KR102491853B1 - 지향성 백라이트 유닛 및 이를 포함한 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

지향성 백라이트 유닛 및 이를 포함한 입체 영상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

지향성 백라이트 유닛 및 이를 포함한 입체 영상 표시 장치가 개시된다.
개시된 백라이트 유닛은, 광원, 상기 광원으로부터 조사된 광을 안내하는 도광판 및 복수 개의 섹션을 포함하고, 상기 복수 개의 섹션 마다 상기 도광판으로부터 출광되는 광의 출광 방향을 조절하도록 된 그레이팅 패턴 세트를 포함하는 회절 소자를 포함한다.

Description

지향성 백라이트 유닛 및 이를 포함한 입체 영상 표시 장치{Directional backlight unit and 3D image display apparatus having the same}
예시적인 실시예는 광 균일도가 향상된 지향성 백라이트 유닛 및 이를 포함한 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 들어 3D 영화가 많이 나오고 있고, 이에 따라 3차원 영상 표시 장치에 관련된 기술이 많이 연구 되고 있다. 3차원 영상 표시 장치는 양안시차를 기반으로 3차원 영상을 표시한다. 현재 상용화되고 있는 3차원 영상 표시 장치는 두 눈의 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 것으로, 시점이 서로 다른 좌안용 영상과 우안용 영상을 시청자의 좌안과 우안에 각각 제공함으로써 시청자가 입체감을 느낄 수 있도록 한다. 이러한 3차원 영상 표시 장치에는 특수 안경을 필요로 하는 안경식 3차원 영상 표시 장치와 안경을 필요로 하지 않는 무안경식 3차원 영상 표시 장치가 있다.
안경형 3차원 영상 표시 장치는 영화관에서는 적청(Red-Green) 안경방식이 사용되며, TV의 경우에는 편광 안경 방식 또는 액정 셔터 방식으로 양분되어 있다. 무안경 3차원 영상 표시 장치는 구조에 따라 베리어(Barrier) 방식과 렌티큘러(Lenticular) 방식 등이 있으며, 영상 구현 방식에 따라, 멀티뷰 렌더링(Multiview rendering) 방식, 3차원 공간의 모든 정보를 담고 그것을 3차원 공간에 복셀(Voxel)로 표시하는 볼류메트릭(Volumetric) 방식, 곤충의 복안(파리눈) 모양 렌즈를 통해 맺히는 여러 각도에서의 영상을 촬영하고 이를 역으로 디스플레이 하는 인티그럴 이미징(Integral Imaging) 방식, 홀로그래픽(Holographic) 방식 및 지향성 백라이트 유닛 방식 등이 있다.
지향성 백라이트 유닛은 그레이팅을 이용하여 광의 출광 방향을 조절함으로써 3차원 영상을 구현할 수 있다. 도광판에서 진행되는 광은 전반사에 의해 도광판 끝까지 전달되는데, 도광판의 전방부에 많은 양이 출광되고 도광판의 후방부로 갈수록 출광량이 감소되어 광 균일도가 저하된다.
예시적인 실시예는 광 균일도를 향상한 지향성 백라이트 유닛을 제공한다.
예시적인 실시예는 광 균일도를 향상한 지향성 백라이트 유닛을 포함한 입체 영상표시 장치를 제공한다.
예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛은,
광원;
상기 광원으로부터 조사된 광이 입사하는 입사면을 포함하고, 상기 광을 안내하는 도광판; 및
복수 개의 섹션을 포함하고, 상기 복수 개의 섹션 마다 상기 도광판으로부터 출광되는 광의 출광 방향을 조절하도록 된 그레이팅 패턴 세트를 포함하는 회절 소자;를 포함하고,
상기 그레이팅 패턴 세트는 복수 개의 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 그레이팅 유닛은 상기 광의 파장 대역에 의존하는 복수 개의 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 그레이팅 유닛의 면적이 다르게 구성될 수 있다.
상기 서브 그레이팅 유닛이 상기 도광판의 입사면과 상대적으로 가까운 섹션에서의 출광량과 상기 입사면과 상대적으로 먼 섹션에서의 출광량을 조절하도록 구성될 수 있다.
상기 그레이팅 유닛이 적색 파장 대역에 대응되는 제1 서브 그레이팅 유닛, 녹색 파장 대역에 대응하는 제2 서브 그레이팅 유닛, 청색 파장 대역에 대응되는 제3 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 제1 서브 그레이팅 유닛, 제2 서브 그레이팅 유닛 및 제3 서브 그레이팅 유닛의 면적이 다르게 구성될 수 있다.
상기 그레이팅 유닛에 포함된 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 섹션마다 다르게 구성될 수 있다.
상기 서브 그레이팅 유닛의 면적이 대응하는 파장 대역의 광의 진행 방향을 따라 증가하도록 구성될 수 있다.
상기 서브 그레이팅 유닛의 폭이 광의 진행 방향을 따라 증가할 수 있다.
상기 그레이팅 유닛이 복수 개의 컬러 광에 대응되는 복수 개의 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 그레이팅 유닛의 면적이 대응되는 각 컬러 광의 진행 방향을 따라 각각 증가하도록 구성될 수 있다.
상기 도광판의 입사면으로부터 먼 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 높이가 상기 도광판의 입사면으로부터 가까운 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 높이보다 클 수 있다.
상기 도광판의 입사면으로부터 먼 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 굴절률이 상기 도광판의 입사면으로부터 가까운 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 굴절률보다 클 수 있다.
상기 도광판의 입사면으로부터 먼 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 듀티 사이클이 상기 도광판의 입사면으로부터 가까운 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 듀티 사이클보다 큰 출광 효율을 갖도록 구성될 수 있다.
상기 그레이팅 유닛이 섹션마다 그레이팅의 굴절률, 그레이팅의 높이, 그레이팅의 피치, 그레이팅의 듀티 사이클 중 적어도 하나가 다르게 조절될 수 있다.
상기 그레이팅 유닛에 포함된 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 입사광의 방향 및 섹션의 개수에 따라 다르게 구성될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛은,
복수 개의 컬러 광을 조사하는 광원;
상기 광원으로부터 조사된 각 컬러 광이 입사하는 복수 개의 입사면을 포함하고, 상기 광을 안내하는 도광판; 및
복수 개의 섹션을 포함하고, 상기 복수 개의 섹션 마다 상기 도광판으로부터 출광되는 광의 출광 방향을 조절하도록 구성된 복수 개의 그레이팅 유닛을 포함하는 회절 소자;를 포함하고,
상기 복수 개의 그레이팅 유닛은 각각 상기 복수 개의 컬러 광에 대응되는 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 복수 개의 컬러 광 중 어느 한 컬러 광에 대응하는 서브 그레이팅 유닛의 면적이 상기 어느 한 컬러 광의 진행 방향을 따라 다 다르게 구성될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는,
광원;
상기 광원으로부터 조사된 광이 입사하는 입사면을 포함하고, 상기 광을 안내하는 도광판;
복수 개의 섹션을 포함하고, 상기 복수 개의 섹션 마다 상기 도광판으로부터 출광되는 광의 출광 방향을 조절하도록 된 그레이팅 패턴 세트를 포함하는 회절 소자; 및
상기 회절 소자를 통해 출사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,
상기 그레이팅 패턴 세트는 복수 개의 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 그레이팅 유닛은 상기 광의 파장 대역에 의존하는 복수 개의 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 그레이팅 유닛의 면적이 다르게 구성될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛은 광 균일도를 향상할 수 있다. 백라이트 유닛의 영역에 따라 다른 다중의 그레이팅 패턴 세트를 구비하여 출광 효율을 조절함으로써 광 균일도를 높일 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛을 이용하여 양질의 화질을 가진 입체 영상 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c는 광원의 배치를 변형한 예시적인 실시예들에 따른 지향성 백라이트 유닛의 평면도를 도시한 것이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛의 회절 소자의 구성도의 일 예를 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 회절 소자의 각 섹션 별 그레이팅 유닛의 예들을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 4에 도시된 회절 소자의 제1 섹션에 포함된 그레이팅 유닛의 일 예를 도시한 것이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛의 회절 소자가 9개의 섹션을 포함하고, 각 섹션에서의 그레이팅 유닛의 면적 비를 도시한 것이다.
도 7은 그레이팅 유닛의 면적 비에 따른 구성도의 일 예를 도시한 것이다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛의 회절 소자에서 그레이팅 높이를 변화시킨 예를 도시한 것이다.
도 9는 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛의 회절 소자에서 그레이팅의 굴절률을 변화시킨 예를 도시한 것이다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛의 회절 소자에서 그레이팅 듀티 사이클을 변화시킨 예를 도시한 것이다.
