KR20070052087A - 백라이트유닛과 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휘도를 높이고 그 휘도의 균일도를 높이도록 한 백라이트유닛에 관한 것이다.

이 백라이트유닛은 다수의 점광원들과; 상기 점광원들로부터의 빛이 입사되고 제1 면에서 프리즘 패턴들이 형성되고, 상기 점광원들로부터의 빛이 교차되는 부분을 포함한 일정 크기의 제2 면에서 상기 프리즘 패턴들이 제거된 도광판을 구비한다.

Description

백라이트유닛과 이를 이용한 액정표시장치{Back Light Unit and Liquid Crystal Display using the same}

도 1은 종래의 백라이트유닛에서 도광판과 발광다이오드들을 나타내는 도면.

도 2는 도 1과 같은 백라이트유닛에서 빛이 교차되는 부분의 강한 밝기를 나타내는 실험결과 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치와 백라이트유닛을 나타내는 사시도.

도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 도광판에서 프리즘패턴들을 나타내는 도면들.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트유닛을 나타내는 도면들.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트유닛을 나타내는 도면들.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트유닛을 나타내는 도면들.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

20 : 액정패널 30 : 백라이트유닛

31 : LED 32, 42, 52, 62 : 도광판

33 : 광학시트 34 : 반사시트

32a, 42a, 52a, 62a : 프리즘패턴

32b, 42b, 52b, 62b : 빛이 교차되는 부분

58a, 58b, 64 : 미세 돌기패턴

본 발명은 휘도를 높이고 그 휘도의 균일도를 높이도록 한 백라이트유닛에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 백라이트유닛을 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 액정표시장치는 사무자동화기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 신호에 따라 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.

이와 같은 액정표시장치는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백라이트(Back light)와 같은 별도의 광원이 필요하다.

백라이트유닛은 광원의 위치에 따라 직하형 방식과 에지형 방식 등이 있다. 에지형 백라이트는 액정표시장치의 일측 가장자리에 광원을 설치하고, 그 광원으로부터 입사되는 빛을 도광판과 다수의 광학시트를 통해 액정표시패널에 조사한다. 직하형 백라이트는 액정표시장치의 바로 아래에 다수의 광원을 배치하고, 그 광원들로부터 입사되는 빛을 확산판과 다수의 광학시트를 통해 액정표시패널에 조사한다.

도 1은 LED(Light Emitting Diode)를 채용한 백라이트유닛의 일예를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 종래의 백라이트유닛은 점광원 역할을 하는 다수의 LED(11)와, LED들(11)로부터의 빛을 면광원으로 변환하여 액정표시패널 쪽으로 조사하는 도광판(Light Guide Panel)을 구비한다.

그런데, 도 1과 같은 백라이트유닛은 LED들(11)로부터 도광판(12)으로 입사된 빛이 교차되는 부분에서 다른 부분에 비하여 휘도가 크게 나타난다. 도광판(12)에서 빛이 교차되는 밝은 부분은 링, 원 또는 타원 형상으로 나타나게 되고, 그 형상에 의해 "핫스팟(Hot spot)"이라고 알려져 있다. 이러한 현상에 의해 종래의 백라이트유닛과 액정표시장치는 표시화상에서 밝게 보이는 부분이 나타나게 되어 표시화상의 휘도가 불균일한 문제점이 있다. 도 2는 도 1과 같은 백라이트유닛에서 도광판 상의 휘도를 측정한 결과이다. 도 2에서, 노랑색과 붉은색으로 보이는 부분이 가장 밝은 부분으로써 도광판(12)에서 LED들(11)로부터 입사되는 빛이 교차되는 부분(13)에 해당한다.

따라서, 본 발명의 목적은 휘도를 높이고 그 휘도의 균일도를 높이도록 한 백라이트유닛을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 백라이트유닛을 이용한 액정표시장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트유닛은 다수의 점광원들과; 상기 점광원들로부터의 빛이 입사되고 제1 면에서 프리즘 패턴들이 형성되고, 상기 점광원들로부터의 빛이 교차되는 부분을 포함한 일정 크기의 제2 면에서 상기 프리즘 패턴들이 제거된 도광판을 구비한다.

상기 백라이트유닛은 상기 도광판의 제2 면 상에 형성된 다수의 미세 돌기패턴들을 구비한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트유닛은 다수의 점광원들과; 상기 점광원들로부터의 빛이 입사되고 제1 면에서 프리즘 패턴들이 형성되고, 제2 면에서 다수의 미세 돌기패턴들이 고밀도로 배치되며, 상기 점광원들로부터의 빛이 교차되는 부분을 포함한 일정 크기의 제3 면에서 상기 미세 돌기패턴들이 저밀도로 배치되는 도광판을 구비한다.

상기 백라이트유닛은 적어도 하나의 확산시트와 적어도 하나의 프리즘시트를 포함하여 상기 도광판으로부터의 빛을 제어하는 다수의 광학시트들과; 상기 도광판 의 하면과 측면으로부터의 입사되는 빛을 상기 도광판 쪽으로 반사시키는 반사시트를 더 구비한다.

