KR20100033347A - 액정 디스플레이 장치 및 그 백라이트 모듈 - Google Patents

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KR20100033347A
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Abstract

액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈을 공개한다.
해당 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈은 도광판과 반사형 편광판을 구비하고, 상기 반사형 편광판은 금속 회절 격자로 구성되어 상기 도광판의 광사출면에 직접 배치된다. 상기 백라이트 모듈은 도광판 안에 광반사 순환을 형성할 수 있고, 반사광을 완전히 순환적으로 이용하여 광의 이용율을 크게 향상시켰다. 본 발명은 액정 디스플레이 장치를 더 공개하였다.

Description

액정 디스플레이 장치 및 그 백라이트 모듈{Liquid crystal display and backlight module thereof}
본 발명은 자체적으로 광반사 순환을 가진 백라이트 모듈 및 해당 백라이트 모듈을 사용한 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치는 스스로 발광하지 않는 디스플레이 장치로서, 백라이트 모듈의 배치에 의해 광원을 제공할 필요가 있다. 백라이트 모듈에서의 광원의 위치에 따라 백라이트 모듈은 사이드 라이트(side light)형 백라이트 모듈과 직하형 백라이트 모듈로 나뉜다. 사이드 라이트형 백라이트 모듈이 경형화·박형화의 설계에 의해 바람직하게 기여할 수 있기 때문에 본 분야에서는 액정 디스플레이 장치의 제조에 사이드 라이트형 백라이트 모듈이 폭넓게 채용되고 있다.
도 1은 보통의 사이드 라이트형 백라이트 모듈이 채용된 액정 디스플레이 장치의 단면도이다. 해당 액정 디스플레이 장치는 케이스(4)와, 패널(2)과, 편광판과, 백라이트 모듈(1)을 구비한다. 편광을 형성하기 위한 편광판은 액정 디스플레이 장치의 패널(2)의 위쪽과 아래쪽에 배치되고, 상부 편광판(3)과 하부 편광판(미도시)을 구비한다. 백라이트 모듈(1)은 프레임(11)과 광원(12)(예를 들면 냉음극 형광등(CCFL), 또는 발광 다이오드(LED))와, 도광판(LGP)(15)과, 광학 박막(20)과, 반사막(14)과, 반사판(13) 등을 구비한다. 구체적으로는 백라이트 모듈(1)의 프레임(11) 내부의 측면에 광원(12)이 배치되고, 광원(12) 주위의 프레임(11) 내벽에 반사판(13)이 배치되고, 광원(12)의 측면에는 광원(12)에서 사출되는 선광원 또는 점광원을 면광원으로 바꾸어 패널(2)에 균일하게 사출시키는 도광판(15)이 있고, 도광판(15)의 상부에는 광을 확산하여 중심에 집광하기 위한 광학 박막(20)이 배치되고, 도광판(15)의 하부에 반사막(14)이 배치된다. 상기 광학 박막(20)은, 예를 들면 PET박막으로 형성되고, 확산판과 프리즘막(brightness enhanced film or prism sheet)을 필요에 따라 포함할 수 있다.
광원에서 사출되는 광은 한정되어 있기 때문에 액정 디스플레이 장치의 휘도를 향상시키기 위해 광원에서 사출되는 광을 충분히 이용하여야 한다. 즉, 광의 이용율을 가능한 한 향상시킬 필요가 있다.
편광판은 일반적인 광선을, 방향이 정밀하게 제어된 편광으로 바꾸는 광학 소자이다. 가장 일반적으로 사용되는 편광판은 흡수형 편광판으로서, 그 원리는 편광축과 같은 방향의 광을 투과시키고 다른 광을 흡수하는 것이다. 그로 인해 백라이트 모듈에서 사출되는 광의 일부만 투과되고 다른 광은 흡수되어 사라진다. 광원에서 사출되는 광을 거의 잃기 때문에 액정 디스플레이 장치의 광학 효율이 매우 낮아, 적어도 50% 손실된다.
종래기술에는 편광판에 대해 제안된, 광의 이용율을 향상시키는 여러 가지 기술안이 있다. 그 중 하나는, DBEF막(Dual Brightness Enhancement Film)을 편광 판으로 하는 것이다. DBEF막이란, 결정 방향이 다른 여러 종류의 결정으로 구성된 다층막으로서, 결정의 방향에 의해 최상층은 편광성을 가지고 최상층 결정을 투과하지 않는 광은 최상층 결정에 의해 아래쪽으로 반사된 후 하층의 결정박막에 의해 다시 한 번 위쪽으로 반사되어 순환을 형성함으로써 광을 충분히 이용할 수 있어 광학 효율이 향상되었다. 그러나 DBEF막의 제조비용은 매우 높아 보급형 액정 디스플레이 장치에 사용하기에 적합하지 않다.
