KR101318747B1 - 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치 - Google Patents

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Abstract

백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치가 개시된다.
백라이트 유닛은 광을 생성하는 램프; 도광 부재, 도광 부재의 일면에 형성된 제1 프리즘 패턴 및 도광 부재의 일면에 대향하는 도광 부재의 타면에 형성된 마이크로 렌즈 패턴을 포함하며, 램프와 인접하도록 배치되고, 램프로부터 입사된 광을 가이드하며, 가이드된 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시키는 도광판; 및 도광판의 상부에 배치되며, 램프로부터 출사된 광 중에서 도광판을 통해 상방으로 출사된 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시키는 광학 시트를 포함한다.
도광판, 프리즘 패턴, 마이크로 렌즈 패턴, 내구성, 휘도

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치 {BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
도 1은 종래의 백라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 종래의 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시장치에서 푸쉬 테스트 후 도광판의 프리즘 패턴을 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 도광판을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ´선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 도광판의 제1 프리즘 패턴 배열의 제1 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 도광판의 제1 프리즘 패턴 배열의 제2 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 도 3에 도시된 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시장치에서 푸쉬 테스트 후 도광판의 제1 프리즘 패턴을 보여주는 사진이다.
도 9는 도 3에 도시된 도광판의 마이크로 렌즈 패턴 배열의 제1 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 10은 도 3에 도시된 도광판의 마이크로 렌즈 패턴 배열의 제2 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 도 3에 도시된 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시장치에서 푸쉬 테스트 후 도광판의 마이크로 렌즈 패턴을 보여주는 사진이다.
도 12는 도 3에 도시된 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 분해 사시도이다.
{도면의 주요부분에 대한 부호의 설명}
100: 액정 표시장치 110: 백라이트 유닛
120: 램프 130: 도광판
132: 도광 부재 134: 제1 프리즘 패턴
136: 마이크로 렌즈 패턴 140: 광학 시트
142: 제1 프리즘 시트 148: 제2 프리즘 시트
160: 반사판 170: 액정 패널
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 및 플라즈마 디스플레이 패 널(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 평판 표시장치(Flat Panel Display: FPD)의 사용이 증가하고 있다. 그 중 고해상도를 구현할 수 있고 소형화뿐만 아니라 대형화가 가능한 액정 표시장치가 널리 사용되고 있다.
액정 표시장치는, 일반적으로, 액정의 전기 광학 특성을 이용하여 화상을 표시한다.
이를 위해, 액정 표시장치는 액정 패널 및 백라이트 유닛을 포함한다.
액정 패널은 백라이트 유닛으로부터 제공되는 광을 사용하여 화상을 표시한다.
백라이트 유닛은 액정 패널의 하부에 배치되어 액정 패널에 광을 제공한다. 이러한 백라이트 유닛은 램프의 배치에 따라 직하형 및 에지(edge)형으로 구분될 수 있다.
직하형 백라이트 유닛은 액정 패널의 배면에 적어도 1개의 램프를 배치시킨 백라이트 유닛을 말한다. 직하형 백라이트 유닛에서는 상술한 바와 같이, 램프가 액정 패널의 배면에 배치되므로 램프로부터 출사된 광은 도광판의 도움 없이 액정 패널에 직접 제공된다.
직하형 백라이트 유닛은 에지형 백라이트 유닛에 비해 상대적으로 많은 램프를 사용할 수 있어서, 고휘도를 요구하는 대형의 액정 표시장치에 주로 사용된다.
에지형 백라이트 유닛은 액정 패널의 측면에 인접하여 램프를 배치시킨 백라이트 유닛을 말한다. 에지형 백라이트 유닛에서 램프로부터 출사된 광은 액정 패널의 배면에 형성된 도광판에 의해 가이드된 후, 액정 패널에 제공된다.
에지형 백라이트 유닛은 박형화에 유리하여 중소형의 액정 표시장치에 주로 사용된다.
상기 도광판 및 이를 구비하는 에지형 백라이트 유닛에 대해 도 1 및 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 종래의 백라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 분해 사시도이다. 도 2는 종래의 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시장치에서 푸쉬 테스트 후 도광판의 프리즘 패턴을 보여주는 사진이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 종래의 백라이트 유닛(10)은 램프(20), 도광판(30) 및 광학 시트(40)를 포함한다. 또한, 종래의 백라이트 유닛(10)은 반사판(60)을 더 포함한다.
램프(20)는 외부로부터 전원을 인가받아 구동되며, 광을 생성한다. 여기서, 미설명 부호 22는 램프의 일부를 감싸도록 형성된 램프 하우징이다.
