본 발명은, 제1기판과; 상기 제1기판과 서로 마주보며 이격된 제2기판과; 상기 제1기판 내면에 형성되는 제1전극과; 상기 제2기판 내면에 반복적으로 형성되며, 각각이 제1거리에 대응되는 폭의 제1개구부를 갖는 다수의 제2전극과; 상기 제1전극과 상기 다수의 제2전극 사이에 형성되는 제1액정층과; 상기 제1기판 하부에 배치되는 제3기판과; 상기 제3기판과 서로 마주보며 이격되고, 상기 제1기판과 접촉하는 제4기판과; 상기 제3기판 내면에 형성되는 화소전극과; 상기 제4기판과; 상기 제3기판과 제4기판 사이에 형성되는 제2액정층과; 상기 제3기판 외면에 형성되는 제1편광판과; 상기 제2기판 외면에 형성되는 제2편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.Specifically, the present invention provides a liquid crystal display comprising: a first substrate; A second substrate facing the first substrate and spaced apart from the first substrate; A first electrode formed on the inner surface of the first substrate; A plurality of second electrodes repeatedly formed on the inner surface of the second substrate, each of the second electrodes having a first opening each having a width corresponding to the first distance; A first liquid crystal layer formed between the first electrode and the plurality of second electrodes; A third substrate disposed under the first substrate; A fourth substrate spaced apart from and facing the third substrate and in contact with the first substrate; A pixel electrode formed on the inner surface of the third substrate; A fourth substrate; A second liquid crystal layer formed between the third substrate and the fourth substrate; A first polarizer formed on an outer surface of the third substrate; And a second polarizer formed on an outer surface of the second substrate.

액정표시장치, 액정렌즈, A liquid crystal display, a liquid crystal lens,

Description

액정렌즈를 포함하는 액정표시장치{Liquid Crystal Display Device Including Liquid Crystal Lens}[0001] The present invention relates to a liquid crystal display (LCD)

본 발명은 액정렌즈(liquid crystal lens)를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 3개의 전극을 이용하여 액정층을 구동하는 액정렌즈 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device including a liquid crystal lens, and more particularly, to a liquid crystal lens for driving a liquid crystal layer using three electrodes and a liquid crystal display device including the same.

일반적으로 액정표시장치는 마주보는 2개의 전극과 그 사이에 형성되는 액정층으로 구성되는데, 2개의 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장으로 액정층의 액정분자를 구동한다. 액정분자는 분극성질과 광학적 이방성(optical anisotropy)을 갖는데, 분극성질은 액정분자가 전기장 내에 놓일 경우 액정분자내의 전하가 액정분자의 양쪽으로 몰려서 전기장에 따라 분자배열 방향이 변화되는 것을 말하고, 광학적 이방성은 액정분자의 가늘고 긴 구조와 앞서 말한 분자배열 방향에 기인하여 입사광의 입사방향이나 편광상태에 따라 출사광의 경로나 편광상태를 달리 변화시키는 것을 말한다.Generally, a liquid crystal display device is composed of two opposing electrodes and a liquid crystal layer formed therebetween. The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are driven by an electric field generated by applying a voltage to the two electrodes. The liquid crystal molecules have a polarization property and an optical anisotropy. The polarization property means that when the liquid crystal molecules are placed in the electric field, the charges in the liquid crystal molecules collide with both sides of the liquid crystal molecules, and the molecular alignment direction changes according to the electric field. Refers to changing the path of the emitted light and the polarization state differently depending on the incident direction or polarization state of the incident light due to the elongated structure of the liquid crystal molecules and the aforementioned molecular arrangement direction.

이에 따라 액정층은 2개의 전극에 인가되는 전압에 의하여 투과율의 차이를 나타내게 되고 그 차이를 화소별로 달리하여 영상을 표시할 수 있다. Accordingly, the liquid crystal layer exhibits a difference in transmittance due to the voltage applied to the two electrodes, and the image can be displayed by varying the difference between the pixels.

최근에 이러한 액정분자의 특성을 이용하여 액정층이 렌즈 역할을 하게 하는 액정렌즈가 제안되었다. Recently, a liquid crystal lens has been proposed in which the liquid crystal layer serves as a lens by taking advantage of the properties of such liquid crystal molecules.

즉, 렌즈는 렌즈를 구성하는 물질과 공기와의 굴절률 차이를 이용하여 입사광의 경로를 위치별로 제어하는 것인데, 액정층에 위치별로 서로 다른 전압을 인가하여 위치별로 서로 다른 전기장에 의하여 액정층이 구동되도록 하면, 액정층에 입사하는 입사광은 위치별로 서로 다른 위상 변화를 느끼게 되고, 그 결과 액정층은 실제 렌즈와 같이 입사광의 경로를 제어할 수 있게 된다. That is, the lens controls the path of the incident light by using the refractive index difference between the material constituting the lens and the air, and positions the liquid crystal layer in different electric fields by applying different voltages to the liquid crystal layers The incident light incident on the liquid crystal layer experiences a different phase change according to the position, and as a result, the liquid crystal layer can control the path of the incident light like an actual lens.

이러한 액정렌즈를 도면을 참조하여 설명한다. Such a liquid crystal lens will be described with reference to the drawings.

도1a 및 도1b는 각각 일반적인 액정렌즈의 사시도 및 단면도이다. 1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view of a general liquid crystal lens, respectively.

도1a 및 도1b에 도시한 바와 같이, 일반적인 액정렌즈(10)는 마주보는 제1 및 제2기판(20, 30)과 제1 및 제2기판(20, 30) 사이에 형성된 액정층(40)으로 구성된다. 제1기판(20)의 내면 전체에는 제1전극(22)이 형성되어 있고, 제2기판(30)의 내면에는 이격거리(d)만큼 서로 이격된 제2전극(32)이 형성되어 있다. 1A and 1B, a general liquid crystal lens 10 includes a liquid crystal layer 40 (see FIG. 1) formed between first and second substrates 20 and 30 facing each other and a first and a second substrates 20 and 30, ). A first electrode 22 is formed on the entire inner surface of the first substrate 20 and a second electrode 32 spaced apart from the inner surface of the second substrate 30 by a distance d.

제1 및 제2전극(22, 32)에 전압이 인가되면 두 전극(22, 32) 사이에는 전기장(electric field)이 형성되는데, 제2전극(32)이 제2기판(30)의 외면 전체에 형성되어 있지 않고 분리된 형태를 가지므로 완전한 수직 전기장이 형성되지 않고 제2전극(32)의 이격구간(32a)에서 멀리 떨어진 영역에는 제1 및 제2기판(20, 30)에 거의 수직한 전기장이 생성되는 반면, 제2전극(32)의 이격구간(32a)에 가까운 영역에는 제1 및 제2기판(20, 30)에 경사진 전기장이 생성된다. When a voltage is applied to the first and second electrodes 22 and 32, an electric field is formed between the two electrodes 22 and 32. When the second electrode 32 contacts the entire outer surface of the second substrate 30 The first and second substrates 20 and 30 are separated from each other so that a complete vertical electric field is not formed and a region substantially perpendicular to the first and second substrates 20 and 30 is formed in a region distant from the separation region 32a of the second electrode 32 An electric field is generated in the first and second substrates 20 and 30 in an area close to the separation section 32a of the second electrode 32. [

따라서 제1 및 제2전극(22, 32)에 의하여 생성된 전기장은 제2전극(32)의 이격구간(32a)으로부터의 거리에 따라 세기와 방향이 변하고, 그 결과 전기장에 의하여 구동되는 액정층(40)도 제1 및 제2전극(22, 32)의 이격구간(32a)으로부터의 거리에 따라 입사광의 위상을 다르게 변화시킨다. Accordingly, the electric field generated by the first and second electrodes 22 and 32 changes in intensity and direction according to the distance from the separation section 32a of the second electrode 32, and as a result, (40) also changes the phase of the incident light differently according to the distance from the separation section (32a) of the first and second electrodes (22, 32).

도2는 도1a 및 도1b의 액정렌즈를 빛이 통과할 경우 입사광의 위상변화를 도시한 그래프이다. 도2에서는 비교를 위하여 빛이 실제 렌즈를 통과할 경우에 느끼는 위상변화를 함께 도시하였다.FIG. 2 is a graph showing the phase change of incident light when light passes through the liquid crystal lens of FIGS. 1A and 1B. FIG. 2 also shows the phase change when light passes through an actual lens for comparison.

도2에서, 제1, 2, 3곡선(40a, 40b, 40c)은 각각 다른 구성의 액정렌즈를 통과하는 빛의 위상변화를 보여주는 곡선이며, 제4곡선(40d)은 유리 등으로 구성되는 실제 렌즈를 통과하는 빛의 위상변화를 보여주는 곡선이다. 제1, 2, 3곡선(40a, 40b, 40c)에서 알 수 있듯이, 액정렌즈를 통과하는 빛의 위상변화는 제2전극(도1a 및 도1b의 32)의 이격구간(도1a 및 도1b의 32a)을 중심으로 좌우로 대칭을 이룬다. 2, the first, second, and third curves 40a, 40b, and 40c are curves showing the phase changes of light passing through the liquid crystal lenses of different configurations, and the fourth curve 40d is a curve It is a curve showing the phase change of the light passing through the lens. As can be seen from the first, second and third curves 40a, 40b and 40c, the phase change of the light passing through the liquid crystal lens is different from the phase difference of the second electrode (32 in Figs. 1A and 1B) Symmetrically about the center 32a of FIG.

예를 들어 제1, 2, 3곡선(40a, 40b, 40c)은 제2전극(도1a 및 도1b의 32)의 이격거리(도1a 및 도1b의 d)를 점점 크게 변화시킬 때의 곡선일 수 있는데, 이격거리(도1a 및 도1b의 d)를 적절히 조절한다고 해도 한계가 있어서 실제 렌즈와 동일한 결과를 얻을 수는 없다. 즉, 제1, 2곡선(40a, 40b)은 전체적으로 제4곡선(40d)보다 위상변화가 적은 반면, 제3곡선(40c)은 전체적으로 제4곡선(40d)보다 위상변화가 많다. For example, the first, second, and third curved lines 40a, 40b, and 40c are curved lines that gradually change the separation distance (d in FIGS. 1A and 1B) of the second electrode Even if the separation distance (Figs. 1A and 1B, d) is appropriately adjusted, there is a limit, so that the same result as the actual lens can not be obtained. That is, the first and second curved lines 40a and 40b have less phase change than the fourth curve 40d as a whole, while the third curve 40c has a larger phase change than the fourth curve 40d as a whole.

이러한 결과는 액정렌즈의 위상변화 조절 변수가 적은 것에 기인하는 것으로, 액정렌즈에 있어서 위상변화를 조절할 수 있는 것은 제2전극(도1a 및 도1b의 32)의 이격거리(도1a 및 도1b의 d)와 제2전극(도1a 및 도1b의 32)에 인가되는 전압뿐이어서, 이를 적절히 조절한다고 해도 실제 렌즈에서의 위상변화와 동일한 곡선을 얻기는 어렵다.This result is attributable to the fact that the phase change control variable of the liquid crystal lens is small. The reason why the phase change can be controlled in the liquid crystal lens is that the distance between the second electrode (32 in Figs. 1A and 1B) d) and the second electrode (32 in Figs. 1A and 1B), it is difficult to obtain the same curvature as the phase change in the actual lens even if it is properly adjusted.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 3개의 전극을 이용하여 액정층을 구동함으로써 위상변화를 더 자유롭게 조절할 수 있는 액정렌즈 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a liquid crystal lens and a liquid crystal display device including the same that can more freely control a phase change by driving a liquid crystal layer using three electrodes have.

또한, 본 발명은, 액정렌즈와 액정표시패널 사이의 거리를 감소시켜 증가된 해상도하에서도 2차원 평면영상과 3차원 입체영상의 전환 표시가 가능한 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다. The present invention also provides a liquid crystal display device including a liquid crystal lens capable of switching display of a two-dimensional plane image and a three-dimensional stereoscopic image under a reduced resolution by reducing the distance between the liquid crystal lens and the liquid crystal display panel There is a purpose.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1기판과; 상기 제1기판과 서로 마주보며 이격된 제2기판과; 상기 제1기판 내면에 형성되는 제1전극과; 상기 제2기판 내면에 반복적으로 형성되며, 각각이 제1거리에 대응되는 폭의 제1개구부를 갖는 다수의 제2전극과; 상기 제1전극과 상기 다수의 제2전극 사이에 형성되는 제1액정층과; 상기 제1기판 하부에 배치되는 제3기판과; 상기 제3기판과 서로 마주보며 이격되고, 상기 제1기판과 접촉하는 제4기판과; 상기 제3기판 내면에 형성되는 화 소전극과; 상기 제4기판과; 상기 제3기판과 제4기판 사이에 형성되는 제2액정층과; 상기 제3기판 외면에 형성되는 제1편광판과; 상기 제2기판 외면에 형성되는 제2편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising: a first substrate; A second substrate facing the first substrate and spaced apart from the first substrate; A first electrode formed on the inner surface of the first substrate; A plurality of second electrodes repeatedly formed on the inner surface of the second substrate, each of the second electrodes having a first opening each having a width corresponding to the first distance; A first liquid crystal layer formed between the first electrode and the plurality of second electrodes; A third substrate disposed under the first substrate; A fourth substrate spaced apart from and facing the third substrate and in contact with the first substrate; A pixel electrode formed on the inner surface of the third substrate; A fourth substrate; A second liquid crystal layer formed between the third substrate and the fourth substrate; A first polarizer formed on an outer surface of the third substrate; And a second polarizer formed on an outer surface of the second substrate.

다른 한편, 본 발명은 제1기판과; 상기 제1기판을 사이에 두고 서로 마주보며 이격된 제2 및 제3기판과; 상기 제2기판과 마주보는 상기 제1기판의 일면에 형성되는 제1전극과; 상기 제2기판 내면에 반복적으로 형성되며, 각각이 제1거리에 대응되는 폭의 제1개구부를 갖는 다수의 제2전극과; 상기 제1전극과 상기 다수의 제2전극 사이에 형성되는 제1액정층과; 상기 제3기판 내면에 형성되는 화소전극과; 상기 제1기판과 제3기판 사이에 형성되는 제2액정층과; 상기 제3기판 외면에 형성되는 제1편광판과; 상기 제2기판 외면에 형성되는 제2편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다. On the other hand, the present invention provides a liquid crystal display comprising: a first substrate; Second and third substrates facing each other with the first substrate interposed therebetween; A first electrode formed on one surface of the first substrate facing the second substrate; A plurality of second electrodes repeatedly formed on the inner surface of the second substrate, each of the second electrodes having a first opening each having a width corresponding to the first distance; A first liquid crystal layer formed between the first electrode and the plurality of second electrodes; A pixel electrode formed on the inner surface of the third substrate; A second liquid crystal layer formed between the first substrate and the third substrate; A first polarizer formed on an outer surface of the third substrate; And a second polarizer formed on an outer surface of the second substrate.

본 발명의 액정표시장치는 상기 제2전극과 상기 제1액정층 사이에 반복적으로 형성되며, 각각이 제2거리에 대응되는 폭의 제2개구부를 갖는 다수의 제3전극을 더욱 포함할 수 있다.The liquid crystal display device of the present invention may further include a plurality of third electrodes repeatedly formed between the second electrode and the first liquid crystal layer and having second openings each having a width corresponding to the second distance .

이때, 상기 다수의 제2전극과 상기 다수의 제3전극 각각은 막대형상으로 일체형으로 형성될 수 있다. At this time, the plurality of second electrodes and the plurality of third electrodes may be integrally formed into a rod shape.

상기 제1전극, 상기 다수의 제2전극과 상기 다수의 제3전극에 전압을 인가할 경우 3차원 입체영상을 표시하고, 상기 제1전극, 상기 다수의 제2전극과 상기 다수의 제3전극에 전압을 인가하지 않을 경우 2차원 평면영상을 표시하는데, 상기 화소전극은 상기 제3기판 내면에 서로 이격된 다수개로 형성되어 다수의 영상화소를 정 의하고, 상기 액정표시장치가 상기 3차원 입체영상을 표시할 경우 상기 다수의 영상화소는 제1 및 제2영상을 교대로 표시한다. Dimensional stereoscopic image when voltage is applied to the first electrode, the plurality of second electrodes, and the plurality of third electrodes, and displays the three-dimensional image on the first electrode, the plurality of second electrodes, Dimensional image when the voltage is not applied to the third substrate, the pixel electrodes are formed on the inner surface of the third substrate to be spaced apart from each other to define a plurality of image pixels, and the liquid crystal display device displays the three- The plurality of image pixels alternately display the first and second images.

또한, 상기 액정표시장치가 상기 3차원 입체영상을 표시할 경우, 상기 제1액정층은 선택된 일 편광에 대해서는 광경로를 변경하고 그 외의 편광에 대해서는 광경로를 변경하지 않는다. Also, when the liquid crystal display displays the three-dimensional image, the first liquid crystal layer changes the optical path for the selected one polarized light and does not change the optical path for the other polarized light.

액정표시장치는 상기 제1전극과 상기 액정층 사이에 형성되는 제1배향막과; 상기 제3전극과 상기 액정층 사이에 형성되는 제2배향막과; 상기 제2전극과 상기 제3전극 사이에 형성되는 절연막을 더욱 포함할 수 있다. A liquid crystal display device includes a first alignment layer formed between the first electrode and the liquid crystal layer; A second alignment layer formed between the third electrode and the liquid crystal layer; And an insulating layer formed between the second electrode and the third electrode.

