KR101297850B1 - 디스플레이용 광시야각 장치 - Google Patents

디스플레이용 광시야각 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이용 광시야각 장치에 관한 것으로, 디스플레이의 전면에 설치되는 광학기판 및 상기 광학기판에 형성되는 미세패턴을 포함하되, 상기 미세패턴이 피라미드, 프리즘, 콘 등과 같이 경사면을 가져 상기 디스플레이로부터 방출되는 빛을 입사각과 유사한 각도로 출사시킴으로써 보다 넓은 시야각을 구현할 수 있는 디스플레이용 광시야각 장치를 제공한다.

Description

디스플레이용 광시야각 장치{Wide Angle Device for Display}
본 발명은 디스플레이용 광시야각 장치에 관한 것으로, 특히, LCD, OLED, PDP 등의 디스플레이 전면에 설치되어 시야각을 확대시켜 줌으로써 화질을 개선할 수 있는 디스플레이용 광시야각 장치에 관한 것이다.
최근 IT 산업의 성장과 함께 디스플레이에 대한 관심도 점차 높아지고 있으며, 그 결과 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel) 등의 다양한 디스플레이가 개발되어 상용화되고 있다. 그러나 종래의 디스플레이는 시야각이 중심에 편중되어 있어 중심이 아닌 좌우측 또는 상하측에서 시청할 경우 광량 저하로 인해 전체 화면을 인식하기 어려운 문제점이 있었다.
구체적으로, LCD의 경우 BLU(Back Light Unit)를 구비하고 있기 때문에 BLU에서부터 중심 휘도를 높이는 것이 가능하고, PDP, OLED 등과 같은 자발광 디스플레이의 경우에는 도 1과 같은 람벌션 분포(Lambertian Distribution)를 나타낸다. 이처럼 상술한 두 경우 모두 중심 시야각에서는 밝지만 60도 이상의 반화각에서는 밝기가 현저히 떨어져 화질이 저하되는 문제점이 있었다.
이와 관련하여, 도 2에는 종래의 일반 광학기판에 빛이 통과할 때의 모습을 나타내었다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이의 한 화소(P)에서 ± 30도의 발산각으로 방출된 빛은 광학기판(S)을 통과한 후 입사각과 동일한 ± 30도의 출사각을 가지게 된다. 이는 스넬의 법칙(Snell's law)에 의한 것으로, 입사각을 a, 광학기판(S) 내에서의 각도를 a', 출사각을 b, 광학기판의 굴절률을 n이라 하면 하기의 [식 1] 및 [식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[식 1]
sin(a) = n*sin(a')
[식 2]
n*sin(a') = sin(b)
따라서 [식 1] 및 [식 2]로부터 sin(a) = sin(b)가 되어 입사각(a)과 출사각(b)이 동일하게 되며, 그 결과 출사각인 ± 30도를 벗어나게 되면 도 1에 도시된 바와 같이 광량이 저하되어 화질이 떨어질 수 밖에 없는 것이다.
이에 본 발명자는 상술한 종래기술의 문제점에 예의 주시하여 다양한 디스플레이에 적용하여 광시야각을 구현할 수 있는 방안을 모색한 끝에 본 발명에 이르게 된 것이다.
본 발명의 배경이되는 기술은 대한민국 공개특허 제10-2005-0069907호(2005.07.05.)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 디스플레이의 시야각을 확장시킬 수 있는 디스플레이용 광시야각 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 디스플레이의 종류와 상관없이 용이하게 설치하여 사용할 수 있는 디스플레이용 광시야각 장치를 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은, 디스플레이의 전면에 설치되는 광학기판 및 상기 광학기판에 형성되는 미세패턴을 포함하되, 상기 미세패턴이 상기 디스플레이로부터 방출되는 빛을 출사시키는 적어도 하나 이상의 경사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광시야각 장치를 제공한다.
이 경우, 상기 미세패턴은 피라미드 형태일 수 있으며, 상기 피라미드의 경사각은 42~60도인 것이 바람직하다.
또한, 상기 미세패턴은 프리즘 형태일 수 있으며, 상기 프리즘의 경사각은 42~65도인 것이 바람직하다.
아울러, 상기 미세패턴은 콘 형태일 수 있으며, 이 경우, 상기 콘의 경사각은 43~65도인 것이 바람직하다.
한편, 상기 미세패턴은 상기 광학기판 중 상기 디스플레이에 대향하는 면에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 미세패턴은 상기 광학기판에 돌출 또는 요입 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 광학기판에 형성된 미세패턴을 이용하여 디스플레이로부터 방출되는 빛의 출사각을 입사각과 거의 대등하게 구현함으로써 시야각을 확장하여 디스플레이의 화질을 개선할 수 있다.
또한, 디스플레이의 내부가 아닌 최외측에 설치됨으로써 LCD, OLED, PDP 등 다양한 디스플레이에 적용할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 일반적인 광학기판의 시야각과 시야각별 광량 분포를 나타낸 도면,
도 2는 일반 광학기판에 빛이 통과할 때의 모습을 나타낸 도면,
