KR20050030724A - 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치 Download PDF

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이정환
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Abstract

박형화를 구현하면서 표시 품질을 향상시킬 수 있는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치가 개시되어 있다. 백라이트 어셈블리는 광원에서 발생된 광이 입사되는 입사면, 입사면의 일단부로부터 연장되는 반사면 및 입사면의 타단부로부터 연장되는 출사면을 포함하는 도광판을 구비한다. 반사면은 소정 각도로 기울어진 제1 반사면 및 입사면과 수직한 방향으로 연장된 제2 반사면을 포함하며, 출사면은 입사면과 수직한 방향으로 형성된 제1 출사면 및 소정 각도로 기울어진 제3 출사면은 포함한다. 또한, 백라이트 어셈블리는 도광판의 반사면 측에 배치되어 광의 반사를 방지하는 광흡수층을 더 구비한다. 따라서, 도광판의 반사면 측에 실장되는 반사판 및 출사면 상에 안착되는 다수의 광학 시트로 인한 두께의 증가를 방지하고, 입광부에서 발생하는 빛샘 현상을 제거하여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치{BACK LIGHT ASSEMBLY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
본 발명은 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박형화를 구현하면서 표시 품질을 향상시킬 수 있는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device, LCD)는 액정(Liquid Crystal, LC)을 이용하여 영상을 디스플레이 하는 평판 표시장치(flat display device)의 하나이다. 이러한 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널 및 상기 액정표시패널의 후면에 배치되어 광을 공급하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
또한, 상기 액정표시장치는 상기 백라이트 어셈블리의 설계에 따라, 무게, 부피 및 소비 전력 등이 결정된다. 특히, 휴대폰, PDA 등과 같은 중소형 제품에서는 경량, 박형 및 저 소비 전력에 대한 설계가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 대응하여 상기 백라이트 어셈블리의 개발이 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치에 이용되는 백라이트 어셈블리를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 백라이트 어셈블리(50)는 광을 발생하는 광원(10) 및 상기 광원에서 발생된 광을 가이드하여 특정 방향으로 출사시키는 도광판(20)을 구비한다.
상기 광원(10)은 상기 백라이트 어셈블리(50)의 박형 및 저 소비 전력을 위해 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)가 사용된다.
상기 도광판(20)은 상기 광원(10)에서 발생된 광을 입사받는 입사면(21), 상기 입사면(21)의 일단부로부터 수직하게 연장되는 반사면(22) 및 상기 일단부와 마주보는 타단부로부터 상기 반사면(22)과 평행하도록 연장되고 상기 입사면(21)으로 입사된 광을 출사하는 출사면(23)을 포함한다.
이때, 상기 도광판(20)은 상기 출사면(23)과 상기 반사면(22)이 서로 평행한 플랫한 형태를 가지며, 상기 입사면(21)의 높이(h)와 상기 반사면(22)과 상기 출사면(23) 사이의 이격 거리(d)가 동일한 구조를 갖는다.
한편, 상기 백라이트 어셈블리(50)는 상기 출사면(23) 상에 배치되며, 상기 출사면(23)을 통해 출사되는 광의 광학 특성을 향상시키기 위한 다수의 광학 시트(30)를 구비한다. 또한, 상기 반사면(22)의 하부에는 상기 도광판(20)으로부터 누설되는 광을 반사하여 상기 백라이트 어셈블리(50)의 광 효율을 향상시키기 위한 반사판(40)이 배치된다.
이와 같은 구성을 갖는 종래의 백라이트 어셈블리(50)는 상기 광원(10)의 크리에 따라, 상기 입사면(21)의 높이(h) 및 상기 이격 거리(d)가 결정된다. 즉, 상기 광원(10)의 크기가 증가됨에 따라, 상기 입사면(21)의 높이(h) 및 상기 이격 거리(d)가 증가되며, 또한, 상기 광학 시트(30) 및 상기 반사판(40)을 포함한 상기 백라이트 어셈블리(50)의 전체적인 두께(t)가 증가된다. 반면, 상기 광원(10)의 크기를 감소시킴에 따라, 상기 백라이트 어셈블리(50)의 전체적인 두께(t)를 감소시킬 수 있다.
그러나, 상기 광원(10)의 크기를 감소시켜 상기 백라이트 어셈블리(50)의 전체적인 두께(t)를 감소시키는 것에는 한계가 있으며, 상기 광학 시트(30) 또는 상기 반사판(40)을 제거하거나, 보다 얇은 고가의 제품을 사용하지 않는 한, 상기 백라이트 어셈블리(50)의 전체적인 두께(t)를 더 이상 줄일 수 없는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제를 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 전체적인 두께를 감소시키면서 표시 품질을 향상시킬 수 있는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 백라이트 어셈블리를 갖는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 백라이트 어셈블리는 광을 발생하는 광원, 도광판, 상기 광원과 도광판을 수납하는 수납용기 및 반사판을 포함한다.
상기 도광판은 상기 광원에서 발생된 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면의 일단부로부터 연장되는 출사면 및 상기 입사면의 타단부로부터 연장되는 반사면을 포함한다. 여기서, 상기 반사면은 상기 입사면의 타단부로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 제1 반사면 및 상기 제1 반사면으로부터 상기 입사면과 수직한 방향으로 연장되는 제2 반사면으로 이루어진다.
