KR20120058338A - 액정표시장치 - Google Patents

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KR20120058338A
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Abstract

적외선 야간 투시경으로 시인 가능한 액정표시장치가 제공된다. 액정표시장치는, 영상이 표시되며, 다수의 박막트랜지스터가 형성된 제1 기판과 상기 제1 기판과 대향 배치되는 제2 기판을 포함하는 액정패널, 상기 액정패널의 상부와 하부에 배치되는 편광판, 상기 액정패널 하부에 배치되어 상기 액정패널에 적외선 또는 가시광선을 조사하는 광원 및 상기 광원으로부터 입사된 광을 면광원으로 변환하는 도광판을 포함한다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적외선 야간 투시경으로 시인 가능한 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여 화소들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있는 표시장치이다.
이러한 액정표시장치는 자체적으로 빛을 발하지 못하는 수광형 표시장치이므로, 화상을 표시하는 액정패널의 배면에 설치되어 화면 전체의 밝기를 균일하게 유지하는 백라이트 유니트를 사용하는 것이 일반적이다. 이때, 백라이트 유니트는 광원의 위치에 따라 광원을 도광판에 의하여 면광원으로 변환하는 에지형과 광원을 배면에 배치하는 직하형으로 구분된다.
일반적으로 액정표시장치에 사용되는 광원 예를 들면, LED가 사용될 수 있으며, LED는 가시광선 LED이며, 액정 패널도 가시광선 LED에 따라 편광 시트와 그에 맞는 액정 모드를 사용하고 있다.
특수 목적 즉, 군대 등과 같이 야간에 은폐가 필요한 경우, 기존의 액정표시장치를 사용하게 되면, 모든 사람이 시인 가능하여 은폐가 필요한 환경에서 사용할 수 없게 되는데, 이는 광원이 가시광선을 사용하기 때문이다. 따라서, 야간에 가시광선을 사용하지 않고 시야를 확보하는 방법으로 적외선을 사용한 야간 투시경이 주로 사용되고 있다.
한편, 기존의 액정표시장치에서 사용되는 광원을 적외선 광원으로 바꾸어 사용하는 경우, 기존의 액정표시장치에서 사용되는 편광판이 적외선 영역에서 편광자의 역할을 제대로 하지 못하여 적외선이 모두 투과해 버리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 적외선 야간 투시경으로 시인 가능한 액정표시장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 영상이 표시되며, 다수의 박막트랜지스터가 형성된 제1 기판과 상기 제1 기판과 대향 배치되는 제2 기판을 포함하는 액정패널, 상기 액정패널의 상부와 하부에 배치되는 편광판, 상기 액정패널 하부에 배치되어 상기 액정패널에 적외선 또는 가시광선을 조사하는 광원 및 상기 광원으로부터 입사된 광을 면광원으로 변환하는 도광판을 포함한다.
다수의 광원이 배치되어 있는 연성회로기판을 포함하며, 상기 연성회로기판에는 적외선 LED와 가시광선 LED가 교대로 배치된다.
상기 광원은 적외선 모드 또는 가시광선 모드로 동작한다.
상기 광원이 적외선 모드로 동작하는 경우, 상기 적외선 LED가 동작하여 상기 액정패널에 적외선을 조사한다.
상기 광원이 적외선 모드로 동작하는 경우, 상기 제2 기판에는 컬러필터를 형성하지 않는다.
상기 광원이 적외선 모드로 동작하는 경우, 상기 편광판은 선 격자 편광자(wire grid polarizer), 복굴절 편광자(birefrigent polarizer) 및 콜레스테릭 액정 편광자(cholesteric liquid crystal polarizer) 중에 선택된 어느 하나이다.
상기 선 격자 편광자는 적외선 및 가시광선에 사용 가능하다.
상기 광원이 가시광선 모드로 동작하는 경우, 상기 가시광선 LED가 동작하여 상기 액정패널에 가시광선을 조사한다.
