KR20110021164A

KR20110021164A - 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR20110021164A
Application number: KR1020090078790A
Authority: KR
Inventors: 김휘; 권오정; 최희진; 김희섭; 윤해영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-03-04
Also published as: US8432512B2; US20110051022A1; KR101644513B1

Abstract

광효율을 향상시킨 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치가 개시된다. 백라이트 어셈블리는 광을 제공하는 광원부, 광이 입사되는 경로에 따라서 선택적으로 광을 내부 전반사 및 투과하는 전반사판, 전반사판 상에 배치되고, 전반사판과 접촉하는 입사면 및 입사면과 대향하는 출사면을 가지는 다수의 단위체들을 포함하고, 전반사광을 입사면과 전반사판이 접촉하는 접촉면에서 굴절시켜 굴절광을 출사하며, 투과광을 접촉면에서 비굴절광으로 출사하는 어레이 시트를 포함한다. 이에 따라, 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.

입체 영상, 2D/3D 겸용, 휘도, 투과율, 프리즘, 피라미드, 뿔대

Description

백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치 {BACKLIGHT ASSEMBLY AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배리어 방식으로 입체 영상을 표시하는 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 입체영상 표시 장치(이하, 3D 표시 장치)는 관찰자의 양안에 서로 다른 2차원 평면 영상들(이하, 2D 영상이라 함)을 인가함으로써 3차원 입체 영상(이하, 3D 영상이라 함)을 표시한다. 즉, 관찰자는 양안을 통해 한 쌍의 2D 영상들을 보게 되고, 뇌에서 상기 평면 영상들을 융합하여 입체감을 시인함으로써 관찰자가 3D 영상을 보는 결과를 갖는다. 시차 장벽을 이용하는 배리어(barrier) 방식, 렌즈를 이용하는 렌티큘라(Lenticular) 방식 등과 같은 비안경식의 입체영상 표시 장치가 주로 이용되고 있다.

그러나, 배리어 방식은 상기 시차 장벽에 의해 많은 광이 차단되므로 상기 렌티큘라 방식에 비해 상대적으로 휘도가 낮은 단점이 있다.

한편, 3D 표시 장치는 시차 장벽이나 렌즈가 2D 영상을 표시하는 표시 패널 의 전면에 배치되어 있어 상기 시차 장벽이나 렌즈가 구비되어 있는 한 관찰자가 일반적인 2D 영상을 볼 수 없고, 이들을 제거하여야 2D 영상을 볼 수 있다. 이러한 점에 착안하여 하나의 표시 장치가 2D 영상을 표시하는 2D 모드 및 3D 영상을 표시하는 3D 모드를 선택할 수 있도록 개발된 2D/3D 겸용 표시 장치를 이용하고 있다. 상기 2D/3D 겸용 표시 장치는 3D 영상을 표시할 때에는 표시 패널에 다수의 영역들로 구분하여 광을 제공하고, 2D 영상을 표시할 때에는 상기 표시 패널의 전 영역에 균일하게 광을 제공하여야 한다.

그러나, 이러한 광의 제어가 필요하기 때문에, 배리어 방식의 2D/3D 겸용 표시 장치에서는 2D 모드에 비해 3D 모드의 휘도가 현저하게 저하되는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해서, 광원의 수를 증가시키는 것을 고려할 수 있으나, 광원의 크기를 감소시키는데 상기 광원 자체의 구조적 제한으로 인해 3D 모드의 휘도를 향상시키는데 한계가 있을 수밖에 없다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 광효율을 향상시킨 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 백라이트 어셈블리를 포함하고, 휘도가 향상된 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는 광을 제공하는 광원부, 전반사판 및 어레이 시트를 포함한다. 상기 전반사판은 광이 입사되는 경로에 따라서 선택적으로 광을 내부 전반사 및 투과한다. 상기 어레이 시트는 상기 전반사판 상에 배치되고, 상기 전반사판과 접촉하는 입사면 및 상기 입사면과 대향하는 출사면을 가지는 다수의 단위체들을 포함하고, 상기 전반사광을 상기 입사면과 상기 전반사판이 접촉하는 접촉면에서 굴절시켜 굴절광을 출사하며, 상기 투과광을 상기 접촉면에서 비굴절광으로 출사한다.

일 실시예에서, 상기 광원부는 상기 전반사판의 측면 측에 배치된 제1 광원 및 상기 전반사판의 배면 측에 배치된 제2 광원을 포함할 수 있다. 상기 제1 광원이 점등되고 상기 제2 광원이 소등되는 경우, 광은 상기 전반사판의 측면으로 입사되고, 상기 어레이 시트는 상기 접촉면에서 굴절된 상기 굴절광을 출사하고, 상기 제1 광원이 소등되고 상기 제2 광원이 점등되는 경우, 광은 상기 전반사판의 배면으로 입사되고 상기 어레이 시트는 상기 전반사판을 투과한 상기 비굴절광을 출사할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 장치는 다수의 화소 셀들을 포함하는 표시 패널, 전반사판 및 어레이 시트를 포함한다. 상기 전반사판은 광이 입사되는 경로에 따라서 선택적으로 광을 내부 전반사 및 투과한다. 상기 어레이 시트는 상기 전반사판 상에 배치되고, 상기 전반사판과 접촉하는 입사면 및 상기 입사면과 대향하는 출사면을 가지는 다수의 단위체들을 포함하고, 상기 전반사광을 상기 입사면과 상기 전반사판이 접촉하는 접촉면에서 굴절시켜 굴절광을 출사하며, 상기 투과광을 상기 접촉면에서 비굴절광으로 출사한다.

일 실시예에서, 상기 표시 장치는 상기 전반사판의 측면 측에 배치된 제1 광원 및 상기 전반사판의 배면 측에 배치된 제2 광원을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 광원이 점등되고 상기 제2 광원이 소등되는 경우, 광은 상기 전반사판의 측면으로 입사되고, 상기 어레이 시트는 상기 접촉면에서 굴절된 상기 굴절광을 출사한다. 상기 제1 광원이 소등되고 상기 제2 광원이 점등되는 경우, 광은 상기 전반사판의 배면으로 입사되고 상기 어레이 시트는 상기 전반사판을 투과한 상기 비굴절광을 출사한다.

다른 실시예에서, 상기 표시 장치는 상기 전반사판의 측면 측에 배치된 광원을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 표시 장치는 상기 어레이 시트와 상기 표시 패널 사이에 배치되어 상기 어레이 시트로부터 출사된 상기 굴절광을 선택적으로 투과 및 산란시키는 고분자 분산형 액정 필름(Polymer dispersed liquid crystal film, PDLC 필름)을 더 포함할 수 있다.

