KR101648223B1 - 디스플레이 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 색보정 필터를 통하여 디스플레이 패널의 전체 영역에서 동일한 색상의 빛이 인식되도록 하는 효과가 있다.

Description

디스플레이 기기{Display apparatus}
본 발명은 디스플레이 기기에 관한 것이다.
액정표시장치는 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점으로 노트북 PC 및 모니터 시장은 물론 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다.
액정표시장치는 액정패널 및 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 백라이트 유닛은 액정패널에 빛을 제공하고, 이러한 빛은 액정패널을 투과하게 된다. 이때, 액정패널은 빛의 투과율을 조절하여 화상을 구현하게 된다.
백라이트 유닛은 광원이 배치된 형태에 따라 에지형과 직하형으로 구분될 수 있다. 에지형은 광원이 액정패널의 측면에 배치되고, 도광판이 액정패널의 배면에 배치되어 액정패널의 측면에서 제공된 빛을 액정패널의 배면으로 가이드할 수 있다. 그리고, 직하형은 액정패널 배면에 다수의 광원들을 구비하고 다수의 광원들로부터 발광된 빛이 직접적으로 액정패널의 배면으로 제공될 수 있다.
이러한 광원으로는 EL(electro luminescence), CCFL(cold cathode fluorescent lamp), HCFL(hot cathode fluorescent lamp), LED(light emitting diode) 등이 사용될 수 있다. 이 중 LED는 소비 전력이 낮으며 발광 효율이 뛰어난 장점을 가질 수 있다.
한편, 직하형 광원을 사용하는 디스플레이 기기의 경우, 광원을 중심으로 동일한 색상의 빛이 균일하게 방출되는 것이 바람직하지만, 빛의 파장과 디스플레이 장치의 반사층에 형성된 패턴들의 크기 불균일로 인하여 색 문제가 발생한다.
도 1은 기존의 직하영 디스플레이 장치에서 광원으로부터 빛이 방출될 때의 모습을 보여주는 스펙트럼이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 패널(5)의 전면에서 볼 때 균일한 색상의 빛이 방출되지 못하는 것을 알 수 있다.
상세히, 광원이 장착된 영역(A)과, 광원으로부터 빛이 방출되는 방향으로 그 주위 영역(B)에서의 빛의 색깔이 다르게 보이는 것을 알 수 있다. 즉, 광원이 장착된 영역(A)에서는 빛이 푸른색 계통의 색깔로 보이고, 광원의 주위 영역(B)에서는 붉은색 계통의 색깔로 보인다. 따라서, 디스플레이 패널(5)의 전면에서 볼 때 화면이 얼룩덜룩하게 보이고, 광원의 위치가 드러나게 되는 현상이 발생한다.
이것은, 백라이트 유닛의 반사층에 형성되는 반사 패턴의 크기가 작고, 광원으로부터 방출되는 가시 광선의 빛의 파장이 다름으로 인하여 발생한다.
상세히, 가시 광선은 붉은색 계통의 빛의 파장이 길고, 푸른색 계통의 빛의 파장이 짧다. 그리고, 상기 광원으로부터 방출되는 빛이 부딪혀서 투과 또는 반사하는 반사 패턴들의 입자가 매우 작기 때문에, 빛의 파장에 따라 산란율이 다르다. 그 결과, 상기 반사 패턴을 형성하는 입자들을 바라보는 방향에 따라 사람의 눈에 도달하는 빛의 종류가 다르게 된다.
도 2는 광원이 장착된 영역(A)에서 방출되는 빛의 파장을 보여주는 그래프이고, 도 3은 광원으로부터 이격된 주변 영역(A)에서 방출되는 빛의 파장을 보여주는 그래프이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 광원이 형성된 영역(A)에서는 푸른색 계통의 파장이 짧은 빛이 상대적으로 많이 방출되어 사람의 눈에 도달하고, 광원으로부터 이격된 영역(B)에서는 붉은색 계통의 파장이 긴 빛이 상대적으로 많이 방출되어 사람의 눈에 도달하게 된다. 그 결과, 디스플레이 패널의 각 지점별로 색깔이 다르게 인식되어, 디스플레이 패널의 색 문제가 발생하게 되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 디스플레이 패널의 색 문제를 보완하여 디스플레이 패널의 각 지점별로 균일한 색상의 빛이 인식되도록 하는 디스플레이 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 기기는, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 후방에 놓이는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 광원 및 광 추출 패턴을 포함하는 제 1 층과; 상기 제 1 층의 상측에 놓여서 상기 광원으로부터 방출되는 빛을 투과 및 확산시키는 제 2 층; 및 상기 제 2 층의 상측에 놓여서, 상기 광원으로부터 빛이 방출될 때 상기 디스플레이 패널 전체에 걸쳐 균일한 색상의 빛으로 인식되도록 하는 색보정 필터를 포함한다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 기기에 의하여, 백라이트 유닛에 구비된 광원으로부터 빛이 방출될 때 디스플레이 패널의 전체 영역에서 실질적으로 동일한 색상의 빛이 방출되는 것으로 인식되는 효과가 있다. 따라서, 기존의 직하형 디스플레이 장치에서 발생하는 색 불균일 문제가 해소될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 기존의 직하영 디스플레이 장치에서 광원으로부터 빛이 방출될 때의 모습을 보여주는 스펙트럼.
