KR20060066484A - 콜로이드층을 구비하는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 액정표시패널에 균일한 광을 공급하기 위한 수단을 제공하는 것을 목적으로 하며, 상기 목적을 위한 액정표시장치는 액정표시패널과; 상기 액정표시패널의 측면에 설치되는 램프와; 상기 램프로부터 발생하는 빛을 상기 액정표시패널로 인도하는 도광판과; 상기 도광판과 액정표시패널 사이에 형성되어 도광판으로부터 진행하는 빛을 균일하게 분산하는 콜로이드층을 구비하는 것을 특징으로 하며, 콜로이드층의 산란특성을 이용하여 균일한 광을 액정표시패널에 공급할 수 있다.
콜로이드층, 분산, 산란, 틴들현상, 에지형 액정표시장치

Description

콜로이드층을 구비하는 액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING COLLOID LAYER}
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해 사시도.
도 2는 콜로이드층을 구비하는 본 발명의 액정표시장치의 주요부를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명은 콜로이드층과 도광판을 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 콜로이드층을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 액정표시장치의 사시도.
**********도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*********
201:액정표시패널 220:콜로이드층
241:도광판 242:램프
200:램프하우징 301:반사돌기
310;집광돌기
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로써 특히, 콜로이드(colloid)층을 구비 하는 액정표시장치에 관한 것이다.
오늘날 정보처리장치의 개발과 디스플레이 기술의 개발에 따라, 영상표시장치의 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 액정표시장치는 경박단소하고 휴대가 간편하여 영상표시장치 개발의 주역이 되고 있다.
액정표시장치는 액정표시패널을 중심으로 구성되는데, 상기 액정표시패널은 단위화소가 배열되고 각 단위화소마다 스위칭소자로 박막트랜지스터가 배열되는 TFT어레이 기판과, 상기 TFT어레이 기판과 대향하며 색상을 표현하는 컬러필터기판과, 상기 두 기판 사이에 충진되는 액정층을 구비한다.
액정표시패널은 스스로 빛을 발하지 못하기 때문에, 영상을 표현하기 위해서는 외부에서 광을 공급해 주어야 한다.
액정표시장치는 광원인 백라이트가 설치되는 구조에 따라, 에지(edge)형과, 직하형(direct type)으로 구분될 수 있다. 에지형은 백라이트 어셈블리(backlight assembly)가 액정표시패널의 측면에 형성되고, 직하형은 백라이트 어셈블리가 액정표시패널의 하부에 형성된다.
에지형 액정표시장치는 주로 얇은 두께로 구성될 필요가 있는 소형의 액정표시장치에 주로 사용되며, 직하형 액정표시장치는 두께보다 밝기가 중요한 대형의 액정표시장치에 주로 사용된다.
이하, 도 1을 참조하여 일 예로서 에지형 액정표시장치의 개략적 구조를 살펴본다.
에지형 액정표시장치는 화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정표시패널 (110)과, 상기 액정표시패널(110)의 측면에 각각 접속된 게이트 구동부(120) 및 데이터 구동부(130)와, 상기 액정표시패널(110)의 측면에 배치된 램프 어셈블리(140)로 구성된다.
상기 액정표시패널(110)은 서로 대향하여 균일한 셀-갭이 유지되도록 합착된 TFT 어레이 기판 및 컬러필터 기판과, 그 컬러필터 기판 및 박막트랜지스터 어레이 기판의 이격 간격에 형성된 액정층으로 구성된다.
상기 TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 액정표시패널(110)에는 공통전극과 화소전극이 형성되어 액정층에 전계를 인가한다.
따라서, 상기 공통전극에 전압이 인가된 상태에서 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 제어하게 되면, 액정은 상기 공통전극과 화소전극 사이의 전계에 따라 회전함으로써, 화소별로 빛을 투과시키거나 차단시켜 문자나 화상을 표시하게 된다.
또한, 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 화소별로 제어하기 위해서 박막트랜지스터와 같은 스위칭소자가 각 화소들에 구비된다.
상기 게이트 구동부(120)와 데이터 구동부(130)는 상기 액정표시패널(110)과 다양한 형태로 결합되어 액정표시패널(110)에 형성된 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 주사신호와 화상정보를 공급함으로써, 액정표시패널(110)의 화소들을 구동시킨다.
