KR100793535B1 - 액정 표시 장치의 백라이트 유니트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 적용되는 백라이트 유니트에 관한 것으로, 광원으로부터 빛이 입사되는 도광판, 도광판으로부터 제공되는 빛을 액정 표시 패널로 제공하는 광학 시트를 포함하며, 도광판의 일면이 다수의 제 1 V형 홈이 형성된 제 1 영역 및 다수의 제 2 V형 홈이 형성된 제 2 영역으로 이루어지며, 제 1 영역이 제 2 영역보다 입광부 쪽에 위치하고, 제 1 V형 홈의 폭과 깊이가 제 2 V형 홈보다 작게 형성된다. 입광부에서 반사 및 분산되는 빛의 양과 빛의 분산 범위가 증대되어 대광부 쪽으로 전달되는 빛의 양이 증가됨으로써 전체적으로 균일한 휘도의 빛이 액정 표시 패널로 제공될 수 있다.
백라이트 유니트, 도광판, V형 홈, 폭, 깊이, 입광부

Description

액정 표시 장치의 백라이트 유니트 {Backlight unit of a liquid crystal display device}
도 1은 종래 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도.
도 2는 종래 액정 표시 장치를 설명하기 위한 단면도.
도 3은 종래 액정 표시 장치의 휘도 분포를 나타낸 사진.
도 4는 본 발명에 따른 백라이트 유니트를 구비하는 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도.
도 5a 및 도 6a는 본 발명에 따른 도광판의 실시예를 설명하기 위한 사시도.
도 5b 및 도 6b는 본 발명에 따른 도광판의 부분 상세도.
도 7은 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 단면도.
도 8은 본 발명의 백라이트 유니트를 구비하는 액정 표시 장치의 휘도 분포를 측정한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 100: 액정 표시 패널 30, 130: 백라이트 유니트
31, 131: 도광판 32, 132: 광원
33, 133: 반사 시트 34, 134: 광학 시트
34a: 확산 시트 34b: 프리즘 시트
135, 136, 136a, 136b, 137: V형 홈
본 발명은 액정 표시 장치(Liquid crystal display device)에 적용되는 백라이트 유니트(backlight unit)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 V형 홈(V-groove)이 형성된 도광판(light guided panel)을 구비하는 백라이트 유니트에 관한 것이다.
정보통신 산업이 급격히 발달됨에 따라 표시 장치의 사용이 급증하고 있으며, 최근들어 저전력, 경양, 박형, 고해상도의 조건을 만족할 수 있는 표시 장치가 요구되고 있다. 이러한 요구에 발맞추어 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)나 유기발광 특성을 이용하는 표시 장치들이 개발되고 있다.
색 재현성이 우수하고 소비전력이 낮으며 박형으로 제작되는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display; TFT-LCD)는 현재 가장 널리 사용되는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 두 개의 기판 사이에 액정이 주입된 액정 표시 패널, 액정 표시 패널 하부에 위치되며 광원으로 이용되는 백 라이트 유니트 및 액정 표시 패널을 구동시키기 위한 구동부(LCD Drive IC; LDI)로 구성된다.
도 1은 종래의 액정 표시 장치를 보다 상세히 설명하기 위한 분해 사시도로서, 화상이 표시되는 액정 표시 패널(10)과 액정 표시 패널(10)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유니트(30)가 도시된다.
액정 표시 패널(10)은 대향하도록 배치된 두 개의 기판과, 두 개의 기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어지며, 기판에 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 다수의 게이트 선과 데이터 선에 의해 화소 영역이 정의된다. 게이트 선과 데이터 선이 교차되는 부분의 기판에는 각 화소로 공급되는 신호를 제어하는 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극이 형성되고, 다른 하나의 기판에는 컬러필터 및 공통전극이 형성된다.
백라이트 유니트(30)는 빛을 발산하는 광원(32), 광원(32)으로부터 제공되는 빛의 분포를 변경시켜 액정 표시 패널(10)로 제공하는 도광판(31), 도광판(31)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 만들고 수직 입사성을 향상시키는 광학 시트(34) 및 도광판(31)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(31)으로 입사시키는 반사 시트(33)로 구성된다.
광원(32)은 LED(Light Emitting Diode)와 같은 점광원으로 구성되고, 광학 시트(34)는 도광판(31)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(10) 방향으로 확산시키는 확산 시트(34a)와, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘 시트(34b)로 구성된다.
