KR100797528B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 액정표시장치는 액정 패널과, 액정 패널에 부착되는 편광판과, 편광판이 부착된 액정 패널의 후방에 위치하며 복수의 LED로 구성된 LED 램프를 사용하는 백라이트유닛을 포함한다. 또한, 모래시계 현상을 감지하도록 편광판의 표면에 설치되는 온도센서 및, 온도센서와 신호교환 하도록 연결되며 온도센서로부터 모래시계 현상 감지 신호를 수신하면 LED 램프의 소정 영역의 휘도를 조절하는 램프 구동 제어부를 포함한다. 이에 의하면, 편광판에 의한 모래시계 현상이 발생하더라도, 그에 대응되는 LED 램프의 소정 영역의 휘도를 더 낮게 조절함으로써 모래시계 현상이 관찰되지 않도록 할 수 있으며, 결국은 휘도 불균일을 방지할 수 있어 화면 품질을 개선시키는 효과가 있다.
액정표시장치, 모래시계 현상, 편광판, 백라이트유닛, 휘도 조절

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display}
도 1은 일반적인 액정표시장치에 적용되는 WV 편광판의 개략적인 구조도,
도 2는 정상동작시 액정 패널의 정면도,
도 3은 모래시계 현상 발생시 액정 패널의 정면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 요부 블럭 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 적용되는 LED 백라이트유닛의 구조도,
도 6은 정상모드시 도 5의 도광판과 LED 램프를 화살표 A 방향에서 본 정면도,
도 7은 보정모드시 도 5의 도광판과 LED 램프를 화살표 A 방향에서 본 정면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 보정모드시의 액정 패널의 정면도이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 설명>
10. WV 편광판 20. LED 백라이트유닛
21. LED 램프 22. 도광판
23. 확산판 26. LED
30. 온도센서 40. 램프 구동 제어부
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 백라이트유닛을 이용하여 모래시계 현상을 보정하는 액정표시장치에 관한 것이다.
현재 여러 종류의 박형 디스플레이가 개발, 시판되고 있으나 여러 이유로 인해 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)가 많이 사용된다. LCD는 전계 생성전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.
그런데, 다른 박형 디스플레이인 PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display) 등과는 달리 액정표시장치에 의한 표시는 그 자체가 비발광성(수광소자)이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다. 이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 고휘도의 면광원 장치인 백라이트유닛(BLU:Back Light Unit)이 필요하다.
한편, 일반적으로 액정은 그 분자가 이방성을 가지고 있고, 그 분자로 이루어진 액정셀이나 필름의 이방성이 액정분자들의 분포 및 기판에 대해 기울어진 각도(tilt angle)의 분포 정도에 의해 바뀌는 성질을 가지고 있다. 또한 이러한 특징은 액정으로 이루어진 셀이나 필름을 보는 각도에 따라 빛의 편광성을 변화시키는 중요한 요인이 된다.
최근들어 액정표시장치의 고화질화 및 대형화가 추진되면서 TN 모드의 액정표시장치는 시야각이 좁은 취약점을 개선하기 위해 WV(Wide View) 편광판(polarizer)이 적용된다.
도 1은 일반적인 액정표시장치에 적용되는 WV 편광판의 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 WV 편광판(10)은 입사되는 빔의 편광정도에 따라 투과되는 빔의 광량을 제어하는 편광막인 PVA(Poly Vinyl Alcoholic) 필름(11), PVA 필름(11) 양측에 PVA 필름(11)을 보호/지지하기 위해 부착된 TAC(TriAcetyl Cellulose) 필름(12) 및 T-SWV 필름(13), T-SWV 필름(13)의 일측면에 액정셀의 광학 보상을 위한 보상필름(14), 보상필름(14)의 외측에 액정셀의 글라스와의 부착을 위해 도포된 접착제(15), 접착제(15)와 TAC 필름(12) 외측에 WV 편광판의 보호를 위해 부착된 상부 보호필름(16) 및 하부 보호필름(17)으로 구성된다.
