(57)【要約】【課題】立体映像の輝度分布の均一性を改善して立体映像の画質が向上される表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は表示パネルと光学部材を含む。表示パネルは多数のピクセルを含み、２次元の映像を表示する。光学部材は各々多数の焦点を有し、２個以上のピクセルを１つの３次元ピクセルに対応させる多数のレンズを備えて前記２次元の映像を左眼用映像と右眼用映像に分離する。【選択図】図１
2011186431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス形態で配列される多数のピクセルを具備し、２次元の映像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルの上部に具備し、各々多数の焦点を有するとともに少なくとも２個以上の前記ピクセルを１つの３次元ピクセルに対応させる多数のレンズを具備し、前記多数のレンズを利用して前記２次元の映像を左眼用映像と右眼用映像に分離させる光学部材を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記各ピクセルは赤サブピクセル、緑サブピクセル及び青サブピクセルを含み、
前記表示パネルは互いに隣接するサブピクセル等の間に位置するブラックマトリックスをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記各サブピクセルは第１方向及び前記第１方向と直交する第２方向の中で少なくとも１つの方向に隣接するサブピクセル等とは異なる色を有することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記多数のレンズは第１方向に延長されるとともに前記第１方向と直交する第２方向に配列され、
前記各レンズは前記サブピクセル等の前記第２方向の幅及び前記サブピクセル等の間に位置する前記ブラックマトリックスの前記第２方向の幅の合計より２倍以上大きい前記第２方向の幅を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記各サブピクセルの前記第２方向の幅及び互いに隣接する前記サブピクセル等の間の前記ブラックマトリックスの前記第２方向の幅の比率がＭ：Ｎ（Ｍ及びＮは１以上の正数）であり、前記多数の焦点はＪ個（ＪはＭ＋Ｎ以下の正数）であることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記Ｊ個の焦点の中で一部は前記サブピクセル等の中で何れか１つの上に位置し、残りの焦点は前記サブピクセル等と隣接するブラックマトリックス上に位置することを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記各レンズは前記第２方向にＪ個の領域を含み、前記領域の各々はＪ個のサブレンズ等の一部を含むとともに、
前記サブレンズ等は同じ曲率を有し、前記第２方向へ部分的にオーバーラップされて順に配列され、Ｌ番目の領域（Ｌは１以上Ｊ以下の正数）はＬ番目のサブレンズの一部を含むことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記サブレンズ等は同じ平面上で前記第２方向に互いに隣接するサブレンズの間に所定間隔をおいて配列され、
前記所定間隔は前記ブラックマトリックスの幅と前記各サブピクセルの幅の合計をＪに分けた値であることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記Ｊ個の焦点は前記Ｊ個の領域の各々の曲面に対応して形成されることを特徴とする請求項７又は８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記領域等は各々平面上で同じ第２方向の幅を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
前記Ｍ：Ｎは２：１又は４：１であることを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光学部材はベースシートをさらに含み、
前記ベースシート上に前記多数のレンズが具備されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１３】
前記光学部材は、
第１ベース基板及び前記第１ベース基板上に互いに離隔して形成される多数の第１電極を含む第１基板、前記第１基板と対向する第２ベース基板及び前記第２ベース基板上に形成される第２電極を含む第２基板、前記第１基板と前記第２基板との間に介される液晶層を含む液晶電界レンズからなり、
