JP2011090305A - Active lens, and stereoscopic video display device adopting the active lens - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active lens, and a stereoscopic video display device employing the active lens. <P>SOLUTION: In the active lens including a first nano electrode, a second nano electrode facing the first nano electrode, and a liquid crystal layer formed between the first nano electrode and the second nano electrode, liquid crystal molecules forming the liquid crystal layer are arrayed by an electric field formed of voltages applied to the first and second nano electrodes, to thereby generate refractive power. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、能動レンズ及び当該能動レンズを採用した立体映像ディスプレイ装置に関する。   The present invention relates to an active lens and a stereoscopic image display apparatus employing the active lens.

最近、液晶の動作を電気的に調節して光学レンズに応用する技術についての関心が高まりつつある。   Recently, there is an increasing interest in a technique for electrically adjusting the operation of liquid crystal and applying it to an optical lens.

液晶分子は、電場の方向に沿って整列する性質を持つが、一般的に液晶分子の長軸方向の屈折率と短軸方向の屈折率とは互いに異なるため、液晶分子の整列状態によって様々な屈折率分布を持つ。特に、液晶分子の整列状態によって屈折率が変化する境界が曲率を持つ場合、その液晶分子は透過光を屈折させるので、レンズの役割を果たす。   Liquid crystal molecules have the property of aligning along the direction of the electric field, but generally the refractive index in the major axis direction and the refractive index in the minor axis direction of the liquid crystal molecules are different from each other. Has a refractive index distribution. In particular, when the boundary where the refractive index changes depending on the alignment state of the liquid crystal molecules has a curvature, the liquid crystal molecules refract the transmitted light, and thus serve as a lens.

カーボンナノチューブは、炭素原子が作るナノサイズ直径を持つ円筒形の結晶である。カーボンナノチューブは、円筒をなす面の数によって単層カーボンナノチューブ(single-walled carbon nanotubes)、多層カーボンナノチューブ(multi-walled carbon nanotubes)に分類される。またカーボンナノチューブは、直径や円筒面の構造によって電気的特性が導体または半導体などの様々な性質を表すので、次世代新素材として脚光を浴びており、しかも既存の素材に比べて優れた特性を表すため、半導体素子、二次電池電極、センサー、電子放出素子、スーパーキャパシタなどへの活発な応用が期待されている。   A carbon nanotube is a cylindrical crystal having a nano-sized diameter made of carbon atoms. Carbon nanotubes are classified into single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes according to the number of cylindrical surfaces. Carbon nanotubes are attracting attention as a next-generation new material because their electrical properties represent various properties such as conductors and semiconductors, depending on the diameter and structure of the cylindrical surface, and they have superior properties compared to existing materials. Therefore, active applications to semiconductor devices, secondary battery electrodes, sensors, electron-emitting devices, supercapacitors, and the like are expected.

かかるカーボンナノチューブは特に、電界効果を極大化させうるという点で、電場により制御される液晶光学レンズに応用されることが期待される。   Such carbon nanotubes are particularly expected to be applied to liquid crystal optical lenses controlled by an electric field in that the electric field effect can be maximized.

本発明は、屈折力などの光学的特性が調節される能動レンズ及びこれを利用した立体映像ディスプレイ装置を提供しようとする。   An object of the present invention is to provide an active lens in which optical characteristics such as refractive power are adjusted and a stereoscopic image display apparatus using the active lens.

第1ナノ電極部と、該第1ナノ電極部と対向する第2ナノ電極部と、前記第1ナノ電極部と前記第2ナノ電極部との間に設けられた液晶層と、を備える能動レンズであって、前記液晶層を構成する液晶分子が、前記第1及び第2ナノ電極部に印加される電圧により形成された電場によって整列することで屈折力を形成する、能動レンズが提供される。   An active device comprising: a first nanoelectrode portion; a second nanoelectrode portion facing the first nanoelectrode portion; and a liquid crystal layer provided between the first nanoelectrode portion and the second nanoelectrode portion. An active lens is provided, in which liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer are aligned by an electric field formed by a voltage applied to the first and second nanoelectrode portions, thereby forming refractive power. The

前記第1ナノ電極部は、1つ以上のナノ構造体を備え、前記第2ナノ電極部は、1つ以上のナノ構造体を備える。   The first nanoelectrode part includes one or more nanostructures, and the second nanoelectrode part includes one or more nanostructures.

前記第1ナノ電極部のナノ構造体と前記第2ナノ電極部のナノ構造体それぞれが1つずつ互いに対応して、1つ以上のレンズセルを形成するように構成されうる。   Each of the nanostructures of the first nanoelectrode part and the nanostructures of the second nanoelectrode part may correspond to each other to form one or more lens cells.

前記第1ナノ電極部の複数のナノ構造体と前記第2ナノ電極部の複数のナノ構造体それぞれが互いに対向して配列されうる。   The plurality of nanostructures of the first nanoelectrode part and the plurality of nanostructures of the second nanoelectrode part may be arranged to face each other.

前記第1ナノ電極部は、複数のナノ構造体を備え、前記第2ナノ電極部は、それぞれが複数のナノ構造体で形成された複数のナノ電極グループを備え、前記第1ナノ電極部の複数のナノ構造体と前記第2ナノ電極部の複数のナノ電極グループとが、1つずつ互いに対応して複数のレンズセルを形成するように構成される。   The first nanoelectrode unit includes a plurality of nanostructures, the second nanoelectrode unit includes a plurality of nanoelectrode groups each formed of a plurality of nanostructures, and the first nanoelectrode unit includes: The plurality of nanostructures and the plurality of nanoelectrode groups of the second nanoelectrode portion are configured to correspond to each other to form a plurality of lens cells.

前記複数のナノ電極グループそれぞれをなす複数のナノ構造体には、対応するレンズセルの指向性が調節されるように選択的に電圧が印加される。   A voltage is selectively applied to the plurality of nanostructures forming each of the plurality of nanoelectrode groups so that the directivity of the corresponding lens cell is adjusted.

前記複数のナノ電極グループそれぞれを構成するナノ構造体に電圧を印加することによって、前記対応するレンズセルの指向性が経時的に変わるように制御する制御部がさらに備えられる。   A control unit is further provided for controlling the directivity of the corresponding lens cell to change over time by applying a voltage to the nanostructures constituting each of the plurality of nanoelectrode groups.

前記複数のナノ電極グループそれぞれは、前記第1ナノ電極部のナノ構造体のうち1つと同一直線上に位置するように配置された中央ナノ構造体と、前記中央ナノ構造体を周囲で取り囲む複数のナノ構造体で形成される。   Each of the plurality of nanoelectrode groups includes a central nanostructure disposed to be collinear with one of the nanostructures of the first nanoelectrode portion, and a plurality of surrounding nanostructures surrounding the central nanostructure. Of nanostructures.

前記第1及び第2ナノ電極部を構成するナノ構造体は、カーボンナノチューブ、Auナノワイヤー、ZnOナノワイヤー、Siナノワイヤーのうちいずれか1つを含んでなる。   The nanostructure constituting the first and second nanoelectrode parts includes any one of carbon nanotubes, Au nanowires, ZnO nanowires, and Si nanowires.

前記第1及び第2ナノ電極部を構成するナノ構造体は、ナノウォールまたはフィンを有する。   The nanostructures constituting the first and second nanoelectrode parts have nanowalls or fins.

また、相異なる視点の複数の映像が経時的に表示されるディスプレイパネルと、前記の能動レンズと、前記能動レンズの指向性が前記ディスプレイパネルの経時的な駆動と同期して変わるように制御する制御部と、を備える立体映像ディスプレイ装置が提供される。   In addition, the display panel on which a plurality of images of different viewpoints are displayed over time, the active lens, and the directivity of the active lens are controlled to change in synchronization with the time-lapse driving of the display panel. And a stereoscopic video display device comprising a control unit.

前記第1及び第2ナノ電極部は、それぞれ複数のナノ構造体を備え、前記第1ナノ電極部の複数のナノ構造体と前記第2ナノ電極部の複数のナノ構造体それぞれが、1つずつ互いに対応して複数のレンズセルを形成するように構成されうる。   Each of the first and second nanoelectrode portions includes a plurality of nanostructures, and each of the plurality of nanostructures of the first nanoelectrode portion and the plurality of nanostructures of the second nanoelectrode portion is one. A plurality of lens cells may be formed corresponding to each other.

前記第1ナノ電極部の複数のナノ構造体と前記第2ナノ電極部の複数のナノ構造体それぞれが互いに対向して配列されうる。   The plurality of nanostructures of the first nanoelectrode part and the plurality of nanostructures of the second nanoelectrode part may be arranged to face each other.

