KR20150101309A - Liquid optical device system and method for driving liquid optical device - Google Patents

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Abstract

액체 광학소자 시스템 및 그 구동 방법이 개시된다. 개시된 구동 방법에 따르면, 격벽에 의해 둘러싸인 공간 내에 배치된 무극성 액체와 분극성 액체, 격벽의 서로 대향하는 측벽에 배치된 제1 및 제2전극을 포함하는 액체 광학소자에 전압을 인가하여 분극성 액체의 접촉각이 변화되도록 구동하기 위한 것으로, 분극성 액체의 접촉각 변화 동작시, 제1전압과 이에 앞서 인가되는 일정 시간동안의 제2전압의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 구동한다. 이때, 제2전압은 제1전압에 비해 과도한 구동 전압일 수 있다.A liquid optical element system and a driving method thereof are disclosed. According to the disclosed driving method, a voltage is applied to a liquid optical element including a nonpolar liquid and a polarizable liquid disposed in a space surrounded by a partition, first and second electrodes disposed on mutually opposing side walls of the partition, In the operation of changing the angle of contact of the polarized liquid, the driving voltage of the two-stage structure of the first voltage and the second voltage applied for a predetermined period of time is applied and driven. At this time, the second voltage may be an excessive driving voltage as compared to the first voltage.

Description

액체 광학소자 시스템 및 액체 광학소자 구동 방법{Liquid optical device system and method for driving liquid optical device}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a liquid optical device,

액체 광학소자 시스템 및 액체 광학소자 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다시점 3차원 영상 제공이 가능하도록 액체 광학소자를 구동하는 액체 광학소자 시스템 및 액체 광학소자 구동 방법에 관한 것이다.And more particularly, to a liquid optical element system and a liquid-optical element driving method for driving a liquid-optical element so as to be capable of providing a multi-viewpoint three-dimensional image.

최근, 게임, 광고, 의료영상, 교육, 군사 등 여러 분야에서 입체 영상을 제공하는 3차원 영상 디스플레이 장치의 필요성이 크게 요구되고 있다. 또한, 고해상도 텔레비전이 대중화됨에 따라, 입체로 텔레비전을 시청할 수 있는 3차원 텔레비전이 점차 상용화되고 있다. 이에 따라, 다양한 3차원 영상 디스플레이 기술이 제안되고 있다. 현재 상용화되고 있는 3차원 영상 디스플레이 장치는 두 눈의 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 것으로, 시점이 서로 다른 좌안용 영상과 우안용 영상을 시청자의 좌안과 우안에 각각 제공함으로써 시청자가 입체감을 느낄 수 있도록 한다. 이러한 3차원 영상 디스플레이 장치에는 특수 안경을 필요로 하는 안경식 3차원 영상 디스플레이 장치와 안경을 필요로 하지 않는 무안경식 3차원 영상 디스플레이 장치가 있다.2. Description of the Related Art In recent years, there has been a great demand for a three-dimensional image display device that provides stereoscopic images in various fields such as games, advertisements, medical images, education, and military. In addition, as high-resolution televisions become popular, a three-dimensional television capable of viewing television in three dimensions is gradually being commercialized. Accordingly, various 3D image display technologies have been proposed. The three-dimensional image display device which is currently being commercialized uses binocular parallax of the two eyes. By providing the left eye image and the right eye image having different viewpoints to the left and right eyes of viewers, the viewer can feel the three- . Such a three-dimensional image display device includes a spectacular three-dimensional image display device requiring special glasses and a non-eye-tight three-dimensional image display device that does not require glasses.

그러나, 단지 좌안용 영상과 우안용 영상의 2시점만을 제공하는 기존의 3차원 영상 디스플레이 장치는 시청자의 이동에 따른 시점의 변화를 반영하지 못하기 때문에, 자연스러운 입체감을 제공하는 데는 한계가 있다. 따라서, 자연스러운 운동시차(motion parallax)를 제공하기 위하여 다수의 시점을 제공할 수 있는 다시점식 3차원 영상 디스플레이 장치가 제안되고 있다. 다시점식 3차원 영상 디스플레이 장치는 다수의 시역(viewing zone)에 서로 다른 시점의 3차원 영상을 각각 제공하는 장치이다. However, since the existing three-dimensional image display device which provides only two viewpoints of the left eye image and the right eye image does not reflect the change of viewpoint according to the movement of the viewer, there is a limit to providing a natural three-dimensional feeling. Therefore, a re-pointing three-dimensional image display device capable of providing a plurality of viewpoints in order to provide a natural motion parallax has been proposed. The re-pointing three-dimensional image display device is a device for providing three-dimensional images at different viewpoints in a plurality of viewing zones.

최근 다시점식 3차원 영상 디스플레이 장치에 능동소자로 액체 광학소자를 적용하려는 노력이 이루어지고 있다. 액체 광학소자 예컨대, 액체 프리즘 소자는 전기 습윤(electrowetting) 기술을 이용한다.In recent years, efforts have been made to apply liquid optical elements as active elements to a three-dimensional (3D) image display apparatus. Liquid optical elements, such as liquid prism elements, use electrowetting techniques.

전기 습윤 기술은 전극 위에 소수성 절연체를 코팅하고 그 위에 분극성 유체와 무극성 유체가 접촉하도록 하고, 전압을 인가하여 분극성 유체의 표면 장력을 제어함으로써 분극성 유체의 접촉각과 두 유체의 계면의 형상을 변화시킨다. 분극성 유체에 전압이 인가되면 분극성 유체의 소수성 계면의 성질이 친수성으로 변하고 분극성 유체의 접촉각(contact angle)이 낮아지면서 분극성 유체가 무극성 유체를 밀어내어 두 유체의 경계면이 플랫한 면을 이루어, 액체 프리즘소자가 얻어질 수 있다.Electrodewetting is a technique in which a hydrophobic insulator is coated on an electrode, a polarized fluid and a nonpolar fluid are brought into contact with the electrode, and a voltage is applied to control the surface tension of the polarized fluid to change the contact angle of the polarized fluid and the shape of the interface Change. When a voltage is applied to a polarized fluid, the property of the hydrophobic interface of the polarized fluid changes to be hydrophilic and the contact angle of the polarized fluid decreases, so that the polarized fluid pushes away the non-polar fluid, A liquid prism element can be obtained.

이러한 전기 습윤을 이용한 액체 프리즘소자는 인가되는 전압에 따라 분극성 유체의 접촉각이 변화되어, 상기 계면의 기울기 즉, 프리즘 각도가 변화될 수 있다. 프리즘 각도 변화에 따라 투과하는 광의 굴절각이 변화되므로, 프리즘 각도 구동에 의해 원하는 시점으로 광을 보낼 수 있다.In the liquid prism element using the electrowetting, the contact angle of the polarized fluid changes according to the applied voltage, and the slope of the interface, that is, the prism angle can be changed. Since the refraction angle of the transmitted light changes according to the change in the prism angle, the prism angle drive can transmit light to a desired point in time.

다시점식 3차원 영상 디스플레이 장치 구현이 가능하도록 충분한 반응속도로 광의 굴절 각도를 조정할 수 있는 액체 광학소자 시스템 및 액체 광학소자 구동 방법을 제공한다. A liquid optical element system and a liquid optical element driving method capable of adjusting the refraction angle of light at a sufficient reaction speed to enable realization of a reentrant three-dimensional image display device are provided.

본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자 구동 방법은, 격벽에 의해 둘러싸인 공간 내에 배치된 무극성 액체와 분극성 액체, 상기 격벽의 서로 대향하는 측벽에 배치된 제1 및 제2전극을 포함하는 액체 광학소자에 전압을 인가하여 상기 분극성 액체의 접촉각이 변화되도록 구동하기 위하여, 분극성 액체의 접촉각 변화 동작시, 제1전압과 이에 앞서 인가되는 일정 시간동안의 제2전압의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 구동한다. 이때, 상기 제2전압은 상기 제1전압에 비해 과도한 구동 전압일 수 있다.A liquid-optical element driving method according to an embodiment of the present invention is a method of driving a liquid-optical element including a non-polar liquid and a polar liquid disposed in a space surrounded by a partition wall, In order to drive the device so as to change the contact angle of the polarized liquid by applying a voltage to the device, a drive voltage of a two-step structure of a first voltage and a second voltage for a predetermined period of time, And then drives it. At this time, the second voltage may be an excessive driving voltage as compared with the first voltage.

여기서, 상기 제2전압은 제1전압보다 1.2배 이상 클 수 있다.Here, the second voltage may be 1.2 times larger than the first voltage.

상기 제2전압은 제1전압보다 1.5배 이상 클 수 있다.The second voltage may be 1.5 times larger than the first voltage.

