KR100701016B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

액정표시장치에 사용되는 시트들의 불량율을 감소시키고, 이에 수반하는 광효율의 감소를 최소화 할 수 있는 액정표시장치가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 액정표시장치는 광을 발생시키는 램프 유닛과, 램프 유닛의 일측에 구비되고, 상기 램프 유닛으로부터 발생된 광을 LCD 패널 방향으로 균일하게 입사시키는 도광판, 도광판의 LCD 패널측에 구비되고, 도광판으로부터 입사된 광의 광속분포가 균일하도록 확산시키며, 확산된 광을 LCD 패널의 평행 평면상에 대하여 수직방향으로 집광시키고, 광효율 저하를 최소화하기 위하여 광을 리사이클링 시키기 위한 광리사이클링 부재에 의해 일체화 된 일체형 복합 시트를 포함하는 도광 유닛, 및 도광 유닛 위에 형성된 LCD 패널을 구비한다. 도광 유닛을 구성하는 복수 개의 시트들을 일체화시킨 일체형 복합 시트를 구비함으로써, 각 시트간에 발생되는 시트 움 현상을 방지할 수 있으므로 공정수율을 향상시킬 수 있으며, 각 시트간에 공기층에 준하는 역할을 수행할 수 있는 광리사이클링 부재를 사용함으로써 광효율의 감소를 최대한 억제할 수 있다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 상술한 종래의 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 장치를 A1-A2선으로 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 장치를 C1-C2선으로 자른 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
20 : 램프 22 : 램프반사판
24 : 램프 유닛 26 : 도광판
28 : 반사판 30 : 확산 시트
32 : 집광 시트 34 : 보호 시트
37 : 일체형 복합 시트 38 : 도광 유닛
40 : LCD 패널 36a, 36b : 광리사이클링 부재
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 백라이트 어셈블리를 이루는 각 시트들의 불량률을 감소시키고, 이에 수반하는 광효율의 감소를 최소화 할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이이다.
액정표시장치는 크게 TN(Twisted Nematic) 방식과 STN(Super-Twisted Nematic)방식으로 나뉘고, 구동방식의 차이로 스위칭 소자 및 TN액정을 이용한 액티브 매트릭스(Active matrix)표시방식과 STN 액정을 이용한 패시브 매트릭스(passive matrix)표시방식이 있다.
이 두 방식의 큰 차이점은 액티브 매트릭스 표시 방식은 TFT-LCD에 사용되며, 이것은 TFT를 스위치로 이용하여 LCD를 구동하는 방식이며, 패시브 매트릭스 표시방식은 트랜지스터를 사용하지 않기 때문에 이와 관련한 복잡한 회로를 필요로 하지 않는다.
액정 표시 장치는 자체적으로 발광하지 못하는 수동 광소자이므로, 액정패널의 후면에 부착된 백라이트 어셈블리를 이용하여 화상을 디스플레이시킨다.
최근에는 제품의 경쟁력을 확보하기 위하여 슬림화 및 경량화를 위하여 여러 가지 구조가 개발되고 있다. 특히 액정표시장치가 주로 휴대용 컴퓨터 등에 사용되는 점에 비추어 경량화는 더욱 비중있게 취급되고 있다.
이러한 액정표시장치에 있어서 특히 백라이트 어셈블리의 역할과 기능이 점차 중요한 과제로 대두되고 있는 데, 이는 백라이트 어셈블리 구조에 따라서 액정표시장치의 크기 및 광효율 등이 달라지므로 전체적인 액정표시장치의 기계적/광학적 특성이 많이 영향을 받기 때문이다.
이러한 액정표시장치에 사용되는 백라이트 어셈블리를 포함하는 액정표시장치가 미합중국 특허 제5,467,208호에 개시되어 있다.
도 1은 상술한 종래의 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 장치를 A1-A2선으로 자른 단면도를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정표시장치는 백라이트 어셈블리 및 LCD 패널(15)을 구비한다.
상기 백라이트 어셈블리는 램프 유닛(3) 및 도광 유닛(16)을 포함한다.
상기 램프 유닛(3)은 광을 발생하는 램프(1) 및 상기 램프(1)를 감싸는 램프 반사판(2)을 포함한다.
상기 램프(1)로는 주로 냉음극관이 사용되고 있으며, 상기 램프(1)에서 발생되는 광은 상기 도광판(4)의 측면을 통하여 입사하게 된다.
상기 램프 반사판(2)은 상기 램프(1)로부터 발생되는 광을 상기 도광판(4)의 측면 쪽으로 반사시킴으로써 램프에서 발생되는 광의 효율을 향상시키게 된다.
상기 도광 유닛(3)은 반사판(6), 도광판(4), 확산시트(8), 제1 집광시트(10), 제2 집광시트(12) 및 보호시트(14)를 구비하여 형성된다.
