KR20040021452A - 고품질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는액정표시소자 - Google Patents

고품질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는액정표시소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20040021452A
KR20040021452A KR1020020053296A KR20020053296A KR20040021452A KR 20040021452 A KR20040021452 A KR 20040021452A KR 1020020053296 A KR1020020053296 A KR 1020020053296A KR 20020053296 A KR20020053296 A KR 20020053296A KR 20040021452 A KR20040021452 A KR 20040021452A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
display device
micro
light
Prior art date
Application number
KR1020020053296A
Other languages
English (en)
Inventor
양병관
박정근
Original Assignee
고원기술(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고원기술(주) filed Critical 고원기술(주)
Priority to KR1020020053296A priority Critical patent/KR20040021452A/ko
Publication of KR20040021452A publication Critical patent/KR20040021452A/ko

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/16Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514Colour filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 미소렌즈군의 각 미소렌즈가 미소 액정표시소자의 화소와 일대일로 대응하도록 설치되어 상기 미소 액정표시소자의 전면부 (눈 또는 스크린 쪽)에 각 화소의 확대된 허상을 얻기 위한 미소렌즈군을 갖는 미소 액정표시소자에 관한 것으로서, 액정 패널에 표시되는 영상의 화질을 개선하기 위하여, 평행광을 생성하는 백라이트와, 상기 백라이트로부터 발생된 평행광에 의하여 소정의 영상을 표시하는 액정패널을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 액정패널은, 상기 백라이트로부터 발산된 빛을 제어하여 출력하는, 복수의 화소들로 이루어진 화소부와, 상기 복수의 화소들에 일대일로 대응하고, 대응하는 화소들은 자신들의 초점거리 안에 있고, 상기 대응하는 화소로부터 출력되는 빛을 굴절시켜서 상기 화소들의 확대된 허상을 만드는, 복수의 미소렌즈들로 이루어진 미소렌즈군을 포함하여 실시함으로써, 상기 전면부에 고품질의 영상을 표시한다.

Description

고품질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는 액정표시소자{LIQUID CRYSTAL MICRO-DISPLAY DEVICE HAVING MICRO-LENS ARRAY FOR DISPLAYING HIGH QUALITY IMAGES}
본 발명은 미소렌즈군을 갖는 미소 액정표시소자에 관한 것으로서, 특히 미소렌즈군의 각 미소렌즈가 미소 액정표시소자의 화소와 일대일로 대응하도록 설치되어 상기 액정표시소자의 전면부 (눈 또는 스크린 쪽)에 각 화소의 확대된 허상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는 미소 액정표시소자에 관한 것이다.
일반적으로, 미소 액정표시소자는 그 화면의 대각 방향의 길이가 대략 1인치 이하인 액정표시소자로서, 화면을 직접 눈으로 보기에는 그 화면이 작기 때문에, 광학계를 써서 확대한다. 그래서 상기 미소 액정표시소자는 머리에 착용되는 표시기기(Head Mounted Diplay;HMD) 또는 캠코더의 뷰파인더 등과 같은 휴대용 표시장치에 주로 이용된다. 특히, 휴대용 표시장치에 이용되는 미소 액정표시소자는 가벼운 비구면 사출렌즈와 같은 광학계와 함께 이용된다.
한편, 일반적으로 액정표시소자는, 백라이트로부터 발생된 빛이 패널을 지나는 방식에 따라, 투과형과 반사형으로 나뉜다. 투과형 액정표시소자는, 백라이트가 패널 뒤에 있고 상기 백라이트로부터 방출된 빛이 상기 패널을 투과하는 방식이고, 반사형 액정표시소자는, 백라이트가 패널 앞에 있고, 상기 백라이트로부터 방출된 빛이 상기 패널에서 반사되는 방식이다. 상기 투과형 액정표시소자는, 그 이용 방식에 따라, 투사형 (projection type)과 투시형(direct vision type)으로 더 나뉜다.
또한, 액정표시소자는, 그 구동방식에 따라, 능동구동형과 수동구동형으로 나뉘고, 고화질의 액정표시소자의 경우 대부분의 능동구동 방식으로 구동된다.
