KR100790857B1 - 도광판 및 이를 채용한 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

도광판 및 이를 채용한 디스플레이 장치가 개시되어 있다.

개시된 도광판은 소정 거리로 이격되어 배치된 복수개의 광원에 마주보는 입사면; 상기 광원과 광원 사이의 입사면에 그리고 상기 입사면의 양쪽 모서리에 각각 적어도 하나씩 형성된 것으로, 상기 광원으로부터 상기 입사면을 통해 들어온 광을 반사시켜 암부의 발생을 감소시키는 암부저감부; 입사광의 일부는 투과시키고 나머지 광은 반사시키는 상부면; 상기 상부면에 마주보는 면으로, 상기 입사면과 암부저감부를 통해 입사된 광을 반사시키는 하부면;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 도광판은 암부저감부를 구비하여 광원과 도광판 사이의 간격을 줄임으로써 암부 발명으로 인해 사용할 수 없는 면을 감소시킨다.

Description

도광판 및 이를 채용한 디스플레이 장치{Light guide panel and display employing the same}

도 1은 종래의 백라이트 유닛에 사용되는 도광판을 나타낸 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 도광판에서 암부가 발생되는 것을 보여준다.

도 3은 일반적인 LED의 방사각에 따른 발광 효율을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도광판을 나타낸 것이다.

도 5는 도 4에 도시된 도광판의 입사면에서의 광의 진행 경로를 나타낸 것이다.

도 6은 도 4에 도시된 도광판의 변형예이다.

도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판을 나타낸 것이다.

도 7b는 도 7a에 도시된 도광판의 입사면에서의 광의 진행 경로를 나타낸 것이다.

도 8은 도 4에 도시된 도광판의 입사면에 확산 패턴을 더 구비한 예를 도시한 것이다.

도 9a는 도 1에 도시된 도광판의 입사면에서의 휘도와 광의 진행 방향에서의 휘도를 나타낸 것이다.

도 9b는 본 발명의 비교예로서 광원의 마주보는 위치의 입사면에 확산 패턴 이 형성된 경우에 도광판의 입사면에서의 휘도와 광의 진행 방향에서의 휘도를 나타낸 것이다.

도 9c는 도 8에 도시된 도광판의 입사면에서의 휘도와 광의 진행 방향에서의 휘도를 나타낸 것이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 설명>

100 ...광원, 102...입사면

105,105 ...암부저감부, 107... 하부면

109 ...상부면, 110... 도광판

120 ...확산부, 150... 백라이트 유닛

170 ...디스플레이 패널

본 발명은 광이 입사되는 부분에서의 암부 발생이 감소되어 휘도가 향상된 도광판 및 이를 채용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

노트북, 데스크탑 컴퓨터, LCD-TV, 이동통신단말기 등에 사용되는 수광형 평판 디스플레이의 일종인 액정 표시 장치는 자체적인 발광 능력이 없으므로, 외부로부터 조사된 조명광을 선택적으로 투과시킴으로써 화상을 형성한다. 이를 위하여 액정 표시 장치의 배면에는 광을 조명하는 백라이트 유닛이 설치된다.

백라이트 유닛은 광원의 배치 형태에 따라서 직하형(direct light type)과, 측광형(edge light type)으로 분류된다. 직하형은 액정 패널의 바로 아래에 설치된 램프가 광을 액정 패널에 직접 조사하는 방식이다.

직하형은 광원을 넓은 면적에 자유롭고 효과적으로 배치할 수 있기 때문에 LCD TV와 같은 30인치 이상의 대형 디스플레이에 적합하고, 측광형은 광원이 도광판의 측면이라는 제한된 위치에 배치되므로 모니터나 휴대폰에 채용되는 중소형 디스플레이에 적합하다.