前記第1ナノ電極部は、複数のナノ構造体を備え、前記第2ナノ電極部は、それぞれが複数のナノ構造体で形成された複数のナノ電極グループを備え、前記第1ナノ電極部の複数のナノ構造体と前記第2ナノ電極部の複数のナノ電極グループのうち一部のナノ構造体が、互いに対応して指向性のある複数のレンズセルを形成できる。   The first nanoelectrode unit includes a plurality of nanostructures, the second nanoelectrode unit includes a plurality of nanoelectrode groups each formed of a plurality of nanostructures, and the first nanoelectrode unit includes: Some nanostructures among the plurality of nanostructures and the plurality of nanoelectrode groups of the second nanoelectrode portion can form a plurality of directional lens cells corresponding to each other.

前記複数のナノ電極グループそれぞれは、前記第1ナノ電極部のナノ構造体のうち1つと同一直線上に位置するように配置された中央ナノ構造体と、前記中央ナノ構造体を周囲で取り囲む複数のナノ構造体とで形成される。   Each of the plurality of nanoelectrode groups includes a central nanostructure disposed to be collinear with one of the nanostructures of the first nanoelectrode portion, and a plurality of surrounding nanostructures surrounding the central nanostructure. Of nanostructures.

前記第1及び第2ナノ電極部を構成する複数のナノ構造体は、カーボンナノチューブ、Auナノワイヤー、ZnOナノワイヤー、Siナノワイヤーのうちいずれか1つを備えてなる。   The plurality of nanostructures constituting the first and second nanoelectrode portions include any one of carbon nanotubes, Au nanowires, ZnO nanowires, and Si nanowires.

また、実施形態による能動レンズの作動方法は、液晶層の、互いに対向する面にそれぞれ設けられた第1ナノ電極部及び第2ナノ電極部に電圧を印加して、前記液晶層に電場を発生させることによって、前記液晶層の液晶分子の配列を制御して屈折力を形成する段階を含む。   In addition, the active lens operating method according to the embodiment generates an electric field in the liquid crystal layer by applying a voltage to the first nanoelectrode part and the second nanoelectrode part provided on the mutually facing surfaces of the liquid crystal layer. Thereby controlling the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer to form refractive power.

また、実施形態による立体映像ディスプレイ装置の作動方法は、相異なる視点の複数映像を経時的に表示する段階と、液晶層の、互いに対向する面にそれぞれ設けられた第1ナノ電極部及び第2ナノ電極部に電圧を印加して前記液晶層に電場を発生させることによって、前記液晶層の液晶分子の配列を制御して屈折力を形成し、前記の経時的な表示に同期して能動レンズの方向性を制御する段階と、を含む。   In addition, the method of operating the stereoscopic image display apparatus according to the embodiment includes a step of displaying a plurality of images from different viewpoints with time, a first nanoelectrode unit and a second nanoelectrode unit provided on surfaces of the liquid crystal layer facing each other. A voltage is applied to the nanoelectrode portion to generate an electric field in the liquid crystal layer, thereby controlling the arrangement of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer to form refractive power, and in synchronization with the display over time, an active lens Controlling the direction of the operation.

本発明による能動レンズは、電界効果の優れたナノ構造体を電極部として利用して電場を形成し、液晶分子の整列を制御するので、レンズを駆動させるための駆動電圧を顕著に低下させることができる。   The active lens according to the present invention uses a nanostructure having an excellent electric field effect as an electrode portion to form an electric field and control the alignment of liquid crystal molecules, so that the driving voltage for driving the lens is significantly reduced. Can do.

また、複数のナノ構造体を採用してナノ電極部を構成することによって、複数のレンズセルアレイが容易に構成され、対向するナノ電極部のナノ構造体を適切に選択して電圧を印加することによって、レンズセルの指向性、屈折力を多様に調節できる。   In addition, by adopting a plurality of nanostructures to form a nanoelectrode part, a plurality of lens cell arrays can be easily configured, and a voltage can be applied by appropriately selecting the nanostructures of the opposing nanoelectrode parts. Therefore, the directivity and refractive power of the lens cell can be adjusted in various ways.

かかる能動レンズを採用した立体映像ディスプレイ装置は、能動レンズの指向性を経時的に制御することによって、パネル解像度を維持して立体映像を具現できる。   A stereoscopic image display apparatus employing such an active lens can realize a stereoscopic image while maintaining the panel resolution by controlling the directivity of the active lens over time.

一実施形態による能動レンズの概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the active lens by one Embodiment. 電場分布によって、図1の能動レンズが形成する等価のレンズ面を例示的に説明する概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an equivalent lens surface formed by the active lens of FIG. 1 by an electric field distribution. 図1の能動レンズに様々な大きさの電圧を印加させた結果生じた、電場分布及びこれにより形成された等価のレンズ面を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an electric field distribution and an equivalent lens surface formed thereby, which are generated as a result of applying voltages of various magnitudes to the active lens of FIG. 1. 図1の能動レンズに様々な大きさの電圧を印加させた結果生じた、電場分布及びこれにより形成された等価のレンズ面を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an electric field distribution and an equivalent lens surface formed thereby, which are generated as a result of applying voltages of various magnitudes to the active lens of FIG. 1. 他の実施形態による能動レンズの概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the active lens by other embodiment. 電場分布によって、図1の能動レンズが形成する等価のレンズ面を例示的に説明する概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an equivalent lens surface formed by the active lens of FIG. 1 by an electric field distribution. 他の実施形態による能動レンズの概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the active lens by other embodiment. 図6のナノ電極グループの構成を具体的に例示した部分斜視図である。FIG. 7 is a partial perspective view specifically illustrating the configuration of the nanoelectrode group in FIG. 6. 図6のナノ電極グループに印加される電圧によって形成される様々な等価レンズ面を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating various equivalent lens surfaces formed by a voltage applied to the nanoelectrode group of FIG. 6. 図6のナノ電極グループに印加される電圧によって形成される様々な等価レンズ面を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating various equivalent lens surfaces formed by a voltage applied to the nanoelectrode group of FIG. 6. 図6のナノ電極グループに印加される電圧によって形成される様々な等価レンズ面を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating various equivalent lens surfaces formed by a voltage applied to the nanoelectrode group of FIG. 6. 実施形態による立体映像ディスプレイ装置の概略的な構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a stereoscopic video display apparatus according to an embodiment. 図9の立体映像ディスプレイ装置に採用される能動レンズと画素との対応関係を例示的に示し、能動レンズに印加された電圧によってコンピュータシミュレーションされた電場分布を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a correspondence relationship between an active lens and a pixel employed in the stereoscopic image display apparatus of FIG. 9, and illustrating an electric field distribution that is computer-simulated by a voltage applied to the active lens. 図9の立体映像ディスプレイ装置において、右眼用映像が右眼に経時的にディスプレイされることを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating that the right-eye video is displayed on the right eye over time in the stereoscopic video display apparatus of FIG. 9. 図9の立体映像ディスプレイ装置において、左眼用映像が左眼に経時的にディスプレイされることを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating that the left-eye video is displayed on the left eye over time in the stereoscopic video display apparatus of FIG. 9.

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を示し、図面上で各構成要素の大きさは、説明の明瞭性及び便宜のため誇張していることがある。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, the same reference numerals denote the same components, and the size of each component in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

図1は、一実施形態による能動レンズ100の概略的な構成を示す。図面を参照すれば、能動レンズ100は、第1ナノ電極部140が形成された第1基板110、第1ナノ電極部140と対向する第2ナノ電極部160が形成された第2基板190、第1基板110と第2基板190との間に設けられた液晶層150を備える。   FIG. 1 shows a schematic configuration of an active lens 100 according to an embodiment. Referring to the drawing, the active lens 100 includes a first substrate 110 on which a first nanoelectrode part 140 is formed, a second substrate 190 on which a second nanoelectrode part 160 facing the first nanoelectrode part 140 is formed, A liquid crystal layer 150 is provided between the first substrate 110 and the second substrate 190.

能動レンズ100は、第1ナノ電極部140及び第2ナノ電極部160に印加される電圧により形成された電場によって、液晶層150をなす液晶分子が整列されて屈折力を形成する。   In the active lens 100, liquid crystal molecules forming the liquid crystal layer 150 are aligned by an electric field formed by a voltage applied to the first nanoelectrode unit 140 and the second nanoelectrode unit 160 to form refractive power.

第1ナノ電極部140及び第2ナノ電極部160は、それぞれ少なくとも1つのナノ構造体142、162を備えて構成されうる。   The first nanoelectrode unit 140 and the second nanoelectrode unit 160 may include at least one nanostructure 142, 162, respectively.

