KR101866244B1 - 스캐닝 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르는 스캐닝 백라이트 유닛은, 독립적으로 광을 생성할 수 있는 복수의 그룹으로 분할되는 제1광원 유닛; 상기 제1광원 유닛의 상기 복수의 그룹의 작동을 제어하는 제어 유닛; 및 상기 제1광원 유닛이 생성한 광을 액정 패널로 공급하는 도광판을 포함한다. 상기 도광판은, 상기 제1광원 유닛과 마주하며, 상기 제1광원 유닛이 생성한 광이 입사되는 제1측면; 상기 제1측면에서 입사된 광을 산란시키는 산란 패턴이 형성되는 저면; 및 상기 제1측면에서 입사된 광이 상기 액정 패널을 향해 출사되는 상면을 포함한다. 상기 도광판의 상기 상면에는 상기 제1광원 유닛의 주 입사 방향에 평행하게 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)가 형성된다. 상기 산란 패턴은, 상기 제1광원 유닛의 상기 주 입사 방향에 평행한 방향으로 제1치수 및 상기 제1광원 유닛의 상기 주 입사 방향에 수직한 방향으로 제2치수를 갖는 복수의 그루브를 포함한다. 상기 제1치수는 상기 제2치수보다 큰 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.

Description

스캐닝 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정 표시 장치{SCANNING BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치에 사용되는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스캐닝 백라이트 유닛에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 디스플레이 장치의 일종으로 경량화, 소형화, 풀-컬러, 고해상도의 구현이 가능하기 때문에 널리 사용되고 있다. 액정 표시 장치에 사용되는 액정 패널은 자체적으로 발광하지 못하는 수광소자인 액정을 이용하여 영상을 표시한다. 따라서 액정 패널로 광을 공급하는 백라이트 유닛이 필요하다.
백라이트 유닛은 도광판이 필요한 에지형(edge-lit) 백라이트 유닛과 도광판이 불필요한 직하형(direct-lit) 백라이트 유닛으로 분류될 수 있다. 광원이 도광판의 측면에 배치되는 에지형 백라이트 유닛은 액정 표시 장치를 슬림화시킬 수 있는 장점이 있기 때문에 최근에 많이 사용되고 있다.
이러한 백라이트 유닛은 액정 표시 장치에 전원이 인가되면 항상 온 상태를 유지하는 홀드 타입으로 구동되는 것이 일반적이었다. 그러나 이러한 방식의 백라이트 유닛을 사용하게 되면, 액정 표시 장치가 동영상을 재생할 경우에 모션 블러(motion blur)를 야기하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
모션 블러를 억제하는 한 가지 방법으로서 스캐닝 백라이트 기술이 제안되었으며, 스캐닝 백라이트 기술이 적용된 백라이트 유닛은 스캐닝 백라이트 유닛으로 칭해진다. 스캐닝 백라이트 기술에서는, 백라이트 유닛이 복수의 구역으로 나누어지고 각각의 구역이 순차적으로 온 상태(즉, 액정 패널로 광을 공급하는 상태)와 오프 상태(즉, 액정 패널로 광을 공급하지 않는 상태)를 반복하게 된다. 예컨대, 일정 시점에서는 백라이트 유닛의 제1구역이 온 상태에 있고 백라이트 유닛의 나머지 구역은 오프 상태에 있으며, 다음 시점에서는 백라이트 유닛의 제2구역이 온 상태에 있고 백라이트 유닛의 나머지 구역은 오프 상태에 있게 된다. 이러한 과정이 계속 진행됨으로써 모션 블러를 억제할 수 있다.
