KR101942478B1 - 시준 광원의 스펙클 노이즈를 제거한 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시준 순도가 높은 평행 직진광(Collimated Light Beam)을 광원으로 사용하는 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 백 라이트 유닛은, 확산 광을 제공하는 광원; 상기 광원에서 제공하는 확산 광을 일정 면적에 고르게 조사되는 평행 직진광으로 변환하는 패널 렌즈; 그리고 상기 평행 직진광에 포함된 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 진동 발생기를 포함한다. 본 발명은 박막형 광원과 박막형 광원 시트를 구비함으로써 시준 수준이 높고, 대면적에 걸쳐 균일한 광 휘도 분포를 갖는 박막 평판형 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 박막 평판형 표시장치를 제공한다.

Description

시준 광원의 스펙클 노이즈를 제거한 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 표시장치{A Back Light Unit Having Collimated Light Beam Source Without Speckle Noise And A Display Using The Same}

본 발명은 시준 순도가 높은 평행 직진광(Collimated Light Beam)을 광원으로 사용하는 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 레이저(LASER)와 같은 시준 광의 스펙클 노이즈(Speckle Noise)를 제거한 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치에 관한 것이다.

최근 3차원 (3D: Three Dimension) 영상과 영상 재생 기술에 대한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 3차원 영상 관련 미디어는 시각 정보의 수준을 한 차원 더 높여주는 새로운 개념의 실감 영상 미디어로서 차세대 영상장치를 주도할 것으로 예상된다. 기존의 2차원 영상 시스템은 평면 영상을 제공하지만 3차원 영상 시스템은 물체가 가지고 있는 실제 이미지 정보를 관찰자에게 보여주는 관점에서 궁극적인 영상 구현 기술이라고 할 수 있다.

3차원 입체 영상을 재생하기 위한 방법으로는 크게, 스테레오스코피 (stereoscopy), 홀로그래피 (holography) 및 집적영상 (integral imaging) 등의 방법들이 연구 개발되고 있다. 이 중에서 홀로그래피 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그래피를 관측시 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 동일한 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서, 홀로그래피 방식은 입체감이 뛰어나며 관측자가 피로감 없이 입체 영상을 느낄 수 있는 가장 이상적인 방식으로 알려져 있다.

홀로그래피 방식은 물체에서 반사된 빛(물체파)과 간섭성(Coherence)이 있는 빛(기준파)을 겹쳐서 얻어지는 간섭신호를 기록하고 이를 재생하는 원리를 이용하는 것이다. 가간섭성이 높은 레이저 광을 사용하여 물체에 부딪혀 산란되는 물체파를 또 다른 방향에서 입사된 기준파와 만나게 하여 형성된 간섭 무늬를 산진 필름에 기록하는 것을 홀로그램이라고 한다. 물체파와 기준파가 만날 때, 간섭에 의한 간섭 무늬를 형성하는데, 이 간섭 무늬에 물체의 진폭과 위상 정보가 함께 기록된다. 이렇게 기록된 간섭 무늬에 참조광을 조사하여 홀로그램에 기록된 입체성을 3차원 영상으로 복원하는 것을 홀로그래피라고 한다.

컴퓨터 생성 홀로그램은 컴퓨터를 이용하여 직접 홀로그램에 저장되는 간섭무늬를 만드는 것으로. 간섭 무늬 이미지를 컴퓨터로 계산하여 생성한 후, 액정 - 공간 광 변조기(LC-SLM: Liquid Crystal - Spatial Light Modulator)와 같은 공간 광 변조기에 전송하고, 이 광변조기에 참조광을 조사하여 입체 영상을 복원/재생한다. 도 1은 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 컴퓨터(10)에서 구현하고자 하는 입체 영상에 해당하는 간섭 무늬 이미지를 생성한다. 생성된 간섭 무늬는 SLM(20)으로 전송된다. SLM(20)은 투과형 액정표시패널로 형성하여 간섭 무늬를 표시할 수 있다. SLM(20)의 일측면에는 참조광으로 사용할 레이저 광원(30)이 위치해 있다. 레이저 광원(30)에서 조사되는 참조광(90)을 SLM(20)의 전면에 고르게 투사하기 위해서 확장기(40)와 렌즈(50)가 순차적으로 배치된다. 레이저 광원(30)에서 출사된 참조광(90)은, 확장기(40)와 렌즈(50)를 거쳐 SLM(20)의 일측면에 조사된다. SLM(20)이 투과형 액정표시 패널인 경우, SLM(20)의 타측면에는 SLM(20)에 구현된 홀로그램의 간섭 무늬에 의해 3차원 입체 영상(80)이 표시된다.

