KR102398549B1 - 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하면 배리어 및 패럴랙스부를 구비한 입체 영상 표시 장치의 휘도를 크게 향상시키기 위한 것으로, 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는, 표시 패널의 하면 위치하는 하면 배리어와, 상면에 위치하는 패럴랙스부 및 하면 배리어와 백 라이트 유닛의 사이에 집광부를 포함하고, 상기 집광부는 상기 백 라이트 유닛으로부터 입사되는 광을 상기 하면 배리어의 개구 영역으로 집광시켜 상기 입체 영상 표시 장치의 휘도를 향상시킨다.

Description

입체 영상 표시 장치{Stereoscopic Image Display Device}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 입체 영상 표시 장치의 슬림화를 꾀하며, 일정 이상의 광학 시청 거리를 확보하면서도 그 휘도를 향상시킬 수 있는 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.

입체 영상 표시 장치는 안경의 유무에 따라 안경 방식과 무안경 방식으로 나뉠 수 있다.

그 중 무안경 방식은 일반적으로 좌안 영상과 우안 영상의 시차를 유발할 수 있는 광학 소자를 표시 화면의 앞에 설치하여 3D 영상을 구현한다. 이와 같은 기능의 광학 소자로는 렌티큘러 렌즈와 패럴랙스 배리어 등이 있다.

패럴랙스 배리어는 빛을 투과 또는 차단시키기 위한 수직 슬릿을 일정한 간격으로 배열시켜 슬릿을 통해 좌우 영상이 분리되어 입체 영상을 구현하고, 렌티큘러 렌즈는 굴곡을 갖는 렌티큘러 어레이 형태의 렌즈를 표시 패널 상에 부착하여, 좌안과 우안이 서로 다른 픽셀을 보게 하여, 좌우 영상이 분리되어 입체 영상을 구현한다.

그런데, 종래의 입체 영상 표시 장치에서는 일반적으로 패럴랙스부의 단위 렌즈 또는 특정 주기의 단위 슬릿이 갖는 피치로 광학 시청 거리가 결정되는데, 피치로 구현할 수 있는 해상도 한계로 일정 이상의 광학 시청 거리의 확보가 불가능하다.

따라서, 광학 시청 거리를 길게 하게 위해 별도로 갭 글래스(gap glass)를 패럴랙스부 전 또는 후에 구비하는 안이 제시되었으나, 이 경우에는 입체 영상 표시 장치의 두께가 늘어나는 문제가 있어, 장치의 슬림화가 불가능하였다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 하면 배리어의 개구 영역으로 백 라이트 유닛으로부터 입사되는 광을 집광함으로써 휘도가 향상된 하면 배리어 타입의 입체 영상 표시 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는, 표시 패널의 하면에는 하면 배리어를, 상면에는 패럴랙스부를 구비하고, 하면 배리어와 백 라이트 유닛의 사이에 집광부를 더 포함한다.

상기 집광부는 백 라이트 유닛으로부터 입사되는 광이 상기 하면 배리어의 개구 영역으로 집광되도록 한다.

이를 위하여, 상기 집광부는 상기 하면 배리어의 하부에 개구 영역을 노출하도록 개구 영역의 사이에 위치하며, 낮은 굴절률을 가지는 프리즘 시트와, 상기 프리즘 시트 및 하면 배리어를 덮으며, 높은 굴절률을 가지는 투명 절연막을 포함할 수 있다.

다른 실시예로서, 상기 집광부는 상기 배리어의 하부에 상기 개구 영역을 덮으며, 낮은 굴절률을 가지는 복수개의 렌티큘러 렌즈를 더 포함할 수 있다.

이 때 상기 렌티큘러 렌즈는 그 중심이 상기 개구 영역에 대응되도록 위치하는 것이 바람직하며, 상기 렌티큘러 렌즈를 더 덮도록 투명 절연막을 더 포함할 수 있다.

상기 프리즘 시트 및 렌티큘러 렌즈의 패턴은 상기 개구 영역의 패턴에 따라 다양한 형태로 형성이 가능하다.

