KR101085444B1 - 광학기재, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는표시장치 - Google Patents

광학기재, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는표시장치 Download PDF

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Abstract

광학기재, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시장치가 개시되어 있다. 광학기재는 도넛 형상의 그루브가 형성된 광 입사면, 광 입사면과 대향하며 광을 출사시키는 광 출사면 및 광 입사면과 광 출사면을 연결하는 연결면들을 포함한다. 백라이트 어셈블리는 그루브를 갖는 광학기재, 광학기재의 하부에 배치된 수납용기, 광학기재의 상부에 배치된 확산판을 포함한다. 표시장치는 그루브를 갖는 광학기재의 상면에 표시패널을 포함한다. 그루브가 형성된 광학기재는 광학기재의 상부에 배치된 확산판과 광학기재가 이루는 간격을 보다 좁혀 백라이트 어셈블리 및 표시장치의 부피를 크게 감소시키고, 광학기재로부터 출사된 광의 휘도 균일성을 향상시켜, 표시장치로부터 발생된 영상의 표시품질을 향상시킨다.

Description

광학기재, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시장치{OPTICAL MEMBER AND BACK LIGHT ASSEMBLY HAVING THE LIGHT GUIDE PLATE, AND DISPLAY DEVICE HAVING THE BACK LIGHT ASSEMBLY}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 광학기재의 일부를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ1-Ⅰ2 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의해 광 입사면에 형성된 광 반사층을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 백라이트 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 의한 백라이트 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 9는 광학기재에 그루부가 형성되지 않은 비교구의 휘도 분포를 도시한 그 래프이다.
도 10은 도 9의 광학기재 및 확산판의 거리에 따른 휘도 분포를 도시한 광 분포도이다.
도 11은 광학기재에 그루부가 형성된 실험예의 휘도 분포를 도시한 그래프이다.
도 12는 도 11의 광학기재 및 확산판의 거리에 따른 휘도 분포를 도시한 광 분포도이다.
도 13은 본 발명의 제 7 실시예에 의한 표시장치를 개념적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 광학기재, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 휘도 균일성은 향상시키고, 부피는 감소시킨 광학기재, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 백라이트 어셈블리(back light assembly)는 외부광을 이용하여 영상을 표시하는 표시장치(display device)에 채용된다. 백라이트 어셈블리를 사용하는 표시장치는 액정(liquid crystal)을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시장치(liquid crystal display device, LCD)가 대표적이다.
종래 백라이트 어셈블리는 광을 발생하기 위하여, 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 냉음극선관램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL) 및 평판형광램프(Flat Fluorescent Lamp, FFL)등과 같은 광원(light source)을 포함한다.
이들 광원들 중, 냉음극선관램프 및 평판형광램프는 주로 대형 표시장치에 채용되고, 발광 다이오드는 소형 표시장치에 채용되고 있다. 발광 다이오드가 높은 휘도 및 낮은 소비전력 특성에도 불구하고, 대형 표시장치에 사용되지 못하는 이유는 휘도 균일성이 냉음극선관램프 및 평판형광램프보다 낮기 때문이다.
최근에는 고 휘도 및 저소비전력 특성을 갖는 발광 다이오드를 매트릭스 형태로 배치하여 영상을 표시하는데 필요한 광을 발생시키기 위한 백라이트 어셈블리가 개발된 바 있다. 종래 발광 다이오드를 포함하는 백라이트 어셈블리는 발광 다이오드 상부에 광학기재(light guide plate)가 배치되어 발광 다이오드에서 발생한 광의 휘도 균일성을 향상시키지만 이와 같은 종래 백라이트 어셈블리는 휘도 균일성을 향상시키기 위해 부피가 크게 증가되는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 하나의 목적은 휘도 균일성을 향상 및 부피는 감소시기 위한 표시장치용 광학기재를 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 광학기재를 갖는 백라이트 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 백라이트 어셈블리를 갖는 표시장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명의 하나의 목적을 구현하기 위하여, 본 발명에 의한 광학기재는 도넛 형상의 그루브가 형성된 광 입사면, 광 입사면과 대향하며 광을 출사시키는 광 출사면 및 광 입사면과 광 출사면을 연결하는 연결면들을 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 구현하기 위하여, 본 발명에 의한 백라이트 어셈블리는 바닥면을 갖는 수납용기, 바닥면으로부터 소정 간격 이격된 곳에 배치되며, 도넛 형상의 그루브가 형성된 제 1 면, 제 1 면과 대향하는 제 2 면 및 제 1 면과 제 2 면을 연결하는 연결면들을 포함하는 광학기재 및 바닥면에 광학기재와 마주보도록 배치되며 그루브를 향해 광을 공급하는 광원을 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적을 구현하기 위하여, 본 발명에 의한 표시장치는 바닥면을 갖는 수납용기, 바닥면으로부터 소정 간격 이격된 곳에 배치되며, 도넛 형상의 그루브가 형성된 제 1 면, 제 1 면과 대향하는 제 2 면 및 제 1 면과 제 2 면을 연결하는 연결면들을 포함하는 광학기재 및 바닥면에 광학기재와 마주보도록 배치되며 그루브를 향해 광을 공급하는 광원을 포함하는 백라이트 어셈블리 및 광학기재의 상부에 배치되어, 광학기재를 통과한 광을 정보가 포함된 이미지 광으로 변경시키는 표시패널을 포함한다.
