KR101318252B1 - 광학 플레이트 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학 플레이트와 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광학 플레이트는 본체 플레이트와; 상기 본체 플레이트의 제1면에서 함몰형성되어 있는 제1렌즈패턴과; 상기 본체 플레이트의 제2면에서 돌출형성되어 있으며, 상기 제1렌즈패턴에 대응하는 제2렌즈패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 휘도 균일성이 향상된 광학 플레이트와 이를 포함하는 액정표시장치가 제공된다.

Description

광학 플레이트 및 이를 포함하는 액정표시장치{OPTICAL PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치에서 광학 플레이트의 배면 사시도이고,
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도이고,
도 4는 도 3의 A부분의 확대도이고,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치에서 빛의 경로를 설명한 도면이고,
도 6은 광학 플레이트의 형상에 따른 휘도 균일도를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시장치에서 광학 플레이트의 배면 사시도이고,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 액정표시장치에서 광학 플레이트의 배면 사시도이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
100 : 액정패널 200 : 구동부
300 : 백라이트 유닛 320 : 광학 플레이트
321 : 플레이트 본체 322 : 제1렌즈패턴
323 : 제2렌즈패턴 330 : 광원부
331 : 발광다이오드 기판 332 : 발광다이오드
340 : 반사판
본 발명은 광학 플레이트 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 액정표시장치(LCD), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting diode) 등의 평판표시장치가 많이 개발되고 있다.
액정표시장치는 액정패널과 백라이트 유닛을 포함한다. 액정패널은 비발광소자이며, 백라이트 유닛은 액정패널에 빛을 공급한다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. 직하형은 액정패널의 배면 전체에 걸쳐 광원이 배치되는 구조로, 에지형 구조에 비해 많은 수의 광원을 이용할 수 있어 높은 휘도를 확보할 수 있는 장점이 있다.
직하형 백라이트 유닛은 광원과 액정표시패널 사이에 위치하는 광학 플레이트와 광학 필름을 포함한다. 광학 플레이트와 광학 필름은 광원에서 공급된 빛의 특성을 변화시켜 액정패널에 공급한다.
백라이트 유닛의 광원으로 최근 발광 다이오드와 같은 점광원이 많이 사용 되고 있다. 그런데 점광원을 사용하면 점광원에 대응하는 부분은 밝고 점광원 사이는 어두워져 휘도가 불균일해지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 휘도 균일성이 향상된 광학 플레이트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 휘도 균일성이 향상된 광학 플레이트를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본체 플레이트와; 상기 본체 플레이트의 제1면에서 함몰형성되어 있는 제1렌즈패턴과; 상기 본체 플레이트의 제2면에서 돌출형성되어 있으며, 상기 제1렌즈패턴에 대응하는 제2렌즈패턴을 포함하는 광학플레이트에 의하여 달성된다.
상기 제1렌즈패턴의 종단면은 단축이 상기 본체 플레이트와 평행한 제1타원의 일부인 것이 바람직하다.
상기 제2렌즈패턴의 종단면은 장축이 상기 본체 플레이트와 평행한 제2타원의 일부인 것이 바람직하다.
상기 제1렌즈패턴의 깊이는 상기 제1타원의 장반경의 33% 내지 43%인 것이 바람직하다.
상기 제1타원의 단반경은 장반경의 40% 내지 60%인 것이 바람직하다.
상기 제2렌즈패턴의 단반경은 상기 제1렌즈패턴의 장반경의 13% 내지 23%인 것이 바람직하다.
상기 제2타원의 단반경은 장반경의 10% 내지 50%인 것이 바람직하다.
상기 제1렌즈패턴의 영역은 상기 제2렌즈패턴의 영역 내에 포함되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 다른 목적은 액정패널과; 상기 액정패널의 후방에 위치하며 복수의 발광다이오드를 포함하는 광원부와; 상기 액정패널과 상기 광원부 사이에 위치하는 광학플레이트를 포함하며, 상기 광학플레이트는, 본체 플레이트와; 상기 본체 플레이트의 제1면에서 함몰형성되어 있는 제1렌즈패턴과; 상기 본체 플레이트의 제2면에서 돌출형성되어 있으며, 상기 제1렌즈패턴에 대응하는 제2렌즈패턴을 포함하는 액정표시장치에 의하여 달성된다.
상기 제1렌즈패턴의 종단면은 제1타원의 일부인 것이 바람직하다.
상기 제1타원은 단축이 상기 본체 플레이트와 평행한 것이 바람직하다.
상기 제1렌즈패턴의 깊이는 상기 제1타원의 장반경의 33% 내지 43%인 것이 바람직하다.
상기 제2렌즈패턴의 종단면은 제2타원의 일부인 것이 바람직하다.
