KR101400285B1 - 프런트 라이트 유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이장치 - Google Patents

프런트 라이트 유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이장치 Download PDF

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Abstract

프런트 라이트 유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 프런트 라이트 유닛은 광원, 광원에서 출사된 광을 안내하는 것으로, 안내된 광이 출사되는 배면과 배면에 대면하는 전면을 구비하는 도광판과, 도광판의 배면에 일체로 마련되어 있으며, 도광판의 전면으로부터 전반사된 광을 출사시키는 다수의 프리즘형상구조체를 구비하며, 도광판과 다수의 프리즘 형상구조체는 투명하고 탄성력있는 재질로 이루어진다.

Description

프런트 라이트 유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이장치{Front light unit and flat display apparatus employing the same}
본 발명은 프런트라이트유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구부릴 수 있도록 구성이 개선된 프런트라이트유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이장치는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하는 발광형 디스플레이장치와, 외부로부터 광을 받아 화상을 형성하는 수광형 디스플레이장치가 있다. 수광형 디스플레이장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)를 예로 들 수 있다. 이러한 수광형 디스플레이장치는 별도의 배경광원을 필요로 한다.
배경광원은 반사형, 투과형 및 반사형과 투과형을 혼합한 혼합형의 3종류가 있다. 투과형에 사용되는 광원장치를 백 라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)이라 하고, 반사형에 사용되는 광원장치를 프런트 라이트 유닛(Front Light Unit; FLU)이라 한다.
현재, 평판 디스플레이장치의 주류를 이루는 있는 것은 액정표시장치이다. 액정표시장치의 응용분야를 보면, 작게는 계측기기의 결과를 표시하는 작은 표시창 에서부터 휴대폰의 표시부, 노트북PC 및 모니터 등 정보를 표시하는 용도 뿐만 아니라, 40 내지 60인치 크기의 대형TV까지 활용이 되고 있다. 이러한 액정표시장치의 대부분은 투과형으로 패널의 뒷면에서 백 라이트 유닛을 통해 광을 공급하고, 이 광을 패널의 액정이 편광을 조절하여 전체화면을 형성한다.
하지만, 이러한 투과형 액정표시장치는 야외에서 사용 시에는 적당하지 않다. 즉, 야외환경(밝은환경)에서 투과형방식 액정표시장치는 콘트라스트 비(contrast ratio)가 떨어지고, 또한 색을 정확하게 표현하지 못하는 문제가 발생된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 많은 반사형 디스플레이 장치가 연구되고 있다. 주변에 존재하는 광을 이용하는 반사형 디스플레이장치는 반사형 액정표시장치, 전기영동을 이용한 디스플레이, 전기변색을 이용한 디스플레이, 유전영동을 이용한 디스플레이 등이 활발하게 연구되고 있다. 특히, 반사형 액정표시장치와 전기영동을 이용한 디스플레이 등이 활발하게 연구되고 있다. 특히, 전기영동을 이용한 디스플레이의 경우, E-Ink 등의 선발업체에서 디스플레이 패널이 상용으로 공급하고 있고, 이를 이용한 e-book Reader, HHP 등이 개발되어 사용자에게 공급되고 있다.
이러한 반사형 평판 디스플레이 장치는 외광을 이용하여 화상을 표시함으로써 백 라이트장치를 필요로 하지 않아 소비전력을 현저하게 줄일 수 있으며, 사용 시에는 대 면적을 제공하면서 휴대 시에는 말거나 접을 수 있어 휴대성이 높은 장점이 있다.