본 발명에 의하면, 광원과 마주보는 광학기재에 광의 휘도 균일성을 향상시키기 위한 그루브를 형성하여 백라이트 어셈블리 및 표시장치로부터 출사된 광의 휘도 균일성을 보다 향상시키고, 백라이트 어셈블리 및 표시장치의 부피를 보다 감소시킨다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
광학기재
실시예 1
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 광학기재의 일부를 도시한 평면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅰ1-Ⅰ2 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 광학기재(100)는, 예를 들어, 플레이트 형상을 갖는 폴레메타아크릴아크릴레이트(PolyMethaAcrylAcrylate, PMMA) 물질을 포함한다. 본 실시예에서, 광학기재(100)는 바람직하게 도광판(light guide plate)을 포함한다.
예를 들어, 광학기재(100)는 직육면체 플레이트 형상을 갖는다. 따라서, 광학기재(100)는, 예를 들어, 4 개의 측면들을 갖고, 4 개의 측면들에 연결된 광 입사면(110) 및 광 출사면(120)을 포함한다. 측면들에 연결된 광 입사면(110) 및 광 출사면(120)은 상호 마주보도록 배치된다. 본 실시예에서, 광 입사면(110) 및 광 출사면(120)은 제 1 평면적을 갖고, 광 입사면(110) 및 광 출사면(120)의 제 1 평면적은 측면의 제 2 평면적보다 넓다.
광학기재(100)의 광 입사면(110)을 통해 입사된 입사광은 광학기재(100)의 내부에서 여러 번 반사 된 후, 광학기재(100)의 광 출사면(120)으로는 출사광이 출사된다.
그러나, 광학기재(100)의 광 입사면(110)을 향해 휘도는 높고 휘도 균일성이 낮은, 예를 들면, 점 형태의 광학 분포를 갖는 입사광이 입사될 경우, 광학기재(100)로부터 출사되는 출사광 역시 낮은 휘도 균일성을 갖는다.
이를 극복하기 위해, 본 실시예에서는, 광 입사면(110) 및 광 출사면(120) 중 어느 하나에는 그루브(130)가 형성된다. 본 실시예에서는, 예를 들어, 광 입사면(110)에 그루브(130)가 형성된다. 예를 들어, 그루브(130)는 제 1 폐곡선(134), 제 1 폐곡선(134)에 의하여 포위된 제 2 폐곡선(133) 및 제 1 내지 제 3 폐곡선(134,133)에 의하여 정의된 영역 내에 형성된 요면(132)을 포함한다.
본 실시예에서, 제 1 폐곡선(134) 및 제 2 폐곡선(133)은 평면상에서 보았을 때 다양한 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 제 1 폐곡선(134) 및 제 2 폐곡선(133)은, 예를 들어, 원 형상을 갖는다. 따라서 본 실시예에 의한 그루브(130)는, 예를 들어, 도넛 형상을 갖는다. 본 실시예에 의한 그루브(130)는 입사광이 광 입사면(110)으로 입사되는 것을 제한하여, 광학기재(100)의 광 출사면(120)으로 출사되는 출사광의 휘도 균일성을 보다 향상시킨다.
광 입사면(110)에 형성된 그루브(130)는, 예를 들어, 광 입사면(110)의 표면에 형성된 오목한 홈 형상으로 형성된다. 따라서, 그루브(130)는 광 입사면(110)으로부터 제 1 폐곡선(134) 및 제 2 폐곡선(133)에 의하여 형성된 요면(132)을 갖는 다. 본 실시예에서, 그루브(130)는 그루브(130)에 광을 공급하는 광원에 대응하는 위치에 형성된다.
