KR20080099782A

KR20080099782A - 지향성 표시 디스플레이

Info

Publication number: KR20080099782A
Application number: KR1020080035513A
Authority: KR
Inventors: 고로 하마기시
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2008-11-13
Also published as: US20080278639A1; US7623188B2; CN101303456B; EP1991009A2; JP5018222B2; EP1991009B1; JP2008281674A; EP1991009A3; CN101303456A

Abstract

(과제) 세로 방향 및 가로 방향 배치에 있어서 시(視) 방향마다 화상을 고(高)정밀도로 분리 표시한다.

(해결 수단) 제1 방향으로 표시 패널을 배치한 상태에서는, 액정 렌즈에 있어서, 굴절력이 무효로 됨과 함께, 편광 제어부로부터 입사한 빛 중 제1 편광 영역으로부터 사출된 빛이 편광판에서 차광되고, 제2 편광 영역으로부터 사출된 빛이 편광판을 투과하도록, 편광 제어부로부터 입사한 빛의 편광축이 변화됨으로써, 복수의 화상이 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리된다. 제2 방향으로 표시 패널을 배치한 상태에서는, 액정 렌즈에 있어서, 굴절력이 소정의 크기로 설정됨과 함께, 편광 제어부로부터 액정 렌즈로 입사한 빛이, 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역의 어느 쪽으로부터의 사출광인지에 관계없이, 편광판을 투과하도록, 편광 제어부로부터 입사한 빛의 편광축이 변화됨으로써, 굴절력에 기초하여 복수의 화상이 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리된다.

편광판, 굴절력, 편광 제어부

Description

지향성 표시 디스플레이{DIRECTIONAL DISPLAY DEVICE}

이 발명은, 2화면 표시 디스플레이나 3D 표시 디스플레이(입체 표시 디스플레이) 등, 복수의 방향에서 본 경우에, 각각의 시(視) 방향마다 다른 화상을 동시에 표시하는 것이 가능한 지향성(directional) 표시 디스플레이에 관한 것이다.

종래에 있어서, 3D 표시 디스플레이 등의 지향성 표시 디스플레이는, 액정 패널 등의 화상을 표시하기 위한 표시 패널의 전면(前面)에, 패럴랙스 배리어(parallax barrier)나 렌티큘러 렌즈(lenticular lens), 광학 필터 등의 이미지 스플리터를 배치하고, 각 화상을 나타내는 화상광(畵像光)의 사출 방향을 각각 제한함으로써, 각각의 시 방향에서 다른 화상의 표시(이하, 「지향성 표시」라고 부름)를 실현하고 있다. 예를 들면, 하기의 특허 문헌 1에는 패럴랙스 배리어를 이용한 지향성 표시 디스플레이에 대한 예가 기재되어 있고, 특허 문헌 2에는 광학 필터를 이용한 지향성 표시 디스플레이에 대한 예가 기재되어 있다.

종래의 3D 표시 디스플레이로서의 지향성 표시 디스플레이에서는, 표시 패널의 화상 표시면의 세로와 가로의 방향을, 미리 정해진 방향(이하,「기준의 방향」 또는 「세로 방향」이라고 부름)으로 배치한 경우에 있어서만 3D 화상(3차원 화상, 입체 화상)의 표시가 가능하고, 세로 방향 배치에 대하여 화상 표시면의 세로와 가로의 방향을 역으로 한 방향(90도 회전시킨 방향, 이하, 「가로 방향」이라고 부름)으로 배치한 경우에는 3D 화상의 표시가 불가능하다는 문제가 있었다. 또한, 종래의 2화면 표시 디스플레이로서의 지향성 표시 디스플레이에 있어서는, 세로 방향이어도 가로 방향이어도 2화면의 분리는 가능하지만, 세로 방향에서는 분리의 방향이 수평 방향(가로 방향)으로 되는 것에 대하여, 가로 방향에서는 수직 방향(세로 방향)으로 되어 버린다는 문제가 있었다.

그래서, 상기의 문제를 해결하고, 세로 방향 배치뿐만 아니라 가로 방향 배치에 있어서도, 세로 방향의 경우와 동일하게, 복수의 방향에서 본 경우에, 각각의 시 방향마다 다른 화상을 동시에 표시하는 것이 가능한 지향성 표시 디스플레이를 제공하는 것이 요망되고 있다.

또한, 예를 들면, 하기의 특허 문헌 3 및 특허 문헌 4에는, 제1 편광 제어 수단과, 제1 편광 제어 수단의 전면에 배치한 제2 편광 제어 수단과의 조합에 의해, 상기 문제점을 해결한 지향성 표시 디스플레이의 발명이 개시되어 있다. 그러나, 특허 문헌 3 및 특허 문헌 4의 지향성 표시 디스플레이에서는, 제1 편광 제어 수단의 편광 제어 영역의 패턴에 대하여, 제2 편광 제어 수단의 편광 제어 영역의 패턴을 고정밀도로 형성하는 것이 곤란하기 때문에, 가로 방향 배치에 있어서의 복수의 화상의 분리 성능이 충분하지 않다.

[특허 문헌 1] 일본공개특허공보 2005-181668호

[특허 문헌 2] 일본공개특허공보 평8-331605호

[특허 문헌 3] 일본공개특허공보 2006-337496호

[특허 문헌 4] 일본공개특허공보 2006-337844호

본 발명은, 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 세로 방향 배치뿐만 아니라 가로 방향 배치에 있어서도, 세로 방향의 경우와 동일하게, 복수의 방향에서 본 경우에, 각각의 시 방향마다 다른 화상을 각각 고(高)정밀도로 분리하여 표시하는 것이 가능한 지향성 표시 디스플레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기한 목적의 적어도 일부를 달성하기 위해 이루어진 것이며, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현하는 것이 가능하다.

[적용예 1] 표시 패널의 화상 표시면에 표시된 복수의 화상을, 서로 다른 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리하여 표시하는 것이 가능한 지향성 표시 디스플레이로서,

상기 표시 패널의 전면(前面)에 배치된 편광 제어부와,

상기 편광 제어부의 전면에 배치된 액정 렌즈와,

상기 액정 렌즈의 전면에 배치된 편광판을 구비하고,

상기 편광 제어부는, 입사하는 빛을 각각 서로 다른 편광축을 갖는 빛으로 변화시키는 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역을 갖고 있으며,

상기 액정 렌즈는, 소정의 굴절률을 갖는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈층과, 액정층을 포함하고, 상기 액정층의 배향 상태가 변화됨으로써, 상기 액정층의 굴절률이 변화하여 상기 액정 렌즈의 굴절력이 변화됨과 함께, 상기 액정 렌즈에 입사 하는 빛의 편광축이 변화되는 것이 가능하며,

(ⅰ) 상기 화상 표시면의 세로와 가로의 방향이 미리 정해진 제1 방향으로 상기 표시 패널을 배치한 상태에서는, 상기 액정 렌즈에 있어서, 상기 굴절력이 무효로 됨과 함께, 상기 편광 제어부로부터 입사한 빛 중 상기 제1 편광 영역으로부터 사출된 빛이 상기 편광판에서 차광되고, 그리고, 상기 제2 편광 영역으로부터 사출된 빛이 상기 편광판을 투과하도록, 상기 편광 제어부로부터 입사한 빛의 편광축이 변화됨으로써, 상기 복수의 화상이 상기 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리되고,

(ⅱ) 상기 제1 방향에 대하여, 상기 화상 표시면의 세로와 가로의 방향을 역으로 한 제2 방향으로 상기 표시 패널을 배치한 상태에서는, 상기 액정 렌즈에 있어서, 상기 굴절력이 소정의 크기로 설정됨과 함께, 상기 편광 제어부로부터 상기 액정 렌즈에 입사한 빛이, 상기 제1 편광 영역 및 상기 제2 편광 영역의 어느 쪽으로부터 사출된 빛인지에 관계없이, 상기 편광판을 투과하도록, 상기 편광 제어부로부터 입사한 빛의 편광축이 변화됨으로써, 상기 굴절력에 기초하여 상기 복수의 화상이 상기 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리된다.

