KR101890851B1

KR101890851B1 - 전기습윤소자를 포함하는 표시장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR101890851B1
Application number: KR1020120103942A
Authority: KR
Inventors: 강훈
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: KR20140037594A

Abstract

본 발명은, 다수의 선광원을 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 다수의 선광원으로부터 출사되는 광선의 진행방향을 변환하는 다수의 전기습윤소자를 포함하는 광선제어패널과; 다수의 화소를 포함하고, 상기 광선제어패널을 통과한 상기 광선을 이용하여 다수의 시역에서 다수의 영상을 시분할로 표시하는 표시패널과; 상기 다수의 시역의 위치정보를 파악하는 위치감지수단과; 상기 다수의 시역의 상기 위치정보에 따라 상기 백라이트 유닛, 상기 광선제어패널 및 상기 표시패널을 제어하는 제어부를 포함하는 표시장치를 제공한다.

Description

전기습윤소자를 포함하는 표시장치 및 그 구동방법 {Display Device Including Electrowetting Device And Method Of Driving The Same}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 특히 시분할 구동되는 전기습윤소자(electrowetting device)를 이용하여 영상의 시역(viewing zone)을 제어할 수 있는 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로, 영상을 표시하는 표시장치는, 영상신호가 직접적으로 입력되는 표시패널과 표시패널을 동작시키는 구동부로 이루어지는데, 표시패널에 형성된 2차원 행렬 형태의 다수의 화소가 표시하는 단위영상을 종합하여 하나의 영상을 표시한다.

최근에는, 표시패널과 사용자 사이에 장벽(barrier) 또는 렌즈를 배치하여 할 경우, 시야각에 따라 보이는 화소가 달라지도록 함으로써 서로 다른 시역(viewing zone)을 형성하는 표시장치가 연구개발 되고 있다.

이러한 표시장치에서는, 서로 다른 시역에 기여하는 화소에 서로 다른 영상신호를 입력함으로써, 서로 다른 시역에서 서로 다른 영상이 표시되도록 할 수 있다.

이러한 표시장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 렌티큘러렌즈(lenticular lens)방식 표시장치의 일부를 도시한 도면이다.

도1에 도시한 바와 같이, 렌티큘러렌즈방식 표시장치(10)는, 영상을 표시하는 표시패널(20)과 표시패널(20) 상부에 배치되는 렌티큘러렌즈 어레이(30)를 포함한다.

표시패널(20)은, 제1 내지 제6화소(P1 내지 P6)를 포함하는데, 제1, 제3, 제5화소(P1, P3, P5)에는 제1영상신호가 입력되고, 제2, 제4, 제6화소(P2, P4, P6)에는 제2영상신호가 입력된다.

렌티큘러렌즈 어레이(30)는, 제1 내지 제6화소(P1 내지 P6)로부터 출사되는 빛을 각각 선택적으로 굴절시키는 반원통 형상의 다수의 렌티큘러렌즈(32)를 포함하는데, 다수의 렌티큘러렌즈(32)는 스트라이프 형태로 연속적으로 배열된다.

표시패널(20)의 제1, 제3, 제5화소(P1, P3, P5)가 표시하는 제1영상(IM1)은 렌티큘러렌즈 어레이(30)의 렌티큘러렌즈(32)에 의하여 제1시역(VZ1)에서 표시되고, 표시패널(20)의 제2, 제4, 제6화소(P2, P4, P6)가 표시하는 제2영상(IM2)은 렌티큘러렌즈 어레이(30)의 렌티큘러렌즈(32)를 거쳐 제2시역(VZ2)에서 표시된다.

이러한 렌티큘러렌즈방식 표시장치는, 제1 및 제2영상(IM1, IM2)이 각각 좌안영상 및 우안영상에 대응되고, 제1 및 제2시역(VZ1, VZ2)이 각각 사용자의 좌안 및 우안에 대응되도록 함으로써, 사용자가 좌안영상 및 우안영상을 합성하여 스테레오그래픽에 의한 3차원영상을 인식하는 3차원영상 표시장치로 이용될 수 있다.

또한, 제1 및 제2시역(VZ1, VZ2)에 각각 상이한 사용자가 위치하도록 함으로써, 다수의 사용자가 서로 다른 영상을 시청하는 멀티뷰 표시장치로 이용될 수도 있다.

그런데, 이러한 렌티큘러방식 표시장치(10)를 이용하여 영상을 표시할 경우, 하나의 표시패널로 제1 및 제2시역(VZ1, VZ2)에 대응되는 제1 및 제2영상(IM1, IM2)을 표시하여야 하므로 해상도가 저하되는 문제가 있으며, 이러한 해상도 저하는 시역의 수가 증가할수록 더 심화된다.

예를 들어, FHD(full high definition)의 해상도(1920 X 1080)를 갖는 표시패널(20)을 포함하는 렌티큘러방식 표시장치(10)가 9개의 시역을 형성하도록 할 경우, 각 시역에서 표시되는 영상은 VGA(video graphics array)의 해상도(640 X 480)로 저하된다.

