KR20160092339A - 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시 장치 - Google Patents

2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시 장치 Download PDF

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Abstract

2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시 장치가 개시된다. 개시된 백라이트 유닛은 광원부; 및 입사한 광선을 내부에서 전반사 시키는 제 1 도광판; 및 복수의 사다리꼴 형태의 굴절패턴을 포함하고, 상기 광원부는 제 1 광원부 및 제 2 광원부를 포함한다.

Description

2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시 장치{2d/3d switchable backlight unit and image display apparatus using the same}
본 개시는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시장치에 관한 것이다.
최근 평판 패널 디스플레이 시장이 포화되면서 평판 패널 디스플레이 산업은 새로운 활로를 모색하고 있다. 그 중에 하나로 입체 영상 표시 장치가 차세대 평판 패널 디스플레이 산업의 주류 응용기기로 관심을 받고 있다. 현재, 영화관 및 최근 상품화되고 있는 평판 패널 디스플레이 기반의 TV 제품을 중심으로, 대부분이 안경을 사용하는 방식을 사용하고 있다. 하지만, 일반 TV 및 모바일 용도로 안경을 사용하는 것에 대하여 아직 시장에서 긍정적이지 않으며, 사용자의 편의성을 고려한 무안경 방식에 대한 기술들이 검토 및 개발되고 있는 실정이다.
무안경 입체 영상 표시 방식에서도 기존 패널 및 콘텐츠와의 호환을 위하여, 2차원 영상과 3차원 영상의 전환이 필요한데, 안경을 사용하지 않으므로, 영상 표시 장치상에 2차원 영상과 3차원 영상의 전환을 위한 장치가 마련된다.
2차원 모드와 3차원 모드 각각에서 요구되는 광학적 특성을 만족시키는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상 표시 장치를 제공한다.
부가적인 장치 없이 백라이트 유닛 구조만으로 선택적인 2차원/3차원 영상 구현이 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시 장치를 제공한다.
전반사를 이용한 출광 방식을 이용하여, 효율이 높은 3차원 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛은 광원부; 입사한 광선을 내부에서 전반사 시키는 제 1 도광판; 및 복수의 사다리꼴 형태의 굴절패턴을 포함하고, 상기 광원부는 제 1 광원부 및 제 2 광원부를 포함한다.
상기 사다리꼴 형태의 굴절패턴의 상부에 형성된 지지필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛은 광원부; 및 입사한 광선을 내부에서 전반사 시키는 도광판;을 포함하고, 상기 광원부는 제 1 광원부 및 제 3 광원부를 포함하며, 상기 도광판은 제 1 도광판, 제 2 도광판 및 상기 제 1 도광판 및 상기 제 2 도광판 사이에 형성된 복수의 사다리꼴 형태의 굴절패턴을 포함한다.
상기 제 2 도광판의 하면에 형성된 산란층을 포함할 수 있다.
상기 제 1 도광판의 하부에 이격되어 형성된 제 3 도광판을 포함할 수 있다.
상기 사다리꼴 형태의 굴절패턴은 일 방향으로 배열될 수 있다.
상기 사다리꼴 형태의 굴절 패턴은 가로방향으로 배열될 수 있다.
상기 제 2 도광판은 방향성 산란구조 및 방향성 필름 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수의 사다리꼴 형태의 굴절패턴은 복수의 패턴라인을 형성할 수 있다.
상기 복수의 패턴라인은 기울어진 형태로 배열될 수 있다.
상기 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛의 광 출사방향에 형성될 수 있다.
상기 복수의 사다리꼴 형태의 굴절패턴들은 배열주기, 높이 및 기울어진 각도를 지닐 수 있다.
상기 배열주기, 상기 높이 및 상기 기울어진 각도는 조절 가능할 수 있다.
일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 제조하는 방법은 제 1 도광판 위에 제 1 합성수지를 도포하는 단계; 상기 제 1 합성수지에 오목한 피라미드 형태의 몰드로 압력을 가한 후 상기 제 1 합성수지를 경화시키는 단계; 제 2 도광판 위에 제 2 합성수지를 도포하는 단계; 및 상기 제 1 도광판 및 상기 제 1 합성수지로 상기 제 2 합성수지에 압력을 가한 후 상기 제 2 합성수지를 경화시키는 단계;를 포함한다.
상기 제 1 합성수지를 경화시키는 단계 또는 제 2 합성수지를 경화시키는 단계는 자외선(UV)경화 및 열 경화 중 적어도 하나에 의해 실시될 수 있다.
