KR101291807B1 - 하이브리드 형 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시장치 고유의 영상 정보와 표시장치 외부에 설치된 외부 이미지를 표시장치를 통해 동시에 구현하는 하이브리드 형 액정표시장치에 관련된 것이다. 본 발명에 의한 하이브리드 형 액정표시장치는, 표시영역을 포함하는 액정표시패널; 그리고 상기 표시영역 내에서 정의되고, 상기 액정표시패널의 배면 외부에 위치한 이미지를 전면에서 관측하도록 해주는 윈도우 영역을 포함한다. 본 발명에 의한 하이브리드 형 액정표시장치는 전자 신호에 의한 영상 이미지와 외부에 설치된 전통적인 이미지(그림, 사진, 스크린 영상 등)들을 동시에 액정표시장치를 통해 표현할 수 있다.

Description

하이브리드 형 액정표시장치{Hybrid Type Liquid Crystal Display Device}

본 발명은 하이브리드(Hybride) 형 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)에 관련된 것이다. 특히, 본 발명은 액정표시장치용 패널에 있어서, 일부 영역은 액정표시패널의 후면에 배치된 외부 이미지를 액정표시패널을 통해서 액정표시패널이 구현하는 영상과 함께 인식할 수 있는 하이브리드 형 액정표시장치에 관련된 것이다.

액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다.

도 1은 종래 기술 의한 액정표시장치의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 에지형 백 라이트 유닛을 구비한 액정표시장치는 액정표시패널(12), 액정표시패널(12)의 아래에 배치되는 에지형 백라이트 유닛을 포함한다.

액정표시패널(12)은 전술한 바와 같이 상부 유리기판과 하부 유리기판 사이에 액정층이 형성되며, 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다. 액정표시패널(12)의 전면부와 배면부에는 각각 제1 편광필름(21)과 제2 편광필름(23)이 배치된다.

에지형 백라이트 유닛은 광원(15), 도광판(16), 및 다수의 광학시트(14)를 포함하여 광원(15)으로부터의 빛을 도광판(16)과 광학시트들(14)을 통해 균일한 면광원으로 변환하여 액정표시패널(12)에 빛을 조사한다. 광원(15)은 도광판(16)의 적어도 하나 이상의 측면들에 대응하여 도광판(16)의 측면에 빛을 조사한다. 광학 시트들(14)은 1 매 이상의 프리즘 시트와 1 매 이상의 확산시트를 포함하여 도광판(14)으로부터 입사되는 빛을 확산하고 액정표시패널(12)의 광입사면에 대하여 실질적으로 수직인 각도로 빛의 진행경로를 굴절시킨다. 광학 시트들(14)은 DBEF (dual brightness enhancement film)를 포함할 수도 있다.

광원(15)과 도광판(16)의 아래에는 반사판(19)이 배치된다. 반사판(19)은 도광판(16)에서 배면부로 손실되는 빛을 다시 전면부로 반사시켜 액정표시패널(12)로 되돌려 보내는 기능을 한다.

광원(15), 도광판(16) 그리고 반사판(19)의 아래에는 커버 보텀(17)이 배치된다. 커버 보텀(17)은 광원(15)으로부터의 열을 외부로 원할히 방출할 수 있도록 높은 열 전도율과 고강성을 가지는 재료를 포함한다. 일 예로, 커버 보텀(17)은 알루미늄, 알루미늄 나이트라이드(AlN), 전기아연도금강판(EGI), 스테인레스(SUS), 갈바륨(SGLC), 알루미늄도금강판(일명 ALCOSTA), 주석도금강판(SPTE) 등과 같은 금속판으로 제작될 수 있다. 또한, 이러한 금속판에는 열전달을 촉진시키기 위한 고전도율 소재가 코팅될 수 있다.

액정표시패널(12)의 가장자리에는 가이드 패널(13)과 탑 케이스(11)가 배치된다. 가이드 패널(13)은 폴리카보네이트(polycabonate) 등의 합성수지 내에 유리섬유가 혼입된 직사각형 몰드 프레임으로써 액정표시패널(12)의 상면 가장자리와 측면을 감싸고 백라이트 유닛의 측면을 감싼다. 이 가이드 패널(13)은 액정표시패널(12)을 지지하고 액정표시패널(12)과 광학시트들(14)의 간격을 일정하게 유지시킨다. 탑 케이스(11)는 아연도금강판 등 금속소재로 제작되어 가이드 패널(13)의 상면 및 측면을 감싸는 구조를 가지며, 가이드 패널(13) 및 보텀 커버(17) 중 적어도 어느 하나에 후크나 스크류로 고정된다.

이와 같은 액정표시장치는 광원에서 출사한 빛을, 편광축이 서로 직교하도록 배치된 두 장의 편광필름 사이에 개재된 액정표시패널로 조사하여, 빛의 편광 성질과 액정의 광 굴절율 이방성을 이용하여 편광된 빛의 투과율을 조정함으로써 영상을 구현하는 표시장치이다. 따라서, 표시 시스템에서 전기적 신호로 구현하고자 하는 영상 이미지를 일방적으로 표시 영역에서 디스플레이할 뿐이다. 그러나, 경우에 따라서는 액정표시장치의 외부에 이미지를 구현하는 스크린을 설치하고, 액정표시장치를 통해 외부 이미지를 관측함과 동시에 액정표시장치 자체의 영상 이미지와 조합하여 새로운 이미지를 구현할 필요성이 있다.