도 1에 의한 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치는 특정한 조건을 만족하는 참조광(90)을 발생하여 대면적인 SLM(20)에 고르게 제공할 수 있는 백 라이트 유닛(BLU)이 필요하다. 도 1에서 백 라이트 유닛(BLU)은 광원(30), 확장기(40) 그리고 렌즈(50)와 같이 상당한 부피를 차지하는 광학적 구성품으로 이루어진다. 경박단소의 표시장치가 주류를 이루고 있는 상황에서는, 박막형 백 라이트 시스템의 개발이 더욱 필요하다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치에 적용할 수 있는 박막형 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 레이저와 같은 시준 수준이 높은 백 라이트를 제공하는 백 라이트를 구비하고, 순도가 높은 시준광으로 인해 발생할 수 있는 광학적 노이즈를 제거한 박막형 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 백 라이트 유닛은, 확산 광을 제공하는 광원; 상기 광원에서 제공하는 확산 광을 일정 면적에 고르게 조사되는 평행 직진광으로 변환하는 패널 렌즈; 그리고 상기 평행 직진광에 포함된 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 진동 발생기를 포함한다.

상기 광원은, 레이저 빔을 발생하는 참조 광원; 그리고 상기 참조 광원으로부터 입력받은 상기 레이저 빔을 상기 패널 렌즈의 전체면으로 확산되는 상기 확산 광으로 변환하는 회절 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 진동 발생기는 상기 참조 광원, 상기 회절 광학 필름 그리고 상기 패널 렌즈 중 선택된 어느 하나에 부착되는 것을 특징으로 한다.

상기 참조 광원은 상기 회절 광학 필름의 앞에 배치되어 입사된 상기 레이저 빔을 반사시켜 상기 확산 광을 상기 패널 렌즈로 제공하며; 상기 참조 광원에 일측단이 연결되어 상기 레이저 빔을 입력받아, 타측단에 배치된 상기 회절 광학 필름으로 상기 레이저 빔을 유도 조사하기 위한 광 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 진동 발생기는 상기 참조 광원, 상기 회절 광학 필름, 상기 패널 렌즈, 그리고 상기 광 섬유의 상기 타측단 중 선택된 어느 하나에 부착되는 것을 특징으로 한다.

상기 패널 렌즈에서 제공하는 상기 평행 직진광을 일정 각도 굴절된 평행 직진광으로 변환하는 프리즘 시트; 상기 프리즘 시트에서 제공하는 굴절된 평행 직진광을 일정한 시야 범위 내로 집광시키는 시야 범위 조절 필름; 그리고 상기 패널 렌즈와 상기 시야 범위 조절 필름 사이에 배치되어 상기 평행 직진광의 콜리메이션 특성을 선택적으로 온-오프(On-Off)하는 가변 확산 패널을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 진동 발생기는 상기 광원, 상기 패널 렌즈, 상기 프리즘 시트, 상기 시야 조절 필름 그리고 상기 가변 확산 패널 중 선택된 어느 하나에 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 입체 영상 표시장치는, 표현하고자 하는 영상에 상응하는 홀로그래피 패턴을 표시하는 공간 광 변조 패널; 그리고 상기 공간 광 변조 패널의 배면에 배치되며, 확산 광을 제공하는 광원, 상기 광원에서 제공하는 확산 광을 일정 면적에 고르게 조사되는 평행 직진광으로 변환하는 패널 렌즈; 그리고 상기 평행 직진광에 포함된 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 진동 발생기를 구비하는 백 라이트 유닛을 포함한다.