도광판(30)은 램프(20)와 인접하도록 배치되어 램프(20)로부터 입사된 광을 가이드하며, 자신에 의해 가이드된 상기 광을 집광하여 상방으로 출사시킨다.
이를 위해, 도광판(30)은 도광 부재(32) 및 상기 도광 부재(32)의 하면에 형성된 프리즘 패턴(34)을 포함한다. 여기서, 프리즘 패턴(34)은 램프(20)로부터 입사된 광을 집광시키기 위해 삼각 프리즘 막대 형상으로 형성된다.
광학 시트(40)는 도광판(30)의 상부에 배치되며, 램프(20)로부터 출사된 광 중 도광판(30)을 통해 상방으로 출사된 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시킨다.
이를 위해, 광학 시트(40)는 프리즘 시트(42) 및 보호 시트(54)로 구성될 수 있다.
상기의 구성을 갖는 종래의 백라이트 유닛(10)에서 도광판(30)의 프리즘 패턴(34)이, 상술한 바와 같이, 도광 부재(32)의 하면에 형성되기 때문에, 도광판(30)은 근본적으로 자신의 배면으로 유입되는 외력에 취약한 구조를 가지게 된다. 즉, 도광판(30)의 기구적 내구성이 떨어지는 문제점이 발생한다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 푸쉬 테스트(push test)에 의해 도광판(30)의 프리즘 패턴(34)은 손상될 수 있다. 여기서, 푸쉬 테스트란 기구적인 신뢰성 테스트의 일종으로서 액정 표시장치의 배면으로 소정 크기의 힘을 소정 시간 동안 가한 다음, 백라이트 유닛(10) 및 액정 표시장치의 불량 상태를 체크하는 테스트를 말한다.
상기와 같은 푸쉬 테스트에 의해 도광판(30)의 프리즘 패턴(34)이 손상되면, 프리즘 패턴(34)이 손상된 도광판(30)을 구비하는 백라이트 유닛(10)에서 프리즘 패턴(34)이 손상된 부위가 정상 부위와 다른 휘도 특성을 나타내는 문제점이 발생한다. 이는 백점(white spot) 등과 같은 화질 불량으로 인지될 수 있다.
한편, 종래의 백라이트 유닛(10)에서 램프(20)의 길이 방향을 따라 램프(20)와 인접한 부위가 띠처럼 밝게 보이는 휘선 불량이 발생할 수 있다. 이는 광량이 상대적으로 많은 램프(20)와 인접한 부위에서 도광판(30)의 프리즘 패턴(34)에 의해 많은 양의 광이 집광되기 때문이다.
또한, 램프(20)의 양단, 즉, 램프(20)의 전극부는 실질적으로 광을 출사하지 못하므로 램프(20)의 전극부에 인접한 도광판(30) 부위는 어둡게 되는 불량이 발생할 수 있다.
이 때문에, 백라이트 유닛(10) 및 이를 구비하는 액정 표시장치의 휘도 균일도가 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
상기한 백점, 휘선 및 램프(20) 전극부 어두움 등과 같은 불량은 백라이트 유닛(10)의 표시 품질뿐만 아니라 상기 백라이트 유닛(10)을 구비하는 액정 표시장치의 표시 품질을 저하시킬 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 도광판의 기구적 내구성을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 도광판의 기구적 내구성을 향상시킴으로써 표시 품질을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 백점, 휘선 및 램프 전극부 어두움 불량 중 적어도 어느 하나 이상을 개선함으로써 표시 품질을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로 부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 광을 생성하는 램프; 도광 부재, 상기 도광 부재의 일면에 형성된 제1 프리즘 패턴 및 상기 도광 부재의 일면에 대향하는 상기 도광 부재의 타면에 형성된 마이크로 렌즈 패턴을 포함하며, 상기 램프와 인접하도록 배치되고, 상기 램프로부터 입사된 광을 가이드하며, 가이드된 상기 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시키는 도광판; 및 상기 도광판의 상부에 배치되며, 상기 램프로부터 출사된 광 중에서 상기 도광판을 통해 상방으로 출사된 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시키는 광학 시트를 포함한다.
