KR20110064711A - 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치 - Google Patents

도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핫 스팟(hot spot) 현상을 제거하고 광의 균일도를 향상시킬 수 있는 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 도광판은 내부로 입사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광체; 및 상기 도광체의 상면에 일정 깊이로 형성되고, 상기 광이 입사되는 입광부로부터 상기 입광부 반대쪽의 반입광부로 연장되며 일정 거리를 두고 나란하게 형성된 복수의 홈들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치{LIGHT GUIDE PLATE, AND BACK LIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 핫 스팟(hot spot) 현상을 제거하고 광의 균일도를 향상시킬 수 있는 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이 액정표시장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정표시장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정표시장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다.
백 라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 대별된다. 직하형 백라이트 유닛은 확산판의 하부면에 여러개의 광원을 일렬로 배열시켜 액정 표시장치의 전면으로 빛을 직접 빛을 진행하도록 하는 구조를 갖는다. 이에 대해 에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면에 대향하도록 광원이 배치되고 액정표시패널과 도광판 사이에 다수의 광학필름들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛에서는 광원이 도광판의 일측에 빛을 조사하고 도광판이 광원으로부터 출사되는 선광 또는 점광을 평면광으로 변환하여 액정표시장치의 전면으로 빛을 진행시키고 있다.
백라이트 유닛의 광원으로 종래에는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)등이 사용되었으나, 최근에는 저전압에서 구동이 가능하여 전력소모가 작고, 색재현성과 명암비가 뛰어나며 수명이 길다는 등의 장점으로 인해 발광다이오드(이하 "LED"라 함)가 각광을 받고 있다.
도 1은 광원으로서 LED가 사용된 일반적인 에지형 백라이트 유닛의 구조를 도시한 측단면도이다. 도 1을 참조하면, 에지형 백라이트는 LED(1)를 수용하는 LED 하우징(2)을 포함하는 광원부와, LED(1)로부터의 광이 측면에서 입사되도록 LED(1)에 인접하여 배치되고, LED(1)로부터 하면으로 향하는 광을 상부방향으로 확산시키기 위해 하면에 확산패턴(3a)를 구비하며, LED(1)로부터의 광을 평면광으로 변환하는 도광판(3)과, 도광판(3)의 하면에 배치되어 도광판(3)의 하부로 진행하는 광을 도광판의 상부 방향으로 반사시키는 반사시트(4), 도광판(3)의 상면에 배치되어 도광판(3)으로부터 출사되는 광의 균일도를 향상시키기 위한 광학필름들(5)과, 광원 하우징(2)이 고정되며 도광판(3) 및 반사시트(4)을 지지하는 커버버텀(6)을 포함한다. 한편, 도광판(3)의 상부에 배치되는 광학필름들(5)은 도광판(3)을 통해 투사된 광의 균일도를 높여주며 광을 굴절 및 집광시킴으로써 휘도를 높여준다. 구체적으로 광학필름들(5)은 하부 확산시트(5a), 하부 프리즘 시트(5b), 상부 프리즘 시트(5c), 상부 확산시트(5d) 및 보호시트(5e)를 포함한다. 하부 확산시트(5a)는 도광판(3)으로부터 출사되는 빛을 확산시켜 출사시키는 역할을 한다. 하부 및 상부 프리즘 시트(5b, 5c)의 상면에는 삼각기둥 형상의 마이크로 프리즘이 일정한 배열을 가지고 형성되어 있다. 마이크로 프리즘은 소정의 각도를 갖도록 형성되어 있으므로 프리즘 시트(5b, 5c)는 하부 확산시트(5a)에 의해 확산된 빛을 수직한 방향으로 집광하여 출사한다. 상부 확산시트(5d)는 상부 프리즘 시트(5c)에서 출사되는 수직 광을 상부의 액정표시패널을 향해 확산시켜 출사하므로 균일한 휘도분포를 제공할 수 있다. 또한, 보호시트(5e)는 상부 확산시트(5d)를 보호하여 상부 확산시트(5d)가 액정표시패널에 균일한 휘도분포를 제공할 수 있게 해 준다.
이와 같은 구성에서 백라이트 유닛 전체의 휘도 균일도를 달성하기 위해서는 LED와 LED 사이의 간격(피치)을 적절하게 조절하여 적정 수의 LED를 구비하여야 하며, 도광판 상부에 배치되는 광학필름의 수를 적절히 유지하여야 한다.