또 다른 하나의 반사형 편광판 기술이 있는데, 해당 반사형 편광판은 간격이 광의 파장보다도 작은 금속 회절 격자를 갖는다. 이 반사형 편광판을 이용한 액정 디스플레이 장치는 KR2006-0119678호 한국특허출원에 공개되었다.
본 발명의 목적은, 액정 디스플레이 장치 및 그 백라이트 모듈을 제공하고 그 내부에서 광반사 순환을 형성하여 광의 이용율을 향상시키는 것이다.
본 발명의 실시예에는 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈이 제공되었다. 해당 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈은, 하나 이상의 광입사면과 하나의 광사출면을 가진 도광판과, 상기 도광판의 광사출면의 대향면에 배치된 반사막과, 상기 도광판의 광사출면에 직접 배치되고 또한 금속 회절 격자로 구성된 반사형 편광판을 구비한다.
상기 백라이트 모듈에서, 상기 반사형 편광판의 금속 회절 격자의 간격은 0㎚보다 크고 또 300㎚보다 작은 것이 바람직하다.
상기 백라이트 모듈에서, 상기 반사형 편광판은 박막 공정에 의해 도광판의 광사출면에 직접 형성된 금속 회절 격자로 구성된 반사형 편광판인 것이 바람직하다.
상기 백라이트 모듈에서, 상기 반사형 편광판은 도광판의 광사출면에 직접 배치된 투명 기판을 더 구비하고, 상기 금속 회절 격자가 상기 투명 기판에 형성된 것이 바람직하다.
상기 백라이트 모듈은, 반사막과 도광판 사이에 배치된 확산 비즈(beads)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 백라이트 모듈에서, 상기 도광판 안에 확산 비즈가 배치된 것이 바람직하다.
상기 백라이트 모듈에서, 상기 도광판은 다층의 도광막으로 구성되고, 인접한 2층의 도광막 사이에 확산 비즈가 배치된 것이 바람직하다.
상기 백라이트 모듈은, 반사형 편광판에 배치된 프리즘막을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 구현하기 위해 본 발명의 실시예는, 상기 백라이트 모듈 및, 상기 백라이트 모듈의 상기 반사형 편광판의 상부에 순서대로 배치된 액정 패널과, 다른 편광판으로 구성된 액정 디스플레이 장치를 더 제공하였다.
다음으로 도면과 실시예에 기초하여 본 발명의 기술안에 대해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 관한 액정 디스플레이 장치 및 그 백라이트 모듈은 이하와 같은 유익한 효과를 가진다.
1, 본 발명은, 도광판에 직접 반사형 편광판을 형성함으로써 반사형 편광판에 의해 반사된 광선은 전부 도광판에 입사되고, 그 후, 도광판 아래쪽의 반사막에 반사되어 되돌아갈 수 있다. 그래서 도광판 안에서 광반사 순환을 형성하고 반사광을 완전히 순환적으로 이용하여 광의 이용율을 크게 향상시켰다. 흡수형 편광판을 채용한 액정 디스플레이 장치에 비해, 이 구조에서는 종래기술에서의 광학 박막(확산판과 프리즘막 등)이 제거되어 약 25%의 휘도가 손실되는데, 반사형 편광판과 광 반사 순환에 의해 광의 이용율이 크게 향상되었기 때문에 액정 디스플레이 장치의 휘도를 약 50% 향상시켰다. 따라서 전체적으로 보면, 본 실시예의 백라이트 모듈은 약 25%의 액정 디스플레이 장치의 휘도를 향상시켰다.
2, 본 발명의 실시예에서, 도광판과 반사막 사이에 확산 비즈를 더 배치할 수 있다. 이와 같이 반사형 편광판과 반사막에 의해 반사된 광선은 확산 비즈로 확산되기 때문에 광의 분포는 더욱 균일해져 액정 디스플레이 장치의 표시 성능을 더욱 향상시켰다.
3, 본 발명은, 확산 기능을 가진 도광판에 의해 도광판 안에서 순환하는 광선을 확산 비즈로 확산시키기 때문에 광의 분포는 더욱 균일해지고 액정 디스플레이 장치의 표시 성능을 크게 향상시켜 액정 디스플레이 장치의 휘도를 크게 향상시켰다.
4, 본 발명은, 반사형 편광판에 프리즘막을 형성함으로써 액정 디스플레이 장치의 휘도를 크게 향상시켰다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 관한 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈의 단면도이다. 본 발명의 제1 실시예의 백라이트 모듈(100)은, 케이스의 하부에 배치된 프레임(11)과, 프레임(11)안의 측면에 배치된 광원(12)과, 광원(12) 주위에 배치된 반사판(13)과, 광원(12)의 측면에 배치된 하나 이상의 광입사면과 하나의 광사출면을 가진 도광판(15)과, 도광판(15)의 아래쪽, 즉 광사출면의 대향면에 배치된 반사막(14)을 구비한다. 본 발명의 제1 실시예의 백라이트 모듈(1)의 도광판 윗쪽에 광학 박막(확산판과 프리즘막 등)이 배치되지 않고 금속 회절 격자로 구성된 반사형 편광판(16)이 도광판에 직접 배치되어 있다.
