KR20170027505A - 마이크로 광 스위치를 이용한 백라이트 유닛 및 3차원 영상 표시 장치 - Google Patents

마이크로 광 스위치를 이용한 백라이트 유닛 및 3차원 영상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

마이크로 광 스위치를 이용한 백라이트 유닛 및 3차원 영상 표시 장치가 개시된다.
개시된 백라이트 유닛은, 이격되게 마주 보는 제1전극층과 제2전극층을 포함하고, 제1전극층는 복수 개의 제1홀을 포함하고, 제2전극층은 복수 개의 제2홀을 포함하며, 상기 제1홀과 제2홀은 마주보지 않도록 배치될 수 있다.

Description

마이크로 광 스위치를 이용한 백라이트 유닛 및 3차원 영상 표시 장치{Backlight unit using micro optical switch, and display apparatus having the same}
예시적인 실시예는 마이크로 광 스위치를 이용한 백라이트 유닛 및 2차원 모드와 3차원 모드의 전환이 가능한 3차원 영상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 들어 3차원 영화가 많이 나오고 있고, 이에 따라 3차원 영상 표시 장치에 관련된 기술이 많이 연구 되고 있다. 3D 영상 표시 장치는 양안시차를 기반으로 3D영상을 표시하고 있기 때문에 현재 상용화되고 있는 3차원 영상 표시 장치는 두 눈의 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 것으로, 시점이 서로 다른 좌안용 영상과 우안용 영상을 시청자의 좌안과 우안에 각각 제공함으로써 시청자가 입체감을 느낄 수 있도록 한다. 이러한 3차원 영상 표시 장치에는 특수 안경을 필요로 하는 안경식 3차원 영상 표시 장치와 안경을 필요로 하지 않는 무안경식 3차원 영상 표시 장치가 있다.
사용자의 편이성을 위해, 안경식보다는 무안경식 방식에 대한 기술들이 선호되고 있다. 무안경식 3차원 영상 표시 방식에서도 기존의 디스플레이 패널 및 기존의 콘텐츠와의 호환을 위하여, 2차원 영상을 보여주는 2차원 모드와 3차원 영상을 보여주는 3차원 모드의 전환이 가능한 3차원 영상 표시 장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
예시적인 실시예들은 마이크로 광 스위치를 이용하여 광의 출광 방향을 제어할 수 있는 백라이트 유닛을 제공한다.
예시적인 실시예들은 마이크로 광 스위치를 이용하여 2차원 모드와 3차원 모드의 전환이 가능한 3차원 영상 표시 장치를 제공한다.
예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛은,
광원;
상기 광원으로부터 조사된 광을 안내하는 도광판;
상기 도광판에 복수 개의 셀 별로 구비된 복수 개의 마이크로 광 스위치를 포함하는 광 스위치 어레이; 및
상기 광 스위치 어레이에 대응되게 구비된 렌즈 어레이;를 포함하고,
상기 복수 개의 마이크로 광 스위치 각각이, 기판, 기판에 구비되고, 복수 개의 제1홀을 포함한 제1전극층, 및 상기 제1홀과 마주보지 않도록 배치된 복수 개의 제2홀을 포함하고, 상기 제1전극층에 이격되게 구비된 제2전극층을 포함할 수 있다.
상기 제1전극층과 제2전극층에 전압이 인가되어 제1전극층과 제2전극층 사이에 정전인력이 발생할 때, 상기 제2전극층이 제1전극층으로 이동하고, 상기 제2전극층이 제1홀을 덮도록 구성될 수 있다.
상기 제1홀이 제2홀의 폭과 같거나 큰 폭을 가질 수 있다.
상기 기판이 투명할 수 있다.
상기 제1전극층과 제2전극층 사이에 제2전극층을 지지하기 위한 스페이서가 더 구비될 수 있다.
상기 제2전극층 위에 광학 필름이 더 구비될 수 있다.
상기 도광판 하부에 광을 반사시키는 반사판이 더 구비될 수 있다.
상기 도광판과 광 스위치 어레이 사이에 확산층이 더 구비될 수 있다.
