KR101524521B1 - 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

Abstract

백라이트의 빛이 전체적으로 균일하게 방사되어 균일하고 우수한 표시 품질을 갖는 표시 장치가 제공된다. 백라이트 어셈블리는, 빛을 방출하는 광원과, 빛이 입사되는 입광면, 입광면의 반대면으로서 빛이 출사되는 출광면 및 출광면에 형성된 렌즈 패턴을 포함하는 확산판과, 상면에 프리즘 패턴을 포함하며 확산판과 중첩되는광학 시트를 포함하되, 렌즈 패턴은 곡선을 형성하는 제1 곡선부 및 제1 곡선부의 양단으로부터 각각 연장된 제1 직선부를 포함하며, 프리즘 패턴은 모서리가 곡선으로 형성된 제2 곡선부를 포함한다

프리즘 패턴, 확산판, 광학 시트

Description

백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치{Backlight assembly and display device having the same}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 백라이트의 빛이 전체적으로 균일하게 방사되어 균일하고 우수한 표시 품질을 갖는 백라이트 어셈블리 및 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display: FPD) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하여 영상을 표시하는 장치이다.

이와 같은 표시 장치는 그 자체로서 비발광 소자로 되어 있기 때문에 영상을 표시하기 위해서는 발광 소자인 광원를 포함하는 백라이트 어셈블리를 포함하여야 한다. 백라이트 어셈블리는 표시 패널의 후면에서 빛을 조사하며, 표시 패널 전체에 대체로 균일하게 면광원으로서 작용하게 된다. 이러한 백라이트 어셈블리는 빛을 방출하는 광원의 위치에 따라 직하형과 에지형으로 구분된다. 직하형은 광원를 표시 패널의 바로 아래에 위치시키는 방식이며, 에지형은 광원를 측면에 위치시키고 도광판을 이용하여 빛을 표시 패널 전체로 빛을 전달시키는 방식이다.

특히, 직하형 백라이트 어셈블리는 확삭판 하부에 광원이 위치하게 되어 휘선의 발생 가능성이 있으며, 최근 광원 수를 줄이는 추세에 따르면 휘선 및 암선의 발생 가능성이 더욱 높아지고 있다. 또한, 표시 장치의 구조가 점차 슬림(slim)화 되면서, 광원을 균일하게 제어할 수 있도록 구조를 형성할 필요가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 백라이트의 빛이 전체적으로 균일하게 방사되어 균일하고 우수한 표시 품질을 갖는 백라이트 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 백라이트의 빛이 전체적으로 균일하게 방세되어 균일하고 우수한 표시 품질을 갖는 백라이트 어셈블리를 포함하는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는, 빛을 방출하는 광원과, 상기 빛이 입사되는 입광면, 상기 입광면의 반대면으로서 상기 빛이 출사되는 출광면 및 상기 출광면에 형성된 렌즈 패턴을 포함하는 확산판과, 상면에 프리즘 패턴을 포함하며 상기 확산판과 중첩되는광학 시트를 포함하되, 상기 렌즈 패턴은 곡선을 형성하는 제1 곡선부 및 상기 제1 곡선부의 양단으로부터 각각 연장된 제1 직선부를 포함하며, 상기 프리즘 패턴은 모서리가 곡선으로 형성된 제2 곡선부를 포함한다.

렌즈 패턴프리즘 패턴렌즈 패턴프리즘 패턴상기 기술적 과제를 달성하기 위 한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 빛을 방출하는 광원과, 상기 빛을 제공받아 영상을 표시하는 표시 패널과, 상기 빛이 입사되는 입광면, 상기 입광면의 반대면으로서 상기 빛이 출사되는 출광면 및 상기 출광면에 형성된 렌즈 패턴을 포함하며 상기 광원 및 상기 표시 패널 사이에 개재된 확산판과, 상면에 프리즘 패턴을 포함하며 상기 확산판과 중첩되는광학 시트를 포함하되, 상기 렌즈 패턴은 곡선을 형성하는 제1 곡선부 및 상기 제1 곡선부의 양단으로부터 각각 연장된 제1 직선부를 포함하며, 상기 프리즘 패턴은 모서리가 곡선으로 형성된 제2 곡선부를 포함한다.

상기 렌즈 패턴의 높이를 h1, 상기 렌즈 패턴의 피치를 P1이라 할 때, 0.8 < h1/(2×P1) < 1.35일 수 있다. 상기 제1 곡선부는 타원의 일단부를 형성할 수 있다. 상기 타원의 단축의 길이에 대한 장축의 길이의 비가 2.2 ~ 3.5일 수 있다. 상기 렌즈 패턴의 단면에 내접하는 가상의 이등변 삼각형은 밑변의 길이가 상기 렌즈 패턴의 피치와 같고 밑각이 42 ~ 52°일 수 있다. 상기 프리즘 패턴의 피치는 상기 렌즈 패턴의 피치보다 작을 수 있다. 상기 렌즈 패턴의 피치는 160 ~250㎛이며, 상기 프리즘 패턴의 피치는 50 ~150㎛일 수 있다. 상기 프리즘 패턴제2 직선부와 상기 제2 직선부의 끝단을 연결한 가상의 수평선이 이루는 각도가 40 ~ 55°일 수 있다. 상기 제2 곡선부는 원의 일단부를 형성할 수 있다. 상기 원의 반지름은 5~10㎛일 수 있다. 상기 제2 직선부는 미세한 요철부를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 직선부는 확산 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 입광면은 난굴절면을 포함할 수 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 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.

