KR102000038B1 - 도광판 및 이를 구비한 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휘도를 향상시키고 화질불량을 방지할 수 있는 액정표시소자에 관한 것으로, 화상이 표시되는 액정패널; 광을 발광하는 광원; 및 입광면을 통해 입력되는 광을 내부에서 전파하여 상면을 통해 액정패널에 공급하며, 입광면에서 일정거리 이격된 영역의 상면에는 출력되는 광을 굴절시키는 굴절수단을 포함하는 도광판으로 구성된다.

Description

도광판 및 이를 구비한 액정표시소자{LIGHT GUIDE PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THEREOF}

본 발명은 도광판에 관한 것으로, 특히 휘도를 향상시킬 수 있는 도광판 및 이를 구비한 액정표시소자에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되었지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현, 대면적 화면의 실현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 주로 각광을 받고 있다.

상기 액정표시소자는 투과형 표시소자로서, 액정분자의 굴절률 이방성에 의해 액정층을 투과하는 광의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 화면상에 표시한다. 따라서, 액정표시소자에서는 화상의 표시를 위해 액정층을 투과하는 광원인 백라이트부(back light unit)이 설치된다. 일반적으로 백라이트부는 크게 2종류로 구분될 수 있다.

첫째는 램프가 액정패널의 측면에 설치되어 액정층에 광을 제공하는 측면형 백라이트장치이고 둘째는 램프가 액정패널의 하부에서 직접 광을 제공하는 직하형 백라이트장치이다.

측면형 백라이트장치는 액정패널의 측면에 설치되어 반사판과 도광판을 통해 액정층을 광을 공급할 수 있다. 따라서, 두께를 얇게 할 수 있게 되므로, 얇은 두께의 표시장치가 요구되는 노트북 등에 주로 사용된다. 직하형 백라이트장치는 램프로부터 발광된 광이 직접 액정층에 공급되므로 대면적의 액정패널에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 고휘도가 가능하기 때문에, 근래 LCD TV용 액정패널을 제작하는데 주로 사용되고 있다.

도 1은 측면형 백라이트장치가 구비된 액정표시소자(liquid crystal display device)의 구조를 간략하게 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(1)는 크게 액정패널(liquid crystal display panel;40)과 상기 액정패널(40)의 후면에 설치되어 상기 액정패널(40)에 광을 공급하는 백라이트장치(10)로 이루어진다. 액정패널(40)은 실제 화상이 구현되는 곳으로, 유리와 같은 투명한 제1기판(50) 및 제2기판(45)과 제1기판(50) 및 제2기판(45) 사이의 형성된 액정층(도면표시하지 않음)으로 이루어진다. 특히, 도면에는 도시하지 않았지만, 제1기판(50)은 박막트랜지스터(thin film transistor)와 같은 구동소자 및 화소전극이 형성되는 TFT기판이고 제2기판(45)은 컬러필터층(color filter layer)이 형성되는 컬러필터기판이다. 또한, 상기 제1기판(50)의 측면에는 구동회로부(5)가 구비되어 제1기판(50)에 형성된 박막트랜지스터와 화소전극에 각각 신호를 인가한다.

백라이트장치(10)는 실제 광을 방출하는 광원(11), 상기 광원(11)으로부터 방출되는 광을 액정패널(40) 쪽으로 안내하는 도광판(Light Guide Panel;13), 상기 광원(11)으로부터 방출되는 광을 도광판(13)으로 반사하여 광효율을 향상시키는 반사판(reflector;17), 상기 도광판(13)의 상부에 배치된 확산시트(15) 및 프리즘시트(20)로 이루어진 광학시트로 구성된다.

상기한 구조와 같은 백라이트장치(10)에서 도광판(13)의 양측면에 설치된 광원(11)에서 발광된 광은 도광판(13)의 측면을 통해 도광판(13)에 입사되며, 입사된 광은 도광판(13)의 상면을 통해 액정패널(40)로 공급된 후, 광학시트에 의해 광효율이 향상된 후 액정패널(40)로 입사된다.

상기 도광판(13)에서 출력된 광은 광학시트의 확산시트(15) 및 프리즘시트(20)로 입사되어, 확산시트에 의해 확산된 후 프리즘시트(20)에 의해 정면으로 그 진행방향이 변경되어 출력된다.