그러나, 종래의 액정표시장치는 자체적으로 독립된 디스플레이로만 개발되어 있을 뿐, 액정표시장치를 투과하여 외부 이미지를 보여줄 수는 없다. 더구나, 외부 이미지와 액정표시장치 자체의 이미지를 결합하여 새로운 이미지를 창출하는 액정표시장치는 현재 전무한 상태이다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, 액정표시장치의 표시 영역에서 액정표시장치에서 구현하고자 하는 영상 정보를 표현함과 동시에, 표시 영역 내의 일정 부분을 통해서 액정표시장치 외부에 설치된 외부 이미지를 관측하는 하이브리드 형 액정표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 액정표시장치를 이용해서 사용자가 원하는 영상 정보를 표현하고, 필요에 따라서, 액정표시장치의 일부분을 통해 액정표시장치의 외부에 설치된 외부 이미지를 표시하거나, 외부 이미지와 액정표시장치의 영상 정보를 겹쳐서 표시하는 하이브리드 형 액정표시장치를 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 하이브리드 형 액정표시장치는, 표시영역을 포함하는 액정표시패널; 그리고 상기 표시영역 내에서 정의되고, 상기 액정표시패널의 배면 외부에 위치한 이미지를 전면에서 관측하도록 해주는 윈도우 영역을 포함한다.

상기 액정표시패널 전면에 배치되며 상기 표시영역에 상응하는 크기를 갖고 제1 편광축을 갖는 제1 편광판; 상기 액정표시패널 배면 하부에 배치되는 도광판; 상기 도광판의 측면에 배치되며, 상기 도광판 내부로 백 라이트를 입사시키는 광원; 상기 액정표시패널의 배면 하부에 배치되어 상기 백 라이트를 상기 제1 편광축과 직교하는 제2 편광축을 갖도록 편광시키는 제2 편광판; 상기 도광판 배면 하부에 배치되며, 상기 도광판 내부에서 확산되어 상기 도광판의 배면 하부로 출사되는 광을 상기 액정표시패널이 배치된 상기 도광판의 전면 상부로 반사시키고, 상기 윈도우 영역에 대응하는 부분이 개방된 개구 영역을 갖는 반사판; 그리고 상기 반사판 배면 하부에 배치되며, 상기 반사판, 상기 도광판 및 상기 광원을 감싸며, 상기 윈도우 영역에 대응하는 부분이 개방된 커버 버텀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 편광판은 상기 광원과 상기 도광판 사이에 개재되어 상기 백 라이트를 상기 제2 편광축을 갖도록 편광 시키는 것을 특징으로 한다.

상기 도광판은, 상기 도광판의 배면 표면에 형성되어, 상기 제2 편광축을 갖는 상기 편광원을 보호하며, 상기 외부에 위치한 이미지를 상기 윈도우 영역으로 통과시키는 편광 보호 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 편광판은, 상기 윈도우 영역에 상응하는 상기 도광판의 측면에서 상기 광원과 상기 도광판 사이에 개재되어 상기 윈도우 영역에 해당하는 상기 백 라이트 일부를 상기 제2 편광축을 갖도록 편광시키는 측면 편광판과; 상기 액정표시패널 배면 하부에 위치하며, 상기 윈도우 영역에 상응하는 부분이 개구되고, 상기 윈도우 영역을 제외한 표시영역에 해당하는 상기 백 라이트 일부를 상기 제2 편광축을 갖도록 편광시키는 하부 편광판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 도광판은, 상기 도광판의 배면 표면 중 상기 윈도우 영역에 해당하는 부분에 형성되어, 상기 제2 편광축을 갖는 상기 편광원을 보호하며, 상기 외부에 위치한 이미지를 상기 윈도우 영역으로 통과시키는 편광 보호 패턴과; 상기 도광판의 배면 표면 중 상기 윈도우 영역을 제외한 부분에 형성되어 상기 도광판 내부에서 확산된 상기 백 라이트를 상기 하부 편광판으로 유도하는 반사 패턴을 더 포함한다.

상기 하부 편광판과 상기 도광판 사이에 개재되며, 상기 윈도우 영역에 상응하는 부분이 개구된 광학 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광학 필름은, 상기 도광판 전면 상부에 배치되는 하부 확산판; 상기 확산판 전면 상부에 적층되는 프리즘 시트; 그리고 상기 프리즘 시트 전면 상부에 적층되는 상부 확산판을 포함한다.

상기 제2 편광판은, 상기 표시영역의 크기에 상응하며 상기 액정표시패널과 상기 도광판 사이에 개재되는 하부 편광판인 것을 특징으로 한다.

상기 하부 편광판은, 상기 윈도우 영역에 해당하는 부분이 투과율 60% 이상인 편광 시트를 포함한다.

