KR20160063246A - Volumetric three dimensional display apparatus using electrowetting liquid lens array - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액체 습윤 렌즈 어레이를 사용한 체적형 3차원 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a volumetric three-dimensional display device using a liquid wet lens array.
3차원(3 Dimension, 3D) 디스플레이 장치는 일반적으로 양안에 서로 다른 영상 정보를 가진 이미지가 입력됨으로서 시각 차이(시차)를 느껴 가상의 깊이감을 인지하는 방식으로 제작된다. A three-dimensional (3D) display device is generally constructed in such a manner that images with different image information are input in both eyes, thereby recognizing a virtual depth feeling by sensing a visual difference (parallax).
현재, 3D 디스플레이 장치는 특수 안경을 착용하고 시청하는 편광 안경 방식, 셔터 안경 방식 그리고 무안경 방식이 있으며, 여기서 무안경 방식으로는 시차 장벽 방식, 렌티 큘러 렌즈 방식, 집적 영상 방식, 체적 영상 방식, 홀로그램이 있다.Currently, the 3D display device includes polarizing glasses, shutter glasses and non-glasses glasses for wearing and viewing special glasses. In the non-glasses, there are a parallax barrier, a lenticular lens, an integrated image, There is a hologram.
안경을 사용하지 않는 방식인 무안경 방식으로 시차 장벽 방식, 렌티 큘러 렌즈 방식, 집적 영상 방식이 주를 이루고 있지만 양안의 조절과 폭주의 불일치로 장시간 시청시 불편함을 가져온다. 또한, 분할된 시점정보를 제공하여 시청자의 움직임에 따른 입체감의 연속성이 떨어지는 단점을 가지고 있다.The parallax barrier system, the lenticular lens system, and the integrated video system are mainly used in the non-eyeglass system which does not use glasses, but the inconsistency of the binocular adjustment and the congestion causes inconvenience in long-time viewing. In addition, there is a disadvantage in that the continuity of the three-dimensional sensation according to the motion of the viewer is deteriorated by providing the divided viewpoint information.
홀로그램 방식은 이상적인 3D 디스플레이 장치에 근접한 형태이지만 시스템의 소형화가 현실적으로 어렵고, 데이터량이 많아 실시간 영상 제공에는 큰 어려움이 있다.Although the hologram method is close to an ideal 3D display device, it is difficult to miniaturize the system realistically, and it is difficult to provide a real-time image because of a large amount of data.
한편, 체적 영상 방식은 양안에 실제와 비슷한 형태의 광원을 입력해줌으로서 현실과 동일한 형태의 입체감을 느낄 수 있으며, 조절과 폭주가 일치하여 장시간 시청에도 시각적인 피로감을 제거할 수 있다. On the other hand, the volumetric image method allows a user to feel the same stereoscopic feeling as the reality by inputting a light source similar to the actual one in both eyes, and the visual fatigue can be eliminated even for a long time by matching the control and the runaway.
하지만, 체적 영상 방식은 주로 광원을 부착한 모터의 회전 또는 거울의 회전을 이용한 광원의 집적과 같은 형태로 제작하여 안구의 잔상 효과를 사용하여 입체감을 제공함으로서 시스템의 소형화에 큰 어려움이 있다. However, the volumetric image system is mainly formed by the rotation of a motor with a light source or the integration of a light source using a mirror rotation, and by using the afterimage effect of the eyeball to provide a stereoscopic effect, it is difficult to miniaturize the system.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 개별적으로 제어 가능한 액체 습윤 렌즈 어레이를 사용하여 크기를 대폭 줄이고, 실시간 체적 영상을 제공할 수 있는 액체 습윤 렌즈 어레이를 사용한 체적형 3차원 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a volumetric three-dimensional display device using a liquid wetted lens array capable of greatly reducing size and providing real-time volumetric images using an individually controllable liquid wetted lens array.