상기 도광판(4)은 경사진 하부면과 수평한 상부면(다른 방법으로, 경사진 상면과 수평한 하면)을 가지는 패널 형태를 이루도록 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 투명한 물질로 형성되어 상기 램프(1)로부터 발생한 광이 상기 도광판(4)의 상부면을 경유하여 상부에 안착되는 LCD 패널(15) 쪽으로 진행되도록 한다. 따라서, 상기 도광판(4)의 하부면에는 상기 램프(1)로부터 발생한 광의 진행 방향을 LCD 패널 쪽으로 변환시키기 위하여 미세한 도트 패턴과 같은 각종 패턴이 인쇄되어 형성된다.
상기 도광판(4)의 하부면에는 반사판(6)이 형성되고, 상기 도광판(4)의 상부면 위에 상기 확산 시트(8), 제1 집광 시트(10), 제2 집광 시트(12) 및 보호 시트(14)가 순차적으로 적층된다.
상기 반사판(6)은 상기 램프(1)로부터 발생되어 상기 도광판(4)의 하부면으로 진행하는 광 중 상기 미세한 도트 패턴에 의해 반사되지 않은 광을 다시 상기 도광판(4)의 상부면 쪽으로 반사시킴으로써, 상기 LCD 패널에 입사되는 광의 광손실을 줄임과 동시에 상기 도광판(4)의 상부면으로 투과되는 광의 균일도를 향상시키는 역할을 한다. 이와 같이 상기 도광판(4) 및 상기 반사판(6)은 상기 램프(1)로부터 발생된 광을 상기 도광판(4)의 상부면 쪽으로 안내하게 된다.
이 때, 상기 도광판(4)의 상부면을 통과하는 광은 상부면에 대하여 수직 출사하는 광뿐만 아니라 다양한 각도로 경사 출사되는 광들이 존재되어 있다.
상기 도광판(4)과 상기 제1 집광 시트(10) 사이에 위치한 상기 확산 시트(8)는 상기 도광판(4)으로부터 입사되는 광을 분산시킴으로써 광의 부분적으로 밀집되는 것을 방지한다. 또한, 상기 확산 시트(8)는 상기 제1 집광 시트(10) 쪽으로 진 행하는 광의 방향을 제1 집광 시트(10)에 대한 경사각을 줄이는 역할도 함께 수행한다.
상기 제1 집광 시트(10)와 상기 제2 집광 시트(12)는 각각 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있으며, 상기 제1 집광 시트(10)의 프리즘 배열과 상기 제2 집광 시트(12)의 프리즘 배열은 서로 소정의 각도로 엇갈리도록 배치된다.
상기 제1 및 제2 집광 시트(10, 12)는 각각 확산 시트(8)로부터 확산된 광을 상기 LCD 패널(18) 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행하며, 이에 따라 제1 및 제2 집광 시트(10, 12)를 통과한 광의 보호 시트(14)에 대한 수직 입사성이 거의 완벽하게 얻어진다.
이에 따라서, 상기 제1 및 제2 집광 시트(10, 12)를 통과하는 광은 거의 대부분 수직하게 진행하게 되어 상기 보호 시트(14)상의 휘도 분포는 균일하게 얻어진다.
상기 제2 집광 시트(12) 위에 형성되는 상기 보호 시트(14)는 상기 제2 집광 시트(12)의 표면을 보호하는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 상기 광의 분포를 균일하게 하기 위하여 광을 확산시키는 역할을 수행한다. 이 때, 상기 LCD 패널(15)은 상기 보호 시트(14)위에 구비된다.
그러나, 상술한 종래의 액정표시장치에 의하면, 상기 LCD패널(15)에 대한 수직입사성을 강화하는 각 시트들은 통상적으로 100 내지 300㎛ 정도의 두께를 갖는 얇은 박막이고, 이들 시트들은 폴리카보네이트나 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같 은 폴리에스테르로 이루어진다. 이러한 시트들은 열과 습도에 약한 성질을 갖는다. 이러한 박막의 재질 특성에 의해 고온 및 고습의 신뢰성 시험시에는 시트의 움이 발생한다.
이를 개선하기 위한 노력으로 상술한 확산 시트, 프리즘으로 이루어진 집광시트, 보호 시트와 같은 시트들중 두 개의 시트들을 하나의 복합시트로 하려는 시도가 있어왔다. 그렇지만, 이러한 경우에는 이들 시트들을 별개의 독립된 시트로 사용하는 경우에 비하여 광효율이 떨어지는 것으로 평가되고 있다. 이와 같이, 광효율이 떨어지는 것은, 상기 램프 유닛(3)으로부터 발생되어 상기 도광판(4)을 통하여 상기 각 시트들로 입사되는 광은 상기 시트들 사이의 공기층들(B)에 의해 리사이클 되어 광효율이 상승되는 것인데, 복합시트에서는 접착물질의 굴절률 증가로 인하여 이러한 공기층들(B)의 기능이 없어지기 때문으로 판단된다.
