KR20010063569A - 엘시디(ｌｃｄ) 표시장치의 도광판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display) 표시장치에서, 백 라이트(back light)를 공급하는 도광판의 망점에 관한 것으로, 휘도가 높은 부분에는 원형의 망점이 형성되고, 휘도가 낮은 부분에는 점진적 곡률 변화에 의한 다각형의 망점이 형성되도록 설계하며, 상기 휘도가 높은 부분에 형성되는 망점보다 휘도가 낮은 부분에 형성된 망점이 더 크게 형성되도록 설계한 것이다. 따라서 백 라이트의 밝기를 더 향상시키고 망점 인쇄를 보다 쉽게 할 수 있다.

Description

엘시디(ＬＣＤ) 표시장치의 도광판{Light guide panel of LCD device}

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display) 표시장치에 관한 것으로, 특히 백 라이트(back light)를 공급하는 도광판의 망점에 관한 것이다.

최근 CRT(Cathode Ray Tube, 브라운관)가 주도해온 표시장치 시장이 가볍고 ??고 휴대하기도 용이한 LCD의 제조의 기술적 발전 및 그 응용 범위가 넓어짐에 따라 점차 쇠퇴하고, 반면 LCD는 수요가 늘어 2000년초에는 CRT와 대체되면서 그 시장과 기술이 CRT를 능가 할 것으로 예상되고 있다.

이러한 LCD 표시장치는 최근 노트 북 컴퓨터(Note-Book computer), 모니터(Monitor) 등에서 널리 사용되고 있다.

이와 같은 LCD 표시장치에는, CRT와 같이, 자체 발광 능력이 없으므로 백 라이트라는 광원을 사용하여 그림 또는 글자 등을 더욱 선명하게 표현하고 야간에는 밝을 화상을 제공하므로 비로소 표시장치의 역할을 한다.

도 1은 일반적인 백 라이트가 장착된 LCD 표시장치의 구조도이고, 도 2는 도 1에서 백 라이트부를 더욱 상세하게 나타낸 것이다.

즉, 백 라이트가 장착된 LCD 표시장치는, 도 1에서와 같이, 화상 신호가 표시되는 LCD 모듈(1)과, 빛을 발광하는 램프(3)와, 상기 램프(3)에서 발광된 빛을 상기 LCD 모듈(1)의 전면에 균일하게 공급하는 백 라이트부(2)과, 상기 램프(3)에서 발광된 빛이 모두 상기 백 라이트부(2)로 조사되도록 빛을 반사시키는 반사 가이드(4) 등으로 구분할 수 있다.

여기서, 상기 LCD 모듈(1)은, 도면에는 도시되지 않았지만, 상하 유리 기판 사이에 액정이 주입되어 있다. 즉, 하측 유리 기판에는 일정한 간격을 갖고 일 방향으로 복수개의 주사 라인(게이트 라인)이 배열되고, 상기 각 주사 라인에 수작한 방향으로 일정한 간격으로 복수개의 데이터 라인이 배열되며, 각 주사 라인과 데이터 라인이 교차되어 형성되는 각 화소 영역에는 화소 전극과 박막 트랜지스터가 배열된다. 이 때, 각 박막 트랜지스터는 상기 주사 라인의 신호에 따라 상기 데이터 라인의 화상 신호를 각 화소 전극에 공급하도록 구성된다.

그리고, 백 라이트부(2)는, 도 2와 같이, 각종 시트류, 램프(3) 및 반사 가이드(4)등을 한 단위체로 묶어주기 위해 폴리 카보네이트 재질로 사출 성형에 의해 만들어진 서포트 메인(Support main)(5)에 차례로 반사 시트(6), 도광판(7), 확산 시트(8), 두 장의 프리즘 시트(9, 10), 및 보호 시트(11)가 적층된다.

여기서, 반사 시트(6)는 도광판(7) 하측에 형성되어 도광판(7) 하부로 빠져나가는 빛을 상면으로 반사시켜주는 역할을 한다.

상기 도광판(7)은 상기 램프에서 발광된 빛을 상기 LCD 모듈(1) 전체에 균일한 밝기로 유도하는 부품이다. 이와 같은 도광판(7)은 모양에 따라 평판(Flat)형 도광판과 쐐기형(Wedge) 도광판으로 나눌 수 있는데 모두다 투명한 아크릴를 소재로하여 배면에는 광을 산란시키는 일정한 모양의 망점(pattern)이 형성되어 있다. 이 망점은 램프와의 거리에 따라 크기의 변화와 밀집 정도의 차이를 가지고 있으며, 이러한 형상을 갖는 망점을 가공하는 방법으로는 스크린 인쇄, 사출 성형 및 기계 가공 등이 있다.

