KR101660412B1 - 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛 및 이를 채용한 영상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛 및 이를 채용한 영상 표시 장치가 개시된다. 개시된 백라이트 유닛은 내부 전반사하는 도광판의 제1 면에 선택적으로 접촉되어 접촉된 부분의 도광판 내부에서의 전반사 깨짐에 의해 광을 인출시키는 복수의 스위치가 배열된 스위치 어레이를 구비하며, 2차원 모드에서 복수의 스위치 전부가 도광판의 제1 면에 모두 접촉하고, 3차원 모드에서 복수의 스위치는 일부만이 접촉한다.

Description

2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛 및 이를 채용한 영상 표시 장치{2D/3D switchable backlight unit and image display apparatus employing the same}
본 개시는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛 및 이를 채용한 영상 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광의 재활용이 가능한 도광판의 내부 전반사 깨짐을 이용한 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛 및 이를 채용한 영상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 평판 패널 디스플레이 시장이 포화되면서 평판 패널 디스플레이 산업은 새로운 활로를 모색하고 있다. 그 중에 하나로 입체 영상 표시 장치가 차세대 평판 패널 디스플레이 산업의 주류 응용기기로 관심을 받고 있다. 현재, 영화관 및 최근 상품화되고 있는 평판 패널 디스플레이 기반의 TV 제품을 중심으로, 대부분이 안경을 사용하는 방식을 사용하고 있다. 하지만, 일반 TV 및 모바일 용도로 안경을 사용하는 것에 대하여 아직 시장에서 긍정적이지 않으며, 사용자의 편이성을 고려한 무안경 방식에 대한 기술들이 검토 및 개발되고 있는 실정이다.
무안경 입체 영상 표시 방식에서도 기존 패널 및 콘텐츠와의 호환을 위하여, 2차원 영상과 3차원 영상의 전환이 필요한데, 안경을 사용하지 않으므로, 영상 표시 장치상에 2차원 영상과 3차원 영상의 전환을 위한 장치가 마련된다.
2차원 모드와 3차원 모드 각각에서 요구되는 광학적 특성을 만족시키는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛 및 이를 채용한 영상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 한 측면에 따르는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛은,
광원;
광원에서 방출된 광이 내부 전반사하는 도광판; 및
도광판의 제1 면에 선택적으로 접촉되어 접촉된 부분의 도광판 내부에서의 전반사 깨짐에 의해 광을 인출시키는 복수의 스위치를 구비한 스위치 어레이;를 포함하며,
2차원 모드에서 복수의 스위치 전부는 도광판의 제1 면에 모두 접촉하고, 3차원 모드에서 복수의 스위치는 일부만이 접촉한다.
스위치 어레이에서 인출된 광을 적어도 두 개의 서로 다른 시역으로 분리시키는 렌즈 어레이가 더 마련될 수 있다. 이때, 렌즈 어레이는 복수의 반원통형의 렌즈가 평행하게 배열되거나 또는 복수의 렌즈가 2차원 행렬로 배열될 수 있다.
스위치는, 도광판의 제1 면에 맞닿으며, 도광판의 굴절률과 실질적으로 같은 굴절률을 갖는 제1 기판; 제1 기판에 이격되어 배치된 제2 기판; 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간에 채워지는 것으로, 제1 기판의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지는 제1 매질과, 제1 매질에 혼합되지 않으며 제1 기판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 투명한 제2 매질; 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간을 2차원으로 배열된 복수의 셀로 구획하는 측벽; 및 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 한 기판에 마련되어, 제1 매질의 제1 기판과의 접촉을 조절하는 구동 전극부;를 포함할 수 있다.
제1 매질은 오일성 매질이며, 제2 매질은 수용성 매질일 수 있다.
제1 매질과 제2 매질의 경계면에는 반사성 물질이 있을 수 있다.
구동 전극부는, 제1 기판 상부면에 마련된 제1 전극 패턴; 제1 전극 패턴을 덮으며, 상부면은 소수성을 갖는 제1 절연층; 제1 기판에 이격되어 마련된 제2 기판; 제2 기판의 하부면에 마련된 제2 전극 패턴; 및 제2 전극 패턴을 덮으며, 하부면은 소수성을 갖는 제2 절연층;을 포함할 수 있다.
스위치 어레이는 구동 전극부에 전압을 인가하는 수동형 구동회로 또는 능동형 구동회로를 더 포함할 수 있다.
제1 기판은 도광판과 일체로 형성될 수 있다.
스위치는, 도광판의 제1 면에 맞닿으며, 도광판의 굴절률과 실질적으로 같은 굴절률을 갖는 제1 기판; 제1 기판과 제2 기판 사이의 마련된 것으로, 제1 기판에 접촉가능하도록 탄성 변형되는 멤브레인; 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간을 2차원으로 배열된 복수의 셀로 구획하며, 멤브레인을 지지하는 측벽; 및 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 한 기판에 마련되어, 멤브레인의 제1 기판과의 접촉을 조절하는 구동 전극부;을 포함할 수 있다.
멤브레인은, 제1 기판쪽에 위치하여, 투명하고 탄성이 있으며 제1 기판의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지는 재질로 형성되는 변형막; 및 변형막상에 마련되며 투명한 멤브레인 전극;을 포함할 수 있다.
스위치 어레이는 구동 전극부에 단순한 전압을 인가하는 수동형 구동회로 또는 능동형 구동회로를 더 포함할 수 있다.
제1 기판은 도광판과 일체로 형성될 수 있다.
도광판의 제1 면에 대향되는 제1 면에는 도광판 내에 입사된 광을 전반사 가이드하는 광학 패턴이 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치는,
영상 정보에 따라 광을 변조하여 영상을 형성하는 영상 패널;
영상 패널에 광을 조명하는 것으로, 광원과, 광원에서 방출된 광이 내부 전반사하는 도광판과, 도광판의 제1 면에 선택적으로 접촉되어 접촉된 부분의 도광판 내부에서의 전반사 깨짐에 의해 광을 인출시키는 복수의 스위치를 구비한 스위치 어레이를 포함하는 백라이트 유닛; 및
2차원 모드에서 복수의 스위치 전부가 도광판의 일면에 모두 접촉하고, 3차원 모드에서 복수의 스위치는 일부만이 접촉하도록 스위치 어레이를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
제어부는, 3차원 모드에서 영상 패널이 서로 다른 시점의 영상을 순차적으로 표시하고, 스위치 어레이가 표시되는 영상의 시점에 대응되는 광을 인출하여 조명하도록, 영상 패널 및 백라이트 유닛을 제어할 수 있다.
