KR20160030830A

KR20160030830A - 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상 표시장치

Info

Publication number: KR20160030830A
Application number: KR1020150061876A
Authority: KR
Inventors: 이창호; 김한석; 정보균; 탁윤성
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-03-21
Also published as: KR102349594B1; KR20160030820A

Abstract

본 발명은 영상패널과, 상기 영상패널의 하부에 배치되고 하면에 복수의 출광패턴이 구비된 입체 도광판과, 상기 입체 도광판의 하부에 구비된 평면 도광판 과, 상기 입체 도광판 및 평면 도광판의 측면에 각각 배치되며 선택적으로 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치를 제공한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상 표시장치{BACKLIGHT UNIT AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평면 영상과 입체 영상을 선택적으로 구현할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시장치에 관한 것이다.

최근에 영상 표시장치에 관한 기술의 발달 및 소비자의 욕구에 따라 입체 영상을 표시할 수 있는 영상 표시장치가 대두되고 있다.

입체 영상 표시장치는 양안 시차(binocular parallax)를 이용하여 영상의 입체감이 느껴지도록 하는 방식이 소개된 바 있다. 예를 들어, 입체감을 구현하기 위한 안경을 착용하는 기술과 안경을 착용하지 않고 입체감을 구현하는 방식이 알려졌다.

안경을 착용하여 입체감을 구현하는 방식으로는 양쪽 눈에 청색과 적색의 색안경을 각각 착용하는 아나글리프(anaglyph) 방식, 양쪽 눈에 편광이 다른 안경을 각각 착용하는 편광 방식, 그리고 시간 분할된 편광을 주기적으로 반복시키고 이 주기에 동기화한 편광 셔터가 설치된 안경을 착용하는 시분할 방식 등이 알려져 있다.

그러나, 안경에 의해 입체감을 구현하는 방식은 안경을 써야 하는 불편함이 있고 안경을 착용한 상태로 화상 이외의 다른 사물을 관찰하는데 지장을 받는 등의 문제점이 있다.

근래에는 이러한 문제점을 해결하고자 안경을 착용하지 않고 입체감을 구현하는 다양한 방식이 개발되고 있다.

안경을 착용하지 않고 입체감을 구현하는 대표적인 방식으로는, 렌티큘러 (lenticular) 렌즈를 이용하는 방식과, 슬릿(slit)이 형성된 마스크(mask)를 이용하는 패러랙스 배리어(parallax barrier) 방식이 있다.

렌티큘러 렌즈를 이용하는 입체 영상 구현 방식에 따르면, 영상패널과 광원 사이에 렌티큘러 렌즈가 배치되며, 이 렌티큘러 렌즈는 광원에서 발산된 광의 경로를 변조하여 영상패널에 조사되도록 한다.

렌티큘러 렌즈에 의해 광 경로가 변조됨으로써, 관찰자의 두 눈에 도달하는 광의 경로가 바뀌게 되고, 이에 따라 관찰자의 양쪽 눈에 보이는 액정패널의 픽셀 영역이 미세하게 달라진다.

이와 같은 관찰자의 양쪽 눈에 보이는 픽셀 영역의 미세한 차이에 의해 관찰자의 뇌는 입체(3D) 영상을 느끼게 된다.

한편, 패러랙스 배리어 방식에 따르면, 영상 패널의 전방에 투명 슬릿(slit)과 불투명 슬릿(slit)이 반복적으로 형성된 마스크(mask)가 배치된다. 관찰자가 마스크의 투명 슬릿을 통해 영상 패널에 표시되는 화상을 보게 되는데, 이때 관찰자의 좌안과 우안은 동일한 투명 슬릿을 통하더라도 영상패널의 서로 다른 영역을 각각 보게 된다. 이러한 관찰자의 양쪽 눈에 보이는 영역의 미세한 차이에 의한 관찰자의 뇌는 입체 영상을 느끼게 된다.

그러나 안경을 착용하지 않고 입체 영상을 구현하는 종래의 입체 영상 표시장치는 입체 영상만을 표시할 수 있을 뿐 평면 영상을 표시하기에는 어려움이 있다.

최근에는 2차원 평면 영상 및 3차원 입체 영상의 전환이 가능한 스위칭 3D 디스플레이 기술이 제안되었는데, 이 스위칭 3D 디스플레이 기술의 대표적인 구현 방식으로는 편광 렌즈 방식과 하나의 셀 액티브 렌즈(1-cell Active lens) 방식을 들 수 있다.

이들 방식 중에서, 편광렌즈 방식은 영상패널(image panel) 상의 편광 투과축에 의한 선 편광 방향을 편광제어 셀을 통해 스위칭하는 방식으로 동작하며, 각 선 편광 방향에 따른 RM 렌즈의 굴절률 차(Δn)에 의해 렌즈 효과의 유무가 결정되도록 하여 평면 모드와 입체 모드가 선택적으로 동작되도록 하는 방식을 의미한다.

그리고, 하나의 셀 액티브 렌즈(1-cell Active lens) 방식은 영상패널 상측에 렌즈 형상의 캐비티(cavity)를 갖는 액정 셀이 부착된 구조이며, 액정 셀에 대한 전압 인가 여부에 따른 굴절률 이방성(Δn)에 의한 렌즈 효과 유무가 나타나도록 하는 방식을 의미한다.

그러나, 이와 같은 종래의 평면 영상 및 입체 영상의 전환이 가능한 스위칭 3D 디스플레이 기술의 문제점으로는 기술 구현을 위해 높은 재료비와 함께 평면(2D) 화질 열화 문제를 들 수 있다.

특히, 위에서 언급된 종래의 스위칭 3D 디스플레이 구조는 기본적으로 액정의 편광 특성을 이용한 방식으로 편광의 제어를 위한 별도의 부가적인 액정 셀 및 일부 중합성 렌즈층을 필요로 한다.

따라서, 이러한 액정 셀의 제작 및 부착에 따른 비용 증가 문제는 이들 기술의 제품화에 중요한 이슈로 작용하고 있는 상황이지만 근본적으로 액정의 편광 특성을 이용하는 방식으로는 해결이 쉽지 않다.

그리고, 현재까지 연구되고 있는 스위칭 3D 디스플레이 구조의 경우, 뷰 (view) 분할을 위한 광학 필터(optical filter) 역할을 하는 기재들, 예를 들어 RM 렌즈 또는 편광제어필름 등과 같은 부품들이 표시 화면의 최상층에 부착되므로 평면 모드 전환시에 부착된 광학 필터에 의한 화질 열화 문제가 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 화질의 열화없이 평면 영상과 입체 영상을 선택적으로 구현할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상 표시장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 디스플레이 사용자의 시청거리 환경에 따라 각각의 도광판이 구동되도록 함으로써 입체(3D) 영상의 시청 거리 조정이 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 입체 도광판 하부로 누설되는 광을 차단하여 입체 영상 표시장치에서의 입체(3D) 영상 화질 특성을 개선시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시장치를 제공함에 있다.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판과, 상기 입체 도광판의 하부에 구비된 평면 도광판 및, 상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치용 백라이트 유닛을 제공함으로써 입체 영상과 평면 영상을 선택적으로 구현할 수 있다.

상기 제1 광원은 입체 도광판을 통한 입체 영상 구현시 구동되며, 제2 광원은 평면 도광판을 통한 평면 영상 구현시 구동될 수 있다.

상기 입체 도광판은 적어도 하나 이상의 도광판으로 구성될 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명은 영상패널의 하부에 구비되고 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판과, 상기 입체 도광판의 하부에 구비된 평면 도광판 및, 상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치를 제공함으로써 입체 영상과 평면 영상을 선택적으로 구현할 수 있다.

상기 입체 도광판은 상, 하로 적층된 제1, 2, 3 입체 도광판으로 구성된 경우, 제1 입체 도광판을 구동한 경우의 사용자의 시청 거리를 D1으로 할 때, 제2 입체 도광판을 구동한 경우의 사용자의 시청거리(D2)는 D1 × 2 값을 가지며, 제3 입체 도광판을 구동한 경우의 사용자의 시청거리(D3)는 D1× 3 값을 가질 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판 과, 상기 입체 도광판의 하부에 구비된 평면 도광판과, 상기 입체 도광판과 평면 도광판 사이에 개재된 차광필름 및, 상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치용 백라이트 유닛을 제공함으로써 입체 영상과 평면 영상을 선택적으로 구현할 수 있다.

그리고, 또 다른 측면에서, 본 발명은 영상패널의 하부에 구비되고 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판과, 상기 입체 도광판의 하부에 구비되는 차광필름과, 상기 차광필름의 하부에 구비되는 평면 도광판 및, 상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일측면에 대응하여 배치되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치를 제공함으로써 입체 영상과 평면 영상을 선택적으로 구현할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판 과, 상기 입체 도광판의 하부에 구비되고 다수의 차광패턴이 있는 배리어필름과, 상기 배리어필름의 하부에 구비된 평면 도광판 및, 상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치용 백라이트 유닛을 제공함으로써 입체 영상과 평면 영상을 선택적으로 구현할 수 있다.

상기 배리어필름의 차광패턴은 상기 출광패턴과 대응하는 위치에 배치될 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 영상패널 하부에 구비되며. 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판과, 상기 입체 도광판의 하부에 구비되고 다수의 차광패턴이 있는 배리어필름과, 상기 배리어필름 하부에 구비된 평면 도광판 및, 상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치를 제공함으로써 입체 영상과 평면 영상을 선택적으로 구현할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판 과, 상기 출광패턴의 내부에 구비된 차광막과, 상기 입체 도광판 하부에 구비된 평면 도광판 및, 상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치용 백라이트 유닛을 제공함으로써 입체 영상과 평면 영상을 선택적으로 구현할 수 있다.

상기 차광막은 상기 출광패턴의 내부 표면에 형성되거나 또는 상기 출광패턴의 내부 전체에 매립될 수 있다.

또 다른 측면에서, 영상패널 하부에 구비되며 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판과, 상기 출광패턴의 내부에 구비된 차광막과, 상기 입체 도광판 하부에 구비된 평면 도광판 및, 상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치를 제공할 수 있다.

상기 차광막은 상기 출광패턴의 내부 표면에 형성되거나 또는 출광패턴의 내부 전체에 매립될 수 있다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시장치는 비용이 저렴하고 단순한 구조인 두 개의 도광판을 선택 구동함으로써 평면 영상 및 입체 영상의 구현이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시장치는 평면 (2D) 영상 및 입체(3D) 영상의 구현을 위해 기존과 같은 편광 성분을 이용하여 제어하는 것이 아니기 때문에 별도의 편광기재, 예를 들어 RM 렌즈 또는 편광제어필름 등과 같은 부품들이 불필요하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시장치는 광학필터 역할을 하는 도광판들이 후면에 배치되는 구조이기 때문에, 기존에 뷰(view) 분할을 위한 광학 필터(optical filter) 역할을 하는 기재들이 표시 화면의 최상층에 부착되므로 인해 평면(2D) 모드 전환시에 부착된 광학 필터(optical filter)에 의해 발생하였던 화질 열화 현상이 없어지게 된다.

