KR102166682B1 - 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치를 개시한다. 본 발명의 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치는, 광학시트 배면에 배치되고, 다충증으로 이루어지는 도광판 및 상기 도광판 배면에 배치되고, 상기 광학시트 및 도광판의 측면으로 연장되는 커버 바텀을 포함한다.
이 때, 상기 도광판은 광이 입사되는 방향으로 다수개의 제 1 굴절률층과 제 2 굴절률층이 교대로 배치됨으로써, 백라이트 유닛으로부터 액정패널 방향으로 출사되는 광의 휘도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치{Backlight unit and liquid crystal display device using the same}
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 백라이트 유닛으로부터 액정패널 방향으로 출사되는 광 특성을 향상시키기 위한 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display)와 같은 여러 가지 평판 표시장치가 활용되고 있다.
일반적으로 평판표시장치 중 액정표시장치는 저 전력 구동이 가능하고, 화질이 우수하여 널리 사용되고 있다. 액정표시장치는 서로 마주보는 두 기판과 그 사이에 개재된 액정으로 이루어진 액정패널이 사용된다. 여기서, 액정표시패널은 액정을 사이에 두고 발생한 전계에 의해 액정 배열을 변화시켜 영상을 표시하게 된다.
이러한 액정표시패널은 비발광형 액정패널에 해당되어 백라이트 유닛(Backlight Unit)으로부터 빛을 공급받아 영상을 표시한다. 액정표시장치는 비발광소자로써, 화상을 시각적으로 표현하기 위해 광원이 필요하다. 이 때, 상기 광원 역할을 하는 것이 백라이트 유닛이다.
백라이트 유닛은 액정표시패널을 수용하는 가이드 패널, 광 효율을 증가시키는 광학시트, 광원으로 사용되는 램프 및 상기 광원으로부터 전달되는 광을 액정표시패널에 균일하게 분산시키는 도광판 등을 구비한다. 여기서, 도광판으로 분사되는 광은 액정패널 방향으로 향하게 되며, 액정패널의 휘도는 도광판으로부터 분사되는 광의 휘도에 따라 결정된다.
이를 해결하기 위해, 도광판에 패터닝(patterning)하여 백라이트 유닛의 휘도를 향상시키는 방법이 제안되었다. 그러나, 이와 같은 방법은 기기의 소형화 및 저전력 소비의 이슈에 대응하기 어렵고, 백락이트 유닛 전면의 휘도 검증이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 광이 입사되는 방향으로 다수개의 제 1 굴절률층과 제 2 굴절률층이 교대로 배치되는 도광판을 제공함으로써, 백라이트 유닛의 정면 휘도를 향상시키는 데 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치는, 광학시트 배면에 배치되고, 다충증으로 이루어지는 도광판 및 상기 도광판 배면에 배치되고, 상기 광학시트 및 도광판의 연장되는 커버 바텀을 포함한다. 이 때, 상기 도광판은 광이 입사되는 방향으로 다수개의 제 1 굴절률층과 제 2 굴절률층이 교대로 배치됨으로써, 백라이트 유닛으로부터 액정패널 방향으로 출사되는 광의 휘도를 향상시킬 수 있는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치는, 광이 입사되는 방향으로 다수개의 제 1 굴절률층과 제 2 굴절률층이 교대로 배치되는 도광판을 제공함으로써, 백라이트 유닛의 정면 휘도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 경로를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판을 도시한 단면도이다.
도 5는 비교예에 따른 도광판의 광경로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판의 광경로를 나타낸 것이다.
도 7는 비교예에 따른 도광판의 정면 휘도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판의 정면 휘도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 표시장치는 액정패널(100) 및 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 백라이트 유닛은 가이트 패널(150), 광학시트(110), 도광판(200), 리플렉터 시트(130), 광원(120) 및 커버바텀(140)을 포함한다.
자세하게는, 상기 액정패널(100) 배면에 편광판(101)이 배치된다. 상기 편광판(101)은 상기 백라이트 유닛으로부터 입사된 광을 편광하여 액정패널(100)로 전달하고, 상기 액정패널(100)이 영상을 표시하게 한다.
