KR20090048898A - 도광판 및 이를 갖는 표시장치 - Google Patents

도광판 및 이를 갖는 표시장치 Download PDF

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Abstract

휘도 및 휘도 균일도가 향상된 표시장치가 제공된다. 표시장치는 표시패널, 광을 발생시키는 광원, 그리고 광원으로부터 발생된 광이 입사되는 입광면과, 입광면과 인접하고 제 1방향으로 연장 형성된 복수의 제 1 돌출부를 포함하는 일 면과, 그리고 일 면과 대향하고 복수의 제 2 돌출부가 형성된 타 면을 포함하며, 광을 표시패널로 전도하는 도광판을 포함하고, 제 1방향과 수직방향으로 절단한 제 1 돌출부의 종단면은 도광판의 일 면과 평행한 단축과 일 면과 수직한 장축을 갖는 타원의 일 단부 형상을 갖는다.
도광판, 액정표시장치, 타원, 돌출 패턴, 휘도 균일도, 점광원

Description

도광판 및 이를 갖는 표시장치{LIGHT GUIDE PLATE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 도광판 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정표시장치와 같이 백라이트를 채용하는 표시장치에서 휘도 및 휘도 균일도를 향상키기 위한 구조를 가진 도광판 및 이를 채용한 표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치에 채용되는 백라이트 어셈블리는 화면 밝기 및 외관에 중요한 역할을 한다. 백라이트 어셈블리는 광원의 위치에 따라 직하형과 에지형으로 분류될 수 있으며, 상기 에지형 백라이트 어셈블리는 통상 광원, 도광판 및 프리즘시트, 확산시트, 보호 필름 등의 여러 가지 광학시트 등을 포함하여 이루어진다. 이러한 구조에서 광이 서로 다른 굴절률의 매질을 여러 번 통과하게 됨에 따라 그로 인하여 상당량의 광손실이 발생하고, 또한 여러 장의 시트류를 사용함에 따라 취급이 용이하지 않으며 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다.
특히, 고 휘도 고 색재현성의 요구에 맞추어 각광받고 있는 점광원인 발광다이오드를 광원으로 채용할 경우에 명부와 암부가 시인되는 핫스팟(hot spot) 현상이 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 광학 시트류 중 일부 또는 전부를 채용하지 않고도 영상 표시에 필요한 광 특성을 얻을 수 있고, 휘도 균일성 또한 개선된 도광판 및 이를 채용한 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 광을 발생시키는 광원, 그리고 상기 광원으로부터 발생된 광이 입사되는 입광면과, 상기 입광면과 인접하고 제 1방향으로 연장 형성된 복수의 제 1 돌출부를 포함하는 일 면과, 그리고 상기 일 면과 대향하고 복수의 제 2 돌출부가 형성된 타 면을 포함하며, 상기 광을 상기 표시패널로 전도하는 도광판을 포함하고, 상기 제 1방향과 수직방향으로 절단한 상기 제 1 돌출부의 종단면은 상기 도광판의 상기 일 면과 평행한 단축과 상기 일 면과 수직한 장축을 갖는 타원의 일 단부 형상을 갖는다. 상기 복수의 제 1 돌출부는 각각의 사이에 간격부를 두고 서로 평행하게 형성될 수 있다. 상기 간격부는 평탄면, 볼록면 그리고 오목면 중 하나 이상의 형상을 가질 수 있다. 상기 간격부는 상기 제1 방향과 수직으로 절단한 종단면이 원의 일 단부 형상을 가질 수 있다. 상기 타원은 상기 단축의 반경이 a이고, 상기 장축의 반경이 b이며, 상기 원은 반경이 r이되, 상기 타원의 단축의 반경 및 상기 원의 반경은 r<a의 범위를 가질 수 있다. 상기 제1 돌출부는 가상의 수평면을 기준으로 높이(h1)가 상기 간격부의 높이(h2) 보다 높게 형성될 수 있다. 상기 제1 돌출부는 상기 간격부 사이에 하나 이상 형성되며, 상기 간격부는 상기 제1 돌출부 사이에 하나 이상 형성될 수 있다. 상기 간격부는 상기 입광부에 인접 부분은 볼록면 또는 오목면 중 하나 이상의 형상으로 형성되며, 상기 일 면의 나머지 부분은 평탄면으로 형성될 수 있다.
