KR102436727B1

KR102436727B1 - 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR102436727B1
Application number: KR1020150095064A
Authority: KR
Inventors: 이진호; 남동경; 최규환; 최윤선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2022-08-29
Also published as: KR20160061861A

Abstract

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 도광판이 제시된다. 도광판은 제1 방향으로 교번 배치되는 제1 출광부 및 제2 출광부를 포함한다. 교번 배치되는 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부는 광 장벽에 의해 분리될 수 있다. 도광판에서 가이드되는 출력 패턴은 이방성 산란판에 의해 일방향으로 확산될 수 있다.

Description

디스플레이 장치{DISPLAY APPARATUS}

디스플레이 장치에 연관되며, 보다 상세하게는 2D (2-dimensional) 영상과 3D 영상을 제공할 수 있는 디스플레이 장치의 도광판 구조 및 동작 제어에 연관된다.

FPD (Flat Panel Display)를 이용하여 무안경식 3D 디스플레이를 구현하는 기술로는, FPD 전면에 시점 (view point)을 분할하는 광학판을 이용하는 것이 알려져 있다. 이 광학판의 예로는 렌티큘러 렌즈 (lenticular lens)와 시차 장벽 (parallax barrier)이 있다. 렌티큘러 렌즈 방식은 2차원 FPD 전면에 피치 (pitch)가 작은 실린더 렌즈를 여러 개 배열하여, 좌안 영상과 우안 영상을 분리한다. 그리고 시차 장벽 방식은 FPD 전면에 광 진행 방향을 제한하는 장벽을 배치하여 좌안과 우안에 다른 영상을 제공한다.

일측에 따르면, 도광판 (LGP: Light Guide Plate)이 제공된다. 도광판은 제1 방향으로 교번 배치되는(arranged alternately) 제1 출광부 (light guide segment)와 제2 출광부를 포함한다. 상기 제1 출광부는 2D 영상 생성을 위한 제1 광원으로부터 입사되는 광을 가이드하고, 상기 제2 출광부는 3D 영상 생성을 위한 제2 광원으로부터 입사되는 광을 가이드할 수 있다.

일실시예에 따르면 상기 제1 출광부 및 상기 제2 출광부는 각각 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 입사되는 광을 도트 스퀘어 패턴의 출력광으로 출력한다. 이 실시예에서 상기 도광판은 상기 제1 출광부에 대응하는 상기 출력광을 면광으로 변환하고 상기 제2 출광부에 대응하는 상기 출력광을 스트라이프 패턴 (stripes pattern)으로 변환하는 산란판을 더 포함할 수 있다. 상기 산란판은 상기 제1 출광부에 대응하는 부분에서는 등방성 산란하고 상기 제2 출광부에 대응하는 부분에서는 이방성 산란할 수 있다. 여기서 상기 산란판은 단일 필름으로 이루어질 수 있다. 한편 다른 응용에서 상기 산란판은 제1 방향으로 산란하는 부분을 가진 제1 이방성 산란판 및 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 산란하는 제2 산란판을 포함할 수도 있다.

다른 일실시예에 따르면 상기 제1 출광부는 상기 제1 광원으로부터 입사되는 광을 제2 방향에 대응하는 스트라이프 패턴의 제1 출력광으로 출력하고, 상기 제2 출광부는 상기 제2 광원으로부터 입사되는 광을 도트 스퀘어 패턴의 제2 출력광으로 출력한다. 이 실시예에 따르면 도광판은 상기 제1 출력광을 상기 제1 방향으로 산란시켜 상기 스트라이프 패턴을 면 분포로 변환하고, 상기 제2 출력광을 상기 제1 방향으로 산란시켜 상기 도트 스퀘어 패턴을 스트라이프 패턴으로 변환하는 이방성 산란판을 더 포함할 수 있다. 또 다른 일실시예에 따르면 도광판은 상기 제1 출광부 및 상기 제2 출광부의 상층부에 배치되며, 상기 제1 출력광을 등방성 산란하여 패턴 없는 면 광으로 변환하는 제1 영역과 상기 제2 출력광을 이방성 산란하여 스트라이프 패턴으로 변환하는 제2 영역을 갖는 산란판을 더 포함한다.

일실시예에 따르면, 도광판은 교번 배치되는 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부 사이를 분리하는 광 장벽 (light barrier)을 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 상기 광 장벽은 도핑 처리에 의해 상기 도광판 내에 형성될 수 있다. 도핑 처리된 광 장벽 부분은 상기 제1 출광부와 상이한 굴절율을 가지고, 또한 상기 제2 출광부와도 상이한 굴절율을 가진다. 이러한 굴절율 차이에 의해 상기 광 장벽 부분이 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부를 광학적으로 분리한다. 그러나 이러한 광 장벽의 구현은 예시적인 것에 불과하므로 다른 응용예가 존재한다. 예를 들어, 다른 한 예에 따르면, 상기 광 장벽은 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부 사이를 커팅 가공하여 형성된 공간일 수 있다. 이 경우, 상기 제1 출광부와 제2 출광부 사이의 빈 공간인 상기 광 장벽의 적어도 일부는 반사율이 임계치 이상인 물질로 코팅될 수 있다. 이러한 코팅층에 의해 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부는 광학적으로 분리된다.

일실시예에 따르면 상기 교번 배치되는 제1 출광부와 상기 제2 출광부는 동일한 폭을 가질 수 있다. 물론 제1 출광부의 폭과 제2 출광부의 폭이 상이한 것도 가능하다. 도광판은 상기 도광판의 외측 상면, 이를테면 LCD 패널과 도광판의 사이에 배치되는 이방성 산란판을 포함할 수 있다. 상기 이방성 산란판은, 상기 제1 출광부 및 상기 제2 출광부의 출력광을 상기 제1 방향으로 확산한다. 상기 교번 배치되는 제1 출광부의 폭 및 상기 제2 출광부의 폭 중 적어도 하나는, 상기 이방성 산란판의 산란 범위 내에 있다.

일실시예에 따르면 도광판은, 상기 제1 출광부에 광을 입사하는 제1 광원으로부터 상기 제2 출광부를 격리하고, 상기 제2 출광부에 광을 입사하는 제2 광원으로부터 상기 제1 출광부를 격리하는 광 블록 (light block)을 더 포함할 수 있다. 광 블록의 배치는 상기 제1 광원과 상기 제2 광원의 위치에 대응하여 위치 및 방향이 결정될 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게, 상기 제1 광원은 2D 영상을 제공하는 데에 이용되고, 상기 제2 광원은 3D 영상을 제공하는 데에 이용되는 것일 수 있다.

다른 일측에 따르면 도광판, 제1 광원 및 제2 광원을 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다. 상기 제1 광원은 상기 디스플레이 장치의 패널을 통해 2D 영상을 제공하는 경우에 광을 제공하도록 제어된다. 그리고 상기 제2 광원은 상기 패널을 통해 3D 영상을 제공하기 위한 광을 제공하도록 제어된다. 2D 영상을 제공하기 위해 상기 제1 광원으로부터 입사되는 광은 도광판의 제1 출광부에 의해 가이드된다. 그리고 3D 영상을 제공하기 위해 상기 제2 광원으로부터 입사되는 광은 상기 도광판의 제2 출광부에 의해 가이드된다. 상기 도광판 내에서 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부는 제1 방향으로 교번 배치되어 있다. 그리고 교번 배치되는 제1 출광부와 제2 출광부는 광 장벽에 의해 광학적으로 분리될 수 있다.

일실시예에 따르면 상기 제1 출광부 및 상기 제2 출광부는 불연속 패턴을 갖는 출력광을 출력할 수 있다. 이 실시예에서 상기 디스플레이 장치는 상기 제1 출광부에 대응하는 상기 출력광을 산란시켜 면 분포로 변환하고 상기 제2 출광부에 대응하는 상기 출력광을 산란시켜 스트라이프 패턴으로 변환하는 산란판을 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 산란판은 상기 제1 출광부에 대응하는 부분에서는 등방성 산란하고 상기 제2 출광부에 대응하는 부분에서는 이방성 산란할 수 있다. 여기서 상기 산란판은 단일 필름으로 이루어질 수도 있다. 또는 상기 산란판은 제1 방향으로 산란하는 부분을 가진 제1 이방성 산란판 및 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 산란하는 부분을 가진 제2 이방성 산란판을 포함하는 것일 수도 있다.

