JP2005026222A - バックライト組立体及びこれを有する液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光の利用効率を向上させるためのバックライト組立体及びこれを有する液晶表示装置を開示する。
【解決手段】 バックライト組立体２００は、光を発生する発光ダイオード及び光の経路を変更して液晶表示パネル１１０に出射する導光板２２０を含む。導光板の第１端部には、隣接した発光ダイオードから入射された光を第１端部と互いに対向する第２端部に案内するための案内溝２２２が形成される。これにより、案内溝は、発光ダイオードから導光板に入射された光が導光板の外部に漏洩されることを防止し、液晶表示装置４００の表示品質を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バックライト組立体及びこれを有する液晶表示装置に関し、より詳細には、表示品質を向上させるためのバックライト組立体及びこれを有する液晶表示装置に関するものである。

一般に、液晶表示装置は、光を用いて画像を表示する液晶表示パネル及び前記光を発生して前記液晶表示パネルに提供するためのバックライト組立体を含む。

前記バックライト組立体は、前記光を発生する光源を具備するが、前記光源としては、冷陰極蛍光ランプ（Cold Cathode Fluorescent lamp；以下、ＣＣＦＬ）や発光ダイオード（Light Emitting Diode；以下、ＬＥＤ）等が用いられる。

前記ＬＥＤは、前記ＣＣＦＬより発光面積が小さい点光源（point light source）である。前記ＬＥＤから出射された光は、導光板の第１側面から入射され、前記導光板は前記入射された光を面光源（planer light source）形態の光に変更して前記液晶表示パネルに提供する。この際、前記ＬＥＤから出射された光は、前記第１側面に対して、所定の傾斜を有する方向に出射されることもでき、前記第１側面とほぼ平行な方向に出射されることもできる。

前記ＬＥＤから前記第１側面に対して所定の傾斜を有する方向に出射された光は、前記第１側面から前記導光板に入射された後、前記液晶表示パネルに提供される。しかし、前記ＬＥＤから出射された光は、一般的に、出射された方向に進行しようとする直進性が強いので、前記第１側面とほぼ平行に出射された光は、前記第１側面に入射されることができない。

即ち、ＬＥＤから出射された光が導光板に入射されず、前記ＬＥＤから前記液晶表示パネルに提供される光の全体的な量が減少して、液晶表示パネルの表示品質が低下する可能性がある。

本発明の目的は、光の利用効率及び表示特性を向上させるためのバックライト組立体を提供することにある。

又、本発明の目的は、前記したバックライト組立体を有する液晶表示装置を提供することにある。

本発明の一特徴によるバックライト組立体は、光を発生するための光源と、前記光源を収納するための導光板とで構成される。前記導光板は、第１端部に前記光源を収納するための収納部、及び前記収納部と隣接して前記光のうち、少なくとも前記第１端部と平行に出射される光を前記第１端部に対向する第２端部側に案内するための案内部が形成される。

本発明の一特徴によるバックライト組立体は、第１光及び第２光を発生する光源と、前記光源を収納するための導光板とで構成される。前記導光板は、第１端部に前記光源を収納するための収納溝、及び前記収納溝と隣接して前記第２光を前記第１端部に対向する第２端部側に案内するための案内溝が形成される。この際、前記第１光は前記第１端部に対向する第２端部側に出射され、前記第２光は前記案内溝によって反射され前記第２端部側に出射される。

本発明の他の特徴による液晶表示装置は、光を用いて画像を表示する液晶表示パネルと、前記光を前記液晶表示パネルに提供するためのバックライト組立体とで構成される。前記バックライト組立体は、前記光を発生するための光源、及び前記光を前記液晶表示パネルに案内するための導光板を含む。前記導光板は、第１端部に前記光源を収納するための収納部、及び前記収納部と隣接して形成され前記光のうち、少なくとも前記第１端部と平行に出射される光を前記第１端部に対向する第２端部側に案内するための案内部が形成される。

本発明の他の特徴による液晶表示装置は、第１光及び第２光を用いて画像を表示する液晶表示パネル、及び前記第１光及び第２光を前記液晶表示パネルに提供するためのバックライト組立体で構成される。前記バックライト組立体は、前記第１光及び第２光を発生する光源、及び前記光を前記液晶表示パネルに案内するための導光板を含む。前記導光板は、前記光源を収納するための収納溝、及び前記収納溝と隣接して前記第２光の経路を変更するための案内溝が第１端部に形成される。この際、前記第１光は前記第１端部に対向する第２端部側に出射され、前記第２光は前記案内溝によって反射され前記第２端部側に出射される。

このようなバックライト組立体及びこれを有する液晶表示装置によると、前記案内溝を用いて光源から出射された光が前記導光板の外部に漏洩することを防止することができ、液晶表示装置の表示品質を向上させることができる。

以下では、添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。

図１を参照すると、本発明による液晶表示装置４００は、光を用いて画像を表示するための表示ユニット１００、前記光を発生して前記表示ユニット１００に提供するためのバックライト組立体２００、前記バックライト組立体２００、及び前記表示ユニット１００を収納するためのモールドフレーム３００を含む。

より詳細には、前記表示ユニット１００は、画像を表示する液晶表示パネル１１０及び外部から入力された映像信号を前記液晶表示パネル１１０に伝送する第１可撓性回路基板１２０を含む。

前記液晶表示パネル１１０は、薄膜トランジスタ基板（Thin Film Transistor：以下、ＴＦＴ）１１１、前記ＴＦＴ基板１１１と互いに対向して結合されるカラーフィルタ基板１１２、及び前記ＴＦＴ基板１１１と前記カラーフィルター基板１１２との間に注入された液晶層（図示せず）を含む。

前記ＴＦＴ基板１１１は、スイッチング素子であるＴＦＴ（図示せず）がマトリックス形態に形成された透明な基板である。前記ＴＦＴ基板１１１に対向して具備される前記カラーフィルタ基板１１２は、前記導光板からの光を用いて所定の色を発現する色画素であるＲＧＢ画素が薄膜工程によって形成された透明な基板である。