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치를 도시한 도면,
도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 미세패턴을 확대 도시한 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치에 빛이 통과할 때의 모습을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 설치 모습을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 시야각별 광량 분포를 나타낸 도면,
도 8a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치를 도시한 도면,
도 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 미세패턴을 확대 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 설치 모습을 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 시야각별 광량 분포를 나타낸 도면,
도 11a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치를 도시한 도면,
도 11b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 미세패턴을 확대 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 설치 모습을 나타낸 도면,
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 시야각별 광량 분포를 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치를 설치한 후 실제 화면을 촬영한 사진.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.
우선, 본 발명에 따른 디스플레이용 광시야각 장치는 광학기판과 미세패턴으로 구성되는 바 각 구성의 기능 및 작용에 대해 먼저 설명한 후 구체적인 실시예에 대해 설명하도록 한다.
구체적으로, 상기 광학기판은 본 발명의 설치를 위한 구성으로 유리 또는 플라스틱으로 이루어진다. 이 경우, 상기 광학기판은 디스플레이의 전면에 설치되며, 그 결과 디스플레이의 종류에 무관하게 간편 적용할 수 있는 장점이 있다.
상기 미세패턴은 상기 디스플레이로부터 방출되는 빛의 출사각을 일정하게 조절하기 위한 구성으로 상기 광학기판의 양면 중 상기 디스플레이에 대향되는 면에 일정한 형태로 다수 형성된다. 이 경우, 상기 미세패턴의 굴절률은 상기 광학기판과 동일하게 구성되며, 크기는 상기 디스플레이의 일반적인 픽셀(pixel) 크기인 300㎛ 보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 상기 미세패턴이 상기 디스플레이로부터 방출되는 빛을 입사각과 유사한 각도로 출사시킬 수 있도록 경사면을 구비하는 것을 기술적 특징으로 하는 바 이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
제 1 실시예
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치를 도시한 도면이고, 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 미세패턴을 확대 도시한 도면이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치(100)는 광학기판(110)과 미세패턴(120)을 포함하여 구성되며, 상기 미세패턴(120)이 피라미드 형태로 이루어진다.
이 경우, 상기 피라미드의 밑변과 높이는 도 3b에 도시된 바와 같이 각각 50㎛과 25㎛일 수 있으며, 경사각, 즉, 경사면과 밑면이 이루는 각도는 42~60도인 것이 바람직하다. 예컨대, 여기서는 상기 피라미드의 경사각이 45도인 경우를 나타내었다.
본 발명자는 이상에서 설명한 상기 디스플레이용 광시야각 장치(100)의 효과를 확인하기 위해 다음과 같이 광시야각과 시야각별 광량 분포를 각각 측정하였다.
먼저, 광시야각을 측정하기 위해 디스플레이의 전면에 상기 디스플레이용 광시야각 장치(100)를 설치하고, 디스플레이를 조작하여 한 화소(P)에서 ± 30도의 발산각으로 빛을 방출하였다. 그 결과, 도 4에 도시된 바와 같이 ± 59도의 출사각을 얻을 수 있었으며, 발산각을 ± 40도로 조절하였을 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 ± 83도의 출사각을 얻을 수 있었다.
또한, 시야각별 광량 분포를 측정하기 위해 도 6에 도시된 바와 같이 디스플레이(D)의 전면에 상기 디스플레이용 광시야각 장치(100)를 설치하고, 상기 미세패턴(120)의 경사각을 각각 42도, 45도, 60도로 조절하여 빛을 방출하였며, 그 결과를 도 7의 (a), (b), (c)에 각각 나타내었다.
도 4, 도 5 및 도 7로부터 본 발명에 의할 경우 일반 광학기판을 사용한 경우(도 1 및 도2 참조)에 비해 시야각이 현저히 넓어지고, 광도도 훨씬 높아진 것을 확인할 수 있다.
제 2 실시예