상기 반사판은 상기 반사면과 상기 수납용기 사이에 실장되어 상기 반사면으로 누설되는 광을 다시 상기 도광판으로 반사시킨다.
또한, 상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 액정표시장치는 광을 발생하는 광원, 도광판, 상기 광원과 도광판을 수납하는 수납용기 및 액정표시패널을 포함한다.
상기 도광판은 상기 광원에서 발생된 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면의 일단부로부터 연장되는 출사면, 상기 입사면의 타단부로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 제1 반사면 및 상기 제1 반사면으로부터 상기 입사면과 수직한 방향으로 연장되는 제2 반사면을 포함한다.
상기 액정표시패널은 상기 출사면 상부에 배치되며, 상기 출사면에서 출사되는 광을 이용하여 영상을 표시한다.
이러한 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 따르면, 도광판의 반사면이 입사면으로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 제1 반사면 및 상기 입사면과 수직한 방향으로 연장되는 제2 입사면으로 이루어짐으로써, 전체적인 두께를 감소시키며, 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(1000)는 광을 발생하는 광원(200), 상기 광원(200)으로부터 입사된 광을 가이드하여 특정 방향으로 출사시키는 도광판(300), 상기 광원(200)과 상기 도광판(300)을 수납하는 수납용기(400) 및 상기 도광판(300)으로부터 누설되는 광을 반사하기 위한 반사판(500)을 포함한다.
구체적으로, 상기 광원(200)은 점상 광원의 형태를 갖는 다수의 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)로 이루어지며, 상기 도광판(300)의 일 측면에 배치되어 광을 발생한다.
상기 도광판(300)은 상기 광원(300)에서 발생된 광을 입사되는 입사면(310), 상기 입사면(310)의 일단부(310a)로부터 수직하게 연장되는 출사면(320) 및 상기 입사면(310)의 타단부(310b)로부터 연장되는 반사면(330)을 포함한다. 또한, 상기 반사면(330)은 상기 입사면(310)의 타단부(310b)로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 제1 반사면(332) 및 상기 제1 반사면(332)으로부터 상기 입사면(310)과 수직한 방향으로 연장되는 제2 반사면(334)으로 이루어진다. 이때, 상기 제1 반사면(332)은 상기 입사면(310)의 타단부(310b)로부터 연장되어 상기 출사면(320) 방향으로 기울어지며, 상기 입사면(310)과 상기 제1 반사면(332)이 이루는 내각은 0°보다 크고, 90°보다 작게 형성된다.
따라서, 상기 출사면(320)과 상기 제2 반사면(334) 사이의 이격 거리(d1)는 상기 입사면(310)의 높이(h)보다 작게 형성된다. 이때, 상기 입사면(310)의 높이(h)는 상기 광원(200)의 크기에 따라 결정된다. 즉, 상기 입사면(310)의 높이(h)는 상기 광원(200)의 크기와 동일하게 형성됨으로써, 상기 광원(200)으로부터 출사되는 광의 이용 효율을 높일 수 있다.
상기 반사판(500)은 상기 도광판(300)의 반사면(330)과 상기 수납용기(400) 사이에 배치되어, 상기 반사면(330)으로 누설되는 광을 다시 상기 도광판(300) 측으로 반사시킨다. 상기 반사판(500)의 두께(t1)은 상기 입사면(310)의 타단부(310b)와 상기 제2 반사면(334) 사이의 단차보다 작거나 같게 형성된다. 또한, 상기 반사판(500)은 상기 제2 반사면(334)과 대응되는 크기를 갖도록 형성된다.
따라서, 상기 반사판(500)은 상기 제2 반사면(334)과 상기 수납용기(400) 사이에 실장됨으로써, 상기 반사판(500)의 두께(t1) 만큼 상기 백라이트 어셈블리(1000)의 전체적인 두께(t2)가 증가되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 백라이트 어셈블리(1000)는 상기 도광판(300)의 출사면(320) 상부에 배치되며, 상기 출사면(320)으로부터 출사되는 광의 광학 특성을 향상시키기 위한 다수의 광학 시트(600)를 더 포함한다. 상기 다수의 광학 시트(600)는 광의 확산을 위한 확산 시트 또는 광의 집광을 위한 적어도 1매의 집광 시트로 이루어지며, 상기 출사면(320)으로 출사되는 광의 휘도 및 시야각 특성을 향상시키는 역할을 수행한다.
도 4는 도 2에 도시된 도광판을 구체적으로 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 4의 A 부분을 확대한 확대도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 도광판(300)은 상기 광원(200)에서 발생된 광이 입사되며, 소정의 높이(h)를 갖는 입사면(310), 상기 입사면(310)의 일단부(310a)로부터 수직하게 연장된 출사면(320) 및 상기 입사면(310)의 타단부(310b)로부터 연장되는 반사면(330)을 포함한다. 또한, 상기 반사면(330)은 상기 입사면(310)의 타단부(310b)로부터 소정 각도(α)로 기울어져 연장되는 제1 반사면(332) 및 상기 제1 반사면(332)으로부터 상기 출사면(320)과 평행하게 연장되는 제2 출사면(334)으로 이루어진다.
