KR101439842B1 - 백라이트 유닛 및 이를 채용한 2d/3d 겸용영상표시장치 - Google Patents
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Abstract
백라이트 유닛 및 이를 채용한 2D/3D 겸용 영상표시장치가 개시되어 있다. 개시된 2D/3D 겸용 영상표시장치는 화상패널과; 화상패널의 배면 쪽에 배치되어, 좌시역용 광을 출사하는 복수의 좌시역용 세그먼트 광원과 우시역용 광을 출사하는 복수의 우시역용 세그먼트 광원을 구비하며, 복수의 좌시역용 세그먼트 광원과 복수의 우시역용 세그먼트 광원은 서로 교대로 배열되어 면광원을 이루는 백라이트 유닛과; 시청자의 두 눈을 잇는 선분에 수직한 방향으로 배열되는 복수의 반원통형 렌즈를 갖는 것으로, 화상패널과 백라이트 유닛 사이에 배치되어, 상기 좌시역용 광은 좌시역 방향으로 향하게 하며 상기 우시역용 광은 우시역 방향으로 향하게 하는 렌티큘러 렌즈 시트;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구조에 의해 렌티큘러 렌즈 시트에 공급되는 좌시역용 광 및 우시역용 광을 공급하는 백라이트 유닛의 구조가 보다 단순해질 수 있다.
Description
도 1은 종래의 2D/3D 겸용 영상표시장치의 광학적 구성을 보인 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2D/3D 겸용 영상표시장치의 광학적 구성을 보인 개략적인 도면이다.
도 3은 도 2의 2D/3D 겸용 영상표시장치의 상측에서 본 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 2의 2D/3D 겸용 영상표시장치에 채용되는 화상패널에 영상 데이터를 입력하는 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 2D/3D 겸용 영상표시장치에 채용되는 화상패널의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 화상패널의 컬러필터 구조를 보인 도면이다.
도 7 내지 도 11은 도 2의 2D/3D 겸용 영상표시장치에 채용되는 백라이트 유닛의 다양한 예들을 보여준다.
도 12는 화상패널에서 좌시역용 영상과 우시역용 영상이 순차 스캔되는 과정을 도시한다.
도 13a와 도 13b는, 화상패널에서 좌시역용 영상과 우시역용 영상이 순차 스캔될 때, 좌시역용 세그먼트 광원과 우시역용 세그먼트 광원이 각각 순차구동되는 동작을 도시한다.
도 14는 화상패널에 2D 영상이 스캔될 때, 좌시역용 세그먼트 광원과 우시역용 세그먼트 광원이 함께 순차구동되는 동작을 도시한다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2D/3D 겸용 영상표시장치에 채용되는 화상패널을 도시한다.
도 16은 도 15의 2D/3D 겸용 영상표시장치에 채용되는 백라이트 유닛을 도시한다.
도 17a와 도 17b는 3D 영상 프레임 각각이 좌영상 및 우영상 단색 필드로 분해되었을 때, 좌영상 및 우영상 단색 필드들의 스캔되는 순서를 도시한다.
도 18은 화상패널에서 좌영상 및 우영상 단색 필드들이 순차 스캔되는 과정을 도시한다.
도 19a와 도 19b는 화상패널에서 좌시역용 단색 필드들과 우시역용 단색 필드들이 순차 스캔될 때, 좌시역용 세그먼트 광원과 우시역용 세그먼트 광원이 각각 순차구동되는 동작을 도시한다.
도 20은 화상패널에 2D 단색 필드가 스캔될 때, 좌시역용 세그먼트 광원과 우시역용 세그먼트 광원이 함께 순차구동되는 동작을 도시한다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1...3D 겸용 액정표시장치 3...백라이트 유닛
5...광스위치 7...렌티큘러 렌즈 시트
9...액정패널 10...2D/3D 겸용 액정표시장치
13,13′...백라이트 유닛 17...렌티큘러 렌즈 시트
19,19′...화상패널 21...게이트 드라이버
23...데이터 드라이버 25...타이밍 컨트롤러
27...인버터 131,131′,134...광원부
132,132′...도광 세그먼트 133...광차단막
135...광학시트 191,196...편광판
192,195...유리기판 193...액정층
194...컬러필터 D1,D2,…,Dn...데이터라인
G1,G2,…,Gm...게이트라인 OL...좌시역
OR...우시역 P...화소
S1,S2,…,SN...광출사면
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 채용한 2D/3D 겸용 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 렌티큘러 렌즈 시트에 좌시역용 광과 우시역용 광을 공급하는 구조를 간단히 한 백라이트 유닛 및 이를 채용한 2D/3D 겸용 액정표시장치 에 관한 것이다.
기술이 발전함에 따라 더욱 실감있는 영상을 표시하는 영상표시장치가 요청되고 있다. 이에 따라, 영상을 표시하는 화소를 증가시킨 고해상도 영상표시장치에 개발에서 나아가, 입체로 영상을 보여줄 수 있는 3D 영상표시장치가 개발되고 있다. 이러한 3D 영상표시장치는 TV에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 의료영상, 게임, 광고, 교육, 군사등 여러 분야에 적용됨으로써, 입체 효과에 의한 더욱 큰 효과가 기대될 수 있다.
입체 영상은 사람의 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의해 이루어지는데, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나는 양안시차(binocular parallax)가 입체감의 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다. 이에 착안해 눈에 보이는 실제 영상과 동일한 영상을 두 눈에 입력할 수만 있다면 입체감은 쉽게 표현된다. 예컨대, 특성이 동일한 2대의 카메라를 양안 간격만큼 벌려 놓고 촬영한 후 왼쪽 카메라로 찍은 좌영상은 왼쪽 눈에만 보이게 하고, 오른쪽 카메라로 찍은 우영상은 오른쪽 눈에만 비춰줌으로써 입체감을 표현할 수 있다.
