KR101813614B1

KR101813614B1 - 2차원/3차원 무안경식 디스플레이 용 렌티큘러 장치

Info

Publication number: KR101813614B1
Application number: KR1020110029930A
Authority: KR
Inventors: 이용수; 강윤호; 유세환
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2018-01-02
Also published as: JP2012215871A; KR20120111456A; JP5993595B2; US9377629B2; CN102736243B; US20120250151A1; CN102736243A

Abstract

본 발명의 렌티큘러 장치는 투명한 기판 상의 투명한 전극과, 투명하고 신축 가능한 전극 사이에 전압 또는 전위의 인가에 의해 두께 방향으로 변형 가능한 물질층을 포함하고, 상기 전압 또는 전위의 인가에 의해 상기 물질층은 변형된다. 따라서 액정과 같은 전기 광학 매체의 필요성이 없는 렌티큘러 장치가 실현될 수 있다.

Description

2차원/3차원 무안경식 디스플레이 용 렌티큘러 장치{LENTICULAR UNIT FOR 2 DIMENSION/3 DIMENSION AUTOSTEREOSCOPIC DISPLAY}

본 발명은 3차원 무안경식 디스플레이를 하기 위한 렌티큘러 장치에 관한 것으로, 2차원/3차원(2D/3D) 스위칭 가능한 무안경식 디스플레이 장치용 렌티큘러 장치를 배제하지 않는다.

물체의 입체감은 양안 시차(binocular disparity)에 의하여 관찰자의 좌측과 우측 눈들의 양막들을 통해 서로 다른 방향들에서 동시에 그 물체를 보고 두뇌에 의한 인식에 의해 얻어질 수 있다. 따라서 3D 영상을 디스플레이 하기 위하여 양안 시차의 원리를 이용하여 관찰자의 좌측과 우측 눈들이 서로 다른 영상들을 보고, 그 결과 관찰자는 3D 영상을 인식할 수 있다.

3D 입체영상을 볼 수 있게 하기 위하여, 3D 디스플레이 기술은 관찰자에게 셔터 또는 편광 안경과 같은 특별한 안경을 착용하는 것을 요구하는 기술, 소위 안경식(stereoscopic) 디스플레이 기술과, 안경의 사용을 요구하지 않는 기술, 소위 무안경식(auto-stereoscopic) 디스플레이 기술로 일반적으로 분류된다.

무안경식 디스플레이 기술은 그러한 안경의 착용의 불편함 없이 3D 영상을 디스플레이 할 수 있는 잇점을 갖는다. 무안경식 디스플레이 장치는 일반적으로 패럴랙스 배리어형 3D 디스플레이 장치와 렌티큘러 3D 디스플레이 장치로 분류된다. 패럴랙스 배리어형 3D 디스플레이장치는 행들과 열들의 매트릭스 형상으로 배열된 화소들을 가지는 디스플레이 스크린 또는 패널 앞에 설치된 세로 격자 형상의 개구들 또는 슬릿들을 가지는 패럴랙스 배리어를 갖는다. 그러면, 패럴랙스 배리어는 디스플레이 패널 상의 서로 다른 영상들의 양안 시차를 발생하도록 관찰자의 우측 눈과 좌측 눈에 대한 우측 영상과 좌측 영상을 분리하고 그것에 의해 입체 영상을 인식할 수 있다. 그러나, 패럴랙스 배리어형 3D 디스플레이 장치는 슬릿들에 의한 회절 현상의 결점을 갖는다. 한편, 렌티큘러 3D 디스플레이 장치는 세로 격자 형상의 패럴랙스 배리어 대신에 반원통형 렌즈들의 열방향 배열을 가지는 렌티큘러 스크린 또는 렌티큘러 렌즈 시트를 사용하여 디스플레이 스크린 또는 패널 상의 한 영상을 왼쪽 눈 영상과 오른쪽 눈 영상으로 분리하고 그것에 의해 입체 영상을 인식할 수 있다. 그러한 렌티큘러 스크린 또는 렌티큘러 렌즈 시트는 Martin Lawrence Bass 등에 의해 출원된 GB-2196166A에 개시되어 있다.

