KR102682122B1

KR102682122B1 - 전자식 편광필터, 이를 포함하는 전자장치 및 그 동작방법

Info

Publication number: KR102682122B1
Application number: KR1020160018538A
Authority: KR
Inventors: 정석윤; 최병룡; 김동균; 남성현; 성영훈; 이상훈; 조양호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2024-07-08
Also published as: US10488700B2; US20170235187A1; KR20170096813A

Abstract

전자식 편광필터, 이를 포함하는 전자장치 및 그 동작방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 전자식 편광필터는 입사광의 편광각을 제어하도록 마련된 액정패널을 포함하고, 선편광 특성을 나타내도록 마련된 편광유닛을 포함한다. 상기 액정패널은 제1 및 제2 투명판과, 상기 제1 투명판과 상기 제2 투명판 사이에 마련된 제1 및 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 액정층을 포함할 수 있고, 상기 입사광은 상기 제1 및 제2 투명판 중 바깥에 구비된 투명판에 직접 입사될 수 있다. 상기 편광유닛은 수동형 또는 능동형 편광유닛일 수 있다.

Description

전자식 편광필터, 이를 포함하는 전자장치 및 그 동작방법{Electrical polarization filter, electronic apparatus including the same and method of operating the same}

본 개시는 편광필터와 관련장치에 관한 것으로써, 보다 자세하게는 전자식 편광필터, 이를 포함하는 전자장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.

물체를 보거나 디스플레이에 표시된 정보를 읽을 때, 주 광(main light)외에 주변광 혹은 노이즈 광이 존재하는 경우, 주변광에 의한 반사광이나 산란광이 발생될 수 있다. 이에 따라 물체를 인식하거나 디스플레이에 표시된 정보를 인식하는데 불편이나 장애를 줄 수 있다.

물체의 표면에서 반사된 광은 편광특성을 나타낸다. 이러한 편광특성을 고려하여 특정 편광필터를 사용함으로써, 주변광에 의한 물체 표면의 산란광이나 반사광을 줄이거나 제거할 수 있다.

이러한 편광필터가 적용된 카메라의 경우, 산란광이나 반사광이 최소화되는 편광각을 얻기 위해 편광필터를 수동으로 조작하여 원하는 편광각을 설정할 수 있다. 상기 카메라에서 편광기능이 필요하지 않을 경우, 카메라에서 편광필터를 분리하여 휴대할 수 있다.

개시된 일 실시예는 반사광이나 산란광과 같은 잡광을 줄이거나 제거할 수 있는 전자식 편광필터를 제공한다.

개시된 일 실시예는 이러한 전자식 편광필터를 포함하여 인식된 이미지에 따라 편광각을 자동적으로 조절할 수 있는 전자장치를 제공한다.

개시된 일 실시예는 이러한 전자장치의 동작방법을 제공한다.

본 개시에서 일 실시예에 의한 전자식 편광필터는 입사광의 편광각을 제어하도록 마련된 액정패널을 포함하고, 선편광 특성을 나타내도록 마련된 편광유닛을 포함한다.

이러한 전자식 편광필터에서, 상기 액정패널은 제1 및 제2 투명판과, 상기 제1 투명판과 상기 제2 투명판 사이에 마련된 제1 및 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 액정층을 포함할 수 있고, 이때, 상기 입사광은 상기 제1 및 제2 투명판 중 바깥에 구비된 투명판에 직접 입사될 수 있다.

상기 편광유닛은 특정 선편광 성분의 광만 통과시키는 편광판일 수 있다.

상기 편광유닛은 복수의 나노 와이어를 포함할 수 있다.

상기 편광유닛은 투명기판과, 상기 투명기판의 표면에 마련된 나노 필름을 포함하고, 상기 나노 필름은 정렬된 복수의 나노 와이어를 포함할 수 있다.

상기 편광유닛은 능동적인 것으로, 전압 인가시에 주어진 방향으로 정렬되는 복수의 나노 와이어를 포함하는 나노 와이어층과, 상기 나노 와이어층의 상부면에 접촉된 제1 전극과, 상기 나노 와이어층의 하부면에 접촉된 제2 전극을 포함할 수 있다.

본 개시에서 일 실시예에 의한, 편광필터를 포함하는 전자장치는 입사광에서 잡광을 줄이거나 제거하는 전자식 편광필터와, 상기 편광필터를 통과한 광을 이용하여 이미지를 형성하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 형성된 이미지를 인식하는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서로부터 주어지는 이미지를 해석하여 상기 편광필터의 편광각을 제어하는 편광필터 제어유닛과, 상기 이미지 센서에서 인식된 이미지를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.

이러한 전자장치에서, 상기 편광필터는 상술한 액정패널와 편광유닛을 포함할 수 있다.

