KR102560708B1 - 지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치 및 그 조립 방법 - Google Patents

지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치 및 그 조립 방법 Download PDF

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Abstract

지향성 백라이트유닛을 구비하는 디스플레이 장치 및 그 조립 방법이 개시된다. 개시된 디스플레이 장치는 입력 커플러 및 스위치 패널 모듈에 결합되는 보조 구조물을 포함한다.

Description

지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치 및 그 조립 방법{Display employing directional backlight and method for assembling the same }
지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치 및 그 조립 방법에 관한 것이다.
3차원(3D) 디스플레이 기술은 사용자에게 3차원 영상을 제시하는 기술로서, 기본적인 원리는 사람의 두 눈에 시점이 서로 다른 좌안용 영상과 우안용 영상을 제시하여 양안 시차에 의해 관측자가 영상물에서 입체감을 느끼게 하는 것이다. 3D 기술은 크게 안경을 사용하는 방식과 무안경 방식이 있다. 안경 방식은 두 눈에 다른 영상을 보여주는 기술에 따라, 적청(red-green) 안경 방식, 액정 셔터 안경 방식, 편광 안경 방식 등이 있다. 무안식 방식은 렌티큘러 방식과 패럴랙스 배리어 방식 등이 있으며, 영상 구현 방식에 따라, 멀티뷰 렌더링(Multiview rendering) 방식, 3차원 공간의 모든 정보를 담아 3차원 공간에 복셀(Voxel)로 표시하는 볼류메트릭(Volumetric) 방식, 곤충의 복안(파리눈) 모양 렌즈를 통해 맺히는 여러 각도의 영상을 촬영하고 이를 역으로 디스플레이 하는 인티그럴 이미징(Integra Imaging) 방식, 홀로그래픽(Holographic) 방식 및 지향성 백라이트 유닛 방식 등이 있다.
지향성 백라이트 유닛 방식은 3차원 영상의 다수의 시점들에 각각 지향광을 제공하는 미세한 격자들이 도광판 표면에 형성되어 있는 지향성 백라이트 유닛을 이용하여 픽셀별로 광을 원하는 방향으로 보내어 3차원 영상을 구현하는 기술이다.
이러한 지향성 백라이트 유닛을 이용하는 3차원 디스플레이를 제작하기 위해서는, 균일한 광을 만들어주는 도광판과 영상을 구현을 위한 스위치 패널 모듈의 조립이 필요하다.
도광판에서의 내부 전반사에 영향을 주지 않고 도광판과 스위치 패널 모듈의 조립이 가능하도록 된 지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치 및 그 조립 방법을 제공한다.
일 유형에 따른 디스플레이 장치는, 스위치 패널 모듈; 상기 스위치 패널 모듈에 조명광을 제공하도록, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 내부 전반사를 통해 가이드하는 도광판과, 상기 도광판의 상부면에 마련되어 상기 상부면을 통해 조명광을 상기 스위치 패널 모듈로 출광시키도록 된 회절격자요소들의 어레이와, 상기 도광판의 측면에 마련되어 상기 광원으로부터의 광을 상기 도광판으로 입력시키며 상기 도광판에 고정된 입력 커플러를 포함하는 백라이트 유닛; 상기 스위치 패널 모듈과 상기 백라이트 유닛 사이의 조립을 제공하도록 상기 입력 커플러 및 상기 스위치 패널 모듈에 결합되는 보조 구조물;을 포함한다.
상기 입력 커플러는, 상기 광원으로부터의 광을 반사시켜 상기 도광판으로 입력시키도록 상기 도광판의 상부면에 대해 경사진 경사 미러면을 구비할 수 있다.
상기 광원은 상기 백라이트 유닛의 하방에서 상기 입력 커플러의 경사 미러면으로 광이 입사되도록 배치될 수 있다.
상기 보조 구조물은 상기 경사 미러면에 결합되는 경사면을 가질 수 있다.
상기 입력 커플러의 경사 미러면과 상기 보조 구조물의 경사면 사이는 접착제로 본딩 결합될 수 있다.
상기 보조 구조물은, 상부에 상기 스위치 패널 모듈과 나란한 상부 수평면을 가질 수 있다.
상기 보조 구조물의 상부 수평면과 상기 스위치 패널 모듈의 지지부는 접착제로 본딩 결합될 수 있다.
상기 보조 구조물의 상부 수평면은 상기 스위치 패널 모듈의 지지부에 고정될 수 있다.
상기 입력 커플러는 상기 도광판의 적어도 일 측면에 어레이로 구비된 복수의 입력 커플러를 포함하며, 상기 복수의 입력 커플러 각각은 상기 상부면에 대해 경사진 경사 미러면을 구비하며, 상기 보조 구조물은 상기 복수의 입력 커플러 중 적어도 일부 입력 커플러의 경사 미러면과 결합되도록 마련될 수 있다.
상기 도광판의 적어도 일 측면에 상기 상부면에 대해 경사진 복수의 경사면들이 어레이로 구비되며, 상기 입력 커플러는, 어레이로 구비된 상기 복수의 경사면에 각각 마련된 경사 미러면일 수 있다.
상기 입력 커플러는, 상기 도광판의 적어도 일 측면에 어레이를 이루도록 부착된 복수의 입력 커플러를 포함하며, 상기 복수의 입력 커플러 각각은 상기 도광판의 상부면에 대해 경사진 경사 미러면을 가질 수 있다.
