KR100717319B1 - 액정 디스플레이 장치용 확산판 및 이를 이용한 백라이트유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확산판의 하부면에 렌즈의 기능을 수행할 수 있는 일정한 형상의 돌출부를 일정한 간격으로 다수개 형성함으로써, 확산판에 입사된 광원을 돌출부에 의해 다양하게 굴절시켜 확산시키게 하여 액정패널에 대한 광원의 집광 효율 증대와 휘도를 향상시키게 하고, 액정패널쪽으로 최대한 균일하게 진행하는 광균일도 향상과 폭넓은 확산에 의한 광원의 손실을 최소화시키게 하는 액정 디스플레이 장치용 확산판 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는데 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 확산판에 렌즈 기능의 역할을 수행함으로 인해 초점길이(focal length)를 줄일 수 있어 도광판의 두께를 얇게 이루도록 하는 등의 확산판의 효율성을 향상시키게 하고, 상기 확산판을 이용하여 제조된 백라이트 유닛의 휘도와 광균일도에 대한 만족도를 극대화시키게 하는 액정 디스플레이 장치용 확산판 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.

이를 위한, 본 발명은 확산판의 하부면에 일정한 형상을 갖는 돌출부가 다수개 구비되고, 상기 돌출부는 이격된 상태로 정렬되어 구비되며, 상기 돌출부는 입체형상을 갖는 다각형체부로 이루어지고, 상기 돌출부는 넓은 확산을 유도하기 위해 꺾이는 각을 갖는 이단부를 형성시켜 이루어지는 것이다.

액정 디스플레이 장치, LCD, 발광램프, LED, 백라이트 유닛, 반사판, 액정판넬, 도광판, 확산판

Description

액정 디스플레이 장치용 확산판 및 이를 이용한 백라이트 유닛{DIFFUSION PANEL FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND BACK LIGHT UNIT THEREOF}

도 1은 본 발명을 설명하기 위해 확산판의 측면을 개략적으로 보여주는 예시도,

도 2는 본 발명에 따른 확산판의 돌출부를 사각뿔형체로 보여주는 실시 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 확산판의 돌출부가 이단 상태로 형성됨을 보여주는 다른 실시 예시도,

도 4는 본 발명에 따라 실시되고 있는 확산판을 백라이트 유닛에 적용된 상태를 설명하기 위한 실시 예시도,

도 5는 본 발명에 의해 실시되고 있는 확산판의 돌출부에 대한 광원의 확산 상태를 보여주는 예시도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 백라이트 유닛 10, 300 : 확산판

11, 310 : 돌출부 11a : 다각형체부

11b : 이단부 100 : 발광램프

400 : 프리즘 시트 500 : 반사판

본 발명은 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display Device)용 확산판 및 이를 이용한 백라이트 유닛(Back Light Unit)에 관한 것으로,

좀 더 상세하게는 확산판의 하부면에 렌즈의 기능을 수행할 수 있는 일정한 형상의 돌출부를 일정한 간격으로 다수개 형성함으로써, 확산판에 입사된 광원을 돌출부에 의해 다양하게 굴절시켜 확산시키도록 하여 액정패널에 대한 광원의 집광 효율을 증대시키는 동시에 휘도를 향상시키도록 하고, 액정패널쪽으로 최대한 균일하게 진행하는 광균일도를 향상시키는 동시에 폭넓은 확산에 의한 광원의 손실을 최소화시키도록 하는 액정 디스플레이 장치용 확산판 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 디스플레이 장치는 매트릭스 형태로 배열된 액정 셀들의 광투과율을 그에 공급되는 비디오신호를 조절함으로써 비디오신호에 해당하는 화상을 디스플레이하는 것이다.

이에 따른, 액정 디스플레이 장치는 하부에서 투사되는 광의 투과량을 조절하는 액정 셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix)형태로 배열된 액정패널과, 상기 액정패널의 하부에서 광을 투사하는 백라이트 유닛(Back-Light Unit)과, 상기 액정패널의 상면에 각 액정 셀들 별로 분리되어 형성된 적, 녹, 청색의 컬러필터 및 화소를 구분하기 위한 블랙 매트릭스층 등으로 이루어진다.

이때, 상기 백라이트 유닛은 액정패널의 후면에서 백색광을 고르게 투사시키기 위한 것으로, 크게 2종류가 있다.