상기 편광필터 제어유닛은 상기 이미지 센서로부터 주어지는 이미지를 해석하는 이미지 해석부와, 상기 이미지 해석부의 해석 결과에 기초하여 편광각 조절량을 결정하는 편광각 연산부와, 상기 편광각 연산부에서 주어지는 신호에 기초하여 편광각 제어신호를 상기 편광필터에 제공하는 편광각 제어신호 발생부를 포함할 수 있다.

상기 편광유닛은 수동형 또는 능동형일 수 있다.

상기 수동형 편광유닛은 특정 선편광 성분의 광만 통과시키는 편광판일 수 있다. 또한, 상기 수동형 편광유닛은 투명기판과 그 표면에 마련된 나노 필름을 포함하고, 상기 나노 필름은 정렬된 복수의 나노 와이어를 포함할 수 있다.

상기 능동형 편광유닛은 전압 인가시에 주어진 방향으로 정렬되는 복수의 나노 와이어를 포함하는 나노 와이어층과, 상기 나노 와이어층의 상부면에 접촉된 제1 전극과, 상기 나노 와이어층의 하부면에 접촉된 제2 전극을 포함할 수 있다.

개시된 일 실시예에 의한, 편광필터를 포함하는 전자장치의 동작방법은 물체에 대한 이미지를 얻어 해석한 다음, 상기 해석 결과에 기초하여 편광각 조절량을 결정하고, 상기 결정된 편광각 조절량에 따라 상기 편광필터의 편광각을 조절한다.

이러한 동작방법에서, 상기 얻은 이미지의 해석결과 상기 이미지의 광학적 특성 변화가 필요치 않은 경우, 상기 얻은 이미지를 출력하는 동작을 더 포함할 수 있다.

상기 편광각을 조절하는 동작을 수행한 후, 상기 이미지를 얻는 동작과 그 이후의 동작을 반복하되, 상기 얻은 이미지의 해석결과 상기 이미지의 광학적 특성 변화가 필요치 않은 경우, 상기 얻은 이미지를 출력하는 동작을 더 포함할 수 있다.

개시된 다른 실시예에 의한, 편광필터를 포함하는 전자장치의 동작방법은 물체의 제1 방향에 대한 제1 이미지를 얻은 다음, 편광각을 설정된 값만큼 변화시키고, 상기 물체의 상기 제1 방향에 대한 제2 이미지를 얻는다. 이어서 상기 제1 및 제2 이미지 사이에 광학적 특성을 해석하고, 상기 해석 결과에 기초하여 상기 광학적 특성이 좋아지는 방향으로 편광필터의 편광각을 변화시킨다. 이후, 상기 물체의 상기 제1 방향에 대한 다른 이미지를 얻은 다음, 상기 다른 이미지와 그 바로 앞에서 얻은 이미지에 대한 광학적 특성 변화(예, 채도의 변화)를 분석한다.

이러한 동작방법에서, 상기 해석의 결과, 상기 제1 및 제2 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 없는 경우, 상기 제1 및 제2 이미지 중 하나를 출력하는 동작을 더 포함할 수 있다.

상기 다른 이미지와 그 바로 앞에서 얻은 이미지에 대한 광학적 특성 변화를 분석한 결과, 상기 다른 이미지와 그 바로 앞에서 얻은 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 있는 경우, 상기 편광각을 변화시키는 동작과, 상기 다른 이미지를 얻는 동작과, 상기 광학적 특성 변화를 분석하는 동작을 반복하고, 상기 다른 이미지와 그 바로 앞에서 얻은 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 없는 경우, 상기 다른 이미지를 출력하는 동작을 더 포함할 수 있다.

산란광이나 반사광을 억제하거나 제거하여 물체의 인식이나 표시된 정보의 인식에 방해되는 요인들, 예컨대 눈부심을 제거할 수 있고, 눈의 피로도 감소시킬 수 있다.

또한, 개시된 전자식 편광필터의 편광각은 인식된 이미지에 따라 자동적으로(전자식으로) 조절될 수 있다. 따라서 산란광이나 반사광의 억제나 제거효율을 높일 수 있다. 이로 인해 물체나 정보를 보다 정확하게(선명하게) 인식할 수 있어 물체나 정보의 왜곡이나 오인을 줄일 수 있다.

개시된 전자식 편광필터의 이러한 특성으로 인해 개시된 편광필터는 편광필터를 필요로 하는 다양한 장치, 예를 들면 카메라, 휴대폰, 텔레비전, 모니터 등에 사용될 수 있다. 또한, 개시된 편광필터는 단독으로 특정물체의 표면에 부착되어 사용될 수도 있다.

