KR20130094680A - 액정 광학 장치 및 화상 표시 장치 - Google Patents

액정 광학 장치 및 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따르면, 액정 광학 장치는 제1 기판부, 제2 기판부 및 액정층을 포함한다. 제1 기판부는 제1 기판, 복수의 제1 전극 및 복수의 전극쌍을 포함한다. 복수의 제1 전극은 제1 주면 상에 구비된다. 복수의 전극쌍은 제1 주면 상의 제1 전극들 사이에 구비된다. 복수의 전극쌍 각각은 제2 전극, 제3 전극, 및 제2 전극과 제3 전극 사이에 구비된 절연층을 포함한다. 제2 기판부는 제2 기판과 대향 전극을 포함한다. 액정층은 제1 기판부와 제2 기판부 사이에 구비된다. 전극쌍들 중 제1 전극쌍의 위치로부터 제1 전극쌍에 최근접한 제2 전극쌍의 위치까지의 거리는 제1 전극들 사이의 중심축으로부터 제1 전극쌍의 위치까지의 거리보다 짧다.

Description

액정 광학 장치 및 화상 표시 장치{LIQUID CRYSTAL OPTICAL APPARATUS AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2012년 2월 16일자로 출원된 일본 특허출원 2012-031697에 기초하며 그 우선권을 주장한다. 이 기초 출원의 전체 내용은 본원 명세서에 원용된다.
본 발명의 실시예는 일반적으로 액정 광학 장치 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
액정 분자의 복굴절성을 이용하여 전압 인가에 따라 굴절률 분포를 변화시키는 액정 광학 장치가 알려져 있다. 그와 같은 액정 광학 장치를 화상 표시부와 조합한 입체 화상 표시 장치가 있다.
그와 같은 입체 화상 표시 장치에서는, 액정 광학 장치의 굴절률 분포를 변화시킴으로써 화상 표시부에 표시된 화상을 그대로 관찰자의 눈에 입사시킨 상태와 화상 표시부에 표시된 화상을 복수의 시차 화상으로 관찰자의 눈에 입사시킨 상태 사이에 전환된다. 이에 따라서, 2차원 표시 동작과 3차원 표시 동작이 실현된다. 또, 프레넬 존 플레이트(Fresnel zone plate)의 광학 원리를 이용하여 광경로를 변경하는 기술도 알려져 있다. 그와 같은 표시 장치에서는 높은 표시 품질이 요구된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략도.
도 3a 및 도 3b는 제1 실시예에 따른 액정 광학 장치의 특성을 보여주는 개략도.
도 4는 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도.
도 5는 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도.
도 6은 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도.
도 7은 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도.
도 8은 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도.
도 9는 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 특성을 보여주는 개략도.
도 10은 액정 광학 장치들의 특성을 보여주는 그래프도.
도 11은 제2 실시예에 따른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도.
도 12는 제2 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도.
일 실시예에 따르면, 액정 광학 장치는 제1 기판부, 제2 기판부 및 액정층을 포함한다. 제1 기판부는 제1 기판, 복수의 제1 전극 및 복수의 전극쌍을 포함한다. 제1 기판은 제1 주면을 갖고 있다. 복수의 제1 전극은 제1 주면 상에 구비된다. 복수의 제1 전극은 제1 방향으로 연장하며, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배열된다. 복수의 전극쌍은 제1 주면 상의 제1 전극들 사이에 구비된다. 복수의 전극쌍은 제2 방향으로 배열된다. 복수의 전극쌍 각각은 제1 방향으로 연장하는 제2 전극, 제1 방향으로 연장하는 제3 전극, 및 제2 전극과 제3 전극 사이에 구비된 절연층을 포함한다. 제2 전극과 제3 전극은 제1 기판과 평행한 평면에 투영될 때 서로 부분적으로 중첩된다. 제2 기판부는 제1 주면에 대향하는 제2 주면을 가진 제2 기판, 및 제2 주면 상에 구비된 대향 전극을 포함한다. 액정층은 제1 기판부와 제2 기판부 사이에 구비된다. 전극쌍들 중 제1 전극쌍의 위치로부터 제1 전극쌍에 최근접하며 최근접하는 2개의 제1 전극들 중 한 전극과 제1 전극쌍 사이에 배치된 제2 전극쌍의 위치까지의 제2 방향을 따른 제1 거리가, 제1 전극들 사이의 중심축으로부터 제1 전극쌍의 위치까지의 제2 방향을 따른 거리보다 짧다. 중심축은 제2 방향으로 최근접하는 2개의 제1 전극들의 중심들을 연결하는 선분의 중점을 통과하도록 제1 방향과 평행하다.
일 실시예에 따르면, 화상 표시 장치는 액정 광학 장치와 화상 표시부를 포함한다. 화상 표시부는 표시부를 포함한다. 표시부는 액정 광학 장치와 적층되며 화상 정보를 포함하는 광을 액정층에 입사시키도록 구성된다. 액정 광학 장치는 제1 기판부, 제2 기판부 및 액정층을 포함한다. 제1 기판부는 제1 기판, 복수의 제1 전극 및 복수의 전극쌍을 포함한다. 제1 기판은 제1 주면을 갖고 있다. 복수의 제1 전극은 제1 주면 상에 구비된다. 복수의 제1 전극은 제1 방향으로 연장하며, 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배열된다. 복수의 전극쌍은 제1 주면 상의 제1 전극들 사이에 구비된다. 복수의 전극쌍은 제2 방향으로 배열된다. 복수의 전극쌍 각각은 제1 방향으로 연장하는 제2 전극, 제1 방향으로 연장하는 제3 전극, 및 제2 전극과 제3 전극 사이에 구비된 절연층을 포함한다. 제2 전극과 제3 전극은 제1 기판과 평행한 평면에 투영될 때 서로 부분적으로 중첩된다. 제2 기판부는 제1 주면에 대향하는 제2 주면을 가진 제2 기판, 및 제2 주면 상에 구비된 대향 전극을 포함한다. 액정층은 제1 기판부와 제2 기판부 사이에 구비된다. 전극쌍들 중 제1 전극쌍으로부터 제1 전극쌍에 최근접하는 제2 전극쌍까지의 제2 방향을 따른 제1 거리는 제1 전극들 사이의 중심축으로부터 제1 전극쌍까지의 제2 방향을 따른 거리보다 짧다. 중심축은 제2 방향으로 최근접하는 2개의 제1 전극들의 중심들을 연결하는 선분의 중점을 통과하도록 제1 방향과 평행하다.
이하, 첨부 도면을 참조로 여러 가지 실시예들에 대해 설명한다.
도면은 개략적이거나 개념적인 것이며, 도면에서 각 부분의 두께와 폭 간의 관계, 각 부분들 간의 크기의 비율 등은 반드시 실제값과 같은 것은 아니다. 동일 부분이라 하더라도 도면들 간의 치수 및/또는 비율은 다르게 표시될 수도 있다.
본원 명세서 및 도면에서 동일 구성요소에 대해서는 동일 도면부호를 병기하며 그에 대한 상세한 설명은 적절히 생략된다.
제1 실시예
도 1은 제1 실시예에 따른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 액정 광학 장치(111)는 제1 기판부(10u), 제2 기판부(20u) 및 액정층(30)을 포함한다.
제1 기판부(10u)는 제1 기판(10), 복수의 제1 전극(11) 및 복수의 전극쌍(15)을 포함한다. 제1 기판(10)은 제1 주면(10a)을 갖고 있다. 복수의 제1 전극(11)은 제1 주면(10a) 상에 구비되어 있다. 복수의 제1 전극(11) 각각은 제1 방향으로 연장한다. 복수의 제1 전극(11)은 제2 방향을 따라 배열되어 있다. 제2 방향은 제1 방향에 직교한다.
여기서, 제1 방향은 Y-축 방향이다. 제2 방향은 X축 방향이다. X축 방향과 Y축 방향에 수직인 방향은 Z축 방향이다.
복수의 전극쌍(15)은 제1 주면(10a) 상의 복수의 제1 전극(11) 사이의 각 영역에 구비되어 있다. 복수의 전극쌍(15)은 제2 방향(X축 방향)으로 배열되어 있다.
복수의 전극쌍(15) 각각은 제1 방향(Y축 방향)으로 연장하는 제2 전극(12), 제1 방향으로 연장하는 제3 전극(13), 및 절연층(18)을 포함한다. 절연층(18)은 제2 전극(12)과 제3 전극(13) 사이에 구비되어 있다. 절연층(18)은 복수의 전극쌍들(15) 사이에서 연속적일 수 있다. 이 예에서, 절연층(18)은 제1 기판(10)과 제1 전극(11) 사이에서 연장한다.
도 1에는 복수의 제1 전극(11) 중 2개가 도시되어 있다. 복수의 제1 전극(11)의 수는 임의적이다.
이하, 복수의 제1 전극(11) 중 최근접(most proximal)하는 2개의 제1 전극(11)에 대해 중점적으로 설명한다. 이 최근접하는 제1 전극들(11) 사이에 중심축(59)이 있다. 중심축(59)은 최근접하는 2개의 제1 전극(11)의 X축 방향 중심들을 연결하는 선분의 중점을 통과한다. 중심축(59)은 Y축 방향과 평행하다.
이하, 이 최근접하는 2개의 제1 전극(11) 중 한 전극(11p)에 대해 중점적으로 설명한다. 전극(11p)의 위치(19)는 전극(11)의 X축 방향 중심의 위치이다.
중심축(59)과 최근접하는 2개의 제1 전극(11) 중 한 전극(11p) 간의 제1 주면(10a)의 영역은 제1 영역(R1)이다. 중심축(59)과 최근접하는 2개의 제1 전극(11) 중 다른 전극(11q) 간의 제1 주면(10a)의 영역은 제2 영역(R2)이다. 중심축(59)으로부터 전극(11p)으로의 방향은 +X 방향이다. 중심축(59)으로부터 전극(11q)으로의 방향은 -X 방향이다.