상기 입력 커플러는, 상기 도광판의 상부면에 대해 경사진 경사 미러면을 가지며, 상기 보조 구조물은, 상기 경사 미러면에 결합되는 경사면과, 상기 스위치 패널 모듈에 결합되는 상부 수평면을 구비하며, 상기 보조 구조물의 경사면과 상기 입력 커플러의 경사 미러면 사이, 상기 보조 구조물의 상부 수평면과 상기 스위치 패널 모듈 사이는 접착제로 본딩 결합될 수 있다.
상기 보조 구조물의 상부 수평면은 상기 도광판의 상부면과 동일 높이에 위치하거나 상기 도광판의 상부면에 대해 돌출되게 위치될 수 있다.
상기 보조 구조물의 상부 수평면은 상기 스위치 패널 모듈에 고정되어 있으며, 상기 보조 구조물의 경사면과 상기 입력 커플러의 경사 미러면 사이는 접착제로 본딩 결합될 수 있다.
상기 보조 구조물은, 상기 입력 커플러에 의해 반사되어 상기 도광판 내부로 입사된 광이 상기 도광판의 상부면에 처음 도달하는 위치보다 바깥쪽에서 상기 입력 커플러와 결합될 수 있다.
일 유형에 따른 디스플레이 장치 조립 방법은, 상기한 디스플레이 장치에서 백라이트 유닛과 스위치 패널 모듈 사이의 조립을 제공하도록, 상기 보조 구조물의 경사면을 상기 입력 커플러의 경사 미러면에 접착제로 본딩 결합하여 보조 구조물을 상기 입력 커플러에 고정시키는 단계와; 상기 보조 구조물의 상부 수평면에 접착제를 부가하는 단계와; 상기 스위치 패널 모듈의 지지부를 상기 보조 구조물의 상부 수평면에 접근 시킨 상태에서 상기 접착제를 굳혀 상기 스위치 패널 모듈과 보조 구조물의 상부 수평면 사이를 고정시키는 단계;를 포함할 수 있다.
다른 유형에 따른 디스플레이 장치 조립 방법은, 상기한 디스플레이 장치에서 백라이트 유닛과 스위치 패널 모듈 사이의 조립을 제공하도록, 상기 보조 구조물의 상부 수평면을 상기 스위치 패널 모듈에 고정시킨 상태에서, 상기 입력 커플러의 경사 미러면에 접착제를 부가하는 단계와; 상기 보조 구조물의 경사면을 상기 입력 커플러의 경사 미러면에 접근 시킨 상태에서 상기 접착제를 굳혀 상기 보조 구조물의 경사면과 상기 입력 커플러의 경사 미러면 사이를 고정시키는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치 및 그 조립 방법에 따르면, 입력 커플러 및 스위치 패널 모듈에 결합되는 보조 구조물를 적용하므로, 도광판에서의 내부 전반사에 영향을 주지 않고 도광판과 스위치 패널 모듈의 조립이 가능하다.
도 1은 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치를 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 일부분을 확대하여 보여준다.
도 3은 백라이트 유닛에서 광원의 배치 구조를 보인 평면도이다.
도 4는 실시예에 따른 백라이트 유닛에 적용될 수 있는 도광판의 일예를 보여준다.
도 5는 다른 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치를 개략적으로 보여준다.
도 6 내지 도 11은 다양한 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 조립 방법을 개략적으로 보여준다.
도 12는 비교예의 디스플레이 장치의 조립 과정을 개략적으로 보여준다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서, 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 실질적으로 동일한 구성 요소를 지칭하며, 각 구성 요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치를 개략적으로 보여준다. 도 2는 도 1의 일부분을 확대하여 보여준다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 스위치 패널 모듈(300), 스위치 패널 모듈(300)에 조명광을 제공하는 백라이트 유닛(100), 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100) 사이의 조립을 제공하는 보조 구조물(200)을 포함한다.
스위치 패널 모듈(300)은 영상을 형성하기 위한 것으로, 2차원 배열된 다수의 화소 어레이를 가질 수 있다. 스위칭 패널 모듈(300)은, 표시부(350)와 지지부(310)를 포함한다.
표시부(350)에는 2차원 배열된 다수의 화소 어레이가 위치한다. 예를 들어, 표시부(350)에는 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소가 반복적으로 배치될 수 있다. 각 화소는 광을 온,오프하는 광 스위칭 요소로서 동작하며, 원하는 영상을 표시하도록 구동된다. 표시부(350)는 액정 디스플레이나 유기발광소자 등으로 형성될 수 있다.
지지부(310)는 표시부(350)를 지지하며, 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)이 조립되도록 보조 구조물(200)이 직,간접적으로 결합되는 부분으로, 표시부(350)로부터 연장된 구조이거나, 표시부(350)에 부착된 커버 글라스 형태로 이루어질 수 있다. 도 1에서는 지지부(310)가 표시부(350)로부터 연장된 구조인 경우를 예시적으로 보여주며, 도 2에서는 지지부(310)가 표시부(350)에 부착된 커버 글라스 형태인 경우를 예시적으로 보여준다.