도 11은 단일의 그레이팅 패턴 세트로 구성된 회절 소자를 포함한 비교예에 따른 백라이트 유닛에서 적색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 전반사율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 단일의 그레이팅 패턴 세트로 구성된 회절 소자를 포함한 비교예에 따른 백라이트 유닛에서 적색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 출광효율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 13은 단일의 그레이팅 패턴 세트로 구성된 회절 소자를 포함한 비교예에 따른 백라이트 유닛에서 녹색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 전반사율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 14는 단일의 그레이팅 패턴 세트로 구성된 회절 소자를 포함한 비교예에 따른 백라이트 유닛에서 녹색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 출광효율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 15는 단일의 그레이팅 패턴 세트로 구성된 회절 소자를 포함한 비교예에 따른 백라이트 유닛에서 청색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 전반사율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 16은 단일의 그레이팅 패턴 세트로 구성된 회절 소자를 포함한 비교예에 따른 백라이트 유닛에서 청색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 출광효율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 17은 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 녹색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 출광효율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 18은 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 적색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 출광효율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 19는 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 청색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 출광효율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 20은 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛의 회절 소자가 25개의 섹션을 포함하는 경우 각 섹션에서의 서브 그레이팅 유닛의 면적 비를 도시한 것이다.
도 21은 도 20에 도시된 회절 소자의 3열에 배치된 섹션에서의 서브 그레이팅 유닛의 면적 구성의 일 예를 도시한 것이다.
도 22는 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛의 회절 소자가 25개의 섹션을 포함하는 경우, 백라이트 유닛의 녹색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 출광 효율의 변화를 나타낸 것이다.
도 23은 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함한 입체 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 24는 다른 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함한 입체 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 25는 도 23에 도시된 입체 영상 표시 장치가 칼라 필터를 더 구비한 예를 도시한 것이다.
이하, 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛 및 이를 포함한 입체 영상 표시 장치에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "A가 B에 구비된"은 A가 B에 접촉 또는 비접촉식으로 구비되는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛(BLU)을 개략적으로 도시한 것이다. 백라이트 유닛(BLU)은 광을 조사하는 광원(S)과, 광원(S)로부터의 광을 안내하는 도광판(LGP)과, 도광판(LGP)에 구비된 회절 소자(D)를 포함할 수 있다.
광원(S)은 예를 들어, 도광판(LGP)의 적어도 하나의 측 방향에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광원(S)은 적어도 하나의 파장 대역의 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 광원(S)은 LED(Light Emitting Diode) 또는 LD(Laser Diode)를 포함할 수 있다. 복수 개의 LED 또는 LD 들이 도광판(LGP)의 적어도 하나의 측 방향에 배열될 수 있다. 도광판(LGP)은 광원(S)으로부터의 광을 내부 전반사를 통해 안내하여 도광판(LGP) 상부로 출사되도록 할 수 있다. 도광판(LGP)은 광원(S)으로부터 광이 입사되는 적어도 하나의 입사면(11)과, 광이 도광판(LGP) 내부를 진행하다가 출사되는 출사면(13)을 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 광원의 배치 구조를 변형한 백라이트 유닛(BLU)의 평면도를 도시한 것이다. 도 2a를 참조하면, 예를 들어, 광원(S)이 제1파장 대역의 광을 조사하는 제1광원(S1), 제2파장 대역의 광을 조사하는 제2광원(S2), 및 제3파장 대역의 광을 조사하는 제3광원(S3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1광원(S1)은 적색 광을 조사하고, 제2광원(S2)은 청색 광을 조사하고, 제3광원(S3)은 녹색 광을 조사할 수 있다. 도광판(LGP)은 예를 들어 직육면체 형상을 가질 수 있다. 제1광원(S1)은 도광판(LGP)의 제1 측방향에 배치되고, 제2광원(S2)은 도광판(LGP)의 제2 측방향에 배치되고, 제3광원(S3)은 제3 측방향에 배치될 수 있다. 도광판(LGP)은 제1광원(S1)으로부터의 광이 입사되는 제1입사면(11a), 제2광원(S2)으로부터의 광이 입사되는 제2입사면(11b), 제3광원(S3)으로부터의 광이 입사되는 제3입사면(11c)을 포함할 수 있다. 하지만, 광원의 배치가 여기에 한정되는 것은 아니고, 이 밖에도 다양한 방식으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1광원(S1), 제2광원(S2), 및 제3광원(S3)이 도광판(LGP)의 일 측에 교대로 배열되는 것도 가능하다.
도 2a에 도시된 바와 같이 광원이 도광판(LGP)의 세 측면에 구비된 제1광원(S1), 제2광원(S2), 제3광원(S3)을 포함할 수 있다. 도광판(LGP)은 예를 들어, 제1광원(S1)으로부터의 광이 입사되는 제1입사면(11a), 제2광원(S2)으로부터의 광이 입사되는 제2입사면(11b), 제3광원(S3)으로부터의 광이 입사되는 제3입사면(11c)을 포함할 수 있다.
도 2b에서는, 도광판(LGP)의 네 개의 측 방향에 각각 제1광원(S1), 제2광원(S2), 제3광원(S3), 및 제4광원(S4)이 배치된 예가 도시되었다. 예를 들어, 제1광원(S1)은 적색 광을 조사하고, 제2광원(S2)은 청색 광을 조사하고, 제3광원(S3)은 녹색 광을 조사할 수 있다. 그리고, 제4광원(S4)은 이 밖에 다른 파장의 광을 조사하는 광원일 수 있다. 또는, 제4광원(S4)이 적색 광, 청색 광, 녹색 광 중 더 필요한 광을 조사하는 광원일 수 있다. 예를 들어, 제4광원(S4)은 적색 광을 조사하는 광원일 수 있다. 그럼으로써, 광 효율이 상대적으로 낮은 광원의 개수를 증가시켜 광량을 증가시킬 수 있다. 도광판(LGP)은 예를 들어, 제1광원(S1)으로부터의 광이 입사되는 제1입사면(11a), 제2광원(S2)으로부터의 광이 입사되는 제2입사면(11b), 제3광원(S3)으로부터의 광이 입사되는 제3입사면(11c), 제4광원(S4)으로부터의 광이 입사되는 제4입사면(11d)을 포함할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 도광판(LGP)의 제1 측방향에 제1광원(S1)이 구비되고, 제2 측방향에 제2광원(S2)이 구비되고, 제3 측방향에 제3광원(S3)이 구비되고, 제4 측방향에 제1광원(S1)과 제2광원(S2)이 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1광원(S1)에서 제1광(L1)이 조사되고, 제2광원(S2)에서 제2광(L2)이 조사되고, 제3광원(S3)에서 제3광(L3)이 조사될 수 있다. 제1광(L1)과 제2광(L2)이 도광판(LGP)에 대해 기울어지게 입사되고, 제3광(L3)이 도광판(LGP)에 수직하게 입사될 수 있다. 예를 들어, 도광판(LGP)의 일 측방향에 배치된 제1광원으로부터 조사된 제1광과 도광판의 다른 측방향에 배치된 제1광원으로부터 조사된 제1광의 도광판에 대한 입사각은 같을 수 있다. 예를 들어, 도광판(LGP)의 일 측방향에 배치된 제2광원으로부터 조사된 제2광과 도광판의 다른 측방향에 배치된 제2광원으로부터 조사된 제2광의 도광판에 대한 입사각은 같을 수 있다. 제1광원과 제2광원을 다른 측방향에 더 구비함으로써 제1광과 제2광의 광량을 필요에 따라 더 증가시킬 수 있다. 이 밖에도 광원의 개수와 배치 위치 등을 다양하게 변형할 수 있다.
회절 소자(D)는 그레이팅(G)을 포함할 수 있다. 회절 소자(D)는 도광판(LGP)에 대한 광의 입사각과 파장 중 적어도 하나에 따라 광의 출사 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 도광판(LGP)에 대한 광의 입사각은 도광판으로부터의 광의 출사 방향과 대응 관계를 가질 수 있다. 또한, 회절 소자(D)는 광의 파장에 대해 선택성을 가지도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 회절 소자(D)는 특정 파장 대역의 광에 대해서만 반응하도록 구성된 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다.
회절 소자(D)는 예를 들어, 도광판(LGP)에서 회절 소자(D)로 입사하는 광의 방향과 파장 중 적어도 하나에 대응되는 복수 개의 그레이팅 패턴 세트를 가질 수 있다. 회절 소자(D)는 그레이팅(G)과 특정 파장의 광 사이에 상호 작용이 일어나고, 그레이팅(G)의 피치(pitch), 그레이팅(G)의 배열 방향, 그레이팅(G)의 굴절률, 그레이팅(G)의 듀티 사이클(duty cycle) 및, 광의 진행 방향과 그레이팅과의 상대적인 각도 등의 조합에 따라 광이 특정한 방향을 가지고 출광되도록 할 수 있다.
