KR101604494B1 - 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도광판의 인접한 블록간 광 간섭을 방지하기 위한 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 도광판은 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈; 상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴; 상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 포함한다.

Description

도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치{LIGHT GUIDE PLATE AND BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}

본 발명은 도광판에 관한 것으로, 특히 광원들을 순차 점멸하는 스캐닝 백라이트 구동방식에 적합한 도광판과, 이를 이용한 백라이트 유닛 및 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 광을 변조함으로써 화상을 표시한다. 즉, 액정표시장치는 자발광소자가 아니기 때문에 백라이트 유닛을 필요로 한다.

백 라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 대별된다. 직하형 백라이트 유닛은 확산판의 하부면에 여러 개의 광원을 일렬로 배열시켜 액 정표시장치의 전면으로 광을 직접 광을 진행하도록 하는 구조를 갖는다. 이에 대해 에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면에 대향하도록 광원이 배치되고 액정표시패널과 도광판 사이에 다수의 광학시트들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛에서는 광원이 도광판의 일측에 광을 조사하고 도광판이 광원으로부터 출사되는 선광 또는 점광을 평면광으로 변환하여 액정표시장치의 전면으로 광을 진행시키고 있다.

한편, 액정표시장치를 통해 동영상을 표시할 때 액정의 유지특성으로 인하여 모션 블러링 현상(motion blurring phenomenon)이 나타날 수 있다. 최근에는 이러한 모션 블러링 현상을 줄이기 위해 표시라인의 스캔방향을 따라 백라이트 유닛의 광원들을 순차적으로 점멸시키는 스캐닝 백라이트 구동 기술(scanning backlight driving technique)이 액정표시장치에 적용되고 있다.

스캐닝 백라이트 구동 기술은 매 프레임기간 마다 백라이트 유닛의 광원들을 일정시간 동안 점멸시켜 도 1 a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 순차적으로 해당 블록에만 광이 공급되도록 하여 도광판을 분할 구동하고 있다. 그러나, 도광판의 분할구동시 도광판이 일체형일 경우에는 인접한 블록들 사이에 광의 간섭이 발생하여 스캐닝 효과를 저하시키는 문제점이 있었다. 이러한 간섭현상을 개선하기 위하여 도광판을 복수의 서브 도광판으로 분할하는 분할 도광판이 제안되었다. 분할 도광판의 경우 광의 진행경로가 분할된 서브 도광판으로 한정되기 때문에 이웃한 서브 도광판 간의 광의 간섭을 없앨 뿐아니라 어두운 곳은 더 어둡고 밝은 곳은 더 밝게 보여 콘트라스트비(contrast ratio)의 특성을 상당히 개선시키는 특성이 있 다.

