KR20070044877A - 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

표시 품질을 향상시킬 수 있는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치가 개시되어 있다. 백라이트 어셈블리는 서로 평행하게 배치되어 광을 발생하는 다수의 램프들, 램프들의 하부에 배치된 반사시트, 및 램프들의 상부에 배치된 확산판을 포함한다. 확산판은 투명판 및 투명판의 하부면에 형성된 반사층을 포함하며, 반사층에는 램프들로부터 입사되는 광을 회절 확산시키는 슬릿 패턴이 형성된다. 따라서, 광의 회절을 이용한 확산판을 사용함으로써, 광의 손실이 적어지기 때문에 표시 품질이 향상된다.

Description

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치{BACK LIGHT ASSEMBLY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 확산판의 배면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 확산판의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 확산판의 배면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 8은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 백라이트 어셈블리 200 : 램프
300 : 반사시트 400 : 확산판
410 : 투명판 420 : 반사층
430 : 슬릿 패턴 600 : 액정표시장치
700 : 디스플레이 유닛 900 : 스페이서
본 발명은 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휘도를 향상시킬 수 있는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이 하는 평판표시장치의 하나로서, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 구동전압 및 낮은 소비전력을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널이 자체적으로 발광하지 못하는 비발광성 소자이기 때문에, 액정표시패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리를 필요로 한다.
백라이트 어셈블리는 광원의 위치에 따라, 크게 에지형(Edge Type)과 직하형(Direct Type)으로 구분된다. 에지형은 도광판의 측면에 램프 유닛이 배치되는 구조로서, 액정표시장치의 소형화가 가능하여, 주로 노트북 및 이동통신용 단말기와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용된다. 직하형은 액정표시패널의 하부에 복수의 램프들이 배치되어 광을 액정표시패널에 직접적으로 공급하므로, 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다.
직하형 백라이트 어셈블리는 복수의 램프가 병렬로 배치된 상부에 상기 램프로부터 발생된 광을 확산시키는 확산판이 구성되고, 확산판의 상부에는 상기 확산판에 의해 확산된 광의 광학 특성을 향상시키기 위한 여러 종류의 광학 시트들이 구비된다.
확산판을 통과하는 광은 확산판이 구비하는 확산제 등에 의해 확산된다. 그러나, 확산제 등에 의한 광의 확산 방법은 다량의 광 손실을 발생시켜, 확산판의 광 투과율은 약 50%~60% 정도에 그치게 된다. 확산판을 투과하지 못하고 손실된 광 에너지는 열 에너지로 전환되어, 제품의 온도가 상승하게 된다. 또한, 휘도를 향상시키기 위하여 다수의 광학 시트들이 필요해지며, 많은 수의 램프들이 필요하게 된다. 따라서, 소비 전력 상승 및 제조 원가 상승의 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 휘도를 향상시키고 소비 전력 및 제조 원가를 절감할 수 있는 백라이트 어셈블리를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 백라이트 어셈블리를 갖는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 백라이트 어셈블리는 서로 평행하게 배치되어 광을 발생하는 다수의 램프들, 상기 램프들의 하부에 배치된 반사시트, 및 상기 램프들의 상부에 배치된 확산판을 포함한다. 상기 확산판은 투명판 및 상기 투명판의 하부면에 형성된 반사층을 포함하며, 상기 반사층에는 상기 램프들로부터 입사되는 광을 회절시키는 슬릿 패턴이 형성된다.
상기 슬릿 패턴은 상기 램프에 대응되는 영역으로부터 상기 램프들 사이의 영역으로 갈수록 개구율이 커진다.
본 발명의 일 특징에 따른 액정표시장치는 서로 평행하게 배치되어 광을 발생하는 다수의 램프들, 상기 램프들의 하부에 배치된 반사시트, 상기 램프들의 상부에 배치된 확산판, 및 상기 확산판의 상부에 배치되어 영상을 표시하는 액정표시패널을 포함한다. 상기 확산판은 투명판 및 상기 투명판의 하부면에 형성된 반사층을 포함하며, 상기 반사층에는 상기 램프들로부터 입사되는 광을 회절시키는 슬릿 패턴이 형성된다.
