KR20130038718A - 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 이를 구비하는 입체 영상 표시 장치 Download PDF

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KR20130038718A
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이문규
최환영
고은별
임형우
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

백라이트 유닛은 도광부, 광원 유닛들, 프리즘 시트 및 렌즈 필름을 포함한다. 여기서, 상기 도광부는 제 1변, 상기 제 1변에 대향하는 제 2변 및 상기 제 1변 및 제 2변을 연결하는 제 3변 및 제 4변을 포함하며, 상기 제 1변에 인접한 영역의 두께가 상기 제 2변에 인접한 영역의 두께보다 두꺼운 제 1 도광판, 및 상기 제 2 변에 인접한 영역의 두께가 상기 제 1 변에 인접한 영역의 두께보다 두꺼운 제 2 도광판을 포함한다. 상기 광원 유닛들은 각각 상기 도광부의 제 1변 및 제 2변에 인접하여 배치된다. 프리즘 시트는 상기 도광부 상부에 배치되며, 상기 도광부에 대향하는 면상에 배치된 다수의 프리즘을 구비한다. 상기 렌즈 시트는 상기 프리즘 시트 상부에 배치되며, 다수의 렌즈를 구비한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비하는 입체 영상 표시 장치{BACK-LIGHT UNIT AND 3-DIMENSIONAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 입체 영상을 시청할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 입체 영상 표시 장치는 양안 시차(Binocular disparity)를 가지는 좌안 영상과 우안 영상을 관찰자의 좌안과 우안 각각에 분리하여 보여준다. 관찰자는 양안을 통해 좌안 영상과 우안 영상을 보게 되고, 뇌에서 이 영상들을 융합하여 입체감을 시인하게 된다.
상기 입체 영상을 만들기 위하여 입체 안경을 이용하여 좌안 화상과 우안 화상을 분리하는 선편광 방식 입체 표시 장치가 사용되었지만, 시청자가 안경을 착용해야 한다는 불편함이 있었다.
상기 불편함을 해소하기 위하여 최근에는 상기 안경을 착용하지 않는 방식들이 제안되고 있다.
본 발명의 일 목적은 광을 좌안 및 우안으로 분리하여 공급할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 백라이트 유닛을 포함하는 입체 영상 표시 장치를 제공하는 데에 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 백라이트 유닛은 도광부, 광원 유닛들, 프리즘 시트 및 렌즈 필름을 포함한다. 여기서, 상기 도광부는 제 1변, 상기 제 1변에 대향하는 제 2변 및 상기 제 1변 및 제 2변을 연결하는 제 3변 및 제 4변을 포함하며, 상기 제 1변에 인접한 영역의 두께가 상기 제 2변에 인접한 영역의 두께보다 두꺼운 제 1 도광판, 및 상기 제 2 변에 인접한 영역의 두께가 상기 제 1 변에 인접한 영역의 두께보다 두꺼운 제 2 도광판을 포함한다. 상기 광원 유닛들은 각각 상기 도광부의 제 1변 및 제 2변에 인접하여 배치된다. 프리즘 시트는 상기 도광부에 대향하는 면상에 배치된 다수의 프리즘을 구비한다. 상기 렌즈 시트는 상기 프리즘 시트 상부에 배치된다.
각 프리즘의 정각(apical angle)을 이등분하는 가상선이 상기 도광부의 두께 방향에 평행한 가상선과 이루는 각은 상기 프리즘 시트에서 상기 광원 유닛들 사이 거리의 1/2인 지점을 중심으로 하여 상기 광원 유닛으로 근접할수록 클 수 있다.
상기 각 프리즘의 각을 이등분하는 가상선이 상기 도광부의 두께 방향에 평행한 가상선과 이루는 각은 상기 프리즘 시트에서 상기 광원 유닛들 사이 거리의 1/2인 지점을 중심으로 하여 대칭으로 분포할 수 있다.
상기 렌즈 시트를 투과하여 시청자의 눈 주위로 확산되는 광의 분포 거리는 하기의 수학식 1을 따른다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, 상기 P는 상기 렌즈들 사이의 피치이며, 상기 L은 상기 렌즈의 초점 거리이며, 상기 LVD는 시청자의 시청거리이다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 표시 장치는 상기 백라이트 유닛 및 표시 패널을 포함한다.