백라이트 유닛은 스위치 어레이에서 인출된 광을 적어도 두 개의 서로 다른 시역으로 분리시키는 렌즈 어레이를 더 포함할 수 있다.
렌즈 어레이는 복수의 반원통형의 렌즈가 평행하게 배열되거나 또는 복수의 렌즈가 2차원 행렬로 배열될 수 있다.
제어부는, 3차원 모드에서 영상 패널이 집적 영상 방식에 기초한 기초 영상들을 표시하고, 스위치 어레이가 표시되는 기초 영상들에 대응되는 스위치를 구동시키도록, 영상 패널 및 백라이트 유닛을 제어할 수 있다.
제어부는, 2차원 모드에서 영상 패널이 일 시점의 영상을 표시하고, 스위치 어레이가 모든 스위치가 광을 인출하여 조명하도록, 영상 패널 및 백라이트 유닛을 제어할 수 있다.
스위치는, 도광판의 제1 면에 맞닿으며, 도광판의 굴절률과 실질적으로 같은 굴절률을 갖는 제1 기판; 제1 기판에 이격되어 배치된 제2 기판; 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간에 채워지는 것으로, 제1 기판의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지는 제1 매질과, 제1 매질에 혼합되지 않으며 제1 기판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 투명한 제2 매질; 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간을 2차원으로 배열된 복수의 셀로 구획하는 측벽; 및 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 한 기판에 마련되어, 제1 매질의 제1 기판과의 접촉을 조절하는 구동 전극부;를 포함할 수 있다.
제1 매질은 오일성 매질이며, 제2 매질은 수용성 매질일 수 있다.
제1 매질과 제2 매질의 경계면에는 반사성 물질이 있을 수 있다.
구동 전극부는, 제1 기판 상부면에 마련된 제1 전극 패턴; 제1 전극 패턴을 덮으며, 상부면은 소수성을 갖는 제1 절연층; 제1 기판에 이격되어 마련된 제2 기판; 제2 기판의 하부면에 마련된 제2 전극 패턴; 및 제2 전극 패턴을 덮으며, 하부면은 소수성을 갖는 제2 절연층;을 포함할 수 있다.
스위치 어레이는 구동 전극부에 단순한 전압을 인가하는 수동형 구동회로 또는 능동형 구동회로를 더 포함할 수 있다.
제1 기판은 도광판과 일체로 형성될 수 있다.
스위치는, 도광판의 제1 면에 맞닿으며, 도광판의 굴절률과 실질적으로 같은 굴절률을 갖는 제1 기판; 제1 기판과 제2 기판 사이의 마련된 것으로, 제1 기판에 접촉가능하도록 탄성 변형되는 멤브레인; 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간을 2차원으로 배열된 복수의 셀로 구획하며, 멤브레인을 지지하는 측벽; 및 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 한 기판에 마련되어, 멤브레인의 제1 기판과의 접촉을 조절하는 구동 전극부;를 포함할 수 있다.
멤브레인은, 제1 기판쪽에 위치하여, 투명하고 탄성이 있으며 제1 기판의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지는 재질로 형성되는 변형막; 및 변형막상에 마련되며 투명한 멤브레인 전극;을 포함할 수 있다.
스위치 어레이는 구동 전극부에 단순한 전압을 인가하는 수동형 구동회로 또는 능동형 구동회로를 더 포함할 수 있다.
제1 기판은 도광판과 일체로 형성될 수 있다.
도광판의 제1 면에 대향되는 제1 면에는 도광판 내에 입사된 광을 전반사 가이드하는 광학 패턴이 마련될 수 있다.
개시된 실시예에 의한 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛 및 이를 채용한 영상 표시 장치는 내부 전반사하는 도광판에서 전반사 깨짐을 이용하여 선택적으로 광을 인출하는 스위치 어레이를 채용함으로써, 광이용효율을 향상시킬 수 있으며, 나아가 3차원 모드에서 휘도를 감소시키지 않을 수 있다. 나아가, 스위치 어레이가 평판 패널상에 설치되기 용이한 구조를 가지므로, 컴팩트한 영상 표시 장치가 구현될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치의 구조를 개략적으로 보이는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 영상 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 영상 표시 장치의 스위치 어레이의 일 스위치의 오프 상태를 도시한다.
도 4는 도 1의 영상 표시 장치의 스위치 어레이의 일 스위치의 온 상태를 도시한다.
도 5는 도 1의 영상 표시 장치에서 3차원 모드의 동작을 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 1의 영상 표시 장치에서 2차원 모드의 동작을 개략적으로 도시한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7의 영상 표시 장치의 스위치 어레이의 일 스위치의 오프 상태를 도시한다.
도 9는 도 7의 영상 표시 장치의 스위치 어레이의 일 스위치의 온 상태를 도시한다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 11은 집적 영상에 기초한 3차원 영상의 기초 영상을 획득하는 일 예를 도시한다.
도 12는 도 10의 영상 표시 장치에서 3차원 모드의 동작을 개략적으로 도시한다.
도 13은 도 10의 영상 표시 장치에서 2차원 모드의 동작을 개략적으로 도시한다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
100, 300, 400... 백라이트 유닛 110...광원
120...도광판 130, 330...스위치 어레이
140, 170, 340...전극 160, 360...격벽
151...제1 매질 155...제2 매질
180, 380...제2 기판 190...렌즈 어레이
350...멤브레인 200...영상 패널
300, 500...제어부 L...광
ER...우안 EL...좌안
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치의 구조를 개략적으로 보이는 분해 사시도이며, 도 2는 도 1의 영상 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 영상 표시 장치는 백라이트 유닛(100), 백라이트 유닛(100)으로부터 조명되는 광(L)을 영상 정보에 따라 변조하여 영상을 형성하는 영상 패널(200), 백라이트 유닛(100)과 영상 패널(200)을 제어하는 제어부(300)를 포함한다.
백라이트 유닛(100)은 영상 패널(200)의 배면에 배치되어 영상 패널(200)을 장치로서, 광원(110), 도광판(120), 스위치 어레이(130), 및 렌즈 어레이(190)를 포함한다. 백라이트 유닛(100)은 스위치 어레이(130)에 의해 2차원 모드에서는 무지향적으로 조명하며 3차원 모드에서는 지향성있게 조명한다.
광원(110)은 도광판(120)의 적어도 일 측면(120a)에 마련될 수 있다. 광원(110)으로는 발광다이오드(LED)와 같은 점광원 또는 냉음극형광램프(CCFL)과 같은 선광원이 사용될 수 있다.
