KR100928155B1 - 광학 시트 및 상기 광학 시트가 구비된 액정표시장치의백라이트 어셈블리 - Google Patents

광학 시트 및 상기 광학 시트가 구비된 액정표시장치의백라이트 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원으로부터 출사된 광의 광학적 특성을 향상시키기 위한 광학 시트와, 상기 광학 시트가 구비된 백라이트 어셈블리에 대한 것이다.
본 발명의 사상에 따른 광학 시트는 광원으로부터 이동되는 광을 액정표시패널 측으로 이동시키기 위한 광학 시트에 있어서, 상기 광학 시트는 복수의 단위 구조체들로 이루어지고, 상기 단위 구조체는 평평한 면을 갖는 몸체부와, 상기 몸체부 상에 형성되는 굴절부 및 확산부를 갖고, 상기 단위 구조체에서 확산부와 굴절부 각각이 차지하는 면적은 상기 광원의 위치에 따라 달리 설정되는 것을 특징으로 한다.
광학 시트, 플레이트

Description

광학 시트 및 상기 광학 시트가 구비된 액정표시장치의 백라이트 어셈블리{Optical sheet and back light assembly of luquid crystal display equipped with the prism sheet}
본 발명은 광원으로부터 출사된 광의 광학적 특성을 향상시키기 위한 광학 시트와, 상기 광학 시트가 구비된 백라이트 어셈블리에 대한 것이다.
액정표시장치는 액정표시패널을 중심으로 구성되는데, 상기 액정표시패널은 단위화소가 배열되고 각 단위화소마다 스위칭소자로 박막 트랜지스터가 배열되는 TFT 어레이 기판과, 상기 TFT 어레이 기판과 대향하며 색상을 표현하는 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 충진되는 액정층을 구비한다.
액정표시패널은 스스로 빛을 발하지 못하기 때문에, 영상을 표현하기 위해서는 외부에서 광을 공급해주어야 한다.
그리고, 액정표시장치는 광원인 백라이트가 설치되는 구조에 따라 에지(edge)형과 직하형(direct type)으로 구분될 수 있다. 에지형은 백라이트 어셈블리가 액정표시패널의 측면에 형성되고, 직하형은 백라이트 어셈블리가 액정표시패널의 하부에 형성된다.
에지형 액정표시장치는 주고 소형의 액정표시장치에 사용되며, 직하형 액정표시장치는 주로 대형의 액정표시장치에 사용된다.
도 1 및 도 2는 종래의 직하형 액정표시장치의 백라이트 어셈블리를 설명하기 위한 도면이다.
백라이트 어셈블리는 광원으로서 여러 개의 막대형 램프(103)가 서로 평행하게 액정표시패널(미도시) 아래에 형성되며, 몰드 프레임인 하부 커버(101)에 의해 보호된다. 상기 하부 커버(101)의 상면에는 램프(103)의 광을 액정패널로 반사시키기 위한 반사판(102)이 설치되며, 상기 반사판(102) 위에 복수의 램프(103)가 배열된다. 또한, 상기 램프(103)로부터 발생하는 광을 균일하게 상기 액정패널로 확산시키기 위한 확산판(104)과, 상기 확산판(104) 위에 놓여지는 확산시트(105)와, 상기 확산시트(105)에 의해 확산되는 광을 굴절시키기 위한 프리즘 시트(106)가 더 구비된다.
그리고, 도시되지는 않았으나 일반적으로 상기 프리즘 시트(106) 위에는 보호 시트(미도시)가 더 구비되어 사용되고 있으며, 이와 같이 종래에 있어서의 직하형 백라이트 어셈블리에는 다수의 필름 또는 시트가 사용됨에 따라 제품비가 상승하게 된다.
상기 확산판(104) 및 확산시트(105)는 상기 하부 커버의 가장자리에 의해 지지된다.
그리고, 광원인 복수의 램프(103)가 서로 평행하게 반사판(102)위에 형성되며, 상기 램프(103)는 램프 고정부재들(111)에 의해 지지된다.
상기 램프(103)의 양 단부는 램프에 전원을 공급하기 위한 전극이 형성되는데, 상기 램프 전극은 하부기판(101)의 양측에 형성되는 램프 지지대(112)에 의해 지지된다. 또한, 상기 램프(103)의 양측 전극에는 상기 램프에 전원을 공급하는 전극공급선(미도시)이 연결된다.