도 3은 회절 소자(D)의 그레이팅 패턴 세트를 개략적으로 도시한 것이다. 회절 소자(D)는 복수 개의 섹션(SE)을 포함할 수 있다. 복수 개의 섹션(SE)은 각각 다른 그레이팅 패턴 세트를 포함할 수 있다. 여기서, 섹션(SE)은 물리적으로 구분되는 영역을 나타낼 수 있다. 또는, 섹션(SE)은 그레이팅 패턴 세트에 따라 구분되는 영역일 수 있다. 예를 들어, 회절 소자(D)는 그레이팅 패턴 세트에 따라 서로 다른 방향으로 광이 출사되도록 할 수 있다. 서로 다른 방향으로 출사된 광은 각각 서로 다른 뷰를 제공하여 3차원 영상을 표시할 수 있다. 여기서, 뷰는 예를 들어, 시청자의 한 쪽 눈에 표시되는 영상을 나타낼 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 시청자의 한 쪽 눈에 두 개 이상의 뷰에 대응되는 영상이 제공되는 것도 가능하다. 회절 소자(D)는 광의 출사 방향을 제어할 수 있고, 광의 출사 방향에 따라 서로 다른 뷰가 시청자에게 제공되는 경우에 3차원 영상이 표시될 수 있다. 그레이팅 패턴 세트에 따라 복수 개의 뷰, 예를 들어 36개의 뷰, 48개의 뷰, 96개의 뷰 등을 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면, 회절 소자(D)는 예를 들어 제1 내지 제9 섹션(SE1)(SE2)(SE3)(SE4)(SE5)(SE6)(SE7)(SE8)(SE9)을 포함할 수 있다. 여기서, 섹션은 그레이팅 패턴 세트가 다르게 구성되는 영역을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 회절 소자(D)가 9개의 섹션을 포함하거나, 16개의 섹션을 포함하거나, 25개의 섹션을 포함할 수 있다. 이 밖에도 다양한 개수의 섹션을 포함할 수 있다.
도 3은 제1 내지 제9 섹션(SE1)(SE2)(SE3)(SE4)(SE5)(SE6)(SE7)(SE8)(SE9)에 각각 다르게 구성된 그레이팅 패턴 세트의 일 예를 도시한 것이다. 그레이팅 패턴 세트는 복수 개의 그레이팅 유닛을 포함하고, 그레이팅 유닛이 섹션마다 다르게 구성될 수 있다. 그레이팅 유닛은 예를 들어, 그레이팅 패턴 세트를 구성하는 최소 단위를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 그레이팅 유닛은 후술하는 입체 영상 표시 장치의 픽셀에 대응되는 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1섹션(SE1)은 제1 그레이팅 유닛(GU1)을 포함하고, 제2섹션(SE2)은 제2 그레이팅 유닛(GU2)을 포함하고, 제3섹션(SE3)은 제3 그레이팅 유닛(GU3)을 포함하고, 제4섹션(SE4)은 제4 그레이팅 유닛(GU4)을 포함하고, 제5섹션(SE5)은 제5 그레이팅 유닛(GU5)을 포함하고, 제6섹션(SE6)은 제6 그레이팅 유닛(GU6)을 포함하고, 제7섹션(SE7)은 제7 그레이팅 유닛(GU7)을 포함하고, 제8섹션(SE8)은 제8 그레이팅 유닛(GU8)을 포함하고, 제9섹션(SE9)은 제9 그레이팅 유닛(GU9)을 포함할 수 있다.
도 4는 제1 내지 제9 그레이팅 유닛(GU1)(GU2)(GU3)(GU4)(GU5)(GU6)(GU7)(GU8)(GU9)의 구성 예를 도시한 것이다. 예를 들어, 그레이팅 유닛 각각은 복수 개의 서브 그레이팅 유닛을 포함할 수 있다. 복수 개의 서브 그레이팅 유닛은 예를 들어, 후술하는 입체 영상 표시 장치의 서브 픽셀에 대응되는 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다. 서브 그레이팅 유닛은 예를 들어, 광의 파장 대역에 의존하는 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다. 서브 그레이팅 유닛은 예를 들어, 제1파장 광(예를 들어, 적색 파장 대역의 광)을 회절시키는 제1 서브 그레이팅 유닛, 제2파장 광(예를 들어, 청색 파장 대역의 광)을 회절시키는 제2 서브 그레이팅 유닛, 제3파장 광(예를 들어, 녹색 파장 대역의 광)을 회절시키는 제3 서브 그레이팅 유닛을 포함할 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 다양한 파장 대역의 광에 대응되는 서브 그레이팅 유닛을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서는 서브 그레이팅 유닛의 면적이 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각 섹션마다 그레이팅 유닛에 포함된 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 다르게 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1그레이팅 유닛(GU1)은 제1-1 서브 그레이팅 유닛(GU11), 제1-2 서브 그레이팅 유닛(GU12), 제1-3 서브 그레이팅 유닛(GU13)을 포함할 수 있다. 제2그레이팅 유닛(GU2)은 제2-1 서브 그레이팅 유닛(GU21), 제2-2 서브 그레이팅 유닛(GU22), 제2-3 서브 그레이팅 유닛(GU23)을 포함할 수 있다. 제3그레이팅 유닛(GU3)은 제3-1 서브 그레이팅 유닛(GU31), 제3-2 서브 그레이팅 유닛(GU32), 제3-3 서브 그레이팅 유닛(GU33)을 포함할 수 있다. 제4그레이팅 유닛(GU4)은 제4-1 서브 그레이팅 유닛(GU41), 제4-2 서브 그레이팅 유닛(GU42), 제4-3 서브 그레이팅 유닛(GU43)을 포함할 수 있다. 제5그레이팅 유닛(GU5)은 제5-1 서브 그레이팅 유닛(GU51), 제5-2 서브 그레이팅 유닛(GU52), 제5-3 서브 그레이팅 유닛(GU53)을 포함할 수 있다. 제6그레이팅 유닛(GU6)은 제6-1 서브 그레이팅 유닛(GU61), 제6-2 서브 그레이팅 유닛(GU62), 제6-3 서브 그레이팅 유닛(GU63)을 포함할 수 있다. 제7그레이팅 유닛(GU7)은 제7-1 서브 그레이팅 유닛(GU71), 제7-2 서브 그레이팅 유닛(GU72), 제7-3 서브 그레이팅 유닛(GU73)을 포함할 수 있다. 제8그레이팅 유닛(GU8)은 제8-1 서브 그레이팅 유닛(GU81), 제8-2 서브 그레이팅 유닛(GU82), 제8-3 서브 그레이팅 유닛(GU83)을 포함할 수 있다. 제9그레이팅 유닛(GU9)은 제9-1 서브 그레이팅 유닛(GU91), 제9-2 서브 그레이팅 유닛(GU92), 제9-3 서브 그레이팅 유닛(GU93)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제9 그레이팅 유닛(GU1)(GU2)(GU3)(GU4)(GU5)(GU6)(GU7)(GU8)(GU9)은 각각 다른 서브 그레이팅 유닛의 면적 비를 가질 수 있다. 하지만, 모든 그레이팅 유닛이 각각 다른 면적 비를 가지지 않고, 일부 그레이팅 유닛은 서브 그레이팅 유닛의 면적비가 동일한 것도 가능하다. 서브 그레이팅 유닛의 면적 비는 예를 들어, 도광판(LGP)의 입사면과 상대적으로 가까운 섹션에서의 출광량과 입사면과 상대적으로 먼 섹션에서의 출광량을 조절하도록 구성될 수 있다. 이러한 출광량을 조절하여 도광판의 출사면에서의 광 균일도를 향상할 수 있다.
출광량은 각 섹션에서의 출광 효율의 조절을 통해 조절될 수 있다. 예를 들어, 각 섹션에서의 출광 효율은 서브 그레이팅 유닛의 면적을 조절하여 조절할 수 있다. 이 밖에도 출광 효율은 그레이팅의 피치, 그레이팅의 높이, 그레이팅의 듀티 사이클, 그레이팅의 굴절률 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛에서는, 예를 들어, 각 섹션에서의 서브 그레이팅 유닛의 면적을 다르게 구성하여 광 균일도를 높일 수 있다.
그레이팅 유닛은 예를 들어, 복수 개의 서브 그레이팅 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그레이팅 유닛은 후술하는 디스플레이 패널의 픽셀에 대응되는 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다. 픽셀은 예를 들어, 광의 투과율을 제어할 수 있는 단위일수 있다. 서브 그레이팅 유닛은 디스플레이 패널의 서브 픽셀에 대응되는 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다. 서브 픽셀은 광의 투과율과 함께 광의 파장 선택을 제어할 수 있는 단위일 수 있다. 예를 들어, 서브 픽셀은 후술하는 칼라 필터에서의 파장 선택 단위일 수 있다.
도 4는 설명의 편의 상 회절 소자의 각 섹션마다 하나의 그레이팅 유닛을 확대하여 도시한 것이다. 각 섹션의 그레이팅 패턴 세트는 각각에 대응하는 그레이팅 유닛을 포함할 수 있다. 그리고, 각 그레이팅 유닛은 복수 개의 서브 그레이팅 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 그레이팅 유닛은 세 개의 서브 그레이팅 유닛을 포함할 수 있다. 하지만, 서브 그레이팅 유닛의 개수는 여기에 한정되는 것은 아니고 다양하게 구성될 수 있다.