かかるナノ構造体としては、カーボンナノチューブが採用されうる。カーボンナノチューブは、炭素原子が作るナノサイズ直径を持つ円筒形の結晶であって、直径や円筒面の構造によって電気的特性が導体または半導体などの様々な性質を表す材料である。カーボンナノチューブは、アーク放電法、レーザー蒸着法、熱化学気相成長法(thermal Chemical Vapor Deposition、thermal CVD)、触媒化学気相成長法(Catalytic CVD)、プラズマ気相成長法(Plasma Enhance CVD)など一般的に知られた方法によって合成されうる。カーボンナノチューブは、円筒をなす面の数によって分類される単層カーボンナノチューブまたは多層カーボンナノチューブの形態で成長されうる。実施形態で、カーボンナノチューブは電界効果を高めるために、すなわち、小さな印加電圧により大きい電場を形成するために導入されたものあるので、伝導性のさらに高い多層カーボンナノチューブ形態が採用されうる。   Carbon nanotubes can be adopted as such nanostructures. A carbon nanotube is a cylindrical crystal having a nano-sized diameter formed by carbon atoms, and is a material whose electrical characteristics exhibit various properties such as a conductor or a semiconductor depending on the diameter and the structure of the cylindrical surface. Carbon nanotubes include arc discharge, laser vapor deposition, thermal chemical vapor deposition (thermal CVD), catalytic chemical vapor deposition (plasma CVD), plasma enhanced CVD, etc. It can be synthesized by a generally known method. Carbon nanotubes can be grown in the form of single-walled carbon nanotubes or multi-walled carbon nanotubes that are classified by the number of cylindrical faces. In embodiments, since carbon nanotubes have been introduced to enhance the field effect, i.e., to create a larger electric field at a small applied voltage, a more conductive multi-walled carbon nanotube configuration can be employed.

また、ナノ構造体142、162として、縦横比の高い構造を有する導体や半導体材質からなるナノワイヤーが採用されうる。例えば、Auナノワイヤー、ZnOナノワイヤー、Siナノワイヤーなどが採用されうる。また、ナノ構造体142、162は、ワイヤー形状だけでなく、ナノウォール(nano wall)やフィン(fin)を有することができる。   Further, as the nanostructures 142 and 162, a nanowire made of a conductor or a semiconductor material having a structure with a high aspect ratio can be adopted. For example, Au nanowire, ZnO nanowire, Si nanowire, etc. can be adopted. In addition, the nanostructures 142 and 162 can have not only a wire shape but also a nanowall or a fin.

第1ナノ電極部140のナノ構造体142と第2ナノ電極部160のナノ構造体162それぞれが、1つずつ互いに対応して1つのレンズセルを形成するように構成されうる。図示されたレンズセルの数は例示的なものであり、ただ1つのレンズセルが形成されるか、または複数のレンズセルが形成され、レンズセルの1次元アレイまたは2次元アレイで形成されうる。第1ナノ電極部140のナノ構造体142と第2ナノ電極部160のナノ構造体162それぞれは、図示されたように、同一直線上に配列されうる。   Each of the nanostructures 142 of the first nanoelectrode unit 140 and the nanostructures 162 of the second nanoelectrode unit 160 may be configured to correspond to each other to form one lens cell. The number of lens cells shown is exemplary and only one lens cell may be formed or a plurality of lens cells may be formed and formed with a one-dimensional or two-dimensional array of lens cells. The nanostructures 142 of the first nanoelectrode unit 140 and the nanostructures 162 of the second nanoelectrode unit 160 may be arranged on the same straight line as illustrated.

第1基板110及び第2基板190は透光性材料で形成され、第1基板110及び第2基板190の一面には、ナノ構造体142、162に電圧を印加するための透明電極層120、180が設けられうる。また、図示されていないが、液晶層150の初期配向のための配向膜が設けられることもある。   The first substrate 110 and the second substrate 190 are formed of a light-transmitting material, and a transparent electrode layer 120 for applying a voltage to the nanostructures 142 and 162 on one surface of the first substrate 110 and the second substrate 190, 180 may be provided. Although not shown, an alignment film for initial alignment of the liquid crystal layer 150 may be provided.

図2は、電場分布によって、図1の能動レンズ100が形成する等価のレンズ面155を例示的に説明する概念図である。能動レンズ100は、電場によって整列する液晶分子の性質を利用して屈折力を形成する。液晶層150を構成する液晶分子(図示せず)は、長軸方向の屈折率と短軸方向の屈折率とが相異なる性質を持つ。第1ナノ電極部140のナノ構造体142及び第2ナノ電極部160のナノ構造体162に電圧が印加されて、図面に点線の電気力線で示されたように、液晶層150内に電場が形成されれば、液晶分子は電場の方向に沿って整列する。この場合、液晶分子の種類によって、液晶分子の長軸方向が電場に平行(P型液晶)に整列されるか、または短軸方向が電場に平行(N型液晶)に整列される。このとき、電場内に存在するあらゆる液晶分子が電場の方向に沿って整列するものではなく、一定のサイズ以上の電場内にある液晶分子のみ電場の方向に沿って整列する。したがって、液晶層150を構成する液晶分子は、電場の方向に沿って整列した液晶分子と初期状態を維持する分子とに分かれる。液晶分子の屈折率は、長軸方向と短軸方向とで互いに異なるため、例えば、電場の方向に沿って整列した液晶分子の屈折率はn1であり、そうでない液晶分子の屈折率はn2であって、屈折率の異なる境界面を形成する。この境界面の形状は、電場分布によって一定の曲率を有することができるので、屈折力を形成する。図示された等価レンズ面155の形状は例示的なものであり、電場分布によって楕円形、球形を始めとして様々な形状を有することができる。   FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an equivalent lens surface 155 formed by the active lens 100 of FIG. 1 by an electric field distribution. The active lens 100 forms a refractive power by utilizing the properties of liquid crystal molecules aligned by an electric field. Liquid crystal molecules (not shown) constituting the liquid crystal layer 150 have properties in which the refractive index in the major axis direction and the refractive index in the minor axis direction are different. A voltage is applied to the nanostructure 142 of the first nanoelectrode portion 140 and the nanostructure 162 of the second nanoelectrode portion 160, and an electric field is generated in the liquid crystal layer 150 as indicated by the dotted lines of electric force in the drawing. Is formed, the liquid crystal molecules align along the direction of the electric field. In this case, the major axis direction of the liquid crystal molecules is aligned parallel to the electric field (P-type liquid crystal) or the minor axis direction is aligned parallel to the electric field (N-type liquid crystal) depending on the type of liquid crystal molecules. At this time, not all the liquid crystal molecules present in the electric field are aligned along the direction of the electric field, but only the liquid crystal molecules within the electric field of a certain size or more are aligned along the direction of the electric field. Accordingly, the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 150 are divided into liquid crystal molecules aligned along the direction of the electric field and molecules that maintain the initial state. Since the refractive index of the liquid crystal molecules is different between the major axis direction and the minor axis direction, for example, the refractive index of the liquid crystal molecules aligned along the electric field direction is n1, and the refractive index of the other liquid crystal molecules is n2. Thus, boundary surfaces having different refractive indexes are formed. Since the shape of this boundary surface can have a certain curvature according to the electric field distribution, it forms a refractive power. The shape of the illustrated equivalent lens surface 155 is exemplary, and can have various shapes such as an ellipse and a sphere depending on the electric field distribution.

以上説明した能動レンズ100は、ナノ構造体142、162に印加される電圧を調節して様々な電場分布を形成し、これにより様々な屈折力を持つレンズに適用できる。   The active lens 100 described above can be applied to lenses having various refractive powers by adjusting the voltage applied to the nanostructures 142 and 162 to form various electric field distributions.

図3A及び図3Bはそれぞれ、図1の能動レンズ100のナノ構造体に様々な電圧を印加することによって、電場分布及びこれにより形成された等価のレンズ面を示す。   3A and 3B show the electric field distribution and the equivalent lens surface formed thereby by applying various voltages to the nanostructure of the active lens 100 of FIG. 1, respectively.

図面を参照すれば、それぞれ対向する位置の第1ナノ電極部140のナノ構造体142と第2ナノ電極部160のナノ構造体162とには、相異なる電圧が印加されている。これは、図2に図示されたものとは異なって、指向性のある等価レンズ面を具現するためのものである。具体的に、図3Aを参照すれば、第1ナノ電極部140及び第2ナノ電極部160の複数のナノ構造体142、162それぞれに、一方向(図面では左から右へ向かう方向)に進むにつれて増大する電圧が印加される。このような形態で電圧が印加される時、図面に点線の電気力線で表示されたような電場の方向に沿って液晶層150の液晶分子が整列する。図2で説明したように、液晶層150をなす液晶分子は、電場の方向に沿って整列した液晶分子と初期状態を維持する分子とに分かれ、これらの境界面は、入射光の光軸を変化させることができるように傾いた等価レンズ面153を形成する。   Referring to the drawing, different voltages are applied to the nanostructure 142 of the first nanoelectrode part 140 and the nanostructure 162 of the second nanoelectrode part 160 at positions facing each other. This is for realizing a directional equivalent lens surface, which is different from that shown in FIG. Specifically, referring to FIG. 3A, each of the plurality of nanostructures 142 and 162 of the first nanoelectrode unit 140 and the second nanoelectrode unit 160 proceeds in one direction (the direction from left to right in the drawing). As the voltage increases, it is applied. When a voltage is applied in this manner, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 150 are aligned along the direction of the electric field as indicated by the dotted lines of electric force in the drawing. As described with reference to FIG. 2, the liquid crystal molecules forming the liquid crystal layer 150 are divided into liquid crystal molecules aligned along the direction of the electric field and molecules that maintain the initial state, and these boundary surfaces define the optical axis of the incident light. An equivalent lens surface 153 tilted so as to be changed is formed.

