KR20080084648A - 화상 표시 장치 및 이를 위한 광학 부재 - Google Patents

화상 표시 장치 및 이를 위한 광학 부재 Download PDF

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KR20080084648A
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고로 하마기시
오사무 요코야마
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 지향성 화상 표시와 비지향성 화상 표시를 전환하여 실행할 수 있는 화상 표시 장치를 실현하는 기술을 제공하기 위한 것으로서, 지향성 표시/비지향성 표시를 전환할 수 있는, 화상 표시 장치는 화상 형성부와, 표시 모드 전환용 광학 부재를 구비하고, 광학 부재는 투광성을 갖는 2개의 판 형상 부재와, 2개의 판 형상 부재 사이에 배치된 소정 굴절율의 렌즈 부재와, 렌즈 부재와 2개의 판 형상 부재 사이에 충전된 굴절율 가변 매질과, 굴절율 가변 매질의 굴절율을 조정하는 굴절율 조정부를 구비하되, 굴절율 조정부는, 지향성 표시 모드로 하기 위해, 굴절율 가변 매질의 굴절율을 소정 굴절율과 다른 굴절율로 하여, 광학 부재를, 렌즈 작용을 갖는 제 1 사용 상태로 하고, 비지향성 표시 모드로 하기 위해, 굴절율 가변 매질의 굴절율을 소정 굴절율과 동일로 하여, 광학 부재를, 렌즈 작용을 갖지 않는 투광성 판재로서 기능하는 제 2 사용 상태로 한다.

Description

화상 표시 장치 및 이를 위한 광학 부재{IMAGE DISPLAY APPARATUS AND OPTICAL MEMBER THEREFOR}
본 발명은 지향성 화상 표시와 비지향성 화상 표시를 전환할 수 있는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
종래, 복수 방향으로부터 본 경우에, 각각의 시선 방향마다 다른 화상(영상)을 표시(이하, 「지향성 화상 표시」라고 함)하는 화상 표시 장치가 제안되어 있다. 지향성 화상 표시 장치로는, 1명의 관찰자의 두 눈에 다른 화상광을 입사시킴으로써 입체적인 화상 표시를 행하는 3D 화상 표시 장치가 있다. 또한, 2명의 관찰자에게 각각의 화상을 시인시키는 지향성 화상 표시 장치도 존재한다. 이러한 지향성 화상 표시 장치에 있어서는, 표시부가 갖는 전체 화소 중, 절반의 화소로 제 1 화상을 표시하고, 나머지의 화소로 제 2 화상을 표시한다. 그리고, 표시부의 앞(관찰자 측)에 화상광의 사출 방향을 제한하는 광학 부재(패럴랙스 배리어(parallax barrier)나 렌티큘러 렌즈 등)를 배치하여, 한쪽의 시선 방향에는 제 1 화상만을 표시하고, 다른 쪽의 시선 방향에는 제 2 화상만을 표시한다(하기 특허 문헌 1 참조).
(특허 문헌 1) 일본 공개 특허 공보 제2006-106608호
지향성 화상 표시 장치에 있어서, 지향성 표시 모드와, 어느 쪽의 시선 방향에도 동일한 화상을 표시(「비지향성 화상 표시」라고 함)하는 비지향성 표시 모드를 전환할 수 있으면 편리하다. 그러나, 종래는, 동일한 화상 표시 장치에서 지향성 표시 모드와 비지향성 표시 모드를 전환할 수 있는 것은 알려져 있지 않았다.
본 발명은 지향성 화상 표시와 비지향성 화상 표시를 전환할 수 있는 화상 표시 장치를 실현하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 행해진 것으로서, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현할 수 있다.