백라이트 유닛(100)은, 지향성 백라이트 유닛(100)으로, 광을 조사하는 광원(10)과, 광원(10)으로부터의 광을 가이드하는 도광판(110)과, 도광판(110) 상부면(111)에 배치된 회절격자요소(130)들의 어레이, 광원(10)으로부터의 광을 도광판(110)에 고정된 입력 커플러(150)를 포함한다.
광원(10)은 예를 들어, 백라이트 유닛(100)의 하방에서 입력 커플러(150)로 광을 입사시키도록 도광판(110)의 적어도 일 측에 배치될 수 있다. 광원(10)으로부터 백라이트 유닛(100)의 하방에서 입력 커플러(150)로 입력된 광은 입력 커플러(150)에서 반사되어 도광판(110)으로 입력될 수 있다.
도 3은 백라이트 유닛(100)에서 광원(10)의 배치 구조를 보인 평면도이다. 도 3에서 입력 커플러(150)의 도시는 생략되어 있다.
도 3을 참조하면, 예를 들어, 광원(10)은 제1파장 대역의 광을 조사하는 제1광원(10a), 제2파장 대역의 광을 조사하는 제2광원(10b), 및 제3파장 대역의 광을 조사하는 제3광원(10c)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1광원(10a)은 적색광을 조사하고, 제2광원(10b)은 청색광을 조사하고, 제3광원(10c)은 녹색광을 조사할 수 있다. 제1광원(10a)은 적색광을 제공하는 다수의 적색 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 제2광원(10b)은 청색광을 제공하는 다수의 청색 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 제3광원(10c)은 녹색광을 제공하는 다수의 녹색 광원들의 어레이를 포함할 수 있다. 여기서, 적색 광원, 청색 광원, 녹색 광원은 LED(Light Emitting Device) 또는 LD(Laser Device) 등을 포함할 수 있다.
제1광원(10a), 제2광원(10b), 제3광원(10c)은 백라이트 유닛(100)의 하방에서 입력 커플러(150)로 광이 입사시키도록 배치될 수 있다. 제1광원(10a), 제2광원(10b), 제3광원(10c)에서 출사된 광은 입력 커플러(150)에서 반사되어 도광판(110)의 측면을 통해 도광판(110)으로 입력될 수 있다.
도광판(110)은 예를 들어 전체적으로 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 상대적으로 얇은 플레이트 형태일 수 있다. 제1광원(10a)은 도광판(110)의 제1입사면(110a) 쪽에 배치되고, 제2광원(10b)은 도광판(110)의 제2입사면(110b) 쪽에 배치되고, 제3광원(10c)은 제3입사면(110c) 쪽에 배치될 수 있다. 또한, 제1광원(10a)과 제2광원(10b)이 제4입사면(110d) 쪽에 더 배치될 수 있다. 도광판(110)은 제1광원(10a)으로부터의 광이 입력 커플러(150)에 의해 반사되어 입사되는 제1입사면(110a), 제2광원(10b)으로부터의 광이 입력 커플러(150)에 의해 반사되어 입사되는 제2입사면(110b), 제3광원(10c)으로부터의 광이 입력 커플러(150)에 의해 반사되어 입사되는 제3입사면(110c)을 포함할 수 있다. 또한, 제1광원(10a)과 제2광원(10b)으로부터의 광이 입력 커플러(150)에 의해 반사되어 입사되는 제4입사면(110d)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 도 1 및 도 2의 실시예에서와 같이, 도광판(110) 측면이 경사면으로 형성되고, 입력 커플러(150)가 도광판(110) 측면인 경사면에 형성된 경사 미러면인 경우, 제1 내지 제4입사면(110a)(110b)(110c)(110d)은 입력 커플러(150)의 경사 미러면 또는 도광판(110)의 측면 경사면에 해당할 수 있다.
제1광원(10a)에서 제1광(L1)이 조사되고, 제2광원(10b)에서 제2광(L2)이 조사되고, 제3광원(10c)에서 제3광(L3)이 조사될 수 있다. 제1광(L1)과 제2광(L2)이 도광판(110)에 대해 기울어지게 입사되고, 제3광(L3)이 도광판(110)에 수직하게 입사될 수 있다. 예를 들어, 도광판(110)의 일 측에 배치된 제1광원(10a)으로부터 조사된 제1광(L1)과 도광판(110)의 다른 측에 배치된 제1광원(10a)으로부터 조사된 제1광(L1)은 서로 나란할 수 있다. 또한, 예를 들어, 도광판(110)의 일 측에 배치된 제2광원(10b)으로부터 조사된 제2광(L2)과 도광판(110)의 다른 측에 배치된 제2광원(10b)으로부터 조사된 제2광(L2)은 서로 나란할 수 있다. 제1광원(10a)과 제2광원(10b)을 도광판(110)의 다른 측에 더 구비함으로써 제1광(L1)과 제2광(L2)의 광량을 필요에 따라 더 증가시킬 수 있다. 도 3에 도시된 제1광(L1)은 제1광원(10a)에서 출사되고 입력 커플러(150)에 의해 반사된 후 도광판(110)으로 입사되는 진행 경로를 보여주며, 제2광(L2)은 제2광원(10b)에서 출사되고 입력 커플러(150)에 의해 반사된 후 도광판(110)으로 입사되는 진행 경로를 보여주며, 제3광(L3)은 제3광원(10c)에서 출사되고 입력 커플러(150)에 의해 반사된 후 도광판(110)으로 입사되는 진행 경로를 보여준다.
