(57)【要約】【課題】液晶分子の平面内回転角を容易に調節して光位相を変調できる、液晶分子を備える光変調装置を含む光学装置を提供する。【解決手段】  実施形態による光学装置は、映像を表示する表示パネルと、互いに対向する第１板及び第２板、第１板及び第２板間に位置して複数の液晶分子を含む液晶層、並びに、び複数の単位領域を含む光変調装置と、を含み、第１板は第１方向に延長され、第１方向と交叉する第２方向に配列される複数の下板電極を含み、第２板は上板電極を含む。光変調装置は、表示パネルが第１サブフレーム内において第１映像を表示するとき、複数の下板電極に第１駆動信号を印加し、表示パネルが第１サブフレームと連続した第２サブフレーム内において第２映像を表示するとき、複数の下板電極に第１駆動信号と異なる第２駆動信号を印加する。【選択図】図２１
2016173570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示する表示パネルと、
互いに対向する第１板及び第２板、前記第１板及び前記第２板間に位置して複数の液晶分子を含む液晶層、並びに、複数の単位領域を含む光変調装置と、
を含み、
前記第１板は第１方向に延長され、前記第１方向と交叉する第２方向に配列される複数の下板電極を含み、前記第２板は上板電極を含み、
前記光変調装置は、前記表示パネルが第１サブフレーム内において第１映像を表示するとき、前記複数の下板電極に第１駆動信号を印加し、前記表示パネルが前記第１サブフレームと連続した第２サブフレーム内において第２映像を表示するとき、前記複数の下板電極に前記第１駆動信号と異なる第２駆動信号を印加することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記表示パネルの上に位置する、四分の一波長板を含む位相遅延板をさらに含み、
前記光変調装置は、前記第１サブフレーム内において前記位相遅延板を通過する光の円偏光方向を変更し、
前記光変調装置は、前記第２サブフレーム内において前記位相遅延板を通過する光の円偏光方向を維持し、
前記表示パネルは映像の光を線偏光させる偏光子を含み、
前記第１板は第１配向子を含み、前記第２板は第２配向子を含み、
前記第１配向子の配向方向及び前記第２配向子の配向方向は互いにほぼ平行である、ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第１サブフレーム内において前記複数の液晶分子は、前記第１板及び前記第２板の平面と平行するように傾いて配列される、ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１サブフレーム内において前記複数の液晶分子の長軸は、前記第２方向に平行な方向に整列される、ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項５】
前記第２サブフレーム内において前記複数の液晶分子は、前記第１板及び前記第２板の平面に垂直な方向に傾いて配列される、ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項６】
前記光変調装置は、前記第１サブフレーム内において、前記単位領域に含まれる下板電極に前記第２方向に沿って順次に第１電圧を印加する、ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項７】
前記光変調装置は、前記単位領域に含まれる下板電極のうちの隣接した下板電極を複数個各々含む複数のグループ別に、前記第２方向に沿って順次に第１電圧を印加する、ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項８】
前記光変調装置は、前記第１サブフレーム内の第１時間区間において、前記複数の下板電極に第１電圧を同時に印加し、前記第１サブフレーム内の、前記第１時間区間に連続した第２時間区間において、前記複数の下板電極に前記第１電圧より大きい値を有する第２電圧を同時に印加する、ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項９】
映像を表示する表示パネルと、互いに対向する第１板及び第２板、前記第１板及び前記第２板間に位置して複数の液晶分子を含む液晶層、並びに、複数の単位領域を含む光変調装置と、を含む光学装置の駆動方法であって、
前記表示パネルが、第１サブフレーム内において第１映像を表示する段階と、
前記光変調装置が、前記第１サブフレーム内において、前記第１板に含まれ、第１方向に延長され、かつ前記第１方向と交叉する第２方向に配列された複数の下板電極に第１駆動信号を印加して、前記複数の液晶分子を前記第１板及び前記第２板の表面と平行するように傾けて配列し、前記複数の液晶分子の長軸を前記第２方向に平行な方向に整列する段階と、
前記表示パネルが、前記第１サブフレームと連続した第２サブフレーム内において第２映像を表示する段階と、
前記光変調装置が、前記第２サブフレーム内において、前記複数の下板電極に前記第１駆動信号と異なる第２駆動信号を印加して前記複数の液晶分子を前記第１板及び前記第２板の表面に垂直な方向に傾けて配列する段階と、
を含むことを特徴とする光学装置の駆動方法。
【請求項１０】
映像を表示する表示パネルと、複数の第１電極、第２電極、及び前記複数の第１電極と前記第２電極間に配置された複数の液晶分子を含む液晶層を含む光変調装置と、を含む光学装置の駆動方法であって、
前記表示パネルが、第１サブフレーム内において第１映像を表示する段階と、
前記光変調装置が、前記第１サブフレーム内において第１駆動信号を前記複数の第１電極に印加して、前記複数の液晶分子を第１及び第２板の表面と平行するように傾けて配列し、前記複数の液晶分子の長軸を第２方向に平行な方向に配列する段階と、
前記表示パネルが、前記第１サブフレームと連続する第２サブフレーム内において第２映像を表示する段階と、
前記光変調装置が、前記第２サブフレーム内において前記複数の第１電極に前記第１駆動信号と異なる第２駆動信号を印加し、前記複数の液晶分子を前記第１及び第２板の表面に垂直な方向に傾けて配列する段階と、
を含み、
前記第１サブフレーム内において前記表示パネルから入射する光の円偏光方向は変更され、前記第２サブフレーム内において前記表示パネルから入射する光の円偏光方向は維持されることを特徴とする光学装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調装置を含む光学装置及びその駆動方法に係り、特に、液晶を含む光変調装置を含む光学装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、光の特性を変調する光変調装置を利用した光学装置に対する開発が活発である。例えば、立体映像を表示できる光学表示装置が関心を引いており、視聴者が映像を立体映像として認識できるようにするために、光変調装置は、互いに異なる視点からの映像に分割して伝送する。無眼鏡式（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）３次元映像表示装置において使用できる光変調装置としては、表示装置の映像の光経路を変更して所望する視点に伝送するレンズ、プリズムなどがある。
【０００３】
このように入射光の方向を変えるために、光の位相変調を通じた光の屈折を利用できる。
【０００４】
偏光された光が位相遅延子などの光変調装置を通過すると、偏光状態が変化する。例えば、円偏光された光が半波長板に入射すると、円偏光された光の回転方向が反対に変わって出射する。例えば、左円偏光された光が半波長板を通過すると、右円偏光された光が出射する。このとき、半波長板の光軸、つまり、遅相軸の角度により出射する円偏光された光の位相が変化する。
【０００５】
具体的に、半波長板の光軸が平面上（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）φほど回転（ｒｏｔａｔｉｏｎ）すると、出力される光の位相は２φほど変わる。従って、空間上ｘ軸方向に１８０°（π  ｒａｄｉａｎ）ほどの半波長板の光軸回転が生じると、出射する光はｘ軸方向に３６０°（２π  ｒａｄｉａｎ）の位相変調又は位相変化を有して出射する。このように、光変調装置が位置によって０から２πまでの位相変化を起こすようにすれば、通過する光の方向を変更する、即ち、屈折する屈折格子又はプリズムを具現できる。
【０００６】
このような半波長板などの光変調装置の光軸をその位置により容易に調節するために液晶を利用できる。液晶を利用した位相遅延子として具現される光変調装置においては、液晶層に電界を印加して、配列された液晶分子の長軸を回転させることにより、位置によって異なる位相変調を生起できる。光変調装置を通過して出射する光の位相は、配列された液晶の長軸方向、即ち、方位角（ａｚｉｍｕｔｈａｌ  ａｎｇｌｅ）によって決定される。
【０００７】