[적용예 1]
제 1 시선 방향에는 제 1 화상을 표시하고, 제 2 시선 방향에는 제 2 화상을 표시하는 지향성 표시 모드와, 상기 제 1 시선 방향과 상기 제 2 시선 방향의 쌍방에 동일한 화상을 표시하는 비지향성 표시 모드를 전환할 수 있는 화상 표시 장치로서, 화상을 형성하여 상기 화상을 나타내는 화상광을 사출하는 화상 형성부와, 상기 화상 형성부의 사출 쪽에 배치되고, 표시 모드의 전환을 위해 이용되는 광학 부재를 구비하되, 이 광학 부재는, 투광성을 갖는 2개의 판 형상 부재와, 상기 2개의 판 형상 부재 사이에 배치된 소정 굴절율의 렌즈 부재와, 상기 렌즈 부재와 상기 2개의 판 형상 부재 사이에 충전된 굴절율 가변 매질과, 상기 굴절율 가변 매질의 굴절율을 조정하기 위한 굴절율 조정부를 구비하되, 상기 굴절율 조정부는, (i) 상기 화상 표시 장치의 표시 모드를 상기 지향성 표시 모드로 하기 위해, 상기 굴절율 가변 매질의 굴절율을 상기 소정 굴절율과 다른 굴절율로 되도록 조정함으로써, 상기 광학 부재를, 렌즈 작용을 갖는 제 1 사용 상태로 함과 아울러, (ii) 상기 화상 표시 장치의 표시 모드를 상기 비지향성 표시 모드로 하기 위해, 상기 굴절율 가변 매질의 굴절율을 상기 소정 굴절율과 동일하게 되도록 조정함으로써, 상기 광학 부재를, 상기 렌즈 작용을 갖지 않는 투광성 판재로서 기능하는 제 2 사용 상태로 하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
적용예 1의 화상 표시 장치에서는, 지향성 표시 모드에 있어서, 굴절율 가변 매질의 굴절율이 렌즈 부재의 굴절율과 다른 굴절율로 되고, 광학 부재에 있어서 렌즈 작용이 기능하므로, 제 1 시선 방향에는 제 1 화상을 표시하고, 제 2 시선 방향에는 제 2 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 또한, 비지향성 표시 모드에 있어서, 굴절율 가변 매질의 굴절율이 렌즈 부재의 굴절율과 동일해지기 때문에 광학 부재에서 렌즈 작용이 기능하지 않아, 하나의 투광성 판재로서 기능하므로, 어느 쪽의 시선 방향에도 동일한 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 또한, 비지향성 표시 모드에서는, 지향성 표시 모드에 비해 높은 해상도에서의 화상 표시가 가능해진 다.
[적용예 2]
적용예 1에 기재된 화상 표시 장치에 있어서, 상기 렌즈 부재는, 상기 2개의 판 형상 부재에 각각 접촉되는 2개의 접촉면을 가짐과 아울러, 상기 2개의 접촉면 사이의 측면 부분이 곡면으로 구성되고, 상기 광학 부재는, 상기 제 1 사용 상태에 있어서, 상기 측면 부분을 투과하는 광에 대하여 상기 렌즈 작용이 기능함과 아울러, 상기 2개의 접촉면을 모두 투과하는 광에 대하여 상기 렌즈 작용이 기능하지 않도록 구성되어 있는 화상 표시 장치.
이러한 구성으로 함으로써, 렌즈 부재가, 2개의 판 형상 부재 중 어느 것인가와 접촉하지 않는 구성에 비해, 렌즈 부재와 2개의 판 형상 부재 사이에 충전되는 굴절율 가변 매질의 양을 감소시킬 수 있어, 화상 표시 장치의 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 지향성 표시 모드에 있어서, 렌즈 부재의 측면 부분에 의해 렌즈 작용을 기능시킬 수 있어, 지향성 화상 표시를 행할 수 있다. 또한, 2개 접촉면의 모두를 투과하는 광에 대해서는 렌즈 작용이 기능하지 않지만, 이들 2개의 접촉면에 의해 투과하는 화상광의 사출 방향을 제한할 수 있어, 지향성 화상 표시가 가능해진다.
[적용예 3]
적용예 1 또는 적용예 2에 기재된 화상 표시 장치에 있어서, 상기 굴절율 변 화 매질은 액정인 화상 표시 장치.
이러한 구성으로 함으로써, 액정의 굴절율을 변화시켜 지향성 표시 모드와 비지향성 표시 모드를 전환할 수 있다.
[적용예 4]
적용예 1 내지 적용예 3 중 어느 하나에 기재된 화상 표시 장치에 있어서, 상기 렌즈 부재는 상기 2개의 판 형상 부재 중 적어도 한쪽과 일체 형성되어 있는 화상 표시 장치.
이러한 구성으로 함으로써, 렌즈 부재를, 2개의 판 형상 부재 사이의 적당한 위치에 배치하는 공정을 생략하는 것이 가능해져, 화상 표시 장치의 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또, 본 발명은, 여러 가지의 형태로 실현할 수 있고, 예컨대, 화상 표시 장치에서 이용되는 광학 부재로도 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 지향성 화상 표시와 비지향성 화상 표시를 전환하여 실행할 수 있는 화상 표시 장치를 실현하는 기술을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 실시예에 근거하여 이하의 순 서로 설명한다.
A. 실시예 1:
B. 실시예 2:
C. 실시예 3:
D. 실시예 4:
E. 실시예 5:
F. 변형예:
A. 실시예 1:
도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 화상 표시 장치의 외관을 나타내는 설명도이다. 이 화상 표시 장치(1000)는 입체 시인을 가능하게 하는 입체 디스플레이로서 기능할 수 있고, 또한 통상의 디스플레이(2차원 디스플레이)로서도 기능할 수 있다. 화상 표시 장치(1000)는, 입체 디스플레이로서 기능하는 경우에는, 사용자의 왼쪽 눈 방향(제 1 시선 방향)과 오른쪽 눈 방향(제 2 시선 방향)에서 다른 화상을 표시하는 지향성 표시 모드로 동작한다. 한편, 화상 표시 장치(1000)는 2차원 디스플레이로서 기능하는 경우에는, 제 1 시선 방향 및 제 2 시선 방향의 어느 쪽 방향에도 동일한 화상을 표시하는 비지향성 표시 모드로 동작한다.
