KR101746679B1

KR101746679B1 - 광섬유어레이시트 및 이를 포함하는 액정표시장치

Info

Publication number: KR101746679B1
Application number: KR1020110047722A
Authority: KR
Inventors: 김선웅; 김영웅; 김보라
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2017-06-14
Also published as: KR20120129461A

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 빛을 선택적으로 반사 및 투과시킬 수 있는 광섬유어레이시트 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 광섬유의 배열을 통해 빛을 선택적으로 투과 및 반사시킬 수 있는 광섬유어레이시트를 제공하는 것이다.
이를 통해, 빛의 재생이 끊임없이 반복되도록 할 수 있어, 광손실을 최소화함으로써, 기존에 비해 보다 향상된 광효율을 구현하게 된다. 따라서, 고휘도의 액정표시장치를 구현할 수 있다.
또한, 하나의 필름에 수백층을 적층하지 않으므로 제조가 매우 용이하고 생산비를 절감할 수 있다.

Description

광섬유어레이시트 및 이를 포함하는 액정표시장치{Optical fiber array sheet and LCD including the same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 빛을 선택적으로 반사 및 투과시킬 수 있는 광섬유어레이시트 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

최근 정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device : FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device : PDP), 전기발광표시장치(electroluminescence display device : ELD), 전계방출표시장치(field emission display device : FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube : CRT)을 빠르게 대체하며 각광받고 있다.

이중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 높은 콘트라스트비(contrast ratio)로 인해 노트북, 모니터, TV 등의 분야에서 가장 활발하게 사용되고 있는데, 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자로 별도의 광원을 요구하게 된다.

이에 따라, 액정패널의 배면으로는 광원을 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.

한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 사이드라이트(side light)방식과 직하형(direct type)방식으로 구분되는데, 사이드라이트방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두개 또는 두쌍의 광원이 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형방식은 수개의 광원이 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다.

여기서, 사이드라이트방식은 직하형방식에 비해 제작이 용이하며, 직하형에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.

도 1은 일반적인 사이드라이트방식 백라이트 유닛을 이용하는 액정표시장치의 단면도이다.

도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 서포트메인(30)과 커버버툼(50), 탑커버(40)로 구성된다.

액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다. 이러한 액정패널(10)의 서로 인접한 두 가장자리를 따라서는 연결부재(미도시)를 매개로 인쇄회로기판(미도시)이 각각 연결된다.

이때, 액정패널(10)의 제 1 제 2 기판(12, 14)의 각각 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(19a, 19b)이 부착된다.

그리고, 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.

백라이트 유닛(20)은 서포트메인(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(29)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(21)를 포함한다.

여기서, LED 어셈블리(29)는 다수의 LED(29a)와 다수의 LED(29a)가 실장되는 PCB(29b)로 이루어진다.

이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 서포트메인(30)으로 둘려진 상태로 액정패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(30)을 매개로 일체화된다.

이에 따라 LED어셈블리(29)로부터 발한 빛은 도광판(23)으로 입사된 후 액정패널(10) 방향으로 굴절되고, 광학시트(21)를 통과하는 동안 균일 휘도의 고품위로 가공되어 액정패널(10)에 입사되어, 이로써 액정패널(10)은 외부로 화상을 표시하게 된다.

한편, 이러한 액정표시장치는 백라이트 유닛(20)으로부터 출사된 빛 중 일부 빛이 제 1 편광판(19a)에 의해 흡수 및 반사되어 손실되는데, 이는 백라이트 유닛(20)으로부터 출사된 빛의 50%에 해당한다.

또한, 제 1 및 제 2 기판(12, 14)을 비롯한 액정층(미도시)을 통과하는 과정 중에 흡수 및 반사되어 또 다시 일부가 손실되므로, 휘도 면에서 매우 취약한 단점을 나타내게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광손실을 최소화하여 액정표시장치의 광효율을 향상시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이로 인하여, 고휘도의 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정패널과; 상기 액정패널의 각 외면으로 부착되는 제 1 및 제 2 편광판과; 상기 제 1 편광판의 하부에 위치하는 반사판과, 상기 반사판 상에 배열되는 LED와, 상기 LED 상부에 위치하는 광학시트로 이루어지는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 광학시트는 다수의 광섬유가 공기층을 사이에 두고 배열되는 광섬유어레이시트를 포함하며, 상기 광섬유어레이시트는 상기 광섬유와 상기 공기층에 의해 일부 빛을 투과시키고 나머지 빛은 반사시키는 액정표시장치를 제공한다.