도 1을 참조하면 측광형은 도광판(20)(LGP: Light Guide Panel)의 측면 쪽에 설치된 LED(10)가 광을 조사하고, 이 조사된 광을 도광판(20)을 통하여 액정 패널에 전달한다. 도광판(20)의 하부면(15)은 디스플레이 패널 쪽으로 광을 방출시키기 위한 반사면으로 형성되어 있다. 상기 LED(10)에서 입사된 광은 도광판(20)에 의하여 면광으로 변환되어, 도광판(20)의 상부면(17)으로 출사된다.

도 2는 광원(10)으로부터의 광(L)이 도광판(20)을 통해 진행되는 것을 보여준다. 그런데, 도광판(20)의 입사면 쪽에 광원으로부터의 광이 상대적으로 적게 도달하여 휘도가 낮은 암부(D)가 발생한다. 도 3은 LED의 방사각에 따른 발광 효율을 나타낸 것으로, 방사각이 0°에서 90°로 갈수록 발광 효율이 감소됨을 보여준다. 즉, LED로부터 나오는 광의 대부분이 전방으로 나아가며 측방향으로 나가는 광은 상대적으로 적다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 LED 광원(10)으로부터의 광이 상대적으로 적게 도달하는 영역 즉, 암부가 생긴다. 이 암부로 인해 휘도가 불균일하게 되고 결과적으로 디스플레이 화질에 악영향을 미친다. 이러한 암부로 인한 악영향을 막기 위해 암부가 발생되는 거리(d)를 포함하는 영역은 화면으로 사용하지 않는다. 즉, 암부가 발생되는 영역을 제외한 영역을 유효 화면(25)으로 사용한다. 상기 분리 거리(d)는 사용되지 못하는 공간으로 남게 되어 백라이트 유닛의 소형화를 저해한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 광원으로부터의 광이 적게 공급되는 암부가 감소되도록 하여 휘도를 균일하게 한 도광판 및 이를 채용한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 도광판은, 소정 거리로 이격되어 배치된 복수개의 광원에 마주보는 입사면; 상기 광원과 광원 사이의 입사면에 그리고 상기 입사면의 양쪽 모서리에 각각 적어도 하나씩 형성된 것으로, 상기 광원으로부터 상기 입사면을 통해 들어온 광을 반사시켜 암부의 발생을 감소시키는 암부저감부; 입사광의 일부는 투과시키고 나머지 광은 반사시키는 상부면; 상기 상부면에 마주보는 면으로, 상기 입사면과 암부저감부를 통해 입사된 광을 반사시키는 하부면;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 암부저감부는 입사면에서부터 하부면을 향해 기울어지게 홈이 파인 형태로 형성된다.

상기 암부저감부는 곡면 또는 다면 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 암부저감부는 반원뿔형 또는 반구형으로 형성될 수 있다.

상기 암부저감부는 반피라미드 형상을 가질 수 있다.

상기 암부저감부는 암부저감부의 세로방향 중심선에 대해 대칭형으로 형성된다.

상기 암부저감부의 입사면쪽에 있는 정점이 상기 상부면으로부터 이격되어 있다.

상기 광원에 대향하는 입사면에 확산부를 더 구비하여, 상기 광원으로부터 입사된 광을 확산시킨다.

상기 확산부는 톱니형 패턴으로 형성된다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 서로 소정 간격으로 배열된 복수 개의 광원; 상기 복수 개의 광원에 마주보는 입사면, 상기 광원과 광원 사이의 입사면에 그리고 상기 입사면의 양쪽 모서리에 각각 적어도 하나씩 형성된 것으로, 상기 광원으로부터 상기 입사면을 통해 들어온 광을 반사시켜 암부의 발생을 감소시키는 암부저감부, 입사광의 일부는 투과시키고 나머지 광은 반사시키는 상부면, 및 상기 상부면에 마주보는 면으로, 상기 입사면과 암부저감부를 통해 입사된 광을 반사시키는 하부면을 가지는 도광판; 상기 도광판으로부터의 광을 이용하여 화상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도광판 및 디스플레이 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 도광판(110)은 도 4를 참조하면, 서로 소정 간격으로 이격되어 배치된 복수개의 광원(100)에 대해 마주보는 입사면(102)과, 이웃하는 광원과 광원 사이에 위치하는 입사면에 형성된 암부저감부(105)를 포함한다. 도광판(110) 은 측방향에 배치된 광원(100)으로부터 입사된 광을 가이드하여 스크린(미도시)으로 보내기 위한 것으로, 입사광의 일부는 투과시켜 스크린으로 향하도록 하고, 나머지는 반사시키는 상부면(109)과, 상부면(109)에 마주보는 면으로 입사광을 반사시키는 하부면(107)을 포함한다.

