KR20160035966A - 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR20160035966A
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incident light
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정수용
이세형
김희승
이성구
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한국전자통신연구원
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Abstract

3차원 영상을 재생하기 위한 백라이트 유닛이 제공된다. 이 백라이트 유닛은, 입사광이 입사되는 측면과 상기 입사광에 대응하는 출사광을 출사하는 전면을 포함하는 광도파로 및 평행광 형태의 좌안용 입사광 및 우안용 입사광을 포함하는 상기 입사광을 생성하고, 상기 생성된 입사광의 입사각을 조절하여, 상기 측면에 입사시키는 광원 모듈을 포함한다.

Description

백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치{BACK LIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE WITH THE BACK LIGHT UNIT}
본 발명은 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 갖는 표시 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 3차원 영상을 표시하기 위한 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 갖는 표시 장치에 관한 것이다.
3차원 영상을 제공하는 표시 장치에는 일반적으로 지향성 백라이트 유닛이 구비된다. 지향성 백라이트 유닛에 관한 선행 문헌으로서, US 20120050148A1는 에지형 광원 어레이 구조의 백라이트 유닛을 소개하고 있다.
이 선행 문헌에서 소개하는 백라이트 유닛은 waveguide 전면에 액정 물질(Liquid Crystal material)로 구성된 extraction cell을 사용하여 백라이트의 각도를 조절하는 방법을 제시하고 있다.
이 방법은 시청자의 좌우 눈에 영상을 보내주기 위해 서로 다른 광원 어레이를 사용하기 때문에, 추가적인 광원이 요구되고, 시청자가 화면의 중앙에 위치해야 시청자의 양안에 해당하는 영상이 보내지기 때문에 시청자의 위치가 제한된다.
본 발명의 목적은 추가적인 광원 및 시청 위치의 제한 없이, 3차원 영상을 제공하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 갖는 표시 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 백라이트 유닛은, 입사광이 입사되는 측면과 상기 입사광에 대응하는 출사광을 출사하는 전면을 포함하는 광도파로 및 평행광 형태의 좌안용 입사광 및 우안용 입사광을 포함하는 상기 입사광을 생성하고, 상기 생성된 입사광의 입사각을 조절하여, 상기 측면에 입사시키는 광원 모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 일면에 따른 표시 장치는, 눈 추적(eye tracking) 알고리즘에 따라 시청자의 눈 위치를 추적하고, 추적 결과를 시청자 위치값으로서 생성하는 눈 추적부; 입사광이 입사되는 측면과 상기 입사광에 대응하는 출사광을 출사하는 전면을 포함하는 광도파로 및 평행광 형태의 좌안용 입사광 및 우안용 입사광을 포함하는 상기 입사광을 생성하고, 상기 시청자 위치값에 따라 상기 입사광의 입사각을 조절하여, 상기 입사광을 상기 조절된 입사각으로 상기 측면에 입사시키는 광원 모듈을 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 출사광을 백라이트로 이용하여 상기 3차원 영상을 생성하고, 상기 생성한 3차원 영상을 상기 입사각에 따라 결정된 시청자 위치로 출사하는 디스플레이 유닛을 포함한다.
본 발명에 따르면, 백라이트의 출력 방향을 자유롭게 제어할 수 있기 때문에, 백라이트의 출력 방향을 특정 방향으로 제어하여 전력 낭비를 줄일 수 있고, 임의의 위치와 시청 거리에서 최적의 3차원 영상을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 백라이트 유닛은 전면에 배치된 디스플레이 패널의 모든 픽셀을 이용하여 3차원 영상을 재생하기 때문에, 해상도의 저하 없이 양질의 표시 품질을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 사용되는 평판 광도파로(Planar Waveguide)를 입체적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 절단선 I - I'에 따라 절단한 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 평판 광도파로에 입사되는 두 입사광의 입사각 조절을 통해 두 출사광의 출사 방향을 조절한 예를 보여주는 도면들이다.
도 6 내지 도 8은 도 1에 도시된 평판 광도파로에 입사되는 두 입사광의 입사각을 고정한 상태에서 평판 광도파로의 회전 각도를 조절하여 두 출사광의 출사 방향을 조절한 예를 보여주는 도면들이다.
