KR101507965B1 - 확산판 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

Abstract

확산판은 전면과 배면을 포함하는 베이스 및 상기 베이스의 전면에 형성되며 일 방향으로 연장된 타원 활꼴 모양의 복수의 볼록부가 형성되어 있다. 표시 장치는 표시 패널과 광원 및 확산판을 포함한다.

확산판, 타원, 활꼴, 확산판, 조도, 휘도

Description

확산판 및 이를 포함하는 표시 장치{DIFFUSER PLATE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 확산판 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타원 활꼴 모양의 볼록부를 가지는 확산판 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

　디지털 시대의 도래에 발 맞추어 표시 장치 들도 종래의 아날로그 구동방식에서 탈피하여, 디지털화가 되어 가고 있다. 이러한 변화는 고객들의 경량화된 표시 장치 및 고화질, 고선명 영상의 욕구에 따른 자연스러운 추세이다.

특히 이러한 변화 속에서 액정 표시 장치는 고해상도를 가지는 박형 표시 장치 로서, 영상 장치들의 디지털화를 주도적으로 이끌고 있다. 하지만 이러한 액정 표시 장치에 대해서도 시장을 더욱 확대하기 위해 수많은 개발자들의 저 소비전력, 저원가 제품을 개발하기위한 노력이 계속되고 있다.

상기 액정표시장치는 수광 소자인 액정이 배열되어 있는 액정 패널부와 상기 액정 패널에 광을 공급해 주는 광원 장치인 백라이트유닛(Back Light Unit)으로 나뉠 수 있다. 특히 백라이트 유닛은 선이나 점광원 형태인 광원과, 상기 광원에서 나오는 광이 통과하는 광학시트를 포함하며, 상기 광학시트는 상기 선광원이나 점광원을 완전한 면광원 형태의 광원으로 변환시켜 주며 광의 휘도를 높이는 역할을 한다.

현재, 상기 표시장치의 추세는 박형화에 있으며, 이와 더불어 저소비전력과 원가 절감이 요구되고 있다. 그러나, 상기 박형화의 경우 백라이트유닛의 기하학적 구조에 의해 크게 제약을 받고 있으며, 현재 시장에서 요구되는 저 소비전력 제품의 경우 현재 사용되어지는 램프 수보다 적은 수의 램프를 통해서 외관을 확보해야 하기 때문에 현 양산 확산판으로서는 제품의 요구사항을 만족하기 힘든 것이 현실이다. 따라서 표시품질이 좋으면서도 박형화와 저소비전력 및 원가절감을 이루기 위해서 램프수가 저감된 표시장치가 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 소비전력과 원가를 절감한 초박형 표시 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 표시장치는 표시 패널과, 상기 표시 패널의 하부에 구비되어 광을 출사하는 복수의 광원과, 그리고 상기 표시 패널과 상기 광원 사이에 구비되어 광을 확산시키는 확산판을 포함한다. 상기 표시 패널과 상기 확산판 사이에 복수의 확산시트가 더 구비될 수 있다.

상기 확산판은 전면과 배면을 포함하는 베이스 및 상기 베이스의 전면에 형 성된 복수의 볼록부가 형성되어 있으며, 상기 복수의 볼록부는 상기 베이스와 일체로 형성될 수 있으며, 일 방향으로 연장된 형태로 형성될 수 있다.

상기 볼록부는 상기 전면에 수직한 단면이 타원의 일부로서 타원의 원호와 상기 원호의 양끝을 잇는 현으로 이루어진 활꼴이며, 상기 타원의 장축과 단축의 비는 2.6 내지 3.3이다. 또한, 상기 복수의 광원 사이의 거리와 상기 광원과 상기 확산판 사이의 거리 비는 2.0보다 크거나 같다.

상기 베이스 전면으로부터의 상기 볼록부의 꼭지점까지의 길이를 h, 상기 타원의 현의 길이를 p라고 할 때,

이며, 상기 θ는 41° 내지 45°, 상기 원호의 길이는 300㎛이하일 수 있다.

이때, 상기 표시 패널은 사각 형상으로 마련되며, 상기 표시 패널의 대각선 길이는 32인치이고, 8개의 냉음극형광램프가 광원으로 구비될 수 있다.

