KR20110014046A - 액정표시장치 및 그 설계 방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그 설계 방법

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KR20110014046A KR1020090071807A KR20090071807A KR20110014046A KR 20110014046 A KR20110014046 A KR 20110014046A KR 1020090071807 A KR1020090071807 A KR 1020090071807A KR 20090071807 A KR20090071807 A KR 20090071807A KR 20110014046 A KR20110014046 A KR 20110014046A
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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 설계방법에 대한 것으로서, 특히 도광판을 제거하여 무게가 최소화되며, 액정패널에는 균일한 휘도의 광을 공급할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 액정패널; 상기 액정패널 하부의 적어도 일측에 배치된 광원; 상기 광원의 앞에 배치되며, 광원으로부터 방사형으로 방출되는 광을 직진형으로 변환하는 프레넬 렌즈; 상기 프레넬 렌즈로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되어 프레넬 렌즈로부터의 광을 액정패널 방향으로 반사시키는 반사시트; 및 상기 반사시트의 하부에 배치되어 반사시트의 형상을 유지하는 지지판; 을 포함하여 구성된다.
액정표시장치, 도광판

Description

액정표시장치 및 그 설계 방법{LIQUID CRYSTAL DEVICE AND METHOD FOR DESIGNING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치 및 그 설계방법에 대한 것으로서, 특히 도광판을 제거하여 무게가 최소화되고, 액정패널에는 균일한 휘도의 광을 공급할 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이에 따라 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터, 휴대폰, 사무 자동화 기기 등에 있어서 화면을 디스플레이하기 위한 수단으로서 널리 이용되고 있다.
통상적으로 액정표시장치는 매트릭스형태로 배열된 다수의 제어용 스위칭 소자에 인가되는 영상신호에 따라 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이러한 액정표시장치는 상부기판인 컬러필터 기판과 하부기판인 박막 트랜지스터 어레이 기판이 서로 대향하고 상기 두 기판 사이에 액정층이 형성된 액정패널과, 상기 액정패널에 주사신호 및 화상정보를 공급하여 액정패널을 동작시키는 구 동부를 포함하여 구성된다.
상기 액정표시장치는 스스로 빛을 내지 못하는 비발광 소자이므로 액정패널 상에 화상을 구현하기 위해서는 액정패널의 뒤에서 액정패널에 광을 공급하는 광원을 필요로 한다. 따라서, 액정표시장치에는 액정패널에 광을 공급하는 광원을 비롯하여 상기 광원으로부터 방출되는 광을 백색의 균일한 평면광으로 변환하기 위한 도광판, 광학시트 등을 포함하는 백라이트 어셈블리(back light assembly)가 구비된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래의 일반적인 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시한 바와 같이 종래의 일반적인 액정표시장치는, 액정패널(1)과, 상기 액정패널(1)의 하부의 일측에 배치되어 광을 방출하는 광원(2)과, 상기 광원(2)으로부터 방출되는 광을 액정패널(1) 방향으로 안내하며 배면에는 확산패턴(미도시)이 형성된 도광판(8)과, 상기 도광판(8)의 하부에 배치되어 도광판(8)의 하부로 누설되는 광을 도광판(8)의 내부로 반사시키는 반사판(9)과, 상기 도광판(8)으로부터 방출되는 광을 변환하여 액정패널(1)에 공급하는 광학시트(6)를 포함하여 구성된다.
도면에는 상세히 도시하지 않았지만, 상기 도광판(8)의 배면에 형성되는 확산패턴은 광원(2)에서 멀어질수록 크기가 커지거나 패턴 간의 간격이 좁아지도록 설계된다.
최근에는 액정표시장치에 있어서 가벼운 모델에 대한 소비자의 기대가 높아 지고 있는데, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 일반적인 액정표시장치는 다수의 구성 요소 중에서 도광판(8)이 액정표시장치 전체의 무게를 높이는 요인이 되고 있다.