즉, 도광판(7)은 램프(3)로부터 방출되는 광을 도광판 전 면적에 걸쳐 일정량의 밝기로 균일하게 분포해야 한다. 램프(3)로부터 방출되는 빛은 거리의 제곱에반비례하여 그 세기가 약해지고 또한 램프(3)로부터 거리가 멀어질수록 램프와 평행한 방향은 2차원 이상의 밝기 분포를 가지므로 적정량의 광을 분배하여 반사 시켜주기 위해서는 망점이 거리에 따라 크기가 다르게 분포되어야 한다. 즉, 산란되는 빛의 밝기는 램프의 밝기 및 도광판의 투과율에 비례하지만 램프와의 거리에는 반비례한다. 이를 입광되는 빛의 강도라하면 특정부위의 휘도는 인쇄 면적에 입사되는 빛의 총 강도의 곱에 비례한다.

상기 확산 시트(8)는 상기 도광판(7)에 인쇄된 망점에 부딪혀 상면으로 나오는 빛을 확산시켜주는 역할을 한다.

상기 두 장의 프리즘 시트(9, 10)는 상기 확산 시트(8)를 통해 나오는 빛을 효과적으로 상기 LCD 모듈(1)쪽으로 모아주는 역할을 한다.

그리고 상기 보호 시트(11)는 상기 각 시트를 보호하는 역할을 한다.

또한, 상기 램프(3)는 소형 형광등으로서 상기 LCD 모듈의 일측 면에 상응하는 길이를 갖는 선의 행태로 장착되어 기본적인 광을 발광한다.

이와 같은 LCD 표시장치에 있어서 종래의 도광판에 형성된 망점의 구조는 다음과 같다.

도 4a 내지 4d는 종래의 LCD 표시장치의 도광판의 구성도이다.

도 4a는 도광판(7)에 수직 수평 방향으로 일정 주기를 가진 규칙적인 배열 형태로 원형의 망점(12)을 형성한 것으로, 각 망점(12)의 크기는 램프에 근접할수록 작고 램프에서 멀리 떨어질수록 크다.

도 4b는 도광판(7)에 수직 수평 방향으로 일정 주기를 가진 규칙적인 배열형태로 사각형의 망점(13)을 형성한 것으로, 각 망점(13)의 크기는 램프에 근접할수록 작고 램프에서 멀리 떨어질수록 크다.

도 4c는 도광판(7)에 대각선 방향으로 일정 주기를 가진 규칙적인 배열 형태로 원형의 망점(12)을 형성한 것으로, 각 망점(12)의 크기는 램프에 근접할수록 작고 램프에서 멀리 떨어질수록 크다.

도 4d는 도광판(7)에 대각선 방향으로 일정 주기를 가진 규칙적인 배열 형태로 사각형의 망점(13)을 형성한 것으로, 각 망점의 크기는 램프에 근접할수록 작고 램프에서 멀리 떨어질수록 크다.

이와 같은 망점(12, 13)은 스크린 인쇄 방식으로 인쇄된다.

이와 같이 구성된 도광판을 구비한 LCD 표시장치의 백 라이트부의 동작은 도 3과 같다.

즉, 램프(3)에서 발광된 빛은 반사 가이드(4)에 의해 반사되어 상기 도광판(7)에 입사된다. 이와 같이, 도광판(7)에 입사된 빛은 도광판의 배면에 인쇄된 망점(12, 13)들에 의해 산란되어 LCD 모듈(1)쪽으로 균일하게 방출한다.

그러나 이와 같은 종래의 망점이 형성되는 도광판에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 원형의 망점은 그 상을 재현하는 방법인 스크린 인쇄 방식에서 가장 인쇄성이 양호하다. 그러나 원형의 망점은 그것이 인쇄되는 투명 아크릴의 도광판 두께가 변함에 따라 인쇄성에 문제가 있다.