종래의 액정 표시 장치에서는 휘도를 향상시키기 위해 광학 시트(34)를 1매의 확산 시트(34a)와 2매의 프리즘 시트(34b)로 구성하고, 도광판(31)에 예를 들어, 도트(dot) 형태의 패턴(도시안됨)을 형성하였다. 그러나 광원(32)에서 발산된 빛의 세기는 방사각이 커질수록 약해지고, 광원(32)과 가까운 면에서는 빛의 확산이 거의 이루어지지 않기 때문에 출사량의 차이로 인해 도 3에 도시된 바와 같이 휘도가 불균일해지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전체적으로 균일한 휘도의 빛을 제공할 수 있는 액정 표시 장치의 백라이트 유니트를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 액정 표시 장치의 백라이트 유니트는 광원, 상기 광원으로부터 빛이 입사되는 도광판, 상기 도광판으로부터 제공되는 빛을 액정 표시 패널로 제공하는 광학 시트를 포함하며, 상기 도광판의 일면이 다수의 제 1 V형 홈이 형성된 제 1 영역 및 다수의 제 2 V형 홈이 형성된 제 2 영역으로 이루어지며, 상기 제 1 영역이 상기 제 2 영역보다 입광부 쪽에 위치하고, 상기 제 1 V형 홈의 폭과 깊이가 상기 제 2 V형 홈보다 작은 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발 명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명에 따른 백라이트 유니트를 구비하는 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도로서, 화상이 표시되는 액정 표시 패널(100)과 액정 표시 패널(100)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유니트(130)가 도시된다.
액정 표시 패널(100)은 대향하도록 배치된 두 개의 기판과, 두 개의 기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어지며, 기판에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 게이트 선과 데이터 선에 의해 화소 영역이 정의된다. 게이트 선과 데이터 선이 교차되는 부분의 기판에는 각 화소로 공급되는 신호를 제어하는 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극이 형성되고, 다른 하나의 기판에는 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 또한, 기판의 배면에는 편광판이 각각 형성된다.
백라이트 유니트(130)는 빛을 발산하는 광원(132), 광원(132)으로부터 제공되는 빛의 분포를 변경시키는 도광판(131), 도광판(131)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 만들고 수직 입사성을 향상시키는 광학 시트(134) 및 도광판(131)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(131)으로 입사시키는 반사 시트(133)로 구성된다.
도광판(131)은 좁은 면적에 집중된 광학 분포를 넓은 면적에 걸쳐 균일하게 변경시키는 장치로서, 아크릴이나 폴리카보네이트 등과 같은 투명한 수지의 얇은 판(직육면체) 형태로 제작된다. 일측면으로 빛이 제공되면 상부면과 하부면에 서로 직교하도록 형성된 V형 홈(136 및 137)에 의해 광의 경로 및 광학 분포가 변경된 다.
광원(132)은 도광판(131)의 일측면 또는 양측면에 배치되며, 도광판(131)의 크기에 따라 하나 또는 다수가 구비될 수 있다. 예를 들어, 백색광을 발광하는 냉음극관(형광등)과 같은 튜브(tube) 형태의 선광원이나, 일정한 간격으로 배열되는 LED(Light Emitting Diode)와 같은 점광원이 사용될 수 있다.
광학 시트(134)는 도광판(131)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(100) 방향으로 확산 및 집광하여 수직 입사성을 향상시키기 위해 도광판(131)과 대향되는 면에 V형 홈(135)이 형성된 프리즘 시트로 구성된다.
도광판(131)의 양면에는 광원(132)에 대해 수평 방향의 V형 홈(136) 및 수직 방향의 V형 홈(137)이 각각 형성된다.
도 5a 및 도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 도광판(131)의 사시도로서, 상부면에는 도 5a와 같이 광원(132)에 대해 수직 방향으로 배열된 다수의 V형 홈(137)이 형성되고, 하부면에는 도 6a와 같이 광원(132)에 대해 수평 방향으로 배열된 다수의 V형 홈(136)이 형성된다.
수직 방향의 V형 홈(137)은 도 5b에 도시된 바와 같이 일정한 폭과 깊이로 형성되는 반면, 수평 방향의 V형 홈(136)은 도 6b에 도시된 바와 같이 입광부 쪽의 소정 영역(A)에서는 폭과 깊이가 작고, 상기 영역(A)에서 대광부까지의 영역(B)에서는 폭과 깊이가 크게 형성된다.
상기 영역(A)의 크기는 도광판(131) 전체 길이의 5 내지 15% 정도, 바람직하게는 10%가 되도록 하는 것이 효과적이며, 상기 영역(A)에 형성된 V형 홈(136a)의 폭과 깊이는 상기 영역(B)에 형성된 V형 홈(136b)의 40 내지 60%, 바람직하게는 50%가 되도록 하는 것이 효과적이다.
