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KR20090130760A - 스트라이프형 확산자, 이의 제조방법 및 스트라이프형확산자를 채용하여 시야각이 조절되는 액정 디스플레이장치 - Google Patents

스트라이프형 확산자, 이의 제조방법 및 스트라이프형확산자를 채용하여 시야각이 조절되는 액정 디스플레이장치 Download PDF

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KR20090130760A
KR20090130760A KR1020080056529A KR20080056529A KR20090130760A KR 20090130760 A KR20090130760 A KR 20090130760A KR 1020080056529 A KR1020080056529 A KR 1020080056529A KR 20080056529 A KR20080056529 A KR 20080056529A KR 20090130760 A KR20090130760 A KR 20090130760A
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KR
South Korea
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liquid crystal
region
light
diffusion
stripe
Prior art date
Application number
KR1020080056529A
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English (en)
Inventor
최규민
황성모
이문규
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

스트라이프형 확산자, 이의 제조방법 및 스트라이프형 확산자를 채용한 액정 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 액정 디스플레이 장치는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛에서의 광을 이용하여 화상을 형성하는 것으로, 서로 다른 파장 대역의 광을 투과시키는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 이차원적으로 반복 배열된 컬러 필터와 전기적 제어에 의해 입사광의 투과율이 조절되는 액정층을 구비하는 액정패널; 상기 액정패널의 상부면 또는 하부면에 마련된 것으로, 확산 영역과 투명 영역이 상기 서브 화소 폭을 주기로 하여 교대로 반복 배열된 스트라이프형 확산자;를 포함하며, 상기 액정층은 서브 화소마다 상기 확산 영역에 대응하는 영역과 상기 투명 영역에 대응하는 영역의 투과율이 따로 조절된다.

Description

스트라이프형 확산자, 이의 제조방법 및 스트라이프형 확산자를 채용하여 시야각이 조절되는 액정 디스플레이 장치{Striped diffuser, method for manufacturing the same and liquid crystal display device having adjustable viewing angle employing the striped diffuser}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 상세하게는 스트라이프형 확산자 및 이를 채용하여 시야각이 조절되는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
근래에는 통신 기술 및 디스플레이 장치의 발달로 예를 들어 PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 등과 같은 휴대용 단말기가 많이 개발되고 있다.
이러한 휴대용 단말기에 일반적으로 사용되는 수광형 평판 디스플레이의 일종인 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display Device, LCD)는 인가 전압에 따라 액정 셀을 투과하는 광의 투과율이 변하는 것을 이용하여 화상을 형성하는데, 자체적인 발광 능력이 없기 때문에, 백라이트 유닛과 같은 별도의 광원 장치를 필요로 한다.
이러한 액정 디스플레이 장치의 경우, 백라이트 유닛에서 나온 광이 액정 셀 을 수직으로 통과할 때와 비스듬이 통과할 때의 경로차에 의해 시야각이 협소하게 되는 문제점이 있어 이를 보완하여 시야각을 넓히는 다양한 설계안이 제시되고 있다.
한편, 사용자들에게 있어 시야각이 넓은 특성만이 선호되는 것은 아니며, 오히려, 사생활 보호가 필요하거나 보안이 요구되는 작업을 수행할 때는 다른 사람이 보지 못하도록 좁은 시야각 특성이 선호된다.
이에 따라, 최근에는, 사생활 보호가 필요한 개인 모드(private mode)에서는 좁은 시야각 특성을 가지며, 여러 사람이 디스플레이를 함께 볼 필요가 있는 공공모드(public mode)에서는 넓은 시야각 특성을 가지도록 시야각이 조절되는 디스플레이 장치가 시도되고 있다.
일본 공개 특허 1997-197405에 의하면, 고분자 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal;PDLC)이 액정 패널의 상부에 배치된 구조의 디스플레이 장치가 개시되어 있다. PDLC는 인가 전압에 따라 확산 상태 또는 투명 상태로 전환되며, 확산 상태일 때는 입사광이 확산 투과되어 시야각이 넓어지고, 투명 상태일 콜리메이팅 된 입사광이 확산되지 않고 통과되어 좁은 시야각을 가지게 된다.