그리고, 상기 제1전극, 상기 다수의 제2전극, 상기 다수의 제3전극에는 각각 제1전압, 제2전압, 제3전압이 인가되고, 상기 제1 내지 제3전압 중 적어도 하나는 교류전압일 수 있으며, 특히, 상기 제1전압은 직류전압이고, 상기 제2 및 제3전압은 동일한 주파수와 상이한 크기를 갖는 교류전압일 수 있다. A first voltage, a second voltage, and a third voltage are applied to the first electrode, the plurality of second electrodes, and the plurality of third electrodes, respectively, and at least one of the first, second, In particular, the first voltage may be a direct current voltage, and the second and third voltages may be alternating voltages having the same magnitude and different magnitude.

그리고, 상기 제1거리는 상기 제2거리보다 작도록 형성할 수 있다. The first distance may be smaller than the second distance.

또 다른 실시예에 따른 본 발명은, 제1기판과; 상기 제1기판과 서로 마주보며 이격된 제2기판과; 상기 제1기판 내면에 형성되는 제1전극과; 상기 제2기판 내면에 형성되는 제2전극과; 상기 제2전극 하부로 반원통형의 오목한 오목부를 가지며 형성된 절연층과; 상기 제 1 전극과 상기 절연층 사이에 상기 오목부를 채우며 형성된 제 1 액정층과; 상기 제1기판 하부에 배치되는 제3기판과; 상기 제3기판과 서로 마주보며 이격되고, 상기 제1기판과 접촉하는 제4기판과; 상기 제3기판 내면에 형성되는 화소전극과; 상기 제3기판과 제4기판 사이에 형성되는 제2액정층과; 상기 제3기판 외면에 형성되는 제1편광판과; 상기 제2기판 외면에 형성되는 제2편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising: a first substrate; A second substrate facing the first substrate and spaced apart from the first substrate; A first electrode formed on the inner surface of the first substrate; A second electrode formed on the inner surface of the second substrate; An insulating layer formed on the second electrode and having a semi-cylindrical recessed concave portion; A first liquid crystal layer formed between the first electrode and the insulating layer to fill the concave portion; A third substrate disposed under the first substrate; A fourth substrate spaced apart from and facing the third substrate and in contact with the first substrate; A pixel electrode formed on the inner surface of the third substrate; A second liquid crystal layer formed between the third substrate and the fourth substrate; A first polarizer formed on an outer surface of the third substrate; And a second polarizer formed on an outer surface of the second substrate.

또 다른 실시예에 따른 본 발명은, 제1기판과; 상기 제1기판 상부로 상기 제 1 기판 서로 마주보며 이격된 제2기판과; 상기 제1기판 상면에 형성되는 판형태의 제1전극과; 상기 제2기판 하면에 형성되는 판형태의 제2전극과; 상기 제2전극 하부로 반원통형의 오목한 오목부를 가지며 형성된 절연층과; 상기 제 1 전극과 상기 절연층 사이에 상기 오목부를 채우며 형성된 제 1 액정층과; 상기 제1기판 하부에 서로 마주보며 이격되고, 상기 제1기판과 접촉하는 제3기판과; 상기 제3기판 내면에 형성되는 화소전극과; 상기 제1기판과 제3기판 사이에 형성되는 제2액정층과; 상기 제3기판 외면에 형성되는 제1편광판과; 상기 제2기판 외면에 형성되는 제2편광판을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a plasma display panel comprising: a first substrate; A second substrate spaced apart from and facing the first substrate above the first substrate; A first electrode in the form of a plate formed on an upper surface of the first substrate; A second electrode in the form of a plate formed on a lower surface of the second substrate; An insulating layer formed on the second electrode and having a semi-cylindrical recessed concave portion; A first liquid crystal layer formed between the first electrode and the insulating layer to fill the concave portion; A third substrate spaced apart from and facing the first substrate and contacting the first substrate; A pixel electrode formed on the inner surface of the third substrate; A second liquid crystal layer formed between the first substrate and the third substrate; A first polarizer formed on an outer surface of the third substrate; And a second polarizer formed on an outer surface of the second substrate.

이때, 상기 절연층은 그 굴절율이 상기 제 1 액정층을 이루는 액정분자의 장축 굴절율과 동일한 값을 갖는 것이 특징이며, 상기 제 1 액정층을 이루는 액정은 수직배향 또는 수평배향 특성을 갖는 것이 특징이다.In this case, the insulating layer has a refractive index equal to a long axis refractive index of the liquid crystal molecules constituting the first liquid crystal layer, and the liquid crystal constituting the first liquid crystal layer has a vertical orientation or a horizontal orientation characteristic .

상기 제 1 전극과 상기 제 1 액정층 사이에 제 1 배향막이, 상기 오목부를 갖는 절연층과 상기 제 1 배향막 사이에 제 2 배향막이 더욱 형성될 수 있다.A first alignment layer may be formed between the first electrode and the first liquid crystal layer, and a second alignment layer may be further formed between the insulating layer having the recess and the first alignment layer.

상기 제 1 전극과 제 2 전극은 판형태로써 각각 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 전면에 형성된 것이 특징이다. And the first electrode and the second electrode are formed on the entire surface of the first substrate and the second substrate, respectively, in the form of a plate.

본 발명에 따른 모든 액정표시장치 중 4개의 기판을 포함하는 경우는, 상기 제 4 기판 내면에는 공통전극이 더욱 형성되며, 상기 제 2 액정층은 상기 화소전극 과 상기 공통전극 사이에 형성될 수 있다.In the case of including four substrates among all the liquid crystal display devices according to the present invention, a common electrode may be further formed on the inner surface of the fourth substrate, and the second liquid crystal layer may be formed between the pixel electrode and the common electrode .

본 발명에 따른 모든 액정표시장치 중 3개의 기판을 포함하는 경우는, 상기 제3기판과 마주보는 상기 제1기판의 일면에는 공통전극이 더욱 형성되며, 상기 제2액정층은 상기 화소전극과 상기 공통전극 사이에 형성될 수 있다. In the case of including three substrates among all the liquid crystal display devices according to the present invention, a common electrode is further formed on one surface of the first substrate facing the third substrate, And may be formed between the common electrodes.

본 발명에 따른 액정렌즈는, 3개의 전극을 이용하여 전기장을 생성하고 이 전기장으로 액정층을 구동하거나 또는 2개의 판형태의 전극 및 반원통형의 오목부를 갖는 절연층과 상기 오목부를 채우는 액정층으로 구성하여 상기 판형태의 전극에 의해 전기장을 생성하여 상기 반원통형상의 액정층을 구동함으로써 광학렌즈와 실질적으로 동일한 액정렌즈를 구현할 수 있으며, 이러한 액정렌즈를 포함하는 본 발명에 따른 액정표시장치는, 액정렌즈에 인가되는 전압을 조절하여 2차원 영상과 3차원 영상을 전환 표시할 수 있는 장점이 있다. The liquid crystal lens according to the present invention is a liquid crystal display device in which an electric field is generated by using three electrodes and the liquid crystal layer is driven by the electric field or an insulating layer having two plate electrodes and semi-cylindrical recesses and a liquid crystal layer And an electric field is generated by the plate-shaped electrode to drive the semi-cylindrical liquid crystal layer. Thus, a liquid crystal lens substantially identical to the optical lens can be realized. In the liquid crystal display device according to the present invention including such a liquid crystal lens, Dimensional image and a three-dimensional image by switching the voltage applied to the liquid crystal lens.

또한, 액정렌즈와 액정표시패널 간의 이격거리를 최소화하여 고해상도 하에서도 3차원 입체영상을 원활히 표시할 수 있다.In addition, the distance between the liquid crystal lens and the liquid crystal display panel can be minimized, and the three-dimensional stereoscopic image can be smoothly displayed under high resolution.

또한, 제 1, 2 편광판은 액정표시패널과 액정렌즈를 각각 구성하는 최외각에 위치한 기판의 외측면에 배치함으로써 편광판의 확산작용에 의해 상기 액정렌즈로 입사된 빛의 경로가 표시영역 외부로 벗어나게 되어 발생하는 표시품질 저하를 방지하는 효과가 있다. The first and second polarizing plates are disposed on the outer surface of the substrate located at the outermost periphery of the liquid crystal display panel and the liquid crystal lens, respectively, so that the path of the light incident on the liquid crystal lens by the diffusion action of the polarizing plate is shifted to the outside of the display region There is an effect of preventing display quality deterioration that occurs due to the above.

또한, 액정렌즈와 액정표시패널을 총 3개의 기판을 이용하여 제조함으로써 제조 비용을 저감시키는 효과가 있다. Further, the manufacturing cost can be reduced by manufacturing the liquid crystal lens and the liquid crystal display panel using three substrates in total.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

<제 1 실시예>&Lt; Embodiment 1 >

도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정렌즈를 개략적으로 도시한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal lens according to a first embodiment of the present invention.

도3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정렌즈(110)는 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(120, 130)과 제1 및 제2기판(120, 130) 사이에 형성된 액정층(140)으로 구성된다. 제1기판(120)의 내면에는 제1전극(122)이 전면에 형성되어 있고, 제1전극(122) 상부에는 제1배향막(124)이 형성되어 있다. 3, the liquid crystal lens 110 according to the first embodiment of the present invention includes first and second substrates 120 and 130 and first and second substrates 120 and 130 (Not shown). A first electrode 122 is formed on the inner surface of the first substrate 120 and a first alignment layer 124 is formed on the first electrode 122.

제2기판(130)의 내면에는 제2기판(130)의 중앙부를 중심으로 서로 제1거리(d1)에 대응되는 폭의 제1개구부를 갖는 제2전극(132)이 형성되어 있으며, 제2전극(132) 하부에는 절연막(134)이 형성되어 있다. 절연막(134) 하부에는 제2기판(130)의 중앙부를 중심으로 서로 제2거리(d2)에 대응되는 폭의 제2개구부를 갖는 제3전극(136)이 형성되어 있으며, 제3전극(136) 하부에는 제2배향막(138)이 형성되어 있다. 제2 및 제3전극(132, 136)은 절연막(134)에 의하여 서로 전기적으로 절연되며, 서로 일부가 중첩되도록 배치된다. 도시하지는 않았지만, 평면적으로 봤을 때 제2 및 제3전극(132, 136)은 제1 및 제2개구부 끝단에서 서로 연결될 수 있다. A second electrode 132 having a first opening with a width corresponding to the first distance d1 is formed on the inner surface of the second substrate 130 with the center of the second substrate 130 as a center, An insulating film 134 is formed under the electrode 132. A third electrode 136 having a second opening portion having a width corresponding to the second distance d2 is formed on the lower portion of the insulating layer 134 with the center of the second substrate 130 as a center, A second alignment film 138 is formed. The second and third electrodes 132 and 136 are electrically insulated from each other by the insulating film 134, and are disposed so as to partially overlap each other. Although not shown, the second and third electrodes 132 and 136 may be connected to each other at the ends of the first and second openings in plan view.

제1 및 제2배향막(124, 138) 사이에는 액정층(140)이 형성되는데, 특별한 경 우에는 제1 및 제2배향막(124, 138)을 생략할 수도 있다. 본 실시예에서는 제2배향막(138)이 제3전극(136)과 접촉하여 형성되지만 다른 실시예에서는 제3전극(136)과 제2배향막(138) 사이에 절연물질로 이루어진 보호막이 형성될 수도 있다. 또한 제1, 2, 3전극(122, 132, 136)은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있다.A liquid crystal layer 140 is formed between the first and second alignment layers 124 and 138. In a particular case, the first and second alignment layers 124 and 138 may be omitted. In this embodiment, the second alignment layer 138 is formed in contact with the third electrode 136, but in other embodiments, a protective layer of an insulating material may be formed between the third electrode 136 and the second alignment layer 138 have. Also, the first, second, and third electrodes 122, 132, and 136 may be made of a transparent conductive material.

이러한 구조의 액정렌즈(110)에서, 제1, 2, 3전극(122, 132, 136)에 각각 인가되는 제1, 2, 3전압에 의하여 전기장이 생성되고 생성된 전기장에 의하여 액정층(140)이 구동된다. 이 때 생성된 전기장은 제1, 2, 3전압의 크기와 제1, 2거리(d1, d2)에 의하여 그 크기 및 방향이 조절되는데, 종래보다 더 많은 조절 변수가 있으므로 더 다양한 형태의 전기장을 더 세밀하게 생성할 수 있다.In the liquid crystal lens 110 having such a structure, an electric field is generated by the first, second and third voltages respectively applied to the first, second and third electrodes 122, 132 and 136, Is driven. The generated electric field is controlled by the magnitude of the first, second and third voltages and the magnitude and direction of the first and second distances d1 and d2. Can be generated more finely.

생성된 전기장의 위치별 크기 및 방향의 다양성은 액정층(140)에서의 위상변화 곡선의 다양성을 의미하며, 이들 제1, 2, 3전압과 제1, 2거리(d1, d2)를 적절히 조절하여 실제 렌즈에서와 실질적으로 동일한 위상변화 곡선을 구현할 수 있다. 즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정렌즈(110)에서는 생성된 전기장에 의하여 액정층(140)의 굴절률이 위치별로 세밀하게 조절되며 이에 따라 액정층(140)을 통과하는 입사광이 느끼는 세밀한 위상변화는 실제 렌즈에서와 동일한 광경로 변경효과를 나타낸다. The diversity of the size and direction of the generated electric field according to the position means a variety of phase change curves in the liquid crystal layer 140. The first, second and third voltages and the first and second distances d1 and d2 are appropriately adjusted Thereby realizing substantially the same phase change curve as in the actual lens. That is, in the liquid crystal lens 110 according to the first embodiment of the present invention, the refractive index of the liquid crystal layer 140 is finely adjusted by the generated electric field, and accordingly, The phase change exhibits the same light path changing effect as that of the actual lens.

이러한 액정렌즈(110)의 구동을 살펴보면, 제1, 2, 3전극에 각각 인가되는 제1, 2, 3전압은 그 크기가 서로 다른 전압일 수 있으며, 직류(DC)전압 또는 교류(AC)전압일 수 있다. 액정층(140)에 직류전압에 의한 전기장을 지속적으로 인가할 경우 전하의 한 방향으로의 축적에 의하여 액정층(140)이 열화될 수 있으므로, 제1, 2, 3전압 중 적어도 하나의 전압은 교류전압인 것이 바람직 할 것이다. 예를 들어, 제1전극(122)에 직류전압을 인가하고, 제2 및 제3전극(132, 136)에 동일한 주파수에 상이한 크기를 갖는 교류전압을 인가할 수 있다.The first, second, and third voltages applied to the first, second, and third electrodes may be voltages having different sizes, and may be a direct current (DC) voltage or alternating current (AC) Lt; / RTI &gt; When the electric field of the DC voltage is continuously applied to the liquid crystal layer 140, the liquid crystal layer 140 may be deteriorated due to accumulation of charges in one direction. Therefore, at least one of the first, second, It is preferable that it is an AC voltage. For example, a DC voltage may be applied to the first electrode 122 and an AC voltage of a different magnitude may be applied to the second and third electrodes 132 and 136 at the same frequency.

또한 본 실시예에서는 제1거리(d1)가 제2거리(d2)보다 작지만, 다른 실시예에서는 필요에 따라 제1거리(d1)가 제2거리(d2)보다 크거나 같을 수도 있다. In this embodiment, the first distance d1 is smaller than the second distance d2, but in other embodiments, the first distance d1 may be greater than or equal to the second distance d2 as necessary.

한편, 이러한 액정렌즈는 전극에 인가되는 전압 유무에 따라 렌즈역할을 하거나 단순한 투과층의 역할을 하므로, 이를 액정표시패널에 적용하여 2차원 평면영상과 3차원 입체영상을 전환하여 표시하도록 할 수 있다. Since the liquid crystal lens functions as a lens or acts as a simple transmission layer depending on the presence or absence of a voltage applied to the electrodes, the liquid crystal lens can be applied to a liquid crystal display panel so that a two-dimensional plane image and a three- .

<제 2 실시예>&Lt; Embodiment 2 >

도4는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 단면도이다. 도4의 액정렌즈에 대하여 도3의 액정렌즈와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.4 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a second embodiment of the present invention. The liquid crystal lens of Fig. 4 will not be described in the same manner as the liquid crystal lens of Fig.

도4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치(201)는 액정렌즈(210)와 액정렌즈(210) 하부에 구성된 액정표시패널(250)로 구성된다.4, the liquid crystal display device 201 according to the second embodiment of the present invention includes a liquid crystal lens 210 and a liquid crystal display panel 250 formed below the liquid crystal lens 210. As shown in FIG.

액정렌즈(210)는 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(220, 230)과, 제1 및 제2기판(220, 230) 사이에 형성된 제1액정층(240)으로 구성된다. 제1기판(220)의 내면에는 제1전극(222)이 전면에 형성되어 있고, 제1전극(222) 상부에는 제1배향막(224)이 형성되어 있다. The liquid crystal lens 210 includes first and second substrates 220 and 230 spaced apart from each other and a first liquid crystal layer 240 formed between the first and second substrates 220 and 230. A first electrode 222 is formed on the inner surface of the first substrate 220 and a first alignment layer 224 is formed on the first electrode 222.

제2기판(230)의 내면에는 각각이 제1거리(d1)에 대응되는 폭의 제1개구부를 갖는 다수의 제2전극(232)이 반복적으로 형성되어 있으며, 다수의 제2전극(232) 하부에는 절연막(234)이 형성되어 있다. 절연막(234) 하부에는 각각이 제2거리(d2)에 대응되는 폭의 제2개구부를 갖는 다수의 제3전극(236)이 반복적으로 형성되어 있으며, 제3전극(236) 하부에는 제2배향막(238)이 형성되어 있다. 다수의 제2전극 및 다수의 제3전극(232, 236)은 절연막(234)에 의하여 서로 전기적으로 절연되며, 서로 일부가 중첩되도록 배치된다. 도시하지는 않았지만, 하나의 단위액정렌즈(ULL)에 형성되는 제2전극(232)과 제3전극(236)은 평면적으로 볼 때 도면에 수직한 방향으로 연장된 막대 형상일 수 있으며, 제1및 제2개구부의 끝단에서 각각 연결된 형태일 수 있다. A plurality of second electrodes 232 having a first opening with a width corresponding to the first distance d1 are repeatedly formed on the inner surface of the second substrate 230 and a plurality of second electrodes 232 are repeatedly formed, And an insulating film 234 is formed on the bottom. A plurality of third electrodes 236 are repeatedly formed under the insulating layer 234 and each having a second opening having a width corresponding to the second distance d2. (Not shown). The plurality of second electrodes and the plurality of third electrodes 232 and 236 are electrically insulated from each other by the insulating film 234, and are arranged to partially overlap each other. Although not shown, the second electrode 232 and the third electrode 236 formed in one unit liquid crystal lens (ULL) may be in the form of a rod extending in a direction perpendicular to the drawing in plan view, And may be connected at the ends of the second openings.