液晶を利用した光変調装置を利用して連続的な位相変調を起こしてプリズム、屈折格子、及びレンズなどを具現するためには、液晶分子の長軸が位置によって連続的に変化するように液晶分子が配列されなければならない。出射する光が位置によって０から２πに変化する位相プロファイルを有するためには、半波長板の場合、その光軸が０からπまで変化しなければならない。このために、液晶層に隣接した基板に対し、位置によって互いに異なる方向の配向処理を要するので、工程が複雑になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、液晶分子の平面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）回転角を容易に調節して光位相を変調できる、液晶分子を備える光変調装置を含む光学装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、光学変調装置をレンズとして使用できる、無眼鏡式３次元映像表示装置などの光学装置及びその駆動方法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、液晶分子の回転方向を多様に調節して、光学変調装置を使用できるようにした眼鏡式３次元映像表示装置などの光学装置及びその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態による光学装置は、映像を表示する表示パネルと、互いに対向する第１板及び第２板、前記第１板及び前記第２板間に位置して複数の液晶分子を含む液晶層、並びに、複数の単位領域を含む光変調装置と、を含み、前記第１板は第１方向に延長され、前記第１方向と交叉する第２方向に配列される複数の下板電極を含み、前記第２板は上板電極を含み、前記光変調装置は、前記表示パネルが第１サブフレーム内において第１映像を表示するとき、前記複数の下板電極に第１駆動信号を印加し、前記表示パネルが前記第１サブフレームと連続した第２サブフレーム内において第２映像を表示するとき、前記複数の下板電極に前記第１信号と異なる第２駆動信号を印加する。
【００１０】
好ましくは、
前記表示パネルの上に位置する、位相遅延板をさらに含み得る。
前記位相遅延板は四分の一波長板を含み得る。
前記光変調装置は、前記第１サブフレーム内において前記位相遅延板を通過する光の円偏光方向を変更することができる。
前記光変調装置は、前記第２サブフレーム内において前記位相遅延板を通過する光の円偏光方向を維持することができる。
前記表示パネルは、映像の光を線偏光させる偏光子を含むことができる。
前記第１板は第１配向子を含み、前記第２板は第２配向子を含み得る。
前記第１配向子の配向方向及び前記第２配向子の配向方向は互いにほぼ平行であり得る。
前記第１サブフレーム内において前記複数の液晶分子は、前記第１板及び前記第２板の平面と平行するように傾いて配列されることができる。
前記第１サブフレーム内において前記複数の液晶分子の長軸は、前記第２方向に平行な方向に整列されることができる。
前記第２サブフレーム内において前記複数の液晶分子は、前記第１板及び前記第２板の平面に垂直な方向に傾いて配列されることができる。
前記光変調装置は、前記第１サブフレーム内において、前記単位領域に含まれる下板電極に前記第２方向に沿って順次に第１電圧を印加することができる。
第１サブフレーム内において、第２方向に隣接する下板電極間に第１電圧が印加される時間間隔は一定であり得る。
前記光変調装置は、前記単位領域に含まれる下板電極のうちの隣接した下板電極を複数個各々含む複数のグループ別に、前記第２方向に沿って順次に第１電圧を印加することができる。
第１サブフレーム内において、第２方向に隣接するグループ間に第１電圧が印加される時間間隔は一定であり得る。
光変調装置は、第１サブフレーム内の第１時間区間において、前記複数の下板電極に第１電圧を同時に印加し、前記第１サブフレーム内の、前記第１時間区間に連続した第２時間区間において前記複数の下板電極に前記第１電圧より大きい値を有する第２電圧を同時に印加することができる。
【００１１】
本発明の一実施形態による光学装置の駆動方法は、映像を表示する表示パネルと、互いに対向する第１板及び第２板、前記第１板及び前記第２板間に位置して複数の液晶分子を含む液晶層、並びに、複数の単位領域を含む光変調装置と、を含む光学装置の駆動方法であって、前記表示パネルが、第１サブフレーム内において第１映像を表示する段階と、前記光変調装置が、前記第１サブフレーム内において、前記第１板に含まれ、第１方向に延長され、かつ前記第１方向と交叉する第２方向に配列された複数の下板電極に第１駆動信号を印加して、前記複数の液晶分子を前記第１板及び前記第２板の表面と平行するように傾けて配列し、前記複数の液晶分子の長軸を前記第２方向に平行な方向に整列する段階と、前記表示パネルが、前記第１サブフレームと連続した第２サブフレーム内において第２映像を表示する段階と、前記光変調装置が、前記第２サブフレーム内において、前記複数の下板電極に前記第１駆動信号と異なる第２駆動信号を印加して前記複数の液晶分子を前記第１板及び前記第２板の表面に垂直な方向に傾けて配列する段階と、を含む。
【００１２】
好ましくは、
光変調装置が第１駆動信号を印加する段階は、単位領域に含まれる下板電極に第２方向に沿って順次に第１電圧を印加する段階を含むことができる。
第２方向に隣接する下板電極間に第１電圧が印加される時間間隔は一定であり得る。
光変調装置が第１駆動信号を印加する段階は、単位領域に含まれる下板電極のうちの隣接した下板電極を複数個各々含む複数のグループ別に、第２方向に沿って順次に第１電圧を印加する段階を含むことができる。
第１サブフレーム内において、第２方向に隣接するグループ間に第１電圧が印加される時間間隔は一定であり得る。
光変調装置が第１駆動信号を印加する段階は、第１タイミングに複数の下板電極に第１電圧を同時に印加し、第１タイミングに連続した第２タイミングに複数の下板電極に第１電圧より大きい値を有する第２電圧を同時に印加する段階を含むことができる。
【００１３】
本発明の他の実施形態による光学装置の駆動方法は、映像を表示する表示パネルと、複数の第１電極、第２電極、及び前記複数の第１電極と前記第２電極間に配置された複数の液晶分子を含む液晶層を含む光変調装置と、を含む光学装置の駆動方法であって、前記表示パネルが、第１サブフレーム内において第１映像を表示する段階と、前記光変調装置が、前記第１サブフレーム内において第１駆動信号を前記複数の第１電極に印加して、前記複数の液晶分子を第１及び第２板の表面と平行するように傾けて配列し、前記複数の液晶分子の長軸を第２方向に平行な方向に配列する段階と、前記表示パネルが、前記第１サブフレームと連続する第２サブフレーム内において第２映像を表示する段階と、前記光変調装置が、前記第２サブフレーム内において前記複数の第１電極に前記第１駆動信号と異なる第２駆動信号を印加し、前記複数の液晶分子を前記第１及び第２板の表面に垂直な方向に傾けて配列する段階と、を含み、前記第１サブフレーム内において前記表示パネルから入射する光の円偏光方向は変更され、前記第２サブフレーム内において前記表示パネルから入射する光の円偏光方向は維持される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、液晶を含む光変調装置において、複数の下板電極に異なる駆動信号を印加して液晶分子の平面内回転角を容易に調節して光位相を変調できる。
また、本発明の実施形態によれば、複数の下板電極に異なる駆動信号を印加して液晶分子の回転方向を多様に調節して、光学変調装置を使用できるようにした眼鏡式３次元映像表示装置などの光学装置及びその駆動方法を提供できる。
さらに、本発明の実施形態によれば、このような光学変調装置をレンズとして使用できる、無眼鏡式３次元映像表示装置などの光学装置及びその駆動方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による光学装置の概略的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態により駆動する光学装置の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による光変調装置の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による光変調装置が含む第１板及び第２板における配向方向を示す平面図である。
【図５】図３における第１板及び第２板を合着する工程を示した図面である。
【図６】本発明の一実施形態による光変調装置の第１板及び第２板間に電圧を付与しなかった時の液晶分子の配列を示した斜視図である。
【図７】図６における光変調装置のＩ線、ＩＩ線、及びＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による光変調装置の第１板及び第２板間に電圧を付与した時の液晶分子の配列を示した斜視図である。
【図９】図８における光変調装置のＩ線、ＩＩ線、及びＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による光変調装置の斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態による光変調装置の駆動信号のタイミング図である。
【図１２】本発明の一実施形態による光変調装置の第１板及び第２板間に電圧が付与される前と第１ステップの駆動信号が印加された後の液晶分子の配列を示した断面図であって、図１０のＩＶ線に沿った断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態による光変調装置に第１ステップの駆動信号を印加した後に配列が安定した液晶分子の配列を示した断面図であって、図１０のＶ線に沿った断面図及びそれに対応する位相変化を示したグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態による光変調装置に第１ステップの駆動信号を印加した後に配列が安定した液晶分子の配列を示した図面である。