액정패널(40)의 상하면에는 각각 편광판(5a,5b)이 배치된다. 백라이트장치(10)로부터 발광된 광은 제1기판(50)에 부착된 제1편광판(5a)에서 편광되고 액정층을 투과하면서 광의 편광상태가 변환된 후, 제2기판(45)에 부착된 제2편광판(5b)을 통해 외부로 출사된다. 이때, 액정층에 의한 광의 편광상태 변화에 따라 제2편광판(5b)를 통해 투과되는 광의 투과도가 조절됨으로써 화상이 구현되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 액정표시소자는 다음과 같은 문제가 발생한다.

일반적으로 백라이트의 도광판의 하면에는 반사용 패턴이나 홈(cut)이 형성되어 광원(11)에서 입력되어 도광판(13)의 하면으로 입사되는 광을 상부로 반사시켜 도광판(13)의 상면을 통해 액정패널(40)로 공급한다. 또한, 도광판(13)의 상면에도 패턴을 형성하여 도광판(13)의 상면을 통해 액정패널(40)로 공급되는 광을 굴절시켜 상면으로의 광을 집광시킴으로써 휘도를 향상시킨다.

도 2a 및 도 2b는 각각 상기 도광판(13)의 상면에 형성된 패턴을 나타내는 배면도와 단면도이다.

도 2a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 패턴(21)은 광원(11)과 마주하여 광이 입광되는 일측 입광면에서 타측 입광면으로 연속되는 물결형상으로 형성되며, 이때 단면은 렌티형상(lent-shape)으로 형성된다.

이러한 도광판(13)에서는 광원(11)으로부터 입광된 광이 하면의 패턴 등에 의해 반사되어 상면으로 입사된 후, 상기 상면 패턴에 의해 광이 굴절되어 액정패널로 공급되므로, 상면 패턴이 없는 도광판(13)에 비해 상기 상면패턴에서의 굴절에 의해 광이 직진성이 향상되어 휘도가 향상된다.

그러나, 도면에 도시된 바와 같이, 패턴(21)은 일측 입광면에서 타측 입광면으로 연속되는 렌티형상(또는 물결형상)으로 이루어져 있기 때문에, 패턴(21)의 골에서는 굴절이 렌티형상의 패턴(21)에 의한 굴절이 발생하지 않게 되어 이 영역의 휘도가 다른 영역(즉, 패턴(21)의 골이 아닌 영역)의 휘도와는 다르게 되어, 화면상에 흰색의 띠가 표시되는 핫스팟(hot spot)불량이 발생하게 된다. 도 3a에 이러한 핫스팟불량이 도시되어 있다. 실제 화면상에는 핫스팟불량이 흰색의 띠형상으로 나타나지만, 도 3에서는 휘도가 컬러로 표시된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 입광면에서 그 안쪽의 일정 영역까지는 노랑색과 적색이 혼합된 컬러가 표시되지만, 입광면 근처에는 적색이 표시됨으로써 이 영역에서의 휘도가 주위보다 높게 되며, 따라서 화면상에 흰색의 띠가 나타나는 것이다.

또한, 렌티형상의 패턴에 의한 광의 직진성이 향상은 표시소자의 시인성불량을 야기한다. 시인성불량은 표시소자에 도광판(13)의 하면에 형성되는 패턴이나 홈의 형상이 화면상에 표시되는 것이다. 이러한 시인성불량은 액정패널(40)로 공급되는 광이 충분히 혼합되지 않은 상태로 공급되기 때문이다. 즉, 렌티형상의 상면패턴(21)이 도광판(13) 상면에 형성됨에 따라 광이 직진성은 향상되지만, 이와 반대로 다른 영역에서 출력되는 광과의 혼합성은 저하된다.

도 3b에 이러한 시인성불량이 표시되어 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 입광면 근처에 도광판 하면의 패턴과 유사한 형상의 무늬가 발생하여 화질이 저하됨을 알 수 있다.

따라서, 종래 도광판(13)에서는 상면패턴을 도광판(13)의 상면에 형성함에 따라 휘도는 향상되지만, 화면상에 핫스팟불량이 발생하거나 시인성불량이 발생하게 되어, 화질이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 도광판의 입광면 근처에는 패턴이나 홈을 형성하지 않고 중앙영역측에만 패턴이나 홈을 형성하여 휘도를 향상시킴과 동시에 화질불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 도광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 도광판을 구비한 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 도광판은 상면 및 하면을 포함하고 입광면을 통해 입력되는 광을 내부에서 전파하여 상면을 통해 출력하는 본체; 상기 본체 상면에 형성되어 출력되는 광을 굴절시키는 굴절수단으로 구성되며, 상기 굴절수단은 입광면 근처에는 형성되지 않고 입광면에서 일정거리 이격된 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 굴절수단은 렌티형상 또는 프리즘형상의 패턴이나 렌티형상 또는 프리즘형상의 홈이다.

