JP2010079249A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示品質を向上させた表示装置及び光学シートの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の表示装置は、複数のピクセルを含む表示パネルと、表示パネルに光を供給するバックライトユニットと、を備える。バックライトユニットは、光を生成する光源と、表示パネルと面する一面に複数の峰と谷が配列されて光の経路を変更する複数のプリズムパターンを具備し、ピクセルと重畳する複数の峰と谷に所定の間隔で複数の拡散パターンが配置された光学シートを含む。
【選択図】図3

Description

本発明は、表示装置に関し、より詳細には、表示品質を向上させた表示装置に関する。
液晶表示装置(Light Crystal Display:LCD)は、軽量、薄型、低消費電力駆動などの特徴によって、その応用範囲が漸次に広がっている趨勢である。このような液晶表示装置は、2枚の透明基板の間に液晶セルがマトリックス形態に配列された液晶表示パネルと、液晶表示パネルを駆動するためのパネル駆動部と、液晶表示パネルに光を供給するバックライトユニット(Back Light Unit)で構成される。
バックライトユニットは、液晶表示パネルに光を供給する光源と、光源から入射する光を液晶表示パネルに導く導光板と、導光板の上部に積層される複数の光学シートとを具備する。
光学シートは、拡散シートと、プリズムシートと、保護シートで構成することができる。プリズムシートは、峰と谷が交番する形態のプリズムパターンが形成され、峰のピッチと液晶表示パネルの画素ピッチ間に干渉が起きると波模様のモアレ現象(moire phenomenon)が発生する。
韓国特許公開第2008−019802号明細書 韓国特許公開第2008−037308号明細書 韓国特許第0837305号明細書
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、表示品質を向上させた表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明による表示装置は、互いに交差する複数のゲートラインと複数のデータラインで定義される複数のピクセルを含む表示パネルと、前記表示パネルの後面に配置されて前記表示パネルに光を供給するバックライトユニットと、を備える。前記バックライトユニットは、光を生成する光源と、前記表示パネルと面する一面に複数の峰と谷が配列されて光の経路を変更する複数のプリズムパターンを具備し、前記ピクセルと重畳する前記複数の峰と谷に所定の間隔で複数の拡散パターンが配置された光学シートを含む。
前記複数のピクセルの各々は、赤色、緑色、青色のサブピクセルを含み、該赤色、緑色、青色のサブピクセルは、第1方向に長く延び、前記第1方向と直角をなす第2方向に配列され得る。
前記複数のプリズムパターンは、前記複数のゲートライン又は前記複数のデータラインと約23°〜30°の角度をなして配置され得る。
前記複数の拡散パターンの各々は、隣接する峰と谷から各々P/(2cosθ)の距離に離隔されて配置され、該Pは前記プリズムパターンのピッチであり、該θは前記所定の角度であり、θ≠90°、270°である。
前記複数の拡散パターンのうち、同一の峰又は同一の谷に配列された拡散パターンの各々は、隣接する拡散パターンからX/(cosθ)の距離に離隔されて配置され、該Xは前記第1方向に伸びた互いに隣接する二つのサブピクセルを平面上で各々二等分する二つの直線間の距離であり、該θは前記所定の角度であり、θ≠90°、270°である。
前記赤色、緑色、青色サブピクセルの各々は、前記谷に配列された拡散パターンのうちの少なくとも一つの拡散パターン、及び前記峰に配列された前記拡散パターンのうちの少なくとも一つの拡散パターンと重畳することができる。
本発明の表示装置によれば、光学シートの拡散パターンを表示パネルのピクセルに重畳させて透過する光の輝度を変化させることによって、輝度パターンの周期性を弱化させてモアレ現象の発生を減少させる。
上述の光学シートの製造方法によれば、金属からなるローラにレーザー加工で溝を形成し、ベースシートを加圧することによって、拡散パターンを容易に形成することができる。
