KR101365091B1 - 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

백라이트 어셈블리는 광을 발생하는 광원, 도광판, 도광판의 하부에 배치되는 반사 시트 및 도광판의 상부에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트를 포함한다. 도광판은 광원으로부터의 광이 입사되는 입사면, 서로 이격되게 형성된 제1 프리즘 패턴들과 제1 프리즘 패턴들 사이에 형성되고 입사면에서 멀어질수록 상면과의 거리가 단계적으로 감소되는 평탄부들을 포함하는 하면 및 서로 연접하는 제2 프리즘 패턴들이 형성된 상면을 포함한다. 제1 프리즘 패턴은 전단의 평탄부로부터 상면 방향으로 경사지게 형성된 제1 경사면 및 제1 경사면의 상단으로부터 하면 방향으로 경사지게 형성되어 후단의 평탄부와 연결되는 제2 경사면을 포함한다. 이와 같이, 도광판의 하면에 제1 프리즘 패턴을 형성하여 휘도를 향상시키고, 광학 시트를 감소시켜 제조 비용을 절감할 수 있다.

Description

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치{BACK LIGHT ASSEMBLY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휘도를 상승시키고, 제조 비용을 절감할 수 있는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 표시하는 평판표시장치의 하나로써, CRT, PDP 등의 다른 표시 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 구동전압 및 낮은 소비전력을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
액정표시장치는 영상을 표시하는 액정표시패널이 자체적으로 발광하지 못하는 비발광성 소자이기 때문에, 액정표시패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리를 필요로 한다.
일반적으로, 백라이트 어셈블리는 광을 발생하는 램프, 램프로부터 공급되는 광을 액정표시패널 방향으로 가이드하기 위한 도광판(Light Guide Plate : LGP) 및 도광판의 하부에 배치되는 반사 시트를 포함한다.
그러나, 백라이트 어셈블리는 도광판으로부터 출사되는 광의 휘도 및 균일성을 향상시키기 위하여 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트 등 여러 장의 광학 시트를 사용함으로 인해, 제조 비용이 증가되고, 제품의 두께가 두꺼워지는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 휘도를 향상시키면서 제조 비용을 절감할 수 있는 백라이트 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 백라이트 어셈블리는 광을 발생하는 광원, 도광판, 상기 도광판의 하부에 배치되는 반사 시트 및 상기 도광판의 상부에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트를 포함한다. 상기 도광판은 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 입사면, 서로 이격되게 형성된 제1 프리즘 패턴들과 상기 제1 프리즘 패턴들 사이에 형성되고 상기 입사면에서 멀어질수록 상기 상면과의 거리가 단계적으로 감소되는 평탄부들을 포함하는 하면 및 서로 연접하는 제2 프리즘 패턴들이 형성된 상면을 포함한다. 상기 제1 프리즘 패턴은 전단의 평탄부로부터 상기 상면 방향으로 경사지게 형성된 제1 경사면 및 상기 제1 경사면의 상단으로부터 상기 하면 방향으로 경사지게 형성되어 후단의 평탄부와 연결되는 제2 경사면을 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 백라이트 어셈블리는 광을 발생하는 광원, 도광판, 상기 도광판의 하부에 배치되는 반사 시트 및 상기 도광판의 상부에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트를 포함한다. 상기 도광판은 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 입사면, 서로 이격되게 형성된 제1 프리즘 패턴들과 상기 제1 프리즘 패턴들 사이에 형성되고 상기 입사면에서 멀어질수록 상기 상면과의 거리가 단계적으로 감소되는 평탄부들을 포함하는 하면 및 서로 연접하는 제2 프리즘 패턴들이 형성된 상면을 포함한다. 상기 제1 프리즘 패턴은 n개의 역프리즘부들을 포함한다. 상기 n은 2 이상의 자연수이다.
이러한 백라이트 어셈블리에 따르면, 휘도를 향상시키고, 광학 시트를 감소시켜 제조 비용을 절감할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 백라이트 어셈블리의 결합된 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(100)는 광을 발생하는 광원(110), 광원(110)으로부터 발생된 광의 경로를 가이드하는 도광판(200), 도광판(200)의 하부에 배치되는 반사 시트(120) 및 도광판(200)의 상부에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트(130)를 포함한다.
광원(110)은 도광판(200)의 일 측면에 배치된다. 광원(110)은 외부의 인버터(미도시)로부터 인가되는 구동 전원에 반응하여 광을 발생한다. 광원(110)은 일 예로, 가늘고 긴 원통 형상의 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)로 형성된다. 이와 달리, 광원(110)은 양 단부의 외면에 전극이 형성된 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL)로 형성될 수 있다. 또한, 광원(110)은 복수의 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)를 포함할 수 있다.
백라이트 어셈블리(100)는 광원(110)의 삼면을 감싸면서 광원(110)을 보호하는 램프 커버(112)를 더 포함할 수 있다. 램프 커버(112)는 광원(110)을 보호함과 동시에, 광원(110)에서 발생된 광을 도광판(200) 측으로 반사시켜 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
도광판(200)은 광원(110)으로부터 입사되는 광의 진행 경로를 가이드한다. 도광판(200)은 광의 손실을 방지하기 위하여 투명한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 도광판(200)은 예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate : PMMA) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate : PC) 재질로 형성된다.