다른 일실시예에 따르면 상기 제1 출광부는 상기 제1 광원으로부터 입사되는 광을 제2 방향에 대응하는 스트라이프 패턴의 제1 출력광으로 출력한다. 이 경우, 디스플레이 장치는 상기 제1 출력광을 산란시켜 상기 스트라이프 패턴을 면 분포로 변환하는 산란판을 더 포함할 수 있다. 이 산란판은 등방성 산란판일 수 있고, 이방성 산란판일 수도 있다. 이방성 산란판인 경우라면, 상기 산란판의 산란 방향은 상기 스트라이프 패턴의 방향인 제2 방향과는 다른 방향이다. 이를테면, 상기 산란 방향은 상기 제2 방향과 직교하는 방향일 수 있다.

일실시예에 따르면 상기 제2 출광부는 복수의 광 경로 변경 패턴을 포함하도록 성형될 수 있다. 이러한 광 경로 변경 패턴은 제2 출광부 내에서 규칙적으로 반복되는 것일 수 있다. 예를 들어, 제2 출광부의 저면에 형성되는 V형 패턴, ∧형 패턴, Π형 패턴 중 어느 하나일 수 있다. 제2 광원은 상기 제2 출광부의 측면에 배치되거나 또는 제2 출광부의 저면에 배치될 수 있다. 그리고 이 제2 광원으로부터 입사되는 광은, 상기 복수의 광 경로 변경 패턴에 의해 불연속적 패턴을 갖는 제2 출력광으로 출력될 수 있다. 그리고 디스플레이 장치는 이러한 제2 출력광을 제2 방향으로 산란시켜 상기 불연속적 패턴을 스트라이프 패턴으로 변환하는 이방성 산란판을 더 포함할 수 있다.

한편, 산란판은 전체 부분에서 동일한 산란 특성을 갖지 않고, 산란판 내에서 구분되는 영역인 제1 영역과 제2 영역에서 서로 다른 산란 특성을 가질 수 있다. 일실시예에 따르면 상기 제1 출광부는 상기 제1 광원으로부터 입사되는 광을 제2 방향에 대응하는 스트라이프 패턴의 제1 출력광으로 출력하고, 상기 제2 출광부는 복수의 광 경로 변경 패턴을 포함하도록 성형되어, 상기 제2 광원으로부터 입사되는 광이 상기 복수의 광 경로 변경 패턴에 의해 불연속적 패턴을 갖는 제2 출력광으로 출력된다. 이 경우 디스플레이 장치에 포함되며, 도광판 상면에 배치될 수 있는 산란판은 제1 광 출력부와 제2 광 출력부처럼 교번 배치되는 제1 영역과 제2 영역을 가진다. 제1 영역에서는 상기 제1 출력광이 등방성으로 산란되어 패턴 없는 면 광으로 변환된다. 그리고 제2 영역에서는 상기 제2 출력광이 이방성으로 산란되어 스트라이프 패턴으로 변환될 수 있다.

한편, 상기 도광판은, 상기 교번 배치되는 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부 사이에 형성되는 광 장벽을 포함할 수 있다. 또한 도광판은 상기 제1 광원으로부터 상기 제2 출광부를 격리하고 상기 제2 광원으로부터 상기 제1 출광부를 격리하는 광 블록을 포함할 수도 있다. 이러한 광 장벽과 광 블록은 제1 출광부와 제2 출광부를 광학적으로 분리시키며, 제1 광원과 제2 광원의 상호 간섭을 차단한다.

일실시예에 따르면 디스플레이 장치 내에서 상기 제1 광원과 상기 제2 광원의 배치의 예는 설계상 및/또는 기능상 요구에 의해 다양한 것들이 가능하다. 일 예로, 상기 제1 광원은 상기 도광판의 제1 측면에 배치되고, 상기 제2 광원은 상기 도광판의 제2 측면에 배치되는 것이 가능하다. 또한 다른 예에서는, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 중 어느 하나가 상기 도광판의 측면에 배치되고, 다른 하나는 상기 도광판의 하면에 판상 배치되는 것도 가능하다.

일실시예에 따르면 디스플레이 장치는 2D 영상과 3D 영상을 동시 제공할 수도 있다. 이러한 2D 영상과 3D 영상의 동시 제공 요구가 있는 것에 대응하여, 디스플레이 장치의 패널은 공간 분할될 수 있다. 공간 분할된 제1 영역에 대응해서는 2D 영상 제공에 연관되는 제1 광원이 턴-온 되고, 제2 영역에 대응해서는 3D 영상 제공에 연관되는 제2 광원이 턴-온 될 수 있다. 이 경우, 제1 출광부와 제2 출광부에서는 독립적으로, 그리고 동시에 서로 다른 패턴의 광이 출력된다. 예시적으로, 상기 제1 광원으로부터 입사되는 광은 상기 제1 출광부 중 상기 제1 영역에 대응하는 적어도 일부를 통해 출광되고, 상기 제2 광원으로부터 입사되는 광은 상기 제2 출광부 중 상기 제2 영역에 대응하는 적어도 일부를 통해 출광된다. 여기서 제1 출광부를 통해서는 출력되는 제1 출력광은 스트라이프 패턴이고, 제2 출광부를 통해서 출력되는 제2 출력광은 불연속 스퀘어 스팟 패턴일 수 있다. 이방성 산란판을 통해 제1 출력광은 제1 영역에서 면 분포 광으로 산란되고, 제2 출력광은 제2 영역에서 스트라이프 패턴 광으로 산란될 수 있다.

또 다른 일측에 따른 디스플레이 장치는, 제1 방향으로 나란히 배치되며 서로 광 장벽으로 분리되도록 형성되는 복수의 출광부를 포함하는 도광판; 상기 복수의 출광부 상에 배치되며, 상기 복수의 출광부 중 2D 영상 제공에 연관되는 제1 출광부로부터 출력되는 불연속 패턴의 광을 제2 방향에 대응하는 스트라이프 패턴의 제1 출력광으로 변환하는 제1 이방성 산란판; 및 상기 제1 이방성 산란판 상에 배치되어, 상기 제1 출력광을 상기 제1 방향으로 산란시켜 면 분포로 변환하는 제2 이방성 산란판을 포함한다. 그리고 디스플레이 장치는 제1 광원 및 제2 광원을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 광원은 상기 2D 영상 제공이 요구되는 경우 턴-온 되어 상기 제1 출광부에 광을 입력하고, 상기 제2 광원은 3D 영상 제공이 요구되는 경우 턴-온 되어 상기 복수의 출광부 중 상기 제1 출광부와 상이한 제2 출광부에 광을 입력할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 이방성 산란판은 상기 제2 출광부가 출력하는 제2 출력광을 상기 제2 방향으로 산란시키지 않고 통과시킬 수 있도록 제2 출광부 상면에는 형성되지 않게 선택적으로 배치된다. 이렇게 제1 이방성 산란판을 그대로 통과한 제2 출력광은, 상기 제2 이방성 산란판에 의해 특정 방향으로 산란될 수 있다. 이를테면, 제2 출력광은 상기 제1 방향으로 산란됨으로써 상기 제1 방향에 대응하는 스트라이프 패턴으로 변환될 수 있다.