전술한 본 개시의 과제 해결 수단에 의하면, 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상 표시 장치는 내부 전반사하는 도광판에서 굴절패턴(사다리꼴 패턴)의 사용으로 전반사를 이용하여 선택적으로 광을 출광할 수 있으며, 산란이 아닌 전반사를 이용해 광을 출광하므로, 광 이용효율을 향상시킬 수 있다. 나아가 3차원 모드에서 휘도를 감소시키지 않을 수 있다.
또한, 전술한 본 개시의 과제해결 수단에 의하면, 굴절패턴(사다리꼴 패턴)의 각도, 배열위치 등을 조절하여 선 광원의 형태, 출사각도 및 지향성 등을 조절할 수 있다.
또한, 전술한 본 개시의 과제 해결 수단 중 일실시예에 의하면, 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상 표시 장치는 부가적인 장치 없이 백라이트 유닛 구조만으로 선택적인 2차원 및 3차원 영상의 구현이 가능할 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 위에서 바라본 평면도이다.
도 1b는 도 1a에서 A 부분을 확대한 평면도이다.
도 1c는 도 1b의 하나의 굴절패턴을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 3차원 입체영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 2차원 영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2c는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 이용한 영상표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 3차원 입체영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 2차원 영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3c는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 이용한 영상표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 3차원 입체영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 2차원 영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4c는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 이용한 영상표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 3차원 입체영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5b는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 2차원 영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5c는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 이용한 영상표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6a는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 위에서 바라본 평면도이다.
도 6b는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6c는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7a 내지 도 7f는 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛의 제조방법을 단계적으로 나타낸 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "광학적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 위에서 바라본 평면도이다. 도 1a를 참조하면, 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛은 광원부(10), 도광판(20) 및 복수의 패턴라인(25)을 포함할 수 있다.
도광판(20)의 일 측면 또는 양 측면에는 복수의 광원부(10)가 배치되어 있을 수 있다. 일 측면은 y축 방향의 일 측면이 될 수 있으며, 양 측면은 +y축 방향 및 -y축 방향의 양 측면이 될 수 있다.
복수의 패턴라인(25)은 기울어진 방향으로 선 광원을 형성하기 위해 도광판(20)에서 기울어진 형태로 배열되어 있을 수 있다. 또한, 복수의 패턴라인(25)은 도광판(20) 내부에 위치할 수 있다. 각각의 패턴라인(25)은 세로방향으로 길게 배열될 수 있으며, 복수의 패턴라인(25)들은 가로방향으로 연결된 상태 또는 서로 일정한 간격을 두고 떨어진 상태로 배열될 수 있다. 여기서, 세로방향은 도 1a에서 y축 방향을 의미하며, 가로방향은 x축 방향을 의미한다.
기울어진 패턴라인(25)은 패널을 이용하여 3차원 영상을 구현할 때 가로 방향 및 세로방향의 정보를 포함하는데 모두 사용할 수 있기 때문에 직선 형태의 패턴라인(25)에 비해 좁은 폭에 많은 정보를 담을 수 있다.
도 1b는 도 1a에서 A 부분을 확대한 평면도이다. 도 1b를 참조하면, 각각의 패턴라인(25)은 복수의 굴절패턴(21)을 포함할 수 있다. 굴절패턴(21)은 일정한 간격을 두고 배치되어 있을 수 있다.
도 1c는 도 1b의 하나의 굴절패턴(21)을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 1c를 참조하면, 굴절패턴(21)을 x축 방향에서 바라본 단면은 사다리꼴 형태를 가질 수 있다. 굴절패턴(21)의 상면 및 하면은 z축에 수직일 수 있다. x축 방향에서 굴절패턴(21)을 바라보았을 때, 하면의 폭에서 상면의 폭보다 좁을 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 3차원 입체영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2a를 참조하면, 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛은 제 1 광원부(11), 제 2 광원부(13) 제 1 도광판(22) 및 굴절패턴(21)을 포함할 수 있다.
제 1 광원부(11)로는 발광다이오드(LED)와 같은 점광원 또는 냉음극형광램프(CCFL)와 같은 선광원이 사용될 수 있으며, 제 2 광원부(13)로는 면광원이 사용될 수 있다.
제 1 광원부(11)는 제 1 도광판(22)의 일 측면 또는 양 측면에 위치하여 있을 수 있다. 여기서, 일 측면은 y축 방향의 일 측면이 될 수 있으며, 양 측면은 +y축 방향 및 –y축 방향의 양 측면이 될 수 있다. 제 2 광원부(13)는 제 1 도광판(22)의 하단부에 위치할 수 있다. 여기서, 하단부는 –z축 방향을 의미할 수 있다.