本発明の一実施形態による表示装置を示す分解斜視図である。 図1に示した表示パネルとバックライトユニットの断面を示す断面図である。 図1に示した光学シートの一実施形態を表示パネルと共に示す平面図である。 本発明の一実施形態による表示装置の画質検査のためのパターンを示す図である。 本発明の一実施形態による表示装置の画質検査のためのパターンを示す図である。 本発明の一実施形態による表示装置の画質検査のためのパターンを示す図である。 本発明の一実施形態による表示装置の画質検査のためのパターンを示す図である。 図4に示した画質検査パターンによる画像が表示された表示パネルを示す図である。 図5に示した画質検査パターンによる画像が表示された表示パネルを示す図である。 図6に示した画質検査パターンによる画像が表示された表示パネルを示す図である。 図7に示した画質検査パターンによる画像が表示された表示パネルを示す図である。 図1に示した光学シートの他の実施形態を示す断面図である。 本発明の一実施形態による光学シートの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態による光学シートの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態による光学シートの製造方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態による光学シートの製造方法を説明するための図である。
以下、本発明による表示装置及び光学シートの製造方法を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。上記発明が解決しようとする課題、課題を解決するための手段、及び発明の効果は、図面を参照しながら説明する実施形態を通じて容易に理解されるはずである。本発明は、ここで説明する実施形態に限定されず、多様な形態に応用されて変形することができる。以下の実施形態は、本発明によって開示される技術思想をより明確にするものであり、本発明が属する分野で通常の知識を有する当業者に本発明の技術思想が十分に伝わることができるように提供されるものである。従って、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものと解釈してはならない。一方、図面は、明確な説明のために一部を簡略化或いは誇張して表現した。図面に表現された同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
図1は、本発明の一実施形態による表示装置を示す分解斜視図であり、図2は、図1に示した表示パネルとバックライトユニットの断面を示す断面図である。
図1及び図2を参照すると、表示装置50は、画像を表示する表示パネル100と、表示パネル100を駆動するゲート駆動部210と、データ駆動部220と、表示パネル100に光を供給するバックライトユニット300と、これらを格納するモールドフレーム400とを含む。
表示パネル100は、薄膜トランジスタ基板110と、カラーフィルタ基板120と、これらの間に介在する液晶130とを含む。
薄膜トランジスタ基板110は、一方向に延びて形成された複数のゲートライン111と、ゲートライン111と実質的に直交する方向に延びた複数のデータライン112と、各々のゲートライン111のうちで対応するゲートラインと各々のデータライン112のうちで対応するデータラインに接続された複数の薄膜トランジスタ115と、薄膜トランジスタ115と一対一に対応して接続された複数の画素電極117とを含む。
カラーフィルタ基板120は、画像が表示されない部分をカバーするブラックマトリックス121と、赤色、緑色、青色を表示するためのカラーフィルタ122と、画素電極117と対応して電界を形成する共通電極128とを含む。
液晶130は、誘電率異方性を有し、薄膜トランジスタ基板110とカラーフィルタ基板120の間で配向される。液晶130は、バックライトユニット300から供給される光の透過率を調節する。
薄膜トランジスタ基板110とカラーフィルタ基板120には、各々、第1偏光フィルム131と第2偏光フィルム133が結合される。第1偏光フィルム131と第2偏光フィルム133は、各々入射された光を偏光する。第1偏光フィルム131と第2偏光フィルム133のうちの少なくとも何れか一つには眩しさ防止層(図示せず)を形成することができる。
ゲート駆動部210は、薄膜トランジスタ基板110の一側面にチップオングラス(Chip On Glass)方式で配置される。ゲート駆動部210は、ゲートライン111にゲートオン/オフ信号を供給する。
データ駆動部220は、テープキャリアパッケージ(Tape Carrier Package)方式で信号電送フィルム225上に実装される。データ駆動部220は、信号電送フィルム225を通じて薄膜トランジスタ基板110と駆動回路基板240に電気的に接続される。また、データ駆動部220は、データライン112に接続された薄膜トランジスタ115に画素データを供給する。