図3Bを参照すれば、図3Aとは逆方向、すなわち、図の右から左へ向かう方向に進むにつれて、第1電極部140及び第2ナノ電極部160のナノ構造体142、162に印加される電圧が増大する。かかる印加電圧によって、液晶層150内に、入射光の光軸を変化させることができるように傾いた等価レンズ面154が形成される。   Referring to FIG. 3B, as it proceeds in the direction opposite to that in FIG. 3A, that is, from the right to the left in the figure, it is applied to the nanostructures 142 and 162 of the first electrode part 140 and the second nanoelectrode part 160. Voltage increases. By the applied voltage, an equivalent lens surface 154 tilted so that the optical axis of incident light can be changed is formed in the liquid crystal layer 150.

図3A及び図3Bで、第2ナノ電極部160のナノ構造体162に、これと対向する第1ナノ電極部140のナノ構造体142より高い電圧が印加されており、第1ナノ電極部140及び第2ナノ電極部160のナノ構造体142、162に印加される電圧の増大する方向を変化させることによって、等価レンズ面の指向性が変わると説明した。しかし、これは例示的なものであり、同じ等価レンズ面を形成できる他の構成も可能である。例えば、第1ナノ電極部140及び第2ナノ電極部160のナノ構造体142、162に印加される電圧の増大方向は一定にしつつ、第1ナノ電極部140のナノ構造体142に対向する第2ナノ電極部160のナノ構造体162より大きい電圧が印加されるように印加電圧サイズを変更することによって、形成される等価レンズの指向性を変えることができる。また、隣接するナノ構造体142、162間の印加電圧差は5Vと一定になっているが、例示的なものであり、例えば、この間隔を調節することによって指向性が調節されうる。   In FIG. 3A and FIG. 3B, a higher voltage is applied to the nanostructure 162 of the second nanoelectrode unit 160 than the nanostructure 142 of the first nanoelectrode unit 140 facing the second nanoelectrode unit 160. The directivity of the equivalent lens surface is changed by changing the direction in which the voltage applied to the nanostructures 142 and 162 of the second nanoelectrode unit 160 increases. However, this is exemplary and other configurations capable of forming the same equivalent lens surface are possible. For example, the direction in which the voltage applied to the nanostructures 142 and 162 of the first nanoelectrode unit 140 and the second nanoelectrode unit 160 increases is constant, and the first nanoelectrode unit 140 of the first nanoelectrode unit 140 faces the nanostructure 142. The directivity of the formed equivalent lens can be changed by changing the applied voltage size so that a voltage larger than the nanostructure 162 of the two nanoelectrode portion 160 is applied. In addition, the applied voltage difference between the adjacent nanostructures 142 and 162 is constant at 5 V, but this is exemplary, and the directivity can be adjusted by adjusting the distance, for example.

図4は、他の実施形態による能動レンズ200の概略的な構成を示し、図5は、図4の能動レンズ200が電場分布によって形成する等価レンズ面157を例示的に説明する概念図である。本実施形態で、第1ナノ電極部140のナノ構造体142と第2ナノ電極部160のナノ構造体162とは、それぞれが互いにずれて配列されている。かかる構成は、入射光の光軸を変化させる指向性を有するレンズ面を形成できるように提案される。同一直線上にない状態で配置されたナノ構造体142、162に印加された電圧によって形成された電場分布により、電場の方向に沿って整列された屈折率n1の液晶分子と初期配向状態を維持する屈折率n2の液晶分子との境界面が形成する等価レンズ面157は、図4に図示されたように、右側に傾く。   FIG. 4 shows a schematic configuration of an active lens 200 according to another embodiment, and FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an equivalent lens surface 157 formed by the active lens 200 of FIG. 4 by electric field distribution. . In the present embodiment, the nanostructures 142 of the first nanoelectrode part 140 and the nanostructures 162 of the second nanoelectrode part 160 are arranged so as to be shifted from each other. Such a configuration is proposed so that a lens surface having directivity for changing the optical axis of incident light can be formed. The electric field distribution formed by the voltage applied to the nanostructures 142 and 162 arranged in the non-collinear state maintains the initial alignment state with the liquid crystal molecules of refractive index n1 aligned along the electric field direction. The equivalent lens surface 157 formed by the boundary surface with the liquid crystal molecules having the refractive index n2 is inclined to the right as shown in FIG.

図6は、他の実施形態による能動レンズ300の概略的な構成を示し、図7は、図4のナノ電極グループGの構成を具体的に例示した部分斜視図である。能動レンズ300は、第1ナノ電極部340が形成された第1基板310、第1ナノ電極部340と対向する第2ナノ電極部360が形成された第2基板190、第1基板310と第2基板390との間に設けられた液晶層350を備える。   FIG. 6 shows a schematic configuration of an active lens 300 according to another embodiment, and FIG. 7 is a partial perspective view specifically illustrating the configuration of the nanoelectrode group G of FIG. The active lens 300 includes a first substrate 310 on which a first nanoelectrode part 340 is formed, a second substrate 190 on which a second nanoelectrode part 360 facing the first nanoelectrode part 340 is formed, a first substrate 310 and a first substrate 310. A liquid crystal layer 350 provided between the two substrates 390 is provided.

第1ナノ電極部340は、垂直成長された複数のナノ構造体342を備え、第2ナノ電極部360は、複数のナノ電極グループGを備える。複数のナノ電極グループGそれぞれは、垂直成長された複数のナノ構造体361〜369で形成される。かかる構成は、指向性が調節されるレンズセルアレイを形成できるように提案される。第1ナノ電極部340の複数のナノ構造体342と前記第2ナノ電極部360の複数のナノ電極グループGとが1つずつ互いに対応して複数のレンズセルを形成するが、この場合、ナノ電極グループGに含まれた一部のナノ構造体のみに電圧を印加させて、一方向に傾いた形態の等価レンズ面を形成できる。   The first nanoelectrode unit 340 includes a plurality of vertically grown nanostructures 342, and the second nanoelectrode unit 360 includes a plurality of nanoelectrode groups G. Each of the plurality of nanoelectrode groups G is formed of a plurality of vertically grown nanostructures 361 to 369. Such a configuration is proposed so that a lens cell array in which directivity is adjusted can be formed. A plurality of nanostructures 342 of the first nanoelectrode part 340 and a plurality of nanoelectrode groups G of the second nanoelectrode part 360 are formed in correspondence with each other to form a plurality of lens cells. By applying a voltage to only some of the nanostructures included in the electrode group G, an equivalent lens surface inclined in one direction can be formed.

第1基板310及び第2基板390は透光性材料で形成され、第1基板310の一面には、ナノ構造体342に電圧を印加するための透明電極層320が設けられ、第2基板390の一面には、ナノ電極グループGをなすそれぞれのナノ構造体361〜369に個別的に電圧を印加するためのTFT層380が設けられうる。また、図示されていないが、液晶層350の初期配向のための配向膜が設けられうる。   The first substrate 310 and the second substrate 390 are formed of a light-transmitting material, and a transparent electrode layer 320 for applying a voltage to the nanostructure 342 is provided on one surface of the first substrate 310, and the second substrate 390 is provided. The TFT layer 380 for individually applying a voltage to each of the nanostructures 361 to 369 forming the nanoelectrode group G may be provided on one surface. Although not shown, an alignment film for initial alignment of the liquid crystal layer 350 may be provided.

図7に例示的に図示されたように、ナノ電極グループGは、第1ナノ電極部340のナノ構造体342のうち1つと一直線に対向して配された中央ナノ構造体361と、中央ナノ構造体361を周囲で前後左右に取り囲んでいる複数のナノ構造体362〜369とを備える。ナノ電極グループGのナノ構造体361〜369の配列は例示的なものであり、一部のナノ構造体に選択的に電圧を印加することによって、レンズ面の指向性を変えられる様々な配列が採択されうる。   As exemplarily illustrated in FIG. 7, the nanoelectrode group G includes a central nanostructure 361 arranged in a straight line opposite to one of the nanostructures 342 of the first nanoelectrode part 340, and a central nanostructure 361. And a plurality of nanostructures 362 to 369 surrounding the structure 361 in the front, rear, left and right directions. The arrangement of the nanostructures 361 to 369 of the nanoelectrode group G is an example, and various arrangements that can change the directivity of the lens surface by selectively applying a voltage to some of the nanostructures are available. Can be adopted.