상기 암부저감부(105)는 상기 광원(100)으로부터의 광이 상대적으로 적게 도달하는 암부(dark portion)의 발생을 감소시키기 위한 것으로, 입사면(102)에서부터 하부면(107)을 향해 기울어지게 홈이 파인 형태로 형성된다. 암부저감부(105)는 곡면 형태로 구성될 수 있으며, 예를 들어 반원뿔형 또는 반구형일 수 있다. 암부저감부(105)는 도 5에 도시된 바와 같이 암부저감부(105)의 세로 중심선(C)에 대해 대칭형이며, 세로 중심선(C) 상에 정점(106)을 가진다. 암부저감부(105)가 대칭으로 형성될 때 광원으로부터의 광이 대칭적으로 반사되어 휘도의 균일성을 개선하는데 기여할 수 있다. 또한, 상기 정점(106)은 상부면(109)으로부터 소정 간격 떨어져 위치하여, 암부저감부로 인해 상부면(109)의 유효면이 감소되는 것을 방지한다.

상기 광원(100)은 예를 들어 발광 다이오드로 발광 창(101)을 통해 광이 조사된다. 광원(100)에서 출사된 광은 입사면(102)을 통과해 전방으로 진행하거나 측방향으로 진행한다. 측방향으로 진행하는 광 중 일부가 암부저감부(105)에서 반사되어 상부 방향으로 향한다. 상부 방향으로 진행한 광은 상부면(109)을 투과해 나가거나 하부면(107)으로 반사된다. 광원(100)으로부터 측방향으로 진행하는 광의 일부가 암부저감부(105)를 통해 상부면(109)으로 향하여 암부저감부(105)가 위치된 영역의 윗 부분으로 광이 공급된다. 그럼으로써, 광원으로부터 출사된 광이 상대적 으로 적게 공급되어 다른 곳에 비해 어두웠던 암부의 발생을 줄일 수 있다.

암부저감부(105)는 광원으로부터의 광이 상대적으로 적게 공급되는 위치에 배치되는 것으로, 이웃하는 광원(100)과 광원(100)의 사이에 위치하는 입사면과, 입사면의 양쪽 모서리에 배치된다. 암부저감부(105)는 각 위치에 적어도 하나 형성되며, 도 6에 도시된 바와 같이 복수 개로 형성될 수 있다.

한편, 암부저감부(105')는 도 7a에 도시된 바와 같이 다면 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 반피라미드 형상을 가질 수 있다. 여기서는 반피라미드 형상을 예시하였지만 세 개 이상의 삼각면으로 이루어진 다면 형상을 가질 수 있다. 암부저감부(105')는 정점(106')을 가지며 상기 정점(106')은 상부면(109)으로부터 떨어져 위치한다. 도 7b에 도시된 바와 같이 광원(100)의 발광 창(101)으로부터 출사된 광의 일부는 상부면(109)으로 향하고, 일부는 측 방향으로 진행한다. 측 방향으로 진행하는 광 중 일부가 암부저감부(105')에서 반사되어 상부면(109)으로 향한다. 상부면(109)은 일부광은 투과되고 나머지 광은 하부면(107)을 향해 반사된다. 상부면(109)은 도광판(110)의 굴절률과 도광판(110) 외부와의 굴절률 차에 따른 임계각을 가지며, 이 임계각보다 작은 각도로 입사되는 광은 투과되고 임계각보다 큰 각도로 입사되는 광은 반사된다. 암부저감부(105')는 이웃하는 광원(100)과 광원(100) 사이의 입사면 위치에 형성됨과 아울러 입사면(102)의 양쪽 모서리에도 형성된다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 각 광원(100)의 마주보는 위치의 입사면(102)에 입사광을 확산시키기 위한 확산부(120)를 더 구비할 수 있다. 확산부(120) 는 광원(100)으로부터 입사된 광을 측방향으로 확산시킴으로써 휘도를 균일하게 한다. 즉, 확산부(120)를 통해 광원(100)으로부의 광이 광원의 전방과 측방향으로 굴절 및 반사되어 고르게 확산되고, 측방향으로 진행하는 광 중 일부가 상기 암부저감부(105)(105')를 통해 상부면을 향해 반사됨으로써 암부의 발생이 감소된다.