이하 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치에 관하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 표시 장치에 포함되는 확산판, 광학 시트, 광원 및 반사 시트의 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2의 A 영역을 확대한 확대 단면도이고, 도 4는 도 3의 렌즈 패턴으로 입사되는 빛의 경로를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 1의 표시 장치에 포함된 확산판의 배면 사시도이고, 도 6은 도 2의 B 영역을 확대 한 확대 단면도이고, 도 7은 도 6의 프리즘 패턴으로 입사되는 빛의 경로를 도시한 단면도이고, 도 8a 및 도 8b는 도 1에 포함되는 프리즘 시트를 통과하는 빛의 경로를 시뮬레이션한 결과를 도시한 단면도이고, 도 9는 도 1의 표시 장치에 포함되는 확산판 및 광학 시트에 입사된 빛의 경로를 시뮬레이션한 결과를 도시한 단면도이다.

우선 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 표시 패널 어셈블리(20), 상부 수납 용기(10), , 광학 시트(50), 확산판(60), 광원(70), 반사 시트(80) 및 하부 수납 용기(90)를 포함한다.

표시 패널 어셈블리(20)는 하부 표시판(22), 상부 표시판(23) 및 두 표시판 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함하는 표시 패널(21)포함한다.

표시 패널(21)은 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)과 박막 트랜지스터 어레이, 화소 전극 등을 포함하는 하부 표시판(22)과, 블랙 매트릭스(black matrix), 공통 전극 등을 포함하고 하부 표시판(22)에 대향하도록 배치된 상부 표시판(23)을 포함한다. 이와 같은 표시 패널(21)은 영상 정보를 표시 한다.

상부 수납 용기(10)는 표시 장치(1)의 외관을 형성하며, 내부에 표시 패널 어셈블리(20)가 수납되는 공간이 형성되어 있다. 이러한 상부 수납 용기(10)의 중앙부에는 표시 패널(21)을 외부로 노출시키는 개방창이 형성되어 있다.

상부 수납 용기(10)는 하부 수납 용기(90)와 결합된다.

확산판(60)은 광원(70)에서 나온 빛을 각 방향으로 확산시키는 역할을 하는 것으로서, 광원(70)의 형상을 따라 밝은 부분으로 나타나는 휘선이 표시 장치(1)의 전면에서 보이지 않도록 한다. 이와 같은 확산판(60)은 표시 패널(21)과 광원(70) 사이에 개재된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 확산판(60)은 광원(70)으로부터 빛이 입사되는 입광면(61)과 입광면(61)을 통해 입사된 빛이 출광되는 출광면(62)을 포함한다.

확산판(60)을 구성하는 물질은 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 메타크릴산 메틸 스티렌 공중합 수지, 폴리카보네이트계 수지 및 올레핀계 수지로 구성되는 일 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있으며, 더 상세하게는 폴리카보네이트(PC; polycarbonate), 폴리스틸렌(PS; polystyrene resin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; polyethyleneterephthalate), 폴리아릴레이트(PAR; polyarylate), 폴리술폰수지(PSU; polysulfone resin), 폴리에케르술폰수지(PES; polyehtersulfone resin), 폴리프로필렌(PP; polypropylene), 폴리아미드수지(PA; polyamide), 폴리페닐렌설파이트(PPS; poly phenylene sulfide), 폴리이미드 수지(PI; poly imide resin), 폴리에텔에텔케톤(PEEK; poly ether-ether-ketone), 폴리우레탄수지(PUR; polyurethane resin), 염화비닐수지(PVC; polybinyl chloride), 메틸펜탄폴리머(PMP; metylpentene polymer), 폴리메틸메타크릴(PMMA; polymethacrylic), 실리콘 수지(SI; Silicon resin), 아크릴계 수지 및 불소수지 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 확산판(60)의 출광면(62)에는 빛을 효과적으로 확산할 수 있는 렌즈 패턴(63)이 형성된다. 렌즈 패턴(63)은 광원(도 1의 70 참조)과 평행한 방향으로 연장된 형태로 형성될 수 있다. 즉, 렌즈 패턴(63)은 실린더형 렌즈를 축방향의 수 직으로 종단한 형태가 될 수 있다. 다만, 이에 한정될 것은 아니며, 타원체의 일단부가 규칙적으로 배열된 형상이 될 수도 있다. 렌즈 패턴(63)의 단면의 형상은 제1 직선부(64)와 이에 연장된 제1 곡선부(65)를 포함한다. 제1 곡선부(65)은 타원의 일단부를 형성할 수 있으며, 제1 직선부(64)는 제1 곡선부(65)의 양단으로부터 각각 연장되어 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 직선부(64)는 삼각형의 두 빗변의 일단부를 이룰 수 있다. 이러한 제1 직선부(64) 및 제1 곡선부(65)는 서로 연결되어 하부가 이등변 삼각형의 두 빗변의 일부 형태가 될 수 있으며, 상부가 타원의 일단부 형상을 갖는 형태가 될 수 있다. 여기서, 렌즈 패턴(63)은 타원형 렌즈의 하단부 중 일부가 직선화된 형태가 될 수 있으며, 경우에 따라서는이등변 삼각형의 꼭지점 중 하나가 타원형태로 라운딩 처리된 형태가 될 수 있다. 다만, 타원의 일단부 형태를 갖는 제1 곡선부(65)는 이등변 삼각형의 꼭지점을 라운딩 처리된 것에 한정하지는 않으며, 제1 곡선부(65)가 타원과 이등변 삼각형을 중첩한 형태가 될 수 있다. 제1 직선부(64)와 제1 곡선부(65)가 만나는 지점은 제1 직선부(64)의 연장선과 타원과의 접점이 될 수 있다.