본 발명은 갭 글래스를 제거하고 하면 배리어 및 패럴랙스부를 이용하여 입체영상을 구현하는 입체 영상 표시 장치를 제공하는 한편, 집광부를 더 구비하여 백 라이트 유닛으로부터 입사되는 광을 상기 하면 배리어의 개구부로 집중시킴으로써 입체 영상 표시 장치의 휘도를 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치에 구비된 집광부의 제 1 실시예를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 5는 상기 제 1 실시예에 의한 집광부에 구비된 프리즘 패턴의 다양한 형태를 예를 들어 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치에 구비된 집광부의 제 2 실시예를 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 9는 제 2 실시예에 의한 집광부에 구비된 렌티큘러 렌즈의 다양한 형태를 예를 들어 설명하기 위한 사시도이다.
도 10a는 제 1 실시예에 의한 집광부를 사용한 경우 휘도 변화를 검출하여 나타낸 그래프이며, 도 10b는 제 2 실시예에 의한 집광부를 사용한 경우 휘도 변화를 검출하여 나타낸 그래프이다.

본 발명에 앞서, 본 출원인은 표시 패널의 하면에 하면 배리어가 위치하고, 표시 패널의 상면에 패럴랙스부가 위치하는 새로운 구조의 입체 영상 표시 장치를 제시한 바 있다.

이와 같은 새로운 구조를 가지는 입체 영상 표시 장치는 입체 영상 표시 장치의 슬림화를 달성할 수 있을 뿐 아니라, 일정 이상의 광학 시청 거리를 3D 크로스토크 없이 균일한 휘도로 확보할 수 있는 장점을 가진다.

상기 입체 영상 표시 장치의 하면 배리어는, 표시 패널의 서브픽셀의 일부 영역만을 오픈시켜 소정의 뷰(view)에서 영상패널의 광학적 피치를 줄임으로써, 광학적으로 동일한 갭 조건에서 광학적 피치에 반비례하는 광학 시청 거리의 특성을 이용하여 입체 액정 패널의 광학 시청 거리를 늘릴 수 있도록 한다.

그로 인하여, 상기 새로운 구조의 입체 영상 표시 장치는 표시 패널의 서브픽셀의 일부 영역의 광이 차단되며, 그 결과 입체 영상 표시 장치의 휘도가 감소하는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기 입체 영상 표시 장치의 휘도가 감소되는 것을 방지하기 위해 제안된 구조로서, 백 라이트 유닛으로부터 입사되는 광을 하면 배리어에 집중시킴으로써 휘도를 향상시키기 위해 제안되었다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치를 나타낸 개략도이다.

본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치는, 복수개의 서브 픽셀을 매트릭스 상으로 가지고, 영상을 표시하는 표시 패널(200), 상기 표시 패널(200)의 상측에 위치하며, 복수개의 시점(view, 이하 '뷰' 라 함)으로 영상을 분리하는 패럴랙스부(500), 상기 표시 패널(200)의 하면에 위치하여, 상기 서브 픽셀의 일부만을 오픈하는 개구부(403)를 가지는 하면 배리어(300), 상기 표시 패널(200)의 하부에 위치하며, 상기 표시 패널(200)에 광을 조사하는 백 라이트 유닛(100) 및 상기 하면 배리어(300)와 백 라이트 유닛(100) 사이에 위치하며, 상기 백 라이트 유닛(100)으로부터 입사되는 광을 상기 개구부(403)로 집광하는 집광부(400)를 포함한다.

이 때 표시 패널(200)은, 후면에 구비된 백 라이트 유닛(100)으로부터 입사되는 광을 이용하여 화면을 표시하는 수광형 표시 패널로서, 대표적으로는 액정 패널이 있다. 본 발명에서는 표시 패널(200)이 액정 패널인 경우를 예로 들어 설명한다.

한편, 도면 상의 도시된 광원 유닛(100)은 측면 혹은 하측에 배치된 광원으로부터 광을 상측으로 전달하는 것으로, 광원과 복수개의 광학 시트(미도시)를 포함한다.

