KR100939219B1 - 도광판 및 이를 이용한 액정표시모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광손실없이 비평면 상에 형성할 수 있는 도광판 및 이를 이용한 액정표시모듈에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정표시모듈은 액정패널과, 상기 액정패널의 화상 구현에 필요한 광을 생성하는 램프와, 상기 액정패널에 인접하여 평면 구조 형태를 갖는 제1 도광판과, 굴곡 가능하게 형성되어 상기 램프 및 상기 제1 도광판 간을 연결하는 제2 도광판을 구비하고, 상기 제2 도광판은 공기층을 사이에 두고 형성되는 다수개의 도광시트들과, 상기 공기층 내에 위치하여 상기 다수개의 도광시트들 각각을 서로 접착시키기 위한 스페이서를 구비한다.

Description

도광판 및 이를 이용한 액정표시모듈{Light Guide Panel And Liquid Crystal Display Module Using The Same}

도 1은 종래 비평면 상에 위치하는 도광판을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도광판을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도광판을 나타내는 도면이다.

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 도광판이 적용된 투과형 액정표시모듈을 나타내는 도면이다.

도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 도광판이 적용된 프론트 라이트 유닛을 갖는 반사형 액정표시모듈을 나타내는 도면이다.

도 6은 도 2 및 도 3에 도시된 도광판이 적용된 액정표시모듈을 나타내는 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2,30,40,72 : 도광판 32 : 도광시트

34 : 공기층 36 : 스페이서

42 : 고굴절률층 44 : 저굴절률층

50 : 광학시트 52 : 액정패널

54 : 램프 56 : 램프하우징

본 발명은 액정표시모듈에 관한 것으로, 특히 광손실없이 비평면 상에 형성할 수 있는 도광판 및 이를 이용한 액정표시모듈에 관한 것이다.

통상의 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 함)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 상부기판과 하부기판 사이에 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어지며 액정셀들 각각에 비디오신호를 절환하기 위한 박막트랜지스터가 형성된 액정패널을 구비한다.

액정패널의 상부기판과 하부기판은 주로 글래스기판으로 형성되어졌으나, 글래스기판은 깨지기 쉬우며 무게가 많이 나가는 등의 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 플라스틱 기판이 이용되고 있다. 이 플라스틱기판은 가벼우면서도 플렉시블(flexible)한 특성을 가지고 있어서 비평면 상에 장착되는 등 많은 용도에 널리 적용되고 있다.

그러나, 비평면 상에 장착되는 플라스틱 기판은 외부광을 이용하는 화상을 구현하는 반사형 액정표시장치에만 적용되는 등 사용에 제약이 따르는 문제점이 있 다. 이는 백라이트 유닛을 이용하는 투과형 액정표시장치와 프론트 라이트 유닛을 이용하는 반사형 액정표시장치를 비평면 상에 장착하기 위해서는 휘어지는 도광판이 필요하기 때문이다.

백라이트 유닛을 이용하는 투과형 액정표시장치와 프론트 라이트 유닛을 이용하는 반사형 액정표시장치에 적용될 수 있는 도광판(2)을 도 1에 도시된 바와 같이 탄성이 좋은 물질로 형성하는 경우 빛샘이 증가하는 문제점이 있다.