본 실시예에서, 제 1 폐곡선(134)은 광 입사면(110) 상에 형성된 그루브(130)의 중심 O로부터 제 1 길이(L2)의 반지름을 갖는, 예를 들어, 원 형상을 갖는다. 제 2 폐곡선(133)은 광 입사면(110) 상에 형성된 그루브(130)의 중심 O로부터 제 2 길이(L1)의 반지름을 갖는, 예를 들어, 원 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 제 1 폐곡선(134)의 제 1 길이는, 예를 들어, 제 2 폐곡선(133)의 제 2 길이보다 짧다.
본 실시예에서, 광 입사면(110) 상에서 제 1 폐곡선(134) 및 제 2 폐곡선(133)의 사이에 형성된 폭 W는 그루브(130)에 의하여 제한되는 입사광의 광량에 의하여 결정된다. 예를 들어, 그루브(130)로부터 광학기재(100)로 입사광의 광량을 보다 많이 제한하기 위해서는 폭 W를 보다 넓게 형성하고, 그루브(130)로부터 광학기재(100)로 입사되는 입사광의 광량을 보다 적게 제한하기 위해서는 폭 W를 상대적으로 좁게 형성한다.
본 실시예에서, 광 입사면(110)에 형성된 그루브(130)의 요면(132)은 광 출사면(120)에 대하여 경사지게 형성된다. 예를 들어, 그루브(130)의 깊이는 제 2 폐곡선(133)으로부터 제 1 폐곡선(134)으로 갈수록 광 입사면(110)에 대하여 점차적으로 깊어지는 깊이를 갖는다. 따라서, 그루브(130)는 광 입사면(110)에 대하여 제 2 폐곡선(133)에서 깊이가 가장 낮고, 광 입사면(110)에 대하여 1 폐곡선(134)에서 깊이가 가장 깊다.
본 실시예에서, 그루브(130) 및 광 입사면(110)이 이루는 경사 각도는 0°에서 43°사이의 범위를 가질 수 있다.
이와 다르게, 광 입사면(110)에 형성된 그루브(130)의 요면(132)은 곡면일 수 있다. 이와 다르게, 광 입사면(110)에 형성된 그루브(130)의 요면(132) 및 제 1 폐곡선(134)이 만나는 부분이 곡면일 수 있다. 이와 다르게, 광 입사면(110) 및 제 1 폐곡선(134)이 만나 형성된 모서리는 라운드 형상을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의해 광 입사면에 형성된 광 반사층을 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제 1 폐곡선(134)에 의하여 감싸여진 광학기재(100)의 광 입사면(110)에는 광 반사층(136)이 형성될 수 있다. 광 반사층(136)은 광학기재(100)의 광 입사면(110)으로 향하는 광 중 제 1 폐곡선(134)에 의하여 둘러싸인 부분으로 입사되는 광을 반사시킨다.
본 실시예에 의하여 광 입사면(110)에 도넛 형상의 그루브(130)가 형성된 광학기재(100)는 점 형태의 광학 분포를 갖는 광을 제공하는 점광원(point light source)을 포함하는 백라이트 어셈블리 등에 특히 적합하다.
백라이트 어셈블리
실시예 2
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 백라이트 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 백라이트 어셈블리(600)는 수납용기(200), 그루브(330)를 갖는 광학기재(300) 및 광원(400)을 포함한다.
수납용기(200)는 바닥면(210) 및 바닥면(210)에 연결된 측벽(미도시)을 포함한다. 바닥면(210)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 측벽은 바닥면(210)의 에지에 형성되고, 이로 인해 바닥면(210)의 상부에는 수납공간(215)이 형성된다.
광학기재(300)는, 예를 들어, 플레이트 형상을 갖는 폴레메타아크릴아크릴레이트(PolyMethaAcrylAcrylate, PMMA) 물질을 포함한다.
예를 들어, 본 실시예에서, 광학기재(300)는 직육면체 플레이트 형상을 갖는다. 따라서, 광학기재(300)는, 예를 들어, 4 개의 측면들을 갖고, 4 개의 측면들에 연결된 제 1 면(310) 및 제 2 면(320)을 포함한다.
측면들에 연결된 제 1 면(310) 및 제 2 면(320)은 상호 마주보도록 배치되고, 예를 들어, 제 1 면(310)은 수납용기(200)의 바닥면(210)과 마주보게 배치된다.