해당 반사형 편광판(16)은 박막 공정으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 금속 박막을 도광판의 광사출면에 퇴적(deposit)시킨 후, 포토리소그라피 공정에 의해 간격이 광파장의 반 이하, 즉 0㎚보다도 크고 300㎚보다도 작은 회절 격자 패턴을 형성한다. 또는 투명 기판에 금속 박막을 퇴적한 후, 박막 공정에 의해 금속 회절 격자 패턴을 형성하고 그것을 도광판의 광사출면에 붙인다. 물론 다른 기술로 금속 회절 격자를 제조할 수도 있다.
도광판(15)의 광사출면에 직접 반사형 편광판(16)을 형성함으로써 반사형 편광판(16)에 반사된 광선은 전부 도광판(15)에 입사되고, 그 후 도광판(15) 아래쪽의 반사막(14)에 의해 반사되어 되돌아갈 수 있다. 그래서 도광판(15) 안에 광반사 순환을 형성하고 반사광을 완전히 순환적으로 이용하여 광의 이용율을 크게 향상시켰다. 흡수형 편광판을 채용한 액정 디스플레이 장치에 비해 이 구조에서는 종래기술에서의 광학 박막(확산판과 프리즘막 등)이 제거되어 약 25%의 휘도가 손실되지만, 반사형 편광판과 광반사 순환에 의해 광의 이용율을 크게 향상시켰기 때문에 액정 디스플레이 장치의 휘도는 약 50% 향상되었다. 따라서 전체적으로 보면, 본 실시예의 백라이트 모듈은 액정 디스플레이 장치의 휘도를 약 25% 향상시켰다.
도 3은, 본 발명의 제2실시예의 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈의 단면도이다. 본 실시예의 백라이트 모듈(200)과 제1 실시예의 백라이트 모듈(100)의 구별은, 반사막(14)과 도광판(15) 사이에 확산 비즈(17)를 제공하여 확산막을 형성 하는 것이다. 또 확산 비즈(17)를 반사막 안에 배치할 수도 있다.
이와 같이 반사형 편광판과 반사막에 의해 반사된 광선은 확산 비즈(17)에 확산되기 때문에 광의 분포는 보다 균일해지고 제1 실시예에서 확산판이 없어서 휘도가 손실되는 문제점을 극복하여 액정 디스플레이 장치의 표시 성능을 더욱 향상시켰다.
도 4는, 본 발명의 제3실시예의 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈의 단면도이다. 본 실시예의 백라이트 모듈(300)과 제1 실시예의 백라이트 모듈(100)의 구별은, 도광판(15) 안에 확산 비즈(17)를 첨가하여 도광과 확산 기능을 가진 도광판(15)을 형성하는 것이다.
이와 같이 도광판(15) 안에서 순환하는 광선은 확산 비즈(17)에 의해 확산되기 때문에 광의 분포는 보다 균일해지고 제1 실시예에서 확산판이 없어서 휘도가 손실되는 문제점을 대부분 극복하여 액정 디스플레이 장치의 표시 성능을 크게 향상시켰다.
도 5는, 본 발명의 제4실시예의 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈의 단면도이다. 본 실시예의 백라이트 모듈(400)과 제1 실시예의 백라이트 모듈(100)의 구별은, 도광판(15)는 여러 개의 얇은 층인 도광막(151)으로 구성되어 인접한 2층의 도광막(151) 사이에 확산 비즈(17)을 배치하는 것이다.
이와 같이 도광판(15) 안에서 순환되는 광선은 확산 비즈(17)에 의해 확산되기 때문에 광의 분포는 더욱 균일해지고 제1 실시예에서 확산판이 없어서 휘도가 손실되는 문제점을 대부분 보완하여 액정 디스플레이 장치의 표시 성능을 크게 향 상시켰다.
도 6은, 본 발명에 관한 백라이트 모듈의 제5 실시예의 단면도이다. 본 실시예의 백라이트 모듈(500)과 제1 실시예의 백라이트 모듈(100)의 구별은, 반사형 편광판(16)에 프리즘막(18)을 더 배치하는 것이다.
이와 같이 프리즘막(18)에 의해 광의 집광도를 향상시키고 광의 휘도를 향상시켜 액정 디스플레이 장치의 휘도를 향상시켰다. 물론 상기 백라이트 모듈의 제2∼4 실시예에 기재된 백라이트 모듈의 반사형 편광판에 프리즘막을 배치하여 휘도를 향상시킬 수도 있다.