구체적으로, 상기 제1 반사면(332)은 상기 입사면(310)의 타단부(310b)로부터 일정 거리(d3)만큼 연장되며, 소정 각도(α)만큼 기울어지도록 형성된다. 이때, 상기 입사면(310)과 상기 제1 반사면(332)이 이루는 내각(α)은 0°보다 크고, 90°보다 작은 범위를 가지며, 바람직하게는, 상기 입사면(310)을 통해 입사된 광이 상기 제1 반사면(332)에서 투과되지 않고 모두 반사할 수 있는 전반사 조건을 만족하는 범위의 각도를 갖는다.
또한, 상기 제1 반사면(332)의 상기 연장 거리(d3)는 상기 내각(α) 및 상기 반사판(500)의 두께(t1) 등에 따라 변동될 수 있으나, 바람직하게는, 상기 광원(200)이 점광원 형태인 다수의 발광 다이오드로 이루어짐으로 인해 발생되는 비표시 영역에 대응하는 거리만큼 연장됨으로써, 전체적인 외곽 사이즈의 증가를 방지할 수 있다. 즉, 상기 발광 다이오드는 일정 각도의 범위 내에서만 광을 출사한다. 따라서, 상기 입사면(310)으로부터 일정 거리까지는 상기 발광 다이오드 사이에 대응하는 위치에 암부가 발생하며, 이로 인해 상기 일정 거리만큼은 표시 영역으로 사용하지 못하게 된다. 따라서, 상기 제1 반사면(332)의 연장 거리(d3)를 상기 비표시 영역과 대응시킴으로써, 표시 품질에는 영향을 미치지 않게 된다.
한편, 상기 제2 반사면(334)에는 상기 출사면(320)으로 출사되는 광의 휘도 균일성을 향상시키기 위한 반사 패턴(미도시)이 더 형성될 수 있다. 상기 반사 패턴은 상기 제2 반사면(334)으로 입사되는 광을 상기 출사면(320) 방향으로 산란 반사시키며, 상기 출사면(320)으로 출사되는 광량을 제어하여 휘도 균일성을 향상시킨다.
이와 같이, 상기 제1 반사면(332)을 소정 각도(α) 만큼 기울어지도록 형성함으로써, 상기 출사면(320)과 상기 제2 반사면(334) 사이의 이격 거리(d1)는 상기 입사면(310)의 높이(h)보다 작게 형성되며, 이로 인해, 상기 입사면(310)의 타단부(310b)와 상기 제2 반사면(334) 사이의 단차(d2) 만큼 상기 도광판(300)의 하부에는 여유 공간이 형성된다. 따라서, 상기 여유 공간에 상기 반사판(500)을 실장함으로써, 상기 백라이트 어셈블리(1000)의 두께를 감소시킬 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 도광판의 입사면과 제1 반사면이 이루는 내각을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 광원(200)에서 발생된 광은 0°~ 180°의 범위를 가지며 상기 도광판(300)의 입사면(310)에 입사된다. 이때, 상기 입사면(310)을 통해 입사된 광은 특정 임계각(θc)을 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 도광판(300)의 내부로 입사된다.
상기 임계각(θc)은 상기 입사면(310)으로 입사된 광이 상기 입사면(310)의 법선을 기준으로 상기 도광판(300)의 내부로 입사될 수 있는 최대 각도를 나타낸다. 이러한 임계각(θc)은 다음의 수학식 1 을 통해 구할 수 있다.
n1×sinθ1 = n2×sinθ2
여기서, n1은 광이 입사되기 전의 제1 매질의 굴절율이고, n2는 광이 입사된 후의 제2 매질의 굴절율이다. 또한, θ1은 입사면의 법선과 입사되는 광이 이루는 각도이며, θ2는 입사면의 법선과 출사되는 광이 이루는 각도이다.
따라서, 상기 광원(200)으로부터 상기 입사면(310)으로 입사되는 광의 제1 각도(θ1)를 0°에서 180°까지 변경하면서 상기 수학식 1 에 대입하면, 상기 도광판(300)의 내부로 입사되는 광의 제2 각도(θ2)의 범위를 구할 수 있다. 이처럼 구해진 상기 제2 각도(θ2)의 최대치가 곧 상기 임계각(θc)이 된다.
이와 같이, 상기 광원(200)으로부터 발생되어 상기 도광판(300)의 입사면(310)에 도달된 광은 상기 임계각(θc) 범위 내에서 상기 도광판(300)의 내부로 입사된다.
한편, 상기 도광판(300)의 내부로 입사된 광은 상기 도광판(300)의 출사면(320) 및 반사면(330)에 도달된다. 이때, 상기 출사면(320) 및 반사면(330)에 도달된 광 중 상기 도광판(300)의 전반사 조건을 만족하는 광은 상기 도광판(300) 내부로 다시 반사되나, 상기 전반사 조건을 만족하지 못하는 광은 상기 도광판(300)의 외부로 투과되어 출사된다.
구체적으로, 상기 도광판(300)의 입사면(310)을 통해 상기 도광판(300)의 내부로 유입된 광은 상기 임계각(θc)의 범위 내에서 상기 출사면(320) 및 반사면(330)에 도달된다. 특히, 상기 제1 반사면(332)에 도달되는 광 중에서, 상기 제1 반사면(332)의 법선을 기준으로 상기 임계각(θc)보다 큰 각도로 입사되는 광은 상기 도광판(300)의 내부로 다시 반사되나, 상기 임계각(θc)보다 작은 각도로 입사되는 광은 상기 도광판(300)의 외부로 투과되어 출사된다.