도 2는 도 1에 나타내는 화상 표시 장치(1000)의 내부 구성을 모식적으로 나타내는 블럭도이다. 화상 표시 장치(1000)는 액정 표시부(100)와 백 라이트(150)와 액정 렌즈(200)와 제 1 구동 회로(10)와 제 2 구동 회로(20)와 후술하는 제어 부(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 액정 렌즈(200)는 액정 표시부(100)에 대하여 사용자 쪽에 배치되어 있다. 액정 렌즈(200)는 하부 유리 판재(240)와 상부 유리 판재(230)와 복수의 렌즈 부재(210)와 복수의 액정층(220)을 구비하고 있다. 2개의 유리 판재(230, 240)는 표면에 투명 전극(도시하지 않음)을 구비하여, 기판 전체로서 투광성을 갖고 있다.
렌즈 부재(210)는 투광성을 갖는 물질로 이루어진다. 투광성 물질로는, 자외선 경화 수지인 우레탄 아크릴레이트 등의 합성 수지나, 유리 등 굴절율이 거의 일정한 물질을 채용할 수 있다. 렌즈 부재(210)는, 도 1에도 나타내는 바와 같이, 실린드리컬 렌즈가 X축 방향으로 배치된 렌티큘러 렌즈의 선단 부분을 삭제한 형상을 갖고 있다. 각 렌즈 부재(210)는 상부 유리 판재(230)에 접하는 제 1 저면부(212)와 하부 유리 판재(240)에 접하는 제 2 저면부(214)를 갖고 있다. 또, 이들 저면부(212, 214)를 「평면부」라고도 한다. 제 1 저면부(212)의 크기는, 예컨대, 제 2 평면부(214)의 약 30% 정도로 할 수 있다. 도 2의 예에서는, 액정 렌즈(200)가 구비하는 렌즈 부재(210)의 수는 3개인 것으로 나타내고 있지만, 실제로는 다수의 렌즈 부재가 X축 방향으로 나란히 배치되어 있다(도 1 참조).
액정층(220)(도 2)은 렌즈 부재(210)와 상부 유리 판재(230) 사이에 충전된 액정으로 이루어진다. 이 액정은 2개의 유리 판재(230, 240)가 구비하는 투명 전극(도시하지 않음)간의 인가 전압에 따라 배향 방향이 변화하는 것에 의해 굴절율이 변화된다. 구체적으로는, 인가 전압이 0V의 경우에는 굴절율이 N1로 되고, 인가 전압이 소정의 전압 V1의 경우에는 굴절율이 N2(>N1)로 되는 특성을 갖고 있다. 여기서, 소정의 전압 V1을 인가한 경우의 굴절율 N2는 렌즈 부재(210)를 구성하는 투광성 물질의 굴절율 N2와 동일해진다. 또, 액정층(220)을 구성하는 액정으로는, 예컨대, 타페닐계 액정이나 토란계 액정 등을 채용할 수 있다. 그리고, 이들 복수종류의 액정 중에서, 굴절율의 변화 범위 내에 굴절율 N1, N2를 포함하는 광학 특성의 액정을 선택한다. 굴절율이 N2로 되는 경우의 전압 V1은 실험에 의해 구하여 설정할 수 있다.
액정 표시부(100)는 하부 편광판(116)과 하부 유리 기판(115)과 액정층(114)과 컬러 필터층(113)과 상부 유리 기판(112)과 상부 편광판(111)을 구비하고 있고, 각각이 적층된 구성을 갖는다. 하부 유리 기판(115)에는 화소 전극(도시하지 않음)이 마련된다. 또한, 상부 유리 기판(112)에는 공통 전극(도시하지 않음)이 마련된다. 그리고, 이들 2개의 유리 기판(112, 115) 사이에 유지된 액정층(114)에 있어서, 제 1 구동 회로(10)가 출력하는 구동 신호의 변화(화소 전극과 공통 전극 사이의 전압의 변화)에 따라 액정 분자의 배향이 변화된다. 여기서, 제 1 구동 회로(10)는 후술하는 제어부에서 인가된 화상 신호 FS에 근거하여 구동 신호를 생성하여 액정 표시부(100)에 출력하고, 이에 따라 액정 표시부(100)에 화상이 표시된다. 또, 액정 표시부(100)에서, 각 화소 전극(도시하지 않음)에 대응한 Z축 방향의 영역을 「화소」라고 부른다. 도 2의 예에서는, 6개의 화소(제 1 화소∼제 6 화소)를 각각 파선의 직사각형으로 나타내고 있지만, 실제로는, 보다 다수의 화소가 X-Y 평면상에 매트릭스 형상으로 배치되어 있다.