前記多数のレンズは、前記第１電極及び前記第２電極に印加される電圧によって前記液晶電界レンズの内部に形成される多数の内部レンズであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記第１電極等の下部と前記第１ベース基板との間に具備される絶縁膜及び前記第１電極等と前記第２方向に交互して配列され、前記絶縁膜と前記第１ベース基板との間に具備される多数の第３電極をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記各内部レンズは２個以上の前記第１電極等及び前記第２電極によって形成され、前記２個以上の第１電極等に印加される電圧値によって複数の焦点を形成することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記各内部レンズはフレネルレンズであることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１７】
前記液晶電界レンズの上部に具備される偏光板をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、さらに詳しくは立体映像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、立体映像の表示装置は、レンチキュラー方式又はバリア方式であり、平面映像は左眼用映像と右眼用映像に分けられて表示される。
【０００３】
前記バリア方式は、視差障壁を利用して左側ピクセル及び右側ピクセルを通過する光を遮断及び透過させることによって、平面映像を左眼用映像と右眼用映像に分ける。前記レンチキュラー方式は、レンチキュラーレンズを利用して平面映像を左眼用映像と右眼用映像に分ける。
【０００４】
前記バリア方式によると、光の一部が遮断されるので輝度が減少し表示の品質が低下するが、前記レンチキュラー方式は、光が前記レンチキュラーレンズを通じてほとんど通過するので前記バリア方式に比べて輝度の減少が少ない。最近、様々なレンチキュラー方式の立体映像の表示装置が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国公開特許２００９−０１１１５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、立体映像の輝度分布の均一性を改善して立体映像の画質が向上される表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態による表示装置は、表示パネル及び光学部材を含む。前記表示パネルは、マトリックス形態で配列される多数のピクセルを具備し、２次元の映像を表示する。前記光学部材は前記表示パネルの上部に具備され、各々多数の焦点を有するとともに少なくとも２個以上の前記ピクセルを１つの３次元ピクセルに対応させる多数のレンズが具備され、前記多数のレンズを利用して前記２次元の映像を左眼用映像と右眼用映像に分離する。前記光学部材は、ベースシートをさらに含み、前記ベースシート上に前記多数のレンズが具備される。前記各レンズは前記第２方向にＪ個の領域を含み、前記領域の各々はＪ個のサブレンズ等の一部を含む。前記サブレンズ等は同じ曲率を有し、前記第２方向へ部分的にオーバーラップされて順に配列され、Ｌ番目の領域（Ｌは１以上Ｊ以下の正数）はＬ番目のサブレンズの一部を含む。
【０００８】
また、前記光学部材は液晶電界レンズからなる。
【０００９】
前記液晶電界レンズは、第１基板、第２基板、前記第１基板と前記第２基板との間に介される液晶層を含む。前記第１基板は第１ベース基板及び前記第１ベース基板上に互いに離隔して形成される多数の第１電極を含む。前記第２基板は前記第１基板と対向する第２ベース基板及び前記第２ベース基板上に形成される第２電極を含む。前記液晶電界レンズは、前記第１電極等及び前記第２電極等に印加される電圧によって形成される多数の内部レンズを含み、前記各内部レンズは各内部レンズを形成する前記第１電極等に印加される電圧値によって複数の焦点を形成する。
【発明の効果】
【００１０】
上述したように、本発明の表示装置は多数の焦点を有するレンズによりいつもブラックマトリックスとピクセルが一定の比率で混ぜられて視認されるので、輝度分布の均一性が向上され、立体映像の画質が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による表示装置の概略的な構造を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による表示装置を示す分解斜視図である。
