KR20170021597A - 디스플레이용 광학 필름 - Google Patents

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KR20170021597A
KR20170021597A KR1020150116194A KR20150116194A KR20170021597A KR 20170021597 A KR20170021597 A KR 20170021597A KR 1020150116194 A KR1020150116194 A KR 1020150116194A KR 20150116194 A KR20150116194 A KR 20150116194A KR 20170021597 A KR20170021597 A KR 20170021597A
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KR1020150116194A
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윤현식
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서울과학기술대학교 산학협력단
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/33—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving directional light or back-light sources
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Abstract

디스플레이용 광학 필름이 제공된다. 상기 디스플레이용 광학 필름은, 영상 소스를 제공하는 영상 소스부 위에 배치되어 상기 영상 소스부에서 제공되는 영상 소스를 굴절시켜 영상을 나타내는 디스플레이용 광학 필름으로서, 상기 영상 소스부와 마주보는 제1 면, 상기 제1 면의 반대쪽의 제2면, 및 상기 제1 면에 배치되고 둘 이상의 경사면들을 포함하는 광굴절 패턴을 포함하고, 상기 디스플레이용 광학 필름은 하기 식의 조건을 충족한다.
sin-1(1/n) ＜ α
상기 식에서 상기 n은 상기 디스플레이용 광학 필름의 굴절률을 나타내고, 상기 α는 상기 경사면들이 상기 영상 소스부에 대하여 기울어진 경사각들 중 어느 하나의 경사각을 나타낸다.

Description

디스플레이용 광학 필름{OPTICAL FILM FOR DISPLAY}
본 발명은 디스플레이용 광학 필름에 관한 것이다.
최근에 안경 없이 3D 영상을 구현하거나 보는 방향에 따라 서로 다른 영상을 구현하는 디스플레이 장치에 대한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.
상기 디스플레이 장치는 무안경식 3D 영상을 구현하기 위해 패럴랙스 베리어(Parallax Barrier) 방식과 렌티큘라 렌즈(Lenticular Lenslets) 방식을 채용하고 있으나, 패럴랙스 베리어 방식은 배리어로 인해 밝기가 떨어지는 문제점이 있고, 렌티큘러 렌즈는 제조하기가 어려운 문제점이 있다. 또, 3D 영상을 구현하기 위한 디스플레이 장치의 구조와 제조 공정이 복잡하고 제조 비용이 많이 소용되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 간단한 구조로 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상을 구현할 수 있는 디스플레이용 광학 필름을 제공한다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해 질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이용 광학 필름은, 영상 소스를 제공하는 영상 소스부 위에 배치되어 상기 영상 소스부에서 제공되는 영상 소스를 굴절시켜 영상을 나타내는 디스플레이용 광학 필름으로서, 상기 영상 소스부와 마주보는 제1 면, 상기 제1 면의 반대쪽의 제2면, 및 상기 제1 면에 배치되고 둘 이상의 경사면들을 포함하는 광굴절 패턴을 포함하고, 상기 디스플레이용 광학 필름은 하기 식의 조건을 충족한다.
sin-1(1/n) ＜ α
상기 식에서 상기 n은 상기 디스플레이용 광학 필름의 굴절률을 나타내고, 상기 α는 상기 경사면들이 상기 영상 소스부에 대하여 기울어진 경사각들 중 어느 하나의 경사각을 나타낸다.
상기 α는 상기 경사각들 중 최소 경사각을 나타낼 수 있다.
상기 광굴절 패턴은 상기 영상 소스부를 향할수록 폭이 좁아질 수 있다.
상기 영상 소스부는 제1 픽셀 영역과 제2 픽셀 영역을 포함하는 디스플레이 패널일 수 있다. 상기 광굴절 패턴은 제1 경사면과 제2 경사면을 포함할 수 있고, 상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면의 교차에 의해 제1 모서리와 제2 모서리가 정의될 수 있으며, 상기 제1 모서리와 상기 제2 모서리는 상기 제1 픽셀 영역과 상기 제2 픽셀 영역의 경계에 대응하는 위치에 교대로 배치될 수 있다. 상기 제1 모서리 간 간격과 상기 제2 모서리 간 간격은 각각 상기 제1 픽셀 영역과 상기 제2 픽셀 영역의 폭의 합과 같을 수 있다.
상기 영상 소스부는 제1 픽셀 영역과 제2 픽셀 영역을 포함하는 디스플레이 패널일 수 있다. 상기 광굴절 패턴은 제1 경사면, 제2 경사면, 제3 경사면, 및 제4 경사면을 포함할 수 있고, 상기 제1 경사면, 상기 제2 경사면, 상기 제3 경사면, 및 상기 제4 경사면은 서로 다른 방향으로 기울어질 수 있다. 상기 광굴절 패턴 또는 상기 광굴절 패턴 사이의 영역은 다각뿔 형상을 가질 수 있다.
상기 디스플레이용 광학 필름은 제1 광학 필름과 제2 광학 필름의 적층 구조를 포함할 수 있다. 상기 제1 광학 필름과 상기 제2 광학 필름은 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다.