駆動回路基板240は、複数の信号電送ラインが具備された印刷回路基板で形成される。駆動回路基板240には、タイミングコントローラ230と各種の電子素子が実装される。タイミングコントローラ230は、外部から電源と多様な信号が供給されてゲート駆動部210とデータ駆動部220に制御信号を供給し、画像を表示するための画素データをデータ駆動部220に供給する。また、駆動回路基板240は、信号電送フィルム225を通じてゲート駆動部210とデータ駆動部220に電源を供給する。
バックライトユニット300は、表示パネル100の下側に位置して表示パネル100に光を供給する。このために、バックライトユニット300は、光源310と、導光板320と、反射シート330と、拡散シート335と、光学シート340とを含む。
光源310は、表示パネル100に供給する光を生成する。光源310は、複数の発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)、又はランプで形成することができる。ここでは、表示装置50の厚さを減少させるために発光ダイオードで形成された光源310を説明する。光源310は、光源基板315に実装される。また、光源310は、導光板320の一側面に位置して導光板320に光を放出する。
光源基板315は、フレキシブル印刷回路基板で形成することができる。光源基板315は、電源装置(図示せず)と電気的に接続されて光源310に電源を供給する。光源基板315は、モールドフレーム400に格納される。
導光板320は、光源310に隣接して配置され、側面から供給される光が表示パネル100に向かうように光の進行方向を変更する。導光板320は、アクリル材質からなることができ、光の反射のためのドット及びV型パターンを含むことができる。
反射シート330は、導光板320下に配置されて導光板320の下部に放出される光を表示パネル100に向けて反射させる。
拡散シート335は、導光板320上に配置されて導光板320から放出される光が表示パネル100に均一に入射するように光を拡散させる。
光学シート340は、拡散シート335上に配置される。光学シート340は、透明な高分子物質からなるベースシート345とベースシート345の一面に配置された複数のプリズムパターン347を含む。プリズムパターン347は、入射した光が表示パネル100に垂直に出射するように光の経路を変更する。また、プリズムパターン347は、各々ベースシート345に対して一定の角度で傾いた両側面が接して形成される峰350と、峰350と峰350間に位置して所定の深さを有する谷360とを含む。光学シート340は、プリズムパターン347に各々所定の間隔で配置される複数の拡散パターン370を含む。拡散パターン370は、峰350に位置する場合に集光効果を減少させ、谷360に位置する場合に集光効果を向上させる。光学シート340は、拡散パターン370を通じて集光効果が部分的に変わることによって、モアレ現象の発生を減少させることができる。もし、拡散パターン370が光学シート340に形成されないと、モアレ現象を減少させるために光学シート340は表示パネル100からより離隔して配置しなければならない。これに反し、拡散パターン370を含む光学シート340は、表示パネル100までの距離に関わらず、モアレ現象を減少させることができて表示装置50のスリム化に寄与することができる。
バックライトユニット300は、表示パネル100の側面から光を供給するエッジ型のみではなく、表示パネル100の下部から光を供給する直下型で形成されうる。また、バックライトユニット300は、光学シート340の上部に配置されて光学シート340を保護する保護シート(図示せず)を更に含むことができる。
モールドフレーム400は、プラスチックなどの絶縁物質からなる。モールドフレーム400は、表示パネル100及びバックライトユニット300を格納して外部の衝撃からこれらを保護する。
図3は、図1に示した表示パネルと光学シートの一部を示した平面図である。
図3を参照すると、表示パネル100は、複数のピクセル160を含む。ピクセル160は、一辺が約250μm〜300μmの長さを有する実質的に正方形形状に形成され、より具体的には一辺が約283.5μmの長さを有することができる。ピクセル160は、各々3個のサブピクセル161、163、165を含むことができる。3個のサブピクセル161、163、165は、各々赤色、緑色、青色を表示することができる。即ち、ピクセル160は、赤色サブピクセル161と、緑色サブピクセル163と、青色サブピクセル165(以下、サブピクセル)とを含む。サブピクセル161、163、165は、表示パネル100のデータライン(図示せず)が延びる第1方向に長く延びて、第1方向に直角な第2方向に配列される。
