KR20120108729A

KR20120108729A - 표시 장치

Info

Publication number: KR20120108729A
Application number: KR1020110026963A
Authority: KR
Inventors: 정재우; 김아름; 허세헌; 손호석
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-10-05
Also published as: US20120242931A1

Abstract

표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 백라이트 어셈블리 및 위상 지연판을 포함한다. 상기 백라이트 어셈블리는 상기 표시 패널의 하부에 배치되어 상기 표시패널에 수직한 방향으로 직진광을 출사한다. 상기 위상 지연판은 상기 표시 패널 상부에 배치되고, 위상 지연층을 포함한다. 상기 위상 지연층은 상기 표시패널을 투과한 광을 제1 위상지연방향으로 위상 지연시키는 제1 패턴 및 상기 표시패널을 투과한 광을 상기 제1 위상지연방향과 위상 지연차를 가지는 제2 위상지연방향으로 위상 지연시키는 제2 패턴을 가진다. 이에 따라, 공간적 크로스토크 현상을 최소화함과 동시에 표시패널의 시야각을 효과적으로 넓힐 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입체 영상 표시용 표시 장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 백라이트 어셈블리로부터 광을 제공받아 액정표시패널에서 광의 투과율을 제어하는 방식으로 2차원의 평면 영상(이하, 2D 영상이라 함)을 표시하는데, 최근에는, 게임, 영화 등과 같은 분야에서 3차원의 입체영상(이하, 3D 영상이라 함)에 대한 수요가 증가함에 따라, 3D 영상을 표시하기 위한 표시 장치도 계속적으로 개발되고 있다.

일반적으로, 관찰자가 좌안 및 우안 각각을 통해 서로 다른 2D 영상들을 보고, 관찰자의 뇌에서 상기 2D 영상들을 융합함으로써 관찰자는 3D 영상을 시인하게 된다. 3D 영상을 표시하기 위한 표시 장치는 특수 안경의 착용 여부에 따라 크게 안경식(stereo-scopic) 및 비안경식(auto stereo-scopic)으로 구분된다.

상기 편광 안경식 표시 장치는 2D 영상을 표시하는 표시 패널 상에 서로 다른 방향의 편광을 출사하는 광학판을 배치하여, 상기 특수 안경을 착용한 관찰자의 좌안 및 우안으로 각각 서로 다른 방향을 갖는 편광이 도달하도록 한다. 이에 따라, 관찰자가 3D 영상을 시인하게 된다. 상기 편광 안경을 이용하는 경우, 상기 액정 셔틀 안경에 비해 상대적으로 낮은 비용으로 상기 편광 안경을 제작할 수 있고, 표시 품질도 양호한 장점이 있어 상용화에 유리하다. 그러나, 표시 장치 그 자체가 3D 영상을 표시하는 것과 달리 상기 광학판을 상기 표시 패널에 부착하여야 하므로, 표시패널에서 표시된 영상이 광학판을 투과하는 과정에서 관찰자의 시야각에 따라 좌안용 영상과 우안용 영상이 겹치게 되는 문제점, 즉 크로스토크(crosstalk) 현상이 발생하게 된다. 따라서 시야각에 있어 매우 취약하다는 문제점이 나타나게 된다.