그리고, 특정위치의 사용자는 렌티큐러렌즈(32)에 의하여 덮혀져 있는 표시패널(20)의 일부 화소의 영상만을 시청할 수 있으며, 이에 따라 렌티큘러렌즈(32)와 화소와의 위치관계가 매우 중요해진다.

그러나, 온도와 습도에 영향을 많이 받는 필름 형태로 제작되는 렌티큘러렌즈(32)는 그 폭(W)을 제어하기 어려우며, 그 결과 특정위치의 사용자는 완전한 영상을 시청하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 전기습윤소자와 선광원을 이용하여 다수의 영상을 시분할로 표시함으로써, 해상도 저하 없이 2차원영상 및 3차원영상을 표시하는 전기습윤소자를 포함하는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은, 선광원의 광선의 진행방향을 전기습윤소자에 인가되는 전압으로 제어함으로써, 광의 방향제어의 정밀도 및 정확도가 개선되는 전기습윤소자를 포함하는 표시장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 소수의 선광원을 이용함으로써, 광원의 개수가 저감되는 전기습윤소자를 포함하는 표시장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 다수의 선광원을 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 다수의 선광원으로부터 출사되는 광선의 진행방향을 변환하는 다수의 전기습윤소자를 포함하는 광선제어패널과; 다수의 화소를 포함하고, 상기 광선제어패널을 통과한 상기 광선을 이용하여 다수의 시역에서 다수의 영상을 시분할로 표시하는 표시패널과; 상기 다수의 시역의 위치정보를 파악하는 위치감지수단과; 상기 다수의 시역의 상기 위치정보에 따라 상기 백라이트 유닛, 상기 광선제어패널 및 상기 표시패널을 제어하는 제어부를 포함하는 표시장치를 제공한다.

그리고, 상기 표시장치는, 상기 광선제어패널을 통과한 상기 광선을 집속하고, 다수의 렌티큘러렌즈를 포함하는 렌티큘러렌즈 어레이를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 다수의 렌티큘러렌즈 각각은 단면이 반원통 형상이고, 상기 다수의 렌티큘러렌즈 및 상기 다수의 전기습윤소자는 스트라이프 형태로 연속적으로 배열될 수 있다.

그리고, 상기 다수의 렌티큘러렌즈, 상기 다수의 전기습윤소자 및 상기 다수의 선광원은 서로 1:1:1로 대응될 수 있다.

또한, 상기 다수의 전기습윤소자 각각은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과; 상기 제1기판 내면의 양단에 형성되는 제1전극과; 상기 제2기판 내면의 양단에 각각 형성되는 제2 및 제3전극과; 상기 제2 및 제3전극 각각의 측면과 상면 상부에 형성되는 제1절연층과; 상기 제1 및 제2기판과 상기 제1 내지 제3전극으로 둘러싸인 이격공간에 개재되는 워터층 및 오일층을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 광선은 상기 워터층 및 상기 오일층의 계면에서 굴절되어 진행방향이 변경될 수 있다.

또한, 상기 다수의 선광원은 각각 발광다이오드(light emitting diode: LED), 유기발광다이오드(organic light emitting diode: OLED) 및 레이저(laser) 중 하나이고, 상기 표시패널은 투과형 액정패널일 수 있다.

한편, 본 발명은, 위치감지수단이 다수의 시역의 위치정보를 파악하는 단계와; 상기 위치정보에 따라 다수의 전기습윤소자가 다수의 선광원으로부터 출사된 광선의 진행방향을 변환하는 단계와; 표시패널이 상기 광선을 이용하여 상기 다수의 시역에서 다수의 영상을 시분할로 표시하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법을 제공한다.

