KR101057769B1 - 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및방법 - Google Patents

화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극성 액체 및 비극성 액체를 이용하여 광의 경로를 변조하여 평면화상과 입체화상을 표시하도록 하는 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이는 제 1 및 제 2 기판 사이에 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨진 다수의 셀들과, 상기 다수의 셀들 각각에 대응되도록 상기 제 1 기판상에 형성되는 제 1 전극들과, 상기 제 1 기판상에 형성되어 상기 제 1 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉이 차단되도록 상기 제 1 전극들을 덮는 제 1 친수성 절연막과, 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨지고, 상기 다수의 셀들을 분리할 수 있도록 상기 제 1 친수성 절연막 상에 수직하게 형성되는 제 2 전극들과, 상기 제 2 전극들의 벽면에 형성되어 상기 제 2 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉을 차단하는 제 2 친수성 절연막과, 상기 제 1 및 제 2 전극들에 공급되는 전기적인 신호를 제어하여 상기 극성 액체를 경유하는 광의 경로를 변환하고 상기 광에 의해 표시되는 2D 화상을 3D 화상과 2D 화상 중 어느 하나로 변환하는 제어기를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 전극들은 상기 극성 액체에 상기 전기적인 신호를 공급하며, 상기 제 1 및 제 2 친수성 절연막은 상기 극성 액체와 상기 전극들 간을 절연하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하여 본 발명은 극성액체에 공급되는 전압의 유무에 따라 광의 경로를 변환하게 된다. 따라서, 관측자는 렌즈 어레이에 의해 변환된 광의 경로를 관측하여 표시장치에 표시되는 화상을 2차원 또는 3차원으로 관측하게 된다.

Description

화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법{LENS ARRAY FOR IMAGE CONVERSION AND DEVICE AND METHOD IMAGE DISPLAY USING THE SAME}
도 1은 3차원 화상의 인지 원리를 나타내는 도면.
도 2는 종래의 입체화상 표시장치를 나타내는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 입체화상 표시장치의 3차원 화상의 인지원리를 나타내는 도면.
도 4는 종래의 다른 입체화상 표시장치의 3차원 화상의 인지원리를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치를 나타내는 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치를 나타내는 단면도.
도 7은 도 5에 도시된 전기습윤 현상으로 이용한 극성액체의 상태변화를 나타내는 도면.
도 8은 도 5에 도시된 극성 액체에 전압이 공급되지 않을 경우의 광 경로를 나타내는 도면.
도 9는 본 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법에 의한 2차원 화상의 인지를 나타내는 도면.
도 10은 도 5에 도시된 극성 액체에 전압이 공급될 경우의 광 경로를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법에 의한 3차원 화상의 인지를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치를 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10, 70, 110 : 액정패널 20, 120 : 백라이트 유니트
22 : 슬릿 30, 80, 280 : 관측자
50 : 광원 60 : 렌티큘라형 렌즈
130 : 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이 140 : 전압원
150 : 하부기판 155 : 액정
160 : 상부기판 161 : 하판
162, 168 : 절연막 164, 180 : 전극
170 : 극성 액체 172 : 비극성 액체
본 발명은 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 극성 액체 및 비극성 액체를 이용하여 광의 경로를 변조하여 평면화상과 입체화상을 표시하도록 하는 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상의 입체안경을 이용하는 입체(즉, 3차원(이하, "3D"라 함)화상 표시장치는 관람자가 우측 눈으로 볼 수 있는 우안 화상과 좌측 눈으로 볼 수 있는 좌안 화상을 입체 스크린에 표시하게 된다. 관람자는 입체 스크린에 표시된 우안 화상과 좌안 화상을 입체용 안경을 통해 관찰한 후, 우안 화상과 좌안 화상을 머리속에서 합성함으로써 입체감을 느끼게 되어 3D 화상을 볼 수 있게 된다.
