KR101646674B1 - 백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101646674B1
KR101646674B1 KR1020100099841A KR20100099841A KR101646674B1 KR 101646674 B1 KR101646674 B1 KR 101646674B1 KR 1020100099841 A KR1020100099841 A KR 1020100099841A KR 20100099841 A KR20100099841 A KR 20100099841A KR 101646674 B1 KR101646674 B1 KR 101646674B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
backlight unit
electrode
refractive index
transparent
Prior art date
Application number
KR1020100099841A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120038208A (ko
Inventor
세르게이 세스닥
차경훈
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020100099841A priority Critical patent/KR101646674B1/ko
Priority to US13/272,345 priority patent/US8488090B2/en
Publication of KR20120038208A publication Critical patent/KR20120038208A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101646674B1 publication Critical patent/KR101646674B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133504—Diffusing, scattering, diffracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133611—Direct backlight including means for improving the brightness uniformity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133616—Front illuminating devices

Abstract

백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치를 개시한다. 백라이트 유닛은, 광원과, 액정 그레이팅을 전기적으로 제어할 수 있도록 마련되어, 광원으로부터 입사된 광으로부터 원하는 광 패턴을 형성하는 액정 패널을 포함한다. 액정 패널은, 적어도 일 측면에 광원이 배치되어 광가이드로서 사용되며, 일면에 투명전극을 가지는 투명한 제1기판과, 제1기판의 투명전극과 마주하는 면에 반사성 전극을 가지는 제2기판과, 제1 및 제2기판 사이에 제한된 액정층과, 제1 및 제2기판 중 어느 하나 상에 액정층에 접하도록 마련된 투명 필름을 구비한다. 투명 필름은, 액정층에 접하는 면에 광원이 늘어진 방향으로 나란하게 늘어진 그루브나 리브가 형상화되고, 액정층의 액정의 정상 굴절율 및 이상 굴절율 중 적어도 어느 하나의 굴절율에 대응하는 굴절율을 가지도록 마련된다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치{Backlight unit and display system employing the same}
백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치에 관한 것이다.
로컬 디밍(local dimming)을 위해, 적용되는 일반적인 재구성 백라이트 유닛(reconfigurable backlight unit)은 발광 다이오드(LED)의 2차원 어레이와 확산 시트의 조합으로 배열된다. 이러한 백라이트 유닛은 각 발광 다이오드의 개별적인 구동에 의해 제어될 수 있다. 로컬 디밍을 하는 액정 디스플레이의 백라이트 유닛은 높은 콘트라스트의 이미지가 디스플레이될 때 액정 패널의 백라이팅을 위한 정확히 제어할 수 있는 광패턴의 발생 및 낮은 콘트라스트 이미지를 위한 균일한 조명 둘다를 제공해야 한다. 그러나, 각 발광 다이오드에 의해 조명되는 액정 디스플레이의 이미지 패널의 면적은 다른 발광 다이오드의 대응하는 면적과 오버랩(overlapped)되기 때문에, 백라이트의 정확한 지점 제어가 어렵다.
한편, 재구성 백라이트는 칼럼(column)을 엇갈리게 하는 방식으로 액정 디스플레이 패널에 디스플레이된 다른 관점의 선택적인 영상(vision)을 제공하는 수직 또는 기울어진 광 스트라이프(light stripes) 발생기로서, 2D-3D 스위칭할 수 있는 오토스테레오스코픽(switchable autostereoscopic) 디스플레이에 적용될 수 있다.
일반적인 백라이트 유닛은, 확산기로 커버된 백라이트 유닛에 균일하게 이격된 RGB LED 세 개 한 벌의 어레이를 구비할 수 있다.
비용을 이유로, 백라이트 유닛에서 LED의 수는 보통 많지 않아, 각 LED는, 확산기 상의 넓은 면적에서 LED 광을 퍼뜨리는 특별한 형상을 가진 광학 렌즈와 함께 탑재된다. 균일한 조명을 제공하기 위해, 다른 LED에 의해 발생된 광빔의 족적은 오버랩된다. 결과적으로, 백라이트에 의해 발생될 수 있는 패턴의 해상도는 낮아지고, 더 흐릿해진다. 이러한 흐릿함의 존재는 로컬 디밍을 하는 디스플레이에서 부가적인 이미지 프로세싱의 필요성을 이끈다.