본 발명은 박막형 광원과 박막형 광원 시트를 구비함으로써 시준 수준이 높고, 대면적에 걸쳐 균일한 광 휘도 분포를 갖는 박막 평판형 백 라이트 유닛을 제공한다. 또한, 본 발명은, 시준 수준이 높고, 대면적에 걸쳐 균일한 광 휘도 분포를 갖는 박막형 백 라이트 유닛으로 인해 박막 평판형 표시장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 홀로그램 기반의 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 구비한 홀로그래피 입체 영상 표시장치의 구조를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 구비한 투과형 CVD 장치를 나태는 개략도.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 투과형 백 라이트 유닛을 구비한 투과형 CVD 장치를 나태는 개략도.
도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 반사형 백 라이트 유닛을 구비한 반사형 CVD 장치를 나타내는 개략도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예를 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 구비한 홀로그래피 입체 영상 표시장치의 구조를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 제1 실시 예에 의한 홀로그래피 입체 영상 표시장치는 백 라이트 유닛(BLU)과 홀로그래피 입체 영상을 구현하는 공간 광 변조 패널(SLM)을 포함한다. 공간 광 변조 패널(SLM)은 표시하고자 하는 홀로그래피 영상에 상응하는 회절 패턴을 표시하는 평판 표시장치이다. 공간 광 변조 패널(SLM)은 액정 표시장치 혹은 유기전계 발광 표시장치를 응용하여 구성할 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)은 광원(300)과 광원(300) 앞에 배치된 패널 렌즈(FL)를 포함한다. 패널 렌즈(FL)는 공간 광 변조 패널(SLM)로 시준 광선속을 제공하기 위한 광학 장치로서, 적어도 공간 광 변조 패널(SLM)의 크기와 같은 면적을 갖는 평판 필름으로 구성하는 것이 바람직하다. 광원(300)은 시준 광선속인 레이저(LASER)를 이용하여 패널 렌즈(FL)의 면적에 대응하는 면 광원을 제공할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 광원(300)은 레이저(LASER)를 발생하는 참조 광원(RL)과, 레이저(LASER)가 대면적으로 조사될 영역이 기록된 회절 광학 필름(BSH)을 포함한다.

예를 들어, BS-HOE(Beam-Shaped Holographic Optical Element Flim)라고 명명한 회절 광학 필름(BSH)을 사용할 수 있다. BS-HOE는, 일례로, 홀로그래피 패턴을 갖는 작은 필름 조각일 수 있다. BS-HOE은 홀로그래피 특성을 이용하는 것이므로, 참조광과 물체광의 회절 간섭 무늬가 기록되어 있을 수 있다. 특히, 이 회절 간섭 무늬는, 참조광인 레이저(LASER)가 BS-HOE에 조사될 경우, 재생되는 물체광이 특정 영역에 고르게 분포되도록 하는 회절 패턴을 포함한다.

예를 들어, 회절 광학 필름(BSH)의 배면에서 참조광으로서 레이저 광(LASER)을 조사하면, 회절 광학 필름(BSH)의 전면으로는 훨씬 넓은 대면적에 대응하여 빛이 조사된다. 도 2를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면, 제1 실시 예에 의한 광원(300)은 대면적으로 빛을 조사하기 위한 회절 패턴이 기록된 회절 광학 필름(BSH)과, 그 배면에 배치되어 회절 광학 필름(BSH)에 참조광을 제공하는 참조 광원(RL)을 포함한다.

참조 광원(RL)은 평행 광선속을 제공하는 레이저 광원일 수 있다. 예를 들어, 레이저 LED를 이용하여 회절 광학 필름(BSH)에 참조광을 제공할 수 있다. 레이저 LED를 이용한 레이저 광원일 경우, 참조광은 평면파일 수 있다.

여기에서는 편의상 레이저 LED를 이용한 경우로 설명한다. 레이저 LED인 참조 광원(RL)에서 출사한 레이저 빔이 회절 광학 필름(BSH)에 조사된다. 그러면, 회절 광학 필름(BSH)에 기록된 패턴에 의해서, 패널 렌즈(FL)에 대응하도록 고른 광량을 갖고 확장된 빛이 패널 렌즈(FL)로 출사한다.

광원(300)은 패널 렌즈(FL)의 초점 평면 상에 위치하는 것이 바람직하다. 특히, 광원(300)을 구성하는 회절 광학 필름(BSH) 및 참조 광원(RL)은 그 중심이 패널 렌즈(FL)의 중심에서 초점 평면의 중심을 연결하는 광축(130; Light Axis) 상에 위치하는 것이 더 바람직하다.

패널 렌즈(FL)에 의해 공간 광 변조 패널(SLM) 전체 면에 평행 광선속이 조사됨으로써, 공간 광 변조 패널(SLM)이 표시하는 홀로그램 영상을 구현할 수 있다. 즉, 광원(300)에서 조사된 레이저(LASER) 빔이 공간 광 변조 패널(SLM)에 구현된 회절 패턴에 의해 회절광을 생성할 때, 회절광들이 서로 간섭하여 밝고 어두운 점들의 집합을 만들어 냄으로써 영상을 구현한다.

이와 같은 시스템에서, 공간 광 변조 패널(SLM) 이외에도, 백 라이트 유닛(BLU)을 구성하는 광원(300)의 회절 광학 필름(BSH) 및 패널 렌즈(FL)도 역시 회절 패턴을 갖는다. 따라서, 회절 광학 필름(BSH) 및 패널 렌즈(FL)를 통과한 후의 백 라이트도 밝은 점들과 어두운 점들이 불규칙적으로 분포된 상태가 된다. 즉, 낟알 형태의 스펙클 패턴(Speckle Pattern)을 만든다. 공간 광 변조 패널(SLM)은 회절광에 의한 밝은 점과 어두운 점을 만들어야 영상을 구현하지만, 회절 광학 필름(BSH) 및 패널 렌즈(FL)는 가급적 밝은 점들이 고르게 분포되어야 한다.

