KR20070074879A

KR20070074879A - 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20070074879A
Application number: KR1020060002948A
Authority: KR
Inventors: 심용식; 황웅린; 안준원
Original assignee: 주식회사 엘지에스
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2007-07-18
Also published as: WO2007081109A1

Abstract

본 발명은 광원을 갖는 도광판과, 다수의 픽셀 배열을 갖는 액정패널과, 선형 배열된 소정의 광학패턴을 가지고 상기 도광판과 상기 액정패널 사이에 개재되는 적어도 하나의 프리즘필름을 갖는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 상기 프리즘필름의 상기 광학패턴 선형배열 주기는 상기 액정패널의 픽셀 배열 주기에 대해 40°내지 50°의 교차각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 무아레 현상을 방지함과 동시에, 광균일도와 출광 효율을 향상시킬 수 있으며, 휘선을 억제할 수 있는 디스플레이 장치가 제공된다.

액정패널, 픽셀 배열, 프리즘필름, 광학패턴, 선형배열, 교차각, 무아레

Description

디스플레이 장치{Display device}

도 1은 일반적인 디스플레이 장치의 간략한 구성을 나타낸 사시도,

도 2는 도 1의 프리즘필름 부분 확대단면도,

도 3은 도 1의 프리즘필름에서 나타나는 스트립패턴을 나타낸 평면도,

도 4는 도 1의 프리즘필름과 액정패널의 광학적 결합 상태를 나타낸 평면도,

도 5는 종래 또 다른 디스플레이 장치의 간략한 구성도,

도 6은 도 5의 렌즈어레이 필름과 액정패널의 광학적 결합 상태를 나타낸 평면도,

도 7은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 간략한 구성을 나타낸 사시도,

도 8은 도 7의 프리즘필름과 액정패널을 나타낸 사시도,

도 9는 도 7 및 도 8의 프리즘필름과 액정패널의 광학적 결합 상태를 나타낸 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 백라이트유닛 17 : 프리즘필름

19 : 광학패턴 20 : 액정패널

본 발명은, 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무아레 현상을 방지함과 동시에, 광 분포의 균일도와 광 효율을 향상시킬 수 있고, 휘선을 억제할 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

휴대폰이나 노트북컴퓨터 및 슬림 모니터 등에 널리 이용되는 액정 디스플레이(LCD : Liquid crystal display) 장치의 일반적인 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 빛을 발생하는 백라이트유닛(110)과, 백라이트유닛(110)으로부터 전달되는 빛을 이용하여 영상을 표시하는 액정패널(120)로 구성된다.

이러한 디스플레이 장치(101)는 백라이트유닛(110)의 광원(111)에서 발생된 빛이 도광판(113)을 거쳐 확산필름(115)에서 확산된 다음, 프리즘필름(117)에서 집광 굴절되어 액정패널(120)로 전달되면, 전계가 인가되는 액정패널(120)에서 각 픽셀(121)의 선택적 R/G/B 투과/비투과 작용에 의해 액정패널(120) 표면에 영상이 표시된다.

그런데, 이러한 종래의 디스플레이 장치(101)에 있어서는, 백라이트유닛(110)의 광원(111)으로부터 도광판(113)을 거쳐 프리즘필름(117)으로 공급된 빛이 프리즘필름(117)의 굴절패턴(119)에서 굴절 집광 될 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 일측 패턴면(119a)에서는 전반사 작용이 발생하고 타측 패턴면(119b)에서는 굴절 작용이 발생함으로써, 각 굴절패턴(119)에서 밝기 차이가 나타나고, 이러한 밝기차이에 의해서 도 3에 도시된 바와 같이, 프리즘필름(117)의 평면투영시 전면적에서 스트립 패턴(Strip pattern) 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 스트립 패턴 현상은 그 주기가 도 4와 같이, 액정패널(120)의 픽셀(121) 배열과의 광학적 결합을 이루면서 상호 겹쳐지는 부분(b)과 겹쳐지지 않는 부분(a)의 밝기 차이에 의해 무아레(Moire) 현상과 휘도 저하 등을 발생시킨다. 이에 의해, 디스플레이 장치(101)의 치명적인 성능 결함을 초래하는 문제점이 발생한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 미국특허 US 5,280,371호에 "액정 디스플레이용 지향성 디퓨저"가 개시된 바 있다.