그리고, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 일반적인 액정표시장치는 도광판(8)의 배면에 형성된 확산 패턴으로 인해 제조 단가가 상승되는 문제점이 있으며, 확산 패턴의 크기 또는 확산 패턴 간의 간격을 설계할 시에 최적화를 위해서 다수 번의 설계를 수행해야 하는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 도광판을 제거하여 무게가 최소화됨과 동시에 액정패널에는 균일한 휘도의 광을 공급할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 액정패널; 상기 액정패널 하부의 적어도 일측에 배치된 광원; 상기 광원의 앞에 배치되며, 광원으로부터 방사형으로 방출되는 광을 직진형으로 변환하는 프레넬 렌즈; 상기 프레넬 렌즈로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되어 프레넬 렌즈로부터의 광을 액정패널 방향으로 반사시키는 반사시트; 및 상기 반사시트의 하부에 배치되어 반사시트의 형상을 유지하는 지지판; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 설계 방법은, 액정패널과, 상기 액정패널 하부의 적어도 일측에 배치된 광원과, 상기 광원으로부터 방사형으로 방출되는 광을 직진형으로 변환하는 프레넬 렌즈와, 상기 프레넬 렌즈로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되어 프레넬 렌즈로부터의 광을 액정패널 방향으로 반사시키는 반사시트와, 상기 반사시트의 하부에 배치되어 반사시트의 형상을 유지하는 지지판을 포함하는 액정표시장치의 설계 방법에 대한 것으로서, 배면에 다수의 확산 패턴이 형성된 종래의 도광판을 준 비하는 단계; 상기 종래의 도광판의 배면 중에 광원에 인접한 영역에서부터 이격된 영역까지 다수의 영역에 있어서 확산 패턴을 샘플링하는 단계; 상기 다수의 영역에 있어서 샘플링된 확산 패턴의 크기 또는 확산 패턴 간의 간격을 측정하여 수치화하는 단계; 상기 수치화된 확산 패턴의 크기 또는 확산 패턴 간의 간격을 이용하여 광원과의 거리에 따른 확산패턴의 크기 또는 확산패턴 간의 간격을 나타내는 근사 곡선을 도출하는 단계; 상기 근사 곡선을 토대로 2차 방정식 형태의 곡선식을 도출하는 단계; 및 상기 반사시트의 기울기 변화를 상기 2차 방정식 형태의 곡선식을 근거로 하여 설계하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치는, 도광판을 제거함으로써 무게가 최소화되는 효과가 있으며, 도광판이 제거되었지만 프레넬 렌즈와 반사시트를 구비함으로써 액정패널에는 균일한 휘도의 광을 공급할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 광원이 액정패널 하부의 양 측부 또는 네 측부에 형성된 경우에는 액정패널의 일부 영역의 휘도를 높이거나 낮추는 로컬 디밍(local dimming) 구현이 가능하여 액정패널에 구현된 화면의 품질을 높일 수 이는 효과가 있다.
그리고, 상기와 같은 단계를 포함하여 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치의 설계 방법은, 기존에 이미 제조되어 사용되고 있는 도광판을 이용하여 반사시트의 기울기 변화를 설계하므로 반사시트의 기울기 변화를 설 계할 시에 최적화를 목적으로 한 다수 번의 설계를 수행해야할 필요가 없어, 액정표시장치의 설계에 있어서 소요되는 시간 및 노력을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치 및 그 설계 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 액정표시장치 및 그 설계 방법에 대하여 설명한다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는, 액정패널(101); 상기 액정패널(101) 하부의 적어도 일측에 배치된 광원; 상기 광원의 앞에 배치되며, 광원으로부터 방사형으로 방출되는 광을 직진형으로 변환하는 프레넬 렌즈(103); 상기 프레넬 렌즈(103)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되어 프레넬 렌즈(103)로부터의 광을 액정패널(101) 방향으로 반사시키는 반사시트(104); 및 상기 반사시트(104)의 하부에 배치되어 반사시트(104)의 형상을 유지하는 지지판(108); 을 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 각 구성요소에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 액정패널(101)은 상부기판인 컬러필터 기판(101a)과 하부기판인 박막 트랜지스터 어레이 기판(101b)으로 구성되며, 상기 두 기판(101a, 101b) 사이에는 액정층(미도시)이 형성되어 있다.