백라이트 유닛의 제1구역이 온 상태에 있을 경우, 이상적으로는 백라이트 유닛의 제1구역만이 액정 패널로 광을 공급하고 백라이트 유닛의 다른 구역은 액정 패널로 광을 공급하지 않아야 한다. 하지만 도광판이 사용되는 에지형 백라이트 유닛에서는, 도광판 내의 산란 현상으로 인하여 백라이트 유닛의 제1구역에 있는 광이 백라이트 유닛의 다른 구역으로 퍼지게 된다. 따라서, 백라이트 유닛의 다른 구역도 일부 광을 액정 패널로 공급하게 된다. 이 경우, 액정 표시 장치가 재생하는 이미지에 크로스토크(crosstalk)가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 크로스토크를 억제할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명의 일 측면에 따르는 스캐닝 백라이트 유닛은, 독립적으로 광을 생성할 수 있는 복수의 그룹으로 분할되는 제1광원 유닛; 상기 제1광원 유닛의 상기 복수의 그룹의 작동을 제어하는 제어 유닛; 및 상기 제1광원 유닛이 생성한 광을 액정 패널로 공급하는 도광판을 포함한다. 상기 도광판은, 상기 제1광원 유닛과 마주하며, 상기 제1광원 유닛이 생성한 광이 입사되는 제1측면; 상기 제1측면에서 입사된 광을 산란시키는 산란 패턴이 형성되는 저면; 및 상기 제1측면에서 입사된 광이 상기 액정 패널을 향해 출사되는 상면을 포함한다. 상기 도광판의 상기 상면에는 상기 제1광원 유닛의 주 입사 방향에 평행하게 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)가 형성된다. 상기 산란 패턴은, 상기 제1광원 유닛의 상기 주 입사 방향에 평행한 방향으로 제1치수 및 상기 제1광원 유닛의 상기 주 입사 방향에 수직한 방향으로 제2치수를 갖는 복수의 그루브를 포함하고, 상기 제1치수는 상기 제2치수보다 크다.
상기 그루브의 상기 제2치수에 대한 상기 그루브의 깊이는 적어도 0.8이 될 수 있다.
상기 그루브의 깊이는 적어도 90 ㎛가 될 수 있다.
상기 그루브의 노출면은, 상기 제1광원 유닛의 상기 주 입사 방향에 평행한 장축과 상기 제1광원 유닛의 상기 주 입사 방향에 수직한 단축을 갖는 타원 형상일 수 있다.
상기 제1광원 유닛은 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 도광판의 상기 제1측면의 길이는 상기 제1측면에 인접한 상기 도광판의 다른 측면의 길이보다 작을 수 있다.
상기 그루브의 분포 밀도는 상기 제1광원 유닛에서 멀어질수록 증가할 수 있다.
상기 그루브는 레이저 가공에 의해 형성될 수 있다.
상기 스캐닝 백라이트 유닛은, 상기 도광판의 상기 제1측면의 맞은편에 있는 제2측면과 마주하며 독립적으로 광을 생성할 수 있는 복수의 그룹으로 분할되는 제2광원 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 제2광원 유닛은 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 그루브의 분포 밀도는 상기 제1광원 유닛과 상기 제2광원 유닛에서 멀어질수록 증가할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 액정 표시 장치와 텔레비젼은 전술한 바와 같은 특징을 갖는 스캐닝 백라이트 유닛을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 액정 표시 장치의 분해 사시도를 개략적으로 도시한 것,
도 2는 제1, 2광원 유닛과 도광판의 배치를 개략적으로 도시한 것,
도 3은 도광판의 사시도를 개략적으로 도시한 것,
도 4는 도광판의 저면 일부를 도시한 것이고,
도 5는 도광판의 저면에 형성된 그루브를 확대하여 도시한 것,
도 6은 제1, 2광원 유닛의 제1그룹이 활성화된 경우 도광판의 각 구역에서 측정한 휘도의 상대비를 나타낸 그래프,
도 7은 상이한 두께를 갖는 도광판에 대하여 그루브의 깊이 변화에 따른 스캐닝 백라이트 유닛의 조도를 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 8은 변형된 실시 예에 따른 스캐닝 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 것, 그리고
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 액정 표시 장치가 적용된 텔레비젼을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시 예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 축소 또는 확대되어 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 액정 표시 장치(1)의 분해 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
이러한 액정 표시 장치(1)는 전면 케이스(10), 액정 패널(20), 및 스캐닝 백라이트 유닛(100)을 포함할 수 있다.
전면 케이스(10)는 스캐닝 백라이트 유닛(100)과 결합하여 액정 표시 장치(1)의 외관을 형성한다.