상기 제2전압은 제1전압보다 1.2배 내지 2배 클 수 있다.The second voltage may be 1.2 to 2 times larger than the first voltage.

상기 제2전압은 0.1 ~ 3ms 동안 인가될 수 있다.The second voltage may be applied for 0.1 to 3 ms.

상기 제2전압은 분극성 액체의 접촉각 변화 동작시, 접촉각 안정화 시간이 2ms 이하인 범위내에서 정해질 수 있다.The second voltage may be set within a range in which the contact angle stabilization time is less than or equal to 2 ms in the contact angle changing operation of the polarized liquid.

상기 구동 전압은 고정 주파수로 인가될 수 있다.The driving voltage may be applied at a fixed frequency.

상기 구동 전압의 제1전압은 기설정된 전압일 수 있다.The first voltage of the driving voltage may be a predetermined voltage.

상기 제1전압보다 과도한 상기 제2전압을 설정하는 단계와; 상기 제1전압과 이에 앞서 인가되는 상기 제2전압의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 분극성 액체의 접촉각을 변화시키는 단계;를 포함할 수 있다.Setting the second voltage to be greater than the first voltage; And applying a driving voltage having a two-step structure of the first voltage and the second voltage applied thereto to change a contact angle of the polarized liquid.

상기 제2전압은 0.1 ~ 3ms 동안 인가될 수 있다.The second voltage may be applied for 0.1 to 3 ms.

상기 제2전압은 분극성 액체의 접촉각 변화 동작시, 접촉각 안정화 시간이 2ms 이하인 범위내에서 정해질 수 있다.The second voltage may be set within a range in which the contact angle stabilization time is less than or equal to 2 ms in the contact angle changing operation of the polarized liquid.

본 발명의 실시에에 따른 액체 광학소자 시스템은, 격벽에 의해 둘러싸인 공간 내에 배치된 무극성 액체와 분극성 액체, 상기 격벽의 서로 대향하는 측벽에 배치된 제1 및 제2전극을 포함하며, 인가되는 전압에 따라 상기 분극성 액체의 접촉각이 변화되는 액체 광학소자와; 상기 액체 광학소자에 전압을 인가하며, 제1전압과 이에 앞서 일정 시간동안 인가되며 상기 제1전압에 비해 과도한 구동 전압인 제2전압의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 상기 분극성 액체의 접촉각이 변화되도록 구동하는 구동부;를 포함할 수 있다.A liquid-optical element system according to an embodiment of the present invention includes a nonpolar liquid and a polarizable liquid disposed in a space surrounded by a partition wall, first and second electrodes disposed on mutually opposing side walls of the partition, A liquid optical element in which a contact angle of the polarized liquid changes according to a voltage; Applying a voltage to the liquid-optical element and applying a driving voltage having a two-step structure of a first voltage and a second voltage applied for a predetermined period of time and an excessive driving voltage relative to the first voltage, And a driving unit for driving the driving unit to change the driving voltage.

상기 제1전압은 기설정된 전압일 수 있다.The first voltage may be a predetermined voltage.

상기 제2전압은 제1전압보다 1.2배 이상 클 수 있다.The second voltage may be 1.2 times larger than the first voltage.

상기 제2전압은 제1전압보다 1.5배 이상 클 수 있다.The second voltage may be 1.5 times larger than the first voltage.

상기 제2전압은 제1전압보다 1.2배 내지 2배 클 수 있다.The second voltage may be 1.2 to 2 times larger than the first voltage.

상기 제2전압은 0.1 ~ 3ms 동안 인가될 수 있다.The second voltage may be applied for 0.1 to 3 ms.

상기 제2전압은 분극성 액체의 접촉각 변화 동작시, 접촉각 안정화 시간이 2ms 이하인 범위내에서 정해질 수 있다.The second voltage may be set within a range in which the contact angle stabilization time is less than or equal to 2 ms in the contact angle changing operation of the polarized liquid.

상기 구동 전압은 고정 주파수로 인가될 수 있다.The driving voltage may be applied at a fixed frequency.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상 디스플레이 장치는, 영상을 생성하는 영상 생성부와; 상기 영상 생성부로부터의 광의 진행 경로를 변환하도록 마련된 상기한 액체 광학소자 시스템; 상기 영상 생성부와 상기 액체 광학소자 시스템의 액체 광학소자 사이에 마련되어, 시점을 분리하는 3D 광학부;를 포함할 수 있다.A three-dimensional image display apparatus according to an embodiment of the present invention includes: an image generating unit for generating an image; The liquid optical element system described above adapted to change the path of light from the image generation unit; And a 3D optical part provided between the image generating part and the liquid-optical element of the liquid-optical element system for separating the viewpoint.

본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자 시스템 치 그 구동 방법에 따르면, 과도 전압인 제2전압을 일정 시간동안 인가하고, 이어서 제1전압을 인가하는 2단계 구조의 구동 전압을 사용함으로써, 반응 시간이 2ms 이하로, 충분히 빠른 반응 속도로 광의 굴절 각도를 조정할 수 있어 원하는 시점으로 광을 보낼 수 있으므로, 다시점식 3차원 영상 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.According to the driving method of the liquid-optical element system according to the embodiment of the present invention, by using the driving voltage having the two-stage structure in which the second voltage, which is the transient voltage, is applied for a predetermined time and then the first voltage is applied, It is possible to adjust the angle of refraction of the light at a sufficiently fast reaction speed and transmit the light to a desired point of time, thereby realizing a re-pointing three-dimensional image display device.

도 1은 액체 광학소자의 일예로서, 액체 프리즘소자를 구비하는 액체 광학소자 시스템을 개략적으로 보여준다.
도 2는 액체 광학소자를 포함하는 다시점 3차원 영상 디스플레이 장치의 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2의 다시점 3차원 영상 디스플레이 장치의 액체 광학소자의 일 프리즘셀의 동작을 예시적으로 보이는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자 구동 방법에 적용되는 구동 전압 파형의 일예를 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자 구동 방법에 따라 구동 전압을 인가할 때, 구동 전압 인가 단계에 따른 액체 광학소자의 분극성 액체와 무극성 액체의 계면의 기울기 변화를 보여준다.
도 6a는 비교예로서 단순한 직각 파형의 구동 전압을 보여준다.
도 6b는 단순한 직각 파형의 구동 전압을 액체 광학소자에 인가할 때, 시간 경과에 따른 분극성 액체와 무극성 액체의 계면의 기울기 변화를 보여준다.
도 7은 제1전압(V2)에 비해 1.5배, 1.7배, 2.0배의 과도 전압 즉, 제2전압(V3)과 이어지는 제1전압의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 본 발명의 실시예에 따라 액체 광학소자를 구동할 때, 과도 전압 인가 시간(T)에 따른 안정화 시간(settling time) 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8은 과도 전압을 적용하지 않은 구동 전압을 사용할 때와, 제1전압(V2)에 비해 1.5배의 과도 전압 즉, 제2전압(V3)을 1.9ms 동안 적용한 구동 전압을 사용할 때의 시간 경과에 따른 분극성 액체와 무극성 액체의 계면의 기울기 변화를 보여준다.
1 schematically shows a liquid optical element system including a liquid prism element as an example of a liquid optical element.
2 is a conceptual diagram schematically showing an example of the structure of a multi-viewpoint three-dimensional image display device including a liquid optical element.
3A to 3C are conceptual diagrams illustrating the operation of one prism cell of the liquid optical element of the multi-viewpoint three-dimensional image display apparatus of FIG.
4 shows an example of driving voltage waveforms applied to the liquid-optical element driving method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a gradient of the interface between the polarizing liquid and the non-polar liquid in the liquid optical element according to the driving voltage application step when the driving voltage is applied according to the liquid-optical element driving method according to the embodiment of the present invention.
6A shows a driving voltage of a simple rectangular waveform as a comparative example.
6B shows the slope change of the interface between the polarizable liquid and the non-polar liquid over time when a driving voltage of a simple rectangular waveform is applied to the liquid optical element.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the first voltage V2 and the second voltage V3 by applying a driving voltage having a two-stage structure of 1.5 times, 1.7 times, and 2.0 times the transient voltage of the first voltage V2, FIG. 5 is a graph showing a change in a settling time according to a transient voltage application time T when the liquid optical element is driven according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 shows a time lapse when using a driving voltage to which a transient voltage is not applied and a driving voltage to which a transient voltage 1.5 times larger than the first voltage V2, i.e., a driving voltage to which the second voltage V3 is applied for 1.9 ms, Of the polar liquid and nonpolar liquid.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자 시스템 및 액체 광학소자 구동 방법을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 도면상에서 각 구성요소의 크기나 두께 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에서 "상부"나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.Hereinafter, a liquid-optical element system and a liquid-optical element driving method according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals denote the same elements, and the sizes and thicknesses of the respective elements in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. Also, what is referred to below as "upper" or "upper" may include not only being directly on, but also being noncontact.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자 시스템 및 액체 광학소자 구동 방법이 액체 광학소자의 일예로서 액체 프리즘소자 및 이를 적용한 다시점 3차원 영상 디스플레이 장치에 적용되는 경우를 예를 들어 설명하지만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 충분히 빠른 반응속도로 능동적인 광의 굴절 방향 조정이 요구되는 다양한 광학 장치에 적용될 수 있다.Hereinafter, a liquid-optical element system and a liquid-optical element driving method according to an embodiment of the present invention will be described as an example of a liquid-prism element and a multi-viewpoint three-dimensional image display device using the liquid- The embodiments of the present invention are not limited thereto and can be applied to various optical devices in which active light refraction direction adjustment is required at a sufficiently high reaction speed.

