KR20080021958A - Element for controlling light and display device comprising thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구조를 도시하는 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 제어 소자의 구조를 도시하는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a light control element according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 제어 소자의 구동 모습을 도시하는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a driving state of a light control device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 제어 소자를 이용하여 3차원 영상을 표시하는 방법을 설명하는 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of displaying a 3D image using a light control device according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치1: display device according to an embodiment of the present invention
10 : 투과형 표시 패널10: transmissive display panel
20 : 백라이트 모듈20: backlight module
30 : 광 제어 패널30: light control panel
31 : 기판 32 : 절연막31
33 : 제1 전극 34 : 제2 전극33: first electrode 34: second electrode
35 : 제3 전극 36 : 마이크로 셔터35: third electrode 36: micro shutter
37 : 집광부재 38 : 스토퍼37: light collecting member 38: stopper
본 발명은 광 제어 소자 및 이를 구비하는 표시 장치에 관한 것으로서, 특히, 고 휘도의 2차원 영상과 3차원 영상을 모두 표시할 수 있도록 광을 제어하는 광 제어 소자 및 이를 구비하는 표시장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
일반적으로 3차원 입체 영상을 표시하는 디스플레이 장치는 사용자의 좌안으로 입체 영상 이미지 쌍의 좌안 이미지를 볼 수 있도록 하고, 우안으로는 우안 이미지를 볼 수 있도록 함으로써 3차원 효과를 달성한다. In general, a display device for displaying a 3D stereoscopic image achieves a 3D effect by allowing a left eye image of a pair of stereoscopic image images to be viewed by a left eye of a user and a right eye image by a right eye.
특히 2차원 영상과 3차원 입체 영상을 모두 구현할 수 있는 디스플레이 장치는 일반적인 투과형 디스플레이 장치의 후면에 광을 제어하는 Active pararrax barrier를 구비하여 백라이트 모듈에서 조사되는 광을 제어하여 2차원 영상과 3차원 영상을 구현한다. In particular, a display device capable of realizing both 2D and 3D stereoscopic images has an active pararrax barrier that controls light on the back of a general transmissive display device to control the light emitted from the backlight module to control 2D and 3D images. Implement
이때 광을 제어하는 소자로는 편광소재와 액정을 사용하는데, 이렇게 편광소재와 액정을 사용하는 경우에는 편광 소재와 액정에 의한 휘도 손실이 크며, 제어가 어려운 문제점이 있다. In this case, a polarizer and a liquid crystal are used as the element for controlling the light. In the case of using the polarizer and the liquid crystal, the luminance loss due to the polarizer and the liquid crystal is large and there is a problem in that the control is difficult.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 마이크로 셔터를 사용하여 휘도 손 실이 적으며, 광 제어가 용이한 광 제어 소자 및 이를 구비하여 2차원 영상과 3차원 영상을 모두 구현할 수 있는 표시 장치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a light control device having low luminance loss and easy light control using a micro shutter and a display device capable of realizing both 2D and 3D images by using the same. have.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 광 제어 소자는, 기판; 상기 기판 상에 구비되며, 일정 간격 이격되어 배치된 제1 전극 및 제2 전극으로 이루어진 다수의 슬릿전극들; 상기 슬릿전극들 사이에 구비되며 상기 슬릿전극들과 절연되어 배치되는 마이크로 셔터(micro shutter);를 포함하는 광 제어 소자를 포함한다. In order to achieve the above technical problem, the light control device of the present invention, a substrate; A plurality of slit electrodes provided on the substrate and formed of a first electrode and a second electrode spaced apart from each other by a predetermined interval; And a micro shutter provided between the slit electrodes and insulated from the slit electrodes.
그리고 상기 제3 전극에는 공통 전압이 인가되고, 상기 제1 전극 또는 제2 전극에는 상기 공통 전압과 상이한 게이트 전압이 인가되는 것을 특징으로 한다. A common voltage is applied to the third electrode, and a gate voltage different from the common voltage is applied to the first electrode or the second electrode.
또한 상기 기판 표면 중 상기 절연막이 피복된 반대편 표면에 구비되며, 상기 광제어 소자의 측부를 통과하는 빛을 모아주는 집광부재가 더 마련되는 것이, 광 효율을 증가시킬 수 있어서 바람직하다. In addition, it is preferable that a light collecting member provided on the opposite surface of the substrate surface covered with the insulating film and collecting light passing through the side of the light control element can increase the light efficiency.
이때 상기 집광부재는, 마이크로 렌즈 어레이(micro lens array)인 것이 바람직하다. In this case, the light collecting member is preferably a micro lens array.