제1 직선부(64)는 빛을 굴절하여 빛의 투과 방향을 조절하는 역할을 하는 것으로서, 일부의 빛은 전반사되도록 하며, 제1 곡선부(65)는 빛의 일부를 반사하고 일부를 확산시키는 역할을 한다.

제1 직선부(64) 및 제1 곡선부(65)가 기술된 바와 같은 기능을 적절히 나타내기 위해서는 다음과 같은 조건을 만족하도록 형성할 수 있다.

제1 곡선부(65)는 장축의 길이가 a, 단축의 길이가 b인 가상의 타원의 일단 부라 가정할 때, 장축의 길이 a와 단축의 길이 b의 비(a/b)가 2.2 ~ 3.5로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 렌즈 패턴(63) 사이의 거리(도 1의 P1 참조)를 렌즈 패턴(63)의 피치(P1)라 할 때, 렌즈 패턴(63)의 피치(P1)는 160 ~ 250㎛로 형성할 수 있다.

또한, 렌즈 패턴의 높이(H1)와 렌즈 패턴(P1)은 0.8< H1/(2×P1) < 1.35의 관계식을 만족하도록 형성할 수 있다.

렌즈 패턴(63)의 단면에 내접하는 가상의 이등변 삼각형을 상정하면, 가상의 이등변 삼각형은 밑변의 길이가 렌즈 패턴(63)의 피치(P1)와 같고 밑각(θ₁)이 42 ~ 52°가 되도록 렌즈 패턴(63)을 형성할 수 있다.

도 4를 참조하여, 입광면(61)으로 입사되는 빛의 경로를 설명한다.

입광면(61)을 통하여 입사되는 빛은 제1 직선부(64)에서 전반사되는 ⓐ 경로와, 제1 직선부(64)를 투과하는 ⓑ 경로와 제1 곡선부(65)를 투과하는 ⓒ 경로를 예로 들어 설명한다.

ⓐ 경로의 빛은 입광면(61)에 거의 수직 방향으로 입사하여 제1 직선부(64)을 향하게 된다. 제1 직선부(64)을 향하는 빛은 전반사하게 되어 모든 빛이 또 다른 제1 직선부(64)을 향하게 된다. 제1 직선부(64)을 향하는 빛은 또 다시 전반사되어 입광면(61)을 통해 출광된다. 즉, 제1 직선부(64)에 전반사된 빛은 확산판(60)을 투과하지 못하고 다시 하부로 빛을 반사하게 된다.

ⓑ 경로의 빛은 입광면(61)에 비스듬히 입사하여 제1 직선부(64)을 향하게 된다. 제1 직선부(64)을 향하는 빛의 일부는 제1 직선부(64)에 반사되며, 대부분의 빛은 제1 직선부(64)을 투과하게 된다. 이때, 확산판(60)의 굴절률이 공기의 굴절률보다 크기 때문에 제1 직선부(64)을 투과한 빛의 경로는 확산판(60)의 상부를 향하여 굴절된다. 확산판(60)과 공기의 굴절률의 차가 클수록 빛의 굴절 각은 더 커질 수 있다. 이와 같이 입사된 빛은 확산판(60)의 제1 직선부(64)를 향하여 비스듬히 입사된 빛은 렌즈 패턴(63)을 통과하면서 표시 패널(도 1의 21 참조)을 향하여 집광되는 효과가 있다.

ⓒ 경로의 빛은 입광면(61)에 거의 수직으로 입사된 빛으로서, 제1 곡선부(65)를 향하여 입사된 빛이다. 제1 곡선부(65)를 향하여 입사된 빛은 제1 곡선부(65)를 투과하게 된다. 이때, 제1 곡선부(65)는 타원의 일단부를 이루게 됨에 따라 빛이 통과하는 제1 곡선부(65)에서의 접선은 다양하게 변화하게 된다. 따라서, 빛의 굴절각은 다양하게 변화하게 되면서, 제1 곡선부(65)를 통과하는 빛은 다양한 경로로 확산된다. 따라서, ⓒ 경로의 빛은 일부가 제1 곡선부(65)에서 반사되거나 대부분은 제1 곡선부(65)를 투과하여 확산된다.

