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KR101867283B1 - 광가이드바, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

광가이드바, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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KR101867283B1
KR101867283B1 KR1020110006657A KR20110006657A KR101867283B1 KR 101867283 B1 KR101867283 B1 KR 101867283B1 KR 1020110006657 A KR1020110006657 A KR 1020110006657A KR 20110006657 A KR20110006657 A KR 20110006657A KR 101867283 B1 KR101867283 B1 KR 101867283B1
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South Korea
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light
light guide
guide bar
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unit
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최환영
이문규
정병호
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

광가이드바 유닛은 광출사부, 상기 광출사부의 양 측부에 배치되어 광이 입사되는 광입사부들, 상기 광입사부들 각각에 위치하는 제1 및 제2 광원부들 및 상기 광출사부와 대면되게 위치하여 상기 광입사부들을 통하여 입사된 광을 상기 광출사부를 향하여 좌우 사선 방향으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사부를 포함한다. 광원부들을 개별적으로 구동하여, 좌우 사선방향의 광출사를 발생시켜, 별도의 필름이 없는 시큐리티 모드의 구현, 사용자의 방향에 따라 화면을 표시하는 유저 트랙킹 기능 및 안경 및 별도의 필름 없이 입체영상을 구현하는 무안경식 삼차원 이미지 출력이 가능하다.

Description

광가이드바, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시장치{LIGHT GUIDE BAR, BACKLIGHT ASSEMBLY HAVING THE SAME AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 광가이드바, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시야각 조절이 가능하고, 3차원 입체 영상 구현이 가능한 사선 광가이드바, 이를 포함하는 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
액정디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD)와 같은 비발광형 평판표시장치의 경우, 자체적인 발광이 불가능하기 때문에, 외부적인 광원이 필요하며, 특히 면광원용 조명장치를 필요로 한다. 이러한 면광원용 조명장치를 만들어내기 위해서는 선광원 또는 점광원 형태를 띄는 광원 모듈을 여러 가지 광학 장치로 인하여 면광원으로 변환할 수 있게 한다.
한편, 최근에 들어서는 다양한 적용과 함께 핸드폰과 노트PC의 사용자에 대한 보안성 확보와 함께 소비전력 감소에 대한 다양한 요구가 증가 하고 있다. 특히, 노트PC 및 모니터 등은 때와 장소에 따라서 사용자에만 화면이 보이기도 하고 2인 이상의 복수의 사용자가 함께 사용하는 경우에는 많은 사용자가 동시에 볼 수 있게 하는 등의 시야각 조절에 대한 요구가 꾸준히 제기되어 오고 있는 실정이다.
현재 시야각에 대해 상용화된 방법은 모니터 상에 별도의 외부 필름을 사용하는 방법이 있으나, 이는 필요 시에 화면 앞에 필름을 장착하였다가 제거하는 등의 방식으로 광학필름을 따로 보관/휴대하고 있어야 하는 단점이 있다.
또한 근래에 들어서는 이슈 중 하나는 2차원 평판 표시 장치에서 삼차원 영상까지 구현해 낼 수 있는 것을 필요로 하고 있다. 이러한 삼차원 표시장치의 구동을 위해서는 관측자의 좌우 시야에 다른 영상을 보여야 하는데, 이러한 삼차원 영상들을 관측자에게는 삼차원 안경을 이용하여야 볼 수 있는 것이 현재의 기술이다. 하지만, 삼차원 안경의 경우에는 무게, 착용감, 안경 자체의 좁은 시야 범위 등에서 사용자에게 불편함을 줄 수 밖에 없고, 이를 별도의 안경 없이 구현할 수 있는 방법이 다양한 방법으로 연구되고 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 표시 패널에 방향 조절이 가능한 광원을 통해 시야각을 조절하거나 안경 없이 삼차원 영상을 재현할 수 있는 광가이드바를 제공하는 데에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광가이드바를 포함하는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 광가이드바를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 의한 광가이드바는 광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들, 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 광출사부 및 상기 출사부와 마주보며 형성되고 상기 제1 및 제2 광입사부들을 통하여 입사되거나 상기 광출사부에서 전반사된 광을 상기 광출사부에 수직인 법선을 기준으로 사선으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 광출사부와 상기 반사부 사이의 폭은 중심부분이 상기 광입사부들이 위치하는 양 측면부분보다 두껍게 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 광입사부에 광이 입사되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제2 광입사부가 위치하는 방향으로 4°~7° 의 출사각 분포를 가지고, 상기 제2 광입사부에 광이 입사되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제1 광입사부가 위치하는 방향으로 4°~7°의 출사각 분포를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광입사부에 광이 입사되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제2 입사부가 위치하는 방향으로 1°~3° 의 출사각 분포를 가지고, 상기 제2 광입사부에 광이 입사되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제1입사부가 위치하는 방향으로 1°~3°의 출사각 분포를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한백라이트 어셈블리는 사선 광가이드바 유닛 및 도광판을 포함한다. 상기 사선 광가이드바 광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들, 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 출사부, 상기 출사부와 마주보며 형성되고 상기 광입사부들을 통하여 입사되거나 상기 출사부에서 전반사된 광을 상기 출사부에 수직인 법선을 기준으로 사선으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사면을 포함하는 사선 광가이드바, 상기 제1 광입사부에 광을 공급하는 제1 광원 및 상기 제2 광입사부에 광을 공급하는 제2 광원을 가진다. 상기 도광판은 사선 광가이드바 유닛의 출사면과 인접하여 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면과 마주보는 후면, 상기 입사면 및 상기 후면을 연결하며 광이 출사되는 제1면을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 두 개의 광원부들은 발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도광판의 제1 면 상에 위치하고, 상기 도광판에서 출사되는 광을 상기 도광판 상부 방향으로 출사하는 터닝시트를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 터닝시트는 상기 도광판의 제2 면과 마주하는 프리즘 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 터닝시트는 상기 도광판과 마주하지 않는 면에 형성되는 프리즘 패턴을 포함하는 이중휘도강화필름(Dual Brightness Enhance Film; DBEF) 두 개를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도광판의 입사면의 높이는 상기 후면의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도광판의 입사면의 높이는 상기 후면의 높이보다 낮게 형성되고, 상기 후면은 입사된 광을 반사하는 반사면을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 사선 광가이드바 유닛은 복수개이고, 상기 복수개의 사선 광가이드바 유닛들은 일렬로 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는 직선 광가이드바 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 직선 광가이드바 유닛은 광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들, 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 출사부, 상기 출사부와 마주보며 형성되고 상기 광입사부들을 통하여 입사되거나 상기 출사부에서 전반사된 광을 상기 출사부에 수직인 법선과 실질적으로 동일한 방향으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사면을 포함하는 직선 광가이드바, 상기제1 광입사부에 광을 공급하는 제1 광원 및 상기 제2 광입사부에 광을 공급하는 제2 광원을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 사선 광가이드바 유닛 및 상기 직선 광가이드바 유닛은 복수개이며, 상기 복수개의 사선 광가이드바 유닛들 및 직선 광가이드바 유닛들은 각각 서로 교대하여 일렬로 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수개의 광원 모듈들을 더 포함하고, 상기 도광판의 입사면에는 상기 복수개의 사선 광가이드바 유닛들 및 직선 광가이드바 유닛들이 형성된 열과 다른 열에 복수개의 광원모듈들이 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 사선 광가이드바 유닛 및 상기 직선 광가이드바 유닛은 복수개이며, 상기 도광판의 입사면에는 상기 사선 광가이드바 유닛들이 한 열로써 배치되고, 상기 직선 광가이드바 유닛들이 다른 한 열로써 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제1 광원부가 구동되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제2 광원부가 위치하는 방향으로 4°~7°의 출사각 분포를 가지고, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제2 광원부가 구동되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제1 광원부가 위치하는 방향으로 4°~7°의 출사각 분포를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는 복합시트를 더 포함할 수 있다. 상기 복합시트는 상기 도광판의 제1면 상부에 배치되어, 상기 도광판으로부터 입사되는 광의 경로를 관측자의 좌우 눈의 위치로 수렴하도록 변경한다.
