KR20120074966A - 회절 소자를 이용한 영상 표시 장치 - Google Patents

회절 소자를 이용한 영상 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120074966A
KR20120074966A KR1020100136966A KR20100136966A KR20120074966A KR 20120074966 A KR20120074966 A KR 20120074966A KR 1020100136966 A KR1020100136966 A KR 1020100136966A KR 20100136966 A KR20100136966 A KR 20100136966A KR 20120074966 A KR20120074966 A KR 20120074966A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
voltage
zone
electrodes
electrode layer
Prior art date
Application number
KR1020100136966A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101707587B1 (ko
Inventor
정승준
윤해영
이승훈
윤일용
김진환
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020100136966A priority Critical patent/KR101707587B1/ko
Priority to EP11174907.3A priority patent/EP2472885A3/en
Priority to US13/193,104 priority patent/US9256075B2/en
Priority to JP2011204768A priority patent/JP5877979B2/ja
Priority to CN201110326250.0A priority patent/CN102566064B/zh
Publication of KR20120074966A publication Critical patent/KR20120074966A/ko
Priority to US14/992,737 priority patent/US9823483B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101707587B1 publication Critical patent/KR101707587B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G02B30/28—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays involving active lenticular arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G02B30/29—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays characterised by the geometry of the lenticular array, e.g. slanted arrays, irregular arrays or arrays of varying shape or size
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1828—Diffraction gratings having means for producing variable diffraction
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1842—Gratings for image generation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • G02B5/188—Plurality of such optical elements formed in or on a supporting substrate
    • G02B5/1885—Arranged as a periodic array
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL 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
    • G02F1/00—Devices 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
    • G02F1/01—Devices 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 
    • G02F1/13—Devices 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
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133345—Insulating layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL 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
    • G02F1/00—Devices 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
    • G02F1/01—Devices 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 
    • G02F1/13—Devices 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
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL 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
    • G02F1/00—Devices 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
    • G02F1/29—Devices 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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/292—Devices 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 position or the direction of light beams, i.e. deflection by controlled diffraction or phased-array beam steering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/305—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using lenticular lenses, e.g. arrangements of cylindrical lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/356—Image reproducers having separate monoscopic and stereoscopic modes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/356—Image reproducers having separate monoscopic and stereoscopic modes
    • H04N13/359—Switching between monoscopic and stereoscopic modes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 영상 표시 장치에 관한 것으로, 상기 영상 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 그리고 상기 표시 패널의 영상을 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 인지되도록 하기 위해 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작하도록 형성되는 회절 소자를 포함하고, 상기 회절 소자는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극층, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 전극층, 그리고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되어 이는 액정층을 포함하고, 상기 회절 소자가 3차원 모드로 동작하는 경우, 상기 제2 전극층에는 공통 전압이 인가되고, 상기 공통 전압에 대해 상기 제1 전극층에 인가되는 전압의 극성은 존(zone)마다 반전된다.

Description

회절 소자를 이용한 영상 표시 장치{DISPLAY DEVICE USING DIFFRACTIVE DEVICE}
본 발명은 회절 소자를 이용한 영상 표시 장치에 관한 것이다.
최근에 표시 장치 기술의 발전에 따라서 3차원(3D)의 입체 영상 표시 장치가 관심을 끌고 있으며, 다양한 3차원 영상 표시 방법이 연구되고 있다.
입체 영상 표시를 구현함에 있어서 가장 일반적으로 사용되는 방법 중의 하나는 좌우 양안 시차(binocular display)를 이용하는 방법이다. 좌우 양안 시차를 이용하는 방법은 왼쪽 눈에 도달하는 영상과 오른쪽 눈에 도달하는 영상을 같은 표시 장치에서 표시하고, 이 두 영상을 각각 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 입사하도록 만들어 주는 것이다. 즉, 양쪽 눈에 각각 다른 각도에서 관찰된 영상이 입력되도록 함으로써 관찰자가 입체감을 느낄 수 있도록 하는 것이다.
이때, 영상을 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 들어가게 하는 방법으로는 배리어(barrier)를 사용하는 방법과 원통형 렌즈(cylindrical lens)의 일종인 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)를 사용하는 방법 등이 있다.
배리어를 이용하는 입체 영상 표시 장치는 배리어에 슬릿을 형성하여 이 슬릿을 통해 표시 장치로부터의 영상을 좌안 영상과 우안 영상으로 나누어 관찰자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 들어가도록 한다.
렌즈를 이용하는 입체 영상 표시 장치는 좌안 영상과 우안 영상을 각각 표시하고 입체 영상 표시 장치로부터의 영상을 렌즈를 사용하여 광경로를 변경함으로써 좌안 영상 및 우안 영상으로 나눈다.
한편 평면 영상 표시 방법에서 입체 영상 표시 방법으로 전환하는 과정에서 2차원/3차원 겸용 영상 표시 장치가 개발되고 있으며, 이를 위해 스위칭이 가능한 렌즈가 개발되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 렌즈의 특성을 향상시킬 수 있는 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 그리고 상기 표시 패널의 영상을 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 인지되도록 하기 위해 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작하도록 형성되는 회절 소자를 포함하고, 상기 회절 소자는 서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극층, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 전극층, 그리고 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되어 이는 액정층을 포함하고, 상기 회절 소자가 3차원 모드로 동작하는 경우, 상기 제2 전극층에는 공통 전압이 인가되고, 상기 공통 전압에 대해 상기 제1 전극층에 인가되는 전압의 극성은 존(zone)마다 반전된다.
상기 회절 소자가 3차원 모드로 동작하는 경우, 상기 회절 소자는 복수의 단위 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 복수의 단위 렌즈는 각각 프레넬 존 플레이트로 동작할 수 있다.
상기 단위 렌즈는 중심을 기준으로 바깥쪽으로 차례대로 위치하는 복수의 존(zone)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층은 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극 어레이, 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극 어레이, 그리고 상기 제1 전극 어레이 및 상기 제2 전극 어레이 사이를 절연하는 절연층을 포함할 수 있다.
상기 복수의 존은 각각 적어도 하나의 상기 제1 전극과 적어도 하나의 상기 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 존 각각에서 위상 지연은 바깥쪽에서 중심쪽으로 단계적으로 변하도록 상기 제1 전극층에 전압이 인가될 수 있다.