또한 상기 제3 전극의 양 측부에 배치되며, 상기 마이크로 셔터가 펴지는 각도를 제한하는 스토퍼가 더 구비되는 것이, 마이크로 셔터의 과도한 변형을 방지하여 마이크로 셔터의 파손을 방지할 수 있어서 바람직하다. In addition, the stopper is disposed on both sides of the third electrode, and further includes a stopper for limiting the angle at which the microshutter is extended, since the microshutter can be prevented from being excessively deformed to prevent damage to the microshutter.
이때 상기 스토퍼는 상기 마이크로 셔터 방향으로 기울어진 빗면을 가지는 것이, 상기 마이크로 셔터의 변형된 형상을 효과적으로 제한하여 마이크로 셔터의 원상 화복을 용이하게 하여 바람직하다. In this case, it is preferable that the stopper has a slanted surface inclined in the direction of the micro shutter, so as to effectively limit the deformed shape of the micro shutter to facilitate the original shape of the micro shutter.
그리고 상기 스토퍼는 빛이 통과하지 못하는 비투과성 재질로 형성되는 것이, 3차원 영상 구현시에 광을 효과적으로 제어할 수 있어서 바람직하다. In addition, the stopper may be formed of a non-transparent material through which light does not pass, and it is preferable to effectively control light when implementing a 3D image.
한편 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 표시 장치는, 후방에서 조사되는 빛을 이용하여 영상을 표시하는 투과형 표시 패널; 상기 표시 패널에 빛을 공급하는 백라이트 모듈; 상기 투과형 표시 패널과 백라이트 모듈 사이에 배치되며, 상기 백라이트 모듈에서 공급되는 빛을 제어하는 광 제어 소자가 구비되는 광 제어 패널;을 포함하며, 상기 광 제어 소자는, 기판; 상기 기판 상에 구비되며, 일정 간격 이격되어 배치된 제1 전극 및 제2 전극으로 이루어진 다수의 슬릿전극들; 상기 슬릿전극들 사이에 구비되며 상기 슬릿전극들과 절연되어 배치되는 마이크로 셔터(micro shutter);를 포함한다. On the other hand, a display device of the present invention for achieving the above technical problem, a transmissive display panel for displaying an image using the light irradiated from the rear; A backlight module supplying light to the display panel; And a light control panel disposed between the transmissive display panel and the backlight module and including a light control element for controlling light supplied from the backlight module. A plurality of slit electrodes provided on the substrate and formed of a first electrode and a second electrode spaced apart from each other by a predetermined interval; And a micro shutter provided between the slit electrodes and insulated from the slit electrodes.
이때 상기 투과형 표시 패널은 액정 표시 패널인 것이 바람직하다. In this case, the transmissive display panel is preferably a liquid crystal display panel.
그리고 상기 광 제어 소자는 상기 액정 표시 패널의 각 화소 별로 대응되도록 구비되는 것이, 3차원 영상 구현시 각 화소별로 광을 제어할 수 있어서 바람직하다. In addition, the light control device may be provided to correspond to each pixel of the liquid crystal display panel, and the light control device may control light for each pixel in a 3D image.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other technical problems and advantages of the present invention in addition to the above technical problem will be apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.
본 실시예에 따른 표시 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 투과형 표시 패널(10); 백라이트 모듈(20); 광 제어 패널(30);을 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 1, the
먼저 도 2, 3, 4를 참조하여 광 제어 패널(30)을 설명한다. 이 광 제어 패널(30)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 투과형 표시 패널(10)과 백라이트 모듈(20) 사이에 배치된다. 그리고 이 광 제어 패널(30)은, 상기 표시 장치(1)를 이용하여 2차원 영상을 표시하는 경우에는 백라이트 모듈(20)로 부터 공급되는 모든 광을 통과시키며, 3차원 영상을 표시하는 경우에는 각 광 제어 소자를 독립적을 구동시켜 상기 투과형 표시 패널의 각 화소 별로 좌측 이미지를 구현할 것인지 또는 우측 이미지를 구현할 것인지를 결정하는 역할을 한다. First, the