제1섹션(SE1)의 그레이팅 패턴 세트는 제1 그레이팅 유닛(GU1)을 포함할 수 있다. 제1 그레이팅 유닛(GU1)은 예를 들어, 제1-1 서브 그레이팅 유닛(GU1-1), 제1-2 서브 그레이팅 유닛(GU1-2), 제1-3 서브 그레이팅 유닛(GU1-3)을 포함할 수 있다. 제2섹션(SE12의 그레이팅 패턴 세트는 제2 그레이팅 유닛(GU2)을 포함할 수 있다. 제2 그레이팅 유닛(GU2)은 예를 들어, 제2-1 서브 그레이팅 유닛(GU2-1), 제2-2 서브 그레이팅 유닛(GU2-2), 제2-3 서브 그레이팅 유닛(GU2-3)을 포함할 수 있다. 제3섹션(SE3)의 그레이팅 패턴 세트는 제3 그레이팅 유닛(GU3)을 포함할 수 있다. 제3 그레이팅 유닛(GU3)은 예를 들어, 제3-1 서브 그레이팅 유닛(GU3-1), 제3-2 서브 그레이팅 유닛(GU3-2), 제3-3 서브 그레이팅 유닛(GU3-3)을 포함할 수 있다. 제4섹션(SE4)의 그레이팅 패턴 세트는 제4 그레이팅 유닛(GU4)을 포함할 수 있다. 제4 그레이팅 유닛(GU4)은 예를 들어, 제4-1 서브 그레이팅 유닛(GU4-1), 제2-2 서브 그레이팅 유닛(GU4-2), 제4-3 서브 그레이팅 유닛(GU4-3)을 포함할 수 있다.
제5섹션(SE5)의 그레이팅 패턴 세트는 제5 그레이팅 유닛(GU5)을 포함할 수 있다. 제5 그레이팅 유닛(GU5)은 예를 들어, 제5-1 서브 그레이팅 유닛(GU5-1), 제5-2 서브 그레이팅 유닛(GU5-2), 제5-3 서브 그레이팅 유닛(GU5-3)을 포함할 수 있다. 제6섹션(SE6)의 그레이팅 패턴 세트는 제6 그레이팅 유닛(GU6)을 포함할 수 있다. 제6 그레이팅 유닛(GU6)은 예를 들어, 제6-1 서브 그레이팅 유닛(GU6-1), 제6-2 서브 그레이팅 유닛(GU6-2), 제6-3 서브 그레이팅 유닛(GU6-3)을 포함할 수 있다. 제7섹션(SE7)의 그레이팅 패턴 세트는 제7 그레이팅 유닛(GU7)을 포함할 수 있다. 제7 그레이팅 유닛(GU7)은 예를 들어, 제7-1 서브 그레이팅 유닛(GU7-1), 제7-2 서브 그레이팅 유닛(GU7-2), 제7-3 서브 그레이팅 유닛(GU7-3)을 포함할 수 있다. 제8섹션(SE8)의 그레이팅 패턴 세트는 제8 그레이팅 유닛(GU8)을 포함할 수 있다. 제8 그레이팅 유닛(GU8)은 예를 들어, 제8-1 서브 그레이팅 유닛(GU8-1), 제8-2 서브 그레이팅 유닛(GU8-2), 제8-3 서브 그레이팅 유닛(GU8-3)을 포함할 수 있다. 제9섹션(SE9)의 그레이팅 패턴 세트는 제2 그레이팅 유닛(GU9)을 포함할 수 있다. 제9 그레이팅 유닛(GU9)은 예를 들어, 제9-1 서브 그레이팅 유닛(GU9-1), 제9-2 서브 그레이팅 유닛(GU9-2), 제9-3 서브 그레이팅 유닛(GU9-3)을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 그레이팅 유닛에 포함된 서브 그레이팅 유닛의 면적이 서로 다르게 구성될 수 있다. 다른 측면에서는, 각 그레이팅 유닛에 포함된 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 섹션마다 다르게 구성될 수 있다.
또 다른 측면에서는 각 그레이팅 유닛에서 제1 파장 광에 대응되는 첫 번째 서브 그레이팅 유닛들 사이에서의 면적이 제1 파장 광의 진행 방향을 따라 다르게 구성될 수 있다. 또한, 각 그레이팅 유닛에서 제2 파장 광에 대응되는 두 번째 서브 그레이팅 유닛들 사이에서의 면적이 제2 파장 광의 진행 방향을 따라 다르게 구성될 수 있다. 또한, 각 그레이팅 유닛에서 제3 파장 광에 대응되는 세 번째 서브 그레이팅 유닛들 사이에서의 면적이 제3 파장 광의 진행 방향을 따라 다르게 구성될 수 있다. 이와 관련하여 이하에서 좀더 상세하게 설명한다.
도 5는 제1 그레이팅 유닛(GU1)을 상세히 도시한 것으로, 제1-1, 제1-2, 제1-3 서브 그레이팅 유닛(GU11)(GU12)(GU13)은 각각에 대응되는 그레이팅(G) 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 서브 그레이팅 유닛에서 그래이팅(G)의 배열 방향이 다를 수 있다. 그리고, 제1-1, 제1-2, 제1-3 서브 그레이팅 유닛(GU11)(GU12)(GU13)의 면적이 다르게 구성될 수 있다. 이와 같이, 다른 섹션에 있는 제2 내지 제9 그레이팅 유닛(GU2)(GU3)(GU4)(GU5)(GU6)(GU7)(GU8)(GU9)의 서브 그레이팅 유닛들의 면적도 다르게 구성될 수 있다. 그리고, 각 섹션마다 서브 그레이팅 유닛들의 면적 비가 다르게 구성될 수 있다. 이러한 각 섹션에서의 서브 그레이팅 유닛들의 면적 비는 도광판(LGP)의 대응 입사면(또는 대응 광원)과 상대적으로 가까운 섹션에서의 출광량과, 대응 입사면(또는 대응 광원)과 상대적으로 먼 섹션에서의 출광량을 조절하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 제1광원(S1)에 대해 각 그레이팅 유닛의 첫 번째 서브 그레이팅 유닛이 대응되고, 제2광원(S2)에 대해 각 그레이팅 유닛의 두 번째 서브 그레이팅 유닛이 대응되고, 제3광원(S3)에 대해 각 그레이팅 유닛의 세 번째 서브 그레이팅 유닛이 대응될 수 있다.
제1광원(S1)으로부터 조사된 제1광(L1)이 도광판(LGP)에 대해 도 4에 도시된 바와 같이 상향 사선 방향으로 입사될 때, 제1광(L1)의 진행 방향을 따라 제1광원(S1)에 대응되는 각 섹션의 제1 서브 그레이팅 유닛의 면적이 제1광(L1)의 입사면(또는 제1광원(S1))으로부터 멀어질수록 증가될 수 있다. 예를 들어, 제1광(L1)의 진행 방향을 따라 제7-1 서브 그레이팅 유닛(GU71)의 면적, 제5-1 서브 그레이팅 유닛(GU51)의 면적, 제3-1 서브 그레이팅 유닛(GU31)의 면적이 점점 증가할 수 있다. 제1광(L1)의 진행 방향을 따라 제4-1 서브 그레이팅 유닛(GU41)의 면적, 제2-1 서브 그레이팅 유닛(GU21)의 면적이 증가될 수 있다.
제2광원(S2)으로부터 조사된 제2광(L2)이 도광판(LGP)에 대해 상향 사선 방향으로 입사될 때, 제2광(L2)의 진행 방향을 따라 제2광원(S2)에 대응되는 각 섹션의 제2 서브 그레이팅 유닛의 면적이 제2광(L2)의 입사면(또는 제2광원(S2))으로부터 멀어질수록 증가될 수 있다. 예를 들어, 제2광(L2)의 진행 방향을 따라 제9-2 서브 그레이팅 유닛(GU92)의 면적, 제5-2 서브 그레이팅 유닛(GU52)의 면적, 제1-2 서브 그레이팅 유닛(GU12)의 면적이 점점 증가할 수 있다.
제3광원(S3)으로부터 조사된 제3광(L3)이 도광판(LGP)에 입사될 때, 제3광(L3)의 진행 방향을 따라 제3광원(S3)에 대응되는 각 섹션의 제3 서브 그레이팅 유닛의 면적이 제3광(L3)의 입사면(또는 제3광원(S3))으로부터 멀어질수록 증가될 수 있다. 예를 들어, 제3광(L3)은 도광판의 입사면에 대해 수직 입사할 수 있다. 제3광의 진행 방향을 따라 제2-3 서브 그레이팅 유닛(GU23)의 면적, 제5-3 서브 그레이팅 유닛(GU53)의 면적, 제8-3 서브 그레이팅 유닛(GU83)의 면적이 점점 증가할 수 있다. 이와 같이, 광이 수직 입사하는 경우에는 광의 진행 방향이 섹션의 열을 따라 대략적으로 평행하게 진행할 수 있다. 그러므로 제1-3 서브 그레이팅 유닛(GU13), 제4-3 서브 그레이팅 유닛(GU43), 제7-3 서브 그레이팅 유닛(GU73)의 면적비와, 제2-3 서브 그레이팅 유닛(GU23), 제5-3 서브 그레이팅 유닛(GU53), 제8-3 서브 그레이팅 유닛(GU83)의 면적비가 같을 수 있다.