이 예에서 제1 영역(R1)에는 3개의 전극쌍(15)이 구비되어 있다. 이 3개의 전극쌍(15)은 제1 전극쌍(15a), 제2 전극쌍(15b) 및 제3 전극쌍(15c)을 포함한다. 제1 전극쌍(15a), 제2 전극쌍(15b) 및 제3 전극쌍(15c)은 이 순서로 +X축 방향을 따라 배열되어 있다. 제1 전극쌍(15a)은 제2 전극(12a)과 제3 전극(13a)을 포함한다. 제2 전극쌍(15b)은 제2 전극(12b)과 제3 전극(13b)을 포함한다. 제3 전극쌍(15c)은 제2 전극(12c)과 제3 전극(13c)을 포함한다.
복수의 전극쌍(15)은 X-Y 평면에 투영될 때 서로 분리되어 있다. 전극쌍들(15) 사이에는 전극이 없는 영역이 존재한다. 이 실시예에서, 전극쌍들(15) 사이에 다른 전극들이 더 구비될 수 있다.
전극쌍들(15) 중 한 전극쌍에서, 제2 전극(12)은 제1 방향과 제2 방향에 평행한 평면(X-Y 평면)에 투영될 때 제3 전극(13)과 중첩되는 제1 중첩부(12p)와 제3 전극(13)과 중첩되지 않는 제1 비중첩부(12q)를 갖고 있다. 그 한 전극쌍(15)에서, 제3 전극(13)은 X-Y 평면에 투영될 때 제2 전극(12)과 중첩되는 제2 중첩부(13p)와 제2 전극(12)과 중첩되지 않는 제2 비중첩부(13q)를 갖고 있다.
제1 중첩부(12p), 제1 비중첩부(12q), 제2 중첩부(13p) 및 제2 비중첩부(13q)에는 도 1에서의 제1 전극쌍(15a)에 대한 도면부호가 표기되어 있지만, 제1 중첩부(12p), 제1 비중첩부(12q), 제2 중첩부(13p) 및 제2 비중첩부(13q)는 제2 전극쌍(15b), 제3 전극쌍(15c) 등의 다른 전극쌍(15)에도 구비된다.
액정 광학 장치(111)에서, 제1 중첩부(12p)는 제1 영역(R1)에 포함된 복수의 전극쌍(15) 각각에 대해 제2 중첩부(13p)와 액정층(30) 사이에 배치되어 있다. 제2 전극(12)의 위치는 제3 전극(13)의 위치에 대해 X축 방향으로 시프트되어 있다. 구체적으로, 전극쌍들(15) 중 한 전극쌍에서, 제2 비충첩부(13q)와 중심축(59) 간의 거리는 제1 비충첩부(12q)와 중심축(59) 간의 거리보다 길다. 즉, 전극쌍들(15) 중 그 한 전극쌍에서, 제2 전극(12)은 제3 전극(13)보다 중심축(59)에 더 근접해 있다.
제2 영역(R2)에의 전극쌍들(15)의 배치는 중심축(59)을 대칭축으로 하여 실질적인 선대칭을 갖고 있다. 그러나, 이 배치는 엄밀한 선대칭은 아니어도 된다. 예컨대, 액정층(30) 배열의 분포(예컨대 프리틸트(pretilt)각 등)에 기초하여 미소한 비대칭이 도입될 수 있다. 제1 영역(R1)의 구성과 특성에 대해 하기에 기술하겠지만, 제2 영역(R2)의 구성과 특성도 마찬가지이다.
제2 기판부(20u)는 제2 기판(20)과 대향 전극(20c)을 포함한다. 제2 기판(20)은 제1 주면(10a)과 대향하는 제2 주면(20a)을 갖고 있다. 대향 전극(20c)은 제2 주면(20a) 상에 구비되어 있다. 대향 전극(20c)은 X-Y 평면에 투영될 때 제1 전극들(11) 및 전극쌍들(15)과 중첩하는 부분을 갖고 있다. 대향 전극(20c)은 예컨대 X-Y 평면에서 연장한다.
제1 기판(10), 제1 전극들(11), 제2 전극들(12), 제3 전극들(13), 절연층(18), 제2 기판(20) 및 대향 전극(20c)은 광투과성을 갖고 있는데, 구체적으로는 투명하다.
제1 기판(10)과 제2 기판(20)은 예컨대 유리, 수지 등의 투명 재료를 포함할 수 있다. 제1 기판(10)과 제2 기판(20)은 판형상 또는 시트 형상 구성을 갖고 있다. 제1 기판(10)과 제2 기판(20)의 두께는 예컨대 50 마이크로미터(μm) 이상 2000μm 이하이다. 그러나, 이 두께는 임의적이다.
제1 전극(11), 제2 전극(12), 제3 전극(13) 및 대향 전극(20c)은 예컨대 In, Sn, Zn 및 Ti를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나(한 종류)의 원소를 포함하는 산화물을 포함한다. 이 전극들은 예컨대 ITO를 포함할 수 있다. 예컨대, In2O3와 SnO3 중에서 선택된 적어도 하나가 이용될 수 있다. 이 전극들의 두께는 예컨대 약 200 나노미터(nm)(예컨대 100nm 이상 350nm 이하)일 수 있다. 이 전극들의 두께는 예컨대 가시광에 대해 높은 투과율이 얻어지는 두께로 설정될 수 있다.
제1 전극들(11)의 배치 피치(최근접 제1 전극들(11)의 X축 방향 중심들 간의 거리)는 예컨대 10μm 이상 1000μm 이하이다. 이 배치 피치는 원하는 사양(후술하는 굴절률 분포형(gradient index) 렌즈의 특성)에 적합하도록 설정된다.
X축 방향을 따른 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 제3 전극(13)의 길이(폭)는 예컨대 5μm 이상 300μm 이하이다.
절연층(18)은 예컨대 SiO2를 포함할 수 있다. 절연층(18)의 두께는 예컨대 100nm 이상 1000nm 이하일 수 있다. 이로써, 적절한 절연성과 고투과율이 얻어진다.
액정층(30)은 제1 기판부(10u)와 제2 기판부(20u) 사이에 구비되어 있다. 액정층(30)은 액정 재료를 포함한다. 액정 재료는 (액정 광학 장치(111)의 사용 온도에서 네마틱상(nematic phase)을 가진) 네마틱 액정을 포함할 수 있다. 액정 재료는 양의(positive) 유전 이방성 또는 음의(negative) 유전 이방성을 갖는다. 양의 유전 이방성의 경우에, (액정층(30)에 전압이 인가되지 않은 때의) 액정층(30)의 액정 초기 배열은 예컨대 실질적으로 수평 배향(평행 배향)이다. 음의 유전 이방성의 경우에, 액정층(30)의 액정 초기 배열은 실질적으로 수직 배향이다. 본원 명세서에서, 수평 배향에 있어서는 액정의 다이렉터(액정 분자의 장축)와 X-Y 평면 간의 각도(프리틸트각)는 0°이상 30°이하이다. 수직 배향에 있어서는 프리틸트각은 예컨대 60°이상 90°이하이다. 초기 배열과 전압 인가시 배열 중에서 선택된 적어도 하나의 액정의 다이렉터는 X축 방향에 평행한 성분을 갖고 있다.
여기서는, 액정층(30)에 포함된 액정의 유전 이방성이 양이고 초기 배열이 실질적으로 수평 배향인 경우에 대해서 설명한다.
실질적으로 수평 배향인 경우에, 다이렉터는 X-Y 평면 상에 투영될 때 초기 배열에서 X축 방향에 실질적으로 평행하다. 다이렉터와 X축 방향 간의 각도(각도의 절대치)는 예컨대 X-Y 평면 상에 투영될 때 10°이하이다. 제1 기판부(10u) 근방의 액정층(30)의 배향 방향은 제2 기판부(20u) 근방의 액정층(30)의 배향 방향과 역평행이다. 즉, 초기 배향은 스플레이(splay) 배향이 아니다.
제1 기판부(10u)는 배향막(미도시)을 더 포함할 수 있다. 제1 전극들(11)과 전극쌍들(15)은 제1 기판부(10u)의 제1 기판(10)과 배향막 사이에 배치되어 있다. 제2 기판부(20u)도 배향막(미도시)을 더 포함할 수 있다. 대향 전극(20c)은 제2 기판부(20u)의 제2 기판(20)과 배향막 사이에 배치되어 있다. 이들 배향막은 예컨대 폴리이미드를 포함할 수 있다. 액정층(30)의 초기 배열은 예컨대 배향막들을 러빙(rubbing) 처리함으로써 얻어진다. 제1 기판부(10u)의 러빙 방향은 제2 기판부(20u)의 러빙 방향과 역평행이다. 초기 배향은 배향막들의 광조사 처리에 의해 얻어질 수도 있다.
액정층(30)의 액정 배향은 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이, 대향 전극(20c)과 제2 전극들(12) 사이, 그리고 대향 전극(20c)과 제3 전극들(13) 사이에 전압을 인가함으로써 변하게 된다. 이 변화에 따라서 액정층(30)에는 굴절률 분포가 형성되며, 액정 광학 장치(111)에 입사하는 광의 진행 방향이 이 굴절률 분포에 의해 변한다. 광의 진행 방향의 변화는 주로 굴절 효과에 기초한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2는 액정 광학 장치(111)의 사용 상태의 예도 보여준다. 액정 광학 장치(111)는 화상 표시부(80)와 함께 사용된다. 이 실시예에 따른 화상 표시 장치(211)는 이 실시예에 따른 액정 광학 장치(이 예에서는 액정 광학 장치(111))와 화상 표시부(80)를 포함한다. 화상 표시부(80)로는 임의의 표시 장치가 이용될 수 있다. 예컨대, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 등이 이용될 수 있다.