도 1은 액체 광학소자의 일예로서, 액체 프리즘소자를 구비하는 액체 광학소자 시스템(50)을 개략적으로 보여준다. 도 1에서는 액체 프리즘소자의 하나의 프리즘셀(10) 구조를 보인 것으로, 이러한 프리즘셀(10)의 2차원 어레이 배열을 포함하는 액체 광학소자 시스템(50)을 3차원 영상 디스플레이 장치에 채용하면, 아래에서 설명하는 바로부터 알 수 있는 바와 같이 광의 굴절 방향을 능동적으로 변경할 수 있으므로, 다시점 3차원 영상 디스플레이 장치 구현이 가능하게 된다.1 schematically shows a liquid-optical element system 50 including a liquid prism element as an example of a liquid-optical element. 1 shows the structure of one prism cell 10 of a liquid prism element. When a liquid optical element system 50 including a two-dimensional array of prism cells 10 is employed in a three-dimensional image display apparatus, As can be seen from the following description, the direction of refraction of the light can be actively changed, which makes it possible to implement a multi-view 3D image display device.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자 시스템(50)은, 액체 광학소자(40)와, 이 액체 광학소자(40)를 구동하는 구동부(15)를 포함하여 구성된다. 1, a liquid-optical element system 50 according to an embodiment of the present invention includes a liquid-optical element 40 and a driving unit 15 for driving the liquid-optical element 40. The liquid-

상기 액체 광학소자(40)는 격벽에 의해 둘러싸인 공간 내에 배치된 무극성 액체와 분극성 액체, 상기 격벽의 서로 대향하는 측벽에 배치된 제1 및 제2전극을 포함하며, 인가되는 전압에 따라 상기 분극성 액체의 접촉각이 변화되도록 마련될 수 있다. 상기 구동부(15)는 상기 액체 광학소자(40)에 전압을 인가하며, 제1전압과 이에 앞서 일정 시간동안 인가되며 상기 제1전압에 비해 과도한 구동 전압인 제2전압의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 상기 분극성 액체의 접촉각이 변화되도록 구동할 수 있다.The liquid optical element 40 includes a non-polar liquid and a polar liquid disposed in a space surrounded by the partition, first and second electrodes disposed on mutually opposing side walls of the partition, The contact angle of the polar liquid may be changed. The driving unit 15 applies a voltage to the liquid optical element 40 and generates a driving voltage having a two-stage structure of a first voltage and a second voltage which is applied for a predetermined period of time and is an excessive driving voltage with respect to the first voltage So that the contact angle of the polarized liquid can be changed.

상기 액체 광학소자(40)로는 예를 들어, 도 1에 예시한 바와 같이, 프리즘셀(10)의 2차원 어레이 배열을 포함하는 액체 프리즘소자를 구비할 수 있다. 이때, 상기 프리즘셀(10)은 서로 대향하여 배치된 하부 및 상부 투명 기판(1, 6), 하부 투명 기판(1) 위에 세워진 수직 격벽(2), 상기 수직 격벽(2)의 양쪽 측벽에 각각 대향하여 배치된 제 1 및 제 2 전극(3a, 3b), 상기 제 1 및 제 2 전극(3a, 3b)들을 완전히 덮도록 형성된 유전체막(4), 상기 유전체막(4)을 완전히 덮도록 형성된 소수성막(5), 상부 투명 기판(6)의 하부 표면에 배치된 공통 전극(7), 및 상기 수직 격벽(2)에 의해 둘러싸인 공간 내에 배치된 무극성 액체(8)와 분극성 액체(9)를 포함할 수 있다.The liquid-optical element 40 may include, for example, a liquid prism element including a two-dimensional array of the prism cells 10 as illustrated in FIG. At this time, the prism cell 10 includes upper and lower transparent substrates 1 and 6 arranged opposite to each other, vertical barrier ribs 2 formed on the lower transparent substrate 1, and barrier ribs 2 formed on both side walls of the vertical barrier rib 2 A dielectric film 4 formed to completely cover the first and second electrodes 3a and 3b and the first and second electrodes 3a and 3b disposed to face each other; A common electrode 7 disposed on the lower surface of the upper transparent substrate 6 and a nonpolar liquid 8 and a polarizable liquid 9 disposed in the space surrounded by the vertical partition 2, . ≪ / RTI >

도 1에서는 2개의 수직 격벽(2)이 배치된 것으로 도시되어 있으나, 실제로 수직 격벽(2)은 내부에 다수의 작은 공간들이 형성되도록 메시(mesh) 형태로 구성된 하나의 구조물일 수 있다. 하나의 수직 격벽(2)의 양쪽 측벽에는 제 1 및 제 2 전극(3a, 3b)이 각각 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(3a)과 제 2 전극(3b)은 수직 격벽(2)에 의해 형성되는 공간을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치될 수 있다. Although the two vertical partition walls 2 are shown in FIG. 1, the vertical partition 2 may be a single structure formed in the form of a mesh so that a plurality of small spaces are formed therein. The first and second electrodes 3a and 3b may be disposed on both side walls of one vertical partition 2, respectively. As shown in FIG. 1, the first electrode 3a and the second electrode 3b may be arranged to face each other with a space formed by the vertical partition 2 interposed therebetween.

제 1 및 제 2 전극(3a, 3b)들을 덮도록 형성된 유전체막(4)은 제 1 및 제 2 전극(3a, 3b)과 공간 내의 액체(8, 9)들을 전기적으로 절연시키는 역할을 한다. 상기 유전체막(4)은 제 1 및 제 2 전극(3a, 3b)들을 완전히 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 유전체막(4)의 표면을 따라 형성된 소수성막(5)은 물과 같은 분극성 액체(9)가 오일과 같은 무극성 액체(8)와의 계면(12)에서 소정의 접촉각을 용이하게 형성하도록 할 수 있다. 소수성 코팅(5)도 역시 유전체막(4)을 완전히 덮도록 형성될 수 있다.The dielectric film 4 formed to cover the first and second electrodes 3a and 3b functions to electrically isolate the first and second electrodes 3a and 3b and the liquid 8 and 9 in the space. The dielectric film 4 may be formed to completely cover the first and second electrodes 3a and 3b. The hydrophobic film 5 formed along the surface of the dielectric film 4 is formed so that the polarized liquid 9 such as water easily forms a predetermined contact angle at the interface 12 with the nonpolar liquid 8 such as oil can do. The hydrophobic coating 5 may also be formed to completely cover the dielectric film 4.

수직 격벽(2)에 의해 형성된 공간 내에 배치된 무극성 액체(8)와 분극성 액체(9)는 광을 거의 손실 없이 통과시킬 수 있도록 높은 투과도를 가지며, 그들의 계면(12)에서 광이 굴절될 수 있도록 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 무극성 액체(8)가 공간 내에서 아래쪽에 배치되도록, 무극성 액체(8)의 밀도가 분극성 액체(9)의 밀도보다 높을 수 있다. 이러한 조건을 만족시키는 무극성 액체(8)와 분극성 액체(9)의 재료는 매우 다양한데, 예를 들어, 분극성 액체(9)로서 예를 들어 약 0.0085wt%의 폴리아크릴산(PAA)을 포함하는 전해질 용액을 사용할 수 있다. 또한, 상기 분극성 액체(9)로 약 0.005M의 NaCl과 약 0.1 중량%의 도데실 황산 나트륨(Sodium Dodecyl Sulfate; SDS)을 포함하는 초순수(DI water)를 사용할 수 있다. 또한, 무극성 액체(8)로서 예를 들어 브로모나프탈렌(Bromonaphtalene)이나 클로로나프탈렌(chloronaphtalene) 등을 사용할 수 있다.The nonpolar liquid 8 and the polarizable liquid 9 disposed in the space defined by the vertical partition 2 have a high transmittance so that light can pass through with little loss and light can be refracted at their interface 12 To have different refractive indexes. 1, the density of the nonpolar liquid 8 may be higher than the density of the polarizable liquid 9 so that the nonpolar liquid 8 is disposed downward in the space. The materials of the nonpolar liquid 8 and the polarizable liquid 9 satisfying these conditions are very diverse. For example, the polarizable liquid 9 may include, for example, about 0.0085 wt% of polyacrylic acid (PAA) Electrolyte solution can be used. DI water including about 0.005M NaCl and about 0.1 wt% sodium dodecyl sulfate (SDS) can be used as the polar liquid 9. As the nonpolar liquid 8, for example, bromonaphthalene or chloronaphthalene may be used.