여기서, 광원(10)의 배치는 도 3에 한정되는 것은 아니며, 이 밖에도 다양한 방식으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1광원(10a), 제2광원(10b), 및 제3광원(10c)이 도광판(110)의 일 측에 교대로 배열되는 것도 가능하다. 또한, 도광판(110)의 세 측에만 제1광원(10a), 제2광원(10b), 제3광원(10c)이 각각 배치될 수 있다. 또한, 도광판(110)의 네 측에 각각 제1광원(10a), 제2광원(10b), 제3광원(10c), 및 제4광원(미도시)이 배치될 수 있다. 제4광원은 적색광, 녹색광, 청색광 이외의 다른 파장의 광을 조사하는 광원이거나, 적색 광, 청색 광, 녹색 광 중 더 필요한 광을 조사하는 광원일 수 있다. 예를 들어, 제4광원은 적색 광을 조사하는 광원일 수 있다. 이와 같이 제4광원으로 더 필요한 광을 조사하는 광원을 구비하면, 광 효율이 상대적으로 낮은 광원의 개수를 증가시켜 광량을 증가시킬 수 있다.
도광판(110)은 광원(10)으로부터의 광을 내부 전반사를 통해 가이드하여 도광판(110) 상부면(111)으로 출사되도록 마련될 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)에 적용될 수 있는 도광판(110)의 일예를 보여준다. 도 4에서는 도광판(110)의 상부면(111)에 형성되는 회절격자요소(130) 어레이는 생략되어 있다.
도 4를 참조하면, 도광판(110)은, 적어도 일 측면에 상부면(111)에 대해 경사진 복수의 경사면 어레이를 구비할 수 있다.
예를 들어, 도광판(110)은 도 3의 광원(10) 배치에 적합하도록, 제1 내지 제4입사면(110a)(110b)(110c)(110d)에 각각 상부면(111)에 대해 경사진 복수의 경사면 어레이를 구비할 수 있다. 제1입사면(110a)에 위치된 경사면 어레이에는 제1광원(10a)으로부터 입력되는 제1광(L1)을 반사시켜 도광판(110)으로 진행시키도록 입력 커플러(150)의 경사 미러면(150A)이 형성될 수 있다. 제2입사면(110b)에 위치된 경사면 어레이에는 제2광원(10b)으로부터 입력되는 제2광(L2)을 반사시켜 도광판(110)으로 진행시키도록 입력 커플러(150)의 경사 미러면(150B)이 형성될 수 있다. 제3입사면(110c)에 위치된 경사면 어레이에는 제3광원(10c)으로부터 입력되는 제3광(L3)을 반사시켜 도광판(110)으로 진행시키도록 입력 커플러(150)의 경사 미러면(150C)이 형성될 수 있다. 제4입사면(110d)에 위치된 경사면 어레이에는 제1광원(10a)으로부터 입력되는 제1광(L1)을 반사시켜 도광판(110)으로 진행시키도록 입력 커플러(150)의 경사 미러면(150A)이 형성되고, 제2광원(10b)으로부터 입력되는 제2광(L2)을 반사시켜 도광판(110)으로 진행시키도록 입력 커플러(150)의 경사 미러면(150B)이 형성될 수 있다.
입력 커플러(150)에 의해 반사되어 도광판(110)의 내부로 입력된 광은 도광판(110)의 상부면(111)과 하부면 사이에서 내부 전반사되는 동안, 도광판(110)의 상부면(111)에 배치된 회절격자요소(130)들에 의해 도광판(110)의 상부 표면으로 출광될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 도광판(110)의 상부면(111)에는 회절격자요소(130)들의 어레이가 형성될 수 있다. 회절격자요소(130)들의 어레이는 도광판(110) 상부면(111)을 패터닝하여 형성되거나, 도광판(110) 상부면(111)에 추가적인 층을 형성하고, 이 층을 패터닝하여 형성되거나, 필름 형태로 제조된 회절격자요소(130)들의 어레이 시트를 도광판(110) 상부면(111)에 부착하여 얻어질 수 있다.
도광판(110)의 상부면(111)에 배치된 다수의 회절격자 요소들(131)(133)(135)은 스위치 패널 모듈(300)의 표시부(350)의 다수의 화소들(350R) (350G) (350B)과 마찬가지로 2차원 어레이 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 스위치 패널 모듈(300)의 표시부(350)은 2차원 어레이로 배열된 다수의 화소들(350R) (350G)(350B)을 포함할 수 있으며, 도광판(110)의 상부면(111)에 배치된 다수의 회절격자요소(131)(133)(135)들은 스위치 패널 모듈(300)의 다수의 화소들(350R) (350G)(350B)과 마찬가지로 2차원 어레이 형태로 배열될 수 있으며, 스위치 패널 모듈(300)의 다수의 화소들(350R) (350G)(350B)과 각각 일대일로 대응할 수 있다. 예를 들어, 스위치 패널 모듈(300)의 다수의 화소들(350R) (350G)(350B)은 적색 화소(350R), 녹색 화소(350G), 청색 화소(350B)를 포함할 수 있으며, 적색 화소(350R)에 대향하여 제1회절격자 요소(131), 녹색 화소(350G)에 대향하여 제2회절격자 요소(133), 청색 화소(350B)에 대향하여 제3회절격자 요소(135)가 배치될 수 있다. 제1 내지 제3회절격자 요소(131)(133)(135)는 각각 상이한 주기적인 회절격자 패턴들을 가질 수 있다. 제1 내지 제3회절격자 요소(131)(133)(135)는 각각 적색광, 녹색광, 청색광을 각각 회절시켜 원하는 방향으로 출광시키도록, 회절격자의 배치 방향, 피치, 폭, 높이 등이 정해질 수 있다.