도 3은 화상 표시 장치(1000)가 구비하는 제어부의 개략 구성을 나타내는 블 럭도이다. 이 제어부(160)는 CPU(11)와 사용자 인터페이스(UI) 처리부(12)와 조작 패널(13)과 리모콘(14)과 화상 처리부(15)와 입력 인터페이스부(16)를 구비하고 있다. 입력 인터페이스부(16)는 도시하지 않는 화상 재생 장치(DVD 플레이어나 컴퓨터 등)로부터 입력되는 화상 신호를 소정 포맷의 화상 데이터로서 화상 처리부(15)에 전달한다. 입력 인터페이스부(16)에는, 입체 표시용 화상 신호(좌안용의 제 1 화상과 우안용의 제 2 화상의 합성 화상의 화상 신호) 또는 통상 표시용(2차원 표시용)의 화상 신호가 입력될 수 있다. 화상 처리부(15)는, 입력한 화상 데이터에 대하여, 크기 조정을 하거나 밝기나 콘트라스트 등의 조정을 한 후에, 화상 신호 FS를 제 1 구동 회로(10)로 출력한다. UI 처리부(12)는 조작 패널(13)이나 리모콘(14)로부터 입력되는 사용자로부터의 지시를 CPU(11)에 전한다. 그리고, CPU(11)는 사용자로부터의 지시에 따라, 화상 처리부(15)나 제 2 구동 회로(20) 등을 제어한다.
조작 패널(13) 및 리모콘(14)에는, 지향성 표시 모드와 비지향성 표시 모드를 전환하기 위한 표시 모드 전환 스위치(도시하지 않음)가 마련된다. 사용자는, 이 표시 모드 전환 스위치(도시하지 않음)를 조작함으로써, 입력되는 화상의 종류(입체 표시용 화상/통상 표시용 화상)에 따라 표시 모드를 전환(지정)할 수 있다. 사용자가 표시 모드를 전환하면, 지정된 표시 모드의 정보가 UI 처리부(12)로부터 CPU(11)에 통지된다. 그리고, CPU(11)는 지정된 표시 모드를 나타내는 표시 모드 신호 MS를 제 2 구동 회로(20)에 송신한다. 제 2 구동 회로(20)는, 수신한 표시 모드 신호 MS가 나타내는 표시 모드에 따라, 2개의 유리 판재(230, 240)가 구비하 는 투명 전극(도시하지 않음)에 구동 신호를 출력한다. 구체적으로는, 지향성 표시 모드의 경우에는 전압 0V를 인가하고, 비지향성 표시 모드의 경우에는 전압 V1을 인가한다.
또, 전술한 「액정 표시부(100)」가 청구항의 「화상 형성부」에 상당한다. 또한, 「액정 렌즈(200)」가 청구항의 「광학 부재」에, 「2개의 유리 판재(230, 240)」가 청구항의 「2개의 판 형상 부재」에, 「CPU(11)」 및 「제 2 구동 회로(20)」가 청구항의 「굴절율 조정부」에 각각 상당한다.
도 4는 지향성 표시 모드에 있어서의 화상 표시 장치(1000)의 상태를 나타내는 설명도이다. 또, 도 4에서는, 제어부(160)를 생략하여 나타내고 있다. 지향성 표시 모드에서는, 제 1, 3, 5 화소에는 제 1 화상이 표시되고, 제 2, 4, 6 화소에는 제 2 화상이 표시된다. 이 때, 액정층(220)의 굴절율은 N1로 설정된다. 이 굴절율 N1은 렌즈 부재(210)의 굴절율 N2보다 작으므로, 액정 렌즈(200)는 렌즈 작용을 갖는 상태(굴절력이 있는 상태)로 된다.
도 5는 지향성 표시 모드에서 렌즈 부재(210)를 투과하는 화상광을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 상술한 바와 같이, 렌즈 부재(210)는 실린드리컬 렌즈의 선단부를 삭제한 형상을 갖고 있으므로, 측면의 곡면 부분은 실린드리컬 렌즈로서 작용하는 것으로 된다. 구체적으로는, 렌즈 부재(210)는 그 곡면 부분에서 제 3 화소로부터 사출된 화상광 SL1을 굴절시켜, 제 3 화소가 나타내는 이미지의 결상점이 사용자의 왼쪽 눈의 위치로 되도록 작용한다. 마찬가지로, 렌즈 부재(210)는 그 곡면 부분에서 제 4 화소로부터 사출된 화상광 SR1을 굴절시켜, 제 4 화소가 나 타내는 이미지의 결상점이 사용자의 오른쪽 눈의 위치로 되도록 작용한다. 또, 도시하지 않지만, 마찬가지로 해서, 제 1 화소 및 제 5 화소가 나타내는 이미지의 결상점은 왼쪽 눈의 위치로 되고, 제 2 화소 및 제 6 화소가 나타내는 이미지의 결상점은 오른쪽 눈의 위치로 된다. 상술한 바와 같이, 제 1, 3, 5 화소에는 제 1 화상이 표시되고, 제 2, 4, 6 화소에는 제 2 화소가 표시되므로, 사용자의 왼쪽 눈에는 제 1 화상이 비치고, 오른쪽 눈에는 제 2 화상이 비치게 된다.