그리고, 상기 광선의 진행방향을 변환하는 단계는, 하나의 프레임의 전반부인 제1서브 프레임 동안 상기 다수의 전기습윤소자가 상기 광선을 제1시역으로 전달하고, 하나의 프레임의 후반부인 제2서브 프레임 동안 상기 다수의 전기습윤소자가 상기 광선을 제2시역으로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 영상을 시분할로 표시하는 단계는, 상기 제1서브 프레임 동안 상기 표시패널이 제1영상을 표시하고, 상기 제2서브 프레임 동안 상기 표시패널이 제2영상을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 광선의 진행방향을 변환하는 단계는, 하나의 프레임의 1/3인 제1서브 프레임 동안 상기 다수의 전기습윤소자가 상기 광선을 제1시역으로 전달하고, 하나의 프레임의 1/3인 제2서브 프레임 동안 상기 다수의 전기습윤소자가 상기 광선을 제2시역으로 전달하고, 하나의 프레임의 1/3인 제3서브 프레임 동안 상기 다수의 전기습윤소자가 상기 광선을 제3시역으로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 영상을 시분할로 표시하는 단계는, 상기 제1서브 프레임 동안 상기 표시패널이 제1영상을 표시하고, 상기 제2서브 프레임 동안 상기 표시패널이 제2영상을 표시하고, 상기 제3서브 프레임 동안 상기 표시패널이 제3영상을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명은, 전기습윤소자와 선광원을 이용하여 다수의 영상을 시분할로 표시함으로써, 해상도 저하 없이 2차원영상 및 3차원영상을 표시할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은, 선광원의 광선의 진행방향을 전기습윤소자에 인가되는 전압으로 제어함으로써, 다수의 영상의 방향제어의 정밀도 및 정확도가 개선되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 소수의 선형광원을 이용하여 영상을 표시함으로써, 광원의 개수가 저감되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 렌티큘러렌즈(lenticular lens)방식 표시장치의 일부를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤소자를 포함하는 표시장치를 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 전기습윤소자의 동작을 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 2D 모드 동작을 도시한 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 3D 모드 동작을 도시한 도면.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 멀티뷰 모드 동작을 도시한 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기습윤소자를 포함하는 표시장치를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기습윤소자를 포함하는 표시장치를 도시한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치(110)는, 영상을 표시하는 표시패널(120)과, 표시패널(120) 하부에 배치되는 렌티큘러렌즈 어레이(130)와, 렌티큘러렌즈 어레이(130) 하부에 배치되는 광선제어패널(140)과, 광선제어패널(140) 하부에 배치되는 백라이트 유닛(170)과, 사용자의 위치를 파악하는 위치감지수단(180)와, 표시패널(120), 광선제어패널(140), 백라이트 유닛(170) 및 위치감지수단(180)을 제어하는 제어부(190)를 포함한다.

표시패널(120)은 다수의 화소(P)를 포함하는데, 다수의 화소에는 하나의 프레임(frame)을 다수의 서브 프레임(sub-frame)으로 시분할하여 적어도 하나의 영상신호가 입력될 수 있으며, 예를 들어 마주보는 2개의 기판과, 2개의 기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하는 투과형 액정패널이 표시패널(120)로 사용될 수 있다.

렌티큘러렌즈 어레이(130)는 단면이 반원통 형상인 다수의 렌티큘러렌즈(132)를 포함하는데, 다수의 렌티큘러렌즈(132)는, 표시장치(110)의 정면에서 바라볼 때 세로방향으로 긴 직사각형 바(bar)가 수평방향으로 다수 배치되는 스트라이프 형태로 연속적으로 배열된다.

렌티큘러렌즈 어레이(130)는 하부로부터 전달되는 광선을 집속하는 역할을 한다.

광선제어패널(140)은 다수의 전기습윤소자(electrowetting device)(142)를 포함하는데, 다수의 전기습윤소자(142)는 렌티큘러렌즈(132)에 대응되는 스트라이프 형태로 연속적으로 배열될 수 있다.

다수의 전기습윤소자(142) 각각은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(144, 146)을 포함한다.

제1기판(144) 내면의 양단에는 제1전극(148)이 형성되고, 제2기판(146) 내면의 양단에는 각각 제2 및 제3전극(150, 152)이 형성되는데, 제2 및 제3전극(150, 152)은 각각 단면이 내측의 일변이 경사진 사다리꼴 형상을 갖는다.

따라서, 제2 및 제3전극(150, 152)의 경사진 측면은 서로 마주보도록 배치되며, 제2 및 제3전극(150, 152)의 측면은 상면보다 상대적으로 큰 면적을 갖는다.

제2 및 제3전극(150, 152) 각각의 측면과 상면 상부에는 소수성(hydrophobic)의 제1절연층(154)이 형성되고, 제2 및 제3전극(150, 152) 각각의 상면 상부의 제1절연층(154)과 제1전극(148) 사이에는 제2절연층(156)이 형성된다.

제1 및 제2기판(144, 146)과 제1 내지 제3전극(148, 150, 152)으로 형성되는 이격공간에는 워터층(158) 및 오일층(160)이 개재된다.

이러한 다수의 전기습윤소자(142) 각각은, 제1 내지 제3전극(148, 150, 152)에 인가되는 전압에 의하여 워터층(158) 및 오일층(160) 사이의 계면의 방향이 변화시킴으로써 입사되는 광선의 진행방향을 변경하는 역할을 한다.

백라이트 유닛(160)은, 다수의 선광원(172)을 포함하는데, 예를 들어 단일방향으로 빛을 출사하는 발광다이오드(light emitting diode: LED), 유기발광다이오드(organic light emitting diode: OLED), 레이저(laser) 등을 선광원(172)으로 사용할 수 있다.

여기서, 다수의 렌티큘러렌즈(132), 다수의 전기습윤소자(142), 다수의 선광원(172)은 서로 1:1:1로 대응될 수 있다.

위치감지수단(180)은, 사용자 또는 사용자의 좌우안 등 표시패널(120)의 영상이 도달해야 할 위치에 대한 정보를 파악하는 역할을 하는데, 예를 들어 카메라를 위치감지수단(180)으로 사용할 수 있다.