일 실시예에 있어서, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제1 광원부가 구동되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제2 광원부가 위치하는 방향으로 1°~3°의 출사각 분포를 가지고, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제2 광원부가 구동되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제1 광원부가 위치하는 방향으로 1°~3°의 출사각 분포를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한표시 장치는 사선 광가이드바 유닛, 도광판 및 표시 패널을 포함한다. 상기 사선 광가이드바 유닛은 광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들, 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 출사부, 상기 출사부와 마주보며 형성되고 상기 광입사부들을 통하여 입사되거나 상기 출사부에서 전반사된 광을 상기 출사부에 수직인 법선을 기준으로 사선으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사면을 포함하는 사선 광가이드바, 상기 제1 광입사부에 광을 공급하는 제1 광원 및 상기 제2 광입사부에 광을 공급하는 제2 광원을 포함한다. 상기 도광판은 상기 광가이드바 유닛의 출사면과 인접하여 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면과 마주보는 후면, 상기 입사면 및 후면을 연결하며 광이 출사되는 제1 면을 포함한다. 상기 표시 패널은 상기 도광판으로부터 입사되는 광을 이용하여 이미지를 표시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 표시장치는 직선 광가이드바 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 직선 광가이드바 유닛은 광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들, 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 출사부, 상기 출사부와 마주보며 형성되고 상기 광입사부들을 통하여 입사되거나 상기 출사부에서 전반사된 광을 상기 출사부에 수직인 법선과 실질적으로 동일한 방향으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사면을 포함하는 직선 광가이드바, 상기 제1 광입사부에 광을 공급하는 제1 광원 및 상기 제2 광입사부에 광을 공급하는 제2 광원을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 사선 광가이드바 유닛의 광원들이 구동되는 경우에는 상기 표시 패널에서 사선 방향으로 송출되는 제1 영상이 출력되고, 상기 직선 광가이드바 유닛의 광원들이 구동되는 경우에는 상기 표시 패널에서 직선 방향으로 송출되는 제2 영상이 출력될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제1 광원부가 구동되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제2 광원부가 위치하는 방향으로 대략 4°~7°의 출사각 분포를 가지고, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제2 광원부가 구동되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제1 광원부가 위치하는 방향으로 대략 4°~7°의 출사각 분포를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도광판과 표시 패널의 사이에 배치되어, 상기 도광판으로부터 입사되는 광의 경로를 관측자의 좌우 눈의 위치로 수렴하도록 변경하는 복합 시트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복합 시트는 프레즈넬 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또는 상기 복합 시트는 렌티큘러 렌즈를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제1 광원부가 구동되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제2 광원부가 위치하는 방향으로 1°~3°의 출사각 분포를 가지고, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제2 광원부가 구동되면, 상기 광출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여, 상기 제1 광원부가 위치하는 방향으로 1°~3°의 출사각 분포를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제1 광원 및 제2 광원은 서로 번갈아 구동되고, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제1 광원이 구동되는 경우에는 관측자의 한쪽 눈에만 인지되는 제1 영상을 출력하고, 상기 사선 광가이드바 유닛의 제2 광원이 구동되는 경우에는 상기 관측자의 다른 한쪽 눈에만 인지되는 제2 영상을 출력하여 상기 관측자에게 입체영상을 시현할 수 있다.
상기한 본 발명에 의하면, 직선 광가이드바 유닛과 사선 광가이드바 유닛을 혼합하여 사용하는 경우에, 광가이드바 유닛의 광원을 제어하는 것으로 정면으로만 광을 출사할 수 있기 때문에, 추가 광학필름의 사용 없이 출사 광분포 조절이 가능하며, 타사의 보안 필름과 같은 부가적인 필름 없이 시야각을 조절할 수 있게 된다.
또한, 필요한 부분에만 광을 출사하기 때문에, 필요한 상황에 따라 필요한 광원만을 사용하여 낮은 소비 전력으로 구동이 가능하게 된다. 그리고, 필요한 영역에 집광된 광을 사용함에 따라 사용자의 시야에 고휘도의 영상을 구현할 수 있게 된다.
또한, 사선 광가이드바 유닛을 활용하여, 측면 또는 한 방향으로 만의 광을 출사할 수 있기 때문에, 보는 시야에 따라 복수개의 화면을 구성할 수도 있다. 따라서, 정면은 영화, 측면은 지도 등의 네비게이션 활용이 가능하다.
또한, 사용자의 위치를 감지하는 센서를 활용하여, 사용자의 위치에 따라 필요한 광원만을 구동하면서 영상 구현가능하며, 사용자의 위치가 변화더라도 구동되는 광원의 수는 일정하므로 저 소비전력으로 고휘도의 영상을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 본 발명에 따르면, 사선 광가이드바 유닛의 좌우 광원을 번갈아 구동하여 서로 다른 좌우 방향의 광을 출사할 수 있게 되어, 무안경식 입체 영상을 구현할 수 있으며, 또한 특수 필름이나 편광필름 등의 필요 없이 삼차원 입체 영상의 구현이 가능하게 된다.
또한, 광가이드바 유닛 및 도광판에 의해 집광된 광원을 이용하여 관측자에게만 고휘도의 영상을 구현할 수 있으며, 넓은 광 분포와 수차 등으로 인해 발생할 수 있는 크로스 토크를 입광부의 광가이드바 유닛의 패턴 조절에 의해 광경로를 제어하거나 크로스 토크를 억제할 수 있는 기능이 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광가이드바를 나타내는 사시도이다.
도 1b는 1a의 광가이드바를 포함하는 광가이드바 유닛의 제1 광원이 작동되는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 1c는 1a의 광가이드바를 포함하는 광가이드바 유닛의 제2 광원이 작동되는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 1d는 1a의 광가이드바를 포함하는 광가이드바 유닛의 제1 및 제2 광원들이 작동되는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1a 내지 도 1d에 따른 광가이드바를 갖는 백라이트 어셈블리를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1a 내지 도 1d에 따른 광가이드바를 갖는 표시 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직선 광가이드바를 나타내는 사시도이다.
도 4b는 도 5a의 직선 광가이드바를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4a 및 4b에 따른 직선 광가이드바를 갖는 표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6a 및 6b 는 도 5의 표시장치가 구동되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 8a 내지 8c는 도 7의 표시장치가 구동되는 모습을 나타내는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 10a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타내는 분해 사시도이다.
도 10b는 도 10a의 백라이트 어셈블리에서 출사광의 분포를 나타내는 표이다.
도 11은 도 10a의 백라이트 어셈블리를 갖는 표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 12은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광가이드바 유닛을 나타내는 사시도이다.