【図１５】本発明の一実施形態による光変調装置の第１板及び第２板間に電圧が付与される前と第１乃至第３ステップ各々の駆動信号が印加された後の液晶分子の配列を示した断面図であって、図１０のＩＶ線に沿った断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態による光変調装置に第１乃至第３ステップの駆動信号を順次に印加した後に配列が安定した液晶分子の配列を示す断面図であって、図１０のＶ線に沿った断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態による光変調装置に第１乃至第３ステップの駆動信号を順次に印加した後に配列が安定した液晶分子の配列を示す断面図であって、図１０のＶ線に沿った断面図である。
【図１８】本発明の一実施形態による光変調装置を利用して具現されるレンズの原理を示した図面である。
【図１９】本発明の他の実施形態によって駆動する光学装置の分解斜視図である。
【図２０】本発明の他の実施形態によって駆動する光学装置の分解斜視図である。
【図２１】本発明の他の実施形態の一様態による光変調装置の駆動信号のタイミング図である。
【図２２】本発明の他の実施形態の一様態による光変調装置に１つのフレーム内の駆動信号を順次に印加した後に配列が安定した液晶分子の配列を示した断面図であって、図１０のＶＩ線に沿った断面図である。
【図２３】本発明の他の実施形態の一様態による光変調装置に１つのフレーム内の駆動信号を順次に印加した後に配列が安定した液晶分子の配列を示した断面図であって、図１０のＶＩ線に沿った断面図である。
【図２４】本発明の他の実施形態の種々の様態による光変調装置の駆動信号のタイミング図面である。
【図２５】本発明の他の実施形態の種々の様態による光変調装置の駆動信号のタイミング図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付した図面を参照して、本発明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。しかし、本発明は種々の異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施形態に限られない。
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。明細書全体にわたって類似する部分に対しては同一の図面符号を付した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあると表現される場合、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。一方、ある部分が他の部分の「すぐ上」にあると表現される場合には、中間に他の部分がないことを意味する。
【００１７】
以下の図面を参照して説明する実施形態において、光学装置は、無眼鏡式（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）３次元映像表示装置、又は眼鏡式（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）３次元映像表示装置として動作する。光学装置は、一実施形態によって無眼鏡式３次元映像表示装置として動作し、他の実施形態によって眼鏡式３次元映像表示装置として動作する。
【００１８】
先ず、本発明の実施形態による光変調装置を含む光学装置の一例について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態による光学装置１の概略的な断面図である。図示されているように、光学装置１は３次元映像表示装置として、表示パネル３００、位相遅延板５０、及び光変調装置５を含む。
【００１９】
表示パネル３００は、２次元モードで１つの２次元映像を表示できる。そして、表示パネル３００は、３次元モードで互いに異なる視点に対応する映像を空間分割又は時間分割方式により分割して、位置的又は時間的に交互に表示できる。
【００２０】
空間分割方式の例として、１フレーム内において、表示パネル３００の複数の画素のうちの一部画素が何れか１つの視点の映像に対応する光を放出し、一部画素を除いた画素が他の視点の映像に対応する光を放出する。視点の個数は２つ以上であり得る。
【００２１】
時間分割方式の例として、表示パネル３００は、第１サブフレーム内において第１映像を表示し、第２サブフレーム内において第２映像を表示する。連続する複数のフレーム各々において、第１サブフレームと第２フレームは交互に配列され得る。
【００２２】
表示パネル３００は、映像を表示するための複数の電気素子、例えば、複数の信号線と、これに接続されている複数の画素と、を含むアクティブ基板３０１、及びアクティブ基板３０１に付着している偏光子３０２を含む。偏光子３０２は、入射光を透過軸に平行な方向に線偏光させる。偏光子３０２による線偏光方向は、ｘ軸方向又はｙ軸方向であり得るが、これに限られない。偏光子３０２は、アクティブ基板３０１と位相遅延板５０との間に位置してもよいが、これに限られない。
【００２３】
表示パネル３００は、有機発光素子を含む有機発光表示パネル、又は液晶層を含む液晶表示パネルなどの多様な表示パネルであり得る。本発明の一実施形態による表示パネル３００が液晶表示パネルである場合、表示パネル３００はアクティブ基板３０１の両側面に各々位置する一対の偏光子（図示せず）を含み得る。このとき、２つの偏光子の透過軸は直交してもよい。
【００２４】
位相遅延板（ｐｈａｓｅ  ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ  ｐｌａｔｅ）５０は、表示パネル３００の映像を表示する面の前方に位置して、フィルムタイプであり得る。位相遅延板５０は、透過光に１／４波長の位相遅延を付与する四分の一波長板（ｑｕａｒｔｅｒ−ｗａｖｅ  ｐｌａｔｅ）であり得る。表示パネル３００から出射する映像の光は線偏光されているので、位相遅延板５０を通過すると円偏光される。
【００２５】
一例として、位相遅延板５０は、光軸又は遅相軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）の角度が、ｘ軸を基準としてほぼ４５°傾斜してもよく、これと反対であってもよい。本実施形態では、位相遅延板５０の遅相軸が、ｙ軸を基準としてほぼ４５°傾斜している場合について主に説明する。
【００２６】
この場合、偏光子３０２を通過した光がｙ軸方向に線偏光され出射して位相遅延板５０を通過すると、左円偏光された光が出られる。これとは異なって、偏光子３０２を通過した光がｘ軸方向に線偏光され出射して位相遅延板５０を通過すると、右円偏光された光が出られる。
【００２７】
光変調装置５は、位相遅延板５０の前方に位置して、スイッチングオン／オフできるアクティブ装置であり得る。光変調装置５はターンオフされたとき、ｘ軸方向の位置によって異なる位相変化を示す。光変調装置５は、光学装置１の映像表示方式によって駆動方式が変更される。
【００２８】
以下、図２を参照して、本発明の一実施形態による光学装置１について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による光変調装置５を含む光学装置１の分解斜視図である。図示されているように、表示パネル３００の光は、偏光子３０２及び位相遅延板５０を通過して光変調装置５に入射する。
【００２９】
このとき、表示パネル３００は空間分割方式により駆動され、表示パネル３００の複数の画素のうちの一部画素が何れか１つの視点の映像に対応する光を放出し、一部画素を除いた画素が他の視点の映像に対応する光を放出する。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、光変調装置５は、位相遅延値がｘ軸方向に沿って０から２π（ｒａｄｉａｎ）まで変化する順位相傾斜（ｆｏｒｗａｒｄ＿ｐｈａｓｅ＿ｓｌｏｐｅ）、及び位相遅延値がｘ軸方向に沿って２πから０まで変化する逆位相傾斜（ｂａｃｋｗａｒｄ＿ｐｈａｓｅ＿ｓｌｏｐｅ）を形成できる。
【００３１】
そして、光変調装置５は、ｘ軸方向に沿って順位相傾斜と逆位相傾斜を交互に形成できる。隣接して形成された順位相傾斜と逆位相傾斜はレンズを形成する。従って、光変調装置５はｘ軸方向に沿って複数のレンズを形成できる。
【００３２】
光変調装置５を通過した表示パネル３００の光はユーザの両眼に各々入射して、ユーザは両眼視差によって３次元映像を認識できる。これについては図１８を参照して後述する。
【００３３】
それでは、上述した図面及び図３乃至図５を参照して、一実施形態による光変調装置５について説明する。
【００３４】
図３は、本発明の一実施形態による光変調装置の斜視図であり、図４は、本発明の一実施形態による光変調装置が含む第１板及び第２板における配向方向を示した平面図であり、図５は、図３に示した第１板及び第２板を合着する工程を示した図面である。
【００３５】