도 9 내지 도 11은 도 1에 도시된 평판 광도파로의 서로 다른 측면에 각각 입사되는 두 입사광의 입사각 조절을 통해 출사광의 출사 방향을 조절한 예를 보여주는 도면들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 두 입사광의 사이각(또는 양안용 빔 사이각)에 따른 3차원 영상의 시청거리를 나타내는 그래프이다.
도 13은 도 1에 도시된 평판 광도파로를 구비한 표시 장치의 구성도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 전체 구성도이다.
본 발명에서는 3차원 영상 표시 장치에 구비되는 지향성 백라이트 유닛이 제공된다. 본 발명의 지향성 백라이트 유닛은 출력 방향을 자유롭게 조절할 수 있는 백라이트를 출력하기 때문에, 시청자는 임의의 위치에서 입체감을 느낄 수 있는 3차원 영상을 시청할 수 있다.
또한 본 발명의 지향성 백라이트 유닛은 전면에 배치된 디스플레이 패널의 모든 픽셀에 시분할 방식으로 백라이트를 조사함으로써, 상기 디스플레이 패널을 통해 제공되는 3차원 영상은 해상도의 저하 없이 다수의 사용자가 다양한 위치에서 시청할 수 있다.
따라서, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 이러한 지향성 백라이트 유닛을 무안경 방식 기반의 3차원 영상 표시 장치에 적용하는 경우, 무안경 방식의 3차원 영상 표시에서 지적되는 해상도 저하 문제를 해결할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 적용되는 평판 광도파로를 입체적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 절단선 I - I'에 따라 절단한 단면도이다.
전술한 바와 같이, 종래의 백라이트 유닛에서는, 출사광의 방향이 고정되어 있기 때문에, 종래의 백라이트 유닛을 갖는 3차원 영상 표시 장치는 특정 위치(또는 특정 시점)에서만 3차원 영상의 시청이 가능하고, 출사광이 동시에 여러 방향으로 나누어 출력되기 때문에 밝기가 저하되는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 출사광의 출력 방향을 자유롭게 조절할 수 있는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 평판 광도파로(100, 이하 광도파로)를 구비한다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 평판 광도파로(100)는 평판 형태이며, 측면과 다수의 격자 패턴(110)이 형성된 전면을 포함한다.
측면에는 입사광이 입사된다. 입사광은 다수의 격자 패턴(110)에 의해 회절되어 전면을 통해 출사광(또는 백라이트)으로서 출력된다.
다수의 격자 패턴(110)은 일정 간격의 격자(grating) 주기로 형성된다.
각 격자 패턴은 입사광이 입사되는 측면의 길이 방향으로 연장된다. 이러한 격자 패턴(110)의 격자 주기에 의해 전면을 통해 출사광이 출력될 수 있다. 여기서, 격자 주기는 격자 패턴과 인접한 격자 패턴 사이의 거리 또는 격자 패턴이 시작되는 지점에서 인접한 격자 패턴이 시작되는 지점까지의 거리로 정의할 수 있다.
출사광의 출력 방향을 출력 각도라 지칭한 경우, 상기 출사광의 출력 각도(θV)는 입사광의 입사 방향, 입사광의 파장, 격자 패턴의 격자 주기 및 광도파로의 굴절률 등의 인자(factor)에 따라 조절될 수 있다.
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 광도파로(100)를 x축과 y축에 의해 형성되는 면에서 배치하고, y축에 수직한 광도파로(100)의 측면으로 입사광이 입사되는 경우, 출사광의 출사 각도(θV)는 x축 방향과 y축 방향으로 조절될 수 있다. 이때, 출사광의 출사 각도(θV)를 x축 방향으로 조절하는 인자는 상기 측면에 대한 입사광의 입사 각도이고, 출사광의 출사 각도(θV)를 y축 방향으로 조절하는 인자는 광원의 파장, 도파로굴절률, 격자주기 중 적어도 하나일 수 있다.
한편, 시청자는 디스플레이 패널의 좌안용 화면과 우안용 화면을 서로 다른 두 방향에서 번갈아 인식함으로써, 3차원 영상을 시인하게 된다.
그러므로, 좌안용 화면에 대응하는 좌안용 입사광과 우안용 화면에 대응하는 우안용 입사광이 서로 다른 두 방향에서 광도파로(100)의 측면에 시분할 방식으로 입사되어야 한다.
