KR20170084644A - 입체영상 투명 디스플레이 장치 - Google Patents

입체영상 투명 디스플레이 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170084644A
KR20170084644A KR1020160003920A KR20160003920A KR20170084644A KR 20170084644 A KR20170084644 A KR 20170084644A KR 1020160003920 A KR1020160003920 A KR 1020160003920A KR 20160003920 A KR20160003920 A KR 20160003920A KR 20170084644 A KR20170084644 A KR 20170084644A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
guide plate
light guide
pattern shape
axis
Prior art date
Application number
KR1020160003920A
Other languages
English (en)
Inventor
윤종문
김동용
Original Assignee
(주)뉴옵틱스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)뉴옵틱스 filed Critical (주)뉴옵틱스
Priority to KR1020160003920A priority Critical patent/KR20170084644A/ko
Publication of KR20170084644A publication Critical patent/KR20170084644A/ko

Links

Images

Classifications

    • G02B27/225—
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • H04N13/0402—

Abstract

본 출원은 입체 영상 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 출원의 입체 영상 투명 디스플레이는 본연의 투명성을 적절히 확보하면서, 외부 광원 없이도 효과적으로 입체 영상을 구현할 수 있고, 또한, 디스플레이 모듈의 픽셀 주기와 도광판의 패턴에 의해 유도될 수 있는 모아레 현상을 개선하여, 백 라이트 유닛 적용의 어려움을 개선할 수 있다.

Description

입체영상 투명 디스플레이 장치{stereoscopic transparent display device}
본 출원은 입체영상 투명 디스플레이 장치에 대한 것이다.
구체적으로, 본 출원은 무안경 타입의 입체영상 투명 디스플레이 장치로써, 2차원 또는 3차원 모드가 선택적으로 구현 가능한 입체영상 투명 디스플레이 장치에 대한 것이다.
평판 표시장치(FPD; Flat Panel Display)는 종래의 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 표시장치를 대체하여 데스크탑 컴퓨터의 모니터 뿐만 아니라, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 휴대용 컴퓨터나 휴대 전화 단말기 등의 소형 경량화된 시스템을 구현하는데 필수적인 표시장치이다. 현재 상용화된 평판 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기전계발광장치 {Organic Light Emitting Diode, OLED) 등이 있으며 특히, 이중 액정표시장치는 우수한 시인성, 용이한 박막화, 저전력 및 저발열 등의 장점에 따라 모바일 기기, 컴퓨터의 모니터 및 HDTV 등에 이용되는 표시장치로서 각광받고 있다.
특히, 액정표시장치는 대향하는 한 쌍의 투명기판 상에 격자형을 이루도록 배열된 전극 배선들과 이 사이에 액정층이 게재된 액정패널 및 이에 빛을 제공하는 광원으로 이루어지는 평판표시장치로서, 빛을 선택적으로 반사 또는 투과하는 특성을 가짐으로써, 투명 디스플레이를 구현하는 데 유리하다.
그러나, 액정표시장치는 스스로 빛을 발광하지 못하여 별도의 백라이트 유닛이 구비되어야 하며, 이는 광 효율을 향상시키기 위한 하나 이상의 광학 부재를 포함하게 된다. 이러한 광학 부재로는 도광판, 반사판, 확산시트 및 프리즘 시트 등으로 이루어져 있다.
그러나, 상기 광학 부재를 투명 디스플레이에 적용시에는 반사판은 배면의 객체를 가리게 되고, 확산시트는 투명도를 저하시켜 배면의 객체의 시인도를 떨어뜨리며, 프리즘 시트는 배면의 상을 왜곡시키게 되어 결국 도광판을 제외한 나머지 광학시트는 생략하여 투명 디스플레이를 구성하게 된다. 다만, 투명 디스플레이는 투명도에 영향을 주는 광 학부재를 생략했다 하더라도, 도광판 상에 형성되는 광 조절패턴에 의해 그 자체의 광 투과율이 낮은 편이며, 따라서 기본적으로 투명 디스플레이의 배면의 객체(obj)의 시인성이 매우 낮다는 한계가 있고, 또한 디스플레이 모듈의 단위 픽셀과의 상호작용으로 인하여 모아레 현상 등이 발생하는 문제가 있었다.
한편, 안경 방식 또는 무안경 방식으로 구별되는 입체 영상 표시 장치의 구동에 있어서도, 전술한 투명 디스플레이 장치에서의 문제점이 동일하게 존재한다. 따라서, 입체 영상을 효과적으로 구현하면서, 전술한 문제점 등을 효과적으로 해결할 수 있는 입체 영상 투명 디스플레이 장치의 제조에 대한 필요성이 대두되고 있다.
특허 문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 2015-0074803호
본 출원은 디스플레이의 투명성을 적절히 확보하면서, 무안경 타입으로 3차원 모드를 구현할 수 있는 입체영상 투명 디스플레이 장치를 제공한다.
본 출원은 또한, 별도의 배리어 슬릿(barrier slit)의 존재 없이 3차원 모드를 구현할 수 있어, 박형화를 도모할 수 있는 입체영상 투명 디스플레이 장치를 제공한다.
본 출원은 더욱이, 2차원 또는 3차원 모드를 선택적으로 구현할 수 있는 무안경 타입의 입체영상 투명 디스플레이 장치로써, 디스플레이 모듈의 픽셀 주기와 도광판의 반사면 패턴에 의해 유도될 수 있는 모아레 현상을 개선하여, 백 라이트 유닛 적용의 어려움을 개선한 입체영상 투명 디스플레이 장치를 제공한다.