능동구동형 액정표시소자는, 각 화소에 영상신호를 보내기 위한 신호선과,화소열을 선택하는 주사선과, 각 화소를 전멸하는 박막 트랜지스터 및 그 밖에 다른 전기적 요소로 구성된다. 여기서, 상기 신호선, 주사선 및 박막 트랜지스터와 같은 전기구성 요소들은, 영상신호와 상관없이 패널에 빛을 누설하여 패널에 표시되는 영상의 화질을 떨어뜨리기 때문에, 블랙매트릭스 (black matrix;bm)로 가린다. 미소 액정표시소자에서는 상기 블랙매트릭스 (이하, '차단부'라고 부르기로 함)는 화소의 약 50 ~ 70%를 차지한다.
도 1은 종래 기술에 따른 미소렌즈를 갖는 액정표시소자의 단면도이다.
소정의 빛을 생성하는 백라이트(1)와, 상기 백라이트(1)로부터 발산된 빛을 굴절시켜 모으는 미소렌즈군(4)과, 상기 미소렌즈군(4)을 보호할 목적인 유리기판(2)과, 상기 미소렌즈군(4)과 인접한 액정층(6)과, 상기 액정층(6)을 보호하는 유리재질의 전면부(7)로 구성된다. 여기서, 상기 유리기판(2)과 미소렌즈군(4)은 접착제(3)에 의하여 접착된다. 또한, 상기 액정층(6)과 상기 미소렌즈군(4) 사이에는 차단층(5)이 더 형성되어 있다. 상기 차단층(5)은 화소(8)로부터 상기 전면부(7)로 빛을 통과시키지 않는 차단부(5-1)와, 빛을 통과시키는 개구부(5-2)로 나뉜다.
상기 미소렌즈군을 갖는 액정표시소자는, 미소렌즈군(4)이 유리기판(2)을 거쳐 진행되는 빛을 굴절시켜 상기 개구부(5-2)로 빛을 모아주기 때문에, 상대적으로 많은 양의 빛을 출력시킴으로써, 광효율을 크게 한다. 미소렌즈군은 이와 같이 광효율을 개선하는데 주로 사용되어 왔다.
특히 투시형 미소 액정표시소자의 경우 심각한 문제점 가운데 하나는 화면을크게 확대할 경우 차단부도 함께 확대되어, 차단부가 격자모양으로 보여 화질이 저하되는 것이다. 이와 같은 문제점과 본 발명의 구체적인 설명을 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.
도 2는 단색을 표시하는 미소 액정표시소자의 전면부를 나타낸 구성도이다.
이와 같은 미소 액정표시소자는, 그 전면부(7)의 화면이 확대되면, 확대된 화면의 인접한 화소들 (예를 들어, 8-1, 8-2)의 차단부(5-1)의 화각(c)이 눈의 한계분해능보다 클 경우, 상기 차단부(5-1)가 검은 격자무늬로 나타나기 때문에, 상기 전면부(7)에 표시되는 영상의 화질이 떨어진다. 특히, 상기와 같은 문제점은, 머리에 착용되는 표시기기(HMD)와 같은 투시형 액정표시소자에서 더욱 심각하게 나타난다.
도 3은 천연색을 표시하는 미소 액정표시소자의 전면부를 나타낸 구성도이다.
천연색 미소 액정표시소자는, 적색/녹색/청색 부화소(9-1, 9-2, 9-3)가 모여서 하나의 화소(9)를 형성하기 때문에, 단색 액정표시소자와 마찬가지로, 그 전면부가 확대되면, 각각의 부화소들(9-1, 9-2, 9-3) 사이의 차단부(10)가 확대될 뿐만 아니라 상기 부화소도 함께 확대된다. 그 결과 적색/녹색/청색의 부화소가 보이게 되어 화면의 연색성이 떨어진다. 그에 따라 전면부에 표시되는 영상의 화질 및 그 색감이 떨어지게 된다.
따라서, 종래의 미소 액정표시소자는, 그 화면을 크게 확대할 경우, 상기 차단부 및 천연색 표시소자의 경우 적색/녹색/청색의 부화소가 보이기 때문에, 그 화면에 화질이 떨어져 영상을 표시하는데 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 화소의 차단부의 영향을 받지 않고 그 전면부에 고품질의 영상을 표시할 수 있도록 초점거리가 짧은 미소렌즈군을 갖는 미소 액정표시소자를 제공하는 데에 있다.