상기 제1전극층에 절연층이 더 구비될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치는, 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛으로부터 출사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널을 포함하고,
상기 백라이트 유닛은 광원, 상기 광원으로부터 조사된 광을 안내하는 도광판, 상기 도광판에 복수 개의 셀 별로 구비된 복수 개의 마이크로 광 스위치를 포함하는 광 스위치 어레이, 및 상기 광 스위치 어레이에 대응되게 대응되게 구비된 렌즈 어레이;를 포함하고,
상기 복수 개의 마이크로 광 스위치 각각이, 기판, 기판에 구비되고, 복수 개의 제1홀을 포함한 제1전극층, 및 상기 제1홀과 마주보지 않도록 배치된 복수 개의 제2홀을 포함하고, 상기 제1전극층에 이격되게 구비된 제2전극층을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 마이크로 광 스위치는 간단한 구조를 가지고 ON-OFF 스위칭 동작을 통해 광의 출광 방향을 조절할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 3차원 영상 표시 장치는 마이크로 광 스위치의 ON-OFF 구동을 통해 2차원 영상과 3차원 영상을 선택적으로 표시할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1은 Ⅱ-Ⅱ선 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 마이크로 광 스위치를 도시한 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 마이크로 광 스위치의 사시도를 도시한 것이다.
도 5는 도 3에 도시된 마이크로 광 스위치의 동작도를 도시한 것이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 것이다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치가 2D 모드로 동작하는 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치가 3D 모드로 동작하는 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 도 7에 도시된 3차원 영상 표시 장치가 광학 필름을 더 구비한 예를 도시한 것이다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 마이크로 광 스위치를 이용하여 2D 영상을 표시한 예를 도시한 것이다.
도 11은 예시적인 실시예에 따른 마이크로 광 스위치를 이용하여 3D 영상을 표시한 예를 도시한 것이다.
이하, 예시적인 실시예들에 따른 마이크로 광 스위치를 이용한 백라이트 유닛, 및 3차원 영상 표시 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 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.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "A가 B에 구비된"은 A가 B에 접촉 또는 비접촉식으로 구비되는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 3차원 영상 표시 장치는 백라이트 유닛(BLU)과, 상기 백라이트 유닛(BLU)으로부터의 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널(DP)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치는 광의 출광 방향을 조절할 수 있는 백라이트 유닛(BLU)을 구비하여 좌안용 영상과 우안용 영상을 분리함으로써 3차원 영상을 표시할 수 있다. 백라이트 유닛(BLU)은 복수 개의 셀(Z11...Zmn; m,n은 자연수)을 포함하고, 각 셀은 광의 출광 방향을 조절할 수 있다. 여기서, 셀(Zmn)은 출광 방향을 조절하기 위해 독립적으로 구동될 수 있는 단위를 나타낼 수 있다. 예를 들어 상기 셀(Zmn)은 2차원 구조로 배열될 수 있다. 디스플레이 패널(DP)은 복수 개의 화소(미도시)를 포함하고, 각 화소별로 광의 투과율을 제어하여 영상을 형성할 수 있다. 디스플레이 패널(20)은 예를 들어 LCD 패널일 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 각 셀(Zin)은 적어도 하나의 마이크로 광 스위치(20)를 포함하고, 각 셀 별로 광의 출광 방향을 독립적이고 선택적으로 조절할 수 있다. 마이크로 광 스위치(20)를 이용하여 광을 좌안(LE)으로 보내거나 우안으로 보내거나 또는 동일한 영상을 좌안과 우안에 같이 보내는 것을 선택적으로 할 수 있다. 광을 좌안(LE)과 우안(RE)으로 분리하여 보내는 경우 3차원 영상이 표시되고, 좌안과 우안에 동일한 영상을 같이 보내는 경우 2D 영상이 표시될 수 있다. 3차원 영상이 표시되는 것을 3D 모드라고 하고, 2차원 영상이 표시되는 것을 2D 모드라고 한다. 이와 같이 예시적인 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치는 2D 모드와 3D 모드의 전환이 가능하다.
도 2를 참조하면, 백라이트 유닛(BLU)의 마이크로 광 스위치(20)를 이용하여각 셀(Zin)별로 출광 방향을 조절하여 시역을 분리하고, 시간 순차적으로 좌안 영상과 우안 영상을 표시하거나 공간 분할로 좌안 영상과 우안 영상을 표시하여 3차원 영상을 표시할 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 마이크로 광 스위치(20)의 단면도를, 도 4는 사시도를 도시한 것이다. 마이크로 광 스위치(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 셀(Zin)에 적어도 하나 구비될 수 있다. 예를 들어, 하나의 셀(Zin)에 복수 개의 마이크로 광 스위치(20)가 어레이 구조로 배열될 수 있다. 셀의 개수나 사이즈, 하나의 셀에 구비된 마이크로 광 스위치의 개수나 사이즈는 영상 표시 장치 디스플레이의 사이즈, 화소수, 해상도 등에 따라 변경될 수 있다. 도 3 및 도 4에서는 편의 상 하나의 마이크로 광 스위치(20)를 도시한 것이다.