여기서, 스위치 패널 모듈(300)의 적색 화소(350R)에는 적색 대역의 빛만을 투과시키는 적색 필터가 배치될 수 있고, 녹색 화소(350G)에는 녹색 대역의 빛만을 투과시키는 녹색 필터가 배치될 수 있으며, 청색 화소(350B)에는 청색 대역의 빛만을 투과시키는 청색 필터가 배치될 수 있다. 그리고, 인접한 2개의 화소들 사이에는 각각 블랙 매트릭스(BM)가 배치될 수 있다.
입력 커플러(150)는, 도광판(110)의 측면에 마련되어 광원(10)으로부터의 광을 도광판(110)으로 입력시키는 것으로, 도광판(110)에 고정된다.
입력 커플러(150)는, 광원(10)으로부터의 광을 반사시켜 도광판(110)으로 입력시키도록 도광판(110)의 상부면(111)에 대해 경사진 경사 미러면을 구비한다.
도 1 및 도 2에서와 같이, 도광판(110)의 적어도 일 측면에 상부면(111)에 대해 경사진 경사면이 구비되는 경우, 입력 커플러(150)는, 도광판(110)의 경사면에 마련된 경사 미러면일 수 있다.
도 4에서와 같이, 도광판(110)의 적어도 일 측면에 상부면(111)에 대해 경사진 복수의 경사면들이 어레이로 구비되는 경우, 입력 커플러(150)는 어레이로 구비된 복수의 경사면에 각각 마련된 경사 미러면(150A)(150B)(150C)일 수 있다.
한편, 입력 커플러(150)는, 도 5에서와 같이, 도광판(110)의 적어도 일 측면에 도광판(110)의 상부면(111)에 대해 경사진 경사 미러면을 가지는 블록(151)이 부착된 것일 수 있다. 여기서, 입력 커플러(150)는, 도광판(110)의 적어도 일 측면에 도광판(110)의 상부면(111)에 대해 경사진 경사 미러면을 가지는 블록(151)이 어레이로 부착된 것일 수 있다. 즉, 도광판(110)의 적어도 일 측면에 어레이를 이루도록 부착된 복수의 입력 커플러(150)를 구비할 수 있다.
한편, 다시 도 1, 도 2, 도 5를 참조하면, 보조 구조물(200)은 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100) 사이의 조립을 제공하도록 입력 커플러(150) 및 스위치 패널 모듈(300)에 결합될 수 있다.
보조 구조물(200)은 입력 커플러(150)의 경사 미러면에 결합되는 경사면(205)을 가질 수 있다. 또한, 보조 구조물(200)은, 상부에 스위치 패널 모듈(300)과 나란한 상부 수평면(201)을 가질 수 있다.
이때, 입력 커플러(150)의 경사 미러면과 보조 구조물(200)의 경사면(205) 사이는 집착제(120)로 본딩 결합될 수 있다. 또한, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)은 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)에 직,간접적으로 고정되는 것으로, 예를 들어, 또한, 보조 구조물(200)이 상부 수평면(201)과 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)는 접착제(210)로 본딩 결합될 수 있다. 예를 들어, 보조 구조물(200)의 경사면(205)과 입력 커플러(150)의 경사 미러면 사이, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)과 스위치 패널 모듈(300) 사이는 각각 접착제(120)(210)로 본딩 결합될 수 있다.
한편, 도 4에 예시적으로 보인 바와 같이, 도광판(110)의 적어도 일 측면에 어레이로 구비된 복수의 입력 커플러(150)를 포함하는 경우, 보조 구조물(200)은 복수의 입력 커플러(150) 중 적어도 일부 입력 커플러의 경사 미러면과 결합되도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 보조 구조물(200)은 복수의 입력 커플러(150)와 일대일로 결합되도록 복수개 구비되거나 복수의 입력 커플러(150)와 일대일로 각각 결합되는 경사면(205)을 복수개 구비하는 단일체로 이루어질 수 있다.
도 6은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 조립 방법을 개략적으로 보여준다.
도 6에서와 같이, 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)가 커버 글라스로 형성되고, 지지부(310)에 대해 표시부(350)가 하방으로 돌출되는 경우, 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)의 부딪힘을 방지하도록, 보조 구조물(200)은 상부 수평면(201)(201)이 도광판(110)의 상부면(111)에 비해 상방으로 돌출되도록 마련될 수 있다.