그러나, 최근 표시장치의 경쟁력 확보를 위해 백라이트 유닛의 가격을 줄일 목적으로 광원인 LED(1)의 수를 줄이거나 확산시트와 프리즘 시트의 수를 줄이는 경우가 있었다. LED의 수를 줄이는 경우, LED(1)와 LED(1) 사이의 피치가 증가되어 LED(1)가 있는 부분에 대응하는 도광판의 영역에는 광이 집중하여 밝은 부분(이하, "명부"라 함)이 생기고, LED와 LED 사이의 부분에 대응하는 도광판의 영역에는 광이 부족하여 어두운 부분(이하, "암부"라 함)이 생긴다. 도 2는 종래의 백라이트 유닛에서 LED(1)와 LED(1) 사이의 피치 때문에 LED(1)가 배치된 영역에 명부가 형성되는 것과 LED(1)가 배치되지 않은 LED(1)와 LED(1) 사이의 영역에 암부가 형성되는 것을 개념적으로 도시한 도면이다.
또한, 확산시트와 프리즘 시트 등의 광학필름의 수를 줄이는 경우, 광의 확산기능 및 집광기능 등이 저하되어 특정 영역에 두드러지게 밝은 부분인 핫 스팟(hot spot)이 발생하게 된다. 이와 같이, 도광판을 통해 출사되는 광에 의해 암부나 핫 스팟이 발생되는 것은 최종적으로 표시장치를 통해 출력되는 화상의 품질에 악영향을 미쳐 화질을 악화시키는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출된 발명으로써 LED 수나 확산시트 및 프리즘 시트의 수를 줄이더라도 핫 스팟 현상이 발생하지 않도록 함으로써 비용절감을 이룰 수 있는 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛과 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 도광판은 내부로 입사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광체; 및 상기 도광체의 상면에 일정 깊이로 형성되고, 상기 광이 입사되는 입광부로부터 상기 입광부 반대쪽의 반입광부로 연장되며 일정 거리를 두고 나란하게 형성된 복수의 홈들을 포함하는 것을 특징으로한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 광을 조사하기 위한 적어도 하나의 광원을 포함하는 광원부; 및 상기 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판을 구비하며, 도광판이 내부로 입사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광체; 및 상기 도광체의 상면에 일정 깊이로 형성되고, 상기 광이 입사되는 입광부로부터 상기 입광부 반대쪽의 반입광부로 연장되며 일정 거리를 두고 나란하게 형성된 복수의 홈들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정표시패널; 상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 복수의 광원; 및 상기 복수의 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광판을 구비하며, 상기 도광판이 내부로 입사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광체; 및 상기 도광체의 상면에 일정 깊이로 형성되고, 상기 광이 입사되는 입광부로부터 상기 입광부 반대쪽의 반입광부로 연장되며 일정 거리를 두고 나란하게 형성된 복수의 홈들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에서, 도광판은 상기 도광체의 상면에 형성되며, 상기 홈의 좌우 양측에서 상부로 돌출되어 상기 도광체의 상면보다 높게 형성되며, 상기 홈을 따라 연장되는 복수의 돌출부; 및 상기 도광판의 하부에 형성되는 복수의 패턴들을 더 포함한다.
또한, 상기 홈은 V자형으로 형성되며, 90°~110°의 각도범위 및 1㎛~2.5㎛ 의 깊이범위를 가지며, 상기 홈과 홈 사이의 피치는 25㎛~70㎛ 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 도광판과 이를 이용한 백라이트 유닛 및 액정표시장치는 에지형 백라이트 유닛의 도광판에 복수의 홈을 형성함으로써 광학필름의 수를 감축하거나 광원으로 사용되는 LED와 LED들 사이의 피치를 어느 정도 넓히더라도 이에 따른 핫 스팟 현상을 방지할 수 있을 뿐 아니라 균일한 광을 얻을 수 있다
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예의 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 사시도의 I-I'선을 따라 취한 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(20)은 도광체(22)와, 도광체(22)의 상면에 도광체(22)의 두께보다 작은 깊이로 형성되고, 광원으로부터의 광이 입광되는 입광부로부터 입광부 반대쪽의 반입광부로 연장되며, 일정 거리를 두고(일정 피치로) 나란하게 형성된 복수의 홈들(24)과, 도광체(22)의 상면에 형성되며, 상기 홈(24)의 좌 우 양측에서 상부로 돌출되어 상기 도광판의 상면보다 높게 형성되며, 상기 홈(24)을 따라 연장되는 복수의 돌기부(26)와, 상기 도광판(20)의 하면에 형성되는 복수의 패턴들(28)을 포함한다.