여기서, 상부의 제 1 저면부(212)는 실린드리컬 렌즈로서의 기능을 갖지 않는다. 그러나, 이 제 1 저면부(212)는, 마치 패럴랙스 배리어의 개구부와 같이 기능한다. 구체적으로는, 예컨대, 제 3 화소로부터 사출되어 제 1 저면부(212)를 투과하는 화상광 SL2는 사용자의 왼쪽 눈에는 도달하지만 오른쪽 눈에는 도달하지 않는다. 마찬가지로, 제 4 화소로부터 사출되어 제 1 저면부(212)를 투과하는 화상광 SR2는 사용자의 오른쪽 눈에는 도달하지만 왼쪽 눈에는 도달하지 않는다. 이와 같이, 각 렌즈 부재(210)는 그 중앙에 있는 평행 평판 형상의 저면부가 패럴랙스 배리어의 개구부로서 기능하고, 또한 양 측면의 곡면 부분이 렌티큘러 렌즈로서 기능하며, 이것에 의해 지향성 표시 모드를 실현하고 있다.
도 6은 비지향성 표시 모드에서의 화상 표시 장치(1000)의 상태를 나타내는 설명도이다. 비지향성 표시 모드에서는, 모든 화소(제 1 화소∼제 6 화소)를 이용하여 하나의 화상(제 3 화상)이 표시되어 있다. 상술한 지향성 표시 모드에서는, 합성 화상을 구성하는 2개의 화상이 각각 전체 화소의 절반의 화소로 표시되어 있었다. 이에 대하여, 비지향성 표시 모드에서는, 전체 화소를 이용하여 동일한 화 상이 표시된다. 이와 같이, 비지향성 표시 모드에서 표시되는 통상 표시용 화상은 지향성 표시 모드에서 표시되는 입체 표시용 화상의 2배의 해상도로 표시할 수 있다.
비지향성 표시 모드에서는, 액정층(220)의 굴절율은 렌즈 부재(210)의 굴절율과 같은 값 N2로 설정된다. 그 결과, 액정 렌즈(200)는 광학적으로는 1장의 투광성 판재로 간주할 수 있는 상태가 된다.
도 7은 비지향성 표시 모드에서 렌즈 부재(210)를 투과하는 화상광을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 상술한 바와 같이, 비지향성 표시 모드에서는, 액정 렌즈(200)는 1장의 투광성 판재로 간주할 수 있다. 따라서, 제 3 화소 및 제 4 화소로부터 사출된 화상광은 모두 사용자의 양 눈에 도달하게 된다. 따라서, 사용자는 액정 표시부(100)에서 표시된 비교적 높은 해상도의 화상을 그 해상도대로의 화상으로서 관찰할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 화상 표시 장치(1000)에서는, 액정층(220)의 굴절율을 렌즈 부재(210)의 굴절율과 동일한 값으로 설정함으로써, 액정 렌즈(200)를 1장의 투광성판으로 간주할 수 있는 상태라고 하고, 이것에 의해 비지향성 표시 모드를 실현할 수 있다. 한편, 액정층(220)의 굴절율을 렌즈 부재(210)의 굴절율과 다른 값으로 설정함으로써, 액정 렌즈(200)를 렌즈 작용을 갖는 상태로 하고, 이것에 의해 지향성 표시 모드를 실현할 수 있다. 또한, 액정 렌즈(200)에서, 렌즈 부재(210)는 2개의 유리 판재(230, 240)에 면 접촉하고 있으므로, 액정층(220)에서의 액정량을, 어느 하나의 유리 판재(230, 240)와 접촉하지 않는 구성에 비해 감소시 킬 수 있다. 그러므로, 화상 표시 장치(1000)의 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
B. 실시예 2:
도 8은 실시예 2에 있어서의 액정 렌즈의 개략 구성을 나타내는 설명도이다. 이 액정 렌즈(200a)는 렌즈 부재(260)의 형상이 액정 렌즈(200)(도 2)와 다르고, 나머지 구성에 대해서는 실시예 1과 동일하다. 실시예 2의 렌즈 부재(260)는 Y축 방향으로 연장된 프레넬 렌즈의 중앙 선단 부분을 삭제하여 저면부(262)를 마련한 형상을 갖고 있다. 제 1 저면부(262)는 상부 유리 판재(230)와 접하고 있다. 본 실시예 2에 있어서의 액정 렌즈(200a)도, 실시예 1에 있어서의 액정 렌즈(200)와 마찬가지의 효과를 갖고 있다.