도광판(200)은 광원(110)으로부터의 광이 입사되는 입사면(210), 입사면(210)의 하변과 연결된 하면(220) 및 입사면(210)의 상변과 연결된 상면(230)을 포함한다. 도광판(200)은 입사면(210)으로부터 멀어질수록 두께가 감소되는 쐐기 형상을 갖는다.
도광판(200)의 하면(220)은 제1 프리즘 패턴(250)들 및 평탄부(260)를 포함한다.
제1 프리즘 패턴(250)들은 서로 이격되게 형성되며, 입사면(210)과 평행하게 형성된 스트라이프(Stripe) 형상을 갖는다. 즉, 제1 프리즘 패턴(250)들은 램프(110)의 길이 방향과 평행한 방향으로 형성된다. 제1 프리즘 패턴(250)들은 예를 들어, 일정한 간격으로 형성된다. 이와 달리, 제1 프리즘 패턴(250)들은 휘도의 균일성을 향상시키기 위하여, 입사면(210)으로부터 멀어질수록 간격이 좁아지게 형성될 수 있다.
평탄부(260)는 제1 프리즘 패턴(250)들 사이에 형성된다. 평탄부(260)는 도광판(200) 내에서 가이드되는 광이 전반사 조건을 만족하도록 입사면(210)과 수직하게 형성된다.
따라서, 입사면(210)을 통해 도광판(200) 내부로 입사된 광은 평탄부(260)를 통해 전반사되다가 제1 프리즘 패턴(250)에 의해 반사 각도가 변경되어 상면(230) 방향으로 수직 출사된다.
제1 프리즘 패턴(250)들은 사출성형 방식에 의해 하면(220) 상에 전사된다. 이 외에도, 제1 프리즘 패턴(250)들은 스템핑(Stamping) 방식 등의 다양한 방식에 의하여 하면(220) 상에 형성될 수 있다.
도광판(200)의 상면(230)은 제2 프리즘 패턴(270)들을 포함할 수 있다. 제2 프리즘 패턴(270)들은 서로 연접하게 형성되며, 제1 프리즘 패턴(250)들과 수직한 방향으로 형성된 스트라이프 형상을 갖는다.
따라서, 광원(110)으로부터 입사면(210)을 통해 입사된 광은 하면(220)에 형성된 제1 프리즘 패턴(250)들에 의하여 수직 방향으로의 집광이 이루어지며, 상 면(230)에 형성된 제2 프리즘 패턴(270)들에 의하여 수평 방향으로의 집광이 이루어진다.
반사 시트(120)는 도광판(200)의 하면(220) 측에 배치된다. 반사 시트(120)는 도광판(200)의 하면(220)을 통해 외부로 누설되는 광을 반사시켜 다시 도광판(200)의 내부로 입사시킨다. 반사 시트(120)는 광 반사율이 높은 물질로 이루어진다. 예를 들어, 반사 시트(120)는 백색의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate : PET) 또는 백색의 폴리카보네이트(polycarbonate : PC) 재질 등으로 형성될 수 있다.
광학 시트(130)는 도광판(200)으로부터 출사되는 광의 휘도를 향상시키거나 외관 품질을 개선하기 위하여 도광판(200)의 상면(230) 측에 배치된다.
본 실시예에서, 광학 시트(130)는 1매의 확산 시트(131)를 포함한다. 확산 시트(131)는 어느 정도의 헤이즈(haze)를 갖기 때문에, 도광판(200)의 제1 프리즘 패턴(250)들 및 제2 프리즘 패턴(270)들에 의해 발생될 수 있는 휘선, 암선, 코너 암부 등의 외관 품질 문제를 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 확산 시트(131)는 약 50% ~ 70%의 헤이즈를 갖는다. 확산 시트(131)는 예를 들어, 3M사의 UTE 필름으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 1매의 확산 시트(131)만을 사용함으로써, 종래의 백라이트 어셈블리에서 사용되던 2매의 프리즘 시트 및 보호 시트를 제거하여 제조 원가를 절감하고 두께 및 무게를 감소시킬 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 프리즘 패턴을 구체적으로 나타낸 확대도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도광판(200)의 하면(220)에 형성된 제1 프리즘 패턴(250)은 도광판(200) 내에서 진행되는 광을 수직 방향으로 출사시키기 위하여, 기본적으로 단면이 삼각형 형상을 갖는 홈으로 이루어진다.
제1 프리즘 패턴(250)은 제1 경사면(252), 제1 경사면(252)과 연결된 제2 경사면(254) 및 제2 경사면(254)과 연결된 제3 경사면(256)을 포함한다.
제1 경사면(252)은 이전단의 평탄부(260)로부터 상면(230) 방향으로 경사지게 형성된다. 제2 경사면(254)은 제1 경사면(252)으로부터 하면(220) 방향으로 경사지게 형성된다. 제3 경사면(256)은 제2 경사면(254)으로부터 제1 경사면(252)과 평행하게 연장되어 이후단의 평탄부(260)와 연결된다.