수직 격벽(2)에 의해 형성된 공간 내에서 아래쪽에 있는 무극성 액체(8)는 예를 들어, 각각의 프리즘셀(10)마다 각각 별도로 배치될 수 있다. 공간의 위쪽에 배치된 분극성 액체(9)는 예를 들어, 액체 프리즘소자 내의 전체 프리즘셀(10)들에 걸쳐 하나로 연장되어 배치될 수 있다. 이를 위해, 상부 투명 기판(6)의 하부 표면과 수직 격벽(2)의 상부 표면 사이에는 소정의 간격이 존재할 수 있다.The non-polar liquid 8 on the lower side in the space defined by the vertical partition 2 can be disposed separately for each prism cell 10, for example. The polarized liquid 9 disposed above the space can be arranged to extend, for example, over the entire prism cells 10 in the liquid prism element. To this end, there may be a predetermined gap between the lower surface of the upper transparent substrate 6 and the upper surface of the vertical partition 2.

상기한 구조를 갖는 프리즘셀(10)에서, 2개의 전극(3a, 3b)들에 각각 인가되는 전압을 조절하면, 분극성 액체(9)의 접촉각이 바뀌게 되어, 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)과 수직 격벽(2) 사이의 접촉각(α)이 조절될 수 있다. 따라서, 전극(3a, 3b)들에 각각 인가되는 전압을 적절히 조절하면, 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)은 광축(OX)에 수직하거나 광축(OX)에 대해 기울어질 수 있다. 예를 들어, 수직 격벽(2)의 좌측에서 계면(12)이 예컨대, 120°의 접촉각(β)을 형성하도록 제 1 전극(3a)에 소정의 전압을 인가하고, 수직 격벽(2)의 우측에서 계면(12)이 예컨대, 60°의 접촉각(α)을 형성하도록 제 2 전극(3b)에 소정의 전압을 인가할 수 있다. 그러면, 상기 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)은, 광축(OX)에 대해 약 60°의 각도로 기울어질 수 있다. In the prism cell 10 having the above-described structure, when the voltages applied to the two electrodes 3a and 3b are adjusted, the contact angle of the polarized liquid 9 is changed, The contact angle alpha between the interface 12 of the liquid 8 and the vertical partition wall 2 can be adjusted. Therefore, by appropriately adjusting the voltages applied to the electrodes 3a and 3b, the interface 12 between the polarized liquid 9 and the nonpolar liquid 8 can be perpendicular to the optical axis OX or perpendicular to the optical axis OX Can be inclined. For example, a predetermined voltage is applied to the first electrode 3a so that the interface 12 forms a contact angle beta of, for example, 120 DEG on the left side of the vertical partition 2, A predetermined voltage can be applied to the second electrode 3b so that the interface 12 forms a contact angle alpha of, for example, 60 degrees. The interface 12 between the polarizable liquid 9 and the nonpolar liquid 8 can then be inclined at an angle of about 60 with respect to the optical axis OX.

그러므로, 전극(3a, 3b)들에 각각 인가되는 전압을 적절히 조절하여, 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 기울기를 조절하면, 프리즘 각도가 조절되어 프리즘셀(10)에 의해 입사광을 원하는 각도로 굴절시켜 입사광의 진행 방향을 변경할 수 있다.Therefore, when the voltages applied to the electrodes 3a and 3b are appropriately adjusted to adjust the inclination of the interface 12 between the polarized liquid 9 and the nonpolar liquid 8, the prism angle is adjusted, 10, the incident light can be refracted at a desired angle to change the traveling direction of the incident light.

이와 같이, 액체 광학소자(40)가 프리즘셀(10)의 어레이를 포함하도록 마련된 경우, 상기 구동부(15)는 프리즘셀(10)의 수직 격벽(2) 양쪽 측벽에 배치된 제1 및 제2전극(3a,3b) 및 상부 투명 기판(6)의 하부 표면에 배치된 공통 전극(7)에 각각 전기적으로 연결된다. 이 구동부(15)는 상기 제1 및 제2전극(3a,3b)에 구동 전압을 인가하여, 프리즘셀(10)의 공간 내에 배치된 분극성 액체(9)의 접촉각이 변화되도록 구동한다. 이에 의해 상기 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)과 수직 격벽92) 사이의 접촉각이 조절될 수 있다.In this way, when the liquid-optical element 40 is provided so as to include the array of the prism cells 10, the driving unit 15 is provided between the first and second Are electrically connected to the electrodes 3a and 3b and the common electrode 7 disposed on the lower surface of the upper transparent substrate 6, respectively. The driving unit 15 applies a driving voltage to the first and second electrodes 3a and 3b to drive the contact angle of the polarized liquid 9 disposed in the space of the prism cell 10 to change. Whereby the contact angle between the interface 12 of the polarizable liquid 9 and the nonpolar liquid 8 and the vertical partition wall 92 can be adjusted.

이때, 상기 구동부(15)는 도 4 및 도 5를 참조로 자세히 후술하는 바와 같이, 제1전압(V2)과 이에 앞서 일정 시간(T)동안 인가되며 상기 제1전압(V2)에 비해 과도한 구동 전압인 제2전압(V3)의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 상기 분극성 액체(9)의 접촉각이 변화되도록 구동하므로, 액체 광학소자(40)의 반응 시간을 크게 줄일 수 있다. 이상의 설명에서는 제1전압(V2)의 인가 구간 및 제2전압(V3)의 인가 구간을 포함하는 2단계 구조에 대해서 설명하였지만, 다른 실시예에 따른 액체 광학소자 시스템(50)의 구동부(15)는 2단계 이상으로 구동전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 시간 축 상에서, 다단계의 서로 다른 크기를 가지는 복수의 전압 구간들을 가지도록, 구동부(15)는 구동전압을 인가할 수 있다. 복수의 전압 구간들 중 적어도 하나의 구간에서의 전압의 크기는 다른 전압들의 크기에 비하여, 과도한 크기를 가질 수 있다.4 and 5, the driving unit 15 applies a first voltage V2 and a second voltage V2 for a predetermined time T prior to the first voltage V2, And the second voltage (V3) is applied to the polarizing liquid (9) so that the contact angle of the polarized liquid (9) is changed, so that the reaction time of the liquid optical element (40) can be greatly reduced. The structure of the driving section 15 of the liquid-optical element system 50 according to another embodiment is not limited to the two-stage structure including the application period of the first voltage V2 and the application period of the second voltage V3. The driving voltage can be applied in two or more stages. For example, on the time axis, the driving unit 15 may apply a driving voltage so as to have a plurality of voltage intervals having different multi-step sizes. The magnitude of the voltage in at least one of the plurality of voltage intervals may have an excessive magnitude in comparison with the magnitude of the other voltages.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자 시스템(50)을 포함하는 다시점 3차원 영상 디스플레이 장치의 구조의 일예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.2 is a conceptual view schematically showing an example of the structure of a multi-viewpoint three-dimensional image display device including a liquid-optical element system 50 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 3차원 디스플레이 장치(100)는 영상을 생성하는 영상 생성부(20), 및 상기 영상 생성부(20)로부터의 광의 진행 경로를 변환하도록 마련된 상기한 액체 광학소자 시스템(50)을 포함할 수 있다. 3차원 디스플레이 장치(100)는 또한, 영상 생성부(20)와 액체 광학소자 시스템(50)의 액체 광학소자(40) 사이에서 시점을 분리하는 3D 광학부(30)를 선택적으로 더 포함할 수 있다.2, the three-dimensional display device 100 includes an image generating unit 20 for generating an image, and the liquid optical element system 50 (not shown) provided to convert the path of light from the image generating unit 20 ). The three-dimensional display device 100 may further optionally include a 3D optic portion 30 that separates the viewpoint between the image generating portion 20 and the liquid-optic element 40 of the liquid- have.