여기서, 상기 광학 시트는, 상기 도광판의 상부에 배치되며, 제1 기재 및 상기 제1 기재 상에 형성된 제2 프리즘 패턴을 포함하며, 상기 도광판을 통해 상방으로 출사된 상기 광을 집광하여 상방으로 출사시키는 제1 프리즘 시트; 및 상기 제1 프리즘 시트의 상부에 배치되며, 제2 기재 및 상기 제2 기재 상에 형성된 제3 프리즘 패턴을 포함하며, 상기 제1 프리즘 시트를 통해 상방으로 출사된 상기 광을 집광하여 상방으로 출사시키는 제2 프리즘 시트를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 제1 프리즘 패턴은, 상기 램프의 길이 방향에 수직한 방향을 따라 형성될 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 제1 프리즘 패턴의 산의 피치는, 상기 제1 프리즘 패 턴이 형성된 위치에 따라 일정할 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 제1 프리즘 패턴의 산의 피치는, 상기 제1 프리즘 패턴이 형성된 위치에 따라 가변될 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴은, 음각 및 양각 형상 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴은, 반구형 및 타원체형 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴의 밀도는, 상기 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 위치에 따라 일정할 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴의 밀도는, 상기 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 위치에 따라 가변될 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시장치는 광을 생성하는 램프; 도광 부재, 상기 도광 부재의 일면에 형성된 제1 프리즘 패턴 및 상기 도광 부재의 일면에 대향하는 상기 도광 부재의 타면에 형성된 마이크로 렌즈 패턴을 포함하며, 상기 램프와 인접하도록 배치되고, 상기 램프로부터 입사된 광을 가이드하며, 가이드된 상기 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시키는 도광판; 상기 도광판의 상부에 배치되며, 상기 램프로부터 출사된 광 중에서 상기 도광판을 통해 상방으로 출사된 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시키는 광학 시트; 및 상기 광학 시트의 상부에 배치되며, 상기 광학 시트를 통해 상방으로 출사된 광을 사용하여 화상을 표시하는 액정 패널을 포함한다.
여기서, 상기 광학 시트는, 상기 도광판의 상부에 배치되며, 제1 기재 및 상기 제1 기재 상에 형성된 제2 프리즘 패턴을 포함하며, 상기 도광판을 통해 상방으로 출사된 상기 광을 집광하여 상방으로 출사시키는 제1 프리즘 시트; 및 상기 제1 프리즘 시트의 상부에 배치되며, 제2 기재 및 상기 제2 기재 상에 형성된 제3 프리즘 패턴을 포함하며, 상기 제1 프리즘 시트를 통해 상방으로 출사된 상기 광을 집광하여 상방으로 출사시키는 제2 프리즘 시트를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 제1 프리즘 패턴은, 상기 램프의 길이 방향에 수직한 방향을 따라 형성될 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 제1 프리즘 패턴의 산의 피치는, 상기 제1 프리즘 패턴이 형성된 위치에 따라 일정할 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 제1 프리즘 패턴의 산의 피치는, 상기 제1 프리즘 패턴이 형성된 위치에 따라 가변될 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴은, 음각 및 양각 형상 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴은, 반구형 및 타원체형 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴의 밀도는, 상기 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 위치에 따라 일정할 수 있다.
여기서, 상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴의 밀도는, 상기 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 위치에 따라 가변될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(110)은 램프(120), 도광판(130) 및 광학 시트(140)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(110)은 반사판(160)을 더 포함할 수 있다.
램프(120)는 외부로부터 전원을 인가받아 구동되며, 광을 생성한다. 램프(120)는 도광판(130)의 일측 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상으로 형성되거나, 도광판(130)의 양측 길이 방향을 따라 적어도 두개 이상으로 형성될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
램프(120)는 냉음극관 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL), 열음극관 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp: HCFL), 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp: EEFL) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
램프(120)로부터 출사된 광은 도광판(130) 내부로 직접 입사되거나, 램 프(120)의 일부, 예를 들어, 램프(120) 외주면의 3/4 정도를 감싸도록 형성된 램프 하우징(122)에 반사된 후 도광판(130) 내부로 입사될 수 있다.
도광판(130)은 램프(120)와 인접하도록 배치되어 램프(120)로부터 입사된 광을 가이드하며, 자신에 의해 가이드된 상기 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시킨다. 여기서, Y축 방향을 따라 램프(120)로부터 멀어질수록 도광판(130)의 두께가 작아질 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
도 4는 도 3에 도시된 도광판을 나타낸 사시도이다. 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ´선을 따라 절단한 단면도이다.
도광판(130)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 도광 부재(132), 제1 프리즘 패턴(134) 및 마이크로 렌즈 패턴(136)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 도광 부재(132), 제1 프리즘 패턴(134) 및 마이크로 렌즈 패턴(136)은 동일 재질을 가지며 일체화된 형태로 형성될 수 있다.