【図３Ａ】図２の表示装置に含まれる表示パネル及び光学部材の一部を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの一部を拡大して示す平面図である。
【図４Ａ】図２のI-I’線に沿って切断した断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａのレンズの動作を説明するための図である。
【図５Ａ】本発明の他の実施形態による表示装置に具備されるレンズ構造を説明するための断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａのレンズを通過する光の経路を示す図である。
【図６】本発明のまた他の実施形態による表示装置を示す分解斜視図である。
【図７】図６のII-II’線に沿って切断した断面図である。
【図８】本発明のまた他の実施形態による表示装置に具備される液晶電界レンズの断面図である。
【図９Ａ】図７の液晶電界レンズの各内部レンズを形成する第１電極等に印加される電圧を示すグラフ図である。
【図９Ｂ】図９Ａの電圧によって形成された各内部レンズの焦点を示す図である。
【図１０Ａ】図７の液晶電界レンズの各内部レンズを形成する第１電極等に印加される電圧を示すグラフ図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの電圧によって形成された各内部レンズの焦点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、添付した図面等を参照しながら本発明の好ましい実施形態をより詳しく説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態による表示装置の概略的な構造を示す分解斜視図である。
【００１４】
図１を参照すると、表示装置１は表示パネル１０及び光学部材２０を含む。前記表示パネル１０はマトリックス形態で配列される多数のピクセル１１を具備し、２次元の映像を表示する。一例として、前記表示パネル１０はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶表示パネル等からなる。前記各ピクセル１１は多数のサブピクセル１１ｘを含み、多数のサブピクセル１１ｘの間にはブラックマトリックス１２が具備される。前記多数のサブピクセル１１ｘは赤、緑、青の中で何れか１つの色を有する。
【００１５】
前記光学部材２０は少なくとも２個以上のピクセル１１に対応する多数のレンズ２００を具備する。前記各レンズ２００は２個以上の前記ピクセル１１を１つの３次元ピクセルに対応させ、前記光学部材２０は前記多数のレンズ２００を利用して前記２次元の映像を左眼用映像と右眼用映像に分ける。前記各レンズ２００は物理的形状を有するレンズ、または、液晶電界レンズからなる。前記光学部材２０は前記表示パネル１０から前記多数のレンズ２００の焦点距離だけ離隔されている。前記表示パネル１０と前記光学部材２０との間には前記焦点距離を維持するための支持部（図示せず）が具備される。
【００１６】
図２は本発明の一実施形態による表示装置を示す分解斜視図である。
【００１７】
図２を参照すると、表示装置２は図１に図示される表示装置１と同様に、表示パネル１０及び光学部材２１を含む。前記表示パネル１０は図１と同じ表示パネル１０であるので、同じ構成要素に対しての繰り返し説明は省略する。
【００１８】
前記光学部材２１は前記ベースシート２５０及び前記多数のレンズ２１０を含み、前記ベースシート２５０上に前記多数のレンズ２１０が具備される。前記多数のレンズ２１０は別に製造されて前記ベースシート２５０上に付着される。また、前記ベースシート２５０及び前記多数のレンズ２１０は一体に製造することもできる。前記ベースシート２５０は高分子物質からなる。
【００１９】
前記多数のレンズ２１０は前記ベースシート２５０上から第１方向Ｄ１へ延長されて前記第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２に配列される。
【００２０】
図３Ａは、図２の表示装置に含まれる表示パネル及び光学部材の一部を示す平面図であり、図３Ｂは図３Ａの一部を拡大して示す平面図である。
【００２１】
具体的に、図３Ａは図２の表示装置２の一部ＳＲ１を拡大して図示し、図３Ｂは図３Ａの表示パネルの一部ＰＸ１を拡大して図示した。また、図３Ａにおいては、前記ベースシート２５０を除いて前記各レンズ２１０の一部及び前記表示パネル１０の一部だけを図示した。