제 1 도광판(22) 및 굴절패턴(21)은 제 1 광원부(11)에서 방출된 광이 내부에서 전반사하는 것으로서, 유리나 플라스틱과 같은 투명 재질로 만들어질 수 있다. 굴절패턴(21) 및 제 1 도광판(22)은 모두 광학적으로 동일한 재료로 형성될 수 있다. 따라서, 굴절패턴(21) 및 제 1 도광판(22) 간에는 광선이 굴절되지 않고 진행할 수 있다. 또한, 제 1 도광판(22)은 평판형의 형태일 수 있다.
굴절패턴(21)의 하면은 제 1 도광판(22)과 실질적으로 연결되어 있을 수 있다. 또한, 굴절패턴(21)은 제 1 도광판(22)의 +z축 방향의 상단부에 형성될 수 있다. 굴절패턴(21)의 옆면은 기울어져 있으므로, 전반사를 통해 제 1 도광판(22)내에서 전반사 되는 광선을 외부로 출사시키는 역할을 할 수 있다.
도 2a는 3차원 입체영상 구현 시를 도시한 것으로, 3차원 입체영상 구현 시에는 제 1 광원부(11)만 작동하며, 제 2 광원부(13)는 작동하지 않을 수 있다. 제 1 광원부(11)로부터 제 1 도광판(22)으로 입사한 광선(L11)은 제 1 도광판(22) 내부에서 전반사 되어 제 1 도광판(22)을 진행할 수 있다. 제 1 도광판(22) 내부에서 진행하는 광선(L11)이 굴절패턴(21)으로 입사하게 되면, 굴절패턴(21)의 옆면에서 전반사가 일어나게 된다. 굴절패턴(21)에서 전반사 된 광선(L12)은 제 2 도광판(23)을 통과 후 외부로 출사될 수 있다. 전반사를 통해 외부로 광선(L12)을 출사하므로, 산란패턴을 이용하여 광선을 출사하는 방식에 비해 출광효율이 향상될 수 있다.
도 2b는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 2차원 영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2b를 참조하면, 2차원 영상 구현 시에는 제 2 광원부(13)가 작동할 수 있다. 제 2 광원부(13)는 면 광원부가 될 수 있으며, 제 2 광원부(13)에서 나온 다수의 광선(L31)은 면광원의 형태로 제 1 도광판(22) 및 굴절패턴(21)을 통해 외부로 출사될 수 있다.
도 2c는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 이용한 영상표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2c를 참조하면, 영상표시 장치는 굴절패턴(21)의 상부에 이격되어 배치된 영상패널(40)을 더 포함할 수 있다. 영상패널(40)은 영상 정보에 따라 영상이 표시되는 장치로서, 예를 들어, 액정패널, 고분자 분산형 액정패널, 전기습윤 디스플레이패널, 또는 전기 변색 디스플레이패널 등의 투과형 평판패널이 채용될 수 있다. 예를 들어, 영상패널(40)은 하판과 상판 사이에 액정층이 마련된 액정패널일 수 있으며, 액정층은 화소에 해당되는 복수의 액정셀이 독립적으로 구동되어 화소의 계조를 표현할 수 있다. 나아가 컬러필터가 더 마련되어, 컬러를 표시할 수도 있다.
2차원 영상 구현 시에는, 도광판의 전역에 걸쳐 면광원이 인출되게 되며, 모든 시역에 광이 조명될 수 있다. 한편, 영상패널(40)은 일 시점의 영상을 연속적으로 표시할 수 있다. 이 결과, 사용자는 좌안과 우안 모두에서 동일한 영상을 보게 되므로, 시차가 발생하지 아니하며, 따라서 2차원의 영상이 인식될 수 있다.
사다리꼴 형태의 굴절패턴(21)들은 배열주기, 높이 및 기울어진 각도를 지닐 수 있다. 3차원 영상 구현 시, 배열주기, 높이 및 기울어진 각도는 조절 가능하며, 이에 따라 출광 특성을 조절할 수 있다. 출광 빛의 방향에 따라 영상 패널의 데이터를 다르게 적용하여 방향 별로 다른 영상 데이터를 제공할 수 있다. 방향 별로 다른 영상 데이터를 제공함으로써 입체 영상을 표현 가능하다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 백라이트 유닛은 복수의 패턴라인(25)중 하나의 패턴라인(25)만을 도시한 것이다. 또한, 복수의 굴절패턴(21)은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 기울어진 세로방향으로 길게 배열될 수 있으며, 복수의 굴절패턴(21)을 포함하는 복수의 패턴라인(25)들은 가로방향으로 연결된 상태 또는 서로 일정한 간격을 두고 떨어진 상태로 배치될 수 있다. 복수의 굴절패턴(21)이 세로방향으로 배열되어 있으므로, 굴절패턴(21)에 의해 외부로 출사되는 광선은 세로방향으로는 시야각이 한정될 수 있으나, 가로방향으로는 굴절패턴(21)에 의한 전반사가 없기 때문에 세로방향에 비해 넓은 시야각을 가질 수 있다. 여기서 세로방향은 y축 방향을 의미하며, 가로방향은 x축 방향을 의미한다.