일반적으로 두께가 두꺼울 경우 망점의 주기가 짧아도 되고 커져도 된다. 왜냐하면, 도광판의 두께가 두꺼우면 상대적으로 많은 양의 빛이 입광되므로 망점의 크기가 작아도 충분한 특성을 얻을 수 있고 더불어 주기가 짧을 경우 원의 크기도 작아지고, 주가가 클 경우 원의 크기도 커지기 때문이다. 따라서, 도광판의 두께가 두꺼우면 망점 주기내에 실질적인 원의 크기가 60%이하에서도 충분한 특성을 갖는다.

그러나, 도광판의 두께가 ??을 경우, 망점의 주가가 크고 망점의 크기가 크면 백 라이트의 전면 외관 특성상 망점 형상이 비치게 되어 제품이 불량 처리되기 때문에 망점의 주기도 작고 망점의 크기도 작도록 인쇄를 해야한다. 이와 같이, 주기가 작으면 램프와 먼 거리에 있는 위치는 최대 크기의 망점이 형성되어야 하는데 이 때 형성되는 원의 크기는 주기가 큰 원의 망점보다 상대적으로 단위 면적당 인쇄되는 원의 크기가 커지기 때문에 인쇄 시 번지는 결과를 가져와 인접한 원끼리 붙기 쉽거나 붙은 현상이 발생하여 생산성을 저하시킨다.

예를 들면, 가로 및 세로로 0.7mm의 주기를 가지는 원형 망점의 경우 인접한 망점끼리 붙지 않은 최대 망점의 크기는 반지름이 0.35mm이하여야 한다. 이 반지름에 대한 최대 면적은 0.385mm²으로써 전체 면적의 78.6%에 해당된다. 다시말하면, 전체면 적의 78.6% 이상일 때 인점한 원형의 망점은 서로 붙기 시작한다. 그러나 인쇄 시 기본적으로 약 0.02 내지 0.025mm 정도 번지므로 이를 감안하면 실질적인 최대 원의 크기는 반지름이 0.325 내지 0.33mm이고 면적은 67.7 내지 69.8% 로 더욱 낮아진다.

따라서, 원형의 망점 크기가 200㎛이하일 경우 형상과 크기를 재현하기 어렵고, 또한 유기 화합물인 액체 잉크(Ink)를 사용하여 인쇄하므로 인접한 거리가 100㎛ 이하에서는 다량 인쇄 시 두 형상이 달라 붙은 번짐 현상이 발생하여 생산성이 낮아지고 제품의 불량을 초래한다.

둘째, 사각형의 망점을 인쇄할 경우, 한 변의 1/2길이(원의 반지름에 해당한 길이)가 0.35mm이하에서 인접 사각형의 망점끼리 붙지 않고 전체 면적에 대해 최대 99.9%의 면적을 표현할 수는 있지만, 사각형의 망점의 경우 인쇄시 구현할 수 있는 최소 크기가 원형의 망점에 비해 커야한다. 그 이유는 제판이라고 하는 스크린 인쇄 재료의 특성상 크기가 너무 작을 경우 사각형의 모서리 부분의 재현이 안되거나 면적이 작아 지므로 도광판의 특성이 저하된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 원형의 망점과 사각형의 망점의 장점만을 이용하여 원형 망점과 사각 망점을 동시에 구현하여 제조가 용이하개 특성이 향상된 도광판을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 LCD 표시장치의 구조도

도 2는 종래의 LCD 표시장치의 서포트 메인의 구조도

도 3는 일반적인 LCD 표시장치의 도광판의 원리 설명도

도 4a 내지 4d는 종래의 LCD 표시장치의 도광판의 구성도

도 5는 본 발명 제 1 실시예의 도광판 구성도

도 6는 본 발명 제 2 실시예의 도광판 구성도

도 7는 본 발명 제 3 실시예의 도광판 구성도

도 8는 본 발명 제 4 실시예의 도광판 구성도

도 9는 본 발명 제 5 실시예의 도광판 구성도

도 10은 종래와 본 발명에 따른 도광판의 빛의 밝기 비교도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