상술한 바와 같은 백라이트 유닛은 광을 좌안 및 우안으로 분리하여 공급한다. 따라서, 상기 백라이트 유닛을 포함하는 입체 영상 표시 장치는 시청자가 편광 안경과 같은 별도의 장치를 구비하지 않더라도 입체 영상을 시청할 수 있도록 하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 사용되는 백라이트 유닛에 한정하여 도시한 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 광원 유닛, 도광부 및 반사 시트에 한정하여 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 도광판의 각 지점에서 출사되는 광의 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5a는 도 1에 도시된 프리즘 시트의 단면도이다.
도 5b 내지 도 5d는 도 5a의 B, C 및 D 영역의 확대도다.
도 6는 도 1에 도시된 렌즈 시트의 단면도이다.
도 7a는 렌즈 필름을 투과하지 않은 광의 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 7b는 렌즈 필름을 투과한 광의 분포를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 렌즈 필름을 투과한 광의 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에 사용되는 백라이트 유닛을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에 사용되는 백라이트 유닛에 한정하여 도시한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(100), 백라이트 유닛(200), 상부 커버(310) 및 하부 커버(320)를 포함한다.
상기 표시 패널(100)은 영상을 표시하는 표시 영역(140)을 구비하며, 상기 표시 영역(140)은 광을 이용하여 영상을 표시한다. 상기 표시 패널(100)로는 액정 표시 장치(liquid crystal display panel, LCD)이나 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel, EDP) 등의 다양한 표시 패널이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 액정 표시 패널을 예로서 설명한다.
또한, 상기 표시 패널(100)은 장변과 단변을 가지는 사각형의 판상으로 마련된다. 또한, 상기 표시 패널(100)은 어레이 기판(110), 상기 어레이 기판(110)에 대향되는 대향 기판(120) 및 상기 어레이 기판(110)과 상기 대향 기판(120) 사이에 형성된 액정층(미도시)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 어레이 기판(110)에는 제 1 방향으로 연장된 다수의 게이트 라인(미도시), 및 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장되어 게이트 라인과 절연되게 교차하는 다수의 데이터 라인(미도시)이 배치된다. 또한, 상기 어레이 기판(110)에는 다수의 화소(미도시)가 매트릭스 형태로 구비될 수 있다. 각 화소에는 박막 트랜지스터(미도시) 및 화소 전극(미도시)이 배치된다. 여기서, 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 게이트 라인들 중 대응하는 하나의 게이트 라인과 전기적으로 연결되며, 상기 박막 트랜지스터의 소오스 전극은 상기 데이터 라인들 중 대응하는 하나의 데이터 라인과 전기적으로 연결되며, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 화소 전극과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 박막 트랜지스터는 상기 각 화소를 제어 또는 구동하기 위한 신호를 상기 화소 전극으로 스위칭한다.
상기 대향 기판(120)은 그 일면 상에 광을 이용하여 소정의 색을 구현하는 RGB 컬러필터(미도시) 및 상기 RGB 컬러필터 상에 형성되어 상기 화소 전극과 대향하는 공통 전극(미도시)을 구비할 수 있다. 여기서 상기 RGB 컬러필터는 박막 공정을 통하여 형성될 수 있다. 한편, 본 발명에서는 상기 대향 기판(120)에 컬러필터가 형성된 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 컬러필터는 상기 어레이 기판(110) 상에 형성될 수도 있음은 당업자에게 자명한 사실이다.
상기 액정층은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극에 인가되는 전압에 의하여 특정 방향으로 배열됨으로써, 상기 백라이트 유닛(200)로부터 제공되는 광의 투과도를 조절하여, 상기 표시 패널(100)이 영상을 표시할 수 있도록 한다.