図8Aないし図8Cは、ナノ電極グループGに印加される電圧によって形成される様々な等価レンズ面を示す。   8A to 8C show various equivalent lens surfaces formed by a voltage applied to the nanoelectrode group G. FIG.

図8Aは、第1ナノ電極部340のナノ構造体342と、これに対向する第2ナノ電極部360のナノ電極グループGのナノ構造体のうち、中央ナノ構造体361に電圧が印加された場合である。この場合、電場分布によって形成される等価レンズ面355は上下対称な状態なので、第1基板310面に垂直の光軸を有する第1基板310側から入射される入射光の光軸を変化させない形態となる。   8A, a voltage is applied to the central nanostructure 361 among the nanostructures 342 of the first nanoelectrode part 340 and the nanostructures of the nanoelectrode group G of the second nanoelectrode part 360 facing the first nanoelectrode part 340. Is the case. In this case, since the equivalent lens surface 355 formed by the electric field distribution is in a vertically symmetrical state, the optical axis of the incident light incident from the first substrate 310 side having the optical axis perpendicular to the first substrate 310 surface is not changed. It becomes.

図8Bは、第1ナノ電極部340のナノ構造体342と、これに対向する第2ナノ電極部360のナノ電極グループGのナノ構造体のうち、中央カーボンナノ構造体361の左側に設けられたナノ構造体362に電圧が印加された場合である。かかる印加電圧構造によって形成された電場分布は、図示されたように、左側に傾いた形態の等価レンズ面356を形成する。かかる形態の等価レンズ面356は、第1基板310面に垂直の光軸を有する入射光を該光軸によりも右に進行するように変化させる指向性を持つ。   FIG. 8B is provided on the left side of the central carbon nanostructure 361 among the nanostructures 342 of the first nanoelectrode portion 340 and the nanostructures of the nanoelectrode group G of the second nanoelectrode portion 360 facing the first nanoelectrode portion 340. This is a case where a voltage is applied to the nanostructure 362. The electric field distribution formed by the applied voltage structure forms an equivalent lens surface 356 that is tilted to the left as shown in the figure. The equivalent lens surface 356 of this form has directivity that changes incident light having an optical axis perpendicular to the surface of the first substrate 310 so as to travel to the right along the optical axis.

図8Cは、第1ナノ電極部340のナノ構造体342と、これに対向する第2ナノ電極部360のナノ電極グループGのナノ構造体のうち、中央ナノ構造体361の右側に設けられたナノ構造体366に電圧が印加された場合である。かかる印加電圧構造によって形成された電場分布は、図示されたように、右側に傾いた形態の等価レンズ面356を形成する。かかる形態の等価レンズ面356は、第1基板310面に垂直の光軸を有する入射光を該光軸によりも左に進行するように変化させる指向性を持つ。   FIG. 8C is provided on the right side of the central nanostructure 361 among the nanostructures 342 of the first nanoelectrode portion 340 and the nanostructures of the nanoelectrode group G of the second nanoelectrode portion 360 facing the first nanoelectrode portion 340. This is a case where a voltage is applied to the nanostructure 366. The electric field distribution formed by the applied voltage structure forms an equivalent lens surface 356 that is tilted to the right as shown. The equivalent lens surface 356 of this form has directivity that changes incident light having an optical axis perpendicular to the surface of the first substrate 310 so as to travel to the left with respect to the optical axis.

このように、ナノ電極グループGをなすナノ構造体の一部を選択して電圧を印加することによって、対応するレンズセルの指向性を調節できる。指向性が左右に変わる場合のみを例示したが、前後やその他の方向に向かうように電圧を印加するナノ電極グループGのナノ構造体を選択でき、1つまたは複数のナノ構造体を選択することもできる。また、能動レンズ300に複数のナノ電極グループGそれぞれをなすナノ構造体に電圧を印加するに当って、対応するレンズセルの指向性が経時的に変わるように制御する制御部が能動レンズ300にさらに備えられうる。かかる能動レンズは、立体映像ディスプレイ装置に採用されうる。   Thus, by selecting a part of the nanostructures forming the nanoelectrode group G and applying a voltage, the directivity of the corresponding lens cell can be adjusted. Although only the case where the directivity changes to the left and right is illustrated, the nanostructure of the nanoelectrode group G to which a voltage is applied can be selected so as to be directed in the front-back direction or other directions, and one or more nanostructures can be selected. You can also. In addition, when a voltage is applied to the nanostructures that form each of the plurality of nanoelectrode groups G on the active lens 300, a control unit that controls the directivity of the corresponding lens cell to change over time is provided in the active lens 300. Further, it can be provided. Such an active lens can be employed in a stereoscopic image display apparatus.

図9は、実施形態による立体映像ディスプレイ装置600の概略的な構成を示す。立体映像ディスプレイ装置600は、ディスプレイパネル400、能動レンズ100、制御部500を備える。   FIG. 9 shows a schematic configuration of a stereoscopic video display apparatus 600 according to the embodiment. The stereoscopic image display apparatus 600 includes a display panel 400, an active lens 100, and a control unit 500.

ディスプレイパネル400は、相異なる視点の複数の映像を経時的に表示する。例えば、ディスプレイパネル400は、両眼視差を持つ左眼映像と右眼映像とを経時的に表示する。複数の映像は1フレームの映像を形成するように、人間の目の瞬き周期より短い周期で表示されうる。   The display panel 400 displays a plurality of videos from different viewpoints over time. For example, the display panel 400 displays a left eye image and a right eye image having binocular parallax over time. The plurality of videos can be displayed with a period shorter than the blinking period of the human eye so as to form one frame of video.

能動レンズ100は、第1ナノ電極部140が形成された第1基板110、第1ナノ電極部140と対向する第2ナノ電極部160が形成された第2基板190、第1基板110と第2基板190との間に設けられた液晶層150を備え、第1ナノ電極部140及び第2ナノ電極部160に印加される電圧により形成された電場によって、液晶層150をなす液晶分子が整列されて屈折力を形成する。第1ナノ電極部140及び第2ナノ電極部160は、それぞれ複数のナノ構造体142、162を備える。第1及び第2ナノ電極部140、160を構成するナノ構造体として、カーボンナノチューブが採用され、または縦横比の高い構造を持ち、導体や半導体材質のナノワイヤーが採用されうる。例えば、Auナノワイヤー、ZnOナノワイヤー、Siナノワイヤーなどが採用されうる。また、ナノ構造体142、162は、ナノウォールやフィン形態で形成されてもよい。   The active lens 100 includes a first substrate 110 on which a first nanoelectrode part 140 is formed, a second substrate 190 on which a second nanoelectrode part 160 facing the first nanoelectrode part 140 is formed, a first substrate 110 and a first substrate. A liquid crystal layer 150 provided between the two substrates 190 is arranged, and liquid crystal molecules forming the liquid crystal layer 150 are aligned by an electric field formed by a voltage applied to the first nanoelectrode unit 140 and the second nanoelectrode unit 160. To form a refractive power. The first nanoelectrode unit 140 and the second nanoelectrode unit 160 include a plurality of nanostructures 142 and 162, respectively. As the nanostructures constituting the first and second nanoelectrode portions 140 and 160, carbon nanotubes are employed, or nanowires having a high aspect ratio and made of a conductor or a semiconductor material can be employed. For example, Au nanowire, ZnO nanowire, Si nanowire, etc. may be employed. The nanostructures 142 and 162 may be formed in the form of nanowalls or fins.

制御部500は、能動レンズ100の指向性がディスプレイパネル400の経時的な駆動と同期して複数の映像それぞれに対応する視域に向かって変わるように、第1ナノ電極部140及び第2ナノ電極部160に印加される電圧を制御する。制御部500は、それぞれ対向する位置の第1ナノ電極部140のナノ構造体142と第2ナノ電極部160のナノ構造体162とに相異なる電圧を印加でき、例えば、図3Aや図3Bで説明したように、第1ナノ電極部140及び第2ナノ電極部160のナノ構造体142、162それぞれに、一方向に沿って順次に増大するサイズの電圧を印加できる。また。ディスプレイパネル400のサブ画素に対応する単位で、かかる電圧分布形態が反復されるように制御できる。   The controller 500 controls the first nano electrode unit 140 and the second nano electrode unit 140 so that the directivity of the active lens 100 changes toward the viewing zone corresponding to each of the plurality of images in synchronization with the driving of the display panel 400 over time. The voltage applied to the electrode unit 160 is controlled. The controller 500 can apply different voltages to the nanostructures 142 of the first nanoelectrode unit 140 and the nanostructures 162 of the second nanoelectrode unit 160 at positions facing each other, for example, in FIGS. 3A and 3B. As described, a voltage having a size that sequentially increases along one direction can be applied to each of the nanostructures 142 and 162 of the first nanoelectrode unit 140 and the second nanoelectrode unit 160. Also. The voltage distribution form can be controlled to be repeated in units corresponding to the sub-pixels of the display panel 400.