도 1은 일 실시예에 의한 전자식 편광필터의 단면도이다.
도 2는 도 1의 편광필터에서 액정층의 제1 전극에 인접한 제1 액정과 이에 대응하는 제2 전극에 인접한 제2 액정은 서로 90°틀어진 것을 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 1의 편광유닛이 편광판인 경우를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1의 편광유닛이 능동형 편광유닛으로써, 나노 와이어층을 포함하는 경우에서 인가전압이 오프(OFF)일 때를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 1의 편광유닛이 능동형 편광유닛으로써, 나노 와이어층을 포함하는 경우에서 인가전압이 온(ON)일 때를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1의 편광유닛의 다른 실시예를 나타낸 측면도(a)와 정면도(b)이다.
도 7은 일 실시예에 의한 편광필터를 포함하는 전자장치를 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 7의 편광필터 제어유닛을 나타낸 블록도이다.
도 9는 일 실시예에 의한, 편광필터를 포함하는 전자장치의 동작방법을 나타낸 순서도이다.
도 10은 다른 실시예에 의한, 편광필터를 포함하는 전자장치의 동작방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 개시된 여러 실시 예들에 의한 전자식 편광필터와 이를 포함하는 전자장치와 그 동작방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.

도 1은 일 실시예에 의한 전자식 편광필터를 보여준다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 의한 편광필터(30)는 편광각 조절 액정패널(40)(이하, 액정패널)과 편광유닛(50)을 포함할 수 있다. 액정패널(40)과 편광유닛(50)은 일렬로 배치되어 있다. 액정패널(40)은 편광유닛(50) 앞에 배치될 수 있다. 광은 액정패널(40)의 좌측에서 입사되어 액정패널(40)을 통과한 후, 편광유닛(50)에 입사될 수 있다. 액정패널(40)은 액정층(42)과, 제1 및 제2 전극(42E1, 42E2)과, 제1 및 제2 투명판(44, 46)을 포함할 수 있다. 액정층(42)은 제1 전극(42E1)과 제2 전극(42E2) 사이에 마련되어 있고, 밀봉되어 있다. 액정층(42)과 제1 및 제2 전극(42E1, 42E2)은 제1 투명판(44)과 제2 투명판(46) 사이에 배치되어 있다. 제1 및 제2 전극(42E1, 42E2)는 광에 대해 투명한 전극일 수 있고, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide) 전극일 수 있다. 제1 전극(42E1)과 제2 전극(42E2)은 액정층(42)과 접촉될 수 있다. 제1 투명전극(44)과 제1 전극(42E1)은 서로 접촉될 수 있다. 제2 투명전극(46)과 제2 전극(42E2)은 서로 접촉될 수 있다. 광에 대해 투명한 제1 투명전극(44)과 제2 투명전극(46)은, 예를 들면 유리판일 수 있다. 제1 투명전극(44)과 제2 투명전극(46)의 안쪽면, 곧 액정층(42)에 인접한 면에 액정층(42)의 액정(42a)의 배향을 위한 홈이 존재할 수 있다. 액정(42a)은 액정층에 포함된 액정을 상징적으로 나타낸 것인 바, 이것으로 액정층(42)에 포함된 액정의 제원과 분포가 한정되지 않는다.

액정층(42)에 포함된 액정(42a)은 TNLC(Twisted Nematic Liquid crystal)일 수 있다. 따라서 액정패널(40)에 전압이 인가되지 않았을 때, 도 2에 도시한 바와 같이 액정층(42)의 제1 전극(42E1)에 인접한 제1 액정(LC1)과 이에 대응하는 제2 전극(42E2)에 인접한 제2 액정(LC2)은 서로 90° 틀어진 형태로 존재하게 된다. 이 상태에서 편광상태가 제1 액정(LC1)과 평행한 광(L1)이 제1 액정(LC1)에 입사될 경우, 광(L1)은 제1 액정(LC1)과 제2 액정(LC2) 사이에 분포하는 비틀어진 액정들(twisted liquid crystals)을 따라 진행하게 되는 바, 액정층(42)을 나올 때, 광(L1)은 편광면이 90°회전된 상태가 되어 제2 액정(LC2)과 평행한 편광상태를 갖게 된다. 도 2에서 점선은 제1 액정(LC1)과 제2 액정(LC2) 사이에 분포된 비틀어진 액정들을 시사한다.

제1 및 제2 전극(42E1, 42E2)에 정해진 전압이 인가될 경우, 제1 전극(42E1)과 제2 전극(42E2) 사이에 전기장이 발생되고, 이러한 전기장을 따라 액정층(42)에 포함된 액정들이 배열하게 된다. 제1 전극(42E1)과 제2 전극(42E2) 사이의 전위차에 따라 상기 액정들의 배열 상태가 달라진다. 그리고 액정들의 배열 상태에 따라 액정층(42)을 통과하는 광의 편광상태의 변화, 곧 편광각의 변화도 달라진다. 그러므로 제1 전극(42E1)과 제2 전극(42E2)에 인가되는 전압을 조절함으로써, 액정패널(40)에 입사되는 광의 편광각을 조절할 수 있다.

