KR100840934B1

KR100840934B1 - 휘도 강화 도광판 및 이를 적용한 액정표시장치

Info

Publication number: KR100840934B1
Application number: KR1020010055148A
Authority: KR
Inventors: 김동선; 김희선; 김영덕
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2008-06-24
Also published as: CN1407381A; US6685329B2; CN1288479C; TW575759B; JP2003084143A; KR20030021740A; US20030048627A1

Abstract

휘도 강화 도광판 및 이를 이용한 액정표시장치가 개시되어 있다. 외부에서 입사된 광이 반사되는 면에 광학 분포 개선, 광 경로 변경 및 휘도를 강화하는 휘도 강화 홈을 형성하는데, 휘도 강화 홈은 광이 반사되는 반사 홈면의 면적이 최대가 되도록 광이 반사되지 않는 비 반사 홈면의 면적이 최소가 되도록 한다. 이로써 디스플레이에 필요한 휘도 향상, 광 경로 변경, 광학 분포를 개선시킬 수 있는 다양한 효과를 갖는다.

액정표시장치, 휘도 향상, 도광판

Description

휘도 강화 도광판 및 이를 적용한 액정표시장치{BRIGHTNESS ENHANCED LIGHT GUIDED PANEL AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 휘도 강화 도광판의 광학 분포 변경 기능을 설명하기 위한 개념도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 휘도 강화 도광판과 램프를 도시한 개념도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 휘도 강화 도광판의 측면도이다.

도 4는 도 3의 A 부분의 휘도 강화 홈을 확대한 확대도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의하여 휘도 강화 도광판에 형성된 휘도 강화 홈을 도시한 사시도이다.

도 6은 도 5의 Ⅴ-Ⅴ 단면도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의하여 휘도 강화 도광판에 형성된 휘도 강화 홈을 도시한 사시도이다.

도 8은 도 7의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의하여 휘도 강화 도광판에 형성된 휘도 강화 홈을 도시한 사시도이다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 의하여 휘도 강화 도광판이 적용된 액정표시 장치의 분해 사시도이다.

본 발명은 휘도 강화 도광판 및 이를 적용한 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좁은 면적에 집중된 광학 분포를 넓은 면적에 걸쳐 균일한 광학 분포를 갖도록 함은 물론 디스플레이에 필요한 휘도를 강화하여 디스플레이 성능을 한층 향상시킨 휘도 강화 도광판 및 이를 적용한 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device, LCD)는 결정(crystal)과 액체(liquid)의 중간적인 물리적 특성을 갖는 액정(Liquid Crystal, LC)의 전기-광학적 특성을 이용하여 화상을 디스플레이 하는 디스플레이장치의 하나로 정의할 수 있다.

여기서, 액정의 전기-광학적 특성이라 함은 액정에 전계가 형성될 경우, 액정의 배열이 변경되어 액정을 통과하는 광량이 변경되는 특성을 의미한다.

이와 같은 특성을 갖는 액정은 스스로 광을 생성할 수 없음으로 액정표시장치에서 디스플레이를 수행하기 위해서는 미소 면적 단위로 액정을 매우 정밀하게 제어하는 기술과 함께 액정을 통과할 수 있는 광을 생산하는 기술을 필요로 한다.

구체적으로, 액정을 정밀하게 제어하는 기술은 반도체 제조 공정에 의하여 매우 작은 크기로 제작되는 "박막 트랜지스터" 및 투명도가 높아 광이 투과됨은 물론 도전성을 갖는 "투명 전극"에 의하여 구현된다.

또한, 액정을 통과하여 디스플레이가 이루어질 수 있도록 광을 생산하는 기술은 "백라이트 어셈블리"에 의하여 구현된다. 이때, 액정표시장치에 의한 디스플레이는 면 형태로 이루어짐으로 백라이트 어셈블리에서도 광학 분포가 면 형태를 갖으면서 매우 균일한 광학 분포를 갖는 인공광을 발생시켜야 한다.

그러나, 태양광을 제외한 나머지 인공 광원들은 모두 점 광원 또는 선광원 형태를 갖고, 이와 같은 점 광원 또는 선광원은 공통적으로 광원으로부터 거리 변화가 발생함에 따라 급격한 휘도 변화가 발생하는 공통점을 갖는다.

결국, 점 광원 또는 선광원은 광의 가공 없이는 액정표시장치에 적용되기 매우 어렵다는 것을 의미한다.