광 패턴의 정확한 컨트롤이 가능하며, 동시에 균일한 조명이 가능한 재구성 백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 광원과; 액정 그레이팅을 전기적으로 제어할 수 있도록 마련되어, 상기 광원으로부터 입사된 광으로부터 원하는 광 패턴을 형성하는 액정 패널;을 포함하며, 상기 액정 패널은, 적어도 일 측면에 상기 광원이 배치되어 광가이드로서 사용되며, 일면에 투명전극을 가지는 투명한 제1기판과; 상기 제1기판의 투명전극과 마주하는 면에 반사성 전극을 가지는 제2기판과; 상기 제1 및 제2기판 사이에 제한된 액정층과; 상기 제1 및 제2기판 중 어느 하나 상에 상기 액정층에 접하도록 마련되며, 상기 액정층에 접하는 면에 상기 광원이 늘어진 방향으로 나란하게 늘어진 그루브나 리브가 형상화되고, 상기 액정층의 액정의 정상 굴절율 및 이상 굴절율 중 적어도 어느 하나의 굴절율에 대응하는 굴절율을 가지는 투명 필름;을 구비하여, 상기 액정층과 투명 필름은, 상기 투명 전극과 반사성 전극 사이에 전압을 인가여부에 따른 액정층과 투명 필름 사이의 굴절율 매칭 여부에 의해 액정 그레이팅을 형성하며, 상기 액정 그레이팅이 전기적으로 제어되어 원하는 광 패턴을 형성하도록 되어 있다.
상기 투명 필름은 상기 투명 전극 상에 부착될 수 있다.
상기 제1기판은 균일한 두께를 가지거나 그 두께가 변할 수 있다.
상기 투명 필름은 상기 액정층의 액정의 정상 굴절율 및 이상 굴절율에 대응하는 정상 굴절율 및 이상 굴절율을 가지는 투명 복굴절 물질로 형성될 수 있다.
상기 투명 필름은 폴리머화된 액정 필름을 구비할 수 있다.
상기 투명 필름은 상기 액정층의 액정의 정상 굴절율 및 이상 굴절율 중 어느 하나의 굴절율에 대응하는 굴절율을 가지는 등방성 물질로 형성될 수 있다.
상기 투명 필름은 PMMA나 폴리카보네이트를 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사성 전극 상에 투명 광학 지연 필름;을 더 구비할 수 있다.
상기 액정 패널로부터 광이 출사되는 측에 확산기를 더 구비할 수 있다.
상기 투명 전극 및 반사성 전극 중 어느 하나는 서로 이격된 수평 스트라이프 배열을 가지도록 형성되어 어드레싱 전극으로 사용되고, 나머지 하나는 공통 전극으로 사용되어, 백라이트 스캐닝을 구현할 수 있다.
상기 투명 전극 및 반사성 전극 중 어느 하나는 어드레싱을 개별적으로나 매트릭스 방법으로 하도록 2차원 어레이 배열로 형성되고, 나머지 하나는 공통 전극으로 사용되어, 로컬 디밍 백라이트를 구현할 수 있다.
상기 투명 전극 및 반사성 전극 중 어느 하나는 일 방향으로 분할되고, 나머지 하나는 이에 크로스되는 방향으로 분할되어, 조명되는 라인들을 스위칭하여 2D-3D 디스플레이용 백라이트를 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이장치는, 상기한 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛으로부터 조사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부 절개 사시도를 보여준다.
도 2는 도 1의 II-II선 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 제1기판 대신에 웨지형 기판을 적용한 실시예를 보여준다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서의 백라이트 스캐닝을 구현할 수 있는 전극 구조를 개략적으로 보여준다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서의 로컬 디밍을 구현할 수 있는 전극 구조를 개략적으로 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 2D-3D 디스플레이장치에 응용할 때의 전극 구조를 개략적으로 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함한 디스플레이장치를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 재구성 백라이트 유닛은, 두 가지 잘 알려진 기술인 액정 패널 기술 및 광 가이드 플레이트 기술의 조합에 바탕을 두고 있다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 각 구성 요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부 절개 사시도를 보여주며, 도 2는 도 1의 II-II선 단면도이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 제1기판 대신에 웨지형 기판을 적용한 실시예를 보여준다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 백라이트 유닛은, 광원(90)과, 액정 그레이팅을 전기적으로 제어할 수 있도록 마련되어 광원(90)으로부터 입사된 광으로부터 원하는 광 패턴을 형성하는 액정 패널(1)을 포함한다. 백라이트 유닛은, 액정 패널(1)로부터 광이 출사되는 측에 조명의 균일한 각도 도표를 제공하도록 확산기(70)를 더 구비할 수 있다. 액정 패널(1)은 두 기판 및 그 사이에 제한된 액정층을 가지며, 광원(90)은 액정 패널(1)의 두 기판 중 광가이드 플레이트로서 사용되는 기판의 적어도 일 측면에 배치될 수 있다.
