KR102316177B1 - 다중 시각 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사생활 보호 기능을 갖는 다중 시각 표시 장치에 관한 것으로, 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 사생활 보호 모드 및 다중 시각 모드에서 복수개의 선 형태의 광을 상기 디스플레이 패널에 공급하는 제 1 백라이트 유닛, 및 노말 구동 모드에서 면 형태의 광을 상기 디스플레이 패널에 공급하는 제 2 백라이트 유닛을 포함할 수 있다.

Description

다중 시각 표시 장치{MULTI VIEW DISPLAY DEVICE}
본 발명은 다중 시각 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사생활 보호 기능을 갖는 다중 시각 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지고 있다. 이에 따라 기존의 표시 장치인 브라운관(Cathod Ray Tube: CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판 디스플레이 장치(Flat Panel Display: FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시 소자(Field Emission Display: FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기 영동 표시 소자(Electrophoresis, EPD) 등이 있다.
이러한 평판 표시 장치에 개인의 사생활 보호를 위한 제품들이 개발되고 있다. 예를 들어, 금융 기관의 ATM이나, 노트북, 태블릿 PC와 같은 기기들은 사생활 보호를 위해 좌우 또는 상하 방향에서 협시야각이 요구된다. 종래에 알려진 협시야각 기술로는 시야각 제어 필름을 부착하는 방식과, 시야각 제어 패널을 더 구비하는 방식이 있다.
시야각 제어 필름을 부착하는 방식은 3M 사에서 최초 개발한 것으로, 협시야각을 형성하는 사생활 보호 기판을 표시 패널의 전면에 부착하는 방식이다. 사생활 보호 기판은 폴리카보네이트(polycarbonate) 재질의 더블 스킨 레이어(double skin layer) 사이에 격벽(louver layer)을 형성하고, 상기 격벽의 간격 및 높이를 조절하여 특정 각도에서 입사되는 빛을 차단함으로써 시야각을 제어한다.
시야각 패널을 더 구비하는 방식은 영상이 표시되는 표시 패널과는 별도로 전면에 시야각 제어용 액정 패널을 배치하는 방식이다. 시야각 제어용 액정 패널은 액정층의 움직임을 가변하여 광시야각과 협시야각을 구현한다.
그런데, 상기한 바와 같은 종래의 협시야각 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 시야각 제어 필름을 부착하는 방식은 3M 사의 독점 생산으로 인해 가격이 높다. 또한, 시야각 제어 필름을 표시 패널에 수동으로 탈부착해야 하는 번거로움이 있다.
둘째, 시야각 패널을 더 구비하는 방식은 표시 패널과는 별도로 시야각 제어용 액정 패널을 구비하므로 구조가 복잡하고 소비 전력이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 사생활 보호 기능을 갖는 다중 시각 표시 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 시각 표시 장치는 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 사생활 보호 모드 및 다중 시각 모드에서 동작하여 복수개의 선 형태의 광을 상기 디스플레이 패널에 공급하는 제 1 백라이트 유닛, 및 노말 구동 모드에서 동작하여 면 형태의 광을 상기 디스플레이 패널에 공급하는 제 2 백라이트 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제 1 백라이트 유닛은 복수개의 출광 패턴과 상기 복수개의 출광 패턴 사이에 배치된 산란 패턴이 하부에 마련된 제 1 도광판, 및 상기 제 1 도광판의 측면에 마련된 제 1 광원을 구비할 수 있다.
상기 제 2 백라이트 유닛은 복수개의 산란 패턴이 하부에 마련된 제 2 도광판, 및 상기 제 2 도광판의 측면에 마련된 제 2 광원을 구비할 수 있다.
상기 디스플레이 패널은 연속적으로 배열된 서브 화소들이 하나의 그룹 화소를 이루고 상기 그룹 화소가 제 1 그룹 화소와, 상기 제 1 그룹 화소의 양측에 각각 배치된 제 2 및 제 3 그룹 화소로 구분되고, 상기 제 1 도광판의 출광 패턴은 상기 제 1 그룹 화소와 중첩될 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 다중 시각 표시 장치는 사생활 보호 모드, 다중 시각 모드, 및 노말 구동 모드를 구현함에 있어서, 비용이 저렴하고 구조가 단순한 복수개의 도광판을 복수개의 광원을 이용하여 선택 구동한다. 이러한 본 발명은 시점(view) 분할을 위한 별도의 광학 부재, 예를 들어 배리어를 삭제하여 휘도 효율을 높일 수 있다. 또한, 복수개의 시점에 영상을 제공하기 위한 제 1 내지 제 3 그룹 화소들을 구성함에 있어서 서브 화소의 개수를 가변하거나 차광 화소를 배치함으로써 크로스 토크 영역을 줄이고, 사생활 보호 모드시 프라이버시 영상의 해상도를 높일 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 시각 표시 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 시각 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 사생활 보호 모드 및 다중 시각 모드에서 제 1 백라이트 유닛의 동작을 설명하기 위한 것이다.
도 4는 제 1 백라이트 유닛의 평면 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 노말 구동 모드에서 제 2 백라이트 유닛의 동작을 설명하기 위한 것이다.