본 출원은 상기 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 디스플레이 모듈 및 백 라이트 유닛을 포함하는 입체영상 투명 디스플레이 장치에 있어서, 상기 백 라이트 유닛은 광원부 및 상기 광원부로부터의 광이 상기 디스플레이 모듈로 입사할 수 있도록 배치되어 있는 도광판을 포함하며, 상기 도광판은 3차원 모드의 시야각을 유도하도록 제 1 축 방향에 일정 주기로 형성되어 있는 패턴 형상을 가지는 반사면 포함하는 입체영상 투명 디스플레이 장치에 대한 것이다.
본 출원은 디스플레이의 투명성을 적절히 확보하면서, 무안경 타입으로 3차원 모드를 구현할 수 있는 입체영상 투명 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 출원은 또한, 별도의 배리어 슬릿(barrier slit)의 존재 없이 3차원 모드를 구현할 수 있어, 입체영상 투명 디스플레이 장치의 박형화를 도모할 수 있다.
본 출원은 디스플레이 모듈의 픽셀 주기와 도광판의 반사면 패턴에 의해 유도될 수 있는 모아레 현상을 개선하여, 백 라이트 유닛 적용의 어려움을 개선한 입체영상 투명 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1 및 도 10은 본 출원의 입체영상 투명 디스플레이 장치의 일 모식도이다.
도 2a 및 도 2b는 공지의 패럴랙스 배리어 방식의 3차원 입체 영상 구현 방식에 대한 일 모식도이다.
도 3은 본 출원에 따른 투명 디스플레이 모듈의 3차원 모드 구동원리를 도식화한 것이다.
도 4 및 5는 본 출원의 도광판의 구조에 대한 일 모식도이다.
도 6 내지 8은 본 출원에 따른 도광판의 반사면에 포함되는 패턴 형상의 축을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 출원에 따른 프리즘 바 패턴 형상에 대한 일 모식도이다.
이하, 본 출원에 따른 입체 영상 투명 디스플레이 장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 출원은 입체 영상 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 출원의 입체 영상 투명 디스플레이 장치는, 도광판의 반사면에 3차원 모드의 시야각을 유도하도록 형성된 패턴 형상을 포함하여, 별도의 배리어 슬릿(Barrier slit)의 구성 없이 3차원 모드를 구현할 수 있어, 디스플레이 장치의 박형화를 도모할 수 있다.
또한, 본 출원의 입체 영상 투명 디스플레이 장치는 상기 도광판의 반사면에 제 1 축 방향에 일정 주기를 가지도록 패턴 형상을 형성함으로써, 백 라이트 유닛 적용에 의해 유도될 수 있는 모아레 현상을 효과적으로 개선할 수 있고, 도광판에 의한 투명 디스플레이 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있으며, 입체 영상을 효과적으로 구현할 수 있다.
본 출원의 입체 영상 투명 디스플레이 장치는, 예를 들면 2차원 모드와 3차원 모드가 선택적으로 구현 가능하며, 또한 백라이트 유닛을 적용하여 외부 광원의 존재 여부에 관계없이 디스플레이 영상의 구현이 가능할 수 있다.
본 출원에서 용어 「2차원 모드」는, 디스플레이 모듈을 통해 좌안 및 우안에 인식되는 이미지가 동일한 모드를 의미한다.
본 출원에서 용어 「3차원 모드」는, 디스플레이 모듈을 통해 좌안 및 우안에 인식되는 이미지가 상이한 모드를 의미한다.
본 출원은 디스플레이 모듈; 및 백라이트 유닛을 포함하는 입체영상 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다. 상기 백라이트 유닛은 광원부 및 상기 광원부로부터의 광이 상기 디스플레이 모듈로 입사할 수 있도록 배치되어 있는 도광판을 포함한다. 또한, 상기 도광판은 3차원 모드의 시야각을 유도하도록 제 1 축 방향에 일정 주기로 형성되어 있는 패턴 형상을 가지는 반사면을 포함한다.
하나의 예시에서, 도 1에 도시된 것처럼, 본 출원에 따른 입체 투명 디스플레이 장치(1000)는 디스 플레이 모듈(100); 및 상기 디스플레이 모듈(100)의 배면에 형성되며, 광원부(201) 및 도광판(202)을 포함하는 백 라이트 유닛(200)을 포함한다.
본 출원에서 용어 「입체 영상 투명 디스플레이 장치」는, 3차원 모드가 구현 가능하며, 배면에 위치한 객체가 시인될 수 있는 디스플레이 장치로써, 백 라이트 유닛과 패널 사이에 확산 시트나 프리즘 시트 등의 적층 구성이 없으며, 예를 들면 550nm 파장의 광에 대한 투과율이 5% 이상인 디스플레이 장치를 의미한다.
본 출원에 따른 입체 영상 투명 디스플레이 장치는 3차원 모드의 구현이 가능하고, 백 라이트 유닛을 포함하여, 외부 광원의 존재 여부에 관계없이 디스플레이 영상의 구현이 가능할 수 있다.
또한, 상기 백 라이트 유닛의 도광판의 반사면에 3차원 모드의 시야각을 유도하는 패턴 형상을 일정한 축 방향에 일정 주기를 가지도록 형성하여, 배리어 슬릿(barrier slit)없이 3차원 모드를 구현할 수 있고, 디스플레이 모듈의 픽셀 주기와 도광판 패턴의 상호작용에 기인하는 모아레 현상을 효과적으로 개선할 수 있으며, 도광판에 의한 투명 디스플레이 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
입체 영상 투명 디스플레이 장치는 디스플레이 모듈을 포함한다.