도광 부재(132)는 램프(120)로부터 입사된 광을 내부 전반사시킴으로써 상기 광이 도광 부재(132) 내부에서 골고루 퍼질 수 있도록 가이드한다.
이를 위해, 도광 부재(132)는 높은 내부 전반사율을 가짐과 아울러 기계적 강도 및 내열성이 우수한 투명한 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 예를 들어, 도광 부재(132)는 폴리카보네이트(polycarbonate: PC) 및 아크릴 수지(acryl resin) 중 어느 하나의 재질을 갖도록 형성될 수 있다.
제1 프리즘 패턴(134)은 도광 부재(132)의 일면, 예를 들어, 도광 부재(132)의 상면에 형성될 수 있다. 제1 프리즘 패턴(134)은 램프(120)로부터 입사되어 도 광 부재(132)에 의해 가이드된 광을 집광하며, 자신에 의해 집광된 상기 광을 상방으로 출사시킨다.
이를 위해, 제1 프리즘 패턴(134)은 자신의 단면 형상, 즉, XZ평면 상의 형상이 삼각형일 수 있다. 이때, 제1 프리즘 패턴(134)은 램프(120)의 길이 방향에 수직한 방향인 Y축 방향을 따라 형성됨으로써 삼각 프리즘 막대 형상을 가질 수 있다.
제1 프리즘 패턴(134)의 산의 피치(P)는 20㎛ 내지 100㎛일 수 있으며, 보다 구체적으로 30㎛ 내지 70㎛일 수 있다. 이는 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 피치(P)가 20㎛보다 작으면 제1 프리즘 패턴(134) 크기가 매우 작아지므로 제1 프리즘 패턴(134)에 의한 집광 효율이 떨어질 수 있기 때문이다. 또한, 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 피치(P)가 100㎛보다 크면 도광판(130) 전체에 걸쳐 제1 프리즘 패턴(134) 수가 매우 적게 되므로 제1 프리즘 패턴(134)에 의한 집광 효율이 떨어질 수 있기 때문이다.
그러나, 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 피치(P)는 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 각도(A), 도광판(130)의 크기, 램프(120)의 개수 및 배치, 및 광학 시트(140) 구성 등에 따라 달라질 수 있으므로, 상기한 바에 국한되지 않는다.
도 6은 도 3에 도시된 도광판의 제1 프리즘 패턴 배열의 제1 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
제1 프리즘 패턴(134)의 산의 피치(P)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 프리즘 패턴(134)이 형성된 위치에 따라 일정할 수 있다. 즉, 제1 프리즘 패턴(134) 산의 피치(P)는 도광판(130) 전역에 걸쳐 일정할 수 있다.
반면, 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 피치(P)는 제1 프리즘 패턴(134)이 형성된 위치에 따라 가변될 수 있다. 즉, 제1 프리즘 패턴(134) 산의 피치(P)는 도광판(130) 전역에 걸쳐 가변될 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 도광판의 제1 프리즘 패턴 배열의 제2 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
구체적으로, 예를 들어, 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 피치(P)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 도광판(130)의 중앙부로부터 도광판(130)의 일측 및 타측으로 갈수록 작아질 수 있다.
상기와 같이, 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 피치(P)를 제1 프리즘 패턴(134)이 형성된 위치에 따라 일정하게 하거나 가변시키는 이유는 휘도 균일도를 향상시키기 위함이다. 여기서, 상기 휘도 균일도는 램프(120)의 배치, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 크기 및 밀도 등에 따라 달라질 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 각도(A)는 90도 내지 150도일 수 있다. 이는 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 각도(A)가 90도보다 작으면 제1 프리즘 패턴(134)이 뾰족한 형상을 갖게 됨으로써 제1 프리즘 패턴(134)이 외력에 의해 쉽게 손상될 수 있기 때문이다. 또한, 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 각도(A)가 150도보다 크면 제1 프리즘 패턴(134)의 산 높이가 줄어들므로 제1 프리즘 패턴(134)에 의한 집광 효율이 떨어질 수 있기 때문이다.
그러나, 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 각도(A)는 제1 프리즘 패턴(134)의 산 의 피치(P), 도광판(130)의 크기, 램프(120)의 개수 및 배치, 및 광학 시트(140) 구성 등에 따라 달라질 수 있으므로, 상기한 바에 국한되지 않는다.
