KR20100003458A - 광학 필터 및 그를 구비하는 플라즈마 표시 장치 - Google Patents

광학 필터 및 그를 구비하는 플라즈마 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 필터 및 그를 구비하는 플라즈마 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 광학 필터는 지지층의 일면에 일정 간격으로 배열되고, 지지층과 굴절율이 다른 물질로 이루어진 스트라이프 형태의 구조체를 포함하며, 구조체를 통해 입사된 광이 굴절율 차이에 의해 지지층과 구조체의 계면에서 반사된다. 외부광의 입사 및 반사 방향이 동일하기 때문에 외부광의 간섭으로 인한 시인성 저하가 최소화되고, 구조체가 투과율이 높은 물질로 형성되기 때문에 내부광의 휘도 손실이 최소화된다.
광학 필터, 구조체, 굴절율, 반사, 휘도 손실

Description

광학 필터 및 그를 구비하는 플라즈마 표시 장치 {Optical filter and plasma display device having the same}
본 발명은 플라즈마 표시 장치 등과 같은 평판 표시 장치에 적용되는 광학 필터 및 그를 구비하는 플라즈마 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부광의 간섭 및 휘도 손실이 최소화될 수 있는 광학 필터 및 그를 구비하는 플라즈마 표시 장치에 관한 것이다.
플라스마 표시 패널(Plasma Display Panel; PDP)은 기체 방전시 발생하는 플라즈마에 의해 형광체가 발광하도록 하여 문자 또는 영상을 표시하는 평판 표시 장치로서, 색재현이 자연스럽고 구동이 빠르며, CRT(Cathode Ray Tube)에 비해 대형화 및 박형화가 유리하여 차세대 표시 장치로서 각광받고 있다.
그러나 플라즈마 표시 패널은 고전압에 의한 플라즈마 발생 과정에서 전자파와 강한 근적외선이 방출되기 때문에 전자파에 의해 인체가 피해를 입거나 전자기기 등의 오동작이 유발될 수 있으며, 근적외선에 의해 색순도가 감소되어 화상 품질이 저하될 수 있다.
그래서 전자파와 근적외선을 차폐하는 동시에 반사광을 감소시키고 색순도를 높이기 위해 플라즈마 표시 패널에 광학 필터를 장착하는 방법이 이용되고 있다.
대한민국 특허공개 제10-2006-0000775호(2006. 1. 6)에는 투명 기재의 일면에는 색감을 향상시키기 위한 선택 흡수층 및 반사 방지층이 적층되고, 다른 일면에는 전자파 차폐층 및 이중 영상 저감층이 형성된 적층 구조의 광학 필터가 개시되어 있다. 이와 같은 구조의 광학 필터에 의해 굴절에 의한 이중 영상이 개선되고 반사율이 저감됨으로써 콘트라스트(contrast) 및 화상 품질이 향상된다.
대한민국 특허공개 제10-2006-0080116호(2006. 7. 7)에는 필터 베이스 일면의 투명 수지 재질에 평행하게 배열된 다수의 블랙 스트라이프(black stripe)를 구비하는 표시 장치용 필터가 개시되어 있다. 광흡수 물질로 이루어진 블랙 스트라이프에 의해 외부광이 흡수됨으로써 반사로 인한 명실 콘트라스트 저하가 방지된다.
그런데 반사광을 감소시키기 위해 블랙 스트라이프가 구비된 종래의 광학 필터는 블랙 스트라이프가 검은색 등의 광흡수 물질로 형성되기 때문에 표시 장치를 정면에서 보는 경우 블랙 스트라이프에 해당하는 영역의 휘도가 감소되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 외부광의 간섭으로 인한 시인성 저하가 최소화될 수 있는 광학 필터 및 그를 구비하는 플라즈마 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 내부광의 휘도 손실이 최소화될 수 있는 광학 필터 및 그를 구비하는 플라즈마 표시 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 광학 필터는 지지층 및 상기 지지층의 일면에 일정 간격으로 배열되며, 상기 지지층과 굴절율이 다른 물질로 이루어진 스트라이프 형태의 구조체를 포함하며, 상기 구조체를 통해 입사된 광이 굴절율 차이에 의해 상기 지지층과 상기 구조체의 계면에서 반사된다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따른 플라즈마 표시 장치는 지지층 및 상기 지지층의 일면에 일정 간격으로 배열되며, 상기 지지층과 굴절율이 다른 물질로 이루어진 스트라이프 형태의 구조체를 포함하며, 상기 구조체를 통해 입사된 광이 굴절율 차이에 의해 상기 지지층과 상기 구조체의 계면에서 반사되는 광학 필터를 포함한다.