상기 복수의 광원 사이의 간격은 40mm 내지 50mm일 수 있으며, 상기 광원과 상기 확산판 사이의 거리는 17mm 내지 20mm일 수 있다.

상기 광원의 하부에는 상기 광원에서 출사한 광을 상기 표시 패널 방향으로 반사하는 반사판이 더 구비될 수 있으며, 상기 광원과 상기 반사판 사이의 거리는 4mm 내지 5mm일 수 있다.

상기 광원으로는 냉음극형광램프, 외부전극형광램프, 열음극형광램프 또는 발광다이오드가 사용될 수 있다.

여기서, 상기 확산판은 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이 트 또는 메타크릴레이트스티렌으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 확산판은 광원 사이의 간격이 넓은 경우에도 균일하게 확산된 광을 제공하는 확산판을 제공한다. 이러한 확산판을 사용함으로써 광원의 개수를 감소시킬 수 있으며 별도의 추가 광학시트를 최대한 생략할 수 있어 경제적이다.

이에 따라, 본 발명은 광효율이 향상된 고품질의 표시장치를 제공한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 표시 장치 중 액정 표시 장치를 일 실시예로서 설명한다. 상기 액정 표시 장치에서는 일 실시예로서 광원으로 냉음극형광램프(cold cathode fluorescence lamp; CCFL)이 사용되었고, 상기 광원이 표시 패널의 하부에 위치한 직하형 방식을 예로 들어 설명하나, 이에 한정되지 않으며 다른 종류의 다양한 램프가 적용될 수 있다. 즉, 상기 광원의 위치가 표시 패널의 하부 일측에 위치한 에지형인 경우에도 본 발명의 기술 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다. 본 명세서의 실시예들에 대해 참조된 도면은 도시된 형태로 한정하도록 의도된 것이 아니며, 그와는 달리, 청구항에 의해 정의된 본 발명의 원리 및 범위 내에 있는 모든 변형, 등가물, 및 대안들을 포함하도록 의도된 것이다. 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 또한, 설명의 편의를 위해 표시 패널을 기준으로 영상이 표시되는 방향을 '상부' 또는 '전방', 그 반대 방향을 '하부' 또는 '후방'으로 하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는 전방에 영상을 나타내는 표시 패널(120)을 포함하여 이루어진다.

상기 표시 패널(120)의 가장자리에는 상기 표시 패널(120)을 지지하는 몰드 프레임(130)이 구비된다. 상기 몰드 프레임(130)의 하부, 즉 상기 표시 패널(120)의 후방에는 광학 시트부(140)가 구비된다. 상기 광학 시트부(140)의 하부, 즉 상기 광학 시트부(140)의 후방이나 측면에는 상기 광학 시트부(140)을 통해 상기 표시 패널(120)에 광을 공급하는 광원(160)이 배치된다.

상기한 바와 같이 표시 패널(120)에 광을 공급하는 구성 요소를 백라이트 유닛(backlight unit) 이라고 하며, 상기 광원(160)과 상기 광학시트부(140)는 백라이트유닛(backlight unit)에 포함된다.

본 실시예에서는 상기 광원(160)이 상기 광학 시트부(140)의 후방에 위치한 직하형 백라이트유닛을 나타내었다.

광원(160)의 하부에는 상기 표시 패널(120) 방향이 아닌 방향으로 진행하는 광을 반사시켜 상기 표시 패널(120) 방향으로 광의 경로를 변경시키기 위한 반사 시트(170)가 구비되어 있다.

상기 반사 시트(170)의 하부에는 상기 표시 패널(120), 상기 광학 시트부(140), 상기 광원(160)과, 상기 반사 시트(170) 등에 상호 결합되어 이들을 내부 에 수용하는 하부커버(180)와, 상기 하부커버(180)과 결합하는 상부커버(100)가 구비되어 있다. 상기 상부커버(110)는 표시 패널(120)의 전면 가장자리를 지지하는 구조물이다. 상부커버(110)에는 표시 패널(120)의 표시 영역을 노출시키는 표시창이 형성되어 있다. 그리고, 상부커버(110)의 측면에는 후술할 하부커버(170)와 결합하기 위한 나사공(미도시) 등의 결합수단이 마련되어 있다.