액정 패널(20)은 백라이트 유닛(100)에서 광을 공급받아 영상을 표시한다. 액정 패널(20)의 구체적인 구조는 당업자가 용이하게 이해할 수 있기 때문에 자세한 설명은 생략하기로 한다.
스캐닝 백라이트 유닛(100)은 액정 패널(20)로 광을 공급하며, 제1, 2광원 유닛(110, 120), 도광판(130), 반사 시트(140), 광학 시트(150), 및 프레임(160)을 포함할 수 있다.
제1, 2광원 유닛(110, 120)은 전원(미 도시)으로부터 전력을 공급받아 광을 생성한다.
도광판(130)은 제1, 2광원 유닛(110, 120)이 생성한 광을 액정 패널(20)로 공급한다. 도광판(130)은 일정한 두께를 갖는 평판 형상의 부재로서, 투명한 아크릴, PMMA(Polymethylmethacrylate), 플라스틱 또는 유리 등으로 구성될 수 있다.
반사 시트(140)는 도광판(130) 아래에 배치되며, 도광판(130)의 아래쪽으로 출사되는 광을 액정 패널(20) 쪽으로 반사한다.
광학 시트(150)는 도광판(130) 위에 위치하며, 액정 패널(20)로 향하는 광을 확산하고 집광한다. 이러한 광학 시트(150)는 확산 시트, 프리즘 시트 등으로 구성될 수 있다.
반사 시트(140)와 광학 시트(150)의 구체적인 구조는 당업자가 용이하게 이해할 수 있기 때문에 자세한 설명은 생략하기로 한다.
프레임(160)은 제1, 2광원 유닛(110, 120), 도광판(130), 반사 시트(140), 및 광학 시트(150)와 같은 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 부품들을 수용한다.
도 2 내지 5를 참조하여, 제1, 2광원 유닛(110, 120)과 도광판(130)을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 제1, 2광원 유닛(110, 120)과 도광판(130)의 배치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 3은 도광판(130)의 사시도를 개략적으로 도시한 것이고, 도 4는 도광판(130)의 저면 일부를 도시한 것이고, 도 5는 도광판(130)의 저면에 형성된 그루브(groove)를 확대하여 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1광원 유닛(110)은 복수의 제1발광 다이오드(111a, 111b, 111n)와 이러한 복수의 발광 다이오드(111a, 111b, 111n)가 장착되는 제1기판(112)을 포함한다. 제2광원 유닛(120)은 복수의 제2발광 다이오드(121a, 121b, 121n)와 이러한 복수의 발광 다이오드(121a, 121b, 121n)가 장착되는 제2기판(122)을 포함한다. 제1, 2광원 유닛(110, 120)에 복수의 발광 다이오드(111a, 111b, 111n, 121a, 121b, 121n)가 사용됨으로써 전력 소모를 줄일 수 있다.
제1광원 유닛(110)은 도광판(130)의 제1측면(131a)과 마주하도록 배치되며, 제1광원 유닛(110)이 생성한 광은 주 입사 방향(X1)을 따라 도광판(130)의 제1측면(131a)으로 입사한다. 제2광원 유닛(120)은 도광판(130)의 제1측면(131a)의 맞은편에 있는 제2측면(131b)과 마주하도록 배치되며, 제2광원 유닛(120)이 생성한 광은 주 입사 방향(X2)을 따라 도광판(130)의 제2측면(131b)으로 입사한다. 도 2에서는 제1, 2광원(110, 120)이 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)에서 멀리 떨어져 있는 것처럼 도시되었으나, 실제로는 제1, 2광원(110, 120)이 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)에 인접하게 배치된다는 점에 주의하길 바란다.
도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)으로 입사된 광은 도광판(130)의 상면(135)으로 출사되어 액정 패널(20)로 향하게 된다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 스캐닝 백라이트 유닛(100)은 제1, 2광원 유닛(110, 120)이 도광판의 제1, 2측면(131a, 131b)에 배치되는 소위 에지형 백라이트 유닛이기 때문에 액정 표시 장치(1)의 슬림화가 가능해질 수 있다.
