KR20070000915A - 백라이트 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 백라이트는 하부커버; 상기 하부커버상에 배치되는 복수개의 발광소자로 구성된 발광소자어레이부; 상기 발광소자어레이부상측에 배치된 도광판; 및 상기 도광판상측에 배치된 광학플레이트;를 포함하여 구성되며, 본 발명에 따른 백라이트가 구비된 액정표시장치는, 액정표시패널; 및 상기 액정표시패널하부에 배치되는 백라이트를 포함하여 구성되며, 상기 백라이트는, 하부커버와, 상기 하부커버상에 배치되는 복수개 발광소자로 구성된 발광소자어레이부와, 상기 발광소자어레이부상측에 배치된 도광판 및, 상기 도광판상측에 배치된 광학플레이트를 포함하여 구성된다.
도광판, 발광소자(LED), 광학플레이트, 스폿(spot), 패치(patch)

Description

백라이트 및 이를 구비한 액정표시장치{BACKLIGHT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
도 1은 종래기술에 따른 백라이트에 적용한 발광소자의 광방출 방향에 대해 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 종래기술에 따른 백라이트에 발광소자를 배치한 상태의 구조 단면도.
도 3은 종래기술에 따른 백라이트가 구비된 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 백라이트가 구비된 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
110 : 발광소자지지대 120 : 발광소자
130 : 도광판 135 : 반사체
140 : 하부커버 145 : 몰드프레임
145 : 확산판 147 : 광학시트층
151 : 가이드패널 160 : 액정표시패널
170 : 탑케이스 200 : 광학플레이트
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광소자(LED)를 백라이트에 적용시에 R/G/B 스폿(spot)이나 패치(patch) 발생을 억제하여 외관 및 화상 성능을 향상시킬 수 있는 백라이트 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
현재까지 개발된 많은 평판(Flat Panel) 표시장치중 액정표시장치는 주로 노트북, 모니터, 텔레비젼, 우주선 및 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
이러한 다양한 분야에 응용되는 액정표시장치는 크게 세가지로 액정표시패널과 구동회로부 및 백라이트유니트로 구분된다.
여기서, 상기 액정표시패널은 박막트랜지스터 어레이(TFT-Array)가 형성된 기판과 컬러필터가 형성된 기판을 일정한 간격이 유지되게 합착하고, 상기 두 기판들사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하며, 상기 두 기판들의 외부에 각각 편광판이 부착되어 구성된다.
또한, 상기 구동회로부는 각종 회로소자 및 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)등을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 백라이트는 발광램프, 각종 시트(Sheet) 및 지지몰드 (Mold)등을 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성요소들로 이루어지는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정표 시패널은 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 기능을 담당하고, 상기 구동회로부는 구동시스템에서 전달된 각종 신호들을 상기 액정표시패널에 신호를 인가하고 이러한 신호를 제어하는 기능을 한다. 또한, 상기 백라이트를는 액정표시패널 전체에 고르게 빛을 조사하는 조광장치로 사용되는데, 이러한 백라이트의 장착은 두께, 무게 및 전력소모 측면에서 비효율적으로 작용하고 있어 아직도 많은 연구가 진행되고 있다.
상기 액정표시패널에 의한 표시는 그 자체가 비발광성이기 때문에 빛이 없은 곳에서는 사용이 불가능하다. 따라서, 이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 표시면을 균일하게 면조사하는 장치가 백라이트이다.
상기 백라이트는 액정표시장치의 광원이기 때문에 최소의 전력으로 최대한 밝은 빛을 내야 하며, 선과 같이 가는 형광등 빛을 액정표시장치의 표면 구석구석까지 동일한 밝기로 유지시켜 면광으로 바꾸어 주는 역할을 한다.
이러한 백라이트는 발광램프의 위치에 따라 상기 발광램프가 액정표시장치의 뒤편에서 바로 전면을 향하여 빛을 조사하는 직하형(Direct Type)과, 도광판(Light Guide Plate)의 측면에 위치하여 빛이 상기 도광판을 거치면서 전면을 향하도록 하는 측면형(Side Type) 및 상기 측면형의 일부이지만 경사가 진 도광판을 이용하여 발광램프가 한쪽측면에만 위치하여 한쪽 측면에서반 빛이 경사가 진 도광판을 거치면서 전면을 향하도록 하는 에지형(Edge Type)으로 구분할 수 있다.