상기 광원(90)은 냉음극관 램프(CCFL) 또는 발광 다이오드 어레이로 구성될 수 있으며, 액정 패널(1)의 적어도 일 측면을 커버하도록 길게 늘어져 있다. 도 1 및 도 2에서는 광원(90)이 액정 패널(1)의 양 측면에 각각 배치된 예를 보여준다.
상기 액정 패널(1)은, 제1 및 제2기판(60), 제1 및 제2기판(60) 사이에 제한된 액정층(30), 상기 제1 및 제2기판(60) 중 어느 하나 상에 액정층(30)에 접하도록 마련된 투명 필름(40)을 구비한다.
상기 제1기판(60)은 적어도 일 측면에 상기 광원(90)이 배치되어 광가이드로서 사용되며, 일면 즉, 액정층(30)을 향하는 내면에 투명 전극(50)을 가지는 투명 기판이다. 상기 제1기판(60)은 광학 글래스 또는 PMMA, 폴리카보네이트(polycarbonate) 등과 같은 폴리머 물질로 형성될 수 있다. 광원(90)은 이 제1기판(60)의 엣지(edge)에 부착될 수 있다. 상기 제1기판(60)의 광출사측 면 즉, 투명 전극(50)이 형성된 면과 반대쪽 면 즉, 액정 패널(1)로부터 광이 출사되는 출사면은 플랫(flat)하며 폴리싱(polishing)될 수 있다. 상기 투명 전극(50)은 ITO(indium tin-oxide) 전극일 수 있다.
상기 제1기판(60)은 도 1 및 도 2에서와 같이, 균일한 평균 두께를 가질 수 있다. 또한, 도 3에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 그 두께가 변하는 웨지형 제1기판(160)을 구비할 수도 있다.
상기 제2기판(10)은 상기 제1기판(60)의 투명 전극(50)과 마주하는 면에 반사성 전극(20)을 가진다. 상기 반사성 전극(20)은 가시광에 대해 높은 반사율을 가져 미러의 기능을 하도록 된 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사성 전극(20)은 알루미늄 등과 같은 좋은 반사성을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 상기 반사성 전극(20) 또는 투명 전극(50)의 구조는 디스플레이 패널의 특정 응용에 따라 한정될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛이 움직임시의 흐림 저감(motion blur reduction)을 위한 스캐닝 백라이트 타입이라면, 반사성 전극(20)은 후술하는 도 5에서와 같이, 균일하게 이격된 복수의 스트라이프 배열을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 제2기판(10)은 실질적으로 광이 통과되는 기판이 아니므로, 불투명 기판이 사용될 수 있으며, 투명 기판을 이용할 수도 있다.
상기 투명 필름(40)은, 상기 제1 및 제2기판(60)(10) 중 어느 하나 상에 액정층(30)에 접하도록 마련된다. 도 1 내지 도 3에서는 투명 필름(40)이 제1기판(60) 상에 마련된 예를 보여준다. 이 투명 필름(40)은 제1기판(60)의 일면에 형성된 투명 전극(50) 상에 부착될 수 있다. 이 투명 필름(40)은 액정층(30)에 접하는 면에 상기 광원(90)이 늘어진 방향으로 나란하게 늘어진 그루브(grooves)나 리브(ribs)가 형상화되며, 액정층(30)의 액정의 정상 굴절율(no) 및 이상 굴절율(ne) 중 적어도 어느 하나의 굴절율에 대응하는 굴절율을 가지도록 마련된다. 여기서, 액정의 정상 굴절율(no)이나 이상 굴절율(ne)에 대응하는 굴절율은 액정의 정상 굴절율(no)이나 이상 굴절율(ne)과 같거나 가까운 굴절율을 의미한다.
