KR101988007B1 - 백라이트 유닛과 이를 포함한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 빛을 발생하는 광원 어레이; 적어도 일 측면이 상기 광원 어레이와 대향하는 도광판; 상기 도광판의 하부에 배치되는 반사시트; 상기 도광판의 하면에 제1 크기로 형성되어 상기 광원 어레이로부터 입사되는 광을 면광으로 변환하는 산란패턴들; 및 상기 도광판의 하면에 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기로 형성되어 상기 도광판과 상기 반사시트 간 갭을 확보하는 스페이서 패턴들을 구비한다.

Description

백라이트 유닛과 이를 포함한 액정표시장치{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 백라이트 유닛과 이를 포함한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 매우 넓으며, 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.
백라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 대별된다. 직하형 백라이트 유닛은 확산판의 하부면에 다수의 광원들을 배치시켜 액정표시패널의 배면으로 빛을 진행시킨다. 이에 비해 에지형 백라이트 유닛은 도광판과, 이 도광판의 측면에 대향하도록 배치된 다수의 광원들을 포함한다. 에지형 백라이트 유닛은, 광원들로부터 입사되는 선광 또는 점광을 도광판에서 평면광으로 변환하여 액정표시패널의 배면으로 진행시킨다.
에지형 백라이트 유닛은 도 1과 같이 빛을 발생하는 광원(1)과, 광원(1)으로부터의 입사되는 광을 면광으로 변환하는 도광판(2)과, 도광판(2)의 하면으로 향하는 광을 도광판(2)의 상면쪽으로 반사시킴으로써 광손실을 줄이는 반사시트(4)와, 보텀 커버(5) 등을 포함한다. 보텀 커버(5)는 광원(1)과 도광판(2)과 반사시트(4)등을 수납한다.
도광판(2)은 입사광을 면광원으로 변환하여 액정표시패널 쪽으로 안내한다. 이를 위해, 도광판(2)의 하면에는 광의 진행 경로를 액정표시패널 쪽으로 꺾는 미세 산란패턴들(3)이 형성된다. 산란패턴들(3)은 광원(1)으로부터 멀어질수록 조밀하게 배치됨으로써 광원(1)으로부터 먼 위치에서의 휘도 저하를 보상하여 면내 휘도 균일도를 맞출 수 있다.
이러한 종래의 에지형 백라이트 유닛에서는, 산란패턴들(3)이 도 2와 같이 모두 동일한 높이(H)로 패터닝되어 있다. 더욱이, 도광판(2)과 반사시트(4) 사이를 이격시키는 산란패턴들(3)의 높이는 4~5㎛정도로 상당히 미세하다. 이러한 이유로 도광판(2)과 반사시트(4) 간의 갭이 적기 때문에, 도 3과 같이 보텀 커버(5)에 압력을 가할 시 도광판(2)과 반사시트(4)가 서로 달라붙는 현상이 발생한다. 도광판(2)과 반사시트(4)가 서로 달라붙으면 표시화면 상에 백점 얼룩이 시인된다.
따라서, 본 발명의 목적은 도광판과 반사시트 간의 갭을 확보하여 도광판과 반사시트가 서로 달라붙는 현상을 방지할 수 있도록 한 백라이트 유닛과 이를 포함한 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 빛을 발생하는 광원 어레이; 적어도 일 측면이 상기 광원 어레이와 대향하는 도광판; 상기 도광판의 하부에 배치되는 반사시트; 상기 도광판의 하면에 제1 크기로 형성되어 상기 광원 어레이로부터 입사되는 광을 면광으로 변환하는 산란패턴들; 및 상기 도광판의 하면에 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기로 형성되어 상기 도광판과 상기 반사시트 간 갭을 확보하는 스페이서 패턴들을 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정표시패널; 및 상기 화상 표시를 위한 빛을 발생하여 상기 액정표시패널에 공급하는 백라이트 유닛을 구비하고, 상기 백라이트 유닛은 빛을 발생하는 광원 어레이; 적어도 일 측면이 상기 광원 어레이와 대향하는 도광판; 상기 도광판의 하부에 배치되는 반사시트; 상기 도광판의 하면에 제1 크기로 형성되어 상기 광원 어레이로부터 입사되는 광을 면광으로 변환하는 산란패턴들; 및 상기 도광판의 하면에 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기로 형성되어 상기 도광판과 상기 반사시트 간 갭을 확보하는 스페이서 패턴들을 포함한다.