C. 실시예 3:
도 9는 실시예 3에 있어서의 액정 렌즈의 개략 구성을 나타내는 설명도이다. 이 액정 렌즈(200b)는 렌즈 부재(270)의 형상이 실시예 1의 액정 렌즈(200)(도 1)와 다르고, 나머지 구성에 대해서는 실시예 1과 동일하다. 또, 도 9에서는, 설명의 편의상, 사용자 쪽으로부터 상부 유리 판재(230)를 투과하여 본 액정 렌즈(200b)를 나타내고 있다. 실시예 3의 렌즈 부재(270)는 소(小) 렌즈가 X-Y 평면에서 어레이 형상으로 배치된 이른바 플라이 아이 렌즈의 선단 부분을 제거하여 제 1 저면부(272)를 마련한 형상을 갖고 있다. 제 1 저면부(272)는 상부 유리 판재(230)와 접하고 있다. 본 실시예 3에 있어서의 액정 렌즈(200b)도, 실시예 1에 있어서의 액정 렌즈(200)와 거의 마찬가지의 효과를 갖고 있다.
D. 실시예 4:
도 10는 실시예 4에 있어서의 액정 렌즈의 개략 구성을 나타내는 설명도이다. 이 액정 렌즈(200c)는, 렌즈 부재(210) 및 액정층(220)으로 이루어지는 부분이, Z축 방향에 대하여 반대로 되어 있는 점에서, 실시예 1의 액정 렌즈(200)(도 2)와 다르고, 나머지 구성에 대해서는 실시예 1과 동일하다. 본 실시예 4에 있어서의 액정 렌즈(200c)도 실시예 1에 있어서의 액정 렌즈(200)와 마찬가지의 효과를 갖고 있다.
E. 실시예 5:
도 11는 실시예 5에 있어서의 액정 렌즈의 개략 구성을 나타내는 설명도이다. 이 액정 렌즈(200d)는, 렌즈 부재(280)의 형상과 액정층(220)의 형상에 있어서, 실시예 1의 액정 렌즈(200)(도 2)와 다르고, 나머지 구성에 대해서는 실시예 1과 동일하다. 실시예 5의 렌즈 부재(280)는 Y축 방향으로 연장한 오목 렌즈 주위의 선단 부분을 제거하여 제 2 저면부(213)를 마련한 형상을 갖고 있다. 환언하면, 실시예 1에 있어서의 액정층(220)에 상당하는 부분을 렌즈 부재(280)로 대체하고, 또한, 실시예 1에 있어서의 렌즈 부재(210)에 상당하는 부분을 액정층(220)으로 대체한 구성으로 되어있다.
이러한 구성에서, 액정층(220)을 구성하는 액정은 인가 전압이 소정의 전압 V1인 경우에는 굴절율이 N2로 되고, 인가 전압이 소정의 전압 V3인 경우에는 굴절율이 N2보다 큰 N3으로 된다. 또, 액정의 굴절율이 N3으로 될 때의 전압 V3은 실험에 의해 정하여 설정할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제 2 구동 회로(20)가 인가하는 전압은 실시예 1과 다르다. 구체적으로는, 제 2 구동 회로(20)는 지향성 표시 모드의 경우에는 전압 V3을 인가하고, 비지향성 표시 모드의 경우에는 전압 V2를 인가한다.
이러한 구성으로 함으로써 지향성 표시 모드의 경우에는, 액정층(220)의 굴절율은 N3으로 되고, 주위의 렌즈 부재(280)의 굴절율(N2)보다 커진다. 그러므로, 액정층(220)은 그 양측면의 곡면을 갖는 부분에서 실린드리컬 렌즈로서 기능하고, 또한, 상부 유리 판재(230)와 접하는 상부의 저면부(282)에서 패럴랙스 배리어의 개구부로서 기능하며, 이것에 의해 지향성 표시 모드를 실현한다. 한편, 비지향성 모드의 경우에는, 액정층(220)의 굴절율은 N2로 되고, 주위의 렌즈 부재(280)의 굴절율과 같게 된다. 그러므로, 실시예 1과 마찬가지로, 액정 렌즈(200d)는 1장의 투광성 판재로 간주할 수 있는 상태로 되어, 비지향성 표시 모드를 실현한다. 이러한 구성에 의해, 실시예 5에 있어서의 액정 렌즈(200d)도 실시예 1에서의 액정 렌즈(200)와 거의 마찬가지의 효과를 갖는다.
F. 변형예:
또, 상기 각 실시예에 있어서의 구성 요소 중, 독립 청구항에서 청구된 요소 이외의 요소는, 부가적인 요소이며, 적절히 생략 가능하다. 또한, 본 발명은 상기 실시예나 실시의 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 형태로 실시하는 것이 가능하고, 예컨대 다음과 같은 변형도 가능하다.