【００２２】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、前記各ピクセル１１は第１方向Ｄ１に配列される赤サブピクセル１１ａ、緑サブピクセル１１ｂ及び青サブピクセル１１ｃを含む。前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃは前記第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２の中で少なくとも１つの方向に隣接する前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃとは異なる色相を有する。互いに隣接する前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃの間にはブラックマトリックス１２が具備される。さらに詳しくは、図３Ａから前記赤サブピクセル１１ａと互いに隣接するサブピクセル等は緑サブピクセル１１ｂ、青サブピクセル１１ｃである。
【００２３】
前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃの各々の第２方向Ｄ２の幅Ｗｃと前記ブラックマトリックス１２の第２方向Ｄ２の幅ＷｂはＭ：Ｎ（ＭとＮは１以上の正数）の比率を有する。一例として、前記Ｍ：Ｎは２：１又は４：１になる。
【００２４】
ここで、前記多数のレンズ２１０は２個以上のピクセル１１に対応するので、各々の第２方向Ｄ２の幅Ｔは前記各サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃの第２方向Ｄ２の幅Ｗｃ及び前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃの間に位置する前記ブラックマトリックス１２の第２方向Ｄ２の幅Ｗｔの合計の２倍以上になる。
【００２５】
図３Ａを参照すると、前記各レンズ２１０は第２方向Ｄ２の９個のサブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対応する。従って、前記第２方向Ｄ２の幅Ｔは、少なくとも前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃの第２方向Ｄ２の幅Ｗｃと前記ブラックマトリックス１２の第２方向Ｄ２の幅Ｗｂとの合計であるＷｔの９倍（９Ｗｔ）になる。
【００２６】
図４Ａはレンズの構造を説明するために図２のI-I’線に沿って切断した断面図である。前記表示装置は多数のレンズを含んでいるが、前記各レンズの構造は同様であるので、１つのレンズを例にして説明する。
【００２７】
図３Ａ、図３Ｂ及び図４Ａを参照すると、前記各レンズ２１０はＪ個（ＪはＭ＋Ｎ以下の正数）の領域を含む。一例として、前記Ｍ：Ｎが２：１である場合、前記各レンズ２１０は３個の領域ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＥ３を含む。前記３個の領域ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＥ３は平面上で前記第２方向Ｄ２に同じ幅ＬＲ１を有し、さらに詳しくは、前記各レンズの第２方向Ｄ２の幅Ｔを３等分した値を有する。
【００２８】
前記各レンズ２１０の各領域ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＥ３は３個のサブレンズ２１ｓａ、２１ｓｂ、２１ｓｃの一部を含む。前記３個のサブレンズ２１ｓａ、２１ｓｂ、２１ｓｃは同じ曲率を有し、同じ平面上で前記第２方向Ｄ２に互いに隣接するサブレンズ等２１ｓａ、２１ｓｂ、２１ｓｃの間に所定間隔Δｓをおいて順に配列される。従って、前記３個のサブレンズ２１ｓａ、２１ｓｂ、２１ｓｃは部分的に互いにオーバーラップされるように設計されることで、領域ＲＥ１には第１サブレンズ２１ｓａの一部が配置され、領域ＲＥ２には第２サブレンズ２１ｓｂの一部が配置され、領域ＲＥ３には第３サブレンズ２１ｓｃの一部が配置される。
【００２９】
この際、前記所定間隔Δｓは図３Ｂに図示されたブラックマトリックス１２の第２方向Ｄ２の幅Ｗｂと各サブピクセル１１ａ、１１ｂ、１１ｃの第２方向Ｄ２の幅Ｗｃの合計（Ｗｂ＋Ｗｃ）を３等分した値（（Ｗｂ＋Ｗｃ）／３）である。
【００３０】
ここで、Ｌ番目の領域（Ｌは１以上Ｊ以下の正数）はＬ番目のサブレンズの一部を含む。即ち、前記第１領域ＲＥ１は前記第１サブレンズ２１ｓａの一部を含み、前記第２領域ＲＥ２は前記第２サブレンズ２１ｓｂの一部を含み、前記第３領域ＲＥ３は第３サブレンズ２１ｓｃの一部を含む。従って、前記各レンズ２１０は図３Ａのように多段階の曲面を有し、これにより前記各レンズ２１０は多数の焦点を有するようになる。
