KR20130102679A - 광원 어셈블리 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

광원 어셈블리는 광원부, 도광판 및 집광 시트를 포함한다. 상기 광원부는 광을 발생하는 적어도 하나의 광원을 포함한다. 상기 도광판은 광을 수신하는 입광면, 상기 입광면과 대향하는 대광면 및 광을 출사하는 출광면을 포함하고, 두께가 상기 입광면 측에서 상기 대광면 측으로 점진적으로 증가하는 쐐기(wedge) 형상을 가진다. 상기 집광 시트는 상기 출광면 측으로 돌출되고, 호를 따라서 연장되고 동심원 구조로 배열된 복수의 역 프리즘 패턴들을 포함한다. 상기 역 프리즘 패턴들의 상기 동심원 구조는 상기 대광면 측에서 상기 입광면 측으로 갈수록 동심원의 반지름이 증가할 수 있다. 이에 따라서, 집광 기능을 이용한 출사각 분포를 동작 모드 또는 영상 모드에 따라서 표시 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 소비 전력을 절감시킬 수 있다.

Description

광원 어셈블리 및 이를 포함하는 표시장치{LIGHT SOURCE ASSEMBLY AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 광원 어셈블리 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시 효율을 향상시키기 위한 광원 어셈블리 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 표시 장치는 영상을 표시하는 표시패널 및 상기 표시 패널에 광을 공급하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리는 다양한 종류의 광원을 이용하며 최근에는 소형 전자 장치에는 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)들을 주로 사용한다.
상기 백라이트 어셈블리는 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 나뉘는데, 에지형 광원 어셈블리에서는 광을 가이드하기 위한 도광판이 광원에 인접하여 배치된다. 상기 도광판은 구체적으로, 상기 발광 다이오드로부터의 광을 가이드하여 상기 광을 평면적으로 출사시킨다. 한편, 상기 백라이트 어셈블리로부터 출사되는 광의 출사각은 일반적으로 일정하기 때문에, 다양한 사용환경에서 사용하고자 하는 사용자의 요구를 충족하기가 어렵다. 즉, 개인적으로 디스플레이 장치를 사용하고자 하는 경우에는 좁은 시야각이 형성되어야 하고, 다수가 함께 사용하고자 하는 경우에는 보다 넓은 시야각이 형성되어야 하지만, 이러한 변경이 용이하지 못하다.
또한, 최근에는 이러한 다양한 형태의 시야각을 형성하기 위해, 도광판의 입광면과 대향하는 대광면을 구면 거울 형상으로 제작하고, 입사광들을 평행광으로 변형시켜, 능동적으로 출사광의 각 분포를 조절하는 방법이 제시되고 있지만, 상기 대광면의 구면 거울 형상이 표시패널의 유효 표시영역으로부터 크게 벗어나는 형상을 가지게 되어, 전체적으로 표시 장치의 크기가 커지고, 상기 표시 장치의 베젤(bezel)의 폭이 증가할 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 출사광의 각 분포를 능동적으로 조절하기 위한 광원 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광원 어셈블리를 갖는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 광원 어셈블리는 광원부, 도광판 및 집광 시트를 포함한다. 상기 광원부는 광을 발생하는 적어도 하나의 광원을 포함한다. 상기 도광판은 광을 수신하는 입광면, 상기 입광면과 대향하는 대광면 및 광을 출사하는 출광면을 포함하고, 두께가 상기 입광면 측에서 상기 대광면 측으로 점진적으로 증가하는 쐐기(wedge) 형상을 가진다. 상기 집광 시트는 상기 출광면 측으로 돌출되고, 호를 따라서 연장되고 동심원 구조로 배열된 복수의 역 프리즘 패턴들을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 역 프리즘 패턴들의 상기 동심원 구조는 상기 대광면 측에서 상기 입광면 측으로 갈수록 동심원의 반지름이 증가할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 동심원의 원점은 상기 입광면의 중심선으로부터 선상에 위치할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 광원부는 상기 입광면의 길이 방향으로 배열된 복수의 발광 다이오드들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 광원부는 광지향 모드시 전체 발광 다이오드들을 발광하고, 협지향 모드시 상기 입광면의 중앙 부분에 배치된 설정된 개수의 발광 다이오드가 발광할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 대광면에 형성된 반사층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 대광면은 지그재그 패턴을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 집광 시트 상에 배치되어, 상기 집광 시트로부터 제공된 광을 확산하는 확산 시트를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널 및 광원 어셈블리를 포함한다. 상기 표시 패널은 영상을 표시한다. 상기 광원 어셈블리는 상기 표시 패널에 광을 제공하는 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 광원부와, 상기 광원부와 인접한 입광면, 상기 입광면과 대향하는 대광면 및 상기 표시 패널 측으로 광을 출사하는 출광면을 포함하고 두께가 상기 입광면 측에서 상기 대광면 측으로 점진적으로 증가하는 쐐기(wedge) 형상을 가지는 도광판, 및 상기 출광면 측으로 돌출되고, 호를 따라서 연장되고 동심원 구조로 배열된 복수의 역 프리즘 패턴들을 포함하는 집광 시트를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 역 프리즘 패턴들의 상기 동심원 구조는 상기 대광면 측에서 상기 입광면 측으로 갈수록 동심원의 반지름이 증가할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 도광판은 상기 대광면에 형성된 반사층 및 상기 대광면에 형성된 지그재그 패턴을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 발광 다이오드들은 상기 입광면의 길이 방향으로 배열될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 광원 어셈블리는 광지향 모드시 전체 발광 다이오드들을 발광하고, 협지향 모드시 상기 입광면의 중앙 부분에 위치한 적어도 하나의 발광 다이오드를 발광할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 표시 패널과 상기 집광 시트 사이에 배치되어, 상기 집광 시트로부터 제공된 광을 확산하는 확산 시트를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 광원 어셈블리는 2차원 영상 모드시 전체 발광 다이오드들이 발광되고, 3차원 영상 모드시 상기 입광면의 중앙 부분에 위치한 적어도 하나의 발광 다이오드가 발광할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 2차원 영상 모드시 상기 표시 패널에 표시된 2차원 영상을 그대로 출사하고, 상기 3차원 영상 모드시 상기 표시 패널에 표시된 좌안 영상 및 우안 영상을 사용자의 좌안 측 및 우안 측으로 각각 출사하는 2D/3D 전환 패널을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 2D/3D 전환 패널은 제1 전극이 형성된 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하고 제2 전극이 형성된 제2 기판, 및 상기 제1 및 제2 기판 상에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 3차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널은 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 베리어들을 포함하고, 상기 베리어들에 의해 정의된 투과 영역을 통해 상기 좌안 영상은 상기 좌안 측으로 출사하고, 상기 우안 영상은 상기 우안 측으로 출사할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 2D/3D 전환 패널은 제1 전극이 형성된 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하고 제2 전극이 형성된 제2 기판, 및 상기 제1 및 제2 기판 상에 배치되고, 복수의 오목부들을 포함하는 오목층과 상기 오목부들에 의해 정의된 공간에 배치된 액정층을 포함하는 렌즈층을 포함하고, 상기 3차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널은 상기 렌즈층은 렌즈로 3차원 영상용 렌즈로 동작하여 상기 좌안 영상은 상기 좌안 측으로 굴절하고 상기 우안 영상은 상기 우안 측으로 굴절할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 2D/3D 전환 패널은 복수의 오목부들을 포함하는 오목층 및 상기 오목부들에 의해 형성된 공간에 배치되고 편광축을 갖는 편광 액정층을 포함하는 편광 렌즈 패널, 및 제1 전극이 형성된 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하고 제2 전극이 형성된 제2 기판, 및 상기 제1 및 제2 기판 상에 배치된 액정층을 포함하는 편광 전환 패널을 포함하고, 상기 3차원 영상 모드시, 상기 편광 전환 패널은 상기 표시 패널에 표시된 좌안 영상 및 우안 영상의 광축을 상기 편광축을 전환하고, 상기 편광 렌즈 패널은 상기 좌안 영상을 상기 좌안 측으로 굴절하고, 상기 우안 영상을 상기 우안 측으로 굴절할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 2D/3D 전환 패널은 제1 전극이 형성된 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하고 제2 전극이 형성된 제2 기판, 및 상기 제1 및 제2 기판 상에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 3차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널은 단위 액정 렌즈를 형성하고, 상기 단위 액정 렌즈는 상기 좌안 영상은 상기 좌안 측으로 굴절하고 상기 우안 영상은 상기 우안 측으로 굴절할 수 있다.