본 실시예에서, 제 1 면(310) 및 제 2 면(320)은 제 1 평면적을 갖고, 제 1 면(310) 및 제 2 면(320)의 제 1 평면적은 측면의 제 2 평면적보다 넓다.
본 실시예에서 제 1 면(310) 또는 제 2 면(320) 중 어느 하나에는, 예를 들어, 제 1 폐곡선(336) 및 제 2 폐곡선(334)에 의하여 정의된 영역에 형성된 그루브(330)가 형성된다. 그루브(330)는, 예를 들어, 제 1 면(310)의 표면에 오목한 홈 형상으로 형성된다. 따라서, 그루브(330)는 제 1 면(310)으로부터 오목하게 형성된 요면(332), 요면(332)과 제 1 면(310)이 만나 형성된 제 2 폐곡선(334) 및 제 1 폐곡선(336)을 갖는다.
본 실시예에서, 제 2 폐곡선(334)은 그루브(330)의 중심 O로부터 제 1 길이(L1)의 반지름을 갖는 원 형상을 갖고, 제 1 폐곡선(336)은 그루브(330)의 중심 O로부터 제 2 길이(L2)의 반지름을 갖는 원 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 제 1 폐곡선(336)의 제 2 길이는, 예를 들어, 제 2 폐곡선(334)의 제 2 길이보다 짧다.
본 실시예에서, 제 1 면(310) 상에서 제 2 폐곡선(334) 및 제 1 폐곡선(336)의 사이에 형성된 폭 W는 제 2 면(320)에서의 휘도 균일성을 감안하여 조절될 수 있다.
본 실시예에서, 예를 들어, 제 1 면(310)에 형성된 그루브(330)의 요면(332)은 제 2 면(320)에 대하여 경사지게 형성된다. 예를 들어, 그루브(330)의 깊이는 제 2 폐곡선(334)으로부터 제 1 폐곡선(336)을 향하여 제 1 면(310)에 대하여 점차적으로 깊어진다. 따라서, 그루브(330)는 제 2 폐곡선(334)에서 깊이가 가장 낮고, 제 1 폐곡선(336)에서 깊이가 가장 깊다. 본 실시예에서, 그루브(330) 및 제 1 면(310)이 이루는 경사 각도는 0°에서 43°사이의 범위에 형성될 수 있다.
한편, 광 반사층(338)은 제 1 폐곡선(336)의 내부에 배치된다. 광 반사층(338)은 광학기재(300)의 제 1 면(310)으로 향하는 광을 반사시킨다.
수납용기(200) 및 광학기재(300)의 사이에는 광원(400)이 배치된다. 본 실시예에서, 광원(400)은 광학기재(300)의 제 1 면(310)과 마주보는 바닥면(210) 상에 배치된다. 광원(400)은, 예를 들어, 고 휘도를 갖는 광을 발생하는 발광 다이오드 이다.
본 실시예에서, 광원(400)은 광학기재(300)의 제 1 면(310)에 형성된 그루브(330)의 제 1 폐곡선(336)의 중심 O에 정렬되고, 광원(400)에서 발생된 광은 광학기재(200)의 제 2 면(320)을 향해 출사된다.
이때, 광원(400)으로부터 광학기재(300)를 향해 출사된 광의 대부분은 광원(400)으로부터 그루브(330)를 향해 출사되고, 일부는 광학기재(300)에 형성된 광 반사층(338)으로부터 반사된다.
광원(400)에서 출사되어 그루브(330)를 향하는 광의 일부는 그루브(330)에서 반사되고, 일부는 그루브(330)를 통해 광학기재(300)의 내부로 입사된다. 광학기재(300)의 제 1 면(310)에 형성된 그루브(330)로부터 반사된 광은 다시 광원(400)을 향해 반사된다. 따라서, 그루브(330)는 광원(400)으로부터 광학기재(300)의 특정 방향으로 향하는 광의 진로를 변경하여 광학기재(300)의 제 2 면(320)으로 출사된 광의 휘도 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
실시예 3
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 백라이트 어셈블리의 단면도이다. 본 발명의 제 3 실시예에 의한 백라이트 어셈블리는 실시예 2의 광원을 제외하면 실시예 2의 백라이트 어셈블리와 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 실시예 2에서와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 백라이트 어셈블리(600)의 광원(400)은 수납용기(200)의 바닥면(210)에 배치되며, 발광 다이오드를 포함한다. 예를 들어, 본 실시예에 의한 광원(400)은 적색광을 발생시키는 적색 발광 다이오드(RLED), 녹색광을 발생시키는 녹색 발광 다이오드(GLED) 및 청색광을 발생시키는 청색 발광 다이오드(BLED)를 포함한다.
