(57)【要約】 【課題】本発明は、液晶層を利用して形成される液晶レンズ及びこれを含む映像表示装置に関する。【解決手段】本発明は、相互に向かい合って所定距離離隔された第１、第２基板と；前記第１基板の内部面に形成された第１電極と；前記第２基板の内部面に形成されて、第１幅を有する第１開口部を含む第２電極と；前記第２電極上に形成されて、第２幅を有する第２開口部を含む第３電極と；前記第１電極と第３電極間に位置する液晶層とを含む液晶レンズ及びこれを含む映像表示装置を提供する。【選択図】図３
2008009370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に向かい合って所定距離離隔された第１、第２基板と；
前記第１基板の内部面に形成された第１電極と；
前記第２基板の内部面に形成されて、第１幅を有する第１開口部を含む第２電極と；
前記第２電極上に形成されて、第２幅を有する第２開口部を含む第３電極と；
前記第１電極と第３電極間に位置する液晶層とを含むことを特徴とする液晶レンズ。
【請求項２】
前記第１電極と液晶層間に位置する第１配向膜と；
前記第３電極と液晶層間に位置する第２配向膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
【請求項３】
前記第１電極と第１配向膜間に位置する第１保護膜をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の液晶レンズ。
【請求項４】
前記第３電極と第２配向膜間に位置する第２保護膜をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の液晶レンズ。
【請求項５】
前記第２電極と第３電極間に位置する絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
【請求項６】
前記第１幅は、第２幅より狭いことを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
【請求項７】
前記第１電極は、前記第１基板全面に位置することを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
【請求項８】
前記第２電極と第３電極は、相互に重なることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
【請求項９】
前記第１開口部及び第２開口部は、前記第１電極及び第２電極の中央地点に各々位置することを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
【請求項１０】
表示パネルと；
前記表示パネルの前面に位置して、相互に向かい合って所定距離離隔された第１、第２基板と；
前記第１基板の内部面に形成された第１電極と；
前記第２基板の内部面に形成されて、各々は第１幅ｄ１を有する第１開口部を含む多数の第２電極と；
前記多数の第２電極上に形成されて、各々は第２幅ｄ２を有する第２開口部を含む多数の第３電極と；
前記第１電極と多数の第３電極間に位置する液晶層を含む液晶レンズとを含むことを特徴とする映像表示装置。
【請求項１１】
前記表示パネルは、第１映像を表示するための一つの幅Ｐ１を有する第１画素と、他の幅Ｐ２を有する第２映像を表示するための第２画素を含み、割合(ｄ１/(Ｐ１＋Ｐ２))は、第１所定値を有して、差((Ｐ１＋Ｐ２)−ｄ２)は、第２所定値を有することを特徴とする請求項１０に記載の映像表示装置。
【請求項１２】
前記第１所定値は、大体０.２ないし０.６の範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の映像表示装置。
【請求項１３】
前記第２所定値は、大体５ないし１５マイクロメートルの範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の映像表示装置。
【請求項１４】
前記第２所定値は、大体１０マイクロメートルであることを特徴とする請求項１１に記載の映像表示装置。
【請求項１５】
前記多数の第２電極と多数の第３電極各々は、棒形状であることを特徴とする請求項１０に記載の映像表示装置。