본체는 입광면과 인접한 제1영역, 중앙영역에 대응하는 제3영역, 제1영역 및 제2영역 사이에 배치된 제3영역을 포함하며, 굴절수단은 제2영역 및 제3영역에 형성되는데, 상기 제3영역의 굴절수단의 크기 또는 밀도가 제2영역의 굴절수단의 크기 또는 밀도 보다 크게 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 액정표시소자는 화상이 표시되는 액정패널; 광을 발광하는 광원; 및 입광면을 통해 입력되는 광을 내부에서 전파하여 상면을 통해 액정패널에 공급하며, 입광면에서 일정거리 이격된 영역의 상면에는 출력되는 광을 굴절시키는 굴절수단을 포함하는 도광판으로 구성된다.

본 발명에서는 도광판 상면의 입광면 근처에는 광을 굴절시키기 위한 패턴이나 홈을 형성하지 않고 입광면에서 일정거리 이격된 영역에 패턴이나 홈을 형성하고, 입광면 근처에서는 광의 직진성 향상에 의한 핫스팟 불량이나 시인성 불량이 발생하는 것을 방지하고, 입광면에서 일정거리 이격된 영역에서는 광의 직진성을 향상시켜 도광판 전체의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래 도광판의 구조를 나타내는 상면도 및 단면도.
도 3a 및 도 3b는 각각 종래 도광판을 구비한 액정표시소자에서의 핫스팟불량과 시인성불량을 나타내는 도면.
도 4은 본 발명에 따른 도광판의 구조를 나타내는 상면도.
도 5a-도 5c는 본 발명의 제1실시예에 따른 도광판의 구조를 나타내는 단면도.
도 5a-도 6c는 본 발명의 제2실시예에 따른 도광판의 구조를 나타내는 단면도.
도 7a-도 7c는 본 발명의 제3실시예에 따른 도광판의 구조를 나타내는 단면도.
도 8a-도 8c는 본 발명의 제4실시예에 따른 도광판의 구조를 나타내는 단면도.
도 9a-도 9c는 본 발명에 따른 도광판의 패턴 또는 홈의 분포를 나타내는 그래프.
도 10는 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조를 나타내는 분해 사시도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에서는 휘도를 향상시키며, 동시에 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 도광판 및 이를 구비한 액정표시소자를 제공한다.

도광판 상면에 패턴을 형성함에 따라 발생하는 핫스팟불량이나 시인성불량은 주로 도광판의 입광면 근처에서 발생한다. 그 이유는 도광판의 중앙영역에서는 광원으로부터 입광면을 통해 광이 입사되어 이 영역으로 전파되는 동안 광이 다른 광과 충분히 혼합되기 때문에, 비록 도광판의 상면에 패턴이 형성되어 직진성이 향상되어도 다른 광과 충분히 혼합되므로, 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하지 않는 것이다.

본 발명에서는 이러한 점을 착안하여 제안되었다. 즉, 본 발명에서는 입광면 근처에서 핫스팟불량 및 시인성불량이 발생하므로, 이 영역의 도광판의 패턴의 형상을 변경하여 문제를 해결하는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 도광판의 배면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 도광판(113)(또는 도광판 본체)은 A,B,C의 3 영역으로 분할되어 있으며, A영역에는 패턴(121)이 형성되어 있지 않은 반면에 B영역 및 C영역에는 패턴(121)이 형성된다.

도광판(113)은 일측 또는 양측에 형성되는 입광면(P)을 통해 입력되는 광을 내부에서 반사시켜 타측으로 전파됨과 동시에 상면을 통해 상부에 배치되는 액정패널에 광을 공급한다. 이때, 상기 도광판(113)의 PMMA(Polymethyl-Methacrylate) 등으로 이루어진다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 도광판(113)의 하면에도 패턴 또는 홈(cut)이 형성되어 입광면(P)을 통해 입사되는 광을 상부방향으로 반사시킨다.

패턴(121)은 광을 굴절시켜 광의 직진성을 향상시킴으로써 액정패널에 공급되는 광의 휘도를 향상시킨다. 본 발명에서는 입광판(P)의 주변 영역에는 패턴(121)을 형성하지 않고 입광면(P)에서 일정 거리 이격된 영역부터 패턴(121)을 형성하는데, 그 이유를 설명하면 다음과 같다.