図３を参照すれば、本発明の一実施形態による光変調装置（ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）５は、互いに対向する第１板１００及び第２板２００と、その間に位置する液晶層３とを含む。
【００３６】
第１板１００は、ガラス、プラスチックなどからなる第１基板１１０を含む。第１基板１１０は、剛性（ｒｉｇｉｄ）又は可撓性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）であってもよく、平らであるか、又は少なくとも一部分が曲がっていてもよい。
【００３７】
第１基板１１０の上には複数の下板電極１９１が位置する。下板電極１９１は、導電性物質を含み、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電物質又は金属などを含む。下板電極１９１は、電圧印加部（図示せず）から電圧の印加を受け得る。隣接するか、又は互いに異なる下板電極１９１は、互いに異なる電圧の印加を受け得る。
【００３８】
複数の下板電極１９１は一定の方向、例えば、ｘ軸方向に配列され、各下板電極１９１は配列された方向に垂直な方向、例えば、ｙ軸方向に長く延在される。
【００３９】
隣接する下板電極１９１間の空隙（ｓｐａｃｅ）Ｇの幅は、光変調装置の設計条件に応じて多様に調節可能である。下板電極１９１の幅と、それに隣接した空隙Ｇの幅との比は、略Ｎ：１（Ｎは、１以上の実数）であり得る。
【００４０】
第２板２００は、ガラス、プラスチックなどからなる第２基板２１０を含む。第２基板２１０は、剛性又は可撓性であってもよく、平坦であるか、又は少なくとも一部分が曲がっていてもよい。
【００４１】
第２基板２１０の上には上板電極２９０が位置する。上板電極２９０は導電性物質を含み、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電物質又は金属などを含み得る。上板電極２９０は電圧印加部（図示せず）から電圧の印加を受ける。上板電極２９０は第２基板２１０上全面に形成され、パターニングされて複数の互いに離隔した部分を含み得る。
【００４２】
液晶層３は複数の液晶分子３１を含む。液晶分子３１は、負の誘電率異方性（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を有し、液晶層３に生成される電界の方向に対して横切る（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ）方向に配列される。液晶分子３１は、液晶層３に電界が生成されない状態で、第２板２００及び第１板１００に対してほぼ垂直に配向されており、特定方向にプレチルト（ｐｒｅ−ｔｉｌｔ）を形成され得る。液晶分子３１はネマチック液晶分子であり得る。
【００４３】
液晶層３のセルギャップ（ｃｅｌｌ  ｇａｐ）の高さｄは、特定波長λの光に対して次の数式１を満足する。これによれば、本発明の一実施形態による光変調装置５は、ほぼ半波長板として機能でき、屈折格子、レンズなどに使用可能である。
［数式１］
（λ／２）×（１．３）≧（Δｎｄ）≧（λ／２）
上記の数学式１中、Δｎｄは、液晶層３を通過する光の位相遅延値である。
【００４４】
第１板１００の内側面には第１配向子１１が位置し、第２板２００の内側面には第２配向子２１が位置する。第１配向子１１及び第２配向子２１は垂直配向膜であり得て、ラビング工程、光配向などの多様な方法で配向力を有し、第１板１００及び第２板２００に近接した液晶分子３１のプレチルト方向を決定する。ラビング工程による場合、垂直配向膜は有機垂直配向膜であり得る。光配向工程を利用する場合、第１板１００及び第２板２００の内側面に感光性高分子物質を含む配向物質を塗布した後、紫外線などの光を照射して光重合物質を形成してもよい。
【００４５】
図４を参照すれば、第１板１００及び第２板２００の内側面に位置する２つの配向子１１、２１の配向方向Ｒ１、Ｒ２は、互いに実質的に平行（ｐａｒａｌｌｅｌ）である。また、各配向子１１、２１の配向方向Ｒ１、Ｒ２も一定である。
【００４６】
第１板１００及び第２板２００の誤整列（ｍｉｓａｌｉｇｎ）マージンを考慮するとき、第１板１００の第１配向子１１の方位角と、第２板２００の第２配向子２１の方位角との差は、略±５°であり得るが、これに限定されない。
【００４７】
図５を参照すれば、互いに実質的に平行に配向された配向子１１、２１が形成された第１板１００及び第２板２００を互いに整列し合着して、本発明の一実施形態による光変調装置５を形成する。
【００４８】
図示したこととは異なって、第１板１００と第２板２００の上下位置は変わり得る。
【００４９】
このように、本発明の一実施形態によれば、液晶を含む光変調装置５の第１板１００及び第２板２００に形成された配向子１１、２１が互いに平行であり、各配向子１１、２１の配向方向が一定であるので、光変調装置の配向工程が簡単になり、複雑な配向工程を要しないので、光変調装置５の製造工程を簡単化できる。従って、配向不良による光変調装置又はこれを含む光学装置の不良を防止できる。これにより、光学変調装置の大型化も容易である。
【００５０】
それでは、上述した図面及び図６乃至図９を参照して、本発明の一実施形態による光変調装置の動作について説明する。
【００５１】
図６は、本発明の一実施形態による光変調装置の第１板及び第２板間に電圧を付与しなかった時の液晶分子の配列を示した斜視図であり、図７は、図６に示した光変調装置のＩ線、ＩＩ線、及びＩＩＩ線に沿った断面図であり、図８は、本発明の一実施形態による光変調装置の第１板及び第２板間に電圧を付与した時の液晶分子の配列を示した斜視図であり、図９は、図８に示した光変調装置のＩ線、ＩＩ線、及びＩＩＩ線に沿った断面図である。
【００５２】
図６及び図７を参照すれば、第１板１００の下板電極１９１と第２板２００の上板電極２９０との間に電圧が付与されなくて、液晶層３に電界が生成されない場合、液晶分子３１は初期のプレチルトを成して配列されている。図７は、図６に示した光変調装置５の複数の下板電極１９１の何れか１つの下板電極１９１に対応するＩ線に沿った断面図、隣接する２つの下板電極１９１間の空隙Ｇに対応するＩＩ線に沿った断面図、及び前記下板電極１９１に隣接した下板電極１９１に対応するＩＩＩ線に沿った断面図であり、これを参照すれば、液晶分子３１の配列はほぼ一定方向に整列されている。
【００５３】
図７などの図面において、液晶分子３１の一部が第１板１００又は第２板２００領域に進入して示されている部分があるが、これは便宜上そのように示されており、実際に第１板１００又は第２板２００領域に液晶分子３１が進入して位置することではなく、これは以降の図面においても同様である。
【００５４】
第１板１００及び第２板２００に隣接した液晶分子３１は、配向子１１、２１の平行な配向方向により初期配向されるので、第１板１００に隣接した液晶分子３１のプレチルト方向と、第２板２００に隣接した液晶分子３１のプレチルト方向とは互いに平行でなく、反対である。  つまり、第１板１００に隣接した液晶分子３１及び第２板２００に隣接した液晶分子３１は、断面図上、液晶層３の中央に沿って横に延在する横中央線を基準として互いに対称を成す方向に傾斜する。例えば、第１板１００に隣接した液晶分子３１が右側に傾斜すれば、第２板２００に隣接した液晶分子３１は左側に傾斜する。
【００５５】
図８及び図９を参照すれば、第１板１００の下板電極１９１と第２板２００の上板電極２９０との間にしきい電圧以上の電圧が付与されて、液晶層３に電界が生成された直後には負の誘電率異方性を有する液晶分子３１は、電界の方向に垂直な方向に傾こうとする。従って、図８及び図９に示した通り、液晶分子３１は大部分第１板１００又は第２板２００の平面にほぼ平行に傾いて平面上（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）配列を形成し、液晶分子３１の長軸が平面上回転して配列される。平面上（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）配列とは、液晶分子３１の長軸が第１板１００又は第２板２００の平面に平行するように配列されることを意味する。
【００５６】
このとき、液晶分子３１の平面上における回転角、即ち、方位角（ａｚｉｍｕｔｈａｌ  ａｎｇｌｅ）は、対応する下板電極１９１及び上板電極２９０間に印加される電圧により変わることができ、結局、ｘ軸方向の位置により螺旋形（ｓｐｉｒａｌ）に変わり得る。
【００５７】
それでは、上述した図面、及び図１０乃至図１７を参照して、本発明の一実施形態による光変調装置５の駆動方法及び動作について説明する。しかし、図１０乃至図１７で説明する駆動方法は、光学装置１が無眼鏡式立体映像を表示するために光変調装置５を駆動する方法の一例であり、無眼鏡式で立体映像を表示するための光変調装置５の駆動方法はこれに限られない。
【００５８】
それでは、上述した図面及び図１０乃至図１４を参照して、本発明の一実施形態による光変調装置５を利用して順位相傾斜を実現する方法について説明する。
【００５９】
図１０は、本発明の一実施形態による液晶を含む光変調装置５を示しており、上述した実施形態と同一の構造を有することができる。光変調装置５は、複数の単位領域（ｕｎｉｔ）を含み、各単位領域（ｕｎｉｔ）は少なくとも１つの下板電極１９１を含む。第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに印加される電圧により、順位相傾斜及び逆位相傾斜を含む１つのレンズが形成され得る。