이와 같은 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치에 따르면, 배리어 방식에서도 렌티큘러 방식과 동등한 수준의 휘도를 가질 수 있다. 또한, 2D/3D 겸용 표시 장치에서, 2D 모드의 휘도와 동등한 수준으로 3D 모드에서 입체 영상을 표시할 수 있다. 따라서, 표시 장치의 휘도를 향상시킴으로써 입체 영상의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하 게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않 는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막) 또는 패턴들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 일 구조물들이 다른 구조물들 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 상기 일 구조물들이 직접 상기 다른 구조물들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 또 다른 구조물들이 상기 일 구조물들 상에 추가적으로 배치될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 사시도이다.

도 1에 도시된 표시 장치는 광원부(100a), 전반사판(200) 및 어레이 시트(300a)를 포함하는 백라이트 어셈블리(B1) 및 표시 패널(400a)을 포함한다.

상기 광원부(100a)는 광을 생성하여 상기 전반사판(200)으로 광을 제공한다. 상기 광원부(100a)는 상기 전반사판(200)에 대하여 에지형으로 배치된 제1 광원(110) 및 상기 전반사판(200)에 대하여 직하형으로 배치된 제2 광원(120)을 포함한다.

상기 전반사판(220)은 상기 어레이 시트(300a)와 마주하는 상부면(210), 상기 상부면과 대향하는 배면(230), 상기 상부면(210)과 상기 배면(230)을 연결하는 제1 및 제2 측면들(220, 240)을 포함한다. 상기 제1 측면들(220)은 제1 방향(D1)으로 서로 대향하는 상기 전반사판(200)의 측면들이고, 상기 제2 측면들(240)은 상기 제1 방향(D1)과 다른 제2 방향(D2)으로 서로 대향하는 상기 전반사판(200)의 측면 들이다. 본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 방향들(D1, D2)은 서로 수직하다.

상기 제1 광원(110)은 상기 제1 측면들(220) 중 적어도 하나와 마주하여 배치된다. 상기 제1 광원(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1 측면들(220) 각각에 배치된 선형 램프들을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 광원(110)은 상기 제1 측면들(220) 중에 어느 하나와 마주하여 배치될 수 있다. 상기 제1 광원(110)은 선택적으로, 상기 제2 측면들(240)중 적어도 어느 하나와 인접하게 배치될 수 있다.

상기 제2 광원(120)은 상기 배면(230)과 마주하여 배치된다. 상기 제2 광원(120)은 상기 배면(230)의 전면에 걸쳐 상기 제1 방향(D1)을 따라 병렬로 배열된 선형 램프들을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 광원(120)의 선형 램프들은 상기 제2 방향(D2)을 따라 병렬로 배열될 수 있다.

상기 전반사판(200)은 상기 제1 광원(110)으로부터 제공받은 광을 상기 전반사판(220) 내부에서 전반사시킨다. 상기 전반사판(200) 단독으로는 상기 제1 측면들(220)을 통해 입사된 광을 상기 전반사판(200) 내부에서 전반사시켜, 상기 전반사판(200)의 외부로 광을 출사시키지 않는다. 이하, 상기 전반사판(200)의 내부에서 전반사되는 광을 "전반사광(L1, 도 3a 참조)"이라고 정의한다. 반면, 상기 전반사판(200)은 상기 제2 광원(120)으로부터 제공받은 광을 상기 상부면(210)을 통해 상기 전반사판(200) 외부로 출사한다. 상기 전반사판(200) 단독으로는 상기 배면(230)을 통해 입사된 광을 상기 상부면(210)을 통해 외부로 광을 출사한다. 이하, 상기 전반사판(200)이 상기 제2 광원(120)으로부터 제공받아 투과하는 광을 " 투과광(L3, 도 3b 참조)"이라고 정의한다.

상기 어레이 시트(300a)는 상기 전반사판(200) 상에 배치된다. 상기 어레이 시트(300a)는 광을 투과시킬 수 있는 투명한 물질로 형성된다. 상기 어레이 시트(300a)는 상기 광원부(100a)에서 제공받은 광의 경로를 결정하는 다수의 단위체들(310)을 포함한다. 상기 단위체들(310) 각각은 상기 제2 방향(D2)을 따라 연장되고, 상기 제1 방향(D1)으로 병렬로 배열된다. 일례로, 상기 단위체들(310) 각각은 꼭지점이 모따기된 역프리즘 형상을 가질 수 있다. 상기 단위체들(310) 각각은 상기 상부면(210)과 직접적으로 접촉하는 입사면(312)과 상기 입사면(312)과 대향하는 출사면(314)을 포함한다. 상기 역프리즘 형상에서 모따기된 꼭지점이 상기 입사면(312)과 대응한다. 상기 출사면(314)의 면적은 상기 입사면(312)의 면적보다 넓다. 상기 입사면(312) 및 상기 출사면(314) 각각은 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 한 쌍의 제1 변들과 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 한 쌍의 제2 변들로 정의된 직사각형을 가진다. 일례로, 상기 제1 변들이 단변이 되고, 상기 제2 변들이 장변이 될 수 있다. 상기 단위체들(310) 각각을 상기 제1 방향(D1)을 따라 절단한 단면은 상기 출사면(314)의 제1 변의 길이가 입사면(312)의 제1 변의 길이보다 짧은 사다리꼴 모양을 가진다. 서로 인접한 입사면들(312)은 서로 소정 간격으로 이격되어 배치된다.

상기 출사면(314)의 면적은 상기 입사면(312)의 면적에 비해 상대적으로 넓다. 상기 입사면(312)의 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 상기 제1 변의 제1 너비(w1)는 상기 출사면(314)의 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 상기 제1 변의 제2 너 비(w2)에 비해 상대적으로 좁다. 상기 출사면(314)의 면적의 합은 상기 표시 패널(400a)의 면적과 실질적으로 동일할 수 있다.