앞서 설명한 바와 같이 도광판(113)의 입광면(P)을 통해 광이 입력될 때 도광판(113)의 중앙영역에서는 광원으로부터 광이 입사되어 이 영역으로 전파되는 동안 광이 다른 광과 충분히 혼합되므로 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하지 않지만, 도광판(113)의 입광면(P) 근처에서는 패턴(121)에 의한 굴절에 의해 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하게 된다.

본 발명에서는 도광판(113)이 입광면(P) 근처인 A영역에는 패턴(121)을 형성하지 않게 되므로, 이 영역에서 패턴(121)에 의한 광의 굴절이 발생하지 않게 함으로써 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.

물론, A영역에 패턴(121)을 형성하지 않음에 따라 이 영역에서의 휘도향상을 기대할 수는 없다. 그러나, 패턴(121)을 B영역 및 C영역에 형성하여, 이 영역에서의 휘도를 향상시킴으로써 도광판(113) 전체의 휘도를 향상시킬 수 있게 된다.

한편, B영역 및 C영역에 형성되는 패턴(121)은 그 크기 또는 밀도가 서로 다르다. 즉, B영역에서도 A영역과 마찬가지로 패턴(121)의 형성에 의한 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하지만, A영역에 비해서는 그 정도가 심하지 않기 때문에, B영역에서는 패턴(121)을 완전히 제거하는 대신, 그 크기나 밀도를 작게하여 광을 부분적으로 직진시켜 휘도를 향상시킴과 아울러 핫스팟불량이나 시인성불량을 방지한다. 이때, C영역에서는 패턴(121)에 의한 핫스팟불량이나 시인성불량이 전혀 발생하지 않기 때문에, 패턴(121)을 최대 휘도를 발휘할 수 있는 형상으로 형성하여 도광판(121) 전체의 휘도를 최대한 향상시킨다.

이때, A영역, B영역 및 C영역의 길이 또는 면적은 도광판(113)의 면적 및 도광판(113)의 하면에 형성되는 패턴의 형상이나 크기 등에 따라 달라진다.

상기 도광판(113)의 패턴(121)은 도광판 본체와 동일한 물질로 이루어질도 있고, 다른 물질로 이루어질 수도 있다. 패턴(121)이 다른 물질로 이루어지는 경우 도광판 본체인 PMMA와 유사한 특성, 즉 굴절율, 흡수율, 헤이즈(Haze) 특성이 유사한 물질인 아크릴이나 실리콘계물질을 사용할 수 있다. 상기 도광판 본체와 패턴(121)은 다양한 방식에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 압출방식이나, 임프린팅법(imprinting process), 인쇄롤을 이용한 그라비아인쇄법에 의해 형성할 수 있다.

도 5a-도 5c는 각각 도 4의 I-I선 단면도, II-II선 단면도, III-III선 단면도로서, 각각 A영역의 단면도, B영역의 단면도, C영역의 단면도를 나타낸다.

도 5a에 도시된 바와 같이, A영역에는 패턴이 형성되지 않기 때문에, 입광면(P)을 통해 입사된 광이 패턴에 의해 굴절되지 않고 액정패널로 공급된다. 따라서, 이 영역에서 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하지 않게 된다.

도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, B영역 및 C영역에는 패턴(121)이 형성된다. 이때, 패턴(121)은 렌티형상의 패턴으로서, 상면을 통해 출사되는 광이 상기 렌티형상의 패턴(121)에서 굴절되어 직진성이 향상된다.

이때, B영역의 패턴(121)의 크기가 C영역의 패턴(121)의 크기 보다 작기 때문에, B영역에서는 일부분에만 패턴(121)이 형성되는 반면에, C영역에서는 영역 전체에 걸쳐 패턴(121)이 형성된다. 따라서, B영역에서는 상면으로 입사되는 광중 일부의 광만이 상기 패턴(121)에 의해 굴절된 후 액정패널로 공급되고 나머지 광은 굴절되지 않은 상태로 액정패널로 공급되는데 반해, C영역에서는 상면으로 입사된 광이 모두 패턴(121)에 의해 굴절된 후 액정패널로 공급된다.

이와 같이, 이 실시예에서는 도광판(113)의 입광면(P)에 접한 영역에는 패턴(121)을 형성하지 않고 일정 거리 떨어진 영역에 다른 크기의 패턴을 형성함으로써 중앙영역에서의 B영역 및 C영역에서의 휘도향상에 의해 도광판(113) 전체의 휘도를 향상시킬 수 있게 됨과 동시에 입광면(P) 근처에서 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 6a-도 6c는 본 발명의 제2실시예에 따른 도광판(213)의 구조를 나타내는 도면으로, 도 6a는 도 4의 A영역 단면도, 도 6b는 B영역 단면도, 도 6c는 C영역 단면도이다.

