KR101696581B1

KR101696581B1 - 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치

Info

Publication number: KR101696581B1
Application number: KR1020160090854A
Authority: KR
Inventors: 김대용; 정순신; 박민수
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2017-01-16
Also published as: KR20160091855A

Abstract

본 발명은 에지형 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로, 제1 도광판의 일측에 대향하는 제1 광원; 상기 제1 도광판의 타측에 대향하는 제2 광원; 상기 제1 도광판의 아래에 배치되는 제2 도광판; 상기 제1 도광판 아래에서 상기 제2 도광판의 일측에 대향하는 제3 광원; 및 상기 제1 도광판 아래에서 상기 제2 도광판의 타측에 대향하는 제4 광원을 구비한다. 상기 제1 및 제2 도광판 각각의 하면에는 광의 면균일도를 높이기 위한 미세 패턴들이 배치된다. 상기 제2 도광판의 중앙 부분이 상기 제1 도광판의 중앙 부분에 중첩되도록 상기 제2 도광판이 상기 제1 도광판의 아래에 배치되고, 상기 제1 및 제2 도광판은 하나의 도광판으로 일체화된다. 일체화된 도광판의 상면 및 하면 중 하나 이상의 면에서 발광영역들의 분할영역 경계에 대응하는 부분에 블록 분할 패턴이 배치된다. 상기 블록 분할 패턴은 상기 미세 패턴들보다 깊거나 높은 음각 패턴, 양각 패턴, 음양각 패턴 중 어느 하나로 형성되고, 상기 블록 분할 패턴의 높이가 상기 제1 및 제2 도광판 각각의 두께 보다 작다.

Description

백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치{BACK LIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}

본 발명은 로컬 디밍이 가능한 백라이트 유닛과 이를 이용한 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. 액정표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다.

액정표시장치의 화질은 콘트라스트 특성에 의해 좌우된다. 액정표시패널의 액정층에 인가되는 데이터전압을 제어하여 액정층의 광투과율을 변조하는 방법만으로는 콘트라스트 특성을 개선하는데 한계가 있다. 콘트라스트 특성을 개선하기 위하여, 영상에 따라 백라이트 유닛의 휘도를 조정하는 백라이트 디밍 제어방법이 개발되어 콘트라스트 특성을 비약적으로 향상시키고 있다. 백라이트 디밍 제어방법은 백라이트 유닛의 휘도를 입력 영상에 따라 적응적으로 조정함으로써 소비전력을 줄일 수도 있다. 백라이트 디밍 방법에는 표시면 전체의 휘도를 조정하는 글로벌 디밍 방법(Global dimming method)과, 국부적으로 표시면의 휘도를 조정하는 로컬 디밍 방법(Local dimming method)이 있다. 글로벌 디밍 방법은 이전 프레임과 그 다음 프레임 간에 측정되는 동적 콘트라스트(Dynamic contrast)를 개선할 수 있다. 로컬 디밍 방법은 한 프레임기간 내에서 표시면의 휘도를 국부적으로 제어함으로써 글로벌 디밍방법으로는 개선하기가 어려운 정적 콘트라스트(Static contrast)를 개선할 수 있다.

백 라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 나뉘어진다. 직하형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 아래에 발광다이오드들(Light Emitting Diode, 이하 "LED"라 함)을 화면 전체에 고르게 배치하고 LED를 개별적으로 온/오프(On/Off)하여 로컬 디밍을 구현할 수 있다. 그런데 직하형 백라이트 유닛은 필요한 LED들의 개수가 많고 LED 각각을 개별 제어하기 위하여 LED 패키지별로 LED 구동회로가 필요하므로 제조원가가 높다. 또한, 직하형 백라이트 유닛은 점광원을 면광원으로 보이도록 하기 위하여 LED 패키지들과 확산판 사이의 거리를 충분히 멀게 하여야 하므로 그 두께가 두꺼울 수 밖에 없어 슬림화 구현이 어렵다.

에지형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 가장자리에만 LED들을 배치하고 도광판을 이용하여 점광원을 면광원으로 변환하여 빛을 화면 전체로 확산시킨다. 에지형 백라이트 유닛은 직하형 백라이트 유닛에 비하여 필요한 LED 수와 LED 구동회로가 작기 때문에 제조원가가 낮다. 또한 에지형 백라이트 유닛은 직하형 백라이트 유닛에 비하여 두께가 얇고 가볍기 때문에 액정표시장치의 슬림화 및 경량화 구현에 적합하다. 그런데, 에지형 백라이트 유닛은 도광판 내에서 LED들로부터 입사되는 빛들이 도광판 내에서 간섭되고 확산되어 로컬 디밍이 어려운 단점이 있다.