상기 단위체들(310) 각각은 상기 입사면(312)이 상기 상부면(210)과 접촉하는 접촉면(CNT, 도 3a 참조)에서 상기 전반사광(L1)이 굴절된 굴절광(L2, 도 3a 참조)을 상기 출사면(314)으로 제공한다. 상기 접촉면(CNT)에서는, 상기 전반사광(L1)이 상기 전반사판(200)과 다른 매질인 상기 어레이 시트(300a)와 접촉함으로써 상기 전반사광(L1)이 굴절된다. 상기 전반사광(L1)이 상기 접촉면(CNT)에서 굴절되는 각도에 따라 상기 굴절광(L2)의 경로가 결정된다. 이에 따라, 상기 단위체들(310) 각각은 상기 전반사광(L1)의 경로를 결정함으로써 상기 어레이 시트(300a)가 배리어 방식의 시차 장벽이 될 수 있다. 상기 어레이 시트(300a)는 투명한 물질로 형성되므로, 배리어 방식의 시차 장벽이 되더라도 광투과율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 단위체들(310) 각각은 상기 투과광(L3)을 제공받아 상기 출사면(314)으로 출사한다. 이하, 상기 투과광(L3)이 상기 단위체들(310)에 의해 굴절 및/또는 반사되지 않고 상기 출사면(314)으로 출사하는 광을 비굴절광(L4, 도 3b 참조)라고 정의한다. 즉, 상기 투과광(L3)은 상기 전반사판(200) 및 상기 어레이 시트(300a)를 통과하더라도 상기 제2 광원(120)이 제공하는 광은 상기 전반사판(200)의 임계각보다 작은 입사각, 예를 들어, 약 0°로 상기 전반사판(200)의 내부로 입사되므로 상기 전반사판(200)에서 반사 및/또는 굴절되지 않아 그 경로가 변경되지 않고 상기 투과광(L3)이 상기 비굴절광(L4)으로 출사된다.

상기 표시 패널(400a)은 상기 어레이 시트(300a) 상에 배치된다. 상기 표시 패널(400a)은 상기 굴절광(L2) 또는 상기 비굴절광(L4)을 제공받는다. 상기 표시 패널(400a)은 2차원의 평면 영상(이하, 2D 영상이라 함)을 표시하지만, 상기 표시 패널(400a)을 관찰하는 관찰자는 상기 제1 및 제2 광원들(110, 120)의 점등 및 소등 상태에 상기 2D 영상을 그대로 시인하거나, 상기 2D 영상이 변환된 3차원의 입체 영상(이하, 3D 영상이라 함)을 시인할 수 있다.

상기 광원부(100a)의 광이 상기 전반사판(200) 및 상기 어레이 시트(300a)를 통해 상기 표시 패널(400a)로 제공되는 경로에 대해서는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.

도 2는 도 1에 도시된 표시 패널과 어레이 시트의 배치 관계를 설명하기 위한 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 패널(400a)은 다수의 화소 셀들(Px)을 포함한다. 상기 화소 셀들(Px) 각각은 표시 소자로서 액정을 포함할 수 있다. 상기 화소 셀들(Px)은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)으로 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 화소 셀들(Px) 각각은 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 제1 길이(x)를 갖는 단변과, 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 제2 길이(y)를 갖는 장변을 포함한다. 상기 화소 셀들(Px) 각각은 직사각형을 가진다. 상기 화소 셀들(Px) 각각은 그린, 블루 또는 레드를 나타낼 수 있다.

상기 단위체들(310) 각각의 상기 출사면(314)은 적어도 2개의 서로 인접하는 상기 화소 셀들(Px)과 대응하여 배치된다. 상기 단위체들(310) 각각은 예를 들어, 상기 제1 방향(D1)으로 배열된 9개의 화소 셀들(Px)과 대응하여 배치될 수 있다. 즉, 상기 출사면(314)의 상기 제2 너비(w2)는 상기 화소 셀들(Px)의 개수와 상기 화소 셀들(Px) 각각의 상기 제1 길이(x)의 곱과 실질적으로 동일할 수 있다. 일례로, 상기 제2 너비(w2)는 약 200㎛ 내지 약 300㎛일 수 있다. 상기 출사면(314)의 상기 제2 방향(D2)으로의 길이는 상기 제2 방향(D2)으로 배열된 상기 화소 셀들(Px)의 개수와 상기 화소 셀들(Px) 각각의 상기 제2 길이(y)의 곱과 실질적으로 동일할 수 있다.

상기 화소 셀들(Px)은 상기 단위체들(310)에 의해 다수의 화소 집합들로 구획되는 것과 실질적으로 동일한 결과를 갖는다. 상기 단위체들(310)의 상기 출사면(314)의 형상에 따라, 상기 화소 셀들(Px)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 직사각형상의 화소 집합들을 정의할 수 있다. 상기 2D 영상을 표시할 때는 상기 화소 셀들(Px) 각각이 상기 2D 영상의 해상도를 결정하나, 상기 3D 영상을 표시할 때는 상기 화소 집합들 각각이 상기 3D 영상의 해상도를 결정한다. 본 발명에 따르면, 상기 어레이 시트(300a)를 시차 장벽으로 이용하여 상기 3D 영상의 해상도를 결정하는 상기 화소 집합들에 광을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 시차 장벽에 의해 차단되는 광량을 최소화시켜, 배리어 방식에서 이용되는 광효율을 최대화시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 광원(110)에서 생성된 광은 상기 전반사판(200) 내부에서 상기 전반사광(L1)이 되거나, 상기 굴절광(L2)이 되므로 상기 제1 광원(110)에서 생성된 광의 대부분을 상기 3D 영상을 표시하는데 이용할 수 있다.

도 3a는 도 1에 도시된 표시 장치의 입체영상 표시 모드를 설명하기 위한 단 면도이고, 도 3b는 평면영상 표시 모드를 설명하기 위한 단면도이다.

도 3a를 참조하면, 상기 3D 영상을 표시하는 입체영상 표시 모드(이하, 3D 모드라 함)에서 상기 제1 광원(110)은 전압을 인가하여 점등되고, 상기 제2 광원(120)은 전압을 차단하여 소등된다. 상기 제1 광원(110)에서 생성된 광은 상기 제1 측벽들(220)을 통해 상기 전반사판(200) 내부로 입사되어 상기 전반사광(L1)이 된다.

상기 전반사광(L1) 중에서, 상기 접촉면(CNT)으로 진행하는 상기 전반사광(L1)은 상기 접촉면(CNT)에 도달하여 상기 접촉면(CNT)에서 굴절되어 상기 굴절광(L2)이 된다. 상기 굴절광(L2)은 상기 출사면(314)을 통해 상기 표시 패널(400a)을 향해 출사된다. 상기 접촉면(CNT)에서 굴절되는 각도에서 따라 상기 굴절광(L2)의 경로가 결정된다. 상기 전반사광(L1)은 상기 접촉면(CNT)에서 다양한 각도로 굴절될 수 있으므로, 상기 굴절광(L2)의 경로 또한 다양할 수 있다.

상기 전반사광(L1) 중에서, 상기 입사면(312)과 상기 상부면(210)이 접촉하지 않는 비접촉면(NC)으로 진행하는 상기 전반사광(L1)은 상기 비접촉면(NC)에서 상기 배면(230)을 향해 반사된다. 이에 따라, 상기 제1 광원(110)에서 생성된 광은 상기 전반사판(200) 내부에서 상기 접촉면(CNT)을 향하지 않는 한 전반사를 반복하여 상기 전반사판(200)의 외부로 출사되지 않는다.