상기 확산판은 상기 액정표시패널과 일정 간격으로 이격되도록 상기 액정표시패널에 결합된다.
이러한 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 따르면, 광의 회절을 이용한 확산판을 사용함으로써, 광의 손실이 적어지기 때문에 휘도가 향상된다. 따라서, 소비전력이 적어지며, 광 에너지의 열 에너지로의 전환으로 인한 제품의 온도 상승의 폭이 적어진다. 또한, 휘도를 향상시키기 위한 여러 광학 시트들 중 일부 또는 전부를 제거할 수 있어, 제조 비용이 절감된다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리를 나타낸 분해 사시 도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 확산판의 배면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(100)는 서로 평행하게 배치된 다수의 램프(200)들, 램프(200)들의 하부에 배치된 반사시트(300), 램프(200)들의 상부에 배치된 확산판(400) 및 반사시트(300)와 램프(200)들을 수납하는 바텀샤시(500)를 포함한다.
확산판(400)은 투명판(410) 및 투명판(410)의 하부면에 형성된 반사층(420)을 포함하며, 반사층(420)에는 램프(200)들로부터 입사되는 광을 회절시키는 슬릿 패턴(430)이 형성된다.
한편, 확산판(400)의 상부에는 확산판(400)을 통해 확산된 광의 특성을 향상시키기 위한 여러 종류의 광학 시트들이 구비될 수 있다.
램프(200)들은 서로 평행하게 배치되어, 외부로부터 인가되는 구동전원에 반응하여 광을 발생한다. 램프(200)들은 가늘고 긴 원통 형상의 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)로 이루어진다. 이와 달리, 램프(200)들은 양 단부에 외부전극이 형성된 외부전극형 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL)로 이루어질 수 있다. 또한, 램프(200)들은 U자 형상으로 휘어진 구조를 가질 수 있다.
반사시트(300)는 램프(200)들의 하부에 배치되어 램프(200)들로부터 입사되는 광을 반사시켜 광의 누설을 방지한다. 또한, 반사시트(300)는 확산판(400)의 반사층(420)에 의해 반사되어 입사하는 광을 재반사시킨다. 반사시트(300)는 광 반사 율이 높은 물질로 이루어진다. 예를 들어, 반사시트(300)는 백색의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate : 이하, PET) 또는 폴리 카보네이트(Poly Carbonate : PC) 재질 등으로 이루어진다.
확산판(400)은 램프(200)들의 상부에 배치된다. 확산판(400)은 램프(200)들로부터 입사되는 광을 확산시켜 액정표시패널(도 6의 710)에 인가되는 광의 휘도를 전체적으로 균일하게 한다. 확산판(400)은 투명판(410) 및 투명판(410)의 하부면에 형성된 반사층(420)을 포함한다.
투명판(410)의 하부면에는 슬릿 패턴(430)이 형성된 반사층(420)이 배치된다. 투명판(410)은 광의 손실을 최소화하기 위하여 광 투과율이 높은 재질로 형성된다. 예를 들어, 투명판(410)은 PET 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate : PMMA) 재질 등으로 이루어진다. 이와 달리, 투명판(410)은 유리 재질로 이루어질 수 있다.
반사층(420)은 램프(200)들을 사이에 두고 반사시트(300)와 대향하여 위치한다. 반사층(420)은 램프(200)들로부터 입사된 광을 상부로 확산시키기 위한 슬릿 패턴(430)을 갖는다. 슬릿 패턴(430)에 도달한 광은 슬릿 패턴(430)을 통과하며 회절 현상에 의해 확산된다. 슬릿 패턴(430)이 형성되지 않은 반사층(420)에 도달한 광은 반사되어 반사시트(300)로 진행한다. 반사시트(300)에 도달한 광은 다시 반사되어 반사층(420) 및 슬릿 패턴(430)으로 향한 후, 슬릿 패턴(430)을 통과하여 확산되거나, 또다시 반사층(420)에 의해 반사되어 반사시트(300)로 진행한다. 이와 같은 과정의 반복을 통해, 확산되지 않은 광을 반사시켜 광이 다시 확산될 수 있도 록 함으로써, 램프(200)들로부터 제공되는 광의 효율을 높일 수 있다.