본 발명의 한 특징에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided a volumetric three-
복수의 픽셀을 통해 영상을 표시하기 위한 광을 출력하는 패널; 상기 복수의 픽셀과 동일한 개수의 렌즈군을 포함하며, 상기 패널로부터 출력되는 광을 평행광 형태의 시준광으로 출력하는 시준 모듈; 및 상기 복수의 픽셀과 동일한 개수의 액체 습윤 렌즈―여기서 액체 습윤 렌즈는 전기습윤을 이용하여 두 액체의 접촉각을 제어하여 초점을 가변하는 렌즈임―를 포함하며, 상기 시준 모듈에서 출력되는 시준광의 초점 거리를 가변하는 액체 습윤 렌즈 어레이를 포함한다.A panel for outputting light for displaying an image through a plurality of pixels; A collimating module including the same number of lens groups as the plurality of pixels and outputting light output from the panel as collimated light; And a liquid wetting lens of the same number as the plurality of pixels, wherein the liquid wetting lens is a lens that changes focus by controlling the contact angle of two liquids using electrowetting, wherein the focus of the collimated light output from the collimating module And a liquid wet lens array that varies the distance.
여기서, 상기 패널은 백라이트 유닛, 편광판 및 컬러 필터를 포함하고, 상기 각 픽셀은 R(Red),G(Green) 및 B(Blue)를 포함하는 비간섭성 광원인 백색광을 출력하는 것을 특징으로 한다.Here, the panel may include a backlight unit, a polarizing plate, and a color filter, and each pixel outputs white light, which is a non-coherent light source including R (Red), G (Green), and B .
또한, 상기 시준 모듈의 렌즈군은 매 이내의 렌즈로 구성되며, 상기 패널의 각 픽셀로부터 출력되는 비간섭성 광을 간섭성 광으로서 출력하는 것을 특징으로 한다.The lens unit of the collimation module may be composed of lenses within one lens, and outputs incoherent light output from each pixel of the panel as coherent light.
또한, 상기 액체 습윤 렌즈 어레이에서의 상기 액체 습윤 렌즈의 배열 개수와 개구폭이 상기 시준 모듈에서의 렌즈군의 배열 개수와 폭에 대응되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The number and the width of the liquid wetting lenses in the liquid wetting lens array correspond to the number and width of the lens groups in the collimating module.
본 발명의 다른 특징에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided a volumetric three-
점 광원으로부터 출력되는 광을 평행광 형태의 시준광으로 출력하는 시준 모듈; 액정과 컬러 필터를 포함하여 복수의 픽셀로 구성되며, 상기 복수의 픽셀을 제어하여 상기 시준 모듈로부터 출력되는 시준광의 영역을 제어하는 투명 디스플레이; 및 상기 복수의 픽셀과 동일한 개수의 액체 습윤 렌즈―여기서 액체 습윤 렌즈는 전기습윤을 이용하여 두 액체의 접촉각을 제어하여 초점을 가변하는 렌즈임―를 포함하며, 상기 투명 디스플레이에서 출력되는 광의 초점 거리를 가변하는 액체 습윤 렌즈 어레이를 포함한다.A collimation module for outputting light output from the point light source as collimated light in the form of parallel light; A transparent display configured by a plurality of pixels including a liquid crystal and a color filter, and controlling an area of collimated light output from the collimating module by controlling the plurality of pixels; And a liquid-wetting lens of the same number as the plurality of pixels, wherein the liquid-wetting lens is a lens that changes focus by controlling the contact angle of the two liquids using electrowetting, wherein the focal distance Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > liquid wet lens array.
여기서, 상기 시준 모듈로부터 출력되는 광을 편광하여 상기 투명 디스플레이로 출력하는 제1 편광판; 및 상기 액체 습윤 렌즈 어레이로부터 출력되는 광을 편광하여 외부 공간으로 출력하는 제2 편광판을 더 포함한다.A first polarizer for polarizing light output from the collimating module and outputting the polarized light to the transparent display; And a second polarizing plate for polarizing the light output from the liquid wetting lens array and outputting the polarized light to an external space.
또한, 상기 투명 디스플레이는 상기 복수의 픽셀 각각이 상기 시준 모듈로부터 출력되는 시준광의 통과 또는 차단을 각각 수행하도록 상기 복수의 픽셀에 대한 온오프 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.Further, the transparent display may be configured to perform ON / OFF control for the plurality of pixels so that each of the plurality of pixels respectively performs passage or blocking of collimated light output from the collimation module.
또한, 상기 시준 모듈은 하나의 렌즈군으로 형성되며, 상기 렌즈군은 상기 체적형 3차원 디스플레이 장치의 크기의 대형 개구폭을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.Also, the collimation module is formed of one lens group, and the lens group is formed to have a large opening width of the size of the volume type three-dimensional display device.