예를 들어, 도 1과 같이 도광판(12)의 상하좌우 가장자리에 LED들(11u, 11b, 11l, 11r)이 배치된 에지형 백라이트에서 제1 및 제2 타겟 블록(13a, 13d)만을 밝게 보이게 하기 위해서는 그 타겟 블록들(13a, 13d)과 직교하는 위치의 상측단 LED(11u)와 좌측단 LED(11l)가 턴-온된다. 이 경우, 상측단 LED(11u)로부터 발생된 빛이 도광판(12) 내에서 전반사되어 도광판(12)의 하측단까지 전파되고, 좌측단 LED로부터 발생된 빛이 도광판(12) 내에서 전반사되어 도광판(12)의 우측단까지 전파된다. 따라서, 제1 및 제2 타겟 블록들(13a, 13d) 이외에 원치 않는 블록들(13b, 13c)도 밝게 보이고 도 2와 같이 도광판(12) 내에서의 빛의 확산으로 인하여 타겟 블록들(13a, 13d)와 그 주변을 포함한 넓은 부분(14)이 밝게 보여 정밀한 로컬 디밍을 구현하기가 어렵다.

본 발명은 슬림화와 경량화 설계가 가능하고 정밀한 로컬 디밍을 구현하도록 한 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 백라이트 유닛은 제1 도광판의 일측에 대향하는 제1 광원; 상기 제1 도광판의 타측에 대향하는 제2 광원; 상기 제1 도광판의 아래에 배치되는 제2 도광판; 상기 제1 도광판 아래에서 상기 제2 도광판의 일측에 대향하는 제3 광원; 및 상기 제1 도광판 아래에서 상기 제2 도광판의 타측에 대향하는 제4 광원을 구비한다. 상기 제1 및 제2 도광판 각각의 하면에는 광의 면균일도를 높이기 위한 미세 패턴들이 배치된다. 상기 제2 도광판의 중앙 부분이 상기 제1 도광판의 중앙 부분에 중첩되도록 상기 제2 도광판이 상기 제1 도광판의 아래에 배치되고, 상기 제1 및 제2 도광판은 하나의 도광판으로 일체화된다. 일체화된 도광판의 상면 및 하면 중 하나 이상의 면에서 발광영역들의 분할영역 경계에 대응하는 부분에 블록 분할 패턴이 배치된다. 상기 블록 분할 패턴은 상기 미세 패턴들보다 깊거나 높은 음각 패턴, 양각 패턴, 음양각 패턴 중 어느 하나로 형성되고, 상기 블록 분할 패턴의 높이가 상기 제1 및 제2 도광판 각각의 두께 보다 작다.

본 발명의 액정표시장치는 상기 백라이트 유닛을 포함한다.

본 발명은 단차진 도광판을 갖는 백라이트 유닛을 이용하여 백라이트 유닛과 액정표시장치의 슬림화와 경량화를 실현하고, 정밀한 로컬 디밍을 구현할 수 있다.

도 1 및 도 2는 기존 에지형 백라이트 유닛의 광 간섭 및 확산 효과를 보여 주는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여 주는 블록도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판 및 광원을 보여 주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 위에서 바라 본 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 로컬 디밍 동작을 실험한 결과를 보여 주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 10은 도 4 내지 도 9에 도시된 도광판을 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 도광판의 제조 방법을 보여 주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 명칭과는 상이할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(100), 액정표시패널(100)의 데이터라인들(DL)을 구동하기 위한 소스 구동부(102), 액정표시패널(100)의 게이트라인들(GL)을 구동하기 위한 게이트 구동부(103), 소스 구동부(102)와 게이트 구동부(103)를 제어하는 타이밍 콘트롤러(101), 액정표시패널(100)에 빛을 조사하는 백라이트 유닛(200), 백라이트 유닛(200)의 광원들을 구동하기 위한 광원 구동부(105), 및 로컬 디밍을 제어하기 위한 로컬 디밍 제어부(104)를 구비한다.