그러나, 이러한 장치는 시야각 조절을 위해 PDLC를 따로 구비하고 있어 제조 비용이 증가되는 구조이다. 또한, PDLC는 콘트라스트 특성을 확보하기 위해 기본적으로 액정 셀의 두께를 두껍게 해야 하므로 PDLC 구동전압이 높을 뿐 아니라, 액정 패널을 통과한 영상이 PDLC를 통과하기까지의 경로가 길어 상 흐림(image blurring)이 발생할 수 있다는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 필요성에 따라 안출된 것으로, 스트라이프형 확산자, 이의 제조방법 및 스트라이프형 확산자를 채용하여 시야각이 조절되는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 스트라이프형 확산자는 확산 영역과 투명 영역이 교대로 반복 배열된 구조를 가진다.
상기 확산 영역의 폭은 상기 투명 영역의 폭보다 넓으며, 상기 확산 영역이 반복된 주기에 대한 상기 확산 영역의 폭의 비는 0.5 보다 크고 0.9 이하의 값을 가질 수 있다.
상기 스트라이프형 확산자는 기판; 상기 기판 위에 반복적으로 이격 배열된 것으로, 다수의 확산 입자들을 함유하는 투명 수지로 된 확산부;를 포함하며, 상기 확산부가 상기 확산 영역을 이루고, 상기 확산부 사이의 영역이 상기 투명 영역을 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 스트라이프형 확산자 제조방법은 기판 위에 다수의 확산 입자들을 함유하는 자외선 경화성 투명 수지층을 형성하는 단계; 스트라이프형의 개구가 형성된 마스크를 상기 기판 위에 배치하고 자외선을 조사하는 단계; 상기 투명 수지층에서 경화되지 않은 부분을 제거하는 단계;를 포함하여 확산 영역과 투명 영역이 교대로 반복 배열된 스트라이프형 확산자를 제조한다.
상기 확산 영역의 폭이 상기 투명 영역의 폭보다 넓도록 상기 마스크의 개구폭이 정해지며, 상기 확산 영역이 반복된 주기에 대한 상기 확산 영역의 폭의 비는 0.5 보다 크고 0.9 이하의 값을 갖도록 상기 마스크의 개구폭이 정해질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛에서의 광을 이용하여 화상을 형성하는 것으로, 서로 다른 파장 대역의 광을 투과시키는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 이차원적으로 반복 배열된 컬러 필터와 전기적 제어에 의해 입사광의 투과율이 조절되는 액정층을 구비하는 액정패널; 상기 액정패널의 상부면 또는 하부면에 마련된 것으로, 확산 영역과 투명 영역이 상기 서브 화소 폭을 주기로 하여 교대로 반복 배열된 스트라이프형 확산자;를 포함하며, 상기 액정층은 서브 화소마다 상기 확산 영역에 대응하는 영역과 상기 투명 영역에 대응하는 영역의 투과율이 따로 조절된다.
상기 확산 영역에 대응하는 액정층 영역을 통과한 광을 화상 형성광으로 사용하여 시야각이 넓은 공공모드를 구현하고, 상기 확산 영역에 대응하는 액정층 영역을 통과한 광을 화상 형성광으로 사용하지 않음으로써 시야각이 상대적으로 좁은 개인모드를 구현한다.
상기 공공모드에서는 상기 투명 영역에 대응하는 액정층 영역을 통과한 광을 화상 형성광으로 이용하지 않을 수 있고 또는 이를 화상 형성광으로 함께 이용할 수 있다
상기 백라이트 유닛은 휘도 반치폭 각도가 ±20도 범위 내에 있도록 콜리메이팅 된 광을 상기 액정 패널에 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 스트라이프형 확산자(10)의 구성을 개략적으로 보인다. 도면을 참조하면, 스트라이프형 확산자(10)는 확산 영역(D)과 투명 영역(T)이 일방향을 따라 교대로 반복 배열된 구조를 갖는다. 확산 영역(D)의 폭은 투명 영역(T)의 폭보다 넓게 형성된다. 예를 들어, 확산 영역(D)이 반복된 주기(L)에 대한 상기 확산 영역(D)의 폭(d)의 비는 0.5 보다 크고 0.9 이하의 값을 가질 수 있다. 이와 같이 확산 영역(D)의 폭을 정하는 것은 후술하는 실시예에서 디스플레이 장치에 채용될 때, 확산 영역(D)을 투과한 광으로 화상을 형성하는 경우와 투명 영역(T)을 투과한 광으로 화상을 형성하는 경우 각각이 서로 유사한 휘도를 유지하기 위한 것이다.