하지만, 반사형 디스플레이장치는 외부 광을 이용하여 내용을 표시하기 때문에 외부 광이 없는 경우, 즉 어두운 곳에서는 사용할 수 없는 단점이 있다. 또한, 반사형 디스플레이의 경우 기존 투과형 액정표시장치와 구조가 전혀 다르기 때문에 백 라이트 장치를 사용하여 패널에 광을 공급하는 것이 불가능하다. 또한, 기존의 프런트 라이트 유닛의 경우 광을 원하는 곳까지 공급하기 위해 여러 장의 필름형태의 부품으로 구성되어 있고, 부분적으로 딱딱한 형태로 제작되어 제공되기 때문에 구부리는 것에 제약이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안한 것으로, 별도의 광원을 채용하여 외부 광이 없어도 화상을 표시할 수 있으며, 탄성력이 있는 재질로 제작하여 자유로이 구부릴 수 있는 프런트 라이트 유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 프런트 라이트 유닛은
광원, 상기 광원에서 출사된 광을 안내하는 것으로, 안내된 광이 출사되는 배면과 상기 배면에 대면하는 전면을 구비하는 도광판과,
상기 도광판의 배면에 일체로 마련되어 있으며, 상기 도광판의 전면으로부터 전반사된 광을 출사시키는 다수의 프리즘형상구조체;를 구비하며, 상기 도광판과 다수의 프리즘 형상구조체는 투명하고 탄성력있는 재질로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 상기 도광판과 다수의 프리즘형상구조체는 PDMS재질로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 상기 프리즘형상구조체는 상기 도광판의 배면에 연결된 하면과 광이 출사되는 상면을 구비하며, 상기 상면의 폭이 상기 하면의 폭보다 더 넓게 형성되어 있다.
본 발명에 따르면, 상기 프리즘형상구조체의 종단면은 사다리꼴형상이다.
본 발명의 다른 특징에 따른 평판 디스플레이 장치는 광원, 상기 광원에서 출사된 광을 안내하는 것으로, 안내된 광이 출사되는 배면과 상기 배면에 대면하는 전면을 구비하는 도광판과, 상기 도광판의 배면에 마련되어 있으며, 상기 도광판의 전면으로부터 전반사된 광을 출사시키는 다수의 프리즘형상구조체를 구비하는 프런트 라이트 유닛과;
상기 프런트 라이트 유닛의 하측에 마련되어 상기 프런트 라이트 유닛으로부터 출사되는 광을 이용하여 화상을 형성하는 것으로 탄성력있는 재질로 이루어진 화상패널;을 구비하며, 상기 다수의 프리즘형상구조체는 상기 도광판의 배면에 일체로 형성되어 있으며, 상기 도광판과 다수의 프리즘형상구조체는 투명하고 탄성력있는 재질로 이루어져 있다.
본 발명에 따르면, 상기 도광판과 다수의 프리즘형상구조체는 PDMS재질로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 상기 프런트 라이트유닛은 상기 화상패널보다 더 많이 휘어질 수 있어, 원통형상으로 말 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 프리즘형상구조체는 상기 도광판의 배면에 연결된 하면과 광이 출사되는 상면을 구비하며, 상기 상면의 폭이 상기 하면의 폭보다 더 넓게 형성되어 있다.
본 발명에 따르면, 상기 프리즘형상구조체의 종단면은 사다리꼴형상이다.
본 발명에 따르면, 상기 화상패널은 상기 프리즘형상구조체의 상면과 접촉하도록 설치되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프런트 라이트 유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이장치는
첫째, 외광이 없는 경우에도 광원을 이용하여 화상을 형성할 수 있으며,
둘째, 다수의 프리즘형상구조체를 도광판에 일체로 형성시킴으로써 광의 진로가 왜곡되는 것을 방지할 수 있으며,
셋째, 도광판과 프리즘형상구조체를 탄성력있는 재질로 형성하여 구부리거나 말 수 있어 휴대성을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 프런트 라이트 유닛을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 프런트 라이트 유닛을 채용한 평판 디스플레이장치를 도시한 측면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 평판 디스플레이장치를 도시한 사시도이고, 도 5는 다른 실시예에 따른 평판 디스플레이장치를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 프런트 라이트 유닛(100)은 광원(110)과, 상기 광원(110)에서 출사된 광을 면광으로 변환하는 도광판(120)과, 상기 도광판(120)의 배면(도 1의 122)에 일체로 형성되어 있는 다수의 프리즘형상구조체(123)를 구비한다.