상기 백라이트 유닛(200)은 상기 표시 패널(100)의 양면 중 일면, 예를 들면, 상기 어레이 기판(110)의 외부(이하, "하부"라 칭함) 방향 면에 대향하도록 배치되어 상기 표시 패널(100)로 광을 공급한다. 또한, 상기 표시 패널(100)로 공급된 광은 상기 표시 패널(100)의 양면 중 타면, 예를 들면, 상기 대향 기판(120)의 외부(이하, "상부"라 칭함) 방향으로 출사되어 영상을 표현한다. 여기서, 상기 백라이트 유닛(200)은 광을 가이드하는 도광부(210), 상기 도광부(210)에 광을 공급하는 광원 유닛(220)들, 프리즘 시트(230), 렌즈 시트(240) 및 반사 시트(250)을 포함한다.
상기 도광부(210)는 상기 표시 패널(100)의 하부에 위치하며, 상기 도광부(210)는 상기 광원 유닛(220)에서 방출되는 광을 가이드하여 상기 표시 패널(100) 방향으로 출사시킨다. 또한, 상기 도광부(210)는 상기 표시 패널(100)의 형상에 대응하여 사각 형상일 수 있으며, 상기 도광부(210)는 적어도 상기 표시 영역(140)과 중첩된다. 즉, 상기 도광부(210)는 제 1변, 상기 제 1 변에 대향하는 제 2변 및 상기 제 1변 및 상기 제 2변을 연결하는 제 3변 및 제 4변을 포함할 수 있다.
상기 도광부(210)는 상면, 상기 상면에 대향하는 하면, 및 상기 상면 및 하면을 연결하는 복수의 측면들을 구비한다. 상기 측면들 중 적어도 하나는 상기 광원 유닛(220)에서 출사된 광이 입사하는 입광면일 수 있다. 또한, 상기 상면은 상기 광이 가이드되어 상기 표시 패널(100) 방향으로 광을 출사시키는 출사면일 수 있다.
또한, 상기 도광부(210)는 제 1 도광판(211) 및 제 2 도광판(212)을 포함하며, 상기 제 1 도광판(211) 및 상기 제 2 도광판(212)은 각각 쐐기형 도광판일 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 도광판(211)은 상기 제 1변에 인접한 영역의 두께가 상기 제 2변에 인접한 영역의 두께보다 두꺼운 형태일 수 있다. 또한, 상기 제 2 도광판(212)은 상기 제 2변에 인접한 영역의 두께가 상기 제 1변에 인접한 영역의 두께보다 두꺼운 형태일 수 있다. 따라서, 상기 제 1 도광판(211)의 상기 제 1변은 상기 제 2 도광판(212)의 상기 제 2변에 대응하며, 상기 제 1 도광판(211)의 제 2변은 상기 제 2 도광판(212)의 상기 제 1변에 대응하도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 도광판(211)의 제 1변에 대응하는 측면 및 상기 제 2 도광판(212)의 제 2 변에 대응하는 측면은 상기 광원 유닛(220)에서 출사된 광이 입사하는 입광면일 수 있다.
또한, 상기 제 1 도광판(211) 및 상기 제 2 도광판(212)은 각각 광을 굴절시킬 수 있는 투명한 물질로 이루어진다. 예를 들면, 상기 제 1 도광판(211) 및 상기 제 2 도광판(212)은 폴리카보네이트(polycarbonate)나 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 등의 투명한 고분자 수지로 이루어질 수 있다.
상기 광원 유닛(220)들은 상기 도광부(210)의 서로 평행한 두 변, 예를 들면, 상기 제 1변 및 제 2변에 인접하여 배치될 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하면, 상기 광원 유닛(220)들 중 어느 하나는 상기 제 1변에 인접하게 배치되어, 상기 제 1 도광판(211)에 광을 공급할 수 있다. 또한, 상기 광원 유닛(220)들 중 다른 하나는 상기 제 2변에 인접하게 배치되어, 상기 제 2 도광판(212)에 광을 공급할 수 있다.
또한, 상기 광원 유닛(220)들은 적어도 하나의 광원(221) 및 상기 광원(221)을 어느 일면에 실장하고 상기 광원(221)에 전원을 인가할 수 있는 회로 기판(222)을 포함한다. 상기 광원(221)은 냉음극관(Cold cathode Fluorescent Lamp, CCFL) 또는 발광 다이오드(light emitting diode, LED)가 사용될 수 있다. 상기 회로 기판(222)의 상기 광원(221)이 실장된 면의 반대 방향 면에는 상기 광원(221)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열 부재(미도시)가 배치될 수도 있다.