도 6은 제1광(L1), 제2광(L2), 제3광(L3)의 입사 방향에 따라 각 섹션에서의 서브 그레이팅 유닛의 면적 비의 일 예를 도시한 것이다. 제1광(L1)은 예를 들어 적색 광(R)일 수 있으며, 제2광(L2)은 예를 들어, 청색 광(B)일 수 있으며, 제3광(L3)은 예를 들어, 녹색 광(G)일 수 있다. 예를 들어, 제1섹션(SE1)에서는 적색 광(R)에 대응되는 서브 그레이팅 유닛, 녹색 광(G)에 대응되는 서브 그레이팅 유닛, 청색 광(B)에 대응되는 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 50:30:100일 수 있다. 그리고, 제2섹션(SE2)에서는 적색 광(R)에 대응되는 서브 그레이팅 유닛, 녹색(G)에 대응되는 서브 그레이팅 유닛, 청색 광(B)에 대응되는 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 100:30:100일 수 있다. 나머지 다른 섹션에서도 각 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 다르게 구성될 수 있다. 여기서는, 같은 섹션 내에서의 서브 그레이팅 유닛의 면적 비에 대해 설명하였다.
또 다른 측면에서는, 각 섹션에서의 소정 광에 대응하는 서브 그레이팅 유닛의 면적이 광의 진행 방향을 따라 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 각 섹션에서의 대응하는 서브 그레이팅 유닛의 면적이 대응 광의 진행 방향을 따라 점점 증가하도록 구성될 수 있다. 제1광(L1)의 진행 방향을 따라 제1광(L1)에 대응되는 각 섹션에서의 서브 그레이팅 유닛의 면적이 점점 증가하도록 구성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 제1광(L1)에 대한 각 섹션에서의 서브 그레이팅 면적을 R이라고 표기하고, 제2광(L2)에 대한 각 섹션에서의 서브 그레이팅 면적을 B라고 표기하고, 제3광(L3)에 대한 각 섹션에서의 서브 그레이팅 면적을 G라고 표기한다. 예를 들어, 제1광(L1)(예를 들어, 적색 광)의 진행 방향을 따라, 제4섹션(SE4)의 제1서브 그레이팅 유닛의 면적(R)이 50, 제2섹션(SE2)의 제1서브 그레이팅 유닛의 면적(R)이 100으로 구성될 수 있다. 여기서의 면적 수치는 비율로 나타낸 면적일 수 있다. 제2광(L2)(예를 들어, 청색 광)의 진행 방향을 따라, 제6섹션(SE6)의 제2서브 그레이팅 유닛의 면적(B)이 50, 제2섹션(SE2)의 제2서브 그레이팅 유닛의 면적(B)이 100으로 구성될 수 있다. 제3광(L3)(예를 들어, 녹색 광)의 진행 방향을 따라, 제2섹션(SE2)의 제3서브 그레이팅 유닛의 면적(G)이 30, 제5섹션(SE5)의 제3서브 그레이팅 유닛의 면적(G)이 50, 제8섹션(SE8)의 제3서브 그레이팅 유닛의 면적(G)이 100으로 구성될 수 있다.
각 광의 진행 방향을 따라 대응되는 서브 그레이팅 유닛의 면적이 점점 증가되도록 구성될 수 있다. 여기서, 각 서브 그레이팅 유닛의 면적 비는 광의 균일도가 향상되도록 다양하게 구성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 각 서브 그레이팅 유닛의 면적은 예를 들어, 서브 그레이팅 유닛의 폭(W) 및 길이(LE) 중 적어도 하나를 변화시켜 조절할 수 있다. 여기서, 폭(W)은 본 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛을 채용한 입체 영상 표시 장치의 사용자가 볼 때 가로 방향일 수 있으며, 길이(LE)는 사용자가 볼 때 세로 방향일 수 있다. 도 7에서는 예를 들어, 제1서브 그레이팅 유닛(SGU1), 제2서브 그레이팅 유닛(SGU2), 제3서브 그레이팅 유닛(SGU3)의 폭(W)을 동일하게 하고, 길이(LE)를 조절하여 면적을 조절한 예를 도시하고 있다. 예를 들어, 제1서브 그레이팅 유닛(SGU1), 제2서브 그레이팅 유닛(SGU2), 제3서브 그레이팅 유닛(SGU3)의 길이를 각각 LE, 0.5LE, 0.3LE로 조절하여 면적 비를 100:50:30으로 만들 수 있다. 또는, 제1서브 그레이팅 유닛(SGU1), 제2서브 그레이팅 유닛(SGU2), 제3서브 그레이팅 유닛(SGU3)의 길이를 각각 0.4LE, 0.2LE, LE로 조절하여 면적 비를 40:20:100으로 만들 수 있다. 서브 그레이팅 유닛의 면적비는 회절 소자의 섹션의 개수, 광의 입사 각도, 광의 파장 등에 따라 다양하게 변경할 수 있다.
한편, 서브 그레이팅 유닛의 면적 비를 조절시, 각 서브 그레이팅 유닛의 폭과 길이를 같이 변화시켜 조절하는 것도 가능하며, 각 서브 그레이팅 유닛의 폭을 변화시켜 조절하는 것도 가능하다.
이와 같이, 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛은 회절 소자의 각 섹션에서 서브 그레이팅 유닛의 면적 비를 다르게 구성할 수 있다. 각 섹션에서의 서브 그레이팅 유닛의 면적 비는 회절 소자로부터 출광되는 광의 균일도를 높이도록 구성될 수 있다. 다른 측면에서는 광의 진행 방향을 따라 해당 광에 대응되는 서브 그레이팅 유닛의 면적을 다르게 구성할 수 있다. 다시 말하면, 각 섹션에서의 서로 다른 광에 대응되는 서브 그레이팅 유닛의 면적을 다르게 구성하거나, 광의 진행 방향을 따라 상기 광에 대응되는 서브 그레이팅 유닛의 면적을 다르게 구성할 수 있다. 이러한 구성을 통해, 광이 입사하는 곳으로부터 상대적으로 가까이 위치한 섹션에서의 출광 효율과 상대적으로 멀리 위치한 섹션에서 출광 효율을 조절함으로써 광의 균일도를 높일 수 있다. 광원이 파장 대역 별로 다른 위치에 배치될 수 있으며, 각 파장 대역에 대응되는 서브 그레이팅 유닛은 대응되는 파장 대역의 광의 진행 경로를 기준으로 면적이 다르게 구성될 수 있다.
또한, 예를 들어, 각 섹션에 포함된 서브 그레이팅 유닛의 면적, 그레이팅의 높이, 그레이팅의 피치, 그레이팅의 듀티 사이클, 그레이팅의 굴절률 중 적어도 하나를 조절하여 각 섹션에서의 출광 효율을 조절할 수 있다.
도 8은 그레이팅(G)의 높이 변화에 대한 예를 단면도로 나타낸 것이다. 그레이팅의 높이를 변화시켜 출광 효율을 조절할 수 있다. 각 섹션마다 그레이팅 유닛에 포함된 그레이팅(G)의 높이(h)가 다르게 구성될 수 있다. 또는, 일부 섹션에서만 그레이팅(G)의 높이(h)가 다를 수 있다. 그레이팅의 높이가 증가되면 광의 출광 효율이 증가될 수 있다. 예를 들어, 광원으로부터 상대적으로 가까이 위치한 섹션에 포함된 그레이팅의 제1높이(h1)가 광원으로부터 상대적으로 멀게 위치한 섹션에 포함된 그레이팅의 제2높이(h2)보다 작을 수 있다. 또는, 출광 효율을 고려하여 그레이팅의 높이를 h1과 h2 중 하나로 선택할 수 있다.
도 9는 그레이팅(G)의 굴절률을 변화시킨 예를 단면도로 나타낸 것이다. 예를 들어, 그레이팅의 제1굴절률(n1)이 1.46일 수 있다. 또는, 그레이팅의 제2굴절률(n2)이 1.53일 수 있다. 그레이팅의 굴절률이 증가되면 광의 출광 효율이 증가될 수 있다. 예를 들어, 그레이팅의 굴절률이 1.46인 경우보다 1.53인 경우에 출광 효율이 높을 수 있다. 섹션마다 그레이팅의 굴절률을 다르게 구성하여 출광 효율을 조절할 수 있다. 또는 일부 섹션의 그레이팅의 굴절률을 다르게 구성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 광원으로부터 상대적으로 가까이 위치한 섹션에 포함된 그레이팅의 제1굴절률(n1)이 광원으로부터 상대적으로 멀게 위치한 섹션에 포함된 그레이팅의 제2굴절률(n2)보다 작을 수 있다. 또는, 출광 효율을 고려하여 그레이팅의 굴절률을 n1과 n2 중 하나로 선택할 수 있다.
도 10은 그레이팅의 듀티 사이클을 변화시킨 예를 도시한 것이다. 그레이팅은 그루브(GR)와 랜드(LD)를 포함할 수 있다. 듀티 사이클은 그레이팅 피치(T)에 대한 랜드(LD)의 폭(T1)의 비를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 일반적인 경우, 듀티 사이클이 0.5일 때 출광 효율이 최대이며, 듀티 사이클이 0.5보다 작거나 큰 경우, 상대적으로 출광 효율이 상대적으로 낮을 수 있다. 따라서, 도광판의 입사면으로부터 먼 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 듀티 사이클이 상기 도광판의 입사면으로부터 가까운 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 듀티 사이클보다 큰 출광 효율을 갖도록 구성될 수 있다. 또는, 그레이팅의 피치를 조절하여 출광 효율을 조절하는 것도 가능하다.
다음은 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛의 동작에 대해 설명한다.