도 1a를 참조하면, 광가이드바 유닛(100)은 광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들(121, 125), 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 광출사부(120) 및 반사부(130)을 포함한다. 상기 반사부(130)는 상기 출사부(120)와 마주보게 형성되며, 상기 제1 및 제2 광입사부들(121, 125)을 통하여 입사되거나 상기 광출사부(120)에서 전반사된 광을 상기 광출사부(120)에 수직인 법선을 기준으로 사선으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면(135)을 가지는 반사부를 포함한다. 상기 제1 광입사부(121)에는 제1 광원부(111)가 광을 공급하며, 상기 제2 광입사부(125)에는 제2 광원부(115)가 광을 공급한다. 상기 제1 및 제2 광원부들(111, 115)은 발광다이오드(light emitting diode: LED)일 수 있다. 상기 광입사부들(121, 125)을 통하여 입사된 광은 직접 상기 반사부(130)로 향하거나, 상기 광출사부(120)에서 한번 반사한 후 상기 반사부(130)로 향한 후 상기 반사부(130)에서 반사된다. 상기 반사면(135)의 상기 광입사부들(121, 125)로부터의 상대적인 각도를 조절하여 상기 광출사부(120)로 출사하는 광의 출사각을 조정할 수 있다.
도 1b는 1a의 광가이드바를 포함하는 광가이드바 유닛의 제1 광원이 작동되는 모습을 나타내는 평면도이다. 도 1c는 1a의 광가이드바를 포함하는 광가이드바 유닛의 제2 광원이 작동되는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 1b 및 1c들을 참조하면, 상기 제1 및 제2 광입사부들(121, 125)에 각각 인접하도록 제1 광원(111) 및 제2 광원(115)이 배치되어 있으며, 광가이드 바(100) 내부로 광을 각각 입사시키고 있음을 알 수 있다. 도 1b에서는, 상기 제1 광원(111)이 켜져 있고, 상기 제2 광원(115)은 꺼져 있다. 상기 제1 광원(111)을 통해 상기 광가이드바(100) 내부로 입사한 광은 상기 반사부(130)의 쐐기 형상의 반사면(135)에서 반사된다. 상기 반사된 광은 상기 제1 광원(111)의 반대방향 사선으로 출사된다. 마찬가지로, 도 1c에서는 상기 제2 광원(115)이 켜져 있고, 상기 제1 광원(111)은 꺼져 있다. 상기 제2 광원(115)을 통해 상기 광가이드바(100) 내부로 입사한 광은 상기 반사부(130)의 쐐기 형상의 반사면(135)에서 반사된다. 상기 반사된 광은 상기 제2 광원(115)의 반대방향 사선으로 출사된다. 이렇게 두 개의 광원에서 어느 한쪽을 켜고 끄는 것을 제어함에 따라, 상기 광가이드바 (100)에서 출사되는 광의 출사 방향을 제어할 수 있게 된다.
도 1d는 1a의 광가이드바 유닛의 제1 및 제2 광원들이 작동되는 모습을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 1d를 참조하면, 상기 반사면(135)의 상기 제1 및 제2 광입사부들(121, 125)로부터 입사된 광은 다양한 각도로 출사될 수 있다. 상기 반사면(130)의 쐐기 형상의 반사면(135)의 각도 조절을 통하여, 상기 광출사부(120)로 출사하는 광의 출사각을 조정할 수 있다. 도시된 바와 같이, 광선 a와 광선 a'은 이미 언급한 바와 같이 상기 출사부(120)에 수직인 법선 c 및 c'에 대하여 사선으로 출사된다. 상기 광선 a와 광선 a'은 상기 반사부(130)의 반사면(135)의 각도를 조절함에 따라 출사각이 조절된다. 상기 입사면들(121, 125)로부터 입사된 광은 상기 반사면(135)으로 형성되는 쐐기형상의 빗면에서 반사하여 출사되기 때문에, 상기 쐐기 형상의 반사면(135)의 꼭지각이 커질수록 광선 a에서 광선a'으로 출사각이 커진다.
도시된 바와 같이, 광선 b와 광선 b'은 이미 언급한 바와 같이 상기 출사부(120)에 수직인 법선 c 및 c'에 대하여 사선으로 출사된다. 상기 광선 b, b'의 경우에도 상기 반사부(130)의 반사면(135)의 각도에 따라 출사되는 방향이 조절될 수 있다. 경우에 따라서는 하나의 광가이드바(100)에 오른쪽으로는 광선 a' 방향을 왼쪽으로는 광선 b방향으로 광을 출사하는 비대칭형 광가이드바로 구성될 수 있다. 일반적으로 상기 광가이드바 유닛(100)을 적용함에 있어서, 좌우 측면 사용자로 하여금 화면을 볼 수 있도록 구성하는 경우에는 상기 좌우 광선출사각을 상기 출사부(120)의 면의 법선을 기준으로 -6° 내지 -4° 또는 4° 내지 6°의 범위가 되도록 조절할 수 있다. 바람직하게는, -5° 및 +5° 의 분포를 가지도록 상기 반사면(135)를 조절할 수 있다. 또한, 상기 광가이드바(100)를 후술할 삼차원 입체영상을 위한 표시장치에 적용하는 경우에는 좌우 광선출사각을 상기 출사부(120)의 면의 법선을 기준으로 -3° 내지 -1° 또는 1° 내지 3°의 범위가 되도록 조절할 수 있다. 바람직하게는, -2° 및 +2° 의 분포를 가지도록 상기 반사면(135)를 조절할 수 있다.
도 2는 도 1a 내지 도 1d에 따른 광가이드바를 갖는 백라이트 어셈블리를 나타내는 분해 사시도이다.
도 1a에 도시한 백라이트 어셈블리는 광가이드바(100), 제1 광원부(111), 제2 광원부(115), 도광판(310)을 포함한다. 상기 광가이드바(100)는 도 1a에 도시된 광가이드바(100)와 실질적으로 동일한 구성요소이므로, 중복되는 설명은 생략한다.
상기 제1 광원부(111)는 상기 광가이드바(100)의 제1 입사부에 광을 공급하며, 상기 제2 광원부(115)는 상기 광가이드바(100)의 제2 입사부에 광을 공급한다. 상기 도광판(310)은 상기 광가이드바(100)의 출사면과 인접하여 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면과 마주보는 후면, 반사면을 포함하는 반사면, 상기 입사면 및 후면을 연결하며 광이 출사되는 제1 면(317)을 포함한다. 본 실시예의 백라이트 어셈블리는 상기 도광판(310)의 제1 면 상에는 터닝시트(510)를 더 포함할 수 있다. 상기 터닝시트(510)는 상기 도광판(310)에서 출사되는 광을 상기 도광판(310) 상부 방향으로 출사한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 하나의 사선 광가이드바 유닛(100)과 하나의 도광판(310)이 백라이트 어셈블리에 포함된다. 하지만, 도광판의 크기가 증가함에 따라 광가이드바 유닛의 깊이도 증가하게 되는데, 이는 베젤(미도시)의 증가로 나타나게 된다. 따라서, 상기 베젤의 공간을 확보하기 위해서, 하나의 사선 광가이드바(100) 대신에, 복수개의 소형으로 제작되는 광가이드바(100)를 배치하여 동일한 밝기의 광공급을 유도할 수 있다.
도 3은 도 1a 내지 도 1d에 따른 광가이드바를 갖는 표시 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시장치는 광가이드바(100), 제1 광원부(111), 제2 광원부(115), 도광판(310), 터닝시트(510) 및 표시패널(710)을 포함한다. 상기 광가이드바(100), 제1 및 제2 광원부(111, 115), 도광판(310) 및 터닝시트(510)는 도 1a 및 도 2에 도시된 구성요소들과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
상기 광가이드바(100)에 인접한 제1 및 제2 광원부(111, 115)를 이용함으로써, 이미 언급한 바와 같이 상기 광가이드바(100)에서 각각 다른 사선 방향으로 광이 출사될 수 있도록 제어가 가능하다. 각각 다른 사선 방향으로 출사된 광원 상기 도광판(310) 및 터닝시트(510)를 거쳐서 상기 표시패널(710)에 공급된다. 따라서, 상기 제1 광원부(111)가 켜져 있고, 상기 제2 광원부(115)가 꺼져 있는 경우에는, 상기 표시패널(710)에는 상기 제2 광원부(111)로 치우쳐진 광이 공급된다. 또한, 상기 제1 광원부(111)가 꺼져 있고, 상기 제2 광원부(115)가 켜져 있는 경우에는, 상기 표시패널(710)에는 상기 제1 광원부(111)로 치우쳐진 광이 공급된다. 따라서, 각각 다른 방향으로 광이 공급될 때에, 이에 대응하여 상기 표시패널(710)에서는 다른 영상을 출력함으로써, 좌우 방향으로 서로 다른 영상을 출력할 수 있다.
