KR101385581B1 - 액정 패널 조립체 및 이를 구비한 투명 ｌｃｄ 장치 - Google Patents

액정 패널 조립체 및 이를 구비한 투명 ｌｃｄ 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 한 쌍의 평행한 기판과, 그 사이에 형성된 액정층을 구비한 액정 패널, 입사된 광을 일 방향으로 편광시키는 편광층을 구비하고 액정 패널의 전면(前面) 및 배면(背面)에 각각 부착되되, 상기 액정층에 전기 신호가 인가된 때 상기 액정 패널의 배면으로 입사된 광이 상기 액정 패널을 통과하여 상기 액정 패널의 전면으로 출사되도록 미리 정해진 편광각으로 부착된 전면 편광 필름 및 배면 편광 필름, 및 입사된 광을 확산시키는 광 확산층과, 입사된 광을 일 방향으로 편광시키는 편광층을 구비하고 상기 배면 편광 필름의 배면에 부착되되, 상기 배면 편광 필름의 편광각과 동일한 편광각으로 부착된 확산 편광 필름을 구비하고, 상기 전면 편광 필름은 상기 액정 패널의 전면으로 입사된 광의 반사를 억제하는 반사 방지층을 더 구비하는 액정 패널 조립체를 제공한다.

Description

액정 패널 조립체 및 이를 구비한 투명 ＬＣＤ 장치{Liquid crystal panel assembly and transparent liquid crystal display apparatus with the same}
본 발명은 LCD(liquid crystal display) 장치에 사용되는 액정 패널 조립체와, 이 액정 패널 조립체를 구비한 투명 LCD 장치에 관한 것이다.
LCD 장치는 디스플레이 장치의 한 종류로서, 액정 패널(liquid crystal panel)과, 액정 패널의 전면 및 배면에 부착된 한 쌍의 편광 필름과, 액정 패널의 배면에 백색광을 투사하는 백라이트 유닛(back light unit)을 구비한다. PDP, AMOLED 등의 디스플레이 장치와 달리 LCD 장치는 픽셀(pixel)이 자체 발광을 하지 않고 백라이트 유닛을 이용하며, 더욱이 백라이트 유닛에서 출사된 광을 편광 필름에 의해 필터링(filtering)하여 가시성을 제공하는 핸디캡(handicap)을 가지고 있기 때문에, 휘도 향상, 반사율 저감, 및 시야각 확대를 위한 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.
한편, LCD 장치의 액정 패널과 백라이트 유닛을 이격시키고, 그 사이 공간에 상품을 개재하여 상품을 전시함과 동시에 액정 패널에 그 상품과 연관된 영상이나 문자를 표시함으로써 상품 전시 효과를 극대화하는 투명 LCD 장치가 개시되고 있다. 그런데, 이러한 투명 LCD 장치는 백라이트 유닛과 액정 패널이 이격되어 있으므로 액정 패널을 투과하는 광 세기가 더욱 약해진다. 따라서, 휘도 향상을 위한 기술이 더욱 요구된다.
본 발명은, 배면(背面) 으로부터 입사되는 광의 투과율은 높고, 전면(前面)으로부터 입사되는 광의 반사율은 낮은 액정 패널 조립체와, 이를 구비한 투명 LCD 장치를 제공한다.
본 발명은, 한 쌍의 평행한 기판과, 그 사이에 형성된 액정층을 구비한 액정 패널, 입사된 광을 일 방향으로 편광시키는 편광층을 구비하고 액정 패널의 전면(前面) 및 배면(背面)에 각각 부착되되, 상기 액정층에 전기 신호가 인가된 때 상기 액정 패널의 배면으로 입사된 광이 상기 액정 패널을 통과하여 상기 액정 패널의 전면으로 출사되도록 미리 정해진 편광각으로 부착된 전면 편광 필름 및 배면 편광 필름, 및 입사된 광을 확산시키는 광 확산층과, 입사된 광을 일 방향으로 편광시키는 편광층을 구비하고 상기 배면 편광 필름의 배면에 부착되되, 상기 배면 편광 필름의 편광각과 동일한 편광각으로 부착된 확산 편광 필름을 구비하고, 상기 전면 편광 필름은 상기 액정 패널의 전면으로 입사된 광의 반사를 억제하는 반사 방지층을 더 구비하는 액정 패널 조립체를 제공한다.