도시하지는 않았지만 상기 표시 패널(120)의 일측에는 상기 표시 패널(120)의 박막트랜지스터와 연결된 인쇄회로기판이 구비될 수 있는데, 상기 인쇄회로기판에서 나온 신호는 배선을 통해 박막트랜지스터에 전달되고, 상기 박막트랜지스터는 상기 신호에 따라 화소에 전압을 인가하여 액정을 구동하게 된다.

상기 표시 패널의 구성요소를 자세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 표시 패널은 영상을 표시할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 액정표시 패널(liquid crystal display panel)이나 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel) 등의 다양한 표시 패널이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 액정표시 패널을 예를 들어 설명하기로 한다.

표시 패널(120)은 장변과 단변을 가지는 직사각형의 판상으로 마련된다. 상기 표시 패널(120)은 제1 기판(121)과, 상기 제1 기판(121)에 대향되는 제2 기판(122) 및 상기 두 기판 사이에 형성된 액정(미도시)을 포함한다. 상기 표시 패널(120)은 상기 액정을 구동하여 전방으로 영상을 표시하는 역할을 한다. 상기 액정을 구동하기 위해서 상기 제1 기판(121)에는 박막트랜지스터가, 상기 제2 기판(122)에는 컬러필터가 형성될 수 있으며, 이 경우 각각 박막트랜지스터 기판과 컬러필터 기판으 로 지칭되기도 한다. 그리고, 상기 제1 기판(121)과 제2 기판(122)의 각각의 배면에는 편광판(120a, 120b)이 각각 구비되어 액정의 배향에 따른 광 투과를 조절한다.

상기 표시 패널(120)은 다양한 크기로 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 패널의 크기는 그 대각선의 길이를 기준으로 32인치나 40인치 그 이상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 32인치 표시 패널을 기준으로 적합화된 조건을 설명하기로 하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 크기의 표시 패널에도 적용될 수 있음은 물론이다.

액정 자체는 비발광이기 때문에 화상을 구현하기 위해서는 광원(160)이 필요하다. 상기 광원(160)에서 나온 투과광은 원하지 않는 진동 벡터도 포함하고 있다. 이러한 투과광의 진동 벡터를 조절하기 위해 표시 패널(120)의 양면에 투과축이 90°로 교차되도록 편광판(미도시)이 부착된다. 상기 편광판은 액정을 통과한 투과광을 특정 진동 벡터를 가진 빛으로 편광되게 된다. 따라서 상기 표시 패널(120)을 통과하는 동안 편광축의 회전 정도에 따라 투과광의 세기가 조절되어 블랙부터 화이트까지의 표현이 가능하게 된다.

상기 몰드 프레임(130)은 표시 패널(120)의 가장자리를 따라 구비된다. 상기 몰드 프레임은 대략적으로 사각의 고리형상으로 형성된다. 몰드 프레임(130)은 표시 패널(120)과 광학 시트부(140)을 지지한다. 몰드 프레임(130)에는 후술할 하부커버(180)와 결합하여 내부에 광학 시트부(140), 광원(160) 및 반사 시트(170)를 수용한다. 상기 몰드 프레임(130)은 도면에서와 같이 단일 개수로 형성될 수 있으 나 필요에 따라 복수 개로 형성되어 조립될 수 있다.

상기 광학 시트부(140)는 상기 광원(160)으로부터 나온 광을 제어하는 역할을 한다. 상기 광학 시트부(140)는 표시 패널(120)의 배면에 위치하는 확산판(145, diffusion plate)을 포함한다. 상기 확산시트 이외에도 보호 시트(141), 프리즘 시트(143)를 또는 도시하지는 않았지만 확산시트(diffusion sheet)를 더 포함할 수 있다.

상기 확산판(145)는 투명한 고분자 수지로 형성될 수 있으며, 예를 들어 폴리카보네이트(polycarbobate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 또는 메타크릴레이트 스티렌(methacrylate styrene)로 이루어질 수 있다. 광원(160)으로부터의 빛을 확산시켜 표시 패널(120)로 공급하는 역할을 하는데, 이에 대해서는 후술한다.

상기 광학 시트(140)는 필요에 따라 복수 매 사용할 수 있으며, 2매 또는 3매를 겹쳐서 사용할 수 있다. 또한, 상기 보호 시트(141)나 프리즘 시트(143)은 필요에 따라 생략될 수 있다.