이 "액정 디스플레이용 지향성 디퓨저"는 도 5에 도시된 바와 같이, 백라이트유닛(210)과 액정패널(220) 사이에 두 장의 렌즈어레이 필름(117)을 배치하여 시야각 내에서 휘도 균일성을 확보하였다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 두 렌즈어레이 필름(117) 중 적어도 어느 하나의 렌즈어레이 필름(117)을 굴절패턴(211a)의 선형배열이 액정패널(220)의 픽셀(221) 축에 대해 비직선(mis-alignment) 상으로 소정의 교차 각도(α) 약 2°~ 16°의 교차 각도(α)를 갖도록 하여 무아레 무늬의 주기를 크게 함으로써, 렌즈어레이 필름(117)과 액정패널(220)의 광학적 결합시 발생되는 무아레 현상이 인간의 육안으로 확인되지 않도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래 "액정 디스플레이용 지향성 디퓨저"에 있어서는, 렌즈어레이 필름(117)의 굴절패턴(211a) 선형배열과 액정패널(220)의 픽셀(221) 축의 교차 각도(α)가 비교적 작게 형성되기 때문에, 빛이 굴절패턴(211a)의 배열을 따라 흐르는 현상을 억제하는데 한계가 따른다. 이에 의해서, 액정패널(220)로 전달되는 광균일도가 저하되는 문제점이 발생한다.

또한, 액정패널(220) 상에 배치되는 편광필름(미도시)의 배치각도가 일반적으로 45도를 유지하고 있기 때문에, 전술한 바와 같이, 렌즈어레이 필름(117)의 굴절패턴(211a) 선형배열과 액정패널(220)의 픽셀(221) 축의 교차 각도(α)가 비교적 작게 형성되면, 교차 각도(α)와 편광필름(미도시)의 배치각도 차이에 의해 출광 효율이 저하되는 문제점이 발생한다.

또한, 광원(211)으로부터 빛이 도광판(213) 일측으로 입사될 때, 도광판(213)의 입사측면에 광원(211)의 출사각에 의한 빛의 어두운 영역에서 휘선이 발생하게 되는데, 전술한 바와 같이, 렌즈어레이 필름(117)의 굴절패턴(211a) 선형배열과 액정패널(220)의 픽셀(221) 축의 교차 각도(α)가 비교적 작게 형성되면, 휘선이 육안으로 보이지 않도록 하는데 한계가 따르는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 무아레 현상을 방지함과 동시에, 광균일도와 출광 효율을 향상시킬 수 있으며, 휘선을 억제할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 광원을 갖는 도광판과, 다수의 픽셀 배열을 갖는 액정패널과, 선형 배열된 소정의 광학패턴을 가지고 상기 도광판과 상기 액정패널 사이에 개재되는 적어도 하나의 프리즘필름을 갖는 디스플레이 장치에 있어서, 상기 프리즘필름의 상기 광학패턴 선형배열 주기는 상기 액정패널의 픽셀 배열 주기에 대해 40°내지 50°의 교차각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 교차각은 45°에 인접하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 액정패널은 상기 픽셀 배열을 갖는 패널과, 상기 패널의 적어도 일측면에서 45°에 인접한 각도로 배치되는 편광필름을 갖는 것이 효과적이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 간략한 구성을 나타낸 사시도이고, 도 8은 도 7의 프리즘필름과 액정패널을 나타낸 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(1)는 백라이트유닛(10)과, 백라이트유닛(10)으로부터 전달되는 빛을 이용하여 영상을 표시하는 액정패널(20)로 구성된다.

백라이트유닛(10)은 광원(11)을 갖는 도광판(13)과, 도광판(13)과 액정패널(20) 사이에 마련되어 도광판(13)으로부터 액정패널(20)로 향하는 빛을 확산시키는 확산필름(15)과 빛을 굴절 및 집광 시키는 프리즘필름(17)을 포함한다. 여기서, 프리즘필름(17)을 제외한 광원(11) 및 도광판(13)과 확산필름(15)은 일반적인 백라이트유닛에 이용되는 것과 동일하므로 그 설명을 생략한다.

프리즘필름(17)은 적어도 일측 면에 출사방향으로 빛을 굴절 집광시키는 다수의 광학패턴(19)이 소정의 피치를 두고 선형 배열되어 있다. 또한, 이 광학패턴(19)의 선형배열은 후술할 액정패널(20)의 픽셀(25) 주기에 대해 소정의 교차각(θ)을 갖도록 형성된다. 여기서, 광학패턴(19)의 선형배열과 액정패널(20)의 펙셀 주기와의 바람직한 교차각(θ)에 대해서는 후술한다. 여기서, 광학패턴(19)의 단면형상은 삼각 단면 형상을 포함한 반원 단면, 부분 원호 단면 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

액정패널(20)은 한 쌍의 편광필름(21)과, 양 편광필름(21) 사이에 배치되는 패널(23)을 포함한다. 패널(23)은 소정의 피치를 갖는 다수의 픽셀(25)(Pixel) 배열을 가지고 있으며, 편광필름(21)의 배치각도는 일반적인 디스플레이 장치에서 이용되는 45°에 인접한 각도로 배치된다.

한편, 프리즘필름(17)의 광학패턴(19)은 도 9에 자세히 도시된 바와 같이, 그 선형배열의 각도가 액정패널(20)의 픽셀 주기에 대해 소정의 교차각(θ)을 갖도록 형성되는데, 이 교차각(θ)은 40°내지 50°범주 내에서 형성되는 것이 바람직하고, 특히, 약 45°의 교차각(θ)을 갖도록 형성되는 것이 보다 바람직하다.