상기 프리즘 시트(230)는 상기 도광부(210)에서 광이 출사되는 방향 상에 배치된다. 즉, 상기 프리즘 시트(230)는 상기 도광부(210) 및 상기 표시 패널(100) 사이에 배치된다. 또한, 상기 프리즘 시트(230)는 상기 도광부(210)에 대향하는 면 상에 배치된 다수의 프리즘(231)을 구비한다. 여기서, 상기 프리즘 시트(230)는 상기 도광부(210)에서 출사된 광을 양안 시차에 대응하는 각도로 굴절시킨다. 또한, 상기 프리즘 시트(230)의 상기 프리즘(231)은 상기 광원 유닛(220)에 인접한 일변에 접하는 두 변 중 어느 일변에서 타변으로 연장된다.
상기 렌즈 시트(240)는 상기 프리즘 시트(230)에서 광이 출사되는 방향 상에 배치된다. 즉, 상기 렌즈 시트(240)는 상기 프리즘 시트(230) 및 상기 표시 패널(100) 사이에 배치된다.
상기 렌즈 시트(240)는 상기 프리즘 시트(230)에 의하여 시청자의 양안 시차에 대응하는 각도로 굴절된 광을 시청자의 눈 주위위로 확산시킨다. 또한, 상기 렌즈 시트(240)는 양면 중 어느 일면 상에 배치된 다수의 렌즈(241)를 포함하며, 상기 렌즈(241)들은 상기 광원 유닛(220)에 인접한 일변에 접하는 두 변 중 어느 일변에서 타변으로 연장된다. 예를 들면, 상기 렌즈(241)들은 상기 렌즈 시트(240)의 상기 프리즘 시트(230)와 마주하는 면 상에 배치될 수 있다. 또는, 상기 렌즈(241)들은 상기 렌즈 시트(240)의 상기 프리즘 시트(230)와 대향하는 면, 즉 상기 표시 패널(100)과 마주하는 면 상에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 렌즈(241)들이 상기 렌즈 시트(240)의 상기 프리즘 시트(230)와 마주하는 면 상에 배치된 것을 예로서 설명한다.
상기 상부 커버(310)는 상기 표시 패널(100)의 상부에 구비되며, 상기 상부 커버(310)는 상기 표시 패널(100)의 형상에 대응하는 형상으로 이루어진다. 상기 상부 커버(310)는 상기 표시 패널(100)의 상기 표시 영역(140)을 노출시키는 표시창(311)이 형성되고 상기 표시 패널(100)의 전면 가장 자리를 지지하는 상부면과, 상기 상부면에서 연장되고 하부 커버(320) 방향으로 절곡된 복수의 상부 커버 측면을 포함한다. 여기서 상기 표시 패널(100)은 사각형의 판상이므로 상기 상부 커버(310)는 4개의 상기 상부 커버 측면을 포함할 수 있다. 상기 상부 커버(310)는 상기 하부 커버(320)와 결합하여 상기 표시 패널(100)의 전면 가장자리를 지지한다.
상기 하부 커버(320)는 백라이트 유닛(200)의 하부에 배치된다. 상기 하부 커버(320)는 상기 표시 패널(100) 및 상기 백라이트 유닛(200)의 형상에 대응하는 바닥면과, 상기 바닥면에서 연장되어 상부로 절곡된 복수의 하부 커버 측면들을 포함한다. 여기서, 상기 표시 패널(100)은 사각 형상이므로 상기 하부 커버(320)는 4개의 상기 하부 커버 측면을 포함할 수 있다. 이러한 하부 커버(320)는 상기 바닥면 및 상기 하부 커버 측면에 의하여 상기 표시 패널(100) 및 상기 백라이트 유닛(200)를 수용할 수 있는 공간이 마련된다. 또한, 상기 하부 커버(320)는 상기 상부 커버(310)와 결합되어 그 내부 공간에 상기 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)를 수납하고 지지한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 시청자가 편광 안경과 같은 입체 영상을 시청하기 위한 별도의 도구가 없더라도 입체 영상을 시청하는 것이 가능하다.