상기한 바와 같이, 제1 프리즘 패턴(134)은, 예를 들어, 도광 부재(132)의 상면에 형성될 수 있으므로 도광판(130)의 기구적 내구성을 확보할 수 있다.
도 8은 도 3에 도시된 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시장치에서 푸쉬 테스트 후 도광판의 제1 프리즘 패턴을 보여주는 사진이다.
이 때문에, 제1 프리즘 패턴(134)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 푸쉬 테스트 후에도 손상되지 않을 수 있다.
이로 인해, 백점 등과 같은 화질 불량을 개선할 수 있으며, 백라이트 유닛(110) 및 이를 구비하는 액정 표시장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 프리즘 패턴(134)에 의해 광이 집광될 수 있으므로 고휘도의 백라이트 유닛(110) 및 액정 표시장치를 구현할 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 마이크로 렌즈 패턴(136)은 도광 부재(132)의 일면에 대향하는 도광 부재(132)의 타면, 예를 들어, 도광 부재(132)의 하면에 형성될 수 있다.
마이크로 렌즈 패턴(136)은 램프(120)로부터 입사되어 도광 부재(132)에 의해 가이드된 광을 확산시키며, 자신에 의해 확산된 상기 광이 제1 프리즘 패턴(134) 방향으로 진행하도록 한다.
이를 위해, 마이크로 렌즈 패턴(136)은 음각 및 양각 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있으나, 이하에서는 마이크로 렌즈 패턴(136)이 음각의 형상으 로 형성된 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 마이크로 렌즈 패턴(136)은 반구형 및 타원체형 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있으나, 이하에서는 마이크로 렌즈 패턴(136)이 반구형의 형상으로 형성된 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 이하에서는 음각의 반구형 형상을 가지는 마이크로 렌즈 패턴(136)을 예로 들어 설명한다.
마이크로 렌즈 패턴(136)은 자신의 직경(D)이 3㎛ 내지 70㎛일 수 있으며, 보다 구체적으로 5㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 이는 마이크로 렌즈 패턴(136)의 직경(D)이 3㎛보다 작으면 마이크로 렌즈 패턴(136)에 의해 광이 잘 확산되지 않을 수 있기 때문이다. 또한, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 직경(D)이 70㎛보다 크면 육안으로 관찰될 수 있으므로 백라이트 유닛(110) 및 이를 구비하는 액정 표시장치의 표시 품질이 저하될 수 있기 때문이다.
그러나, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 직경(D)은 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 피치(P) 및 각도(A), 도광판(130)의 크기 및 두께, 램프(120)의 개수 및 배치, 및 광학 시트(140) 구성 등에 따라 달라질 수 있으므로, 상기한 바에 국한되지 않는다.
마이크로 렌즈 패턴(136)의 깊이(T)는 3㎛ 내지 40㎛일 수 있으며, 보다 구체적으로 5㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 이는 마이크로 렌즈 패턴(136)의 깊이(T)가 상기한 범위 값을 가질 때, 마이크로 렌즈 패턴(136)에 의한 광확산 효율이 높아질 수 있기 때문이다.
그러나, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 깊이(T) 역시, 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 피치(P) 및 각도(A), 도광판(130)의 크기 및 두께, 램프(120)의 개수 및 배치, 및 광학 시트(140) 구성 등에 따라 달라질 수 있으므로, 상기한 바에 국한되지 않는다.
도 9는 도 3에 도시된 도광판의 마이크로 렌즈 패턴 배열의 제1 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도는, 도 9에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈 패턴(136)이 형성된 위치에 따라 일정할 수 있다. 즉, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도는 도광판(130) 전역에 걸쳐 일정할 수 있다. 여기서, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도란 도광판(130)의 단위 면적 당 마이크로 렌즈 패턴(136)이 형성된 개수를 의미할 수 있다. 따라서, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도가 크다라는 것은 도광판(130)의 단위 면적 당 마이크로 렌즈 패턴(136)이 많이 형성되어 있다라는 것을 말하며, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도가 작다라는 것은 도광판(130)의 단위 면적 당 마이크로 렌즈 패턴(136)이 적게 형성되어 있다라는 것을 말할 수 있다.
마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도는, 상술한 바와 다르게, 마이크로 렌즈 패턴(136)이 형성된 위치에 따라 가변될 수 있다. 즉, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도는 도광판(130) 전역에 걸쳐 가변될 수 있다.
구체적으로, 예를 들어, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도는 도광판(130)의 중앙부로부터 도광판(130)의 가장자리로 갈수록 커질 수 있다.