F1. 변형예 1:
상술한 각 실시예의 화상 표시 장치(1000)는 입체 디스플레이의 기능을 갖고 있었지만, 본 발명은 복수의 사용자에게 각각 다른 2차원 화상을 표시하는 디스플레이의 기능을 갖는 화상 표시 장치에도 적용할 수 있다. 즉, 제 1 사용자를 향하는 방향을 제 1 시선 방향으로 하고, 제 2 사용자를 향하는 방향을 제 2 시선 방향으로 하여, 각각의 시선 방향마다 다른 화상을 표시하도록 하여도 좋다. 이러한 구성에서도, 지향성 표시 모드에서는, 각 사용자에게 각각 다른 화상을 표시할 수 있음과 아울러, 비지향성 표시 모드에서는, 지향성 표시 모드에 비해 높은 해상도로 화상(2차원 화상)을 표시할 수 있다.
F2. 변형예 2:
상술한 각 실시예에서는, 렌즈 부재는 상부 유리 판재(230)와 하부 유리 판재(240)에 각각 면 접촉하도록 구성되어 있지만, 그 대신, 이들 2개의 유리 판재(230, 240) 중 어느 한쪽에만 면 접촉하고, 다른 쪽의 유리 기판과는 점(点)에서 접촉하도록 구성하여도 좋다. 또한, 2개의 유리 판재(230, 240) 중 어느 한쪽에만 면 접촉하고, 다른 쪽에는 접촉하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이 구성에서는, 각 렌즈 부재에서 저면부를 마련하지 않도록 하여도 상관없다. 이들 구성에서도, 지향성 표시 모드와 비지향성 표시 모드의 쌍방을 실현할 수 있다. 이상의 실시예 및 변형예로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 렌즈 부재는 2개의 유리 판재(230, 240) 사이에 있어서, 임의의 위치에 설치할 수 있다.
F3. 변형예 3:
상술한 각 실시예에서는, 렌즈 부재는 상부 유리 판재(230) 및 하부 유리 판재(240)와는 별도로 형성된 구성이지만, 상부 유리 판재(230)와 하부 유리 판재(240) 중 적어도 한쪽과 일체 형성된 구성으로 하여도 좋다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해 렌즈 부재를, 2개의 유리 판재(230, 240) 사이에 있어서, 적절한 위치에 배치하는 공정을 생략할 수 있어, 화상 표시 장치(1000)의 제조 비용의 상승을 억제하는 것이 가능해진다.
F4. 변형예 4:
상술한 각 실시예에서는, 굴절율이 변화되는 매질로서 액정을 이용하고 있었지만, 액정에 한정되지 않고, 굴절율이 가변인 임의의 매질을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대, PLZT(lead lanthanum zirconate titanate) 등을 이용하도록 하여도 좋다.
F5. 변형예 5:
상술한 각 실시예에서는, 렌즈 부재의 형상은, 실린드리컬 렌즈에 근사한 형상, 또는 Y축 방향으로 연장한 프레넬 렌즈에 근사한 형상, 혹은 Y축 방향으로 연장한 오목 렌즈에 근사한 형상이지만, 이들 형상에 한정되지 않고, 임의 형상의 렌즈를 채용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 화상 표시 장치의 외관을 나타내는 설명도,
도 2는 도 1에 나타내는 화상 표시 장치(1000)의 내부구성을 모식적으로 나타내는 블럭도,
도 3은 화상 표시 장치(1000)가 구비하는 제어부의 개략 구성을 나타내는 블럭도,
도 4는 지향성 표시 모드에 있어서의 화상 표시 장치(1000)의 상태를 나타내는 설명도,
도 5는 지향성 표시 모드에 있어서 렌즈 부재(210)를 투과하는 화상광을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 6은 비지향성 표시 모드에 있어서의 화상 표시 장치(1000)의 상태를 나타내는 설명도,
도 7은 비지향성 표시 모드에 있어서 렌즈 부재(210)를 투과하는 화상광을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 8은 실시예 2에 있어서의 액정 렌즈의 개략 구성을 나타내는 설명도,
도 9는 실시예 3에 있어서의 액정 렌즈의 개략 구성을 나타내는 설명도,
도 10은 실시예 4에 있어서의 액정 렌즈의 개략 구성을 나타내는 설명도,
도 11은 실시예 5에 있어서의 액정 렌즈의 개략 구성을 나타내는 설명도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 제 1 구동 회로 11 : CPU
12 : 사용자 인터페이스 처리부 13 : 조작 패널
14 : 리모콘 15 : 화상 처리부
16 : 입력 인터페이스부 20 : 제 2 구동 회로
