JP2006185892A - バックライトユニット - Google Patents

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Abstract


【課題】本発明は、液晶表示装置に係り、特に、液晶表示装置用バックライトユニットに関する。
【解決手段】本発明は、第1光学シートと;光学シートに光を供給する光源と;第1光学シートの表面に位置する第1非反射層とを含むバックライトユニットを提供する。
【選択図】 図4

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、液晶表示装置用バックライトユニットに関する。
現在、常用化されている薄型の表示装置としては、液晶の複屈折の特性を利用して画像を表示する液晶表示装置LCDと、プラズマから発生する光により画像を表示するプラズマ平板表示装置PDP、有機物質の発光により画像を表示する有機電界発光素子OLED等がある。
前述した薄型の表示装置のうち、PDPやOLEDは、自発的に発光する特性を利用して画像を表示するが、LCDは、別途の光源を必要とする。
このような別途の光源は、液晶表示装置の液晶パネルの背面に構成され、液晶パネルに向けて連続的に光を照射して、照射された光は、液晶パネルの内部でスイチング動作によって変化する液晶の配列方向により調節され、観察者は、画像の形態で見ることができる。
図1は、従来のバックライドユニットを含む液晶表示装置を示した断面図である。
図1に示したように、液晶表示装置10は、液晶パネルLPDと、液晶パネルLPDの背面に構成されたバックライドユニットBLを含む。
液晶パネルLPDは、下部のアレイ基板と上部のカラーフィルター基板を合着して構成する。
アレイ基板は、スイチング領域Sを含む多数の画素領域Pと、ストレージ領域Cが定義された透明な第1基板22と、第1基板22の一面のスイチング領域Sに対応して構成された薄膜トランジスタTと、画素領域Pに対応して構成された画素電極17と、ストレージ領域Cに対応して構成されたストレージキャパシターとを含む。
また、画素領域Pの一方の側と他方の側に、垂直に交差して構成されたゲート配線13及びデータ配線15を含む。
薄膜トランジスタTは、ゲート電極32と、ゲート電極32の上部にゲート絶縁膜G1を間に構成された半導体層と、半導体層の上部に離隔して構成されたソース電極36及びドレイン電極38とを含む。
ストレージキャパシターは、ストレージ領域Cに位置したゲート配線13の一部を第1電極として、第1電極の上部に位置して画素電極17と接触するアイランド状の金属パターン30を第2電極とする。
カラーフィルター基板は、第2基板5と、画素領域Pに対応する第2基板5の一面に構成されたカラーフィルター7a、7b、7cと、カラーフィルター7a、7b、7cの周辺に対応して構成されたブラックマトリックス6と、ブラックマトリックス6とカラーフィルター7a、7b、7cの下部に構成された共通電極18とを含む。
アレイ基板とカラーフィルター基板間には、液晶層14が構成される。
前述したように構成された液晶パネルLPDの下部には、バックライドユニットBLを構成して、バックライドユニットBLから入射された光が液晶パネルLPDの上部へ照射されると、薄膜トランジスタTのスイチングにより画素電極17と共通電極18間に、特定なレベルの電位の差が発生して液晶が配列される。
光は、液晶層14を通過しながら液晶層14の配列によって遮断されたり、透過される。
前述したバックライドユニットBLは、ランプが液晶パネルの下部の全面に位置する直下型(direct type)と、液晶パネルの一方の側下部に構成したエッジ型(edge type)とに区分される。
図2を参照してエッジ型のバックライドユニットを説明する。
図2は、従来の液晶表示装置用バックライトユニットを示した斜視図である。
図2に示したように、従来のバックライトユニットBLは、ランプ52と、ランプ52を覆うランプガイド54と、ランプ52へと流入された光を面光源に変える導光板56と、導光板56の下部に構成された反射板58と、導光板56の上部に構成された多数の機能性光学シート60とで構成される。
多数の機能性光学シート60は、拡散シート(diffusion sheet)61と、拡散シート61の上部に位置する第1プリズムシート(prism sheet)62a及び第2プリズムシート62bと、第2プリズムシート62bの上部に位置する保護シート63とで構成される。
前述したバックライトユニットの各機能を説明する。
導光板56は、通常アクリルパネルを使用して、ランプ52から流入された光を、画面全体に均一に拡散させる部品であって、このために、表面に一定なパターンを印刷して効率を高めるように構成する。
反射板58は、導光板56の下部へと拡散された光を導光板56の方向に反射させて、光の効率を高める役割をする。
拡散シート61は、導光板56から反射される光を、さらに均一にして、全体的に柔らかく処理する。
第1プリズムシート62a及び第2プリズムシート62bは、拡散シート61による輝度低下を補償するために、光を屈折及び集光させて輝度を高める役割をして、第1プリズムシート62a及び第2プリズムシート62bの谷は、相互に垂直になるように構成する。