이러한 액정렌즈(210)는 도3에서 설명한 바와 같이 각 전극에 전압을 인가함으로써 하나의 렌즈로 작용하는데, 제1전극(222), 한 쌍의 제2전극(232)과 한 쌍의 제3전극(236)은 하나의 단위액정렌즈(ULL)를 구성한다. 즉 제1전극(222), 한 쌍의 제2전극(232), 한 쌍의 제3전극(236)에 각각 제1, 2, 3전압을 인가함으로써 단위액정렌즈(ULL)는 하나의 원통형렌즈(cylindrical lens)로 작용하고, 액정렌즈(210) 전체는 다수의 연결된 원통형렌즈로 작용한다. 3, the liquid crystal lens 210 functions as a single lens by applying a voltage to each electrode. The liquid crystal lens 210 includes a first electrode 222, a pair of second electrodes 232, (236) constitute one unit liquid crystal lens (ULL). In other words, by applying first, second, and third voltages to the first electrode 222, the pair of second electrodes 232, and the pair of third electrodes 236, the unit liquid crystal lens ULL is divided into one cylindrical lens and the entire liquid crystal lens 210 functions as a plurality of connected cylindrical lenses.

비록 도4에서는 제2 및 제3전극(232, 236) 각각이 각 단위액정렌즈(ULL) 별로 분리된 것으로 도시되어 있지만, 단위액정렌즈(ULL)의 굴절률 등의 광학특성이 동일하도록 설계되었다면 각 단위액정렌즈(ULL)의 제2 및 제3전극(232, 236) 각각에는 동일한 전압이 인가되므로 인접한 단위액정렌즈(ULL)의 제2 및 제3전극(232, 236) 각각은 연결된 일체형으로 형성될 수 있다. Although the second and third electrodes 232 and 236 are shown as being separated by each unit liquid crystal lens ULL in FIG. 4, if the unit liquid crystal lens ULL is designed to have the same optical characteristics such as a refractive index, Since the same voltage is applied to each of the second and third electrodes 232 and 236 of the unit liquid crystal lens ULL, the second and third electrodes 232 and 236 of the adjacent unit liquid crystal lens ULL are integrally formed .

제1, 2, 3전극(222, 232, 236)에 각각 인가되는 제1, 2, 3전압에 의하여 전기장이 생성되고 생성된 전기장에 의하여 제1액정층(240)이 구동된다. 이 때 생성된 전기장은 제1, 2, 3전압의 크기와 제1, 2거리(d1, d2)에 의하여 그 크기 및 방향이 조절되어 결과적으로 제1액정층(240)에서의 위상변화 곡선의 형태가 조절된다. An electric field is generated by the first, second, and third voltages applied to the first, second, and third electrodes 222, 232, and 236, respectively, and the first liquid crystal layer 240 is driven by the generated electric field. The generated electric field is adjusted in magnitude and direction according to the magnitude of the first, second and third voltages and the first and second distances d1 and d2. As a result, the phase change curve in the first liquid crystal layer 240 The shape is adjusted.

제1, 2, 3전압은 그 크기가 서로 다른 전압일 수 있으며, 직류(DC)전압 또는 교류(AC)전압일 수 있고, 제1, 2, 3전압 중 적어도 하나의 전압은 교류전압인 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1전극(222)에 직류전압을 인가하고, 제2 및 제3전극(232, 236)에 동일한 주파수에 상이한 크기를 갖는 교류전압을 인가할 수 있다.The first, second and third voltages may be voltages having different sizes and may be a direct current (DC) voltage or an alternating current (AC) voltage, and at least one of the first, second and third voltages is an alternating voltage desirable. For example, a DC voltage may be applied to the first electrode 222 and an AC voltage of a different magnitude may be applied to the second and third electrodes 232 and 236 at the same frequency.

액정표시패널(250)은 서로 마주보며 이격된 제3 및 제4기판(260, 270)과, 제3 및 제4기판(260, 270)사이에 형성된 제2액정층(280)으로 구성된다. 제3기판(260)의 내면에는 화소전극(262)이 각 영상화소(P1, P2)에 대응하여 형성되고, 제2기판(270)의 내면에는 공통전극(272)이 전면에 형성된다. 제2액정층(280)은 화소전극(262)과 공통전극(272) 사이에 형성되어 화소전극(262)과 공통전극(272)에 인가된 전압에 따라 입사광의 편광상태 및 투과율 등을 변화시켜서 영상을 표시한다. The liquid crystal display panel 250 includes third and fourth substrates 260 and 270 spaced apart from each other and a second liquid crystal layer 280 formed between the third and fourth substrates 260 and 270. A pixel electrode 262 is formed on the inner surface of the third substrate 260 in correspondence with each of the image pixels P 1 and P 2 and a common electrode 272 is formed on the inner surface of the second substrate 270. The second liquid crystal layer 280 is formed between the pixel electrode 262 and the common electrode 272 and changes the polarization state and transmittance of the incident light according to the voltage applied to the pixel electrode 262 and the common electrode 272 Display the image.

이에 따라 제3 및 제4기판(260, 270) 각각의 외면에는 제1 및 제2편광판(292, 294)이 형성된다. 제1 및 제2편광판(292, 294)의 편광축은 서로 직교하도록 구성될 수 있으며, 제2액정층(280)은 인가전압에 따라 제1편광판(292)으로 입사되는 입사광의 편광상태를 변경하거나 유지하여 제2편광판(292)의 통과 여부를 결 정함으로써 영상을 표시한다. Accordingly, first and second polarizers 292 and 294 are formed on the outer surfaces of the third and fourth substrates 260 and 270, respectively. The polarizing axes of the first and second polarizing plates 292 and 294 may be orthogonal to each other and the polarizing state of the incident light incident on the first polarizing plate 292 may be changed according to the voltage applied to the second liquid crystal layer 280 And determines whether the second polarizing plate 292 has passed or not, thereby displaying an image.

이때, 액정표시패널(250)에는 제1 및 제2영상(IM1, IM2)을 각각 표시하는 제1 및 제2영상화소(P1, P2)가 순차적으로 반복 배열되어 있다. The first and second image pixels P1 and P2 are sequentially and repeatedly arranged on the liquid crystal display panel 250 to display the first and second images IM1 and IM2, respectively.

제1, 2, 3전극(222, 232, 236)에 제1, 2, 3전압을 인가하여 액정렌즈(210)가 광학 렌즈로 작용하게 될 경우, 액정표시패널(250)의 제1 및 제2영상(IM1, IM2)은 액정렌즈(210)에 의하여 각각 제1 및 제2시역(viewing zone: VZ1, VZ2)으로 전달된다. 만약 제1 및 제2시역(VZ1, VZ2)간의 거리를 사람의 두 눈 사이의 거리로 설계하면, 사용자는 제1 및 제2시역(VZ1, VZ2)으로 각각 전달되는 제1 및 제2영상(IM1, IM2)을 합성하여 스테레오그래픽에 의한 3차원 영상을 인식하게 된다. When the first, second, and third voltages are applied to the first, second, and third electrodes 222, 232, and 236 so that the liquid crystal lens 210 functions as an optical lens, The two images IM1 and IM2 are transmitted to the first and second viewing zones VZ1 and VZ2 by the liquid crystal lens 210, respectively. If the distance between the first and second viewing zones VZ1 and VZ2 is designed to be a distance between two eyes of a person, the user can select the first and second images VZ1 and VZ2 respectively transmitted to the first and second viewing zones VZ1 and VZ2 IM1, and IM2) are synthesized to recognize a stereoscopic 3D image.

그리고, 제1, 2, 3전극(222, 232, 236)에 제1, 2, 3전압을 인가하지 않아서 액정렌즈(210)가 단순 투명층 역할만을 할 경우, 액정표시패널(250)의 제1 및 제2영상(IM1, IM2)이 굴절 없이 그대로 액정렌즈(210)를 통과하게 된다. 따라서 제1 및 제2영상(IM1, IM2)은 시역구분 없이 그대로 사용자에게 전달되고 사용자는 2차원 영상을 인식하게 된다. If the first, second, and third voltages are not applied to the first, second, and third electrodes 222, 232, and 236 so that the liquid crystal lens 210 functions as a simple transparent layer, And the second images IM1 and IM2 pass through the liquid crystal lens 210 without refraction. Accordingly, the first and second images IM1 and IM2 are transmitted to the user as they are without any time-of-sight, and the user recognizes the two-dimensional image.

결론적으로 본 발명의 제2실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치는 액정렌즈의 각 전극에 인가되는 전압 유무에 따라 2차원 평면영상과 3차원 입체영상을 전환하여 표시할 수 있다.  Consequently, the liquid crystal display device including the liquid crystal lens according to the second embodiment of the present invention can switch the two-dimensional plane image and the three-dimensional image according to the presence or absence of the voltage applied to each electrode of the liquid crystal lens.

도4에 도시하지는 않았지만, 액정표시패널(250)은 제3기판(260)과 화소전극(262) 사이에는 서로 교차하는 게이트배선 및 데이터배선과, 게이트배선 및 데이터배선과 연결되는 박막트랜지스터가 형성될 수 있으며, 박막트랜지스터는 화소전 극(262)과 연결되어 화소전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 할 수 있다. 그리고, 제4기판(270)과 공통전극(272) 사이에는 게이트배선 및 데이터배선에 대응되는 블랙매트릭스와, 블랙매트릭스 하부의 컬러필터층이 형성될 수 있다. 또한, 화소전극(262)과 제2액정층(280) 사이와 공통전극(272)과 제2액정층(280) 사이에는 제3 및 제4배향막이 형성될 수 있다. Although not shown in FIG. 4, the liquid crystal display panel 250 includes a gate wiring and a data wiring crossing each other between the third substrate 260 and the pixel electrode 262, and a thin film transistor connected to the gate wiring and the data wiring are formed And the thin film transistor may be connected to the pixel electrode 262 to switch the voltage applied to the pixel electrode. Between the fourth substrate 270 and the common electrode 272, a black matrix corresponding to the gate wiring and the data wiring, and a color filter layer below the black matrix may be formed. Third and fourth alignment layers may be formed between the pixel electrode 262 and the second liquid crystal layer 280 and between the common electrode 272 and the second liquid crystal layer 280.

그런데, 더 높은 해상도가 요구되는 추세에 따라 액정표시패널의 화소의 크기가 작아지고, 이에 따라 제1 및 제2영상(IM1, IM2)을 각각 표시하는 제1 및 제2영상화소(P1, P2)간의 이격거리, 즉, 영상화소의 피치도 작아진다. 그러나, 사람의 양안 시차는 약 65mm로 일정하므로 감소된 제1 및 제2영상화소(P1, P2)간의 이격거리를 갖는 액정표시장치로 3차원 입체영상을 원활히 표시하기 위해서는 액정렌즈(210)와 액정표시패널(250)간의 제1이격거리(L1: 제1액정층의 중심면과 제2액정층의 중심면 사이의 거리) 역시 감소되어야 한다. However, since the pixels of the liquid crystal display panel are reduced in size in accordance with the trend of higher resolution, the first and second image pixels P1 and P2, which respectively represent the first and second images IM1 and IM2, ), That is, the pitch of image pixels is also reduced. However, since the binocular parallax of a human being is constant at about 65 mm, in order to smoothly display a three-dimensional stereoscopic image with a liquid crystal display having a distance between the reduced first and second image pixels P1 and P2, (L1: distance between the center plane of the first liquid crystal layer and the center plane of the second liquid crystal layer) between the liquid crystal display panels 250 must also be reduced.

예를 들어, 액정표시패널(250)의 영상화소의 피치가 약 50μm일 경우 액정렌즈(210)와 액정표시패널(250)간의 제1이격거리(L1)는 약 0.5mm가 되어야 제1 및 제2영상(IM1, IM2)을 원활히 분리하여 3차원 입체영상을 표시할 수 있다. The first distance L1 between the liquid crystal lens 210 and the liquid crystal display panel 250 should be about 0.5 mm when the pitch of the image pixels of the liquid crystal display panel 250 is about 50 m, 2 images (IM1, IM2) can be smoothly separated and a three-dimensional stereoscopic image can be displayed.

이러한 액정렌즈(210)와 액정표시패널(250)간의 제1이격거리(L1)를 결정하는 주요 요소는 제1기판(220), 제2편광판(294) 및 제4기판(270)의 두께라고 할 수 있는데, 각 기판의 두께를 감소시킨다 하더라도 약 2mm의 두께의 편광판이 걸림돌이 될 수 있다. The main factors determining the first distance L1 between the liquid crystal lens 210 and the liquid crystal display panel 250 are the thickness of the first substrate 220, the second polarizer 294, and the fourth substrate 270 Even if the thickness of each substrate is reduced, a polarizing plate having a thickness of about 2 mm can be a stumbling block.

이하, 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명이 제공하는 액정표시장치에 대하여 설명한다. Hereinafter, a liquid crystal display device provided by the present invention will be described in order to solve such a problem.

<제 3 실시예>&Lt; Third Embodiment >

도5는 본 발명의 제3실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 단면도이다. 도5의 액정렌즈에 대하여 도3의 액정렌즈와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.5 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a third embodiment of the present invention. The description of the same components as those of the liquid crystal lens of Fig. 3 with respect to the liquid crystal lens of Fig. 5 is omitted.

도5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치(360)는 액정렌즈(310)와 액정렌즈(310)와 접하여 그 하부에 구성된 액정표시패널(350)로 구성된다.5, the liquid crystal display device 360 according to the third embodiment of the present invention is composed of a liquid crystal lens 310 and a liquid crystal display panel 350 which is disposed in contact with the liquid crystal lens 310 at a lower portion thereof .

액정렌즈(310)는 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(320, 330)과, 제1 및 제2기판(320, 330) 사이에 형성된 제1액정층(340)으로 구성된다. 제1기판(320)의 내면에는 제1전극(322)이 전면에 형성되어 있고, 제1전극(322) 상부에는 제1배향막(324)이 형성되어 있다. The liquid crystal lens 310 includes first and second substrates 320 and 330 spaced apart from each other and a first liquid crystal layer 340 formed between the first and second substrates 320 and 330. A first electrode 322 is formed on the inner surface of the first substrate 320 and a first alignment layer 324 is formed on the first electrode 322.

제2기판(330)의 내면에는 각각이 제1거리(d1)에 대응되는 폭의 제1개구부를 갖는 다수의 제2전극(332)이 반복적으로 형성되어 있으며, 다수의 제2전극(332) 하부에는 절연막(334)이 형성되어 있다. 절연막(334) 하부에는 각각이 제2거리(d2)에 대응되는 폭의 제2개구부를 갖는 다수의 제3전극(336)이 반복적으로 형성되어 있으며, 제3전극(336) 하부에는 제2배향막(338)이 형성되어 있다. 다수의 제2전극 및 다수의 제3전극(332, 336)은 절연막(334)에 의하여 서로 전기적으로 절연되며, 서 로 일부가 중첩되도록 배치된다. 도시하지는 않았지만, 제2전극(332)과 제3전극(336)은 도면에 수직한 방향으로 연장된 막대 형상일 수 있으며, 제1및 제2개구부의 끝단에서 각각 연결된 형태일 수 있다. A plurality of second electrodes 332 are repeatedly formed on the inner surface of the second substrate 330 and each have a first opening having a width corresponding to the first distance d1. And an insulating film 334 is formed on the bottom. A plurality of third electrodes 336 are repeatedly formed under the insulating layer 334 and each having a second opening having a width corresponding to the second distance d2. (Not shown). The plurality of second electrodes and the plurality of third electrodes 332 and 336 are electrically insulated from each other by the insulating film 334 and are arranged so as to partially overlap each other. Although not shown, the second electrode 332 and the third electrode 336 may have a rod shape extending in a direction perpendicular to the drawing, and may be connected to the ends of the first and second openings, respectively.

이러한 액정렌즈(310)는 도3에서 설명한 바와 같이 각 전극에 전압을 인가함으로써 하나의 렌즈로 작용하는데, 제1전극(322), 한 쌍의 제2전극(332)과 한 쌍의 제3전극(336)은 하나의 단위액정렌즈(ULL)를 구성한다. 즉 제1전극(322), 한 쌍의 제2전극(332), 한 쌍의 제3전극(336)에 각각 제1, 2, 3전압을 인가함으로써 단위액정렌즈(ULL)는 하나의 원통형렌즈(cylindrical lens)로 작용하고, 액정렌즈(310) 전체는 다수의 연결된 원통형렌즈로 작용한다. 3, the liquid crystal lens 310 functions as a single lens by applying a voltage to each electrode. The liquid crystal lens 310 includes a first electrode 322, a pair of second electrodes 332, (336) constitute one unit liquid crystal lens (ULL). The unit liquid crystal lens ULL is formed by applying the first, second, and third voltages to the first electrode 322, the pair of second electrodes 332, and the pair of third electrodes 336, and the entire liquid crystal lens 310 functions as a plurality of connected cylindrical lenses.