도시된 바와 같이 WV 편광판(10)은 여러 겹의 필름들을 적층한 구조를 갖고 있는데, 상기 여러 겹의 필름들은 각각 열과 습도에 대한 다른 팽창 및 수축 계수를 갖고 있다. 따라서, 외부의 열과 습도에 장시간 노출하게 되면 상기 WV 편광판(10)에는 취약 부분이 발생하게 된다. 이를 상술하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이 각각의 필름들은 서로 방향을 반대로 하여 대각 방향으로 스트레스(stress)를 가해 기판에 부착을 하게 된다. 즉, 하나의 필름을 대각방향으로 스트레스를 가해 부착하면, 다음에 적층되는 필름은 반대 대각으로 스트레스를 가해 부착하게 된다. 결국 상기 각각의 필름들은 'X' 형태로 스트레스를 인가하여 부착하게 된다. 이렇게 WV 편광판(10)은 여러 필름들을 대각방향으로 스트레스를 가하여 접착하는데, 열과 습도에 취약하므로 외부의 열 및 습도에 장시간 노출되면 필름들 간의 수축 팽창 차이에 의한 스트레스를 발생시켜 상하, 좌우의 취약 부분이 생기게 된다. 이 취약 부분이 주어진 빛의 투과 조건 이상으로 투과하여 빛샘을 유발되는데, 이를 모래시계 현상이라고 한다.
도 2는 정상동작시, 도 3은 모래시계 현상 발생시의 액정표시장치의 액정 패널(50)을 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, WV 편광판(10)의 상하, 좌우 지역에 취약지역이 주로 발생하게 되고, 상하 대비 좌우가 좀 더 많은 취약지역이 발생하게 된다. 따라서, 도시된 바와 같이 상기 취약지역에 광투과율이 주어진 조건보다 더 많이 투과되므로 취약지역에 대응되는 디스플레이되는 화면에 모래시계 현상이 발생하게 된다. 이 모래시계 현상은 화이트 패턴(white pattern) 입력시 잘 들어나지 않고 어두운 화면 입력시 뚜렷하게 나타난다.
한편, 상기 WV 편광판의 열 및 습도에 의한 물성 변화는 편광판 고유의 특성에 기인한 것으로서, 자체 셀 공정 개발로는 해결되는데 어려움이 많다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 편광판 고유의 특성을 변화시키기 않고 백라이트유닛(BLU)을 이용하여 모래시계 현상을 보정하는 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 액정 패널과, 상기 액정 패널에 부착되는 편광판과, 상기 편광판이 부착된 상기 액정 패널의 후방에 위치하며 복수의 LED로 구성된 LED 램프를 사용하는 백라이트유닛을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 모래시계 현상을 감지하도록 상기 편광판의 표면에 설치되는 온도센서; 및, 상기 온도센서와 신호교환 하도록 연결되며, 상기 온도센서로부터 모래시계 현상 감지 신호를 수신하면 상기 LED 램프의 소정 영역의 휘도를 조절하는 램프 구동 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 램프 구동 제어부는 모래시계 현상 감지 신호가 수신되었을 때 상기 LED 램프의 소정 영역의 휘도를 모래시계 현상 감지 신호가 수신되지 않았을 때보다 15~20% 정도 낮도록 조절하는 것이 좋다.
상기 온도센서는 상기 편광판의 모래시계 현상이 발생하는 영역의 표면에 설치되는 것이 좋다.
한편, 상기 램프 구동 제어부가 휘도를 조절하는 상기 LED 램프의 소정 영역은, 상기 편광판의 모래시계 현상이 발생하는 영역과 대면하는 영역인 것이 좋다.
또한, 상기 램프 구동 제어부가 휘도를 조절하는 상기 LED 램프의 소정 영역은, 상기 LED 램프의 좌우 중심선으로부터 좌우측면 방향으로 75~100%에 해당하는 LED 영역인 제1영역과, 상기 LED 램프의 상하 중심선으로부터 상하측면 방향으로 50~100%에 해당하는 LED 영역인 제2영역을 포함하며, 상기 제1영역과 제2영역이 중복되는 영역은 포함하지 않는 것이 좋다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨 부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 상세히 설명하기로 한다.