영상 생성부(20)는 광원(21), 및 상기 광원(21)으로부터의 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널(22)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 패널(22)은 LCD(Liquid Crystal Display), DMD(Digital Micromirror Device), LCOS(Liquid Crystal On Silicon), 또는 SLM(Spatial Light Modulator)을 포함할 수 있다. 도 2에는 영상 생성부(20)가 별도의 광원(21)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 이는 단지 하나의 예일 뿐이며, 본 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 영상 생성부(20)는 별도의 광원이 필요 없는 유기 발광 소자(OLED)나 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등과 같은 자체 발광형 디스플레이 패널을 포함할 수도 있다.The image generating unit 20 may include a light source 21 and a display panel 22 that forms an image using light from the light source 21. [ For example, the display panel 22 may include a liquid crystal display (LCD), a digital micromirror device (DMD), a liquid crystal on silicon (LCOS), or a spatial light modulator (SLM). 2, the image generating unit 20 is shown as including a separate light source 21, but this is only one example, and the present embodiment is not limited thereto. For example, the image generating unit 20 may include a self-luminous display panel such as an organic light emitting diode (OLED) or a plasma display panel (PDP), which does not require a separate light source.

상기 액체 광학소자 시스템(50)은 도 1을 참조로 전술한 바와 같이, 액체 광학소자(40)와 구동부(15)를 포함할 수 있다. 상기 액체 광학소자(40)는 상기 구동부(15)의 구동에 따라 분극성 액체(9)의 접촉각을 변화시킴으로써, 상기 영상 생성부(20)로부터 진행하는 광의 진행 경로를 변화시킬 수 있다. The liquid-optical element system 50 may include a liquid-optical element 40 and a driving unit 15, as described above with reference to Fig. The liquid optical element 40 can change the traveling path of the light traveling from the image generating unit 20 by changing the contact angle of the polarized liquid 9 in accordance with the driving of the driving unit 15. [

상기 액체 광학소자(40)는 광의 진행 경로를 변경하여 영상의 시점(view point)을 다시점(multi-view point)(P1∼P6)으로 만드는 역할을 한다. 예를 들어, 액체 광학소자(40)는 액체 프리즘소자로서, 상술한 프리즘셀(10)들의 어레이로 구성될 수 있으며, 광이 굴절되는 각도를 전기적으로 조절하여 시분할 방식으로 복수 시점의 영상을 제공할 수 있다.The liquid-optical element 40 changes the path of light to make the viewpoint of the image into multi-view points P1 to P6. For example, the liquid optical element 40 may be a liquid prism element, which may be an array of the prism cells 10 described above, and electrically adjusts an angle at which the light is refracted to provide a plurality of viewpoint images in a time- can do.

예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 프리즘셀(10)에서 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)이 기울어지지 않은 경우, 광(L)은 진행 경로의 변화 없이 그대로 프리즘셀(10)을 통과한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 프리즘셀(10)을 전기적으로 제어하여 계면(12)을 제 1 각도로 기울이면, 광은 계면(12)에 의해 광축(OX)에 대해 (+θ1)의 각도만큼 굴절되어 프리즘셀(10)을 통과한다. 그와 반대로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 프리즘셀(10)을 전기적으로 제어하여 계면(12)을 제 2 각도로 기울이면, 광은 계면(12)에 의해 광축(OX)에 대해 (-θ2)의 각도만큼 굴절되어 프리즘셀(10)을 통과하게 된다.3A, when the interface 12 between the polarizable liquid 9 and the nonpolar liquid 8 is not tilted in the prism cell 10, the light L changes in the path of the path Without passing through the prism cell 10. 3B, when the prism cell 10 is electrically controlled to tilt the interface 12 to the first angle, the light is guided by the interface 12 at an angle (+? 1) relative to the optical axis OX And passes through the prism cell 10. Conversely, as shown in FIG. 3C, when the prism cell 10 is electrically controlled to tilt the interface 12 to the second angle, light is guided to the (-) axis by the interface 12 with respect to the optical axis OX, 2 &thetas; 2), and passes through the prism cell 10. [

영상 생성부(20)는 시간 순차적으로 각각 상이한 시점의 영상을 생성할 수 있으며, 액체 광학소자(40) 내의 다수의 프리즘셀(10)들은 상기 구동부(15)에 의해 상기 영상 생성부(20)에 동기되어 상이한 시점의 영상을 포함하는 광을 상이한 각도로 굴절시키도록 구동될 수 있다. 예를 들어, 영상 생성부(20)에서 제 1 시점의 영상이 출력될 때, 프리즘셀(10)은 도 3a에 도시된 바와 같이 기울어지지 않은 상태가 되도록 구동될 수 있다. 또한, 영상 생성부(20)에서 제 2 시점 영상이 출력될 때, 프리즘셀(10)은 도 3b에 도시된 바와 같이 제 1 각도로 기울어질 수 있다. 그리고, 영상 생성부(20)에서 제 3 시점 영상이 출력될 때, 프리즘셀(10)은 도 3c에 도시된 바와 같이 제 2 각도로 기울어질 수 있다. 프리즘셀(10)의 구동 속도, 계면(12)의 기울기에 따라 더 많은 시점의 영상을 표시할 수 있다.The image generating unit 20 may generate images at different time points in time and a plurality of prism cells 10 in the liquid optical element 40 may be generated by the driving unit 15 in the image generating unit 20, And may be driven to refract light including images of different viewpoints at different angles. For example, when the image of the first viewpoint is output from the image generator 20, the prism cell 10 may be driven to be in a non-tilted state as shown in FIG. 3A. When the second viewpoint image is outputted from the image generator 20, the prism cell 10 may be inclined at a first angle as shown in FIG. 3B. When the image generator 20 outputs the third viewpoint image, the prism cell 10 may be inclined at a second angle as shown in FIG. 3C. More images can be displayed according to the driving speed of the prism cell 10 and the slope of the interface 12.

이때, 상기 구동부(15)에 의해 제1전압(V2)과 이에 앞서 일정 시간(T)동안 인가되며 상기 제1전압(V2)에 비해 과도한 구동 전압인 제2전압(V3)의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 상기 분극성 액체(9)의 접촉각이 변화시키므로, 액체 광학소자(40)의 반응 시간이 크게 줄어들어, 시점 수를 크게 늘릴 수 있다.In this case, the first voltage V2 is applied by the driving unit 15 and the second voltage V3, which is a driving voltage which is applied for a predetermined period of time T and is excessively higher than the first voltage V2, Since the contact angle of the polarized liquid 9 is changed by applying the driving voltage, the reaction time of the liquid optical element 40 is greatly reduced, and the number of viewpoints can be greatly increased.

상기 3D 광학부(30)는 예를 들어, 렌티큘러 렌즈 어레이, 마이크로렌즈 어레이, 또는 패럴랙스 배리어와 같이 시역을 분리할 수 있는 광학소자일 수 있다. 이러한 3D 광학부(30)는 영상 생성부(20)에서 출력된 영상들이 복수 개의 시역에 분리되어 포커싱되도록 할 수 있다. 3D 광학부(30)에 의해 시역을 분리하는 기술은 이미 널리 공지되어 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 본 실시예에 따르면, 3D 광학부(30)와 액체 광학소자 시스템(50)에 의해 시점 수를 배가할 수 있다. 예를 들어, 3D 광학부(30)가 영상을 2시점으로 분리하고, 액체 광학소자 시스템(50)의 액체 광학소자(40)가 영상을 3시점으로 분리할 때, 총 6시점의 영상을 표시할 수 있다. The 3D optical unit 30 may be an optical element capable of separating the field of view, such as a lenticular lens array, a microlens array, or a parallax barrier. The 3D optical unit 30 may focus the images output from the image generating unit 20 separately in a plurality of viewports. The technique of separating the viewing area by the 3D optical unit 30 is well known in the art, and thus a detailed description thereof will be omitted here. According to the present embodiment, the number of viewpoints can be doubled by the 3D optical unit 30 and the liquid-optical element system 50. [ For example, when the 3D optical unit 30 separates an image into two viewpoints and the liquid optical element 40 of the liquid optical element system 50 separates the image into three viewpoints, can do.

특히, 액체 광학소자(40)는 전기적 제어에 따라 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 각도를 다양하게 제어할 수 있기 때문에, 액체 광학소자(40)를 상기 구동부(15)에 의해 구동함으로써 시점 수를 크게 늘릴 수 있다. 더욱이, 액체 광학소자(40)는 영상 생성부(20)에서 생성된 영상의 광 경로를 변환시켜 시점을 변경하는 것이므로 해상도의 저하 없이 시점 수를 늘릴 수 있다. Particularly, since the liquid optical element 40 can control the angle of the interface 12 between the polarized liquid 9 and the non-polar liquid 8 variously according to the electrical control, The number of viewpoints can be greatly increased. Furthermore, since the liquid optical element 40 changes the viewpoint by converting the optical path of the image generated by the image generator 20, the number of viewpoints can be increased without degrading the resolution.