【請求項１６】
前記多数の第２電極各々は、一体型で構成されることを特徴とする請求項１０に記載の映像表示装置。
【請求項１７】
前記多数の第３電極各々は、一体型で構成されることを特徴とする請求項１０に記載の映像表示装置。
【請求項１８】
前記第１電極、多数の第２電極、多数の第３電極に電圧が印加される時は、３次元の立体映像が表示されて、前記第１電極、多数の第２電極、多数の第３電極に電圧が印加されない時は、２次元の平面映像が表示されることを特徴とする請求項１０に記載の映像表示装置。
【請求項１９】
前記表示パネルは、液晶表示装置ＬＣＤ、有機電気発光素子ＯＬＥＤ、プラズマ表示素子ＰＤＰ、電界発光素子ＦＥＤのいずれかから選択されることを特徴とする請求項１０に記載の映像表示装置。
【請求項２０】
表示パネルと；
前記表示パネルの前面に位置して、相互に向かい合って所定間隔離隔された第１基板及び第２基板と；
前記第１基板の内部に形成された第１電極と；
前記第２基板の内部面に形成されて、第１距離ｄ１を置いて相互に離隔された多数の第２電極と；
前記多数の第２電極上に形成されて、第２距離ｄ２を置いて相互に離隔されて、各々は、前記多数の第２電極各々と重なる多数の第３電極と；
前記第１電極と多数の第３電極間に位置する液晶層を含む液晶レンズとを含むことを特徴とする映像表示装置。
【請求項２１】
第１映像を表示するための第１画素と、第２映像を表示するための第２画素とを有する表示パネルを形成する段階と；
前記表示パネルの前面に位置して、相互に向かい合って所定距離離隔された第１基板及び第２基板と；
前記第１基板の内部面に形成された第１電極と；
前記第２基板の内部面に形成された多数の第２電極と；
前記多数の第２電極上に配置されて、各々は、前記多数の第２電極各々と重なる多数の第３電極と；
前記第１電極と多数の第３電極間に位置する液晶層を含む液晶レンズを形成する段階とを含むことを特徴とする多重映像表示方法。
【請求項２２】
前記第１ないし第３電極に、各々第１ないし第３電圧が印加されて、前記第１ないし第３電圧のうち、少なくとも一つは、交流電圧であることを特徴とする請求項２１に記載の多重映像表示方法。
【請求項２３】
前記第１電圧は、直流電圧であり、前記第２電圧及び第３電圧は、相互に同一な周波数と相互に異なる振幅を有する交流電圧であることを特徴とする請求項２２に記載の多重映像表示方法。
【請求項２４】
前記第２電極は、第１距離によって相互に離隔され、前記第３電極は、第２距離によって相互に離隔されて、前記表示パネルの第１画素は、一つの幅Ｐ１を有し、前記表示パネルの第２画素は、他の幅Ｐ２を有して、割合(ｄ１/(Ｐ１＋Ｐ２))は、第１所定値を有し、差((Ｐ1＋Ｐ２)−ｄ２)は、第２所定値を有することを特徴とする請求項２１に記載の多重映像表示方法。
【請求項２５】
前記第１所定値は、大体０.２ないし大体０.６の範囲であることを特徴とする請求項２４に記載の多重映像表示方法。
【請求項２６】
前記第２所定値は、大体５マイクロメートルないし１５マイクロメートルの範囲であることを特徴とする請求項２４に記載の多重映像表示方法。
【請求項２７】
前記第２所定値は、大体１０マイクロメートルないし１０マイクロメートルであることを特徴とする請求項２４に記載の多重映像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶レンズに係り、三つの電極を利用して液晶層を駆動する液晶レンズ及びこれを含む映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の液晶表示装置は、向かい合う二つの電極と、その間に形成される液晶層で構成されるが、二つの電極に電圧を印加して生成される電場によって液晶層の液晶分子を駆動する。液晶分子は、分極性質と光学的異方性を有するが、分極性質は、液晶分子が電場内に置かれる場合、液晶分子内の電荷が液晶分子の両方に集まり、電場によって分子の配列方向が変化されることであって、光学的異方性は、液晶分子の細くて長い構造と、前述した分子の配列方向に基づいて、入射光の入射方向や偏光状態によって出射光の経路や偏光状態を異なるように変化させることである。