본 발명이 또 다른 목적은 적색/녹색/청색의 부화소가 공간적으로 같은 위치에서 화소의 차단부의 영향을 받지 않고 그 전면부에 고화질의 영상을 표시할 수 있는 미소렌즈군을 갖는 액정표시소자를 제공하는 데에 있다.
이를 위하여 본 발명에 따른 고화질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는 액정표시소자는, 평행광을 생성하는 백라이트와, 상기 백라이트로부터 발생된 평행광에 의하여 소정의 영상을 표시하는 액정패널을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 액정패널은, 상기 백라이트로부터 발산된 빛을 입사하여 제어된 빛을 출력하는, 복수의 화소들로 이루어진 화소부와, 상기 복수의 화소들에 일대일로 대응하고, 대응하는 화소들은 자신들의 초점거리 안에 있고, 상기 대응하는 화소로부터 출력되는 빛을 굴절시켜서 상기 화소들의 확대된 허상을 출력하는, 복수의 미소렌즈들로 이루어진 미소렌즈군을 포함하여 실시함으로써 달성된다.
도 1은 종래 기술에 따른 미소렌즈를 갖는 미소 액정표시소자의 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 투시형 미소 액정표시소자의 전면부를 나타낸 구성도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 천연색을 표시하는 미소 액정표시소자의 전면부를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 미소렌즈군을 갖는 미소 액정표시소자를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 미소렌즈군을 갖는 액정표시소자가 설치된 휴대용 표시장치의 구성도이다.
도 6는 본 발명에 따른 미소렌즈군을 갖는 액정표시소자의 동작방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 천연색을 표시하는 미소렌즈를 갖는 액정표시소자를 나타낸 구성도이다.
도 8는 본 발명에 따른 천연색을 표시하는 미소렌즈를 갖는 액정표시소자의동작 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 9a는 렌즈에 의하여 평행광을 만드는 백라이트의 제 1실시예를 나타낸 구성도이다.
도 9b는 도광판에 의하여 평행관을 만드는 백라이트의 제 2실시예를 나타낸 구성도이다.
도 9c는 포물경에 의하여 평행광을 만드는 백라이트의 제 3실시예를 나타낸 구성도이다.
도 10은 차단막을 나타낸 구성도이다.
*** 도면의 주요 부호에 대한 설명 ***
1, 11, 31: 백라이트
2, 12, 32: 유리기판
3, 16, 36: 접착제
4, 15, 35: 미소렌즈군
5, 13, 33: 차단층
5-1, 13-1, 33-1: 차단부
5-2, 13-2, 33-2: 개구부
6, 14, 34: 액정층
7, 17, 37: 보호 유리기판
8, 8-1, 8-2, 9, 18: 화소
9-1, 9-2, 9-3: 부화소
10: 차단부
19, 40: 허상면
20: 대안렌즈
21: 눈
22, 41: 허상
38: 색화소
39: 색필터
39-1, 39-2, 39-3: 부화소
40-1, 40-2, 40-3: 미소렌즈
41-1: 볼록렌즈
41-2: 도광판
42-3: 반사경
42-1, 42-2, 42-3: 점광원
43: 차단막
100, 200: 액정패널
도 4는 본 발명에 따른 미소렌즈군을 갖는 액정표시소자를 나타낸 구성도로서, 소정의 빛을 생성하는 백라이트(11)와, 상기 백라이트(11)로부터 발생된 빛에 의하여 소정의 영상을 표시하는 액정패널(100)을 포함한다.
상기 액정패널(100)은, 상기 백라이트(11)로부터 발산된 빛을 입사하는 유리기판(12)과, 상기 유리기판(12)과 인접하여 상기 유리기판(12)을 거쳐 지나가는 빛을 제어하는 차단층(13)과, 상기 차단층(13)과 인접한 액정층(14)과, 상기 액정층(14)을 통과한 빛을 확대하는 미소렌즈군(15)과, 상기 미소렌즈(15)를 보호하는 유리기판 (17)으로 구성된다.