적색 발광 다이오드(RLED), 녹색 발광 다이오드(GLED) 및 청색 발광 다이오드(BLED)는 수납용기(200)의 바닥면(210)에 매트릭스 형태로 배치되며, 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드(RLED, GLED, BLED)는 수납용기(200)의 바닥면(210)에 교대로 배치된다.
이와 다르게, 본 실시예에 의한 백라이트 어셈블리(600)의 광원(400)은 백색광을 발생시키는 백색 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
실시예 4
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 백라이트 어셈블리의 단면도이다. 본 발명의 제 4 실시예에 의한 백라이트 어셈블리는 실시예 2의 광원을 제외하면 실시예 2의 백라이트 어셈블리와 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 실시예 2에서와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 광원(400)은 레드광, 그린광 및 블루광을 각각 발생하는 발광 다이오드(RLED, GLED, BLED)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 의한 광원(400)에서 발생한 광을 광학기재(300)의 그루브(330)로 입사시키기 위해 광원(400)에는 렌즈(410)가 배치된다.
렌즈(410)는 광원(400)에서 발생한 광이 광학기재(300)에 형성된 그루브(330)를 향해 출사될 수 있도록 광원(400)에서 발생한 광의 진행 경로를 변경시킨다.
광원(400)에서 발생한 광은 렌즈(410)에 의하여 광학기재(300)로부터 수직한 방향에 대하여 소정 기울기를 갖는 방향으로 출사된다.
실시예 5
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 의한 백라이트 어셈블리의 단면도이다. 본 발명의 제 5 실시예에 의한 백라이트 어셈블리는 실시예 2의 광학기재를 제외하면 실시예 2의 백라이트 어셈블리와 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 실시예 2에서와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 광학기재(300)는 광학기재(300)의 제 2 면(320)을 통해 출사되는 광의 휘도 균일성을 향상시키기 위한 그루브(335)를 포함한다. 본 실시예에서, 그루브(335)는 광학기재(300)의 제 2 면(320)에 형성된다.
광학기재(300)의 제 2 면(320)에 형성된 그루브(335)는, 제 1 폐곡선(336a) , 제 2 폐곡선(334a) 및 제 1 및 제 2 폐곡선들(336a, 334a)에 의하여 형성된 요면(335a)을 포함한다. 예를 들어, 그루브(335)는 광학기재(300)의 제 2 면(320)의 표면에 오목한 홈 형상으로 형성된다.
본 실시예에서, 제 2 폐곡선(334a)은 제 2 면(320) 상에 형성된 그루브(335)의 중심 O로부터 제 1 길이(L1)의 반지름을 갖는 원 형상을 갖고, 제 1 폐곡선(336a)은 제 2 면(320) 상에 형성된 그루브(335)의 중심 O로부터 제 2 길이(L2)의 반지름을 갖는 원 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 제 1 폐곡선(336a)의 제 2 길이(L2)는, 예를 들어, 제 2 폐곡선(334a)의 제 1 길이(L1)보다 짧다.
본 실시예에서, 제 2 면(320) 상에서 제 2 폐곡선(334a) 및 제 1 폐곡선(336a)의 사이에 형성된 폭 W는 제 2 면(320)에서의 휘도 균일성을 감안하여 조절될 수 있다.
본 실시예에서, 제 2 면(320)에 형성된 그루브(335)의 요면(335a)은 제 1 면(310)에 대하여 경사지게 형성된다. 예를 들어, 그루브(335)의 깊이는 제 2 폐곡선(334a)으로부터 제 1 폐곡선(336a)을 향하여 제 2 면(320)에 대하여 점차적으로 깊어진다. 따라서, 그루브(335)는 제 2 폐곡선(334a)에서 깊이가 가장 낮고, 제 1 폐곡선(336a)에서 깊이가 가장 깊다. 본 실시예에서, 그루브(335) 및 제 2 면(320)이 이루는 경사 각도는 0°에서 43°사이의 범위에 형성될 수 있다.
한편, 제 1 폐곡선(336a)에 의하여 감싸여진 광학기재(300)의 제 1 면(310)에는 광 반사층(338)이 형성될 수 있다. 광 반사층(338)은 광학기재(300)의 제 1 면(310)으로 향하는 광을 반사시킨다.