또한, 상기 액체 습윤 렌즈 어레이에서의 상기 액체 습윤 렌즈의 배열 개수와 개구폭이 상기 투명 디스플레이에서의 픽셀의 배열 개수와 폭에 대응되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the arrangement number and the aperture width of the liquid wetting lens in the liquid wetting lens array correspond to the array number and the width of the pixels in the transparent display.
또한, 상기 액체 습윤 렌즈는 전극, 유전층 및 소수성막을 포함하며, 상기 액체 습윤 렌즈의 홀 내부에 소수성 액체와 친수성 액체를 주입하여 형성되고, 상기 전극에 가해지는 전압에 따라 상기 소수성 액체와 상기 친수성 액체의 접촉각 변화로 인해 초점 거리를 형성하는 것을 특징으로 한다.The liquid wetting lens may include an electrode, a dielectric layer, and a hydrophobic film. The liquid wetting lens may be formed by injecting a hydrophobic liquid and a hydrophilic liquid into holes of the liquid wetting lens, So that the focal distance is formed.
또한, 상기 액체 습윤 렌즈 어레이는 상기 액체 습윤 렌즈 부분을 제외한 나머지 역역을 검은색으로 착색하여 불필요한 광원의 침범을 방지하는 것을 특징으로 한다.In addition, the liquid wetting lens array may color the remaining region excluding the liquid wetting lens portion to black so as to prevent unnecessary invasion of the light source.
본 발명에 따르면, 액체 습윤 렌즈 어레이를 사용하여 공간에 화소를 형성하도록 하여 체적 영상 방식을 통해 3차원 영상을 구현함으로써, 특수 안경을 사용하지 않으면서 3차원 영상을 구현할 수 있다.According to the present invention, a three-dimensional image can be realized without using special glasses by forming a pixel in a space using a liquid wet lens array and implementing a three-dimensional image through a volumetric image method.
또한, 액체 습윤 렌즈의 구동으로 기존의 체적형 3차원 디스플레이 장치를 집적화할 수 있으며, 패널의 적은 데이터량으로 실시간 3차원 영상 구현이 가능하다.In addition, by driving a liquid wetting lens, existing volumetric three-dimensional display devices can be integrated, and a real-time three-dimensional image can be realized with a small amount of data of the panel.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 체적형 3차원 디스플레이 장치의 측단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 시준 모듈이 단위 픽셀의 광을 시준시키는 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치의 구동 원리를 도시한 도면이다
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 체적형 3차원 디스플레이 장치의 측단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 시준 모듈이 점 광원의 광을 시준시키는 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 투명 디스플레이를 통해 영상을 구현하는 방법을 도시한 도면이다. 1 is an exploded perspective view of a volumetric three-dimensional display device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a side cross-sectional view of the volumetric three-dimensional display device shown in Fig.
FIG. 3 is a diagram illustrating a method of collimating the light of a unit pixel by the collimation module shown in FIG. 1. FIG.
4 is a view illustrating a driving principle of a volumetric three-dimensional display device according to a first embodiment of the present invention
5 is an exploded perspective view of a volumetric three-dimensional display device according to a second embodiment of the present invention.
6 is a side cross-sectional view of the volumetric three-dimensional display device shown in Fig.
7 is a view showing a method of collimating the light of the point light source shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating a method of implementing an image through the transparent display shown in FIG.