상기 도광판은, 상기 도광판의 배면 표면 중 상기 윈도우 영역을 제외한 부분에만 형성되어 상기 도광판 내부에서 확산된 상기 백 라이트를 상기 하부 편광판으로 유도하는 반사 패턴을 더 포함하고, 상기 윈도우 영역에 상응하는 부분에는 아무런 패턴도 형성되지 않은 것을 특징으로 한다.

상기 하부 편광판과 상기 도광판 사이에 개재되며, 상기 윈도우 영역에 상응하는 부분이 개구된 광학 필름을 더 포함한다.

상기 광학 필름은, 상기 도광판 전면 상부에 배치되는 하부 확산판; 상기 확산판 전면 상부에 적층되는 프리즘 시트; 그리고 상기 프리즘 시트 전면 상부에 적층되는 상부 확산판을 포함한다.

본 발명에 의한 하이브리드 형 액정표시장치는 표시장치 본연의 영상 정보를 표시하는 표시영역과, 표시영역 내에서 액정표시장치 외부에 설치된 외부 이미지를 투과하여 표시 가능한 윈도우 영역을 포함한다. 따라서, 전자 신호에 의한 영상이미지와 외부에 설치된 전통적인 이미지(그림, 사진, 스크린 영상 등)들을 동시에 액정표시장치를 통해 표현할 수 있다. 또한, 액정표시장치의 영상 정보와 외부 이미지를 조합하여 새로운 영상 정보를 표시할 수도 있다. 더구나, 액정표시장치와 외부 이미지를 동시에 표현하기 위한 별도의 이미지 결합 장치를 추가로 구비하지 않고, 본 발명에 의한 액정표시장치만으로 간단하게 이를 구현할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 에지형 백 라이트 유닛을 구비한 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 첫 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 두 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 세 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 네 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 응용한 예를 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부한 도면들, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 첫 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 두 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 세 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도이다. 도 5는 본 발명의 네 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도이다. 도 6은 본 발명에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 응용한 예를 나타내는 사시도이다.

먼저, 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 하이브리드 형 액정표시장치(HLCD)는 영상 데이터를 이용하여 화상을 표시하는 표시영역(DA)을 포함하는 액정표시패널(LCP)을 구비한다. 또한, 본 발명에 의한 하이브리드 형 액정표시장치(HLCD)는 액정표시패널(LCP)의 표시영역(DA) 내에서 정의되고, 액정표시장치의 뒷편 외부에 위치한 사진과 같은 외부 이미지(IMG)를 액정표시장치(HLCD)의 전면에서도 관측하도록 해주는 윈도우 영역(WA)을 갖는다.

즉, 본 발명에 의한 하이브리드 형 액정표시장치는, 표시영역(DA) 전면에서 액정표시장치 고유의 방법으로 비디오 영상을 표현할 수 있다. 동시에, 표시영역(DA) 중 사용자가 임의로 지정한 일부 영역인 윈도우 영역(WA)을 통해 액정표시장치의 후면에 설치한 사진 패널과 같은 외부 이미지(IMG)도 관측이 가능하다.

예를 들어, 액정표시장치를 슬롯 머신과 같은 전통적인 기계식 게임기와 결합한 새로운 게임기를 생각할 수 있다. 전통적인 기계식 게임기는, 수동식 레버를 작동하면, 기계적 장치에 의해 다수 개의 심볼들이 그려져 있는 다수개의 휠을 구동 시킨다. 다수 개의 휠의 회전이 멈추면, 심볼들의 나열된 방식에 따라 점수가 정해진다. 이러한 게임기의 전면에 본 발명에 의한 액정표시장치를 결합하면, 표시 영역을 통해 게임을 진행하면서 부수적인 영상 데이터를 제공할 수 있다. 이와 동시에 윈도우 영역을 통해, 다수 개의 휠이 회전하는 게임기의 작동 상황을 관찰할 수 있다. 또한, 휠 회전이 멈추었을 때, 다수 개 휠들에 포함된 심볼들의 나열되어 점수를 얻을 수 있는 조합이 만들어졌을 경우, 이를 나타내는 표식을 액정표시장치의 표시 기능을 이용하여 윈도우 영역 내에 표시할 수도 있다.

이하, 앞에서 설명한 하이브리드 형 액정표시장치를 구현하기 위한, 구체적인 실시 예들을 설명한다. 도 2 내지 도 5에서는 본 발명에 의한 액정표시장치에서 본 발명의 사상을 구현하는데 중요한 역할을 하는 부분들을 중심으로 표현하였다. 그러므로, 필요하다면 이외에도 액정표시장치를 구현하기 위한 부수적인 장치들을 더 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 첫 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치는, 표시영역(DA)을 갖는 액정표시패널(LCP)을 구비한다. 액정표시패널(LCP)의 전면과 후면에는 각각 제1 편광필름(POL1)과 제2 편광필름(POL2)을 구비한다. 제1 편광필름(POL1)은 제1 방향을 갖는 편광축을 갖고 있고, 제2 편광필름(POL2)은 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 갖는 편광축을 갖고 있다.