상기에서 설명한 바와 같이, 상기 3D 모드에서 상기 전반사판(200) 내부의 상기 전반사광(L1)은 상기 접촉면(CNT)에서는 굴절되어 상기 출사면(314)을 통해 상기 굴절광(L2)이 출사되고, 상기 비접촉면(NC)과 상기 배면(230) 사이에서는 연 속적으로 전반사되므로 상기 전반사판(200)의 외부로 출사되지 않는다. 이에 따라, 상기 표시 패널(400a)은 궁극적으로는 상기 접촉면(CNT)에서 굴절된 각도에 따라 다양한 광경로를 가지는 상기 굴절광(L2)을 제공받으므로 관찰자는 상기 표시 패널(400a)이 상기 2D 영상을 표시하더라도 양안 시차에 의해서 상기 3D 영상을 관찰할 수 있다.

도 3b를 참조하면, 상기 2D 영상을 표시하는 평면영상 표시 모드(이하, 2D 모드라 함)에서 상기 제1 광원(110)은 전압을 차단하여 소등하고, 상기 제2 광원(120)은 전압을 인가하여 점등한다. 상기 제2 광원(120)에서 생성된 광은 상기 배면(230)을 통해 상기 전반사판(200) 내부로 입사된다.

상기 제2 광원(120)에서 생성된 광은 대부분 상기 배면(230)과 수직한 방향으로 입사되어 상기 전반사판(200) 내부에서 투과된다. 상기 전반사판(200)을 통과한 상기 투과광(L3)은 상기 접촉면(CNT)뿐만 아니라 상기 비접촉면(NC)에서도 굴절 및/반사되지 않고 상기 비굴절광(L4)으로 출사된다. 이에 따라, 상기 표시 패널(400a)은 상기 제2 광원(120)이 생성하는 광을 반사 및/또는 굴절 없이 상기 비굴절광(L4)을 제공받으므로, 관찰자는 상기 표시 패널(400a)이 표시하는 상기 2D 영상을 광에 의한 왜곡 없이 그대로 관찰할 수 있다.

상기에서 설명한 바에 따르면, 상기 제1 광원(110) 및 상기 제2 광원(120)의 점등 및 소등의 조절만으로 도 3a에 도시된 상기 3D 모드와 상기 2D 모드를 자유롭게 전환할 수 있다. 상기 제1 광원(110) 및 상기 제2 광원(120)을 점등 및 소등함으로써 상기 광원부(100a)를 제어하는 속도는, 액정을 포함하는 광학 시트를 이용 하는 경우에 이를 스위칭하여 상기 액정의 거동을 제어하는 속도에 비해 상대적으로 빠르다. 또한, 배리어 방식에서 시차 장벽으로서 투명한 상기 어레이 시트(300a)를 이용함으로써 렌티큘러 방식과 동등한 수준으로 휘도를 유지할 수 있다. 또한, 상기 제1 광원(110)이 생성하는 광은 상기 전반사판(200) 내부에서 전반사되어 상기 전반사광(L1)이 되거나, 상기 전반사광(L1)이 상기 어레이 시트(300a)로 굴절되어 상기 굴절광(L2)이 되므로, 제공받은 광의 대부분을 상기 3D 영상을 표시하는데 이용할 수 있다. 이에 따라, 상기 3D 영상을 표시할 때의 휘도가 상기 2D 영상을 표시할 때의 휘도와 동등한 수준으로 유지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널과 어레이 시트의 배치 관계를 설명하기 위한 평면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(400b)을 제외하고는 도 1에 도시된 표시 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.

도 4에 도시된 표시 패널(400b)의 상기 화소 셀들(Px) 각각은 상기 장변이 상기 제1 방향(D1)과 상기 제2 방향(D2)의 사이인 제3 방향(D3)을 따라 연장된다. 평면적으로 볼 때, 상기 화소 셀들(Px)의 장변이 상기 제3 방향(D3)을 따라 상기 제1 방향(D1)을 기준으로 비스듬히 형성됨으로써, 상기 화소 셀들(Px) 각각은 평행사변형을 가진다. 상기 단위체들(310)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 직사각형을 가지고 상기 화소 셀들(Px)은 상기 제3 방향(D3)으로 기울어진 평행사변형을 가지므로, 상기 단위체들(310)의 상기 출사면(314)들의 경계는 상기 화소 셀들(Px)의 일부와 중첩될 수 있다.

상기 화소 셀들(Px) 각각은 평행사변형을 가지므로, 상기 화소 셀들(Px) 중에서 어느 하나를 기준으로 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 선(A)을 따를 때, 상기 선(A)은 상기 제2 방향(D2)으로 서로 인접한 화소 셀들(Px) 및 상기 화소 셀들(Px)을 구획하는 경계부(BL)와 중첩된다. 상기 화소 셀들(Px)을 평면적으로 본 형상이 평행사변형을 가질 때, 상기 단위체들(310)의 연장방향인 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 선들 중에서 상기 경계부(BL)만 연결할 수 있는 선은 없다.

이에 따라, 상기 화소 셀들(Px)의 형상을 변경함으로써, 상기 3D 모드에서는 상기 3D 영상에 상기 단위체들(310) 각각의 상기 출사면(314)이 직사각형을 가지고 상기 화소 셀들(Px)이 사각형을 가질 때, 특정 위치에서는 경계부만 시인되어 줄무늬가 발생하는 현상인 무아레를 최소화시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 화소 셀들(Px)이 평행사변형을 가지더라도 상기 2D 모드에서는 상기 2D 영상을 표시하는데 미치는 영향이 없다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 평면도이다.

도 5에 도시된 표시 장치는 어레이 시트(300b)를 제외하고는 도 1에 도시된 표시 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략하고, 상기 어레이 시트(300b)와 표시 패널(400a)의 배치 관계에 대해서 설명한다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 패널(400a)은 제1 방향(D1)으로 연장된 단변과 상기 제1 방향(D2)과 다른 제2 방향(D2)으로 연장된 장 변을 갖는 다수의 화소 셀들(Px)을 포함한다. 상기 화소 셀들(Px) 각각은 직사각형을 갖고, 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)으로 매트릭스 형태로 배열된다.

상기 표시 패널(400a)의 하부에 배치된 어레이 시트(300b)는 적어도 2개의 화소 셀들(Px)과 대응하는 출사면(324)을 갖는 다수의 단위체들을 포함한다. 평면적으로 볼 때, 본 실시예에 따른 상기 단위체들 각각은 상기 제1 방향(D1)을 기준으로 소정 각도 기울어진 사선 방향인 제3 방향(D3)으로 연장된다. 상기 제3 방향(D3)은 상기 제1 방향(D1)과 상기 제2 방향(D2)의 사이 방향일 수 있다. 즉, 상기 출사면(324)은 평행사변형이다. 상기 출사면(324)은 상기 제3 방향(D3)으로 기울어진 평행사변형이고 상기 화소 셀들(Px)은 직사각형을 가지므로, 상기 출사면들(324)의 경계는 상기 화소 셀들(Px)의 일부와 중첩될 수 있다.