3 : 램프 7 : 도광판

12, 13 : 망점

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LCD 표시장치의 도광판은 백 라이트를 구비한 LCD 표시장치에 있어서, 휘도가 높은 부분에는 원형의 망점이 형성되고, 휘도가 낮은 부분에는 점진적 곡률 변화에 의한 다각형의 망점이 형성됨에 그 특징이 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LCD 표시장치의 도광판은 상기 휘도가 높은 부분에 형성되는 망점보다 휘도가 낮은 부분에 형성된 망점이더 크게 형성됨에 또 다른 특징이 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LCD 표시장치의 도광판은 상기 휘도가 높은 부분에서 회도가 낮은 부분의 방향으로 상기 원형의 망점이 상기 사각형의 망점으로 면적비의 변화 기울기에 따라 반전되게 설계하고, 거리에 따른 면적의 변동분 만큼 변화가 일어나는 지점의 원의 면적을 사각형의 면적 계산식으로 바꿔 원의 지름은 사각형 한 변의 길이에 수렴하도록 하고, 동시에 수렴한 만큼 사각의 각 모서리 방향으로는 크게하여 기본적인 면적은 변동이 없이 모양 변화가 이루어질수 있도록 설계함에 또 다른 특징이 있다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 LCD 표시장치의 도광판은, 도광판 전 영역에서 균일한 휘도를 얻기 위해서 다차항를 이용해 설계 했다. 램프와 가까울수록 휘도가 높고 멀수록 휘도가 낮기 때문에 휘도가 높은 곳은 망점의 크기를 작게하고 휘도가 낮은 곳에서는 망점의 크기를 크게 했다. 그리고, 망점의 크기가 작은 곳에서는 망점를 원형으로 설계하여 인쇄성을 좋게하고 망점의 크기가 큰 곳에서는 망점을 사각형으로 설계하여 인쇄성 및 인쇄 면적 비가 99.9%까지 구현할 수 있도록 한 것이다. 따라서 후방으로 빠져나가는 약 10%의 빛 중 2-3% 정도를 전면으로 반사할 수 있도록 한 것이다.

또한, 망점이 바뀌는 부분이 화면상에 백색 띠 또는 흑색 띠로 나타날 수 있기 때문에 여러 단계를 걸쳐 원형에서 사각형으로 반전되게 하였으며, 면적비의 변화 기울기에 따라 반전되는 단계를 조절할 수 있게 한 것이다. 반전되어 가는 과정은 거리에 따른 면적의 변동분 만큼 변화가 일어나는 저점의 원의 면적을 사각형의 면적 계산식으로 바꿔 원의 지름은 사각형 한변의 길이에 수렴(줄어들면서)하게끔 하였고, 동시에 수렴한 만큼 사각의 각 모서리 방향으로는 크게하여 기본적인 면적은 변동이 없이 모양 변화가 이루어질수 있도록 설계한 것이다. 또한 반전되는 위치는 거리를 계산하여 임의 선택이 가능하도록 설계한 것이다.

도 5는 본 발명 제 1 실시예의 도광판 구성도이다.

본 발명 제 1 실시예의 LCD 표시장치의 도광판은, 하나의 램프를 이용할 경우를 나타낸 것으로, 도광판 일측(화면 구성으로 보면 상측 또는 하측)에 램프(3)를 설치하고, 상기 램프(3)에 인접한 부분의 밝은 부분에는 원형의 망점(12)이 형성되고, 램프(3)에서 멀리 떨어져 어두운 부분에는 사각형의 망점(13)이 형성된다. 이 때 상기 원형의 망점(12)에서 사각형의 망점(13)으로 갈수록 원형에서 사각형 모양으로 변형된다.

그리고, 망점(12, 13)의 크기는 원형의 망점(12)보다 사각형의 망점(13)이 더 크다. 즉, 상기 램프(3)에서 멀어질수록 망점(12, 13)의 크기(면적)가 더 커진다.

이 때, 각 망점(12, 13)은 대각선 방향으로 배열된다.

도 6는 본 발명 제 2 실시예의 도광판 구성도이다.

본 발명 제 2 실시예의 LCD 표시장치의 도광판은 하나의 램프를 LCD 화면의 일측(좌측 또는 우측)에 설치하고 망점(12, 13)의 구성을 상기 제 1 실시예와 같이구성한 것이다.

도 7는 본 발명 제 3 실시예의 도광판 구성도이다.]

본 발명 제 3 실시예의 도광판은 두 개의 램프를 이용할 경우를 나타낸 것으로, 도광판 양측(화면 구성으로 보면 상측 및 하측)에 각각 램프(3)를 설치하고, 상기 램프(3)에 인접한 부분의 밝은 부분에는 원형의 망점(12)이 형성되고, 램프(3)에서 멀리 떨어져 어두운 부분에는 사각형의 망점(13)이 형성된다. 이 때 상기 원형의 망점(12)에서 사각형의 망점(13)으로 갈수록 원형에서 사각형 모양으로 변형된다. 그리고, 망점(12, 13)의 크기는 원형의 망점(12)보다 사각형의 망점(13)이 더 크다. 즉, 상기 램프(3)에서 멀어질수록 망점의 크기(면적)가 더 커진다.