다시 말하여, 3D 화상은 관측자의 두 눈에 보이는 화상의 미세한 차이를 이용하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 A를 보는 경우 두 눈이 느끼는 A에 대한 B의 상대적 위치는 다르게 된다. 이러한 차이로 인해 3D 화상을 느끼게 되는 것이다.
이러한, 3D 화상을 구현하기 위하여 입체사진(Anaglyph), 셔터 안경 및 DTI 등으로 나눌 수 있다.
입체사진은 일반적으로 3D 화상 구현에 사용되며 서로 다른 두 개의 다른 두 개의 색을 이용하여 구현한다. 예를 들면, 영화를 볼 때 적색 및 청색의 안경을 사용하는데 이러한 이미지를 입체사진이라 한다.
셔터 안경은 컴퓨터에서 많이 사용되는 기술로써, 작은 액정패널을 포함하는 디스플레이는 각각의 화상을 두 눈에 제공하여 한 쌍의 입체적인 이미지를 구현한다. 우선, 한 이미지를 좌측 패널을 이용하여 좌안에 제공하고, 다음에 다른 이미지를 우측 패널을 이용하여 우안에 제공한다. 이 때, 좌측 패널의 이미지는 제거된다. 이러한 방식으로 두 눈에 순차적으로 초당 60 프레임의 이미지를 제공한다.
DTI는 미국의 Dimension Technology Inc.에서 제안한 방식으로 일반적으로 액정표시장치에서 사용되는 백 라이트를 선형 라이트 소스로 바꾸어 3D 화상을 표현하게 된다.
도 2를 참조하면, 종래의 3D 화상 표시장치는 액정패널(10)과, 액정패널(10)에 선형광을 조사하는 선형 백라이트 유니트(20)를 구비한다.
액정패널(10)은 도시하지 않은 상부기판과 하부기판 사이에 주입된 액정이 자신에 인가되는 데이터 전압에 따라 선형 백라이트 유니트(20)로부터 조사되는 선형광의 투과량을 조절하여 원하는 화상을 표시한다.
선형 백라이트 유니트(20)는 광을 발생하는 광원을 감싸는 도시하지 않은 광 플레이트와, 광 플레이트의 전면에 형성되어 광원으로부터의 광을 선형광으로 출사시키는 다수의 슬릿(22)을 구비한다.
이러한, 종래의 3D 화상 표시장치는 도 3에 도시된 바와 같이 선형 백라이트 유니트(20)로부터의 선형광이 액정패널(10)을 통과하여 관측자(30)의 두 눈에 도달할 때, 각각의 눈은 서로 다른 액정패널(10)의 위치, 즉 서로 다른 픽셀영역을 보게 된다. 다시 말하여, 관측자(30)의 눈은 굵은 실선을 대응되는 액정패널의 픽셀영역과 점선에 대응되는 액정패널의 픽셀영역의 미세한 차이로 인하여 관측자(30)의 뇌는 3D 이미지를 느끼게 된다.
한편, 'SID 01 Digest 13.2 pp.174∼177에 개시된 'The 3D Display Using Field-Sequential LCD with Light Direction Controlling Back-light' 및 대한민국 특허공개공보 특1997-0068686호(1997년10월13일)에 기재된 화상 표시 장치에 의해 제안된 종래의 다른 3D 화상 표시장치는 렌티큘라형 렌즈를 이용하여 3D 화상을 구현하게 된다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 렌티큘라형 3D 화상 표시장치는 액정패널(70)과, 액정패널(70)에 광을 조사하는 광원(50)과, 액정패널(70)과 광원(50) 사이에 배치되어 광원(50)으로부터 조사되는 광의 경로를 변조하여 액정패널(70)에 조사하는 렌티큘라형 렌즈(60)를 구비한다.