이때, 상기 광섬유는 1.4 ~ 2.5의 굴절율을 가지며, 상기 광섬유어레이시트는 상기 광섬유의 길이방향을 따라 편광축을 포함한다.

그리고, 상기 광섬유어레이시트의 상기 편광축은 상기 제 1 편광판의 편광축과 동일한 방향이며, 상기 광섬유는 0.1 ~ 2㎛의 직경으로 이루어진다.

또한, 상기 광섬유는 단면이 원형, 삼각형, 다각형 중 선택된 하나이며, 상기 광섬유어레이시트는 제 1 및 제 2 지지필름 사이에 다수의 광섬유가 다층 및 다열로 배열된 광섬유어레이층으로 이루어진다.

또한, 상기 광섬유어레이층은 50 ~ 500㎛의 두께로 이루어지며, 상기 제 2 지지필름은 상기 제 1 지지필름에 비해 상기 액정패널에 근접하여 위치하며, 상기 액정패널을 향하는 상부면에는 광학패턴 또는 확산층이 형성된다.

그리고, 상기 광학패턴은 프리즘(prism), 마이크로렌즈(micro lens), 렌티큘러렌즈(lenticular lens) 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 광섬유어레이시트에 의해 반사되는 나머지 빛은 상기 광학시트에 의해 산란광으로 재생되어, 상기 광섬유어레이시트로 재입사된다.

또한, 상기 광학시트는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트를 포함하며, 상기 다수의 광학시트의 하부에 도광판을 더욱 구비한다.

그리고, 본 발명은 제 1 및 제 2 지지필름과; 상기 제 1 및 제 2 지지필름 사이에 개재되며, 다수의 광섬유가 공기층을 사이에 두고 일정간격 이격하여 배열되는 광섬유어레이층을 포함하며, 상기 광섬유와 상기 공기층에 의해 입사되는 빛 중 일부 빛은 투과되고 나머지 빛은 반사시키는 광섬유어레이시트를 제공한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 광섬유의 배열을 통해 빛을 선택적으로 투과 및 반사시킬 수 있는 광섬유어레이시트를 포함하도록 함으로써, 광섬유어레이시트를 통해 빛의 재생이 끊임없이 반복되도록 할 수 있어, 광손실을 최소화함으로써, 기존에 비해 보다 향상된 광효율을 구현하게 되는 효과가 있다.

따라서, 고휘도의 액정표시장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 하나의 필름에 수백층을 적층하지 않으므로 제조가 매우 용이하고 생산비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 사이드라이트방식 백라이트 유닛을 이용하는 액정표시장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도.
도 3은 도 2의 액정패널의 분해 사시도.
도 4는 도 2의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도.
도 5a는 도 4의 광섬유어레이시트를 확대 도시한 도면.
도 5b는 광섬유어레이시트의 선택 반사투과 성질의 원리를 개략적으로 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 LED로부터 발산된 빛의 진행경로를 개략적으로 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.

먼저, 액정패널(110)에 대해서 이의 일부 분해사시도인 도 3을 함께 참조하여 좀더 자세히 살펴보면, 하부기판 또는 어레이기판(array substrate)이라 불리는 제 1 기판(112)의 일면에는 복수개의 데이터라인(218)과 게이트라인(216)이 종횡 교차하여 화소(P)를 정의한다. 이들 두 라인의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 투명 화소전극(220)과 일대일 대응 접속된다.

또한 액정층(250)을 사이에 두고 제 1 기판(112)과 마주보는 제 2 기판(114)은 상부기판 또는 컬러필터기판(color filter substrate)이라 불리는데, 이의 일면에는 제 1 기판(112)의 데이터라인(218)과 게이트라인(216) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시 요소를 가리면서 화소전극(220) 만을 노출시키도록 화소영역(P)을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(222)가 구성된다.

또한, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열되는 일례로 R(red), G(green), B(blue)의 컬러필터(224) 그리고 이들 모두를 덮는 투명 공통전극(226)을 포함한다.

제 1 제 2 기판(112, 114)의 각각 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 제 1 및 제 2 편광판(119a, 119b)이 부착된다.

이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 같은 연결부재(116)를 매개로 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130) 측면 내지는 커버버툼(150)의 배면으로 젖혀 밀착된다.