【００３１】
図４Ｂは図４Ａのレンズの動作を説明するための図である。
【００３２】
図４Ｂは表示パネル１０、前記表示パネル上に具備されるレンズ２１０及び前記レンズ２１０により拡大されたイメージ１００を示している。また、図２の表示装置２は前記多数のレンズ２１０を含んでいるが、図４Ｂでは説明の便宜上１つのレンズ２１０を例にして該レンズの動作原理を説明する。また、レンズ２１０へ入射する光は同一方向から平行に入射するものと仮定する。
【００３３】
前記各レンズ２１０は９個のピクセル１１を１つの３次元ピクセルに対応させて表示する。特に、前記各レンズ２１０は第２方向Ｄ２に９個のサブピクセル１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対応する。
【００３４】
前記各レンズ２１０へ入射される光は前記各レンズ２１０の曲面により屈折される。この際、前記光等は入射される領域によって互いに異なる地点に集まる。即ち、前記第１領域ＲＥ１に入射される光等は前記第１サブレンズの焦点である第１焦点ｆ１ａに集まり、前記第２領域ＲＥ２に入射される光等は前記第２サブレンズの焦点である第２焦点ｆ１ｂに集まり、前記第３領域ＲＥ３に入射される光等は前記第１サブレンズの焦点である第３焦点ｆ１ｃに集まる。言い換えれば、前記各レンズ２１０の３個の焦点ｆ１ａ、ｆ１ｂ、ｆ１ｃは３個の領域ＲＥ１、ＲＥ２、ＲＥ３の曲面に各々対応して形成される。
【００３５】
ここで、前記３個の焦点ｆ１ａ、ｆ１ｂ、ｆ１ｃの中で２個の焦点ｆ１ａ、ｆ１ｂは前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃ上に位置し、残り１つの焦点ｆ１ｃは前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃに隣接するブラックマトリックス１２上に位置する。従って、焦点が合わせられた前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、該サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃに隣接するブラックマトリックス１２と、が前記各レンズ２１０によって、ともに拡大されてイメージ１００が視認される。視点が変わって焦点が移動する場合にもいつも同じ比率で前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃと隣接したブラックマトリックス１２が視認されるので、使用者の視点によってブラックマトリックスだけが視認されるブラックマトリックスモアレを克服することができる。従って、表示装置２の輝度の均一性が向上され、立体映像の画質が改善される。
【００３６】
図５Ａは本発明の他の実施形態による表示装置に具備されるレンズ構造を説明するための断面図である。本発明の異なる実施形態において、繰り返し説明を避けるために前記一実施形態と異なる技術構成を主として説明する。異なる実施形態において、特別に説明されていない部分は前記第１実施形態による。同じ符号は同じ構成要素を示す。
【００３７】
前記表示装置２は表示パネル１０及び光学部材２１を含み、前記光学部材２１はベース基板２５０及び前記ベース基板２５０上に具備される多数のレンズ２２０を含む。前記多数のレンズ２２０は図２のレンズ２１０と同様に第１方向Ｄ１へ延長されて第２方向Ｄ２に配列される。
【００３８】
図５Ａを参照すると、前記各レンズ２２０はＪ個（ＪはＭ＋Ｎ以下の正数）の領域を含む。一例として、前記Ｍ：Ｎが４：１である場合、前記各レンズ２２０は５個の領域ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３、ＲＡ４、ＲＡ５を含む。
【００３９】
前記５個の領域ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３、ＲＡ４、ＲＡ５は平面上で前記第２方向Ｄ２に各々同じ幅ＬＲ２を有し、さらに詳しくは、前記各レンズ２２０の第２方向Ｄ２の幅Ｔ２を５等分した値を有する。
前記各レンズ２２０は第２方向Ｄ２に９個のサブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃに対応する。従って、前記各レンズ２２０の第２方向Ｄ２の幅Ｔ２は前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃの第２方向２２０の幅と該サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃの間に隣接しているブラックマトリックス１２の第２方向Ｄ２の幅の合計の９倍になる。