도 3은 도 1에 도시된 광원 유닛, 도광부 및 반사 시트에 한정하여 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 도광판의 각 지점에서 출사되는 광의 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 도광부(210)는 상기 제 1 도광판(211) 및 상기 제 2 도광판(212)을 포함하며, 상기 제 1 도광판(211) 및 상기 제 2 도광판(212)은 각각 쐐기형 도광판일 수 있다. 또한, 상기 제 1 도광판(211)의 상기 제 1변은 상기 제 2 도광판(212)의 상기 제 2변에 대응하며, 상기 제 1 도광판(211)의 상기 제 2변은 상기 제 2 도광판(212)의 상기 제 1변에 대응하도록 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 도광판(211) 및 상기 제 2 도광판(212)의 경계는 서로 접할 수 있다. 또는 상기 제 1 도광판(211) 및 상기 제 2 도광판(212)는 서로 일정 간격 이격되어 공기층으로 분리될 수도 있다.
또한, 상기 제 1 도광판(211)의 상기 제 1변에 대응하는 측면 및 상기 제 2 도광판(212)의 상기 제 2변에 대응하는 측면은 상기 도광부(210)의 두께 방향에 평행한 면에 대하여 경사질 수 있다. 상기 광원 유닛(220)들은 상기 제 1 도광판(211)의 상기 제 1변에 대응하는 측면 및 상기 제 2 도광판(212)의 상기 제 2변에 대응하는 측면에 마주하도록 배치된다. 따라서, 상기 제 1 도광판(211)은 상기 제 1변을 따르는 측면이 입광면이며, 상기 제 2 도광판(212)은 상기 제 2변을 따르는 측면이 입광면이다.
또한, 상기 제 1 도광판(211)의 상기 제 1변에 대응하는 측면 및 상기 제 2 도광판(212)의 상기 제 2변에 대응하는 측면은 상기 도광부(210)의 두께 방향에 평행한 면에 대하여 경사지므로, 상기 도광부(210)는 상기 도광부(210)의 두께 방향에 평행한 단면이 역 사다리꼴, 바람직하게는 역 등각사다리꼴 형상일 수 있다. 따라서, 상기 도광부(210)의 상기 상면의 면적이 상기 하면의 면적보다 큰 형태일 수 있다.
한편, 상기 광원 유닛(220)에서 상기 제 1 도광판(211)으로 공급되는 광 중 일부는 내부에서 전반사를 통하여 상기 제 2 도광판(212)로 전파되고, 상기 제 2 도광판(212)의 표면에서 굴절되어 외부로 출사된다. 또한, 상기 제 1 도광판(211)으로 공급되는 광 중 나머지는 상기 반사 시트(250)에서 반사되고 상기 제 2 도광판(212)으로 전파되어 외부로 출사될 수 있다.
상기 광원 유닛(220)에서 상기 제 2 도광판(212)으로 공급된 광의 대부분은 상기 제 2 도광판(212)의 내부에서 전반사되어 상기 제 2 도광판(212)의 표면에서 굴절되어 외부로 출사된다.
또한, 상기 제 1 도광판(211) 및 상기 제 2 도광판(212)로 공급된 광은 상기 제 2 도광판(212)의 표면, 즉 상기 도광부(210)의 두께 방향에 평행한 가상선을 기준으로 하여 서로 대칭인 방향으로 진행한다. 이는 상기 백라이트 유닛(200)에서 상기 표시 패널(100)으로 공급되는 광이 입체 영상을 표시할 수 있도록 하기 위함이다. 이를 보다 상세히 설명하면, 상기 제 1 도광판(211)으로 공급된 광은 시청자의 좌안 및 우안 중 어느 하나, 예를 들면, 좌안으로 공급된다. 또한, 제 2 도광판(212)으로 공급된 광은 시청자의 좌안 및 우안 중 다른 하나, 예를 들면, 우안으로 공급된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 백라이트 유닛(200)을 구비하여 시청자의 편광 안경과 같은 별도의 장치를 구비하지 않더라도 좌안 및 우안에 광이 분리되어 공급되므로, 시청자는 입체 영상을 시청하는 것이 가능하다.