슬릿 패턴(430)은 광을 회절 확산시켜 상부로 입사하는 광의 휘도를 전체적으로 균일하게 한다. 슬릿 패턴(430)은 일정한 길이(t1)을 갖고 일정한 간격(t2)으로 끊어진 라인 형상을 갖는다. 슬릿 패턴(430)은 램프(200)들과 평행하게 형성된다. 슬릿 패턴(430)의 폭(t3) 및 슬릿 패턴(430)간의 거리(t4)는 각각 일정하다.
한편, 슬릿 패턴(430)은 램프(200)들과 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
슬릿 패턴(430)은 반사층(420) 형성 후 식각 공정을 통해 형성된다. 구체적으로, 슬릿 패턴(430)은 투명판(410)의 일 면에 금속 물질을 스퍼터링 방식으로 증착시켜 반사층(420)을 형성한 후 식각 공정을 통해 형성된다. 금속 물질은 광 반사율이 높은 물질로 선택된다. 예를 들어, 금속 물질은 알루미늄(Al)으로 이루어진다. 이와 달리, 금속 물질은 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al) 합금 등으로 이루어질 수 있다.
한편, 슬릿 패턴(430)은 반사 물질의 인쇄에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로, 슬릿 패턴(430)이 형성된 롤러에 반사 물질을 입혀 투명판(410)의 일 면에 인쇄하면 반사층(420)과 슬릿 패턴(430)이 동시에 형성된다. 이와 달리, 슬릿 패턴(430)이 형성된 반사필름을 투명판(410)의 일 면에 부착하는 방법으로 슬릿 패턴(430)을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 확산판의 배면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 슬릿 패턴(430)은 램프(200)에 대응되는 영역으로 부터 램프(200)들 사이의 영역으로 갈수록 개구율이 커지도록 형성된다. 구체적으로, 램프(200)에 대응되는 영역에 형성된 슬릿 패턴(430)은 폭이 가장 좁고, 램프(200)들 사이에 대응되는 영역으로 갈수록 슬릿 패턴(430)은 그 폭이 넓어지며, 램프(200)와 그 인접 램프(200)간의 거리의 절반이 되는 위치에 대응되는 영역에 형성된 슬릿 패턴(430)의 폭이 가장 넓게 된다. 이와 같이, 슬릿 패턴(430)은 램프(200)가 가까워질수록 폭이 좁게 형성되고, 램프(200)가 멀어질수록 폭이 넓게 형성된다.
슬릿 패턴(430)으로 입사되는 광의 회절은 슬릿 패턴(430)의 폭이 좁아질수록 커진다. 따라서 회절 확산되어 넓게 퍼지는 광의 양도 많아진다. 램프(200)와 가까울수록 휘도가 크기 때문에, 램프(200)와 가까운 곳에 위치한 슬릿 패턴(430)의 폭을 좁게 함으로써, 광의 회절을 크게 한다. 또한, 램프(200)과 멀어질수록 슬릿 패턴(430)의 폭을 넓게 함으로써, 광의 직접 투과율을 향상시키고, 회절하여 확산하는 광을 적게 한다. 따라서, 램프(200)들간의 배치에 따른 휘도 불균일은 슬릿 패턴(430)의 폭을 조절함으로써 방지할 수 있다. 즉, 슬릿 패턴(430)은 램프(200)에서 멀어질수록 개구율이 크게 형성되어, 전체적인 휘도의 균일성을 유지시킨다.