또한, 상기의 시야각 문제를 해결하기 위해 최근에는 상기 광학판에 차광막을 부분적으로 형성하는 방법을 이용하고 있으나, 이는 결과적으로 출사되는 광량을 줄이게 되어 전체적인 휘도의 저하를 야기하게 된다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 공간적 크로스토크를 감소시키고 휘도의 저하를 줄일 수 있는 표시장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 백라이트 어셈블리 및 위상 지연판을 포함한다. 상기 백라이트 어셈블리는 상기 표시 패널의 하부에 배치되어 상기 표시패널에 수직한 방향으로 직진광을 출사한다. 상기 위상 지연판은 상기 표시 패널 상부에 배치되고, 위상 지연층을 포함한다. 상기 위상 지연층은 상기 표시패널을 투과한 광을 제1 위상지연방향으로 위상 지연시키는 제1 패턴 및 상기 표시패널을 투과한 광을 상기 제1 위상지연방향과 위상 지연차를 가지는 제2 위상지연방향으로 위상 지연시키는 제2 패턴을 가진다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위상 지연판은 베이스 기판을 더 포함하고, 상기 위상 지연층은 상기 베이스 기판 상에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리와 상기 표시패널 사이에 배치되어 상기 백라이트 어셈블리로부터 출사된 직진광 중 제1 편광을 투과시키는 제1 편광판, 및 상기 표시패널과 상기 위상 지연판 사이에 배치되어 상기 표시패널을 투과한 광 중 제2 편광을 투과시키는 제2 편광판을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 위상지연방향과 상기 제2 위상지연방향은 λ/2의 위상 지연차를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 패턴은 상기 제2 편광을 λ/4 위상 지연시키고, 상기 제2 패턴은 상기 제2 편광을 3λ/4 위상 지연시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 선격자 형태로 교대로 배열될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는 광을 발생하는 복수의 광원들, 도광판 및 격자 시트를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 상기 광원들로부터 출사된 광이 입사되는 입광면, 상기 입광면으로부터 연장되어 상기 입사된 광을 출사하는 출광면 및 상기 출광면으로부터 연장되어 상기 입광면에 대향하는 대광면을 포함할 수 있다. 상기 격자 시트는 상기 도광판 상부에 배치되고, 상기 도광판으로부터 출사된 광 중에서 상기 출광면에 수직한 광을 선택적으로 통과시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도광판은 상기 입광면으로부터 상기 대광면으로 갈수록 두께가 점차 증가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 격자 시트는 서로 평행한 복수 개의 스트라이프 형상의 홀들로 정의되는 격자 패턴을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 격자 패턴은 상기 위상 지연층의 제1 및 제2 패턴들과 평행하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는 상기 도광판 하부에 배치되어 광을 반사하는 반사판을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는 광을 발생하는 복수의 광원들, 및 상기 광원들 상부에 배치되고 상기 광원들로부터 출사된 광들의 방향을 전환시켜 상기 표시 패널에 수직한 방향으로 출사시키는 광학 필터를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학 필터의 일면에는 프리즘 패턴이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 프리즘 패턴이 상기 광원들을 향하도록 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 복수의 발광 다이오드들을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는 복수 개의 광원 모듈들을 포함하고, 상기 광원 모듈들 각각은 광을 발생하는 광원 및 상기 광원의 상부에 배치되어 상기 광원으로부터 출사된 광을 굴절시켜 상기 표시 패널에 수직한 방향으로 출사시키는 광학 렌즈를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학 렌즈는 일면이 볼록 렌즈의 곡면 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원 모듈은 상기 광원 및 상기 광학 렌즈의 측면에 형성되어 광을 차단하는 차단판을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위상 지연판 상부에 배치되어 상기 위상 지연판으로부터 출사되는 광을 확산시키는 확산필터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널은 상부 기판 및 하부 기판을 포함하고, 상기 상부 및 하부 기판들은 플라스틱 기판으로 형성될 수 있다.

상기한 본 발명의 의하면, 백라이트 어셈블리는 직진성을 가지는 직진광을 출사하는바, 좌안용 영상과 우안용 영상이 겹치지 않게 되어 공간적 크로스토크 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 위상 지연판 상부에 확산필터를 배치함으로써 공간적 크로스토크 현상을 최소화함과 동시에 표시패널의 시야각을 효과적으로 넓힐 수 있다.

또한, 시야각을 확보하기 위해 상기 위상 지연판에 별도의 블랙 매트릭스 등의 차광부재를 형성하지 않아도 되므로, 전체적인 휘도의 감소를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 표시 패널과 위상 지연층 사이의 배치 관계를 설명하기 위한 표시 패널의 확대 평면도이다.
도 3은 도 1의 표시 장치에서 광의 흐름을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4a는 도 1의 백라이트 어셈블리를 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 격자 시트를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 제1 편광판(200), 제2 편광판(300), 위상 지연판(400), 백라이트 어셈블리(500) 및 확산필터(600)를 포함한다.

상기 표시 패널(100)은 상기 백라이트 어셈블리(500)에서 제공하는 광을 이용하여 화상을 표시한다. 일례로, 상기 표시 패널(100)은 액정을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 상기 표시 패널(100)은 상기 백라이트 어셈블리(500)의 상부에 배치된다.

상기 제1 편광판(200)은 상기 표시 패널(100)과 상기 백라이트 어셈블리(500) 사이에 배치된다. 상기 편광판(200)은 상기 백라이트 어셈블리(500)로부터 제공받은 입사광을 편광시켜 상기 표시 패널(100)에 제공한다. 상기 제1 편광판(200)은 상기 입사광 중에서 제1 편광을 투과시킨다.

상기 제2 편광판(300)은 상기 표시 패널(100)의 상부에 배치된다. 상기 제2 편광판(300)은 상기 표시 패널(100)을 통과한 광 중에서 제2 편광을 투과시킨다. 상기 제2 편광의 방향은 상기 제1 편광의 방향과 다른 방향이고, 예를 들어, 서로 수직할 수 있다. 상기 제1 및 제2 편광판들(200, 300)은 상기 표시 패널(100)에 부착되거나, 상기 표시 패널(100) 상에 직접적으로 형성되어, 상기 표시 패널(100)과 직접적으로 접촉한다.