도 6a에 도시된 바와 같이 도광판(213)의 입광면(P) 근처에는 패턴이 형성되어 있지 않으며, 도 6b 및 도 6c에는 패턴(221)이 형성된다. 이때, B영역 및 C영역에 형성되는 패턴(221)은 도 5b 및 도 5C와는 달리 프리즘형상으로 형성되어 입사되는 광을 굴절시킨 액정패널에 공급한다.

이때, 도광판(213)의 B영역 및 C영역에 형성되는 패턴(221)의 배치는 도 5b 및 도 5c에 도시된 렌티형상의 패턴(121)의 배치와 동일하다. 즉, B영역 보다는 C영역에 배치된 프리즘형상의 패턴(221)의 크기가 더 커서, B영역에서는 입사되는 광의 일부만을 패턴(221)에 의해 굴절시키는 반면에, C영역에서는 입사되는 광 전부를 패턴(221)에 의해 굴절시켜 액정패널에 공급한다.

이와 같이, 이 실시예에서도 입광면(P) 근처에는 패턴(221)을 형성하지 않고 중앙영역으로 갈수록 패턴(221)의 크기를 크게 함으로서 도광판(213) 전체의 휘도를 향상시킴과 동시에 입광면(P) 근처에서의 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도면에서는 상기 B영역에서의 프리즘형상의 패턴(221)의 크기가 도 5b에 도시된 렌티형상의 패턴(121)과 거의 동일한 크기로 형성되지만, 실제로는 프리즘형상의 패턴(221)의 크기가 렌티형상 패턴(121)의 크기 보다 작을 것이다. 통상적으로, 렌티형상 보다는 프리즘형상이 광굴절효율 및 광직진 특성이 더 좋다. 따라서, B영역에 형성되는 프리즘형상의 크기를 렌티형상과 동일하게 하는 경우, 광굴절효율이 향상되므로 휘도는 향상되지만 이 영역에서 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생할 수 있으므로, 프리즘형상을 렌티형상 보다 작은 크기로 형성하여 동일한 직진성을 갖도록 함으로써 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 7a-도 7c는 본 발명의 제3실시예에 따른 도광판(313)의 구조를 나타내는 도면으로, 도 7a는 도 4의 A영역 단면도, 도 7b는 B영역 단면도, 도 7c는 C영역 단면도이다.

이 실시예의 도광판(313)은 도 5a-5c에 도시된 구조의 도광판과 거의 동일한 구조로 이루어진다. 다만, 제1실시예의 도광판과의 차이는 제1실시예에서는 렌티형상의 패턴이 형성되는데 반해, 이 실시예에서는 렌티형상의 홈(321)이 형성되는 것이다. 즉, 도 7a에 도시된 바와 같이, A영역에는 홈(321)이 형성되지 않고 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, B영역 및 C영역에만 홈(321)이 형성된다. 이러한 홈(321)은 도광판(313)의 상면으로 입사되는 광을 굴절시켜 광의 직진성을 향상시키므로, 렌티형상의 패턴과 마찬가지로 도광판의 휘도를 향상시킨다.

이때, 상기 렌티형상의 홈(321)의 배치는 도 5a 및 도 5b에 도시된 렌티형상의 패턴의 배치와 거의 동일하다.

또한, 상기 홈(321)은 렌티형상이 아닌 브이커(V cut)형상으로 형성될 수도 있다. 즉, 프리즘형상으로 홈이 형성될 수도 있는 것이다. 이러한 형상의 홈도 입사되는 광을 굴절하여 직진시키므로, 도광판(313)의 휘도를 향상시킬 수 있게 되며, 동시에 핫스팟불량이나 시인성불량이 입광면 근처에 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 8a-도 8c는 본 발명의 제4실시예에 따른 도광판(413)의 구조를 나타내는 도면으로, 도 8a는 도 4의 A영역 단면도, 도 8b는 B영역 단면도, 도 8c는 C영역 단면도이다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 도광판(413)의 입광면 근처의 A영역에는 어떠한 패턴이나 홈이 형성되어 있지 않기 때문에, 입광면을 통해 입사되는 광이 이 영역에서는 별다른 굴절없이 액정패널로 공급되므로, 휘도는 향상되지 않지만, 핫스팟불량이나 시인성불량도 발생하지 않게 된다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 도광판(413)의 B영역에는 패턴(421)이 형성된다. 이때, 패턴(421)의 B영역의 도광판(413) 전체에 걸쳐서 형성되는 것이 아니라 비연속적으로 일부 영역에만 형성되어 입사되는 광중에서 일부만을 상기 패턴(421)에 의해 굴절시켜 액정패널에 공급한다. 이때, 도면에서는 패턴(421)이 렌티형상 패턴이지만, 프리즘형상의 패턴도 형성될 수 있다.