이러한 교차각(θ)은 광학패턴(19)의 선형배열 주기(B)와 액정패널(20)의 픽셀(25) 배열 주기(A)가 상호 광학적으로 결합될 때, 교차각(θ)에 의해 무아레주기 를 크게 하거나 작게 하여 인간의 육안으로 무아레 무늬가 관찰되지 않도록 하기 위한 것이다.

이는 아래의 식 - 1과 그림-1a 내지 1d 및 표-1에서 확인된다.

식 - 1

(여기서, D는 무아레 무늬의 주기, P는 광학패턴(19)의 선형배열 주기 및 액정패널(20)의 픽셀(25) 배열 주기, θ는 교차각)

그림-1a(θ=0°) 그림-1b(θ=20°) 그림-1c(θ=45°) 그림-1d((θ=70°)

표-1

위의 식 - 1과 그림-1a 내지 1d 및 표-1에서 볼 수 있는 바와 같이, 무아레 무늬의 주기(D)는 광학패턴(19)의 선형배열 주기(B)와 액정패널(20)의 픽셀(25) 배열 주기(A)의 상호 교차각(θ)이 작을 수록 큰 주기로 형성되며, 교차각(θ)이 클 수록 작은 주기로 형성된다.

이와 같이, 무아레 무늬의 주기(D)가 크게 형성되거나 작게 형성되면 무아레 무늬는 인간의 육안으로 확인되지 않게 된다. 따라서, 프리즘필름(17)의 광학패턴(19) 선형배열의 각도를 액정패널(20)의 픽셀(25)주기에 대해 작은 교차각(θ)을 갖도록 형성하거나, 큰 교차각(θ)을 갖도록 형성하면 무아레 무늬가 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

하지만, 종래 기술에서 전술한 바와 같이, 무아레 무늬를 억제하기 위해 프리즘필름(17)의 광학패턴(19) 선형배열과 액정패널(20)의 픽셀(25)주기의 상호 교차각(θ)을 작게 하면, 액정패널(20)로 전달되는 광의 균일도와 출광 효율이 저하되고, 도광판(13)에서 발생되는 휘선을 억제하는데 한계가 따른다.

따라서, 전술한 바와 같이, 프리즘필름(17)의 광학패턴(19) 선형배열의 각도를 액정패널(20)의 픽셀(25)주기에 대해 40°내지 50°특히, 약 45°의 비교적 큰 교차각(θ)을 갖도록 형성하면, 인간의 육안으로 확인되지 않을 정도로 무아레 무늬의 주기가 작아지므로 무아레 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

이와 함께, 프리즘필름(17)의 광학패턴(19) 선형배열과 액정패널(20)의 픽셀(25) 축의 교차 각도가 비교적 크게 형성되기 때문에, 빛이 광학패턴(19)의 배열을 따라 흐르는 현상이 억제되어 액정패널(20)로 전달되는 광균일도가 향상된다.

그리고, 액정패널(20) 상에 배치되는 편광필름(21)의 배치각도가 일반적으로 거의 45도를 유지하고 있기 때문에, 프리즘필름(17)의 광학패턴(19) 선형배열과 액정패널(20)의 픽셀(25) 축의 교차 각도가 편광필름(21) 배치 각도의 차이가 적어지면서, 출광 효율이 향상된다.

또한, 프리즘필름(17)의 굴절패턴 선형배열과 액정패널(20)의 픽셀(25) 축의 교차 각도가 비교적 크게 형성됨으로써, 도광판(13)의 입사측면에서 발생하는 광원(11)의 출사각에 의한 빛의 휘선이 억제된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이장치는 프리즘필름의 광학패턴 선형배열의 각도를 액정패널의 픽셀주기에 대해 40°내지 50°특히, 약 45°의 비교적 큰 교차각을 갖도록 형성함으로써, 무아레 현상을 방지함과 동시에, 광균일도와 출광 효율이 향상되고, 도광판에서 발생되는 휘선을 억제할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 무아레 현상을 방지함과 동시에, 광균일도와 출광 효율을 향상시킬 수 있으며, 휘선을 억제할 수 있는 디스플레이 장치가 제공된다.

Claims

광원을 갖는 도광판과, 다수의 픽셀 배열을 갖는 액정패널과, 선형 배열된 소정의 광학패턴을 가지고 상기 도광판과 상기 액정패널 사이에 개재되는 적어도 하나의 프리즘필름을 갖는 디스플레이 장치에 있어서,

상기 프리즘필름의 상기 광학패턴 선형배열 주기는 상기 액정패널의 픽셀 배열 주기에 대해 40°내지 50°의 교차각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,

상기 교차각은 45°에 인접하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 액정패널은 상기 픽셀 배열을 갖는 패널과, 상기 패널의 적어도 일측면에서 45°에 인접한 각도로 배치되는 편광필름을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.