KR20230103657A - 표시장치 - Google Patents

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KR20230103657A
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우종훈
김성일
어윤정
오영민
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 개시의 실시예들은, 시야각 전환 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 표시패널 상에 배치된 편광판, 편광판 상에 배치되고 액정층을 포함하는 광 경로 제어 셀 및 광 경로 제어 셀 상에 배치되고 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자를 포함하는 광 경로 변환 필름을 포함하고, 편광판의 흡수축은 광 경로 변환 필름의 흡수축과 수직하고, 광 경로 제어 셀의 전압 인가 유무에 따라 공유 모드 또는 차폐 모드로 전환됨으로써, 광 경로 제어 셀의 전압 인가 유무에 따라 공유 모드 또는 차폐 모드로 전환될 수 있는 시야각 전환 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 개시의 실시예들은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시야각 전환 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 표시장치는 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 스마트 폰, 태블릿 PC(Personal Computer) 및 와치 폰(watch phone) 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 텔레비전, 노트북, 모니터, 은행의 입출금장치(ATM) 등의 다양한 제품의 표시 화면으로 널리 사용되고 있다.
이러한 표시장치는 시야각 특성이 매우 중요하다.
표시장치는 넓은 시야각 범위에서도 선명하여 왜곡되지 않는 화질을 구현할 수 있어야 한다. 따라서, 광(廣)시야각 기술이 지속적으로 개발되고 있다.
그러나, 표시장치를 통해 표시되는 정보가 주변에 위치하는 타인에게는 보여지지 않기를 희망하는 경우, 광(廣)시야각 모드(또는 공유 모드) 외에도 스크린의 정면에 앉은 사람에게만 스크린 상의 영상을 볼 수 있게 하는 협(狹)시야각 모드(또는 차폐 모드) 또한 요구되고 있는 실정이다.
본 개시의 실시예들은 광 경로 제어 셀의 전압 인가 유무에 따라 공유 모드 또는 차폐 모드로 전환되는 표시장치에 관한 것이다.
본 개시의 실시예들은 공유 모드에서 운전자와 동승자의 위치에서 모두 시인되는 표시장치에 관한 것이다.
본 개시의 실시예들은 차폐 모드에서 운전자는 동승자 정면에 위치된 표시장치의 화면이 시인되지 않고, 동승자에게만 시인되는 표시장치에 관한 것이다.
본 개시의 실시예들은 표시패널 상에 배치된 편광판, 편광판 상에 배치되고 액정층을 포함하는 광 경로 제어 셀 및 광 경로 제어 셀 상에 배치되고 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자를 포함하는 광 경로 변환 필름을 포함하고, 편광판의 흡수축은 광 경로 변환 필름의 흡수축과 수직하고, 광 경로 제어 셀의 전압 인가 유무에 따라 공유 모드 또는 차폐 모드로 전환되는 표시장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 적어도 하나의 인쇄 회로와 연결된 표시패널, 표시패널 상에 배치된 편광판, 편광판 상에 배치되고, 인쇄 회로와 전기적으로 연결되며, 액정층을 포함하는 광 경로 제어 셀 및 광 경로 제어 셀 상에 배치되고 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자를 포함하는 광 경로 변환 필름을 포함하고, 편광판의 흡수축은 광 경로 변환 필름의 흡수축과 수직하고, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자는 편광판의 표면에 대해 기울어진 상태로 배열된 표시장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 광 경로 제어 셀의 전압 인가 유무에 따라 공유 모드 또는 차폐 모드로 전환되는 표시장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 공유 모드에서 운전자와 동승자의 위치에서 모두 시인되는 표시장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 차폐 모드에서 운전자는 동승자 정면에 위치된 시야각 전환 표시장치의 화면이 시인되지 않고, 동승자에게만 시인되는 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치의 시스템 구현 예시도이다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 공유 모드인 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 차폐 모드인 경우를 개략적으로 도시한 도면이다
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치의 적층 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치의 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 광 경로 제어 셀의 하부에 편광판이 적층된 방향과 대응되는 방향을 기준으로, 편광판, 광 경로 제어 셀 및 광 경로 변환 필름이 공유 모드일 때의 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 광 경로 제어 셀의 하부에 편광판이 적층된 방향과 대응되는 방향을 기준으로, 편광판, 광 경로 제어 셀 및 광 경로 변환 필름이 차폐 모드일 때의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 공유 모드일 때, 운전자와 동승자에게 패널이 시인되는 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 차폐 모드일 때, 운전자와 동승자에게 패널이 시인되는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치의 공유 모드와 차폐 모드의 시야각 특성을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 공유 모드 또는 차폐 모드일 때, 광 경로 변환 필름에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자의 장축이 편광판의 표면에 대해 기울어진 정도에 따라 결정되는 휘도 특성을 도시한 도면이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치의 시스템 구현 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치에서, 데이터 드라이버(SDIC)는 다양한 타입들(TAB, COG, COF 등) 중 COF (Chip On Film) 타입으로 구현되고, 게이트 드라이버(GDC)는 다양한 타입들(TAB, COG, COF, GIP 등) 중 GIP (Gate In Panel) 타입으로 구현될 수 있다.
데이터 드라이버(SDIC)는 하나 이상의 소스 드라이버 집적회로(SDIC)로 구현될 수 있다. 도 1은 데이터 드라이버(SDIC)가 다수의 소스 드라이버 집적회로(SDIC)로 구현된 경우를 예시한 것이다.
데이터 드라이버(SDIC)가 COF 타입으로 구현된 경우, 데이터 드라이버(SDIC)를 구현한 각 소스 드라이버 집적회로는, 소스 측 회로필름(SF) 상에 실장 될 수 있다.
소스 측 회로필름(SF)의 일 측은 표시패널(200)의 넌-액티브 영역(N/A)에 존재하는 패드 부 (패드들의 집합체)와 전기적으로 연결될 수 있다.
소스 측 회로필름(SF) 상에는, 소스 드라이버 집적회로(SDIC)와 표시패널(200)을 전기적으로 연결해주기 위한 배선들이 배치될 수 있다.
표시장치는, 다수의 소스 드라이버 집적회로(SDIC)와 다른 장치들 간의 회로적인 연결을 위해, 하나 이상의 소스 인쇄회로기판(SPCB)과, 제어 부품들과 각종 전기 장치들을 실장 하기 위한 컨트롤 인쇄회로기판(CPCB)을 포함할 수 있다.
하나 이상의 소스 인쇄회로기판(SPCB)에는 소스 드라이버 집적회로(SDIC)가 실장 된 소스 측 회로필름(SF)의 타 측이 연결될 수 있다.
즉, 소스 드라이버 집적회로(SDIC)가 실장 된 소스 측 회로필름(SF)은, 일 측이 표시패널(200)의 넌-액티브 영역(N/A)과 전기적으로 연결되고, 타 측이 소스 인쇄회로기판(SPCB)과 전기적으로 연결될 수 있다.
컨트롤 인쇄회로기판(CPCB)에는, 데이터 드라이버(SDIC) 및 게이트 드라이버(GDC) 등의 동작을 제어하는 컨트롤러(CTR)가 배치될 수 있다.
또한, 컨트롤 인쇄회로기판(CPCB)에는, 표시패널(200), 데이터 드라이버(SDIC) 및 게이트 드라이버(GDC) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 파워 관리 집적회로(PMIC: Power Management IC) 등이 더 배치될 수도 있다.
소스 인쇄회로기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄회로기판(CPCB)은 적어도 하나의 연결 부재(CBL)를 통해 회로적으로 연결될 수 있다. 여기서, 연결 부재(CBL)는, 일 예로, 가요성 인쇄 회로(FPC: Flexible Printed Circuit), 가요성 플랫 케이블(FFC: Flexible Flat Cable) 등일 수 있다.
하나 이상의 소스 인쇄회로기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄회로기판(CPCB)은 하나의 인쇄회로기판으로 통합되어 구현될 수도 있다.
게이트 드라이버(GDC)가 GIP (Gate In Panel) 타입으로 구현된 경우, 게이트 드라이버(GDC)에 포함된 다수의 게이트 구동회로는 표시패널(200)의 넌-액티브 영역(N/A) 상에 직접 형성될 수 있다.
다수의 게이트 구동회로(GDC) 각각은 표시패널(200)에서의 액티브 영역(A/A)에 배치된 해당 게이트 라인(Gate Line)으로 해당 스캔신호를 출력할 수 있다. 여기서, 액티브 영역(A/A)은 광이 출사되는 영역, 즉, 이미지가 표시되는 영역을 의미할 수 있다.
표시패널(200) 상에 배치된 다수의 게이트 구동회로(GDC)는, 넌-액티브 영역(N/A)에 배치된 게이트 구동 관련 배선들을 통해, 스캔신호 생성에 필요한 각종 신호(클럭신호, 하이 레벨 게이트 전압, 로우 레벨 게이트 전압, 스타트 신호, 리셋 신호 등)를 공급받을 수 있다.
넌-액티브 영역(N/A)에 배치된 게이트 구동 관련 배선들은, 다수의 게이트 구동회로(GDC)에 가장 인접하게 배치된 소스 측 회로필름(SF)과 전기적으로 연결될 수 있다.
