KR101398361B1 - 백 라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

백 라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정표시장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛은, 다수의 램프, 다수의 램프로부터 조사되는 광(光)의 하방 누설광을 반사시키기 위한 반사판, 램프로부터 조사되는 광과 반사판에 의해 반사되는 광을 산란시키며 일정 비율의 유리 섬유 물질을 포함하는 확산판 및 확산판에 의해 확산된 광을 집광(集光)시키기 위한 광학 시트를 포함한다.

백 라이트 유닛, 액정표시장치, 확산판, 유리 섬유, 압출 성형, LED

Description

백 라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정표시장치{Back light unit and liquid crystal display including the same}

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 설명도이다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도이다.

도 2b는 도 2a의 백 라이트 유닛에 구비되는 확산판의 유리 섬유 물질의 함유율과 그에 따른 광 산란도 및 확산판의 강도의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 3은 도 2a의 백 라이트 유닛이 구비된 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

210, 322 : 램프 220 : 반사판

230, 324 : 확산판 240, 326 : 광학 시트

310 : 액정표시패널 312 : 하부 기판

314 : 상부 기판 320 : 백 라이트 유닛

본 발명은 백 라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 휘도 균일도와 같은 광 특성이 향상된 백 라이트 유닛과 이를 구비하는 액정표시장치에 관한 것이다.

근래들어 액정표시장치가 디스플레이 수단으로 각광받고 있다.

액정표시장치는 패널의 내부에 주입된 액정의 전기적, 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 기능을 수행하는데, 소형, 경량 및 저소비 전력 등의 장점에 의해 컴퓨터 모니터나 이동 통신 단말기 등의 다양한 분야에 폭넓게 응용되고 있는 추세이다.

이러한 액정표시장치는 자발광(自發光) 디스플레이 장치가 아니라 수광(受光)형 디스플레이 장치이기 때문에 램프가 구비된 백 라이트 유닛(Back Light Unit)과 같은 별도의 광원(光源)이 필요하다. 즉, 백 라이트 유닛으로부터 조사되는 광을 액정표시패널을 통해 선택적으로 투과시킴으로써 원하는 영상 정보를 디스플레이 할 수 있게 되는 것이다.

백 라이트 유닛은 도광판의 유무에 따라 크게 도광판형과 무(無) 도광판형으로 구별될 수 있으며, 도광판의 존재 여부와는 별개로 램프, 광학 시트 및 반사판 등을 포함하여 구성된다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 설명도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래 기술에 따른 백 라이트 유닛은 램프(110), 반사판(120), 확산판(130) 및 광학 시트(140) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

이와 같은 백 라이트 유닛에 있어 램프(110)의 상부에 위치되는 확산판(130)은 통상 MS 수지, PMMA 수지, PC 수지 및 PET 수지와 같은 확산 매질 물질에 의해 형성된다. 그런데 이러한 확산 매질 물질은 열에 의해 쉽게 변형이 발생되기 때문에 램프(110)와 일정 간격 이상을 이격시켜야만 하며, 이러한 램프(110)와 확산판(130) 사이의 이격 간격으로 인해 광 산란도가 감소된다는 문제점이 있다.

특히, 최근에 도입되고 있는 LED 램프 백 라이트 유닛의 경우 기존의 CCFL이나 EEFL에 비해 고열이 발생되므로 확산판(130)의 변형이 발생될 확률이 더욱 높다고 할 수 있다. 즉, 도 1b의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 확산판(130)이 램프(110)의 발열에 의해 컵(cup) 모양 변형(a)이나 캡(cap) 모양 변형(b)이 발생되기 쉬우며, 이 경우 액정표시장치의 휘도 균일도와 같은 광 특성이 크게 저하될 수 있다는 문제점도 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 휘도 균일도와 같은 광 특성이 향상된 백 라이트 유닛과 이를 구비하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛은, 다수의 램프, 다수의 램프로부터 조사되는 광(光)의 하방 누설광을 반사시키기 위한 반사판, 램프로부터 조사되는 광과 반사판에 의해 반사되는 광을 산란시키며 일정 비율의 유리 섬유 물질을 포함하는 확산판 및 확산판에 의해 확산된 광을 집광(集光)시키기 위한 광학 시트를 포함한다.

여기서, 확산판에 포함되는 유리 섬유 물질의 비율은 5% 내지 30%인 것이 좋은데, 이러한 유리 섬유 물질은 압출 성형 과정에서 확산 매질 물질과 혼합됨으로써 확산판을 구성할 수 있다. 유리 섬유 물질과 혼합되는 확산 매질 물질로는 통상의 확산판 재질로 널리 사용되고 있는 MS 수지, PMMA 수지, PC 수지 및 PET 수지 등이 이용될 수 있을 것이다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛에 구비되는 램프는 LED 램프일 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. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 백 라이트 유닛에 구비되는 확산판의 유리 섬유 물질의 함유율과 그에 따른 광 산란도 및 확산판의 강도의 관계를 나타낸 그래프이다.