제1 경사면(252)과 제2 경사면(254)은 평탄부(260)의 법선(NL)을 기준으로 실질적으로 대칭 구조를 갖는다.
도광판(200)은 입사면(210)에서 제1 두께(d1)를 갖고, 대광면(212)에서 제1 두께(d1)보다 얇은 제2 두께(d2)를 가지며, 제1 프리즘 패턴(250)들 사이에 위치하는 평탄부(260)는 입사면(210)과 수직한 구조를 갖는다. 따라서, 도광판(200)은 제1 프리즘 패턴(250)을 기준으로 이전단과 이후단의 두께 차이가 발생된다.
제1 프리즘 패턴(250)의 이전단과 이후단의 두께 차이에 해당하는 제3 경사면(256)의 제1 높이(h1)는 다음의 수학식 1에 의하여 구할 수 있다.
h1 = (d1-d2)/m
여기서, d1은 입사면(210)의 제1 두께이고, d2는 대광면(212)의 제2 두께이 며, m은 하면(220)의 스텝(Step) 수이다.
즉, 제3 경사면(256)의 제1 높이(h1)는 입사면(210)과 대광면(212)의 두께 차 및 하면(240)의 스텝 수에 따라 결정된다.
한편, 제1 경사면(252)의 제2 높이(h2), 제3 경사면(256)의 밑변(a) 및 제2 경사면(254)의 밑변(b) 등은 도광판(200) 내에서 가이드되는 광이 측면 출사에 의해 손실 광이 발생되지 않도록 최적화되어진다.
제1 경사면(252)는 입사면(210)의 법선을 기준으로 임계각(α) 이하로 진행되는 광이 제3 경사면(256)에 도달되지 못하는 높이를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 경사면(252)의 제2 높이(h2)는 다음의 수학식 2에 의하여 구할 수 있다.
h2 = h1×[1+tan(α)tan(β/2)]/[1-tan(α)tan(β/2)]
여기서, α는 도광판(200)의 임계각이며, β는 제1 경사면(252)과 제2 경사면(254)이 이루는 내각이다.
또한, 제3 경사면(256)의 밑변(a)은 다음의 수학식 3에 의하여 구할 수 있다.
a = h1×tan(β/2)
또한, 제2 경사면(254)의 밑변(b)은 다음의 수학식 4에 의하여 구할 수 있다.
b = h2×tan(β/2)
한편, 도광판(200) 내부에서 가이드되는 광을 수직 방향으로 출사시키기 위하여 제1 경사면(252)과 제2 경사면(254)이 이루는 내각(β)은 약 60°~ 약 90°의 범위를 가질 수 있다. 바람직하게, 제1 경사면(252)과 제2 경사면(254)이 이루는 내각(β)은 약 78°로 형성된다.
도광판(200)으로 가장 많이 사용되는 PMMA 도광판의 경우, 약 42.16°의 임계각(α)을 갖는다. 예를 들어, PMMA 도광판의 입사면(210)에서 대광면(212)까지의 길이가 약 213㎜이고, 제1 프리즘 패턴(250)간의 피치가 약 300㎛인 경우, 하면(220)의 스텝 수는 710이 된다. 이때, PMMA 도광판의 입사면(210)의 제1 두께(d1)가 약 2.6㎜이고, 대광면(212)의 제2 두께(d2)가 약 0.7㎜인 경우, 두께 차는 약 1.9㎜가 된다. 따라서, 수학식 1에 의하여, 제3 경사면(256)의 제1 높이(h1)는 약 2.68㎛가 된다. 또한, 제1 경사면(252)과 제2 경사면(254) 사이의 내각(β)을 약 78°로 형성하면, 제1 경사면(252)의 제2 높이(h2)는 수학식 2에 의하여 약 17.38㎛가 되고, 제3 경사면(256)의 밑변(a)은 수학식 3에 의하여 약 2.17㎛가 되고, 제2 경사면(254)의 밑변(b)은 수학식 4에 의하여 약 14.07㎛가 된다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 프리즘 패턴의 다른 실시예를 나타낸 확대도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제1 프리즘 패턴(350)은 이전단의 평탄부(260)로부터 상면(230) 방향으로 경사지게 형성되는 제1 경사면(352), 제1 경사면(352)으로부터 하면(220) 방향으로 경사지게 형성되는 제2 경사면(354) 및 제2 경사면(354)으로부터 제1 경사면(352)과 평행하게 연장되어 이후단의 평탄부(260)와 연 결되는 제3 경사면(356)을 포함한다.
제1 경사면(352)과 제2 경사면(354)은 평탄부(260)의 법선(NL)에 대하여 실질적으로 비대칭 구조를 갖는다. 예를 들어, 제1 경사면(352)의 밑변(a)은 제2 경사면(354)의 밑변(b)보다 크게 형성된다. 특히, 휘도의 상승을 위하여, 제1 경사면(352)의 밑변(a)과 제2 경사면(354)의 밑변(b)은 약 4 : 3의 비율로 형성될 수 있다.