前記ＴＦＴ基板１１１のソース側には、データ信号を前記ＴＦＴ基板１１１に印加するための複数のデータ駆動チップ（図示せず）が配置されている。前記ＴＦＴ基板１１１のゲート側には、ゲート信号を前記ＴＦＴ基板１１１に印加するための複数のゲート駆動チップ（図示せず）が配置されている。前記複数のデータ駆動チップ及びゲート駆動チップは、前記映像信号に対応して前記ＴＦＴ基板１１１の駆動及びその駆動時期を制御するための駆動信号とタイミング信号を、前記ＴＦＴ基板１１１に印加する。

前記ＴＦＴ基板１１１のソース側には、前記第１可撓性回路基板１２０が配置されている。前記第１可撓性回路基板１２０は、前記複数のデータ駆動チップ及びゲート駆動チップと電気的に連結され前記映像信号を印加する。

一方、前記表示ユニット１００の下には、前記液晶表示パネル１１０に均一な光を提供するための前記バックライト組立体２００が具備される。

前記バックライト組立体２００は、光を発生する複数のランプ２１０、前記複数のランプ２１０を収納して前記光の経路を変更して前記液晶表示パネル１１０側に出射するための導光板２２０、前記導光板２２０と前記表示ユニット１００との間に配置されて前記導光板２２０から出射された光の輝度を均一にする光学シート２３０、及び前記導光板２２０の下に配置され前記導光板２２０から漏洩された光を前記導光板２２０に反射させるための反射板２４０を含む。

前記複数のランプ２１０は、前記導光板２２０の第１端部に挿入され、前記光を前記導光板２２０に提供する。前記複数のランプ２１０は、発光ダイオード（Light Emitting Diode）で構成される。前記複数のランプ２１０の近傍には、前記複数のランプ２１０の駆動を制御するための第２可撓性回路基板（図示せず）が配置されている。

本実施形態において、前記複数のランプ２１０は、第１ランプ、第２ランプ、及び第３ランプで構成され、前記液晶表示パネル１１０のサイズによって減少されるか、増加されることができる。

前記導光板２２０は、画像が表示される前記液晶表示パネル１１０の表示領域に対応する導光領域に形成された導光パターン（図示せず）を更に含み、前記導光パターンは前記入射された光を前記液晶表示パネル１１０の表示領域に案内する。

前記導光板２２０の第１端部には、前記複数のランプ２１０を収納するための複数の収納溝２２１、及び前記複数のランプ２１０から入射された光を前記導光領域に案内するための複数の案内溝２２２が形成される。前記複数の収納溝２２１及び案内溝２２２は、前記導光板２２０の一側面に部分的な凹部を形成して作られる。

本実施形態において、前記複数の収納溝２２１は、第１収納溝、第２収納溝、及び第３収納溝で構成され、前記複数の案内溝２２２は、第１案内溝及び第２案内溝で構成される。しかし、前記収納溝２２１と案内溝２２２の個数は、前記ランプ２１０の個数によって減少されるか、増加されることができる。

前記導光板２２０と前記液晶表示パネル１１０との間には、前記光学シート２３０が配置される。前記光学シート２３０は、前記導光板２２０から出射された前記光の特性、例えば、輝度増加、輝度均一性を向上させて前記液晶表示パネル１１０に提供する。

前記導光板２２０の下には、前記反射板２４０が具備される。前記反射板２４０は、前記導光板２２０から漏洩した光を更に前記導光板２２０に反射させて光の利用効率を向上させる。

前記バックライト組立体２００及び前記液晶表示パネル１１０は、収納容器である前記モールドフレーム３００に収納される。前記モールドフレーム３００は、部分的に開口された底面３１０及び前記底面３１０から延長された側壁３２０を含む。前記バックライト組立体２００及び前記液晶表示パネル１１０は、前記底面３１０に順次載置され、前記可撓性回路基板１２０は、前記モールドフレーム３００の側壁３２０に沿って前記モールドフレーム３００の背面側に折り曲げられる。

図２は、図１のＩ−Ｉ′における液晶表示装置の構造を示した断面図である。図２において、図１に図示された前記複数のランプ２１０から出射された光の進行経路をより明確に示すために、前記可撓性回路基板１２０及び前記モールドフレーム３００は図示していない。

図２を参照すると、前記導光板２２０の第１端部Ｄ１の複数の収納溝２２１に複数のランプ２１０が収納され、前記複数のランプ２１０から出射された光Ａ１は、最初に前記導光板２２０の第１端部Ｄ１と対向する第２端部Ｄ２に向かって進行する。

前記導光板２２０の第１端部Ｄ１と第２端部Ｄ２との間に位置する導光領域Ｄ３に形成された前記導光パターンは、前記光Ａ１の進行経路を変更し、光Ａ１は前記導光板２２０の上部に配置された前記光学シート２３０に提供される。この際、前記光Ａ１が前記導光領域Ｄ３を進行する過程において、前記光Ａ１の一部分が前記導光板２２０の下部に漏洩する場合があるが、この漏洩した光Ａ２は、前記導光板２２０の下に配置された前記反射板２４０によって反射され前記導光板２２０に再度入射される。

前記光学シート２３０は、前記導光板２２０から入射された光Ａ３の特性、例えば、輝度増加、輝度均一性を向上させて前記液晶表示パネル１１０に提供する。このために、前記光学シート２３０は、多様な光学シート、例えば、前記導光板２２０からの光Ａ３を拡散するための拡散シート、拡散された光を集光するためのプリズムシートを具備することができる。

以下では、図面を参照して前記複数のランプ２１０から出射された光Ａ１の入射経路を具体的に説明する。

図３は、図１に図示された導光板と発光ダイオードを具体的に示した斜視図である。図４は、図３に図示された導光板を示した平面図である。

図３及び図４を参照すると、前記導光板２２０の第１端部Ｄ１には、前記導光板２２０の側面から前記導光領域Ｄ３側に所定の深さで陥没させて第１収納溝２２１ａ、第２収納溝２２１ｂ、及び第３収納溝２２１ｃが形成され、前記第１収納溝２２１ａ、第２収納溝２２１ｂ、及び第３収納溝２２１ｃの間には、前記導光板２２０を所定の深さで陥没させて第１案内溝２２２ａ及び第２案内溝２２２ｂが形成される。