따라서, 상기 제1 반사면(332)으로 입사되는 모든 광이 상기 전반사 조건을 만족하는 범위 내에서 상기 제1 반사면(332)을 경사지게 형성함으로써, 광의 이용 효율을 저하시키지 않으면서 별도의 여유 공간을 확보할 수 있다.
여기서, 상기 입사면(310)과 상기 제1 반사면(332)이 이루는 내각(α)의 최소 각도는 상기 입사면(310), 상기 제1 출사면(332) 및 상기 임계각(θc)으로 입사된 광의 진행 라인이 이루는 삼각형의 내각의 합을 나타낸 다음의 수학식 2 에서 구할 수 있다.
(90-θc)＋(90-θc)＋α = 180
∴ α = 2θc
상기 수학식 2 에서 보는 바와 같이, 상기 제1 반사면(332)에서 광이 누설되지 않는 상기 전반사 조건을 만족하는 범위 내에서, 상기 입사면(310)과 상기 제1 반사면(332)이 이룰 수 있는 최소 각도는 2θc이다.
한편, 상기 입사면(310)과 상기 제1 반사면(332)이 이룰 수 있는 상기 최소 각도는 상기 도광판(300)이 갖는 굴절율에 따라 변경된다.
일예로, 상기 도광판(300)으로 가장 많이 사용되는 아크릴 수지인 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate) 도광판일 경우에, 상기 임계각(θc)과 상기 최대 경사각에 대해 알아본다.
상기 PMMA 도광판은 1.49의 굴절율을 갖는다.
따라서, 상기 수학식 1 의 n1에는 공기의 굴절율인 1을 대입하고, n2에는 상기 PMMA 도광판의 굴절율인 1.49를 대입한다. 이후, θ1을 0에서 180까지 변경하면서 θ2를 구해보면, 상기 θ2의 최대값은 42.16이 된다. 따라서, 상기 PMMA 도광판의 임계각(θc)은 42.16°임을 알 수 있다.
다음으로, 상기 임계각(θc) 42.16°를 상기 수학식 2 에 대입하면, 상기 입사면(310)과 상기 제1 반사면(332)이 이룰 수 있는 최소 내각(α)은 84.32°가 된다. 따라서, 상기 제1 반사면(332)은 상기 입사면(310)의 타단부(310b)로부터 5.68°를 넘지 않는 범위 내에서 상기 출사면(320) 방향으로 경사지게 형성됨으로써, 상기 제1 반사면(332)으로 광이 새는 것을 방지함과 동시에 여유 공간을 확보할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이며, 도 8은 도 7에 도시된 백라이트 어셈블리의 단면도이다. 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리는 도광판 및 광흡수층을 제외한 나머지 구성은 도 2에 도시된 일 실시예와 동일함으로, 그 중복된 설명은 생략하며, 동일한 명칭 및 도면 부호를 사용하기로 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(2000)는 광을 발생하는 광원(200), 상기 광원(200)으로부터 입사된 광을 가이드하여 특정 방향으로 출사시키는 도광판(700) 및 상기 광원(200)과 상기 도광판(700)을 수납하는 수납용기(400)를 포함한다.
상기 도광판(700)은 상기 광원(200)에서 발생된 광이 입사되는 입사면(710), 상기 입사면(710)의 일단부(710a)로부터 연장되어 광을 출사하는 출사면(720) 및 상기 입사면(710)의 타단부(710b)로부터 연장되는 반사면(730)을 포함한다.
구체적으로, 상기 출사면(720)은 상기 입사면(710)의 일단부(710a)로부터 연장되는 가이드부(722) 및 상기 가이드부(722)로부터 상기 입사면(710)과 수직한 방향으로 연장되는 제1 출사면(724)으로 이루어진다. 상기 가이드부(722)는 다시 상기 입사면(710)의 일단부(710a)로부터 수직하게 연장되는 제2 출사면(722a) 및 상기 제2 출사면(722a)로부터 소정 각도로 기울어져 연장되며, 상기 제1 출사면(724)과 연결되는 제3 출사면(722b)을 포함한다. 이때, 상기 제3 출사면(722b)은 상기 반사면(730) 방향으로 기울어지며, 상기 제2 출사면(722a)과 상기 제3 출사면(722b)이 이루는 내각은 90°보다 크고, 180°보다 작게 형성된다.
상기 반사면(730)은 상기 입사면(710)의 타단부(710b)로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 제1 반사면(732) 및 상기 제1 반사면(732)으로부터 상기 입사면(710)과 수직하게 연장되는 제2 반사면(734)으로 이루어진다. 이때, 상기 제1 반사면(732)은 상기 출사면(720) 방향으로 기울어지며, 상기 입사면(710)과 상기 제1 반사면(732)이 이루는 내각은 0°보다 크고, 90°보다 작게 형성된다. 또한, 상기 제2 반사면(734)에는 상기 출사면(720)으로 출사되는 광의 휘도 균일성을 향상시키기 위한 반사 패턴(미도시)이 더 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제1 출사면(724)과 상기 제2 반사면(734) 사이의 이격 거리(d1)는 상기 입사면(710)의 높이(h)보다 작게 형성된다. 이때, 상기 입사면(710)의 높이(h)는 상기 광원(200)의 크기에 따라 결정된다. 즉, 상기 입사면(710)의 높이(h)는 상기 광원(200)의 크기와 동일하게 형성됨으로써, 상기 광원(200)으로부터 출사되는 광의 이용 효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 백라이트 어셈블리(2000)는 상기 도광판(700)의 출사면(720) 측에 배치되는 다수의 광학 시트(600), 상기 도광판(700)의 반사면(730) 측에 배치되는 반사판(500) 및 광흡수층(550)을 더 포함한다.