무안경 타입으로 입체 영상을 구현하는 방식은, 예를 들면 렌티큘러 방식과 패럴랙스 배리어(Parallax barrier) 방식이 있고, 본 출원의 경우 패럴랙스 배리어 방식과 유사한 방식을 채용할 수 있다.
구체적으로, 일반적인 패럴랙스 배리어 방식은 배리어 슬릿(barrier slit)을 관찰차 기준으로 영상 패널의 배면에 배치하는 프론트 배리어 방식과 영상 패널 전면에 배치하는 백 배리어 방식이 있을 수 있으나, 본 출원의 입체 영상 투명 디스플레이 장치는 별도의 배리어 슬릿(barrier slit)을 구비하지 않으면서, 전술한 프론트 배리어 방식과 유사한 원리로 3차원 모드를 구현할 수 있다.
보다 구체적으로, 통상적인 프론트 패럴랙스 배리어 방식에 의한 입체영상 표시 장치는 도 2a에 도시된 바와 같이 좌안 및 우안에 각각 대응하는 수직방향(도 2a의 Y-Y' 방향)을 향하는 좌안 영상을 제공하는 제 1 영역(L)과 우안 영상을 제공하는 제 2 영역(R)을 수평방향(도 2a에서 X-X' 방향)으로 교대로 배치한 영상 패널(101), 및 그 전단에 패럴랙스 배리어(102)를 포함하여, 이를 통해 분할된 2 개의 좌, 우 영상이 분리 관측되어 입체감을 느끼게 하는 방식이지만, 본 출원에 따른 입체 영상 투명 디스플레이 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 영상 패널(101)의 배면에 별도의 배리어 슬릿(barrier slit)을 형성하지 않고, 대신에 도광판(202)의 하면에 일정 주기로 형성되어 있는 패턴 형상(202,P)이 3차원 모드의 시야각을 유도하여 패럴랙스 배리어의 역할을 수행함으로써, 2개의 좌, 우 영상이 분리 관측되어 입체감을 느끼게 하는 방식을 채용할 수 있다.
상기에서 용어 「3차원 모드의 시야각을 유도한다」는 것은, 영상 패널의 좌안 영역에 해당하는 영상이 관찰자의 좌안에 전달되고, 영상 패널의 우안 영역에 해당하는 영상이 관찰자의 우안에 전달될 수 있도록 패턴 형상이 광원부로부터의 광을 산란시킨다는 것을 의미한다.
하나의 예시에서, 디스플레이 모듈(100)은 도 1에 도시된 것처럼, 좌안 영상을 제공하는 제 1 영역(L) 및 우안 영상을 제공하는 제 2 영역(R)을 포함하는 영상 패널(101)을 가질 수 있다.
상기 영상 패널은, 좌안 영상을 제공하는 제 1 영역(L) 및 우안 영상을 제공하는 제 2 영역(R)을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 영역(L) 및 제 2 영역(R)은 소정의 피치를 가지고, 교번적으로 배열되어 있을 수 있다.
상기 영상 패널은, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 발광 표시 장치(Light Emitting diode Display, LED), 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Light Emitting diode Display, OLED), 플라즈마 영상 표시 장치(Plasma Display Panel, PDP) 및 전기 발광 표시 장치(Electroluminescent Display; EL) 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 영상을 픽셀 단위로 재생하기 위한 일반적인 디스플레이 장치에 이용되는 패널이 제한 없이 포함될 수 있다.
상기 디스플레이 모듈은, 전술한 구성 이외에, 디스플레이 모듈이 포함될 수 있는 공지의 구성, 예를 들면 유리나 고분자 기판, 전극층 또는 편광판 등을 제한 없이 포함할 수 있다.
디스플레이 모듈 내의 영상 패널은 백 라이트 유닛으로부터 출사되는 광을 선택적으로 투과 또는 차단 시키는 기능을 수행하여 픽셀 단위로 영상을 표시할 수 있다.
이 때, 디스플레이 모듈의 단위 픽셀과 후술하는 백 라이트 유닛에 포함되는 도광판 내 반사면에 존재하는 패턴 형상과의 상호 작용에 의해 모아레 현상이 발생할 수 있다. 그러나, 본 출원에 따른 입체 영상 투명 디스플레이 장치는 후술하는 바와 같이, 도광판의 반사면에 존재하는 패턴 형상을 일정한 주기 및 규칙성을 가지도록 배열함으로써, 이러한 모아레 현상을 극복할 수 있고, 투명성이 우수하며, 또한 3차원 모드가 효과적으로 구현되는 입체 영상 투명 디스플레이를 제공할 수 있다.
본 출원에 따른 입체 영상 투명 디스플레이 장치는 백 라이트 유닛을 포함한다. 또한, 상기 백 라이트 유닛은, 광원부 및 도광판을 포함한다. 백 라이트 유닛은 디스플레이 모듈의 배면에 배치되며, 디스플레이 모듈에 광을 제공하여 디스플레이 장치가 영상을 구현할 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
하나의 예시에서, 백 라이트 유닛에 포함되는 광원부는 광원 및 상기 광원을 배치할 수 있도록 설계된 광원 기판을 포함할 수 있다.
상기 광원부는 예를 들면, 광원부로부터의 광이 도광판을 통과하여, 궁극적으로 디스플레이 모듈로 입사될 수 있도록 배치할 수 있다.