액정표시장치는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 전후면에 각각 부착된 편광판, 및 상기 편광판이 부착된 액정 패널의 후방에 위치하는 백라이트유닛(BLU)을 포함한다. 액정표시장치가 고휘도화 및 대형화됨에 따라 모래시계 현상이 발생하며 이러한 현상은 전술한 바와 같이 상기 편광판에 의해 초래되는 것으로서 통상 화면의 상하, 좌우 가장자리가 상대적으로 밝게 보이는 현상으로 나타나게 된다.
한편, 백라이트유닛은 일반적으로 광원 램프, 도광판(Light Guiding Plate), 반사판(Reflector Sheet), 확산판(Diffuser Sheet), 프리즘판(Prism Sheet)으로 구성된다. 또한, 백라이트유닛는 광원램프의 종류에 따라서 EL(Electroluminescent Lamp) 백라이트, LED(Light Emitting Diodes Lamp) 백라이트, CCFL(Cathode Fluorescent Lamp) 백라이트, HCFL(Heated Cathode Fluorescent Lamp) 백라이트로 나뉘어 지는데, 본 발명은 LED 백라이트를 이용하여 모래시계 현상을 보정하는 액정표시장치에 관한 것이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 편광판(10, 도1 참조)에 설치되는 온도센서(30)와, 백라이트유닛(20)의 LED 램프(21) 및 램프 구동 제어부(40)를 포함한다.
온도센서(30)는 모래시계 현상을 감지하도록 상기 편광판(10, 도1 참조)의 표면에 설치되며, 특히 온도센서(30)는 상기 편광판(10)의 상하, 좌우 취약 부분 즉, 모래시계 현상이 발생하는 영역의 표면에 설치되는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 편광판(10)은 열과 습도에 취약하므로 외부의 열 및 습도에 장시간 노출되면 상하, 좌우의 가장자리 취약 부분에 주어진 빛의 투과 조건 이상으로 투과된다. 따라서, 모래시계 현상이 발생하는 편광판(10)의 취약 부분에는 다른 부분보다 온도가 높게 되며, 온도센서(30)는 이를 감지하게 된다. 온도센서(30)를 편광판(10)의 표면에 부착하는 경우 주위 환경에 의해 영향받지 않도록 주의하여 부착하는 것이 바람직하다.
온도센서(30)는 모래시계 현상이 감지되는 경우 즉, 정상적인 경우보다 더 높은 온도를 감지하는 경우 신호를 발생한다. 온도센서(30)가 모래시계 현상을 감지하여 신호를 발생시키는 예는 다양하게 적용할 수 있다. 즉, 온도센서(30) 자체에 모래시계 현상이 감지되지 않았을 때의 기준온도를 설정한 후 모래시계 현상이 발생하여 기준온도보다 높은 온도가 감지되면 신호를 발생하거나, 또는 별도의 비교기를 적용하여 모래시계 현상이 발생하였을 때의 온도와 기준온도를 비교하여 신호를 발생할 수 있다. 이러한 방식은 널리 알려진 기술이므로 본 실시예에서는 상세한 설명을 생략하며 또한, 본 발명에서는 특정한 예에 한정되지 않는다.