더욱이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시장치는 입체 영상(3D)의 시청 거리에 영향을 미치는 입체 도광판을 복수 개 적층 설계하여 디스플레이 사용자의 시청거리 환경에 따라 각각의 도광판이 구동되도록 함으로써 입체 (3D) 영상의 시청 거리 조정이 가능하다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치는 특정 투과율을 갖는 차광필름(shading film)을 입체 도광판의 하부에 배치함으로써 누설 광을 감소시킬 수 있어 입체 영상 표시장치에서의 입체(3D) 영상 화질 특성을 개선시킬 수 있다. 특히, 입체 도광판으로부터 평면 도광판으로의 누설되는 광의 감소로 인해 비패턴부(Non Patterning)에 의한 광차단 효과가 증가함에 따라 입체 영상의 크로스토크 (crosstalk)가 크게 감소하게 됨으로써 입체 영상의 화질이 개선될 수 있다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치는 입체 도광판의 하부에 배리어필름을 배치하여 이 배리어필름에 형성되는 차광패턴이 상기 입체 도광판의 출광패턴과 대응되는 위치에 있도록 하여, 출광패턴을 통해 입체 도광판으로부터 광학시트 쪽으로 누설되는 광이 배리어필름의 차광패턴에 의해 물리적으로 차단 또는 감소됨으로써, 입체영상의 크로스토크(CT; Cross-Talk)를 크게 개선시킬 수 있다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치는 입체 도광판의 하부에 있는 출광패턴의 외면에 차광막이 형성되어 있어, 출광패턴을 통해 입체 도광판으로부터 광학시트 쪽으로 누설되는 광이 차광막에 의해 물리적으로 차단 또는 감소됨으로써, 입체영상의 크로스토크(CT; Cross-Talk)를 크게 개선시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 결합단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판의 하면의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판의 하면에 구비된 다수의 도트패턴들을 개략적으로 도시한 사진 및 도트패턴들을 확대한 사진이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판을 통해 입체 영상이 구현되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 평면 도광판을 통해 평면 영상이 구현되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치에서의 입체 영상 구현시에 좌안 및 우안에서의 뷰(View) 간 분리가 발생함을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치에서의 평면 영상 구현시에 광학필터 역할을 담당하는 도광판이 영상패널의 하측 배치에 따른 평면 화질 열화 여부를 시뮬레이션한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시장치에서의 입체 도광판의 두께와 사용자의 시청 거리(D)와의 관계를 나타낸 도면으로서, 실제 배리어 (Rear Barrier)의 기본 구조 및 매개변수의 관계를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치로서, 복수 개의 입체 도광판 중에서 최 상측의 입체 도광판을 구동한 경우에 사용자의 시청 거리를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치의 복수 개의 입체 도광판 중에서 두 번째 적층된 입체 도광판을 구동한 경우에 사용자의 시청 거리를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치의 복수 개의 입체 도광판 중에서 최 하측의 입체 도광판을 구동한 경우에 사용자의 시청 거리를 설명하는 개략적인 도면이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 영상표시장치에 있어서, 도광판으로부터 출광되는 광의 분포를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 분해 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 결합단면도이다.
도 18은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치에 있어서, 입체 도광판 하부에 배치된 배리어필름 간의 관계를 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 19는 도 18의 "A"부의 확대 단면도로서, 입체 도광판의 하면 내측에 구비된 출광패턴 하부에 배리어필름이 배치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판을 통해 입체 영상이 구현되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 분해 사시도이다.
도 22는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 결합단면도이다.
도 23은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치에 있어서, 입체 도광판을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 24는 도 23의 "B"부의 확대 단면도로서, 입체 도광판에 구비된 출광패턴의 외면에 차광막이 형성된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 25는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판을 통해 입체 영상이 구현되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하에서 본 발명의 실시 예들에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상 표시장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일하나 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명과는 상이할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치는 평면 영상과 입체 영상을 선택적으로 구현할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 따른 백라이트 유닛은 본 발명의 영상표시장치에 포함되는 것이므로, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 대한 설명은 별도로 하지 않고 본 발명의 실시 예들에 따른 영상표시장치에 대한 설명으로 대체한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 결합단면도이다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상 표시장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 평면(2D) 영상 또는 입체(3D) 영상이 구현되는 영상패널(110)과, 영상패널 (110)로 광을 제공하는 백라이트 유닛(120)을 포함한다.

상기 영상패널(110)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 이미지셀(image cell)일 수 있으며, 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 투명기판, 즉 컬러필터 기판(110a)과 TFT 어레이 기판(110b)과 그 사이에 주입되는 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 영상패널(110)은 액정의 배열 상태를 제어하기 위한 각종 전극(미도시), 예를 들어 게이트 라인과 데이터 라인, 소스전극, 드레인 전극 및 공통전극 등의 전극과, 블랙매트릭스(112) 및 컬러필터(114) 등을 포함할 수 있으며, 영상패널(110)의 상, 하면에는 편광판(118a, 118b)이 각각 부착될 수도 있다. 이때, 상기 컬러필터(114)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러필터(114r, 114g, 114b)를 포함한다.

그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 표시장치(100)는 영상패널을 구동하기 위한 구동회로(미도시)를 포함할 수 있다. 영상패널(110) 자체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

더욱이, 백라이트 유닛(120)은 일반적인 에지(edge) 형 백라이트와 유사한 구조로 구성되지만, 기존의 도광판이 두께 방향으로 분할되어 독립적인 2개의 도광판 즉, 입체 도광판(130)과 평면 도광판(140)이 적용되며, 각 도광판에 광을 제공하는 광원 어레이, 즉 제1 광원(132)과 제2 광원(142) 역시 독립적으로 구성되어 입체 영상 또는 평면 영상 모드에 맞게 선택 점등되는 구조로 이루어진다.

특히, 이러한 백라이트 유닛(120)은 영상패널(110)로 광을 조사하며, 사용자에 의해 입체(3D) 영상 및 평면(2D) 영상 표시모드중 어느 하나가 선택되었을 때 그에 따라 면 광 또는 상하 방향으로 연장되는 다수의 선형 광을 영상패널(110)로 각각 조사할 수 있도록 구성된다.

백라이트 유닛(120)의 작동은 영상패널(110)을 구동하기 위한 구동 회로에 의해 제어될 수도 있으며, 별도로 구비된 광원 제어유닛에 의해 제어될 수도 있다.

도 1 및 2를 참조하면, 백라이트 유닛(120)은 서로 다른 형태의 광을 선택적으로 발산하기 위해 두 개의 도광판과 두 개의 광원, 즉 입체 도광판(130) 및 평면 도광판(140)과 제1, 2 광원(132, 142)을 구비한다.

상기 입체 도광판(130)은 영상패널(110)의 하부에 배치되고, 상기 평면 도광판(140)은 제1 도광판(130)의 하부에 배치된다. 이때, 상기 입체 도광판(130) 및 평면 도광판(140)은 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지 등의 투명 열가소성 수지를 사출 성형하여 각각 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판의 하면의 개략적인 평면도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판의 하면에 구비된 다수의 도트패턴들을 개략적으로 도시한 사진 및 도트패턴들을 확대한 사진이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 입체 도광판(130)의 하면에는 서로 이격된 상태로 복수의 출광패턴(scattering pattern)(134)들이 선형(line)으로 제1 광원(132)으로부터 발산되는 광의 진행방향에 대해 교차 방향, 즉 입체 도광판(130)의 폭 방향을 따라 서로 이격되게 형성되어 선형을 이루며, 선형의 복수 개의 출광패턴(134)들은 입체 도광판(130)의 길이 방향으로 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 복수의 출광패턴(134)은 서로 일정한 간격으로 배열될 수 있으며, 복수의 출광패턴(134)의 개수는 도면에 도시된 개수에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 특히, 상기 복수의 출광패턴(134)은 표시장치의 화소영역 및 관찰자의 시청 거리를 고려하여 가공된다. 이때, 제1 광원(132)의 점등시에 상기 출광패턴들(134)은 전면에서 볼 경우 산란(scattering)에 의해 발광영역에 해당되며, 선형의 복수의 출광패턴(134) 사이의 영역(136)은 내부 전반사 영역으로 어둡게 나타나게 된다.

그리고, 상기 출광패턴(134) 사이의 영역(136)은 내부 전반사를 위한 거울 반사면이 생성되도록 한다. 따라서, 상기 입체 도광판(130)의 출광패턴들(134) 부분만 밝게 나타나게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치(100)는 입체(3D) 영상의 구현을 위해 기존과 같은 편광 성분을 이용하여 제어하는 것이 아니라 입체 도광판(130)의 하면에 형성된 복수의 출광패턴(134)을 이용하기 때문에 기존과 같은 별도의 편광기재, 예를 들어 RM 렌즈 또는 편광 제어필름 등과 같은 부품들이 불필요하게 된다.

그리고, 복수의 출광패턴(134)은 광을 난반사하여 산란할 수 있는 임의의 패턴으로 형성될 수 있다. 복수의 출광패턴(134)은 예를 들어 오목패턴, 돌출패턴, 또는 도트(dot) 패턴 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이 출광패턴(134)은 산란 효과를 높이기 위해 연무(haze) 처리될 수도 있다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 복수의 출광패턴(134)이 음각의 도트(dot) 패턴 형태로 설계된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

한편, 평면 도광판(140)은 일반적인 평면(2D) 영상 모델용 도광판과 동일한 광 프로파일을 가지며, 그 상부에 배치되는 광학시트(160)와 그 아래에 배치되는 반사시트(170)로 인해 균일한 면 광원의 역할을 담당하게 된다. 이때, 상기 입체 도광판(130)은 투명 기재이므로 투과율에 미치는 영향은 미미하다고 볼 수 있다.

한편, 상기 제1 광원(132)은 입체 도광판(130)의 내부로 광을 조사할 수 있도록 입체 도광판(130)의 측면, 즉 제1 입광면(130a)에 대응하여 배치되며, 상기 제2 광원(142)은 평면 도광판(140) 내부로 광을 조사할 수 있도록 평면 도광판 (140)의 측면, 즉 제2 입광면(140a)에 대응하여 배치된다.

그리고, 상기 제1 광원(132)과 제2 광원(142)은 LED(light emitted diode), 냉음극 형광램프(CCFL) 등 다양한 종류의 광원으로 각각 형성될 수 있다. 본 발명에서는 LED(light emitted diode)를 광원으로 사용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

제1 광원(132)과 제2 광원(142)은 입체 도광판(130) 및 평면 도광판(140)의 측면(즉, 입광면)을 따라 길이 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있으며, 각각 하나의 광원으로 형성될 수도 있고, 도 1에서와 같이, 복수의 광원이 일렬로 배열될 수도 있다.

도 1은 제1 광원(132)과 제2 광원(142)이 각각 세 개씩 구비된 것으로 도시되어 있으나, 상기 제1 광원(132)과 제2 광원(142)의 개수 및 위치에 특별한 제한이 있는 것은 아니며 제1 광원(132)과 제2 광원(142)이 각각 하나씩 구비될 수도 있다.

상기 제1 광원(132)과 제2 광원(142)은 각각 별도로 온(on)될 수 있도록 구성된다. 즉, 필요에 따라 제1 광원(132)과 제2 광원(142) 중 어느 하나만 온(on)되고, 나머지 하나는 오프(off)되도록 제어될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치는 입체(3D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우에 제1 광원(132)이 온(on)되고 제2 광원(142)은 오프 (off)되며, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치가 평면(2D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우에 제1 광원(132)이 오프(off)되고 제2 광원(142)은 온(on)된다.

그리고, 상기 제2 도광판(130)의 상부에는 광학시트(160)가 배치된다. 이때, 상기 광학시트(160)는, 도면에는 도시하지 않았지만, 확산시트, 프리즘시트 및 보호시트를 포함할 수도 있다.

이러한 광학시트(160)는 평면 도광판(140)에 의해 입사되어 제2 출광면 (140b)으로 나온 광이 더욱 균일한 상태로 영상패널(110)의 전체 면으로 조사되도록 하는 기능 등을 수행한다. 이와 같이, 광학시트(160) 그 자체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.

상기 평면 도광판(140)의 하부에는 반사시트(170)가 배치된다. 반사시트 (170)는 평면 도광판(140)의 내부로 유입된 광 중 평면 도광판(140)의 하면으로 나온 광을 반사시켜 다시 평면 도광판(140)의 내부로 유입되도록 함으로써 광의 손실을 줄여 전체적인 광 효율을 높이는 기능을 수행한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판(130)의 경우, 입체 도광판(130) 내부로 유입된 광 중에서, 복수의 출광패턴(134)이 형성되지 않은 부분, 즉 각각 선형을 이루는 복수의 출광패턴(134) 사이의 영역(136)에 도달한 광은 반사되어 다시 입체 도광판(130) 내부로 진행하게 되고, 복수의 출광패턴(134)에 도달한 광은 산란되어 출광패턴(134)을 통해 입체 도광판(130)의 제1 출광면(130b)의 외부로 발산된다.

이에 따라, 입체 도광판(130)은 서로 이격된 상태로 형성된 복수의 선형 출광패턴(134)에 의해 광을 선형 광의 형태로 발산하게 되고, 이 발산된 광은 영상패널(110)로 입사된다.

한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치(100)의 평면 도광판(140)의 경우, 제2 입광면(140a)과 마주하여 배치되는 제2 광원(142)으로부터 유입된 광을 평면 도광판(140)의 상면, 즉 제2 출광면(140b)의 전체에 걸쳐 면 발광시켜 상기 영상패널(110)을 향해 발산되도록 한다. 즉, 평면 도광판(140)은 기존의 통상적인 액정표시장치에 사용되는 도광판과 유사하게 제2 출광면(140b)의 전체에 걸쳐 분포되는 광을 발산하게 된다.