적용예 1의 지향성 표시 디스플레이에서는, 표시 패널을 제1 방향(세로 방향)으로 배치한 상태에서는, 편광 제어부로부터 입사한 빛 중 제1 편광 영역으로부터 사출된 빛이 편광판에서 차광되고, 제2 편광 영역으로부터 사출된 빛이 편광판을 투과함으로써, 복수의 화상의 시 방향이 각각 제한되게 되며, 복수의 화상을 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리할 수 있다. 또한, 표시 패널을 제2 방향(가로 방향)으로 배치한 상태에서는, 액정 렌즈의 굴절력에 의해, 복수의 화상의 시 방향이 각각 제한되게 되며, 복수의 화상을 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리할 수 있다. 이에 따라, 제1 방향 및 제2 방향의 어느 쪽 배치에 있어서도, 복수의 방향에서 본 경우에, 각각의 시 방향마다 다른 화상을 각각 고(高)정밀도로 분리하여 표시할 수 있다.

[적용예 2] 적용예 1에 기재된 지향성 표시 디스플레이로서,

상기 제1 편광 영역 및 상기 제2 편광 영역은, 상기 표시 패널이 상기 제1 방향으로 배치된 상태에 있어서, 상기 화상 표시면의 세로 방향 및 가로 방향에 대하여 비스듬한 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 지향성 표시 디스플레이.

제1 편광 영역 및 제2 편광 영역을 상기와 같은 구성으로 함으로써, 표시 패널을 제1 방향으로 배치한 상태에 있어서, 복수의 화상의 시 방향을 각각 제한하고, 복수의 화상을 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리할 수 있다.

[적용예 3] 적용예 1 또는 적용예 2에 기재된 지향성 표시 디스플레이로서,

상기 액정 렌즈의 상기 렌즈층은, 상기 표시 패널이 상기 제2 방향으로 배치된 상태에 있어서, 반원기둥 형상(semicylindrical shape)의 복수의 렌즈가 가로 방향을 따라 곡면을 갖도록 복수 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 지향성 표시 디스플레이.

액정 렌즈의 렌즈층을 상기와 같은 구성으로 함으로써, 표시 패널을 제2 방향으로 배치한 상태에 있어서, 복수의 화상의 시 방향을 각각 제한하고, 복수의 화 상을 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리할 수 있다.

[적용예 4] 적용예 1 내지 적용예 3 중 어느 한 예에 기재된 지향성 표시 디스플레이로서,

상기 편광 제어부는, 상기 제1 편광 영역 및 상기 제2 편광 영역을 갖는 위상차판에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 지향성 표시 디스플레이.

[적용예 5] 적용예 1 내지 적용예 3 중 어느 한 예에 기재된 지향성 표시 디스플레이로서,

상기 편광 제어부는, 상기 제1 편광 영역 및 상기 제2 편광 영역을 갖는 액정 패널에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 지향성 표시 디스플레이.

편광 제어부를, 상기 적용예 4 또는 적용예 5와 같이 구성함으로써, 표시 패널을 제1 방향으로 배치한 상태에서는, 제1 편광 영역으로부터 사출된 빛을 편광판에서 차광하고, 제2 편광 영역으로부터 사출된 빛을 편광판에서 투과하도록 할 수 있고, 표시 패널을 제2 방향으로 배치한 상태에서는, 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역의 어느 쪽으로부터 사출된 빛인지에 관계없이, 편광판을 투과하도록 할 수 있다.

[적용예 6] 적용예 1 내지 적용예 5 중 어느 한 예에 기재된 지향성 표시 디스플레이로서,

상기 표시 패널을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 배치한 경우에 있어서, 상기 액정 렌즈의 굴절력을 상기 소정의 크기보다도 작은 중간 상태로 함으로써, 상기 복수의 시 방향에 대하여 동일한 화상이 표시되는 것을 특징으로 하는 지 향성 표시 디스플레이.

액정 렌즈의 굴절력을 소정의 크기보다도 작은 중간 상태로 함으로써, 복수의 시 방향에 대하여 동일한 화상을 표시할 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 실시예에 기초하여 이하의 순서로 설명한다.

A. 지향성 표시 디스플레이의 개요:

B. 세로 방향 배치 시의 구성 및 동작:

C. 가로 방향 배치 시의 구성 및 동작:

D. 효과:

E. 변형예:

A. 지향성 표시 디스플레이의 개요:

도1 은, 본 발명의 일 실시예로서의 지향성 표시 디스플레이를 구성하는 표시부 및 구동부를 모식적으로(schematically) 나타낸 설명도이다. 본 실시예에 있어서의 지향성 표시 디스플레이(1000)는, 표시부(10) 및 표시부(10)를 구동하는 구동부(20)로 구성된다. 이 지향성 표시 디스플레이(1000)는, 도1(A) 에 나타내는 바와 같이, 표시부(10)를 기준 배치(「세로 방향 배치」라고 부름)로 한 경우, 및, 도1(B) 에 나타내는 바와 같이, 표시부(10)를 가로 방향 배치로 한 경우의 어느 쪽에 있어서도, 표시부(10)에서 표시되는 다른 2개의 화상(제1 화상과 제2 화상)을, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)의 방향과 오른쪽 눈(30R)의 방향으로 분리하여, 관찰자(30)에게 시인(視認)시킬 수 있는, 3D 표시 디스플레이이다. 또한, 이하에서는, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)에서 시인되는 제1 화상을 「왼쪽 눈용 화상」이라고도 부르고, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)에서 시인되는 제2 화상을 「오른쪽 눈용 화상」이라고도 부른다.

여기서, 「가로 방향 배치」란, 기준 배치인 세로 방향 배치에 있어서, 표시부(10)를 관찰자(30)측에서 본 면(10D)(이하, 「화상 표시면」이라고 부름) 내에 있어서, 수평 방향을 따른 방향을 A(가로 방향)로 하고, 수직 방향을 따른 방향을 B(세로 방향)로 규정한 경우에, 방향(A)을 수직 방향으로 하고 방향(B)을 수평 방 향으로 하도록, 표시부(10)를 90도 회전시킨 배치를 의미하고 있다.