상기 간격부의 너비는 상기 제 1 돌출부의 너비의 1/5 이하로 형성될 수 있다. 상기 타원체는 상기 단축의 반경이 a이고, 상기 장축의 반경이 b이며, 상기 단축 및 상기 장축은 1<b/a<4의 범위를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 도광판은 상기 일 면에 상기 제1 돌출부와 평행하게 형성되며, 상기 제1 방향과 수직 방향으로 절단한 단면이 삼각 프리즘 형상을 갖는 삼각 패턴부를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 돌출부는 상기 입광면, 상기 일 면 및 상기 타 면과 수직인 상기 도광판의 양 측면과 인접한 상기 일 면에 형성되고, 상기 삼각 패턴부는 상기 제1 돌출부 사이에 상기 제1 돌출부와 평행하게 형성될 수 있다. 상기 제1 돌출부는 상기 양 측면으로부터의 너비가 상기 도광판 두께의 두 배 이상일 수 있다. 상기 삼각 패턴부는 상기 제1 돌출부와 교대로 평행하게 형성될 수 있다. 상기 제 1 돌출부는 상기 제 1 돌출부의 높이가 상기 제 1 돌출부의 종단면이 일부를 이루는 가상의 타원체의 장축 반경보다 작도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 돌출부의 피치는 상기 화소의 피치보다 작거나 같게 형성될 수 있으며, 또한 표시장치는 상기 도광판과 상기 표시패널 사이에 복수의 프리즘 패턴이 형성된 프리즘 시트를 더 포함하고, 상기 제 1 돌출 부의 피치는 상기 프리즘 패턴의 피치보다 작거나 같게 형성될 수 있다. 상기 도광판은 상기 제 2 돌출부 사이에 하나 이상의 반사패턴을 더 포함할 수있다. 상기 반사패턴은 상기 광원으로부터 발생한 광이 진행하는 방향과 마주보는 반사면을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 제 2 돌출부는 상기 제 1 돌출부의 연장 방향과 평행하게 연장되어 형성될 수 있다. 상기 광원은 점광원일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판은 입광면, 상기 입광면과 수직인 방향으로 연장 형성된 복수의 제 1 돌출부가 형성되고 상기 입광면과 인접한 제 1면, 그리고 복수의 제 2 돌출부가 형성되고 상기 제 1면과 대향하는 제 2면을 포함하는 도광판으로서, 상기 입광면과 평행한 방향으로 절단한 상기 제 1 돌출부의 종단면이 상기 제1면 평행한 단축과 상기 제 1면에 대해 수직한 장축을 갖는 타원의 일 단부 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 복수의 제 1 돌출부는 각각의 사이에 간격부를 두고 서로 평행하게 형성될 수 있다. 상기 간격부의 너비는 상기 제 1 돌출부의 너비의 1/5 이하로 형성될 수 있으며, 상기 타원체는 상기 단축의 반경이 a이고, 상기 장축의 반경이 b이며, 상기 단축 및 상기 장축은 1<b/a<4의 범위를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 돌출부는 상기 제 1 돌출부의 높이가 상기 제 1 돌출부의 종단면 형상이 일부를 이루는 가상의 타원체의 장축 반경보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 상기 도광판은 상기 제 2 돌출부 사이에 하나 이상의 반사패턴을 더 포함할 수 있으며, 상기 반사패턴은 상기 입광면과 마주보는 반사면을 갖도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 복수의 제 2 돌출부는 상기 제 1 돌출부의 연장 방향과 평행하게 연장되어 형성될 수 있다.
이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 도광판은 출광면에 그 단면이 타원체의 일 단부형상을 갖는 돌출 패턴들이 형성됨으로써 여러장의 광학시트 중 일부 또는 전부를 생략하여도 종래 기술과 동등 수준 이상의 광특성을 얻을 수 있고, 광 믹싱이 용이하여 핫스팟 현상이 완화된다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(1)는 광을 이용하여 화상을 표시하는 표시패널 어셈블리(10), 표시패널 어셈블리(10)에 광을 제공하는 백라이트 어셈블리(20) 및 표시패널 어셈블리(10)와 백라이트 어셈블리(120)의 수납 및 고정하는 하우징부(30)를 포함한다.
표시패널 어셈블리(10)는 영상을 표시하는 표시패널(110)과 표시패널(110)을 구동하기 위한 구동부(120)를 포함한다. 표시패널(110)은 박막트랜지스터 기판(112), 컬러필터 기판(111) 및 두 기판(111,112) 사이에 형성된 액정층(미도시)으로 이루어지며, 박막트랜지스터 기판(112)의 일 측에는 구동신호 인가를 위한 구동부(120)가 위치한다. 구동부(120)는 연성인쇄회로기판(121), 연성 인쇄회로기판(121)에 실장된 구동칩(122), 연성인쇄회로기판(121)의 타측에 연결되어 있는 인쇄회로기판(123)을 포함한다. 도면에는 COF(chip on film) 방식을 채용한 구동부(120)를 도시하였으나, TCP(tape carrier package), COG(chip on glass) 등 공지의 다른 방식으로 구동부(120)를 형성할 수도 있다. 또한 구동칩(122)의 전부 또는 일부 회로는 박막트랜지스터 기판(112)의 박막트랜지스터(미도시) 형성시에 함께 형성될 수도 있다.