아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 이들 두 기판(112, 114)과 액정층(250)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막이 개재되고, 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 사이로 충진되는 액정층(250)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern : 미도시)이 형성된다.

따라서, 액정패널(110)은 게이트라인(216)으로 주사 전달된 박막트랜지스터(T)의 온/오프(on/off) 신호에 의해 각 게이트라인(216) 별 선택된 박막트랜지스터(T)가 온(on) 되면 해당 화소전극(220)으로 데이터라인(218)의 화상신호가 전달되고, 이로 인해 발생되는 화소전극(220)과 공통전극(226) 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율의 차이를 나타낸다.

그리고 본 발명에 따른 액정표시장치에는 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.

백라이트 유닛(120)은 서포트메인(130)의 적어도 일 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED어셈블리(129)와, 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(121)를 포함한다. 백라이트 유닛(120)에 대해서는 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(140)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.

또한, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 사각모양의 하나의 판 형상으로 이의 가장자리가 소정높이 수직 절곡하여 구성한다.

이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 서포트메인(130)이 탑커버(140) 및 커버버툼(150)과 결합된다.

이때, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.

한편, 본 발명의 액정표시장치는 백라이트 유닛(120)의 광학시트(121)를 통해 광손실을 최소화함으로써 광효율을 향상시킬 수 있는데, 이는 소멸될 선형편광을 재생시켜 광효율을 향상시키는 광섬유어레이시트(200, 도 4 참조)를 포함하기 때문이다.

이에 대하여 아래 도 4를 참조하여 좀 더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 4는 도 2의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도이며, 도 5a는 도 4의 광섬유어레이시트를 확대 도시한 도면이며, 도 5b는 광섬유어레이시트의 선택 반사투과 성질의 원리를 개략적으로 나타낸 개략도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(120)은 커버버툼(도 2의 150) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이의 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 광원인 LED 어셈블리(129)와 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123) 그리고, 도광판(123) 상부에 안착되는 광학시트(121)로 이루어진다.

LED 어셈블리(129)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 도광판(123)의 입광면과 대면하도록 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(129)는 다수개의 LED(129a)와, 다수개의 LED(129a)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(129b)를 포함한다.

이때, LED 어셈블리(129) 이외에도 음극전극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)와 같은 형광램프가 이용될 수 있다.

다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 입사되는 도광판(123)은 LED(129a)로부터 입사된 빛이 여러번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.

이에, 도광판(123)은 빛을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열에 의해 평면형태(flat type)로 제작된다. 이러한 도광판(123)은 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 빛이 투과할 때 빛의 확산을 유도한다.

그리고 도광판(123)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴을 포함할 수 있다. 여기서, 패턴은 도광판(123) 내부로 입사된 빛을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(123)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성한다.

반사판(125)은 도광판(123)의 배면에 위치하여, 도광판(123)의 배면을 통과한 빛을 액정패널(도 2의 110) 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.

도광판(123) 상부의 광학시트(121)는 도광판(123)을 통과한 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(도 2의 110)로 보다 균일한 면광원을 입사시키기 위하여, 확산시트(121a)와 프리즘패턴이 구성된 제 1 및 제 2 집광시트(121b, 121c)를 포함한다.

여기서, 각각의 제 1 및 제 2 집광시트(121b, 121c)는 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 산과 골이 반복되는 형태의 다수개의 프리즘패턴이 열을 지어 지지층으로부터 돌출 배열되는데, 이러한 제 1 및 제 2 집광시트(121b, 121c)는 각 프리즘패턴의 배열이 서로 수직하게 엇갈리도록 배치한다.

따라서, 제 1 및 제 2 집광시트(121b, 121c)는 제 1 및 제 2 집광시트(121b, 121c)의 상부에 위치하는 액정패널(도 2의 110)로 고휘도의 광을 집광하게 된다.

특히, 본 발명의 광학시트(121)는 제 2 집광시트(121c)의 상부에 광섬유어레이시트(200)가 안착되는데, 광섬유어레이시트(200)는 제 1 편광판(도 3의 119a)을 통과하지 못한 선형편광을 재생시켜 광효율을 향상시킬 수 있다.

즉, 광섬유어레이시트(200)는 입사된 빛 중 일부 빛은 투과시키며 나머지 빛은 반사시키게 되는데, 반사된 빛은 확산시트(121a) 및 집광시트(121b, 121c)에 의해 산란광으로 재생되며, 이렇게 재생된 산란광 중 일부 빛은 다시 광섬유어레이시트(200)를 투과하고 나머지 빛은 또 다시 반사됨으로써, 빛의 재생이 끊임없이 반복된다.