【００６０】
本実施形態では、各単位領域（ｕｎｉｔ）が１つの下板電極１９１を含む例を中心に説明し、隣接する２つの単位領域（ｕｎｉｔ）に各々位置する２つの下板電極１９１ａ、１９１ｂを中心に説明する。２つの下板電極１９１ａ、１９１ｂを各々第１電極１９１ａ及び第２電極１９１ｂとする。
【００６１】
図１２の上側図を参照すれば、第１電極１９１ａ、第２電極１９１ｂ、及び上板電極２９０間に電圧が印加されなかったとき、液晶分子３１は第１板１００及び第２板２００の平面にほぼ垂直方向に初期配向されており、上述した通り、第１板１００及び第２板２００の配向方向によりプレチルトを形成する。このとき、第１電極１９１ａ及び第２電極１９１ｂに、上板電極２９０の電圧を基準として０Ｖの電圧が印加されることができ、液晶分子３１の配列が変わり始めるしきい電圧Ｖｔｈ以下の電圧が印加されることもできる。
【００６２】
図１１を参照すれば、先ず、本発明の一実施形態による光変調装置５が順位相傾斜を具現するために、１フレーム内において、隣接する下板電極１９１ａ、１９１ｂ及び上板電極２９０は第１ステップ（ｓｔｅｐ１）の駆動信号の印加を受ける。第１ステップ（ｓｔｅｐ１）では、第１板１００の下板電極１９１ａ、１９１ｂと第２板２００の上板電極２９０との間に電圧が形成されて、隣接した第１電極１９１ａと第２電極１９１ｂとの間にも電圧が形成される。例えば、第２電極１９１ｂに印加される第２電圧の絶対値の大きさが、第１電極１９１ａに印加される第１電圧の絶対値より大きい。また、上板電極２９０に印加される第３電圧は、下板電極１９１ａ、１９１ｂに印加される第１電圧及び第２電圧と異なる。例えば、上板電極２９０に印加される第３電圧は、第１電極１９１ａ及び第２電極１９１ｂに各々印加される第１電圧の絶対値及び第２電圧の絶対値より小さい。例えば、第１電極１９１ａに５Ｖ、第２電極１９１ｂに６Ｖ、及び上板電極２９０に０Ｖの電圧が印加され得る。
【００６３】
図示したこととは異なって、単位領域（ｕｎｉｔ）が複数の下板電極１９１を含む場合、１つの単位領域（ｕｎｉｔ）の複数の下板電極１９１には全て同一の電圧が印加されるか、又は、少なくとも１つの下板電極１９１を単位として順次的に変わる電圧が印加される。この後者の場合、隣接する単位領域（ｕｎｉｔ）の境界を基準として一つの単位領域（ｕｎｉｔ）の下板電極１９１には、少なくとも１つの下板電極１９１を単位として次第に増加する電圧が印加され、隣接する単位領域（ｕｎｉｔ）の下板電極１９１には、少なくとも１つの下板電極１９１を単位として次第に減少する電圧が印加される。
【００６４】
全ての単位領域（ｕｎｉｔ）の下板電極１９１に印加される電圧は、上板電極２９０の電圧を基準として正極性又は負極性のうちの一定の極性を有する。また、下板電極１９１に印加される電圧の極性は、少なくとも１つのフレームを周期として反転する。
【００６５】
このことにより、図１２の下側図及び図１３に示したように、液晶分子３１が液晶層３に生成された電界により再配列される。具体的に、液晶分子３１は大部分第１板１００又は第２板２００の平面にほぼ平行に傾いて平面上配列を形成し、長軸が平面上回転して、図１３及び図１４に示した通り、螺旋形配列を形成し、さらに具体的に「ｕ」字状配列を形成する。液晶分子３１は、下板電極１９１のピッチを周期として、液晶分子３１の長軸の方位角が略０°から略１８０°まで変化する。液晶分子３１の長軸の方位角が略０°から略１８０°まで変化する部分が、１つの「ｕ」字状配列を形成し得る。
【００６６】
光変調装置５が第１ステップ（ｓｔｅｐ１）の駆動信号の印加を受けた後、液晶分子３１の配列が安定化するまで一定の時間がかかり、順位相傾斜を形成する光変調装置５には、図１１に示したこととは異なって、第１ステップ（ｓｔｅｐ１）の駆動信号が持続的に印加される。
【００６７】
図１３を参照すれば、液晶分子３１がｘ軸方向に沿って１８０°回転して配列される領域を１つの単位領域（ｕｎｉｔ）と定義できる。本実施形態の場合、１つの単位領域（ｕｎｉｔ）は、第１電極１９１ａと、それに隣接する第２電極１９１ｂとの間の空隙Ｇを含む。
【００６８】
一般に、半波長板の光軸が平面上φほど回転すると、出力される光の位相は２φほど変化するので、図１３に示した通り、液晶分子３１の長軸の方位角が１８０°変化する１つの単位領域（ｕｎｉｔ）から出射する光の位相は、ｘ軸方向に沿って０から２π（ｒａｄｉａｎ）まで変化する。これを順位相傾斜という。このような位相変化は、単位領域（ｕｎｉｔ）ごとに繰り返され、このような光変調装置５を利用して光の方向を変えるレンズの順位相傾斜部分を具現できる。
【００６９】
次に、上述した図面、特に図１１乃至図１３、及び図１５乃至図１７を参照して、本発明の一実施形態による光変調装置５を利用して逆位相傾斜を具現する方法について説明する。
【００７０】
図１５の左上図を参照すれば、第１電極１９１ａ、第２電極１９１ｂ、及び上板電極２９０に電圧が印加されなかったとき、液晶分子３１は第１板１００及び第２板２００の平面にほぼ垂直方向に初期配向されており、上述した通り、第１板１００及び第２板２００の配向方向によりプレチルトを形成することができる。
【００７１】
上述した図１１を参照すれば、本発明の一実施形態による光変調装置５が第１ステップ（ｓｔｅｐ１）の駆動信号の印加を受けた後、一定時間（例えば、５０ｍｓ）が経過した後、下板電極１９１ａ、１９１ｂ及び上板電極２９０は第２ステップ（ｓｔｅｐ２）の駆動信号の印加を受けることができる。
【００７２】
第２ステップ（ｓｔｅｐ２）では、隣接する第１電極１９１ａと第２電極１９１ｂに、上板電極２９０に印加される電圧を基準として反対極性の電圧を印加する。例えば、第１電極１９１ａには上板電極２９０の電圧を基準として−６Ｖの電圧が印加され、第２電極１９１ｂには６Ｖの電圧が印加されてもよく、これと反対であってもよい。
【００７３】
このことにより、図１５の左下図に示された通り、等電位線ＶＬが形成され、第１電極１９１ａ及び第２電極１９１ｂ間の空隙Ｇに対応する領域Ａの液晶分子３１が、基板１００、２００にほぼ垂直方向に配列され、平面上螺旋形の配列が崩れる。
【００７４】
第２ステップ（ｓｔｅｐ２）の区間は、例えば、２０ｍｓであり得るが、これに限定されることではない。
【００７５】
図示したこととは異なって、単位領域（ｕｎｉｔ）が複数の下板電極１９１を含む場合、１つの単位領域（ｕｎｉｔ）の複数の下板電極１９１には全て同一の電圧が印加されるか、又は、少なくとも１つの下板電極１９１を単位として順次的に変化する電圧が印加される。隣接する単位領域（ｕｎｉｔ）の下板電極１９１に印加される電圧としては、上板電極２９０の電圧を基準として互いに反対の極性の電圧が印加される。また、下板電極１９１に印加される電圧の極性は、少なくとも１フレームを周期で反転する。
【００７６】
次に、本発明の一実施形態による光変調装置５が第２ステップ（ｓｔｅｐ２）の駆動信号の印加を受けた後、一定時間（例えば、２０ｍｓ）が経過した後、下板電極１９１ａ、１９１ｂ及び上板電極２９０は第３ステップ（ｓｔｅｐ３）の駆動信号の印加を受けて、当該フレームの残った時間区間の間に維持される。
【００７７】
第３ステップ（ｓｔｅｐ３）での下板電極１９１ａ、１９１ｂ及び上板電極２９０に印加される電圧レベルは、第１ステップ（ｓｔｅｐ１）と類似しているが、第１電極１９１ａと第２電極１９１ｂに印加される電圧の相対的な大きさが反対に変わる。つまり、第１ステップ（ｓｔｅｐ１）で、第１電極１９１ａに印加された電圧が、第２電極１９１ｂに印加された電圧より小さかった場合、第３ステップｓｔｅｐ３では、第１第１電極１９１ａに印加された電圧は、第２電極１９１ｂに印加された電圧より大きい。例えば、第３ステップ（ｓｔｅｐ３）で、第１電極１９１ａに１０Ｖ、第２電極１９１ｂに６Ｖ、そして上板電極２９０に０Ｖの電圧が印加される。
【００７８】
このことにより、図１５の右下図に示された通り、液晶分子３１が液晶層３に生成された電界により再配列される。具体的に、液晶分子３１は大部分第１板１００又は第２板２００の平面にほぼ平行に傾いて平面上配列を形成し、長軸が平面上回転して、図１６及び図１７に示した通り、螺旋形配列を形成し、さらに具体的にｎ字状配列を形成する。液晶分子３１は、下板電極１９１のピッチを周期で、液晶分子３１の長軸の方位角が略１８０°から略０°まで変化し得る。液晶分子３１の長軸の方位角が略１８０°から略０°まで変化する部分が、１つの「ｎ」字状配列を形成し得る。
【００７９】
光変調装置５が第３ステップ（ｓｔｅｐ３）の駆動信号の印加を受けた後、液晶分子３１の配列が安定化するまで一定時間がかかり、逆位相傾斜を形成する光変調装置５には第３ステップ（ｓｔｅｐ３）の駆動信号が持続的に印加される。
【００８０】
一般に、半波長板の光軸が平面上φほど回転すると、出力される光の位相は２φほど変化するので、図１６に示した通り、液晶分子３１の長軸の方位角が１８０°変化する１つの単位領域（ｕｎｉｔ）から出射する光の位相は、ｘ軸方向に沿って２π（ｒａｄｉａｎ）から０まで変化する。これを逆位相傾斜という。このような位相変化は単位領域（ｕｎｉｔ）ごとに繰り返され、このような光変調装置５を利用して光の方向を変えるレンズの逆位相傾斜の部分を具現できる。
【００８１】
逆位相傾斜を具現する方法は、順位相傾斜を具現する方法とその原理が同一なので、これに対する詳細な説明は省略する。
【００８２】