비록 도5에서는 제2 및 제3전극(332, 336) 각각이 각 단위액정렌즈(ULL) 별로 분리된 것으로 도시되어 있지만, 각 단위액정렌즈(ULL)의 굴절률 등의 광학특성이 동일하도록 설계되었다면 각 단위액정렌즈(ULL)의 제2 및 제3전극(332, 336) 각각에는 동일한 전압이 인가되므로 인접한 단위액정렌즈(ULL)의 제2 및 제3전극(332, 336) 각각은 연결된 일체형으로 형성될 수 있다. Although the second and third electrodes 332 and 336 are shown as being separated for each unit liquid crystal lens ULL in FIG. 5, if the unit liquid crystal lenses ULL are designed to have the same optical characteristics such as the refractive index Since the same voltage is applied to the second and third electrodes 332 and 336 of each unit liquid crystal lens ULL, the second and third electrodes 332 and 336 of the adjacent unit liquid crystal lens ULL are integrally connected .

제1, 2, 3전극(322, 332, 336)에 각각 인가되는 제1, 2, 3전압에 의하여 전기장이 생성되고 생성된 전기장에 의하여 제1액정층(340)이 구동된다. 이 때 생성된 전기장은 제1, 2, 3전압의 크기와 제1, 2거리(d1, d2)에 의하여 그 크기 및 방향이 조절되어 결과적으로 제1액정층(340)에서의 위상변화 곡선의 형태가 조절된다. An electric field is generated by the first, second, and third voltages applied to the first, second, and third electrodes 322, 332, and 336, respectively, and the first liquid crystal layer 340 is driven by the generated electric field. The generated electric field is adjusted in magnitude and direction according to the magnitude of the first, second and third voltages and the first and second distances d1 and d2. As a result, the phase change curve in the first liquid crystal layer 340 The shape is adjusted.

제1, 2, 3전압은 그 크기가 서로 다른 전압일 수 있으며, 직류(DC)전압 또는 교류(AC)전압일 수 있고, 제1, 2, 3전압 중 적어도 하나의 전압은 교류전압인 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1전극(322)에 직류전압을 인가하고, 제2 및 제3전극(332, 336)에 동일한 주파수에 상이한 크기를 갖는 교류전압을 인가할 수 있다.The first, second and third voltages may be voltages having different sizes and may be a direct current (DC) voltage or an alternating current (AC) voltage, and at least one of the first, second and third voltages is an alternating voltage desirable. For example, a DC voltage may be applied to the first electrode 322 and an AC voltage of a different magnitude may be applied to the second and third electrodes 332 and 336 at the same frequency.

액정표시패널(350)은 서로 마주보며 이격된 제3 및 제4기판(360, 370)과, 제3 및 제4기판(360, 370)사이에 형성된 제2액정층(380)으로 구성된다. 제3기판(360)의 내면에는 화소전극(362)이 각 영상화소(P1, P2)에 대응하여 형성되고, 제4기판(370)의 내면에는 공통전극(372)이 전면에 형성된다. 제2액정층(380)은 화소전극(362)과 공통전극(372) 사이에 형성되어 화소전극(362)과 공통전극(372)에 인가된 전압에 따라 입사광의 편광상태 및 투과율 등을 변화시켜서 영상을 표시한다. The liquid crystal display panel 350 includes third and fourth substrates 360 and 370 spaced apart from each other and a second liquid crystal layer 380 formed between the third and fourth substrates 360 and 370. A pixel electrode 362 is formed on the inner surface of the third substrate 360 and a common electrode 372 is formed on the inner surface of the fourth substrate 370. The second liquid crystal layer 380 is formed between the pixel electrode 362 and the common electrode 372 and changes the polarization state and transmittance of the incident light according to the voltage applied to the pixel electrode 362 and the common electrode 372 Display the image.

이때, 액정렌즈(310)와 액정표시패널(350) 간의 거리를 최소화하기 위하여 액정렌즈(310)의 제1기판(320)과 액정표시패널(350)의 제4기판(370)은 서로 접촉하도록 맞닿아 밀착 배치되고, 액정표시패널(350)의 영상표시에 필요한 제1 및 제2편광판(392, 394)은 각각 제3 및 제2기판(360, 330)의 외면에 형성된다. The first substrate 320 of the liquid crystal lens 310 and the fourth substrate 370 of the liquid crystal display panel 350 are brought into contact with each other to minimize the distance between the liquid crystal lens 310 and the liquid crystal display panel 350 And the first and second polarizing plates 392 and 394 necessary for image display of the liquid crystal display panel 350 are formed on the outer surfaces of the third and second substrates 360 and 330, respectively.

결과적으로, 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치(360)의 액정렌즈(310)와 액정표시패널(350)간의 제2이격거리(L2)는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치(도4의 201)의 액정렌즈(도4의 210)와 액정표시패널(도4의 250)간의 제1이격거리(도4의 L1)보다 감소되어 증가된 해상도를 갖는 환경(고정세)에서도 원활히 3차원 입체영상을 표현할 수 있다. As a result, the second spacing distance L2 between the liquid crystal lens 310 and the liquid crystal display panel 350 of the liquid crystal display device 360 according to the third embodiment of the present invention, (L1 in Fig. 4) between the liquid crystal lens (210 in Fig. 4) and the liquid crystal display panel (250 in Fig. 4) of the display device ), It is possible to smoothly express the three-dimensional stereoscopic image.

한편, 제1 및 제2편광판(392, 394)의 편광축은 서로 직교하도록 구성될 수 있으며, 제2액정층(380)은 인가전압에 따라 제1편광판(392)으로 입사되는 입사광의 편광상태를 변경하거나 유지하여 제2편광판(392)의 통과 여부를 결정함으로써 영상을 표시한다. The polarizing axes of the first and second polarizing plates 392 and 394 may be orthogonal to each other and the polarizing state of the incident light incident on the first polarizing plate 392 may be changed depending on the applied voltage And determines whether the second polarizing plate 392 has passed or not, thereby displaying an image.

그리고, 액정표시패널(350)에는 제1 및 제2영상을 각각 표시하는 제1 및 제2영상화소(P1, P2)가 순차적으로 반복 배열되어 있다. The liquid crystal display panel 350 sequentially and repeatedly arranges the first and second image pixels P1 and P2 for displaying the first and second images, respectively.

제1, 2, 3전극(322, 332, 336)에 제1, 2, 3전압을 인가하여 액정렌즈(310)가 광학 렌즈로 작용하게 될 경우, 액정표시패널(350)의 제1 및 제2영상은 액정렌즈(310)에 의하여 각각 제1 및 제2시역으로 전달되고, 제1 및 제2시역간의 거리를 사람의 두 눈 사이의 거리로 설계한 경우 사용자는 제1 및 제2시역으로 각각 전달되는 제1 및 제2영상을 합성하여 스테레오그래픽에 의한 3차원 영상을 인식하게 된다. When the first, second, and third voltages are applied to the first, second, and third electrodes 322, 332, and 336 so that the liquid crystal lens 310 functions as an optical lens, 2 images are transmitted to the first and second view areas respectively by the liquid crystal lens 310 and the distance between the first and second view areas is designed as a distance between two eyes of a person, And the first and second images, which are respectively transmitted, are synthesized to recognize a stereoscopic three-dimensional image.

그리고, 제1, 2, 3전극(322, 332, 336)에 제1, 2, 3전압을 인가하지 않아서 액정렌즈(310)가 단순 투명층 역할만을 할 경우, 액정표시패널(350)의 제1 및 제2영상이 굴절 없이 그대로 액정렌즈(310)를 통과하여 시역구분 없이 그대로 사용자에게 전달되고 사용자는 2차원 영상을 인식하게 된다. If the first, second, and third voltages are not applied to the first, second, and third electrodes 322, 332, and 336 so that the liquid crystal lens 310 functions as a simple transparent layer, And the second image passes through the liquid crystal lens 310 as it is without refraction, and is transmitted to the user as it is without distinction of view area, and the user recognizes the two-dimensional image.

결론적으로 본 발명의 제3실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치는 액정렌즈의 각 전극에 인가되는 전압 유무에 따라 2차원 평면영상과 3차원 입체영상을 전환하여 표시할 수 있다.  As a result, the liquid crystal display device including the liquid crystal lens according to the third embodiment of the present invention can switch between two-dimensional plane images and three-dimensional stereoscopic images according to the presence or absence of a voltage applied to each electrode of the liquid crystal lens.

도5에 도시하지는 않았지만, 액정표시패널(350)은 제3기판(360)과 화소전극(362) 사이에는 서로 교차하는 게이트배선 및 데이터배선과, 게이트배선 및 데이터배선과 연결되는 박막트랜지스터가 형성될 수 있으며, 박막트랜지스터는 화소전 극(362)과 연결되어 화소전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 할 수 있다. 그리고, 제4기판(370)과 공통전극(372) 사이에는 게이트배선 및 데이터배선에 대응되는 블랙매트릭스와, 블랙매트릭스 하부의 컬러필터층이 형성될 수 있다. 또한, 화소전극(362)과 제2액정층(380) 사이와 공통전극(372)과 제2액정층(380) 사이에는 제3 및 제4배향막이 형성될 수 있다. Although not shown in FIG. 5, the liquid crystal display panel 350 includes a gate wiring and a data wiring crossing each other between the third substrate 360 and the pixel electrode 362, and a thin film transistor connected to the gate wiring and the data wiring are formed And the thin film transistor may be connected to the pixel electrode 362 to switch the voltage applied to the pixel electrode. Between the fourth substrate 370 and the common electrode 372, a black matrix corresponding to the gate wiring and the data wiring and a color filter layer under the black matrix can be formed. The third and fourth alignment layers may be formed between the pixel electrode 362 and the second liquid crystal layer 380 and between the common electrode 372 and the second liquid crystal layer 380.

다음으로, 증가된 해상도에 부응하여 더욱 원활히 3차원 입체영상을 표시할 수 있는 본 발명이 제공하는 액정표시장치에 대하여 설명한다. Next, a liquid crystal display device provided by the present invention which can more smoothly display a three-dimensional stereoscopic image in response to an increased resolution will be described.

<제 4 실시예><Fourth Embodiment>

도6은 본 발명의 제4실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 단면도이다. 도6의 액정렌즈에 대하여 도3의 액정렌즈와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.6 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a fourth embodiment of the present invention. The liquid crystal lens of Fig. 6 is omitted from the description of the same parts as those of the liquid crystal lens of Fig.

도6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 액정표시장치(460)는 액정렌즈(410)와 액정렌즈(410)와 일체로 그 하부에 구성된 액정표시패널(450)로 구성된다. 즉, 액정표시장치(460)는 제1기판(420)과, 제1기판(420)을 사이에 두고 서로 마주보는 제2 및 제3기판(430, 460)과, 제1 및 제2기판(420, 430) 사이의 제1액정층(440)과, 제1 및 제3기판(420, 460) 사이의 제2액정층(480)으로 이루어지면, 여기서 제1기판(420)은 액정렌즈(410) 및 액정표시패널(450)을 구성하는 기판의 역할을 겸한다.6, the liquid crystal display device 460 according to the fourth embodiment of the present invention is constituted by a liquid crystal lens 410 and a liquid crystal display panel 450 constituted integrally with the liquid crystal lens 410 at the lower part thereof do. That is, the liquid crystal display device 460 includes a first substrate 420, second and third substrates 430 and 460 facing each other with the first substrate 420 interposed therebetween, A first liquid crystal layer 440 between the first and third substrates 420 and 430 and a second liquid crystal layer 480 between the first and third substrates 420 and 460, 410 and the liquid crystal display panel 450 as well.

액정렌즈(410)는 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(420, 430)과, 제1 및 제2기판(420, 430) 사이에 형성된 제1액정층(440)으로 구성된다. 제1기판(420)과 제1액정층(440)의 사이에는 제1전극(422)이 전면에 형성되어 있고, 제1전극(422) 상부에는 제1배향막(424)이 형성되어 있다. The liquid crystal lens 410 includes first and second substrates 420 and 430 spaced apart from each other and a first liquid crystal layer 440 formed between the first and second substrates 420 and 430. A first electrode 422 is formed on the entire surface between the first substrate 420 and the first liquid crystal layer 440 and a first alignment layer 424 is formed on the first electrode 422.

제2기판(430)의 내면에는 각각이 제1거리(d1)에 대응되는 폭의 제1개구부를 갖는 다수의 제2전극(432)이 반복적으로 형성되어 있으며, 다수의 제2전극(432) 하부에는 절연막(434)이 형성되어 있다. 절연막(434) 하부에는 각각이 제2거리(d2)에 대응되는 폭의 제2개구부를 갖는 다수의 제3전극(436)이 반복적으로 형성되어 있으며, 제3전극(436) 하부에는 제2배향막(438)이 형성되어 있다. 다수의 제2전극 및 다수의 제3전극(432, 436)은 절연막(434)에 의하여 서로 전기적으로 절연되며, 서로 일부가 중첩되도록 배치된다. 도시하지는 않았지만, 제2전극(432)과 제3전극(436)은 도면에 수직한 방향으로 연장된 막대 형상일 수 있으며, 제1및 제2개구부의 끝단에서 각각 연결된 형태일 수 있다. A plurality of second electrodes 432 are repeatedly formed on the inner surface of the second substrate 430 and each have a first opening having a width corresponding to the first distance d1. And an insulating film 434 is formed on the bottom. A plurality of third electrodes 436 are repeatedly formed under the insulating layer 434 and each having a second opening having a width corresponding to the second distance d2. (Not shown). The plurality of second electrodes and the plurality of third electrodes 432 and 436 are electrically insulated from each other by the insulating film 434, and are arranged to partially overlap each other. Although not shown, the second electrode 432 and the third electrode 436 may have a rod shape extending in a direction perpendicular to the drawing, and may be connected to the ends of the first and second openings, respectively.

이러한 액정렌즈(410)는 도3에서 설명한 바와 같이 각 전극에 전압을 인가함으로써 하나의 렌즈로 작용하는데, 제1전극(422), 한 쌍의 제2전극(4332)과 한 쌍의 제3전극(436)은 하나의 단위액정렌즈(ULL)를 구성한다. 즉 제1전극(422), 한 쌍의 제2전극(432), 한 쌍의 제3전극(436)에 각각 제1, 2, 3전압을 인가함으로써 단위액정렌즈(ULL)는 하나의 원통형렌즈(cylindrical lens)로 작용하고, 액정렌즈(410) 전체는 다수의 연결된 원통형렌즈로 작용한다. 3, the liquid crystal lens 410 functions as a single lens by applying a voltage to each electrode. The liquid crystal lens 410 includes a first electrode 422, a pair of second electrodes 4332, (436) constitute one unit liquid crystal lens (ULL). The unit liquid crystal lens ULL is formed by applying the first, second, and third voltages to the first electrode 422, the pair of second electrodes 432, and the pair of third electrodes 436, and the entire liquid crystal lens 410 functions as a plurality of connected cylindrical lenses.

비록 도5에서는 제2 및 제3전극(432, 436) 각각이 각 단위액정렌즈(ULL) 별 로 분리된 것으로 도시되어 있지만, 각 단위액정렌즈(ULL)의 굴절률 등의 광학특성이 동일하도록 설계되었다면 각 단위액정렌즈(ULL)의 제2 및 제3전극(432, 436) 각각에는 동일한 전압이 인가되므로 인접한 단위액정렌즈(ULL)의 제2 및 제3전극(432, 436) 각각은 연결된 일체형으로 형성될 수 있다. Although the second and third electrodes 432 and 436 are shown as being separated by each unit liquid crystal lens ULL in FIG. 5, the unit liquid crystal lenses ULL are designed such that the optical characteristics such as the refractive index of the unit liquid crystal lenses ULL are the same The same voltage is applied to the second and third electrodes 432 and 436 of each unit liquid crystal lens ULL so that the second and third electrodes 432 and 436 of the adjacent unit liquid crystal lens ULL are connected to each other As shown in FIG.

제1, 2, 3전극(422, 432, 436)에 각각 인가되는 제1, 2, 3전압에 의하여 전기장이 생성되고 생성된 전기장에 의하여 제1액정층(440)이 구동된다. 이 때 생성된 전기장은 제1, 2, 3전압의 크기와 제1, 2거리(d1, d2)에 의하여 그 크기 및 방향이 조절되어 결과적으로 제1액정층(440)에서의 위상변화 곡선의 형태가 조절된다. An electric field is generated by the first, second, and third voltages applied to the first, second, and third electrodes 422, 432, and 436, respectively, and the first liquid crystal layer 440 is driven by the generated electric field. The generated electric field is adjusted in magnitude and direction according to the magnitude of the first, second and third voltages and the first and second distances d1 and d2. As a result, the phase change curve in the first liquid crystal layer 440 The shape is adjusted.

제1, 2, 3전압은 그 크기가 서로 다른 전압일 수 있으며, 직류(DC)전압 또는 교류(AC)전압일 수 있고, 제1, 2, 3전압 중 적어도 하나의 전압은 교류전압인 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1전극(422)에 직류전압을 인가하고, 제2 및 제3전극(432, 436)에 동일한 주파수에 상이한 크기를 갖는 교류전압을 인가할 수 있다.The first, second and third voltages may be voltages having different sizes and may be a direct current (DC) voltage or an alternating current (AC) voltage, and at least one of the first, second and third voltages is an alternating voltage desirable. For example, a DC voltage may be applied to the first electrode 422 and an AC voltage of a different magnitude may be applied to the second and third electrodes 432 and 436 at the same frequency.