상기 배면 편광 필름은 입사된 광의 반사를 억제하는 반사 방지층을 구비하지 않도록 구성될 수 있다.
상기 확산 편광 필름은 입사된 광의 손실을 줄여 휘도를 높이는 휘도 향상층을 더 구비할 수 있다.
또한 본 발명은, 전시 대상물이 배치되는 내부 공간이 마련된 하우징(housing), 상기 하우징의 전면(前面)에 배치된, 상기 액정 패널 조립체, 및 상기 액정 패널 조립체 및 상기 전시 대상물과 이격되게 상기 하우징의 내부 공간에 배치되어 상기 액정 패널 조립체 및 상기 전시 대상물에 광(光)을 투사하는 광원을 구비한 백라이트 유닛을 구비하는 투명 LCD 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 액정 패널 조립체의 배면으로부터 입사되는 백라이트 유닛의 광은 확산 편광 필름과 배면 편광 필름을 통해 높은 투과율로 액정 패널을 투과한다. 따라서, 본 발명의 액정 패널 조립체를 구비하는 투명 LCD 장치는 높은 휘도와 넓은 시야각 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정 패널 조립체의 전면으로부터 입사되는 외부 자연광은 전면 편광 필름에 의해 반사가 억제되므로, 보다 선명하게 전면에 표시된 영상과 내부에 전시된 상품을 시청할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 LCD 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 액정 패널 조립체의 단면도이다.
도 3은 도 2의 전면 편광 필름을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 배면 편광 필름을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 2의 확산 편광 필름을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널 조립체와 이를 구비한 투명 LCD 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명 LCD 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 액정 패널 조립체의 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 투명 LCD 장치(10)는 스마트폰, 헤드폰, 책, 병 등 다양한 종류의 상품을 보여줌과 동시에 별도의 영상, 예를 들어 그 상품에 연관된 영상 또는 문자 메시지를 전면(前面)에 제공하여 효과적으로 상품을 전시하는데 사용된다. 투명 LCD 장치(10)는 전시 대상물(5)이 배치되는 내부 공간이 마련된 하우징(housing)(11)과, 하우징(11)의 전면(前面)에 배치된 액정 패널 조립체(20)와, 액정 패널 조립체(20)와 전시 대상물(5)에 광(光)을 투사하는 복수의 광원(16)을 구비한 백라이트 유닛(back light unit)을 구비한다.
상기 광원(16)은 하우징(11)의 내부 공간에 하우징(11)의 측면(13)에 인접하여 배치될 수 있다. 그러나, 광원(16)의 위치는 이에 한정되지 않으며 예컨대, 하우징(11)의 배면(14)에 인접한 내부 공간에 배치될 수도 있다. 도시되진 않았으나, 백라이트 유닛은 광원(16) 외에도 도광판, 반사 시트, 확산 시트, 프리즘 시트 등을 더 구비할 수 있다. 도광판은 광원(16)으로부터 방출되는 선광원을 면광원으로 변환한다. 반사 시트는 하우징(11)의 내측면에 부착되어 광원(16)에서 방출되는 광을 액정 패널 조립체(20) 및 전시 대상물(5) 측으로 반사한다. 확산 시트는 광원에서 방출된 광을 확산하고, 프리즘 시트는 광을 특정 각으로 모으는 기능을 한다.
도 2를 참조하면, 액정 패널 조립체(20)는 액정 패널(21)과, 전면 편광 필름(30)과, 배면 편광 필름(40)과, 확산 편광 필름(50)을 구비한다. 액정 패널(21)은 서로 평행하고 투명한 한 쌍의 전면 및 배면 기판(25, 26)과, 그 사이에 형성된 액정층(23)을 구비한다. 전면 기판(25)에는 픽셀(pixel) 단위로 전기 신호를 인가하는 전극(미도시)이 형성된다. 전극을 통해 특정 픽셀에 전기 신호가 인가되면, 액정 타입에 따라서 꼬여있던 액정의 꼬임이 풀리거나 반대로 액정이 꼬이게 된다.