도광판(120)은 광원(110)에서 방출된 광(L)이 내부 전반사하는 것으로서, 이러한 도광판(120)은 유리나 플라스틱과 같은 투명 재질로 만들어질 수 있다. 도광판(120)은 평판형의 형상일 수 있다. 도광판(120)의 두 개의 평판면 중 제1 면(120b)에는 스위치 어레이(130)가 마련된다. 나아가, 도광판(120)의 제1 면(120)에 대향되는 제2 면(120c)에는 내부 전반사를 가이드하는 공지의 광학 패턴(미도시)이 더 마련될 수 있다.
스위치 어레이(130)는 도광판(120)의 제1 면(120b)에 마련되며, 독립적으로 동작 가능한 복수의 스위치(131)가 격벽(160)에 의해 구획되어 2차원 행렬구조로 배열된 구조를 지닌다. 복수의 스위치(131) 각각은 온·오프 상태에 따라 도광판(120)의 제1 면(120b)에서의 굴절률의 경계조건을 변경시켜 도광판(120) 내부에서 내부 전반사되며 갇혀있는 광(L)을 선택적으로 인출시킨다. 본 실시예의 스위치 어레이(130)는 공지된 전기 습윤(electromwetting)의 원리를 이용한 장치로서, 상세한 구성은 후술하기로 한다.
렌즈 어레이(190)는 스위치 어레이(130)에서 인출된 광(L)을 적어도 두 개의 서로 다른 시역(view zone)으로 분리시켜 지향성을 가지며 조명시키는 것으로, 도 1에 도시된 것과 같은 수직방향으로 길게 연장된 반원통형의 렌즈가 수평방향으로 나란히 배열된 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 시트일 수 있다. 이와 같이 렌즈 어레이(190)가 렌티큘러 렌즈 시트인 경우, 렌즈 어레이(190)는 경유하는 광(L)을 수평 방향으로 복수의 시역을 분리할 수 있다. 분리되는 시역의 위치는, 광학적 설계에 따라 달라질 수 있다.
영상 패널(200)은 영상 정보에 따라 영상이 표시되는 장치로서, 예를 들어, 액정 패널, 고분자 분산형 액정 패널, 전기습윤 디스플레이 패널, 또는 전기 변색 디스플레이 패널 등의 투과형 평판패널이 채용될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시되듯이, 영상 패널은 하판(210)과 상판(290) 사이에 액정층(230)이 마련된 액정 패널일 수 있으며, 액정층(230)은 화소에 해당되는 복수의 액정셀이 독립적으로 구동되어 화소의 계조를 표현할 수 있다. 나아가 컬러필터(250)가 더 마련되어, 컬러를 표시할 수도 있다.
제어부(300)는 백라이트 유닛(100)과 영상 패널(200)을 제어하는 것으로, 2차원 모드에서는 모든 시역에 대해 광(L)을 조명하도록 백라이트 유닛(100)을 제어하고, 아울러 영상 패널(200)은 일 시점(viewpoint)의 2차원 영상을 표시하도록 제어한다. 한편, 제어부(300)는 3차원 모드에서, 서로 다른 시역에 대해 순차적으로 광(L)을 조명하도록 백라이트 유닛(100)을 제어하고, 양안 시차에 기초한 다중 시점(multi-viewpoints)의 영상을 시순차적으로 표시하도록 영상 패널(200)을 제어한다. 이러한 2차원 모드 및 3차원 모드의 영상 표시에 대해서는 후술하기로 한다.
도 3과 도 4는 본 실시예의 스위치 어레이(130)의 일 스위치를 확대한 도면이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 스위치 어레이(130)는 도광판(120)의 제1 면(120b)에 마련되는 하부 전극 구조(140), 도광판(120)에 대향되게 배치되는 제2 기판(180), 제2 기판(180)의 하부면에 마련되는 상부 전극 구조(170), 도광판(120)과 제2 기판(180) 사이의 공간을 채우는 제1 매질(141)과 제2 매질(152), 도광판(120)과 제2 기판(180) 사이의 이격된 공간을 2차원으로 배열된 복수의 셀(165)로 구획하는 측벽(160)을 포함한다. 제2 기판(180)은 도광판(120)에 이격되어 배치되며, 유리나 플라스틱과 같은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 격벽(160)에 의한 구획되는 셀(165)은 도광판(120)에서의 광의 인출 여부를 결정하는 하나의 스위치에 해당된다.
제1 매질(151)과 제2 매질(155)은 굴절률이 서로 다르며, 서로 혼합되지 않는 것으로, 제1 매질(151)은 도광판(120)의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지며, 제2 매질(155)은 도광판(120)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 투명한 물질로 형성된다. 예를 들어 제1 매질(151)은 오일(oil)이고 제2 매질(155)은 수용성 액체일 수 있다. 제2 매질(155)은 별도의 전극(미도시)에 의해 접지되어 있을 수 있다. 나아가, 제1 매질(151)과 제2 매질(155)의 경계면에는 반사성 물질이 떠 있어 반사층(152)을 이룰 수 있다. 이러한 반사성 물질은 예를 들어, 투명 재질의 유전체가 코팅된 금속조각일 수 있다. 이와 같은 반사층(152)은 도 4에 도시된 바와 같이 스위치가 온 상태에 있는 경우, 제1 매질(151)과 도광판(120)의 접촉 영역을 통해 인출되는 광을 전면을 향하여 소정 각도 내로 반사시키는 기능을 수행한다.
하부 전극 구조(140)는 도광판(120)의 제1 면(120b)에 마련된 제1 및 제2 전극(141a, 141b)과, 제1 및 제2 전극(141a, 141b)을 덮는 제1 절연층(143)을 포함할 수 있다. 상부 전극 구조(170)는 제2 기판(180)의 하부면에 마련된 제3 및 제4 전극(171a, 171b)과, 제3 및 제4 전극(171a, 171b)을 덮는 제2 절연층(173)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 전극(141a, 141b, 171a, 171b)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질로 형성될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 전극(141a, 141b)의 패턴에 의해 제1 매질(151)과 도광판(120)과의 접촉 여부가 결정되며, 제3 및 제4 전극(171a, 171b)의 패턴에 의해 제1 매질(151)의 메니스커스(meniscus) 형상, 즉 폭과 높이가 조정될 수 있다. 가령, 제1 전극(141a)는 도광판(120)의 제1 면(120b)의 셀(165) 중심부에 마련되고, 제2 전극(141b)는 제1 전극(141a)의 주변부에 마련되도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제3 전극(171a)는 제2 기판(180)의 하부면의 셀(165) 중심부에 마련되고, 제4 전극(171b)는 제3 전극(171a)의 주변부에 마련되도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 전극(141a)은 상대적으로 작게, 제3 전극(171a)은 상대적으로 크게 형성할 수 있다.