상기 복수의 존에서 동일한 서브존에 해당하는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 전압은 동일한 위상 지연을 일으키도록 인가될 수 있다.
상기 복수의 존 각각에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 인가되는 전압은 바깥쪽에서 중심쪽으로 단계적으로 변할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 폭은 단위 렌즈의 바깥쪽에서 중심쪽으로 갈수록 넓어질 수 있다.
상기 복수의 존 각각에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 인가되는 전압과 상기 공통 전압과의 차이는 바깥쪽에서 중심쪽으로 점차 감소할 수 있다.
상기 제1 전극층에서 존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압의 전압차(dV)는 상기 각 존에서 가장 바깥쪽에 위치하는 전극에 인가되는 제1 전압과 가장 중심에 위치하는 전극에 인가되는 제2 전압의 차이(dVmax) 및 상기 제2 전압과 상기 공통 전압의 차이인 오프셋 전압(a)에 의해 설정될 수 있다.
상기 제1 전극층에서 존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압의 전압차(dV)는 dV=dVmax+2a일 수 있다.
상기 제1 전극층에서 존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압의 전압차(dV)는 존 경계부의 투과율이 소정값 이하가 되도록 설정될 수 있다.
존 경계에 인접한 두 전극 사이의 간격 및 셀갭은 존 경계부의 투과율이 소정값 이하가 되도록 설정될 수 있다.
상기 복수의 존은 각각 2개의 상기 제1 전극과 2개의 상기 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 복수의 존은 각각 2개의 상기 제1 전극과 1개의 상기 제2 전극을 포함하거나, 1개의 상기 제1 전극과 2개의 상기 제2 전극을 포함할 수 있다.
이웃하는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 가장자리는 중첩하지 않을 수 있다.
상기 회절 소자가 2차원 모드로 동작하는 경우, 상기 회절 소자는 상기 표시 패널에서 표시된 영상을 그대로 투과시킬 수 있다.
상기 액정층의 액정 분자를 배향하기 위한 배향막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 렌즈 특성을 향상시킬 수 있는 영상 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치의 개략적인 구조 및 2차원 영상 및 3차원 영상을 형성하는 방법을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치의 회절 소자의 단면도의 일 예이다.
도 4는 위상 변조 타입의 프레넬 존 플레이트의 위치에 따른 위상 지연 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회절 소자에서 단위 렌즈의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 5의 회절 소자에서 위치에 따라 형성되어야 하는 위상 지연을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 표시 장치에서 회절 소자의 제1 전극층에 인가되는 전압의 예를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 표시 장치에서 회절 소자의 제1 전극층에 인가되는 전압의 예를 도시한 도면이고, 도 9는 회절 소자의 제1 전극층에 도 8과 같이 전압이 인가되는 경우에 회절 소자에 형성되는 전계를 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9의 회절 소자에서 위치에 따른 위상 지연 및 투과율을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 표시 장치에서 회절 소자에 형성되는 전계를 나타내는 도면이고, 도 12는 도 11의 경우에 회절 소자에서 위치에 따른 위상 지연 및 투과율을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치의 개략적인 구조 및 2차원 영상 및 3차원 영상을 형성하는 방법을 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 영상 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널(300), 그리고 표시 패널(300)의 영상이 표시되는 면 앞에 위치하는 회절 소자(400)를 포함한다. 표시 패널(300) 및 회절 소자(400)는 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작할 수 있다.
표시 패널(300)은 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PDP), 액정 표시 장치(liquid crystal display), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display) 등과 같은 다양한 평판 표시 장치일 수 있다. 표시 패널(300)은 행렬 형태로 배열되어 있으며 화상을 표시하는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 표시 패널(300)은 2차원 모드에서는 하나의 평면 영상을 표시하지만, 3차원 모드에서는 우안용 영상, 좌안용 영상 등 여러 시역에 해당하는 영상을 공간 또는 시간 분할 방식으로 교대로 표시할 수 있다. 예를 들어, 3차원 모드에서 표시 패널(300)은 우안용 영상과 좌안용 영상을 한 열의 화소마다 번갈아 표시 할 수 있다.
회절 소자(400)는 2차원 모드에서는 표시 패널(300)에서 표시된 영상이 그대로 투과되도록 하고, 3차원 모드에서는 표시 패널(300)의 영상의 시역을 분리한다. 즉, 3차원 모드로 동작하는 회절 소자(400)는 표시 패널(300)에 표시된 좌안용 영상과 우안용 영상을 포함한 다시점 영상을 빛의 회절 및 굴절 현상을 이용하여 각 시점 영상 별로 해당하는 시역에 상이 맺히도록 한다.
도 1은 표시 패널(300) 및 회절 소자(400)가 2차원 모드로 동작하는 경우로, 좌안과 우안에 동일한 영상이 도달하여 2차원 영상이 인지되는 것을 도시하고 있고, 도 2는 표시 패널(300) 및 회절 소자(400)가 3차원 모드로 동작하는 경우로, 회절 소자(400)가 표시 패널(300)의 영상을 좌안 및 우안과 같은 각 시역으로 분리하여 굴절시킴으로써 3차원 영상이 인지되는 것을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치의 회절 소자의 단면도의 일 예이다.
도 3을 참조하면, 회절 소자(400)는 유리, 플라스틱 등의 절연 물질로 이루어지며 서로 마주하는 제1 기판(110) 및 제2 기판(210), 그리고 두 기판(110, 210) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다. 기판(110, 210)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있을 수 있다.
제1 기판(110) 위에는 제1 전극층(190) 및 배향막(11)이 차례대로 형성되어 있고, 제2 기판(210) 위에는 제2 전극층(290) 및 배향막(21)이 차례대로 형성되어 있다.
제1 전극층(190) 및 제2 전극층(290)은 복수의 전극을 포함하며, ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있다. 제1 전극층(190) 및 제2 전극층(290)은 인가되는 전압에 따라 액정층(3)에 전기장을 형성하여 액정층(3)의 액정 분자들의 배열을 제어한다.