그러나, 분할형 도광판의 경우, 분할된 각 서브 도광판을 고정해주는 구조가 부가적으로 필요하며 이들의 고정을 위한 기구적인 신뢰성에 문제가 있었다. 뿐만 아니라 인접하는 서브 도광판 사이의 경계에 줄무늬 형태의 선이 보이게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 도광판의 인접한 블록간 광 간섭을 방지할 수 있는 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르는 도광판은 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈, 상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴, 및 상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서 도광판의 하면에는 상기 광원으로부터 멀어질수록 조밀하게 형성되는 미세패턴들을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 구성에서, 양각 렌즈형 패턴의 높이는 30~300㎛의 값을 갖고, 상기 블록구분 음각패턴의 깊이는 80~300㎛의 값을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 광원과 구면렌즈는 1:1로 대향하도록 형성되거나, 하나의 광원에 복수의 구면렌즈가 대향하도록 형성되거나, 또는 복수의 광원에 하나의 대향렌즈가 대향하도록 형성될 수 있으며, 양각 렌즈형 패턴과 블록구분 음각패턴은 하나씩 서로 번갈아 배치되거나, 복수의 양각 렌즈형 패턴(25)과 하나의 블록구분 음각패턴(27)이 번갈아 배치되도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르는 백라이트 유닛은 광을 조사하기 위한 적어도 하나의 광원을 포함하는 광원부; 상기 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하며, 상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈와, 상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴과, 상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 구비하는 도광판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르는 액정표시장치는 액정표시패널; 상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 복수의 광원; 상기 복수의 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판; 및 상기 복수의 광원의 점소등을 제어하기 위한 스캐닝 백라이트 제어부를 포함하며, 상기 도광판은, 상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈와, 상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴과, 상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 도광판에 의하면, 도광판의 상면에는 양각의 렌즈형 패턴이 형성되어 있으므로 양각의 렌즈형 패턴의 형상을 따라 광이 도광되어 광의 직진성이 향상된다. 따라서, 도광판의 상측으로 고휘도의 광을 출사시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 상면에는 양각 렌즈형 패턴 사이에 블록구분 음각패턴이 형성되어 있으므로 도광판의 인접한 블록들을 구분해 주는 효과를 낼 수 있는 경계가 형성된다. 따라서, 도광판의 인접한 블록들 간의 광간섭이 서로 차단되므로 콘트라스트비가 양호한 영상을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 입광면은 구면 렌즈로 형성되어 있으므로 광원으로부터의 광을 도광판 내부로 굴절시켜 광을 집중시킬 수 있다. 따라서, 광의 직진성이 향상되어 도광판의 상면으로 출사되는 광의 균일도를 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도광판의 하면에는 음각 또는 양각의 미세 패턴이 광원으로부터 거리에 따라 조밀도가 다르게 형성되어 있으므로 입광면으로 입사되는 광을 집광시켜 상측으로 균일하게 출사시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치에 대해 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다.

우선, 본 발명의 실시예에 따르는 도광판에 대해 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 일부분을 도시한 사시도, 도 3은 도 2에 도시된 도광판의 평면도 및 저면도, 그리고 도 4는 도 2에 도시된 도광판의 측면도를 각각 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(20)은 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴들(23)과, 도광판(20)을 복수의 블록으로 분할하는 복수의 블록구분 음각패턴들(27)을 포함한다. 또한, 도광판(20)의 입광면(21)은 구면렌즈(25)로 형성되며, 도광판(20)의 저면에는 광원측으로부터 멀어질수록 조밀하게 형성되는 미세패턴(29)들이 형성된다.

양각 렌즈형 패턴들(23)은 도광판(20)의 상면에서 광원(도시생략)으로부터 공급되는 광의 진행방향을 따라 나란하게 형성된다. 각각의 양각 렌즈형 패턴(23)은 원기둥의 장축을 따라 절반으로 분할한 반원기둥형으로 형성된다. 즉, 양각 렌즈형 패턴(23)은 도광판(20)의 내부로부터 출사되는 광이 상면에서 모아줄 수 있도록 볼록한 부분이 상부 방향을 향하도록 구성된다. 양각 렌즈형 패턴(23)은 볼록부의 높이는 약 30~300㎛의 값을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 양각 렌즈형 패턴(23)에 의하면, 광원으로부터 입사되는 광이 볼록부에 의해 반사되어 중앙으로 집중되므로 양각의 렌즈형 패턴을 형상을 따라 광이 도광되어 직진성이 향상된다. 따라서 도광판의 상측으로 고휘도의 광을 출사시킬 수 있다.

블록구분 음각패턴들(27) 또한 도광판(20)의 상면에서 광원으로부터 공급되는 광의 진행방향을 따라 나란하게 형성되나, 양각 렌즈형 패턴(23)과는 달리 볼록한 부분이 도광판(20)의 하면을 향하도록 형성된다. 블록구분 음각패턴들(27)은 도광판(20)을 실질적으로 분할하지 않으면서 분할하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있도록 그 깊이를 약 80~300㎛의 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 블록구분 음각패턴(27)와 양각 렌즈형 패턴(23)의 배치관계는 필요에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 하나의 도광판을 3개의 서브 도광판으로 분할하는 것과 같은 효과를 내려고 하면, 즉 3개의 블록으로 형성하려고 하면 도광판(20)에 블록구분 음각패턴(27)을 2개 형성하고, 각 블록구분 음각패턴(27)의 좌우에 적절한 수의 양각 렌즈형 패턴(23)이 형성되도록 하면 된다. 블록구분 음각패턴들(27) 사이에 형성되는 양각 렌즈형 패턴들(23)의 수는 광원과 도광판의 면적을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 이와 같은 블록구분 음각패턴(27)에 의하면, 인접한 서브 도광판들(즉, 도광판의 분할효과를 내기 위해 블록구분 음각패턴(27)에 의해 형성되는 도광판의 블록들)로부터 오는 광을 차단할 수 있으므로 광간섭 현상을 방지할 수 있게 된다.