상기 광원(110)은 상기 도광판(120)의 측부에 배치되어 상기 도광판(120)에 광을 공급하는 것으로, LED(light emitting diode) 또는 냉음극관 형광램프(CCFL; cold cathode fluorescent lamp)가 채용될 수 있다. 상기 광원(110)은 점광원으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 도광판(120)의 측면에 하나가 배치될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 도광판(120)의 측면에 소정간격을 두고 다수의 개(111)가 배치될 수 있다. 뿐만 아니라, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 도광판(120)의 측면을 따라 선광원이 배치될 수 있다.
도 8 내지 도 11은 광원이 도광판의 모서리에 배치된 다른 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치를 도시한 사시도들이다.
도 8에 도시된 바와 같이 상기 광원은 점광원으로 상기 도광판(120)의 일 모서리에 배치될 수 있으며, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 도광판(120)의 측면을 따라 서로 마주하는 각 모서리에 광원(112)(113)이 배치될 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 도광판(120)의 길이방향을 따라 서로 마주하는 각 모서리에 광원(112)(114)이 배치될 수 있으며, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 도광판(120)의 네 모서리에 광원(112)(113)(114)(115)이 각각 배치될 수 있다.
뿐만 아니라, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 도광판(120)의 측면을 따라 선광원이 배치될 수 있다.
상기 도광판(120)은 상기 광원(110)으로부터 출사된 광을 가이드하여 화상패널(도 2의 210)에 면조명하는 것으로, 가이드된 광이 출사되는 배면(122)과, 상기 배면(122)과 마주보는 전면(121)을 갖는 판 형상으로 형성된다.
상기 프리즘형상구조체(123)는 본원의 특징에 해당하는 것으로, 상기 도광판(120)에 의하여 가이드된 광을 출사시키며, 상기 도광판(120)의 배면에 소정간격을 두고 배치되어 있다. 각각의 프리즘형상구조체(123)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 도광판(120)의 측면을 따라 길게 연장되도록 형성되어 있다.
상기 프리즘형상구조체(123)는 길이방향을 따른 종단면이 사다리꼴 형상으로 이루어져 있다. 따라서, 상기 프리즘형상구조체(123)의 상면(123a)의 폭(W1)은 하면(123b)의 폭(W2)보다 더 넓게 형성되어 있다. 상기 프리즘형상구조체(123)는 상기 도광판(120)과 일체로 형성되어 있기 때문에 동시에 제작된다.
한편, 도 6 및 도 7에는 다른 실시예에 따른 프리즘형상구조체가 도시되어 있다.
도 6은 도 3에 다른 실시예에 따른 프리즘형상구조체를 적용한 평판디스플레이 장치를 도시한 사시도이고, 도 7은 도5에 다른 실시예에 따른 프리즘형상구조체를 적용한 평판디스플레이 장치를 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 전체적인 구성은 도 3에 도시된 평판디스플레이 장치와 유사하며, 다만, 프리즘형상구조체(124)가 다수의 원추형상으로 이루어져 있으며, 상기 도광판(120)의 배면(122)에 길이방향 및 측면에 대하여 소정간격을 두고 배치되어 있다.
도 7을 참조하면, 전체적인 구성은 도 5에 도시된 평판디스플레이 장치와 유사하며, 프리즘형상구조체(125)가 다수의 원추형으로 이루어져 있으며, 상기 도광판(120)의 배면(122)에 길이방향 및 측면에 대하여 소정간격을 두고 배치되어 있다.
뿐만 아니라, 도면에 도시하지는 않았지만, 프리즘형상구조체의 형상은 사각형, 원형 또는 타원형 등 다양한 변형예가 적용 가능하다.
상기 도광판(120)과 프리즘형상구조체(123)는 투명하고 탄성력있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 도광판(120)과 프리즘형상구조체(123)는 자유로이 구부릴 수 있으며, 원통형상으로 말(roll)수 있다. 상기 도광판(120)과 프리즘형상구조체(123)는 PDMS(polydimethylsiloxane)재질로 이루어진 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 평판 디스플레이장치(200)는 프런트 라이트 유닛(100)과 상기 프런트 라이트 유닛(100)의 하측에 마련되어 상기 프런트 라이트 유닛(100)으로부터 조명되는 광 또는 외광을 이용하여 화상을 형성하는 화상패널(210)을 구비한다.