화상 표시부(80)는 표시부(81)를 포함한다. 표시부(81)는 액정 광학 장치(111)와 적층되어 있다. 표시부(81)는 화상 정보를 포함하는 광을 액정층(30)에 입사시킨다. 이 예에서, 광은 제1 기판부(10u)를 통해 액정층(30)으로 들어가고 제2 기판부(20u)를 통해 외부로 출사된다. 화상 표시부(80)는 표시부(81)를 구동하는 표시 구동부(82)를 더 포함할 수 있다. 표시부(81)는 표시 구동부(82)로부터 표시부(81)로 공급된 신호에 기초하여 변조되는 광을 생성한다. 후술하는 바와 같이, 액정 광학 장치(111)는 광로를 변경하는 동작 상태와 실질적으로 광로를 변경하지 않는 동작 상태를 갖는다. 예컨대, 화상 표시 장치(211)는 광로를 변경하는 동작 상태에서는 액정 광학 장치(111)에 입사되는 광에 의해 3차원 표시를 제공한다. 예컨대, 화상 표시 장치(211)는 광로를 실질적으로 변경하지 않는 동작 상태에서는 2차원 화상 표시를 제공한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 액정 광학 장치(111)는 구동부(72)를 더 포함할 수 있다. 구동부(72)는 유선 또는 무선 방법(전기 방법, 광학 방법 등)에 의해 표시 구동부(82)에 접속될 수 있다. 화상 표시 장치(211)는 구동부(72)와 표시 구동부(82)를 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
구동부(72)는 제1 전극들(11), 제2 전극들(12), 제3 전극들(13) 및 대향 전극(20c)에 전기적으로 접속되어 있다.
이하, 구동부(72)의 동작의 예에 있어서 액정 광학 장치(111)의 구성과 같은 구성(제2 중첩부(13p)와 액정층(30) 사이에 제1 중첩부(12p)가 배치되어 있고 제1 영역(R1)에서 제2 비중첩부(13q)가 제1 비중첩부(12q)보다도 중심축으로부터 더 먼 구성)에 관하여 설명한다.
이 구성에서, 구동부(72)는 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이에 제1 전압(V1)을 인가하고, 대향 전극(20c)과 제2 전극들(12) 사이에 제2 전압(V2)을 인가하고, 대향 전극(20c)과 제3 전극들(13) 사이에 제3 전압(V3)을 인가한다. 여기서, 편의상 2개의 전극들 사이의 전위가 동일한(제로 볼트인) 상태도 전압이 인가된 상태에 포함되는 것으로 한다.
제1 전압(V1)의 절대치는 제3 전압(V3)의 절대치보다 크다. 제2 전압(V2)의 절대치는 제3 전압(V3)의 절대치보다 작다. 즉, 제1 전압(V1)의 절대치는 제2 전압(V2)의 절대치보다 크며 또 제3 전압(V3)의 절대치보다 크다.
제1 전압(V1), 제2 전압(V2) 및 제3 전압(V3)은 직류 전압이거나 교류 전압일 수 있다. 교류 전압인 경우에는 제1 전압(V1)의 실효치는 제3 전압(V3)의 실효치보다 크며, 제2 전압의 실효치는 제3 전압(V3)의 실효치보다 작다.
대향 전극(20c)의 전위는 고정되어 있을 수 있으며, 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 제3 전극(13) 중에서 선택된 적어도 하나의 전위는 교류로 변화될 수 있다. 대향 전극(20c)의 전위를 교류로 변화시키고 그 변화의 극성과 동일한 극성을 가진 전압을 제3 전극(13)에 공급함으로써 제3 전압(V3)의 절대치(실효치)는 비교적 작을 수 있다. 대향 전극(20c)의 전위의 변화의 극성과 반대 극성을 가진 전압을 제1 전극(11)에 공급함으로써 제1 전압(V1)의 절대치(실효치)는 비교적 클 수 있다. 대향 전극(20c)의 전위의 변화의 극성과 다른 극성을 가진 전압을 제2 전극(12)에 공급함으로써 제2 전압(V2)의 절대치(실효치)는 비교적 클 수 있다. 이와 같은 구동법을 이용함으로써 구동 회로의 전원 전압이 작게 될 수 있으며, 구동 IC의 내압 사양이 완화될 수 있다.
액정층(30)의 프리틸트각이 비교적 작은(예컨대 10°이하) 경우에는, 액정층(30)의 액정 배향의 변화에 관한 임계 전압(Vth)이 비교적 명확하다. 그와 같은 경우에는, 예컨대, 제3 전압(V3)은 임계 전압(Vth) 이하로 설정된다. 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)은 임계 전압(Vth)보다 크게 설정된다.
제3 전압(V3)은 예컨대 초기 배열에서 또는 초기 배열에 가까운 배향 상태에서 액정층(30)의 액정 배향을 유지하는 전압이다. 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)은 초기 배열로부터 액정층(30)의 액정 배향을 변화시키는 전압이다.
액정층(30)의 액정 배향은 각 전극에 인가된 전압에 의해 변화되며, 이 변화에 기초하여 굴절률 분포가 형성된다. 굴절률 분포는 전극 배치와 전극에 인가된 전압에 의해 결정된다.
이하, 본 실시예에 따른 액정 광학 장치(111)의 전극 배치의 예에 대해서 설명한다.
도 1에 도시된 액정 광학 장치(111)에서, 제3 전극(13)은 제1 기판(10)의 주면(10a) 상에 구비되어 있고, 절연층(18)은 제3 전극(13) 상에 구비되어 있고, 제2 전극(12)은 절연층(18) 상에 구비되어 있다. 즉, 제3 전극(13)의 제2 중첩부(13p)는 제2 전극(12)의 제1 중첩부(12p)와 제1 기판(10) 사이에 배치되어 있다. 즉, 제2 전극(12)의 제1 중첩부(12p)는 액정층(30)과 제3 전극(13)의 제2 중첩부(13p) 사이에 배치되어 있다.
그와 같은 경우에, 제1 영역(R1)에 배치된 복수의 전극쌍(15) 각각의 X축 방향을 따른 위치는 제3 전극(13)과 중첩하도록 위치한 제2 전극의 2개의 X축 방향 단부 중 하나의 X축 방향을 따른 위치이다.
예컨대, 제1 전극쌍(15a)의 X축 방향을 따른 위치(55a)는 제1 전극쌍(15a)에 포함된 제2 전극(12a)의 전극(11)측 단부의 X방향을 따른 위치에 대응한다. 제2 전극쌍(15b)의 X축 방향을 따른 위치(55b)는 제2 전극쌍(15b)에 포함된 제2 전극(12b)의 전극(11)측 단부의 X방향을 따른 위치에 대응한다. 제3 전극쌍(15c)의 X축 방향을 따른 위치(55c)는 제3 전극쌍(15c)에 포함된 제2 전극(12c)의 전극(11)측 단부의 X방향을 따른 위치에 대응한다. 이는 4개 이상의 전극쌍(15)이 구비된 경우에도 마찬가지이다.
액정 광학 장치(111)에서, 제1 영역(R1)에 배치된 최근접 전극쌍들(15)의 위치들 간의 거리는 일정치 않다. 최근접 전극쌍들(15)의 위치들 간의 거리는 최근접 전극쌍들(15)이 +X 방향(중심축(59)으로부터 전극(11p)을 향한 방향)으로 멀어질수록 감소한다.
예컨대, 제1 전극쌍(15a)의 위치(55a)와 제2 전극쌍(15b)의 위치(55b) 간의 거리(50a)(제1 거리)는 제2 전극쌍(15b)의 위치(55b)와 제3 전극쌍(15c)의 위치(55c) 간의 거리(50b)(제2 거리)보다 길다.
본 실시예에서는, 인접한 제1 전극쌍들(15)의 위치들 간의 거리가 인접한 제1 전극쌍(15) 모두에 대해 +X 방향을 따라 순차적으로 감소할 필요는 없다. 예컨대, 인접한 제1 전극쌍들(15)의 위치들 간의 거리가 동일한 부분이 있을 수 있다. 예컨대 제1 전극쌍(15a)의 위치(55a)와 제2 전극쌍(15b)의 위치(55b) 간의 거리(50a)가 제2 전극쌍(15b)의 위치(55b)와 제3 전극쌍(15c)의 위치(55c) 간의 거리(50b)와 같을 수 있고, 제2 전극쌍(15b)의 위치(55b)와 제3 전극쌍(15c)의 위치(55c) 간의 거리(50b)가 제3 전극쌍(15c)의 위치(55c)와 제4 전극쌍(미도시)의 위치 간의 거리보다 더 길 수 있다.
즉, 액정 광학 장치(111)에서는, 제1 영역(R1)에 배치된 복수의 전극쌍(15) 중 제1 전극쌍의 X축 방향 위치와 제1 전극쌍과 전극(11p) 사이에 배치되고 제1 전극쌍에 최근접한 제2 전극쌍의 X축 방향 위치 간의 X축 방향을 따른 거리는, 제1 영역(R1)에 배치된 제1 전극쌍과 전극(11p) 사이에 배치된 제3 전극쌍의 X축 방향 위치와 제3 전극쌍과 전극(11p) 사이에 배치되고 제3 전극쌍에 최근접한 제4 전극쌍의 X축 방향 위치 간의 X축 방향을 따른 거리보다 길다. 여기서, 제3 전극쌍은 제2 전극쌍과 같을 수도 있고 또는 다를 수도 있다.
중심축(59)과 제1 전극쌍(15a)의 위치(55a) 간의 거리(50i)는 거리(50a)와 거리(50b)보다 길다. 즉, 제1 영역(R1)에 배치된 최근접 전극쌍들(15)의 위치들 간의 거리는 제1 영역(R1)에서 복수의 전극쌍(15) 중 중심축(59)에 최근접한 전극쌍(15)의 위치와 중심축(59)의 위치 간의 거리보다 짧다.
이하, 그와 같은 전극 배치를 가진 액정 광학 장치(111)에서 전술한 것과 같은 전압이 인가될 때의 액정층(30)의 굴절 분포에 대해서 설명한다. 하기에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, 절연층(18), 배향막 등이 액정층(30)에 인가된 전압(전압 분포)에 미치는 영향은 무시한다. 또, 하기에서는, 설명을 간단하게 하기 위해, X축 방향으로 편광면을 가진 광에 대한 액정층(30)의 굴절률에 대해 모델식 설명(model-like description)을 제공한다.
