(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージを表示する表示ユニット；及び
前記表示ユニット上に位置する第１基板、前記第１基板上に位置する第１電極、前記第１電極上に位置して、垂直電界または水平電界が選択的に形成される液晶層、前記液晶層上に位置する第２電極、前記第２電極上に位置する絶縁層、前記絶縁層上に位置する第３電極、及び前記第３電極上に位置する第２基板を有する光学ユニットを含み、
前記表示ユニットに無眼鏡方式のイメージを表示する場合は、前記第１電極、第２電極、及び第３電極に選択的に電圧を印加して前記液晶層に含まれている液晶の配列を、前記液晶層に垂直電界を形成したときのレンズ形態の状態とし、
前記表示ユニットに眼鏡方式のイメージを表示する場合は、前記第１電極、第２電極、及び第３電極に選択的に電圧を印加して前記液晶層に含まれている液晶の配列を、前記液晶層に水平電界を形成したときの状態とする表示装置。
【請求項２】
前記第１電極は、
相互離隔して第１方向に延長された複数の第１サブ電極；
前記複数の第１サブ電極それぞれの端部を接続する第１接続電極；
隣接する前記第１サブ電極の間に位置し、相互離隔して前記第１方向に延長された複数の第２サブ電極；及び
前記第２サブ電極を介在して前記第１接続電極と離隔しており、前記複数の第２サブ電極それぞれの端部を接続する第２接続電極を含む、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第３電極は板状である、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記液晶層には前記垂直電界が形成される、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第３電極には第１電圧が印加され、
前記第１サブ電極には前記第１電圧より大きい第２電圧が印加される、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第２電極及び前記第２サブ電極には前記第１電圧が印加される、請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記液晶層は液晶を含み、
隣接する前記第１サブ電極の間に対応する前記液晶はレンズ形態に配列され、
前記表示ユニットは、隣接する前記第１サブ電極の間に、前記イメージとして左眼用イメージ及び右眼用イメージを表示する、請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記液晶層には前記水平電界が形成される、請求項３に記載の表示装置。
【請求項９】
前記光学ユニットは、
前記第１電極と前記液晶層との間及び前記第２電極と前記液晶層との間のうちの一つ以上の間に位置し、前記第１方向と交差する第２方向と一致するラビング方向を有する配向層をさらに含む、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第２電極は、
相互離隔して前記第２方向に延長された複数の第３サブ電極を含む、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記第３サブ電極は、
前記第２方向に延長されて相互離隔した複数の開口部を含む、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記複数の第３サブ電極のうちの前記第２基板の一端部と隣接する第３サブ電極から、前記第２基板の他端部と隣接する第３サブ電極まで、順次に第３電圧が印加され、
前記第３電極には第４電圧が印加される、請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記液晶層は液晶を含み、
前記第３電圧が印加された前記第３サブ電極に対応する前記液晶は、長軸が前記第１方向と平行な方向に配列され、
前記表示ユニットは、前記第３電圧が印加された前記第３サブ電極に対応して、前記イメージとして左眼用イメージ及び右眼用イメージのいずれか一つのイメージを表示する、請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記第２電極は、
相互離隔して前記第２方向に延長された複数の第４サブ電極；
前記複数の第４サブ電極それぞれの端部を接続する第３接続電極；
隣接する前記第４サブ電極の間に位置し、相互離隔して前記第２方向に延長された複数の第５サブ電極；及び
前記第５サブ電極を介在して前記第３接続電極と離隔しており、前記複数の第５サブ電極それぞれの端部を接続する第４接続電極を含む、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記第４サブ電極及び前記第５サブ電極には第５電圧が印加される、請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記液晶層は液晶を含み、
前記第５電圧が印加された前記第４サブ電極及び前記第５サブ電極に対応する前記液晶は、長軸が前記第１方向と平行な方向に配列され、
前記表示ユニットは、前記イメージとして左眼用イメージ及び右眼用イメージのいずれか一つのイメージを表示する、請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記光学ユニットと対向し、前記第１方向と平行な第１光軸及び前記第２方向と平行な第２光軸のいずれか一つの光軸を有する左眼用偏光板と、前記第１光軸及び前記第２光軸のうちの他の一つの光軸を有する右眼用偏光板とを含む偏光眼鏡をさらに含む、請求項９〜１６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記光学ユニットは、前記第２基板上に位置する第１位相差板をさらに含み、
前記偏光眼鏡は、前記左眼用偏光板及び前記右眼用偏光板上に位置して、前記第１位相差板と対向する第２位相差板をさらに含む、請求項１７に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記第１位相差板及び前記第２位相差板は１／４波長板である、請求項１８に記載の表示装置。
【請求項２０】
イメージを表示する表示ユニットと対向する光学ユニットにおいて、
前記表示ユニット上に位置する第１基板と、
前記第１基板上に位置する第１電極と、