최근에는 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 점 광원 또는 선광원을 면광원으로 변경하는 기술이 개발된 바 있다. 이처럼 점 광원 또는 선광원을 면광원 형태로 변경하기 위해서는 일반적으로 "도광판(Light Guided Panel, LGP)"이 사용된다.

이 도광판은 일례로 직육면체 형태로 형성될 수 있으며, 도광판의 측면으로부터 입사된 광은 바닥면에 반사되어 넓게 퍼지면서 출사된다. 즉, 도광판은 광학 분포를 개선하고, 동시에 광의 방향을 변경시키는 역할을 수행한다. 이때, 도광판의 바닥면에는 광의 반사 효율을 높이기 위하여 반사율이 뛰어난 반사물질로 구성된 반사 도트 등이 형성된다.

이때, 반사 도트는 실크 스크린 등의 방법에 의하여 제작됨으로 제작 과정에서 반사 도트의 형상 불량에 따른 광 반사 효율 저하가 발생될 수 있다. 또한 실크 스크린 등의 방법에 의하여 형성된 반사 도트는 일정 크기 이하로는 제작하기가 어려운 문제점을 함께 갖는다.

이와 같은 이유로 반사 도트를 대체하면서 고휘도 디스플레이를 수행할 수 있도록 하는 휘도 향상 기술 개발 및 도광판의 기술 개발이 최근 들어 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 개발 요구를 감안한 것으로써, 본 발명의 제 1 목적은 광원에서 발생한 광의 이용 효율을 증가시켜 고휘도 디스플레이가 가능한 휘도 강화 도광판을 제공함에 있다.

본 발명의 제 2 목적은 광원에서 발생한 광의 이용 효율을 증가시켜 고휘도 디스플레이가 가능한 휘도 강화 도광판을 포함하는 액정표시장치를 제공함에 있다.

이와 같은 본 발명의 제 1 목적을 구현하기 위한 휘도 강화 도광판은 광이 입사되는 광 입사면, 광 입사면과 인접하도록 형성되어 광을 반사시키는 바닥면, 바닥면과 대향하여 광이 출사되는 광 출사면, 광 입사면과 대향하며 바닥면에 대하여 제 1 기울기를 갖도록 형성되어 광을 상기 광 출사면 쪽으로 반사시키는 반사 홈면, 반사 홈면과 연결되며 바닥면에 대하여 제 2 기울기를 갖도록 형성되는 비 반사 홈면을 갖는 휘도 강화 홈이 형성되고, 비 반사 홈면의 제 2 기울기는 반사 홈면의 제 1 기울기 미만인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제 2 목적을 구현하기 위한 휘도 강화 도광판을 포함하는 액정표시장치는 광이 입사되는 광 입사면, 광 입사면과 인접하도록 형성되어 광을 반사시키는 바닥면, 광 입사면과 대향하며 바닥면에 대하여 제 1 기울기를 갖도록 형성되어 광을 광 출사면 쪽으로 반사시키는 반사 홈면, 반사 홈면의 끝에 연결되며 바닥면에 대하여 제 2 기울기를 갖도록 형성되는 비 반사 홈면을 갖는 휘도 강화 홈이 형성되고, 비 반사 홈면의 제 2 기울기는 반사 홈면의 제 1 기울기 미만인 휘도 강화 도광판, 휘도 강화 도광판으로부터 출사된 광의 광학 분포를 균일하게 하는 광학 분포 변경 수단을 포함하는 백라이트 어셈블리 및 백라이트 어셈블리로부터 발생된 광의 광량을 정밀하게 제어하여 화상이 디스플레이 되도록 하는 액정표시패널 어셈블리를 포함한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 휘도 강화 도광판 및 이를 이용한 액정표시장치의 보다 구체적인 구성, 구성에 따른 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 빈번하게 사용되는 용어인 "도광판(110)"은 좁은 면적에 집중된 광학 분포를 넓은 면적에 걸쳐 균일한 광학 분포를 갖도록 변경하는 광학 분포 변경 장치로 정의된다.

이와 같이 정의된 도광판(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 일실시예로 직육면체 형상을 갖는다. 보다 구체적으로 도광판(110)은 4 개의 측면과 상면 및 하면으로 구성된 직육면체 형상을 갖는다.