상기 입사면(102)을 통과한 광은 하부면(107)과 상부면(109)에 의해 반사되면서 입사면(102)의 마주보는 면(112)까지 진행한다. 입사면(102)에서 마주보는 면(112)까지 진행하는 광 중 일부 광은 상부면(109)을 투과해 후술될 디스플레이 패널(도 10의 170)을 향해 나아간다.

도 9a는 종래 LED에서 도광판(LG)으로 광이 조사될 때, 입사면에서의 X 방향에 따른 휘도와 도광판(LG)의 광 전송 방향 즉, Z 방향에 따른 휘도를 각각 도시한 것이다. X 방향에서의 휘도를 살펴 보면, LED와 LED 사이에서 휘도가 상대적으로 적은 암부(D)가 발생됨을 알 수 있다.

도 9b는 LED의 마주보는 위치에 확산부(SR)를 구비한 경우에, 입사면에서의 X 방향에 따른 휘도와 도광판(LG)의 광 전송 방향 즉, Z 방향에 따른 휘도를 각각 도시한 것이다. 확산부(SR)가 있음에도 불구하고 LED와 LED 사이에서 휘도가 상대적으로 낮은 부분이 존재한다.

도 9c는 LED 광원(100)과 광원 사이의 위치에 암부저감부(105)가 형성되고, 광원의 마주보는 위치에 확산부(120)가 형성되어 있을 때 입사면에서의 X 방향에 따른 휘도와 도광판(LG)의 광 전송 방향 즉, Z 방향에 따른 휘도를 각각 도시한 것이다. X 방향에서의 휘도가 입사면 전체적으로 고르게 분포하여 암부가 감소되었음 을 알 수 있다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치는 도 10에 도시된 바와 같이 백라이트 유닛(150)과, 백라이트 유닛(150)으로부터 조사된 광을 이용하여 영상을 형성하기 위한 디스플레이 패널(170)을 포함한다. 백라이트 유닛(150)은 광원(100)과, 상기 광원(100)로부터 조사된 광을 상기 디스플레이 패널(170)쪽으로 향하도록 안내하기 위한 도광판(110)을 구비한다.

상기 도광판(110)과 디스플레이 패널(170) 사이에는 광을 확산시키기 위한 확산판(153)과, 광의 진행 경로를 보정하기 위한 제1 프리즘 시트(155)와, 제2 프리즘시트(157)가 배치된다. 상기 제1 프리즘시트(155)와 제2 프리즘시트(157)는 서로 직교하도록 배열되어, 확산판(153)에서 나오는 광을 굴절 및 집광시켜서 광의 방향성을 향상시킴으로써 밝기를 크게 하고, 광의 입사각을 줄이는 역할을 수행한다.

상기 디스플레이 패널(170)은 예를 들어 액정 패널로 구성될 수 있다. 액정 패널을 이용하는 경우, 상기 밝기 향상 필름(157) 상부에 편광 효율을 향상시키기 위한 편광 향상 필름(160)을 더 구비할 수 있다. 상기 편광 향상 필름(160)은 예컨대 p편광의 광은 투과시키고, s편광의 광은 반사시키는 과정을 통해 입사된 광의 대부분이 일 편광 예컨대 p편광의 광으로 출사되도록 한다.