도 3a 및 도 3b는 제1 실시예에 따른 액정 광학 장치의 특성을 보여주는 개략도이다.
도 3a는 액정 광학 장치(111)의 굴절률 분포(31)의 모델도이다.
대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 간의 제1 전압(V1)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제2 전압(V2)이 대향 전극(20c)과 제2 전극(12) 사이에 인가된다. 제2 전압(V2)의 절대치(실효치)보다 작은 절대치(실효치)를 가진 제3 전압(V3)이 대향 전극(20c)과 제3 전극(13) 사이에 인가된다.
제1 전압(V1)(저전압)이 인가되는 액정층(30)의 영역에는 초기 배향(이 경우에는 수평 배향)이 유지된다. 이 영역의 유효 굴절률은 이상(extraordinary)광에 대한 굴절률(ne)이다. 제3 전압(V3)(저전압)이 인가되는 액정층(30) 영역의 유효 굴절률도 이상광에 대한 굴절률(ne)이다. 제2 전압(V2)(고전압)이 인가되는 액정층(30) 영역에는 틸트각이 큰 배향(예컨대 수직 배향)이 형성된다. 이 영역의 유효 굴절률은 정상광에 대한 굴절률(no)이다. 전극쌍들(15) 간의 영역에 대향하는 액정층(30)의 유효 굴절률은 이상광에 대한 굴절률과 정상광에 대한 굴절률 사이의 굴절률이다.
실제 굴절률 분포(31)에서는 굴절률 변화는 이상광에 대한 굴절률과 정상광에 대한 굴절률 간의 차의 약 20% 이상 약 80% 이하이다.
예컨대, 액정층(30) 중에서 제2 전극(12)의 중심부에 대향하는 부분의 굴절률은 최소가 된다. 액정층(30) 중에서 제2 전극(12)과 대향하지 않고 제3 전극(13)과 대향하는 부분의 부근에서의 액정층(30)의 굴절률은 최대가 된다. 예컨대, 굴절률은, 제1 전극쌍(15a)의 X축 방향을 따른 위치(55a) 부근, 제2 전극쌍(15b)의 X축 방향을 따른 위치(55b) 부근, 그리고 제3 전극쌍(15c)의 X축 방향을 따른 위치(55c) 부근에서 최대가 된다. 제1 전극(11)에 대향하는 부분의 굴절률은 최소가 된다.
제1 전극쌍(15)의 영역에서는 굴절률의 최소부터 최대로의 변화는 비교적 가파르다. 반면에, 액정층(30) 중에서 전극쌍들(15) 간의 영역에 대향하는 부분의 굴절률은 비교적 완만하다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 굴절률 분포(31)는 예컨대 프레넬 렌즈의 두께 분포에 대응하는 형상을 갖고 있다. 액정 광학 장치(111)는 굴절률이 면내에서 변화하는 액정 GRIN 렌즈(Gradient Index lens)로서 기능한다.
도 3b는 액정 광학 장치(111)의 실제 굴절률 분포(31)의 예를 보여준다. 도 3b는 상기한 전압들이 공급될 때의 액정 광학 장치(111)의 굴절률 분포(31)의 모델도이다. 도 3b에서 수평축은 X축이고 수직축은 굴절률 n(유효 굴절률)이다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 실제 굴절률 분포(31)는 도 3a에 예시된 특성이 액정 배향의 연속성으로 인해 굴절률의 변화율을 낮게 한 부드러운 곡선 형상의 특성을 갖고 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 액정 광학 장치(111)에서 전극쌍들(15)은 굴절률의 극소점(32)과 극대점(33)을 형성한다. 즉, 제1 영역(R1)에서의 액정층(30)의 굴절률 분포(31)는 X축 방향을 따라 교대로 배열된 복수의 극소점(32)과 극대점(33)을 포함한다. 복수의 극소점(32)은 제1 극소점(32a), 제2 극소점(32b), 제3 극소점(32c) 등을 포함한다. 복수의 극대점(33)은 제1 극대점(33a), 제2 극대점(33b), 제3 극대점(33c) 등을 포함한다. 따라서, 액정층(30)에 입사된 광의 광경로는 형성된 복수의 극소점(32)과 복수의 극대점(33)에 의해 변경된다.
인접한 제1 전극들(11) 간의 영역(제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)의 전체 영역)은 하나의 렌즈로서 기능한다. 복수의 극소점(32)과 복수의 극대점(33)을 이용하여 형성된 렌즈에 의해 굴절률의 변화폭에 대해 높은 렌즈 효과가 얻어질 수가 있다. 이는 예컨대 복수의 곡면들이 조합된 것으로, 한 곡면을 가진 광학 렌즈보다 렌즈 두께가 더 얇으면서도 광학적 특성은 같은 프레넬 렌즈에 대응하는 것이다.
액정 광학 장치(111)에서, 액정층(30)의 두께는 얇을 수 있으며, 따라서 사용되는 액정 재료량이 절약될 수 있다. 더욱이, 액정층(30)의 응답 속도가 증가한다.
액정 광학 장치(111)에서, 제2 전극(12)과 제3 전극(13)이 절연층(18)을 사이에 두고 적층되어 있기 때문에 액정층(30) 중에서 제2 전극(12)에 대응하는 부분은 X-Y 평면에 투영될 때 제3 전극(13)에 대향하는 부분에 인접해 있다. 그러므로, 한 전극쌍(15) 내에서 극소점(32)으로부터 극대점(33)으로의 굴절률 변화는 가파를 수 있다. 반면에, 전극쌍들(15) 사이에서 극대점(33)으로부터 극소점(32)으로의 굴절률 변화는 완만할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, +X 방향을 따른 굴절률 증가율은 +X 방향을 따른 굴절률 감소율보다 높다. 예컨대, 굴절률 분포는 프레넬 렌즈 형상의 렌즈 두께 분포에 대응하며, 따라서 양호한 광학적 특성을 얻을 수 있다.
예컨대, 절연층(18)이 제3 전극(13) 상에 구비되어 있고, 제2 전극(12)이 절연층(18) 상에 구비되어 있고, X-Y 평면에 투영했을 때 제2 전극(12)과 제3 전극(13) 서로 중첩하지 않고, X-Y 평면에 투영했을 때 제2 전극(12)과 제3 전극(13) 어느 것도 존재하지 않는 영역이 형성되지 않는 구성이 고려될 수 있다. 이 참고예의 구성에서, +X 방향을 따른 굴절률 증가율의 절대치는 +X 방향을 따른 굴절률 감소율의 절대치와 실질적으로 같다. 그러므로, 예컨대, 회절 효과는 증가하고, 렌즈 효과는 충분히 증가될 수 없다. 그러므로, 입사광을 원하는 방향으로 유도하는 효과가 충분히 얻어질 수 없다. 그러므로, 예컨대, 액정 광학 장치(111)가 복수의 시차(parallax) 화상을 표시하는 화상 표시부(80)와 조합될 때 누화(crosstalk)가 발생한다. 그러므로, 표시를 보기가 어렵고 표시 품질이 낮다.
또한, 절연층(18)이 제3 전극(13) 상에 구비되어 있고, 제2 전극(12)이 절연층(18) 상에 구비되어 있고, X-Y 평면에 투영했을 때 제2 전극(12)과 제3 전극(13) 어느 것도 존재하지 않는 영역이 형성되지 않고, X-Y 평면에 투영했을 때 제2 전극(12)과 제3 전극(13) 서로 중첩하지 않는 구성을 가진 참고예에서는 굴절률 증가율이 충분히 증가될 수 없다. 굴절률이 +X 방향을 따라 증가하는 영역에서는 특히 경사광에 대해서는 원하지 않는 방향으로 광이 유도된다. 즉, 미광(stray light)이 발생한다. 그러므로, 예컨대 누화가 발생하고 표시 품질이 낮다.
이에 대해, 본 실시예에 따른 액정 광학 장치(111)에서는, 제2 전극(12)과 제3 전극(13)이 절연층(18)을 사이에 두고 적층되어 있기 때문에 한 전극쌍(15) 내에서 극소점(32)으로부터 극대점(33)으로의 굴절률 변화는 가파를 수 있다. 그러므로, 미광이 억제될 수 있다. 또한, 전극쌍들(15)이 서로 분리되어 있기 때문에 극대점(33)으로부터 극소점(32)으로의 굴절률 변화가 완만하게 될 수 있고, 따라서 양호한 렌즈 효과가 얻어진다.
본 실시예에 따른 액정 광학 장치(111)에 따르면, 고품질 표시를 제공하는 액정 광학 장치가 제공될 수 있다.
더욱이, 본 실시예에서, 최근접 전극쌍들(15)의 위치들 간의 거리는 최근접 전극쌍들(15)이 +X 방향을 따라 멀어질수록 더 짧아진다. 이에 의해서, 동작 전압을 감소시키는 효과도 얻어진다.
미광은 제1 영역(R1) 중에서 중심축(59)에서 먼 부분에서보다 제1 영역(R1) 중 중심축(59)에 가까운 부분에서 화상의 열화에 더 큰 영향을 미친다. 그러므로, 제1 영역(R1) 중 중심축(59)에 가까운 부분의 굴절률 증가율이 제1 영역(R1) 중에서 중심축(59)에서 먼 부분의 굴절률 증가율보다 높은 것이 좋다. 이에 의해서, 화상의 실질적 열화가 더 억제될 수 있다.
예컨대, 고전압을 이용하여 각 전극쌍(15)에서 높은 굴절률 증가율이 얻어질 수 있다. 그러나 액정층(30)에 고전압이 인가되는 경우에는 리버스 틸트(reverse tilt)가 생기기 쉽다. 리버스 틸트는 굴절률 분포를 교란시키며 미광의 원인이 된다.
본 실시예에서, 중심축(59)에 가까운 영역에서 전극쌍들(15)의 배치 피치를 감소시킴으로써 액정 배향을 변화시키는 전압의 증가를 억제하면서 굴절률 증가율을 증가시킨다. 이에 의해, 동작 전압이 낮은 경우에도 중심축(59)에 가까운 부분의 굴절률 증가율이 증가되며, 따라서 고품질의 표시가 유지될 수 있다.
