KR20060104513A

KR20060104513A - 액정표시장치용 도광판과 이를 포함하는 배광장치

Info

Publication number: KR20060104513A
Application number: KR1020050026740A
Authority: KR
Inventors: 한정훈
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-09

Abstract

본 발명은 배광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빛의 분산 및 집광의 기능을 더욱 증대시킨 도광판(light guide plate: LGP)에 관한 것이다.

이는 상면이 경사진 사각 평판 형상으로, 상기 상면에 제1프리즘 패턴이 형성되고 하면에 광산란 패턴이 형성된 제1도광소자와; 하면이 경사진 사각 평판 형상으로, 상기 하면에 제2프리즘 패턴이 형성되고 상면에 광확산 패턴이 형성된 제2도광소자를 포함하여 구성되며, 램프로부터 입사된 광을 면 단위로 출사함에 있어 도광판 내부를 관통하여 진행되는 광 경로에 프리즘 패턴을 형성함으로써 측면에서 입사 또는 반사되는 광이 최단거리를 통해 패널 측으로 전달될 수 있으며, 아울러 반사 및 산란되는 광의 집광에도 더욱 효율적이어서 표시장치의 휘도 증가 및 휘도 균일성 개선에 보다 효과적이다 하겠다.

Description

액정표시장치용 도광판과 이를 포함하는 배광장치{Light guide plate and the backlight unit for LCD}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 사시도

도 2는 도 1의 구성 중 배광장치의 구성을 도시한 평면도

도 3은 도 2의 배광장치에서의 도광판의 일반적인 형태를 도시한 도면

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 도광판을 분해 사시 도시한 도면

도 5a 내지 도 5e는 각각 본 발명에 따른 도광판의 제1도광소자의 정면도, 평면도, 우/좌측면도 및 저면도

도 6a 내지 도 6e는 각각 본 발명에 따른 도광판의 제2도광소자의 정면도, 평면도, 우/좌측면도 및 저면도

도 7은 본 발명에 따른 도광판에 의해 형성되는 광 경로를 통한 램프광 효용을 설명하는 도면

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

100 : 도광판 110 : 제1도광소자

120 : 제2도광소자 P : 프리즘 패턴

M : 광산란 패턴 F : 광확산 패턴

L : 램프 R1, R2 : 제1반사판, 제2반사판

도 1은 일반적인 액정표시장치 구성의 개략적인 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치(11)는 액정(13)을 사이에 둔 두개의 투명기판(15)(17)으로 구성되며, 이러한 액정표시장치(11)의 제1기판(15)에는 컬러필터(21)와 공통전극(19)이 적층되고, 상기 제1기판(15)과 소정의 간격을 두고 합착되는 제2기판(17)에는 복수개의 화소(P)와 각 화소에 대응하여 구성되는 스위치 소자인 박막트랜지스터(T)가 형성된다.

또한, 상기 박막트랜지스터(T)를 구성하는 게이트전극(미도시)과 소스전극(미도시)에 각각 연결되는 게이트배선(29)과 데이터배선(31)이 서로 교차하여 형성된다.

또한 상기 제1기판(15)과 제2기판(17)의 각 외면에는 상부 편광판(polarizer)(23)과 하부편광판(25)이 구성된다.

일반적으로, 액정표시장치는 자체발광하지 못하기 때문에, 상기 하부편광판 (25)의 하부에 형광램프(41)를 포함하는 배광장치(back light unit)(27)를 구성하여 이를 광원으로 사용한다.

또한 상기 배광장치(27)는 상기 램프의 위치에 따라 직하형(direct type)과 도광판형으로 명칭되는 측면 조명형(side type )으로 분류 할 수 있으며, 일반적으로 액정표시장치는 상기 도광판형 배광장치를 사용한다.

도시하지는 않았지만, 상기 배광장치(27)와 하부 편광판(25) 사이에는 확산판(diffuser)과, 제1, 제2프리즘시트(prism sheet)와, 프로텍터(protector)가 위치하기도 한다.

도 2는 상기 액정표시장치의 구성 중 배광장치의 구성을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 배광장치(27)는 형광램프(CCFL)(41)와, 상기 형광램프(41)를 보호하고 불필요한 방향으로 빛이 누설되는 것을 막기 위한 램프가이드(43)와, 상기 형광램프(41)로부터 출사한 선형광원을 균일한 면광원으로 바꾸는 도광판(45)과, 상기 도광판(45)의 상부에 구성되고 광을 산란시키는 광 확산필름(47)과, 상기 도광판(45)의 하부에 구성되어 빛을 반사시키는 반사판(reflector)(49)을 포함한다.

상기 도광판(45)은 PMMA(polymethylmethacrylate)같은 플라스틱(plastic)이나 수지(resin)를 평면형태(flat type)나 쐐기형태(wedge type)로 제작한다.

상기 도광판(45)의 하면에는 원형, 사각형 또는 육각형 등의 일정한 모양의 광산란패턴(51)이 주기적으로 배열되어 있다.