본 발명에 의하면, 집광 기능을 이용한 광의 출사각 분포를 동작 모드 또는 영상 모드에 따라서 조절하여 표시 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 소비 전력을 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 집광 시트를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3a에 도시된 집광 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 5는 도 2에 도시된 도광판의 출사광 분포를 나타낸 개념도이다.
도 6은 도 2에 도시된 집광 시트의 역 프리즘 패턴을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 도 1의 집광 시트에 따른 협지향 모드시 출사광을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8a 및 도 8b는 협지향 모드시 도 1의 집광 시트에 따른 광의 출사각 분포를 나타낸 그래프들이다.
도 9a 및 도 9b는 협지향 모드시 도 1의 집광 시트에 따른 휘도 균일도를 설명하기 위한 그래프들이다.
도 10은 도 1의 집광 시트에 따른 광지향 모드시 출사광을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11a 및 도 11b는 광지향 모드시 도 1의 집광 시트에 따른 광의 출사각 분포를 나타낸 그래프들이다.
도 12는 도 1에 도시된 광원의 개수에 따른 좌우 시야각 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 14a 및 도 14b는 도 13의 표시 장치에 따른 2차원 영상 모드시 구동 방법을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 15a 및 도 15b는 도 12의 표시 장치에 따른 3차원 영상 모드시 구동 방법을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 16은 도 13의 표시 장치에 따른 출사광의 각분포에 따른 좌안 영상 및 우안 영상의 휘도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에 I-I'선을 따라 절단한 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 표시 장치는 패널 어셈블리(100) 및 광원 어셈블리(200)를 포함한다.
상기 패널 어셈블리(100)는 표시 패널(110) 및 구동부(130)를 포함한다.
상기 표시 패널(110)은 표시 기판(111), 대향 기판(112) 및 액정층(113)을 포함한다. 상기 표시 기판(111)은 복수의 데이터 라인들(DL), 복수의 게이트 라인들(GL), 복수의 화소 스위칭 소자들(TR) 및 복수의 화소 전극들(PE)을 포함한다. 상기 데이터 라인들(DL)은 제1 방향(D1)으로 연장되고 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 게이트 라인들(GL)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고 상기 제1 방향(D1)으로 배열된다. 상기 화소 스위칭 소자들(TR)은 상기 데이터 라인들(DL) 및 상기 게이트 라인들(GL)에 연결된다. 상기 화소 전극들(PE)은 상기 화소 스위칭 소자들(TR)과 연결된다.
상기 대향 기판(112)은 상기 표시 기판(111)과 대향한다. 상기 대향 기판(112)은 복수의 컬러 필터들(예컨대, 레드, 그린 및 블루 등) 및 공통 전극을 포함할 수 있다.
상기 액정층(113)은 상기 표시 기판(111)과 상기 대향 기판(112) 사이에 배치되어, 상기 화소 전극들(PE)에 인가된 데이터 전압들에 기초하여 구동될 수 있다.
상기 구동부(130)는 메인 회로부(131), 데이터 회로부(133) 및 게이트 회로부(135)를 포함한다. 상기 메인 회로부(131)는 인쇄회로기판(131a) 및 상기 인쇄회로기판(131a)에 실장된 복수의 구동 칩들(131b)을 포함한다. 상기 메인 회로부(131)는 상기 데이터 회로부(133) 및 게이트 회로부(135)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 또한, 상기 메인 회로부(131)는 상기 광원 어셈블리(200)의 동작 모드에 따라서 상기 광원 어셈블리(200)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 예를 들면, 상기 표시 장치가 여러 사람이 같이 시청할 수 있는 넓은 시야각을 갖는 공개 모드로 설정된 경우, 상기 메인 회로부(131)는 상기 광원 어셈블리(200)를 넓은 출사각 분포의 광를 발생하는 광지향 모드로 동작시킨다. 또한, 상기 표시 장치가 개인 혼자서 시청할 수 있는 좁은 시야각을 갖는 개인 모드로 설정된 경우, 상기 메인 회로부(131)는 상기 광원 어셈블리(200)를 좁은 출사각 분포의 광을 발생하는 협지향 모드로 동작시킨다.
상기 데이터 회로부(133)는 상기 표시 기판(111) 상에 실장된 연성인쇄회로기판(133a) 및 상기 연성인쇄회로기판(133a)에 실장된 소스 구동칩(133b)을 포함한다. 상기 데이터 회로부(133)는 상기 데이터 라인(DL)에 데이터 신호를 제공한다.
상기 게이트 회로부(135)는 상기 표시 기판(111) 위에 직접 형성된다. 상기 게이트 회로부(135)는 복수의 회로 스위칭 소자들을 포함하고, 각 회로 스위칭 소자는 상기 화소 스위칭 소자(TR)와 동일한 공정으로 상기 표시 기판(111) 위에 직접 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 상기 게이트 회로부(135)는 상기 데이터 회로부(133)와 같이, 상기 표시 기판(111) 상에 실장된 연성인쇄회로기판 및 상기 연성회로기판에 실장된 게이트 구동칩을 포함할 수 있다.
상기 광원 어셈블리(200)는 도광판(210), 광원부(230), 반사 시트(250) 및 집광 시트(270)를 포함한다.
상기 도광판(210)은 입광면(211), 출광면(212), 대광면(213) 및 배면(미도시)을 포함한다. 상기 도광판(210)은 상기 입광면(211)으로부터 상기 대광면(213)으로 갈수록 점진적으로 두꺼워지는 형상, 즉 쐐기(wedge) 형상을 가진다.
상기 입광면(211)은 상기 광원부(230)와 인접하고, 상기 광원부(230)로부터 발생된 광이 입사된다. 상기 출광면(212)은 상기 표시 패널(110)의 배면과 대향하고, 상기 도광판(210)에서 가이된 광을 상기 표시 패널(110) 측으로 출사한다. 상기 대광면(213)은 상기 입광면(211)과 대향하고, 광을 반사하기 위한 반사층(213a)을 포함한다. 상기 반사층(213a)은 상기 입광면(211)으로 입사되어 상기 도광판(210)의 내부를 지나 상기 대광면(213)에 도달한 광을 상기 도광판(210)의 내부로 다시 반사하는 역할을 한다. 상기 반사층(213a)은 다양하게 형성될 수 있으며, 예를 들면, 상기 대광면(213)에 금속을 증착하여 형성할 수 있다. 상기 금속으로는 일반적인 거울에 사용되는 은, 알루미늄, 크롬, 니켈 등을 사용할 수 있다. 상기 대광면(213)에는 반사효율을 향상시키기 위해 지그재그 패턴 또는 요철 패턴이 형성될 수 있다. 상기 배면은 상기 출광면(212)과 대향하고, 상기 입광면(211) 및 상기 대광면(213) 각각 연결되어 상기 도광판(210)의 모서리를 정의한다.
상기 도광판(210)은 상기 출광면(212)과 상기 대광면(213)이 만나는 교선은 직선의 형상을 가진다. 상기 도광판(210)은 상기 출광면(212)의 상부에서 바라보면, 전체적으로 직사각형의 형상을 가진다. 상기 도광판(210)은 점광원 광학 분포 또는 선광원 광학 분포를 갖는 입사광을 면광원 광학 분포를 갖는 출사광으로 변경시킨다.
