KR20150054211A - 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

입체 영상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 입체 영상 및 평면 영상을 모두 제공하는 표시 장치로서, 라이트 유닛, 상기 라이트 유닛 위에 위치하는 배리어 패널, 및 상기 배리어 패널 위에 위치하는 표시 패널을 포함하고, 상기 배리어 패널은, 상기 라이트 유닛 위에 위치하며 광을 일부 반사시키는 제1 배리어 유닛, 및 상기 제1 배리어 유닛 위에 위치하며 광을 일부 흡수하는 제2 배리어 유닛을 포함하여 우수한 광 효율 및 휘도를 제공할 수 있다.

Description

입체 영상 표시 장치{3D IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
현재 기존의 입체 영상 표시 기술에 있어서, 입체 영상을 표시하는 원리로는 양안 시차(Binocular disparity)를 이용하여 좌우안으로 각각의 영상을 취득하고, 마지막에 뇌 내에 하나의 입체영상으로서 표시하는 방법이 알려져 있다.
안경이 필요없는 입체영상 표시기술이 개발되고 있으며, 이 많은 구조들은 기둥형 렌즈를 이용하는 렌티큘러(Lenticular) 방식과 광 배리어(Barrier) 방식의 2종류로 크게 나뉜다. 전술한 두 종류의 구조의 장단점은 다음과 같다.
렌티큘러 방식의 경우, 다수의 가늘고 긴 띠형 볼록 투경(透鏡)을 소정의 축방향을 따라 반복 배열하고, 광학 굴절의 원리를 이용해 표시 영상을 좌우의 영상으로 분리하고, 우안과 좌안의 각각에 우안용 영상, 좌안용 영상을 시인시켜 시차를 이용해 관찰자에게 입체영상을 인식시키는 것이다. 광 배리어 방식과 비교하여 빛의 굴절에 의해 표시 영상을 좌우 영상으로 분리하고 있기 때문에 빛의 손실이 적고, 고휘도라고 하는 장점이 있는 반면, 빛의 굴절률에 한계가 있기 때문에 렌즈 구조의 테두리부의 굴절 효과 저하에 의한 해상도는 저하한다. 또 기둥형 렌즈의 제작 오차로 인해 렌즈의 표면에는 요철이 있어 평탄하지 않기 때문에, 산란 미광이 생성되게 된다. 이 경우, 산란 미광에 의한 화질 저하나 상의 비침, 화질의 반짝임, 흐림 등의 장애가 발생해 전체 3D 영상의 표시 화질도 저하한다.
한편 광 배리어 방식의 경우, 일렬로 배열된 배리어 물체로 소정 각도의 빛을 사출해 제어하도록 구성되며, 이 경우, 소정 각도로 제한한 표시 영상을 좌우의 영상으로 분리해 우안과 좌안 각각에 우안용 영상, 좌안용 영상을 시인시켜 시차를 이용해 관찰자에게 입체영상을 인식시키는 것이다. 렌티큘러 방식과 비교하여 한 쪽 눈에 영상을 투영하고 그 영상은 보다 고정밀화된 영상이 제공되지만, 선천적인 구조 특징으로 표시 영상 전체의 휘도를 저하시키고 영상의 해상도도 저하되는 결점을 가진다.
또한 일반적인 입체 영상 표시 장치는 입체 영상만 표시시키므로, 평면 영상과 입체 영상으로 자연스럽게 전환할 수 없다. 전환할 수 없는 원인으로는, 기둥형 렌즈(Lenticular)와 광 배리어(Barrier)가 일반적인 표시장치의 앞 또는 뒤에 배치되기 때문에 모든 평면 영상은 그 기둥형 렌즈(Lenticular) 혹은 광 배리어(Barrier)를 통과하고, 그 후 평면 영상을 각각 우안용 영상, 좌안용 영상으로 분리해 버리기 때문이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 평면 영상과 입체 영상을 모두 제공하면서, 이중 배리어 구조를 통해 휘도 감소를 최소화하거나 광 효율을 향상시키는 입체 영상 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 라이트 유닛, 상기 라이트 유닛 위에 위치하는 배리어 패널, 및 상기 배리어 패널 위에 위치하는 표시 패널을 포함하고, 상기 배리어 패널은, 상기 라이트 유닛 위에 위치하며 광을 일부 반사시키는 제1 배리어 유닛, 및 상기 제1 배리어 유닛 위에 위치하며 광을 일부 흡수하는 제2 배리어 유닛을 포함한다.