前記第１電極上に位置し、垂直電界または水平電界が選択的に形成される液晶層と、
前記液晶層上に位置する第２電極と、
前記第２電極上に位置する絶縁層と、
前記絶縁層上に位置する第３電極と、
前記第３電極上に位置する第２基板と、
を含み、前記表示ユニットに無眼鏡方式のイメージを表示する場合は、前記第１電極、第２電極、及び第３電極に選択的に電圧を印加して前記液晶層に含まれている液晶の配列を、前記液晶層に垂直電界を形成したときのレンズ形態の状態とし、
前記表示ユニットに眼鏡方式のイメージを表示する場合は、前記第１電極、第２電極、及び第３電極に選択的に電圧を印加して前記液晶層に含まれている液晶の配列を、前記液晶層に水平電界を形成したときの状態とする光学ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ユニットに関し、より詳しくは、表示ユニットに表示されるイメージを立体イメージの３Ｄイメージと認識させる光学ユニット及びこれを含む表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、３Ｄ表示装置は、医療、ゲーム、広告、教育、軍事などの色々な分野で多様に適用されており、３Ｄイメージを表示するための方式として、ホログラフィーやステレオスコピ（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｙ）方式が幅広く研究されている。
【０００３】
この中で、ステレオスコピ方式は、両眼視差を有する二つの２Ｄイメージを使用者の左眼及び右眼にそれぞれ分離して見せることによって、人に３Ｄイメージを認識させる方式である。このようなステレオスコピ方式には、両眼でそれぞれ分離されたイメージを見るための手段として、偏光及びシャッターを使用する眼鏡方式と、ディスプレイで直接イメージを分離させて視域を形成させる無眼鏡方式とがある。
【０００４】
しかし、眼鏡方式は、眼鏡着用に拒否感のある使用者に不便を与える問題点があり、無眼鏡方式は、ディスプレイで直接イメージを分離させるため、解像度が低下すると共に、視野角が狭い問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一実施形態は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、眼鏡方式及び無眼鏡方式を選択することができる光学ユニット及びこれを含む表示装置を提供することに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した技術的課題を達成するための本発明の第１側面は、イメージを表示する表示ユニットと、前記表示ユニット上に位置する第１基板、前記第１基板上に位置する第１電極、前記第１電極上に位置して、垂直電界または水平電界が選択的に形成される液晶層、前記液晶層上に位置する第２電極、前記第２電極上に位置する絶縁層、前記絶縁層上に位置する第３電極、及び前記第３電極上に位置する第２基板を含む光学ユニットとを含む表示装置を提供する。
【０００７】
前記第１電極は、相互離隔して第１方向に延長された複数の第１サブ電極、前記複数の第１サブ電極それぞれの端部を接続する第１接続電極、隣接する前記第１サブ電極の間に位置し、相互離隔して前記第１方向に延長された複数の第２サブ電極、及び前記第２サブ電極を介在して前記第１接続電極と離隔しており、前記複数の第２サブ電極それぞれの端部を接続する第２接続電極を含むことができる。
【０００８】
前記第３電極は板状とすることができる。
【０００９】
前記液晶層には前記垂直電界を形成することができる。
【００１０】
前記第３電極には第１電圧が印加され、前記第１サブ電極には前記第１電圧より大きい第２電圧を印加することができる。
【００１１】
前記第２電極及び前記第２サブ電極には前記第１電圧を印加することができる。
【００１２】
前記液晶層は液晶を含み、隣接する前記第１サブ電極の間に対応する前記液晶はレンズ形態に配列され、前記表示ユニットは、隣接する前記第１サブ電極の間に前記イメージとして左眼用イメージ及び右眼用イメージを表示することができる。
【００１３】
前記液晶層には前記水平電界を形成することができる。
【００１４】
前記光学ユニットは、前記第１電極と前記液晶層との間及び前記第２電極と前記液晶層との間のうちの一つ以上の間に位置し、前記第１方向と交差する第２方向にラビングされた配向層をさらに含むことができる。
【００１５】
前記第２電極は、相互離隔して前記第２方向に延長された複数の第３サブ電極を含むことができる。
【００１６】
前記第３サブ電極は、前記第２方向に延長されて相互離隔した複数の開口部を含むことができる。
【００１７】
前記複数の第３サブ電極のうちの前記第２基板の一端部と隣接する第３サブ電極から、前記第２基板の他端部と隣接する第３サブ電極まで、順次に第３電圧が印加され、前記第３電極には第４電圧が印加されることができる。
【００１８】
前記液晶層は液晶を含み、前記第３電圧が印加された前記第３サブ電極に対応する前記液晶は、長軸が前記第１方向と平行な方向に配列され、前記表示ユニットは、前記第３電圧が印加された前記第３サブ電極に対応して、前記イメージとして左眼用イメージ及び右眼用イメージのいずれか一つのイメージを表示することができる。
【００１９】
前記第２電極は、相互離隔して前記第２方向に延長された複数の第４サブ電極、前記複数の第４サブ電極それぞれの端部を接続する第３接続電極、隣接する前記第４サブ電極の間に位置し、相互離隔して前記第２方向に延長された複数の第５サブ電極、及び前記第５サブ電極を介在して前記第３接続電極と離隔しており、前記複数の第５サブ電極それぞれの端部を接続する第４接続電極を含むことができる。
【００２０】
前記第４サブ電極及び前記第５サブ電極には第５電圧を印加することができる。
【００２１】
前記液晶層は液晶を含み、前記第５電圧が印加された前記第４サブ電極及び前記第５サブ電極に対応する前記液晶は、長軸が前記第１方向と平行な方向に配列され、前記表示ユニットは前記イメージとして左眼用イメージ及び右眼用イメージのいずれか一つのイメージを表示することができる。
【００２２】
前記光学ユニットと対向し、前記第１方向と平行な第１光軸及び前記第２方向と平行な第２光軸のいずれか一つの光軸を有する左眼用偏光板と、前記第１光軸及び前記第２光軸のうちの他の一つの光軸を有する右眼用偏光板とを含む偏光眼鏡をさらに含むことができる。
【００２３】