図2及び図3を参照すると、光学シート340は、表示パネル100と面する一面に複数のプリズムパターン347が配列される。プリズムパターン347は、約100〜300μmのピッチPに配列することができる。ピッチPは、峰350と峰350間の距離で定義することができる。ここで、プリズムパターン347のピッチPが100μm以下である場合には集光効率が減少し、300μm以上である場合にはピクセル160の大きさを超過してピクセル160に不規則な輝度の光を供給することがある。
光学シート340は、表示パネル100の下部に位置し、プリズムパターン347がサブピクセル161、163、165に対して所定の角度θに傾斜をなすように配置することができる。ここで、プリズムパターン347は、ゲートラインが延びた第2方向に延びる基準線A−A’と傾斜をなして配置することによって、サブピクセル161、163、165の配列周期とプリズムパターン347のピッチP間の干渉によって発生するモアレ現象を防止することができる。図3に示さないが、基準線A−A’は、データラインが延びた第1方向に延びることもありうる。即ち、プリズムパターン347は、表示パネル100のゲートライン又はデータラインのうちのいずれか一つのラインと所定の角度θに傾斜をなして配置することができる。本実施形態においては、基準線A−A’が第2方向に延び、プリズムパターン347が基準線A−A’に対して角度θに傾いて配置された構造を例として説明する。
モアレ現象は、プリズムパターン347を透過した光がサブピクセル161、163、165に入射してサブピクセル161、163、165で所定の周期性があることによって発生する。具体的に、サブピクセル161、163、165には、複数の峰350を透過した光によって、ライン形態の明るい部分があり、複数の谷360を透過した光によってライン形態の暗い部分がある。ここで、暗い部分は、明るい部分に対比して相対的に低い輝度を有する。規則的に配列されたサブピクセル161、163、165で明るい部分と暗い部分が交番すると、所定の周期性によって波模様を認めることができる。もし、プリズムパターン347のピッチがピクセル160の配列周期と正確に同一であるとすると、モアレ現象が発生しないことがあるが、これは実質的に具現することは難しい。従って、周期性を弱化させるためにプリズムパターン347がサブピクセル161、163、165に傾斜をなして配置される。
プリズムパターン347は、基準線A−A’と約23°〜約30°の傾斜をなすことができる。より具体的に、プリズムパターン347は、基準線A−A’と約28°の傾斜をなすことができる。プリズムパターン347が基準線A−A’と約22°未満の角度に傾斜をなすか、或いは約31°超過の角度に傾斜をなす場合、モアレ現象の発生が増加されうる。
峰350と谷360は、サブピクセル161、163、165のうちの一つ以上のサブピクセルと重畳するので、サブピクセル161、163、165の各々は、一つ以上の明るい部分と、一つ以上の暗い部分とを有する。従って、明るい部分と暗い部分の輝度を変化させて周期性を弱化させるためにサブピクセル161、163、165に拡散パターン370を重畳させる。
サブピクセル161、163、165と重畳するプリズムパターン347には、所定の間隔で各々一つ以上の拡散パターン370が配置される。例えば、拡散パターン370は、サブピクセル161、163、165の各々を二等分するようにサブピクセル161、163、165の長さ方向に延びた中心線に重なった峰350と谷360に配置することができる。拡散パターン370は、峰350と谷360の延長方向に垂直な方向に切断した断面が、円形の一部と楕円形の一部のうちの何れか一つの形態を形成し、表示パネル100に向けて突出する。拡散パターン370の各々は、約5〜50μmの直径を有する。ここで、拡散パターン370の位置は、上記中心線に重畳する部分に限定されるものではなく、サブピクセル161、163、165と重畳する峰350と谷360に配置することもできる。
拡散パターン370は、第1間隔I1によって峰350と谷360上に配置することができる。互いに隣接する峰350と谷360に配置された拡散パターン370の間の第1間隔I1は、数式1によって決まる。
Figure 2010079249
ここで、Pはプリズムパターン347のピッチであり、θは所定の角度θ≠90°、270°である。サブピクセル161、163、165は、各々少なくとも二つの拡散パターン370と重畳する。
また、拡散パターン370は、プリズムパターン347のうちの同一の峰350で第2間隔I2に配置することができる。第2間隔I2は、互いに隣接する二つのサブピクセル、例えば赤色サブピクセル161と緑色サブピクセル163の中心線間の距離によって数式2のように決まる。