상기 출사면들(324)이 평행사변형을 가지므로, 상기 출사면들(324)의 연장 방향인 상기 제3 방향(D3)으로 연장된 선(B)을 따를 때, 상기 선(B)은 상기 제2 방향(D2)으로 서로 인접한 화소 셀들(Px) 및 상기 화소 셀들(Px)을 구획하는 경계부(BL)와 중첩된다. 상기 출사면들(324)이 평행사변형을 가질 때, 상기 제3 방향(D3)으로 연장된 선들 중에서 상기 경계부(BL)만 연결할 수 있는 선은 없다.

이에 따라, 상기 제3 방향(D3)으로 연장되고 상기 제1 방향(D1)으로 배열된 상기 단위체들을 포함하는 어레이 시트(300b)에 의해, 상기 3D 영상에 무아레가 발생하는 것을 최소화시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 어레이 시트(300a)의 구조의 변형은 상기 2D 모드에서는 상기 2D 영상을 표시하는데 미치는 영향이 없다.

도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 사시 도이다.

도 6a에 도시된 표시 장치는 광원부(100b), 전반사판(200) 및 어레이 시트(300c)를 포함하는 백라이트 어셈블리(B2) 및 표시 패널(400a)을 포함한다. 도 6a에 도시된 표시 장치는 상기 어레이 시트(300c) 및 상기 광원부(100b)를 제외하고는 도 1에 도시된 표시 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.

도 6a를 참조하면, 상기 광원부(100b)는 전반사판(200)에 대하여 에지형으로 배치된 제3 광원(130) 및 상기 전반사판(200)에 대하여 직하형으로 배치된 제4 광원(140)을 포함한다.

상기 제3 광원(130)은 상기 전반사판(200)의 제1 및 제2 측면들(220, 240) 중 적어도 하나와 마주하여 배치된다. 상기 제3 광원(130)은 도 6a에 도시된 바와 같이 상기 제1 측면들(220) 각각에 배치된 다수의 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 도면으로 도시하지 않았으나, 상기 제3 광원(130)은 부가적으로 상기 제2 측면들(240) 각각에 배치된 발광 다이오드들을 더 포함할 수 있다. 이와 달리. 상기 제3 광원(130)은 상기 제1 측면들(220) 중 어느 하나 및 상기 제2 측면들(240) 중 어느 하나 각각에 배치된 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드는 선형 램프와 달리 점광원의 일종이므로 광량을 고려하여 상기 제1 및 제2 측면들(220, 240) 각각에 다수개가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 제4 광원(140)은 상기 전반사판(200)의 배면(230)과 마주하여 배치된다. 상기 제4 광원(140)은 상기 배면(230)의 전면에 걸쳐 제1 방향(D1) 및 상기 제 1 방향(D1)과 다른 제2 방향(D2)으로 매트릭스 형태로 배열된 다수의 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1 방향(D1)과 상기 제2 방향(D2)은 서로 수직하다.

도 6a에서는 상기 표시 장치가 상기 광원부(100b)가 상기 제3 및 제4 광원들(130, 140)을 포함하는 것을 일례로 들었으나, 도 1에 도시된 제1 및 제2 광원들(110, 120)과 같이 선형 램프들을 포함할 수 있다. 또한, 도 1 에 도시된 표시 장치의 상기 제1 및 제2 광원들(110, 120) 또한 상기 제3 및 제4 광원들(130, 140)로 대체될 수 있음은 당연하다.

또한, 상기 표시 패널(400a)은 도 4에 도시된 표시 패널(400b)로 대체될 수 있다.

상기 어레이 시트(300c)는 다수의 단위체들(330)을 포함한다. 상기 단위체들(330)은 상기 제1 및 제2 방향(D1, D2)으로 매트릭스형으로 배열된다. 상기 단위체들(330) 각각은 사각뿔대 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 단위체들(330) 각각은 꼭지점이 모따기된 역피라미드 형상을 가질 수 있다. 상기 단위체들(330) 각각은 상기 전반사판(200)의 상부면(210)과 직접적으로 접촉하는 입사면(332) 및 상기 입사면(332)과 대향하는 출사면(334)을 포함한다. 상기 역피라미드 형상에서 모따기된 꼭지점이 상기 입사면(332)과 대응한다. 상기 출사면(334)의 면적은 상기 입사면(332)의 면적보다 넓다. 상기 입사면(332) 및 상기 출사면(334) 각각은 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 한 쌍의 제1 변들과, 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 한 쌍의 제2 변들로 정의된 사각형을 갖는다. 본 실시예에서, 상기 입사면(332) 및 상 기 출사면(334)은 상기 제1 변과 상기 제2 변의 길이가 서로 동일한 정사각형을 갖는다. 상기 단위체들(330) 각각을 상기 제1 방향(D1)을 따라 절단한 단면은 상기 출사면(334)의 제1 변의 길이가 상기 입사면(332)의 제1 변의 길이보다 짧은 사다리꼴 모양을 가진다. 상기 출사면(334)의 면적의 합은 상기 표시 패널(400a)의 면적과 실질적으로 동일할 수 있다.

도 6b는 도 6a에 도시된 표시 패널과 어레이 시트의 배치 관계를 설명하기 위한 평면도이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 표시 패널(400a)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 제1 길이(x)를 갖는 단변과, 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 제2 길이(y)를 갖는 장변을 포함하는 다수의 화소 셀들(Px)을 포함한다. 상기 화소 셀들(Px) 각각은 직사각형을 갖는다.

상기 단위체들(330) 각각의 상기 출사면(334)은 적어도 2개의 서로 인접하는 상기 화소 셀들(Px)과 대응하여 배치된다. 상기 출사면(334)은 상기 제1 방향(D1)으로 배열된 9개의 화소 셀들(Px)과 대응하여 배치될 수 있다. 또한, 상기 출사면(334)은 상기 제2 방향(D2)으로 배열된 3개의 화소 셀들(Px)과 대응하여 배치될 수 있다. 상기 단위체들(330) 각각의 상기 제1 및 제2 변들의 길이는 각각 약 200㎛ 내지 약 300㎛일 수 있다.

상기 화소 셀들(Px)들은 단위체들(330)에 의해 다수의 화소 집합들로 구획되는 것과 실질적으로 동일한 결과를 갖는다. 상기 단위체들(330)의 상기 출사면(334)의 형상에 따라, 상기 화소 셀들(Px)은 정사각형의 화소 집합들을 정의할 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 어레이 시트(300c)를 시차 장벽으로 이용하여 3D 영상의 해상도를 결정하는 상기 화소 집합들에 광을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 시차 장벽에 의해 차단되는 광량을 최소화시켜, 배리어 방식에서 이용되는 광효율을 최대화시킬 수 있다.