100 : 액정 표시부 111 : 상부 편광판
112 : 상부 유리 기판 113 : 컬러 필터층
114 : 액정층 115 : 하부 유리 기판
116 : 하부 편광판 150 : 백 라이트
160 : 제어부 200, 200a∼200d : 액정 렌즈
210 : 렌즈 부재
212, 262, 272, 282 : 제 1 저면부(평면부)
213, 214 : 제 2 저면부(평면부) 220 : 액정층
230 : 상부 유리 판재 240 : 하부 유리 판재
260a∼260c, 270, 280a∼280d : 렌즈 부재
1000 : 화상 표시 장치 FS : 화상 신호
MS : 표시 모드 신호 SL1, SR1, SL2, SL1 : 화상광

Claims (5)

  1. 제 1 시선 방향에는 제 1 화상을 표시하고, 제 2 시선 방향에는 제 2 화상을 표시하는 지향성 표시 모드와, 상기 제 1 시선 방향과 상기 제 2 시선 방향의 쌍방에 동일한 화상을 표시하는 비지향성 표시 모드를 전환할 수 있는 화상 표시 장치로서,
    화상을 형성하여 상기 화상을 나타내는 화상광을 사출하는 화상 형성부와,
    상기 화상 형성부의 사출 쪽에 배치되고, 표시 모드의 전환을 위해 이용되는 광학 부재
    를 구비하고,
    상기 광학 부재는,
    투광성을 갖는 2개의 판 형상 부재와,
    상기 2개의 판 형상 부재 사이에 배치된 소정 굴절율의 렌즈 부재와,
    상기 렌즈 부재와 상기 2개의 판 형상 부재 사이에 충전된 굴절율 가변 매질과,
    상기 굴절율 가변 매질의 굴절율을 조정하기 위한 굴절율 조정부
    를 구비하되,
    상기 굴절율 조정부는,
    (i) 상기 화상 표시 장치의 표시 모드를 상기 지향성 표시 모드로 하기 위해, 상기 굴절율 가변 매질의 굴절율을 상기 소정 굴절율과 다른 굴절율이 되도록 조정함으로써, 상기 광학 부재를, 렌즈 작용을 갖는 제 1 사용 상태로 함과 아울러,
    (ii) 상기 화상 표시 장치의 표시 모드를 상기 비지향성 표시 모드로 하기 위해, 상기 굴절율 가변 매질의 굴절율을 상기 소정 굴절율과 동일하게 되도록 조정함으로써, 상기 광학 부재를, 상기 렌즈 작용을 갖지 않는 투광성 판재(板材)로서 기능하는 제 2 사용 상태로 하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 부재는 상기 2개의 판 형상 부재에 각각 접촉하는 2개의 접촉면을 가짐과 아울러, 상기 2개의 접촉면 사이의 측면 부분이 곡면으로 구성되고,
    상기 광학 부재는, 상기 제 1 사용 상태에서, 상기 측면 부분을 투과하는 광에 대하여 상기 렌즈 작용이 이루어짐과 아울러, 상기 2개의 접촉면을 모두 투과하는 광에 대하여 상기 렌즈 작용이 이루어지지 않도록 구성되어 있는
    화상 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 굴절율 변화 매질은 액정인 화상 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 부재는 상기 2개의 판 형상 부재 중 적어도 한쪽과 일체 형성되어 있는 화상 표시 장치.
  5. 제 1 시선 방향에는 제 1 화상을 표시하고, 제 2 시선 방향에는 제 2 화상을 표시하는 지향성 표시 모드와, 상기 제 1 시선 방향과 상기 제 2 시선 방향의 쌍방에 동일한 화상을 표시하는 비지향성 표시 모드를 전환할 수 있는 화상 표시 장치에서, 표시 모드의 전환을 위해 이용되는 광학 부재로서,
    투광성을 갖는 2개의 판 형상 부재와,
    상기 2개의 판 형상 부재 사이에 배치된 소정 굴절율의 렌즈 부재와,
    상기 렌즈 부재와 상기 2개의 판 형상 부재 사이에 충전된 굴절율 가변 매질과,
    상기 굴절율 가변 매질의 굴절율을 조정하기 위한 굴절율 조정부
    를 구비하고,
    상기 굴절율 조정부는,
    (i) 상기 화상 표시 장치의 표시 모드를 상기 지향성 표시 모드로 하기 위해, 상기 굴절율 가변 매질의 굴절율을 상기 소정 굴절율과 다른 굴절율이 되도록 조정함으로써, 상기 광학 부재를, 렌즈 작용을 갖는 제 1 사용 상태로 함과 아울 러,
    (ii) 상기 화상 표시 장치의 표시 모드를 상기 비지향성 표시 모드로 하기 위해, 상기 굴절율 가변 매질의 굴절율을 상기 소정 굴절율과 동일하게 되도록 조정함으로써, 상기 광학 부재를, 상기 렌즈 작용을 갖지 않는 투광성 판재로서 기능하는 제 2 사용 상태로 하는
    것을 특징으로 하는 광학 부재.
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