これによって液晶層は、二つの電極に印加される電圧によって透過率の差があって、その差を画素別に異なるようにして映像を表示する。
【０００３】
最近、このような液晶分子の特性を利用して液晶層がレンズの役割をする液晶レンズが提案された。
すなわち、レンズは、レンズを構成する物質と空気との屈折率の差を利用して入射光の経路を位置別に制御することであるが、液晶層に位置別に相互に異なる電圧を印加して、位置別に相互に異なる電場によって液晶層が駆動されるようにすると、液晶層に入射する入射光は、位置別に相互に異なる位相変化を有して、その結果、液晶層は、実際のレンズ(conventional optic lens)のように、入射光の経路が制御できるようになる。
【０００４】
このような液晶レンズを、図を参照して説明する。
図１Ａ及び図１Ｂは、各々一般の液晶レンズの斜視図及び断面図である。
図１Ａ及び図１Ｂに示したように、一般的の液晶レンズ１０は、向かい合う第１基板２０及び第２基板３０と、両基板間に形成された液晶層４０で構成される。第１基板２０の内面全体には、第１電極２２が形成されて、第２基板３０の外面には、隔離距離ｄ程度に相互に離隔された第２電極３２が形成される。
【０００５】
第１電極２２及び第２電極３２に電圧が印加されると、両電極間には電場が形成されるが、第２電極３２が第２基板３０の外面全体に形成されないで、分離した形態であるために、完全な垂直電場が形成されなく、第２電極３２の離隔区間３２ａから遠く離れた領域には、第１基板２０及び第２基板３０に殆ど垂直な電場が生成される一方、第２電極３２の離隔区間３２ａに近い領域には、第１基板２０及び第２基板３０に傾いた電場が生成される。
【０００６】
従って、第１電極２２及び第２電極３２によって生成された電場は、第２電極３２の離隔区間３２ａからの距離によって強度と方向が変化して、その結果、電場によって駆動される液晶層４０と第１電極２２及び第２電極３２の離隔区間３２ａからの距離とによって入射光の位相が異なるように変化する。
【０００７】
図２は、図１Ａ及び図１Ｂの液晶レンズを光が通過する場合、入射光の位相変化を示したグラフである。図２では、比較のため、光が実際のレンズを通過する場合に有する位相変化を同時に示している。
【０００８】
図２に示したように、第１ないし第３曲線４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、液晶レンズを通過する光の位相変化を示した曲線であり、第４曲線４０ｄは、ガラス等で構成される実際のレンズを通過する光の位相変化を示した曲線であって、液晶レンズを通過する光の位相変化は、第２電極(図１Ａ及び図１Ｂの３２)の離隔区間(図１Ａ及び図１Ｂの３２ａ)を中心に左右に対称している。
【０００９】
例えば、第１ないし第３曲線４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、第２電極(図１Ａ及び図１Ｂの３２)の隔離距離(図１Ａ及び図１Ｂのｄ)を徐々に大きく変化させる時の曲線であり、隔離距離(図１Ａ及び図１Ｂのｄ)を適切に調節する限界があって、実際のレンズと同一な結果を得ることはできない。すなわち、第１曲線４０ａ、第２曲線４０ｂは、全体的に第４曲線４０ｄより位相変化が少ない一方、第３曲線４０ｃは、全体的に第４曲線４０ｄより位相変化が多い。
【００１０】
このような結果は、液晶レンズの位相変化の調節変数が少ないからであって、液晶レンズにおいて、位相変化が調節できるのは、第２電極(図１Ａ及び図１Ｂの３２)の隔離距離(図１Ａ及び図１Ｂのｄ)と第２電極(図１Ａ及び図１Ｂの３２)に印加される電圧だけであって、これを適切に調節するとしても、実際のレンズでの位相変化と同一な曲線を得るのは難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前述したような問題を解決するために案出されており、三つの電極を利用して液晶層を駆動することによって、位相変化がさらに自由に調節できる液晶レンズ及びこれを含む映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明の第１特徴は、相互に向かい合って所定距離離隔された第１、第２基板と；前記第１基板の内部面に形成された第１電極と；前記第２基板の内部面に形成されて、第１幅を有する第１開口部を含む第２電極と；前記第２電極上に形成されて、第２幅を有する第２開口部を含む第３電極と；前記第１電極と第３電極間に位置する液晶層とを含むことを特徴とする液晶レンズを提供する。