이는 도광판(2)이 휘어짐에 따라 도광판(2)의 경계면과 도광판(2)의 내부로 진행하는 광이 이루는 각도가 달라지기 때문이다. 예를 들어,도광판(2)의 내부를 동일한 각도로 평행하게 진행하던 제1 및 제2 광(L1,L2) 중 제1 광(L1)은 도광판(2) 경계에서 전반사되어 도광판(2) 내부로 진행하지만, 제2 광(L2)은 도광판(2)의 경계면에서 일부가 도광판(2) 밖으로 빠져 광손실이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 액정패널에 인접한 도광판에 비해 상대적으로 크며 멀리 떨어진 광원을 광손실없이 상기 도광판에 연결할 수 있는 액정표시모듈을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정표시모듈은 액정패널과, 상기 액정패널의 화상 구현에 필요한 광을 생성하는 램프와, 상기 액정패널에 인접하여 평면 구조 형태를 갖는 제1 도광판과, 굴곡 가능하게 형성되어 상기 램프 및 상기 제1 도광판 간을 연결하는 제2 도광판을 구비하고, 상기 제2 도광판은 공기층을 사이에 두고 형성되는 다수개의 도광시트들과, 상기 공기층 내에 위치하여 상기 다수개의 도광시트들 각각을 서로 접착시키기 위한 스페이서를 구비한다.
상기 스페이서의 두께는 상기 도광시트의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.
상기 다수개의 도광시트들 각각의 두께는 10~500㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서에 의해 이격되는 다수개의 도광시트들의 전체 두께는 0.6~3mm인 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서에 입사된 광은 상기 스페이서에 의해 산란되어 상기 다수개의 도광시트 밖으로 출사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시모듈은 액정패널과, 상기 액정패널의 화상 구현에 필요한 광을 생성하는 램프와, 상기 액정패널에 인접하여 평면 구조 형태를 갖는 제1 도광판과, 굴곡 가능하게 형성되어 상기 램프 및 상기 제1 도광판 간을 연결하는 제2 도광판을 구비하고, 상기 제2 도광판은 다수개의 저굴절률층과, 상기 저굴절률층을 사이에 두고 형성되는 다수개의 고굴절률층을 구비한다.
상기 저굴절률층의 두께는 상기 고굴절률층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.
상기 다수개의 고굴절률층들 각각의 두께는 10~500㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 다수개의 저굴절률층과 다수개의 고굴절률층의 전체 두께는 0.6~3mm인 것을 특징으로 한다.
상기 액정패널은 상기 액정패널의 배면에 위치하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광을 이용하여 화상을 구현하는 투과형 액정패널인 것을 특징으로 한다.

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상기 액정패널은 상기 액정패널의 전면에 위치하는 프론트 라이트 유닛에서 출사되는 광을 이용하여 화상을 구현하는 반사형 액정패널인 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도광판을 나타내는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예예 따른 도광판은 제1 내지 제n-1 공기층(341 내지 34n-1)을 사이에 두고 형성되는 제1 내지 제n 도광시트(321 내지 32n)와, 공기층(34) 내에 위치하는 스페이서(36)를 구비한다.

제1 내지 제n 도광시트(321 내지 32n)는 비평면 상에 형성되도록 제1 내지 제n-1 공기층(341 내지 34n-1)을 사이에 두고 휘어지도록 형성된다. 이러한 제1 내지 제n 도광시트(321 내지 32n)는 공기층(34)보다 상대적으로 높은 굴절률을 갖도록 형성되어 도광시트(32)와 공기층(34) 사이에서 도광시트(32) 내부를 진행하는 제1 및 제2 광(L1,L2)이 전반사되도록 한다. 제1 내지 제n 도광시트(321 내지 32n)는 광섬유처럼 두께가 얇을 수록 제1 내지 제n 도광시트(321 내지 32n) 내부에서 진행하는 광의 손실을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제n 도광시트(321 내지 32n)의 두께는 약 10~500㎛로 형성된다. 또한, 공기층(34)을 사이에 두고 형성되는 제1 내지 제n 도광시트(321 내지 32n)의 전체 두께는 종래 도광판과 동일 두께를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 모니터에 이용되는 도광판의 두께는 약 2~3mm이며, 노트북에 이용되는 도광판의 두께는 약 0.6~2mm의 에지(edge)형이다. 한편, 공기층(34)의 두께는 가능한 얇게 형성한다.