상기 영상 소스부는 완구, 학습 기구, 또는 광고판일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이용 광학 필름은 디스플레이 패널 위에 배치하는 것에 의해 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상을 용이하게 구현할 수 있다. 상기 디스플레이용 광학 필름은 상기 디스플레이 패널에서 빛이 수직인 방향뿐만 아니라 다양한 방향으로 나오더라도 우수한 화질의 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상을 구현할 수 있다. 상기 디스플레이용 광학 필름은 구조와 제조 공정이 간단하고 제조 비용이 많이 들지 않는다. 상기 디스플레이용 광학 필름은 디스플레이 장치 내부에 장착되거나 상기 디스플레이 장치에 탈착될 수 있도록 그 외부에 배치되어 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상을 용이하게 구현할 수 있어, 다양한 디스플레이 장치로의 적용이 용이하게 확장될 수 있다. 또, 상기 디스플레이용 광학 필름은 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상을 구현하기 위한 완구, 학습 기구, 광고판 등에도 적용되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름의 사시도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이용 광학 필름의 적용예를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 디스플레이용 광학 필름의 굴절률과 경사각의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 입사각에 따른 디스플레이용 광학 필름의 굴절률에 따른 입사각과 굴절각의 관계를 나타낸다.
도 6 내지 도 8은 디스플레이용 광학 필름의 굴절률과 경사각의 변화에 따른 이미지의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름의 사시도이다.
도 10은 도 9의 디스플레이용 광학 필름의 적용예를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름의 사시도이다.
도 12는 도 11의 디스플레이용 광학 필름의 적용예를 나타낸다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름과 그 적용예를 나타낸다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름을 나타낸다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름과 그 적용예를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름과 그 적용예를 나타낸다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 요소들(elements)을 기술하기 위해서 사용되었지만, 상기 요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 단지 상기 요소들을 서로 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 또, 어떤 요소가 다른 요소 위에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 요소 위에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
도면들에서 요소의 크기, 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 더욱 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름의 사시도이고, 도 2는 도 1의 디스플레이용 광학 필름의 적용예를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200) 위에 배치되어 디스플레이 패널(200)에서 나온 빛을 굴절시킨다. 디스플레이 패널(200)은 LCD 장치, LED 장치, OLED 장치, PDP 장치, 프로젝션 디스플레이 장치, 홀로그래픽 디스플레이 장치, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 장치에 사용되는 패널일 수 있다. 디스플레이 패널(200)은 복수개의 픽셀 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(200)은 제1 픽셀 영역(210)과 제2 픽셀 영역(220)을 포함할 수 있다. 제1 픽셀 영역(210)과 제2 픽셀 영역(220)은 하나 또는 둘 이상의 픽셀을 포함할 수 있다.
광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200)과 마주보는 제1 면(111)과 제1 면(111)의 반대쪽에 배치된 제2 면(112)을 가질 수 있다. 광학 필름(100)은 제1 면(111)에 배치된 복수 개의 광굴절 패턴(120)을 포함할 수 있다. 광굴절 패턴(120)은 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)을 가질 수 있다. 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)은 디스플레이 패널(200)에 대하여 90도보다 작은 각도로 기울어질 수 있다. 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)의 교차에 의해 제1 모서리(131)와 제2 모서리(132)가 정의될 수 있다.
제1 경사면(121)은 제1 픽셀 영역(210)에 대응하는 위치에 배치될 수 있고, 제2 경사면(122)은 제2 픽셀 영역(220)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제1 모서리(131)와 제2 모서리(132)는 제1 픽셀 영역(210)과 제2 픽셀 영역(220)의 경계에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제1 모서리(131) 간 간격과 제2 모서리(132)간 간격은 각각 제1 픽셀 영역(210)과 제2 픽셀 영역(220)의 폭의 합과 같을 수 있다.
복수 개의 광굴절 패턴(120)이 배열되는 방향에서의 광굴절 패턴(120)의 단면은 디스플레이 패널(200)을 향할수록 그 폭이 좁아질 수 있다. 광굴절 패턴(120)의 상기 단면은 이등변 삼각형일 수 있다.
광학 필름(100)은 PET(polyethylene terephthalate), PMMA(polymethyl methacrylate), 폴리(펜타브로모페닐 메타크릴레이트)(poly(pentabromophenyl methacrylate)), 폴리티오메타크릴레이트(polythiomethacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 편광성을 갖는 고분자 물질, 나노복합재(nanocomposite) 등으로 형성될 수 있다. 상기 나노 복합재는 나노 입자(예를 들어, 이산화 티탄 나노 입자)가 고분자(예를 들어, 폴리이미드)에 분산된 형태일 수 있다.