도 3a는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 3차원 입체영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3a를 참조하면, 본 실시예는 도 2a에 도시된 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 지지필름(60)을 더 포함할 수 있다. 지지필름(60) 상에는 여러 형태의 구조물을 부착될 수 있다. 또한, 지지필름(60)은 굴절패턴(21) 및 제 1 도광판(22)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 3차원 입체영상이 구현되는 방식은 도 2a에서 전술한 바와 같다.
도 3b는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 2차원 영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3b를 참조하면, 본 실시예는 도 2b에 도시된 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 지지필름(60)을 더 포함할 수 있으며, 2차원 영상이 구현되는 방식은 도 2b에서 전술한 바와 같다.
도 3c는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 이용한 영상표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3c를 참조하면, 본 실시예는 도 2c에 도시된 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 지지필름(60)을 더 포함할 수 있다. 또한, 지지필름(60)의 상단부에 영상패널(40)을 포함하여, 도 2c에서 전술한 바와 같이 2차원 영상 또는 3차원 영상을 표현할 수 있다.
도 4a는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 3차원 입체영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 4a를 참조하면, 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛은 광원부(10), 도광판(20) 및 산란층(30)을 포함할 수 있다.
광원부(10)는 제 1 광원부(11) 및 제 3 광원부(12)를 포함할 수 있으며, 도광판(20)은 굴절패턴(21), 제 1 도광판(22) 및 제 2 도광판(23)을 포함할 수 있다.
광원부(10)로는 발광다이오드(LED)와 같은 점광원 또는 냉음극형광램프(CCFL)와 같은 선광원이 사용될 수 있다.
제 1 광원부(11)는 제 1 도광판(22)의 일 측면 또는 양 측면에 위치하여 있을 수 있으며, 제 3 광원부(12)는 제 2 도광판(23)의 일 측면 또는 양 측면에 위치하여 있을 수 있다. 여기서, 일 측면은 y축 방향의 일 측면이 될 수 있으며, 양 측면은 +y축 방향 및 –y축 방향의 양 측면이 될 수 있다.
도광판(20)은 광원부(10)에서 방출된 광이 내부에서 전반사하는 것으로서, 이러한 도광판(20)은 유리나 플라스틱과 같은 투명 재질로 만들어질 수 있다. 굴절패턴(21), 제 1 도광판(22) 및 제 2 도광판(23)은 모두 광학적으로 동일한 재료로 형성될 수 있다. 따라서, 굴절패턴(21), 제 1 도광판(22) 및 제 2 도광판(23) 간에는 광선이 굴절되지 않고 진행할 수 있다. 또한, 도광판(20)은 평판형의 형태일 수 있다.
굴절패턴(21)의 하면은 제 1 도광판(22)과 실질적으로 연결되어 있을 수 있으며, 굴절패턴(21)의 상면은 제 2 도광판(23)과 실질적으로 연결되어 있을 수 있다. 또한, 굴절패턴(21)은 제 1 도광판(22) 및 제 2 도광판(23)의 사이에 형성될 수 있다. 굴절패턴(21)의 옆면은 기울어져 있으므로, 전반사를 통해 제 1 도광판(22)내에서 전반사 되는 광선을 외부로 출사시키는 역할을 할 수 있다.
굴절패턴(21)과 굴절패턴(21) 사이에는 갭(26)이 형성될 수 있다. 굴절패턴(21)은 일정한 간격을 가지고 서로 떨어져 배치되어 있으므로, 굴절패턴(21), 제 1 도광판(22) 및 제 2 도광판(23)으로 둘러싸인 영역인 갭(26)이 생길 수 있다. 갭(26)은 외부 공간으로서, 도광판(20)과 다른 굴절률을 가질 수 있다. 도광판(20)의 굴절률은 갭(26)의 굴절률 보다 클 수 있다. 따라서, 제 1 도광판(22)에서 갭(26)으로 광선이 입사되는 경우 일정한 각도 이상으로 입사하게 되면 전반사가 발생할 수 있다.