이를 위해, 평면 도광판(140)의 상면에 광을 산란하기 위한 패턴이 형성될 수 있는데, 이러한 패턴은 프리즘 패턴, 도트(dot) 패턴 등 다양한 패턴 형태로 구현될 수 있다. 이때, 위에서 설명한 광학시트(160)에 의해 평면 도광판(140)에서 발산된 광이 더욱 균일한 상태로 변환된 후 영상패널(110)로 조사될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치(100)는 제1 광원(132)과 제2 광원(142)이 선택적으로 온(on) 상태로 제어됨으로써 입체(3D) 영상과 평면(2D) 영상이 선택적으로 구현될 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치에서 이러한 입체 영상과 평면 영상이 선택적으로 구현되는 경우에 대해 도 5 및 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판을 통해 입체 영상이 구현되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치의 평면 도광판을 통해 평면 영상이 구현되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치(100)는 입체 도광판(130) 또는 평면 도광판(140)의 사용 여부에 따라 평면 영상 및 입체 영상이 선택적으로 동작하게 되는데, 이는 제1 광원(132) 및 제2 광원(142)을 선택적으로 점등하는 방법으로 구현이 가능하다. 특히, 입체 도광판(130) 및 평면 도광판(140)의 사이즈가 동일할 경우, 제1 광원(132)과 제2 광원(142)의 부하 용량은 동일하므로 광원 드라이버(driver)는 별도로 적용할 필요없이 공용으로 사용할 수 있으며, 출력 방향만 선택적으로 설계할 수 있다.

입체 영상을 구현하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 광원(132)이 온(on)되고 제2 광원(142)은 오프(off)된다. 이 경우, 입체 도광판(130)의 하면에 서로 이격되며 입체 도광판의 길이방향으로 형성된 선형의 복수의 출광패턴(134)을 통하여 복수의 선형 광이 출사되고, 이 출사된 광이 영상패널(110)로 입사된다.

이에 따라, 각 출광패턴들(134)로부터 굴절된 광이 영상패널(110)의 서로 다른 화소 영역을 통과한 후 관찰자의 좌안(182)과 우안(184)에 각각 도달하게 된다. 즉, 관찰자의 좌안(182)에 도달하는 광은 점선으로 표시된 경로를 지나게 되고, 관찰자의 우안(184)에 도달하는 광은 실선으로 표시된 경로를 지니게 된다.

도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치에서의 입체 영상 구현시에 좌안 및 우안에서의 뷰(View) 간 분리가 발생함을 개략적으로 도시한 도면이다.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 관찰자의 좌안과 우안은 상이한 영상, 즉 좌안(미도시, 도 5의 182 참조)에서는 칼라 색상의 영상을 보게 되고 우안(미도시, 도 5의 184 참조)에서는 어두운 영상을 보게 됨으로써 뷰(view) 간 분리가 발생하게 되고, 이렇게 관찰되는 영상 차이에 의해 관찰자는 입체(3D) 영상을 느끼게 된다. 이때, 동일한 출광패턴(134)에서 출사되어 관찰자의 좌안과 우안에 도달하는 광이 각각 지나는 경로에 위치하는 영상패널(110)의 화소영역은 서로 다른 영상을 표시하도록 구동된다.

한편, 도 6을 참조하면, 평면(2D) 영상을 구현하는 경우, 제1 광원(132)은 오프(off)되고, 제2 광원(142)이 온(on)된다. 상기 제2 광원(142)에서 나온 광은 평면 도광판(140)의 제2 출광면(140b)의 전면을 통해서 출사되고, 입체 도광판 (130)을 통과한 후 영상패널(110)로 조사된다.

이에 따라, 관찰자는 통상의 영상표시장치와 동일하게 영상표시장치에 표시된 영상을 2차원(2D) 적인 평면 영상으로 느끼게 된다.

도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치에서의 평면 영상 구현시에 광학필터 역할을 담당하는 도광판이 영상패널의 하측 배치에 따른 평면 화질 열화 여부를 시뮬레이션한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상표시장치에서의 평면 영상 구현시에 광학필터(optical filter) 역할을 담당하는 평면 도광판 (140)이 영상패널(110)의 하측에 배치되더라도 도광판에 의한 평면(2D) 화질의 열화가 발생하지 않음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치는 비용이 저렴하고 단순한 구조인 두 개의 도광판을 선택 구동함으로 인해 평면 영상 및 입체 영상의 구현이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치는 평면 영상 및 입체 영상의 구현을 위해 기존과 같은 편광 성분을 이용하여 제어하는 것이 아니기 때문에 별도의 편광기재, 예를 들어 RM 렌즈 또는 편광제어필름 등과 같은 부품들이 불필요하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치는 광학필터 역할을 하는 도광판들이 후면에 배치되는 구조이기 때문에, 기존에 뷰(view) 분할을 위한 광학 필터(optical filter) 역할을 하는 기재들이 표시 화면의 최상층에 부착되므로 인해 2D 모드 전환시에 부착된 광학 필터(optical filter)에 의해 발생하였던 화질 열화 현상이 없어지게 된다.

한편, 복수 개의 입체 도광판을 적용한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 액정표시장치에서의 입체 도광판의 두께와 사용자의 시청 거리(D)와의 관계를 나타낸 도면으로서, 실제 배리어 (Rear Barrier)의 기본 구조 및 매개변수의 관계를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 시청 거리(D)의 설계는 입체 도광판의 두께에 따라 변하게 된다.

입체 영상용 도광판이 입체(3D) 영상 모드를 구현하기 위해 존재하게 되며, 이 입체 도광판은 실제 배리어(Rear Barrier) 설계 방식을 기준으로 제작하게 된다.

식(1) ---- D ＝ (ES/P - S)/n,

식(2) ---- Q ＝ (1+B/P - 2R/E) / (1/P - 1/E)

식(3) ---- M ＝ (1-B/P + 2R/E) / (1/P - 1/E)

여기서, E는 설계시 적용되는 양안, 즉 좌안과 우안 간 간격, 예를 들어 60 ∼ 65 mm를 의미하며, P는 영상패널에서 입체(3D) 영상의 단위 피치(Unit Pitch)를 의미하며, 선정 모델에 따라 고정된다.

그리고, B는 블랙 매트릭스의 폭을 의미하며, P와 함께 선정 모델에 따라 고정된다. n은 기판의 굴절률이며, 광의 굴절에 의한 시청거리 계산시에 적용된다. 더욱이, M은 배리어 패턴(barrier pattern) 폭을 의미하며, D는 영상 셀과 시청지점 간 거리(즉, 적정 3D 시청거리)를 의미한다.

입체 도광판을 제작함에 있어, 매개변수(Parameter)는 두께(T)와 패턴 폭(W)일 수 있다. 상기의 식 (1)에서와 같이, 입체 도광판의 두께(T)는 시청 거리(D)와 관계가 있으며, 도트패턴의 폭(W)은 입체(3D) 영상의 시청 마진(Margin) (2R)과 관련이 있다.

식(1)에서와 같이, 도광판의 두께(T)가 변동되면 배리어 패턴, 즉 도트패턴과 영상패널 간 간격(S) 값이 변동되며, 입체(3D) 영상의 시청거리(D)에 영향을 미치게 된다.

그리고, 식(2)에서와 같이, (Q + M)은 선정 모델에 따라 항상 동일하며, 입체 도광판의 발광부 비율, 즉 도트 패턴의 폭을 조절시에 시청 마진(2R)이 변하게 된다.

이러한 도광판의 두께와 사용자의 시청 거리의 관계를 이용한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치에 대해 도 10 내지 13을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

여기서는 상하로 3개의 입체 도광판을 적층한 경우에 대해 설명하지만, 본 발명은 3개의 입체 도광판에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 상, 하로 적층되는 입체 도광판의 수를 선택적으로 조절하여 설계할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 분해 사시도이다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상 표시장치(200)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 평면(2D) 영상 또는 입체(3D) 영상이 구현되는 영상패널(210)과, 영상패널 (210)로 광을 제공하는 백라이트 유닛(220)을 포함한다.

상기 영상패널(210)은, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 영상 셀(image cell)일 수 있으며, 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 투명기판, 즉 컬러필터 기판(미도시)과 TFT 어레이 기판(미도시)과 그 사이에 주입되는 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 영상패널(210)은 액정의 배열 상태를 제어하기 위한 각종 전극(미도시), 예를 들어 게이트 라인과 데이터 라인, 소스전극, 드레인 전극 및 공통전극 등의 전극과, 블랙매트릭스(미도시) 및 컬러필터 (미도시) 등을 포함할 수 있으며, 영상패널(210)의 상, 하면에는 편광판(미도시)이 각각 부착될 수도 있다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상 표시장치(200)는 영상패널을 구동하기 위한 구동회로(미도시)를 포함할 수 있다.

더욱이, 백라이트 유닛(220)은 일반적인 에지(edge) 형 백라이트와 유사한 구조로 구성되지만, 상, 하로 적층된 복수 개의 입체 도광판(232, 234, 236) 및 최 하측 입체 도광판(236) 하부에 배치되는 평면 도광판(250)과, 각 도광판에 광을 제공하는 광원 어레이, 즉 제1광원(262)과 제2 광원(264)을 포함한다. 이때, 상기 제1광원(262)과 제2 광원(264)은 입체 영상 또는 평면 영상 모드에 맞게 선택 점등되는 구조로 이루어진다.

상기 입체 도광판들(232, 234, 236)은 사용자의 시청 거리(D)의 변경에 따라 입체 도광판들을 선택적으로 구동될 수 있도록 상, 하로 적층되어 있다.

그리고, 상기 입체 도광판들(232, 234, 236)은 동일한 두께의 입체 도광판을 적층하는 것 외에 설계하고자 하는 사용자의 시청 거리(D; Distance)에 따라 서로 다른 두께의 도광판과 광원 어레이(LED Array)를 사용하는 것이 가능하다.

사용자의 시청 거리(미도시, 도 9의 D 참조)는 상기 입체 도광판(232, 234, 236)의 수에 비례한다. 즉, 제1 입체 도광판(232)이 구동되는 경우 사용자의 시청 거리를 D1으로 가정할 때, 제2 입광 도광판(234)이 구동되는 경우 사용자의 시청 거리 (D2)는 D1 × 2의 값을 갖는다. 그리고, 제3 입체 도광판(236)이 구동되는 경우 사용자의 시청 거리(D3)는 D1 × 3의 값을 갖는다.

이때, 각각의 입체 도광판(232, 234, 236)에 적용되는 광원 어레이가 하나씩 선택적으로 구동되어야 한다. 특히, 사용자와 화면, 즉 영상패널(200)과의 거리(미도시, 도 11의 S 참조)에 따라 동작하는 광원 어레이가 변경될 수 있다.

특히, 백라이트 유닛(220)은 영상패널(210)로 광을 조사하며, 사용자에 의해 입체(3D) 영상 및 평면(2D) 영상 표시 모드 중 어느 하나가 선택되었을 때 그에 따라 면 광 또는 상하 방향으로 연장되는 다수의 선형 광을 영상패널(210)로 각각 조사할 수 있도록 구성된다.

백라이트 유닛(220)의 작동은 영상패널(210)을 구동하기 위한 구동 회로에 의해 제어될 수도 있으며, 별도로 구비된 광원 제어유닛에 의해 제어될 수도 있다.

그리고, 상기 평면 도광판(250)의 상부에는 광학시트(240)가 배치된다. 이때, 상기 광학시트(240)는, 도면에는 도시하지 않았지만, 확산시트, 프리즘시트 및 보호시트를 포함할 수도 있다.

이러한 광학시트(240)는 평면 도광판(250)에 의해 입사되어 제2 출광면 (미도시)으로 나온 광이 더욱 균일한 상태로 영상패널(210)의 전체 면으로 조사되도록 하는 기능 등을 수행한다. 이와 같이, 광학시트(240) 그 자체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.

상기 평면 도광판(250)의 하부에는 반사시트(270)가 배치된다. 반사시트 (270)는 평면 도광판(250)의 내부로 유입된 광 중 평면 도광판(250)의 하면으로 나온 광을 반사시켜 다시 평면 도광판(250)의 내부로 유입되도록 함으로써 광의 손실을 줄여 전체적인 광 효율을 높이는 기능을 수행한다.

도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치로서, 복수 개의 입체 도광판 중에서 최 상측의 입체 도광판을 구동한 경우에 사용자의 시청 거리를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치의 복수 개의 입체 도광판 중에서 두 번째 적층된 입체 도광판을 구동한 경우에 사용자의 시청 거리를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치의 복수 개의 입체 도광판 중에서 최 하측의 입체 도광판을 구동한 경우에 사용자의 시청 거리를 설명하는 개략적인 도면이다.