도 5를 참조하여, 확산판(60)의 입광면(61)의 형상을 설명한다.

확산판(60)의 배면은 입광면(61)이 되며, 입광면(61)은 난굴절면을 포함할 수 있다. 난굴절면이란 입사된 빛이 일정하지 않은 방향으로 흩어져 굴절되는 면을 말하는 것으로서, 불규칙한 굴곡면이나, 내부에 입차를 포함하거나, 공극을 포함하여 형성될 수 있다. 이와 같은 입광면(61)에 난굴절면을 형성하게 되면, 확산판(60)의 규칙적인 형상 또는 패턴 등으로 인하여 발생될 수 있는 빛의 간섭에 의 하여 표시 패널(도 1의 21 참조)에 물결 무늬 형상과 같이 발생되는 모아레(moire)를 제거할 수 있다. 이와 같은 입광면(61)은 반드시 물결 무늬 형상에 한정할 것은 아니고, 불규칙한 요철구조로서 다양한 실시예가 가능할 것이다. 이때, 입광면(61)은 조도(roughness)가 4 ~ 10㎛로 형성할 수 있다.

다시 도 1, 2 및 6을 참조하여, 광학 시트(50)에 관하여 설명한다.

광학 시트(50)는 확산판(60)과 표시 패널(21) 사이에 개재되며, 확산판(60)을 통하여 제공되는 빛을 집광하여 표시 패널(21)로 제공하는 역할을 한다. 이와 같은 광학 시트(50)는 확산판(60)과 중첩된다..

광학 시트(50)는 상면에 프리즘 패턴(51)이 형성되어 있다. 프리즘 패턴(51)은 광원(도 1의 70 참조)과 평행한 방향으로 연장된 형태로 형성된다. 프리즘 패턴(51)의 단면의 형상은 제2 직선부(52)와 이에 연장된 제2 곡선부(53)를 포함한다. 제2 직선부(52)는 이등변 삼각형의 두 빗변의 일단부를 이루며, 제2 곡선부(53)은 원(C)의 일단부를 형성한다. 이러한 제2 직선부(52) 및 제2 곡선부(53)는 서로 연결되어 하부가 이등변 삼각형의 두 빗변의 일부 형태가 되며, 상부가 원의 일단부 형상을 갖는 형태가 된다. 즉, 프리즘 패턴(51)은 모서리가 곡선으로 형성된 제2 곡선부(53)를 포함하게 된다. 이와 같은 제2 곡선부(53)는 이등변 삼각형의 꼭지점 중 하나가 원의 일단부를 이루도록 라운딩 처리되어 형성될 수 있다. 다만, 제2 곡선부(53)의 형상이 원의 일단부에 한정될 것은 아니며, 타원, 포물선 등 다양한 곡선의 형태 중 일부가 될 수 있다.

제2 직선부(52)는 빛을 굴절하여 빛의 투과 방향을 조절하는 역할을 하는 것 으로서, 광학 시트(50)로 비스듬히 입사된 빛을 상부로 집광한다. 제2 곡선부(53)는 빛을 넓게 확산시키는 역할을 한다. 이와 같은 제2 곡선부(53)는 광학 시트(50)의 직하방에서 입사되는 빛을 투과시키는 역할을 하게 된다. 곡선부를 포함하지 않은 삼각형의 프리즘 형태로 프리즘 시트를 형성할 경우, 프리즘 시트의 직하방에서 입사되는 빛은 다시 직하방으로 출사된다. 따라서, 프리즘 시트 상부에 암부가 발생될 수 있다.

따라서, 광학 시트(50)로 입사된 빛은 제2 직선부(52) 및 제2 곡선부(53)를 통과하면서 전체적으로 표시 패널(21)을 향하여 집광되고, 표시 패널(21)에 전체적으로 균일하게 도달된다.

프리즘 패턴(51) 사이의 거리인 프리즘 패턴(51)의 피치(P2)는 50 ~ 150㎛로 형성될 수 있으며, 프리즘 패턴(51)의 피치(P2)는 렌즈 패턴(63)의 피치(P1) 보다 작게 형성할 수 있다.

프리즘 패턴(51)의 제2 직선부(52)은 표시 패널(21)과 평행을 이루는 가상의 수평면(L)과 이루는 각도가 40 ~ 55°를 유지할 수 있으며, 프리즘 패턴(51)의 제2 곡선부(53)를 이루는 가상의 원(C)은 반지름(r)이 5 ~10㎛가 되도록 형성될 수 있다.

광학 시트(50)는 프리즘 패턴(51)의 연장 방향이 확산판(60)의 렌즈 패턴(63)과 동일하도록 형성할 수 있다.

이와 같은 광학 시트(50)는 확산판(60)에 비하여 상대적으로 현저하게 두께가 얇을 수 있다. 즉, 확산판(60)이 지지체로서 충분히 역할을 할 수 있으므로, 광 학 시트(50)는 유연한 재질로 형성될 수 있다.