상기 액정패널(101) 하부의 일측에는 광원이 배치되며, 상기 광원은 발광 다이오드(102) 또는 형광램프가 채용될 수 있다. 설명의 편의를 위하여 이하에서는 상기 광원이 발광 다이오드(102)인 것을 그 예로 하겠으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 광원은 발광 다이오드(102) 외에도 형광램프 등 다양한 종류가 채용될 수 있다.
상기 광원, 즉 발광 다이오드(102)는 다수 개가 어레이를 이루어 인쇄회로기판(105) 상에 실장되며, 상기 발광 다이오드(102)의 발광면 앞에는 발광 다이오드(102)으로부터 방사형으로 방출되는 광을 직진형으로 변환하는 프레넬 렌즈(103)가 배치된다.
상기 프레넬 렌즈(103)는 집광 기능을 하는 렌즈를 다수 개의 영역으로 나누어 각 영역의 렌즈면의 형상은 유지하되 상하 두께가 서로 유사하도록 재구성함으로써 전체적으로 상하두께가 최소화되도록 형성한 것이다.
상기 프레넬 렌즈(103)의 배면에는 도 3에 도시한 바와 같이 발광 다이오드(102)가 삽입되는 홈(103a)이 형성되며, 이러한 프레넬 렌즈(103)의 상하 폭은 상기 반사시트(104)의 최상부 영역에서부터 최하부 영역까지의 폭과 동일하거나 또는 작은 것이 바람직하다.
상기 프레넬 렌즈(103)의 일측에는 반사면이 프레넬 렌즈(103)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되어 프레넬 렌즈(103)로부터의 광을 액정패널(101) 방향으로 반사시키는 상기 반사시트(104)가 배치된다.
상기 반사시트(104)의 하부에는 반사시트(104)의 형상을 유지하는 지지 판(108)이 배치되며, 상기 지지판(108)은 반사시트(104)의 배면과 접촉하는 면의 기울기 변화가 반사시트(104)의 기울기 변화와 동일하다.
상기 지지판(108)은 반사시트(104)의 형상을 유지할 수 있는 범위 내에서 가벼운 재료로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
상기 반사시트(104) 상에는 다수의 시트를 포함하는 광학시트(106)가 배치되며, 상기 광학시트(106)는 반사시트(104)에서 반사된 광을 확산시키는 확산시트와, 상기 확산시트로부터의 광을 집광시키는 프리즘 시트와, 상기 프리즘 시트를 보호하는 보호시트를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 광학시트(106)를 이루는 시트의 구성은 필요에 따라 다양한 예가 가능할 것이다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 반사시트(104)의 기울기 및 지지판(108)의 곡면의 기울기를 설계하는 방법을 포함하는 액정표시장치의 설계 방법은 다음과 같다.
먼저, 배면에 다수의 확산 패턴이 형성된 종래의 도광판(도 1의 8 참조)을 준비한다. 이때, 상기 종래의 도광판의 배면에 형성된 확산패턴은 발광 다이오드(도 1의 2 참조)로부터 멀어질수록 점점 더 큰 크기를 가지거나 또는 패턴 간의 거리가 점점 더 좁아지도록 형성되어 있다.
다음으로, 상기 종래의 도광판의 배면 중에서 발광 다이오드에 인접한 영역에서부터 이격된 영역까지 다수의 영역에 있어서 확산 패턴을 샘플링한다. 일 예로서, 상기 도광판의 배면 중에서 입광면과 인접한 영역과, 출광면과 인접한 영역과, 상기 입광면과 출광면의 중간 영역에 있어서의 확산 패턴을 샘플링한다.
다음으로, 상기 다수의 영역에 있어서 샘플링된 확산 패턴의 크기 또는 확산 패턴 간의 간격을 측정하여 수치화한다.