상기 광원 유닛(100)에 이용되는 광원은 형광 램프 어레이, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 어레이, 레이저 광원 어레이 등일 수 있으며, 하측에서 액정 패널(200)로 면발광을 유도하기 위해 도광판 및 확산 시트와 같은 복수개의 광학 시트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하면 배리어(300)는 규칙적으로 배열된 개구부(403)를 가지며, 상기 개구부(403)는 액정 패널(200)의 서브픽셀의 일부 영역만을 오픈시켜 소정의 뷰(view)에서, 패널(200)의 광학적 피치를 줄임으로써, 광학적으로 동일한 갭 조건에서 광학적 피치에 반비례하는 광학 시청 거리(Optical Viewing Distance: OVD)의 특성상 입체 영상 표시 장치의 광학 시청 거리를 늘릴 수 있게 한다. 여기서, 하면 배리어(300)는 액정 패널(200)로 전달된 서로 다른 뷰의 영상의 일부에 해당하는 광이 액정 패널 상측의 패럴랙스부로 출사되게 한다.

하면 배리어(300)를 취하는 종래의 입체 영상 표시 장치에서, 대략 5mm 이상의 두께를 갖는 갭 글래스를 포함하는 것과는 달리, 상기 입체 영상 표시 장치는 액정 패널(200)의 하면에 차광 패턴의 패터닝으로 구현이 가능하여, 패터닝된 차광 패턴의 두께는 0.05㎛ 내지 0.3㎛ 수준으로 액정 패널(200)과 패럴랙스부(500)의 합산된 두께에 거의 영향을 주지 않을 수준이다. 따라서, 액정 패널의 상면과 하면에 각각 패럴랙스부와 하면 배리어를 구비하여 슬림화한 상태를 유지하여, 광학 시청 거리를 늘린 입체 영상 표시 장치를 구현할 수 있다.

또한, 상기 패럴랙스부(500)는 예를 들어, 렌티큘러 렌즈 어레이로 세로 방향으로 길게 일정한 피치(P_L)를 갖는 렌즈가 규칙적으로 배열되어 있다. 또한, 상기 렌티큘러 렌즈 어레이는 도시된 일정한 곡률을 가진 렌즈의 형태일 수도 있고, 혹은 전압에 의해 온/오프되며 굴절률 변화가 조절되는 스위처블 렌즈 어레이일 수 있다. 스위처블 렌즈 어레이일 경우, 상기 입체 영상 표시 장치는, 스위처블 렌즈 어레이의 온/오프에 의해 선택적으로 3D/2D 표시가 가능하다. 이 경우, 스위처블 렌즈 어레이의 가장 기본적인 형태는 서로 대향된 제 1, 제 2 기판과, 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정층과, 상기 제 2 기판 상의 공통 전극과, 상기 제 1 기판 상에 일 피치에 해당한 렌즈 영역에 대응하여 복수개 구비된 제 1 전극들을 포함하여 이루어진다.

스위처블 렌즈 어레이는, 3D 표시일 경우, 렌즈 영역의 중심에 위치한 제 1 전극에 가장 큰 전압을 인가하고, 렌즈 영역의 중심에서 멀어질수록 점차 낮아지는 전압을 인가하고, 제 2 전극에는 제 1 전극들에 인가하는 전압 중 가장 낮은 전압을 인가하여, 구동된다. 이 때, 렌즈 영역의 중심에서 굴절률이 가장 작고 중심에서 멀어질수록 굴절률을 점차 크게 되어, 마치 렌티큘러 렌즈와 같은 광학적 굴절률 차를 얻어, 액정 패널(200)에서 나온 영상이 시점에 따라 분리된다.

또한, 스위처블 렌즈 어레이는, 2D 표시일 경우, 구비된 제 1 전극들 및 공통 전극에 굴절률 차를 없게 하여, 마치 투명 필름처럼 기능하여, 하측 액정 패널의 영상이 그대로 출사된다.

액정 패널(200)은 서로 대향된 하판(210) 및 상판(220)과, 그 사이에 충진된 액정층, 상기 하판 측에 박막 트랜지스터 어레이 및 상판측의 컬러 필터 어레이(Color Filter Array)를 포함한다.