여기서, 상기 측면형 백라이트의 구성은 빛을 발산하는 발광램프와, 빛의 손실을 줄이기 위한 반사시트와, 더불어 발광램프를 감싸고 있는 램프커버(Lamp cover)와, 배면으로 빠져 나가는 빛을 도광판 방향으로 반사시키는 반사시트 (Reflection Sheet)와, 전면으로 향하는 빛은 매질의 변화가 있어야 하기 때문에 도트 스크린(Dot Screen) 인쇄과정을 거쳐 도광판하부면에 도트를 형성시키고 상기 도트안에 작은 유리구슬을 포함시켜 대부분의 빛은 이 유리구슬표면에서 산란되어 이 산란된 빛이 지나는 도광판과, 상기 인쇄된 도광판을 통해 산란된 빛이 직접 눈으로 들어 오기 때문에 도광판에 인쇄된 패턴(Pattern)의 모양이 그대로 비쳐 이를 최소화하기 위한 확산시트(Diffusion Sheet)와, 상기 확산시트를 지나면 광휘도는 급격히 감소하여 광휘도를 다시 집광(focus)시켜 광휘도를 올리기 위한 프리즘 시트(Prism Sheet)와, 외부의 충격이나 이물 유입으로 오는 오염 등을 방지하기 위한 보호판(Protection Sheet)과 최종적으로 상기의 구성들을 지지하는 몰드 프레임(Mold Frame)으로 구성된다.
상기와 같이 구성된 측면형 방식의 백라이트는 상기 도광판을 이용하여 전체의 면으로 빛을 분산하는 것으로 상기 도광판외곽에 상기 발광램프를 설치하고 빛이 상기 도광판을 통과함으로 휘도가 낮은 문제점이 있다.
또한, 균일한 광도의 분포를 위해서는 상기 도광판에 대한 고도의 광학적 설계기술과 가공기술이 요구된다. 따라서, 노트북 컴퓨터와 같은 두께가 중요시되는 얇은 두께의 액정표시장치에 주로 사용된다.
최근에는 광원으로 발광소자(LED)를 이용하는 경우가 많아지고 있는데, 이러한 발광소자(LED)를 적용한 기존의 액정표시장치의 백라이트에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 백라이트에 적용한 발광소자의 광방출 방향에 대해 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 백라이트에 발광소자를 배치한 상태의 구조 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 백라이트에 적용한 발광소자에 있어서, 통상적으로 발광소자(LED)(20)에 전원이 인가되면, 수직방향(25a)으로 약 20% 정도 출광되고, 수평방향(25b)으로는 약 80% 정도 출광된다.
또한, 도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 백라이트 구조는, 복수개의 발광소자(LED)(20)들이 일정간격으로 배치된 발광소자어레이부가 하부커버(10)상에 배치되어 있고, 상기 복수개의 발광소자(20)로 구성된 발광소자어레이부상측에 이 발광소자어레이부와 일정간격 이격되어 도광판(30)이 배치되어 있으며, 상기 복수개의 발광소자(LED)(20) 각각과 대응되는 상기 도광판(30)하면에는 프리즘(Prism) 구조 또는 반사재질로 이루어진 반사체(Diverter)(35)가 배치되어 있다. 여기서, 상기 반사체(35)는 수직방향으로의 발광 억제와 더불어 색상 혼합(Color Mixing)을 위해 사용한다.
한편, 상기와 같이 구성되는 종래기술에 따른 백라이트를 구비한 액정표시장치에 대해 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 종래기술에 따른 백라이트가 구비된 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 종래기술에 따른 백라이트가 구비된 액정표시장치는, 화소 들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정표시패널(60)과, 상기 액정표시패널(60)의 하면에 배치된 백라이트(100)로 구성된다.
여기서, 상기 액정표시패널(60)은 서로 대향하여 균일한 셀-갭이 유지되도록 합착된 박막트랜지스터 어레이기판(미도시) 및 컬러필터기판(미도시)과, 그 컬러필터기판 (미도시) 및 박막트랜지스터 어레이기판(미도시)의 이격 간격에 형성된 액정층(미도시)으로 구성된다.
또한, 상기 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터기판이 합착된 액정표시패널(60)에는 공통전극(미도시)과 화소전극(미도시)이 형성되어 상기 액정층(미도시)에 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.
한편, 상기 백라이트(미도시)는 하부커버(40)과, 상기 하부커버(40)내에 배치되어 광을 수평방향 및 수직방향으로 출광시키는 복수개의 발광소자(20)들로 구성된 발광소자어레이부와, 상기 발광소자어레이부상측에 일정간격만큼 이격되게 배치되는 도광판(30)과, 광 효율향상과 광확산을 위해 상기 도광판(30)상측에 배치되는 확산판(47)과 복수개의 광학시트층(49)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 도 광판(30)은 백라이트 전면에 균일한 광분포를 유도하기 위해 구비된다.
