KR100582926B1

KR100582926B1 - 액정표시장치용 백라이트 유니트

Info

Publication number: KR100582926B1
Application number: KR1019990059299A
Authority: KR
Inventors: 황인선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2006-05-24
Also published as: KR20010057219A

Abstract

본 발명은 액정표시장치용 백라이트 유니트에 관한 것으로, 본 발명에서는 도광판과 액정패널 사이에 종래의 "확산시트, 프리즘시트, 보호용시트" 등이 수행하던 역할을 통합적으로 수행할 수 있는 단층구조의 광확산시트를 배치한다. 이 경우, 광확산시트는 도광판과 마주보며 배치된 이면 및 이 이면의 반대쪽에 형성된 표면을 구비하는 베이스와, 이 베이스의 이면에 형성된 프리즘돌기들(Prism projections)과, 베이스의 표면에 형성된 커브패턴들(Curve patterns)의 조합으로 이루어진다. 이때, 프리즘돌기들은 산의 각도변화를 통해 도광판으로부터 출력되는 광선의 방향을 일정 범위로 제어하는 역할을 수행하며, 커브패턴들은 울퉁불퉁한 굴곡을 통해 프리즘돌기들을 경유하여 출력되는 광선의 산란도를 일정 범위로 제어하는 역할을 수행한다.

이러한 본 발명이 달성되는 경우, 종래의 "확산시트, 프리즘시트, 보호용시트" 등이 수행하던 역할이 단층의 광확산시트에 의해 수행될 수 있기 때문에, 생산라인에서는 여러 장의 시트들을 장치에 조립하여야하는 어려움을 덜 수 있으며, 장치를 최근 요구되는 박형화에 탄력적으로 대응시킬 수 있는 이점을 획득할 수 있다.

Description

액정표시장치용 백라이트 유니트{Back light unit for liquid crystal display device}

도 1은 본 발명에 따른 백라이트 유니트를 도시한 예시도.

도 2는 도 1의 A영역을 확대하여 도시한 예시도.

도 3은 본 발명에 따른 백라이트 유니트의 작용을 설명하기 위한 예시도.

본 발명은 액정표시장치용 백라이트 유니트에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 종래의 각 시트류들, 예컨대, "확산시트, 프리즘시트, 보호용시트" 등이 수행하던 광제어 기능을 한 장의 시트에 통합함으로써, 조립 완료된 장치의 기구적인 안정성을 최적화 시킬 수 있고, 장치의 박형화를 이룰 수 있으며, 생산원가의 절감을 유도할 수 있도록 하는 액정표시장치용 백라이트 유니트에 관한 것이다.

최근, 현대 사회가 정보 사회화 되어감에 따라 정보 표시 장치의 하나인 액정표시장치의 중요성은 점차 증대되는 추세에 있다.

이러한 액정표시장치에서 특히, 백라이트 유니트의 역할과 기능은 갈수록 중요한 과제로 대두되고 있는데, 이는 백라이트 유니트의 구조에 따라서 액정표시장 치의 크기 및 광효율 등이 달라져 전체적인 액정표시장치의 기계적/광학적 특성이 많은 영향을 받기 때문이다.

종래의 액정표시장치용 백라이트의 구조는 예컨대, 미국특허공보 제 5567042 호 "평판표시 백라이트 유니트용 반사수단(Reflector for flat panel display backlight unit)", 미국특허공보 제 5592193 호 "엘씨디 표시패널용 백라이팅 배열(Backlighting arrangement for LCD display panel)", 미국특허공보 제 5608553 호 "액정표시장치용 백라이트(Back light for liquid crystal display)", 미국특허공보 제 5640483 호 "토탈 인터널 리플렉션을 사용한 백라이트 시스템(Backlighting system utilizing total internal reflection)" 등에 좀더 상세하게 제시되어 있다.

이러한 종래의 액정표시장치용 백라이트 유니트에서, 통상, 도광판의 전면과 화상패널, 예컨대, 액정패널 사이에는 복수의 시트류들이 개재되는 것이 일반적인데, 이러한 시트류들은, 예컨대, 도광판으로부터 나오는 빛을 확산시켜, 빛의 휘도를 향상시키는 확산시트, 도광판으로부터 나오는 빛을 집광시켜, 시야각을 향상시키는 프리즘시트, 확산시트/프리즘시트의 손상을 방지하기 위한 보호용시트로 이루어진다.