具体的に、前記第１収納溝２２１ａ、第２収納溝２２１ｂ、及び第３収納溝２２１ｃには、前記第１ランプ２１１、第２ランプ２１２、及び第３ランプ２１３がそれぞれ挿入される。前記第１案内溝２２２ａは、前記第１収納溝２２１ａと第２収納溝２２１ｂとの間に形成され、前記第２案内溝２２２ｂは、前記第２収納溝２２１ｂと第３収納溝２２１ｃとの間に形成され、前記第１ランプ２１１、第２ランプ２１２、及び第３ランプ２１３から出射された光を前記導光板２２０の前記導光領域Ｄ３側にに案内する。

本実施形態において、前記第１案内溝２２２ａ及び第２案内溝２２２ｂは、ほぼ同一の構造を有する。従って、以下では、前記第１案内溝２２２ａの構造について詳細に説明し、その第２案内溝２２２ｂの構造についての具体的な説明は省略する。

前記第１ランプ２１１及び第２ランプ２１２から出射された光を、前記導光板２２０の前記導光領域Ｄ３側に案内するために、前記第１案内溝２２２ａは、前記第１端部Ｄ１に対して所定の角度で傾き、互いに連結された第１傾斜面２１及び第２傾斜面２２を含む。前記第１案内溝２２２ａの前記第１傾斜面２１及び第２傾斜面２２は、前記第１ランプ２１１及び第２ランプ２１２から前記第１端部Ｄ１の両側方に向かって出射される光が、前記導光板２２０の導光領域に案内されるように反射させる。

前記第１案内溝２２２ａの前記第１傾斜面２１は、前記第２収納溝２２１ｂと隣接して位置し、前記第２ランプ２１２から出射された光を反射して前記導光領域Ｄ３に案内する。前記第２傾斜面２２は、前記第１収納溝２２１ａと隣接して位置し、前記第１ランプ２１１から出射された光を反射して前記導光領域Ｄ３に案内する。

一方、前記導光板２２０の前記第１端部Ｄ１の両側の角は面取りされ、前記第１案内溝２２２ａの第１傾斜面２１及び第２傾斜面２２とそれぞれほぼ平行な第１案内面２２３ａ及び第２案内面２２３ｂが形成される。前記第１案内面２２３ａ及び第２案内面２２３ｂは、隣接した第１ランプ２１１及び第３ランプ２１３から出射される光を、前記第１案内溝２２２ａの第１傾斜面２１及び第２傾斜面２２と同様に前記導光板２２０の導光領域Ｄ３側に反射させる。

前記第１案内面２２３ａは、前記第１収納溝２２１ａに隣接して形成され、前記第１ランプ２１１から出射された光を反射して、前記導光領域Ｄ３側に案内する。又、前記第２案内面２２３ｂは、前記第３収納溝２２１ｃに隣接して形成され、前記第３ランプ２１３から出射された光を反射させて前記導光領域Ｄ３側に案内する。

特に、前記第１案内面２２３ａ及び第２案内面２２３ｂは、前記第１ランプ２１１及び第３ランプ２１３から前記第１端部Ｄ１の両側に向かって出射される光を前記導光領域Ｄ３側に案内する。

図５は、光の全反射原理を示した概念図であり、図６は、図３に図示された案内溝の角度を算出する概念図である。本実施形態において、第１ランプ２１１、第２ランプ２１２、及び第３ランプ２１３の機能はほぼ同じであり、第１案内面２２３ａ及び第２案内面２２３ｂの機能がほぼ同じであり、第１収納溝２２１ａ、第２収納溝２２１ｂ、及び第３収納溝２２１ｃの機能がほぼ同じであり、第１案内溝２２２ａ及び第２案内溝２２２ｂの機能がほぼ同じである。このため、図４乃至図６においては、第１ランプ２１１、第１案内面２２３ａ、第１収納溝２２１ａ及び第１案内溝２２２ａについて具体的に説明する。

図４を更に参照すると、前記第１ランプ２１１から発生された光Ｌ１、Ｌ２_１、Ｌ２_２は、多様な方向に出射される。前記光Ｌ１、Ｌ２_１、Ｌ２_２は、前記導光板２２０の前記第２端部Ｄ２に向かって出射される第１光Ｌ１、前記第１端部Ｄ１の両側方、即ち、前記第１案内面２２３ａ側に出射される第２光Ｌ２_１、及び前記第２光Ｌ２_１とほぼ反対方向に出射され前記第２案内面２２３ｂ（図３参照）側に進行する第３光Ｌ２_２で構成される。

前記第１案内溝２２２ａは、前記第２光Ｌ２_１及び第３光Ｌ２_２を前記導光板２２０の前記導光領域Ｄ３側に反射させて、前記第２光Ｌ２_１及び第３光Ｌ２_２が前記導光板２２０の外部に漏洩することを防止する。

具体的に、前記第２収納溝２２１ｂに隣接して形成された前記第１案内溝２２２ａの第１傾斜面２１は、前記第２ランプ２１２から出射された前記第２光Ｌ２_１を反射させて前記導光領域Ｄ３側に案内する。又、前記第１収納溝２２１ａに隣接して形成された前記第１案内溝２２２ａの第２傾斜面２２は、前記第１ランプ２１１から出射された前記第３光Ｌ２_２を反射させて前記導光領域Ｄ３側に案内する。

前記第１ランプ２１１から出射された第２光Ｌ２_１は、前記第１案内面２２３ａにより前記導光板２２０の導光領域Ｄ３側に案内され、前記第３ランプ２１３から出射された第３光（図示せず）は前記第２案内面２２３ｂによって前記導光板２２０の導光領域Ｄ３側に案内される。