하나의 예시에서, 광원부는 도광판의 적어도 어느 일 측면에 배치되어 있을 수 있다. 이러한 광원부의 배치는, 본 출원의 3차원 모드 구현을 저해하지 않는 범위 내에서 자유롭게 설계 변경 가능할 수 있다.
구체적으로, 상기 광원부(201)는 도 1에 도시된 것처럼, 도광판(202)의 양 측면에 배치되어 있을 수 있다.
광원부의 광원은 적색, 녹색 및 청색의 광을 각각 발광하는 3개의 발광다이오드(LED)를 이용할 수도 있고, 또는 백색광을 발광하는 단일 발광다이오드(LED)가 적용될 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 형광 램프, 유기발광 다이오드(OLED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등이 제한 없이 적용될 수 있다.
하나의 예시에서, 광원에서 광을 발광하는 방식은 적색, 녹색 및 청색의 광을 발광하는 소자를 일정 간격으로 교대 배치하여 이로부터 백색광을 생성한 후, 이를 디스플레이 모듈에 공급하는 방식이 이용될 수 있고, 또는 백색광을 발광하는 단일 소자를 일정 간격으로 배치하여 디스플레이 모듈로 백색광을 공급하는 방식이 이용될 수도 있다.
백 라이트 유닛은 또한, 도광판을 포함한다.
통상적으로 광원부에서 출사되는 점 또는 선 광원 형태의 광 출력 분포는 도광판의 반사면을 거치는 경우, 면 광원의 형태로 도광판의 출광부로 출광 될 수 있으나, 본 출원의 도광판은 반사면에 3차원 모드의 시야각을 유도하도록 패턴을 일정 주기로 형성함으로써, 도광판의 출광부로 점 또는 선 광원 형태의 광을 출광 시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 도광판의 반사면에 형성되어 있는 패턴 형상은, 상기 패턴 형상에 대응되는 상부 영역에 마치 배리어 슬릿(Barrier slit)의 투명 영역이 형성되어 있는 것과 같은 효과를 달성할 수 있도록 배치되어 있을 수 있다.
도 4는 본 출원에 따른 도광판의 일 구조를 도식화한 것이다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원에 따른 도광판(202)은 입광부(202,I) 및 디스플레이 모듈로 광을 유도하는 출광부(202,E)을 포함하며, 반사면(202,R)에 일정 주기로 형성된 패턴 형상(202,P)을 포함할 수 있다.
상기 도광판은, 예를 들면 입광부 면과 광원에서 출사되는 광의 축이 수직일 수 있다. 즉, 도 5 에 도시된 것처럼 도광판의 입광부 면(202,S)과 광원부(201)에서 출사되는 광의 축(201,A)이 수직 일 수 있다.
다른 예시에서, 상기 도광판의 입광부의 면은, 예를 들면 오목한 형태로써, 광원에 대하여 소정의 곡률 반경을 가지며, 광원을 감싸고 있는 구조를 가지는 것 일 수 있다.
상기 도광판은 광원부에서 출사되는 광을 디스플레이 모듈로 입사시키되, 3차원 모드에 적합한 시야각을 가지도록 반사면에 일정 주기의 패턴 형상을 포함한다.
즉, 상기 도광판은 3차원 모드의 시야각을 유도할 수 있도록 형성된 패턴 형상을 가지는 반사면을 포함한다. 또한, 상기 패턴 형상은 제 1축 방향에 일정 주기로 형성되어 있다.
도광판의 반사면에 형성된 패턴은 입광부로부터 입광되어, 도광판 내부를 진행하는 광을 출광부로 반사시키되, 상기 광을 3차원 모드에 적합한 시야각으로 산란시킬 수 있다.
또한, 본 출원의 도광판은 반사면에 형성된 패턴 형상을, 예를 들면 제 1 축 방향에 일정한 주기를 가지고 형성하게 함으로써, 목적하는 3차원 모드 구현을 가능하게 하면서, 모아레 현상을 개선할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 축 방향에 형성되어 있는 패턴 형상의 일정 주기는 액정 패널에 픽셀 피치의 0.1 내지 2배 일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 패턴 형상의 일정 주기는 영상 패널에 픽셀 피치의 0.15 내지 1.8 또는 0.2 내지 1.6의 범위 내에 있을 수 있다. 상기에서 영상 패널의 픽셀 피치는, 영상 패널 단위 픽셀의 가로 또는 세로 길이를 의미할 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시되어 있는 것처럼, 도광판(202)의 반사면(202,R)의 제 1 축 방향(202, A)에 일정 주기로 패턴 형상이 형성되어 있을 수 있다.
이러한 패턴 형상의 축은, 예를 들면 일정한 각도를 가지고 틸트되어 있는 상태로 도광판의 반사면에 포함될 수 있다.
하나의 예시에서, 패턴 형상의 제 1 축 방향은 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향 또는 그 직교 방향에 대하여, 1도 내지 20도의 범위로 기울어져 있을 수 있다.
구체적으로 도 6에 도시된 것처럼, 패턴 형상이 형성되어 있는 제 1 축의 방향(A)은, 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향(X)에 대하여 소정 각도(θ), 예를 들면 1도 내지 20도로 기울어질 수 있다.
다른 예시에서, 제 1 축의 방향은 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향과 수직하는 방향에 대하여 1도 내지 20도 기울어진 것일 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 것처럼, 패턴 형상이 형성되어 있는 제 1 축의 방향(A)은, 광원으로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향(X)의 수직 방향(Y)에 대하여 소정 각도(θ), 예를 들면 1도 내지 20도로 기울어질 수 있다.