도 6을 참조하면, 보조 구조물(200)의 경사면(205)과 입력 커플러(150)의 경사 미러면 사이, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)과 스위치 패널 모듈(300) 사이는 각각 접착제로 본딩 결합하여, 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100) 사이의 조립을 제공하도록, 먼저 보조 구조물(200)의 경사면(205)을 입력 커플러(150)의 경사 미러면에 접착제(120)로 본딩 결합하여 보조 구조물(200)을 입력 커플러(150)에 고정시킬 수 있다. 그런 다음, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)에 접착제(210')를 부가하고, 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)를 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)에 접근 시킨 상태에서 정렬기 현미경(500)을 이용하여, 스위치 패널 모듈(300)의 화소들(350R)(350G)(350B)과 회절격자요소들(131)(133)(135)이 정렬되도록 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)의 상대적인 수평 위치를 조정한 상태에서 예컨대, 자외선광을 조사하여 접착제(210')를 굳히면, 스위치 패널 모듈(300)과 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201) 사이가 접착제(210)로 본딩 결합되어 고정될 수 있다.
실시예에 따른 조립 과정을 적용하면, 접착제(120)(210)를 이용한 본딩 결합으로, 미세한 화소의 정렬이 가능하여 고해상도의 3차원 영상 구현이 가능하며, 회절격자요소(130)와 스위치 패널 모듈(300) 사이의 갭 조절로 회절 각도 변화를 방지할 수 있어, 크로스톡을 최소화할 수 있다. 또한, 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100) 간의 조립 위치가 도광판(110)에 의한 광의 진행 경로 상에 위치하지 않고 도광판(110) 외부 공간에 위치하므로, 조립시 도광판(110) 상에 접착제 등을 도포함으로써 생기는 광손실 가능성을 제거할 수 있다. 또한, 도광판(110)의 측면에 경사 미러면을 가지는 입력 커플러(150)를 적용하여, 입력 웨지(input wedge) 위의 공간을 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)간의 조립에 사용하므로, 조립을 위한 별도의 공간이 요구되지 않아, 디스플레이 장치의 크기를 크게 줄일 수 있다.
도 12는 비교예의 디스플레이 장치의 조립 과정을 개략적으로 보여준다.
비교예의 디스플레이 장치는, 실시예와 달리 보조 구조물(200)을 적용하지 않는 것으로, 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)의 조립을 제공하도록, 도광판(110) 상부면(111) 상에 접착제(140)를 도포한다. 이와 같이, 도광판(110) 상부면(111) 상에 접착제(140)를 도포하고 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)와 도광판(110)을 접근시킨 상태에서, 예컨대, 자외선광을 조사하여 접착제(140)를 굳히면, 스위치 패널 모듈(300)과 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201) 사이가 고정될 수 있다. 이때, 도광판(110)과 접착제(140) 사이의 굴절율 차이가 도광판(110)과 공기 사이의 굴절율 차이보다 작기 때문에, 접착제(140)가 위치된 부분에서 광손실이 발생할 수 있다.
이상에서는 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)가 커버 글라스로 형성되고, 이에 적합하게 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)이 도광판(110)의 상부면(111)에 대해 돌출 형성된 경우를 예를 들어, 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 그 조립 방법을 설명하였는데, 보조 구조물(200)의 형상 및 조립 방법은 다양한 변형이 가능하다.
도 7 내지 10은 다른 실시예들에 따른 디스플레이 장치 및 그 조립 방법을 개략적으로 보여준다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 디스플레이 장치에 있어서, 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)는 표시부(350)에서 연장된 구조로 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8은, 보조 구조물(200)의 경사면(205)을 입력 커플러(150)의 경사 미러면에 접착제(120)로 본딩 결합하여 보조 구조물(200)을 입력 커플러(150)에 고정시킨 상태에서 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)을 조립하는 실시예들을 보여준다.
도 7을 참조하면, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)은 도광판(110)의 상부면(111)보다 돌출되게 형성될 수 있다. 도 8을 참조하면, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)은 도광판(110)의 상부면(111)과 동일 높이로 형성될 수 있다.
보조 구조물(200)의 경사면(205)이 입력 커플러(150)의 경사 미러면에 접착제(120)로 본딩 결합되어 보조 구조물(200)이 입력 커플러(150)에 고정된 상태에서, 도 7 및 도 8에서와 같이, 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100) 사이의 조립을 제공하도록, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)에 접착제(210')를 부가하고, 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)를 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)에 접근 시킨 상태에서 정렬기 현미경(500)을 이용하여, 스위치 패널 모듈(300)의 화소들과 회절격자요소(130)들이 정렬되도록 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)의 상대적인 수평 위치를 조정하면서, 예컨대, 자외선광을 조사하여 접착제(210')를 굳히면, 스위치 패널 모듈(300)과 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201) 사이가 고정될 수 있다.
도 9 및 도 10은, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)을 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)에 고정시킨 상태에서 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)을 조립하는 실시예들을 보여준다.
도 9 및 도 10을 비교하면, 보조 구조물(200)이 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)에 고정되는 수평 위치가 서로 다름을 알 수 있다. 이와 같이, 보조 구조물(200)의 위치를 조정하면, 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)간의 갭이 조절될 수 있다.
보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)을 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)에 고정시킨 상태에서, 도 9 및 도 10에서와 같이, 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100) 사이의 조립을 제공하도록, 입력 커플러(150)의 경사 미러면에 접착제(120')를 도포하고, 보조 구조물(200)의 경사면(205)을 입력 커플러(150)의 경사 미러면에 접근 시킨 상태에서 정렬기 현미경(500)을 이용하여, 스위치 패널 모듈(300)의 화소들과 회절격자요소(130)들이 정렬되도록 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)의 상대적인 수평 위치를 조정하면서, 예컨대, 자외선광을 조사하여 접착제를 굳히면, 입력 커플러(150)의 경사 미러면과 보조 구조물(200)의 경사면(205) 사이가 고정될 수 있다.