제1 절연층(143)의 표면(145) 및 제2 절연층(173)의 표면(175)은 소수성(hydrophobic) 표면 특성을 가지며, 나아가 극소수성 표면 특성을 가질 수 있다. 이러한 소수성 표면 특성은 예를 들어, 제1 및 제2 절연층(143, 173)의 재질 자체가 소수성을 갖거나 소수성 박막이 코팅됨으로써 달성될 수 있다. 제1 및 제2 전극(141a, 141b)에 전압이 인가되면, 제1 절연층(143)의 표면 특성이 제2 매질(155)에 대해 젖음(wetting) 상태로 바뀌며, 제3 및 제4 전극(171a, 171b)에 전압이 인가되면, 제2 절연층(173)의 표면 특성이 제2 매질(155)에 대해 젖음 상태로 바뀐다.
스위치 어레이(130)에는 제1 내지 제4 전극(141a, 141b, 171a, 171b)에 전압을 인가하는 공지의 구동회로가 더 마련될 수 있다. 예를 들어, 스위치 어레이(130)가 수동형(passive matrix)으로 구동되는 경우, 제1 내지 제4 전극(141a, 141b, 171a, 171b)에 전기적으로 연결되는 공지의 배선회로가 마련된다. 또는 스위치 어레이(130)가 능동형(active matrix)으로 구동되는 경우, 도광판(120) 및 제2 기판(180)에는 미도시된 별도의 박막트랜지스터에 의한 공지의 화소회로가 각 스위치마다 더 마련되어 제1 내지 제4 전극(141a, 141b, 171a, 171b)에 독립적으로 전압을 인가시킬 수 있다.
상기와 같은 스위치 어레이(130)는 제1 매질(151)의 메니스커스 형상 구현을 위한 공간 정도만을 필요로 하므로, 종래의 렌즈를 포함하는 광학계를 이용하여 지향성 광원을 구현하는 경우와 비교하여, 평판 패널상에 구현하기가 용이한 컴팩트한 구조를 가진다.
본 실시예는, 하부 전극 구조(140)가 도광판(120)의 제1 면(120b)에 직접 마련된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도광판(120)의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 재질의 제1 기판에 하부 전극 구조(140)가 마련되고, 제1 기판이 도광판(120)의 제1 면(120b)에 결합될 수도 있다. 이 경우, 도광판(120)과 제1 기판은 광학적으로 결합되어, 도광판(120)에 입사된 광(L)은 도광판(120) 및 제1 기판 전체의 내부에 내부 전반사되면서 갇히게 될 것이다.
본 실시예에서는 제1 매질(151)은 오일(oil)이고 제2 매질(155)은 수용성 액체인 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 제1 매질(151)은 수용성 액체이고, 제2 매질(155)은 오일일 수 있다. 나아가, 제1 매질(151)은 수용성 액체이고, 제2 매질(155)은 공기일 수도 있다.
다음으로 본 실시예의 영상 표시 장치의 동작을 설명한다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여, 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛(100)의 각 스위치의 온오프 상태를 설명하기로 한다.
도 3은 스위치의 오프 상태를 도시한다. 도 3을 참조하면, 제1 및 제2 전극(141a, 141b)에는 전압을 인가하고, 제3 및 제4 전극(171a, 171b)에는 전압을 인가하지 않는다. 이에 따라 제1 절연층(143)의 표면(145)은 소수성 상태에서 젖음 상태로 바뀌며, 제2 절연층(173)은 소수성 상태를 유지한다. 이 결과, 오일인 제1 매질(151)은 제1 절연층(143)의 표면(145)으로부터 분리되어 제2 절연층(173)의 표면(175)에 퍼져 있게 되며, 제1 절연층(143)의 표면(145)은 제2 매질(155)로 덮여 있게 된다. 이 경우, 제2 매질(155)이 도광판(120)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 물질로 형성되므로, 도광판(120)의 제1 면(120b)은 도광판(120) 내부의 광(L)이 내부 전반사에 의해 갇혀있는 내부 전반사의 경계 조건이 유지되는 상태이다.
한편, 도 4는 스위치의 온 상태를 도시한다. 도 4를 참조하면, 제1 전극(141a)에는 전압을 인가하지 않고, 제2 전극(141b)에는 전압을 인가한다. 또한, 제3 전극(171a)에는 전압을 인가하지 않고, 제4 전극(171b)에 전압을 인가한다. 이에 따라, 제1 절연층(143)의 표면(145) 중 제1 전극(141a)이 위치하는 영역은 소수성을 지니므로 제2 매질(155)은 밀려나고 제1 매질(151)이 접촉하게 되며, 제1 절연층(143)의 표면(145) 중 제2 전극(141b)이 위치하는 영역은 젖음 상태로 바뀌므로, 제2 매질(155)에 젖어 있게 된다. 또한 제2 절연층(173)의 표면(175) 중 제3 전극(171a)이 위치하는 영역은 소수성을 유지하므로 제1 매질(151)이 접촉하게 되며, 제2 절연층(173)의 표면(175) 중 제4 전극(171b)이 위치하는 영역은 젖음 상태로 바뀌므로, 제2 매질(155)에 의해 제1 매질(151)이 밀리게 되어 접촉각이 증가하게 된다. 이 결과, 제1 매질(151)은 제1 전극(141a) 및 제3 전극(171b)의 형상에 대응하여, 역삼각형 모양의 메니스커스 형상을 지니게 된다. 또한, 제1 매질(151)은 도광판(120)의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지므로, 도광판(120)의 제1 면(120a)이 제1 매질(151)과 접한 영역은 내부 전반사 조건이 깨지게 되며, 이에 따라 갇혀있던 광이 제1 매질(151)과 도광판(120)과의 접촉영역을 통해 탈출하게 된다. 이와 같이 내부 전반사 깨짐(frustrated total internal reflection)이 발생함에 따라 선택적으로 광을 출력시킬 수 있게 된다. 나아가, 제1 매질(151)의 역삼각형 모양의 메니스커스 형상은 인출된 광을 소정 각도내로 전방향을 향하여 모아지도록 유도할 수 있다. 전술한 바와 같이 반사성 물질(152)이 제1 매질(151)과 제2 매질(155)의 경계면에 있는 경우, 반사성 물질(152)에 의해 인출된 광의 지향성을 좀 더 효과적으로 유도할 수 있다.
도 5는 본 실시예의 영상 표시 장치에서 3차원 모드의 동작을 개략적으로 도시한다.
도 5를 참조하면, 광원(110)에서 출사된 광(L)은 도광판(120)의 측면(120a)에 입사된 후, 도광판(120)의 내부에서 제1 면(120b)과 제2 면(120c)에 내부 전반사되면서 갇혀 있게 된다.