상기 프리즘 시트(143)는 확산판(145)에서 확산된 빛을 상부의 표시 패널(120)의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 프리즘 시트(143)를 통과한 빛은 거의 대부분 수직하게 진행되어 균일한 휘도 분포를 제공하게 된다.

가장 상부에 위치하는 상기 보호 시트(141)는 스크래치에 약한 프리즘 시트(143)를 보호한다.

상기 광학 시트(140)의 하부에는 상기 광학 시트(140)을 통해 상기 표시 패 널(120)에 광을 공급하는 복수의 광원(160)이 구비된다. 상기 복수의 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescence Lamp, CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp, EEFL), 열음극형광램프(Hot Cathode Fluorescence Lamp, HCFL) 또는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 등이 사용될 수 있다.

상기 광원(160)의 하부에는 반사 시트(170)가 배치되어 있다. 상기 반사 시트(170)는 상기 복수의 광원(160)로부터 출사된 빛 중 광원(160)의 하부 방향으로 입사되는 빛을 반대 방향으로 반사시켜 상부를 향하도록 한다.

상기한 바와 같이, 표시 패널이 액정 표시 패널과 같이 자체적으로 발광하지 않는 경우에는 별도로 광을 공급하는 광원(160)을 사용하게 된다. 이때 상기 광원(150)으로 상기한 바와 같이 CCFL과 같은 선형의 램프를 사용하거나 LED와 같이 점 광원 형태의 램프를 사용하여 빛을 제공한다.

상기 광원은 보통 선광원이거나 점광원이기 때문에 광원에서 출사된 광을 그대로 표시 패널에 사용할 경우 출사된 광의 밀도에 따라 암부와 명부가 나누어지며 이에 따라 화질이 감소한다. 이에 따라, 상기 광원에서 출사된 광의 경로를 변경하고 광의 효율을 높일 필요가 있으며, 상기 광학시트가 이러한 역할을 한다. 특히 확산판은 선광원이나 점광원에서 출사되어 특정 방향성을 가지는 빛을 다양한 방위로 출사되는 광으로 확산시킨다.

상기 표시 장치에 있어서, 광원의 개수를 줄임으로써 전력 소모 및 원가를 절감하고 박형화를 이룰 수 있다. 예를 들어 종래의 표시 장치의 경우는 32인치 표시 패널의 경우 12개의 광원, 예컨대, CCFL을 사용하는 것이 일반적이었으나, 상기한 바와 같은 광원의 개수는 박형화로 이어지기에는 한계가 있는 것이 현실이며, 이를 위해 현재 양산하고자 하는 표시 장치는 종래의 표시장치에 비해 더 적은 수, 예컨대 8개의 CCFL을 사용하는 구조를 개발하고 있다. 따라서, 이하 32인치 표시 패널에 8개의 CCFL을 사용한 경우를 최적 실시예로서 설명하기로 한다. 상기 8개의 CCFL은 상기 표시 패널의 하부에 상기 표시 패널의 장변 또는 단변 방향과 평행하게 동일 간격으로 배치된다.

그러나, 상술한 바와 같이, 기존 발명과 동일한 크기의 표시 장치를 이용함에도 램프의 개수만 저감시킬 경우 광원과 광원 사이의 거리는 늘어나게 되기 때문에 광의 균일성이 나빠진다. 상기 광원과 광원 사이의 거리를 보상하기 위해 기존의 스캐터링(scattering) 확산판을 사용하는 경우에는 표시장치의 두께가 두꺼워짐으로써 박형화를 이루는 것이 어렵다. 따라서, 스캐터링 확산판을 사용하지 않고서도 저감된 개수의 광원에서 출사된 광의 경로 및 양을 조절할 수 있는 광 조절 확산판이 필요하다.

일반적으로 확산판은 고분자 투명 플레이트 내에 크기가 작은 비드(bead)들이 균일하게 분포되어 있는 구조로 되어 있다. 물론, 표시 장치에서 요구하는 특정 신뢰성을 확보하기 위한 기능을 부가하기 위해 3중층이나 2중층 등의 구조로 세분화할 수 있다. 이러한 구조 내에서 비드들은 광의 확산의 주요 원인이 되며, 그 함유율에 따라 전체 확산판의 투과율 및 확산율을 결정하게 된다. 이러한 스캐터링(Scattering) 확산판을 이용하는 경우, 광원의 국지적인 분포로 인한 광의 불균 일한 밀도를 표시 장치에 사용할 수 있을 정도의 균일성을 유지하기 위한 광원과 확산판 사이의 높이 및 광원 사이의 거리에 대한 실험적인 관계식은 다음과 같다.