이 효과는 제2 전극(12)과 제3 전극(13)이 절연층(18)을 사이에 두고 적층되고 전극쌍들(15)이 서로 분리된 구성에서 얻어진다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 굴절률 증가율은 복수의 극소점(32) 중 하나(예컨대 제1 극소점(32a))와 전극(11p)의 위치(19) 사이의 영역에서 이 극소점(제1 극소점(32a))과 이 극소점(제1 극소점(32a))에 인접한 극대점(제1 극대점(33a))을 연결하는 직선의 기울기의 절대치이다.
복수의 극소점(32) 중 제1 극소점의 굴절률 증가율은 복수의 극소점(32) 중 제1 극소점보다 중심축(59)에서 더 먼 제2 극소점의 굴절률 증가율보다 높다. 복수의 극소점(32) 중 제1 극소점은 도 3b에 도시된 제1 극소점(32a), 제2 극소점(32b), 제3 극소점(32c) 등일 수 있다.
따라서, 액정 광학 장치(111)에서, 중심축(59)에서 먼 극소점(32)의 굴절률 증가율보다 높은 중심축(59)에 가까운 극소점(32)의 굴절률 증가율에 의해 미광이 효과적으로 억제될 수 있으며, 이에 따라서 더 높은 품질의 표시가 제공될 수 있다.
액정 광학 장치(111)에서, 제1 전압(V1)의 절대치는 제2 전압(V2)의 절대치와 제3 전압(V3)의 절대치보다 크다. 이 경우에, 제2 전압(V2)의 절대치는 제3 전압(V3)의 절대치보다 클 수 있다. 또는, 제3 전압(V3)의 절대치는 제2 전압(V2)의 절대치보다 클 수 있다.
도 4는 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도이다.
도 4에 도시된 액정 광학 장치(111a)에서, 제1 기판부(10u)의 구성은 액정 광학 장치(111)의 것과 다르다. 액정 광학 장치(111a)의 제2 기판부(20u)와 액정층(30)의 구성은 액정 광학 장치(111)의 것과 마찬가지이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
액정 광학 장치(111a)에서, 제1 전극들(11)은 제1 기판(10)의 제1 주면(10a) 상에 구비되어 있고, 절연층(18)은 제1 전극들(11)을 덮고 있다. 전극쌍(15)의 구성은 액정 광학 장치(111)의 것과 마찬가지이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
액정 광학 장치(111a)에서도, 대향 전극(20c)과 제3 전극들(13) 사이에 인가되는 제3 전압(V3)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제1 전압(V1)을 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이에 인가함으로써 그리고 제3 전압(V3)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제2 전압(V2)을 대향 전극(20c)과 제2 전극들(12) 사이에 인가함으로써 도 3a 및 도 3b에 관해서 설명된 굴절률 분포(31)가 형성될 수 있다. 따라서, 고품질의 표시를 제공할 수 있다.
도 5는 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도이다.
도 5에 도시된 액정 광학 장치(112)에서, 제1 기판부(10u)의 구성은 액정 광학 장치(111)의 것과 다르다. 액정 광학 장치(112)에서 제2 기판부(20u)와 액정층(30)의 구성은 액정 광학 장치(111)의 것과 마찬가지이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
액정 광학 장치(112)에서, 제3 전극(13)은 제1 기판(10) 상에 구비되어 있고, 절연층(18)은 제3 전극(13) 상에 구비되어 있고, 제2 전극(12)은 절연층(18) 상에 구비되어 있다. 이 예에서, 제1 전극(11)은 절연층(18) 상에 구비되어 있다. 제1 전극(11)은 절연층(18)과 제1 기판(10) 사이에 배치될 수도 있다.
이 예에서, 제2 전극(12)의 제1 중첩부(12p)는 제3 전극(13)의 제2 중첩부(13p)와 액정층(30) 사이에 배치되어 있다. 이 경우에, 제1 영역(R1)에 배치된 복수의 전극쌍(15) 각각의 X축 방향을 따른 위치는 제3 전극(13)과 중첩하도록 위치한 제2 전극(12)의 2개의 X축 방향 단부 중 하나의 X축 방향을 따른 위치에 대응한다.
제1 영역(R1)에 포함된 복수의 전극쌍(15) 각각에 있어서, 제2 비중첩부(13q)와 중심축(59) 간의 거리는 제1 비중첩부(12q)와 중심축(59) 간의 거리보다 짧다. 즉, 제1 영역(R1)의 전극쌍들(15) 중 하나에서, 제3 전극(13)은 제2 전극(12)보다 중심축(59)에 더 가깝다.
그와 같은 경우에, 구동부(72)(도 5에는 미도시)는 대향 전극(20c)과 제2 전극(12) 사이에 인가되는 제4 전압(V4)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제5 전압(V5)을 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이에 인가한다. 구동부(72)는 제4 전압(V4)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제6 전압(V6)을 대향 전극(20c)과 제3 전극들(13) 사이에 인가한다.
이에 의해서, 예컨대, 액정층(30) 중에서 제3 전극(13)의 중심부에 대향하는 부분의 굴절률은 최소가 된다. 액정층(30) 중에서 제3 전극(13)과 대향하지 않고 제2 전극(12)과 대향하는 부분의 부근에서의 액정층(30)의 굴절률은 최대가 된다. 예컨대, 굴절률은 제1 전극쌍(15a)의 X축 방향을 따른 위치(55a) 부근, 제2 전극쌍(15b)의 X축 방향을 따른 위치(55b) 부근, 그리고 제3 전극쌍(15c)의 X축 방향을 따른 위치(55c) 부근에서 최대가 된다. 제1 전극(11)에 대향하는 부분의 굴절률은 최소가 된다.
즉, 액정 광학 장치(112)에서, 구동부(72)는 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이에 제1 전압(V1)을 인가하고, 대향 전극(20c)과 제2 전극들(12) 사이에 제2 전압(V2)을 인가하고, 대향 전극(20c)과 제3 전극들(13) 사이에 제3 전압(V3)을 인가한다. 제1 전압(V1)의 절대치는 제2 전압(V2)의 절대치와 제3 전압(V3)의 절대치보다 크다. 제2 전압(V2)의 절대치는 제3 전압(V3)의 절대치보다 클 수 있다. 또는, 제3 전압(V3)의 절대치는 제2 전압(V2)의 절대치보다 클 수 있다.
도 6은 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도이다.
도 6에 도시된 액정 광학 장치(113)에서, 제1 기판부(10u)의 구성은 액정 광학 장치(111)의 것과 다르다. 액정 광학 장치(113)에서 제2 기판부(20u)와 액정층(30)의 구성은 액정 광학 장치(111)의 것과 마찬가지이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
액정 광학 장치(113)에서, 제2 전극(12)은 제1 기판(10) 상에 구비되어 있고, 절연층(18)은 제2 전극(12) 상에 구비되어 있고, 제3 전극(13)은 절연층(18) 상에 구비되어 있다. 이 예에서, 제1 전극(11)은 절연층(18) 상에 구비되어 있다. 제1 전극(11)은 절연층(18)과 제1 기판(10) 사이에 배치될 수도 있다.
이 예에서, 제3 전극(13)의 제2 중첩부(13p)는 제2 전극(12)의 제1 중첩부(12p)와 액정층(30) 사이에 배치되어 있다. 이 경우에, 제1 영역(R1)에 배치된 복수의 전극쌍(15) 각각의 X축 방향을 따른 위치는 제2 전극(12)과 중첩하도록 위치한 제3 전극(13)의 2개의 X축 방향 단부 중 하나의 X축 방향을 따른 위치에 대응한다.
제1 영역(R1)에 포함된 복수의 전극쌍(15) 각각에 있어서, 제2 비중첩부(13q)와 중심축(59) 간의 거리는 제1 비중첩부(12q)와 중심축(59) 간의 거리보다 짧다. 즉, 제1 영역(R1)의 전극쌍들(15) 중 하나에서, 제3 전극(13)은 제2 전극(12)보다 중심축(59)에 더 가깝다.
그와 같은 경우에, 구동부(72)(도 6에는 미도시)는 대향 전극(20c)과 제2 전극(12) 사이에 인가되는 제7 전압(V7)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제8 전압(V8)을 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이에 인가한다. 구동부(72)는 제7 전압(V7)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제9 전압(V9)을 대향 전극(20c)과 제3 전극들(13) 사이에 인가한다.
이에 의해서, 예컨대, 액정층(30) 중에서 제3 전극(13)의 중심부에 대향하는 부분의 굴절률은 최소가 된다. 액정층(30) 중에서 제3 전극(13)과 대향하지 않고 제2 전극(12)과 대향하는 부분의 부근에서의 액정층(30)의 굴절률은 최대가 된다. 예컨대, 굴절률은 제1 전극쌍(15a)의 X축 방향을 따른 위치(55a) 부근, 제2 전극쌍(15b)의 X축 방향을 따른 위치(55b) 부근, 그리고 제3 전극쌍(15c)의 X축 방향을 따른 위치(55c) 부근에서 최대가 된다. 제1 전극(11)에 대향하는 부분의 굴절률은 최소가 된다.
액정 광학 장치(113)에서, 구동부(72)는 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이에 제1 전압(V1)을 인가하고, 대향 전극(20c)과 제2 전극들(12) 사이에 제2 전압(V2)을 인가하고, 대향 전극(20c)과 제3 전극들(13) 사이에 제3 전압(V3)을 인가한다. 제1 전압(V1)의 절대치는 제2 전압(V2)의 절대치와 제3 전압(V3)의 절대치보다 크다. 제2 전압(V2)의 절대치는 제3 전압(V3)의 절대치보다 클 수 있다. 또는, 제3 전압(V3)의 절대치는 제2 전압(V2)의 절대치보다 클 수 있다.
도 7은 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도이다.