액정 패널(200)의 상측 및 하측에는 제 1 편광판(110)과 제 2 편광판(120)이 더 구비될 수 있다. 이들 제 1 및 제 2 편광판(110, 120))은 서로 교차하는 투과축을 가지며, 전압 무인가의 초기 상태에서 하판(210)측과 상판(220)측의 액정의 배열이 서로 꼬인 상태로, 초기 상태의 광의 투과를 제어한다.

상기의 입체 영상 표시 장치는, 하면 배리어(300)의 수평라인상의 서브 픽셀에서 반복되는 복수의 개구부(403) 사이의 거리인 개구부(403)의 주기와, 패럴랙스부(500)의 단위 렌즈의 피치를 조절함으로써, 광학 시청 거리(OVD)를 조절한다.

이 때 개구부(403)의 주기를 서브 픽셀의 피치보다 더 크거나 더 작게 함으로써 개구부(403)의 주기와 서브 픽셀의 피치의 차이가 나도록 설정하는 경우, 표시상에서 블랙 매트릭스층과 중첩된 면적이 많은 영역이 까맣게 보이는 블랙 밴드 현상을 방지할 수 있다.

한편 패럴랙스부(500)의 렌즈 피치는 하면 배리어(300)의 주기와 거의 동등하게 하는 것이 바람직하며, 경우에 따라 하면 배리어(300)의 주기 대비 패럴랙스부(500)의 렌즈 피치를 약간 작게 할 수도 있다.

이 때 하면 배리어(300)의 각 개구부의 주기가 서브 픽셀의 피치보다 큰 경우 광학 시청 거리는 감소하며, 하면 배리어(300)의 각 개구부의 주기가 서브 픽셀의 피치보다 작은 경우 광학 시청 거리는 증가한다.

한편, 하면 배리어(300)에서 개구부(403)가 형성되지 않은 위치에는 차광 패턴이 구비된다. 이 때 개구부(403)와 차광 패턴(301)의 면적 비는 n뷰일 경우 1:(n-1)의 관계에 있다.

하면 배리어(300)과 백 라이트 유닛(100) 사이에는 집광부(400)가 구비된다.

집광부(400)는 백 라이트 유닛(100)으로부터 입사되는 광을 굴절시켜 굴절된 광이 하면 배리어(300)의 개구부에 집중되도록 한다.

이를 위하여 집광부(400)는 소정의 굴절률을 가지는 특정 패턴의 투명 소재로 이루어진다.

도 2는 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치에 구비된 집광부(400)의 제 1 실시예를 나타낸 것이다.

제 1 실시예에 의한 집광부(400)는 하면 배리어(300)의 하부에 위치하는 역삼각형 형태의 프리즘 패턴(401)과, 상기 프리즘 패턴(401)을 포함한 하면 배리어(300)의 하부면을 덮도록 배치되는 투명 절연층(402)을 포함한다.

이 때, 프리즘 패턴(401)은 상대적으로 굴절률이 낮은(1.4-1.5 사이) 투명 수지로 형성되며, 투명 절연층(402)은 상대적으로 굴절률이 높은(1.6-1.7 사이) 투명 수지로 형성되는 것이 바람직하다.

이 때 프리즘 패턴(401) 및 투명 절연층(402)은 자외선 경화제(UV resin)등을 이용하여 형성될 수 있다.

또한, 프리즘 패턴(401)은 하면 배리어(300)의 개구부(403)에는 배치되지 않는다. 즉 상기 역삼각형 형태의 프리즘 패턴(401)은 각 개구부(403)의 사이에 위치하고, 각 개구부(403)의 하부에는 투명 절연층(402)이 위치한다.

상기 프리즘 패턴(401) 및 투명 절연층(402)을 이용한 집광 원리는 다음과 같다.

백 라이트 유닛(100)에서 출사되어 개구부(403) 쪽으로 진행하는 광은 투명 절연층(402) 및 개구부(403)를 통과하여 액정 패널(200)로 입사된다.