예를 들어, 차량의 네비게이션에 영상을 표시할 경우, 운전자와 조수석에 앉은 승객에게 다른 영상을 하나의 화면을 통하여 제공할 수 있다. 또한, 조수석에 앉은 승객이 없는 경우에는 상기 운전자 방향으로만 광원을 구동함으로써, 적은 소비전력으로 화면을 표시할 수 있게 된다. 좌우 다른 영상을 표시하는 것은 다양한 방법으로 응용될 수 있을 것이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광가이드바를 나타내는 사시도이다. 도 4b는 도 4a의 광가이드바를 나타내는 평면도이다.
도 4a에 도시한 직선 광가이드바 유닛(1200)은 광출사부(1220), 광입사부들(1221, 1225), 광원부들(1211, 1215), 반사부(1230)를 포함한다. 상기 광입사부들(1221, 1225)은 상기 광출사부(1220)의 양 끝으로부터 연장되며 상기 광원부들(1211, 1215)로부터 광이 입사된다.
도 4b를 참조하면, 상기 광원부들(1211, 1215)은 상기 광입사부들(1221, 1225)에 각각 광을 공급한다. 상기 반사부(1230)는 상기 광출사부(1220)와 대면되게 위치하고, 상기 광입사부들(1221, 1225)을 통하여 입사된 광을 상기 광출사부(1220)와 실질적으로 수직인 방향으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면들(1235)을 포함한다. 상기 광입사부들(1221, 1225)을 통하여 입사된 광은 직접 상기 반사부(1230)로 향할 수 있다. 또한, 상기 광출사부(220)에서 한번 전반사한 후 상기 반사부(1230)로 향한 후 상기 반사부(1230)에서 반사될 수 있다. 상기 반사면(1235)의 상기 광입사부들(1221, 1225)로부터의 상대적인 각도는 상기 광출사부(1220)에 대하여 실질적인 수직 방향(c'')으로 광이 출사하도록 조절된다.
도 5는 도 4a 및 4b에 따른 직선 광가이드바를 갖는 표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 5에 도시한 표시장치는 사선 광가이드바(1100), 직선 광가이드바(1200), 도광판(1310), 터닝필름(1510) 및 표시패널(1710)을 포함한다. 상기 사선 광가이드바(1100)은 도 1a의 광가이드바(100)와 실질적으로 동일한 구성을 포함하고, 상기 직선 광가이드바(1200)는 도 4a의 직선 광가이드바(1200)와 실질적으로 동일한 구성을 포함하고, 상기 도광판(1310) 및 터닝필름(1510)은 도 3의 도광판(310) 및 터닝필름(510)과 실질적으로 동일한 구성을 포함하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 도 2 및 도 3의 실시예에 따른 백라이트 어셈블리 및 표시장치는 측방향의 광만 출사할 수 있다. 따라서 정면에서 사용자가 표시장치를 사용하는 경우, 사용자에게 충분한 밝기의 영상을 구현하지 못할 수 있다. 따라서, 이러한 단점을 보완하기 위하여 하나의 백라이트 어셈블리 또는 표시장치에서 사선 방향, 직진 방향 또는 모든 방향으로 다양한 방향의 광을 출사하기 위해서는 본 실시예에 따른 표시장치와 같이 직선 광가이드바(1200) 및 사선 광가이드바(1100)을 동시에 포함하여야 한다.
도 6a 및 6b 는 도 5의 표시장치가 구동되는 모습을 나타내는 사시도이다. 보다 상세하게는, 도 6a는 도 5의 표시장치 중 백라이트 어셈블리가 정면 모드로 구동되는 경우를 나타내는 사시도이다. 도 6b는 도 5의 표시장치 중 백라이트 어셈블리가 측면 모드로 구동되는 경우를 나타내는 사시도이다.
도 5에 도시한 백라이트 어셈블리는 상기 도광판(1310)으로의 출사광 패턴을 조절하기 위하여 각각의 광가이드바 유닛들(1100, 1200)에서 상기 도광판(1310)으로 진행하는 광의 출사경로를 조절한다. 도 6a를 참조하면, 직선 광가이드바 유닛(1200) 및 사선 광가이드바 유닛(1100)은 서로 교대하여 배치된다. 도 6a에서는, 상기 직선 광가이드바 유닛(1200)의 광원만이 켜진다. 따라서, 상기 도광판(1310)으로는 상기 도광판(1310)의 입사면(1311)에 대하여 실질적으로 수직인 광만이 입사된다. 정면에 있는 사용자 만이 화면을 볼 수 있는 시큐리티 모드 또는 프라이빗 모드에 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 별도의 추가 시트 없이 광원의 제어만으로 시큐리티 모드 또는 프라이빗 모드를 구동할 수 있다. 또한, 광원의 일부만 이용하기 때문에, 필요 없는 영역에는 광을 출사하지 않음으로써 소비 전력을 감소하는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 도 6b를 참조하면, 상기 사선 광가이드바 유닛(1100)의 광원만이 켜진다. 따라서, 상기 도광판(1310)으로는 상기 도광판(1310)의 입사면(1311)에 대하여 사선으로 향하는 광이 입사한다. 이 경우, 도 6a에서 구동되는 모드와는 달리 정면에 위치하는 사용자는 화면을 잘 볼 수 없게 된다. 마찬가지로 부분적인 광원만 이용하기 때문에, 필요 없는 영역에는 광을 출사하지 않음으로써 소비 전력을 감소하는 효과를 가져올 수 있다. 도 6a 및 6b에는 도시되지 않았지만, 상기 직선 광가이드바(1200) 및 사선 광가이드바(1100)의 광원이 모두 켜지는 경우, 모든 사용자가 화면을 볼 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 백라이트 어셈블리(2000)는 일렬로 배치되는 사선 광가이드바(2100), 상기 사선 광가이드바(2100)와 다른 열에 배치되는 직선 광가이드바(2200) 및 도광판(2310)을 포함한다. 상기 사선 광가이드바(2100)는 도 1a의 실시예에 따른 광가이드바(100)와 실질적으로 동일한 구성을 가지고, 상기 직선 광가이드바(2200)는 도 4a의 실시예에 따른 직선 광가이드바(1200)와 실질적으로 동일한 구성을 가지고, 상기 도광판(2310)은 도 3의 실시예에 따른 도광판(310)과 실질적으로 동일한 구성을 가지므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 7을 다시 참조하면, 상기 도광판(2310)의 입사면(2311)의 두께에 따라서, 상기 광가이드바 유닛(2100, 2200)을 얇게 제작하여 복수개의 층으로 구성할 수 있다. 또한, 상기 광가이드바 유닛(2100, 2200)를 소형으로 제작하여 사용함에 따라서, 사용되는 발광 다이오드의 사이즈도 소형으로 적용이 가능하게 된다. 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 광가이드바 유닛(2100, 2200)의 경우 한쪽 면에만 광원을 포함하는 형태로 제작될 수 있다. 이 경우에는 반사부와 출사부 간의 깊이가 광원에서 멀어질수록 감소하게 되며, 반사면에 의해 광이 반사되는 것은 동일하며, 상기 반사면의 각도에 따라서 직진 및 사선 방향의 광이 출사되는 것도 동일하다.