투명 필름(40) 상의 그루브는 균일하게 배열되거나 임의적으로 배열될 수 있다. 투명 필름(40) 상의 그루브는 전술한 바와 같이, 광원(90)과 같은 방향으로 가늘고 길게 형성되는데, 그 형상은 삼각형, 사각형, 사다리꼴, 원통형과 같은 간단한 형상이나 보다 복잡한 형상으로 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 3에서는 그루브가 사각형으로 형성된 예를 보여준다. 이러한 투명 필름(40) 상의 그루브나 리브는 몰딩, 에칭, 증착, 커팅 또는 다른 적절한 프로세스에 의해 만들어질 수 있다.
상기 투명 필름(40)은 액정층(30)의 액정의 정상 굴절율(no) 및 이상 굴절율(ne)에 대응하는 정상 굴절율(no') 및 이상 굴절율(ne')을 가지는 투명 복굴절 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 필름(40)은 폴리머화된 액정 필름으로 이루어질 수 있다.
대안으로, 투명 필름(40)은 굴절율이 액정의 정상 굴절율(no) 또는 이상 굴절율(ne)에 가까운 PMMA 또는 폴리카보네이트와 같은 광학적으로 등방성 물질로 형성될 수 있다.
상기와 같이 투명 필름(40)이 한면에 그루브나 리브를 가지는 형상화된 필름이고, 이 투명 필름(40)의 형상화된 면이 액정층(30)에 접촉하므로, 액정층(30)은, 그 층 두께가 투명 필름(40)의 형상에 따라 주기적으로 달라지므로, 투명 필름(40)과 접하는 쪽에 투명 필름(40)의 그루브 패턴에 대응하는 액정 그레이팅을 가지게 된다.
따라서, 투명 필름(40)과 액정층(30)의 굴절율이 서로 다르면, 투명 필름(40)과 액정층(30)의 경계에서 광 굴절이 일어나 액정층(30)은 액정 그레이팅으로서 작용을 하게 된다. 투명 필름(40)과 액정층(30)의 굴절율이 같거나 거의 동일하면, 투명 필름(40)과 액정층(30)의 경계에서 광은 굴절율 차이를 거의 느끼지 못하므로 굴절없이 그 경계를 통과하게 되어, 액정층(30)은 액정 그레이팅으로서 작용을 하지 않게 된다.
이와 같이, 상기 투명 전극(50)과 반사성 전극(20) 사이에 전압 인가 여부에 따라 액정층(30)과 투명 필름(40)의 굴절율이 매칭되거나 매칭되지 않도록 할 수 있으므로, 액정 패널(1)은 전기적으로 제어할 수 있는 액정 그레이팅을 구성하게 된다. 따라서, 액정 그레이팅을 전기적으로 제어하면 원하는 광 패턴을 형성할 수 있게 된다.
도 3에 도시한 광경로를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
광원(90)으로부터 광가이드 플레이트로서 역할을 하는 제1기판(60)의 측면으로 입사된 광(101)은 내부 전반사에 기인하여, 제1기판(60)의 상면에 의한 반사 및 반사성 전극(20)에 의한 반사가 순차로 이루어져 제1기판(60) 내로 전파한다. 액정은 적용된 전기장에 따른 그 분자들의 재배열에 의해 굴절율이 적용된 전압에 의존하는 전기광학적인 물질이므로, 투명 전극(50)과 반사성 전극(20) 사이에 전압이 적용될 때, 예를 들어, 액정층(30)의 액정의 굴절율이 투명 필름(40)의 굴절율과 매치된다고 하자. 이 경우, 입사된 광(101)은 투명 전극(50), 형상화된 투명 필름(40) 및 액정층(30)을 방해없이 통과하여 점선으로 보여진 광(102)과 같이 진행한다.