또한, 표시영역(DA) 내부에는 윈도우 영역(WA)이 정의된다. 도 2에서 윈도우 영역(WA)은 물리적으로 존재하는 것이 아니고, 액정표시패널에서 프로그램적으로 정의하는 영역이다. 따라서, 점선으로 표시하였다.

제2 편광필름(POL2)의 배면에는 다수의 광학시트(OPT)가 배치된다. 광학시트(OPT)는 제1 확산필름(DIF1), 프리즘 시트(PRI) 및 제2 확산필름(DIF2)을 적층하여 구성할 수 있다. 특히, 액정표시패널(LCP)에 가까운 제2 확산필름(DIF2)은 DBEF (dual brightness enhancement film)를 포함하는 것이 바람직하다.

광학시트(OPT) 배면에는 도광판(LG)이 배치된다. 도광판(LG)의 일측면 혹은 서로 마주보는 양측면에는 광원(LS)이 배치된다. 본 발명은 액정표시장치의 배면에 설치된 외부 이미지를 액정표시장치를 관통하여 전면에서 관측할 수 있어야하므로, 에지형 백 라이트 유닛을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 도광판(LG)의 측면에 광원(LS)이 위치한다.

도광판(LG)은 광원(LS)에서 출사한 백 라이이트를 측면에서 받아들여 내부에서 확산시키고, 액정표시패널(LCP)이 위치한 전면으로 유도하는 역할을 한다. 따라서, 도광판(LG)의 배면에는 반사 및 확산을 돕는 도트 패턴(PNT)이 형성된다. 도트 패턴(PNT)은 도광판 물질보다 굴절율이 높은 반투명 물질을 인쇄하여 형성한다. 이 도트 패턴(PNT)을 도광판(LG)의 배면 표면 전체에 형성하면, 도광판(LG)을 통해 영상을 관측하기 어렵다. 즉, 도트 패턴(PNT)은 반 투명성을 갖지만 이를 통해 어떤 이미지를 관측하기는 어렵다. 따라서, 윈도우 영역(WA)에 해당하는 부분에는 도트 패턴(PNT)을 형성하지 않는다. 즉, 본 발명의 첫번째 실시 예에 의한 도광판(LG)은 윈도우 영역(WA)에 상응하는 무 패턴 영역(NPA)을 더 포함한다.

도광판(LG)의 배면 외부에는 반사판(REF)이 배치된다. 반사판(REF)은 도광판(LG) 내부에서 배면으로 손실되는 백 라이트를 액정표시패널 쪽으로 되돌려 주는 역할을 한다. 마찬가지로 반사판(REF)을 통해 액정표시장치 배면 외부에 위치하는 외부 이미지를 관찰할 수 없다. 따라서, 반사판(REF)에서 윈도우 영역(WA)에 해당하는 부분을 제거하여야 한다. 즉, 본 발명에 의한 반사판(REF)은 윈도우 영역(WA)에 상응하는 개구 영역(OPEN)을 포함한다.

또한, 반사판(REF)의 배면에는 액정표시패널(LCP)의 배면에서 백 라이트 유닛(광학필름(OPT), 도광판(LG), 광원(LS) 및 반사판(REF)의 결합체)을 결합하기 위한 커버 버텀(CB)이 장착된다. 커버 버텀(CB)은 금속 혹은 절연 물질로 이루어진 그릇 형상의 기구체이다. 따라서, 커버 버텀(CB)에서도 윈도우 영역(WA)에 해당하는 부분을 제거하여야 한다. 즉, 본 발명에 의한 커버 버텀(CB)은 윈도우 영역(WA)에 상응하는 개구 영역(OPEN)을 포함한다.

본 발명의 첫 번째 실시 예에 의한 액정표시장치를 도 6에서의 하이브리드 형 액정표시장치(HLCD)에 적용할 수 있다. 첫 번째 실시 예에서는, 액정표시패널(LCP)이 제1 편광필름(POL1)과 제2 편광필름(POL2) 사이에 개재되어 있다. 따라서, 액정표시패널(LCP)이 노멀 블랙(Normal Black) 모드인 경우(전원이 꺼진 상태 즉, 액정이 작동하지 않은 상태에서 흑색 계조가 표현되는 모드), 윈도우 영역(WA)을 통해서 외부 이미지(IMG)를 관측할 수 없다. 하지만, 하이브리드 형 액정표시장치(HLCD)가 작동하고, 윈도우 영역(WA) 전체를 백색 계조를 갖도록 하면, 윈도우 영역(WA)을 통해 배면에 위치한 외부 이미지(IMG)를 관측할 수 있다. 또한, 윈도우 영역(WA)에 어떤 영상 데이터를 표시하면, 외부 이미지(IMG)와 영상 데이터가 조합되어 표시되도록 구현할 수도 있다.

도 3을 참조하여, 본 발명의 두 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 설명한다. 두 번째 실시 예는 첫 번째 실시 예와 기본적으로 많은 구성 요소들이 동일하다. 따라서, 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.