상기 도광판(2310)은 상기 사선 광가이드바 유닛(2100) 및 상기 직선 광가이드바 유닛(2200)의 출사면과 인접하여 광이 입사되는 입사면(2311), 상기 입사면과 마주보는 후면(2313), 반사면을 포함하는 반사면, 상기 입사면(2311) 및 후면(2313)을 연결하며 광이 출사되는 제2 면(2317)을 포함한다. 또한, 본 실시예에 의한 백라이트 어셈블리(2000)는 터닝시트(2510) 및 반사판(2410)을 더 포함할 수 있다. 상기 반사판(2410)은 상기 도광판(2310)의 제1 면(즉, 반사면) 하부에 배치되어, 상기 제1 면의 반사효과를 강화한다. 또한 상기 터닝시트(2510) 상에는 광 분포의 확대를 위해서 확산 시트(Diffuser Sheet)가더 포함될 수 있다.
상기 터닝시트(2510)은 상기 도광판(2310)에서 출사되는 광을 상기 도광판(2310)의 제1면(2317)에 대하여 실질적인 수직 방향으로 전환시킨다. 상기 터닝시트(2510)의 프리즘 패턴은 상기 도광판(2310)의 입사면(2311) 또는 후면(2313)과 실질적으로 평행하게 형성된다. 따라서, 상기 사선 광가이드바(2100)에 의해서 생성되는 기울기는 유지된 채로, 상기 터닝시트(2510)의 전면부를 향하여 광이 출사된다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 직선 광가이드바 유닛(2200) 및 사선 광가이드바 유닛(2100) 이외에 일반적으로 사용되는 광원모듈이 더 포함될 수 있다. 상기 광원모듈(미도시)은 백라이트 어셈블리의 일반모드에 사용될 수 있다. 상기 광분산형 광원모듈(미도시)는 도 7의 상기 직선 광가이드바(2200)의 열 및 사선 광가이드바(2100)의 열 사이에 배치되거나, 상기 직선 광가이드바(2200) 및 사선 광가이드바(2100) 상하부에 별도의 열을 형성하여 추가될 수 있다. 또한, 한 열에는 상기 직선 광가이드바 유닛(2200) 및 사선 광가이드바 유닛(2100)가 교대하여 배치되고, 다른 열에는 상기 광분산형 광원모듈이 배치될 수 있다. 상기 일반모드에 사용되는 상기 광분산형 광원모듈은 출사되는 광이 일정한 방향성을 가지지 않고, 전 영역에 걸쳐 고루 출사된다.
도 8a 내지 8c는 도 7의 표시장치가 구동되는 모습을 나타내는 분해 사시도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는 별도의 사용자의 위치를 감지할 수 있는 위치감지 센서부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 위치감지 센서부는 사용자의 위치를 파악하여, 본 실시예의 백라이트 어셈블리에 사용자의 위치에 관한 데이터를 전송한다. 본 실시예의 백라이트 어셈블리는 입력된 데이터에 따라 사용자를 향하는 방향으로 이미지를 표시할 수 있다. 상기 직선 광가이드바 유닛(2200) 및 사선 광가이드바 유닛(2100)의 구동을 제어하여 상기 도광판(2310)에서 출사하는 광경로를 달리할 수 있다. 상기 광경로의 제어는 상기 센서와 같이 연동시킬 수 있다. 사용자의 움직임 혹은 관측자의 방향에 따라서 하나의 방향으로만 광을 출사시켜서 사용자의 기준에서는 항상 밝은 영상을 볼 수 있는 유저 트랙킹(User Tracking) 기능을 구현할 수도 있다. 상기 유저 트랙킹 모드에서는 항상 하나의 방향으로만 광이 진행함으로 소비전력의 증가는 없이 낮은 소비전력으로 구현할 수 있다.
도 8a 내지 8c를 참조하면, 본 발명의 백라이트 어셈블리(2000)는 사용자가 화면을 보는 각도에 따라, 광원을 제어함으로써 사용자를 트랙킹 한다.
먼저 도 8a를 참조하면, 본 실시예의 백라이트 어셈블리(2000)는 일렬의 상기 사선 광가이드바(2100) 및 일렬의 상기 직선 광가이드바(2200)를 포함한다. 도 8a를 참조하면, 사용자는 본 실시예의 백라이트 어셈블리(2000)의 오른쪽에 위치한다. 이와 달리, 상기 백라이트 어셈블리(2000)는 사용자의 왼편에 위치한다. 설명을 간결하고 정확하게 하기 위하여, 도 8a의 상기 백라이트 어셈블리(2000)를 기준으로 왼쪽 방향 및 오른쪽 방향을 정의 한다. 이러한 정의에 따르면, 상기 백라이트 어셈블리(2000)는 상기 도광판(2310)의 하부에 상기 직선 광가이드바 유닛(2200) 및 사선 광가이드바 유닛(2100)을 배치하며, 상기 도광판(2310) 및 터닝시트(2510)을 통과하는 광은 사용자를 향하여 전면방향으로 출사된다.
도 8a를 참조하면, 사용자가 상기 백라이트 어셈블리(2000)의 오른쪽에 위치하기 때문에, 상기 사선 광가이드바 유닛(2100)의 왼편에 위치하는 광원들(2111)이 켜진다. 상기 사선 광가이드바 유닛(2100)에서는 오른쪽 상부 방향을 향하는 광이 상기 도광판(2310)을 향하여 출사된다. 상기 도광판(2310)에서는 상기 터닝시트(2510)을 향하여 상부, 하부 및 전면 그리고 오른쪽방향을 향하는 광이 출사된다. 상기 터닝시트(2510)에서는 입사되는 광들이 더욱 전면 방향을 향하도록 굴절된다. 상기 터닝시트(2510)에서는 상부-전면-하부 및 오른쪽 방향의 광을 전면 및 오른쪽 방향으로 굴절시켜, 오른쪽 방향의 광의 벡터는 그대로 유지된다. 따라서, 상기 터닝시트(2510)에서는 전면 방향 및 오른쪽 방향을 향하는 광이 출사된다. 따라서, 상기 백라이트 어셈블리(2000)의 오른쪽에 위치하는 사용자만이 화면을 볼 수 있다. 경우에 따라서는, 사용자의 오른쪽에 위치하는 사용자에게는 다른 방향에 위치하는 사용자와는 다른 이미지를 출력할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 사용자가 상기 백라이트 어셈블리(2000)의 정면에 위치하기 때문에, 상기 직선 광가이드바 유닛(2200)의 광원들(2211, 2215)이 켜진다. 상기 직선 광가이드바 유닛(2200)에서는 상부 방향을 향하는 광이 상기 도광판(2310)을 향하여 출사된다. 상기 도광판(2310)에서는 상기 터닝시트(2510)을 향하여 전면방향을 향하는 광이 출사된다. 상기 터닝시트(2510)에서는 입사되는 광보다 더욱 전면 방향을 향하도록 굴절된다. 상기 터닝시트(2510)에서는 상부-전면-하부 방향의 광을 전면 방향으로 굴절시키며, 좌-우 방향의 광의 벡터는 영(ZERO)인 상태로 유지된다. 따라서, 상기 터닝시트(2510)에서는 전면 방향을 향하는 광이 출사된다. 따라서, 상기 백라이트 어셈블리(2000)의 정면에 위치하는 사용자만이 화면을 볼 수 있다. 경우에 따라서는, 사용자의 정면에 위치하는 사용자에게는 다른 방향에 위치하는 사용자와는 다른 이미지를 출력할 수 있다.