반사성 전극(20)에서 전압이 제거된다면, 이 반사성 전극(20) 상의 액정층(30)의 굴절율은 더 이상 필름의 굴절율과 매치되지 않으므로, 입사광(101)은 회절이나 굴절을 경험하여, 그 경로가 광(102,103,104)과 같이 변하게 되고, 이중 내부 전반사 각도보다 작은 각도로 제1기판(60)의 상면에 입사되는 광(104)은 제1기판(60)의 상면을 통하여 나오게 된다. 도 3에서는 입사광(101)이, 0차 회절광(102:회절이나 굴절을 경험하지 않을 때의 진행광과 동일 경로를 거침), +1차 회절광(103), -1차 회절광(104)으로 회절되고, +1차 회절광(103) 및 -1차 회절광(104)은 제1기판(60)의 상면에 내부 전반사 각도보다 큰 각도 및 작은 각도로 입사되도록 회절되는 예를 도시한다. 투명 필름(40) 상의 그루브의 피치가 짧을수록 회절광의 회절 각도는 크게 된다.
예를 들어, 광(101)이 내부 전반사 각도보다 약간 큰 각도 α에서 제1기판(60)의 상면에 입사한다고 하자. 이 광(101)은 회절후에 광(103, 104)과 같이 경로가 바뀐다. 광(104)은 내부 전반사 각도보다 작은 각도(β)에서 제1기판(60)의 상면에 입사하여, 이 상면을 통과하여 출사되고 확산기(70)(70)에 의해 확산된다. 광(103)은 보다 큰 입사 각도(γ)에서 제1기판(60)의 상면에 부딪히며 제1기판(60)을 계속 진행한다. 도 3에서 δ는 웨지형 제1기판(60)의 웨지 각도를 나타낸다.
이때, 액정층(30)의 굴절율은 적용되는 전압에 의해 제어될 수 있으므로, 출력되는 광(104)의 세기 및 제1기판(60) 즉, 광가이드를 진행하는 광(102,103)의 세기는 적용되는 전압에 의해 제어될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 의하면, 투명 전극(50)과 반사성 전극(20) 사이에 전압 인가 여부에 따른 액정층(30)과 투명 필름(40) 사이의 굴절율 매칭 여부에 의해 액정 그레이팅을 형성하며, 이 액정 그레이팅을 전기적으로 제어할 수 있으므로, 광원(90)으로부터 입사된 광으로부터 원하는 광 패턴 형태로 광을 조명할 수 있다.
한편, 전압인가에 의해 액정층(30)의 액정의 이상 굴절율만이 제어될 수 있으므로, 두 편광 성분 즉, s 편광과 p 편광성분의 보다 균일한 커플링을 위해, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도 4a 및 도 4b에서와 같이, 반사성 전극(20) 상에 투명 광학 지연 필름을 더 포함할 수 있다. 도 4a는 도 1 및 도 2의 구조에 대해 투명 광학 지연 필름을 더 포함하는 실시예를 보여주며, 도 4b는 도 3의 구조에 대해 투명 광학 지연 필름을 더 포함하는 실시예를 보여준다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 의해 생성된 광 패턴은 전극의 형상 및 적용된 구동 신호에 따라 달라질 수 있다. 물론, 필요하다면 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 균일한 조명을 제공할 수 있으며, 또한 흐릿함은 액정 패널(1)과 확산기(70) 사이의 거리에 의해 제어될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서의 백라이트 스캐닝을 구현할 수 있는 전극 구조를 개략적으로 보여준다.
백라이트 스캐닝을 구현하기 위해, 도 5에서와 같이, 전극 구조는 서로 고르게 이격된 스트라이프 배열을 구비할 수 있다. 도 5에서는 광원(90)이 수평으로 길게 늘어져, 투명 필름(40) 상의 그루브도 수평으로 길게 늘어지고, 이에 대응되게 전극 구조가 수평 스트라이프 배열을 가지도록 형성된 예를 보여준다. 광원(90) 및 투명 필름(40)의 그루브 둘다 수직방향으로 길게 늘어지고, 전극 구조를 수평 스트라이프 배열을 가지도록 형성될 수도 있다. 도 5에서 참조번호 20'은 하나의 어드레스 전극 영역을 나타낸다.
도 5에서와 같이 백라이트 스캐닝을 구현하는 경우, 투명 전극(50)은 단자(24)와 함께 공통 전극으로 사용될 수 있으며, 반사성 전극(20)은 단자(21)와 함께 어드레싱 전극으로 사용될 수 있다. 이때, 움직임시의 흐림 감소(motion blur reduction)를 제공하도록 디스플레이 패널의 라인별 스캔과 동기되게 구동신호 발생기(23)는 어드레스 전극(21-1 ~ 21-N)에 순차로 연결될 수 있다. 도 5에서는 어드레스 전극(21-3)에 구동신호 발생기(23)가 연결된 예를 보여준다.