아래에서는 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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 습윤 렌즈 어레이를 사용한 체적형 3차원 디스플레이 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, a volume type three-dimensional display device using a liquid wet lens array according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 체적형 3차원 디스플레이 장치의 측단면도이다.FIG. 1 is an exploded perspective view of a volumetric three-dimensional display device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side sectional view of the volumetric three-dimensional display device shown in FIG.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치(10)는 패널(100), 시준 모듈(110) 및 액체 습윤 렌즈 어레이(120)를 포함한다.1 and 2, a volumetric three-
패널(100)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치(10)의 영상을 표시하기 위한 광을 출력하며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치(10)의 화소수에 해당하는 픽셀(101)을 포함한다.The
패널(100)은 영상을 표시하기 위한 광을 출력하기 위해 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU), 편광판 및 컬러 필터(도시되지 않음)를 포함하고 있으며, 각 단위 픽셀(101)로부터 출력되는 광은 R(Red), G(Green) 및 B(Blue)를 포함하는 백색광으로 비간섭성 광원에 해당된다. 이 때, 백라이트 유닛, 편광판 및 컬러 필터를 사용하여 패널(100)의 픽셀(101)을 통해 영상을 표시하기 위한 광을 출력하는 기술에 대해서는, 예를 들어, 액정표시장치(Liquid, Crystal Display, LCD)를 통해 영상을 표시하기 위한 광을 출력하는 기술과 같이 잘 알려져 있으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.The
시준 모듈(110)은 패널(100)로부터 출력되어 입사되는 비간섭성 광을 평행광 형태의 시준광으로서 액체 습윤 렌즈 어레이(120)로 출력한다.The
이러한 시준 모듈(110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 패널(100)의 픽셀(101)의 배열에 대응되도록 동일한 수의 렌즈군을 포함하며, 이 때의 렌즈군은 2매 이내의 렌즈로 구성될 수 있다.3, the
도 3을 참조하면, 패널(100)의 각 필셀(101)로부터 출력되는 비간섭성 광이 시준 모듈(110)에서 대응되는 렌즈군(111)을 통해 간섭성 광원인 시준광으로써 출력되는 것을 알 수 있다.3, it can be seen that non-coherent light output from each of the
액체 습윤 렌즈 어레이(120)는 전기습윤을 이용하여 두 액체의 접촉각을 제어하여 초점을 가변할 수 있는 렌즈 어레이로써, 패널(100)의 픽셀(101)과 시준 모듈(110)의 렌즈군의 수와 동일한 수의 액체 습윤 렌즈(121)를 포함한다. 여기서, 전기습윤이란 전극 위에 절연층을 증착한 후, 소수성막 위에서 액체의 표면 장력을 조절해 액체의 접촉각의 크기를 제어하는 기술로서, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 이미 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.The liquid
또한, 각 액체 습윤 렌즈(121)는 전극, 유전층 및 소수성막을 포함하며, 렌즈 홀 내부에 소수성 액체와 친수성 액체를 주입하여 제작되고, 전극에 전압이 가해짐에 따라 소수성/친수성 액체의 접촉각이 변하여 각각 다른 초점 거리를 형성하게 된다. 또한, 렌즈(121)의 역할을 하는 부분이외의 영역(122)은 검은색으로 착색하여 불필요한 광원이 침범(Crosstalk)하여 화질을 저해하는 것을 차단한다. 이러한 액체 습윤 렌즈 어레이(120)에 대해서도 이미 잘 알려져 있으므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다. Each
다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 습윤 렌즈 어레이(120)에서의 액체 습윤 렌즈(121)의 배열 개수와 개구폭이 시준 모듈(110)의 렌즈군(121)의 배열 개수와 폭에 대응되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.It should be noted that the number of
상기한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치(10)는 패널(100)의 각 픽셀(101)에서 발생되는 광을 시준 모듈(110)을 통해 시준광으로 변환하고, 이 시준광을 액체 습윤 렌즈 어레이(120)를 사용하여 공간에 집광시켜서 3차원 디스플레이의 화소를 형상하도록 하는 원리로 동작한다.The volume type three-
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치(10)의 구동 원리를 도시한 도면이다4 is a view showing a driving principle of a volume type three-
도 4를 참조하면, 액체 습윤 렌즈 어레이(120)의 각 액체 습윤 렌즈(121)에 인가되는 전압에 따라 각각 다른 굴절률, 즉 디옵터(diopter)를 가진 렌즈를 형성할 수 있다. Referring to FIG. 4, lenses having different refractive indexes, that is, diopters, can be formed according to the voltage applied to each
이러한 렌즈는 볼록, 오목 또는 평면 렌즈가 될 수 있으며, 이 때 후면 광원이 무한대에서 오는 특성과 동일한 시준광일 때 렌즈의 초점 거리에 따라 빛이 한점으로 형성되어 3차원 디스플레이 장치(10)의 화소인 Voxel을 형성한다.This lens may be a convex, concave, or planar lens. At this time, when the collimation light is the same as the characteristic of the backlight source coming from infinity, the light is formed at one point according to the focal length of the lens, Voxel is formed.