좌안용 입사광과 우안용 입사광은 독립적인 두 개의 광원 또는 단일 광원으로부터 제공될 수 있다.
편광 빔 스플리터(polarization beam splitter) 또는 광학 스위치(optical switch)와 같은 광의 경로를 바꾸는 기기는 단일 광원으로부터 좌안용 입사광과 우안용 입사광을 생성하는 데 적합하다. 이때, 디스플레이 패널에서 출력되는 동기 신호에 따라 좌안용 입사광과 우안용 입사광은 서로 다른 방향에서 광도파로의 측면에 번갈아 입사된다. 이러한 방식은 시분할 방식으로 지칭될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 평판 광도파로에 입사되는 두 입사광의 입사각 조절을 통해 두 출사광의 출력방향을 보여주는 도면들이다.
설명의 이해를 돕기 위해, 광도파로(100)의 중심이 3차원 좌표계의 원점(0, 0, 0)이고, 광도파로(100)가 X축과 Y축에 의해 형성되는 면에서 배치된 것으로 가정한다.
좌안용 입사광(LI)과 우안용 입사광(RI)의 입사 각도가 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제1 사분면(I) 상에서 조절되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 좌안용 입사광(LI)에 대응하는 좌안용 출사광(LO)과 우안용 입사광(RI)에 대응하는 우안용 출사광(RO)의 출력방향은 X축과 Z축에 의해 형성되는 평면의 제3 사분면(Ⅲ')에서 상기 입사 각도와 동일한 출력 각도로 조절된다. 이 경우, 광도파로(100)가 갖는 매질의 굴절률에 따라 입사각도와 출력각도는 조금씩 다를 수 있다.
좌안용 입사광(LI)의 입사각이 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제1 사분면(I)에서 조절되고, 우안용 입사광이(RI)의 입사각이 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제2 사분면(II)에서 조절되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 좌안용 출사광(LO)의 출력방향은 X축과 Z축에 의해 형성되는 평면의 제3 사분면(III')에서 상기 입사각도와 동일한 출력 각도로 조절되고, 우안용 출사광(RO)의 출력방향은 X축과 Z축에 의해 형성되는 평면의 제4 사분면(IV')에서 상기 입사 각도와 동일한 출력 각도로 조절된다. 이 경우에서도, 광도파로(100)가 갖는 매질의 굴절률에 따라 입사각도와 출력각도는 조금씩 다를 수 있다.
좌안용 입사광(LI)과 우안용 입사광(RI)의 입사 각도가 X축과 Y축에 의해 형성되는 제2 사분면(II)에서 조절되는 경우, 좌안용 출사광(LO)과 우안용 출사광(RO)은 도 5에 도시된 바와 같이, X축과 Z축에 의해 형성되는 제4 사분면(IV')에서 조절된다.
도 6 내지 도 8은 도 1에 도시된 평판 광도파로에 입사되는 두 입사광의 입사각을 고정한 상태에서 평판 광도파로의 회전 각도를 조절하여 두 출사광의 출력방향을 조절한 예를 보여주는 도면들이다.
도 6 내지 도 8에서는 좌안용 입사광(LI)의 입사각이 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제1 사분면(I)에서 고정되고, 우안용 입사광이(RI)의 입사각이 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제2 사분면(II)에서 고정된 경우가 도시된다.
광도파로(100)를 x축과 y축에 의해 형성된 평면상에서 반시계 방향으로 회전시킨 경우에는, 좌안용 출사광(LO)과 우안용 출사광(RO)의 출력방향은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광도파로(100)의 회전 각도에 따라 x축과 z축에 의해 형성된 평면의 제3 사분면(III')에서 조절된다.
광도파로(100)의 회전 각도가 O°인 경우에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 좌안용 출사광(LO)은 x축과 z축에 의해 형성되는 평면의 제3 사분면(III')에서 조절되고, 우안용 출사광(RO)은 x축과 z축에 의해 형성되는 평면의 제4 사분면(IV')에서 조절된다.
광도파로(100)를 x축과 y축에 의해 형성된 평면상에서 시계 방향으로 회전시킨 경우에는, 좌안용 출사광(LO)과 우안용 출사광(RO)의 출력방향은 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 광도파로(100)의 회전 각도에 따라 x축과 z축에 의해 형성된 평면의 제4 사분면(IV')에서 조절된다.