디스플레이 스크린 또는 패널로부터 제공된 이미지 신호에 따라 2D 이미지와 3D 이미지 중에 어느 하나를 선택적으로 디스플레이 하는 2D 모드와 3D 모드 사이를 스위칭할 수 있는 입체 디스플레이 장치에 대한 최근의 수요가 있다. 이 수료를 충족하기 위하여, 여러 2D/3D 스위치 가능한 무안경식 디스플레이 장치들이 개발되었다. 예를 들어, Stephen J. Battersby에게 발행된 미국 특허번호 6,069,650는 전기 광학 매체(electro-optical medium)를 사용하여 2D와 3D 모드 사이를 스위치하는 무안경식 디스플레이 장치를 개시한다.

도 1은 미국 특허번호 6,069,650에서 개시된 무안경식 디스플레이 장치의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술의 무안경식 디스플레이 장치는 백라이트 장치(14), 액정 디스플레이 패널(10), 및 2D 모드와 3D 모드 사이를 스위치하는 렌티큘러 수단(15)을 포함한다. 액정 디스플레이 패널(10) 상에는 행들과 열들로 배열된 화소들(12)의 어레이가 있다. 상기 디스플레이 패널(10)은 백라이트 장치(14)의 광원에 의해 조사된다. 상기 패널(10) 상에 입사하는 광은 원하는 이미지를 발생하도록 적절한 구동 전압들의 인가에 의해 개별 화소들(12)에 의해 변화된다.

상기 디스플레이 패널 상에는 렌티큘러 수단(15)이 배치된다. 렌티큘러 수단(15)은 복수의 병렬로 나란한 원통형 렌즈들(16)이 위에 배열된 투명한 렌티큘러시트 또는 렌티 큘러 렌즈 시트(30), 상기 렌티큘러 렌즈시트(30)와 마주보는 투명한 평탄한 표면으로 된 판(36), 상기 렌티큘러 렌즈시트(30)와 상기 평탄한 표면으로 된 판(36)의 내부 측면들 상에 각각 형성된 투명 전극들(34, 37), 및 두 투명 전극들(34, 37) 사이의 공간을 충전하는 전기 광학 매체(38)을 포함한다. 상기 전기 광학 매체(38)는 적절한 액정물질, 즉 일반적으로 네마틱 액정을 포함할 수 있다. 광학적으로 투명한 중합체의 물질로부터 성형(또는 가공)되는 것에 의해 상기 렌티큘러 렌즈 시트(30)의 일면은 평탄하고 그것의 화면은 렌즈들의 윤곽들에 의해 결정되는 볼록 리브로 된(convex-ribbed) 모습으로 형성된다. 이 구조에 따르면 두 전극들(34, 37) 사이에 인가되는 전위가 없을 경우에 상기 렌티큘러 수단(15)은 렌티큘러 렌즈시트(30) 그 자체가 하는 것과 동일하게 행동하고 그러므로 디스플레이 패널(10) 상의 한 영상을 관찰자의 왼쪽 눈 영상과 오른쪽 눈 영상으로 분리하고 그것에 의해 입체 영상을 볼 수 있게 한다. 두 전극들(34, 37) 사이에 적절한 전위의 인가가 있는 경우, 보는 방향에서 전기 광학 매체(38)의 굴절률은 렌티큘러 렌즈 시트(30)의 굴절률과 실질적으로 동일하게 되고, 그것에 의해 렌티큘러 렌즈들(16)의 렌즈 작용은 제거되고 렌티큘러 수단(15)은 디스플레이 패널(10)로부터 2D 영상을 보내는 투과 판과 같이 동작한다.

종래 기술에 따라, 렌티큘러 렌즈수단(15)은 볼록 리브로 된 옆모습을 가지는 길게 신장하는 평행한 렌즈들로 배열된 렌티큘러 렌즈 시트(30)을 필요로 한다. 따라서, 중합체 물질로부터 성형된 그러한 렌즈들의 어레이의 필요성이 없는 렌티큘러 장치 또는 렌티큘러 렌즈시트가 요망된다.