제어부(190)는, 위치감지수단(180)이 파악한 위치정보에 따라 영상의 종류, 광선의 굴절 정도, 광선의 발광타이밍을 결정하고, 이에 따라 표시패널(120), 광선제어패널(140) 및 백라이트 유닛(170)을 구동한다.

구체적으로 제어부(190)는, 특정시점에 백라이트 유닛(170)의 다수의 선광원(172)이 광선을 출사하도록 하고, 동시에 광선제어패널(140)의 다수의 전기습윤소자(142)가 광선을 특정각도로 굴절하도록 하고, 동시에 표시패널(120)이 특정영상을 표시하도록 함으로써, 특정시점에 특정영상이 특정위치의 사용자 또는 사용자의 좌우안에 전달되도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 표시장치(110)의 전기습윤소자(142)의 동작을 도면을 참조하여 설명한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 전기습윤소자의 동작을 도시한 도면으로, 도 3a는 전기습윤소자가 수직으로 입사한 빛을 굴절시키지 않는 경우를 도시하고, 도 3b는 전기습윤소자가 수직으로 입사한 빛을 굴절시키는 경우를 도시한다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 전기습윤소자(142)의 제1 내지 제3전극(148, 150, 152)에 전압이 인가되지 않거나 제2 및 제3전극(150, 152)에 동일한 전압이 인가된 경우에는, 오일층(160)이 제2 및 제3전극(150, 152)과 이루는 제1 및 제2접촉각(contact angle)(CA1, CA2)이 서로 동일하게 되고(CA1 = CA2), 이에 따라 워터층(158) 및 오일층(160) 사이의 계면(IS)은 제1 및 제2기판(144, 146)과 평행하게 되고, 그 결과 렌티큘러렌즈 어레이(130) 및 표시패널(120)과 평행하게 된다.

예를 들어, 제1전극(148)에 제1전압(V1)이 인가되고, 제2 및 제3전극(150, 152)에 제1전압(V1)보다 크고 서로 동일한 제2 및 제3전압(V2 = V3 > V1)이 인가된 경우, 워터층(158) 및 오일층(160) 사이의 계면(IS)은 제1 및 제2기판(144, 146)과 렌티큘러렌즈 어레이(130) 및 표시패널(120)에 평행하게 된다.

따라서, 백라이트 유닛(170)의 선광원(172)로부터 출사되어 전기습윤소자(142)의 제1 및 제2기판(144, 146)에 수직으로 입사된 광선은 워터층(158) 및 오일층(160) 사이의 계면(IS)에 수직한 법선(NL)에 대하여 0도의 입사각으로 입사되는 것이 되므로, 계면(IS)에서 굴절되지 않고 법선(NL)을 따라 출사되어 제1지점(N1)에 도달한다.

한편, 도 3b에 도시한 바와 같이, 전기습윤소자(142)의 제2 및 제3전극(150, 152)에 상이한 전압이 인가된 경우에는, 오일층(160)이 제2 및 제3전극(150, 152)과 이루는 제1 및 제2접촉각(CA1, CA2)이 서로 상이하게 되고(CA1 ≠ CA2), 이에 따라 워터층(158) 및 오일층(160) 사이의 계면(IS)은 제1 및 제2기판(144, 146)으로부터 기울어지게 되고, 그 결과 렌티큘러렌즈 어레이(130) 및 표시패널(120)로부터 기울어지게 된다.

예를 들어, 제1전극(148)에 제1전압(V1)이 인가되고, 제2전극(150)에 제1전압(V1)보다 큰 제2전압(V2)이 인가되고, 제3전극(152)에 제1전압(V1)보다 크고 제2전압(V2)보다 작은 제3전압(V2 > V3 > V1)이 인가된 경우, 워터층(158) 및 오일층(160) 사이의 계면(IS)은 제1 및 제2기판(144, 146)과 렌티큘러렌즈 어레이(130) 및 표시패널(120)에 대하여 시계방향으로 기울어지게 된다.

따라서, 백라이트 유닛(170)의 선광원(172)로부터 출사되어 전기습윤소자(142)의 제1 및 제2기판(144, 146)에 수직으로 입사된 광선은 워터층(158) 및 오일층(160) 사이의 계면(IS)에 수직한 법선(NL)에 대하여 0도가 아닌 입사각(a)으로 입사되는 것이 되므로, 워터층(158) 및 오일층(160)의 굴절률과 입사각 및 굴절각의 관계를 정의하는 스넬의 법칙(Snell's Law)에 따라 계면(IS)에서 굴절되어 법선(NL)에 대하여 0도가 아닌 출사각(b)으로 출사되어 제1지점(N1)과 이격되는 제2지점(N2)에 도달한다.

그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치(110)의 전기습윤소자(142)에서는, 제1 내지 제3전극(148, 150, 150)에 인가되는 제1 내지 제3전압(V1, V2, V3)를 조절함으로써 백라이트 유닛(170)의 선광원(172)로부터 출사되는 광선의 진행방향을 제어할 수 있다.