따라서, 상기 액체 광학소자 시스템(50)을 적용한 3차원 디스플레이 장치(100)는 해상도 저하 없이 다시점 3차원 영상을 구현할 수 있다.Accordingly, the three-dimensional display device 100 to which the liquid-optical element system 50 is applied can realize a multi-viewpoint three-dimensional image without degrading the resolution.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자(40) 구동 방법에 적용되는 구동 전압 파형의 일예를 보여준다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자 시스템(50)에서 상기 구동부(15)에 의해 액체 광학소자(40)에 적용되는 구동 전압 파형의 일예를 보여준다.4 shows an example of driving voltage waveforms applied to the liquid-optical element 40 driving method according to the embodiment of the present invention. That is, an example of driving voltage waveforms applied to the liquid-optical element 40 by the driving unit 15 in the liquid-optical element system 50 according to the embodiment of the present invention is shown.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자(40) 구동 방법에 따르면, 액체 광학소자(40)의 분극성 액체(9)의 접촉각 변화 동작시, 구동부(15)로부터 제1전압(V2)과 이에 앞서 일정 시간(T) 동안 인가되는 제2전압(V3)의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 구동한다. 이때, 상기 제1전압(V2)은 일반적인 액체 광학소자 구동시의 전압에 해당하는 것으로, 기설정된 값일 수 있다. 4, the driving method of the liquid optical element 40 according to the embodiment of the present invention is such that when the contact angle changing operation of the liquid polar liquid 9 of the liquid optical element 40 is performed, The driving voltage of the two-stage structure of the voltage V2 and the second voltage V3 applied for a predetermined time T is applied and driven. At this time, the first voltage V2 corresponds to a voltage at the time of driving a general liquid optical element, and may be a predetermined value.

즉, 기존의 액체 광학소자 구동시에, 분극성 액체의 접촉각을 변화시키기 위해, 소정 시간동안 제1전압(V2)의 구동 전압을 인가하였다면, 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자(40) 구동 방법에서는, 구동부(15)의 구동에 의해 일정 시간(T)동안 유지되는 제2전압(V3)과 이어지는 제1전압(V2)의 2단계 구조의 구동 전압을 액체 광학소자(40)에 인가한다. 도 1에서, 구동 전압의 기본 전압(V1)은 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)이, 광축에 대해 수직한 평면을 이루어, 입사광을 굴절없이 투과시키는 경우에 해당한다.That is, if the driving voltage of the first voltage (V2) is applied for a predetermined period of time in order to change the contact angle of the polarized liquid at the time of driving the conventional liquid optical element, the driving of the liquid optical element 40 A driving voltage having a two-stage structure of a second voltage V3 held for a predetermined time T by the driving of the driving unit 15 and a first voltage V2 subsequent thereto is applied to the liquid optical element 40 . 1, the basic voltage V1 of the driving voltage is set so that when the polarizing liquid 9 and the interface 12 of the nonpolar liquid 8 form a plane perpendicular to the optical axis and the incident light is transmitted without refraction do.

상기 제2전압(V3)은 상기 제1전압(V2)에 비해 과도한 전압(overshoot voltage)으로, 제2전압(V3)은 제1전압(V2)보다 1.2배 이상 예컨대, 1.5배 이상 큰 전압일 수 있다. 상기 제2전압(V3)은 제1전압(V1)보다 1.2배 내지 2배 정도 큰 전압일 수 있다. 또한, 상기 제2전압(V3)이 인가되는 일정 시간(T)은 3ms 이하 예컨대, 0.1 내지 3ms 시간동안 일 수 있다. The second voltage V3 is an overshoot voltage and the second voltage V3 is a voltage greater than or equal to 1.2 times the voltage of the first voltage V2, for example, 1.5 times greater than the first voltage V2. . The second voltage V3 may be 1.2 times to twice as large as the first voltage V1. The predetermined time T during which the second voltage V3 is applied may be 3 ms or less, for example, 0.1 to 3 ms.

여기서, 상기 제2전압(V3)이 인가되는 시간(T)은 분극성 액체(9)에 전해질을 구성하도록 첨가되는 물질을 잘 선택하여 전도도를 높이는 경우, 줄어들 수 있다. Here, the time T during which the second voltage V3 is applied may be reduced when the material to be added to constitute the electrolyte in the polarized liquid 9 is well selected and the conductivity is increased.

상기 제2전압(V3)의 크기 및 인가 시간(T)은 분극성 액체(9)의 접촉각 변화 동작시, 접촉각 안정화 시간이 2ms 이하인 범위 내에서 정해질 수 있다. The magnitude and the application time T of the second voltage V3 can be set within a range in which the contact angle stabilization time is less than or equal to 2 ms in the contact angle changing operation of the polarized liquid 9. [

예를 들어, 480Hz로 8M 픽셀 디스플레이 장치를 구동하여 16시점을 형성하는 경우, 한 프레임동안 대략 16.7ms의 시간이 소요되는데, 대략 2ms 정도의 반응시간이 요구된다. For example, when driving an 8M pixel display device at 480 Hz to form 16 viewpoints, a time of about 16.7 ms is required for one frame, and a response time of about 2 ms is required.

이러한 2ms 정도 또는 그 이하의 빠른 반응 시간으로 동작하여, 다시점 3차원 영상 디스플레이 장치를 구현하도록, 상기 제2전압(V3)의 크기 및 인가 시간(T)이 정해질 수 있다. 제1전압(V1)에 앞서, 3ms 이하 예컨대, 0.1 내지 3ms 시간동안 제1전압(V1)보다 1.2배 내지 2배 정도 큰 제2전압(V3)을 인가하는 경우, 본 발명의 실시에에 따른 액체 광학소자 시스템(50)을 적용한 다시점 3차원 영상 디스플레이장치는, 2ms 이하의 빠른 반응 시간하에서 동작할 수 있다.The magnitude of the second voltage (V3) and the application time (T) can be determined so as to operate at a quick response time of about 2 ms or less and to realize a multi-view 3D image display device. When a second voltage V3 that is 1.2 times to twice larger than the first voltage V1 is applied for 3 ms or less, for example, 0.1 to 3 ms, in advance of the first voltage V1, A multi-viewpoint three-dimensional image display apparatus using the liquid optical element system 50 can operate under a quick reaction time of 2 ms or less.

상기와 같은 구동 전압은 고정 주파수(f0)로 인가될 수 있다. 즉, 구동 전압은 일정 시간 간격(1/f0)으로 인가될 수 있으며, 분극성 액체(9)의 접촉각에 따른 계면(12)의 기울기 즉, 프리즘 각도가 원하는 값이 되도록 그 제1전압(V2) 및 제2전압(V3) 크기나 제2전압(V3)의 인가 시간(T) 등은 조절될 수 있다. The driving voltage may be applied at a fixed frequency f0. That is, the driving voltage can be applied at a predetermined time interval (1 / f0), and the slope of the interface 12 corresponding to the contact angle of the polarized liquid 9, that is, the first voltage V2 The magnitude of the second voltage V3 and the application time T of the second voltage V3 may be adjusted.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자(40) 구동 방법에 따라 구동 전압을 인가할 때, 구동 전압 인가 단계에 따른 액체 광학소자(40)의 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 기울기 변화를 보여준다.5 is a graph showing the relationship between the polarized liquid 9 of the liquid optical element 40 and the polar liquid 9 in accordance with the driving voltage application step when the driving voltage is applied according to the driving method of the liquid optical element 40 according to the embodiment of the present invention. 8) at the interface (12).

먼저, 실질적인 광의 굴절 방향 조절을 위한 구동 전압을 인가하기 전 단계 즉, V1의 전압 레벨에서, 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8) 사이의 계면(12)은 플랫한 수평면을 이루도록 제어될 수 있다(도 5의 좌측의 액체 광학소자(40)의 계면(12) 상태). 이러한 액체 광학소자(40)에 광이 입사되면, 광은 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8) 사이의 계면(12)에서의 굴절 없이 직진 투과하게 된다.The interface 12 between the polarizable liquid 9 and the nonpolar liquid 8 is controlled to form a flat horizontal surface at the voltage level of V1, that is, before the application of the driving voltage for adjusting the refracting direction of the light (The state of the interface 12 of the liquid optical element 40 on the left side in Fig. 5). When light is incident on the liquid-optical element 40, the light is transmitted straight without passing through the interface 12 between the polarizable liquid 9 and the non-polar liquid 8.

이러한 액체 광학소자(40)에 구동 전압을 인가하여, 분극성 액체(9)의 접촉각을 변화시킴으로써, 광을 원하는 방향으로 굴절시키도록 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8) 사이의 계면(12)의 기울기를 조정할 때, 분극성 액체(9)의 접촉각이 원하는 값으로 될 때까지는 시간이 걸릴 수 있다.The driving voltage is applied to the liquid optical element 40 to vary the contact angle of the polarized liquid 9 so that the interface between the polarized liquid 9 and the nonpolar liquid 8 12, it may take time until the contact angle of the polarized liquid 9 becomes a desired value.