【００４０】
前記各レンズ２１０の５個の領域ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３、ＲＡ４、ＲＡ５は５個のサブレンズ等２２ｓａ、２２ｓｂ、２２ｓｃ、２２ｓｄ、２２ｓｅの一部を含む。前記５個のサブレンズ等２２ｓａ、２２ｓｂ、２２ｓｃ、２２ｓｄ、２２ｓｅは同じ曲率を有し、同じ平面上で前記第２方向Ｄ２に互いに隣接する前記サブレンズ等２２ｓａ、２２ｓｂ、２２ｓｃ、２２ｓｄ、２２ｓｅの間に所定間隔Δｓ２をおいて順に配列される。前記所定間隔Δｓ２は前記ブラックマトリックス１２の第２方向Ｄ２の幅Ｗｂと前記各サブピクセル１１ａ、１１ｂ、１１ｃの第２方向Ｄ２の幅Ｗｃの合計Ｗｔを５等分した値（Ｗｔ／５）である。
【００４１】
ここで、前記第１領域ＲＡ１は前記第１サブレンズ２２ｓａの一部を含み、前記第２領域ＲＡ２は前記第２サブレンズ２２ｓｂの一部を含み、前記第３領域ＲＡ３は第３サブレンズ２２ｓｃの一部を含む。また、前記第４領域ＲＡ４は前記第４サブレンズ２２ｓｄの一部を含み、前記第５領域ＲＡ５は第５サブレンズ２２ｓｅの一部を含む。従って、前記各レンズ２２０は図５Ａのような曲面を有し、これにより、前記各レンズ２２０は多数の焦点を有するようになる。
【００４２】
図５Ｂは図５Ａのレンズを通過する光の経路が示された図である。
【００４３】
図５Ｂは表示パネル１０、前記表示パネル上に具備されるレンズ２２０及び前記レンズ２１０により拡大されたイメージ１０１が図示されている。また、この実施形態において、表示装置は前記多数のレンズ２２０を含んでいるが、図５Ｂでは説明の便宜上１つのレンズ２２０が動作する原理を説明する。また、レンズ２２０へ入射する光は同一方向から平行に入射するものと仮定する。
【００４４】
図５Ｂを参照すると、前記各レンズ２２０へ入射される光等は前記各レンズ２２０の曲面により屈折される。この際、前記光等は前記５個の領域ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３、ＲＡ４、ＲＡ５の中で入射される領域によって互いに異なる地点に集まる。即ち、前記第１領域ＲＡ１に入射される光は前記第１サブレンズの焦点である第１焦点ｆ２ａに集まり、前記第２領域ＲＡ２に入射される光は前記第２サブレンズの焦点である第２焦点ｆ２ｂに集まり、前記第３領域ＲＡ３に入射される光は前記第３サブレンズの焦点である第３焦点ｆ２ｃに集まる。また、前記第４領域ＲＡ４に入射される光は前記第４サブレンズの焦点である第４焦点ｆ２ｄに集まり、前記第５領域ＲＡ５に入射される光は前記第５サブレンズの焦点である第５焦点ｆ２ｅに集まる。言い換えれば、前記各レンズ２２０の５個の焦点ｆ２ａ、ｆ２ｂ、ｆ２ｃ、ｆ２ｄ、ｆ２ｅは前記５個の領域ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３、ＲＡ４、ＲＡ５の曲面に各々対応して形成される。即ち、前記各レンズ２２０は５個の焦点を有する。
【００４５】
ここで、前記５個の焦点ｆ２ａ、ｆ２ｂ、ｆ２ｃ、ｆ２ｄ、ｆ２ｅの中で４個の焦点ｆ２ａ、ｆ２ｂ、ｆ２ｃ、ｆ２ｄは前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃ上に位置し、残り１つの焦点ｆ２ｅは前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃに隣接したブラックマトリックス１２上に位置する。従って、焦点が合わせられた前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃと前記ブラックマトリックス１２が前記各レンズ２１０によってともに拡大されてイメージ１０１が視認される。前記光がレンズに入射される方向が変わって焦点が移動する場合にもいつも同じ比率で前記サブピクセル等１１ａ、１１ｂ、１１ｃと隣接している前記ブラックマトリックス１２が視認される。従って、使用者の視点によってブラックマトリックスだけが視認されるブラックマトリックスモアレを克服することができる。
【００４６】
図６は本発明のまた他の実施形態による表示装置を示す分解斜視図であり、図７は図６のII-II’線に沿って切断した液晶電界レンズの断面図である。
【００４７】
図６及び図７を参照すると、表示装置３は表示パネル１０、液晶電界レンズ２２及び液晶電界レンズ２２の上部に具備される偏光板４０を含む。前記偏光板４０は前記液晶電界レンズ２２がフレネルレンズである場合に使用される。