이때, 제1전압(V1)은 접지전압일 수 있고, 제2 및 제3전압(V2, V3)은 각각 양의 전압일 수 있다.

이러한 특성을 갖는 전기습윤소자(142)로 광선의 진행방향을 조절하고 표시패널(120)의 영상을 시분할로 표시함으로써, 표시장치(110)를 다양한 모드(예를 들어, 2D 모드, 3D 모드, 멀티뷰 모드 등)에서 동작하도록 할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 2D 모드 동작을 도시한 도면으로, 도 4a는 하나의 프레임(frame)의 전반부인 제1서브 프레임(sub-frame)의 동작을 도시하고, 도 4b는 하나의 프레임의 후반부인 제2서브 프레임의 동작을 도시하며, 편의상 3개의 전기습윤소자 및 3개의 선광원을 예로 들어 설명한다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 2D 모드로 동작하는 표시장치(110)의 제1서브 프레임 동안, 백라이트 유닛(170)의 제1 내지 제3선광원(172a, 172b, 172c)로부터 출사되는 광선은 각각 광선제어패널(140)의 제1 내지 제3전기습윤소자(142a, 142b, 142c)를 통하여 좌안(LE)에 대응되는 제1시역(VZ1)으로 전달된다.

예를 들어, 제1선광원(142a)로부터 출사된 광선은 제1전기습윤소자(142a)의 계면에서 도면의 우측으로 굴절되어 제1시역(VZ1)으로 전달되고, 제2선광원(142b)로부터 출사된 광선은 제2전기습윤소자(142b)의 계면에서 굴절되지 않고 직진하여 제1시역(VZ1)으로 전달되고, 제3선광원(142c)로부터 출사된 광선은 제3전기습윤소자(142c)의 계면에서 도면의 좌측으로 굴절되어 제1시역(VZ1)으로 전달될 수 있다.

이때 표시패널(120)은 제1영상(IM1)을 표시하며, 이에 따라 제1서브 프레임 동안 사용자는 좌안(LE)으로 제1영상(IM1)을 시청한다.

그리고, 도 4b에 도시한 바와 같이, 2D 모드로 동작하는 표시장치(110)의 제2서브 프레임 동안, 백라이트 유닛(170)의 제1 내지 제3선광원(172a, 172b, 172c)로부터 출사되는 광선은 각각 광선제어패널(140)의 제1 내지 제3전기습윤소자(142a, 142b, 142c)를 통하여 우안(RE)에 대응되는 제2시역(VZ2)으로 전달된다.

예를 들어, 제1선광원(142a)로부터 출사된 광선은 제1전기습윤소자(142a)의 계면에서 도면의 우측으로 굴절되어 제2시역(VZ2)으로 전달되고, 제2선광원(142b)로부터 출사된 광선은 제2전기습윤소자(142b)의 계면에서 도면의 우측으로 제1선광원(142a)의 광선보다 작게 굴절되어 제2시역(VZ2)으로 전달되고, 제3선광원(142c)로부터 출사된 광선은 제3전기습윤소자(142c)의 계면에서 굴절되지 않고 직진하여 제2시역(VZ2)으로 전달될 수 있다.

이때 표시패널(120)은 제1영상(IM1)을 표시하며, 이에 따라 제2서브 프레임 동안 사용자는 우안(RE)으로 제1영상(IM1)을 시청한다.

이와 같이, 2D 모드로 동작하는 표시장치(110)에서는, 제1서브 프레임 동안 제1영상(IM1)이 사용자의 좌안(LE)으로 전달되고 제2서브 프레임 동안 동일한 제1영상(IM1)이 사용자의 우안(RE)으로 전달되므로, 사용자는 2D(이차원) 영상을 시청할 수 있다.

예를 들어, 제1 및 제2시역(VZ1, VZ2) 사이의 거리는 양안시차인 약 65mm에 대응될 수 있으며, 표시장치(110)가 60Hz로 구동될 경우, 하나의 프레임은 약 16.7ms이고, 제1 및 제2서브 프레임은 각각 1/2프레임인 약 8.3ms일 수 있으며, 표시장치(110)가 120Hz로 구동될 경우, 하나의 프레임은 약 8.3ms이고, 제1 및 제2서브 프레임은 각각 1/2프레임인 약 4.2ms일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 표시장치(110)를 2D 모드로 구동할 경우, 위치감지수단(180)은 사용자의 좌안(LE) 및 우안(RE)의 위치에 대한 정보를 파악하고, 제어부(190)는 위치감지수단(180)의 위치정보에 따라 제1영상(IM1)이 미리 정해진 사용자의 좌안(LE) 및 우안(RE)으로 전달되도록 한다.