이하에서는, 본 실시예에 있어서의 지향성 표시 디스플레이(1000)의 구성 및 동작에 대하여, 세로 방향 배치 시 및 가로 방향 배치 시로 나눠서 설명하기로 한다.

B. 세로 방향 배치 시의 구성 및 동작:

도2 는, 세로 방향 배치 시에 있어서의 표시부(10)의 내부 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 표시부(10)는, 도2 에 나타내는 바와 같이, 백라이트(11)와, 백라이트(11)의 전면에 배치되는 표시 패널(12)과, 표시 패널(12)의 전면에 배치되는 위상차판(16)과, 위상차판(16)의 전면에 배치되는 액정 렌즈(17)와, 액정 렌즈(17)의 전면에 배치되는 편광판(18)을 구비하고 있다. 또한, 위상차판(16)이 본 실시예에 있어서의 본 발명의 편광 제어부에 상당한다.

표시 패널(12)은, 액정 패널(14)과, 액정 패널(14)을 사이에 끼워 넣도록 배치되는 2개의 편광판(입사측 편광판 및 사출측 편광판)(13, 15)에 의해 구성된다.

입사측 편광판(13) 및 사출측 편광판(15)은, 각각, 입사하는 빛 중, 설정되어 있는 편광축과 동등한 편광축을 갖는 빛만을 투과한다. 예를 들면, 본 실시예에서는, 입사측 편광판(13)은, 관찰자(30)측에서 보아 수평 방향을 기준으로 하여 시계 반대 방향으로 약 135°의 편광축을 갖는 것으로 한다. 또한, 이하, 특별히 기재가 없는 한, 편광축의 각도는, 관찰자(30)측에서 보아 수평 방향을 기준으로 하여 시계 반대 방향의 각도를 나타내는 것으로 한다. 또한, 사출측 편광판(15)은 약 45°의 편광축을 갖는 것으로 한다.

액정 패널(14)은, 액정층(142)과, 액정층(142)을 사이에 끼워 넣도록 형성된 2개의 유리 기판(141, 143)(입사측 유리 기판, 사출측 유리 기판)을 구비하고 있다. 입사측 유리 기판(141)에는 화소 전극(도시 생략)이 형성되어 있고, 사출측 유리 기판(143)에는 대향 전극(도시 생략)이 형성되어 있다. 그리고, 이들 2개의 유리 기판(141, 143)에 의해 끼워진 액정층(142)에 있어서, 구동부(20)(도1 참조)가 출력하는 구동 신호의 변화(화소 전극과 대향 전극과의 사이의 전압의 변화)에 따라 액정 분자의 배향이 변화하고, 입사한 빛의 편광축을 변화시킨다. 또한, 구동부(20)가 출력하는 구동 신호는, 표시하는 화상을 나타내는 화상 신호에 기초하여 생성된다. 예를 들면, 본 실시예에서는, 액정층(142)을 구성하는 액정으로서, TN(Twisted Nematic) 액정을 이용하기로 한다. 이 경우, 각 화소(도 중, 파선으로 나타내는 영역 또는 일점쇄선으로 나타내는 영역)의 전극간의 인가 전압에 따라 각각의 액정분자의 배향 방향이 변화하고, 인가 전압이 낮게 대응하는 액정 부분이 소위 오프 상태의 화소에서는, 입사한 빛의 편광축을 약 90° 변화시켜 사출시키고, 인가 전압이 높게 대응하는 액정 부분이 소위 온 상태의 화소에서는, 입사한 빛의 편광축을 거의 변화시키는 일이 없이 그대로 사출시킨다.

도3 은, 세로 방향 배치 시에 있어서의 액정 패널(14)의 관찰자(30)측에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 액정 패널(14)은, 도3 에 나타내는 바와 같이, A방향(수평 방향) 및 B방향(수직 방향)을 따라, 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 각 화소는, 상기한 바와 같이, 구동부(20)(도1 참조)로부터 각각 부여되는 구동 신호에 따라, 입사측 편광판(13)으로부터의 입사광의 편광축을 변화시켜 사출한다. 이때, 사출측 편광판(15)은, 액정 패널(14)로부터의 입사광 중, 사출측 편광판(15)의 편광축과 동등한 편광축을 갖는 빛만을 투과한다. 이 결과, 표시 패널(12)로부터 사출되는 빛은, 사출측 편광판(15)의 편광축과 동등한 편광축을 갖고, 그리고, 화상 신호에 기초하여 생성된 구동 신호에 따라 휘도가 변화하는 빛이며, 화상 신호가 나타내는 화상을 나타내는 화상광이 된다.

또한, 세로 방향 배치 시에 있어서의 액정 패널(14)의 각 화소에는, 왼쪽 눈용 화상(Lp)(제1 화상)의 화소와, 오른쪽 눈용 화상(Rp)(제2 화상)의 화소가, 각각 바둑판 무늬(checkerwise) 형상(계단 형상)의 배치로 되도록 할당된다. 또한, 액정 패널(14)의 각 화소에는, B방향을 따라 스트라이프 형상으로 늘어서는 R(적), G(녹), B(청)의 컬러 필터(도2 에서는 도시 생략)가 형성되어 있다.

도2 의 위상차판(16)은, 유리 판재(161)와, 유리 판재(161)의 판면 상에 형성된 위상차층(162)을 구비하고 있다. 위상차층(162)은, 다른 2종류의 편광축을 갖는 편광 제어 영역(162a, 162b)에 의해 구성된다.

제1 편광 제어 영역(162a)은, 액정 패널(14)의 왼쪽 눈용 화상(Lp)에 대응하는 각 화소(일점쇄선의 틀로 나타냄)와, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)을 연결한 선(파선) 상에 배치됨과 함께, 오른쪽 눈용 화상(Rp)에 대응하는 각 화소(파선의 틀로 나타냄)와, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)을 연결한 선(파선) 상에 배치된다. 또한, 제2 편광 제어 영역(162b)은, 액정 패널(14)의 왼쪽 눈용 화상(Lp)에 대응하는 각 화소와, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)을 연결한 선(일점쇄선) 상에 배치됨과 함께, 오른쪽 눈용 화상(Rp)에 대응하는 각 화소와, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R) 을 연결한 선(일점쇄선) 상에 배치된다.

도4 는, 세로 방향 배치 시에 있어서의 위상차판(16)에 포함되는 위상차층(162)의 관찰자(30)측에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도3 에 나타내는 바와 같이, 액정 패널(14)의 각 화소에는, 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 화소와 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 화소가 바둑판 무늬 형상으로 할당되어 있기 때문에, 이에 따라, 2개의 편광 제어 영역(162a, 162b)은, 도4 에 나타내는 바와 같이, 바둑판 무늬 형상(계단 형상)이 되도록 배치된다.