도 7 내지 도 9에서는 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)가 표시부(350)에서 연장된 구조로 형성된 경우를 예를 들어 설명 및 도시하였는데 이는 예시적인 것으로, 도 7 내지 도 9에서 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)는 커버 글라스로 형성될 수도 있다.
도 11은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 그 조립 방법을 개략적으로 보여준다. 도 11의 디스플레이 장치는 도 6과 같이 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)가 커버 글라스인 경우를 보여준다.
도 6 및 도 11의 디스플레이 장치를 비교할 때, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)이 도광판(110)의 상부면(111)과 동일 높이로 형성된 점에 차이가 있다.
도 11에서는 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)을 도광판(110)의 상부면(111)과 동일 높이로 형성하고, 추가적인 보조 구조물(250)을 매개로 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)와 입력 커플러(150) 사이를 고정하도록 마련된 예를 보여준다.
도 11에서와 같이 추가적인 보조 구조물(250)을 이용하는 경우, 보조 구조물(200)의 경사면(205)이 입력 커플러(150)의 경사 미러면에 접착제(120)로 본딩 결합되어 보조 구조물(200)이 입력 커플러(150)에 고정되고, 추가적인 보조 구조물(250)이 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310)에 고정된 상태에서, 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100) 사이의 조립을 제공하도록, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)과 스위치 패널 모듈(300)의 지지부(310) 사이에 추가적인 보조 구조물(250)을 배치하고, 보조 구조물(200)의 상부 수평면(201)과 추가적인 보조 구조물(250)의 측면에 걸쳐 접착제(210")를 부가하고, 정렬기 현미경(500)을 이용하여, 스위치 패널 모듈(300)의 화소들과 회절격자요소(130)들이 정렬되도록 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)의 상대적인 수평 위치를 조정하면서, 예컨대, 자외선광을 조사하여 접착제(210")를 굳히면, 추가적인 보조 구조물(200)과 보조 구조물(200) 사이가 고정될 수 있다.
한편, 도 6 내지 11에서는, 도광판(110)의 측면이 경사면(205)을 가지도록 형성되고, 입력 커플러(150)가 도광판(110)의 측면 경사면(205)에 형성된 경사 미러면인 것으로 도시하고 있는데, 이는 예시적인 것으로, 도 5를 참조로 전술한 바와 같이, 도 6 내지 도 11의 경우에도, 미러 경사면(205)을 가지는 블록(151) 형태의 입력 커플러(150)를 적용할 수도 있다.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 디스플레이 장치 및 그 조립 방법에 따르면, 회절격자 기반의 지향성 백라이트 유닛(100)을 적용하며, 입력 커플러(150)의 경사 미러면과 스위치 패널 모듈(300) 사이에 보조 구조물(200)을 배치하여, 백라이트 유닛(100)과 스위치 패널 모듈(300) 사이의 조립을 제공하므로, 보조 구조물(200)의 고정 위치 변화나 크기 및 형태에 따른 갭 조절이 가능하며, 접착제를 이용한 본딩 결합으로, 미세한 화소의 정렬이 가능하므로 고해상도의 3차원 영상 구현이 가능하다. 또한, 상술한 바와 같이, 크로스톡을 최소화할 수 있으며, 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100) 간의 조립 위치가 도광판(110) 외부 공간에 위치하므로, 조립시 도광판(110) 상에 접착제(140) 등을 도포함으로써 생기는 광손실 가능성을 제거할 수 있으며, 입력 웨지(input wedge) 위의 공간을 스위치 패널 모듈(300)과 백라이트 유닛(100)간의 조립에 사용하므로, 조립을 위한 별도의 공간이 요구되지 않아, 디스플레이 장치의 크기를 크게 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 디스플레이 장치 및 그 조립 방법에 따르면, 회절격자 기반의 지향성 백라이트 유닛(100)과 스위치 패널 모듈(300) 간의 정밀한 조립을 통하여 고해상도 3차원 영상 구현이 가능하며, 지향성 백라이트 유닛(100)과 스위치 패널 모듈(300) 사이에 광손실 없이 본딩할 수 있는 위치를 확보하여 조립할 수 있으며, 접착제를 이용한 본딩 결합에 의해 스위치 패널 모듈(300)의 화소와 회절격자요소(130) 간의 정렬 오차를 줄일 수 있으며, 백라이트 유닛(100)과 스위치 패널 모듈(300) 간의 갭 조절에 의해, 회절격자요소(130)에서 빛 퍼짐에 의한 크로스톡의 방지가 가능하다.