액정표시패널(450)은 서로 마주보며 이격된 제3 및 제1기판(460, 420)과, 제3 및 제1기판(460, 420)사이에 형성된 제2액정층(480)으로 구성된다. 제3기판(460)의 내면에는 화소전극(462)이 각 영상화소(P1, P2)에 대응하여 형성되고, 제1기판(420)과 제2액정층(480) 사이에는 공통전극(472)이 전면에 형성된다. 제2액정층(480)은 화소전극(462)과 공통전극(472) 사이에 형성되어 화소전극(462)과 공통전극(472)에 인가된 전압에 따라 입사광의 편광상태 및 투과율 등을 변화시켜서 영상을 표시한다. The liquid crystal display panel 450 includes third and fourth substrates 460 and 420 spaced apart from each other and a second liquid crystal layer 480 formed between the third and first substrates 460 and 420. A pixel electrode 462 is formed on the inner surface of the third substrate 460 in correspondence with each of the image pixels P1 and P2 and a common electrode 472 is formed between the first substrate 420 and the second liquid crystal layer 480, Respectively. The second liquid crystal layer 480 is formed between the pixel electrode 462 and the common electrode 472 and changes the polarization state and transmittance of the incident light according to the voltage applied to the pixel electrode 462 and the common electrode 472 Display the image.

이때, 액정렌즈(410)와 액정표시패널(450) 간의 거리를 최소화하기 위하여 제1기판(420)은 액정렌즈(410)의 구성요소인 동시에 액정표시패널(450)의 구성요소이며, 액정표시패널(450)의 영상표시에 필요한 제1 및 제2편광판(492, 494)은 각각 제3 및 제2기판(460, 430)의 외면에 형성된다. In order to minimize the distance between the liquid crystal lens 410 and the liquid crystal display panel 450, the first substrate 420 is a component of the liquid crystal lens 410 and a component of the liquid crystal display panel 450, The first and second polarizing plates 492 and 494 necessary for image display of the panel 450 are formed on the outer surfaces of the third and fourth substrates 460 and 430, respectively.

결과적으로, 본 발명의 제4실시예에 따른 액정표시장치(460)의 액정렌즈(410)와 액정표시패널(450)간의 제3이격거리(L3)는 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치(도5의 301)의 액정렌즈(도5의 310)와 액정표시패널(도5의 350)간의 제2이격거리(도5의 L2)보다 더욱 감소되어 증가된 해상도를 갖는 환경(고정세)에서도 더욱 원활히 3차원 입체영상을 표현할 수 있다. As a result, the third distance L3 between the liquid crystal lens 410 and the liquid crystal display panel 450 of the liquid crystal display device 460 according to the fourth embodiment of the present invention is smaller than the third distance L3 between the liquid crystal display device 460 and the liquid crystal display panel 450, 5) of the display device (301 in Fig. 5) and the liquid crystal display panel (350 in Fig. 5) of the liquid crystal display panel Three-dimensional images can be displayed more smoothly.

한편, 제1 및 제2편광판(492, 494)의 편광축은 서로 직교하도록 구성될 수 있으며, 제2액정층(480)은 인가전압에 따라 제1편광판(492)으로 입사되는 입사광의 편광상태를 변경하거나 유지하여 제2편광판(492)의 통과 여부를 결정함으로써 영상을 표시한다. The polarizing axes of the first and second polarizing plates 492 and 494 may be orthogonal to each other and the polarizing state of the incident light incident on the first polarizing plate 492 may be changed depending on the applied voltage And determines whether the second polarizing plate 492 has passed or not, thereby displaying an image.

그리고, 액정표시패널(450)에는 제1 및 제2영상을 각각 표시하는 제1 및 제2영상화소(P1, P2)가 순차적으로 반복 배열되어 있다. The first and second image pixels P1 and P2, which respectively display the first and second images, are sequentially and repeatedly arranged on the liquid crystal display panel 450. [

제1, 2, 3전극(422, 432, 436)에 제1, 2, 3전압을 인가하여 액정렌즈(410)가 광학 렌즈로 작용하게 될 경우, 액정표시패널(450)의 제1 및 제2영상은 액정렌즈(410)에 의하여 각각 제1 및 제2시역으로 전달되고, 제1 및 제2시역간의 거리를 사람의 두 눈 사이의 거리로 설계한 경우 사용자는 제1 및 제2시역으로 각각 전달되는 제1 및 제2영상을 합성하여 스테레오그래픽에 의한 3차원 영상을 인식하게 된 다. When the first, second and third voltages are applied to the first, second and third electrodes 422, 432 and 436 and the liquid crystal lens 410 functions as an optical lens, 2 images are transmitted to the first and second view areas respectively by the liquid crystal lens 410 and the distance between the first and second view areas is designed as a distance between two eyes of a person, The first and second images, which are respectively transmitted, are synthesized to recognize a stereoscopic 3D image.

그리고, 제1, 2, 3전극(422, 432, 436)에 제1, 2, 3전압을 인가하지 않아서 액정렌즈(410)가 단순 투명층 역할만을 할 경우, 액정표시패널(450)의 제1 및 제2영상이 굴절 없이 그대로 액정렌즈(410)를 통과하여 시역구분 없이 그대로 사용자에게 전달되고 사용자는 2차원 영상을 인식하게 된다. When the first, second, and third voltages are not applied to the first, second, and third electrodes 422, 432, and 436 so that the liquid crystal lens 410 functions as a simple transparent layer, And the second image passes through the liquid crystal lens 410 without being refracted, and is transmitted to the user without any distinction of view area, and the user recognizes the two-dimensional image.

결론적으로 본 발명의 제4실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치는 액정렌즈의 각 전극에 인가되는 전압 유무에 따라 2차원 평면영상과 3차원 입체영상을 전환하여 표시할 수 있다.  Consequently, the liquid crystal display device including the liquid crystal lens according to the fourth embodiment of the present invention can switch between a two-dimensional plane image and a three-dimensional image according to the presence or absence of a voltage applied to each electrode of the liquid crystal lens.

도6에 도시하지는 않았지만, 액정표시패널(450)은 제3기판(460)과 화소전극(462) 사이에는 서로 교차하는 게이트배선 및 데이터배선과, 게이트배선 및 데이터배선과 연결되는 박막트랜지스터가 형성될 수 있으며, 박막트랜지스터는 화소전극(462)과 연결되어 화소전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 할 수 있다. 그리고, 제1기판(420)과 공통전극(472) 사이에는 게이트배선 및 데이터배선에 대응되는 블랙매트릭스와, 블랙매트릭스 하부의 컬러필터층이 형성될 수 있다. 또한, 화소전극(462)과 제2액정층(480) 사이와 공통전극(472)과 제2액정층(480) 사이에는 제3 및 제4배향막이 형성될 수 있다. Although not shown in FIG. 6, the liquid crystal display panel 450 has gate lines and data lines crossing each other between the third substrate 460 and the pixel electrodes 462, and thin film transistors connected to the gate lines and the data lines are formed And the thin film transistor may be connected to the pixel electrode 462 to switch the voltage applied to the pixel electrode. Between the first substrate 420 and the common electrode 472, a black matrix corresponding to the gate wiring and the data wiring, and a color filter layer under the black matrix may be formed. Third and fourth alignment layers may be formed between the pixel electrode 462 and the second liquid crystal layer 480 and between the common electrode 472 and the second liquid crystal layer 480.

다음으로, 본 발명의 제4실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 동작을 입사광의 편광상태를 기준으로 설명한다. Next, the operation of the liquid crystal display device including the liquid crystal lens according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the polarization state of incident light.

도7a 및 도7b는 본 발명의 제4실시예에 따른 액정표시장치의 액정렌즈가 각 각 오프 및 온 상태일 경우 입사광의 광경로 및 편광상태를 보여주는 개략도이다. 도7a 및 도7b에서는 액정표시장치의 구성요소 중 입사광의 광경로 및 편광상태에 영향을 주는 광학적 요소인 편광판과 액정층만을 도시하였다.FIGS. 7A and 7B are schematic views showing the optical path and polarization state of incident light when the liquid crystal lens of the liquid crystal display device according to the fourth embodiment of the present invention is in the off-state and the on-state, respectively. 7A and 7B show only the polarizing plate and the liquid crystal layer, which are optical elements that affect the optical path and polarization state of the incident light among the components of the liquid crystal display device.

도7a 및 도7b에 도시한 바와 같이, 액정렌즈(도6의 410)의 오프, 온 상태(액정렌즈가 단순한 투명층 역할을 할 경우를 오프 상태, 광학렌즈 역할을 할 경우를 온 상태로 정의)에 상관없이 액정표시패널(도6의 450) 하부의 백라이트(미도시)에서 출사된 입사광은 제1편광판(492)을 통과하면서 제1편광(ⓧ)이 되어 제2액정층(480)으로 입사된다. 7A and 7B, the off-state of the liquid crystal lens (410 in Fig. 6) (the case where the liquid crystal lens functions as a simple transparent layer is in an off state, and the case in which the liquid crystal lens functions as an optical lens is defined as an on state) The incident light emitted from a backlight (not shown) under the liquid crystal display panel 450 of FIG. 6 passes through the first polarizing plate 492 and becomes a first polarized light and enters the second liquid crystal layer 480 do.

이후 제1편광(ⓧ)은 제2액정층(480)을 통과하면서 액정표시패널(도6의 450) 오프, 온 상태에 따라 그 편광상태가 변하게 되는데, 액정표시패널(도6의 450)이 노멀리블랙모드(normally black mode)인 경우 화소전극(도6의 462)과 공통전극(도6의 472)에 전압이 인가되지 않을 경우에는 블랙영상(black image)을 표시하게 되고 화소전극(도6의 462)과 공통전극(도6의 472)에 전압이 인가될 경우에는 화이트영상(white image)을 표시하게 된다. The polarized state of the first polarized light (ⓧ) passes through the second liquid crystal layer 480 and changes in accordance with the off and on states of the liquid crystal display panel (450 in FIG. 6). The liquid crystal display panel 450 When no voltage is applied to the pixel electrode (462 in FIG. 6) and the common electrode (472 in FIG. 6) in the normally black mode, a black image is displayed, 6, 462) and the common electrode (472 of FIG. 6), a white image is displayed.

즉, 제1편광(ⓧ)인 입사광은 블랙영상을 표시하는 영상화소에 대응하는 제2액정층(480)을 통과하는 경우 편광상태의 변화없이 그대로 제1편광(ⓧ)으로 출사되는 반면 화이트영상을 표시하는 영상화소에 대응하는 제2액정층(480)을 통과하는 경우 편광상태가 변화하여 제2편광(↔)으로 출사된다. That is, when the incident light which is the first polarized light passes through the second liquid crystal layer 480 corresponding to the image pixel for displaying the black image, the first polarized light (ⓧ) is outputted as it is without changing the polarization state, And the second polarized light (?) Is emitted when the polarized light passes through the second liquid crystal layer 480 corresponding to the image pixel representing the first polarized light.

또한, 백라이트의 출사광이 제1편광판(492)과 제2액정층(480)을 통과하는 동안 광경로의 변화는 없으므로, 백라이트의 출사광은 직진하여 제2액정층(480)을 빠 져나온다.In addition, since the outgoing light of the backlight does not change in the optical path while passing through the first polarizer 492 and the second liquid crystal layer 480, the outgoing light of the backlight goes straight and passes through the second liquid crystal layer 480 .

액정표시패널(도6의 450)의 출사광은 이후 액정렌즈(도6의 410)의 제1액정층(440) 및 제2편광판(494)을 통과하게 되는데, 이때 광경로 및 편광상태는 액정렌즈(도6의 410)의 오프, 온 상태에 따라 상이하게 변화하므로 나누어서 설명한다. The outgoing light of the liquid crystal display panel (450 of FIG. 6) then passes through the first liquid crystal layer 440 and the second polarizing plate 494 of the liquid crystal lens (410 of FIG. 6) (410 in Fig. 6), which are different from each other depending on the off-state and the on-state of the lens (410 in Fig. 6).

도7a에 도시한 바와 같이, 액정렌즈(도6의 410)가 오프 상태인 경우 제1액정층(440)은 모든 편광상태의 입사광에 대하여 단순히 투명층의 역할을 하므로 액정표시패널(도6의 450)의 제2액정층(480)으로부터 출사된 제1 및 제2편광(ⓧ, ↔)은 광경로 및 편광상태의 변화없이 제1액정층(440)을 통과하여 제2편광판(494)에 도달한다. As shown in FIG. 7A, when the liquid crystal lens (410 in FIG. 6) is in an off state, the first liquid crystal layer 440 simply functions as a transparent layer with respect to incident light in all polarization states, The first and second polarized lights (x, y) emitted from the second liquid crystal layer 480 of the first liquid crystal layer 480 pass through the first liquid crystal layer 440 without changing the optical path and the polarization state and reach the second polarizer plate 494 do.

제2편광판(494)은 제1편광판(492)과 상이한 편광축을 가지므로, 액정렌즈(도6의 410)의 제1액정층(440)의 출사광 중에서 제1편광(ⓧ)은 제2편광판(494)을 통과하지 못하여 블랙영상을 표시하게 되고 제2편광(↔)은 제2편광판(494)을 통과하여 화이트영상을 표시하게 된다. 이때, 제1 및 제2편광은 광경로가 변화하지 않으므로 별개의 시역을 생성하지 못하므로, 액정렌즈(도6의 461)가 오프 상태인 경우 액정표시장치(도6의 460)는 2차원 평면영상을 표시하게 된다.Since the second polarizing plate 494 has a polarization axis different from that of the first polarizing plate 492, the first polarized light among the outgoing light of the first liquid crystal layer 440 of the liquid crystal lens (410 of FIG. 6) And the second polarized light (?) Passes through the second polarizer 494 to display a white image. At this time, since the first and second polarized lights do not change the optical path, they can not generate separate viewing areas. Therefore, when the liquid crystal lens (461 in Fig. 6) is in the off state, the liquid crystal display The image is displayed.

한편, 도7b에 도시한 바와 같이, 액정렌즈(도6의 410)가 온 상태인 경우 제1액정층(440)은 입사광의 편광상태에 따라 광학 렌즈의 역할을 한다. On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the liquid crystal lens (410 in FIG. 6) is in the ON state, the first liquid crystal layer 440 serves as an optical lens according to the polarization state of the incident light.

즉, 액정렌즈(도6의 410)의 입사광 중에서 선택된 편광에 대해서는 광경로를 변경하는 광학렌즈의 역할을 하고 그 외의 편광에 대해서는 광경로를 변경하지 않는 단순한 투명층의 역할을 한다. Namely, the polarized light selected from the incident light of the liquid crystal lens (410 in FIG. 6) serves as an optical lens for changing the optical path and serves as a simple transparent layer which does not change the optical path for the other polarized light.

여기서는 액정렌즈(도6의 410)의 입사광 중에서 제2편광에 대해서는 광학렌즈의 역할을 하고 그 외의 편광에 대해서는 단순한 투명층의 역할을 하는 것을 예로 들었지만, 다른 실시예에서는 이와 상이하게 제1액정층(440)을 설계할 수 있다.Here, the incident light of the liquid crystal lens (410 in FIG. 6) serves as an optical lens for the second polarized light and serves as a simple transparent layer for the other polarized light. However, in other embodiments, the first liquid crystal layer 440) can be designed.

따라서, 제1편광(ⓧ)은 광경로 및 편광상태의 변화없이 제1액정층(440)을 통과하여 그대로 제2편광판(494)에 도달하는 반면, 제2편광(↔)은 편광상태는 변화하지 않지만 광경로가 변경되어 제2편광판(494)에 도달한다.Accordingly, the first polarized light (ⓧ) passes through the first liquid crystal layer 440 without changing the optical path and the polarization state, and reaches the second polarizing plate 494 as it is, while the polarized state of the second polarized light (↔) But the light path is changed to reach the second polarizing plate 494.

제2편광판(494)은 제1편광판(492)과 상이한 편광축을 가지므로, 액정렌즈(도6의 410)의 제1액정층(440)의 출사광 중에서 제1편광(ⓧ)은 제2편광판(494)을 통과하지 못하여 블랙영상을 표시하게 되고 광경로가 변경된 제2편광(↔)은 제2편광판(494)을 통과하여 화이트영상을 표시하게 된다. 이때, 제1편광(ⓧ)은 광경로가 변경되지 않으므로 시역생성에 기여하지 못하는 성분이지만 제2편광판(494)에 의하여 차단되므로 액정표시장치의 3차원 입체영상표시를 방해하지 않으며, 제2편광(↔)은 광경로가 변경된 상태로 제2편광판(494)을 통과하여 시역을 생성하므로, 액정렌즈(도6의 461)가 온 상태인 경우 액정표시장치(도6의 460)는 3차원 입체영상을 표시하게 된다.Since the second polarizing plate 494 has a polarization axis different from that of the first polarizing plate 492, the first polarized light among the outgoing light of the first liquid crystal layer 440 of the liquid crystal lens (410 of FIG. 6) The second polarized light (↔) having the changed optical path passes through the second polarizer 494 to display a white image. At this time, the first polarized light (ⓧ) is a component that does not contribute to the field of view because the optical path is not changed, but is blocked by the second polarizer 494, so that it does not interfere with the three-dimensional image display of the liquid crystal display device, When the liquid crystal lens (461 in FIG. 6) is in an on state, the liquid crystal display (460 in FIG. 6) is in a state of being in a three-dimensional solid state The image is displayed.

위의 실시예에서는, 액정표시패널(도6의 450)이 노멀리블랙모드인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 액정표시패널(도6의 450)이 노멀리화이트모드(normally white mode)인 경우에도 표시되는 영상의 휘도와 전압인가여부가 노멀리블랙모드와 반대인 것을 제외하고는 동일하게 작동되어, 액정표시장치(도6의 460)는 2차원 평 면영상과 3차원 입체영상을 전환하여 표시할 수 있다. Although the liquid crystal display panel (450 in FIG. 6) is described as being in the normally black mode in the above embodiment, even when the liquid crystal display panel (450 in FIG. 6) is in the normally white mode The liquid crystal display device (460 of FIG. 6) switches the two-dimensional flat image and the three-dimensional stereoscopic image and displays the two-dimensional flat image and the three-dimensional stereoscopic image by the same operation except that the luminance of the displayed image and whether or not the voltage is applied is opposite to the normally black mode. can do.