또한, 위상차층(162)의 편광 제어 영역(162a, 162b)은, 투과하는 빛의 편광축을, 각각의 편광축에 대하여 선대칭의 편광축으로 변화시키는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 위상차층(162)의 편광 제어 영역(162a, 162b)은, 입사한 빛에 λ/2의 위상차를 부여하는 기능을 갖고 있으며, 각각의 편광축에 대하여, 예를 들면, 각도(α)의 편광축을 갖는 빛은, 각각의 편광축에 대하여, 각도(-α)의 편광축을 갖는 빛으로 변화되어 사출된다. 예를 들면, 본 실시예에 있어서, 제1 편광 제어 영역(162a)은 약 75°의 편광축을 갖고 있으며, 제2 편광 제어 영역(162b)은 약 15°의 편광축을 갖고 있는 것으로 한다.

액정 렌즈(17)는, 구동부(20)로부터 부여되는 구동 신호에 따라, 굴절력을 갖는 상태와, 굴절력을 갖지 않는 상태의 2종류의 상태로 동작하는 기능을 갖고 있다.

도5 는, 세로 방향 배치 시에 있어서의 액정 렌즈(17)를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도5(A) 는 관찰자(30)측에서 액정 렌즈(17)를 본 상태를 모식적으 로 나타내고 있으며, 도5(B) 는 도5(A) 의 a-a선을 따라 측방에서 액정 렌즈(17)를 본 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 도5 에 나타내는 바와 같이, 액정 렌즈(17)는, 입사측 유리 판재(171)와, 사출측 유리 판재(174)와, 렌즈 부재(172)와, 액정층(173)을 구비하고 있다. 2개의 유리 판재(171, 174)는, 표면에 투명 전극(도시 생략)을 구비하고, 기판 전체적으로 투광성을 갖고 있다.

렌즈 부재(172)는, 투광성을 갖는 물질로 이루어진다. 투광성 물질로서는, 자외선 경화 수지인 우레탄 아크릴레이트 등의 합성 수지나, 유리 등, 굴절률이 거의 일정한 물질을 채용할 수 있다. 렌즈 부재(172)는, 도5(B) 에 나타내는 바와 같이, 복수의 실린드리컬 렌즈(cylindrical lens)(172a)가 B방향을 따라 늘어선 렌티큘러 렌즈이다.

액정층(173)은, 렌즈 부재(172)와 사출측 유리 판재(174)와의 사이에 충전된 액정으로 이루어진다. 이 액정은, 2개의 유리 판재(171, 174)가 구비하는 투명 전극(도시 생략)간의 인가 전압에 따라 배향 방향이 변화함으로써 굴절률이 변화한다. 구체적으로는, 예를 들면, 인가 전압이 0V의 경우에는 액정층(173)을 오프 상태로 함과 함께, 굴절률이 N2로 되며, 인가 전압이 소정의 전압(V1)의 경우에는 액정층(173)을 온 상태로 함과 함께, 굴절률이 N1(<N2)으로 되는 특성을 갖고 있다. 여기서, 인가 전압이 0V의 경우의 굴절률(N2)은, 렌즈 부재(172)를 구성하는 투광성 물질의 굴절률(N2)과 동일하게 된다. 또한, 액정층(173)을 구성하는 액정으로서는, 예를 들면, 터페닐(terphenyl)계 액정이나 트란(tran)계 액정 등을 채용할 수 있다. 그리고, 이들 복수 종류의 액정 중에서, 굴절률의 변화 범위 내에 굴절 률(N1, N2)을 포함하는 광학 특성의 액정을 선택한다. 굴절률(N1)로 되는 경우의 전압(V1)은, 실험에 의해 구하여 설정할 수 있다.

또한, 세로 방향 배치 시에 있어서, 이 액정 렌즈(17)는, 구동부(20)에 의해 투명 전극간에 인가되는 전압을 0V로 함으로써 액정층(173)을 오프 상태로 함과 함께, 굴절률이 N2로 되며, 렌즈 부재(172)의 굴절력(액정 렌즈(17)의 굴절력)이 무효로 된다. 한편, 후술하는 가로 방향 배치 시에는, 구동부(20)에 의해 투명 전극간에 인가되는 전압을 V1으로 함으로써 액정층(173)을 온 상태로 함과 함께, 굴절률이 N1으로 되며, 렌즈 부재(172)의 굴절력(액정 렌즈(17)의 굴절력)이 유효로 된다.

도2 의 편광판(18)은, 표시 패널(12)의 입사측 편광판(13) 및 사출측 편광판(15)과 동일하게, 입사하는 빛 중, 설정되어 있는 편광축과 동등한 편광축을 갖는 직선 편광광만을 투과한다. 또한, 본 실시예에서는 편광판(18)은, 표시 패널(12)의 사출측 편광판(15)과 동일한 약 45°의 편광축을 갖는 것으로 한다.

도6 은, 세로 방향 배치 시에 있어서 표시부(10)를 투과하는 화상광을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 화소로부터 사출된 화상광 중, 위상차판(16)의 제2 편광 제어 영역(162b)을 투과하여 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)의 방향으로 진행하는 빛(SLb)은, 편광판(18)을 투과하여 왼쪽 눈(30L)에 입사한다. 또한, 마찬가지로, 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 화소로부터 사출된 화상광 중, 위상차판(16)의 제2 편광 제어 영역(162b)을 투과하여 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)의 방향으로 진행하는 빛(SRb)도, 편광판(18)을 투과하여 오른쪽 눈(30R)에 입사한다. 한편, 후술하는 바와 같이, 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 화소로부터 사출된 화상광 중, 제1 편광 제어 영역(162a)을 투과하여 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)의 방향으로 진행하는 빛(SLa)은, 편광판(18)에서 차광되어 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)에는 도달하지 않는다. 마찬가지로, 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 화소로부터 사출된 화상광 중, 제1 편광 제어 영역(162a)을 투과하여 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)의 방향으로 진행하는 빛(SRa)도, 편광판(18)에서 차광되어 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)에는 도달하지 않는다. 즉, 세로 방향 배치 시에 있어서, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a)을 투과한 빛은 차광되고, 제2 편광 제어 영역(162b)을 투과한 빛만이 관찰자(30)에게 도달한다. 이에 따라, 도7 에 나타내는 바와 같이, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)에서는 왼쪽 눈용 화상(Lp)만이 시인되고, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)에서는 오른쪽 눈용 화상(Rp)만이 시인되게 된다. 또한, 도7 은, 세로 방향 배치 시에 있어서, 관찰자(30)가 왼쪽 눈(30L)으로 시인하는 화상과 오른쪽 눈(30R)으로 시인하는 화상을 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도8 은, 세로 방향 배치 시에 있어서, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a)을 투과한 빛이 차광되고, 제2 편광 제어 영역(162b)을 투과한 빛만이 관찰자(30)에게 도달하는 이유를 나타내는 설명도이다. 또한, 도8 에 있어서, 파선은, 표시 패널(12)의 2개의 편광판(13, 15), 위상차판(16), 액정 렌즈(17), 및, 편광판(18)의 편광축의 각도를 나타내고 있다. 또한, 화살표가 달린 파선은, 입사광의 편광축의 각도를 나타내고, 화살표가 달린 실선은, 투과광의 편광축의 각도를 나타낸다.