이와 같이 백 라이트 유닛(BLU)에서 공간 광 변조 패널(SLM)로 조사되는 빛이 스펙클 노이즈를 제거하는 것이 필요하다. 본 발명에 의한 백 라이트 유닛(BLU) 진동 발생기(VR)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 진동 발생기(VR)은 광원(300)에 부착될 수 있다. 또는, 패널 렌즈(FL)에 부착될 수 있다. 진동 발생기(VR)를 광원(300)에 부착하는 경우, 참조 광원(RL) 혹은 회절 광학 필름(BSH)에 부착할 수 있다.

진동 발생기(VR)가 회절 광학 필름(BSH)에 부착된 경우를 참조하여 설명한다. 참조 광원(RL)에서 출사된 레이저(LASER)가 회절 광학 필름(BSH)에 형성된 회절 패턴에 의해 산란되어 스펙클 패턴이 형성될 때, 진동 발생기(VR)에 의해 회절 광학 필름(BSH)이 진동을 하면, 반점 모양의 스페클 노이즈가 진동하는 형태로 방사된다. 따라서, 밝은 점과 이웃하는 어두운 점과 섞여 두 밝기 값의 중간 밝기를 갖게 되어 스페클 노이즈 없이 고르게 휘도가 분포되는 효과를 얻을 수 있다.

진동 발생기(VR)는 물리적인 진동기(Mechanical Vibrator), 음파를 이용한 진동기(Acoustic Vibrator, or Ultrasound Vibrator), 또는 음파-광파 조합의 진동기(Accousto-Optical Vibrator)를 사용할 수 있다. 진동 발생기(VR)의 진동 주기는 수십 Hz 정도로 스펙클 노이즈를 관람자가 인지하지 못할 정도이면 충분하다. 또한, 진동 진폭은 스펙클 노이즈를 구성하는 밝은 점의 크기 정도이면 충분하다. 진폭이나 진동이 너무 커서 표시 장치가 흔들리는 것을 사용자가 감지하지 않는 범위에서 선택하는 것이 바람직하다.

이하, 도 3 내지 5를 참조하여, 본 발명에 의한 홀로그래피 기술을 응용한 백 라이트 유닛을 사용하는 표시장치의 일종인, CVD(Controlled Viewing-Window Display)에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 구비한 투과형 CVD 장치를 나태는 개략도이다. 도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 투과형 백 라이트 유닛을 구비한 투과형 CVD 장치를 나태는 개략도이다. 도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 반사형 백 라이트 유닛을 구비한 반사형 CVD 장치를 나타내는 개략도이다.

CVD 장치는 시준성이 우수한 백 라이트를 이용하여 액정 표시장치와 같은 표시장치에서 표시하는 영상 정보를 특정 영역에만 조사할 수 있는 표시장치이다. 예를 들어, 표시 패널에서는 좌안 영상을 표현하고, 백 라이트 유닛에서는 관람자의 좌안 영역으로만 백 라이트를 조사하면, 좌안 영상은 관람자의 좌안으로만 입사된다. 한편, 표시 패널에서 우안 영상을 표현하고, 백 라이트 유닛에서 관람자의 우안 영역으로만 백 라이트를 조사하면 우안 영상은 관람자의 우안으로만 입사된다. 이를 이용하여, 무안경 방식의 3차원 표시장치를 구현할 수 있다. 또한, 표시 패널에서 2D 영상을 표현하고, 백 라이트 유닛에서는 광 범위성 백 라이트를 조사하면, 일반적인 2D 표시장치로 사용할 수 있다. 특히, 시야 범위를 조절할 수 있어, 보안용 표시장치로 활용할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 구비한 투과형 CVD 장치는, 표시 패널(PL)과 백 라이트 유닛(BLU)을 구비한다. 표시 패널(PL)은 2D 혹은 3D 영상 정보를 표현하는 평판형 표시 패널인 것이 바람직하다. 백 라이트 유닛(BLU)은 광원(300), 패널 렌즈(FL), 프리즘 시트(PS), 가변 확산 패널(SD) (혹은, 스위쳐블 디퓨저; Switchable Diffuser), 그리고 시야 범위 조절 필름(PH)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.