前記光学ユニットは前記第２基板上に位置する第１位相差板をさらに含み、前記偏光眼鏡は、前記左眼用偏光板及び前記右眼用偏光板上に位置して、前記第１位相差板と対向する第２位相差板をさらに含むことができる。
【００２４】
前記第１位相差板及び前記第２位相差板は１／４波長板とすることができる。
【００２５】
また、本発明の第２の側面は、イメージを表示する表示ユニットと対向する光学ユニットにおいて、前記表示ユニット上に位置する第１基板、前記第１基板上に位置する第１電極、前記第１電極上に位置して、垂直電界または水平電界が選択的に形成される液晶層、前記液晶層上に位置する第２電極、前記第２電極上に位置する絶縁層、前記絶縁層上に位置する第３電極、及び前記第３電極上に位置する第２基板を含む光学ユニットを提供する。
【発明の効果】
【００２６】
上述した本発明の課題の解決手段の一部実施形態のいずれか一つによれば、眼鏡方式と無眼鏡方式を選択することができる光学ユニット及びこれを含む表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】液晶層に垂直電界が形成された図２のＡ部分の拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る表示装置で無眼鏡方式により３Ｄイメージが認識されることを説明するための図面である。
【図５】液晶層に水平電界が形成された図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図５に示された液晶層を上から見た図面である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る表示装置で眼鏡方式により３Ｄイメージが認識されることを説明するための図面である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る表示装置で表示ユニットから出射したイメージが偏光眼鏡に入射する経路を示す図面である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る表示装置の効果を説明するための図面である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の種々の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は種々の異なる形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限られない。
【００２９】
本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書の全体にわたって同一または類似する構成要素に対しては同一の参照符号を付ける。
【００３０】
また、種々の実施形態において、同一の構成を有する構成要素に対しては同一の符号を付けて、代表的に第１実施形態で説明し、その他の実施形態では第１実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
【００３１】
また、図面における各構成の大きさ及び厚さは説明の便宜のために任意で示したので、本発明が必ずしも図示したものに限られることではない。
【００３２】
図面において、種々の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。また、図面において、説明の便宜のために、一部層及び領域の厚さを誇張して示した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分“上に”あるという場合、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。
【００３３】
また、明細書の全体において、ある部分がある構成要素を“含む”という場合、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。また、明細書の全体において、“〜上に”というのは、対象となる部分の上または下に位置することを意味し、必ずしも重力方向を基準として上側に位置するのを意味することではない。
【００３４】
以下、図１乃至図７を参照して、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００について説明する。
【００３５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。図１では、説明の便宜のために、光学ユニットの第２基板の内側が表示されるように、光学ユニットの第２基板を誘導線に沿って１８０度回転させて示した。
【００３６】
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００は、無眼鏡方式の３Ｄイメージ、眼鏡方式の３Ｄイメージ、及び２Ｄイメージのいずれか一つのイメージを選択的に表示し、表示ユニット１００、光学ユニット２００、及び偏光眼鏡３００を含む。ここで、偏光眼鏡３００は、表示装置１０００が眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する時に利用され、表示装置１０００が無眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する時は利用されない。
【００３７】
表示ユニット１００は、イメージを表示し、有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ  ｄｉｓｐｌａｙ、ＯＬＥＤ）、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ、ＬＣＤ）、またはプラズマ表示パネル（ｐｌａｓｍａ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｐａｎｅｌ、ＰＤＰ）などとすることができる。
【００３８】
より詳細に、表示ユニット１００は、３Ｄイメージを使用者に認識させるために、イメージとして左眼用イメージ及び右眼用イメージを表示するか、または２Ｄイメージを使用者に認識させるために、イメージとして両眼用イメージを選択的に表示する。
【００３９】