이러한, 종래의 다른 입체화상 표시장치는 렌티큘라형 렌즈(60)를 이용하여 관측자(80)의 두 눈에 도달하는 광의 경로를 바꾸게 된다. 이에 따라, 관측자(80)의 눈은 굵은 실선을 대응되는 액정패널의 픽셀영역과 점선에 대응되는 액정패널의 픽셀영역의 미세한 차이로 인하여 관측자(80)의 뇌는 3D 화상을 느끼게 된다.
이와 같은, 종래의 입체화상 표시장치는 항상 3D 화상만을 표시할 수 있을 뿐 평면화상(2D)을 표시하기에는 어려움이 있다. 이로 인해, 사용자의 의도에 따라 평면화상(2D)과 3D 화상을 선택적으로 표시할 수 있는 멀티모드용 3D 화상 표시 장치가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 극성 액체 및 비극성 액체를 이용하여 광의 경로를 변조하여 평면화상과 입체화상을 표시하도록 하는 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이는 제 1 및 제 2 기판 사이에 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨진 다수의 셀들과, 상기 다수의 셀들 각각에 대응되도록 상기 제 1 기판상에 형성되는 제 1 전극들과, 상기 제 1 기판상에 형성되어 상기 제 1 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉이 차단되도록 상기 제 1 전극들을 덮는 제 1 친수성 절연막과, 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨지고, 상기 다수의 셀들을 분리할 수 있도록 상기 제 1 친수성 절연막 상에 수직하게 형성되는 제 2 전극들과, 상기 제 2 전극들의 벽면에 형성되어 상기 제 2 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉을 차단하는 제 2 친수성 절연막과, 상기 제 1 및 제 2 전극들에 공급되는 전기적인 신호를 제어하여 상기 극성 액체를 경유하는 광의 경로를 변환하고 상기 광에 의해 표시되는 2D 화상을 3D 화상과 2D 화상 중 어느 하나로 변환하는 제어기를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 전극들은 상기 극성 액체에 상기 전기적인 신호를 공급하며, 상기 제 1 및 제 2 친수성 절연막은 상기 극성 액체와 상기 전극들 간을 절연하는 것을 특징으로 한다.
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상기 화상변환용 렌즈 어레이에서 상기 극성 액체는 물인 것을 특징으로 한다.
상기 화상변환용 렌즈 어레이에서 상기 비극성 액체는 상기 극성 액체의 비중과 다른 비중을 가지는 오일인 것을 특징으로 한다.
상기 화상변환용 렌즈 어레이에서 상기 극성 액체는 상기 전기적인 신호에 응답하여 볼록하거나 오목하게 변화되어 입사되는 광의 경로를 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 화상 변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치는 2D 화상을 표시하는 표시장치와, 제 1 및 제 2 기판 사이에 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨진 다수의 셀들과, 상기 다수의 셀들 각각에 대응되도록 상기 제 1 기판 상에 형성되는 제 1 전극들과, 상기 제 1 기판상에 형성되어 상기 제 1 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉이 차단되도록 상기 제 1 전극들을 덮는 제 1 친수성 절연막과, 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨지고, 상기 다수의 셀들을 분리할 수 있도록 상기 제 1 친수성 절연막 상에 수직하게 형성되는 제 2 전극들과, 상기 제 2 전극들의 벽면에 형성되어 상기 제 2 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉을 차단하는 제 2 친수성 절연막을 포함하는 렌즈 어레이와, 상기 렌즈 어레이의 전극들에 공급되는 전기적인 신호를 제어하는 제어기를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 전극들은 상기 극성 액체에 상기 전기적인 신호를 공급하고, 상기 제 1 및 제 2 친수성 절연막은 상기 극성 액체와 상기 전극들 간을 절연하며, 상기 렌즈 어레이는 상기 전기적인 신호에 따라 상기 2D 화상을 3D 화상과 2D 화상 중 어느 하나로 변환하는 것을 특징으로 한다.