다음으로, 상기 수치화된 확산 패턴의 크기 또는 확산 패턴 간의 간격을 이용하여 발광 다이오드와의 거리에 따른 확산 패턴의 크기 또는 확산 패턴 간의 간격을 나타내는 근사 곡선을 도출한다.
다음으로, 상기 근사 곡선을 토대로
Figure 112009047772606-PAT00001
와 같은 2차 방정식 형태의 곡선식을 도출한다.
다음으로, 상기 반사시트(104)의 기울기 변화를 상기 2차 방정식 형태의 곡선식을 근거로 하여 설계하고, 상기 지지판(108) 중에서 반사시트(104)의 배면에 접촉하는 면의 기울기 변화를 상기 반사시트(104)의 기울기 변화와 동일하게 설계한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 기존에 사용되고 있는 도광판의 배면의에 형성된 확산 패턴을 분석하여 반사시트(104)의 기울기 변화 및 지지판(105)의 곡면의 기울기 변화에 대한 설계를 수행하므로, 기울기 변화의 최적화를 위하여 다수 번의 설계를 수행해야할 필요가 없어, 액정표시장치의 설계에 있어서 소요되는 시간 및 노력을 최소화할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치는 도광판을 제거함으로써 무게가 최소화되며, 프레넬 렌즈(103)와 반사시트(104)를 구비함으로써 액정패널에 균일한 휘도의 광을 공급할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는, 액정패널(201); 상기 액정패널(201) 하부의 적어도 일측에 배치된 광원; 상기 광원의 발광면 앞에 배치되며, 광원으로부터 방사형으로 방출되는 광을 직진형으로 변환하는 프레넬 렌즈(203); 상기 프레넬 렌즈(203)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되어 프레넬 렌즈(203)로부터의 광을 액정패널(201) 방향으로 반사시키는 반사시트(204); 및 상기 반사시트(204)의 하부에 배치되어 반사시트(204)의 형상을 유지하는 지지판(208); 을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 광원은 반사시트(204)의 일측과 타측에 배치되고, 상기 반사시트(204)는 반사시트(204)의 일측에 배치된 광원에 대응되는 제 1 영역(204a)과, 반사시트(204)의 타측에 배치된 광원에 대응되는 제 2 영역(204b)을 포함하며, 상기 반사시트(204)의 제 1 영역(204a)은 반사시트(204)의 일측에 배치된 광원으로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되고, 제 2 영역(204b)은 반사시트(204)의 타측에 배치된 광원으로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성된다. 그리고, 상기 반사시트(204)의 일측에 배치된 광원과 타측에 배치된 광원은 서로 개별적으로 휘도가 제어된다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 액정표시장치의 각 구성요소에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 액정패널(201)은 상부기판인 컬러필터 기판(201a)과 하부기판인 박막 트랜지스터 어레이 기판(201b)으로 구성되며, 상기 두 기판(201a, 201b) 사이에는 액정층(미도시)이 형성되어 있다.
상기 액정패널(201) 하부의 양측에는 광원이 배치되며, 상기 광원으로서는 발광 다이오드(202, 212) 또는 형광램프가 채용될 수 있다. 설명의 편의를 위하여 이하에서는 상기 광원이 발광 다이오드(202, 212)인 것을 그 예로 하겠으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 광원은 발광 다이오드(202, 212) 외에도 형광램프 등 다양한 종류가 채용될 수 있을 것이다.
상기 광원, 즉 발광 다이오드(202, 212)는 다수 개가 어레이를 이루어 인쇄회로기판(205) 상에 실장되며, 상기 발광 다이오드(202, 212)의 발광면 앞에는 발광 다이오드(202, 212)으로부터 방사형으로 방출되는 광을 직진형으로 변환하는 프레넬 렌즈(203)가 배치된다.
상기 프레넬 렌즈(203)의 배면에는 도 7에 도시한 바와 같이 발광 다이오드(202, 212)가 삽입되는 홈(203a)이 형성되며, 이러한 프레넬 렌즈(203)의 상하 폭은 상기 반사시트의 최상부 영역에서부터 최하부 영역까지의 폭과 동일하거나 또는 작은 것이 바람직하다.