또한, 도5에 도시한 액정표시장치(301)는 액정렌즈(310)와 액정표시패널(350)을 각각 형성한 후 접착제 등을 이용하여 제1 및 제4기판(320, 370)을 붙여서 형성할 수 있으며, 도6에 도시한 액정표시장치(401)는 제1기판(420)의 양면에 각각 의 제1전극(422) 및 공통전극(472)을 형성하고 제2 및 제3전극(432, 436)이 형성된 제2기판(430)을 제1액정층(440)을 개재하여 제1기판(420)과 합착한 후 화소전극(462)이 형성된 제3기판(460)을 제2액정층(480)을 개재하여 합착하여 형성하거나, 제2 및 제3기판(430, 460)의 합착 순서를 바꾸어서 형성할 수 있다. The liquid crystal display device 301 shown in Fig. 5 is formed by forming the liquid crystal lens 310 and the liquid crystal display panel 350 and then attaching the first and fourth substrates 320 and 370 using an adhesive or the like The liquid crystal display device 401 shown in FIG. 6 may have first and second electrodes 422 and 472 formed on both sides of the first substrate 420 and a second and a third electrode 432 The third substrate 460 on which the pixel electrode 462 is formed after the second substrate 430 on which the first liquid crystal layer 436 is formed is bonded to the first substrate 420 through the first liquid crystal layer 440, (480), or the second and third substrates (430, 460) can be formed in a different order.

<제 5 실시예><Fifth Embodiment>

도8은 본 발명의 제5실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 단면도이다. 8 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a fifth embodiment of the present invention.

우선, 본 발명의 제 5 실시예에 이용되는 액정렌즈에 대해 설명한다. First, the liquid crystal lens used in the fifth embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정표시장치(501)에 이용되는 액정렌즈(510)는 전술한 제 1 내지 제 4 실시예에서와 같이 다수의 이격하는 전극을 구성할 필요없이 판형태의 제 1, 2 전극(522, 537)을 형성하고 이들 두 전극(522, 537)에 전압을 인가하여 수직전계를 형성함으로써 상기 수직전계에 노출된 다수의 반원통 형태의 제 1 액정층(540)이 간단히 반원통형의 볼록부를 갖는 렌티큘라 렌즈로서의 역할을 하도록 구현함을 특징으로 한다.The liquid crystal lens 510 used in the liquid crystal display device 501 according to the fifth embodiment of the present invention is not required to constitute a plurality of spaced electrodes as in the first to fourth embodiments, A plurality of semicylindrical first liquid crystal layers 540 exposed to the vertical electric field are formed by forming first and second electrodes 522 and 537 and applying a voltage to the two electrodes 522 and 537 to form a vertical electric field, And it functions as a lenticular lens having a simple semi-cylindrical convex portion.

즉 제 1 내지 제 4 실시예에 따른 액정렌즈에 있어서는 렌즈를 형성하는 액정층이 판형태를 이룸으로써 그 상부 또는 하부에 소정의 이격간격을 가지며 형성된 다수의 전극에 의해 상기 판형태의 액정층이 볼록렌즈로서의 역할을 하도록 구성되고 있지만, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정렌즈(510)는 렌즈역할을 하는 제 1 액정층(540) 자체가 투명한 재질로 이루어진 다수의 반원통형의 오목부를 갖는 절연층(539)에 의해 포획된 형태를 이룸으로써 실질적으로 그 자체가 도시한 바와 같이 그 하부에 위치한 제 1 기판(520)의 상면을 기준으로 그 하면은 평평하며 그 상부가 다수의 볼록한 반원통 형태를 갖는 것이 특징이다. 이때 상기 다수의 반원통형의 오목부를 갖는 절연층(539)은 그 굴절율 값이 상기 제 1 액정층(540)을 이루는 액정분자의 장축방향의 굴절율과 동일한 값을 갖는 것이 특징이다.That is, in the liquid crystal lens according to the first to fourth embodiments, the liquid crystal layer forming the lens has a plate shape, and the plate-shaped liquid crystal layer is formed by a plurality of electrodes having a predetermined spacing therebetween at the upper portion or the lower portion. The liquid crystal lens 510 according to the fifth embodiment of the present invention has a plurality of semicylindrical concave portions made of a transparent material as the first liquid crystal layer 540 itself serving as a lens The upper surface of the first substrate 520 positioned below the upper surface of the first substrate 520 is flat and the upper surface of the first substrate 520 is covered with a plurality of convex semi- . The refractive index of the insulating layer 539 having a plurality of semicylindrical concave portions has the same value as the refractive index in the major axis direction of the liquid crystal molecules constituting the first liquid crystal layer 540.

이때, 상기 다수의 반원통 형태를 갖는 제 1 액정층(540)의 하부에는 평탄한 판형태의 제 1 배향막(524)이, 그 상부에는 상기 제 1 액정층(540)의 굴곡을 따라 다수의 반원통 형태로 제 2 배향막(538)이 더욱 형성되어 있다.
여기서, 다수의 오목부 각각의 끝단은 제 1 배향막(524)과 접촉(E)하게 된다.
At this time, a first alignment layer 524 in the form of a flat plate is formed on the lower portion of the first liquid crystal layer 540 having a plurality of semicylindrical shapes, and a plurality of semi- And a second alignment film 538 is further formed in a cylindrical shape.
Here, the ends of each of the plurality of recesses are brought into contact with the first alignment film 524 (E).

그리고 상기 제 1 배향막(524) 하부에는 전면에 판형태로써 투명한 재질로 제 1 전극(522)이 형성되어 있으며, 상기 오목부를 갖는 절연층(539) 상부에는 상기 제 1 전극(522)에 대응하여 상기 제 1 전극(522)과 동일하게 투명한 재질로 판형태의 제 2 전극(537)이 전면에 형성되어 있다.A first electrode 522 is formed on the entire surface of the first alignment layer 524 to have a plate shape and a transparent electrode 522 is formed on the entire surface of the first alignment layer 524. The upper portion of the insulation layer 539 having the concave portion corresponds to the first electrode 522 And a second electrode 537 in the form of a plate is formed on the entire surface in the same manner as the first electrode 522.

또한, 상기 제 1 전극(522) 하부에는 투명한 재질로써 제 1 기판(520)이, 상기 제 2 전극(537) 상부에는 투명한 재질로써 제 2 기판(530)이 구성되어 있다.A first substrate 520 is formed of a transparent material and a second substrate 530 is formed of a transparent material on the second electrode 537 under the first electrode 522.

따라서, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정표시장치에 이용된 액정렌 즈(510)는, 서로 마주하는 제 1 기판(520)과 제 2 기판(530) 사이에 상기 제 1 기판(510)을 기준으로 순차적으로 판형태의 제 1 전극(522), 판형태의 제 1 배향막(524), 다수의 반원통 형태를 갖는 제 1 액정층(540), 상기 제 1 액정층을 포획하는 다수의 반원통의 오목부를 가지며 특정 굴절율(상기 제 1 액정층(540)을 이루는 액정분자의 장축방향으로의 굴절율) 값은 갖는 절연층(539), 다수의 반원통 형태의 형태의 제 2 배향막(538) 및 판형태의 제 2 전극(537)이 적층되어 구성되고 있다.The liquid crystal lens 510 used in the liquid crystal display device according to the fifth embodiment of the present invention includes the first substrate 510 between the first substrate 520 and the second substrate 530 facing each other, A first alignment layer 524 in the form of a plate, a first liquid crystal layer 540 having a plurality of semicylindrical shapes, and a plurality of second alignment layers 524 for capturing the first liquid crystal layer An insulating layer 539 having a semi-cylindrical concave portion and having a specific refractive index (a refractive index in the major axis direction of the liquid crystal molecules constituting the first liquid crystal layer 540), a plurality of semi-cylindrical shaped second orientation films 538 And a second electrode 537 in the form of a plate are stacked.

이러한 구성을 갖는 제 5 실시예에 따른 액정렌즈(510)의 동작에 대해 전원의 온(on)/ 오프(off) 시의 제 1 액정층의 변화를 나타낸 도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명한다. 이때, 상기 제 1 액정층(540)을 이루는 액정은 상기 제 1, 2 전극(522, 537)에 전압을 인가하지 않았을 경우 상기 제 1 배향막(540)에 대해 그 장축이 평행하게 배열되는 수평 배향 특성을 갖거나 또는 상기 제 1 배향막(540)에 대해 그 장축이 수직하게 배열되는 수직 배향 특성을 갖는 액정인 것이 바람직하다. The operation of the liquid crystal lens 510 according to the fifth embodiment having such a configuration will be described with reference to Figs. 9A and 9B showing the change of the first liquid crystal layer when the power is turned on / off . In this case, when the first and second electrodes 522 and 537 are not applied with voltage, the liquid crystal that constitutes the first liquid crystal layer 540 has a horizontal alignment in which the long axes thereof are arranged parallel to the first alignment layer 540 Or a liquid crystal having a vertical alignment characteristic in which the major axis of the first alignment layer 540 is vertically aligned with respect to the first alignment layer 540.

도면에서는 전압을 인가하지 않았을 경우 제 1 배향막(540)에 대해 그 장축이 평행하게 배열되는 특징을 갖는 수평 배향 액정을 사용하였으며, 상기 다수의 반원통형의 오목부를 갖는 절연층(539)은 상기 수평 배향되는 특성을 갖는 액정분자(541)의 장축방향으로의 굴절율 값과 동일한 크기의 굴절율 값을 갖는 물질로 이루어진 것을 사용한 것을 나타낸 것이다.In the drawing, a horizontally aligned liquid crystal having a characteristic in which long axes thereof are arranged in parallel with the first alignment layer 540 when no voltage is applied is used, and the insulating layer 539 having the plurality of semi- And a material having a refractive index value of the same magnitude as the refractive index value in the major axis direction of the liquid crystal molecule 541 having the orientation characteristic.

도 9a에 도시한 바와 같이, 상기 액정렌즈(510)의 제 1, 2 전극(522, 537)에 서로 다른 전압을 인가하여 상기 제 1, 2 전극(522, 537) 사이에 충분히 센 수직전계가 형성되면, 상기 제 1, 2 전극(522, 537)간의 수직전계에 의해 상기 다수의 반원통 형태의 제 1 액정층(540) 내부의 액정분자(541)들은 그 장축이 상기 수직전계에 나란하게 배열된다. 9A, different voltages are applied to the first and second electrodes 522 and 537 of the liquid crystal lens 510 so that a sufficient vertical electric field is generated between the first and second electrodes 522 and 537 The liquid crystal molecules 541 in the first liquid crystal layer 540 having a plurality of semicylindrical shapes are aligned in parallel with the vertical electric field by the vertical electric field between the first and second electrodes 522 and 537 .

한편 하부의 백라이트 유닛에서 출광된 빛이 전술한 바와같은 액정분자들이 수직 전계 인가에 의해 수직 배열된 상태를 갖는 상기 제 1 액정층(540)을 통과하여 액정분자(541)의 장축방향으로 빛의 진행이 발생하며, 이 경우 빛은 액정분자(541)의 장축방향의 굴절율(이를 ne라 칭함)을 느끼게 된다. On the other hand, the light emitted from the lower backlight unit passes through the first liquid crystal layer 540 having a state in which the liquid crystal molecules as described above are vertically arranged by the application of a vertical electric field, In this case, the light has a refractive index (referred to as n e ) in the major axis direction of the liquid crystal molecules 541.

이 경우 상기 다수의 반원통형의 오목부를 갖는 절연층(539)은 상기 제 1 액정층(540)을 이루는 액정분자(541)의 장축방향으로의 굴절율과 동일한 굴절율 값을 갖게 되는 바, 상기 빛이 상기 제 1 액정층(540)을 통과하여 상기 절연층(539)으로 입사 시 굴절되지 않고 빛의 진행방향 그대로 직진하게 되며, 따라서 상기 제 1 액정층(540)은 반원통 형의 렌즈(렌티큘라 렌즈)로서의 역할을 하지 않게 된다. In this case, the insulating layer 539 having a plurality of semicylindrical concave portions has the same refractive index value as the refractive index of the liquid crystal molecules 541 forming the first liquid crystal layer 540 in the major axis direction, The first liquid crystal layer 540 passes through the first liquid crystal layer 540 and goes straight as the light advances without being refracted when the liquid crystal layer 540 is incident on the insulating layer 539. Accordingly, Lens).

한편, 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 2 전극(522, 537)에 전압을 인가하지 않으면, 상기 제 1, 2 전극(522, 537) 사이에 수직전계가 발생하지 않으므로 상기 다수의 반원통 형태를 갖는 제 1 액정층(540) 내의 액정분자(541)들은 그 장축이 상기 제 1 배향막(540)에 평행한 상태를 유기하게 된다. 이러한 상태에서 하부의 백라이트 유닛으로부터 출사된 빛이 상기 제 1 액정층(540)으로 입사될 경우, 상기 빛은 액정분자(541)의 단축방향으로의 굴절율(이를 no라 칭함)을 느끼게 되며, 이러게 단축방향으로의 굴절율(no)을 갖는 제 1 액정층(540)을 통과한 빛이 상기 액정분자(541)의 장축방향으로의 굴절율(ne)과 동일한 굴절율을 갖는 상기 절연층(539)으로 입사되면 굴절율의 차이로 그 경계에서 굴절이 발생하게 되며, 이 경우 액정분자(541)의 장축방향의 굴절율(ne)이 단축방향의 굴절율(no)보다 작은 값을 가지므로 스넬의 법칙에 의해 상기 빛이 입사되는 지점에서의 법선을 기준으로 더 큰 각도를 가지며 굴절되어 나아가게 되는 바, 상기 제 1 액정층(540)이 렌티큘라 렌즈로서의 역할을 하게 된다. 9B, if no voltage is applied to the first and second electrodes 522 and 537, a vertical electric field is not generated between the first and second electrodes 522 and 537, The liquid crystal molecules 541 in the first liquid crystal layer 540 having a semicylindrical shape are brought into a state in which the major axis thereof is parallel to the first alignment layer 540. In this state, when the light emitted from the lower backlight unit is incident on the first liquid crystal layer 540, the light experiences a refractive index (referred to as n o ) in the direction of the short axis of the liquid crystal molecules 541, The light having passed through the first liquid crystal layer 540 having the refractive index n o in the minor axis direction has a refractive index equal to the refractive index n e in the major axis direction of the liquid crystal molecules 541, The refractive index n e of the liquid crystal molecules 541 in the long axis direction is smaller than the refractive index n o of the short axis direction, The first liquid crystal layer 540 serves as a lenticular lens because the first liquid crystal layer 540 is refracted with a larger angle based on the normal at the point where the light is incident.

비교예로서 상기 반원통형의 오목부를 갖는 절연층의 굴절율이 상기 제 1 액정층의 액정분자의 단축방향 굴절율을 갖도록 한 경우는, 전압을 인가하지 않았을 시 상기 제 1 액정층 내의 액정분자들은 그 장축이 상기 제 1 배향막에 대해 평행하도록 배열되며 이때는 상기 제 1 액정층을 그 하부에서 상부로 관통하여 지나는 빛은 단축방향의 굴절율을 느끼게 되며 이는 상기 절연층의 굴절율과 같으므로 그 경계면에서 굴절이 발생하지 않고 그대로 상기 절연층을 지나게 된다. 한편, 이와 동일한 상태에서 상기 제 1, 2 전극에 전압을 인가하는 경우, 액정분자들의 장축이 상기 제 1 및 제 2 배향막에 대해 수직한 배열을 하게 되며, 이 경우 상기 제 1 액정층을 지나는 빛은 장축방향의 굴절율을 느끼게 된다. 이 상태에서 상기 제 1 액정층을 관통한 빛이 액정의 단축 방향의 굴절율을 갖는 절연층으로 입사되면 굴절율의 차이로 인해 그 경계에서 굴절이 발생한다. 하지만 수평배향 특성을 갖는 액정은 액정분자의 단축방향의 굴절율이 장축방향의 굴절율보다 큰 값을 갖는 것이 특징이며, 빛이 굴절율이 작은 물질에서 굴절율이 큰 물질로 입사되는 경우는 물질간 경계면에서 법선에 대해 입사각보다 작은 굴절각을 가지며 진행하게 되다. 따라서 이 경우 상기 제 1 액정층을 통과한 빛은 상기 절연층으로 입사되며 빛이 마치 산란층을 통과한 것과 같이 더욱 퍼져나가는 형태를 갖게 되는 바, 비록 빛을 확산시키는 확산렌즈로의 역할을 할지 모르지만 상기 제 1 액정층이 렌티큘라 렌즈로서의 역할을 하지 못하게 된다. As a comparative example, when the refractive index of the insulating layer having the semicylindrical concave portion has a refractive index in the uniaxial direction of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal layer, the liquid crystal molecules in the first liquid crystal layer, The first liquid crystal layer passes through the first liquid crystal layer from the bottom to the top of the first liquid crystal layer and is reflected by the first alignment layer. And passes through the insulating layer as it is. On the other hand, when a voltage is applied to the first and second electrodes in the same state, the long axes of the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the first and second alignment layers. In this case, The refractive index in the major axis direction is felt. In this state, if light passing through the first liquid crystal layer is incident on the insulating layer having a refractive index in the direction of the short axis of the liquid crystal, refraction occurs at the boundary due to the difference in refractive index. However, the liquid crystal having the horizontal orientation characteristic is characterized in that the refractive index in the short axis direction of the liquid crystal molecule has a larger value than the refractive index in the long axis direction. In the case where light is incident on a substance having a high refractive index from a substance having a low refractive index, With a refraction angle smaller than the incident angle. Therefore, in this case, the light having passed through the first liquid crystal layer is incident on the insulating layer, and the light has a shape spreading as if passing through the scattering layer. Even if it acts as a diffusion lens for diffusing light But the first liquid crystal layer does not function as a lenticular lens.