상기 위상 지연판(400)은 상기 제2 편광판(300) 상부에 배치된다. 상기 위상 지연판(400)은 상기 제2 편광판(300)을 통과한 상기 제2 편광의 위상을 지연시킨다. 상기 위상 지연판(400)은 베이스 기판(410) 및 상기 베이스 기판(410)상에 형성되는 위상 지연층(420)을 포함한다. 상기 위상 지연층(420)은 상기 제2 편광을 제1 위상지연방향으로 위상 지연시키는 제1 패턴(P1) 및 상기 제2 편광을 상기 제1 위상지연방향과 다른 제2 위상지연방향으로 위상 지연시키는 제2 패턴(P2)을 포함한다. 이 경우, 상기 제1 위상지연방향과 상기 제2 위상지연방향의 위상 지연차는 λ/2 일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 패턴(P1)은 상기 제2 편광을 λ/4 위상 지연시킬 수 있고, 상기 제2 패턴(P2)은 상기 제2 편광을 3λ/4 위상 지연시킬 수 있다. 여기서, "λ"는 광의 파장을 나타낸다. 상기 베이스 기판(410)은 유리판으로 형성될 수 있다.

상기 제1 패턴(P1) 및 상기 제2 패턴(P2)은 상기 표시 장치(500)의 제1 방향(D1)을 따라 연장되고, 제2 방향(D2)을 따라 반복적으로 배열된다. 상기 제2 방향(D2)은 상기 제1 방향(D1)과 수직할 수 있다. 일례로, 상기 제1 패턴(P1) 및 상기 제2 패턴(P2)이 선격자로 배열된다. 상기 제1 패턴(P1)은 상기 제2 편광을 위상 지연시킴으로써 상기 제2 편광을 제1 원편광으로 변경한다. 상기 제1 패턴(P1)은 회전자에 의해 상기 제2 편광을 -45회전시킨 것과 실질적으로 동일하게 상기 제2 편광을 상기 제1 원편광으로 변경할 수 있다. 상기 제2 패턴(P2)은 상기 제2 편광을 상기 제1 패턴(P1)과 다르게 위상 지연시킴으로써 상기 제2 편광을 제2 원편광으로 변경한다. 상기 제2 패턴(P2)은 회전자에 의해 상기 제2 편광을 +45회전시킨 것과 실질적으로 동일하게 상기 제2 편광을 상기 제2 원편광으로 변경할 수 있다. 상기 제1 원편광의 방향과 상기 제2 원편광의 방향으로 서로 반대 방향이다. 일례로, 상기 제1 원편광이 좌원편광일 때, 상기 제2 원편광은 우원편광일 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 원편광이 우원편광일 때, 상기 제2 원편광은 좌원편광일 수 있다.

본 실시예에서는 상기 제1 패턴(P1)과 상기 제2 패턴(P2)이 선격자 형태로 배열되는 것으로 기술하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 패턴(P1)과 상기 제2 패턴(P2)은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)으로 교대로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴은 도트 패턴을 형성할 수도 있다.

상기 표시 장치(10)는 2D 영상을 표시하지만, 편광 안경(700)을 착용한 관찰자는 상기 편광 안경(700)을 통해 상기 제1 및 제2 원편광을 양안 각각에 선택적으로 제공받을 수 있다. 상기 편광 안경(700)은 상기 제1 원편광을 통과시킬 수 있는 제1 안경부(710) 및 상기 제2 원편광을 통과시킬 수 있는 제2 안경부(720)를 포함한다. 상기 제1 원편광은 상기 제1 안경부(710)는 통과하지만, 상기 제2 안경부(720)는 통과할 수 없다. 상기 제2 원편광은 상기 제2 안경부(720)는 통과하지만, 상기 제1 안경부(710)는 통과할 수 없다. 이에 따라, 상기 관찰자는 한쪽 눈으로는 상기 제1 원편광만 보고, 다른 한쪽 눈으로는 상기 제2 원편광만 보아, 상기 관찰자의 뇌는 실질적으로는 입체 영상(이하, 3D 영상)을 인식하게 된다. 반면, 상기 관찰자가 상기 편광 안경(700)을 벗으면 상기 표시 장치(10)를 통해서 평면 영상(이하, 2D 영상)을 시인할 수 있다.

상기 백라이트 어셈블리(500)는 상기 제1 편광판(200) 하부에 배치되어 상기 표시패널(100)에 수직한 방향(D4)으로 직진광을 출사한다. 상기 백라이트 어셈블리(500)는 직진성을 가지고 서로 평행한 직진광을 출사하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 백라이트 어셈블리(500)에서 출사된 직진광은 확산되지 않고 상기 표시패널(100)에 수직한 방향(D4)으로 서로 평행하게 상기 표시패널(100)에 입사된다.

상기 백라이트 어셈블리(500)는 상술한 바와 같이 직진성을 가지는 직진광을 출사할 수 있는 구조라면 어떠한 구조라도 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 상기와 같이 직진성을 가지는 직진광을 출사할 수 있는 구조로서, 쇄기형의 도광판을 포함하는 백라이트 어셈블리를 채용하였다. 상기 백라이트 어셈블리(500)의 상세한 구조는 이하 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

상기 확산필터(600)는 상기 위상 지연판(400)상에 배치된다. 상기 확산필터(600)는 상기 위상 지연판(400)을 투과한 광을 확산시킴으로써, 전체적인 휘도 특성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 확산필터(600)는 상기 위상 지연판(400)을 투과한 직진성의 직진광들을 확산시켜, 전체적인 표시장치의 시야각을 넓히는 효과를 가진다. 상기 확산필터(600)는 일면에 프리즘 형상을 가지는 프리즘 시트일 수 있다.