스트라이프형 확산자(10)는 예를 들어, 기판(12) 위에 다수의 확산 입자들을 함유하는 투명 수지로 된 확산부(14)가 일방향을 따라 반복적으로 이격 배열된 구조를 가지며, 확산부(14)는 확산 영역(T)을 이루고, 이웃하는 확산부(14) 사이의 영역이 투명 영역(D)을 이룬다. 기판(12)은 투명 재질로 형성될 수 있다. 또는, 디스플레이 장치에 채용되는 편광판이 기판(12)으로 채용될 수 있다. 편광판 위에 직접 확산부(14)를 형성한 형태로 스트라이프형 확산자(10)를 구성하는 경우, 디스플레이 장치의 두께를 보다 줄일 수 있어, 상흐림(image blurring)을 줄이기에 유리 한 구조가 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 스트라이프형 확산자(10)의 제조방법을 설명하는 도면이다. 먼저, 기판(12) 위에 투명수지층(14')을 형성한다. 기판(12) 투명 기판 또는 편광판이 될 수 있다. 투명수지층(14')은 다수의 확산 입자들을 함유하며, 자외선에 의해 경화되는 성질을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 다음, (c)에 도시된 바와 같이 마스크(16)를 투명수지층(14') 위에 배치하고 자외선(UV)을 조사한다. 마스크(16)에는 다수의 개구가 일방향을 따라 반복적으로 형성되어 있으며, 개구들은 상기 일방향과 수직인 방향으로 긴 스트라이프 형태이다. 개구의 폭은 (e)의 도면에 표시한 확산 영역(D)의 폭(d)에 대응된다. 확산 영역(D)의 폭은 투명 영역(T)의 폭보다 크게 되도록 개구폭의 정해질 수 있다. 예를 들어, 확산 영역(D)이 반복된 주기(L)에 대한 확산 영역(D)의 폭(d)의 비가 0.5보다 크고 0.9 이하의 값을 갖도록 개구의 폭과 배열 주기가 정해질 수 있다. 자외선(UV)은 개구를 통해서 투명수지층(14')에 조사되며, 자외선이 조사된 부분만 경화되어 스트라이프형의 확산부(14)를 이루게 된다. 다음, 자외선이 조사되지 않아 미경화된 투명수지층(14') 부분을 제거하면, 확산 영역(D)과 투명 영역(T)이 교대로 반복 배열된 구조의 스트라이프형 확산자(10)가 완성된다.
상술한 과정에서, 확산부(14)를 형성하는 과정은 기판(12) 위가 아니라 예를 들어 디스플레이 장치를 위한 액정 패널위에서 이루어질 수도 있다. 이 경우, 확산 영역(D)의 배열 주기를 서브 화소에 보다 용이하게 정렬시킬 수도 있기 때문이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 의한 액정 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성을 보이며, 도 3a는 시야각이 좁은 개인모드, 도 3b 및 도 3c는 시야각이 넓은 공공모드를 구현하는 광경로를 보인다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 액정 디스플레이 장치(100)는 백라이트 유닛(110), 백라이트 유닛(100)에서의 광을 이용하여 화상을 형성하는 액정 패널, 액정 패널의 상부면에 마련된 것으로 확산 영역(D과 투명 영역(T)이 교대로 반복 배열되어 이루어진 스트라이프형 확산자(190)를 포함한다.