상기 광산란패턴(51)은 일반적으로 스크린 인쇄(screen print)로 광산란 잉 크 패턴을 형성시키는 방법이 가장 널리 사용되며, 상기 도광판(45)을 구성하기 위한 플라스틱 또는 수지 사출시 전사필름을 사용하거나 금형에 직접 요철면을 가공하여 사출하는 방법, 사출된 아크릴 판에 광산란 패턴(51)을 직접 가공하는 방법 등이 있다.

상기와 같은 배광장치에서의 도광판(45)의 일반적인 형태를 도 3에 사시 도시하였다.

도시와 같이, 도광판(45)의 일반적인 단면형태는 램프(41)측이 두껍고 상기 램프(41)에서 멀어질수록 가늘어지도록 하면에 경사를 형성하고 있으며, 금형사출 등의 방법으로 제작되어 진다.

그런데, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 도광판(45)은 측부의 램프(41)로부터 출사되는 광이 도광판(45) 하면에서만 광산란 패턴(51)에 의해 분산 및 집광을 수행하기 때문에 측단 전면에서 입사되는 광의 효율적인 집광을 수행하지 못하는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 램프로부터 출사된 선형광을 면광원으로 전환하기 위한 소자로서, 상면이 경사진 사각 평판 형상으로 상기 상면에 제1프리즘 패턴이 형성되고 하면에 광산란 패턴이 형성된 제1도광소자와; 하면이 경사진 사각 평판 형상으로 상기 하면에 제2프리즘 패턴이 형성되고 상면에 광확산 패턴이 형성된 제2도광소자를 포함하는 액정표시장치용 도광판을 제시한다.

상기 도광판의 상기 제1도광소자와 제2도광소자는 상기 제1 및 제2프리즘 패턴이 형성된 면이 서로 접하도록 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 도광판의 상기 광산란 패턴과 광확산 패턴은 원형 또는 다각형의 도트 패턴인 것을 특징으로 한다.

상기 도광판의 상기 제1 및 제2프리즘 패턴은 동일 방향으로 형성되는 양각 또는 음각 패턴인 것을 특징으로 한다.

상기 도광판의 상기 각 도광소자는 플라스틱 또는 수지로 제작되는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은, 램프와; 상면이 경사진 사각 평판 형상으로 상기 상면에 제1프리즘 패턴이 형성되고 하면에 광산란 패턴이 형성된 제1도광소자와, 하면이 경사진 사각 평판 형상으로, 상기 하면에 제2프리즘 패턴이 형성되고 상면에 광확산 패턴이 형성된 제2도광소자를 구비하여 상기 램프 측면에 배치되는 도광판과; 상기 도광판 하부에 위치하는 제1반사판을 포함하는 액정표시장치용 배광장치를 제시한다.

상기 배광장치는, 상기 도광판 상부에 위치하는 하나 이상의 광학시트를 더욱 포함한다.

상기 배광장치는, 상기 램프를 감싸는 램프 가이드를 더욱 포함한다.

상기 배광장치는, 상기 도광판을 사이에 두고 상기 램프와 반대되는 측면에 배치되는 제2반사판을 더욱 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 도광판을 분해 사시 도시한 도면으로서, 제1도광소자(110)와 제2도광소자(120)로 구성되는데, 본 발명에 따른 액정표시장치용 도광판(100)은 상기 제1도광소자(110)와 제2도광소자(120)가 결합되어 사용된다.

도 5a 내지 도 5e는 각각 본 발명에 따른 도광판의 제1도광소자의 정면도, 평면도, 우/좌측면도 및 저면도이다.

이하 도 5a 내지 도 5e를 참고하여 상기 제1도광소자(110)를 설명하면, 상면이 경사진 사각 판 형상으로서 상기 경사가 형성된 상면에는 광의 집중을 위한 프리즘 패턴(P)이 형성되어 있다. 도 5b~도 5d에서 보듯이 상기 프리즘 패턴(P)은 복수개로서 모두 일 방향으로 동일한 패턴이 반복되도록 형성된다.

또한 상기 제1도광소자(110)의 하면에는 도 5e와 같이, 바닥으로 향하는 광을 상부로 다시 보내기 위한 광산란 패턴(M)이 형성되며, 이때 상기 광산란 패턴(M)은 원형, 사각형 또는 육각형 등의 일정한 모양이 주기적으로 배열되며, 스크린 인쇄(screen print)로 광산란 잉크 패턴을 형성시키거나 또는 상기 도광판(100)을 구성하기 위한 플라스틱 또는 수지 사출시 전사필름을 사용하거나 금형에 직접 요철면을 가공하여 사출하는 방법, 사출된 아크릴 판에 패턴을 직접 가공하는 방법 등으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 도광판의 제2도광소자의 정면도, 평면도, 우/좌측면도 및 저 면도이다.