실시예 6
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 의한 백라이트 어셈블리를 도시한 단면도이다. 본 발명의 제 6 실시예에 의한 백라이트 어셈블리는 확산판을 제외하면 실시예 2의 백라이트 어셈블리와 동일하다. 따라서, 동일한 부재에 대하여는 실시예 2에서 와 동일한 참조 번호로 나타내고 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 확산판(500)은 광학기재(300)의 제 2 면(320)으로부터 소정 간격 이격 되어 배치된다. 확산판(500)은 광학기재(300)의 제 2 면(320)으로부터 출사되어 상호 혼합 된 광을 확산시켜 휘도 균일성을 보다 향상시킨다.
이때, 확산판(500)과 광학기재(300) 사이에 형성된 간격(D)은 백라이트 어셈블리(600)의 휘도 균일성 및 부피에 큰 영향을 미친다.
일반적으로, 확산판(500)과 광학기재(300) 사이에 형성된 간격(D)이 멀어질수록 휘도 균일성은 향상되는 반면, 백라이트 어셈블리(600)의 전체 부피는 크게 증가된다. 반면, 확산판(500)과 광학기재(300) 사이에 형성된 간격(D)이 감소할수록 백라이트 어셈블리(600)의 부피는 감소하고 반대로 휘도 균일성은 크게 저하된다. 이를 감안하여 일반적으로 확산판(500)과 광학기재(300)는 약 50㎜ 이상의 간격을 갖는 것이 바람직하다.
그러나, 본 실시예에 의한 백라이트 어셈블리(600)는 광학기재(300)에 그루브(330)를 형성함으로써 확산판(500)과 광학기재(300) 사이의 간격을 감소시켜 백라이트 어셈블리(600)의 부피를 감소 및 양호한 휘도 균일성을 구현할 수 있다.
본 실시예에서는 광학기재(300)에 형성된 그루브(330)에 의하여 광학기재(300) 및 확산판(500)은 약 20㎜ ∼ 30㎜ 정도에 불과한 간격을 유지할 수 있다.
이하, 그루브가 형성되지 않은 광학기재를 갖는 백라이트 어셈블리 및 그루브(330)가 형성된 광학기재(300)를 갖는 백라이트 어셈블리(600)의 부피 및 휘도를 시뮬레이션 결과를 통해 설명하기로 한다.
도 9는 광학기재에 그루부가 형성되지 않은 비교구의 휘도 분포를 도시한 그래프이다. 도 10은 도 9의 광학기재 및 확산판의 거리에 따른 휘도 분포를 도시한 광 분포도이다.
도 8 내지 도 10들을 참조하면, 광학기재(300)의 하부에는 1 개의 광원(400), 예를 들면, 발광 다이오드가 배치되고, 광학기재(300)로부터 출사된 휘도 및 휘도분포는 광학기재(300)로부터 7㎜, 10㎜, 20㎜, 30㎜ 및 50㎜ 각각 이격된 곳 및 광원(400)을 기준으로 광원(400)으로부터 좌우로 40mm씩 이격된 곳에서 각각 측정되었다.
그래프 a는 광학기재(300)로부터 7㎜ 이격된 곳에서 측정된 휘도 및 휘도분포를 나타내고, 그래프 b는 광학기재(300)로부터 10㎜ 이격된 곳에서 측정된 휘도 및 휘도분포를 나타낸다. 그래프 c는 광학기재(300)로부터 20㎜ 이격된 곳에서 측정된 휘도 및 휘도분포를 나타내고, 그래프 d는 광학기재(300)로부터 30㎜ 이격된 곳에서 측정된 휘도 및 휘도분포를 나타내며, 그래프 e는 광학기재(300)로부터 50㎜ 이격된 곳에서 측정된 휘도 및 휘도분포를 나타낸다.
그래프 a의 경우, 광학기재(300) 및 확산판(500)의 사이에 형성된 간격이 가장 가깝기 때문에 휘도가 가장 높고, 휘도 분포는 매우 불균일 하다. 반면, 그래프 e의 경우, 광학기재(300) 및 확산판(500) 사이에 형성된 간격이 가장 넓기 때문에 휘도는 낮고 휘도 분포는 매우 균일하다.
그래프 a 내지 그래프 e를 참조하면, 광학기재(300)로부터 양호한 휘도 균일 성을 갖는 광을 얻기 위해서, 비교예에서는 광학기재(300) 및 확산판(500)의 사이에 형성된 간격을 적어도 50㎜ 이상 이격 해야 한다.
