KR101243552B1 - 3차원 영상 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 영상 표시장치에 관한 것으로, 특히 3차원 입체 영상표시장치의 베리어 영역에서 반사되는 빛이 투과영역으로 조사되는 확률을 높일 수 있는 3차원 영상표시장치에 관한 것이다.

이 3차원 영상 표시장치는 광원 및 상기 광원의 광을 반사시키는 반사판을 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛 상에 적층되어 상기 광원으로부터의 광을 통해 화상을 표시하는 액정표시패널과; 상기 액정표시패널 상에 적층되어 상기 광을 투과시키는 투과영역 및 상기 광을 반사시키는 베리어 영역을 포함하는 시차 베리어 패널을 구비하고, 상기 반사판은 상기 베리어 영역으로부터 반사된 광의 경로를 상기 투과영역쪽으로 향하게 하는 요철패턴을 포함한다.

Description

3차원 영상 표시장치{Three-dimensional image Display}

도 1은 3차원 영상을 구현하기 위해 시차 베리어를 이용한 종래 영상 표시장치를 나타내는 도면.

도 2는 베리어 영역에서 반사되는 빛을 설명하기 위해 도 1에 도시된 3차원 입체 영상표시장치의 단면 구조를 확대하여 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 영상 표시장치를 나타내는 도면.

도 4는 도 3에 도시된 3차원 입체 영상표시장치의 단면 구조를 확대하여 나타내는 도면.

도 5는 반사판 표면에 형성되는 요철 패턴의 다른 구조를 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

P1 : 베리어 영역 P2 : 투과 영역

R1, Rth : 투과광 R2 : 비투과광

10, 110 : 시차 베리어 패널 12, 112 : 액정표시패널

26, 126 : 백라이트 유닛 122 : 휘도 강화 필름

28, 128 : 반사판

본 발명은 3차원 영상 표시장치에 관한 것으로, 특히 3차원 영상표시장치의 베리어 영역에서 반사되는 빛이 투과영역으로 조사되는 확률을 높일 수 있는 3차원 영상표시장치에 관한 것이다.

최근 정보통신기술은 네트워크, 단말, 정보처리 및 부품·소자 관련 기술의 발달로 새로운 차세대 서비스를 구현하는 형태로 진전되고 있다. 이러한 정보통신기술의 발달과 더불어 디스플레이 분야에서는 영상을 3차원으로 표시할 수 있는 영상 표시장치에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.

통상적으로 3차원 영상을 표시하는 영상표시장치는 두 눈에 인지되는 화상의 미세한 차이가 뇌에서 합성될 때 원근감이 나타나는 것을 이용하여 영상을 입체적으로 표시하게 된다. 이러한 입체영상 표시장치를 구현하는 방법에는 크게 안경식과 무안경식(Autostereoscopic)으로 나뉜다. 전자는 편광 안경과 같은 보조 장치를 이용하여야 입체 영상을 감상할 수 있는 방식인데 비하여 후자는 보조장치가 필요 없이 입체 영상을 감상할 수 있다.

무안경식으로 3차원 영상 구현하기 위해서 현재 가장 널리 사용되고 있는 방식은 공간적으로 양안 시차를 유발하는 바이노큘라(Binocular)방식이다. 즉 바이노큘라 방식은 오른쪽 눈과 왼쪽 눈에 공간적으로 각각 다른 영상을 보내주어 3차 원 영상을 구현하는 것이다. 이러한 공간적인 바이노큘라 방식을 구현하는 방법에는 크게 시차 베리어(Parallax barrier)를 이용하는 방법과 렌티큘라 렌즈(Lenticular lens)를 사용하는 방법이 있다.

도 1은 3차원 영상을 구현하기 위해 시차 베리어를 이용한 종래 영상 표시장치를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래 3차원 영상 표시장치는 화상을 표시하는 액정표시패널(LCD ; Liquid Crystal Display Panel)(12)과, 액정표시패널(12)의 상부에 적층되는 시차 베리어 패널(10)과, 액정표시패널(12)의 하부에 배치되는 백라이트 유닛(26)을 구비한다.

백라이트 유닛(26)은 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 액정표시패널(12)에 빛을 조사한다.

액정표시패널(12)은 2차원 영상을 표시한다.

시차 베리어 패널(10)은 액정표시패널(12)의 표시면 상에 조사되는 빛을 차단시키는 베리어 영역(P1)과 액정표시패널(12)의 표시면 상에 조사되는 빛을 투과시키는 투과영역(P2)을 구비한다. 이러한 시차 베리어 패널(10)을 이용하여 3 차원 영상표시장치는 액정표시패널(12)의 표시면 상에 조사되는 빛을 선택적으로 차단함으로써 관찰자(14)의 왼쪽 눈에 인지되는 화상과 오른쪽 눈에 인지되는 화상의 차이가 발생하고, 이러한 차이를 관찰자(14)의 뇌가 3차원 입체영상으로 인지한다.

그러나 시차 베리어 패널(10)은 빛을 차단하는 베리어 영역(P1)을 포함하고 있으므로 베리어 영역(P1)으로 인하여 3차원 입체영상표시장치의 휘도가 감소되는 단점이 있다.