전면 편광 필름(30)과 배면 편광 필름(40)은 액정 패널(21)의 전면(前面) 및 배면(背面)에 각각 부착된다. 도 3은 도 2의 전면 편광 필름을 도시한 단면도로서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 전면 편광 필름(30)은 접착층(31)과, 접착층(31)의 전면(前面)에 적층 형성된 지지층(32)과, 지지층(32)의 전면에 적층 형성된 편광층(33)과, 편광층(33)의 전면에 적층 형성된 반사 방지층(34)과, 반사 방지층(34)의 전면에 적층 형성된 보호층(35)을 구비한다.
접착층(31)은 전면 기판(25)의 전면에 전면 편광 필름(30)을 접착하기 위한 층으로 감압성 접착제(PSA: pressure sensitive adhesive)을 코팅하여 형성할 수 있다. 지지층(32)은 예컨대, TAC(tri acetyl cellulose) 필름와 같은 합성수지 필름일 수 있다. 지지층(32)은 시야각 확대(wide view) 처리가 된 것일 수 있다. 편광층(33)은 입사된 광을 일 방향으로 편광시킨다. 여기서, 광을 일 방향으로 편광시킨다는 의미는 입사되는 광 중에서 특정한 일 방향 편광만을 통과시키고, 나머지 방향의 편광은 흡수하거나 반사하는 것을 의미한다. 편광층(33)은 예컨대, PVA(polyvinyl alcohol) 필름과 같은 합성수지 필름일 수 있다.
반사 방지층(34)은 액정 패널(21)의 전면(前面)으로 입사된 광의 반사를 억제한다. 반사 방지층(34)은 예컨대, TAC(tri acetyl cellulose) 필름과 같은 합성수지 필름을 AR(anti-reflection) 코팅, AG(anti-glare) 코팅, 또는 LR(low reflecition) 코팅 처리하여 형성할 수 있다. 보호층(35)은 예컨대, PET(polyethylene terephthalate) 필름과 같은 합성수지 필름일 수 있다. 보호층(35)에도 AR 코팅, AG 코팅, 또는 LR 코팅 처리하여 반사 방지 성능을 향상할 수 있다.
도 4는 도 2의 배면 편광 필름을 도시한 단면도로서, 도 2 및 도 4를 참조하면, 배면 편광 필름(40)은 접착층(41)과, 접착층(41)의 배면(背面)에 적층 형성된 지지층(42)과, 지지층(42)의 배면(背面)에 적층 형성된 편광층(43)과, 편광층(43)의 배면(背面)에 적층 형성된 보호층(44)을 구비한다.
접착층(41)은 배면 기판(26)의 배면에 배면 편광 필름(40)을 접착하기 위한 층으로 감압성 접착제(PSA: pressure sensitive adhesive)을 코팅하여 형성할 수 있다. 지지층(42)은 예컨대, TAC(tri acetyl cellulose) 필름와 같은 합성수지 필름일 수 있다. 편광층(43)은 입사된 광을 일 방향으로 편광시킨다. 여기서, 광을 일 방향으로 편광시킨다는 의미는 입사되는 광 중에서 특정한 일 방향 편광만을 통과시키고, 나머지 방향의 편광은 흡수하거나 반사하는 것을 의미한다. 편광층(43)은 예컨대, PVA(polyvinyl alcohol) 필름과 같은 합성수지 필름일 수 있다. 보호층(44)은 예컨대, PET(polyethylene terephthalate) 필름과 같은 합성수지 필름일 수 있다.
배면 편광 필름(40)은 전면 편광 필름(30)이 구비한 것과 같은, 반사를 억제하는 반사 방지층을 구비하지 않는다. 반사 방지층 형성을 위한 AR 코팅, AG 코팅, LR 코팅은 광 투과율을 저하시키는 부수적인 효과를 가질 수 있는데, 이로 인해 광원(16)(도 1 참조)의 빛이 액정 패널 조립체(20)를 투과하는 광 투과 성능이 열화될 수 있다. 액정 패널 조립체(20)의 광 투과 성능 열화는 투명 LCD 장치(10)(도 1 참조)의 휘도 및 선명한 화질에 악영향을 주므로 반사 방지층은 배면 편광 필름(40)에 구비되지 않는다.