이와 같이, 제 1 축 방향에 일정 주기로 패턴 형상을 형성하되, 상기 축 방향의 각도를 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향 또는 그 직교 방향에 대하여 소정 각도로 틸트(tilt) 시키는 경우, 목적하는 3차원 모드 구동 특성을 확보하면서 모아레 현상을 보다 효과적으로 개선할 수 있다.
다른 예시에서, 패턴 형상의 제 1 축 방향은 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향 또는 그 직교 방향에 대하여, 2도 내지 15도 또는 5도 내지 10도의 범위로 기울어져 있을 수 있다.
또한, 도광판은 전술한 제 1 축 방향과 상이한 방향을 가지는 제 2 축에 일정 주기로 형성되어 있는 패턴 형상을 포함하는 반사면을 가질 수 있다.
본 출원에서 용어 「제 1 축 및 제 2축」은, 도광판의 반사면에 형성된 패턴 형상이 배치되어 있는 방향의 축들을 의미하는 것으로써, 각 축의 번호가 패턴 형상의 방향을 결정하는 것은 아니다.
상기 제 1 축 및 제 2 축 방향에 일정한 주기를 가지고 패턴 형상이 형성되어 있다는 것은, 예를 들면 패턴 형상이 격자 배열을 가지고 있다는 것을 의미할 수 있다.
예를 들면, 도광판의 반사면 패턴 형상은 도 8에 도시된 것처럼 제 1 축 방향(A)으로 일정한 피치(Xp)를 가지고 패턴이 형성되어 있고, 상기 패턴 형상이 제 1 축 방향과 소정 각도를 이루는 방향(B)으로 일정한 피치(Yp)를 가지며, 제 1 축 방향(A')으로 패턴이 형성되어 있어, 궁극적으로 제 1 축 및 상기 제 1 축과 상이한 방향을 가지는 제 2 축에 일정한 주기를 가지고 패턴이 형성되어 있을 수 있다.
상기 제 1 축 및 제 2 축의 방향은, 예를 들면 5도 내지 90도의 각도를 이룰 수 있다. 다른 예시에서, 상기 제 1 축 및 제 2축의 방향은, 10도 내지 90도, 20도 내지 90도, 30도 내지 90도, 40도 내지 90도 또는 50도 내지 90도의 범위 내에 있을 수 있으며 또한 제 1축 및 제 2 축의 방향은 서로 직교할 수도 있다. 상기에서 직교란, 실질적인 수직을 의미하는 것으로써, 약 2 도 정도 오차를 포함하는 것으로 이해할 수 있다.
상기 패턴 형상은 전술한 바와 같이, 제 1 축 및 제 2 축 방향에 일정한 주기를 가지고 형성되어 있을 수 있고, 상기 일정한 주기는 각 축의 방향에 따라 상이할 수 있다.
하나의 예시에서, 패턴 형상은 제 1 축 방향에 제 1 피치를 가지고 형성되어 있고, 제 2 축 방향에 상기 제 1 피치와 상이한 제 2 피치를 가지고 형성되어 있을 수 있다.
보다 구체적인 예시에서, 제 1 축 방향이 광원으로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향과 직교하는 방향(Y)에 대하여 1 도 내지 20도 기울어졌을 경우, 제 1 축 방향에 형성된 패턴 형상은 액정 패널 픽셀 피치의 0.7 내지 1.5 배의 피치를 가질 수 있고, 제 2 축 방향에 형성된 패턴 형상은 액정 패널 픽셀 피치의 0.1 내지 0.5 배의 피치를 가질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 도광판의 반사면에 존재하는 패턴 형상은, 전술한 입체 영상 표시 특성을 가지는 형상으로써, 모아레 현상의 개선을 저해하지 않는 것이면 제한 없이 채택될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 패턴 형상을 광 지향 특성을 가지는 것일 수 있다.
구체적인 광 지향 특성을 가지는 상기 패턴 형상은, 프리즘 바, 프리즘 도트, 원뿔 형상 또는 각뿔 형상일 수 있다. 상기 각뿔 형상은, 예를 들면 삼각뿔 또는 사각뿔(피라미드) 등의 형상이 예시될 수 있다.
도 9는, 본 출원의 패턴 형상인 프리즘 바 일례를 도시한 것이다. 도 9에 도시된 것처럼, 본 출원의 프리즘 바(202,PB)는 제 1 경사면(1D) 및 제 2 경사면(2D)을 가지는데, 이 경사면의 반사면을 기준으로 한 경사각은 같거나 또는 상이할 수 있다.
즉, 본 출원의 패턴 형상은 동일하거나 또는 상이한 경사각을 가지는 제 1 경사면 및 제 2 경사면을 가지는 프리즘 바 형상일 수 있다.
이러한 프라즘 바의 형상은, 예를 들면 도광판의 반사면에 수직한 방향에서 볼 때 사각 형상을 갖고, 상기 반사면 내부로 함몰된 음각부 및 상기 음각부의 테두리에 반사면 외부로 돌출 형성된 양각부를 가질 수 있다. 또한, 상기 프리즘 바 형상의 양각부는, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1 경사면(1D)과 상기 반사면(202, R)이 만나는 테두리에 형성되는 제1 돌출 영역(1F)과 상기 제2 경사면(2D)과 상기 반사면(202,R)이 만나는 테두리에 형성되는 제2 돌출 영역(2F)을 포함할 수 있다.