도 2는 베리어 영역(P1)에서 반사되는 빛을 설명하기 위해 도 1에 도시된 3차원 입체 영상표시장치의 단면 구조를 확대하여 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 베리어 영역(P1)에 입사된 빛은 백라이트 유닛(26) 쪽으로 반사된다. 백라이트 유닛(26)은 광원으로부터 발생되는 빛의 손실을 방지하기 위한 반사판(28)을 구비한다. 상기 베리어 영역(P1)으로부터의 반사된 빛은 백라이트 유닛(26)의 반사판(28)을 통해 재반사 될 수 있다(도면에 표기된 R1, R2는 재반사된 빛의 경로임). 이와 같이 반사판(28)을 통해 재반사되는 빛(R1, R2)은 투과영역(P2)으로 투과하는 빛(R1)과 시차 베리어 패널(10) 및 반사판(28) 사이에서 반사를 거듭하는 빛(R2)으로 구분된다. 그러나 반사판(30)을 통해 재반사되는 빛(R1, R2) 중 투과영역(P2)을 통해 투과하는 빛(R1)은 극히 일부에 불과하고, 대부분의 빛(R2)은 시차 베리어 패널(10) 및 반사판(28) 사이에서 반사를 거듭할 뿐이므로 베리어 영역(P1)으로부터 반사된 빛은 3차원 입체 영상표시장치의 휘도를 개선하는데 크게 기여하지 못한다.

　

따라서, 본 발명의 목적은 3차원 영상표시장치의 베리어 영역에서 반사되는 빛이 투과영역으로 조사되는 확률을 높일 수 있는 3차원 영상표시장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 3차원 영상 표시장치는 광원 및 상기 광원의 광을 반사시키는 반사판을 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛 상에 적층되어 상기 광원으로부터의 광을 통해 화상을 표시하는 액정표시패널과; 상기 액정표시패널 상에 적층되어 상기 광을 투과시키는 투과영역 및 상기 광을 반사시키는 베리어 영역을 포함하는 시차 베리어 패널을 구비하고, 상기 반사판은 상기 베리어 영역으로부터 반사된 광의 경로를 상기 투과영역쪽으로 향하게 하는 요철패턴을 포함한다.

상기 시차 베리어 패널 및 상기 액정표시패널 사이에는 상기 요철 패턴을 통해 상기 투과 영역으로 투과되는 광의 휘도를 증가시키는 휘도 강화 필름을 구비한다.

상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 영상 표시장치를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 화상 표시장치는 화상을 표시하는 액정표시패널(LCD ; Liquid Crystal Display Panel)(112)과, 액정표시패널(112)의 상부에 적층되는 시차 베리어 패널(110)과, 액정표시패널(112)의 하부에 배치되는 백라이트 유닛(126)을 구비한다.

백라이트 유닛(126)은 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 액정표시패널(112)에 빛을 조사한다.

액정표시패널(112)은 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판 및 칼라 필터 기판과, 두 기판 사이에 마련되는 액정 공간에 채워진 액정 분자로 구성되며, 전계를 이용하여 상기 액정 분자를 투과하는 광투과율을 조절함으로써 2차원 영상을 표시하게 된다.

시차 베리어 패널(110)은 액정표시패널(112)로부터 조사되는 빛을 차단시키는 베리어 영역(P1)과 액정표시패널(112)로부터 조사되는 빛을 투과시키는 투과영역(P2)을 구비한다. 이러한 시차 베리어 패널(110)을 이용하여 3 차원 영상표시장치는 액정표시패널(112)로부터 조사되는 빛을 선택적으로 차단함으로써 관찰자(114)의 왼쪽 눈에 인지되는 화상과 오른쪽 눈에 인지되는 화상의 차이가 발생하고, 이러한 차이를 관찰자(114)의 뇌가 3차원 입체영상으로 인지한다.

시차 베리어 패널(110)의 베리어 영역(P1)은 자신에게 입사되는 빛을 백라이트 유닛(126)쪽으로 반사시키고, 백라이트 유닛(126)은 베리어 영역(P1)으로부터 입사되는 빛을 투과 영역(P2)으로 재반사시킨다. 이하, 도면에서는 이러한 빛의 경로를 Rth라고 표기한다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛(126)은 요철 패턴을 구비하는 반사판을 포함하고 있어 상기 재반사되는 광이 투과 영역(P2)으로 투과될 수 있는 확률은 높인다. 또한 본 발명에서는 3M사에서 제조되는 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film) 등과 같은 휘도 강화 필름을 적용하여 투과 영역(P2)을 투과하는 광의 효율 을 높일 수 있다.

도 4는 베리어 영역(P1)으로부터 반사된 빛이 투과 영역(P2)으로 투과되는 과정을 설명하기 위해 도 3에 도시된 3차원 입체 영상표시장치의 단면 구조를 확대하여 나타내는 도면이다. 도 4에서는 휘도 강화 필름(122)을 적용한 경우를 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 3차원 영상표시장치는 백라이트 유닛(126)으로부터의 입사되는 빛 중 P파는 투과시키고 S파는 반사시키는 DBEF등과 같은 휘도 강화 필름(122)을 시차 베리어 패널(110)에 부착한다.