도 2는 도 1의 표시 패널과 위상 지연층 사이의 배치 관계를 설명하기 위한 표시 패널의 확대 평면도이다. 도 3은 도 1의 표시 장치에서 광의 흐름을 설명하기 위한 개념도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 표시 패널(100)은 박막 트랜지스터(미도시) 및 화소 전극(미도시)을 포함하는 제1 기판(110) 및 상기 제1 기판(110)과 대향하는 제2 기판(120)을 포함한다. 상기 제1 기판 및 제2 기판들(110, 120)은 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 기판 및 제2 기판들(110, 120)은 섬유강화 플라스틱(Fiber Reinforced Plastic, FRP), 아크릴(acrylic) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate) 등으로 형성되는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 제1 및 제2 기판들(110, 120) 사이에는 표시 소자가 개재되어 상기 백라이트 어셈블리(500)가 제공하는 광의 투과율을 상기 표시 소자가 조절하여 상기 표시 패널(100)이 화상을 표시할 수 있다. 상기 표시 소자는 예를 들어, 액정일 수 있다. 상기 제1 편광판(200)은 상기 표시 패널(100)이 상기 백라이트 어셈블리(500)로부터 광을 제공받는 입사면측에 결합된다. 상기 제2 편광판(300)은 상기 입사면측과 대향하는 출사면측에 결합된다. 구체적으로, 상기 제1 편광판(200)은 상기 입사면측인 상기 제1 기판(110)의 외측에 결합되고, 상기 제2 편광판(300)은 상기 출사면측인 상기 제2 기판(120)의 외측에 결합된다.

상기 표시 패널(100)은 상기 제1 및 제2 기판들(110, 120)의 결합에 의해 정의되는 다수의 화소 셀들을 포함한다. 상기 화소 셀들 각각은 하나의 화소 전극 및 컬러를 나타내는 컬러필터를 포함한다. 상기 컬러필터는 상기 제1 기판(110)에 형성될 수도 있고, 상기 제2 기판(120)에 형성될 수도 있다. 상기 화소 셀들은 레드를 나타내는 레드 화소(R), 그린을 나타내는 그린 화소(G) 및 블루를 나타내는 블루 화소(B)를 포함할 수 있다. 상기 레드, 그린 및 블루 화소들(R, G, B)은 상기 제1 방향(D1)으로 반복적으로 배열되어 제n 화소 열(Rn)을 정의한다. 상기 레드, 그린 및 블루 화소들(R, G, B)의 상기 제2 방향(D2)에 인접하게 배치된 레드, 그린 및 블루 화소들(R, G, B)이 상기 제n 화소 열(Rn)의 상기 제2 방향(D2)에 인접하게 배치된 제n+1 화소 열(Rn+1)을 정의한다. 상기 제n+1 화소 열(Rn+1)의 상기 제2 방향(D2)에 제n+2 화소 열(Rn+2)이 배치된다. 입체 영상 표시용 표시 패널에서는 상기 화소 열마다 좌안용 화상과 우안용 화상이 교대로 표시된다. 예를 들면, 상기 제n 화소 열(Rn)에서는 좌안용 화상이, 상기 제n+1 화소 열(Rn+1)에서는 우안용 화상이 표시될 수 있다.

상기 위상 지연층(420)의 제1 패턴(P1)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장되고, 상기 제2 방향(D2)으로 이격되어 배치된다. 예를 들면, 상기 제1 패턴(P1)은 상기 제n 화소 열(Rn) 및 상기 제n+2 화소 열(Rn+2) 상에 배치된다. 상기 위상 지연층(420)의 제2 패턴(P2)은 서로 인접한 상기 제1 패턴(P1) 사이에 배치되어, 상기 제n+1 화소 열(Rn+1) 상에 배치된다. 따라서, 상기 제1 패턴(P1)은 상기 좌안용 화상에 대응하여 상기 제2 편광을 위상 지연시키고, 상기 제2 패턴(P2)은 상기 우안용 화상에 대응하여 상기 제2 편광을 위상 지연시킨다. 상기 위상 지연된 광은 사용자의 편광안경을 통해 좌안에는 좌안용 화상이 우안에는 우안용 화상이 입사되게 된다.

상기 위상 지연층(420)의 위상 지연축은 상기 제2 편광판(300)의 편광 흡수축과 소정의 일정한 각도를 가진다. 일례로, 상기 위상 지연축이 상기 제1 방향(D1) 또는 상기 제2 방향(D2)으로 연장되는 경우, 상기 편광 흡수축은 상기 제1 방향(D1)과 상기 제2 방향(D2)의 사이의 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 상기 위상 지연축은 상기 위상 지연층(420)이 상기 제2 편광을 원편광시키기 위해서 상기 흡수축과 45의 경사를 이루는 것이 바람직하다.