슬릿 패턴(430)은 일정한 길이(t1)를 갖고 일정한 간격(t2)으로 끊어진 라인 형상을 가지며, 램프(200)들과 평행하게 형성된다. 슬릿 패턴(430)의 폭(t3)은 램프(200)와 가까워질수록 좁게 형성되고, 램프(200)와 멀어질수록 넓게 형성된다. 따라서 램프(200)의 위치에 따른 슬릿 패턴(430)의 개구율의 조정이 가능해져, 확산판(400)의 휘도가 전체적으로 균일해진다. 슬릿 패턴(430)의 폭(t3)의 중심에서 인접 슬릿 패턴(430)의 폭(t3)의 중심까지의 거리(t4)는 일정하다.
한편, 도시되지는 않았으나, 슬릿 패턴(430)의 폭(t3)은 동일하게 유지하면서 슬릿 패턴(430)간의 거리(t4)를 조절하는 방법으로 휘도 균일성을 향상시킬 수도 있다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 확산판의 배면도이다.
도 6을 참조하면, 슬릿 패턴(430)은 'W' 형상이 일정한 간격으로 이격되어 형성된다. 'W' 형상을 지닌 슬릿 패턴(430)은 끊어진 라인 형상을 지닌 슬릿 패턴(도 3의 430)에 비해 슬릿의 형상이 복잡하다. 따라서 광의 회절 범위 및 방향이 보다 다양해지기 때문에 휘도 향상 및 휘도의 균일성 향상에 유리하다.
슬릿 패턴(430)의 폭 및 간격은 각각 일정하다. 이와 다르게, 슬릿 패턴(430)은 램프(200)와 가까워질수록 그 폭이 좁게 형성되고, 램프(200)와 멀어질수록 그 폭이 넓게 형성될 수 있다. 또한, 슬릿 패턴(430)은 좌 또는 우로 90도 회전한 형상으로 형성될 수 있다. 이하, 반사층(420)과 슬릿 패턴(430)의 배치 구조는 도 1 내지 도 5에 도시되어 설명된 여러 실시예들과 동일한 배치 구조를 가질 수 있다. 따라서, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이밖에도, 슬릿 패턴(430)은 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이며, 도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(600)는 광을 제공하기 위한 백라이트 어셈블리(100), 영상을 표시하는 디스플레이 유닛 (700) 및 디스플레이 유닛(700)을 백라이트 어셈블리(100)에 고정시키기 위한 탑샤시(800)를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리(100)는 구성요소가 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(100)와 동일한 구성을 가지기 때문에, 그 중복된 설명은 생략하기로 한다.
디스플레이 유닛(700)은 영상을 표시하는 액정표시패널(710), 액정표시패널(710)을 구동하기 위한 구동신호를 제동하는 데이터 및 게이트 인쇄회로기판(720, 730)을 포함한다. 이때, 데이터 인쇄회로기판(720)은 데이터 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package: 이하, TCP)(740)를 통해, 게이트 인쇄회로기판(730)은 게이트 TCP(750)를 통해 각각 액정표시패널(710)과 전기적으로 연결된다.
액정표시패널(710)은 제1 기판(712), 제1 기판(712)과 대향하여 결합된 제2 기판(714) 및 제1 기판(712)과 제2 기판(714) 사이에 배치된 액정층(미도시)을 포함한다.
제1 기판(712)은 화소 전극이 연결된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, TFT)가 매트릭스 형태로 형성된 투명한 유리기판이다. 제2 기판(714)은 색을 구현하기 위한 RGB 화소가 박막 공정에 의해 형성된 유리기판이며, 투명한 도전성 재질로 이루어진 공통 전극이 형성된다.
따라서, 액정표시패널(710)은 상기 TFT에 전원이 인가되면, 화소 전극과 공통 전극 사이에는 전계가 형성되며, 이러한 전계에 의해 제1 기판(712)과 제2 기판(714) 사이에 개재된 액정층의 액정 분자들의 배열이 변화되고, 액정 분자들의 배 열 변화에 따라서 광의 투과도가 변경되어 원하는 영상을 표시하게 된다.