도면에는 도시하지 않았으나, 상기 액정패널(100)은 하부기판, 상기 하부기판과 대향하여 배치되는 상부기판 및 상기 하부기판 및 상부기판 사이에 형성되어 광 투과율을 조절하는 액정층을 포함할 수 있다. 상기 하부기판은 데이터 라인들과 게이트 라인들에 의해 정의되는 셀 영역마다 형성된 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 접속된 화소전극을 구비할 수 있다. 또한, 상기 상부기판은 청색, 적색 및 녹색의 컬러필터, 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다.
상기 가이드 패널(150)은 상기 편광판(101) 및 액정패널(100)의 측면 및 상기 편광판(101) 배면의 일부에 연장되어 형성된다. 상기 가이드 패널(150)은 상기 액정패널(100) 및 편광판(101)을 지지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 가이드 패널(150)은 백라이트 유닛을 보호하는 역할을 할 수 있다.
상기 편광판(101) 및 가이드 패널(150) 하부에 광학시트(110)가 형성된다. 상기 광학시트(110)는 광을 확산 및 집광하여 상기 액정패널(100) 방향으로 전달할 수 있다. 여기서, 상기 가이드 패널(150)이 상기 편광판(101)의 배면의 일부에 형성됨으로써, 상기 편광판(170)과 광학시트(110) 사이에 이격공간이 형성될 수 있다.
또한, 상기 광학시트(110)는 도면에 한정되지 않으며, 다중층으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 광학시트(110)는 3 중층으로 형성될 수 있다. 상기 광학시트(110)는 디퓨져 시트(diffuser sheet), 상기 디퓨져 시트 상에 형성되는 하부 프리즘 시트(prism sheet) 및 상기 하부 프리즘 시트 상에 형성되는 상부 프리즘 시트로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 디퓨져 시트는 상기 도광판(200)으로부터 전달되는 빛을 산란시켜 광 휘도를 균일화할 수 있다. 또한, 상기 프리즘 시트는 상기 디퓨져 시트로부터 확산된 빛을 굴절하고 집광하여 휘도를 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 광학시트(110) 배면에는 다중층으로 구성되는 도광판(200)이 배치된다. 자세하게는, 상기 도광판(200)은 다수개의 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)으로 이루어진다. 여기서, 상기 다수개의 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)은 광이 입사되는 방향으로 배치되고, 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)이 교대로 배치된다.
이 때, 상기 제 1 굴절률층(200a)은 상기 제 2 굴절률층(200b)보다 낮은 굴절률을 갖는다. 자세하게는, 상기 제 1 굴절률층(200a)은 1.35 내지 1.49의 굴절률을 갖고, 상기 제 2 굴절률층(200b)은 1.5 내지 1.7의 굴절률을 갖는다.
예를 들면, 상기 제 1 굴절률층(200a)은 굴절률이 1.49인 폴리메틸 메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate))로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제 2 굴절률층(200b)은 굴절률이 1.58인 폴리카보네이트(polycarbonate)로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 굴절률층(200a)의 굴절률이 1.35 미만일 경우, 상기 도광판(200)의 도광 효율이 저감될 수 있다. 또한, 상기 제 1 굴절률층(200a)의 굴절률이 1.49 이상일 경우, 상기 제 2 굴절률층(200b)과 굴절률이 겹침으로 인해, 본 발명의 다중층 도광판(200)의 효과를 기대할 수 없다. 또한, 제 2 굴절률(200b)의 굴절률이 1.5 미만일 경우, 상기 제 1 굴절률층(200a)과 굴절률이 겹침으로 인해, 본 발명의 다중층 도광판(200)의 효과를 기대할 수 없다. 또한, 상기 제 2 굴절률층(200b)의 굴절률이 1.7 이상일 경우, 상기 액정패널(100) 방향으로 반사되는 광량이 감소할 수 있다.
그리고, 상기 도광판(200) 측면에는 광원(120)이 배치된다. 이 때, 상기 제 1 굴절률층(200a) 및 제 2 굴절률층(200b)이 광이 입사되는 방향으로 배치됨으로써, 박형의 전자기기에도 상기 도광판(200)의 휘도가 전면에서 균일하게 형성될 수 있다.