도 7은 본 발명에 관한 액정 디스플레이 장치의 제1 실시예의 단면도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 액정 디스플레이 장치는 케이스(4)와, 케이스(4) 상부에 끼워지도록 배치된 액정 디스플레이 장치의 패널(2)과, 패널(2)의 윗쪽에 배치된 상부 편광판(3)과, 케이스(4)의 하부에 고정된 상기 본 발명의 백라이트 모듈의 제1 실시예의 백라이트 모듈(100)을 구비한다.
도 1에 도시된 종래의 액정 디스플레이 장치에 비해 본 실시예의 액정 디스플레이 장치는 하부 편광판 및 광학 박막을 갖지 않는다. 그 원인은 본 발명의 실시예의 백라이트 모듈 구조의 개량에 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에서는 광의 이용율을 향상시키기 위해 패널의 아래쪽에 부착된 종래의 흡수형 편광판 대신에 반사형 편광판이 사용된다. 그러나 편광판을 여전히 패널의 아래쪽에 배치하면, 광학 박막의 존재로 인하여 반사형 편광판에 의해 반사된 광선은 광학 박막에 저해되어 순환적으로 이용할 수 없다. 따라서 반사형 편광판을 도광판에 직접 배치 하고 도광판 아래쪽의 반사막을 이용하여 광반사 순환을 형성한다. 이 때, 종래의 광학 박막을 반사형 편광판의 윗쪽에 두면, 편광판에 의해 얻은 편광은 광학 박막에 산란되어 편광판의 의미가 없어진다. 따라서 광학 박막을 편광판의 윗쪽에 배치해서는 안 된다. 그래서 종래기술의 광학 박막(확산판 등)이 제거되어 약 25%의 휘도가 손실되는데, 반사형 편광판과 광반사 순환에 의해 광의 이용율이 크게 향상되었기 때문에 액정 디스플레이 장치의 휘도를 약 50% 향상시켰다. 따라서 전체적으로 말하면, 본 실시예의 백라이트 모듈은 약 25%의 액정 디스플레이 장치의 휘도를 향상시켰다.
또 본 발명에 관한 액정 디스플레이 장치는 상기 백라이트 모듈의 제2∼5실시예에 기재된 백라이트 모듈을 채용해도 좋고, 백라이트 모듈의 제2∼5실시예에 기재된 백라이트 모듈의 채용에 의해 본 발명에 관한 액정 디스플레이 장치의 표시 성능을 더욱 향상시킬 수도 있다.
상기 실시예는 모두 본 발명의 구체적인 실시형태로서, 본 발명의 기술적 범위를 한정하지 않는다. 최량의 실시형태를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 당업자로서는, 필요에 따라 다른 재료나 설비 등으로 본 발명을 실현할 수 있다. 즉, 그 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 각종 형태로 실시할 수 있는 것이다.
도 1 은 종래의 사이드 라이트형 백라이트 모듈의 액정 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 관한 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈의 제1 실시예의 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 관한 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈의 제2실시예의 단면도이다.
도 4 는 본 발명에 관한 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈의 제3실시예의 단면도이다.
도 5 는 본 발명에 관한 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈의 제4실시예의 단면도이다.
도 6 은 본 발명에 관한 액정 디스플레이 장치의 백라이트 모듈의 제5 실시예의 단면도이다.
도 7 은 본 발명에 관한 액정 디스플레이 장치의 제1 실시예의 단면도이다.

Claims (9)

  1. 액정 디스플레이 장치에 사용되는 백라이트 모듈로서,
    하나 이상의 광입사면과, 하나의 광사출면을 가진 도광판;
    상기 도광판의 광사출면의 대향면에 배치된 반사막; 및
    상기 도광판의 광사출면에 직접 배치되고, 또한 금속 회절 격자로 구성된 반사형 편광판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사형 편광판의 금속 회절 격자의 간격은 0㎚보다 크고 또 300㎚보다 작은 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사형 편광판은 박막 공정에 의해 도광판의 광사출면에 직접 형성된 금속 회절 격자로 구성된 반사형 편광판인 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사형 편광판은 도광판의 광사출면에 직접 배치된 투명 기판을 더 구비하고, 상기 금속 회절 격자가 상기 투명 기판에 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 반사막과 도광판 사이에 배치된 확산 비즈(beads)를 더 구 비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 도광판 안에 확산 비즈가 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 도광판은 다층의 도광막으로 구성되고, 인접한 2층의 도광막 사이에 확산 비즈가 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 반사형 편광판에 배치된 프리즘막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 모듈.
  9. 액정 디스플레이 장치로서,
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 모듈;
    백라이트 모듈의 상기 반사형 편광판의 상부에 있는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널에 배치된 다른 편광판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
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