【００１３】
前記第１電極と液晶層間に位置する第１配向膜と；前記第３電極と液晶層間に位置する第２配向膜を含み、前記第１電極と第１配向膜間に位置する第１保護膜をさらに含む。
前記第３電極と第２配向膜間に位置する第２保護膜を含む。
前記第２電極と第３電極間に位置する絶縁層をさらに含み、前記第１幅は、第２幅より狭い。
前記第１電極は、前記第１基板全面に位置して、前記第２電極と第３電極は、相互に重なる。
前記第１開口部及び第２開口部は、前記第１電極及び第２電極の中央地点に各々位置する。
【００１４】
本発明の第２特徴は、表示パネルと；前記表示パネルの前面(front surface)に位置して、相互に向かい合って所定距離離隔された第１、第２基板と；前記第１基板の内部面に形成された第１電極と；前記第２基板の内部面に形成されて、各々は第１幅ｄ１を有する第１開口部を含む多数の第２電極と；前記多数の第２電極上に形成されて、各々は第２幅ｄ２を有する第２開口部を含む多数の第３電極と；前記第１電極と多数の第３電極間に位置する液晶層を含む液晶レンズとを含むことを特徴とする映像表示装置を提供する。
【００１５】
前記表示パネルは、第１映像を表示するための一つの幅Ｐ１を有する第１画素と、他の幅Ｐ２を有する第２映像を表示するための第２画素を含み、割合(ｄ１/(Ｐ１＋Ｐ２))は、第１所定値を有して、差((Ｐ１＋Ｐ２)−ｄ２)は、第２所定値を有する。前記第１所定値は、大体０.２ ないし０.６の範囲である。  前記第２所定値は、大体５ないし１５マイクロメートルの範囲である。
また、前記第２所定値は、大体１０マイクロメートルであって、前記多数の第２電極と多数の第３電極各々は、棒形状である。
【００１６】
前記多数の第２電極と多数の第３電極各々は、一体型で構成される。
【００１７】
前記第１電極、多数の第２電極、多数の第３電極に電圧が印加される時は、３次元の立体映像が表示されて、前記第１電極、多数の第２電極、多数の第３電極に電圧が印加されない時は、２次元の平面映像が表示される。
【００１８】
前記表示パネルは、液晶表示装置ＬＣＤ、有機電気発光素子ＯＬＥＤ、プラズマ表示素子ＰＤＰ、電界発光素子ＦＥＤのいずれかから選択される。
【００１９】
本発明の第３特徴は、表示パネルと；前記表示パネルの前面に位置して、相互に向かい合って所定間隔離隔された第１基板及び第２基板と；前記第１基板の内部に形成された第１電極と；前記第２基板の内部面に形成されて、第１距離ｄ１を置いて相互に離隔された多数の第２電極と；前記多数の第２電極上に形成されて、第２距離ｄ２を置いて相互に離隔されて、各々は、前記多数の第２電極各々と重なる多数の第３電極と；前記第１電極と多数の第３電極間に位置する液晶層を含む液晶レンズとを含むことを特徴とする映像表示装置を提供する。
【００２０】
本発明の第４特徴は、第１映像を表示するための第１画素と、第２映像を表示するための第２画素とを有する表示パネルを形成する段階と；前記表示パネルの前面に位置して、相互に向かい合って所定距離離隔された第１基板及び第２基板と；前記第１基板の内部面に形成された第１電極と；前記第２基板の内部面に形成された多数の第２電極と；前記多数の第２電極上に配置されて、各々は、前記多数の第２電極各々と重なる多数の第３電極と；前記第１電極と多数の第３電極間に位置する液晶層を含む液晶レンズを形成する段階とを含むことを特徴とする多重映像表示方法を提供する。
【００２１】
前記第１ないし第３電極に、各々第１ないし第３電圧が印加されて、前記第１ないし第３電圧のうち、少なくとも一つは、交流電圧であって、前記第１電圧は、直流電圧であり、前記第２電圧及び第３電圧は、相互に同一な周波数と相互に異なる振幅を有する交流電圧である。
【００２２】