본 발명의 도광판 패턴들은 난반사 유도를 위해 제1 크기를 갖는 산란패턴들과, 도광판과 반사시트 간의 갭 확보를 위해 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기를 갖는 스페이서 패턴들을 포함한다. 이렇게 본 발명은 도광판의 표면에 형성되는 패턴들의 높이에 단차를 두어 도광판과 반사시트 간의 갭을 충분히 확보함으로써 도광판과 반사시트가 서로 달라붙는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 에지형 백라이트 유닛을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 종래 에지형 백라이트 유닛에서, 도광판 하면의 패턴들이 모두 동일한 높이로 패터닝되는 것을 보여주는 도면.
도 3은 종래 에지형 백라이트 유닛에서, 보텀 커버에 압력을 가할 시 도광판과 반사시트가 서로 달라붙는 현상을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여주는 도면.
도 5는 산란 패턴과 스페이서 패턴의 높이 차이를 보여주는 도면.
도 6은 도광판의 배면(하면)을 입체적으로 보여주는 도면.
도 7은 스페이서 패턴을 통해 도광판과 반사시트 사이의 갭이 충분히 확보되는 것을 보여주는 도면.
도 8a 내지 도 8c는 산란패턴들과 스페이서 패턴들의 다양한 형성 예를 보여주는 도면들.
이하, 도 4 내지 도 8c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 보여준다. 도 5는 산란 패턴과 스페이서 패턴의 높이 차이를 보여준다. 도 6은 도광판의 배면(하면)을 입체적으로 보여준다. 도 7은 스페이서 패턴을 통해 도광판과 반사시트 사이의 갭이 충분히 확보되는 것을 보여준다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 표시 유닛(10), 백라이트 유닛(20), 및 가이드 부재(30)를 포함한다.
표시 유닛(10)은 상부 편광판(11), 액정표시패널(12), 및 하부 편광판(13)을 포함한다. 액정표시패널(12)은 블랙 매트릭스, 컬러필터 등을 포함하는 컬러필터 어레이 기판(12a)과, 컬러필터 어레이 기판(12a)과 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판(12b)을 구비하여 화상을 표시한다. 컬러필터 어레이 기판(12a)과 박막 트랜지스터 어레이 기판(12b)은 실런트에 의해 합착되며, 이들 양 기판들 사이에는 액정층이 형성되어 있다. 상부 편광판(11)은 컬러필터 어레이 기판(12a)의 상면에 부착된다. 하부 편광판(13)은 박막 트랜지스터 어레이 기판(12b)의 하면에 부착된다.
백라이트 유닛(20)은 광학시트(21), 광원 어레이(22), 도광판(23), 반사시트(26) 및 보텀 커버(27)를 포함하여 에지형으로 구현된다.
광원 어레이(22)는 다수의 광원들(22a)과, 광원들(22a)이 실장되는 광원 PCB(22b)를 포함할 수 있다. 광원 어레이(22)의 광원(26a)은 LED(Light Emitting Diode), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 중 적어도 어느 하나로 구현될 수 있다. 광원 어레이(22)는 광원 PCB(22b)에서 발생되는 열을 외부로 방출시키기 위한 히트 싱크(미도시)를 더 포함할 수 있다.
광학시트(22)는 하부 편광판(13)과 도광판(23) 사이에 배치되며, 도광판(23)을 통해 입사된 광의 균일도를 높여주며, 광을 굴절 및 집광시킴으로써 휘도를 높여준다. 광학시트(22)는 광효율 증진시트(22a), 프리즘시트(22b), 확산시트(22c)등을 포함할 수 있다. 확산시트(22c)는 도광판(23)으로부터 입사되는 광을 확산시킨다. 프리즘 시트(22b)는 삼각기둥 형상의 마이크로 프리즘을 포함하며, 확산시트(22c)로부터 입사되는 확산 광을 액정표시패널(12)의 배면에 대해 수직한 방향으로 집광한다. 광효율 증진시트(22a)는 프리즘 시트(22b)와 하부 편광판(13) 사이에서 광효율을 증진시키는 기능을 한다.
반사시트(26)은 도광판(23)의 하부에 배치되며, 도광판(23)의 하부 방향으로 진행하는 광을 도광판(23)의 상부 방향, 즉 액정표시패널(12) 쪽으로 반사시켜 광의 효율을 높인다.