마이크로 광 스위치(20)는, 기판(21), 기판에 구비된 제1전극층(22) 및 제1전극층(22)에 이격되게 구비된 제2전극층(27)을 포함할 수 있다.
기판(21)은 예를 들어, 투명 기판일 수 있다. 기판(21)은 예를 들어, 글라스 기판일 수 있다. 제1전극층(22)은 적어도 하나의 제1홀(23)을 포함할 수 있다. 제2전극층(27)은 적어도 하나의 제2홀(26)을 포함할 수 있다. 제1홀(23)과 제2홀(26)은 서로 마주보지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1홀(23)과 제2홀(26)은 도면 상 수평 방향에 대해 지그재그 형태로 배열될 수 있다. 마이크로 광 스위치(20)의 ON-OFF 동작에 따라 제1홀(23)과 제2홀(26)이 폐쇄되거나 개방될 수 있다. 마이크로 광 스위치(20)의 ON 동작시, 제1홀(23)과 제2홀(26)은 광이 지나가는 통로가 될 수 있다.
제1홀(23)과 제2홀(26)은 마이크로 광 스위치(20)의 OFF 동작시 서로 만나지 않도록 하는 범위 내에서 다양한 형상과 개수로 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1홀(23)의 제1폭(W1)이 제2홀(26)의 제2폭(W2)과 같거나 작을 수 있다. 제1홀(23)과 제2홀(26)은 예를 들어, 사각형 형상을 가질 수 있지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
제1전극층(22)과 제2전극층(27)은 예를 들어, 불투명한 도전성 재질로 형성될 수 있다. 제1전극층(22)과 제2전극층(26)은 예를 들어, Ti, Au, Ag, Pt Cu, Al, Ni 및 Cr 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
제1전극층(22)과 제2전극층(27)은 이격되게 배치될 수 있다. 제1전극층(22)에 절연층(24)이 더 구비될 수 있다. 절연층(24)은 제1전극층(22)과 제2전극층(27)이 단락되는 것을 방지할 수 있다. 제2전극층(27)을 지지하기 위해, 제1전극층(22)과 제2전극층(27) 사이에 스페이서(29)가 구비될 수 있다. 스페이서(29)는 제1전극층(22)과 제2전극층(27) 사이의 간격을 유지하도록 하며, 제2전극층(27)이 제1전극층(22)을 향해 이동하거나 떨어질 때 지지해 주는 기능을 할 수 있다. 스페이서(29)의 두께는 마이크로 광 스위치(20)의 ON-OFF 스위칭 동작이 원활하게 이루어질 수 있도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극층(22)과 제2전극층(27)이 너무 가까우면, 전압이 인가되지 않는 경우에도 제1전극층(22)과 제2전극층(27)이 접촉되어 마이크로 광 스위치(20)가 오작동할 수 있으므로, 이러한 오작동이 일어나지 않도록 적당한 간격이 유지되도록 하는 것이 필요하다. 스페이서(29)는 제2전극층(27)을 지지할 수 있도록 적어도 2개 구비될 수 있으며, 예를 들어, 제1전극층(22)과 제2전극층(27) 사이의 네 모서리에 포스트 형태로 구비될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 제1전극층(22)과 제2전극층(27) 사이에 측벽 형태로 2개 구비되는 것도 가능하다.
도 4와 도 5를 참조하여, 마이크로 광 스위치(20)의 ON-OFF 동작을 설명한다.
도 4가 마이크로 광 스위치(20)의 ON 동작을 나타낸 것이다. 마이크로 광 스위치(20)가 ON 동작시 제1홀(23)과 제2홀(26)이 개방되어 광이 제1홀(23)과 제2홀(26)을 통해 출광될 수 있다. 제1전극층(22)과 제2전극층(27) 사이에 전압이 인가되지 않을 때, 제1전극층(22)과 제2전극층(27)이 이격된 채로 유지되고, 제1홀(23)과 제2홀(26)이 개방될 수 있다. 이때, 기판(21)을 통해 입사된 광이 제1홀(23)과 제2홀(26)을 통해 출광될 수 있다.