表示ユニット１００が液晶表示装置の場合、表示ユニット１００は、両基板、両基板の間に位置する液晶を含む表示パネル、及び表示パネルにイメージを照射するバックライトユニットを含む。ここで、両基板は、ガラス（ｇｌａｓｓ）、プラスチック、または金属などからなる基板本体、基板本体上に形成されて、電極として利用される金属パターン、及びカラーフィルタなどを含むことができ、両基板の間の空間に垂直電界または水平電界が形成されて、液晶層が垂直電界または水平電界によってシャッターの役割を果たすことにより、表示ユニット１００が２Ｄイメージまたは３Ｄイメージを選択的に表示する。また、表示ユニット１００が有機発光表示装置の場合、表示ユニット１００は、両基板、及び両基板の間に位置する有機発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）を含む。ここで、有機発光素子は自発光素子であり、有機発光素子に含まれている有機発光層が発光して、２Ｄイメージまたは３Ｄイメージを選択的に表示する。また、表示ユニット１００がプラズマ表示パネルの場合、表示ユニット１００は、隔壁を形成する両基板、及び隔壁内に位置するプラズマを含む。このプラズマが発光することにより、表示ユニット１００は２Ｄイメージまたは３Ｄイメージを選択的に表示する。
【００４０】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【００４１】
図１及び図２に示すように、光学ユニット２００は、表示ユニット１００が表示するイメージが使用者に３Ｄイメージとして認識されるように、光学的にイメージを変換させる役割を果たし、第１基板２１０、第１電極２２０、第１配向層２３０、液晶層２４０、第２配向層２５０、第２電極２６０、絶縁層２７０、第３電極２８０、及び第２基板２９０を含む。
【００４２】
第１基板２１０は、ガラスまたはプラスチックなどの透光性基板で形成され、可撓性（ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）を有することができる。第１基板２１０上には第１電極２２０が位置している。
【００４３】
第１電極２２０は、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）またはインジウムジンクオキシド（ＩＺＯ）などの透光性導電物質を含んで第１基板２１０に形成されており、第１サブ電極２２１、第１接続電極２２２、第２サブ電極２２３、及び第２接続電極２２４を含む。
【００４４】
第１サブ電極２２１は、図１に示したｘ軸方向の第１方向に複数個が相互離隔して延長されている。即ち、複数の第１サブ電極２２１は帯状（ｓｔｒｉｐｅ）に相互離隔して、第１方向に延長されている。
【００４５】
第１接続電極２２２は、複数の第１サブ電極２２１それぞれの端部を接続しており、第１接続電極２２２に電圧が印加されると、第１接続電極２２２に接続された複数の第１サブ電極２２１にも電圧が印加される。
【００４６】
第２サブ電極２２３は、複数の第１サブ電極２２１のうちの隣接する第１サブ電極２２１の間に位置し、第１方向に複数個が相互離隔して延長されている。即ち、複数の第２サブ電極２２３は複数の第１サブ電極２２１と相互交互に配置されている。
【００４７】
第２接続電極２２４は、複数の第１サブ電極２２１及び複数の第２サブ電極２２３を介在して第１接続電極２２２と離隔しており、複数の第２サブ電極２２３それぞれの端部を接続している。第２接続電極２２４に電圧が印加されると、第２接続電極２２４に接続された複数の第２サブ電極２２３にも電圧が印加される。
【００４８】
以上のような第１電極２２０上に、第１配向層２３０が位置している。
【００４９】
第１配向層２３０は、第１基板２１０に形成されて、第１電極２２０と液晶層２４０との間に位置しており、第１電極２２０を覆うように形成されている。第１配向層２３０は、液晶層２４０に含まれている液晶２４１の配向のために第１方向と交差する、図１に示されたｙ軸方向である第２方向にラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）されている。第１配向層２３０は液晶層２４０と接触しており、第１配向層２３０によって液晶層２４０に含まれている液晶２４１は、液晶層２４０に電界が印加されない一般的な状態で、長軸が第２方向と平行に配列される。第１配向層２３０上には液晶層２４０が位置している。
【００５０】
液晶層２４０は、第１電極２２０と第２電極２６０との間に位置し、液晶２４１（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）を含む。第１電極２２０、第２電極２６０、及び第３電極２８０に選択的に印加される電圧によって、液晶層２４０には垂直電界または水平電界が選択的に形成され、この形成された垂直電界または水平電界によって液晶２４１がチルト（ｔｉｌｔ）されることにより、液晶２４１の長軸が再配列される。この時、表示ユニット１００がイメージとして左眼用イメージ及び右眼用イメージのうちの一つ以上のイメージを表示することによって、表示装置１０００は３Ｄイメージを表示するようになる。また、液晶層２４０に電界が印加されない場合には、表示ユニット１００がイメージとして両眼用イメージを表示することによって、表示装置１０００は２Ｄイメージを表示するようになる。このような、液晶層２４０に形成される垂直電界または水平電界によって液晶２４１が再配列する状態、及びこれによって表示ユニット１００が表示するイメージについては後述する。液晶層２４０上には第２配向層２５０が位置している。
【００５１】
第２配向層２５０は、第２基板２９０に形成されて、液晶層２４０と第２電極２６０との間に位置しており、第２電極２６０を覆うように形成されている。第２配向層２５０は、液晶層２４０に含まれている液晶２４１の配向のために第１方向と交差する、図１に示されたｙ軸方向である第２方向にラビングされている。第２配向層２５０は液晶層２４０と接触しており、第２配向層２５０によって液晶層２４０に含まれている液晶２４１は、液晶層２４０に電界が印加されない一般的な状態で、長軸が第２方向と平行に配列される。第２配向層２５０上には第２電極２６０が位置している。
【００５２】
第２電極２６０は、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）またはインジウムジンクオキシド（ＩＺＯ）などの透光性導電物質を含んで第２基板２９０に形成されており、第３サブ電極２６１を含む。
【００５３】