그리고, 상기 전원 공급선은 서로 연결되어 하나의 램프를 중심으로 폐회로를 구성하게 된다. 상기 폐회로중에는 외부에서 인가되는 직류전압을 교류전압으로 변환시켜 상기 램프에 전류를 공급하는 인버터가 설치된다.
통상 상기 램프로는 냉음극관 램프(cold cathode fluorescent lamp,CCFL)등이 사용되는데, 상기 램프의 구조를 더 살펴보면, 상기 램프는 형광물질등이 도포되는 발광부와, 상기 램프에 전압을 인가하는 외부전극부로 구분될 수 있다.
한편, 종래의 직하형 백라이트 어셈블리에 있어서 발생되는 문제점에 대해서 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4는 종래의 백라이트 어셈블리에 있어서의 광의 이동을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 일반적으로 막대형상으로 그 단면이 원형이 램프가 광원으로 사용됨에 따라, 상기 램프로부터 방출되는 광은 확산판의 모든 영역에 골고루 입사되지 않게 된다.
즉, 도시된 바와 같이, 광원의 상측에 위치되는 반사판 부위(3A)는 입사되는 광의 밀도가 높으나, 광원과 광원 사이의 영역에 위치되는 반사판 부위(3B)는 입사되는 광의 밀도가 상대적으로 낮다.
또한, 종래에 있어서의 직하형 백라이트 어셈블리에서는 판(plate) 또는 시트(sheet)의 사용개수를 줄이기 위한 노력이 많이 시도되고 있으며, 그 중에서는 상기 확산판(104)과 함께 확산 시트(105) 3장만을 사용하는 경우도 있다.
그러나, 이 경우 역시 확산판(104) 외에 확산 시트를 3장 적층함에 따라 그 제조비용이 상승하게 되고, 광학적 특성이 향상되는데 한계가 있다.
그리고, 램프와 램프 사이의 영역의 위치에 형성된 반사판의 부위(3B)에는 입사되는 광의 입사각이 전반사되는 임계각의 크기보다 큰 경우가 많아서 상기 반사판의 표면에서 반사되고, 반사된 광은 램프 측으로 이동되어 결국 백라이트 어셈블리의 광학 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 램프와 램프 사이의 영역에 위치하는 반사판의 부위로 입사되는 광의 밀도가 낮기 때문에, 액정표시장치를 통해 방출되는 광의 휘도는 고르지 않게 되고, 액정표시장치를 통해 영상이 명확하게 표시되지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기되는 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 빛을 발생시키는 광원의 휘선이 발생되는 것을 줄일 수 있는 광학 시트와, 상기 광학 시트가 구비된 백라이트 어셈블리를 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 사상에 따른 광학 시트는 광원으로부터 이동되는 광을 액정표시패널 측으로 이동시키기 위한 광학 시트에 있어서, 상기 광학 시트는 복수의 단위 구조체들로 이루어지고, 상기 단위 구조체는 평평한 면을 갖는 몸체부와, 상기 몸체부 상에 형성되는 굴절부 및 확산부를 갖고, 상기 단위 구조체에서 확산부와 굴절부 각각이 차지하는 면적은 상기 광원의 위치에 따라 달리 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 백라이트 어셈블리는 광을 발생시키기 위한 광원; 상기 광원의 하부에 설치되고, 상기 광원으로부터 발생된 광을 반사시키기 위한 반사판; 및 상기 반사판의 상측에 설치되고, 입사된 광을 액정표시패널측으로 유도하기 위한 광학 시트;가 포함되고, 상기 광학 시트는 복수의 단위 구조체들로 이루어지고, 상기 단위 구조체는 평평한 면을 갖는 몸체부와, 상기 몸체부 상에 형성되는 굴절부 및 확산부를 갖고, 상기 굴절부는 상기 몸체부 상에서 소정 두께 돌출형성된 것이고, 상기 확산부는 그의 일면에 복수의 요철들이 불규칙적으로 배열형성된 것이며, 상기 단위 구조체에서 확산부와 굴절부가 차지하는 면적은 상기 광 원의 위치에 따라 달리 설정되는 것을 특징으로 한다.
제안되는 바와 같은 본 발명의 실시예에 의해서, 빛을 발생시키는 광원의 휘선이 관찰되는 것을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 추가, 삭제등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 든다고 할 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거되는 것과 다른 구성요소들의 존재를 배제하지 않는다.