도 5가 마이크로 광 스위치(20)의 OFF 동작을 나타낸 것이다. 마이크로 광 스위치(20)가 OFF 동작시 제1홀(23)이 폐쇄되어 광이 출광될 수 없다. 제1전극층(22)과 제2전극층(27) 사이에 전압이 인가될 때, 정전인력이 작용하여 제2전극층(27)이 제1전극층(22)을 향해 잡아당겨질 수 있다. 제2전극층(27)이 제1전극층(22)에 붙을 수 있도록 전압을 인가할 수 있다. 제2전극층(27)이 제1전극층(22)에 붙을 때, 제1홀(23)이 제2전극층(27)에 의해 폐쇄될 수 있다. 이때, 제1홀(23)이 폐쇄되어 있으므로, 기판(21)을 통해 입사된 광이 출광될 수 없다.
예시적인 실시예에 따른 마이크로 광 스위치(20)는 그 구조가 단순하여 제조가 용이하며, 간단한 반도체 공정을 통해 제작될 수 있으므로 생산성이 높을 수 있다. 또한, 마이크로 광 스위치(20)의 OFF 동작시 제1홀(23)이 폐쇄되어 누광을 방지할 수 있으므로 명암비가 높을 수 있다. 또한, 마이크로 광 스위치(20)를 정전인력에 의해 ON-OFF 구동하므로 동작 전압이 낮고, 동작 속도가 빠를 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛(10)을 도시한 것이다.
백라이트 유닛(10)은, 광을 조사하는 광원(11), 상기 광원으로부터 조사된 광을 안내하는 도광판(13), 및 도광판(13)에 구비된 광 스위치 어레이(20A)를 포함할 수 있다.
광원(11)은 예를 들어 LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode), 또는 LD(Laser Diode)를 포함할 수 있다. 광원(11)은 예를 들어, 서로 다른 파장의 광을 조사하는 제1광원(11a), 제2광원(11b), 제3광원(11c)을 포함할 수 있다. 광원(11)은 도광판(11)의 일측에 구비될 수 있다. 또는, 광원은 도광판(11)의 양측에 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1광원(11a)은 적색 광을, 제2광원(11b)은 녹색 광을, 제3광원(11c)은 청색 광을 조사할 수 있다. 도광판(13)은 상기 광원(11)으로부터 조사된 광을 일부는 반사시키고, 일부는 투과시킴으로써 광을 도광판의 일측에서 타측까지 고르게 전달되도록 할 수 있다.
도광판(13)의 하부에는 반사판(15)이 더 구비될 수 있다. 반사판(15)은 도광판(13)의 하부로 빠져나가는 광을 반사시켜 상부 쪽으로 보냄으로써 광 효율을 높일 수 있다.
광 스위치 어레이(20A)는 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 복수 개의 셀(Zmn) 별로 구비될 수 있다. 도 6에서는 편의 상 광 스위치 어레이(20A)에 있는 하나의 광 스위치(20)만을 도시한 것이고, 광 스위치 어레이(20A)는 복수 개의 마이크로 광 스위치(20)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 셀(Zmn) 내에 복수 개의 마이크로 광 스위치(20)가 일렬로 배열되거나, 메트릭스 형태로 배열될 수 있다.