도 6a는 비교예로서 단순한 직각 파형의 구동 전압을 보여준다. 도 6b는 단순한 직각 파형의 구동 전압을 액체 광학소자(40)에 인가할 때, 시간 경과에 따른 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 기울기 변화를 보여준다. 도 6b에서 가로축은 반응 시간을 나타내며, 세로축은 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 기울기 변화를 전압으로 나타낸다. 6A shows a driving voltage of a simple rectangular waveform as a comparative example. 6B shows the slope change of the interface 12 between the polarizable liquid 9 and the nonpolar liquid 8 over time when a driving voltage of a simple rectangular waveform is applied to the liquid optical element 40. Fig. In FIG. 6B, the abscissa represents the reaction time, and the ordinate represents the change in the slope of the interface 12 between the polar liquid 9 and the nonpolar liquid 8 by the voltage.

일반적인 구동 방식을 적용하여, 도 6a에서와 같이, 단순한 직각 파형의 구동 전압 즉, 상기 제2전압만의 구동 전압을 액체 광학소자(40)에 인가하는 경우, 도 6b에서와 같이, 분극성 액체(9)의 접촉각이 원하는 값으로 되는 데는 예컨대, 약 7ms 정도의 시간이 걸린다. 반응 시간이 대략 7ms 정도 필요한 이유는, 분극성 액체(9) 및 무극성 유체가 유체이므로, 분극성 액체(9)가 구동 전압에 반응하여 접촉각이 변화되어, 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 기울기가 원하는 위치로 도달할 때까지 시간이 걸리기 때문이다. 6A, when a driving voltage of a simple rectangular waveform, that is, a driving voltage of only the second voltage, is applied to the liquid-optical element 40, as shown in FIG. 6A, It takes a time of about 7 ms, for example, for the contact angle of the substrate 9 to become a desired value. The reason why the reaction time is about 7 ms is because the polarized liquid 9 and the non-polar liquid are fluids, so that the polarized liquid 9 reacts with the driving voltage to change the contact angle, 8 takes a long time until the slope of the interface 12 reaches a desired position.

반면에, 본 발명의 실시예에 따른 구동 방법에서와 같이, 구동부(15)의 구동에 의해 구동 전압을 과도한 전압인 제2전압(V3)을 먼저 일정 시간(T) 인가하고 이어서 제1전압(V2)을 인가하는 2단계 구조로 인가하는 경우, 이러한 반응 시간을 크게 줄일 수 있다.On the other hand, as in the driving method according to the embodiment of the present invention, the second voltage V3, which is an excessive voltage of the driving voltage by driving the driving unit 15, is first applied for a predetermined time T, V2) is applied, the reaction time can be greatly reduced.

즉, 과도한 전압인 제2전압(V3)을 먼저 일정 시간(T) 인가하는 동안, 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 기울기는 원하는 위치보다 더 과도하게 변화될 수 있으며(도 5의 중앙의 액체 광학소자(40)의 계면(12) 상태), 이어지는 제1전압(V2)이 인가되는 동안, 원하는 위치로 되돌아와 안정된 상태를 유지하게 된다(도 5의 우측의 액체 광학소자(40)의 계면(12) 상태).That is, the slope of the interface 12 between the polarizable liquid 9 and the nonpolar liquid 8 is changed more than the desired position while the second voltage V3, which is an excessive voltage, is applied for a predetermined time T first (The state of the interface 12 of the liquid-optical element 40 in the center of FIG. 5), and the first voltage V2 is applied thereto, the liquid crystal device 100 returns to a desired position and maintains a stable state The state of the interface 12 of the liquid-optical element 40).

이러한, 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자(40) 구동 방법에 따르면, 반응 시간을 크게 줄일 수 있어, 조절되는 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 기울기는 2ms 이하의 시간 내에 안정화될 수 있다.According to the method of driving the liquid-optical element 40 according to the embodiment of the present invention, the reaction time can be greatly reduced, and the slope of the interface 12 of the polarized liquid 9 and the non- It can be stabilized within a time of 2 ms or less.

도 7은 제1전압(V2)에 비해 1.5배, 1.7배, 2.0배의 과도 전압 즉, 제2전압(V3)과 이어지는 제1전압의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 본 발명의 실시예에 따라 액체 광학소자(40)를 구동할 때, 과도 전압 인가 시간(T)에 따른 안정화 시간(settling time) 변화를 보여주는 그래프이다. 도 7의 결과는 분극성 액체(9)로 약 0.0085wt%의 폴리아크릴산(PAA)을 포함하는 전해질 용액을 사용하여, 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 기울기를 0도에서 5도로 변화되도록 액체 광학소자(40)를 구동할 때 얻어진 것이다.FIG. 7 is a graph showing the relationship between the first voltage V2 and the second voltage V3 by applying a driving voltage having a two-stage structure of 1.5 times, 1.7 times, and 2.0 times the transient voltage of the first voltage V2, FIG. 5 is a graph showing a change in settling time according to a transient voltage application time T when driving the liquid-optical element 40 according to an embodiment of the present invention. 7 shows that the slope of the interface 12 between the polarizable liquid 9 and the nonpolar liquid 8 can be improved by using an electrolyte solution containing about 0.0085 wt% of polyacrylic acid (PAA) as the polarizable liquid 9, Optical element 40 is changed so as to change from 0 to 5 degrees.

얻어진 결과에 따르면, 제1전압(V2)에 비해 1.5배의 과도 전압 즉, 제2전압(V3)을 1.9 ms 동안 인가하는 경우, 안정화 시간은 약 1.4ms 정도가 소요되었다. 제1전압(V2)에 비해 1.7배의 과도 전압 즉, 제2전압(V3)을 1.7 ms 동안 인가하는 경우, 안정화 시간은 약 1.2ms 정도가 소요되었다. 제1전압(V2)에 비해 2.0배의 과도 전압 즉, 제2전압(V3)을 1.3 ms 동안 인가하는 경우, 안정화 시간은 1.1ms 정도가 소요되었다.According to the obtained results, when the transient voltage 1.5 times the first voltage V2, that is, the second voltage V3 is applied for 1.9 ms, the stabilization time takes about 1.4 ms. When the transient voltage 1.7 times the first voltage V2, that is, the second voltage V3, was applied for 1.7 ms, the stabilization time required about 1.2 ms. When a transient voltage 2.0 times greater than the first voltage V2, that is, the second voltage V3 was applied for 1.3 ms, the stabilization time required about 1.1 ms.

도 8은 과도 전압을 적용하지 않은 구동 전압을 사용할 때와, 제1전압(V2)에 비해 1.5배의 과도 전압 즉, 제2전압(V3)을 1.9ms 동안 적용한 구동 전압을 사용할 때의 시간 경과에 따른 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 기울기 변화를 보여준다. 도 8의 결과는 분극성 액체(9)로 약 0.0085 wt%의 폴리아크릴산(PAA)을 포함하는 전해질 용액을 사용하여, 분극성 액체(9)와 무극성 액체(8)의 계면(12)의 기울기를 0도에서 5도로 변화되도록 액체 광학소자(40)를 구동할 때 얻어진 것이다.8 shows a time lapse when using a driving voltage to which a transient voltage is not applied and a driving voltage to which a transient voltage 1.5 times larger than the first voltage V2, i.e., a driving voltage to which the second voltage V3 is applied for 1.9 ms, Shows the slope change of the interface (12) between the polar liquid (9) and the nonpolar liquid (8). 8 shows that the slope of the interface 12 between the polarizable liquid 9 and the nonpolar liquid 8 can be improved by using an electrolyte solution containing about 0.0085 wt% of polyacrylic acid (PAA) as the polarizable liquid 9, Optical element 40 is changed so as to change from 0 to 5 degrees.

얻어진 결과에 따르면, 과도 전압을 적용하지 않은 구동 전압을 사용할 때, 반응 시간은 약 6.6ms인 반면에, 제1전압(V2)에 비해 1.5배의 과도 전압 즉, 제2전압(V3)을 1.9ms 동안 적용한 구동 전압을 사용할 때에는 반응 시간이 1.4ms로 크게 줄어든다.According to the obtained results, when using a driving voltage to which no transient voltage is applied, the reaction time is about 6.6 ms, while the transient voltage 1.5 times the first voltage V2, that is, the second voltage V3 is 1.9 When using the driving voltage applied for ms, the response time is greatly reduced to 1.4 ms.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액체 광학소자(40) 구동 방법에 따르면, 구동부(15)의 구동에 의해 과도 전압인 제2전압(V3)을 일정 시간(T)동안 인가하고, 이어서 제1전압(V2)을 인가하는 2단계 구조의 구동 전압을 사용함으로써, 반응 시간이 2ms 이하로, 충분히 빠른 반응 속도로 광의 굴절 각도를 조정할 수 있어 원하는 시점으로 광을 보낼 수 있으므로, 다시점식 3차원 영상 디스플레이 장치 구현이 가능하다.As described above, according to the driving method of the liquid-state optical element 40 according to the embodiment of the present invention, the second voltage V3, which is the transient voltage, is applied for a predetermined time T by driving the driving unit 15 , And then the first voltage (V2) is applied, it is possible to adjust the angle of refraction of the light with a reaction time of 2 ms or less and a sufficiently fast reaction rate, It is possible to implement a point-based three-dimensional image display device.