편광유닛(50)은 정해진 편광상태, 예컨대 선편광를 나타낼 수 있다. 그러므로 액정패널(40)과 편광유닛(50)을 결합하여 액정패널(40)을 이용하여 입사광의 편광상태를 조절함으로써, 입사광에 포함되어 원래의 정보를 흐리게 하거나 불명확성을 증가시키는 주변광 혹은 잡광, 예를 들면 반사광이나 산란광을 제거할 수 있다.

예를 들어, 편광필터(30)에 입사되는 입사광에 선편광을 갖는 반사광이 포함되어 있고, 상기 반사광의 편광상태는 편광유닛(50)의 편광상태와 수직한 경우, 전압이 인가되지 않은 상태에서 상기 반사광의 편광상태는 액정층(42)에 의해 90° 회전된다.

그러므로 상기 반사광이 액정패널(40)을 통과하여 편광유닛(50)에 입사될 때, 상기 반사광의 편광상태는 편광유닛(50)의 편광상태와 평행한 바, 상기 반사광은 편광유닛(50)을 통과하게 된다.

그러나 편광유닛(50)에 전압을 인가하고, 액정패널(40)에 포함된 액정들이 전기장에 평행하게 배열되도록 상기 인가 전압을 조절할 경우, 상기 반사광은 편광상태 변화없이 액정패널(40)을 통과하게 된다. 이에 따라 상기 반사광은 편광유닛(50)에 수직한 편광상태로 편광유닛(50)에 입사하게 되므로, 상기 반사광은 편광유닛(50)을 통과할 수 없다. 곧, 입사광에서 상기 반사광이 제거된다. 이와 같이 액정패널(40)에 인가하는 전압을 조절하여 액정패널(40)에 입사되는 광에 포함된 주변광이나 잡광의 편광상태에 변화를 줌으로써, 액정패널(40)에 입사되는 광에 포함된 반사광 및/또는 산란광을 제거하거나 줄일 수 있다. 이 결과, 입사광에 포함된 정보를 보다 선명하고 정확하게 인식할 수 있다. 곧, 편광필터(30)를 통해 보는 대상을 명확하게 인식할 수 있다.

편광유닛(50)은 수동적으로 혹은 능동적으로 편광상태를 나타내는 부재를 포함할 수 있다.

편광유닛(50)이 수동적 편광상태를 갖는 경우, 편광유닛(50)은 도 3에 도시한 바와 같이, 주어진 선편광을 갖는 편광판(60)을 포함할 수 있다. 편광판(60)에 입사되는 광(L2)이 복수의 편광상태를 갖는 경우, 편광판(60)을 통과한 후, 편광판(60)과 동일한 편광상태를 갖는 광이 된다.

편광유닛(50)이 능동적으로 편광상태를 나타내는 경우, 편광유닛(50)은 도 4에 도시한 바와 같이, 나노 와이어층(52)과 제1 및 제2 전극(50E1, 50E2)을 포함한다. 제1 및 제2 전극(50E1, 50E2)은 입사광(L3)의 광 경로 상에 있지 않다. 제1 전극(50E1)은 나노 와이어층(52)의 상부에 마련되어 있다. 제2 전극(50E2)는 나노 와이어층(52)의 하부에 마련되어 있다. 제1 전극(50E1)은 나노 와이어층(52)의 상부면에 접촉된다. 제2 전극(50E2)은 나노 와이어층(52)의 밑면에 접촉된다. 나노 와이어층(52)은 복수의 나노 와이어(nano-wire)(52a) 혹은 나노 사이즈의 선형 입자들을 포함할 수 있다. 복수의 나노 와이어(52a)는 금 또는 구리 나노 와이어일 수 있으나, 이것으로 한정되지 않는다. 복수의 나노 와이어(52a) 각각의 직경은, 예를 들면 100nm 이하 또는 1000nm보다 작을 수 있고, 길이는 직경보다 길 수 있다. 복수의 나노 와이어(52a)의 단면은 원형, 비원형 또는 다각형일 수 있으나, 이것으로 제한되지 않는다. 나노 와이어(52a) 각각은 휘어지지 않는 직선형일 수 있으나, 반드시 이러한 것으로 한정되지는 않는다.

제1 및 제2 전극(50E1, 50E2)은 전원(V)에 연결될 수 있다. 스위치(50S)가 오프인 상태에서, 곧 제1 및 제2 전극(50E1, 50E2)에 전압이 인가되지 않은 상태에서 나노 와이어층(52)에 포함된 복수의 나노 와이어(52a)는 무질서하게 분포한다. 곧, 복수의 나노 와이어(52a)는 전체가 정렬되어 있지 않다. 따라서 나노 와이어층(52)에 입사되는 복수의 편광성분들을 포함하는 광(L3)은 편광상태에 영향을 받지 않고 그대로 나노 와이어층(52)을 통과할 수 있다.