백라이트(11)로부터 사출된 랜덤한 편광축을 갖는 빛 중, 입사측 편광판(13)의 약 135°의 편광축과 동등한 편광축을 갖는 빛만이, 입사측 편광판(13)을 투과한다. 입사측 편광판(13)을 사출한 빛은, 액정 패널(14)에 입사하고, 편광축이 90° 회전한 상태로 사출된다. 즉, 액정 패널(14)을 투과한 빛은, 약 45°의 편광축을 갖는다. 그리고, 액정 패널(14)을 사출한 빛은, 약 45°의 편광축을 갖는 사출측 편광판(15)을 투과한다. 또한 사출측 편광판(15)을 투과한 빛은, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a) 또는 제2 편광 제어 영역(162b)에 입사한다.

제1 편광 제어 영역(162a) 및 제2 편광 제어 영역(162b)에 입사한 빛은, 각각의 편광축에 대하여 선대칭의 편광축으로 변화되어 투과한다. 구체적으로는, 상기한 바와 같이, 제1 편광 제어 영역(162a)의 편광축은 약 75°이며, 제1 편광 제어 영역(162a)에 입사한 빛의 편광축은 약 45°이기 때문에, 제1 편광 제어 영역(162a)으로부터 사출되는 빛의 편광축은 약 105°가 된다. 한편, 제2 편광 제어 영역(162b)의 편광축은 약 15°이며, 제2 편광 제어 영역(162b)에 입사한 빛의 편광축은 약 45°이기 때문에, 제2 편광 제어 영역(162b)으로부터 사출되는 빛의 편광축은 약 165°가 된다.

그리고, 위상차판(16)을 사출한 빛은, 액정 렌즈(17)를 투과한다. 이때, 액정 렌즈(17)는, 투명 전극간에 인가되는 전압을 0V로 하여, 액정층(173)이 오프 상태로 되어 있기 때문에, 액정 렌즈(17)의 액정층(173)은 입사하는 빛의 편광축을 소정의 편광축에 대하여 선대칭의 편광축을 갖는 빛으로 변화시키는 기능부로서 동작한다. 또한, 본 실시예에서는, 액정층(173)은, 약 120°의 편광축을 갖는 것으 로 한다. 따라서, 액정 렌즈(17)에 입사한 빛은, 약 120°의 편광축에 대하여 선대칭의 편광축으로 변화되어 액정 렌즈(17)를 투과한다. 구체적으로는, 제1 편광 제어 영역(162a)으로부터 사출된 빛은, 약 135°의 편광축으로 되어 액정 렌즈(17)로부터 사출되고, 제2 편광 제어 영역(162b)으로부터 사출된 빛은, 약 75°의 편광축으로 되어 사출된다.

액정 렌즈(17)로부터 사출된 빛 중, 제1 편광 제어 영역(162a)을 투과한 약 135°의 편광축을 갖는 빛은, 편광판(18)의 약 45°의 편광축에 대하여 수직인 편광축을 갖고 있기 때문에, 편광판(18)에서 차광되게 된다. 도2 에서 나타낸 바와 같이, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a)은, 표시 패널(12)의 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 화소와, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)을 연결하는 선 상에 배치되어 있기 때문에, 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 각 화소로부터 사출되는 화상광이 오른쪽 눈(30R)에 입사하는 것을 억제하는 것이 가능하다. 또한, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a)은, 표시 패널(12)의 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 화소와, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)을 연결하는 선 상에 배치되어 있기 때문에, 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 각 화소로부터 사출되는 화상광이 왼쪽 눈(30L)에 입사하는 것을 억제하는 것이 가능하다.

한편, 액정 렌즈(17)로부터 사출된 빛 중, 제2 편광 제어 영역(162b)을 투과한 약 75°의 편광축을 갖는 빛은, 편광판(18)의 약 45°의 편광축에 대하여 수직이 아니기 때문에, 편광판(18)에 의해 약 45°의 편광축을 갖는 빛으로 변화되어 편광판(18)으로부터 사출된다. 도2 에서 나타낸 바와 같이, 위상차판(16)의 제2 편광 제어 영역(162b)은, 표시 패널(12)의 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 화소와, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)을 연결하는 선 상에 배치되어 있기 때문에, 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 각 화소로부터 사출되는 화상광을 왼쪽 눈(30L)에 입사시키는 것이 가능하다. 또한, 위상차판(16)의 제2 편광 제어 영역(162b)은, 표시 패널(12)의 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 화소와, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)을 연결하는 선 상에 배치되어 있기 때문에, 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 각 화소로부터 사출되는 화상광을 오른쪽 눈(30R)에 입사시키는 것이 가능하다.

이상과 같이, 세로 방향 배치 시에 있어서, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)에는 왼쪽 눈용 화상(Lp)을 나타내는 화상광만이 입사되고, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)에는 오른쪽 눈용 화상(Rp)을 나타내는 화상광만이 입사됨으로써, 관찰자(30)는, 왼쪽 눈(30L)에서는 왼쪽 눈용 화상(Lp)만을 시인하고, 오른쪽 눈(30R)에서는 오른쪽 눈용 화상(Rp)만을 시인하게 된다. 이 결과, 관찰자(30)는, 3D 화상을 시인하는 것이 가능해진다.

C. 가로 방향 배치 시의 구성 및 동작:

도9 는, 가로 방향 배치 시에 있어서 표시부(10)를 투과하는 화상광을 모식적으로 나타내는 상태이다.

여기서, 가로 방향 배치의 경우, 액정 패널(14)의 각 화소에는, 도10 에 나타내는 바와 같이, 왼쪽 눈용 화상(Lp)(제1 화상)의 화소와 오른쪽 눈용 화상(Rp)(제2 화상)의 화소가, 도2 에 나타낸 세로 방향 배치의 경우와 다른 상태로 할당된다.

도10 은, 가로 방향 배치 시에 있어서의 액정 패널(14)을 관찰자(30)측에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도10 에 나타내는 바와 같이, 가로 방향 배치 시에 있어서의 액정 패널(14)의 각 화소에는, 왼쪽 눈용 화상(Lp)(제1 화상)의 화소와, 오른쪽 눈용 화상(Rp)(제2 화상)의 화소가, A방향(수직 방향)을 따라 늘어서는 화소열마다 교대로 배열되어, 스트라이프(stripe) 형상의 배치가 되도록 할당된다.

또한, 액정 렌즈(17)는, 가로 방향 배치의 경우, 세로 방향 배치에 있어서의 설명에 있어서 도5 를 이용하여 설명한 바와 같이, 렌즈 부재(172)의 투광성 물질의 굴절률(N2)에 대하여 액정층(173)의 굴절률을 N1(<N2)으로 하고, 굴절력이 유효로 되도록, 구동부(20)(도1)에 의해 구동되고 있다. 또한, 렌티큘러 렌즈로서 작용하는 렌즈 부재(172)의 각 실린드리컬 렌즈(172a)는, 렌티큘러 렌즈를 이미지 스플리터로서 이용한 3D 표시 디스플레이의 경우와 동일하게, 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 화소의 열과, 관찰자(30)측에서 보아 그 왼쪽 옆으로 늘어서는 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 화소의 1열을 조(組)로 한 각 조에 대응하도록 배열된다. 예를 들면, 도9 에 나타내는 중심의 실린드리컬 렌즈(172a)(2)는 중심의 2개의 화소(PL2, PR2)에 대응하고, 왼쪽 옆으로의 실린드리컬 렌즈(172a)(1)는, 왼쪽 옆으로의 2개의 화소(PL1, PR1)에 대응하고, 오른쪽 옆으로의 실린드리컬 렌즈(172a)(3)는 오른쪽 옆으로의 2개의 화소(PL3, PR3)에 대응한다.