상기 램프 어셈블리(140)는 상기 액정표시패널(110)의 측면에 배치되는 램프 (142)와, 상기 램프(142)를 감싸는 램프하우징(144)과 램프로 부터 발생한 빛을 상 기 액정표시패널로 인도하는 도광판(143) 및 램프의 빛을 상면으로 반사시키는 반사판(145)으로 구성되며, 상기 액정표시패널(110)과 도광판(143) 사이에 다수의 광학쉬트(133) 즉, 확산판, 확산시트 및 프리즘 쉬트가 형성된다.
상기 램프(142)에서 발생된 빛은 도광판(143)을 통해 투명한 재질로 형성된 확산판 및 프리즘 쉬트로 인도되고 액정표시패널(110)에 공급된다.
상기 확산판 및 확산시트는 상기 도광판(143)으로부터 입사되는 빛을 분산시킴으로써, 빛이 부분적으로 밀집되어 액정표시패널(110)에 표시되는 화상에 얼룩이 발생되는 것을 방지한다.
특히, 노트북 컴퓨터등과 같이 특정 시야각 부분에서 밝게 할 경우에는 상기 확산시트 위에는 프리즘 쉬트가 더 형성될 수 있다. 상기 프리즘 쉬트는 상기 확산시트(122)로부터 입사되는 빛을 집광하여 액정표시패널(110)의 전면에 균일하게 분포되도록 한다.
그리고 상기 프리즘 쉬트 위에는 보호시트(미도시)가 더 형성되어 먼지나 긁힘에 민감한 광학시트(133)를 보호한다.
상기 액정표시패널(110)과 램프 어셈블리(140)는 가이드 패널(150)에 의해 감싸지며, 그 감싸진 액정표시패널(110)과 램프 어셈블리(140)의 측면이 하부커버(152))에 의해 지지된다.
한편 상기 도광판(143)은 램프로부터 발생한 빛을 상면의 액정표시패널로 인도하기 위하여 램프와 도광판이 인접하는 영역보다 램프에서 멀어지는 영역이 저 좁게 구성되고, 도광판의 배면에는 미세한 돌기가 형성되어 램프로부터 진입하는 빛이 효과적으로 반사 및 분산되도록 구성되어 있다.
상기 액정표시패널(110)의 상면 가장자리는 탑 케이스(151)에 의해 압착되며, 그 탑 케이스(151)는 상기 가이드 패널(150)과 결합된다. 또한 가이드 패널(150)은 하부 커버(152)와 결합한다.
한편, 특정 시야각 부분을 더 밝게 구성할 필요가 있는 노트북 컴퓨터등에서 상기 액정표시패널(110)의 상부에 프리즘 쉬트가 더 형성될 수 있다.
상기 광학쉬트들은 에지형 액정표시장치 뿐 아니라 직하형의 액정표시장치에서도 사용될 수 있다.
그러나 상기 프리즘 쉬트를 포함하는 광학쉬트들은 고가의 부품으로써 액정표시장치의 가격을 상승시키는 원인이 되고 있다. 또한 상기 프리즘 쉬트가 상하방향으로 빛을 모아주는 제 1 프리즘 쉬트와 좌우방향으로 빛을 모아주는 제 2 프리즘 쉬트를 구비하는 경우에는 더 많은 프리즘 쉬트를 사용함으로써 액정표시장치의 단가를 상승시킨다. 더욱이 에지형 액정표시장치에서는 측면에 광원이 존재하고 도광판에 의해 액정표시패널로 빛이 인도되는데, 도광판의 구조적 한계로 빛의 분산이 심하여 위치에 따라 명암 차가 심하게 발생한다. 그러므로 상기 명암의 차를 보상하기 위해 광학쉬트의 사용은 필수적인 상황이다.
또한 액정표시장치를 구성함에 있어 프리즘 쉬트를 추가하는 별도의 공정이 추가됨으로써 공정지연의 원인이 되고 있다.
뿐만 아니라, 상기 광학쉬트들을 사용하더라도 액정표시장치 완전히 균일한 밝기를 가지는 화면을 구현할 수 없다. 여전히 밝기의 편차가 존재한다.