휘도 강화 필름(122)은 백라이트 유닛(126)으로부터 베리어 영역(P1)쪽으로 입사된 빛 중 S파를 백라이트 유닛(126)쪽으로 반사시킨다. 베리어 영역(P1)으로부터 백라이트 유닛(126)쪽으로 반사된 S파는 다시 P파와 S파로 구분된다. 휘도 강화 필름(122)은 P파는 투과시키고 S파는 반사시키는 과정을 통해 광을 회수하여 P파의 광 세기를 증가시킨다.

백라이트 유닛(126) 쪽으로 반사됨과 아울러 P파와 S파를 포함하는 빛은 백라이트 유닛(126)에 포함된 반사판(128) 쪽으로 입사된다.

본 발명에 따른 반사판(128)은 백라이트 유닛(126)에 포함된 광원으로부터의 빛을 액정표시패널(112)쪽으로 반사시켜 광 손실을 줄여준다. 또한 본 발명에 따른 반사판(128)은 표면에 요철 패턴(140)을 구비하여 휘도 강화 필름(122)으로부터 입사된 빛의 경로를 반사판(128) 표면에 형성된 요철 패턴(140)을 통해 다시 시차 베리어 패널(110)의 투과 영역(P2) 쪽으로 향하게 함으로써 투과되도록 한다.

상기의 요철 패턴(140)은 삼각 형상이거나 엠보싱 형상으로 형성되어, 리사이클링 필름(122)으로부터 반사판(128)쪽으로 입사되는 빛이 반사되는 경로를 투과영역(P2)쪽을 향하게 한다. 이러한 반사판(128)의 요철 패턴(140)은 산화티타늄(TiO₂) 등을 몰드(mold) 성형등을 포함하는 기계적인 방법으로 성형하여 형성될 수 있다.

도 5은 반사판(128) 표면에 형성되는 요철 패턴(140)의 다른 구조를 보여주는 도면이다.

요철 패턴(140)은 도 4에 도시된 바와 같이 반사판(128)의 전 표면에 형성하거나, 반사판(128)의 일부영역(A)에만 형성할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 반사판(128)의 영역 중 요철 패턴(140)이 형성되는 일부분(A)은 휘도 강화 필름(122)으로부터 입사되는 빛이 베리어 영역(P1)과 대응되는 반사판(128)의 영역에 모이는 것을 고려하여 베리어 영역(P1)과 대응되는 부분이다.

이와 같이 본 발명에 따른 3차원 입체 영상 표시장치는 요철 패턴(140)을 포함하는 반사판(128)을 구비함으로써 요철 패턴(140)으로 입사되는 빛의 경로를 투과영역(P2)쪽을 향하게하여 투과영역(P2)을 투과하는 빛을 증대시킴으로 투과율을 높일 수 있다.

또한 본 발명에 적용되는 백라이트 유닛(126)은 에지형 방식과 직하형을 포함한다. 에지형은 액정표시패널에 광을 조사하기 위해 평판 외곽에 램프를 설치한 것으로, 램프로부터 발생된 광은 투명한 도광판 및 확산판을 통하여 액정표시패널 전체의 면으로 입사된다. 직하형은 액정표시패널에 광을 조사하기 위해 평면에 램프를 여러개 배치하고 램프와 액정표시패널 사이에 확산판을 설치한 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 3차원 입체 영상 표시장치는 액정표시패널 사이에 요철 패턴을 포함하는 반사판을 구비함으로써 요철 패턴으로 입사되는 빛의 경로를 투과영역쪽을 향하게하여 투과영역을 투과하는 빛을 증대시킴으로 투과율을 높일 수 있다. 또한 본 발명은 휘도 강화 필름을 추가로 구비하여 투과영역을 투과하는 빛의 휘도를 더욱 증가시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명은 반사판에 형성된 요철패턴을 이용하여 투과율을 높임으로써 3차원 화상표시장치의 휘도를 개선할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (3)

1. 광원을 포함하는 백라이트 유닛과;

   상기 백라이트 유닛에 형성되고, 상기 광원의 광을 반사시키는 반사판과;

   상기 반사판이 형성된 상기 백라이트 유닛 상에 적층되어 형성되고, 상기 광원으로부터의 광을 통해 화상을 표시하는 액정표시패널과;

   상기 액정표시패널 상에 적층되어 형성되고, 상기 광을 투과시키는 투과영역 및 상기 광을 반사시키는 베리어영역을 포함하는 시차 베리어 패널을 구비하고,

   상기 반사판은 상기 베리어영역으로부터 반사된 광의 경로를 상기 투과영역쪽으로 향하게 하는 요철패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 시차 베리어 패널 및 상기 액정표시패널 사이에는

   상기 요철 패턴을 통해 상기 투과 영역으로 투과되는 광의 휘도를 증가시키는 휘도 강화 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사판의 요철패턴은 베리어영역과 대응되는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상 표시장치.

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