이와 같이 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 3D 영상표시장치에는무안경 방식(autostereoscopic)과 안경 방식(stereoscopic)이 있다. 안경을 사용하지 않고 좌우 영상을 분리하여 입체 영상을 얻는 무안경 방식의 영상표시장치에는 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 방식, 렌티큘러(lenticular) 방식, 집적 영상(integral imaging) 방식, 홀로그래피(holography) 방식 등이 있고, 안경을 이용한 영상표시장치에는 편광 안경식 방식과 셔터 안경식 방식 등이 있다.
이러한 3D 영상표시장치 중에서, 액정패널과 같은 화상을 표시하는 화상패널 기술이 발전함에 따라, 최근 들어 무안경 방식에 대한 개발이 활발하다. 도 1은 이러한 무안경 방식의 3D 영상표시장치를 예시적으로 보여준다. 도 1을 참조하면, 제안되고 있는 3D 영상표시장치(1)는 백라이트 유닛(3)과, 광스위치(5)와 렌티큘러 렌즈 시트(lenticular lens sheet)(7)와, 액정패널(9)을 구비한다. 상기 렌티큘러 렌즈 시트(7)는 시청자의 두 눈을 잇는 선분에 수직한 방향, 즉 도 1에 도시된 y 방향으로 길게 연장된 반원통형 렌즈(semicylindrical lens)(7a)들이 나란히 배열된 광학부재이다. 한편, 상기 광스위치(5)는 각 반원통형 렌즈(7a)들에 대응되어 스트라이프 형태로 형성되는 좌시역용 셀(5a)과 우시역용 셀(5b)을 포함한다. 이 좌시역용 셀(5a)과 우시역용 셀(5b)은 투명한 상태와 불투명한 상태 사이에서 교대로 스위칭되는 것으로, 화상패널(2)에 공급되는 좌시역용 영상신호 및 우시역용 영상신호에 동기되어 렌티큘러 렌즈 시트(7) 쪽으로 좌시역용 광과 우시역용 광이 번갈아가며 통과될 수 있도록 한다. 이때, 렌티큘러 렌즈 시트(7)는, 입사되는 좌시역용 광을 관찰자의 좌시역(OL)으로 향하게 하며, 입사되는 우시역용 광을 관찰자의 우시역(OR)으로 향하게 한다. 액정패널(9)는 좌시역용 영상과 우시역용 영상을 교대로 표시한다. 이러한 3D 영상표시장치(1)는 액정패널(9)에 표시되는 좌시역용 영상과 우시역용 영상에 동기시켜 좌시역용 광과 우시역용 광을 번갈아 공급함으로써, 관찰자가 3D 영상을 볼 수 있도록 한다.
그런데, 이러한 3D 영상표시장치(1)는 백라이트 유닛(3)과 렌티큘러 렌즈 시 트(7) 사이에 개재되는 광스위치(5)를 필요로 하므로, 조립공정을 복잡하게 하며, 제조비용을 증가시키게 된다. 또한, 광스위치(5)로는 통상적으로 편광스위치를 이용하는데, 이러한 편광스위치는 광이용효율을 악화시킨다.
한편 이러한 3D 영상표시장치(1)는 좌시역용 영상 및 우시역용 영상을 표시하는데 액정패널(9)의 전 화소를 사용하므로, 액정패널(9)의 해상도를 좌시역용 영상 및 우시역용 영상의 해상도가 되도록 할 수 있다. 그러나, 이러한 3D 영상표시장치(1)는 3D 영상의 1 프레임을 위해 좌시역용 영상의 1 프레임과 우시역용 영상의 1 프레임이 필요하므로, 프레임율(frame rate)에서 손해를 보게 된다. 프레임율이 낮아지게 되면, 액정패널(9)에서의 응답속도의 한계로 말미암아, 좌시역용 영상이나 우시역용 영상이 즉시 바뀔 수가 없고, 이에 따라 좌시역용 영상과 우시역용 영상이 섞이는 크로스토크(crosstalk)의 문제가 심각해질 수 있다.
본 발명은, 상술한 종래의 3D 영상표시장치의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 그 구조를 개선하여 광학부품수를 줄여 제조공정을 단순하게 하고 제조비용을 저감시키며, 광이용효율을 높인 백라이트 유닛 및 이를 채용한 2D/3D 겸용 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 상패널과, 상기 화상패널의 배면에 배치되어 조명되는 광을 좌우시역으로 분리시키는 렌티큘러 렌즈 시트를 포함하는 2D/3D 겸용 영상표시장치에 채용되어, 상기 렌티큘러 렌즈 시트에 광을 공급하는 것으로서, 좌시역용 광이 출사되는 복수의 좌시역용 세그먼트 광원과; 우시역용 광이 출사되는 복수의 우시역용 세그먼트 광원;을 구비하며, 상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원과 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원은, 서로 교대로 배열되어 면광원을 이루는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원 각각은 스트라이프 형상의 광출사면을 갖는 좌시역용 도광 세그먼트와 상기 좌시역용 도광 세그먼트에 광을 공급하는 좌시역용 점광원을 포함하고, 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원 각각은 스트라이프 형상의 광출사면을 갖는 우시역용 도광 세그먼트와 상기 우시역용 도광 세그먼트에 광을 공급하는 우시역용 점광원을 포함하며, 상기 좌시역용 도광 세그먼트와 상기 우시역용 도광 세그먼트는 서로 교대로 배열되어 도광판을 이루는 것일 수 있다.