Figure 2010079249
ここで、Xは各中心線間の距離であり、θは所定の角度θ≠90°、270°である。
図4〜図7は、本発明の一実施形態による表示装置の画質検査のためのパターンを示す図であり、図8〜図11は、図4〜図7に示した画質検査パターンによる画像が表示された表示パネルを示す図である。
本発明の光学シートを使用した表示装置は、モアレ現象が減る効果があり、多様な種類の画質検査パターンを表示パネルに具現させることによって、モアレ現象の減少可否を確認することができる。
図4〜図7は、各々表示パネルの画質を検査するためのホワイトパターン、ドットパターン、垂直ラインパターン、及び水平ラインパターンである。表示パネルは、画質検査パターンが入力されると、各々、赤色、緑色、青色のサブピクセルを含む複数のピクセルを利用して所定の画像を表示する。
表示パネルにおいて、各ピクセルの一辺の大きさは283.5μmである。また、表示パネルに集光された光を伝達する光学シートは、一面に169μmのピッチを有するプリズムパターンがサブピクセルの配列方向に28°の傾斜をなして配列され、プリズムパターンには拡散パターンが配置される。
図8は、ホワイトパターンが適用された画像を表示した表示パネルであり、図9は、ドットパターンが適用された画像を表示した表示パネルである。図10は、垂直ラインパターンが適用された画像を表示した表示パネルであり、図11は、水平ラインパターンが適用された画像を表示した表示パネルである。
図8〜図11を参照すると、拡散パターンが配置された光学シートが表示パネルで反復的に変わる輝度の周期性を弱化させることによって、モアレ現象の発生を減少させている。
図12は、図1に示した光学シートの他の実施形態を示す断面図である。図12において、図2と比較して同一の構成要素に対する重畳説明は省略する。
図12を参照すると、光学シート340は、ベースシート345の一面に配置された複数の峰350と、谷360と、複数の峰350と谷360に配置された複数の拡散パターン370と、複数の峰350と谷360が配置された一面に対向する他面に配置された複数の反射パターン390とを含む。
反射パターン390は、接着剤、或いは粘着剤を利用してベースシート345と結合することができる。反射パターン390は、光を反射することができる物質からなり、例えば酸化チタニウムTiOx、及びアクリル酸塩(acrylate)樹脂を含むことができる。
反射パターン390は、複数の谷360に入射する光を反射して、複数の峰350に再入射するように誘導することによって、光学シート340を透過した光の輝度を向上させる。
図13〜図16は、本発明の一実施形態による光学シートの製造方法を説明するために示す図である。
図13を参照すると、先ず、透明な高分子物質を圧出して、薄い厚さを有するベースシート345を用意する。
次に、ベースシート345の一面上にローラ550を配置する。ローラ550は、金属からなり、図14に示したように、外面に一方向に延びる複数の加圧部560と減圧部570が配列される。また、複数の加圧部560と減圧部570に各々所定の間隔で複数の第1溝567と複数の第2溝565が形成される。ここで、第1溝567と第2溝565は、ローラ550の一部をレーザー加工して形成することができる。一方、第1溝567の間隔と第2溝565の間隔は、図3に示した拡散パターンに対する説明を参照する。
次に、ローラ550によりベースシート345の一面を加圧して、図15に示したように複数の峰350と谷360、及び峰350と谷360に配置された複数の拡散パターン370を形成する。峰350は、減圧部570によって形成され、谷360は、加圧部560によって形成される。
拡散パターン370は、第1溝567と第2溝565によってベースシート345の外面に突出して形成される。この際、拡散パターン370は、複数の峰350と谷360が延びる方向に垂直な方向に切断した断面が、円の一部或いは楕円の一部のうちの何れか一つの形状をなすように形成することができる。
次に、図15と図16を参照すると、ベースシート345、複数の峰350と谷360、及び拡散パターン370に紫外線を照射し、これらを硬化して光学シート340を形成する。ここで、複数の峰350と谷360の間隔は、図3の説明部分を参照する。
一方、ベースシートの他面に酸化チタニウムTiOxとアクリル酸塩(acrylate)樹脂からなる反射パターンを接着剤、或いは粘着剤で結合することができる。
上述のように、光学シートの拡散パターンを表示パネルのピクセルに重畳させて透過する光の輝度を変化させることによって、輝度パターンの周期性を弱化させてモアレ現象の発生を減少させる。