상기 화상패널(210)은 화상을 형성하기 위한 것으로 도 2에 도시된 것은 PLD(paper like display)패널이 채용되어 있다. 상기 화상패널(210)은 그 상면(211)이 상기 프리즘형상구조체(123)의 상면(123a)과 접촉하도록 배치되어 있다. 도면에 도시하지는 않았지만, 접착제를 이용하여 상기 화상패널(210)과 상기 프리즘형상구조체(123)를 서로 부착시킬 수 있다.
상기 화상패널(210)은 PLD패널처럼 그 두께가 매우 얇으며, 탄성력있는 재질로 이루어져 있기 때문에 구부리거나 원통형상으로 마(roll)는 것이 용이하다.
따라서, 상기 도광판(123)과 화상패널(210)이 모두 탄성력있는 재질로 이루어져있기 때문에, 상기 평판 디스플레이 장치(200)는 그 자체를 구부리거나 원통형상으로 말아서 휴대할 수 있다. 그러므로, 상기 평판 디스플레이장치(200)는 원통형상으로 말아서 휴대하거나 이동할 수 있으며, 사용 시에는 펼쳐놓으면 된다.
PLD패널은 전하를 가지고 다른 색상을 띠는 다수의 컬러입자들을 전기력을 이용하여 그 위치를 배열함으로써, 형성하고자 하는 색상을 띠는 입자를 상기 화상패널(210)의 상면(211) 즉, 상기 프리즘형상구조체(123)쪽으로 배치시키고, 이 입자들이 외부로부터 입사되어 반사되는 광에 입자의 색상을 띠도록 함으로써 화상을 형성하는 것이다.
도 2에는 다수의 백색입자(221)와 흑색입자(222)를 수용하며 액상으로 이루어진 다수의 반사영역(220)이 배치되어 있으며, 도면의 왼쪽에서 6개는 백색입자(221)가 상기 화상패널(210)의 상면(211)쪽에 배치되어 있어 상기 프리즘형상구조체(123)를 통하여 입사된 광(L1)이 상기 화상패널(210)의 상면(211)에서 반사될 때 백색을 띠며, 도면의 오른쪽에서 3개는 흑색입자(222)가 상기 화상패널(210)의 상면 쪽에 배치되어 있어 상기 프리즘형상구조체(123)를 통하여 입사된 광(L2)이 상기 화상패널(210)의 상면(211)에서 반사될 때 흑색을 띤다.
본 실시예에서, 화상패널은 PLD패널이 채용된 것을 설명하였으나, 본 발명의 화상패널은 이에 한정되는 것은 아니다. 외부로부터 입사되는 광을 반사하며, 탄성 력있는 재질로 이루어지는 것이면 본 발명의 화상패널로서 채용될 수 있다. 예를 들어, 전자종이(EPD; Electric Paper Display)이외에 Plastic 기판 위에 제작된 Plastic LCD, Cholesteric LC, Electrowetting을 이용한 Display등이 본 발명의 화상패널로 사용 될 수 있다.
위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 평판 디스플레이장치의 동작을 도면을 참조하여 설명한다.
상기 광원(110)으로부터 출사된 광은 상기 도광판(120)내에서 전반사되어 진행되다가 상기 프리즘형상구조체(123)로 출사된다. 상기 프리즘형상구조체(123)로 입사된 광은 그 측면(123c)에서 전반사조건을 만족하여 상기 화상패널(210)의 상면(211)에 입사된다. 광은 상기 화상패널(210)의 상면(211)으로부터 반사되는데, 이때 상기에서 설명한 바와 같이 색상을 띠게 된다. 상기 화상패널(210)의 상면(211)으로부터 반사된 광은 상기 프리즘형상구조체(123) 및 도광판(120)을 지나가더라도 전반사조건을 만족하지 못하므로 전반사되지 않고 진행되어 출사된다.
도 2는 외광이 없는 경우에 상기 광원(110)을 이용하여 화상을 형성하는 방법을 도시한 것이다. 하지만, 외광이 있는 경우에는 외광을 이용하여 화상을 형성할 수 있으므로, 상기 광원(110)을 사용하지 않는다.
도 4는 도 2에 도시된 평판 디스플레이장치가 외광을 이용하여 화상을 형성하는 것을 도시한 측면도이다.