액정 패널은 서로 다른 파장 대역의 광을 투과시키는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 이차원적으로 반복 배열된 컬러 필터(160)와 전기적 제어에 의해 입사광의 투과율이 조절되는 액정층(150)을 구비하고 있다. 도면에 의하면 적색 서브 화소(R), 녹색 서브화소(G), 청색 서브화소(B)가 하나의 화소를 이루고 있다. 액정층(150)은 상부 투명기판(170)과 하부 투명기판(130) 사이에 마련되며, 컬러 필터(160)는 상부 투명기판(170)과 액정층(150) 사이에 마련된다. 하부 투명기판(130)과 액정층(150) 사이에는 액정층(150)을 전기적으로 제어하기 위한 TFT(Thin film transistor)층(140)이 마련된다. 또한, 상부 투명기판(170) 및 하부 투명기판(130)에는 각각 상부 편광판(180), 하부 편광판(120)이 마련되며, 이들은 서로 직교하는 방향의 편광축을 갖는다. 이 때, 상부 투명 기판(180)의 두께는 서브 화소 폭의 약 5배 보다 작게 하는 경우 상흐림(image blurring)을 줄일 수 있어 바람직하다.
스트라이프형 확산자(190)에서 확산 영역(D)과 투명 영역(T)이 배열된 주기는 서브 화소 폭과 같으며, 액정층(150)은 서브 화소마다 확산 영역(D)에 대응하는 영역과 투명 영역(T)에 대응하는 영역의 투과율이 따로 조절되도록 되어 있다. 예를 들어, TFT층(140)은 확산 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 전기적으로 제어하는 TFT(140a)와 투명 영역(T)에 대응하는 액정층(150) 영역을 전기적으로 제어하는 TFT(140b)의 어레이로 되어 있다. 스트라이프형 확산자(190)의 확산 영역(D)의 폭은 투명 영역(T)의 폭보다 넓게 형성되어 있다. 이것은 확산 영역(D)을 통과한 광으로 화상을 형성하는 경우와 투명 영역(T)을 통과한 광으로 화상을 형성하는 경우에 서로 유사한 수준의 정면 휘도를 유지하기 위해서이다. 확산 영역(D)이 반복된 주기(L)에 대한 확산 영역(D)의 폭(d)의 비(d/L)는 대략 0.5 보다 크고 0.9 이하의 값을 가질 수 있다.
스트라이프형 확산자(190)는 예를 들어, 다수의 확산 입자들을 함유하는 투명 수지로 이루어진 확산부(194)가 반복적으로 이격 배열되어 구성될 수 있다. 도면에서는 상부 편광판(180) 위에 확산부(194)가 반복 배열된 것으로 도시되어 있으나, 투명 기판에 확산부(194)가 반복 배열된 구조로 스트라이프형 확산자(190)가 구성될 수도 있다. 다만, 상부 편광판(180) 위에 직접 확산부(194)가 마련되는 구성이 두께를 줄여 상흐림(image blurring)을 줄일 수 있는 구조이므로 더 바람직하다.
백라이트 유닛(110)은 화상을 형성하기 위한 광을 액정 패널에 제공하기 위한 것으로, 본 발명에서 백라이트 유닛(110)은 휘도 반치폭 각도가 대략 ±20도 범위 내에 있도록 콜리메이팅 된 광을 액정 패널에 제공하는 구조를 갖는다. 백라이트 유닛(110)의 실시예들은 도 4 및 도 5에 도시되어 있으며, 이에 대해서는 후술 하기로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 디스플레이 장치(100)가 시야각이 좁은 개인모드 및 시야각이 넓은 공공모드로 구동되는 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다. 이하에서, 노멀리 화이트(normally white) 구동상태의 TN(twisted nematic) 액정 모드를 이용하여 설명하겠지만, 이는 예시적인 것이며, IPS(in plane switching), VA(vertical alignment), ECB (electrically controlled birefringence) 등의 액정 모드에도 동일한 원리가 적용될 수 있다.
도 3a는 시야각이 좁은 개인모드(private mode)로 구동되는 광경로를 보이고 있다. 이 모드에서, 확산 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과한 광은 화상 형성광으로 사용되지 않으며, 투명 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과한 광만이 화상 형성광으로 사용된다.