1,6...기판 2...격벽
3a,3b...전극 4...소수성막
5...유전체막 7...공통 전극
8...무극성 액체 9...분극성 액체
100...디스플레이 장치 40...액체 광학소자
10...프리즘셀
1,6 ... substrate 2 ... barrier
3a, 3b ... Electrode 4 ... hydrophobic film
5 ... dielectric film 7 ... common electrode
8 ... non-polar liquid 9 ... polar liquid
100 ... display device 40 ... liquid optical element
10 ... prism cell

Claims (20)

격벽에 의해 둘러싸인 공간 내에 배치된 무극성 액체와 분극성 액체, 상기 격벽의 서로 대향하는 측벽에 배치된 제1 및 제2전극을 포함하는 액체 광학소자에 전압을 인가하여 상기 분극성 액체의 접촉각이 변화되도록 구동하는 액체 광학소자 구동 방법에 있어서,
분극성 액체의 접촉각 변화 동작시, 제1전압과 이에 앞서 인가되는 일정 시간동안의 제2전압의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 구동하며, 상기 제2전압은 상기 제1전압에 비해 과도한 구동 전압인 액체 광학소자 구동 방법.
Applying a voltage to a liquid optical element including a nonpolar liquid and a polarizable liquid disposed in a space surrounded by the barrier ribs and first and second electrodes disposed on side walls of the barrier ribs facing each other to change a contact angle of the polarizable liquid In the liquid optical element driving method,
Wherein the second voltage is driven by applying a driving voltage having a two-stage structure of a first voltage and a second voltage for a predetermined period of time before the polarity of the liquid is changed, Voltage is applied to the liquid-optical element.
제1항에 있어서, 상기 제2전압은 제1전압보다 1.2배 이상 큰 액체 광학소자 구동 방법.The liquid-optical element driving method according to claim 1, wherein the second voltage is 1.2 times larger than the first voltage. 제2항에 있어서, 상기 제2전압은 제1전압보다 1.5배 이상 큰 액체 광학소자 구동 방법.3. The liquid-optical element driving method according to claim 2, wherein the second voltage is 1.5 times larger than the first voltage. 제2항에 있어서, 상기 제2전압은 제1전압보다 1.2배 내지 2배 큰 액체 광학소자 구동 방법.3. The method of claim 2, wherein the second voltage is 1.2 to 2 times larger than the first voltage. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2전압은 0.1 ~ 3ms 동안 인가되는 액체 광학소자 구동 방법.5. The liquid-optical element driving method according to any one of claims 1 to 4, wherein the second voltage is applied for 0.1 to 3 ms. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2전압은 분극성 액체의 접촉각 변화 동작시, 접촉각 안정화 시간이 2ms 이하인 범위내에서 정해지는 액체 광학소자 구동 방법.The liquid-optical element driving method according to any one of claims 1 to 4, wherein the second voltage is set within a range in which the contact angle stabilization time is less than or equal to 2 ms in a contact angle changing operation of the polarized liquid. 제1항에 있어서, 상기 구동 전압은 고정 주파수로 인가되는 액체 광학소자 구동 방법.The liquid-optical element driving method according to claim 1, wherein the driving voltage is applied at a fixed frequency. 제1항에 있어서, 상기 구동 전압의 제1전압은 기설정된 전압인 액체 광학소자 구동 방법.The liquid-optical element driving method according to claim 1, wherein the first voltage of the driving voltage is a predetermined voltage. 제1항 내지 제4항 또는 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1전압보다 과도한 상기 제2전압을 설정하는 단계와;
상기 제1전압과 이에 앞서 인가되는 상기 제2전압의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 분극성 액체의 접촉각을 변화시키는 단계;를 포함하는 액체 광학소자 구동 방법.
9. The method of any one of claims 1 to 4 or 7 to 8, further comprising: setting the second voltage to be greater than the first voltage;
And applying a driving voltage having a two-step structure of the first voltage and the second voltage applied thereto to change a contact angle of the polarized liquid.
제9항에 있어서, 상기 제2전압은 0.1 ~ 3ms 동안 인가되는 액체 광학소자 구동 방법.The liquid-optical element driving method according to claim 9, wherein the second voltage is applied for 0.1 to 3 ms. 제9항에 있어서, 상기 제2전압은 분극성 액체의 접촉각 변화 동작시, 접촉각 안정화 시간이 2ms 이하인 범위내에서 정해지는 액체 광학소자 구동 방법.10. The liquid-optical element driving method according to claim 9, wherein the second voltage is set within a range in which the contact angle stabilization time is 2 ms or less at the time of the contact angle changing operation of the polarized liquid. 격벽에 의해 둘러싸인 공간 내에 배치된 무극성 액체와 분극성 액체, 상기 격벽의 서로 대향하는 측벽에 배치된 제1 및 제2전극을 포함하며, 인가되는 전압에 따라 상기 분극성 액체의 접촉각이 변화되는 액체 광학소자와;
상기 액체 광학소자에 전압을 인가하며, 제1전압과 이에 앞서 일정 시간동안 인가되며 상기 제1전압에 비해 과도한 구동 전압인 제2전압의 2단계 구조의 구동 전압을 인가하여 상기 분극성 액체의 접촉각이 변화되도록 구동하는 구동부;를 포함하는 액체 광학소자 시스템.
A non-polar liquid and a polarizable liquid disposed in a space surrounded by the barrier ribs, first and second electrodes disposed on the side walls of the barrier ribs facing each other, wherein the contact angle of the polar liquid is changed according to an applied voltage An optical element;
Applying a voltage to the liquid-optical element and applying a driving voltage having a two-step structure of a first voltage and a second voltage applied for a predetermined period of time and an excessive driving voltage relative to the first voltage, And a driving unit for driving the liquid-state imaging element to change the liquid-state imaging element.
제12항에 있어서, 상기 제1전압은 기설정된 전압인 액체 광학소자 시스템. 13. The liquid optical element system according to claim 12, wherein the first voltage is a predetermined voltage. 제12항에 있어서, 상기 제2전압은 제1전압보다 1.2배 이상 큰 액체 광학소자 시스템.13. The liquid-optical element system according to claim 12, wherein the second voltage is 1.2 times larger than the first voltage. 제14항에 있어서, 상기 제2전압은 제1전압보다 1.5배 이상 큰 액체 광학소자 시스템.15. The liquid-optical element system according to claim 14, wherein the second voltage is 1.5 times larger than the first voltage. 제14항에 있어서, 상기 제2전압은 제1전압보다 1.2배 내지 2배 큰 액체 광학소자 시스템.15. The liquid optic element system of claim 14, wherein the second voltage is 1.2 to 2 times larger than the first voltage. 제12있어서, 상기 제2전압은 0.1 ~ 3ms 동안 인가되는 액체 광학소자 시스템.12. The liquid-optical element system according to claim 12, wherein the second voltage is applied for 0.1 to 3 ms. 제12항에 있어서, 상기 제2전압은 분극성 액체의 접촉각 변화 동작시, 접촉각 안정화 시간이 2ms 이하인 범위내에서 정해지는 액체 광학소자 시스템.The liquid-optical element system according to claim 12, wherein the second voltage is set within a range in which the contact angle stabilization time is less than or equal to 2 ms in a contact angle changing operation of the polarized liquid. 제12항에 있어서, 상기 구동 전압은 고정 주파수로 인가되는 액체 광학소자 시스템.The liquid-optical element system according to claim 12, wherein the driving voltage is applied at a fixed frequency. 영상을 생성하는 영상 생성부와;
상기 영상 생성부로부터의 광의 진행 경로를 변환하도록 마련된 청구항 10항 내지 19항 중 어느 한 항의 액체 광학소자 시스템;
상기 영상 생성부와 상기 액체 광학소자 시스템의 액체 광학소자 사이에 마련되어, 시점을 분리하는 3D 광학부;를 포함하는 다시점 3차원 영상 디스플레이 장치.
An image generation unit for generating an image;
A liquid-optical element system according to any one of claims 10 to 19, configured to convert a path of light from the image generation unit;
And a 3D optical part provided between the image generating part and the liquid optical element of the liquid-optical element system for separating the viewpoint.
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