또 다른 일측에 따르면, 제1 방향으로 교번 배치되는 제1 출광부 및 제2 출광부; 및 상기 교번 배치되는 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부를 분리하는 광 장벽을 포함하는 도광판이 제공된다. 상기 제1 출광부는 제1 광원으로부터 입사되는 광을 제2 방향에 대응하는 스트라이프 패턴의 제1 출력광으로 출력하는 광 가이드를 포함할 수 있고, 상기 제2 출광부는 제2 광원으로부터 입사되는 광의 방향을 바꾸어 불연속인 도트 스퀘어 패턴의 제2 출력광으로 출력하는 광 경로 변경 패턴을 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면 도광판은 상기 제1 출력광 및 상기 제2 출력광 중 적어도 하나를 상기 제1 방향으로 산란시키는 이방성 산란판을 더 포함한다.

또 다른 일측에 따르면, 디스플레이 장치 제조 방법이 제공된다. 방법은 도광판의 소재가 되는 패널에 제1 방향으로 교번 배치되는 제1 출광부 및 제2 출광부를 교번 배치함으로써 도광판을 형성하는 단계; 및 상기 교번 배치되는 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부 사이에 광 장벽을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 제1 출광부는 제1 광원으로부터 입사되는 광을 제2 방향에 대응하는 스트라이프 패턴의 제1 출력광으로 출력하는 광 가이드를 포함하도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 출광부는 제2 광원으로부터 입사되는 광의 방향을 바꾸어 불연속인 도트 스퀘어 패턴의 제2 출력광으로 출력하는 광 경로 변경 패턴을 포함하도록 형성될 수 있다. 방법은 상기 도광판 상에 상기 제1 출력광 및 상기 제2 출력광 중 적어도 하나를 상기 제1 방향으로 산란시키는 이방성 산란판을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 도광판을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도광판을 도시하는 평면도이다.
도 3a 및 3b는 도광판의 광 장벽의 예시적 구조를 도시한다.
도 4a 및 4b는 산란판 통과 전후의 제1 출광부의 출광 패턴을 도시한다.
도 5a 내지 5d는 이방성 산란판 통과 전후의 제2 출광부 출광 패턴을 도시한다.
도 6a 내지 6d는 제2 출광부에 형성되는 광 경로 변경 패턴의 예시적 구조를 도시한다.
도 7a 내지 7c는 다른 일실시예에 따른 도광판과 산란판을 도시하는 평면도이다.
도 7d 내지 7f는 제1 출광부의 출광 패턴이 제1 이방성 산란판 및 제2 이방성 산란판을 통과하여 변화되는 과정을 도시한다.
도 8a 및 8b는 일실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한다.
도 9a 및 9b는 다른 일실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한다.
도 10a 및 10b는 또 일실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한다.
도 11은 다른 일실시예에 따른 도광판 및 산란판을 도시한다.
도 12는 일실시예에 따라 화면 분할을 통해 2D 영상과 3D 영상을 동시에 제공할 수 있도록 도광판의 출광 패턴을 형성한 것을 도시한다.
도 13은 디스플레이 장치의 동작 방법을 도시한다.
도 14는 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 도시한다.

이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.

또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.

도 1은 일실시예에 따른 도광판을 도시하는 사시도이다. 일실시예에 따른 도광판(100)은 광원 (light source)으로부터 입사되는 광을 가이드하는 세그먼트들 (light guide segments, 이하 '출광부'라고 표현할 수 있음)을 포함한다. 이 중 제1 출광부(111, 112 등)와 제2 출광부(121, 122 등)는 제1 방향으로 번갈아 가며 배치될 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게, 제1 방향은 도시된 X축 방향일 수 있다. 이하에서, X축과 Y축은 평판 디스플레이 FPD의 화면에 평행한 축들이고, Z축은 상기 화면에 직교하는 방향의 축으로 이해될 수 있다. 제1 출광부는 2D 영상 제공을 위한 광을 가이드하고, 제2 출광부는 3D 영상 제공을 위한 광을 가이드할 수 있다. 제1 출광부는 2D 영상용 광원(미도시)의 광을 가이드하고, 제2 출광부는 3D 영상용 광원(미도시)의 광을 가이드하며, 이 2D 영상용 광원과 3D 영상용 광원은 시청 모드의 선택에 따라 턴-온 또는 턴-오프될 수 있다.

한편 이렇게 서로 교번 배치되는 (arranged alternately) 제1 출광부와 제2 출광부들 사이는 광 간섭을 막는 광 장벽들 (light barriers) (131, 132, 133 등)에 의해 서로 격리된다. 이 광 장벽들을 도광판(100)에 구현하는 방법에는 다양한 예시들이 있다. 하나의 예는, 도광판의 다른 부분과 차별하여 광 장벽 부분을 도핑(doping) 처리 하는 것이다. 이렇게 도핑 처리된 광 장벽 부분은 상기 제1 출광부와 상이한 굴절율을 가지고, 또한 상기 제2 출광부와도 상이한 굴절율을 가진다. 이러한 굴절율 차이에 의해 광 장벽들은 제1 출광부와 제2 출광부를 광학적으로 분리할 수 있다. 광학적 분리는 한 쪽의 광이 다른 쪽으로 진행하지 못하도록 차단하는 것이다. 한편, 다른 하나의 예에 따르면, 도광판(100)을 커팅 가공하여 광 장벽들을 만들 수도 있다. 이 경우, 광 장벽들은 제1 출광부와 제2 출광부 사이에 형성된 공간(air gap)이다. 이 경우, 빈 공간의 굴절율과 출광부들의 굴절율의 차이에 의해 제1 출광부와 제2 출광부는 서로 광학적으로 분리될 수 있다. 나아가, 이러한 광학적 분리를 더 높은 수준으로 보장하기 위해 광 장벽의 적어도 일부 면들은 반사율이 임계치 이상인 물질로 코팅될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 무안경식 3D 영상 제공을 가능하게 하는 방식 중 하나인 시차 장벽 (parallax barrier) 방식에서는 평판 디스플레이 FPD 외측에 좌안 및 우안에 들어오는 시점을 분할하는 장벽이 설치되는데, 이 장벽은 2D 영상을 제공할 때의 해상도 저하나 광량 손실의 원인이 될 수 있다. 실시예에 따른 도광판(100)은 3D 영상을 무안경식으로 제공할 수 있도록 하면서도, 물리적인 시차 장벽의 통과 없이 2D 영상을 구현하게 하므로 2D 영상 제공 때도 광량이나 해상도의 손실이 없다.

아울러 단일의 패널에 2D용 광 가이드와 3D용 광 가이드를 비교적 간단한 구조로 패터닝 (patterning)할 수 있으므로, 도광판(100) 제조 공정이 단순하고 따라서 비용이 줄어들 수 있다. 또한 2D 영상용 광원과 3D 영상용 광원을 별도의 패턴으로 가이드 하면서도, 제1 출광부들과 제2 출광부들이 단일 층으로 배열되어 있는 (arranged in the same layer) 구조이므로 도광판 두께가 얇다. 그리고, 광원, 이를테면 백라이트유닛 (BLU: Back Light Unit)으로부터 입사된 광이 도광판(100)에서 가이드되어 LCD 패널 쪽 (Z축 방향)으로 진행되는 경로에서, 제1 출광부들과 제2 출광부들은 겹쳐있지 않다. 다시 말해, 2D 영상의 제공을 위해 제1 출광부가 광을 가이드 하는 경우, 광 진행 경로에 제2 출광부가 존재하지 않는다. 반대로 3D 영상의 제공을 위해 제2 출광부가 광을 가이드 하는 경우, 광 진행 경로에 제1 출광부가 존재하지 않는다. 따라서 광 가이드에 있어서 간섭이 없어 화면에 아티팩트가 없고 (artifact-free), 광량이 저하되지 않아 효율이 높다. 이하에서는 실시예들에 따른 도광판(100)의 구조와 동작에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.