도 11 내지 13을 참조하면, 백라이트 유닛(220)은 서로 다른 형태의 광을 선택적으로 발산하기 위해 상하로 적층된 제1, 2, 3 입체 도광판(232, 234, 236)과, 평면 도광판(350) 및, 제1, 2 광원(262, 264)을 구비한다.

상기 제1, 2, 3 입체 도광판(232, 234, 236)은 영상패널(210)의 하부에 상하로 배치되고, 상기 평면 도광판(250)은 제3 입체 도광판(236)의 하부에 배치된다. 이때, 상기 제1, 2, 3 입체 도광판(232, 234, 236) 및 평면 도광판(250)은 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지 등의 투명 열가소성 수지를 사출 성형하여 각각 형성될 수 있다.

도 11 내지 13에 도시된 바와 같이, 제1, 제2 및 제3 입체 도광판(232, 234, 236)의 하면에는 서로 이격된 상태로 복수의 출광패턴(scattering pattern)(232a, 234a, 236a)들이 제1 광원(262)으로부터 발산되는 광의 진행방향에 대해 교차 방향, 즉 제1, 제2 및 제3 입체 도광판(232, 234, 236)의 폭 방향을 따라 서로 이격되게 형성되어 선형을 이루며, 선형의 복수 개의 출광패턴(232a, 234a, 236a)들은 제1, 제2 및 제3 입체 도광판(232, 234, 236)의 길이 방향으로 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다.

이때, 상기 복수의 출광패턴(232a, 234a, 236a)은 서로 일정한 간격으로 배열될 수 있으며, 복수의 출광패턴(232a, 234a, 236a)의 개수는 도면에 도시된 개수에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 특히, 상기 복수의 출광패턴(232a, 234a, 236a)은 표시장치의 화소영역 및 관찰자의 시청 거리(D)를 고려하여 가공된다. 이때, 상기 제1 광원(262)의 점등시에 제1 입광 도광판(232)의 출광패턴들 (232a, 234a, 236a)은 전면에서 볼 경우 산란(scattering)에 의해 발광영역에 해당되며, 복수의 출광패턴(232a, 234a, 236a) 사이의 비패턴 영역(232b, 234b, 236b)은 내부 전반사 영역으로 어둡게 나타나게 된다.

그리고, 상기 출광패턴(232a, 234a, 236a) 사이의 비패턴 영역(232b, 234b, 236c)은 내부 전반사를 위한 거울 반사면이 생성되도록 한다. 따라서, 상기 제1, 제2 및 제3 입체 도광판(232, 234, 236)의 출광패턴들(232a, 234a, 236a) 부분만 밝게 나타나게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치(200)는 입체(3D) 영상의 구현을 위해 기존과 같은 편광 성분을 이용하여 제어하는 것이 아니라 제1, 제2 및 제3 입체 도광판(232, 234, 236)의 하면에 형성된 복수의 출광패턴(232a, 234a, 236a)을 이용하기 때문에 기존과 같은 별도의 편광기재, 예를 들어 RM 렌즈 또는 편광 제어필름 등과 같은 부품들이 불필요하게 된다.

그리고, 복수의 출광패턴(232a, 234a, 236a)은 광을 난반사하여 산란할 수 있는 임의의 패턴으로 형성될 수 있다. 복수의 출광패턴(232a, 234a, 236a)은 예를 들어 오목패턴, 돌출패턴, 또는 도트(dot) 패턴 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이 출광패턴(232a, 234a, 236a)은 산란 효과를 높이기 위해 연무(haze) 처리될 수도 있다. 본 발명에서는 복수의 출광패턴(232a, 234a, 236a)이 음각의 도트패턴 (dot pattern) 패턴 형태로 설계된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

평면 도광판(250)은 일반적인 평면(2D) 영상 모델용 도광판과 동일한 광 프로파일을 가지며, 그 상부에 배치되는 광학시트(240)와 그 아래에 배치되는 반사시트(270)로 인해 균일한 면 광원의 역할을 담당하게 된다. 이때, 상기 제1, 제2 및 제3 입체 도광판(232, 234, 236)은 투명 기재이므로 투과율에 미치는 영향은 거의 없다고 볼 수 있다.

한편, 상기 제1 광원(232)은 상기 제1, 제2 및 제3 입체 도광판(232, 234, 236) 중 하나의 내부로 광을 조사할 수 있도록 제1, 제2 및 제3 입체 도광판(232, 234, 236)의 측면, 즉 제1 입광면(미도시)에 대응하여 배치되며, 상기 제2 광원 (264)은 평면 도광판(250) 내부로 광을 조사할 수 있도록 평면 도광판(250)의 측면, 즉 제2 입광면(미도시)에 대응하여 배치된다.

그리고, 상기 제1 광원(262)과 제2 광원(264)은 LED(light emitted diode), 냉음극 형광램프(CCFL) 등 다양한 종류의 광원으로 각각 형성될 수 있다. 본 발명에서는 LED(light emitted diode)를 광원으로 사용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

상기 제1 광원(262)과 제2 광원(264)은 입체 도광판(232, 234, 236) 및 평면 도광판(250)의 측면(즉, 입광면)을 따라 길이 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있으며, 다수의 광원 어레이 또는 각각 하나의 광원 어레이로 형성될 수도 있다.

상기 제1 광원(262)과 제2 광원(264)은 각각 별도로 온(on)될 수 있도록 구성된다. 즉, 필요에 따라 제1 광원(262)과 제2 광원(264) 중 어느 하나만 온(on)되고, 나머지 하나는 오프(off)되도록 제어될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치(200)는 입체(3D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우에 제1 광원(262)이 온(on)되고 제2 광원(264)은 오프(off)되며, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치가 평면(2D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우에 제1 광원(262)이 오프(off)되고 제2 광원(264)은 온(on)되도록 함으로써 가능하게 된다.

도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치(200)의 최 상측의 제1 입체 도광판(232)을 통해 입체(3D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우로서, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 광원(262)이 제1 입체 도광판(232)의 일 측면에 대향하여 배치된 상태에서 온(on)되고, 평면 도광판(250)의 일 측면에 대향하여 배치된 제2 광원(264)은 오프(off)된다. 이때, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치 (200)가 평면(2D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우에 제1 광원(262)이 오프(off)되고, 제2 광원(264)은 온(on)된다.

이와 같이, 도 11에 도시된 바와 같이, 최 상측의 제1 입체 도광판(232)을 통해 입체(3D) 영상을 구현하도록 하기 위해, 제1 광원(262)이 상기 제1 입체 도광판 (232)의 일 측면에 대향하여 배치된 상태에서 온(on)되게 되면, 제1 입체 도광판(232) 내부로 유입된 광 중에서, 복수의 출광패턴(232a)이 형성되지 않은 부분, 즉 각각 선형을 이루는 복수의 출광패턴(232a) 사이의 비패턴 영역(232b)에 도달한 광은 반사되어 다시 제1 입체 도광판(232) 내부로 진행하게 되고, 복수의 출광패턴 (232a)에 도달한 광은 산란되어 출광패턴(232a)을 통해 제1 입체 도광판(232)의 상측의 영상패널(210) 측으로 발산된다.

이에 따라, 제1 입체 도광판(232)은 서로 이격된 상태로 형성된 출광패턴들 (232a)에 의해 광을 선형 광의 형태로 발산하게 되고, 이 발산된 광은 영상패널 (210)로 입사됨으로써, 사용자는 입체(3D) 영상을 시청할 수 있게 된다.

따라서, 복수 개의 입체 도광판(232, 234, 236) 중에서 제1 입체 도광판 (232)을 적용하였을 때의 사용자의 시청 거리(D1)는, 도 9의 식(1)에서와 같이, 제1 입체 도광판(232)의 출광패턴(232a)과 영상패널(210) 간 거리(S1)에 의해 결정되게 된다.

한편, 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치(200)의 중앙 측의 제2 입체 도광판(234)을 통해 입체(3D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우로서, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 광원(262)이 제2 입체 도광판(234)의 일 측면에 대향하여 배치된 상태에서 온(on)되고, 평면 도광판(250)의 일 측면에 대향하여 배치된 제2 광원(264)은 오프(off)된다. 이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 영상표시장치(200)가 평면(2D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우에 제1 광원 (262)이 오프(off)되고, 제2 광원(264)은 온(on)되도록 함으로써 가능하게 된다.

이와 같이, 도 12에 도시된 바와 같이, 중앙 측의 제2 입체 도광판(234)을 통해 입체(3D) 영상을 구현하도록 하기 위해, 제1 광원(262)이 상기 제2 입체 도광판(234)의 일 측면에 대향하여 배치된 상태에서 온(on)되게 되면, 제2 입체 도광판 (234) 내부로 유입된 광 중에서, 복수의 출광패턴(234a)이 형성되지 않은 부분, 즉 각각 선형을 이루는 복수의 출광패턴(234a) 사이의 비패턴 영역(234b)에 도달한 광은 반사되어 다시 제2 입체 도광판(234) 내부로 진행하게 되고, 복수의 출광패턴 (234a)에 도달한 광은 산란되어 출광패턴(234a)을 통해 제1 입체 도광판(232)의 상측의 영상패널(210) 측으로 발산된다.

이에 따라, 제2 입체 도광판(234)은 서로 이격된 상태로 형성된 출광패턴들 (234a)에 의해 광을 선형 광의 형태로 발산하게 되고, 이 발산된 광은 영상패널 (210)로 입사됨으로써, 사용자는 입체(3D) 영상을 시청할 수 있게 된다.

따라서, 복수 개의 입체 도광판(232, 234, 236) 중에서 제2 입체 도광판 (234)을 적용하였을 때의 사용자의 시청 거리(D2)는, 도 9의 식(1)에서와 같이, 제2 입체 도광판(234)의 출광패턴(234a)과 영상패널(210) 간 거리(S2)에 의해 결정되게 된다. 즉, 상기 제2 입체 도광판(234)을 적용하였을 때의 사용자의 시청 거리 (D2)는, 제1 입체 도광판(232)을 적용하였을 때의 사용자의 시청 거리(D1)의 두 배가 된다고 볼 수 있다.

그리고, 도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치(200)의 최 하측의 제3 입체 도광판(236)을 통해 입체(3D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우로서 , 도면에 도시된 바와 같이, 제1 광원(262)이 제3 입체 도광판(236)의 일 측면에 대향하여 배치된 상태에서 온(on)되고, 평면 도광판(250)의 일 측면에 대향하여 배치된 제2 광원(264)은 오프(off)된다. 이때, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상표시장치(200)가 평면(2D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우에 제1 광원(262)이 오프 (off)되고, 제2 광원(264)은 온(on)되도록 함으로써 가능하게 된다.

도 13에 도시된 바와 같이, 중앙 측의 제3 입체 도광판(236)을 통해 입체 (3D) 영상을 구현하도록 하기 위해, 제1 광원(262)이 상기 제2 입체 도광판(236)의 일 측면에 대향하여 배치된 상태에서 제1 광원(262)을 온(on)하게 되면, 제3 입체 도광판(236) 내부로 유입된 광 중에서, 복수의 출광패턴(236a)이 형성되지 않은 부분, 즉 각각 선형을 이루는 복수의 출광패턴(236a) 사이의 비패턴 영역(236b)에 도달한 광은 반사되어 다시 제2 입체 도광판(236) 내부로 진행하게 되고, 복수의 출광패턴 (236a)에 도달한 광은 산란되어 출광패턴(236a)을 통해 제1 입체 도광판 (232)의 상측의 영상패널(210) 측으로 발산된다.

이에 따라, 제3 입체 도광판(236)은 서로 이격된 상태로 형성된 출광패턴들 (236a)에 의해 광을 선형 광의 형태로 발산하게 되고, 이 발산된 광은 영상패널 (210)로 입사됨으로써, 사용자는 입체(3D) 영상을 시청할 수 있게 된다.

따라서, 복수 개의 입체 도광판(232, 234, 236) 중에서 제3 입체 도광판 (236)을 적용하였을 때의 사용자의 시청 거리(D3)는, 도 9의 식(1)에서와 같이, 제3 입체 도광판(236)의 출광패턴(236a)과 영상패널(210) 간 거리(S3)에 의해 결정되게 된다. 즉, 상기 제3 입체 도광판(236)을 적용하였을 때의 사용자의 시청 거리 (D3)는, 제1 입체 도광판(232)을 적용하였을 때의 사용자의 시청 거리(D1)의 세 배가 될 수 있다고 볼 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치는 비용이 저렴하고 단순한 구조인 복수 개의 도광판을 선택 구동함으로 인해 평면 영상 및 입체 영상의 구현이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치는 제1 광원과 제2 광원이 선택적으로 온(on) 상태로 제어됨으로써 입체(3D) 영상과 평면 (2D) 영상이 선택적으로 구현됨은 물론, 입체 영상(3D)의 시청 거리에 영향을 미치는 입체 도광판들을 상하로 적층 설계하여 디스플레이 사용자의 시청거리 환경에 따라 각각의 도광판이 구동되도록 함으로써 입체(3D) 영상의 시청 거리 조정이 가능하다.