본 발명의 광학 필터는 구조체를 통해 입사된 광이 굴절율 차이에 의해 지지층과의 계면에서 반사되도록 구성된다. 구조체의 입사면이 광원 방향과 일치되도록 광학 필터를 구성하면 외부광의 전반사가 가능해진다. 본 발명의 광학 필터는 외부 광의 입사 및 반사 방향이 동일하기 때문에 외부광의 간섭으로 인한 시인성 저하가 최소화되고 명실 콘트라스트가 높게 유지된다. 또한, 검은색의 흡광체를 사용하여 외부광을 흡수하는 종래의 광학 필터는 정면에서의 휘도 손실이 발생되지만, 본 발명의 광학 필터는 구조체가 투과율이 높은 물질로 형성되기 때문에 정면에서의 휘도 손실이 최소화된다.
블랙 스트라이프를 구비하는 종래의 광학 필터는 시야각이 120도 정도로 제한되며, 명실 콘트라스트를 높이기 위해 블랙 스트라이프 간의 간격을 감소시키는 경우 시야각 제한 영역이 넓어지는 단점이 있다. 그러나 본 발명의 광학 필터는 구조체가 투과율이 높은 물질로 형성되기 때문에 시야각 제한 영역이 종래에 비해 감소될 수 있다. 또한, 본 발명의 광학 필터는 휘도 손실이 매우 작기 때문에 표시 장치의 전기회로 및 가스분압 설계의 자유도가 높아질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 필터를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 I1 - I2 부분을 절취한 단면도이다.
본 발명의 광학 필터는 지지층(10)과, 지지층(10)의 일면에 일정 간격으로 배열되며, 지지층(10)과 굴절율이 다른 물질로 이루어진 복수의 구조체(24)를 포함 한다.
지지층(10)은 광학 필터의 베이스층으로서, 투과되는 광의 손실이 최소화되도록 90% 이상의 투과율, 저반사율, 내열성 및 소정의 강도를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 90% 이상의 투과율을 갖는 유리, 플라스틱 재료 등으로 이루어진 투명 필름 형태로 제조될 수 있다. 플라스틱 재료로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyeleneterepthalate; PET), 셀로로오스트리 아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등으로 이루어진 군에서 선택된 물질이 사용될 수 있다.
구조체(24)는 입사되는 광을 반사시키기 위한 구조로서, 지지층(10)과 일정 각도를 이루며 광이 입사하는 제 1 면(24a), 지지층(10)과 대향하는 제 2 면(24b), 지지층(10)과 구조체(24)의 계면에서 반사된 광을 제 1 면(24a)을 통해 반사시키는 제 3 면(24c)을 포함하며, 80% 이상의 투과율을 갖는 유리와 같은 투명의 무기 재료, 플라스틱 재료, 실리콘 또는 이들의 공중합체로 형성될 수 있다. 플라스틱 재료로는 지지층(10)과 굴절율이 다른 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyeleneterepthalate; PET), 셀로로오스트리 아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등으로 이루어진 군에서 선택된 물질이 사용될 수 있다.
예를 들어, 지지층(10)은 95%의 투과율 및 1.46 내지 1.52 정도의 굴절율을 갖는 광학용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어지고, 구조체(24)는 90 내지 95%의 투과율 및 1.55 내지 1.6의 굴절율을 가지는 단면이 삼각 형태인 스트라이프 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 실시예에서 구조체(24)의 제 1 면(24a), 제 2 면(24b) 및 제 3 면(24c) 중 어느 일면을 착색하여 반사 효율을 증대시킬 수 있으며, 구조체(24)가 지지층(10)의 일면에 배치되는 투명층(20) 내에 포함된 구조로도 형성할 수 있다. 이 경우 투명층(20)은 지지층(10)과 마찬가지로 투과되는 광의 손실이 최소화되도록 90% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예로서, 구조체(24) 또는 투명층(20) 상에 빛의 반사(reflection)를 감소시키는 반사 방지층, 긁힘을 방지하고 외형을 유지하기 위한 하드 코팅층(보호층)과 같은 기능층(30)이 형성될 수 있으며, 지지층(10)의 다른 일면에는 표시 장치 등으로부터 방출되는 전자파를 차단하기 위한 전자파 차폐층(도시안됨)이나 표시 패널에 접착을 위한 점착층(40)이 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 광학 필터가 플라즈마 표시 장치에 적용된 예를 설명하기 위한 부분 분해 사시도로서, 3 전극 면발광 방식의 플라즈마 표시 패널에 광학 필터가 적용된 경우를 일 예로 설명한다.