このように本発明の実施形態によれば、駆動信号の印加方法により、液晶分子３１の平面上回転角を容易に調節して光位相を多様に変調し、多様な光の屈折角を形成できる。
【００８３】
図１８は、本発明の一実施形態による光変調装置５及び位相遅延板５０を利用して具現できるレンズの位置による位相変化を示す。
【００８４】
本発明の一実施形態による光変調装置５に入射する光の円偏光方向により、順位相傾斜と逆位相傾斜を全て具現できるので、レンズを形成できる。図１８は、光変調装置５が具現可能なレンズの例として、フレネルレンズ（Ｆｒｅｓｎｅｌ  ｌｅｎｓ）の位置による位相変化を示す。フレネルレンズは、フレネルゾーンプレート（Ｆｒｅｓｎｅｌ  ｚｏｎｅ  ｐｌａｔｅ）の光学的特性を利用したレンズであって、位相分布が周期的に繰り返されて、有効位相遅延が固体凸レンズ又はグリーンレンズと同一であるか類似することができる。
【００８５】
図１８に示した通り、１つのフレネルレンズの中心Ｏを基準として、左側部分Ｌａは、ｘ軸方向の幅が異なり得る複数の順位相傾斜領域を含み、右側部分Ｌｂは、ｘ軸方向の幅が異なり得る複数の逆位相傾斜領域を含む。従って、フレネルレンズの左側の部分Ｌａに対応する光変調装置５の部分は、上述した第１ステップ（ｓｔｅｐ１）の駆動信号のみを印加して順位相傾斜を形成し、フレネルレンズの右側部分Ｌｂに対応する光変調装置５の部分は、上述した第１ステップ（ｓｔｅｐ１）、第２ステップ（ｓｔｅｐ２）、及び第３ステップ（ｓｔｅｐ３）の駆動信号を順次に印加して、逆位相傾斜を形成する。
【００８６】
フレネルレンズの左側の部分Ｌａが含む複数の順位相傾斜は、位置によって異なる幅を有するが、このようにするために、各順位相傾斜の部分に対応する光変調装置５の下板電極１９１の幅及び／又は１つの単位領域（ｕｎｉｔ）に含まれる下板電極１９１の数などを適切に調節可能である。これと同様に、フレネルレンズの右側部分Ｌｂが含む複数の逆位相傾斜は、位置によって異なる幅を有するが、このようにするために、各逆位相傾斜の部分に対応する光変調装置５の下板電極１９１の幅及び／又は１つの単位領域（ｕｎｉｔ）に含まれる下板電極１９１の数などを適切に調節可能である。
【００８７】
下板電極１９１及び上板電極２９０に印加される電圧を調節すると、フレネルレンズの位相曲率も変更できる。
【００８８】
このような光学変調装置をレンズとして機能するようにして、３次元映像表示装置などの光学装置に使用できる。
【００８９】
以下、図１９乃至図２５を参照して、他の実施形態によって駆動する光学装置１について説明する。
【００９０】
図１９及び図２０は、本発明の他の実施形態によって駆動する光学装置１の分解斜視図である。本発明の他の実施形態によれば、光学装置１は時間分割方式で立体映像を表示する。このとき、ユーザは偏光眼鏡８００を通じて両眼に対応する映像を各々認識する。偏光眼鏡８００は、第１映像Ｌの偏光のみを透過させる第１フィルター８００Ｌ、及び第２映像Ｒの偏光のみを透過させる第２フィルター８００Ｒを含む。ユーザは両眼視差を通じて表示パネル３００に表示された映像を３次元で認識できる。
【００９１】
図１９に示されているように、表示パネル３００は第１映像を表示する。表示パネル３００に表示された第１映像の光は偏光子３０２を通過してｙ軸方向に線偏光される。
このことにより、ｙ軸方向に線偏光された第１映像の光が位相遅延板５０を通過して左円偏光される。
【００９２】
本発明の他の実施形態によれば、表示パネル３００が第１映像を表示する間に、光変調装置５の液晶分子３１は大部分第１板１００又は第２板２００の平面にほぼ平行に傾いて平面上配列を形成し、液晶分子３１の長軸がほぼ同一の方向にｘ軸と平行に配列される。
【００９３】
液晶分子３１の長軸がほぼ同一の方向にｘ軸と平行に配列された光変調装置５は、表示パネル３００から入射する光の偏光特性を変更する。例えば、光変調装置５は入射する光の円偏光の方向を変更する。つまり、左円偏光された第１映像の光は光変調装置５を通過して右円偏光される。
【００９４】
このことにより、右円偏光された第１映像の光は偏光眼鏡８００の右眼フィルター８００Ｒを通過するが、左眼フィルター８００Ｌによって遮断されるので、ユーザの右眼のみに第１映像が認識される。
【００９５】
そして、図２０に示されているように、表示パネル３００は第２映像を表示する。表示パネル３００に表示された第２映像の光は偏光子３０２を通過してｙ軸方向に線偏光される。このことにより、ｙ軸方向に線偏光された第２映像の光が位相遅延板５０を通過して左円偏光される。
【００９６】
本発明の他の実施形態によれば、表示パネル３００が第２映像を表示する間に、光変調装置５の液晶分子３１は、第１板１００又は第２板２００の平面に垂直な方向に傾いた配列を形成し、液晶分子３１の長軸がほぼ同一の方向に配列される。
【００９７】
液晶分子３１がほぼ第１板１００又は第２板２００の平面に垂直な方向に傾いて配列された光変調装置５は、表示パネル３００から入射する光の偏光特性を変更せずに、光をそのまま通過させる。
【００９８】
このことにより、左円偏光された第２映像の光は偏光眼鏡８００の左眼フィルター８００Ｌを通過するが、右眼フィルター８００Ｒによって遮断されるので、ユーザの左眼に第２映像が認識される。
【００９９】
従って、ユーザは、偏光眼鏡８００の右眼フィルター８００Ｒに入射する右円偏光の第１映像のみを右眼で見るようになり、偏光眼鏡８００の左眼フィルター８００Ｌに入射する左円偏光の第２映像のみを左眼で見るようになる。結局、ユーザは両眼視差によって立体感を感じることができる。
【０１００】
以下、図１０、図２１乃至図２３を参照して、図１９及び図２０で説明した他の実施形態の一様態によって駆動する光変調装置５について詳細に説明する。
【０１０１】
先ず、図１０に示されているように、光変調装置５は、少なくとも１つの下板電極１９１ａ〜１９１ｊを含む。第１電極１９１ａ乃至第１０電極１９１ｊは、ｘ軸方向に沿って連続的に配列され、ｙ軸方向に延長される。本実施形態では、１つのレンズに含まれる第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに駆動信号を印加する例を中心に説明する。
【０１０２】
図２１は、本発明の他の実施形態の一様態による光変調装置５の駆動信号のタイミング図であり、図２２及び図２３は、本発明の他の実施形態による光変調装置に１フレーム内の駆動信号を順次に印加した後、配列が安定した液晶分子の配列を示した断面図であって、図１０のＶＩ線に沿った断面図である。１フレームは、連続する第１サブフレーム及び第２サブフレームを含み、１フレームのフレームレート（ｆｒａｍｅ  ｒａｔｅ）は６０Ｈｚであると仮定する。
【０１０３】
図２１に示されているように、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに、第１サブフレーム内において第１サブフレームの駆動信号が印加される。そして、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに印加された駆動信号は第１サブフレーム内において維持される。
【０１０４】
具体的に、光変調装置５が３次元モードで駆動すると、第１サブフレーム内において第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに順次に第４電圧Ｖ１が印加される。例えば、第１時点Ｔ１０で、第１電極１９１ａに第４電圧Ｖ１が印加された後、第２時点Ｔ１１で、第２グループに第４電圧Ｖ１が印加される。このとき、上板電極２９０に共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。
【０１０５】
下板電極１９１ａ〜１９１ｊに第４電圧Ｖ１が印加される時間間隔は一定である。例えば、第１電極１９１ａに第４電圧Ｖ１が印加される時Ｔ１０から、第２電極１９１ｂに第４電圧Ｖ１が印加されるまでの期間Ｔ１１は、第２電極１９１ｂに第４電圧Ｖ１が印加される時Ｔ１１から、第３電極１９１ｃに第４電圧Ｖ１が印加される時Ｔ１２までの期間と同一である。
【０１０６】
第１０電極１９１ｊに第４電圧Ｖ１が印加された後、液晶分子３１の配列が安定化するまで一定時間がかかる。
【０１０７】
上板電極２９０及び下板電極１９１ａ〜１９１ｊに印加された電圧によって電界が形成されて、図２２に示されているように、液晶分子３１は大部分第１板１００又は第２板２００の平面にほぼ平行に傾いて平面上配列を形成し、液晶分子３１の長軸がｘ軸方向と平行するように配列される。液晶分子３１は全て同一の方向に配列される。
【０１０８】
このとき、表示パネル３００は第１サブフレーム内において第１映像を表示する。例えば、表示パネル３００は右眼映像Ｒを表示する。
【０１０９】
表示パネル３００に表示された右眼映像Ｒの光は、偏光子３０２を通過してｙ軸方向に線偏光される。このことにより、ｙ軸方向に線偏光された右眼映像Ｒの光が位相遅延板５０を通過して左円偏光される。
【０１１０】
液晶分子３１の長軸がほぼ同一の方向にｘ軸と平行に配列された光変調装置５は、左円偏光された右眼映像Ｒの光を右円偏光に変更させる。
【０１１１】
次に、第１サブフレームが終了すると、第２サブフレームが開始し、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに第２サブフレームの駆動信号が印加される。そして、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに印加された駆動信号は第２サブフレーム内において維持される。