디스플레이 패널(200)의 제1 픽셀 영역(210)에서 나온 제1 빛(L1)은 제1 경사면(121)으로 입사하여 굴절된 후 광학 필름(100)을 통과하여 제2 면(112)으로 나와 소정 방향, 예를 들어, 왼쪽 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 제2 픽셀 영역(220)에서 나온 제2 빛(L2)은 제2 경사면(122)으로 입사하여 굴절된 후 광학 필름(100)을 통과하여 제2 면(112)으로 나와 소정 방향, 예를 들어, 오른쪽 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 디스플레이 패널(200)에서 나온 제1 빛(L1)과 제2 빛(L2)은 각각 광굴절 패턴(120)에 의해 굴절되고 광학 필름(100)을 통과하여 서로 다른 두 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 즉, 광학 필름(100)의 광굴절 패턴(120)은 디스플레이 패널(200)에서 나온 빛을 굴절시켜 서로 다른 두 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 이에 의해, 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상이 구현될 수 있다. 도 2에서 제1 빛(L1) 및 제2 빛(L2)은 디스플레이 패널(200)에서 수직인 방향으로 나오는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다.
광학 필름(100)은 디스플레이 장치 내 디스플레이 패널 위에 배치될 수 있고, 상기 디스플레이 장치와 분리될 수 있는 형태로 상기 디스플레이 장치 위에 배치될 수 있다.
예를 들어, 광학 필름(100)이 적용된 디스플레이 장치는 왼쪽 방향으로 나타나는 영상과 오른쪽 방향으로 나타나는 영상을 조합하여 무안경식 입체 영상을 구현할 수 있다. 또, 상기 디스플레이 장치는 자동차에 설치되어 운전석 방향과 조수석 방향의 두 방향으로 동일하거나 서로 다른 영상을 나타내는 멀티뷰 영상을 구현할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 두 방향으로 동일한 영상을 나타내는 경우 하나의 영상만을 나타내는 종래의 디스플레이 장치에 비해 향상된 시인성을 가질 수 있다. 또, 상기 디스플레이 장치는 운전석 방향으로는 네비게이션 지도 영상을 나타내고, 조수석 방향으로는 DMB 영상을 나타낼 수 있다. 상기 멀티뷰 영상은 화면 분할에 의한 것이 아니므로 영상 크기가 감소하지 않고 디스플레이 장치의 화면 크기로 유지될 수 있다. 또, 화면 분할을 이용하는 경우 다양한 멀티뷰 영상이 구현될 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예들에서는 광학 필름(100)이 디스플레이 패널(200) 위에 배치된 디스플레이 장치를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상을 구현하기 위한 완구, 학습 기구, 광고판 등에 적용되어 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4는 디스플레이용 광학 필름의 굴절률과 경사각의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 디스플레이 패널(200)의 제1 픽셀 영역(210)에서 나온 제1 빛(L1)은 제1 경사면(121)으로 입사하여 굴절된 후 제2 면(112)으로 나오고, 제2 픽셀 영역(220)에서 나온 제2 빛(L2)은 제2 경사면(122)으로 입사하여 굴절된 후 제2 면(112)으로 나온다.
디스플레이 패널(200)에서 나온 제1 빛(L1)과 제2 빛(L2) 중 제1 빛(L1)에 대하여 광학 필름(100)의 굴절률과 경사각의 관계를 설명한다. 이는 제2 빛(L2)에 동일하게 적용될 수 있다.
광학 필름(100)은 굴절률 n의 값을 갖고, 광학 필름(100)의 광굴절부(120)의 제1 경사면(121)은 디스플레이 패널(200)에 대하여 경사각 α의 각도로 기울어진다. 제1 빛(L1)이 제1 경사면(121)에 대하여 입사각 θA로 입사하여 굴절각 θB로 굴절되는 경우 스넬의 법칙에 의해 아래 식 1이 성립한다.
[식 1]
n1×sinθA = n2×sinθB
상기 식 1에서 n1이 1이고, n2가 광학 필름의 굴절률 n이므로, θB에 대하여 상기 식 1을 정리하면 아래 식 2가 된다.
[식 2]
θB = sin-1{(sinθA)/n}
도 3을 참조하면, 아래 식 3과 같이 θB가 경사각 α보다 작으면 제1 빛(L1)은 광학 필름(100)을 통과한 후 왼쪽 방향으로 진행하고, 제2 빛(L2)은 광학 필름(100)을 통과한 후 오른쪽 방향으로 진행하여, 제1 빛(L1)과 제2 빛(L2)은 서로 분리되어 서로 다른 방향에 영상을 나타낸다. 즉, 광학 필름(100)의 굴절률 n과 경사각 α가 식 3의 관계를 충족하면, 제1 빛(L1)과 제2 빛(L2)이 디스플레이 패널(200)에 대하여 수직인 방향으로 나오지 않더라도 서로 다른 방향으로 진행하여 우수한 화질의 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상이 구현될 수 있다.
[식 3]
θB = sin-1{(sinθA)/n} ＜ α
도 4를 참조하면, 아래 식 4와 같이 θB가 경사각 α보다 크면 제1 빛(L1)은 광학 필름(100)을 통과한 후 오른쪽 방향으로 진행하고, 제2 빛(L2)도 광학 필름(100)을 통과한 후 오른쪽 방향으로 진행하여, 제1 빛(L1)과 제2 빛(L2)은 서로 분리되지 못하고 겹쳐져서 영상을 나타내므로 우수한 화질의 멀티뷰 영상 또는 입체 영상을 구현하기가 어렵다.