도 11은 단일의 그레이팅 패턴 세트로 구성된 회절 소자를 포함한 비교예에 따른 백라이트 유닛에서 적색 파장 광의 전반사 횟수에 따른 전반사율의 변화를 나타낸 그래프이다. 단일의 그레이팅 패턴 세트는 각 서브 그레이팅 유닛의 면적이 동일하게 구성된 예를 나타낼 수 있다.
도 11은 비교예와 관련하여, 전반사 횟수에 대한 전반사율의 변화를 도시한 것이다. (A)는 그레이팅의 높이가 100nm, 그레이팅의 굴절률이 1.46인 단일의 그레이팅 패턴 세트를, (B)는 그레이팅의 높이가 120nm, 그레이팅의 굴절률이 1.46인 단일의 그레이팅 패턴 세트를, (C)는 그레이팅의 높이가 100nm, 그레이팅의 굴절률이 1.53인 단일의 그레이팅 패턴 세트를, (D)는 그레이팅의 높이가 120nm, 그레이팅의 굴절률이 1.53인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 나타낸다. 전반사 횟수는 광이 도광판을 진행하면서 전반사되는 횟수를 나타내며, 전반사 횟수가 증가되는 것은 광원으로부터의 거리가 멀어지는 것(또는 도광판의 입사면으로부터 멀어지는 것)을 나타낼 수 있다.
전반사율이 전반사 횟수가 증가될수록 지수함수적으로 감소된다. 도 12는 상기 (A)(B)(C)(D) 경우의 전반사 횟수에 대한 출광 효율의 변화를 도시한 것이다. 전반사 횟수가 증가할수록 출광 효율이 감소됨을 보인다.
도 13은 녹색광과 관련하여, 전반사 횟수에 대한 전반사율의 변화를 (A)(B)(C)(D) 각각의 경우에 대해 도시한 것이다. 전반사율이 전반사 횟수가 증가될수록 지수함수적으로 감소된다. 도 14는 상기 (A)(B)(C)(D) 경우의 전반사 횟수에 대한 출광 효율의 변화를 도시한 것이다. 전반사 횟수가 증가할수록 녹색광의 출광 효율이 감소됨을 보인다.
도 15는 청색광과 관련하여, 전반사 횟수에 대한 전반사율의 변화를 (A)(B)(C)(D) 각각의 경우에 대해 도시한 것이다. 전반사율이 전반사 횟수가 증가될수록 지수함수적으로 감소된다. 도 16은 상기 (A)(B)(C)(D) 경우의 전반사 횟수에 대한 출광 효율의 변화를 도시한 것이다. 전반사 횟수가 증가할수록 청색광의 출광 효율이 감소됨을 보인다.
이상 그래프에 따르면, 적색광, 녹색광, 청색광에 대해 전반사 횟수에 따라 출광 효율이 크게 감소되고, 이는 도광판에서 광의 입사면과 가까운 쪽에 비해 광의 입사면으로부터 먼 쪽에서의 출광 효율이 감소됨을 나타낼 수 있다.
도 17은 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 전반사 횟수에 따른 적색광의 출광 효율의 변화를 나타낸 것이다. 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛은 9개의 섹션을 포함할 수 있다. 그래프에서 (AA)는 9개의 섹션에서 도 6에 도시된 면적비로 구성되고, 그레이팅의 높이가 100nm, 굴절률이 1.46인 다중의 그레이팅 패턴 세트를, (BB)는 9개의 섹션에서 도 6에 도시된 면적비로 구성되고, 그레이팅의 높이가 125nm, 굴절률이 1.46인 다중의 그레이팅 패턴 세트를, (CC)는 9개의 섹션에서 도 6에 도시된 면적비로 구성되고, 그레이팅의 높이가 125nm, 굴절률이 1.53인 다중의 그레이팅 패턴 세트를, (DD)는 9개의 섹션에서 도 6에 도시된 면적비로 구성되고, 그레이팅의 높이가 125nm, 굴절률이 1.53인 다중의 그레이팅 패턴 세트를 나타낸다. 도 17을 참조하면, 단일의 패턴 그레이팅 세트(A)를 포함하는 비교예와 비교할 때, (AA)(BB)(CC)(DD)의 경우 적색 광이 출광되는 양이 전반사 횟수에 따라 지수함수적으로 감소되지 않고, 감소와 증가를 반복하면서 전체적으로 출광 효율의 균일도가 증가됨을 보인다.
도 18은 예시적인 실시예에 따른 전반사 횟수에 따른 녹색광의 출광 효율의 변화를 나타낸 것이다. 상기 (AA), (BB), (CC), (DD)의 경우에 대해 전반사 횟수에 따른 녹색광의 출광 효율의 변화를 나타낸 것이다. 녹색 광이 출광되는 양이 전반사 횟수에 따라 지수함수적으로 감소되지 않고, 감소와 증가를 반복하면서 전체적으로 출광 효율의 균일도가 증가됨을 보인다.
도 19는 예시적인 실시예에 따른 전반사 횟수에 따른 청색광의 출광 효율의 변화를 나타낸 것이다. 상기 (AA), (BB), (CC), (DD)의 경우에 대해 전반사 횟수에 따른 청색 광의 출광 효율의 변화를 나타낸 것이다. 청색 광이 출광되는 양이 전반사 횟수에 따라 지수함수적으로 감소되지 않고, 감소와 증가를 반복하면서 전체적으로 출광 효율의 균일도가 증가됨을 보인다.
다음은 비교 예로서 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우에 대한 출광 효율을 표로 정리한 것이다.
칼라 그레이팅 높이 변화 (nm) 출광 효율 변화 (증가율) 굴절률 변화 출광 효율 변화 (증가율) 그레이팅 높이 + 굴절률 변화 출광 효율 변화 (증가율)
적색광 100 ->110 19% 1.46 ->1.50 25% 높이 100->120

굴절률 1.46->1.53		 100%
100 ->120 38% 1.46 ->1.53 46%
녹색광 100 ->110 16% 1.46 ->1.50 25% 94%
100 ->120 32% 1.46 ->1.53 47%
청색광 100 ->110 14% 1.46 ->1.50 26% 87%
100 ->120 30% 1.46 ->1.53 49%
예를 들어, 그레이팅의 높이가 100nm, 굴절률이 1.46인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우에 비해, 그레이팅의 높이가 110nm, 굴절률이 1.46인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우 적색광의 출광 효율이 대략 19% 증가될 수 있다. 같은 경우, 녹색광의 출광 효율은 대략 16% 증가되고, 청색광의 출광 효율은 대략 14% 증가될 수 있다. 예를 들어, 그레이팅의 높이가 100nm인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우에 비해, 그레이팅의 높이가 120nm인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우 적색광의 출광 효율이 대략 38% 증가될 수 있다. 같은 경우, 녹색광의 출광 효율은 대략 32% 증가되고, 청색광의 출광 효율은 대략 30% 증가될 수 있다. 그레이팅의 높이 변화가 출광 효율에 영향을 미침을 알 수 있다.
예를 들어, 그레이팅의 굴절률이 1.46인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우에 비해, 그레이팅의 굴절률이 1.50인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우 적색광의 출광 효율이 대략 25% 증가될 수 있다. 같은 경우, 녹색광의 출광 효율은 대략 25% 증가되고, 청색광의 출광 효율은 대략 26% 증가될 수 있다. 예를 들어, 그레이팅의 굴절률이 1.46인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우에 비해, 그레이팅의 굴절률이 1.53인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우 적색광의 출광 효율이 대략 38% 증가될 수 있다. 같은 경우, 녹색광의 출광 효율은 대략 32% 증가되고, 청색광의 출광 효율은 대략 30% 증가될 수 있다. 그레이팅의 굴절률의 변화가 출광 변화에 영향을 미침을 알 수 있다.
예를 들어, 그레이팅의 높이가 100이고, 굴절률이 1.46인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우에 비해, 그레이팅의 높이가 120이고, 굴절률이 1.53인 단일의 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우 적색광의 출광 효율이 대략 100% 증가될 수 있다. 같은 경우, 녹색광의 출광 효율은 대략 94% 증가되고, 청색광은 대략 87% 증가될 수 있다. 그레이팅의 높이와 굴절률을 같이 변화시킬 때, 그레이팅의 높이와 굴절률 중 하나만을 변화시키는 경우에 비해 출광 효율의 증가율이 더 클 수 있다.
하지만, 이와 같이 출광 효율이 증가된다 하여도, 도 12, 도 14, 도 16에 도시된 바와 같이 도광판의 입사면에 가까운 영역과 도광판의 입사면으로부터 상대적으로 먼 영역에서의 출광 효율의 편차는 감소되지 않을 수 있다. 다시 말하면, 출광 효율이 증가한다 하여도 광 균일도는 증가하지 않을 수 있다.
표 2는 단일 그레이팅 패턴 세트를 가지는 회절 소자와, 예시적인 실시예에 따라 다중 그레이팅 패턴 세트를 포함하는 회절 소자를 가지는 경우의 광 균일도를 시뮬레이션 할 결과를 나타낸 것이다.