도 4를 참조하면, 플라즈마 표시 패널은 서로 대향하도록 배치된 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(120)을 포함한다.
제 1 기판(110) 상에는 유전체(111)와 보호막(112)으로 덮힌 복수의 유지 전극 라인(X)과 주사 전극 라인(Y)이 평행하게 형성된다. 유지 전극 라인(X)과 주사 전극 라인(Y)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 형성된 투명 전극(Xa, Ya)과 전도도 를 높이기 위한 금속 전극(Xb, Yb)으로 이루어진다.
제 2 기판(120) 상에는 유전체(121)로 덮힌 복수의 어드레스 전극 라인(A)이 형성된다. 복수의 어드레스 전극 라인(A) 사이의 유전체(121) 상에는 어드레스 전극 라인(A)과 평행하게 격벽(122)이 형성되고, 격벽(122)의 양측면과 유전체(121) 상에는 형광층(130)이 형성된다.
유지 전극 라인(X) 및 주사 전극 라인(Y)이 어드레스 전극 라인(A)과 서로 직교하도록 제 1 기판(110)과 제 2 기판(120)이 합착되고, 격벽(122)에 의해 형성되는 밀폐된 방전 공간에 플라즈마 형성을 위한 가스가 밀봉됨으로써 다수의 화소가 구성된다.
상기와 같이 구성된 플라즈마 표시 패널은 어드레스 전극 라인(A)과 어느 하나의 유지 전극 라인(X) 또는 주사 전극 라인(Y) 사이에 어드레스 전압(Va)이 인가됨으로써 어드레스 방전이 이루어지고, 한 쌍의 유지 전극 라인(X)과 주사 전극 라인(Y) 사이에 유지 전압(Vs)이 인가됨으로써 유지 방전이 이루어진다. 유지 방전시 발생하는 진공 자외선이 해당 형광체(130)를 여기시켜 투명한 제 1 기판(110)을 통해 가시광이 방출된다.
본 발명의 광학 필터는 상기와 같이 구성된 플라즈마 표시 패널의 제 1 기판(110)에 부착된다. 도 3과 같이 구성된 광학 필터의 경우 점착층(40)에 의해 제 1 기판(110)에 부착될 수 있다.
인접하는 두 매질의 굴절율이 서로 다른 경우 입사하는 광은 매질의 경계면 에서 굴절된다. 본 발명은 이와 같은 굴절 현상을 이용하기 위하여 지지층(10)의 일면에 지지층(10)과 굴절율이 다른 물질로 구조체(24)를 형성하고, 구조체(24)를 통해 입사된 광이 굴절율 차이에 의해 지지층(10)과 구조체(24)의 계면에서 반사되도록 한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 구조체(24)의 제 1 면(24a)을 통해 입사된 외부광은 지지층(10)과 구조체(24)의 굴절율 차이에 의해 제 2 면(24b)과 지지층(10)의 계면에서 반사되고, 제 2 면(24b)과 지지층(10)의 계면에서 반사된 광은 제 3 면(24c)에 반사된 후 제 1 면(24a)을 통해 외부로 출사된다. 본 실시예에서는 외부광의 입사 및 반사 방향이 동일하도록 구조체(24)를 형성한 경우를 설명하였지만, 지지층(10)과 구조체(24)의 굴절율에 따라 제 1 면(24a), 제 2 면(24b) 및 제 3 면(24c) 사이의 각도를 조절하면 입사 및 반사 방향을 임의로 조절할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 제 2 면(24b) 및 제 3 면(24c) 사이의 각도가 예각을 이룰 경우 전반사가 발생하지 않을 수 있으므로 제 2 면(24b) 및 제 3 면(24c) 사이의 각도를 90 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
도 5a는 외부광이 제 1 면(24a)에 수직으로 입사하는 경우이며, 도 5b는 외부광이 제 1 면(24a)에 소정의 각도로 입사하는 경우로서, 구조체(24)가 직각 삼각 형태로 이루어진 경우 외부광의 입사각(a)과 출사각(b)은 동일하지만, 이등변 삼각 형태로 이루어진 경우 출사각(b)은 제 1 면(24a)에 대한 입사각(a)의 차이(180 - a)가 된다.