따라서, 위치정보에 해당하는 사용자 이외의 인접 사용자는 2D 영상을 시청할 수 없으며, 2D 모드의 표시장치(110)는 현금 출납기의 모니터와 같이 보호받을 필요가 있는 개인정보를 표시하는 경우에 적용할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 3D 모드 동작을 도시한 도면으로, 도 5a는 하나의 프레임(frame)의 전반부인 제1서브 프레임(sub-frame)의 동작을 도시하고, 도 5b는 하나의 프레임의 후반부인 제2서브 프레임의 동작을 도시하며, 편의상 3개의 전기습윤소자 및 3개의 선광원을 예로 들어 설명한다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 3D 모드로 동작하는 표시장치(110)의 제1서브 프레임 동안, 백라이트 유닛(170)의 제1 내지 제3선광원(172a, 172b, 172c)로부터 출사되는 광선은 각각 광선제어패널(140)의 제1 내지 제3전기습윤소자(142a, 142b, 142c)를 통하여 좌안(LE)에 대응되는 제1시역(VZ1)으로 전달된다.

이때 표시패널(120)은 좌안영상인 제1영상(IM1)을 표시하며, 이에 따라 제1서브 프레임 동안 사용자는 좌안(LE)으로 제1영상(IM1)을 시청한다.

그리고, 도 5b에 도시한 바와 같이, 3D 모드로 동작하는 표시장치(110)의 제2서브 프레임 동안, 백라이트 유닛(170)의 제1 내지 제3선광원(172a, 172b, 172c)로부터 출사되는 광선은 각각 광선제어패널(140)의 제1 내지 제3전기습윤소자(142a, 142b, 142c)를 통하여 우안(RE)에 대응되는 제2시역(VZ2)으로 전달된다.

이때 표시패널(120)은 우안영상인 제2영상(IM2)을 표시하며, 이에 따라 제2서브 프레임 동안 사용자는 우안(RE)으로 제2영상(IM2)을 시청한다.

이와 같이, 3D 모드로 동작하는 표시장치(110)에서는, 제1서브 프레임 동안 좌안영상인 제1영상(IM1)이 사용자의 좌안(LE)으로 전달되고 제2서브 프레임 동안 우안영상인 제2영상(IM2)이 사용자의 우안(RE)으로 전달되므로, 사용자는 제1 및 제2영상(IM1, IM2)을 합성하여 3D(삼차원) 영상을 시청할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 표시장치(110)를 3D 모드로 구동할 경우, 위치감지수단(180)은 사용자의 좌안(LE) 및 우안(RE)의 위치에 대한 정보를 파악하고, 제어부(190)는 위치감지수단(180)의 위치정보에 따라 제1 및 제2영상(IM1, IM2)이 미리 정해진 사용자의 좌안(LE) 및 우안(RE)으로 전달되도록 한다.

따라서, 위치정보에 해당하는 사용자 이외의 인접 사용자는 3D 영상을 시청할 수 없으며, 3D 모드의 표시장치(110)는 현금 출납기의 모니터와 같이 보호받을 필요가 있는 개인정보를 표시하는 경우에 적용할 수 있다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 멀티뷰 모드 동작을 도시한 도면으로, 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 각각 하나의 프레임(frame)을 구성하는 제1, 제2 및 제3서브 프레임(sub-frame)의 동작을 도시하며, 편의상 3개의 전기습윤소자 및 3개의 선광원을 예로 들어 설명한다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 멀티뷰(multi-view) 모드로 동작하는 표시장치(110)의 제1서브 프레임 동안, 백라이트 유닛(170)의 제1 내지 제3선광원(172a, 172b, 172c)로부터 출사되는 광선은 각각 광선제어패널(140)의 제1 내지 제3전기습윤소자(142a, 142b, 142c)를 통하여 제1사용자(U1)에 대응되는 제1시역(VZ1)으로 전달된다.

예를 들어, 제1선광원(142a)로부터 출사된 광선은 제1전기습윤소자(142a)의 계면에서 굴절되지 않고 직진하여 제1시역(VZ1)으로 전달되고, 제2선광원(142b)로부터 출사된 광선은 제2전기습윤소자(142b)의 계면에서 도면의 좌측으로 굴절되어 제1시역(VZ1)으로 전달되고, 제3선광원(142c)로부터 출사된 광선은 제3전기습윤소자(142c)의 계면에서 도면의 좌측으로 제2선광원(142b)의 광선보다 크게 굴절되어 제1시역(VZ1)으로 전달될 수 있다.

이때 표시패널(120)은 제1영상(IM1)을 표시하며, 이에 따라 제1서브 프레임 동안 제1사용자(U1)는 제1영상(IM1)을 시청한다.

도 6b에 도시한 바와 같이, 멀티뷰 모드로 동작하는 표시장치(110)의 제2서브 프레임 동안, 백라이트 유닛(170)의 제1 내지 제3선광원(172a, 172b, 172c)로부터 출사되는 광선은 각각 광선제어패널(140)의 제1 내지 제3전기습윤소자(142a, 142b, 142c)를 통하여 제2사용자(U2)에 대응되는 제2시역(VZ2)으로 전달된다.