상기 제2도광소자(120)를 도6a 내지 도 6e를 참조하여 설명하면, 하면이 경사진 사각 판 형상으로 상기 경사가 형성된 하면에는 광의 상부 집중을 위한 프리즘 패턴(P)이 형성되어 있다. 도 6b~도 6d에서 보듯이 상기 프리즘 패턴(P)은 복수개로서 모두 일 방향으로 동일한 패턴이 반복되도록 형성된다.

또한 상기 제2도광소자(120)의 상면에는 도 6b와 같이 상부에 위치한 디스플레이 패널(미도시)로 향하는 광을 확산시켜 출사하기 위한 광확산 패턴(F)이 형성되는데, 상기 광확산 패턴(F) 역시 상기 제1도광소자(110)의 광산란 패턴(M)과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.

상기 구성과 같이 제1도광소자(110) 및 제2도광소자(120)의 경사면에 형성되는 프리즘 패턴은 양각 또는 음각의 단일 패턴이거나 또는 서로 다른 이종의 패턴이 형성될 수 있다.

도 7은 상기 설명한 제1도광소자(110)와 제2도광소자(120)를 결합하여 구성된 본 발명에 따른 액정표시장치용 도광판(100)을 도시한 도면으로서, 측면과 하면에 각각 제1반사판(R1)과 제2반사판(R2)을 위치시키고 아울러 상부에 디스플레이 패널(150)을 위치시켜 광의 경로를 설명한다.

이상 설명한 바와 같이 프리즘 패턴(P)이 도광판 중앙부에서 형성될 경우, 상기 도광판(100)의 측면(도 5a 및 도 6a의 B 방향)에 위치한 램프(L)로부터 입사되는 광의 진로는 매우 다양하게 나타날 수 있다.

대표적으로 그 경우를 보면 1) L->①->패널, 2) L->①->②->R1->②->①->패 널, 3) L->①->②->R2->②->①->패널 등과 같이 다양하게 나타날 수 있으며, 각각의 경우 상기 제1도광소자(110)와 제2도광소자(120)의 프리즘 패턴(P)에 의해 빛을 최단 경로를 형성하며 1차로 상부로 집광시킬 수 있으며, 이후 잔여 빛은 상기 제1도광소자(110)의 하면에 형성된 광산란 패턴(M) 및 상기 도광판(100) 측면과 하면에 구성된 제1 및 제2반사판(R1)(R2)을 통해 다시 상부로 2차 재집광시켜 빛의 분산과 집광 효율을 극대화하는 장점이 있다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 액정표시장치용 도광판은 램프로부터 입사된 광을 면 단위로 출사함에 있어 도광판 내부를 관통하여 진행되는 광경로에 프리즘 패턴을 형성함으로써 측면에서 입사 또는 반사되는 광이 최단거리를 통해 패널 측으로 전달될 수 있으며, 아울러 반사 및 산란되는 광의 집광에도 더욱 효율적이어서 표시장치의 휘도 증가 및 휘도 균일성 개선에 보다 효과적이다 하겠다.

Claims

램프로부터 출사된 선형광을 면광원으로 전환하기 위한 소자로서,

상면이 경사진 사각 평판 형상으로, 상기 상면에 제1프리즘 패턴이 형성되고 하면에 광산란 패턴이 형성된 제1도광소자와;

하면이 경사진 사각 평판 형상으로, 상기 하면에 제2프리즘 패턴이 형성되고 상면에 광확산 패턴이 형성된 제2도광소자

를 포함하는 액정표시장치용 도광판
청구항 제 1 항에 있어서,

상기 제1도광소자와 제2도광소자는 상기 제1 및 제2프리즘 패턴이 형성된 면이 서로 접하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판
청구항 제 1 항에 있어서,

상기 광산란 패턴과 광확산 패턴은 원형 또는 다각형의 도트 패턴인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판
청구항 제 1 항에 있어서,

상기 제1 및 제2프리즘 패턴은 동일 방향으로 형성되는 양각 또는 음각 패턴인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판
청구항 제 1 항에 있어서,

상기 각 도광소자는 플라스틱 또는 수지로 제작되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 도광판
램프와;

상면이 경사진 사각 평판 형상으로 상기 상면에 제1프리즘 패턴이 형성되고 하면에 광산란 패턴이 형성된 제1도광소자와, 하면이 경사진 사각 평판 형상으로, 상기 하면에 제2프리즘 패턴이 형성되고 상면에 광확산 패턴이 형성된 제2도광소자를 구비하여 상기 램프 측면에 배치되는 도광판과;

상기 도광판 하부에 위치하는 제1반사판

을 포함하는 액정표시장치용 배광장치
청구항 제 6 항에 있어서,

상기 도광판 상부에 위치하는 하나 이상의 광학시트를 더욱 포함하는 액정표시장치용 배광장치
청구항 제 6 항에 있어서,

상기 램프를 감싸는 램프 가이드를 더욱 포함하는 액정표시장치용 배광장치
청구항 제 6 항에 있어서,

상기 도광판을 사이에 두고 상기 램프와 반대되는 측면에 배치되는 제2반사판을 더욱 포함하는 액정표시장치용 배광장치