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상기 화상표시 장치에서 상기 극성 액체는 물인 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 장치에서 상기 비극성 액체는 상기 극성 액체의 비중과 다른 비중을 가지는 오일인 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 장치에서 상기 극성 액체는 상기 전기적인 신호에 응답하여 볼록하거나 오목하게 변화되어 입사되는 광의 경로를 변환하는 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 장치에서 상기 표시장치는 액정표시패널인 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 장치는 상기 액정표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유니트를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 장치에서 상기 렌즈 어레이는 상기 액정표시패널과 상기 백 라이트 유니트 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 장치에서 상기 렌즈 어레이는 상기 액정표시패널의 전면에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 장치에서 상기 렌즈 어레이는 상기 액정표시패널의 전면에 배 치되고, 상기 액정표시패널과 일체화되는 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 장치에서 상기 표시장치는 자발광 표시장치인 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 장치에서 상기 렌즈 어레이는 상기 자발광 표시장치의 전면에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 방법은 제 1 및 제 2 기판 사이에 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨진 다수의 셀들과, 상기 다수의 셀들 각각에 대응되도록 상기 제 1 기판 상에 형성되는 제 1 전극들과, 상기 제 1 기판상에 형성되어 상기 제 1 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉이 차단되도록 상기 제 1 전극들을 덮는 제 1 친수성 절연막과, 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨지고, 상기 다수의 셀들을 분리할 수 있도록 상기 제 1 친수성 절연막 상에 수직하게 형성되는 제 2 전극들과, 상기 제 2 전극들의 벽면에 형성되어 상기 제 2 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉을 차단하는 제 2 친수성 절연막을 포함하는 렌즈 어레이를 마련하는 단계와, 2D 화상을 표시장치에 표시하는 단계와, 상기 렌즈 어레이의 상기 제 1 및 제 2 전극들에 공급되는 전기적인 신호를 제어하여 상기 2D 화상을 3D 화상과 2D 화상 중 어느 하나로 변환하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 전극들은 상기 극성 액체에 상기 전기적인 신호를 공급하고, 상기 제 1 및 제 2 친수성 절연막은 상기 극성 액체와 상기 전극들 간을 절연하는 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 방법에서 상기 극성 액체는 물인 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 방법에서 상기 비극성 액체는 상기 극성 액체의 비중과 다른 비중을 가지는 오일인 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 방법에서 상기 극성 액체는 상기 전기적인 신호에 응답하여 볼록하거나 오목하게 변화되어 입사되는 광의 경로를 변환하는 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 방법에서 상기 극성 액체는 상기 전극들에 공급되는 상기 전기적인 신호를 의해 모양이 오목하게 변화되어 자신을 경유하는 광의 경로를 변환시켜 2D 화상을 3D 화상으로 변환시키는 것을 특징으로 한다.
상기 화상표시 방법에서 상기 극성 액체는 상기 전극들에 공급되는 상기 전기적인 신호에 의해 모양이 볼록하게 변화되어 자신을 경유하는 광의 경로를 변환시켜 3D 화상을 2D 화상으로 변환시키거나 2D 화상을 그대로 유지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 5 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치는 평면(즉, 2차원(이하, "2D"라 함) 화상을 표시하는 액정패널(110)과, 액정패널(110)에 광을 조사하기 위한 백 라이트 유니트(120)와, 액정패널(110)과 백 라이트 유니트(120) 사이에 배치되고 제 1 및 제 2 기판 사이에 극성 액체 및 비극성 액체(170, 172)가 담겨진 다수의 셀들과 극성 액체(170)에 전기적인 신호를 공급하기 위한 전극들(180, 164)을 포함하며 전기적인 신호에 따라 2D 화상을 입체(즉, 3차원 이하, "3D"라 함)화상과 2D 화상 중 어느 하나로 변환하는 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(Lenticular Micro-Lens Array)(130)와, 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)의 전극들(180, 164)에 공급되는 전기적인 신호를 제어하는 스위치 소자(SW)를 구비한다.