前記第２電極は、第１距離によって相互に離隔され、前記第３電極は、第２距離によって相互に離隔されて、前記表示パネルの第１画素は、一つの幅Ｐ１を有し、前記表示パネルの第２画素は、他の幅Ｐ２を有して、割合(ｄ１/(Ｐ１＋Ｐ２))は、第１所定値を有し、差((Ｐ1＋Ｐ２)−ｄ２)は、第２所定値を有する。
【００２３】
前記第１所定値は、大体０.２ないし大体０.６の範囲であって、前記第２所定値は、大体５マイクロメートルないし１５マイクロメートルの範囲であって、前記第２所定値は、大体１０マイクロメートルないし１０マイクロメートルである。
【００２４】
以下、図を参照して、本発明をより詳しく説明する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による液晶レンズは、三つの電極を利用して電場を生成し、この電場で液晶層を駆動することによって、液晶層での入射光の位相変化が精密に制御できて、これによって、実際のレンズと実質的に同一な液晶レンズを具現する。
また、本発明による液晶レンズを含む映像表示装置は、液晶レンズに印加される電圧を調節して、２次元映像と３次元映像を転換して表示することができる。
【実施例】
【００２６】
図３は、本発明の実施例による液晶レンズを概略的に示した断面図である。
図３に示したように、本発明の実施例による液晶レンズ１１０は、相互に向かい合って離隔された第１基板１２０及び第２基板１３０と、両基板間に形成された液晶層１４０で構成される。第１基板１２０の内面には、第１電極１２２が全面に形成されて、第１電極１２２の上部には、第１配向膜１２４が形成される。
【００２７】
第２基板１３０の内面には、第２基板１３０の中央部を中心に相互に第１距離ｄ１に対応する幅の第１開口部を有する第２電極１３２が形成されており、第２電極１３２の下部には、絶縁層１３４が形成される。絶縁層１３４の下部には、第２基板１３０の中央部を中心に相互に第２距離ｄ２に対応する幅の第２開口部を有する第３電極１３６が形成されており、第３電極１３６の下部には、第２配向膜１３８が形成される。第２電極１３２及び第３電極１３６は、絶縁層１３４によって相互に電気的に絶縁されて、相互に一部が重なるように配置される。図面には示してないが、平面的には、第２電極１３２及び第３電極１３６各々は、第１開口部及び第２開口部の端部に連結される。
【００２８】
第１配向膜１２４及び第２配向膜１３８間には、液晶層１４０が形成されるが、特別な場合は、第１配向膜１２４及び第２配向膜１３８を省略することもできる。本実施例では、第２配向膜１３８が第３電極１３６と接触して形成されるが、他の実施例では、第１電極１２２と第１配向膜１２４間、第３電極１３６と第２配向膜１３８間に絶縁物質で構成された保護膜が各々形成されることもある。また、第１ないし第３電極１２２、１３２、１３６は、実質的に透明導電性物質で構成される。
【００２９】
このような構造の液晶レンズ１１０において、第１ないし第３電極１２２、１３２、１３６に各々印加される第１ないし第３電圧によって電場が生成され、生成された電場によって液晶層１４０が駆動される。この時、生成された電場は、第１ないし第３電圧の大きさと第１距離ｄ１、第２距離ｄ２によってその大きさ及び方向が調節されるが、従来よりさらに多い調節変数があるために、多様な形態の電場をさらに細密に生成することができる。
【００３０】
生成された電場の位置別の大きさ及び方向の多様性は、液晶層１４０での位相変化曲線の多様性を意味して、第１ないし第３電圧と第１距離ｄ１、第２距離ｄ２を適切に調節して、実際のレンズと実質的に同一な位相変化曲線を具現することができる。すなわち、本発明の実施例による液晶レンズ１１０では、生成された電場によって液晶層１４０の屈折率が位置別に細密に調節されて、これによって液晶層１４０を通過する入射光が有する細密な位相変化は、実際のレンズと同一な光の経路変更效果を有する。
【００３１】
このような液晶レンズ１１０の駆動を察すると、第１ないし第３電極に各々印加される第１ないし第３電圧は、その大きさが相互に異なる電圧であったり、直流ＤＣ電圧または交流ＡＣ電圧であったりする。液晶層１４０に直流電圧による電場を持続的に印加する場合、電荷の一方向への蓄積によって液晶層１４０が熱化されるために、望ましくは、第１ないし第３電圧のうち、少なくとも一つの電圧は交流電圧である。例えば、第１電極１２２に直流電圧を印加して、第２電極１３２及び第３電極１３６に同一な周波数で相互に異なる大きさの交流電圧を印加することができる。