따라서, 본 발명의 목적은 액정표시장치에 사용되는 시트들의 불량율을 최소화하고, 이에 수반하는 광효율의 감소를 최소화 할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광을 발생시키는 램프 유닛, a) 상기 램프 유닛의 일측에 구비되고, 상기 램프 유닛으로부터 발생된 광을 LCD 패널 방향으로 균일하게 입사시키는 도광판, 및 b) 상기 도광판의 상기 LCD 패널측에 구비되고, 상기 도광판으로부터 입사된 광의 광속분포가 균일하도록 확산시키며, 상 기 확산된 광을 상기 LCD 패널의 평행 평면상에 대하여 수직방향으로 집광시키고, 광효율 저하를 최소화 하기 위하여 광을 리사이클링 시키기 위한 광리사이클링 부재에 의해 일체화 된 일체형 복합 시트를 포함하는 도광 유닛, 및 상기 도광 유닛 위에 형성된 LCD 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 액정표시장치의 도광유닛에 사용되는 시트들을 일체화시킴으로써, 각 시트들의 불량율을 최소화할 수 있으며, 사용되는 각 시트간에 도 1의 도광 유닛에서의 공기층에 준하는 역할을 수행할 수 있는 광리사이클링 부재를 사용함으로써 광효율의 감소를 최대한 억제 할 수 있다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 어셈블리 구조를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 장치를 C1-C2선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 램프 유닛(lamp unit)(24) 및 도광 유닛(light guide unit)(38)을 구비하는 백라이트 어셈블리 및 LCD 패널(40)을 구비한다.
상기 램프 유닛(24)은 광을 발생하는 램프(20) 및 상기 램프(20)를 감싸는 램프 반사판(22)을 포함한다.
상기 램프(20)로는 주로 냉음극관이 사용되며, 상기 램프(20)에서 발생되는 광은 상기 도광 유닛(38)의 도광판(26)으로 입사하게된다. 상기 램프 반사판(22)은 상기 램프(20)를 둘러싸도록 형성되며, 상기 램프(20)로부터 발생된 광을 상기 도광판(26)으로 반사시키는 역할을 수행한다.
상기 도광 유닛(38)은 상기 도광판(26)을 구비한다. 상기 도광판(26)의 하부에는 반사판(28)이 형성되어 있다. 상기 도광판(26) 위에, 즉 상기 도광판(26)의 상기 LCD패널(40) 측에는 상기 도광판으로부터 입사된 광의 광속분포가 균일하도록 확산시키며, 상기 확산된 광을 상기 LCD 패널의 평행 평면상에 대하여 수직방향으로 집광시키는 일체형 복합 시트(37)가 형성되어 있다.
상기 도광 유닛(35) 위에는 LCD 패널(50)이 안착된다.
상기 도광판(26)은 경사진 하면과 수평한 상면을 가지는 패널 형태를 이루도록 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 투명한 물질로 형성된다. 상기 도광판(26)은 쇄기형상을 갖도록 형성될 수도 있고, 상기 램프 유닛(24)이 상기 도광판(26)의 양 측에 형성되는 경우에는 평면형상을 갖도록 형성될 수도 있다.
상기 도광판(26)의 일 측에 상기 램프 유닛(24)이 형성되며, 상기 램프(20)로부터 발생된 광이 상기 도광판(26)으로 입사하여 상기 도광판(26) 위에 적층된 상기 일체형 복합 시트(37)로 진행되도록 한다.
상기 도광판(26)의 하부면에는 상기 램프(20)로부터 발생된 광을 반사시켜 상기 도광판(26)의 상부면 위에 적층되는 상기 일체형 복합 시트(37) 방향으로 입사시키는 역할을 수행하는 도트 패턴(도시 안됨)과 같은 각종 패턴이 인쇄되어 형성될 수 있다.
상기 도광판(26)의 하부에는 상기 반사판(28)이 구비되어 있으며, 상기 반사판(28)은 상기 도광판(26)의 상기 도트 패턴에 의해 상기 일체형 복합 시트(37) 방향으로 반사되지 않은 빛을 다시 상기 일체형 복합 시트(37) 방향으로 반사시키는 역할을 한다.
상기 도광판(26)의 상기 도트 패턴 및 상기 반사판(28)에 의해 반사되어 상기 일체형 복합 시트(37)로 입사되는 광은 상기 일체형 복합 시트(37)의 수평면에 대하여 일정한 각도 범위를 이루는 형태로 진행하게 된다.