배향막(11, 21)은 액정층(3)의 액정 분자들의 초기 배향을 결정하며, 액정 분자들의 배열 방향을 미리 결정하여 액정층(3)에 형성된 전기장에 따라 신속하게 배열될 수 있도록 한다.
액정층(3)은 수평 배향 모드, 수직 배향 모드, TN(twisted nematic) 모드 등 다양한 모드로 배향되어있을 수 있다.
회절 소자(400)는 제1 전극층(190) 및 제2 전극층(290)에 인가되는 전압에 따라 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작한다. 예를 들어, 제1 전극층(190) 및 제2 전극층(290)에 전압이 인가되지 않을 때, 회절 소자(400)는 2차원 모드로 동작하고, 제1 전극층(190) 및 제2 전극층(290)에 전압이 인가될 때, 회절 소자(400)는 3차원 모드로 동작할 수 있다. 이를 위하여 액정 분자(31)의 초기 배향 방향 및 편광자의 투과축 방향을 적절하게 조절할 수 있다.
이하, 3차원 모드로 동작하는 회절 소자(400)에 대해 상술한다.
3차원 모드로 동작하는 회절 소자(400)는 복수의 단위 렌즈를 포함한다. 복수의 단위 렌즈는 회절 소자(400)의 일측 방향으로 일정 주기로 반복 배열될 수 있다. 회절 소자(400) 내 단위 렌즈의 위치는 고정될 수도 있고, 시간에 따라 변할 수도 있다.
하나의 단위 렌즈는 프레넬 존 플레이트(Fresnel zone plate)로 구현될 수 있다. 프레넬 존 플레이트는 일반적으로 프레넬 존(Fresnel zone)과 같이 방사상으로 배열되어 있으며 중심에서 바깥쪽으로 갈수록 간격이 좁아지는 복수의 동심원을 이용하여 빛의 굴절 대신 빛의 회절 현상을 이용하여 렌즈 역할을 하도록 하는 장치를 의미한다.
도 4는 위상 변조 타입의 프레넬 존 플레이트의 위치에 따른 위상 지연 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서 프레넬 존 플레이트의 각 존(zone)은 그래프에서 반복되는 파형이 각각 속하는 영역이 된다.
도 4를 참고하면, 각 존에서 위상 지연이 계단형으로 바뀐다. 중심에 위치하는 존에서는 위상 지연이 두 단계에 걸쳐 바뀌고 있고, 중심을 제외한 존에서는 위상 지연이 네 단계에 걸쳐 바뀌고 있다. 다만, 이는 각 존에서 위상 지연이 변하는 단계의 개수를 제한하는 것은 아니다.
도 4와 같이, 각 존에서의 위상 지연이 계단형으로 바뀌는 프레넬 존 플레이트를 멀티 레벨 위상 변조형(multi-level phase modulation) 존 플레이트라 한다. 회절 소자는 각 존을 통과하는 빛의 회절과 소멸, 보강 간섭을 통해 빛을 초점 위치에 모이도록 굴절시킬 수 있다. 이와 같이 회절 소자의 단위 렌즈마다 프레넬 존 플레이트에 따라 위상 지연 분포를 형성하여 렌즈 효과를 발생시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회절 소자에서 단위 렌즈의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 3의 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.
도 5를 참고하면, 회절 소자는 서로 마주하는 제1 기판(110) 및 제2 기판(210), 그리고 두 기판(110, 210) 사이에 개재되어 있는 액정층(3)을 포함한다. 제1 기판(110) 위에는 제1 전극층(190) 및 배향막(11)이 차례대로 형성되어 있고, 제2 기판(210) 위에는 제2 전극층(290) 및 배향막(21)이 차례대로 형성되어 있다
제1 전극층(190)은 복수의 제1 전극(193)을 포함하는 제1 전극 어레이(191), 제1 전극 어레이(191) 위에 형성되어 있는 절연층(180), 그리고 절연층(180) 위에 형성되어 있으며 복수의 제2 전극(197)을 포함하는 제2 전극 어레이(195)를 포함한다.
제1 전극(193) 및 제2 전극(197)은 가로 방향을 기준으로 서로 교대로 위치하고 있으며 서로 중첩하지 않을 수 있다. 도 5에서 이웃하는 제1 전극(193) 및 제2 전극(197)의 가장자리는 중첩하지 않도록 도시되어 있으나 가장자리 일부는 약간 중첩하고 있을 수도 있다.
제1 전극(193) 및 제2 전극(197)의 가로 방향 폭, 제1 전극(193) 사이의 간격 및 제2 전극(197) 사이의 간격은 단위 렌즈의 중심쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 점차 좁아지고, 각 존 내의 중심쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 점차 좁아진다. (n-1)번째 존, n번째 존, 그리고 (n+1)번째 존과 같이, 단위 렌즈의 각 존에는 두 개의 제1 전극(193) 및 제2 전극(197)이 위치하고 있으며, 각 존에서 각각의 전극(193, 197)이 위치하는 영역은 하나의 서브존(sZ1, sZ2, sZ3, sZ4)을 이룬다. 하나의 존에서 바깥쪽에 위치하는 서브존부터 중심쪽에 위치하는 서브존까지 차례대로 sZ1, sZ2, sZ3 및 sZ4로 표시한다. 도 5에서는 하나의 존이 네 개의 서브존(sZ1, sZ2, sZ3, sZ4)을 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 그 수는 이에 한정되지 않는다. 도 5에 도시한 바와 다르게 하나의 존에 포함된 제1 전극(193) 및 제2 전극(197)의 가로 방향 폭은 일정하고, 바깥쪽 존으로 갈수록 각 존에 포함된 전극(193, 197)의 수가 줄어들 수도 있다.
모든 존에 있어서 제1 전극(193) 및 제2 전극(197)의 가로 방향 폭은 액정층(3)의 셀갭보다 크거나 같을 수 있다. 그런데, 공정 한계와 액정 굴절률 한계로 인해 셀갭을 낮추는 것은 한계가 있다.
절연층(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 등으로 이루어질 수 있으며, 제1 전극 어레이(191) 및 제2 전극 어레이(195) 사이를 전기적으로 절연한다.
제2 전극층(290)은 제2 기판(210)의 전면 위에 형성되어 있으며 공통 전압(Vcom) 등의 정해진 전압을 인가 받는다. 제2 전극층(290)은 ITO, IZO 등의 투명 도전 물질로 이루어질 수 있다.