이 광 제어 패널(30)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 광 제어 소자가 다수개 구비된다. 이 광 제어 소자는 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(31); 절연막(32); 제1 전극(33); 제2 전극(34); 제3 전극(35); 및 마이크로 셔터(36)를 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 1, the
먼저 기판(31)은 전술한 광 제어 소자의 각 구성요소가 구비되는 베이스로 작용하며, 빛이 투과하는 투명한 소재로 구성된다. First, the
다음으로 절연막(32)은 상기 기판(31) 상에 일정한 두께로 피복되어 형성되며, 그 내부에 제1, 2 전극(33, 34)을 함입한다. 따라서 이 절연막(32)은 상기 제1, 2 전극(33, 34)을 기판(31) 및 제3 전극(35)과 절연시키는 역할을 한다. Next, the
다음으로 제1, 2 전극(33, 34)은 게이트 전압이 인가되는 전극이다. 이 제1, 2 전극(33, 34)은 서로 일정한 간격 이격되어 동일한 높이에 배치되며, 왼쪽에 배치되어 있는 제1 전극(33)에 전압이 인가되는 경우에는 상기 마이크로 셔터의 왼쪽 날개(36a)가 펴지며, 오른쪽에 배치되어 있는 제2 전극(34)에 전압이 인가되는 경우에는 상기 마이크로 셔터의 오른쪽 날개(36b)가 펴진다. 그리고 상기 제1, 2 전극(33, 34)은 ITO 등의 투명한 재질로 형성되는 것이 백라이트 모듈에서 공급되는 빛을 차단시키지 않아서 바람직하다. Next, the first and
다음으로 제3 전극(35)은 상기 절연막(32) 상면에 형성되되, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 2 전극(33, 34) 사이에 배치된다. 이 제3 전극(35)에는 공통 전압이 인가된다. 따라서 이 제3 전극(35)과 제1 전극(33) 또는 제3 전극(35)과 제2 전극(34) 사이에 각각 공통 전압과 게이트 전압이 인가되면, 상기 마이크로 셔터의 왼쪽 날개(36a) 또는 오른쪽 날개(36b)가 펴지게 되어 백라이트 모듈에서 공급되는 광을 제한한다. Next, a
다음으로 마이크로 셔터(36)는 상기 제3 전극(35) 상부에 상기 제3 전극과 절연되어 구비된다. 이 마이크로 셔터(36)는 상기 제3 전극(35)과 제1 전극(33) 또는 제3 전극(35)과 제2 전극(34)에 의하여 형성되는 전기장에 의하여 그 형상이 변형되어 광을 제어하는 역할을 한다. Next, the
여기에서 마이크로 셔터라 함은 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 구조의 마이크로 디지털 셔터(Micro Digital Shutter)를 말하는 것이다. 일반적으로 MEMS는 반도체 칩에 내장된 센서, 밸브, 기어, 반사경 그리고 구동기 등과 같은 아 주 작은 기계장치와 컴퓨터를 결합하는 기술로 알려져 있다. Herein, the micro shutter refers to a micro digital shutter having a micro electro mechanical systems (MEMS) structure. In general, MEMS is known as a technology that combines a computer with very small machinery such as sensors, valves, gears, reflectors and actuators embedded in semiconductor chips.
디스플레이 장치가 크게 주목 받으면서 MEMS 구조의 마이크로 디지털 셔터가 개발되고 있다. 1979년 Kalt에 의해 처음으로 롤(Roll) 형태로 말린 모양의 구조체가 처음 발표된 후, 최근 피아트사에서 정전기력을 이용하여 금속간의 열팽창 계수(Thermal Expansion Coefficient) 차이를 이용하여 마이크로 디지털 셔터를 고안한 것이 발표되었다. 그리고 노스캐롤라이나에서도 금속 간의 열팽창 계수 차이를 이용한 마이크로 디지털 셔터를 발표하였다. 이러한 롤 형태의 말리는 구조를 가지는 마이크로 디지털 셔터는 그 동작이 간편하고 신뢰성 확보 차원에서 유리하는 장점이 있다. 또한 인가되는 전압의 차에 따라 말리는 정도 및 속도가 다르다는 특성을 이용하면 빛의 투과와 반사 정도를 용이하게 조절할 수 있는 장점도 있다. As display devices have attracted much attention, micro digital shutters having a MEMS structure have been developed. After the first roll-shaped structure was first published by Kalt in 1979, Fiat recently developed a micro-digital shutter by using the thermal expansion coefficient between metals using electrostatic force. Was announced. And in North Carolina, we have introduced a micro digital shutter that uses the difference in coefficient of thermal expansion between metals. The micro digital shutter having such a roll-shaped drying structure is advantageous in terms of easy operation and reliability. In addition, there is an advantage that it is easy to control the transmission and reflection of light by using a characteristic that the degree and speed of drying is different depending on the difference of the applied voltage.
본 실시예에서는 이러한 마이크로 셔터를 사용하는 것이며, 이 마이크로 셔터는 얇은 금속막이 2겹으로 부착된 구조를 가진다. In this embodiment, such a micro shutter is used, and this micro shutter has a structure in which a thin metal film is attached in two layers.