도 7에 도시된 액정 광학 장치(114)에서, 제1 기판부(10u)의 구성은 액정 광학 장치(111)의 것과 다르다. 액정 광학 장치(114)에서 제2 기판부(20u)와 액정층(30)의 구성은 액정 광학 장치(111)의 것과 마찬가지이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
액정 광학 장치(114)에서, 제2 전극(12)은 제1 기판(10) 상에 구비되어 있고, 절연층(18)은 제2 전극(12) 상에 구비되어 있고, 제3 전극(13)은 절연층(18) 상에 구비되어 있다. 이 예에서, 제1 전극(11)은 절연층(18) 상에 구비되어 있다. 제1 전극(11)은 절연층(18)과 제1 기판(10) 사이에 배치될 수도 있다.
이 예에서도, 제3 전극(13)의 제2 중첩부(13p)는 제2 전극(12)의 제1 중첩부(12p)와 액정층(30) 사이에 배치되어 있다. 이 경우에, 제1 영역(R1)에 배치된 복수의 전극쌍(15) 각각의 X축 방향을 따른 위치는 제2 전극(12)과 중첩하도록 위치한 제3 전극(13)의 2개의 X축 방향 단부 중 하나의 X축 방향을 따른 위치에 대응한다.
제1 영역(R1)에 포함된 복수의 전극쌍(15) 각각에 있어서, 제2 비중첩부(13q)와 중심축(59) 간의 거리는 제1 비중첩부(12q)와 중심축(59) 간의 거리보다 길다. 즉, 제1 영역(R1)의 전극쌍들(15) 중 하나에서, 제3 전극(13)은 제2 전극(12)보다 중심축(59)에서 더 멀다.
그와 같은 경우에, 구동부(72)(도 7에는 미도시)는 대향 전극(20c)과 제3 전극(13) 사이에 인가되는 제10 전압(V10)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제11 전압(V11)을 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이에 인가한다. 구동부(72)는 제10 전압(V10)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제12 전압(V12)을 대향 전극(20c)과 제2 전극들(12) 사이에 인가한다.
이에 의해서, 예컨대, 액정층(30) 중에서 제2 전극(12)의 X축 방향 중심부에 대향하는 부분의 굴절률은 최소가 된다. 액정층(30) 중에서 제2 전극(12)과 대향하지 않고 제3 전극(13)과 대향하는 부분의 부근에서의 액정층(30)의 굴절률은 최대가 된다. 예컨대, 굴절률은, 제1 전극쌍(15a)의 X축 방향을 따른 위치(55a) 부근, 제2 전극쌍(15b)의 X축 방향을 따른 위치(55b) 부근, 그리고 제3 전극쌍(15c)의 X축 방향을 따른 위치(55c) 부근에서 최대가 된다. 제1 전극(11)에 대향하는 부분의 굴절률은 최소가 된다.
즉, 액정 광학 장치(114)에서, 구동부(72)는 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이에 제1 전압(V1)을 인가하고, 대향 전극(20c)과 제2 전극들(12) 사이에 제2 전압(V2)을 인가하고, 대향 전극(20c)과 제3 전극들(13) 사이에 제3 전압(V3)을 인가한다. 제1 전압(V1)의 절대치는 제2 전압(V2)의 절대치와 제3 전압(V3)의 절대치보다 크다. 제2 전압(V2)의 절대치는 제3 전압(V3)의 절대치보다 클 수 있다. 또는, 제3 전압(V3)의 절대치는 제2 전압(V2)의 절대치보다 클 수 있다.
액정 광학 장치(112, 113, 114)에서도, 한 전극쌍(15)에서 굴절률의 극소점으로부터 극대점으로의 변화가 가파를 수 있으며, 미광이 억제될 수 있다. 또한, 전극쌍들(15)이 서로 분리되어 있기 때문에 극대점으로부터 극소점으로의 굴절률 변화가 완만하게 될 수 있고, 따라서 양호한 렌즈 효과가 얻어진다. 이에 의해, 고품질 표시가 제공될 수 있다.
예컨대, 임계 전압(Vth)이 존재하는 경우에는, 제4 전압(V4), 제7 전압(V7) 및 제10 전압(V10)은 임계 전압(Vth) 이하로 설정된다. 제5 전압(V5), 제6 전압(V6), 제8 전압(V8), 제9 전압(V9), 제11 전압(V11) 및 제12 전압(V12)은 임계 전압(Vth)보다 크도록 설정된다.
제1 전압(V1) 내지 제3 전압(V3)에 관한 설명과 마찬가지로, 직류 또는 교류의 전압이 제4 전압(V4) 내지 제12 전압(V12)으로서 이용될 수 있다. 극성 반전의 타이밍이 시간적으로 시프트되는 전압 파형은 이들 전압에 적절히 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 액정 광학 장치(111 내지 114 및 111a)에서, 제1 내지 제12 전압(V1 내지 V12)을 조정함으로써, 복수의 극소점(32) 중 제1 극소점의 굴절률 증가율은 복수의 극소점(32) 중 제1 극소점보다 중심축(59)에서 더 먼 제2 극소점의 굴절률 증가율보다 높을 수 있다.
도 8은 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 광학 장치(115)도 제1 기판부(10u), 제2 기판부(20u) 및 액정층(30)을 포함한다. 제1 기판부(10u)는 제1 기판(10), 복수의 제1 전극쌍(11) 및 복수의 전극쌍(15)을 포함한다.
이 예에서, 제1 영역(R1)에 2개의 전극쌍(15)(제1 전극쌍(15a) 및 제2 전극쌍(15b))이 구비되어 있다. 제2 영역(R2)에도 2개의 전극쌍(15)이 구비되어 있다. 그 외의 구성(예컨대 제2 기판부(20u), 액정층(30) 등)은 액정 광학 장치(111a)의 구성과 마찬가지이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
중심축(59)과 제1 전극쌍(15a)의 위치(55a) 간의 거리(50i)는 거리(50a)와 거리(50b)보다 길다. 즉, 제1 영역(R1)에 배치된 최근접 전극쌍들(15)의 위치들 간의 거리는 제1 영역(R1)에서 복수의 전극쌍(15) 중 중심축(59)에 최근접한 전극쌍(15)의 위치와 중심축(59)의 위치 간의 거리보다 짧다.
도 9는 제1 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 특성을 보여주는 개략도이다.
도 9는 액정 광학 장치(115)의 액정층(30)의 등전위 분포(30e)와 액정 다이렉터(30d)의 시뮬레이션 결과를 개략적으로 보여준다. 도 9에서, 수평축은 X축 방향 위치이고, 수직축은 Z축 방향 위치이다. X축 방향을 따른 제2 전극(12)의 길이(폭)와 X축 방향을 따른 제3 전극(13)의 길이(폭)는 20μm이고, X축 방향을 따른 제2 전극(12)과 제3 전극(13)의 중첩 부분들(제1 중첩부(12p)와 제2 중첩부(13p))의 길이(폭)는 5μm이다. 제2 전극들(12) 간의 간격과 제3 전극들(13) 간의 간격은 40μm이다. 액정층(30)의 두께는 34μm이다. 이 예에서, 제1 전압(V1)의 절대치와 제2 전압(V2)의 절대치는 2.8V이다. 제3 전압(V3)의 절대치는 0V이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제2 비중첩부(13q)에 대응하는 부분의 등전위 곡선은 X축 방향을 따라 비대칭적이다. 즉, 제2 비중첩부(13q) 중에서 제2 중첩부(13p)에 가까운 측의 등전위 곡선은 제2 비중첩부(13q) 중에서 제2 중첩부(13p)에서 먼 측의 등전위 곡선과 다르다.
도 10은 액정 광학 장치들의 특성을 보여주는 그래프도이다.
도 10은 본 실시예에 따른 액정 광학 장치(115)의 광학 특성을 보여준다. 도 10에서, 수평축은 X축 방향을 따른 위치이다. 수직축은 굴절률 n(유효 굴절률)이다. 굴절률은 상기한 액정 다이렉터(30d)의 분포로부터 구해진다.
도 10은 참조예의 액정 광학 장치(119a)의 광학 특성도 보여준다(액정 광학 장치(119a)의 구조는 도시되지 않음). 액정 광학 장치(119a)에서, 제2 전극(12)은 제3 전극(13)과 중첩하는 부분을 갖고 있지 않다. X축 방향을 따른 제2 전극(12)의 길이와 X축 방향을 따른 제3 전극(13)의 길이는 30μm이다. 제2 전극들(12) 사이의 간격과 제3 전극들(13) 사이의 간격은 30μm이다. 액정 광학 장치(119a)에서, 제2 전극(12)과 제3 전극(13) 중에서 선택된 것이 구비되며, Z축 방향을 따라 보았을 때 제1 전극들(11) 사이에 전극이 구비되지 않는 영역은 없다. 액정 광학 장치(119a)의 다른 구성은 액정 광학 장치(115)와 마찬가지이다.
도 10에 도시된 참고예의 액정 광학 장치(119a)에서, +X 방향을 따른 굴절률의 증가 곡선은 +X 방향을 따른 굴절률의 감소 곡선과 실질적으로 같다. X축 방향을 따른 굴절률의 증가 구간의 길이는 X축 방향을 따른 굴절률의 감소 구간의 길이와 실질적으로 같다. 그러므로, 미광이 발생하기 쉽다.
이에 대해, 본 실시예에 따른 액정 광학 장치(115)에서는, X축 방향을 따른 굴절률의 증가 구간의 길이는 X축 방향을 따른 굴절률의 감소 구간의 길이보다 짧다. 그러므로, 미광이 억제될 수 있으며, 따라서 양호한 렌즈 효과가 얻어진다.