상기 백라이트 어셈블리(500)는 상술한 바와 같이 상기 표시 패널(100)에 수직한 방향으로 직진광(L)들을 출사한다. 상기 직진광(L)들은 직진성을 가지는바, 상기 제n 화소 열(Rn)을 투과하여 좌안용 화상을 나타내는 광은 상기 위상 지연층(420)의 제1 패턴(P1)을 지나게 되고, 상기 제n+1 화소 열(Rn+1)을 투과하여 우안용 화상을 나타내는 광은 상기 위상 지연층(420)의 제2 패턴(P2)을 지나게 된다. 따라서, 사용자의 눈에 비친 영상은 사용자의 눈의 위치에 무관하게 상기 좌안용 화상을 나타내는 광과 우안용 화상을 나타내는 광이 겹치지 않게 된다. 즉, 공간적 크로스토크 현상을 최소화할 수 있는 것이다. 또한, 상기 표시 패널(100)이 플렉서블 기판으로 형성되어 외부의 힘에 의하여 전체적으로 약간의 곡면을 가지는 경우에도, 상기 좌안용 화상을 나타내는 광과 우안용 화상을 나타내는 광이 겹치지 않게 되어 시야각의 한계를 해결할 수 있다.

또한, 상기 위상 지연판(400) 상부에 확산필터(600)를 배치함으로써, 상기 위상 지연판(400)으로부터 출사된 광들을 확산시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 위상 지연판(400)으로부터 출사된 광들은 상기 백라이트 어셈블리(500)에서 출사된 광의 특성과 마찬가지로 직진성을 가지는 직진광에 해당되어 사용자의 시야각이 매우 좁아지게 된다. 그러나, 본 실시예에서는 상기 위상 지연판(400) 상부에 확산필터(600)를 배치함으로써 상기 직진성을 가지는 직진광을 전체적으로 확산시켜 표시패널의 시야각을 넓힐 수 있다. 따라서, 공간적 크로스토크 현상을 최소화함과 동시에 표시 영상에 대한 시야각도 효과적으로 넓힐 수 있다.

또한, 종래에는 크로스토크 현상에 따른 시야각 문제를 해결하기 위해 위상 지연판에 차광막을 부분적으로 형성하여 상기 시야각 문제를 해결하고자 했으나, 이는 전체적인 휘도의 저하를 야기하였다. 그러나 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 공간적 크로스토크 현상을 최소화할 수 있는바, 상기 시야각을 확보하기 위해 상기 위상 지연판(400)상에 별도의 블랙 매트릭스 등의 차광부재를 형성하지 않아도 되므로, 전체적인 휘도의 감소를 방지할 수 있다.

이하에서는 도4a 및 도4b를 참조하여 상기 백라이트 어셈블리(500)의 상세한 구조를 설명한다.

도 4a는 도 1의 백라이트 어셈블리를 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 4b는 도 4a의 격자 시트를 나타낸 사시도이다.

도 1, 도4a 및 도4b를 참조하면, 상기 백라이트 어셈블리(500)는 광원들(510), 도광판(520), 격자 시트(530) 및 반사판(540)을 포함한다.

상기 광원들(510)은 반도체 특성을 이용하여 외부의 구동 전원을 통해 광을 발생하는 복수의 발광 다이오드(light emitting diode: LED)를 포함한다. 상기 발광 다이오드는 일방향을 따라 지향성을 갖는 점 형태의 광을 발생한다. 즉, 상기 발광 다이오드는 임의의 점으로부터 대략적으로 퍼지는 광을 발생한다. 상기 광원들(510)은 상기 도광판(520)의 측면에 위치한다. 본 실시예에서는 상기 광원을 점광원 광학 분포를 가지는 점광원으로 기술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 광원은 선광원 광학 분포를 가지는 선광원일 수 있다.

상기 도광판(520)은 점광원 광학 분포 또는 선광원 광학 분포를 갖는 입사광을 면광원 광학 분포를 갖는 출사광으로 변경시킨다. 상기 도광판(520)은 입광면(522), 출광면(524) 및 대광면(526)을 포함한다. 상기 입광면(522)은 상기 도광판의 일측에 형성되며 상기 입사광이 입사된다. 상기 광원들(510)은 상기 입광면(522)에 인접하도록 배치된다. 상기 출광면(524)은 상기 입광면(522)의 상변으로부터 연장되며 상기 입사광을 출사한다. 상기 대광면(526)은 상기 출광면(524)으로부터 연장되어 상기 입광면(522)에 대향한다. 상기 도광판은 상기 입광면(522)으로부터 상기 대광면(526)으로 갈수록 점진적으로 두꺼워지는 형상, 즉 쐐기(wedge) 형상을 가진다. 상기 대광면(526)에는 광을 반사하기 위한 반사층(527)이 형성될 수 있다.

상기 반사판(540) 상기 도광판(520) 하부에 배치되어 상기 도광판(520)으로부터 출사된 광을 반사한다. 구체적으로, 상기 도광판(520)으로 입사된 광의 일부는 상기 도광판의 출광면(524)으로 출사되지 못하고 상기 출광면과 대향하는 상기 도광판의 하부면(528)으로 출사하게 된다. 따라서 상기 반사판(540)은 상기 하부면(528)으로 출사된 광을 다시 반사시켜 상기 도광판의 출광면(524)으로 출사되도록 한다.