또한, 본원 발명의 사상은 '시트'에 관한 것으로 기재하고 있으나, 상기 '시트'는 백라이트 어셈블리 내에 적용가능한 광학 시트 뿐만 아니라 플레이트(plate)에도 적용가능함을 밝혀둔다. 여기서, 광학 '시트'는 그 두께가 25㎛ 내지 300㎛의 범위를 갖는 경우가 될 수 있으며, 상기 '플레이트'는 그 두께가 0.5mm 내지 2.0mm의 범위를 갖는 경우가 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 어셈블리의 구성을 보여주기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 백라이트 어셈블리에는 광을 발생시키기는 광 원(310)과, 상기 광원(310)으로부터 발생된 광을 액정표시패널(320) 측으로 반사시키기 위하여 상기 광원(310)의 하측에 구비되는 반사판(300)과, 상기 광원(310)의 상측에 구비되어 이동되는 광의 광학적 특성을 향상시키기 위한 광학 시트(200)와, 영상이 표시되는 액정표시패널(320)이 포함된다.
상세히, 상기 광학 시트(200)는 기판을 형성하는 몸체부(230)와, 상기 몸체부(230)상에 형성되는 복수의 단위 단위 구조체들로 이루어진다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 단위 구조체들이 상기 몸체부(230)상에 형성되며, 상기 단위 구조체는 그 단면이 삼각형 또는 사각형으로 형성되는 굴절부(210)와, 상기 몸체부(230)를 통하여 유입된 광의 확산을 유도하기 위한 확산부(220)로 이루어진다.
따라서, 본 발명에 따른 광학 시트(200)는 몸체부(230) 상에 복수의 단위 구조체들이 복수개 배치된 것으로 볼 수 있다.
다만, 유의하여 할 점은 본 발명의 사상에 의하여, 상기 단위 구조체들은 백라이트 어셈블리의 광원의 위치에 따라 상기 굴절부(210)가 차지하는 면적(또는 사이즈)과 확산부(220)가 차지하는 면적(또는 사이즈)가 달리 형성된다는 점이다.
상기 광학 시트(200)의 패턴들에 대해서는, 상기 광원(310)의 수직 상방에 위치하게 되는 제 1 단위 구조체와, 백라이트 어셈블리에서의 광원들 사이의 영역에 대하여 수직 상방에 위치하는 제 2 단위 구조체로 정의될 수 있다.
설명의 편의상 이하에서는, 제 1 단위 구조체(도 8의 도면부호 500참조)는 광원(310)의 수직 상방에 위치하게 되는 광학 시트의 패턴으로 정의하고, 제 2 단 위 구조체(도 8의 도면부호 600참조)는 광원과 광원 사이의 영역에 대하여 수직 상방에 위치하게 되는 광학 시트의 패턴으로 정의하여 둔다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제 1 단위 구조체에서 확산부가 차지하는 면적비율은 상기 제 2 단위 구조체에서의 확산부가 차지하는 면적보다 더 크게 형성되며, 이는 광원의 수직 상방의 영역에 위치하는 단위 구조체에 의하여 광의 확산이 더 많이 수행되도록 하기 위함이다. 이로 인하여, 광원(램프)에 의해 관찰될 수 있는 휘선을 은폐시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 단위 구조체를 보여주기 위한 사진이고, 도 7은 본 발명의 사상에 따른 단위 구조체를 모식적으로 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 사상에 따라 단위 구조체에서 확산부 또는 굴절부가 차지하는 면적비율이 달리 형성되는 경우를 보여주기 위한 사진이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 본 발명의 사상에 따른 광학 시트에는 단위 구조체(400)들이 복수개 연속하여 형성되고, 상기 단위 구조체(400)는 일면이 평평하게 형성되는 몸체부(430)와, 상기 몸체부(430) 상에 형성되어 광의 굴절을 유도하기 위한 굴절부(410)와, 광의 확산을 유도하기 위한 확산부(420)를 포함한다.
그리고, 상기 굴절부(410)는 프리즘 어레이 형상을 갖도록 형성되고, 상기 확산부(420)는 그 표면에 복수의 미세 요철들이 불규칙적으로 형성되어 러프한 면을 갖도록 이루어진다.
상기 확산부(420)는 일면에는 미세한 크기의 돌기들이 복수개 불규칙적으로 배열되어 있다.
그리고, 도면에 도시된 도면부호 "7A"는 단위 구조체에 있어서 확산부(420)와 몸체부(430)의 두께합을 나타내며, 여기서 상기 굴절부(410)의 두께는 상기 7A의 크기보다는 작게 형성된다.