항목 구성 적색 광 녹색 광 청색 광
단일 그레이팅 패턴 세트 h: 100nm
n:1.46		 8.53% 17.69% 9.41%
다중 그레이팅 패턴 세트
(9 섹션)		 케이스 (1) h: 100nm
n:1.46		 45.97% 42.46% 45.48%
케이스 (2) h : 100 ->120 nm
n:1.46		 35.69% 45.23% 39.63%
케이스 (3) h: 100nm
n : 1.46 ->1.53 		31.26% 38.75% 30.19%
케이스 (4) h : 100 ->120 nm
n : 1.46 ->1.53 		18.36% 30.15% 24.69%
단일 그레이팅 패턴 세트는 그레이팅의 높이(h)가 100nm, 굴절률(n)이 1.46이고 서브 그레이팅 패턴의 면적이 동일하게 구성된 단일 패턴을 가지는 경우를 나타낸다. 여기서, 광 균일도는 출광 효율의 최대값(emax)에 대한 출광 효율의 최소값(emin)의 비로 계산될 수 있다. 단일 그레이팅 패턴 세트에 대해 적색광은 대략 8.53%의 광 균일도를 가지고, 녹색광은 대략 17.69%의 광 균일도를 가지며, 청색광은 대략 9.41%의 균일도를 가질 수 있다.
케이스(1)은 회절 소자가 9개의 섹션으로 나뉘고, 도 6에 도시된 다중 그레이팅 패턴 세트을 가지고, 그레이팅의 높이가 100nm이고, 그레이팅의 굴절률이 1.46이다. 케이스 (1)의 적색광의 균일도는 대략 45.97%이고, 녹색광의 균일도는 대략 42.46%이고, 청색광의 균일도는 대략 45.48%이다. 케이스(2)는 케이스(1)에 그레이팅 높이를 100nm에서 120nm로 증가시킨 예를 나타낸 것이다. 케이스 (2)의 적색광의 균일도는 대략 35.69%이고, 녹색광의 균일도는 대략 45.23%이고, 청색광의 균일도는 대략 38.63%이다. 케이스 (3)은 케이스(1)에 그레이팅 굴절률을 1.46에서 1.53으로 변경한 예를 나타낸 것이다. 케이스 (3)의 적색광의 균일도는 대략 31.26%이고, 녹색광의 균일도는 대략 38.75%이고, 청색광의 균일도는 대략 30.19%이다. 케이스 (4)는 케이스 (1)에 그레이팅 높이를 100nm에서 120nm로 증가시키고, 그레이팅 굴절률을 1.46에서 1.53으로 변경한 예를 나타낸 것이다. 케이스 (4)의 적색광의 균일도는 대략 18.36%이고, 녹색광의 균일도는 대략 30.15%이고, 청색광의 균일도는 대략 24.69%이다.
표 2를 참조하면, 케이스 (1)(2)(3)(4) 모두 비교예에 비해 광 균일도가 증가되었다. 적색광과 청색광에 대해서는 케이스 (1)이 가장 높은 균일도를 보여주며, 녹색광에 대해서는 케이스 (2)가 가장 높은 균일도를 보여준다.
다음은, 단일 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우와, 케이스 (1), (2), (3), (4)에 대한 출광량을 나타낸 것이다.
단일 그레이팅 패턴 세트 케이스 (1) 케이스 (2) 케이스 (3) 케이스 (4)
적색 광 38.7 34.2 40.0 39.3 44.2
녹색 광 37.9 32.7 39.0 39.5 45.6
청색 광 42.3 37.6 43.5 43.9 49.7
표 3은 출광량에 대해서 케이스(4)가 가장 높은 결과를 보여준다.
출광량과 광 균일도를 고려하여 서브 그레이팅 유닛의 면적 비, 굴절률, 그레이팅 높이 중 적어도 하나를 변경할 수 있다.
도 20은 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛이 25개의 섹션(SEnm:n,m은 정수)을 포함하는 예를 도시한 것이다. 예를 들어, 녹색광에 대응되는 서브 그레이팅 유닛의 섹션별 면적 비를 도시한 것이다. 예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이 5ⅹ5 섹션의 3열에 있는 5개 섹션에서의 녹색 광에 대한 서브 그레이팅 유닛의 면적비를 SE13(G):SE23(G):SE33(G):SE43(G):SE53(G)=0.2:0.3:0.4:0.5:1.0와 같이 구성할 수 있다. 예를 들어, 녹색 광은 도광판에 대해 수직으로 입사할 수 있다. 광이 수직으로 입사하는 경우, 5ⅹ5 섹션의 각 열에 대해서 광의 진행 방향이 평행할 수 있다. 그러므로, 각 열에 대해, 녹색 광에 대응하는 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 5ⅹ5 섹션의 2열에 있는 5개 섹션에서의 녹색 광에 대응하는 서브 그레이팅 유닛의 면적 비를 SE12(G):SE22(G):SE32(G):SE42(G):SE52(G)=0.2:0.3:0.4:0.5:1.0와 같이 구성할 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 광의 진행 방향에 따라 각 섹션 별 서브 그레이팅 유닛의 면적 비는 다양하게 구성될 수 있다.
도 21은 5ⅹ5 섹션의 3열에 있는 5개 섹션에서의 녹색 광에 대한 서브 그레이팅 유닛의 면적비를 SE13(G):SE23(G):SE33(G):SE43(G):SE53(G)=0.2:0.3:0.4:0.5:1.0와 같이 구성한 예를 도식적으로 나타낸 것이다. 각 서브 그레이팅의 폭은 W로 동일하게 하고, 길이를 조절하여 면적을 조절할 수 있다. 즉, 녹색 광에 대응하는 5개의 서브 그레이팅 유닛의 길이를 각각 0.2LE, 0.3LE, 0.4LE, 0.5LE, 1.0LE로 구성하여 면적 비를 0.2:0.3:0.4:0.5:1.0로 조절할 수 있다. 또는, 면적 비를 조절하기 위해 서브 그레이팅 유닛의 길이는 동일하게 하고, 폭을 조절하는 방법도 가능하다. 또는, 면적 비를 조절하기 위해 서브 그레이팅 유닛의 길이와 폭을 같이 조절하는 방법도 가능하다.
한편, 위에서 녹색 광에 대한 서브 그레이팅 유닛의 면적 비를 설명하였지만, 적색 광과 청색 광에 대한 서브 그레이팅 유닛의 면적 비를 각각 적색 광과 청색 광의 진행 방향을 따라 다르게 구성할 수 있다. 이와 같이 섹션의 개수에 따라 각 칼라 광에 대응되는 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 다르게 조절될 수 있다.
도 22는 5ⅹ5 섹션의 녹색 광에 대한 출광 효율의 변화를 나타낸 것이다 .출광 효율 변화는 전반사 횟수에 따른 변화로 나타낸다. 단일 그레이팅 패턴 세트를 가지는 경우(A)는 출광 효율이 지수 함수적으로 감소하는데 비해, 녹색 광에 대응하는 서브 그레이팅 유닛의 면적을 다르게 구성하는 경우 출광 효율의 균일도가 상대적으로 높게 나타나고 있다. (AA),(BB),(CC),(DD)는 섹션의 개수가 9개에서 25개로 변화된 것 이외에는 그레이팅의 높이와 굴절률이 도 17에서 설명한 것과 동일한 경우를 나타낸다.
상술한 바와 같이 예시적인 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛에서는, 회절 소자의 섹션마다 하나의 그레이팅 유닛에 있는 복수 개의 서브 그레이팅 유닛의 면적이 다르게 구성될 수 있다. 하나의 그레이팅 유닛에 있는 복수 개의 서브 그레이팅 유닛의 면적 비는 섹션마다 다르게 구성될 수 있다. 다른 측면으로는, 소정 칼라 광의 진행 방향을 따라 상기 소정 칼라 광에 대응되는 서브 그레이팅 유닛의 면적이 다르게 구성될 수 있다. 상기 소정 칼라 광에 대응되는 서브 그레이팅 유닛의 면적은 광의 진행 방향을 따라 증가하도록 구성될 수 있다. 그럼으로써, 도광판으로부터 출광되는 광의 균일도를 높일 수 있다. 도광판의 면적이 커질수록 도광판의 입사면에 가까운 쪽의 출광 량과 도광판의 입사면에서 먼 쪽의 출광 량의 차가 커지게 되므로, 대면적의 도광판일수록 광 균일도에 대한 필요성이 더 커질 수 있다. 회절 소자의 서브 그레이팅 유닛의 면적을 다르게 구성하여 광 균일도를 높일 수 있다. 또한, 서브 그레이팅 유닛의 면적 비 조절과 함께, 그레이팅의 높이, 그레이팅의 굴절률, 그레이팅의 듀티 사이클 중 적어도 하나를 조절하여 광 균일도를 더욱 높일 수 있다.
한편, 도광판(LGP)과 회절 소자(D)는 별개의 몸체로 제작되어 결합될 수 있다. 또는, 도광판(LGP)과 회절 소자(D)가 하나의 몸체로 제적되는 것도 가능하다. 예를 들어, 도광판(LGP)의 일면에 그레이팅(G)이 형성된 회절 소자(D)가 구비될 수 있다. 그레이팅(G)은 예를 들어, 나노임프린팅 리소그래피 방법에 의해 제작될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 다양한 방식에 의해 제작될 수 있다.