도 2는 일실시예에 따른 도광판을 도시하는 평면도이다. 도시된 바에 따르면 도광판(200)에서 2D 영상 제공에 연관되는 제1 출광부들과 3D 영상 제공에 연관되는 제2 출광부들이 번갈아 가며 배치 된다. 하단에서부터 X축 방향으로 관찰하면, 제2 출광부(224), 제1 출광부(213), 제2 출광부(223), 제1 출광부(212), 제2 출광부(222), 제1 출광부(211) 그리고 제2 출광부(221) 순으로 교번 배치된 구조가 확인된다. 그리고 제1 출광부들과 제2 출광부들 사이는 광 장벽들에 의해 격리된다. 도시되지 않았지만 도광판(200)은, 상기 제1 출광부에 광을 입사하는 제1 광원으로부터 상기 제2 출광부를 격리하고, 상기 제2 출광부에 광을 입사하는 제2 광원으로부터 상기 제1 출광부를 격리하는 광 블록 (light block)을 더 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면 제1 출광부들(211, 212, 213)은 2D 영상을 제공하기 위한 제1 광원(미도시)으로부터 입사되는 광을 가이드하여 Y축 방향의 스트라이프 패턴 광으로 출력한다. 그리고 제2 출광부들(221, 222, 223, 224)은 3D 영상을 제공하기 위한 제2 광원(미도시)으로부터 입사되는 광을 가이드하여 불연속적인, 이를테면 스퀘어드 스팟 패턴 광으로 출력한다. 그리고 도광판(200)의 Z축 방향의 외측 상면에 일정한 간격을 두고 이방성 산란판 (anisotropic diffuser, or vertical diffuser)이 배치되어, 광 패턴을 X축 방향으로 산란시킬 수 있다. 이러한 이방성 산란판에 의해 제1 출광부(211, 212, 213)에 의해 가이드된 스트라이프 패턴 광은 패턴이 없어진 (patternless) 평면 광이 될 수 있다. 그리고 이방성 산란판에 의해 제2 출광부(221, 222, 223, 224)가 가이드한 스퀘어드 스팟 패턴 광은 세로 방향 (X축 방향)의 스트라이프 패턴 광이 될 수 있다. 출력 광의 패턴과 이방성 산란에 의한 변화에 대해서는 도 4a 내지 도 5d를 참조하여 상세히 설명한다.

한편, 일실시예에 따르면 제1 출광부들(211, 212, 213)의 폭 W1과 제2 출광부들(221, 222, 223, 224)의 폭 W2는 상기 이방성 산란판(미도시)이 X축 방향으로 광을 산란시킬 수 있는 범위 내일 수 있다. 물론 W1과 W2 둘 중 하나만 상기 범위 내일 수 있다. 나아가 W1과 W2는 동일할 수도 있고, 필요에 따라 서로 다른 값으로 결정될 수도 있다. 제1 출광부와 제2 출광부를 분리하는 광 장벽의 구조와 구현은 도광판의 측면 구조를 참조하여 아래에서 더 설명한다.

도 3a 및 3b는 도광판의 광 장벽의 예시적 구조를 도시한다. 도 3a의 예는 광 장벽을 구현하는 예 중 하나인 도핑 처리 방법에 대응한다. 제1 출광부들(311, 312, 313)과 제2 출광부들(321, 322, 323, 324)을 분리하는 광 장벽(331)은 굴절율이 다른 물질로 도핑처리 되어 있다. 이를테면 광 장벽(331)은 제1 출광부나 제2 출광부 보다 더 높은 굴절율을 갖도록 불순물이 도핑되어 있을 수 있다. 도 3b의 예는 광 장벽을 구현하는 다른 예인 커팅 가공 방법에 대응한다. 도광판에서 제1 출광부가 되는 부분들(351, 352, 353)과 제2 출광부가 되는 부분들(361, 362, 363, 364) 사이를 커팅하여 광 장벽들(371, 372, 373)을 형성하였다. 커팅에 의해 빈 공간이 된 광 장벽들(371, 372, 373)의 적어도 일부의 면은 굴절율 또는 반사율이 높은 물질에 의해 코팅될 수 있다.

도 4a 및 4b는 산란판 통과 전후의 제1 출광부의 출광 패턴을 도시한다. 2D 영상의 제공이 요구되는 경우, 2D 영상용 광원으로부터 도 2의 제1 출광부들(211, 212, 213)에 입사되는 광이 가이드 되어 패턴(410)으로 출력된다. 이러한 패턴을 Y축 방향의 스트라이프 패턴으로 지칭할 수 있다. 2D 영상의 제공을 위해 FPD의 LCD에 전달되는 광은 면광 형태여야 하므로 이방성 산란판이 X축 방향으로 패턴(410)을 산란한다. 그러면 패턴이 없는 면 광 (patternless planar light) 형태(420)가 생성될 수 있다. 이방성 산란판의 산란 범위를 고려하여 제1 출광부의 폭을 설계하면 아티팩트 없는 고른 면 광 (420)이 생성될 수 있다. 이렇게 2D 영상용 광원의 광이 가이드 되는 동안 3D 영상용 광원은 오프(OFF)될 수 있다. 그리고 아티팩트 없는 고른 면 광 형태(420)을 생성하는 데에만 문제가 없다면 이방성 산란판의 산란 방향은 반드시 X축 방향일 필요는 없다. 다시 말해, X축 방향과 일정한 각도를 이루는 사선 방향으로 이방성 산란이 될 수도 있다. 나아가, 스트라이프 패턴(410)을 면 광 형태(420)로 바꿀 수만 있다면 반드시 이방성 산란판이 이용되어야 하는 것은 아니다. 따라서 제2 출광부에 영향을 주지 않고 제1 출광부에 영향을 주는 범위에서, 이방성 산란판 대신 등방성 산란판 (isotropic diffuser)이 이용될 수도 있다.

도 5a 내지 5d는 이방성 산란판 통과 전후의 제2 출광부 출광 패턴을 도시한다. 3D 영상의 제공이 요구되는 경우, 3D 영상용 광원으로부터 도 2의 제2 출광부들(221, 222, 223, 224)에 입사되는 광이 가이드 되어 패턴(510)으로 출력된다. 이러한 패턴을 불연속적인 스퀘어드 스팟 패턴으로 지칭할 수 있다. 이방성 산란판이 X축 방향으로 패턴(510)을 산란하면 X축 방향의 스트라이프 패턴(520)이 생성될 수 있다. 이것은 제2 출광부들 사이의 갭(gap)이 이방성 산란판의 광 확장을 이용하여 보상되는 것으로 이해될 수 있다. 그리고 이방성 산란판의 산란 범위를 고려하여 제2 출광부의 폭을 설계하면 아티팩트 없이 고른 스트라이프 패턴(520)이 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 스트라이프 패턴(520)은 실제 존재하지 않는 시차 장벽을 대신하여 3D 영상을 위한 지향성 광 패턴을 제공할 수 있다. 3D 영상용 광원의 광이 가이드 되는 동안 2D 영상용 광원은 오프(OFF)될 수 있다.

한편, 3D 영상을 제공하기 위한 제2 출광부는 X축 방향으로 정렬되어 있지 않고 사선 방향으로 배치될 수도 있다. 이러한 실시예에서 제2 출광부 출광 패턴은 도 5c에 도시된 패턴(530)일 수 있다. 이 경우, 이방성 산란판을 통해 X축 방향으로 광 분포를 보상하면 패턴(531)이 생성될 수 있다. 그리고 도 5d를 참조하면, 출광 패턴(540)에서 제2 출광부가 정렬되는 사선 방향으로 이방성 산란판의 산란 방향을 조정하면 패턴(541)이 생성될 수 있다. 3D 영상을 제공하는 데에 이러한 사선 방향의 스트라이프 패턴 광이 해상도 향상이나 픽셀의 효율적 배치에 도움이 될 수 있다.