즉, 상기 몸체부(430)의 일면을 기준으로 상기 확산부(420)의 높이보다 상기 굴절부(410)의 높이가 기설정된 크기만큼 낮게 형성될 수 있다.
상기 굴절부(410)의 가로 길이(410a)와, 상기 확산부(420)의 가로 길이(420a)는 백라이트 어셈블리에 구비되는 광원의 위치를 고려하여 가변되는 것을 특징으로 한다.
도 7에는 상기 단위 구조체(400)의 가로 길이가 "410a+420a"인 경우가 도시되어 있으며, 상기 굴절부(410)의 가로 길이는 "410a"으로, 상기 확산부(420)의 가로 길이는 "420a"로 도시되어 있다.
이 경우, 상기 굴절부 및 확산부의 가로 길이는 백라이트 어셈블리의 광원의 위치를 고려하여 형성되는 것이며, 확산판 또는 기능성 플레이트 렌트큘러 확산판이 적용된 백라이트 어셈블리에서는 상기 확산부의 가로 길이가 상기 굴절부의 가로 길이보다 상대적으로 크게 형성되는 영역은 상기 광원의 수직 상방에 위치하는 영역일수록 그러하며, 기능성 플레이트인 프리즘 확산판 적용시에는 상기 확산부의 가로 길이가 상기 굴절부의 가로 길이보다 상대적으로 크게 형성되는 영역은 상기 광원 사이의 영역에 대하여 수직 상방에 위치하는 영역일수록 그러하다.
예컨대, 확산판 또는 기능성 플레이트 렌티큘러 확산판이 적용된 백라이트 어셈블리에서는 상기 단위 구조체(400)의 가로 길이가 30㎛인 경우에, 광원의 수직 상방에 위치하는 단위구조체에 있어서의 확산부의 가로 길이는 25㎛로 형성된다. 이 경우, 상기 굴절부의 가로 길이는 5㎛로 이루어질 것이다. 그러나, 백라이트 엄셈블리에 있어서 광원과 광원 사이의 영역에 대한 수직 상방의 위치에서는 상기 굴절부의 가로 길이가 25㎛가 되도록 형성하고, 상기 확산부의 가로 길이는 5㎛가 되도록 형성한다. 그러나, 기능성 플레이트인 프리즘 확산판에서는 이와 반대로 굴절부와 확산부가 형성된다.
즉, 본 발명에 따른 광학 시트가 사용되는 백라이트 어셈블리를 고려할 필요가 있고, 특히 광원과 광원사이의 간격을 고려하여 본 발명에 따른 광학 시트를 형성할 필요가 있다. 광학 시트를 구성하는 각각의 단위 구조체들이 광원의 위치에 의존하여 그 굴절부와 확산부의 비율이 결정되는 것이기 때문이다.
전술한 사항에서는 일정한 크기의 단위 구조체 내에서 상기 굴절부와 확산부가 차지하는 면적이 달리 적용되는 경우가 예시되었으나, 광학 시트를 구성하는 상기 단위 구조체들의 크기(또는 면적)가 서로 상이하게 형성될 수 있다.
이 경우, 각각의 단위 구조체들이 다른 크기로 형성되더라도, 백라이트 어셈블리의 광원의 위치에 따라 굴절부에 대한 확산부의 상대면적(또는 단위 구조체 내에서 확산부가 차지하는 면적 비율)이 다르게 형성되도록 구성하면 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 굴절부(410)는 광의 굴절을 위하여 프리즘 어레이 형상으로 이루어질 수 있을 것이나, 이에 제한되는 것이 아니라 사다리꼴 또는 사각뿔과 같은 다면체로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 몸체부(430)는 광학 시트 및 단위 구조체의 기재부(substrate) 로서, 적어도 하나 이상의 평평한 면을 갖도록 형성된다.
도 8에는 본 발명의 사상에 따른 제 1 단위 구조체(500)와 제 2 단위 구조체(600)가 도시되어 있으며, 상기 제 1 단위 구조체(500)는 백라이트 어셈블리의 광원에 대하여 수직 상방 영역에 위치하는 광학 시트의 패턴이다.
그리고, 상기 제 2 단위 구조체(600)는 상기 제 1 단위 구조체(500)에 비하여 백라이트 어셈블리의 광원에 좀 더 멀리 떨어져 위치하게 되는 광학 패턴이다.