이와 같이, 입사광의 입사각도를 고정한 상태에서 광도파로(100)의 회전 각도를 조절하여 출사광의 출력 방향을 자유롭게 조절할 수도 있다.
도 9 내지 도 11은 도 1에 도시된 평판 광도파로의 4개의 측면들 중 서로 다른 측면에 각각 입사되는 두 입사광의 입사각을 조절하여 출사광의 출력방향을 조절한 예를 보여주는 도면들이다.
도 9 내지 도 11에서는, 좌안용 입사광(LI)과 우안용 입사광(RI)이 광도파로(100)의 양 측면에 각각 입사되는 경우를 가정한다.
광도파로(100)의 한쪽 측면에 입사되는 좌안용 입사광(LI)의 입사각이 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제1 사분면(I)에서 조절되고, 광도파로(100)의 반대 측면에 입사되는 우안용 입사광(RI)의 입사각이 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제4 사분면(IV)에서 조절되는 경우, 좌안용 출사광(LO)과 우안용 출사광(RO)의 출력방향은 도 9에 도시된 바와 같이, X축과 Z축에 의해 형성되는 평면의 제3 사분면(III')에서 조절된다.
광도파로(100)의 한쪽 측면에 입사되는 좌안용 입사광(LI)의 입사각이 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제2 사분면(II)에서 조절되고, 광도파로(100)의 반대 측면에 입사되는 우안용 입사광(RI)의 입사각이 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제4 사분면(IV)에서 조절되는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 좌안용 출사광(LO)의 출력 방향은 X축과 Z축에 의해 형성되는 평면의 제3 사분면(III')에서 조절되고, 우안용 출사광(RO)의 출력방향은 X축과 Z축에 의해 형성되는 평면의 제4 사분면(IV')에서 조절된다.
광도파로(100)의 한쪽 측면에 입사되는 좌안용 입사광(LI)의 입사각이 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제2 사분면(II)에서 조절되고, 광도파로(100)의 반대 측면에 입사되는 우안용 입사광(RI)의 입사각이 X축과 Y축에 의해 형성되는 평면의 제3 사분면(III)에서 조절되는 경우, 좌안용 출사광(LO)과 우안용 출사광(RO)의 출력방향은 도 11에 도시된 바와 같이, X축과 Z축에 의해 형성되는 평면의 제4 사분면(IV')에서 조절된다.
이와 같이, 두 입사광이 입사되는 측면을 서로 달리하고, 각 측면에 입사되는 입사광의 입사각을 조절하여 출사광의 출력 방향을 조절할 수도 있다.
한편, 출력방향뿐만 아니라 시청거리 또한 조절이 가능하다. 구체적으로, 좌안용 입사광(LI)과 우안용 입사광의 사이각을 조절하여 최적의 3차원 영상을 시청할 수 있는 출사광을 제공하도록 시청거리를 제어할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 두 입사광의 사이각(또는 양안용 빔 사이각)에 따른 최적의 3차원 영상을 시청할 수 있는 시청 거리를 나타내는 그래프로서, 시청 거리 별로 두 입사광의 사이각을 조절해 가면서, 다수의 시청자로부터 수집한 표시 품질에 대한 평가를 측정한 결과이다.
도 12의 평가 결과로부터 최적의 3차원 영상을 시청할 수 있는 시청 거리는 두 입사광의 사이각에 반비례함을 알 수 있다. 이러한 반비례 관계로부터, 시청 거리를 자유롭게 조절할 수 있다.
이하, 도 1에 도시된 평판 광도파로(100)를 포함하는 백라이트 유닛을 이용하여 3차원 영상을 표시하는 표시 장치에 대해 설명한다.
도 13은 도 1에 도시된 평판 광도파로를 구비한 표시 장치의 구성도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 백라이트 유닛(300), 눈 추적(eye tracking)부(400) 및 디스플레이 유닛(500)을 포함한다.
백라이트 유닛(300)
백라이트 유닛(300)은 광도파로(100) 및 상기 광도파로(100)의 측면에 평행광(collimated light, collimated beam 또는 planar lightbeam, 이하, 입사광)을 입사하는 광원 모듈(200)을 포함한다. 광도파로(100)에 대한 설명은 도 1 내지 도 8을 참조한 설명으로 대신한다.