투명 절연층(402)이 높은 굴절률(n2)을 가지는 매질로서 기능하며, 프리즘 패턴(402)이 낮은 굴절률(n1)을 가지는 매질로서 기능하므로, 프리즘 패턴(401)을 향하여 입사되는 광은 투명 절연층(402)과 프리즘 패턴(402)의 경계에서 스넬의 법칙(Snell'Law)에 의한 전반사가 일어난다. 이러한 전반사를 발생시키기 위해서는, 프리즘 패턴(401)의 하부 꼭지점의 각도가 60°~120˚ 사이인 것이 바람직하다.

이 때, 프리즘 패턴(401)과 투명 절연층(402)이 이루는 각이 임계각 이상인 경우, 프리즘 패턴(401)을 향해 입사된 광은 대부분이 개구부(403)로 굴절한다.

결국, 백 라이트 유닛(100)에서 출사된 광은 대부분이 직접 또는 굴절하여 개구부(403)로 입사되므로, 본 발명에 의한 입체 영상 패널은 그 휘도가 크게 상승하는 효과를 가진다.

도 3 내지 도 5는 프리즘 패턴(401)의 다양한 형태를 예를 들어 설명하기 위한 개략도이다. 여기서는 설명의 편의를 위해 투명 절연층(402)은 미도시된다.

도 3은 하면 배리어(300)의 개구부(403)가 직사각형 형태로 형성될 때의 프리즘 패턴(401)의 형태를 도시한 사시도이다.

도 3과 같이, 하면 배리어(300)의 개구부(403)는 수평 방향으로 일정 주기로 배열되며, 수직 방향으로 인접한 서브 픽셀을 노출하는 직사각형 형태로 형성될 수 있다.

이 때 프리즘 패턴(401)은 직사각형 형태의 한 옆면이 각 개구부(403)의 사이에 접한 삼각기둥 형태로 형성된다.

도 4a는 하면 배리어(300)의 개구부(403)가 평행사변형 형태로 형성될 때의 프리즘 패턴(401)의 형태를 도시한 사시도이고, 도 4b는 하면 배리어(300)의 개구부(403)가 변형된 평행사변형 형태로 형성될 때의 프리즘 패턴(401)의 형태를 도시한 사시도이다.

도 4a와 같이, 하면 배리어(300)의 개구부(403)는 사선 방향으로 기울인 형태로서, 일종의 평행 사변형 형태로 형성될 수 있다. 이 때 프리즘 패턴(401)은 평행 사변형 형태의 한 옆면이 개구부(403)의 사이에 접한 삼각기둥 형태로 형성된다.

도 4a의 형태를 변형하면, 도 4b와 같이 하면 배리어(300)의 개구부(403)가 상하로 이웃하는 평행사변형이 서로 반대로 기울어진 형태로 형성되도록 형성될 수 있다. 이 때의 프리즘 패턴은 상기 팽행사변형 형태의 한 옆면이 개구부(403)의 사이에 접한 2개의 삼각기둥이 상하로 인접한 형태로 형성될 수도 있다.

도 5는 하면 배리어(300)의 개구부(403)가 복수의 작은 직사각형이 사선으로 배열된 형태로 형성될 때의 프리즘 패턴(401)의 형태를 도시한 사시도이다.

도 5와 같이, 하면 배리어(300)의 개구부(403) 복수의 직사각형이 수직 방향에 대해서 사선 방향으로 배열된 형태로 형성될 수 있다. 이 때 후단 개구부는 전단 개구부에 대해 개구부 하나의 폭만큼 쉬프트된다. 이렇게 하나의 사선 형태로 배열된 개구부들을 개구열이라고 하면, 이들 개구열은 일정 주기로 수평 방향으로 배열된다.

이 때 각 개구부의 세로 길이는 각 서브 픽셀의 세로 길이와 동일하며, 각 개구부의 가로 길이는 각 서브 픽셀의 피치보다 작은 것이 바람직하다. 이 때 프리즘 패턴(401)은 복수개의 짧은 삼각기둥(403)이 각 개구부 (403)의 사이에 옆면이 접한 형태로 형성된다.