도 6은 도 2에 도시된 디스플레이 패널이 사생활 보호 모드로 동작하는 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 디스플레이 패널이 다중 시각 모드로 동작하는 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 디스플레이 패널이 노말 구동 모드로 동작하는 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 비교 예에 따른 제 1 내지 제 3 그룹 화소들의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 내지 제 3 그룹 화소들의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제 1 내지 제 3 그룹 화소들의 구성을 나타낸 단면도이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제 3 의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 다중 시각 표시 장치의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명의 다중 시각 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD)를 기반으로 구현된다.
도 1는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 시각 표시 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 시각 표시 장치는 화상을 표시하기 위한 디스플레이 패널(100)과, 디스플레이 패널(100)을 구동하기 위한 패널 구동부(200)와, 디스플레이 패널(100)로 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛(300, 310)과, 백라이트 유닛(300, 310)을 구동하기 위한 광원 구동부(400)를 포함한다.
본 발명의 디스플레이 패널(100)은 패널 구동부(200)에 의해 사생활 보호 모드, 다중 시각 모드, 및 노말 구동 모드 중에서 선택된 어느 하나로 구동된다.
사생활 보호 모드에서는 디스플레이 패널(100)을 정면에서 바라보는 사용자만 프라이버시 영상을 볼 수 있고 디스플레이 패널(100)을 좌측 또는 우측에서 바라보는 사용자는 블랙 영상 또는 노이즈 영상을 보게된다.
다중 시각 모드에서는 디스플레이 패널(100)을 바라보는 위치(각도)에 따라 사용자가 제각기 다른 영상을 보게된다. 즉, 다중 시각 모드에서 디스플레이 패널(100)을 정면에서 바라보는 사용자는 제 1 영상을 보게 되고, 디스플레이 패널(100)을 좌측에서 바라보는 사용자는 제 2 영상을 보게 되고, 디스플레이 패널(100)을 우측에서 바라보는 사용자는 제 3 영상을 보게 된다.
노말 구동 모드는 영상을 표시하는 일반적인 상황으로서 광시야각 모드에 해당된다.
특히, 본 발명의 실시 예는 복수개의 선 형태의 광을 디스플레이 패널(100)에 공급하는 제 1 백라이트 유닛(300)을 구동함으로써, 상기 사생활 보호 모드 또는 상기 다중 시각 모드를 구현한다. 그리고 본 발명의 실시 예는 면 형태의 광을 디스플레이 패널(100)에 공급하는 제 2 백라이트 유닛(310)을 구동함으로써, 상기 노말 구동 모드를 구현한다.
디스플레이 패널(100)은 서로 교차되는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)에 의해 영역이 구분되는 다수의 서브 화소들로 이루어진다.
디스플레이 패널(100)을 이루는 다수의 서브 화소는 행과 열(Column)을 이루는 매트릭스 형태로 배열되며, 각각의 서브 화소는 적색, 녹색, 청색 컬러 중에서 선택된 하나를 갖는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 서브 화소는 적색, 녹색, 청색, 백색 컬러 중에서 선택된 하나를 가질 수 있다.
이러한 디스플레이 패널(100)은 연속적으로 배열된 서브 화소들이 하나의 그룹 화소를 이룬다. 그리고 그룹 화소는 제 1 그룹 화소(G1)와, 상기 제 1 그룹 화소(G1)의 양측에 각각 배치된 제 2 및 제 3 그룹 화소(G2, G3)로 구분된다. 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)는 순차적으로 배열되고 반복적으로 배열된다.
제 1 그룹 화소(G1)는 적어도 하나의 제 1 서브 화소(SP1)로 구성된다. 이러한 제 1 그룹 화소(G1)는 상기 사생활 보호 모드에서 디스플레이 패널(100)을 정면에서 바라보는 사용자에게 1 프레임을 이루는 프라이버시 영상을 제공하고, 상기 다중 시각 모드에서 디스플레이 패널(100)을 정면에서 바라보는 사용자에게 1 프레임을 이루는 제 1 영상을 제공한다.
제 2 그룹 화소(G2)는 제 1 그룹 화소(G1)의 일측에 배치된다. 이러한 제 2 그룹 화소(G2)는 적어도 하나의 제 2 서브 화소(SP2)로 구성된다. 제 2 그룹 화소(G2)는 상기 사생활 보호 모드에서 디스플레이 패널(100)을 좌측에서 바라보는 사용자에게 블랙 영상을 제공하고, 상기 다중 시각 모드에서 디스플레이 패널(100)을 좌측에서 바라보는 사용자에게 1 프레임을 이루는 제 2 영상을 제공한다.
제 3 그룹 화소(G3)는 제 1 그룹 화소(G1)의 타측에 배치된다. 이러한 제 3 그룹 화소(G3)는 적어도 하나의 제 3 서브 화소(SP3)로 구성된다. 상기 사생활 보호 모드에서 디스플레이 패널(100)을 우측에서 바라보는 사용자에게 블랙 영상을 제공하고, 상기 다중 시각 모드에서 디스플레이 패널(100)을 우측에서 바라보는 사용자에게 1 프레임을 이루는 제 3 영상을 제공한다.
한편, 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)는 상기 노말 구동 모드에서 디스플레이 패널(100)을 바라보는 위치에 무관하게 사용자에게 노말 영상을 제공한다.