본 발명은 상기와 같이, 액정표시장치의 화면의 밝기가 위치에 관계없이 균일한 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 화면의 밝기를 균일하기 위해 사용되는 다수의 광학쉬트를 제거하고 하나의 콜로이드층을 사용함으로써 액정표시장치의 제조비용을 감소시키는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 이루기 위하여 본 발명의 액정표시장치는 액정표시패널과; 상기 액정표시패널의 측면에 설치되는 램프와; 상기 램프로부터 발생하는 빛을 상기 액정표시패널로 인도하는 도광판과; 상기 도광판과 액정표시패널 사이에 형성되어 도광판으로부터 진행하는 빛을 균일하게 분산하는 콜로이드층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액정표시장치 중 도광판에 의해 램프의 광이 액정표시패널로 인도되기 때문에 균일한 광의 공급이 상대적으로 어려운 에지형 액정표시장치에 있어, 액정표시패널로 균일한 광이 공급될 수 있게 빛의 분산특성을 가지는 콜로이드층을 액정표시패널과 도광판사이에 형성하는 것을 특징으로 한다.
물질이 분자 또는 이온상태로 액체 중에 고르게 분산해 있는 것을 용액이라고 하는데, 이것에 대해서 보통의 분자나 이온보다 크고 지름이 1nm~100nm 정도의 미립자가 기체 또는 액체 중에 응집하거나 침전하지 않고 분산된 상태를 콜로이드 상태라고 하며, 콜로이드 상태로 되어 있는 것 전체를 콜로이드라고 한다.
상기 콜로이드는 빛의 파장과 같은 정도 또는 그것보다 더 큰 미립자가 분산 되어 있을 때 빛을 조사(照射)하면 광선이 통로에 떠 있는 미립자에 의해 산란되기 때문에 옆 방향에서 보면 광선의 통로가 밝게 나타나는 틴들현상을 나타낸다.
상기 틴들현상은 미립자에 의한 빛의 산란의 결과이다. 또한 상기 틴들현상은 입자의 크기가 커짐에 따라 산란이 많이 일어나는 경향이 있는데, 상기 콜리이드의 특성을 이용하여 백라이트 빛의 산란판을 만들고자 한다.
즉, 램프로부터 발생하는 빛의 파장과 같거나 조금더 큰 크기의 입자로 이루어진 콜로이드층을 도광판과 액정표시패널사이에 위치시키면 콜로이드층의 빛의 산란 및 분산특성에 의해 균일한 광을 액정표시패널에 제공할 수 있다.
상기 콜로이드층은 콜로이드입자를 충진할 수 있는 속이 빈 플레이트(plate)에 의해 형성될 수 있다.
이하 도 2를 참조하여 콜로이드층을 구비하는 본 발명의 액정표시장치의 구조를 살펴본다.
에지 방식의 액정표시장치는 액정표시패널(201)과, 액정표시패널(201)의 하방에 설치되는 도광판(241)과, 상기 도광판(241)의 측면에 형성되는 램프(242)와, 상기 램프로부터 발생하는 광을 상기 도광판(241)으로 집중시키기 위한 램프하우징(lamp housing,200)과, 상기 도광판(241)과 액정표시패널(201)사이에 형성되며 도광판으로부터 입사되는 빛을 균일하게 분산시켜 액정표시패널(201)에 공급하는 콜로이드층(220)을 구비한다.
또한 상기 콜로이드층(220)의 표면에는 도광판으로부터 진행하는 광을 더욱 효율적으로 액정표시패널에 공급하기 위한 광학쉬트(예를 들어, 확산쉬트, 프리즘 쉬트 등)가 설치될 수 있다.
상기 콜로이드층(220)은 투명한 아크릴이나 폴리에스테르 수지 등을 사용하여 공간이 있는 플레이트를 만든 후, 콜로이드 입자를 그 사이에 충진시킴으로써 형성할 수 있다. 사용되는 램프의 종류나 램프광의 파장에 따라 콜로이드 입자의 크기를 선택하여 상기 플레이트에 충진시킴으로써 콜로이드층을 형성한다.