도 7을 참조하여, 프리즘 패턴(51)으로 입사되는 빛의 경로를 설명한다.

광학 시트(50)로 입사되는 빛은 제2 직선부(52)에서 전반사되는 ⓓ 경로와, 제2 직선부(52)를 투과하는 ⓔ 경로와 제2 곡선부(53)를 투과하는 ⓕ 경로를 예로 들어 설명한다.

ⓓ 경로의 빛은 광학 시트(50)에 거의 수직 방향으로 입사하여 제2 직선부(52)을 향하게 된다. 제2 직선부(52)을 향하는 빛은 전반사하게 되어 모든 빛이 또 다른 제2 직선부(52)을 향하게 된다. 제2 직선부(52)을 향하는 빛은 또 다시 전반사되어 광학 시트(50)의 하부로 출광된다. 즉, 제2 직선부(52)에 전반사된 빛은 광학 시트(50)를 투과하지 못하고 다시 하부로 빛을 반사하게 된다.

ⓔ 경로의 빛은 광학 시트(50)를 향하여 비스듬히 입사하여 제2 직선부(52)를 향하게 된다. 제2 직선부(52)를 향하는 빛의 일부는 제2 직선부(52)에 반사되며, 대부분의 빛은 제2 직선부(52)를 투과하게 된다. 이때, 광학 시트(50)의 굴절률이 공기의 굴절률보다 크기 때문에 제2 직선부(52)를 투과한 빛의 경로는 광학 시트(50)의 상부를 향하여 굴절된다.

ⓕ 경로의 빛은 광학 시트(50)에 거의 수직으로 입사된 빛으로서, 제2 곡선부(53)를 향하여 입사된 빛이다. 제2 곡선부(53)를 향하여 입사된 빛은 제2 곡선부(53)를 투과하게 된다. 이때, 제2 곡선부(53)는 원의 일단부를 이루게 됨에 따라 빛이 통과하는 제2 곡선부(53)에서의 접선은 다양하게 변화하게 된다. 따라서, 빛의 굴절각은 다양하게 변화하게 되면서, 제2 곡선부(53)를 통과하는 빛은 다양한 경로로 확산된다. 따라서, ⓕ 경로의 빛은 일부가 제2 곡선부(53)에서 반사되거나 대부분은 제2 곡선부(53)를 투과하여 확산된다.

도 8a을 참조하면, 광학 시트(50)의 하방으로부터 수직으로 입사되는 빛 중에서 프리즘 패턴(51)의 제2 곡선부(53)로 입사되는 빛은 제2 곡선부(53)를 통과하면서 확산된다.

일반적인 이등변 삼각형의 단면 형상을 갖는 프리즘 패턴의 경우, 이등변 삼각형의 밑변에 수직으로 입사된 빛은 재귀반사(retro reflection)에 의하여 입사된 방향과 평행한 방향으로 다시 출사된다. 이와 같은, 삼각형의 단면 형상을 갖는 프리즘 패턴을 광원의 바로 상부에 배치할 경우, 광원의 바로 위에 배치된 프리즘 패턴으로 출사되는 빛은 현저하게 감소하게 됨에 따라, 광원 주위에 오히려 암부가 발생하게 된다. 따라서, 이와 같은 암부의 발생을 방지하기 위하여 프리즘 패턴(51)에 제2 곡선부(53)를 형성함으로써, 광원으로부터 출사되는 빛의 휘도 균일성을 유지할 수 있다.

도 8b를 참조하면, 광학 시트(50)의 하방으로부터 비스듬히 입사되는 빛은 프리즘 패턴(51)의 제2 직선부(52)를 통과하게 된다. 제2 직선부(52)로 비스듬히 입사된 빛 중에서 일부는 제2 직선부(52)를 통과하게 되고, 일부는 제2 직선부(52)에서 반사되어 다시 광학 시트(50)의 하부를 향하게 된다. 이와 같이, 제2 직선부(52)를 통과하는 빛은 일부가 광학 시트(50)의 상방으로 출사되고 일부는 다시 하방으로 출사되어, 반사 시트(도 1의 80 참조)에 반사되어 다시 광학 시트(50)로 입사하게 된다. 이와 같은 빛의 경로가 반복적으로 발생됨에 따라 광학 시트(50)를 통하여 출사된 빛은 전체적으로 휘도 균일성이 증가하게 된다.

도 9를 참조하여 광원(70)으로부터 입사된 빛이 확산판(60) 및 광학 시트(50)를 통과하여 출사되는 과정을 상세히 설명한다.

광원(70)으로부터 발생된 빛은 확산판(60)의 입광면(61)으로 입사된다. 이때, 입사된 빛은 확산판(60)의 각 위치에 따라 휘도 차이가 현저하게 발생된다. 즉, 광원(70)과 인접한 영역에는 휘도가 높고, 광원(70)과 광원(70) 사이에는 휘도가 낮게 된다.

특히, 확산판(60)으로 입사되는 빛 중에서 확산판(60)에 수직으로 입사되는 빛은 실질적으로 휘도가 가장 높은 빛이 된다. 이와 같은 이유는 광원(70)의 바로 상부에 위치한 영역에서만 수직으로 입사되는 빛이 도달하게 된다.