그 결과 광손실을 최소화 할 수 있다.

여기서, 도 5a ~ 5b를 참조하여 본 발명의 광섬유어레이시트(200)의 선택 반사투과 성질의 원리에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 광섬유어레이시트(200)는 제 1 및 제 2 지지필름(201a, 201b) 사이에 광섬유어레이층(210)이 개재된 구조로 이루어지는데, 광섬유어레이층(210)은 다수의 광섬유(211)가 일방향으로 나란하게 다열 및 다층으로 배열되어 구비된다.

여기서, 제 1 및 제 2 지지필름(201a, 201b)은 라미네이션(lamination) 또는 레진 코팅방식을 통해 형성하며, 광섬유어레이층(210)을 보호 및 지지하는 역할을 하게 된다.

제 1 및 제 2 지지필름(201a, 201b)은 PC(polycarbonate), 투명 아크릴(acryl) 계열 수지, PS(polystryrene), 내열PS, PMMA(polymethylmethacrylate), 열가소성 수지인 PET(polyethylene terephthalate) 중 선택된 하나로 이루어지며, 액정패널(eh 2의 110)을 향하는 제 2 지지필름(201b)의 상부면에 빛을 보다 집광 및 확산시키기 위한 광학층(미도시)이 형성될 수 있다.

광학층(미도시)은 프리즘(prism), 마이크로렌즈(micro lens), 렌티큘러렌즈(lenticular lens)와 같은 광학패턴으로 이루어져 광섬유어레이시트(200)를 투과하는 빛의 집광효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 확산층(미도시)으로 이루어져 광섬유어레이시트(200)를 투과하는 빛의 확산효율을 향상시킬 수도 있다.

광학층(미도시)은 제 2 지지필름(201b)과 동일한 물질로 이루어지거나, 또는 포토레지스트(photoresist)와 같은 감광성 물질로 이루어질 수 있다.

이러한 제 1 및 제 2 지지필름(201a, 201b) 사이에 개재되는 광섬유어레이층(210)의 광섬유(211)는 머리카락 보다 더 가는 두께로 구성하는데, 이러한 광섬유(211)는 직경이 0.1 ~ 2㎛를 가지며, 다수의 광섬유(211) 사이에는 공기층(air gap : 213)이 형성된다.

이때, 서로 이웃하는 광섬유(211) 간의 사이간격, 즉 공기층(213)의 단면의 폭은 100 ~ 800nm을 갖도록 배열되는 것이 바람직하다.

이러한 광섬유(211)는 1.4 ~ 2.5의 굴절율을 갖는다.

그리고, 광섬유어레이층(210)은 50 ~ 500㎛의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하며, 서로 이웃하는 광섬유(211) 사이에는 공기층(213)을 이루는 한도내에서 단면이 원형, 삼각형, 다각형 등 어떠한 형태로도 이루어질 수 있다.

따라서, 이러한 광섬유어레이층(210)은 도 5b에 도시한 바와 같이 광섬유(211)와 공기층(213)에 의해 서로 다른 굴절율을 나타낸 박막의 적층 구조를 갖게 된다. 따라서, 일정 편광축을 가진 편광자를 내재시킨 형태를 이루게 된다.

이때, 광섬유어레이층(210)의 편광축은 제 1 편광판(도 3의 119a)의 편광축과 동일한 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.

이로 인하여, 광섬유어레이층(210)의 광섬유(211)와 공기층(213)을 통해 광섬유어레이시트(200)는 입사된 빛 중 특정파장의 빛만을 반사시키는 선택반사 특성을 가진다.

이때, 광섬유어레이층(210)의 편광축은 광섬유(211)의 길이방향을 따라 형성되므로, 빛은 광섬유(211)의 길이방향에 평행한 편광성분은 반사되고, 광섬유(211)의 길이방향에 수직한 편광성분은 광섬유어레이시트(200)를 투과하게 된다.

이렇게 광섬유어레이시트(200)로 입사된 빛 중 광섬유(211)의 길이방향에 수직한 편광축을 갖는 빛(F1)만이 광섬유어레이시트(200)의 광섬유어레이층(210)을 통과시키는 반면 나머지 빛(F2)들은 반사되어 집광시트(도 4의 121b, 121c) 방향으로 반사된다.