한편, 입체 도광판과 평면 도광판 사이에 차광필름을 개재한 본 발명의 제3 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치에 대해 도 14 및 15를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 영상표시장치에 있어서, 도광판으로부터 출광되는 광의 분포를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 영상 표시장치(300)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 평면(2D) 영상 또는 입체(3D) 영상이 구현되는 영상패널(310)과, 영상패널 (310)로 광을 제공하는 백라이트 유닛(320)을 포함한다.

상기 영상패널(310)은, 도면에는 도시하지 않았지만, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 이미지셀(image cell)일 수 있으며, 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 투명기판, 즉 컬러필터 기판(미도시, 도 2의 110a 참조)과 TFT 어레이 기판(미도시, 도 2의 110b 참조)과 그 사이에 주입되는 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.

또한, 영상패널(310)은 액정의 배열 상태를 제어하기 위한 각종 전극(미도시), 예를 들어 게이트 라인과 데이터 라인, 소스전극, 드레인 전극 및 공통전극 등의 전극과, 블랙매트릭스(미도시, 도 2의 112 참조) 및 컬러필터(미도시, 도 2의 114 참조) 등을 포함할 수 있으며, 영상패널(110)의 상, 하면에는 편광판 (미도시, 도 2의 118a, 118b 참조)이 각각 부착될 수도 있다. 이때, 상기 컬러필터 (114)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러필터(미도시, 도 2의 114r, 114g, 114b 참조)를 포함한다.

그리고, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 영상 표시장치(300)는 영상패널을 구동하기 위한 구동회로(미도시)를 포함할 수 있다. 영상패널(310) 자체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

더욱이, 백라이트 유닛(320)은 일반적인 에지(edge) 형 백라이트와 유사한 구조로 구성되지만, 기존의 도광판이 두께 방향으로 분할되어 독립적인 2개의 도광판 즉, 입체 도광판(330)과 평면 도광판(350)이 적용되며, 각 도광판에 광을 제공하는 광원 어레이, 즉 제1 광원(362)과 제2 광원(364) 역시 독립적으로 구성되어 입체 영상 또는 평면 영상 모드에 맞게 선택 점등되는 구조로 이루어진다.

특히, 이러한 백라이트 유닛(320)은 영상패널(310)로 광을 조사하며, 사용자에 의해 입체(3D) 영상 및 평면(2D) 영상 표시모드중 어느 하나가 선택되었을 때 그에따라 면 광 또는 상하 방향으로 연장되는 다수의 선형 광을 영상패널(310)로 각각 조사할 수 있도록 구성된다.

백라이트 유닛(320)의 작동은 영상패널(310)을 구동하기 위한 구동 회로에 의해 제어될 수도 있으며, 별도로 구비된 광원 제어유닛에 의해 제어될 수도 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(320)은 서로 다른 형태의 광을 선택적으로 발산하기 위해 두 개의 도광판과 두 개의 광원, 즉 입체 도광판 (330) 및 평면 도광판(350)과 제1, 2 광원(362, 364)을 구비한다.

상기 입체 도광판(330)은 영상패널(310)의 하부에 배치되고, 상기 평면 도광판(350)은 입체 도광판(330)의 하부에 배치된다. 이때, 상기 입체 도광판(330) 및 평면 도광판(350)은 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지 등의 투명 열가소성 수지를 사출 성형하여 각각 형성될 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 입체 도광판(330)의 하면에는 서로 이격된 상태로 복수의 출광패턴(scattering pattern)(330a)들이 선형(line)으로 제1 광원(362)으로부터 발산되는 광의 진행방향에 대해 교차 방향, 즉 입체 도광판(330)의 폭 방향을 따라 서로 이격되게 형성되어 선형을 이루며, 선형의 복수 개의 출광패턴 (330a)들은 입체 도광판(330)의 길이 방향으로 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다.

이때, 상기 복수의 출광패턴(330a)은 서로 일정한 간격으로 배열될 수 있으며, 복수의 출광패턴(330a)의 개수는 도면에 도시된 개수에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 특히, 상기 복수의 출광패턴(330a)은 표시장치의 화소영역 및 관찰자의 시청 거리를 고려하여 가공된다. 이때, 제1 광원(362)의 점등시에 상기 출광패턴들(330a)은 전면에서 볼 경우 산란(scattering)에 의해 발광영역에 해당되며, 선형의 복수의 출광패턴(330a) 사이의 영역(미도시)은 내부 전반사 영역으로 어둡게 나타나게 된다.

그리고, 상기 출광패턴(330a) 사이의 영역은 내부 전반사를 위한 거울 반사면이 생성되도록 한다. 따라서, 상기 입체 도광판(330)의 출광패턴들(330a) 부분만 밝게 나타나게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치(300)는 입체(3D) 영상의 구현을 위해 기존과 같은 편광 성분을 이용하여 제어하는 것이 아니라 입체 도광판(330)의 하면에 형성된 복수의 출광패턴(330a)을 이용하기 때문에 기존과 같은 별도의 편광기재, 예를 들어 RM 렌즈 또는 편광 제어필름 등과 같은 부품들이 불필요하게 된다.

그리고, 복수의 출광패턴(330a)은 광을 난반사하여 산란할 수 있는 임의의 패턴으로 형성될 수 있다. 복수의 출광패턴(330a)은 예를 들어 오목패턴, 돌출패턴 , 또는 도트(dot) 패턴 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이 출광패턴(330a)은 산란 효과를 높이기 위해 연무(haze) 처리될 수도 있다. 본 발명에서는 복수의 출광패턴(330a)이 음각의 도트(dot) 패턴 형태로 설계된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

상기 입체 도광판(330) 하측에 배치되는 평면 도광판(350)은 일반적인 평면 (2D) 영상 모델용 도광판과 동일한 광 프로파일을 가지며, 그 상부에 배치되는 광학시트(340)와 그 아래에 배치되는 반사시트(370)로 인해 균일한 면 광원의 역할을 담당하게 된다. 이때, 상기 입체 도광판(330)은 투명 기재이므로 투과율에 미치는 영향은 미미하다고 볼 수 있다. 상기 광학시트(340)는, 도면에는 도시하지 않았지만, 확산시트, 프리즘시트 및 보호시트를 포함할 수도 있다.

이러한 광학시트(340)는 평면 도광판(350)에 의해 입사되어 출광면(미도시)으로 나온 광이 더욱 균일한 상태로 영상패널(310)의 전체 면으로 조사되도록 하는 기능 등을 수행한다. 이와 같이, 광학시트(340) 그 자체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.

상기 평면 도광판(350)의 하부에는 반사시트(370)가 배치된다. 반사시트 (370)는 평면 도광판(350)의 내부로 유입된 광 중 평면 도광판(350)의 하면으로 나온 광을 반사시켜 다시 평면 도광판(350)의 내부로 유입되도록 함으로써 광의 손실을 줄여 전체적인 광 효율을 높이는 기능을 수행한다.

그리고, 상기 제1 광원(362)과 제2 광원(364)은 LED(light emitted diode), 냉음극 형광램프(CCFL) 등 다양한 종류의 광원으로 각각 형성될 수 있다. 본 발명에서는 LED(light emitted diode)를 광원으로 사용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

제1 광원(362)과 제2 광원(364)은 입체 도광판(330) 및 평면 도광판(350)의 측면(즉, 입광면)을 따라 길이 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있으며, 각각 하나의 광원으로 형성될 수도 있고, 복수의 광원이 일렬로 배열될 수도 있다.

상기 제1 광원(362)과 제2 광원(364)의 개수 및 위치에 특별한 제한이 있는 것은 아니며 제1 광원(362)과 제2 광원(364)이 각각 하나씩 구비될 수도 있다.

상기 제1 광원(362)과 제2 광원(364)은 각각 별도로 온(on)될 수 있도록 구성된다. 즉, 필요에 따라 제1 광원(362)과 제2 광원(364) 중 어느 하나만 온(on)되고, 나머지 하나는 오프(off)되도록 제어될 수 있다.

예를 들어, 영상표시장치(330)가 입체(3D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우에 제1 광원(362)이 온(on)되고 제2 광원(364)은 오프(off)되며, 영상표시장치 (300)가 평면(2D) 영상을 구현하도록 작동하는 경우에 제1 광원(362)이 오프(off)되고 제2 광원(364)은 온(on)된다.

그리고, 도 14 및 15에 도시된 바와 같이, 상기 입체 도광판(330)과 광학시트(340) 사이에는 차광필름(shading film, 380)이 배치되어 있다. 이때, 상기 차광필름(380)은 상기 입체 도광판(330)의 출광패턴들(330)과 광학시트(340) 사이로 누설되는 광을 물리적으로 차단 또는 감소시키는 역할을 담당한다.

이와 같이, 상기 차광필름(shading film, 380)이 상기 입체 도광판(330)과 광학시트(340) 사이에 개재됨으로써, 입체 영상표시장치(300)의 크로스 토크(CT; Cross Talk) 수준이 크게 개선될 수 있다. 특히, 차광필름(380)의 투과율(α)이 작을수록 영상표시장치의 크로스 토크(3D CT)가 크게 감소하게 된다.

식 (4) --- 3D CT(크로스 토크) = (B_LW_R - B_LB_R) / (W_LB_R - B_LB_R) × 100

이는 식(4)에서와 같이, 현재의 2 뷰(View) 구조의 무 안경 3D 크로스 토크(CT)의 계산식에서 오프-셋(Off-set) 휘도(BB) 수준을 누설 광량 × (α)²의 크기로 감소시키는 인자로 작용하기 때문이다.

더욱이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시장치는 특정 투과율을 갖는 차광필름(shading film)을 입체 도광판의 하부에 배치함으로써 누설 광을 감소킬 수 있어 입체 영상 표시장치에서의 입체(3D) 영상 화질 특성을 개선시킬 수 있다. 특히, 입체 도광판으로부터 그 하부의 평면 도광판으로 누설되는 광의 감소로 인해 비패턴 영역(Non-Pattern Region)에 의한 광차단 효과가 증가함에 따라 입체 영상의 크로스토크(cross-talk)가 크게 감소하게 됨으로써 입체 영상의 화질이 개선될 수 있다.

하지만, 본 발명의 제3 실시 예에서 적용한 차광필름은 입체 도광판으로부터의 누설 광을 감소시킬 수는 있지만, 투과율이 다소 낮기 때문에 평면 영상 구현시에 평면 도광판을 통한 평면 휘도의 일부가 손실될 수도 있다.

그러나, 후술하는 본 발명의 제4 및 5 실시 예는 입체 도광판으로부터의 누설 광의 감소는 물론 평면 영상 구현시에 평면 휘도의 일부가 손실되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제4 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치에 대해 도 16 내지 20을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 16은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 분해 사시도이다.

도 17은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 결합단면도이다.

본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상 표시장치(400)는, 도 16 및 17에 도시된 바와 같이, 평면(2D) 영상 또는 입체(3D) 영상이 구현되는 영상패널(410)과, 영상패널(410)로 광을 제공하는 백라이트 유닛(420)을 포함한다.

상기 영상패널(410)은, 도 17에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 이미지셀(image cell)일 수 있으며, 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 투명기판, 즉 컬러필터 기판(410a)과 TFT 어레이 기판(410b)과 그 사이에 주입되는 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.

상기 영상패널(410)은 액정의 배열 상태를 제어하기 위한 각종 전극(미도시), 예를 들어 게이트 라인과 데이터 라인, 소스전극, 드레인 전극 및 공통전극 등의 전극과, 블랙매트릭스(미도시) 및 컬러필터(414) 등을 포함할 수 있으며, 영상패널(110)의 상, 하면에는 편광판(418a, 418b)이 각각 부착될 수도 있다. 이때, 상기 컬러필터(414)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러필터(미도시)를 포함한다.

그리고, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상 표시장치(400)는 영상패널을 구동하기 위한 구동회로(미도시)를 포함할 수 있다. 영상패널(410) 자체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 백라이트 유닛(420)은 일반적인 에지(edge) 형 백라이트와 유사한 구조로 구성되지만, 기존의 도광판이 두께 방향으로 분할되어 독립적인 2개의 도광판 즉, 입체 도광판(430)과 평면 도광판(460)이 적용되며, 각 도광판에 광을 제공하는 광원 어레이, 즉 제1 광원(434)과 제2 광원(464) 역시 독립적으로 구성되어 입체 영상 또는 평면 영상 모드에 맞게 선택 점등되는 구조로 이루어진다.