도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)에 인접한 제3, 4측면(131c, 131d)에는 광원 유닛이 배치되지 않는다. 다시 말해서, 제1, 2광원 유닛(110, 120)은 도광판(130)의 네 측면(131a-131d) 중 상대적으로 길이가 짧은 제1, 2측면(131a, 131b)에만 인접하게 배치된다. 그에 따라 액정 표시 장치(1)의 크기를 더욱 줄일 수 있다.
본 명세서에서는, 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b) 사이의 거리를 도광판(130)의 길이라 지칭하고 도광판(130)의 제3, 4측면(131c, 131d) 사이의 거리를 도광판(130)의 높이라 지칭하기로 한다.
제1, 2광원 유닛(110, 120)은 독립적으로 작동할 수 있는 복수의 그룹으로 분할된다. 제어 유닛(170)은 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 각 그룹의 작동을 제어한다. 제어 유닛(170)에 의해 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 각 그룹은 독립적으로 광을 생성할 수 있다. 예컨대, 제어 유닛(170)의 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 제1그룹을 활성화시키고 다른 그룹을 비활성화시키면, 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 제1그룹에 해당하는 발광 다이오드(111a, 121a)만이 광을 생성하고 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 다른 그룹에 해당하는 발광 다이오드(111b, 111n, 121b, 121n)는 작동되지 않는다. 이 경우, 도광판(130)의 제1구역만이 광을 액정 패널(20)로 공급한다. 또한, 제어 유닛(170)이 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 제2그룹을 활성화시키고 다른 그룹을 비활성화시키면, 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 제2그룹에 해당하는 발광 다이오드(111b, 121b)만이 광을 생성하고 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 다른 그룹에 해당하는 발광 다이오드(111a, 111n, 121a, 121n)는 작동되지 않는다. 이 경우, 도광판(130)의 제2구역만이 광을 액정 패널(20)로 공급한다.
제어 유닛(170)은 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 각 그룹을 순차적으로 활성화 또는 비활성화시킴으로써 스캐닝 동작을 구현하게 된다. 이로써, 동영상 재생시 발생할 수 있는 모션 블러를 억제할 수 있다. 스캐닝 동작을 구현하기 위한 제어 유닛(170)의 구체적인 작동 방식은 당업자가 용이하게 이해할 수 있기 때문에 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2에서는 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 각 그룹에 세 개의 발광 다이오드가 할당되는 것으로 도시되었으나, 이는 단지 도면의 명확성을 위한 것임이 이해되어야 할 것이다. 실제로는, 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 각 그룹에 할당되는 발광 다이오드의 개수는 이보다 더 많다.
제1, 2광원 유닛(110, 120)의 제1그룹이 활성화된 경우, 도광판(130)의 제1구역만이 광을 액정 패널(20)로 공급하는 것이 이상적이다. 하지만 실제적으로는, 도광판(130) 내의 산란 현상 때문에 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 제1그룹에 해당하는 발광 다이오드(111a, 121a)가 생성한 광의 일부는 도광판(130)의 다른 구역으로 퍼지게 된다. 그 결과, 도광판(130)의 제1구역이 아닌 다른 구역도 약간의 광을 액정 패널(20)로 공급하게 된다. 이런 현상은 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 제1그룹이 아닌 다른 그룹이 활성화된 경우에도 동일하게 발생한다. 그에 따라, 액정 표시 장치(1)가 재생하는 이미지에 크로스토크가 발생하는 문제가 야기될 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)으로 입사되는 광의 직진성을 향상시키는 것이 필요하다.
도 3을 참조하면, 도광판(130)의 상면(135)에 렌티큘러 렌즈(135a; lenticular lens)가 형성된다. 렌티큘러 렌즈(135a)는 제1광원(110)의 주 입사 방향(X1)과 제2광원(120)의 주 입사 방향(X2)에 평행하게 형성되기 때문에, 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)으로 입사되는 광의 직진성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 스캐닝 동작에서 발생할 수 있는 크로스토크를 억제할 수 있다.