도 6a 내지 6d는 제2 출광부에 형성되는 광 경로 변경 패턴의 예시적 구조를 도시한다. 광 경로 변경 패턴은 제2 출광부의 적어도 일부분에 형성되어 3D 영상용 광원에서 입사된 광의 경로를 도 6a에 도시된 바와 같이 변경하는 물리적 구조이다. 광 경로 변경 패턴(621)에서는 3D 영상용 광원에서 입사되어 제2 출광부(620)에서 가이드된 광이 다양한 방향으로 굴절 및/또는 반사되어 지향성의 레이 (ray)들이 생긴다. 이러한 지향성의 레이들이 상면에 있는 LCD를 통과하면서 시청자의 좌안 또는 우안에 선택적으로 도달함으로써 3D 영상을 생성할 수 있다. 제1 출광부(610)에는 이러한 광 경로 변경 패턴이 존재하지 않을 수 있다.

실시예에 따라서는, 이러한 광 경로 변경 패턴의 모양이나 구조, 반복 패턴의 폭 등은 다양하게 변경 설계될 수 있다. 도 6b 내지 6d에 몇몇 예시적 구조가 도시되어 있다. 예시적인 도광판의 단면도인 도 6b를 참고하면, 도광판 내에서 광 경로 변경 패턴은 사각형의 단면을 가질 수 있다. 3D 영상용 광원이 도광판에 입사되어 이 사각형의 단면에서 진행 방향이 다양하게 변경됨으로써, 도 6a에서 도시된 바와 같은 다양한 방향으로의 지향성 레이들이 만들어진다. 다른 예시적 도광판 단면도인 도 6c에서는 도광판 내에서 광 경로 변경 패턴이 타원형일 수 있다. 그리고 또 다른 예시적 도광판 단면도인 도 6d에서는 광 경로 변경 패턴의 단면이 역삼각형에 대응할 수도 있다. 이처럼 도 6a에서 도시된 바와 같이 3D 영상용 광원의 광을 가이드하여 다양한 방향으로 진행하는 지향성 레이들을 만들 수 있다면, 광 경로 변경 패턴의 모양은 다양할 수 있다. 따라서 광 경로 변경 패턴은 도시된 몇몇 예시적인 구조로 한정되지 않는다. 한편, 이상에서는 제1 출광부(610)와 제2 출광부(620)의 구조가 서로 다를 수 있었다. 제2 출광부(620)에만 광 경로 변경 패턴(621)이 형성되는 것이 그 예이다. 그러나 다른 실시예에서는 제1 출광부와 제2 출광부가 그 구조에 있어서는 차이가 없을 수도 있다. 이하에서 이러한 예에 대해 설명한다.

도 7a는 다른 일실시예에 따른 도광판을 도시하는 평면도이다. 여기서 도시된 실시예에서는 2D 영상 제공에 연관되는 제1 출광부들과 3D 영상 제공에 연관되는 제2 출광부들이 구조적으로는 구분되지 않을 수 있다. 이러한 구조는, 적어도 공정의 단계나 복잡도의 측면에서는, 도 2에서 도시된 예에 비해 단순하다. 예시적으로, 도광판이 될 패널에 X축 방향으로 광 경로 변경 패턴들을 가공하고, 광 장벽들을 Y축 방향으로 커팅 가공하면 제조될 수 있다. 구조적으로는 구분되지 않지만, 2D 영상용 광원과 3D 영상용 광원의 배치, 그리고 도광판 외측 상면에 있는 이방성 산란판의 구조에 따라 출광부들은 제1 출광부와 제2 출광부로 구분될 수 있다. 이러한 실시예에서 도광판 외측 상면에는 서로 다른 구조를 갖는 제1 이방성 산란판 및 제2 이방성 산란판이 별도로 구비되어 배치될 수 있다. 도 7b는 제1 이방성 산란판을 도시하고 도 7c는 제2 이방성 산란판을 도시한다.

도 7d 내지 7f는 제1 출광부의 출광 패턴이 제1 이방성 산란판 및 제2 이방성 산란판을 통과하여 변화되는 과정을 도시한다. 예시적으로 제1 출광부들(711, 712, 713)은 2D 영상을 제공하기 위한 제1 광원(미도시)으로부터 입사되는 광을 가이드하여 불연속적인, 이를테면 스퀘어드 스팟 패턴(730)으로 출력할 수 있다. 그러면 도 7b에서 도시된 제1 이방선 산란판은 이 패턴(730)을 Y축 방향으로 산란시켜, Y축 방향에 대응하는 스트라이프 패턴(740)으로 만들 수 있다. 도 7b를 참조하면 한 장의 얇은 패널 또는 필름(film)으로 제조되는 제1 이방성 산란판은 제1 출광부들(711, 712, 713) 상면에 배치되는 제1 영역(710)과 제2 출광부들(721, 722, 723, 724) 상면에 배치되는 제2 영역(720)을 포함한다. 제1 영역(710)은 Y축 방향으로 이방성 산란을 하도록 제조되며, 제2 영역(720)은 산란(diffusing)을 하지 않고 빛을 통과시키도록 제조될 수 있다.

한편, 제1 이방성 산란판은 Y축 방향으로 이방성 산란을 하는 제1 영역(710)이 제1 출광부들(711, 712, 713) 상면에만 선택적으로 배치되고 제2 출광부들(721, 722, 723, 724) 상면에는 아무런 구조도 배치되지 않을 수 있다. 이 경우에는 영역(720)이 없고 제1 영역(710)들만 불연속적으로 배치되는 형태일 수 있다.

한편, 도광판에서 가이드되는 광이 제1 이방성 산란판을 통과한 결과인 패턴(740)은 도 2의 실시예에 따른 도광판(200)의 제1 출광부 출력 패턴인 도 4의 패턴(410)과 유사함을 알 수 있다. 다시 말해, 도광판 구조가 아니라 이방성 산란판의 배치와 산란 방향 설정에 따라 동일한 결과를 기대할 수 있다. 다시 도 7c를 참조하면 제2 이방성 산란판은 X축 방향으로 이방성 산란 특성을 갖고, 제1 이방성 산란판의 상면에 배치될 수 있다. 그러면 제1 이방성 산란판에 의해 생성된 Y축 방향 스트라이프 패턴(740)은 도 7c의 제2 이방성 산란판에 의해 패턴이 없는 면 광 (patternless planar light) 형태(750)으로 바뀔 수 있다.

3D 영상의 제공이 요구되는 경우 제2 광원(미도시)로부터 제2 출광부들(721, 722, 723, 724)로 광이 입사될 수 있다. 그러면 제2 출광부들은 이 광을 가이드하여 불연속적인, 이를테면 스퀘어드 스팟 패턴으로 출력할 수 있다. 이 패턴의 예시는 도 5a에 도시된 패턴(510)과 동일할 수 있다. 한편 패턴은 상술한 바와 같이 제1 이방성 산란판에 의해 변형되지 않고, 제2 이방성 산란판에 의해 X축 방향으로 산란되어, X축 방향에 대응하는 스트라이프 패턴으로 될 수 있다. 이 결과는 도 5b에 도시된 패턴(520)과 동일할 수 있다. 이상에서는 실시예들에 따른 도광판 구조와 출력광 패턴에 대해 설명하였다. 이하에서는 이러한 구조의 도광판을 포함하는 디스플레이 장치의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 8a 및 8b는 각각 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 측면도 및 평면도이다. 도광판(810)의 일측면에는 2D 영상 제공을 위한 제1 광원(821)이 배치되고, 다른 측면에는 3D 영상 제공을 위한 제2 광원(822)이 배치되었다. 본 실시예에서는 제1 광원(821)과 제2 광원(822)이 도광판(810)의 측면에 마주보고 배치되었다. 도광판(810)의 구조는 도1, 도2 및 도7 등을 참조하여 다양한 예시들을 설명하였다. 도광판(810)의 Z축 방향 상면에는 이방성 산란판(830)이 배치되고, 그 외부에 LCD 패널(840)이 배치됨으로써 디스플레이 장치가 구현된다.