게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)의 교차 부위에는 서브 화소가 배치된다. 서브 화소는 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 갖는 박막 트랜지스터(TFT)를 갖는다. 이러한 서브 화소에는 액정 셀로 등가화되는 액정 물질이 충진되며, 액정 셀에 충전된 전압을 일정하게 유지시키기 위한 스토리지 커패시터가 형성된다.
디스플레이 패널(100)은 게이트 라인(GL)에 순차적으로 공급되는 스캔 신호와, 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 이미지 신호에 따라 각 서브 화소에서 화상을 표시하게 된다.
서브 화소마다 구비된 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터 스캔 신호가 공급되는 경우 턴-온 되어 데이터 라인(DL)으로 수신된 이미지 신호를 액정 셀에 충전한다. 그러면, 서브 화소의 액정 셀에 충전된 이미지 신호는 스토리지 커패시터에 의해 1 프레임 기간 동안 유지된다.
패널 구동부(200)는 디스플레이 패널(100)의 각 서브 화소로 인가되는 신호를 제어하여 사생활 보호 모드, 다중 시각 모드, 노말 구동 모드를 선택적으로 구동한다.
이러한 패널 구동부(200)는 디스플레이 패널(100)의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)을 각각 구동하기 위한 게이트 드라이버(210)와 데이터 드라이버(220), 타이밍 컨트롤러(230), 감마 전압 발생부(240), 신호 변환부(250) 등을 포함한다.
게이트 드라이버(210)는 타이밍 컨트롤러(230)로부터 공급되는 게이트 제어 신호에 따라 게이트 라인(GL)에 순차적으로 스캔 신호를 공급한다.
데이터 드라이버(220)는 타이밍 컨트롤러(230)로부터 공급되는 데이터 제어 신호에 응답하여 타이밍 컨트롤러(230)로부터 신호 변환부(250)를 거쳐 입력되는 화소 데이터(그레이 레벨)를 이미지 신호로 변환한다. 그리고 데이터 드라이버(220)는 변환된 이미지 신호를 데이터 라인(DL)에 공급한다.
여기서, 이미지 신호는 감마 전압 발생부(240)로부터 공급되는 감마 전압들 중 외부로부터 입력되는 적색, 녹색, 청색의 화소 데이터에 대응하여 선택되는 감마 전압이다.
타이밍 컨트롤러(230)는 외부에서 입력되는 적색, 녹색, 청색의 화소 데이터를 출력하고, 수직 및 수평 동기 신호(Vsync, Hsync), 클럭 등을 이용하여 게이트 드라이버(210)와 데이터 드라이버(220)의 구동 타이밍을 각각 제어하는 게이트 제어 신호와 데이터 제어 신호를 생성한다.
타이밍 컨트롤러(230)는 게이트 드라이버(210)와 데이터 드라이버(220)의 구동 타이밍에 동기하여 백라이트 제어 신호를 생성한다. 백라이트 제어 신호는 광원 구동부(400)가 제 1 및 제 2 백라이트 유닛(300, 310)을 구동하는 타이밍을 제어하기 위한 것이다.
감마 전압 발생부(240)는 계조 범위 내에서 데이터 드라이버(220)의 디지털/아날로그 변환에 필요한 감마 전압들을 생성하여 데이터 드라이버(220)로 공급한다.
신호 변환부(250)는 사생활 보호 모드, 다중 시각 모드, 노말 구동 모드 중에서 선택된 하나의 모드를 인지하고, 인지된 모드에 따라 데이터 드라이버(220)로 출력되는 화소 데이터를 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)별로 변경한다. 이에 따라 데이터 드라이버(220)로부터 디스플레이 패널(100)의 서브 화소로 인가되는 이미지 신호는 선택적으로 변경된다.
백라이트 유닛(300, 310)은 LED 어레이를 광원으로 구비하여 디스플레이 패널(100)로 광을 공급한다. 이러한 백라이트 유닛(300, 310)은 광원이 디스플레이 패널(100)의 측면부에 배치되는 에지형 방식으로 구성된다.
백라이트 유닛(300, 310)은 제 1 및 제 2 백라이트 유닛(300, 310)을 포함한다.
제 1 백라이트 유닛(300)은 사생활 보호 모드 및 다중 시각 모드에서 동작하여 복수개의 선 형태의 광을 디스플레이 패널(100)에 공급한다. 제 1 백라이트 유닛(300)은 노말 구동 모드에서 동작하지 않는다.
제 2 백라이트 유닛(310)은 노말 구동 모드에서 동작하여 면 형태의 광을 디스플레이 패널(100)에 공급한다. 제 2 백라이트 유닛(310)은 사생활 보호 모드 및 다중 시각 모드에서 동작하지 않는다.
광원 구동부(400)는 타이밍 컨트롤러(230)로부터 공급되는 백라이트 제어 신호에 응답하여 제 1 및 제 2 백라이트 유닛(300, 310)을 구동한다. 광원 구동부(400)는 패널 구동부(200)의 모드 선택에 동기하여 제 1 및 제 2 백라이트 유닛(300, 310)을 선택적으로 구동한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 시각 표시 장치의 단면도이다. 도 3은 사생활 보호 모드 및 다중 시각 모드에서 제 1 백라이트 유닛(300)의 동작을 설명하기 위한 것이다. 도 4는 제 1 백라이트 유닛(300)의 평면 구조를 나타낸 것이다. 도 5는 노말 구동 모드에서 제 2 백라이트 유닛(310)의 동작을 설명하기 위한 것이다.