또한, 상기한 구성 이외의 다른 구성에 대해서는, 배치의 방향이 다르게 되어 있는 점을 제외하고 기본적으로 세로 방향 배치 시에 있어서의 구성과 동일하기 때문에, 설명은 생략한다.

가로 방향 배치의 경우, 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 각 화소로부터 사출된 화상광 및 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 각 화소로부터 사출된 화상광은, 후술하는 바와 같이, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a) 및 제2 편광 제어 영역(162b)의 어느 쪽에 입사하는지에 관계없이, 편광판(18)을 투과한다. 그리고, 예를 들면, 도9 에 나타내는 바와 같이, 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 화소(PL2)로부터 사출된 화상광 중, 대응하여 배치된 실린드리컬 렌즈(172a)(2)를 투과한 빛(SL1)은, 실린드리컬 렌즈(172a)(2)의 굴절력에 의해 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)의 위치에서 상을 맺도록 유도된다. 또한, 마찬가지로, 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 화소(PR2)로부터 사출된 화상광 중, 대응하여 배치된 실린드리컬 렌즈(172a)(2)를 투과한 빛(SR1)은, 실린드리컬 렌즈(172a)(2)의 굴절력에 의해 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)의 위치에서 상을 맺도록 유도된다. 즉, 각 실린드리컬 렌즈(172a)는, 대응하는 화소로부터 사출되는 화상광을 관찰자의 눈의 위치에서 상을 맺도록 구성되어 있다. 한편, 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 화소(PL2)로부터 사출된 화상광 중, 대응하여 배치되어 있지 않은 실린드리컬 렌즈(172a)(1)를 투과한 빛(SL2)은, 관찰자(30)의 눈의 위치로 유도되지 않는다. 마찬가지로, 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 화소(PR2)로부터 사출된 화상광 중, 대응하여 배치되어 있지 않은 실린드리컬 렌즈(172a)(3)를 투과한 빛(SR2)도, 관찰자(30)의 눈의 위치로 유도되지 않는다. 또한, 다른 화소로부터 사출된 빛도 동일하다. 이에 따라, 도11 에 나타내는 바와 같이 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)에서는 왼쪽 눈용 화상(Lp)만이 시인되고, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)에서는 오른 쪽 눈용 화상(Rp)만이 시인되게 된다. 또한, 도11 은, 가로 방향 배치 시에 있어서 관찰자(30)가 왼쪽 눈(30L)으로 시인하는 화상과 오른쪽 눈(30R)으로 시인하는 화상을 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도12 는, 가로 방향 배치 시에 있어서, 각 화소로부터 사출된 빛이, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a) 및 제2 편광 제어 영역(162b)의 어느 쪽을 투과하는지에 관계없이 편광판(18)을 투과하는 이유를 나타내는 설명도이다. 또한, 도12 에 있어서, 파선은, 표시 패널(12)의 2개의 편광판(13, 15), 위상차판(16), 액정 렌즈(17), 및, 편광판(18)의 편광축의 각도를 나타내고 있다. 또한, 화살표가 달린 파선은, 입사광의 편광축의 각도를 나타내고, 화살표가 달린 실선은, 투과광의 편광축의 각도를 나타낸다.

세로 방향 배치 시와 동일하게, 표시 패널(12) 및 위상차판(16)을 투과한 빛 중, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a)을 투과한 빛은 약 105°의 편광축을 갖는 빛으로 되며, 제2 편광 제어 영역(162b)을 투과한 빛은 약 165°의 편광축을 갖는 빛으로 된다.

그리고, 위상차판(16)을 사출한 빛은, 액정 렌즈(17)를 투과한다. 이때, 액정 렌즈(17)는, 투명 전극간에 인가되는 전압을 V1으로 하여, 액정층(173)이 온 상태로 되어 있기 때문에, 액정 렌즈(17)의 액정층(173)이 오프 상태에 있어서 갖고 있었던 입사한 빛의 편광축을 변화시키는 기능은 갖지 않고, 입사한 빛의 편광축을 그대로로서 투과시킨다. 구체적으로는, 제1 편광 제어 영역(162a)으로부터 사출된 빛은, 약 105°의 편광축인 채로 액정 렌즈(17)로부터 사출되고, 제2 편광 제어 영 역(162b)으로부터 사출된 빛은, 약 165°의 편광축인 채로 액정 렌즈(17)로부터 사출된다.

액정 렌즈(17)로부터 사출된 빛 중, 제1 편광 제어 영역(162a)을 투과한 약 105°의 편광축을 갖는 빛은, 편광판(18)의 약 45°의 편광축에 대하여 수직이 아닌 편광축을 갖고 있기 때문에, 편광판(18)에 의해 차광되는 일이 없이 약 45°의 편광축을 갖는 빛으로 변화되어 사출된다. 또한, 제2 편광 제어 영역(162b)을 투과한 약 165°의 편광축을 갖는 빛도, 편광판(18)의 약 45°의 편광축에 대하여 수직이 아닌 편광축을 갖고 있기 때문에, 편광판(18)에 의해 차광되는 일이 없이 약 45°의 편광축을 갖는 빛으로 변화되어 사출된다.

따라서, 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 화소로부터 사출된 화상광 및 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 화소로부터 사출된 화상광은, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a) 및 제2 편광 제어 영역(162b)의 어느 쪽을 투과하는지에 관계없이, 편광판(18)을 투과하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 왼쪽 눈용 화상(Lp)의 각 화소로부터 사출된 화상광 중, 각각 대응하는 실린드리컬 렌즈(172a)를 투과한 빛은, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)의 위치에서 상을 맺도록 유도되어, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)에서는 왼쪽 눈용 화상(Lp)만이 시인된다. 또한, 오른쪽 눈용 화상(Rp)의 각 화소로부터 사출된 화상광 중, 각각 대응하는 실린드리컬 렌즈(172a)를 투과한 빛은, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)의 위치에서 상을 맺도록 유도되어, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)에서는 오른쪽 눈용 화상(Rp)만이 시인된다.

이상과 같이, 가로 방향 배치 시에 있어서도, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)에 는 왼쪽 눈용 화상(Lp)을 나타내는 화상광만이 입사되고, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)에는 오른쪽 눈용 화상(Rp)을 나타내는 화상광만이 입사되기 때문에, 관찰자(30)는, 왼쪽 눈(30L)에서는 왼쪽 눈용 화상(Lp)만을 시인하고, 오른쪽 눈(30R)에서는 오른쪽 눈용 화상(Rp)만을 시인하게 된다. 이 결과, 관찰자(30)는, 3D 화상을 시인하는 것이 가능해진다.