액정표시패널(100)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 액정표시패널(100)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(DL)과 다수의 게이트라인들(GL)이 교차된다. 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 액정표시패널(100)에는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 액정표시패널(100)의 하부 유리기판에는 데이터라인들(DL), 게이트라인들(GL), 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 "TFT"라 함), TFT에 접속된 액정셀의 화소전극, 및 스토리지 커패시터 등이 형성된다.

액정표시패널(100)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(100)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

액정표시패널(100)의 화소 어레이와 그와 대향하는 백라이트 유닛(200)의 발광면은 로컬 디밍을 위하여 다수의 블록들로 가상 분할된다. 블록들 각각은 i×j(i 및 j는 2 이상의 양의 정수) 개의 픽셀들과, 그 픽셀들에 빛을 조사하는 백라이트 발광면을 포함한다. 픽셀들 각각은 3 원색 이상의 서브픽셀들을 포함하며, 서브픽셀은 액정셀(Clc)을 포함한다.

타이밍 콘트롤러(101)는 외부의 시스템 보드로부터 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)을 입력받아 디지털 비디오 데이터(RGB)를 소스 구동부(102)에 공급한다. 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블신호(DE), 도트 클럭신호(DCLK) 등을 포함한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 외부 시스템 보드로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 소스 구동부(102)와 게이트 구동부(103)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)을 발생한다. 시스템 보드 또는 타이밍 콘트롤러(101)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(102)와 게이트 구동부(103)의 동작을 제어할 수 있다.

타이밍 콘트롤러(101)는 외부의 시스템 보드로부터 입력되는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 로컬 디밍 제어부(104)에 공급하고, 로컬 디밍 제어부(104)에 의해 변조된 디지털 비디오 데이터들(R'G'B')을 소스 구동부(102)에 공급한다.

소스 구동부(102)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 래치한다. 그리고 소스 구동부(102)는 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 정극성/부극성 아날로그 데이터전압으로 변환하여 데이터라인들(DL)에 공급한다.

게이트 구동부(103)는 쉬프트 레지스터, 쉬프트 레지스터의 출력신호를 액정셀의 TFT 구동에 적합한 스윙폭으로 변환하기 위한 레벨 쉬프터, 및 출력 버퍼 등을 포함한다. 게이트 구동부(103)는 다수의 게이트 드라이브 집적회로들로 구성되어 대략 1 수평기간의 펄스폭을 가지는 게이트펄스(또는 스캔펄스들)을 순차적으로 출력한다. 게이트 펄스는 데이터라인들(DL)에 공급되는 데이터전압에 동기되어 게이트라인들(GL)에 순차적으로 공급된다.

백라이트 유닛(200)은 액정표시패널(100)의 아래에 배치된다. 백라이트 유닛(200)은 광원 구동부(105)에 의해 블록별로 개별 제어되는 다수의 광원들을 포함하여 액정표시패널(100)로 균일하게 빛을 조사한다. 백라이트 유닛(200)은 로컬 디밍이 가능한 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현된다. 백라이트 유닛(200)은 도 4 내지 도 14와 같은 도광판 구조와 그 도광판의 측면에 배치되는 광원들을 포함한다. 백라이트 유닛(200)의 광원들은 다수의 LED(Light Emitting Diode)를 포함한다.

광원 구동부(105)는 로컬 디밍 제어부(104)로부터 입력되는 디밍값(BLdim)에 따라 듀티비가 가변되는 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)로 백라이트 유닛(200)의 광원들을 블록별로 개별 제어한다. 펄스폭 변조 신호(PWM)는 광원들의 점등 및 소등의 비율을 제어하며, 그 듀티비(duty ratio %)는 로컬 디밍 제어부(104)으로부터 출력되는 디밍값(BLdim)에 따라 결정진다. 광원 구동부(105)의 마이크로 콘트롤 유닛(Micro Control Unit, MCU)은 SPI(Serial Peripheral Interface) 방식으로 백라이트 유닛(200)의 광원들을 블록별로 점등시킨다.