도 8c를 참조하면, 사용자가 상기 백라이트 어셈블리(2000)의 왼쪽에 위치하기 때문에, 상기 사선 광가이드바 유닛(2100)의 오른쪽에 위치하는 광원들(2115)이 켜진다. 상기 사선 광가이드바 유닛(2100)에서는 왼쪽 상부 방향을 향하는 광이 상기 도광판(2310)을 향하여 출사된다. 상기 도광판(2310)에서는 상기 터닝시트(2510)을 향하여 상부, 하부 및 전면 그리고 왼쪽방향을 향하는 광이 출사된다. 상기 터닝시트(2510)에서는 입사되는 광들이 더욱 전면 방향을 향하도록 굴절된다. 상기 터닝시트(2510)에서는 상부-전면-하부 및 왼쪽 방향의 광을 전면 및 왼쪽 방향으로 굴절시켜, 왼쪽 방향의 광의 벡터는 그대로 유지된다. 따라서, 상기 터닝시트(2510)에서는 전면 방향 및 왼쪽 방향을 향하는 광이 출사된다. 따라서, 상기 백라이트 어셈블리(2000)의 왼쪽에 위치하는 사용자만이 화면을 볼 수 있다. 경우에 따라서는, 사용자의 왼쪽에 위치하는 사용자에게는 다른 방향에 위치하는 사용자와는 다른 이미지를 출력할 수 있다.
또한, 하나의 이미지 내에서도 일부 영역은 밝게 다른 부분은 어둡게 하는 디밍(Dimming) 기능을 상기 직선 광가이드바 유닛(2200) 및 사선 광가이드바 유닛(2100)의 해당 광원을 조절함으로 인해서 가능하다. 따라서, 낮은 소비 전력을 사용하면서도 고휘도의 화면을 구현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 더욱 또 다른 실시예에 따른 표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(2100)는 터닝시트(2520)을 제외하고는 도 7의 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(2000)와 동일한 구성을 포함하고 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 7의 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(2000)의 터닝시트(2510)은 상기 터닝시트(2510)의 프리즘 패턴이 상기 도광판(2310)을 향하여 형성되는 역-프리즘 시트를 포함한다. 이에 반하여, 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(2100)의 터닝시트(2520)은 광이 출사되는 방향으로 프리즘 패턴이 형성되는 두 장의 이중휘도강화필름들(Dual Brightness Enhance Film: DBEF, 2521, 2513)을 포함한다. 상기 터닝시트(2510, 2520)은 상기 도광판(2310)으로부터 입사되는 광을더욱 전면부로 향하도록 굴절한다.
도 10a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타내는 분해 사시도이다. 도 10b는 도 10a의 백라이트 어셈블리에서 출사광의 분포를 나타내는 표이다.
도 10a를 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(3000)는 사선 광가이드바 유닛(3100), 도광판(3310), 터닝시트(3510), 복합시트(3610) 를 포함한다. 본 실시예에 의한 백라이트 어셈블리(3000)는 상기 사선 광가이드바 유닛(3100)만을 포함하고, 상기 복합시트(3610)를 더 포함하며, 표시패널(1710)을 포함하지 않는다는 것을 제외하고는 도 5의 실시예에서 이미 설명한 백라이트 어셈블리(1000)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기 제1 광원들(3111) 및 제2 광원들(3115)은 상기 사선 광가이드바 유닛(3100) 양측에 배치된다. 상기 제1 광원들(3111) 및 제2 광원들(3115)에서 상기 사선 광가이드바 유닛(3100) 내부로 광이 진행한다. 상기 광은 상기 사선 광가이드바 유닛(3100)를 통해 좌우 광분포가 좁은 선광원 형태로 변환되어 상기 도광판(3310) 내부로 진행한다. 이때, 상기 제1 광원들(3111) 및 상기 제2 광원들(3115)에서 진행한 광은 좌우 광경로가 다른 상태로 상기 도광판(3310) 내부로 진행한다. 상기 도광판(3310)에서는 입사된 광을 상기 터닝시트(3510)으로 가이드 한다. 상기 도광판(3310)을 출사한 광은 상기 도광판(3310) 상면 방향으로 출사한다. 상기 터닝시트(3510)는 상기 도광판(3310)으로부터 입사된 광을 더욱 전면 방향으로 향하게 한다. 이 때에는 상기 광가이드바 유닛(3100)으로부터 부과된 빛의 좌우방향 벡터는 그대로 유지된다. 상기 복합시트(3610)은 상기 터닝시트(3510)으로부터 상부 및 좌우 사선 방향으로 출사된 광을 사용자의 좌우 시야에 맞추어 이미지를 모은다. 따라서, 상기 사선 광가이드바 유닛(3100)의 제1 광원(3111)이 켜지는 경우는 상기 사용자의 오른쪽 눈으로, 상기 사선 광가이드바 유닛(3100)의 제2 광원(3115)이 켜지는 경우는 상기 사용자의 오른쪽 눈으로 광이 향하게 된다. 이를 이용하여, 사용자의 좌우 시야에 서로 다른 이미지를 보여줄 수 있다. 도 10a에서는 이중 사용자의 왼쪽 시야에 초점이 형성되어 있는 광의 경로가 도시되어 있다.
도 10b를 참조하면, 각 A, B, C 및 D 지점에서의 광가이드바 출사광 및 위치별 복합필름 출사광이 도시되어 있다. 상기 사선 광가이드바 유닛(3100)에서 출사하는 광분포는 수평 방향으로는 균일하게 왼쪽 방향으로 치우치고, 수직 방향으로는 다양한 분포를 나타낸다. 이러한 광이 상기 도광판(3310)을 출사하면서 상기 도광판의 평면에 실질적으로 수직인 광으로 출사된다.
도 10a를 다시 참조하면, 상기 복합필름(3610) 상에 A, B, C 및 D의 지점이 표시되어 있다. 상기 A, B, C, 및D 지점의 광의 분포를 측정하기 위하여 사선 광가이드바 유닛(3100), 15.6 인치 크기의 도광판(3310) 및 꼭지각이70˚인 프리즘을 가지는 터닝시트(3510) 및 상부 렌즈로 형성되는 복합필름(3610)으로 시뮬레이션 하였다. 한쪽 눈으로 진행하는 광경로를 추적하기 위해 상기 사선 광가이드바 유닛(3100)의 오른쪽에 위치하는 제2 광원들(3115)만 구동하였다. 상기 도광판(3310)의 출사각은 상기 복합필름(3610)의 곡률에 의해 초점거리가 조절 가능하다.
상기 A, B, C 및 D 지점에서는 각각의 위치에 따라 다른 광경로를 가지도록 분포된다. 상기 A, B, C 및 D 각각의 위치에서는 서로 다른 방향의 분포를 가지지만, 관측자의 위치에서 관찰하는 경우에는 각각의 도광판(3310)에서 나오는 광이 관측자의 왼쪽 눈에 초점을 형성하게 된다. 따라서, 관측자는 왼쪽 눈에만 해당하는 이미지를 볼 수 있게 된다.