상기 광원부(230)는 광을 발생하는 광원을 포함하고, 상기 입광면(210a) 측에 배치된다. 예를 들면, 상기 광원부(230)는 인쇄회로기판(231) 및 상기 인쇄회로기판(231)상에 실장된 복수의 발광 다이오드(light emitting diode: LED)들(LS1,...LSn,..., LSm)을 포함할 수 있다(n 및 m 은 자연수).
상기 발광 다이오드들(LS1,...LSn,..., LSm)은 상기 표시 장치의 동작 모드에 따라서 선택적으로 구동될 수 있다. 예를 들면, 상기 광지향 모드의 경우, 상기 광지향 모드의 경우 상기 입광면(230a)의 전체 영역에 배치된 상기 발광 다이오드들(LS1,...LSn,..., LSm)이 모두 구동되고, 상기 협지향 모드의 경우, 상기 입광면(210a)의 중앙 영역에 위치한 적어도 하나의 발광 다이오드가 구동된다. 상기 협지향 모드는 사용자의 주변 환경에 따라서 세분화될 수 있다. 예를 들면, 사용자가 지하철, 비행기, 또는 건물 등의 내부에 있는 경우 주변 사람의 위치가 다를 수 있다. 이에 대응하여 상기 입광면(210a)의 중앙 영역에 배치된 발광 다이오드들의 발광 개수를 조절하여 상기 협지향 모드를 세분화할 수 있다.
상기 반사 시트(250)는 상기 도광판(210)의 배면에 인접하게 배치된다. 상기 반사 시트(250)는 상기 도광판(210)으로부터 누설된 광을 다시 도광판(210) 측으로 반사한다.
상기 집광 시트(270)는 상기 도광판(210)의 상기 출광면(212)과 인접하게 배치되어 상기 출광면(212)으로부터 출사된 광을 집광한다. 상기 집광 시트(270)는 상기 출광면(212)과 마주하는 면에는 호 형상으로 연장되고 동심원 구조로 배열된 복수의 역 프리즘 패턴들이 형성된다. 상기 집광 시트(270)는 역 프리즘 시트와 집광 시트 기능을 수행할 수 있다.
상기 표시 장치는 확산 시트(280)를 더 포함할 수 있다.
상기 확산 시트(280)는 상기 집광 시트(270)와 상기 표시 패널(110) 사이에 배치될 수 있다. 상기 확산 시트(280)는 상기 집광 시트(270)를 통해 집광된 광을 상기 표시 패널(110)의 전체 영역으로 균일하게 확산시킨다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 집광 시트를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 1, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 집광 시트(270)는 복수의 역 프리즘 패턴들(RP1,.., RPk)을 포함한다.
상기 역 프리즘 패턴들(RP1,.., RPk) 각각은 상기 도광판(210) 측으로 돌출된 프리즘을 포함한다. 제1 역 프리즘 패턴(RP1)은 상기 도광판(210)의 대광면(213) 측에 배치되고, 제k 역 프리즘 패턴(RPk)은 상기 도광판(210)의 입광면(211) 측에 배치된다.
제1 역 프리즘 패턴(RP1)의 프리즘 산은 제1 원의 호를 따라서 연장된다. 상기 제1 원은 상기 입광면(211)의 길이 방향에 대해서 중심인 중심선(CL) 상에 원점(Hc)이 위치한다.
제2 역 프리즘 패턴(RP2)의 프리즘 산은 상기 제1 원 보다 크고 상기 제1 원과 동일한 원점(Hc)을 갖는다.
같은 방식으로, 제k 역 프리즘 패턴(RPk)의 프리즘 산은 이전에 위치한 제k-1 원 보다 크고 상기 제k-1 원과 동일한 원점(Hc)을 갖는다.
이와 같이, 상기 제1 내지 제k 역 프리즘 패턴들(RP1,.., RPk)의 프리즘 산들은 동심원의 호들을 따라서 연장되고, 상기 동심원의 호들은 상기 대광면(213) 측에서 상기 입광면(211) 측으로 갈수록 점진적으로 증가하는 구조를 갖는다.
상기 도광판(210)의 두께는 상기 입광면(211)측에서 상기 대광면(213) 측으로 점진적으로 증가하는 쐐기 형상을 가진다. 이에 따라서, 상기 입광면(211)으로 입사된 광은 상기 쐐기 형상으로 기울어진 상기 도광판(210)의 출광면(212) 및 배면(214)에서 전반사되어 대광면(213)으로 진행된다. 진행된 광은 상기 대광면(213)의 반사 구조, 예컨데, 지그재그 패턴 및 반사층 등을 통해 반사되어 상기 입광면(211) 측으로 재진행한다.
상기 쐐기 형상의 상기 도광판(210)의 기울기 각도만큼 전반사 각도가 줄어들게 되어 상기 입광면(211) 측으로 재진행하는 광은 전반사 임계각을 벗어나면 상기 도광판(210)의 상기 출광면(212)으로 출사된다.
상기 출광면(212)으로 출사된 광은 상기 집광 시트(270)의 상기 역 프리즘 패턴들(RP1,.., RPk)의 경사면에 의해 굴절되어 집광된다.
도 4a 및 도 4b는 도 3a에 도시된 집광 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 3a 및 도 4a를 참조하면, 상기 집광 시트(270)는 성형 롤러(40)를 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 베이스 기판(271) 위에 아크릴계 수지 물질(273)을 도포한다. 프리즘 형상에 대응하는 성형 패턴이 형성된 성형 롤러(40)를 상기 수지 물질(273) 위에서 롤링하여 상기 베이스 기판(271) 위에 프리즘 패턴(275)을 형성한다.
또는, 도 3a 및 도 4b를 참조하면, 상기 집광 시트(270)는 압축 성형 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 베이스 기판(271) 위에 아크릴계 수지 물질(미도시)을 도포한다. 프리즘 형상에 대응하는 성형 패턴이 형성된 성형 몰드(50)를 상기 수지 물질(미도시) 위에서 가압하여 상기 베이스 기판(271) 위에 프리즘 패턴(275)을 형성한다.
이와 같은 방식으로 상기 집광 시트(270)는 제조될 수 있으며, 제조 방법은 이에 한정하지 않고, 다양하게 할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 도광판의 출사광 분포를 나타낸 개념도이다. 도 6은 도 2에 도시된 집광 시트의 역 프리즘 패턴을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 상기 집광 시트(270)는 협지향 모드시 사용자의 눈에 효과적으로 광을 집광시키기 위한 광학 패턴이 필요하다.
다음의 <표 1>은 상기 입광면(211)의 중앙 영역에 위치한 하나의 광원(LS)을 구동하는 경우 출광면(213)으로 출사되는 광의 출사각(θ)에 대한 시뮬레이션 결과이다.
<표 1>
Figure pat00001
<표 1> 및 도 5를 참조하면, 상기 입광면(211)의 길이 방향을 도광판(210)의 X축 방향, 상기 입광면(211)부터 대광면(213)으로 진행하는 방향을 도광판(210)의 Y축 방향이라고 규정하고, 출광면(212)의 대표적인 X, Y 위치에서의 출사각도(θ)를 계산하였다.
<표 1>을 참조하면, XY 좌표가 (10 mm, 20 mm)인 위치에서의 출사각도(θ)는 2.03도 이었고, XY 좌표가 (10 mm, 180 mm)인 위치에서의 출사각도(θ)는 3.66 도 이었고, XY 좌표가 (40 mm, 100 mm)인 위치에서의 출사각도(θ)는 10.27 도 이었고, XY 좌표가 (160 mm, 20 mm)인 위치에서의 출사각도(θ)는 31.53 도 이었고, XY 좌표가 (160 mm, 180 mm)인 위치에서의 출사각도(θ)는 52.33 도 이었다.