図10は、図9の立体映像ディスプレイ装置に採用される能動レンズと画素との対応関係を例示的に示し、能動レンズに印加された電圧によって電算摸写された電場分布を示す。図面を参照すれば、第1ナノ電極部140及び第2ナノ電極部160のナノ構造体142、162には、一方向に順次増大する形態で電圧が印加され、かかる電圧分布形態は、ディスプレイパネル400に一般的に採用されるカラーフィルタCFのR、G、Bサブ画素に対応して反復される。ここで、各サブ画素に対応する領域に含まれるナノ構造体142、162の数は例示的なものであり、解像度に鑑みて適切に調節されうる。ナノ構造体142、162に表示されたように電圧が印加される時、これによる電場分布が電気力線Eで図示されている。かかる電気力線Eによって液晶層150をなす液晶分子の配列により、指向性のあるレンズアレイが形成される。R、G、Bサブ画素それぞれの間にはブラックマトリックスBMが形成されていて、指向性レンズの形成に寄与しない形態で電場が分布する領域があるとしても、これが全体的な能動レンズ100の指向性にほとんど影響を与えない。   FIG. 10 exemplarily shows a correspondence relationship between an active lens and a pixel employed in the stereoscopic image display apparatus of FIG. 9, and shows an electric field distribution that is computed and copied by a voltage applied to the active lens. Referring to the drawing, a voltage is applied to the nanostructures 142 and 162 of the first nanoelectrode unit 140 and the second nanoelectrode unit 160 in a manner that sequentially increases in one direction. 400 is repeated corresponding to the R, G, and B sub-pixels of the color filter CF that is generally employed in 400. Here, the number of nanostructures 142 and 162 included in the region corresponding to each sub-pixel is an example, and can be appropriately adjusted in view of the resolution. When a voltage is applied as shown in the nanostructures 142 and 162, the electric field distribution due to this is illustrated by the electric lines of force E. A directional lens array is formed by the arrangement of the liquid crystal molecules forming the liquid crystal layer 150 by the electric lines of force E. A black matrix BM is formed between each of the R, G, and B sub-pixels, and even if there is a region where the electric field is distributed in a form that does not contribute to the formation of the directional lens, this is the direction of the overall active lens 100. Has little effect on sex.

図11A及び図11Bそれぞれは、図9の立体映像ディスプレイ装置600で、右眼用映像及び左眼用映像がそれぞれ右眼及び左眼に経時的に表示されることを示す。図10Aを参照すれば、ディスプレイパネル400に右眼用映像が表示される時、能動レンズ100は、ディスプレイパネル400から入射された右眼用映像を視聴者の右眼Rに向かわせる指向性を持つように駆動される。図10Bを参照すれば、ディスプレイパネル400に左眼用映像が表示される時、能動レンズ300は、ディスプレイパネル400から入射された左眼用映像を視聴者の左眼Lに向かわせる指向性を持つように駆動される。このように両眼視差を持つ右眼映像と左眼映像とが視聴者の左眼、右眼に分離入射されることによって、視聴者は立体映像を認知する。   11A and 11B show that the right-eye video and the left-eye video are respectively displayed over time on the right eye and the left eye in the stereoscopic video display apparatus 600 of FIG. Referring to FIG. 10A, when the right eye image is displayed on the display panel 400, the active lens 100 has directivity for directing the right eye image incident from the display panel 400 toward the viewer's right eye R. Driven to have. Referring to FIG. 10B, when the left eye image is displayed on the display panel 400, the active lens 300 has directivity for directing the left eye image incident from the display panel 400 toward the left eye L of the viewer. Driven to have. Thus, the viewer recognizes the stereoscopic image by separating and entering the right eye image and the left eye image having binocular parallax into the viewer's left eye and right eye.

前述した立体映像ディスプレイ装置600は、立体映像を形成する時、例えば、左眼用映像が右眼に向かうか、または右眼用映像が左眼に向かうことを遮断するバリア構造を使用しないため、ディスプレイパネル400の解像度を低減させずに立体映像の形成が可能である。前記説明で、複数視点の映像として左眼映像と右眼映像とを例示して説明したが、多視点立体映像を具現することと拡張してもよい。すなわち、いろいろな方向の映像情報をディスプレイパネル400で経時的に表示し、これに同期して能動レンズ100、300の指向性を調節することによって多視点立体映像を具現できる。表示される視点映像が該当視域以外に他の視域に向かうことを遮断するバリア構造を使用する場合、視点数の増加によって解像度は急激に低下するが、実施形態の場合、多視点立体映像を具現する場合にも解像度の低減はない。   When the stereoscopic image display device 600 described above forms a stereoscopic image, for example, it does not use a barrier structure that blocks the left-eye image toward the right eye or the right-eye image toward the left eye. A stereoscopic image can be formed without reducing the resolution of the display panel 400. In the above description, the left-eye video and the right-eye video are exemplified as the multi-viewpoint video, but the multi-viewpoint stereoscopic video may be expanded and extended. That is, multi-view stereoscopic images can be realized by displaying video information in various directions over time on the display panel 400 and adjusting the directivity of the active lenses 100 and 300 in synchronization therewith. When using a barrier structure that blocks the displayed viewpoint video from moving to another viewing area other than the corresponding viewing area, the resolution rapidly decreases as the number of viewpoints increases. There is no reduction in resolution even in the case of realizing.

立体映像ディスプレイ装置600は、図1のような構造の能動レンズ100を採用する場合を例示して説明したが、図4のような構造の能動レンズ200や、図6のような構造の能動レンズ300を採用してもよい。例えば、図6の能動レンズ300が採用される場合、制御部500は、能動レンズ300の指向性がディスプレイパネル400の経時的な駆動に同期されて複数の映像それぞれに対応する視域に向かって変わるように、第1ナノ電極部340及び第2ナノ電極部360に印加される電圧を制御する。例えば、第1ナノ電極部340のナノ構造体342と、これに対向する第2ナノ電極部360のナノ電極グループGのナノ構造体361〜366のうち一部とに選択的に電圧を印加することによって、ディスプレイパネル400の視点映像を該当視域に向かわせて立体映像を形成する。   The stereoscopic image display apparatus 600 has been described by exemplifying the case where the active lens 100 having the structure as shown in FIG. 1 is adopted. However, the active lens 200 having the structure shown in FIG. 4 and the active lens having the structure shown in FIG. 300 may be adopted. For example, when the active lens 300 of FIG. 6 is employed, the control unit 500 synchronizes the directivity of the active lens 300 with the time-dependent driving of the display panel 400 toward the viewing zone corresponding to each of a plurality of images. The voltage applied to the first nanoelectrode unit 340 and the second nanoelectrode unit 360 is controlled to change. For example, a voltage is selectively applied to the nanostructure 342 of the first nanoelectrode part 340 and a part of the nanostructures 361 to 366 of the nanoelectrode group G of the second nanoelectrode part 360 facing the first nanoelectrode part 340. As a result, a stereoscopic video is formed by directing the viewpoint video of the display panel 400 to the corresponding viewing zone.

前記能動レンズは、電界効果の優秀なナノ構造体を電極部として利用して電場を形成し、液晶分子の整列を制御するので、レンズ駆動のための駆動電圧を顕著に低めることができる。   Since the active lens uses an nanostructure having an excellent electric field effect as an electrode part to form an electric field and controls alignment of liquid crystal molecules, the driving voltage for driving the lens can be significantly reduced.

また、複数のナノ構造体を採用してナノ電極部を構成することによって複数のレンズセルアレイが容易に構成され、対向するナノ電極部のナノ構造体を適切に選択して電圧を印加することによって、レンズセルの指向性、屈折力を多様に調節できる。   In addition, a plurality of lens cell arrays can be easily configured by adopting a plurality of nanostructures to form a nanoelectrode portion, and by appropriately selecting a nanostructure of opposing nanoelectrode portions and applying a voltage The directivity and refractive power of the lens cell can be adjusted in various ways.

かかる能動レンズを採用した立体映像ディスプレイ装置は、能動レンズの指向性を経時的に制御することによって、パネル解像度を維持して立体映像を具現できる。   A stereoscopic image display apparatus employing such an active lens can realize a stereoscopic image while maintaining the panel resolution by controlling the directivity of the active lens over time.

かかる能動レンズ及びこれを採用した立体映像ディスプレイ装置は、理解を助けるために図面に図示された実施形態を参考までに説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより様々な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲により定められねばならない。   Such an active lens and a stereoscopic image display apparatus employing the active lens have been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings for the sake of understanding. It will be understood that various modifications and other equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the claims.