도 4a는 3차원 입체영상 구현 시를 도시한 것으로, 3차원 입체영상 구현 시에는 제 1 광원부(11)만 작동하며, 제 3 광원부(12)는 작동하지 않을 수 있다. 제 1 광원부(11)로부터 제 1 도광판(22)으로 입사한 광선(L11)은 제 1 도광판(22)내부에서 전반사 되어 제 1 도광판(22)을 진행할 수 있다. 제 1 도광판(22)내부에서 진행하는 광선(L11)이 굴절패턴(21)으로 입사하게 되면, 굴절패턴(21)의 옆면에서 전반사가 일어나게 된다. 굴절패턴(21)에서 전반사 된 광선(L12)은 제 2 도광판(23)을 통과 후 외부로 출사될 수 있다. 전반사를 통해 외부로 광선(L12)을 출사하므로, 산란패턴을 이용하여 광선을 출사하는 방식에 비해 출광효율이 향상될 수 있다.
도 4b는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 2차원 영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 4b를 참조하면, 2차원 영상 구현 시에는 제 3 광원부(12) 및 제 1 광원부(11)가 동시에 작동할 수 있다. 제 2 도광판(23)의 하면 중 갭(26)과 접하고 있는 면은 산란층(30)을 포함할 수 있다. 산란층(30)은 산란 또는 굴절, 회절 등을 이용하여 빛을 퍼뜨리는 역할을 하며 그 크기나 밀도 등을 위치 별로 조절하여 출광을 균일하게 할 수 있다. 따라서, 산란층(30)은 입사한 광을 면광원으로 전환시킬 수 있다.
제 3 광원부(12)로부터 제 2 도광판(23)으로 입사한 광선(L21)은 산란층(30)에 의해 산란될 수 있다. 산란층(30)에 의해 산란된 광선(L22)은 면광원의 형태로 제 2 도광판(23)의 외부로 출사될 수 있다. 그러나, 제 2 도광판(23)의 하면 중 굴절패턴(21)과 연결된 부분의 경우, 외부로 광선을 출사시킬 수 없으므로, 면광원의 균일성이 떨어질 수 있다. 이를 보완하기 위해, 제 1 광원부(11)가 동시에 작동할 수 있다. 제 1 광원부(11)로부터 제 1 도광판(22)으로 입사한 광선(L11)은 제 1 도광판(22)내부에서 전반사 되어 전파될 수 있으며, 굴절패턴(21)으로 입사하게 된다. 굴절패턴(21)으로 입사된 광선(L11)은 굴절패턴(21)에 의해 전반사 될 수 있다. 굴절패턴(21)에 의해 전반사 된 광선(L12)은 제 2 도광판(23)을 통해, 외부로 출사될 수 있다. 따라서, 제 1 광원부(11)를 동시에 작동시키는 경우, 제 3 광원부(12)만 작동하는 경우에 비해서 높은 균일성을 나타낼 수 있다. 또한, 이 때 제 1 광원부(11)의 세기를 조절하여 좀 더 균일한 분포를 만들 수 있다.
도 4c는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 이용한 영상표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 4c를 참조하면, 영상표시 장치는 도광판(20)의 상부에 이격되어 배치된 영상패널(40)을 더 포함할 수 있다. 영상패널(40)은 영상 정보에 따라 영상이 표시되는 장치로서, 예를 들어, 액정패널, 고분자 분산형 액정패널, 전기습윤 디스플레이패널, 또는 전기 변색 디스플레이패널 등의 투과형 평판패널이 채용될 수 있다. 예를 들어, 영상패널(40)은 하판과 상판 사이에 액정층이 마련된 액정패널일 수 있으며, 액정층은 화소에 해당되는 복수의 액정셀이 독립적으로 구동되어 화소의 계조를 표현할 수 있다. 나아가 컬러필터가 더 마련되어, 컬러를 표시할 수도 있다.
2차원 영상 구현 시에는, 도광판(20)의 전역에 걸쳐 면광원이 인출되게 되며, 모든 시역에 광이 조명될 수 있다. 한편, 영상패널(40)은 일 시점의 영상을 연속적으로 표시할 수 있다. 이 결과, 사용자는 좌안과 우안 모두에서 동일한 영상을 보게 되므로, 시차가 발생하지 아니하며, 따라서 2차원의 영상이 인식될 수 있다.