대안으로, 투명 전극(50)은 어드레싱 전극으로 사용되고, 반사성 전극(20)은 공통 전극으로 사용되도록 구성할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 따르면, 투명 전극(50) 및 반사성 전극(20) 중 어느 하나는 스트라이프 배열을 가지도록 형성하여, 어드레싱 전극으로 사용하고, 나머지 하나는 공통 전극으로 사용하여 백라이트 스캐닝을 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서의 로컬 디밍을 구현할 수 있는 전극 구조를 개략적으로 보여준다.
로컬 디밍 백라이트로서 적용되도록, 전극은, 도 6에서와 같이, 어드레싱을 개별적으로나 매트릭스 방법으로 하도록 2차원 어레이 배열로 형성될 수 있다. 즉, 로컬 디밍 백라이트를 구현하도록, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서, 투명 전극(50) 및 반사성 전극(20) 중 어느 하나는 X-구동기 및 Y-구동기에 의해 어드레싱을 개별적으로나 매트릭스 방법으로 하도록 2차원 어레이 배열로 형성되고, 나머지 하나는 공통 전극으로 사용할 수 있다. 도 6에서는 X-구동기 및 Y-구동기에 의해 "A" 영역을 로컬 디밍하는 상태를 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 2D-3D 디스플레이장치에 응용할 때의 전극 구조를 개략적으로 보여준다.
백라이트 유닛이 조명되는 라인들을 스위칭할 수 있는 발생기로서 2D-3D 스위칭할 수 있는 디스플레이장치에 적용될 수 있도록, 반사성 전극(20) 및 투명 전극(50) 둘다, 도 7에서와 같이 분할될 수 있다. 즉, 상기 투명 전극(50) 및 반사성 전극(20) 중 어느 하나는 일 방향으로 분할되고, 나머지 하나는 이에 크로스되는 방향으로 분할되어, 조명되는 라인들을 스위칭하도록 마련될 수 있다. 도 7에서는 상단의 투명 전극(50)이 서로 맞물진 전극 구조로 형성되고, 하단의 반사성 전극(20)이 분할된 전극 구조로 형성된 예를 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함한 디스플레이장치를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 백라이트 유닛(200)과, 상기 백라이트 유닛(200) 상에 구비되어 영상을 형성하기 위한 디스플레이 패널(220)을 포함할 수 있다. 상기 백라이트 유닛(200)으로는 앞서 설명한 여러 실시예들의 백라이트 유닛이 채용될 수 있다.
상기 디스플레이 패널(320)은 예를 들어, 액정 패널(1)을 포함할 수 있다. 액정 패널(1)은 화소마다 박막트랜지스터와 전극이 구비되어 액정에 전계를 가해주는 방식으로 영상을 표시해 줄 수 있다. 액정 패널(1)의 구체적인 구성 및 회로 구동에 의한 영상 표시 동작에 대해서는 이미 널리 알려져 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함한 디스플레이장치는 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 (16)

  1. 광원과;
    액정 그레이팅을 전기적으로 제어할 수 있도록 마련되어, 상기 광원으로부터 입사된 광으로부터 원하는 광 패턴을 형성하는 액정 패널;을 포함하며,
    상기 액정 패널은,
    적어도 일 측면에 상기 광원이 배치되어 광가이드로서 사용되며, 일면에 투명전극을 가지는 투명한 제1기판과;
    상기 제1기판의 투명전극과 마주하는 면에 반사성 전극을 가지는 제2기판과;
    상기 제1 및 제2기판 사이에 제한된 액정층과;
    상기 제1 및 제2기판 중 어느 하나 상에 상기 액정층에 접하도록 마련되며, 상기 액정층에 접하는 면에 상기 광원이 늘어진 방향으로 나란하게 늘어진 그루브나 리브가 형상화되고, 상기 액정층의 액정의 정상 굴절율 및 이상 굴절율 중 적어도 어느 하나의 굴절율에 대응하는 굴절율을 가지는 투명 필름;을 구비하여,
    상기 액정층과 투명 필름은, 상기 투명 전극과 반사성 전극 사이에 전압을 인가여부에 따른 액정층과 투명 필름 사이의 굴절율 매칭 여부에 의해 액정 그레이팅을 형성하며, 상기 액정 그레이팅이 전기적으로 제어되어 원하는 광 패턴을 형성하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명 필름은 상기 투명 전극 상에 부착되는 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1기판은 균일한 두께를 가지거나 그 두께가 변하는 웨지형인 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 투명 필름은 상기 액정층의 액정의 정상 굴절율 및 이상 굴절율에 대응하는 정상 굴절율 및 이상 굴절율을 가지는 투명 복굴절 물질로 형성된 백라이트 유닛.