제공하는 영상이 2D인지, 3D인지의 선택 정보에 따라 제1 광원(821)과 제2 광원(822)이 선택적으로 턴-온 될 수 있다. 도 8b를 참조하면, 2D 광원(821)의 광이 도광판(810)에 광을 입사시키는데 광 블록(852)이 일부 광을 막음(block)으로써 2D 출광부들에만 광이 입사된다. 그리고 3D 광원(822)의 광이 도광판(810)에 입사될 때, 광 블록(853)에 의해 일부가 선택적으로 막아져서 3D 출광부들에만 광이 입사된다. 이렇게 광 블록들(852, 853)은 광 장벽(851)과 함께 광 가이드 경로를 분리한다. 그리고 상기 3D 출광부들에서는 도 6a에서 도시된 바와 같은 광 경로 변경 패턴에 의해 3D 광원(822)의 광의 광 경로가 변경될 수 있다. 이러한 구조에 의해 2D 광 패턴과 3D 광 패턴이 제공되는 과정은 도 4a 내지 도 5d 등을 참조하여 상술한 바와 같다.

광 입사부의 형상은 2D 또는 3D용 광을 효과적으로 집광함과 동시에 2D 또는 3D를 위한 각각의 광 경로를 효과적으로 분리할 수 있도록 다양한 형태로 변형하여 적용될 수 있다. 예를 들면, 입사부의 형상을 삼각형 형태로 배치한다든지 또는 광 집속 렌즈를 삽입한다든지 하여 광 블록(852, 853)의 역할을 동시에 수행하면서도 2D 또는 3D용 광원(821, 822)의 광이 도광판(810)에 효과적으로 입사되도록 구조를 다양하게 변형할 수 있다.

도 9a 및 9b는 다른 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 측면도와 평면도이다. 도 8a의 실시예와의 차이점은 광원들의 배치가 변경된 것이다. 도광판(910)의 양쪽 측면에 2D 영상 제공을 위한 제1 광원들(921 및 922)이 배치되고, 도광판(910) 하부에 3D 영상 제공을 위한 제2 광원(923)이 배치되었다. 2D 광원에 대해서는 에지형(edge), 3D 광원에 대해서는 직하형 백라이트 유닛(BLU)가 구비된 구조로 이해될 수 있다. 도광판(910), 이방성 산란판(930) 및 LCD 패널(940)의 구조와 배치는 도 8a의 예와 동일하다.

도 9b를 참조하면, 광 블록들(952 및 953)의 배치가 도 8b의 실시예와 상이함을 알 수 있다. 광 블록들(952 및 953)은 도광판(910)의 측면에 배치되는 제1 광원들(921 및 922)의 빛을 제1 출광부들로 입사시키고, 제2 출광부들로의 입사는 막는다. 그리고 도시되지 않았지만 도광판(910)의 하면에 배치되는 백라이트 유닛인 제2 광원의 광은 제1 출광부에 입사되지 않아야 하므로 제1 출광부들의 하면은 다른 광 블록들(미도시)에 의해 막아져 있다. 이러한 광 블록들(952 및 953)과 광 장벽(951)에 의해, 도 4a 내지 도 5d 등을 참조하여 상술한 실시예들의 광 패턴이 제공될 수 있다. 부연설명 하자면, 도 8a 및 8b의 구조에서는 도 6a에서 도시된 바와 같이 측면에서 입사된 3D용 광이 광 경로 변경 패턴에 의해 지향성 레이로 변경되지만, 도 9a 및 9b의 실시예에서는 하면으로부터 광 경로 변경 패턴들로 3D용 광이 입사되어 지향성 레이로 변경된다. 도 8a 및 도 8b의 실시예에 따른 구조와 광 경로 변경 패턴 자체가 다를 필요는 없다. 도 6a 내지 도 6d를 통해 설명된 구조에 광 입사 각도만 다르게 하면 도광판에서 가이드되어 출력되는 패턴은 결국 동일하게 만들 수 있다. 이 경우, 도광판(910) 하부에서 제2 출광부들로 광을 입사하는 제2 광원(923)은, 광 경로 변경 패턴으로 특정 방향과 각도를 갖는 지향성 광을 입사할 수도 있다. 그러나 다른 실시예에서 제2 광원(923)은 면광(planar light)을 입사할 수도 있다. 이 경우, 제2 광원(923)과 도광판(910) 사이에 슬릿 배리어(slit barrier) 구조(미도시)가 구비될 수 있으며, 슬릿 배리어 구조는 제1 출광부와 제2 출광부 구조에 대응하여 하나 건너 하나씩 배리어가 존재하는 것으로 이해될 수 있다.

도 10a 및 10b는 또 다른 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 측면도와 평면도이다. 도 9a 내지 9b의 실시예와는 2D 광원과 3D 광원의 위치가 반대이다. 도광판(1010)의 양쪽 측면에 3D 영상 제공을 위한 제2 광원들(1022 및 1023)이 배치되고, 도광판(1010) 하부에 2D 영상 제공을 위한 제1 광원(1021)이 배치되었다. 위의 실시예와는 반대로, 3D 광원에 대해서는 에지형(edge), 2D 광원에 대해서는 직하형 백라이트 유닛(BLU)이 구비된 구조로 이해될 수 있다. 도광판(1010), 이방성 산란판(1030) 및 LCD 패널(1040)의 구조와 배치는 도 8a의 예와 동일하다.

도 10b를 참조하면, 광 블록들(1052 및 1053)의 배치가 도 9b의 실시예와 다르게 제1 출광부들로의 광의 입사를 막기 위한 것임을 알 수 있다. 부연설명 하면, 광 블록들(1052 및 1053)은 도광판(1010)의 측면에 배치되는 제2 광원들(1022 및 1023)의 빛을 제2 출광부들로 입사시키고, 제1 출광부들로의 입사는 막는다. 그리고 도시되지 않았지만 도광판(1010)의 하면에 배치되는 백라이트 유닛인 제1 광원의 광은 제2 출광부에 입사되지 않아야 하므로 제2 출광부들의 하면은 다른 광 블록들(미도시)에 의해 막아져 있다. 이러한 광 블록들(1052 및 1053)과 광 장벽(1051)에 의해, 도 4a 내지 도 5d 등을 참조하여 상술한 실시예들의 광 패턴이 제공될 수 있다.

도 11은 다른 일실시예에 따른 도광판 및 산란판을 도시한다. 도광판에는 제1 출광부들(1111, 1112, 1113)과 제2 출광부들(1121, 1122, 1123)이 교번 배치되어 있다. 도시되지 않은 상기 제1 광원은 2D 영상을 제공하는 경우에 광을 제공하며 제1 출광부들에 의해 가이드 된다. 그리고 제2 광원은 3D 영상을 제공하기 위한 광을 제공하는데 제2 출광부들에 의해 가이드 된다. 그리고 교번 배치되는 제1 출광부와 제2 출광부는 광 장벽에 의해 광학적으로 분리될 수 있다. 도광판의 구조는 다양할 수 있다. 이를테면, 일실시예는 도 1과 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 제1 출광부들(1111, 1112, 1113)과 제2 출광부들(1121, 1122, 1123) 구조가 상이할 수도 있고, 다른 일실시예에서는 도 7a를 참조하여 설명한 바와 같이 구조는 동일할 수도 있다.