도광판(200)의 상면(230)를 통해 출사되는 광의 출사각 분포는 제1 경사면(352)과 제2 경사면(354)이 이루는 내각에 따라 영향을 받는다. 이때, 제1 경사면(352)의 밑변(c)과 제2 경사면(354)의 밑변(b)은 서로 다른 크기를 갖기 때문에, 제1 경사면(352)과 평탄부(260)의 법선(NL)이 이루는 내각(γ1)과 제2 경사면(354)과 평탄부(260)의 법선(NL)이 이루는 내각(γ2)은 서로 다른 크기를 갖는다.
수직 출사광의 분포를 상승시키기 위하여, 제1 경사면(352)과 평탄부(260)의 법선(NL)이 이루는 내각(γ1)은 약 34°~ 약 44°의 범위를 가질 수 있다. 바람직하게, 제1 경사면(352)과 평탄부(260)의 법선(NL)이 이루는 내각(γ1)은 약 39°로 형성된다.
도 5는 도 2에 도시된 제1 프리즘 패턴의 또 다른 실시예를 나타낸 확대도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 제1 프리즘 패턴(450)은 이전단의 평탄부(260)로부터 상면(230) 방향으로 경사지게 형성되는 제1 경사면(452), 제1 경사면(452)으로부터 하면(220) 방향으로 경사지게 형성되는 제2 경사면(454), 제2 경사면(454) 으로부터 평탄부(260)와 평행하게 연장되는 연결면(456) 및 연결면(456)으로부터 제1 경사면(452)과 평행하게 연장되어 이후단의 평탄부(260)와 연결되는 제3 경사면(458)을 포함한다. 연결면(456)은 제2 경사면(454)과 제3 경사면(458)의 사이에 형성되어 제1 프리즘 패턴(450)의 사출성형 시, 전사성을 향상시킨다.
제1 경사면(452)과 제2 경사면(454)은 평탄부(260)의 법선(NL)에 대하여 실질적으로 비대칭 구조를 갖는다. 예를 들어, 제1 경사면(452)의 밑변(c)은 제2 경사면(454)의 밑변(b)보다 크게 형성될 수 있다. 특히, 휘도의 상승을 위하여, 제1 경사면(452)의 밑변(c)과 제2 경사면(454)의 밑변(b)은 약 4 : 1의 비율로 형성될 수 있다. 이때, 연결면(456)의 폭(d)은 제1 경사면(452)의 밑변(c)의 약 3/4으로 형성될 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 제1 프리즘 패턴의 또 다른 실시예를 나타낸 확대도이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 제1 프리즘 패턴(550)은 이전단의 평탄부(260)로부터 상면(230) 방향으로 경사지게 형성되는 제1 경사면(552), 제1 경사면(552)으로부터 하면(220) 방향으로 경사지게 형성되는 제2 경사면(554), 제2 경사면(554)으로부터 평탄부(260)와 평행하게 연장되는 연결면(556) 및 연결면(556)으로부터 제1 경사면(552)과 평행하게 연장되어 이후단의 평탄부(260)와 연결되는 제3 경사면(558)을 포함할 수 있다.
제1 경사면(552)과 제2 경사면(554)은 평탄부(260)의 법선(NL)에 대하여 실질적으로 비대칭 구조를 갖는다. 예를 들어, 제1 경사면(552)의 밑변(c)은 제2 경 사면(554)의 밑변(b)보다 크게 형성된다. 특히, 휘도의 상승을 위하여, 제1 경사면(552)의 밑변(c)과 제2 경사면(554)의 밑변(b)은 약 4 : 1의 비율로 형성될 수 있다.
연결면(556)은 제3 경사면(558)을 통해 광 손실이 발생되는 것을 최대한 방지하기 위하여, 제1 프리즘 패턴(550)의 전사성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 가능한 한 적은 폭을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 연결면(556)의 폭(d)은 제1 경사면(552)의 밑변(c)의 약 1/4의 크기로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 프리즘 패턴을 나타낸 확대도이다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 도광판(200)의 하면(220)에는 서로 이격되게 형성된 제1 프리즘 패턴(510)들과 제1 프리즘 패턴(510)들 사이에 형성되는 평탄부(260)들이 형성된다. 평탄부(260)들은 입사면(210)에서 멀어질수록 상면(230)과의 거리가 단계적으로 감소되며, 입사면(210)과 수직하게 즉, 상면(230)과 평행하게 형성된다.
제1 프리즘 패턴(510)은 전단의 평탄부(260)로부터 상면(230) 방향으로 경사지게 형성된 제1 경사면(512) 및 상기 제1 경사면(512)의 상단으로부터 하면(220) 방향으로 경사지게 형성되어 후단의 평탄부(260)와 연결되는 제2 경사면(514)을 포함한다.
수직 출사광의 분포를 상승시키기 위하여, 제1 경사면(512)은 상면(230)의 법선을 기준으로 약 35도 ~ 약 50도의 범위에서 기울어지게 형성된다. 예를 들어, 제1 경사면(512)은, 광학 시트(130)에 프리즘 시트가 사용될 경우, 약 40도로 형성되는 것이 휘도 향상에 유리하며, 광학 시트(130)에 반사편광 시트가 사용될 경우, 약 44도로 형성되는 것이 휘도 향상에 유리하다. 따라서, 제1 경사면(512)은 약 40도 ~ 약 44도로 기울어지게 형성되는 것이 가장 바람직하다.