도광판(130)의 저면(136)에는 산란 패턴(137)이 형성되는데, 이는 도 4에 나타나 있다. 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)으로 입사된 광은 산란 패턴(137)에 의해 산란되어 도광판(130)의 상면(135)을 통과한 후 액정 패널(20)로 진행한다. 본 발명의 일 실시 예에서, 산란 패턴(137)은 복수의 그루브(138)를 포함한다. 이러한 복수의 그루브(138)는 레이저 가공(laser engraving)에 의해 형성될 수 있다. 복수의 그루브(138) 중 어느 한 그루브의 입체적 형상은 도 5에 나타나 있다.
도 4에서는 도광판(130)의 저면(136) 일부만이 도시되어 있어서 그루브(138)의 분포 밀도 차이가 나타나지 않으나, 실제로 그루브(138)의 분포 밀도는 도광판(130)의 저면(136) 상의 위치에 따라 달라진다. 본 발명의 일 실시 예에서, 그루브(138)의 분포 밀도는 제1, 2광원 유닛(110, 120)에서 멀어질수록 증가한다. 즉, 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)에 가까운 위치에서는 그루브(138)의 분포 밀도가 낮고, 도광판(130)의 중앙부에서는 그루브(138)의 분포 밀도가 높다. 이렇게 그루브(138)의 분포 밀도를 변화시키는 이유는 도광판(130)의 길이 방향을 따라 일정한 조도를 구현하기 위함이다.
도광판(130)의 중앙부에서는 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)에서 입사된 광이 도달하는 양이 적기 때문에, 도광판(130)의 중앙부에서 도광판(130)의 상면에서 출사되는 광의 양이 감소한다. 결과적으로, 그루브(139)의 분포 밀도가 일정하다면 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b) 인근에서의 조도가 도광판(130)의 중앙부에서의 조도보다 높아진다. 하지만, 도광판(130)의 중앙부에서 산란을 일으키는 그루브(138)의 분포 밀도를 높이게 되면, 도광판(130)의 중앙부에서 상면(130)으로 빠져가는 광의 양을 증가시킬 수 있다. 이로써 도광판(130)의 길이 방향에 따라는 조도가 일정하게 유지될 수 있다.
도 4 및 5를 통해 할 수 있듯이, 복수의 그루브(138)는 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 주 입사 방향(X1, X2)으로 길게 형성된다. 다시 말해서, 복수의 그루브(138)는 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 주 입사 방향(X1, X2)에 평행한 방향을 제1치수(L)를 갖고, 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 주 입사 방향(X1, X2)에 수직한 방향으로 제2치수(W)를 가지며, 제1치수(L)는 제2치수(W)보다 크다. 설명의 편의를 위하여, 본 명세서에서는 제1치수(L)를 그루브의 길이라 칭하고 제2치수(W)를 그루브의 폭이라 칭하기로 한다. 그루브(138)가 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 주 입사 방향(X1, X2)으로 길게 형성되기 때문에, 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)으로 입사되는 광의 직진성을 향상시킬 수 있으며 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 스캐닝 동작에서 발생할 수 있는 크로스토크를 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 그루브(138)의 노출면은 타원 형상을 갖는다. 즉, 타원의 장축은 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 주 입사 방향(X1, X2)에 평행하고, 타원의 단축은 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 주 입사 방향(X1, X2)에 수직하다. 그러나 이는 단지 예시적으로 것으로, 그루브(138)가 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 주 입사 방향(X1, X2)으로 길게 형성될 수만 있다면 그루브(138)의 노출면의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
그루브(138)의 제1, 2광원 유닛(110,120)의 주 입사 방향(X1, X2)으로 길게 형성됨에 따라, 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 주 입사 방향(X1, X2)에 수직한 방향으로 그루브(138)가 형성되지 않는 영역(A)이 존재하게 된다. 이런 영역(A)에서는 산란이 일어나지 않기 때문에 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도가 떨어지게 된다. 본 발명의 일 실시 예에서는 그루브(138)의 형상을 조절함으로써 이런 문제를 해결하였다.
다양한 실험 결과로부터 그루브(138)의 깊이(D)가 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도에 영향을 미친다는 것이 관측되었다. 즉, 그루브(138)의 깊이(D)가 커질수록 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도가 증가한다. 일부 실험 결과를 소개하여 이를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
다음의 표는 그루브(138)의 형상을 달리한 케이스에 대하여 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도 감소율과 스캐닝 효율을 측정한 결과를 보여준다.