다음으로 본 실시예에 따른 광 제어 소자에는 도 2에 도시된 바와 같이, 집광부재(37)가 더 마련된다. 이 집광부재(37)는, 상기 기판(31) 표면 중 상기 절연막(32)이 피복된 반대편 표면에 구비되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광 제어 소자의 측부를 통과하는 빛을 모아주는 구성요소이다. 이렇게 집광부재(37)를 사용하여 광을 모아주면 광 효율이 상승할 뿐만아니라, 일종의 핀 홀을 통과한 것처럼 이 집광 부재를 통과한 빛이 모아진다. Next, as shown in FIG. 2, the light control element according to the present embodiment is further provided with a
이때 이 집광부재(37)는 마이크로 렌즈 어레이(micro lens array)인 것이 바람직하다. 그리고 이 마이크로 렌즈 어레이는 상기 하나의 제3 전극과 이웃한 다른 제3 전극 사이의 공간에 형성되어 제3 전극 사이의 공간을 통과하는 빛을 모아주는 것이 바람직하다. At this time, the
또한 본 실시예에 따른 광 제어 소자에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제3 전극(35)의 양 측에 각각 배치되며, 상기 마이크로 셔터(36)가 펴지는 각도를 제한하는 스토퍼(38)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 마이크로 셔터(36)가 과도하게 펴지는 경우에는 광을 과도하게 제어하여 3차원 영상 구현에 문제가 생긴다. 따라서 이 스토퍼(38)가 상기 마이크로 셔터(36)가 펴지는 각도를 제한하는 것이다. 이때 스토퍼(38)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로 셔터 방향으로 기울어진 빗면을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 마이크로 셔터 방향으로 기울어진 빗면을 가짐으로써, 상기 마이크로 셔터(36)가 펴지는 형상과 호응하여 상기 마이크로 셔터의 반복적인 변형 동작에 의하여 마이크로 셔터가 손상되는 것을 방지하는 것이다. In addition, as shown in FIG. 2, the light control device according to the present embodiment is disposed on both sides of the
그리고 이 스토퍼(38)는 빛이 통과하지 못하는 비투과성 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 각 광 제어 소자별로 통과되는 빛을 용이하게 제어하기 위함이다. In addition, the stopper 38 is preferably formed of a non-transparent material through which light does not pass. This is to easily control the light passing through each light control element.
다음으로 투과형 표시패널(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광 제어 패널(32)의 전방에 배치되어 백라이트 모듈(20)에서 조사되는 빛을 이용하여 영상을 표시한다. 이때 이 투과형 표시 패널(10)은 상기 광 제어 패널(30)에 의하여 광을 제어받게 되므로, 자체 발광하는 것이 아니라, 별도의 백라이트 모듈에서 공급되는 광을 투과하면서 영상을 표시하는 투과형 표시 패널이어야 한다. 이때 본 실시예에 서는 이 투과형 표시 패널(10)을 액정 표시 패널로 구성한다. Next, as illustrated in FIG. 1, the
상기 투과형 표시 패널(10)이 액정 표시 패널인 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 액정 표시 패널의 각 화소별로 상기 광 제어 패널의 광 제어 소자를 대응이킨다. 그러면 상기 액정 표시 패널의 각 화소별로 광을 제어할 수 있다. 이렇게 각 화소별로 대응되어 광 제어 소자가 구비되는 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 광 제어 소자에 의하여 하나의 화소가 제어된다. 즉 좌측 이미지를 구현할 것인지 아니면, 우측 이미지를 구현할 것인지가 각 화소별로 결정되므로, 각 화소별로 독립하여 광을 제어할 수 있는 장점이 있다. When the
다음으로 백라이트 모듈(20)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 표시 패널(10)에 빛을 공급하는 구성요소이다. Next, as shown in FIG. 1, the
본 발명에 따르면 마이크로 셔터를 사용하므로 휘도 손실이 적으며, 광 제어가 용이하여 다양하고 실감있는 3차원 영상을 표시할 수 있다. 또한 이러한 MEMS 구조의 마이크로 셔터를 이용하는 본 발명의 표시 장치는 마이크로 셔터를 사용하여 빛의 선택적 투과를 구현하므로, 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 처리할 수 있다. According to the present invention, since a micro shutter is used, luminance loss is low, and light control is easy, and various and realistic 3D images can be displayed. In addition, since the display device of the present invention using the micro shutter of the MEMS structure implements selective transmission of light using the micro shutter, the 2D image and the 3D image can be selectively processed.
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