한편, 렌즈 어레이(190)는 입사되는 광(L)의 위치에 따라, 광(L)을 적어도 서로 다른 시역으로 지향성있게 조명시킨다. 따라서, 스위치 어레이(130)에 의해 광(L)이 인출되는 지점이 달라짐에 따라, 인출된 광(L)은 렌즈 어레이(190)를 거치면서 서로 다른 시역으로 향하게 된다.
도 5는 제1 스위치(131a)들은 온 상태이고, 나머지 스위치들이 오프 상태인 경우를 도시한다. 이 때, 제1 스위치(131a)가 위치한 지점에서는 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 제1 매질(151)이 도광판(120)의 제1 면(120b)에 접촉하여 내부 전반사 깨짐이 일어나게 되며, 따라서 도광판(120) 내에 갇혀있던 광(L)이 탈출하게 된다. 도 5에서 실선으로 표시된 광(L1)은 제1 스위치(131a)에서만 인출되어 렌즈 어레이(190)를 거쳐 사용자의 좌안(EL)으로 향하는 경우를 도시한다. 또한, 도 5에서 점선으로 표시된 광(L2)은, 제2 스위치(131b)들이 온 상태이고 나머지 스위치들은 오프 상태인 경우로서, 제2 스위치(132a)에서 인출되어 렌즈 어레이(190)를 거쳐 사용자의 좌안(EL)으로 향하는 경우를 도시한다. 상기와 같이 스위치 어레이(130)의 구동되는 스위치의 위치에 따라 조명되는 시역이 바뀌게 되므로, 백라이트 유닛(100)은 스위치 어레이(130)의 시순차 구동에 따라 서로 다른 시역으로 광을 순차적으로 조명하는 지향성 면광원이 될 수 있다.
스위치 어레이(130)에서 시순차 구동되는 스위치의 개수는, 렌즈 어레이(190)에 의해 분리되는 시역의 개수에 대응될 수 있다. 시역의 위치와 개수는, 렌즈 어레이(190)의 광학적 설계 및 스위치 어레이(130)의 배치 위치, 스위치들의 간격에 따라 달라질 수 있다.
영상 패널(200)은 스위치 어레이(130)의 제어에 동기되어, 서로 다른 시점의 영상을 번갈아가며, 시분할적으로 표시한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(131a)는 온 상태이고, 나머지 스위치들이 오프 상태인 경우, 영상 패널(200)은 제1 시점의 영상을 표시한다. 또한, 제2 스위치(131b)가 온 상태이고 나머지 스위치들은 오프 상태인 경우, 영상 패널(200)은 제2 시점의 영상을 표시한다. 제1 시점과 제2 시점은 양안 시차를 가진다. 이에 따라, 제1 시점의 영상이 좌안(EL)을 향하고 제2 시점의 영상이 우안(ER)을 향하게 되며, 사용자는 양안 시차에 의해 입체감을 느끼게 된다. 이와 같이 시점을 달리하는 영상을 다수 개 있을 수 있다. 이 경우, 영상 패널(200)은 서로 다른 시점의 영상을 시순차적으로 표시하며, 이에 동기되어 백라이트 유닛(100)은 각각에 대응되는 서로 다른 시역으로 시순차적으로 조명하게 된다. 영상 패널(200)이 번갈아 가면서 표시하는 서로 다른 시점의 영상의 개수는, 렌즈 어레이(190)에 의해 분리되는 시역의 개수에 대응될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이(190)가 광을 2 개의 시역으로 분리한다면, 스위치 어레이는 2 그룹의 스위치들이 번갈아 가며 온오프 제어되며, 이에 대응되어 표시 패널은 좌안용 영상과 우안용 영상을 번갈아 가며 표시한다.
도 6은 도 1의 영상 표시 장치에서 2차원 모드의 동작을 개략적으로 도시한다.
도 6을 참조하면, 스위치 어레이(130)는 모든 스위치(131)들이 온 상태에 있는다. 따라서, 도광판(120)의 제1 면(120b) 전역에 걸쳐 광(L)이 인출되게 되며, 렌즈 어레이(190)를 거쳐 모든 시역에 광(L)이 조명되게 된다. 한편, 영상 패널(200)은 일 시점의 영상을 연속적으로 표시한다. 이 결과, 사용자는 좌안(EL)과 우안(ER) 모두에서 동일한 영상을 보게 되므로, 시차가 발생하지 아니하며, 따라서 2차원의 영상이 인식된다.
전술한 실시예의 영상 표시 장치는, 3차원 모드에서 내부 전반사 깨짐을 이용하여 도광판(120)에서 광(L)을 인출시키므로, 도광판(120) 내에 갇힌 광(L)이 내부 전반사에 의해 재활용되면서 인출되게 되며, 따라서 인출된 광(L)의 광량은 광원(110)에서 도광판(120)에 입사된 광(L)의 광량에 근접하게 된다. 따라서 3차원 모드에서 일부 스위치(131)에 의해 광(L)이 인출되더라도 휘도의 손실이 거의 없게 된다.
도 7은 다른 실시예에 따른 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이며, 도 8과 도 9는 스위치 어레이(330)의 스위치를 확대한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 영상 표시 장치는 백라이트 유닛(300), 영상 패널(200), 및 제어부(미도시)를 포함한다. 본 실시예의 영상 표시 장치는, 내부 전반사 깨짐을 유도하는 스위치 어레이(330)로서 정전 구동 방식의 미소전기기계소자(Micro-Electro-Mechanical Systems; MEMS)를 채용한다는 점을 제외하고는 전술한 실시예의 영상 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 스위치 어레이(330)를 중심으로 설명하기로 한다.
도 8과 도 9를 참조하면, 스위치 어레이(330)는 도광판(120)의 제1 면(120b)에 마련되는 하부 전극(340), 도광판(120)에 대향되게 배치되는 제2 기판(380), 도광판(120)과 제2 기판(280) 사이의 공간에 위치하는 멤브레인(350), 멤브레인(350)을 도광판(120)과 제2 기판(380) 사이에 이격될 수 있도록 지지하면서 도광판(120)과 제2 기판(180) 사이의 이격된 공간(357)을 2차원으로 배열된 복수의 셀(365)로 구획하는 측벽(360)을 포함한다. 도광판(120)과 제2 기판(180) 사이의 이격된 공간(357)은 비워져 있거나, 공기 등으로 채워져 있을 수 있다. 제2 기판(380)은 도광판(120)에 이격되어 배치되며, 유리나 플라스틱과 같은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 하부 전극부(340)는 셀(365) 별로 마련되어 독립적으로 배선되어 있을 수 있다. 격벽(360)에 의한 구획되는 셀(365)은 도광판(120)에서의 광의 인출 여부를 결정하는 하나의 스위치에 해당된다.