상기 제1 배리어 유닛 및 상기 제2 배리어 유닛은, 전기 변색 소자, 및 상기 전기 변색 소자의 양면에 위치하는 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 배리어 유닛은 제1 전기 변색 소자를 포함하고, 상기 제2 배리어 유닛은 제2 전기 변색 소자를 포함하며, 상기 제1 배리어 유닛과 상기 제2 배리어 유닛 사이에 위치하는 하나의 기준 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 전기 변색 소자 및 상기 제2 전기 변색 소자 중 적어도 어느 하나는 조각형 부재이며, 소정의 간격으로 복수 배열될 수 있다.
상기 배리어 패널은, 상기 라이트 유닛과 마주하는 제1 기판, 및 상기 표시 패널과 마주하는 제2 기판을 포함할 수 있다.
상기 전극의 재질은 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 인듐아연 산화물(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 아연 산화물(Al-doped ZnO, AZO), 안티몬주석 산화물 (Antimony Tin Oxide, ATO)을 포함하는 불순물 도핑 산화물(Impurity-Doped Oxides)의 군에서 선택되는 불순물 도핑 산화물일 수 있다.
상기 전극의 재질은 카본 나노 튜브(carbon nanotube)일 수 있다.
상기 전극은 조각형 부재이며, 소정의 간격으로 복수 배열될 수 있다.
상기 제1 전기 변색 소자의 재질은 전이 금속 수소화물 및 희토류 금속 수소화물 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제2 전기 변색 소자는 이중층 구조이며, 상기 이중층 중 어느 한 층의 재질은 산화크롬(Cr2O3), 산화 니켈(NiOx), 산화 이리듐(IrO2),산화 망간(MnO2), 수산화 니켈(Ni(OH)2), 5산화 2탄탈(Ta2O5), 헥사시아노철(II)산철(III)(Fe4[Fe(CN)6]3)을 포함하는 양극 착색(anodic coloration) 재료의 전이금속 산화물의 군에서 선택되는 전이금속 산화물이고, 상기 이중층 중 나머지 한 층의 재질은 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 니오브(Nb2O3), 산화 티탄(TiO2), 티탄산 스트론튬(SrTiO3), 5산화 2탄탈(Ta2O5)을 포함하는 음극 착색(cathodic coloration) 재료의 전이금속 산화물의 군에서 선택되는 전이금속 산화물일 수 있다.
상기 제2 전기 변색 소자의 재질은 5산화 2바나듐(V2O5), 산화 로듐(Rh2O3), 산화 코발트(CoOx)로 이루어지는 착색(anodic/cathodic coloration) 재료의 전이 금속 산화물의 군에서 선택되는 전이금속 산화물일 수 있다.
상기 제1 배리어 유닛 및 상기 제2 배리어 유닛에 가해지는 전압차가 상이할 수 있다.
상기 제1 배리어 유닛 및 상기 제2 배리어 유닛은 독립적으로 구동될 수 있다.
상기 배리어 패널은 상기 제1 배리어 유닛 및 상기 제2 배리어 유닛 사이에 위치하는 중간 기판을 더 포함할 수 있다.
상기 중간 기판은 복수개이며, 복수의 상기 중간 기판 사이에 위치하는 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 전극은 평면 형태일 수 있다.
상기 전기 변색 소자는 전해질층을 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 배리어 패널을 통해 라이트 유닛으로부터 나오는 광을 리사이클링(recycling)하고, 이는 약 1.3 내지 약 1.5배의 광 효율 향상 효과를 가져올 수 있다. 또한, 편광판의 미사용을 통해 휘도가 약 10-15% 향상될 수 있다. 또한, 간단한 구조를 통해 입체 영상 및 평면 영상을 제공하는 입체 영상 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태와 관련된 사용 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 패널의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 패널의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 패널의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 배리어 패널의 단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 전극의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 평면도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 광을 발생하는 라이트 유닛(500), 라이트 유닛(500) 위에 위치하는 배리어(Barrier) 패널(20) 및 상기 배리어 패널(20) 위에 위치하는 표시 패널(10)을 포함한다.
라이트 유닛(500)은 광을 발생하는 광원 및 상기 광을 수신하고, 수신된 광을 표시 패널(10) 및 배리어 패널(20) 측으로 가이드하는 도광판(미도시)을 포함한다.
본 발명의 일례로써, 상기 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드(light emitting diode)로 이루어질 수 있으며, 상기 도광판의 적어도 하나의 측면에 배치될 수 있다. 즉, 광원이 상기 도광판의 측면에 위치한 에지형 라이트 유닛일 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않으며, 라이트 유닛(500)은 광원이 확산판(미도시)의 직하부에 위치하는 직하형 구조로 이루어질 수 있고, 광원도 상기 발광 다이오드가 아닌 형광 램프로 이루어질 수 있다.