第３サブ電極２６１は、図１に示されたｙ軸方向である第２方向に複数個が相互離隔して延長されている。複数の第３サブ電極２６１のそれぞれには、帯状で第２方向に延長されて相互離隔した複数の開口部２６２が形成されている。この開口部２６２によって複数の第３サブ電極２６１のそれぞれは、隣接する開口部２６２の間に位置する複数のサブ電極を含む。
【００５４】
即ち、第１電極２２０に含まれている第１サブ電極２２１及び第２サブ電極２２３と、第２電極２６０含まれている第３サブ電極２６１それぞれの延長方向は相互交差している。
【００５５】
第２電極２６０上には絶縁層２７０が位置している。
【００５６】
絶縁層２７０は、第２基板２９０に形成されて、第２電極２６０と第３電極２８０との間に位置している。絶縁層２７０は、第２電極２６０と第３電極２８０の短絡を防止する役割を果たす。
【００５７】
第３電極２８０は、板状に第２基板２９０の全体にわたって形成されて、絶縁層２７０と第２基板２９０との間に位置している。第３電極２８０は、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）またはインジウムジンクオキシド（ＩＺＯ）などの透光性導電物質を含む。
【００５８】
第２基板２９０は、第１基板２１０と同様にガラスまたはプラスチックなどの透光性基板で形成され、可撓性を有することができる。
【００５９】
以上のような光学ユニット２００と対向して、偏光眼鏡３００が位置できるが、偏光眼鏡３００は、表示装置１０００が眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する時だけ利用される。
【００６０】
偏光眼鏡３００は光学ユニット２００と対向し、図１に示されたｘ軸である第１方向と平行な第１光軸を有する左眼用偏光板３１０と、図１に示されたｙ軸である第２方向と平行な第２光軸を有する右眼用偏光板３２０とを含む。これとは反対に、偏光眼鏡３００の左眼用偏光板３１０は第２光軸を有することができ、右眼用偏光板３２０は第１光軸を有することができる。
【００６１】
以上のような本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００は、無眼鏡方式の３Ｄイメージ、眼鏡方式の３Ｄイメージ、及び２Ｄイメージを表示するが、まず図３及び図４を参照して、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００が無眼鏡方式の３Ｄイメージを表示することについて詳細に説明する。表示装置１０００が無眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する時には、偏光眼鏡３００は利用されない。
【００６２】
最初に、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００が無眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する時、光学ユニット２００の制御について説明する。
【００６３】
図３は、液晶層に垂直電界が形成された図２のＡ部分の拡大図である。
【００６４】
図３に示すように、液晶層２４０には第１電極２２０及び第３電極２８０それぞれに印加される互いに異なる電圧によって垂直電界が形成され、この垂直電界によって液晶２４１はレンズ形態に配列される。より詳細には、板状の第３電極２８０に第１電圧（Ｖ１）が印加され、第１電極２２０のうちの第１サブ電極２２１に第１電圧（Ｖ１）より大きい第２電圧（Ｖ２）が印加され、第２サブ電極２２３及び第２電極２６０が電圧の印加されないフローティング（ｆｌｏａｔｉｎｇ）状態となれば、第３電極２８０と第１電極２２０の第１サブ電極２２１に印加される互いに異なる電圧により、液晶層２４０にはレンズ形態の垂直電界が形成され、液晶２４１はレンズ形態の垂直電界によって液晶２４１の長軸がチルトされることにより、図３に示された形態のレンズ形態に配列される。
【００６５】
一方、第１電極２２０の第１サブ電極２２１に第２電圧（Ｖ２）が印加され、第３電極２８０に第１電圧（Ｖ１）が印加され、第２電極２６０及び第１電極２２０の第２サブ電極２２３に第１電圧（Ｖ１）が印加された状態でも、液晶層２４０にはレンズ形態の垂直電界が形成されることができ、この垂直電界によって液晶２４１はレンズ形態に配列されることができる。
【００６６】
即ち、第３電極２８０に第１電圧（Ｖ１）を印加し、第１電極２２０の第１サブ電極２２１に第２電圧（Ｖ２）を印加した状態で、選択的に第２電極２６０及び第１電極２２０の第２サブ電極２２３に第１電圧（Ｖ１）を印加することにより、液晶層２４０に形成される垂直電界を微細に調節することができるので、液晶層２４０に含まれている液晶２４１が配列されるレンズ形態を微細に調節することができる。
【００６７】
次に、上述のように液晶層２４０の液晶２４１がレンズ形態に配列される時の表示ユニット１００の表示形態について説明する。
【００６８】
図４は、本発明の第１実施形態に係る表示装置で無眼鏡方式により３Ｄイメージが認識されることを説明するための図面である。
【００６９】
図４に示すように、光学ユニット２００の液晶層２４０の液晶２４１が、隣接する第１サブ電極２２１の間でレンズ形態に配列される時、表示ユニット１００は隣接する第１サブ電極２２１の間にイメージとして左眼用イメージ（Ｌ）及び右眼用イメージ（Ｒ）を表示し、この時、光学ユニット２００は、表示ユニット１００が表示する左眼用イメージ（Ｌ）及び右眼用イメージ（Ｒ）それぞれを使用者の左眼及び右眼それぞれに分離して認識させる視域分離ユニットとして機能する。
【００７０】
より詳細に、上述したように、液晶層２４０に形成される垂直電界によって液晶２４１が隣接する第１サブ電極２２１の間でレンズ形態に配列されることにより、液晶層２４０には複数のレンズ（Ｌｅｎｓ）が形成されるが、この時、液晶層２４０に形成された複数のレンズそれぞれと対応する位置で、表示ユニット１００が左眼用イメージ（Ｌ）及び右眼用イメージ（Ｒ）を表示するようになると、左眼用イメージ（Ｌ）は液晶層２４０を経ながら屈折して使用者の左眼に視認され、右眼用イメージ（Ｒ）は液晶層２４０を経ながら屈折して使用者の右眼に視認されることにより、使用者は両眼視差によって表示装置１０００から視認されるイメージを３Ｄイメージと認識する。
【００７１】
一方、光学ユニット２００の液晶層２４０に電界が形成されない状態で、表示ユニット１００が両眼用イメージを表示する場合、表示ユニット１００から表示される両眼用イメージそのまま光学ユニット２００を経て使用者の両眼に視認されることにより、使用者は表示装置１０００から２Ｄイメージを認識する。