또는, 상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원 각각은 좌시역용 광학시트와 상기 좌시역용 광학시트의 배면에 배치되는 좌시역용 광원을 포함하며, 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원 각각은 우시역용 광학시트와 상기 우시역용 광학시트의 배면에 배치되는 우시역용 광원을 포함할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 2D/3D 겸용 영상표시장치는, 화상패널과; 상기의 백라이트 유닛과; 시청자의 두 눈을 잇는 선분에 수직한 방향으로 배열되는 복수의 반원통형 렌즈를 갖는 것으로, 상기 화상패널과 상기 백라이트 유닛 사이에 배치되어, 상기 좌시역용 광은 좌시역 방향으로 향하게 하며 상기 우시역용 광은 우시역 방향으로 향하게 하는 렌티큘러 렌즈 시트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 화상패널은 표시되는 영상의 수직라인을 시청자의 두 눈을 잇는 선분과 평행한 방향으로 스캔할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2D/3D 겸용 영상표시장치의 광학적 구성을 보인 개략적인 도면이며, 도 3은 도 2의 2D/3D 겸용 영상표시장치의 상측에서 본 개략적인 단면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 실시예의 2D/3D 겸용 영상표시장치(10)는 광을 공급하는 백라이트 유닛(13)과, 상기 백라이트 유닛(13)에서의 광을 관찰자의 좌우 시역(OL,OR)으로 분기시키는 렌티큘러 렌즈 시트(17), 2D 영상 또는 3D 영상을 표시하는 화상패널(19)을 포함한다.
상기 화상패널(19)은 3D 모드의 경우, 좌시역용 영상과 우시역용 영상을 교대로 표시하며, 2D 모드의 경우, 통상의 2D 영상을 표시한다. 화상패널(19)로는 액정패널이 채용될 수 있다. 본 실시예의 화상패널(19)은, 표시되는 영상의 수직라인 을 시청자의 두 눈을 잇는 선분과 평행한 방향인 x 방향으로 스캔된다. 이는, 후술하는 바와 같이, 화상패널(19)에 표시되는 영상의 스캔에 동기되어 백라이트(13)가 순차구동되기 위함이다.
도 4를 참조하면, 상기 화상패널(19)은 m×n 개의 화소들이 매트릭스 타입으로 배열되고 있다. m개의 게이트라인들(G1,G2,…,Gm)과 n개의 데이터라인들(D1,D2,…,Dn)은 서로 교차되며, 게이트라인들(G1,G2,…,Gm)과 데이터라인들(D1,D2,…,Dn)의 교차점에 TFT가 형성되어 화소를 구성된다.
상기 화상패널(19)에 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버(21)와 데이터 신호를 공급하기 위한 데이터 드라이버(23)가 구비된다. 상기 게이트 드라이버(21)와 상기 데이터 드라이버(23)는 타이밍 콘트롤러(25)에 의해 제어된다. 타이밍 콘트롤러(25)는 수평 동기신호를 이용하여 상기 데이터 드라이버(23)을 제어하고, 수직 동기신호를 이용하여 상기 게이트 드라이버(21)를 제어한다. 화소 각각에 형성된 TFT는 게이트 드라이버(21)로부터 공급되는 스캔신호에 응답하여, 데이터 드라이버(23)로부터 공급되는 데이터신호에 따라 스위칭 동작한다. 게이트 드라이버(21)는 타이밍 콘트롤러(25)의 수직 동기신호에 응답하여 스캔펄스를 게이트라인들(G1,G2,…,Gm)에 순차적으로 공급하여 데이터 신호가 공급되는 화상패널(19)의 수직라인을 선택한다. 데이터 드라이버(23)는 타이밍 콘트롤러(25)의 수평 동기신호에 응답하여 영상 신호를 데이터라인들(D1,D2,…,Dn)에 공급하여, 표시되는 영상을 수직라인단위로 화상패널(19)에 기입하도록 한다. 이와 같이 기입된 수직라인은 게 이트 드라이버(21)의 스캔신호에 따라 수평방향으로 스캔되며, 2차원의 영상이 표시된다. 그리고, 상기 백라이트 유닛(13)은 인버터(27)에 의해 구동되며, 상기 인버터(27)는 타이밍 콘트롤러(27)에 의해 제어된다.
본 실시예의 화상패널(19)은, 도 5에 도시되는 바와 같은 컬러필터를 갖는 액정패널이다. 도 5를 참조하면, 화상패널(19)은 제1기판(192), 제2기판(195) 및 제1기판(192)과 제2기판(195) 사이에 봉지된 액정층(193)을 포함한다. 제1기판(192) 및 제2기판(195)의 외면에는 각각 제1 및 제2편광판(191,196)이 부착되어 있다. 제2기판(194)의 내면에는 컬러필터(194)가 마련되어 있다.
컬러필터(194)는 도 6에 예시적으로 도시되듯이, 수평방향, 즉 x방향으로 길게 연장된 스트라이프 형상의 적색필터, 녹색필터, 및 청색필터가 열을 지어 반복적으로 배열될 수 있다. 도시된 화상패널(19)은 m×n 개의 화소들(P)을 가지고 있으며, 각 화소(P)는 적색화소, 녹색화소, 및 청색화소로 이루어져 있다. 각 화소(P)에 영상 데이터를 공급하는 데이터라인(D1,D2,…,Dn) 각각은 적색 데이터라인(D1R,D2R,…,DnR), 녹색 데이터라인(D1G,D2G,…,DnG), 및 청색 데이터라인(D1B,D2B,…, DnB)을 포함한다. 상기 적색 데이터라인들(D1R,D2R,…,DnR), 녹색 데이터라인들(D1G,D2G,…,DnG), 및 청색 데이터라인들(D1B,D2B,…, DnB) 각각과 게이트라인들(G1,G2,…,Gm)의 교차점은 적색화소, 녹색화소, 및 청색화소를 이룬다. 적색필터의 스트라이프 형상의 열은 적색 데이터라인들(D1R,D2R,…,DnR)에 대응되며, 녹색필터 의 스트라이프 형상의 열은 녹색 데이터라인들(D1G,D2G,…,DnG)에 대응되며, 청색필터의 스트라이프 형상의 열은 청색 데이터라인들(D1B,D2B,…, DnB)에 대응될 수 있다.