Claims (17)

  1. 스위치 패널 모듈;
    상기 스위치 패널 모듈에 조명광을 제공하도록, 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 내부 전반사를 통해 가이드하는 도광판과, 상기 도광판의 상부면에 마련되어 상기 상부면을 통해 조명광을 상기 스위치 패널 모듈로 출광시키도록 된 회절격자요소들의 어레이와, 상기 도광판의 측면에 마련되어 상기 광원으로부터의 광을 상기 도광판으로 입력시키며 상기 도광판에 고정된 입력 커플러를 포함하는 백라이트 유닛;
    상기 스위치 패널 모듈과 상기 백라이트 유닛 사이의 조립을 제공하도록 상기 입력 커플러 및 상기 스위치 패널 모듈에 결합되는 보조 구조물;을 포함하며,
    상기 보조 구조물의 상부 수평면은 상기 스위치 패널 모듈의 지지부에 고정되는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력 커플러는, 상기 광원으로부터의 광을 반사시켜 상기 도광판으로 입력시키도록 상기 도광판의 상부면에 대해 경사진 경사 미러면을 구비하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광원은 상기 백라이트 유닛의 하방에서 상기 입력 커플러의 경사 미러면으로 광이 입사되도록 배치되는 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보조 구조물은 상기 경사 미러면에 결합되는 경사면을 가지는 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 입력 커플러의 경사 미러면과 상기 보조 구조물의 경사면 사이는 접착제로 본딩 결합되는 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 보조 구조물의 상부 수평면은, 상기 스위치 패널 모듈과 나란한 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 보조 구조물의 상부 수평면과 상기 스위치 패널 모듈의 지지부는 접착제로 본딩 결합되는 디스플레이 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 커플러는 상기 도광판의 적어도 일 측면에 어레이로 구비된 복수의 입력 커플러를 포함하며,
    상기 복수의 입력 커플러 각각은 상기 상부면에 대해 경사진 경사 미러면을 구비하며,
    상기 보조 구조물은 상기 복수의 입력 커플러 중 적어도 일부 입력 커플러의 경사 미러면과 결합되도록 마련되는 디스플레이 장치.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광판의 적어도 일 측면에 상기 상부면에 대해 경사진 복수의 경사면들이 어레이로 구비되며,
    상기 입력 커플러는, 어레이로 구비된 상기 복수의 경사면에 각각 마련된 경사 미러면인 디스플레이 장치.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 커플러는, 상기 도광판의 적어도 일 측면에 어레이를 이루도록 부착된 복수의 입력 커플러를 포함하며,
    상기 복수의 입력 커플러 각각은 상기 도광판의 상부면에 대해 경사진 경사 미러면을 가지는 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 입력 커플러는, 상기 도광판의 상부면에 대해 경사진 경사 미러면을 가지며,
    상기 보조 구조물은,
    상기 경사 미러면에 결합되는 경사면을 구비하며
    상기 보조 구조물의 경사면과 상기 입력 커플러의 경사 미러면 사이, 상기 보조 구조물의 상부 수평면과 상기 스위치 패널 모듈의 지지부 사이는 접착제로 본딩 결합되는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 보조 구조물의 상부 수평면은 상기 도광판의 상부면과 동일 높이에 위치하거나 상기 도광판의 상부면에 대해 돌출되게 위치되는 디스플레이 장치.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서, 상기 보조 구조물은, 상기 입력 커플러에 의해 반사되어 상기 도광판 내부로 입사된 광이 상기 도광판의 상부면에 처음 도달하는 위치보다 바깥쪽에서 상기 입력 커플러와 결합되는 디스플레이 장치.
  16. 청구항 1항 내지 7항 중 어느 한 항의 디스플레이 장치에서 백라이트 유닛과 스위치 패널 모듈 사이의 조립을 제공하도록,
    상기 입력 커플러는 도광판의 상부면에 대해 경사진 경사 미러면을 구비하며,
    상기 보조 구조물은 상기 입력 커플러의 경사 미러면에 결합되는 경사면과 상기 스위치 패널 모듈과 나란한 상부 수평면을 가지며,
    상기 보조 구조물의 경사면을 상기 입력 커플러의 경사 미러면에 접착제로 본딩 결합하여 보조 구조물을 상기 입력 커플러에 고정시키는 단계와;
    상기 보조 구조물의 상부 수평면에 접착제를 부가하는 단계와;
    상기 스위치 패널 모듈의 지지부를 상기 보조 구조물의 상부 수평면에 접근 시킨 상태에서 상기 접착제를 굳혀 상기 스위치 패널 모듈과 보조 구조물의 상부 수평면 사이를 고정시키는 단계;를 포함하는 디스플레이 장치 조립 방법.
  17. 청구항 1항 내지 7항 중 어느 한 항의 디스플레이 장치에서 백라이트 유닛과 스위치 패널 모듈 사이의 조립을 제공하도록,
    상기 입력 커플러는 도광판의 상부면에 대해 경사진 경사 미러면을 구비하며,
    상기 보조 구조물은 상기 입력 커플러의 경사 미러면에 결합되는 경사면과 상기 스위치 패널 모듈과 나란한 상부 수평면을 가지며,
    상기 보조 구조물의 상부 수평면을 상기 스위치 패널 모듈에 고정시킨 상태에서,
    상기 입력 커플러의 경사 미러면에 접착제를 부가하는 단계와;
    상기 보조 구조물의 경사면을 상기 입력 커플러의 경사 미러면에 접근 시킨 상태에서 상기 접착제를 굳혀 상기 보조 구조물의 경사면과 상기 입력 커플러의 경사 미러면 사이를 고정시키는 단계;를 포함하는 디스플레이 장치 조립 방법.
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