스페이서(36)는 제1 내지 제n-1 공기층(341 내지 34n-1) 내에 제1 내지 제n 도광시트들(321 내지 32n)의 간격을 유지하기 위해 형성된다. 또한, 스페이서(36)는 제1 내지 제n 도광시트들(321 내지 32n) 사이에 접착제로 형성되어 제1 내지 제n 도광시트(321 내지 32n)를 고정하게 된다. 이러한 스페이서(36)에 입사된 광은 스페이서(36)에 의해 산란되어 제1 내지 제n 도광판(321 내지 32n) 밖으로 출사 된다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 도광판(30)은 공기층(34)과 도광시트(32)들이 교번되게 형성된다. 이에 따라, 도광시트(32)에서 공기층(34)으로 진행하는 광이 이들의 경계면에서 전반사되므로 광손실을 줄일 수 있다. 또한, 도광판(30) 전체 두께에 상관없이 각각의 도광시트(32)에서 전반사가 유지되는 변형정도는 도광판(30) 전체에서 허용 가능한 변형정도를 결정하게 된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도광판을 나타내는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예예 따른 도광판은 제1 내지 제n 고굴절률층(421 내지 42n)과, 제1 내지 제n 고굴절률층(421 내지 42n) 사이에 형성되는 제1 내지 제n-1 저굴절률층(441 내지 44n-1)을 구비한다.

제1 내지 제n 고굴절률층(421 내지 42n)은 도광판(40)이 비평면 상에 형성되도록 제1 내지 제n-1 저굴절률층(441 내지 44n-1)을 사이에 두고 휘어지도록 형성된다. 이러한 제1 내지 제n 고굴절률층(421 내지 42n)은 제1 내지 제n-1 저굴절률층(441 내지 44n-1)보다 상대적으로 높은 굴절률을 갖도록 형성되어 고굴절률층(42)과 저굴절률층(44) 사이에서 고굴절률층(42) 내부를 진행하는 제1 및 제2 광(L1,L2)이 전반사되도록 한다. 즉, 수학식 1을 만족하게 되면, 제1 및 제2 광은 전반사된다. 여기서, n1는 고굴절률층의 굴절률이며, n2는 저굴절률층의 굴절률이다.

제1 내지 제n-1 저굴절률층(441 내지 44n-1)은 제1 내지 제n 고굴절률층들(421 내지 42n) 사이에 제1 내지 제n 고굴절률층(421 내지 42n)을 따라 휘어지도록 형성된다. 이러한 제1 내지 제n-1 저굴절률층(441 내지 44n-1)은 제1 내지 제n 고굴절률층(421 내지 42n)보다 상대적으로 얇은 두께로 형성된다.

제1 내지 제n 고굴절률층(421 내지 42n)과 제1 내지 제n-1 저굴절률층(441 내지 44n-1)으로 이루어진 도광판(40)의 전체 두께는 종래 도광판과 동일한 두께를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 모니터에 이용되는 도광판의 두께는 약 2~3mm이며, 노트북에 이용되는 도광판의 두께는 약 0.6~2mm의 에지(edge)형이다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 도광판(40)은 저굴절률층(44)과 고굴절률층(42)이 교번되게 형성된다. 이에 따라, 고굴절률층(42)에서 저굴절률층(44)으로 진행하는 광이 이들의 경계면에서 전반사되므로 광손실을 줄일 수 있다. 또한, 도광판(40)의 전체 두께에 상관없이 각각의 고굴절률층(42)에서 전반사가 유지되는 변형정도는 도광판(40) 전체에서 허용 가능한 변형정도를 결정하게 된다.

도 4는 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 도광판이 적용된 투과형 액정표시모듈을 나타내는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 비평면 상에서 사용할 수 있는 도광판을 갖는 투과형 액정 표시모듈은 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛으로부터 생성된 광을 이용하여 화상을 구현하는 투과형 액정패널을 구비한다.