상기 다수의 광학 시트(600)는 광의 확산을 위한 확산 시트 및 광의 집광을 위한 적어도 1매의 집광 시트로 이루어지며, 상기 출사면(320)으로 출사되는 광의 휘도 및 시야각 특성을 향상시키는 역할을 수행한다. 여기서, 상기 다수의 광학 시트(600)의 전체적인 두께(t1)는 상기 제2 출사면(722a)과 상기 제1 출사면(724) 사이의 단차보다 작거나 같은 두께를 갖는다.
상기 반사판(500)은 상기 제2 반사면(734)과 상기 수납용기(400) 사이에 실장되며, 상기 제2 반사면(734)으로 누설되는 광을 다시 상기 도광판(300) 측으로 반사시키는 역할을 수행한다. 여기서, 상기 반사판(500)의 두께(t2)는 상기 입사면(710)의 타단부(710b)와 상기 제2 반사면(734) 사이의 단차보다 작거나 같게 형성된다.
상기 광흡수층(550)은 상기 반사면(730)과 상기 수납용기(400) 사이에서 상기 입사면(710) 측으로 치우쳐 실장된다. 바람직하게, 상기 광흡수층(550)은 상기 입사면(710)을 통해 입사된 광 중 상기 제3 출사면(722b)에서 반사되는 광이 상기 반사면(730)에 도달되는 영역에 대응하여 배치된다. 이때, 상기 광흡수층(550)은 상기 반사면(730)에 도달된 광의 재반사를 방지하기 위하여 검정색 재질로 이루어지며, 소정의 폭을 갖는 판 형상의 광흡수판으로 이루어진다.
이러한 상기 광흡수층(550)은 광의 반사를 방지함으로써, 상기 도광판(300)의 입광부에서 발생되는 빛샘 현상을 제거한다. 또한, 상기 광흡수층(550)으로 상기 광흡수판 이외에도, 검정색 테이프를 붙이거나, 검정색 잉크를 인쇄하는 방법 등에 의해 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(2000)는 상기 제2 출사면(722a)과 상기 제1 출사면(724) 사이의 단차로 인해 형성된 여유 공간에 상기 다수의 광학 시트(600)가 실장되며, 상기 입사면(710)의 타단부(710b)와 상기 제2 반사면(734) 사이의 단차로 인해 형성된 여유 공간에 상기 반사판(500) 및 광흡수층(550)이 실장됨으로써, 상기 다수의 광학 시트(600)의 두께(t1)와 상기 반사판(500)의 두께(t2) 만큼 상기 백라이트 어셈블리(2000)의 전체적인 두께(t3)를 감소시킬 수 있다.
도 9는 도 7에 도시된 도광판을 구체적으로 나타낸 사시도이며, 도 10은 도 9의 B부분을 확대한 확대도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 도광판(700)은 상기 광원(200)에서 발생된 광이 입사되며, 소정의 높이(h)로 형성되는 입사면(710), 상기 입사면(710)의 일단부(710a)로부터 연장되는 출사면(720) 및 상기 입사면(710)의 타단부(710b)로부터 연장되는 반사면(720)을 포함한다. 여기서, 상기 반사면(730)은 상기 입사면(710)의 타단부(710b)로부터 소정 각도(α)로 기울어져 연장되는 제1 반사면(732) 및 상기 제1 반사면(732)으로부터 상기 입사면(710)과 수직한 방향으로 연장되는 제2 반사면(734)으로 이루어지며, 도 4 내지 도 6에서 설명된 반사면(330)과 동일한 구성을 가지므로, 중복된 설명은 생략한다.
상기 출사면(720)은 상기 입사면(710)의 일단부(710a)로부터 연장되는 가이드부(722) 및 상기 가이드부(722)로부터 상기 입사면(710)과 수직한 방향으로 연장되는 제1 출사면(724)으로 이루어진다. 또한, 상기 가이드부(722)는 상기 입사면(710)의 일단부(710a)로부터 수직한 방향으로 연장되는 제2 출사면(722a) 및 상기 제2 출사면(722a)로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 제3 출사면(722b)을 포함한다.
구체적으로, 상기 제3 출사면(722b)은 상기 제2 출사면(722a)로부터 상기 반사면(730)의 방향으로 기울어지도록 형성되어 상기 제1 출사면(724)과 연결된다. 따라서, 상기 제3 출사면(722b)과 상기 제1 출사면(724)의 연장선(724a)이 이루는 내각(β)은 0°보다 크고, 90°보다 작게 형성되며, 상기 제2 출사면(722a)과 상기 제3 출사면(722b)이 이루는 내각(γ)는 90°보다 크고, 180°보다 작게 형성된다. 이때, 상기 제3 출사면(722b)과 상기 제1 출사면(724)의 연장선(724a)이 이루는 내각(β)은 상기 제3 출사면(722b)의 높이(d2)와 상기 제2 출사면(722b)의 밑변의 길이(d3)에 의해 결정되며, 상기 높이(d2)는 상기 다수의 광학 시트(600)의 전체적인 두께(t1)보다 크거나 같게 형성된다.