도 2는 광원이 장착된 영역(A)에서 방출되는 빛의 파장을 보여주는 그래프.
도 3은 광원으로부터 이격된 주변 영역(A)에서 방출되는 빛의 파장을 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도.
도 5는 상기 디스플레이 장치를 구성하는 백라이트 유닛의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원 배치 구조 및 광추출층 구조를 보여주는 평면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 색 보정 필터를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제 1 색보정 패턴을 투과하는 빛의 파장을 보여주는 그래프.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제 2 색보정 패턴을 투과하는 빛의 파장을 보여주는 그래프.
도 10은 본 발명의 색보정 필터를 적용하기 전과 적용 후의 빛의 파장을 보여주는 그래프.
도 11은 색보정 후의 디스플레이 기기에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 보여주는 도면.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는, 프런트 커버(10)와; 상기 프런트 커버(10)의 배면에 제공되는 디스플레이 모듈(20)과; 상기 디스플레이 모듈(20)의 배면에 제공되는 방열 부재(30)와; 상기 디스플레이 모듈(20) 및 방열 부재(30)를 수용하는 백커버(40)와; 상기 백커버(40)의 배면에 결합되는 구동부(60)와; 상기 구동부(60)가 상기 백커버(40)에 고정되도록 하는 섀시(50) 및 상기 구동부(60)를 덮는 구동부 커버(70)를 포함할 수 있다.
상세히, 상기 디스플레이 모듈(20)은, 화상이 구현되는 디스플레이 패널(21)과, 상기 디스플레이 패널(21)의 배면에서 전방으로 빛을 제공하는 백라이트 유닛(23)을 포함한다. 그리고, 상기 백커버(40)의 배면에 배치되는 상기 구동부(60)는, 전원 공급부(61)와, 메인 보드(62) 및 구동 제어부(63)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 구동부(60)는 상기 섀시(50)에 의하여 상기 백커버(40)의 배면에 고정될 수 있다. 그리고, 상기 구동 제어부(63)는 타이밍 컨트롤러일 수 있으며, 상기 디스플레이 패널(21) 각 구동 회로에 동작 타이밍을 조절한다. 그리고, 상기 메인 보드(62)는 타이밍 컨트롤러에 V싱크, H싱크 및 R,G,B 해상도 신호를 전달하는 부분이며, 상기 전원 공급부(61)는 상기 디스플레이 패널(21) 및 상기 백라이트 유닛(22)에 전원을 인가하는 부분이다. 그리고, 상기 구동부(60)는 상기 구동부 커버(70)에 의하여 감싸져서 외부 노출이 차단될 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 모듈(20)과 상기 백커버(40) 사이에는 방열 부재(30)가 개입되어, 상기 디스플레이 모듈(20) 및 상기 구동부(60)에서 발생되는 열의 방열 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 프런트 커버(10)는 내부에 소정 크기의 개구부가 형성되고, 소정의 폭을 가지는 사각형 띠 형상으로 이루어지거나, 상기 디스플레이 모듈(20)의 전면을 모두 덮는 사각판 형상으로 이루어질 수 있다. 전자의 경우, 영상이 출력되지 않는 상기 디스플레이 모듈(20)의 전면 가장자리를 차폐할 뿐 아니라 상기 디스플레이 모듈(20)의 가장자리 부위가 외력으로부터 파손되는 것을 방지할 수 있다. 후자의 경우는, 광을 투과하는 투명한 재질의 판재로서, 수지(resin)를 사출 압축 성형(Injection Compression Molding) 공법을 통하여 형성되는 플라스틱 패널 또는 압축 강화 유리일 수 있다. 그리고, 상기 프런트 커버(10)의 가장자리에는 불투명한 필름층 또는 코팅층이 둘러져서, 빛이 방출되지 않는 상기 디스플레이 모듈(20)의 가장자리 부위를 덮을 수 있다.