배향막(11, 21)은 제1 전극(193) 및 제2 전극(197)의 폭 방향에 수직인 길이 방향(도면의 면에 수직인 방향) 또는 이와 일정 각도를 이루는 방향으로 러빙(rubbing)되어 있을 수 있다. 배향막(11)과 배향막(21)의 러빙 방향은 서로 반대일 수 있다.
액정층(3)의 액정 분자(31)들은 기판(110, 210) 면에 수평인 방향으로 초기 배향되어 있을 수 있으나, 액정층(3)의 배향 모드는 이에 한정되지 않고 수직 배향 등도 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 5의 회절 소자에서 위치에 따라 형성되어야 하는 위상 지연을 나타내는 도면이다. 여기서 회절 소자는 단위 렌즈마다 위상 변조형 프레넬 존 플레이트로 구현된다.
도 6을 참조하면, 단위 렌즈의 (n-1)번째 존, n번째 존, 그리고 (n+1)번째 존은 각각 위상 지연이 네 단계에 걸쳐 바뀐다. 복수의 존 각각에서 위상 지연은 바깥쪽에서 중심쪽으로 단계적으로 증가한다. 복수의 존에서 동일한 서브존은 동일 위상 지연을 일으킨다. 존 경계에서 위치에 대한 위상 지연의 기울기는 수직이다.
회절 소자에서 위치에 따라 형성되어야 하는 위상 지연은 회절 소자에 인가되는 전압을 조절함으로써 구현될 수 있다. 그런데, 존 경계에서 위치에 대한 위상 지연의 기울기를 수직으로 구현하는 것은 어렵다. 즉, 존 경계부에서는 위상 지연을 제어하는 것이 어렵다. 위상 지연 제어를 용이하게 하기 위해 액정층의 셀갭을 낮추어야 하나, 공정 한계와 액정 굴절률 한계로 인해 셀갭을 낮추는 것은 한계가 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 표시 장치에서 회절 소자의 제1 전극층에 인가되는 전압의 예를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 표시 장치에서 회절 소자의 제1 전극층에 인가되는 전압의 예를 도시한 도면이고, 도 9는 회절 소자의 제1 전극층에 도 8과 같이 전압이 인가되는 경우에 회절 소자에 형성되는 전계를 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9의 회절 소자에서 위치에 따른 위상 지연 및 투과율을 나타내는 도면이다. 도 5의 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 회절 소자에서 단위 렌즈의 n번째 존에는 공통 전압(Vcom)을 기준으로 극성이 양(+)인 전압이 인가되고, 단위 렌즈의 (n-1)번째 존에는 공통 전압(Vcom)을 기준으로 극성이 음(-)인 전압이 인가된다. 회절 소자의 제2 전극층(290, 도 5 참조)에는 공통 전압(Vcom)이 인가된다.
이와 같이, 공통 전압(Vcom)에 대한 제1 전극층(190)에 인가되는 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 제1 전극층에 인가되는 전압의 극성"을 줄여 "제1 전극층에 인가되는 전압의 극성"이라 함)은 존마다 반전된다.
이러한 전압의 공간 반전은 일정한 시간을 주기로 양(+)이었던 전압은 음(-)인 전압으로 음(-)이었던 전압은 양(+)인 전압으로 바뀌며 시간 반전을 겸할 수 있다.
각 존의 제1 전극층(190)은 바깥쪽에서 중심쪽으로 공통 전압(Vcom)과의 차이가 점차 작아지는 계단형의 전압을 인가받는다. 이하, 바깥쪽에서 중심쪽으로 n번째 존 및 (n-1)번째 존의 서브존(sZ1, sZ2, sZ3, sZ4)에 인가되는 전압을 차례대로 V1, ..., V8이라 한다.
n번째 존의 전압의 극성이 양(+)이고, (n-1)번째 존의 전압의 극성이 음(-)인 경우, 전압(V1-V8)은 공통 전압(Vcom)에 대해 다음 수학식을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
P(V1-Vcom)=P(V5-Vcom)
P(V2-Vcom)=P(V6-Vcom)
P(V3-Vcom)=P(V7-Vcom)
P(V4-Vcom)=P(V8-Vcom)
여기서, P(V)는 각 전극과 공통 전극 사이에 인가되는 전압차 V로 인한 해당 전극 상부 액정 방향자들의 재배열이 발생할 때 액정층에 수직으로 입사한 특정 단일 파장 빛이 겪게 되는 위상 지연을 의미한다.
각 존에서 가장 중심쪽에 위치한 전극에 인가되는 중심쪽 전압(V4, V8)과 공통 전압(Vcom)과의 차이를 오프셋 전압(a)이라 한다(a=V4-Vcom 혹은 Vcom-V8). 도 7에서는 오프셋 전압(a)이 0이나, 도 8과 같이 오프셋 전압(a)은 조절 가능하며, 하나의 단위 렌즈 내에서도 존의 위치에 따라 오프셋 전압(a)은 다를 수 있다.
존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압(V4, V5)의 전압차(dV=V4-V5)는 각 존에서 가장 바깥쪽에 위치하는 전극에 인가되는 바깥쪽 전압(V1, V5)과 가장 중심쪽에 위치하는 전극에 인가되는 중심쪽 전압(V4, V8)과의 차이(dVmax=V1-V4 혹은 V8-V5) 및 오프셋 전압(a)에 의해 설정될 수 있으며, 하나의 단위 렌즈 내에서도 존의 위치에 따라 전압차(dV)가 다를 수 있다.
존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압(V4, V5)의 전압차(dV=V4-V5)는 다음 수학식을 만족할 수 있다.
[수학식 2]
dV=dVmax+2a
도 7에서는 오프셋 전압(a)이 0이므로, dV=dVmax가 될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제1 전극층(190)과 제2 전극층(290) 사이에 전계가 형성되고, 존의 경계에서 인접한 두 전극 사이에 전계가 형성된다.