즉, 하나는 램프가 액정패널의 측면에 설치되어 액정층에 광을 제공하는 측면형 백라이트 유닛이고, 또 하나는 램프가 액정패널의 하부에서 직접 광을 제공하는 직하형 백라이트 유닛이다.

상기 측면형 백라이트 유닛은 액정패널의 측면에 설치되어 반사판과 도광판을 통해 액정층에 광원을 공급할 수 있기 때문에 전체적인 두께를 얇게 할 수 있고, 이에 따라 노트북 등에 주로 사용되나, 광원을 발광하는 램프가 액정패널의 측면에 위치하므로 대면적의 액정패널에 적용하기 어려울 뿐만 아니라 도광판을 통해 광이 공급되므로 고휘도를 얻기 어려워 대면적의 LCD TV용 액정패널에는 적합하지 못하는 문제가 있다.

반면에, 상기 직하형 백라이트 유닛은 램프로부터 발광된 광이 직접 액정층에 공급되므로 대면적의 액정패널에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 고휘도가 가능하기 때문에 LCD TV용 액정패널을 제작하는데 주로 사용되고 있다.

이와 같이, 상기 직하형 백라이트 유닛의 구성은 광을 생성하는 램프와 램프에서 방출된 광이 액정패널쪽으로 진행하도록 하는 도광판, 반사판 및 확산판 등으로 구성된다.

즉, 광을 발광하는 발광 램프와, 상기 발광 램프에서 발생하여 입광부를 경유한 광을 산란시키어 면광원으로 출사하는 도광판과, 상기 도광판의 하부에서 광을 액정패널이 위치한 상부 방향으로 반사시키는 반사판과, 상기 도광판을 경유한 광의 확산 및 진행 방향을 조절하기 위한 확산판과 프리즘 시트를 포함하여 구성되는 것이다.

여기서, 상기 도광판을 경유한 광은 확산판에 의해 전방향으로 확산되고, 상기 확산판을 경유한 광은 프리즘 시트에서 그 진행 방향이 액정패널과 수직을 이루도록 조절되며, 상기 프리즘 시트를 경유한 광은 다시 다른 확산판을 경유하여 액정패널에 입사하게 되는 것이다.

그러나, 종래의 백라이트 유닛의 확산판은 확산되더라도 폭넓게 확산되지 못하는 동시에 균일하게 확산되지 못하기 때문에 전체적으로 액정패널에 있어 빛의 손실이 많아져 휘도가 떨어질 뿐만 아니라 광균일도도 저하되는 문제가 있다.

특히, 상기 확산판이 중력에 의해 하부방향으로 처지게 될 경우 확산판과 발광다이오드(LED)와 같은 램프 사이의 간격 또는/및 확산판과 액정패널 사이의 간격을 불균일하게 이루어지기 때문에 액정패널에 불균일한 광원이 입사되게 된다.

상기와 같은 처짐 현상은 액정패널로의 불균일한 광원의 입사를 야기하여 화면상에 불규칙한 얼룩이 발생하는 등의 화질을 저하시키는 문제가 있다.

따라서, 상기와 같은 문제들로 인해 종래에 실시하고 있는 백라이트 유닛은 휘도 및 광균일도가 좋지 못한 등의 그 효율성에 한계가 있기 때문에 전체적으로 볼 때 생산자 및 사용자로 하여금 사용상의 만족도 및 신뢰도가 저하되는 문제점이 내포되어 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 여러 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로, 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 확산판의 하부면에 렌즈의 기능을 수행할 수 있는 일정한 형상의 돌출부를 일정한 간격으로 다수개 형성함으로써, 확산판에 입사된 광원을 돌출부에 의해 다양하게 굴절시켜 확산시키게 하여 액정패널에 대한 광원의 집광 효율 증대와 휘도를 향상시키게 하고, 액정패널쪽으로 최대한 균일하게 진행하는 광균일도 향상과 폭넓은 확산에 의한 광원의 손실을 최소화시키게 하는 액정 디스플레이 장치용 확산판 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 확산판에 렌즈 기능의 역할을 수행함으로 인해 초점길이(focal length)를 줄일 수 있어 도광판의 두께를 얇게 이루도록 하는 등의 확산판의 효율성을 향상시키게 하고, 상기 확산판을 이용하여 제조된 백라이트 유닛의 휘도와 광균일도에 대한 만족도를 극대화시키게 하는 액정 디스플레이 장치용 확산판 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한, 본 발명은 확산판의 하부면에 일정한 형상을 갖는 돌출부가 다수개 구비되고, 상기 돌출부는 이격된 상태로 정렬되어 구비되며, 상기 돌출부는 입체형상을 갖는 다각형체부로 이루어지고, 상기 돌출부는 넓은 확산을 유도하기 위해 꺾이는 각을 갖는 이단부를 형성시켜 이루어지는 것이다.