차이가 있다면, 제2 편광필름(POL2)의 구성이 첫 번째 실시 예의 경우와 다르다. 즉, 제2 편광필름(POL2)를 일반 편광필름을 사용할 경우, 광 투과도가 낮아서 외부 이미지(IMG)를 전면에서 인식하기 어려울 수 있다. 외부 이미지(IMG)의 가시도를 높이기 위해서, 제2 편광필름(POL2)에서 윈도우 영역(WA)에 해당하는 부분을 고투과율 편광필름(HTP)으로 대체한다. 고투과율 편광필름(HTP)은 투과율이 최하 60%를 보장하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 두 번째 실시 예에 의한 제2 편광필름(POL2)은 윈도우 영역(WA)에 상응하는 부분에 고투과율 편광필름(HTP)을 더 포함한다.

본 발명의 두 번째 실시 예에 의한 액정표시장치를 도 6에서의 하이브리드 형 액정표시장치(HLCD)에 적용할 수 있다. 두 번째 실시 예에서도, 액정표시패널(LCP)이 제1 편광필름(POL1)과 제2 편광필름(POL2) 사이에 개재되어 있다. 따라서, 액정표시패널(LCP)이 노멀 블랙(Normal Black) 모드인 경우(전원이 꺼진 상태 즉, 액정이 작동하지 않은 상태에서 흑색 계조가 표현되는 모드), 윈도우 영역(WA)을 통해서 외부 이미지(IMG)를 관측할 수 없다. 하지만, 하이브리드 형 액정표시장치(HLCD)가 작동하고, 윈도우 영역(WA)을 백색 계조를 갖도록 하면, 윈도우 영역(WA)을 통해 액정표시장치의 배면에 위치한 외부 이미지(IMG)를 관측할 수 있다. 또한, 윈도우 영역(WA)에 어떤 영상 데이터를 표시하면, 외부 이미지(IMG)와 영상 데이터가 조합되어 표시되도록 구현할 수도 있다.

도 4를 참조하여, 본 발명의 세 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 설명한다. 세 번째 실시 예에서는 제2 편광필름(POL2)에 의해 외부 이미지(IMG)가 잘 인식되지 않는 문제를 해결하기 위한 방법을 제안한다.

기본적인 구성은, 첫 번째 실시 예와 거의 동일하다. 다만 차이가 있다면, 제2 편광필름(POL2)의 형태와, 광원(LS)의 구성에서 차이가 있다.

세 번째 실시 예에서의 제2 편광필름(POL2)은 윈도우 영역(WA)에 상응하는 개구 영역(OPEN)을 포함한다. 이럴 경우, 제2 편광필름(POL2)의 개구 영역(OPEN)을 통해 입사되는 백 라이트는 편광되지 않으므로, 액정표시패널(LCP)에서 영상을 구현할 수 없다. 이를 보완하기 위해, 개구 영역(OPEN)에서는 백 라이트가 편광되도록 구성하는 것이 바람직하다.

따라서, 광원(LS)과 도광판(LG) 사이에 측면 편광시트(SPOL)를 설치하는 것이 바람직하다. 특히, 측면 편광시트(SPO)는 제2 편광필름(POL2)과 동일한 광축을 갖는 것이 바람직하다. 그 결과, 제2 편광필름(POL2)의 개구 영역(OPEN)으로 입사되는 백 라이트는 제2 편광필름(POL2)를 통과한 백 라이트와 동일한 편광 성향을 갖는다. 즉, 액정표시패널(LCP)로는 제2 방향으로 편광된 백 라이트가 입사되어, 액정표시패널(LCP)의 표시 영역(DA)는, 윈도우 영역(WA)을 포함하여, 영상 데이터를 구현할 수 있다. 특히, 제2 편광필름(POL2)도 윈도우 영역(WA)에 해당하는 부분이 개방되어 있어서, 외부 이미지(IMG)를 더욱 선명한 밝기로 관측이 가능하다.

본 발명의 세 번째 실시 예에 의한 액정표시장치를 도 6에서의 하이브리드 형 액정표시장치(HLCD)에 적용할 수 있다. 세 번째 실시 예에서는, 액정표시패널(LCP)이 제1 편광필름(POL1)과 제2 편광필름(POL2) 사이에 개재되어 있다. 하지만, 제2 편광필름(POL2)은 외부 이미지(IMG)를 그대로 투과 시킬 수 있는 윈도우 영역(WA)에 상응하는 부분이 개방되어 있다. 따라서, 액정표시패널(LCP)이 노멀 블랙(Normal Black) 모드인 경우(전원이 꺼진 상태 즉, 액정이 작동하지 않은 상태에서 흑색 계조가 표현되는 모드)도, 윈도우 영역(WA)을 통해서 외부 이미지(IMG)를 그대로 관측할 수 있다. 또한, 하이브리드 형 액정표시장치(HLCD)가 작동하고, 윈도우 영역(WA)을 백색 계조를 갖도록 할 때에도, 마찬가지로 윈도우 영역(WA)을 통해 액정표시장치의 배면에 위치한 외부 이미지(IMG)를 관측할 수 있다. 또한, 윈도우 영역(WA)에 어떤 영상 데이터를 표시하면, 외부 이미지(IMG)와 영상 데이터가 조합되어 표시되도록 구현할 수도 있다.