광원(300)은, 제1 실시 예와 유사하게, 레이저(LASER)를 발생하는 참조 광원(RL)과, 레이저(LASER)가 대면적으로 조사될 영역이 기록된 회절 광학 필름(BSH)을 포함한다. 회절 광학 필름(BSH)은 가로 방향으로 긴 직사각형 모양을 가질 수 있다. 이는, 필요에 따라, 출사되는 백 라이트를 좌측 및 우측으로 편광 시키기 위함이다.

참조 광원(RL)은 평행 광선속을 제공하는 레이저 광원일 수 있다. 예를 들어, 레이저 LED를 이용하여 회절 광학 필름(BSH)에 참조광을 제공할 수 있다. 레이저 LED를 이용한 레이저 광원일 경우, 참조광은 평면파일 수 있다. 레이저 LED인 참조 광원(RL)에서 출사한 레이저 빔이 회절 광학 필름(BSH)에 조사된다. 그러면, 회절 광학 필름(BSH)에 기록된 패턴에 의해서, 패널 렌즈(FL)에 대응하도록 고른 광량을 갖고 확장된 빛이 패널 렌즈(FL)로 출사한다.

패널 렌즈(FL)는 회절 광학 필름(BSH)에 의해 확대되어 입사된 백 라이트를 대면적에 대응하는 콜리메이트 순도가 높은 대면적 평행 광선속(Collimated Light Beam)으로 변환하여 프리즘 시트(PS)로 출사한다. 프리즘 시트(PS)는 평행 직진광인 백 라이트를 일정 각도 굴절된 평행 직진광으로 변환시켜 시야 범위 조절 필름(PH)으로 출사한다. 시야 범위 조절 필름(PH)은 백 라이트가 최종적으로 조사될 범위가 정해진 회절 패턴을 구비한 광학 소자일 수 있다. 시야 범위 조절 필름(PH)의 회절 패턴에 의한 광 조사 범위를 올바르게 구현하기 위해서는 입사되는 빛이 일정 각도를 갖는 굴절된 평행 직진광인 것이 바람직하므로, 프리즘 시트(PS)로 평행 직진광을 굴절시킨다.

시야 범위 조절 필름(PH) 앞에는 표시 패널(PL)이 바로 위치한다. 시야 범위 조절 필름(PH)을 통과한 백 라이트는 표시 패널(PL)의 면적에 대응하여 입사된 되어 표시되는 영상을 원하는 협 시야각 범위(VW)에 대응하여 출사된다. 시야 범위를 사람의 동공 크기에 대응하도록 설정하면, 우안 영상을 우측안에 좌안 영상을 좌측안에 선택적으로 전송할 수 있다. 이로써, 무안경 방식으로 입체 영상을 구현할 수 있다.

가변 확산 패널(SD)은 선택적으로 확산 기능을 온-오프 할 수 있는 광학 패널이다. 예를 들어, 가변 확산 패널(SD)이 온(ON) 상태인 경우에는 빛을 그대로 투과하고, 오프(OFF) 상태에는 빛을 산란할 수 있다. 즉, 온 상태에서는 가변 확산 패널(SD)로 입력되는 빛을 그대로 투과하는 반면, 오프 상태에서는 가변 확산 패널(SD)로 입력되는 빛을 산란된 상태로 투과한다. 가변 확산 패널(SD)을 사용하는 목적은 패널 렌즈(FL)의 기능을 온-오프(ON-OFF) 시켜주기 위함이다. 패널 렌즈(FL)의 기능을 온/오프함으로써 선택적으로 3D 표시장치로 또는 2D 표시장치로 선택적으로 사용할 수 있다.

패널 렌즈(FL)는 앞에서 설명했듯이, 광원(300)에 의해 발산하는 백 라이트를 콜리메이션 순도가 높은 평행 광선속으로 만들어 준다. 예를 들어, 가변 확산 패널(SD)이 온 상태가 되면, 패널 렌즈(FL)에 의해 콜리메이션 된 백 라이트를 그대로 투과시킨다. 따라서, 패널 렌즈(FL)에 의해 콜리메이션 된 백 라이트의 콜리메이션 특성을 그대로 유지하게 된다. 따라서, 표시 패널(PL)의 영상은 시야 범위 조절 필름(PH)에 의해 정해진 시야 범위로만 투사된다. 즉, 좌안 영상을 관람자의 좌안으로, 우안 영상을 관람자의 우안으로만 선택적으로 제공함으로써 무안경 방식의 3차원 영상 표시장치를 구현할 수 있다.