가이드 부재(30)는 몰드 프레임으로 제작되어 표시유닛(10)과 백라이트 유닛(20)의 부품들을 고정하여 지지한다.
도광판(23)은 그의 적어도 일 측면이 광원 어레이(22)와 대향 된다. 도광판(23)은 광원으로부터 입사된 광을 면광으로 변환시켜 그의 상부에 배치된 복수의 광학시트(21)로 출사시킨다. 도광판(23)으로는 굴절률과 투과율이 좋은 물질, 예를 들면, 폴리메틸렌메타크릴레이트(PMA: polymethylenemethacrylate), 폴리카보네이트(PC: polycarbonate), 폴리에틸렌(PE: polyethylene), 시클로 올레핀계 수지(COP) 등이 사용되지만, 이들 재료에만 국한되는 것은 아니다.
도광판(23)은 입사광을 면광원으로 변환하여 액정표시패널(12) 쪽으로 안내한다. 이를 위해, 도광판(23)의 하면에는 광의 진행 경로를 액정표시패널 쪽으로 꺾는 미세 산란패턴들(24)이 형성된다. 산란패턴들(24)은 도광판(23) 내에서 진행되는 빛이 인위적으로 난반사되어 도광판(23) 상면으로 출사될 수 있도록 특정한 모양으로 형성될 수 있다. 산란패턴들(24)은 광원(22a)으로부터 멀어질수록 조밀하게 배치됨으로써 광원(22a)으로부터 먼 위치에서의 휘도 저하를 보상하여 면내 휘도 균일도를 맞출 수 있다.
또한, 도광판(23)의 하면에는 도광판(23)과 반사시트(26) 간의 충분한 갭 확보를 위해 산란패턴들(24)과 다른 크기로 스페이서 패턴들(25)이 형성된다. 도 5 및 도 6과 같이 스페이서 패턴들(25)의 직경은 산란패턴들(24)의 직경에 비해 크다. 특히, 스페이서 패턴들(25)의 높이(H2)는 산란패턴들(24)의 높이(H1)에 비해 크다. 도광판(23)과 반사시트(26) 간의 갭 확보를 위해 산란패턴들(24)의 형성 높이(H1)만을 증가시키는 방법도 고려해 볼 수 있으나, 이를 통해 산란패턴들(24)의 사이즈가 커지면 단위 면적당 산란패턴들(24)의 밀도가 줄어들기 때문에 광효율이 감소되는 문제가 있다. 본 발명과 같이 서로 크기(직경 및 높이)가 다른 산란패턴들(24)과 스페이서 패턴들(25)을 적절히 섞어 패턴들(24,25) 간의 단차를 적용하게 되면, 광효율의 손실을 최소화하면서도 도광판(23)과 반사시트(26) 간의 충분한 갭 확보가 가능하게 된다.
갭 확보와 광효율의 증진 면에서, 스페이서 패턴들(25)은 산란패턴들(24)보다 1.5배 ~ 3배, 바람직하게는 2배의 크기로 형성됨이 바람직하다. 그리고, 스페이서 패턴들(25)과 산란패턴들(24)의 형성 개수의 비는 1:2로 설정함이 바람직하다.
스페이서 패턴들(25)은 산란패턴들(24) 사이에서 규칙적으로 배치될 수 있고, 또한 랜덤하게 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 도 7과 같이 스페이서 패턴들(25)의 높이(H2) 만큼 도광판(23)과 반사시트(26) 간의 갭이 충분히 확보되기 때문에, 보텀 커버에 압력을 가할 시 도광판(23)과 반사시트(26)가 서로 달라붙는 현상(왯아웃(wet out) 현상)이 발생되지 않게 된다.
도 8a 내지 도 8c는 산란패턴들(24)과 스페이서 패턴들(25)의 다양한 형성 예들을 보여준다.