그런데, 이러한 시트류들을 액정표시장치용 백라이트 유니트의 구조물로 배치하면, "출력광의 휘도향상", "출력광의 시야각향상" 등의 장점을 확보할 수 있기는 하지만, 이 경우, 여러 장의 시트들이 한꺼번에 장치의 주요 구조물을 이루게 됨으로써, 최종 조립 완료된 장치의 기구적인 신뢰성이 크게 저하되는 문제점이 야기된다. 또한, 이 시트류들을 도광판상에 배치하면, 이 시트류들의 점유영역 만큼 장치의 두께가 두꺼워지는 결과가 초래될 수밖에 없으며, 이 경우, 생산라인에서는 최근 요구되는 장치의 박형화에 탄력적으로 대응하지 못하는 문제점을 감수할 수밖에 없게 된다.

더욱이, 이 시트류들은 매우 고가이기 때문에, 이 시트류들을 장치의 주요 구조물로 사용하면, 장치의 생산원가가 크게 상승하는 매우 중대한 문제점이 야기된다.

물론, 상술한 문제점들을 해결하기 위해서는 시트류들을 장치의 구성에서 아예, 제거하는 것이 최선책이긴 하겠지만, 상술한 바와 같이, 시트류들은 "출력광의 휘도향상", "출력광의 시야각향상" 등의 중요한 역할을 수행하기 때문에, 종래의 생산라인에서는 상술한 문제점들을 깊이 인식하면서도 이에 대한 구체적인 대응방안을 마련하지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 각 시트류들, 예컨대, "확산시트, 프리즘시트, 보호용시트" 등이 수행하던 광제어 기능을 한 장의 시트에 통합함으로써, 조립 완료된 장치의 기구적인 안정성을 최적화시키는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 단지, 한 장의 시트가 종래의 각 시트류들이 수행하던 역할을 대체할 수 있도록 함으로써, 최근 요구되는 장치의 박형화에 탄력적으로 대응하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 각 시트류들의 매수를 대폭 줄임으로써, 장치의 생산원가를 최소화시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 좀더 명확해질 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 도광판과 액정패널 사이에 종래의 "확산시트, 프리즘시트, 보호용시트" 등이 수행하던 역할을 통합적으로 수행할 수 있는 단층구조의 광확산시트를 배치한다. 이 경우, 광확산시트는 도광판과 마주보며 배치된 이면 및 이 이면의 반대쪽에 형성된 표면을 구비하는 베이스와, 이 베이스의 이면에 형성된 프리즘돌기들(Prism projections)과, 베이스의 표면에 형성된 커브패턴들(Curve patterns)의 조합으로 이루어진다.

이때, 프리즘돌기들은 직선으로 곧게 뻗은 상태에서 일정 간격 이격된 산들과, 이 산들 사이에 형성된 골의 조합으로 이루어진는데, 이 경우, 프리즘돌기들은 산의 각도변화를 통해 도광판으로부터 출력되는 광선의 방향을 일정 범위로 제어하는 역할을 수행한다. 또한, 커브패턴들은 울퉁불퉁한 굴곡이 예컨대, 랜덤하게 형성된 구조를 이루는데, 이 경우, 커브패턴들은 프리즘돌기들을 경유하여 출력되는 광선의 산란도를 일정 범위로 제어하는 역할을 수행한다.

이러한 본 발명이 달성되는 경우, 종래의 "확산시트, 프리즘시트, 보호용시트" 등이 수행하던 역할이 단층의 광확산시트에 의해 수행될 수 있기 때문에, 생산라인에서는 여러 장의 시트들을 장치에 조립하여야하는 어려움을 덜 수 있으며, 결국, 조립 완료된 장치의 기구적인 안정성이 대폭 향상되는 효과를 획득할 수 있다.

또한, 본 발명이 달성되는 경우, 시트의 매수를 대폭 줄일 수 있기 때문에, 생산라인에서는 장치의 전체적인 제조원가가 크게 감소하는 효과를 획득할 수 있음과 아울러, 장치를 최근 요구되는 박형화에 탄력적으로 대응시킬 수 있는 이점을 획득할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 백라이트 유니트를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(200)의 몰드프레임(201)은 본 발명 고유의 백라이트 유니트(100)를 일괄적으로 수납하기 위한 수납영역이 정의되도록 예컨대, 사각링형상을 이룬다. 이때, 백라이트 유니트(100)는 크게, 램프(20), 램프커버(10) 및 도광판(30)의 조합으로 이루어진다.