여기서, 상기 각 발광소자가 대응되는 상기 도광판(30)의 하면에는 길이방향으로 따라 각 발광소자(20)에서 나오는 광이 수직방향으로의 발광을 억제하기 위해, 반사체(diverter)(35)가 마련되어 있다.
또한, 상기 하부커버(40)배면에는 발광소자(LED) 발광시에 발생되는 열을 효율적으로 제거하기 위해 알루미늄(Al) 재질의 히트싱크(heat sink)가 부착되어 있다.
한편, 상기 액정표시패널(60)과 백라이트는 가이드 패널(51)에 의해 감싸지며, 그 감싸진 액정표시패널(60)과 백라이트의 측면이 몰드프레임(45)에 의해 지지된다.
또한, 상기 액정표시패널(60)의 상면 가장자리부는 탑 케이스(70)에 의해 고정되고, 상기 탑 케이스(70)는 상기 가이드 패널(51)과 결합되며, 이 가이드 패널(51)은 몰드프레임(45)에 결합된다.
상기와 같이 구성된 종래기술에 따른 백라이트에 의하면, 복수개의 발광소자(20)에 전원이 인가되어 이 발광소자(20)에서 수평방향과 수직방향으로 광이 방출되어지면서 수평방향으로 방출된 광은 상기 도광판(30)하면에 배치된 반사체(35)에 의해 반사되어 수평방향으로 유도되므로써 광이 백라이트 전면에 균일하게 분포하게 된다.
그러나, 상기 종래기술에 따른 백라이트 및 이를 구비한 액정표시장치에 백라이트에 의하면, 수직방향으로의 출광을 억제하여 수평방향으로의 출광을 유도 및 균일도를 향상시키기 위해 반사체 및 도광판이 구비되어 있지만, 도광판에 부착된 반사체(diverter)만으로 발광소자(LED)의 수직발광을 억제하지 못하므로, R/G/B 스폿(spot)이 보이는 불량이 발생한다.
또한, 원활한 컬러 혼합이 이루어지지 않아 패치(patch) 즉, 컬러 혼합이 원활하지 않아 특정 색이 부분적으로 보이는 현상 예를들어 얼룩, 무라(mura)가 나타나게 된다.
이에 본 발명은 상기 종래기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 발광소자의 출광시에 스폿(spot)이나 패치(patch) 등의 화상불량을 향상시킬 수 있는 백라이트 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트는, 하부커버; 상기 하부커버상에 배치되는 복수개의 발광소자로 구성된 발광소자어레이부; 상기 발광소자어레이부상측에 배치된 도광판; 및 상기 도광판상측에 배치된 광학플레이트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트가 구비된 액정표시장치는, 액정표시패널; 및 상기 액정표시패널하부에 배치되는 백라이트를 포함하여 구성되며, 상기 백라이트는, 하부커버와, 상기 하부커버상에 배치되는 복수개 발광소자로 구성된 발광소자어레이부와, 상기 발광소자어레이부상측에 배치된 도광 판 및, 상기 도광판상측에 배치된 광학플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
이하, 본 발명에 따른 백라이트 및 이를 구비한 액정표시장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 백라이트가 구비된 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트가 구비된 액정표시장치는, 화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정표시패널(160)과, 상기 액정표시패널(160)의 하면에 배치된 백라이트(100)로 구성된다.
여기서, 상기 액정표시패널(160)은 서로 대향하여 균일한 셀-갭이 유지되도록 합착된 박막트랜지스터 어레이기판(미도시) 및 컬러필터기판(미도시)과, 그 컬러필터기판 (미도시) 및 박막트랜지스터 어레이기판(미도시)의 이격 간격에 형성된 액정층(미도시)으로 구성된다.
또한, 상기 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터기판이 합착된 액정표시패널(60)에는 공통전극(미도시)과 화소전극(미도시)이 형성되어 상기 액정층(미도시)에 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.