로컬 디밍 제어부(104)는 타이밍 콘트롤러(101)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 블록별로 분석하여 각 블록들의 블록별 대표값을 산출한다. 블록별 대표값은 입력 영상의 평균값 또는 평균화상레벨(Average Picture Level, APL)로 산출될 수 있다. 입력 영상의 평균값은 픽셀의 RGB 값들 중에서 가장 높은 값들의 평균값이며, 평균화상레벨(APL)은 픽셀들의 휘도값(Y)의 평균값이다. 로컬 디밍 제어부(104)는 미리 설정된 디밍 커브에 블록별 대표값을 맵핑하여 백라이트 유닛(200)의 블록별 디밍값(BLdim)을 출력하고 타이밍 콘트롤러(101)로부터 입력된 디지털 비디오 데이터들(RGB)을 변조하여 액정표시패널(100)에 표시될 픽셀 데이터들을 보상한다. 로컬 디밍 제어부(104)는 블록별 디밍값(BLdim)을 SPI 포맷의 데이터로 코딩하여 광원 구동부(105)의 마이크로 콘트롤 유닛(MCU)에 공급한다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 백라이트 유닛은 제1 도광판(210), 제1 도광판(210)의 아래에 배치된 제2 도광판(220), 제1 도광판(210)의 양측에 배치된 제1 및 제2 LED 어레이(202a, 202b), 및 제2 도광판(220)의 양측에 배치된 제3 및 제4 광원 어레이(202c, 202d)를 구비한다.

제1 및 제2 도광판(210, 220)은 PC(Polycarbonate), PMMA(Polymethacrylimide), COP(Cyclo-olefine-polymer) 등의 투명 수지를 포함한다.

제1 도광판(210)의 상단 측면에는 제1 LED 어레이(202a)가 배치되고, 제1 도광판(210)의 하단 측면에는 제2 LED 어레이(202b)가 배치된다. 제1 LED 어레이(202a)는 도 6과 같이 제1 도광판(210)의 상단 측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 최상단의 제1 블록들(BL1)을 점등한다. 제2 LED 어레이(202b)는 도 6과 같이 제1 도광판(210)의 하단 측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 최하단의 제4 블록들(BL4)을 점등한다.

제2 도광판(220)의 가로 길이(도 6에서 x축 방향의 길이)는 제1 도광판(210)의 그 것과 실질적으로 동일하고, 제2 도광판(220)의 세로 길이(도 6에서 y축 방향의 길이)는 제1 도광판(210)의 그 것보다 작다. 제2 도광판(220)의 중앙 부분이 제1 도광판(210)의 중앙 부분에 중첩되도록 제2 도광판(220)이 제1 도광판(210)의 아래에 배치된다. 제3 LED 어레이(202c)는 제2 도광판(220)의 상단 측면과 대향하도록 제1 도광판(210)의 아래에 배치된다. 제3 LED 어레이(202c)는 도 6과 같이 제2 도광판(220)의 상단 측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 중앙 블록열들 중 상단에 배치된 제2 블록들(BL2)을 점등한다. 제4 LED 어레이(202d)는 제2 도광판(220)의 하단 측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 중앙 블록열등 중 하단에 배치된 제3 블록들(BL3)을 점등한다.

본 발명의 백라이트 유닛은 액정표시패널(100)과 제1 도광판(210) 사이에 배치된 다수의 광학 시트들(230), 및 도광판들(210, 220)의 아래에 배치된 커버 보텀(도시하지 않음)을 더 구비한다.

광학 시트들(230)은 1 매 이상의 프리즘 시트와, 1 매 이상의 확산시트를 포함하여 확산판으로부터 입사되는 빛을 확산하고 액정표시패널의 광입사면에 대하여 실질적으로 수직인 각도로 빛의 진행경로를 굴절시킨다. 광학 시트들(230)은 DBEF(dual brightness enhancement film)를 포함할 수도 있다.

커버 보텀은 도광판들(210, 220)의 아래에 배치되어 백라이트 유닛(200) 전체를 아래에서 지지하고 외부로부터의 충격이나 진동으로부터 백라이트 유닛을 보호한다.

본 발명은 제1 및 제2 LED 어레이들(202a, 202b)을 구동시켜 제1 및 제4 블록들을 입력 영상에 따라 선택적으로 점등시키고, 제3 및 제4 LED 어레이들(202c, 202d)을 구동시켜 제2 및 제3 블록들을 입력 영상에 따라 선택적으로 점등시켜 로컬 디밍을 구현한다. 도 7은 도 4 내지 도 6의 백라이트 유닛(200)의 로컬 디밍 실험 결과를 보여 주는 도면이다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 에지형 백라이트 유닛(200)을 이용하여 타겟 블록만을 선별적으로 점등시켜 정밀한 로컬 디밍을 구현할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.