상기 예시된 구조와 같은, 패턴 형상을 도광판의 반사면에 위치시킬 경우, 광 확산 효과를 증대시킬 수 있고, 광 효율을 향상시킬 수 있다.
도광판의 반사면에 형성되어 있는 패턴 형상의 크기는, 예를 들면 10 내지 300㎛, 20 내지 250㎛, 또는 30 내지 200㎛의 범위 내에 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 목적하는 반사 특성을 확보하고, 모아레 현상을 효과적으로 개선하기 위해 상기 수치는 변동될 수 있다.
이러한 도광판의 반사면에 존재하는 패턴 형상은, 실크 스크리닝(silk screening) 기법, 인쇄 기법이나 레이저 식각 기법, 증착 기법, 프레싱 기법, 롤 스탬핑 기법, 또는 임프린팅 기법 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니나, 롤 스탬핑 기법을 이용하는 경우 모아레 현상의 개선에 보다 효과적일 수 있으므로 바람직하다.
상기 도광판은 광 투과력이 우수한 PMMA(Poly Methyl MethAcrylate), 폴리 카보네이트계 또는 유리 계열의 재료를 사용할 수 있다.
상기 도광판의 제조에 대한 일 구체 예에서, 직사각형 모양의 PMMA 투명 패널의 어느 일면에 롤 스탬핑 공정을 이용하여 음각 및 양각 패턴을 일정 주기로 형성하여, 전술한 크기 및 모양을 가지는 패턴을 일정 주기로 형성하는 것으로부터 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 도광판의 반사면에 존재하는 패턴 형상은, 광원부로부터의 광을 디스플레이 모듈로 입사시키되, 3차원 모드의 시야각을 제공하도록 광을 산란시키는 역할을 수행할 수 있다.
본 출원의 입체 영상 투명 디스플레이 장치는, 또한 광원부의 광원을 구동하는 백라이트 구동부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 백 라이트 구동부는 후술하는 디스플레이 모듈 구동부의 구동신호에 따라, 광원을 구동시킬 수 있다.
본 출원의 입체영상 투명 디스플레이 장치는, 또한 디스플레이 모듈 및 백 라이트 유닛 사이에 배치되는 광 경로 변환부를 추가로 포함할 수 있다.
본 출원의 입체 영상 투명 디스플레이 장치는, 광 경로 변환부를 디스플레이 모듈 및 백 라이트 유닛의 사이에 배치하여, 광 경로 변환부에 외부 전계의 인가 여부에 따라 디스플레이 모듈로 입사하는 광의 시야각을 넓히거나 좁힐 수 있으며, 궁극적으로 투명 디스플레이 장치의 2차원 모드 또는 3차원 모드의 선택적 구현을 가능하게 할 수 있다.
즉, 본 출원의 입체 영상 투명 디스플레이 장치는, 광 경로 변환부에 외부 전계의 인가 여부에 따라 2차원 또는 3차원 모드가 선택적으로 구현될 수 있다.
예를 들면, 입체 영상 투명 디스플레이 장치는 광 경로 변환부에 외부 작용이 인가 되었을 때, 3차원 모드가 구현되고, 광 경로 변환부에 외부 작용이 인가되지 않았을 때, 2차원 모드가 구현될 수 있다. 이러한 2차원 또는 3차원 모드의 구동원리에 대해서는 후술한다.
상기 광 경로 변환부는, 예를 들면 도 10에 도시된 바와 같이 광 경로 변환층(301) 및 상기 광 경로 변환층(301)의 양면에 위치하는 전극층(302,a b)을 포함할 수 있다.
광 경로 변환부에 포함되는 전극층은 광 경로 변환부에 전계를 인가하여, 광 경로 변환층 내에 존재하는 물질들이 2차원 또는 3차원 모드에 적합한 배향상태를 가질 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 전극층은, 예를 들면 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 증착하여 형성할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
광 경로 변환부는, 광 경로 변환층을 포함하는데, 상기 용어 「광 경로 변환층」은, 외부 전계의 인가 여부에 따라 광 경로 변환부로 입사되는 광을 산란, 차폐 또는 반사시켜, 광의 시야각을 넓히거나 좁힐 수 있도록 형성되어, 궁극적으로 입체영상 투명 디스플레이 장치의 2차원 모드 또는 3차원 모드의 선택적 구현을 가능하게 하는 층을 의미한다.
이러한 광 경로 변환층은, 예를 들면 고분자 분산 액정층, 콜레스테릭 액정층 또는 분산 입자 배향층일 수 있다.
하나의 예시에서 고분자 분산 액정층은, 예를 들면 고분자 네트워크 및 상기 고분자 네트워크에 분산되어 있는 액정 화합물을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 고분자 네트워크는, 배향성 화합물을 포함하는 전구체의 배향성 네트워크일 수 있다.
본 출원에서 용어「배향성 화합물을 포함하는 전구체의 배향성 네트워크」는, 예를 들면, 배향성 화합물을 포함하는 전구체를 포함하는 고분자 네트워크 또는 가교 또는 중합된 상기 전구체를 포함하는 고분자 네트워크를 의미할 수 있다.
본 출원에서 용어 「배향성 화합물」은, 예를 들면, 광의 조사 등을 통하여 소정 방향으로 정렬(orientationally ordered)되고, 상기 정렬된 상태에서 이방성 상호 작용(anisotropic interaction) 등의 상호 작용을 통하여 인접하는 액정 화합물을 소정 방향으로 배향시킬 수 있는 화합물을 의미할 수 있다. 상기 화합물은, 단분자 화합물, 단량체성 화합물, 올리고머성 화합물 또는 고분자성 화합물일 수 있다.