단위 렌즈의 n번째 존에는 공통 전압(Vcom)을 기준으로 극성이 양(+)인 전압이 인가되고, (n-1)번째 존에는 공통 전압(Vcom)을 기준으로 극성이 음(-)인 전압이 인가되므로, n번째 존에서의 전계의 방향과 (n-1)번째 존에서의 전계의 방향은 반대이다.
각 존에서 제1 전극층(190)과 제2 전극층(290) 사이에 형성되는 전계의 세기는 바깥쪽에서 중심쪽으로 갈수록 줄어든다. 바깥쪽에서 중심쪽으로 갈수록 제1 전극층(190)에 인가되는 전압과 공통 전압(Vcom)과의 차이가 줄기 때문이다.
n번째 존의 가장 중심쪽에 위치하는 제1 전극(193)은 n번째 존의 인접하는 제2 전극(197) 사이에 제1 전계(E1), 제2 전극층(290) 사이에 제2 전계(E2), (n-1)번째 존의 인접하는 제2 전극(197) 사이에 제3 전계(E3)가 형성된다. 이때, n번째 존의 가장 중심쪽에 위치하는 제1 전극(193)과 (n-1)번째 존의 인접하는 제2 전극(197) 사이의 전압차가 가장 크므로 제3 전계(E3)의 세기가 다른 전계(E1, E2)의 세기보다 크다.
도 10을 참조하면, 도 6에서와 같이 n번째 존 및 (n-1)번째 존에서는 각 존에서 위상 지연이 네 단계에 걸쳐 바뀐다. 따라서, 회절 소자는 프레넬 존 플레이트에 따른 위상 지연 분포를 형성하여 렌즈 효과를 발생할 수 있다.
도 6에서는 존 경계에서 위상 지연의 기울기가 수직인 반면, 도 10에서는 존 경계부(ZG)에서 위상 지연의 기울기가 수직이 아니다. 존 경계부(ZG)에서는 위상 지연을 제어하는 것이 어렵기 때문에, 존 경계부(ZG)에서는 렌즈 역할을 하기 위해 형성되어야 하는 위상 지연이 제대로 구현되지 않는다. 그런데, 도 8에서와 같이 존마다 제1 전극층(190)에 인가되는 전압의 극성을 반전시킴으로써, 서로 인접하는 존의 경계에 전계(E3)가 형성되고, 액정층(3)의 액정 분자는 전계(E3)에 수직하는 방향으로 배향되고, 존 경계부(ZG)에서 투과율을 감소시킨다.
제1 전극층(190)에서 존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압의 전압차(dV)는 존 경계부(ZG)의 투과율이 소정값 이하가 되도록 설정될 수 있다.
투과율 감소는 진폭 그레이팅(amplitude grating)으로 작용할 수 있으나, 진폭 그레이팅 효과보다 위상 제어 결함으로 인한 렌즈 특성 저하가 더 크므로, 존 경계부(ZG)의 투과율을 낮출수록 회절 효율을 증가시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 표시 장치에서 회절 소자에 형성되는 전계를 나타내는 도면이고, 도 12는 도 11의 경우에 회절 소자에서 위치에 따른 위상 지연 및 투과율을 나타내는 도면이다. 이전의 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.
도 11의 실시예에 따른 단위 렌즈는 도 9에 도시한 회절 렌즈와 거의 동일하나, 제1 전극층(190)의 구조가 다르다. 도 9에서는 각 존에서 제1 전극층(190)은 4개의 전극으로 이루어지는 반면, 도 11에서는 각 존에서 제1 전극층(190)은 3개의 전극으로 이루어져 있다.
제1 전극층(190)은 복수의 제1 전극(194)을 포함하는 제1 전극 어레이(191), 제1 전극 어레이(191) 위에 형성되어 있는 절연층(180), 그리고 절연층(180) 위에 형성되어 있으며 복수의 제2 전극(198)을 포함하는 제2 전극 어레이(195)를 포함한다.
제1 전극층(190)에 인가되는 전압의 극성은 존마다 반전된다. 각 존의 제1 전극층(190)은 바깥쪽에서 중심쪽으로 공통 전압(Vcom)과의 차이가 점차 작아지는 계단형의 전압을 인가받는다. 각 존마다 동일한 서브존에 해당하는 전극에는 해당 액정층에 의한 위상 지연이 동일 하도록 전압이 인가될 수 있다.
이웃하는 제1 전극(194) 및 제2 전극(198)의 가장자리는 중첩하지 않을 수 있다. 존 경계에 인접한 두 전극 사이의 간격(d)은 도 9의 경우에 비해 증가될 수 있다. 또한, 제1 전극(194) 사이의 간격 또는 제2 전극(198) 사이의 간격인 전극 간격(D) 역시 도 9의 경우에 비해 증가될 수 있다.
존 경계에 인접한 두 전극 사이의 간격(d), 전극 간격(D) 및 셀갭은 존 경계부의 투과율이 소정값 이하가 되면서, 회절 소자의 렌즈 역할에 필요한 위상 지연 분포가 형성되도록 설정될 수 있다.
도 11과 같이, 존에 포함되는 전극의 개수를 줄임으로써 존 경계에 인접한 두 전극 사이의 간격(d), 전극 간격(D)을 늘릴 수 있고, 미세 전극 및 오버 레이(overlay)에 의한 공정 문제를 완화할 수 있다.
도 12를 참조하면, 각 존마다 바깥쪽에서 중심쪽으로 위상 지연이 증가한다. 따라서, 회절 소자는 프레넬 존 플레이트에 따른 위상 지연 분포를 형성하여 렌즈 효과를 발생할 수 있다.
도 12 역시 도 10과 마찬가지로, 존 경계부(ZG)에서 위상 지연의 기울기가 수직이 아니다. 존 경계부(ZG)에서는 위상 지연을 제어하는 것이 어렵기 때문에, 존 경계부(ZG)에서는 렌즈 역할을 하기 위해 형성되어야 하는 위상 지연이 제대로 구현되지 않는다. 그런데, 도 11에서와 같이 존마다 제1 전극층(190)에 인가되는 전압의 극성을 반전시킴으로써, 서로 인접하는 존의 경계에 전계가 형성되고, 액정층(3)의 액정 분자는 전계에 수직하는 방향으로 배향되고, 존 경계부(ZG)에서 투과율을 감소시킨다.