상기 실시예에서는 수평 방향의 V형 홈(136)이 도광판(131)의 하부면에 형성된 구조를 설명하였으나, 수평 방향의 V형 홈(136)이 도광판(131)의 상부면에 형성된 구조로도 구현할 수 있다.
그러면 상기와 같이 구성된 본 발명의 도광판(131)을 통해 액정 표시 판넬(100)로 빛이 제공되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
광원(132)으로부터 발산된 빛은 도광판(131)의 일측 입사면을 통해 내부로 입사된다. 입사된 빛은 도광판(131)의 내부를 통해 진행하는 과정에서 도 7에 도시된 바와 같이 V형 홈(136 또는 137)에 의해 도광판(131)의 상부면으로 출사된다. 또한, 입사된 빛의 다른 일부는 도광판(131)을 투과하여 하부면을 통해 출사되는데, 출사된 빛은 반사 시트(133)에 반사된 후 다시 도광판(131)으로 입사되고, 상기와 같은 과정을 통해 균일한 분포를 이루며 상부면으로 출사된다.
이와 같이 입사된 빛이 V형 홈(136 또는 137)에 의해 출사각이 일정하게 유도되어 일정한 방향으로 집광될 때 V형 홈(136 또는 137)의 폭과 깊이가 일정하다면 입광부와 대광부에서의 빛의 양과 세기가 서로 달라지기 때문에 반사 및 분산되는 빛의 양이 불균일해진다. 그러나 본 발명의 도광판(131)은 입광부의 상기 영역(A)에 폭과 깊이가 작은 V형 홈(136a)이 형성되기 때문에 입광부에서 반사 및 분산되는 빛의 양과 빛의 분산 범위가 종래보다 증가되어 상기 영역(B)으로 전달되는 빛의 양이 많아진다. 따라서 V형 홈(136a)보다 폭과 깊이가 큰 V형 홈(136b)이 형 성된 대광부에서 반사 및 분산되는 빛의 양이 종래보다 증대되기 때문에 전체적으로 출사되는 빛의 양과 세기가 균일해진다.
이와 같이 일정한 방향으로 균일하게 분포된 빛은 광학 시트(134)로 입사되고, V형 홈(135)에 의해 액정 표시 패널(100)의 전체 표면에 대해 수직한 방향으로 균일하게 출사된다.
도 8은 본 발명의 백라이트 유니트를 구비하는 액정 표시 장치의 휘도 분포를 측정한 그래프로서, 종래의 백라이트 유니트를 구비한 액정 표시 장치(선 A)에 비해 본 발명의 백라이트를 구비한 액정 표시 장치(선 B)의 전체적인 휘도 균일도가 약 25% 정도 향상되는 것으로 측정되었다.
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도광판의 일면을 제 1 영역 및 제 2 영역으로 구분하고, 제 2 영역보다 입광부 쪽에 위치한 제 1 영역에 제 2 영역에 형성된 V형 홈보다 폭과 깊이가 작은 V형 홈을 형성한다. 따라서 입광부에서 반사 및 분산되는 빛의 양과 빛의 분산 범위가 증가되어 대광부로 전달되는 빛의 양이 많아지고, 이에 따라 전체적으로 균일한 휘도의 빛이 액정 표시 패널로 제공될 수 있다.

Claims (8)

  1. 광원;
    상기 광원으로부터 빛이 입사되는 도광판; 및
    상기 도광판으로부터 제공되는 빛을 액정 표시 패널로 제공하는 광학 시트를 포함하며,
    상기 도광판 일면의 제 1 영역 및 제 2 영역에는 상기 광원에 대해 수평 방향으로 다수의 제 1 V형 홈 및 다수의 제 2 V형 홈이 각각 형성되고, 다른 일면에는 상기 광원에 대해 수직 방향으로 다수의 제 3 V형 홈이 형성되며,
    상기 제 1 영역이 상기 제 2 영역보다 입광부 쪽에 위치하고, 상기 제 1 V형 홈의 폭과 깊이가 상기 제 2 V형 홈보다 작은 액정 표시 장치의 백라이트 유니트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이 LED로 구성된 액정 표시 장치의 백라이트 유니트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 영역의 크기가 상기 도광판 전체 길이의 5 내지 15%인 액정 표시 장치의 백라이트 유니트.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 V형 홈의 폭과 깊이가 상기 제 2 V형 홈의 40 내지 60%인 액정 표시 장치의 백라이트 유니트.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 시트가 프리즘 시트로 구성된 액정 표시 장치의 백라이트 유니트.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 후방으로 방출되는 빛을 상기 도광판으로 입사시키는 반사 시트를 더 포함하는 액정 표시 장치의 백라이트 유니트.
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