멤브레인(351)은 도광판(120)에 접촉 가능하게 탄성 변형될 수 있는 것으로, 도광판(120)의 제1 면(120b)과 마주보는 변형막(351)과, 변형막(351) 상에 마련된 멤브레인 전극(352)의 2중층 구조를 지닐 수 있다. 이때, 변형막(351)은 투명하며 도광판(120)의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지는 탄성 재질로 형성될 수 있다. 한편, 멤브레인 전극(352)은 ITO와 같은 투명한 전도성 물질으로 형성될 수 있다. 본 실시예는 변형막이 단일막인 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 변형막(351)은 도광판(120)의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지는 유전체막과 탄성 재질의 탄성막의 이중막으로 될 수도 있다.
스위치 어레이(330)에는 하부 전극부(340) 및 멤브레인 전극(352)에 전압을 인가하는 공지의 구동회로가 더 마련될 수 있다. 예를 들어, 스위치 어레이(330)가 수동형으로 구동되는 경우, 하부 전극부(340) 및 멤브레인 전극(352)에 전기적으로 연결되는 공지의 배선회로가 마련된다. 또는 스위치 어레이(330)가 능동형으로 구동되는 경우, 도광판(120)에는 미도시된 별도의 박막트랜지스터에 의한 공지의 화소회로가 각 스위치마다 더 마련되어 하부 전극부(340) 및/또는 멤브레인 전극(352)에 독립적으로 전압을 인가시킬 수 있다.
본 실시예는, 하부 전극부(340)가 도광판(120)의 제1 면(120b)에 직접 마련된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도광판(120)의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 재질의 별도의 제1 기판에 하부 전극부(340)가 마련되고, 제1 기판이 도광판(120)의 제1 면(120b)에 결합될 수도 있다. 이 경우, 도광판(120)과 제1 기판은 광학적으로 결합되어, 도광판(120)에 입사된 광(L)은 도광판(120) 및 제1 기판 전체의 내부에 내부 전반사되면서 갇히게 될 것이다.
다음으로 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛(300)의 온오프 상태를 설명하기로 한다.
도 8은 스위치의 오프 상태를 도시한다. 도 8을 참조하면, 하부 전극(340a, 340b, 340c)들 모두에는 + 전압을 인가하고, 멤브레인 전극(352)에도 + 전압을 인가한다. 이 경우, +전압에 의해 하부 전극(340a, 340b, 340c) 및 멤브레인 전극(352)에는 + 전하가 유도되므로, 동일 극성의 전하에 의한 척력에 의해 멤브레인(350)은 도광판(120)의 제1 면(120b)에서 떨어져 있게 된다. 이 경우, 도광판(120)의 제1 면(120b)은 도광판(120) 내부의 광(L)이 내부 전반사에 의해 갇혀있는 내부 전반사의 경계 조건이 유지되는 상태이다.
한편, 도 9는 스위치의 온 상태를 도시한다. 도 9를 참조하면, 가운데의 하부 전극(340b)에는 - 전압을 인가하고, 나머지 하부 전극(340a, 340c)에는 + 전압을 인가하며, 멤브레인 전극(352)에는 + 전압을 인가한다. 이 경우, - 전압이 인가된 가운데의 하부 전극(340b)에는 - 전하가 유도되고, 멤브레인 전극(352)에는 + 전하가 유도되므로, 서로 다른 극성의 전하에 의한 인력에 의해 멤브레인(350)은 가운데의 하부 전극(340b)이 위치한 지점의 도광판(120)의 제1 면(120b)에 접촉하게 된다. 멤브레인(350)의 변형막(351)은 도광판(120)의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지므로, 도광판(120)의 제1 면(120a)이 변형막(351)과 접한 영역은 내부 전반사 조건이 깨지게 되며, 이에 따라 갇혀있던 광이 변형막(351)과 도광판(120)과의 접촉영역을 통해 탈출하게 된다. 이와 같이 내부 전반사 깨짐이 발생함에 따라 선택적으로 광을 출력시킬 수 있게 된다.
상기와 같이 본 실시예의 스위치 어레이(330)는 정전 구동력에 의해 멤브레인(350)을 선택적으로 도광판(120)에 접촉시켜 광(L)을 인출하므로, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시예와 같이, 3차원 모드에서는 영상 패널(200)이 시순차적으로 시점이 서로 다른 영상들을 표시하고, 이에 동기되어 대응되는 시역으로 광을 선택적으로 조명하도록 스위치 어레이(330)를 제어함으로써 3차원 영상을 표시한다. 또한 2차원 모드에서는 영상 패널(200)은 일 시점의 영상을 표시하고 백라이트 유닛(300)은 모든 시역에 동시에 광을 조명하도록 스위치 어레이(330)를 제어함으로써 2차원 영상을 표시한다.
전술한 실시예들의 영상 표시 장치는 렌즈 어레이(190)로 렌티큘러 렌즈 시트를 채용한 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 렌즈 어레이(190)는 복수의 렌즈가 2차원으로 배열되어 형성될 수도 있다. 이 경우, 렌즈 어레이(190)는 스위치 어레이(130, 330)를 통해 인출된 광(L)을 수평 방향으로의 복수의 시역을 분리할 뿐만 아니라, 수직 방향으로도 복수의 시역을 분리할 수 있다. 이 경우, 3차원 모드에서 백라이트(100, 300)는 수평 방향 및 수직 방향 전체에 걸쳐 서로 다른 시역에 대해 순차적으로 광을 조명하도록 스위치 어레이(130, 330)를 제어하며, 표시 패널(200)은 대응되는 시역에 해당되는 시점의 영상을 표시한다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예의 영상 표시 장치는 집적 영상(Integral Imaging) 기술에 기반한 3차원 영상 표시 장치로서, 백라이트 유닛(400)과, 영상 패널(200)과, 백라이트 유닛(400) 및 영상 패널(200)을 제어하는 제어부(500)를 포함한다.
백라이트 유닛(400)은 유닛(100)은 영상 패널(200)의 배면에 배치되어 영상 패널(200)을 조명하는 장치로서, 광원(110), 도광판(120), 및 스위치 어레이(130)를 포함한다. 광원(110), 도광판(120), 및 스위치 어레이(130)의 구조 자체는 전술한 실시예들의 대응되는 구성요소와 실질적으로 동일하다. 즉, 본 실시예의 백라이트 유닛(400)은 렌즈 어레이(도 2의 190)를 구비하고 있지 않다는 점을 제외하고는 전술한 실시예들의 백라이트 유닛(100, 300)과 실질적으로 동일한다.