그렇지만, 세 번째 실시 예의 경우, 제2 편광필름(POL2)를 통해서 편광된 백 라이트만 입사되어야 윈도우 영역(WA)을 원하는 방식으로 구현할 수 있다. 만일, 도 6에서 본 발명의 세 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치와 외부 이미지(IMG) 사이가 외부 환경에 노출되어 있다면, 외부 자연광이 개구 영역(OPEN)을 통해 유입되어 액정표시패널(LCP)의 윈도우 영역(WA)로 편광되지 않은 빛이 입사될 수 있다. 그러면, 윈도우 영역(WA)을 원하는 디스플레이 장치로 활용할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 세 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 사용할 때는 다크 챔버(Dark Chamber)와 같은 하우징 수단을 이용하여 개구 영역(OPEN)으로 외부에서 빛이 들어오지 않도록 하는 것이 바람직하다. 다크 챔버는, 종래 기술에 의한 액정표시장치의 개요를 설명한 도 6에서 커버 버텀으로 백 라이트 유닛을 하우징하는 것과 유사한 방법으로, 하이브리드 형 액정표시장치와 외부 이미지 장치를 하우징하도록 구현할 수 있다.

도 5를 참조하여, 본 발명의 네 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 설명한다. 네 번째 실시 예에서는, 세 번째 실시 예에서 개구 영역에만 국한되었던 방식을 전체 표시 영역에 적용한 방법을 제안한다.

도 5를 참조하면, 네 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치는, 표시영역(DA)을 갖는 액정표시패널(LCP)을 구비한다. 표시영역(DA) 내부에는 윈도우 영역(WA)이 정의된다. 윈도우 영역(WA)은, 이를 통해서 액정표시장치의 외부에 위치한 외부 이미지(IMG)를 관찰할 수 있는 영역이다. 액정표시패널(LCP)의 전면에는 제1 편광필름(POL1)을 설치하지만, 배면에는 편광필름을 설치하지 않는다. 제1 편광필름(POL1)은 제1 방향을 갖는 편광축을 갖고 있다.

다른 실시 예들에서와 달리, 액정표시패널(LCP) 배면에는 제2 편광필름, 광학시트들을 구비하지 않는다. 액정표시패널(LCP) 배면에는 도광판(LG)이 배치된다. 도광판(LG)의 일측면 혹은 서로 마주보는 양측면에는 광원(LS)이 배치된다. 본 발명은 액정표시장치의 배면에 설치된 외부 이미지를 액정표시장치를 관통하여 전면에서 관측할 수 있어야 하므로, 에지형 백라이트 유닛을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 도광판(LG)의 측면에 광원(LS)이 위치한다.

액정표시장치는 액정패널의 앞, 뒤면에 광축이 서로 직교하는 편광필름을 배치하고, 액정을 구동시킴으로써 백 라이트의 편광 상태를 조절함으로써 영상을 구현하는 디스플레이 장치이다. 따라서, 액정표시패널(LCP)로 어떠한 방법을 사용하든지 편광된 백 라이트가 입사되어야 한다. 네 번째 실시 예에서는 액정표시패널(LCP)의 전면부에만 제1 편광필름(POL1)이 장착되므로, 제1 편광필름 (POL1)의 광투과축과 직교하는 방향으로 편광된 백 라이트를 사용하여야 한다.

이를 위해서, 광원(LS)과 도광판(LG) 사이에는 측면 편광필름(SPOL)이 위치하여, 도광판(LG)으로 편광된 백 라이트가 입사되도록 한다. 특히, 측면 편광필름(SPOL)은 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 갖는 편광축을 갖고 있는 것이 바람직하다.

도광판(LG)은 광원(LS)에서 출사한 백 라이이트를 측면에서 받아들여 내부에서 확산시키고, 액정표시패널(LCP)가 위치한 전면으로 유도하는 역할을 한다. 따라서, 도광판(LG)의 배면에는 반사 및 확산을 돕는 도트 패턴을 형성하는 것이 보통이지만, 네 번째 실시 예의 경우에는 도트 패턴을 형성하지 않을 수 있다. 더 바람직하게는, 도광판(LG) 내부에는 편광된 백 라이트가 확산되므로, 편광 성질을 보호하며, 편광된 백 라이트를 전면부로 확산 유도하는데 도움이 되는 편광보호 패턴(PPT)을 도광판(LG)의 배면 표면 전체에 형성할 수 있다. 편공 보호 패턴(PPT)는 일반적인 도트 패턴과 달리 광 투과성이 높아서, 도광판(LG) 배면에서 입사되는 외부 이미지를 투과 시키는데 큰 문제가 없다. 따라서, 본 발명의 네 번째 실시 예에 의한 도광판(LG)은 윈도우 영역(WA)에 상응하는 비-패턴 영역(NPA)을 형성하지 않을 수 있다.