도 8c에 도시된 바와 같이, 도광판(413)의 C영역에도 패턴(421)이 형성되는데, 이때 패턴(421)은 도광판(413)의 C영역 전체에 걸쳐서 연속적으로 형성된다. 이때, 패턴(421)은 렌티형상뿐만 아니라 프리즘형상도 가능하며, 크기는 B영역에 형성되는 패턴(421)의 크기와 동일하다.

이와 같이, 이 실시예에서는 도광판(413)의 B영역 및 C영역에 렌티형상 또는 프리즘형상의 패턴(421)이 형성되는데, C영역에 형성되는 패턴(421)의 밀도가 B영역에 형성되는 패턴(421)의 밀도 보다 크게 되므로, C영역에서의 휘도는 최대로 향상되는 동시에 B영역에서의 휘도는 이 영역에 핫스팟불량이나 시인성불량가 발생하지 않을 정도로 향상된다.

도 8b 및 도 8c에는 각각 B영역과 C영역에 서로 다른 밀도의 패턴이 형성되는 구성만이 개시되어 있지만, 상기 패턴 대신 B영역과 C영역에 각각 서로 다른 밀도의 렌티형상 홈이나 프리즘형상 홈이 형성될 수도 있을 것이다. 이 경우에도 C영역에서의 휘도는 최대로 향상되는 동시에 B영역에서의 휘도는 이 영역에 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하지 않을 정도로 향상될 수 있게 되므로, 도광판 전체에 걸쳐서 휘도는 향상되고 핫스팟불량이나 시인성불량은 발생하지 않게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 도광판의 입광면 근처에는 패턴이나 홈을 형성하지 않고 입광면에서 일정 거리 안쪽에 패턴이나 홈을 형성하되, 중앙영역의 홈이나 패턴의 크기를 더 크게 하거나 밀도를 더 크게 함으로써 도광판 전체에 걸쳐서 휘도는 향상되고 핫스팟불량이나 시인성불량은 발생하지 않게 된다.

이때, 상술한 설명에서는 B영역 및 C영역에서는 패턴이나 홈의 크기와 밀도가 각각 동일하고 B영역에서 C영역의 경계에서 크기와 밀도가 비연속적으로 증가하였지만, B영역에서 C영역에 걸쳐 선형적으로 패턴이나 홈의 크기와 밀도가 증가할 수도 있을 것이다.

도 9a-9d는 각각 도광판의 상면에 형성되는 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)의 분포를 그래프로 나타낸 것이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 도광판의 상면에 형성되는 패턴이나 홈이 입광면 근처인 A영역에는 형성되지 않지만, 중앙영역으로 갈수록 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 증가하게 된다. 이때, B영역 및 C영역에서는 각각 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 일정하게 유지되며, B영역 및 C영역의 경계에서 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 비연속적으로 증가하게 된다.

도 9b에 도시된 바와 같이, 도광판의 상면에 형성되는 패턴이나 홈이 입광면 근처인 A영역에는 형성되지 않지만, 중앙영역으로 갈수록 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 증가할 수 있다. 이때, C영역에서는 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 일정하지만, B영역에서는 중앙영역(다시 말해, C영역과의 경계영역)으로 갈수록 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 선형적으로 증가하게 된다.

도 9c에 도시된 바와 같이, B영역에서 중앙영역(다시 말해, C영역과의 경계영역)으로 갈수록 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 비선형적으로 증가할 수도 있을 것이다.

도 9d에 도시된 바와 같이, 도광판의 상면에 형성되는 패턴이나 홈이 입광면 근처인 A영역에는 형성되지 않지만, 중앙영역으로 갈수록 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 증가할 수 있다. 이때, B영역 및 C영역에서 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 중앙영역(다시 말해, B영역에서는 C영역과의 경계영역, C영역에서는 도광판의 중앙영역)으로 갈수록 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 선형적으로 증가하게 된다. 도면에는 도시하지 않았지만, B영역 및 C영역에서 중앙영역으로 갈수록 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)가 비선형적으로 증가할 수도 있을 것이다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)는 B영역 및 C영역에서 다양한 형태로 분포될 수 있을 것이다. 이때에도 A영역에는 패턴이나 홈이 형성되지 않으므로, 핫스팟불량이나 시인성불량은 발생하지 않으며, B영역 및 C영역에는 도광판의 크기나 하면에 형성된 패턴의 형상이나 크기 등에 따라 패턴이나 홈의 크기(또는 밀도)를 다양한 분포로 형성할 수 있을 것이다.