図４には図示してないが、前記第２案内溝２２２ｂは、前記第２収納溝２１１ｂと第３収納溝２１１との間に位置する。従って、前記第１案内溝２２２ａと同様に、前記第２案内溝２２２ｂの第１傾斜面及び第２傾斜面（図示せず）は、前記第２ランプ２１２から出射された第３光Ｌ２_２及び前記第３ランプ２１３から出射された第２光Ｌ２_１を反射させて、前記導光板２２０の前記導光領域Ｄ３側に案内する。

一方、前記第１案内溝２２２ａの前記第１傾斜面２１と前記第２傾斜面２２は、互いに対して所定の角度で傾いている。この際、前記第１傾斜面２１と前記第２傾斜面２２とが合う地点での角度θ１によって、前記第１案内溝２２２ａによって前記導光領域Ｄ３側に反射される前記第２ランプ２１２からの第２光Ｌ２_１及び前記第１ランプ２１１からの第３光Ｌ２_２の量が変わる。これは、光が通過する媒質によって光の速度が変わる性質によって示す屈折現象のためである。

一般に、光は互いに異なる媒質を通過する時に屈折現象が起き、前記光の入射角によって互いに異なる媒質の境界面での前記光の屈折角度が変わる。

図５に示したように、光が第２媒質Ｍ２から第１媒質Ｍ１に入射される場合、第１媒質Ｍ１と第２媒質Ｍ２とが合う境界面を基準に、第１入射光Ｓ１、第２入射光Ｓ２、及び第３入射光Ｓ３は、一部分は屈折され前記第１媒質Ｍ１に入射され、一部分は第１媒質Ｍ１及び第２媒質Ｍ２との境界面で反射される。本実施形態において、前記第１媒質Ｍ１及び第２媒質Ｍ２は互いに異なる屈折率を有し、第２媒質Ｍ２は第１媒質Ｍ１より高い屈折率を有する。

２つの媒質のうち、屈折率が高い媒質から屈折率が低い媒質に入射される場合、即ち、前記第２媒質Ｍ２から前記第１媒質Ｍ１に前記第１入射光Ｓ１、第２入射光Ｓ２、及び第３入射光Ｓ３が入射される場合、この入射光Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、入射角度によって屈折角が９０°になる。この際、光は屈折角が９０°である場合には、前記第１媒質に入射されず、更に前記第２媒質に共に反射される。即ち、前記第１入射光Ｓ１、第２入射光Ｓ２、及び第３入射光Ｓ３は、入射角度が臨界角（critical angle）より大きいと、新たな第１媒質Ｍ１に入射されず全反射（total reflection）される。

図面に示したように、前記第１入射光Ｓ１は、臨界角θ４より小さい角度で入射され、一部は第１媒質Ｍ１及び第２媒質Ｍ２の境界面で反射され、一部は屈折され第１媒質Ｍ１に入射される。前記第２入射光Ｓ２は、入射角が前記臨界角θ４とほぼ同じであり、前記第３入射光Ｓ３は、入射角が前記臨界角θ４より大きい。従って、前記第２入射光Ｓ２及び第３入射光Ｓ３は、前記第１媒質Ｍ１に屈折して入射されず、前記第２媒質Ｍ２に反射される。

前記第１ランプ２１１から出射された第３光Ｌ２_２及び前記第２ランプ２１２から出射された第２光Ｌ２_１が、それぞれ前記第１案内溝２２２ａの第１傾斜面２１及び第２傾斜面２２を通じて入射されると、前記第１ランプ２１１から出射された第３光Ｌ２_２及び前記第２ランプ２１２から出射された第２光Ｌ２_１は、前記第１案内溝２２２ａの内部の空気層によって屈折され、前記導光板２２０の外部に漏洩される場合もある。前記第１案内溝２２２ａの第１傾斜面２１及び第２傾斜面２２が合う地点での第１角度θ１は、前記第１ランプ２１１から出射された第３光Ｌ２_２及び前記第２ランプ２１２から出射された第２光Ｌ２_１が前記空気層に屈折されることを防止するために、前記光の全反射特性を用いて算出する。

本実施形態において、前記第１角度θ１を算出する過程は、前記第２ランプ２１２からの第２光Ｌ２_１が前記第１案内溝２２２ａの第１傾斜面２１に進行する場合を例として説明する。

図６を参照すると、一般に、発光ダイオードから出射される光の出射角は、約７０°〜８０°である。従って、前記導光板２２０の第１端部Ｄ１とほぼ平行し、前記第２ランプ２１２からの第２光Ｌ２_１と交差する第１仮想線ＮＬ１に対して、前記第２光Ｌ２_１は前記第２ランプ２１２からの出射角とほぼ同じである第２角度θａで傾いて進行する。

又、前記第２光Ｌ２_１は、前記第１端部Ｄ１とほぼ直交して、前記第２光Ｌ２_１と交差する第２仮想線ＮＬ２に対して第３角度θｂだけ傾いて進行する。

前記第１案内溝２２２ａの第１傾斜面２１は、前記第２仮想線ＮＬ２に対して第４角度θｃだけ傾いている。前記第１傾斜面２１及び第２傾斜面２２が接する地点と交差し、前記第１端部Ｄ１とほぼ直交する第３仮想線ＮＬ３に対して前記第１傾斜面２１は、第５角度θ１_２だけ傾いている。この際、前記第２仮想線ＮＬ２及び第３仮想線ＮＬ３がほぼ平行なので、前記第５角度θ１_２と前記第４角度θｃは、ほぼ同じ角度であり、前記第５角度θ１_２は、前記第１角度θ１を二等分した角度とほぼ同じである。

前記第２光Ｌ２_１を全反射しようとすると、前記第２光Ｌ２_１の屈折角が９０°にならなければならないが、前記屈折角が９０°である場合には、前記第２光Ｌ２_１は前記第１傾斜面２１に沿って出射される。

従って、前記第２光Ｌ２_１と前記第１傾斜面２１との間の角度、即ち、前記第３角度θｂと第４角度θｃの合計が、臨界角より大きいか、同じであると、前記第２光Ｌ２_１の全反射が起きる。