표시패널(110)에 광을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리(20)는 표시패 널(110)의 후면에 위치하며, 광을 생성하는 광원(210), 광원(210)과 표시패널(110) 사이에 놓여 광원(210)으로부터 생성된 광을 표시패널(110)에 전달하는 도광판(220), 도광판(220)과 표시패널(110) 사이에 놓여 도광판(220)으로부터 출사된 광을 액정패널(110) 쪽으로 세워주는 프리즘시트(230) 및 광을 확산시켜주는 확산시트(240), 도광판(220)의 후면에 놓여 누설되는 광을 전면으로 반사시키는 반사시트(250)를 포함한다. 광원(210)은 발광 다이오드와 같은 점광원이나 선형의 램프(미도시) 등이 사용될 수 있다. 도광판(220)에는 입사된 광이 표시패널(110)의 전면에 거쳐 균일하게 전달될 수 있도록 출광면(227) 또는 이와 마주하는 대향면(228)에는 소정 형상의 패턴이 형성될 수 있으며, 이에 대하여는 이하에서 구체적으로 기술한다. 도면에 도시되지는 않았지만, 백라이트 어셈블리(20)는 표시패널(110)의 전면에 놓일 수도 있으며, 필요에 따라 프리즘시트(230), 확산시트(240) 또는 반사시트(250)의 위치 및 구성 등이 달라질 수 있다.
하우징부(30)는 백라이트 어셈블리(20)를 수납하는 바텀샤시(330), 백라이트 어셈블리(20)와 표시패널(110) 사이에 놓여 백라이트 어셈블리(20)를 고정시키고 표시패널(110)의 위치를 가이드하는 몰드프레임(320), 표시패널(110)의 전면을 덮어 백라이트 어셈블리(20) 및 표시패널(110)을 지지하는 탑샤시(310)를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 도광판에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도광판의 사시도이고, 도 2b 도 2a의 도광판을 IIb-IIb'를 따라 절단한 단면도이고, 도 2c는 도 2a의 도광판을 IIc-IIc'을 따라 절단한 단면도이고, 도 2d는 도 2a의 도광판의 출광면 돌출부의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 도광판(220a)은 광원(210)과 마주보고 있는 입광면(224)과, 입광면(224)과 인접한 출광면(227)에 형성된 제 1 돌출부(221)를 포함하며, 상기 제 1 돌출부(221)는 입광면(224)과 수직 방향으로 연장 형성될 수 있다. 제 1 돌출부(221)는 입광면(224)과 평행하게 절단한 종단면의 형상이 타원의 일 단부 형상을 가진다. 제 1 돌출부(221) 각각의 사이에는 간격부(222a)가 존재하며, 상기 간격부(222a)는 평편하게 형성된다. 도광판(220a)의 출광면(227a)에는 하나 이상의 제1 돌출부(221)가 형성될 수 있으며, 출광면(227a)과 마주보는 대향면(228)에는 하나 이상의 제 2 돌출부(223)가 형성될 수 있으며, 제 2 돌출부(223)는 제 1 돌출부(221)와 평행한 방향으로 연장 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 돌출부(223) 각각의 사이에는 입광면(224)과 마주보는 반사면(226a)을 가진 반사패턴(225a)이 더 형성될 수 있으며, 음각의 삼각기둥 형상(225a)으로 형성될 수 있다. 도시되지는 않았지만 반사패턴(225a)은 음각으로 형성되지 않고 인쇄패턴 등으로 형성될 수도 있다.. 도 2b는 도 2a를 IIb-IIb'를 따라 절단한 단면도로서, 도광판(220a)의 출광면(227a)에 형성된 제 1 돌출부(221), 간격부(222a), 대향면(228)에 형성된 제 2 돌출부(223), 반사패턴(225a)의 반사면(226a)을 도시한다. 도 2c는 도 2a의 도광판을 IIIc-IIIc'을 따라 절단한 단면도로서, 도광판(220a)은 대향면(228)에 V 형의 음각 반사패턴(225a)을 포함한다. 입광면(224)측에 위치한 반사패턴(225a)의 반사면(2261, 2262)의 밑각 θ1과 반대 면(2261, 2262)의 밑각 θ2은 반사효율을 높이기 위해 θ1≤θ2의 조건을 만족하도록 형성할 수 있다. 또는, 입광면(224)과 멀어질수록 휘도가 떨어지게 되므로 입광면(224)과 먼 곳의 휘도를 높이기 위하여 입광면(224)과 먼 곳에 형성된 반사패턴(2252)의 높이 H2를 입광면(224)과 가까운 곳에 형성된 반사패턴(2251)의 높이 H1보다 크게 형성할 수 있다. 도광판(220a)은 폴리카보네이트-계열 레진(Polycarbonate-serises resin, PC), 폴리메틸메탈크리스탈레이트-계열 레진(Polymethylmethacrylate-serises resin, PMMA) 또는 메타크릴레이트-스틸렌 코폴리머(Methacrylate-styrene copolymer, MS) 등과 같은 물질 등으로 형성될 수 있다.