이하에서는, 상기와 같은 도광판이 적용된 액정표시소자에 대해여 설명한다.

도 10은 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조를 나타내는 분해사시도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 액정표시소자(500)는 액정패널(540)과 백라이트장치(510)로 구성된다. 이때, 상기 백라이트장치(510)는 액정패널(540)의 하부에 위치하여 액정패널(540)에 광을 공급한다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 액정패널(540)은 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 하부기판 및 상부기판과, 상기 하부기판과 상부기판 사이에 형성된 액정층으로 이루어진다. 상기 하부기판은 박막트랜지스터기판으로서, 박막트랜지스터와 같은 구동소자와, 게이트라인과 데이터라인 및 화소전극 등과 같은 같은 금속패턴이 형성된다. 또한, 상기 상부기판은 컬러필터기판으로서, 실제 컬러를 구현하는 컬러필터층(도면표시하지 않음)과 화상비표시영역에 형성되어 해당 영역으로 광이 누설되는 것을 차단하는 블랙매트릭스가 형성된다.

백라이트장치(510)는 광을 발광하여 액정패널(540)로 공급하는 광원(511), 측면이 상기 광원(511)과 접하도록 상기 액정패널(540)의 하부에 배치되어 측면을 통해 광원(511)으로부터 입력되는 광을 상기 액정패널(540)에 공급하는 도광판(513), 상기 도광판(513)의 하부에 배치되어 도광판(513)의 하부로 입사되는 광을 액정패널(540)로 반사시키는 반사판(517), 상기 액정패널(540)과 도광판(513) 사이에 배치되어 도광판(513)에 의해 인도되는 광을 확산시키는 확산시트(515)와, 상기 확산시트(515)와 액정패널(540) 사이에 배치되고 프리즘이 일방향을 따라 복수개 배열되어 확산시트(515)에서 확산된 광을 정면으로 굴절시키는 제1프리즘시트(520), 상기 제1프리즘시트(520) 위에 배치되고 프리즘이 상기 제1프리즘시트(520)의 프리즘과는 다른 방향으로 배열되어 상기 제1프리즘시트(520)에서 굴절된 광을 다시 굴절시키는 제2프리즘시트(530)와, 도광판(513)의 하면에 배치된 반사판(517)으로 구성된다.

광원(511)으로는 주로 LED(Light Emitting Device)를 사용하지만, CCFL(Cold Cathod Fluorescent Lamp)와 EFFL(External Electorde Fluorescent Lamp)와 같은 램프를 사용할 수도 있다. 이때, LED(511)는 복수개가 LED기판(512)에 일렬로 배치되어 도광판(513)의 입광면으로 광을 조사한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 LED기판(512)에는 금속패턴 등이 형성되어 외부의 인버터로부터 신호가 입력됨에 따라 광을 발광하게 된다. 도면에는 도광판(520)의 양측 입광면과 마주하도록 LED(511)가 배열되지만, 일측에만 LED(511)가 배열될 수도 있을 것이다.

또한, 상기 LED는 R(Red), G(Green), B(Blue)의 단색광을 발광하는 R, G, B LED소자 또는 백색광을 발광하는 LED소자로 이루어질 수 있다. 단색광을 발광하는 LED소자가 배치되는 경우, R, G, B의 단색광 LED소자를 교대로 일정한 간격으로 배치하여 상기 LED소자로부터 발광하는 단색광을 백색광으로 혼합한 후 액정패널(540)로 공급하며, 백색광을 발광하는 LED소자를 구비하는 경우 복수의 LED소자를 일정 간격으로 배치하여 백색광을 액정패널(540)로 공급한다.

이때, 상기 백색광 LED소자는 청색을 발광하는 청색 LED와 청색의 단색광을 흡수하여 노란색 광을 발광하는 형광체로 구성되어, 청색 LED에서 출력되는 청색 단색광과 형광체에서 발광하는 노란색 단색광이 혼합되어 백색광으로 액정패널(103)에 공급된다.