여기서 상기 균일성은 광원의 이미지가 표시 패널 상에서 시인이 되지 않을 정도의 균일성을 의미한다.

　따라서, 만약 광원의 수가 작아 램프 사이의 거리가 1.7보다 커지게 되면 일반 확산판만으로는 표시 패널의 품질을 확보할 수 없으며 별도의 광 확산 부재가 필요하게 되어 박형화가 불가능해진다.

이에 따라, 본 발명에서는 기존의 무작위 스캐터링을 이용하여 광을 균일하게 출사시키는 방식이 아닌, 확산판 내에서 빛의 굴절을 이용해서 광량이 부족한 영역에서는 빛을 최대한 출사 시키고, 광량이 많은 영역에서는 빛을 출사시키지 않도록 하는 확산판을 제공한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확산판과 광원의 배치를 나타낸 단면도이며, 도 3은 상기 확산판의 단면의 일부를 나타낸 도면이다. 도 4a 내지 도 4b는 도 3의 확산판에 입사된 광의 진행경로를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 확산판은 전면과, 상기 전면에 대향하는 배면을 포함하는 베이스를 포함한다.

상기 베이스의 전면에는 볼록부가 복수 개 형성되어 있다. 상기 볼록부는 도 2에 도시한 바와 같이 상기 베이스의 일 변의 방향과 평행하게 일 방향으로 길 게 연장되어 형성될 수 있으며, 상기 베이스와 일체로 형성될 수 있다.

상기 볼록부의 모양은 상기 전면에 수직한 단면이 타원의 활꼴의 모양을 갖는다. 타원의 활꼴(segment of a circle)은 타원의 일부로서 타원의 원호와 상기 원호의 양끝을 잇는 현으로 이루어진 도형을 뜻하며, 타원의 궁형(弓形)이라고도 한다.

도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 상기한 구조를 갖는 확산판에 있어서, 상기 베이스의 배면에 수직에 가까운 각도로 입사하는 광은 확산판 내에서 대부분 전반사되며, 상기 베이스의 배면에 비스듬한 각도로 입사하는 광은 반사와 굴절을 거쳐 확산판의 전면으로 출사된다.

실질적으로 확산판에 입사하는 광의 밀도는 광원이 위치한 곳의 상부가 가장 높으며 광원과 광원 사이의 상부가 가장 낮다. 본 발명에 따른 확산판은 상기한 바와 같이 상기 배면에 수직에 가까운 각도로 입사하는 광이 많은 광원의 상부 부분은 대부분의 광을 반사시키며, 상기 배면에 비스듬한 각도로 입사하는 광이 많은 광원과 떨어진 곳의 상부 부분은 많은 비율의 광을 상기 확산판의 전면으로 출사시킨다. 이에 따라, 확산판의 배면에 수직으로 입사하는 광이 곧바로 상부로 출사하는 것을 감소시키는 효과가 있기 때문에 확산판으로부터 출사하는 광의 밀도를 균일하게 만든다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 활꼴의 원호를 이루는 타원은 아래와 같은 장축이 a, 단축이 b인 타원에 해당하며, 상기 장축과 단축의 비, 즉

는 2.6~3.3에 해당하는 값을 갖는다. 여기서, 상기 단축은 상기 베이스의 전면과 평행한 타원의 일 축이며, 장축은 상기 베이스의 전면과 상기 단축에 수직하다.

여기서, 상기 베이스 전면으로부터의 상기 볼록부의 꼭지점까지의 길이(h)는 다음의 식으로 구할 수 있는데, 여기서 p는 상기 타원의 현의 길이이다.

[식 1]

상기 높이를 결정하는 각도(θ)는 41° 내지 45°일 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 포함하는 액정표시장치에 있어서

에 따른 표면 조도를 나타낸 것이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 포함하는 액정표시장치의

에 따른 휘도를 나타낸 것이다. 이때, 본 발명에 따른 확산판의 각도(θ)는 40°로 고정하였으며, 이때,

값은 각각 2.5 2.7, 3.0, 3.4이다.