이 때, 렌즈로 입사되는 광이 시준광이 아닐 때() 액체 습윤 렌즈(121)는 아래 수학식 1에 의해 단위 픽셀(101)을 확대하거나 축소시키는 역할을 하기 때문에 Voxel을 형성할 수가 없다. 따라서, Voxel을 형성하기 위해서는 시준 모듈(200)의 역할이 중요하다.At this time, when the light incident on the lens is not collimated light ( ) The
[수학식 1][Equation 1]
따라서, 본 발명의 제1 실시예에서는 시준 모듈(110)의 렌즈군(111)을 사용하여 패널(100)의 각 픽셀(101)에서 출력되는 비간섭성 광을 시준광으로 변환하여 액체 습윤 렌즈 어레이(120)의 각 액체 습윤 렌즈(121)로 입사시킴으로써 상기한 [수학식 1]에서 제시한 공간에 형성된 Voxel이 연속적인 집합이 되도록 하여 입체감을 가진 면을 형성하도록 함으로써 체적 3D 영상을 제공할 수 있다. Therefore, in the first embodiment of the present invention, incoherent light output from each
다음, 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치에 대해 설명한다.Next, a volume type three-dimensional display device according to a second embodiment of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치의 분해 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 체적형 3차원 디스플레이 장치의 측단면도이다.FIG. 5 is an exploded perspective view of a volume type three-dimensional display device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a side sectional view of the volume type three-dimensional display device shown in FIG.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치(20)는 점 광원(200), 시준 모듈(210), 편광판(220, 240), 투명 디스플레이(230) 및 액체 습윤 렌즈 어레이(240)를 포함한다.5 and 6, the volumetric three-dimensional display device 20 according to the second embodiment of the present invention includes a point
점 광원(200)은 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치(20)의 후면 광원으로 사용되며, LED(Light Emitting Diode) 또는 레이저가 사용될 수 있다.The point
시준 모듈(210)은 점 광원(200)에서 출력되는 비간섭성 광을 대면적의 간섭성 광인 평행광 형태의 시준광으로서 편광판(220)으로 출력한다.The
이러한 시준 모듈(210)은 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 렌즈군(211)으로 형성되며, 이 때의 렌즈군은 본 발명의 제2 실시예 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치(20)의 크기와 비슷한 수준으로 대형 개구폭(aperture)을 가지도록 형성된다.The
편광판(220, 250)은 입사되는 광을 특정 방향의 편광으로 통과시키는 판을 의미하며, 편광판(220)의 경우 시준 모듈(210)에서 출력되는 광을 편광시켜서 투명 디스플레이(230)로 출력하고, 편광판(250)의 경우 액체 습윤 렌즈 어레이(240)에서 출력되는 광을 편광시켜서 외부로 출력한다. 이러한 편광판(220, 250)에 대해서는 이미 잘 알려져 있는 편광판이 사용된다.In the case of the
투명 디스플레이(230)는 액정과 컬러 필터를 포함하는 형태로 포함하여 구성되며, 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치(20)의 화소수에 해당하는 픽셀(231)을 포함한다. 이러한 투명 디스플레이(230)는 광원의 진폭과 위상을 변조할 수 있는 공간 광 변조기의 형태로도 구성될 수 있다.The
투명 디스플레이(230)는 시준 모듈(210)로부터 출력되어 편광판(220)을 통해 편광된 광을 액체 습윤 렌즈 어레이(240)로 통과시키되, 투명 디스플레이(230)의 픽셀(231)의 온/오프 제어에 따라 투명 디스플레이(230)를 통과하는 광의 영역을 제어할 수 있다. 즉, 투명 디스플레이(230)에서 온되는 픽셀(231)을 통해서는 편광판(220)으로부터 입력되는 광이 통과하여 액체 습윤 렌즈 어레이(240)로 입력될 수 있지만, 오프되는 픽셀(231)을 통해서는 통과되지 못하도록 제어된다. 물론, 투명 디스플레이(230)에서의 픽셀(231)의 온/오프 제어는 이와 반대의 경우로도 동작될 수 있다.The
액체 습윤 렌즈 어레이(240)는 전기습윤을 이용하여 두 액체의 접촉각을 제어하여 초점을 가변할 수 있는 렌즈 어레이로써, 투명 디스플레이(230)의 픽셀(231)의 수와 동일한 수의 액체 습윤 렌즈(241)를 포함한다. The liquid
이러한 액체 습윤 렌즈 어레이(240)는 상기한 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 바와 같은 액체 습윤 렌즈 어레이(120)와 동일한 구성 및 기능을 가지므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.The liquid