이하, 상기한 본 발명을 이루기 위한 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설 명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 사용자, 작업자 및 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 발명은 첨부도면 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 도 1은 본 발명을 설명하기 위해 확산판의 측면을 개략적으로 보여주는 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 확산판의 돌출부를 사각뿔형체로 보여주는 실시 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 확산판의 돌출부가 이단 상태로 형성됨을 보여주는 다른 실시 예시도를 나타낸 것이다.

즉, 본 발명은 하부에서 투사되는 광의 투과량을 조절하는 액정 셀들이 액티브 매트릭스형태로 배열된 액정 디스플레이 장치의 액정패널에 있어서, 상기 액정패널(미도시)이 위치한 상부 방향으로 광원을 확산시키기 위한 확산판(10)의 하부면에는 일정한 입체형상을 갖는 돌출부(11)가 구비되어 이루어지는 것이다.

또한, 상기 돌출부(11)는 2개이상 구비되되 이격된 상태로 정렬되어 이루어지고, 상기 돌출부(11)는 입체형상을 갖는 다각형체부(11a)로 이루어지되, 상기 다각형체부(11a)는 삼각뿔형, 사각뿔형(피라미드형), 오각뿔형 및 육각뿔형 등과 같은 다각형체와 원뿔형 중에 어느 하나의 형체로 이루어진다.

또한, 상기 돌출부(11)는 넓은 확산을 유도하기 위해 꺾이는 각을 갖는 이단부(11b)를 형성시켜 이루어진다.

또한, 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따라 실시되고 있는 확 산판을 백라이트 유닛에 적용된 상태를 설명하기 위한 실시 예시도를 나타낸 것으로, 이는 액정패널의 후면에서 백색광을 고르게 투사시키도록 액정 디스플레이 장치에 적용되어 사용하는 백라이트 유닛에 있어서, 상기 백라이트 유닛(1)은 액정패널이 위치한 상부 방향으로 광원을 확산시키되 확산되는 광원의 휘도 및 광균일도를 향상시키기 위해 광원을 생성하여 발광시키는 발광다이오드(LED)와 같은 발광램프(100)와, 상기 발광램프(100)에서 발생시키는 광원을 산란시키어 광원의 확산을 넓게하기 위해 일정한 입체형상을 갖는 돌출부(310)가 2개이상 구비되고, 이격된 상태로 정렬되어 이루어지는 돌출부(310)가 하부면에 형성된 확산판(300)과, 상기 확산판(300)을 경유한 광원의 진행 방향을 조절하기 위한 프리즘 시트(400)와, 상기 발광램프(100)에서 발생시키는 광원이나 확산판(300)에서 직하된 광원을 반사시키기 위한 반사판(500)을 포함하여 구성되는 것이다.

이에 따른, 상기 돌출부(310)는 입체형상을 갖는 다각형체부로 이루어지되, 상기 다각형체부는 삼각뿔형, 사각뿔형(피라미드형), 오각뿔형 및 육각뿔형 등과 같은 다각형체와 원뿔형 중에 어느 하나의 형체로 이루어진다.

또한, 상기 돌출부(310)는 넓은 확산을 유도하기 위해 꺾이는 각을 갖는 이단부를 형성시켜 이루어진다.

한편, 본 발명을 실시하고 있는 액정 디스플레이 장치용 확산판(10) 및 이를 이용한 백라이트 유닛(1)의 구성에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

먼저, 본 발명은 광량을 증대시키어 휘도를 향상시키게 하고, 액정패널쪽으로 최대한 균일하게 진행하는 광균일도를 향상시키게 하기 위해서 확산판(10)을 통해 광원을 더욱 확산시키게 하는 것이다.