이하, 도 1 및 도 2 를 결부하여 본 발명의 다중 시각 표시 장치의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.
디스플레이 패널(100)은 상부 기판(101), 하부 기판(102), 상부 기판(101)의 상부에 배치된 상부 편광 부재(103), 하부 기판(102)의 하부에 배치된 하부 편광 부재(104), 상부 및 하부 기판(102) 사이에 충진된 액정층을 포함한다.
상부 기판(101)은 컬러 필터, 공통 전극, 블랙 매트릭스 등을 포함할 수 있다. 공통 전극은 디스플레이 패널(100)의 액정 구동 방식에 따라 하부 기판(102)에 배치될 수 있다. 이러한 상부 기판(101)은 액정층을 투과하여 입사되는 광을 컬러 필터를 이용하여 소정의 컬러 광으로 변환하고, 변환된 컬러 광을 외부로 방출시킨다.
하부 기판(102)은 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL) 등의 신호 배선이 형성된다. 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차부에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성되고, 박막 트랜지스터(TFT)는 각 서브 화소에 배치된 화소 전극과 접속된다. 화소 전극은 공통 전압이 공급되는 공통 전극과 함께 액정층에 전계를 인가한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GL)으로부터 제공된 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)으로부터 제공된 이미지 신호를 화소 전극에 공급한다. 액정층은 화소 전극에 인가된 이미지 신호에 따른 데이터 전압과 공통 전극에 인가된 공통 전압 간의 차전압에 대응하여 광 투과율을 조절한다.
하부 기판(102)의 일측 가장자리에는 각 신호 라인에 접속된 패드부가 마련되고, 패드부에는 구동부에 접속되는 인쇄 회로 기판이 본딩될 수 있다. 하부 기판(102)의 일측 단변 또는 양측 단변의 비표시 영역에는 게이트 라인(GL)에 스캔 신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버(210)가 형성될 수 있다. 게이트 드라이버(210)는 각 게이트 라인(GL)에 접속되도록 상기 각 화소의 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 공정에서 형성된다.
상부 편광 부재(103)는 상부 기판(101)의 상부에 부착되어 상부 기판(101)을 투과하여 외부로 방출되는 컬러 광을 편광시키는 편광 필름으로 구성될 수 있다.
한편, 다른 실시 예의 상부 편광 부재(103)는 상부 기판(101)의 상면에 부착되어 상부 기판(101)을 투과하여 외부로 방출되는 컬러 광을 편광 시키는 상부 편광 필름 및 상기 상부 편광 필름의 상면에 부착되어 디스플레이 패널(100)에서 표시되는 3차원 영상, 즉 좌안 영상과 우안 영상을 서로 다른 편광 상태로 분리하는 리타더 필름(Retarder Film)을 포함하여 구성될 수 있다.
하부 편광 부재(104)는 하부 기판(102)의 하부에 부착되어 백라이트 유닛(300, 310)으로부터 디스플레이 패널(100)에 조사되는 광을 편광시키는 편광 필름으로 구성될 수 있다.
제 1 백라이트 유닛(300)은 제 1 도광판(302)과, 제 1 도광판(302)의 측면에 마련된 제 1 광원(304)을 구비한다. 제 1 광원(304)은 광원 구동부(400)에 의해 구동되는 LED 어레이로 구성된다. 제 1 광원(304)은 제 1 도광판(302)의 측면에 광을 조사한다. 제 1 도광판(302)은 제 1 광원(304)으로부터 제공된 광을 가이드 하여 상부면으로 복수개의 선 형태의 광을 출사한다.
특히, 제 1 도광판(302)은 복수개의 출광 패턴(306)이 하부에 마련되는데, 복수개의 출광 패턴(306)은 제 1 그룹 화소(G1)와 중첩되도록 배치된다. 이에 따라, 제 1 도광판(302)의 측면으로 입사된 광은 출광 패턴(306)에 의해 제 1 그룹 화소(G1)와 제 1 그룹 화소(G1)의 주변부를 향하도록 출광된다.
구체적으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 출광 패턴(306)에 도달한 광은 출광 패턴(306)에서 산란되어, 제 1 도광판(302)의 상부면으로 출사된다. 이와 같이, 출광 패턴(306)으로부터 산란되어 제 1 도광판(302)의 상부면으로 출사되는 광은 출광 패턴(306)이 위치한 기준 지점으로부터 특정 각도 범위를 갖게 되고, 상기 광이 출사되는 방향은 제 1 내지 제 3 방향으로 구분될 수 있다. 제 1 방향은 상기 기준 지점으로부터 제 1 그룹 화소(G1)를 수직되게 관통하는 방향이다. 제 2 방향은 상기 기준 지점으로부터 제 2 그룹 화소(G2)를 대각선으로 관통하는 방향이다. 제 3 방향은 상기 기준 지점으로부터 제 3 그룹 화소(G3)를 대각선으로 관통하는 방향이다.
출광 패턴(306)에 의한 광 경로 분리는 출광 패턴(306)의 피치와 높이에 따라 조절될 수 있다.
도 4를 참조하면, 복수개의 출광 패턴(306)은 매트릭스 형태로 배치된다. 이러한 복수개의 출광 패턴(306)은 제 1 광원(304)으로부터 광이 입사되는 제 1 방향(X)으로의 제 1 간격(W1)보다 상기 제 1 방향(X)에 수직된 제 2 방향(Y)으로의 제 2 간격(W2)이 조밀하다.