여기서, 백라이트 유니트(100)의 램프(20)는 램프커버(10)에 의해 감싸지며, 상술한 도광판(30)은 이 램프커버(10)의 측부에 배치된 구조를 이룬다. 이 경우, 도광판(30)의 하부면에는 상술한 램프(20)로부터 입사되는 광선을 여러 방향으로 분산시키는 다수개의 인쇄도트들(도시안됨)이 형성된다.

한편, 도면에 도시된 바와 같이, 도광판(30)의 하부면에는 램프(20)로부터 출력되는 광선 중, 도광판(30)의 하부면으로 누설되는 광선을 도광판(30)의 상부면쪽으로 재출력시키는 후면반사판(50)이 배치된다.

이러한 후면반사판(50)의 반대면, 즉, 도광판(30)의 상부면에는 최종 출력되는 광선의 "휘도향상", "시야각향상" 등을 유도하기 위한 본 발명 고유의 광확산시트(40)가 배치된다. 이 광확산시트는 예컨대, 단층구조를 이룬상태에서, 1매가 배 치된다.

한편, 이 광확산시트(40)의 전면에는 외부에서 입력되는 화상정보를 최종적으로 디스플레이하는 액정패널(202)이 놓여지며, 이 경우, 액정패널(202)은 하부패널(202a)과, 액정을 개재한 상태로 이 하부패널(202a)의 상부에 놓여진 상부패널(202b)의 조합으로 이루어진다. 이때, 하부패널(202b)에는 예컨대, 메트릭스 형상을 이루는 다수개의 박막트랜지스터들(도시안됨)이 형성되며, 상부패널(202b)에는 예컨대, R(Red), G(Green), B(Blue)의 색상을 갖는 다수개의 컬러패턴들(도시안됨)이 형성된다.

이때, 탑샤시(203)는 몰드 프레임(201)의 상부에서 결합되어 그것의 테두리를 감싸게 되는데, 이 경우, 탑샤시(203)는 자신의 전면에 윈도우가 형성된 사각링 형상을 이루며, 이 윈도우의 크기는 액정패널(202)의 유효 디스플레이 영역에 대응하는 크기로 형성된다. 여기서, 탑샤시(203)의 테두리는 상술한 몰드프레임을 충분히 감쌀 정도의 깊이를 유지한다.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상술한 광확신시트(40)는 이면(43a) 및 표면(43b)을 갖는 베이스(43)와, 이 베이스(43)의 이면(43a)에 형성된 프리즘돌기들(41)과, 베이스(43)의 표면(43b)에 형성된 커브패턴들(42)의 조합으로 이루어진다. 이 경우, 베이스(43)의 이면(43b)은 상술한 도광판(30)과 서로 마주보는 구조를 이루며, 베이스(43)의 표면(43b)은 상술한 이면(43a)의 반대편에 위치한다.

이때, 베이스(43)는 고분자합성재, 예컨대, 폴리에스테르 재질을 갖는다.

여기서, 프리즘돌기들(41)은 직선으로 곧게 뻗은 상태에서 일정 간격 이격된 산들(41a)과, 이 산들(41a) 사이에 형성된 골(41b)의 조합으로 이루어진다. 이 경우, 프리즘돌기들(41)은 산(41a)의 각도변화를 통해 도광판(30)으로부터 출력되는 광선의 방향을 일정 범위로 제어하는 역할을 수행한다.

또한, 상술한 커브패턴들(42)은 울퉁불퉁한 굴곡을 이루며, 예컨대, 랜덤하게 형성된 구조를 이루는데, 이 경우, 커브패턴들(42)은 프리즘돌기들(41)을 경유하여 출력되는 광선의 산란도를 일정 범위로 제어하는 역할을 수행한다.

요컨대, 본 발명에 따른 광확산시트(40)의 프리즘돌기들(41)은 광선의 방향을 제어하여, 예컨대, 종래의 프리즘시트들이 수행하던 역할을 대체함으로써, 전체적인 시트류들의 매수가 줄어들 수 있는 중요한 인자로 작용하게 되며, 커브패턴들(42)은 광선의 산란도를 제어하여, 예컨대, 종래의 확산시트들이 수행하던 역할을 대체함으로써, 전체적인 시트류들의 매수가 줄어들 수 있는 또 다른 중요인자로 작용하게 된다.

