JP2014038306A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】バックライトアセンブリでプリズムシートが省略されても、正面輝度が向上された表示装置
【解決手段】表示装置は光を発生するバックライトアセンブリ及び光を受信して映像を表示する表示パネルを含む。バックライトアセンブリは光を出射する光源及び導光板を含む。導光板は光源から光を入射面を通じて入射光として取り入れ、入射光を出射面を通じて出射光として出射する。また、導光板は第1光学パターン及び第2光学パターンを含む。第1光学パターンは出射面の第1領域に対応して位置し、第1光学パターンは入射光を集光する。第2光学パターンは第1領域を除外した出射面の残り領域に定義される第2領域に対応して位置し、第2光学パターンは出射光を集光する。
【選択図】図1

Description

本発明は表示装置に関し、より詳細には、バックライトアセンブリから光を受信して映像を表示する表示装置に関する。
液晶表示装置のように自体的に光を発生しない表示パネルを含む表示装置はその構成要素としてバックライトアセンブリを含み、表示パネルはバックライトアセンブリから発生される光を利用して映像を表示する。
表示装置の正面輝度を向上させるために、一般的に、バックライトアセンブリは集光機能を有するプリズムシートを含む。プリズムシートは傾いて入射される光を屈折させて,屈折された光の進行方向をプリズムシートと大略的に垂直になるようにする。したがって、上述したプリズムシートの光学特性によって表示パネルの正面輝度が向上され得る。
しかし、上述したようにプリズムシートは優れた光学特性を有するが,プリズムシートは高価の部品であり,製造コストやプリズムシートを用いた表示装置全体のコストを増加させる。そこで,表示装置の正面輝度を損なうことなく製造単価を減少させる方案が要求される。
韓国特許公開第10−2011−0012222号公報
本発明の目的は、バックライトアセンブリでプリズムシートが省略されても、正面輝度が向上された表示装置を提供することにある。
上記した課題を達成するために、本発明による表示装置は光を発生するバックライトアセンブリ及び光を受信して映像を表示する表示パネルを含む。
バックライトアセンブリは光を出射する光源及び導光板を含む。導光板は光源から光を入射面を通じて入射光として取り入れ、入射光を出射面を通じて出射光として出射する。
また、導光板は第1光学パターン及び第2光学パターンを含む。第1光学パターンは出射面の第1領域に対応して位置し、第1光学パターンは入射光を集光する。また,第2光学パターンは第1領域を除外した出射面の残り領域として定義される第2領域に対応して位置し、第2光学パターンは出射光を集光する。
本発明の実施形態によれば、導光板の第1光学パターンによって入射光を集光することができ、導光板の第2光学パターンによって出射光を集光することができる。また、第2光学パターンは入射光を屈折させて導光板の外部へ出射させるので、第2光学パターンは一般的な導光板に適用されて入射光を出射させるのに使用される印刷パターン及び凸凹パターンを代替することができる。
また、本発明の実施形態によれば、第2光学パターンが出射光を集光するので、第2光学パターンは一般的なバックライトアセンブリに適用されて出射光を集光するのに使用されるプリズムシートを代替することができる。したがって、本発明の実施形態では、バックライトアセンブリでプリズムシートを省略できるので、バックライトアセンブリの製造単価が減少され得る。
また、本発明の実施形態によれば、第1光学パターン及び第2光学パターンは導光板の一面上に一括的に形成される。したがって、導光板を製造するのにおいて、モールドを利用して導光板の一面を一括的に成形して第1及び第2光学パターンを形成できるので、導光板の製造がより容易になり得る。
本発明の一実施形態による表示装置の分解斜視図である。 図1に図示された導光板の斜視図である。 図1のI−I’に沿って切断された面を示す断面図である。 図2AのII−II’に沿って切断された部分を示す断面図である。 図2AのIII−III’に沿って切断された部分を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による導光板の断面図である。 本発明の他の実施形態による導光板の断面図である。 本発明の他の実施形態による導光板の断面図である。 本発明の他の実施形態による導光板の断面図である。 本発明の他の実施形態による表示装置の断面図である。 本発明の他の実施形態による導光板の斜視図である。 図7のIV−IV’に沿って切断された部分を示す断面図である。 