케이스 1 케이스 2
치수 (㎛) W D W D
350 90 140 110
D/W 0.3 0.8
조도 감소율 0% 0%
스캐닝 효율 40% 59%
위의 표에서 W는 그루브(138)의 폭을 나타내고, D는 그루브(138)의 깊이를 나타낸다. 조도 감소율을 측정하기 위하여 복수의 그루브(138)가 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 주 입사 방향(X1, X2)에 수직한 방향으로 길게 형성된 기준 케이스를 설정하였다. 각 케이스의 조도 감소율이란 기준 케이스의 조도와 비교하여 각 케이스의 조도가 얼마만큼 감소했는지를 나타낸다. 위의 표에서, 스캐닝 효율이란 도광판(130)의 특정 구역만이 온 상태에 있을 때 이 특정 구역에 인접한 구역의 휘도가 온 상태에 있는 특정 구역의 휘도보다 얼마만큼 감소했는 지를 나타낸다. 스캐닝 효율이 커질수록 도광판(130)의 제1, 2측면(131a,131b)으로 입사되는 광의 직진성이 좋다는 것을 의미한다.
위의 표에서 알 수 있듯이, 그루브(138)의 깊이(D)가 90 ㎛ 이상이 되면 기준 케이스와 비교하여 실질적으로 조도 감소가 거의 발생하지 않았다. 그루브(139)의 깊이(D)가 90 ㎛ 미만이 경우에는 조도 감소가 발생하였다. 따라서, 그루브(138)의 깊이(D)는 적어도 90 ㎛가 되는 것이 바람직함을 알 수 있다.
케이스 1과 비교하여 케이스 2에서는 그루브(138)의 폭(W)이 감소되었으며, 케이스 2의 스캐닝 효율이 케이스 1의 스캐닝 효율보다 큰 것을 알 수 있다. 따라서, 케이스 2에서는 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 스캐닝 동작에서 발생할 수 있는 크로스토크가 상당히 억제될 수 있다. 이와 같이 그루브(138)의 폭(W)은 스캐닝 효율에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 즉, 그루브(138)의 폭(W)이 작아질수록 도광판(130)의 특정 구역에 있는 광이 인접한 다른 구역으로 퍼지는 현상이 억제된다. 도 6을 참조하여 이를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 제1그룹이 활성화된 경우 도광판(130)의 각 구역에서 측정한 휘도의 상대비를 나타낸 그래프이다. 휘도를 측정한 위치는 도광판(130)의 중앙 위치이다. 도 6에서 가로축은 도광판(130)의 구역을 나타내고, 세로축은 휘도의 상대비를 나타낸다. 여기서, 휘도의 상대비란 도광판(130)의 각 구역에서 측정한 휘도를 도광판(130)의 제1구역에서 측정한 휘도로 나눈 값을 의미한다.
도 6에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시 예에서는 도광판(130)이 7개의 구역으로 나뉘어져 있다. 그러나 이는 단지 예시적인 것이며, 도광판(130)은 다양한 개수의 구역으로 나누어질 수 있음이 이해되어야 할 것이다.
도 6을 보면 알 수 있듯이, 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 제1그룹이 활성화되었음에도 불구하고 기준 케이스에서는 도광판(130)의 제2, 3구역에서도 상당히 큰 휘도가 측정되었다. 이는 도광판(130)의 제1구역에 있는 광의 많은 부분이 도광판(130)의 제2, 3구역으로도 퍼진 것을 의미한다. 따라서, 기준 케이스에서는 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 스캐닝 동작 동안에 크로스토크가 발생할 우려가 있다.