  5. 제4항에 있어서, 상기 투명 필름은 폴리머화된 액정 필름을 구비하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서, 상기 투명 필름은 상기 액정층의 액정의 정상 굴절율 및 이상 굴절율 중 어느 하나의 굴절율에 대응하는 굴절율을 가지는 등방성 물질로 형성된 백라이트 유닛.
  7. 제6항에 있어서, 상기 투명 필름은 PMMA나 폴리카보네이트를 포함하는 물질로 형성된 백라이트 유닛.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반사성 전극 상에 투명 광학 지연 필름;을 더 구비하는 백라이트 유닛.
  9. 제1항에 있어서, 상기 액정 패널로부터 광이 출사되는 측에 확산기를 더 구비하는 백라이트 유닛.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 전극 및 반사성 전극 중 어느 하나는 서로 이격된 수평 스트라이프 배열을 가지도록 형성되어 어드레싱 전극으로 사용되고, 나머지 하나는 공통 전극으로 사용되어, 백라이트 스캐닝을 구현하도록 된 백라이트 유닛.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 전극 및 반사성 전극 중 어느 하나는 어드레싱을 개별적으로나 매트릭스 방법으로 하도록 2차원 어레이 배열로 형성되고, 나머지 하나는 공통 전극으로 사용되어, 로컬 디밍 백라이트를 구현하도록 된 백라이트 유닛.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 전극 및 반사성 전극 중 어느 하나는 일 방향으로 분할되고, 나머지 하나는 이에 크로스되는 방향으로 분할되어, 조명되는 라인들을 스위칭하여 2D-3D 디스플레이용 백라이트를 구현하도록 된 백라이트 유닛.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛으로부터 조사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 투명 전극 및 반사성 전극 중 어느 하나는 서로 이격된 수평 스트라이프 배열을 가지도록 형성되어 어드레싱 전극으로 사용되고, 나머지 하나는 공통 전극으로 사용되어, 백라이트 스캐닝이 이루어지는 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 투명 전극 및 반사성 전극 중 어느 하나는 어드레싱을 개별적으로나 매트릭스 방법으로 하도록 2차원 어레이 배열로 형성되고, 나머지 하나는 공통 전극으로 사용되어, 로컬 디밍 백라이트가 이루어지는 디스플레이장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 투명 전극 및 반사성 전극 중 어느 하나는 일 방향으로 분할되고, 나머지 하나는 이에 크로스되는 방향으로 분할되어, 조명되는 라인들을 스위칭하여, 2D-3D 영상을 스위칭하도록 된 디스플레이장치.