액정패널(110)은 상부기판(160) 및 하부기판(150) 사이에 액정(155)이 주입되고 상부기판(160)과 하부기판(150) 사이의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 도 시하지 않은 스페이서를 구비한다. 이러한, 액정패널(110)의 상부기판(160)에는 도시하지 않은 컬러필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등이 형성된다. 또한, 액정패널(110)의 하부기판(150)에는 게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)의 교차로 정의되는 영역마다 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와 액정셀(Clc)들을 구비한다. 이러한 액정셀(Clc)은 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 충전되는 화소 신호에 따라 액정의 배열 상태가 가변하여 광투과율을 조절함으로써 그레이를 구현하게 된다.
백 라이트 유니트(120)는 적어도 하나의 램프를 이용하여 광을 발생시켜 렌티큘러 마이크로 렌즈 어레이(130)를 경유하여 발생된 광을 액정패널(110)에 조사한다.
렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)는 전기습윤(Electowetting) 현상을 이용한 마이크로 렌즈를 이용하여 백 라이트 유니트(120)로부터 액정패널(110)에 조사되는 광의 경로를 변조하게 된다. 이 때, 전기습윤은 전기적으로 액체 방울의 표면장력을 변화시킴으로서 액체 방울이 운동하는 현상이다.
이를 위해, 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)의 다수의 셀들 각각은 도 6에 도시된 바와 같이 하판(161) 상에 형성된 제 1 전극들(180)과, 하판(161) 상에 형성되어 제 1 전극들(180)을 덮는 제 1 친수성 절연막(162)과, 제 1 친수성 절연막(162) 상에 액정패널(110)의 각 액정셀에 대응되도록 수직하게 형성된 제 2 전극들(164)과, 제 2 전극들(164) 사이에 충진되는 극성액체(170) 및 비극성액체(172)와, 제 2 전극들(164) 각 벽면에 형성되어 제 2 전극들(164)을 절연하는 제 2 친수성 절연막(168)과, 제 2 전극들(164) 사이에 극성액체(170) 및 비극성액체(172)가 밀봉되도록 제 2 전극들(164) 상에 장착되는 상판(166)을 구비한다.
제 1 전극들(180) 및 제 2 전극들(164)에는 스위치 소자(SW)의 스위칭에 따라 전압원(140)으로부터의 전압이 인가된다.
제 2 전극들(164)은 제 1 친수성 절연막(162) 상에 충진되는 극성액체(170) 및 비극성액체(172)를 소정영역으로 분리함과 아울러 전압원(140)으로부터의 전압을 공급받는다.
극성액체(170)로는 물(H2O)이 사용되며, 비극성 액체(172)로는 극성액체(170)와 혼합되지 않도록 비중이 낮은 기름(Oil)이 사용된다. 이러한, 극성액체(170) 및 비극성액체(172)는 상판(166)에 의해 제 2 전극들(164) 사이에 충진되어 밀봉된다. 이 때, 비극성 액체(172)는 극성액체(170)와의 비중 차이에 의해 극성액체(170)를 일정하게 분포시키는 역할을 한다.
렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)의 동작원리를 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 우선, 전극물질로 이루어진 기판(181) 위에 친수성을 갖는 절연막(162)을 형성한 후, 기판(181) 상에 극성액체(170)를 한 방울 정도 떨어트려 놓는다. 이 때, 기판(181) 상의 극성액체(170)는 자체의 표면 장력 때문에 점선으로 나타낸 볼록한 모양(C)을 가진다.