도 5와 도 6에 있어서, 가로축은 광원과 광원 사이를 가로지르는 축에 따른 거리를 나타낸 것으로 단위는 mm이다. 세로축은 각각 표면 조도와 휘도의 평균을 1로 하였을 때의 각 거리에 따른 조도와 휘도의 상대값이다.

도면을 참조하면, 타원에서의 각도(θ)를 40°로 고정한 상태에서 렌즈 곡 률인

를 변화시키면 렌즈 곡률이 커질수록 광원의 상부에서 수직 상방으로 출사되는 빛의 재활용 효과가 커지면서 램프 윗단의 암부가 커지고 광원과 광원 사이 광량이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기 장축과 단축의 비가 상기 범위인 3.3보다 커지게 되면 상기 볼록부는 상대적으로 위로 뾰족한 형태가 되어 프리즘산과 비슷한 효과를 낸다. 이에 따라 확산판의 배면에 수직하게 입사하는 광은 거의 전반사되어 확산판의 전면에 수직한 방향으로 수직 방향으로 상방 출사하는 광이 대폭 감소하게 된다. 결국 광원의 바로 상부에 오히려 암선이 생기는 문제점이 있다.

이와 반대로, 상기 장축과 단축의 비가 2.6보다 작게 되면 이와 반대로 광확산 효과가 줄어들어 광원 위에 명부가 생기는 문제점이 있다.

도 7는 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 포함하는 액정표시장치에 있어서 각도(θ)에 따른 표면 조도를 나타낸 것이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 포함하는 액정표시장치의 각도(θ)에 따른 휘도를 나타낸 것이다. 이때,

는 3.0으로 고정하였으며, 각도(θ)는 40°, 42°, 44°, 46 °이다.

도 7와 도 8에 있어서, 가로축은 광원과 광원 사이를 가로지르는 축에 따른 거리를 나타낸 것으로 단위는 mm이다. 세로축은 각각 표면 조도와 휘도의 평균을 1로 하였을 때의 각 거리에 따른 조도와 휘도의 상대값이다.

도면을 참조하면 타원의 높이를 결정하는 각도(θ)가 45°보다 큰 경우 볼 록부의 높이가 높아지면서 반타원에 가까워지게 되기 때문에 상기 베이스의 전면에 수직한 방향의 광의 투과율이 줄어들게 되며, 결국 광원의 상부에 암선이 생길수 있다.

이와 반대로 상기 각도가 41° 보다 작은 경우 볼록부의 높이가 낮아지면서 전체적으로 납작한 활꼴의 형태가 되며 상기 범위의 각도에 있을 때보다 상대적으로 상기 베이스의 전면에 수직한 광의 투과율이 높아지게 되며, 광의 확산도가 줄어들어 광원의 상부에 그대로 명부가 발생한다.

여기서, 상기 현의 길이는 동일한 패턴이 반복되는 주기로도 볼 수 있기 때문에 피치(pitch)로도 지칭하며, 상기 피치는 모아레(Moire) 현상을 최소화할 수 있도록 설정된다. 두 개의 주기를 가진 패턴이 있을 경우 이를 거친 광의 간섭에 의하여 모아레 현상이 일어난다. 이러한 모아레는 광의 간섭에 의해 원래의 패턴 주기보다 더 큰 주기의 광이 생성되어 인간에 시인되는 것이므로, 최초 패턴의 주기보다 큰 주기가 생성되지 않도록 하면 모아레 현상을 최소화할 수 있다.

표시 장치에 있어서 주기성을 가진 구성요소로는 크게 화소 패턴을 갖는 표시 패널, 프리즘산을 갖는 프리즘 시트 및 본 발명의 실시예와 같은 패턴을 가진 확산판을 들 수 있다. 표시 장치에 사용될 때는 표시 패널과 확산판, 또는 표시 패널과 프리즘 시트 및 확산판의 조합으로 사용이 가능하므로 각각의 피치를 계산하여 모아레를 방지할 수 있는 피치를 구할 수 있다. 따라서, 피치 값은 표시 패널이나 프리즘 시트의 피치값에 따라 달라질 수 있다.