표시 패널(10)은 제1 절연 기판(110)을 포함하는 하부 기판(100), 상기 제1 절연 기판(110)과 마주하는 제2 절연 기판(210)을 포함하는 상부 기판(200), 및 상기 하부 기판(100)과 상부 기판(200) 사이에 개재된 액정층(3)으로 이루어진다.
상기 제1 절연 기판(110)에는 다수의 화소 전극(191)이 매트릭스 형태로 구비된다. 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 제1 절연 기판(110) 상에는 행 방향으로 연장된 게이트 라인들, 열 방향으로 연장된 데이터 라인들, 및 상기 다수의 화소 전극(191)에 일대일 대응하여 연결된 박막 트랜지스터가 더 구비될 수 있다.
상기 제2 절연 기판(210) 상에는 색 필터(230) 및 공통 전극(270)이 구비된다. 상기 색 필터(230)는 레드, 그린 및 블루 색 필터(R,G,B)들을 포함할 수 있고, 각 색 필터(R,G,B)는 하나의 화소 전극(191)에 대응하도록 배치될 수 있다.
상기 공통 전극(270)은 상기 색 필터(230) 위에 위치하며 상기 화소 전극(191)들과 수직 전계를 형성한다.
상기 액정층(3)은 다수의 액정 분자(31)들을 포함하고, 상기 액정 분자(31)들은 상기 수직 전계에 의해서 배열 방향이 제어된다. 따라서, 상기 표시 패널(10)은 상기 라이트 유닛(500)으로부터 수신된 광의 투과율을 제어하여 영상을 표시할 수 있다.
도 1에서는 표시 패널(10)이 수직 전계를 이루는 액정 표시 패널을 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 표면전도형 전자방출소자 디스플레이(Surface conduction Electron-emitter Display, SED), 전계방출 디스플레이(Field Emission Display, FED), 진공형광표시장치(Vacuum Fluorescent Display, VFD), 전자 페이퍼(E-Paper) 등과 같은 표시 장치를 들 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 화소 전극(191)들은 상기 색 필터(R, G, B)들에 일대일 대응한다. 여기서, 상기 레드, 그린 및 블루 색 필터(R, G, B) 각각에 대응하는 화소를 서브 화소로 정의하고, 상기 레드, 그린 및 블루 색 필터(R, G, B) 각각에 대응하는 세 개의 서브 화소를 하나의 화소로 정의한다.
배리어 패널(20)은 표시 패널(10)과 라이트 유닛(500) 사이에 위치하며, 배리어 패널(20)이 턴-오프된 경우에는 일반 평면 영상을 제공하고, 배리어 패널(20)이 턴-온된 경우에는 입체 영상을 제공한다. 입체 영상을 제공하는 원리는 도 2에 도시된 바와 같다.
배리어 패널(20)은 기판(41, 61, 81), 전극(51, 53, 55) 및 전기 변색 소자(71, 73)을 포함하며, 구체적으로, 라이트 유닛(500)에서 출사하는 광을 일부 반사하는 제1 배리어 유닛(21) 및 외부에서 입사되는 광을 일부 흡수하는 제2 배리어 유닛(22)을 포함한다.
기판은 라이트 유닛(500) 위에 위치하는 제1 기판(41) 및 표시 패널(10) 아래에 위치하는 제2 기판(61)을 포함한다. 그러나 이에 제한되지 않고 후술할 다른 실시예와 같이 추가 기판을 포함하는 것도 가능하다.
제1 기판(41)의 위에는 제1 전극(53)이 형성되고, 제2 기판(61)의 위에는 제2 전극(55)이 형성된다.
제1 기판(41)과 제2 기판(61)의 재질은 유리 혹은 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리카보네이트(Poly Carbonate, PC), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리염화비닐(Poly Vinyl Chloride, PVC), 폴리프로필렌(Poly Propylene, PP), 폴리스티렌(Poly Styrene, PS), 폴리메타크릴산메틸(Polymethylmethacrylate, PMMA)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상을 혼합시킨 플라스틱 중합체일 수 있다. 또한, 다른 실시예에서 포함되는 기판(81) 역시 동일한 재질을 가질 수 있다.
다음, 전극은 후술할 전기 변색 소자(71, 73)의 아래 및 위에 위치한다. 즉, 전기 변색 소자(71, 73)의 양 면에 위치하며 전기 변색 소자(71, 73)에 전압차를 인가한다.