상기 반사시트(204)는 반사시트(204)의 일측에 배치된 발광 다이오드(202)에 대응되는 제 1 영역(204a)과 반사시트(204)의 타측에 배치된 발광 다이오드(212)에 대응되는 제 2 영역(204b)을 포함하여 구성되며, 제 1 영역(204a)은 반사시트(204)의 일측에 배치된 발광 다이오드(202)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되고, 제 2 영역(204b)은 반사시트(204)의 타측에 배치된 발광 다이오드(212)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성된다.
상기 반사시트(204)의 기울기 변화는 종래에 이용되고 있는 도광판(도 1의 8 참조)의 배면에 형성된 확산 패턴을 분석한 결과를 이용하여 설계된다. 즉, 상기 반사시트(204)의 기울기 변화는, 종래의 도광판의 배면에 형성된 확산 패턴의 크기 또는 패턴 간격을 수치화하여 2차 방정식 형태의 곡선식을 도출하여 그 곡선식을 근거로 하여 설계된다. 이와 같이 반사시트(204)의 기울기 변화의 설계는 제 1 영역(204a)과 제 2 영역(204b)에 대하여 개별적으로 수행할 수도 있고, 또는 제 1 영역(204a)과 제 2 영역(204b) 중에 선택된 어느 하나의 영역에 대하여 수행한 후에 나머지 영역에도 적용할 수도 있을 것이다.
상기 반사시트(204)의 제 1 영역(204a)과 제 2 영역(204b)이 만나는 영역은 액정패널에 구현된 화면에서 상기 제 1 영역(204a)과 제 2 영역(204b)이 만나는 영역이 관찰되는 현상을 방지하기 위하여 뾰족한 산의 형상보다는 곡면을 이루는 것이 바람직하다.
상기 반사시트(204)의 제 1 영역(204a)은 반사시트(204)의 일측에 배치된 발광 다이오드(202)로부터 방출되어 프레넬 렌즈(203)를 거쳐 나온 광의 경로를 액정패널(201) 방향으로 변환하는 기능을 하고, 반사시트(204)의 제 2 영역(204b)은 반사시트(204)의 타측에 배치된 발광 다이오드(212)로부터 방출되는 광의 경로를 액정패널(201) 방향으로 변환하는 기능을 하므로, 상기 반사시트(204)의 일측에 배치된 발광 다이오드(202)로부터 방출되는 광의 휘도를 변경하면 액정패널(201) 중에서 반사시트(204)의 제 1 영역(204a)에 대응되는 영역에 공급하는 광의 휘도가 변 경되고, 상기 반사시트(204)의 타측에 배치된 발광 다이오드(212)로부터 방출되는 광의 휘도를 변경하면 액정패널(201) 중에서 반사시트(204)의 제 2 영역(204a)에 대응되는 영역에 공급하는 광의 휘도가 변경되어, 액정패널(201)의 화면의 일부 영역만 휘도를 높이거나 낮추는 로컬 디밍(local dimming)을 구현할 수 있다.
상기 반사시트(204)의 하부에는 반사시트(204)의 형상을 유지하기 위한 지지판(208)이 배치되며, 상기 지지판(208)은 반사시트(204)의 배면과 접촉하는 면의 기울기 변화가 반사시트(204)의 기울기 변화와 동일하도록 형성된다. 즉, 상기 지지판(208)이 반사시트(204)의 배면과 접촉하는 면 중에서 반사시트(204)의 제 1 영역(204a)과 대응되는 영역은 반사시트(204)의 일측에 배치된 발광 다이오드(202)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되고, 제 2 영역(204b)과 대응되는 영역은 반사시트(204)의 타측에 배치된 발광 다이오드(212)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성된다.
상기 지지판(208)은 반사시트(204)의 형상을 유지할 수 있는 범위 내에서 가벼운 재료로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치는 도광판을 제거함으로써 무게가 최소화되고, 프레넬 렌즈(203)와 반사시트(204)에 의해 액정패널(201)에 균일한 휘도의 광을 공급할 수 있으며, 로컬 디밍(local dimming) 구현이 가능하여 액정패널(201)에 구현된 화면의 품질이 향상되는 효과가 있다.