도 8에 도시된 백라이트 유닛은 전술한 제1 실시예의 백라이트 유닛에 비하여 제1 도광판(210)이 다수의 상부 도광판들(211~213)로 분리되고 제2 도광판(220)이 다수의 하부 도광판들(221, 222)로 분리된 것만 다르고 그 밖의 구성은 실질적으로 동일하다.

제1 상부 도광판(211)의 상단 측면에는 제1 LED 어레이(202a)가 배치된다. 제1 LED 어레이(202a)는 도 6과 같이 제1 상부 도광판(211)의 측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 최상단의 제1 블록들(BL1)을 점등한다. 제2 상부 도광판(212)의 하단 측면에는 제2 LED 어레이(202b)가 배치된다. 제2 LED 어레이(202b)는 도 6과 같이 제2 상부 도광판(212)의 하단 측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 최하단의 제4 블록들(BL4)을 점등한다. 제3 상부 도광판(213)은 제1 및 제2 상부 도광판들(211, 212)의 사이에 배치되고 하부 도광판들(221, 222)과 중첩된다. 제3 상부 도광판(213)의 하면에는 도 8과 같이 액정표시패널(100) 쪽으로 굴절시켜 액정표시패널(100)로 입사되는 빛의 면 균일도를 높이기 위한 미세 패턴이 형성되지 않는다. 제3 상부 도광판(213)은 하부 도광판들(221, 222)로부터의 빛을 광학시트들(230)과 액정표시패널(100) 쪽으로 투과시킨다.

하부 도광판들(221, 222) 각각의 가로 길이(도 6에서 x축 방향의 길이)는 상부 도광판들(211~213)의 그 것과 실질적으로 동일하고, 하부 도광판들(221, 222)의 세로 길이의 합(도 6에서 y축 방향의 길이)은 상부 도광판(213)들의 세로 길이 합보다 작다. 제1 및 제2 하부 도광판들(221, 222)은 제3 상부 도광판(213)의 아래에 배치된다. 제3 LED 어레이(202c)는 제1 하부 도광판(221)의 상단 측면과 대향한다. 제3 LED 어레이(202c)는 도 6과 같이 제1 하부 도광판(221)의 상단 측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 제2 블록들(BL2)을 점등한다. 제4 LED 어레이(202d)는 제2 하부 도광판(222)의 하단 측면과 대향한다. 제4 LED 어레이(202d)는 제2 도광판(220)의 하단 측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 제3 블록들(BL3)을 점등한다.

상부 도광판들(211~213)의 분할면들(214)과 하부 도광판들(221, 222)의 분할면들(223) 각각에는 반사체가 코팅될 수 있다. 반사체는 주변 블록으로 확산될 수 있는 빛을 반사시켜 로컬 디밍시 점등되는 블록의 휘도를 높이고 블록들 간의 빛의 확산을 차단한다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.

도 9에 도시된 백라이트 유닛은 전술한 제1 실시예의 백라이트 유닛에 비하여 제1 도광판(210)에 다수의 제1 블록 분할 패턴들(215)이 형성되고, 제2 도광판(220)에 다수의 제2 블록 분할 패턴(224)이형성된 것만 다르고 그 밖의 구성은 실질적으로 동일하다.

제1 블록 분할 패턴들(215)은 제1 도광판(210)의 상면(210u), 하면(210b), 또는 상면(210u)과 하면(210b)에 음각, 양각 또는 음양각 패턴으로 형성된다. 제1 블록 분할 패턴들(215)은 삼각형(또는 프리즘), 반구형(또는 렌티큘러, lenticular), 사각형(또는 ractangle) 등의 단면을 가진다. 제1 블록 분할 패턴들(215)은 블록들 간의 경계와, 도 8에 도시된 상부 도광판들 간의 경계에 위치하여 블록들 간에 빛의 확산을 차단하고 광의 직진성을 높인다.

제2 블록 분할 패턴들(224)은 제2 도광판(220)의 상면(220u), 하면(220b), 또는 상면(220u)과 하면(220b)에 음각, 양각 또는 음양각 패턴으로 형성된다. 제2 블록 분할 패턴들(224)은 삼각형(또는 프리즘), 반구형(또는 렌티큘러, lenticular), 사각형(또는 ractangle) 등의 단면을 가진다. 제2 블록 분할 패턴들(215)은 블록들 간의 경계와, 도 8에 도시된 하부 도광판들 간의 경계에 위치하여 블록들 간에 빛의 확산을 차단하고 광의 직진성을 높인다.