도 2d를 참조하면, 제 1 돌출부(221)는 돌출부(221)와 간격부(222a)가 만나는 접점을 이어 연장한 수평면(H)과 평행을 이루는 단축(단축반경 a)과 상기 수평면(H)과 수직을 이루는 장축(장축반경 b)을 갖는 가상의 타원체(E)의 일 단부 형상을 갖는다. 이상적으로는 제 1 돌출부(221)의 단면은 상기 가상의 타원체(E)의 완전한 일부 형상을 갖지만, 실제로는 공정 마진상 간격부(222a)와 인접한 경계 부분이 아주 일부 직선으로 형성될 수도 있다. 휘도 균일도를 높이기 위해 상기 타원체(E)는 단축반경 a와 장축반경 b가 1<b/a<4의 관계가 되도록 설계될 수 있다. 예시적으로, 타원형상에 대한 방정식은 a<b/2인 경우 타원형상은 4차 다항식(polynomial)로 근사 가능하며, a>b/2인 경우 타원함수 또는 4차 이상의 다항식으로 근사 가능하다. 또한, 상기 수평면(H)으로부터 타원체(E)의 장축이 지나는 정 점(Z)까지의 거리를 제1 돌출부의 높이 h라 할 때, 높이 h는 타원체(E)의 장축반경 b보다 작게 형성된다. 또한, 돌출부와 돌출부 간의 거리 즉, 간격부(222a)의 너비(d)는 제 1 돌출부(221)의 너비(w)의 1/5과 같거나 작게 형성할 수 있으며, 바람직하게는 1/10과 같거나 작게 형성할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1/20 보다 작거나 같도록 형성할 수 있다. 즉, 제 1 돌출부(221)의 정점(Z)간의 거리를 제 1 돌출부(221)의 피치(p)라 할 때, p = w + d(p: 제 1 돌출부의 피치, w: 제 1 돌출부의 너비, d: 간격부의 너비)의 관계를 가지며, d<2의 범위를 갖는다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 도광판에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도광판의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 도광판을 Ⅲb-Ⅲb'을 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의상 상기 제1 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 동일 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 도광판(220b)은 오목하게 만입된 오목면을 형성하는 간격부(222b)와 반원구 형상의 음각 패턴으로 형성된 반사 패턴(225b)을 포함한다.
제1 돌출부(221) 사이에는 간격부(222b)가 형성되며, 간격부(222b)는 출광면(227b) 방향으로 오목하게 형성된다. 이러한 간격부(222b)는 제1 돌출부(221)와 같은 방향으로 연장되어 평행하게 형성될 수 있다. 입광면과 평행하고, 제1 돌출부(221)와 수직으로 절단한 간격부(222b)의 단면은 원 또는 타원의 일단부의 형상이 될 수 있다.
한편, 출광면(227b)과 마주보는 대향면(228)에는 하나 이상의 제2 돌출부(223)가 형성되며, 제2 돌출부(223) 사이에는 반사 패턴(225b)이 형성될 수 있다. 반사 패턴(225b)은 입광면(224)과 마주보는 반사면(226b)을 포함한다. 이러한 반사 패턴(225b)은 반사면(226b)이 출광면(227b) 방향으로 오목하게 형성된다. 또한, 입광면과 먼 곳에 형성된 반사 패턴(225b)의 직경을 입광면(224)과 가까운 곳에 형성된 반사 패턴(225b)의 직경 보다 크게 형성할 수 있다. 이와 같은 반사 패턴은 오목한 패턴에 한정될 것은 아니며, 볼록한 패턴으로 형성될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 도광판에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도광판의 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 도광판을 IVb-IVb' 을 따라 절단한 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 도광판의 출광면 돌출부의 단면도이다. 설명의 편의상 상기 제1 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 동일 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 도광판(220c)은 제1 돌출부(221) 사이에 출광면(227c) 상부로 볼록한 간격부(222c)를 포함하며, 출광면(227c)과 마주보는 대향면(228)에 피라미드 형상의 반사 패턴(225c)을 포함할 수 있다.
제1 돌출부(221) 사이에는 간격부(222c)가 형성되며, 간격부(222c)는 출광면(227c) 방향으로 볼록하게 형성된다. 이러한 간격부(222c)는 제1 돌출부(221)와 같은 방향으로 연장되어 평행하게 형성될 수 있다. 입광면(224)과 평행하고, 제1 돌출부(221)와 수직으로 절단한 간격부(222c)의 단면은 원 또는 타원의 일단부의 형상이 될 수 있다.
한편, 출광면(227c)과 마주보는 대향면(228)에는 하나 이상의 제2 돌출부(223)가 형성되며, 제2 돌출부(223) 사이에는 반사 패턴(225c)이 형성될 수 있다. 반사 패턴(225c)은 입광면(224)과 마주보는 반사면(226c)을 포함한다. 이러한 반사 패턴(225c)은 피라미드 형상의 반사면(226c)을 포함한다. 또한, 입광면과 먼 곳에 형성된 반사 패턴(225c)의 반사면(226c)을 입광면(224)과 가까운 곳에 형성된 반사 패턴(225c)의 반사면(226c) 보다 크게 형성할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제 1 돌출부(221)는 제1 돌출부(221)와 간격부(222c)가 만나는 접점을 이어 연장한 수평면과 평행을 이루는 단축(단축반경 a)과 수평면과 수직을 이루는 장축(장축반경 b)을 갖는 가상의 타원(E)의 일 단부 형상을 갖는다.