<표 1>의 결과와 같이, 출광면(213)의 위치에 따라서 출사되는 광의 각도는 서로 달랐다. 이로 인해 도광판(210)의 Y축 방향을 따라 가상 광원의 위치(h*)가 서로 달랐다. 예를 들면, Y축 좌표가 20 mm 인 위치에서 출사된 광에 따른 가상 광원의 위치(h*)는 약 275.5 ± 2.8 mm 이었고, Y축 좌표가 100 mm 인 위치에서 출사된 광에 따른 가상 광원의 위치(h*)는 약 214 ± 3 mm 이었고, Y축 좌표가 180 mm 인 위치에서 출사된 광에 따른 가상 광원의 위치(h*)는 약 146 ± 3.5 mm 이었다. 상기 가상 광원의 위치(h*)란 동일한 Y 좌표에서 X축 방향으로 출사되는 모든 광의 방향을 역으로 연장하여 만나게 되는 가상의 위치이다.
따라서 사용자의 눈으로 집광시키기 위해서는 도광판(210)의 Y축 방향을 따라 초점 거리(F)가 다른 렌즈를 적용해야 함을 알 수 있다. 예를 들면, Y축 좌표가 20 mm 인 위치에는 초점 거리(F)가 163 mm 인 렌즈를 적용해야하고, Y축 좌표가 100 mm 인 위치에는 초점 거리(F)가 139.6 mm 인 렌즈를 적용해야하고, Y축 좌표가 180 mm 인 위치에는 초점 거리(F)가 107 mm 인 렌즈를 적용해야 한다.
상기 도광판(210)의 상기 Y축 방향을 따라서 출광면(213)의 각 위치에서 출사되는 광의 각도가 서로 다르고, 이에 따른, 각 위치에서 출사되는 광의 초점 거리(F) 역시 다르나, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 출광면(213)으로부터 출사되는 전체 광을 역으로 추적하게 되면 상기 출광면(213)과 동일한 평면상에 놓여진 가상 광원(Hs)의 위치를 결정할 수 있다.
상기 가상 광원(Hs)은 상기 출광면(213)과 동일한 평면 상에 위치하고, 상기 가상 광원(Hs)으로부터 출사된 광의 방향은 상기 가상 광원(Hs)의 위치를 중심으로 하여 부채꼴 형상으로 분포될 수 있다. 상기 가상 광원(Hs)으로부터 출사된 광의 출사각과 수직한 방향으로 반사 미러를 배열하게 되면 상기 출광면(213)으로부터 일정 거리에 떨어진 사용자 위치로 출사광을 집광시킬 수 있다.
본 실시예와 같이, 상기 쐐기형 도광판(210)이 광원 어셈블리에서는, 상기 출광면(213)으로부터 출사되는 광의 방향 전환을 위해 역 프리즘 패턴이 적용될 수 있다. 따라서 상기 집광 시트(270)는 도 6에 도시된 바와 같이, 원점(Hc)이 동일한 동심원의 호 형상으로 연장된 역 프리즘 패턴을 가질 수 있다. 상기 원점(Hc)은 상기 가상 광원(Hs)의 위치와 동일 선상에 위치할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 집광 시트(270)는 동심원의 호 형상으로 연장된 복수의 역 프리즘 패턴들을 포함할 수 있다. 상기 집광 시트(270)는 상기 쐐기형 도광판(210)의 출광면(213)으로부터 출사된 광을 상기 역 프리즘 패턴의 경사면을 통해 굴절시켜 상기 출광면(213)으로부터 일정 거리에 떨어진 사용자 위치로 집광시킬 수 있다.
따라서 본 실시예에 따른 상기 집광 시트(270)를 이용하여 협지향 모드시 출사광을 사용자 위치로 집광시킬 수 있다.
도 7은 도 1의 집광 시트에 따른 협지향 모드시 출사광을 설명하기 위한 개념도이다. 도 8a 및 도 8b는 협지향 모드시 도 1의 집광 시트에 따른 광의 출사각 분포를 나타낸 그래프들이다. 도 9a 및 도 9b는 협지향 모드시 도 1의 집광 시트에 따른 휘도 균일도를 설명하기 위한 그래프들이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 예를 들면, 상기 광원 어셈블리(200)는 X축 방향의 길이가 약 350 mm 이고 Y축 방향의 길이가 약 200 mm인 도광판(210)과, 4mm 의 폭을 갖는 발광 다이오드를 3mm 간격으로 총 48개를 상기 X 축 방향으로 배열한 광원부(230)를 포함한다.
협지향 모드시, 상기 광원부(230)의 총 48개의 발광 다이오드들 중 기설정된 중앙 부분의 17개 발광 다이오드들이 발광된다.
상기 중앙 부분의 17개의 발광 다이오드들이 구동되면, 상기 발광 다이오드들로부터 발생된 광은 상기 도광판의 입광면(211)에서 상기 대광면(213) 측으로 진행하고, 상기 대광면(213)에서 반사되어 출광면(212)을 통해 출사된다. 상기 출광면(212)으로 출사된 광은 집광 시트(270)의 호 형상으로 연장된 역 프리즘 패턴을 통해 사용자의 눈(Heye) 측으로 집광된다.
상기 협지향 모드에서 상기 광원 어셈블리(200)의 상기 집광 시트(270)로부터 출사되는 광의 출사각 분포를 측정하였다.
도 8a를 참조하면, 상기 출사된 광의 출사각은 상기 도광판(210)의 X축 방향으로 최대 출사각(θx_max)은 +15.6836 도 이었고, 최소 출사각(θx_min)은 -15.6301 도 이었다. 상기 X축 방향의 최대 출사각 및 최소 출사각의 출사각 차이(Δθx)는 약 31.3136 도 이었다.
도 8b를 참조하면, 상기 출사된 광의 출사각은 상기 도광판(210)의 Y축 방향으로 최대 출사각(θy)은 +9.24827 도 이었고, 최소 출사각(θx)은 -5.1456 도 이었다. 상기 Y축 방향의 최대 출사각 및 최소 출사각의 출사각 차이(Δθy)는 약 14.3939 도 이었다.
사용자 입장에서의 좌우 시야각은 상기 X축 방향의 출사각 분포에 의해 정의될 수 있다. 상기 협지향 모드시 좌우 시야각(θw) 범위는 약 ±18 도 이었다.
따라서 상기 협지향 모드시 상기 집광 시트(270)에 의해 좁은 좌우 시야각을 확보할 수 있다.
도 9a는 상기 X 축 방향에 대한 휘도 분포를 나타낸 그래프이고, 도 9b는 상기 Y 축 방향에 대한 휘도 분포를 나타낸 그래프이다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 X 축 방향의 휘도 분포는 중앙 부분이 상대적으로 높았으나 전체적으로 균일한 휘도 분포를 보였고, 상기 Y 축 방향의 휘도 분포는 전체적으로 균일한 휘도 분포를 보였다.
본 실시예의 상기 집광 시트(270)로부터 사용자 위치까지 거리가 약 400 mm 인 위치에서 휘도 균일도를 측정하였다. 상기 휘도 균일도 측정 방법은 상기 표시 장치의 화면에 임의로 설정된 복수의 포인트들의 휘도를 측정한다.
상기 집광 시트(270) 상단의 상기 휘도 균일도는 13개 포인트 기준 약 24 % 이었고, 9개 포인트 기준 49% 이었다. 이러한 휘도 균일도는 기존의 베일-뷰어(veil-view) 기능 시트를 적용하는 표시 장치와 비교하여 유사한 수준이었다.