특히, 이러한 백라이트 유닛(420)은 영상패널(410)로 광을 제공하며, 사용자에 의해 입체(3D) 영상 및 평면(2D) 영상 표시 모드 중 어느 하나가 선택되었을 때 그에따라 면 광 또는 상하 방향으로 연장되는 다수의 선형 광을 영상패널(410)로 각각 제공한다. 이때, 상기 백라이트 유닛(420)의 작동은 영상패널(410)을 구동하기 위한 구동 회로에 의해 제어될 수도 있으며, 별도로 구비된 광원 제어유닛에 의해 제어될 수도 있다.

백라이트 유닛(420)은, 도 16 및 17에 도시된 바와 같이, 서로 다른 형태의 광을 선택적으로 발산하기 위해 두 개의 입체 도광판(430) 및 평면 도광판(460)과, 선택 구동되는 제1, 2 광원(434, 464) 및, 상기 입체 도광판(430)과 평면 도광판 (460) 사이에 개재되어 입체 도광판(430)의 하부로 누설되는 광을 차단하기 위한 배리어필름(Barrier Film; 440)과, 이 배리어필름(440) 하부에 배치되는 광학시트 (450)과, 상기 광학시트(450) 하부에 배치되는 평면 도광판(450) 아래에 배치되는 반사시트(470)를 포함한다.

상기 입체 도광판(430)은 영상패널(410)의 하부에 배치되고, 상기 평면 도광판(460)은 입체 도광판(430)의 하부에 배치된다. 이때, 상기 입체 도광판(430) 및 평면 도광판(460)은 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지 등의 투명 열가소성 수지를 사출 성형하여 각각 형성될 수 있다.

그리고, 평면 도광판(460)은 일반적인 평면(2D) 영상 모델용 도광판과 동일한 광 프로파일을 가지며, 그 상부에 배치되는 광학시트(450)와 그 아래에 배치되는 반사시트(470)로 인해 균일한 면 광원의 역할을 담당하게 된다. 이때, 상기 입체 도광판(430)은 투명 기재이므로 투과율에 미치는 영향은 미미하다고 볼 수 있다.

제1 광원(434)은 입체 도광판(430)의 내부로 광을 조사할 수 있도록 입체 도광판(430)의 측면, 즉 제1 입광면(430a)에 대응하여 배치되며, 상기 제2 광원 (464)은 평면 도광판(460) 내부로 광을 조사할 수 있도록 평면 도광판(460)의 일 측면, 즉 제2 입광면(460a)에 대응하여 배치된다.

그리고, 상기 제1 광원(434)과 제2 광원(464)은 LED(light emitted diode), 냉음극 형광램프(CCFL) 등 다양한 종류의 광원으로 각각 형성될 수 있다. 본 발명에서는 LED(light emitted diode)를 광원으로 사용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

제1 광원(434)과 제2 광원(464)은 입체 도광판(430) 및 평면 도광판(460)의 측면(즉, 입광면)을 따라 길이 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있으며, 각각 하나의 광원으로 형성될 수도 있고, 도 16에서와 같이, 복수의 광원이 일렬로 배열될 수도 있다.

상기 제1 광원(434)과 제2 광원(464)은 각각 별도로 온(on)될 수 있도록 구성된다. 즉, 필요에 따라 제1 광원(434)과 제2 광원(464) 중 어느 하나만 온(on)되고, 나머지 하나는 오프(off)되도록 제어될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치는 입체(3D) 영상을 구현하기 위해 작동하는 경우, 제1 광원(434)이 온(on)되고 제2 광원(464)은 오프 (off)되며, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치가 평면(2D) 영상을 구현하기 위해 작동하는 경우, 제1 광원(434)이 오프(off)되고 제2 광원(464)은 온(on)된다.

도 18은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판과 배리어필름의 배치 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 19는 도 18의 A부의 확대 단면도로서, 입체 도광판의 하면 내측에 구비된 출광패턴 하부에 배리어필름이 배치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 18에 도시된 바와 같이, 입체 도광판(430)의 하면에는 서로 이격된 상태로 복수의 출광패턴(scattering pattern)(432)들이 선형(line)으로 제1 광원(434)으로부터 발산되는 광의 진행방향에 대해 교차 방향, 즉 입체 도광판(430)의 폭 방향을 따라 서로 이격되게 형성되어 선형을 이루며, 선형의 복수 개의 출광패턴 (432)들은 입체 도광판(430)의 길이 방향으로 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다.

상기 복수의 출광패턴(432)은 서로 일정한 간격으로 배열될 수 있으며, 복수의 출광패턴(432)의 개수는 도면에 도시된 개수에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 특히, 상기 복수의 출광패턴(432)은 표시장치의 화소영역 및 관찰자의 시청 거리를 고려하여 가공된다.

그리고, 제1 광원(434)의 점등시에 상기 출광패턴들(432)은 전면에서 볼 경우 산란(scattering)에 의해 발광영역에 해당되며, 선형의 복수의 출광패턴(432) 사이의 비패턴 영역(136)은 내부 전반사 영역으로 어둡게 나타나게 된다.

더욱이, 상기 출광패턴들(432) 사이의 비패턴 영역(436)은 내부 전반사를 위한 거울 반사면이 생성되도록 한다. 따라서, 상기 입체 도광판(430)의 출광패턴들 (432) 부분만 밝게 나타나게 된다.

본 발명의 제4 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치(400)는 입체(3D) 영상의 구현을 위해 기존과 같은 편광 성분을 이용하여 제어하는 것이 아니라 입체 도광판(430)의 하면에 형성된 복수의 출광패턴(432)을 이용하기 때문에 기존과 같은 별도의 편광기재, 예를 들어 RM 렌즈 또는 편광 제어필름 등과 같은 부품들이 불필요하게 된다.

그리고, 복수의 출광패턴(432)은 광을 난반사하여 산란할 수 있는 임의의 패턴으로 형성될 수 있다. 복수의 출광패턴(432)은 예를 들어 오목패턴, 돌출패턴, 또는 도트(dot) 패턴 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이 출광패턴(432)은 산란 효과를 높이기 위해 연무(haze) 처리될 수도 있다. 이때, 본 발명에서는 복수의 출광패턴(432)이 음각 형태인 도트패턴(dot pattern) 형태로 설계된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

한편, 상기 입체 도광판(430)의 하부에는, 도 19에 도시된 바와 같이, 배리어필름(440)이 배치되어 있으며, 배리어필름(440) 영역 중 상기 입체 도광판(430)의 출광패턴(432)에 대응하는 영역에는 차광패턴(442)이 형성되어 있다. 이때, 상기 차광패턴(442)은 상기 출광패턴(432)과 대응되는 지역, 즉 오버랩되는 배리어필름(440) 부분에 형성된다. 이는 출광패턴(432) 표면에서 반사되는 광의 일부가 하부로 누설될 수 있기 때문에, 이렇게 누설되는 광을 상기 차광패턴(442)이 차단하여 입체 도광판(430) 쪽으로 재반사시키기 위함이다.

그리고, 상기 차광패턴(442)들 사이의 투과영역(446)은 평면 도광판(460)으로부터 입사되는 광을 입체 도광판(430) 내부로 투과되도록 한다.

상기 배리어필름(440)의 투과영역(446)은 약 80% 이상의 광 투과율을 가지며, 차광패턴(442)은 입체 도광판(430)의 출광패턴(432)으로부터 누설되는 광을 차단하는 역할을 담당한다. 특히, 상기 차광패턴(442)은 상기 출광패턴(432)으로부터 누설되는 광을 차단함과 동시에 누설된 광을 재반사시켜 입체 도광판(430) 내부로 입사되도록 하는 역할을 한다.

따라서, 배리어필름(440)은 차광패턴(442)을 통해 상기 입체 도광판(430)으로부터 광학시트(450) 쪽으로 누설되는 광을 물리적으로 차단 또는 감소시킴으로 써, 입체영상의 크로스토크(CT; Cross-Talk)를 크게 개선시킬 수 있다.

그리고, 상기 배리어필름(440)의 하부에는 광학시트(450)가 배치된다. 이때, 상기 광학시트(450)는, 도면에는 도시하지 않았지만, 확산시트, 프리즘시트 및 보호시트를 포함할 수도 있다.

광학시트(450)는 평면 도광판(460)에 의해 입사되어 제2 출광면(460b)으로 나온 광이 더욱 균일한 상태로 영상패널(410)의 전체 면으로 조사되도록 하는 기능 등을 수행한다. 이때, 광학시트(450) 그 자체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.

상기 평면 도광판(460)의 하부에는 반사시트(470)가 배치된다. 반사시트 (470)는 평면 도광판(460)의 내부로 유입된 광 중 평면 도광판(460)의 하면으로부터 나온 광을 반사시켜 다시 평면 도광판(460)의 내부로 유입되도록 함으로써 광의 손실을 줄여 전체적인 광 효율을 높이는 기능을 수행한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판(430)의 경우, 입체 도광판(430) 내부로 유입된 광 중에서, 복수의 출광패턴(432)이 형성되지 않은 부분, 즉 각각 선형을 이루는 복수의 출광패턴(432) 사이의 비패턴 영역(436)에 도달한 광은 반사되어 다시 입체 도광판(430) 내부로 진행하게 되고, 복수의 출광패턴(432)에 도달한 광은 산란되어 출광패턴(432)을 통해 입체 도광판(430)의 제1 출광면(430b)의 외부로 발산된다.

이에 따라, 입체 도광판(430)은 서로 이격된 상태로 형성된 복수의 선형 출광패턴(434)에 의해 광을 선형 광의 형태로 발산하게 되고, 이 발산된 광은 영상패널(410)로 입사된다.

한편, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치(400)의 평면 도광판(460)의 경우, 제2 입광면(460a)과 마주하여 배치되는 제2 광원(462)으로부터 유입된 광을 평면 도광판(460)의 상면, 즉 제2 출광면(460b)의 전체에 걸쳐 면 발광시켜 상기 영상패널(410)을 향해 발산되도록 한다. 즉, 평면 도광판(460)은 기존의 통상적인 액정표시장치에 사용되는 도광판과 유사하게 제2 출광면(460b)의 전체에 걸쳐 분포되는 광을 발산하게 된다.

이를 위해, 평면 도광판(460)의 상면에 광을 산란하기 위한 패턴이 형성될 수 있는데, 이러한 패턴은 프리즘 패턴, 도트(dot) 패턴 등 다양한 패턴 형태로 구현될 수 있다. 이때, 위에서 설명한 광학시트(450)에 의해 평면 도광판(460)에서 발산된 광이 더욱 균일한 상태로 변환된 후 영상패널(410)로 조사될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치(400)는 제1 광원(434)과 제2 광원(464)이 선택적으로 온(on) 상태로 제어됨으로써 입체(3D) 영상과 평면(2D) 영상이 선택적으로 구현될 수 있다.

도 20은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판을 통해 입체 영상이 구현되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 20을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 영상표시장치(400)는 입체 도광판(430) 또는 평면 도광판(460)의 사용 여부에 따라 평면 영상 및 입체 영상이 선택적으로 동작하게 되는데, 이는 제1 광원(434) 및 제2 광원(464)을 선택적으로 점등하는 방법으로 구현이 가능하다. 특히, 입체 도광판(430) 및 평면 도광판(460)의 사이즈가 동일할 경우, 제1 광원(434)과 제2 광원(464)의 부하 용량은 동일하므로 광원 드라이버(driver)는 별도로 적용할 필요없이 공용으로 사용할 수 있으며, 출력 방향만 선택적으로 설계할 수 있다.

입체 영상을 구현하는 경우, 도 20에 도시된 바와 같이, 제1 광원(434)이 온(on)되고 제2 광원(464)은 오프(off)된다. 이 경우, 입체 도광판(430)의 하면에 서로 이격되며 입체 도광판의 길이방향으로 형성된 선형의 복수의 출광패턴(432)을 통하여 복수의 선형 광이 출사되고, 이 출사된 광이 영상패널(410)로 입사된다.

이때, 상기 배리어필름(440)에 구비된 차광패턴(442)은 상기 출광패턴(432)과 대응되는 지역, 즉 오버랩되는 배리어필름(440) 부분에 위치하고 있어, 출광패턴(432) 표면에서 반사되는 광 중 하부로 누설되는 광을 차단하여 입체 도광판 (430) 쪽으로 재반사시켜 입체 도광판(430) 내부로 투과되도록 한다.