KR1020100099841A 2010-10-13 2010-10-13 백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치 KR101646674B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100099841A KR101646674B1 (ko) 2010-10-13 2010-10-13 백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치
US13/272,345 US8488090B2 (en) 2010-10-13 2011-10-13 Backlight unit and display apparatus employing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100099841A KR101646674B1 (ko) 2010-10-13 2010-10-13 백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120038208A KR20120038208A (ko) 2012-04-23
KR101646674B1 true KR101646674B1 (ko) 2016-08-08

Family

ID=45933876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100099841A KR101646674B1 (ko) 2010-10-13 2010-10-13 백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8488090B2 (ko)
KR (1) KR101646674B1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5264979B2 (ja) * 2011-11-25 2013-08-14 日東電工株式会社 タッチパネルセンサ
WO2014081415A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-30 Hewlett-Packard Development Company, Lp Directional waveguide-based pixel for use in a multiview display screen
KR101753446B1 (ko) * 2013-11-20 2017-07-19 한국전자통신연구원 지향성 백라이트 유닛, 지향성 백라이트 유닛의 작동 방법 및 상기 지향성 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 디바이스
KR20160022495A (ko) * 2014-08-20 2016-03-02 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
KR20170027928A (ko) * 2015-09-02 2017-03-13 삼성디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치
US10151960B2 (en) 2015-09-25 2018-12-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Backlight assembly with tunable grating layer for local dimming
US10475241B2 (en) * 2016-02-03 2019-11-12 Google Llc Super-resolution displays and methods of operating the same
CN106200102B (zh) * 2016-09-09 2018-04-10 京东方科技集团股份有限公司 面板结构及其制作方法、投影系统
CN106292049B (zh) 2016-09-30 2017-11-24 京东方科技集团股份有限公司 显示面板和显示装置
CN106292051B (zh) 2016-10-21 2017-08-01 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及其显示方法
CN107918233B (zh) * 2016-10-24 2023-12-01 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置
CN106291943B (zh) * 2016-10-24 2017-10-27 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板及显示装置
CN106681047B (zh) * 2017-01-12 2020-08-11 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶显示面板、显示装置及其驱动方法
CN107577093B (zh) * 2017-09-20 2020-12-01 京东方科技集团股份有限公司 一种显示模组及光波导显示装置
CN109212820B (zh) * 2018-10-30 2021-06-18 惠科股份有限公司 光学复合膜和显示面板
CN112859426B (zh) * 2021-03-09 2022-06-07 福州京东方光电科技有限公司 显示面板及显示装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050030450A1 (en) 2002-07-10 2005-02-10 Nec Lcd Technologies, Ltd. Semi-transmissive-type liquid crystal display device and method for manufacturing same
KR100750995B1 (ko) 2006-04-26 2007-08-22 엘지전자 주식회사 광 파이프를 이용한 면 광원 장치, 이를 구비한 백라이트유닛 및 액정 표시 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5358886B2 (ja) * 2007-02-22 2013-12-04 栗田工業株式会社 有機物含有水の生物処理方法
CN101911191B (zh) * 2007-12-27 2012-10-24 旭硝子株式会社 液晶元件及光头装置及可变光调制元件

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050030450A1 (en) 2002-07-10 2005-02-10 Nec Lcd Technologies, Ltd. Semi-transmissive-type liquid crystal display device and method for manufacturing same
KR100750995B1 (ko) 2006-04-26 2007-08-22 엘지전자 주식회사 광 파이프를 이용한 면 광원 장치, 이를 구비한 백라이트유닛 및 액정 표시 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120038208A (ko) 2012-04-23
US8488090B2 (en) 2013-07-16
US20120092590A1 (en) 2012-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101646674B1 (ko) 백라이트 유닛 및 이를 적용한 디스플레이장치
CN107037632B (zh) 显示装置
JP5195719B2 (ja) 液晶表示装置
JP5954097B2 (ja) 表示装置
CN1253747C (zh) 显示装置
US10613266B2 (en) Backlight unit and display device including the same
CN101660689A (zh) 背光单元及液晶显示装置
US10073207B2 (en) Display device having liquid crystal layer sealed between sealing member, first substrate, and second substrate
KR20150092424A (ko) 표시 장치
JP7123701B2 (ja) 電子機器
US20170090269A1 (en) Edge-lit two-dimensional display with local dimming
US20020030772A1 (en) Display device
JP2016206242A (ja) 表示装置及び遊技機
CN110412783B (zh) 光源模块及其显示装置
WO2012020669A1 (ja) 調光装置及び表示装置
KR20070112045A (ko) 광 가이드 및 광 가이드를 구비한 표시장치
KR100404426B1 (ko) 액정 표시 장치의 백 라이트
KR20060104254A (ko) 양면에 돌기가 형성된 광학시트를 포함하는 액정표시장치
KR20120087409A (ko) 백라이트 유닛
JP2017151260A (ja) 表示装置
KR101551211B1 (ko) 확산시트 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR20080056944A (ko) 박막 트랜지스터 기판 및 이를 구비하는 표시 장치
US20170059762A1 (en) Backlight unit and display apparatus including the same
WO2012005320A1 (ja) 照明装置、液晶表示装置
CN219285559U (zh) 背光模块以及显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant