KR102522095B1

KR102522095B1 - 표시 장치

Info

Publication number: KR102522095B1
Application number: KR1020210128552A
Authority: KR
Inventors: 김윤상; 김용근
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2023-04-17
Also published as: KR20230054627A; US20230101373A1; TWI804139B; EP4160086B1; EP4160086A1; KR20230045807A; US11640025B2; TW202314347A; US20230228935A1; CN115877502A; US11977252B2

Abstract

실시 예들은 영상을 표시하는 표시 패널, 상기 표시 패널의 하부에 배치되고 광을 출력하는 제1 백라이트 유닛 및 상기 표시 패널 및 상기 제1 백라이트 유닛 사이에 개재되고 광을 출력하는 제2 백라이트 유닛을 포함하되, 상기 제1 백라이트 유닛은, 배면에 돌출 또는 함몰된 제1 패턴들이 형성된 제1 도광판을 포함하고, 상기 제2 백라이트 유닛은, 배면에 돌출된 제2 패턴들이 형성된 제2 도관판을 포함하며, 상기 제2 패턴들은 비대칭 피라미드 형태인, 표시 장치에 관한 것이다.

Description

표시 장치{Display Device}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 시야각이 제한된 표시 장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 다양한 형태의 표시 장치가 개발되고 있다. 최근에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel; PDP), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display; OLED)와 같은 여러 가지 표시 장치가 활용되고 있다.

일반적인 표시 장치는 시야각을 제한하지 않는다. 그러나 사생활 및 정보 보호 등의 이유로, 최근에는 표시 장치의 시야각 제한이 요구되고 있다. 예를 들어, 차량 내부의 정보 매체로 사용되는 표시 장치의 경우, 보조석에 탑승한 동승자에게는 고화질의 영상을 제공하지만, 운전자에게는 운행 상의 안전을 위하여 시야각을 제한할 필요가 있다.

실시 예들은 시야각을 효과적으로 제한할 수 있는 표시 장치를 제공한다.

일 실시 예에 따른 표시 장치는, 영상을 표시하는 표시 패널, 표시 패널의 하부에 배치되고 광을 출력하는 제1 백라이트 유닛, 및 표시 패널 및 상기 제1 백라이트 유닛 사이에 개재되고 광을 출력하는 제2 백라이트 유닛을 포함하되, 제1 백라이트 유닛은, 배면에 돌출된 제1 패턴들이 형성된 제1 도광판을 포함하고, 제2 백라이트 유닛은, 배면에 돌출된 제2 패턴들이 형성된 제2 도광판을 포함하며, 제2 패턴들은 비대칭 피라미드 형태일 수 있다.
제2 백라이트 유닛은, 광을 생성하는 제2 광원 패키지, 및 제2 광원 패키지의 적어도 일측에 배치되어, 제2 광원 패키지로부터 입사되는 광을 상기 표시 패널로 가이드하는 제2 도광판을 포함하되, 제2 패턴들 각각은, 비대칭 피라미드의 네 측면 중에서, 제2 광원 패키지에서 먼 제1 측면과 제2 도광판의 배면 사이의 각도가, 제2 광원 패키지에 인접한 제2 측면과 제2 도광판의 배면 사이의 각도보다 큰 형태를 가질 수 있다.
제1 백라이트 유닛은, 광을 생성하는 제1 광원 패키지, 및 제1 광원 패키지의 적어도 일측에 배치되어, 제1 광원 패키지로부터 입사되는 광을 제2 백라이트 유닛으로 가이드하는 제1 도광판을 포함하되, 제1 패턴들은 대칭 피라미드 형태 또는 도트 형태일 수 있다.
제1 광원 패키지에서 출사된 광은, 제1 패턴들의 경사면 또는 곡면에 의해 제2 도광판의 하부면으로 가이드되고, 제2 도광판의 하부면으로 입사된 광은 제2 패턴들의 제2 측면에서 굴절되어 제2 도광판의 상부 표면에 대체로 수직한 상부 방향으로 출사될 수 있다.
제2 광원 패키지에서 출사된 광은, 제2 패턴들의 제1 측면에서 굴절되어 적어도 일부가 제2 도광판의 상부 표면에 대하여 측방향으로 출사될 수 있다.
제2 패턴의 네 경사면의 경사는 약 20~60°일 수 있다.
제2 패턴의 장변의 길이 대 높이의 비는 약 0.5 내지 20으로 설정될 수 있다.
제2 패턴의 꼭지점으로부터 밑면으로 내린 수선의 발로부터 일측 단변까지의 거리와 타측 단변까지의 거리의 비는 약 1:9 내지 3:7일 수 있다.
제2 광원 패키지는, 제1 광원 패키지와 상이한 측면에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 표시 장치는, 차량 내부에 구비되는 표시 장치로서, 영상을 표시하는 표시 패널, 표시 패널의 하부에 배치되고 광을 생성하는 제1 광원 패키지 및 제1 광원 패키지의 일측에 배치된 제1 도광판을 갖는 제1 백라이트 유닛, 및 표시 패널 및 제1 백라이트 유닛 사이에 개재되고, 광을 생성하는 제2 광원 패키지 및 제2 광원 패키지의 일측에 배치된 제2 도광판을 갖는 제2 백라이트 유닛을 포함하되, 제2 도광판은, 배면에 돌출되고 비대칭 피라미드 형태인 제2 패턴들을 포함할 수 있다.
제1 광원 패키지는, 제1 모드 및 제2 모드에서 턴-온되고, 제2 광원 패키지는, 제1 모드에서 턴-오프되고, 제2 모드에서 턴-온될 수 있다.
제2 패턴들 각각은, 비대칭 피라미드의 네 측면 중에서, 제2 광원 패키지에서 먼 제1 측면과 제2 도광판의 배면 사이의 각도가, 제2 광원 패키지에 인접한 제2 측면과 제2 도광판의 배면 사이의 각도보다 큰 형태를 가질 수 있다.
제1 도광판은, 배면에 돌출되고 대칭 피라미드 형태 또는 도트 형태인 제1 패턴들을 포함할 수 있다.
제1 모드 동안, 제1 광원 패키지에서 출사된 광은, 제1 패턴들의 경사면 또는 곡면에 의해 제2 도광판의 하부면으로 가이드되고, 제2 도광판의 하부면으로 입사된 광은 제2 패턴들의 제2 측면에서 굴절되어 제2 도광판의 상부 표면에 대체로 수직한 상부 방향으로 출사되고, 표시 패널의 측방향 시야각이 제한될 수 있다.
제2 모드 동안, 제2 광원 패키지에서 출사된 광은, 제2 패턴들의 제1 측면에서 굴절되어 적어도 일부가 제2 도광판의 상부 표면에 대하여 측방향으로 출사되고, 표시 패널의 측방향 시야각이 개방될 수 있다.
제1 모드는 프라이빗 모드이고, 제2 모드는 셰어 모드일 수 있다.

실시 예들에 따른 표시 장치는 다층 도광판이 적층되는 백라이트에서, 상부 백라이트 유닛의 도광판의 하부면에 비대칭 피라미드 형태의 패턴을 형성하여 시야각을 효율적으로 제어할 수 있다.

실시 예들에 따른 표시 장치는 운전석에서의 시야를 제한하는 컷 오프 효율을 향상시키면서, 필요한 경우 운전석에 대하여 향상된 휘도의 영상을 시청할 수 있게 한다.

실시 예들에 따른 표시 장치는 비대칭 피라미드 형태를 갖는 패턴의 크기와 높이, 측면 각도 등을 조절하여 시야각의 범위와 컷 오프 효율을 제어할 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 도광판의 구조를 개략적으로 나타내는 배면도이다.
도 3은 제1 도광판의 하부면에 형성되는 패턴을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 제2 도광판의 구조를 개략적으로 나타내는 배면도이다.
도 5 및 도 6은 제2 도광판의 하부면에 형성되는 패턴을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 표시 장치의 제1 모드에서 제1 도광판을 투과하는 광의 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 표시 장치의 제2 모드에서 제2 도광판을 투과하는 광의 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 표시 장치의 제1 모드와 제2 모드에서 휘도 분포를 측정한 시뮬레이션 결과이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 표시 장치의 제1 모드와 제2 모드에서 일 실시 예에 따른 표시 장치의 휘도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 표시 장치가 적용되는 예를 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 실시 예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성 요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성 요소 "상에 있다.", "연결된다.", 또는 "결합된다."고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성 요소 상에 직접 연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성 요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.

동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 실시 예들의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

"아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.

"포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 제1 도광판의 구조를 개략적으로 나타내는 배면도이고, 도 3은 제1 도광판의 하부면에 형성되는 패턴을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 도 1에 도시된 제2 도광판의 구조를 개략적으로 나타내는 배면도이고, 도 5 및 6은 제2 도광판의 하부면에 형성되는 패턴을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 표시 장치(1)는 화소들을 포함하여 영상을 표시하는 표시 패널(110) 및 표시 패널(110)의 배면에 배치되어 표시 패널(110)의 전면으로 광을 방출하는 제1 및 제2 백라이트 유닛들(120, 130)을 포함할 수 있다. 도시가 생략되었으나, 표시 장치(1)는 표시 패널(110)과 제1 및 제2 백라이트 유닛들(120, 130)을 수납하여 고정하는 패널 가이드, 탑케이스, 보텀커버 등을 더 포함할 수 있다.

표시 패널(110)은 액정 패널로, 서로 마주보도록 합착된 하부 기판과 상부 기판, 기판들 사이에 개재된 액정층을 포함할 수 있다.

하부 기판은 서로 교차하도록 배열된 게이트 라인들과 데이터 라인들, 및 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차 영역에 형성된 액정셀들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 액정셀들은 하부 기판에 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 액정셀들은 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차 영역에 배치되는 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터가 턴 온될 때 박막 트랜지스터를 통해 데이터 라인으로 인가된 데이터 전압을 공급받는 화소 전극을 포함할 수 있다.

상부 기판에는 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 포함하여 다수의 색상을 구현하기 위한 컬러 필터들, 컬러 필터들 사이를 구획하고 액정층을 투과하는 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스 및 액정층에 전압을 인가하는 공통 전극이 형성될 수 있다.

공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직 전계 구동 방식에서 상부 기판에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동 방식에서 화소 전극과 함께 하부 기판 상에 형성될 수 있다.

액정 셀들은 데이터 라인들을 통해 화소 전극에 공급되는 데이터 전압과, 공통 전극에 공급되는 공통 전압의 전위차에 의해 발생되는 전계에 따라 구동되어, 표시 패널(110)에서 투과되는 광량을 조정한다.

제1 및 제2 백라이트 유닛들(120, 130)은 표시 패널(110)의 하부에 배치되어, 표시 패널(110)에 광을 제공한다. 제1 백라이트 유닛(120)은 표시 패널(110)의 하부에 배치되고, 제2 백라이트 유닛(130)은 제1 백라이트 유닛(120)과 제1 표시 패널(110) 사이에 개재될 수 있다.

제1 백라이트 유닛(120)은 제1 광원 패키지(121), 제1 도광판(122), 제1 확산 시트(123), 제1 프리즘 시트(124) 및 제1 출광 제어 필름(125)을 포함할 수 있다.

제1 광원 패키지(121)는 외부로부터 전원을 인가받아 구동될 수 있고, 광을 생성한다. 제1 광원 패키지(121)는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL), 열 음극 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp; HCFL) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 등 다양한 광원을 사용하여 광을 생성할 수 있다. 제1 광원 패키지(121)는 제1 도광판(122)의 적어도 일측면과 마주보도록 배치된다. 그에 따라, 제1 광원 패키지(121)로부터 출사된 광은 제1 도광판(122)의 측면으로 입사될 수 있다.

제1 도광판(122)은 제1 광원 패키지(121)의 일 측면에서, 제1 광원 패키지(121)와 마주보도록 배치되어 제1 광원 패키지(121)로부터 입사되는 광을 가이드하여 상부면으로 출사한다. 일 실시 예에서, 제1 도광판(122)은 투광성 재료로서, 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA)와 같은 플라스틱 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 계열 중 선택된 재료로 제조될 수 있다. 그러나, 제1 도광판(122)의 재료가 상술한 것으로 한정되지 않으며, 제1 도광판(122)은 이 외의 물질로 제조될 수도 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 도광판(122)의 배면에는 다각형의 돌출된 제1 패턴(122a)들이 형성될 수 있다. 제1 패턴(122a)들은 사출이나 인쇄 방식을 통해 제1 도광판(122)의 배면에 양각으로 형성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 제1 패턴(122a)들은, 제1 도광판(122)의 배면에 함몰된 음각 형태로 형성될 수 있다. 제1 패턴(122a)들은 규칙적으로 또는 불규칙적으로 이격하여 배치될 수 있다.

일 실시 예에서, 제1 패턴(122a)들은 피라미드 형태를 가질 수 있다. 이때, 제1 패턴(122a)들은 피라미드를 형성하는 네 측면의 경사들이 모두 동일하거나 대체로 유사한 대칭 형태를 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 대칭 피라미드의 일 변의 길이(L1)는 약 10~50um로, 예를 들어 약 30um일 수 있다. 또한, 일 실시 예에서, 제1 도광판(122)의 배면과 대칭 피라미드의 일 측면 사이의 각도(a)는 약 20~60°로, 예를 들어 약 40°일 수 있다. 대칭 피라미드의 꼭지각(b)은 약 100°일 수 있다. 대칭 피라미드의 높이(h1)는 크기 및 네 측면의 경사에 따라 결정될 수 있으며, 예를 들어 5um~30um일 수 있다. 그러나 본 실시 예가 이로써 한정되지 않는다.

다른 실시 예에서, 제1 패턴(122a)들은 도트 형태를 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 도트의 직경은 약 40~100um이고, 깊이는 약 2~30um일 수 있다. 그러나 본 실시 예가 이로써 한정되지 않는다.

제1 광원 패키지(121)로부터 제1 도광판(122)으로 입사된 광은 배면에 형성된 제1 패턴(122a)들에 의해 출사각이 제어될 수 있다. 제1 패턴(122a)들이 대칭 피라미드 형태 또는 도트 형태를 갖기 때문에, 제1 패턴(122a)의 네 면 또는 곡면에서 굴절된 광은 제1 도광판(122)의 상부면뿐만 아니라 측방향으로 일부가 출사될 수 있다.

제1 도광판(122) 상에는 제1 확산 시트(123) 및 제1 프리즘 시트(124)가 배치된다. 제1 확산 시트(123)는 제1 도광판(122)으로부터 출사되는 광을 확산시켜 시야각에 따른 휘도 균일성을 향상시킨다. 제1 확산 시트(123)는 PET나 PC(Poly Carbonate) 수지로 형성될 수 있고, 확산 역할을 하는 입자 코팅층을 포함할 수도 있다. 제1 프리즘 시트(124)는 제1 도광판(122) 또는 제1 확산 시트(123)에서 출사되는 광의 진행 방향이 표시 패널(110)의 법선 방향에 근접하도록 집광하여, 표시 패널(110)의 정면 휘도를 향상시킨다. 일 실시 예에서, 제1 프리즘 시트(124)는 프리즘 패턴이 형성되고, 프리즘 패턴의 축이 서로 직교하게 배열되는 상부 제1 프리즘 시트(124a) 및 하부 제1 프리즘 시트(124b)를 포함할 수 있다.

제1 프리즘 시트(124) 상에는 제1 출광 제어 필름(Light Control Film; LCF, 125)이 배치된다. 제1 출광 제어 필름(125)은 제1 패턴(122a)과 함께 제1 백라이트 유닛(120)의 출광 프로파일을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 출광 제어 필름(125)은 제1 백라이트 유닛(120)으로부터 출사되는 광의 좌우 및/또는 상하 시야각을 협각으로 조절할 수 있다.

제1 백라이트 유닛(120) 상에는 제2 백라이트 유닛(130)이 배치된다. 제2 백라이트 유닛(130)은 제2 광원 패키지(131), 제2 도광판(132) 및 제2 출광 제어 필름(133)을 포함할 수 있다.

제2 광원 패키지(131)는 외부로부터 전원을 인가받아 구동될 수 있고, 광을 생성한다. 제2 광원 패키지(131)는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL), 열 음극 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp; HCFL) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 등 다양한 광원을 사용하여 광을 생성할 수 있다. 제2 광원 패키지(131)는 제2 도광판(132)의 적어도 일 측면과 마주보도록 배치된다. 그에 따라, 제2 광원 패키지(131)로부터 출사된 광은 제2 도광판(132)의 측면으로 입사될 수 있다.

일 실시 예에서, 제2 광원 패키지(131)는 제1 광원 패키지(121)와 상이한 측면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원 패키지(121)가 표시 장치(1)의 제1 측면에 배치될 때, 제2 광원 패키지(131)는 표시 장치(1)의 제2 내지 제4 측면들 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 광원 패키지(131)는 표시 장치(1)의 좌/우측에 배치되거나, 좌측에만 배치되거나, 우측에만 배치될 수 있다. 또한, 제2 광원 패키지(131)는 제1 광원 패키지(121)와 동일하거나 상이한 개수가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원 패키지(121)가 도시된 것과 같이 한 개 구비될 때, 제2 광원 패키지(131)는 둘 이상이 구비될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 둘 이상의 제2 광원 패키지(131)는 제2 도광판(132)을 사이에 두고 마주보도록 배치될 수 있다. 그러나 본 실시 예가 이로써 한정되지 않는다.

제2 도광판(132)은 제2 광원 패키지(131)와 마주보도록 배치되어 제2 광원 패키지(131)로부터 입사되는 광을 가이드하여 상부면으로 출사한다. 일 실시 예에서, 제2 도광판(132)은 투광성 재료로서, 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA)와 같은 플라스틱 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 계열 중 선택된 재료로 제조될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 도광판(132)의 배면에는 다각형의 돌출된 제2 패턴(132a)들이 형성될 수 있다. 제2 패턴(132a)들은 사출이나 인쇄 방식을 통해 제2 도광판(132)의 배면에 양각으로 형성될 수 있다. 제2 패턴(132a)들은 규칙적으로 또는 불규칙적으로 이격하여 배치될 수 있다.

일 실시 예에서, 제2 패턴(132a)들은 피라미드 형태를 가질 수 있다. 이때, 제2 패턴(132a)들은 피라미드를 형성하는 네 측면의 경사들 중 적어도 일부가 상이한 각도를 갖는 비대칭 형태를 가질 수 있다. 이러한 실시 예에서, 제2 패턴(132a)들은 제2 광원 패키지(131)에 인접한 제2 측면(S2)의 경사보다, 제2 광원 패키지(131)에서 먼 제1 측면(S1)의 경사가 급한 형태 가질 수 있다.

즉, 제2 패턴(132a)의 제2 광원 패키지(131)에서 먼 제1 측면(S1)과 제2 도광판(132)의 배면 사이의 각도(d)는, 제2 패턴(132a)의 제2 광원 패키지(131)에서 가까운 제2 측면(S2)과 제2 도관판(132)의 배면 사이의 각도(c)보다 크다. 이때, 경사가 급하면, 해당 측면(여기서는, 제1 측면(S1))의 법선과 제2 광원 패키지(131)의 배면 사이의 예각이 45도보다 작을 수(대체로 수평) 있다. 반대로, 경사가 완만하면, 해당 측면(여기서는, 제2 측면(S2))의 법선과 제2 광원 패키지(131)의 배면 사이의 예각이 45보다 클 수(대체로 수직) 있다.

일 실시 예에서, 비대칭 피라미드의 일 변의 길이는 약 20~100um로, 예를 들어 장변의 길이(L2)는 약 50um이고, 단변의 길이(L3)는 약 30um일 수 있다. 또한, 일 실시 예에서, 제2 도광판(132)의 배면과 비대칭 피라미드의 네 측면 사이의 각도(c, d)는 약 20~60°로, 예를 들어 약 50~60°일 수 있다. 비대칭 피라미드의 꼭지각(e)은 약 60~80°일 수 있다. 비대칭 피라미드의 높이(h2)는 크기 및 네 면의 경사에 따라 결정될 수 있으며, 예를 들어 5um~30um일 수 있다. 그러나 본 실시 예가 이로써 한정되지 않는다.

도 6을 참조하면, 제2 패턴(132a)들의 장변의 길이(L2) 대 높이(h2)의 비는 약 0.5 내지 20의 범위로 설정될 수 있다. 일 예로, 제2 패턴(132a)들의 장변의 길이(L2) 대 높이(h2)의 비는 100:14.2로 설정될 수 있다. 또한, 제2 패턴(132a)들의 꼭지점으로부터 밑면으로 내린 수선의 발로부터 일측 단변까지의 거리(L4)와 타측 단변까지의 거리(L5)의 비는 약 0.4로 설정될 수 있다. 일 예로, 제2 패턴(132a)들의 꼭지점으로부터 밑면으로 내린 수선의 발로부터 일측 단변까지의 거리(L4)와 타측 단변까지의 거리(L5)의 비는 약 1:9 내지 5:5일 수 있으며, 바람직하게는 3:7일 수 있다. 그러나 본 실시 예가 이로써 한정되지 않는다.

제2 도광판(132) 상에는 제2 출광 제어 필름(133)이 배치된다. 제2 출광 제어 필름(133)은 제2 패턴(132a)과 함께 제2 백라이트 유닛(130)의 출광 프로파일을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 출광 제어 필름(133)은 제2 백라이트 유닛(130)으로부터 출사되는 광의 좌우 및/또는 상하 시야각을 협각으로 조절할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 자외선 차단 필름(LAF)과 같은 광학 필름이 더 구비되거나, 생략될 수 있다.

이하에서는, 상기와 같은 구조의 백라이트 유닛들(120, 130)을 통해 표시 장치(1)의 측면 시야각이 제어되는 구체적인 실시 예를 설명한다.

도 7은 일 실시 예에 따른 표시 장치의 제1 모드에서 제1 도광판을 투과하는 광의 경로를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 표시 장치의 제2 모드에서 제2 도광판을 투과하는 광의 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 9는 일 실시 예에 따른 표시 장치의 제1 모드와 제2 모드에서 휘도 분포를 측정한 시뮬레이션 결과이고, 도 10은 일 실시 예에 따른 표시 장치의 제1 모드와 제2 모드에서 일 실시 예에 따른 표시 장치의 휘도 분포를 나타낸 그래프이다.

일 실시 예에 따른 표시 장치(1)는 제1 모드 및 제2 모드 중 어느 하나로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 모드는 프라이빗 모드로, 표시 장치(1)의 측면 시야각을 제한하기 위한 모드일 수 있다. 또한, 제2 모드는 셰어 모드로, 표시 장치(1)의 측면 시야각을 제한하지 않는 모드일 수 있다.

도 1을 함께 참조하면, 프라이빗 모드에서, 제1 백라이트 유닛(120)의 제1 광원 패키지(121)는 턴-온되고, 제2 백라이트 유닛(130)의 제2 광원 패키지(131)는 턴-오프된다.

도 7을 참조하면, 제1 광원 패키지(121)에서 출사된 광은 제1 도광판(122)의 배면에 형성된 제1 패턴(122a)들에 의해 출사각이 제어되어, 제1 도광판(122)의 상부면으로 출사된다. 제1 도광판(122)의 상부로 출사된 광은, 제1 확산 시트(123), 제1 프리즘 시트(124) 및 제1 출광 제어 필름(125)을 거쳐 제2 백라이트 유닛(130)의 배면으로 입사된다.

제2 백라이트 유닛(130)의 배면으로 입사된 광은, 제2 도광판(132)의 배면에 형성된 제2 패턴(132a)들에 의해 출사각이 제어된다. 제2 패턴(132a)들이 비대칭 피라미드 형태를 갖기 때문에, 제2 도광판(132)에 입사된 광은 제2 도광판(132)의 상부면에 협각으로 출사되거나, 측방향으로 출사되도록 제어될 수 있다.

예를 들어, 제2 광원 패키지(131)가 턴-오프될 때, 제2 도광판(132)에는 제1 백라이트 유닛(120)으로부터 출사되는 광이 입사될 수 있다. 제2 도광판(132)의 배면으로 입사되는 이 광은, 제2 패턴(132a)들의 경사면들에서 굴절되어 상부 방향으로 출사될 수 있다. 특히, 제2 도광판(132)의 배면으로 입사되는 광은, 제2 패턴(132a)들의 완만한 경사면에 의해, 그 출사각이 협각으로 더욱 제한된다.

보다 구체적으로, 제2 도광판(132)의 배면으로 입사되는 광은, 제2 패턴(132a)들에서 상대적으로 넓은 면적인 제2 측면(S2)에 보다 많이 도달한다. 제2 측면(S2)의 법선이 제2 도광판(132)의 배면에 대하여 45보다 큰 각도(대체로 수직)를 가지므로, 배면으로 입사된 광은, 제2 측면(S2)의 법선 방향을 따라 배면에 대하여 대체로 수직으로 진행한다. 즉, 배면으로 입사된 광은, 제2 도광판(132)의 배면(또는 상부면)에 대하여 대체로 수직에 가깝게 출사된다. 결과적으로, 배면으로 입사된 광은, 측면 방향으로의 출사가 제한되고, 제2 도광판(132)의 상부 표면에 대체로 수직한 방향으로만 출사각이 제한되어, 출광각이 협각으로 제한된다.

이와 같이, 제2 패턴(132a)들에 의해 출광각이 협각으로 제어될 때, 표시 장치(1) 측면에서의 시야각이 제한되고, 표시 장치(1)는 제1 모드, 즉 프라이빗 모드로 동작할 수 있다.

제2 백라이트 유닛(130)에서 출사된 광은 표시 패널(110)로 인가되고, 표시 패널(110)에 배치되는 화소들을 통해 표시 장치(1)의 상부 방향으로 영상이 출력된다. 제2 백라이트 유닛(130)에서 출사되는 광의 출사각이 상부 방향으로 제한되므로, 표시 패널(110)을 통해 출력되는 영상은 도 9 및 도 10에 도시된 것과 같이 정면 방향에서 고휘도를 가지며, 측면 방향으로는 영상 표시가 제한된다. 이와 같이, 프라이빗 모드에서 표시 패널(110)의 측면 시야각이 제어되므로 표시 패널(110)의 측면에서 표시 패널(110)을 주시하는 사용자에게는 영상이 시인되지 않을 수 있다.

셰어 모드에서, 제1 백라이트 유닛(120)의 제1 광원 패키지(121)가 턴-온되고, 또한, 제2 백라이트 유닛(130)의 제2 광원 패키지(131)가 턴-온된다.

도 8을 참조하면, 제1 광원 패키지(121)에서 출사된 광은 제1 도광판(122)의 배면에 형성된 제1 패턴(122a)들에 의해 출사각이 제어되어, 제1 도광판(122)의 상부면으로 출사된다. 제1 도광판(122)의 상부로 출사된 광은, 제1 확산 시트(123), 제1 프리즘 시트(124) 및 제1 출광 제어 필름(125)을 거쳐 제2 백라이트 유닛(130)의 배면으로 입사된다.

도 7을 참조하여 설명한 것과 같이, 제2 백라이트 유닛(130)의 배면으로 입사된 광은, 제2 도광판(132)의 배면에 형성된 제2 패턴(132a)들에 의해 출사각이 제어된다. 제2 백라이트 유닛(130)의 배면으로 입사된 광은, 제2 패턴(132a)의 완만한 경사면에 의해 측방향으로의 출사가 제한되고, 협각의 상부 방향으로만 출사될 수 있다.

셰어 모드에서는 제2 광원 패키지(131)가 턴-온되므로, 제2 광원 패키지(131)로부터 출사된 광이 제2 도광판(132)의 측면으로 더 입사된다. 제2 도광판(132)의 측방향에서 입사되는 이 광은, 제2 패턴(132a)의 제1 측면(S1)에서 굴절되어, 적어도 일부가 측방향으로 출광되어 표시 장치(1) 측면에서의 시야각을 개방할 수 있다.

보다 구체적으로, 제2 도광판(132)의 측방향에서 입사되는 광은, 맞은편에 배치되는 제2 패턴(132a)들의 제1 측면(S1)에 도달한다. 제1 측면(S1)의 법선이 제2 도광판(132)의 배면에 대하여 45도보다 작은 각도(대체로 수평)를 가지므로, 제1 측면(S1)의 법선에 인접하게 입사된 측면 광은, 다시 제1 측면(S1)의 법선에 인접하게 출사된다.

제1 측면(S1)의 법선이 제2 도광판(132)의 배면에 대하여 45도보다 작은 각도(대체로 수평)를 가지므로, 측면으로 입사된 광은, 제1 측면(S1)의 법선 방향을 따라 배면에 대하여 대체로 수평으로 진행한다. 즉, 측면으로 입사된 광은, 제2 도광판(132)의 배면(또는 상부면)에 대하여 측면 방향으로 출사된다. 결과적으로, 측면으로 입사된 광은, 측면 방향으로의 출사가 허용되고, 출광각이 광각으로 개방된다.

이와 같이, 제2 패턴(132a)들에 의해 출광각이 광각으로 제어될 때, 표시 장치(1)는 제2 모드, 즉 셰어 모드로 동작할 수 있다. 셰어 모드에서, 출광각의 범위는 0~88°일 수 있으나, 이로써 한정되지 않는다.

제2 백라이트 유닛(130)에서 출사된 광은 표시 패널(110)로 인가되고, 표시 패널(110)에 배치되는 화소들을 통해 표시 장치(1)의 상부 방향으로 영상이 출력된다. 제2 백라이트 유닛(130)에서 출사되는 광은 상부 방향 및 측면 방향으로 상부 방향으로 전송되므로, 표시 패널(110)을 통해 출력되는 영상은 도 9 및 도 10에 도시된 것과 같이 정면 방향뿐만 아니라 측면 방향에서 고휘도를 갖는다. 이와 같이, 셰어 모드에서 표시 패널(110)의 측면 시야각은 개방되므로 표시 패널(110)의 측면에서 표시 패널(110)을 주시하는 사용자에게는 영상이 시인될 수 있다.

상기에서는, 제1 백라이트 유닛(120)이 제1 모드 및 제2 모드에서 턴-온되고, 제2 백라이트 유닛(130)이 제2 모드에서 턴-온되는 실시 예를 설명하였다. 그러나 본 발명은 이로써 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시 에들에서, 제1 백라이트 유닛(120)은 제1 모드 및 제2 모드 중 적어도 하나에서 턴-오프될 수 있고, 제2 백라이트 유닛(130)은 제1 모드에서 턴-온되고 제2 모드에서 턴-오프될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 제1 백라이트 유닛(120)과 제2 백라이트 유닛(130)은 다양하게 제어될 수 있다.

도 11은 일 실시 예에 따른 표시 장치가 적용되는 예를 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 일 실시 예에 따른 표시 장치(1)는 차량 내부에 구비될 수 있다. 표시 장치(1)는 차량의 대시보드에 일체로 또는 탈부착식으로 마련될 수 있다.

표시 장치(1)는 운행 상태 및/또는 사용자의 요청에 따라 네비게이션, 동영상 콘텐츠 및 음향 콘텐츠들에 대응하는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface; GUI)들을 표시할 수 있다.

일 실시 예에서, 표시 장치(1)는 차량의 운행 중에 프라이빗 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1)는 동영상 콘텐츠 등, 사용자의 운전을 방해할 수 있다고 판단되는 영상을 표시하는 경우에 프라이빗 모드로 동작할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 표시 장치(1)는 제2 광원 패키지(131)를 턴-오프 상태로 제어하여 운전자 석에 대한 측면 시야각을 제한할 수 있다.

일 실시 예에서, 표시 장치(1)는 차량의 비운행 중에 셰어 모드로 동작할 수 있다. 또는, 표시 장치(1)는 차량의 운행 중에도 셰어 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1)는 네비게이션 등, 사용자의 운전을 도울 수 있다고 판단되는 영상을 표시하는 경우에 셰어 모드로 동작할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 표시 장치(1)는 제2 광원 패키지(131)를 턴-온 상태로 제어하여 운전자 석에 대한 측면 시야각을 개방할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 표시 장치
110: 표시 패널
120: 제1 백라이트 유닛
121: 제1 광원 패키지
122: 제1 도광판
122a: 제1 패턴
123: 제1 확산 시트
124: 제1 프리즘 시트
125: 제1 출광 제어 시트
130: 제2 백라이트 유닛
131: 제2 광원 패키지
132: 제2 도광판
132a: 제2 패턴
133: 제2 출광 제어 필름

Claims

영상을 표시하는 표시 패널;
상기 표시 패널의 하부에 배치되고 광을 출력하는 제1 백라이트 유닛; 및
상기 표시 패널 및 상기 제1 백라이트 유닛 사이에 개재되고 광을 출력하는 제2 백라이트 유닛을 포함하되,
상기 제1 백라이트 유닛은,
제1 광원 패키지 및 배면에 돌출된 제1 패턴들이 형성된 제1 도광판을 포함하고,
상기 제2 백라이트 유닛은,
제2 광원 패키지 및 배면에 돌출된 제2 패턴들이 형성된 제2 도광판을 포함하며,
상기 제2 패턴들은 완만한 경사면 및 급한 경사면을 갖는 비대칭 피라미드 형태이고,
상기 제2 광원 패키지는 상기 제2 패턴의 상기 완만한 경사면에 인접하게 배치되고,
제1 모드에서 상기 제1 광원만 턴-온되어 상기 제1 광원의 광이 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴의 상기 완만한 경사면에 의해 정면의 협각으로 출광되고,
제2 모드에서 상기 제2 광원이 더 턴-온되어 상기 제2 광원의 광이 상기 제2 패턴의 상기 급한 경사면에 의해 측면으로 더 출광되는, 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 백라이트 유닛은,
광을 생성하는 상기 제2 광원 패키지; 및
상기 제2 광원 패키지의 적어도 일측에 배치되어, 상기 제2 광원 패키지로부터 입사되는 광을 상기 표시 패널로 가이드하는 상기 제2 도광판을 포함하되,
상기 제2 패턴들 각각은,
상기 비대칭 피라미드의 네 측면 중에서, 상기 제2 광원 패키지에서 먼 제1 측면과 상기 제2 도광판의 상기 배면 사이의 각도가, 상기 제2 광원 패키지에 인접한 제2 측면과 상기 제2 도광판의 상기 배면 사이의 각도보다 큰 형태를 갖는, 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 백라이트 유닛은,
광을 생성하는 상기 제1 광원 패키지; 및
상기 제1 광원 패키지의 적어도 일측에 배치되어, 상기 제1 광원 패키지로부터 입사되는 광을 상기 제2 백라이트 유닛으로 가이드하는 상기 제1 도광판을 포함하되,
상기 제1 패턴들은 대칭 피라미드 형태 또는 도트 형태인, 표시 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 광원 패키지에서 출사된 광은, 상기 제1 패턴들의 측면 또는 곡면에 의해 상기 제2 도광판의 상기 배면으로 가이드되고,
상기 제2 도광판의 하부면으로 입사된 광은 상기 제2 패턴들의 상기 제2 측면에서 굴절되어 상기 제2 도광판의 상부 표면에 대체로 수직한 상부 방향으로 출사되는, 표시 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 광원 패키지에서 출사된 광은, 상기 제2 패턴들의 상기 제1 측면에서 굴절되어 적어도 일부가 상기 제2 도광판의 상부 표면에 대하여 측방향으로 출사되는, 표시 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 패턴의 네 경사면의 경사는 약 5~60°인, 표시 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 패턴의 장변의 길이는 약 1~100um이고, 높이는 1~50um인, 표시 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 패턴의 꼭지점으로부터 밑면으로 내린 수선의 발로부터 일측 단변까지의 거리와 타측 단변까지의 거리의 비는 약 1:9 내지 3:7인, 표시 장치.
제3항에 있어서, 상기 제2 광원 패키지는,
상기 제1 광원 패키지와 상이한 측면에 배치되는, 표시 장치.
차량 내부에 구비되는 표시 장치로서,
영상을 표시하는 표시 패널;
상기 표시 패널의 하부에 배치되고 광을 생성하는 제1 광원 패키지 및 상기 제1 광원 패키지의 일측에 배치된 제1 도광판을 갖는 제1 백라이트 유닛; 및
상기 표시 패널 및 상기 제1 백라이트 유닛 사이에 개재되고, 광을 생성하는 제2 광원 패키지 및 상기 제2 광원 패키지의 일측에 배치된 제2 도광판을 갖는 제2 백라이트 유닛을 포함하되,
상기 제2 도광판은,
배면에 돌출되고 완만한 경사면 및 급한 경사면을 갖는 비대칭 피라미드 형태인 제2 패턴들을 포함하고,
상기 제2 광원 패키지는 상기 제2 패턴의 상기 완만한 경사면에 인접하게 배치되고,
제1 모드에서 상기 제1 광원 패키지만 턴-온되어 상기 제1 광원 패키지의 광이 상기 제2 패턴의 상기 완만한 경사면에 의해 정면의 협각으로 출광되고,
제2 모드에서 상기 제2 광원 패키지가 더 턴-온되어 상기 제2 광원 패키지의 광이 상기 제2 패턴의 상기 급한 경사면에 의해 측면으로 더 출광되는, 표시 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 광원 패키지는,
상기 제1 모드 및 상기 제2 모드에서 턴-온되고,
상기 제2 광원 패키지는,
상기 제1 모드에서 턴-오프되고, 상기 제2 모드에서 턴-온되는, 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 제1 도광판은,
배면에 돌출 또는 함몰되고 대칭 피라미드 형태 또는 도트 형태인 제1 패턴들을 포함하는, 표시 장치.
제12항에 있어서,
상기 제1 모드 동안, 상기 제1 광원 패키지에서 출사된 광은, 상기 제1 패턴들의 경사면 또는 곡면에 의해 상기 제2 도광판의 하부면으로 가이드되고,
상기 제2 도광판의 하부면으로 입사된 광은 제2 패턴들의 상기 제2 측면에서 굴절되어 상기 제2 도광판의 상부 표면에 대체로 수직한 상부 방향으로 출사되고, 상기 표시 패널의 측방향 시야각이 제한되는, 표시 장치.
제12항에 있어서,
상기 제2 모드 동안, 상기 제2 광원 패키지에서 출사된 광은, 상기 제2 패턴들의 제1 측면에서 굴절되어 적어도 일부가 상기 제2 도광판의 상부 표면에 대하여 측방향으로 출사되고, 상기 표시 패널의 측방향 시야각이 개방되는, 표시 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 모드는 프라이빗 모드이고, 상기 제2 모드는 셰어 모드인, 표시 장치.