[식 4]
θB = sin-1{(sinθA)/n} ＞ α
도 5는 입사각에 따른 디스플레이용 광학 필름의 굴절률에 따른 입사각과 굴절각의 관계를 나타낸다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 광학 필름(100)의 굴절률 n의 값에 상관없이 입사각이 증가함에 따라 굴절각도 증가한다. 또, 굴절각 θB의 최대값은 입사각 θA이 90도일때 이므로 광학 필름(100)의 굴절률 n과 경사각 α가 아래 식 5를 충족하면 디스플레이 패널(200)의 제1 픽셀 영역(210)에서 나온 제1 빛(L1)은 모두 진행 방향과 상관없이 광학 필름(100)을 통과한 후 왼쪽 방향으로 진행할 수 있고, 제2 픽셀 영역(220)에서 나온 제2 빛(L2)은 모두 진행 방향과 상관없이 광학 필름(100)을 통과한 후 오른쪽 방향으로 진행할 수 있다.
[식 5]
θB,max = sin-1{(sin90)/n} = sin-1(1/n) ＜ α
도 6 내지 도 8은 디스플레이용 광학 필름의 굴절률과 경사각의 변화에 따른 이미지의 차이를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 웃는 얼굴의 원형 이미지와 3D의 문자 이미지가 분할되고 서로 교대로 배치된 이미지를 나타내고, 도 7 및 도 8은 각각 도 6의 이미지 위에 서로 다른 경사각을 갖는 광학 필름을 배치한 경우의 이미지를 나타낸다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 광학 필름(100)의 굴절률(n)이 1.4225이고, 광학 필름(100)의 제1 및 제2 경사면(121,122)의 경사각(α)이 45도인 경우, 굴절각의 최대값인 θB,max(sin-1(1/1.4225))는 44.7도로서 경사각(α)인 45도보다 작으므로 두 이미지가 서로 다른 방향으로 분리되어 표시된다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 광학 필름(100)의 굴절률(n)이 1.4225이고, 광학 필름(100)의 제1 및 제2 경사면(121,122)의 경사각(α)이 30도인 경우, 굴절각의 최대값인 θB,max(sin-1(1/1.4225))는 44.7도로서 상기 경사각 30보다 크므로 두 이미지가 서로 겹쳐져서 표시된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름의 사시도이고, 도 10은 도 9의 디스플레이용 광학 필름의 적용예를 나타낸다. 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200)과 마주보는 제1 면(111)과 제1 면(111)의 반대쪽에 배치된 제2 면(112)을 가질 수 있다. 광학 필름(100)은 제1 면(111)에 배치된 복수 개의 광굴절 패턴(120)을 포함할 수 있다. 광굴절 패턴(120)은 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)을 가질 수 있다. 제1 경사면(121)은 디스플레이 패널(200)에 대하여 90도보다 작은 각도로 기울어질 수 있고, 제2 경사면(122)은 디스플레이 패널(200)에 대하여 수직이 되도록 배치될 수 있다. 광학 필름(100)의 굴절률과 제1 및 제2 경사면(121,122)의 경사각은 상기 식 5의 조건을 충족한다.
복수 개의 광굴절 패턴(120)이 배열되는 방향에서의 광굴절 패턴(120)의 단면은 디스플레이 패널(200)을 향할수록 그 폭이 좁아질 수 있다. 광굴절 패턴(120)의 상기 단면은 직각 삼각형일 수 있다.
디스플레이 패널(200)에서 나온 제1 빛(L1)은 제1 경사면(121)으로 입사하여 굴절되고 광학 필름(100)을 통과하여 제2 면(112)으로 나와 소정 방향, 예를 들어, 왼쪽 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 도 10에서 제1 빛(L1)은 디스플레이 패널(200)에서 수직인 방향으로 나오는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다. 디스플레이 패널(200)에서 나온 제2 빛(L2)은 제2 경사면(122)으로 입사하여 굴절된 후 제2 면(112)을 통과하지 못하고 광학 필름(100) 내부로 굴절되어 영상을 나타내지 못한다. 이와 같이, 디스플레이 패널(200)에서 나온 제1 빛(L1)은 광굴절 패턴(120)에 의해 굴절되고 광학 필름(100)을 통과하여 소정 방향으로 영상을 나타내고, 제2 빛(L2)은 광굴절 패턴(120)에 의해 굴절된 후 광학 필름(100)을 통과하지 못하여 영상을 나타내지 못한다. 즉, 광학 필름(100)의 광굴절 패턴(120)은 디스플레이 패널(200)에서 나온 빛을 선택적으로 굴절시켜 소정 방향으로 영상을 나타낼 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름의 사시도이고, 도 12는 도 11의 디스플레이용 광학 필름의 적용예를 나타낸다. 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200)과 마주보는 제1 면(111)과 제1 면(111)의 반대쪽에 배치된 제2 면(112)을 가질 수 있다. 광학 필름(100)은 제1 면(111)에 배치된 복수 개의 광굴절 패턴(120)을 포함할 수 있다. 광굴절 패턴(120)은 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)을 가질 수 있다. 제1 경사면(121)은 디스플레이 패널(200)에 대하여 수직이 되도록 배치될 수 있고, 제2 경사면(122)은 디스플레이 패널(200)에 대하여 90도보다 작은 각도로 기울어질 수 있다. 광학 필름(100)의 굴절률과 제1 및 제2 경사면(121,122)의 경사각은 상기 식 5의 조건을 충족한다.