본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 백라이트유닛과; 상기 백라이트유닛으로부터 조사되는 빛을 액정에 인가되는 전계를 제어하여 변조하여 화상을 표시하는 액정표시패널을 구비한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 3 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치는 액정표시패널(20)과, 액정표시패널(10)에 빛을 조사하기 위한 백라이트유닛(30)을 구비한다.

액정표시패널(20)은 상부기판(21) 및 하부기판(22) 사이에 도시하지 않은 액정이 주입된다. 이 액정표시패널(20)의 상부기판(21)에는 컬러필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등이 형성된다. 액정패널(20)의 하부기판(22)에는 데이터라인과 게이트라인 등의 신호배선이 형성되고, 데이터라인과 게이트라인의 교차부에 TFT가 형성된다. TFT는 게이트라인으로부터의 스캔신호(게이트펄스)에 응답하여 데이터라인으로부터 액정셀 쪽으로 전송될 데이터신호를 절환하게 된다. 데이터라인과 게이트라인 사이에 정의된 화소영역에는 화소전극이 형성된다.

백라이트유닛(30)은 점광원 역할을 하는 다수의 LED들(31), 프리즘패턴들(32a)이 상면 상에 형성된 도광판(32), 도광판(32)과 액정표시패널(20) 사이에 배치된 다수의 광학시트들(33), 및 도광판(32)의 하면과 대향하는 반사시트(34)를 구비한다.

도광판(32)은 LED들(31)로부터의 빛을 면광원으로 변환하여 광학시트들(33) 쪽으로 빛을 조사하는 역할을 한다. 이 도광판(32)에 형성된 프리즘패턴들(32a)은 도광판(32)으로부터 광학시트들(33) 쪽으로 진행하는 빛을 광학시트들(33)의 면에 대하여 수직한 방향으로 굴절시킴으로써 휘도와 광효율을 높이고 또한, 도 3 및 도 4와 같이 LED들(31)로부터의 빛이 교차되는 부분(32b)에서 일부 패턴들이 제거되어 그 부분(32b)에서 출사되는 광양을 낮추어 커플링 또는 핫스팟 현상이 나타나지 않도록 한다. 즉, 프리즘패턴들이 없는 부분(32b)에서는 프리즘패턴들이 형성된 종래 기술에 비하여 상대적으로 광학시트들(33) 쪽으로 진행하는 빛이 작아지므로 도광판(32) 상에서 휘도 불균일이 완화된다.

다수의 광학 시트들(33)은 도광판(32) 및 프리즘패턴들(32a)로부터 출사되는 광의 진행 경로를 액정표시패널(20)에 수직하도록 변환하고 광을 확산시켜 액정표시패널(20)에 조사되는 광의 효율을 향상시키고 광의 균일도를 높인다. 이를 위하여, 광학 시트들(33)은 하나 이상의 프리즘시트와, 하나 이상의 확산시트를 포함한다.

반사시트(34)는 도광판(32)의 배면과 측면에 대향하여 도광판(32)의 배면과 측면으로부터 입사되는 빛을 반사시켜 누설광을 예방하여 광효율을 높인다.

그런데, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치에서도 종래 기술보다는 작지만 프리즘패턴들(32a)에 의해 빛이 불균일하게 굴절되는 현상으로 인하여 휘도 불균일 문제가 빛이 교차되는 부분(32b)의 휘도가 다른 부분에 비하여 다소 밝게 측정되었다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트유닛은 도 6 및 도 7과 같이 LED들 근방의 도광판 상면 일부에서 프리즘 패턴들을 모두 제거한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트유닛은 LED들(31) 근방의 상면에서 프리즘 패턴들(42a)이 제거된 비패턴부분(44)이 존재하는 도광판(42)을 구비한다.

도광판(42)의 비패턴부분(44)은 LED들(31)로부터의 빛이 교차되는 부분(42b)을 포함하는 일정면적을 차지하며, 프리즘패턴들(42a)이 모두 제거되어 빛이 교차되는 부분(42b)과 그 근방에서 프리즘패턴들(42a)에 의해 빛이 튀기는 현상을 예방할 수 있다. 따라서, 비패턴부분(44)으로 인하여 빛이 교차되는 부분(42b)에서 휘도를 종래보다 낮추어 도광판(42)의 휘도 균일도를 높일 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트유닛을 나타낸다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트유닛은 LED들(31) 근방의 상면에서 프리즘 패턴들(52a)이 모두 제거되고 미세 돌기패턴들(58a, 58b)이 형성된 도광판(52)을 구비한다. 여기서, 미세 돌기패턴은 샌드패턴이라고도 한다.