상기 광원이 가시광선 모드로 동작하는 경우, 상기 제2 기판에는 가시광선용 컬러필터가 형성된다.
상기 액정패널은 TN(Twisted Nematic), VA(Vertical Alignment) 및 IPS(In Plane Switching) 모드 중에 선택된 어느 하나를 사용한다.
상기 도광판은 가시광선용 도광판이다.
상기 광원은 상기 도광판의 측면에 배치되는 에지형이다.
상기 광원은 상기 도광판의 하부에 배치되는 직하형이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 적외선 야간 투시경으로 시인 가능한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에지형 액정표시장치의 구성을 나타내는 측면 단면도.
도 2는 PMMA의 투과율 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 배치를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 배치를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러필터의 투과 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 구동을 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 구동 상태를 나타내는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에지형 액정표시장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이고, 도 2는 PMMA의 투과율 스펙트럼을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 배치를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 메인 서포트(main support 2), 메인 서포트(2)의 내부에 적층되는 액정패널(10), 백라이트 유니트가 수납되는 하부 커버(bottom cover, 14), 메인 서포트(2)의 일측면과 하부 커버(14)의 일측면을 감싸는 상부 커버(top cover, 16)를 포함한다.
메인 서포트(2)는 내부의 측벽면이 계단형 단턱면으로 성형되며, 액정패널(10)이 적층된다.
상부 및 하부 기판(10a, 10b)의 표면에는 각각 상부 및 하부 편광판(22, 24)이 각각 부착되어 있으며, 상부 편광판(22)은 액정패널(10)을 경유한 광을 편광시키고, 하부 편광판(24)은 광학시트들(12)을 경유한 광을 편광시킨다.
본 발명의 일 실시예에서는 적외선용 상부 및 하부 편광판(22, 24)으로 예를 들면, 선 격자 편광자(wire grid polarizer), 복굴절 편광자(birefrigent polarizer) 및 콜레스테릭 액정 편광자(cholesteric liquid crystal polarizer) 중에 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 여기서, 선 격자 편광자는 적외선 및 가시광선 모두에 사용될 수 있으며, 입사 광선 중 편광 방향과 평행한 빛은 투과시키고, 평행하지 않은 빛은 반사시켜 투과할 수 있는 빛으로 전환시키는 역할을 한다.
액정패널(10)은 상부 기판(10a)과 스위칭소자들이 형성되어 있는 하부 기판(10b) 사이에 개재되어 있는 액정층(미도시)을 포함한다. 여기에서, 도면부호 15a, 15b는 절연 테이프이며, 액정패널(10)의 손상을 방지하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예서는 적외선 야간 투시경으로 시인 가능한 액정표시장치를 구현하기 위해 상부 기판(10a)에는 컬러필터를 형성하지 않아도 된다. 그 이유는 본 발명의 액정표시장치는 적외선 영역에서는 컬러가 구현되지 않으므로 액정표시장치의 효율 향상을 위해 컬러필터가 제거될 수 있다.
백라이트 유니트는 반사판(4), 도광판(6), 광학시트들(12), 광원(18) 및 광원 하우징(23)을 포함한다. 이때, 반사판(4)은 도광판(6) 하부에 부착되어 도광판(6)의 후면으로 방출되는 광을 액정패널(10)로 반사시킨다.
도광판(6)은 광원(18)으로부터 입사된 광을 면광원으로 변환한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서는 별도의 적외선용 도광판을 사용해야 하나, 도 2에서와 같이, PMMA(poly methyl methacrylate)는 500~1000nm 사이의 파장을 투과시킬 수 있어 투과율이 높으며, 적외선은 780~2000nm의 파장 길이를 갖으므로, 기존의 액정표시장치에 사용되는 PMMA를 도광판(6)으로 사용할 수 있다.