양각 렌즈형 패턴(23)과 블록구분 음각패턴(27)은 하나씩 서로 번갈아 배치되거나, 복수의 양각 렌즈형 패턴(23)과 하나의 블록구분 음각패턴(27)이 번갈아 배치되도록 형성될 수 있다.

구면렌즈(25)는 광원으로부터 입사되는 광을 도광판의 내부로 굴절시켜 광을 집중시키기 위한 것으로, 광의 직진성을 향상시키기 위해 광원을 향하는 쪽으로 볼록구면을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 구면렌즈(25)는 광원의 종류에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있다. 예컨대 광원으로서 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등의 선광원이 사용되는 경우에는 도광판의 입광면(21)을 하나의 볼록렌즈 형상을 갖는 구면렌즈(25)로 형성할 수 있다. 반면 광원으로서 LED(Light Emitting Diode) 소자, EL(Electro Luminescence) 소자 등의 다수의 점광원이 사용되는 경우에는 각 점광원에 대응하도록 도광판(20)의 입광면(21)을 다수의 구면렌즈(25)으로 형성할 수 있다. 이와 같은 구면렌즈에 의하면, 광원으로부터의 광을 도광판(20) 내부로 굴절시켜 광을 집중시킬 수 있으므로 광의 직진성이 향상되어 도광판(20)의 상면으로 출사되는 광의 균일도를 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 광원과 구면렌즈(25)는 1:1로 대향하도록 형성되거나, 하나의 광원에 복수의 구면렌즈가 대향하도록 형성되거나, 또는 복수의 광원에 하나의 구면렌즈가 대향하도록 형성될 수 있다.

미세패턴(29)은 도광판(20)의 하면에 형성되며 양각 또는 음각의 형태로 형성될 수 있다. 미세패턴(29)은 본 발명의 실시예에서는 삼각형 형태로 도시되어 있으나, 그것에 한정되는 것은 아니며 반원형, 사각형, 사다리꼴형, 다각형 등 어떤 형상으로 하여도 좋다. 미세패턴(29)은 광원에서 멀수록 조밀하게 형성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따르는 도광판을 이용한 백라이트 유닛에 대해 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 이용한 백라이트 유닛의 측면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 이용한 다른 백라이트 유닛의 측면도이다.

도 5를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)은 광원부(10), 광원부(10)로부터 출사되는 광을 평면광으로 변환하여 전면으로 출사시키는 도광판(20), 도광판(20) 하부에 배치되는 반사시트(30), 도광판(20) 상부에 배치되는 복수의 광학시트(40), 및 광원부(10) 하부와 결합되는 커버버텀(60)을 포함한다.

광원부(10)는 광원(11)과, 광원(11)을 수용하는 광원 하우징(13)을 포함한다. 광원(11)으로는 CCFL, HCFL, EEFL 등의 선형광원이 사용될 수 있다. 광원(11)은 도광판(20)의 입광면(21)에 대향하도록 배열된다. 광원 하우징(13)은 광원(11)을 수용하며, 광원(11)으로부터 방출되는 광이 외부로 새어나가지 않도록 도광판(20)의 입광면(21)의 상부 에지와 하부 에지를 감싸도록 "ㄷ"자로 형성되어 있다. 본 실시예에서는 설명의 간략화를 위해 광원부(10)가 도광판(20)의 일측에만 형성되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 양측에 배치되는 것도 가능함은 물론이다.