따라서, 복수개의 출광 패턴(306)은 제 1 광원(304)으로부터 광이 입사되는 방향으로부터 수직된 방향으로 선형(line)을 이룬다. 따라서, 제 1 도광판(302)은 복수개의 출광 패턴(306)이 제 2 방향(Y)으로 선형을 이루도록 배치되는 제 1 영역(A1)과, 출광 패턴(306)이 배치되지 않는 제 2 영역(A2)으로 구분될 수 있다.
이러한 제 1 도광판(302)은 제 1 광원(304)의 점등시에 제 1 영역(A1)을 상부면에서 바라볼 때 산란에 의해 밝게 보이고, 제 2 영역(A2)을 상부면에서 바라볼 때 어둡게 보인다. 이는, 제 2 영역(A2)에는 산란 패턴(308)이 마련됨으로써 제 2 영역(A2)에 도달된 광이 전반사되기 때문이다. 따라서, 제 1 도광판(302)으로부터 출사되는 광은 복수개의 제 1 영역(A1)에 대응하는 복수개의 선 형태를 갖는다.
복수개의 출광 패턴(306)은 광을 난반사하여 산란할 수 있는 임의의 패턴으로 형성될 수 있다. 복수의 출광 패턴(306)은 예를 들어 오목 패턴, 돌출 패턴, 또는 도트 패턴 등의 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, 복수개의 출광 패턴(306)은 산란 효과를 높이기 위해 헤이즈(haze) 처리될 수 있다.
제 2 백라이트 유닛(310)은 제 2 도광판(314)과, 제 2 도광판(314)의 측면에 마련된 제 2 광원(312)을 구비한다. 제 2 광원(312)은 광원 구동부(400)에 의해 구동되는 LED 어레이로 구성된다. 제 2 광원(312)은 제 2 도광판(314)의 측면에 광을 조사한다. 제 2 도광판(314)은 제 2 광원(312)으로부터 제공된 광을 가이드 하여 상부면으로 산란광을 출사한다. 이러한 제 2 도광판(314)은 제 1 도광판(302)의 하부에 마련된다. 즉, 제 1 도광판(302)은 디스플레이 패널(100)과 제 2 도광판(314) 사이에 마련된다.
제 2 도광판(314)은 복수개의 산란 패턴(318)이 하부에 마련된다. 복수개의 산란 패턴(318)은 도 5에 도시한 바와 같이, 제 2 광원(312)으로부터 입사된 광을 산란시켜 균일한 면광원을 생성한다. 이러한 제 2 도광판(314)은 일반적인 액정 디스플레이 장치에서 사용되는 도광판과 동일한 광 프로파일을 갖는다.
한편, 도시하지 않았지만 제 2 도광판(314)의 상부에는 광학 시트가 마련되고, 제 2 도광판(314)의 하부에는 반사 시트가 더 마련될 수 있다.
이하, 사생활 보호 모드, 다중 시각 모드, 노말 구동 모드별 디스플레이 패널(100)의 동작을 설명한다.
도 6은 도 2에 도시된 디스플레이 패널(100)이 사생활 보호 모드로 동작하는 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 사생활 보호 모드에서 패널 구동부(200)는 제 1 그룹 화소(G1)에 1 프레임을 이루는 프라이버시 영상을 공급함과 동시에 상기 제 2 및 제 3 그룹 화소(G2, G3)에 블랙 영상 신호를 공급한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 패널 구동부(200)는 사생활 보호 모드에서 블랙 영상 신호 대신에 노이즈 영상 신호를 제 2 및 제 3 그룹 화소(G2, G3)에 공급할 수 있다.
따라서, 제 1 그룹 화소(G1)에 해당된 복수개의 제 1 서브 화소(SP1)들은 1 프레임을 이루는 프라이버시 영상을 표시하고, 제 2 및 제 3 그룹에 각각 해당된 제 2 및 제 2 서브 화소(SP2)들은 블랙 영상을 표시한다.
또한, 사생활 보호 모드에서 광원 구동부(400)는 패널 구동부(200)의 동작에 동기하여 제 1 백라이트 유닛(300)을 구동하고, 제 2 백라이트 유닛(310)은 구동하지 않는다. 이에 따라, 제 1 백라이트 유닛(300)은 제 1 그룹 화소(G1)들과 중첩되도록 정렬된 복수개의 선 형태의 광을 디스플레이 패널(100)에 공급한다.
그러면, 제 1 백라이트 유닛(300)으로부터 출사되는 선 형태의 광은 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)에 대하여 제각기 다른 각도로 공급된다. 구체적으로, 제 1 그룹 화소(G1)에는 디스플레이 패널(100)을 수직되게 관통하는 제 1 방향의 광이 공급되고, 제 2 그룹 화소(G2)에는 디스플레이 패널(100)을 좌측 대각선 방향으로 관통하는 제 2 방향의 광이 공급되고, 제 3 그룹 화소(G3)에는 디스플레이 패널(100)을 우측 대각선 방향으로 관통하는 제 3 방향의 광이 공급된다.