제어부(500)는 백라이트 유닛(400)과 영상 패널(200)을 제어하는 것으로, 2차원 모드에서는 모든 시역에 대해 광(L)을 조명하도록 백라이트 유닛(400)을 제어하고, 아울러 영상 패널(200)은 일 시점의 2차원 영상을 표시하도록 제어한다. 한편, 제어부(500)는 3차원 모드에서, 점광원 어레이가 되도록 백라이트 유닛(400)을 제어하고, 집적 영상에 기초한 3차원 영상의 기초 영상들을 표시하도록 영상 패널(200)을 제어한다.
다음으로 도 11 및 도 12를 참조하여 본 실시예의 영상 표시 장치의 3차원 모드를 설명한다.
집적 영상 기술은 1908년 리프만(Lippmann)에 의해 렌즈 어레이를 이용한 방식이 제안된 이래 다양한 방식이 공지되어 있으며, 집적 영상 기술에 기반한 3차원 영상의 기초 영상들은 계산을 통하여 생성하거나 카메라를 통해 촬영될 수 있다. 이와 같이 집적 영상에 기초한 3차원 영상의 기초 영상을 획득하는 일 예가 도 11에 도시된다. 도 11을 참조하면, 3차원의 물체(object)(O)는 다수의 기초 렌즈(elemental lens)들로 이루어진 렌즈 어레이(610)를 통해 개별적으로 결상되어 기초 영상(elementary images)(I)을 형성하고, 결상된 기초 영상(I)들은 집속렌즈(630)로 집속되어 촬영부(670)에서 촬영되어 획득될 수 있다. 집적 영상에 기초한 3차원 영상의 기초 영상을 획득하는 다른 예로는 가상의 3차원 물체에 대한 기초 영상들을 컴퓨터로 계산하여 생성할 수도 있다. 이와 같은 다수의 기초 영상들은 3차원 영상의 정보를 담고 있으므로, 이러한 기초 영상들을 역으로 합성하면 3차원의 영상이 표시될 수 있다. 기초 영상들로부터 3차원 영상의 복원은, 영상 패널(도 12의 200)에 기초 영상들을 표시하고, 기초 영상들을 결상했던 렌즈 어레이(710)에 상응하는 점광원 어레이를 이용하여 조명함으로써 이루어질 수 있다. 이러한 점광원 어레이를 이용한 기초 영상들의 3차원 영상의 복원 자체는 당해 분야에 잘 알려져 있다.
도 12는 본 실시예의 영상 표시 장치에서 3차원 모드의 동작을 개략적으로 도시한다. 도 12를 참조하면, 백라이트 유닛(100)이 점광원 어레이가 되도록 스위치 어레이(130)는 일부의 스위치(131)들이 온 상태로 구동된다. 한편, 영상 패널(200)은 집적 영상에 기초한 3차원 영상의 기초 영상들을 표시한다. 이 결과, 점광원 어레이를 이루는 온 상태의 스위치들(131)에서 방출된 광선(A1, A2, ..., A5)이 영상 패널(200)을 경유하면서 기초 영상들을 형성하며, 이들 조합에 의해 3차원 영상이 구현된다.
도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 온 상태의 스위치들(131)에서 광(L)이 방출되는 영역은 제1 매질(151)과 도광판(120)의 제1 면(120b)에 접촉한 영역이며, 이러한 접촉 영역은 제1 전극(141a)의 크기에 비례한다. 따라서, 제1 전극(141a)의 크기를 최소화함으로써, 점광원의 크기를 줄일 수 있으며, 점광원의 크기에 의한 흐림(blurring) 현상을 저감시킬 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 본 실시예의 스위치 어레이(130)는 내부 전반사 깨짐을 이용하여 도광판(120)에 갇힌 광(L)을 인출하므로, 백라이트 유닛(400)이 점광원 어레이로 기능하더라도, 휘도의 손실이 거의 없다.
도 13은 도 10의 영상 표시 장치에서 2차원 모드의 동작을 개략적으로 도시한다. 도 13을 참조하면, 스위치 어레이(130)는 모든 스위치(131)들이 온 상태에 있는다. 따라서, 도광판(120)의 제1 면(120b) 전역에 걸쳐 광(L)이 인출되게 되며,따라서 백라이트 유닛(400)은 면광원이 된다. 한편, 영상 패널(200)은 일 시점의 영상을 연속적으로 표시한다. 이 결과, 사용자는 좌안(EL)과 우안(ER) 모두에서 동일한 영상을 보게 되므로, 시차가 발생하지 아니하며, 따라서 2차원의 영상이 인식된다.
전술한 실시예들의 영상 표시 장치는 내부 전반사 깨짐을 유도하는 스위치 어레이로서 전기 습윤을 이용한 스위치 어레이나 정전 구동력을 이요한 MEMS 구조의 스위치 어레이를 채용한 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도광판(120)에 국소적 접촉을 유도하여 선택적으로 내부 전반사 깨짐을 유도할 수 있는 다양한 형태의 스위치 어레이가 채용될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명인 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치 및 방법은 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 (31)

  1. 광원;
    상기 광원에서 방출된 광이 내부 전반사하는 도광판; 및
    상기 도광판의 제1 면에 선택적으로 접촉되어 접촉된 부분의 상기 도광판 내부에서의 전반사 깨짐에 의해 상기 도광판의 접촉된 부분에서 광을 인출시키는 복수의 스위치를 구비한 스위치 어레이;를 포함하며,
    2차원 모드에서 상기 복수의 스위치 전부는 상기 도광판의 제1 면에 모두 접촉하고, 3차원 모드에서 상기 복수의 스위치는 일부만이 접촉하는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스위치 어레이에서 인출된 광을 적어도 두 개의 서로 다른 시역으로 분리시키는 렌즈 어레이를 더 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 복수의 반원통형의 렌즈가 평행하게 배열되거나 또는 복수의 렌즈가 2차원 행렬로 배열된 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 도광판의 제1 면에 맞닿으며, 상기 도광판의 굴절률과 같은 굴절률을 갖는 제1 기판;
    상기 제1 기판에 이격되어 배치된 제2 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간에 채워지는 것으로, 상기 제1 기판의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지는 제1 매질과, 상기 제1 매질에 혼합되지 않으며 상기 제1 기판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 투명한 제2 매질;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간을 2차원으로 배열된 복수의 셀로 구획하는 측벽; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 한 기판에 마련되어, 제1 매질의 상기 제1 기판과의 접촉을 조절하는 구동 전극부;를 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 매질은 오일성 매질이며, 상기 제2 매질은 수용성 매질인 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 매질과 제2 매질의 경계면에는 반사성 물질이 있는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 구동 전극부는,
    상기 제1 기판 상부면에 마련된 제1 전극 패턴;
    상기 제1 전극 패턴을 덮으며, 상부면은 소수성을 갖는 제1 절연층;
    상기 제1 기판에 이격되어 마련된 제2 기판;
    상기 제2 기판의 하부면에 마련된 제2 전극 패턴; 및
    상기 제2 전극 패턴을 덮으며, 하부면은 소수성을 갖는 제2 절연층;을 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 스위치 어레이는 상기 구동 전극부에 전압을 인가하는 수동형 구동회로 또는 능동형 구동회로를 더 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 도광판과 일체로 형성된 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  10. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 도광판의 제1 면에 맞닿으며, 상기 도광판의 굴절률과 같은 굴절률을 갖는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 마련된 것으로, 상기 제1 기판에 접촉가능하도록 탄성 변형되는 멤브레인;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간을 2차원으로 배열된 복수의 셀로 구획하며, 상기 멤브레인을 지지하는 측벽; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 한 기판에 마련되어, 상기 멤브레인의 상기 제1 기판과의 접촉을 조절하는 구동 전극부;을 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 멤브레인은,
    상기 제1 기판쪽에 위치하여, 투명하고 탄성이 있으며 상기 제1 기판의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지는 재질로 형성되는 변형막; 및
    상기 변형막상에 마련되며 투명한 멤브레인 전극;을 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 스위치 어레이는 상기 구동 전극부에 단순한 전압을 인가하는 수동형 구동회로 또는 능동형 구동회로를 더 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 도광판과 일체로 형성된 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  14. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판의 제1 면에 대향되는 제1 면에는 상기 도광판 내에 입사된 광을 전반사 가이드하는 광학 패턴이 마련된 2차원/3차원 전환가능한 백라이트 유닛.