다시 도 2와 도 3을 참조하면, 렌티큘러 렌즈 시트(17)는 시청자의 두 눈을 잇는 선분에 수직한 방향, 즉 y 방향으로 길게 연장된 반원통형 렌즈(17a)가 나란히 배열된 것으로서, 상기 화상패널(19)과 상기 백라이트 유닛(13) 사이에 배치되어, 좌시역용 광(LL)은 좌시역(OL)을 향하게 하며 우시역용 광(LR)은 우시역(OR)을 향하게 한다. 이와 같이 시역을 분리하는 렌티큘러 렌즈 시트(17)를 화상패널(19)의 배면에 배치함으로써, 화상패널의 전면에 렌티큘러 렌즈 시트를 배치하는 3D 영상표시장치에 비하여, 좌시역용 영상 및 우시역용 영상 각각을 표시하는데 화상패널(19)의 전체 화소를 사용하므로 고해상도의 이미지 구현이 가능하다. 한편, 상기 반원통형 렌즈(17a)의 배열간격이나 굴절력 등의 광학적 설계는 당해 분야의 숙련된 당업자가 사용자의 시청거리나, 백라이트 유닛(13)과 화상패널(19)과의 거리 등을 고려하여 적절히 설계할 수 있는 사항이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
백라이트 유닛(13)은 복수의 좌시역용 세그먼트 광원(13L)과 복수의 우시역용 세그먼트 광원(13R)이 서로 교대로 배열되어 면광원을 이룬다. 이때, 좌시역용 세그먼트 광원(13L)과 우시역용 세그먼트 광원(13R)은, 쌍을 이루어 상기 렌티큘러 렌즈 시트(17)의 반원통형 렌즈(17a)마다 적어도 하나씩 대응되도록 배치된다. 가령, 도 3에 도시되듯이, 서로 인접한 좌시역용 세그먼트 광원(13L)과 우시역용 세 그먼트 광원(13L)은, 쌍을 이루어 상기 복수의 반원통형 렌즈(17a)에 일대일로 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원(13L)는 상기 렌티큘러 렌즈 시트(17)에 좌시역용 광(LL)을 공급하며, 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원(13R)는 상기 렌티큘러 렌즈 시트(17)에 우시역용 광(LR)을 공급한다.
도 7 내지 도 11은 본 실시예의 2D/3D 겸용 영상표시장치에 채용될 수 있는 백라이트 유닛의 다양한 예들을 보여준다.
도 7과 도 8은 일 예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 분해 사시도 및 상면도이다.
도 7과 도 8을 참조하면, 본 예의 백라이트 유닛(13)은 광을 공급하는 복수의 점광원(131)과, 상기 복수의 점광원(131)에서 방출된 광을 가이드하는 도광판을 이루는 복수의 도광 세그먼트(132)를 포함한다. 본 예의 백라이트 유닛(13)은 점광원들(131)들이 도광 세그먼트들(132)의 측부에 배치되는 측면발광형(edge emitting type) 구조를 갖는다.
상기 점광원들(131) 각각은 예를 들어 LED와 같은 발광소자가 될 수 있다. 본 예의 백라이트 유닛(13)은, 컬러필터(도 5의 194)를 갖는 화상패널(도 2의 19)에 채용하는 2D/3D 겸용 영상표시장치(도 2의 10)에 사용되므로, 백색광을 공급하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 예의 광원(131)은 백색광을 방출하는 백색광원이 될 수 있다.
상기 복수의 도광 세그먼트(132) 각각은 스트라이프 형상의 광출사면(S1,S2, …,SN)을 갖는 바(bar) 타입의 도광부재이다. 도광 세그먼트들(132)의 몸체는 입사광을 투과시킬 수 있는 투명재질로 구성되며, 예컨대 광 투과율과 내후성이 좋은 플라스틱 재료인 PMMA(Polymethylmethacrylate)이 사용될 수 있다. 이러한 복수의 도광 세그먼트(132)는, 상기 광출사면들(S1,S2,…,SN)이 동일면상에 나란히 배열되도록 배치되어 도광판을 이룬다.
상기 복수의 점광원(131)은 좌시역용 점광원들(131L)과 우시역용 점광원들(131R)로 나뉘어지며, 상기 복수의 도광 세그먼트(132)은 상기 좌시역용 점광원들(131L)로부터 광을 공급받는 좌시역용 도광 세그먼트들(132L)과 상기 우시역용 점광원들(131R)로부터 광을 공급받는 우시역용 도광 세그먼트들(132R)로 나뉘어진다. 좌시역용 점광원(131L)과 좌시역용 도광 세그먼트(132L)는 좌시역용 세그먼트 광원(13L)을 이루며, 우시역용 점광원(131R′)과 우시역용 점광원(131R′)은 우시역용 세그먼트 광원(13R)을 이룬다. 이때, 좌시역용 도광 세그먼트(132L)와 우시역용 도광 세그먼트(132R)는 서로 교대로 배열되어 있다.
좌시역용 도광 세그먼트(132L)에서 가이드되는 좌시역용 광(LL)과 우시역용 도광 세그먼트(132R)에서 가이드되는 우시역용 광(LR)이 서로 섞이지 않도록, 좌시역용 도광 세그먼트(132L)와 우시역용 도광 세그먼트(132R) 사이에는 광차단막(133)이 개재될 수 있다. 이러한 광차단막(133)은 광을 투과하지 않는 물질로 형성된 것으로, 광을 반사하는 반사막이 될 수도 있고, 광을 흡수하는 광흡수막이 될 수도 있다.
좌시역용 점광원(131L)과 우시역용 점광원(131R)은 좌시역용 도광 세그먼트(132L)의 일 단부와 우시역용 도광 세그먼트(132R)의 일 단부에 각각 배치된다. 이때, 점광원들(131)이 배치되는 좌시역용 도광 세그먼트(132L)의 일 단부와 우시역용 도광 세그먼트(132R)의 일 단부는 서로 반대 방향이다. 이는 좌시역용 광(LL)과 우시역용 광(LR)이 도광판을 이루는 도광 세그먼트들(132)의 반대쪽에서 공급됨으로써, 백라이트 유닛(13)이 더욱 균일한 면광원이 되기 위함이다. 그러나, 본 발명의 백라이트 유닛(13)은 이러한 점광원 배치 구성에 한정되지 않는다. 가령, 도 9에 도시되듯이 점광원들(131)이 배치되는 좌시역용 도광 세그먼트(132L)의 일 단부와 우시역용 도광 세그먼트(132R)의 일 단부가 서로 같은 방향일 수 있다. 나아가, 도 10에 도시되듯이 좌시역용 점광원(131L)와 우시역용 점광원(131R)은 좌시역용 도광 세그먼트(132L)의 양 단부와 우시역용 도광 세그먼트(132R)의 양 단부에 각각 배치될 수도 있다.
도 11은 다른 예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 분해 사시도이다
도 11을 참조하면, 백라이트 유닛(13)은 광을 공급하는 복수의 광원(134)과, 상기 복수의 광원(134)에서 방출된 광을 균일하게 하는 복수의 광학시트(135)를 포함한다. 본 예의 백라이트 유닛(13)은 광원들(134)들이 광학시트들(132)의 배면에 배치되는 직하형(direct type) 구조를 갖는다. 본 예의 백라이트 유닛(13)은 직하형인 점을 제외하고는 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 백라이트 유닛(13)과 실질적으로 동일하므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 광원(134)은 스트라이프 형상의 면광을 출사하는 것으로써, 예를 들어, 도면에 도시되는 바와 같은 점광원(134a)이 일렬로 배열된 구성을 가질 수 있다. 그러나, 상기 광원(134)은 이에 한정되는 것은 아니며, 냉음극 형광램프(CCFL)와 같은 선광원이 스트라이프 길이 방향으로 설치된 구성을 가지거나, 그 밖의 스트라이프 형상의 면광을 출사하는 다양한 광원이 채용될 수 있다. 상기 광학시트(135)는 광원(134)에서 출사되는 광의 특성을 향상시키고자 하는 것으로, 가령 광을 균일하게 하는 확산시트 등을 포함할 수 있다. 상기 복수의 광원들(134)은 좌시역용 광원들(134L)과 우시역용 광원들(134R)로 나뉘어지며, 상기 복수의 광학시트(135)는 상기 좌시역용 광원들(134L)에 대응되는 좌시역용 광학시트들(135L)과 상기 우시역용 광원들(134R)에 대응되는 우시역용 광학시트들(135R)로 나뉘어진다. 좌시역용 광원(134L)과 우시역용 광원(134R)은 서로 교대로 배열되어 있다. 좌시역용 광학시트(135L)를 통과하는 좌시역용 광과 우시역용 광학시트(135L)를 통과하는 우시역용 광이 서로 섞이지 않도록, 좌시역용 광학시트(135L)와 우시역용 광학시트(135L) 사이에는 광차단막(133)이 개재될 수 있다.
다음으로, 본 실시예의 2D/3D 겸용 영상표시장치의 동작을 설명하기로 한다.
먼저 3D 영상을 표시하는 과정을 설명한다.
도 2와 도 3을 참조하면, 화상패널(19)은 좌영상과 우영상을 번갈아가며 표시한다. 전술한 바와 같이 화상패널(19)은 영상을 수직라인별로 표시하고, 이를 수평방향으로 스캔하여 2차원의 좌영상과 우영상을 표시한다. 도 12를 참조하면, 가령, t=0에서 화상패널(도 2의 19)이 우영상(R)을 표시하고 있다고 하면, T/8 시간 이 경과한 후에는 화상패널의 1/4 영역에는 좌영상(L)이 새롭게 표시되고 있으며, 화상패널(19)의 나머지 3/4 영역에는 우영상(R)이 남아있다. 다시 T/8 시간이 경과하면, 화상패널의 1/2 영역에는 좌영상(L)이 표시되고 있으며, 화상패널(19)의 나머지 1/2 영역에는 우영상(R)이 남아있게 된다. 스캔이 계속됨에 따라, t=T/2에 화상패널(19)은 좌영상(L)만 표시되게 되며, 다시 T/2이 지나면 우영상(R)만이 표시되게 된다. 이때, 주기 T는 3D 영상의 1 프레임, 즉 좌영상(L) 1 프레임과 우영상(R)의 1 프레임이 스캔되는 총 시간을 의미한다.
한편, 백라이트 유닛(13)은 상기 화상패널(19)에 표시되는 좌영상(L)과 우영상(R)에 동기되어, 좌시역용 광(LL)과 우시역용 광(LR)을 번갈아가며 조명한다. 가령, 도 3에 도시되듯이, 반원통형 렌즈(17a)에 일대일로 마주보도록 배치된 세그먼트 광원 쌍 중에서 좌측에 위치한 좌시역용 세그먼트 광원(13L)에서 출사된 좌시역용 광(LL)은 렌티큘러 렌즈 시트(17)을 지나 관찰자의 좌시역(OL)을 향하게 되며, 우측에 위치한 우시역용 세그먼트 광원(13R)에서 출사된 우시역용 광(LR)은 렌티큘러 렌즈 시트(17)을 지나 관찰자의 우시역(OR)을 향하게 된다. 도 3에는 편의상 좌시역(OL)과 우시역(OR)이 하나씩만 도시되어 있으나, 각 세그먼트 광원(13)에서 출사된 광은 렌티큘러 렌즈 시트(17)의 다른 반원통형 렌즈들(17a)을 지나 도시되지 않은 복수의 좌시역 및 우시역을 형성한다.