복수 개의 광굴절 패턴(120)이 배열되는 방향에서의 광굴절 패턴(120)의 단면은 디스플레이 패널(200)을 향할수록 그 폭이 좁아질 수 있다. 광굴절 패턴(120)의 상기 단면은 직각 삼각형일 수 있다.
디스플레이 패널(200)에서 나온 제1 빛(L1)은 제2 경사면(122)으로 입사하여 굴절되고 광학 필름(100)을 통과하여 제2 면(112)으로 나와 소정 방향, 예를 들어, 오른쪽 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 도 12에서 제1 빛(L1)은 디스플레이 패널(200)에서 수직인 방향으로 나오는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다.
디스플레이 패널(200)에서 나온 제2 빛(L2)은 제1 경사면(121)으로 입사하여 굴절된 후 제2 면(112)을 통과하지 못하고 광학 필름(100) 내부로 굴절되어 영상을 나타내지 못한다. 이와 같이, 디스플레이 패널(200)에서 나온 제1 빛(L1)은 광굴절 패턴(120)에 의해 굴절되고 광학 필름(100)을 통과하여 소정 방향으로 영상을 나타내고, 제2 빛(L2)은 광굴절 패턴(120)에 의해 굴절된 후 광학 필름(100)을 통과하지 못하여 영상을 나타내지 못한다. 즉, 광학 필름(100)의 광굴절 패턴(120)은 디스플레이 패널(200)에서 나온 빛을 선택적으로 굴절시켜 소정 방향으로 영상을 나타낼 수 있다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름과 그 적용예를 나타낸다. 도 14는 도 13의 제1 방향(x)의 단면도이고, 도 15는 도 13의 제2 방향(y)축 방향의 단면도이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200) 위에 배치되어 디스플레이 패널(200)에서 나온 빛을 굴절시킨다. 디스플레이 패널(200)은 LCD 장치, LED 장치, OLED 장치, PDP 장치, 프로젝션 디스플레이 장치, 홀로그래픽 디스플레이 장치, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 장치에 사용되는 패널일 수 있다. 디스플레이 패널(200)은 복수개의 픽셀 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(200)은 제1 픽셀 영역(210), 제2 픽셀 영역(220), 제3 픽셀 영역(230), 및 제4 픽셀 영역(240)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 픽셀 영역(210,220,230,240)은 하나 또는 둘 이상의 픽셀을 포함할 수 있다.
광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200)과 마주보는 제1 면(111)과 제1 면(111)의 반대쪽에 배치된 제2 면(112)을 가질 수 있다. 광학 필름(100)은 제1 면(111)에 배치된 복수 개의 광굴절 패턴들(120)을 포함할 수 있다. 제1 면(111)은 각각 서로 다른 방향으로 기울어진 제1 경사면(121), 제2 경사면(122), 제3 경사면(123), 및 제4 경사면(124)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 경사면(121~124)은 각각 광굴절 패턴들(120)의 측면에 해당할 수 있다. 제1 내지 제4 경사면(121~124)은 디스플레이 패털(200)에 대하여 90도보다 작은 각도로 기울어질 수 있다. 광학 필름(100)의 굴절률과 제1 내지 제4 경사면(121~124)의 경사각은 상기 식 5의 조건을 충족한다.
서로 인접하는 광굴절 패턴들(120)의 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)이 서로 마주볼 수 있고, 서로 인접하는 광굴절 패턴들(120)의 제3 경사면(123)과 제4 경사면(124)이 서로 마주볼 수 있다. 제1 경사면(121)은 제1 픽셀 영역(210)에 대응하는 위치에 배치될 수 있고, 제2 경사면(122)은 제2 픽셀 영역(220)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 또, 제3 경사면(123)은 제3 픽셀 영역(230)에 대응하는 위치에 배치될 수 있고, 제4 경사면(124)은 제4 픽셀 영역(240)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
서로 인접하는 광굴절 패턴들(120)의 제1 내지 제4 경사면(122~124)에 의해 정의되는 리세스 영역(A)이 제1 면(111)에 배치될 수 있다. 리세스 영역(A)은 제1 방향(x) 및 제2 방향(y)으로 배열될 수 있다. 리세스 영역(A)은 다각뿔 형상으로 디스플레이 패널(200)과 평행한 방향에서의 단면은 다각형일 수 있고, 상기 단면의 크기는 디스플레이 패널(200)을 향할수록 커질 수 있다. 본 실시예에서, 리세스 영역(A)은 사각뿔(피라미드) 형상으로 디스플레이 패널(200)과 평행한 방향에서의 단면은 사각형일 수 있고, 상기 단면의 크기는 디스플레이 패널(200)을 향할수록 커질 수 있다.