図7のV−V’に沿って切断された部分を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による表示装置の断面図である。 本発明の他の実施形態による表示装置の断面図である。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。上記した本発明の目的、特徴及び効果は図面に関連された実施形態を通じて容易に理解され得る。但し、本発明はここで説明される実施形態に限定されなく、多様な形態に応用されて変形されることもあり得る。むしろ後述される本発明の実施形態は本発明によって開示された技術思想をより明確にし、さらに本発明が属する分野で平均的な知識を有する当業者に本発明の技術思想が十分に伝達され得るように提供される。したがって、本発明の範囲が後述される実施形態によって限定されることとして解釈されてはならない。一方、下記の実施形態と図面上に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の分解斜視図であり、図2Aは図1に図示された導光板の斜視図であり、図2Bは図1のI−I’に沿って切断された面を示す断面図である。
図1、図2A及び図2Bを参照すれば、表示装置600はバックライトアセンブリ500及び表示パネル520を含む。バックライトアセンブリ500は光を生成し表示装置600側へ光を提供し、表示パネル520はバックライトアセンブリ500からの光を利用して映像を表示する。
本発明の実施形態では、表示パネル520は液晶表示パネルであり、この場合に、表示パネル520は多数の画素電極を有する第1基板521、多数の画素電極と対向する共通電極を有する第2基板522、及び第1基板521と第2基板522との間に介在された液晶層(図示せず)を包含する。しかし、本発明が表示パネル520の種類に限定されることではなく、表示パネル520は、エレクトロ・ウェッティング表示パネル及びナノクリスタル表示パネルのように、自体的に光を発生しない他の種類の表示パネルであってもよい。
バックライトアセンブリ500は光源100、収納容器580、反射板570、導光板550、モールドフレーム530、多数のシート540、及びカバー部材510を含む。
光源100は光を発生する。本発明の実施形態では、光源100は多数のLEDパッケージLG及び印刷回路基板PBを包含でき、光源100は導光板550の入射面S1に隣接するように配置される。多数のLEDパッケージLGは印刷回路基板PB上に実装され、印刷回路基板PBを通じて提供される電源によって多数のLEDパッケージLGが発光する。
収納容器580は底部585及び底部585から延長された複数の側壁581を具備して、バックライトアセンブリ500の構成要素を収納する。本発明の実施形態では、複数の側壁581の中でいずれか1つの内側面上に光源100が配置される。しかし、本発明がこれに限定されることではなく、光源100がバックライトアセンブリ500に多数提供され,収納容器580の少なくとも2つ以上の側壁581の内側面上に配置されてもよい。
導光板550は光源100から発生された光を受光する。より詳細には、光源100から発生された光は入射面S1を通じて導光板550の内部へ入射され、導光板550の内部へ入射された光は出射面S2を通じて導光板550の外部へ出射される。以下説明の便宜のために、導光板550の内部へ入射される光を入射光L1として定義し、導光板550の外部へ出射される光を出射光L2として定義する。
後述される第2光学パターンOP2の構造によって入射光L1の大部分が第2光学パターンOP2を通じて導光板550の外部へ出射されるが、入射光L1の一部は第2光学パターンOP2と隣接する第1光学パターンOP1を通じて導光板550の外部へ出射する。したがって、本発明の実施形態では、出射面S2を第2光学パターンOP2の表面に限定すべきではない。すなわち,出射面S2は,第1及び第2光学パターンOP1、OP2を含む、第1及び第2光学パターンOP1、OP2が形成された導光板550の全面でありうる。
導光板550は第1光学パターンOP1、多数のドット部DP及び第2光学パターンOP2を含む。第1光学パターンOP1は出射面S2の第1領域A1に配置されて入射光L1を集光する。この実施形態において、第1光学パターンOP1は,横断面図からみたとき導光板550の上面上から延びており,プリズムの形状を有する第1突出部(図3AのP1)を含み、第1突出部の各々は入射面S1と実質的に垂直である第1方向D1へ延長された形状を有する。