도 5는 상기 디스플레이 장치를 구성하는 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(23)은 상기 디스플레이 패널(21)의 배면(도면상에서 하측)에 놓인다.
상세히, 상기 백라이트 유닛(23)은 도면상에서 최하층으로부터 PCB 기판을 포함하는 기판층(circuit borard layer)(231)과, 상기 기판층(231)에 실장되는 LED를 포함하는 다수의 광원들(24)과, 상기 기판층(231)의 상면에 형성되는 광추출층(light extraction layer)(232)과, 상기 광추출층(232)의 상측에 형성되고 상기 광원들(24)을 감싸는 도광층(light guiding layer)(233)과, 상기 도광층(233)의 상측에 형성되는 차광층(screeening layer)(234) 및 상기 차광층(234)의 상측에 형성되는 확산층(diffusion layer)(235)을 포함한다. 그리고, 상기 도광층(233)의 상측에는 색보정 필터(236)가 안착될 수 있다. 상기 색보정 필터(236)는 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 실질적으로 동일한 색깔로 사람의 눈에 인식되도록 하는 기능을 수행한다. 다시 말하면, 푸른색 계통의 빛이 상대적으로 많이 인식되는 영역에서는 푸른색 계통의 빛의 방출을 억제하고, 붉은색 계통의 빛이 상대적으로 많이 인식되는 영역에서는 붉은색 계통의 빛의 방출을 억제하여, 디스플레이 패널(21)의 전면으로 방출되는 빛의 색상을 균일하게 조정하는 기능을 수행한다. 상기 색 보정 필터(236)의 기능에 대해서는 하기에서 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
한편, 상기 색보정 필터(236)는 상기 도광층(233)의 상측에 해당하는 위치이면 충분하다. 즉, 상기 색보정 필터(236)는 상기 도광층(233)의 상면에 안착될 수도 있고, 상기 차광층(234)의 상면 또는 상기 확산층(235)의 상면에 안착될 수도 있다. 도면에서는 상기 색보정 필터(236)가 상기 확산층(235)의 상면에 안착되는 것을 대표 예로 도시되어 있다.
또한, 상기 확산층(235)의 상측에 상기 디스플레이 패널(21)이 안착된다. 물론, 상기 디스플레이 패널(21)이 상기 확산층(235)에 단순히 얹히는 형태일 수도 있고, 접착층(22)에 의하여 부착될 수도 있음을 밝혀 둔다.
여기서, 상기 기판층(231)과 광추출층(232)을 제 1 층으로, 상기 도광층(233)을 제 2 층으로 정의할 수 있다. 그리고, 상기 백라이트 유닛(23)을 구성하는 복수의 층들은 각각 연성(flexible) 재질로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 제시되는 백라이트 유닛은 소정의 휘어짐이 가능한 연성 재질의 층으로 이루어지는 연성 백라이트 유닛(flexible backlight unit)일 수 있다.
상기 기판층(231)은 복수의 광원들(24)이 실장되는 기판일 수 있으며, 전원을 공급하는 어댑터와 광원(24)을 연결하기 위한 전극 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판의 상면에는 상기 광원들(24)과 어댑터를 연결하기 위한 탄소나노튜브 전극 패턴이 형성될 수 있다. 이러한 상기 기판층(231)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리카보네이트(PC) 또는 실리콘(Si) 등으로 이루어져 복수의 광원들(24)이 실장되는 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수 있으며, 휘어짐이 가능한 필름 형태의 연성 PCB(flexible PCB)로 형성될 수 있다.
또한, 상기 광원(24)은 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 칩 또는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 구비된 발광 다이오드 패키지(이하 LED 패키지) 중 하나일 수 있다. 본 실시 예에서는 광원(24)으로서 LED 패키지인 것을 예로 설명하기로 한다.
광원(24)을 구성하는 LED 패키지는 발광면이 향하는 방향에 따라 탑 뷰(Top View) 방식과 사이드 뷰(Side View) 방식으로 나뉠 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원(24)은 발광면이 상측을 향해 형성되는 탑 뷰 방식의 LED 패키지 및 발광면이 측면을 향해 형성되는 사이드 뷰 방식의 LED 패키지 중 적어도 하나를 이용하여 구성될 수 있다.