다만, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 습윤 렌즈 어레이(240)에서의 액체 습윤 렌즈(241)의 배열 개수와 개구폭이 투명 디스플레이(230)의 픽셀(231)의 배열 개수와 폭에 대응되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.However, the number of
상기한 바와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 체적형 3차원 디스플레이 장치(20)는 도 8에 도시된 바와 같이, 점 광원(200)에서 발생되는 광을 시준 모듈(210)을 통해 시준광으로 변환하고, 투명 디스플레이(230)를 사용하여 이 시준광 중 일부 픽셀(231)에 해당되는 영역의 광을 온/오프 제어하여 제어되는 광만이 액체 습윤 렌즈 어레이(240)로 입력되도록 한 후, 액체 습윤 렌즈 어레이(240)를 통해 외부 공간에 집광시켜서 3차원 디스플레이의 화소를 형상하도록 하는 원리로 동작한다. 이와 같이, 액체 습윤 렌즈 어레이(240)를 사용하여 3차원 디스플레이 화소를 형성하는 원리에 대해서는 이미 상기한 본 발명의 제1 실시예에서 설명되었으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.8, the volume type three-dimensional display device 20 according to the second embodiment of the present invention as described above is configured such that light emitted from the point
이상과 같이, 본 발명의 제1 실시예에 및 제2 실시예에서는 액체 습윤 렌즈 어레이(120, 240)를 사용하여 공간에 화소(Voxel)을 형성하도록 하여 체적 영상 방식을 통해 3차원 영상을 구현함으로써, 특수 안경을 사용하지 않으면서 3차원 영상을 구현할 수 있고, 액체 습윤 렌즈(120, 240)의 구동으로 기존의 체적형 3차원 디스플레이 장치를 집적화할 수 있으며, 패널의 적은 데이터량으로 실시간 3차원 영상 구현이 가능하다.As described above, in the first and second embodiments of the present invention, a liquid-wet lens array (120, 240) is used to form a pixel (Voxel) in a space to implement a three- Thus, it is possible to realize a three-dimensional image without using special glasses, and to integrate a conventional volumetric three-dimensional display device by driving liquid
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
Claims (11)
상기 복수의 픽셀과 동일한 개수의 렌즈군을 포함하며, 상기 패널로부터 출력되는 광을 평행광 형태의 시준광으로 출력하는 시준 모듈; 및
상기 복수의 픽셀과 동일한 개수의 액체 습윤 렌즈―여기서 액체 습윤 렌즈는 전기습윤을 이용하여 두 액체의 접촉각을 제어하여 초점을 가변하는 렌즈임―를 포함하며, 상기 시준 모듈에서 출력되는 시준광의 초점 거리를 가변하는 액체 습윤 렌즈 어레이
를 포함하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.A panel for outputting light for displaying an image through a plurality of pixels;
A collimating module including the same number of lens groups as the plurality of pixels and outputting light output from the panel as collimated light; And
Wherein the plurality of liquid wetting lenses are the same number as the plurality of pixels, wherein the liquid wetting lens is a lens that changes the focus by controlling the contact angle of the two liquids using electrowetting, wherein the focal length of the collimated light output from the collimating module A liquid-wetting lens array
Dimensional display device.
상기 패널은 백라이트 유닛, 편광판 및 컬러 필터를 포함하고, 상기 각 픽셀은 R(Red),G(Green) 및 B(Blue)를 포함하는 비간섭성 광원인 백색광을 출력하는 것을 특징으로 하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
Wherein the panel comprises a backlight unit, a polarizing plate and a color filter, and each pixel outputs a white light which is a non-coherent light source including R (Red), G (Green) and B A three-dimensional display device.
상기 시준 모듈의 렌즈군은 매 이내의 렌즈로 구성되며, 상기 패널의 각 픽셀로부터 출력되는 비간섭성 광을 간섭성 광으로서 출력하는 것을 특징으로 하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
Wherein the lens group of the collimation module is composed of lenses within one frame and outputs non-coherent light output from each pixel of the panel as coherent light.