또한, 2D/3D 무안경식 디스플레이에서, 굴절률의 조정을 요구하는 전기 광학 매체의 필요성이 없는 렌티큘러 장치 또는 렌티큘러 렌즈시트가 요망된다.

본 발명의 목적은 중합체 물질로부터 성형된 렌즈들의 어레이의 필요성이 없는 렌티큘러 장치 또는 렌티큘러 렌즈시트를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 중합체 물질로부터 성형된 렌즈들의 어레이 뿐만 아니라 굴절률의 조정을 요구하는 전기 광학 매체의 필요성이 없는 2D/3D 스위치 가능한 무안경식 디스플레이에서 사용하기 위한 렌티큘러 장치 또는 렌티큘러 렌즈시트를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적들 중 적어도 하나는 하기의 구성요소들에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따라, 디스플레이 장치로부터 영상을 무안경식 영상으로 제공하기 위한 렌티큘러 장치는 투명한 기판;

상기 기판 상의 투명한 제1전극;

투명하고, 신축 가능한 제2전극; 및

상기 제1 및 제2 전극들 사이에 위치되고, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 전위의 인가에 의해 렌즈 형상으로 두께 방향에서 변형 가능한 물질 층을 포함한다.

2D/3D 스위치 가능한 무안경식 디스플레이 장치는

영상을 제공하기 위한 디스플레이 장치와 상기 디스플레이 장치 앞에 위치된 렌티큘러장치를 포함하고,

상기 렌티큘러 장치는 투명한 기판 상에 형성된 투명한 제1전극과,

투명하고, 신축가능한 제2전극과,

상기 제1 및 제2전극 사이에 위치되고, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 전위의 인가에 대해 두께 방향에서 변형 가능한 물질층을 포함하고,

상기 렌티큘러 장치의 상기 물질층은 2D 디스플레이 모드에서 상기 영상 디스플레이 장치로 부터의 영상을 하나의 영상으로 전송하도록 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 상기 전위의 무 인가에 의해 변형 불가능하고,

상기 렌티큘러 장치의 상기 물질층은 3D 디스플레이 모드에서 상기 영상 디스플레이 장치로부터 상기 영상을 입체 영상으로 볼 수 있도록 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 상기 전위의 인가에 대해 렌즈 형상으로 변형 가능하다.

렌티큘러 렌즈 시트는,

투명한 기판;

상기 기판 상의 투명한 제 1전극;

투명하고, 유연한 제 2전극; 및

상기 제 1 및 제 2전극들 사이에 위치되고 상기 제 1 및 제 2전극들 사이에 전위의 인가에 의해 볼록 리브로 된 한 옆 모양을 가지는 원통형 렌즈들의 어레이로 변형 가능한 물질 층을 포함한다.

2D/3D 스위치 가능한 무안경식 디스플레이 장치는,

영상을 제공하기 위한 디스플레이 장치;

상기 디스플레이 장치 앞에 위치된 렌티큘러장치는

투명한 기판 상에 형성된 투명한 제1전극과,

투명하고, 신축 가능한 제2전극과,

상기 렌티큘러 장치의 상기 물질층은 3D 디스플레이 모드에서 상기 영상 디스플레이 장치로 부터의 영상을 입체 영상으로 볼 수 있도록 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 상기 전위의 무 인가에 의해 변형 불가능하고,

상기 렌티큘러 장치의 상기 물질층은 2D 디스플레이 모드에서 상기 영상 디스플레이 장치로부터 상기 영상을 통과할 수 있도록 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 상기 전위의 인가에 대해 대체로 평탄한 표면으로 변형 가능하다.

상기 물질 층은 압전 효과를 가지는 전기 활성 중합체 물질들 중 선택된 물질의 층이 될 수 있다.

상기 선택된 물질은 폴리비닐이덴 플루오라이드가 될 수 있다.

상기 제 1 및 제 2전극들 중 적어도 하나는 그래핀 막 또는 층이 될 수 있다.