샌드패턴들(58a, 58b)은 샌딩처리에 의해 도광판(52)의 상면에 부분적으로 밀도가 다르게 형성된 미세 요철패턴들로써 LED들(31)로부터 입사되는 빛을 광학시트들(33) 쪽으로 굴절시킨다. 미세 돌기패턴들(58a, 58b)의 밀도가 높을수록 광학 시트들(33) 쪽으로 진행하는 광양이 많아진다. 이 미세 돌기패턴들(58a)은 LED들(31)로부터의 빛이 교차되는 부분(52b) 앞의 제1 영역(54)에서 고밀도로 도광판(52) 상에 배치되는 반면, LED들(31)로부터의 빛이 교차되는 부분(52b)을 포함한 제2 영역(56)에서 저밀도로 도광판(52) 상에 배치된다. 따라서, 이 실시예 의해서는 도광판(52)에서 빛이 교차되는 부분(52b)을 포함한 일정 영역에서 광학시트들(33) 쪽으로 진행하는 광의 양이 다른 부분에 비하여 줄게 되는 반면에, 다른 부분에서 광학시트들(33) 쪽으로 진행하는 광의 양이 증가된다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트유닛을 나타낸다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트유닛은 빛이 교차되는 부분(62b)을 포함한 일정영역에서만 미세 돌기패턴들(64)이 형성된 도광판(62)을 구비한다.

이 실시예에의 도광판(62)은 빛이 교차되는 부분(62b)을 포함한 일정영역의 상면에 미세 돌기패턴들(64)이 형성되는 반면에, 그와 다른 상면 대부분에 프리즘패턴들(62a)이 형성된다. 빛이 교차되는 부분(62b)에서는 저밀도의 미세 돌기패턴들(64)에 의해 종래보다 광양이 줄어든다. 패턴들(64)의 밀도는 빛이 교차되는 부분(62b)과 나머지 다른 부분의 휘도 균일도를 맞추도록 조정된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트유닛은 도광판 상에 프리즘패턴들을 형성하되, 빛이 교차되는 부분에 해당하는 도광판의 상면 일부영역에서 프리 즘패턴을 부분적으로 또는 전체적으로 제거하거나, 미세 돌기패턴들의 밀도를 낮추어 헤이즈(haze) 처리함으로써 빛이 교차되는 부분에서 과도하게 높은 밝기를 낮출 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 백라이트유닛과 이를 이용한 액정표시장치는 도광판 상에 프리즘패턴들을 형성하여 도광판의 휘도를 높일 뿐 아니라, 도광판의 휘도를 균일하게 할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (8)

1. 다수의 점광원들과;

   상기 점광원들로부터의 빛이 입사되고 제1 면에서 프리즘 패턴들이 형성되고, 상기 점광원들로부터의 빛이 교차되는 부분을 포함한 일정 크기의 제2 면에서 상기 프리즘 패턴들이 제거된 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도광판의 제2 면 상에 형성된 다수의 미세 돌기패턴들을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
3. 다수의 점광원들과;

   상기 점광원들로부터의 빛이 입사되고 제1 면에서 프리즘 패턴들이 형성되고, 제2 면에서 다수의 미세 돌기패턴들이 고밀도로 배치되며, 상기 점광원들로부터의 빛이 교차되는 부분을 포함한 일정 크기의 제3 면에서 상기 미세 돌기패턴들이 저밀도로 배치되는 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   적어도 하나의 확산시트와 적어도 하나의 프리즘시트를 포함하여 상기 도광 판으로부터의 빛을 제어하는 다수의 광학시트들과;

   상기 도광판의 하면과 측면으로부터의 입사되는 빛을 상기 도광판 쪽으로 반사시키는 반사시트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
5. 다수의 점광원들과, 상기 점광원들로부터의 빛을 면광원으로 변환하기 위한 도광판을 포함한 백라이트유닛과;

   상기 백라이트유닛으로부터 조사되는 빛을 액정에 인가되는 전계를 제어하여 변조하여 화상을 표시하는 액정표시패널을 구비하고;

   상기 도광판에서 제1 면에 프리즘 패턴들이 형성되고, 상기 점광원들로부터의 빛이 교차되는 부분을 포함한 일정 크기의 제2 면에 상기 프리즘 패턴들이 제거되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 도광판의 제2 면 상에 형성된 다수의 미세 돌기패턴들을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 다수의 점광원들과, 상기 점광원들로부터의 빛을 면광원으로 변환하기 위한 도광판을 포함한 백라이트유닛과;

   상기 백라이트유닛으로부터 조사되는 빛을 액정에 인가되는 전계를 제어하여 변조하여 화상을 표시하는 액정표시패널을 구비하고;

   상기 도광판에서 제1 면에 프리즘 패턴들이 형성되고, 제2 면에 다수의 미세 돌기패턴들이 고밀도로 배치되며, 상기 점광원들로부터의 빛이 교차되는 부분을 포함한 일정 크기의 제3 면에 상기 미세 돌기패턴들이 저밀도로 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 백라이트유닛은,

   적어도 하나의 확산시트와 적어도 하나의 프리즘시트를 포함하여 상기 도광판으로부터의 빛을 제어하는 다수의 광학시트들과;

   상기 도광판의 하면과 측면으로부터의 입사되는 빛을 상기 도광판 쪽으로 반사시키는 반사시트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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