광학 필름(100)은 PET, PMMA, 폴리(펜타브로모페닐 메타크릴레이트), 폴리티오메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 편광성을 갖는 고분자 물질, 나노복합재 등으로 형성될 수 있다. 상기 나노 복합재는 나노 입자(예를 들어, 이산화 티탄 나노 입자)가 고분자(예를 들어, 폴리이미드)에 분산된 형태일 수 있다.
디스플레이 패널(200)의 제1 픽셀 영역(210)에서 나온 제1 빛(L1)은 제1 경사면(121)으로 입사하여 굴절되고 광학 필름(100)을 통과하여 제2 면(112)으로 나와 소정 방향, 예를 들어, 제1 방향(x)의 반대 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 디스플레이 패널(200)의 제2 픽셀 영역(220)에서 나온 제2 빛(L2)은 제2 경사면(122)으로 입사하여 굴절되고 광학 필름(100)을 통과하여 제2 면(112)으로 나와 소정 방향, 예를 들어, 제1 방향(x)으로 영상을 나타낼 수 있다. 디스플레이 패널(200)의 제3 픽셀 영역(230)에서 나온 제3 빛(L3)은 제3 경사면(123)으로 입사하여 굴절되고 광학 필름(100)을 통과하여 제2 면(112)으로 나와 소정 방향, 예를 들어, 제2 방향(y)의 반대 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 디스플레이 패널(200)의 제4 픽셀 영역(240)에서 나온 제4 빛(L4)은 제4 경사면(124)으로 입사하여 굴절되고 광학 필름(100)을 통과하여 제2 면(112)으로 나와 소정 방향, 예를 들어, 제2 방향(y)으로 영상을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 광학 필름(100)의 굴절률과 제1 내지 제4 경사면(121~124)의 경사각이 상기 식 5의 조건을 충족하므로, 디스플레이 패털(200)에서 나온 제1 빛(L1), 제2 빛(L2), 제3 빛(L3), 및 제4 빛(L4)은 서로 겹쳐지지 않고, 각각 서로 다른 방향으로 굴절되어 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상을 형성할 수 있다. 도 14 및 도 15에서 제1 내지 제4 빛(L1,L2,L3,L4)은 디스플레이 패널(200)에서 수직인 방향으로 나오는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 실시예에서 리세스 영역(A)은 사각뿔 형상으로 광학 필름(100)은 4개의 빛들(L1~L4)을 서로 다른 방향으로 굴절시킬 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 리세스 영역(A)이 오각뿔 이상의 다각뿔 형상인 경우 디스플레이용 광학 필름은 5개 이상의 빛들을 서로 다른 방향으로 굴절시킬 수 있다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름을 나타낸다. 도 12는 도 11의 제1 방향(x)의 단면도이고, 도 13은 도 11의 제2 방향(y)의 단면도이다.
도 16 내지 도 18을 참조하면, 광학 필름(100)은 디스플레이 패널(도 8의 200 참조) 위에 배치되어 디스플레이 패널(200)에서 나온 빛을 굴절시킨다. 디스플레이 패널(200)은 LCD 장치, LED 장치, OLED 장치, PDP 장치, 프로젝션 디스플레이 장치, 홀로그래픽 디스플레이 장치, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 장치에 사용되는 패널일 수 있다.
광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200)과 마주보는 제1 면(111)과 제1 면(111)의 반대쪽에 배치된 제2 면(112)을 가질 수 있다. 디스플레이용 광학 필름(100)은 제1 면(111)에 배치된 복수 개의 광굴절 패턴들(120)을 포함할 수 있다. 광굴절 패턴(120)은 각각 서로 다른 방향으로 기울어진 제1 경사면(121), 제2 경사면(122), 제3 경사면(123), 및 제4 경사면(124)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 경사면(121~124)은 광굴절 패턴(120)의 측면에 해당할 수 있다. 제1 내지 제4 경사면(121~124)은 디스플레이 패널(200)에 대하여 90도보다 작은 각도로 기울어질 수 있다. 광학 필름(100)의 굴절률과 제1 내지 제4 경사면(121~124)의 경사각은 상기 식 5의 조건을 충족한다. 이에 의해, 제1 내지 제4 경사면(121~124)을 통과하는 빛들은 서로 겹쳐지지 않고, 각각 서로 다른 방향으로 굴절되어 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상을 형성할 수 있다.