백라이트 유닛은 광을 발생시키는 램프(54)와, 램프(54)가 장착된 램프하우징(56)과, 램프(54)으로부터 입사된 광을 면광원으로 변환하기 위한 도광판(30,40)과, 도광판(30,40)의 출사면에 부착되어 액정패널(52) 쪽으로 입사되는 광효율을 높이기 위한 광학시트들(50)과, 도광판(30,40)의 하면에 부착되어 도광판(30,40)의 하면으로 방출되는 광을 표시패널로 반사시키기 위한 반사판(도시하지 않음)를 구비한다.

도광판(30,40)은 램프(54)로부터 입사되는 광을 면광원으로 전환하게 되며 램프(54)로부터 입사된 광이 램프(54)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다.

도광판(30,40)은 비평면 구조 형태로 형성되도록 도 3에 도시된 바와 같이 공기층과 도광시트가 교번적으로 형성되거나 도 4에 도시된 바와 같이 저굴절률층과 고굴절률층이 교번적으로 형성된다.

투과형 액정패널(52)은 액정(도시하지 않음)을 사이에 두고 마주보는 상부플라스틱기판(52a)과 하부플라스틱기판(52b)을 구비한다. 상부플라스틱기판(52a) 상에는 도시하지 않은 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성되어 있으며, 하부플라스틱기판(52b) 상에는 도시하지 않은 박막트랜지스터와 화소전극이 형성되어 있다. 액정패널(52)은 상부플라스틱기판(52a)의 공통전극과 하부플라스틱기판(52b)의 화소전극의 전압차에 의해 액정이 구동되어 백라이트 유닛으로부터의 광을 선택적으로 투과시킴으로써 화상을 표시한다.

도 5는 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 도광판이 적용된 반사형 액정표시모듈을 나타내는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 비평면 상에서 사용할 수 있는 도광판을 갖는 반사형 액정표시모듈은 프론트 라이트 유닛과, 프론트 라이트 유닛으로부터 생성된 광을 이용하여 화상을 구현하는 액정패널을 구비한다.

프론트 라이트 유닛은 광을 발생시키는 램프(54)와, 램프(54)가 장착된 램프하우징(56)과, 램프(54)으로부터 입사된 광을 면광원으로 변환하기 위한 도광판(30,40)과, 도광판(30,40)의 출사면에 부착되어 액정패널(62) 쪽으로 입사되는 광효율을 높이기 위한 광학시트들(60)을 구비한다.

도광판(30,40)은 램프(54)로부터 입사되는 광을 면광원으로 전환하게 되며 램프(54)로부터 입사된 광이 램프(54)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다.

도광판(30,40)은 비평면 구조 형태로 형성되도록 도 3에 도시된 바와 같이 공기층과 도광시트가 교번적으로 형성되거나 도 4에 도시된 바와 같이 저굴절률층과 고굴절률층이 교번적으로 형성된다.

반사형 액정패널(62)은 액정(도시하지 않음)을 사이에 두고 마주보는 상부플라스틱기판(62a)과 하부플라스틱기판(62b)을 구비한다. 상부플라스틱기판(62a) 상에는 도시하지 않은 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성되어 있으며, 하부플라스틱기판(62b) 상에는 도시하지 않은 박막트랜지스터와 화소전극 및 반사전극이 형성되어 있다. 액정패널(62)은 상부플라스틱기판(62a)의 공통전극과 하부플라스틱기판(62b)의 화소전극의 전압차에 의해 액정이 구동되어 프론트 라이트 유닛으로부터의 광을 상부플라스틱기판(62a)을 통과한 후 하부플라스틱기판(62b) 상에 형성된 반사전극에 의해 선택적으로 반사됨으로써 화상을 표시한다.

도 6은 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 도광판이 적용된 액정표시모듈을 나타내는 단면도이다.