하지만, 케이스 1 및 2에서는 도광판(130)의 제2, 3구역에서의 휘도가 크게 줄어든 것을 확인할 수 있다. 이는 그루브(138)의 제1, 2광원 유닛(110, 120)의 주 입사 방향(X1, X2)으로 길게 형성됨으로써 도광판(130)의 제1, 2측면(131a, 131b)으로 입사된 광의 직진성이 향상된 것을 의미한다. 특히, 케이스 1과 비교하여 그루브(138)의 폭(W)이 감소된 케이스 2에서는, 도광판(130)의 제2구역에서의 휘도가 제1구역의 휘도보다 약 60% 정도로 감소되었다. 따라서 케이스 2에서는 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 스캐닝 동작에서 발생할 수 있는 크로스토크를 상당히 억제할 수 있다.
이와 같이, 그루브(138)의 깊이(D)는 조도에 영향을 미치고, 그루브(138)의 폭(W)은 광의 직진성 또는 스캐닝 효율에 영향을 미친다. 그루브(138)의 폭(W)에 대한 그루브(138)의 깊이(D)의 비가 0.8 이상인 경우에는, 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도 및 스캐닝 효율 모두가 만족할 만한 수준에 도달하였다. 이는 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도가 줄어들지 않은 채로 크로스토크의 발생을 억제할 수 있다는 것을 의미한다.
그루브(138)의 폭(W)과 깊이(D)는 도광판(130)의 저면(136) 상의 위치에 따라 달라질 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그루브(138)의 분포 밀도가 도광판(130)의 저면(136) 상의 위치에 따라 달라진 것과 유사하게, 그루브(138)의 폭(W)과 깊이(D)를 변화시킴으로써 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도 및 스캐닝 효율을 최적화할 수 있다.
도 7은 상이한 두께를 갖는 도광판(130)에 대하여 그루브(138)의 깊이(D) 변화에 따른 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7을 통해서 알 수 있듯이, 도광판(130)의 두께가 달라지더라도 그루브(138)의 깊이(D)가 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도에 미치는 영향을 크게 달아지지 않는다는 것을 알 수 있다. 즉, 도광판(130)의 두께 차이에 무관하게, 그루브(138)의 깊이(D)가 증가할수록 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도가 증가하고, 그루브(139)의 깊이(D)가 일정 수준 이상이 되면 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도는 크게 변화되지 않는다. 따라서 그루브(138)의 폭(W)과 깊이(D)을 조절하여 스캐닝 백라이트 유닛(100)의 조도 및 스캐닝 효율를 향상시키는 방식은 도광판(130)의 두께가 달라지는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 8은 변형된 실시 예에 따른 스캐닝 백라이트 유닛(100a)을 개략적으로 도시한 것이다. 앞선 실시 예와 동일한 기능을 하는 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하여 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8에 도시된 스캐닝 백라이트 유닛(100a)이 앞선 실시 예에 따르는 스캐닝 백라이트 유닛(100)과 다른 점은 재2광원 유닛(120)이 생략되었다는 것이다. 제2광원 유닛(120)이 생략됨으로써 스캐닝 백라이트 유닛(100a)의 크기가 줄어들고, 그에 따라 액정 표시 장치(1)를 더욱 소형화시킬 수 있다.
도 8에 도시된 실시 예서는 제2광원 유닛(120)이 생략되었기 때문에, 도광판(130)의 저면(136)에 형성되는 그루브(138)의 분포 밀도도 앞선 실시 예와 달라진다. 도 8에 도시된 실시 예에서, 그루브(138)의 분포 밀도는 제1광원 유닛(100)에서 멀어질수록 증가한다. 즉, 도광판(130)의 제2측면(131b) 인근에서의 그루브(138)의 분포 밀도는 도광판(130)의 제1측면(131a) 인근에서의 그루브(138)의 분포 밀도보다 크다. 앞서 설명한 바와 같이, 이는 도광판(130)의 길이 방향을 따라 일정한 조도를 구현하기 위함이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 액정 표시 장치(100)가 적용된 텔레비젼(200)을 개략적으로 도시한 것이다. 이런 텔레비젼(200)는 신호 수신부(210), 신호 처리부(220), 스피커(230), 및 액정 표시 장치(100)를 포함한다.