D. 효과:

본 실시예의 지향성 표시 디스플레이(1000)는, 세로 방향 배치 시에는, 구동부(20)에 의해 액정 렌즈(17)를 구동하여 액정 렌즈(17)의 굴절력을 무효로 하고, 왼쪽 눈용 화상(Lp)으로부터 사출한 화상광 중, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a)을 투과하여 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)에 입사하는 빛을 편광판(18)에 의해 차광함과 함께, 오른쪽 눈용 화상(Rp)으로부터 사출한 화상광 중, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a)을 투과하여 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)에 입사하는 빛을 편광판(18)에 의해 차광함으로써, 왼쪽 눈용 화상(Lp)을 왼쪽 눈(30L)에만 입사시킴과 함께, 오른쪽 눈용 화상(Rp)을 오른쪽 눈(30R)에만 입사시켜서, 관찰자(30)에게 3D 화상을 시인시킬 수 있다. 또한, 가로 방향 배치 시에는, 구동부(20)에 의해 액정 렌즈(17)를 구동하여 액정 렌즈(17)의 굴절력을 유효로 하고, 왼쪽 눈용 화상(Lp)으로부터 사출한 화상광을 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)의 위치에서 결상(結像)시킴과 함께, 오른쪽 눈용 화상(Rp)으로부터 사출한 화상광을 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)의 위치에서 결상시킴으로써, 관찰자(30)에게 3D 화상을 시인시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예의 지향성 표시 디스플레이(1000)는, 표시 부(10)를 세로 방향 배치한 경우 및 가로 방향 배치한 경우의 어느 경우에 있어서도, 관찰자(30)에게 3D 화상을 시인시키는 것이 가능하다.

또한, 본 실시예의 지향성 표시 디스플레이(1000)에서는, 세로 방향 배치에 있어서는, 액정 패널(14)의 왼쪽 눈용 화상(Lp)에 대응하는 각 화소로부터 사출되어, 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)을 향하는 화상광을 차광함과 함께, 오른쪽 눈용 화상(Rp)에 대응하는 각 화소로부터 사출되어, 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)을 향하는 화상광을 차광하도록, 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a) 및 제2 편광 제어 영역(162b)의 배치만을 정밀도 좋게 설정하면 되고, 가로 방향 배치에 있어서는, 액정 패널(14)의 왼쪽 눈용 화상(Lp)에 대응하는 각 화소로부터 사출된 화상광을 관찰자(30)의 왼쪽 눈(30L)의 위치에서 결상시킴과 함께, 액정 패널(14)의 오른쪽 눈용 화상(Rp)에 대응하는 각 화소로부터 사출된 화상광을 관찰자(30)의 오른쪽 눈(30R)의 위치에서 결상시키도록, 액정 렌즈(17)의 렌즈 부재(172)에 포함되는 각 실린드리컬 렌즈(172a)의 배치만을 정밀도 좋게 설정하면 되기 때문에, 세로 방향 배치 및 가로 방향 배치의 어느 쪽에 있어서도, 화질 열화가 적은 3D 화상의 표시를 실현하는 것이 가능하다.

E. 변형예:

또한, 상기 실시예에 있어서의 구성 요소 중의, 독립항에서 청구된 요소 이외의 요소는, 부가적인 요소이며, 적절히 생략 가능하다. 또한, 본 발명은 상기의 실시예나 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 종류의 형태에 있어서 실시하는 것이 가능하며, 예를 들면 다음과 같은 변형도 가능하다.

E1. 변형예 1:

상기 실시예의 지향성 표시 디스플레이(1000)는, 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 다른 화상을 시인시킴으로써, 관찰자에게 3D 화상을 시인시키는 3D 표시 디스플레이의 기능을 갖는 지향성 표시 디스플레이를 예로서 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 복수의 관찰자에게 각각 다른 2차원 화상을 제공하는 복수 화면 표시 디스플레이의 기능을 갖는 지향성 표시 디스플레이에도 적용 가능하다.

E2. 변형예 2:

상기 실시예에서는, 2종류의 다른 편광 제어 영역(162a, 162b)을 갖는 위상차판(16)을 이용했지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 액정 패널을 이용하는 것도 가능하다. 즉, 입사하는 빛의 편광축을 각각 다른 2종류의 편광축으로 변화시킬 수 있는 2종류의 편광 제어 영역을 갖는 편광 제어부로서의 기능을 실현 가능한 여러 종류의 광학 부재를 이용할 수 있다.

E3. 변형예 3:

상기 실시예에서는,위상차판(16)의 편광 제어 영역(162a, 162b)을 바둑판 무늬 형상(계단 형상)으로 배치한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 위상차판(16)의 편광 제어 영역(162a, 162b)을 소정의 방향(도4 의 B방향)으로 연장되도록 배치해도 좋고, 바둑판 무늬 형상 이외의 수평 방향(가로 방향) 및 수직 방향(세로 방향)에 대하여 비스듬한 방향으로 연장되도록 배치해도 좋다.

E4. 변형예 4:

또한, 상기 실시예에서는, 표시 패널(12)의 액정 패널(14)은, 90°의 선광성(旋光性; optical rotation)을 갖는 TN 액정에 의한 TN 방식을 이용하고 있으며, 액정 패널(14)을 사이에 끼워서 대향하도록 배치되는 입사측 편광판(13) 및 사출측 편광판(15)이, 서로 직교하는 편광축을 갖는 경우를 예로 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, VA(Vertical Alignment) 방식 및 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 방식 등의 다른 방식에 의한 액정 패널을 이용해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, VA 방식을 이용하면, 액정 패널(14)을 사이에 끼워 넣도록 배치된 입사측 편광판(13) 및 사출측 편광판(15)을, 동일한 편광축을 갖는 편광판에 의해 구성함과 함께, 액정 패널(14), 입사측 편광판(13) 및, 사출측 편광판(15)의 편광축에 대응하도록, 위상차판(16), 액정 렌즈(17) 및, 편광판(18)의 편광축을 설정하면 좋다.

E5. 변형예 5:

또한, 상기 실시예에서는, 입사측 편광판(13), 사출측 편광판(15), 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a), 제2 편광 제어 영역(162b), 액정 렌즈(17) 및, 편광판(18)의 편광축을, 각각, 약 135°, 약 45°, 약 75°, 약 15°, 약 120°, 약 45°로 설정한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 입사측 편광판(13), 사출측 편광판(15), 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a), 제2 편광 제어 영역(162b), 액정 렌즈(17), 및, 편광판(18)의 편광축을 상기의 값 이외의 값으로 설정해도 좋다. 이 경우, 편광축을 최적화함으로써, 표시부를 가로 방향으로 배치한 경우에, 편광판(18)에 입사한 빛의 편광축이, 편광판(18)의 편광 축으로 변화되는 경우에 발생하는 손실을 저감하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 관찰자에 대하여 밝은 화상을 시인시키는 것이 가능해진다.