따라서, 상기 제 1 액정층(540)이 반원통형의 렌즈 즉 렌티큘라 렌즈로서의 역할을 하도록 하기 위해서는 상기 다수의 반원통형의 오목부를 갖는 절연층(539)이 액정분자(541)의 장축방향의 굴절율과 동일한 크기의 굴절율(ne)을 갖도록 형성해야 한다. Therefore, in order for the first liquid crystal layer 540 to function as a semi-cylindrical lens or a lenticular lens, the insulating layer 539 having a plurality of semicylindrical concave portions is formed on the liquid crystal molecules 541 in the major axis direction (N e ) of the same size as the refractive index n e .

제 5 실시예의 변형예로써 배향막에 대해 그 장축이 수직 배향되는 특성을 갖는 액정을 이용하여 반원통형의 제 1 액정층을 구성하였을 경우에 대해 도면없이 설명한다. 이 경우도 반원통의 오목부를 갖는 절연층은 상기 수직 배향되는 액정의 장축 방향의 굴절율과 동일한 크기의 굴절율 값을 갖도록 구성하였다.A description will be given of a case where a semi-cylindrical first liquid crystal layer is formed by using a liquid crystal having a property that its long axis is vertically aligned with respect to an alignment film as a modification of the fifth embodiment. In this case as well, the insulating layer having the recesses of the semi-cylindrical shape is configured to have a refractive index value equal in magnitude to the refractive index in the longitudinal direction of the vertically aligned liquid crystal.

이러한 제 5 실시예의 변형예에 따른 액정렌즈는 제 1 및 제 2 전극에 전압을 인가하는 경우, 상기 제 1 액정층 내의 액정분자들은 제 1, 2 배향막에 대해 수평배향을 하게 되므로, 상기 제 1 액정층과 절연층에 있어 굴절율 차이를 갖게 되며, 상기 제 1 액정층 내부의 굴절율이 상기 절연층의 굴절율보다 크므로 상기 제 1 액정층이 반원통형의 렌즈(렌티큘라 렌즈) 역할을 하게 된다. In the liquid crystal lens according to the modified example of the fifth embodiment, when voltage is applied to the first and second electrodes, the liquid crystal molecules in the first liquid crystal layer are horizontally aligned with respect to the first and second alignment layers, The first liquid crystal layer functions as a semi-cylindrical lens (lenticular lens) because the refractive index difference between the liquid crystal layer and the insulating layer is greater than the refractive index of the insulating layer.

한편, 제 5 실시예의 변형예에 따른 액정렌즈에 전압을 인가하지 않았을 경우는 수직 배향 특성을 갖는 액정 특성상 상기 반원통형태의 제 1 액정층은 그 내부의 액정분자들이 상기 제 1 배향막에 대하여 수직 배열된 상태가 되며, 이 경우 상기 제 1 액정층을 통과하는 빛은 액정의 장축방향의 굴절율을 느끼고 이는 상기 반원통형의 오목부를 갖는 절연층의 굴절율과 동일하므로 상기 제 1 액정층과 절연층에 대해서는 빛이 굴절되지 않고 직진하여 진행하는 바, 상기 반원통형의 제 1 액정층은 렌즈로서의 역할을 하지 않게 된다. On the other hand, when no voltage is applied to the liquid crystal lens according to the modified example of the fifth embodiment, the liquid crystal molecules having the vertical alignment characteristic have the liquid crystal molecules in the semi-cylindrical first liquid crystal layer, In this case, the light passing through the first liquid crystal layer senses the refractive index in the major axis direction of the liquid crystal, which is equal to the refractive index of the insulating layer having the semi-cylindrical recess, The light is not refracted but travels straight ahead, and the semi-cylindrical first liquid crystal layer does not serve as a lens.

따라서, 제 5 실시예 및 변형예에 따른 액정표시장치에 구비된 액정렌즈 또한 상기 액정렌즈에 대해 전압의 인가유무에 따라 렌즈로서의 역할을 하거나 또는 단순히 투명층의 역할을 하게되므로 이를 구비한 액정표시장치 또한 3D 또는 2D 영상의 시청이 가능하게 된다. Therefore, the liquid crystal lens provided in the liquid crystal display according to the fifth embodiment and the modified embodiment also functions as a lens or simply acts as a transparent layer depending on whether a voltage is applied to the liquid crystal lens, It is also possible to view 3D or 2D images.

이후에는 다시 도 8을 참조하여 전술한 바와 같은 구성을 갖는 액정렌즈를 구성한 본 발명의 제 5 실시예에 따른 액정표시장치의 전체적인 구성에 대해 설명한다.Hereinafter, the overall configuration of the liquid crystal display according to the fifth embodiment of the present invention constituting the liquid crystal lens having the above-described configuration with reference to FIG. 8 will be described.

본 발명의 제5실시예에 따른 액정표시장치(501)는 다수의 반원통 형태를 갖는 제 1 액정층(540)과 다수의 반원통형의 오목부를 갖는 절연층(539)을 포함하는 갖는 액정렌즈(510)와 상기 액정렌즈(510)와 일체로 그 하부에 구성된 액정표시패널(550)로 구성된다.The liquid crystal display device 501 according to the fifth embodiment of the present invention includes a liquid crystal lens 540 including a first liquid crystal layer 540 having a plurality of semi-cylindrical shapes and an insulating layer 539 having a plurality of semi- And a liquid crystal display panel 550 formed integrally with the liquid crystal lens 510 at a lower portion thereof.

이때 상기 다수의 반원통 형태의 제 1 액정층(540)을 구비한 액정렌즈(510)는 전술한 구성과 같으며, 이러한 구성을 갖는 상기 액정렌즈(510) 하부에 위치한 액정표시패널(550)은 서로 마주보며 이격된 제 3 및 제 4 기판(560, 570)과, 제 3 및 제 4 기판(560, 570)사이에 형성된 제 2 액정층(580)으로 구성된다. 이때, 상기 제 3 기판(560)의 내면(상면)에는 화소전극(562)이 각 영상화소(P1, P2)에 대응하여 형성되고 있으며, 상기 제 4 기판(570)의 내면(하면)에는 공통전극(572)이 전면에 형성되고 있다. 이때, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 화소전극(562) 상부와 상기 공통전극(572) 하부에는 이들 두 전극(562, 572) 사이에 위치한 상기 제 2 액정층(580) 내의 액정분자들의 초기 배열을 상태를 일정하게 유지시키기 위해 제 3 및 제 4 배향막(미도시)이 더욱 형성된다. 이때, 상기 제 2 액정층(580)은 상기 화소전극(562)과 공통전극(572) 더욱 정확히는 상기 제 3 및 제 4 배향막(미도시) 사이에 형성되어 상기 화소전극(562)과 공통전극(572)에 인가된 전압에 따라 입사광의 편광상태 및 투과율 등을 변화시켜서 영상을 표시한다. The liquid crystal lens 510 having the plurality of semicylindrical first liquid crystal layers 540 has the same structure as described above. The liquid crystal display panel 550, which is disposed under the liquid crystal lens 510, And a second liquid crystal layer 580 formed between the third and fourth substrates 560 and 570. The third and fourth substrates 560 and 570 are spaced apart from each other. At the inner surface (upper surface) of the third substrate 560, pixel electrodes 562 are formed corresponding to the image pixels P1 and P2. And an electrode 572 is formed on the entire surface. Although not shown in the drawing, the initial arrangement of the liquid crystal molecules in the second liquid crystal layer 580 located between the two electrodes 562 and 572 is formed in the upper portion of the pixel electrode 562 and the lower portion of the common electrode 572, Third and fourth alignment layers (not shown) are further formed to keep the alignment layers uniform. At this time, the second liquid crystal layer 580 is formed between the pixel electrode 562 and the common electrode 572, more precisely between the third and fourth alignment films (not shown) 572 by varying the polarization state and transmittance of the incident light.

한편, 상기 액정렌즈(510)와 액정표시패널(550) 간의 거리를 최소화하기 위하여 상기 액정렌즈(510)의 제 1 기판(520)과 상기 액정표시패널(550)의 제 4 기판(570)은 서로 접촉하도록 맞닿아 밀착 배치되고, 상기 액정표시패널(550)의 영상표시에 필요한 제 1 및 제 2 편광판(592, 594)은 상기 액정표시패널(550)의 일기판인 제 3 기판(560) 및 상기 액정렌즈(510)의 일기판인 제 2 기판(530)의 외측면에 각각 형성되는 것이 특징이다. 이때, 제 1 및 제 2 편광판(592, 594)의 편광축은 서로 직교하도록 구성된다.The first substrate 520 of the liquid crystal lens 510 and the fourth substrate 570 of the liquid crystal display panel 550 may be formed to have a predetermined width And the first and second polarizing plates 592 and 594 necessary for image display of the liquid crystal display panel 550 are disposed on the third substrate 560 as one substrate of the liquid crystal display panel 550, And the outer surface of the second substrate 530, which is one substrate of the liquid crystal lens 510, respectively. At this time, the polarization axes of the first and second polarizing plates 592 and 594 are configured to be orthogonal to each other.

이렇게 제 1 편광판(592)과 제 2 편광판(594)을 각각 액정렌즈(510)와 액정표시패널(510)의 최외각에 위치한 기판(530, 560)의 외측면에 각각 구성한 것은, 상기 제 2 편광판(594)이 상기 액정표시패널(550)과 액정렌즈(510) 사이에 위치하게 됨으로써 발생할 수 있는 빛의 경로 확산에 의한 표시품질 저하를 방지하기 위함이다. The first polarizing plate 592 and the second polarizing plate 594 are respectively formed on the outer surfaces of the liquid crystal lens 510 and the substrates 530 and 560 located at the outermost sides of the liquid crystal display panel 510, The display quality deterioration due to the path diffusion of light which may occur when the polarizing plate 594 is positioned between the liquid crystal display panel 550 and the liquid crystal lens 510 is prevented.

도 10은 제 5 실시예의 또 다른 비교예로서 편광판을 액정표시패널과 액정렌즈 사이에 위치한 액정표시장치에 있어 표시영역의 최외각에 위치한 하나의 화소영역에 대한 빛의 경로를 간략히 도시한 도면이다. 이때 구성요소를 간략화하여 빛의 경로에 영향을 주는 구성요소만을 도시하였으며, 도면부호는 제 5 실시예와 동일하게 부여하였다. 10 is a view schematically showing a light path for one pixel region located at an outermost position of a display region in a liquid crystal display device in which a polarizing plate is placed between a liquid crystal display panel and a liquid crystal lens as another comparative example of the fifth embodiment . In this case, only the constituent elements which simplify the components and affect the light path are shown, and the same reference numerals are given to the fifth embodiment.

통상적으로 편광판(592, 594) 자체는 이를 투과한 빛을 확산시키는 특성(특히 광시야각 구현을 위해)을 가지며 이러한 특성을 갖는 편광판(592, 594)을 액정표시패널(550)을 구성하는 제 3 및 제 4 기판(560, 570)의 외측면에 형성하면 상기 편광판(592, 594)의 빛의 확산 기능에 의해 상기 액정렌즈(510)로 입사되는 빛 중 특정 경로를 갖는 빛(다수의 반원통 형태를 갖는 제 1 액정층(540)의 최외각 쪽으로 입사되는 빛, ①번 경로의 빛)은 정상적이라면 상기 액정렌즈(510)를 통해 상기 액정렌즈(510)의 정면에서 사용자가 바라보는 정면의 특정 영역에 집광(①번경로)되어야 하지만 상기 제 2 편광판(594)의 확산 현상에 의해 상기 액정렌즈(510) 통과 후 액정표시장치(501)의 측면으로 진행하는 경로(②번 경로)의 빛이 발생하게 된다. The polarizing plates 592 and 594 themselves have a characteristic of diffusing light transmitted through the polarizing plates 592 and 594 themselves (in particular, for realizing a wide viewing angle), and the polarizing plates 592 and 594 having such characteristics are disposed on the third And the fourth substrate 560 and 570, light having a specific path from the light incident on the liquid crystal lens 510 by the light diffusion function of the polarizers 592 and 594 The light incident on the outermost side of the first liquid crystal layer 540 having the shape of the first liquid crystal layer 540 and the light of the first path of the first liquid crystal layer 540 are normal to the front side of the liquid crystal lens 510 viewed from the front side of the liquid crystal lens 510 The light of the path (the second path) that travels to the side of the liquid crystal display device 501 after passing through the liquid crystal lens 510 due to the diffusion phenomenon of the second polarizing plate 594, .

따라서, 이러한 편광판(594)이 액정표시패널(550)과 액정렌즈(510)사이에 위치하게 됨으로써 발생하는 빛샘 및 이를 통한 표시품질 저하를 방지하기 위해 상기 제 1, 2 편광판(592, 594), 더욱 정확히는 제 2 편광판(594)을 액정렌즈(510)를 구성하는 제 2 기판(530)의 외측면에 구성한 것이다.The first and second polarizing plates 592 and 594 and the first and second polarizing plates 592 and 594 are disposed on the opposite sides of the liquid crystal display panel 550 and the liquid crystal lens 510 to prevent light leakage caused by the polarizing plate 594 being positioned between the liquid crystal display panel 550 and the liquid crystal lens 510, More specifically, the second polarizing plate 594 is formed on the outer surface of the second substrate 530 constituting the liquid crystal lens 510.

한편, 도면에 나타내지 않았지만 상기 액정표시패널(550)은 제 3 기판(560)과 화소전극(562) 사이에는 서로 교차하는 게이트배선 및 데이터배선과, 게이트배선 및 데이터배선과 연결되는 박막트랜지스터가 형성될 수 있으며, 박막트랜지스터는 화소전극(562)과 연결되어 화소전극(562)에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 할 수 있다. 그리고, 제 1 기판(520)과 공통전극(572) 사이에는 게이트배선 및 데이터배선에 대응되는 블랙매트릭스와, 블랙매트릭스 하부의 컬러필터층이 형성될 수 있다. Although not shown in the drawing, the liquid crystal display panel 550 includes a gate line and a data line crossing each other between the third substrate 560 and the pixel electrode 562, and a thin film transistor connected to the gate line and the data line are formed And the thin film transistor may be connected to the pixel electrode 562 to switch a voltage applied to the pixel electrode 562. Between the first substrate 520 and the common electrode 572, a black matrix corresponding to the gate wiring and the data wiring, and a color filter layer under the black matrix can be formed.

<제 6 실시예><Sixth Embodiment>

도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 단면도이다.  11 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a sixth embodiment of the present invention.

본 발명의 제 6 실시예에 따른 액정표시장치(601) 또한 제 5 실시예에 따른 액정표장치에 구성된 액정렌즈와 동일하게 다수의 반원통형 형태를 갖는 제 1 액정층(640)과, 다수의 반원통형의 오목부를 가져 상기 제 1 액정층을 포획하는 구조를 갖는 절연층(639)을 포함하는 액정렌즈(610)와 액정표시패널(650)로 구성되고 있으며, 단지 제 5 실시예와 차이가 있는 점은 총 3개의 기판이 이용되고 있다는 것이다. 그 외의 구성요소는 전술한 제 5 실시예와 동일한 구성을 가지며, 동일한 구성요소에 대해서는 제 5 실시예에 부여된 도면부호에 100을 더하여 부여하였다. The liquid crystal display device 601 according to the sixth embodiment of the present invention also includes a first liquid crystal layer 640 having a plurality of semicylindrical shapes in the same manner as the liquid crystal lens configured in the liquid crystal display device according to the fifth embodiment, And a liquid crystal lens 610 and an LCD panel 650 including an insulating layer 639 having a structure having a semi-cylindrical recess to capture the first liquid crystal layer. The point is that a total of three substrates are used. The other constituent elements have the same configuration as that of the above-described fifth embodiment, and the same constituent elements are given the reference numerals added to the fifth embodiment by adding 100 to them.

본 발명의 제 6 실시예의 경우, 제 5 실시예에 제시된 액정렌즈(도 8의 510)에 각각 구비된 제 1 및 제 2 기판(도 8의 520, 530) 중 상기 제 1 기판(도 8의 520)이 액정표시패널(도 8의 550)의 상부기판을 이루는 제 4 기판(도 8의 570)으로 대체된 것에 특징이다.8) of the first and second substrates (520 and 530 in Fig. 8) provided in the liquid crystal lens (510 in Fig. 8) shown in the fifth embodiment, respectively, in the sixth embodiment of the present invention, 520) is replaced with a fourth substrate (570 in Fig. 8) constituting the upper substrate of the liquid crystal display panel (550 in Fig. 8).

즉 본 발명의 제 6 실시예에 있어서는 제 4 기판(670)은 액정표시패널(650)을 구성하는 일 기판이 되는 동시에 그 상부에 위치한 액정렌즈(610)를 구성하는 일 기판이 되는 것이 특징이다.That is, in the sixth embodiment of the present invention, the fourth substrate 670 is a substrate constituting the liquid crystal display panel 650 and a substrate constituting the liquid crystal lens 610 disposed thereon .

이 경우 액정표시패널(650)과 액정렌즈(610)를 각각 제조하여 부착하지 않고, 제 3 및 제 4 기판(660, 670)을 이용하여 액정표시패널(650)을 우선 제조한 후, 상기 액정표시패널(650)의 상부기판을 이루는 상기 제 4 기판(670)의 외측면에 제 1 배향막(622)을 형성하고, 상기 액정렌즈(610)의 상부기판인 제 2 기판(630)에 상기 다수의 반원통형의 오목부를 갖는 절연층(639)까지 형성한 후, 합착하여 액정을 주입 또는 적하하여 상기 다수의 오목부에 반원통 형태를 갖는 제 1 액정층(640)을 형성함으로써 완성할 수 있다. 여기서, 다수의 오목부 각각의 끝단은 제 1 배향막(622)과 접촉(E)하게 된다.In this case, after the liquid crystal display panel 650 and the liquid crystal lens 610 are manufactured and attached, the liquid crystal display panel 650 is first manufactured using the third and fourth substrates 660 and 670, A first alignment layer 622 is formed on the outer surface of the fourth substrate 670 constituting the upper substrate of the display panel 650 and a plurality of the alignment layers 622 are formed on the second substrate 630, And then forming a first liquid crystal layer 640 having a semicylindrical shape in the plurality of recesses by injecting or dropping liquid crystals to form an insulating layer 639 having a semicylindrical concave portion of the semi- . Here, the ends of each of the plurality of recesses are brought into contact with the first alignment film 622 (E).