여기서, 상기 미소렌즈군(15)의 평평한 부분은 상기 액정층(13)과 인접하고, 그 볼록부분은, 접착제에 의하여, 상기 유리기판(17)과 접착된다. 상기 차단층(13)은, 화소(18)로부터 상기 전면부(17)로 빛을 통과시키지 않는 차단부(13-1)와, 빛을 통과시키는 개구부(13-2)로 나뉜다.
한편, 상기 미소렌즈군(15)은, 각 미소렌즈의 각 중심이 각 화소(18) 또는 각 개구부(13-2)와 일대일 대응하고, 각 미소렌즈의 각 초점거리(F) 안에 상기 화소(18) 또는 상기 개구부(13-2)가 위치할 수 있도록 정열된다.
상기와 같이 구성된 미소렌즈군을 갖는 액정표시소자의 동작 방법을, 휴대용 장치의 동작과 함께 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 미소렌즈군을 갖는 미소 액정표시소자가 설치된 휴대용 표시장치의 구성도로서, 본 발명에 따른 미소렌즈군을 갖는 미소 액정표시소자와, 상기 액정표시소자의 유리기판(17)으로부터 그 초점거리보다 짧은 거리만큼 떨어져 설치되는 대안렌즈(20)로 구성된다.
점선에 나타낸 것과 같이, 상기 미소렌즈군(15)은 상기 백라이트로부터 발산되어 개구부(13-2)와 액정층(14)을 지난 빛이 상기 개구부(13-2)로부터 발생된 것처럼 굴절시켜 전면부에 출력한다. 그러나, 상기 개구부(15)의 크기가 유한하고, 상기 개구부(13-2)가 상기 미소렌즈군(15)의 초점거리(F)보다 안쪽에 있기 때문에, 상기 미소렌즈군은 상기 개구부의 크기에 비례하는 확대된 상을 출력한다. 상기 미소렌즈군(15)로부터 출력된 빛은 상기 대안렌즈(20)에 의하여 다시 확대되어 사람의 눈(21)에 들어가게 된다. 그러면, 상기 사람은 자신의 눈(21)에 입사되는 빛이, 실선으로 나타낸 것과 같이, 상기 미소렌즈군(15)으로부터 소정의 거리(S)에 위치한 허상면(19)로부터 발산되는 확대된 빛이라고 느낀다.
여기서, 도 6에 나타낸 것과 같이, 예를 들어, 개구부(13-2)의 크기가 a이고 화소의 크기가 b인 경우, 미소렌즈의 허상의 배율 m'이 b/a으로 설정되면, 상기 미소렌즈로부터 출력되는 개구부(13-2)의 확대된 허상(22)의 크기는, 상기 화소의 크기 b와 같아진다. 따라서, 상기 미소렌즈의 허상면(19)은 각 개구부(13-2)의 크기가 화소(18) 크기로 확대된 허상(22)으로 채워진다. 차단부(13-1)에서는 빛이 나오지 않기 때문에 허상면(19)에는 보이지 않는다. 대안렌즈(20)는 상기 허상면(19)에 미소 액정표시소자가 있는것처럼 상기 허상면(19)를 확대하면 차단부(13-1)가 보이지 않는 영상을 얻는다.
도 7은 본 발명에 따른 천연색을 표시하는 미소렌즈를 갖는 액정표시소자를 나타낸 구성도로서, 소정의 빛을 생성하는 백라이트(31)와, 상기 백라이트(31)로부터 발생된 빛에 의하여 소정의 천연색 영상을 표시하는 액정패널(200)을 포함한다.
상기 액정패널(200)은, 상기 백라이트(31)로부터 발산된 빛을 입사하는 유리기판(32)과, 상기 유리기판(32)과 인접하여 상기 유리기판(32)을 거쳐 지나가는빛을 제어하는 차단층(33)과, 상기 차단층(33)과 인접한 액정층(34)과, 상기 액정층(34)로부터 발생된 빛을 정류하는 색필터(39)와, 상기 색필터(39)를 통과한 빛을 확대하는 미소렌즈군(35)과, 상기 미소렌즈군 (35)로 구성된다.
여기서, 상기 미소렌즈군(35)의 평평한 부분은 색필터(39)와 인접하고, 그 볼록한 부분은, 접착제(36)에 의하여, 유리기판(37)과 접착된다. 상기 차단층(33)은, 화소(38)로부터 빛을 통과시키지 않는 차단부(33-1)와, 빛을 통과시키는 개구부(33-2)로 나뉜다. 상기 색필터(39)에서 하나의 화소(38)는, 각 개구부(33-2)에 대응하는 적색/녹색/청색 부화소(39-1, 39-2, 39-3)로 나뉜다.