반면에, 가변 확산 패널(SD)이 오프 상태가 되면, 패널 렌즈(FL)에 의해 콜리메이션 된 백 라이트가 이를 통과하면서 산란된다. 시야 범위 조절 필름(PH)으로 입사되는 백 라이트는 더 이상 평행 직진광이 아니므로, 시야 범위 조절 필름(PH)의 회절 패턴에 영향을 받지 않고 그냥 통과한다. 즉, 시야 범위 조절이 되지 않고, 표시 패널(PL)의 영상이 출사된다. 그 결과, 좌안 및 우안 구별 없이 사용자가 인지하게 되므로 2D 영상을 표현하는 상태가 된다.

종래 기술에 의한 CVD 장치는 3D 영상 장치로만 사용하든지, 2D 영상을 특정 사용자의 시야 범위에만 제공하는 보안용 2D 표시장치로만 활용할 수밖에 없지만, 본 발명에 의한 백 라이트 유닛은, CVD 장치에서 2D 영상과 무안경 방식의 3D 영상을 선택적으로 표시할 수 있다.

이와 같은 구조에서, 참조광을 회절 광학 필름(BSH)의 중앙부(즉, 광축)에 조사할 경우, 최종적으로 출사되는 빛은 정 중앙부에서 시야 범위 조절 필름(PH)에 의해 정의된 (협)시야 영역(VW)으로 조사된다. 즉, 참조 광원(RL)에서 출사한 빛은, 회절 광학 필름(BSH)을 통과하면서 패널 렌즈(FL)의 크기에 대응하도록 확장되어 입사되고, 패널 렌즈(FL)에 의해 평행 직진광으로 형성되며, 다시 프리즘 시트(PS)에 의해 진행 방향이 일정 각도 굴절된 평행 직진광으로 출사된 후, 시야 범위 조절 필름(PH)에 의해 결정된 시야 범위(VW)로 집광되어 출사된다. 그리고 가변 확산 패널(SD)의 작동 유무에 따라 시야 범위 조절 필름(PH)의 기능이 온-오프 되어 2D 영상과 3D 영상을 선택적으로 제공할 수 있다.

이와 같은 CVD 장치에서도 광원(300)으로 레이저 빔을 사용하기 때문에, 스펙클 노이즈가 발생할 수 있다. 스펙클 노이즈를 제거하기 위해, 백 라이트 유닛(BLU)에 진동 발생기(VR)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

도 3에 도시한 제2 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 구비한 투과형 CVD 장치에서는, 광원(300)에 진동 발생기(VR)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 진동 발생기(VR)를 참조 광원(RL) 혹은 회절 광학 필름(BSH) 중 적어도 어느 하나에 부착할 수 있다.

반면에, 광원(300)이 아닌 백 라이트 유닛(BLU)의 다른 요소에 진동 발생기(VR)를 설치할 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 구비한 투과형 CVD 장치는, 기본적인 구성은 제2 실시 예와 동일하다. 차이가 있다면, 진동 발생기(VR)가 설치되는 위치에 차이가 있다.

예를 들어, 진동 발생기(VR)는 백 라이트 유닛(BLU)에서 광원(300)을 제외한, 패널 렌즈(FL), 프리즘 시트(PS), 가변 확산 패널(SD), 그리고 시야 범위 조절 필름(PH) 중 적어도 어느 하나에 부착할 수 있다. 단, 진동 발생기(VR)는 백 라이트에서 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 장치이므로, 영상을 표현하기 위한 표시 패널(PL)에 진동이 가해지지 않도록 설치하는 것이 중요하다. 만일 진동 발생기(VR)의 진동이 표시 패널(PL)에 영향을 줄 경우, 영상 자체가 흔들려서 관람자에게 불편을 주거나 영상의 품질이 저하될 수 있다.

백 라이트 유닛(BLU)을 구성하는 패널 렌즈(FL), 프리즘 시트(PS), 가변 확산 패널(SD), 그리고 시야 범위 조절 필름(PH) 중에서, 시야 범위 조절 필름(PH)은 최종 영상이 비추어지는 범위를 결정하는 것으로 공간 광 변조 패널(SLM)의 배면에 직접 부착되거나, 일체형으로 형성되는 경우가 있다. 이 경우, 진동 발생기(VR)는 시야 범위 조절 필름(PH)에 부착하지 않는 것이 바람직하다.

제2 및 제3 실시 예에서는, 광원(300)이 투과형으로 구성된 백 라이트 유닛(BLU)을 구비한 표시 장치의 경우에 대해서 설명하였다. 도 5를 참조하여, 광원이 반사형인 경우에 대하여 설명한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 의한 반사형 백 라이트 유닛을 구비한 반사형 CVD 장치는 기본적인 구성이 투과형 CVD 장치와 거의 동일하다. 차이가 있다면, 광원의 구성에서 차이가 있다.