이같이 반사된 빛(F2)은 확산시트(도 4의 121a) 및 집광시트(도 4의 121b, 121c)에 의해 재 반사되면서 편광상태가 변화되어 자연광에 가까운 산란광(F1, F2)으로 재생된다.

이렇게 재생된 산란광(F1, F2)은 다시 광섬유어레이시트(200)로 재공급되고, 이중 일부 빛(F1)은 다시 광섬유어레이시트(200)를 투과하고 나머지 빛(F2)은 또 다시 반사됨으로써, 빛(F1, F2)의 재생이 끊임없이 반복됨으로써 이러한 빛(F1, F2)의 순환을 통해서 광손실을 최소화하게 된다.

이때, 도면에는 편의상 LED(도 4의 129a)로부터 출사된 빛(F1, F2) 중에서 제 1 및 제 2 편광판(도 3의 119a, 119b)에 수직 및 수평의 편광성분만을 나타내었는데, 이를 토대로 하면 광섬유어레이시트(200)의 외부로 투과되는 빛(F1)은 광섬유어레이시트(200)의 광섬유어레이층(210)의 편광축 방향과 나란한 선형편광에 국한되고, 액정패널(도 3의 110)로 입사되는 빛(F1) 또한 광섬유어레이층(210)의 편광축 방향과 나란한 선형편광을 나타낸다.

한편, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 광섬유어레이시트(200)는 기존의 적층형 고휘도 필름에 비해 제조가 매우 용이하고 생산비의 절감효과가 매우 뛰어나다.

즉, 기존의 적층형 고휘도 필름인 이른바 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)는 굴절율이 상이한 평판상의 등방성광학층과 이방성광학층이 교대로 수백층으로 적층되도록 형성하기 때문에 제작공정이 매우 복잡하다.

따라서, 비용이 비싼 문제점을 갖는다.

이에 반해, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유어레이시트(200)는 광섬유(211)의 배열을 통해 빛을 선택적으로 투과 및 반사시킴으로써, 하나의 필름에 수백층을 적층하지 않아도 되어 제조가 매우 용이하고 생산비의 절감 효과가 매우 뛰어나다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 LED로부터 발산된 빛의 진행경로를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 반사판(125)과, 도광판(123)과, 도광판(123)의 일측면에 구비되며, 다수의 LED(129a)와 PCB(129b)로 이루어지는 LED 어셈블리(129)와, 도광판(123) 상부에 광학시트(121)들이 적층되어 백라이트 유닛(도 2의 120)을 이루게 된다.

그리고 이러한 백라이트 유닛(도 2의 120)과 이의 상부에 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과 이의 사이에 액정층(미도시)이 개재되는 액정패널(110)이 위치하며, 제 1 제 2 기판(112, 114)의 각각 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(119a, 119b)이 부착된다.

여기서, 광학시트(121)는 확산시트(121a)와 제 1 및 제 2 집광시트(121b, 121c) 그리고 광섬유어레이시트(200)로 이루어진다.

LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(129a)로부터 발산된 빛(F1, F2)은 도광판(123)의 입광면을 통해 도광판(123) 내로 입사된다.

그리고, 도광판(123) 내로 입사된 빛(F1, F2)은 도광판(123) 내에서 여러 번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 광학시트(121)를 향해 출사된다.

광학시트(121)를 향해 출사된 빛(F1, F2)은 확산시트(121a)와 제 1 및 제 2 집광시트(121b, 121c)를 통과하면서 고품위로 가공된 후, 광섬유어레이시트(200)로 입사되는데, 이때 광섬유어레이시트(200)로 입사된 빛(F1, F2) 중 광섬유(도 5a의 211)의 길이방향에 수직한 편광축을 갖는 빛(F1)만이 광섬유어레이시트(200)를 통과하여 액정패널(110)로 입사된다.

이를 통해, 액정패널(110)은 비로소 고휘도의 화상을 표시할 수 있다.

그리고, 광섬유어레이시트(200)를 통과하지 못한 나머지 빛(F2)들은 제 1 및 제 2 집광시트(121b, 121c) 방향으로 반사된다.

반사된 빛(F2)들은 확산시트(121a) 및 제 1 및 제 2 집광시트(121b, 121c)에 의해 산란광(F1, F2)으로 재생되며, 이렇게 재생된 산란광 중 일부 빛(F1)은 다시 광섬유어레이시트(200)를 투과하고 나머지 빛(F2)은 또 다시 반사됨으로써, 빛(F1, F2)의 재생이 끊임없이 반복하게 된다.