전술한 바와 같이 좌영상과 우영상은 수평방향으로 스캔되며 화상패널(19)에 기입되므로, 백라이트 유닛(13)은 스캔신호에 동기되어 세그먼트 광원(13)별로 순차적으로 구동된다. 도 13a와 도 13b는 백라이트 유닛(13)의 순차구동을 보여준다.
도 13a를 참조하면, 화상패널(19)에 좌영상(도 12의 L)이 수직라인별로 기입되어 수평방향으로 스캔될 때, 기입이 완료된 수직라인에 대응되는 좌시역용 점광원(131L)이 점등하며, 좌시역용 점광원(131L)에서 방출된 광은 좌시역용 도광 세그먼트(132L)를 통해 화상패널(19)의 기입이 완료된 수직라인 영역을 조명한다.
한편, 도 13b를 참조하면, 화상패널(19)에 우영상이 수직라인별로 기입되어 수평방향으로 스캔될 때, 기입이 완료된 수직라인에 대응되는 우시역용 점광원(131R)이 점등하며, 우시역용 점광원(131R)에서 방출된 광은 우시역용 도광 세그먼트(132R)를 통해 화상패널(19)의 기입이 완료된 수직라인 영역을 조명한다.
이와 같이 화상패널(19)에 표시되는 영상의 스캔신호에 동기되어 백라이트 유닛(13)을 순차 구동함으로써, 광의 공급시간을 늘릴 수 있으므로, 프레임률을 높이거나 휘도를 증대시킬 수 있다.
다음으로 2D 영상을 표시하는 과정을 설명한다.
화상패널(19)에는 통상의 2D 영상이 수직라인별로 기입되어 수평방향으로 스캔된다. 한편, 백라이트 유닛(13)은 상기 화상패널(19)에 기입되는 2D 영상의 스캔신호에 동기되어, 좌시역용 및 우시역용 세그먼트 광원(13L,13R)이 순차구동된다. 가령, 도 14에 도시되듯이, 화상패널(19)에 2D 영상이 수직라인별로 기입되어 수평방향으로 스캔될 때, 기입이 완료된 수직라인에 대응되는 좌시역용 점광원(131L) 또는 우시역용 점광원(131R)이 점등하며, 대응되는 좌시역용 도광 세그먼트(132L) 또는 우시역용 도광 세그먼트(132R)를 통해 화상패널(19)의 기입이 완료된 수직라인 영역을 조명한다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2D/3D 겸용 영상표시장치의 화상패널을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 16은 본 실시예에 적용되는 백라이트 유닛의 개략적인 도면이다.
본 실시예의 2D/3D 겸용 영상표시장치는 화상패널에 컬러필터가 없다는 점과, 백라이트 유닛의 광원구성이 달라진다는 점을 제외하고는 전술된 2D/3D 겸용 영상표시장치와 실질적으로 동일하다. 반복되는 설명을 피하기 위해, 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예의 화상패널(19′)은 컬러필터가 없는 액정패널이 채용될 수 있다. 이러한 액정패널은 컬러필터가 없다는 점을 제외하고는 도 5에 도시된 액정패널과 실질적으로 동일하다. 컬러필터가 없으므로, 한 단위화소는 하나의 데이터라인들(D1,D2,…,Dn)과 게이트라인들(G1,G2,…,Gm)의 교차점으로 이루어진다.
한편, 백라이트 유닛(13′)은, 도 16에 도시되듯이, 광을 공급하는 복수의 점광원(131′)과, 상기 복수의 점광원(131′)에서 방출된 광을 가이드하는 도광판을 이루는 복수의 도광 세그먼트(132′)를 포함한다. 상기 복수의 점광원(131′)은 좌시역용 점광원들(131L′)과 우시역용 점광원들(131R′)로 나뉘어지며, 상기 복수의 도광 세그먼트(132′)은 상기 좌시역용 점광원들(131L′)로부터 광을 공급받는 좌시역용 도광 세그먼트들(132L′)과 상기 우시역용 점광원들(131R′)로부터 광을 공급받는 우시역용 도광 세그먼트들(132R′)로 나뉘어진다. 좌시역용 점광원(131L′)과 좌시역용 도광 세그먼트(132L′)는 좌시역용 세그먼트 광원(13L′)을 이루며, 우시역용 점광원(131R′)과 우시역용 도광 세그먼트(132R′)은 우시역용 세그먼트 광원(13R′)을 이룬다. 이때, 좌시역용 점광원(131L′)과 우시역용 점광원(131R′)은 각각 화상패널(19′)에 표시되는 단색 필드에 대응되는 단색광원들을 구비한다. 통상적으로 하나의 영상 프레임은 적색필드, 녹색필드, 및 청색필드로 분해되므로, 점광원(131′) 각각은 적색광원, 녹색광원, 및 청색광원을 구비한다. 컬러영상은 후술하는 바와 같이 하나의 영상프레임을 복수의 단색필드로 분해하고, 각 단색필드에 대응되는 단색광을 조명함으로써 구현된다. 나머지 백라이트 유닛(13′)의 구성요소는 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된 백라이트 유닛과 실질적으로 동일하다.