광원 모듈(200)은 광원 유닛(210), 평행광 생성기(220) 및 구동부(230)를 포함한다.
광원 유닛(210)은 점 광원을 생성하는 구성으로서, LED 광을 생성하는 LED 어레이 또는 레이저 광을 생성하는 레이저 생성기 등일 수 있다.
평행광 생성기(220)는 상기 점광원으로부터 평행광(collimated light, collimated beam) 형태의 입사광을 생성한다. 여기서, 입사광은 좌안용 입사광과 우안용 입사광을 포함한다. 상기 점광원으로부터 평행광 형태의 입사광을 생성하기 위해, 평행광 생성기(220)는 line generator lens, cylindrical lens, 1×N PLC(Planar Lightwave Circuit) splitter 등으로 구현될 수 있다. 1×N PLC splitter는 하나의 입사광을 N개로 분배하고, N개로 분배한 입사광을 동시에 출력함으로써, 평행광 형태의 입사광을 생성할 수 있다.
또한 평행광 생성기(220)는, 평행광 형태의 좌안용 입력광 및 우안용 입력광이 퍼지지 않고, 손실 없이 상기 광도파로(100)의 측면에 입사하기 위해, 마이크로 렌즈 어레이(microlens array) 또는 원통 렌즈(cylindrical lens)를 구비할 수 있다.
구동부(230)는 상기 평행광 생성기(220)를 물리적으로 회전시켜서, 상기 평행광 생성기(220)에서 생성한 좌안용 입사광 또는 우안용 입상광의 입사각을 조절한다.
구체적으로, 구동부(230)는 타이밍 제어부(510)로부터의 동기 신호(512)와 눈 추적부(400)로부터의 시청자 위치값(412)에 따라 결정된 회전 방향(시계방향 또는 반시계 방향)과 회전 각도로 상기 평행광 생성기(220)를 회전시킨다. 여기서, 동기 신호는 디스플레이 패널(430)에서 출력하는 좌안용 영상의 출력 타이밍을 조절하는 제1 동기 신호와 우안용 영상의 출력 타이밍을 조절하는 제2 동기 신호를 포함한다.
상기 동기 신호(512)가 제1 동기 신호인 경우(디스플레이 패널(430)에서 좌안용 영상을 출력하는 시점), 상기 구동부(230)가 상기 평행광 생성기(220)가 상기 좌안용 영상에 대응하는 좌안용 입사광이 시청자 위치값(412)에 따라 결정된 회전 방향과 회전 각도로 상기 광도파로(100)의 측면에 입사하도록 상기 평행광 생성기(220)의 회전 동작을 제어한다.
상기 동기 신호(512)가 제2 동기 신호인 경우(디스플레이 패널(430)에서 우안용 영상을 출력하는 시점), 상기 구동부(230)는 상기 평행광 생성기(220)가 상기 우안용 영상에 대응하는 우안용 입사광이 시청자 위치값(412)에 따라 결정된 회전 방향과 회전 각도로 상기 광도파로(100)의 측면에 입사하도록 상기 평행광 생성기(220)의 회전 동작을 제어한다.
한편, 상기 구동부(230)는 상기 평행광 생성기(220)를 물리적으로 회전시키기 위해, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 구동부(230)는 상기 동기 신호(512) 및 상기 시청자 위치값(412)에 대응하는 구동 신호를 생성하는 모터 구동부, 상기 구동 신호에 따라 회전력을 생성하는 전기 모터 및 상기 회전력을 상기 평행광 생성기(250) 전달하는 회전축을 포함하도록 구성될 수 있다.
도면의 간략화를 위해, 도 13에서는, 상기 모터 구동부, 상기 전기 모터 및 상기 회전축이 도시되지 않는다.
눈 추적부 (400)
눈 추적부(400)는, 전술한 바와 같이, 상기 구동부(230)로 시청자 위치값을 제공하는 구성으로서, 다양한 눈 추적(eye tracking) 알고리즘에 따라 디스플레이 패널(500)의 전면에 위치한 시청자의 눈 위치를 추적하고, 그 추적 결과를 상기 시청자 위치값(412)으로 상기 구동부(230)로 제공한다.