실시예들 각각에서, 제1 도광판(210)(또는 상부 도광판들)의 하면(210b)에서 제2 도광판(또는 하부 도광판들)과 중첩되지 않은 블록 부분들(BL1, BL2)에는 빛을 액정표시패널(100) 쪽으로 굴절시켜 액정표시패널(100)로 입사되는 빛의 면 균일도를 높이기 위한 미세 패턴들이 형성된다. 제2 및 제3 블록들(BL2, BL3)과 대향하는 제2 도광판(220)의 하면(220b) 전체에는 상기 미세 패턴들이 형성된다.

제1 도광판(210, 또는 상부 도광판들)과 제2 도광판(220, 또는 하부 도광판들) 각각은 평판 또는 웨지 판(wedge plate) 형태로 제작될 수 있다. 제1 도광판(210, 또는 상부 도광판들)과 제2 도광판(220, 또는 하부 도광판들) 각각은 도 10과 같이 0.5mm ~ 4mm 사이의 두께(H)를 갖는다. 블록 분할 패턴들(224)는 10㎛ ~ 300㎛ 사이의 깊이(또는 높이)를 갖는다. 도광판들(210, 220)의 하면(210b, 220b)에 형성된 미세 패턴들은 5㎛ ~ 200㎛ 사이의 깊이(또는 높이)를 갖는다. 미세 패턴들의 깊이(또는 높이)는 블록 분할 패턴들(224)의 그 것보다 작다.

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다. 이하의 실시예들에서 전술한 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소들에 대하여는 동일한 도면 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 백라이트 유닛은 일체형 도광판(300), 일체형 도광판(300)의 상부 양측에 배치된 제1 및 제2 광원 어레이(202a, 202b), 및 일체형 도광판(300)의 하부 양측에 배치된 제3 및 제4 광원 어레이(202c, 202d)를 구비한다.

일체형 도광판(300)은 PC(Polycarbonate), PMMA(Polymethacrylimide), COP(Cyclo-olefine-polymer) 등의 투명 수지를 포함한다. 일체형 도광판(300)의 제조 방법에 대하여는 도 12를 결부하여 후술하기로 한다.

일체형 도광판(300)은 전술한 제1 도광판(210, 또는 상부 도광판들)과 제2 도광판(220, 또는 하부 도광판)이 접합된 구조를 가지며 그 사이에 단차를 갖는다. 일체형 도광판(300)의 상부는 하부보다 넓은 면적을 갖는다. 일체형 도광판(300)의 하부는 도광판(300)의 중앙부분에서 아래 쪽으로 돌출된다.

제1 LED 어레이(202a)는 도 6과 같이 일체형 도광판(300)의 상부 일측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 최상단의 제1 블록들(BL1)을 점등한다. 제2 LED 어레이(202b)는 도 6과 같이 일체형 도광판(300)의 상부 타측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 최하단의 제4 블록들(BL4)을 점등한다.

제3 LED 어레이(202c)는 도 6과 같이 일체형 도광판(300)의 하부 일측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 제2 블록들(BL2)을 점등한다. 제4 LED 어레이(202d)는 일체형 도광판(300)의 하단 타측면에 빛을 조사하여 로컬 디밍시에 제3 블록들(BL3)을 점등한다.

도 12는 일체형 도광판(300)의 제조 방법을 보여 주는 도면이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 도광판 제조 방법은 음각 패턴을 가지는 패턴 몰드(401)를 제작한다. 패턴 몰드(401)의 음각 패턴은 일체형 도광판(300)의 하부 돌출부의 반전된 형태를 갖는다.

본 발명의 도광판 제조 방법은 패턴 몰드(401)에 액상의 도광판 수지(301)를 도포한다. 도광판 수지에는 광 개시제와 광 결합제를 포함한다. 이어서, 본 발명의 도광판 제조 방법은 패턴 몰드(401)에 도포된 도광판 수지(301) 위에서 투명 판재(501)를 가압한 후에, 투명 판재(501)를 통해 자외선 또는 적외선 파장의 빛을 도광판 수지에 조사하여 그 도광판 수지(301)의 경화를 유도한다. 마지막으로, 본 발명의 도광판 제조 방법은 패턴 몰드(401)와 투명 판재(501)를 일체형 도광판(300)으로부터 분리시킨다.

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.

도 13에 도시된 백라이트 유닛은 전술한 제4 실시예의 백라이트 유닛에 비하여 일체형 도광판(300)이 다수의 도광판들(301~304)로 분리된 것만 다르고 그 밖의 구성은 실질적으로 동일하다. 도광판들(301~304)의 분할면들(305) 각각에는 반사체가 코팅될 수 있다.