도 23은 예시적인 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치를 도시한 것이다. 입체 영상 표시 장치는 광원(LS)과, 광원(LS)로부터의 광을 안내하는 도광판(LGP)과, 도광판(LGP)에 구비된 회절 소자(D) 및 영상을 형성하는 디스플레이 패널(DP)을 포함할 수 있다. 광원(LS), 도광판(LGP), 및 회절 소자(D)는 도 1 내지 도 22를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다. 디스플레이 패널(DP)은 예를 들어, 액정 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(DP)은 예를 들어, 메트릭스 구조로 배열된 복수 개의 픽셀을 포함할 수 있고, 복수 개의 픽셀은 각각 칼라 광에 대응되는 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입체 영상 표시 장치가 20개의 뷰를 표시할 수 있다. 여기서, 뷰는 시청자의 한 쪽 눈에 보여지는 하나의 영상을 나타낼 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 시청자의 한 쪽 눈에 두 개 이상의 뷰 영상이 표시되는 것도 가능하다. 예를 들어, 20개의 뷰를 표시할 때, 회절 소자(D)는 각각의 그레이팅 패턴 세트에 20개의 뷰에 대응되는 그레이팅 유닛을 포함할 수 있다.
회절 소자(D)는 광원(LS)으로부터 조사된 광의 도광판에 대한 입사 방향과 파장 중 적어도 하나에 따라 광의 출사 방향을 조절하여 디스플레이 패널(DP)에 입사시킴으로써 3차원 영상을 표시할 수 있다. 회절 소자(D)의 서브 그레이팅 유닛의 면적을 회절 소자의 위치에 따라 다르게 구성함으로써 광 균일도를 높일 수 있다.
도 24를 참조하면, 입체 영상 표시 장치가 굽은(curved) 형태로 제작될 수 있다. 예를 들어, 도광판(LGP)과, 회절 소자(D)와, 디스플레이 패널(DP)이 굽은 형태로 제작되어 영상이 보다 자연스럽게 보여지도록 할 수 있다.
도 25는 도 23과 비교할 때, 칼라 필터(CF)가 더 구비된 입체 영상 표시 장치를 도시한 것이다. 예를 들어, 칼라 필터(CF)가 디스플레이 패널(DP)의 출광 방향 쪽에 배치될 수 있다. 디스플레이 패널(DP)에 의해 계조가 표현되고, 칼라 필터(CF)를 통해 칼라가 표현되어 3차원 칼라 영상이 표시될 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 예시적인 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
S,S1,S2,S3,LS:광원, LGP:도광판
D:회절 소자, G:그레이팅
BLU:백라이트 유닛, 11,11a,11b,11c:입사면
13:출사면
SE1,SE2,SE3,SE4,SE5,SE6,SE7,SE8,SE9:섹션
GU,GU1,GU2,GU3,GU4,GU5,GU6,GU7,GU8,GU9: 그레이팅 유닛
L1:제1광, L2:제2광, L3:제3광
SGU1,SGU2,SGU3:서브 그레이팅 유닛
LE:서브 그레이팅 유닛의 길이
W:서브 그레이팅 유닛의 폭
h:그레이팅의 높이
DP:디스플레이 패널
CF:칼라 필터

Claims (33)

  1. 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 광이 입사하는 입사면을 포함하고, 상기 광을 안내하는 도광판; 및
    복수 개의 섹션을 포함하고, 상기 복수 개의 섹션 마다 상기 도광판으로부터 출광되는 광의 출광 방향을 조절하도록 된 그레이팅 패턴 세트를 포함하는 회절 소자;를 포함하고,
    상기 그레이팅 패턴 세트는 복수 개의 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 그레이팅 유닛은 상기 광의 파장 대역에 의존하는 복수 개의 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 그레이팅 유닛의 면적이 다르게 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브 그레이팅 유닛이 상기 도광판의 입사면과 상대적으로 가까운 섹션에서의 출광량과 상기 입사면과 상대적으로 먼 섹션에서의 출광량을 조절하도록 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그레이팅 유닛이 적색 파장 대역에 대응되는 제1 서브 그레이팅 유닛, 녹색 파장 대역에 대응하는 제2 서브 그레이팅 유닛, 청색 파장 대역에 대응되는 제3 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 제1 서브 그레이팅 유닛, 제2 서브 그레이팅 유닛 및 제3 서브 그레이팅 유닛의 면적이 다르게 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그레이팅 유닛에 포함된 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 섹션마다 다르게 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서브 그레이팅 유닛의 면적이 대응하는 파장 대역의 광의 진행 방향을 따라 증가하도록 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서브 그레이팅 유닛의 폭이 광의 진행 방향을 따라 증가하는 지향성 백라이트 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 그레이팅 유닛이 복수 개의 컬러 광에 대응되는 복수 개의 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 그레이팅 유닛의 면적이 대응되는 각 컬러 광의 진행 방향을 따라 각각 증가하도록 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  8. 제1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판의 입사면으로부터 먼 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 높이가 상기 도광판의 입사면으로부터 가까운 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 높이보다 큰 지향성 백라이트 유닛.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판의 입사면으로부터 먼 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 굴절률이 상기 도광판의 입사면으로부터 가까운 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 굴절률보다 큰 지향성 백라이트 유닛.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판의 입사면으로부터 먼 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 듀티 사이클이 상기 도광판의 입사면으로부터 가까운 섹션에 있는 그레이팅 유닛을 구성하는 그레이팅의 듀티 사이클보다 큰 출광 효율을 갖도록 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  11. 제1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그레이팅 유닛이 섹션마다 그레이팅의 굴절률, 그레이팅의 높이, 그레이팅의 피치, 그레이팅의 듀티 사이클 중 적어도 하나가 다르게 조절된 지향성 백라이트 유닛.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그레이팅 유닛에 포함된 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 입사광의 방향 및 섹션의 개수에 따라 다르게 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  13. 복수 개의 컬러 광을 조사하는 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 각 컬러 광이 입사하는 복수 개의 입사면을 포함하고, 상기 광을 안내하는 도광판; 및
    복수 개의 섹션을 포함하고, 상기 복수 개의 섹션 마다 상기 도광판으로부터 출광되는 광의 출광 방향을 조절하도록 구성된 복수 개의 그레이팅 유닛을 포함하는 회절 소자;를 포함하고,
    상기 복수 개의 그레이팅 유닛은 각각 상기 복수 개의 컬러 광에 대응되는 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 복수 개의 컬러 광 중 어느 한 컬러 광에 대응하는 서브 그레이팅 유닛의 면적이 상기 어느 한 컬러 광의 진행 방향을 따라 다 다르게 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 컬러 광에 대응하는 서브 그레이팅 유닛의 면적이 섹션마다 다르게 구성되고, 상기 도광판의 입사면으로부터 멀어질수록 증가하도록 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제13항에 있어서,
    상기 그레이팅 유닛이 적색 파장 광에 대응되는 제1 서브 그레이팅 유닛, 녹색 파장 광에 대응되는 제2 서브 그레이팅 유닛, 청색 파장 광에 대응되는 제3 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 제1 서브 그레이팅 유닛의 면적이 상기 적색 파장 광의 진행 방향을 따라 증가하고, 상기 제2 서브 그레이팅 유닛의 면적이 상기 녹색 파장 광의 진행 방향을 따라 증가하고, 상기 제3 서브 그레이팅 유닛의 면적이 상기 청색 파장 광의 진행 방향을 따라 증가하도록 구성된 지향성 백라이트 유닛.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 광이 입사하는 입사면을 포함하고, 상기 광을 안내하는 도광판;
    복수 개의 섹션을 포함하고, 상기 복수 개의 섹션 마다 상기 도광판으로부터 출광되는 광의 출광 방향을 조절하도록 된 그레이팅 패턴 세트를 포함하는 회절 소자; 및
    상기 회절 소자를 통해 출사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,
    상기 그레이팅 패턴 세트는 복수 개의 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 그레이팅 유닛은 상기 광의 파장 대역에 의존하는 복수 개의 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 복수 개의 서브 그레이팅 유닛의 면적이 다르게 구성된 입체 영상 표시 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 서브 그레이팅 유닛이 상기 도광판의 입사면과 상대적으로 가까운 섹션에서의 출광량과 상기 입사면과 상대적으로 먼 섹션에서의 출광량을 조절하도록 구성된 입체 영상 표시 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 그레이팅 유닛이 적색 파장 대역에 대응되는 제1 서브 그레이팅 유닛, 녹색 파장 대역에 대응하는 제2 서브 그레이팅 유닛, 청색 파장 대역에 대응되는 제3 서브 그레이팅 유닛을 포함하고, 상기 제1 서브 그레이팅 유닛, 제2 서브 그레이팅 유닛 및 제3 서브 그레이팅 유닛의 면적이 다르게 구성된 입체 영상 표시 장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 그레이팅 유닛에 포함된 서브 그레이팅 유닛의 면적 비가 섹션마다 다르게 구성된 입체 영상 표시 장치.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 서브 그레이팅 유닛의 면적이 대응하는 파장 대역의 광의 진행 방향을 따라 증가하도록 구성된 입체 영상 표시 장치.
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