이와 같은 도광판(110)은 4 개의 측면 중 어느 하나로는 광이 공급되고, 상면 및 하면 중 어느 하나에서는 공급된 광의 경로 및 광학 분포가 변경되며, 상면 및 하면 중 나머지에서는 광학 분포 및 광의 경로가 변경된 광이 출사된다.

이하, 도광판(110)의 4 개의 측면 중 광이 공급되는 측면을 특별히 광 입사면(114)이라 정의하기로 하며, 광 입사면(114)으로부터 공급된 광의 경로 및 광학 분포를 변경시키는 면을 광 반사면(116, 도 1 참조)이라 정의하기로 하고, 광이 출사되는 면을 광 출사면(112)이라 정의하기로 한다.

이와 같은 형상을 갖는 도광판(110)의 성능은 광 출사면(112)으로부터 출사된 광의 휘도 균일성과 휘도의 세기에 의하여 결정된다.

이때, 도광판(110)의 성능을 좌우하는 광의 휘도 균일성 향상 및 휘도의 세기를 강화하기 위해서는 다양한 방법이 사용되지만 본 발명에서는 바람직한 일실시예로 도 3에 도시된 바와 같이 도광판(110)의 광 반사면(116)의 형상을 변경하는 방법이 사용된다.

구체적으로, 광의 휘도 균일성 향상 및 휘도의 세기를 강화하기 위해서 도광판(110)의 광 반사면(116)에는 표면으로부터 함몰된 홈이 형성된다.

이때, 홈은 도트(dot) 형상을 갖거나 그루브(groove) 형상을 가질 수 있다. 이때, 주의할 것은 광 반사면(116)에 임의의 홈을 형성하는 것만으로 반드시 휘도 향상 효과를 얻을 수 있는 것은 아니다. 오히려 부적합한 홈의 형상에 의하여 광원에서 발생한 광의 휘도보다 더욱 낮은 휘도를 얻을 수도 있다.

이는 광 반사면(116)에 형성된 홈의 형상이 휘도 분포 및 휘도의 강약에 많은 영향을 미침을 의미하며, 더 나아가 홈의 형상을 합리적으로 변경함으로써 월등히 향상된 휘도를 얻을 수 있음을 의미한다.

이하, 홈의 형상을 합리화함에 따른 도광판(110)에서의 휘도 향상을 설명하기로 한다.

일반적으로, 휘도를 향상시키기 위하여 광 반사면(116)에 적용을 고려할 수 있는 홈으로는 광 반사면(116)의 표면으로부터 내부로 원뿔 형상 또는 대칭 된 다각뿔 형상이 있을 수 있다. 이때 다각뿔 형상의 홈은 측면이 3 개 이상인 홈을 의미한다.

이와 같이 단순하면서 일반적인 홈에 의해서도 물론 휘도는 다소 향상될 수 있지만, 최대의 휘도를 얻기에는 여전히 불충분하다. 이는 광 반사면(116)으로부터 함몰된 홈의 전체 면적 중 일부에서만이 광을 반사시키기 때문이다.

구체적으로, 광 반사면(116)으로부터 함몰된 홈이 일실시예로 원통처럼 측면의 개수가 하나이거나 삼각뿔처럼 측면의 개수가 적어도 3 개 이상일 경우, 도 3을 참조하면, 광이 어떤 방향으로 입사되더라도 광은 홈의 일부에만 도달될 수밖에 없다. 이는 홈이 평면 구성을 갖지 아니하고 공간 구성을 갖기 때문이다.

결국, 이처럼 홈의 측면 일부에서만 광이 반사된다는 의미는 광이 반사되지 않는 부분이 차지하는 면적이 증가될수록 광을 반사시키는 부분의 면적이 감소됨을 의미한다.

본 발명에서는 이를 이용한다. 구체적으로 홈을 이루는 측면 중 광이 반사되지 않는 부분의 면적을 최소화함으로써 광이 반사되는 부분의 면적이 최대가 되도록 한다.

이하, 구체적으로 어떠한 방식에 의하여 이를 구현할 수 있는가에 대해서 설 명하기로 한다.

먼저, 설명을 명백하게 하기 위하여 이전까지 막연하게 "홈"이라 설명하였던 부분을 명확하게 정의하기로 한다.