  15. 영상 정보에 따라 광을 변조하여 영상을 형성하는 영상 패널;
    상기 영상 패널에 광을 조명하는 것으로, 광원과, 상기 광원에서 방출된 광이 내부 전반사하는 도광판과, 상기 도광판의 제1 면에 선택적으로 접촉되어 접촉된 부분의 상기 도광판 내부에서의 전반사 깨짐에 의해 상기 도광판의 접촉된 부분에서 광을 인출시키는 복수의 스위치를 구비한 스위치 어레이를 포함하는 백라이트 유닛; 및
    2차원 모드에서 상기 복수의 스위치 전부가 상기 도광판의 일면에 모두 접촉하고, 3차원 모드에서 상기 복수의 스위치는 일부만이 접촉하도록 상기 스위치 어레이를 제어하는 제어부;를 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제어부는, 3차원 모드에서 상기 영상 패널이 서로 다른 시점의 영상을 순차적으로 표시하고, 상기 스위치 어레이가 상기 표시되는 영상의 시점에 대응되는 광을 인출하여 조명하도록, 상기 영상 패널 및 백라이트 유닛을 제어하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 스위치 어레이에서 인출된 광을 적어도 두 개의 서로 다른 시역으로 분리시키는 렌즈 어레이를 더 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는 복수의 반원통형의 렌즈가 평행하게 배열되거나 또는 복수의 렌즈가 2차원 행렬로 배열된 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 제어부는, 3차원 모드에서 상기 영상 패널이 집적 영상 방식에 기초한 기초 영상들을 표시하고, 상기 스위치 어레이가 상기 표시되는 기초 영상들에 대응되는 스위치를 구동시키도록, 상기 영상 패널 및 백라이트 유닛을 제어하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 제어부는, 2차원 모드에서 상기 영상 패널이 일 시점의 영상을 표시하고, 상기 스위치 어레이가 모든 스위치가 광을 인출하여 조명하도록, 상기 영상 패널 및 백라이트 유닛을 제어하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  21. 제15 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 도광판의 제1 면에 맞닿으며, 상기 도광판의 굴절률과 같은 굴절률을 갖는 제1 기판;
    상기 제1 기판에 이격되어 배치된 제2 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간에 채워지는 것으로, 상기 제1 기판의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지는 제1 매질과, 상기 제1 매질에 혼합되지 않으며 상기 제1 기판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 투명한 제2 매질;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간을 2차원으로 배열된 복수의 셀로 구획하는 측벽; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 한 기판에 마련되어, 제1 매질의 상기 제1 기판과의 접촉을 조절하는 구동 전극부;를 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 매질은 오일성 매질이며, 상기 제2 매질은 수용성 매질인 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 매질과 제2 매질의 경계면에는 반사성 물질이 있는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 구동 전극부는,
    상기 제1 기판 상부면에 마련된 제1 전극 패턴;
    상기 제1 전극 패턴을 덮으며, 상부면은 소수성을 갖는 제1 절연층;
    상기 제1 기판에 이격되어 마련된 제2 기판;
    상기 제2 기판의 하부면에 마련된 제2 전극 패턴; 및
    상기 제2 전극 패턴을 덮으며, 하부면은 소수성을 갖는 제2 절연층;을 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  25. 제21 항에 있어서,
    상기 스위치 어레이는 상기 구동 전극부에 단순한 전압을 인가하는 수동형 구동회로 또는 능동형 구동회로를 더 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  26. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 도광판과 일체로 형성된 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  27. 제15 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위치는,
    상기 도광판의 제1 면에 맞닿으며, 상기 도광판의 굴절률과 같은 굴절률을 갖는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 마련된 것으로, 상기 제1 기판에 접촉가능하도록 탄성 변형되는 멤브레인;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 이격된 공간을 2차원으로 배열된 복수의 셀로 구획하며, 상기 멤브레인을 지지하는 측벽; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 어느 한 기판에 마련되어, 상기 멤브레인의 상기 제1 기판과의 접촉을 조절하는 구동 전극부;를 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 멤브레인은,
    상기 제1 기판쪽에 위치하여, 투명하고 탄성이 있으며 상기 제1 기판의 굴절률과 같거나 그보다 높은 굴절률을 가지는 재질로 형성되는 변형막; 및
    상기 변형막상에 마련되며 투명한 멤브레인 전극;을 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  29. 제27 항에 있어서,
    상기 스위치 어레이는 상기 구동 전극부에 단순한 전압을 인가하는 수동형 구동회로 또는 능동형 구동회로를 더 포함하는 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  30. 제27 항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 도광판과 일체로 형성된 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
  31. 제15 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판의 제1 면에 대향되는 제1 면에는 상기 도광판 내에 입사된 광을 전반사 가이드하는 광학 패턴이 마련된 2차원/3차원 전환가능한 영상 표시 장치.
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