도 11은 도 10a의 백라이트 어셈블리를 갖는 표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
본 실시예에 따른 표시장치(3900)는 사선 광가이드바 유닛(3100), 도광판(3310), 터닝시트(3510), 복합시트(3610) 및 표시패널(3710)를 포함한다. 상기 표시장치(3900)는 도 10a의 백라이트 어셈블리(3000)에 상기 표시패널(3710)을 더 포함한 것이고, 상기 사선 광가이드바 유닛(3100), 도광판(3310), 터닝시트(3510) 및 복합시트(3610)의 구성은 도 10a의 백라이트 어셈블리(3000)의 구성과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예의 표시장치(3900)는 상기 광가이드바(3100)을 상기 표시패널(3710)과 연계하여 구동함으로써 삼차원 입체영상을 구현한다. 상기 표시패널(3710)과 연계하여, 상기 사선 광가이드바 유닛(3100)의 좌측에 위치하는 제1 광원들(3111)이 구동되는 경우에는 관측자의 오른쪽 눈에 인지되는 이미지를 출력하고, 상기 사선 광가이드바 유닛(3100)의 오른쪽에 위치하는 제2 광원(3115)이 구동되는 경우에는 관측자의 왼쪽 눈에 인지되는 이미지를 출력한다. 상기 사용자는 마치 동시에 서로 다른 영상이 좌우 눈에 각각 비추어 지는 것처럼 느끼게 된다. 이로 인하여, 상기 사용자는 입체 안경 없이 삼차원 입체영상을 볼 수 있다.
일반적인 사람의 양측 눈 사이의 거리가 대략 약 6~7cm이다. 상기 사선 광가이드바 유닛(3100)에서 출사되는 광의 좌우 광경로 차이는 미세한 차이가 되어야 한다. 본 실시예의 사선 광가이드바 유닛(3100)은 이러한 미세한 차이를 조절하여, 상기 사용자의 좌우 시야에 다른 이미지를 보게 한다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 표시장치들을 나타내는 분해 사시도이다.
도 12의 실시예에서는 도 11의 실시예의 표시장치(3900)에서 복합렌즈(3610), 터닝시트(3510) 및 사선 광가이드바 유닛(3100)의 개수만을 달리하였을 뿐, 다른 구성이나 표시장치에서 광이 진행하는 경로와 원리는 동일하므로, 중복되는 설명에 대하여는 생략하도록 한다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시장치(4000)는 하나의 사선 광가이드바 유닛(4100), 도광판(4310), 터닝시트(4520), 복합시트(4620) 및 표시패널(4710)을 포함한다. 상기 복합시트(4610)는 상기 도광판(4310)을 출사한 광경로를 제어한다. 상기 복합시트(4610)는 프레즈널 렌즈(Fresnel Lens, 3620)를 포함할 수 있다. 터닝시트(4520)는 상기 복합시트(4610)를 마주하는 면에 프리즘 패턴을 가지는 두 장의 이중휘도강화필름(Dual Brightness Enhance Film: DBEF, 4520)을 포함할 수 있다. 상기 프레즈널 렌즈(4620)와 이중휘도강화필름(4520)은 반드시 동시에 사용되어야 하는 것은 아니다. 상기 프레즈널 렌즈(4620)는 다른 복합필름들과 대체되어 사용할 수 있고, 상기 이중휘도강화필름(4520)은 다른 터닝필름과 대체될 수 있다. 상기 사선 광가이드바 유닛(4100)과 도광판(4310)을 거치면서 상하좌우로 평행시준(Collimation)된 광분포를 가지는 광은 상부에 위치하는 터닝시트(4520)를 거쳐 상기 표시패널(4710)의 정면 방향으로 출사된다. 이러한 광은 상부에 위치하는 상기 복합시트 (4620)를 투과 하면서 초점거리에 있는 관측자의 좌우 눈으로 각각 집광되게 되어 고휘도의 삼차원 영상을 구현한다.
도 13는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 표시장치들을 나타내는 분해 사시도이다.
도 13의 실시예에서는 도 11의 실시예의 표시장치(3900)에서 복합렌즈(3610), 터닝시트(3510) 및 사선 광가이드바 유닛(3100)의 개수만을 달리하였을 뿐, 다른 구성이나 표시장치에서 광이 진행하는 경로와 원리는 동일하므로, 중복되는 설명에 대하여는 생략하도록 한다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시장치(5000)는 사선 광가이드바 유닛들(5100), 도광판(5310), 터닝시트(5520), 복합시트(5620) 및 표시패널(5710)을 포함한다. 상기 복합시트는 렌티큘러 렌즈(Lenticular Lens, 5630)을 포함한다. 상기 렌티큘러 렌즈(5630)는 상기 프레즈널 렌즈(4620) 보다 제작이 용이한 장점이 있다. 하지만, 상기 렌티큘러렌즈(5630)는 렌즈의 특성상 중심에서 먼 쪽에서 이미지를 왜곡시키는 수차가 발생하게 된다. 이러한 수차를 보완하기 위해 상기 도광판(5310)의 중심을 기준으로 상기 도광판(5310)에 입사하는 광경로를 집광할 수 있게 상기 사선 광가이드바 유닛(5100)의 패턴을 조절해 상기 사선 광가이드바 유닛(5100)의 출사 광들을 분포시키면 수차 문제를 완화 시켜 크로스 토크 발생을 억제할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 직선 광가이드바 유닛과 사선 광가이드바 유닛을 혼합하여 사용하는 경우에, 광가이드바 유닛의 광원을 제어하는 것으로 정면으로만 광을 출사할 수 있기 때문에, 추가 광학필름의 사용 없이 출사 광분포 조절이 가능하며, 타사의 시큐리티 필름과 같은 부가적인 필름 없이 시야각을 조절할 수 있게 된다.
또한, 필요한 부분에만 광을 출사하기 때문에, 필요한 상황에 따라 필요한 광원만을 사용하여 낮은 소비 전력으로 구동이 가능하게 된다. 그리고, 필요한 영역에 집광된 광을 사용함에 따라 사용자의 시야에 고휘도의 영상을 구현할 수 있게 된다.
또한, 사용자의 위치를 감지하는 센서를 활용하여, 사용자의 위치에 따라 필요한 광원만을 구동하면서 영상 구현가능하며, 사용자의 위치가 변화더라도 구동되는 광원의 수는 일정함으로 저 소비전력으로 고휘도의 영상을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 본 발명에 따르면, 사선 광가이드바 유닛의 좌우 광원을 번갈아 구동하여 서로 다른 좌우 방향의 광을 출사할 수 있게 되어, 무안경식 입체 영상을 구현할 수 있으며, 또한 특수 필름이나 편광필름 등의 필요 없이 삼차원 입체 영상의 구현이 가능하게 된다.
또한, 광가이드바 유닛 및 도광판에 의해 집광된 광원을 이용하여 관측자에게만 고휘도의 영상을 구현할 수 있으며, 넓은 광분포와 수차 등으로 인해 발생할 수 있는 크로스 토크를 입광부의 광가이드바 유닛의 패턴 조절에 의해 광경로를 제어하거나 크로스 토크를 억제할 수 있는 기능이 있다.