이러한 광확산시트(40)의 배치구조는 본 발명의 요지를 이루는 부분으로, 물론, 종래의 백라이트 유니트에는 이러한 광확산시트가 전혀 배치되어 있지 않았다.

종래의 경우, "출력광의 휘도향상", "출력광의 시야각향상" 등의 장점을 확보하기 위하여, 여러 장의 시트들을 액정패널의 상부에 배치하였는데, 이 경우, "최종 조립 완료된 장치의 기구적인 신뢰성이 크게 저하되는 점", "시트류들의 점유영역만큼 장치의 두께가 두꺼워지는점", "여러 장의 시트류 사용에 의해 원가가 상승하는 점" 등의 여러 가지 문제점이 야기되었다.

그러나, 본 발명이 달성되는 경우, 종래의 "확산시트, 프리즘시트, 보호용시 트" 등이 수행하던 역할이 단층의 광확산시트(40)에 배치된 "프리즘 돌기들", "커브패턴들"에 의해 대체될 수 있기 때문에, 생산라인에서는 여러 장의 시트들을 장치에 조립하여야하는 어려움을 덜 수 있으며, 결국, 조립 완료된 장치의 기구적인 안정성이 대폭 향상되는 효과를 획득할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 램프(20)로부터 조사된 광선이 직접 도광판(30)의 내부로 입사되거나, 램프커버(10)에 의해 반사되어 간접적으로 도광판(30)의 내부로 입사되면, 도광판(30)은 입사되는 광선을 자신의 전면에 배치되어 있는 단층의 광확산시트(40)로 전달한다.

이때, 광확산시트(40)의 프리즘돌기들(41)은 상술한 바와 같이, 산(41a)의 각도변화를 통해 도광판(30)으로부터 출력되는 광선의 방향을 일정 범위로 제어하는 작용을 수행하며, 커브패턴들(42)은 랜덤하게 형성된 울퉁불퉁한 굴곡을 통해 프리즘돌기들로부터 출력되는 광선의 산란도를 일정 범위로 제어하는 작용을 수행한다.

여기서, 본 발명의 프리즘돌기들(41)은 자신의 광굴절률을 예컨대, 1.4~1.6 정도로 유지함과 아울러 산의 각도 α1을 60°~80°로 유지한다.

최근, 광학기술에 대한 기술이 급격한 발전을 이루면서, "시트류들을 거쳐 최종 출력되는 광선의 방위각이 20°정도를 유지하여야만 액정패널로 출력되는 화상이 우수한 품질을 유지할 수 있다"는 사실이 밝혀졌다.

이러한 기술적인 배경을 감안하여, 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 프리즘돌기들(41)의 광굴절률을 예컨대, 1.4~1.6 정도로 유지시킴과 아울러 산(41a)의 각도 α1을 60°~80°로 유지시킨다. 이 경우, 커브패턴들(42)을 통해 최종 출력되는 광선의 방위각 α2는 20°정도의 값을 유지할 수 있으며, 결국, 액정패널(202)을 통해 최종 출력되는 화상은 우수한 품질을 유지할 수 있다.

아래 언급하는 <표 1>에는 "본 발명에 따른 프리즘돌기들의 산의 각도가 60°~80°를 유지하는 경우, 커브패턴들을 통해 최종 출력되는 광선의 방위각이 20°를 유지할 수 있다"는 내용을 증명할 수 있는 실험데이터가 제시되어 있다.

프리즘돌기들의산의각도α1	프리즘돌기들의 굴절율	굴절각	반사입각	광선의 방위각α2
70	1.4	15.52007	68.47993	20.47993
70	1.6	12.9429	69.0571	20.0571

이러한 <표 1>에 제시된 바와 같이, 프리즘돌기들(41)의 굴절률이 예컨대, 1.4의 값을 유지한 상태에서, 프리즘돌기들(410의 산(41a)의 각도 α1이 60°~80°의 범위에 있는 예컨대, 70°의 값을 유지하는 경우, 커브패턴들(42)을 통해 최종 출력되는 광선의 방위각 α2는 20°정도의 값, 예컨대, "20.47993"의 값을 유지할 수 있다.