자세하게는, 상기 광원(120)은 상기 도광판(200)의 제 1 굴절률층(200a)의 일 측면에 인접하여 배치된다. 그리고, 상기 제 1 굴절률층(200a)의 다른 일 측면에 접하여 제 2 굴절률층(200b)이 배치되고, 상기 제 2 굴절률층(200b)의 다른 일 측면에 접하여 제 1 굴절률층(200a)이 배치되며, 상기 제 1 굴절률층(200a)의 다른 일 측면에 접하여 제 2 굴절률층(200b)이 배치된다.
이와 같은 구성으로 상기 도광판(200)이 다중층으로 구성된다. 다만, 상기 도광판(200)은 이에 한정되지 않으며, 상기 하나의 제 1 굴절률층(200a)과 하나의 제 2 굴절률층(200b)으로 구성될 수도 있다.
상기 광원(120)이 상기 도광판(200)의 제 1 굴절률층(200a)의 일 측면에 인접하여 배치됨으로써, 상기 백라이트 유닛의 광효율을 향상시킬 수 있다. 자세하게는, 상기 광원(120)이 상기 도광판(200)의 제 2 굴절률층(200b)의 일 측면에 인접하여 배치되고, 상기 제 2 굴절률층(200b)의 다른 일 측면에 상기 제 1 굴절률층(200a)이 배치되는 경우, 상기 광원(120)으로부터 입사되는 광이 전부 반사되는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 입사된 광이 제 2 굴절률층(200b)을 통과하여 제 1 굴절률층(200b)을 만날 때, 높은 굴절률에서 낮은 굴절률로 굴절률이 전환됨으로써, 광이 제 1 굴절률층(200b)으로 도달하지 못하고 전부 반사될 수 있다.
상기 다중층의 도광판(200)으로 상기 광원(120)으로부터 발생하는 광이 입사되면, 상기 광은 도광판(200)의 제 1 굴절률층(200a)을 통과하여 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)의 경계에 도달한다. 여기서, 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)의 경계는 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)이 접하여 형성되는 지점이다. 따라서, 입사되는 광의 관점에서, 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률(200b)의 경계는 상기 제 1 굴절률층(200a)의 굴절률에서 상기 제 2 굴절률층(200b)의 굴절률로 변하는 지점일 수 있다.
이 때, 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)의 굴절률 차이로 인해 각 매질의 경계층에서 반사된 광의 일부분은 상기 백라이트 유닛의 상면으로 출사된다. 그리고, 나머지 일부분의 광은 상기 제 1 굴절률층(200a)의 일 측면과 접하여 배치되는 제 2 굴절률층(200b)으로 입사된다.
이 후, 상기 제 2 굴절률층(200b)으로 입사된 광은 상기 제 2 굴절률층(200b)및 상기 제 2 굴절률층(200b)의 일 측면과 접하여 배치되는 다른 제 1 굴절률층(200a)의 경계에 도달하게 된다. 이 때, 상기 제 2 굴절률층(200b)과 제 1 굴절률층(200a)의 굴절률 차이로 인해 각 매질의 경계층에 반사된 광의 일부분은 상기 백라이트 유닛의 상면으로 출사된다.
그리고, 나머지 일부분의 광은 상기 제 2 굴절률층(200b)의 일 측면과 접하여 배치되는 다른 제 1 굴절률층(200a)으로 입사된다. 이를 통해, 상기 백라이트 유닛의 전면에서 상기 액정패널(100) 방향으로 출사되는 광이 일정한 휘도를 가지고 출사될 수 있다.
또한, 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)은 경사지는 형태로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)은 동일한 경사 각도를 가질 수 있다.
상기 제 1 굴절률층(200a) 및 제 2 굴절률층(200b)이 경사지는 형태로 배치됨으로써, 광의 반사와 투과가 동시에 일어날 수 있다. 자세하게는, 상기 도광판(200)으로 입사되는 광의 일부분은 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)의 경계에서 상기 액정패널(100) 방향으로 반사가 일어날 수 있다. 그리고, 반사가 일어나지 않은 나머지 광은 상기 도광판(200)의 다른 굴절률을 갖는 층으로 투과될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)의 경사 각도는 100o 내지 150o일 수 있다. 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)의 경사 각도가 100o 미만일 경우, 상기 제 1 굴절률층(200a)으로 입사되는 광이 상기 제 1 굴절률층(200a)의 일 측면과 접하여 배치되는 제 2 굴절률층(200b)로 투과되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 백라이트 유닛으로부터 불균일한 휘도를 갖는 광이 출사될 수 있다.