이에 따라, 각 출광패턴들(432)로부터 굴절된 광이 영상패널(410)의 서로 다른 화소 영역을 통과한 후 관찰자의 좌안(482)과 우안(484)에 각각 도달하게 된다. 즉, 관찰자의 좌안(482)에 도달하는 광은 점선으로 표시된 경로(490a)를 지나게 되고, 관찰자의 우안(484)에 도달하는 광은 실선으로 표시된 경로(490b)를 지나게 된다.

따라서, 관찰자의 좌안과 우안은 상이한 영상, 즉 좌안(482)에서는 칼라 색상의 영상을 보게 되고 우안(484)에서는 어두운 영상을 보게 됨으로써 뷰(view) 간 분리가 발생하게 되고, 이렇게 관찰되는 영상 차이에 의해 관찰자는 입체(3D) 영상을 느끼게 된다. 이때, 동일한 출광패턴(432)에서 출사되어 관찰자의 좌안과 우안에 도달하는 광이 각각 지나는 경로에 위치하는 영상패널(410)의 화소영역은 서로 다른 영상을 표시하도록 구동된다.

한편, 평면(2D) 영상을 구현하는 경우, 제1 광원(434)은 오프(off)되고, 제2 광원(464)이 온(on)된다. 그리고, 상기 제2 광원(464)에서 나온 광은 평면 도광판 (460)의 제2 출광면(460b)의 전면을 통해서 출사되고, 입체 도광판(430)을 통과한 후 영상패널(410)로 조사된다.

이때, 상기 배리어필름(440)의 차광패턴(442)에 의해 암부가 발생할 수 있는데, 이 경우에 입체 도광판(430) 용 제1 광원(434)을 동시에 점등해 줌으로써 암부를 보상할 수 있다.

한편, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치에 대해 도 21 내지 25를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 21은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 분해 사시도이다.

도 22는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치를 개략적으로 보여 주는 결합단면도이다.

본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상 표시장치(500)는, 도 21 및 22에 도시된 바와 같이, 평면(2D) 영상 또는 입체(3D) 영상이 구현되는 영상패널(510)과, 영상패널(510)로 광을 제공하는 백라이트 유닛(520)을 포함한다.

영상패널(510)은, 도 22에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 이미지셀(image cell)일 수 있으며, 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 투명기판, 즉 컬러필터 기판(510a)과 TFT 어레이 기판(510b)과 그 사이에 주입되는 액정층(미도시)을 포함할 수 있다.

상기 영상패널(510)은 액정의 배열 상태를 제어하기 위한 각종 전극(미도시), 예를 들어 게이트 라인과 데이터 라인, 소스전극, 드레인 전극 및 공통전극 등의 전극과, 블랙매트릭스(미도시) 및 컬러필터(514) 등을 포함할 수 있으며, 영상패널(510)의 상, 하면에는 편광판(518a, 518b)이 각각 부착될 수도 있다. 이때, 상기 컬러필터(514)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러필터(미도시)를 포함한다.

그리고, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상 표시장치(500)는 영상패널을 구동하기 위한 구동회로(미도시)를 포함할 수 있다. 영상패널(510) 자체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 백라이트 유닛(520)은 일반적인 에지(edge) 형 백라이트와 유사한 구조로 구성되지만, 기존의 도광판이 두께 방향으로 분할되어 독립적인 2개의 도광판 즉, 입체 도광판(530)과 평면 도광판(560)이 적용되며, 각 도광판에 광을 제공하는 광원 어레이, 즉 제1 광원(534)과 제2 광원(564) 역시 독립적으로 구성되어 입체 영상 또는 평면 영상 모드에 맞게 선택 점등되는 구조로 이루어진다.

특히, 이러한 백라이트 유닛(520)은 영상패널(510)로 광을 제공하며, 사용자에 의해 입체(3D) 영상 및 평면(2D) 영상 표시 모드 중 어느 하나가 선택되었을 때 그에따라 면 광 또는 상하 방향으로 연장되는 다수의 선형 광을 영상패널(510)로 각각 제공한다. 이때, 상기 백라이트 유닛(520)의 작동은 영상패널(510)을 구동하기 위한 구동 회로에 의해 제어될 수도 있으며, 별도로 구비된 광원 제어유닛에 의해 제어될 수도 있다.

백라이트 유닛(520)은, 도 21 및 22에 도시된 바와 같이, 서로 다른 형태의 광을 선택적으로 발산하기 위해 두 개의 입체 도광판(530) 및 평면 도광판(560)과, 선택 구동되는 제1, 2 광원(534, 564) 및, 상기 입체 도광판(530) 하면에 삽입된 차광막(540)과, 이 입체 도광판(530) 하부에 배치되는 광학시트(550)과, 상기 광학시트(550) 하부에 배치되는 평면 도광판(560) 아래에 배치되는 반사시트(470)를 포함한다.

상기 입체 도광판(530)은 영상패널(510)의 하부에 배치되고, 상기 평면 도광판(560)은 입체 도광판(530)의 하부에 배치된다. 이때, 상기 입체 도광판(530) 및 평면 도광판(560)은 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지 등의 투명 열가소성 수지를 사출 성형하여 각각 형성될 수 있다.

그리고, 평면 도광판(560)은 일반적인 평면(2D) 영상 모델용 도광판과 동일한 광 프로파일을 가지며, 그 상부에 배치되는 광학시트(550)와 그 아래에 배치되는 반사시트(570)로 인해 균일한 면 광원의 역할을 담당하게 된다. 이때, 상기 입체 도광판(530)은 투명 기재이므로 투과율에 미치는 영향은 미미하다고 볼 수 있다.

제1 광원(534)은 입체 도광판(530)의 내부로 광을 조사할 수 있도록 입체 도광판(530)의 측면, 즉 제1 입광면(530a)에 대응하여 배치되며, 상기 제2 광원 (564)은 평면 도광판(560) 내부로 광을 조사할 수 있도록 평면 도광판(560)의 일 측면, 즉 제2 입광면(560a)에 대응하여 배치된다.

그리고, 상기 제1 광원(534)과 제2 광원(564)은 LED(light emitted diode), 냉음극 형광램프(CCFL) 등 다양한 종류의 광원으로 각각 형성될 수 있다. 본 발명에서는 LED(light emitted diode)를 광원으로 사용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

제1 광원(534)과 제2 광원(564)은 입체 도광판(530) 및 평면 도광판(560)의 측면(즉, 입광면)을 따라 길이 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있으며, 각각 하나의 광원으로 형성될 수도 있고, 도 21에서와 같이, 복수의 광원이 일렬로 배열될 수도 있다.

상기 제1 광원(534)과 제2 광원(564)은 각각 별도로 온(on)될 수 있도록 구성된다. 즉, 필요에 따라 제1 광원(534)과 제2 광원(564) 중 어느 하나만 온(on)되고, 나머지 하나는 오프(off)되도록 제어될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치는 입체(3D) 영상을 구현하기 위해 작동하는 경우, 제1 광원(534)이 온(on)되고 제2 광원(564)은 오프 (off)되며, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치가 평면(2D) 영상을 구현하기 위해 작동하는 경우, 제1 광원(534)이 오프(off)되고 제2 광원(564)은 온(on)된다.

도 23은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판과 배리어필름의 배치 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 24는 도 23의 B부의 확대 단면도로서, 입체 도광판에 구비된 출광패턴의 외면에 차광막이 형성된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 23에 도시된 바와 같이, 입체 도광판(530)의 하면에는 서로 이격된 상태로 복수의 출광패턴(scattering pattern)(532)들이 선형(line)으로 제1 광원(534)으로부터 발산되는 광의 진행방향에 대해 교차 방향, 즉 입체 도광판(530)의 폭 방향을 따라 서로 이격되게 형성되어 선형을 이루며, 선형의 복수 개의 출광패턴 (532)들은 입체 도광판(530)의 길이 방향으로 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다.

상기 복수의 출광패턴(532)은 서로 일정한 간격으로 배열될 수 있으며, 복수의 출광패턴(532)의 개수는 도면에 도시된 개수에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 특히, 상기 복수의 출광패턴(532)은 표시장치의 화소영역 및 관찰자의 시청 거리를 고려하여 가공된다.

그리고, 제1 광원(534)의 점등시에 상기 출광패턴들(532)은 전면에서 볼 경우 산란(scattering)에 의해 발광영역에 해당되며, 선형의 복수의 출광패턴(532) 사이의 비패턴 영역(536)은 내부 전반사 영역으로 어둡게 나타나게 된다.

더욱이, 상기 출광패턴들(532) 사이의 비패턴 영역(536)은 내부 전반사를 위한 거울 반사면이 생성되도록 한다. 따라서, 상기 입체 도광판(530)의 출광패턴들 (532) 부분만 밝게 나타나게 된다.

본 발명의 제5 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 이용한 영상표시장치(500)는 입체(3D) 영상의 구현을 위해 기존과 같은 편광 성분을 이용하여 제어하는 것이 아니라 입체 도광판(530)의 하면에 형성된 복수의 출광패턴(532)을 이용하기 때문에 기존과 같은 별도의 편광기재, 예를 들어 RM 렌즈 또는 편광 제어필름 등과 같은 부품들이 불필요하게 된다.

그리고, 복수의 출광패턴(532)은 광을 난반사하여 산란할 수 있는 임의의 패턴으로 형성될 수 있다. 복수의 출광패턴(532)은 예를 들어 오목패턴, 돌출패턴, 또는 도트(dot) 패턴 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이 출광패턴(532)은 산란 효과를 높이기 위해 연무(haze) 처리될 수도 있다. 본 발명에서는 복수의 출광패턴(532)의 내부가 음각인 도트(dot) 패턴 형태로 설계된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 즉, 음각의 출광패턴(532)의 내부는 오목 홈 형태로 이루어져 있다.

한편, 상기 입체 도광판(530)의 출광패턴(532)의 내부에는, 도 24에 도시된 바와 같이, 차광막(540)이 형성되어 있다. 이때, 상기 차광막(540)은 상기 출광패턴(532)의 내부 표면에 형성되어 있거나, 또는 상기 출광패턴(532)의 내부에 삽입되어 충진된 형태로 이루어져 있다. 그리고, 상기 차광막(540)은 출광패턴(532) 하부로의 반사광을 차단할 수 있는 비투과 특성이 있는 물질이면 사용 가능하다. 상기 비투과 특성이 있는 물질은 가시광선 투과율이 낮은 비투과성 물질을 의미한다.

상기 차광막(540)은 마스킹(Masking) 방식에 의해 형성할 수 있는데, 이 마스킹 방식은 음각의 도트패턴 형태인 출광패턴(532)의 내부에 차광 물질을 코팅하거나 또는 차광 물질을 충진하는 방법 등을 이용할 수 있다.

이는 출광패턴(532) 표면에서 반사되는 광의 일부가 하부로 누설될 수 있기 때문에, 이렇게 누설되는 광을 상기 차광막(40)이 차단하여 입체 도광판(530) 내부 쪽으로 재반사시키기 위함이다. 특히, 상기 차광막(540)은 상기 출광패턴(532)으로부터 누설되는 광을 차단함과 동시에 누설된 광을 재반사시켜 입체 도광판(530) 내부로 입사되도록 하는 역할을 한다.

그리고, 상기 입체 도광판(530)의 계속적인 사용으로 인해, 입체 도광판 (530)이 열팽창되어 그 크기가 변형되더라도 출광패턴(532)의 외면에 있는 차광막 (460)은 출광패턴(532)의 내면에 부착된 상태로 변함이 없기 때문에, 상기 출광패턴(532)으로부터 누설되는 광을 효과적으로 차단함은 물론 누설된 광을 재반사시켜 입체 도광판(530) 내부로 입사시킬 수 있다.

따라서, 차광막(540)은 상기 입체 도광판(530)으로부터 광학시트(550) 쪽으로 누설되는 광을 물리적으로 차단 또는 감소시킴으로써, 입체영상의 크로스토크 (CT; Cross-Talk)를 크게 개선시킬 수 있다.

그리고, 상기 입체 도광판(530)의 하부에는 광학시트(550)가 배치된다. 이때, 상기 광학시트(550)는, 도면에는 도시하지 않았지만, 확산시트, 프리즘시트 및 보호시트를 포함할 수도 있다.

광학시트(550)는 평면 도광판(560)에 의해 입사되어 제2 출광면(560b)으로 나온 광이 더욱 균일한 상태로 영상패널(510)의 전체 면으로 조사되도록 하는 기능 등을 수행한다. 이때, 광학시트(550) 그 자체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.