상기 격자 시트(530)는 상기 도광판의 출광면(524) 상부에 배치된다. 상기 격자 시트(530)는 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장되고 상기 제2 방향(D2)을 따라 평행하게 형성되는 복수 개의 홀로 정의되는 격자 패턴(532)을 포함한다. 즉, 상기 격자 패턴(532)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장되고 상기 제2 방향(D2)을 따라 서로 평행하고 매우 조밀하게 배열되는 복수 개의 스트라이프 형상을 가진다. 상기 격자 시트(530)는 상기 도광판(520)으로부터 출사된 광 중에서 상기 출광면(524)에 수직한 방향의 광만을 통과시킨다. 즉, 상기 격자 시트(530)의 상기 격자 패턴(532)에 의해서 상기 도광판(520)으로부터 출사된 광은 상기 출광면(524)에 수직한 직진광만이 통과되어 상기 제1 편광판(200)에 입사된다. 결과적으로, 상기 백라이트 어셈블리는 상기 표시 패널(100)에 수직한 방향(D4)으로 직진광들을 출사하게 된다.

상기 백라이트 어셈블리(500)는 상기 격자 시트(530) 상부에 배치되어 상기 직진광의 광학 특성을 향상시키는 광학 시트(590)를 더 포함할 수 있다.

상기 백라이트 어셈블리(500)는 수납용기(550)를 더 포함할 수 있다. 상기 수납용기(550)는 사각 프레임 형상을 가지며, 상기 수납용기(550)의 수납 공간에는 상기 광원(510), 도광판(520), 격자 시트(530) 및 반사판(540)이 수납되고 고정된다.

상기 백라이트 어셈블리(500)에서의 광의 진행 과정에 대해서 구체적으로 살펴보면, 상기 광원(510)으로부터 출사된 광은 상기 도광판의 입광면(522)을 통해 입사된다. 상기 입사된 광은 상기 도광판(520)의 내부에서 상기 출광면(524)과 상기 하부면(528)에 전반사되면서 진행된다. 상기 도광판(520)의 두께가 점점 증가하게 되므로, 상기 입사된 광이 상기 대광면(526)으로 진행하는 과정에서는 상기 도광판(520) 외부로 출사되지 않는다. 상기 전반사되면서 진행된 광이 상기 대광면(526)에 도달하면, 상기 대광면에 형성된 반사층(527)에 의해서 반사된다. 상기 대광면(526)에서 반사되어 다시 상기 입광면(522)으로 진행하는 광은 상기 도광판(520)의 두께가 점점 감소하게 되므로, 상기 입광면(522)으로 진행하는 과정에서 상기 출광면(524) 및 하부면(528)에서 전반사되지 못하고 상기 출광면(524) 또는 하부면(528)으로 출사하게 된다.

상기 도광판(520)의 출광면(524)으로 출사된 광은 상기 출광면(524) 상부에 배치되는 상기 격자 시트(530)의 격자 패턴(532)에 의해서 상기 출광면(524)에 수직한 광만이 상기 제1 편광판(200)으로 진행된다. 즉, 상기 백라이트 어셈블리(500)는 직진성을 가지는 직진광을 출사하게 된다.

상기 도광판의 하부면(528)으로 출사되는 광은 상기 도광판(520) 하부에 배치된 상기 반사판(540)에 의해서 반사된다. 따라서 상기 반사판(540)에 의해 상부방향으로 반사된 광은 상기 출광면(524)으로 출사하게 되고, 상기 출광면(524)으로 출사된 광은 마찬가지로 상기 격자 시트(530)를 지나면서 직진광으로 출사된다.

상기 도광판(520)은 상기 도광판의 입광면(310)으로 입사된 광이 상기 도광판의 대광면(330)에 도달할 때까지 상기 도광판 외부로 출사되지 않고 전반사를 이루며 진행하므로, 상기 입사된 광이 전체적으로 고르게 중첩되고, 따라서 전체적으로 균일한 광을 효율적으로 출사시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 백라이트 어셈블리(500)는 직진성을 가지는 직진광을 출사하는바, 좌안용 영상과 우안용 영상이 겹치지 않게 되어 공간적 크로스토크 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 위상 지연판(400) 상부에 확산필터(600)를 배치함으로써 상기 직진성을 가지는 직진광을 전체적으로 확산시켜 표시패널의 시야각을 넓힐 수 있고, 따라서 공간적 크로스토크 현상을 최소화함과 동시에 표시 영상에 대한 시야각도 효과적으로 넓힐 수 있다. 또한, 전체적인 휘도의 감소를 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 상기 도광판(520)이 쐐기 형상을 가지는 것으로 기술하였으나 이에 한정되는 것이 아니다. 상기 도광판의 형상은 광을 고르게 분포시켜 직진광을 출사할 수 있는 구조라면 다양하게 변경 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 단면도이다. 본 실시예에 따른 표시 장치는 백라이트 어셈블리를 제외하고는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 실시예의 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명을 이를 생략한다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(501)는 광원들(510), 광학 필터(560) 및 수납용기(550)를 포함한다.