본 발명의 광학 필터에서 외부광의 반사는 지지층(10)과 구조체(24)의 굴절 율 차이에 의해 일어난다. 이 때 지지층(10)과 구조체(24)의 굴절율 비에 의해 전반사 조건을 만족하는 임계각이 결정될 수 있으며, 임계각은 구조체(24)의 굴절율이 지지층(10)보다 커질수록 증가한다. 그러므로 굴절율 비의 조절을 통해 반사 경로를 용이하게 제어할 수 있다.
표시 장치가 사용자의 눈과 비슷한 위치에 설치되는 경우 태양이나 전등과 같은 대부분의 광원은 표시 장치의 상부에 위치한다. 그러므로 외부광이 입사하는 구조체(24)의 제 1 면(24a)이 광원의 방향과 일치되도록 하면 외부광의 전반사가 가능해진다. 또한, 본 발명의 광학 필터는 구조체가 투과율이 높은 물질로 형성되기 때문에 구조체(24)를 통해 내부광이 방출될 때 휘도 손실도 최소화될 수 있다. 실험적으로 종래에 비해 37 내지 48% 정도의 개선 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기존의 광학 필터는 시야각이 120 내지 125도로 제한되고, 명실 콘트라스트를 높이기 위해 블랙 스트라이프 간의 간격을 감소시키는 경우 시야각 제한 영역이 넓어지는 단점이 있다. 그러나 본 발명의 광학 필터는 구조체가 투과율이 높은 물질로 형성되기 때문에 시야각 제한 영역이 종래에 비해 감소될 수 있다.
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이 다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 필터를 설명하기 위한 사시도.
도 2는 도 1의 I1 - I2 부분을 절취한 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 필터를 설명하기 위한 단면도.
도 4는 본 발명의 광학 필터를 구비하는 플라즈마 표시 장치를 설명하기 위한 부분 분해 사시도.
도 5a 및 도 5b는 외부광의 반사 경로를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 지지층 20: 투명층
24: 구조체 30: 기능층
40: 점착층 110: 제 1 기판
111, 121: 유전체 112: 보호막
120: 제 2 기판 122: 격벽
130: 형광체

Claims (11)

  1. 지지층; 및
    상기 지지층의 일면에 일정 간격으로 배열되며, 상기 지지층과 굴절율이 다른 물질로 이루어진 스트라이프 형태의 구조체를 포함하며,
    상기 구조체를 통해 입사된 광이 굴절율 차이에 의해 상기 지지층과 상기 구조체의 계면에서 반사되는 광학 필터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지층이 90% 이상의 투과율을 갖는 광학 필터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 구조체의 굴절율이 상기 지지층보다 큰 광학 필터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 구조체가 80% 이상의 굴절율을 갖는 유리, 플라스틱 재료, 실리콘 및 이들의 공중합체 중 어느 하나로 이루어진 광학 필터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 플라스틱 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 셀로로오스트리 아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 이루어진 군에서 선택된 광학 필터.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 지지층의 일면에 배치되며, 상기 구조체를 포함하는 투명층을 더 포함하는 광학 필터.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 구조체 상에 배치된 보호층; 및
    상기 보호층 상에 배치된 기능층을 더 포함하는 광학 필터.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 기능층은 반사 방지층 및 하드 코팅층 중 적어도 하나를 포함하는 광학 필터.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 구조체는 상기 지지층과 일정 각도를 이루며 상기 광이 입사하는 제 1 면, 상기 지지층과 대향하는 제 2 면, 및 상기 제 2 면과 90도 이상의 각도를 이루며 상기 지지층과 상기 구조체의 계면에서 반사된 광을 상기 제 1 면을 통해 반사시키는 제 3 면을 포함하는 광학 필터.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 면, 상기 제 2 면 및 상기 제 3 면 중 적어도 일면이 착색된 광학 필터.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 광학 필터를 구비하는 플라즈마 표시 장치.
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