したがって、導光板550の中に入射する入射光L1が入射面S1と対向する対向面S5に向かって進行する過程で、第1光学パターンOP1によって入射光L1の直進性が向上される。その結果、入射光L1が第1側面S3及び第2側面S4を通じて外部へ漏洩されることを最小化または効果的に防止できる。
多数のドット部DPの各々は第1領域A1を除外した出射面S2の残り領域である第2領域A2に配置され、第2光学パターンOP2は多数のドット部DPの上部面に配置される。第2光学パターンOP2は第1光学パターンOP1と異なる方向性を有して出射光L2を集光する。
この実施形態において、第2光学パターンOP2は横断面図からみたとき導光板550の基準面上から延びており,プリズムの形状を有する多数の第2突出部(図3BのP2)を含み、第2突出部の各々は第1方向D1と実質的に垂直である第2方向D2へ延長された形状を有する。
したがって、図2Bに示したように、表示パネル520に対して傾いて進行する入射光L1は第2光学パターンOP2によって屈折されてその進行方向が表示パネル520と実質的に垂直に近くなるように変更され、これによって、表示パネル520の正面輝度が向上される。
図3A及び3Bに記載された導光板550において,第1領域A1の出射面S2と第2領域A2の出射面S2は異なる平面にある。第2領域A2の出射面S2の平面は,第1領域A1の出射面S2の平面より底面BS(図2A参照)からの距離が長いが,本発明はこれに限定されない。
また、上述したように、入射光L1の大部分は第2光学パターンOP2によって屈折されて導光板550の外部へ出射される出射光L2に変換されるので、本発明の実施形態では、第2光学パターンOP2は出射光L2を集光するのと同時に入射光L1を外部へ出射させる。
反射板570はポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)及びアルミニウムのような光を反射する物質を含んで収納容器580の底部585及び導光板550の間に配置される。したがって、光源100から発生して導光板550側へ入射されなかった光は反射板570によって反射された後、導光板550へ入射される。
モールドフレーム530は収納容器580に結合されて,導光板550の縁を覆い,導光板550の位置を収納容器580の底部585に支持する。モールドフレーム530の一部分は底部585と並行に延長されてモールドフレーム530の一部分上に多数のシート540及び表示パネル520が配置される。
多数のシート540は導光板550及び表示パネル520の間に配置される。本発明の実施形態では、多数のシート540は光を拡散する拡散シート543及び表示パネル520の背面を保護する保護シート541を包含する。したがって、出射光L2が多数のシート540を透過して表示パネル520へ提供されるとき、出射光L2は多数のシート540によって拡散される。
一方、先に上述したように、第2光学パターンOP2が出射光L2を集光する。これによって、本発明の実施形態では、第2光学パターンOP2が多数のシート540から省略されたプリズムシートを代替することができる。
カバー部材510は表示パネル520の表示領域が露出されるようにその一部が開口され、表示パネル520の枠をカバーして収納容器580に結合される。カバー部材510が収納容器580に結合されることによって、収納容器580の内部にバックライトアセンブリ500の構成要素が安定的に収納される。
図3Aは図2AのII−II’に沿って切断された部分を示す断面図であり、図3Bは図2のIII−III’に沿って切断された部分を示す断面図である。
先ず、図2A及び図3Aを参照すれば、第1光学パターンOP1は出射面S2の第1領域A1に対応して配置され、第1光学パターンOP1は多数の第1突出部P1を含む。
本発明の実施形態では、横断面図からみたとき,多数の第1突出部P1の各々はプリズムの形状を有して,図3の低い水平な点線に示す導光板550の基準面から第1方向D1へ延長される。第1突出部P1は、互いに重なったり離隔されることなく、連続的に配列される。また、第1突出部P1のプリズムの上側角(頂点)の第1角度G1は80°乃至145°に設定される。第1角度G1がこの範囲の場合、先に説明した第1光学パターンOP1によって集光される入射光(図2BのL1)の直進性を確保できる。
図2A及び図3Bを参照すれば、出射面S2の第2領域A2に対応してドット部DPが配置される。ドット部DPは複数配置され,それらは互に離隔されて配置されてもよい。一例として、多数に提供されたドット部DPは互に離隔されて行と列を有するマトリックス形状に配列されてもよいが,これに限定されるわけではない。