그러나 스위치(50S)가 온 상태일 때, 곧 제1 및 제2 전극(50E1, 50E2)에 전압이 인가될 때는 도 5에 도시한 바와 같이, 나노 와이어층(52)에 포함된 복수의 나노 와이어(52a)는 제1 전극(50E1)과 제2 전극(50E2) 사이에서 일렬로 정렬된다. 일렬로 정렬된 나노 와이어(52a)는 선 편광특성을 나타낼 수 있다.

이에 따라, 나노 와이어층(52)에 입사될 때, 복수의 편광상태를 포함했던 광(L3)은 나노 와이어층(52)을 통과한 후, 나노 와이어층(52)과 동일한 편광상태(예, 선 편광상태)를 갖는 광(L4)이 된다.

도 6은 편광유닛(50)의 다른 실시예를 나타낸다. 도 6에서 (a)는 측면도, (b)는 정면도이다.

도 6을 참조하면, 편광유닛(50)은 투명기판(62)과 나노 필름(nano-film)(64)을 포함한다. 나노 필름(64)은 투명기판(62)의 일 면에 마련되어 있다. 나노 필름(64)은 코팅방식으로 투명기판(62)의 상기 일 면을 덮을 수 있다. 액정패널(40)을 통과한 광은 나노 필름(64)과 투명기판(62)을 순차적으로 통과한다. 나노 필름(64)은 복수의 나노 와이어(64a)를 포함한다. 나노 필름(64)의 두께는 하나의 나노 와이어(64a)의 두께에 해당할 수 이다. 도 6의 (b)를 참조하면, 나노 필름(64)에 포함된 복수의 나노 와이어(64a)는 서로 평행하게 나란히 정렬되어 있다. 나노 와이어(64a)의 직경은, 예를 들면 80nm~100nm, 길이는 직경보다 길 수 있는데, 예를 들면, 직경의 수십배 이상 또는 수백배 이상일 수 있다. 일 예로 나노 와이어(64a)의 길이는 직경의 200배 이상일 수 있다. 나노 와이어(64a)의 단면은 원형, 비원형 또는 다각형일 수 있으나, 이것으로 제한되지 않는다. 나노 와이어(64a)는 휘어지지 않는 직선형일 수 있으나, 반드시 이러한 특성을 갖는 것으로 한정되지 않는다.

다음에는 상술한 편광필터를 포함하는 장치를 설명한다. 상기 장치는 전자장치로써, 예를 들면 물체에 대한 이미지를 연속적으로 혹은 불연속적으로 촬영할 수 있는 광학장치일 수 있으나, 상기 전자장치는 광학장치로 한정되지 않는다.

도 7은 일 실시예에 의한 편광필터를 포함하는 전자장치를 나타낸 블록도이다.

도 7을 참조하면, 장치(70)는 편광필터(72), 광학계(74), 이미지 센서(76), 표시부(78) 및 편광필터 제어유닛(80)을 포함할 수 있다. 편광필터(72)는 도 1의 편광필터(50)일 수 있다. 편광필터(72)는 광학계(74) 앞쪽에 배치될 수 있다. 편광필터(72)는 광학계(74)와 접촉될 수도 있다. 광학계(74)는 편광필터(72)를 통해 들어오는 광을 이용하여 물체에 대한 이미지를 이미지 센서(76)에 형성하는데 사용된다. 광학계(74)는 단일 렌즈 혹은 복수의 렌즈를 포함하는 광학계일 수 있다. 예를 들면, 광학계(74)는 카메라에 포함된 광학계일 수 있다. 이미지 센서(76)는 광학계(74) 다음에 배치될 수 있다. 곧, 광학계(74)는 편광필터(74)와 이미지 센서(76) 사이에 위치할 수 있다. 이미지 센서(76)는 광학계(74)에 포함되도록 구성될 수도 있다. 이미지 센서(76)는 광학계(74)에 의해 형성된, 상기 물체에 대한 이미지를 인식하여 표시부(78)에 전달한다. 이미지 센서(76)에 의해 인식된 상기 이미지는 편광필터(72)의 편광각 제어를 위해 편광필터 제어유닛(80)에도 전달될 수 있다. 표시부(78)는 이미지 센서(76)로부터 전달된 이미지를 사용자가 볼 수 있도록 표시하는 부분으로, 예를 들면 디스플레이 패널일 수 있다. 표시부(78)는 장치(70)로부터 분리된 별도의 디스플레이 장치일 수도 있다. 편광필터 제어유닛(80)은 편광필터(72)와 이미지 센서(76) 사이에 배치될 수 있다. 편광필터 제어유닛(80)은 편광필터(72) 및 이미지 센서(76)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이미지 센서(76)로부터 주어지는 이미지에 대한 해석 및/또는 분석을 통해 편광필터(72)에 입사되는 광의 편광각을 제어한다. 이를 위해 편광필터 제어유닛(80)은 상기 이미지에 대한 해석 및/또는 분석의 결과로 발생되는 편광각 제어신호를 편광필터(72)에 전달한다. 편광필터(72)에 입사되는 광의 편광각은 편광필터 제어유닛(80)으로부터 주어지는 상기 편광각 제어신호에 따라 증가하거나 감소할 수 있다. 상기 편광각 제어신호는 편광필터(72) 내에 발생되는 전기장의 세기에 변화를 줄 수 있는 전압신호일 수 있다.