한편, 상기 미소렌즈군(35)은, 각 미소렌즈의 각 중심이 각 화소(38) 또는 각 개구부(33-2) 및 각 적색/녹색/청색 부화소(39-1, 39-2, 39-3)와 일대일 대응하도록 설계되고, 상기 미소렌즈군의 초점거리(F') 안에 해당하는 각 개구부(33-2)가 위치할 수 있도록 정열된다.
상기와 같이 구성된 천연색을 표시하는 미소렌즈를 갖는 천연색 미소 액정표시소자는, 도 4의 액정표시소자에 그 액정표시소자의 액정층(14)과 미소렌즈군(15) 사이에 색필터(39)를 더 포함한 구조와 같고, 그 동작도 도 4의 액정표시소자의 동작과 같다. 곧, 도 8에 나타낸 것과 같이, 백라이트로(31)부터 발산된 빛이 개구부(33-2)를 통하여 그에 대응하는 적색/녹색/청색 부화소(39-1, 39-2, 39-3)에 입사되면, 각 부화소에 대응하는 미소렌즈는 각 적색/녹색/청색 부화소(39-1, 39-2, 39-3)에 입사된 빛을 확대하여 도 6과 같이, 상기 차단부(33-1)가 나타나지 않는 허상(41)을 허상면(40)에 형성한다. 이 경우 화면을 크게 확대하면 상기 적색/녹색/청색 부화소(39-1, 39-2, 39-3)가 보여 영상의 연색성이 떨어진다. 이 경우 도 8에서와 같이 적색/녹색/청색 부화소(39-1, 39-2, 39-3)에 대응하는 미소렌즈의 간격을 조절하면 이와 같은 문제를 해결할 수 있다. 이를 위해서 적색/녹색/청색 부화소(39-1, 39-2, 39-3)의 크기가 서로 같을 경우 색필터를 상기 부화소(39-1, 39-2, 39-3)를 3배 확대된 허상을 만들 수 있도록 미소렌즈(40-1, 40-2, 40-3)의 초점거리(F')를 조절하고, 도 8의 실선과 같이 상기 부화소(39-1, 39-2, 39-3)의 중심과 상기 부화소(39-1, 39-2, 39-3)에 각각 대응하는 미소렌즈(40-1, 40-2, 40-3)의 중심을 잇는 직선이 허상면의 한점에 오도록 미소렌즈(40-1, 40-2, 40-3)의 간격을 조절하면 상기 부화소(39-1, 39-2, 39-3)의 허상(41)은 허상면(40)의 한 곳에 생긴다. 대안렌즈(20)로 허상면(40)을 확대하여 보면 공간적으로 떨어져 있던 상기 부화소(39-1, 39-2, 39-3)가 간은 위치(41)에 있는 것처럼 보여 화면의 연색성이 개선된다.
한편, 본 발명에 따른 미소렌즈를 갖는 액정표시장치는, 개구부로부터 출력되는 빛이 이웃하는 미소렌즈에 서로 영향을 주지 않게 하기 위하여, 평행광을 생성하여 출력하는 백라이트를 이용하는 것이 바람직하다.
도 9a는 렌즈에 의하여 평행광을 만드는 백라이트의 제 1실시예를 나타낸 구성도이다.
상기 백라이트의 제 1실시예는 소정의 초점거리를 갖는 볼록렌즈(41-1)와, 상기 볼록렌즈의 초점에 있는 점광원(42-1)으로 구성되고, 기하광학 원리에 따라, 상기 볼록렌즈는 상기 점광원(42-1)으로부터 발생된 빛을 평행광으로 변환시켜 출력한다.
도 9b는 도광판에 의하여 평행광을 만드는 백라이트의 제 2실시예를 나타낸 구성도이다.
