KR20060118111A - 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트에 관한 것이다. 본 발명의 백라이트 장치는 빛을 방출하는 광원; 상기 광원에서 방출된 빛을 반사시키는 반사판; 및 상기 광원 및 반사판에서 입사 및 반사되는 빛을 평면광으로 변환시키는 홀로그램이 인쇄된 홀로그램 시트를 포함한다. 상기 백라이트 장치는 CGH가 인쇄된 홀로그램 시트를 이용하여 확산판, 프리즘 시트 및 보호 시트 없이도 고휘도의 평면광을 발생시킬 수 있다.
백라이트 장치, LED, CGH

Description

액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트{The backlight unit of a liquid crystal display device and a hologram sheet}
도 1은 종래의 액정 표시 소자의 직하형 LED 방식의 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정 표시 소자의 직하형 LED방식의 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정 표시 소자의 직하형 LED방식의 백라이트 장치를 도시한 분해 사시도이다.
본 발명은 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CGH(Computer Generated Hologram)를 사용하여 고휘도의 평면광을 발생시킬 수 있는 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display device, 이하 "LCD 소자"라 함)는, 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.
상기 LCD 소자는 이와 같이 각종 정보의 표시 소자이면서도 자체 발광원이 없기 때문에, 그 후면에 광원을 두어 상기 LCD 소자의 화면 전체를 균일하게 밝혀주는 별도의 장치가 필요한데, 이 때 빛을 제공해 주는 장치가 백라이트 장치(Back Light Unit, 이하 "BLU"라 함)이다.
BLU 방식 LCD 소자의 광원으로는 EL(Electro Luminescence), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathod Fluorescent Lamp), LED(Light Emission Diode) 등을 사용한다.
이 중 LED를 광원으로 사용하는 직하형(Direct-lighting) BLU의 경우, BLU의 소형화 및 빛의 효율성을 향상시킬 수 있으면서 빛의 균일성을 유지할 수 있다.
도 1은 종래의 액정 표시 소자의 직하형 LED 방식의 백라이트 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, BLU(100)는 광원(110), 반사판(120), 확산판(130), 프리즘 시트(140) 및 보호 시트(150)를 포함한다.
광원(110)은 복수의 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 "LED"라 함, 112)가 집합체를 이루어 액정층(미도시)의 하부에 설치된다.
반사판(120)은 광원(110)의 하부에 위치하며, 광원(110)에서 입사된 빛을 상기 액정층으로 반사시킨다.
확산판(130)은 광원(110)의 상부에 위치하며, 광원(110) 및 반사판(120)에서 입사 및 반사되는 빛을 확산시켜 휘도를 균일하게 하고, 시야각을 넓혀준다.
확산판(130)을 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 방지하기 위해 한 쌍의 프리즘 시트(140)가 사용된다. 프리즘 시트(140)는 확산판(130)에서 출사된 빛을 굴절시켜 낮은 각도로 입사되는 빛이 정면 쪽으로 집중되어 유효 시야각 범위에서 휘도가 높아진다.
보호 시트(150)는 프리즘 시트(140) 위에 위치하여 프리즘 시트(140)의 흠집을 방지하고, 또한 프리즘 시트(140)에 의해 좁아진 시야각을 넓혀주는 기능을 한다.
그 결과 도 1에 도시된 바와 같은 평면광이 발생된다.
위에서 상술한 바와 같이, 종래의 BLU(100)는 LCD 소자(미도시) 화면 전체를 균일하게 밝혀 주기 위해 확산판(130), 프리즘 시트(140) 및 보호 시트(150) 등 여러 장의 시트를 사용하고 있다.
이 경우, 광원(110)에서 발생된 빛이 확산판(130), 프리즘 시트(140) 및 보호 시트(150), 즉 3장의 시트를 거치는 동안 상당량의 빛이 흡수되어 최종적으로 발생되는 빛의 휘도가 낮아진다.