본 실시 예에서 광원(24)이 사이드 뷰 방식의 LED 패키지인 경우를 설명하면, 복수의 광원들(24)은 각각 발광면이 측면에 배치되어, 측면 방향, 즉 상기 기판층(231)과 평행한 방향으로 광을 방출할 수 있다. 따라서, 광원(24)을 감싸는 상기 도광층(233)의 두께를 감소시켜 백라이트 유닛(23), 더 나아가 디스플레이 장치(1)의 슬림화를 구현할 수 있다.
또한, 상기 광원(24)은 적색, 청색, 녹색 등과 같은 컬러 중에서 적어도 한 컬러를 방출하는 유색 LED이거나 백색 LED로 구성될 수 있다. 또한, 상기 유색 LED는 적색 LED, 청색 LED 및 녹색 LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 발광 다이오드의 배치 및 방출 광은 다양하게 변경 및 적용 가능하다.
한편, 상기 복수의 광원들(24)을 감싸는 형태로 제공되는 상기 도광층(233)은 광원(24)으로부터 방출되는 빛을 투과시킴과 동시에 확산시켜, 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 균일하게 디스플레이 패널(21)로 제공되도록 할 수 있다.
또한, 상기 광추출층(232)은 상기 기판층(231)에 형성되며, 상기 광원(24)이 형성되는 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다. 상기 광추출층(232)은 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛을 반사하고, 상기 도광층(233)의 경계로부터 전반사되는 빛을 재반사시켜 광이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 광추출층(232)은 반사 물질인 금속 또는 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 또는 이산화 티타늄(TiO2)과 같이 높은 반사율을 가지는 금속 또는 금속 산화물을 포함하여 구성되는 반사 시트(reflection sheet, 또는 mirror sheet)일 수 있다. 이 경우, 상기 광추출층(232)은 상기 금속 또는 금속 산화물을 기판층(231) 상에 증착 또는 코팅하여 형성할 수 있으며, 금속 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있다. 여기서, 증착하는 방법으로는 열증착법(thermal evaporation method), 증발법(evaporation method)과 스퍼터링법(sputtering method)을 포함하는 물리적 증기 증착법(PVD,Physical Vapor Deposition) 및 진공 증착법(vacuum evaporation method)을 사용할 수 있고, 코팅 또는 인쇄하는 방법으로는 프린팅법, 그라비아 코팅법 또는 실크 스크린법을 사용할 수 있다.
또한, 상기 광추출층(232)에는 복수의 광원들(24)에 대응되는 위치에 복수의 홀들(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 광원들(24)이 상기 홀들을 관통하여 상기 도광층(233)에 둘러싸이게 된다. 이와 같이, 광추출층(232)의 홀들에 광원들(24)이 각각 삽입되는 구조를 이용하여 백라이트 유닛(23)을 구성함으로써, 광원들(24)이 실장된 기판층(231)과 광추출층(232) 사이의 고정성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광추출층(232) 상면에는, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛이, 인접하는 광원까지 균일한 휘도로 진행되도록 하는 복수의 광추출 패턴(diffusion pattern)(232a)이 형성될 수 있다. 상기 광추출 패턴(232a)은 빛의 이동 방향을 기준으로 인접하는 광원(24)으로 갈수록 분포 밀도가 증가하는 형태로 제공될 수 있다. 따라서, 해당 광원으로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 광의 휘도가 감소하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 상기 백라이트 유닛(23)으로부터 제공되는 광의 휘도를 균일하게 유지할 수 있다. 그리고, 상기 광추출 패턴(232a)은 다양한 형태로 제공될 수 있으며, 예를 들어, 반구 형태의 도트, 원뿔 또는 다각뿔 형태의 도트 형태로 제공될 수 있다.
상세히, 상기 광추출 패턴(232a)은, 반사도가 높은 물질이 표면에 도포된 원뿔형 또는 다각뿔형 구조로 이루어질 수 있다. 그러면, 상기 백라이트 유닛이 디스플레이 패널에 부착된 상태에서 휨이 발생하더라도 광원(24)으로부터 입사되는 빛이 반사 및 확산되어 빛의 진행 경로가 디스플레이 패널 쪽으로 향하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 광추출 패턴(232a)을 형성하는 각각의 입자들의 크기가 매우 작기 때문에, 모든 입자들이 정확하게 동일한 크기 및 형태를 가지는 것이 매우 어렵다. 따라서, 입자들이 설정 오차 범위 내에서는 실질적으로 동일한 크기를 가지는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 가시 광선에 포함된 빛의 색상별 파장의 크기와 상기 입자들의 크기에 따라서, 상기 입자들을 통과하는 빛의 굴절 및 반사 정도가 다르게 나타난다. 그 결과, 입자들을 바라보는 방향에 따라서 사람의 눈에는 빛의 색상이 다르게 인식되는 것이다. 즉, 특정 각도에서 상기 입자들을 바라본다고 가정하였을 때, 그 각도에서 많이 방출되는 빛이 사람의 눈에 인식될 것이다. 따라서, 특정 각도에서는 푸른 색을 띠는 빛의 파장이 상대적으로 많거나 붉은 색을 띠는 빛의 파장이 상대적으로 많을 수 있다. 이러한 이유로부터, 디스플레이 패널의 전면에서는 도 1에 도시된 바와 같이 빛의 색상이 각 지점별로 다르게 인식되는 것이다.