사다리꼴 형태의 굴절패턴(21)들은 배열주기, 높이 및 기울어진 각도를 지닐 수 있다. 3차원 영상 구현 시, 배열주기, 높이 및 기울어진 각도는 조절 가능하며, 이에 따라 출광 특성을 조절할 수 있다. 출광 빛의 방향에 따라 영상 패널의 데이터를 다르게 적용하여 방향 별로 다른 영상 데이터를 제공할 수 있다. 방향 별로 다른 영상 데이터를 제공함으로써 입체 영상을 표현 가능하다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 백라이트 유닛은 복수의 패턴라인(25)중 하나의 패턴라인(25)만을 도시한 것이다. 또한, 복수의 굴절패턴(21)은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 기울어진 세로방향으로 길게 배열될 수 있으며, 복수의 굴절패턴(21)을 포함하는 복수의 패턴라인(25)들은 가로방향으로 연결된 상태 또는 서로 일정한 간격을 두고 떨어진 상태로 배치될 수 있다. 복수의 굴절패턴(21)이 세로방향으로 배열되어 있으므로, 굴절패턴(21)에 의해 외부로 출사되는 광선은 세로방향으로는 시야각이 한정될 수 있으나, 가로방향으로는 굴절패턴(21)에 의한 전반사가 없기 때문에 세로방향에 비해 넓은 시야각을 가질 수 있다. 여기서 세로방향은 y축 방향을 의미하며, 가로방향은 x축 방향을 의미한다.
도 5a는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 3차원 입체영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 5a를 참조하면, 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛은, 도 4a에 도시된 백라이트 유닛에서 제 1 도광판(22)의 하부에 이격되어 배치된 제 3 도광판(24)을 더 포함할 수 있으며, 제 3 도광판(24)의 하면은 산란층(30)을 포함할 수 있다. 제 3 도광판(24)은 굴절패턴(21), 제 1 도광판(22) 및 제 2 도광판(23)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 도 5a에 도시된 백라이트 유닛에서 제 2 도광판(23)은 존재하지 않을 수 있으며, 제 2 도광판(23) 대신에 지지필름(60)이 위치할 수 있다.
제 1 광원부(11)는 제 1 도광판(22)의 일 측면 또는 양 측면에 위치할 수 있으며, 제 3 광원부(12)는 제 3 도광판(24)의 일 측면 또는 양 측면에 위치할 수 있다. 여기서 일 측면은 y축 방향의 일 측면이 될 수 있으며, 양 측면은 +y축 방향 및 –y축 방향의 양 측면이 될 수 있다.
또한, 제 3 광원부(12)는 제 3 도광판(24)의 하단부에 위치할 수 있다. 여기서 하단부는 –z축 방향이 될 수 있다.
도 5a는 3차원 입체영상 구현 시를 도시한 것으로, 3차원 입체영상 구현 시에는 제 1 광원부(11)만 작동하며, 제 3 광원부(12)는 작동하지 않을 수 있다. 제 1 광원부(11)로부터 제 1 도광판(22)으로 입사한 광선(L11)은 제 1 도광판(22)내부에서 전반사 되어 제 1 도광판(22)을 진행할 수 있다. 제 2 도광판(22)내부에서 진행하는 광선이 굴절패턴(21)으로 입사하게 되면, 굴절패턴(21)의 옆면에서 전반사가 일어나게 된다. 굴절패턴(21)에서 전반사 된 광선(L12)은 제 2 도광판(23)을 통과 후 외부로 출사가 일어나게 된다. 전반사를 통해 외부로 광선을 출사하므로, 산란패턴을 이용하여 광선을 출사하는 방식에 비해 출광효율이 향상될 수 있다.
도 5b는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛에서 2차원 영상 구현 시 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 5b를 참조하면, 2차원영상 구현 시에는 제 3 광원부(12)만 작동하며, 제 1 광원부(11)는 작동하지 않을 수 있다. 제 3 도광판(24)은 밑면에 산란층(30)을 포함할 수 있다. 산란층(30)은 산란 또는 굴절, 회절 등을 이용하여 빛을 퍼뜨리는 역할을 하며 그 크기나 밀도 등을 위치 별로 조절하여 출광을 균일하게 할 수 있다. 따라서, 산란층(30)은 입사한 광을 면광원으로 전환시킬 수 있다. 제 3 광원부(12)로부터 제 3 도광판(24)으로 입사한 광선은 산란층(30)에 의해 분산되어 면광원의 형태로 외부로 출사될 수 있다. 산란층(30)에 의해 분산된 면광원이 외부로 출사될 시, 제 3 도광판(24)의 상단에 위치한 제 1 도광판(22), 굴절패턴(21) 및 제 2 도광판(23)은 제 3 도광판(24)과 동일한 물질이므로, 면광원의 출사에 영향을 미치지 않을 수 있다.
또한, 2차원 영상 구현 시 제 3 도광판(24)과 일 측면에 위치한 제 3 광원부(12)를 사용하는 방법 외에, 광원 어레이로 구성된 직하형 면광원을 적용할 수 있다. 즉, 제 3 광원부(12)는 제 3 도광판(24)의 하단부에 위치할 수 있다. 여기서 하단부는 –z축 방향이 될 수 있다.