【０１１２】
具体的に、光変調装置５が３次元モードで駆動すると、第１サブフレームと連続する第２サブフレームに対しては、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに同時に共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに電圧が印加された後、液晶分子３１の配列が安定化するまで一定時間がかかる。
【０１１３】
このことにより、図２３に示されているように、液晶分子３１は第１板１００又は第２板２００の平面に垂直な方向に傾いた配列を形成し、液晶分子３１の長軸がほぼ同一の方向に配列される。液晶分子３１は全て同一の方向に配列される。
【０１１４】
このとき、表示パネル３００は第２サブフレーム内において第２映像を表示する。例えば、表示パネル３００は左眼映像Ｌを表示する。
【０１１５】
表示パネル３００に表示された左眼映像Ｌの光は偏光子３０２を通過してｙ軸方向に線偏光される。このことにより、ｙ軸方向に線偏光された左眼映像Ｌの光が位相遅延板５０を通過して左円偏光される。
【０１１６】
液晶分子３１がほぼ１００又は第２板２００の平面に垂直な方向に傾いて配列された光変調装置５は、表示パネル３００から入射する光の偏光特性を変更せずに、左円偏光された左眼映像Ｌの光をそのまま通過させる。
【０１１７】
１つの映像フレームは、表示パネル３００が右眼映像Ｒを表示する第１サブフレーム、及び表示パネル３００が左眼映像Ｌを表示する第２サブフレームを含む。
【０１１８】
第１サブフレーム内において下板電極１９１に順次に第４電圧Ｖ１が印加され、そのために液晶分子３１が平面上配列を形成するので、光変調装置５は円偏光の方向を変更できる。このことにより、左円偏光された右眼映像Ｒの光は光変調装置５を通過することによって右円偏光され、右円偏光された右眼映像Ｒの光は偏光眼鏡８００の右眼フィルター８００Ｒを通過するので、ユーザの右眼に右眼映像Ｒが認識される。
【０１１９】
第２サブフレーム内において下板電極１９１に同時に共通電圧Ｖｃｏｍが印加され、そのために液晶分子３１が第１板１００及び第２板２００の平面に垂直な配列を形成するようになるので、光変調装置５は円偏光の方向を変更しない。このことにより、左円偏光された左眼映像Ｌの光は光変調装置５をそのまま通過し、左円偏光された左眼映像Ｌの光は偏光眼鏡８００の左眼フィルター８００Ｌを通過するので、ユーザの左眼に左眼映像Ｌが認識される。
【０１２０】
次に、図２４及び図２５を参照して、他の実施形態の種々の様態による光変調装置５の駆動方法について説明する。
【０１２１】
図２４及び図２５は、本発明の他の実施形態の種々の様態による光変調装置５の駆動信号のタイミング図である。
【０１２２】
他の実施形態の他の様態による光変調装置５の駆動方法について説明すると、図２４に示されているように、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに第１サブフレーム内において第１サブフレームの駆動信号が印加される。そして、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに印加された駆動信号は第１サブフレーム内において維持される。このとき、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊには複数の電極単位で駆動信号が印加される。
【０１２３】
具体的に、光変調装置５が３次元モードで駆動すると、第１サブフレーム内において第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊを電極位置により複数のグループに区分して、順次に第４電圧が印加される。例えば、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊを、隣接した電極同士をまとめて、総５個のグループに区分する。例えば、ｘ軸方向に沿って第１電極１９１ａ及び第２電極１９１ｂを第１グループに、第３電極１９１ｃ及び第４電極１９１ｄを第２グループに、第５電極１９１ｅ及び第６電極１９１ｆを第３グループに、第７電極１９１ｇ及び第８電極１９１ｈを第４グループに、第９電極１９１ｉ及び第１０電極１９１ｊを第５グループに区分する。
【０１２４】
そして、第１グループ乃至第５グループに順次に第４電圧が印加される。例えば、第１時点Ｔ２０で、第１グループに第４電圧Ｖ１が印加された後、第２時点Ｔ２１で、第２グループに第４電圧Ｖ１が印加される。このとき、上板電極２９０に共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。
【０１２５】
第１グループ乃至第５グループに第４電圧Ｖ１が印加される時間間隔は一定である。例えば、第１電極１９１ａ及び第２電極１９１ｂに第４電圧Ｖ１が印加される時Ｔ２０から、第３電極１９１ｃ及び第４電極１９１ｄに第４電圧Ｖ１が印加されるまでの期間Ｔ２１は、第３電極１９１ｃ及び第４電極１９１ｄに第４電圧Ｖ１が印加される時Ｔ２１から、第５電極１９１ｅ及び第６電極１９１ｆに第４電圧Ｖ１が印加される時Ｔ２２までの期間と同一である。
【０１２６】
第５グループに第４電圧Ｖ１が印加された後、液晶分子３１の配列が安定化するまで一定時間がかかる。
【０１２７】
上板電極２９０及び下板電極１９１ａ〜１９１ｊに印加された電圧によって電界が形成されて、図２２に示されているように、液晶分子３１は大部分第１板１００又は第２板２００の平面にほぼ平行に傾いて平面上配列を形成し、液晶分子３１の長軸がｘ軸方向と平行するように配列される。液晶分子３１は全て同一の方向に配列される。
【０１２８】
このとき、表示パネル３００は第１サブフレーム内において第１映像を表示する。例えば、表示パネル３００は右眼映像Ｒを表示する。
【０１２９】
表示パネル３００に表示された右眼映像Ｒの光は偏光子３０２を通過してｙ軸方向に線偏光される。このことにより、ｙ軸方向に線偏光された右眼映像Ｒの光が位相遅延板５０を通過して左円偏光される。
液晶分子３１の長軸がほぼ同一の方向にｘ軸と平行に配列された光変調装置５は、左円偏光された右眼映像Ｒの光を右円偏光に変更する。
【０１３０】
次に、第１サブフレームが終了すると、第２サブフレームが開始し、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに第２サブフレームの駆動信号が印加される。そして、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに印加された駆動信号は第２サブフレーム内において維持される。
【０１３１】
具体的に、光変調装置５が３次元モードで駆動すると、第１サブフレームと連続する第２サブフレーム内において、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに同時に共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに電圧が印加された後、液晶分子３１の配列が安定化するまで一定時間がかかる。
【０１３２】
このことにより、図２３に示されているように、液晶分子３１は第１板１００又は第２板２００の平面に垂直な方向に傾いた配列を形成し、液晶分子３１の長軸がほぼ同一の方向に配列される。液晶分子３１は全て同一の方向に配列される。
【０１３３】
このとき、表示パネル３００は第２サブフレーム内において第２映像を表示する。例えば、表示パネル３００は左眼映像Ｌを表示する。
【０１３４】
表示パネル３００に表示された左眼映像Ｌの光は偏光子３０２を通過してｙ軸方向に線偏光される。このことにより、ｙ軸方向に線偏光された左眼映像Ｌの光が位相遅延板５０を通過して左円偏光される。
【０１３５】
液晶分子３１がほぼ第１板１００又は第２板２００の平面に垂直な方向に傾いて配列された光変調装置５は、表示パネル３００から入射する光の偏光特性を変更せずに、左円偏光された左眼映像Ｌの光をそのまま通過させる。
【０１３６】
１つの映像フレームは、表示パネル３００が右眼映像Ｒを表示する第１サブフレーム、及び表示パネル３００が左眼映像Ｌを表示する第２サブフレームを含む。
【０１３７】
第１サブフレーム内において下板電極１９１を複数のグループに区分して順次に第４電圧Ｖ１が印加され、そのために液晶分子３１が平面上配列を形成するので、光変調装置５は円偏光の方向を変更できる。このことにより、左円偏光された右眼映像Ｒの光は光変調装置５を通過することによって右円偏光され、右円偏光された右眼映像Ｒの光は偏光眼鏡８００の右眼フィルター８００Ｒを通過するので、ユーザの右眼に右眼映像Ｒが認識される。
【０１３８】
第２サブフレーム内において下板電極１９１に同時に共通電圧Ｖｃｏｍが印加され、そのために液晶分子３１が第１板１００及び第２板２００の平面に垂直な配列を形成するので、光変調装置５は円偏光の方向を変更しない。このことにより、左円偏光された左眼映像Ｌの光は光変調装置５をそのまま通過し、左円偏光された左眼映像Ｌの光は偏光眼鏡８００の左眼フィルター８００Ｌを通過するので、ユーザの左眼に左眼映像Ｌが認識される。
【０１３９】