本発明の実施形態では、平面上でドット部DPは円形状を有してもよい。しかし、本発明がこれに限定されるわけではない。例えば、ドット部DPのそれぞれは三角形及び四角形のような多角形の形状を有したり、だ円形の形状を有してもよい。
複数のドット部DPに対応して第2光学パターンOP2が配置され、第2光学パターンOP2は多数の第2突出部P2を含む。本発明の実施形態では、横断面図からみたとき,例えば,第2突出部P2の各々は,延びてプリズムの形状を有し,図3Bの上側の水平な点線に示す導光板550の基準面から第2方向D2へ延長される。この場合に、プリズムの上側角が形成する第2角度G2は80°乃至145°に設定され、この場合に、先に説明した第2光学パターンOP2によって出射光(図2BのL2)が集光される効果を確保できる。
図3Bを参照すると,本発明の実施形態では、ドット部DPの幅DT1は10μm乃至800μmである。幅DT1が10μm未満である場合には、ドット部DPが小さすぎるためドット部DPの製造が容易でない。また、幅DT1が800μmを超過する場合に、ドット部DPが大きすぎる、ドット部DPが表示パネル520の表示領域で視認されてしまう。
また、本発明の実施形態では、互に隣接する2つのドット部DPの中心の間の長さをピッチPTとして定義すれば、ピッチPTは様々な変数によって変更できる。例えば、表示パネル520の大きさにしたがってピッチPTが変更され、幅DT1の大きさにしたがってピッチPTが変更されてもよい。
また、本発明の実施形態では、導光板550、ドット部DP、第1光学パターンOP1及び第2光学パターンOP2は一体的に形成される。それゆえ,導光板550は単一で一元的な不可分の部材である。より詳細には、ドット部DP、第1及び第2光学パターンOP1、OP2に対応する陰刻パターンが形成されたモールドを利用する場合、モールドを利用する1回のモールディング工程でドット部DP、第1及び第2光学パターンOP1、OP2を一括的に成形して導光板550を製造することができる。したがって、本発明の実施形態による導光板550の製造はより容易になる。
図4A及び図4Bは本発明の他の実施形態による導光板の断面図である。この実施形態において、導光板551は、第1突出部P1_1及び第2突出部P2_1を除外すれば、先に図3A及び図3Bを参照して説明した導光板(図3A及び図3Bの550)と同一な構造を有する。したがって、図4A及び図4Bを説明するにおいて、第1突出部P1_1及び第2突出部P2_1を除外した構成要素については図面符号を併記し、構成要素について重複する説明は省略する。
先ず図4Aを参照すれば、図3AのII−II’切断線のように、図4Aでは多数の第1突出部P1_1が延長された方向と垂直である方向に切断された導光板551の断面が図示される。この実施形態において、多数の第1突出部P1_1の各々は,第一基準面から延びており,上側角G3がカーブしたプリズムの形状を有する。上側角G3から第1基準面におけるプリズム形状の底辺へ延びるプリズム形状の側面は,図4Aに示したように直線上であってもよいが,これに限定されるわけではない。この場合に、上側角G3を通じて出射される出射光は分散され、これによって、表示パネル(図1の520)の表示領域の一部領域に出射光が局部的に集中されることによって発生される輝線を防止することができる。また、この実施形態において、上側角G3の曲率半径は1μm乃至10μmに設定されるか、或いはプリズムの底辺の長さ及び高さの長さの比は10:1乃至10:6に設定されることによって出射光が分散される効果を確保できる。底辺は第1基準面に沿ったプリズム形状の側面の間の距離をいい,高さは底辺から底辺に対して垂直な上側角G3までの最大の長さをいう。
図4Bを参照すれば、図3BのIII−III’切断線のように、図4Bでは多数の第2突出部P2_1が延長された方向と垂直である方向に切断された導光板551の断面が図示される。この実施形態において、第2突出部P2_1のそれぞれは、第1突出部P1_1のように、第2基準面から延びており,上側角G4がカーブしたプリズムの形状を有する。上側角G4から第2基準面におけるプリズム形状の底辺へ延びるプリズム形状の側面は,図4Bに示したように直線であってもよいが,これに限定されるわけではない。第1基準面及び第2基準面は互いに異なる。
この場合に、先に説明されたように、上側角G4を通じて出射される出射光が分散される。また、この実施形態において、上側角G4の曲率半径を1μm乃至20μmに設定すると効果的に出射光が分散される。
図5A及び図5Bの各々は本発明の他の実施形態による導光板の断面図である。