제1 전극(53)은 제1 기판(41) 위에 위치하고, 제2 전극(55)은 제2 기판(61) 위에 위치한다. 제1 전극(53) 및 제 2 전극(55) 위에는 각각 전기 변색 소자(71, 73)가 위치하며, 이 위에 다시 기준 전극(51)이 위치한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 기준 전압을 인가하는 기준 전극(51)은 제1 배리어 유닛(21) 및 제2 배리어 유닛(22)이 공유할 수 있다.
기준 전극(51)은 일정한 전압을 인가하고, 제1 전극(53)과 제2 전극(55)은 상이한 전압을 인가할 수 있다. 제1 전극(53)과 기준 전극(51) 사이에 걸리는 전압에 따라 이 사이에 위치하는 전기 변색 소자(71)가 반사 상태를 구현할 수 있으며, 제2 전극(55)과 기준 전극(51) 사이에 걸리는 전압에 따라 이 사이에 위치하는 전기 변색 소자(73)가 흡수 상태를 구현할 수 있기 때문이다. 따라서, 제1 전극(53)에는 기준 전극(51)과의 전압차에 따라 전기 변색 소자(71)를 반사 상태로 구현할 수 있는 전압을 인가해주며, 제2 전극(55)에는 기준 전극(51)과의 전압차에 따라 전기 변색 소자(73)를 흡수 상태로 구현할 수 있는 전압을 인가해준다.
제1 전극(53) 및 제2 전극(55)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 각 기판(41, 61)의 표면을 덮는 면형일 수 있다. 그러나 이외에도 상기 각 전극(53, 55)은 동시에 소정 간격을 두고 차례로 교대로 배열한 줄무늬형 조각 부재로 실시할 수 있으며, 택일적으로 소정 간격을 두고 차례로 교대로 배열한 줄무늬형 부재 또는 핀-홀(pin-hole) 형태로 실시할 수 있다. 이는 추후 본 발명의 다른 실시예에서 보다 자세히 살펴본다.
제1 전극(53), 제2 전극(55) 및 기준 전극(51)의 재질은 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 인듐아연 산화물(Indium Zinc Oxide,IZO), 알루미늄 아연 산화물(Al-doped ZnO, AZO), 안티몬주석 산화물(Antimony Tin Oxide, ATO)로 이루어지는 불순물 도핑 산화물(Impurity-Doped Oxides)의 군에서 선택되는 어느 1종의 불순물 도핑 산화물일 수 있으며, 또는 탄소 나노 튜브(carbon nanotube)일 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고 전기 변색 소자의 재질에 따라 RE-Mg 하이드라이드 필름(RE-Mg hydride film)을 사용할 수 있다.
제1 배리어 유닛(21)은 제1 전극(53)과 기준 전극(51), 그리고 그 사이에 위치하는 제1 전기 변색 소자(71)를 포함할 수 있다.
제1 전기 변색 소자(71)는 졸 겔(sol-gel)법, 스퍼터링(sputtering)법, 전해도금(plating)법, 스크린 인쇄법, 양극산화처리법(Anodizing), 광중합법(photopolymerization), 레이저 에칭법 등을 사용하여 제1 전극(53)와 기준 전극(51) 사이에 형성될 수 있다.
제1 전기 변색 소자(71)의 재질은 전이 금속 수소화물 및 희토류 금속 수소화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 전이 금속 수소화물에서 상기 전이 금속은 마그네슘일 수 있다. 또한, 상기 전이 금속 수소화물은 희토류 금속을 더 포함할 수 있으며, 일례로써 GdMgH3, MgTmH 등 일수 있다. 또한, 상기 희토류 금속 수소화물에서 상기 희토류는 이트륨 또는 란타늄일 수 있다. 이와 같은 재질을 가지는 경우, 제1 전기 변색 소자(71)에 소정의 전압차를 인가하는 경우, 제1 전기 변색 소자(71)는 반사 상태를 구현한다. 반사 상태의 제1 전기 변색 소자(71)는 라이트 유닛(500)에서 나와 상기 반사 영역을 지나가는 광의 일부를 다시 라이트 유닛(500)으로 반사시켜 광 효율을 높일 수 있다.
제1 전기 변색 소자(71)는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 조각형 부재일 수 있으며, 이에 제한되지 않고 평면형일 수도 있다. 제1 전기 변색 소자(71)가 조각형 부재인 경우, 인접한 조각형 부재 사이는 등방성 물질(75)이 위치할 수 있다.
다음, 제2 배리어 유닛(22)은 전술한 제2 전극(55)과 기준 전극(51), 그리고 그 사이에 위치하는 제2 전기 변색 소자(73)를 포함할 수 있다.