이와 같이, 존마다 전압의 극성을 반전시킴으로써, 존 경계부의 투과율을 낮추고, 렌즈 특성을 향상시킬 수 있는 영상 표시 장치를 제공할 수 있다.
각 존에서 가장 중심쪽에 위치한 전극에 인가되는 중심쪽 전압과 공통 전압과의 차이인 오프셋 전압(a)을 통해서 존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압의 전압차(dV)를 제어할 수 있다. 존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압의 전압차(dV)를 제어함으로써, 액정의 방향자(director)의 수평 회전 정도를 제어할 수 있다. 회절 소자의 투과율은 액정의 방향자의 수평 회전 정도에 영향을 받으므로 존 경계부의 투과율을 조정할 수 있다. 이를 통해, 회절 소자의 액정 렌즈 특성을 향상시킬 수 있다.
존마다 전압의 극성을 반전시키지 않을 경우, 위상 지연 분포와 존 경계부의 투과율은 셀갭 및 회절 소자에 인가되는 전압에 의해 동시에 결정된다. 그런데, 본 발명의 실시예에 따르면 위상 지연 분포와 존 경계부의 투과율을 독립적으로 제어할 수 있다. 따라서, 셀갭 선택에 대한 자유도가 상승한다. 즉, 샐갭을 한계 이상으로 낮추지 않아도 된다.
또한, 전극의 가로 방향 폭 및 피치(pitch)의 자유도가 상승한다. 따라서, 미세 패터닝 및 오버레이 에러 조건이 완화된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
3: 액정층
11, 21: 배향막
110, 210: 기판
180: 절연층
190, 290: 제1 전극층, 제2 전극층
191, 195: 제1, 제2 전극 어레이
193, 194: 제1 전극
197, 198: 제2 전극
300: 표시 패널
400: 회절 소자

Claims (20)

  1. 영상을 표시하는 표시 패널, 그리고
    상기 표시 패널의 영상을 2차원 영상 또는 3차원 영상으로 인지되도록 하기 위해 2차원 모드 또는 3차원 모드로 동작하도록 형성되는 회절 소자
    를 포함하고,
    상기 회절 소자는
    서로 마주하는 제1 기판 및 제2 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 제1 전극층,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 제2 전극층, 그리고
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개재되어 이는 액정층
    을 포함하고,
    상기 회절 소자가 3차원 모드로 동작하는 경우,
    상기 제2 전극층에는 공통 전압이 인가되고,
    상기 공통 전압에 대해 상기 제1 전극층에 인가되는 전압의 극성은 존(zone)마다 반전되는 영상 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 회절 소자가 3차원 모드로 동작하는 경우, 상기 회절 소자는 복수의 단위 렌즈를 포함하는 영상 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 복수의 단위 렌즈는 각각 프레넬 존 플레이트로 동작하는 영상 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 단위 렌즈는 중심을 기준으로 바깥쪽으로 차례대로 위치하는 복수의 존(zone)을 포함하는 영상 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 전극층은
    복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극 어레이,
    복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극 어레이, 그리고
    상기 제1 전극 어레이 및 상기 제2 전극 어레이 사이를 절연하는 절연층을 포함하는
    영상 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 복수의 존은 각각 적어도 하나의 상기 제1 전극과 적어도 하나의 상기 제2 전극을 포함하는
    영상 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 복수의 존 각각에서 위상 지연은 바깥쪽에서 중심쪽으로 단계적으로 변하도록 상기 제1 전극층에 전압이 인가되는 영상 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 복수의 존에서 동일한 서브존에 해당하는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 전압은 동일한 위상 지연을 일으키도록 인가되는 영상 표시 장치.
  9. 제6항에서,
    상기 복수의 존 각각에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 인가되는 전압은 바깥쪽에서 중심쪽으로 단계적으로 변하는 영상 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 복수의 존 각각에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 폭은 바깥쪽에서 중심쪽으로 갈수록 넓어지는 영상 표시 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 복수의 존 각각에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 인가되는 전압과 상기 공통 전압과의 차이는 바깥쪽에서 중심쪽으로 점차 감소하는 영상 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 전극층에서 존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압의 전압차(dV)는
    상기 각 존에서 가장 바깥쪽에 위치하는 전극에 인가되는 제1 전압과 가장 중심에 위치하는 전극에 인가되는 제2 전압의 차이(dVmax) 및 상기 제2 전압과 상기 공통 전압의 차이인 오프셋 전압(a)에 의해 설정되는 영상 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 전극층에서 존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압의 전압차(dV)는
    dV=dVmax+2a인 영상 표시 장치.
  14. 제11항에서,
    상기 제1 전극층에서 존 경계에 인접한 두 전극에 인가되는 전압의 전압차(dV)는 존 경계부의 투과율이 소정값 이하가 되도록 설정되는 영상 표시 장치.
  15. 제11항에서,
    존 경계에 인접한 두 전극 사이의 간격 및 셀갭은 존 경계부의 투과율이 소정값 이하가 되도록 설정되는 영상 표시 장치.
  16. 제6항에서,
    상기 복수의 존은 각각 2개의 상기 제1 전극과 2개의 상기 제2 전극을 포함하는 영상 표시 장치.
  17. 제6항에서,
    상기 복수의 존은 각각 2개의 상기 제1 전극과 1개의 상기 제2 전극을 포함하거나, 1개의 상기 제1 전극과 2개의 상기 제2 전극을 포함하는 영상 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    이웃하는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 가장자리는 중첩하지 않는 영상 표시 장치.
  19. 제1항에서,
    상기 회절 소자가 2차원 모드로 동작하는 경우,
    상기 회절 소자는 상기 표시 패널에서 표시된 영상을 그대로 투과시키는 영상 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 액정층의 액정 분자를 배향하기 위한 배향막을 더 포함하는 영상 표시 장치.