도 4를 참조하면, 외광(300)으로부터 출사된 광은 상기 도광판(120)과 프리즘형상구조체(123)를 지날 때 대부분 전반사조건을 만족하지 못하므로 상기 도광 판(120)과 프리즘형상구조체(123)를 통과하여 상기 화상패널(210)의 상면(211)에서 반사된다. 상기 화상패널(210)의 상면(211)에서 반사된 광은 다시 상기 프리즘형상구조체(123) 및 도광판(120)을 통과하여 진행하여 출사된다.
도 1은 본 발명에 따른 프런트 라이트 유닛을 개략적으로 도시한 측면도,
도 2는 도 1에 도시된 프런트 라이트 유닛을 채용한 평판 디스플레이장치를 도시한 측면도,
도 3은 도 2에 도시된 평판 디스플레이장치를 도시한 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 평판 디스플레이장치가 외광을 이용하여 화상을 형성하는 것을 도시한 측면도,
도 5는 다른 실시예에 따른 평판 디스플레이장치를 도시한 사시도,
도 6은 도 3에 다른 실시예에 따른 프리즘형상구조체를 적용한 평판디스플레이 장치를 도시한 사시도,
도 7은 도 5에 다른 실시예에 따른 프리즘형상구조체를 적용한 평판디스플레이 장치를 도시한 사시도,
도 8 내지 도 11은 광원이 도광판의 모서리에 배치된 다른 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치를 도시한 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100...프런트 라이트 유닛 110,111,112,113,114,115...광원
120...도광판 121...전면
122...배면 123,124,125...프리즘형상구조체
123a...상면 123b...하면
123c...측면 200...평판 디스플레이장치
210...화상패널 211...화상패널의 상면

Claims (10)

  1. 광원;
    상기 광원에서 출사된 광을 안내하는 것으로, 안내된 광이 출사되는 배면과 상기 배면에 대면하는 전면을 구비하는 도광판과;
    상기 도광판의 배면에 일체로 마련되어 있으며, 상기 도광판의 전면으로부터 전반사된 광을 출사시키는 다수의 프리즘형상구조체;를 구비하며,
    상기 도광판과 다수의 프리즘 형상구조체는 투명하고 자유로이 구부러질 수 있는 탄성력있는 것으로서, PDMS재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 프런트 라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘형상구조체는
    상기 도광판의 배면에 연결된 하면과 광이 출사되는 상면을 구비하며,
    상기 상면의 폭이 상기 하면의 폭보다 더 넓게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프런트 라이트 유닛.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 프리즘형상구조체의 종단면은 사다리꼴형상인 것을 특징으로 하는 프런트 라이트 유닛.
  5. 광원, 상기 광원에서 출사된 광을 안내하는 것으로, 안내된 광이 출사되는 배면과 상기 배면에 대면하는 전면을 구비하는 도광판과, 상기 도광판의 배면에 마련되어 있으며, 상기 도광판의 전면으로부터 전반사된 광을 출사시키는 다수의 프리즘형상구조체를 구비하는 프런트 라이트 유닛과;
    상기 프런트 라이트 유닛의 하측에 마련되어 상기 프런트 라이트 유닛으로부터 출사되는 광을 이용하여 화상을 형성하는 것으로 탄성력있는 재질로 이루어진 화상패널;을 구비하며,
    상기 다수의 프리즘형상구조체는 상기 도광판의 배면에 일체로 형성되어 있으며, 상기 도광판과 다수의 프리즘형상구조체는 투명하고 자유로이 구부러질 수 있는 탄성력있는 것으로서, PDMS재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이장치.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 프런트 라이트유닛은 상기 화상패널보다 더 많이 휘어질 수 있어, 원통형상으로 말 수 있는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 프리즘형상구조체는
    상기 도광판의 배면에 연결된 하면과 광이 출사되는 상면을 구비하며,
    상기 상면의 폭이 상기 하면의 폭보다 더 넓게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 프리즘형상구조체의 종단면은 사다리꼴형상인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이장치.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 화상패널은 상기 프리즘형상구조체의 상면과 접촉하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이장치.
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