제2 전기 변색 소자(73)는 졸 겔(sol-gel)법, 스퍼터링(sputtering)법, 전해도금(plating)법, 스크린 인쇄법, 양극산화처리법(Anodizing), 광중합법(photopolymerization), 레이저 에칭법 등을 사용하여 제1 전극(53)와 기준 전극(51) 사이에 형성될 수 있다.
또한, 제2 전기 변색 소자(73)는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 조각형 부재일 수 있으며, 이에 제한되지 않고 평면형일 수도 있다. 제2 전기 변색 소자(73)기 조각형 부재인 경우, 인접한 조각형 부재 사이에는 등방성 물질(75)이 위치할 수 있다.
한편, 제2 전기 변색 소자(73)는 이중층 구조일 수 있으며, 제2 전기 변색 소자(73)의 재질은 양극 착색(anodic coloration) 재료, 음극 착색(cathodic coloration) 재료, 양극/음극 착색(anodic/cathodic coloration) 재료로 이루어지는 전이금속 산화물이나 유기 화합물의 군에서 선택되는 어느 1종 화합물이 바람직하게 이용된다.
여기서 주의해야 할 점으로는 상기 제2 전기 변색 소자(73)가 이중층 구조인 경우, 각각의 층은 서로 상보성을 가진다는 점이다. 예를 들어 이중층 중 어느 한 층의 재질로 양극 착색(anodic coloration) 재료를 채용한 경우, 상기 이중층 중 나머지 한 층의 재질은 음극 착색(cathodic coloration) 재료를 채용한다. 반대로 상기 이중층 중 어느 한 층의 재질로 음극 착색(cathodic coloration) 재료를 채용한 경우, 상기 이중층 중 나머지 한 층의 재질은 양극 착색(anodic coloration) 재료를 채용할 수 있다. 혹은 이중층의 재질은 양극/음극 착색(anodic/cathodic coloration) 재료를 동시에 사용할 수도 있다.
일반적으로 말하면, 양극 착색(anodic coloration) 재료의 예로는 산화크롬(Cr2O3), 산화 니켈(NiOx), 산화 이리듐(IrO2), 산화 망간(MnO2), 수산화 니켈(Ni(OH)2), 5산화 2탄탈(Ta2O5), 헥사시아노철(II)산철(III)(Fe4[Fe(CN)6]3)으로 이루어지는 양극 착색(anodic coloration) 재료의 전이금속 산화물의 군에서 선택되는 전이금속 산화물일 수 있다.
음극 착색 재료의 예로는 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 니오브(Nb2O3), 산화 티탄(TiO2), 티탄산 스트론튬(SrTiO3), 5산화 2탄탈(Ta2O5)로 이루어지는 음극 착색(cathodic coloration) 재료의 전이금속 산화물의 군에서 선택되는 전이금속 산화물일 수 있다.
그리고 양극/음극 착색 (anodic/cathodic coloration) 재료의 예로는 이루어지는 5산화 2바나듐(V2O5), 산화 로듐(Rh2O3), 산화 코발트(CoOx)와 같은 전이금속 산화물의 군에서 선택되는 어느 1종의 양극/음극 착색 재료의 전이금속 산화물을 들 수 있다. 그 밖에도 고체 전해질이나 이온 전도층으로서 이용되는 5산화 2탄탈(Ta2O5) 등의 전이금속 산화물을 들 수 있다.
이들 전기 변색 소자(73)의 재료는 전압 인가 혹은 전류가 통하게 하는 것에 의해 가역적인 산화환원 반응을 일으켜 가역적으로 색이 변화하는 특성을 가진다. 전압을 상기 제2 전기 변색 소자(73)의 어느 한 층 및 다른 한 층에 인가하는 것에 의해 최초로 축적된 이온이 확산되어 이동함과 동시에 전자가 주입된다.
도 4를 참조하면, 상기 전기 변색 소자(73)가 투명상태에서 발색상태가 되고, 비투광성의 차광 영역을 형성하여 상기 전기 변색 소자(73)에 전압 인가를 휴지하면, 상기 전기 변색 소자(73)가 발색 상태로부터 투명상태로 되돌아간다.
제2 전기 변색 소자(73)는 상기 제2 전극(55)와 상기 기준 전극(51)의 전기 전도성이 변화하고 상기 각 전극 사이에는 전기적으로 접속하고 있는 상태로 되었기 때문에, 상기 전기 변색 소자(73)의 색이 변화하고 소정 간격 걸러 배치된 복수의 심색화된 차광 영역이 형성된다.