도 5c는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 이용한 영상표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 5c를 참조하면, 영상표시 장치는 도광판(20)에 이격되어 배치된 영상패널(40)을 더 포함할 수 있다. 영상패널(40)은 영상 정보에 따라 영상이 표시되는 장치로서, 예를 들어, 액정패널, 고분자 분산형 액정패널, 전기습윤 디스플레이패널, 또는 전기 변색 디스플레이패널 등의 투과형 평판패널이 채용될 수 있다. 예를 들어, 영상패널(40)은 하판과 상판 사이에 액정층이 마련된 액정패널일 수 있으며, 액정층은 화소에 해당되는 복수의 액정셀이 독립적으로 구동되어 화소의 계조를 표현할 수 있다. 나아가 컬러필터가 더 마련되어, 컬러를 표시할 수도 있다.
2차원 영상 구현 시에는, 도광판(20)의 전역에 걸쳐 면광원이 인출되게 되며, 모든 시역에 광이 조명될 수 있다. 한편, 영상패널(40)은 일 시점의 영상을 연속적으로 표시할 수 있다. 이 결과, 사용자는 좌안과 우안 모두에서 동일한 영상을 보게 되므로, 시차가 발생하지 아니하며, 따라서 2차원의 영상이 인식될 수 있다.
사다리꼴 형태의 굴절패턴(21)은 배열주기, 높이 및 기울어진 각도를 포함할 수 있다. 3차원 영상 구현 시, 배열주기, 높이 및 기울어진 각도는 조절 가능하며, 이에 따라 출광 특성을 조절할 수 있다.
출광 빛의 방향에 따라 영상 패널의 데이터를 다르게 적용하여 방향 별로 다른 영상 데이터를 제공할 수 있다. 방향 별로 다른 영상 데이터를 제공함으로써 입체 영상을 표현 가능하다.
도 6a는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 위에서 바라본 평면도이며, 도 6b는 일 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 도광판(20)의 일 측면 또는 양 측면에 광원부(10)가 위치할 수 있다. 여기서 일 측면은 x축 방향의 일 측면이 될 수 있으며, 양 측면은 +x축 방향 및 –x축 방향의 양 측면이 될 수 있다. 복수의 사다리꼴 형태의 굴절패턴(21)을 포함하는 패턴라인(25)은 가로방향으로 길게 배열될 수 있다. 패턴라인(25)은 세로방향으로 연결된 상태 또는 서로 일정한 간격을 두고 떨어진 상태로 배열될 수 있다. 패턴라인(25)이 가로방향으로 길게 배열되어 있으므로, 굴절패턴(21)에 의해 외부로 출사되는 광선은 가로방향으로는 시야각이 한정될 수 있으나, 세로방향으로는 굴절패턴(21)에 의한 전반사가 없기 때문에 가로방향에 비해 넓은 시야각을 가질 수 있다. 여기서, 세로방향은 y축 방향을 의미하며, 가로방향은 x축 방향을 의미한다.
도 6c는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 6c를 참조하면, 전술한 바와 같이 세로방향으로는 넓은 시야각을 가질 수 있지만, 가로방향으로는 세로방향에 비해 좁은 시야각을 가질 수 있다. 제 2 도광판(23)의 내부에 방향성 산란구조 또는 필름(50)을 포함할 수 있다. 방향성 산란구조 또는 필름(50)은 내부에 산란입자를 포함하거나, 렌즈형태의 어레이를 포함할 수 있으며 입사된 광선을 가로방향으로 분산시킬 수 있다. 따라서, 가로방향으로의 시야각을 크게 할 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 실시예에 따른 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛의 제조방법을 단계적으로 나타낸 단면도이다.
도 7a를 참조하면, 제 1 도광판(300) 위에 제 1 합성수지(200)를 도포한다. 제 1 도광판(300)은 평평한 판 형태를 가질 수 있으며, 제 1 합성수지(200)는 자외선(UV)경화 또는 열 경화가 가능할 수 있다. 몰드(100)는 오목한 피라미드 형태를 가질 수 있다.
도 7b 및 도 7c를 참조하면, 제 1 도광판(300) 위에 도포된 제 1 합성수지(200)에 몰드(100)를 접촉시키고 압력을 가한다. 압력을 가한 후, 자외선(UV)경화 또는 열 경화를 통해 제 1 합성수지(200)를 경화 시킨다. 제 1 합성수지(200)는 제 1 도광판(300)과 동일한 재질일 수 있으며, 경화를 진행하면 제 1 합성수지(200) 및 제 1 도광판(300)은 결합되어 볼록한 피라미드 형태의 도광판(400)을 형성할 수 있다.