【００４８】
前記表示パネル１０は図２に図示された構成要素と同じであるので、同じ参照符号を併記し、それに対しての説明は省略する。
【００４９】
前記液晶電界レンズ２２は第１基板３１０、第２基板３２０及び前記第１基板３１０と前記第２基板３２０との間に介される液晶層３３０を含む。
【００５０】
前記第１基板３１０は第１ベース基板３１１及び多数の第１電極３１３を含む。前記第１電極３１３等は前記第１ベース基板３１１上に互いに離隔して形成される。
【００５１】
前記第２基板３２０は前記第１基板３１０と対向する第２ベース基板３２１及び前記第２ベース基板３２１上に具備される第２電極３２３を含む。
本発明の液晶電界レンズ２２の内部に形成される多数の内部レンズ２３０は多数の第１電極３１３及び前記第２電極３２３によって形成される。具体的に、前記第２電極３２３には接地電圧が印加され前記第１電極３１３等には高電圧が印加されると、前記印加された電圧によって前記第１基板３１０と前記第２基板３２０との間に電界が形成される。前記電界の強さは各地点毎に形成されるので、各地点毎に液晶透過率の差によって前記液晶電界レンズ２２内にレンズの機能をする多数の内部レンズ２３０が形成される。
【００５２】
前記液晶電界レンズ２２は電圧が印加されなかったとき、２次元映像をそのまま通過させるよう前記液晶層３３０を配列するために、前記液晶電界レンズ２２は前記第１及び第２電極等３１３、３２３上に配向膜をさらに含む。
【００５３】
前記各内部レンズ２３０は前記第２方向に対応するサブピクセル１１ｘ等の数に比例して前記第２方向Ｄ２の幅が設定される。即ち、前記各サブピクセル１１ｘの第２方向Ｄ２の幅及び前記サブピクセル１１ｘ等の間に位置する前記ブラックマトリックス１２の第２方向Ｄ２の幅の合計の倍数で前記第２方向Ｄ２の幅が設定される。一例として、前記各内部レンズ２３０が前記第２方向Ｄ２の９個のサブピクセル１１ｘ等に対応すると、前記各内部レンズ２３０の幅は前記各サブピクセル１１ｘの第２方向Ｄ２の幅Ｗｃ及び前記サブピクセル１１ｘ等の間に位置する前記ブラックマトリックス１２の第２方向Ｄ２の幅Ｗｂの合計の９倍（９×（Ｗｃ＋Ｗｂ））になる。この実施形態において、前記各内部レンズ２３０の幅は前記第１電極３１３等の間隔、１つの内部レンズ２３０を構成する前記第１電極３１３等の数及び前記第１電極３１３等に印加される電圧値によって決定される。この実施形態において、前記各内部レンズ２３０は３５個の第１電極３１３等によって形成される。
【００５４】
図８は本発明のまた他の実施形態による表示装置に具備される液晶電界レンズの断面図である。但し、図８に図示された構成要素の中で図７に図示された構成要素と同じ構成要素は図７と同じ符号を併記し、それに対しての説明は省略する。
【００５５】
図８を参照すると、液晶電界レンズ２３は図７の液晶電界レンズ２２と同じ構成要素を含み、多数の第３電極３１４をさらに含む。前記多数の第３電極３１４は前記第１ベース基板３１１上に前記第２方向Ｄ２へ前記第１電極３１３等と交互するように配列される。前記第３電極等３１４の上部には絶縁膜３１２が形成され、前記絶縁膜３１２の上部には前記第１電極３１３等が形成される。前記液晶電界レンズ２３の構造は図７の液晶電界レンズ２２の構造と比べて電界の調節が容易である。
【００５６】
図９Ａ及び図１０Ａは図７の液晶電界レンズの各内部レンズを形成する第１電極等に印加される電圧を示すグラフであり、図９Ｂ及び図１０Ｂは各々図９Ａ及び図１０Ａの電圧によって形成された各内部レンズの焦点を示した図である。前記第１電極３１３等に印加される電圧値によって、前記各内部レンズ２３０の焦点の個数が決定される。
【００５７】
図９Ａ及び図１０Ａを参照すると、前記グラフのｘ軸は前記各内部レンズ２３０を形成する第１電極３１３等の番号を意味し、ｙ軸は前記各第１電極３１３等に印加される電圧値を意味する。前記第１電極３１３等の番号は第２方向Ｄ２に沿って順に付与した。前記第１電極３１３等に印加される電圧値はセルギャップ、焦点距離により調整することができる。
【００５８】
図９Ａに図示された電圧値を前記各第１電極３１３に印加した後、前記液晶電界レンズ２２へ同一方向から平行に光を入射させると、前記光が前記各内部レンズ２３０を通過しながら屈折されて図９Ｂに図示されたように３個の焦点ｆｌ３が形成される。
【００５９】
図９Ｂを参照すると、前記３個の焦点ｆｌ３は図４Ｂに図示された焦点等ｆ１ａ、ｆ１ｂ、ｆ１ｃと同様であり、言い換えれば、前記各内部レンズ２３０は図４Ａ及び図４Ｂに図示されたレンズ２１０と同じ機能をする。
【００６０】