また、金属からなるローラにレーザー加工で溝を形成し、ベースシートを加圧することによって、拡散パターンを容易に形成することができる。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
50 表示装置
100 表示パネル
110 薄膜トランジスタ基板
111 ゲートライン
112 データライン
115 薄膜トランジスタ
117 画素電極
120 カラーフィルタ基板
121 ブラックマトリックス
122 カラーフィルタ
128 共通電極
130 液晶
131 第1偏光フィルム
133 第2偏光フィルム
160 ピクセル
161 赤色サブピクセル
163 緑色サブピクセル
165 青色サブピクセル
210 ゲート駆動部
220 データ駆動部
225 信号電送フィルム
230 タイミングコントローラ
240 駆動回路基板
300 バックライトユニット
310 光源
315 光源基板
320 導光板
330 反射シート
335 拡散シート
340 光学シート
345 ベースシート
347 プリズムパターン
350 峰
360 谷
370 拡散パターン
390 反射パターン
400 モールドフレーム
550 ローラ
560 加圧部
565 第2溝
567 第1溝
570 減圧部

Claims (10)

  1. 複数のゲートラインと複数のデータラインで定義される複数のピクセルを含む表示パネルと、
    前記表示パネルの後面に配置されて前記表示パネルに光を供給するバックライトユニットと、を備え、
    前記バックライトユニットは、
    光を生成する光源と、
    前記表示パネルと面する一面に配列された複数の峰と谷を具備して光の経路を変更する複数のプリズムパターン、及び前記ピクセルと重畳する前記複数の峰と谷に所定の間隔で配置された複数の拡散パターンを有する光学シートと、を含むことを特徴とする表示装置。
  2. 前記複数のピクセルの各々は、赤色、緑色、青色のサブピクセルを含み、該赤色、緑色、青色のサブピクセルは、第1方向に長く延び、前記第1方向と直角をなす第2方向に配列されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記複数のプリズムパターンは、前記複数のゲートライン又は前記複数のデータラインと所定の角度に傾斜して配置されることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記複数のプリズムパターンが前記ゲートラインに対して傾斜する場合、23°〜30°の角度で傾斜をなすことを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記複数の拡散パターンの各々は、
    隣接する峰と谷から各々P/(2cosθ)の距離に離隔されて配置され、該Pは前記プリズムパターンのピッチであり、該θは前記所定の角度であり、θ≠90°、270°であることを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
  6. 前記複数の拡散パターンのうち、同一の峰又は同一の谷に配列された拡散パターンの各々は、隣接する拡散パターンからX/(cosθ)の距離に離隔されて配置され、該Xは前記第1方向に伸びた互いに隣接する二つのサブピクセルを平面上で各々二等分する二つの直線間の距離であり、該θは前記所定の角度であり、θ≠90°、270°であることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
  7. 前記赤色、緑色、青色サブピクセルの各々は、前記谷に配列された拡散パターンのうちの少なくとも一つの拡散パターン、及び前記峰に配列された前記拡散パターンのうちの少なくとも一つの拡散パターンと重畳することを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記複数の拡散パターンは、各々5〜50μmの直径を有することを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
  9. 前記複数のプリズムパターンは、100〜300μmのピッチで配列されることを特徴とする請求項8に記載の表示装置。
  10. 前記複数の拡散パターンは、前記峰と谷の延長方向に垂直な方向に切断した断面が円形の一部と楕円形の一部のうちの何れか一つの形態をなして前記表示パネルに向けて突出することを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
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