또한, 광학시트들(12)은 도광판(6) 상에 부착되어 액정패널(10)쪽으로 입사되는 광효율을 높이는 역할을 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 적외선 야간 투시경으로 시인 가능한 액정표시장치를 구현하기 위해 광원(18)으로 예를 들면, 적외선 LED를 사용할 수 있다. 이때, 광원(18)은 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 액정패널(10)에 적외선을 조사하며, 연성회로기판(20) 상에 적어도 하나가 일렬로 배치된 적외선 LED일 수 있다.
광원 하우징(23)은 광원(18)을 감싸고 있으며 반사판(4)이 아래로 처지는 것을 방지하기 위해 광원 하우징(23)으로부터 돌출되어 반사판(4)을 지지하는 반사판 지지부(23a)를 포함한다.
상부 커버(116)는 직각으로 절곡된 평면부와 측면부를 가지는 사각띠 형태로 제작되며, 메인 서포트(102)와 하부 커버(114)의 일측면을 감싸게 된다.
하부 커버(114)는 메탈 재질로 형성되며, 액정패널(110), 메인 서포트(102) 및 백라이트 유니트(150)를 수납하며, 상부 커버(116)와 체결된다.
본 발명의 일 실시예에서는 에지형 액정표시장치에 대해 설명하였으나, 적외선 야간 투시경으로 시인 가능한 액정표시장치를 구현하기 위해 직하형 액정표시장치를 사용하는 것도 가능하다. 이때, 직하형 액정표시장치의 광원은 도광판과 반사판 사이에 적외선 LED가 배치될 수 도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 광원(18)이 연성회로기판(20) 상에 배치되는 것에 대해 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 광원(18)이 메탈기판 상에 배치되는 것도 가능하다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에서는 액정패널(10)의 액정 구동 모드로 TN(Twisted Nematic), VA(Vertical Alignment) 및 IPS(In Plane Switching) 모드 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원의 배치를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러필터의 투과 스펙트럼을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 구동을 나타내는 도면이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 구동 상태를 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치는 적외선 광원을 사용하는 적외선 모드와 가시광선 광원을 사용하는 가시광선 모드 중에서 어느 하나를 선택하여 구동시킬 수 있다. 이에 따라 도 4에서와 같이, 광원(118)은 연성회로기판(120) 상에 적어도 하나의 적외선 LED(118a) 및 가시광선 LED(118b)가 교대로 배치될 수 있다.
또한, 액정 패널에서 사용되는 편광판은 적외선 모드와 가시광선 모드에서 모두 사용할 수 있는 것으로 선택되어야 한다. 예를 들면, 선 격자 편광자(wire grid polarizer)가 적외선 모드와 가시광선 모드에서 모두 사용할 수 있다.
그리고, 액정표시장치에서 적외선 모드와 가시광선 모드를 선택적으로 구현하기 위해 컬러필터는 기존의 액정표시장치에서 사용되는 컬러필터를 그대로 사용할 수 있다. 그 이유는 적외선이 780~2000nm의 파장 길이를 갖는데 도 5에서와 같이, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 포함하는 컬러필터가 780nm 이상의 파장을 투과시킬 수 있다. 다시 말하면, 컬러필터가 적외선 영역에서 투과율이 높으므로 적외선 모드와 가시광선 모드를 갖는 액정표시장치에서 그대로 사용할 수 있게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 액정표시장치가 적외선 모드인 경우, 백라이트 구동부(220)는 타이밍 제어부(210)로부터 제1 디밍 신호(DIM1)를 제공받으며, 제1 디밍 신호(DIM1)에 따라 제1 제어신호(CON1)를 생성한다. 이때, 제1 제어신호(CON1)는 제1 디밍 신호(DIM1)에 해당하는 정전류 신호이다. 따라서, 광원부(230)는 백라이트 구동부(220)로부터 제공되는 제1 제어신호(CON1)에 해당하는 정전류 신호에 따라 온 또는 오프되어 적외선을 액정패널로 조사한다.