保護シート63は、第1プリズムシート62a及び第2プリズムシート62bを保護するための役割をして、また、垂直水平の第1プリズムシート62a及び第2プリズムシート62bによる干渉現象を除去する機能をする。
前述したような多数の構成によりバックライトユニットBLが構成される。
ところが、多数の光学シート60は、光効率を極大化する特性にも拘わらず、入射された光の一部が反射される特性がある。
これを、図3を参照して説明する。
図3は、従来のバックライトユニットの光学シートで起きる光の損失を示した図面である。
図3に示したように、バックライトユニットの導光板56と液晶パネルLPD間に、多数の光学シート60が位置されて、導光板56から出射した第1光L1の輝度を100%だとすると、第1光L1が光学シート60を通過する比率、すなわち、第2光L2の輝度は、約60%〜70%であって、光学シート60の背面から反射される比率、すなわち、第3光L3の輝度は、約20%〜30%に至る。
従って、光学シート60により相当な光の損失が発生して、よって、液晶パネルの性能低下及び原価上昇が発生する問題がある。このような問題は、バックライトユニットを使用する表示装置に対しても同様に発生する。
前述したような問題を解決するための本発明は、光学シートでの光の損失を減少させるバックライトユニットを提供することを目的とする。
前述したような目的を達成するために本発明は、第1光学シートと;第1光学シートに光を供給する光源と;第1光学シートの表面に位置する第1非反射層とを含むバックライトユニットを提供する。
ここで、第1非反射層は、第1光学シートの下部面に位置される。
また、第1非反射層は、第1光学シートの上部面に位置される。
第1光学シートの下部面に位置する第1下部非反射層をさらに含む。
第1非反射層は、屈曲状の表面を有して、また、AZOポリマーを含み、表面に分散されたコロイド粒子を含む。
コロイド粒子は、ポリスチレン(polystylene)を含む。
第2光学シート、第3光学シート、第4光学シートをさらに含み、第1光学シートないし第4光学シートは、拡散シート、第1プリズムシート、第2プリズムシート、保護シートである。
第2光学シートないし第4光学シートの表面等に位置する、少なくとも1つ以上の第2非反射層をさらに含む。
少なくとも1つ以上の第2非反射層は、屈曲状の表面を有する。 少なくとも1つ以上の第2非反射層は、AZOポリマーを含む。 少なくとも1つ以上の第2非反射層は、表面に分散されたコロイド粒子を含む。
少なくとも1つ以上の第2非反射層のコロイド粒子は、ポリスチレンを含む。
第1光学シートの下部に位置する導光板をさらに含み、光源は、導光板の一方の側に位置する。
導光板の下部に位置する反射板をさらに含む。
光源は、第1光学シートの下部に位置する。また、光源は、平行に配列された多数のランプを含む。
光源の下部に位置する反射板をさらに含む。
他の側面から本発明は、表示パネルと;表示パネルの下部に位置する第1光学シートと;第1光学シートに光を供給する光源と;第1光学シートの表面に位置する第1非反射層を含む表示装置を提供する。
ここで、第1非反射層は、第1光学シートの下部面に位置される。
また、第1非反射層は、第1光学シートの上部面に位置される。
第1光学シートの下部面に位置する第1下部非反射層をさらに含む。
第1非反射層は、屈曲状の表面を有して、また、AZOポリマーを含み、表面に分散されたコロイド粒子を含む。
コロイド粒子は、ポリスチレン(polystylene)を含む。
第2光学シート、第3光学シート、第4光学シートをさらに含み、第1光学シートないし第4光学シートは、拡散シート、第1プリズムシート、第2プリズムシート、保護シートである。
第2光学シートないし第4光学シートの表面等に位置する、少なくとも1つ以上の第2非反射層をさらに含む。
少なくとも1つ以上の第2非反射層は、屈曲状の表面を有する。
少なくとも1つ以上の第2非反射層は、AZOポリマーを含む。
少なくとも1つ以上の第2非反射層は、表面に分散されたコロイド粒子を含む。
少なくとも1つ以上の第2非反射層のコロイド粒子は、ポリスチレンを含む。
第1光学シートの下部に位置する導光板をさらに含み、光源は、導光板の一方の側に位置する。
導光板の下部に位置する反射板をさらに含む。
光源は、第1光学シートの下部に位置する。また、光源は、平行に配列された多数のランプを含む。
光源の下部に位置する反射板をさらに含む。
表示パネルは、平板パネルである。
表示パネルは、液晶パネルである。
以下、添付した図面を参照して、本発明による横電界方式の液晶表示装置用アレイ基板の構成を説明する。
本発明によるバックライトユニットは、光の損失が大きい光学フィルムに、広帯域波長帯の光を透過させる非反射層をさらに構成することによって、バックライトユニットの光効率を改善することができる。
また、これによって、高輝度が具現される液晶表示装置が製作できる。
さらに、ランプ数の多い直下型である場合、ランプの数が減少されるので、費用を節減して製品の価額競争力を高めることができる。