이상의 측정 결과는 상기 집광 시트(270) 상단의 균일도로서, 상기 집광 시트(270) 위에 확산 시트를 배치하고, 상기 확산 시트의 상단에서 상기 휘도 균일성을 측정할 경우 보다 높은 휘도 균일성을 가질 수 있다. 또한, 도광판의 입광부에 패턴 형성 및 도광판의 위치별 광원의 광 에너지를 조절하는 등의 추가적인 균일도 방안을 적용할 경우 보다 높은 휘도 균일성을 가질 수 있다.
따라서 상기 집광 시트(270)에 의해 상기 협지향 모드에서 휘도 균일성을 충분히 얻을 수 있다.
도 10은 도 1의 집광 시트에 따른 광지향 모드시 출사광을 설명하기 위한 개념도이다. 도 11a 및 도 11b는 광지향 모드시 도 1의 집광 시트에 따른 광의 출사각 분포를 나타낸 그래프들이다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 예를 들면, 상기 광원 어셈블리(200)는 X축 방향의 길이가 약 350 mm 이고 Y축 방향의 길이가 약 200 mm인 도광판(210)과, 4mm 의 폭을 갖는 발광 다이오드를 3mm 간격으로 총 48개를 상기 X 축 방향으로 배열한 광원부(230)를 포함한다.
광지향 모드시, 상기 광원부(230)의 총 48개의 발광 다이오드들이 모두 발광된다.
상기 48개의 발광 다이오드들이 구동되면, 상기 발광 다이오드들로부터 발생된 광은 상기 도광판의 입광면(211)에서 상기 대광면(213) 측으로 진행하고, 상기 대광면(213)에서 반사되어 출광면(212)을 통해 출사된다. 상기 출광면(212)으로 출사된 광은 집광 시트(270)의 호 형상으로 연장된 역 프리즘 패턴을 통해 사용자의 눈(Heye) 측으로 집광된다.
상기 광지향 모드에서 상기 광원 어셈블리(200)의 상기 집광 시트(270)로부터 출사되는 광의 출사각 분포를 측정하였다.
도 11a를 참조하면, 상기 출사된 광의 출사각은 상기 도광판(210)의 X축 방향으로 최대 출사각(θx_max)은 +42.81940 도 이었고, 최소 출사각(θx_min)은 -42.7322 도 이었다. 상기 X축 방향의 최대 출사각 및 최소 출사각의 출사각 차이(Δθx)는 약 85.5516 도 이었다.
도 11b를 참조하면, 상기 출사된 광의 출사각은 상기 도광판(210)의 Y축 방향으로 최대 출사각(θy)은 +7.21389 도 이었고, 최소 출사각(θx)은 -7.44905 도 이었다. 상기 Y축 방향의 최대 출사각 및 최소 출사각의 출사각 차이(Δθy)는 약 14.6629 도 이었다.
사용자 입장에서의 좌우 시야각은 상기 X축 방향의 출사각 분포에 의해 정의될 수 있다. 상기 광지향 모드시 좌우 시야각(θw) 범위는 약 ±43 도 이었다.
따라서 상기 집광 시트(270)를 적용하여도 상기 광지향 모드시 넓은 좌우 시야각을 확보할 수 있으며, 상기 휘도 균일도는 문제되지 않는다.
도 12는 도 1에 도시된 광원의 개수에 따른 좌우 시야각 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7 및 도 12를 참조하면, 도 7의 광원 어셈블리의 조건에서, 입광면의 중앙 부분에 위치한 17 개의 발광 다이오드들이 구동되는 경우 약 ±18 도의 좌우 시야각(또는 좌우방향의 출사각)을 얻을 수 있다. 상기 중앙 부분의 7개의 발광 다이오드들이 구동되는 경우는 약 ±7도의 좌우 시야각을 얻을 수 있고, 상기 중앙 부분의 28개의 발광 다이오드들이 구동되는 경우는 약 ±25도의 좌우 시야각을 얻을 수 있다. 따라서, 광원의 개수를 조절하여 협지향 모드를 다양하게 설정할 수 있다.
사용자의 주변 환경에 따라서 주변 사람과의 인접 거리가 다를 수 있다. 사용자의 주변 환경를 고려한 복수의 협지향 모드들을 설정할 수 있다. 상기 주변 사람과의 인접거리가 보통인 경우, 가까운 경우, 아주 가까운 경우 등에 따라서, 구동되는 발광 다이오드의 개수를 서로 다르게 설정할 수 있다.
예를 들면, 상기 보통의 협지향 모드에서는 상기 중앙 부분의 17개의 발광 다이오드를 구동시켜 상기 표시 장치의 좌우 시야각이 약 ±18 도가 되도록 구동하고, 상기 가까운 협지향 모드에서는 상기 중앙 부분의 14개의 발광 다이오드를 구동시켜 상기 표시 장치의 좌우 시야각이 약 ±13 도가 되도록 구동하고, 상기 아주 가까운 협지향 모드에서는 상기 중앙 부분의 7개의 발광 다이오드를 구동시켜 상기 표시 장치의 좌우 시야각이 약 ±7 도가 되도록 구동한다.
이와 같은 방식으로, 사용자의 주변 환경에 따른 다양한 협지향 모드를 구현할 수 있다.
이하에서는 앞서 설명된 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 13을 참조하면, 상기 표시 장치는 패널 어셈블리(100), 광원 어셈블리(200) 및 2D/3D 전환 패널(300)를 포함한다.
상기 패널 어셈블리(100)는 2차원 영상 모드시 상기 표시 패널(110)에 2차원 영상을 표시하고, 3차원 영상 모드시 상기 표시 패널(110)에 3차원 영상을 표시한다. 상기 3차원 영상은 좌안 영상 및 우안 영상을 포함한다.
상기 광원 어셈블리(200)는 상기 2차원 영상 모드시 상기 광원부(230)를 광지향 모드로 동작시킨다. 즉, 상기 광원부(230)에 포함된 복수의 발광 다이오드들(LS1,...LSn,..., LSm)을 모두 발광시킨다. 상기 광원 어셈블리(200)는 상기 3차원 영상 모드시 상기 광원부(230)를 협지향 모드로 동작시킨다. 즉, 상기 발광 다이오드들(LS1,...LSn,..., LSm) 중 중앙 부분의 배치된 설정된 개수의 발광 다이오드들((LSn-a,.., LSn,.., LSn+a)만을 동작시킨다(n 및 a 는 자연수).
상기 2D/3D 전환 패널(300)는 제1 기판(310), 제2 기판(330) 및 액정층(350)을 포함하고, 상기 표시 장치의 2차원 또는 3차원 영상 모드에 따라서 동작한다.
상기 제1 기판(310)은 제1 베이스 기판(311) 및 상기 제1 베이스 기판(311) 상에 배치된 복수의 제1 전극들(312)을 포함한다. 상기 제1 전극들(312)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다.
상기 제2 기판(330)은 제2 베이스 기판(331) 및 상기 제2 베이스 기판(331) 상에 배치된 제2 전극(332)을 포함한다. 상기 제2 전극(332)은 패턴되지 않고 통판으로 형성될 수 있다.
상기 액정층(350)은 상기 제1 및 제2 기판들(310, 330) 사이에 배치된다.
상기 2차원 영상 모드인 경우, 상기 2D/3D 전환 패널(300)는 투명한 패널로 동작한다. 즉, 상기 표시 패널(110)에 표시된 2차원 영상은 상기 2D/3D 전환 패널(300)를 그대로 투과한다.
상기 3차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널(300)는 베리어 패널로 동작한다. 예를 들면, 상기 제1 기판(310)의 제1 전극(312)과 상기 제2 기판(330)의 제2 전극(332)에 각각 전압이 인가되면, 상기 제1 및 제2 전극들(312, 332) 사이의 액정 분자는 광을 차단하는 베리어로 동작한다. 이에 따라서, 상기 2D/3D 전환 패널(300)의 상기 베리어에 의해 정의된 투과 영역을 통해 상기 표시 패널(110)에 표시된 좌안 영상은 사용자의 좌안 측으로 출사되고, 우안 영상은 사용자의 우안 측으로 출사된다.