확산판(60)으로 입사된 빛은 렌즈 패턴(63)을 통과하면서 여러 방향으로 빛의 경로가 확산된다. 확산판(60)은 산란 입자 또는 공극 등과 같이 빛을 산란시킬 수 있는 구성 요소를 포함하게 된다. 이와 같은 산란 입자 등은 빛의 주경로 자체를 변경하기 보다는 빛의 윤곽을 흐리게 하는 역할이 크다. 한편, 렌즈 패턴(63)은 입사되는 빛의 주경로 자체를 여러가지 방향으로 변경시켜 빛을 확산시키는 역할을 하게 된다. 이때, 렌즈 패턴(63)의 일부를 곡선 형태로 변형하면, 실질적으로 확산되는 빛의 경로가 다양화될 수 있다. 이와 같은 렌즈 패턴(63)의 곡선을 다양화 함으로써, 실질적으로 빛의 휘도 균일성을 확보할 수 있다.

한편, 확산판(60)을 통과한 빛은 광학 시트(50)로 입사된다, 광학 시트(50)로 입사된 빛은 확산판(60)으로 입사된 빛에 비해 휘도 균일성이 향상된다. 광학 시트(50)로 입사된 빛 중 프리즘 패턴(51)에 수직 방향으로 입사된 빛은 일부는 다시 재귀 반사되고 일부는 프리즘 패턴(51)을 통과하게 된다. 이때, 프리즘 패턴(51)에 수직으로 입사된 빛은 최초에 광원(70)에서 출사된 빛에 비해 휘도가 낮아지게 된다. 따라서, 프리즘 패턴(51)의 제2 곡선부(53)는 렌즈 패턴(63)의 제1 곡선부(65)에 비해 그 크기가 작게 형성될 수 있다.

이와 같이 확산판(60)과 광학 시트(50)를 동시에 적용함으로써, 광원(70)의 휘도 균일성은 크게 향상될 수 있으며, 광원(70)과 확산판(60) 사이의 거리를 현저하게 줄이더라도 충분한 휘도 균일성을 확보할 수 있어, 표시 장치의 전체적인 두께를 현저하게 줄일 수 있다.

한편, 광학 시트(50)와 표시 패널(21) 사이에 확산 시트(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.확산 시트는 광학 시트(50)를 통과한 빛을 확산시키는 역할을 할 수 있으며, 확산 시트는 두 장이 중첩되어 사용될 수 있다.

확산판(60)의 하부에는 빛을 발생시키는 광원(70)이 배치된다. 광원(70)을 빛을 발생시켜 표시 패널(21)로 빛을 제공하는 역할을 한다. 이와 같은 광원(70)은 냉음극선 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL), 열음극선 형광 램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp: HCFL) 등과 같은 선광원이 사용될 수 있으며, 발광 다이오드(light emitting diode: LED)와 같은 점광원이 사용될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 광원(70)으로서, 선광원인 램프를 사용할 수 있다. 이와 같은 광원(70)은 확산판(60)과 6.5 ~ 7.5mm만큼 이격되도록 배치되며, 램프의 길이 방향은 확산판(60)의 렌즈 패턴(63)과 광학 시트(50)의 프리즘 패턴(51)의 방향과 동일한 방향으로 서로 평행을 이루도록 배치될 수 있다.

램프 사이의 거리인 피치(P3)는 22 ~ 30mm로 유지할 수 있으며, 램프의 중심부와 확산판(60) 사이의 거리(D1)는 4.5 ~ 7mm로 형성할 수 있다.

반사 시트(80)는 광원(70)의 하부에 위치하여 광원(70)의 하부로 방출되는 빛을 상부로 반사하여 빛의 효율을 높이도록 한다. 이러한 반사 시트(80)는 광원(70)의 하부에 배치되는 바닥부(81)와 광원(70)의 측부로 절곡된 절곡부(82)를 포함한다. 바닥부(81)는 광원(70)의 하부에 배치되어 하부로 투사되는 빛의 경로를 상부로 반사키며, 절곡부(82)는 바닥부(81)에 연장되어 하부 수납 용기(90)의 측면을 따라 절곡되어 형성된다. 절곡부(82)는 광원(70)의 측면에 배치되어, 측면으로 조사되는 빛을 반사시키는 역할을 하게 된다.

광원(70)이 램프인 경우, 램프의 중심과 반사 시트(80) 사이의 거리가 3 ~ 5mm가 되도록 배치할 수 있으며, 램프와 반사 시트(80)의 절곡부(82) 사이의 최소 거리가 램프 사이의 거리의 0.5 ~ 2.5배로 형성될 수 있다.

이하 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 광학 시트의 변형예에 관하여 상세하게 설명한다. 여기서, 도 10은 도 7의 프리즘 패턴의 제1 변형예고, 도 11은 도 7의 프리즘 패턴의 제2 변형예다.