도 9a 내지 도 9c는 표시 패널의 피치와 프리즘 시트의 피치가 일정할 때 본 발명에 따른 패턴이 형성된 확산판의 피치값에 따른 출사광의 상대적인 강도(intensity)를 나타낸 것이다. 상기 그래프의 가로축은 가로축은 광원과 광원 사이를 가로지르는 축에 따른 거리를 나타낸 것으로 단위는 mm이며, 세로축은 광의 강도의 상대값이다.

여기서, 표시 패널은 32인치 표시 패널이며 패널의 화소의 피치는 170㎛이며, 프리즘 시트의 프리즘의 피치는 180㎛이다. 본 발명의 실시예에 따른 패터닝된 확산판의 피치는 도 9a에서 160㎛, 도 9b에서 200㎛, 도 9c에서 250㎛이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 확산판의 피치가 160㎛인 경우, 광의 강도 주기에서 모아레를 발견하기 힘들다. 그러나, 상기 피치가 200㎛이거나, 250㎛인 경우 모아레가 적게 나타나기는 하지만 점선으로 표시한 부분에서 모아레를 발견할 수있다.

이러한 실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 실질적으로 표시 패널에 사용되고 있는 각 화소의 피치는 300㎛ 내지 600㎛, 프리즘시트의 피치는 50㎛~250㎛이므로, 본 발명의 실시예에서는 300㎛ 이하의 값을 갖도록 한다. 특히, 150㎛ 내지 170㎛, 더욱 바람직하게는 160㎛에서 모아레가 최소화된다. 300㎛보다 피치 값이 큰 경우에는 모아레 현상이 생기거나 피치값이 커져 명부와 암부를 직접적으로 눈으로 시인할 수 있게 되는 문제점이 있다. 상기 피치는 작게 형성할 수 있다. 다만, 50㎛ 이하의 피치는 제조가 용이하지 않으며 원가가 상승할 수 있으나, 그 범위가 특별히 한정되는 것은 아니다.

상기 확산판은 두께가 0.5mm 내지 2.0mm에 해당한다. 상기 두께보다 얇은 경우에는 쉽게 깨지며, 상기 두께보다 두꺼울 경우에는 볼록부를 형성하기가 어렵기 때문에 생산성이 낮아진다.

상기 확산판은 다양한 방법으로 형성할 수 있으며 그 방법이 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 압출법, 사출법, UV 경화법 등으로 형성가능하다.

상술한 확산판은, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시 패널과 광원 사이에 배치되어 상기 광원에서 출사된 광의 효율을 높여 상기 표시 패널에 제공하는 역할을 한다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 확산판을 사용하는 경우에 상기 복수의 광원 사이의 거리(D)와, 상기 광원과 상기 확산판 사이(d)의 거리 비(D/d)를 2.0보다 크거나 같게 형성할 수 있다. 기존의 확산판을 사용하는 경우에는 광밀도의 편차가 시인되지 않게 하기 위해서는 광원과 광원 사이의 거리를 최소화하고 광원과 확산판 사이의 거리를 최대화해야 했기 때문에 복수의 광원 사이의 거리와 광원과 확산판 사이의 거리비가 1.7보다 작은 값을 가지는 것이 일반적이었다.

그러나 본 발명의 실시예에 따르면 확산판의 광확산기능을 이용하여 상기 광원과 광원 사이의 거리(D)를 늘리고 상기 광원과 확산판 사이의 거리(d)를 감소시키는 것이 가능하다. 이때, 상기 복수의 광원 사이의 간격은 40mm 내지 50mm, 상기 광원과 상기 확산판 사이의 거리는 17mm 내지 20mm로 제작 가능하다.

또한, 상기 광원의 하부에 구비되어 상기 광원에서 출사한 광을 상기 표시 패널 방향으로 반사하는 반사판 사이에서의 거리(r) 또한 좁게 형성하는 것이 가능 하며, 상기 광원과 상기 반사판 사이의 거리는 4mm 내지 5mm가 되도록 형성할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 광원의 개수를 대폭 저감할 수 있으며, 광원과 확산판 사이의 거리 및 광원과 반사판 사이의 거리를 감소시킬 수 있어 표시 장치의 박형화와 전력 소비 및 원가 절감을 동시에 달성할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 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.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 분해사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 확산판과 광원의 배치를 나타낸 단면도이다.