또한, 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)의 경사 각도가 150o를 초과할 경우, 상기 제 1 굴절률층(200a)으로 입사되는 광이 접하여 배치되는 제 2 굴절률층(200b)로 투과되지 않거나, 광이 상기 액정패널(100)과 반대 방향으로 출사될 수 있다.
이와 같이, 상기 광원(120)으로부터 출사된 광은 상기 도광판(200)의 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)을 교대로 통과하게 된다. 이 때, 상기 광이 상기 다수개의 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)으로 이루어진 도광판(200)을 통과함으로써, 상기 백라이트 유닛의 정면 휘도가 증가하는 효과가 있다.
여기서, 상기 제 1 굴절률층(200a)과 제 2 굴절률층(200b)으로 이루어지는 상기 도광판(200)은 이중사출 방법으로 형성될 수 있다. 상기 도광판(200)이 이중사출 방법으로 형성됨으로써, 상기 도광판(200) 형성 공정이 간단해 질 수 있다.
상기 도광판(200) 배면에는 리플렉터 시트(130)가 배치될 수 있다. 상기 리플렉터 시트(130)는 광원에서 발광된 빛을 반사하여 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 리플렉터 시트(130) 배면에는 커버 바텀(140)이 형성될 수 있다. 상기 커버 바텀(140)은 상기 광학시트(110), 도광판(200) 및 리플렉터 시트(130)를 고정할 수 있다.
상기 커버 바텀(140)은 상기 도광판(200) 배면에 배치된다. 또한, 상기 커버 바텀(140)은 상기 광학시트(110) 및 도광판(200)의 측면으로 연장된다. 이를 통해, 상기 커버 바텀(140)은 상기 가이드 패널(150)에 형성된 홈에 체결될 수 있다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다수개의 제 1 굴절률층(200a) 및 제 2 굴절률층(200b)으로 이루어지는 도광판(200)을 사용함으로써, 상기 백라이트 유닛의 정면 휘도가 증가하는 효과가 있다. 또한, 다수개의 제 1 굴절률층(200a) 및 제 2 굴절률층(200b)으로 이루어지는 도광판(200)을 사용함으로써, 상기 백라이트 유닛의 정면 휘도가 백라이트 유닛의 전면에서 일정한 효과가 있다.
또한, 다수개의 제 1 굴절률층(200a) 및 제 2 굴절률층(200b)이 교대로 배치되어 도광판(200)을 구성함으로써, 도광판(200) 상에 프린팅 또는 패터닝 공정을 생략하여도 도광판(200)의 휘도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이어서, 도 2를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 경로를 자세히 검토하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 경로를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 광원(120)으로부터 도광판(200)으로 광(300)이 입사된다. 이 때, 상기 광(300)은 상기 광원(120)과 접하여 배치되는 도광판(200)의 제 1 굴절률층(200a)에 도달한다.
상기 제 1 굴절률층(200a)을 통과한 광(300)은 상기 제 1 굴절률층(200a)의 일 측면에 접하여 배치되는 제 2 굴절률층(200b)의 경계에서 일부는 액정패널 방향으로 반사되고, 일부는 상기 제 1 굴절률층(200a)에 접하여 배치되는 제 2 굴절률층(200b)으로 입사된다.
그리고, 상기 제 2 굴절률층(200b)으로 입사된 광(300)은 상기 제 2 굴절률층(200b)과 다른 일 측면에 접하여 배치되는 제 1 굴절률층(200a)과의 경계에 도달한다. 이 때, 상기 광(300)은 상기 제 2 굴절률층(200b)과 제 1 굴절률층(200a)의 경계에서 일부는 액정패널 방향으로 반사되고, 일부는 상기 제 1 굴절률층(200a)으로 입사된다.