한편, 제1 경사면(512)의 높이에 해당하는 제1 프리즘 패턴(510)의 크기는 약 2㎛ ~ 약 50㎛의 크기로 형성될 수 있다. 제1 프리즘 패턴(510)들의 크기는 위치에 따라 가변될 수 있다. 예를 들어, 제1 프리즘 패턴(510)의 크기는 입사면(210)에서 대광면(210)까지 고차 다항식 함수의 관계로 변경될 수 있다. 제1 프리즘 패턴(510)들의 크기에 대한 가변 함수가 1차에서 고차로 갈수록 중앙부의 휘도가 높고 입사면(210)과 대광면(212) 근처의 휘도가 낮게 나온다. 바람직하게는, 휘도 분포가 가우시안 프로파일(Gaussian profile)을 나타내도록 제1 프리즘 패턴(510)들의 크기에 대한 가변 함수를 설정하는 것이 좋다. 또한, 제1 프리즘 패턴(510)들은 약 100㎛ ~ 약 300㎛ 정도의 간격으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1 프리즘 패턴(510)의 형상을 제1 경사면(512)과 제2 경사면(514)만을 포함하도록 형성함으로써, 도 3 내지 도 6에 도시된 제3 경사면이 형성된 경우에 비하여 제1 프리즘 패턴(510)의 형상 가공 및 사출 전사성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평탄부를 나타낸 확대도이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 제1 프리즘 패턴(510)들 사이에 형성된 각 평탄부(262)는 입사면(210)으로부터 멀어질수록 상면(230)을 기준으로 아래 방향으로 일정 각도(θ)만큼 기울어지게 형성된다. 예를 들어, 평탄부(262)는 약 0.1도 ~ 0.3도 정도 기울어지게 형성된다.
이와 같이, 평탄부(262)가 아래 방향으로 기울어지게 형성되면, 입사면(210)방향으로부터 평탄부(262)로 입사되는 광의 입사각이 더욱 커지게 되며, 이에 따라 반사각 또한 커지게 되어 전반사율이 높아진다. 또한, 1회 반사 후 광의 도달 거리가 길어지게 되어 반사 횟수가 줄어들며, 이에 따라 손실광이 최소화되어 상면(230)을 통해 출사되는 유효광을 증가시켜 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 프리즘 패턴을 나타낸 평면도이다.
도 9를 참조하면, 제1 프리즘 패턴(520)들은 불규칙한 곡선 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 프리즘 패턴(520)을 불규칙한 곡선 형태로 형성하면, 도광판(200)의 상부에 배치되는 표시 패널과의 간섭으로 인해 발생될 수 있는 모아레(moire) 등의 외관 불량을 방지할 수 있다. 한편, 제1 프리즘 패턴(520)들은 모아레 방지를 위하여, 불규칙한 간격의 사선 형태로 형성될 수도 있다.
도 10a 내지 도 10g는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 프리즘 패턴들을 나타낸 확대도들이다.
도 10a 내지 도 10g를 참조하면, 제1 프리즘 패턴(800)은 n개의 역프리즘부(810)들을 포함한다. 여기서, n은 2 이상의 자연수이다. 즉, 제1 프리즘 패턴(800)은 적어도 2개 이상의 역프리즘부(810)들을 포함한다.
역프리즘부(810)는 전단의 평탄부(260) 또는 역프리즘부(810)로부터 상 면(230) 방향으로 경사지게 형성된 제1 경사면(812) 및 제1 경사면(812)의 상단으로부터 하면(220) 방향으로 경사지게 형성되어 후단의 평탄부(260) 또는 역프리즘부(810)와 연결되는 제2 경사면(814)을 포함한다.
도 10b를 참조하면, 제1 프리즘 패턴(800)은 제3 경사면(816)을 더 포함할 수 있다. 제3 경사면(816)은 복수의 역프리즘부(810)들 중에서 마지막 번째인 n번째 역프리즘부(810)의 제2 경사면(814)의 하단으로부터 상부 방향으로 경사지게 형성되어 후단의 평탄부(260)와 연결된다.
도 10c를 참조하면, 제1 프리즘 패턴(800)은 서브 평탄부(818)를 더 포함할 수 있다. 서브 평탄부(818)는 평탄부(818)와 평행한 평면 즉, 상면(230)과 평행한 평면으로 형성된다. 서브 평탄부(818)는 n번째 역프리즘부(810)와 제3 경사면(816) 사이에 형성된다.
도 10d, 도 10e 및 도 10f를 참조하면, 서브 평탄부(818)는 역프리즘부(810)들 사이에 형성될 수 있다.
구체적으로, 서브 평탄부(818)는 도 10d에 도시된 바와 같이, 복수의 역프리즘부(810)들과 마지막 n번째 역프리즘부(810)의 사이에 형성될 수 있다. 또한, 서브 평탄부(818)는 도 10e에 도시된 바와 같이, 첫번째 역프리즘부(810)와 나머지 복수의 역프리즘부(810)들 사이에 형성될 수 있다. 또한, 서브 평탄부(818)은 도 10f에 도시된 바와 같이, 복수의 역프리즘부(810)들과 복수의 역프리즘부(810)들 사이에 형성될 수 있다.