또한 고가의 원재료인 프리즘 시트(140)를 비롯하여 여러 장의 시트를 사용함으로 BLU(100)의 제조 단가도 고가이고, 제조 공정도 복잡하였다.
또한 여러 장의 시트를 BLU(100)에 부착해야 하기 때문에 BLU(100)의 두께가 두꺼워졌다.
그러므로, 여러 장의 시트를 사용하지 않도고 고휘도의 평면광이 발생되도록 하는 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 구면파를 평면광으로 변환시키는 홀로그램이 패턴화된 시트를 사용하여 확산판, 프리즘 시트 및 보호 시트의 역할을 수행할 수 있는 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 확산판, 프리즘 시트 및 보호 시트 없이 하나의 홀로그램 시트로 고휘도의 평면광을 발생시킬 수 있는 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 여러 장의 시트를 사용하지 않아 제품의 두께가 얇아지고, 제품의 제조 단가가 낮아질 수 있는 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정 표시 소자의 백라이트 장치는 빛을 방출하는 광원; 상기 광원에서 방출된 빛을 반사시키는 반사판; 및 상기 광원 및 반사판에서 입사 및 반사되는 빛을 평면광으로 변환시키는 홀로그램이 인쇄된 홀로그램 시트를 포함한다.
또한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 홀로그램 시트는 백라이트 장치에 사용되는 홀로그램 시트에 있어서, 상기 백라이트 장치의 광원에서 방출된 빛을 평면광으로 변환시키는 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)이 인쇄된 것을 특징으로 한다.
상기 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트는 CGH가 인쇄된 홀 로그램 시트를 이용하여 확산판, 프리즘 시트 및 보호 시트 없이도 고휘도의 평면광을 발생시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정 표시 소자의 직하형 LED방식의 백라이트 장치를 도시한 단면도이고, 도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액정 표시 소자의 직하형 LED방식의 백라이트 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 백라이트 장치(Back Light Unit, 이하 "BLU"라 함, 200)는 광원(210), 반사판(220) 및 홀로그램 시트(230)를 포함한다.
광원(210)은 복수의 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 "LED"라 함, 212)가 집합체를 이루어 형성된다.
복수의 LED(212)는 적색, 녹색 및 청색으로 구성되거나 백색광의 단일색으로 구성될 수 있다.
광원(210)은 반사판(220) 상에 연결수단에 의해 결합되어 있다. 점광원 형태의 복수의 LED(212)를 일렬로 정렬하여 선광원 형태의 LED(212) 집합체를 형성하고, 선광원 형태의 LED(212) 집합체를 다시 좌우로 나란히 배열하여 도 2b에 도시된 바와 같이, BLU(200) 전체에 걸쳐 면광원 형태의 LED(212) 집합체를 형성한다.
한편 본 발명의 실시예에서는 광원(210)이 면광원 형태의 LED(212) 집합체를 형성하기 위하여 선광원 형태의 LED(212) 집합체가 가로 세로로 나열된 직선 형태를 이루고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 면광원 형태의 LED(212) 집합체를 형성하는 것이라면 선광원 형태의 LED(212) 집합체를 직경이 점차 증가되게 반복되는 원형태의 동심원을 형성하여도 무방하다.
LED(212)의 갯수는 BLU(200)가 설치되는 LCD 소자(미도시)의 크기에 따라 증감할 수 있으며, 상기 LCD 소자 전체에 걸쳐 빛의 휘도를 향상시키기 위하여 LED(212)의 간격은 적어도 0.1mm 내지 40mm 정도인 것이 바람직하다.
반사판(220)은 광원(210)의 하부에 위치하여 LED(212)로부터 오는 빛을 홀로그램 시트(230)의 전면으로 반사시키는 역할을 한다. 반사율을 높이기 위해 알루미늄 등으로 구성된 기본 재질 위에 은(Ag)을 코팅하고, 열 발생시 변형되는 것을 방지하기 위해 티타늄 코팅을 하기도 한다.