먼저, 홈의 측면 중 광이 도달되어 광의 반사가 가능한 임의의 부분을 특별히 "반사면(reflection surface)"이라 정의하기로 하고, 홈의 측면 중 광이 도달하지 않는 나머지 부분을 "비 반사면(non-reflection surface)"이라 정의하기로 한다.

이때, 휘도를 극대화하기 위해서는 홈의 반사면의 면적은 극대화하고, 비 반사면의 면적은 극소화되도록 한다. 이하, 본 발명에서는 이처럼 반사면의 면적은 극대화되고 비 반사면의 면적은 최소화된 홈을 "휘도 강화 홈"이라 정의하기로 한다.

이때, 휘도 강화 홈은 그루브(groove) 형상을 갖거나 리세스(recess) 형상을 가질 수 있다.

구체적으로 도 3 또는 도 4를 참조하면, 휘도 강화 홈(119)의 반사면(117)은 정의된 광 반사면(116)을 기준으로 제 1 기울기( θ1)를 갖는다.

이때, 제 1 기울기의 방향은 램프(100)에서 발생한 광이 도광판(110)의 광 입사면(114)을 통해 입사된 후 반사면(117)에 의하여 반사된 후 광 출사면(112)을 향하는 방향을 갖도록 한다.

한편, 휘도 강화 홈(119)의 비 반사면(118)은 반사면(117)의 단부에 연결되며 광 반사면(116)까지 연장된다.

이때, 광 반사면(116)을 기준으로 비 반사면(118)과 광 반사면(116)이 이루는 제 2 기울기(θ2)는 매우 중요하다. 이는 비 반사면(118)의 제 2 기울기에 따라서 반사면(117)에서 반사되는 광량의 총합계가 변경되기 때문이다.

구체적으로 바람직하게 비 반사면(118)은 광 반사면(116)을 기준으로 하였을 때 수직 즉, 광 반사면(116)을 기준으로 제 2 기울기가 90°일 때, 반사면(117)으로부터 반사되는 광량의 총합이 가장 크다.

이는 휘도 강화 홈(119)의 높이 h가 일정한 상태에서 비 반사면(118)의 제 2 기울기가 90°보다 작아질수록 하나의 휘도 강화 홈(119)이 차지하는 면적이 커지고 결국 한정된 면적을 갖는 광 반사면(116)에 형성할 수 있는 휘도 강화 홈(119)의 개수가 감소되기 때문이다. 휘도 강화 홈(119)이 감소됨은 반사면(117)의 전체 면적이 감소됨을 의미하고, 결국 이는 휘도 감소를 의미한다.

그러나, 휘도 강화 홈(119)의 비 반사면(118)이 광 반사면(116)에 대하여 직각을 이룰 경우 휘도 증가가 최대화된다. 반면, 비 반사면(118)이 광 반사면(116)에 대하여 꼭 직각을 이루지 않더라도 어느 정도 휘도 증가 효과를 얻을 수 있다.

그렇다고 비 반사면(118)과 광 반사면(116)이 이루는 제 2 기울기가 점점 낮아져 극한값에 도달할 경우 하나의 휘도 강화 홈(119)이 차지하는 면적이 커져 휘도가 오히려 감소될 수 있다.

이는 최적화된 비 반사면(118)의 제 2 기울기의 범위를 설정해야 함을 의미한다. 본 발명에서는 비 반사면(118)과 광 반사면(116)이 이루는 제 2 기울기(θ2)를 반사면(117)과 광 반사면(116)이 이루는 제 1 기울기를 기준으로 설정한다.

구체적으로 제 2 기울기(θ2)는 최소 제 1 기울기(θ1) 보다 크며, 최대 90°가 되도록 한다. 이때, 제 1 기울기는 광을 최대한 많이 반사시킬 수 있도록 최적화되도록 한다.

예를 들어, 반사면(117)의 제 1 기울기가 45°라 하였을 때, 비 반사면(118)의 제 2 기울기는 최소 45°보다 큰 각도부터 최대 90°를 가질 수 있다.

도 5 또는 도 6에는 본 발명의 일실시예에 의한 휘도 강화 홈(119a)의 구체적인 실시예가 도시되어 있다.

첨부된 도 5, 도 6을 참조하면, 휘도 강화 홈(119a)은 마치 원뿔 형상을 갖는다. 따라서, 광이 A로부터 B 방향으로 공급된다면 도 5의 도면부호 117a에는 광이 도달되고 빗금친 영역에는 광이 도달되지 않는다. 이처럼 광의 도달 여부에 따라서 휘도 강화 홈(119a)은 반사면(117a)과 비 반사면(118a)으로 구분된다.