도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.

도 14에 도시된 백라이트 유닛은 전술한 제4 실시예의 백라이트 유닛에 비하여 일체형 도광판(300)에 다수의 블록 분할 패턴들(306)이 형성된 것만 다르고 그 밖의 구성은 실질적으로 동일하다.

블록 분할 패턴들(306)은 일체형 도광판(300)의 상면(300u), 하면(300b), 또는 상면(300u)과 하면(300b)에 음각, 양각 또는 음양각 패턴으로 형성된다. 블록 분할 패턴들(306)은 삼각형(또는 프리즘), 반구형(또는 렌티큘러, lenticular), 사각형(또는 ractangle) 등의 단면을 가진다. 블록 분할 패턴들(306)은 블록들 간의 경계와 도 13에 도시된 도광판들 간의 경계에 위치하여 블록들 간에 빛의 확산을 차단하고 광의 직진성을 높인다.

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

100 : 액정표시패널 202a~202d : LED 어레이
210~213, 220~222, 300 : 도광판

Claims

제1 도광판의 일측에 대향하는 제1 광원;
상기 제1 도광판의 타측에 대향하는 제2 광원;
상기 제1 도광판의 아래에 배치되는 제2 도광판;
상기 제1 도광판 아래에서 상기 제2 도광판의 일측에 대향하는 제3 광원; 및
상기 제1 도광판 아래에서 상기 제2 도광판의 타측에 대향하는 제4 광원을 구비하고,
상기 제2 도광판의 중앙 부분이 상기 제1 도광판의 중앙 부분에 중첩되도록 상기 제2 도광판이 상기 제1 도광판의 아래에 배치되고, 상기 제1 및 제2 도광판은 하나의 도광판으로 일체화되고,
일체화된 도광판의 상면 및 하면 각각에 발광영역들의 분할영역 경계에 대응하는 부분에 블록 분할 패턴이 배치되고,
상기 일체화된 도광판의 하면에 광의 면균일도를 높이기 위한 미세 패턴들이 배치되며,
상기 블록 분할 패턴은 상기 미세 패턴들보다 깊거나 높은 음각 패턴, 양각 패턴, 음양각 패턴 중 어느 하나로 형성되고, 상기 블록 분할 패턴의 높이가 상기 제1 및 제2 도광판 각각의 두께 보다 작은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1 항에 있어서, ,
상기 일체화된 도광판은 상기 제1 도광판과 상기 제2 도광판 사이에 단차 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
액정표시패널의 화소 어레이와 백라이트 유닛의 발광면이 로컬 디밍을 위하여 다수의 블록들로 가상 분할되는 액정표시장치에 있어서,
상기 백라이트 유닛은,
제1 도광판의 일측에 대향하는 제1 광원;
상기 제1 도광판의 타측에 대향하는 제2 광원;
상기 제1 도광판의 아래에 배치되는 제2 도광판;
상기 제1 도광판 아래에서 상기 제2 도광판의 일측에 대향하는 제3 광원; 및
상기 제1 도광판 아래에서 상기 제2 도광판의 타측에 대향하는 제4 광원을 구비하고,
상기 제2 도광판의 중앙 부분이 상기 제1 도광판의 중앙 부분에 중첩되도록 상기 제2 도광판이 상기 제1 도광판의 아래에 배치되고, 상기 제1 및 제2 도광판은 하나의 도광판으로 일체화되며,
일체화된 도광판의 상면 및 하면 각각에 발광영역들의 분할영역 경계에 대응하는 부분에 블록 분할 패턴이 배치되고,
상기 일체화된 도광판의 하면에 광의 면균일도를 높이기 위한 미세 패턴들이 배치되며,
일체화된 도광판의 상면 및 하면 중 하나 이상의 면에서 발광영역들의 분할영역 경계에 대응하는 부분에 블록 분할 패턴이 배치되고,
상기 블록 분할 패턴은 상기 미세 패턴들보다 깊거나 높은 음각 패턴, 양각 패턴, 음양각 패턴 중 어느 하나로 형성되고, 상기 블록 분할 패턴의 높이가 상기 제1 및 제2 도광판 각각의 두께 보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 일체화된 도광판은 상기 제1 도광판과 상기 제2 도광판 사이에 단차 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.