상기 도광판(24) 위에 적층된 상기 일체형 복합 시트(37)는 상기 도광판(26)으로부터 입사된 광의 광속분포가 균일하도록 확산시키고, 상기 확산된 광을 상기 LCD 패널(40)의 평행 평면상에 대하여 수직방향으로 집광시키는 복수 개의 시트들로 구성되며, 상기 다수의 시트들은 사이에 광리사이클 부재를 개재하여 일체형으로 이루어진다.
바람직하게는 상기 복수 개의 시트들은 상기 도광판의 상기 LCD 패널측에 구비되고 상기 입사된 광의 광속 분포를 균일하게 하기 위하여 확산시키는 확산 시트(30), 상기 확산 시트(30)의 상기 LCD 패널(40) 측에 구비되고 상기 확산된 광의 광속을 상기 LCD 패널(40) 평면에 대하여 수직한 방향으로 집광시키는 집광 시트(32), 및 상기 집광 시트(32)의 상기 LCD 패널층(40) 측에 구비되고, 상기 집광 시트(32)을 보호하며 상기 집광된 광의 광속을 상기 LCD 패널(40)의 화소의 시야각을 확장시키기 위하여 확산시키는 보호 시트(34)로 구성된다.
이 때, 상기 확산 시트(30) 및 상기 보호 시트(34)의 상부면 및 하부면에는 다수의 아크릴 비드들이 형성될 수 있으며, 상기 집광 시트(32)로는 확산기능과 집광기능을 동시에 수행하도록 하부면에 아크릴 비드들이 형성되고, 상부면에는 프리즘이 형성된 고집광 시트가 사용될 수도 있다.
상기 광 리사이클링 부재(36a, 36b)로는 굴절율이 공기와 비슷하거나 상기 확산 시트(30), 상기 집광 시트(32) 및 상기 보호 시트(34)의 굴절율 보다 낮은 굴절율을 갖는 물질 예컨대, 플루오라이트(Fluorite)나 MgF_2 등으로 이루어져 있다.
이에 따라, 상기 복수 개의 시트들은 접착시켜 일체화된 하나의 시트로 구성할 수 있으므로, 상기 일체형 복합 시트(37)의 두께 증가로 인하여 각 시트들에 있어서 신뢰성 시험시 발생할 수 있는 시트 움과 같은 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 공기와 비슷한 굴절율을 가지거나 최소한 상기 시트들 보다 적은 굴절율을 가지는 광리사이클링 부재를 사용함으로써 상기 복수개 시트들의 일체화에 수반되는 광효율의 감소를 최소화할 수 있다.
본 발명에 의하면, 액정표시장치의 도광유닛에 사용되는 복수 개 시트들을 일체화함으로써, 각 시트들에 발생할 수 있는 시트 움 현상을 방지할 수 있으므로, 시트의 불량에 따른 액정표시장치의 결함을 최소화할 수 있어 원가절감 및 제조 수율을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 복수 개의 시트들을 일체화하기 위한 광리사이클링 부재를 복수 개의 시트들의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖는 물질로 구성함으로써, 복수 개의 시트들 사이에 발생하기 쉬운 굴절 및 반사에 따른 광효율의 감소를 최소화 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. LCD 패널;
    광을 발생하여 상기 LCD 패널에 제공하는 램프 유닛; 및
    상기 램프 유닛의 일측에 구비된 도광판 및 상기 도광판과 상기 LCD 패널 사이에 배치되어 상기 도광판으로부터 입사된 광을 확산 및 집광시켜 상기 LCD 패널측으로 제공하는 일체형 복합 시트를 포함하는 도광 유닛을 포함하며,
    상기 일체형 복합 시트는
    ⅰ) 상기 도광판의 상기 LCD 패널측에 구비되고, 상기 입사된 광의 광속 분포를 균일하게 확산시키는 확산 시트;
    ⅱ) 상기 확산 시트의 상기 LCD 패널측에 구비되고, 상기 확산된 광의 광속을 상기 LCD 패널 평면에 대하여 수직한 방향으로 집광시키는 집광 시트;
    ⅲ) 상기 집광 시트의 상기 LCD 패널측에 구비되어 상기 집광 시트를 보호하고, 상기 집광된 광의 광속을 확산시켜 상기 LCD 패널의 시야각을 확장시키는 보호 시트; 및
    iv) 상기 시트들 각각의 굴절율 보다 낮은 굴절율을 가지는 물질로 형성되고 상기 시트들 사이에 접착되어, 상기 시트들 사이의 광을 리사이클링하는 광 리사이클링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 리사이클링 부재는 플루오라이트(Fluorite) 및 MgF2 중 하나의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보호 시트의 상부면 및 하부면에는 다수의 비드들이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 삭제
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