図5A及び図5Bを参照すれば、導光板552の第1光学パターンOP1_2は多数の第1突出部P1_2を含み、断面からみたとき,多数の第1突出部P1_2の各々は第1基準面から延びてレンズ形状(lenticular shape)を有してもよい。また、導光板552の第2光学パターンOP2_2は多数の第2突出部P2_2を含み、断面からみたとき,多数の第2突出部P2_2の各々は第2基準面から延びてレンズ形状を有することができる。この実施形態において、レンズの曲率半径は1μm乃至100μmに設定されるが、本発明はこれに限定されることではない。
図6は本発明の他の実施形態による表示装置の断面図である。この実施形態による表示装置601は、収納容器580内に導光板550が配置されることを除外すれば、図2Bに図示された表示装置(図2Bの600)と同一な構造を有する。したがって、図6を説明するにおいて、収納容器580内での導光板550の配置について説明し、先に実施形態で説明された構成要素に対しては図面符号を併記し、構成要素に対する重複した説明は省略される。
図6を参照すれば、表示装置601の底部585と側壁581を有する収納容器580に導光板550が収納される。この実施形態で、第1光学パターンOP1及び第2光学パターンOP2が反射板570及び底部585を向かうように導光板550が収納容器に収納される。即ち、この実施形態を図2Bに図示された実施形態と比較する時、導光板550の底面BSが上方を向かうように導光板550が収納容器の内部に収納される。導光板550の底面BSは,第1光学パターンOP1及び第2光学パターンOP2よりも表示パネル520に近く配置される。図6に示した導光板550の第1光学パターンOP1及び第2光学パターンOP2はこれに限定されることなく,図3Aや図5Bに示したものであってもよい。
この場合に、導光板550内で全反射される入射光L1は第2光学パターンOP2によって散乱されて導光板550から最初出射された後、反射板570で反射されて再び導光板550を通過する。その結果、導光板550から最終出射される出射光L2は底面BSを経由する。
導光板550から出射されて拡散シート543に到達するまでの光経路の長さを光学距離として定義すれば、この実施形態によれば、光学距離が反射板570及び導光板550を経由する光経路の長さによって長くなる。したがって、拡散シート543は出射光L2を拡散させるのに必要である光学距離を十分に確保できる。
図7は本発明の他の実施形態による導光板554の斜視図であり、図8Aは図7のIV−IV’に沿って切断された部分を示す断面図であり、図8Bは図7のV−V’に沿って切断された部分を示す断面図である。図7、図8A及び図8Bを説明するにおいて、先に実施形態で説明された構成要素に対しては図面符号を併記し、構成要素に対する重複した説明は省略する。
図7、図8A及び図8Bを参照すれば、導光板554は所定の深さに除去された複数のドット溝DHを有する。第2光学パターンOP2はドット溝DHの内部に配置される。即ち、この実施形態では、先に実施形態で説明された導光板のドット部(図3A及び図3BのDP)がドット溝DHで代替される。一例として,ドット溝DHは第2領域A2の導光板554の除去部によって形成されてもよい。
ドット溝DHは多数に提供されて互に離隔される。一例として、多数に提供されたドット溝DHは互に離隔されて行と列を有するマトリックス形状に配列されてもよいが,これに限定されるわけではない。また、他の例として,平面上でドット溝DHは円形状を有してもよいが、これに限定されるわけではない。例えば、ドット溝DHは三角形及び四角形のような多角形の形状を有してもよく、楕円形の形状を有してもよい。
また、本発明の実施形態では、それぞれのドット溝DHの幅W1は10μm乃至800μmである。幅W1が10μm未満である場合には、ドット溝DHが小さすぎるので、ドット溝DHの製造が容易でない。また、幅W1が800μmを超過する場合には、ドット溝DHが大きすぎるので、ドット溝DHが表示パネル520の表示領域で視認されてしまう。
図8A及び図8Bに示した導光板554において,第1領域A1の出射面S2と第2領域A2の出射面S2は異なる平面である。第2領域A2の出射面S2は,第1領域A1の出射面S2よりも導光板554の底面BS(図2A参照)に近いが,これに限定されるわけではない。
図9及び図10は本発明の他の実施形態による表示装置の断面図である。図9及び図10を説明するにおいて、前述した構成要素に対しては図面符号を併記し、構成要素に対する重複した説明は省略する。