상기 백라이트의 제 2실시예는, 소정의 굴절율을 갖고 그 내부의 한쪽면이 소정의 곡률반경을 갖는 도광판(41-2)과, 상기 도광판(41-2)의 한쪽 바깥면에 위치하여 그 바깥면으로 빛을 발산하는 점광원(42-2)으로 구성되고, 기하광학 원리에 따라, 상기 도광판(41-2)는 상기 한쪽 바깥면을 통하여 상기 점광원(42-2)으로부터 발생된 빛을 입사하여 그 내부에서 굴절 및 반사하여 평평광을 형성하여 출력한다.
도 9c는 포물경에 의하여 평행광을 만드는 백라이트의 제 3실시예를 나타낸 구성도이다.
상기 백라이트의 제 3실시예는, 소정의 곡률반경을 갖는 반사경(41-3)과, 상기 반사경(41-3)에 빛을 발산하는 점광원(42-3)과, 상기 점광원(42-3)으로부터 발산된 빛이 액정표시소자 쪽으로 직접 입사되지 않게 하는 차단막(43)으로 구성된다. 여기서, 상기 차단막(43)은, 도 10에 나타낸 것과 같이, 그 표면에 소정의 돌기들이 형성되어서, 상기 점광원(42-3)으로부터 발산된 빛이 그 자체에서 반사되어 상기 반사경(41-3)으로 입사되는 것을 막는다.
지금까지는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상기 실시예로부터 다양한 변화 및 변경이 있을 수 있다. 예를 들어 다음과 같다.
1) 머리에 착용되는 표시장치(HMD)가, 미소 액정표시장치의 허상면(19, 40)이 대안렌즈의 초평면과 정밀하게 일치할 필요는 없다. 상기 허상면과 상기 초평면이 일치할 경우, 상기 LCD 패널로부터 나온 빛은 대안렌즈를 지나오면서 나란하게 되고, 눈의 수정체가 무한 원점에 있는 물체를 보는 것과 같이 충분히 이완되기 때문에, 눈에 피로를 적게 준다. 반면에 상기 초평면보다 멀리 두면 물체가 유한 거리에 있는 것처럼 보여 현장감이 개선되는 장점이 있다.
2) 액정표시소자는 미소렌즈의 의해 생긴 개구부의 허상이 인접 개구부와 정확히 일치하도록 미소렌즈군과 다른 구성요소들이 반드시 정밀하게 정열되어 제작될 필요가 없다. 예를 들어, 허상이 일부 겹치는 액정표시소자는 텔레비전의 표시장치로 이용될 수 있고, 허상이 겹치지 않는 액정표소자는 컴퓨터 모니터의 표시장치로 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 미소렌즈를 갖는 액정표시소자는, 액정표시소자와 대안렌즈 사이의 거리가 상기 대안렌즈의 초점거리보다 작기 때문에, 표시장치의 크기를 작게 만들어 휴대하기 편리하게 한다. 또한, 액정표시소자의 전면부에 차단부가 확대되지 않고 연속적인 화상만을 표시하기 때문에 고품질의 영상을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 미소렌즈를 갖는 액정표시소자는 미소렌즈의 간격이 색필터의 적색/녹색/청색의 부화소에 대하여 공간적으로 같은 위치에 있도록 조절되기 때문에 표현되는 천연색의 색감과 연색성을 좋게 한다.

Claims (4)

  1. 평행광을 생성하는 백라이트와,
    상기 백라이트로부터 발생된 평행광에 의하여 소정의 영상을 표시하는 액정패널을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 액정패널은,
    상기 백라이트로부터 발산된 빛을 입사하여 제어된 빛을 출력하는, 복수의 화소들로 이루어진 화소부와,
    상기 복수의 화소들에 일대일로 대응하고, 대응하는 화소들은 자신들의 초점거리 안에 있고, 상기 대응하는 화소로부터 출력되는 빛을 굴절시켜서 상기 화소들의 확대된 허상을 출력하는, 복수의 미소렌즈들로 이루어진 미소렌즈군을 포함하는 것을 특징으로 하는 고화질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는 미소 액정표시소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미소렌즈에 의해서 형성된 화소의 확대허상으로 채워진 허상면을 확대하여 볼 수 있게 하고, 자신의 초점거리 안에 상기 액정패널이 있도록 설치되는 대안렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고화질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는 미소 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화소부와 상기 미소렌즈군 사이에 색필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고화질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는 액정표시소자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 색필터는
    상기 각 화소에 대응하는 적색/녹색/청색의 부화소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고화질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는 액정표시소자.