따라서, 제 1 그룹 화소(G1)에서 표시되는 프라이버시 영상은 디스플레이 패널(100)을 정면에서 바라보는 제 1 시점(V1)으로 제공되고, 제 2 그룹 화소(G2)에서 표시되는 블랙 영상은 디스플레이 패널(100)을 좌측에서 바라보는 제 2 시점(V2)으로 제공되고, 제 3 그룹 화소(G3)에서 표시되는 블랙 영상은 디스플레이 패널(100)을 우측에서 바라보는 제 3 시점(V3)으로 제공된다.
결과적으로, 사생활 보호 모드시 디스플레이 패널(100)을 시청하는 시청자는 디스플레이 패널(100)을 정면에서 바라보는 경우에만 프라이버시 영상을 시청할 수 있게된다. 그리고 디스플레이 패널(100)을 좌측 또는 우측 방향에서 바라볼 경우에는 블랙 영상을 시청하게 된다.
도 7은 도 2에 도시된 디스플레이 패널(100)이 다중 시각 모드로 동작하는 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 다중 시각 모드에서 패널 구동부(200)는 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)에 1 프레임을 이루고 제각기 다른 제 1 내지 제 3 영상 신호를 공급한다.
따라서, 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)에 각각 해당된 제 1 내지 제 3 서브 화소(SP3)들은 서로 다른 제 1 내지 제 3 영상을 표시한다.
또한, 다중 시각 모드에서 광원 구동부(400)는 패널 구동부(200)의 동작에 동기하여 제 1 백라이트 유닛(300)을 구동하고, 제 2 백라이트 유닛(310)은 구동하지 않는다. 이에 따라, 제 1 백라이트 유닛(300)은 제 1 그룹 화소(G1)들과 중첩되도록 정렬된 복수개의 선 형태의 광을 디스플레이 패널(100)에 공급한다.
그러면, 제 1 백라이트 유닛(300)으로부터 출사되는 선 형태의 광은 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)에 대하여 제각기 다른 각도로 공급된다. 구체적으로, 제 1 그룹 화소(G1)에는 디스플레이 패널(100)을 수직되게 관통하는 제 1 방향의 광이 공급되고, 제 2 그룹 화소(G2)에는 디스플레이 패널(100)을 좌측 대각선 방향으로 관통하는 제 2 방향의 광이 공급되고, 제 3 그룹 화소(G3)에는 디스플레이 패널(100)을 우측 대각선 방향으로 관통하는 제 3 방향의 광이 공급된다.
따라서, 제 1 그룹 화소(G1)에서 표시되는 제 1 영상은 디스플레이 패널(100)을 정면에서 바라보는 제 1 시점(V1)으로 제공되고, 제 2 그룹 화소(G2)에서 표시되는 제 2 영상은 디스플레이 패널(100)을 좌측에서 바라보는 제 2 시점(V2)으로 제공되고, 제 3 그룹 화소(G3)에서 표시되는 제 3 영상은 디스플레이 패널(100)을 우측에서 바라보는 제 3 시점(V3)으로 제공된다.
결과적으로, 다중 시각 모드시 디스플레이 패널(100)을 시청하는 시청자는 디스플레이 패널(100)을 바라보는 각도에 따라 제각기 다른 영상을 시청하게 된다.
도 8은 도 2에 도시된 디스플레이 패널(100)이 노말 구동 모드로 동작하는 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 노말 구동 모드에서 패널 구동부(200)는 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)에 1 프레임을 이루는 노말 영상 신호를 공급한다.
따라서, 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)에 각각 해당된 제 1 내지 제 3 서브 화소(SP3)들은 1 프레임을 이루는 노말 영상을 표시한다.
또한, 노말 구동 모드에서 광원 구동부(400)는 패널 구동부(200)의 동작에 동기하여 제 2 백라이트 유닛(310)을 구동하고, 제 1 백라이트 유닛(300)은 구동하지 않는다. 이에 따라, 제 2 백라이트 유닛(310)은 제 2 도광판(314)에 마련된 산란 패턴에 의해 휘도가 고르게 분포된 면 광원을 디스플레이 패널(100)에 공급한다.
따라서, 노말 구동 모드시 디스플레이 패널(100)을 시청하는 시청자는 디스플레이 패널(100)을 바라보는 위치(각도)에 상관없이 노말 영상을 시청하게 된다.
한편, 본 발명의 발명자들이 최적 시청 거리(Optimal Viewing Distance) 및 최적 시청 영역(Optimal Viewing Zone)에 대하여 실험한 결과, 본 발명의 다중 시각 표시 장치를 사생활 보호 모드로 구동할 경우에 크로스 토크 영역(C/T)이 넓게 존재하여 디스플레이 패널(100)을 좌/우측에서 바라보는 사용자가 프라이버시 영상을 볼 수 있는 문제점을 인지하였다. 또한, 발명자들은 사생활 보호 모드시에 프라이버시 영상의 해상도가 낮아 화질이 저하되는 문제점을 인지하였다.
이에 따라, 본 발명의 발명자들은 사생활 보호 모드시 크로스 토크 영역(C/T)을 줄이고 해상도를 높여 화질을 향상시킬 수 있는 방안을 다음과 같이 더 제안하게 되었다.
참고로, 크로스 토크 영역(C/T)에 대하여 먼저 설명한다.