본 실시예에서는 산란판(1030)의 구조가 상술한 실시예들과 상이하다. 필름 또는 패널 형태일 수 있는 산란판(1030)은 두 가지의 영역으로 구분될 수 있다. 하나는 제1 출광부들(1111, 1112, 1113) 상면에 배치되는 제1 영역들(1031, 1033, 1035)이고, 다른 하나는 제2 출광부들(1121, 1122, 1123) 상면에 배치되는 제2 영역들(1032, 1034, 1036)이다. 도 11에서 참조되는 실시예에서는 제1 영역들은 등방성 산란 특성을 갖고, 제2 영역들은 이방성 산란 특성을 갖는다. 따라서, 2D 영상을 제공하기 위해 제1 출광부들(1111, 1112, 1113)에서 스트라이프 패턴 광 또는 스퀘어드 스팟 패턴 광이 형성되면 이들은 산란판(1030)의 제1 영역에서 등방성 산란되어 면광 형태로 변형된다. 그리고 3D 영상을 제공하기 위해 제2 출광부들(1121, 1122, 1123)에서 불연속의 스퀘어드 스팟 패턴 광이 형성되면 이들은 산란판(1030)의 제2 영역에서 이방성 산란되어 (vertically diffused) 수직 방향의 스트라이프 패턴 광으로 변형된다. 2D 영상 제공을 위해서는 제1 출광부들이 제공하는 광이 면광 형태로 변형되기만 하면 되므로, 제1 출광부들 상단인 제1 영역들은 굳이 이방성 산란 특성을 갖지 않아도 되고 등방성 산란 특성을 갖는 것이어도 된다. 그러나 3D 영상을 제공하도록 하는 제2 출광부들 상단에서는 여전히 이방성 산란이 되어야 한다. 따라서, 한 장의 필름 (또는 패널)의 형태를 가지면서 등방성 산란 특성을 갖는 제1 영역들과 이방성 산란 특성을 갖는 제2 영역들이 교번배치되는 형태의 산란판(1030)이 이용될 수 있다. 도 11의 산란판(1030)은 도 7b에서 도시된 제1 이방성 산란판과 도 7c에서 도시된 제2 이방성 산란판이 영역을 나누어 한 장의 필름 또는 패널로 구현된 것으로 이해될 수도 있다.

도 12는 일실시예에 따라 화면 분할을 통해 2D 영상과 3D 영상을 동시에 제공할 수 있도록 도광판의 출광 패턴을 형성한 것을 도시한다. 본 실시예에 따르면 도광판과 이방성 산란판에 의해 생성되는 패턴(1200)은 복수 개의 영역, 이를테면 영역(1201)과 영역(1202)로 구분될 수 있다. 도광판의 구조는 도 1 또는 도 7a를 통해 제시된 실시예들 중 어느 하나일 수 있는데, 2D 영상과 3D 영상을 동시에 제공하는 요구에 응답하여 영역(1201)에 대응하는 부분에서는 3D 모드가 수행되고, 영역(1202)에 대응하는 부분에서는 2D 모드가 수행될 수 있다. 패턴 영역(1201)에서는 3D 광원이 턴-온 되고, 2D 광원은 턴-오프 된 상태에서, 3D 광원이 3D용 제2 출광부에 입사한 광이 도시된 영역(1201)과 같이 된다. 그러면 이 패턴에 포함되는 지향성 레이(ray)들이 LCD(미도시)를 통과하여 3D 영상을 제공한다. 그리고 패턴 영역(1202)에서는 2D 광원이 턴-온 되고, 3D 광원은 턴-오프 된 상태에서, 2D 광원이 2D용 제1 출광부에 입사한 광이 도시된 영역(1202)과 같이 면 광으로 된다. 그러면 이 면 광이 LCD(미도시)를 통과하면서 2D 영상을 제공한다. 이상의 구성은 전술한 바와 같이 이방성 산란판을 이용하여 수직 산란 방법으로 구성할 수도 있고, 2D와 3D 구현 영역을 상호 간섭을 배제하여 배치할 경우에는 이방성 산란판 없이 구성할 수도 있다. 한편, 영역 분할은 다양한 방식으로 이루어 질 수 있으며, 광원의 제어만 가능하다면 임의의 형태의 분할도 가능하리라는 것은 당연하다.

도 13은 디스플레이 장치의 동작 방법을 도시한다. 설명되는 디스플레이 장치의 구조는 도 8a 내지 도 12를 참조하여 설명한 다양한 실시예들 중 임의의 것일 수 있다. 2D 모드 또는 3D 모드의 선택 정보가 수신되면(1310), 디스플레이 장치는 상기 선택 정보에 따라 2D 광원과 3D 광원을 온/오프 제어한다(1320). 이 단계(1320)에서, 2D 영상을 제공하기 위해 2D 광원이 턴-온 되고 3D 광원은 턴-오프될 수 있다. 그리고 3D 영상을 제공하기 위해 3D 광원이 턴-온 되고 2D 광원은 턴-오프될 수 있다. 한편, 도 12를 참조하여 설명한 예와 같이, 2D 영상과 3D 영상을 동시 제공도 가능하며, 이러한 동시 제공 요구에 응답하여 일부 영역에서는 2D 광원이 턴-온 되고 다른 일부 영역에서는 3D 광원이 턴-온 될 수 있다.

도 14는 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 도시한다. 단계(1410)에서 도광판의 소재가 되는 패널에 제1 방향으로 교번 배치되는 제1 출광부 및 제2 출광부를 교번 배치한다. 교변 배치되는 제1 출광부들과 제2 출광부들의 구조는 도 2, 도 3 및 도 7a 등을 참조하여 상술한 바와 같다. 이 단계에서 제2 출광부 내에는 광 경로 변경 패턴이 형성될 수도 있다. 그리고 도 7a에서 상술한 예에서는 이 단계(1410)를 통해서 제1 출광부와 제2 출광부의 구조가 실질적으로 구별되지는 않을 것이다. 그리고 단계(1420)에서 광 장벽이 형성되는데, 광 장벽을 형성하는 실시예들은 도 3a 및 3b 등을 참조하여 상술한 바와 같다. 구체적으로, 도광판과 다른 굴절율을 갖도록 불순물을 도핑할 수 있고, 다른 실시예에서는 커팅 가공 방법으로 광 장벽을 형성할 수도 있다. 그리고 광 장벽의 적어도 일부의 면은 굴절율 또는 반사율이 높은 물질에 의해 코팅될 수 있다.

단계(1420)에서 광 블록이 형성되는데, 2D 광원과 3D 광원의 배치에 관한 도 8a 내지 도 10b을 참조하여 설명한 다양한 실시예들과 같이, 광 블록의 위치는 광원 위치에 따라 결정된다. 2D 광원으로부터의 광이 2D 출광부에만 입사되고 3D 출광부에는 입사되지 않도록, 그리고 3D 광원으로부터의 광이 3D 출광부에만 입사되고 2D 출광부에는 입사되지 않도록 광 블록이 형성된다. 이러한 광 블록 형성은 투과율이 낮은 물질의 코팅에 의해 수행될 수 있다. 그리고 단계(1440)에서 산란판이 도광판 상면에 적절한 갭을 두고 배치됨으로써 디스플레이 장치가 제조된다. 상술한 단계(1410) 내지 단계(1440) 중 적어도 일부는 제조 공정의 편의나 효율을 위해 서로 바뀔 수 있다. 그리고 어느 한 단계가 다른 단계에 병합되어 한번에 수행되는 것도 가능하다. 나아가, 해석에 따라서는 어느 한 단계의 수행이 생략되는 것도 가능하다. 이를테면, 도광판에 커팅 가공 방식으로 광 장벽을 생성한다면 단계(1420)에 의해 출광부들이 구분되므로 (도 3b 참조), 단계(1410)은 생략된다고 이해될 수도 있고, 단계(1410)과 단계(1420)이 함께 수행된다고 할 수도 있다.