한편, 상기 기판층(231)과 광추출층(232)으로 이루어지는 제 1 층 위에 놓이는 상기 도광층(233)은, 광투과성 재질, 예를 들어 실리콘 또는 아크릴계 수지(PMMA)로 이루어질 수 있다. 그러나, 도광층(233)은 상기한 물질에 한정되지 않으며 다양한 소재의 수지(resin)로 이루어질 수 있다.
또한, 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 확산되어 상기 백라이트 유닛(23)이 균일한 휘도를 가지도록 하기 위해, 상기 도광층(233)은 약 1.4 내지 1.6의 굴절율을 갖는 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 도광층(233)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리에폭시(PE), 실리콘, 아크릴 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 재료로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 도광층(233)은 광원(24) 및 광추출층(232)에 견고하게 밀착되도록 접착성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도광층(233)은 불포화 폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시 에틸메타크릴레이트, 히드록시 프로필 메타크릴레이트, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 아크릴 아미드, 메티롤 아크릴 아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 노말부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 도광층(233)의 내부에는 다수의 산란 입자들(233a)을 포함할 수 있다. 상세히, 상기 산란 입자들(233a)은 빛을 산란 또는 굴절시켜, 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다. 상기 산란 입자들(233a)도 상기 광추출 패턴(232a)과 마찬가지로 색 문제를 야기하는 인자가 될 수 있다. 즉, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 가시 광선이 상기 산란 입자들(233a)에 부딪혀서 굴절, 반사 또는 회절하는 과정에서, 빛의 파장에 따라 굴절, 반사 또는 회절하는 정도가 달라질 수 있다. 그 결과, 디스플레이 장치의 전면에서 볼 때 화면 색상이 불균일하게 되는 현상을 야기할 수 있다.
상기 산란 입자(233a)는 광원(24)으로부터 방출되는 빛을 산란 또는 굴절시키기 위해, 도광층(233)을 구성하는 물질과 상이한 굴절율을 가지는 재질, 보다 상세하게는 도광층(233)을 구성하는 실리콘계 또는 아크릴계 수지보다 높은 굴절율을 가지는 재질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 산란 입자(233a)는 폴리 메틸 메타크릴레이트/스티렌 공중합체(MS), 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리 스티렌 (PS), 실리콘, 이산화 티타늄(TiO2), 이산화 실리콘(SiO2) 등으로 구성될 수 있으며, 상기와 같은 물질들을 조합하여 구성될 수도 있다.
한편, 산란 입자(233a)는 상기 도광층(233)을 구성하는 물질보다 낮은 굴절율을 가지는 물질로도 구성될 수 있으며, 예를 들어 상기 도광층(2343)에 기포(bubble)를 형성하여 구성될 수도 있다. 여기서, 상기 산란 입자(233a)를 구성하는 물질은 상기한 바와 같은 물질들에 한정되지 아니하며, 그 이외에 다양한 고분자 물질 또는 무기 입자들을 이용하여 구성될수 있다.
한편, 상기 도광층(233) 상에는 상기 광원들(24)로부터 방출되는 빛이 상부로 확산될 수 있도록 확산층(235)이 제공될 수 있다.