제2 실시예
도 11은 제2 실시예에 따른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 액정 광학 장치(121)도 제1 기판부(10u), 제2 기판부(20u) 및 액정층(30)을 포함한다. 액정 광학 장치(121)에서, 제2 기판부(20u) 및 액정층(30)의 구성은 제1 실시예(예컨대 액정 광학 장치(111))의 것과 마찬가지이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
액정 광학 장치(121)에서도, 제1 기판부(10u)는 제1 기판(10), 복수의 제1 전극(11) 및 복수의 전극쌍(15)을 포함한다. 복수의 전극쌍(15) 각각은 제2 전극(12)과 제3 전극(13)을 포함한다. 액정 광학 장치(121)에서, 제2 전극(12)의 폭은 복수의 전극쌍들(15) 사이에 서로 다르다. 제3 전극(13)의 폭도 복수의 전극쌍들(15) 사이에 서로 다르다. 그 외의 구성은 액정 광학 장치(111)와 마찬가지이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다. 이하, 제2 전극(12)의 폭과 제3 전극(13)의 폭에 대해서 설명한다.
액정 광학 장치(121)에서, 제1 영역(R1)에 배치된 복수의 전극쌍(15) 각각에 포함된 제2 전극(12)의 폭(제2 방향을 따른 길이)은 제2 전극(12)이 중심축(59)으로부터 전극(11p)측을 향하는 방향(+X 방향)을 따라 멀어질수록 더 커진다.
제1 영역(R1)에 배치된 복수의 전극쌍(15) 각각에 포함된 제1 비중첩부(12q)의 X축 방향을 따른 길이(폭)는 제1 비중첩부(12q)가 +X축 방향을 따라 멀어질수록 더 커진다.
액정 광학 장치(121)에서는, 액정 광학 장치(111)와 마찬가지로, 제1 전압(V1)이 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이에 인가되고, 제2 전압(V2)이 대향 전극(20c)과 제2 전극들(12) 사이에 인가되고, 제3 전압(V3)이 대향 전극(20c)과 제3 전극들(13) 사이에 인가된다. 제1 전압(V1)의 절대치(실효치)는 제3 전압(V3)의 절대치(실효치)보다 크며, 제2 전압(V2)의 절대치(실효치)는 제3 전압(V3)의 절대치(실효치)보다 작다.
액정 광학 장치(121)에서, +X축 방향을 따라 더 넓어지는 제1 비중첩부(12q)의 폭만큼 중심축(59)에서 먼 위치에서도 양호한 굴절률 분포가 형성될 수 있다.
도 3b에 관해 설명된 바와 같이, 중심축(59)에 가까운 영역에서는 굴절률 분포(31)의 극대점(33)과 극소점(32) 간의 차(굴절률차(31d))가 비교적 크다. 이에 대해, 중심축(59)에서 먼(예컨대 전극(11p)의 위치(19)에 가까운) 영역에서는 굴절률차(31d)가 비교적 작다.
이는 전계 밀도가 중심축(59) 근방(렌즈의 중심)에서보다도 전극(11p) 근방(렌즈의 단부)에서 더 집중되는 것이 원인이라고 파악된다. 즉, 같은 전압이 인가되더라도 전극(11p) 근방에서의 굴절률차(31d)가 중심축(59) 근방에서의 굴절률차(31d)보다 작게 되는 경향이 있다.
그러므로, 본 실시예에서는, 제2 전압(V2)(고전압)을 인가하는 제1 비중첩부(12q)의 폭이 중심축(59) 근방에서보다도 전극(11p) 근방에서 더 크다. 이에 의해, 전극(11p)에서도 액정 분자의 다이렉터가 제2 전압(V2)에 기초하여 Z축 방향으로 충분히 배향될 수 있다. 이에 의해, 렌즈의 단부(전극(11p) 근방)에서도 충분히 큰 굴절률차(31d)가 형성될 수 있다.
액정 광학 장치(121)에서 복수의 전극쌍들(15) 사이에 제2 전극(12)의 폭이 서로 다르고 또 복수의 전극쌍들(15) 사이에 제3 전극(13)의 폭이 서로 다르지만, 제3 전극(13)의 폭은 일정하고 제2 전극(12)의 폭은 복수의 전극쌍들(15) 사이에 서로 다를 수 있다.
도 12는 제2 실시예에 따른 다른 액정 광학 장치의 구성을 보여주는 개략 횡단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 액정 광학 장치(122)는 제1 실시예에 관해 설명된 액정 광학 장치(112)에서 복수의 전극쌍들(15) 사이에 제2 전극(12)의 폭이 서로 다르고 또 복수의 전극쌍들(15) 사이에 제3 전극(13)의 폭이 서로 다른 것이다. 그 외의 구성은 액정 광학 장치(112)의 것과 마찬가지이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다. 이하, 액정 광학 장치(112)와 다른 부분에 대해 설명한다.
액정 광학 장치(122)에서, 제1 영역(R1)에 배치된 복수의 전극쌍(15) 각각에 포함된 제3 전극(13)의 폭(제2 방향을 따른 길이)은 제3 전극(13)이 중심축(59)으로부터 전극(11p)측을 향한 방향(+X 방향)을 따라 멀어질수록 커진다.
제1 영역(R1)에 배치된 복수의 전극쌍(15) 각각에 포함된 제2 비중첩부(13q)의 X축 방향을 따른 길이(폭)는 제2 비중첩부(13q)가 +X 방향을 따라 멀어질수록 더 커진다.
액정 광학 장치(122)에서는, 액정 광학 장치(112)와 마찬가지로, 대향 전극(20c)과 제2 전극들(12) 사이에 인가되는 제4 전압(V4)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제5 전압(V5)이 대향 전극(20c)과 제1 전극들(11) 사이에 인가된다. 제5 전압(V5)의 절대치(실효치)보다 큰 절대치(실효치)를 가진 제6 전압(V6)이 대향 전극(20c)과 제3 전극들(13) 사이에 인가된다.
액정 광학 장치(122)에서는, 고전압을 인가하는 제3 전극(13)의 제2 비중첩부(13q)의 폭은 전극(11p) 근방의 제3 전극(13)보다도 중심축(59) 근방의 제3 전극(13)에서 더 크다. 이에 의해, 전극(11p) 근방에서도 액정 분자의 다이렉터가 고전압에 기초하여 Z축 방향으로 충분히 배향될 수 있다. 이에 의해, 렌즈의 단부(전극(11p) 근방)에서도 충분히 큰 굴절률차(31d)가 형성될 수 있다.
액정 광학 장치(122)에서 복수의 전극쌍들(15) 사이에 제2 전극(12)의 폭이 서로 다르고 또 복수의 전극쌍들(15) 사이에 제3 전극(13)의 폭이 서로 다르지만, 제2 전극(12)의 폭은 일정하고 제3 전극(13)의 폭은 복수의 전극쌍들(15) 사이에 서로 다를 수 있다.
더욱이, 제1 실시예에 관해 설명된 액정 광학 장치(113, 114)에서, 복수의 전극쌍들(15) 사이에 제2 전극(12)의 폭이 서로 다르도록 변경되더라도 복수의 전극쌍들(15) 사이에 제3 전극(13)의 폭이 서로 다르도록 변경될 수 있다.
제1 및 제2 실시예에서, 제1 기판부(10u)에서 중심축(59)과 중첩되는 위치에 다른 전극이 구비될 수 있다. 이 전극과 대향 전극(20c) 간의 전위차는 낮은 값(예컨대 임계 전압(Vth) 이하)을 갖도록 설정된다.
상기 실시예들에 따르면, 고품질 표시를 제공하는 액정 광학 장치 및 화상 표시 장치가 제공될 수 있다.
본원 명세서에서, "수직" 및 "평행"은 엄밀한 수직 및 엄밀한 평행뿐만 아니라, 예컨대 제조 공정으로 인한 변동을 포함하는 것이다. 실질적으로 수직이고 실질적으로 평행이면 충분하다.
지금까지 구체적인 예들을 참조로 본 발명의 예시적인 실시예들에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체적인 예들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 당업자라면 종래 기술로부터 액정 광학 장치에 포함된, 예컨대 제1 기판부, 제2 기판부, 액정층, 제1 기판, 제2 기판, 제1 내지 제4 전극, 절연층 및 구동부와 같은 여러 가지 구성요소들의 구체적인 구성과 화상 표시 장치에 포함된, 예컨대 표시부, 표시 구동부 등의 여러 가지 구성요소들의 구체적인 구성을 적절히 선택함으로써 본 발명을 마찬가지로 실시할 수 있으며, 그와 같은 실시도 동일 또는 유사한 효과가 얻어지는 한에서는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
더욱이, 상기한 구체적인 예들에서 2개 이상의 구성요소들은 기술적으로 실시가능한 범위 내에서 조합될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 요지가 포함되는 한에서는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
더욱이, 본 발명의 실시예로서 전술된 액정 광학 장치와 화상 표시 장치에 기초하여 당업자가 적절히 설계 변경하여 실시될 수 있는 모든 액정 광학 장치 및 화상 표시 장치도 본 발명의 요지가 포함되는 한에서는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
당업자라면 본 발명의 요지 내에서 여러 가지 다른 변경예와 수정예를 고려해낼 수 있으며, 그와 같은 변경예와 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
특정 실시예들에 대해서 설명하였지만, 이들 실시예는 단지 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니다. 실제로, 여기서 설명된 신규한 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며, 더욱이, 본 발명의 요지로부터 벗어남이 없이 여기서 설명된 실시예들의 형태에 있어 각종 생략, 치환 및 변경이 이루어질 수 있다. 그와 같은 형태 또는 변경은 본 발명의 범위와 요지 내에 있음과 동시에 청구범위 및 그 균등의 범위 내에 있는 것이다.