제2 전기 변색 소자(73) 역시 졸 겔(sol-gel)법, 스퍼터링(sputtering)법, 전해도금(plating)법, 스크린 인쇄법, 양극산화처리법(Anodizing), 광중합법(photopolymerization), 레이저 에칭법 등을 사용하여 제2 전극(55)와 기준 전극(51) 사이에 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 패널(20)의 동작 상태를 살펴본다. 도 4를 참조하면, 기준 전극(51), 제1 전극(53) 및 제2 전극(55)에 소정의 전압이 인가되어 전압차를 형성한다. 이때 조각형 부재의 제1 전기 변색 소자(71)는 반사 상태를 구현하며, 역시 이에 대응하는 배치를 가지는 조각형 부재의 제2 전기 변색 소자(73)는 흡수 상태를 구현한다. 따라서, 제1 배리어 패널 아래에 위치하는 라이트 유닛(500)에서 제1 전기 변색 소자(71)로 입사되는 광은 반사되어 다시 라이트 유닛(500)으로 돌아가고, 표시 패널(10) 아래에 위치하여 외부 광이 입사되는 영역에 위치하는 제2 전기 변색 소자(73)는 입사되는 광을 흡수한다. 이외의 영역으로 등방성 물질(75)로 채워질 수 있으며, 상기 영역으로 입사되는 광은 투과되어 입체 영상을 제공할 수 있다.
다음, 도 5를 참조하면, 제1 전기 변색 소자(71) 및 제2 전기 변색 소자(73) 모두 별도의 전압이 인가되지 않은 채 동작하지 않는 상태이다. 이때 라이트 유닛(500)으로부터 나오는 광은 영역의 구별 없이 모두 표시 패널(10)을 투과하여, 평면 영상을 제공할 수 있다.
별도의 도면으로 도시하지 않았으나, 제1 배리어 패널과 제2 배리어 패널은 독립적인 구동이 가능한바, 제1 배리어 패널은 구동되고, 제2 배리어 패널은 구동되지 않는 것이 가능하다. 이때, 제1 배리어 유닛(21)이 반사 상태를 구현하면 외부에서 입사되는 광도 반사할 수 있으며, 표시 패널(10)이 별도의 영상을 제공하지 않는 경우, 해당 표시 장치는 미러(mirror)와 같은 역할을 할 수 있다.
상기와 같은 배리어 패널(20)과 표시 패널(10)은 다중화 영상(우안용 영상(L)과 좌안용 영상(R)으로 나뉜 영상)을 표시시킬 때, 그 복수의 차광 영역에 의해 부분적으로 겹쳐진 영상 영역이 제거될 수 있기 때문에, 우안용 영상과 좌안용 영상으로 나뉜 입체영상을 육안으로 시인했을 때, 간섭파가 생기지 않고 고화질의 입체영상을 표시시킬 수 있다.
이하에서, 도 6 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 패널(20)을 살펴본다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 패널의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 패널의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제1 배리어 패널은 제1 기판(41) 위에 위치하여 제1 전기 변색 소자(71)를 포함한다. 제1 전기 변색 소자(71)의 양면에는 제1 전기 변색 소자(71)에 전압차를 인가하는 전극(52, 54)가 위치한다.
이때 양 전극(52, 54)의 전압차에 의해 제1 전기 변색 소자(71)는 반사 상태를 구현하며, 이를 통해 라이트 유닛(500)에서 입사되는 광을 다시 반사시킨다.
제2 배리어 패널은 제2 기판(61) 위에 위치하며 제2 전기 변색 소자(73)를 포함한다. 제2 전기 변색 소자(73)의 양면에는 제2 전기 변색 소자(73)에 전압차를 인가하는 전극(56, 58)이 위치한다.
이때 양 전극(56, 58)의 전압차에 의해 제2 전기 변색 소자(73)는 흡수 상태를 구현하며, 이를 통해 외부 광을 흡수한다.
전술할 실시예와 달리, 제1 배리어 유닛(21) 및 제2 배리어 유닛(22)은 기준 전극(51)을 공유하지 않으며, 각각 별도의 전극을 포함하며, 제1 배리어 유닛(21)과 제2 배리어 유닛(22)에서 인접한 전극 사이에 위치하는 중간 기판(81)을 더 포함한다.
또한, 도 6은 전극 또는 전기 변색 소자의 형태를 구체적으로 도시하지 않았으나, 전술한 바와 같이 전극 또는 전기 변색 소자가 조각형 부재이거나 면형 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 배리어 패널은 제1 기판(41) 위에 위치하여 제1 전기 변색 소자(71)를 포함한다. 제1 전기 변색 소자(71)의 양면에는 제1 전기 변색 소자(71)에 전압차를 인가하는 전극(52, 54)가 위치한다. 양 전극(52, 54)의 전압차에 의해 제1 전기 변색 소자(71)는 반사 상태를 구현하며, 이를 통해 라이트 유닛(500)에서 입사되는 광을 다시 반사시킨다.