반사형 CVD에서 광원(300)은, 다른 실시 예들과 유사하게, 레이저(LASER)를 발생하는 참조 광원(RL)과, 레이저(LASER)가 대면적으로 조사될 영역이 기록된 회절 광학 필름(BSH)을 포함한다. 단, 참조 광원(RL)이 회절 광학 필름(BSH)의 배면에 위치하지 않고, 전면에 위치하여, 레이저 빔(LASER)을 회절 광학 필름(BSH)을 향해 일정한 입사각으로 조사한다. 이를 위해, 참조 광원(RL)에 일측 단부가 연결되고 타측 단부는 회절 광학 필름(BSH)을 향하도록 광 섬유(FIBER)가 더 배치될 수 있다.

이러한 구조를 갖는 CVD에서, 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 진동 발생기(VR)는 광 섬유(FIBER)에 장착되는 것이 바람직하다. 특히, 회절 광학 필름(BSH)을 향하는 끝단이 광 섬유(FIBER)의 타측 단부에 설치하는 것이 가장 바람직하다. 이로써, 광 섬유(FIBER)의 타측 단부에서 출사하는 레이저 빔(LASER)은 진동 발생기(VR)에 의한 진동으로 미세한 떨림을 갖는 상태로 출사되기 때문에, 회절 광학 필름(BSH), 패널 렌즈(FL), 그리고 시야 범위 조절 필름(PH)과 같이 회절 패턴을 갖는 광학 소자에 의한 스펙클 노이즈를 감쇄할 수 있다.

또한, 도 5에서 도시하지 않았지만, 제4 실시 예와 같이, 광원(300)을 제외한 백 라이트 유닛(BLU)의 다른 구성 요소에 진동 발생기(VR)를 설치할 수도 있다. 즉, 백 라이트 유닛(BLU)에서 광원(300)을 제외한, 패널 렌즈(FL), 프리즘 시트(PS), 가변 확산 패널(SD), 그리고 시야 범위 조절 필름(PH) 중 적어도 어느 하나에, 표시 패널(PL)에 진동에 의한 영향을 주지 않는 범위에서, 부착할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

300: 광원 130: 광축
BLU: 백 라이트 유닛 FL: 패널 렌즈
SLM: 공간 광 변조 패널 PL: 표시 패널
PS: 프리즘 시트
RL: 참조 광원 BSH: 회절 광학 필름
PH: 시야 범위 조절 필름 VW: (협)시야 범위
SD: 가변 확산 필름 VR: 진동 발생기
10: 컴퓨터 20: 공간 광 변조기
40: 확장기 50: 렌즈
80: 출력 영상 90: 참조광

Claims (14)

1. 확산 광을 제공하는 광원;
   상기 광원에서 제공하는 확산 광을 일정 면적에 고르게 조사되는 평행 직진광으로 변환하는 패널 렌즈;
   상기 패널 렌즈에서 제공하는 상기 평행 직진광을 일정 각도 굴절된 평행 직진광으로 변환하는 프리즘 시트; 그리고,
   상기 평행 직진광에 포함된 스펙클 노이즈를 제거하기 위해, 상기 프리즘 시트를 진동시키는 진동 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
   
2. 확산 광을 제공하는 광원;
   상기 광원에서 제공하는 확산 광을 일정 면적에 고르게 조사되는 평행 직진광으로 변환하는 패널 렌즈;
   상기 패널 렌즈에서 제공하는 상기 평행 직진광을 일정 각도 굴절된 평행 직진광으로 변환하는 프리즘 시트;
   상기 프리즘 시트에서 제공하는 굴절된 평행 직진광을 일정한 시야 범위 내로 집광시키는 시야 범위 조절 필름; 그리고,
   상기 평행 직진광에 포함된 스펙클 노이즈를 제거하기 위해, 상기 시야 범위 조절 필름을 진동시키는 진동 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
   