편광필터 제어유닛(80)은 도 8에 도시한 바와 같이 이미지 해석부(80a), 편광각 연산부(80b) 및 편광학 제어신호 발생부(80c)를 포함할 수 있다. 이미지 해석부(80a)는 이미지 센서(76)로부터 주어지는 상기 이미지를 광학적으로 해석하거나 분석하여 상기 이미지에 대한 광학 데이터를 얻는 부분이다. 상기 광학 데이터는, 예를 들면 채도일 수 있으나, 이외에도 상기 이미지에 대한 밝기, 콘트라스트, 상 왜곡 등 광학 전반에 걸친 데이터일 수 있다. 상기 광학 데이터는 설정된 값과 비교하여 얻을 수도 있고, 동일 물체에 대해 상기 이미지와 함께 연속적으로 촬영한 상기 이미지 전이나 후의 다른 이미지와 비교하여 얻을 수도 있다. 이때, 상기 다른 이미지는 상기 이미지를 얻을 때와 같은 방향에서 상기 물체의 동일면을 촬영할 것일 수 있다. 따라서 상기 이미지와 상기 다른 이미지에 포함된 상기 물체의 모습은 동일할 수 있다.

편광각 연산부(80b)는 이미지 해석부(80a)로부터 주어지는 상기 광학 데이터에 기초하여 편광필터(72)의 편광각을 어느 방향(+ 방향 혹은 - 방향)으로 어느 정도 조절할지를 결정한다. 곧, 편광각 연산부(80b)는 상기 광학 데이터에 기초하여 편광각 조절량 혹은 변동량을 결정한다. 상기 편광각 조절량은 상기 광학 데이터에 따라 미리 설정되어 있을 수도 있다. 편광각 연산부(80b)는 상기 결정된 편광각 조절량에 해당하는 신호를 편광각 제어신호 발생부(80c)에 전달한다. 편광각 제어신호 발생부(80c)는 편광각 연산부(80b)로부터 주어지는 신호에 따라 상기 결정된 편광각 조절량 만큼 편광필터(72)의 편광각을 조절하기 위한 제어신호를 편광필터(72)에 전달한다. 이러한 제어신호에 따라 편광필터(72)의 액정층(예, 도 1의 42) 양측에 마련된 전극(예, 도 1의 42E1, 42E2)에 인가되는 전압이 달라질 수 있다.

다음에는 도 9 및 도 10을 참조하여 여러 실시예에 의한 편광필터를 포함하는 장치의 동작방법을 설명한다.

도 9는 일 실시예에 의한 편광필터를 포함하는 장치의 동작방법(이하, 제1 동작방법)을 나타낸 순서도이다.

도 9를 참조하면, 제1 동작방법은 이미지를 얻는 동작(S1)과, 얻은 이미지의 광학적 특성(예, 채도)을 해석(분석)하는 동작(S2)과, 이미지에 대한 광학적 특성 변화가 필요한지를 판단하는 동작(S3)과, 편광각 변화방향과 편광각 조절량을 결정하는 동작(S4)과, 결정된 편광각에 따라 편광필터의 편광각을 조절하는 동작(S5)과, 이미지를 출력하는 동작(S6)을 포함할 수 있다. 상기 제1 동작방법은 이러한 동작들로만 한정되지 않는다.

이미지 해석동작(S2)에서 이미지의 광학적 특성의 변화가 필요한 경우(Y), 후속 동작(S4, S5)이 순차적으로 수행된다. 이미지 해석동작(S2)에서 이미지의 광학적 특성의 변화가 필요치 않는 경우(N), 해당 이미지를 출력한다(표시한다)(S6). 이미지의 광학적 특성 변화가 필요한 경우(Y), 후속 동작으로 편광각 변화방향(+ 방향 또는 - 방향)과 편광각 조절량을 결정하는 동작(S4)과 결정된 편광각에 따라 편광필터의 편광각을 조절하는 동작(S5)이 순차적으로 수행될 수 있다. 편광필터의 편광각을 조절한 다음에는 이미지를 얻는 동작(S1)부터 반복될 수 있다. 이미지를 해석하는 동작(S2)은 이미지에 대한 광학 데이터를 해석 및/또는 분석하는 동작으로, 예를 들면 상기 이미지에 대한 채도 변화를 해석하는 동작을 포함할 수 있다. 편광필터의 편광각을 조절하는 동작(S5)은 액정패널(예, 도 1의 40)에 인가되는 전압을 조절하는 동작을 포함할 수 있다.