상기 광원들(510)은 반도체 특성을 이용하여 외부의 구동 전원을 통해 광을 발생하는 복수의 발광 다이오드(light emitting diode: LED)를 포함한다. 상기 광원들(510)은 상기 광학 필터(560)의 하부에 위치하여, 상부에 위치하는 상기 광학 필터(560)로 광을 전달한다.

상기 광학 필터(560)는 상기 광원들(510)로부터 입사된 광들의 방향을 전환시켜 상기 표시 패널(100)에 수직한 방향(D4)으로 출사시킨다. 즉, 상기 광학 필터(560)는 상기 광원들(510)로부터 입사된 광들을 전환시켜 직진성을 가지는 직진광(L)으로 출사시킨다. 구체적으로, 상기 광학 필터(560)는 상기 광학 필터의 일면에 제1 방향(D1)으로 연장되는 프리즘 패턴(562)을 가진다. 상기 광학 필터(560)는 상기 프리즘 패턴(562)의 요철부가 상기 광원들(510)을 향하도록 상기 광원들(510) 상부에 배치된다. 상기 광학 필터(560)는 상기 프리즘 패턴(562)을 통해 상기 광원들(510)로부터 출사된 광을 상기 광학 필터(560)에 수직한 방향(D4)으로 전환시킨다. 구체적으로, 상기 광원들(510)로부터 출사된 광은 상기 광학 필터(560)의 프리즘 패턴(562)에서 전반사가 되고, 상기 광학 필터(560)에 실질적으로 수직한 방향(D4)으로 진행하게 된다.

본 실시예에서 상기 광학 필터(560)는 일면에 프리즘 패턴(562)을 가지는 것으로 기술하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 상기 광학 필터(560)는 상기 광학 필터(560)에 입사되는 광들을 직진성을 가지는 직진광으로 전환할 수 있는 다양한 패턴을 가질 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 상기 광원을 점광원 광학 분포를 가지는 점광원으로 기술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 광원은 선광원 광학 분포를 가지는 선광원 일 수 있다.

상기 백라이트 어셈블리(501)는 상기 광학 필터(560) 상부에 배치되어 상기 직진광의 광학 특성을 향상시키는 광학 시트(590)를 더 포함할 수 있다.

상기 수납용기(550)는 사각 프레임 형상을 가지며, 상기 수납용기(550)의 수납 공간에는 상기 광원들(510) 및 광학 필터(560)가 수납되고 고정된다.

상술한 바와 같이, 상기 백라이트 어셈블리(501)는 직진성을 가지는 직진광을 출사하는바, 공간적 크로스토크 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 표시 영상에 대한 시야각도 효과적으로 넓힐 수 있으며, 전체적인 휘도의 감소를 방지할 수 있다. 또한, 도광판의 구성을 생략할 수 있어, 전체적인 크기를 효율적으로 줄일 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 단면도이다. 본 실시예에 따른 표시 장치는 백라이트 어셈블리를 제외하고는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 실시예의 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명을 이를 생략한다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(502)는 광원(510) 및 광학 렌즈(570)를 포함하는 광원 모듈들(580) 및 수납용기(550)를 포함한다.

상기 광원 모듈들(580) 각각에서, 상기 광학 렌즈(570)는 상기 광원(510)의 상부에 배치되어 상기 광원(510)로부터 입사된 광을 굴절시켜 상기 표시 패널(100)에 수직한 방향(D4)으로 출사시킨다. 즉, 상기 광학 렌즈(570)는 상기 광원(510)로부터 입사된 광을 굴절시켜 직진성을 가지는 직진광(L)으로 출사시킨다. 구체적으로, 상기 광학 렌즈(570)는 일면이 볼록 렌즈의 곡면 형상을 가지며, 상기 곡면이 상기 광원(510)을 향하도록 상기 광원(510) 상부에 배치된다. 상기 광원(510) 및 상기 광학 렌즈(570)의 측면에는 측면으로의 광의 출사를 방지하기 위한 차단판(572)이 형성될 수 있다. 상기 광학 렌즈(570)의 곡면에 의해 상기 광원(510)로부터 출사된 광은 상기 표시 패널(100)에 수직한 방향(D4)으로 굴절되고, 상기 광학 렌즈(570)의 범위를 벗어나는 광은 상기 차단판(572)에 의해서 차단된다.

본 실시예에서 상기 광학 렌즈(570)는 일면이 볼록 렌즈의 곡면 형상을 가지는 것으로 기술하였지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 상기 광학 렌즈(570)는 상기 광학 렌즈(570)를 투과하는 광들을 직진성을 가지는 직진광으로 전환할 수 있는 다양한 렌즈 형상을 가질 수 있다.