간격부(222c)는 반지름 r을 갖는 가상의 원(C)의 일 단부 형상을 갖는다. 가상의 수평면(H')을 기준으로 제1 돌출부(221)의 높이(h1)는 간격부(222c)의 높이(h2) 보다 높게 형성되는 것이 바람직하며, 간격부(222c)의 높이(h2)는 가상의 원(C)의 반지름(r) 보다 작게 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 간격부(222c)를 연장하여 형성하는 가상의 원(C)의 반지름(r)은 제1 돌출부(221)를 연장하여 형성하는 가상의 타원(E)의 단축 반경(a) 보다 작은 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 제4 실시예에 따른 도광판에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 5a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 도광판의 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 도광판을 Vb-Vb'을 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의상 상기 제3 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 동일 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라 서 그 설명은 생략한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 도광판(220d)은 제1 돌출부(221) 사이에 형성되는 복수의 양각 패턴으로 형성된 간격부(222d)를 포함한다. 간격부(222d)는 제1 돌출부(221)와 같은 방향으로 연장되어 평행하게 형성될 수 있다. 입광면(224)과 평행하고, 제1 돌출부(221)와 수직으로 절단한 간격부(222d)의 단면은 원 또는 타원이 일단부 형상이 될 수 있으며, 원 또는 타원의 일단부 형상은 제1 돌출부(221) 사이에 하나 이상으로 형성될 수 있다. 즉, 간격부(222d)의 단면 형상은 원 또는 타원의 일단부 형상을 갖는 복수의 볼록부를 형성할 수 있다. 이와 같은 간격부(222d)의 형상 및 형성되는 개수는 필요에 따라 다양한 실시예가 가능할 것이다. 예를 들면, 측면에 위치하는 광원의 위치 또는 종류에 따라 제1 돌출부(221) 및 간격부(222d)의 형상을 조절할 수 있을 있을 것이다.
한편, 간격부(222d)는 필요에 따라 그 폭을 조절할 수 있다. 예를 들면, 광원의 종류와 위치를 고려하여, 일정 부분에는 제1 돌출부(221) 사이에 하나의 양각 패턴을 포함하는 간격부(222d)를 형성할 수 있으며, 다른 부분에는 제1 돌출부(221) 사이에 복수의 양각 패턴을 포함하는 간격부(222d)를 형성할 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 제5 실시예에 따른 도광판에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 6a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 도광판의 사시도이고, 도 6b는 도 6a의 도광판을 VIb-VIb'을 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의상 상기 제3 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 동일 부재는 동일 부호로 나타내고, 따 라서 그 설명은 생략한다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 도광판(220e)은 복수의 양각 패턴으로 형성되는 제1 돌출부(221')를 포함한다. 제1 돌출부(221')는 입광면(224)과 수직 방향으로 연장될 수 있으며, 복수의 양각 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 돌출부(221')는 입광면(224)과 수직 방향으로 평행하게 반복적으로 형성될 수 있으며, 제1 돌출부(221')의 단면 형상은 복수의 반원 형상 또는 복수의 반타원 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 돌출부(221')는 간격부(222e)와 교대로 두 줄씩 또는 세 줄씩 교대로 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 제6 실시예에 따른 도광판에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 도광판의 사시도이다. 설명의 편의상 상기 제3 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 동일 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 도광판(224)은 간격부(222f)의 일부는 양각 패턴으로 형성되고, 일부는 평면 형상으로 형성된다. 도광판(224)은 광원(210)과 마주보고 있는 입광면(224)과, 입광면(224)과 인접한 출광면(227f)에 형성된 제 1 돌출부(221)를 포함하며, 상기 제 1 돌출부(221)는 입광면(224)과 수직 방향으로 연장 형성될 수 있다. 제1 돌출부(221) 사이에는 간격부(222f)가 형성되며, 제1 돌출부(221)와 같은 방향으로 형성될 수 있다. 이러한 간격부(222f)는 입광면(224)에 인접한 부분은 볼록한 양각 패턴으로 형성되고. 입광면(224)에서 먼 부분은 평면으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정될 것은 아니고, 입광면(224)에 인접한 부분은 오목한 음각 패턴으로 형성될 수 있으며, 입광면(224)에서 먼 부분에 볼록한 양각 패턴으로 형성될 수도 있다. 즉, 광원의 종류, 위치 및 형상 등에 따라 다양한 방식으로 변형할 수 있을 것이다.이하, 본 발명의 제7 실시예에 따른 도광판에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 8a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 도광판의 사시도이고, 도 8b는 도 8a의 도광판을 VIIIb-VIIIb'을 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의상 상기 제3 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 동일 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 도광판(220g)은 출광면(227g)에 제1 돌출부(221g) 및 삼각 패턴(322)을 포함한다. 도광판(220g)은 광원(210, 도1 참조)과 마주보는 입광면(224)과, 입광면(224)과 인접한 출광면(227g)에 형성된 제1 돌출부(221g)와 삼각 패턴(322)을 포함한다. 제1 돌출부(227g)는 입광면(224)과 수직 방향으로 연장 형성될 수 있으며, 제1 돌출부(227g)는 입광면(224), 출광면(227g) 및 출광면(227g)과 마주보는 대향면(228)에 수직인 양 측면(229a, 229b)에 인접한 출광면(227g)에 형성된다. 입광면(224)과 평행하게 절단한 제1 돌출부(221g)의 단면은 타원의 일 단부로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 돌출부(221g)의 상부는 타원의 일단부로 형성하고, 하부는 직선부로 형성될 수 있다. 즉, 꼭지점이 둘글게 라운딩된 삼각형의 단면 형상의 단면으로 형성될 수 있다. 한편, 제1 돌출부(221g) 사이에는 삼각 패턴(322)이 형성된다. 즉, 도광판(220g)의 출광면(227g)의 양 측부에는 제1 돌출부(221g)가 형성되고, 제1 돌출부(221g) 사이에 삼각 패턴(322)이 형성된다.