이와 같이, 상기 광원(120)으로부터 입사된 광(300)은 제 1 굴절률층(200a) 및 제 2 굴절률층(200b)으로 이루어진 도광판(200)을 통과한다. 따라서, 본 발명에 따른 도광판(200)은 하나의 굴절률만 가지는 도광판에 비해, 전면 휘도가 균일한 효과가 있다.
이어서, 도 3을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도광판을 자세히 검토하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판을 도시한 단면도이다. 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판(201)은 상기 백라이트 유닛의 광학시트(110)의 배면에 배치된다. 이 때, 상기 도광판(201)은 다중층으로 이루어질 수 있다. 자세하게는, 상기 도광판(201)은 다수개의 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 다수개의 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)은 광이 입사되는 방향으로 배치되고, 상기 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)이 교대로 배치된다. 그리고, 상기 도광판(201) 측면에는 광원(120)이 배치된다.
자세하게는, 상기 광원(120)은 상기 도광판(201)의 제 1 굴절률층(201a)의 일 측면에 인접하여 배치된다. 그리고, 상기 제 1 굴절률층(201a)의 다른 일 측면에 접하여 제 2 굴절률층(201b)이 배치되고, 상기 제 2 굴절률층(201b)의 다른 일 측면에 접하여 제 3 굴절률층(201c)이 배치되며, 상기 제 3 굴절률층(201c)의 다른 일 측면에 접하여 제 1 굴절률층(201a)이 배치된다. 이와 같은 구성으로 상기 도광판(200)이 다중층으로 구성된다.
상기 다중층의 도광판(201)으로 상기 광원(120)으로부터 발생하는 광이 입사되면, 상기 광은 도광판(201)의 제 1 굴절률층(201a)을 통과하여 상기 제 1 굴절률층(201a)과 제 2 굴절률층(201b)의 경계에 도달한다. 이 때, 상기 제 1 굴절률층(201a)과 제 2 굴절률층(201b)의 굴절률 차이로 인해 각 매질의 경계층에서 반사된 광의 일부분은 상기 백라이트 유닛의 상면으로 출사된다. 그리고, 나머지 일부분의 광은 상기 제 1 굴절률층(201a)의 일 측면과 접하여 배치되는 제 2 굴절률층(201b)으로 입사된다.
이 후, 상기 제 2 굴절률층(201b)으로 입사된 광은 상기 제 2 굴절률층(201b) 및 상기 제 2 굴절률층(201b)의 일 측면과 접하여 배치되는 제 3 굴절률층(201c)의 경계에 도달하게 된다. 이 때, 상기 제 2 굴절률층(201b)과 제 3 굴절률층(201c)의 굴절률 차이로 인해 각 매질의 경계층에 반사된 광의 일부분은 상기 백라이트 유닛의 상면으로 출사된다.
그리고, 나머지 일부분의 광은 상기 제 3 굴절률층(201c)의 일 측면과 접하여 배치되는 다른 제 1 굴절률층(201a)으로 입사된다. 상기 광원(120)으로부터 상기 도광판(201)으로 입사되는 광은 이와 같은 광 경로를 가짐으로써, 상기 백라이트 유닛의 전면에서 액정패널 방향으로 출사되는 광이 일정한 휘도를 가지고 출사될 수 있다.
또한, 상기 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)은 경사지는 형태로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)은 동일한 경사 각도를 가질 수 있다. 이 때, 상기 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)의 경사 각도는 100o 내지 150o일 수 있다.
상기 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)의 경사 각도가 100o 미만일 경우, 상기 제 1 굴절률층(201a)으로 입사되는 광이 상기 제 1 굴절률층(201a)의 일 측면과 접하여 배치되는 제 2 굴절률층(201b)로 투과되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 백라이트 유닛으로부터 불균일한 휘도를 갖는 광이 출사될 수 있다.
또한, 상기 제 1 굴절률층(201a)과 제 2 굴절률층(201b)의 경사 각도가 150o를 초과할 경우, 상기 제 1 굴절률층(201a)으로 입사되는 광이 접하여 배치되는 제 2 굴절률층(201b)로 투과되지 않거나, 광이 상기 액정패널(100)과 반대 방향으로 출사될 수 있다.