이하, 도 9와 도 10을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치 에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 9와 도 10에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 액정표시장치는, 액정패널(미도시); 상기 액정패널 하부의 적어도 일측에 배치된 광원; 상기 광원의 발광면 앞에 배치되며, 광원으로부터 방사형으로 방출되는 광을 직진형으로 변환하는 프레넬 렌즈(303); 상기 프레넬 렌즈(303)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되어 프레넬 렌즈(303)로부터의 광을 액정패널 방향으로 반사시키는 반사시트(304); 및 상기 반사시트(304)의 하부에 배치되어 반사시트(304)의 형상을 유지하는 지지판(308); 을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 광원은 반사시트(304)의 네 측부에 모두 배치되고, 상기 반사시트(304)는 반사시트(304)의 네 측부에 배치된 광원 각각에 대응되는 제 1 내지 제 4 영역(304a, 304b, 304c, 304d)을 포함하며, 상기 반사시트(304)의 제 1 내지 제 4 영역(304a, 304b, 304c, 304d) 각각은 자신이 대응된 광원으로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성된다. 그리고, 상기 반사시트(304)의 네 측부에 배치된 광원은 서로 개별적으로 휘도가 제어된다.
이하에 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 액정표시장치의 구성 요소에 대하여 상세히 설명함에 있어서, 상술한 제 1 및 제 2 실시예와 동일한 설명은 생략하고 반사시트(304) 및 지지판(308)과 관련해서 상세히 설명하도록 하겠으며, 설명의 편의를 위하여 광원을 발광 다이오드(302)라 지칭하겠다.
상기 반사시트(304)는 반사시트(304)의 네 측부(즉, 좌측, 우측, 상측, 하측)에 배치된 발광 다이오드(302, 312, 322, 332) 각각에 대응되는 제 1 내지 제 4 영역(304a, 304b, 304c, 304d)을 포함하여 구성되며, 상기 제 1 내지 제 4 영역(304a, 304b, 304c, 304d) 각각은 자신이 대응된 광원으로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성된다.
상기 반사시트(304)의 기울기 변화는 종래에 이용되고 있는 도광판(도 1의 8 참조)의 배면에 형성된 확산 패턴을 분석한 결과를 이용하여 설계된다. 즉, 상기 반사시트(304)의 기울기 변화는, 종래의 도광판의 배면에 형성된 확산 패턴의 크기 또는 패턴 간격을 수치화하여 2차 방정식 형태의 곡선식을 도출하여 그 곡선식을 근거로 하여 설계된다. 이와 같이 반사시트(304)의 기울기 변화의 설계는 반사시트(304)의 제 1 내지 제 4 영역(304a, 304b, 304c, 304d)에 대하여 개별적으로 수행할 수도 있고, 또는 제 1 내지 제 4 영역(304a, 304b, 304c, 304d) 중에 선택된 어느 하나의 영역에 대하여 수행한 후에 나머지 영역들에도 적용할 수도 있을 것이다.
상기 반사시트(304)의 제 1 내지 제 4 영역(304a, 304b, 304c, 304d)이 만나는 영역은 액정패널에 구현된 화면에서 상기 제 1 내지 제 4 영역(304a, 304b, 304c, 304d)이 만나는 영역이 관찰되는 현상을 방지하기 위하여 뾰족한 산의 형상보다는 곡면을 이루는 것이 바람직하다.