한편, 상기 도광판(700)은 상기 제3 출사면(722b)의 형성으로 인해, 상기 입사면(710)을 통해 입사된 광에 대한 진행 경로의 변경을 유발한다.
도 11은 도 9에 도시된 도광판의 광 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 광원(200)에서 발생된 광은 0°~ 180°의 범위를 가지며 상기 도광판(700)의 입사면(710)에 입사된다. 이때, 상기 입사면(710)을 통해 입사된 광은 특정 임계각(θc)을 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 도광판(700)의 내부로 입사된다. 상기 임계각(θc)은 상기 수학식 1 에서 이미 설명한 바 있다.
이하, 상기 도광판(700)으로 가장 많이 사용되는 PMMA 도광판을 일 예로하여, 광의 경로 변화에 대하여 설명한다. 상기 PMMA 도광판의 임계각(θc)은 42.16°이다. 또한, 일 예로, 상기 제3 출사면(722b)의 높이(d2)는 0.2㎜이며, 상기 제3 출사면(722b)의 밑변의 길이(d3)는 0.5㎜이다. 이때, 상기 제3 출사면(722b)과 상기 제1 출사면(724)의 연장선(724a)이 이루는 내각(β)은 21.8°이다.
상기 광원(200)으로부터 발생되어 상기 도광판(700)의 입사면(710)에 도달된 광은 상기 입사면(710)의 법선을 기준으로 ±42.16°의 범위 내에서 상기 도광판(700)의 내부로 입사된다.
상기 도광판(700)의 내부로 입사된 광은 상기 도광판(700)의 출사면(720) 및 반사면(730)에 도달된다. 이때, 상기 각 면에 도달된 광 중 전반사 조건을 만족하는 광은 상기 도광판(700) 내부로 다시 반사되나, 상기 전반사 조건을 만족하지 못하는 광은 상기 도광판(700)의 외부로 투과되어 출사된다. 즉, 상기 각 면의 법선을 기준으로 상기 임계각(θc)인 42.16°보다 큰 각도로 입사되는 광은 상기 도광판(700)의 내부로 다시 반사되나, 42.16°보다 작은 각도로 입사되는 광은 상기 도광판(700)의 외부로 투과되어 출사된다.
구체적으로, 상기 도광판(700)의 내부로 입사된 광 중 상기 입사면(710)의 법선을 기준으로 0°~ 42.16°의 범위로 입사된 광은 상기 도광판(700)의 제1 내지 제3 출사면(724, 722a, 722b)에 도달된다. 이때, 상기 제1 및 제2 출사면(724, 722a)에 도달된 광은 상기 제1 및 제2 출사면(724, 722a) 각각의 법선을 기준으로 47.84°이상의 각도로 입사되므로, 상기 전반사 조건을 만족하여 상기 도광판(700)의 내부로 전반사된다.
반면, 상기 제3 출사면(722b)에 도달된 광 중 일부는 반사하고, 나머지 일부는 상기 제3 출사면(722b)을 통해 외부로 출사된다. 구체적으로, 상기 제3 출사면(722b)과 상기 제1 출사면(724)의 연장선과 이루는 내각(β)이 21.8°이므로, 상기 제3 출사면(722b)으로 도달되는 광은 상기 제3 출사면(722b)의 법선을 기준으로 26.04°이상의 각도로 입사된다. 따라서, 상기 제3 출사면(722b)의 법선을 기준으로 26.04°~ 42.16°의 범위로 입사되는 광은 상기 제3 출사면(722b)을 통해 출사되며, 42.16°이상의 각도로 입사되는 광은 상기 반사면(730) 방향으로 반사하게 된다.
이후, 상기 제3 출사면(722b)에서 반사되어 상기 반사면(730)에 도달되는 광은 상기 반사면(730)의 법선을 기준으로 20.36°이상의 각도로 상기 반사면(730)에 입사된다. 이처럼 상기 반사면(730)에 입사된 광 중 20.36°~ 42.16°의 범위로 입사된 광은 상기 반사면(730)을 투과하여 출사된다. 이와 같이 상기 반사면(730)을 통해 출사된 광은 상기 반사판(500)을 통해 반사되어 다시 상기 도광판(700) 내부로 유입되며, 상기 출사면(720)을 통해 출사되어 빛샘 현상을 유발시킨다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(2000)는 광의 반사를 방지하기 위한 광흡수층(550)을 상기 입사면(710)을 통해 입사된 광 중 상기 제3 출사면(722b)에서 반사되는 광이 상기 반사면(730)에 도달되는 영역에 대응하여 배치함으로써, 상기 출사면(720)에서 발생되는 빛샘 현상을 제거할 수 있다.
상기 도광판(700)의 내부로 입사된 광 중 상기 입사면(710)의 법선을 기준으로 0°~ -42.16°의 범위로 입사된 광은 상기 도광판(700)의 제1 및 제2 반사면(732, 734)에 도달된다. 이처럼 상기 제1 및 제2 반사면(732, 734)에 도달된 광은 상술한 본 발명의 일 실시예에서 설명한 바와 같이, 전반사 조건을 만족하므로 상기 출사면(720) 방향으로 반사된다.