본 발명은 전압 또는 전위의 인가에 따라 팽창과 수축을 할 수 있는 전기 활성 중합체 물질을 렌티큘러 렌즈 시트로 사용하기 때문에 중합체 물질로부터 성형된 볼록 리브로 된 옆모습을 가지는 병렬로 나란한 원통형 렌즈들을 사용하는 것이 불필요하다. 또한 2D/3D 스위치 가능한 무안경식 디스플레이를 위하여, 본 발명은 전압 또는 전위의 인가에 따라 팽창과 수축을 할 수 있는 전기 활성 중합체 물질을 렌티큘러 시트로 사용하기 때문에 전기 광학 매체를 사용하는 것이 불필요하다. 따라서, 구조뿐만 아니라 제조 방법의 간단성을 제공하는 3차원 무안경식 디스플레이 장치용뿐만 아니라 2D/3D 스위치 가능한 무안경식 디스플레이 장치 용 렌티큘러 장치 또는 렌티큘러 렌즈 시트가 달성될 수 있다. 이하, 상세한 설명으로부터 다른 잇점 또는 결과들을 당해 기술에서 통상의 지식을 가진 자는 도출할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 무안경식 디스플레이 장치이고,
도 2은 본 발명에 따라 전압 인가로 2D 디스플레이에서 3D 디스플레이로 변환되는 렌티큘러 장치의 일부분의 확대된 사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 2D 무안경식 렌티큘러 장치의 동작을 나타내는 도 2의 선 I-I`을 따라 취해진 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 3D 무안경식 렌티큘러 장치의 동작을 나타내는 도 2의 선 I-I`를 따라 취해진 단면도이고,
도 5는 도 4에 나타낸 3D 무안경식 렌티큘러 장치의 동작을 나타내는 확대된 사시도이고,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 렌티큘러 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이고,
도 7은 본 발명의 타의 실시예에 따라 전압의 인가로 2D 디스플레이에서 3D 디스플레이로 변환되는 렌티큘러 장치의 확대된 단면도이고,
도 8과 도 9은 도 7의 실시예에 따른 2D/3D 스위치 가능한 렌티큘러 장치의 동작을 나타내는 단면도들이고,
도 10과 도 13은 전압 인가로 3D 디스플레이에서 2D 디스플레이로 변환되는 렌티큘러 장치의 확대된 단면도들이고,
도 11과 도 12 및 도 14와 도 15는 각각 도 10과 도 13에 나타낸 렌티큘러 장치들의 작동을 나타내는 단면도들이다.

이하 본 발명에 따른 렌티큘러 장치 또는 렌티큘러 렌즈시트를 제조하고 사용하는 방법이 상세히 설명된다. 본 명세서의 실시예들에서 여러 수치들이 개시되고 있지만, 그러한 수치들은 청구범위에 기재되어 있지 않는 경우, 그러한 수치들은 그 청구범위들을 한정하지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 본 명세서에서 도면들에서 사용된 동일한 번호들은 동일한 부품들 또는 구성요소들을 나타낸다는 것을 유의하여야 한다.

본 발명에 따른 렌티큘러 장치는 도 1의 종래기술에서 설명된 렌티큘러 수단(15)과 교체하여 사용될 수 있음을 유의하여야 한다.