도 10은 도 3에 도시된 도광판의 마이크로 렌즈 패턴 배열의 제2 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도는 도광판(130)의 중앙부로부터 도광판(130)의 가장자리로 갈수록 동심원을 그리며 커질 수 있다.
상기와 같이, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도를 마이크로 렌즈 패턴(136)이 형성된 위치에 따라 일정하게 하거나 가변시키는 이유는 휘도 균일도를 향상시키기 위함이다. 여기서, 상기 휘도 균일도는 램프(120)의 배치, 제1 프리즘 패턴(134)의 피치(P) 및 산의 각도(A) 등에 따라 달라질 수 있다.
도 11은 도 3에 도시된 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시장치에서 푸쉬 테스트 후 도광판의 마이크로 렌즈 패턴을 보여주는 사진이다.
상기한 바와 같이, 마이크로 렌즈 패턴(136)이, 예를 들어, 도광 부재(132)의 하면에 형성되어 있다 할지라도 마이크로 렌즈 패턴(136)은 반구형 및 타원체형 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성되므로, 도 11에 도시된 바와 같이, 푸쉬 테스트 후에도 손상되지 않을 수 있다.
또한, 상기 마이크로 렌즈 패턴(136)에 의해 푸쉬 테스트 시 도광판(130)이 받는 힘이 일차적으로 분산될 수 있으므로, 제1 프리즘 패턴(134)이 더욱 보호될 수 있다.
한편, 상술한 바에 따라, 제1 프리즘 패턴(134)의 피치(P) 및 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도를 서로 변경시키면서 원하는 휘도 및 휘도 균일도를 확보할 수 있다. 여기서, 제1 프리즘 패턴(134)의 피치(P) 및 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도를 서로 변경시킬 뿐만 아니라, 제1 프리즘 패턴(134)의 산의 각도(A), 마이크로 렌즈 패턴(136)의 직경(D) 및 깊이(T) 중 적어도 어느 하나 이상을 변경시킬 수 있다라는 것은 자명하다.
예를 들어, 제1 프리즘 패턴(134)의 피치(P)를 위치에 따라 일정하게 한 후, 마이크로 렌즈 패턴(136)의 밀도를 위치에 따라 가변시킴으로써 원하는 휘도 및 휘도 균일도를 확보할 수 있다.
이 때문에, 고휘도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 휘선 및 램프(120) 전극부 어두움 등과 같은 불량을 개선할 수 있다.
결과적으로, 백라이트 유닛(110) 및 이를 구비하는 액정 표시장치의 표시 품질이 향상될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 광학 시트(140)는 도광판(130)의 상부에 배치되며, 램프(120)로부터 출사된 광 중 도광판(130)을 통해 상방으로 출사된 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시킨다.
이를 위해, 광학 시트(140)는 제1 및 제2 프리즘 시트(142, 148)를 포함할 수 있다. 또한, 광학 시트(140)는 보호 시트(154)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 광학 시트(140)의 구성은 상기한 바에 국한되지 않는다.
제1 프리즘 시트(142)는 광학 시트(140) 중 최하부에 배치될 수 있으며, 도광판(130)을 통해 상방으로 출사된 광을 집광하며, 자신에 의해 집광된 상기 광을 상방으로 출사시킨다.
이를 위해, 제1 프리즘 시트(142)는 제1 기재(144) 및 상기 제1 기재(144) 상에 형성된 제2 프리즘 패턴(146)을 포함할 수 있다.
제2 프리즘 패턴(146)은 자신의 단면 형상, 즉, YZ평면 상의 형상이 삼각형일 수 있다. 이때, 제2 프리즘 패턴(146)은 램프(120)의 길이 방향에 수평한 방향인 X축을 따라 형성됨으로써 삼각 프리즘 막대 형상을 가질 수 있다.
제2 프리즘 패턴(146)의 산의 피치는 제2 프리즘 패턴(146)이 형성된 위치에 따라 일정하거나 가변될 수 있다. 여기서, 제2 프리즘 패턴(146)의 산의 피치가 위치에 따라 가변되는 경우, 제2 프리즘 패턴(146)의 산의 피치는 제1 프리즘 시트(142)의 중앙부로부터 제1 프리즘 시트(142)의 일측 및 타측으로 갈수록 작아질 수 있다.
제2 프리즘 시트(148)는 제1 프리즘 시트(142)의 상부에 배치될 수 있으며, 제1 프리즘 시트(142)를 통해 상방으로 출사된 광을 집광하며, 자신에 의해 집광된 상기 광을 상방으로 출사시킨다.
