KR100830340B1 - 백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 - Google Patents

백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 면과 제 2 면에 V형 홈이 서로 다른 방향 및 길이로 형성되는 백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비하는 백라이트 유니트에 관한 것이다. 본 발명의 일측면은 적어도 일면에 V형 홈(V-groove)이 형성되는 도광판에 있어서,제 1 면에는 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 1 V형 홈이 구비되고, 제 2 면에는 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 2 V형 홈 및 상기 제 2 방향과 다른 제 3 방향으로 연장되는 복수의 제 3 V형 홈이 서로 교차 배열되는 것을 특징으로 한다.
백라이트 유니트, 도광판, V 형홈, 프리즘 시트

Description

백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 {A light guided panel and backlight unit having the same}
도 1은 종래의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판의 사시도.
도 2b는 도 2a의 A-A'라인의 단면도.
도 2c는 도 2a의 B-B'라인 단면도.
도 2d는 도 2a의 C방향에서 본 배면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치를 설명하기 위한 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판의 작용을 설명하는 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 100: 액정 표시 패널 30, 130: 백라이트 유니트
31, 131: 도광판 32, 132: 광원부
33, 133: 반사 시트 34: 광학 시트
34a: 확산 시트 34b: 프리즘 시트
135, 136, 137: V 형홈 134: 역프리즘 시트
본 발명은 액정 표시 장치(Liquid crystal display device)에 적용되는 및 백라이트 유니트의 도광판(light guided panel) 및 백라이트 유니트(backlight unit)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출광면과 반사면에 V형 홈이 서로 다른 방향 및 길이로 형성되는 백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비하는 백라이트 유니트에 관한 것이다.
정보통신 산업이 급격히 발달됨에 따라 표시 장치의 사용이 급증하고 있으며, 최근들어 저전력, 경량, 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 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)과, 소정의 패턴, 예컨데 도트패턴이 형성되어 광원(32)으로부터 제공되는 빛의 분포를 변경시켜 액정 표시 패널(10)로 제공하는 도광판(31)과, 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 반사시키는 반사 시트(33)로 구성된다.
광원(32)은 도광판(31)의 측면에 배치되는 램프(32a)와, 램프(32a)로부터 발산된 빛을 도광판(31)으로 반사시키는 반사판(32b)으로 구성되고, 광학 시트(34)는 도광판(31)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(10) 방향으로 확산시키는 확산 시트(34a)와, 확산된 빛을 집광하여 수직입사성을 향상시키는 프리즘 시트(34b)로 구성된다.
전술한 바와 같이 종래의 액정 표시 장치에서 광학 시트(34)는 통상 1매의 확산 시트(34a)와 2매의 프리즘 시트(34b)로 구성되어, 백라이트 유니트의 두께가 두껍고 휘도가 낮은 문제점이 있어 이에 대한 개선노력이 이루어지고 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 반사특성을 극대화하여 휘도향상과 동시에 균일성을 향상시킬 수 있는 패턴이 반사면에 형성된 백라이트 유니트의 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일측면은 적어도 일면에 V형 홈(V-groove)이 형성되는 도광판에 있어서, 제 1 면에는 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 1 V형 홈이 구비되고, 제 2 면에는 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 2 V형 홈 및 상기 제 2 방향과 다른 제 3 방향으로 연장되는 복수의 제 3 V형 홈이 서로 교차 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면은 광원부, 상기 광원부로부터의 빛이 입사되어 출광되는 제 1 면에는 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 1 V형 홈이 구비되고, 제 2 면에는 상기 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 2 V형 홈 및 상기 제 2 방향과 다른 제 3 방향으로 연장되는 복수의 제 3 V형 홈이 서로 교차 배열되어 형성되는 도광판, 및 상기 도광판으로부터 제공되는 빛을 집광하여 액정 표시 패널로 제공하는 광학 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유니트의 도광판에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 도광판의 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A'라인의 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 B-B'라인 단면도이고, 2d는 도 2a의 C방 향에서 본 배면도이다. 이에 따르면, 일면에는 제 1 방향으로 1 V형 홈(136)이 연속적으로 형성되고, 반사면에는 제 2 방향으로서 제 2 V형 홈(137)이 연속적으로 형성되며, 제 3 방향으로서 제 3 V형 홈(138)이 연속적으로 형성된다.
제 1 V형 홈(136)의 꼭지각(θ1)은 85°내지 120°인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 V형 홈(136)의 단면형상이 이등변 삼각형인 것이 바람직하다. 제 1 V형 홈은 복수개가 병렬로 일정한 간격으로 형성되며, 피치(Pitch)의 제한은 없다.
제 2 V형 홈(137)의 양 경사면이 이루는 꼭지각(θ2)은 130° 내지 150°로 형성하고, 입사부의 각도(θ3)는 1° 내지 3°로 형성할 수 있다. 제 2 V형 홈(137)의 방향은 제 1 V형 홈(136)과 수직으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 때, 제 2 V형 홈의 깊이, 폭, 피치의 제한은 없다.
제 3 V형 홈(138)의 양 경사면이 이루는 꼭지각은 120° 내지 160°로 형성하고, 제 3 V형 홈(138)의 단면이 이루는 삼각형은 이등변 삼각형으로 구성할 수 있다. 제 3 V 형 홈(138)은 제 1 V형 홈(136)과 동일한 방향으로 동일한 폭 및 깊이, 및 피치로 구성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