도 2를 참조하면, 렌티큘러 장치 또는 렌티큘러 렌즈 시트(50)는 두께로 약 7mm가 될 수 있는 투명한 유리 또는 플라스틱 기판(52)을 포함한다. 기판(52)상에는 약 550Å의 두께를 가질 수 있는 IZO(indium zinc oxide), 및 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 전극들, 즉, 제 1전극(54, 56)이 형성된다. 전극들 (54, 56), 즉 제 1전극은 후술되는 바와 같이 렌즈들의 렌즈 주기 또는 피치를 결정하도록 열방향과 평행하게 신장하는 스트라이프 형상들을 갖는다. 상기 전극들(54, 56)의 표면과 노출된 기판 상에는 두께 약 500~600Å의 절연층(58)이 형성된다. 절연층(58)은 실리콘 산화막 SiOx 또는 실리콘 질화막 SiNx이 될 수 있다. 절연층(58) 상에는 두께 방향으로 전위의 인가에 의해 렌즈 형상으로 변경 가능한 물질층(60)이 배치된다. 그러한 물질은 전계에 의해 활성화되는 전기 활성 중합체들(field-activated electro-active polymers : field-activated EAPs)로부터 선택된 물질이 될 수 있고, 그것들은 경량, 높은 압전계수, 기계적 성질들로서 양호한 유연성과 높은 강도의 성질들을 갖는 것이 요구한다. 상기 EAP들은 폴리비닐이덴 플루오라이드(즉 polyvinylidene fluoride : "PVDF" 비닐이덴 플루오라이드의 호모폴리머), PVDF-TrFE(PVDF-trifluoroethylene, PVDF의 공중합체), 실리콘, 및 폴리우레탄이 될 수 있다. 상기 물질층(60) 상에는 제 2전극 또는 공통 전극(62)이 형성된다. 제 2전극(62)은 높은 광학적 투명성, 높은 강도, 높은 유연성 또는 신축성, 및 저저항의 성질들을 갖는 물질이 요구된다. 그러한 성질들을 충족하는 물질층은 그래핀(graphene) 층이 될 수 있다.

그래핀은 벤젠링 구조 내로 조밀하게 채워진 흑연 탄소원자들의 한 층에 주어진 명칭이다. 탄소원자들의 한 층의 두께는 약 1.3Å 그러나, 용어 그래핀은 벤젠링 구조 내로 채워진 탄소원자들의 박막(1~40층들)을 일반적 의미에서 설명하기 위해 또한 사용되어 왔다.

제 2 전극을 구성하는 그래핀 층은 1 내지 5층들이 될 수 있다. 층들이 많으면 많을 수록 층들의 저항은 더욱더 낮다. 그러나, 다층이 될 수록 투명성의 저하를 초래할 수 있으므로 층들의 수의에 대하여 적절한 고려가 필요하다.

도시되지 않았지만, 전극들(56)은 상단 또는 하단에서 연결되도록 배선을 할 수 있고, 전극들(54)은 상기 전극들(56)의 배선과 반대 단에서 연결되도록 배선을 할 수 있다.

전극들(54, 56)은 IZO 또는 ITO 대신에 그래핀 층들이 될 수 있고 그래핀 층의 사용의 경우 IZO 또는 ITO층의 두께보다 더 얇은 그래핀 층의 사용에 의해 전체적 두께가 축소될 수 있고, 전체적 유연성이 향상될 수 있다.

도 3과 도 4를 참조하면, 제 1전극들(54, 56)과 제 2전극 또는 공통 전극(62) 사이에 전압 인가에 의한 렌티큘러 장치의 작동 또는 사용 방법이 설명된다.

도 3을 참조하면, 2D 디스플레이 모드에서, 제 1전극들(54, 56)과 제 2전극(62) 사이에 어떤 전압도 인가되지 않는다. 그러면, 디스플레이 장치로부터 2D 영상은 투명한 기판(52), 제 1전극들(54, 56), 절연체(58), 물질층(60), 및 제 2전극(62)을 투과하고 그것에 의해 2D영상을 볼 수 있다.

도 4를 참조하면, 3D 디스플레이 모드에서, 전극들(54)로 제2 전극(62)에 관해 +V 전압이 인가되고, 전극들(56)로 제 2전극(62)에 관해 -V 전압이 인가된다. 그러면, 압전 효과에 의해 전극들(54) 상의 압전 물질은 두께 방향으로 팽창하고 전극들(56) 상의 압전 물질은 두께 방향으로 수축을 하는 변위가 발생한다. 결국, 렌티큘러 장치의 전면은 볼록 리브로 된 옆모습을 가지는 길게 신장하는 평행한 렌즈들의 어레이로 변형된다. 따라서, 상기 렌티큘러 장치(50)의 렌즈들의 어레이는 디스플레이 장치 상의 한 영상을 관찰자의 왼쪽 눈 영상과 오른쪽 눈 영상으로 분리하고 그것에 의해 입체 영상을 볼 수 있게 한다. 결국, 도 5에 나타낸 바와 같이, 종래의 렌티큘러 렌즈 시트와 같이 변형이 이루어진다.