【００７２】
このように、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００は、光学ユニット２００の液晶層２４０に垂直電界を形成して液晶層２４０に複数のレンズを形成することにより、表示ユニット１００から光学ユニット２００を経て使用者に視認されるイメージの屈折程度を調節して、３Ｄイメージを使用者に認識させられる。即ち、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００は無眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する。
【００７３】
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００が眼鏡方式の３Ｄイメージを表示することについて詳細に説明する。表示装置１０００が眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する時には、偏光眼鏡３００が利用される。
【００７４】
最初に、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００が眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する時、光学ユニット２００の制御について説明する。
【００７５】
図５は、液晶層に水平電界が形成された図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図６は、図５に示された液晶層を上から見た図面である。
【００７６】
図５及び図６に示すように、液晶層２４０には第２電極２６０及び第３電極２８０それぞれに印加される同一または互いに異なる電圧によって水平電界が形成され、この水平電界によって、液晶２４１の長軸はｘ軸の第１方向と平行な方向に配列される。より詳細には、複数の第３サブ電極２６１のうちの第２基板２９０の一端部と隣接する第３サブ電極２６１から、第２基板の他端部と隣接する第３サブ電極２６１まで順次に第３電圧（Ｖ３）が印加され、第３電極２８０に第３電圧（Ｖ３）と同一であるか、または同一でない第４電圧（Ｖ４）が印加されると、第３電圧（Ｖ３）が印加されない第３サブ電極２６１に対応する第１液晶２４１の長軸は、第１配向層２３０及び第２配向層２５０のラビング方向であるｙ軸の第２方向と平行な方向に配列されるが、第３電圧（Ｖ３）が印加された第３サブ電極２６１に対応する第２液晶２４１は、水平電界によって第２液晶２４１の長軸がチルトされることにより、第２液晶２４１の長軸はｘ軸の第１方向と平行な方向に配列される。即ち、複数の第３サブ電極２６１に順次に第３電圧（Ｖ３）が印加される時、第３電圧（Ｖ３）が印加された第３サブ電極２６１に対応する液晶２４１の長軸は、水平電界によって第２方向と平行な状態で、第１方向と平行な状態に配列される。
【００７７】
次に、上述したように、液晶層２４０の液晶２４１の長軸が第２方向と平行な状態で、第１方向と平行な状態に順次に配列される時の表示ユニット１００の表示形態について説明する。
【００７８】
図７は、本発明の第１実施形態に係る表示装置にで眼鏡方式により３Ｄイメージが認識されることを説明するための図面である。
【００７９】
図７に示すように、光学ユニット２００の液晶層２４０の液晶２４１の長軸が、順次に第３電圧（Ｖ３）が印加される第３サブ電極２６１に対応して、第２方向と平行な状態で、第１方向と平行な状態に順次に配列される時、表示ユニット１００は、第３電圧（Ｖ３）が印加された第３サブ電極２６１に対応して、イメージとして左眼用イメージ（Ｌ）及び右眼用イメージ（Ｒ）のうちの左眼用イメージ（Ｌ）を表示し、第３電圧（Ｖ３）が印加されない第３サブ電極２６１に対応して、右眼用イメージ（Ｒ）を表示する。表示ユニット１００から出射した左眼用イメージ（Ｌ）は、水平電界が形成された領域に対応する液晶層２４０を透過しながら、第１方向と平行な光軸を有するイメージとして線偏光され、表示ユニット１００から出射した右眼用イメージ（Ｒ）は、水平電界が形成されない領域に対応する液晶層２４０を透過しながら、第１方向と交差する第２方向と平行な光軸を有するイメージとして線偏光される。
【００８０】
この時、偏光眼鏡３００を着用した使用者は、光学ユニット２００を透過して第１方向と平行な光軸を有する左眼用イメージ（Ｌ）を、第１方向と平行な第１光軸を有する左眼用偏光板３１０を通じて左眼に視認すると同時に、光学ユニット２００を透過して第２方向と平行な光軸を有する右眼用イメージ（Ｒ）を、第２方向と平行な第２光軸を有する右眼用偏光板３２０を通じて右眼に視認することにより、使用者は表示装置１０００から３Ｄイメージを認識するようになる。即ち、光学ユニット２００は、表示ユニット１００が表示する左眼用イメージ（Ｌ）及び右眼用イメージ（Ｒ）のそれぞれの光軸を互いに異なるように変える偏光スイッチユニットとして機能する。
【００８１】
一方、一例として、６０ヘルツ（Ｈｚ）のスキャン速度を有する３Ｄイメージを表示する時、表示ユニット１００に１２０ヘルツ（Ｈｚ）のスキャン速度で左眼用イメージ（Ｌ）及び右眼用イメージ（Ｒ）を表示し、光学ユニット２００をこれに同期化させれば、使用者は６０ヘルツ（Ｈｚ）のスキャン速度を有するイメージを認識することにより、使用者が認識する全体的な解像度の低下が発生しない。
【００８２】
このように、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００は、光学ユニット２００の液晶層２４０に水平電界を形成して、液晶２４１の長軸方向を既存の配向方向と異なる方向に配列することにより、表示ユニット１００から光学ユニット２００を経て使用者に視認されるイメージの光軸を調節して、偏光眼鏡３００を通じて３Ｄイメージを使用者に認識させることができる。即ち、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００は、眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する。
【００８３】