도 10g를 참조하면, 제1 프리즘 패턴(800)은 2개 이상의 서브 평탄부(818)들 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브 평탄부(818)는 역프리즘부(810)들 사이와, n번째 역프리즘부(810)와 제3 경사면(816) 사이에 각각 형성될 수 있다.
한편, 도 10a 내지 도 10g에서, 평탄부(260)들은 입사면과 수직하게 즉, 상면(230)과 평행하게 형성된다. 이와 달리, 평탄부(260)들은 입사면으로부터 멀어질수록 상면(230)을 기준으로 아래 방향으로 약 0.1도 ~ 약 0.3도 정도 기울어지게 형성될 수 있다. 또한, 제1 프리즘 패턴(800)들은 입사면과 평행하게 형성된 스트라이프 형상으로 형성된다. 이와 달리, 제1 프리즘 패턴(800)들은 불규칙한 곡선 형태로 형성될 수 있다.
이와 같이, 하나의 제1 프리즘 패턴(800) 내에 2개 이상의 역프리즘부(810)들을 형성함으로써, 손실광을 줄이고 출사각 분포를 집중시켜 정면 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 도광판의 일부를 확대한 확대도이다.
도 11을 참조하면, 도광판(200)의 상면(230)에는 서로 연접하는 다수의 제2 프리즘 패턴(270)들이 형성된다. 제2 프리즘 패턴(270)들은 상면(230)의 전면에 걸쳐 형성된다.
제2 프리즘 패턴(270)들은 광원(110)의 길이 방향에 수직한 방향, 즉 입사면(210)과 수직한 방향으로 형성된다. 따라서, 제1 프리즘 패턴(250)들과 제2 프리즘 패턴(270)들은 서로 수직한 방향으로 형성된다.
제2 프리즘 패턴(270)들은 길이 방향에 수직한 단면이 실질적으로 삼각형 형상을 갖는다. 제2 프리즘 패턴(270)들의 꼭지각(θ)은 약 80도 ~ 약 150도의 범위 로 형성될 수 있다. 바람직하게, 제2 프리즘 패턴(270)들의 꼭지각(θ)은 약 110도로 형성된다. 제2 프리즘 패턴(270)들 간의 피치(P)는 약 50㎛ ~ 약 150㎛의 범위로 형성될 수 있다.
한편, 제2 프리즘 패턴(270)들의 상단, 즉 두 개의 경사면이 만나는 모서리 부분은 굴곡진 형상을 가질 수 있다. 또한, 제2 프리즘 패턴(270)들은 곡면 형상을 가질 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다. 도 12에서, 광학 시트를 제외한 나머지 구성은 도 1에 도시된 것과 동일한 구성을 가지므로, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하며, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 광학 시트는 1매의 프리즘 시트(132)를 포함한다. 프리즘 시트(132)의 상면에는 서로 연접하는 제3 프리즘 패턴(133)들이 형성된다. 제3 프리즘 패턴(133)들은 도광판(200)의 상면(230)에 형성된 제2 프리즘 패턴(270)들과 평행한 방향으로 형성되는 스트라이프 형상을 갖는다. 이와 달리, 제3 프리즘 패턴(133)들은 제2 프리즘 패턴(270)들과 수직한 방향으로 형성되는 스트라이프 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 프리즘 시트(132)는 3M사의 BEF3로 형성될 수 있다.
제3 프리즘 패턴(133)들은 길이 방향에 수직한 단면이 실질적으로 삼각형 형상을 가질 수 있다. 제3 프리즘 패턴(133)들의 꼭지각은 약 80도 ~ 약 150도의 범위로 형성될 수 있다. 한편, 제3 프리즘 패턴(133)들의 상단, 즉 두 개의 경사면 이 만나는 모서리 부분은 굴곡진 형상을 가질 수 있다. 또한, 제3 프리즘 패턴(133)들은 곡면 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 1매의 프리즘 시트(132)만을 광학 시트로 사용함으로써, 휘선, 암선, 코너 암부 등의 외관 품질 문제를 개선함과 동시에, 확산 시트만을 사용하는 경우에 비해 휘도를 대폭 향상시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다. 도 13에서, 보호 시트를 제외한 나머지 구성은 도 12에 도시된 것과 동일한 구성을 가지므로, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하며, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 13을 참조하면, 광학 시트는 1매의 프리즘 시트(132)와 1매의 보호 시트(134)를 포함한다. 보호 시트(134)는 프리즘 시트(132)의 상부에 배치되어 프리즘 시트(132)를 보호함과 동시에, 상부에 배치되는 액정표시패널과의 밀착성을 방지하여 외관 품질의 신뢰성을 더욱 개선시킬 수 있다. 보호 시트(134)는 예를 들어, 약 70% ~ 90%의 헤이즈를 갖는다.
표 1은 광학 시트의 구성에 따른 액정표시장치의 광 특성을 측정한 데이터이다. 표 1에서, 비교예는 제1 및 제2 프리즘 패턴이 형성되지 않은 도광판 상부에 확산 시트, 프리즘 시트 2매 및 보호 시트를 사용한 경우이며, 제1 실시예는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 프리즘 패턴이 형성된 도광판 상부에 확산 시트 1매를 사용한 경우이며, 제2 실시예는 도 12에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 프리즘 패턴이 형성된 도광판 상부에 프리즘 시트 1매를 사용한 경우이며, 제3 실시예는 도 13에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 프리즘 패턴이 형성된 도광판 상부에 프리즘 시트 및 보호 시트를 사용한 경우이다.