상기 반사시트(304)의 제 1 영역(304a)은 반사시트(304)의 좌측에 배치된 발광 다이오드(302)로부터 방출되어 프레넬 렌즈(303)를 거쳐 나온 광의 경로를 액정패널 방향으로 변환하는 기능을 하고, 상기 반사시트(304)의 제 2 영역(304b)은 반사시트(304)의 우측에 배치된 발광 다이오드(312)로부터 방출되어 프레넬 렌 즈(303)를 거쳐 나온 광의 경로를 액정패널 방향으로 변환하는 기능을 하며, 상기 반사시트(304)의 제 3 영역(304c)은 상측에 배치된 발광 다이오드(322)로부터 방출되어 프레넬 렌즈(303)를 거쳐 나온 광의 경로를 액정패널 방향으로 변환하는 기능을 하고, 상기 반사시트(304)의 제 4 영역(304d)은 반사시트(304)의 하측에 배치된 발광 다이오드(332)로부터 방출되어 프레넬 렌즈(303)를 거쳐 나온 광의 경로를 액정패널 방향으로 변환하는 기능을 하므로, 상기 반사시트(304)의 좌측에 배치된 발광 다이오드(302)로부터 방출되는 광의 휘도를 변경하면 액정패널 중에서 반사시트(304)의 제 1 영역(304a)에 대응되는 영역에 공급하는 광의 휘도가 변경되고, 상기 반사시트(304)의 우측에 배치된 발광 다이오드(312)로부터 방출되는 광의 휘도를 변경하면 액정패널 중에서 반사시트(304)의 제 2 영역(304b)에 대응되는 영역에 공급하는 광의 휘도가 변경되며, 상기 반사시트(304)의 상측에 배치된 발광 다이오드(322)로부터 방출되는 광의 휘도를 변경하면 액정패널 중에서 반사시트(304)의 제 3 영역(304c)에 대응되는 영역에 공급하는 광의 휘도가 변경되고, 상기 반사시트(304)의 하측에 배치된 발광 다이오드(332)로부터 방출되는 광의 휘도를 변경하면 액정패널 중에서 반사시트(304)의 제 4 영역(304d)에 대응되는 영역에 공급하는 광의 휘도가 변경되어, 액정패널의 화면의 일부 영역만 휘도를 높이거나 낮추는 로컬 디밍(local dimming)을 구현할 수 있다.
상기 반사시트(304)의 하부에는 반사시트(304)의 형상을 유지하기 위한 지지판(308)이 배치되며, 상기 지지판(308)은 반사시트(304)의 배면과 접촉하는 면의 기울기 변화가 반사시트(304)의 기울기 변화와 동일하다.
즉, 상기 지지판(308)이 반사시트(304)의 배면과 접촉하는 면 중에서 반사시트(304)의 제 1 영역(304a)에 대응되는 영역은 반사시트(304)의 좌측에 배치된 발광 다이오드(302)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되고, 제 2 영역(304b)에 대응되는 영역은 반사시트(304)의 우측에 배치된 발광 다이오드(312)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되며, 제 3 영역(304c)에 대응되는 영역은 반사시트(304)의 상측에 배치된 발광 다이오드(322)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되고, 제 4 영역(304d)에 대응되는 영역은 반사시트(304)의 하측에 배치된 발광 다이오드(332)로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성된다.
상기 지지판(308)은 반사시트(304)의 형상을 유지할 수 있는 범위 내에서 가벼운 재료로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치는 도광판을 제거하여 무게가 최소화되고, 프레넬 렌즈(303)와 반사시트(304)를 구비함으로써 액정패널에 균일한 휘도의 광을 공급할 수 있으며, 로컬 디밍(local dimming) 구현이 가능하여 액정패널에 구현된 화면의 품질이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 발광 다이오드와 프레넬 렌즈가 분리된 모습을 도시한 단면도.
도 4는 도 2의 반사시트와 지지판을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 6은 도 5의 반사시트와 발광 다이오드를 도시한 평면도.
도 7은 도 5의 발광 다이오드와 프레넬 렌즈가 분리된 모습을 도시한 단면도.
도 8은 도 5의 반사시트와 지지판을 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 평면도.