상세히, 상기 확산층(235)은 상기 도광층(233)에 놓이거나, 접착제에 의하여 결합될 수 있다. 상기 확산층(235)은 광학 시트(optical sheet)의 형태로 상기 도광층(233)의 상면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 시트는 하나 이상의 확산 시트(235a) 및 하나 이상의 프리즘 시트(235b)가 적층되어 구성될 수 있다. 이 때, 상기 확산층(235), 즉 상기 광학 시트를 구성하는 복수의 시트들은 서로 이격되지 않고 접착 또는 밀착된 상태로 제공되어, 상기 백라이트 유닛(23)의 두께를 감소시킬 수 있다. 상기 확산층(235)은 상기 프리즘 시트(235b)와 확산 시트(235a)가 결합된 형태로 제공될 수 있을 뿐 아니라, 하나 또는 다수의 확산 시트(235a)만이 제공되거나, 하나 또는 다수의 프리즘 시트(235b)만이 제공되는 형태일 수도 있다. 뿐만 아니라, 상기 확산층(235)에는 상기 프리즘 시트(235b) 및 확산 시트(235a) 이외에 다양한 기능층들을 더 구비할 수 있다. 상기 확산 시트(235a)는 입사되는 광을 확산시켜 상기 도광층(233)으로부터 나오는 빛이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하여 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다. 그리고, 상기 프리즘 시트(235b)는 상기 확산 시트(235a)로부터 나오는 광을 집광하여 디스플레이 패널(21)로 수직하게 광이 입사되도록 할 수 있다.
한편, 상기 도광층(233)과 확산층(235)은 소정 간격 이격된 상태로 연결되도록 할 수 있다. 상기 확산층(235)이 상기 도광층(233)으로부터 이격되는 거리가 길 수록 빛의 확산 효과가 향상된다. 나아가, 빛의 확산 효과가 향상됨에 따라 상기 백라이트 유닛(23)으로부터 제공되는 빛의 휘도가 균일하게 유지될 수 있다. 그러나, 디스플레이 장치의 슬림화의 측면에서 볼 때 상기 이격 거리가 적절하게 선정되어야 할 것이다.
또한, 상기 도광층(233)과 상기 확산층(235) 사이에는 차광층(234)이 제공될 수 있으며, 상기 차광층(234)은 다수의 차광 패턴(screening pattern)(234b)을 포함할 수 있다.
상기, 차광 패턴(234b)은, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛의 적어도 일부는 투과시키고 나머지 일부는 반사시키는 부분 반사 패턴(partial reflection pattern)일 수 있다. 또는, 상기 차광층(234)은, 투명 필름(234a) 상에 복수의 패턴들(234b)을 인쇄하여 부착된 패턴층일 수 있다. 상기 패턴들(234b)은 상기 광추출층(232)에 형성된 광추출 패턴(232a)과 동일한 형태와 재질의 패턴일 수 있다. 그리고, 백라이트 유닛의 제조 과정에서 상기 차광층(234)을 뒤집어서 상기 도광층(233)에 안착시킨다. 즉, 상기 패턴들(234b)이 상기 도광층(233)에 접촉되도록 한다.
또한, 상기 차광층(234)은 상기 도광층(233)의 상면뿐 아니라, 상기 확산층(235)의 저면에 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 다수의 차광 패턴(234b)이 상기 도광층(233)의 내부에 형성될 수도 있다. 다시 말하면, 상기 도광층(233)의 상면으로부터 하측으로 소정 거리 이격되는 지점에 상기 차광 패턴(234b)들이 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 광원들(24)이 형성되는 지점에 대응하는 영역에 상기 차광 패턴(234b)이 형성됨으로써, 상기 광원(24)으로부터 상측으로 방출되는 빛을 반사하여 확산시킬 수 있다. 그 결과, 상기 광원(24)이 배치되는 지점에 대응하는 디스플레이 패널(21)의 화면 상에 핫 스팟(hot spot)이 관찰되는 것을 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 백라이트 유닛(23)으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원 배치 구조 및 광추출층 구조를 보여주는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 광원(24a)으로부터 방출되는 빛이, 인접하는 광원까지 진행되는 것을 용이하게 하기 위한 다수의 광추출 패턴들(232a)이 형성될 수 있다. 상기 광추출 패턴들(232a)은 광원(24)으로부터 방출된 빛을 확산 또는 굴절시켜, 빛이 디스플레이 패널(21) 쪽으로 이동하도록 한다. 바꾸어 말하면, 광원(24)으로부터 측방으로 방출되는 빛을 추출하여 디스플레이 패널(21) 쪽으로 이동시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 백라이트 유닛(23)은 서로 다른 방향으로 광을 방출하는 둘 이상의 광원 어레이를 포함할 수 있다. 즉, 도면 상에서 +X축 방향으로 배치되는 제 1 광원(24a) 및 제 2 광원(24b)을 포함하는 제 1 광원 어레이와,-X축 방향으로 배치되는 제 3 광원(24c) 및 제 4 광원(24d)을 포함하는 제 2 광원 어레이가 y축 방향으로 다수 회 교번하여 배치될 수 있다.