한편, 제1 돌출부(221g)는 도광판(220g)의 양 측면(229a, 229b)으로부터 소정의 너비로 형성될 수 있다. 제1 돌출부(221g)는 도광판(220g)의 양 측면(229a, 229b)에 위치한 프레임이 출광면(227g)에 비쳐 발생하는 암부를 제거하는 역할을 한다. 제1 돌출부(221g)가 출광면(227g)에 발생하는 암부를 제거하기 위해서, 제1 돌출부(221g)의 너비를 도광판(220g)의 두께의 2배 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 제8 실시예에 따른 도광판에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 9a는 본 발명의 제8 실시예에 따른 도광판의 사시도이고, 도 9b는 도 9a의 도광판을 IXb-IXb'을 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의상 상기 제3 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 동일 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
본 발명의 제8 실시예에 따른 도광판(220h)은 출광면(227h)에 교대로 형성된 제1 돌출부(221g)와 삼각 패턴(322)을 포함한다. 입광면(224)과 평행하게 절단한 제1 돌출부(221g)의 단면은 타원의 일 단부로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 돌출부(221g)의 상부는 타원의 일단부로 형성하고, 하부는 직선부로 형성될 수 있다. 즉, 꼭지점이 둘글게 라운딩된 삼각형의 단면 형상의 단면으로 형성될 수 있다. 한편, 제1 돌출부(221g) 사이에는 삼각 패턴(322)이 형성된다. 이러한 제1 돌출부(221g)와 삼각 패턴(322)은 서로 평행하게 교대로 형성될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 휘도 특성을 시뮬레이션하여 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 출 광면 돌출부 간의 피치와 액정표시패널의 픽셀 피치간의 관계를 도시한 개념도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판 출광면 돌출부 간의 피치와 프리즘 시트에 형성된 프리즘 패턴간의 피치의 관계를 도시한 개념도이다.
도 10a 내지 도 10c과 표 1을 참조하면, 도 10a 내지 도 10c에 도시된 공간 휘도 차트(spatial luminance chart)들은 제1 돌출부(221)의 너비(w)와 간격부(222a)의 너비(d)의 비 w:d가 각각 10:1, 10:2, 10:5로 변화됨에 따라 나타나는 휘도 편차를 라이트 툴(Light Tool)로 시뮬레이션 한 결과를 나타낸다. 구체적으로 설명하면, 각 도면들은 제1 돌출부(221)의 너비(w)와 간격부(222a)의 너비(d)의 비(w:d)의 변화에 따른 도광판(220a)의 입광부(224) 부근의 휘도 분포를 도시한 것으로서, 명부와 암부의 분포를 육안으로 확인할 수 있도록 라이팅 툴을 이용하여 도시한 것이다. 도 10a 내지 도 10c를 서로 비교하면, 도 10a의 도광판의 휘도 분포가 도 10b 및 도 10c에 도시된 도광판의 휘도 분포 보다 균일함을 확인할 수 있다. 즉, 암부와 명부가 특정 부분에 편중됨 없이 균일하게 분포 된다. 또한, 표 1을 참조하면, 간격부(222a)의 너비(d)에 대한 제 1 돌출부(221)의 너비(w)의 비가 클수록 단위 거리당 휘도 편차(R)는 작아진다. 즉, 휘도 균일도가 양호해진다.
<표 1>
w : d 10:1 10:2 10:5
휘도 편차(R) 7.828548 8.740752 11.63732
도 11을 참조하면, 표시패널(110)은 복수 개의 화소(113)를 포함하며 각 단위 화소(113)는 빨강 셀(R), 초록 셀(G), 파랑 셀(B)로 이루어질 수 있다. 광학적 간섭에 의한 노이즈를 저감시키기 위하여 도광판(220a)의 제 1 돌출부(221)의 피 치(p)는 단위 화소(113)의 피치(p')보다 작거나 적어도 같을 수 있다. 여기서, 화소(113)의 피치(p')라 함은 하나의 화소(113)의 폭을 말하며, 빨강 셀(R), 초록 셀(G), 파랑 셀(B)로 이루어지는 화소(113)의 경우에는 빨강 셀(R), 초록 셀(G), 파랑 셀(B)을 모두 포함한 폭으로 정의 될 수 있다.
도 12를 참조하면, 광학적 간섭에 의한 노이즈를 저감시키기 위하여 도광판(220)의 제 1 돌출부(221)의 피치(p)는 도광판(220a) 위에 배치되는 프리즘시트(230)의 프리즘 피치(P'') 보다 작거나 적어도 같을 수 있다.