도 10에서는 광원(100)이 도광판(110)의 일측면에만 구비된 예를 도시하였지만, 더 많은 광량을 확보하기 위해 도광판(110)의 양측면에 구비하는 것도 가능하다. 광원이 도광판의 양측면에 구비되는 경우에는 도광판의 양측에 있는 입사면에 각각 암부저감부가 형성된다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 도광판은 암부저감부를 구비하여 광원과 도광판 사이의 간격을 줄임으로써 암부 발명으로 인해 사용할 수 없는 면을 감소시킨다. 그럼으로써, 본 발명에 따른 도광판을 구비한 디스플레이 장치를 소형화하여, 휴대폰이나 소형 단말기 등에 유용하게 응용될 수 있다.

Claims (21)

1. 삭제
2. 소정 거리로 이격되어 배치된 복수개의 광원에 마주보는 입사면;

   상기 광원과 광원 사이의 입사면에 그리고 상기 입사면의 양쪽 모서리에 각각 적어도 하나씩 형성된 것으로, 상기 광원으로부터 상기 입사면을 통해 들어온 광을 반사시켜 암부의 발생을 감소시키는 암부저감부;

   입사광의 일부는 투과시키고 나머지 광은 반사시키는 상부면;

   상기 상부면에 마주보는 면으로, 상기 입사면과 암부저감부를 통해 입사된 광을 반사시키는 하부면;을 포함하고,

   상기 암부저감부는 입사면에서부터 하부면을 향해 기울어지게 홈이 파인 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 도광판.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 암부저감부는 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 도광판.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 암부저감부는 반원뿔형 또는 반구형으로 형성된 것을 특징으로 하는 도광판.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 암부저감부는 다면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 암부저감부는 반피라미드 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
7. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 암부저감부는 암부저감부의 세로방향 중심선에 대해 대칭형으로 형성된 것을 특징으로 하는 도광판.
8. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 암부저감부의 입사면쪽에 있는 정점이 상기 상부면으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
9. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광원에 대향하는 입사면에 확산부를 더 구비하여, 상기 광원으로부터 입사된 광을 확산시키는 것을 특징으로 하는 도광판.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 확산부는 톱니형 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 도광판.
11. 서로 소정 간격으로 배열된 복수 개의 광원;

    상기 복수 개의 광원에 마주보는 입사면, 상기 광원과 광원 사이의 입사면에 그리고 상기 입사면의 양쪽 모서리에 각각 적어도 하나씩 형성된 것으로, 상기 광원으로부터 상기 입사면을 통해 들어온 광을 반사시켜 암부의 발생을 감소시키는 암부저감부, 입사광의 일부는 투과시키고 나머지 광은 반사시키는 상부면, 및 상기 상부면에 마주보는 면으로, 상기 입사면과 암부저감부를 통해 입사된 광을 반사시키는 하부면을 가지는 도광판;

    상기 도광판으로부터의 광을 이용하여 화상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,

    상기 암부저감부는 입사면에서부터 하부면을 향해 기울어지게 홈이 파인 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 도광판의 상방에 위치되어 입사광을 확산 투과시키는 확산판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
13. 삭제
14. 제 11항에 있어서,

    상기 암부저감부는 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 암부저감부는 반원뿔형 또는 반구형으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
16. 제 11항에 있어서,

    상기 암부저감부는 다면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 암부저감부는 반피라미드 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
18. 제 11항, 12항, 14항, 15항, 16항 또는 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 암부저감부는 암부저감부의 세로방향 중심선에 대해 대칭형으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
19. 제 11항, 12항, 14항, 15항, 16항 또는 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 암부저감부의 입사면쪽에 있는 정점이 상기 상부면으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
20. 제 11항, 12항, 14항, 15항, 16항 또는 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광원에 대향하는 입사면에 확산부를 더 구비하여, 상기 광원으로부터 입사된 광을 확산시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
21. 제 20항에 있어서,

    상기 확산부는 톱니형 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.

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