먼저, 도 2a를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛은 램프(210), 반사판(220), 확산판(230) 및 광학 시트(240) 등을 구비함을 알 수 있다.

램프(210)는 다수의 램프의 평행한 배치에 의해 구성되어 광을 제공하는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛에는 램프(210)로는 CCFL이나 EEFL 등의 형광 램프가 사용될 수도 있으나 바람직하게는 LED 램프가 사용되는 것이 좋다.

반사판(220)은 램프(210)로부터 조사되는 광의 하방 누설광을 반사시켜 액정표시장치의 휘도를 증가시키는 기능을 한다. 반사판(220)은 램프(210)를 구속하는 램프 하우징의 몸체 내벽 등에 구성될 수 있으며, 반사율이 높은 백색 계열 물질 또는 은(Ag)이나 알루미늄(Al) 등의 물질에 의해 형성될 수 있다.

확산판(230)은 램프(210)로부터 조사되는 광과 반사판(220)으로부터 반사되는 광을 산란시켜 액정표시장치의 휘도 분포를 고르게 하는 기능을 한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛에 구비되는 확산판(230)은 램프(210) 등으로부터 발생되는 열로 인한 변형을 최소화할 수 있도록 하기 위하여 유리 섬유(glass fiber) 물질을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

다시 말해, MS 수지, PMMA 수지, PC 수지 및 PET 수지 등의 확산 매질 물질 과 유리 섬유 물질을 혼합시켜 압출 성형 과정을 통해 확산판(230)을 형성함으로써, 일정 비율의 유리 섬유 물질이 혼합된 확산판(230)을 구현할 수 있게 되는 것이다.

이때, 유리 섬유 물질의 혼합 비율은 전제 확산판의 5% 내지 30% 정도인 것이 좋은데, 그 이유는 유리 섬유 물질의 함유율이 너무 높아질 경우 확산판(230)의 광 산란도가 감소되며, 유리 섬유 물질의 함유율이 너무 적을 경우 내열성과 같은 확산판(230)의 특성이 향상되어 나타나지 않게 되기 때문이다. 유리 섬유 물질의 함유율과 그에 따른 내열 특성 및 광 산란도에 대한 그래프가 도 2b의 (a)와 (b)에 각각 도시되어 있다.

광학 시트(240)는 확산판(230)에 의해 산란된 광을 집광(集光)시켜 액정표시장치의 휘도를 상승시키는 작용을 한다. 광학 시트(240)로는 수평(horizontal) 시트 및/또는 수직(vertical) 시트 등의 프리즘 시트가 사용될 수 있다.

도 3은 도 2a의 백 라이트 유닛이 구비된 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치는 전체적으로 보아, 액정표시패널(310) 및 백 라이트 유닛(320) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

액정표시패널(310)은 하부 기판(312), 상부 기판(314) 및 두 기판(312, 314) 사이에 형성된 액정층(도시되지 않음) 등을 구비한다.

통상 하부 기판(312)은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극 등을 포함하고, 상부 기판(314)은 하부 기판(312)의 상부에 이와 대향하도록 위치되며 컬러 필터, 블랙 매트릭스 및 공통 전극 등을 포함하지만 이를 도시하지는 않았다.

이들의 구성과 동작에 대해 간략히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 하부 기판(312)에는 다수의 게이트 라인과 데이터 라인이 m×n의 매트릭스 형태를 갖도록 배열된다. 그리고 다수의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성된다.

자세히 도시되지는 않았지만, 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 액티브층 및 오믹 접촉층 등으로 구성되며, 드레인 전극이 화소 전극과 연결되어 단위 화소를 이룬다. 다시 말해, 박막 트랜지스터는 게이트 라인을 통해 게이트 전극에 게이트 신호가 인가되면 이에 동기되어 데이터 라인에 인가된 데이터 신호가 오믹 접촉층 및 액티브층을 통해 소스 전극에서 드레인 전극으로 전달될 수 있도록 동작한다.