램프 구동 제어부(40)는 백라이트유닛(20)의 LED 램프(21)를 구동하도록 제어하며, 또한 상기 온도센서(30)와 신호교환 가능하도록 연결된다. 램프 구동 제어부(40)는 모래시계 현상이 발생하지 않을 때의 정상모드와, 모래시계 현상이 발생할 때의 보정모드로 구분하여 LED 램프(21)를 제어한다. 보정모드시 즉, 온도센서(30)로부터 모래시계 현상 발생 감지 신호를 수신하면 램프 구동 제어부(40)는 LED 램프(21)의 소정 영역의 휘도를 정상모드시보다 낮게 바람직하게는 대략 15~20% 정도 낮게 조정하여 구동시킨다. 상기 수치는 본 출원인의 실험에 의해 산출된 값으로써, 모래시계 현상 발생시 편광판(10)은 정상일때보다 대략 15~20%정도 더 많은 빛을 투과시키는 것에 근거한다. 한편 보정모드시 램프 구동 제어부(40)는 상기 LED 램프(21)의 소정 영역 이외의 영역 즉, 모래시계 현상이 발생되지 않는 영영에는 정상모드시와 동일한 휘도를 나타내도록 제어한다. 이를 상술하면 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 적용되는 LED 백라이트유닛(20)은 복수의 LED로 구성된 LED 램프(21)와, 도광판(22)과, 반사판(23)과, 확산판(24) 및 프리즘판(25)을 포함한다.
도광판(22)은 LED 램프(21)로부터 입사된 빛을 균일한 평면광으로 변환시켜주는 구성요소이며, 주로 아크릴 수지인 PMMA(Polymethymethacrylate)를 사용한다. 이는 가시광 영역에서 빛에 대한 흡수성이 고분자 중 가장 낮아 투명성과 광택이 좋기 때문이다.
반사판(23)은 도광판(22) 아래에 위치하며, LED 램프(21)로부터 입사한 빛을 백라이트유닛(20)의 출광면 즉, 액정 패널(50, 도8 참조) 방향으로 반사시켜 광이용 효율을 높여주며, 또한 입사광 전체의 반사량을 조절하여 백라이트유닛(20) 전체의 반사량을 조절하여 백라이트유닛(20)의 출광면 전체가 균일한 휘도분포를 가지도록 한다.
확산판(24)은 도광판(22)상의 액정 패널(50) 쪽에 위치하며, 도광판(22)을 통해 입사되는 빛을 확산, 산란시켜 백라이트유닛(20)의 출광면 정면 방향의 휘도 를 증대시키고 또한 균일하게 한다.
프리즘판(25)은 확산판(24)으로부터 나오는 빛을 출광면 정면 이외의 방향으로 나가는 것을 막고 광지향성을 향상시켜 시야각을 좁혀서 백라이트유닛(20)의 출광면 정면방향으로의 휘도를 증대시켜 준다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 동작을 설명하기 위해 도 5의 도광판(22)과 LED 램프(21)를 화살표 A 방향에서 본 정면도를 도시한 것으로서, 도 6은 정상모드시의, 도 7은 보정모드시를 나타낸 것이다.
도 6를 참조하면, 정상모드시 램프 구동 제어부(40)는 LED 램프(21) 각각의 LED들(26)이 동일한 휘도의 빛을 발하도록 조절한다.
한편, 도 7을 참조하면, 보정모드시 온도센서(30)로부터 신호를 수신한 램프 구동 제어부(40)는 LED 램프(21)의 한 쌍의 소정 영역(B, C)에 해당하는 LED들(27, 28)의 휘도를 모래시계 현상이 발생되지 않을 때 즉, 정상모드일때보다 낮도록 조절한다. 상기 LED 램프(21)의 소정영역(B, C)은 상기 편광판(10, 도1 참조)에서 모래시계 현상이 발생되는 영역과 대면하는 영역인 것이 바람직하다.
LED 램프(21)에서 상기 소정영역(B, C) 이외의 나머지 영역의 LED들(29)은 모래시계 현상이 발생 되지 않을 때와 동일한 휘도를 갖도록 한다. 따라서, 보정모드시 상기 소정영역(B, C)은 다른영역보다 낮은 휘도를 갖게 된다. 한편, 상기 소정영역(B, C)에 대응되는 편광판(10)의 영역 즉, 모래시계 현상이 발생되는 편광판(10)의 영역은 정상시보다 더 많은 빛을 투과하게 된다. 결국, 백라이트유닛(20)의 LED 램프(21)에서 출사되어 편광판(10) 및 액정 패널(50)을 통해 전달되는 빛은 전체적으로 유사한 투과량을 나타나게 된다. 따라서, 휘도 불균형이 발생하지 않게 된다.