상기 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)이 경사지는 형태로 배치됨으로써, 광의 반사와 투과가 동시에 일어날 수 있다. 자세하게는, 상기 도광판(201)으로 입사되는 광의 일부분은 제 1 굴절률층(201a)과 제 2 굴절률층(201b)의 경계에서 상기 액정패널 방향으로 반사가 일어날 수 있다. 그리고, 반사가 일어나지 않은 나머지 광은 상기 도광판(201)의 다른 굴절률을 갖는 층으로 투과될 수 있다. 이 때, 상기 광이 상기 다수개의 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)으로 이루어진 도광판(201)을 통과함으로써, 상기 백라이트 유닛의 정면 휘도가 증가하는 효과가 있다.
그리고, 상기 도광판(201)의 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)은 1.35 내지 1.7의 굴절률을 가질 수 있다. 여기서, 상기 상기 제 2 굴절률층(201b)은 상기 제 1 굴절률층(201a)보다 높은 굴절률을 갖고, 상기 제 3 굴절률층(201c)은 상기 제 2 굴절률층(201a)보다 높은 굴절률을 갖는다. 이를 통해, 상기 도광판(201)에 입사되는 광의 일부분은 액정패널 방향으로 출사되고, 나머지 일부분은 투과됨으로써, 도광판(201) 전면이 균일하게 발광할 수 있다.
상기 도광판(201) 배면에는 리플렉터 시트(130)가 배치될 수 있다. 상기 리플렉터 시트(130)는 광원에서 발광된 빛을 반사하여 광효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다수개의 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)으로 이루어지는 도광판(201)을 사용함으로써, 상기 백라이트 유닛의 정면 휘도가 증가하는 효과가 있다. 또한, 다수개의 제 1 굴절률층(201a), 제 2 굴절률층(201b) 및 제 3 굴절률층(201c)으로 이루어지는 도광판(201)을 사용함으로써, 상기 백라이트 유닛의 정면 휘도가 백라이트 유닛의 전면에서 일정한 효과가 있다.
이어서, 도 4를 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도광판을 자세히 검토하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판을 도시한 단면도이다. 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판(202)은 상기 백라이트 유닛의 광학시트(110)의 배면에 배치된다. 이 때, 상기 도광판(202)은 다중층으로 이루어질 수 있다. 자세하게는, 상기 도광판(202)은 다수개의 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b)으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 다수개의 제 1 굴절률층(202a), 제 2 굴절률층(202b)은 광이 입사되는 방향으로 배치되고, 상기 제 1 굴절률층(202a), 제 2 굴절률층(202b)이 교대로 배치된다. 그리고, 상기 도광판(202) 측면에는 광원(120)이 배치된다.
자세하게는, 상기 광원(120)은 상기 도광판(202)의 제 1 굴절률층(202a)의 일 측면에 인접하여 배치된다. 그리고, 상기 제 1 굴절률층(202a)의 다른 일 측면에 접하여 제 2 굴절률층(202b)이 배치되고, 상기 제 2 굴절률층(202b)의 다른 일 측면에 접하여 다른 제 1 굴절률층(202a)이 배치되며, 상기 제 1 굴절률층(202a)의 다른 일 측면에 접하여 다른 제 2 굴절률층(202b)이 배치된다. 이와 같은 구성으로 상기 도광판(202)이 다중층으로 구성된다.
상기 광원(120)으로부터 발생하는 광이 상기 도광판(202)으로 입사되면, 상기 광은 도광판(202)의 제 1 굴절률층(202a)을 통과하여 상기 제 1 굴절률층(202a)과 제 2 굴절률층(202b)의 경계에 도달한다. 이 때, 상기 제 1 굴절률층(202a)과 제 2 굴절률층(202b)의 굴절률 차이로 인해 각 매질의 경계층에서 반사된 광의 일부분은 상기 백라이트 유닛의 상면으로 출사된다. 그리고, 나머지 일부분의 광은 상기 제 1 굴절률층(202a)의 일 측면과 접하여 배치되는 제 2 굴절률층(202b)으로 입사된다.