한편, 상기 도광판(700)은 바람직하게, 상기 제1 반사면(732)과 상기 제2 반사면(734)이 만나는 지점이 상기 가이드부(722)와 상기 제1 출사면(724)이 만나는 지점과 대응되게 형성된다. 또한, 상기 가이드부(722)의 연장 길이는 상기 광원(200)이 점상 광원인 관계로 발생되는 비표시 영역과 대응되게 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 도광판(700)의 비표시 영역에 대응하도록 상기 가이드부(722) 및 상기 제1 반사면(732)을 형성함으로써, 전체적인 외곽 사이즈의 증가 없이도 상기 백라이트 어셈블리(2000)의 전체적인 두께를 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이며, 도 13은 도 12에 도시된 디스플레이 유닛을 구체적으로 나타낸 사시도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(3000)는 광을 제공하기 위한 백라이트 어셈블리(2000), 상기 백라이트 어셈블리(2000)에서 공급된 광을 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 유닛(810) 및 상기 디스플레이 유닛(810)을 상기 백라이트 어셈블리(2000)에 고정하기 위한 탑 샤시(830)를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(2000)는 수납용기를 제외한 구성 요소가 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리와 동일한 구성을 가짐으로, 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.
상기 수납용기(400)는 바텀 샤시(410)와 몰드 프레임(420)으로 이루어진다. 상기 몰드 프레임(420)은 상기 광원(200) 및 상기 도광판(300)의 수납 위치를 가이드하기 위해 네 개의 측벽으로 이루어지며, 바닥면은 개구되는 형상을 갖는다. 상기 바텀 샤시(410)는 바닥면 및 상기 바닥면으로부터 연장된 네 개의 측벽으로 구성되며, 상기 몰드 프레임(420)과 후크 체결 등의 방식으로 결합된다.
이와 같은 상기 수납용기(400)에는 반사판(500), 광흡수층(550), 광원(200), 도광판(700) 및 다수의 광학 시트(600)가 순차적으로 실장된다.
한편, 상기 디스플레이 유닛(810)은 상기 백라이트 어셈블리(2000)의 상부에 실장되며, 상기 백라이트 어셈블리(2000)에서 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시한다.
구체적으로, 상기 디스플레이 유닛(810)은 액정표시패널(814), 구동칩(816) 및 연성 회로부(818)를 포함한다.
상기 액정표시패널(814)은 다시 제1 기판(811), 상기 제1 기판(811)과 대향하여 결합되는 제2 기판(812) 및 상기 제1 기판(811)과 제2 기판(812)의 사이에 개재되는 액정층(미도시)으로 이루어진다.
상기 제1 기판(811)에는 다수의 화소(미도시)가 매트릭스 형태로 구비되고, 상기 다수의 화소 각각은 제1 방향으로 연장된 게이트 라인(미도시), 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되어 상기 게이트 라인과 절연되어 교차하는 데이터 라인(미도시) 및 화소 전극을 구비한다. 또한, 상기 각 화소에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT)(미도시)가 형성되어 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 화소 전극에 연결된다.
상기 제2 기판(812)에는 색화소인 RGB 화소(미도시)가 박막공정에 의해 형성되며, 상기 화소 전극과 마주보는 공통 전극이 형성된다. 따라서, 상기 액정층은 상기 화소 전극 및 공통 전극에 인가되는 전압에 의해 배열됨으로써, 상기 백라이트 어셈블리(100)로부터 제공되는 광의 투과도를 조절한다.
상기 제1 기판(811)의 적어도 일측에는 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인에 구동신호를 인가하기 위한 구동칩(816)이 실장된다. 상기 구동칩(816)은 데이터 라인용 칩과 게이트 라인용 칩으로 분리된 두 개 이상의 칩으로 구성되거나, 이들을 통합한 하나의 칩으로 구성될 수 있으며, COG(Chip On Glass) 공정에 의하여 상기 제1 기판(811)의 일측에 실장된다.
또한, 상기 구동칩(816)이 실장된 상기 제1 기판(811)의 일측에는 상기 구동칩(816)을 제어하기 위한 제어신호를 인가하는 연성 회로부(818)가 부착된다. 상기 연성 회로부(818)는 구동신호의 타이밍을 조절하기 위한 타이밍 컨트롤러나 데이터 신호를 저장하기 위한 메모리 등이 실장되며, 이방성 도전필름을 매개로 상기 제1 기판(811)과 전기적으로 연결된다.
이와 같은 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 따르면, 도광판의 반사면은 소정 각도로 기울어진 제1 반사면을 포함하며, 출사면은 소정 각도로 기울어진 제3 출사면을 포함한다. 따라서, 상기 제1 반사면 및 제3 출사면에 의해 형성된 여유 공간에 반사판 및 다수의 광학 시트를 각각 실장함으로써, 백라이트 어셈블리의 전체적인 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 도광판의 반사면 측에 광의 반사를 방지하기 위한 광흡수층을 배치함으로써, 상기 제3 출사면으로 인해 발생되는 입광부 빛샘 현상을 제거할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치에 이용되는 백라이트 어셈블리를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 도광판을 구체적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대한 확대도이다.
도 6은 도 4에 도시된 도광판의 입사면과 제1 반사면이 이루는 내각을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 9는 도 7에 도시된 도광판을 구체적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 9의 B부분을 확대한 확대도이다.