도 3은 상기 확산판의 단면의 일부를 나타낸 도면이다. 도 4a 내지 도 4b는 도 3의 확산판에 입사된 광의 진행경로를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 포함하는 액정표시장치에 있어서 에 따른 표면 조도를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 포함하는 액정표시장치의

에 따른 휘도를 나타낸 것이다.

도 7는 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 포함하는 액정표시장치에 있어서 각도(θ)에 따른 표면 조도를 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 포함하는 액정표시장치의 각도(θ)에 따른 휘도를 나타낸 것이다.

도 9a 내지 도 9c는 표시 패널의 피치와 프리즘 시트의 피치가 일정할 때 본 발명에 따른 패턴이 형성된 확산판의 피치값에 따른 출사광의 상대적인 강도(intensity)를 나타낸 것이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

120 : 표시 패널 130 : 몰드 프레임

140 : 광학 시트부 141 : 보호 시트

143 : 프리즘 시트 145 : 확산판

160 : 광원 180 : 하부 커버

170 : 반사 시트

Claims (17)

1. 표시 패널;

   상기 표시 패널의 하부에 구비되어 광을 출사하는 복수의 광원; 및

   상기 표시 패널과 상기 광원 사이에 구비되어 상기 광을 확산시키며, 전면과 배면을 포함하는 베이스 및 상기 베이스의 전면에 형성된 복수의 볼록부가 형성된 확산판을 포함하며,

   상기 볼록부는 상기 전면에 수직한 단면이 타원의 일부로서 타원의 원호와, 상기 원호의 양끝을 잇는 현으로 이루어진 활꼴이며, 상기 베이스 전면으로부터 상기 볼록부의 꼭지점까지의 길이를 h, 상기 타원의 현의 길이를 p라고 할 때,

   

   이며, 상기 θ는 41° 내지 45°인 표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 볼록부는 상기 베이스와 일체로 형성되고, 일 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 표시장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 타원의 장축과 단축의 비는 2.6 내지 3.3이고, 상기 광원 사이의 거리와 상기 광원과 상기 확산판 사이의 거리 비는 2.0보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 표시장치
4. 제3항에 있어서,

   상기 현의 길이는 50㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 표시장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 확산판의 재질은 폴리카보네이트(polycarbobate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate) 또는 메타크릴레이트스티렌(methacrylate styrene)인 것을 특징으로 하는 표시장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 표시 패널은 사각 형상으로 마련되며, 상기 표시 패널의 대각선 길이는 32인치이고, 상기 복수의 광원은 8개의 냉음극형광램프인 것을 특징으로 하는 표시장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 복수의 광원 사이의 간격은 40mm 내지 50mm인 것을 특징으로 하는 표시장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 광원과 상기 확산판 사이의 거리는 17mm 내지 20mm인 것을 특징으로 하는 표시장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 광원의 하부에 구비되어 상기 광원에서 출사한 광을 상기 표시 패널 방향으로 반사하는 반사판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 광원과 상기 반사판 사이의 거리는 4mm 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 표시장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 표시 패널과 상기 확산판 사이에 복수의 확산시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 광원은 냉음극형광램프, 외부전극형광램프, 열음극형광램프 또는 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 표시장치.
13. 전면과 상기 전면에 대향하는 배면을 포함하는 베이스; 및

    상기 베이스의 전면에 형성된 복수의 볼록부를 포함하며,

    상기 볼록부는 상기 전면에 수직한 단면이 타원의 일부로서 타원의 원호와 상기 원호의 양끝을 잇는 현으로 이루어진 활꼴이며, 상기 베이스 전면으로부터의 상기 볼록부의 꼭지점까지의 길이를 h, 상기 타원의 현의 길이를 p라고 할 때,

    

    이며, 상기 θ는 41° 내지 45°인 확산판.
14. 제13항에 있어서,

    상기 복수의 볼록부는 상기 베이스와 일체로 형성되고, 일 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 확산판.
15. 제13항에 있어서,

    상기 타원의 장축과 단축의 비는 2.6 내지 3.3인 것을 특징으로 하는 확산판.
16. 제13항에 있어서,

    상기 현의 길이는 50㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는 확산판.
17. 제13항에 있어서,

    상기 확산판의 재질은 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 메타크릴레이트스티렌 인 것을 특징으로 하는 확산판.

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