이후, 앞서 설명한 바와 같이 비 반사면(118a)과 광 반사면(116)이 이루는 제 2 기울기가 최대가 되도록 원뿔중 광이 투영되어 반사되는 부분인 반사면(117a)만이 남겨지도록 한다.

이때, 가장 바람직하게는 도 6에 도시된 바와 같이 비 반사면(118a)과 광 반사면(116)이 이루는 제 2 기울기가 최대 직각을 이루도록 하며, 적어도 비 반사면(118a)의 제 2 기울기는 반사면(117a)과 광 반사면(116)이 이루는 제 1 기울기(θ1)보다 크도록 하는 것이 바람직하다.

반면, 휘도 강화 홈은 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같은 원뿔 형상 이외에도 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이 다각뿔 형상을 갖도록 할 수 있다.

이를 도 7 또는 도 8을 참조하여 설명하면, 4 개의 측면과 하나의 밑면을 갖는 오각뿔 형상을 갖는 휘도 강화 홈(119b)이 광 반사면(116)에 형성된다. 물론 이 휘도 강화 홈(119b)은 앞서 설명한 바와 같이 비 반사면(118d)과 광 반사면(116)이 이루는 제 2 기울기가 직각을 이룬다. 즉, 제 2 기울기가 90°이다. 물론 이 제 2 기울기는 최소한 반사면(117b)과 광 반사면(116)이 이루는 제 1 기울기( θ1)보다 크도록 한다.

이외에도 휘도 강화 홈은 매우 다양한 변형 예를 가질 수 있다. 예를 들어 도 9의 경우, 휘도 강화 홈(119c)은 광 반사면(116)으로부터 제 1 기울기(θ1)를 갖도록 형성된 그루브 형태의 반사면(117c)의 단부에 광 반사면(116)으로부터 제 2 기울기(θ2)를 갖도록 그루브 형태를 갖는 비 반사면(118g)이 형성된다.

이때, 비 반사면(118g)의 제 2 기울기는 최소 반사면(117c)의 제 1 기울기 보다 크고 최대 광 반사면(116)에 대하여 수직이 되도록 함으로서 휘도 강화 홈(119c)의 개수가 최대가 되도록 함은 물론 반사면(117c)의 면적이 최대화되도록 하여 디스플레이 성능이 개선되도록 한다.

앞서 다양하게 설명된 실시예를 포함하여 휘도 강화 홈이 어떠한 형상이더라도 휘도 강화 홈은 최종적으로는 반사면과 비 반사면으로 나뉘어질 수밖에 없다. 결국 도광판(110)의 광 반사면(116)에 홈 형태로 구현된 휘도 강화 홈은 홈 형상이 상이하더라도 비 반사면의 기울기 조절에 의하여 휘도 향상 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 10에는 본 발명의 일실시예에 의한 휘도 강화 도광판이 적용되는 액정표시장치의 분해 사시도가 도시되어 있다.

도 10에 도시된 액정표시장치(600)는 액정(Liquid Crystal, LC)을 정밀하게 제어하여 화상을 디스플레이 한다.

구체적으로, 액정은 분자 형태가 길쭉한 막대 모양을 갖으며 결정과 액체의 중간적인 물리적 특성을 갖으며, 배열 위치에 따라서 광투과도가 다른 광학적 특성을 갖으며, 전계에 따라서 배열 위치를 제어할 수 있는 전기적 특성을 갖는다.

이와 같은 물리적, 전기-광학적 특성을 갖는 액정을 제어하여 화상을 디스플레이 하기 위해서 액정표시장치(600)는 크게 액정표시패널 어셈블리(300), 백라이트 어셈블리(200), 케이스(510,520) 및 샤시(400)로 나뉘어진다.

액정표시패널 어셈블리(300)는 실제로 두께가 수 ㎛에 불과한 액정층을 미소 면적 단위로 개별 제어할 수 있도록 하는 액정표시패널(330), 액정표시패널(330)에 정밀한 전기적 신호를 지정된 타이밍에 인가하는 구동 모듈(340,350,360,370)로 이루어진다.

보다 구체적으로, 미소 면적 단위로 액정을 제어하기 위해서는 크기가 매우 작은 전원 제어 장치를 필요로 함은 물론 투명한 전극을 필요로 한다.