도 8a를 참조하면, 서로 다른 크기를 갖는 산란패턴들(24)과 스페이서 패턴들(25)은 각각 수직 방향(D1)을 따라 연속하여 배열되되, 수평 방향(D2)을 따라 교대로 배열될 수 있다. 여기서, 8인치 도광판의 경우, 산란패턴들(24)은 각각 직경 30㎛, 높이 4㎛를 가질 수 있고, 스페이서 패턴들(25)은 각각 직경 60㎛, 높이 8㎛를 가질 수 있다. 또한, 광효율 손실을 최소화기 위해 산란패턴들(24)이 80만개, 스페이서 패턴들(25)이 40만개로 선택될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 서로 다른 크기를 갖는 산란패턴들(24)과 스페이서 패턴들(25)은 각각 수평 방향(D2)을 따라 연속하여 배열되되, 수직 방향(D1)을 따라 교대로 배열될 수 있다. 여기서, 산란패턴들(24)은 각각 직경 30㎛, 높이 4㎛를 가질 수 있고, 스페이서 패턴들(25)은 각각 직경 60㎛, 높이 8㎛를 가질 수 있다. 또한, 광효율 손실을 최소화기 위해 산란패턴들(24)이 80만개, 스페이서 패턴들(25)이 40만개로 선택될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 서로 다른 크기를 갖는 산란패턴들(24)과 스페이서 패턴들(25)은 랜덤하게 배열될 수 있다. 여기서, 산란패턴들(24)은 각각 직경 30㎛, 높이 4㎛를 가질 수 있고, 스페이서 패턴들(25)은 각각 직경 60㎛, 높이 8㎛를 가질 수 있다. 또한, 광효율 손실을 최소화기 위해 산란패턴들(24)이 80만개, 스페이서 패턴들(25)이 40만개로 선택될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 도광판 패턴들은 난반사 유도를 위해 제1 크기를 갖는 산란패턴들과, 도광판과 반사시트 간의 갭 확보를 위해 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기를 갖는 스페이서 패턴들을 포함한다. 이렇게 본 발명은 도광판의 표면에 형성되는 패턴들의 높이에 단차를 두어 도광판과 반사시트 간의 갭을 충분히 확보함으로써 도광판과 반사시트가 서로 달라붙는 현상을 방지할 수 있다.
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.
10 : 표시 유닛 11 : 상부 편광판
12 : 액정표시패널 13 : 하부 편광판
20 : 백라이트 유닛 21 : 광학시트
22 : 광원 어레이 23 : 도광판
24 : 산란패턴 25 : 스페이서 패턴
26 : 반사시트 27 : 보텀 커버
30 : 가이드 부재

Claims (12)

  1. 빛을 발생하는 광원 어레이;
    적어도 일 측면이 상기 광원 어레이와 대향하는 도광판;
    상기 도광판의 하부에 배치되는 반사시트;
    상기 도광판의 하면에 제1 크기로 형성되어 상기 광원 어레이로부터 입사되는 광을 면광으로 변환하는 산란패턴들; 및
    상기 도광판의 하면에 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기로 형성되어 상기 도광판과 상기 반사시트 간 갭을 확보하는 스페이서 패턴들을 구비하고,
    상기 스페이서 패턴들은 상기 산란패턴들보다 2배의 직경 및 높이로 형성되고,
    상기 스페이서 패턴들과 상기 산란패턴들의 형성 개수의 비는 1:2인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 산란패턴들과 상기 스페이서 패턴들은 상기 도광판의 하면에 규칙적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 산란패턴들과 상기 스페이서 패턴들은 상기 도광판의 하면에 불규칙적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 화상을 표시하는 액정표시패널; 및
    상기 화상 표시를 위한 빛을 발생하여 상기 액정표시패널에 공급하는 백라이트 유닛을 구비하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    빛을 발생하는 광원 어레이;
    적어도 일 측면이 상기 광원 어레이와 대향하는 도광판;
    상기 도광판의 하부에 배치되는 반사시트;
    상기 도광판의 하면에 제1 크기로 형성되어 상기 광원 어레이로부터 입사되는 광을 면광으로 변환하는 산란패턴들; 및
    상기 도광판의 하면에 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기로 형성되어 상기 도광판과 상기 반사시트 간 갭을 확보하는 스페이서 패턴들을 포함하고,
    상기 스페이서 패턴들은 상기 산란패턴들보다 2배의 직경 및 높이로 형성되고,
    상기 스페이서 패턴들과 상기 산란패턴들의 형성 개수의 비는 1:2인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 산란패턴들과 상기 스페이서 패턴들은 상기 도광판의 하면에 규칙적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 산란패턴들과 상기 스페이서 패턴들은 상기 도광판의 하면에 불규칙적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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