상기 복수 개의 마이크로 광 스위치(20)는 기판(21), 기판에 구비된 제1전극층(22) 및 제1전극층(22)에 이격되게 구비된 제2전극층(27)을 포함할 수 있다. 마이크로 광 스위치(20)에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도광판(13)과 기판(21) 사이에 예를 들어 확산층(17)이 구비될 수 있다. 확산층(17)은 도광판(13)에서 올라오는 광을 확산시켜 광이 균일하게 퍼지도록 할 수 있다.하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
도광판(13)을 통해 전송된 광은 기판(21)으로 입사될 수 있다. 마이크로 광 스위치(20)가 ON일 때, 기판(21)을 통해 입사된 광이 제1 홀(23)과 제2 홀(26)을 통과해 출광될 수 있다. 제1전극층(22)과 제2전극층(27)에 전압이 인가되어, 마이크로 광 스위치(20)가 OFF일 때, 제1 홀(23)이 제2전극층(27)에 의해 차폐되어 기판(21)을 통해 입사된 광이 차단될 수 있다. 이와 같이, 광 스위치 어레이에 있는 각 마이크로 광 스위치가 독립적으로 ON-OFF 조절됨으로써, 광의 출광 방향이 조절될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛(10)은 마이크로 광 스위치(20)에 의해 광을 차단하거나 통과시키므로, 도광판(13)이 내부 전반사 기능을 가질 필요가 없다. 따라서, 도광판의 구조를 단순화할 수 있다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 3차원 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
3차원 영상 표시 장치는, 백라이트 유닛(10A), 및 상기 백라이트 유닛(10A)으로부터 출사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널(40)을 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(40)은 예를 들어 LCD 패널일 수 있다
백라이트 유닛(10A)은 복수 개의 셀 별로 광의 출광 방향을 조절하여 2차원영상과 3차원 영상을 전환할 수 있다. 백라이트 유닛(10A)은 광을 조사하는 광원(11), 상기 광원으로부터 조사된 광을 안내하는 도광판(13), 및 도광판(13)에 구비된 광 스위치 어레이(20A)를 포함할 수 있다. 도광판(13)의 하부에 반사판(15)이 구비될 수 있다.
광원(11), 도광판(13), 반사판(15)에 대해서는 도 6을 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
광 스위치 어레이(20A)는 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 복수 개의 셀(Zmn) 별로 구비될 수 있다. 광 스위치 어레이(20A)는 복수 개의 마이크로 광 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 스위치 어레이(20A)는 각 셀 별로 제1 마이크로 광 스위치(20a), 제2 마이크로 광 스위치(20b), 제3 마이크로 광 스위치(20c)를 포함할 수 있다. 하지만, 광 스위치 어레이에서의 마이크로 광 스위치의 개수와 배열은 한정되는 것은 아니고, 다양하게 변형 가능하다. 제1 내지 제3 마이크로 광 스위치(20a)(20b)(20c)는 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한 마이크로 광 스위치와 실질적으로 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 광 스위치 어레이(20A) 상에 렌즈 어레이(35)가 구비될 수 있다. 렌즈 어레이(35)는 상기 광 스위치 어레이(20A)를 통과한 광의 방향을 한정하는 방향 조절부로 작용할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이(35)는 광 스위치 어레이(20A)에 대응되게 구비될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이(35)의 단위 렌즈가 광 스위치 어레이(20A)의 단위 셀에 대응될 수 있다. 예를 들어, 광 스위치 어레이(20A)가 단위 셀에 제1 내지 제3 마이크로 광 스위치(20a)(20b)(20c)를 포함할 때, 렌즈 어레이(35)의 단위 렌즈가 제1 내지 제3 마이크로 광 스위치(20a)(20b)(20c)에 대응되게 배치될 수 있다.
예를 들어, 렌즈 어레는(35)의 단위 렌즈가 각 셀 별로 구비되고, 상기 렌즈 어레이(35)의 초점 면에 광 스위치 어레이(20A)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 셀(도 1의 Zmn 참조)이 2차원 구조를 가지는 경우, 상기 렌즈 어레이(35)가 2차원 배열 구조를 가질 수 있다. 상기 렌즈 어레이(35)와 광 스위치 어레이(20A) 사이에 초점 거리로 간격을 두기 위해 스페이스층(33)이 더 구비될 수 있다. 상기 스페이스층(33)은 렌즈 어레이(35)와 같은 굴절률을 가지는 재질로 형성되거나, 일체형으로 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여 예시적인 실시예에 따른 3차원 영상 장치의 2D 모드와 3D 모드를 설명한다. 도 7을 참조하면, 광 스위치 어레이(20A)의 모든 마이크로 광 스위치를 ON 구동시킴으로써, 각 마이크로 광 스위치의 제1 홀(도 6의 23)과 제2홀(도 6의 26)을 개방할 수 있다. 개방된 제1홀과 제2홀을 통해 모든 마이크로 광 스위치를 통해 광이 출광되어 디스플레이 패널(40)에 입사될 수 있다. 모든 방향에서 디스플레이 패널(40)로 입사된 광은 지향성 없이 출력되어 2차원 영상을 표시할 수 있다.