KR1020020053296A 2002-09-04 2002-09-04 고품질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는액정표시소자 KR20040021452A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020053296A KR20040021452A (ko) 2002-09-04 2002-09-04 고품질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는액정표시소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020053296A KR20040021452A (ko) 2002-09-04 2002-09-04 고품질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는액정표시소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040021452A true KR20040021452A (ko) 2004-03-10

Family

ID=37325650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020053296A KR20040021452A (ko) 2002-09-04 2002-09-04 고품질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는액정표시소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20040021452A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809277B1 (ko) 2006-07-05 2008-03-03 삼성전기주식회사 어레이 렌즈를 갖는 카메라 모듈
US10585285B2 (en) 2017-03-22 2020-03-10 Samsung Display Co., Ltd. Head mounted display device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07114011A (ja) * 1993-10-18 1995-05-02 Toshiba Corp 直視型液晶表示装置
KR19980042803A (ko) * 1996-11-28 1998-08-17 이데이노부유키 액정패널 및 이것을 사용한 투사형 표시장치
KR19990059508A (ko) * 1997-12-30 1999-07-26 구자홍 액정프로젝터 조명계
JP2000284268A (ja) * 1999-03-30 2000-10-13 Toppan Printing Co Ltd 液晶表示装置
KR20010051056A (ko) * 1999-10-18 2001-06-25 가나이 쓰토무 광막 및 이를 이용한 액정 디스플레이 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07114011A (ja) * 1993-10-18 1995-05-02 Toshiba Corp 直視型液晶表示装置
KR19980042803A (ko) * 1996-11-28 1998-08-17 이데이노부유키 액정패널 및 이것을 사용한 투사형 표시장치
KR19990059508A (ko) * 1997-12-30 1999-07-26 구자홍 액정프로젝터 조명계
JP2000284268A (ja) * 1999-03-30 2000-10-13 Toppan Printing Co Ltd 液晶表示装置
KR20010051056A (ko) * 1999-10-18 2001-06-25 가나이 쓰토무 광막 및 이를 이용한 액정 디스플레이 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809277B1 (ko) 2006-07-05 2008-03-03 삼성전기주식회사 어레이 렌즈를 갖는 카메라 모듈
US10585285B2 (en) 2017-03-22 2020-03-10 Samsung Display Co., Ltd. Head mounted display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106896501B (zh) 虚像显示装置
KR101123196B1 (ko) 다중 시야 디스플레이
US7486341B2 (en) Head mounted display with eye accommodation having 3-D image producing system consisting of, for each eye, one single planar display screen, one single planar tunable focus LC micro-lens array, one single planar black mask and bias lens
CN108375840B (zh) 基于小型阵列图像源的光场显示单元及使用其的三维近眼显示装置
CN101950084B (zh) 影像显示装置和应用该影像显示装置的三维影像显示装置
US20130021226A1 (en) Wearable display devices
CN100526936C (zh) 一种头盔显示器的光学成像系统
JP5544646B2 (ja) 表示装置及び端末装置
CN104049366A (zh) 虚像显示装置
JP2008134617A (ja) 表示装置、端末装置、表示パネル及び光学部材
US10649131B2 (en) Display device and head-mounted display
JP2019530885A (ja) 3d表示パネル、それを含む3d表示機器、及びその製造方法
JP2013044899A (ja) 液晶表示装置
KR20220040441A (ko) 헤드 마운티드 디스플레이 장치
CN112987295A (zh) 近眼显示装置和虚拟/增强现实设备
CN113253457A (zh) 一种显示设备及其显示控制方法
US11036321B2 (en) Light control film and display apparatus including the same
JP3384221B2 (ja) 照明手段およびこれを用いた表示装置
KR20040021452A (ko) 고품질의 영상을 표시하는 미소렌즈군을 갖는액정표시소자
JP2004029236A (ja) 画像表示装置
JP2002287134A (ja) 反射型液晶装置
CN105629616A (zh) 一种显示面板及显示器件
US11054692B2 (en) Display device
JP2889458B2 (ja) 直視型表示装置
JP2007199508A (ja) 表面フィルム及びカラーディスプレイ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application