즉, 소스 전극에 데이터 신호가 인가되면 드레인 전극과 연결된 화소 전극에 이와 대응되는 전압이 인가되는데, 이로 인해 화소 전극과 공통 전극 사이에 전압차가 발생한다. 그리고, 화소 전극과 공통 전극의 전압 차이로 인해 그 사이에 개재되어 있는 액정의 분자 배열이 변화되며, 액정의 분자 배열의 변화로 인해 화소의 광 투과량이 변하게 되어 각각의 화소별로 인가된 데이터 신호의 차에 따라 화소의 색상 차이가 발생된다. 이와 같은 색상의 차이를 이용하여 액정표시장치의 화면을 컨트롤 할 수 있게 되는 것이다.

게이트 라인에 인가되는 게이트 신호와 데이터 라인에 인가되는 데이터 신호는 각각 게이트 구동부 및 데이터 구동부 등의 구동 회로에 의해 생성되며, 구동 회로와 액정표시패널(310)의 사이는 TCP(Tape Carrier Package) 등에 의해 연결될 수 있다. TCP는 가요성 재질로 구성될 수 있으며, 이 경우 구동 회로는 TCP의 절곡(bending)에 의해 백 라이트 유닛(320)의 후면 등에 위치될 수 있다.

이때, 컬러 필터 및 공통 전극 등이 통상의 경우 상부 기판(314)에 구비된다고 설명하였으나, 수평 배향 방식(IPS mode) 액정표시장치 등의 경우 공통 전극이 하부 기판(312)에 형성될 수 있으며, COA(Color-Filter On Array) 방식 액정표시장치 등의 경우 컬러 필터가 하부 기판(312)에 형성될 수 있음 등은 당업자에 있어 자명한 사실이므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하겠다.

백 라이트 유닛(320)은 램프(322), 확산판(324) 및 광학 시트(326) 등을 포함하여 구성된다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 적용되는 램프(322)로는 CCFL이나 EEFL과 같은 형광 램프가 사용될 수도 있으나, 도시된 바와 같이 LED 램프 어레이가 구비되는 것이 보다 바람직함은 전술한 바 있다.

확산판(324)은 MS 수지, PMMA 수지, PC 수지 및 PET 수지 등의 확산 매질 물질과 유리 섬유 물질을 혼합시켜 압출 성형 과정을 통해 형성한다. 이때, 유리 섬유 물질의 함유율은, 확산판(324)의 광 산란도 및 내열성 등을 고려하여 5% 내지 30% 정도인 것이 좋다. 이에 따라, 확산판(324)의 내열성이 증가되어 열에 의한 변형 등이 발생되지 않을 수 있게 됨으로써, 확산판(324)과 램프(322)를 보다 인접되 게 배치하는 것이 가능하게 되어 액정표시장치의 휘도 균일성과 같은 광 특성이 향상될 수 있게 되는 것이다.

광학 시트(326)는 확산판(324)에 의해 산란된 광을 집광시켜 액정표시장치의 휘도를 증가시키는 기능을 하며, 수평 시트 및/또는 수직 시트 등의 프리즘 시트 등으로 구성됨은 전술한 바와 같다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 백 라이트 유닛과 이를 구비하는 액정표시장치에 따르면, 확산판에 유리 섬유 물질을 혼합시킴으로써 확산판의 내열성을 향상시킬 수 있게 되었다.

이에 따라, 램프와 확산판 사이의 배치 간격을 감소시킬 수 있게 되었을 뿐만 아니라 램프의 발열에 의한 확산판의 변형을 방지할 수 있게 됨으로써, 액정표시장치의 휘도 균일도와 같은 광 특성을 크게 향상시킬 수 있게 되었다는 등의 장점이 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛에 구비되는 확산판은, 최근 그 사용이 급격히 증가하고 있는 고발열 LED 램프 채용 액정표시장치에 적용될 경 우 훨씬 유리하게 작용할 수 있다.

Claims (6)

1. 다수의 램프;

   상기 다수의 램프로부터 조사되는 광(光)의 하방 누설광을 반사시키기 위한 반사판;

   상기 램프로부터 조사되는 광 및 상기 반사판에 의해 반사되는 광을 산란시키며, 일정 비율의 유리 섬유 물질을 포함하는 확산판; 및

   상기 확산판에 의해 확산된 광을 집광(集光)시키기 위한 광학 시트를 포함하고, 상기 확산판에 포함되는 유리 섬유 물질의 비율은 10% 초과 30% 이하이고, 상기 확산판은 확산 매질 물질과 유리 섬유 물질을 혼합시켜 압출 성형(extrusion moulding) 과정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유리 섬유 물질은 압출 성형 과정에서 확산 매질 물질과 혼합되어 상기 확산판을 구성하게 되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 확산 매질 물질은 MS 수지, PMMA 수지, PC 수지 및 PET 수지의 군(群) 에서 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 램프는 LED(light emitting diode) 램프인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
6. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 백 라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치.

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