도 5에 도시된 렌즈의 특성들, 즉 초점 거리 F, 렌즈의 주기(또는 피치) P와 디스플레이 장치의 화소들(칼라 디스플레이에서 부화소들을 의미함)로부터 렌티큘러장치(50)의 렌즈들까지의 층들을 의미하는 적층의 두께 T는 하기의 식들 (1) 내지 (3)에 의해 결정된다. 즉,

여기에서, M은 배율이고, VL은 명시 거리, N은 시점수, PL은 행 또는 수평 방향에서 화소의 주기 또는 피치이고, r은 기판의 굴절률이다. 한편, 비율 M=시점의 주기 또는 피치/수평 방향에서 화소의 주기이다.

따라서, 시점들의 수와 배치, 시점들의 중앙위치에서 렌티큘러 장치의 표면까지의 거리를 나타내는 명시거리와 디스플레이 장치의 화소들의 어레이가 결정되면 렌즈의 특성들은 식들 (1) 내지 (3)에 의해 결정되고 렌티큘러 장치가 설계될 수 있다. 각 렌즈 피치는 시점 수와 동일한 행 방향의 화소들을 포함할 수 있다.

수직 또는 열 방향에서 나란히 평행한 볼록 리브로 된 렌즈들의 일련의 열들은 디스플레이 장치의 화소들의 열들과 경사질 수 있다. 상기 렌즈들의 열들과 상기 화소들의 열들 사이의 경사각의 결정방법은 Cornelis van Berkel 등에게 발행된 미국특허번호 6,064,424에 개시되어 있다.

도 6으로 참조하면, 렌티큘러 장치(50)의 제조방법이 설명된다. 도 6(a)를 참조하면, 투명한 유리 또는 플라스틱과 같은 기판(52) 상에는 IZO 또는 ITO와 같은 투명한 전극들(54, 56)의 패턴이 형성된다. 전극들(56)의 간격들은 렌즈 피치들을 제공한다는 것을 유의하여야 한다. IZO 또는 ITO의 투명 전극들은 공지된 스퍼터링 기술에 의한 침적과 포토리소그래피(photolithography) 기술로 형성될 수 있다.

전극들(54, 56)이 그래핀층으로 형성되는 경우, 기판(52)상에 그래핀의 박막(1~5개 층들)이 마이크로웨이브 플라즈마 인한스드(microwave plasma enhanced) CVD (chemical vapor deposition) 프로세스에 의해 침적된다. CH₄, C₂H₂ 또는 C₃H₈ 같은 하이드로카본 전구물질 (hydrocarbon precursor)과 수소(H2) 가스와 알곤(Ar) 가스가 사용될 수 있다.

그래핀 필름 두께를 취득하기 위해 적절한 마이크로웨이브 파워를 조정하면서 적절한 시간 동안 약 300~400℃의 저온에서 약 300 SCCM (standard cubic centimeters per minute)의 CH₄와 약 10 SCCM의 H₂가스와 약 20 SCCM의 Ar가스가 적용된다. 바람직한 그래핀 필름 두께는 전술된 바와 같이 1~5층의 두께이다.

그래핀 필름의 침적 후, 스트라이프 형상들을 갖는 전극들(54, 56)을 형성하기 위해 식각 공정이 행해진다. 그래핀 필름 상에는 포토테시스트 층이 도포된다. 포토레지스트 층을 패턴으로 만들기 위해, 디프-UV 포토리소그래피와 같은 표준 리소그래피 기술들이 사용될 수 있다. 노출된 그래핀 필름 또는 층은 O₂ 반응성 이온 에칭(reactive ion etching : RIE) 프로세스로 식각 될 수 있다. 식각되지 않은 그래핀 필름 상의 포토레지스트는 제거 용액 (strip solvent)으로 용해에 의해 제거될 수 있다.

전극들(54, 56)의 패터닝 후, 도 6(b)에 보인 바와 같이, SiOx 또는 SiNx의 절연층(58)이 노출된 기판과 전극들(54, 56) 상에 통상의 CVD 공정에 의해 침적될 수 있다.