이와 같이, 제 1 광원 어레이와 제 2 광원 어레이가 광 방출 방향으로 서로 반대 방향으로 형성시킴으로써, 백라이트 유닛(23)의 특정 영역에서 광의 휘도가 집중되거나 약화되는 현상을 감소시킬 수 있다.
상세히, 제 1 광원(24a)으로부터 방출되는 빛은, 광원 영역에서는 빛이 세서 핫 스팟이 관찰될 수 있고, 제 2 광원(24b) 쪽으로 갈수록 약해져서 광의 휘도가 약화될 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위하여, 다수의 광추출 패턴들(232a)을 도시된 바와 같은 형태로 배치시켜, 광원으로부터 가까운 곳에서 핫 스팟이 관찰되거나 광원으로부터 먼 곳의 휘도가 약해지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 광원으로부터 빛의 진행 방향으로 멀어질수록 광추출 패턴들(232a)의 밀도가 증가하고, 패턴들간 간격이 좁아지도록 함으로써, 어느 하나의 광원(24a,24c)으로부터 멀리 떨어진 인접하는 다른 광원(24b,24d)의 후면 영역에서 휘도가 감소하는 것을 방지하여, 휘도 균일화 측면에서 유리할 수 있다.
다시 말하면, 광원에 가까운 영역에서는 광추출 패턴(232a)의 수가 적게 형성되도록 함으로써, 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 상기 광추출층(232)에 의하여 전반사되어 멀리 퍼져나가도록 한다. 반대로, 광원에서 멀어질수록 광추출 패턴(232a)의 수가 많게 형성되도록 함으로써, 약해진 빛의 확산 및 굴절 빈도가 높아지도록 한다. 그러면, 광원에서 가까운 영역과 먼 영역 간 광의 휘도가 균일하게 유지될 수 있다.
상기 광추출 패턴(232a)의 형태나 배치 구조는 본 실시예에 제한되지 않으며, 다양한 실시예가 제안 가능함을 밝혀 둔다.
여기서, 상기 제 1 광원 어레이와 제 2 광원 어레이가 반드시 반대 방향으로 빛을 방출하는 형태로 광원이 배치되는 것에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 즉, 상기 광추출 패턴들(232a)의 배치 형태는 논외로 하고, 상기 광원(24)의 배치 형태가 다양하게 제안 가능함을 밝혀 둔다.
예를 들어, 제 1 광원 어레이와 제 2 광원 어레이가 y축 방향으로 동일 선상에 배열될 수 있다. 그리고, 제 1 광원 어레이와 제 2 광원 어레이로부터 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 빛이 방출되도록 배치할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 색 보정 필터를 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 색보정 필터(236)는 투명한 필름 형태의 시트(sheet)에 다수의 색보정 패턴이 형성된다. 본 실시예에서는 푸른색 계통의 빛의 방출을 억제하는 제 1 보정패턴(236a)과, 붉은색 계통의 빛의 방출을 억제하는 제 2 보정 패턴(236b)을 가지는 것으로 도시되어 있다.
상세히, 상기 색보정 패턴들(236a,236b)의 형상은 동일한 색상의 빛이 어떠한 형태로 분포하느냐에 따라 결정된다. 예를 들면, 도 1에서는 광원(24)이 형성되는 영역에서는 푸른색 계통의 빛이 강하게 방출되고, 광원(24) 이외의 영역에서는 붉은색 계통의 빛이 강하게 방출되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 제 1 보정 패턴(236a)은 푸른색 계통의 빛이 방출되는 영역을 커버하도록 하고, 제 2 보정 패턴(236b)은 붉은색 계통의 빛이 방출되는 영역을 커버하도록 하는 형상으로 이루어질 수 있다. 그 결과, 상기 색보정 패턴들(236a,236b)의 형상이 도 7에 도시된 바와 같은 형상을 이루게 된다.
더욱 상세히, 도 7의 C 영역에서는 푸른색 계통의 빛이 많이 인식되므로, 푸른색과 상보 관계에 있는 색상을 띠는 보정 패턴이 상기 C 영역을 커버하도록 하면, 푸른색의 방출이 억제된다. 반대로, 도 7의 D 영역에서는 붉은색 계통의 빛이 많이 인식되므로, 붉은색과 상보 관계에 있는 색상을 띠는 보정 패턴이 상기 D 영역을 커버하도록 하면, 붉은색의 방출이 억제될 것이다. 그 결과, C 영역과 D 영역에서 인식되는 빛이 붉은색 및 푸른색이 아닌 제 3의 색상으로 균일화될 수 있다.