따라서, 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

제1 방향으로 교번 배치되는 제1 출광부 및 제2 출광부를 포함하고,
상기 제1 출광부는 2D 영상 생성을 위한 제1 광원으로부터 입사되는 광을 가이드하고, 상기 제2 출광부는 3D 영상 생성을 위한 제2 광원으로부터 입사되는 광을 가이드하고,
상기 제1 출광부에 대응하는 출력광을 면광으로 변환하고 상기 제2 출광부에 대응하는 출력광을 스트라이프 패턴으로 변환하는 산란판을 더 포함하는,
도광판.
제1항에 있어서,
상기 제1 출광부 및 상기 제2 출광부는 각각 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원으로부터 입사되는 광을 도트 스퀘어 패턴의 출력광으로 출력하는 도광판.
삭제
제1항에 있어서,
상기 산란판은 상기 제1 출광부에 대응하는 부분에서는 등방성 산란하고 상기 제2 출광부에 대응하는 부분에서는 이방성 산란하는 도광판.
제4항에 있어서,
상기 산란판은 단일 필름으로 이루어진 도광판.
제4항에 있어서,
상기 산란판은 제1 방향으로 산란하는 부분을 가진 제1 산란판 및 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 산란하는 제2 산란판을 포함하는 도광판.
제1항에 있어서,
상기 제1 출광부는 상기 제1 광원으로부터 입사되는 광을 제2 방향에 대응하는 스트라이프 패턴의 제1 출력광으로 출력하고,
상기 제2 출광부는 상기 제2 광원으로부터 입사되는 광을 도트 스퀘어 패턴의 제2 출력광으로 출력하는 도광판.
제7항에 있어서,
상기 제1 출력광을 상기 제1 방향으로 산란시켜 상기 스트라이프 패턴을 면 분포로 변환하고, 상기 제2 출력광을 상기 제1 방향으로 산란시켜 상기 도트 스퀘어 패턴을 스트라이프 패턴으로 변환하는 이방성 산란판
을 더 포함하는 도광판.
제7항에 있어서,
상기 제1 출광부 및 상기 제2 출광부의 상층부에 배치되며, 상기 제1 출력광을 등방성 산란하여 패턴 없는 면 광으로 변환하는 제1 영역과 상기 제2 출력광을 이방성 산란하여 스트라이프 패턴으로 변환하는 제2 영역을 갖는 산란판
을 더 포함하는 도광판.
제1항에 있어서,
상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부를 분리하는 광 장벽을 더 포함하고,
상기 광 장벽은 도핑 처리되어 상기 제1 출광부 및 상기 제2 출광부와 상이한 굴절율을 가짐으로써 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부를 광학적으로 분리하는 도광판.
제1항에 있어서,
상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부를 분리하는 광 장벽을 더 포함하고,
상기 광 장벽은 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부 사이를 커팅 가공하여 형성된 공간인 도광판.
제11항에 있어서,
상기 광 장벽의 적어도 일부는 반사율이 임계치 이상인 물질로 코팅되어, 상기 광 장벽이 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부를 광학적으로 분리하는 도광판.
제1항에 있어서,
상기 제1 출광부에 광을 입사하는 제1 광원으로부터 상기 제2 출광부를 격리하고, 상기 제2 출광부에 광을 입사하는 제2 광원으로부터 상기 제1 출광부를 격리하는 광 블록
을 더 포함하는 도광판.
패널을 통한 2D 영상 제공을 위한 제1 광원;
상기 패널을 통한 3D 영상 제공을 위한 제2 광원; 및
상기 제1 광원으로부터 입사되는 광을 가이드하는 제1 출광부와, 상기 제2 광원으로부터 입사되는 광을 가이드하는 제2 출광부가 제1 방향으로 교번 배치되어 있는 도광판
을 포함하고,
상기 제1 출광부 및 상기 제2 출광부는 불연속 패턴을 갖는 출력광을 출력하고,
상기 제1 출광부에 대응하는 상기 출력광을 산란시켜 면 분포로 변환하고 상기 제2 출광부에 대응하는 상기 출력광을 산란시켜 스트라이프 패턴으로 변환하는 산란판을 더 포함하는,
디스플레이 장치.
삭제
제14항에 있어서,
상기 산란판은 상기 제1 출광부에 대응하는 부분에서는 등방성 산란하고 상기 제2 출광부에 대응하는 부분에서는 이방성 산란하는 디스플레이 장치.
제16항에 있어서,
상기 산란판은 단일 필름으로 이루어진 디스플레이 장치.
제16항에 있어서,
상기 산란판은 제1 방향으로 산란하는 부분을 가진 제1 이방성 산란판 및 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 산란하는 부분을 가진 제2 이방성 산란판을 포함하는 디스플레이 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 출광부는 상기 제1 광원으로부터 입사되는 광을 제2 방향에 대응하는 스트라이프 패턴의 제1 출력광으로 출력하고, 상기 제2 출광부는 복수의 광 경로 변경 패턴을 포함하도록 성형되어 상기 제2 광원으로부터 입사되는 광을 상기 복수의 광 경로 변경 패턴에 의해 불연속적 패턴을 갖는 제2 출력광으로 출력하고,
상기 디스플레이 장치는,
상기 제1 출력광을 상기 제1 방향으로 산란시켜 상기 스트라이프 패턴을 면 분포로 변환하고, 상기 제2 출력광을 상기 제1 방향으로 산란시켜 상기 불연속 패턴을 스트라이프 패턴으로 변환하는 이방성 산란판
을 더 포함하는 디스플레이 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 광원은 상기 도광판의 제1 측면에 배치되고, 상기 제2 광원은 상기 도광판의 제2 측면에 배치되는 디스플레이 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 중 어느 하나는 상기 도광판의 측면에 배치되고, 다른 하나는 상기 도광판의 하면에 판상 배치되는 디스플레이 장치.
제14항에 있어서
상기 2D 영상과 상기 3D 영상의 동시 제공 요구가 있는 것에 대응하여,
상기 제1 광원은 상기 패널 중 제1 영역에 대응하는 부분에서 턴-온 되고, 상기 제2 광원은 상기 패널 중 상기 제1 영역 이외의 제2 영역에 대응하는 부분에서 턴-온 되어, 상기 제1 광원으로부터 입사되는 광은 상기 제1 출광부 중 상기 제1 영역에 대응하는 적어도 일부를 통해 출광되고, 상기 제2 광원으로부터 입사되는 광은 상기 제2 출광부 중 상기 제2 영역에 대응하는 적어도 일부를 통해 출광되는 디스플레이 장치.
제1 방향으로 나란히 배치되며 서로 광 장벽으로 분리되도록 형성되는 복수의 출광부를 포함하는 도광판;
상기 복수의 출광부 상에 배치되며, 상기 복수의 출광부 중 2D 영상 제공에 연관되는 제1 출광부로부터 출력되는 불연속 패턴의 광을 제2 방향에 대응하는 스트라이프 패턴의 제1 출력광으로 변환하는 제1 이방성 산란판; 및
상기 제1 이방성 산란판 상에 배치되어, 상기 제1 출력광을 상기 제1 방향으로 산란시켜 면 분포로 변환하는 제2 이방성 산란판
을 포함하는 디스플레이 장치.
제23항에 있어서,
상기 2D 영상 제공이 요구되는 경우 턴-온 되어 상기 제1 출광부에 광을 입력하는 제1 광원; 및
3D 영상 제공이 요구되는 경우 턴-온 되어 상기 복수의 출광부 중 상기 제1 출광부와 상이한 제2 출광부에 광을 입력하는 제2 광원
을 더 포함하는 디스플레이 장치.
제24항에 있어서,
상기 제1 이방성 산란판은 상기 제2 출광부가 출력하는 제2 출력광을 상기 제2 방향으로 산란시키지 않도록 제2 출광부 상면에는 형성되지 않도록 배치하고, 상기 제2 이방성 산란판은 상기 제2 출력광을 상기 제1 방향으로 산란시켜 상기 제1 방향에 대응하는 스트라이프 패턴으로 변환하는 디스플레이 장치.
제1 방향으로 교번 배치되는 제1 출광부 및 제2 출광부; 및
상기 교번 배치되는 상기 제1 출광부와 상기 제2 출광부를 분리하는 광 장벽
을 포함하고,
상기 제1 출광부에 대응하는 출력광을 면광으로 변환하고 상기 제2 출광부에 대응하는 출력광을 스트라이프 패턴으로 변환하는 산란판을 더 포함하는,
도광판.
제26항에 있어서,
상기 제1 출광부는 제1 광원으로부터 입사되는 광을 제2 방향에 대응하는 스트라이프 패턴의 제1 출력광으로 출력하는 광 가이드를 포함하고, 상기 제2 출광부는 제2 광원으로부터 입사되는 광의 방향을 바꾸어 불연속인 도트 스퀘어 패턴의 제2 출력광으로 출력하는 광 경로 변경 패턴을 포함하는 도광판.
삭제