표 1은 제 1 V형 홈(136), 제 2 V형 홈(137), 및 제 3 V형 홈(138)의 각각의 깊이, 폭, 피치, 꼭지각의 예를 표시한 표이다. 본 표는 일 실시예를 제시하기위한 것으로 이에 제한되지 않고, 여러가지로 각 V형 홈을 형성할 수 있음을 당업자는 인식할 것이다.
구분 제 1 V형 홈 제 2 V형 홈 제 3 V형 홈
깊이(㎛) 7.67 4 6
폭(㎛) 20 121.5 68.5
피치(㎛) 30 121.5 68
각도(°) 105 148 160
도광판의 반사면에 제 2 V형 홈(137)과 제 3 V형 홈(138)을 이중으로 형성함으로써, 도광판의 반사면에 연속적인 피라미드 형상의 패턴이 형성된다.
도 3은 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유니트를 구비하는 액정 표시 장치의 일실시예를 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 반사시키는 반사 시트(133)로 구성된다.
도광판(131)은 좁은 면적에 집중된 광학 분포를 넓은 면적에 걸쳐 균일하게 변경시키는 장치로서, 아크릴 수지와 같이 투명한 재질의 판(직육면체) 형태로 제작된다. 4개의 측면 중 일측면 또는 양측면으로 빛이 제공되면 상부면과 하부면에 형성된 V 홈들에 의해 광의 경로 및 광학 분포가 변경된다.
광원부(132)는 도광판(131)의 측면에 배치되는 램프와, 램프로부터 발산된 빛을 도광판(131)으로 반사시키는 반사판으로 구성된다. 램프로는 냉음극관(형광등)과 같은 튜브(tube) 형태의 광원이 사용될 수 있다.
또한, 광원부(132)는 도시된 바와 같이 하나의 발광다이오드(LED ; Light emitting diode)로 구비될 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 V 홈(135)이 형성된 역 프리즘 시트로 구성된다.
도광판(131)의 일면에 제 1 V형 홈(136), 타면에 제 2 V형 홈(137) 및 제 3 V 형 홈(138)이 각각 형성되나, 각 V형 홈의 방향은 제조방법에 따라 변경될 수 있다.
전술한 도 2a 내지 도 2d를 참조하여, 도광판(131)을 다시 설명한다. 이에 따르면, 일면에는 제 1 방향으로 1 V형 홈(136)이 연속적으로 형성되고, 반사면에는 제 2 방향으로서 제 2 V형 홈(137)이 연속적으로 형성되며, 제 3 방향으로서 제 3 V형 홈이 연속적으로 형성된다.
제 1 V형 홈(136)의 꼭지각(θ1)은 85°내지 120°인 것이 바람직하다. 제 1 V형 홈(136)의 각도는 균일도 및 시감에 큰 영향을 미치는데, 85°미만일 경우, 균일도 제어에 용이하나 시감상 휘선발생이 많고, 120°이상일 경우, 시감상 우수하나, 균일도 제어가 어렵기 때문이다. 제 1 V형 홈(136)의 형상이 이등변 삼각형인 것이 바람직하며, 제 1 V형 홈(136)은 복수개가 병렬로 일정한 간격으로 형성된다.
제 2 V형 홈(137)의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 양 경사면이 이루는 꼭지각(θ2)은 130° 내지 150°로 형성하고, 광원부(132)에 가까운 측의 꼭지각의 각도(θ3)는 1° 내지 3°로 형성할 수 있다. 제 2 V형 홈(137)의 방향은 제 1 V형 홈(136)과 수직으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 때, 제 2 V형 홈(137)의 깊이, 폭, 피치의 제한은 없다.
제 3 V형 홈(138)의 양 경사면이 이루는 꼭지각(θ4)은 120° 내지 160°로 형성하고, 제 3 V형 홈(138)의 단면이 이루는 삼각형은 이등변 삼각형으로 구성할 수 있다. 제 3 V 형 홈(138)은 제 1 V형 홈(136)과 동일한 방향으로 동일한 폭 및 깊이, 및 피치로 구성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 도광판(131)을 통해 빛이 제공되는 과정을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
광원부(132)으로부터 발산된 빛은 도광판(131)의 일측 입사부을 통해 직접 내부로 입사되며, 도광판(131)으로 입사된 빛은 내부에서 전반사되면서 진행하는 과정에서 임계각보다 큰 각도를 가질 경우 출광면으로 출사하게된다.
한편, 역프리즘을 사용하여 외부로 0°~2°의 출사각을 가지기 위해서 도광판의 출광면의 출사각(γ)이 74°~76°인 것이 바람직한데, 이 때 출광면의 출사각은 출광면의 입사각(β)에 의해 결정된다.
한편, 본 실시예에서는 반사면에는 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 양 경사면이 이루는 꼭지각은 130° 내지 150°로 형성되고, 광원부(132)에 가까운 측의 꼭지각(α)은 1° 내지 3°로 형성된 제 2 V형 홈이 형성되어 있으므로, 도광판에 입사된 광선이 도광판 반사면에서 N번째 반사할 경우 출광면의 입사각 β'은 β+N*α로 증가한다.
즉, 반사면에 1번 반사할 때마다 입사각의 각도는 α만큼 증가하여, 증가된 입사각은 임계각보다 커지게 되고, 이때 도광판 외부로 특정 출사각으로 출광한다.
또한, 반사면에 제 2 V형홈(137)과 함께 형성된 제 3 V형 홈(138)은 광이 좌우로 퍼지지 않고 중심으로 모아주는데, 반사면의 제 1 V형 홈(136) 및 제 2 V형홈(137)의 상호작용으로 휘도를 증가시키고, 휘선 및 암부를 감소시킴으로서 광의 균일성을 증가시키는 것으로 이해된다.
표 2는 종래의 백라이트 유니트의 휘도(비교예)와 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유니트의 휘도를 비교한 표이다.
휘도 휘도상승률
비교예 5,698cd/M^2 1
실시예 10,000~11,000cd/M^2 1.75~1.92
여기서, 비교예는 종래 확산패턴을 가진 도광판 및 2 개의 프리즘 시트 및 확산시트를 구비한 백라이트 유니트이며, 본 발명에 따른 실시예는 반사면에 교차하는 V형홈을 가진 도광판 및 1개의 역프리즘시트를 구비한 백라이트 유니트이다.
이에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 도광판이 종래의 도광판에 비해, 휘도가 상승하였음을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예를 기준으로 주로 설명되어졌으나, 발명의 요지와 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어 질 수 있다. 예컨데, 각 패턴의 각도의 변경, 패턴의 깊이, 폭의 변경등이 그러할 것이다. 또한, 실시예로 제시한 본 발명에 따른 도광판을 포함하는 백라이트 유니트의 구성은 다양하게 변형하여 실시됨을 당업자는 인식할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 도광판 및 도광판을 구비한 백라이트 유니트는 도광판의 반사면에 두개의 V형홈이 교차하며 형성하는 피라미드 형상의 패턴이 형성됨으로써, 광선의 반사 특성을 극대화하여 도광판에서 출광하는 광의 휘도 및 균일성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 확산시트 및 프리즘시트의 갯수를 줄임으로서 백라이트 유니트의 두께가 감소되는 효과가 있다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