【００３２】
また、本実施例では、第１距離ｄ１が第２距離ｄ２より小さいが、他の実施例では、必要によって第１距離ｄ１と第２距離ｄ２が同じ場合もある。
【００３３】
このような液晶レンズ１１０は、各種の光学手段に利用されて、特に、２次元及び３次元映像を転換して表示する映像表示装置のレンズとして使用されることができる。
【００３４】
図４は、本発明の実施例による液晶レンズを含む映像表示装置の断面図である。図４の液晶レンズにおいて、図３の液晶レンズと同一な部分の説明は省略する。
【００３５】
本発明の実施例による映像表示装置２６０は、表示パネル２５０と液晶レンズ２１０で構成されて、液晶レンズ２１０は、相互に向かい合って離隔された第１基板２２０及び第２基板２３０と、両基板間に形成された液晶層２４０で構成される。第１基板２２０の内面には、第１電極２２２が全面に形成されて、第１電極２２２の上部には、第１配向膜２２４が形成される。
【００３６】
第２基板２３０の内面には、各々が第１距離ｄ１に対応する幅の第１開口部を有する多数の第２電極２３２が反復に形成されており、多数の第２電極２３２の下部には、絶縁層２３４が形成される。絶縁層２３４の下部には、各々が第２距離ｄ２に対応する幅の第２開口部を有する多数の第３電極２３６が反復に形成されており、第３電極２３６の下部には、第２配向膜２３８が形成される。多数の第２電極２３２及び多数の第３電極２３６は、絶縁層２３４によって相互に電気的に絶縁されて、相互に一部が重なるように配置される。図面には示してないが、第２電極２３２と第３電極２３６は、図４の切断線方向と垂直な方向に延長された棒形状であったり、第１及び第２開口部の端部に各々連結された形態であったりする。
【００３７】
このような液晶レンズ２１０は、図３で説明したように、各電極に電圧を印加することによって一つのレンズとして作用するが、第１電極２２２、一対の第２電極２３２と一対の第３電極２３６は、一つの単位液晶レンズＵＬＬを構成する。すなわち、第１電極２２２、一対の第２電極２３２、一対の第３電極２３６に各々第１ないし第３電圧を印加することによって単位液晶レンズＵＬＬは、一つの円筒状レンズ(cylindrical lens)として作用して、液晶レンズ２１０全体は、多数の連結された円筒状レンズとして作用する。
【００３８】
図４では、第２電極２３２及び第３電極２３６が各単位液晶レンズＵＬＬ別に分離されたように示しているが、各単位液晶レンズＵＬＬの屈折率等の光学特性が同一であるように設計された場合は、各単位液晶レンズＵＬＬ間の第２電極２３２及び第３電極２３６は、同じ電極間に同一な電圧が印加されるので、隣接した単位液晶レンズＵＬＬの第２電極２３２及び第３電極２３６は、各々同一な電極間に連結された一体型に形成されることができる。
【００３９】
第１ないし第３電極２２２、２３２、２３６に各々印加される第１ないし第３電圧によって電場が生成されて、生成された電場によって液晶層２４０が駆動する。この時、生成された電場は、第１ないし第３電圧の大きさと第１距離ｄ１、第２距離ｄ２によってその大きさ及び方向が調節され、結果的に液晶層２４０での位相変化曲線の形態が調節される。
【００４０】
第１ないし第３電圧は、その大きさが相互に異なる電圧であったり、直流ＤＣ電圧または交流ＡＣ電圧であったりするが、望ましくは、第１ないし第３電圧のうち、少なくとも一つの電圧は、交流電圧である。例えば、第１電極２２２に直流電圧を印加して、第２電極２３２及び第３電極２３６に同一な周波数に相互に異なる振幅(amplitude)を有する交流電圧を印加することができる。
【００４１】
表示パネル２５０には、第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２を各々表示する第１映像画素Ｐ１及び第２映像画素Ｐ２が順に反復に配列されており、このような表示パネル２５０としては、液晶表示素子ＬＣＤ、有機電気発光素子ＯＬＥＤ、プラズマ表示素子ＰＤＰ、電界発光素子ＦＥＤ等の平板表示装置ＦＰＤが使用されたり、または映像を表示するための画素が表示素子の固定された物理的構造から形成される他の表示素子に適用されたりする。