본 발명은 눈 추적 알고리즘을 한정하는데 특징이 있는 것이 아니기 때문에, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 시청자의 눈 위치를 추적하기 위해, 도시하지는 않았으나, 눈 추적부(400)는 디스플레이 패널(500) 전면의 시청자를 촬영하는 카메라, 상기 카메라에서 촬영한 시청자 영상 내에서 시청자의 눈을 추출하는 객체 추출 알고리즘과 이전 시청자 영상과 현재 시청자 영상 간의 차이(움직임 벡터)로부터 상기 시청자의 눈 위치를 추적하는 객체 추적 알고리즘을 저장하는 저장매체 및 상기 알고리즘등을 실행하여 눈 위치를 추적하고, 그 추적 결과를 상기 시청자 위치값으로 연산하는 제어부를 포함하도록 구성될 수 있다.
디스플레이 유닛(500)
디스플레이 유닛(500)은 타이밍 제어부(510), 패널 구동부(520) 및 디스플레이 패널(530)을 포함한다.
타이밍 제어부(510)는 상기 디스플레이 패널(530)에서 시분할 방식으로 교대로 출력하는 좌안용 영상과 우안용 영상으로 이루어진 3차원 영상의 출력 타이밍을 제어하는 동기 신호를 생성하고, 이를 구동부(230)로 제공한다. 여기서, 동기 신호는 상기 좌안용 영상의 출력 타이밍을 조절하는 제1 동기 신호와 상기 우안용 영상의 출력 타이밍을 조절하는 제2 동기 신호를 포함한다.
패널 구동부(520)는 상기 동기 신호에 따라 디스플레이 패널(430)을 시분할 방식으로 구동시키기 위한 구동 신호를 생성한다.
디스플레이 패널(530)은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀을 포함한다. 각 픽셀은 상기 구동 신호에 따라 온(on) 또는 오프(on)된다. 온(on)된 픽셀은 시청자가 위치한 방향으로 출사각이 자동 조절된 출사광을 백라이트로 이용하여 좌안용 영상 및 우안용 영상을 시분할 방식으로 교대로 출력한다.
이와 같이, 좌안용 영상 및 우안용 영상을 시분할 방식으로 교대로 출력함으로써, 시청자는 3차원 영상을 시청하게 된다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 전체 구성도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치는 2개의 평행광 생성기들(252, 254)을 구비하는 점에서 도 13에서 설명한 표시 장치와 차이가 있다.
또한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치에 포함된 구동부(260)는 2개의 평행광 생성기들(252, 254)의 회전을 제어하는 점에서 1개의 평행광 생성기의 회전을 제어하는 도 13에서 설명한 표시 장치의 구동부(230)와 차이가 있다.
또한 상기 구동부(260)는 2개의 평행광 생성기(252, 254)의 회전을 제어함에 있어, 디스플레이 패널(530)에서 출력하는 좌안용 영상 및 우안용 영상의 출력 타이밍에 동기시켜 제어하는 도 13에서 설명한 표시 장치의 구동부(230)와 차이가 있다.
또한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치는 광학 스위치(240)를 더 포함하는 점에서 도 13에서 설명한 표시 장치와 차이가 있다.
이러한 차이점들 위주로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치에 대해 상세히 설명하고, 나머지 구성들에 대한 구체적인 설명은 도 13에서 설명한 설명으로 대신한다.
광학 스위치(240)
광학 스위치(240)는 타이밍 제어부(510)에서 제공하는 동기 신호에 응답하여 광원 유닛(210)에서 제공하는 광원을 제1 평행광 생성기(252) 또는 제2 평행광 생성기(254)로 전달한다. 여기서, 동긴 신호는 좌안용 영상의 출력 타이밍을 결정하는 제1 동기 신호와 우안용 영상의 출력 타이밍을 결정하는 제2 동기 신호를 포함한다.
구체적으로, 광학 스위치(240)가, 상기 제1 동기 신호를 수신하면, 상기 광원 유닛(210)에서 제공하는 상기 광원을 상기 제1 평행광 생성기(252)에 전달하고, 상기 제2 동기 신호를 수신하면, 상기 광원 유닛(210)에서 제공하는 상기 광원을 과 제2 평행광 생성기(254)에 전달한다.