도 10은 다른 실시예에 의한 편광필터를 포함하는 장치의 동작방법(이하, 제2 동작방법)을 나타낸 순서도이다.

도 10을 참조하면, 제2 동작방법은 물체의 제1 방향에 대한 제1 이미지를 얻는 동작(S11)과, 편광필터의 편광각을 설정된 값만큼 변화시키는 동작(S12)과, 상기 물체의 상기 제1 방향에 대한 제2 이미지를 얻는 동작(S13)과, 상기 제1 및 제2 이미지를 비교하여 두 이미지 사이의 광학적 특성 변화를 분석(이하, 1차 분석)하는 동작(S14)과, 상기 분석결과에 따라 상기 제1 및 제2 이미지 사이의 광학적 특성에 변화가 있는지를 판단하는 동작(S15)과, 광학적 특성이 좋아지는 방향으로 편광각을 변화시키는 동작(S17)과, 상기 물체의 상기 제1 방향에 대한 다른 이미지를 얻는 동작(S18)과, 상기 다른 이미지와 바로 앞의 이미지를 비교하여 광학적 특성 변화를 분석하는 동작(S19)과, 이미지를 출력하는 동작(S16)을 포함한다.

상기 판단하는 동작(S15)에서, 상기 제1 및 제2 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 있는 경우(Y), 동작 S17과 동작 S18과 동작 S19를 순차적으로 수행한다. 상기 판단하는 동작(S15)에서, 상기 제1 및 제2 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 없는 경우(N), 제1 또는 제2 이미지를 출력한다. 광학적 특성이 좋아지는 방향으로 편광필터의 편광각을 변화시키는 동작(S17)은 편광각을 연속적 변화시키는 동작 또는 편광각을 불연속적으로(단계적으로) 변화시키는 동작을 포함할 수 있다. 곧, 동작 S17에서 편광필터의 액정패널에 인가되는 전압을 연속적으로 혹은 단계적으로 제어할 수 있다.

동작 S18에서 상기 물체의 제1 방향에 대한 다른 이미지를 얻은 후, 동작 S19에서 상기 다른 이미지와 바로 앞의 이미지와 비교하여 두 이미지의 광학적 특성 변화를 분석(이하, 2차 분석)한 다음, 동작 S15에서 상기 다른 이미지와 그 바로 앞의 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 있는지를 판단한다. 판단 동작(S15)에서 상기 다른 이미지와 그 앞의 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 없는 경우(N), 상기 다른 이미지를 출력하고, 상기 다른 이미지와 그 앞의 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 있는 경우(Y), 동작 S17-S19를 반복한다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고, 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

30:전자식 편광필터 40:액정패널
42:액정층 42E1, 42E2:제1 및 제2 전극
42a:액정 44, 46:제1 및 제2 투명판
50:편광유닛 52:나노 와이어층
52a:나노 와이어 50E1, 50E2:제1 및 제2 전극
50S:스위치 60:편광판
62:투명기판 64:나노 필름
64a:나노 와이어 70:편광필터를 포함하는 전자장치
72:편광필터 74:광학계
76:이미지 센서 78:표시부
80:편광필터 제어유닛 80a:이미지 해석부
80b:편광각 연산부 80c:편광각 제어신호 발생부
LC1, LC2:제1 및 제2 액정
L1:제1 액정(LC1)에 입사되어 TNLC를 통과해서 제2 액정에 입사되는 광
L2:편광판(60)에 입사되는, 여러 편광성분을 포함하는 광
L3:나노 와이어층(52)에 입사되는, 여러 편광성분을 포함하는 광