도광판(20)은 광원(11)으로부터 도광판(20)의 입광면로 입사된 광을 도광판(20)의 상부 방향, 즉 액정표시패널로 향하게 하는 기능을 한다. 도광판(20)은 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴들(23)과, 도광판(20)을 복수의 블록으로 형성하기 위한 블록구분 음각패턴들(27)을 포함한다. 또한, 도광판(20)의 입광면(21)은 구면렌즈(25)로 형성되며, 도광판(20)의 저면에는 광원측으로부터 멀어질수록 조밀하게 형성되는 미세패턴(29)들이 형성된다. 도광판(20)의 양각 렌즈형 패턴(23), 블록구분 음각패턴(27), 구면렌즈(25) 및 미세패턴(29) 들에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조한 도광판의 설명에서 충분히 언급하였으므로 여기에서는 상기 구성부분들에 대해서는 설명을 생략한다.

한편, 도광판(20)은 광원(11)으로부터 입사되는 광을 균일한 평면광으로 변환시켜 도광판(20) 상부에 배치된 복수의 광학시트(40)로 출사시킨다. 도광판(20)으로는 굴절률과 투과율이 좋은 물질, 예를 들면, 폴리메틸렌메타크릴레이트(PMA: polymethylenemethacrylate), 폴리카보네이트(PC: polycarbonate), 폴리에틸렌(PE: polyethylene), 시클로 올레핀계 수지(COP) 등이 사용되지만, 본 발명의 실시예가 이들 재료에만 국한되는 것은 아니다. 도광판(20)은 본 발명의 실시예에서는 평면형(planar)을 예로 들어 설명하였으나, 광원측으로부터 광원의 반대측으로 갈수록 두께가 점점 얇아지는 쐐기형(wedge type) 도광판에도 적용될 수 있음은 물론이다.

반사시트(30)는 도광판(20)의 하부에 배치되며, 광원(11)으로부터 도광판(20)의 입광면(21)를 통해 입사되어 도광판(20)의 아래 방향, 즉 액정표시패널의 반대방향으로 진행하는 광을 도광판(20)의 전면, 즉 액정표시패널 쪽으로 반사시켜 광의 효율을 높여 준다.

광학시트들(40)은 도광판(20)의 상부에 배치되며, 도광판(20)을 통해 투사된 광의 균일도를 높여주며, 광을 굴절 및 집광시킴으로써 휘도를 높여준다. 구체적으로 광학시트(40)는 확산시트(41), 프리즘 시트(43) 및 보호시트(45)를 포함한다. 확산시트(41)는 도광판(20)으로부터 출사되는 광을 확산시켜 액정표시패널로 공급하는 역할을 한다. 확산시트(41)는 2~3장, 또는 그 이상을 겹쳐 사용할 수 있다. 프리즘 시트(43)의 상면에는 삼각기둥 형상의 마이크로 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있다. 마이크로 프리즘은 소정의 각도를 갖도록 형성되어 있으므로 프리즘 시트(43)는 확산시트(41)에 의해 확산된 광을 상부의 액정표시패널의 면에 대해 수직한 방향으로 집광하여 균일한 휘도분포를 제공할 수 있다. 보호시트(45)는 스크래치에 약한 프리즘 시트(43)를 보호하여 프리즘 시트(43)가 액정표시패널에 균일한 휘도분포를 제공할 수 있게 해 준다.

커버버텀(60)은 가이드 패널(도시생략)을 지지하기 위한 벤딩부(61)와, 광하우징(13)을 고정하기 위한 바닥면을 구비한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 백라이트 유닛(200)은 광원부(110), 광원부(110)로부터 출사되는 광을 평면광으로 변환하여 전면으로 출사시키는 도광판(20), 도광판(20) 하부에 배치되는 반사시트(30), 도광판(20) 상부에 배치되는 복수의 광학시트(40), 및 광원부(110) 하부와 결합되는 커버버텀(60)을 포함한다.

광원부(110)는 LED(111)와, LED가 실장된 인쇄회로기판(113), 바람직하게는 연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board: FPCB), 및 인쇄회로기판(113)을 고정시키고 인쇄회로기판(113)과 LED(111)를 보호하기 위한 광원 하우징(115)을 포함한다. LED(111)는 도광판(20)의 입광면(21)에 대향하도록 배열된다. 광원 하우징(115)은 LED(111)가 도광판(20)의 입광면(21)과 일정 거리 이격되어 도광판(20)의 입광면(21)에 대향하도록 버텀커버(60)의 저면에 부착된다. 광원부(110)의 광원하우징(115)은 도광판(20)의 하부 에지와 접촉하여 도광판(20)의 일단부를 지지한다. 본 실시예에서는 설명을 간략화하기 위해 광원부(110)가 도광판(20)의 일측에만 형성되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 양측에 배치되는 것도 가능함은 물론이다.