이 후, 상기 제 2 굴절률층(202b)으로 입사된 광은 상기 제 2 굴절률층(202b) 및 상기 제 2 굴절률층(202b)의 일 측면과 접하여 배치되는 제 1 굴절률층(202a)의 경계에 도달하게 된다. 이 때, 상기 제 2 굴절률층(202b)과 제 1 굴절률층(202a)의 굴절률 차이로 인해 각 매질의 경계층에 반사된 광의 일부분은 상기 백라이트 유닛의 상면으로 출사된다.
그리고, 나머지 일부분의 광은 상기 제 2 굴절률층(202b)의 일 측면과 접하여 배치되는 다른 제 1 굴절률층(202a)으로 입사된다. 상기 광원(120)으로부터 상기 도광판(202)으로 입사되는 광은 이와 같은 광 경로를 가짐으로써, 상기 백라이트 유닛의 전면에서 액정패널 방향으로 출사되는 광이 일정한 휘도를 가지고 출사될 수 있다.
또한, 상기 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b)은 경사지는 형태로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b)은 동일한 경사 각도를 가질 수 있다. 이 때, 상기 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b)의 경사 각도는 100o 내지 150o일 수 있다.
상기 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b)이 경사지는 형태로 배치됨으로써, 광의 반사와 투과가 동시에 일어날 수 있다. 자세하게는, 상기 도광판(202)으로 입사되는 광의 일부분은 제 1 굴절률층(202a)과 제 2 굴절률층(202b)의 경계에서 상기 액정패널 방향으로 반사가 일어날 수 있다.
그리고, 반사가 일어나지 않은 나머지 광은 상기 도광판(202)의 다른 굴절률을 갖는 층으로 투과될 수 있다. 이 때, 상기 광이 다수개의 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b)으로 이루어진 도광판(202)을 통과함으로써, 상기 백라이트 유닛의 정면 휘도가 증가하는 효과가 있다.
또한, 상기 도광판(202) 상면에는 상기 제 1 굴절률층(202a)과 제 2 굴절률층(202b) 사이에 배치되는 광방향전환 필름(210)을 더 포함할 수 있다. 자세하게는, 상기 광방향전환 필름(210)은 상기 도광판(202) 상면에 배치되고, 상기 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b)이 경사진 영역에 배치될 수 있다. 이 때, 상기 광방향전환 필름(210)의 경사 각도는 100o 내지 150o일 수 있다. 즉, 상기 광방향전환 필름(210)의 경사 각도는 상기 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b)의 경사 각도와 동일할 수 있다. 상기 도광판(202)의 상면에 광방향전환 필름(210)를 배치함으로써, 액정패널 방향으로 출사되는 광 효율이 향상될 수 있다.
상기 광방향전환 필름(210)은 반사 필름일 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 또는 은반사 필름일 수 있다.
다만, 상기 광방향전환 필름(210)의 배치 영역은 이에 한정되지 않으며, 상기 광방향전환 필름(210)은 특정 영역에 배치된 상기 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b) 사이에 배치될 수 있다. 자세하게는, 상기 광방향전환 필름(210)은 상기 도광판(202)의 휘도가 떨어지는 영역에 배치된 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b)의 사이에만 배치될 수도 있다.
그리고, 상기 제 1 굴절률층(202a)은 상기 제 2 굴절률층(202b)보다 낮은 굴절률을 갖는다. 자세하게는, 상기 제 1 굴절률층(202a)은 1.35 내지 1.49의 굴절률을 갖고, 상기 제 2 굴절률층(202b)은 1.5 내지 1.7의 굴절률을 갖는다.
또한, 상기 도광판(202) 배면에는 리플렉터 시트(130)가 배치될 수 있다. 상기 리플렉터 시트(130)는 광원에서 발광된 빛을 반사하여 광효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다수개의 제 1 굴절률층(202a) 및 제 2 굴절률층(202b)으로 이루어지는 도광판(202) 상에 광방향전환 필름(210)을 배치함으로써, 상기 백라이트 유닛의 정면 휘도가 증가하는 효과가 있다.
이어서, 도 5 내지 도 6을 참조하여, 비교예와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판의 광경로를 살펴보면 다음과 같다. 도 5는 비교예에 따른 도광판의 광경로를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판의 광경로를 나타낸 것이다.