Claims

입사광의 편광각을 제어하도록 마련된 액정패널; 및
선편광 특성을 나타내도록 마련된 편광유닛;을 포함하고,
상기 편광유닛은 복수의 나노 와이어를 포함하고,
상기 복수의 나노 와이어는 상기 편광 유닛에 입사되는 광의 진행 방향에 수직하게 정렬된 전자식 편광필터.
제 1 항에 있어서,
상기 액정패널은,
제1 및 제2 투명판;
상기 제1 투명판과 상기 제2 투명판 사이에 마련된 제1 및 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 액정층;을 포함하고,
상기 입사광은 상기 제1 및 제2 투명판 중 바깥에 구비된 투명판에 직접 입사되는 전자식 편광필터.
제 1 항에 있어서,
상기 편광유닛은 특정 선편광 성분의 광만 통과시키는 편광판인 전자식 편광필터.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 편광유닛은,
투명기판; 및
상기 투명기판의 표면에 마련된 나노 필름;을 포함하고,
상기 나노 필름은 정렬된 상기 복수의 나노 와이어를 포함하는 전자식 편광필터.
제 1 항에 있어서,
상기 편광유닛은 능동적인 것으로,
상기 복수의 나노 와이어를 포함하는 나노 와이어층;
상기 나노 와이어층의 상부면에 접촉된 제1 전극;
상기 나노 와이어층의 하부면에 접촉된 제2 전극;을 포함하는 전자식 편광필터.
입사광에서 잡광을 줄이거나 제거하는 청구항 1의 전자식 편광필터;
상기 편광필터를 통과한 광을 이용하여 이미지를 형성하는 광학계;
상기 광학계에 의해 형성된 이미지를 인식하는 이미지 센서;
상기 이미지 센서로부터 주어지는 이미지를 해석하여 상기 편광필터의 편광각을 제어하는 편광필터 제어유닛; 및
상기 이미지 센서에서 인식된 이미지를 표시하는 표시부;를 포함하는 전자장치.
삭제
제 7 항에 있어서,
상기 편광필터 제어유닛은,
상기 이미지 센서로부터 주어지는 이미지를 해석하는 이미지 해석부;
상기 이미지 해석부의 해석 결과에 기초하여 편광각 조절량을 결정하는 편광각 연산부; 및
편광각 연산부에서 주어지는 신호에 기초하여 편광각 제어신호를 상기 편광필터에 제공하는 편광각 제어신호 발생부;를 포함하는 전자장치.
제 7 항에 있어서,
상기 편광유닛은 수동형 편광유닛인 전자장치.
제 7 항에 있어서,
상기 편광유닛은 능동형 편광유닛인 전자장치.
제 10 항에 있어서,
상기 수동형 편광유닛은 특정 선편광 성분의 광만 통과시키는 편광판인 전자장치.
제 10 항에 있어서,
상기 수동형 편광유닛은,
투명기판; 및
상기 투명기판의 표면에 마련된 나노 필름;을 포함하고,
상기 나노 필름은 정렬된 상기 복수의 나노 와이어를 포함하는 전자장치.
삭제
편광필터를 포함하는 전자장치의 동작에 있어서,
물체에 대한 이미지를 얻는 동작;
상기 얻은 이미지를 해석하는 동작;
상기 해석 동작의 결과에 기초하여 편광각 조절량을 결정하는 동작; 및
상기 결정된 편광각 조절량에 따라 상기 편광필터의 편광각을 조절하는 동작;을 포함하고,
상기 편광필터는 청구항 1의 전자식 편광필터를 포함하는, 편광필터를 포함하는 전자장치의 동작방법.
제 15 항에 있어서,
상기 얻은 이미지의 해석결과 상기 이미지의 광학적 특성 변화가 필요치 않은 경우, 상기 얻은 이미지를 출력하는 동작을 포함하는, 편광필터를 포함하는 전자장치의 동작방법.
제 15 항에 있어서,
상기 편광각을 조절하는 동작을 수행한 후, 상기 이미지를 얻는 동작부터 동작을 반복하되, 상기 얻은 이미지의 해석결과 상기 이미지의 광학적 특성 변화가 필요치 않은 경우, 상기 얻은 이미지를 출력하는 동작을 포함하는, 편광필터를 포함하는 전자장치의 동작방법.
편광필터를 포함하는 전자장치의 동작에 있어서,
물체의 제1 방향에 대한 제1 이미지를 얻는 동작;
편광각을 설정된 값만큼 변화시키는 동작;
상기 물체의 상기 제1 방향에 대한 제2 이미지를 얻는 동작;
상기 제1 및 제2 이미지 사이에 광학적 특성을 해석하는 동작;
상기 해석 동작의 결과에 기초하여 상기 광학적 특성이 좋아지는 방향으로 상기 편광필터의 편광각을 변화시키는 동작;
상기 물체의 상기 제1 방향에 대한 다른 이미지를 얻는 동작; 및
상기 다른 이미지와 그 바로 앞에서 얻은 이미지에 대한 광학적 특성 변화를 분석하는 동작;을 포함하는, 편광필터를 포함하는 전자장치의 동작방법.
제 18 항에 있어서,
상기 해석동작의 결과, 상기 제1 및 제2 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 없는 경우, 상기 제1 및 제2 이미지 중 하나를 출력하는 동작을 더 포함하는, 편광필터를 포함하는 전자장치의 동작방법.
제 18 항에 있어서,
상기 다른 이미지와 그 바로 앞에서 얻은 이미지에 대한 광학적 특성 변화를 분석하는 동작의 결과, 상기 다른 이미지와 그 바로 앞에서 얻은 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 있는 경우, 상기 편광각을 변화시키는 동작과, 상기 다른 이미지를 얻는 동작과, 상기 광학적 특성 변화를 분석하는 동작을 반복하고,
상기 다른 이미지와 그 바로 앞에서 얻은 이미지 사이에 광학적 특성 변화가 없는 경우, 상기 다른 이미지를 출력하는 동작을 더 포함하는, 전자장치의 동작방법.