他の実施形態の他の様態による光変調装置５の駆動方法について説明すると、図２５に示されているように、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに第１サブフレーム内において第１サブフレームの駆動信号が印加される。
【０１４０】
そして、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに印加された駆動信号は第１サブフレーム内において維持される。このとき、全ての第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊには、少なくとも１回は値が変更された駆動信号が同時に印加される。
【０１４１】
具体的に、光変調装置５が３次元モードで駆動すると、第１サブフレーム内において第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊの全てに第５電圧Ｖ２が印加される。そして、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊの全てに第５電圧Ｖ２が印加されて、所定時間後に、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊの全てに第４電圧Ｖ１が印加される。
【０１４２】
例えば、第１時点Ｔ３０で、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊの全てに第５電圧Ｖ２が同時に印加される。そして、第２時点Ｔ３１で、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊの全てに第４電圧Ｖ１が同時に印加される。このとき、上板電極２９０に共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。第４電圧Ｖ１は第５電圧Ｖ２より大きい値を有する。
【０１４３】
第４電圧Ｖ１が印加された後、液晶分子３１の配列が安定化するまで一定時間がかかる。
【０１４４】
上板電極２９０及び下板電極１９１ａ〜１９１ｊに印加された電圧によって電界が形成されて、図２２に示されているように、液晶分子３１は大部分第１板１００又は第２板２００の平面にほぼ平行に傾いて平面上配列を形成し、液晶分子３１の長軸がｘ軸方向と平行するように配列される。液晶分子３１は全て同一の方向に配列される。
【０１４５】
このとき、表示パネル３００は第１サブフレーム内において第１映像を表示する。例えば、表示パネル３００は右眼映像Ｒを表示する。
【０１４６】
表示パネル３００に表示された右眼映像Ｒの光は偏光子３０２を通過してｙ軸方向に線偏光される。このことにより、ｙ軸方向に線偏光された右眼映像Ｒの光が位相遅延板５０を通過して左円偏光される。
【０１４７】
液晶分子３１の長軸がほぼ同一の方向にｘ軸と平行に配列された光変調装置５は、左円偏光された右眼映像Ｒの光を右円偏光に変更させる。
【０１４８】
次に、第１サブフレームが終了すると、第２サブフレームが開始し、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに第２サブフレームの駆動信号が印加される。そして、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに印加された駆動信号は第２サブフレーム内において維持される。
【０１４９】
具体的に、光変調装置５が３次元モードで駆動すると、第１サブフレームと連続する第２サブフレーム内に対して、第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに同時に共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。第１乃至第１０電極１９１ａ〜１９１ｊに第４電圧Ｖ１が印加された後、液晶分子３１の配列が安定化するまで一定の時間がかかる。
【０１５０】
このことにより、図２３に示されているように、液晶分子３１は第１板１００又は第２板２００の平面に垂直な方向に傾いた配列を形成し、液晶分子３１の長軸がほぼ同一の方向に配列される。液晶分子３１は全て同一の方向に配列される。
【０１５１】
このとき、表示パネル３００は第２サブフレーム内において第２映像を表示する。例えば、表示パネル３００は左眼映像Ｌを表示する。
【０１５２】
表示パネル３００に表示された左眼映像Ｌの光は偏光子３０２を通過してｙ軸方向に線偏光される。このことにより、ｙ軸方向に線偏光された左眼映像Ｌの光が位相遅延板５０を通過して左円偏光される。
【０１５３】
液晶分子３１がほぼ第１板１００又は第２板２００の平面に垂直な方向に傾いて配列された光変調装置５は、表示パネル３００から入射する光の偏光特性を変更せずに、左円偏光された左眼映像Ｌの光をそのまま通過させる。
【０１５４】
１つの映像フレームは、表示パネル３００が右眼映像Ｒを表示する第１サブフレーム、及び表示パネル３００が左眼映像Ｌを表示する第２サブフレームを含む。
【０１５５】
第１サブフレーム内において下板電極１９１には少なくとも１回は値が変更された駆動信号が印加され、そのために液晶分子３１が平面上配列を形成するようになるので、光変調装置５は円偏光の方向を変更できる。このことにより、左円偏光された右眼映像Ｒの光は光変調装置５を通過することによって右円偏光され、右円偏光された右眼映像Ｒの光は偏光眼鏡８００の右眼フィルター８００Ｒを通過するので、ユーザの右眼に右眼映像Ｒが認識される。
【０１５６】
第２サブフレーム内において下板電極１９１に同時に共通電圧Ｖｃｏｍが印加され、そのために液晶分子３１が第１板１００及び第２板２００の平面に垂直な配列を形成するので、光変調装置５は円偏光の方向を変更しない。このことにより、左円偏光された左眼映像Ｌの光は光変調装置５をそのまま通過し、左円偏光された左眼映像Ｌの光は偏光眼鏡８００の左眼フィルター８００Ｌを通過するので、ユーザの左眼に左眼映像Ｌが認識される。
【０１５７】
図２１、図２４及び図２５における駆動方法により、表示パネル３００が１つのフレーム内に含まれている複数のサブフレーム各々に互いに異なる視点の映像を表示するとき、光変調装置５は入射する光の円偏光方向をサブフレームに対応して変更する。
【０１５８】
光変調装置５は、単一ユーザが偏光眼鏡８００をかけずに立体映像を視聴するとき、反復的で順位相傾斜と逆位相傾斜が具現されるフレネルレンズとして駆動する。
【０１５９】
そして、単一ユーザが偏光眼鏡８００をかけて立体映像を視聴するとき、光学装置１は時間分割方式で立体映像を表示する。このとき、光変調装置５はサブフレームに対応して円偏光方向を変更する。単一ユーザは、偏光眼鏡８００を通じて左眼に左円偏光の左眼映像を認識し、右眼に右円偏光の右眼映像を認識する。これにより、両眼視差が発生して、単一ユーザは立体映像を認識する。
【０１６０】
また、光変調装置５は、複数のユーザが立体映像を視聴するとき、サブフレームに対応して円偏光方向を変更する。複数のユーザ各々は、偏光眼鏡８００を通じて左眼に左円偏光の左眼映像を認識し、右眼に右円偏光の右眼映像を認識する。これにより、両眼視差が発生して、複数のユーザは立体映像を認識する。
【０１６１】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【０１６２】
１      光学装置
３      液晶層
５      光変調装置
１１、２１      第１、第２配向子
３１      液晶分子
５０      位相遅延板
１００      第１板
１１０、２１０      第１、第２基板
１９１、      下板電極
１９１ａ〜１９１ｊ      第１〜第１０電極
２００      第２板
２９０      上板電極
３００      表示パネル
３０１      アクティブ基板
３０２      偏光子
８００      偏光眼鏡
８００Ｌ、８００Ｒ      第１、第２フィルター
【図１】
2016173570.tif 000003
【図２】
2016173570.tif 000004
【図３】
2016173570.tif 000005
【図４】
2016173570.tif 000006
【図５】
2016173570.tif 000007
【図６】
2016173570.tif 000008
【図７】
2016173570.tif 000009
【図８】
2016173570.tif 000010
【図９】
2016173570.tif 000011
【図１０】
2016173570.tif 000012
【図１１】
2016173570.tif 000013
【図１２】
2016173570.tif 000014
【図１３】
2016173570.tif 000015
【図１４】
2016173570.tif 000016
【図１５】
2016173570.tif 000017
【図１６】
2016173570.tif 000018
【図１７】
2016173570.tif 000019
【図１８】
2016173570.tif 000020
【図１９】
2016173570.tif 000021
【図２０】
2016173570.tif 000022
【図２１】
2016173570.tif 000023
【図２２】
2016173570.tif 000024
【図２３】
2016173570.tif 000025
【図２４】
2016173570.tif 000026
【図２５】
2016173570.tif 000027