도 6a에 도시된 표시장치의 3D 모드 및 2D 모드는 각각 도 3a 및 도 3b에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 도 6a에 도시된 표시 장치의 3D 모드에서는 상기 제3 광원(130)은 전압을 인가하여 점등시키고, 상기 제4 광원(140)은 전압을 차단하여 소등시킨다. 또한, 2D 모드에서는 상기 제3 광원(130)은 소등시키고, 상기 제4 광원(140)은 점등시킨다. 이에 따라, 2D 모드와 3D 모드를 용이하고 빠르게 전환할 수 있다.

도면으로 도시하지 않았으나, 사각뿔대형의 단위체들의 출사면이 평행사변형을 가지도록 형성할 수 있다. 이때, 상기 사각뿔대형의 단위체들이 도 5에 도시된 것과 같이 상기 제1 방향(D1)과 상기 제2 방향(D2) 사이의 제3 방향(D3)으로 배열될 수 있다.

또한, 상기 단위체들(330)이 사각뿔대형인 것을 일례로 들었으나, 삼각뿔때, 오각뿔대, 육각뿔대 등등 상기 단위체들(330)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 사시도이다.

도 7에 도시된 표시 장치는 광원부(100b), 전반사판(200) 및 어레이 시트(300c)를 포함하는 백라이트 어셈블리(B2) 및 표시 패널(400a)을 포함한다. 도 7 에 도시된 표시 장치는 상기 어레이 시트(300c)를 제외하고는 도 6a에 도시된 표시 장치와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 상기 어레이 시트(300c)는 다수의 단위체들(350)을 포함한다. 상기 단위체들(350)은 상기 제1 및 제2 방향(D1, D2)으로 매트릭스형으로 배열된다. 상기 단위체들(350) 각각은 원뿔대 형상을 가질 수 있다. 상기 단위체들(350)은 상기 전반사판(200)의 상부면(210)과 직접적으로 접촉하는 입사면(352) 및 상기 입사면(352)과 대향하는 출사면(354)을 포함한다. 상기 출사면(354)의 면적은 상기 입사면(352)의 면적보다 넓다. 상기 입사면(352) 및 상기 출사면(354) 각각은 원형을 갖는다. 상기 입사면(352)의 제1 지름이 상기 출사면(354)의 제2 지름보다 짧다. 상기 단위체들(350) 각각을 상기 제1 방향(D1)을 따라 절단한 단면은 아랫변이 윗변보다 짧은 사다리꼴 모양을 갖는다.

도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 3D 모드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 8b는 2D 모드를 설명하기 위한 단면도이다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 표시 장치는 광원부(100a), 전반사판(200), 어레이 시트(300a) 및 렌즈 시트(500)를 포함하는 백라이트 어셈블리(B3) 및 표시 패널(400a)을 포함한다. 상기 렌즈 시트(500)를 제외하고는, 도 1에 도시된 표시 장치와 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

상기 렌즈 시트(500)는 상기 어레이 시트(300)와 상기 표시 패널(400a) 사이에 배치된다. 상기 렌즈 시트(500)는 다수의 렌즈들(510)을 포함한다. 상기 렌즈들(510)은 각각 상기 어레이 시트(300a)의 단위체(310)와 대응하는 영역에 배치된 다. 상기 렌즈들(510)은 상기 어레이 시트(300a)를 통과한 광을 수렴하여 상기 단위체(310)와 대응하는 상기 표시 패널(400a)의 영역으로 발산한다. 상기 렌즈 시트(500)에 의해, 상기 어레이 시트(300a)를 통과한 노이즈 광들을 필터링할 수 있고, 상기 표시 패널(400a)로 보다 균일하게 광을 제공할 수 있다.

도 8a를 참조하면, 도 3a에서 설명한 바와 같이 상기 제1 광원(110)에 의해 상기 전반사판(200)의 내부로 입사되어 전반사되는 전반사광(L1)은 상기 어레이 시트(300a)와 접촉하는 접촉면에서 굴절되어 굴절광(L2)으로 출사된다. 상기 어레이 시트(300a)의 비접촉하는 영역에서는 상기 전반사판(200)의 외부로 출사되지 않고 전반사된다.

상기 굴절광(L2)은 상기 렌즈 시트(500)를 향해 출사된다. 상기 렌즈 시트(500)는 궁극적으로는 상기 접촉면에서 굴절된 각도에 따라 다양한 광경로를 갖는 상기 굴절광(L2)을 제공받고, 이들을 재굴절시켜 수렴한 후 상기 표시 패널(400a)을 향해 발산한다(L5). 이에 따라, 관찰자는 상기 표시 패널(400a)이 2D 영상을 표시하더라도 양안 시차에 의해서 3D 영상을 관찰할 수 있다.

도 8b를 참조하면, 도 3b에서 설명한 바와 같이 상기 제2 광원(120)에 의해 상기 전반사판(200)의 내부로 입사되어 투과되는 상기 투과광(L3)은 굴절되거나 반사되지 않고 상기 전반사판(200)을 투과한 후 상기 어레이 시트(300a)를 통과하여 비굴절광(L4)으로 출사된다. 이에 따라, 상기 전반사판(200) 및 상기 어레이 시트(300a)를 통과한 상기 비굴절광(L4)은 상기 렌즈 시트(500)를 통과하더라도 반사 및/또는 굴절되지 않고 상기 표시 패널(400a)로 제공된다. 이에 따라, 관찰자는 상 기 표시 패널(400a)이 표시하는 2D 영상을 광에 의한 왜곡 없이 그대로 관찰할 수 있다.

도면으로 도시하지 않았으나, 도 6a에 도시된 표시 장치에 상기 렌즈 시트(500)를 부가하여 새로운 표시 장치를 구성할 수도 있다. 이때의 2D 모드 및 3D 모드는 도 8a 및 도 8b에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.

도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 3D 모드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 9b는 2D 모드를 설명하기 위한 단면도이다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 표시 장치는 제1 광원(110), 전반사판(200), 어레이 시트(300a), 렌즈 시트(500) 및 고분자 분산 액정 필름(Polymer dispersed liquid crystal film, PDLC 필름, 600)을 포함하는 백라이트 어셈블리(B4) 및 표시 패널(400a)을 포함한다. 상기 제1 광원(110) 및 상기 PDLC 필름(600)을 제외하고는, 도 8a 및 도 8b에 도시된 표시 장치와 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 표시 장치는 상기 전반사판(200)의 측면들에만 배치된 상기 제1 광원(110)을 포함한다. 상기 제1 광원(110)은 상기 표시 장치가 3D 모드 또는 2D 모드와 상관없이 상기 표시 장치가 구동되는 한 점등된다.