도 6(c)를 참조하면, 절연층(58) 상에 두께 방향의 전계에 의해 두께의 변위를 발생하는 압전 물질층(60)이 형성된다. 본 실시예에서, 물질층(60)의 재질은 PVDF이다. PVDF의 압전 성질들은 두께 방향의 압전 계수 D_T=13~22 pC/V 상대적 유전율 = 10~12을 가지며 그것의 기계적 성질은 두께 방향의 탄성계수=1600~2200 MPa을 갖는 것이 사용될 수 있다. 물질층(60)으로서 PVDF 층은 위 특성을 갖는 PVDF 압전 필름을 부착하는 것에 의해 또는 용액 상태의 PVDF를 슬릿 노즐을 통해 기판 전면에 코팅한 후 가열 베이크 공정을 통해 경화하는 것에 의해 형성될 수 있다. PVDF층은 적절한 인가전압 또는 전위에 의해 두께 방향으로 변위할 수 있다. 따라서, 렌즈의 두께가 주어지면 인가되는 전압이 결정될 수 있다.

PVDF층의 형성 후, PVDF층 위에 공통 전극 또는 제 2전극이 되는 그래핀 층 또는 막이 전술된 방식으로 침적된다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 2의 실시예와 비교될 때, 도 2에 나타낸 제 1전극(54, 56)과 제 2전극(62)의 위치들이 도 7에 나타낸 제 1전극들(74, 76)과 제 2전극(72)의 위치들에 각각 대응하도록 재배치가 이루어진 것 이외에 다른 차이는 없다.

제 1전극들(74, 76)의 전압 인가를 위한 배선은 전술한 바와 같이 전극들(74)의 상부와 하부 단들 중 한 단들은 서로 연결되고 전극들(76)의 다른 단들은 서로 연결되는 방식으로 이루어질 수 있다.

도 7에 도시된 렌티큘러 장치는 도 6(a) 내지 도 6(c)와 관련하여 설명된 제조방법에 의해 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 실시할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 8과 도 9는 각각 2D 디스플레이 모드와 3D 디스플레이 모드에서 동작들을 도시한다.

도 8의 렌티큘러 장치는 전압 V의 인가가 없기 때문에 도 3과 관련하여 전술된 2D 디스플레이 모드와 동일하게 동작한다.

도 9의 렌티큘러 장치는 3D 디스플레이 모드에서 동작하기 위하여 공통 전극(72)에 관해 전극들(76)에 -V의 전압이 인가되는 반면 공통전극(72)에 관해 전극들(74)에 +V의 전압이 인가된다. 그러면, 압전 효과에 의해, 전극들(76) 아래의 압전 물질은 수축하고 전극들(74) 아래의 압전 물질은 팽창하는 것에 의해 병렬로 나란한 볼록 리브로 된 원통형 렌즈들이 발생되고, 그 결과 디스플레이 장치로부터 영상을 두 눈들로 분리하여 입체 영상을 볼 수 있게 한다.

본 발명에 따른 다른 실시예는 3D 디스플레이에서 2D 디스플레이로 변환할 수 있는 렌티큘러 장치들이다.

도 10과 도 13을 참조하면, 변형 가능한 물질층(60)은 3D 디스플레이를 위하여 블록 리브로 된 모습을 가지는 병렬로 나란한 원통형 렌즈들을 갖는다. 따라서, 도 10과 도 13에 나타낸 렌티큘러 장치들은 3D 디스플레이를 하기 위한 것들이다. 또한 도 10과 도 13에 나타낸 전극들(54, 56, 62)과 (72, 74, 76) 및 그것의 형성 방법은 도 6(a)~6(c)와 도 7과 관련하여 설명된 것과 동일하다.

도 11은 도 10에 도시된 3D 디스플레이용 렌티큘러 장치를 3D 디스플레이를 위한 렌티큘러 장치로 사용하기 위한 배선도이고, 도 12는 도 10의 3D 디스플레이용 렌티큘러 장치를 2D 디스플레이를 위한 렌티큘러 장치로 변환하는 배선도를 나타내고 있다.