백라이트 유닛(110)에서 제공되는 콜리메이팅 된 광은 하부 편광판(120)을 지나며 일방향의 직선 편광 상태를 가지며 액정층(150)에 입사된다. 이 때, 확산 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역에는 전체적으로 TFT(140a)의 제어에 따라 전기장이 인가되고, 이 부분을 지나는 광은 액정층(150)에 입사시의 편광 상태를 그대로 유지하며 액정층(150)을 통과하여 상부 편광판(180)에 입사된다. 입사된 광은 하부 편광판(120)의 편광축과 직교하는 편광축을 가지는 상부 편광판(180)에서 모두 흡수된다. 이와 같이, 확산 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과한 광은 전체적으로 오프되어 화상 형성광으로 사용되지 않는다. 한편, 투명 영역(T)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과하는 광이 화상 형성광으로 사용된다. 즉, TFT(140b)는 화상 정보에 따라 투명 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 온/오프 제어한다. 도면에서는 화상 온(on) 상태로 도시되어 있으며, 즉, 투명 영역(T)에 대응하는 액정층(150)영역에 전압이 인가되지 않고 이에 따라 액정층(150)에 입사된 광은 입사할 때의 편광 방향과 수직인 편광상태를 갖도록 편광이 변하며 액정층(150)을 통과한다. 따라서, 상부 편광판(180)을 투과하여 화상 온 상태를 형성한다. 이와 같이, 투명 영역(T)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과한 광만으로 화상을 형성하며 이 때, 액정 패널에 입사시의 콜리메이션 정도를 그대로 유지하고 있어 시야각이 좁은 개인모드를 구현하게 된다.
도 3b는 시야각이 상대적으로 넓은 공공모드(public mode)로 구동되는 광경로를 보이고 있다. 이 모드에서는 확산 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과한 광은 화상 형성광으로 사용되고, 투명 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과한 광은 화상 형성광으로 사용되지 않는다. 즉, TFT(140b)는 투명 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과하는 광이 오프되도록 전기장을 인가한다. 또한, TFT(140a)는 화상 정보에 따라 확산 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과하는 광을 온/오프 제어한다. 확산 영역(D)을 지나는 광은 확산 입자에 의해 확산되며 따라서 시야각이 넓은 모드가 구현된다.
도 3c는 시야각이 상대적으로 넓은 공공모드(public mode)가 도 3b와는 다른 방법으로 구현되는 광경로를 보이고 있다. 이 모드에서는 확산 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과한 광과 투명 영역(D)에 대응하는 액정층(150) 영역을 통과한 광이 모두 화상 형성광으로 사용되고 있다. 확산 영역(D)에 대응하는 액 정층(150) 영역과 투명 영역(T)에 대응하는 액정층(150) 영역은 모두 화상 정보에 따라 광을 온/오프 하도록 제어되며, 동일한 서브 화소에 대응하는 액정층(150) 영역을 구동하는 TFT(140a,140b)는 동일하게 제어된다. 이 경우에 형성된 화상의 시야각은 확산 영역(D)을 통과한 광에 의해 주로 결정되므로, 도 3a와 같은 개인 모드에 비해 넓은 시야각을 갖는다. 또한, 화상 형성광으로 사용하는 광량이 도 3b와 같이 공공모드를 구현하는 경우에 비해 많으므로 보다 높은 휘도 분포를 갖게 된다.
도 4는 본 발명의 액정 디스플레이 장치가 도 3a의 개인모드와 도 3b의 공공모드로 동작할 때의 휘도 그래프를 비교하여 보인 그래프이고, 도 5a 및 도 5b는 각각 개인모드와 공공모드로 동작할 때의 광분포도를 보인다. 상기 도면들을 통해, 개인모드에서는 좁은 시야각을 가지며 공공모드에서는 넓은 시야각을 갖도록 본 발명의 디스플레이 장치가 동작됨을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 액정 디스플레이 장치가 도 3a의 개인모드, 도 3b 및 도 3c의 공공모드로 동작될 때의 휘도 그래프를 비교하여 보인 그래프이다. 도 3c에 대한 그래프는 '공공모드2'로 표시하였다. 그래프를 참조하면, 두 가지 경우의 공공모드는 모두 개인모드에 비해 넓은 시야각을 가지며, 다만, 도 3c와 같은 방법으로 구성된 공공모드의 경우에 보다 높은 휘도 특성을 갖는 것을 볼 수 있다.