이와 같이 프리즘 패턴(401)은 하면 배리어(300)에 구비된 개구부(403)의 패턴에 따라 다양한 형태로 변형이 가능하다.

또한, 개구부(403)는 평행사변형 형태로 형성되거나 복수 개가 사선으로 형성되더라도 그 기울어진 각도는 5도 정도에 불과하므로, 개구부(403)의 형태와 상관없이 프리즘 패턴(401)은 옆면이 직사각형인 삼각기둥 형태로 형성되어도 휘도가 크게 감소하지 않는다.

도 6은 본 발명에 의한 입체 영상 표시 장치에 구비된 집광부(400)의 제 2 실시예를 나타낸 것이다.

본 발명의 제 2 실시예에 의한 집광부(400)는 하면 배리어(400)의 하부 전면에 복수개의 렌티큘러 렌즈(411)가 위치하는 특징을 가진다.

이 때 렌티큘러 렌즈(411)는 개구부(403)를 덮도록 형성되며, 렌티큘러 렌즈(411)의 중앙에 개구부(403)가 위치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 렌티큘러 렌즈(411)를 형성하면, 백 라이트 유닛(100)으로부터 입사된 광이 렌티큘러 렌즈(411)를 만나 굴절하여 개구부(403)로 입사된다.

이를 위하여 렌티큘러 렌즈(411)는 저굴절률(1.4 이상 1.5 이하)을 가지도록 형성된다.

제 1 실시예에 의한 집광부(400)는 투명 절연막(402)이 필수적으로 형성되어야 하는 반면 제 2 실시예에 의한 집광부(400)에는 렌티큘러 렌즈(411)상에 투명 절연막(402)이 더 형성될 수도 있고, 형성되지 않아도 무방하다.

렌티큘러 렌즈(411)상에 투명 절연막(402)을 형성할 경우, 상기 투명 절연막은 고굴절률(1.6이상 1.7 이하)을 가지도록 하는 것이 바람직하며, 이 때 렌티큘러 렌즈(411) 또는 투명 절연막(402)은 자외선 경화제(UV resin)등을 이용하여 형성할 수 있다.

이와 같은 렌티큘러 렌즈(411)의 형태도 개구부(403)의 형태에 따라 다양하게 변형이 가능하다.

도 7 내지 도 9는 렌티큘러 렌즈(411)의 다양한 형태를 예를 들어 설명하기 위한 사시도이다. 여기서는 설명의 편의를 위해 투명 절연층(402)은 미도시된다.

도 7과 같이, 하면 배리어(300)의 개구부(403)는 복수의 직사각형 형태로 형성될 수 있다. 이 때 렌티큘러 렌즈(411)는 반원기둥 형태로 형성되며, 직사각형 옆면이 개구부(403)를 덮도록 형성될 수 있다.

또한, 도 8과 같이 하면 배리어(300)의 개구부(403)는 평형사변형 형태로 형성될 수 있다. 이 때 렌티큘러 렌즈(411)는 일정 각도로 기울어진 원기둥을 세로로 자른 반원기둥 형태로 형성되며, 그 단면인 평행사변형 부분이 개구부(403)를 덮도록 형성될 수 있다.

도 8b는 변형된 평행사변형 형태의 개구부(403) 및 렌티큘러 렌즈(411)를 설명하기 위한 개략도이다.

도 8a가 변형된 형태로서 하면 배리어(300)의 개구부(403)는, 도 8b와 같이 상하로 인접한 두 개의 평행사변형이 서로 다른 방향으로 기울어진 형태로 형성될 수 있다. 이 때 렌티큘러 렌즈(411)는 서로 다른 각도로 기울어진 형태의 평행사변형의 단면을 가지는 2 개의 기울어진 반원기둥이 상하로 인접하여 형성되는 형태일 수 있다.