도 11을 참조하면, 제 1전극(54, 56)과 제 2전극(62)에는 어떤 전압도 인가되지 않고, 그것에 의해 통상의 렌티큘러 렌즈 시트와 같이 동작한다. 그러므로 도 10의 렌티큘러 장치는 무안경식 3D 디스플레이가 가능하게 된다.

도 12를 참조하면, 전극들(54)과 전극들(56)에는 각각 공통전극 62에 관해 각각 -V전압과 +V전압이 인가된다. 그러한 전압들의 인가에 의해, 전극들(54) 위의 물질층은 수축하고 전극들(56) 위의 물질층은 팽창하는 것에 의해 물질층(60)의 표면은 대체로 평탄하게 된다. 따라서, 디스플레이 장치로부터 2D 영상을 통과하는 투과 판으로서 렌티큘러 장치는 작용한다.

도 13을 참조하면, 전술된 바와 같이, 전극들의 배치만이 도 10의 전극들의 배치와 다르다.

도 14를 참조하면, 전술된 바와 같이, 3D 디스플레이를 위하여, 어떤 전압도 전극들에 인가되지 않는다. 그러므로, 도 13의 렌티큘러 장치는 무안경식 3D 디스플레이가 가능하게 된다.

도 15를 참조하면, 전극들(76)과 전극들(74)에는 공통전극(72)에 관해 각각 +V전압과 -V전압이 인가된다. 그러면, 전극들(76) 아래의 물질층은 팽창하고 전극들(74) 아래의 물질층은 수축을 하고, 결국 물질층(60)의 표면은 대체로 평탄하게 되고, 그것에 의해 렌티큘러 장치는 디스플레이 장치로부터의 영상을 통과하는 투과 판이 된다. 그러므로 도 13에 도시된 렌티큘러 장치는 3D 디스플레이에서 2D 디스플레이로 변환될 수 있다.

50 : 렌티큘러 장치 또는 렌티큘러 렌즈 시트
52 : 기판
54, 56, 74, 76 : 투명 전극 또는 제 1전극
58 : 절연층
60 : 전계에 의해 변형 가능한 물질층
62, 72 : 제 2전극 또는 공통전극

Claims

디스플레이 장치로부터 영상을 무안경식 영상으로 제공하기 위한 렌티큘러 장치에 있어서,
투명한 기판;
상기 기판 상의 투명한 제1전극;
투명하고, 신축 가능한 제2전극; 및
상기 제1 및 제2 전극들 사이에 위치되는 물질층을 포함하고,
상기 물질층은 압전 효과를 가지는 전기 활성 중합체를 포함하고, 상기 전기 활성 중합체는 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 전위의 인가에 의해 렌즈 형상으로 변형 가능하고,
상기 제1전극은, 상기 전기 활성 중합체로 전위를 인가하기 위해 상기 제2전극에 대해 양의 구동 전압을 수신하는 양전극과, 상기 전기 활성 중합체로 상기 전위를 인가하기 위해 상기 제2전극에 대해 음의 구동 전압을 수신하는 음전극을 포함하고,
상기 압전 효과에 따라, 상기 양전극에 대응하는 상기 전기 활성 중합체는 상기 물질층의 두께 방향으로 확장하고, 상기 음전극에 대응하는 상기 전기 활성 중합체는 상기 물질층의 상기 두께 방향으로 수축함을 특징으로 하는 렌티큘러 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2전극은 그래핀 막임을 특징으로 하는 렌티큘러 장치.
제 2항에 있어서, 상기 제 1전극은 상기 제 2전극과 동일한 그래핀 막임을 특징으로 하는 렌티큘러 장치.
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제2항에 있어서, 상기 전기 활성 중합체는 폴리비닐이덴 플루오라이드 임을 특징으로 하는 렌티큘러 장치.
제3항에 있어서, 상기 전기 활성 중합체는 폴리비닐이덴 플루오라이드 임을 특징으로 하는 렌티큘러 장치.
제6항에 있어서, 상기 렌즈 형상은 볼록임을 특징으로 하는 렌티큘러 장치.
제7항에 있어서, 상기 렌즈 형상은 볼록임을 특징으로 하는 렌티큘러 장치.
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