이 때, 기판(181)과 극성액체(170)에 삽입된 전극(188)에 전압을 인가하여 극성액체(170) 양단 간에 전압을 가하면 친수성 절연막(162)에 인가된 전압분포에 따라 볼록한 모양(C)의 극성액체(170)는 납작한 모양(D)으로 변하게 된다. 이러한, 원리를 이용하여 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)은 전압원(140)으로부터 공급되는 전압에 따라 극성액체(170)의 모양으로 변화시켜 백 라이트 유니트(120)로부터 액정패널(110)에 조사되는 광(200)의 경로를 변조함으로써 평면화상 및 입체화상 중 적어도 어느 하나를 표시하게 된다. 다시 말하여, 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)는 광(200)이 입사되는 경우에 극성액체(170)에 인가되는 전압의 유무에 따라 서로 다른 초점거리를 갖는 렌즈로 동작하게 된다. 한편, 이와 같은 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)의 동작원리는 미합중국 특허등록번호 'US5,986,811'호, 'US5,717,453'호, 'US6,014,259'호들에 의해 제안되었다.
이를 상세히 설명하면 다음과 같다. 평면화상, 즉 2D 화상을 표시하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법은 도 8에 도시된 바와 같이 전압원(140)으로부터의 전원이 스위치 소자(SW)에 의해 차단되어 제 1 및 제 2 전극들(180, 164)에 인가되지 않는다. 이에 따라, 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)의 극성액체(170)는 표면장력에 의하여 볼록한 형태의 분포를 이루게 된다. 이로 인하여, 백 라이트 유니트(120)로부터 조사되는 광(200)의 경로는 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)의 극성액체(170)의 곡률반경에 따른 굴절율에 따라 진행하게 된다.
이에 따라, 관측자(280)의 좌안은 도 9에 도시된 바와 같이 굵은 실선을 대응되는 액정패널(110)의 픽셀영역을 관측하게 되고, 우안은 점선에 대응되는 액정패널(110)의 픽셀영역을 관측하게 된다. 따라서, 관측자(280)의 좌안 및 우안이 액정패널(110)의 동일한 픽셀영역을 관측하게 되므로 평면화상을 느끼게 된다.
한편, 3D 화상을 표시하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌 즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법은 도 10에 도시된 바와 같이 전압원(140)으로부터의 전원이 스위치 소자(SW)를 경유하여 제 1 및 제 2 전극들(180, 164) 각각에 인가된다. 이에 따라, 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)의 극성액체(170)는 제 1 및 제 2 전극들(180, 164) 간의 전기장의 변화에 의해 곡률이 변하게 되어 오목한 형태의 분포를 이루게 된다. 다시 말하여, 두 전극(180, 164) 사이에 전압이 인가되는 경우 극성액체(170)는 친수성 처리된 제 1 및 제 2 절연막(162, 168)을 따라 재 분포되어 오목한 형태를 이루게 된다. 이로 인하여, 백 라이트 유니트(120)로부터 조사되는 광(200)의 경로는 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)의 굴절에 의해서 조절된다.
이에 따라, 관측자(280)의 좌안은 도 11에 도시된 바와 같이 굵은 실선을 대응되는 액정패널(110)의 픽셀영역을 관측하게 되고, 우안은 점선에 대응되는 액정패널(110)의 픽셀영역을 관측하게 된다. 따라서, 관측자(280)의 좌안 및 우안이 액정패널(110)의 서로 다른 픽셀영역을 관측하게 되므로 좌안 및 우안의 미세한 관측차이(X, Y)에 의해 3D 화상을 느끼게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법은 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)의 제 1 및 제 2 전극(180, 164)에 인가되는 전압을 조절함으로써 액정패널(110)을 투과하여 관측자의 두 눈에 도달되는 광의 경로를 변환하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법은 관측자(280)의 두 눈에 도달하는 광(200)의 미세한 차이(X, Y)를 이용하여 2차원 또는 3차원 입체 화상을 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법은 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)에 전압을 인가하지 않을 경우에 2D 화상으로 표시하게 되는 반면에 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)에 전압을 인가할 경우에는 3D 화상을 표시하게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법에서 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)는 도 12에 도시된 바와 같이 액정패널(110) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)는 인가되는 전압의 유무에 따라 액정패널(110)로부터 출사되는 광의 경로를 변환하여 2D 화상 또는 3D 화상을 구현할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법에서 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)는 도 13에 도시된 바와 같이 액정패널(110)의 상부기판(160) 상에 일체화되어 형성된다. 즉, 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)의 제 1 전극(180)은 액정패널(110)의 상부기판(160) 상에 형성되고, 그 위에 제 1 전극들(180)을 덮는 제 1 친수성 절연막(162), 상술한 제 2 전극들(164)과, 극성액체(170) 및 비극성액체(172)와, 제 2 친수성 절연막(168)과, 상판(166)이 형성된다.