상기 제2타원은 장축이 상기 본체 플레이트와 평행한 것이 바람직하다.
상기 제1렌즈패턴의 깊이는 상기 제1타원의 장반경의 33% 내지 43%인 것이 바람직하다.
상기 제1타원의 단반경은 장반경의 40% 내지 60%인 것이 바람직하다.
상기 제2렌즈패턴의 단반경은 상기 제1렌즈패턴의 장반경의 13% 내지 23%인 것이 바람직하다.
상기 제2타원의 단반경은 장반경의 10% 내지 50%인 것이 바람직하다.
상기 제1렌즈패턴의 영역은 상기 제2렌즈패턴의 영역 내에 포함되는 것이 바람직하다.
상기 제1렌즈패턴은 행렬형태로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1렌즈패턴은 서로 엇갈리게 배치되어 있는 복수의 열로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1렌즈패턴은 상기 발광다이오드에 가까워질수록 높은 밀도로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1타원의 단축은 상기 광학플레이트와 상기 발광다이오드 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 광학 플레이트는 아크릴 재질로 이루어진 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
본발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 1을 보면 액정표시장치(1)는 액정패널(100), 액정패널(100)에 연결되어 액정패널을 구동하는 구동부(200), 액정패널(100)의 후방에 위치하는 백라이트 유 닛(300)을 포함한다.
액정패널(100)과 백라이트 유닛(300)은 상부 커버(400)와 하부 커버(500) 내에 수용된다.
액정패널(100)은 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있는 제1기판(101)과 제1기판(101)과 대면하고 있는 제2기판(102), 양 기판(101, 102)을 접합시키며 셀갭을 형성하는 실런트(미도시), 양 기판(101, 102)과 실런트 사이에 위치하는 액정층(미도시)을 포함한다.
구동부(200)는 연성인쇄회로기판(FPC. 202), 연성 인쇄회로기판(202)에 장착되어 있는 구동칩(201), 연성인쇄회로기판(202)의 타측에 연결되어 있는 회로기판(PCB, 203)을 포함한다. 도시된 구동부(200)는 COF(chip on film) 방식을 나타낸 것이며, TCP(tape carrier package), COG(chip on glass) 등 공지의 다른 방식도 가능하다. 구동부 (200)의 일부가 배선형성과정에서 제1기판(101)에 형성되는 것도 가능하다.
백라이트 유닛(300)은 액정패널(100)의 후방에 순차적으로 위치하는 광학필름(310), 광학 플레이트(320), 광원부(330)를 포함한다.
광학필름(310)은 순차적으로 적층된 확산 시트(311), 프리즘 시트(312) 및 보호시트(313)를 포함한다.
확산 시트(311)는 베이스필름(미도시)과, 베이스필름 전면에 형성된 확산코팅층(미도시)을 포함하며 이루어져 있으며, 입사되는 빛을 확산시킨다.
프리즘 시트(312)는 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖 고 형성되어 있으며, 확산 시트(311)를 통과한 빛이 수직하게 진행될 수 있도록 하여 휘도를 향상시킨다.
보호시트(313)는 외부의 충격이나 이물질의 유입을 방지하며, 먼지나 긁힘에 민감한 확산 시트(311) 및 프리즘 시트(312)를 보호한다.
광학플레이트(320)는 광원부(330)로부터 입사되는 빛의 분포를 변경하여 확산 시트(311)에 공급한다. 광학플레이트(320)는 아크릴 수지로 이루어질 수 있으며 자세한 구조에 대하여는 후술한다.
광원부(330)는 발광다이오드 회로기판(331)과 발광다이오드 회로기판(331)에 실장되어 있는 발광다이오드(332)를 포함한다.
발광다이오드 회로기판(331)은 에폭시수지 또는 세라믹으로 이루어지며, 열전달율이 우수한 알루미늄을 포함할 수 있다. 발광다이오드 회로기판(331) 상에는 발광다이오드(332)에 전원을 공급하기 위한 배선(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
발광다이오드(332)는 발광다이오드 회로기판(331) 상에 3*4 형태로 배치되어 있다. 본 실시예에서 발광다이오드(332) 상에 형성되어 발광다이오드(332)의 휘도분포를 조절하는 커버렌즈는 생략되어 있다.
도시하지는 않았지만 발광다이오드 회로기판(331) 상에는 반사판이 위치하며, 반사판에는 발광다이오드(332)를 노출시키는 개구부가 형성되어 있다.
다른 실시예에서 발광다이오드 회로기판(332)은 복수개로 마련될 수 있다.
이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 광학플레이트(320)에 대하여 자세히 설명한다.