도 9는 비교 예에 따른 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)들의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 9를 참조하면, 비교 예에 따른 디스플레이 패널(100)은 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)를 각각 구성하는 서브 화소의 개수가 모두 동일하다. 도 9에서는 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)를 각각 구성하는 서브 화소의 개수가 4개씩인 것으로 예를 들었다.
전술한 바와 같이, 디스플레이 패널(100)을 정면에서 바라보는 시점을 제 1 시점(V1)이라 하고, 디스플레이 패널(100)을 좌측과 우측에서 각각 바라보는 시점을 제 2 및 제 3 시점(V2, V3)이라 한다. 따라서, 프라이버시 모드시 제 1 시점(V1)에는 제 1 그룹 화소(G1)로부터 표시되는 프라이버시 영상이 제공되고, 제 2 시점(V2)에는 제 2 그룹 화소(G2)로부터 표시되는 블랙 영상이 제공되고, 제 3 시점(V3)에는 제 3 그룹 화소(G3)로부터 표시되는 블랙 영상이 제공된다.
사생활 보호 모드시 프라이버시 영상이 제공되는 제 1 시점(V1)과 블랙 영상이 제공되는 제 2 시점(V2) 사이에는 크로스 토크 영역(C/T)이 존재한다. 마찬가지로, 제 1 시점(V1)과 제 3 시점(V3) 사이에는 크로스 토크 영역(C/T)이 존재한다. 그런데, 사생활 보호 모드시 크로스 토크 영역(C/T)이 넓어지면 프라이버시 영상이 시청되는 영역이 넓어지므로 사생활 보호 기능이 저하된다.
따라서, 크로스 토크 영역(C/T)을 줄일 수 있는 방안이 필요하며 본 발명은 다음과 같은 구조를 제안한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)들의 구성을 나타낸 단면도이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)들의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널(100)은 제 1 그룹 화소(G1)를 구성하는 제 1 서브 화소(SP1)의 개수가 제 2 그룹 화소(G2)를 구성하는 제 2 서브 화소(SP2)의 개수보다 많다. 그리고 제 2 서브 화소(SP2)의 개수는 제 3 그룹 화소(G3)를 구성하는 제 3 서브 화소(SP3)의 개수와 동일하다. 즉, 제 1 서브 화소(SP1)의 개수는 제 2 및 제 3 서브 화소(SP3) 각각의 개수보다 많다.
따라서, 본 발명은 제 1 그룹 화소(G1)를 구성하는 제 1 서브 화소(SP1)의 개수가 상대적으로 증가하고, 제 2 및 제 3 그룹 화소(G2, G3)를 구성하는 제 2 및 제 3 서브 화소(SP3)의 개수가 상대적으로 감소한다.
이러한 본 발명은 제 2 및 제 3 그룹 화소(G2, G3)로부터 제 2 및 제 3 시점(V2, V3)으로 향하는 블랙 영상이 출사되는 지향각이 낮아져 크로스 토크 영역(C/T)이 줄어든다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)를 각각 구성하는 서브 화소의 개수가 모두 동일한 경우에는 제 2 및 제 3 그룹 화소(G2, G3)로부터 제 2 및 제 3 시점(V2, V3)으로 향하는 블랙 영상이 출사되는 지향각이 상대적으로 크기 때문에 제 1 시점(V1)과 중첩되는 크로스 토크 영역(C/T)이 상대적으로 넓다. 하지만, 본 발명의 실시 예는 제 1 그룹 화소(G1)를 구성하는 제 1 서브 화소(SP1)의 개수가 상대적으로 증가하는 대신 제 2 및 제 3 그룹 화소(G2, G3)를 구성하는 제 2 및 제 3 서브 화소(SP3)의 개수가 상대적으로 감소함으로써, 제 1 시점(V1)과 중첩되는 크로스 토크 영역(C/T)을 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명은 디스플레이 패널(100)을 정면에서 바라보는 시점에만 프라이버시 영상이 보이도록 하여 사생활 보호 기능이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명은 사생활 보호 모드시 프라이버시 영상을 제공하는 제 1 그룹 화소(G1)를 구성하는 제 1 서브 화소(SP1)의 개수가 증가하는 바, 프라이버시 영상의 해상도가 증가하여 화질이 향상된다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 패널(100)은 제 1 및 제 2 그룹 화소(G1, G2) 사이에 적어도 하나의 제 1 차광 화소(S1)가 배치된다. 그리고 제 2 및 제 3 그룹 화소(G2, G3) 사이에 적어도 하나의 제 2 차광 화소(S2)가 배치된다.
즉, 복수개의 제 1 서브 화소(SP1) 중에서 제 2 그룹 화소(G2)에 인접한 최외곽 제 1 서브 화소(SP1)와, 복수개의 제 2 서브 화소(SP2) 중에서 제 1 그룹 화소(G1)에 인접한 최외곽 제 2 서브 화소(SP2) 사이에는 적어도 하나의 제 1 차광 화소(S1)가 마련된다. 또한, 복수개의 제 1 서브 화소(SP1) 중에서 제 3 그룹 화소(G3)에 인접한 최외곽 제 1 서브 화소(SP1)와, 복수개의 제 3 서브 화소(SP3) 중에서 제 1 그룹 화소(G1)에 인접한 최외곽 제 3 서브 화소(SP3) 사이에는 적어도 하나의 제 2 차광 화소(S2)가 마련된다.