즉, 램프(3)가 설치된 양측에서는 원형의 망점(12)이 형성되고 가운데 부분에는 사각형의 망점(13이 형성되며, 램프(3)에서 멀어질수록 망점(12, 13)의 크기가 커진다. 그리고 망점(12, 13)의 배열이 대각선 방향으로 배열된다.

도 8는 본 발명 제 4 실시예의 도광판 구성도이다.

본 발명 제 4 실시예의 LCD 표시장치의 도광판은, 하나의 램프를 이용할 경우에서 망점(12, 13)을 수직/수평 방향으로 배열한 것이다. 즉 도광판 일측(화면 구성으로 보면 상측 또는 하측)에 램프(3)를 설치하고, 상기 램프(3)에 인접한 부분의 밝은 부분에는 원형의 망점(12)을 형성하고 램프(3)에서 멀리 떨어져 어두운 부분에는 사각형의 망점(13)을 형성하되, 각 망점(12, 13)을 대각선 방향이 아닌 수직/수평 방향으로 배열한 것이다.

도 9는 본 발명 제 5 실시예의 LCD 표시장치의 도광판 구성도이다.

본 발명 제 5 실시예의 도광판은 두 개의 램프를 이용하고 망점을 수직/수평 방향으로 배열한 것이다.

이 밖에 도면에는 도시되지 않았지만, 세 개의 램프를 도광판의 상하측과 좌측 또는 우측에 배치하고, 상기 실시예에서 언급한 바와 같이, 상기 각 램프(3)에 인접한 부분의 밝은 부분에는 원형 망점을 형성하고 램프(3)에서 멀리 떨어져 어두운 부분에는 사각형의 망점을 형성하여도 같은 효과를 얻는다.

물론 이와같은 실시예에서도 망점을 대각선 방향으로 배열하거나 수직/수평 방향으로 배열할 수 있다.

도 10은 종래의 도광판과 본 발명의 도광판에 따른 빛의 밝기를 나타내었다.

도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 종래의 도광판에 비해 본 발명의 도광판이 램프에서 멀리 떨어진 부분에서 더 밝음을 알 수 있다. 그 이유는 망점의 크기가 큰 곳에서는 망점을 사각형으로 설계하여 인쇄성 및 인쇄 면적 비가 99.9%까지 구현할 수 있도록 하므로 빛 중 2-3% 정도를 전면으로 반사할 수 있도록 하였기 때문인 것으로 생각된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 LCD 표시장치의 도광판에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 망점의 크기가 작은 곳에서는 망점을 원형으로 설계하므로 인쇄성을 향상시키게 되어 수율을 향상시킨다.

둘째, 망점의 크기가 큰 곳에서는 망점을 사각형으로 설계하므로 인쇄성 및 인쇄 면적 비가 99.9%까지 구현할 수 있도록 하므로 후방으로 빠져나가는 빛 중 2-3% 정도를 전면으로 반사할 수 있다.

Claims (3)

1. 백 라이트를 구비한 LCD 표시장치에 있어서,

   휘도가 높은 부분에는 원형의 망점이 형성되고, 휘도가 낮은 부분에는 점진적 곡률 변화에 의한 다각형의 망점이 형성됨을 특징으로 하는 LCD 표시장치의 도광판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 원형의 망점 및 다각형의 망점은 대각선 또는 수직/수평 방향으로 배열됨을 특징으로 하는 LCD 표시장치의 도광판.
3. 빛을 발광하는 램프 및 상기 램프에서 발광된 빛을 LCD 모듈에 균일하게 방출하는 도광판을 구비한 LCD 표시장치에 있어서,

   상기 도광판의 측면에 적어도 하나 이상의 램프가 형성되고, 상기 각 램프에 가까운 부분에는 원형의 망점이 형성되고 상기 램프로부터 멀리 떨어진 부분에는 사각형의 망점이 형성되며, 상기 램프에 가까운 부분에 형성된 망점보다 상기 램프로부터 멀리 떨어진 부분에 형성됨 망점이 더 크게 형성됨을 특징으로 하는 LCD 표시장치의 도광판.