전면 편광 필름(30)과 배면 편광 필름(40)은 액정 패널(21)의 액정층(23)에 전기 신호가 인가된 때 액정 패널(21)의 배면으로 입사된 광원(16)의 빛이 액정 패널(21)을 통과하여 액정 패널(21)의 전면(前面)으로 출사되도록 미리 정해진 편광각으로 부착된다. 다시 말해, 액정층(23)의 액정 타입(type)에 따라서 전면 편광 필름(30)과 배면 편광 필름(40)의 편광각이 90° 차이가 나도록 액정 패널(21)의 전면 및 배면에 전면 편광 필름(30)과 배면 편광 필름(40)이 부착되거나, 편광각이 0° 차이가 나도록, 즉 편광각이 같도록 전면 편광 필름(30)과 배면 편광 필름(40)이 부착될 수 있다.
예를 들면, TN(twisted nematic)형 액정은 전극에 전기 신호가 인가되지 않은 디폴트(default) 상태인 때 액정 배열이 90° 꼬여있고, 전기 신호가 인가되면 꼬임각(twisting angle)이 0° 가 되도록 풀린다. 따라서, 전기 신호 인가시에 화면이 밝아지게 하기 위해 전면 편광 필름(30)과 배면 편광 필름(40)은 두 필름의 편광각이 같도록 즉, 0° 차이가 나도록 정렬하여 액정 패널(21)에 부착된다. 한편, STN(super twisted nematic)형 액정은 전극에 전기 신호가 인가되지 않은 디폴트(default) 상태인 때 액정 배열이 180° 꼬여있고, 전기 신호가 인가되면 꼬임각이 90° 가 되도록 약간 풀린다. 따라서, 전기 신호 인가시에 화면이 밝아지게 하기 위해 전면 편광 필름(30)과 배면 편광 필름(40)은 두 필름의 편광각이 90° 차이가 나도록 정렬하여 액정 패널(21)에 부착된다.
도 5는 도 2의 확산 편광 필름을 도시한 단면도로서, 도 2 및 도 5를 참조하면, 확산 편광 필름(50)은 배면 편광 필름(40)의 배면(背面)에 부착되며, 접착층(51)과, 접착층(51)의 배면(背面)에 적층 형성된 지지층(52)과, 지지층(52)의 배면(背面)에 적층 형성된 편광층(53)과, 편광층(53)의 배면(背面)에 적층 형성된 휘도 향상층(54)과, 휘도 향상층(54)의 배면(背面)에 적층 형성된 광 확산층(55)과, 광 확산층(55)의 배면(背面)에 적층 형성된 보호층(56)을 구비한다.
접착층(51)은 배면 편광 필름(40)의 배면에 확산 편광 필름(50)을 접착하기 위한 층으로 감압성 접착제(PSA: pressure sensitive adhesive)을 코팅하여 형성할 수 있다. 지지층(52)은 예컨대, TAC(tri acetyl cellulose) 필름와 같은 합성수지 필름일 수 있다. 편광층(53)은 입사된 광을 일 방향으로 편광시킨다. 여기서, 광을 일 방향으로 편광시킨다는 의미는 입사되는 광 중에서 특정한 일 방향 편광만을 통과시키고, 나머지 방향의 편광은 흡수하거나 반사하는 것을 의미한다. 편광층(53)은 예컨대, PVA(polyvinyl alcohol) 필름과 같은 합성수지 필름일 수 있다.
휘도 향상층(54)은 입사된 빛의 광 투과율을 향상시키고 광 손실율을 저감한다. 이를 통해 투명 LCD 장치(10)(도 1 참조)의 휘도가 향상될 수 있다. 광 확산층(55)은 입사된 빛을 확산시킨다. 전시 대상물(5)에 가려져 광원(16)(도 1 참조)의 빛이 액정 패널 조립체(20)의 배면 전체에 균일한 세기로 입사되지 못할 수 있지만, 상기 확산 편광 필름(50)의 광 확산층(55)을 통과하면서 확산되어 액정 패널 조립체(20) 전면(前面)의 전체 면적으로, 즉 화면 전체로 광이 투사될 수 있다. 따라서, 화면 휘도 및 화질이 향상된다. 보호층(56)은 예컨대, PET(polyethylene terephthalate) 필름과 같은 합성수지 필름일 수 있다.