以上のように、本発明が第１実施形態に係る表示装置１０００は、第１電極２２０、第２電極２６０、及び第３電極２８０に選択的に電圧を印加して、液晶層２４０に垂直電界または水平電界を形成して液晶２４１の配列を異なるようにすることで、一つの表示装置１０００に選択的に眼鏡方式の３Ｄイメージを表示したり無眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する。即ち、使用者が眼鏡方式または無眼鏡方式を選択できる表示装置１０００が提供される。
【００８４】
以下、図８乃至図１０を参照して、本発明の第２実施形態に係る表示装置１００２について説明する。
【００８５】
図８は、本発明の第２実施形態に係る表示装置を示す断面図である。
【００８６】
図８に示すように、光学ユニット２００は、表示ユニット１００が表示するイメージが使用者に３Ｄイメージに認識されるように、光学的にイメージを変換させる役割を果たし、第１基板２１０、第１電極２２０、第１配向層２３０、液晶層２４０、第２配向層２５０、第２電極２６０、絶縁層２７０、第３電極２８０、第２基板２９０、及び第１位相差板２９５を含む。
【００８７】
第１位相差板２９５は、第２基板２９０上に位置し、１／４波長板である。第１位相差板２９５の光軸は、ｘ軸の第１方向対比４５度または１３５度ほどねじられており、表示ユニット１００から出射して水平電界が形成された液晶層２４０を透過して線偏光された左眼用イメージ（Ｌ）及び右眼用イメージ（Ｒ）は、第１位相差板２９５を透過しながら円偏光される。即ち、表示ユニット１００から出射して液晶層２４０及び第１位相差板２９５を順次に通したイメージは円偏光され、表示ユニット１００から出射して光学ユニット２００を通したイメージは円偏光された光軸を有する。
【００８８】
偏光眼鏡３００は、左眼用偏光板３１０及び右眼用偏光板３２０それぞれの上に位置し、第１位相差板２９５と対向する第２位相差板３３０をさらに含む。
【００８９】
第２位相差板３３０は、第１位相差板２９５と同一の１／４波長板である。第２位相差板３３０の光軸は、左眼用偏光板３１０及び右眼用偏光板３２０それぞれ対比４５度または１３４どほどねじられており、表示ユニット１００から出射して光学ユニット２００を通した円偏光された光軸を有するイメージは、第２位相差板３３０を透過しながら線偏光される。即ち、表示ユニット１００から出射して光学ユニット２００を通して円偏光された光軸を有するイメージは、第２位相差板３３０を透過しながらさらに線偏光され、この線偏光されたイメージは、左眼用偏光板３１０及び右眼用偏光板３２０それぞれを通じて、使用者の左眼及び右眼それぞれに視認される。
【００９０】
以下、図９を参照して、上述したような表示ユニット１００から偏光眼鏡３００までのイメージの経路について詳細に説明する。
【００９１】
図９は、本発明の第２実施形態に係る表示装置において、表示ユニットから出射したイメージが偏光眼鏡に入射する経路を示した図面である。
【００９２】
図９に示すように、表示ユニット１００から出射したイメージ（ＩＭ）は、水平電界が形成された液晶層２４０を透過しながら、第１方向と平行な光軸を有するか、または第２方向と平行な光軸を有するように線偏光される。この線偏光されたイメージ（ＩＭ）は、さらに１／４波長板である第１位相差板２９５を透過しながら、左円偏光されるか、または右円偏光される。
【００９３】
そして、この左円偏光または右偏光されたイメージ（ＩＭ）は、さらに偏光眼鏡３００の第２位相差板３３０を透過しながら、第１方向と平行な光軸を有するか、または第２方向と平行な光軸を有するように線偏光され、この線偏光されたイメージ（ＩＭ）は左眼用偏光板３１０または右眼用偏光板３２０を透過して、使用者の左眼または右眼に認識される。
【００９４】
即ち、表示ユニット１００から液晶層２４０を透過した線偏光されたイメージは、第１位相差板２９５及び第２位相差板３３０を透過しながら円偏光された後、さらに線偏光され、この線偏光されたイメージが左眼用偏光板３１０または右眼用偏光板３２０を透過して、使用者の左眼または右眼に認識される。
【００９５】
以下、図１０を参照して、本発明の第２実施形態に係る表示装置１００２の効果について説明する。
【００９６】
図１０は、本発明の第２実施形態に係る表示装置の効果を説明するための図面である。
【００９７】
図１０の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の第２実施形態に係る表示装置１００２は、表示ユニット１００及び光学ユニット２００に対して偏光眼鏡３００が正面と対向する状態、及び表示ユニット１００及び光学ユニット２００に対して偏光眼鏡３００が傾いた状態でも、表示ユニット１００から出射して光学ユニット２００を透過したイメージが円偏光されており、この円偏光されたイメージが円偏光された状態で偏光眼鏡３００に入射するため、表示ユニット１００から出射して光学ユニット２００を透過したイメージの光軸と、偏光眼鏡３００の左眼用偏光板３１０及び右眼用偏光板３２０それぞれの光軸に差が発生しない。即ち、最初の表示ユニット１００から出射して、光学ユニット２００を透過して線偏光されたイメージは、第１位相差板２９５を透過しながら円偏光されて偏光眼鏡３００に入射し、偏光眼鏡３００に入射した円偏光されたイメージは、第２位相差板３３０を透過しながらさらに線偏光されて、左眼用偏光板３１０または右眼用偏光板３２０を通じて使用者の左眼または右眼に認識されるので、表示ユニット１００から出射して光学ユニット２００を透過したイメージは、偏光眼鏡３００を透過するまで輝度が低下しない。
【００９８】
以上のように、本発明の第２実施形態に係る表示装置１００２は、表示ユニット１００及び光学ユニット２００に対して偏光眼鏡３００が傾いた状態でも、表示ユニット１００から出射して光学ユニット２００を透過したイメージが偏光眼鏡３００に入射する時、輝度が低下しない。
【００９９】
以下、図１１及び図１２を参照して、本発明の第３実施形態に係る表示装置１００３を説明する。
【０１００】
図１１は、本発明の第３実施形態に係る表示装置を示す斜視図である。図１１においては、説明の便宜のために光学ユニットの第２基板の内側が表示されるように、光学ユニットの第２基板を誘導線に沿って１８０度回転させて示した。図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に従った断面図である。
【０１０１】