도 3은 도 2의 램프어셈블리의 일부와 콜로이드층을 더욱 상세히 도시한 것으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 액정표시장치를 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 액정표시패널의 하방에 형성되는 도광판(301)과, 상기 도광판(301)의 일 측에 형성되는 램프(242)와, 상기 램프의 광을 도광판(241)으로 집광시켜 주는 램프하우징(200)과, 상기 도광판(241)의 상면에 형성되는 콜로이드층(220)을 구비한다.
상기 도광판(241)은 램프(242)로부터 나오는 빛을 효과적으로 상면의 액정표시패널로 인도하기 위해 램프 쪽에서 멀어질수록 점점 그 두께가 좁아지도록 구성된다. 상기와 같이 구성함으로써 램프(242)로부터 진행하는 빛은 도광판의 배면에서 효과적으로 반사되어 상면으로 집중될 수 있다.
또한, 상기 도광판(241)은 배면에 미세한 반사돌기(301)를 더 형성하여 입사되는 빛을 더욱 효과적으로 상면으로 반사시킬 수 있다.
그러나 도광판의 구조를 상기와 같이 구성하면 램프(242)에 가까운 도광판 영역에서 램프에서 먼 영역에 비해 상대적으로 빛의 반사가 많아져 광이 액정표시패널에 불균일하게 공급된다. 이는 균일한 밝기 및 휘도를 중요시하는 액정표시패 널에서 큰 문제가 된다.
그러므로 본 발명은 도광판(241)의 상면에 입사되는 빛을 균일하게 분산할 수 있고 빛의 강도를 일정하게 감소시켜 액정표시패널에 공급할 수 있는 콜로이드층을 설치한다.
상기 콜로이드층(220)은 도광판(241)으로 부터 유입되는 광의 휘도를 균일하게 하고, 광을 균일하게 산란 및 분산시켜 액정표시패널에 공급할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 콜로이드층(220)은 프리즘형태의 집광돌기(310)를 더 구비하여 광의 집광효율을 높일 수 있다.
콜로이드층(220)은 광을 분산 및 산란시키기 때문에 광도를 감소시킬 수 있다. 그러므로 상기 집광돌기를 더 구비함으로써 도광판으로부터 유입되는 광의 효율을 증대시킬 수 있다.
집광효율을 증대시키 위한 또 다른 형태로, 상기 도광판에 프리즘쉬트 기능을 추가할 수 있다. 즉 도광판의 배면 또는 표면에 프리즘 형태의 돌기를 더 형성하여 콜로이드층에는 집광돌기를 제거할 수 있다.
또한, 콜로이드층의 광 분산을 돕기 위해 콜로이드층에 확산쉬트를 추가할 수도 있다.
상기와 같이 액정표시장치에 균일한 분산특성을 가지는 콜로이드층을 형성함으로써 액정표시패널이 균일한 광도를 유지할 수 있게 한다.
이하 도 5를 참조하여 상기 콜로이드층을 구비하는 액정표시장치의 전체 구성을 살펴본다.
액정표시장치는 화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정표시패널(510)과; 상기 액정표시패널(510)의 측면에 각각 접속된 게이트 구동부(520) 및 데이터 구동부(530)와; 상기 액정표시패널(510)의 측면 및 아래에 배치된 램프 어셈블리(540)로 구성된다.
상기 액정표시패널(510)은 서로 대향하여 균일한 셀-갭이 유지되도록 합착된 TFT 어레이 기판 및 컬러필터 기판과, 그 컬러필터 기판 및 박막트랜지스터 어레이 기판의 이격 간격에 형성된 액정층으로 구성된다.
상기 TFT 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착된 액정 액정표시패널에는 공통전극과 화소전극이 형성되어 상기 액정층에 전계를 인가한다.
따라서, 상기 공통전극에 전압이 인가된 상태에서 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 제어하게 되면, 상기 액정층의 액정은 상기 공통전극과 화소전극 사이의 전계에 따라 유전 이방성에 의해 회전함으로써, 화소별로 빛을 투과시키거나 차단시켜 문자나 화상을 표시하게 된다.
또한, 상기 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 화소별로 제어하기 위해서 박막트랜지스터와 같은 스위칭소자가 화소들에 개별적으로 구비된다.
상기 게이트 구동부(520)와 데이터 구동부(530)는 상기 액정표시패널(510)과 다양한 형태로 결합되어 액정표시패널(510)에 형성된 게이트 라인들 및 데이터 라인들에 주사신호와 화상정보를 공급함으로써, 액정표시패널(510)의 화소들을 구동시킨다.