도 3을 보면 광학 플레이트(320)은 플레이트 본체(321), 플레이트 본체(321)의 제1면(321a)에 함몰 형성되어 있는 제1렌즈패턴(322) 및 플레이트 본체(321)의 제2면(321b)에 돌출 형성되어 있는 제2렌즈패턴(323)을 포함한다. 제1렌즈패턴(322)과 제2렌즈패턴(323)은 서로 대응한다.
도 1 및 도 2를 보면 플레이트 본체(321)의 제1면(321a)은 광원부(330)를 향하고 있으며, 이에 따라 제1렌즈패턴(322)은 광원부(330)를 향하고 있다. 플레이트 본체(321)의 제2면(321b)은 확산시트(311)를 향하고 있으며, 이에 따라 제2렌즈패턴(323)은 확산시트(311)를 향하고 있다.
도 4를 보면 함몰형성된 제1렌즈패턴(322)의 꼭지점(322a)과 돌출형성된 제2렌즈패턴(323)의 꼭지점(323a)은 서로 대응되도록, 즉 광학플레이트(320)의 판면과 수직인 어느 한 축 상에 동시에 위치하도록 배치되어 있다.
또한 제2렌즈패턴(323)은 제1렌즈패턴(322) 보다 넓게 마련되어 있다. 즉 제2렌즈패턴(323)의 직경(w2)은 제1렌즈패턴(322)의 직경(w1)보다 크다. 이에 따라 제1렌즈패턴(322)의 영역은 제2렌즈패턴(323)의 영역 내에 위치하게 된다.
제1렌즈패턴(322)은 제1타원의 일부이며, 제2렌즈패턴(323)은 제2타원의 일부이다.
제1타원은 단축이 광학플레이트(320)와 평행하며, 단반경(a1)은 장반경(b1)의 40% 내지 60%이다.
제2타원은 장축이 광학플레이트(320)와 평행하며, 단반경(a2)은 장반경(b2)의 10% 내지 50%이다. 제2타원의 단반경(a2)는 제1타원의 장반경(b1)의 13% 내지 23%이다.
제1렌즈패턴(322)의 깊이(d1)는 제1타원의 장반경(b1)의 33% 내지 43%인데, 이에 대하여는 후술한다.
한편 제2렌즈패턴(323)의 높이(d2)는 제2타원의 단반경(a2)의 80% 내지 100%이다.
더욱 구체적으로 플레이트 본체(321)의 두께(d3)는 1.5mm 내지 2.5mm, 제1타원의 장반경(b1)은 1.95*0.95mm 내지 1.95*1.05mm, 제1렌즈패턴(322)의 깊이(d1)는 0.75*0.95mm 내지 0.75*1.05mm, 제2타원의 단반경(a2)은 0.35*0.95mm 내지 0.35*1.05mm일 수 있다.
도 5를 참조하여 발광다이오드(332)에서 발광된 빛의 경로를 설명한다.
발광다이오드(332) 상에는 별도의 커버 렌즈가 마련되어 있지 않기 때문에, 발광다이오드(332)에서 발광된 빛의 휘도 분포는 어느 방향에서나 비슷하게 된다. 이에 따라 발광다이오드(332)의 바로 위에 위치하는 A영역에는 비교적 많은 빛이 입사되고, 발광다이오드(332) 사이의 B영역에는 비교적 적은 빛이 입사된다.
한편 발광다이오드(332)는 제1타원의 단경의 하부에 위치한다.
발광다이오드(332)에서 발광된 빛은 제1렌즈패턴(322)을 거치면서 한번 확산되고, 제2렌즈패턴(323)을 지나면서 다시 한번 확산된다. 이와 같은 2회의 확산과정을 거친 빛은 A영역에 집중되지 않고 A영역과 B영역에 분산된다.
제1렌즈패턴(322)와 제2렌즈패턴(323)의 형상에 대한 시뮬레이션 결과 광학 플레이트(320)로부터 출사된 빛의 휘도분포는 제1타원의 장반경(b1)과 제1 렌즈패턴(322)의 깊이(d1)의 비에 큰 영향을 받음을 확인하였다.
도 6은 제1타원의 장반경(b1)과 제1렌즈패턴(322)의 깊이(d1)의 비에 따른 휘도 분포를 나타낸 것이다.
시뮬레이션에서는 제1타원의 '장경(b1*2)'과 '제1타원의 단경과 광학플레이트(320)간의 이격거리(도 2의 c)'변화시켰다. 제1렌즈패턴(322)의 깊이(d1)는 b1-c로 구해진다.
도 6를 보면 제1타원의 장반경(b1)과 제1렌즈패턴의 깊이(d1)가 일정한 비율을 유지할 경우 휘도 균일성이 향상되며, 이 비율을 벗어날수록 휘도 균일성이 불량해 짐을 알 수 있다.