10: 제1 기판
11: 제1 전극
12: 제2 전극
13: 제3 전극
15: 전극쌍
18: 절연층
20: 제2 기판
30: 액정층
72: 구동부
80: 화상 표시부
122: 액정 광학 장치
211: 화상 표시 장치

Claims (19)

  1. 액정 광학 장치로서,
    제1 기판부;
    제2 기판부; 및
    상기 제1 기판부와 상기 제2 기판부 사이에 구비된 액정층
    을 포함하고,
    상기 제1 기판부는,
    제1 주면을 가진 제1 기판,
    상기 제1 주면 상에 구비되며, 제1 방향으로 연장하며, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제1 전극, 및
    상기 제1 주면 상의 상기 제1 전극들 사이에 구비되며, 상기 제2 방향으로 배열되며, 각각이 상기 제1 방향으로 연장하는 제2 전극, 상기 제1 방향으로 연장하는 제3 전극, 및 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 구비된 절연층을 포함하는 복수의 전극쌍을 포함하고,
    상기 제2 전극과 상기 제3 전극은 상기 제1 기판과 평행한 평면에 투영될 때 서로 부분적으로 중첩되고,
    상기 제2 기판부는,
    상기 제1 주면에 대향하는 제2 주면을 가진 제2 기판, 및
    상기 제2 주면 상에 구비된 대향 전극
    을 포함하고,
    상기 전극쌍들 중 제1 전극쌍의 위치로부터 상기 제1 전극쌍에 최근접하며 최근접하는 2개의 상기 제1 전극들 중 한 전극과 상기 제1 전극쌍 사이에 배치된 제2 전극쌍의 위치까지의 상기 제2 방향을 따른 제1 거리가 상기 제1 전극들 사이의 중심축으로부터 상기 제1 전극쌍의 위치까지의 상기 제2 방향을 따른 거리보다 짧고, 상기 중심축은 상기 제2 방향으로 상기 최근접하는 2개의 제1 전극들의 중심들을 연결하는 선분의 중점을 통과하도록 상기 제1 방향과 평행한, 액정 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 거리는 상기 제2 전극쌍의 위치로부터 상기 전극쌍들 중 상기 한 전극과 상기 제2 전극쌍 사이에 배치된 제3 전극쌍까지의 상기 제2 방향을 따른 제2 거리보다 긴, 액정 광학 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극쌍들은 상기 평면에 투영될 때 서로 분리된, 액정 광학 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전극과 중첩되지 않는 상기 제2 전극 상의 영역의 상기 제2 방향을 따른 길이는 상기 제2 전극이 상기 중심축으로부터 상기 한 전극측을 향한 방향을 따라 멀어질수록 더 길어지는, 액정 광학 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극과 중첩되지 않는 상기 제3 전극 상의 영역의 상기 제2 방향을 따른 길이는 상기 제3 전극이 상기 중심축으로부터 상기 한 전극측을 향한 방향을 따라 멀어질수록 더 길어지는, 액정 광학 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전극과 중첩되는 상기 제2 전극 상의 영역의 상기 제2 방향을 따른 길이는 상기 제2 전극이 상기 중심축으로부터 상기 한 전극측을 향한 방향을 따라 멀어질수록 더 길어지는, 액정 광학 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제3 전극과 중첩하는 제1 중첩부와 상기 제3 전극과 중첩하지 않는 제1 비중첩부를 갖고,
    상기 제3 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제2 전극과 중첩하는 제2 중첩부와 상기 제2 전극과 중첩하지 않는 제2 비중첩부를 갖고,
    상기 제1 중첩부는 상기 제2 중첩부와 상기 액정층 사이에 배치되고,
    상기 제2 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리는 상기 제1 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리보다 긴, 액정 광학 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제3 전극과 중첩하는 제1 중첩부와 상기 제3 전극과 중첩하지 않는 제1 비중첩부를 갖고,
    상기 제3 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제2 전극과 중첩하는 제2 중첩부와 상기 제2 전극과 중첩하지 않는 제2 비중첩부를 갖고,
    상기 제1 중첩부는 상기 제2 중첩부와 상기 액정층 사이에 배치되고,
    상기 제2 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리는 상기 제1 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리보다 짧은, 액정 광학 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제3 전극과 중첩하는 제1 중첩부와 상기 제3 전극과 중첩하지 않는 제1 비중첩부를 갖고,
    상기 제3 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제2 전극과 중첩하는 제2 중첩부와 상기 제2 전극과 중첩하지 않는 제2 비중첩부를 갖고,
    상기 제2 중첩부는 상기 제1 중첩부와 상기 액정층 사이에 배치되고,
    상기 제2 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리는 상기 제1 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리보다 짧은, 액정 광학 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제3 전극과 중첩하는 제1 중첩부와 상기 제3 전극과 중첩하지 않는 제1 비중첩부를 갖고,
    상기 제3 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제2 전극과 중첩하는 제2 중첩부와 상기 제2 전극과 중첩하지 않는 제2 비중첩부를 갖고,
    상기 제2 중첩부는 상기 제1 중첩부와 상기 액정층 사이에 배치되고,
    상기 제2 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리는 상기 제1 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리보다 긴, 액정 광학 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 대향 전극과 상기 제1 전극들 내지 제3 전극들에 전기적으로 접속된 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동부는 상기 대향 전극과 상기 제1 전극들 사이에 제1 전압을 인가하고, 상기 대향 전극과 상기 제2 전극들 사이에 제2 전압을 인가하고, 상기 대향 전극과 상기 제3 전극들 사이에 제3 전압을 인가하도록 구성되고, 상기 제1 전압의 절대치는 상기 제2 전압의 절대치와 상기 제3 전압의 절대치보다 큰 액정 광학 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전극쌍은 상기 중심축과 한 전극 사이의 제1 영역에 배치되고,
    상기 구동부가 상기 제1 전압, 상기 제2 전압 및 상기 제3 전압을 인가할 때 상기 제1 영역의 상기 액정층의 굴절률 분포는 상기 제2 방향을 따라 교대로 배열된 복수의 극소점과 복수의 극대점을 갖고,
    상기 복수의 극소점 중 제1 극소점의 굴절률 증가율은 상기 복수의 극소점 중 상기 제1 극소점보다 상기 중심축에서 더 먼 제2 극소점의 굴절률 증가율보다 높고, 상기 굴절률 증가율은 상기 복수의 극소점 중 일 극소점과 상기 한 전극의 위치 사이에서 상기 일 극소점과 상기 일 극소점에 인접한 극대점을 연결하는 직선의 기울기의 절대치인, 액정 광학 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 전압의 절대치는 상기 제3 전압의 절대치보다 큰, 액정 광학 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제3 전압의 절대치는 상기 제2 전압의 절대치보다 큰, 액정 광학 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제3 전극과 중첩하는 제1 중첩부와 상기 제3 전극과 중첩하지 않는 제1 비중첩부를 갖고,
    상기 제3 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제2 전극과 중첩하는 제2 중첩부와 상기 제2 전극과 중첩하지 않는 제2 비중첩부를 갖고,
    상기 제1 중첩부는 상기 제2 중첩부와 상기 액정층 사이에 배치되고,
    상기 제2 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리는 상기 제1 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리보다 긴, 액정 광학 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제3 전극과 중첩하는 제1 중첩부와 상기 제3 전극과 중첩하지 않는 제1 비중첩부를 갖고,
    상기 제3 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제2 전극과 중첩하는 제2 중첩부와 상기 제2 전극과 중첩하지 않는 제2 비중첩부를 갖고,
    상기 제1 중첩부는 상기 제2 중첩부와 상기 액정층 사이에 배치되고,
    상기 제2 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리는 상기 제1 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리보다 짧은, 액정 광학 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제3 전극과 중첩하는 제1 중첩부와 상기 제3 전극과 중첩하지 않는 제1 비중첩부를 갖고,
    상기 제3 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제2 전극과 중첩하는 제2 중첩부와 상기 제2 전극과 중첩하지 않는 제2 비중첩부를 갖고,
    상기 제2 중첩부는 상기 제1 중첩부와 상기 액정층 사이에 배치되고,
    상기 제2 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리는 상기 제1 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리보다 짧은, 액정 광학 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제3 전극과 중첩하는 제1 중첩부와 상기 제3 전극과 중첩하지 않는 제1 비중첩부를 갖고,
    상기 제3 전극은 상기 평면에 투영될 때 상기 제2 전극과 중첩하는 제2 중첩부와 상기 제2 전극과 중첩하지 않는 제2 비중첩부를 갖고,
    상기 제2 중첩부는 상기 제1 중첩부와 상기 액정층 사이에 배치되고,
    상기 제2 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리는 상기 제1 비중첩부와 상기 중심축 간의 거리보다 긴, 액정 광학 장치.
  19. 화상 표시 장치로서,
    액정 광학 장치; 및
    상기 액정 광학 장치와 적층되며 화상 정보를 포함하는 광을 액정층에 입사시키도록 구성된 표시부를 포함하는, 화상 표시부
    를 포함하고,
    상기 액정 광학 장치는,
    제1 기판부;
    제2 기판부; 및
    상기 제1 기판부와 상기 제2 기판부 사이에 구비된 액정층
    을 포함하고,
    상기 제1 기판부는,
    제1 주면을 가진 제1 기판,
    상기 제1 주면 상에 구비되며, 제1 방향으로 연장하며, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제1 전극, 및
    상기 제1 주면 상의 상기 제1 전극들 사이에 구비되며, 상기 제2 방향으로 배열되며, 각각이 상기 제1 방향으로 연장하는 제2 전극, 상기 제1 방향으로 연장하는 제3 전극, 및 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 구비된 절연층을 포함하는 복수의 전극쌍을 포함하고,
    상기 제2 전극과 상기 제3 전극은 상기 제1 기판과 평행한 평면에 투영될 때 서로 부분적으로 중첩되고,
    상기 제2 기판부는,
    상기 제1 주면에 대향하는 제2 주면을 가진 제2 기판, 및
    상기 제2 주면 상에 구비된 대향 전극
    을 포함하고,
    상기 전극쌍들 중 제1 전극쌍의 위치로부터 상기 제1 전극쌍에 최근접하며 최근접하는 2개의 상기 제1 전극들 중 한 전극과 상기 제1 전극쌍 사이에 배치된 제2 전극쌍의 위치까지의 상기 제2 방향을 따른 제1 거리가 상기 제1 전극들 사이의 중심축으로부터 상기 제1 전극쌍의 위치까지의 상기 제2 방향을 따른 거리보다 짧고, 상기 중심축은 상기 제2 방향으로 상기 최근접하는 2개의 제1 전극들의 중심들을 연결하는 선분의 중점을 통과하도록 상기 제1 방향과 평행한, 화상 표시 장치.
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