본 실시예에 따르면, 상기 3차원 영상 모드시, 상기 광원 어셈블리(200)를 앞서 설명된 상기 협지향 모드로 동작시킴으로써 상기 3차원 영상의 정면 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한 복수의 발광 다이오드들 중 설정된 개수의 발광 다이오드들만 구동시킴으로써 소비 전력을 절감시킬 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 도 13의 표시 장치에 따른 2차원 영상 모드시 구동 방법을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 14a는 2차원 영상 모드시 상기 2D/3D 전환 패널의 동작을 설명하기는 개념도이고, 도 14b는 2차원 영상 모드시 시야각에 따른 2차원 영상의 휘도 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 14a를 참조하면, 상기 2차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널(300)는 실질적으로 턴-오프 상태이다. 즉, 상기 제1 전극(312) 및 상기 제2 전극(332)에는 구동 전압이 인가되지 않는다. 이에 따라서, 상기 2D/3D 전환 패널(350)는 투명한 패널로 동작되어, 입사된 광을 그대로 통과한다.
이때, 상기 표시 패널(110)은 2차원 영상을 표시하고, 상기 광원 어셈블리(200)는 광지향 모드로 동작한다.
도 14b를 참조하면, 상기 2차원 영상 모드시, 상기 표시 장치에 표시된 2차원 영상의 휘도 분포는 좌우 시야각이 약 ± 66도 범위에서 약 120 cd/nm2 이상이었다.
따라서 상기 2차원 영상 모드시 여러 사람이 동시에 시청할 수 있는 충분한 좌우 시야각 및 휘도 레벨을 가질 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 도 12의 표시 장치에 따른 3차원 영상 모드시 구동 방법을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 15a는 3차원 영상 모드시 상기 2D/3D 전환 패널의 동작을 설명하기는 개념도이고, 도 15b는 3차원 영상 모드시 광원 어셈블리의 시야각에 따른 3차원 영상의 휘도 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 15a를 참조하면, 상기 3차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널(300)는 실질적으로 턴-온 상태이다. 즉, 상기 제1 전극(312)에는 제1 구동 전압이 인가되고, 상기 제2 전극(332)에는 제2 구동 전압이 인가된다. 이에 따라서, 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 개재된 액정층은 광을 차단하는 베리어(BR)로 동작한다. 이에 따라서, 상기 2D/3D 전환 패널(350)의 베리어 패널로 동작된다.
이때, 상기 표시 패널(110)은 좌안 영상(L) 및 우안 영상(R)을 포함하는 3차원 영상을 표시하고, 상기 광원 어셈블리(200)는 협지향 모드로 동작한다.
상기 표시 패널(110)에 표시된 좌안 영상(L)은 상기 2D/3D 전환 패널(350)의 상기 베리어(BR)에 의해 정의된 투과 영역을 통해 사용자의 좌안(Leye) 측으로 출사되고, 상기 표시 패널(110)에 표시된 우안 영상(R)은 상기 투과 영역을 통해 사용자의 우안(Reye) 측으로 출사된다. 이에 따라서, 사용자는 3차원 영상을 시인할 수 있다.
도 15b를 참조하면, 상기 3차원 영상 모드시, 상기 표시 장치에 표시된 3차원 영상의 휘도 분포는 좌우 시야각이 약 ± 28도 범위에서 약 250 cd/nm2 이상의 고 휘도를 가질 수 있다. 도 14b에서 설명된 상기 2차원 영상 모드와 비교하여, 정면 휘도가 현저하게 향상되었다.
한편, 일반적인 3차원 영상 표시 장치는 휘도 저하 및 시점 한계를 갖는다. 일반적인 3차원 영상 표시 장치와 비교할 때, 본 실시예에 따른 상기 3차원 영상 은 시점 한계는 있으나, 정면 휘도 향상 및 소비 전력 절감의 효과는 현저히 우수할 수 있다.
도 16은 도 13의 표시 장치에 따른 출사광의 각분포에 따른 좌안 영상 및 우안 영상의 휘도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 16을 참조하면, 상기 광원 어셈블리(200)의 좌우 출사광의 각분포가 약 ± 30도인 협지향 모드로 동작하는 경우, 상기 패널 어셈블리(100) 및 상기 2D/3D 전환 패널(300)를 3차원 영상 모드로 동작하였다. 이 경우, 상기 표시 장치에 표시되는 좌안 영상 및 우안 영상의 휘도 분포를 측정하였다.
정면 출사각(±5도)을 갖는 제1 시점(W1)에서의 좌안 및 우안 영상의 휘도는 약 1000 nit 정도 이었고, 상기 제1 시점(W1)을 기준으로 좌측의 -25도 내지 -15도의 출사각을 갖는 제2 시점(W2)에서의 좌안 및 우안 영상의 휘도는 약 900 nit 정도 이었고, 상기 제1 시점(W1)을 기준으로 우측의 +15도 내지 +25도의 출사각을 갖는 제3 시점(W3)에서의 좌안 및 우안 영상의 휘도는 약 900 nit 정도 이었다.
상기 제1 시점(W1)에서의 3차원 영상 품질이 가장 우수하였고, 상기 제1 시점(W1)을 기준으로 좌우측 각각의 1 시점인, 제2 및 제3 시점들(W2, W3)에서도 3차원 영상 품질이 양호하였다.
따라서, 3차원 영상을 시청할 수 있는 시점은 정면 시점 외에 상기 정면 시점의 좌우측 각 1 시점에서도 품질 저하 없는 3차원 영상을 시청할 수 있었다. 결과적으로는 상기 광원 어셈블리(200)를 상기 협지향 모드로 동작하는 경우, 3인이 3차원 영상을 시청하는데는 문제가 없음을 알 수 있다. 상기 협지향 모드에서 발광되는 발광 다이오드의 개수를 조절하여 상기 3차원 영상의 시점을 조절할 수 있음을 예측할 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 17을 참조하면, 상기 표시 장치는 패널 어셈블리(100), 광원 어셈블리(200) 및 2D/3D 전환 패널(400)를 포함한다.
상기 패널 어셈블리(100)는 2차원 영상 모드시 상기 표시 패널(110)에 2차원 영상을 표시하고, 3차원 영상 모드시 상기 표시 패널(110)에 3차원 영상을 표시한다. 상기 3차원 영상은 좌안 영상 및 우안 영상을 포함한다.
상기 광원 어셈블리(200)는 상기 2차원 영상 모드시 상기 광원부(230)를 광지향 모드로 동작시킨다. 즉, 상기 광원부(230)에 포함된 복수의 발광 다이오드들(LS1,...LSn,..., LSm)을 모두 발광시킨다. 상기 광원 어셈블리(200)는 상기 3차원 영상 모드시 상기 광원부(230)를 협지향 모드로 동작시킨다. 즉, 상기 발광 다이오드들(LS1,...LSn,..., LSm) 중 중앙 부분의 배치된 설정된 개수의 발광 다이오드들((LSn-a,.., LSn,.., LSn+a)만을 동작시킨다(n 및 a 는 자연수).
상기 2D/3D 전환 패널(400)는 제1 기판(410), 제2 기판(430) 및 렌즈층(450)을 포함하고, 상기 표시 장치의 2차원 또는 3차원 영상 모드에 따라서 동작한다.
상기 제1 기판(410)은 제1 베이스 기판(411) 및 상기 제1 베이스 기판(411) 상에 배치된 제1 전극(413)을 포함한다.
상기 제2 기판(430)은 상기 제2 베이스 기판(431) 및 상기 제2 베이스 기판(431) 상에 배치된 제2 전극(433)을 포함한다.
상기 렌즈층(450)은 오목층(451) 및 액정층(452)을 포함한다. 상기 오목층(451)은 복수의 오목부들(451a)을 포함한다. 상기 오목부들(451a)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고 상기 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다. 상기 액정층(452)은 상기 오목부들에 의해 정의된 공간에 배치된다.