시뮬레이션 결과 제1렌즈패턴(322)의 깊이(d1)가 제1타원의 장반경(b1)의 33% 내지 43%일 경우 휘도의 균일성이 우수함을 확인하였다.
이상과 같이 휘도의 균일성이 우수한 광학 플레이트(400)를 사용하면 표시품질이 우수해진다. 한편 휘도 균일성이 향상되면 발광다이오드(332)의 개수를 줄이거나, 발광다이오드(332) 간의 거리를 증가시킬 수 있어 원가 절감이 가능하다. 또한 광학 플레이트(400)와 발광다이오드(332) 간의 거리(도 5의 d4)를 감소시켜 액정표시장치(1)를 슬림화할 수 있다.
도 7을 참조하여 제2실시예를 설명한다.
제2실시예에서는 제1렌즈패턴(322)은 제1실시예와 같이 복수의 열로 배치되어 있다. 그러나 각 열은 제1렌즈패턴(322)이 서로 엇갈리게 배치되어 있다.
제1렌즈패턴(322)을 제2실시예와 같이 엇갈리게 배치하면 같은 면적에 더욱 많은 개수의 제1렌즈패턴(322)을 형성할 수 있다.
도시하지는 않았지만 제2렌즈패턴(323)도 제1렌즈패턴(322)에 대응하도록 배치되는 것은 물론이다.
도 8을 참조하여 제3실시예를 설명한다.
제3실시예서는 제1렌즈패턴(322)은 발광다이오드(332)에 대응하는 부분(D)에 밀집해 있다. 도시하지는 않았지만 제2렌즈패턴(323)도 제1렌즈패턴(322)에 대응하도록 배치되는 것은 물론이다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 휘도 균일성이 향상된 광학 플레이트와 이를 포함하는 액정표시장치가 제공된다.

Claims (24)

  1. 본체 플레이트와;
    상기 본체 플레이트의 제1면에서 함몰형성되어 있는 제1렌즈패턴과;
    상기 본체 플레이트의 제2면에서 돌출형성되어 있으며, 상기 제1렌즈패턴에 대응하는 제2렌즈패턴을 포함하며,
    상기 제1렌즈패턴의 종단면은 단축이 상기 본체 플레이트와 평행한 제1타원의 일부인 광학플레이트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2렌즈패턴의 종단면은 장축이 상기 본체 플레이트와 평행한 제2타원의 일부인 것을 특징으로 하는 광학플레이트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1렌즈패턴의 깊이는 상기 제1타원의 장반경의 33% 내지 43%인 것을 특징으로 하는 광학플레이트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1타원의 단반경은 장반경의 40% 내지 60%인 것을 특징으로 하는 광학플레이트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2렌즈패턴의 단반경은 상기 제1렌즈패턴의 장반경의 13% 내지 23%인 것을 특징으로 하는 광학플레이트.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2타원의 단반경은 장반경의 10% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 광학플레이트.
  8. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈패턴의 영역은 상기 제2렌즈패턴의 영역 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 광학플레이트.
  9. 액정패널과;
    상기 액정패널의 후방에 위치하며 복수의 발광다이오드를 포함하는 광원부와;
    상기 액정패널과 상기 광원부 사이에 위치하는 광학플레이트를 포함하며,
    상기 광학플레이트는,
    본체 플레이트와;
    상기 본체 플레이트의 제1면에서 함몰형성되어 있는 제1렌즈패턴과;
    상기 본체 플레이트의 제2면에서 돌출형성되어 있으며, 상기 제1렌즈패턴에 대응하는 제2렌즈패턴을 포함하는 액정표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1렌즈패턴의 종단면은 제1타원의 일부인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1타원은 단축이 상기 본체 플레이트와 평행한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1렌즈패턴의 깊이는 상기 제1타원의 장반경의 33% 내지 43%인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2렌즈패턴의 종단면은 제2타원의 일부인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2타원은 장축이 상기 본체 플레이트와 평행한 것을 특징으로 하는 광 액정표시장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1렌즈패턴의 깊이는 상기 제1타원의 장반경의 33% 내지 43%인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1타원의 단반경은 장반경의 40% 내지 60%인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2렌즈패턴의 단반경은 상기 제1렌즈패턴의 장반경의 13% 내지 23%인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2타원의 단반경은 장반경의 10% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  19. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈패턴의 영역은 상기 제2렌즈패턴의 영역 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  20. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈패턴은 행렬형태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  21. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈패턴은 서로 엇갈리게 배치되어 있는 복수의 열로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  22. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1렌즈패턴은 상기 발광다이오드에 가까워질수록 높은 밀도로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 제1타원의 단축은 상기 광학플레이트와 상기 발광다이오드 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  24. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 플레이트는 아크릴 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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