KR1020100136966A 2010-12-28 2010-12-28 회절 소자를 이용한 영상 표시 장치 KR101707587B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100136966A KR101707587B1 (ko) 2010-12-28 2010-12-28 회절 소자를 이용한 영상 표시 장치
EP11174907.3A EP2472885A3 (en) 2010-12-28 2011-07-21 Image display device using diffractive element
US13/193,104 US9256075B2 (en) 2010-12-28 2011-07-28 Image display device using diffractive element
JP2011204768A JP5877979B2 (ja) 2010-12-28 2011-09-20 回折素子を用いた映像表示装置
CN201110326250.0A CN102566064B (zh) 2010-12-28 2011-10-24 利用衍射元件的图像显示设备
US14/992,737 US9823483B2 (en) 2010-12-28 2016-01-11 Image display device using diffractive element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100136966A KR101707587B1 (ko) 2010-12-28 2010-12-28 회절 소자를 이용한 영상 표시 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120074966A true KR20120074966A (ko) 2012-07-06
KR101707587B1 KR101707587B1 (ko) 2017-02-17

Family

ID=45747006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100136966A KR101707587B1 (ko) 2010-12-28 2010-12-28 회절 소자를 이용한 영상 표시 장치

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9256075B2 (ko)
EP (1) EP2472885A3 (ko)
JP (1) JP5877979B2 (ko)
KR (1) KR101707587B1 (ko)
CN (1) CN102566064B (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140102035A (ko) * 2013-02-13 2014-08-21 삼성디스플레이 주식회사 3차원 표시 장치 및 3차원 표시 장치용 액정 렌즈부
KR20150051793A (ko) * 2013-11-05 2015-05-13 삼성디스플레이 주식회사 영상 표시 장치
KR20150074614A (ko) * 2013-12-24 2015-07-02 엘지디스플레이 주식회사 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법
KR20150092422A (ko) * 2014-02-04 2015-08-13 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 구동 방법
KR20150092816A (ko) * 2014-02-05 2015-08-17 삼성디스플레이 주식회사 렌즈를 포함하는 표시 장치
KR20150125124A (ko) * 2014-04-29 2015-11-09 삼성디스플레이 주식회사 영상 표시 장치
KR20160087052A (ko) * 2015-01-12 2016-07-21 삼성디스플레이 주식회사 액정을 포함한 광 변조 장치, 그 구동 방법 및 이를 이용한 광학 표시 장치
US9557572B2 (en) 2014-02-03 2017-01-31 Samsung Display Co., Ltd. Three dimensional (3D) image display device and liquid crystal lens panel therefor
KR20200039057A (ko) * 2018-10-04 2020-04-16 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101698571B1 (ko) * 2010-10-29 2017-02-02 삼성디스플레이 주식회사 회절 소자를 이용한 영상 표시 장치
JP5599420B2 (ja) * 2012-03-22 2014-10-01 株式会社東芝 液晶フレネルレンズ素子及び画像表示装置
KR101923150B1 (ko) * 2012-04-16 2018-11-29 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이를 이용한 입체 영상 표시 방법
KR101476884B1 (ko) * 2012-06-22 2014-12-26 엘지디스플레이 주식회사 패럴랙스 배리어 타입의 입체영상 표시장치
US20160277726A1 (en) * 2012-08-30 2016-09-22 3Nd Technology Limited Multi-purpose eyewear article
US20140063376A1 (en) * 2012-08-30 2014-03-06 3Nd Technology Limited Liquid-crystal optical modules and multi-purpose eyewear using the same
KR20140053741A (ko) * 2012-10-26 2014-05-08 삼성디스플레이 주식회사 액정 렌즈, 이를 포함하는 액정 모듈 및 액정 모듈의 구동 방법
CN104297929B (zh) * 2013-07-19 2017-02-08 华为技术有限公司 立体成像的装置、方法和显示器
KR20150045135A (ko) * 2013-10-18 2015-04-28 삼성디스플레이 주식회사 입체영상 표시장치와 그 구동방법
KR20150047967A (ko) * 2013-10-25 2015-05-06 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 구동 방법
KR102134904B1 (ko) 2013-10-30 2020-07-17 삼성디스플레이 주식회사 3차원 표시 장치 및 3차원 표시 장치용 액정 렌즈부
KR20150054212A (ko) * 2013-11-11 2015-05-20 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이를 위한 액정 렌즈 패널 장치
CN104007554A (zh) * 2013-11-25 2014-08-27 深圳市亿思达显示科技有限公司 一种动态光栅装置
CN104656321B (zh) * 2013-11-25 2023-07-07 深圳市维超智能科技有限公司 一种动态光栅装置
KR20150061967A (ko) * 2013-11-28 2015-06-05 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
KR20150066363A (ko) 2013-12-06 2015-06-16 삼성디스플레이 주식회사 액정 렌즈 모듈
KR20150070784A (ko) * 2013-12-17 2015-06-25 삼성디스플레이 주식회사 액정 프레넬 렌즈 및 그 제조 방법
KR20150139695A (ko) 2014-06-03 2015-12-14 삼성디스플레이 주식회사 액정 렌즈 장치 및 이를 포함하는 표시 장치
JP2016018126A (ja) * 2014-07-09 2016-02-01 株式会社東芝 液晶レンズ装置及び画像表示装置
KR102230549B1 (ko) 2014-09-12 2021-03-22 삼성디스플레이 주식회사 접촉 감지 기능을 가진 광학계 및 이를 포함하는 표시 장치
CN104317133A (zh) * 2014-11-12 2015-01-28 京东方科技集团股份有限公司 液晶透镜及显示装置
KR20160066658A (ko) * 2014-12-02 2016-06-13 삼성디스플레이 주식회사 광 변조 장치 및 그 구동 방법
KR102293125B1 (ko) 2015-01-08 2021-08-24 삼성디스플레이 주식회사 접촉 감지 기능을 가진 광학계 및 이를 포함하는 표시 장치
JP6573467B2 (ja) * 2015-03-31 2019-09-11 株式会社ジャパンディスプレイ 画像表示装置及び液晶パネル
JP6514938B2 (ja) * 2015-03-31 2019-05-15 株式会社ジャパンディスプレイ 画像表示装置及び液晶パネル
CN105607379A (zh) * 2016-03-16 2016-05-25 京东方科技集团股份有限公司 液晶透镜及其驱动方法、显示装置
CN106019761B (zh) * 2016-06-17 2019-01-22 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶透镜、显示装置及显示装置的驱动方法
JP6284208B1 (ja) * 2016-12-19 2018-02-28 国立大学法人秋田大学 液晶レンズアレイ
KR102394802B1 (ko) * 2017-10-11 2022-05-04 현대자동차주식회사 운송 수단용 고분자 분산형 액정 필름 및 이를 포함하는 운송 수단
CN110286529B (zh) * 2018-03-19 2021-04-06 京东方科技集团股份有限公司 液晶盒及其驱动方法和液晶镜片