표시패널(200)은 액정표시패널 또는 유기발광 표시패널일 수 있으나, 본 개시의 표시패널의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 영상을 표시하는 표시패널이면 충분하다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시장치(100)는 자동차 등의 차량용 디스플레이에 적용될 수 있다. 예를 들면, 표시패널 상부에 배치된 편광판, 광 경로 제어 셀 및 광 경로 변환 필름을 통해, 차폐 모드(또는 드라이브 모드, Drive Mode)와 공유 모드(또는 넌-드라이브 모드, Non-Drive Mode)를 구현할 수 있다.
구체적으로, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치(100)가 차량용 디스플레이이고, 동승자가 정면으로 바라보는 방향에 위치할 때, 표시장치(100)가 차폐 모드인 경우 표시장치(100)의 화상은 동승자에게만 시인될 수 있으며, 표시장치(100)가 공유 모드인 경우 표시장치(100)의 화상은 동승자뿐만 아니라 운전자에게도 시인될 수 있다.
이를 도면을 참조하여 검토하면 다음과 같다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 공유 모드인 경우를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 차폐 모드인 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치(100)는 표시패널(200), 편광판(210), 광 경로 제어 셀(220) 및 광 경로 변환 필름(230)을 포함할 수 있다
구체적으로, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치(100)의 표시패널(200) 상에는 편광판(210)이 배치되고, 편광판(210) 상에는 액정층을 포함하는 광 경로 제어 셀(220)이 배치되며 광 경로 제어 셀(220) 상에는 광 경로 변환 필름(230)이 배치될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시장치(100)가 공유 모드 상태인 경우, 표시패널(200)로부터 출사된 광은 편광판(210), 광 경로 제어 셀(220) 및 광 경로 변환 필름(230)을 차례로 투과하여 운전자 및 동승자에게 시인될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 표시장치(100)가 공유 모드일 경우, 광 경로 제어 셀(230)에는 전압이 인가되지 않을 수 있다. 광 경로 제어 셀(220)은 액정층을 포함할 수 있으며, 광 경로 제어 셀(220)의 액정 모드는 ECB 모드(electrically controlled birefringence)일 수 있다.
표시장치(100)가 공유 모드일 경우, 표시패널(200) 로부터 출사된 광은 광 경로 제어 셀(220) 및 광 경로 변환 필름(230)을 통과하면서 여러 방향으로 확산되어 표시패널(200)을 바라보는 시청자(예: 운전자 및 동승자)가 다양한 방향에서 화상을 시청할 수 있다.
따라서, 운전자가 주차 등의 기능을 이용할 때, 운전자가 동승자 정면에 배치된 표시패널(200)의 화상을 용이하게 시청할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 표시장치(100)가 차폐 모드일 경우, 광 경로 제어 셀(220)에는 전압이 인가될 수 있다.
표시장치(100)가 차폐 모드일 경우, 표시패널(200)로부터 출사된 광은 광 경로 제어 셀(220) 및 광 경로 변환 필름(230)을 투과하면서 표시패널(200)의 정면 방향으로 출사될 수 있다. 따라서, 표시패널(200)의 정면 방향에서만 화상을 시청할 수 있으므로, 동승자는 표시패널(200)의 화상을 시청할 수 있으나, 운전자는 화상의 시청이 어려울 수 있다.
따라서, 동승자 정면에 배치된 표시패널(200)이 구동되더라도, 운전자가 운전 중일 때, 동승자 정면에 배치된 표시패널(200)이 시인되지 않으므로 운전의 안전성이 확보될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에서는 광 경로 제어 셀(230)의 액정 모드가 ECB 모드인 것을 중심으로 설명하였으나, 본 개시의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 광 경로 제어 셀(230)의 액정 모드는 VA (vertical alignment) 모드일 수도 있다. 이 경우, 광 경로 제어 셀(230)에 전압을 인가하는 경우, 표시장치는 공유 모드일 수 있고, 광 경로 제어 셀(230)에 전압을 인가하지 않는 경우, 표시장치는 차폐 모드일 수 있다.
후술하는 설명에서는, 설명의 편의를 위하여 광 경로 제어 셀(230)의 액정 모드가 ECB 모드인 것을 중심으로 설명한다.
이러한 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치(100)의 적층 구조를 검토하면 다음과 같다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치의 적층 구조를 도시한 도면이다. 도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치의 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치(100)는 표시패널(200), 편광판(210), 광 경로 제어 셀(220) 및 광 경로 변환 필름(230)을 포함할 수 있다.
광 경로 제어 셀(220)은 제1 기판(420), 제1 전극(421), 액정층(423), 제2 전극(422) 및 제2 기판(425)을 포함할 수 있다.
표시패널(200) 상에는 편광판(210)이 배치될 수 있다.
편광판(210)은 선형 편광판일 수 있다. 예를 들면, 편광판(210)은 편광자를 포함할 수 있으며, 편광자의 흡수축은 90o 방향(투과축은 흡수축과 수직한 방향)일 수 있으나, 이는 일 예에 불과하다.
편광판(210) 상에는 제1 기판(420)이 배치될 수 있다. 제1 기판(420) 상에는 제1 전극(421)이 배치되고, 제1 전극(421) 상에는 액정층(423)이 배치될 수 있다. 액정층(423) 상에는 제2 전극(422)이 배치되고, 제2 전극(422) 상에는 제2 기판(425)이 배치될 수 있다.
제1 및 제2 기판(420, 425) 각각은 유리 기판이거나 또는 유기절연물질을 포함하는 투명 기판 일 수 있으나, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치(100)가 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 및 제2 전극(421, 422)은 투명 도전 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(421)과 제2 전극(422)은 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminium doped zinc oxide), FTO(Fluorine tin oxide), 은-나노와이어 중 적어도 하나의 재료로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(421)과 제2 전극(422)은 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다.
도 5를 참조하면, 액정층(423)은 다수의 액정(523)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극(421, 422)에 전압 인가 여부에 따라 액정층(423)에 포함된 액정들의 배열이 달라짐으로써, 표시장치(100)의 공유 모드와 차폐 모드가 결정될 수 있다.
예를 들면, 제1 및 제2 전극(421, 422)에 전압이 인가되지 않으면 표시장치(100)는 공유 모드일 수 있고, 제1 및 제2 전극(421, 422)에 전압이 인가되면, 표시장치(100)는 차폐 모드일 수 있다.
도 5에는 도시하지 않았으나, 표시패널은 적어도 하나의 인쇄 회로와 전기적으로 연결되고, 광 경로 제어 셀(220)은 표시패널이 전기적으로 연결된 인쇄 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
다수의 액정(523)은 일정 방향으로 배향된 상태일 수 있다.
이러한 다수의 액정(523)을 포함하는 액정층(423)의 장축은 편광판(210)의 흡수축과 45o 방향으로 배향될 수 있다.
도 5를 참조하면, 광 경로 변환 필름(230)은 필름(230)과, 필름(230)에 포함된 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자를 포함하는 다수의 분자(531)를 포함할 수 있다. 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)는 이색성 염료일 수 있으나 본 개시의 실시예들에 따른 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)는 편광판(210)의 표면(또는 수평면)에 대한 기울기에 따라 비 등방성 광 흡수 특성을 가질 수 있다. 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)는 광의 흡수율이 편광 방향에 따라서 달라지는 물질일 수 있다. 예를 들면, 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 장축 방향으로 편광된 광의 흡수율이 크고, 단축 방향으로 편광된 광의 흡수율이 낮을 수 있다.
다시 말해, 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 단축 방향으로 진동하는 편광의 투과율은 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 장축 방향으로 진동하는 편광의 투과율 보다 높을 수 있다.
광 경로 변환 필름(230)에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)는 단면 상으로 편광판(210)의 표면(또는 수평면)에 대해 50o 내지 80o의 각도로 기울어진 상태(tilt된 상태)일 수 있다.
다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)가 편광판(210)의 표면에 대해 50o 내지 80o의 각도로 기울어진 상태로 존재함으로써, 표시장치(100)를 정면에서 바라볼 경우(예: 동승자가 좌석에서 표시장치를 바라보는 경우), 시청자가 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)를 바라 볼 때, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 단축 방향으로 배열된 상태를 볼 수 있게 된다.
또한, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)는 단면 상으로 50o 내지 80o의 각도로 기울어진 상태(tilt된 상태)이므로, 광 경로 변환 필름(230)의 흡수축은 동일 평면 상에서 편광판(210)의 흡수축과 수직한 방향(예: 0o 방향)일 수 있다.
그리고, 표시장치(100)를 측면에서 바라볼 경우(예: 운전자가 좌석에서 표시장치를 바라보는 경우), 시청자가 다수의 편과 배향 염료(531)를 바라볼 때, 정면에서 바라보는 경우에 비해 다수의 편광 염료(531)의 축이 긴 방향으로 배열된 상태를 볼 수 있게 된다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치(100)는 광 경로 제어 셀(220)의 제1 및 제2 전극(421, 422)에 전압이 인가 되지 않을 때 공유 모드로 동작할 수 있고, 전압이 인가 될 때 차폐 모드로 동작할 수 있다.
이를 도 6 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 검토하면 다음과 같다.
도 6은 광 경로 제어 셀의 하부에 편광판이 적층된 방향과 대응되는 방향을 기준으로, 편광판, 광 경로 제어 셀 및 광 경로 변환 필름이 공유 모드일 때의 구조를 도시한 도면이다. 도 7은 광 경로 제어 셀의 하부에 편광판이 적층된 방향과 대응되는 방향을 기준으로, 편광판, 광 경로 제어 셀 및 광 경로 변환 필름이 차폐 모드일 때의 구조를 도시한 도면이다. 도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 공유 모드일 때, 운전자와 동승자에게 패널이 시인되는 상태를 도시한 도면이다. 도 9는 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 차폐 모드일 때, 운전자와 동승자에게 패널이 시인되는 상태를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 표시장치를 좌우에서 바라봤을 때의 구조일 수 있다.
먼저, 도 6을 참조하면, 표시패널로부터 공급된 광은 편광판(210)의 흡수축(예: 90o 방향 또는 도 6의 x축 방향)과 동일 평면 상으로 수직한 방향(예: 도 6의 y축 방향)의 광이 투과될 수 있다.
편광판(210) 상에 배치된 광 경로 제어 셀(220)에 포함된 액정층(423)의 장축은 편광판(210)의 흡수축의 45o인 방향으로 대응될 수 있다.
따라서, 편광판(210)을 투과하여 편광된 광은 광 경로 제어 셀(220)을 투과할 수 있다.
표시장치(100)가 공유 모드인 경우, 광 경로 제어 셀(220)의 액정층(423)은 λ/2의 복굴절 값을 가질 수 있고(위상지연 값이 λ/2), 광 경로 제어 셀(220)을 투과하는 광이 2φ(여기서, φ는 45o) 값만큼 편광 방향을 변화 시킬 수 있다.
이에, 0o로 편광된 광이 광 경로 변환 필름(230)에 도달할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 표시장치(100)를 정면에서 바라볼 경우(예: 동승자가 좌석에서 표시장치를 바라보는 경우), 시청자가 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)를 바라 볼 때, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 단축 방향으로 배열된 상태일 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 동승자가 바라보는 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 길이(L2)는 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 장축의 길이(L1, 도 5 참조)보다 짧을 수 있다.
표시장치(100)의 정면을 기준으로, 광 경로 변환 필름(230)에 도달한 광은 광 경로 변환 필름(230)의 흡수축(예: 0o 방향 또는 도 6의 y 방향)으로 편광된 상태로 투과할 수 있다. 따라서, 광 경로 변환 필름(230)을 투과한 광은 표시패널(200)의 정면 방향으로 출사될 수 있다.
또한, 앞서 언급한 바와 같이, 광 경로 변환 필름(230)에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)는 50o 내지 80o의 각도로 기울어진 상태로 존재하므로, 광 경로 변환 필름(230)의 흡수축(예: 0o 방향 또는 도 6의 y 방향)과 상이한 방향으로 편광된 광이 입사되므로 광이 투과되어 운전자에게도 표시장치(100)의 화면이 시인될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 운전자가 바라보는 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 길이(L3)는 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 장축의 길이(L1, 도 5 참조)보다 짧지만, 동승자가 바라보는 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 길이(L2)보다 길 수 있다.
이에, 도 6에 도시된 바와 같이, 표시장치(100)를 정면과 측면에서 바라볼 때, 모두 영상을 시청할 수 있다. 다시 말해, 광 경로 제어 셀(220)에 전압이 인가되지 않는 경우, 표시장치(100)가 넓은 시야각을 가질 수 있다.
도 7을 참조하면, 표시패널로부터 공급된 광 중에서 편광판(210)의 흡수축(예: 90o 방향 또는 도 7의 x축 방향)과 수직한 방향(예: 도 7의 y축 방향)의 광이 투과될 수 있다.
표시장치(100)의 차폐 모드를 구현하기 위해 광 경로 제어 셀(220)에 전압을 인가할 수 있다.
광 경로 제어 셀(220)에 전압이 인가되는 경우, 광 경로 제어 셀(220)에 포함된 다수의 액정(523)들이 편광판(210)의 흡수축과 수직한 방향으로 배열될 수 있다.
구체적으로, 경로 제어 셀(220)에 전압이 인가되는 경우, 다수의 액정(523)은 경로 제어 셀(220)의 제1 및 제2 기판의 표면에 대해 90o로 기울어진 상태로 배열될 수 있다.
이러한 광 경로 제어 셀(220)은 편광판(210)을 통해 편광된 광을 그대로 투과시킬 수 있다. 즉, 광 경로 제어 셀(220)을 투과한 광의 축은 편광판(210)을 통해 편광된 광 축과 동일할 수 있다.
광 경로 제어 셀(220)을 투과한 광은 광 경로 변환 필름(230)에 도달하게 된다. 광 경로 변화 필름(230)에 도달한 광은 광 경로 변화 필름(230)의 흡수축(예: 0o 방향 또는 도 7의 y 방향)과 수직한 방향의 흡수축을 가질 수 있다.
한편, 차폐 모드의 표시장치(100)를 정면에서 바라보는 경우, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)가 50o 내지 80o의 각도로 기울어진 상태로 존재함으로써, 표시장치(100)를 정면에서 바라볼 경우(예: 동승자가 좌석에서 표시장치를 바라보는 경우), 시청자가 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)를 바라 볼 때, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)의 단축 방향으로 배열된 상태를 볼 수 있게 된다.
다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)는 단축 방향으로 흡수하는 광량이 적으므로, 도 8에 도시되 바와 같이, 표시장치(100)를 정면에서 바라볼 때, 화면을 시청할 수 있다.
다만, 공유 모드일 때의 표시장치(100)보다 휘도가 저하될 수 있다. 이 경우, 표시 패널의 휘도를 향상시킴으로써, 휘도가 보상될 수 있다.
표시장치(100)를 측면에서 바라볼 경우(예: 운전자가 좌석에서 표시장치를 바라보는 경우), 광 경로 변환 필름(230)의 흡수축(예: 0o 방향 또는 도 7의 y 방향)과 수직한 방향의 광 축을 갖는 광이 도달하게 된다. 즉, 표시장치(100)의 측면 방향에서는 광이 광 경로 변환 필름(230)에 흡수될 수 있다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 차폐 모드의 표시장치(100)를 측면에서 바라보는 경우, 화상이 시인되지 않을 수 있다.
차폐 모드의 표시장치(100)는 협시야각을 갖는 상태일 수 있다.
이와 같이, 광 경로 변환 필름(230)에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)는 단면 상으로 50o 내지 80o의 각도로 기울어진 상태(tilt된 상태)이므로, 표시장치(100)를 정면에서 바라보게 되는 위치에서는 공유 모드이든 차폐 모드이든 표시장치(100)를 시청할 수 있다.
공유 모드에서는 광 경로 제어 셀(220)로부터 광 경로 변환 필름(230) 상에 도달한 광의 축이 광 경로 변환 필름(230)의 흡수축과 수직한 방향이 아닌 방향으로 입사되므로, 표시장치(100)의 정면에서 화상을 시청할 수 있다.
차폐 모드에서는 광 경로 제어 셀(220)로부터 광 경로 변환 필름(230) 상에 도달한 광의 축이 광 경로 변환 필름(230)의 흡수축과 수직한 방향으로 입사되지만, 표시장치(100)의 정면에서는 광 경로 변환 필름(230)에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)를 단축 방향에서 바라보게 되므로, 표시장치(100)의 정면 방향에서는 광의 흡수율이 떨어지게 될 수 있다.
따라서, 차폐 모드에서도 표시장치(100)의 정면에서는 화상의 시인이 가능할 수 있다.
이와 같이, 광 경로 제어 셀(220)에 전압의 인가 여부만으로 간단하게 표시장치(100)의 공유 모드와 차폐 모드를 결정할 수 있다.
이어서, 도 10을 참조하여, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치의 공유 모드와 차폐 모드의 시야각 특성을 검토하면 다음과 같다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치의 공유 모드와 차폐 모드의 시야각 특성을 나타낸 도면이다.
도 10은 운전자 위치와 동승자 위치 각각에서 동승자의 정면에 위치한 표시장치의 표시패널을 바라볼 때, 각 위치에서의 표시패널의 광 투과율 및 휘도 특성을 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 공유 모드일 때, 운전자 위치와 동승자 위치 각각에서 표시패널의 광 투과율 및 휘도가 높은 것을 알 수 있다.
다시 말해, 표시장치가 공유 모드일 때, 동승자 정면에 위치한 표시패널은 동승자뿐만 아니라 운전자에게도 시인될 수 있다.
즉, 표시장치가 공유 모드일 때, 표시장치의 시야각은 좌우로 넓은 상태임을 알 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 차폐 모드일 때, 동승자 위치에서는 표시패널의 광 투과율 및 휘도가 높지만, 운전자 위치에서는 광 투과율 및 휘도가 매우 낮은 상태임을 알 수 있다.
다시 말해, 표시장치가 차폐 모드일 때, 동승자 정면에 위치한 표시패널은 동승자에게만 시인될 뿐, 운전자에게는 시인되지 않음을 알 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 차폐 모드일 때, 동승자 위치를 기준으로 높은 위치에서 낮은 위치까지 표시패널의 휘도가 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 동승자의 앉은 키가 높거나 낮은 경우에도 표시패널의 선명한 화상을 시청할 수 있다.
이와 같이, 표시장치가 차폐 모드일 때, 표시장치의 좌우 시야각은 좁지만, 동승자의 위치에서 상하 시야각은 넓어지는 것을 알 수 있다.
이어서, 도 11을 참조하여, 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 공유 모드 또는 차폐 모드일 때, 광 경로 변환 필름에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자의 장축이 편광판(210)의 표면에 대해 기울어진 정도에 따라 결정되는 휘도 특성을 검토 하면 다음과 같다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 표시장치가 공유 모드 또는 차폐 모드일 때, 광 경로 변환 필름에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자의 장축이 편광판(210)의 표면에 대해 기울어진 정도에 따라 결정되는 휘도 특성을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 광 경로 변환 필름에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자의 장축이 편광판(210)의 표면에 대해 45o 기울어진 상태일 경우, 표시장치가 공유모드일 때, 운전자 위치 및 동승자의 위치 각각에서 표시패널의 휘도가 높은 것을 알 수 있다. 즉, 표시장치가 공유 모드 일 때, 좌우 시야각이 충분히 확보될 수 있다.
반면에 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자의 장축이 편광판(210)의 표면에 대해 45o 기울어진 상태일 경우, 운전자 위치에서 표시패널의 휘도가 매우 낮고, 동승자의 정면 위치에서도 휘도가 매우 낮으나, 동승자의 오른쪽으로 치우쳐진 방향(동승자의 측면)에서는 표시패널의 휘도가 높은 것을 알 수 있다. 즉, 표시장치가 차폐 모드 일 때, 운전자에게 표시패널의 화상이 시인되지 않지만 동승자에게도 표시패널의 정면은 시인되지 않고 측면만 시인되는 문제가 발생할 수 있다.
도 11을 참조하면, 광 경로 변환 필름에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자의 장축이 편광판(210)의 표면에 대해 75o 기울어진 상태일 경우, 표시장치가 공유모드일 때, 운전자 위치 및 동승자의 위치 각각에서 표시패널의 휘도가 높은 것을 알 수 있다. 즉, 표시장치가 공유 모드 일 때, 좌우 시야각이 충분히 확보될 수 있다.
또한, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자의 장축이 편광판(210)의 표면에 대해 75o 기울어진 상태일 경우, 운전자 위치에서 표시패널의 휘도가 매우 낮고, 동승자의 위치에서는 휘도가 높은 것을 알 수 있다. 즉, 표시장치가 차폐 모드 일 때, 운전자에게 표시패널의 화상이 시인되지 않지만 동승자에게는 표시패널의 화상이 시인될 수 있다.
도 11을 참조하면, 광 경로 변환 필름에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자의 장축이 편광판의 표면에 대해 90o 기울어진 상태일 경우, 표시장치가 공유모드일 때, 운전자 위치 및 동승자의 위치 각각에서 표시패널의 휘도가 높은 것을 알 수 있다.
즉, 표시장치가 공유 모드 일 때, 좌우 시야각이 충분히 확보될 수 있다.
또한, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자의 장축이 편광판의 표면에 대해 90o 기울어진 상태일 경우, 운전자 및 동승자 각각의 정면 위치에서 모두 표시패널의 휘도가 높은 것을 알 수 있다.
즉, 표시장치가 차폐 모드 일 때, 운전자와 동승자에게 표시패널의 화상이 시인될 수 있다.
즉, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자의 장축의 기울기에 따라 차폐 모드의 특성이 달라질 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시장치(100)의 광 경로 전환 필름(230)에 포함된 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)가 편광판(210)의 표면에 대해 50o 내지 80o의 각도로 기울어진 상태로 배열됨으로써, 표시장치가 차폐 모드일 때, 동승자의 정면에 위치한 표시장치의 표시패널을 운전자가 바라보더라도 표시장치의 화상이 시인되지 않을 수 있으며, 동승자는 정면에서 화상 시인이 가능할 수 있다.
다만, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)가 편광판(210)의 표면에 대해 50o 미만의 각도로 기울어진 상태로 배열되는 경우, 표시장치가 차폐 모드일 때, 운전자는 표시패널의 화상이 시인되지 않지만, 동승자 역시 정면에서 표시패널의 화상이 시인되지 않게 된다.
또한, 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)가 편광판(210)의 표면에 대해 80o를 초과하는 각도로 기울어진 상태로 배열되는 경우, 표시장치가 차폐 모드일 때, 운전자와 동승자 각자의 정면에서 표시패널의 화상이 시인되게 된다.
이상에서 설명한 본 개시의 실시예들을 간략하게 설명하면 아래와 같다.
본 개시의 실시예들에 따른 표시 장치(100)는 표시패널(200) 상에 배치된 편광판(210), 편광판(210) 상에 배치되고 액정층(423)을 포함하는 광 경로 제어 셀(220) 및 광 경로 제어 셀(220) 상에 배치되고 다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)를 포함하는 광 경로 변환 필름(230)을 포함하고, 편광판(210)의 흡수축은 광 경로 변환 필름(230)의 흡수축과 수직하고, 광 경로 제어 셀(220)의 전압 인가 유무에 따라 공유 모드 또는 차폐 모드로 전환될 수 있다.