먼저, 도 10을 참조하면, 광학 시트(50)의 제1 변형예는 미세한 요철부(54)가 형성된 제2 직선부(52)를 포함한다. 구체적으로, 프리즘 패턴(51')은 제2 직선부(52) 및 제2 곡선부(53)를 포함하며, 제2 직선부(52)의 면은 미세한 요철부(54)를 포함한다. 미세한 요철부(54)는 몰드 또는 기계 가공 등으로 형성될 수 있으며, 광학 시트(50)의 연신 과정에서 미세한 진동을 주어 형성할 수 있다. 이와 같은 미세한 요철부(54)는 빛을 일정한 정도로 확산하는 역할을 하게 된다.

제2 직선부(52)는 미세한 요철부(54)를 포함하고 있으나, 전체적으로 직선 구간을 형성하므로 빛을 굴절하여 표시 패널(21)로 집광시키는 역할을 하게 된다. 다만, 미세한 요철부(54)의 역할로 빛을 일부 확산시켜 표시 패널(21)에 입사되는 빛의 균일도를 높일 수 있어, 표시 패널(21) 전체면에 균일한 빛을 제공하게 된다.

다음으로 도 11을 참조하면, 광학 시트(50)의 제2 변형예는 미세한 확산 패턴(55)이 형성된 제2 직선부(52)를 포함한다. 구체적으로, 광학 시트(50)의 제2 변형예에서는 제1 변형예의 미세한 요철부(도 8의 54 참조)와 같은 역할을 하는 미세한 확산 패턴(55)을 포함할 수 있다. 즉, 제2 직선부(52)는 미세한 확산 패턴(55)을 포함하여, 제2 직선부(52)를 통과하는 빛은 굴절하여 표시 패널(21)로 집광되는 효과가 있으며, 미세한 확산 패턴(55)을 통하여 빛을 일부 확산시켜 표시 패널(21)에 입사되는 빛의 균일도를 높일 수 있어, 표시 패널(21)의 전체면에 균일한 빛을 제공하게 된다.

이하 도 11 및 도 12을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치에 관하여 상세하게 설명한다. 여기서, 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 확산판, 제1 광학 시트, 제2 광학시트, 광원 및 반사 시트의 개략적인 단면도이고, 도 13은 도 12의 표시 장치의 변형례를 나타내는 확산판, 제1 광학 시트, 제2 광학시트, 광원 및 반사 시트의 개략적인 단면도이다.

설명의 편의상 상기 제1 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖 는 동일 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치는 두 장의 제1 광학 시트(50) 사이에 및 두 장의 제2 광학 시트(40)를 포함한다. 여기서, 제1 광학 시트(50)는 프리즘 패턴(51)을 포함하며, 광원(70)과 평행한 방향으로 연장된다. 두 장의 제1 광학 시트(50)는 프리즘 패턴(51)이 동일한 방향을 향하도록 배치될 수 있다.

제2 광학 시트(40)는 확산 시트로서, 제1 광학 시트(50)를 통과한 빛을 확산시키는 역할을 한다. 이러한 제2 광학 시트(40)는 두 장이 중첩되어 사용될 수 있다.

제1 광학 시트(50) 및 제2 광학 시트(40)는 도 12에 도시된 바와 같이, 각각 두 장씩 차례대로 배치될 수 있으며, 도 13에 도시된 바와 같이 제2 광학 시트(40)를 제1 광학 시트(50) 사이에 배치할 수 있다.

한편, 제2 광학 시트(40)는 반드시 제1 광학 시트(50) 사이에 배치되는 것에 한정될 것은 아니며, 제1 광학 시트(50)와 제2 광학 시트(40)는 한장씩 교대로 중첩될 수 있다. 이 때에도, 제1 광학 시트(50)의 프리즘 패턴(51), 확산판(60)의 렌즈 패턴(63) 및 광원(70)인 램프는 서로 동일한 방향으로 배치될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 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. 그러므로 이상에서 기술한 실시예 및 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 표시 장치에 포함되는 확산판, 광학 시트, 광원 및 반사 시트의 개략적인 단면도이다.

도 3은 도 2의 A 영역을 확대한 확대 단면도이다.

도 4는 도 3의 렌즈 패턴으로 입사되는 빛의 경로를 도시한 단면도이다.

도 5는 도 1의 표시 장치에 포함된 확산판의 배면 사시도이다.

도 6은 도 2의 B 영역을 확대한 확대 단면도이다.

도 7은 도 6의 프리즘 패턴으로 입사되는 빛의 경로를 도시한 단면도이다.

도 8a 및 도 8b는 도 1에 포함되는 프리즘 시트를 통과하는 빛의 경로를 시뮬레이션한 결과를 도시한 단면도이다.

도 9는 도 1의 표시 장치에 포함되는 확산판 및 광학 시트에 입사된 빛의 경로를 시뮬레이션한 결과를 도시한 단면도이다.

도 10은 도 7의 프리즘 패턴의 제1 변형예이다.

도 11은 도 7의 프리즘 패턴의 제2 변형예이다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 확산판, 제1 광학 시트, 제2 광학시트, 광원 및 반사 시트의 개략적인 단면도이다.