상기 2차원 영상 모드인 경우, 상기 2D/3D 전환 패널(400)는 투명한 패널로 동작한다. 즉, 상기 표시 패널(110)에 표시된 2차원 영상은 상기 2D/3D 전환 패널(300)를 그대로 투과한다. 상기 3차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널(400)는 렌즈 패널로 동작한다. 예를 들면, 상기 제1 기판(410)의 제1 전극(412)과 상기 제2 기판(430)의 제2 전극(432)에 각각 전압이 인가되면, 상기 액정층(452)의 액정 분자는 소정의 각도로 배열된다. 이에 따라서, 상기 2D/3D 전환 패널(300)의 상기 렌즈층(450)을 통해 상기 표시 패널(110)에 표시된 좌안 영상은 사용자의 좌안 측으로 굴절되고, 우안 영상은 사용자의 우안 측으로 굴절된다. 이에 따라서, 사용자는 3차원 영상을 시인할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 3차원 영상 모드시, 상기 광원 어셈블리(200)를 앞서 설명된 상기 협지향 모드로 동작시킴으로써 상기 3차원 영상의 정면 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한 복수의 발광 다이오드들 중 설정된 개수의 발광 다이오드들만 구동시킴으로써 소비 전력을 절감시킬 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 18을 참조하면, 상기 표시 장치는 패널 어셈블리(100), 광원 어셈블리(200) 및 2D/3D 전환 패널(500)를 포함한다.
상기 패널 어셈블리(100)는 2차원 영상 모드시 상기 표시 패널(110)에 2차원 영상을 표시하고, 3차원 영상 모드시 상기 표시 패널(110)에 3차원 영상을 표시한다. 상기 3차원 영상은 좌안 영상 및 우안 영상을 포함한다.
상기 광원 어셈블리(200)는 상기 2차원 영상 모드시 상기 광원부(230)를 광지향 모드로 동작시킨다. 즉, 상기 광원부(230)에 포함된 복수의 발광 다이오드들(LS1,...LSn,..., LSm)을 모두 발광시킨다. 상기 광원 어셈블리(200)는 상기 3차원 영상 모드시 상기 광원부(230)를 협지향 모드로 동작시킨다. 즉, 상기 발광 다이오드들(LS1,...LSn,..., LSm) 중 중앙 부분의 배치된 설정된 개수의 발광 다이오드들((LSn-a,.., LSn,.., LSn+a)만을 동작시킨다(n 및 a 는 자연수).
상기 2D/3D 전환 패널(500)은 편광 렌즈 패널(510) 및 편광 전환 패널(570)을 포함한다.
상기 편광 렌즈 패널(510)은 오목층(511) 및 편광 액정층(513)을 포함한다.
상기 오목부층(511)은 복수의 오목부들(511a)을 포함한다. 상기 오목부들(511a)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고 상기 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다. 상기 편광 액정층(513)은 상기 오목부들(511a)에 의해 정의된 공간에 배치되고, 편광축을 갖는다. 상기 편광 렌즈 패널(510)은 상기 편광 액정층(513)의 편광축과 동일한 광축을 갖는 광은 굴절시키고, 상기 편광 액정층(513)의 편광축과 다른 광축을 갖는 광은 그대로 투과한다.
상기 편광 전환 패널(570)은 제1 기판(530), 제2 기판(540) 및 액정층(550)을 포함하고, 상기 표시 장치의 2차원 또는 3차원 영상 모드에 따라서 동작한다.
상기 제1 기판(530)은 제1 베이스 기판(531) 및 상기 제1 베이스 기판(531) 상에 배치된 제1 전극(532)을 포함한다.
상기 제2 기판(540)은 상기 제2 베이스 기판(541) 및 상기 제2 베이스 기판(541) 상에 배치된 제2 전극(542)을 포함한다.
상기 액정층(550)은 상기 제1 및 제2 기판들(530, 540) 사이에 배치된다.
2차원 영상 모드시 상기 편광 전환 패널(570)에는 구동 전압이 인가되지 않아 턴-오프 상태가 된다. 이에 따라서, 상기 편광 전환 패널(570)은 상기 표시 패널(110)을 투과한 광을 그대로 출사한다. 3차원 영상 모드시 상기 편광 전환 패널(570)의 제1 및 제2 전극들(532, 542)에는 각각 구동 전압이 인가되어 상기 편광 전환 패널(570)은 턴-온 상태가 된다. 이에 따라서, 상기 편광 전환 패널(570)은 상기 표시 패널(110)을 투과한 광의 광축을 상기 편광 액정층(513)의 편광축으로 변경한다.
본 실시예에 따르면, 2차원 영상 모드시, 상기 표시 패널(110)을 투과한 광은 상기 편광 전환 패널(570)을 그대로 통과하고 상기 편광 전환 패널(570)에서 광축이 변경되지 않은 광은 상기 편광 렌즈 패널(510)을 그대로 통과한다. 이에 따라서, 사용자는 2차원 영상을 시인할 수 있다.
한편, 3차원 영상 모드시, 상기 표시 패널(110)을 투과한 광은 상기 편광 전환 패널(570)에서 상기 편광 액정층(513)의 편광축과 동일한 광축으로 변경되고, 상기 편광축을 갖는 광은 상기 편광 렌즈 패널(510)에서 굴절되어 출사된다. 이에 따라서, 좌안 영상은 사용자의 좌안측으로 굴절되고, 우안 영상은 사용자의 우안측으로 굴절되어 사용자는 3차원 영상을 시인할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 3차원 영상 모드시, 상기 광원 어셈블리(200)를 앞서 설명된 상기 협지향 모드로 동작시킴으로써 상기 3차원 영상의 정면 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한 복수의 발광 다이오드들 중 설정된 개수의 발광 다이오드들만 구동시킴으로써 소비 전력을 절감시킬 수 있다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 19를 참조하면, 상기 표시 장치는 패널 어셈블리(100), 광원 어셈블리(200) 및 2D/3D 전환 패널(600)를 포함한다.
상기 패널 어셈블리(100)는 2차원 영상 모드시 상기 표시 패널(110)에 2차원 영상을 표시하고, 3차원 영상 모드시 상기 표시 패널(110)에 3차원 영상을 표시한다. 상기 3차원 영상은 좌안 영상 및 우안 영상을 포함한다.
상기 광원 어셈블리(200)는 상기 2차원 영상 모드시 상기 광원부(230)를 광지향 모드로 동작시킨다. 즉, 상기 광원부(230)에 포함된 복수의 발광 다이오드들(LS1,...LSn,..., LSm)을 모두 발광시킨다. 상기 광원 어셈블리(200)는 상기 3차원 영상 모드시 상기 광원부(230)를 협지향 모드로 동작시킨다. 즉, 상기 발광 다이오드들(LS1,...LSn,..., LSm) 중 중앙 부분의 배치된 설정된 개수의 발광 다이오드들((LSn-a,.., LSn,.., LSn+a)만을 동작시킨다(n 및 a 는 자연수).
상기 2D/3D 전환 패널(600)는 제1 기판(610), 제2 기판(630) 및 액정층(650)을 포함하고, 상기 표시 장치의 2차원 또는 3차원 영상 모드에 따라서 동작한다.
상기 제1 기판(610)은 제1 베이스 기판(611) 및 상기 제1 베이스 기판(611) 상에 배치된 복수의 제1 전극들(612)을 포함한다. 상기 제1 전극들(612)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제2 방향(D2)으로 배열될 수 있다.
상기 제2 기판(630)은 제2 베이스 기판(631) 및 상기 제2 베이스 기판(631) 상에 배치된 제2 전극(632)을 포함한다. 상기 제2 전극(632)은 패턴되지 않고 통판으로 형성될 수 있다.