크기가 매우 작은 전원 제어 장치는 최근 개발된 박막 트랜지스터에 의하여 구현 가능하며, 투명한 전극은 산화막 계열인 인듐 틴 옥사이드 박막에 의하여 가능하다.

보다 구체적으로, 투명한 기판에는 매트릭스 형태로 크기가 매우 작은 박막 트랜지스터들이 반도체 박막 공정에 의하여 형성된다. 이때, 모든 박막트랜지스터의 각 행에 속한 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 게이트 라인에 의하여 공통적으 로 연결된다.

또한, 각 열에 속한 박막 트랜지스터들의 소오스 전극은 공통적으로 데이터 라인에 의하여 연결된다. 물론 데이터 라인은 게이트 라인과 교차되지만 상호 쇼트 되지 않는다.

한편, 모든 박막 트랜지스터의 드레인 전극에는 앞서 설명한 바 있는 인듐 틴 옥사이드 재질의 화소 전극이 소정 면적으로 형성된다.

이와 같이 데이터 라인, 게이트 라인, 박막 트랜지스터, 인듐 틴 옥사이드 박막은 유리 기판에 형성되는데 이들이 형성된 기판을 "TFT 기판(320)"이라 정의하기로 한다. 이 데이터 라인 및 게이트 라인은 박막 트랜지스터가 작동되도록 하는 시그널을 인가하는 구동 모듈에 연결되고, 이로 인하여 각 화소 전극에는 원하는 크기의 전원이 인가된다.

한편, TFT 기판(320)에는 일실시예로 "컬러 필터 기판(310)"이라 불리는 기판이 얼라인 된 상태로 결합된다. 이 TFT 기판(320) 및 컬러 필터 기판(310)은 어셈블리 되어 액정표시패널(330)을 이룬다.

이 컬러 필터 기판(310)은 TFT 기판(320)에 형성된 화소 전극의 패턴과 동일한 패턴으로 형성된 RGB 화소, RGB 화소의 상면에 형성되어 레퍼런스 전원이 항상 인가되는 공통 전극이 포함된다. 물론 RGB 화소 및 공통 전극은 모두 투명한 기판에 형성된다.

이후, 컬러 필터 기판(310)과 TFT 기판(320)의 사이에는 액정(미도시)이 주입되어 액정표시패널 어셈블리(300)가 완성된다.

즉, 구동 모듈에서 첫 번째 데이터 라인으로부터 마지막 데이터 라인에 지정된 전원을 순차적으로 모두 인가한 상태에서 구동 모듈이 첫 번째 게이트 라인에 턴-온 전원을 인가한다. 이로써, 첫 번째 게이트 라인에 연결된 모든 박막 트랜지스터가 턴-온 되면서 모든 데이터 라인에 인가되었던 전원은 그대로 화소 전극으로 인가된다.

화소 전극에 전원 레벨이 변경되면 공통 전극과 화소 전극 사이에는 전계가 형성된다. 이로 인하여 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한 액정의 배열이 달라지게 된다.

이와 같은 과정은 첫 번째 게이트 라인으로부터 마지막 게이트 라인까지 반복됨으로써 매우 짧은 시간 동안 한 화상이 형성되고, 이를 지속적으로 반복하면서 정지 화상 또는 동영상이 구현된다.

그러나 결정적으로 액정표시패널 어셈블리만으로는 정상적인 화면의 구성이 어렵다. 이는 액정은 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이기 때문이다. 결국, 액정표시장치에서 정상적인 디스플레이를 수행하기 위해서는 광이 필요하다.

이때, 액정표시패널 어셈블리(300)에서 액정을 정밀하게 제어하는 것도 중요하지만 디스플레이에 필요한 광을 생성하는 것도 매우 중요하다. 만일 디스플레이에 필요한 광의 광학 분포가 불균일 할 경우 아무리 액정표시패널 어셈블리(300)의 성능이 우수하다 하더라도 정상적인 디스플레이는 불가능하다.

이와 같은 중요한 역할은 앞서 소개한 "백라이트 어셈블리"에 의하여 수행된다.

백라이트 어셈블리(200)는 기본적으로 램프 어셈블리(125) 및 도광판(110)으로 구성된다. 이에 더하여 백라이트 어셈블리(200)에는 최상의 광학 분포가 구현될 수 있도록 다수 광학 시트류(150,160,130) 및 수납용기(140)가 더 형성될 수 있다.