도 13은 도 12의 표시 장치의 변형례를 나타내는 확산판, 제1 광학 시트, 제2 광학시트, 광원 및 반사 시트의 개략적인 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 표시 장치 10: 상부 수납 용기

20: 표시 패널 어셈블리 50: 광학 시트

51: 프리즘 패턴 52: 제2 직선부

53: 제2 곡선부 60: 확산판

61: 입광면 62: 출광면

63: 렌즈 패턴 64: 제1 직선부

65: 제1 곡선부 70: 광원

80: 반사 시트 90: 하부 수납 용기

Claims (20)

1. 빛을 방출하는 광원;

   상기 빛이 입사되는 입광면, 상기 입광면의 반대면으로서 상기 빛이 출사되는 출광면 및 상기 출광면에 형성된 렌즈 패턴을 포함하는 확산판; 및

   상면에 프리즘 패턴을 포함하며 상기 확산판과 중첩되는광학 시트를 포함하되,

   상기 렌즈 패턴은 곡선을 형성하는 제1 곡선부 및 상기 제1 곡선부의 양단으로부터 각각 연장된 제1 직선부를 포함하며,

   상기 프리즘 패턴은 모서리가 곡선으로 형성된 제2 곡선부 및 상기 제2 곡선부의 양단으로부터 각각 연장된 제2 직선부를 포함하고,

   상기 렌즈 패턴의 단면에 내접하는 가상의 이등변 삼각형은 밑변의 길이가 상기 렌즈 패턴의 피치와 같고 밑각이 42 ~ 52°이고,

   상기 제2 곡선부는 원의 일단부를 형성하고,

   상기 원의 반지름은 5~9㎛인 백라이트 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈 패턴의 높이를 h1, 상기 렌즈 패턴의 피치를 P1이라 할 때, 0.8 < h1/(2×P1) < 1.35인 백라이트 어셈블리.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 곡선부는 타원의 일단부를 형성하는 백라이트 어셈블리.
4. 제3항에 있어서,

   상기 타원의 단축의 길이에 대한 장축의 길이의 비가 2.2 ~ 3.5인 백라이트 어셈블리.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 프리즘 패턴의 피치는 상기 렌즈 패턴의 피치보다 작은 백라이트 어셈블리.
7. 제6항에 있어서,

   상기 렌즈 패턴의 피치는 160 ~250㎛이며, 상기 프리즘 패턴의 피치는 50 ~150㎛인 백라이트 어셈블리.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제2 직선부와 상기 제2 직선부의 끝단을 연결한 가상의 수평선이 이루는 각도가 40 ~ 55°인 백라이트 어셈블리.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,

    상기 제2 직선부는 미세한 요철부를 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
12. 제1항에 있어서,

    상기 제2 직선부는 확산 패턴을 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
13. 제1항에 있어서,

    상기 입광면은 난굴절면을 포함하는 백라이트 어셈블리.
14. 빛을 방출하는 광원;

    상기 빛을 제공받아 영상을 표시하는 표시 패널;

    상기 빛이 입사되는 입광면, 상기 입광면의 반대면으로서 상기 빛이 출사되는 출광면 및 상기 출광면에 형성된 렌즈 패턴을 포함하며 상기 광원 및 상기 표시 패널 사이에 개재된 확산판; 및

    상면에 프리즘 패턴을 포함하며 상기 확산판과 중첩되는 제1 광학 시트를 포함하되,

    상기 렌즈 패턴은 곡선을 형성하는 제1 곡선부 및 상기 제1 곡선부의 양단으로부터 각각 연장된 제1 직선부를 포함하며,

    상기 프리즘 패턴은 모서리가 곡선으로 형성된 제2 곡선부 및 상기 제2 곡선부의 양단으로부터 각각 연장된 제2 직선부를 포함하고,

    상기 렌즈 패턴의 단면에 내접하는 가상의 이등변 삼각형은 밑변의 길이가 상기 렌즈 패턴의 피치와 같고 밑각이 42 ~ 52°이고,

    상기 제2 곡선부는 원의 일단부를 형성하고,

    상기 원의 반지름은 5~9㎛인 표시 장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 렌즈 패턴의 높이를 h1, 상기 렌즈 패턴의 피치를 P1이라 할 때, 0.8 < h1/(2×P1) < 1.35인 표시 장치.
16. 제14항에 있어서,

    상기 제1 곡선부는 타원의 일단부를 형성하는 표시 장치.
17. 제16항에 있어서,

    상기 타원의 단축의 길이에 대한 장축의 길이의 비가 2.2 ~ 3.5인 표시 장치.
18. 제14항에 있어서,

    상기 제2 직선부와 상기 제2 직선부의 끝단을 연결한 가상의 수평선이 이루는 각도가 40 ~ 55°인 표시 장치.
19. 삭제
20. 제14항에 있어서,

    상기 제1 광학 시트 및 상기 표시 패널 사이에 상기 빛을 확산시키는 제2 광학 시트를 더 포함하되,

    상기 제1 광학 시트 및 상기 제2 광학 시트는 각각 두 장씩 배치된 표시 장치.

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