도시되지 않았지만, 제1 경사면(121), 제2 경사면(122), 제3 경사면(123), 및 제4 경사면(124)은 각각 디스플레이 패널(200의 제1 픽셀 영역(210), 제2 픽셀 영역(220), 제3 픽셀 영역(230), 및 제4 픽셀 영역(240)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
광굴절 패턴(120)은 제1 방향(x) 및 제2 방향(y)으로 배열될 수 있다. 광굴절 패턴(120)은 다각뿔 형상으로 디스플레이 패널(200)과 평행한 방향에서의 단면은 다각형일 수 있고, 상기 단면의 크기는 디스플레이 패널(200)을 향할수록 작아질 수 있다. 본 실시예에서, 광굴절 패턴(120)은 사각뿔 형상으로 디스플레이 패널(200)과 평행한 방향에서의 단면은 사각형일 수 있고, 상기 단면의 크기는 디스플레이 패널(200)을 향할수록 작아질 수 있다.
디스플레이용 광학 필름(100)은 PET, PMMA, 폴리(펜타브로모페닐 메타크릴레이트), 폴리티오메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 편광성을 갖는 고분자 물질, 나노복합재 등으로 형성될 수 있다. 상기 나노 복합재는 나노 입자(예를 들어, 이산화 티탄 나노 입자)가 고분자(예를 들어, 폴리이미드)에 분산된 형태일 수 있다.
도 19 및 도 20은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이용 광학 필름과 그 적용예를 나타낸다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200) 위에 배치되어 디스플레이 패널(200)에서 나온 빛을 굴절시킨다. 디스플레이 패널(200)은 LCD 장치, LED 장치, OLED 장치, PDP 장치, 프로젝션 디스플레이 장치, 홀로그래픽 디스플레이 장치, 스마트폰 등 다양한 디스플레이 장치에 사용되는 패널일 수 있다.
광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200)과 마주보는 제1 면(111)과 제1 면(111)의 반대쪽에 배치된 제2 면(112)을 가질 수 있다. 광학 필름(100)은 제1 면(111)에 배치된 복수 개의 광굴절 패턴(120)을 포함할 수 있다. 광굴절 패턴(120)은 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)을 가질 수 있다. 제1 경사면(121)과 제2 경사면(122)은 디스플레이 패널(200)에 대하여 90도보다 작은 각도로 기울어질 수 있다. 광학 필름(100)의 굴절률과 제1 및 제2 경사면(121,122)의 경사각은 상기 식 5의 조건을 충족한다.
제1 경사면(121)은 제1 픽셀 영역(210)에 대응하는 위치에 배치될 수 있고, 제2 경사면(122)은 제2 픽셀 영역(220)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 복수 개의 광굴절 패턴(120)이 배열되는 방향에서의 광굴절 패턴(120)의 단면은 디스플레이 패널(200)을 향할수록 그 폭이 좁아질 수 있다. 광굴절 패턴(120)의 상기 단면은 이등변 삼각형일 수 있다.
광학 필름(100)은 하부의 제1 광학 필름(100a)과 상부의 제2 광학 필름(100b)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 광학 필름(100)은 둘 이상의 서로 다른 광학 필름의 적층 구조로 형성될 수 있다. 제1 광학 필름(100a)과 제2 광학 필름(100b)은 각각 굴절률이 서로 다른 물질, 예를 들어, PET, PMMA, 폴리(펜타브로모페닐 메타크릴레이트), 폴리티오메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 편광성을 갖는 고분자 물질, 나노복합재 등으로 형성될 수 있다. 상기 나노 복합재는 나노 입자(예를 들어, 이산화 티탄 나노 입자)가 고분자(예를 들어, 폴리이미드)에 분산된 형태일 수 있다.
디스플레이 패널(200)의 제1 픽셀 영역(210)에서 나온 제1 빛(L1)은 제1 경사면(121)으로 입사한 후 디스플레이용 광학 필름(100)을 통과하여 제2 면(112)으로 나와 소정 방향, 예를 들어, 왼쪽 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 제2 픽셀 영역(220)에서 나온 제2 빛(L2)은 제2 경사면(122)으로 입사한 후 광학 필름(100)을 통과하여 제2 면(112)으로 나와 소정 방향, 예를 들어, 오른쪽 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 도 19 및 도 20에서 제1 빛(L1) 및 제2 빛(L2)은 디스플레이 패널(200)에서 수직인 방향으로 나오는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다.
디스플레이 패널(200)에서 나온 제1 빛(L1)과 제2 빛(L2)은 각각 세 번 굴절되어 영상을 형성한다. 제1 빛(L1)은 제1 경사면(121), 제1 광학 필름(100a)과 제2 광학 필름(100b)의 경계면, 및 제2 면(112)에서 각각 굴절된 후 영상을 형성하고, 제2 빛(L2)은 제2 경사면(122), 제1 광학 필름(100a)과 제2 광학 필름(100b)의 경계면, 및 제2 면(112)에서 각각 굴절된 후 영상을 형성한다.