이때, 액정표시패널 어셈블리(300)에서는 면 단위로 디스플레이가 수행됨으로 광원 역시 액정표시패널의 전면적에 걸쳐 균일한 휘도가 보장되어야만 한다.

그러나, 실제 태양광을 제외하고는 면광원 광학 분포를 갖는 광원을 구현하기 어려우며 실제 가능하다 하더라도 부피 및 무게가 문제된다. 이와 같은 이유로 최근에는 LED와 같은 점 광원 또는 냉음극선관 방식 램프와 같은 선광원이 사용된다.

그러나, 이와 같은 선광원 또는 점 광원들은 광원에 근접할수록 밝고 광원으로부터 멀어질수록 밝기가 크게 저하되는 문제점을 갖는다. 즉, 선광원 또는 점 광원들은 심각한 휘도 불균일 문제를 갖는다. 또한, 선광원 또는 점 광원을 액정표시패널 어셈블리의 밑에 직접 위치시킬 경우, 부피가 크게 증가되는 문제점을 갖는다.

이와 같은 문제점들을 극복하기 위해서 램프 어셈블리(125)는 액정표시패널 어셈블리(300)의 직하면이 아닌 측면 부분에 위치한다. 구체적으로 램프 어셈블리(125)는 일실시예로 냉음극선관 방식 램프(100), 냉음극선관 방식 램프(100)에서 방사상으로 발생한 광을 일방향으로만 출사시키는 리플렉터(120)로 구성된다.

이때, 램프 어셈블리(125)의 휘도 불균일을 극복하기 위해서 램프 어셈블리(125)의 리플렉터(120)에는 도광판(110)이 결합된다.

도광판(110)은 쐐기 타입 또는 평평한 플레이트 타입으로 제작되며 일실시예로 도 3에 도시된 바와 같이 직육면체 형상을 갖는다.

이와 같은 도광판(110)은 램프(100)의 불균일 한 휘도를 균일하게 함은 물론 램프(100)에서 발생한 광의 방향을 액정표시패널 어셈블리(300)쪽으로 변경시키는 역할을 한다. 또한, 도광판(110)은 램프(100)에서 발생한 광을 손실 없이 최대한 액정표시패널(330, 도 10참조)로 공급하여야 액정표시패널(330)에서의 휘도가 향상될 수 있다.

이와 같이 휘도를 균일 및 휘도를 향상시키기 위해서 도광판(110)에는, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 "휘도 강화 홈"이 형성된다.

구체적으로 도광판(110)에 형성된 4 개의 측면중 램프(100)와 대향하는 측면을 "광 입사면(114)"이라 정의하고, 4 개의 측면에 의하여 감싸인 2 개의 면을 "광 반사면(116)" 및 "광 출사면(112)"이라 정의하였을 때, 광 반사면(116)에는 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 휘도 강화 홈(119)이 형성된다.

복수개의 휘도 강화 홈(119)은 다시 광을 반사시키며, 광 반사면(116)에 대하여 제 1 기울기(θ1)를 갖는 반사면(117) 및 반사면(117)의 단부에 연결되며 광을 반사시키지 못하며 광 반사면(116)에 대하여 제 2 기울기(θ2)를 갖는 비 반사 면(118)으로 구성된다.

이때, 각 반사면(117)의 표면적을 모두 합한 반사면(117)의 전체 면적이 클수록 액정표시장치(600)에서의 휘도는 크게 향상된다.

이처럼 반사면(117)의 표면적을 최대화하기 위해서는 휘도 강화 홈(119)의 높이가 도 4에 도시된 바와 같이 h로 일정하다고 보았을 때, 비 반사면(118)의 제 2 기울기를 최소한 제 1 기울기 보다 크고, 최대 수직이 되도록 조절함으로 휘도 강화 홈(119)의 개수 증가 및 표면적 증가에 따른 휘도 향상을 이룰 수 있다.

이처럼 휘도 향상을 이룰 수 있는 휘도 강화 홈(119)의 형상은 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이 일부가 절단된 원뿔 형상, 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이 일부가 절단된 다각뿔 형상, 도 9에 도시된 바와 같이 프로파일이 톱니 파형 형상을 갖는 그루브 등이며, 이외에도 휘도 강화 홈의 형상은 무수한 변형이 가능하다.