상기 램프 어셈블리(540)는 상기 액정표시패널(510)의 배면에 배치된 도광판 (541)과; 상기 도광판(541)의 양측면에 배치된 램프(542)와(상기 램프 어셈블리는 양 측에 배치될 수 있다); 상기 도광판(541)의 배면에 배치된 반사판(544)으로 구성되며, 상기 액정표시패널(510)과 도광판(541)의 사이에 콜로이드층(545)이 배치된다.
상기 램프(542)에서 발생된 빛은 투명한 재질로 형성된 도광판(541)의 측면으로 입사된다.
상기 도광판(541)의 배면에 배치된 반사판(544)은 도광판(641)의 배면으로 투과되는 빛을 도광판(541)의 상면으로 반사시켜 빛의 손실을 줄이고, 도광판(541)의 상면으로 투과되는 빛의 균일도를 향상시킨다.
따라서, 상기 도광판(541)은 반사판(544)과 함께 램프(542)에서 발생된 빛을 상면으로 인도한다.
상기 액정표시패널(510)과 도광판(541)의 사이에 배치된 콜로이드층(545)은 속에 콜로이드물질이 충진된 투명한 평판일 수 있다.
상기 콜로이드층은 상기 도광판(541)으로부터 입사되는 빛을 균일하게 분산시킴으로써, 빛이 부분적으로 밀집되어 액정표시패널(510)에 얼룩이 발생되는 것을 방지한다.
그리고 상기 액정표시패널로 공급되는 빛의 밀도를 높이기 위해 프리즘시트가 더 구비되는 콜로이드층을 사용할 수 있다.
상기 액정표시패널(510)과 램프 어셈블리(540)는 메인 지지대(550)에 적층되며, 그 적층된 액정표시패널(510)과 램프 어셈블리(540)는 메인 지지대(550)에 의 해 지지된다.
상기 액정표시패널(510)의 상면 가장자리는 탑 케이스(551)에 의해 압착되며, 그 탑 케이스(551)는 상기 메인 지지대(550)와 결합된다. 또한 상기 램프 어셈블리(540) 등은 하부 커버(552)와 커버 쉴드(553)에 의해 감싸진다.
상기 실시 예서 본 발명은 에지형 액정표시장치에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 콜로이드층은 에지형뿐 아니라, 직하형의 액정표시장치에서도 유효할 수 있다.
본 발명은 균일한 광을 액정표시패널에 공급할 필요가 있는 액정표시장치에 있어서, 고가인 다수의 광학쉬트를 사용하는 대신, 투명한 콜로이드층을 액정표시패널 아래에 형성함으로서 균일성이 향상된 광을 액정표시패널에 공급할 수 있다. 그리하여 공급되는 광의 불균일로 말미암아 발생할 수 있는 화질의 얼룩등의 불량을 개선할 수 있다. 또한 고가의 광학쉬트를 사용하는 대신 저가이며 쉽게 구입이 가능한 콜로이드층을 형성함으로써 액정표시장치의 제조비용을 감소시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 액정표시패널과;
    상기 액정표시패널의 측면에 설치되는 램프와;
    상기 램프로부터 발생하는 빛을 상기 액정표시패널로 인도하는 도광판과;
    상기 도광판과 액정표시패널 사이에 형성되어 도광판으로부터 진행하는 빛을 균일하게 분산하는 콜로이드층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 콜로이드층은 상기 도광판으로부터 진행하는 빛을 모으는 프리즘돌기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 콜로이드층에는 상기 도광판으로부터 진행하는 빛을 확산시키는 확산쉬트가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 표면에는 도광판으로부터 진행하는 빛을 집광하는 프리즘돌기가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 램프의 일면을 감싸는 램프하우징과;
    상기 램프하우징 및 액정표시패널의 가장자리를 지지하는 가이드패널과;
    상기 액정표시패널의 상면에서 상기 액정표시패널의 자장자리를 지지하는 탑 케이스와;
    상기 액정표시패널의 하면에 설치되며 상기 가이드패널과 액정표시패널의 측면에서 결합되어 액정표시패널을 지지하는 하부커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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