例えば、図４Ｂに図示されたものと類似に、前記各サブピクセル１１ｘの幅と該サブピクセル等の間のブラックマトリックス１２の幅の比率が２：１である場合、前記液晶電界レンズ２２に入射される光は前記３個の焦点の中で２個の焦点ｆｌ３は前記サブピクセル１１ｘ等の中で何れか１つの上に形成され、残り１つの焦点は２個の焦点があるサブピクセル１１ｘと隣接するブラックマトリックス１２上に形成される。従って、使用者は焦点が位置するところでサブピクセル１１ｘ及びブラックマトリックス１２を視認することができる。この際、使用者の視点が変わって焦点が移動されても、いつも同じ比率でサブピクセル１１ｘとブラックマトリックス１２を視認することができるので、使用者の視点によってブラックマトリックスだけが視認されるブラックマトリックスモアレを克服することができる。
【００６１】
図１０Ａに図示された電圧値を前記第１電極３１３等に印加した後、光が前記液晶電界レンズ２２に入射すると、図１０Ｂに図示されたように５個の焦点ｆｌ５が形成される。図１０Ｂを参照すると、前記５個の焦点ｆｌ５は図５Ｂに図示された焦点等ｆ２ａ、ｆ２ｂ、ｆ２ｃ、ｆ２ｄ、ｆ２ｅと同様であり、前記各内部レンズ２３０は図５Ａ及び図５Ｂに図示されたレンズ２２０と同じ機能をする。
【００６２】
即ち、図４Ｂに図示されたものと類似に、図６に図示された前記各サブピクセル１１ｘの幅と前記サブピクセル等の間のブラックマトリックス１２の幅の比率が４：１である場合、前記液晶電界レンズ２２に入射される光は前記５個の焦点の中で４個の焦点ｆｌ５は前記サブピクセル１１ｘ等の中で何れか１つの上に形成され、残り１つの焦点は４個の焦点が位置するところでサブピクセル１１ｘと隣接するブラックマトリックス１２上に形成される。従って、使用者は焦点が位置するサブピクセル１１ｘ及びブラックマトリックス１２を視認することができる。この際、使用者の視点が変わって焦点が移動しても、いつも同じ比率でサブピクセル１１ｘとブラックマトリックス１２を視認することができるので、使用者の視点によってブラックマトリックスだけが視認されるブラックマトリックスモアレを克服することができる。
【００６３】
前記各内部レンズ２３０はフレネルレンズからなる。フレネルレンズは、凸又は凹レンズの役割をするレンズ面を分割して一定の高さを成すように配列したレンズである。前記内部レンズ２３０等がフレネルレンズである液晶電界レンズを液晶フレネルレンズと言う。
【００６４】
従来の液晶電界レンズは５０μｍのセルギャップを必要とするが、液晶フレネルレンズは１０〜１５μｍのセルギャップを必要とするので、液晶電界レンズの厚さを減少させることができる長所がある。しかし、液晶フレネルレンズは前記分割されたレンズ面の領域から透過される光の漏れが発生する問題点がある。なお、前記内部レンズ２３０がフレネルレンズである場合、図６のように前記液晶電界レンズ２２の上部に偏光軸が前記液晶電界レンズ２２の第１電極３１３等と垂直又は水平を成す偏光板４０を具備して光漏れを防止することができる。
【００６５】
以上、実施形態を参照しながら本発明を説明したが、該当技術分野の当業者らは明細書の特許請求の範囲に記載されている本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を様々に修正及び変形することができるだろう。
【符号の説明】
【００６６】
１  表示装置                     
１０  表示パネル
１１  ピクセル                          
１１ｘ  サブピクセル
１２  ブラックマトリックス             
２０、２１  光学部材
２１０、２２０  レンズ                        
２５０  ベースシート
２２、２３  液晶電界レンズ
【図１】
2011186431.tif 000003
【図２】
2011186431.tif 000004
【図３Ａ】
2011186431.tif 000005
【図３Ｂ】
2011186431.tif 000006
【図４Ａ】
2011186431.tif 000007
【図４Ｂ】
2011186431.tif 000008
【図５Ａ】
2011186431.tif 000009
【図５Ｂ】
2011186431.tif 000010
【図６】
2011186431.tif 000011
【図７】
2011186431.tif 000012
【図８】
2011186431.tif 000013
【図９Ａ】
2011186431.tif 000014
【図９Ｂ】
2011186431.tif 000015
【図１０Ａ】
2011186431.tif 000016
【図１０Ｂ】
2011186431.tif 000017