図１１及び図１２に示すように、本発明の第３実施形態に係る表示装置１００３の光学ユニット２００は、表示ユニット１００が表示するイメージが使用者に３Ｄイメージと認識されるように、光学的にイメージを変換させる役割を果たし、第１基板２１０、第１電極２２０、第１配向層２３０、液晶層２４０、第２配向層２５０、第２電極２６０、絶縁層２７０、第３電極２８０、及び第２基板２９０を含む。
【０１０２】
第２電極２６０は、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）またはインジウムジンクオキシド（ＩＺＯ）などの透光性導電物質を含んで第２基板２９０に形成されており、第４サブ電極２６６、第３接続電極２６７、第５サブ電極２６８、及び第４接続電極２６９を含む。
【０１０３】
第４サブ電極２６６は、ｙ軸方向の第２方向に複数個が相互離隔して延長されている。即ち、複数の第４サブ電極２６６は帯状に相互離隔して第２方向に延長されている。
【０１０４】
第３接続電極２６７は、複数の第４サブ電極２６６それぞれの端部を接続しており、第３接続電極２６７に電圧が印加されると、第３接続電極２６７に接続された複数の第４サブ電極２６６にも電圧が印加される。
【０１０５】
第５サブ電極２６８は、複数の第４サブ電極２６６のうちの隣接する第４サブ電極２６６の間に位置し、第２方向に複数個が相互離隔して延長されている。即ち、複数の第５サブ電極２６８は複数の第４サブ電極２６６と相互交互に配置されている。
【０１０６】
第４接続電極２６９は、複数の第４サブ電極２６６及び複数の第５サブ電極２６８を介在して第３接続電極２６７と離隔しており、複数の第５サブ電極２６８それぞれの端部を接続している。第４接続電極２６９に電圧が印加されると、第４接続電極２６９に接続された複数の第５サブ電極２６８にも電圧が印加される。
【０１０７】
以下、本発明の第３実施形態に係る表示装置１００３が、眼鏡方式の３Ｄイメージを表示することについて詳細に説明する。
【０１０８】
最初に、本発明の第３実施形態に係る表示装置１００３が眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する時、光学ユニット２００の制御について説明する。
【０１０９】
液晶層２４０には第２電極２６０に印加される電圧によって水平電界が形成され、この水平電界によって液晶２４１の長軸はｘ軸の第１方向と平行な方向に配列される。より詳細には、複数の第４サブ電極２６６及び複数の第５サブ電極２６８に同一の第５電圧が印加されるか、または複数の第４サブ電極２６６に第５電圧が印加され、複数の第５サブ電極２６８に第５電圧と異なる第６電圧が印加されて、液晶層２４０に水平電界が形成されると、液晶層２４０の液晶２４１は水平電界によって液晶２４１の長軸がチルトされることによって、液晶２４１の長軸はｘ軸の第１方向と平行な方向に配列される。即ち、第２電極２６０に電圧が印加される時、液晶層２４０の液晶２４１の長軸は、水平電界によって第２方向と平行な状態で、第１方向と平行な状態に配列される。この時、表示ユニット１００は左眼用イメージ（Ｌ）及び右眼用イメージ（Ｒ）のうちの左眼用イメージ（Ｌ）を表示する。一方、第２電極２６０に電圧が印加されなくて、液晶層２４０の液晶２４１の長軸が第２方向と平行な状態の時、表示ユニット１００は左眼用イメージ（Ｌ）及び右眼用イメージ（Ｒ）のうちの右眼用イメージ（Ｒ）を表示する。
【０１１０】
即ち、第２電極２６０に電圧が印加されて液晶層２４０に水平電界が形成される時、表示ユニット１００から出射した左眼用イメージ（Ｌ）は、液晶層２４０を透過しながら第１方向と平行な光軸を有するイメージに線偏光され、第２電極２６０に電圧が印加されなくて、液晶層２４０に水平電界が形成されない時、表示ユニット１００から出射した右眼用イメージ（Ｒ）は、液晶層２４０を透過しながら第２方向と平行な光軸を有するイメージに線偏光される。
【０１１１】
この時、偏光眼鏡３００を着用した使用者は、光学ユニット２００を透過して第１方向と平行な光軸を有する左眼用イメージ（Ｌ）を、第１方向と平行な第１光軸を有する左眼用偏光板３１０を通じて左眼に視認すると同時に、光学ユニット２００を透過して第２方向と平行な光軸を有する右眼用イメージ（Ｒ）を、第２方向と平行な第２光軸を有する右眼用偏光板３２０を通じて右眼に視認するようになり、これによって使用者は表示装置１００３から３Ｄイメージを認識するようになる。即ち、光学ユニット２００は、表示ユニット１００が表示する左眼用イメージ（Ｌ）及び右眼用イメージ（Ｒ）のそれぞれの光軸を互いに異なるように変える偏光スイッチユニットとして機能する。
【０１１２】
以上のように、本発明が第３実施形態に係る表示装置１００３は、第１電極２２０、第２電極２６０、及び第３電極２８０に選択的に電圧を印加して、液晶層２４０に垂直電界または水平電界を形成して液晶２４１の配列を異なるようにすることで、一つの表示装置１００３に選択的に眼鏡方式の３Ｄイメージを表示するか、または無眼鏡方式の３Ｄイメージを表示する。即ち、使用者が眼鏡方式または無眼鏡方式を選択できる表示装置１００３が提供される。
【０１１３】
本発明を上述した好ましい実施形態を通じて説明したが、本発明はこれに限定されず、次に記載する特許請求の範囲の概念と範囲を逸脱しない限り、多様な修正及び変形が可能であることを、本発明が属する技術分野における者であれば簡単に理解できる。
【符号の説明】
【０１１４】
１００  表示ユニット
２００  光学ユニット
２１０  第１基板
２２０  第１電極
２３０  第１配向層
２４０  液晶層
２５０  第２配向層
２６０  第２電極
２７０  絶縁層
２８０  第３電極
２９０  第２基板
３００  偏光眼鏡
１０００  表示装置
【図１】
0005944616.tif 000002
【図２】
0005944616.tif 000003
【図３】
0005944616.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005944616.tif 000007
【図７】
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【図８】
0005944616.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005944616.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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