신호 수신부(210)는 영상 정보나 음성 정보를 포함하고 있는 외부 신호를 수신한다. 외부 신호는 방송국에서 송출하는 방송 신호가 될 수 있으며, DVD 플레이어나 PC 등과 같은 주변 장치가 내보는 출력 신호가 될 수 있다. 따라서 신호 수신부(210)는 방송 신호를 수신하는 안테나 및 튜너를 포함할 수 있으며, DVD 플레이어나 PC등이 내보내는 출력 신호를 수신하는 커넥터를 포함할 수 있을 것이다.
신호 처리부(220)는 신호수신부(210)가 수신한 외부 신호를 신호처리하여, 액정 표시 장치(100)가 영상을 표시하기 위한 영상 신호 및 스피커(13)가 음성을 출력하기 위한 음성 신호를 생성한다.
스피커(230)는 신호 처리부(220)가 생성한 음성 신호를 전달받아 음성을 출력한다.
액정 표시 장치(100)는 신호처리부(220)가 생성한 영상 신호를 전달받아 영상을 표시한다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 액정 표시 장치(100)는 모션 블러 및 크로스토크를 억제할 수 있기 때문에 더욱 선명한 화질을 제공할 수 있다. 따라서 이러한 액정 표시 장치(100)는 3D 텔레비젼에 적용될 수 있을 것이다.
도 9에서는 액정 표시 장치(100)가 텔레비젼(200)에 적용된 경우가 설명되었으나, 이는 단지 예시적인 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르는 액정 표시 장치(100)는 컴퓨터 모니터, 전광판, 모바일 장치 등과 같은 다양한 분야에 적용될 수 있음이 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.
1; 액정 표시 장치 20; 액정 패널
100; 스캐닝 백라이트 유닛 110; 제1광원 유닛
120; 제2광원 유닛 130; 도광판
135a; 렌티큘러 렌즈 137; 산란 패턴
138; 그루브 140; 반사 시트
150; 광학 시트 170; 제어 유닛
200; 텔레비젼

Claims (13)

  1. 독립적으로 광을 생성할 수 있는 복수의 그룹으로 분할되는 제1광원 유닛;
    상기 제1광원 유닛의 상기 복수의 그룹의 작동을 제어하는 제어 유닛; 및
    상기 제1광원 유닛이 생성한 광을 액정 패널로 공급하는 도광판을 포함하고,
    상기 도광판은,
    상기 제1광원 유닛과 마주하며, 상기 제1광원 유닛이 생성한 광이 입사되는 제1측면;
    상기 제1측면에서 입사된 광을 산란시키는 산란 패턴이 형성되는 저면; 및
    상기 제1측면에서 입사된 광이 상기 액정 패널을 향해 출사되는 상면을 포함하고,
    상기 도광판의 상기 상면에는 상기 제1광원 유닛의 주 입사 방향에 평행하게 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)가 형성되고,
    상기 산란 패턴은, 상기 제1광원 유닛의 상기 주 입사 방향에 평행한 방향으로 제1치수 및 상기 제1광원 유닛의 상기 주 입사 방향에 수직한 방향으로 제2치수를 갖는 복수의 그루브를 포함하고,
    상기 제1치수는 상기 제2치수보다 크고,
    상기 그루브는 곡선 단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그루브의 상기 제2치수에 대한 상기 그루브의 깊이는 적어도 0.8인 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그루브의 깊이는 적어도 90 ㎛인 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그루브의 노출면은, 상기 제1광원 유닛의 상기 주 입사 방향에 평행한 장축과 상기 제1광원 유닛의 상기 주 입사 방향에 수직한 단축을 갖는 타원 형상인 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1광원 유닛은 복수의 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 제1측면의 길이는 상기 제1측면에 인접한 상기 도광판의 다른 측면의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 그루브의 분포 밀도는 상기 제1광원 유닛에서 멀어질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 그루브는 레이저 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 제1측면의 맞은편에 있는 제2측면과 마주하며, 독립적으로 광을 생성할 수 있는 복수의 그룹으로 분할되는 제2광원 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2광원 유닛은 복수의 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 그루브의 분포 밀도는 상기 제1광원 유닛과 상기 제2광원 유닛에서 멀어질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 백라이트 유닛.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따르는 스캐닝 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에 따르는 액정 표시 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 텔레비젼.
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