도 11은 광학기재에 그루부가 형성된 실험예의 휘도 분포를 도시한 그래프이다. 도 12는 도 11의 광학기재 및 확산판의 거리에 따른 휘도 분포를 도시한 광 분포도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 광학기재(300)의 하부에는 1 개의 발광 다이오드가 배치되고, 광학기재(300)로부터 출사된 휘도 및 휘도 분포는 광학기재(300)로부터 7㎜, 10㎜, 20㎜, 30㎜ 및 50㎜ 이격된 곳 및 광원(400)을 기준으로 광원(400)으로부터 좌우로 40mm씩 이격된 곳에서 각각 측정되었다.
그래프 A는 광학기재(300)로부터 7㎜ 이격된 곳에서 측정된 휘도 및 휘도분포를 나타내고, 그래프 B는 광학기재(300)로부터 10㎜ 이격된 곳에서 측정된 휘도 및 휘도분포를 나타낸다. 그래프 C는 광학기재(300)로부터 20㎜ 이격된 곳에서 측정된 휘도 및 휘도분포를 나타내고, 그래프 D는 광학기재(300)로부터 30㎜ 이격된 곳에서 측정된 휘도 및 휘도 분포를 나타내며, 그래프 E는 광학기재(300)로부터 50㎜ 이격된 곳에서 측정된 휘도 및 휘도 분포를 나타낸다.
그래프 A의 경우, 광학기재(300) 및 확산판(500)의 사이에 형성된 간격이 가장 가깝기 때문에 휘도가 가장 높고, 휘도 분포는 매우 불균일 하다. 반면, 그래프 C의 경우, 광학기재(300) 및 확산판(500) 사이에 형성된 간격이 약 20㎜에 불과하지만 광학기재(300)에 형성된 그루브(500)에 의해 양호한 휘도분포를 갖는다.
그래프 A 내지 그래프 E를 참조하면, 광학기재(300)로부터 양호한 휘도 균일 성을 갖는 광을 얻기 위해서는 광학기재(300) 및 확산판(500)의 사이에 형성된 간격을 적어도 20㎜ 이상 이격 해야 한다.
광학기재(300) 및 확산판(500)의 간격을 20㎜ 이격 시킨 상태에서 도 12의 실험예 및 도 10의 비교예를 비교하면, 도 12의 시험예에서 측정된 휘도 균일성이 도 10의 비교예에서 측정된 휘도 균일성 보다 양호하다.
본 실시예에서, 비교예 및 실험예의 실험 조건은 실험예의 광학기재(300)에 형성된 그루브(330)를 제외하면 모두 동일함으로 광학기재(300)에 그루브(330)를 형성함으로서 광학기재(300)에서 출사된 광의 휘도 균일성을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 광학기재(300) 및 확산판(500)이 이루는 간격을 보다 감소시킬 수 있다.
표시장치
실시예 7
도 13은 본 발명의 제 7 실시예에 의한 표시장치를 개념적으로 도시한 단면도이다.
도 13을 참조하면, 표시장치(800)는 백라이트 어셈블리(600) 및 표시패널(700)을 포함한다. 본 실시예에서, 백라이트 어셈블리(600)는 앞서 상세하게 설명한 실시예 2 내지 실시예 6과 동일함으로 그 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조부호 및 명칭을 사용하기로 한다.
표시패널(700)은 제 1 기판(710), 제 2 기판(720) 및 액정층(730)을 포함한다.
제 1 기판(710)은 복수개의 화소전극(pixel electrode), 화소전극에 구동전압을 인가하는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 및 박막 트랜지스터를 작동시키기 위한 신호선(signal line)들을 포함한다. 화소전극은 투명하면서 도전성인 산화주석인듐(Indium Tin Oxide, ITO), 산화아연인듐(Indium Zinc Oxide, IZO) 및 아몰퍼스 산화주석인듐(amorphous Indium Tin Oxide, a-ITO) 등을 포함할 수 있다.
제 2 기판(720)은 제 1 기판(710)과 마주보도록 배치되며, 투명하면서 도전성인 공통 전극(common electrode) 및 화소전극과 마주보는 곳에 배치된 컬러필터(color filter)를 포함한다.