前記臨界角は、スネルの屈折の法則（Snell's Law）で求めることができるが、前記スネルの屈折の法則は、下記の数学式１のようである。

［数学式１]
ｎ２×ｓｉｎθα＝ｎ１×ｓｉｎθβ

前記数学式１を参照すると、光が出射される媒質２の屈折率ｎ２と入射角θαをかけた値は、前記光が入射される媒質１の屈折率ｎ１と屈折角θβをかけた値と同じであることを意味する。

前記全反射は、屈折角が９０°である時に起きるので、下記の数学式２のように前記屈折角θβは９０°になる。

［数学式２]
ｎ２×ｓｉｎθα＝ｎ１×ｓｉｎ９０°

前記数学式２を参照すると、前記媒質２の屈折率ｎ２は前記導光板２２０の屈折率を示し、前記媒質１の屈折率ｎ１は空気層の屈折率を示す。前記空気層の屈折率は約１.００なので、前記入射角θα、即ち、臨界角を算出する過程は下記の数学式３のようである。

［数学式３]
ｎ２×ｓｉｎθα＝ｎ１×ｓｉｎ９０°
ｓｉｎθα＝ｎ１÷ｎ２
θα＝ｓｉｎ^−１（１÷ｎ２）

前記数学式３を参照すると、前記臨界角θαは、前記媒質１の屈折率ｎ１、即ち、前記空気層の屈折率ｎ１を前記媒質２、即ち、前記導光板２２０の屈折率ｎ２で除する値に対するアークサイン（arcsin）値になる。

一般に、前記導光板２２０は、ポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡ）やポリカボネート（以下、ＰＣ）で形成される。前記ＰＭＭＡの屈折率は約１.４９であり、前記ＰＣの屈折率は約１.５９なので、前記導光板２２０の材質によって前記導光板２２０の屈折率ｎ２が変わる。

前記導光板２２０がＰＭＭＡからなる場合、前記数学式３を用いて前記臨界角θαを算出する過程は下記数学式４のようである。

［数学式４]
１.４９×ｓｉｎθα＝１×ｓｉｎ９０°
ｓｉｎθα＝１÷１.４９≒０.６７
θα＝ｓｉｎ^−１（１÷１.４９）≒０.７４≒４２°

前記数学式４を参照すると、前記導光板２２０の屈折率ｎ２が１．４９なので、前記臨界角θαは約４２°になる。

一方、前記導光板２２０がＰＣからなる場合、前記数学式３を用いて前記臨界角θαを算出する過程は下記数学式５のようである。

［数学式５]
・ ５９×ｓｉｎθα＝１×ｓｉｎ９０°
ｓｉｎθα＝１÷１.５９≒０.６３
θα＝ｓｉｎ^−１（１÷１.５９）≒０.６８≒４０°

前記数学式５を参照すると、前記導光板２２０の屈折率ｎ２が１．５９なので、前記臨界角θαは約４０°になる。

前記臨界角θαを用いて前記第３角度θｂ及び第４角度θｃの合計を算出することができるが、その過程は下記数学式６のようである。

［数学式６]
θｃ＝θα−θｂ

前記数学式６を参照すると、前記第４角度θｃは前記臨界角θαと前記第３角度θｂとの差になる。この際、前記臨界角θαが前記導光板２２０の材質によって変わり、前記第３角度θｂは、前記第２ランプ２１２から出射された第２光Ｌ２_１の出射角によって変わる。従って、前記第４角度θｃは、前記第２光Ｌ２_１の出射角及び前記導光板２２０の材質によって異なるように現れる。

前記導光板２２０がＰＭＭＡで形成される場合、前記第４角度θｃは下記数学式７のようである。

［数学式７]
θｃ＝４２°−θｂ＝４２°−（９０°−θα）

前記数学式７を参照すると、前記第３角度θｂは、前記第２ランプ２１２から出射された第２光Ｌ２_１の出射角である第２角度θａを用いて算出することができる。前記第２光Ｌ２_１の出射角は約７０°〜８０°なので、前記第２角度θａが７０°である場合には、前記第３角度θｂは２０°になり、前記第２角度θａが８０°である場合には、前記第３角度θｂは１０°になる。従って、前記導光板２２０がＰＭＭＡで形成される場合には、前記第４角度θｃは約２２°〜３３°になる。

一方、前記導光板２２０がＰＣで形成される場合、前記第４角度θｃは、下記数学式８のようである。

［数学式８]
θｃ＝４０°−θｂ＝４０°−（９０°−θα）

前記数学式８を参照すると、前記第２角度θａが７０°である場合には、前記第３角度θｂは２０°になり、前記第２角度θａが８０°である場合には、前記第３角度θｂは１０°になる。従って、前記導光板２２０がＰＣで形成される場合、前記第４角度θｃは約２０°〜３０°になる。

前記第４角度θｃは前記第５角度θ１_２と同じであり、前記第５角度θ１_２は前記第３仮想線ＮＬ３に対する前記第２傾斜面２２が成す角度θ１_１と同じである。

前記導光板２２０の屈折率によって、前記第５角度θ１_２が異ならせて算出されるので、前記第１角度θ１も異ならせて算出される。前記導光板２２０がＰＭＭＡで形成される場合、前記第１角度θ１は約４５°〜６５°になる。前記導光板２２０がＰＣで形成される場合、前記第１角度θ１は約４０°〜６０°になる。

前記第１案内面２２３ａは、前記第１収納溝２２１ａと隣接して位置するので、前記第１ランプ２１１から出射された前記第２光Ｌ２_１を前記導光領域Ｄ３側に案内する。同様に、前記第２案内面２２３ｂ（図３参照）は、前記第３収納溝２２１ｃと隣接して位置するので、前記第３ランプ２１３から出射された前記第３光Ｌ２_２を前記導光領域Ｄ３側に案内する。