図4は、本発明の実施例1による液晶表示装置用バックライトユニットを示した図面である。
図4に示したように、本発明の実施例1によるバックライトユニットBLは、ランプ102と、ランプ102を覆うランプガイド104と、ランプ102から流入された光を面光源に変える導光板106と、導光板106の下部に構成された反射板108と、導光板106の上部に構成された多数の機能性光学シート111、112a、112b、113と、多数の非反射層115a、115b、115c、115dとを含む。冷陰極蛍光ランプ(cold cathode fluorescent lamp:CCFL)のような光源がランプ102として利用される。
多数の機能性光学シート111、112a、112b、113は、拡散シート111と、拡散シート111の上部に位置する第1プリズムシート112a及び第2プリズムシート112bと、第2プリズムシート112bの上部に位置する保護シート113とを含む。各光学シート111、112a、112b、113の背面には、非反射層115a、115b、115c、115dが構成される。
非反射層112の表面を、一定周期で構成された波(wave)状のような屈曲状に形成して、光を透過させる微細コロイド粒子層を構成して形成することもできる。
以下、図5と図6を参照して説明する。
図5は、本発明の実施例1により屈曲状の表面の非反射層を示した図面である。
図5に示したように、非反射層115の表面は、一定周期で凸部と凹部が反復配置された波(wave)状の屈曲状を有する。ここで、凸部または、凹部は、約100μm以下、特に、約100μmないし100nmの幅を有する。すなわち、このような幅は、凸部の最高点と凹部の最下点間の距離に当たる。
このようなパターンは、多様な方法によって形成される。代表的にポリマー、例えば、AZOポリマーをパターンした原板の表面にレーザーを照射して屈曲するパターンを形成する方法と、ポリジメチルシロキサン(polydimethylsiloxane:PDMS)を利用したモールディング方法によって前述したように、表面に屈曲状の非反射層115を形成する。
このように表面が屈曲状の非反射層115は、広い範囲の波長帯に当たる光を全て透過する機能をする。従って、光学シート(図4の111、112a、112b、113)の背面に位置して導光板(図4の106)から入射される光のほとんどが光学シートを透過させる機能をする。非反射層115の屈曲状は、光学シートと接触しない面、すなわち、背面に形成される。
以上、表面が屈曲状の非反射層に関して説明しており、その外にも、表面に微細コロイド粒子層を形成して非反射層を形成することができる。
図6は、本発明の実施例1により多数のコロイド粒子を有する非反射層を示した図面である。
図6に示したように、非反射層115は、基底膜130の表面に多数のコロイド粒子140が分散された状態で構成される。コロイド粒子140は、約100μm以下、特に、約100μmないし10nmの幅を有して、ポリスチレン(polystylene)が使用される。
このようなコロイド粒子140等は、非常に小さくて、質量に比べて表面積が非常に大きいために、粒子の質量による重力の影響は、重要ではなく、主に表面現象がこのような粒子の挙動を制御する。
また、コロイド粒子等の表面に電荷を有しており、この表面電荷は、粒子間の静電気的反発力によって粒子等が相互に凝集されなく、均一に分布できる。
このように、表面に微細なコロイド粒子が分散された状態を、コロイドディマーレイヤ(colloidal dimmer layer)と称する。
表面にコロイドが分散された非反射層115は、コロイド粒子140の大きさが大きいほど、長波長での透過率が大きい特徴があって、一般的に、コロイドの大きさを多様にして広帯域の波長に当たる光を透過させることができる。非反射層115のコロイド粒子140は、光学シートと接触しない面、すなわち、背面に形成される。
前述したような非反射層115を光学シートの背面にコーティングまたは、付着すると、光の効率が改善される効果がある。これを、図7を参照して説明する。
図7は、本発明の実施例1による非反射層を備える光学シートの透過特性を示した図面である。
図7に示したように、導光板106と液晶パネルLP間に非反射層を備えた光学シート110が位置する。導光板106から出射した第1光L1の輝度を100%とする場合、非反射層を備えた光学シート110を通じて60〜70%の輝度の、従来の第2光L2だけではなく、第4光L4がさらに透過される。すなわち、非反射層を備えた光学シート110を通過した第2光L2及び第4光L4の輝度は、導光板106から出射した第1光L1の輝度とほとんど同様である。
従って、導光板106から入射された光のほとんどが液晶パネルLPに入射されるために、液晶パネルLPは高輝度を具現することができて、高輝度を具現するために、値段の高いランプを使用しなくても済むので、費用が節減される長所がある。