한편, 상기 제 1 도광판(211) 및 상기 제 2 도광판(212)으로 공급된 광은 상기 제 2 도광판(212) 표면에서 일정한 지향각을 가지고 출사된다. 즉, 상기 제 2 도광판(212) 표면에서 출사되는 광은 서로 평행하게 진행한다. 예를 들면, 상기 제 1 도광판(211) 및 상기 제 2 도광판(212)으로 공급되어 상기 제 2 도광판(212) 표면의 각 지점(D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7)에서 출사되는 광은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 도광판(212)의 표면, 즉, 상기 도광부(210)의 두께 방향에 평행한 가상선에 대하여 약 75° 내지 89° 경사진 방향으로 서로 평행하게 진행한다.
도 5a는 도 1에 도시된 프리즘 시트의 단면도이며, 도 5b 내지 도 5d는 도 5a의 B, C 및 D 영역의 확대도다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 상기 프리즘 시트(230)의 각 프리즘(231)의 정각(apical angle)은 모두 동일하다.
상기 프리즘(231) 중 어느 하나의 프리즘, 예를 들면, 상기 광원 유닛(210)에 가장 인접한 프리즘(231)의 정각을 이등분하는 가상선이 상기 프리즘 시트(230)의 두께 방향에 평행한 가상선과 이루는 각(θ1, θ4)은 상기 프리즘 시트(230)에서 상기 광원 유닛(220)들 사이 거리의 1/2인 지점 방향으로 인접한 프리즘(231)의 정각을 이등분하는 가상선이 상기 프리즘 시트(230)의 두께 방향에 평행한 가상선과 이루는 각(θ2, θ3)보다 클 수 있다. 즉, 상기 각 프리즘(231)의 정각을 이등분하는 가상선이 상기 프리즘 시트(230)의 두께 방향에 평행한 가상선과 이루는 각은 상기 프리즘 시트(230)에서 상기 광원 유닛(220)들 사이 거리의 1/2인 지점을 중심으로 하여 상기 광원 유닛(220)으로 근접할수록 클 수 있다.
또한, 상기 각 프리즘(231)의 정각을 이등분하는 가상선이 상기 프리즘 시트(230)의 두께 방향에 평행한 가상선과 이루는 각은 상기 프리즘 시트(230)에서 상기 광원 유닛(220)들 사이 거리의 1/2인 지점을 중심으로 하여 대칭으로 분포한다. 이는 상기 프리즘 시트(230)가 상기 도광부(210)에서 출사된 광을 양안 시차에 대응하는 각도로 굴절시키기 위함이다.
도 6은 도 1에 도시된 렌즈 시트의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 렌즈 시트(240)는 상기 프리즘 시트(230)에 대향하는 면 상에 배치된 다수의 렌즈(241)를 포함하며, 상기 렌즈 시트(240)의 상기 렌즈(241)는 상기 광원 유닛(220)에 인접한 일변에 접하는 두 변 중 어느 일변에서 타변으로 연장된다.
상기 렌즈 시트(240)는 렌즈들의 초점 거리(L)가 시청자의 시청 거리(Viewing distance, LVD)보다 짧아 시청자의 눈 주위로 광을 확산시킨다. 따라서, 표시 장치에서 공급되는 입체 영상이 시청자의 눈 주위로 확산되므로, 시청자의 시청 범위가 넓어질 수 있다.
여기서, 상기 렌즈 시트(240)를 투과하여 시청자의 눈 주위로 확산되는 광의 분포 거리(A)는 하기의 수학식 1에 따른다.
Figure pat00002
여기서, 상기 P는 상기 렌즈(241) 사이의 피치이며, 상기 L은 상기 렌즈(241)의 초점 거리이며, 상기 LVD는 시청자의 시청거리이다. 여기서, 상기 렌즈(241) 사이의 피치는 상기 표시 패널(100)의 어느 하나의 화소 폭의 1/3 이하인 것이 바람직하다.
따라서, 상기 렌즈 시트(240)의 어느 하나의 렌즈(241)에서 상기 광원 유닛(220)들 사이 거리의 1/2인 지점에서 먼 지점으로 입사되는 광은 시청자의 두 눈 사이, 즉 미간으로 진행한다. 또한, 상기 렌즈 시트(240)의 어느 하나의 렌즈(241)에서 상기 광원 유닛(220)들 사이 거리의 1/2인 지점에서 가까운 지점으로 입사되는 광은 시청자의 두 눈 바깥쪽으로 진행하게 된다.