상기 백라이트 어셈블리(502)는 상기 광원 모듈들(580) 상부에 배치되어 상기 직진광의 광학 특성을 향상시키는 광학 시트(590)를 더 포함할 수 있다.

상기 수납용기(550)는 사각 프레임 형상을 가지며, 상기 수납용기(550)의 수납 공간에는 상기 광원 모듈들(580)이 수납되고 고정된다.

상술한 바와 같이, 상기 백라이트 어셈블리(502)는 직진성을 가지는 직진광을 출사하는바, 공간적 크로스토크 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 표시 영상에 대한 시야각도 효과적으로 넓힐 수 있으며, 전체적인 휘도의 감소를 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 백라이트 어셈블리는 직진성을 가지는 직진광을 출사하는바, 좌안용 영상과 우안용 영상이 겹치지 않게 되어 공간적 크로스토크 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 위상 지연판 상부에 확산필터를 배치함으로써 상기 직진성을 가지는 직진광을 전체적으로 확산시켜 표시패널의 시야각을 효과적으로 넓힐 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

500, 501, 502: 백라이트 어셈블리 100: 표시 패널
200: 제1 편광판 300: 제2 편광판
400: 위상 지연판 410: 베이스 기판
420: 위상 지연층 P1, P2: 제1, 제2 패턴
600: 확산 필터 710, 720: 제1, 제2 안경부
510: 광원 520: 도광판
530: 격자 시트 540: 반사판
550: 수납용기 560: 광학 필터
570: 광학렌즈 580: 광원 모듈
590: 광학 시트
Rn, Rn+1, Rn+2: 제n, 제n+1, 제n+2 화소 열

Claims

영상을 표시하는 표시 패널;
상기 표시 패널의 하부에 배치되어 상기 표시패널에 수직한 방향으로 직진광을 출사하는 백라이트 어셈블리; 및
상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 표시패널을 투과한 광을 제1 위상지연방향으로 위상 지연시키는 제1 패턴 및 상기 표시패널을 투과한 광을 상기 제1 위상지연방향과 위상 지연차를 가지는 제2 위상지연방향으로 위상 지연시키는 제2 패턴을 가지는 위상 지연층을 포함하는 위상 지연판을 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 위상 지연판은 베이스 기판을 더 포함하고,
상기 위상 지연층은 상기 베이스 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리와 상기 표시패널 사이에 배치되어 상기 백라이트 어셈블리로부터 출사된 직진광 중 제1 편광을 투과시키는 제1 편광판 및
상기 표시패널과 상기 위상 지연판 사이에 배치되어 상기 표시패널을 투과한 광 중 제2 편광을 투과시키는 제2 편광판을 더 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 위상지연방향과 상기 제2 위상지연방향은 λ/2의 위상 지연차를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제4항에 있어서, 상기 제1 패턴은 상기 제2 편광을 λ/4 위상 지연시키고, 상기 제2 패턴은 상기 제2 편광을 3λ/4 위상 지연시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 선격자 형태로 교대로 배열되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는,
광을 발생하는 복수의 광원들;
상기 광원들로부터 출사된 광이 입사되는 입광면, 상기 입광면으로부터 연장되어 상기 입사된 광을 출사하는 출광면 및 상기 출광면으로부터 연장되어 상기 입광면에 대향하는 대광면을 포함하는 도광판; 및
상기 도광판 상부에 배치되고, 상기 도광판으로부터 출사된 광 중에서 상기 출광면에 수직한 광을 선택적으로 통과시키는 격자 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 도광판은 상기 입광면으로부터 상기 대광면으로 갈수록 두께가 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 격자 시트는 서로 평행한 복수 개의 스트라이프 형상의 홀들로 정의되는 격자 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제9항에 있어서, 상기 격자 패턴은 상기 위상 지연층의 제1 및 제2 패턴들과 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는 상기 도광판 하부에 배치되어 광을 반사하는 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는,
광을 발생하는 복수의 광원들; 및
상기 광원들 상부에 배치되고, 상기 광원들로부터 출사된 광들의 방향을 전환시켜 상기 표시 패널에 수직한 방향으로 출사시키는 광학 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 광학 필터의 일면에는 프리즘 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제13항에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 프리즘 패턴이 상기 광원들을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제12항에 있어서, 상기 광원은 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는 복수 개의 광원 모듈들을 포함하고,
상기 광원 모듈들 각각은,
광을 발생하는 광원; 및
상기 광원의 상부에 배치되어 상기 광원으로부터 출사된 광을 굴절시켜 상기 표시 패널에 수직한 방향으로 출사시키는 광학 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제16항에 있어서, 상기 광학 렌즈는 일면이 볼록 렌즈의 곡면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제16항에 있어서, 상기 광원 모듈은 상기 광원 및 상기 광학 렌즈의 측면에 형성되어 광을 차단하는 차단판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 위상 지연판 상부에 배치되어, 상기 위상 지연판으로부터 출사되는 광을 확산시키는 확산필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 표시 패널은 상부 기판 및 하부 기판을 포함하고,
상기 상부 및 하부 기판들은 플라스틱 기판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.