이 경우 액정렌즈(610)를 포함하는 액정표시장치(601)를 3장의 기판(제 2, 3, 4 기판(630, 660, 670))으로 제조함으로써 제조비용을 절감하는 효과를 갖는 특징이 있다. In this case, the liquid crystal display device 601 including the liquid crystal lens 610 is formed of three substrates (second, third, and fourth substrates 630, 660, and 670) .

그 외의 구성요소에 대해서는 전술한 제 5 실시예와 동일한 구성을 갖는 바 그 설명은 생략한다. Other components are the same as those of the fifth embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

한편, 전술한 제 2 내지 제 6 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서, 그 구 성요소인 액정표시패널의 경우, 화소전극과 공통전극이 액정층을 사이에 두고 서로 대향하는 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 액정표시패널은 이러한 구성에 한정되지 않고 액정표시패널의 구동 모드에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일례로서 횡전계 방식으로 구동되는 경우 화소전극이 형성된 동일한 기판에 상기 화소전극과 이격하여 교대하는 형태로 공통전극을 형성될 수도 있다. On the other hand, in the liquid crystal display device according to the second to sixth embodiments described above, in the case of the liquid crystal display panel as the constituent element, the pixel electrode and the common electrode face each other with the liquid crystal layer interposed therebetween, The liquid crystal display panel is not limited to this configuration and may be variously changed according to the driving mode of the liquid crystal display panel. For example, when driven by a transverse electric field system, common electrodes may be formed on the same substrate on which the pixel electrodes are formed, alternating with the pixel electrodes.

본 발명은 상술한 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

도1a 및 도1b는 각각 일반적인 액정렌즈의 사시도 및 단면도.1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view of a typical liquid crystal lens, respectively.

도2는 도1a 및 도1b의 액정렌즈를 빛이 통과할 경우 입사광의 위상변화를 도시한 그래프.FIG. 2 is a graph showing a phase change of an incident light when light passes through the liquid crystal lens of FIGS. 1A and 1B. FIG.

도3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정렌즈를 개략적으로 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal lens according to a first embodiment of the present invention.

도4는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 단면도.4 is a sectional view of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a second embodiment of the present invention.

도5는 본 발명의 제3실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 단면도.5 is a sectional view of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a third embodiment of the present invention.

도6은 본 발명의 제4실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 단면도.6 is a sectional view of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a fourth embodiment of the present invention.

도7a 및 7b는 본 발명의 제4실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 입사광의 광경로 및 편광상태를 보여주는 개략도.7A and 7B are schematic views showing an optical path and a polarization state of incident light of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a fourth embodiment of the present invention;

도8은 본 발명의 제5실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 단면도.8 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a fifth embodiment of the present invention.

도 9a 및 도 9b 제 5 실시예에 따른 액정렌즈(510)의 동작에 대해 전원의 온(on)/ 오프(off) 시의 제 1 액정층의 변화를 나타낸 도면.9A and 9B are diagrams showing changes in the first liquid crystal layer when the power is turned on / off with respect to the operation of the liquid crystal lens 510 according to the fifth embodiment.

도 10은 제 5 실시예의 또 다른 비교예로서 편광판을 액정표시패널과 액정렌즈 사이에 위치한 액정표시장치에 있어 표시영역의 최외각에 위치한 하나의 화소영역에 대한 빛의 경로를 간략히 도시한 도면,10 is a view schematically showing a light path for one pixel region located at an outermost position of a display region in a liquid crystal display device which is positioned between a liquid crystal display panel and a liquid crystal lens as another comparative example of the fifth embodiment,

도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치의 단면도. 11 is a sectional view of a liquid crystal display device including a liquid crystal lens according to a sixth embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

410 : 액정렌즈 420 : 제1기판410: liquid crystal lens 420: first substrate

422 : 제1전극 424 : 제1배향막422: first electrode 424: first alignment film

430 : 제2기판 432 : 제2전극430: second substrate 432: second electrode

434 : 절연층 436 : 제3전극434: insulating layer 436: third electrode

438 : 제2배향막 440 : 제1액정층438: second orientation film 440: first liquid crystal layer

450 : 액정표시패널 460 : 제3기판450: liquid crystal display panel 460: third substrate

480 : 제2액정층 462 : 화소전극480: second liquid crystal layer 462: pixel electrode

472 : 공통전극 492 : 제1편광판472: common electrode 492: first polarizer plate

494 : 제2편광판494: Second polarizer plate

Claims (20)

제1기판과;A first substrate; 상기 제1기판과 서로 마주보며 이격된 제2기판과;A second substrate facing the first substrate and spaced apart from the first substrate; 상기 제1기판 내면에 형성되는 제1전극과;A first electrode formed on the inner surface of the first substrate; 상기 제2기판 내면에 반복적으로 형성되며, 각각이 제1거리에 대응되는 폭의 제1개구부를 갖는 다수의 제2전극과;A plurality of second electrodes repeatedly formed on the inner surface of the second substrate, each of the second electrodes having a first opening each having a width corresponding to the first distance; 상기 제1전극과 상기 다수의 제2전극 사이에 형성되는 제1액정층과;A first liquid crystal layer formed between the first electrode and the plurality of second electrodes; 상기 제2전극과 상기 제1액정층 사이에 반복적으로 형성되며, 각각이 제2거리에 대응되는 폭의 제2개구부를 갖는 다수의 제3전극과;A plurality of third electrodes repeatedly formed between the second electrode and the first liquid crystal layer, each having a second opening each having a width corresponding to the second distance; 상기 제1기판 하부에 배치되는 제3기판과;A third substrate disposed under the first substrate; 상기 제3기판과 서로 마주보며 이격되고, 상기 제1기판과 접촉하는 제4기판과;A fourth substrate spaced apart from and facing the third substrate and in contact with the first substrate; 상기 제3기판 내면에 형성되는 화소전극과;A pixel electrode formed on the inner surface of the third substrate; 상기 제3기판과 상기 제4기판 사이에 형성되는 제2액정층과;A second liquid crystal layer formed between the third substrate and the fourth substrate; 상기 제3기판 외면에 형성되는 제1편광판과;A first polarizer formed on an outer surface of the third substrate; 상기 제2기판 외면에 형성되는 제2편광판And a second polarizer formed on an outer surface of the second substrate, 을 포함하는 액정표시장치.And the liquid crystal display device. 제1기판과;A first substrate; 상기 제1기판을 사이에 두고 서로 마주보며 이격된 제2 및 제3기판과;Second and third substrates facing each other with the first substrate interposed therebetween; 상기 제2기판과 마주보는 상기 제1기판의 일면에 형성되는 제1전극과;A first electrode formed on one surface of the first substrate facing the second substrate; 상기 제2기판 내면에 반복적으로 형성되며, 각각이 제1거리에 대응되는 폭의 제1개구부를 갖는 다수의 제2전극과;A plurality of second electrodes repeatedly formed on the inner surface of the second substrate, each of the second electrodes having a first opening each having a width corresponding to the first distance; 상기 제1전극과 상기 다수의 제2전극 사이에 형성되는 제1액정층과;A first liquid crystal layer formed between the first electrode and the plurality of second electrodes; 상기 제2전극과 상기 제1액정층 사이에 반복적으로 형성되며, 각각이 제2거리에 대응되는 폭의 제2개구부를 갖는 다수의 제3전극과; A plurality of third electrodes repeatedly formed between the second electrode and the first liquid crystal layer, each having a second opening each having a width corresponding to the second distance; 상기 제3기판 내면에 형성되는 화소전극과;A pixel electrode formed on the inner surface of the third substrate; 상기 제1기판과 제3기판 사이에 형성되는 제2액정층과;A second liquid crystal layer formed between the first substrate and the third substrate; 상기 제3기판 외면에 형성되는 제1편광판과;A first polarizer formed on an outer surface of the third substrate; 상기 제2기판 외면에 형성되는 제2편광판And a second polarizer formed on an outer surface of the second substrate, 을 포함하는 액정표시장치.And the liquid crystal display device. 삭제delete 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 다수의 제2전극과 상기 다수의 제3전극 각각은 막대형상인 액정표시장치.Wherein the plurality of second electrodes and the plurality of third electrodes are bar-shaped. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 다수의 제2전극과 상기 다수의 제3전극은 각각 일체형으로 형성되는 액정표시장치.Wherein the plurality of second electrodes and the plurality of third electrodes are integrally formed. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 제1전극, 상기 다수의 제2전극과 상기 다수의 제3전극에 전압을 인가할 경우 3차원 입체영상을 표시하고, 상기 제1전극, 상기 다수의 제2전극과 상기 다수의 제3전극에 전압을 인가하지 않을 경우 2차원 평면영상을 표시하는 액정표시장치.Dimensional stereoscopic image when voltage is applied to the first electrode, the plurality of second electrodes, and the plurality of third electrodes, and displays the three-dimensional image on the first electrode, the plurality of second electrodes, Dimensional plane image when no voltage is applied to the liquid crystal display panel. 제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 화소전극은 상기 제3기판 내면에 서로 이격된 다수개로 형성되어 다수의 영상화소를 정의하고, 상기 액정표시장치가 상기 3차원 입체영상을 표시할 경우, 상기 다수의 영상화소는 제1 및 제2영상을 교대로 표시하는 액정표시장치.Wherein the pixel electrodes are formed on the inner surface of the third substrate to be spaced apart from each other to define a plurality of image pixels, and when the liquid crystal display device displays the three-dimensional image, A liquid crystal display device for displaying two images alternately. 제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 액정표시장치가 상기 3차원 입체영상을 표시할 경우, 상기 제1액정층은 선택된 일 편광에 대해서는 광경로를 변경하고 그 외의 편광에 대해서는 광경로를 변경하지 않는 액정표시장치.Wherein when the liquid crystal display displays the three-dimensional stereoscopic image, the first liquid crystal layer changes the optical path for the selected one polarized light and does not change the optical path for the other polarized light. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 제1전극과 상기 제1액정층 사이에 형성되는 제1배향막과;A first alignment layer formed between the first electrode and the first liquid crystal layer; 상기 제3전극과 상기 제1액정층 사이에 형성되는 제2배향막과;A second alignment layer formed between the third electrode and the first liquid crystal layer; 상기 제2전극과 상기 제3전극 사이에 형성되는 절연막An insulating film formed between the second electrode and the third electrode, 을 더욱 포함하는 액정표시장치. The liquid crystal display device further comprising: 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 제1전극, 상기 다수의 제2전극, 상기 다수의 제3전극에는 각각 제1전압, 제2전압, 제3전압이 인가되고, 상기 제1 내지 제3전압 중 적어도 하나는 교류전압인 액정표시장치.A first voltage, a second voltage and a third voltage are applied to the first electrode, the plurality of second electrodes and the plurality of third electrodes, respectively, and at least one of the first to third voltages is an AC voltage, Display device. 제 10 항에 있어서,11. The method of claim 10, 상기 제1전압은 직류전압이고, 상기 제2 및 제3전압은 동일한 주파수와 상이한 크기를 갖는 교류전압인 액정표시장치.Wherein the first voltage is a DC voltage and the second and third voltages are AC voltages having different magnitudes from the same frequency. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 제1거리는 상기 제2거리보다 작은 액정표시장치.Wherein the first distance is smaller than the second distance. 제1기판과;A first substrate; 상기 제1기판과 서로 마주보며 이격된 제2기판과;A second substrate facing the first substrate and spaced apart from the first substrate; 상기 제1기판 내면에 형성되는 제1전극과;A first electrode formed on the inner surface of the first substrate; 상기 제 1 전극의 상부에 형성되는 판 형태의 제 1 배향막과;A first alignment layer in the form of a plate formed on the first electrode; 상기 제2기판 내면에 형성되는 제2전극과;A second electrode formed on the inner surface of the second substrate; 상기 제2전극 하부로 반원통형의 오목한 오목부를 다수 가지며 형성된 절연층과;An insulating layer formed on the lower portion of the second electrode, the insulating layer having a plurality of semi-cylindrical concave depressions; 상기 절연층 하부의 상기 다수의 오목부 각각의 내부를 따라 형성되는 제 2 배향막과; A second alignment layer formed along the interior of each of the plurality of recesses under the insulating layer; 상기 제 1 배향막과 상기 제 2 배향막 사이에 상기 다수의 오목부를 채우며 형성된 제 1 액정층과;A first liquid crystal layer formed between the first alignment layer and the second alignment layer to fill the plurality of recesses; 상기 제1기판 하부에 배치되는 제3기판과;A third substrate disposed under the first substrate; 상기 제3기판과 서로 마주보며 이격되고, 상기 제1기판과 접촉하는 제4기판과;A fourth substrate spaced apart from and facing the third substrate and in contact with the first substrate; 상기 제3기판 내면에 형성되는 화소전극과;A pixel electrode formed on the inner surface of the third substrate; 상기 제3기판과 제4기판 사이에 형성되는 제2액정층과;A second liquid crystal layer formed between the third substrate and the fourth substrate; 상기 제3기판 외면에 형성되는 제1편광판과;A first polarizer formed on an outer surface of the third substrate; 상기 제2기판 외면에 형성되는 제2편광판을 포함하고, And a second polarizer formed on an outer surface of the second substrate, 상기 다수의 오목부는 서로 연결되며 각각의 끝단은 상기 제 1 배향막에 접촉되는 액정표시장치.Wherein the plurality of recesses are connected to each other and the respective ends thereof are in contact with the first alignment layer. 제1기판과;A first substrate; 상기 제1기판 상부로 상기 제 1 기판 서로 마주보며 이격된 제2기판과;A second substrate spaced apart from and facing the first substrate above the first substrate; 상기 제1기판 상면에 형성되는 판형태의 제1전극과;A first electrode in the form of a plate formed on an upper surface of the first substrate; 상기 제 1 전극의 상부에 형성되는 판 형태의 제 1 배향막과;A first alignment layer in the form of a plate formed on the first electrode; 상기 제2기판 하면에 형성되는 판형태의 제2전극과;A second electrode in the form of a plate formed on a lower surface of the second substrate; 상기 제2전극 하부로 반원통형의 오목한 오목부를 다수 가지며 형성된 절연층과;An insulating layer formed on the lower portion of the second electrode, the insulating layer having a plurality of semi-cylindrical concave depressions; 상기 절연층 하부의 상기 다수의 오목부 각각의 내부를 따라 형성되는 제 2 배향막과; A second alignment layer formed along the interior of each of the plurality of recesses under the insulating layer; 상기 제 1 배향막과 상기 제 2 배향막 사이에 상기 다수의 오목부를 채우며 형성된 제 1 액정층과;A first liquid crystal layer formed between the first alignment layer and the second alignment layer to fill the plurality of recesses; 상기 제1기판 하부에 서로 마주보며 이격되고, 상기 제1기판과 접촉하는 제3기판과;A third substrate spaced apart from and facing the first substrate and contacting the first substrate; 상기 제3기판 내면에 형성되는 화소전극과;A pixel electrode formed on the inner surface of the third substrate; 상기 제1기판과 제3기판 사이에 형성되는 제2액정층과;A second liquid crystal layer formed between the first substrate and the third substrate; 상기 제3기판 외면에 형성되는 제1편광판과;A first polarizer formed on an outer surface of the third substrate; 상기 제2기판 외면에 형성되는 제2편광판을 포함하고, And a second polarizer formed on an outer surface of the second substrate, 상기 다수의 오목부는 서로 연결되며 각각의 끝단은 상기 제 1 배향막에 접촉되는 액정표시장치.Wherein the plurality of recesses are connected to each other and the respective ends thereof are in contact with the first alignment layer. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 절연층은 그 굴절율이 상기 제 1 액정층을 이루는 액정분자의 장축 굴절율과 동일한 값을 갖는 것이 특징인 액정표시장치.Wherein the insulating layer has a refractive index equal to a long axis refractive index of the liquid crystal molecules constituting the first liquid crystal layer. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 제 1 액정층을 이루는 액정은 수직배향 또는 수평배향 특성을 갖는 것이 특징인 액정표시장치.Wherein the liquid crystal constituting the first liquid crystal layer has a vertical alignment or a horizontal alignment characteristic. 삭제delete 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 제 1 전극과 제 2 전극은 판형태로써 각각 상기 제 1 기판 및 제 2 기 판 전면에 형성된 것이 특징인 액정표시장치.Wherein the first electrode and the second electrode are formed in a plate shape on the first substrate and the second substrate, respectively. 제 1 항 또는 제 13 항에 있어서,The method according to claim 1 or 13, 상기 제 4 기판 내면에는 공통전극이 더욱 형성되며, 상기 제 2 액정층은 상기 화소전극과 상기 공통전극 사이에 형성된 액정표시장치.A common electrode is further formed on the inner surface of the fourth substrate, and the second liquid crystal layer is formed between the pixel electrode and the common electrode. 제 2 항 또는 제 14 항에 있어서,The method according to claim 2 or 14, 상기 제3기판과 마주보는 상기 제1기판의 일면에는 공통전극이 더욱 형성되며, 상기 제2액정층은 상기 화소전극과 상기 공통전극 사이에 형성된 액정표시장치.A common electrode is further formed on one surface of the first substrate facing the third substrate, and the second liquid crystal layer is formed between the pixel electrode and the common electrode.
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