액정층(liquid crystal layer, 730)은 제 1 기판(710) 및 제 2 기판(720)의 사이에 개재되며, 화소전극 및 공통 전극의 사이에 형성된 전계차에 의하여 재배열되고, 재배열된 액정층(720)에 의하여 백라이트 어셈블리(600)의 광원(400), 광학기재(300)를 통과한 광의 광 투과율이 조절되고, 광 투과율이 조절된 광은 컬러필터를 통과함으로써 영상이 표시된다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 광원과 마주보도록 배치된 광학기재에 광원으로부터 발생한 광의 일부를 반사시키는 그루브를 형성하여 광학기재로부터 출사되는 광의 휘도 균일성을 보다 향상시키고, 그루브가 형성된 광학기재 및 광학기재로부터 이격된 곳에 배치된 확산판 사이의 간격을 보다 감소시키는 효과를 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 (18)

  1. 점광원을 향하는 입사면과 상기 입사면에 대향하는 대향면을 가지며, 상기 입사면과 상기 대향면 중 적어도 일면은 제 1 폐곡선, 상기 제 1 폐곡선을 포위하는 제 2 폐곡선으로 경계가 정의되는 영역 내에 요면으로 형성된 그루브를 적어도 하나 포함하고,
    상기 그루브는 상기 점광원에 대응하는 위치에 형성되며,
    상기 입사면 중 상기 제1 폐곡선을 외주로 하는 면에 광 반사층이 형성되는 것을 특징으로 하는 광학기재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 폐곡선 및 상기 제 2 폐곡선은 동일한 중심을 가지는 원인 것을 특징으로 하는 광학기재.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 그루브의 깊이는 상기 제1 폐곡선의 경계로부터 상기 제2 폐곡선의 경계로 갈수록 감소하는 것을 특징으로 하는 광학기재.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 폐곡선으로 된 경계에서 상기 그루브의 깊이는 0인 것을 특징으로 하는 광학기재.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 그루브가 형성된 상기 일면과 상기 그루브의 요면이 이루는 각도는 0°에서 43°사이의 범위인 것을 특징으로 하는 광학기재.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 그루브를 복수개 포함하며, 상기 복수의 그루브는 매트릭스 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 광학기재.
  7. 삭제
  8. 바닥면을 갖는 수납용기;
    상기 바닥면으로부터 소정 간격 이격된 곳에 배치되며, 입사면과 상기 입사면에 대향하는 대향면을 가지며, 상기 입사면과 상기 대향면 중 적어도 일면은 제 1 폐곡선, 상기 제 1 폐곡선을 포위하는 제 2 폐곡선으로 경계가 정의되는 영역 내에 요면으로 형성된 그루브를 적어도 하나 포함하는 광학기재; 및
    상기 바닥면에 상기 광학기재와 마주보도록 배치되며 상기 그루브를 향해 광을 공급하는 광원을 포함하고,
    상기 광원은 점광원이며,
    상기 그루브는 상기 점광원에 대응하는 위치에 형성되고,
    상기 입사면 중 상기 제1 폐곡선을 외주로 하는 면에 광 반사층이 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 발광 다이오드는 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드 및 백색 발광 다이오드 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 광원은 상기 그루브로 상기 광을 출사하기 위한 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 광학기재의 상기 입사면은 상기 광원과 마주보는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 광학기재의 상기 대향면은 상기 광원과 마주보는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  14. 삭제
  15. 제 8 항에 있어서, 상기 광학기재로부터 이격된 곳에는 상기 광학기재로부터 출사된 상기 광을 확산시키는 확산 부재가 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 광원 및 상기 확산 부재가 이루는 간격은 20㎜ ∼ 30mm인 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  17. 바닥면을 갖는 수납용기, 상기 바닥면으로부터 소정 간격 이격된 곳에 배치되며, 입사면과 상기 입사면에 대향하는 대향면을 가지며, 상기 입사면과 상기 대향면 중 적어도 일면은 제 1 폐곡선, 상기 제 1 폐곡선을 포위하는 제 2 폐곡선으로 경계가 정의되는 영역 내에 요면으로 형성된 그루브를 적어도 하나 포함하는 광학기재, 상기 바닥면에 상기 광학기재와 마주보도록 배치되며 상기 그루브를 향해 광을 공급하는 점광원을 포함하는 백라이트 어셈블리; 및
    상기 광학기재의 상부에 배치되어, 상기 광학기재를 통과한 광을 정보가 포함된 이미지 광으로 변경시키는 표시패널을 포함하고,
    상기 그루브는 상기 점광원에 대응하는 위치에 형성되며,
    상기 입사면 중 상기 제1 폐곡선을 외주로 하는 면에 광 반사층이 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 표시패널은 제 1 전극들이 매트릭스 형태로 배치된 제 1 기판, 상기 제 1 기판과 마주보며 제 2 전극이 형성된 제 2 기판 및 상기 제 1 및 제 2 기판들의 사이에 개재된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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