따라서, 본 발명의 액정표시장치는 광섬유어레이시트(200)를 통해 빛(F1, F2)의 재생이 끊임없이 반복되도록 함으로써, 광손실을 최소화함으로써, 기존에 비해 보다 향상된 광효율을 구현하게 된다.

따라서, 고휘도의 액정표시장치를 구현할 수 있다.

또한, 하나의 필름에 수백층을 적층하지 않으므로 제조가 매우 용이하고 생산비를 절감할 수 있다.

한편, 이상의 설명 및 첨부된 도면에 있어서 LED 어셈블리(도 4의 129)가 도광판(도 4의 123)의 일측에 위치하는 사이드라이트(side light)방식을 설명하였으나, 반사판(도 4의 125)의 상부로 LED 어셈블리(도 4의 129)를 다수개 나란하게 배열하는 직하형(direct type)도 가능하며, 이와 같이 직하형의 경우에는 도광판(도 4의 123)은 생략될 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

110 : 액정패널(112 : 제 1 기판, 114 : 제 2 기판)
119a, 119b : 제 1 및 제 2 편광판
121 : 광학시트(121a : 확산시트, 121b, 121c : 제 1 및 제 2 집광시트, 200 : 광섬유어레이시트)
123 :도광판, 125 : 반사판
129 : LED 어셈블리(129a : LED, 129b : PCB)

Claims

액정패널과;
상기 액정패널의 각 외면으로 부착되는 제 1 및 제 2 편광판과;
상기 제 1 편광판의 하부에 위치하는 반사판과, 상기 반사판 상에 배열되는 LED와, 상기 LED 상부에 위치하는 광학시트로 이루어지는 백라이트 유닛
을 포함하며,
상기 광학시트는 다수의 광섬유가 공기층을 사이에 두고 배열되는 광섬유어레이시트를 포함하며,
상기 광섬유어레이시트는, 상기 광섬유와 상기 공기층에 의해, 상기 광섬유의 길이방향에 수직한 편광축을 갖는 빛은 투과시키고, 상기 광섬유의 길이방향에 평행한 편광축을 갖는 빛은 반사시키는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광섬유는 1.4 ~ 2.5의 굴절율을 갖는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광섬유어레이시트는 상기 광섬유의 길이방향을 따라 편광축을 포함하는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 광섬유어레이시트의 상기 편광축은 상기 제 1 편광판의 편광축과 동일한 방향인 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광섬유는 0.1 ~ 2㎛의 직경으로 이루어지는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광섬유는 단면이 원형, 삼각형, 다각형 중 선택된 하나인 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광섬유어레이시트는 제 1 및 제 2 지지필름 사이에 다수의 광섬유가 다층 및 다열로 배열된 광섬유어레이층으로 이루어지는 액정표시장치.
제 7 항에 있어서,
상기 광섬유어레이층은 50 ~ 500㎛의 두께로 이루어지는 액정표시장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 지지필름은 상기 제 1 지지필름에 비해 상기 액정패널에 근접하여 위치하며, 상기 액정패널을 향하는 상부면에는 광학패턴 또는 확산층이 형성되는 액정표시장치.
제 9 항에 있어서,
상기 광학패턴은 프리즘(prism), 마이크로렌즈(micro lens), 렌티큘러렌즈(lenticular lens) 중 선택된 하나로 이루어지는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광섬유어레이시트에 의해 반사되는 나머지 빛은 상기 광학시트에 의해 산란광으로 재생되어, 상기 광섬유어레이시트로 재입사되는 액정표시장치.
제 11 항에 있어서,
상기 광학시트는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트를 포함하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 광학시트의 하부에 도광판을 더욱 구비하는 액정표시장치.
제 1 및 제 2 지지필름과;
상기 제 1 및 제 2 지지필름 사이에 개재되며, 다수의 광섬유가 공기층을 사이에 두고 일정간격 이격하여 배열되는 광섬유어레이층
을 포함하며,
상기 광섬유와 상기 공기층에 의해, 상기 광섬유의 길이방향에 수직한 편광축을 갖는 빛은 투과시키고, 상기 광섬유의 길이방향에 평행한 편광축을 갖는 빛은 반사시키는 광섬유어레이시트.
제 1 항에 있어서,
상기 공기층은 100 ~ 800nm의 단면의 폭을 갖는 액정표시장치.