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090040587A (ko) * 2007-10-22 2009-04-27 엘지디스플레이 주식회사 액정 전계 렌즈 및 이를 이용한 입체 표시 장치
US20100026920A1 (en) * 2008-07-30 2010-02-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Electro-optic unit, driving method of the electro-optic unit, and display apparatus having the same

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3401760B2 (ja) 1997-11-04 2003-04-28 日本電信電話株式会社 光学装置
KR100440956B1 (ko) 2001-09-11 2004-07-21 삼성전자주식회사 ２ｄ／３ｄ 겸용 디스플레이
JP4349781B2 (ja) 2002-09-10 2009-10-21 パイオニア株式会社 液晶レンズ並びにその駆動方法及び装置
JP4436070B2 (ja) 2003-05-09 2010-03-24 シチズンホールディングス株式会社 液晶光学素子及び光学装置
US8885139B2 (en) * 2005-01-21 2014-11-11 Johnson & Johnson Vision Care Adaptive electro-active lens with variable focal length
US7775666B2 (en) * 2005-03-16 2010-08-17 Panasonic Corporation Three-dimensional image communication terminal and projection-type three-dimensional image display apparatus
JP2006259058A (ja) 2005-03-16 2006-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 三次元画像表示装置
KR101201848B1 (ko) 2006-02-20 2012-11-15 삼성디스플레이 주식회사 입체영상 변환패널 및 이를 갖는 입체영상 표시장치
CN100529861C (zh) 2006-06-27 2009-08-19 乐金显示有限公司 液晶透镜及包括其的图像显示器件
JP2008216626A (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Citizen Holdings Co Ltd 可変焦点レンズ
KR101350475B1 (ko) 2007-04-12 2014-01-15 삼성전자주식회사 고효율 2차원/3차원 겸용 영상 표시장치
KR20090004006A (ko) 2007-07-06 2009-01-12 엘지디스플레이 주식회사 액정렌즈
US8243251B2 (en) * 2007-12-06 2012-08-14 Citizen Holdings Co., Ltd. Liquid crystal fresnel lens
KR101772153B1 (ko) 2010-03-17 2017-08-29 삼성디스플레이 주식회사 회절 렌즈를 이용한 영상 표시 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090040587A (ko) * 2007-10-22 2009-04-27 엘지디스플레이 주식회사 액정 전계 렌즈 및 이를 이용한 입체 표시 장치
US20100026920A1 (en) * 2008-07-30 2010-02-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Electro-optic unit, driving method of the electro-optic unit, and display apparatus having the same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140102035A (ko) * 2013-02-13 2014-08-21 삼성디스플레이 주식회사 3차원 표시 장치 및 3차원 표시 장치용 액정 렌즈부
KR20150051793A (ko) * 2013-11-05 2015-05-13 삼성디스플레이 주식회사 영상 표시 장치
KR20150074614A (ko) * 2013-12-24 2015-07-02 엘지디스플레이 주식회사 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법
US9557572B2 (en) 2014-02-03 2017-01-31 Samsung Display Co., Ltd. Three dimensional (3D) image display device and liquid crystal lens panel therefor
KR20150092422A (ko) * 2014-02-04 2015-08-13 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 구동 방법
KR20150092816A (ko) * 2014-02-05 2015-08-17 삼성디스플레이 주식회사 렌즈를 포함하는 표시 장치
KR20150125124A (ko) * 2014-04-29 2015-11-09 삼성디스플레이 주식회사 영상 표시 장치
KR20160087052A (ko) * 2015-01-12 2016-07-21 삼성디스플레이 주식회사 액정을 포함한 광 변조 장치, 그 구동 방법 및 이를 이용한 광학 표시 장치
KR20200039057A (ko) * 2018-10-04 2020-04-16 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
US11800745B2 (en) 2018-10-04 2023-10-24 Samsung Display Co., Ltd. Display apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20160124237A1 (en) 2016-05-05
KR101707587B1 (ko) 2017-02-17
US20120162550A1 (en) 2012-06-28
US9823483B2 (en) 2017-11-21
US9256075B2 (en) 2016-02-09
CN102566064B (zh) 2016-11-23
JP5877979B2 (ja) 2016-03-08
JP2012141575A (ja) 2012-07-26
CN102566064A (zh) 2012-07-11
EP2472885A2 (en) 2012-07-04
EP2472885A3 (en) 2015-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101707587B1 (ko) 회절 소자를 이용한 영상 표시 장치
KR101698571B1 (ko) 회절 소자를 이용한 영상 표시 장치
JP6341903B2 (ja) 回折レンズを利用した画像表示装置
KR20150116974A (ko) 영상 표시 장치
US20150362741A1 (en) Stereoscopic image display apparatus
US9442298B2 (en) Liquid crystal display panel and method for manufacturing the same
KR20120105456A (ko) 다중 뷰 디스플레이 디바이스
US9709859B2 (en) Optical modulation device and a driving method thereof
KR20120091885A (ko) 스위칭 패널을 이용한 영상 표시 장치 및 스위칭 패널의 제조 방법
KR102061234B1 (ko) 표시 장치 및 이를 위한 액정 렌즈 패널
US20160195739A1 (en) Display device and liquid crystal lens panel
US9658483B2 (en) Liquid crystal lens and display including the same
KR20150092383A (ko) 입체 영상 표시 장치 및 입체 영상 표시 장치용 액정 렌즈 패널
US9864206B2 (en) Optical modulation device including liquid crystals, driving method thereof, and optical display device using the same
KR20150068528A (ko) 액정 렌즈 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20160110667A (ko) 액정 렌즈 및 이를 포함하는 표시 장치
US9420267B2 (en) Display device and liquid crystal lens panel device for the same
US9235081B2 (en) Display device including lens
US20150131012A1 (en) Display device and liquid crystal lens panel device for the same

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200203

Year of fee payment: 4