【００４２】
第１ないし第３電極２２２、２３２、２３６に第１ないし第３電圧を印加する場合、液晶レンズ２１０は、光学レンズとして作用して、表示パネル２５０から出射された第１映像及び第２映像は、液晶レンズ２１０によって各々第１視界(viewing zone：ＶＺ１)及び第２視界ＶＺ２に伝達されて、第１視界ＶＺ１及び第２視界ＶＺ２間の距離を人の両目間の距離を基準に設計する場合、使用者は、第１視界ＶＺ１及び第２視界ＶＺ２に各々伝達される第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２を合成してステレオグラフィックによる３次元映像を認識する。
【００４３】
一方、第１ないし第３電極２２２、２３２、２３６に第１ないし第３電圧を印加しない場合、液晶レンズ２１０は、表示パネル２５０の第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２が屈折なしにそのまま表示される単純透明層の役割だけをする。従って、第１映像ＩＭ１及び第２映像ＩＭ２は、そのまま使用者に伝達して、使用者は２次元映像を認識するようになる。
【００４４】
結論的に、本発明の実施例による液晶レンズを含む映像表示装置は、液晶レンズの各電極に印加される電圧の有無によって２次元平面映像と ３次元立体映像を転換して表示することができる。
【００４５】
図５は、本発明の一実施例による液晶レンズを含む映像表示装置の概略的な断面図である。
説明の便宜上、図４で説明した部分と重複する内容は省略する。図４のように、多数の第２電極３３２と多数の第３電極３３６は、単位液晶レンズＵＬＬに区分される。
【００４６】
一方に、図５に示したように、単位液晶レンズＵＬ間の境界部で二つの第２電極(図４の２３２ａ、２３２ｂ)と二つの第３電極(図４の２３６ａ、２３６ｂ)は、各々の単位液晶レンズＵＬＬでの位相変化間を縮めるために、一体型に各々形成されることもできる。
【００４７】
第２電極は、一つの幅ｄ１を有する一つの開口部を含み、第３電極は、他の幅ｄ２を有する他の開口部を含み、単位液晶レンズＵＬＬは、幅ｄ３を有する。幅ｄ３は、実質的に表示素子の画素Ｐ１、Ｐ２を結合させた値と同等である。
具体的に、相互に隣接した単位液晶レンズＵＬＬは、相互に第２電極３３２及び第３電極３３６を共有する構造である。
【００４８】
図６は、本発明の一実施例による図５と関連する液晶レンズの概略的な平面図である。
図６に示したように、第１領域ＦＲと第１領域ＦＲの周辺部に位置する第２領域ＳＲが基板３００上に定義される。第２電極３３２と第３電極３３６は、基板３００上の第１領域ＦＲに形成される。さらに、基板３００の第２領域ＳＲには、第２電極３３２、第３電極３３６から延長された第１連結配線３４０、第２連結配線３４２が形成される。ここで、第１連結配線３４０は、これと隣接するように位置する第２電極３３２に連結されて、第２連結配線３４２は、これと隣接するように位置する第３電極３３６に連結される。
【００４９】
第１パッド３５０及び第２パッド３５２は、第１連結配線３４０、第２連結配線３４２の端部から各々延長される。図面には示してないが、第１パッド３５０は、第１パッド３５０及び第２パッド３５２間の絶縁層から露出される。外部回路から印加される電圧は、第１パッド３５０、第２パッド３５２によって第２電極３３２、第３電極３３６に印加される。さらに、第１パッド３５０は、第１パッド３５０の一部を露出させるコンタクトホール３６０を通じて外部回路に連結される。
【００５０】
液晶レンズ２１０を形成する段階は、図面には示してないが、基板３００上に第２電極３３２、第１連結配線３４０、第１パッド３５０を形成する段階と、第２電極３３２、第１連結配線３４０、第１パッド３５０上に絶縁層を形成する段階と、絶縁層上に第３電極３３６、第２連結配線３４２、第２パッド３５２を形成する段階と、第１パッド３５０の一部を露出させるコンタクトホール３６０を形成するために絶縁層をエッチングする段階とを含む。
【００５１】
図７は、本発明の一実施例による液晶レンズを通じて通過する入射光の位相変化と液晶レンズ上の光の入射位置との関係を示したグラフである。