이를 위해, 제2 프리즘 시트(148)는 제2 기재(150) 및 상기 제2 기재(150) 상에 형성된 제3 프리즘 패턴(152)을 포함할 수 있다.
제3 프리즘 패턴(152)은 자신의 단면 형상, 즉, XZ평면 상의 형상이 삼각형일 수 있다. 이때, 제3 프리즘 패턴(152)은 램프(120)의 길이 방향에 수직한 방향인 Y축을 따라 형성됨으로써 삼각 프리즘 막대 형상을 가질 수 있다.
제3 프리즘 패턴(152)의 산의 피치는 제3 프리즘 패턴(152)이 형성된 위치에 따라 일정하거나 가변될 수 있다. 여기서, 제3 프리즘 패턴(152)의 산의 피치가 위치에 따라 가변되는 경우, 제3 프리즘 패턴(152)의 산의 피치는 제2 프리즘 시트(148)의 중앙부로부터 제2 프리즘 시트(148)의 일측 및 타측으로 갈수록 작아질 수 있다.
보호 시트(154)는 제2 프리즘 시트(148)의 상부에 배치될 수 있으며, 제2 프리즘 시트(148)의 제3 프리즘 패턴(152)을 보호함과 아울러 제2 프리즘 시트(148)를 통해 상방으로 출사된 광을 확산시킨 후, 자신에 의해 확산된 상기 광을 상방으로 출사시킨다.
반사판(160)은 도광판(130)의 하부에 배치될 수 있으며, 램프(120)로부터 출사된 광 중 도광판(130)을 통해 하방으로 출사된 광을 상방으로 반사시킨다.
이를 위해, 반사판(160)의 재질은 발포된 플라스틱, 예를 들어, 발포된 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate: PET)일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
한편, 도 12는 도 3에 도시된 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 분해 사시도이다. 도 12에 도시된 백라이트 유닛은 상술한 바와 동일하므로, 동일 부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략하고, 그 특징에 대해서만 설명한다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치(100)는 백라이트 유닛(110) 및 액정 패널(170)을 포함한다.
백라이트 유닛(110)은 액정 패널(170)의 하부에 배치될 수 있으며, 액정 패널(170)에 광을 제공한다.
이를 위해, 백라이트 유닛(110)은 램프(120), 도광판(130) 및 광학 시트(140)를 포함한다. 또한, 백라이트 유닛(110)은 반사판(160)을 더 포함할 수 있 다. 여기서, 상기 광학 시트(140)는 제1 및 제2 프리즘 시트(142, 148)를 포함할 수 있다. 또한, 광학 시트(140)는 보호 시트(154)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 광학 시트(140)의 구성은 상기한 바에 국한되지 않는다.
액정 패널(170)은 백라이트 유닛(110)의 상부, 구체적으로, 광학 시트(140)의 상부에 배치될 수 있으며, 서포터 메인(180) 상에 안착될 수 있다. 여기서, 액정 패널(170)은 서포터 메인(180)과 후크 및/또는 스크류를 통해 체결되는 탑 커버(190)에 의해 서포터 메인(180) 상에 고정될 수 있다. 여기서, 서포터 메인(180)은 액정 패널(170)을 안착시킬 뿐만 아니라 백라이트 유닛(110)을 수납할 수 있다.
액정 패널(170)은 광학 시트(140)를 통해 상방으로 출사된 광을 사용하여 화상을 표시한다. 여기서, 상기 광학 시트(140)를 통해 상방으로 출사된 광은 램프(120)로부터 출사되어 도광판(130) 및 광학 시트(140)를 거쳐 상방으로 출사된 광일 수 있다.
이를 위해, 액정 패널(170)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(172) 및 박막 트랜지스터 기판(174)을 포함할 수 있다.
컬러 필터 기판(172)은 액정 패널(170)을 통해 보여지는 화상이 색상을 띄도록 한다.
이를 위해, 컬러 필터 기판(172)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 기판 상에 박막으로 형성된 컬러 필터 어레이, 예를 들어, 적/녹/청색 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서, 컬러 필터 기판(172)의 외면에 제1 편광판이 부착될 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(174)은 인쇄회로기판(176)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 구동 필름(178)을 통해 인쇄회로기판(176)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가한다.
이를 위해, 박막 트랜지스터 기판(174)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판 상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터, 화소 전극 및 공통 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 공통 전극은 컬러 필터 기판(172)에 형성될 수도 있다. 여기서, 박막 트랜지스터 기판(174)의 외면에 제2 편광판이 부착될 수 있다.