도광판(513)은 PMMA(Polymethyl-Methacrylate)으로 직육면체형상으로 형성되며, 하면에는 복수의 패턴이나 홈이 형성되어 있다. 또한, 상기 도광판(513)의 상면에는 도 5a-5c, 도 6a-6c, 도 7a-7c, 도 8a-8c와 같은 형상의 패턴 또는 홈이 형성되어 이 패턴 및 홈으로 입사되는 광을 굴절시켜 광의 직진성을 향상시킨다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기와 같은 광원(511), 도광판(613), 반사판(517), 확산시트(515), 프리즘시트(520,530)는 메인서포트(main support)에 의해 결합되며, 상부커버 및 하부커버에 의해 조립되어 액정표시소자가 완성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 도광판의 상면에 형성되는 패턴이나 홈을 영역별로 다르게 형성하여 도광판이 휘도를 향상시킴과 동시에 패턴이나 홈에 의해 핫스팟불량이나 시인성불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기한 상세한 설명에서는 특정 구조의 도광판 및 이를 구비한 액정표시소자가 예를 들어 설명되고 있지만, 본 발명이 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 가장 중요한 특징은 도광판의 입광면 근처에는 패턴이나 홈을 형성하지 않고 일정 영역 안쪽에만 패턴이나 홈을 형성한다는 것으로, 이러한 기본적인 개념이 적용된 모든 구조의 도광판에 본 발명이 적용될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 액정표시소자도 상기와 같은 구조의 도광판이 적용된 모든 구조에 적용될 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 다른 예나 변형예는 본 발명의 기본적인 개념을 이용한 액정표시소자는 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구나 용이하게 창안할 수 있을 것이다.

510 : 백라이트장치 513 : 도광판
515 : 확산시트 520,530 : 프리즘시트
540 : 액정패널

Claims (15)

1. 상면 및 하면을 포함하고, 양 측에 배치된 광원에 인접하여 서로 대향하도록 배치된 입광면을 통해 입력되는 광을 내부에서 전파하여 상면을 통해 출력하는 본체;
   상기 본체 상면에 형성되어 출력되는 광을 굴절시킬 수 있도록 상부 방향으로 돌출된 패턴 또는 하부 방향으로 파인 홈 형상 패턴으로 이루어진 굴절수단을 포함하고,
   상기 굴절수단은 상기 입광면과 인접하여 양 측에 배치된 각 A 영역에는 형성되지 않고, 상기 입광면에서 상기 A 영역 만큼 일정거리 이격되고 상기 본체의 중심방향에 위치하는 B 영역 및 각각의 상기 B 영역 사이에 배치되고 상기 본체의 중심에 해당하는 C 영역에 형성되며,
   상기 B영역 및 C영역은 상기 굴절수단 패턴이 일정한 폭으로 복수개 형성되고, 각각의 상기 굴절수단의 크기 및 밀도가 상기 B영역에서 C영역 방향으로 비연속적으로 증가하다가, 상기 C영역에서 다시 B영역 방향으로 비연속적으로 감소하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 도광판.
2. 제1항에 있어서, 상기 굴절수단은 렌티형상 또는 프리즘형상의 패턴인 것을 특징으로 하는 도광판.
3. 제1항에 있어서, 상기 굴절수단은 렌티형상 또는 프리즘형상의 홈인 것을 특징으로 하는 도광판.
4. 제1항에 있어서, 본체는 상기 A 영역과, 상기 B 영역 및 상기 C 영역을 포함하며, 상기 굴절수단은 상기 B 영역 및 상기 C 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
5. 제4항에 있어서, 상기 C 영역의 굴절수단의 크기가 상기 B 영역의 굴절수단의 크기 보다 큰 것을 특징으로 하는 도광판.
6. 제4항에 있어서, 상기 C 영역의 굴절수단의 밀도가 상기 B 영역의 굴절수단의 밀도보다 큰 것을 특징으로 하는 도광판.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제4항에 있어서, 상기 B 영역의 굴절수단의 크기는 상기 A 영역과의 경계영역에서 상기 C 영역과의 경계영역으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 도광판.
10. 제4항에 있어서, 상기 B 영역의 굴절수단의 밀도는 상기 A 영역과의 경계영역에서 상기 C 영역과의 경계영역으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 도광판.
11. 제4항에 있어서, 상기 C 영역의 굴절수단의 크기는 상기 B 영역과의 경계영역에서 중앙영역으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 도광판.
12. 제4항에 있어서, 상기 C 영역의 굴절수단의 밀도는 상기 B 영역과의 경계영역에서 중앙영역으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 도광판.
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