一方、本発明の実施例1では、非反射層が光学シートの背面に形成されることだけを説明したが、輝度の上昇のために、光学シートの上部面に形成することができる。すなわち、非反射層は、必要によって、光学シートの背面及び上部面に1つ以上形成されて、多数の光学シートのうち、1つ以上に形成される。このように、光学シートの配置は、必要によって、可変である。
前述したように構成された非反射層は、エッジ型のバックライトユニットだけではなく、直下型のバックライトユニットにも適用できる。
図8は、本発明の実施例2による直下型のバックライトユニットを含む液晶表示装置を示した図面である。本発明の実施例2によるバックライトユニットは、ランプの配置関係等を除いては、本発明の実施例1による直下型のバックライトユニットと類似である。従って、本発明の実施例2では、本発明の実施例1と同様または類似である事項に関する説明は、省略する。
図8に示したように、直下型のバックライトユニットを含む液晶表示装置200は、液晶層(図示せず)を間に、第1基板及び第2基板が合着された液晶パネルLPと、液晶パネルLPの一方の側及びこれに垂直な他方の側に構成したソースPCB(Printed Circuit Board)230a及びゲートPCB230bが付着されており、液晶パネルLPの下部には、直下型のバックライトユニットBLが位置する。
バックライトユニットBLは、液晶パネルLPの全面に直接照らせるように、相互に平行に離隔して構成された多数のランプ202と、ランプ202を固定するランプガイド(図示せず)と、ランプ202の下部に構成された反射板208と、ランプ202の上部に位置して背面に非反射層215a、215b、215c、215dを備える多数の光学シート211、212a、212b、213とを含む。
この時、多数の光学シート211、212a、212b、213は、前述したように、ランプ202の上部へ順に構成された拡散シート211と、第1プリズムシート212aと第2プリズムシート212bと保護シート213とを含む。
多数の光学シート211、212a、212b、213の背面に形成した非反射層215a、215b、215c、215dは、実施例1のように、表面を屈曲状に構成してもよいし、表面にコロイド粒子が分散された状態で構成してもよい。
以上のように、光学シートに非反射層を構成すると、光の損失を最大に小さくすることができるので、直下型のバックライトユニットでのランプ数を少なくする長所がある。
前述したような本発明の実施例によるバックライトユニットは、液晶表示装置だけではなく、バックライトユニットを使用する表示装置にも使用される。
従来のバックライトユニットを含む液晶表示装置を示した断面図である。 従来の液晶表示装置用バックライトユニットを示した斜視図である。 従来のバックライトユニットの光学シートで起きる光の損失を示した図である。 本発明の実施例1による液晶表示装置用バックライトユニットを示した図である。 本発明の実施例1により屈曲状の表面の非反射層を示した図である。 本発明の実施例1により多数のコロイド粒子を有する非反射層を示した図である。 本発明の実施例1による非反射層を備えた光学シートの透過特性を示した図である。 本発明の実施例2による直下型のバックライトユニットを含む液晶表示装置を示した図である。
符号の説明
BL:バックライトユニット
102:ランプ
104:ランプガイド
106:導光板
108:反射板
111:拡散シート
112a:第1プリズムシート
112b:第2プリズムシート
113:保護シート
115a:第1非反射層
115b:第2非反射層
115c:第3非反射層
115d:第4非反射層

Claims (40)

  1. 第1光学シートと;
    前記第1光学シートに光を供給する光源と;
    前記第1光学シートの表面に位置する第1非反射層とを含むバックライトユニット。
  2. 前記第1非反射層は、前記第1光学シートの下部面に位置することを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
  3. 前記第1非反射層は、前記第1光学シートの上部面に位置することを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
  4. 前記第1光学シートの下部面に位置する第1下部非反射層をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のバックライトユニット。
  5. 前記第1非反射層は、屈曲状の表面を有することを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
  6. 前記第1非反射層は、AZOポリマー(Polymer)を含むことを特徴とする請求項5に記載のバックライトユニット。
  7. 前記第1非反射層は、表面に分散されたコロイド粒子を含むことを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
  8. 前記コロイド粒子は、ポリスチレン(polystylene)を含むことを特徴とする請求項7に記載のバックライトユニット。