또한, 상기 색보정 패턴들(236a,236b)은 투명한 필름 형태의 시트에 특정 색상으로 프린트된 후 코팅하는 방법으로 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제 1 색보정 패턴을 투과하는 빛의 파장을 보여주는 그래프이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제 2 색보정 패턴을 투과하는 빛의 파장을 보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 제 1 색보정 패턴(236a)을 투과하는 빛 중 380-480nm의 파장을 가지는 푸른색 계통의 빛의 투과를 억제하는 경향을 가지는 것을 확인할 수 있다. 반대로 도 9를 참조하면, 푸른색 계통의 빛은 거의 전부 투과하고 480-680nm의 파장을 가지는 붉은색 계통의 빛의 투과는 억제하는 경향을 가지는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 상대적으로 푸른색 계통의 빛이 많이 인식되는 C 영역에서는 푸른색 계통의 빛의 투과를 억제하고, 상대적으로 붉은색 계통의 빛이 많이 인식되는 D 영역에서는 푸른색 계통의 빛은 모두 투과하고 붉은색 계통의 빛의 투과를 억제함으로써, C 영역과 D 영역에서 실질적으로 동일한 색상의 빛이 인식되도록 한다.
도 10은 본 발명의 색보정 필터를 적용하기 전과 적용 후의 빛의 파장을 보여주는 그래프이다.
도 10을 참조하면, 색보정 전 C 영역에서는 약 430nm 정도의 파장을 가지는 푸른색 빛의 상대적인 세기가 1일 때 약 550nm 정도의 파장을 가지는 붉은색 빛의 상대적인 세기가 약 0.3이다. 따라서, 사람의 눈에는 푸른색으로 인식된다.
반대로 색보정 전 D 영역에서는 푸른색 빛의 상대적인 세기가 1일 때 붉은색 빛의 상대적인 세기가 약 0.46이다. 따라서, 사람의 눈에는 붉은색에 가깝게 인식된다.
그러나, 본 발명의 색보정 필터(236)가 적용되면, C 영역에서는 푸른색 계통의 빛의 방출을 억제하여 상대적으로 붉은색 빛의 상대적인 세기가 커지도록 하고, D 영역에서는 붉은색 계통의 빛의 방출을 억제하여 상대적으로 푸른색 빛의 상대적인 세기가 커지도록 한다.
그 결과, 색보정 후에는, C 영역과 D 영역 모두에서 푸른색 빛의 상대적인 세기가 1일 때 붉은색 빛의 상대적인 세기가 약 0.35로 조정되었다. 따라서, C 영역과 D 영역에서 실질적으로 동일한 색상의 빛이 인식된다.
도 11은 색보정 후의 디스플레이 기기에서 방출되는 빛의 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하면, 디스플레이 기기(1)의 전방으로 방출되는 빛의 색상이 전체적으로 균일하게 분포하는 것을 알 수 있다. 즉, 광원이 형성되는 영역과 그 이외의 영역에서의 빛의 색상이 구별되지 않고 실질적으로 동일한 색상의 빛이 방출되는 것으로 인식됨을 확인할 수 있다.

Claims (4)

  1. 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널의 후방에 놓이는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    광원 및 광 추출 패턴을 포함하는 제 1 층;
    상기 제 1 층의 상측에 놓여서 상기 광원으로부터 방출되는 빛을 투과 및 확산시키는 제 2 층; 및
    상기 제 2 층의 상측에 놓여서, 상기 광원으로부터 방출되는 빛이 상기 디스플레이 패널 전체에 걸쳐 균일한 색상의 빛으로 인식되도록 하는 색보정 필터를 포함하고,
    상기 색보정 필터는,
    상기 제 2 층에서 방출되는 빛에 대하여, 제1범위의 파장에 대응되는 빛의 투과를 억제하는 제1보정패턴과 제2범위의 파장에 대응되는 빛의 투과를 억제하는 제2보정패턴을 포함하고,
    상기 제1범위는, 광원이 형성되는 영역에 대응하는 색상 계통의 범위이고,
    상기 제2범위는, 광원 이외의 영역에 대응하는 색상 계통 범위인, 디스플레이 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 제 2 층의 상측에 놓이는 차광층; 및
    상기 차광층의 상측에 놓이는 확산층을 더 포함하고,
    상기 색보정 필터는,
    상기 제 2 층과, 상기 차광층 및 상기 확산층 중 어느 한 층의 상면에 위치하는 디스플레이 기기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 색보정 필터는,
    필름 시트와,
    상기 필름 시트 상에 프린트되는 특정 색상의 색보정 패턴을 포함하는 디스플레이 기기.
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