이때, 어느 하나의 전극(52)은 제1 기판(41) 위에 위치하며, 다른 하나의 전극(54)은 중간 기판(81) 위에 위치한다.
다음, 제2 배리어 패널은 제2 기판(61) 위에 위치하며 제2 전기 변색 소자(73)를 포함한다. 제2 전기 변색 소자(73)의 양면에는 제2 전기 변색 소자(73)에 전압차를 인가하는 전극(56, 58)이 위치한다. 양 전극(56, 58)의 전압차에 의해 제2 전기 변색 소자(73)는 흡수 상태를 구현하며, 이를 통해 외부 광을 흡수한다.
이때, 어느 하나의 전극(58)은 제2 기판(61) 위에 위치하며, 다른 나머지 하나의 전극(56)은 중간 기판(81) 위에 위치한다.
도 6에서 도시한 실시예와 달리, 제1 배리어 유닛(21) 및 제2 배리어 유닛(22)은 중간 기판(81)을 공유하지 않으며 각각 별도의 중간 기판(81)을 포함한다. 이때 각각의 배리어 패널이 포함하는 중간 기판(81)은 접착층(90)을 통해 부착될 수 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 11을 참조하여 전극의 형상이 상이한 다른 실시예에 대해 살펴본다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 배리어 패널의 단면도이고, 도 10은 도 8에 도시된 전극의 평면도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 평면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 제1 전극(53) 및 상기 제2 전극(55)이 각각 제1 기판(41)과 제2 기판(61)의 표면에 소정 간격을 두고 차례로 교대로 배열한 줄무늬형 부재일 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 제1 전기 변색 소자(71) 및 제2 전기 변색 소자(73)가 소정의 간격을 가지고 이격되어 있는 조각형 부재임을 도시하였으나, 본 발명의 다른 실시예는 도 10에 도시된 바와 같이 전극(53, 55)이 조각형 부재임을 나타낸다.
이때, 조각형 부재인 전극(53, 55)은 도 8에 도시된 바와 같이 이격된 간격이 다소 넓거나 도 9에 도시된 바와 같이 이격된 간격이 거의 없을 수 있다. 이격된 간격이 넓은 경우 각각의 전극에 전압차를 인가하여 전기 변색 소자의 반사 또는 흡수 상태를 구현할 수 있고, 이격된 간격이 좁은 경우 일부 전극에만 전압차를 인가하여 반사 또는 흡수 상태를 구현할 수 있기 때문이다.
조각형 부재의 전극이 배치된 영역에 위치하는 전기 변색 소자(71, 73)는 도 8에 도시된 바와 같이 면형일 수 있다. 면형의 전기 변색 소자(71, 73)는 일부 영역에서 소정의 전압차를 인가받아 반사 또는 흡수 상태를 구현하고, 일부 영역(76)에서는 별도의 전압 없이 투과 상태를 구현하여 입체 영상을 제공한다.
그러나 이에 제한되지 않고, 전기 변색 소자(71, 73) 역시 전극과 대응하는 조각형 부재일 수도 있다.
도 11을 참조하면, 제1 전극(53) 및 제2 전극(55)은 핀-홀 형상일 수 있다. 구체적으로, 전극(53, 55) 각각은 제1 방향과 다른 제2 방향으로 지그재그로 배치된 다수의 조각형 전극 부재를 포함한다.
또한, 인접한 두 개의 조각형 전극 부재를 전기적으로 연결하는 연결 전극을 더 포함할 수 있다. 연결 전극은 인접한 두 개의 조각형 전극 부재에 일체로 형성될 수 있다.
또한, 조각형 전극 부재는 서로 동일한 정사각형 형상을 가질 수 있으나, 이러한 형상에 제한되는 것은 아니다.