도광판(20)은 LED(111)로부터 도광판(20)의 입광면으로 입사된 광을 도광판(20)의 상부 방향, 즉 액정표시패널로 향하게 하는 기능을 한다. 도광판(20)은 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴들(23)과, 도광판(20)을 복수의 서브 블록으로 형성하기 위한 블록구분 음각패턴들(27)을 포함한다. 또한, 도광판(20)의 입광면(21)은 구면렌즈(25)로 형성되며, 도광판(20)의 저면에는 광원측으로부터 멀어질수록 조밀하게 형성되는 미세패턴(29)들이 형성된다. 도광판(20)의 양각 렌즈형 패턴(23), 블록구분 음각패턴(27), 구면렌즈(25) 및 미세패턴(29) 들에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조한 도광판의 설명에서 충분히 언급하였으므로 여기에서는 이들 구성부분들에 대한 설명을 생략한다.

한편, 도광판(20)은 LED(111)로부터 입사되는 광을 균일한 평면광으로 변환시켜 도광판(20) 상부에 배치된 복수의 광학시트(40)로 출사시킨다. 도광판(20)으로는 굴절률과 투과율이 좋은 물질, 예를 들면, 폴리메틸렌메타크릴레이트(PMA: polymethylenemethacrylate), 폴리카보네이트(PC: polycarbonate), 폴리에틸렌(PE: polyethylene), 시클로 올레핀계 수지(COP) 등이 사용되지만, 본 발명의 실시예가 이들 재료에만 국한되는 것은 아니다. 도광판(20)은 본 발명의 실시예에서는 평면형(planar)을 예로 들어 설명하였으나, 광원측으로부터 광원의 반대측으로 갈수록 두께가 점점 얇아지는 쐐기형(wedge type) 도광판이 적용될 수 있음은 물론이다.

반사시트(30)는 도광판(20)의 하부에 배치되며, LED(111)로부터 도광판(20)의 입광면(21)을 통해 입사되어 도광판(20)의 아래 방향, 즉 액정표시패널(80)의 반대방향으로 진행하는 광을 도광판(20)의 전면, 즉 액정표시패널(80) 쪽으로 반사시켜 광의 효율을 높여 준다.

광학시트들(40)은 도광판(20)의 상부에 배치되며, 도광판(20)을 통해 투사된 광의 균일도를 높여주며, 광을 굴절 및 집광시킴으로써 휘도를 높여준다. 구체적으로 광학시트(40)는 확산시트(41), 프리즘 시트(43) 및 보호시트(45)를 포함한다. 확산시트(41)는 도광판(20)으로부터 출사되는 광을 확산시켜 액정표시패널(80)로 공급하는 역할을 한다. 확산시트(41)는 2~3장, 또는 그 이상을 겹쳐 사용할 수 있다. 프리즘 시트(43)의 상면에는 삼각기둥 형상의 마이크로 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있다. 마이크로 프리즘은 소정의 각도를 갖도록 형성되어 있으므로 프리즘 시트(43)는 확산시트(41)에 의해 확산된 광을 상부의 액정표시패널의 면에 대해 수직한 방향으로 집광하여 균일한 휘도분포를 제공할 수 있다. 보호시트(45)는 스크래치에 약한 프리즘 시트(43)를 보호하여 프리즘 시트(43)가 액정표시패널에 균일한 휘도분포를 제공할 수 있게 해 준다.

커버버텀(60)은 가이드 패널(도시생략)을 지지하기 위한 벤딩부(61)와, 광원 하우징(115)을 고정하기 위한 바닥면을 구비한다. .

다음으로, 본 발명의 실시예에 따르는 도광판을 이용한 액정표시장치에 대해 설명하기로 한다.