도 7 및 도 8은 도 3a 내지 도 3c에서 설명한 디스플레이 장치(100)에 채용될 수 있는 백라이트 유닛(110)의 실시예(200,300)들을 보인다.
도 7은 본 출원인의 출원한 특허출원번호 10-2007-75910 호에 개시된 것으 로, 콜리메이팅된 광을 제공하는 백라이트 유닛으로 본 발명의 디스플레이 장치에 적용할 수 있는 예이다. 백라이트 유닛(200)은 측광형(edge light type) 구조를 가지며, 광원(213), 광원에서의 광을 액정 패널쪽으로 안내하는 도광판(215), 도광판(215) 위에 배치된 역프리즘 시트(220)를 포함한다. 광원(213)으로는 LED(Light Emitting Diode)와 같은 점광원 또는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)과 같은 선광원이 사용될 수 있다. 도광판(215)은 광을 큰 고도각을 가지고 출사되도록 하여 광 효율을 향상시키기 위해, 도광판(215)의 상면과 하면 중 적어도 한 면에 프리즘(217)을 형성할 수 있다. 도면에서는 도광판(215)의 하면에 프리즘(217)이 형성된 경우로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며 도광판(215)의 상면 및 하면에 서로 직교하는 방향으로 배열된 프리즘이 형성되는 구조도 가능하다.
도광판(215)의 상부에는 하면에 프리즘(222)이 형성된 역프리즘 시트(220)가 배치되어 있다. 역프리즘 시트(220)는 도광판(15)으로부터 출사된 광이 도광판(215)의 상면에 대략 수직인 방향으로 진행하도록 한다.
도 8은 본 출원인이 출원한 특허출원번호 10-2007-0013812호에 개시된 것으로, 콜리메이팅된 광을 제공하는 백라이트 유닛으로 본 발명의 디스플레이 장치에 적용할 수 있는 예이다. 백라이트 유닛(300)은 직하형(direct light type) 구조를 가지며, 반사면을 가지는 반사기(310) 내에 배치된 광원(305)과 광원(305)에서의 광을 콜리메이팅 하는 콜리메이터(320)를 포함한다. 상기 콜리메이터(320)는 접합된 제1판상부재(321)와 제2판상부재(322)를 포함한다. 콜리메이터(320)는 다수의 광통과영역(323)과 이들 사이의 비(非)광통과영역(324)을 가진다. 광통과영역(323) 은 제1판상부재(321)의 제1광통과영역(323a) 및 제2판상부재(322)의 제2광통과영역(323b)를 포함한다. 제1광통과영역(323a)과 제2광통과영역(323b)의 내면은 반사면(323a', 323b')을 이룬다. 비광통과영역(324)은 입사된 광을 재차 광원(305) 또는 반사기(410) 측으로 되반사시키도록 별도의 미러 또는 미러 구조를 가질 수 있다. 이러한 구조에 따르면, 콜리메이터(320)로부터 출사하는 광은 입사시의 광에 비해 좁은 각도 범위로 갖게 된다.
광원(305)과 콜리메이터(320) 사이에는 광을 확산하여 균일하게 혼합하기 위한 확산판(미도시)이 더 마련될 수 있다.
도 7 및 도 8은 액정 패널에 광을 제공할 수 있는 백라이트 유닛의 구조를 예시하여 보인 것으로, 이들 외에도 콜리메이팅된 광을 액정 패널에 제공할 수 있는 다양한 구조의 백라이트 유닛이 본 발명의 디스플레이 장치에 채용될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 액정 디스플레이 장치(500)의 개략적인 구성을 각각 개인모드로 동작하는 경우와 공공모드로 동작하는 경우의 광경로와 함께 보이고 있다.