또한, 프리즘돌기들(41)의 굴절률이 1.6의 값을 유지한 상태에서, 프리즘돌기들(41)의 산(41a)의 각도 α1이 60°~80°의 범위에 있는 예컨대, 70°의 값을 유지하는 경우, 커브패턴들(42)을 통해 최종 출력되는 광선의 방위각 α2는 20°정도의 값, 예컨대, "20.0571"의 값을 유지할 수 있다. 물론, 이 경우, 액정패널(202)을 통해 최종 출력되는 화상은 우수한 품질을 유지할 수 있다.

이때, 본 발명에서는 프리즘돌기들(41)의 산(41a)의 이격 피치를 30㎛~100㎛ 정도로 유지시킴으로써, 액정패널(202)을 통해 최종 출력되는 광선의 휘도가 액정패널(202)의 전체면에 걸쳐 균일한 값을 유지할 수 있도록 한다.

이후, 본 발명의 광확산시트(40)는 도광판(30)으로부터 광선이 입사될 때마다, 상술한 "광방향 제어", "광산란 제어" 기능을 반복적으로 수행함으로써, 생산라인에서 여러 장의 시트류 없이도, 우수한 품질의 화상을 얻을 수 있도록 유도한다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에서는 종래의 각 시트류들, 예컨대, "확산시트, 프리즘시트, 보호용시트" 등이 수행하던 광제어 기능을 한 장의 시트에 통합함으로써, 조립 완료된 장치의 기구적인 안정성을 최적화 시킬 수 있고, 장치의 박형화를 이룰 수 있으며, 생산원가의 절감을 유도할 수 있다.

이러한 본 발명은 백라이트 유니트가 구비되어야 하는 다양한 전자기기, 예컨대, 노트북 컴퓨터, 데스크탑형 컴퓨터, 전자 계산기, 모니터 등에서 전반적으로 유용한 효과를 나타낸다.

그리고, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적사상이나 관점으로부터 개별 적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위안에 속한다 해야 할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 액정표시장치용 백라이트 유니트에서는 도광판과 액정패널 사이에 종래의 "확산시트, 프리즘시트, 보호용시트" 등이 수행하던 역할을 통합적으로 수행할 수 있는 단층구조의 광확산시트를 배치한다. 이 경우, 광확산시트는 도광판과 마주보며 배치된 이면 및 이 이면의 반대쪽에 형성된 표면을 구비하는 베이스와, 이 베이스의 이면에 형성된 프리즘돌기들(Prism projections)과, 베이스의 표면에 형성된 커브패턴들(Curve patterns)의 조합으로 이루어진다.

Claims

램프와;

상기 램프의 주위를 감싸며, 상기 램프로부터 출력되는 광선을 반사하는 램프커버와;

상기 램프와 일정 거리 이격된 상태로 상기 램프커버의 일측에 배치되며, 입광면을 통해 상기 램프로부터 출력되는 광선을 입사받은 후, 상기 광선을 전면으로 출력시키는 도광판과;

상기 도광판의 전면에 배치되며, 상기 도광판을 경유하여 출력되는 광선을 액정패널로 출력하는 단층구조의 광확산시트를 포함하며,

상기 광확산시트는 상기 도광판과 마주보며 배치된 이면 및 상기 이면의 반대쪽에 형성된 표면을 구비하는 베이스와;

상기 베이스의 이면에 줄지어 배열되며, 직선으로 곧게 뻗은 상태에서 일정 간격 이격된 산들과, 상기 산들 사이에 형성된 골로 구성되고, 상기 산의 각도변화를 통해 도광판으로부터 출력되는 광선의 방향을 제어하는 삼각기둥 형상의 프리즘돌기들(Prism projections)과;

상기 베이스의 표면에 랜덤(Random)하게 배열되며, 울퉁불퉁한 굴곡을 형성하고, 상기 프리즘돌기들을 경유하여 출력되는 광선의 산란도를 제어하는 커브패턴들(Curve patterns)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유니트.
제 1 항에 있어서, 상기 베이스는 고분자합성재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유니트.
제 2 항에 있어서, 상기 고분자합성재는 폴리에스테르인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유니트.
제 1 항에 있어서, 상기 프리즘돌기들의 광굴절률은 1.4~1.6인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유니트.
제 4 항에 있어서, 상기 프리즘돌기들의 산의 각도는 60°~80°인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유니트.
제 5 항에 있어서, 상기 프리즘돌기들의 산의 이격 피치는 30㎛~100㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 백라이트 유니트.