제 1 및 제 2 차광 화소(S1, S2)는 영상을 표시하지 않는 화소이며, 차광부 역할을 한다. 이러한 본 발명의 다른 실시 예는 제 2 및 제 3 그룹 화소(G2, G3)와 제 1 그룹 화소(G1) 사이에 차광 갭을 형성함으로써, 제 2 및 제 3 그룹 화소(G2, G3)로부터 제 2 및 제 3 시점(V2, V3)으로 향하는 블랙 영상이 출사되는 지향각이 낮아져 크로스 토크 영역(C/T)이 줄어든다.
전술한 본 발명에서 디스플레이 패널(100)의 최적 시청 거리(Optimal Viewing Distance)와, 최적 시청 영역(Optimal Viewing Zone)은 출광 패턴(306)으로부터 디스플레이 패널(100)까지의 거리와, 출광 패턴(306)의 피치 및 높이와, 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)를 구성하는 서브 화소들의 개수, 차광 화소의 개수 등에 따라 결정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 시각 표시 장치는 사생활 보호 모드, 다중 시각 모드, 및 노말 구동 모드를 구현함에 있어서, 비용이 저렴하고 구조가 단순한 복수개의 도광판을 복수개의 광원을 이용하여 선택 구동한다. 이러한 본 발명은 시점(view) 분할을 위한 별도의 광학 부재, 예를 들어 배리어를 삭제하여 휘도 효율을 높일 수 있다. 또한, 복수개의 시점에 영상을 제공하기 위한 제 1 내지 제 3 그룹 화소(G1~G3)들을 구성함에 있어서 서브 화소의 개수를 가변하거나 차광 화소를 배치함으로써 크로스 토크 영역(C/T)을 줄이고, 사생활 보호 모드시 프라이버시 영상의 해상도를 높일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 디스플레이 패널
200: 패널 구동부
300: 제 1 백라이트 유닛
310: 제 2 백라이트 유닛
400: 광원 구동부

Claims (10)

  1. 영상을 표시하는 디스플레이 패널;
    사생활 보호 모드 및 다중 시각 모드에서 복수개의 선 형태의 광을 상기 디스플레이 패널에 공급하는 제 1 백라이트 유닛; 및
    노말 구동 모드에서 면 형태의 광을 상기 디스플레이 패널에 공급하는 제 2 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 디스플레이 패널은 연속적으로 배열된 서브 화소들이 하나의 그룹 화소를 이루고 상기 그룹 화소가 제 1 그룹 화소와, 상기 제 1 그룹 화소의 양측에 각각 배치된 제 2 및 제 3 그룹 화소로 구분되고,
    상기 제 1 백라이트 유닛은 복수개의 출광 패턴이 하부에 배치된 제 1 도광판, 및 상기 제 1 도광판의 측면에 배치된 제 1 광원을 구비하고,
    상기 복수개의 출광 패턴은 상기 제1 그룹 화소와 중첩되고,
    상기 제1 도광판은 상기 복수개의 출광 패턴이 선형을 이루도록 배치된 제1 영역 및 상기 복수개의 출광 패턴이 배치되지 않는 제2 영역을 포함하는, 다중 시각 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 백라이트 유닛은 복수개의 산란 패턴이 하부에 마련된 제 2 도광판, 및 상기 제 2 도광판의 측면에 마련된 제 2 광원을 구비하는, 다중 시각 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 도광판은 상기 디스플레이 패널과 상기 상기 제 2 도광판 사이에 배치되는, 다중 시각 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 그룹 화소에 인가되는 영상 신호를 제어하여 상기 사생활 보호 모드, 상기 다중 시각 모드 및 상기 노말 구동 모드를 선택적으로 구동하는 패널 구동부; 및
    상기 패널 구동부의 모드 선택에 동기하여 상기 제 1 및 제 2 백라이트 유닛을 선택적으로 구동하는 광원 구동부를 더 포함하는, 다중 시각 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 패널 구동부는
    상기 사생활 보호 모드시에 상기 제 1 그룹 화소에 하나의 프레임 기간 동안 프라이버시 영상을 공급함과 동시에 상기 제 2 및 제 3 그룹 화소에 블랙 영상 신호를 공급하고,
    상기 다중 시각 모드시에 상기 제 1 내지 제 3 그룹 화소에 하나의 프레임 기간 동안 제각기 다른 제 1 내지 3 영상 신호를 공급하고,
    상기 노말 구동 모드시에 상기 제 1 내지 제 3 그룹 화소에 하나의 프레임 기간 동안 노말 영상 신호를 공급하는, 다중 시각 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹 화소는 적어도 하나의 제 1 서브 화소를 갖고,
    상기 제 2 그룹 화소는 적어도 하나의 제 2 서브 화소를 갖고,
    상기 제 3 그룹 화소는 적어도 하나의 제 3 서브 화소를 갖는, 다중 시각 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 화소의 개수는 상기 제 2 서브 화소의 개수보다 많고,
    상기 제 2 서브 화소의 개수는 상기 제 3 서브 화소의 개수와 동일한, 다중 시각 표시 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 그룹 화소 사이에는 적어도 하나의 제 1 차광 화소가 배치되고,
    상기 제 2 및 제 3 그룹 화소 사이에는 적어도 하나의 제 2 차광 화소가 배치되고,
    상기 제 1 및 제 2 차광 화소의 개수는 동일한, 다중 시각 표시 장치.
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