한편, 상기 백라이트(미도시)는 하부커버(140)과, 상기 하부커버(140)하면에 결합된 발광소자지지대(110)상에 배치되어 광을 수평방향 및 수직방향으로 출광시키는 복수개의 발광소자(120)들로 구성된 발광소자어레이부와, 백라이트 전면에 균일한 광분포를 유도하기 위해 상기 발광소자어레이부상측에 일정간격만큼 이격되게 배치되는 도광판(130)과, 상기 도광판(130)상측에 이 도광판(130)과 일정간격 이격되어 배치된 중간 광학플레이트(200)와, 광 효율향상과 광확산을 위해 상기 중간 광학플레이트(200)상측에 배치되는 확산판(147)과 복수개의 광학시트층(149)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 중간광학플레이트(middle optical plate)(200)는 폴리카보네이트(PC) 또는 아크릴 계열(PMMA)의 물질을 이용하여 형성한다. 또한, 상기 중간광학플레이트(200)에는 확산기능을 위해 특정한 비드(bead)가 첨가될 수도 있다. 그리고, 상기 중간광학플레이트(200)는 광투과율이 약 40%∼99% 정도가 된다.
여기서, 상기 각 발광소자가 대응되는 상기 도광판(130)의 하면에는 길이방향으로 따라 각 발광소자(120)에서 나오는 광이 수직방향으로의 발광을 억제하기 위해, 반사체(diverter)(135)가 마련되어 있다.
또한, 상기 하부커버(140)배면에는 발광소자(LED) 발광시에 발생되는 열을 효율적으로 제거하기 위해 알루미늄(Al) 재질의 히트싱크(heat sink)가 부착되어 있다.
한편, 상기 액정표시패널(160)과 백라이트(100)는 가이드 패널(151)에 의해 감싸지며, 그 감싸진 액정표시패널(160)과 백라이트(100)의 측면이 몰드프레임(145)에 의해 지지된다.
또한, 상기 액정표시패널(160)의 상면 가장자리부는 탑 케이스(170)에 의해 고정되고, 상기 탑 케이스(170)는 상기 가이드 패널(151)과 결합되며, 이 가이드 패널(151)은 몰드프레임(145)에 결합된다.
상기와 같이 구성되는 액정표시장치의 경우에 발광소자 어레이의 발광원리를 살펴 보면, 복수개의 발광소자(LED)에서 발광되는 빛은 도광판(130)하면에 부착된 반사체(135)에 의해 수직방향의 광이 수평방향으로 유도되어 도광판(130)을 따라 전반사된다.
이렇게 하여, 발광소자 어레이부에서 방출되는 광이 도광판(130)을 통해 전반사되어지므로써 액정표시패널 전체로 광이 균일하게 전달되게 된다.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 백라이트 및 이를 구비한 액정표시장치에 의하면, 기존의 도광판과 확산판사이에 광학플레이트를 추가하므로써 발광소자의 발광시 발생하는 스폿(spot) 및 패치(patch) 현상을 억제할 수 있어 외관 및 화상 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 도광판으로부터 올라 오는 광이 상기 광학플레이트에 의해 확산되어져원활한 컬러 혼합이 이루어지므로써 화이트 컬러 및 컬러 균일도(color uniformity)가 향상된다.
한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 하부커버;
    상기 하부커버상에 배치되는 복수개의 발광소자로 구성된 발광소자어레이부;
    상기 발광소자어레이부상측에 배치된 도광판; 및
    상기 도광판상측에 배치된 광학플레이트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 백라이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학플레이트는 PMMA 또는 PC 계열의 플레이트인 것을 특징으로하는 액정표시장치의 백라이트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학플레이트에는 특정한 비드(bead)가 포함되어 있는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 백라이트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광학플레이트는 40%∼99% 정도의 투과율을 갖는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 백라이트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광학플레이트상측에 확산판과 광학시트층이 배치된 것을 것을 특징으로하는 액정표시장치의 백라이트.
  6. 액정표시패널; 및
    상기 액정표시패널하부에 배치되는 백라이트를 포함하여 구성되며,
    상기 백라이트는,
    하부커버와,
    상기 하부커버상에 배치되는 복수개 발광소자로 구성된 발광소자어레이부와,
    상기 발광소자어레이부상측에 배치된 도광판 및,
    상기 도광판상측에 배치된 광학플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 백라이트가 구비된 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광학플레이트는 PMMA 또는 PC 계열의 플레이트인 것을 특징으로하는 액정표시장치의 백라이트가 구비된 액정표시장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 광학플레이트에는 특정한 비드(bead)가 포함되어 있는 것을 특징으로하는 백라이트가 구비된 액정표시장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 광학플레이트는 40%∼99% 정도의 투과율을 갖는 것을 특징으로하는 백라이트가 구비된 액정표시장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 광학플레이트상측에 확산판과 광학시트층이 배치된 것을 것을 특징으로하는 백라이트가 구비된 액정표시장치.
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