<표 1>
Figure 112007070912718-pat00001
표 1을 참조하면, 확산 시트 1매만을 사용하는 제1 실시예의 경우, 4매의 광학 시트를 사용하는 비교예에 비하여 평균 휘도가 다소 떨어지기는 하나, 3매의 광학 시트를 감소시킬 수 있어, 제품 원가를 감소시키고, 두께 및 무게를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.
프리즘 시트 1매만을 사용하거나, 프리즘 시트 1매와 보호 시트 1매를 사용하는 제2 및 제3 실시예의 경우, 비교예를 제1 실시예에 비하여 휘도 균일도가 다소 떨어지기는 하나, 비교예에 비하여 약 23% 정도의 휘도가 상승되고, 제1 실시예에 비해서는 약 30% 정도의 휘도가 상승되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 제2 실시예 및 제3 실시예에 따르면, 비교예에 비하여 평균 휘도를 상승시킬 수 있으며, 광학 시트를 감소시켜 두께, 무게 및 제품 원가를 감소시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 14를 참조하면, 액정표시장치(600)는 광을 공급하는 백라이트 어셈블 리(100) 및 백라이트 어셈블리(100)로부터 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 유닛(700)을 포함한다.
백라이트 어셈블리(100)는 광을 발생하는 광원(110), 광원(110)으로부터 발생된 광의 경로를 가이드하는 도광판(200), 도광판(200)의 하부에 배치되는 반사 시트(120) 및 도광판(200)의 상부에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트(130)를 포함한다. 백라이트 어셈블리(100)는 도 1 내지 도 13에 도시된 여러 실시예들 중에서 어느 하나의 구성을 가질 수 있다. 따라서, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
디스플레이 유닛(700)은 백라이트 어셈블리(100)로부터 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시패널(710) 및 액정표시패널(710)을 구동하기 위한 구동 회로부(720)를 포함한다.
액정표시패널(710)은 광학 시트(130)의 상부에 배치된다. 액정표시패널(710)은 제1 기판(712), 제1 기판(712)과 대향하여 결합되는 제2 기판(714) 및 제1 기판(712)과 제2 기판(714) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다.
제1 기판(712)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, TFT라 칭함)가 매트릭스 형태로 형성된 TFT 기판일 수 있다. 상기 TFT들의 소오스 단자 및 게이트 단자에는 각각 데이터 라인 및 게이트 라인이 연결되고, 드레인 단자에는 투명한 도전성 재질로 이루어진 화소 전극이 연결된다.
제2 기판(714)은 색을 구현하기 위한 RGB 화소가 박막 형태로 형성된 칼라필터 기판일 수 있다. 제2 기판(714)에는 투명한 도전성 재질로 이루어진 공통 전극 이 형성된다. 한편, 컬러필터는 제1 기판(712)에 형성될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 액정표시패널(710)은 상기 TFT의 게이트 단자에 전원이 인가되어 TFT가 턴-온(Turn on)되면, 화소 전극과 공통 전극 사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 제1 기판(712)과 제2 기판(714) 사이에 개재된 액정층의 액정 분자들의 배열이 변화되고, 액정 분자들의 배열 변화에 따라서 백라이트 어셈블리(100)로부터 공급되는 광의 투과도가 변경되어 원하는 계조의 영상을 표시하게 된다.
구동 회로부(720)는 액정표시패널(710)의 구동을 위한 각종 제어 신호를 출력하는 소오스 인쇄회로기판(721)과, 소오스 인쇄회로기판(721)과 액정표시패널(710)을 연결하는 데이터 구동회로필름(723) 및 액정표시패널(710)과 연결된 게이트 구동회로필름(725)을 포함할 수 있다.
데이터 구동회로필름(723)은 제1 기판(712)의 데이터 라인과 연결되고, 게이트 구동회로필름(725)은 제1 기판(712)의 게이트 라인과 연결된다. 데이터 구동회로필름(723) 및 게이트 구동회로필름(725)은 소오스 인쇄회로기판(721)으로부터 공급되는 제어 신호에 반응하여 액정표시패널(710)을 구동하기 위한 구동 신호를 출력하는 구동 칩을 포함할 수 있다. 데이터 구동회로필름(723) 및 게이트 구동회로필름(725)은 예를 들어, 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package : TCP) 또는 칩 온 필름(Chip On Film : COF)으로 이루어진다.