도 8을 참조하면, 광 스위치 어레이(20A)의 마이크로 광 스위치 중 일부를 ON하고, 나머지를 OFF 시킴으로써, 광의 출광 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 광 스위치(20a)를 OFF시키고, 제2 및 제3 마이크로 광 스위치(20b)(20c)를 ON 시켜 광을 좌안 영역과 우안 영역으로 분리하여 보낼 수 있다. 예를 들어, 제2 마이크로 광 스위치(20b)가 ON일 때, 광이 좌안(LE)으로 향하고, 제3 마이크로 광 스위치(20c)가 ON일 때, 광이 우안(RE)으로 향할 수 있다. 여기서, 제2 및 제3 마이크로 광 스위치(20b)(20c)는 동시에 ON되거나, 시간 순차적으로 ON될 수 있다. 이와 같이, 마이크로 광 스위치의 선택적인 ON-OFF 조절을 통해 광을 분리하여 좌안 영역과 우안 영역으로 보냄으로써 3차원 영상을 표시할 수 있다.
한편, 광 스위치 어레이에서, ON 되는 마이크로 광 스위치의 위치에 따라 출광되는 광의 방향이 달라지므로, 마이크로 광 스위치의 ON-OFF 조절을 통해 좌안 영역과 우안 영역의 위치를 다르게 조절하는 것도 가능하다.
도 9는 도 7에 도시된 3차원 영상 표시 장치에서 광 스위치 어레이(20A)와 렌즈 어레이(35) 사이에 광학 필름(32)을 더 구비한 예를 도시한 것이다. 광학 필름(32)은 광 스위치 어레이(20A)에서 출광된 광을 확산 또는 굴절시켜 광이 렌즈 어레이(35)를 향해 직진하도록 할 수 있다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 것이다. 도 10에 도시된 백라이트 유닛에서 도 7의 백라이트 유닛과 동일한 참조 번호를 사용한 것은 실질적으로 동일한 기능과 동작을 하는 구성 요소일 수 있다. 도광판(13)과 광 스위치 어레이(20A) 사이에 예를 들어, 도광판(13)에서 나온 광을 균일하게 퍼지게 하기 위한 확산판(111), 광 진행 경로를 보정하기 위한 프리즘 시트(112), 밝기 향상 필름(113)이 더 구비될 수 있다.
도 10에 도시된 백라이트 유닛의 광 스위치 어레이(20A)는 예를 들어, 제1 내지 제5 마이크로 광 스위치(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)를 포함할 수 있다. 도 10에서는 제1 내지 제5 마이크로 광 스위치(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)를 모두 ON하여 2D 모드를 구현한 예를 도시한 것이다.
도 11에서는 예를 들어, 제1, 제3, 제4, 및 제5 마이크로 광 스위치(20a)(20c)(20d)(20e)를 OFF하고, 제2 마이크로 광 스위치(20b)를 ON하여 3차원 영상을 표시할 수 있다.
이 밖에도 각 셀에서 마이크로 광 스위치를 다양한 조합으로 선택적으로 ON-OFF 조절하여 광의 출광 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1셀에서는 제1 마이크로 광 스위치를 ON하고, 제2셀에서는 제3 마이크로 광 스위치를 ON하고, 제3셀에서는 제5 마이크로 광 스위치를 ON함으로써, 각 셀에서의 출광 방향을 조절할 수 있다. 각 셀에서의 광의 출광 방향은 ON된 마이크로 광 스위치의 위치에 따라 결정되며, 디스플레이 패널의 제어부(미도시)가 각 셀에서의 ON된 마이크로 광 스위치와 출광 방향의 대응 관계에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
광원(11)에서 출사된 광이 도광판(13)을 통해 백라이트 유닛의 전면에 퍼지게 되어 상기 광원(11)이 면광원으로 전환될 수 있다. 상기 도광판(13)에서 위쪽으로 나온 광은 상기 제1 내지 제5 마이크로 광 스위치(20a)(20b)(20c)(20d)(20e)의 개폐 동작에 따라, 개방된 마이크로 광 스위치의 위치와 렌즈 어레이(35)의 협동에 의해 광의 진행 방향이 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 마이크로 광 스위치(20a)가 개방되고, 나머지 마이크로 광 스위치가 폐쇄될 때, 광이 도면상 우측 상부로 향할 수 있다. 예를 들어, 제3 마이크로 광 스위치(20c)가 개방되고 나머지 마이크로 광 스위치들이 폐쇄될 때, 광이 도면상 정면으로 향할 수 있다. 예를 들어, 제5마이크로 광 스위치(20d)가 개방되고, 나머지 마이크로 광 스위치들이 폐쇄될 때 광이 도면상 좌측 상부로 향할 수 있다. 이와 같이 각 셀마다 광의 출광 방향을 조절함으로써 좌안과 우안의 시역을 분리하여 3차원 영상을 표시할 수 있다. 개방되는 마이크로 광 스위치의 위치와, 이에 대응되는 렌즈 어레이의 조합을 이용하여 광의 출광 방향을 다양하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 광 스위치 어레이가 셀마다 메트릭스 구조를 가지는 경우 광의 출광 방향은 상하 좌우 자유롭게 조절할 수 있다. 따라서, 영상의 표시 방향을 자유롭게 전환할 수 있고, 그럼으로써 포트레이트 표시 방식과 랜드스케이프 표시 방식으로 영상을 표시하는 것도 가능하다.