본 실시예에 채용되는 백라이트 유닛(13′)은 도 16에 도시되는 구성에 한정되지 않으며, 광원부를 제외한 나머지 구성은 도 9 내지 도 11에 도시된 백라이트 유닛의 구성을 가질 수도 있다.
다음으로, 본 실시예의 2D/3D 겸용 영상표시장치의 동작을 설명하기로 한다.
먼저 3D 영상을 표시하는 과정을 설명한다.
3D 영상은, 미도시된 영상신호처리부에서 좌영상의 R1 필드, G1 필드, B1 필드와 우영상의 R2 필드, G2 필드, B2 필드로 분해될 수 있다. 여기서, R1 필드와 R2 필드는 적색필드를 가르키며, G1 필드와 G2 필드는 녹색필드를 가르키며, B1 필드와 B2 필드는 청색필드를 가르킨다. R1 필드, G1 필드, B1 필드, R2 필드, G2 필 드, B2 필드는 다양한 순서로 화상패널(도 15의 19′)에 표시될 수 있다. 가령 도 17a에 도시되는 바와 같이, R1 필드, R2 필드, G1 필드, G2 필드, B1 필드, B2 필드의 순으로 화상패널(19′)에 표시될 수 있으며, 또는 도 17b에 도시되는 바와 같이, R1 필드, G1 필드, B1 필드, R2 필드, G2 필드, B2 필드 순으로 화상패널(19′)에 표시될 수도 있다.
도 18은, 도 17a에 도시되는 순으로 단색 필드들이 화상패널(19′)에 기입될 때, 스캔되는 모양을 보여준다. 가령, t=0에서 화상패널(19′)이 R1 필드를 표시하고 있다고 하면, T/24 시간이 경과한 후에는 화상패널의 1/4 영역에는 R2 필드가 새롭게 표시되고 있으며, 화상패널(19′)의 나머지 3/4 영역에는 R1 필드가 남아있다. 다시 T/24 시간이 경과하면, 화상패널의 1/2 영역에는 R2 필드가 표시되고 있으며, 화상패널(19′)의 나머지 1/2 영역에는 R1 필드가 남아있게 된다. 스캔이 계속됨에 따라, t=T/6에 화상패널(19′)은 R2 필드만 표시되게 되며, 다시 T/24이 지나면, 화상패널의 1/4 영역에는 G1 필드가 새롭게 표시되고 있으며, 화상패널(19′)의 나머지 3/4 영역에는 R2 필드가 남아있다. 이와 같이 각 단색필드들은 순차적으로 화상패널(19′)에 순차적으로 표시된다. 이때, 주기 T는 3D 영상의 1 프레임, 즉 좌영상(L)의 3개의 단색 필드와 우영상(R)의 3개의 단색필드가 스캔되는 총 시간을 의미한다.
한편, 백라이트 유닛(13′)은 상기 화상패널(19)에 표시되는 단색필드들에 동기되어, 좌시역용 단색광들과 우시역용 단색광들을 번갈아가며 조명한다. 가령, 도 19a에 도시되듯이, 화상패널(19′)에 R1 필드가 수직라인별로 기입되어 수평방 향으로 스캔될 때, 기입이 완료된 수직라인에 대응되는 좌시역용 점광원(131L′) 중에서 적색광원이 점등하며, 방출된 적색광은 좌시역용 도광 세그먼트(132L′)를 통해 화상패널(19′)의 기입이 완료된 수직라인 영역을 조명한다. 한편, 도 19b에 도시되듯이, 화상패널(19′)에 R2 필드가 수직라인별로 기입되어 수평방향으로 스캔될 때, 기입이 완료된 수직라인에 대응되는 우시역용 점광원(131R′) 중에서 적색광원이 점등하며, 방출된 적색광은 우시역용 도광 세그먼트(132R′)를 통해 화상패널(19′)의 기입이 완료된 수직라인 영역을 조명한다. 이와 같이 각 단색광들이 좌영상 및 우영상의 단색필드에 동기되어 색순차 조명됨으로써 컬러의 3D 영상이 표시될 수 있다.
다음으로 2D 영상을 표시하는 과정을 설명한다.
2D 영상은 미도시된 영상신호처리부에서 복수의 단색필드로 분해된다. 가령, 2D 영상은 적색필드, 녹색필드, 및 청색필드로 분해될 수 있다. 화상패널(19′)에는 2D 영상의 각 단색필드들이 수직라인별로 기입되어 수평방향으로 스캔된다. 한편, 백라이트 유닛(13′)은 상기 화상패널(19′)에 기입되는 각 단색필드의 스캔신호에 동기되어, 좌시역용 및 우시역용 세그먼트 광원이 단색광원별로 순차구동된다. 가령, 도 20에 도시되듯이, 화상패널(19′)에 2D 영상의 각 단색필드가 수직라인별로 기입되어 수평방향으로 스캔될 때, 기입이 완료된 수직라인에 대응되는 좌시역용 점광원(131L′) 또는 우시역용 점광원(131R′)이 점등하며, 대응되는 좌시역용 도광 세그먼트(132L′) 또는 우시역용 도광 세그먼트(132R′)를 통해 화상패널(19′)의 기입이 완료된 수직라인 영역을 조명한다.
전술된 실시예들에서 백라이트 유닛은 화상패널의 스캔신호에 동기되어 세그먼트 광원별로 순차 구동되고 있으나, 본 발명은 이러한 순차 구동 방식으로만 2D 또는 3D 영상을 표시할 수 있는 것은 아니다. 화상패널(19)에 영상의 한 프레임을 완전히 표시한 후에 조명을 하고, 다음 영상 프레임으로 갱신하는 동시 구동방식도 적용가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 2D/3D 겸용 액정표시장치는, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 렌티큘러 렌즈 시트에 좌시역용 광과 우시역용 광을 공급하는 구조를 백라이트 유닛으로만 구성함으로써, 그 구조를 간단히 할 수 있다. 특히, 좌시역용 광과 우시역용 광을 제어하기 위해 종래의 3D 액정표시장치에서 사용되었던 광스위치를 제거함으로써, 광 이용효율을 증가시키고, 광학부품수를 줄여 제조비용을 절감할 수 있다.