Claims (12)

  1. 적어도 일면에 V형 홈(V-groove)이 형성되는 도광판에 있어서,
    제 1 면에는 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 1 V형 홈이 구비되고,
    제 2 면에는 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 2 V형 홈 및 상기 제 2 방향과 다른 제 3 방향으로 연장되어 상기 제 2 V형 홈과 교차되는 복수의 제 3 V형 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 V형 홈의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 양 경사면이 이루는 꼭지각은 85° 내지 120°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 V형 홈의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 양 경사면이 이루는 꼭지각은 130° 내지 150°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 V형 홈의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 광이 입사하는 쪽의 꼭지각은 1° 내지 3°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 V형 홈의 단면이 이루는 삼각형의 꼭지각 중 양 경사면이 이루는 꼭지각은 120° 내지 160°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향과 상기 제 3 방향은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 도광판.
  8. 광원부,
    상기 광원부로부터의 빛이 입사되어 출광되는 제 1 면에는 제 1 방향으로 연장되는 복수의 제 1 V형 홈이 구비되고,
    제 2 면에는 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 2 V형 홈 및 상기 제 2 방향과 다른 제 3 방향으로 연장되는 복수의 제 3 V형 홈이 서로 교차되어 형성되는 도광판, 및
    상기 도광판으로부터 제공되는 빛을 집광하여 액정 표시 패널로 제공하는 광학 시트를 포함하는 액정 표시 장치의 백라이트 유니트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광원부는 발광다이오드(LED : Light Emitting Diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 백라이트 유니트.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 광원부는 광원과,
    상기 광원로부터 발산된 빛을 상기 도광판으로 반사시키는 반사판을 포함하는 것을 특징으로하는 액정 표시 장치의 백라이트 유니트.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 직교하는 액정 표시 장치의 백라이트 유니트.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 방향과 상기 제 3 방향은 서로 같은 방향인 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
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