先ず、図9を参照すれば、表示装置602は、先に図7、図8A及び図8Bを参照して説明された導光板554を含む。より詳細には、図9では、図2Bに図示された表示装置(図2Bの600)に似ており、導光板554の出射面S2より底面(BS)の方が収納容器の底部585及び反射板570に隣接するように収納容器に収納される。
図10を参照すれば、表示装置603は先に図7、図8A及び図8Bを参照して説明された導光板554を含む。導光板554の底面BSより出射面S2の方が収納容器の底部585及び反射板570に隣接するように収納容器に収納される。この場合、第1及び第2光学パターンOP1、OP2が反射板570に向かうように導光板554が収納容器に収納される。これによって、先に図6を参照して説明したように、光学距離が長くなるので、拡散シート543は導光板554から出射された光を拡散させるのに必要である光学距離を十分に確保できる。
以上では本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練された当業者又は該当技術分野の通常の知識を有する者であれば、後述される特許請求の範囲に記載された本発明のマッピング及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変形できる。したがって、本発明の技術的範囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されず、特許請求の範囲によって定められなければならない。
100・・・光源
550・・・導光板
520・・・表示パネル
540・・・多数のシート
570・・・反射板
580・・・収納容器
500・・・バックライトアセンブリ
600・・・表示装置
OP1・・・第1光学パターン
OP2・・・第2光学パターン

Claims (10)

  1. 光を発生するバックライトアセンブリと、
    バックライトアセンブリから発生した光を受信して光を用いて映像を表示する表示パネルと、を含み、
    バックライトアセンブリは、
    光を出射する光源と、
    光源から出射された光を入射面を通じて入射光として受信し、入射光を出射面を通じて出射光として出射する導光板と、を含み、
    導光板は、
    出射面の第1領域に対応して位置し、入射光を集光する第1光学パターンと、
    第1領域を除外した出射面の残り領域である第2領域に対応して位置し、出射光を集光する第2光学パターンを含む表示装置。
  2. 入射光は第2光学パターンによって屈折されて出射面を通じて出射されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 第1光学パターンは少なくとも1つの第1突出部を含み、
    第2光学パターンは少なくとも1つの第2突出部を含むことを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
  4. 第1突出部は導光版の入射面と垂直である第1方向へ延長され、第2突出部は導光版の入射面と平行である第2方向へ延長されることを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
  5. 導光板は、
    第2領域に対応して配置される少なくとも1つのドット部をさらに含み、
    第2光学パターンはドット部の上部面に配置されたことを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
  6. ドット部の幅は10μm乃至800μmであることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
  7. ドット部、第1光学パターン、及び第2光学パターンは導光板の一面上に一体的に形成されることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
  8. ドット部は多数提供され、多数に提供されたドット部は互いに離隔されることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
  9. 第2領域に対応して導光板は所定の深さに除去された少なくとも1つのドット溝を含み、第2光学パターンはドット溝の内部に配置されることを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
  10. ドット溝の幅は10μm乃至800μmであることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
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