한편, 마이크로 광 스위치를 모두 개방하거나, 각 셀 별로 동일한 위치에 있는 마이크로 광 스위치를 개방함으로써 2차원 영상을 표시할 수 있다. 이와 같이 마이크로 광 스위치의 개방 위치를 조절하여 2차원 영상과 3차원 영상의 전환을 용이하게 할 수 있다. 또한, 시간 순차적으로 좌안 영상과 우안 영상을 표시하여 해상도의 저하 없이 3차원 영상을 표시할 수 있다.
또한, 여러 영역으로 우안 영상과 좌안 영상을 표시하여 여러 시청자가 3차원 영상을 시청할 수도 있다. 또한, 출광 방향을 영상 표시 장치의 좌우 방향뿐만 아니라 상하 방향 또는 대각선 방향으로 조절할 수 있다. 그럼으로써, 입체 영상을 표시할 때 표시 방향의 전환이 가능할 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
10,10A,BLU: 백라이트 유닛, 20: 마이크로 광 스위치
20A: 마이크로 광 스위치 어레이
21:기판, 22:제1전극층
23: 제1홀, 26: 제2홀
27:제2전극층, 35: 렌즈 어레이
40: 디스플레이 패널

Claims (15)

  1. 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 광을 안내하는 도광판;
    상기 도광판에 복수 개의 셀 별로 구비된 복수 개의 마이크로 광 스위치를 포함하는 광 스위치 어레이; 및
    상기 광 스위치 어레이에 대응되게 구비된 렌즈 어레이;를 포함하고,
    상기 복수 개의 마이크로 광 스위치 각각이, 기판, 기판에 구비되고, 복수 개의 제1홀을 포함한 제1전극층, 및 상기 제1홀과 마주보지 않도록 배치된 복수 개의 제2홀을 포함하고, 상기 제1전극층에 이격되게 구비된 제2전극층을 포함한 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극층과 제2전극층에 전압이 인가되어 제1전극층과 제2전극층 사이에 정전인력이 발생할 때, 상기 제2전극층이 제1전극층으로 이동하고, 상기 제2전극층이 제1홀을 덮도록 구성된 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1홀이 제2홀의 폭과 같거나 큰 폭을 가지는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판이 투명한 백라이트 유닛.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1전극층과 제2전극층 사이에 제2전극층을 지지하기 위한 스페이서가 더 구비된 백라이트 유닛.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2전극층 위에 광학 필름이 더 구비된 백라이트 유닛.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판 하부에 광을 반사시키는 반사판이 더 구비된 백라이트 유닛.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판과 광 스위치 어레이 사이에 확산층이 더 구비된 백라이트 유닛.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1전극층에 절연층이 더 구비된 백라이트 유닛.
  10. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛으로부터 출사된 광을 이용하여 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 복수 개의 셀 별로 광의 출광 방향을 조절하여 2차원영상과 3차원 영상을 전환할 수 있도록 된 3차원 영상 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1전극층과 제2전극층 사이에 제2전극층을 지지하기 위한 스페이서가 더 구비된 3차원 영상 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2전극층 위에 광학 필름이 더 구비된 3차원 영상 표시 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 도광판 하부에 광을 반사시키는 반사판이 더 구비된 3차원 영상 표시 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 도광판과 광 스위치 어레이 사이에 확산층이 더 구비된 3차원 영상 표시 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1전극층에 절연층이 더 구비된 3차원 영상 표시 장치.
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