【００５２】
本発明による液晶レンズに関するパラメーター(parameters)をセッティングすることによって、液晶レンズを通じて通過する入射光の位相変化と液晶レンズ上の光の入射位置との関係から特徴的な曲線を得ることができる。
【００５３】
例えば、第２電極での開口部の幅に同等な第１距離ｄ１、第３電極の開口部の幅に同等な第２距離ｄ２、所定の関係による映像画素Ｐ１、Ｐ２の結合に同等な第３距離ｄ３のセッティングによって、図７での曲線４００ａ、４００ｂ、４００ｃのような多様な特性曲線を得ることができる。
【００５４】
例えば、第１ないし第３電極１２２、１３２、１３６は、インジウムースズーオキサイドＩＴＯで構成される。単位液晶レンズＵＬＬ全体の幅が大体２００マイクロメートルである場合、単位液晶レンズＵＬＬを基準にした映像画素Ｐ１、Ｐ２の結合に同等な第３距離ｄ３は、大体２００マイクロメートルである。ここで、第３電極１３６の幅と第２距離ｄ２は、大体５マイクロメートル及び大体１９０マイクロメートルである。
【００５５】
さらに、第２電極１３２、第３電極１３６に印加される電圧は、大体４Ｖ及び大体１Ｖに各々決まる。例えば、第２電極１３２の幅は、大体４０マイクロメートルであって、第１距離ｄ１は、大体１２０マイクロメートルである場合、第１曲線４００ａを得ることができる。
【００５６】
第２電極１３２の幅が大体６０マイクロメートルであって、第１距離ｄ１が大体８０マイクロメートルである場合、第２曲線４００ｂを得ることができる。
【００５７】
最後に、第２電極１３２の幅が大体８０マイクロメートルであって、第１距離ｄ１が大体４０マイクロメートルである場合、第３曲線４００ｃを得ることができる。
【００５８】
また、ディスプレイの映像画素Ｐ１、Ｐ２の幅の合計に同等な第３距離ｄ３によって区分される第１距離ｄ１の比(ｄ１/ｄ３またはｄ１［Ｐ１＋Ｐ２］)は、大体０.２ないし大体０.６であって、第３距離ｄ３及び第２距離ｄ２間の差(ｄ３−ｄ２)は、大体１０マイクロメートルである。望ましくは、差(ｄ３−ｄ２または［Ｐ１＋Ｐ２］−ｄ２)は、大体５マイクロメートルないし大体１５マイクロメートルである。
【００５９】
従って、第１ないし第３曲線４００ａ、４００ｂ、４００ｃは、実質的に、前述したような関係を有して、一般レンズの第４曲線４００ｄとほぼ同一な曲線を有する。他の特性曲線は、他の関係を利用して選択されるパラメーターを利用して発生されることもできる。
【００６０】
本発明は、前述した実施例に限られるのではなく、本発明の趣旨に反しない限度内で、多様に変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１Ａ】一般の液晶レンズの斜視図である。
【図１Ｂ】一般の液晶レンズの断面図である。
【図２】図１Ａ及び図１Ｂ液晶レンズを光が通過する場合の入射光の位相変化を示したグラフである。
【図３】本発明の一実施例による液晶レンズを概略的に示した断面図である。
【図４】本発明の一実施例による液晶レンズを含む映像表示装置の断面図である。
【図５】本発明の一実施例による液晶レンズを含む映像表示装置の概略的な断面図である。
【図６】本発明の一実施例による図５と関連する液晶レンズの概略的な平面図である。
【図７】本発明の一実施例による液晶レンズを通じて通過する入射光の位相変化と液晶レンズ上の光の入射位置との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１１０：液晶レンズ                  
１２０：第１基板
１２２：第１電極                    
１２４：第１配向膜
１３０：第２基板                    
１３２：第２電極
１３４：絶縁層                      
１３６：第３電極
１３８：第２配向膜                  
１４０：液晶層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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