도 13a는 본 발명에 따른 도광판에서 발생되는 광학적 현상을 도시한 개념도이고, 도 13b는 비교예에 따른 도광판에서 발생되는 광학적 현상을 도시한 개념도이고,도 14a 내지 도 14c는 본 발명 및 비교예에 따른 도광판의 광학 특성을 시뮬레이션하여 도시한 도면이다.
도 2a, 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 도광판(220a)의 입광면(224)을 통해 입사한 광 중 일부는 반사패턴(225)의 반사면(226)에 부딪쳐 도광판(220a)의 출광면(227)을 향해 진행하게 되며 도광판(220a)의 출광면(227)에 형성된 제 1 돌출부(221, 221d)를 통과하면서 굴절되고 출사되어 보다 많은 광이 도광판(220a) 출광면(227)의 전면을 향하게 된다. 제 1 돌출부(221)의 단면 궤면이 도 9a에 도시된 바와 같이 곡선을 이루고 있을 때 도 9b에 도시된 바와 같이 직선을 이루고 있을 때 보다 광을 넓게 퍼뜨려 주기 때문에 광 믹싱에 유리하여 휘도 균일성이 더 양호하게 된다.
도 14a 내지 도 14c를 참조하면, 세 개의 공간 휘도 차트 도 14a, 도 14b 및 도 14c는 다른 조건은 동일하게 하고 제 1 돌출부(221)의 단면이 각각 삼각형(A), 반원(B), 반타원(C) 형상을 가질 때의 휘도 균일도를 도광판의 x-y 평면의 위치에 따라 라이트 툴을 이용하여 시뮬레이션 한 결과를 보여준다. 도 14a 내지 도 14c를 서로 비교하면, 도 14a의 도광판은 도 14b 및 도 14c의 도광판에 비해 명부와 암부를 나타내는 부분이 전체적으로 고르게 분포됨을 알 수 있다. 이와 같이 육안으로 휘도의 균일성을 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 단위 길이당 휘도 편차(R')를 측정하여서도 확인할 수 있다.
<표 2>
제1 돌출부의 단면형상 삼각형(A) 반원(B) 반타원(C)
휘도 편차(R') 9.648759 8.363411 7.70808
표 2를 참조하면, 단위 길이당 휘도 편차(R')의 정도를 측정해 본 결과 RA'≒9.65, RB'≒8.36, RC' ≒7.71의 결과가 도출 되었으며, 제 1 돌출부(221)의 단면의 궤면이 직선(A)일 때 보다는 곡선일 때, 단면의 형상이 반원(B) 형상일 때 보다는 반타원(C) 일때의 휘도편차가 가장 적음을 볼 수 있다. 즉, 이는 제 1 돌출부(221)의 단면의 형상이 타원체의 일 단부 형상을 가지고 있을 때에 휘도 균일도가 높아진다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본원 발명의 일 실시예에 의한 도광판(220) 및 액정표시장치(1)에 의하면 휘도 균일도를 높이기 위해 추가적으로 사용되는 확산시트 또는 프리즘 시트 중 일부 또는 전부를 필요에 따라 생략할 수 있으며, 특히 광원으로 발광 다이오드와 같은 점광원을 사용할 경우 발생되는 핫스팟 현상을 완화시키는데 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이고,
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도광판의 사시도이고,
도 2b는 도 2a의 도광판을 IIb-IIb'를 따라 절단한 단면도이고,
도 2c는 도 2a의 도광판을 IIc-IIc'을 따라 절단한 단면도이고,
도 2d는 도 2a의 도광판의 출광면 돌출부의 단면도이고,
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 도광판의 사시도이고,
도 3b는 도 3a의 도광판을 Ⅲb-Ⅲb'을 따라 절단한 단면도이고,
도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 도광판의 사시도이고,
도 4b는 도 4a의 도광판을 IVb-IVb'을 따라 절단한 단면도이고,
도 4c는 도 4a의 도광판의 출광면 돌출부의 단면도이고,
도 5a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 도광판의 사시도이고,
도 5b는 도 5a의 도광판을 Va-Va'을 따라 절단한 단면도이고,
도 6a은 본 발명의 제5 실시예에 따른 도광판의 사시도이고,도 6b는 도 6a의 도광판을 VIa-VIa'을 따라 절단한 단면도이고
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 도광판의 사시도이고,
도 8a은 본 발명의 제7 실시예에 따른 도광판의 사시도이고,
도 8b는 도 8a의 도광판을 VIIIa-VIIIa'을 따라 절단한 단면도이고
도 9a은 본 발명의 제8 실시예에 따른 도광판의 사시도이고,
도 9b는 도 9a의 도광판을 IXa-IXa'을 따라 절단한 단면도이고
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 휘도 특성을 시뮬레이션하여 도시한 도면이고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 출광면 돌출부 간의 피치와 표시패널의 픽셀 피치간의 관계를 도시한 개념도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판 출광면 돌출부 간의 피치와 프리즘 시트에 형성된 프리즘 패턴간의 피치의 관계를 도시한 개념도이고,
도 13a는 본 발명에 따른 도광판에서 발생되는 광학적 현상을 도시한 개념도이고,
도 13b는 비교예에 따른 도광판에서 발생되는 광학적 현상을 도시한 개념도이고,
도 14a 내지 도 14c는 본 발명 및 비교예에 따른 도광판의 광학 특성을 시뮬레이션하여 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호에 대한 설명>
1:액정표시장치 110:표시패널
220:도광판 210:광원
221:제 1 돌출부 223:제 2 돌출부
225:반사패턴

Claims (25)

  1. 표시패널,
    광을 발생시키는 광원, 그리고