3. 확산 광을 제공하는 광원;
   상기 광원에서 제공하는 확산 광을 일정 면적에 고르게 조사되는 평행 직진광으로 변환하는 패널 렌즈;
   상기 패널 렌즈에서 제공하는 상기 평행 직진광을 일정 각도 굴절된 평행 직진광으로 변환하는 프리즘 시트;
   상기 프리즘 시트에서 제공하는 굴절된 평행 직진광을 일정한 시야 범위 내로 집광시키는 시야 범위 조절 필름;
   상기 패널 렌즈와 상기 시야 범위 조절 필름 사이에 배치되어 상기 평행 직진광의 콜리메이션 특성을 선택적으로 온-오프하는 가변 확산 패널; 그리고,
   상기 평행 직진광에 포함된 스펙클 노이즈를 제거하기 위해, 상기 가변 확산 패널을 진동시키는 진동 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 광원은
   레이저 빔을 발생하는 참조 광원; 그리고
   상기 참조 광원으로부터 입력받은 상기 레이저 빔을 상기 패널 렌즈의 전체면으로 확산되는 상기 확산 광으로 변환하는 회절 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 진동 발생기는 상기 참조 광원, 상기 회절 광학 필름 그리고 상기 패널 렌즈 중 선택된 어느 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 참조 광원은 상기 회절 광학 필름의 앞에 배치되어 입사된 상기 레이저 빔을 반사시켜 상기 확산 광을 상기 패널 렌즈로 제공하며;
   상기 참조 광원에 일측단이 연결되어 상기 레이저 빔을 입력받아, 타측단에 배치된 상기 회절 광학 필름으로 상기 레이저 빔을 유도 조사하기 위한 광 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
   
7. 표현하고자 하는 영상에 상응하는 홀로그래피 패턴을 표시하는 공간 광 변조 패널; 그리고
   상기 공간 광 변조 패널의 배면에 배치되며, 확산 광을 제공하는 광원, 상기 광원에서 제공하는 확산 광을 일정 면적에 고르게 조사되는 평행 직진광으로 변환하는 패널 렌즈; 상기 패널 렌즈에서 제공하는 상기 평행 직진광을 일정 각도 굴절된 평행 직진광으로 변환하는 프리즘 시트; 그리고, 상기 평행 직진광에 포함된 스펙클 노이즈를 제거하기 위해, 상기 프리즘 시트를 진동시키는 진동 발생기를 구비하는 백 라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
8. 표현하고자 하는 영상에 상응하는 홀로그래피 패턴을 표시하는 공간 광 변조 패널; 그리고
   상기 공간 광 변조 패널의 배면에 배치되며, 확산 광을 제공하는 광원, 상기 광원에서 제공하는 확산 광을 일정 면적에 고르게 조사되는 평행 직진광으로 변환하는 패널 렌즈; 상기 패널 렌즈에서 제공하는 상기 평행 직진광을 일정 각도 굴절된 평행 직진광으로 변환하는 프리즘 시트; 상기 프리즘 시트에서 제공하는 굴절된 평행 직진광을 일정한 시야 범위 내로 집광시키는 시야 범위 조절 필름; 그리고, 상기 평행 직진광에 포함된 스펙클 노이즈를 제거하기 위해, 상기 시야 범위 조절 필름을 진동시키는 진동 발생기를 구비하는 백 라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
9. 표현하고자 하는 영상에 상응하는 홀로그래피 패턴을 표시하는 공간 광 변조 패널; 그리고
   상기 공간 광 변조 패널의 배면에 배치되며, 확산 광을 제공하는 광원, 상기 광원에서 제공하는 확산 광을 일정 면적에 고르게 조사되는 평행 직진광으로 변환하는 패널 렌즈; 상기 패널 렌즈에서 제공하는 상기 평행 직진광을 일정 각도 굴절된 평행 직진광으로 변환하는 프리즘 시트; 상기 프리즘 시트에서 제공하는 굴절된 평행 직진광을 일정한 시야 범위 내로 집광시키는 시야 범위 조절 필름; 상기 패널 렌즈와 상기 시야 범위 조절 필름 사이에 배치되어 상기 평행 직진광의 콜리메이션 특성을 선택적으로 온-오프하는 가변 확산 패널; 그리고, 상기 평행 직진광에 포함된 스펙클 노이즈를 제거하기 위해, 상기 가변 확산 패널을 진동시키는 진동 발생기를 구비하는 백 라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
   
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은
    레이저 빔을 발생하는 참조 광원; 그리고
    상기 참조 광원으로부터 입력받은 상기 레이저 빔을 상기 패널 렌즈의 전체면으로 확산되는 상기 확산 광으로 변환하는 회절 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 진동 발생기는 상기 참조 광원, 상기 회절 광학 필름 그리고 상기 패널 렌즈 중 선택된 어느 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 참조 광원은 상기 회절 광학 필름의 앞에 배치되어 입사된 상기 레이저 빔을 반사시켜 상기 확산 광을 상기 패널 렌즈로 제공하며;
    상기 참조 광원에 일측단이 연결되어 상기 레이저 빔을 입력받아, 타측단에 배치된 상기 회절 광학 필름으로 상기 레이저 빔을 유도 조사하기 위한 광 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
    
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