상기 PDLC 필름(600)은 상기 어레이 시트(300a)와 상기 렌즈 시트(500) 사이에 배치된다. 상기 PDLC 필름(600)은 스위칭에 따라 투명한 상태 및 불투명한 상태로 변경될 수 있다. 즉, 상기 PDLC 필름(600)에 전압을 인가하면 상기 PDLC 필름(600) 내부의 액정들이 규칙적으로 배열됨으로써 투명한 상태가 된다. 상기 PDLC 필름(600)에 전압을 차단하면, 상기 PDLC 필름(600) 내부의 액정들이 불규칙한 상태로 배치됨으로써 상기 PDLC 필름(600)의 내부로 제공되는 광을 산란시킬 수 있다.

도 9a를 참조하면, 도 8a에서 설명한 바와 같이 상기 제1 광원(110)에서 생성된 광은 상기 전반사판(200) 및 상기 어레이 시트(300a)를 통과하면서 전반사광(L1)에서 굴절광(L2)으로 변환된다. 상기 굴절광(L2)은 상기 PDLC 필름(600)을 향해 출사된다. 상기 PDLC 필름(600)은 전압이 인가되어 투명한 상태를 갖는다. 이에 따라, 상기 PDLC 필름(600)을 상기 굴절광(L2)은 경로 변경없이 상기 렌즈 시트(500)를 향해 출사된다. 상기 렌즈 시트(500)는 상기 PDLC 필름(600)을 통과한 광을 상기 표시 패널(400a)을 향해 발산한다(L5). 이에 따라, 관찰자는 상기 표시 패널(400a)이 2D 영상을 표시하더라도 양안 시차에 의해서 3D 영상을 관찰할 수 있다.

도 9b를 참조하면, 2D 모드에서도 상기 제1 광원(110)이 점등되므로 상기 제1 광원(110)에서 생성된 광은 상기 전반사판(200) 및 상기 어레이 시트(300a)를 통과하면서 상기 굴절광(L2)으로 변환된다. 상기 굴절광(L2)은 상기 PDLC 필름(600)을 향해 출사되고, 전압이 인가되지 않아 불투명한 상태를 갖는 PDLC 필름(600) 내에서 산란되어 광 경로가 변경된 산란광(L6)으로 상기 렌즈 시트(500)로 제공된다. 상기 산란광(L6)은 상기 렌즈 시트(500)를 통과하더라도 반사 및/또는 굴절되지 않고 상기 표시 패널(400a)로 제공된다. 이에 따라, 관찰자는 상기 표시 패널(400a)이 표시하는 2D 영상을 광에 의한 왜곡 없이 그대로 관찰할 수 있다.

본 실시예에 따른 표시 장치는 궁극적으로 상기 PDLC 필름(600)에 의해 2D 모드와 3D 모드의 전환이 가능하고, 상기 어레이 시트(300a) 및 상기 제1 광원(110)을 이용함으로써 배리어 방식의 시차 장벽에 의해 차단되는 광량을 최소화할 수 있다.

도 10a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 3D 모드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 10b는 2D 모드를 설명하기 위한 단면도이다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 표시 장치는 제1 광원(110), 전반사판(200), 어레이 시트(300a), 렌즈 시트(500) 및 PDLC 필름(600)을 포함하는 백라이트 어셈블리(B4), 표시 패널(400a) 및 스위칭 시차 장벽(700)을 포함한다. 상기 스위칭 시차 장벽(700)을 제외하고는, 도 9a 및 도 9b에 도시된 표시 장치와 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

상기 스위칭 시차 장벽(700)은 상기 표시 패널(400a) 상부에 배치된다. 상기 스위칭 시차 장벽(700)은 투명, 불투명 상태로 변환이 가능한 배리어부들(710)과 서로 인접한 배리어부들(710) 사이의 홀들(720)을 포함한다. 관찰자는 상기 배리어부들(710)이 불투명 상태일 때, 상기 스위칭 시차 장벽(700) 상에서 상기 홀들(720)을 통해 상기 표시 패널(400a)을 관찰할 수 있다. 또한, 상기 배리어부들(710)이 투명 상태일 때, 관찰자는 상기 스위칭 시차 장벽(700) 상에 상기 배리어부들(710) 및 상기 홀들(720)을 통해 상기 표시 패널(400a)을 관찰할 수 있다.

도 10a를 참조하면, 도 9a에서 설명한 바와 같이 상기 표시 패널(400a)로 상기 렌즈 시트(500)에 의해 수렴 후 발산된 광이 제공된다. 상기 표시 패널(400a)은 상기 렌즈 시트(500)가 제공하는 광을 그대로 통과시킨다. 3D 모드에서는 상기 배리어부들(710)이 불투명 상태를 가짐으로써 상기 표시 패널(400a)을 통과한 광은 상기 홀들(720)을 통해서만 관찰자가 볼 수 있다. 이에 따라, 관찰자는 상기 표시 패널이 2D 영상을 표시하더라도 상기 어레이 시트(300a) 및 상기 스위칭 시차 장벽(700)에 의한 광의 굴절에 의한 양안 시차에 의해 3D 영상을 관찰할 수 있다.

도 10b를 참조하면, 도 9b에서 설명한 바와 같이 상기 PDLC 필름(600)에서 산란된 광은 상기 렌즈 시트(500)를 통과하더라도 반사 및/또는 굴절되지 않고 상기 표시 패널(400a)로 제공된다. 2D 모드에서는, 상기 배리어부들(710)이 투명한 상태를 가짐으로써 상기 표시 패널(400a)을 통과한 광은 모두 상기 스위칭 시차 장벽(700)을 통과한다. 이에 따라, 관찰자는 상기 표시 패널(400a)이 표시하는 2D 영상을 광에 의한 왜곡 없이 그대로 관찰할 수 있다.

본 실시예에 따른 표시 장치는 궁극적으로 상기 PDLC 필름(600) 및 상기 스위칭 시차 장벽(700)에 의해 2D 모드와 3D 모드의 전환이 가능하다. 상기 스위칭 시차 장벽(700)을 더 포함함으로써, 생략된 경우에 비해 상대적으로 휘도는 감소하지만 관찰자는 보다 선명하고 균일화된 밝기를 갖는 3D 영상을 관찰할 수 있다.