이를 위해, 상기 확산판(10)의 하부면에는 광원의 산란과 굴절이 가능하도록 렌즈의 기능을 수행할 수 있는 돌출부(11)를 형성시키게 된다.

이때, 상기 돌출부(11)는 일정한 입체형상을 갖는 상태에서 2개이상 구비되게 되고, 이는 서로 이격된 상태에서 정렬되게 된다.

상기에서 입체형상을 갖는 돌출부(11)는 광원의 확산을 극대화시키기 위해 원뿔형, 삼각뿔형, 사각뿔형(피라미드형), 오각뿔형 및 육각뿔형 등과 같은 다각형체부(11a)로 형성되되, 상기 다각형체부(11a) 중에서 광원의 산란 및 굴절률에 따라 어느 하나를 선택하여 실시되는 것이다.

그리고, 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(11)는 이단부(11b)가 형성되는데, 이는 넓은 확산을 유도하기 위해 꺾이는 각을 갖게 되는 것이다.

본 발명을 설명함에 있어, 상기 다각형체부(11a)를 원뿔형으로 첨부도면에서 도시하였으나, 이는 이해를 돕기 위해 도시한 것이므로 본 발명에서는 한정하지 않음을 밝혀두는 바이다.

이와 같은, 본 발명의 확산판(10)은 광원이 더욱 넓게 확산될 수 있기 때문에 휘도 및 광균일도를 향상시킬 수가 있는 것이다.

또한, 액정패널의 후면에서 백색광을 고르게 투사시키도록 액정 디스플레이 장치에 적용되어 사용하는 백라이트 유닛(1)에는 하단부에 반사판(500)이 위치되어 액정패널이 위치한 상부 방향으로 광원을 반사시키게 되고, 상기 반사판(500)의 상부에는 확산판(300)이 위치되어 발광다이오드(LED)와 같은 발광램프(100)에서 발생한 광원을 산란시키어 면광원으로 출사시키게 된다.

그리고, 상기 반사판(500)의 상부에는 확산판(300)과 프리즘 시트(400)가 각각 구비되어 있는데, 이는 상기 확산판(300)을 경유한 광원의 확산 및 진행 방향을 조절하게 되는 것이다.

이에 따른, 상기 백라이트 유닛(1)에 적용되는 확산판(300)에 의해 광원의 확산을 넓힘으로 인해 휘도를 향상시킬 수가 있고, 최대한 균일하게 진행하는 광균일도를 향상시킬 수가 있는 것이다.

이를 위한, 상기 확산판(300)은 광원의 산란과 굴절을 높이기 위해 렌즈 기능을 수행할 수 있는 돌출부(310)를 하부면에 형성시키게 된다.

상기 확산판(300)의 하부면에 형성된 돌출부(310)는 광균일도를 향상시키기 위해 1개이상 구비된 상태에서 일정 간격으로 정렬되게 되고, 원뿔형, 삼각뿔형, 사각뿔형(피라미드형), 오각뿔형 및 육각뿔형 등과 같은 다각형체부로 이루어지게 된다.

그리고, 상기 돌출부(310)에는 별도로 이단부를 형성시킬 수가 있는데, 이는 넓은 확산을 유도하기 위해 꺾이는 각을 갖도록 이루어진 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 백라이트 유닛(1)은 상기 반사판(500)을 통해 발광다이오드(LED)와 같은 발광램프(100)에서 생성된 광원이 반사되거나, 상기 발광램프(100)에서 생성된 광원이 확산판(300)의 내부로 진행하게 된다.

이때, 상기 광원은 확산판(300)을 통해 출사되어 확산판(300)으로 진행하게 되고, 상기 확산판(300)의 내부를 진행하는 광원 중 일부는 하부에 위치된 반사판(500)에 의해 반사되어 다시 확산판(300)의 내부로 진행하게 된다.

상기에서 확산판(300)을 수직으로 출사한 광원은 프리즘 시트(400)를 거치면서 안정된 상태로 액정패널(미도시)에 입사하게 되는 것이다.

이와 같이, 상기 확산판(300)이 구비된 백라이트 유닛(1)은 확산판(300)의 하부면에 형성된 돌출부(310)가 렌즈 기능의 역할을 수행할 수가 있기 때문에 초점길이(focal length)를 줄일 수 있는 것이고, 이로 인한 백라이트 유닛의 두께를 더욱 얇게 이룰 수 있는 것이다.