확산 편광 필름(50)은 배면 편광 필름(40)의 편광곽과 동일한 편광각으로 배면 편광 필름(40)에 부착된다. 정리하면, 액정층(23)(도 2 참조)의 액정 타입에 따라서, 전면 편광 필름(30), 배면 편광 필름(40), 및 확산 편광 필름(50)의 편광각이 동일하게 정렬되거나, 전면 편광 필름(30)과 배면 편광 필름(40)의 편광각은 90° 차이나고, 배면 편광 필름(40)과 확산 편광 필름(50)의 편광각은 동일하게 정렬될 수 있다.
광원(16)(도 1 참조)에서 투사된 광이 액정 패널(21)에 앞서 확산 편광 필름(50)과 배면 편광 필름(40)을 통과하면서 확산되고 광 손실이 저감되어 화면의 휘도와 선명도가 향상된다. 또한, 전면 편광 필름(30)으로 인해 액정 패널 조립체(20) 전방(前方)의 외부 자연광 반사가 억제되어 화면 번들거림이 감소된다. 이런 작용의 조합으로 인해 전체적으로 투명 LCD 장치(10)(도 1 참조)의 화질이 향상된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 투명 LCD 장치 11: 하우징
16: 광원 20: 액정 패널 조립체
21: 액정 패널 30: 전면 편광 필름
40: 배면 편광 필름 50: 확산 편광 필름

Claims (6)

  1. 한 쌍의 평행한 기판과, 그 사이에 형성된 액정층을 구비한 액정 패널;
    입사된 광을 일 방향으로 편광시키는 편광층을 구비하고 액정 패널의 전면(前面) 및 배면(背面)에 각각 부착되되, 상기 액정층에 전기 신호가 인가된 때 상기 액정 패널의 배면으로 입사된 광이 상기 액정 패널을 통과하여 상기 액정 패널의 전면으로 출사되도록 미리 정해진 편광각으로 부착된 전면 편광 필름 및 배면 편광 필름; 및,
    입사된 광을 확산시키는 광 확산층과, 입사된 광을 일 방향으로 편광시키는 편광층을 구비하고 상기 배면 편광 필름의 배면에 부착되되, 상기 배면 편광 필름의 편광각과 동일한 편광각으로 부착된 확산 편광 필름;을 구비하고,
    상기 전면 편광 필름은 상기 액정 패널의 전면으로 입사된 광의 반사를 억제하는 반사 방지층을 더 구비하고,
    상기 확산 편광 필름은:
    상기 배면 편광 필름의 배면에 적층 형성된 접착층과;
    상기 접착층의 배면에 적층 형성된 지지층과;
    상기 지지층의 배면에 적층되어서, 입사된 광을 일방향으로 편광시키는 편광층과;
    상기 편광층의 배면에 적층되어서, 입사된 빛의 광 투과율을 향상시키는 휘도 향상층과;
    상기 휘도 향상층 배면에 적층 형성되어 입사되는 광을 확산시키는 광 확산층;
    을 포함하고,
    상기 배면 편광 필름은 입사된 광의 반사를 억제하는 반사 방지층을 구비하지 않는 것을 특징으로 하는 액정 패널 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전면 편광 필름과 배면 편광 필름의 편광각은 90° 차이나는 것을 특징으로 하는 액정 패널 조립체.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전면 편광 필름과 배면 편광 필름의 편광각은 동일한 것을 특징으로 하는 액정 패널 조립체.
  6. 전시 대상물이 배치되는 내부 공간이 마련된 하우징(housing);
    상기 하우징의 전면(前面)에 배치된, 제1 항, 제4 항 및 제5 항 중 어느 한 항의 액정 패널 조립체; 및,
    상기 액정 패널 조립체 및 상기 전시 대상물과 이격되게 상기 하우징의 내부 공간에 배치되어 상기 액정 패널 조립체 및 상기 전시 대상물에 광(光)을 투사하는 광원을 구비한 백라이트 유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 투명 LCD 장치.
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