제1 빛(L1)과 제2 빛(L2)은 각각 제1 광학 필름(100a)과 제2 광학 필름(100b)의 굴절률에 따라 진행 방향이 달라질 수 있다. 도 14를 참조하면, 제1 광학 필름(100a)의 굴절률이 제2 광학 필름(100b)의 굴절률보다 작은 경우에는 제1 빛(L1)과 제2 빛(L2)은 굴절될 때마다 굴절되는 방향이 모두 동일하다. 제1 빛(L1)은 진행 방향에 대하여 모두 왼쪽 방향으로 굴절되고, 제2 빛(L2)은 진행 방향에 대하여 모두 오른쪽 방향으로 굴절된다. 도 15를 참조하면, 제1 광학 필름(100a)의 굴절률이 제2 광학 필름(100b)의 굴절률보다 큰 경우에는 제1 빛(L1)과 제2 빛(L2)은 굴절될 때 굴절되는 방향이 달라진다. 제1 빛(L1)은 제1 경사면(121)에서는 진행 방향에 대하여 왼쪽 방향으로 굴절되고, 제1 광학 필름(100a)과 제2 광학 필름(100b)의 경계면에서는 진행 방향에 대하여 오른쪽으로 굴절되며, 제2 면(112)에서는 진행 방향에 대하여 왼쪽으로 굴절된다. 제2 빛(L2)은 제2 경사면(122)에서는 진행 방향에 대하여 오른쪽 방향으로 굴절되고, 제1 광학 필름(100a)과 제2 광학 필름(100b)의 경계면에서는 진행 방향에 대하여 왼쪽으로 굴절되며, 제2 면(112)에서는 진행 방향에 대하여 오른쪽으로 굴절된다.
이와 같이, 디스플레이 패널(200)에서 나온 제1 빛(L1)과 제2 빛(L2)은 각각 광굴절 패턴(120)에 의해 굴절되고 디스플레이용 광학 필름(100)을 통과하여 서로 다른 두 방향으로 영상을 나타낼 수 있다. 또, 굴절률이 서로 다른 제1 광학 필름(100a)과 제2 광학 필름(100b)에 의해 제1 빛(L1)과 제2 빛(L2)의 진행 방향이 조절될 수 있다. 이에 의해, 멀티뷰 영상 및/또는 입체 영상이 구현될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 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.
100 : 디스플레이용 광학 필름 100a : 제1 광학 필름
100b : 제2 광학 필름 111 : 제1 면
112 : 제2 면 120 : 광굴절 패턴
121 : 제1 경사면 122 : 제2 경사면
123 : 제3 경사면 124 : 제4 경사면
200 : 디스플레이 패널 210 : 제1 픽셀 영역
220 : 제2 픽셀 영역 230 : 제3 픽셀 영역
240 : 제4 픽셀 영역

Claims (10)

  1. 영상 소스를 제공하는 영상 소스부 위에 배치되어 상기 영상 소스부에서 제공되는 영상 소스를 굴절시켜 영상을 나타내는 디스플레이용 광학 필름으로서,
    상기 영상 소스부와 마주보는 제1 면;
    상기 제1 면의 반대쪽의 제2면; 및
    상기 제1 면에 배치되고 둘 이상의 경사면들을 포함하는 광굴절 패턴을 포함하고,
    상기 디스플레이용 광학 필름은 하기 식의 조건을 충족하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필름.
    sin-1(1/n) ＜ α
    (상기 식에서 상기 n은 상기 디스플레이용 광학 필름의 굴절률을 나타내고, 상기 α는 상기 경사면들이 상기 영상 소스부에 대하여 기울어진 경사각들 중 어느 하나의 경사각을 나타냄)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 α는 상기 경사각들 중 최소 경사각을 나타내는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광굴절 패턴은 상기 영상 소스부를 향할수록 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 소스부는 제1 픽셀 영역과 제2 픽셀 영역을 포함하는 디스플레이 패널이고,
    상기 광굴절 패턴은 제1 경사면과 제2 경사면을 포함하고,
    상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면의 교차에 의해 제1 모서리와 제2 모서리가 정의되며,
    상기 제1 모서리와 상기 제2 모서리는 상기 제1 픽셀 영역과 상기 제2 픽셀 영역의 경계에 대응하는 위치에 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필름.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 모서리 간 간격과 상기 제2 모서리 간 간격은 각각 상기 제1 픽셀 영역과 상기 제2 픽셀 영역의 폭의 합과 같은 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 소스부는 제1 픽셀 영역과 제2 픽셀 영역을 포함하는 디스플레이 패널이고,
    상기 광굴절 패턴은 제1 경사면, 제2 경사면, 제3 경사면, 및 제4 경사면을 포함하고,
    상기 제1 경사면, 상기 제2 경사면, 상기 제3 경사면, 및 상기 제4 경사면은 서로 다른 방향으로 기울어진 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필름.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광굴절 패턴 또는 상기 광굴절 패턴 사이의 영역은 다각뿔 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필름.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이용 광학 필름은 제1 광학 필름과 제2 광학 필름의 적층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필름.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 광학 필름과 상기 제2 광학 필름은 서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필름.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 소스부는 완구, 학습 기구, 또는 광고판인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광학 필름.

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