이처럼 휘도 강화 홈(119)의 형상 변형이 무수히 이루어지더라도 비 반사면(118)의 제 2 기울기가 앞서 설명한 조건, 즉, 최소 반사면(117)의 제 1 기울기 보다 크고 최대 수직이 되도록 하는 조건을 만족한다면 휘도 향상을 얻을 수 있다.

물론, 반사면(117)의 제 1 기울기는 표면적이 최대가 되는 각도가 선택되도록 해야 한다.

앞서 개략적으로 설명한 도면부호 160은 도광판(110)의 휘도 강화 홈(119)에서 반사되어 광 출사면(112)으로 출사된 광의 분포를 변경하는 확산판, 도면부호 150은 확산판(160)의 상면에 형성되어 확산판(160)에서 확산된 광의 광 경로를 변경하는 프리즘 시트, 도면부호 130은 도광판(110)의 광 반사면(116)에서 미처 반사되지 못하고 광 반사면(116) 외부로 누설된 누설광을 재생하는 반사판이다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 광학 분포를 균일하게 조정 및 광 방향을 변경시킴은 물론 휘도가 강화되도록 개선된 휘도 강화 홈을 도광판의 광 반사면에 형성함으로써 최대 휘도로 디스플레이가 수행될 수 있도록 하여 디스플레이 성능이 보다 향상되도록 한다. 이처럼 휘도가 향상될 경우 추가적으로 휴대용 정보처리장치의 디스플레이 장치로 사용되는 액정표시장치에서의 소비 전력을 크게 낮출 수 있는 효과도 함께 갖는다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

a) 광이 입사되는 광 입사면,

b) 상기 광 입사면과 인접하도록 형성되어 상기 광을 반사시키는 바닥면,

c) 상기 바닥면과 대향하여 상기 광이 출사되는 광 출사면,

d) 상기 광 입사면과 대향하며 상기 바닥면에 대하여 제 1 기울기를 갖도록 형성되어 상기 광을 상기 광 출사면 쪽으로 반사시키는 반사 홈면과, 상기 반사 홈면의 단부와 연결되며 상기 바닥면에 대하여 제 2 기울기를 갖도록 형성되는 비 반사 홈면을 갖는 다각뿔 형상 또는 반원뿔 형상의 휘도 강화 홈들이 형성되고,

상기 비 반사 홈면의 상기 제 2 기울기는 상기 반사 홈면의 상기 제 1 기울기보다 큰 것을 특징으로 하는 휘도 강화 도광판.
제 1 항에 있어서, 상기 휘도 강화 홈은 복수개로, 상기 비 반사 홈면의 끝과 상기 바닥면이 만나는 곳에는 또 다른 반사 홈면이 연이어 형성되는 것을 특징으로 하는 휘도 강화 도광판.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기울기는 90°인 것을 특징으로 하는 휘도 강화 도광판.
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제 1 항에 있어서, 상기 휘도 강화 홈은 상기 제 1 기울기를 갖는 상기 반사 홈면, 상기 반사 홈면과 연결되며 상기 제 2 기울기를 갖는 비 반사 홈면으로 이루어진 그루브(groove) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 휘도 강화 도광판.
a) 광이 입사되는 광 입사면, b) 상기 광 입사면과 인접하도록 형성되어 상기 광을 반사시키는 바닥면, c) 상기 바닥면과 대향하여 상기 광이 출사되는 광 출사면, d) 상기 광 입사면과 대향하며 상기 바닥면에 대하여 제 1 기울기를 갖도록 형성되어 상기 광을 상기 광 출사면 쪽으로 반사시키는 반사 홈면, 상기 반사 홈면의 끝에 연결되며 상기 바닥면에 대하여 제 2 기울기를 갖도록 형성되는 비 반사 홈면을 갖는 휘도 강화 홈이 형성되고, 상기 비 반사 홈면의 상기 제 2 기울기는 상기 반사 홈면의 상기 제 1 기울기보다 큰 휘도 강화 도광판, 상기 휘도 강화 도광판으로부터 출사된 상기 광의 광학 분포를 균일하게 하는 광학 분포 변경 수단을 포함하는 백라이트 어셈블리; 및

상기 백라이트 어셈블리로부터 발생된 상기 광의 광량을 정밀하게 제어하여 화상이 디스플레이 되도록 하는 액정표시패널 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.