비교예에 따른 도광판은 하나의 층으로만 이루어짐으로써, 하나의 굴절률만 갖는다. 그리고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판은 제 1 굴절률층 및 제 2 굴절률층이 광이 입사되는 방향으로 다수개가 교대로 배치되어 이루어짐으로써, 제 1 굴절률층의 굴절률과 제 2 굴절률층의 굴절률이 교대로 나타난다.
여기서, 비교예에 따른 도광판의 굴절률은 1.49이다. 그리고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판의 제 1 굴절률층의 굴절률은 1.49이고, 제 2 굴절률층의 굴절률은 1.60이다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판은 제 1 굴절률층 및 제 2 굴절률층이 경사진 형태로 배치된다. 이 때, 경사 각도는 150o 이다. 그리고, 비교예과 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판에 입사되는 광량은 동일하다.
도 5를 참조하면, 비교예에 따른 도광판의 측면에 입사되는 광이 직진성을 가지고 그대로 도광판을 통과한다. 즉, 도광판 상면으로 출사되는 광량이 아주 미비함을 알 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판의 제 1 굴절률층의 일 측면에 입사되는 광 중 일부는 제 1 굴절률층과 제 2 굴절률층의 경계에서 굴절되어 도광판 상면으로 출사된다. 그리고, 나머지 광은 직진성을 가지고 제 2 굴절률층으로 입사된다. 이를 통해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판은 비교예에 다른 도광판보다 정면으로 출사되는 광량이 많은 것을 알 수 있다.
이어서, 도 7 내지 도 8을 참조하여, 비교예와 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판의 정면 휘도를 살펴보면 다음과 같다. 도 7는 비교예에 따른 도광판의 정면 휘도를 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판의 정면 휘도를 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 비교예에 따른 도광판의 정면에서 출사되는 광은 넓은 영역으로 퍼짐으로써, 정면 휘도가 낮은 것을 알 수 있다. 그리고, 도 8을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도광판의 정면에서 출사되는 광은 정면으로 출사되는 광량이 많음으로써, 정면 휘도가 높은 것을 알 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.
100: 액정패널 110: 광학 필름
140: 커버바텀 150: 가이드 패널
200: 도광판

Claims (15)

  1. 광학시트;
    상기 광학시트 배면에 배치되고, 다충증으로 이루어지는 도광판; 및
    상기 도광판 배면에 배치되고, 상기 광학시트 및 도광판 측면으로 연장되는 커버 바텀; 및
    상기 도광판 측면에 배치되는 광원;을 포함하고,
    상기 도광판은 광이 입사되는 방향으로 다수개의 제 1 굴절률층과 제 2 굴절률층이 교대로 그리고 경사진 형태로 배치되고,
    상기 제 1 굴절률층은 상기 제 2 굴절률층의 굴절률보다 더 낮은 굴절률을 가지고, 상기 제 1 굴절률층이 상기 광원에 인접하게 상기 제 2 굴절률층보다 먼저 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 굴절률층과 제 2 굴절률층의 경사 각도는 100o 내지 150o인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 굴절률층은 1.35 내지 1.49의 굴절률을 갖고,
    상기 제 2 굴절률층은 1.5 내지 1.7의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 굴절률층은 폴리메틸 메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate))로 이루어지고, 상기 제 2 굴절률층은 폴리카보네이트(polycarbonate)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 제 2 굴절률층에 인접하게 배치되는 제 3 굴절률층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 굴절률층, 제 2 굴절률층 및 제 3 굴절률층은 경사진 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 굴절률층, 제 2 굴절률층 및 제 3 굴절률층의 경사진 각도는 100o 내지 150o인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 굴절률층은 상기 제 1 굴절률층보다 높은 굴절률을 갖고,
    상기 제 3 굴절률층은 상기 제 2 굴절률층보다 높은 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 굴절률층과 제 2 굴절률층의 경계에 배치되는 광방향전환 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 광방향전환 필름의 경사 각도는 상기 제 1 굴절률층 및 제 2 굴절률층의 경사 각도와 동일한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 광방향전환 필름은 반사 필름인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 액정패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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