도면으로 도시하지 않았으나, 도 1 및 도 6a에 도시된 표시 장치는 경우에 따라 상기 PDLC 필름(600) 및/또는 상기 스위칭 시차 장벽(700)을 더 포함할 수 있다. 이때, 표시 장치는 궁극적으로 에지형 광원과 직하형 광원을 포함하는 광원부(100)에 의해서 2D 모드와 3D 모드의 전환이 가능하다. 또한, 도 1 및 도 6a에 도시된 표시 장치에서 직하형 광원을 생략함으로써 2D/3D 모드의 전환이 필요 없이 순수하게 3D 영상만을 포함하는 휘도가 향상된 표시 장치를 이용할 수 있다.

또한, 도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 도 10a 및 도 10b에서, 각 표시 장치는 도 1에 도시된 어레이 시트(300a)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 도 5에 도시된 어레이 시트(300b) 또는 도 6a에 도시된 어레이 시트(300c)로 대체될 수 있다. 또한, 각 표시 장치는 도 2에 도시된 표시 패널(400a)을 포함하는 것으로 도시하였으나, 도 4에 도시된 표시 패널(400b)로 대체될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 선형 광원인 제1 광원(110)으로 도시하였으나, 도 6a에 도시된 발광 다이오드로 대체될 수 있다.

본 발명에 따른 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치는 3D 영상만을 표시하도록 이용할 수 있고, 2D/3D 겸용으로 이용할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 표시 장치는 액정표시장치(Liquid crystal display, LCD) 뿐만 아니라, 휴대형 디스플레이 기기, PDP (plasma display panel)표시장치, 평판형 표시장치, 3차원(3D) 입체 게임 영상장치, 방송용 3D 텔레비전, 군사용 3D 디스플레이, 시뮬레이션 훈련용 3D 디스플레이 및 의료용 3차원 디스플레이 등에 다양하게 적용될 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 3a는 도 1에 도시된 표시 장치의 입체영상 표시 모드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3b는 평면영상 표시 모드를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 평면도이다.

도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

400a, 400b: 표시 패널 100a, 100b: 광원부

110, 130: 제1 광원 120, 140: 제2 광원

200: 전반사판 210: 상부면

310, 330, 350: 단위체 300a, 300b, 300c: 어레이 시트

312, 332, 352: 입사면 314, 324, 334, 354: 출사면

Px: 화소 셀 500: 렌즈 시트

600: 고분자 분산형 액정 필름 700: 스위칭 시차 장벽

Claims

광을 제공하는 광원부;

광이 입사되는 경로에 따라서 선택적으로 광을 내부 전반사 및 투과하는 전반사판; 및

상기 전반사판 상에 배치되고, 상기 전반사판과 접촉하는 입사면 및 상기 입사면과 대향하는 출사면을 가지는 다수의 단위체들을 포함하고, 상기 입사면과 상기 전반사판이 접촉하는 접촉면에서 상기 전반사된 광을 굴절시켜 굴절광을 출사하며, 상기 투과된 광을 상기 접촉면에서 비굴절광으로 출사하는 어레이 시트를 포함하는 백라이트 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 광원부는

상기 전반사판의 측면 측에 배치된 제1 광원; 및

상기 전반사판의 배면 측에 배치된 제2 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
제2항에 있어서, 상기 제1 광원이 점등되고 상기 제2 광원이 소등되는 경우, 광은 상기 전반사판의 측면으로 입사되고, 상기 어레이 시트는 상기 접촉면에서 굴절된 상기 굴절광을 출사하고,

상기 제1 광원이 소등되고 상기 제2 광원이 점등되는 경우, 광은 상기 전반 사판의 배면으로 입사되고 상기 어레이 시트는 상기 전반사판을 투과한 상기 비굴절광을 출사하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 단위체들 각각과 대응하는 다수의 렌즈들을 포함하고, 상기 어레이 시트 상에 배치되며 상기 굴절광을 재굴절시키고 상기 비굴절광을 투과하는 렌즈 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 단위체들 각각은

상기 출사면의 면적이 상기 입사면의 면적보다 넓은 사각뿔대 또는 원뿔대 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 단위체들 각각은

상기출사면의 면적이 상기 입사면의 면적보다 넓은 프리즘 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
다수의 화소 셀들을 포함하는 표시 패널;

상기 표시 패널의 하부에 배치되고, 광이 입사되는 경로에 따라서 선택적으로 광을 내부 전반사 및 투과하는 전반사판; 및

상기 전반사판 상에 배치되고, 상기 전반사판과 접촉하는 입사면 및 상기 입사면과 대향하는 출사면을 가지는 다수의 단위체들을 포함하고, 상기 입사면과 상 기 전반사판이 접촉하는 접촉면에서 상기 전반사된 광을 굴절시켜 굴절광을 출사하며, 상기 투과된 광을 상기 접촉면에서 비굴절광으로 출사하는 어레이 시트를 포함하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 전반사판의 측면 측에 배치된 제1 광원; 및

상기 전반사판의 배면 측에 배치된 제2 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 광원이 점등되고 상기 제2 광원이 소등되는 경우,

광은 상기 전반사판의 측면으로 입사되고, 상기 어레이 시트는 상기 접촉면에서 굴절된 상기 굴절광을 출사하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 광원이 소등되고 상기 제2 광원이 점등되는 경우,

광은 상기 전반사판의 배면으로 입사되고 상기 어레이 시트는 상기 전반사판을 투과한 상기 비굴절광을 출사하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 전반사판의 측면 측에 배치된 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 어레이 시트와 상기 표시 패널 사이에 배치되어 상기 어레이 시트로부터 출사된 상기 굴절광을 선택적으로 투과 및 산란시키는 고분자 분산형 액정 필름(Polymer dispersed liquid crystal film, PDLC 필름)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 표시 패널 상에 배치되고, 상기 단위체들 각각과 대응하는 홀들을 포함하며, 전압의 인가 여부에 따라 투명 및 불투명한 상태로 변화하는 스위칭 시차 장벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 어레이 시트와 상기 표시 패널 사이에 배치되어 상기 굴절광을 재굴절시키고, 상기 비굴절광을 투과하며, 상기 단위체들 각각과 대응하는 다수의 렌즈들을 포함하는 렌즈 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 단위체들 각각은

상기 출사면의 면적이 상기 입사면의 면적보다 넓은 프리즘 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제15항에 있어서, 상기 단위체들은 상기 표시 패널의 제1 방향으로 병렬로 배열된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 단위체들 각각은

상기 출사면의 면적이 상기 입사면의 면적보다 넓은 사각뿔대 또는 원뿔대 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제17항에 있어서, 상기 단위체들은

상기 표시 패널의 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 매트릭스 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 단위체들 각각은

서로 인접한 2개 이상의 상기 화소 셀들과 중첩되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 단위체들의 출사면의 면적들의 합은 상기 표시 패널의 면적과 동일한 것을 특징으로 하는 표시 장치.