상기 평면 도광판(560)의 하부에는 반사시트(570)가 배치된다. 반사시트 (570)는 평면 도광판(560)의 내부로 유입된 광 중 평면 도광판(560)의 하면으로부터 나온 광을 반사시켜 다시 평면 도광판(560)의 내부로 유입되도록 함으로써 광의 손실을 줄여 전체적인 광 효율을 높이는 기능을 수행한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판(530)의 경우, 입체 도광판(530) 내부로 유입된 광 중에서, 복수의 출광패턴(532)이 형성되지 않은 부분, 즉 각각 선형을 이루는 복수의 출광패턴(532) 사이의 비패턴 영역(536)에 도달한 광은 반사되어 다시 입체 도광판(530) 내부로 진행하게 되고, 복수의 출광패턴(532)에 도달한 광은 산란되어 출광패턴(532)을 통해 입체 도광판(530)의 제1 출광면(530b)의 외부로 발산된다.

이에 따라, 입체 도광판(530)은 서로 이격된 상태로 형성된 복수의 선형 출광패턴(532)에 의해 광을 선형 광의 형태로 발산하게 되고, 이 발산된 광은 영상패널(510)로 입사된다.

한편, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치(500)의 평면 도광판(560)의 경우, 제2 입광면(560a)과 마주하여 배치되는 제2 광원(562)으로부터 유입된 광을 평면 도광판(560)의 상면, 즉 제2 출광면(560b)의 전체에 걸쳐 면 발광시켜 상기 영상패널(510)을 향해 발산되도록 한다. 즉, 평면 도광판(560)은 기존의 통상적인 액정표시장치에 사용되는 도광판과 유사하게 제2 출광면(560b)의 전체에 걸쳐 분포되는 광을 발산하게 된다.

이를 위해, 평면 도광판(560)의 상면에 광을 산란하기 위한 패턴이 형성될 수 있는데, 이러한 패턴은 프리즘 패턴, 도트(dot) 패턴 등 다양한 패턴 형태로 구현될 수 있다. 이때, 위에서 설명한 광학시트(550)에 의해 평면 도광판(560)에서 발산된 광이 더욱 균일한 상태로 변환된 후 영상패널(510)로 조사될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치(500)는 제1 광원(534)과 제2 광원(564)이 선택적으로 온(on) 상태로 제어됨으로써 입체(3D) 영상과 평면(2D) 영상이 선택적으로 구현될 수 있다.

도 25는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치의 입체 도광판을 통해 입체 영상이 구현되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 25를 참조하면, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 영상표시장치(500)는 입체 도광판(530) 또는 평면 도광판(560)의 사용 여부에 따라 평면 영상 및 입체 영상이 선택적으로 동작하게 되는데, 이는 제1 광원(534) 및 제2 광원(564)을 선택적으로 점등하는 방법으로 구현이 가능하다. 특히, 입체 도광판(530) 및 평면 도광판(560)의 사이즈가 동일할 경우, 제1 광원(534)과 제2 광원(564)의 부하 용량은 동일하므로 광원 드라이버(driver)는 별도로 적용할 필요없이 공용으로 사용할 수 있으며, 출력 방향만 선택적으로 설계할 수 있다.

입체 영상을 구현하는 경우, 도 25에 도시된 바와 같이, 제1 광원(534)이 온(on)되고 제2 광원(564)은 오프(off)된다. 이 경우, 입체 도광판(530)의 하면에 서로 이격되며 입체 도광판의 길이방향으로 형성된 선형의 복수의 출광패턴(532)을 통하여 복수의 선형 광이 출사되고, 이 출사된 광이 영상패널(510)로 입사된다.

이때, 상기 차광패턴(540)은 상기 출광패턴(532)의 내면에 이 출광패턴(532)과 대응하여 위치하고 있어, 출광패턴(532)의 표면에서 반사되는 광 중 하부로 누설되는 광을 차단하여 입체 도광판(530) 쪽으로 재반사시켜 입체 도광판(530) 내부로 투과되도록 한다.

따라서, 차광막(540)은 출광패턴(532)을 통해 상기 입체 도광판(530)에서 광학시트(550) 쪽으로 누설되는 광을 물리적으로 차단 또는 감소시킴으로써, 입체영상의 크로스토크(CT; Cross-Talk)를 크게 개선시킬 수 있다.

이에 따라, 각 출광패턴들(532)로부터 굴절된 광이 영상패널(510)의 서로 다른 화소 영역을 통과한 후 관찰자의 좌안(582)과 우안(584)에 각각 도달하게 된다. 즉, 관찰자의 좌안(582)에 도달하는 광은 점선으로 표시된 경로(590a)를 지나게 되고, 관찰자의 우안(584)에 도달하는 광은 실선으로 표시된 경로(590b)를 지나게 된다.

따라서, 관찰자의 좌안과 우안은 상이한 영상, 즉 좌안(582)에서는 칼라 색상의 영상을 보게 되고 우안(584)에서는 어두운 영상을 보게 됨으로써 뷰(view) 간 분리가 발생하게 되고, 이렇게 관찰되는 영상 차이에 의해 관찰자는 입체(3D) 영상을 느끼게 된다. 이때, 동일한 출광패턴(532)에서 출사되어 관찰자의 좌안과 우안에 도달하는 광이 각각 지나는 경로에 위치하는 영상패널(510)의 화소영역은 서로 다른 영상을 표시하도록 구동된다.

한편, 평면(2D) 영상을 구현하는 경우, 제1 광원(534)은 오프(off)되고, 제2 광원(564)이 온(on)된다. 그리고, 상기 제2 광원(564)에서 나온 광은 평면 도광판 (560)의 제2 출광면(560b)의 전면을 통해서 출사되고, 입체 도광판(530)을 통과한 후 영상패널(510)로 조사된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사항이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 영상패널 120: 백라이트 유닛
130: 입체 도광판 132: 제1 광원
134: 출광패턴 132: 제1 광원 134: 제2 광원 140: 평면 도광판
142: 제2 광원 160: 광학시트
170: 반사시트 182: 좌안
184: 우안

Claims

하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판;
상기 입체 도광판 하부에 배치된 광학시트;
상기 광학시트의 하부에 구비된 평면 도광판; 및
상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원 및 제2 광원을 포함하는 영상표시장치용 백라이트 유닛.
제1 항에 있어서, 상기 제1 광원은 입체 영상 구현시 구동되며, 상기 제2 광원은 평면 영상 구현시 구동되는 영상표시장치용 백라이트 유닛.
제1 항에 있어서, 상기 입체 도광판은 적어도 하나 이상의 도광판으로 구성된 영상표시장치용 백라이트 유닛.
영상패널;
상기 영상패널 하부에 구비되며, 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판;
상기 입체 도광판 하부에 구비된 광학시트;
상기 광학시트의 하부에 구비된 평면 도광판; 및
상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되며, 선택 구동되는 제1 광원 및 제2 광원을 포함하는 영상표시장치.
제4 항에 있어서, 상기 제1 광원은 상기 입체 도광판을 통한 입체 영상 구현시 구동되며, 상기 제2 광원은 상기 평면 도광판을 통한 평면 영상 구현시 구동되는 영상표시장치.
제4 항에 있어서, 상기 입체 도광판은 적어도 하나 이상의 도광판으로 구성된 영상표시장치.
제6 항에 있어서, 사용자의 시청 거리는 상기 입체 도광판을 구성하는 도광판의 수에 비례하는 영상표시장치.
제7 항에 있어서, 상기 입체 도광판이 상, 하로 적층된 제1, 2, 3 입체 도광판으로 구성된 경우, 제1 입체 도광판을 구동한 경우의 사용자의 시청 거리를 D1으로 할 때, 제2 입체 도광판을 구동한 경우의 사용자의 시청거리(D2)는 D1 × 2 값을 가지며, 제3 입체 도광판을 구동한 경우의 사용자의 시청거리(D3)는 D1× 3 값을 갖는 영상표시장치.
하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판;
상기 입체 도광판의 하부에 구비된 차광필름;
상기 차광필름 하부에 구비된 광학시트;
상기 광학시트의 하부에 구비된 평면 도광판;
상기 평면 도광판 하부에 구비된 반사시트; 및
상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치용 백라이트 유닛.
제9 항에 있어서, 상기 제1 광원은 상기 입체 도광판을 통한 입체 영상 구현시 구동되며, 상기 제2 광원은 상기 평면 도광판을 통한 평면 영상 구현시 구동되는 영상표시장치용 백라이트 유닛.
제9 항에 있어서, 상기 입체 도광판은 적어도 하나 이상의 도광판으로 구성된 영상표시장치용 백라이트 유닛.
영상패널;
상기 영상패널 하부에 구비되며, 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판;
상기 입체 도광판의 하부에 구비된 차광필름;
상기 차광필름 하부에 구비된 광학시트;
상기 광학시트의 하부에 구비된 평면 도광판;
상기 평면 도광판 하부에 구비된 반사시트; 및
상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치.
제12 항에 있어서, 상기 제1 광원은 상기 입체 도광판을 통한 입체 영상 구현시 구동되며, 상기 제2 광원은 상기 평면 도광판을 통한 평면 영상 구현시 구동되는 영상표시장치.
제12 항에 있어서, 상기 입체 도광판은 적어도 하나 이상의 도광판으로 구성된 영상표시장치.
하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판;
상기 입체 도광판의 하부에 구비되고, 다수의 차광패턴이 있는 배리어필름;
상기 배리어필름 하부에 구비된 광학시트;
상기 광학시트의 하부에 구비된 평면 도광판;
상기 평면 도광판 하부에 구비된 반사시트; 및
상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치용 백라이트 유닛.
제15 항에 있어서, 상기 제1 광원은 상기 입체 도광판을 통한 입체 영상 구현시 구동되며, 상기 제2 광원은 상기 평면 도광판을 통한 평면 영상 구현시 구동되는 영상표시장치용 백라이트 유닛.
제15 항에 있어서, 상기 배리어필름의 차광패턴은 상기 출광패턴과 대응하는 위치에 배치되는 영상표시장치용 백라이트 유닛.
영상패널;
상기 영상패널 하부에 구비되며. 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판;
상기 입체 도광판의 하부에 구비되고, 다수의 차광패턴이 있는 배리어필름;
상기 배리어필름 하부에 구비된 광학시트;
상기 광학시트의 하부에 구비된 평면 도광판;
상기 평면 도광판 하부에 구비된 반사시트; 및
상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치.
제18 항에 있어서, 상기 제1 광원은 상기 입체 도광판을 통한 입체 영상 구현시 구동되며, 상기 제2 광원은 상기 평면 도광판을 통한 평면 영상 구현시 구동되는 영상표시장치.
제18 항에 있어서, 상기 배리어필름의 차광패턴은 상기 출광패턴과 대응하는 위치에 배치되는 영상표시장치.
하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판;
상기 출광패턴의 내부에 구비된 차광막;
상기 입체 도광판 하부에 구비된 광학시트;
상기 광학시트의 하부에 구비된 평면 도광판;
상기 평면 도광판 하부에 구비된 반사시트; 및
상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치용 백라이트 유닛.
제21 항에 있어서, 상기 제1 광원은 상기 입체 도광판을 통한 입체 영상 구현시 구동되며, 상기 제2 광원은 상기 평면 도광판을 통한 평면 영상 구현시 구동되는 영상표시장치용 백라이트 유닛.
제21 항에 있어서, 상기 차광막은 상기 출광패턴의 내부 표면에 형성되거나 또는 출광패턴의 내부 전체에 매립된 영상표시장치용 백라이트 유닛.
영상패널;
상기 영상패널 하부에 구비되며, 하면에 다수의 출광패턴이 있는 입체 도광판;
상기 출광패턴의 외면에 구비된 차광막;
상기 입체 도광판 하부에 구비된 광학시트;
상기 광학시트의 하부에 구비된 평면 도광판;
상기 평면 도광판 하부에 구비된 반사시트; 및
상기 입체 도광판 및 평면 도광판 각각의 일 측면에 대응하여 구비되어 선택 구동되는 제1 광원과 제2 광원을 포함하는 영상표시장치.
제24 항에 있어서, 상기 제1 광원은 상기 입체 도광판을 통한 입체 영상 구현시 구동되며, 상기 제2 광원은 상기 평면 도광판을 통한 평면 영상 구현시 구동되는 영상표시장치.
제24 항에 있어서, 상기 차광막은 상기 출광패턴의 내부 표면에 형성되거나 또는 출광패턴의 내부 전체에 매립된 영상표시장치.