    상기 광원으로부터 발생된 광이 입사되는 입광면과, 상기 입광면과 인접하고 제 1방향으로 연장 형성된 복수의 제 1 돌출부를 포함하는 일 면과, 그리고 상기 일 면과 대향하고 복수의 제 2 돌출부가 형성된 타 면을 포함하며, 상기 광을 상기 표시패널로 전도하는 도광판을 포함하고,
    상기 제 1방향과 수직방향으로 절단한 상기 제 1 돌출부의 종단면은 상기 도광판의 상기 일 면과 평행한 단축과 상기 일 면과 수직한 장축을 갖는 타원의 일 단부 형상을 갖는 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 돌출부는 각각의 사이에 간격부를 두고 서로 평행하게 형성된 표시장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 간격부는 평탄면, 볼록면 그리고 오목면 중 하나 이상의 형상을 갖는 표시장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 간격부는 상기 제1 방향과 수직으로 절단한 종단면이 원의 일 단부 형상을 갖는 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 타원은 상기 단축의 반경이 a이고, 상기 장축의 반경이 b이며, 상기 원은 반경이 r이되, 상기 타원의 단축의 반경 및 상기 원의 반경은 r<a의 범위를 갖는 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서,상기 제1 돌출부는 가상의 수평면을 기준으로 높이(h1)가 상기 간격부의 높이(h2) 보다 높은 표시 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상기 간격부 사이에 하나 이상 형성되며, 상기 간격부는 상기 제1 돌출부 사이에 하나 이상 형성되는 표시 장치.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 간격부는 상기 입광부에 인접 부분은 볼록면 또는 오목면 중 하나 이상의 형상으로 형성되며, 상기 일 면의 나머지 부분은 평탄면으로 형성된 표시 장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 간격부의 너비는 상기 제 1 돌출부의 너비의 1/5 이하인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 타원은 상기 단축의 반경이 a이고, 상기 장축의 반경이 b이며, 상기 단축 및 상기 장축은 1<b/a<4의 범위를 갖는 표시장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 일 면에 상기 제1 돌출부와 평행하게 형성되며, 상기 제1 방향과 수직 방향으로 절단한 단면이 삼각 프리즘 형상을 갖는 삼각 패턴부를 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상기 입광면, 상기 일 면 및 상기 타 면과 수직인 상기 도광판의 양 측면과 인접한 상기 일 면에 형성되고, 상기 삼각 패턴부는 상기 제1 돌출부 사이에 상기 제1 돌출부와 평행하게 형성되는 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상기 양 측면으로부터의 너비가 상기 도광판 두께의 두 배 이상인 표시 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 삼각 패턴부는 상기 제1 돌출부와 교대로 평행하게 형성되는 표시 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 표시패널은 복수의 화소를 포함하며,
    상기 제 1 돌출부의 피치는 상기 화소의 피치보다 작거나 같은 표시장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 표시장치는 상기 도광판과 상기 표시패널 사이에 복수의 프리즘 패턴이 형성된 프리즘 시트를 더 포함하며,
    상기 제 1 돌출부의 피치는 상기 프리즘 패턴의 피치보다 작거나 같은 표시장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 제 2 돌출부 사이에, 상기 입광면과 마주보는 하나 이상의 반사면을 갖는 하나 이상의 반사패턴을 더 포함하는 표시장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 돌출부는 상기 제 1 돌출부의 연장 방향과 평행하게 연장되어 형성된 표시장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은 점광원인 표시장치.
  20. 입광면, 상기 입광면과 수직인 방향으로 연장 형성된 복수의 제 1 돌출부가 형성되고 상기 입광면과 인접한 제 1면, 그리고 복수의 제 2 돌출부가 형성되고 상기 제 1면과 대향하는 제 2면을 포함하는 도광판으로서,
    상기 입광면과 평행한 방향으로 절단한 상기 제 1 돌출부의 종단면이 상기 제1면 평행한 단축과 상기 제 1면에 대해 수직한 장축을 갖는 타원의 일 단부 형상을 갖는 도광판.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 돌출부는 각각의 사이에 간격부를 두고 서로 평행하게 형성된 도광판.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 간격부의 너비는 상기 제 1 돌출부의 너비의 1/5 이하인 도광판.
  23. 제 20항에 있어서,
    상기 타원체는 상기 단축의 반경이 a이고, 상기 장축의 반경이 b이며, 상기 단축 및 상기 장축은 1<b/a<4의 범위를 갖는 도광판.
  24. 제 20항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 제 2 돌출부 사이에, 상기 입광면과 마주보는 하나 이상의 반사면을 갖는 하나 이상의 반사패턴을 더 포함하는 도광판.
  25. 제 20항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 돌출부는 상기 제 1 돌출부의 연장 방향과 평행하게 연장되어 형성된 도광판.
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