도시되지는 않았으나, 구동 회로부(720)는 게이트 구동회로필름(725)과 연결되는 게이트 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 따르면, 하면 및 상면에 프리즘 패턴들이 형성된 도광판의 상부에 확산 시트 1매만을 배치함으로써, 제품의 성능 저하 없이도 제품 원가를 감소시키고, 두께 및 무게를 감소시킬 수 있다. 또한, 하면 및 상면에 프리즘 패턴들이 형성된 도광판의 상부에 프리즘 시트 1매만을 사용하거나, 프리즘 시트 1매와 보호 시트 1매를 사용함으로써, 휘도를 상승시키고, 광학 시트를 감소시켜 두께, 무게 및 제품 원가를 감소시킬 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 백라이트 어셈블리의 결합된 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 프리즘 패턴을 구체적으로 나타낸 확대도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 프리즘 패턴의 다른 실시예를 나타낸 확대도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제1 프리즘 패턴의 또 다른 실시예를 나타낸 확대도이다.
도 6은 도 2에 도시된 제1 프리즘 패턴의 또 다른 실시예를 나타낸 확대도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 프리즘 패턴을 나타낸 확대도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평탄부를 나타낸 확대도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 프리즘 패턴을 나타낸 평면도이다.
도 10a 내지 도 10g는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1 프리즘 패턴들을 나타낸 확대도들이다.
도 11은 도 1에 도시된 도광판의 일부를 확대한 확대도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 백라이트 어셈블리 110 : 램프
120 : 반사 시트 130 : 광학 시트
131 : 확산 시트 132 : 프리즘 시트
134 : 보호 시트 200 : 도광판
250 : 제1 프리즘 패턴 270 : 제2 프리즘 패턴
600 : 액정표시장치 700 : 디스플레이 유닛
710 : 액정표시패널 720 : 구동 회로부

Claims (15)

  1. 광을 발생하는 광원;
    상기 광원으로부터의 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면에 연결되며 상기 광이 출사되는 상면 및 서로 이격되는 제1 프리즘 패턴들과 상기 제1 프리즘 패턴들 사이에 배치되고 상기 입사면에서 멀어질수록 상기 상면과의 거리가 단계적으로 감소되는 평탄부들을 포함하는 하면을 포함하며, 각각의 상기 제1 프리즘 패턴은 전단의 평탄부로부터 상기 상면 방향으로 경사지게 형성된 제1 경사면 및 상기 제1 경사면의 상단으로부터 상기 하면 방향으로 경사지게 형성되어 후단의 평탄부와 연결되는 제2 경사면을 포함하는 도광판;
    상기 도광판의 하부에 배치되는 반사 시트; 및
    상기 도광판의 상부에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트를 포함하고,
    상기 상면은 서로 연접하는 제2 프리즘 패턴들을 포함하며,
    각각의 상기 평탄부는 상기 입사면으로부터 멀어질수록 상기 반사 시트가 배치된 방향으로 0.1도 이상 0.3도 이하의 각도로 기울어지며,
    상기 제1 프리즘 패턴들은 상기 입사면으로부터 멀어질수록 상호 간에 이격되는 간격이 좁아지는 백라이트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 경사면은 상기 상면의 법선을 기준으로 35도 ~ 50도 기울어진 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 프리즘 패턴들의 크기는 상기 입사면으로부터 이격되는 위치에 따라 서로 다른 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 프리즘 패턴들은 상기 입사면과 평행하게 형성된 스트라이프 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 프리즘 패턴들은 불규칙한 곡선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  8. 광을 발생하는 광원;
    상기 광원으로부터의 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면에 연결되며 상기 광이 출사되는 상면 및 서로 이격되는 제1 프리즘 패턴들과 상기 제1 프리즘 패턴들 사이에 형성되고 상기 입사면에서 멀어질수록 상기 상면과의 거리가 단계적으로 감소되는 평탄부들을 포함하는 하면을 포함하며, 상기 제1 프리즘 패턴은 n개의 역프리즘부들을 포함하는 도광판;
    상기 도광판의 하부에 배치되는 반사 시트; 및
    상기 도광판의 상부에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트를 포함하고,
    상기 상면은 서로 연접하는 제2 프리즘 패턴들을 포함하며,
    각각의 상기 평탄부는 상기 입사면으로부터 멀어질수록 상기 반사 시트가 배치된 방향으로 0.1도 이상 0.3도 이하의 각도로 기울어지며,
    상기 제1 프리즘 패턴들은 상기 입사면으로부터 멀어질수록 상호 간에 이격되는 간격이 좁아지는 백라이트 어셈블리.
    (상기 n은 2 이상의 자연수)
  9. 제8항에 있어서, 상기 역프리즘부는
    전단의 평탄부 또는 역프리즘부로부터 상기 상면 방향으로 경사지게 형성된 제1 경사면; 및
    상기 제1 경사면의 상단으로부터 상기 하면 방향으로 경사지게 형성되어 후단의 평탄부 또는 역프리즘부와 연결된 제2 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 프리즘 패턴은
    n번째 역프리즘부의 상기 제2 경사면의 하단으로부터 상부 방향으로 경사지게 형성되어 후단의 평탄부와 연결되는 제3 경사면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 프리즘 패턴은
    상기 역프리즘부들의 사이 또는 상기 n번째 역프리즘부와 상기 제3 경사면 사이 중 적어도 한 곳 이상에 형성되는 서프 평탄부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제8항에 있어서, 상기 제1 프리즘 패턴들은 상기 입사면과 평행하게 형성된 스트라이프 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  15. 제8항에 있어서, 상기 제1 프리즘 패턴들은 불규칙한 곡선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
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