도광판(LG)의 배면 외부에는 반사판(REF)이 배치된다. 반사판(REF)은 도광판(LG) 내부에서 배면으로 손실되는 백 라이트를 액정표시패널 쪽으로 되돌려 주는 역할을 한다. 마찬가지로 반사판(REF)을 통해 액정표시장치 배면 외부에 위치하는 외부 이미지를 관찰할 수 없다. 따라서, 반사판(REF)에서 윈도우 영역(WA)에 해당하는 부분을 제거하여야 한다. 즉, 본 발명에 의한 반사판(REF)은 윈도우 영역(WA)에 상응하는 개구 영역(OPEN)을 포함한다.

또한, 반사판(REF)의 배면에는 액정표시패널(LCP)의 배면에서 백 라이트 유닛(도광판(LG), 광원(LS) 및 반사판(REF)의 결합체)을 결합하기 위한 커버 버텀(CB)이 장착된다. 커버 버텀(CB)은 금속 혹은 절연 물질로 이루어진 그릇 형상의 기구체이다. 따라서, 커버 버텀(CB)에서도 윈도우 영역(WA)에 해당하는 부분을 제거하여야 한다. 즉, 본 발명에 의한 커버 버텀(CB)은 윈도우 영역(WA)에 상응하는 개구 영역(OPEN)을 포함한다.

본 발명의 네 번째 실시 예에 의한 액정표시장치를 도 6에서의 하이브리드 형 액정표시장치(HLCD)에 적용할 수 있다. 네 번째 실시 예에서는, 액정표시패널(LCP)에는 제1 편광필름(POL1)만 전면부에 배치되어 있다. 그러나, 제2 편광필름(POL2) 액정표시패널(LCP)의 배면 표면부와 직접 맞닿아 배치되지는 않는다. 액정표시패널(LCP)의 배면에서 입사하는 백 라이트를 제1 편광필름(POL1)의 광 투과축에 대해 수직 방향으로 편광시키는 것이 제2 편광필름의 목적이다. 따라서, 백 라이트 자체를 편광원으로 만들기 위해, 제2 편광필름(POL2) 대신에 광원(LS)과 도광판(LG) 사이에 측면 편광필름(SPOL)이 배치된다.

네 번째 실시 예에서는 광원(LS)를 출사한 백 라이트가 바로 편광이되므로 도광판(LG)에서부터 액정표시패널(LCP)에 이르기까지 계속 편광 상태를 유지한다. 따라서, 광학시트를 사용하지 않으며, 도광판(LG)의 배면 표면에도 도트 패턴 대신에 편광 보호 패턴(PPT)를 사용한다. 편광 보호 패턴(PPT)은 편광된 백 라이트의 편광 상태를 유지시켜주며, 액정표시패널(LCP)의 표시영역(DA) 전면에 고르게 확산 및 전면으로 집광 효율을 보장하기 위한 것이다.

반사판(REF)과 커버 버텀(CB)에는 외부 이미지(IMG)를 그대로 투과 시킬 수 있는 윈도우 영역(WA)에 상응하는 개구 영역(OPEN)이 형성되어 있다. 따라서, 액정표시패널(LCP)이 노멀 화이트(Normal White) 모드인 경우뿐만 아니라(전원이 꺼진 상태 즉, 액정이 작동하지 않은 상태에서 백색 계조가 표현되는 모드), 노멀 블랙(Normal Black) 모드인 경우(전원이 꺼진 상태 즉, 액정이 작동하지 않은 상태에서 흑색 계조가 표현되는 모드)도, 윈도우 영역(WA)을 통해서 외부 이미지(IMG)를 그대로 관측할 수 있다. 또한, 하이브리드 형 액정표시장치(HLCD)가 작동하고, 윈도우 영역(WA)을 백색 계조를 갖도록 할 때에도, 마찬가지로 윈도우 영역(WA)을 통해 액정표시장치의 배면에 위치한 외부 이미지(IMG)를 관측할 수 있다. 또한, 윈도우 영역(WA)에 어떤 영상 데이터를 표시하면, 외부 이미지(IMG)와 영상 데이터가 조합되어 표시되도록 구현할 수도 있다.

네 번째 실시 예의 경우, 편광된 백 라이트만 액정표시패널(LCP)로 입사되어야 윈도우 영역(WA)을 원하는 방식으로 구현할 수 있다. 만일, 도 6에서 본 발명의 네 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치와 외부 이미지(IMG) 사이가 외부 환경에 노출되어 있다면, 외부 자연광이 개구 영역(OPEN)을 통해 유입되어 액정표시패널(LCP)로 편광되지 않은 빛이 입사될 수 있다. 그러면, 윈도우 영역(WA)뿐 아니라, 액정표시패널(LCP)의 표시영역(DA) 거의 모든 영역을 원하는 디스플레이 장치로 활용할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 네 번째 실시 예에 의한 하이브리드 형 액정표시장치를 사용할 때는 다크 챔버(Dark Chamber)와 같은 하우징 수단을 이용하여 개구 영역(OPEN)을 통해 외부에서 빛이 들어오지 않도록 하는 것이 바람직하다. 다크 챔버는, 종래 기술에 의한 액정표시장치의 개요를 설명한 도 6에서 커버 버텀으로 백 라이트 유닛을 하우징하는 것과 유사한 방법으로, 하이브리드 형 액정표시장치와 외부 이미지 장치를 하우징하도록 구현할 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.