물론 모래시계 현상은 액정 패널별로 그 경향성은 유사하나, 현상발생 범위는 각각 다를 수 있다. 따라서 정밀한 보정을 하려면 각각의 패널 발생 영역을 검토한 후 보정모드시 그에 대응되는 영역의 LED 램프의 휘도를 낮게 설정해야 하나, 각각의 패널별로 영역을 검토하여 설정하는 것은 비용이나 효율면에서 쉽지 않다. 또한, LED 램프 앞에는 확산판이 존재하므로, 보정모드시 백라이트유닛에서 발생되는 휘도의 경계는 뚜렷하게 나타나지 않게 된다. 따라서, 모래시계 현상 발생 영역의 통계치를 산출하여 상기 소정영역(B, C)을 적용하여도 모든 패널에 대해 모래시계현상을 보정하는 것이 가능할 것이다.
따라서 본 출원인은 여러 종류의 패널에 대한 반복적인 실험결과 모래시계 현상이 발생하는 공통적인 영역을 다음과 같이 산출할 수 있었다. 즉, 상기 LED 램프(21)의 소정영역(B, C)은 좌우 중심선(D)으로부터 좌우측면 방향으로 대략 75~100%에 해당하는 LED 영역인 제1영역(C)과, 상기 LED 램프(21)의 상하 중심선(E)으로부터 상하측면 방향으로 50~100%에 해당하는 LED 영역인 제2영역(B)을 포함하는 것이 좋다. 그러나, 상기 제1영역(C)과 제2영역(B)이 중복되는 영역은 포함되지 않는다.
도 8은 보정모드시의 액정 패널(50)의 정면도를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 의하면, 백라이트유닛(20)의 LED 램프(21)에서 출사되어 편광판(10) 및 액정 패널(50)을 통해 나온 빛은 전체적으로 유사한 휘도를 나타내므로 모래시계 현상이 관찰되지 않게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 편광판에 의한 모래시계 현상이 발생하더라도, 그에 대응되는 LED 램프의 소정 영역의 휘도를 더 낮게 조절함으로써 모래시계 현상이 관찰되지 않도록 할 수 있으며, 결국은 휘도 불균일을 방지할 수 있어 화면 품질을 개선시키는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 액정 패널과, 상기 액정 패널에 부착되는 편광판과, 상기 편광판이 부착된 상기 액정 패널의 후방에 위치하며 복수의 LED로 구성된 LED 램프를 사용하는 백라이트유닛을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
    모래시계 현상을 감지하도록 상기 편광판의 표면에 설치되는 온도센서; 및,
    상기 온도센서와 신호교환 하도록 연결되며, 상기 온도센서로부터 모래시계 현상 감지 신호를 수신하면 상기 LED 램프의 소정 영역의 휘도를 조절하는 램프 구동 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프 구동 제어부는, 모래시계 현상 감지 신호가 수신되었을 때 상기 LED 램프의 소정 영역의 휘도를 모래시계 현상 감지 신호가 수신되지 않았을 때보다 15~20% 정도 낮도록 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 온도센서는,
    상기 편광판의 모래시계 현상이 발생하는 영역의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 램프 구동 제어부가 휘 도를 조절하는 상기 LED 램프의 소정 영역은,
    상기 편광판의 모래시계 현상이 발생하는 영역과 대면하는 영역인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 램프 구동 제어부가 휘도를 조절하는 상기 LED 램프의 소정 영역은,
    상기 LED 램프의 좌우 중심선으로부터 좌우측면 방향으로 75~100%에 해당하는 LED 영역인 제1영역과, 상기 LED 램프의 상하 중심선으로부터 상하측면 방향으로 50~100%에 해당하는 LED 영역인 제2영역을 포함하며, 상기 제1영역과 제2영역이 중복되는 영역은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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