구동부(260)
도 13에서 설명한 표시 장치에서는, 하나의 평행광 생성기(220)가 디스플레이 패널에서 출력되는 영상의 출력 타이밍에 따라 좌안용 영상에 대응하는 좌안용 입사광과 우안용 영상에 대응하는 우안용 입사광을 시분할 방식으로 회전한다. 따라서, 도 13에서 설명한 표시 장치의 구동부(230)는 시청자 위치값은 물론 디스플레이 패널의 출력 타이밍까지 고려하여 입사광의 입사각을 조절해야 한다.
그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치에서는, 하나의 평행광 생성기가 제1 및 제2 평행광 생성기(252, 254)로 분리된다.
제1 평행광 생성기(252)는 좌안용 입사광을 생성하고, 제2 평행광 생성기(254)는 우안용 입사광을 생성하도록 구성되기 때문에, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 구동부(260)는 디스플레이 패널에서 출력되는 영상의 출력 타이밍을 고려하지 않는다.
단지 구동부(260)는 눈 추적부(400)에 의해 추적된 시청자 위치값만을 이용하여 제1 및 제2 평행광 생성기(252, 254)의 회전 동작을 제어한다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 구동부(260)는 타이밍 제어부(510)로부터의 동기 신호를 수신하지 않는다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 구동부(260)는 모터 구동부, 전기 모터 및 회전축을 포함한다. 모터 구동부는 상기 눈 추적부로부터 입력된 상기 시청자 위치값에 따라 결정된 상기 제1 평행광 생성기의 회전 동작을 제어하는 제1 구동 신호와 상기 제2 평행광 생성기의 회전 동작을 제어하는 제2 구동 신호를 생성한다. 전기 모터는 상기 제1 구동 신호에 대응하는 상기 제1 회전력과 상기 제2 구동 신호에 대응하는 상기 제2 회전력을 생성한다. 회전축은 상기 제1 회전력을 상기 제1 평행광 생성기로 전달하는 제1 회전축 및 상기 제2 회전축을 상기 제2 평행광 생성기로 전달하는 제2 회전축을 포함한다.
한편, 도 13 및 도 14의 표시 장치에서는, 광도파로(100)의 측면에 입사되는 입사광의 입사각을 조절하기 위해, 구동부(230, 260)에 의해 물리적으로 회전하는 평행광 생성기(220, 252, 254)를 예시하였으나, 평행광 생성기(220, 252, 254)를 고정한 상태에서 electro-wetting, liquid crystal 등을 사용한 빔 조정(beam steering) 기기를 이용하여 입사광의 입사각을 조절할 수도 있다. 이 경우, 도 13 및 도 14에 도시된 구동부(230, 260)는 빔 조정 기기로 대체할 수 있다.
또한 평행광 생성기(250)기를 고정한 상태에서 광도파로(100)의 회전 동작에 의해 입사광의 입사각을 조절할 수도 있다. 이 경우, 구동부(230, 260)에 구비된 회전축은 전기 모터의 회전력을 광도파로(100)에 전달하도록 격자 패턴이 형성되지 않은 광도파로(100)의 후면 중심에 연결될 수 있다.
한편, 디스플레이 유닛(400)은 타이밍 제어부(410), 패널 구동부(420) 및 디스플레이 패널(430)을 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 고정된 방향으로만 백라이트(혹은 출사광)를 제공하는 종래의 지향성 백라이트(Directional backlight) 유닛과는 달리, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 백라이트를 원하는 방향으로 자유롭게 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 백라이트 유닛을 구비한 표시 장치는 기존의 무안경 3D 디스플레이 기술에서 지적하는 해상도 저하를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 백라이트 유닛을 구비한 표시 장치는 임의의 위치와 시청거리에서 최적의 3D 영상을 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (1)

  1. 입사광이 입사되는 측면과 상기 입사광에 대응하는 출사광을 출사하는 전면을 포함하는 광도파로; 및
    평행광 형태의 좌안용 입사광 및 우안용 입사광을 포함하는 상기 입사광을 생성하고, 상기 생성된 입사광의 입사각을 조절하여, 상기 측면에 입사시키는 광원 모듈
    을 포함하는 백라이트 유닛.

KR1020150066237A 2014-09-24 2015-05-12 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치 KR20160035966A (ko)

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