여기서, 상기 제 1 단위 구조체(500)의 확산부(520)는 제 2 단위 구조체(600)의 확산부(620)의 면적보다 더 크게 형성되며, 제 1 단위 구조체(500)의 굴절부(510)는 제 2 단위 구조체(600)의 굴절부(610)의 면적보다 더 작게 형성된다.
이는, 빛을 발생시키는 광원의 휘선을 은폐시키기 위하여, 광원에 대하여 수직 상방에 위치하는 광학 패턴일수록 광의 확산이 많이 이루어지도록 하기 위함이다.
도 9는 본 발명의 사상에 따른 광학 패턴이 적용된 확산 플레이트를 사용한 경우와 종래의 확산 플레이트를 사용한 경우에 램프의 휘선이 은폐되는 정도를 밝히기 위한 도면이다.
도 9의 사진(a)는, 종래의 확산 플레이트(제조 : 제일모직, 제품명 : PS(DRE58))를 백라이트 어셈블리에 사용한 경우를 보여주는 것이며, 사진 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 단위 구조체가 적용된 확산 플레이트를 사용한 경우를 보여주는 것이다.
이러한 사진의 관찰로부터 램프(광원)의 휘선 또는 암선을 은폐시키는데 있 어서는 본 발명의 사상이 적용된 시트 또는 플레이트가 우수한 효과가 획득할 수 있음을 알 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 직하형 액정표시장치의 백라이트 어셈블리를 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 종래의 백라이트 어셈블리에 있어서의 광의 이동을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 어셈블리의 구성을 보여주기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 단위 구조체를 보여주기 위한 사진.
도 7은 본 발명의 사상에 따른 단위 구조체를 모식적으로 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 사상에 따라 단위 구조체에서 확산부 또는 굴절부가 차지하는 면적비율이 달리 형성되는 경우를 보여주기 위한 사진.
도 9는 본 발명의 사상에 따른 광학 패턴이 적용된 확산 플레이트를 사용한 경우와 종래의 확산 플레이트를 사용한 경우에 램프의 휘선이 은폐되는 정도를 밝히기 위한 도면.

Claims (7)

  1. 광원으로부터 이동되는 광을 액정표시패널 측으로 이동시키기 위한 광학 시트에 있어서,
    상기 광학 시트는 복수의 단위 구조체들로 이루어지고,
    상기 단위 구조체는 평평한 면을 갖는 몸체부와, 상기 몸체부 상에 형성되는 굴절부 및 확산부를 갖고,
    상기 단위 구조체에서 확산부와 굴절부 각각이 차지하는 면적은 상기 광원의 위치에 따라 달리 설정되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴절부는 프리즘 어레이로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 구조체들은 상기 광원의 수직 상방의 영역에 위치하는 제 1 단위 구조체와, 상기 광원들 사이의 공간에 대하여 수직 상방의 영역에 위치하는 제 2 단위 구조체로 정의되며,
    상기 제 1 단위 구조체의 확산부 사이즈는 상기 제 2 단위 구조체의 확산부의 사이즈보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산부의 일면에는 복수의 요철들이 불규칙적으로 배열형성되는 것을 특징으로 하는 광학 시트.
  5. 광을 발생시키기 위한 광원;
    상기 광원의 하부에 설치되고, 상기 광원으로부터 발생된 광을 반사시키기 위한 반사판; 및
    상기 반사판의 상측에 설치되고, 입사된 광을 액정표시패널측으로 유도하기 위한 광학 시트;가 포함되고,
    상기 광학 시트는 복수의 단위 구조체들로 이루어지고,
    상기 단위 구조체는 평평한 면을 갖는 몸체부와, 상기 몸체부 상에 형성되는 굴절부 및 확산부를 갖고,
    상기 굴절부는 상기 몸체부 상에서 소정 두께 돌출형성된 것이고, 상기 확산부는 그의 일면에 복수의 요철들이 불규칙적으로 배열형성된 것이며,
    상기 단위 구조체에서 확산부와 굴절부가 차지하는 면적은 상기 광원의 위치에 따라 달리 설정되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단위 구조체들은 상기 광원의 수직 상방의 영역에 위치하는 제 1 단위 구조체와, 상기 광원들 사이의 공간에 대하여 수직 상방의 영역에 위치하는 제 2 단위 구조체로 정의되며,
    상기 제 1 단위 구조체의 확산부 사이즈는 상기 제 2 단위 구조체의 확산부의 사이즈보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 확산부의 일면에는 소정 두께 돌출형성되는 돌기들이 불규칙적으로 배열형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
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