前記第１案内面２２３ａ及び第２案内面２２３ｂも空気層と接するので、前記第１案内面２２３ａ及び第２案内面２２３ｂにそれぞれ入射された第１ランプ２１１からの第２光Ｌ２_１及び前記第３ランプ２１３からの第３光Ｌ２_２うち、前記空気層に屈折される光の量を減少させることが重要である。

前記第１案内面２２３ａは、前記第１端部Ｄ１と直交する第４仮想線ＮＬ４に対して、前記第５角度θ１_２だけ傾いて前記第２光Ｌ２_１を全反射させる。同様に、前記第２案内面２２３ｂは、前記第１端部Ｄ１と直交する第５仮想線（図示せず）に対して前記第５角度θ１_２だけ傾いて前記第３光Ｌ２_２を全反射させる。

従って、前記導光板２２０がＰＭＭＡ材質で形成される場合、前記第１案内面２２３ａ及び第２案内面２２３ｂは、それぞれ前記第４仮想線及び第５仮想線に対して約２２°〜３３°だけ傾く。又、前記導光板２２０がＰＣ材質で形成される場合、前記第１案内面２２３ａ及び第２案内面２２３ｂは、それぞれ前記第４仮想線及び第５仮想線に対して約２０°〜３０°だけ傾く。

前述したように、本発明による導光板２２０は、前記第１案内溝２２２ａと第２案内溝２２２ｂ、及び第１案内面２２３ａと第２案内面２２３ｂを用いて、前記第１ランプ２１１、第２ランプ２１２、及び第３ランプ２１３からの第２光Ｌ２_１及び第３光Ｌ２_２を前記導光領域Ｄ３に案内する。従って、前記第１ランプ２１１、第２ランプ２１２、及び第３ランプ２１３から提供された光のうち、前記導光板２２０の外部に漏洩する光の量を減少させることができる。これにより、光の利用効率を向上させ、液晶表示装置４００の表示品質を向上させることができる。

図７は、図４のＢ部分を拡大した平面図である。

図７を参照すると、前記第１収納溝２２１ａ（図３参照）は、前記第１案内面２２３ａと前記第１案内溝２２２ａの第２傾斜面２２との間に位置する。前記第１ランプ２１１から出射された前記第２光Ｌ２_１及び第３光Ｌ２_２は、それぞれ前記第１案内面２２３ａ及び前記第１案内溝２２２ａの第２傾斜面２２により前記導光領域Ｄ３側に反射される。

前記第２光Ｌ２_１及び第３光Ｌ２_２が前記第１ランプ２１１から出射された地点から前記第１案内面２２３ａ及び前記第１案内溝２２２ａの第２傾斜面２２に到達する地点までの距離が短いほど、前記導光板２２０の外部に漏洩する光の量が減少する。

従って、前記第１ランプ２１１が収納された第１収納溝２２１ａと前記第１案内面２２３ａとの間隔ＤＳ１をできる限り狭く形成することが好ましい。又、前記第１案内溝２２２ａの第２傾斜面２２と前記第１収納溝２２１ａとの間隔ＤＳ２もできる限り狭く形成することが好ましい。

前記第１案内溝２２２ａは、前記第１ランプ２１１から出射される前記第３光Ｌ２_２を最大に前記導光領域Ｄ３に案内するために、前記第１案内溝２２２ａの深さＨ１を前記第１ランプ２１１が収納された第１収納溝２２１ａの深さＨ２より深いか、同様に形成する。

図８は、本発明の他の実施形態による導光板を示した平面図である。

図８において、図４に図示された導光板２２０と同じ機能を行う構成要素については、同じ参照符号を付与し、その機能に対する別の説明は省略する。

前記導光板２５０は、前記第１ランプ２１１、第２ランプ２１２、及び第３ランプ２１３を収納するための第１収納溝２２１ａ、第２収納溝２２１ｂ、及び第３収納溝２２１ｃ、及び前記第１ランプ２１１、第２ランプ２１２、及び第３ランプ２１３からそれぞれ出射された第２光Ｌ２_１及び第３光Ｌ２_２を前記導光領域Ｄ３側に案内するための第１案内溝２５１ａ及び第２案内溝２５１ｂを含む。

より詳細には、前記第１案内溝２５１ａ及び第２案内溝２５１ｂは、前記第１収納溝２２１ａ、第２収納溝２２１ｂ、及び第３収納溝２２１ｃと交互的に位置し、隣接した第１ランプ２１１、第２ランプ２１２、及び第３ランプ２１３から入射された前記第２光Ｌ２_１及び第３光Ｌ２_２を前記導光領域Ｄ３側に案内する。

即ち、前記第１案内溝２５１ａは、前記第１収納溝２２１ａと第２収納溝２２１ｂとの間に位置し、前記第２案内溝２５１ｂは、前記第２収納溝２２１ｂと第３収納溝２２１ｃとの間に位置する。

前記第１案内溝２５１ａは、隣接した前記第１ランプ２１１及び第２ランプ２１２から入射された光を、前記導光領域Ｄ３側に反射させるための第１傾斜面５１と第２傾斜面５２、及び前記第１傾斜面５１と第２傾斜面５２とを連結する第３面５３を含む。

前記第１傾斜面５１は、前記第２収納溝２２１ｂと隣接して位置し、前記第２ランプ２１２から入射された第２光Ｌ２_１を前記導光領域Ｄ３側に案内する。前記第２傾斜面５２は、前記第１収納溝２２１ａと隣接して位置し、前記第１ランプ２１１から入射された第３光Ｌ２_２を前記導光領域Ｄ３側に案内する。

前記第１傾斜面５１は、前記第１端部Ｄ１と互いに直交して前記第１傾斜面５１と互いに交差する第６仮想線ＮＬ６に対して所定の角度だけ傾いている。前記第２傾斜面５２も前記第１端部Ｄ１と互いに直交し、前記第１傾斜面５１と互いに交差する第７仮想線ＮＬ７に対して所定の角度だけ傾いている。

前記第１傾斜面５１と前記第６仮想線ＮＬ６との間の第１角度θ１及び前記第２傾斜面５２と前記第７仮想線ＮＬ７との間の第２角度θ２は、図４の前記第５角度θ１_２と同じである。