상기 배향성 화합물로는, 예를 들면, 광 배향성 화합물을 사용할 수 있다. 광 배향성 화합물은 광의 조사, 예를 들면, 직선 편광된 광의 조사에 의해서 소정 방향으로 정렬하여, 인접하는 액정 화합물의 배향을 유도할 수 있는 화합물을 의미할 수 있다.
고분자 네트워크의 고분자 분산 액정층 내의 비율은 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 고분자 분산 액정층은 고분자 네트워크 20 내지 50 중량부 및 액정 화합물 50 내지 80 중량부 정도의 비율로 포함할 수 있으나, 상기 비율은 필요에 따라 적정 범위로 변경될 수 있다.
고분자 분산 액정층에 포함되는 액정 화합물은, 전술한 고분자 네트워크에 의해 정렬 방향이 바뀔 수 있는 액정 분자로써, 예를 들면 네마틱 액정 화합물이 예시될 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.
상기 고분자 분산 액정층에 의한 입체 영상 투명 디스플레이 장치의 2차원 모드 또는 3차원 모드의 구동 원리에 대해 보다 상세히 설명한다.
구체적으로, 외부 전계가 인가되지 않는 상태에서는, 고분자 네트워크 상에 분산되어 있는 액정 화합물이 방향성 없이 정렬되지 않는 상태로 존재하기 때문에, 고분자 분산 액정층 내부에서 광이 산란 등이 되어, 디스플레이 모듈로 입사하는 광의 시야각을 넓히게 되고, 궁극적으로 투명 디스플레이 장치는 2차원 모드가 구동될 수 있다.
또한, 외부 전계가 인가되는 경우에는, 고분자 네트 워크 상에 분산되어 있는 액정 화합물이 일정한 방향성을 가지며 정렬된 상태로 존재하기 때문에, 고분자 분산 액정층으로 유입되는 광은 산란 등이 없는 상태로 출광 할 수 있다. 따라서, 도광판의 반사면에 존재하는 패턴 형상에 의해 유도되는 시야각의 광이 디스플레이 모듈로 그대로 입사하게 되고, 투명 디스플레이 장치의 3차원 모드가 구동될 수 있다.
본 출원에서는, 고분자 분산 액정층을 광 경로 변환층의 일례로 제시하며 2차원 모드 또는 3차원 모드의 구동원리에 대해 설명 하였으나, 상기 내용은 콜레스테릭 액정층이나 분산 입자 배향층 등에서도 동일한 원리로 적용되며, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 사람은 이를 쉽게 전용하여 이해할 수 있다.
상기 콜레스테릭 액정층은, 콜레스테릭 액정 화합물을 포함할 수 있다. 상기 콜레스테릭 액정 화합물은 액정 분자의 도파기(director)가 나선축(Helical axis)를 따라 꼬이면서 배향된 나선형 구조를 가져, 외부 전계의 인가 여부에 따라 그 배향 방향이 바뀌어 전술한 2차원 또는 3차원 모드의 구현이 가능할 수 있다.
상기 분산 입자 배향층은, 전기 분산 입자를 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 「전기 분산 입자」는, 외부 전계가 인가되는 경우 일정 방향으로 배향을 유지하며, 외부 전계가 인가되지 않는 경우 브라운 운동 등으로 인해 임의의 방향으로 배향되어 있는 입자를 의미한다. 상기 전기 분산 입자의 종류는 공지이며, 본 출원에서는 공지된 전기 분산 입자가 제한 없이 이용될 수 있다.
이러한 광 경로 변환층을 형성하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 전술한 물질을 포함하는 조성물을 임의의 기재 상에 코팅 한 후, 경화시키는 방식 등이 이용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 광 경로 변환부는, 도 10에 도시된 것과 같이, 디스플레이 모듈(100) 및 백 라이트 유닛(200)의 사이에 위치할 수 있다.
상기 광 경로 변환부는, 전술한 구성 이외에 전극층을 형성하기 위한 기판이나 광 경로 변환층 사이에 위치할 수 있는 배향막 등의 공지 구성을 제한 없이 포함할 수 있다.
본 출원에 따른 입체 영상 투명 디스플레이 장치는, 예를 들면 유리 기재를 추가로 포함할 수 있다. 상기 유리 기재는, 투명 디스플레이 장치의 내구성 및 강성을 유지하기 위한 것으로써, 예를 들면 백 라이트 유닛의 디스플레이 모듈이 위치하는 면의 반대 면에 위치할 수 있다.
본 출원에 따른 입체 영상 투명 디스플레이 장치는, 전술한 도광판 반사면의 패턴에 기인하여, 백 라이트 유닛을 도입하였음에도 높은 투과도 및 광 효율을 달성할 수 있다.
하나의 예시에서, 입체 영상 투명 디스플레이 장치는 550nm 파장의 광에 대한 투과율이 5% 이상인 것일 수 있다. 상기 투명 디스플레이 장치의 투과율은 다른 예시에서, 5.5% 이상, 6% 이상 또는 7% 이상 일 수 있다. 상기 투과율의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 80% 이하, 70% 이하일 수 있다.