또한, 사선 광가이드바 유닛을 활용하여, 측면 또는 한방향으로만의 광을 출사할 수 있기 때문에, 보는 시야에 따라 복수개의 화면을 구성할 수도 있다. 따라서 정면은 영화, 측면은 지도 등의 네비게이션 활용이 가능하다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 광가이드바
121, 125 : 제1 및 제2 입사부 120 : 출사부
130 : 반사부 135: 반사면
111, 115 : 제1 및 제2 광원부
1000 : 백라이트 어셈블리 1100 : 사선 광가이드바 유닛
1200 : 직선 광가이드바 유닛 1211, 1215 : 광원부
1221, 1225 : 입사부 1220 : 출사부
1230 : 반사부 1235: 반사면
1310 : 도광판 1311 : 입사면
1313 : 후면 1317 : 제1면
2000 : 백라이트 어셈블리 2100 : 사선 광가이드바 유닛
2200 : 직선 광가이드바 유닛 2310 : 도광판
2510 : 터닝시트 2410 : 반사판
3000 : 표시장치 3100 : 사선 광가이드바 유닛
3200 : 직선 광가이드바 유닛 3310 : 도광판
3510 : 터닝시트 3610 : 복합시트

Claims (28)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들, 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 출사부, 상기 출사부와 마주보며 형성되고 상기 광입사부들을 통하여 입사되거나 상기 출사부에서 전반사된 광을 상기 출사부에 수직인 법선을 기준으로 사선으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사면을 포함하는 사선 광가이드바, 상기 제1 광입사부에 광을 공급하는 제1 광원부 및 상기 제2 광입사부에 광을 공급하는 제2 광원부를 가지는 사선 광가이드바 유닛;
    광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들, 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 출사부, 상기 출사부와 마주보며 형성되고 상기 광입사부들을 통하여 입사되거나 상기 출사부에서 전반사된 광을 상기 출사부에 수직인 법선과 실질적으로 동일한 방향으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사면을 포함하는 직선 광가이드바, 상기 제1 광입사부에 광을 공급하는 제1 광원부 및 상기 제2 광입사부에 광을 공급하는 제2 광원부를 가지는 직선 광가이드바 유닛; 및
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 사선 광가이드바의 출사면 및 상기 직선 광가이드바 유닛의 상기 직선 광가이드바의 출사면과 인접하여 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면과 마주하는 후면, 상기 입사면 및 상기 후면을 연결하며 광이 출사되는 제1 면을 포함하는 도광판을 포함하는 백라이트 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제1 및 제2 광원부들 및 상기 직선 광가이드바 유닛의 상기 제1 및 제2 광원부들은 발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED)를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 도광판의 제1 면 상에 위치하고, 상기 도광판에서 출사되는 광을 상기 도광판 상부 방향으로 출사하는 터닝시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 터닝시트는 상기 도광판의 제1 면과 마주하는 프리즘 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 터닝시트는 상기 도광판과 마주하지 않는 면에 형성되는 프리즘 패턴을 포함하는 이중휘도강화필름(DUAL BRIGHTNESS ENHANCE FILM; DBEF) 두 개를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 도광판의 입사면의 높이는 상기 후면의 높이보다 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 도광판의 입사면의 높이는 상기 후면의 높이보다 낮게 형성되고, 상기 후면은 입사된 광을 반사하는 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 사선 광가이드바 유닛은 복수개이고, 상기 복수개의 사선 광가이드바 유닛들은 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제1 광원부가 구동되면, 상기 출사부로부터 출사된 광은 상기 출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여 상기 제2 광원부가 위치하는 방향으로 4°~7°의 출사각 분포를 가지고,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제2 광원부가 구동되면, 상기 출사부로부터 출사된 광은 상기 출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여 상기 제1 광원부가 위치하는 방향으로 4°~7°의 출사각 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 사선 광가이드바 유닛 및 상기 직선 광가이드바 유닛은 복수개이며, 상기 복수개의 사선 광가이드바 유닛들 및 직선 광가이드바 유닛들은 각각 서로 교대하여 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서,
    복수개의 광원모듈들을 더 포함하고,
    상기 도광판의 입사면에는 상기 복수개의 사선 광가이드바 유닛들 및 직선 광가이드바 유닛들이 형성된 열과 다른 열에 상기 복수개의 광원모듈들이 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  16. 제5항에 있어서,
    상기 사선 광가이드바 유닛 및 상기 직선 광가이드바 유닛은 복수개이며, 상기 도광판의 입사면에는 상기 사선 광가이드바 유닛들이 한 열로써 배치되고, 상기 직선 광가이드바 유닛들이 다른 한 열로써 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들, 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 출사부, 상기 출사부와 마주보며 형성되고 상기 광입사부들을 통하여 입사되거나 상기 출사부에서 전반사된 광을 상기 출사부에 수직인 법선을 기준으로 사선으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사면을 포함하는 사선 광가이드바, 상기 제1 광입사부에 광을 공급하는 제1 광원부 및 상기 제2 광입사부에 광을 공급하는 제2 광원부를 가지는 사선 광가이드바 유닛;
    광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들, 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 출사부, 상기 출사부와 마주보며 형성되고 상기 광입사부들을 통하여 입사되거나 상기 출사부에서 전반사된 광을 상기 출사부에 수직인 법선과 실질적으로 동일한 방향으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사면을 포함하는 직선 광가이드바, 상기 제1 광입사부에 광을 공급하는 제1 광원부 및 상기 제2 광입사부에 광을 공급하는 제2 광원부를 가지는 직선 광가이드바 유닛;
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 사선 광가이드바의 출사면 및 상기 직선 광가이드바 유닛의 상기 직선 광가이드바의 출사면과 인접하여 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면과 마주보는 후면, 상기 입사면 및 상기 후면을 연결하며 광이 출사되는 제1 면을 포함하는 도광판; 및
    상기 도광판으로부터 입사되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하는 표시 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제1 광원부가 구동되면, 상기 출사부로부터 출사된 광은 상기 출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여 상기 제2 광원부가 위치하는 방향으로 4°~7°의 출사각 분포를 가지고,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제2 광원부가 구동되면, 상기 출사부로부터 출사된 광은 상기 출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여 상기 제1 광원부가 위치하는 방향으로 4°~7°의 출사각 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제1 및 제2 광원부들이 구동되는 경우에는 상기 표시 패널에서 사선 방향으로 송출되는 제1 영상이 출력되고,
    상기 직선 광가이드바 유닛의 상기 제1 및 제2 광원부들이 구동되는 경우에는 상기 표시 패널에서 직선 방향으로 송출되는 제2 영상이 출력되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  23. 삭제
  24. 광이 입사되며 서로 마주보게 형성되는 제1 및 제2 광입사부들, 입사각에 따라 일부는 광을 전반사하고 일부는 광을 출사하는 출사부, 상기 출사부와 마주보며 형성되고 상기 광입사부들을 통하여 입사되거나 상기 출사부에서 전반사된 광을 상기 출사부에 수직인 법선을 기준으로 사선으로 반사시키는 쐐기모양의 복수개의 반사면을 가지는 반사면을 포함하는 사선 광가이드바, 상기 제1 광입사부에 광을 공급하는 제1 광원부 및 상기 제2 광입사부에 광을 공급하는 제2 광원부를 가지는 사선 광가이드바 유닛;
    상기 사선 광가이드바 유닛의 출사면과 인접하여 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면과 마주보는 후면, 상기 입사면 및 상기 후면을 연결하며 광이 출사되는 제1 면을 포함하는 도광판; 및
    상기 도광판으로부터 입사되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하고,
    상기 도광판과 표시 패널의 사이에 배치되어, 상기 도광판으로부터 입사되는 광의 경로를 관측자의 좌우 눈의 위치로 수렴하도록 변경하는 복합 시트를 더 포함하며,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제1 및 제2 광원부들은 서로 번갈아 구동되고,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제1 광원부가 구동되는 경우에는 관측자의 한쪽 눈에만 인지되는 제1 영상을 출력하고,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제2 광원부가 구동되는 경우에는 상기 관측자의 다른 한쪽 눈에만 인지되는 제2 영상을 출력하여 상기 관측자에게 입체영상을 시현할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 복합 시트는 프레즈넬 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 복합 시트는 렌티큘러 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제1 광원부가 구동되면, 상기 출사부로부터 출사된 광은 상기 출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여 상기 제2 광원부가 위치하는 방향으로 1°~3° 의 출사각 분포를 가지고,
    상기 사선 광가이드바 유닛의 상기 제2 광원부가 구동되면, 상기 출사부로부터 출사된 광은 상기 출사부와 평행한 면의 법선을 기준으로 하여 상기 제1 광원부가 위치하는 방향으로 1°~3° 의 출사각 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  28. 삭제
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