E6. 변형예 6:

상기 실시예의 지향성 표시 디스플레이(1000)는, 기본적으로는 관찰자에게 3D 화상 또는 다(多)화면 화상을 시인시키는 것이지만, 액정 렌즈(17)의 액정층(173)의 상태를 온 상태와 오프 상태의 중간 상태로 하도록, 구동부(20)에 의해 액정 렌즈(17)를 구동하고, 복수의 화상의 분리를 불완전한 상태로 함으로써, 관찰자에게 2차원 화상을 제공하는 것도 가능하다.

도1 은 본 발명의 일 실시예로서의 지향성 표시 디스플레이를 구성하는 표시부 및 구동부를 모식적으로(schematically) 나타낸 설명도이다.

도2 는 세로 방향 배치 시에 있어서의 표시부(10)의 내부 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도3 은 세로 방향 배치 시에 있어서의 액정 패널(14)을 관찰자(30)측에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도4 는 세로 방향 배치 시에 있어서의 위상차판(16)의 위상차층(162)을 관찰자측에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도5 는 세로 방향 배치 시에 있어서의 액정 렌즈(17)를 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도6 은 세로 방향 배치 시에 있어서 표시부(10)를 투과하는 화상광을 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도7 은 세로 방향 배치 시에 있어서 관찰자(30)가 왼쪽 눈(30L)에서 시인(視認)하는 화상과 오른쪽 눈(30R)에서 시인하는 화상을 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도8 은 세로 방향 배치 시에 있어서 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a)을 투과한 빛이 차광되고 제2 편광 제어 영역(162b)을 투과한 빛만이 관찰자(30)에게 도달하는 이유를 나타내는 설명도이다.

도9 는 가로 방향 배치 시에 있어서 표시부(10)를 투과하는 화상광을 모식적 으로 나타내는 상태이다.

도10 은 가로 방향 배치 시에 있어서의 액정 패널(14)을 관찰자(30)측에서 본 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도11 은 가로 방향 배치 시에 있어서 관찰자(30)가 왼쪽 눈(30L)에서 시인하는 화상과 오른쪽 눈(30R)에서 시인하는 화상을 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도12 는 가로 방향 배치 시에 있어서 각 화소로부터 사출된 빛이 위상차판(16)의 제1 편광 제어 영역(162a) 및 제2 편광 제어 영역(162b)의 어느 쪽을 투과하는지에 관계없이 편광판(18)을 투과하는 이유를 나타내는 설명도이다.

(부호의 설명)

10 : 표시부

10D : 면

11 : 백라이트

12 : 표시 패널

13 : 입사측 편광판

14 : 액정 패널

15 : 사출측 편광판

16 : 위상차판

17 : 액정 렌즈

18 : 편광판

20 : 구동부

30 : 관찰자

30L : 왼쪽 눈

30R : 오른쪽 눈

141 : 입사측 유리 기판

142 : 액정층

143 : 사출측 유리 기판

161 : 유리 판재

162 : 위상차층

162a, 162b : 편광 제어 영역

171 : 입사측 유리 판재

172 : 렌즈 부재

172a : 실린드리컬 렌즈(cylindrical lens)

173 : 액정층

174 : 사출측 유리 판재

1000 : 지향성 표시 디스플레이

Claims

표시 패널의 화상 표시면에 표시된 복수의 화상을, 서로 다른 복수의 시 방향(viewing direction)에 대하여 각각 분리하여 표시하는 것이 가능한 지향성(directional) 표시 디스플레이로서,

상기 표시 패널의 전면(前面)에 배치된 편광 제어부와,

상기 편광 제어부의 전면에 배치된 액정 렌즈와,

상기 액정 렌즈의 전면에 배치된 편광판을 구비하고,

상기 편광 제어부는, 입사하는 빛을 각각 서로 다른 편광축을 갖는 빛으로 변화시키는 제1 편광 영역 및 제2 편광 영역을 갖고 있으며,

상기 액정 렌즈는, 소정의 굴절률을 갖는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈층과, 액정층을 포함하고, 상기 액정층의 배향 상태가 변화됨으로써, 상기 액정층의 굴절률이 변화하여 상기 액정 렌즈의 굴절력이 변화됨과 함께, 상기 액정 렌즈에 입사하는 빛의 편광축이 변화되는 것이 가능하며,

(ⅰ) 상기 화상 표시면의 세로와 가로의 방향이 미리 정해진 제1 방향으로 상기 표시 패널을 배치한 상태에서는, 상기 액정 렌즈에 있어서, 상기 굴절력이 무효로 됨과 함께, 상기 편광 제어부로부터 입사한 빛 중 상기 제1 편광 영역으로부터 사출된 빛이 상기 편광판에서 차광되고, 그리고, 상기 제2 편광 영역으로부터 사출된 빛이 상기 편광판을 투과하도록, 상기 편광 제어부로부터 입사한 빛의 편광축이 변화됨으로써, 상기 복수의 화상이 상기 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리 되고,

(ⅱ) 상기 제1 방향에 대하여, 상기 화상 표시면의 세로와 가로의 방향을 역으로 한 제2 방향으로 상기 표시 패널을 배치한 상태에서는, 상기 액정 렌즈에 있어서, 상기 굴절력이 소정의 크기로 설정됨과 함께, 상기 편광 제어부로부터 상기 액정 렌즈로 입사한 빛이, 상기 제1 편광 영역 및 상기 제2 편광 영역의 어느 쪽으로부터 사출된 빛인지에 관계없이, 상기 편광판을 투과하도록, 상기 편광 제어부로부터 입사한 빛의 편광축이 변화됨으로써, 상기 굴절력에 기초하여 상기 복수의 화상이 상기 복수의 시 방향에 대하여 각각 분리되는 것을 특징으로 하는 지향성 표시 디스플레이.
제1항에 있어서,

상기 제1 편광 영역 및 상기 제2 편광 영역은, 상기 표시 패널이 상기 제1 방향으로 배치된 상태에 있어서, 상기 화상 표시면의 세로 방향 및 가로 방향에 대하여 비스듬한 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 지향성 표시 디스플레이.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 액정 렌즈의 상기 렌즈층은, 상기 표시 패널이 상기 제2 방향으로 배치된 상태에 있어서, 반원기둥 형상(semicylindrical shape)의 상기 복수의 렌즈가 가로 방향을 따라 곡면을 갖도록 복수 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 지향성 표시 디스플레이.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 편광 제어부는, 상기 제1 편광 영역 및 상기 제2 편광 영역을 갖는 위상차판에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 지향성 표시 디스플레이.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 편광 제어부는, 상기 제1 편광 영역 및 상기 제2 편광 영역을 갖는 액정 패널에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 지향성 표시 디스플레이.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 표시 패널을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 배치한 경우에 있어서, 상기 액정 렌즈의 굴절력을 상기 소정의 크기보다도 작은 중간 상태로 함으로써, 상기 복수의 시 방향에 대하여 동일한 화상이 표시되는 것을 특징으로 하는 지향성 표시 디스플레이.