상기 액체 습윤 렌즈 어레이에서의 상기 액체 습윤 렌즈의 배열 개수와 개구폭이 상기 시준 모듈에서의 렌즈군의 배열 개수와 폭에 대응되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
Wherein the number and arrangement of the liquid wetting lenses in the liquid wetting lens array correspond to the number and width of the lens groups in the collimating module.
액정과 컬러 필터를 포함하여 복수의 픽셀로 구성되며, 상기 복수의 픽셀을 제어하여 상기 시준 모듈로부터 출력되는 시준광의 영역을 제어하는 투명 디스플레이; 및
상기 복수의 픽셀과 동일한 개수의 액체 습윤 렌즈―여기서 액체 습윤 렌즈는 전기습윤을 이용하여 두 액체의 접촉각을 제어하여 초점을 가변하는 렌즈임―를 포함하며, 상기 투명 디스플레이에서 출력되는 광의 초점 거리를 가변하는 액체 습윤 렌즈 어레이
를 포함하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.A collimation module for outputting light output from the point light source as collimated light in the form of parallel light;
A transparent display configured by a plurality of pixels including a liquid crystal and a color filter, and controlling an area of collimated light output from the collimating module by controlling the plurality of pixels; And
Wherein the liquid wetting lens is the same number of liquid wetting lenses as the plurality of pixels wherein the liquid wetting lens is a lens that changes the focus by controlling the contact angle of the two liquids using electrowetting, A variable liquid wet lens array
Dimensional display device.
상기 시준 모듈로부터 출력되는 광을 편광하여 상기 투명 디스플레이로 출력하는 제1 편광판; 및
상기 액체 습윤 렌즈 어레이로부터 출력되는 광을 편광하여 외부 공간으로 출력하는 제2 편광판
을 더 포함하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.6. The method of claim 5,
A first polarizer for polarizing light output from the collimating module and outputting the polarized light to the transparent display; And
A second polarizing plate for polarizing light output from the liquid wetting lens array and outputting the polarized light to an external space;
Dimensional display device.
상기 투명 디스플레이는 상기 복수의 픽셀 각각이 상기 시준 모듈로부터 출력되는 시준광의 통과 또는 차단을 각각 수행하도록 상기 복수의 픽셀에 대한 온오프 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the transparent display performs ON / OFF control for the plurality of pixels so that each of the plurality of pixels performs passage or blocking of collimated light output from the collimation module, respectively.
상기 시준 모듈은 하나의 렌즈군으로 형성되며, 상기 렌즈군은 상기 체적형 3차원 디스플레이 장치의 크기의 대형 개구폭을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the collimation module is formed of one lens group, and the lens group is formed to have a large opening width of the size of the volume type three-dimensional display device.
상기 액체 습윤 렌즈 어레이에서의 상기 액체 습윤 렌즈의 배열 개수와 개구폭이 상기 투명 디스플레이에서의 픽셀의 배열 개수와 폭에 대응되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the number and arrangement of the liquid wetting lenses in the liquid wetting lens array correspond to the number and width of the pixels in the transparent display.
상기 액체 습윤 렌즈는 전극, 유전층 및 소수성막을 포함하며, 상기 액체 습윤 렌즈의 홀 내부에 소수성 액체와 친수성 액체를 주입하여 형성되고, 상기 전극에 가해지는 전압에 따라 상기 소수성 액체와 상기 친수성 액체의 접촉각 변화로 인해 초점 거리를 형성하는 것을 특징으로 하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.6. The method according to claim 1 or 5,
Wherein the liquid wetting lens is formed by injecting a hydrophobic liquid and a hydrophilic liquid into the hole of the liquid wetting lens, the contact angle of the hydrophobic liquid with the hydrophilic liquid according to a voltage applied to the electrode, And a focal distance is formed due to the change of the focal length.
상기 액체 습윤 렌즈 어레이는 상기 액체 습윤 렌즈 부분을 제외한 나머지 역역을 검은색으로 착색하여 불필요한 광원의 침범을 방지하는 것을 특징으로 하는 체적형 3차원 디스플레이 장치.6. The method according to claim 1 or 5,
Wherein the liquid wetting lens array colorizes the rest of the area excluding the liquid wetting lens part to black so as to prevent unnecessary invasion of the light source.
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KR102111439B1 (en) * | 2019-03-14 | 2020-05-15 | 경희대학교 산학협력단 | Lcd display unit with holographic unit |
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