도 7은 도 6에 도시된 백라이트 유닛(200)을 포함하는 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이며, 도 8은 도 7에 도시된 액정표시장치의 회로구성을 보여주는 블록도이다. 도 7 을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(80), 및 백라이트 유닛(200)을 포함한다. 백라이트 유닛(200)의 구성은 도 6과 관련한 설명 부분에서 상세히 설명하였으므로 이하에서는 생략하기로 한다. 또한, 도 7의 액정표시장치가 도 6에 도시된 백라이트 유닛(200)을 이용한 예를 들고 있으나, 도 5에 도시된 바와 같은 백라이트 유닛(100)을 이용하는 것도 물론 가능하다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(80)의 데이터라인들(D/L)을 구동하기 위한 소스 구동부(92), 액정표시패널(80)의 게이트라인들(G/L)을 구동하기 위한 게이트 구동부(93), 소스 구동부(92)와 게이트 구동부(93)를 제어하는 타이밍 콘트롤러(91), 액정표시패널(80)에 광을 조사하는 백라이트 유닛(200), 백라이트 유닛의 광원들(111)의 순차 구동을 제어하기 위한 스캐닝 백라이트 제어부(123), 및 광원 구동부(122)를 구비한다.

액정표시패널(80)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 액정표시패널(80)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(D/L)과 다수의 게이트라인들(G/L)이 교차된다. 데이터라인들(D/L)과 게이트라인들(G/L)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(80)에는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 액정표시패널(80)의 하부 유리기판에는 화소 어레이(도시생략)가 형성된다.

액정표시패널(80)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정표시패널(80)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

소스 구동부(92)는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함한다. 소스 구동부(92)는 타이밍 콘트롤러(91)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 래치한다. 그리고 소스 구동부(92)는 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환하여 데이터라인들(D/L)에 공급한다.

게이트 구동부(93)는 다수의 게이트 드라이브 IC들을 포함한다. 게이트 구동부(93)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 포함한다. 이 게이트 구동부(93)는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들로 구성되어 대략 1 수평기간의 펄스폭을 가지는 게이트펄스(또는 스캔펄스들)을 순차적으로 출력하여 게이트라인들(G/L)에 공급한다.

타이밍 콘트롤러(91)는 외부의 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)와 타이밍신호들을 입력받는다. 타이밍신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블신호(DE), 도트 클럭신호(DCLK) 등을 포함한다. 타이밍 콘트롤러(91)는 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 소스 구동부(92)와 게이트 구동부(93)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(91)는 입력 영상(RGB)의 데이터를 스캐닝 백라이트 제어부(123)에 공급하고 스캐닝 백라이트 제어부(123)에 의해 변조된 데이터(R'G'B')를 소스 구동부(92)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(91)는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 입력 영상 신호의 프레임들 사이에 보간 프레임을 삽입하고 소스 타이밍 제어신호(DDC)와 게이트 타이밍 제어신호(GDC)를 체배하여 60×N (N은 2 이상의 양의 정수)Hz의 프레임 주파수로 소스 구동부(92)와 게이트 구동부(93)의 동작을 제어할 수 있다.

백라이트 유닛(200)의 구성에 대해서는 도 5 및 도 6과 관련한 설명부분에서 상세히 설명하였으므로 이하에서는 그에 대한 설명을 생략한다.

스캐닝 백라이트 제어부(123)는 타이밍 콘트롤러(91)의 제어 하에 액정표시패널(80)의 데이터 스캐닝 방향을 따라 광원들(111)이 순차 적으로 구동되도록 광원들(111)을 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM)로 제어한다. 스캐닝 백라이트 제어부(123)는 입력 영상(RGB)을 분석하여 그 분석 결과에 따라 PWM 신호의 듀티비(duty ratio)를 조절하고 광원 구동부(122)를 제어하여 광원들(111)의 구동 전류를 조절한다. 그리고 스캐닝 백라이트 제어부(123)는 광원들(111)의 구동 전 류에 따라 변동하는 백라이트 휘도의 변동을 데이터로 보상하기 위하여 입력 영상(RGB)의 데이터를 변조하여 타이밍 콘트롤러(91)에 공급한다. 스캐닝 백라이트 제어부(123)는 타이밍 콘트롤러(91)에 내장될 수 있다.