도 10은 도 9의 반사시트와 지지판을 도시한 사시도.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
102, 202, 212, 302, 312, 322, 332 : 발광 다이오드
103, 203, 303 : 프레넬 렌즈 103a, 203a : 홈
104 , 204, 304 : 반사시트 108, 208, 308 : 지지판

Claims (12)

  1. 액정패널;
    상기 액정패널 하부의 적어도 일측에 배치된 광원;
    상기 광원의 앞에 배치되며, 광원으로부터 방사형으로 방출되는 광을 직진형으로 변환하는 프레넬 렌즈;
    상기 프레넬 렌즈로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되어 프레넬 렌즈로부터의 광을 액정패널 방향으로 반사시키는 반사시트; 및
    상기 반사시트의 하부에 배치되어 반사시트의 형상을 유지하는 지지판;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈의 배면에는 광원과 인접한 영역에 홈이 형성되며, 상기 홈에는 광원이 삽입되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈의 상하 폭은 반사시트의 최상부 영역에서부터 최하부 영역까지의 폭과 동일하거나 또는 반사시트의 최상부 영역에서부터 최하부 영역까지의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 지지판 중에서 반사시트와 접촉하는 면의 기울기 변화는 반사시트의 기울기 변화와 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 반사시트의 일측과 타측에 배치되고,
    상기 반사시트는 반사시트의 일측에 배치된 광원에 대응되는 제 1 영역과, 반사시트의 타측에 배치된 광원에 대응되는 제 2 영역을 포함하며,
    상기 반사시트의 제 1 영역은 반사시트의 일측에 배치된 광원으로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되고, 제 2 영역은 반사시트의 타측에 배치된 광원으로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 반사시트의 일측에 배치된 광원과 타측에 배치된 광원은 서로 개별적으로 휘도가 제어되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 반사시트의 네 측부에 모두 배치되며, 상기 반사시트는 반사시트의 네 측부에 배치된 광원 각각에 대응되는 제 1 내지 제 4 영역을 포함하여 이루어지고,
    상기 반사시트의 제 1 내지 제 4 영역 각각은 자신이 대응된 광원으로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 반사시트의 네 측부 각각에 배치된 광원은 서로 개별적으로 휘도가 제어되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 액정패널과, 상기 액정패널 하부의 적어도 일측에 배치된 광원과, 상기 광원으로부터 방사형으로 방출되는 광을 직진형으로 변환하는 프레넬 렌즈와, 상기 프레넬 렌즈로부터 멀어질수록 기울기가 커지도록 형성되어 프레넬 렌즈로부터의 광을 액정패널 방향으로 반사시키는 반사시트와, 상기 반사시트의 하부에 배치되어 반사시트의 형상을 유지하는 지지판을 포함하는 액정표시장치의 설계 방법에 대한 것으로서,
    배면에 다수의 확산 패턴이 형성된 종래의 도광판을 준비하는 단계;
    상기 종래의 도광판의 배면 중에 광원에 인접한 영역에서부터 이격된 영역까지 다수의 영역에 있어서 확산 패턴을 샘플링하는 단계;
    상기 다수의 영역에 있어서 샘플링된 확산 패턴의 크기 또는 확산 패턴 간의 간격을 측정하여 수치화하는 단계;
    상기 수치화된 확산 패턴의 크기 또는 확산 패턴 간의 간격을 이용하여 광원과의 거리에 따른 확산패턴의 크기 또는 확산패턴 간의 간격을 나타내는 근사 곡선을 도출하는 단계;
    상기 근사 곡선을 토대로 2차 방정식 형태의 곡선식을 도출하는 단계; 및
    상기 반사시트의 기울기 변화를 상기 2차 방정식 형태의 곡선식을 근거로 하여 설계하는 단계;
    를 포함하는 액정표시장치의 설계 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 확산 패턴을 샘플링하는 단계에서, 적어도 입광면과 인접한 영역과, 출광면과 인접한 영역와, 상기 입광면과 출광면의 중간 영역을 포함하는 다수의 영역에 있어서의 확산 패턴을 샘플링하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 설계 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 지지판 중에서 반사시트의 배면에 접촉하는 면의 기울기 변화를 상기 반사시트의 기울기 변화와 동일하게 설계하는 단계를 추가로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 설계 방법.
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