상기 액정층(650)은 상기 제1 및 제2 기판들(610, 630) 사이에 배치된다.
상기 2차원 영상 모드인 경우, 상기 2D/3D 전환 패널(600)는 투명한 패널로 동작한다. 즉, 상기 표시 패널(110)에 표시된 2차원 영상은 상기 2D/3D 전환 패널(600)를 그대로 투과한다.
상기 3차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널(600)는 액정 렌즈 패널로 동작한다. 예를 들면, 상기 제1 기판(610)의 제1 전극들(612)에는 단위 액정 렌즈를 형성하기 위한 구동 전압들이 인가된다. 상기 제2 기판의 제2 전극(632)에는 공통 전압이 인가된다. 상기 제1 전극들(612) 및 상기 제2 전극(632)에 인가된 상기 구동 전압들에 의해 상기 액정층(650)의 액정 분자들은 배열되어 단위 액정 렌즈를 형성한다. 이에 따라서, 상기 2D/3D 전환 패널(600)는 상기 표시 패널(110)에 표시된 좌안 영상은 좌안 측으로 굴절시키고, 우안 영상은 우안 측으로 굴절시킨다. 이에 따라서, 사용자는 3차원 영상을 시인할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 3차원 영상 모드시, 상기 광원 어셈블리(200)를 앞서 설명된 상기 협지향 모드로 동작시킴으로써 상기 3차원 영상의 정면 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한 복수의 발광 다이오드들 중 설정된 개수의 발광 다이오드들만 구동시킴으로써 소비 전력을 절감시킬 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 패널 어셈블리 110 : 표시 패널
130 : 구동부 200 : 광원 어셈블리
210 : 도광판 211 : 입광면
212 : 출광면 213 : 대광면
214 : 배면 230 : 광원부
250 : 반사 시트 270 : 집광 시트
300, 400, 500, 600 : 2D/3D 전환 패널

Claims (20)

  1. 광을 발생하는 적어도 하나의 광원을 포함하는 광원부;
    광을 수신하는 입광면, 상기 입광면과 대향하는 대광면 및 광을 출사하는 출광면을 포함하고, 두께가 상기 입광면 측에서 상기 대광면 측으로 점진적으로 증가하는 쐐기(wedge) 형상을 가지는 도광판; 및
    상기 출광면 측으로 돌출되고, 호를 따라서 연장되고 동심원 구조로 배열된 복수의 역 프리즘 패턴들을 포함하는 집광 시트를 포함하는 광원 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 역 프리즘 패턴들의 상기 동심원 구조는 상기 대광면 측에서 상기 입광면 측으로 갈수록 동심원의 반지름이 증가하는 것을 특징으로 하는 광원 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 동심원의 원점은 상기 입광면의 중심선과 수직인 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 광원 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광원부는 상기 입광면의 길이 방향으로 배열된 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광원부는
    광지향 모드시 전체 발광 다이오드들을 발광하고,
    협지향 모드시 상기 입광면의 중앙 부분에 배치된 설정된 개수의 발광 다이오드가 발광하는 것을 특징으로 하는 광원 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서, 상기 대광면 상에는 반사층이 형성된 것을 특징으로 하는 광원 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서, 상기 대광면에는 지그재그 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 광원 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서, 상기 집광 시트 상에 배치되어, 상기 집광 시트로부터 제공된 광을 확산하는 확산 시트를 더 포함하는 광원 어셈블리.
  9. 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널에 광을 제공하는 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 광원부와, 상기 광원부와 인접한 입광면, 상기 입광면과 대향하는 대광면 및 상기 표시 패널 측으로 광을 출사하는 출광면을 포함하고 두께가 상기 입광면 측에서 상기 대광면 측으로 점진적으로 증가하는 쐐기(wedge) 형상을 가지는 도광판, 및 상기 출광면 측으로 돌출되고, 호를 따라서 연장되고 동심원 구조로 배열된 복수의 역 프리즘 패턴들을 포함하는 집광 시트를 포함하는 광원 어셈블리를 포함하는 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 역 프리즘 패턴들의 상기 동심원 구조는 상기 대광면 측에서 상기 입광면 측으로 갈수록 동심원의 반지름이 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 도광판은
    상기 대광면에 형성된 반사층; 및
    상기 대광면에 형성된 지그재그 패턴을 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 발광 다이오드들은 상기 입광면의 길이 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 광원 어셈블리는
    광지향 모드시 전체 발광 다이오드들을 발광하고,
    협지향 모드시 상기 입광면의 중앙 부분에 위치한 적어도 하나의 발광 다이오드를 발광하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 표시 패널과 상기 집광 시트 사이에 배치되어, 상기 집광 시트로부터 제공된 광을 확산하는 확산 시트를 더 포함하는 표시 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 광원 어셈블리는
    2차원 영상 모드시 전체 발광 다이오드들이 발광되고,
    3차원 영상 모드시 상기 입광면의 중앙 부분에 위치한 적어도 하나의 발광 다이오드가 발광하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 2차원 영상 모드시 상기 표시 패널에 표시된 2차원 영상을 그대로 출사하고,
    상기 3차원 영상 모드시 상기 표시 패널에 표시된 좌안 영상 및 우안 영상을 사용자의 좌안 측 및 우안 측으로 각각 출사하는 2D/3D 전환 패널을 더 포함하는 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 2D/3D 전환 패널은
    제1 전극이 형성된 제1 기판;
    상기 제1 기판과 마주하고 제2 전극이 형성된 제2 기판; 및
    상기 제1 및 제2 기판 상에 배치된 액정층을 포함하고,
    상기 3차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널은 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 베리어들을 포함하고, 상기 베리어들에 의해 정의된 투과 영역을 통해 상기 좌안 영상은 상기 좌안 측으로 출사하고, 상기 우안 영상은 상기 우안 측으로 출사하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 2D/3D 전환 패널은
    제1 전극이 형성된 제1 기판;
    상기 제1 기판과 마주하고 제2 전극이 형성된 제2 기판; 및
    상기 제1 및 제2 기판 상에 배치되고, 복수의 오목부들을 포함하는 오목층과 상기 오목부들에 의해 정의된 공간에 배치된 액정층을 포함하는 렌즈층을 포함하고,
    상기 3차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널은 상기 렌즈층은 렌즈로 3차원 영상용 렌즈로 동작하여 상기 좌안 영상은 상기 좌안 측으로 굴절하고 상기 우안 영상은 상기 우안 측으로 굴절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 2D/3D 전환 패널은
    복수의 오목부들을 포함하는 오목층 및 상기 오목부들에 의해 형성된 공간에 배치되고 편광축을 갖는 편광 액정층을 포함하는 편광 렌즈 패널; 및
    제1 전극이 형성된 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하고 제2 전극이 형성된 제2 기판, 및 상기 제1 및 제2 기판 상에 배치된 액정층을 포함하는 편광 전환 패널을 포함하고,
    상기 3차원 영상 모드시, 상기 편광 전환 패널은 상기 표시 패널에 표시된 좌안 영상 및 우안 영상의 광축을 상기 편광축을 전환하고, 상기 편광 렌즈 패널은 상기 좌안 영상을 상기 좌안 측으로 굴절하고, 상기 우안 영상을 상기 우안 측으로 굴절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제16항에 있어서, 상기 2D/3D 전환 패널은
    제1 전극이 형성된 제1 기판;
    상기 제1 기판과 마주하고 제2 전극이 형성된 제2 기판; 및
    상기 제1 및 제2 기판 상에 배치된 액정층을 포함하고,
    상기 3차원 영상 모드시, 상기 2D/3D 전환 패널은 단위 액정 렌즈를 형성하고, 상기 단위 액정 렌즈는 상기 좌안 영상은 상기 좌안 측으로 굴절하고 상기 우안 영상은 상기 우안 측으로 굴절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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