둘째, 화상패널의 스캔방향을 수평방향으로 함으로써, 백라이트 유닛은 표시되는 영상의 스캔방향으로 순차구동할 수 있다. 이와 같이 순차구동하는 경우, 광의 공급시간을 늘릴 수 있으므로, 프레임률을 높이거나 휘도를 증대시킬 수 있다.
셋째, 화상패널의 배면쪽에서 좌시역용 광과 우시역용 광을 조명하는 구성을 가짐으로써, 3D 영상의 좌영상과 우영상 각각을 표시하는데 화상패널의 전 화소를 이용할 수 있다.
이러한 본 발명인 백라이트 유닛 및 이를 채용한 2D/3D 겸용 영상표시장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (23)
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- 화상패널과;상기 화상패널의 배면 쪽에 배치되어, 좌시역용 광을 출사하는 복수의 좌시역용 세그먼트 광원과 우시역용 광을 출사하는 복수의 우시역용 세그먼트 광원을 구비하며, 상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원과 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원은 서로 교대로 배열되어 면광원을 이루는 백라이트 유닛과;시청자의 두 눈을 잇는 선분에 수직한 방향으로 배열되는 복수의 반원통형 렌즈를 갖는 것으로, 상기 화상패널과 상기 백라이트 유닛 사이에 배치되어, 상기 좌시역용 광은 좌시역 방향으로 향하게 하며 상기 우시역용 광은 우시역 방향으로 향하게 하는 렌티큘러 렌즈 시트;를 포함하며,상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원 각각은 좌시역용 광학시트와 상기 좌시역용 광학시트의 배면에 배치되는 좌시역용 광원을 포함하며,상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원 각각은 우시역용 광학시트와 상기 우시역용 광학시트의 배면에 배치되는 우시역용 광원을 포함하며,상기 좌시역용 광학시트와 상기 우시역용 광학시트 사이에는 광차단막이 마련되며,상기 화상패널은 표시되는 영상의 수직라인을 시청자의 두 눈을 잇는 선분과 평행한 방향으로 스캔하며,3D 모드에서, 상기 화상패널은 3D 영상의 좌시역용 영상과 우시역용 영상을 교대로 표시하며, 상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원은 상기 좌시역용 영상에 동기되어 구동되고, 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원은 상기 우시역용 영상에 동기되어 구동되며, 상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원은 상기 화상패널에 입력되는 좌시역용 영상의 스캔신호에 동기되어 좌시역용 영상이 스캔되는 방향으로 순차적으로 구동되며, 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원은 상기 화상패널에 입력되는 우시역용 영상의 스캔신호에 동기되어 우시역용 영상이 스캔되는 방향으로 순차적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 2D/3D 겸용 영상표시장치.
- 제11항에 있어서,상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원과 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원 중에서 서로 인접한 좌시역용 세그먼트 광원과 우시역용 세그먼트 광원은, 쌍을 이루어 상기 반원통형 렌즈마다 적어도 하나씩 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 2D/3D 겸용 영상표시장치.
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- 제11항에 있어서,상기 화상패널은 수평 방향의 데이터라인과 수직 방향의 게이트라인을 가지는 것을 특징으로 하는 2D/3D 겸용 영상표시장치.
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- 제11항에 있어서,2D 모드에서,상기 화상패널은 2D 영상을 표시하고,상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원과 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원은, 상기 2D 영상에 동기되어 구동되는 것을 특징으로 하는 2D/3D 겸용 영상표시장치.
- 제17항에 있어서,상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원과 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원은, 상기 화상패널에 입력되는 스캔신호에 동기되어 영상이 스캔되는 방향으로 순차적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 2D/3D 겸용 영상표시장치.
- 제11항, 제12항, 제14항, 제17항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서,상기 화상패널은 컬러필터를 갖는 액정패널인 것을 특징으로 하는 2D/3D 겸용 영상표시장치.
- 제19항에 있어서,상기 컬러필터는 복수의 적색필터와 복수의 녹색필터와 및 복수의 청색필터 를 포함하며,상기 복수의 적색필터와 복수의 녹색필터와 및 복수의 청색필터 각각은 수평방향으로 길게 연장된 스트라이프 형상인 것을 특징으로 하는 2D/3D 겸용 영상표시장치.
- 제19항에 있어서,상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원과 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원은 백색 광원인 것을 특징으로 하는 2D/3D 겸용 영상표시장치.
- 제11항, 제12항, 제14항, 제17항, 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서,3D 영상의 좌시역용 영상 프레임과 우시역용 영상 프레임은 복수의 좌영상 단색 필드와 복수의 우영상 단색 필드로 각각 분해되어 상기 화상패널에 표시되며,상기 복수의 좌시역용 세그먼트 광원은 상기 복수의 좌영상 단색 필드에 대응되는 복수의 좌시역용 단색 광원을 구비하며, 상기 복수의 우시역용 세그먼트 광원은 상기 복수의 우영상 단색 필드에 대응되는 복수의 우시역용 단색 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는 2D/3D 겸용 영상표시장치.
- 제22항에 있어서,상기 복수의 좌영상 단색 필드와 상기 복수의 우영상 단색 필드 각각은 적색, 녹색 및 청색 필드를 포함하며,상기 복수의 좌시역용 단색 광원과 상기 복수의 우시역용 단색 광원 각각은 적색, 녹색 및 청색 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 2D/3D 겸용 영상표시장치.
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