도 8a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치를 도시한 도면이고, 도 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 미세패턴을 확대 도시한 도면이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치(200)는 제 1 실시예와 마찬가지로 광학기판(210)과 미세패턴(220)을 포함하여 구성되나, 상기 미세패턴(220)이 프리즘 형태로 이루어진 것을 기술적 특징으로 한다.
이 경우, 상기 프리즘의 폭과 높이는 도 8b에 도시된 바와 같이 각각 50㎛과 25㎛일 수 있으며, 경사각은 42~65도로 구성된다. 예컨대, 여기서는 상기 프리즘의 경사각이 45도인 경우를 나타내었다.
한편, 도 9 및 도 10에는 상기 디스플레이용 광시야각 장치(200)의 설치 모습과, 상기 미세패턴(220)의 경사각이 42도, 50도, 65도일 때의 시야각별 광량 분포를 각각 나타내었다. 도 10으로부터 본 실시예에 의할 경우에도 종래에 비해 넓은 광량 분포가 나타남을 알 수 있다.
제 3 실시예
도 11a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치를 도시한 도면이고, 도 11b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치의 미세패턴을 확대 도시한 도면이다.
도 11a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스플레이용 광시야각 장치(300)는 광학기판(310)과 미세패턴(320)을 포함하여 구성되며, 상기 미세패턴(320)이 콘 형태로 이루어진 것을 기술적 특징으로 한다.
이 경우, 상기 콘의 폭과 높이는 도 11b에 도시된 바와 같이 각각 50㎛과 25㎛일 수 있으며, 경사각은 43~65도인 것이 바람직하다. 여기서는 상기 콘의 경사각이 45도인 경우를 예시하였다.
한편, 본 발명의 경우 상기 미세패턴(320)이 앞서 설명한 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서와 같이 상기 광학기판(310)의 외측으로 돌출되거나 본 실시예와 같이 내측으로 요입될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 상기 콘의 상단이 절단된 형태를 나타내었으나, 절단되지 않은 형태도 가능하며 빛을 출사시킬 수 있는 경사면을 가진다면 특별히 제한되지 않는다.
도 12 및 도 13에는 상기 디스플레이용 광시야각 장치(300)의 설치 모습과, 상기 미세패턴(320)의 경사각이 각각 43도, 50도, 65도일 때의 시야각별 광량 분포를 각각 나타내었다. 도 13으로부터 본 실시예에 의할 경우에도 종래에 비해 넓은 광량 분포를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도면을 참고하여 상세히 설명하였다. 참고적으로, 도 14에는 본 발명에 따른 디스플레이용 광시야각 장치를 디스플레이의 전면에 설치한 후 실제 화면을 촬영한 사진을 나타내었다. 도 14에 나타난 바와 같이, 종래의 일반 디스플레이를 적용한 상단부는 흰색임에도 불구하고 광시야각 특성이 열악하여 화면이 어두운 반면 본 발명을 적용한 하단부는 광시야각에서도 밝은 흰색이 구현된 것을 확인할 수 있다.
이처럼 본 발명에 따를 경우 미세패턴이 디스플레이로부터 입사되는 빛을 입사각과 유사한 각도로 출사시킴으로써 더 넓은 시야각을 얻을 수 있으며, 이에 따라 디스플레이의 중심 뿐 아니라 주변의 휘도도 높아져 우수한 화질을 얻을 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 디스플레이용 광시야각 장치
110 : 광학기판 120 : 미세패턴
200 : 디스플레이용 광시야각 장치
210 : 광학기판 220 : 미세패턴
300 : 디스플레이용 광시야각 장치
310 : 광학기판 320 : 미세패턴
D : 디스플레이 P : 디스플레이의 화소

Claims (10)

  1. 디스플레이의 전면에 설치되는 광학기판 및 상기 광학기판에 형성되는 미세패턴을 포함하되,
    상기 미세패턴은 피라미드, 프리즘, 콘 중에서 선택되는 어느 하나의 형태로서 상기 광학기판과 동일한 굴절률을 가지고 상기 광학기판 중 상기 디스플레이에 대향되는 면에 형성되며, 상기 디스플레이로부터 방출되는 빛을 출사시키는 적어도 하나 이상의 평탄한 경사면을 구비하되, 상기 피라미드의 경사각은 42~60도, 상기 프리즘의 경사각은 42~65도, 상기 콘의 경사각은 43~65도인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광시야각 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세패턴은 상기 광학기판에 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광시야각 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세패턴은 상기 광학기판에 요입 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 광시야각 장치.
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