HLCD: 하이브리드형 액정표시장치 12, LCP: 액정표시패널
21, POL1: 제1 편광필름 23, POL2: 제2 편광필름
WA: 윈도우 영역 DA: 표시영역
SPOL: 측면 편광필름 14, OPT: 광학필름
DIF1: 제1 확산판 DIF2: 제2 확산판
PRI: 프리즘 시트 16, LG: 도광판
15, LS: 광원 19, REF: 반사판
17, CB: 커버 버텀 OPEN: 개구 영역
PNT: 도트 패턴 PPT: 편광 보호 패턴
NPA: 무 패턴 영역 IMG: 외부 이미지
11: 13:

Claims (13)

1. 표시영역을 포함하는 액정표시패널; 그리고
   상기 표시영역 내에서 정의되고, 상기 액정표시패널의 배면 외부에 위치한 이미지를 전면에서 관측하도록 해주는 윈도우 영역을 포함하고,
   상기 액정표시패널 전면에 배치되며 상기 표시영역에 상응하는 크기를 갖고 제1 편광축을 갖는 제1 편광판;
   상기 액정표시패널 배면 하부에 배치되는 도광판;
   상기 도광판의 측면에 배치되며, 상기 도광판 내부로 백 라이트를 입사시키는 광원;
   상기 액정표시패널의 배면 하부에 배치되어 상기 백 라이트를 상기 제1 편광축과 직교하는 제2 편광축을 갖도록 편광시키는 제2 편광판;
   상기 도광판 배면 하부에 배치되며, 상기 도광판 내부에서 확산되어 상기 도광판의 배면 하부로 출사되는 광을 상기 액정표시패널이 배치된 상기 도광판의 전면 상부로 반사시키고, 상기 윈도우 영역에 대응하는 부분이 개방된 개구 영역을 갖는 반사판; 그리고
   상기 반사판 배면 하부에 배치되며, 상기 반사판, 상기 도광판 및 상기 광원을 감싸며, 상기 윈도우 영역에 대응하는 부분이 개방된 커버 버텀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 편광판은 상기 광원과 상기 도광판 사이에 개재되어 상기 백 라이트를 상기 제2 편광축을 갖도록 편광 시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 도광판은,
   상기 도광판의 배면 표면에 형성되어, 상기 제2 편광축을 갖는 편광을 보호하며, 상기 외부에 위치한 이미지를 상기 윈도우 영역으로 통과시키는 편광 보호 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 편광판은,
   상기 윈도우 영역에 상응하는 상기 도광판의 측면에서 상기 광원과 상기 도광판 사이에 개재되어 상기 윈도우 영역에 해당하는 상기 백 라이트 일부를 상기 제2 편광축을 갖도록 편광시키는 측면 편광판과;
   상기 액정표시패널 배면 하부에 위치하며, 상기 윈도우 영역에 상응하는 부분이 개구되고, 상기 윈도우 영역을 제외한 표시영역에 해당하는 상기 백 라이트 일부를 상기 제2 편광축을 갖도록 편광시키는 하부 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 도광판은,
   상기 도광판의 배면 표면 중 상기 윈도우 영역에 해당하는 부분에 형성되어, 상기 제2 편광축을 갖는 편광을 보호하며, 상기 외부에 위치한 이미지를 상기 윈도우 영역으로 통과시키는 편광 보호 패턴과;
   상기 도광판의 배면 표면 중 상기 윈도우 영역을 제외한 부분에 형성되어 상기 도광판 내부에서 확산된 상기 백 라이트를 상기 하부 편광판으로 유도하는 반사 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 하부 편광판과 상기 도광판 사이에 개재되며, 상기 윈도우 영역에 상응하는 부분이 개구된 광학 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
   
8. 제 7 항에 있어서, 상기 광학 필름은,
   상기 도광판 전면 상부에 배치되는 하부 확산판;
   상기 확산판 전면 상부에 적층되는 프리즘 시트; 그리고
   상기 프리즘 시트 전면 상부에 적층되는 상부 확산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 편광판은, 상기 표시영역의 크기에 상응하며 상기 액정표시패널과 상기 도광판 사이에 개재되는 하부 편광판인 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부 편광판은, 상기 윈도우 영역에 해당하는 부분이 투과율 60% 이상인 편광 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
    
11. 제 9 항에 있어서, 상기 도광판은,
    상기 도광판의 배면 표면 중 상기 윈도우 영역을 제외한 부분에만 형성되어 상기 도광판 내부에서 확산된 상기 백 라이트를 상기 하부 편광판으로 유도하는 반사 패턴을 더 포함하고,
    상기 윈도우 영역에 상응하는 부분에는 아무런 패턴도 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 편광판과 상기 도광판 사이에 개재되며, 상기 윈도우 영역에 상응하는 부분이 개구된 광학 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.
    
13. 제 12 항에 있어서, 상기 광학 필름은,
    상기 도광판 전면 상부에 배치되는 하부 확산판;
    상기 확산판 전면 상부에 적층되는 프리즘 시트; 그리고
    상기 프리즘 시트 전면 상부에 적층되는 상부 확산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 형 액정표시장치.

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