또한, 도 9와 같이 하면 배리어(300)의 개구부(403) 복수의 직사각형이 수직 방향에 대해서 사선 방향으로 배열된 형태로 형성될 수 있다. 이 때 후단 개구부는 전단 개구부에 대해 개구부 하나의 폭만큼 쉬프트된다. 이렇게 하나의 사선 형태로 배열된 개구부들을 개구열이라고 하면, 이들 개구열은 일정 주기로 수평 방향으로 배열된다.

이 때에는 원기둥을 세로로 자른 형태의 복수개의 렌티큘러 렌즈(411)의 직사각형 단면이 각 개구부(403)를 덮도록 사선으로 배열될 수 있다.

한편, 이와 같은 경우에도 도 8a에 도시된 밑면이 평행사변형 형태의 긴 반원통형 형태의 렌티큘러 렌즈를 적용할 수 있으며, 개구열의 수직방향에 대한 기울기는 약 5도 정도에 불과하므로, 도 7 에 도시된 밑면이 직사각형 형태의 긴 반원통형 형태의 렌티큘러 렌즈를 적용할 수도 있다.

이와 같이 렌티큘러 렌즈(411)는 하면 배리어(300)에 구비된 개구부(403)의 패턴에 따라 다양한 형태로 변형이 가능하다.

또한, 개구부(403)는 평행사변형 형태로 형성되거나 복수 개가 사선으로 형성되더라도 개구부(403) 가 수직 방향에 대해 기울어진 각도는 5도 정도에 불과하므로, 개구부(403)의 형태와 상관없이 렌티큘러 렌즈(411)는 도 7에 도시된 것과 같이 형성되어도 휘도가 크게 감소하지 않는다.

도 10a는 제 1 실시예에 의한 집광부(400)를 사용한 경우 휘도 변화를 검출하여 나타낸 그래프이며, 도 10b는 제 2 실시예에 의한 집광부(400)를 사용한 경우 휘도 변화를 검출하여 나타낸 그래프이다.

도 10a 및 도 10b에서 왼쪽 그래프는 집광부(400)가 구비되지 않은 입체 영상 표시 장치의 휘도에 해당하며, 오른쪽 그래프는 집광부(400)가 구비된 입체 영상 표시 장치의 휘도에 해당한다.

x 축 방향은 서브 픽셀의 위치를, y축 방향은 휘도를 나타낸다. 하면 배리어(300)에 의하여, 개구부(403)를 제외한 서브 픽셀 영역에서는 빛이 투과되지 않으므로, 그래프의 높이는 불연속적이다.

제 1 실시예에 의해 프리즘 패턴(401)을 사용한 경우 및 제 2 실시예에 의해 렌티큘러 렌즈(411)를 사용한 경우 모두 이를 사용하지 않은 때에 비해 각 개구부에서 검출되는 휘도가 크게 증가하는 것을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명은 하면 배리어 및 패럴랙스부를 이용하여 입체 영상을 구현하는 입체 영상 표시 장치의 단점인 휘도 감소 현상을, 프리즘 패턴 또는 렌티큘러 렌즈를 구비한 집광부를 통해 해결한 특징을 가진다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

100: 백 라이트 유닛 110: 제 1 편광판
120: 제 2 편광판 200: 액정(표시) 패널
210: 하판 220: 상판
300: 하면 배리어 400: 집광층
500: 패럴랙스부 401: 프리즘 패턴
402: 투명 절연층 403: 개구부
411: 렌티큘러 렌즈

Claims (18)