광원 구동부(122)는 스캐닝 백라이트 제어부(123)의 제어 하에 액정표시패널(80)의 데이터 스캐닝에 동기되도록 광원들(111)을 순차적으로 구동한다.

광원 구동부(122)가 광원들(111)을 순차적으로 구동하면 구동된 광원(111)은 도광판(20)의 입광면(21)에 광을 방출하고, 입광면(21)에 입사되는 광은 도광판(20)의 구면렌즈(25)에 의해 도광판 내부로 굴절 입사되면서 집중되므로 광의 직진성이 향상된다. 도광판(20) 내부를 진행하는 광은 도광판 내부에서 난반사 되어 도광판의 상면으로 출사되는데, 도광판(20) 상면에는 양각 렌즈형 패턴(23)이 형성되어 있기 때문에 렌즈형상을 따라 광이 도광되어 직진하게 되므로 광의 직진성이 더욱 향상된다. 또한, 도광판(20)의 상면에는 일체형 도광판이 분할되는 것과 같은 효과를 내기 위한 블록구분 음각패턴들(27)이 형성되어 있기 때문에 광원 구동부(122)에 의해 구동되어 턴온된 광원(111)으로부터 방출된 광이 그 광원(111)과 대향하는 도광판의 블록으로만 진행하고, 이웃하는 광원에 대향하는 도광판의 블록으로 광이 진행하는 것을 차단해 준다. 따라서, 도광판의 인접한 블록들간의 광의 간섭이 저지되어 콘트라스트비가 양호한 영상을 얻을 수 있게 된다. 한편, 도광판(20)의 하면에는 광원(111)으로부터 멀어질 수록 조밀하게 형성된 미세패턴(29)이 형성되어 있기 때문에 하면을 향한 광은 이들 미세패턴(29)에 의해 반사되어 도광판(20)의 상면으로 균일하게 출사된다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 이용한 액정표시장치의 영상의 품질을 나타낸 도면으로서, 광원(111)이 도광판(20)의 좌우 양측에 배치되는 경우의 예를 보여주고 있다.

도 9a는 도광판(20)에 양각 렌즈형 패턴(23)만이 형성되어 있는 경우 표시되는 영상을 도시한 것으로, 구동된 광원(즉, 턴온된 광원)과 대향하는 도광판의 블록에 대한 휘도는 양호하지만, 구동된 광원과 대향하는 도광판의 블록으로부터 이에 인접한 도광판의 블록들로 광이 입사되어 콘트라스트비가 떨어지는 현상을 보여주고 있다.

도 9b는 도광판의 상면에 양각 렌즈형 패턴(23)과 블록구분 음각패턴(27)이 형성되어 있는 경우 표시되는 영상을 도시한 것으로, 구동된 광원과 대향하는 도광판의 블록으로부터 이에 이웃하는 도광판의 블록들로 광이 입사되어 광간섭이 발생하는 현상이 제거되어 전체적인 콘트라스트비가 현저히 향상되었음을 보여주고 있다.

도 9c는 도광판의 상면에 양각 렌즈형 패턴(23)과 블록구분 음각패턴(27)이 형성되고, 도광판의 입광면에 구면렌즈(25)가 형성되어 있는 경우 표시되는 영상을 도시한 것으로, 도광판의 인접한 블록들간에 광간섭 현상이 발생하지 않아 양호한 콘트라스트비를 보여주고 있고, 구동된 광원과 대향하는 도광판의 블록에 해당하는 광의 균일도가 도 9b에 도시된 것 보다 개선되었음을 보여주고 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발 명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 스캐닝 백라이트의 순차 점멸을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 일부분을 도시한 사시도.

도 3의 (a)는 도 2에 도시된 도광판의 평면도, 도 3의 (b)는 도 2에 도시된 도광판의 저면도.

도 4는 도 2에 도시된 도광판의 측면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 이용한 백라이트 유닛의 측면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 이용한 다른 백라이트 유닛의 측면도.

도 7은 도 6에 도시된 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치를 도시한 분해 사시도.