  9. 第2光学シート、第3光学シート、第4光学シートをさらに含み、前記第1光学シートないし第4光学シートは、拡散シート、第1プリズムシート、第2プリズムシート、保護シートであることを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
  10. 前記第2光学シートないし第4光学シートの表面等に位置する、少なくとも1つ以上の第2非反射層をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載のバックライトユニット。
  11. 前記少なくとも1つ以上の第2非反射層は、屈曲状の表面を有することを特徴とする請求項10に記載のバックライトユニット。
  12. 前記少なくとも1つ以上の第2非反射層は、AZOポリマーを含むことを特徴とする請求項11に記載のバックライトユニット。
  13. 前記少なくとも1つ以上の第2非反射層は、表面に分散されたコロイド粒子を含むことを特徴とする請求項10に記載のバックライトユニット。
  14. 前記少なくとも1つ以上の第2非反射層のコロイド粒子は、ポリスチレンを含むことを特徴とする請求項13に記載のバックライトユニット。
  15. 前記第1光学シートの下部に位置する導光板をさらに含み、前記光源は、前記導光板の一方の側に位置することを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
  16. 前記導光板の下部に位置する反射板をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載のバックライトユニット。
  17. 前記光源は、前記第1光学シートの下部に位置することを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
  18. 前記光源は、平行に配列された複数のランプを含むことを特徴とする請求項17に記載のバックライトユニット。
  19. 前記光源の下部に位置する反射板をさらに含むことを特徴とする請求項18に記載のバックライトユニット。
  20. 表示パネルと;
    表示パネルの下部に位置する第1光学シートと;
    前記第1光学シートに光を供給する光源と;
    前記第1光学シートの表面に位置する第1非反射層とを含む表示装置。
  21. 前記第1非反射層は、前記第1光学シートの下部面に位置することを特徴とする請求項20に記載の表示装置。
  22. 前記第1非反射層は、前記第1光学シートの上部面に位置することを特徴とする請求項20に記載の表示装置。
  23. 前記第1光学シートの下部面に位置する第1下部非反射層をさらに含むことを特徴とする請求項22に記載の表示装置。
  24. 前記第1非反射層は、屈曲状の表面を有することを特徴とする請求項20に記載の表示装置。
  25. 前記第1非反射層は、AZOポリマーを含むことを特徴とする請求項24に記載の表示装置。
  26. 前記第1非反射層は、表面に分散されたコロイド粒子を含むことを特徴とする請求項20に記載の表示装置。
  27. 前記コロイド粒子は、ポリスチレン(polystylene)を含むことを特徴とする請求項26に記載の表示装置。
  28. 第2光学シート、第3光学シート、第4光学シートをさらに含み、前記第1光学シートないし第4光学シートは、拡散シート、第1プリズムシート、第2プリズムシート、保護シートであることを特徴とする請求項20に記載の表示装置。
  29. 前記第2光学シートないし第4光学シートの表面等に位置する、少なくとも1つ以上の第2非反射層をさらに含むことを特徴とする請求項28に記載の表示装置。
  30. 前記少なくとも1つ以上の第2非反射層は、屈曲状の表面を有することを特徴とする請求項29に記載の表示装置。
  31. 前記少なくとも1つ以上の第2非反射層は、AZOポリマーを含むことを特徴とする請求項30に記載の表示装置。
  32. 前記少なくとも1つ以上の第2非反射層は、表面に分散されたコロイド粒子を含むことを特徴とする請求項29に記載の表示装置。
  33. 前記少なくとも1つ以上の第2非反射層のコロイド粒子は、ポリスチレンを含むことを特徴とする請求項32に記載の表示装置。
  34. 前記第1光学シートの下部に位置する導光板をさらに含み、前記光源は、前記導光板の一方の側に位置することを特徴とする請求項20に記載の表示装置。
  35. 前記導光板の下部に位置する反射板をさらに含むことを特徴とする請求項34に記載の表示装置。
  36. 前記光源は、前記第1光学シートの下部に位置することを特徴とする請求項20に記載の表示装置。
  37. 前記光源は、平行に配列された複数のランプを含むことを特徴とする請求項36に記載の表示装置。
  38. 前記光源の下部に位置する反射板をさらに含むことを特徴とする請求項37に記載の表示装置。
  39. 前記表示パネルは、平板パネルであることを特徴とする請求項20に記載の表示装置。
  40. 前記表示パネルは、液晶パネルであることを特徴とする請求項39に記載の表示装置。
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