従って、前記導光板２５０がＰＭＭＡで形成される場合、前記第１傾斜面５１と前記第６仮想線ＮＬ６との間の第１角度θ１及び前記第２傾斜面５２と前記第７仮想線ＮＬ７との間の第２角度θ２は、約２２°〜３３°になる。又、前記導光板２５０がＰＣで形成される場合、前記第１傾斜面５１と前記第６仮想線ＮＬ６との間の第１角度θ１及び前記第２傾斜面５２と前記第７仮想線ＮＬ７との間の第２角度θ２は、約２０°〜３０°になる。

前記第１案内溝２５１ａ及び第２案内溝２５１ｂは、同じ構成を有する。本実施形態において、前記第１案内溝２５１ａ及び第２案内溝２５１ｂの構成要素に対する具体的な説明は、前記第１案内溝２５１ａを一例として説明し、前記第２案内溝２５１ｂの構成要素についての具体的な説明は省略する。

一方、前記第１端部Ｄ１の両側の角は面取りされ、隣接したランプから入射される前記第２光Ｌ２_１及び第３光Ｌ２_２を前記導光領域Ｄ３側に反射するための第１案内面２２３ａ及び第２案内面２２３ｂを形成する。

以上で説明したように、本発明によると、導光板は発光ダイオードが収納される収納溝と、収納溝の間に形成される案内溝を具備する。従って、発光ダイオードを光源として用いても、発光ダイオードから出射された光は、案内溝により導光板の導光領域に案内されることができる。

これにより、発光ダイオードから導光板に入射された光が、導光板の外部に漏洩することを防止することができ、液晶表示装置の表示品質を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。 図１のＩ−Ｉ′による断面図である。 図１に図示された導光板と発光ダイオードとの結合関係を示した斜視図である。 図３に図示された導光板を示した平面図である。 全反射原理を示した概念図である。 図３に図示された案内溝の角度を算出する概念図である。 図４のＢ部分を拡大した平面図である。 本発明に他の実施形態による導光板を示した平面図である。

符号の説明

２１、５１ 第１傾斜面
２２、５２ 第２傾斜面
５３ 第３面
１００ 表示ユニット
１１０ 液晶表示パネル
１１１ ＴＦＴ基板
１１２ カラーフィルター基板
１２０ 第１可撓性回路基板
２００ バックライト組立体
２１０ ランプ
２１１ 第１ランプ
２１２ 第２ランプ
２１３ 第３ランプ
２２０、２５０ 導光板
２２１ 収納溝
２２１ａ 第１収納溝
２２１ｂ 第２収納溝
２２１ｃ 第３収納溝
２２２ 案内溝
２２２ａ、２５１ａ 第１案内溝
２２２ｂ、２５１ｂ 第２案内溝
２２３ａ 第１案内面
２２３ｂ 第２案内面
２３０ 光学シート
２４０ 反射板
３００ モールドフレーム
３１０ 底面
３２０ 側壁
４００ 液晶表示装置

Claims (35)