홀로그램 시트(230)는 광원(210)의 상부에 위치하여 LED(212) 및 반사판(220)으로부터 입사 및 반사된 빛을 고휘도의 평면광으로 변환시킨다.
빛이 방출되는 LED(212)의 단면은 일정한 곡률을 가지는 원형이기 때문에 LED(212)에서 방출되는 빛은 도 2a에 도시된 바와 같이 발산되는 특성이 있다. LED(212)에서 방출된 후 반사판(220)에서 반사된 빛의 경우도 마찬가지다.
또한 LED(212) 및 반사판(220)으로부터 입사 및 반사되는 빛은 BLU(200)의 전면에 균일하게 확산되지 않는다.
이에 따라 광원(210)으로부터 방출된 빛을 BLU(200)의 전면에 균일하게 확산 시킬 뿐만 아니라, 휘도를 증가시키기 위하여 발산되는 빛의 경로를 전환한 후 상기 LCD 소자에 수직으로 입사하도록 하는 것이 필요하다.
이를 위해 홀로그램 시트(230)에는 도 2b에 도시된 바와 같이 일정한 패턴의 홀로그램이 인쇄된다.
홀로그램은 컴퓨터 생성 홀로그램(Computer Generated Hologram, 이하 "CGH"라 함, 232)을 사용한다.
CGH(232)란 컴퓨터로 작성된 홀로그램으로서, 물체의 진폭 분포로부터 홀로그램의 복소 진폭 분포를 계산하여 기록된 홀로그램이다.
CGH(232)는 입사하는 빛의 광경로에 따라 링 형태 또는 부채꼴 형태로 제조될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 빛의 진행경로에 구면파(Spherical Wave) 형태의 CGH(232)가 인쇄되어 있다.
CGH(232)는 광원(210)으로부터 발생된 빛을 BLU(200) 전면에 균일하게 확산시키고, 발산된 빛의 경로를 수직 방향으로 전환하여 평면광을 발생시키도록 설계된다.
이하 홀로그램 시트(230)에 CGH(232)를 인쇄하는 과정을 설명한다.
먼저, 전자빔 리소그래피(Electron beam lithography)를 이용하여 홀로그램의 원형인 광 마스크를 만든다.
계속하여, 상기 광 마스크를 이용하여 광학적으로 투명한 위상 홀로그램을 포토레지스터 식각 기법으로 만든다.
이와 같은 공정에 의해 홀로그램 시트(230)에 미리 설계된 CGH(232)가 인쇄 된다.
CGH(232)는 복수의 LED(212)에 대응되는 위치에 각각 인쇄된다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트는 CGH가 인쇄된 홀로그램 시트를 이용하여 확산판, 프리즘 시트 및 보호 시트 없이도 고휘도의 평면광을 발생시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 백라이트 장치 및 홀로그램 시트는 여러 장의 시트를 사용하지 않아 제품의 두께가 얇아지고, 제품의 제조 단가가 낮아질 수 있다는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 빛을 방출하는 광원;
    상기 광원에서 방출된 빛을 반사시키는 반사판; 및
    상기 광원 및 반사판에서 입사 및 반사되는 빛을 평면광으로 변환시키는 홀로그램이 인쇄된 홀로그램 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 백라이트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은, 복수의 발광 다이오드의 집합체인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 백라이트 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그램은, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 백라이트 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 홀로그램 시트는, 상기 복수의 발광 다이오드와 대응되는 위치에 각각 상기 홀로그램이 인쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 백라이트 장치.
  5. 백라이트 장치에 사용되는 홀로그램 시트에 있어서,
    상기 백라이트 장치의 광원에서 방출된 빛을 평면광으로 변환시키는 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)이 인쇄된 것을 특징으로 하는 홀로그램 시트.
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