본 실시예는 도 3a 내지 도 3c에서 설명한 실시예와 스트라이프형 확산자(190)의 위치에서만 차이가 있다. 본 실시예에서 스트라이프형 확산자(190)는 백라이트 유닛(110)과 액정 패널 사이에 배치되어 있고, 나머지 구성은 도 3a 내지 도 3c에서 설명한 액정 디스플레이 장치의 구성과 실질적으로 동일하다. 도 9a의 개인모드(private mode)에서는 투명 영역(T)을 통과한 광만을 화상 형성광으로 사용하여 상대적으로 좁은 시야각을 갖는 화상을 형성한다. 도 9b의 공공모드에서 확 산영역(D)을 통과한 광과 투명영역(T)을 통과한 광 모두를 화상 형성광으로 사용하여 상대적으로 넓은 시야각을 갖는 화상을 형성한다. 또한, 공공모드를 구현함에 있어, 도 9b에 도시된 것과 달리 확산영역(D)을 통과한 광만을 화상 형성광으로 사용하는 구성도 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 디스플레이 장치는 콜리메이팅 기능을 가진 백라이트 유닛과 스트라이프형의 확산자를 함께 채용하여 시야각이 조절되는 구조를 가지며, 좁은 시야각의 개인모드와 넓은 시야각의 공공모드를 효과적으로 구현하고 있다.
이러한 본원 발명인 스트라이프형 확산자, 이의 제조방법, 스트라이프형 확산자를 채용한 시야각이 조절되는 액정 디스플레이 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 스트라이프형 확산자의 구성을 개략적으로 보인다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 스트라이프형 확산자의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 의한 액정 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 보이며, 도 3a는 시야각이 좁은 개인모드, 도 3b 및 도 3c는 시야각이 넓은 공공모드를 구현하는 광경로를 보인다.
도 4는 본 발명의 액정 디스플레이 장치가 개인모드와 공공모드로 동작할 때의 휘도 그래프를 비교하여 보인 그래프이다.
도 5a 및 도5b는 각각 개인모드와 공공모드로 동작할 때의 광분포도를 보인다.
도 6은 본 발명의 액정 디스플레이 장치가 개인모드 및 두 가지 형태의 공공모드로 동작할 때의 휘도 그래프를 비교하여 보인 그래프이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 액정 디스플레이 장치에 채용되는 백라이트 유닛에 대한 실시예들이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 보인다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10,190...스트라이프형 확산자 12...기판
14,194...확산부 14'..투명수지층
110,200,300...백라이트 유닛 120,180...하부,상부편광판
130,170...하부,상부투명기판 140...TFT층
160...컬러 필터 100,500...액정 디스플레이 장치

Claims (24)

  1. 확산 영역과 투명 영역이 교대로 반복 배열된 스트라이프형 확산자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확산 영역의 폭은 상기 투명 영역의 폭보다 넓은 스트라이프형 확산자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 확산 영역이 반복된 주기에 대한 상기 확산 영역의 폭의 비는 0.5 보다 크고 0.9 이하의 값을 갖는 스트라이프형 확산자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판;
    상기 기판 위에 반복적으로 이격 배열된 것으로, 다수의 확산 입자들을 함유하는 투명 수지로 된 확산부;를 포함하며,
    상기 확산부가 상기 확산 영역을 이루고, 상기 확산부 사이의 영역이 상기 투명 영역을 구성하는 스트라이프형 확산자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판은 투명한 재질로 된 것을 특징으로 하는 스트라이프형 확산자.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 기판은 편광판인 것을 특징으로 하는 스트라이프형 확산자.