1. 光を発生するための光源と、
   第１端部に形成され前記光源を収納するための収納部と、前記収納部と隣接して形成され前記光のうち、少なくとも前記第１端部とほぼ平行に出射される光を前記第１端部に対向する第２端部側に案内するための案内部とを有する導光板と、を含むことを特徴とするバックライト組立体。
2. 第１光及び第２光を発生する光源と、
   第１端部に位置して前記光源を収納するための収納溝と、前記収納溝と隣接して前記第２光を前記第１端部に対向する第２端部側に案内するための案内溝とを有する導光板と、を含み、
   前記第１光は前記第１端部に対向する第２端部側に出射され、前記第２光は前記案内溝によって反射され前記第２端部側に出射されることを特徴とするバックライト組立体。
3. 前記案内溝は、前記第１端部に対して第１方向に傾き、隣接した光源から提供された前記第２光を前記第２端部に反射するための第１傾斜面を有することを特徴とする請求項２記載のバックライト組立体。
4. 前記第１傾斜面は、前記第１端部とほぼ直交し、前記第１傾斜面と交差する仮想線に対して約２２°〜３３°で傾き、前記導光板の屈折率は、約１.４９であることを特徴とする請求項３記載のバックライト組立体。
5. 前記第１傾斜面は、前記第１端部とほぼ直交し、前記第１傾斜面と交差する仮想線に対して約２０°〜３０°で傾き、前記導光板の屈折率は、約１.５９であることを特徴とする請求項３記載のバックライト組立体。
6. 前記案内溝は、前記第１端部に対して前記第１方向と相違する第２方向に傾き、隣接した光源から提供される前記第２光を前記第２端部に反射するための第２傾斜面を更に含むことを特徴とする請求項３記載のバックライト組立体。
7. 前記第２傾斜面は第１端部とほぼ直交し、前記第２傾斜面と交差する仮想線に対して前記第２傾斜面は約２２°〜３３°で傾き、前記導光板の屈折率は、約１.４９であることを特徴とする請求項６記載のバックライト組立体。
8. 前記第２傾斜面は第１端部とほぼ直交し、前記第２傾斜面と交差する仮想線に対して前記第２傾斜面は約２０°〜３０°で傾き、前記導光板の屈折率は、約１.５９であることを特徴とする請求項６記載のバックライト組立体。
9. 前記第１傾斜面と第２傾斜面とは互いに交差し、前記第１傾斜面と第２傾斜面とが交差する地点と交差し、前記第１端部とほぼ直交する仮想線に対して前記第１傾斜面及び第２傾斜面は約２２°〜３３°だけ傾いていることを特徴とする請求項６記載のバックライト組立体。
10. 前記導光板は、ポリメチルメタクリレート（Polymethylmethacrylate）で形成され、前記導光板の屈折率は１.４９であることを特徴とする請求項９記載のバックライト組立体。
11. 前記第１傾斜面と第２傾斜面とは互いに交差し、前記第１傾斜面と第２傾斜面とが交差する地点と交差し、前記第１端部とほぼ直交する仮想線に対して前記第１傾斜面及び第２傾斜面は約２０°〜３０°だけ傾いていることを特徴とする請求項６記載のバックライト組立体。
12. 前記導光板は、ポリカボネート（polycarbonate）で形成され、前記導光板の屈折率は約１.５９であることを特徴とする請求項１１記載のバックライト組立体。
13. 前記光案内溝は、前記第１端部とほぼ平行し、前記第１傾斜面と第２傾斜面とを連結する第３面を更に含むことを特徴とする請求項６記載のバックライト組立体。
14. 前記第１傾斜面は、前記第１傾斜面と第３面とが交差する地点と交差し、前記第１端部とほぼ直交する第１仮想線に対して約２２°〜３３°だけ傾き、前記第２傾斜面は、前記第２傾斜面と第３面とが交差する地点と交差し、前記第１端部とほぼ直交する第２仮想線に対して約２２°〜３３°だけ傾いていることを特徴とする請求項１３記載のバックライト組立体。
15. 前記導光板は、ポリメチルメタクリレートで形成され、前記導光板の屈折率は約１.４９であることを特徴とする請求項１４記載のバックライト組立体。
16. 前記第１傾斜面は、前記第１傾斜面と第３面とが交差する地点と交差し、前記第１端部とほぼ直交する第１仮想線に対して約２０°〜３０°だけ傾き、前記第２傾斜面は、前記第２傾斜面と第３面とが交差する地点と交差し、前記第１端部とほぼ直交する第２仮想線に対して約２０°〜３０°だけ傾いていることを特徴とする請求項１３記載のバックライト組立体。
17. 前記導光板は、ポリカボネートで形成され、前記導光板の屈折率は約１.５９であることを特徴とする請求項１６記載のバックライト組立体。
18. 前記第１端部の両側の角は、隣接した光源から出射される前記第２光を、前記第２端部に反射するために面取りされたことを特徴とする請求項２記載のバックライト組立体。
19. 前記第１端部の延長線とほぼ直交し、前記面取りされた面と交差する仮想線に対して前記面取りされた面は、約２２°〜３３°傾いていることを特徴とする請求項１８記載のバックライト組立体。
20. 前記導光板は、ポリメチルメタクリレートで形成され、前記導光板の屈折率は、約１.４９であることを特徴とする請求項１９記載のバックライト組立体。
21. 前記第１端部の延長線とほぼ直交し、前記面取りされた面と交差する仮想線に対して前記面取りされた面は、約２０°〜３０°傾いていることを特徴とする請求項１８記載のバックライト組立体。
22. 前記導光板は、ポリカボネートで形成され、前記導光板の屈折率は約１.５９であることを特徴とする請求項２１記載のバックライト組立体。
23. 光を用いて画像を表示する液晶表示パネルと、
    前記光を発生するための光源、及び第１端部に前記光源を収納するための収納部と、前記収納部と隣接して形成され前記光のうち、少なくとも前記第１端部とほぼ平行に出射される光を前記第１端部と互いに対向する第２端部側に案内するための案内部とが形成された導光板を具備して、前記光を前記液晶表示パネルに提供するためのバックライト組立体と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
24. 第１光及び第２光を用いて画像を表示する液晶表示パネルと、
    外部から提供される電力に応答して第１光及び第２光を発生する光源、前記光源を収納するための収納溝、及び前記収納溝と隣接して前記第２光の経路を変更するための案内溝が第１端部に形成された導光板を含んで前記第１光及び第２光を前記液晶表示パネルに提供するためのバックライト組立体とを含み、
    前記第１光は前記第１端部と互いに対向する第２端部に出射され、前記第２光は前記案内溝によって反射され前記第２端部側に出射されることを特徴とする液晶表示装置。
25. 前記案内溝は、前記第１端部に対して第１方向に傾き、隣接した光源から提供された前記第２光を前記第２端部に反射するための第１傾斜面を有することを特徴とする請求項２４記載の液晶表示装置。
26. 前記第１端部とほぼ直交し、前記第１傾斜面と交差する仮想線に対して前記第１傾斜面は約２２°〜３３°だけ傾いていることを特徴とする請求項２５記載の液晶表示装置。
27. 前記導光板は、ポリメチルメタクリレートで形成されたことを特徴とする請求項２６記載の液晶表示装置。
28. 前記第１端部とほぼ直交し、第１傾斜面と交差する仮想線に対して前記第１傾斜面は、約２０°〜３０°だけ傾いていることを特徴とする請求項２５記載の液晶表示装置。
29. 前記導光板は、ポリカボネートで形成されたことを特徴とする請求項２８記載の液晶表示装置。
30. 前記案内溝は、前記第１端部に対して前記第１方向と相違する第２方向に傾き、隣接した光源から提供される前記第２光を前記第２端部に反射するための第２傾斜面を更に含むことを特徴とする請求項２５記載の液晶表示装置。
31. 前記第１端部とほぼ直交し、前記第２傾斜面と交差する仮想線に対して前記第２傾斜面は、約２２°〜３３°だけ傾いていることを特徴とする請求項３０記載の液晶表示装置。
32. 前記第１端部とほぼ直交し、前記第２傾斜面と交差する仮想線に対して前記第２傾斜面は、約２０°〜３０°だけ傾いていることを特徴とする請求項３０記載の液晶表示装置。
33. 前記第１端部の両側の角は、隣接した光源から出射される前記第２光を前記第２端部に反射するために面取りされたことを特徴とする請求項２４記載の液晶表示装置。
34. 前記第１端部とほぼ直交し、前記面取りされた面と交差する仮想線に対して前記面取りされた面は、約２２°〜３３°だけ傾いていることを特徴とする請求項３３記載の液晶表示装置。
35. 前記第１端部とほぼ直交し、前記面取りされた面と交差する仮想線に対して前記面取りされた面は、約２０°〜３０°だけ傾いていることを特徴とする請求項３３記載の液晶表示装置。
    

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