한편, 확산판(400)은 액정표시패널(710)과 일정한 간격으로 이격되어 일체로 형성될 수 있다. 그 이유는, 확산판(400)의 슬릿 패턴(430)을 통과한 광이 회절을 충분하게 하여 액정표시패널(710)로 입사할 수 있도록 공간을 확보하기 위함이다. 또한, 여러 슬릿 패턴(430)을 통과한 광이 보강 간섭을 할 수 있는 공간을 확보하기 위함이다. 광이 보강 간섭하면 휘도가 향상된다.
확산판(400)과 액정표시패널(710)간의 이격을 위하여 일정한 두께를 갖는 스페이서(900)를 배치할 수 있다. 스페이서(900)는 확산판(400)의 각 변의 길이와 같은 길이와, 소정의 폭 및 높이를 갖는 사각 테두리의 형상을 지닌다. 스페이서(900)는 확산판(400)과 액정표시패널(710) 사이에 위치해, 확산판(400)과 액정표시패널(710)간의 간격을 유지시킨다. 이와 달리, 스페이서(900)는 소정의 길이, 폭 및 높이를 갖는 직육면체 형상을 지니며, 확산판(400)의 장변과 단변이 만나는 네 개의 꼭지점에 대응하여 각각 위치할 수 있다. 이밖에도, 스페이서(900)는 여러 형상을 가질 수 있고, 액정표시패널(710)로 입사되는 광을 방해하지 않는 한도에서 자유롭게 배치될 수 있다.
또한, 확산판(400)과 액정표시패널(710)의 사이에 스페이서(900)을 개재한 후 결합하여 확산판(400)과 액정표시패널(710)을 일체화할 수 있다.
이와 같은 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 따르면, 투명판과, 슬릿 패턴이 형성된 반사층을 구비한 확산판을 사용함으로써, 광의 손실이 적 어지기 때문에 휘도가 향상된다. 또한, 손실되는 광 에너지가 적어지기 때문에, 소비전력이 적어지며, 광 에너지의 열 에너지로의 전환으로 인한 제품의 온도 상승의 폭이 적어진다. 그리고, 휘도를 향상시키기 위한 여러 종류의 광학 시트들 중 일부 또는 전부를 제거할 수 있어, 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치의 제조 비용을 줄일 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 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.

Claims (9)

  1. 서로 평행하게 배치되어 광을 발생하는 다수의 램프들;
    상기 램프들의 하부에 배치된 반사시트; 및
    상기 램프들의 상부에 배치되고, 투명판 및 상기 투명판의 하부면에 형성된 반사층을 포함하며, 상기 반사층에는 상기 램프들로부터 입사되는 광을 회절시키는 슬릿 패턴이 형성된 확산판을 포함하는 백라이트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬릿 패턴은 일정한 간격으로 끊어진 라인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 슬릿 패턴은 'W'자 형상이 일정한 간격으로 이격되도록 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 슬릿 패턴은 상기 램프에 대응되는 영역으로부터 상기 램프들 사이의 영역으로 갈수록 개구율이 커지는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 금속 물질의 스퍼터링을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 반사 물질의 인쇄에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  7. 서로 평행하게 배치되어 광을 발생하는 다수의 램프들;
    상기 램프들의 하부에 배치된 반사시트;
    상기 램프들의 상부에 배치되고, 투명판 및 상기 투명판의 하부면에 형성된 반사층을 포함하며, 상기 반사층에는 상기 램프들로부터 입사되는 광을 회절시키는 슬릿 패턴이 형성된 확산판; 및
    상기 확산판의 상부에 배치되어 영상을 표시하는 액정표시패널을 포함하는 액정표시장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 확산판은 상기 액정표시패널과 일정 간격으로 이격되도록 상기 액정표시패널에 결합된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 슬릿 패턴은 상기 램프에 대응되는 영역으로부터 상기 램프들 사이의 영역으로 갈수록 개구율이 커지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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