  7. 기판 위에 다수의 확산 입자들을 함유하는 자외선 경화성 투명 수지층을 형성하는 단계;
    스트라이프형의 개구가 형성된 마스크를 상기 기판 위에 배치하고 자외선을 조사하는 단계;
    상기 투명 수지층에서 경화되지 않은 부분을 제거하는 단계;를 포함하는, 확산 영역과 투명 영역이 교대로 반복 배열된 스트라이프형 확산자의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 확산 영역의 폭이 상기 투명 영역의 폭보다 넓도록 상기 스트라이프형 개구의 폭이 정해지는 것을 특징으로 하는 스트라이프형 확산자 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 확산 영역이 반복된 주기에 대한 상기 확산 영역의 폭의 비는 0.5 보다 크고 0.9 이하의 값을 갖도록 상기 스트라이프형 개구의 폭과 배열 주기가 정해지는 것을 특징으로 하는 스트라이프형 확산자 제조방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 투명한 재질로 된 것을 특징으로 하는 스트라이프형 확산자 제조방법.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 편광판인 것을 특징으로 하는 스트라이프형 확산자 제조방법.
  12. 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛에서의 광을 이용하여 화상을 형성하는 것으로,
    서로 다른 파장 대역의 광을 투과시키는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 이차원적으로 반복 배열된 컬러 필터와 전기적 제어에 의해 입사광의 투과율이 조절되는 액정층을 구비하는 액정패널;
    상기 액정패널의 상부면 또는 하부면에 마련된 것으로, 확산 영역과 투명 영역이 상기 서브 화소 폭을 주기로 하여 교대로 반복 배열된 스트라이프형 확산자;를 포함하며,
    상기 액정층은 서브 화소마다 상기 확산 영역에 대응하는 영역과 상기 투명 영역에 대응하는 영역의 투과율이 따로 조절되는 액정 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 확산 영역에 대응하는 액정층 영역을 통과한 광을 화상 형성광으로 사용하여 시야각이 넓은 공공모드를 구현하고,
    상기 확산 영역에 대응하는 액정층 영역을 통과한 광을 화상 형성광으로 사용하지 않음으로써 시야각이 상대적으로 좁은 개인모드를 구현하는 액정 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공공모드에서 상기 투명 영역에 대응하는 액정층 영역을 통과한 광을 화상 형성광으로 이용하지 않는 액정 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 공공모드에서 상기 투명 영역에 대응하는 액정층 영역을 통과한 광을 화상 형성광으로 함께 이용하는 액정 디스플레이 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 확산 영역의 폭은 상기 투명 영역의 폭보다 넓은 액정 디스플레이 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 확산 영역이 반복된 주기에 대한 상기 확산 영역의 폭의 비는 0.5 보다 크고 0.9 이하의 값을 갖는 액정 디스플레이 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 스트라이프형 확산자는 다수의 확산 입자들을 함유하는 투명 수지로 이루어진 확산부가 반복적으로 이격 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 액정층은 상부 투명 기판 및 하부 투명 기판 사이에 마련되며,
    상기 스트라이프형 확산자가 상기 액정 패널의 상부면에 형성된 경우, 상기 상부 투명 기판의 두께는 서브 화소 폭의 5배보다 작은 액정 디스플레이 장치.
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 휘도 반치폭 각도가 ±20도 범위 내에 있도록 콜리메이팅 된 광을 상기 액정 패널에 제공하는 액정 디스플레이 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은
    광원;
    상기 광원에서의 광을 상기 액정 패널쪽으로 안내하는 것으로 적어도 일면에 프리즘이 형성된 도광판;
    상기 도광판 위에 배치된 역프리즘 시트;를 포함하여 이루어진 액정 디스플레이 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 도광판의 상면 및 하면에 각각 서로 직교하는 방향으로 배열된 프리즘이 마련된 액정 디스플레이 장치.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    반사면을 가지는 반사기 내에 배치된 광원;
    광이 통과하는 다수의 광통과영역과 광통과영역들사이의 비(非)광통과영역이 형성되는 판상 부재를 구비하며, 상기 각 광통과영역의 내에는, 상기 판상 부재의 평면 방향과 이에 수직인 수직방향에 대해 공히 기울어진 적어도 하나의 반사면이 마련된 구조의 콜리메이터;를 포함하여 이루어진 액정 디스플레이 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 광원과 상기 콜리메이터 사이에 확산판이 더 마련된 액정 디스플레이 장치.
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