도 7d 및 도 7e를 참조하면, 제 2 도광판(310) 위에 제 2 합성수지(210)를 도포한다. 제 2 도광판(310)은 평평한 판 형태를 가질 수 있으며, 제 2 합성수지(210)는 자외선(UV)경화 또는 열 경화가 가능할 수 있다. 다음, 볼록한 피라미드 형태의 도광판(400)을 볼록한 피라미드 형태가 아래 방향을 향하게 하여, 제 2 합성수지(210)에 접촉시키고 압력을 가한다. 압력을 가한 후, 자외선(UV)경화 또는 열 경화를 통해 제 2 합성수지(210)를 경화 시킨다. 제 2 합성수지(210), 제 2 도광판(310) 및 볼록한 피라미드 형태의 도광판(400)은 모두 동일한 재질로 만들어 질 수 있다.
도 7f를 참조하면, 경화가 완료되면, 제 1 도광판(22) 및 제 2 도광판(23) 사이에 굴절패턴(21)을 포함하는 하나의 도광판(500)을 만들 수 있다.
이상에서 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛 및 이를 이용한 영상표시 장치는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 … 광원부 L11, L12, L21, L22, L31 … 광선
11 … 제 1 광원부 12 … 제 3 광원부
13 … 제 2 광원부 20, 500 … 도광판
21 … 굴절패턴 22, 300 … 제 1 도광판
23, 310 … 제 2 도광판 24 … 제 3 도광판
25 … 패턴라인 26 … 갭
30 … 산란층 40 … 영상패널
50 … 방향성 산란구조 또는 필름 60 … 지지필름
100 … 몰드 200 … 제 1 합성수지
210 … 제 2 합성수지 400 … 볼록한 피라미드 형태의 도광판

Claims (15)

  1. 광원부;
    입사한 광선을 내부에서 전반사 시키는 제 1 도광판; 및
    복수의 사다리꼴 형태의 굴절패턴을 포함하고,
    상기 광원부는 제 1 광원부 및 제 2 광원부를 포함하는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사다리꼴 형태의 굴절패턴의 상부에 형성된 지지필름을 포함하는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  3. 광원부; 및
    입사한 광선을 내부에서 전반사 시키는 도광판;을 포함하고,
    상기 광원부는 제 1 광원부 및 제 3 광원부를 포함하며,
    상기 도광판은 제 1 도광판, 제 2 도광판 및 상기 제 1 도광판 및 상기 제 2 도광판 사이에 형성된 복수의 사다리꼴 형태의 굴절패턴을 포함하는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 도광판의 하면에 형성된 산란층을 포함하는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항 내지 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 도광판의 하부에 이격되어 형성된 제 3 도광판을 포함하는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항 내지 제 3항에 있어서,
    상기 사다리꼴 형태의 굴절패턴은 일 방향으로 배열되는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항 내지 제 3항에 있어서,
    상기 사다리꼴 형태의 굴절 패턴은 가로방향으로 배열되는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 도광판은 방향성 산란구조 및 방향성 필름 중 적어도 하나를 포함하는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  9. 제 1 항 내지 제 3항에 있어서,
    상기 복수의 사다리꼴 형태의 굴절패턴은 복수의 패턴라인을 형성하는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 패턴라인은 기울어진 형태로 배열되는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  11. 제 1 항 내지 제 3항에 있어서,
    상기 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛의 광 출사방향에 형성된 영상패널을 포함하는 영상표시 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 3항에 있어서,
    상기 복수의 사다리꼴 형태의 굴절패턴들은 배열주기, 높이 및 기울어진 각도를 지니는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 배열주기, 상기 높이 및 상기 기울어진 각도는 조절 가능한 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛.
  14. 제 1 도광판 위에 제 1 합성수지를 도포하는 단계;
    상기 제 1 합성수지에 오목한 피라미드 형태의 몰드로 압력을 가한 후 상기 제 1 합성수지를 경화시키는 단계;
    제 2 도광판 위에 제 2 합성수지를 도포하는 단계; 및
    상기 제 1 도광판 및 상기 제 1 합성수지로 상기 제 2 합성수지에 압력을 가한 후 상기 제 2 합성수지를 경화시키는 단계;를 포함하는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 제조하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 합성수지를 경화시키는 단계 또는 제 2 합성수지를 경화시키는 단계는 자외선(UV)경화 및 열 경화 중 적어도 하나에 의해 실시되는 2차원/3차원 전환 가능한 백라이트 유닛을 제조하는 방법.
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