나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 화상변환용 렌즈 어레이와 이를 이용한 화상표시 장치 및 방법에서 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이(130)는 상술한 액정패널(110) 이외에도 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패 널(Plasma Display Panel) 및 일렉트로-루미네센스(Electro-Luminescence) 표시장치 등을 포함하는 각종 자발광 및 비 자발광 평판 표시장치(Flat Panel Display) 상에 배치되어 전압 유무에 따라 평판 표시장치로부터 방출되는 광의 경로를 변환하여 2D 또는 3D 화상을 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 멀티모드용 입체화상 표시장치는 전기습윤 현상으로 이용하여 극성액체의 표면장력을 변화시킴으로써 광의 경로를 변환하는 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이를 구비한다. 이에 따라, 본 발명은 극성액체에 공급되는 전압의 유무에 따라 광의 경로를 변환하게 된다. 따라서, 관측자는 렌티큘라 마이크로 렌즈 어레이에 의해 변환된 광의 경로를 관측하여 표시장치에 표시되는 화상을 2차원 또는 3차원으로 관측하게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (27)

  1. 제 1 및 제 2 기판 사이에 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨진 다수의 셀들과,
    상기 다수의 셀들 각각에 대응되도록 상기 제 1 기판상에 형성되는 제 1 전극들과,
    상기 제 1 기판상에 형성되어 상기 제 1 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉이 차단되도록 상기 제 1 전극들을 덮는 제 1 친수성 절연막과,
    극성 액체 및 비극성 액체가 담겨지고, 상기 다수의 셀들을 분리할 수 있도록 상기 제 1 친수성 절연막 상에 수직하게 형성되는 제 2 전극들과,
    상기 제 2 전극들의 벽면에 형성되어 상기 제 2 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉을 차단하는 제 2 친수성 절연막과,
    상기 제 1 및 제 2 전극들에 공급되는 전기적인 신호를 제어하여 상기 극성 액체를 경유하는 광의 경로를 변환하고 상기 광에 의해 표시되는 2D 화상을 3D 화상과 2D 화상 중 어느 하나로 변환하는 제어기를 구비하며,
    상기 제 1 및 제 2 전극들은 상기 극성 액체에 상기 전기적인 신호를 공급하며, 상기 제 1 및 제 2 친수성 절연막은 상기 극성 액체와 상기 전극들 간을 절연하는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 극성 액체는 물인 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    상기 비극성 액체는 상기 극성 액체의 비중과 다른 비중을 가지는 오일인 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 극성 액체는 상기 전기적인 신호에 응답하여 볼록하거나 오목하게 변화되어 입사되는 광의 경로를 변환하는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이.