이상 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명에 따르면, 도광판의 기구적 내구성을 확보할 수 있으며, 푸쉬 테스트 시 도광판의 프리즘 패턴이 손상되지 않을 수 있다. 이 때문에, 백점 등과 같은 화질 불량 등을 개선할 수 있다. 또한, 도광판의 프리즘 패턴 및 마이크로 렌즈 패턴에 의해 고휘도 및 휘도 균일도를 확보할 수 있다. 이 때문에, 휘선 및 램프 전 극부 어두움 등과 같은 화질 불량이 개선할 수 있다. 결과적으로, 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (44)

  1. 광을 생성하는 램프;
    도광 부재, 상기 도광 부재의 일면에 형성된 제1 프리즘 패턴 및 상기 도광 부재의 일면에 대향하는 상기 도광 부재의 타면에 형성된 마이크로 렌즈 패턴을 포함하며, 상기 램프와 인접하도록 배치되고, 상기 램프로부터 입사된 광을 가이드하며, 가이드된 상기 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시키는 도광판; 및
    상기 도광판의 상부에 배치되며, 상기 램프로부터 출사된 광 중에서 상기 도광판을 통해 상방으로 출사된 광을 확산 및 집광하여 상방으로 출사시키는 광학 시트를 포함하며,
    상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴의 밀도는, 상기 도광판의 중앙부로부터 상기 도광판의 가장자리로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 시트는,
    상기 도광판의 상부에 배치되며, 제1 기재 및 상기 제1 기재 상에 형성된 제2 프리즘 패턴을 포함하며, 상기 도광판을 통해 상방으로 출사된 상기 광을 집광하여 상방으로 출사시키는 제1 프리즘 시트; 및
    상기 제1 프리즘 시트의 상부에 배치되며, 제2 기재 및 상기 제2 기재 상에 형성된 제3 프리즘 패턴을 포함하며, 상기 제1 프리즘 시트를 통해 상방으로 출사된 상기 광을 집광하여 상방으로 출사시키는 제2 프리즘 시트
    를 포함하는 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 제1 프리즘 패턴은, 상기 램프의 길이 방향에 수직한 방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 제1 프리즘 패턴의 산의 피치는, 상기 제1 프리즘 패턴이 형성된 위치에 따라 일정한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 제1 프리즘 패턴의 산의 피치는, 상기 도광판의 중앙부로부터 상기 도광판의 일측 및 타측으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 제1 프리즘 패턴의 산의 피치는 20㎛ 내지 100㎛이고, 상기 도광판의 제1 프리즘 패턴의 산의 각도는 90도 내지 150도인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴의 밀도는, 상기 도광판의 중앙부로부터 상기 도광판의 가장자리로 갈수록 동심원을 그리며 커지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴의 직경은 3㎛ 내지 70㎛이고, 상기 도광판의 마이크로 렌즈 패턴의 깊이는 3㎛ 내지 40㎛인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  16. 삭제
  17. 제2항에 있어서,
    상기 제1 프리즘 시트의 제2 프리즘 패턴은 상기 램프의 길이 방향에 수평한 방향을 따라 형성되고,
    상기 제2 프리즘 시트의 제3 프리즘 패턴은 상기 램프의 길이 방향에 수직한 방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  18. 삭제
  19. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프리즘 시트 각각의 제2 및 제3 프리즘 패턴 각각의 산의 피치는, 상기 제2 및 제3 프리즘 패턴 각각이 형성된 위치에 따라 일정한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  20. 삭제
  21. 제2항에 있어서,
    상기 제1 프리즘 시트의 제2 프리즘 패턴의 산의 피치는, 상기 제1 프리즘 시트의 중앙부로부터 상기 제1 프리즘 시트의 일측 및 타측으로 갈수록 작아지고,
    상기 제2 프리즘 시트의 제3 프리즘 패턴의 산의 피치는, 상기 제2 프리즘 시트의 중앙부로부터 상기 제2 프리즘 시트의 일측 및 타측으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  22. 삭제
  23. 제1항 내지 제4항, 제6항, 제7항, 제14항, 제15항, 제17항, 제19항, 제21항 중 어느 한 항의 백라이트 유닛; 및
    상기 광학 시트의 상부에 배치되며, 상기 광학 시트를 통해 상방으로 출사된 광을 사용하여 화상을 표시하는 액정 패널을 포함하는 액정 표시장치.
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KR1020060131216A 2006-12-20 2006-12-20 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시장치 KR101318747B1 (ko)

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