도 11은 도 9에 도시된 도광판의 광 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 13는 도 12에 도시된 디스플레이 유닛을 구체적으로 나타낸 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1000, 2000 : 백라이트 어셈블리 200 : 광원
300, 700 : 도광판 310, 710 : 입사면
320, 720 : 출사면 330, 730 : 반사면
332, 732 : 제1 반사면 334, 737 : 제2 반사면
400 : 수납 용기 500 : 반사판
550 : 광흡수층 600 : 광학 시트
722a : 제2 출사면 722b : 제3 출사면
724 : 제1 출사면 810 : 디스플레이 유닛
814 : 액정표시패널 830 : 탑 샤시

Claims (24)

  1. 광을 발생하는 광원;
    상기 광원에서 발생된 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면의 일단부로부터 연장되는 출사면 및 상기 입사면의 타단부로부터 연장되는 반사면을 포함하며, 상기 반사면은 상기 입사면의 타단부로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 제1 반사면 및 상기 제1 반사면으로부터 상기 입사면과 수직한 방향으로 연장되는 제2 반사면으로 이루어지는 도광판;
    상기 광원과 상기 도광판을 수납하는 수납용기; 및
    상기 반사면과 상기 수납용기 사이에 실장되어 상기 반사면으로 누설되는 광을 반사하기 위한 반사판을 포함하는 백라이트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 반사면과 상기 입사면이 이루는 내각은 0°보다 크고, 90°보다 작은 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 반사면과 상기 입사면이 이루는 내각은 2θc인 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
    (단, 상기 θc는 상기 광원에서 발생된 광이 상기 입사면을 통해 상기 도광판 내부로 입사되는 임계각이다.)
  4. 제3항에 있어서, 상기 도광판은 굴절율이 1.49인 PMMA 도광판이며, 상기 임계각 θc는 42.16°이며, 상기 입사면과 상기 제1 반사면이 이루는 내각은 84.32°인 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반사판은 상기 제2 반사면과 대응하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서, 상기 출사면은
    상기 입사면의 일단부로부터 연장되는 가이드부; 및
    상기 가이드부로부터 상기 제2 반사면과 평행하게 연장되는 제1 출사면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가이드부는
    상기 입사면의 일단부로부터 수직하게 연장되는 제2 출사면; 및
    상기 제2 출사면으로부터 소정 각도로 기울어져 상기 제1 출사면과 연결되는 제3 출사면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 출사면과 상기 제3 출사면이 이루는 내각은 90°보다 크고, 180°보다 작은 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1 출사면과 상기 제2 반사면 사이의 이격 거리는 상기 입사면의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 출사면과 상기 제3 출사면이 만나는 지점은 상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면이 만나는 지점과 대응되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  11. 제7항에 있어서, 상기 도광판의 반사면 측에 배치되며, 상기 반사면으로 누설되는 광의 반사를 방지하기 위한 광흡수층을 더 포함하는 백라이트 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광흡수층은 상기 입사면을 통해 입사된 광 중 상기 제3 출사면에서 반사되는 광이 상기 반사면에 도달되는 영역에 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  13. 제7항에 있어서, 상기 제1 출사면 상에 안착되며, 상기 제1 출사면에서 출사되는 광의 광학 특성을 향상시키는 적어도 1매의 광학 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 1매의 광학 시트의 전체적인 두께는 상기 제2 출사면과 상기 제1 출사면 사이의 단차보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  15. 광을 발생하는 광원;
    상기 광원에서 발생된 광이 입사되는 입사면, 상기 입사면의 일단부로부터 연장되는 출사면, 상기 입사면의 타단부로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 제1 반사면 및 상기 제1 반사면으로부터 상기 입사면과 수직한 방향으로 연장되는 제2 반사면을 포함하는 도광판;
    상기 광원과 상기 도광판을 수납하는 수납용기; 및
    상기 출사면 상부에 배치되며, 상기 출사면에서 출사되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시패널을 포함하는 액정표시장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 반사면과 상기 입사면이 이루는 내각은 0°보다 크고, 90°보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 반사면과 상기 입사면이 이루는 내각은 2θc인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
    (단, 상기 θc는 상기 광원에서 발생된 광이 상기 입사면을 통해 상기 도광판 내부로 입사되는 임계각이다.)
  18. 제15항에 있어서, 상기 제2 반사면과 상기 수납용기 사이에 실장되어 상기 제2 반사면으로 누설되는 광을 반사시키기 위한 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 반사판의 두께는 상기 입사면의 타단부와 상기 제2 반사면 사이의 단차보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 출사면은
    상기 입사면의 일단부로부터 수직하게 연장되는 제2 출사면;
    상기 제2 출사면으로부터 소정 각도로 기울어져 연장되는 제3 출사면; 및
    상기 제3 출사면으로부터 상기 제2 반사면과 평행하게 연장되는 제1 출사면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2 출사면과 상기 제3 출사면이 이루는 내각은 90°보다 크고, 180°보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  22. 제20항에 있어서, 상기 입사면을 통해 입사된 광 중 상기 제3 출사면에서 반사되는 광이 상기 제1 반사면 및 상기 제2 반사면에 도달되는 영역에 대응하여 배치되어 광의 반사를 방지하기 위한 광흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  23. 제20항에 있어서, 상기 제1 출사면 상에 안착되며, 상기 제1 출사면에서 출사되는 광의 광학 특성을 향상시키기 위한 적어도 1매의 광학 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 적어도 1매의 광학 시트의 전체적인 두께는 상기 제2 출사면과 상기 제3 출사면 사이의 단차보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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