1. 영상을 표시하며, 복수개의 서브픽셀을 매트릭스 상으로 갖는 표시 패널,
   상기 표시 패널의 하부에 위치하는 백 라이트 유닛,
   상기 표시 패널과 상기 백 라이트 유닛 사이에 위치하며, 수평 라인의 각 서브 픽셀에 대하여 상기 각 서브 픽셀의 일부만을 오픈하며, 서로 다른 위치에 일정한 주기를 가지도록 개구부들을 포함하는 하면 배리어,
   상기 표시 패널의 상측에 위치하며, 상기 표시 패널에서 나온 영상을 분리하는 패럴랙스부, 및
   상기 백 라이트 유닛과 상기 하면 배리어 사이에 위치하며, 상기 백 라이트 유닛으로부터 입사되는 광을 상기 하면 배리어의 상기 개구부로 집광하는 집광층을 포함하고,
   상기 개구부는 세로 길이가 상기 서브 픽셀의 세로 길이와 동일한 복수의 직사각형이 수직방향에 대하여 사선으로 배열되는 입체 영상 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 집광층은,
   다수의 프리즘이 상기 하면 배리어의 하부에 배열된 프리즘 패턴, 및
   상기 프리즘 패턴을 덮는 투명 절연막을 포함하는 입체 영상 표시 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 프리즘 패턴은,
   상기 하면 배리어의 수평 방향으로 인접한 개구부 사이에 측면이 접하는 삼각기둥 형상인 복수의 삼각 프리즘을 포함하며, 상기 개구부를 노출시키는 입체 영상 표시 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 삼각 프리즘은, 수직 방향으로 장축이 위치하는 직사각형 옆면을 가지는 삼각기둥 형상인 입체 영상 표시 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 삼각 프리즘은,
   상기 개구부들 사이에 인접하는 면이 수직 방향으로 기울어진 평행사변형 형태인 입체 영상 표시 장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 삼각 프리즘은,
   상기 개구부들 사이에 인접하는 면이 서로 다른방향으로 기울어진 2개의 평행사변형이 접한 형태인 입체 영상 표시 장치.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 개구부는,
   후단 개구부가 전단 개구부에 대해 상기 개구부의 폭만큼 쉬프트되는 복수의 개구열이 일정 주기로 수평 방향으로 배치되고,
   상기 각 삼각 프리즘은 수평 방향으로 인접하는 상기 개구부들 사이에 각각 위치하는 입체 영상 표시 장치.
8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 하나에 있어서,
   상기 프리즘 패턴은 1.4 이상 1.5 이하의 굴절률을 가지고,
   상기 투명 절연막은 1.6 이상 1.7 이하의 굴절률을 가지는 입체 영상 표시 장치.
9. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 하나에 있어서,
   상기 삼각 프리즘의 하측 꼭지점의 각도는 60°~120˚ 사이인 입체 영상 표시 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광층은,
    상기 하면 배리어의 하부에 배열된 복수의 렌티큘러 렌즈를 포함하는 입체 영상 표시 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 렌즈는,
    상기 개구부의 하면을 덮으며, 상기 렌티큘러 렌즈의 중앙부가 상기 개구부에 대응되도록 위치하는 입체 영상 표시 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 개구부는 수직으로 인접한 서브 픽셀을 노출하는 직사각형 형태이고,
    상기 렌티큘러 렌즈는 반원통 형상이며, 직사각형의 단면이 상기 개구부를 덮는 입체 영상 표시 장치.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 렌즈는 단면이 평행사변형인 반원통 형상이며, 상기 평행사변형 단면이 상기 개구부를 덮는 입체 영상 표시 장치.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 렌즈는 서로 다른 방향으로 수직 방향에 대하여 기울어지는 단면이 평행사변형인 반원통 2개가 수직 방향으로 인접한 형태이고, 상기 단면이 상기 개구부를 덮는 입체 영상 표시 장치.
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 개구부는,
    후단 개구부가 전단 개구부에 대해 상기 개구부의 폭만큼 쉬프트되는 복수의 개구열이 일정 주기로 수평 방향으로 배치되는 형태이고,
    상기 복수의 렌티큘러 렌즈는 상기 각 개구부 하나마다 대응되어 상기 각 개구부를 덮도록 위치하는 입체 영상 표시 장치.
16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌티큘러 렌즈는,
    1.4 이상 1.5 이하의 굴절률을 가지는 입체 영상 표시 장치.
17. 제 10 항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집광층은,
    상기 렌티큘러 렌즈의 하측에 상기 렌티큘러 렌즈를 덮도록 투명 절연층을 더 포함하는 입체 영상 표시 장치.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 투명 절연층은 1.6 이상 1.7 이하의 굴절률을 가지는 입체 영상 표시 장치.

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