本発明は、能動レンズ及びこれを採用した立体映像ディスプレイ装置関連の技術分野に好適に用いられる。   The present invention is preferably used in a technical field related to an active lens and a stereoscopic image display apparatus employing the active lens.

100 能動レンズ
110 第1基板
120、180 透明電極層
140 第1ナノ電極部
142、162 ナノ構造体
150 液晶層
160 第2ナノ電極部
190 第2基板
100 Active lens 110 First substrate 120, 180 Transparent electrode layer 140 First nanoelectrode portion 142, 162 Nanostructure 150 Liquid crystal layer 160 Second nanoelectrode portion 190 Second substrate

Claims (36)

第1ナノ電極部と、
前記第1ナノ電極部と対向する第2ナノ電極部と、
前記第1ナノ電極部と前記第2ナノ電極部との間に設けられた液晶層と、
を備える能動レンズであって、
前記第1及び第2ナノ電極部に印加される電圧により形成された電場によって、前記液晶層を構成する液晶分子が整列することで屈折力を形成する能動レンズ。
A first nanoelectrode part;
A second nanoelectrode part facing the first nanoelectrode part;
A liquid crystal layer provided between the first nanoelectrode part and the second nanoelectrode part;
An active lens comprising:
An active lens that forms refractive power by aligning liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer by an electric field formed by a voltage applied to the first and second nanoelectrode portions.
前記第1ナノ電極部は、1つ以上のナノ構造体を備え、
前記第2ナノ電極部は、1つ以上のナノ構造体を備えることを特徴とする請求項1に記載の能動レンズ。
The first nanoelectrode unit includes one or more nanostructures,
The active lens according to claim 1, wherein the second nanoelectrode unit includes one or more nanostructures.
前記第1及び第2ナノ電極部を構成するナノ構造体は、カーボンナノチューブ、Auナノワイヤー、ZnOナノワイヤー、Siナノワイヤーのうちいずれか1つを含んでなることを特徴とする請求項2に記載の能動レンズ。   The nanostructure constituting the first and second nanoelectrode portions includes any one of carbon nanotubes, Au nanowires, ZnO nanowires, and Si nanowires. The active lens as described. 前記第1及び第2ナノ電極部を構成するナノ構造体は、ナノウォールまたはフィンを有することを特徴とする請求項2に記載の能動レンズ。   The active lens according to claim 2, wherein the nanostructure constituting the first and second nanoelectrode portions has a nanowall or a fin. 前記第1及び第2ナノ電極部は、
前記第1ナノ電極部のナノ構造体と前記第2ナノ電極部のナノ構造体それぞれが1つずつ互いに対応して、1つ以上のレンズセルを形成するように構成されたことを特徴とする請求項2に記載の能動レンズ。
The first and second nanoelectrode parts are:
The nanostructure of the first nanoelectrode part and the nanostructure of the second nanoelectrode part are configured to correspond to each other to form one or more lens cells. The active lens according to claim 2.
前記第1ナノ電極部の複数のナノ構造体と前記第2ナノ電極部の複数のナノ構造体それぞれが対向して配列されたことを特徴とする請求項5に記載の能動レンズ。   The active lens according to claim 5, wherein the plurality of nanostructures of the first nanoelectrode portion and the plurality of nanostructures of the second nanoelectrode portion are arranged to face each other. 前記それぞれ対向する位置の前記第1ナノ電極部のナノ構造体と前記第2ナノ電極部のナノ構造体には、相異なる電圧が印加されることを特徴とする請求項6に記載の能動レンズ。   The active lens according to claim 6, wherein different voltages are applied to the nanostructure of the first nanoelectrode portion and the nanostructure of the second nanoelectrode portion at the opposing positions. . 前記第1及び第2ナノ電極部の複数のナノ構造体それぞれに、一方向に沿って順次に増大する大きさの電圧が印加されることを特徴とする請求項7に記載の能動レンズ。   The active lens according to claim 7, wherein a voltage having a magnitude that sequentially increases along one direction is applied to each of the plurality of nanostructures of the first and second nanoelectrode portions. 前記第1ナノ電極部に隣接するナノ構造体間の印加電圧差と、前記第2ナノ電極部に隣接するナノ構造体間の印加電圧差とは、一定であることを特徴とする請求項8に記載の能動レンズ。   The applied voltage difference between the nanostructures adjacent to the first nanoelectrode part and the applied voltage difference between the nanostructures adjacent to the second nanoelectrode part are constant. An active lens according to 1. 前記第1ナノ電極部のナノ構造体と前記第2ナノ電極部のナノ構造体それぞれが互いにずれて配列されたことを特徴とする請求項5に記載の能動レンズ。   The active lens according to claim 5, wherein the nanostructures of the first nanoelectrode part and the nanostructures of the second nanoelectrode part are arranged so as to be shifted from each other. 前記第1ナノ電極部は、複数のナノ構造体を備え、
前記第2ナノ電極部は、それぞれが複数のナノ構造体で形成された複数のナノ電極グループを備え、
前記第1ナノ電極部の複数のナノ構造体と前記第2ナノ電極部の複数のナノ電極グループとが、1つずつ互いに対応して複数のレンズセルを形成するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の能動レンズ。
The first nanoelectrode unit includes a plurality of nanostructures,
The second nanoelectrode part includes a plurality of nanoelectrode groups each formed of a plurality of nanostructures,
The plurality of nanostructures of the first nanoelectrode part and the plurality of nanoelectrode groups of the second nanoelectrode part are configured to correspond to each other to form a plurality of lens cells. The active lens according to claim 1.
前記複数のナノ電極グループそれぞれをなす複数のナノ構造体には、対応するレンズセルの指向性が調節されるように選択的に電圧が印加されることを特徴とする請求項11に記載の能動レンズ。   12. The active according to claim 11, wherein a voltage is selectively applied to the plurality of nanostructures forming each of the plurality of nanoelectrode groups so that the directivity of the corresponding lens cell is adjusted. lens. 前記複数のナノ電極グループそれぞれを構成するナノ構造体に電圧を印加する際に、前記対応するレンズセルの指向性が経時的に変わるように制御する制御部がさらに備えられることを特徴とする請求項12に記載の能動レンズ。   The system further comprises a control unit that controls the directivity of the corresponding lens cell to change over time when a voltage is applied to the nanostructures constituting each of the plurality of nanoelectrode groups. Item 13. The active lens according to Item 12. 前記複数のナノ電極グループそれぞれは、
前記第1ナノ電極部のナノ構造体のうち1つと同一直線上に位置するように配置された中央ナノ構造体と、前記中央ナノ構造体を周囲で取り囲む複数のナノ構造体で形成されることを特徴とする請求項11に記載の能動レンズ。
Each of the plurality of nanoelectrode groups is
A central nanostructure arranged to be collinear with one of the nanostructures of the first nanoelectrode part, and a plurality of nanostructures surrounding the central nanostructure. The active lens according to claim 11.
相異なる視点の複数の映像が経時的に表示されるディスプレイパネルと、
請求項1に記載の能動レンズと、
前記能動レンズの指向性が前記ディスプレイパネルの経時的な駆動に同期して変化するように制御する制御部と、を備える立体映像ディスプレイ装置。
A display panel on which multiple images from different viewpoints are displayed over time;
An active lens according to claim 1;
A stereoscopic image display apparatus comprising: a control unit configured to control the directivity of the active lens to change in synchronization with time-dependent driving of the display panel.
前記能動レンズの指向性は、前記ディスプレイパネルの経時的な駆動に同期する前記複数の映像それぞれに対応する視域に向かって変わることを特徴とする請求項15に記載の立体映像ディスプレイ装置。   The stereoscopic image display apparatus according to claim 15, wherein the directivity of the active lens changes toward a viewing zone corresponding to each of the plurality of images synchronized with time-dependent driving of the display panel. 前記第1及び第2ナノ電極部は、それぞれ複数のナノ構造体を備え、
前記第1ナノ電極部の複数のナノ構造体と前記第2ナノ電極部の複数のナノ構造体それぞれが、1つずつ互いに対応して複数のレンズセルを形成するように構成されたことを特徴とする請求項15に記載の立体映像ディスプレイ装置。
Each of the first and second nanoelectrode portions includes a plurality of nanostructures,
The plurality of nanostructures of the first nanoelectrode portion and the plurality of nanostructures of the second nanoelectrode portion are configured to correspond to each other to form a plurality of lens cells. The stereoscopic video display apparatus according to claim 15.
前記第1ナノ電極部の複数のナノ構造体と前記第2ナノ電極部の複数のナノ構造体それぞれが互いに対向して配列されたことを特徴とする請求項17に記載の立体映像ディスプレイ装置。   The stereoscopic image display apparatus according to claim 17, wherein the plurality of nanostructures of the first nanoelectrode part and the plurality of nanostructures of the second nanoelectrode part are arranged to face each other. 前記制御部は、