예를 들어, 제1선광원(142a)로부터 출사된 광선은 제1전기습윤소자(142a)의 계면에서 도면의 우측으로 굴절되어 제2시역(VZ2)으로 전달되고, 제2선광원(142b)로부터 출사된 광선은 제2전기습윤소자(142b)의 계면에서 굴절되지 않고 직진하여 제2시역(VZ2)으로 전달되고, 제3선광원(142c)로부터 출사된 광선은 제3전기습윤소자(142c)의 계면에서 도면의 좌측으로 굴절되어 제2시역(VZ2)으로 전달될 수 있다.

이때 표시패널(120)은 제2영상(IM2)을 표시하며, 이에 따라 제2서브 프레임 동안 제2사용자(U2)는 제2영상(IM2)을 시청한다.

그리고, 도 6c에 도시한 바와 같이, 멀티뷰 모드로 동작하는 표시장치(110)의 제3서브 프레임 동안, 백라이트 유닛(170)의 제1 내지 제3선광원(172a, 172b, 172c)로부터 출사되는 광선은 각각 광선제어패널(140)의 제1 내지 제3전기습윤소자(142a, 142b, 142c)를 통하여 제3사용자(U3)에 대응되는 제3시역(VZ3)으로 전달된다.

예를 들어, 제1선광원(142a)로부터 출사된 광선은 제1전기습윤소자(142a)의 계면에서 도면의 우측으로 굴절되어 제3시역(VZ3)으로 전달되고, 제2선광원(142b)로부터 출사된 광선은 제2전기습윤소자(142b)의 계면에서 도면의 우측으로 제1선광원(142a)의 광선보다 작게 굴절되어 제3시역(VZ3)으로 전달되고, 제3선광원(142c)로부터 출사된 광선은 제3전기습윤소자(142c)의 계면에서 굴절되지 않고 직진하여 제3시역(VZ3)으로 전달될 수 있다.

이때 표시패널(120)은 제3영상(IM3)을 표시하며, 이에 따라 제3서브 프레임 동안 제3사용자(U3)는 제3영상(IM3)을 시청한다.

이와 같이, 멀티뷰 모드로 동작하는 표시장치(110)에서는, 제1서브 프레임 동안 제1영상(IM1)이 제1사용자(U1)에게 전달되고, 제2서브 프레임 동안 제2영상(IM2)이 제2사용자(U2)에게 전달되고, 제3서브 프레임 동안 제3영상(IM3)이 제3사용자(U3)에게 전달되므로, 제1 내지 제3사용자(U1 내지 U3)는 각각 제1 내지 제3영상(IM1 내지 IM3)을 시청할 수 있다.

예를 들어, 표시장치(110)가 60Hz로 구동될 경우, 하나의 프레임은 약 16.7ms이고, 제1 내지 제3서브 프레임은 각각 1/3프레임인 약 5.6ms일 수 있으며, 표시장치(110)가 120Hz로 구동될 경우, 하나의 프레임은 약 8.3ms이고, 제1 내지 제3서브 프레임은 각각 1/3프레임인 약 2.8ms일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 표시장치(110)를 멀티뷰 모드로 구동할 경우, 제1 내지 제3영상(IM1 내지 IM3)이 동일한 영상인 경우에는 제1 내지 제3사용자(U1 내지 U3)가 모두 동일한 영상을 시청하고, 제1 내지 제3영상(IM1 내지 IM3)이 상이한 영상인 경우에는 제1 내지 제3사용자(U1 내지 U3)가 각각 별도의 영상을 시청할 수 있다.

따라서, 하나의 표시장치 전체로 다수의 사용자가 서로 상이한 영상을 시청할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치(110)는 게임기의 모니터로 사용되어 다수의 게이머가 각자의 관점에서 게임화면을 시청하면서 게임을 진행할 수 있도록 한다.

그리고, 제1 내지 제3서브 프레임을 다시 2분할하고, 2분할된 서브 프레임 동안 각각 제1 내지 제3사용자(U1 내지 U3)의 좌안 및 우안으로 광선이 전달되도록 하고 동시에 표시패널(120)이 각각 좌안영상 및 우안영상을 표시하도록 할 경우, 제1 내지 제3사용자(U1 내지 U3) 각각 서로 상이한 3D 영상을 시청할 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 표시장치 120: 표시패널
130: 렌티큘러렌즈 어레이 140: 광선제어패널
170: 백라이트 유닛 180: 위치감지수단
190: 제어부