따라서, 상기 렌즈 시트(240)을 투과한 광이 시청자의 눈으로 집광되지 않고 시청자의 눈 주변에 분포하게 되므로, 시청자는 특정 위치에 존재하지 않더라도 입체 영상을 시청하는 것이 가능하다.
도 7a는 프리즘 시트를 투과한 광의 분포를 설명하기 위한 도면이며, 도 7b는 렌즈 시트를 투과한 광의 분포를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 렌즈 시트를 투과한 광의 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7a, 도 7b 및 도 8을 참조하면, 상기 광원 유닛(220)들 중 어느 하나의 광원 유닛(220), 예를 들면, 좌안용 광원 유닛(220)에 전원을 인가한 경우, 상기 프리즘 시트(230)를 투과한 광은 시청자의 눈 근처의 좁은 범위로 집광됨을 알 수 있다.
또한, 상기 좌안용 광원 유닛(220)에 전원을 인가하여, 상기 프리즘 시트(230) 및 상기 렌즈 시트(240)을 투과한 광은 시청자의 눈 근처에서 상기 프리즘 시트(230)만을 투과한 광에 비하여 넓은 범위로 분포함을 알 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 좌안 및 우안 영상용 광 모두 시청자의 눈 근처에서 높은 강도의 광이 분포함을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에 사용되는 백라이트 유닛을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 도광부(210)의 제 1변 및 제 2변에 인접하여 광원 유닛(220)이 각각 배치되며, 상기 광원 유닛(220)과 마주하는 상기 도광부(210)의 측면에는 다수의 프리즘 패턴(211A, 212A)이 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 도광판(211)의 입광면 및 상기 제 2 도광판(212)의 입광면에 다수의 프리즘 패턴(211A, 212A)이 배치될 수 있다.
100; 표시 패널 200: 백라이트 유닛
210; 도광부 220; 광원 유닛
230; 프리즘 시트 240; 렌즈 시트
250; 반사 시트 310; 상부 커버
320; 하부 커버

Claims (20)

  1. 제 1변, 상기 제 1변에 대향하는 제 2변 및 상기 제 1변 및 제 2변을 연결하는 제 3변 및 제 4변을 포함하는 도광부;
    상기 도광부의 제 1변 및 제 2변에 인접하여 각각 배치되는 광원 유닛들;
    상기 도광부에서 광이 출사되는 방향 상에 배치되고, 상기 도광부에 대향하는 면상에 배치된 다수의 프리즘을 구비하는 프리즘 시트; 및
    상기 프리즘 시트에서 광이 출사되는 방향 상에 배치되고, 다수의 렌즈를 구비하는 렌즈 필름을 포함하며,
    상기 도광부는 상기 제 1변에 인접한 영역의 두께가 상기 제 2변에 인접한 영역의 두께보다 두꺼운 제 1 도광판, 및 상기 제 2 변에 인접한 영역의 두께가 상기 제 1 변에 인접한 영역의 두께보다 두꺼운 제 2 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    각 프리즘의 정각(apical angle)을 이등분하는 가상선이 상기 프리즘 시트의 두께 방향에 평행한 가상선과 이루는 각은 상기 프리즘 시트에서 상기 광원 유닛들 사이 거리의 1/2인 지점을 중심으로 하여 상기 광원 유닛으로 근접할수록 큰 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 각 프리즘의 각을 이등분하는 가상선이 상기 프리즘 시트의 두께 방향에 평행한 가상선과 이루는 각은 상기 프리즘 시트에서 상기 광원 유닛들 사이 거리의 1/2인 지점을 중심으로 하여 대칭으로 분포하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘들의 정각은 동일한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘들은 상기 광원 유닛에 인접한 일변에 접하는 두 변 중 어느 일변에서 타변으로 연장된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈 시트는 상기 프리즘 시트에 마주하는 면 및 상기 프리즘 시트에 대향하는 면 중 어느 일면 상에 배치되고, 상기 광원 유닛에 인접한 일변에 접하는 두 변 중 어느 일변에서 타변으로 연장된 다수의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 렌즈 시트를 투과하여 시청자의 눈 주위로 확산되는 광의 분포 거리는 하기의 수학식 1을 따르는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛
    [수학식 1]
    Figure pat00003

    여기서, 상기 P는 상기 렌즈들 사이의 피치이며, 상기 L은 상기 렌즈의 초점 거리이며, 상기 LVD는 시청자의 시청거리임.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 도광부에서 출사되는 광은 상기 도광부의 두께 방향에 평행한 면에 대하여 75° 내지 89° 방향으로 진행하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 도광판의 상기 제 1변에 대응하는 측면 및 상기 제 2 도광판의 상기 제 2변에 대응하는 측면은 상기 도광부에 평행한 면에 대하여 경사진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 도광부는 상기 도광부의 두께 방향에 평행한 단면이 역 사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 도광부의 상기 제 1변 및 상기 제 2 변에 대응하는 측면은 다수의 프리즘이 배치된 것을 특징으로 백라이트 유닛.