표시패널(220)은 적어도 하나의 인쇄 회로와 연결되고, 광 경로 변환 셀(220)은 인쇄 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)는 편광판(210)의 표면에 대해 기울어진 상태로 배열될 수 있다.
다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531)는 편광판(210)의 표면에 대해 50o 내지 80o 기울어진 상태로 배열될 수 있다.
다수의 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자(531) 각각은 장축과 단축을 갖고, 장축 방향으로 입사된 광의 투과율은 단축 방향으로 입사된 광의 투과율보다 낮을 수 있다.
광 경로 제어 셀(220)에 전압이 인가되는 경우, 액정층(423)은 λ/2의 복굴절 값을 갖질 수 있다.
광 경로 제어 셀(220)에 전압이 인가되는 경우, 다수의 액정(523)은 제1 및 제2 기판의 표면에 대해 90o로 기울어진 상태로 배열될 수 있다. 광 경로 제어 셀(220)을 투과한 광의 축은 광 경로 변환 필름(230)의 흡수축과 수직하고, 편광판(210)의 흡수축과 대응될 수 있다.
이와 같이, 본 개시의 실시예들에 의하면, 광 경로 제어 셀의 전압 인가 유무에 따라 공유 모드 또는 차폐 모드로 전환되는 시야각 전환 표시장치를 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 표시패널
210: 편광판
220: 광 경로 제어 셀
230: 광 경로 변환 필름

Claims (13)

  1. 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치된 편광판;
    상기 편광판 상에 배치되고 액정층을 포함하는 광 경로 제어 셀; 및
    상기 광 경로 제어 셀 상에 배치되고 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자를 포함하는 광 경로 변환 필름을 포함하고,
    상기 편광판의 흡수축은 상기 광 경로 변환 필름의 흡수축과 수직하고,
    상기 광 경로 제어 셀의 전압 인가 유무에 따라 공유 모드 또는 차폐 모드로 전환되는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광 경로 제어 셀은,
    제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되고 다수의 액정을 포함하는 액정층;
    상기 액정층 상에 배치된 제2 전극; 및
    상기 제2 전극 상에 배치된 제2 기판을 포함하는 표시장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자는 상기 편광판의 표면에 대해 기울어진 상태로 배열된 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자는 상기 편광판의 표면에 대해 50o 내지 80o 기울어진 상태로 배열된 표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자 각각은 장축과 단축을 갖고,
    상기 장축 방향으로 입사된 광의 투과율은 상기 단축 방향으로 입사된 광의 투과율보다 낮은 표시장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 광 경로 제어 셀에 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 액정층은 λ/2의 복굴절 값을 갖는 표시장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 광 경로 제어 셀을 투과한 광의 편광 상태는 상기 광 경로 변환 필름의 흡수축과 수직하지 않은 표시장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광 경로 제어 셀에 전압이 인가되는 경우, 상기 다수의 액정은 상기 제1 및 제2 기판의 표면에 대해 90o로 기울어진 상태로 배열된 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 광 경로 제어 셀을 투과한 광의 편광 상태는 상기 광 경로 변환 필름의 흡수축과 수직하고, 상기 편광판의 흡수축과 대응되는 표시장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 광 경로 제어 셀의 모드가 ECB 모드일 때,
    상기 광 경로 제어 셀에 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 시야각 전환 표시장치는 공유 모드이고,
    상기 광 경로 제어 셀에 전압이 인가되는 경우, 상기 시야각 전환 표시장치는 차폐 모드인 표시장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 시야각 전환 표시장치가 공유 모드일 때, 상기 시야각 전환 표시장치는 정면 및 측면에서 시인되고,
    상기 시야각 전환 표시장치가 차폐 모드일 때, 상기 시야각 전환 표시장치는 정면에서 시인되는 표시장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 광 경로 제어 셀의 모드가 VA 모드일 때,
    상기 광 경로 제어 셀에 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 시야각 전환 표시장치는 차폐 모드이고,
    상기 광 경로 제어 셀에 전압이 인가되는 경우, 상기 시야각 전환 표시장치는 공유 모드인 시야각 전환 표시장치.
  13. 적어도 하나의 인쇄 회로와 연결된 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치된 편광판;
    상기 편광판 상에 배치되고, 상기 인쇄 회로와 전기적으로 연결되며, 액정층을 포함하는 광 경로 제어 셀; 및
    상기 광 경로 제어 셀 상에 배치되고 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자를 포함하는 광 경로 변환 필름을 포함하고,
    상기 편광판의 흡수축은 상기 광 경로 변환 필름의 흡수축과 수직하고,
    상기 편광 배향 염료를 포함하는 다수의 분자는 상기 편광판의 표면에 대해 기울어진 상태로 배열된 표시장치.
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