Claims

다수의 선광원을 포함하는 백라이트 유닛과;
상기 다수의 선광원으로부터 출사되는 광선의 진행방향을 변환하는 다수의 전기습윤소자를 포함하는 광선제어패널과;
상기 광선제어패널을 통과한 상기 광선을 집속하고, 다수의 렌티큘러렌즈를 포함하는 렌티큘러렌즈 어레이와;
다수의 화소를 포함하고, 상기 광선제어패널을 통과한 상기 광선을 이용하여 다수의 시역에서 다수의 영상을 시분할로 표시하는 표시패널과;
상기 다수의 시역의 위치정보를 파악하는 위치감지수단과;
상기 다수의 시역의 상기 위치정보에 따라 상기 백라이트 유닛, 상기 광선제어패널 및 상기 표시패널을 제어하는 제어부
를 포함하고,
상기 다수의 렌티큘러렌즈, 상기 다수의 전기습윤소자 및 상기 다수의 선광원은 서로 1:1:1로 대응되고,
상기 다수의 렌티큘러렌즈 중 하나의 직하부에는 상기 다수의 전기습윤소자 중 하나가 배치되고, 상기 다수의 전기습윤소자 중 하나의 직하부에는 상기 다수의 선광원 중 하나가 배치되는 표시장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 렌티큘러렌즈 각각은 단면이 반원통 형상이고, 상기 다수의 렌티큘러렌즈 및 상기 다수의 전기습윤소자는 스트라이프 형태로 연속적으로 배열되는 표시장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 전기습윤소자 각각은,
서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과;
상기 제1기판 내면의 양단에 형성되는 제1전극과;
상기 제2기판 내면의 양단에 각각 형성되고, 각각의 단면이 내측 일변이 경사진 사다리꼴 형상인 제2 및 제3전극과;
상기 제2 및 제3전극 각각의 측면과 상면 상부에 형성되는 소수성의 제1절연층과;
상기 제1절연층과 상기 제1전극 사이에 형성되는 제2절연층과;
상기 제1 및 제2기판과 상기 제1 내지 제3전극으로 둘러싸인 이격공간에 개재되는 워터층 및 오일층
을 포함하는 표시장치.
제 5 항에 있어서,
상기 광선은 상기 워터층 및 상기 오일층의 계면에서 굴절되어 진행방향이 변경되는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 선광원은 각각 발광다이오드(light emitting diode: LED), 유기발광다이오드(organic light emitting diode: OLED) 및 레이저(laser) 중 하나이고, 상기 표시패널은 투과형 액정패널인 표시장치.
위치감지수단이 다수의 시역의 위치정보를 파악하는 단계와;
상기 위치정보에 따라 다수의 전기습윤소자가 다수의 선광원으로부터 출사된 광선의 진행방향을 변환하는 단계와;
표시패널이 다수의 렌티큘러렌즈에 의하여 집속된 상기 광선을 이용하여 상기 다수의 시역에서 다수의 영상을 시분할로 표시하는 단계
를 포함하고,
상기 다수의 렌티큘러렌즈, 상기 다수의 전기습윤소자 및 상기 다수의 선광원은 서로 1:1:1로 대응되고,
상기 다수의 렌티큘러렌즈 중 하나의 직하부에는 상기 다수의 전기습윤소자 중 하나가 배치되고, 상기 다수의 전기습윤소자 중 하나의 직하부에는 상기 다수의 선광원 중 하나가 배치되는 표시장치의 구동방법.
제 8 항에 있어서,
상기 광선의 진행방향을 변환하는 단계는,
하나의 프레임의 전반부인 제1서브 프레임 동안 상기 다수의 전기습윤소자가 상기 광선을 제1시역으로 전달하고, 하나의 프레임의 후반부인 제2서브 프레임 동안 상기 다수의 전기습윤소자가 상기 광선을 제2시역으로 전달하는 단계를 포함하고,
상기 다수의 영상을 시분할로 표시하는 단계는,
상기 제1서브 프레임 동안 상기 표시패널이 제1영상을 표시하고, 상기 제2서브 프레임 동안 상기 표시패널이 제2영상을 표시하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
제 8 항에 있어서,
상기 광선의 진행방향을 변환하는 단계는,
하나의 프레임의 1/3인 제1서브 프레임 동안 상기 다수의 전기습윤소자가 상기 광선을 제1시역으로 전달하고, 하나의 프레임의 1/3인 제2서브 프레임 동안 상기 다수의 전기습윤소자가 상기 광선을 제2시역으로 전달하고, 하나의 프레임의 1/3인 제3서브 프레임 동안 상기 다수의 전기습윤소자가 상기 광선을 제3시역으로 전달하는 단계를 포함하고,
상기 다수의 영상을 시분할로 표시하는 단계는,
상기 제1서브 프레임 동안 상기 표시패널이 제1영상을 표시하고, 상기 제2서브 프레임 동안 상기 표시패널이 제2영상을 표시하고, 상기 제3서브 프레임 동안 상기 표시패널이 제3영상을 표시하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
제 5 항에 있어서,
상기 제1전극에 제1전압이 인가되고, 상기 제2 및 제3전극에 각각 상기 제1전압보다 크고 서로 동일한 제2 및 제3전압이 인가된 경우, 상기 워터층 및 상기 오일층 사이의 계면은 상기 제1 및 제2기판에 평행하게 배치되고,
상기 제1전극에 제4전압이 인가되고, 상기 제2 및 제3전극에 각각 상기 제4전압보다 크고 서로 상이한 제5 및 제6전압이 인가된 경우, 상기 워터층 및 상기 오일층 사이의 계면은 상기 제1 및 제2기판에 기울어지게 배치되는 표시장치.