  12. 백라이트 유닛; 및
    폭수의 화소를 포함하며, 상기 백라이트 유닛에서 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은
    제 1변, 상기 제 1변에 대향하는 제 2변 및 상기 제 1변 및 제 2변을 연결하는 제 3변 및 제 4변을 포함하는 도광부;
    상기 도광부의 제 1변 및 제 2변에 인접하여 각각 배치되는 광원 유닛들;
    상기 도광부 및 상기 표시 패널 사이에 배치되고, 상기 도광부에 대향하는 면상에 배치된 다수의 프리즘을 구비하는 프리즘 시트; 및
    상기 프리즘 시트 및 상기 표시 패널 사이에 배치되고, 다수의 렌즈를 구비하는 렌즈 필름을 포함하며,
    상기 도광부는 상기 제 1변에 인접한 영역의 두께가 상기 제 2변에 인접한 영역의 두께보다 두꺼운 제 1 도광판, 및 상기 제 2 변에 인접한 영역의 두께가 상기 제 1 변에 인접한 영역의 두께보다 두꺼운 제 2 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    각 프리즘의 정각(apical angle)을 이등분하는 가상선이 상기 프리즘 시트의 두께 방향에 평행한 가상선과 이루는 각은 상기 프리즘 시트에서 상기 광원 유닛들 사이 거리의 1/2인 지점을 중심으로 하여 상기 광원 유닛으로 근접할수록 큰 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 각 프리즘의 각을 이등분하는 가상선이 상기 프리즘 시트의 두께 방향에 평행한 가상선과 이루는 각은 상기 프리즘 시트에서 상기 광원 유닛들 사이 거리의 1/2인 지점을 중심으로 하여 대칭으로 분포하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 프리즘들은 상기 광원 유닛에 인접한 일변에 접하는 두 변 중 어느 일변에서 타변으로 연장된 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 렌즈 시트는 상기 프리즘 시트에 마주하는 면 및 상기 표시 패널에 마주하는 면 중 어느 일면 상에 배치되고, 상기 광원 유닛에 인접한 일변에 접하는 두 변 중 어느 일변에서 타변으로 연장된 다수의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 렌즈 시트를 투과하여 시청자의 눈 주위로 확산되는 광의 분포 거리는 하기의 수학식 2를 따르는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치
    [수학식 2]
    Figure pat00004

    여기서, 상기 P는 상기 렌즈들 사이의 피치이며, 상기 L은 상기 렌즈의 초점 거리이며, 상기 LVD는 시청자의 시청거리임.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 렌즈들 사이의 피치는 상기 화소 폭의 1/3 이하인 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 도광판의 상기 제 1변에 대응하는 측면 및 상기 제 2 도광판의 상기 제 2변에 대응하는 측면은 상기 도광부의 두께 방향에 평행한 면에 대하여 경사진 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
  20. 제 12항에 있어서,
    상기 도광부의 상기 제 1변 및 상기 제 2변에 대응하는 측면은 다수의 프리즘이 배치된 것을 특징으로 입체 영상 표시 장치.
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