이와 같이 형성된 제1 전극(53) 및 제2 전극(55)은 전술한 실시예에 사용될 수 있으며, 전극 사이에 위치하는 전기 변색 소자는 전극에 대응하는 평면 형상을 가질 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는 라이트 유닛의 광을 반사하여 리사이클링하는 배리어 유닛 및 외부 광을 흡수하는 배리어 유닛을 포함하여 광 효율이 높거나 휘도가 향상된 입체 영상 표시 장치를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10 : 표시 패널 20 : 배리어 패널
21 : 제1 배리어 유닛 22 : 제2 배리어 유닛
41, 51, 61, 81 : 기판 51, 53, 55 : 전극
71, 73 : 전기 변색 소자 90 : 접착층
100 : 하부 표시 패널 200 : 상부 표시 패널
110 : 제1 절연 기판 191 : 화소 전극
210 : 제2 절연 기판 230 : 색 필터
270 : 공통 전극 500 : 라이트 유닛

Claims (17)

  1. 라이트 유닛,
    상기 라이트 유닛 위에 위치하는 배리어 패널, 및
    상기 배리어 패널 위에 위치하는 표시 패널을 포함하고,
    상기 배리어 패널은,
    상기 라이트 유닛 위에 위치하며 광을 일부 반사시키는 제1 배리어 유닛, 및
    상기 제1 배리어 유닛 위에 위치하며 광을 일부 흡수하는 제2 배리어 유닛을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 배리어 유닛 및 상기 제2 배리어 유닛은,
    전기 변색 소자, 및
    상기 전기 변색 소자의 양면에 위치하는 전극
    을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 배리어 유닛은 제1 전기 변색 소자를 포함하고,
    상기 제2 배리어 유닛은 제2 전기 변색 소자를 포함하며,
    상기 제1 배리어 유닛과 상기 제2 배리어 유닛 사이에 위치하는 하나의 기준 전극을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 전기 변색 소자 및 상기 제2 전기 변색 소자 중 적어도 어느 하나는 조각형 부재이며, 소정의 간격으로 복수 배열된 입체 영상 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 배리어 패널은,
    상기 라이트 유닛과 마주하는 제1 기판, 및
    상기 표시 패널과 마주하는 제2 기판을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 전극의 재질은 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 인듐아연 산화물(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 아연 산화물(Al-doped ZnO, AZO), 안티몬주석 산화물 (Antimony Tin Oxide, ATO)을 포함하는 불순물 도핑 산화물(Impurity-Doped Oxides)의 군에서 선택되는 불순물 도핑 산화물인 입체 영상 표시 장치.
  7. 제2항에서,
    상기 전극의 재질은 카본 나노 튜브(carbon nanotube)인 입체 영상 표시 장치.
  8. 제2항에서,
    상기 전극은 조각형 부재이며, 소정의 간격으로 복수 배열된 입체 영상 표시 장치.
  9. 제3항에서,
    상기 제1 전기 변색 소자의 재질은 전이 금속 수소화물 및 희토류 금속 수소화물 중 어느 하나인 입체 영상 표시 장치.
  10. 제3항에서,
    상기 제2 전기 변색 소자는 이중층 구조이며,
    상기 이중층 중 어느 한 층의 재질은 산화크롬(Cr2O3), 산화 니켈(NiOx), 산화 이리듐(IrO2), 산화 망간(MnO2), 수산화 니켈(Ni(OH)2), 5산화 2탄탈(Ta2O5), 헥사시아노철(II)산철(III)(Fe4[Fe(CN)6]3)을 포함하는 양극 착색(anodic coloration) 재료의 전이금속 산화물의 군에서 선택되는 전이금속 산화물이고,
    상기 이중층 중 나머지 한 층의 재질은 산화 텅스텐(WO3), 산화 몰리브덴(MoO3), 산화 니오브(Nb2O3), 산화 티탄(TiO2), 티탄산 스트론튬(SrTiO3), 5산화 2탄탈(Ta2O5)을 포함하는 음극 착색(cathodic coloration) 재료의 전이금속 산화물의 군에서 선택되는 전이금속 산화물인 입체 영상 표시 장치.
  11. 제3항에서,
    상기 제2 전기 변색 소자의 재질은 5산화 2바나듐(V2O5), 산화 로듐(Rh2O3), 산화 코발트(CoOx)를 포함하는 착색(coloration) 재료의 전이 금속 산화물의 군에서 선택되는 전이금속 산화물인 입체 영상 표시 장치.
  12. 제2항에서,
    상기 제1 배리어 유닛 및 상기 제2 배리어 유닛에 가해지는 전압차가 상이한 입체 영상 표시 장치.
  13. 제2항에서,
    상기 제1 배리어 유닛 및 상기 제2 배리어 유닛은 독립적으로 구동되는 입체 영상 표시 장치.
  14. 제2항에서,
    상기 배리어 패널은,
    상기 제1 배리어 유닛 및 상기 제2 배리어 유닛 사이에 위치하는 중간 기판을 더 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 중간 기판은 복수개이며,
    상기 복수의 중간 기판 사이에 위치하는 접착층을 더 포함하는 입체 영상 표시 장치.
  16. 제2항에서,
    상기 전극은 평면 형태인 입체 영상 표시 장치.
  17. 제2항에서,
    상기 전기 변색 소자는 전해질층을 더 포함하는 입체 영상 표시 장치.
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