또한, 액정표시장치가 가시광선 모드인 경우, 백라이트 구동부(220)는 타이밍 제어부(210)로부터 제2 디밍 신호(DIM2)를 제공받으며, 제2 디밍 신호(DIM2)에 따라 제2 제어신호(CON2)를 생성한다. 이때, 제2 제어신호(CON2)는 제2 디밍 신호(DIM2)에 해당하는 정전류 신호이다. 따라서, 광원부(230)은 백라이트 구동부(220)로부터 제공되는 제2 제어신호(CON2)에 해당하는 정전류 신호에 따라 온 또는 오프되어 가시광선을 액정패널로 조사한다.
따라서, 상기와 같이 액정표시장치를 구현하고, 도 7a에서와 같이, 액정표시장치(300)를 적외선 모드로 설정하고 액정 구동 모드를 TN으로 동작시켰을 경우, 사람의 눈으로 확인해 보면, 화면에는 아무것도 보이지 않게 되어 액정표시장치의 동작 여부를 확인할 수 없다.
한편, 도 7a에서와 같이, 액정표시장치(300)를 적외선 모드로 설정하고 액정 구동 모드를 TN으로 동작시켰을 경우, 적외선 카메라(320)로 액정표시장치(300)를 확인해 보면, 영상이 액정표시장치에 표시되는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 액정표시장치의 액정 구동 모드를 TN으로 동작시켰을 경우, 빛의 파장과 관계없이 구동하기 때문에 적외선 영역에서도 동작 가능한 것을 알 수 있다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
2: 메인 서포트 4: 반사판
6: 도광판 10: 액정패널
12: 광학시트들 14: 하부 커버
16: 상부 커버 18: 광원
20: 연성회로기판 22: 상부 편광판
23; 광원 하우징 23a: 반사판 지지부
24: 하부 편광판 50: 백라이트 유니트
118a: 적외선 LED 118b: 가시광선 LED
210: 타이밍 제어부 220: 백라이트 구동부
230: 광원부 300: 액정표시장치
320: 적외선 카메라

Claims (13)

  1. 영상이 표시되며, 다수의 박막트랜지스터가 형성된 제1 기판과 상기 제1 기판과 대향 배치되는 제2 기판을 포함하는 액정패널;
    상기 액정패널의 상부와 하부에 배치되는 편광판;
    상기 액정패널 하부에 배치되어 상기 액정패널에 적외선 또는 가시광선을 조사하는 광원; 및
    상기 광원으로부터 입사된 광을 면광원으로 변환하는 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    다수의 광원이 배치되어 있는 연성회로기판을 포함하며,
    상기 연성회로기판에는 적외선 LED와 가시광선 LED가 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 적외선 모드 또는 가시광선 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광원이 적외선 모드로 동작하는 경우, 상기 적외선 LED가 동작하여 상기 액정패널에 적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광원이 적외선 모드로 동작하는 경우, 상기 제2 기판에는 컬러필터를 형성하지 않는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광원이 적외선 모드로 동작하는 경우, 상기 편광판은 선 격자 편광자(wire grid polarizer), 복굴절 편광자(birefrigent polarizer) 및 콜레스테릭 액정 편광자(cholesteric liquid crystal polarizer) 중에 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 선 격자 편광자는 적외선 및 가시광선에 사용 가능한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 광원이 가시광선 모드로 동작하는 경우, 상기 가시광선 LED가 동작하여 상기 액정패널에 가시광선을 조사하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 광원이 가시광선 모드로 동작하는 경우, 상기 제2 기판에는 가시광선용 컬러필터가 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 액정패널은 TN(Twisted Nematic), VA(Vertical Alignment) 및 IPS(In Plane Switching) 모드 중에 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은 가시광선용 도광판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 도광판의 측면에 배치되는 에지형인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 도광판의 하부에 배치되는 직하형인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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