1000 : 입체 영상 투명 디스플레이 장치
100 : 디스플레이 모듈
101 : 영상 패널
L : 제 1 영역
R : 제 2 영역
102 : 패럴랙스 배리어
102 a,b : 전극층
200 : 백 라이트 유닛
201 : 광원부
201, A : 광원부에서 출사되는 광의 축
202 : 도광판
202, I : 입광부
202, E : 출광부
202, R : 반사면
202, P : 패턴 형상
202, S : 도광판의 입광부 면
202, A : 제 1 축
202, B : 제 2 축
A, A' : 제 1 축
B : 제 2 축
Xp : 제 1 피치
Yp : 제 2 피치
202, PB : 프리즘 바
1D : 제 1 경사면
2D : 제 2 경사면
1F : 제 1 돌출 영역
2F : 제 2 돌출 영역
300 : 광 경로 변환부
301 : 광 경로 변환층
302 a, b : 전극층

Claims (14)

  1. 디스플레이 모듈 및 백 라이트 유닛을 포함하는 입체영상 투명 디스플레이 장치에 있어서, 상기 백 라이트 유닛은 광원부 및 상기 광원부로부터의 광이 상기 디스플레이 모듈로 입사할 수 있도록 배치되어 있는 도광판을 포함하며,
    상기 도광판은 3차원 모드의 시야각을 유도하도록 제 1 축 방향에 일정 주기로 형성되어 있는 패턴 형상을 가지는 반사면을 포함하는 입체영상 투명 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    디스플레이 모듈은 좌안 영상을 제공하는 제 1 영역 및 우안 영상을 제공하는 제 2 영역을 포함하는 영상 패널을 가지는 입체영상 투명 디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    광원부는 도광판의 적어도 어느 일 측면에 배치되어 있는 입체영상 투명 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    패턴 형상의 제 1 축 방향은 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향 또는 그 직교 방향에 대하여, 1도 내지 20도의 범위로 기울어져 있는 입체영상 투명 디스플레이 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    패턴 형상의 일정 주기는 디스플레이 모듈에 픽셀 피치의 0.1 내지 2배인 입체 영상 투명 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    도광판의 반사면은 제 1 축과 상이한 방향을 가지는 제 2 축에 일정 주기로 형성되어 있는 패턴 형상을 추가로 포함하는 입체영상 투명 디스플레이 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    제 1 축과 제 2 축의 방향은 5도 내지 90도의 각도를 이루는 입체 영상 투명 디스플레이 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    패턴 형상은 프리즘 바, 프리즘 도트, 원뿔 또는 각뿔 형상인 입체 영상 투명 디스플레이 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    패턴 형상은 10㎛ 내지 300㎛의 크기를 가지는 투명 디스플레이 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    디스플레이 모듈 및 백 라이트 유닛 사이에 배치되는 광 경로 변환부를 포함하는 입체영상 투명 디스플레이 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    광 경로 변환부에 외부 전계의 인가 여부에 따라 2차원 또는 3차원 모드가 선택적으로 구현되는 입체영상 투명 디스플레이 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    광 경로 변환부는 광 경로 변환층 및 상기 광 경로 변환층의 양면에 위치하는 전극층을 포함하는 입체영상 투명 디스플레이 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    광 경로 변환층은 고분자 분산 액정층, 콜레스테릭 액정층 또는 분산 입자 배향층인 입체영상 투명 디스플레이 장치.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    투과도가 5% 이상인 입체영상 투명 디스플레이 장치.
KR1020160003920A 2016-01-12 2016-01-12 입체영상 투명 디스플레이 장치 KR20170084644A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160003920A KR20170084644A (ko) 2016-01-12 2016-01-12 입체영상 투명 디스플레이 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160003920A KR20170084644A (ko) 2016-01-12 2016-01-12 입체영상 투명 디스플레이 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170084644A true KR20170084644A (ko) 2017-07-20

Family

ID=59443534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160003920A KR20170084644A (ko) 2016-01-12 2016-01-12 입체영상 투명 디스플레이 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170084644A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102181851B1 (ko) * 2020-04-09 2020-11-23 주식회사 유닉테크노스 지능형 차량교행신호 제어 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102181851B1 (ko) * 2020-04-09 2020-11-23 주식회사 유닉테크노스 지능형 차량교행신호 제어 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI550307B (zh) A display device and a lighting device
US9507159B2 (en) Light source device and stereoscopic display apparatus
JP5778419B2 (ja) 液晶ディスプレイ用バックライト
JP5991053B2 (ja) 表示装置および照明装置
JP4813366B2 (ja) ２ｄ／３ｄ画像ディスプレイ
JP4861180B2 (ja) ３ｄディスプレイ装置用バックライト
US8749722B2 (en) Display device displaying an image for a first viewpoint and an image for a second viewpoint
US8988336B2 (en) Dual-orientation autostereoscopic backlight and display
US9244284B2 (en) Microreplicated film for autostereoscopic displays
US9223160B2 (en) Display
US20120075698A1 (en) Light source device and stereoscopic display
US20130169694A1 (en) Display apparatus
JP5796700B2 (ja) 立体表示装置
TWI499805B (zh) 顯示裝置
TW201211628A (en) Display and illumination device
US9411087B2 (en) Backlight unit and liquid crystal display device having the same
KR20170084644A (ko) 입체영상 투명 디스플레이 장치
US11385398B2 (en) Backlight unit and display apparatus having the same
KR101897323B1 (ko) 투명 디스플레이 장치
US10302997B2 (en) Backlight unit and display device having the same
JP2012204136A (ja) 導光板、バックライトユニットおよび表示装置
CN109597238B (zh) 光学膜层和显示装置
TW201314267A (zh) 自動立體顯示裝置
TW201303371A (zh) 自動立體顯示裝置
WO2012164496A1 (en) Autostereoscopic display device

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application