도 6에 도시된 액정표시모듈은 액정패널(70)과 상대적으로 먼 거리에 위치하는 광원(54)과, 액정패널(70)과 인접한 제1 도광판(72)과, 광원(54)과 제1 도광판(72)을 연결하기 위한 제2 도광판(30,40)을 구비한다.

광원(54)은 상대적으로 크기가 크며, 액정패널(70)과 상대적으로 먼 거리에 위치하여 화상을 구현하기 위해 필요한 광을 생성하게 된다.

액정패널(70)은 광원으로부터 생성되어 제1 및 제2 도광판(72,30,40)을 통해 입사되는 광을 이용하여 화상을 구현하게 된다.

제1 도광판(72)은 평면 구조 형태로 형성되어 액정패널(70)에 광이 균일하게 입사하도록 한다.

제2 도광판(30,40)은 액정패널(70)과 상대적으로 먼 거리에 위치하는 광원(54)과 제1 도광판(72)을 연결하기 위해 굴곡 가능하게 형성된다. 이에 따라, 제2 도광판(30,40)은 도 3에 도시된 바와 같이 공기층과 도광시트가 교번적으로 형성되거나 도 4에 도시된 바와 같이 저굴절률층과 고굴절률층이 교번적으로 형성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 도광판 및 이를 이용한 액정표시모듈은 저굴절률층(공기층)과 고굴절률층(도광시트)을 교번적으로 형성한다. 이에 따라, 고굴절률층(도광시트)에서 저굴절률층(공기층)으로 진행하는 광이 이들의 경계면에서 전반사되므로 광이 외부로 새어나가는 것을 방지함과 동시에 도광판 전체 두께를 종래와 동일하거나 얇게 형성할 수 있다. 또한, 비평면 상에 형성되는 투과형 액정표시모듈 및 프론트 라이트 유닛을 갖는 반사형 액정표시모듈에 적용될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (14)

1. 액정패널과,

   상기 액정패널의 화상 구현에 필요한 광을 생성하는 램프와,

   상기 액정패널에 인접하여 평면 구조 형태를 갖는 제1 도광판과,

   굴곡 가능하게 형성되어 상기 램프 및 상기 제1 도광판 간을 연결하는 제2 도광판을 구비하고,

   상기 제2 도광판은 공기층을 사이에 두고 형성되는 다수개의 도광시트들과, 상기 공기층 내에 위치하여 상기 다수개의 도광시트들 각각을 서로 접착시키기 위한 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스페이서의 두께는 상기 도광시트의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수개의 도광시트들 각각의 두께는 10~500㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 스페이서에 의해 이격되는 다수개의 도광시트들의 전체 두께는 0.6~3mm인 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 스페이서에 입사된 광은 상기 스페이서에 의해 산란되어 상기 다수개의 도광시트 밖으로 출사되는 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
7. 액정패널과,

   상기 액정패널의 화상 구현에 필요한 광을 생성하는 램프와,

   상기 액정패널에 인접하여 평면 구조 형태를 갖는 제1 도광판과,

   굴곡 가능하게 형성되어 상기 램프 및 상기 제1 도광판 간을 연결하는 제2 도광판을 구비하고,

   상기 제2 도광판은 다수개의 저굴절률층과, 상기 저굴절률층을 사이에 두고 형성되는 다수개의 고굴절률층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 저굴절률층의 두께는 상기 고굴절률층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 다수개의 고굴절률층들 각각의 두께는 10~500㎛인 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 다수개의 저굴절률층과 다수개의 고굴절률층의 전체 두께는 0.6~3mm인 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
11. 삭제
12. 삭제
13. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,

    상기 액정패널은

    상기 액정패널의 배면에 위치하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광을 이용하여 화상을 구현하는 투과형 액정패널인 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.
14. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,

    상기 액정패널은

    상기 액정패널의 전면에 위치하는 프론트 라이트 유닛에서 출사되는 광을 이용하여 화상을 구현하는 반사형 액정패널인 것을 특징으로 하는 액정표시모듈.

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