상기의 확산판(10)과 백라이트 유닛(1)의 확산판(300)은 PMMA (polymethylmethacrylate)같은 플라스틱(plastic)이나 수지(resin)와 같은 재질로 이루어져 있디 때문에 광원이 용이하게 폭 넓게 확산될 수가 있는 것이다.

그리고, 상기의 발광다이오드(LED)와 같은 발광램프는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 발광다이오드 또는 백색의 발광 다이오드로 이루어져 있다.

첨부도면 도 5는 본 발명에 의해 실시되고 있는 확산판의 하부면에 형성된 돌출부의 산란 및 굴절 상태를 보여주는 예시도로서, 상기 확산판(10)과 백라이트 유닛(1)의 확산판(300)에 구비된 돌출부(11)(310)가 광원을 다양하게 산란시키고 굴절시킬 수 있어 전체적으로 볼 때 액정패널에서는 휘도의 향상과 광균일도의 향 상이 명백히 이루어질 수 있음을 확인할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 확산판의 하부면에 렌즈의 기능을 수행할 수 있는 일정한 형상의 돌출부를 일정한 간격으로 다수개 형성함으로써, 확산판에 입사된 광원이 돌출부에 의해 다양하게 굴절되어 확산되므로 액정패널에 대한 광원의 집광 효율 증대와 휘도가 향상되는 효과와 액정패널쪽으로 최대한 균일하게 진행하는 광균일도 향상과 폭넓은 확산에 의한 광원의 손실이 최소화되는 효과가 있고, 확산판에 렌즈 기능의 역할을 수행함으로 인해 초점길이(focal length)가 줄어들어 도광판의 두께가 얇게 되는 효과로 인해 확산판의 효율성이 향상되어 상기 확산판을 이용하여 제조 조립된 백라이트 유닛의 휘도와 광균일도에 대한 만족도가 극대화되는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있다.

Claims (7)

1. 하부에서 투사되는 광의 투과량을 조절하는 액정 셀들이 액티브 매트릭스형태로 배열된 액정 디스플레이 장치의 액정패널에 있어서,

   상기 액정패널이 위치한 상부 방향으로 광원으로부터 출사된 광선을 확산시키기 위한 확산판의 하부면에는 일정한 입체형상을 갖는 돌출부가 상기 광원에 대응되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 확산판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 돌출부는 2개이상 구비되되 이격된 상태로 정렬되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 확산판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 돌출부는 입체형상을 갖는 다각형체부로 이루어지되, 상기 다각형체부는 삼각뿔형, 사각뿔형(피라미드형), 오각뿔형 및 육각뿔형 등과 같은 다각형체와 원뿔형 중에 어느 하나의 형체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 확산판.
4. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 돌출부는 넓은 확산을 유도하기 위해 꺾이는 각을 갖는 이단부를 형성시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치용 확산판.
5. 액정패널의 후면에서 백색광을 고르게 투사시키도록 액정 디스플레이 장치에 적용되어 사용하는 백라이트 유닛에 있어서;

   상기 백라이트 유닛은 액정패널이 위치한 상부 방향으로 광원에서 출사되는 광선을 확산시키되 확산되는 광원의 휘도 및 광균일도를 향상시키기 위해,

   광원을 생성하여 발광시키는 발광다이오드(LED)와 같은 발광램프;

   상기 발광램프에서 발생시키는 광원을 산란시키어 면광원으로 출사하도록 경유한 광원의 확산을 넓게하기 위해 일정한 입체형상을 갖는 돌출부가 2개이상 구비되고, 이격된 상태로 정렬되어 이루어지는 돌출부가 상기 광원에 대응되도록 하부면에 형성되는 확산판;

   상기 확산판을 경유한 광선의 진행 방향을 조절하기 위한 프리즘 시트;

   상기 발광램프에서 발생시키는 광선이나 확산판에서 직하된 광선을 반사시키기 위한 반사판;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
6. 제5항에 있어서,

   상기 돌출부는 입체형상을 갖는 다각형체부로 이루어지되, 상기 다각형체부는 삼각뿔형, 사각뿔형(피라미드형), 오각뿔형 및 육각뿔형 등과 같은 다각형체와 원뿔형 중에 어느 하나의 형체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 돌출부는 넓은 확산을 유도하기 위해 꺾이는 각을 갖는 이단부를 형성시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.

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