  8. 2D 화상을 표시하는 표시장치와,
    제 1 및 제 2 기판 사이에 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨진 다수의 셀들과, 상기 다수의 셀들 각각에 대응되도록 상기 제 1 기판 상에 형성되는 제 1 전극들과, 상기 제 1 기판상에 형성되어 상기 제 1 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉이 차단되도록 상기 제 1 전극들을 덮는 제 1 친수성 절연막과, 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨지고, 상기 다수의 셀들을 분리할 수 있도록 상기 제 1 친수성 절연막 상에 수직하게 형성되는 제 2 전극들과, 상기 제 2 전극들의 벽면에 형성되어 상기 제 2 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉을 차단하는 제 2 친수성 절연막을 포함하는 렌즈 어레이와,
    상기 렌즈 어레이의 전극들에 공급되는 전기적인 신호를 제어하는 제어기를 구비하며,
    상기 제 1 및 제 2 전극들은 상기 극성 액체에 상기 전기적인 신호를 공급하고, 상기 제 1 및 제 2 친수성 절연막은 상기 극성 액체와 상기 전극들 간을 절연하며, 상기 렌즈 어레이는 상기 전기적인 신호에 따라 상기 2D 화상을 3D 화상과 2D 화상 중 어느 하나로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서,
    상기 극성 액체는 물인 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서,
    상기 비극성 액체는 상기 극성 액체의 비중과 다른 비중을 가지는 오일인 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 극성 액체는 상기 전기적인 신호에 응답하여 볼록하거나 오목하게 변화되어 입사되는 광의 경로를 변환하는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 표시장치는 액정표시패널인 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 액정표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유니트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 상기 액정표시패널과 상기 백 라이트 유니트 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 상기 액정표시패널의 전면에 배치되는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 상기 액정표시패널의 전면에 배치되고, 상기 액정표시패널과 일체화되는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치.
  20. 제 8 항에 있어서,
    상기 표시장치는 자발광 표시장치인 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어 레이를 이용한 화상표시 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 상기 자발광 표시장치의 전면에 배치되는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 장치.
  22. 제 1 및 제 2 기판 사이에 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨진 다수의 셀들과, 상기 다수의 셀들 각각에 대응되도록 상기 제 1 기판 상에 형성되는 제 1 전극들과, 상기 제 1 기판상에 형성되어 상기 제 1 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉이 차단되도록 상기 제 1 전극들을 덮는 제 1 친수성 절연막과, 극성 액체 및 비극성 액체가 담겨지고, 상기 다수의 셀들을 분리할 수 있도록 상기 제 1 친수성 절연막 상에 수직하게 형성되는 제 2 전극들과, 상기 제 2 전극들의 벽면에 형성되어 상기 제 2 전극들과 상기 극성 액체 및 비극성 액체와의 접촉을 차단하는 제 2 친수성 절연막을 포함하는 렌즈 어레이를 마련하는 단계와,
    2D 화상을 표시장치에 표시하는 단계와,
    상기 렌즈 어레이의 상기 제 1 및 제 2 전극들에 공급되는 전기적인 신호를 제어하여 상기 2D 화상을 3D 화상과 2D 화상 중 어느 하나로 변환하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 전극들은 상기 극성 액체에 상기 전기적인 신호를 공급하고, 상기 제 1 및 제 2 친수성 절연막은 상기 극성 액체와 상기 전극들 간을 절연하는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 방법.
  23. 청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 22 항에 있어서,
    상기 극성 액체는 물인 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 방법.
  24. 청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 22 항에 있어서,
    상기 비극성 액체는 상기 극성 액체의 비중과 다른 비중을 가지는 오일인 것 을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 극성 액체는 상기 전기적인 신호에 응답하여 볼록하거나 오목하게 변화되어 입사되는 광의 경로를 변환하는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 극성 액체는 상기 전극들에 공급되는 상기 전기적인 신호를 의해 모양이 오목하게 변화되어 자신을 경유하는 광의 경로를 변환시켜 2D 화상을 3D 화상으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 극성 액체는 상기 전극들에 공급되는 상기 전기적인 신호에 의해 모양이 볼록하게 변화되어 자신을 경유하는 광의 경로를 변환시켜 3D 화상을 2D 화상으로 변환시키거나 2D 화상을 그대로 유지시키는 것을 특징으로 하는 화상변환용 렌즈 어레이를 이용한 화상표시 방법.
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