前記それぞれ対向する位置の前記第1ナノ電極部のナノ構造体と、前記第2ナノ電極部のナノ構造体とに、相異なる電圧を印加することを特徴とする請求項18に記載の立体映像ディスプレイ装置。
The controller is
19. The stereoscopic image according to claim 18, wherein different voltages are applied to the nanostructure of the first nanoelectrode portion and the nanostructure of the second nanoelectrode portion at the respective opposing positions. Display device.
前記制御部は、
前記第1及び第2ナノ電極部のナノ構造体それぞれに、一方向に進むにつれて順次増大する電圧を印加することを特徴とする請求項19に記載の立体映像ディスプレイ装置。
The controller is
The stereoscopic image display apparatus according to claim 19, wherein a voltage that sequentially increases in one direction is applied to each of the nanostructures of the first and second nanoelectrode portions.
前記ディスプレイパネルは、複数のサブ画素を備え、
前記第1及び第2ナノ電極部のナノ構造体に印加される電圧分布形態が、前記サブ画素に対応する単位で反復されることを特徴とする請求項19に記載の立体映像ディスプレイ装置。
The display panel includes a plurality of sub-pixels,
The stereoscopic image display apparatus of claim 19, wherein a voltage distribution pattern applied to the nanostructures of the first and second nanoelectrode units is repeated in units corresponding to the sub-pixels.
前記第1ナノ電極部は、複数のナノ構造体を備え、
前記第2ナノ電極部は、それぞれが複数のナノ構造体で形成された複数のナノ電極グループを備え、
前記第1ナノ電極部の複数のナノ構造体と前記第2ナノ電極部の複数のナノ電極グループのうち一部のナノ構造体が、互いに対応して指向性のある複数のレンズセルを形成することを特徴とする請求項15に記載の立体映像ディスプレイ装置。
The first nanoelectrode unit includes a plurality of nanostructures,
The second nanoelectrode part includes a plurality of nanoelectrode groups each formed of a plurality of nanostructures,
A plurality of nanostructures of the first nanoelectrode part and a part of the plurality of nanoelectrode groups of the second nanoelectrode part form a plurality of directional lens cells corresponding to each other. The three-dimensional image display apparatus according to claim 15, wherein
前記複数のナノ電極グループそれぞれは、
前記第1ナノ電極部のナノ構造体のうち1つと同一直線上に位置するように配置された中央ナノ構造体と、前記中央ナノ構造体を周囲で取り囲む複数のナノ構造体とで形成されることを特徴とする請求項22に記載の立体映像ディスプレイ装置。
Each of the plurality of nanoelectrode groups is
A central nanostructure disposed so as to be collinear with one of the nanostructures of the first nanoelectrode portion, and a plurality of nanostructures surrounding the central nanostructure. The three-dimensional image display apparatus according to claim 22.
前記第1及び第2ナノ電極部を構成する複数のナノ構造体は、カーボンナノチューブ、Auナノワイヤー、ZnOナノワイヤー、Siナノワイヤーのうちいずれか1つを備えてなることを特徴とする請求項15に記載の立体映像ディスプレイ装置。   The plurality of nanostructures constituting the first and second nanoelectrode portions include any one of carbon nanotubes, Au nanowires, ZnO nanowires, and Si nanowires. 15. The stereoscopic video display device according to 15. 前記第1及び第2ナノ電極部を構成する複数のナノ構造体は、ナノウォールまたはフィンを有することを特徴とする請求項15に記載の立体映像ディスプレイ装置。   The stereoscopic image display apparatus according to claim 15, wherein the plurality of nanostructures constituting the first and second nanoelectrode portions have nanowalls or fins. 液晶層の、互いに対向する面にそれぞれ設けられた第1ナノ電極部及び第2ナノ電極部に電圧を印加して、前記液晶層に電場を発生させることによって、前記液晶層の液晶分子の配列を制御して屈折力を形成する能動レンズの作動方法。   By applying a voltage to the first nanoelectrode part and the second nanoelectrode part respectively provided on the mutually opposing surfaces of the liquid crystal layer to generate an electric field in the liquid crystal layer, the arrangement of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer Of an active lens that controls the power to form refractive power. 前記第1ナノ電極部は、複数のナノ構造体を備え、
前記第2ナノ電極部は、複数のナノ構造体を備え、
前記それぞれ対向する位置の前記第1ナノ電極部のナノ構造体と、前記第2ナノ電極部のナノ構造体とに相異なる電圧を印加することを特徴とする請求項26に記載の作動方法。
The first nanoelectrode unit includes a plurality of nanostructures,
The second nanoelectrode part includes a plurality of nanostructures,
27. The operation method according to claim 26, wherein different voltages are applied to the nanostructures of the first nanoelectrode part and the nanostructures of the second nanoelectrode part at the respective opposing positions.
前記第1及び第2ナノ電極部の複数のナノ構造体それぞれに、一方向に進むにつれて順次増大する大きさの電圧を印加することを特徴とする請求項27に記載の作動方法。   28. The operating method according to claim 27, wherein a voltage having a magnitude that increases sequentially as it advances in one direction is applied to each of the plurality of nanostructures of the first and second nanoelectrode portions. 前記第1ナノ電極部に隣接するナノ構造体間の印加電圧差と、前記第2ナノ電極部に隣接するナノ構造体間の印加電圧差とは一定であることを特徴とする請求項28に記載の一定の作動方法。   29. The applied voltage difference between nanostructures adjacent to the first nanoelectrode part and the applied voltage difference between nanostructures adjacent to the second nanoelectrode part are constant. Certain operating methods as described. 前記第2ナノ電極部の複数のナノ構造体に選択的に電圧を印加することによって、能動レンズの指向性が変わることを特徴とする請求項26に記載の作動方法。   27. The operating method according to claim 26, wherein the directivity of the active lens is changed by selectively applying a voltage to the plurality of nanostructures of the second nanoelectrode part. 前記能動レンズの指向性が、ディスプレイパネルに表示される映像に同期して経時的に変わることを特徴とする請求項30に記載の作動方法。   The method according to claim 30, wherein the directivity of the active lens changes with time in synchronization with an image displayed on a display panel. 相異なる視点の複数映像を経時的に表示する段階と、
液晶層の、互いに対向する面にそれぞれ設けられた第1ナノ電極部及び第2ナノ電極部に電圧を印加して前記液晶層に電場を発生させることによって、前記液晶層の液晶分子の配列を制御して屈折力を形成し、前記の経時的な表示に同期して能動レンズの方向性を制御する段階と、を含む立体映像ディスプレイ装置の作動方法。
Displaying multiple images from different viewpoints over time;
By applying a voltage to the first nanoelectrode part and the second nanoelectrode part respectively provided on the mutually opposing surfaces of the liquid crystal layer to generate an electric field in the liquid crystal layer, the arrangement of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is changed. Controlling the direction of the active lens in synchronism with the time-lapse display to control the formation of refractive power.
前記第1ナノ電極部は、複数のナノ構造体を備え、前記第2ナノ電極部は、複数のナノ構造体を備え、
前記それぞれ対向する位置の前記第1ナノ電極部のナノ構造体と、前記第2ナノ電極部のナノ構造体とに相異なる電圧を印加することを特徴とする請求項32に記載の作動方法。
The first nanoelectrode part includes a plurality of nanostructures, and the second nanoelectrode part includes a plurality of nanostructures,
The operating method according to claim 32, wherein different voltages are applied to the nanostructures of the first nanoelectrode part and the nanostructures of the second nanoelectrode part at the respective opposing positions.
前記第1及び第2ナノ電極部の複数のナノ構造体それぞれに、一方向に沿って順次に増大する大きさの電圧を印加することを特徴とする請求項33に記載の作動方法。   34. The operation method according to claim 33, wherein a voltage having a magnitude that sequentially increases along one direction is applied to each of the plurality of nanostructures of the first and second nanoelectrode portions. 前記第1ナノ電極部に隣接するナノ構造体間の印加電圧差と、前記第2ナノ電極部に隣接するナノ構造体間の印加電圧差とは一定であることを特徴とする請求項34に記載の作動方法。   36. The applied voltage difference between nanostructures adjacent to the first nanoelectrode part and the applied voltage difference between nanostructures adjacent to the second nanoelectrode part are constant. The operating method described. 前記第2ナノ電極部の複数のナノ構造体に選択的に電圧を印加することによって、能動レンズの指向性が変わることを特徴とする請求項32に記載の作動方法。   The operating method according to claim 32, wherein the directivity of the active lens is changed by selectively applying a voltage to the plurality of nanostructures of the second nanoelectrode portion.
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