도 8은 도 7에 도시된 액정표시장치의 회로구성을 보여주는 블록도.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 이용한 액정표시장치의 영상의 품질을 나타낸 도면

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10, 110 : 광원부 20 : 도광판

21 : 입광면 23 : 양각 렌즈형 패턴

25 : 구면렌즈 2 : 블록구분 음각패턴

29 : 미세패턴 30 : 반사판

40 : 광학시트 60 : 커버버텀

80 : 액정표시패널 91 : 타이밍 콘트롤러

92 : 소스 구동부 93 : 게이트 구동부

100, 200 : 백라이트 유닛 111 : 광원

122 : 광원 구동부 120 : 스캐닝 백라이트 제어부

Claims (9)

1. 적어도 하나의 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판에 있어서,

   상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈;

   상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴;

   상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 포함하고, 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴과 상기 적어도 하나의 블록구분 음각패턴은 서로 번갈아 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도광판의 하면에는 상기 광원으로부터 멀어질수록 조밀하게 형성되는 미세패턴들을 더 포함되는 것을 특징으로 하는 도광판.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 양각 렌즈형 패턴의 높이는 30~300㎛의 값을 갖고, 상기 블록구분 음각패턴(27)의 깊이는 80~300㎛의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 도광판.
4. 적어도 하나의 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판에 있어서,

   상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈;

   상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴;

   상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 포함하고,

   상기 적어도 하나의 광원과 상기 적어도 하나의 구면렌즈는 1:1로 대향하도록 형성되고,

   상기 복수의 양각 렌즈형 패턴과 상기 적어도 하나의 블록구분 음각패턴은 서로 번갈아 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
5. 적어도 하나의 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판에 있어서,

   상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈;

   상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴;

   상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 포함하고,

   상기 적어도 하나의 광원과 상기 적어도 하나의 구면렌즈는 1:1로 대향하도록 형성되고,

   상기 복수의 양각 렌즈형 패턴과 상기 적어도 하나의 블록구분 음각패턴은 복수의 양각 렌즈형 패턴과 하나의 블록구분 음각패턴이 번갈아 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
6. 적어도 하나의 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판에 있어서,

   상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈;

   상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴;

   상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 포함하고,

   상기 적어도 하나의 광원과 상기 적어도 하나의 구면렌즈는 하나의 광원에 복수의 구면렌즈가 대향하거나, 복수의 광원에 하나의 구면렌즈가 대향하도록 형성되고,

   상기 복수의 양각 렌즈형 패턴과 상기 적어도 하나의 블록구분 음각패턴은 서로 번갈아 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
7. 적어도 하나의 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판에 있어서,

   상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈;

   상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴;

   상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 포함하고,

   상기 적어도 하나의 광원과 상기 적어도 하나의 구면렌즈는 하나의 광원에 복수의 구면렌즈가 대향하거나, 복수의 광원에 하나의 구면렌즈가 대향하도록 형성되고,

   상기 복수의 양각 렌즈형 패턴과 상기 적어도 하나의 블록구분 음각패턴은 복수의 양각 렌즈형 패턴과 하나의 블록구분 음각패턴이 번갈아 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
8. 광을 조사하기 위한 적어도 하나의 광원을 포함하는 광원부;

   상기 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판을 포함하며,

   상기 도광판은,

   상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈와,

   상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴과,

   상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 구비하고, 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴과 상기 적어도 하나의 블록구분 음각패턴은 서로 번갈아 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
9. 액정표시패널;

   상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 복수의 광원;

   상기 복수의 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판; 및

   상기 복수의 광원의 점소등을 제어하기 위한 스캐닝 백라이트 제어부를 포함하며,

   상기 도광판은,

   상기 광원으로부터 조사되는 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에 형성되는 적어도 하나의 구면렌즈와,

   상기 도광판의 상면에 형성되는 복수의 양각 렌즈형 패턴과,

   상기 도광판의 상면에 형성되며 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴들 사이에 형성되는 적어도 하나의 블록구분 음각패턴을 구비하고, 상기 복수의 양각 렌즈형 패턴과 상기 적어도 하나의 블록구분 음각패턴은 서로 번갈아 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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