도광판(20)의 도광체(22)로는 굴절률과 투과율이 좋은 물질, 예를 들면, 폴리메틸렌메타크릴레이트(PMA: polymethylenemethacrylate), 폴리카보네이트(PC: polycarbonate), 폴리에틸렌(PE: polyethylene), 시클로 올레핀계 수지(COP) 등이 사용되지만, 본 발명의 실시예가 이들 재료에만 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 도광판(20)의 홈(24)은 도광체(22)의 상면으로부터 일정 깊이로 V자형으로 형성되는 것이 바람직하지만, 그 형상에 제한이 있는 것은 아니다. 또한, 홈(24)은 도 4에 도시된 바와 같이 90°~110°의 각도α , 1~2.5㎛의 깊이 D, 25~70㎛ 의 피치 P(홈과 홈 사이의 거리)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 복수의 돌기부(26) 각각의 높이는 홈(24)의 깊이에 비해 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
도광판(20) 하면에 형성되는 패턴들(28)은 본 발명의 실시예에서는 구형 볼록부로 표시하였으나, 오목부일수도 있으며 그 형상에 제한이 있는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(20)을 적용한 백라이트 유닛에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 광원부(10), 광원부(10)로부터 출사되는 빛을 평면광으로 변환하여 전면으로 출사시키는 도광판(20), 도광판(20) 하부에 배치되어 도광판(20) 하부를 향해 오는 광을 도광판(20) 상부로 반사시키는 반사시트(30), 도광판(20) 상부에 배치되는 복수의 광학필름(40), 상기 광원부(10)와 결합하며 상기 도광판(20) 및 반사시트(30)을 지지하는 커버버텀(50)을 포함한다.
광원부(10)는 LED(11)가 실장된 LED 어레이(12) 및 LED 어레이(12)를 수용하는 LED 하우징(13)을 포함한다. LED(11)는 도광판(20)의 입광면에 대향하도록 배열된다. LED하우징(13)은 LED(11)가 실장된 LED 어레이(12)를 수용하여 외부로 광이 새어나가지 않도록 LED 어레이(12)를 감싸는 구조로 형성된다.
도광판(20)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 도광체(22)와, 도광체(22)의 상면에 도광체(22)의 두께보다 작은 깊이로 형성되고, LED(11)로부터의 광이 입광되는 입광부로부터 입광부 반대쪽의 반입광부로 연장되며, 일정 피치(pitch)로 나란하게 형성된 복수의 홈들(24)과, 도광판의 상면에 형성되며, 상기 홈(24)의 좌우 양측에서 상부로 돌출되어 상기 도광판의 상면보다 높게 형성되며, 상기 홈(24)을 따라 연장되는 복수의 돌기부(26)와, 상기 도광판(20)의 하면에 형성되는 복수의 패턴들(28)을 포함한다. 본 실시예에서는 도광판(20)의 홈(24)이 V자형으로 형성되는 것으로 설명하였으나, 그 형상에 제한이 있는 것은 아니다. 또한, 홈(24)은 도 4에 도시된 바와 같이 90°~110°의 각도α , 1~2.5㎛의 깊이 D, 25~70㎛ 의 피치 P(홈들 간의 거리)를 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 복수의 돌기부(26) 각각의 높이는 홈(24)의 깊이에 비해 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 도광판(20) 하면에 형성되는 패턴들(28)은 본 실시예에서는 구형 볼록부로 표시하였으나, 오목부일수도 있으며 그 형상에 제한이 있는 것은 아니다.
반사시트(30)는 도광판(20)의 하부에 배치되며, LED(11)로부터 도광판(20)의 입광면을 통해 입사되어 도광판(20)의 아래 방향, 즉 액정표시패널의 반대방향으로 진행하는 빛을 도광판(20)의 전면, 즉 액정표시패널 쪽으로 반사시켜 빛의 효율을 높여 준다.
광학시트들(40)은 도광판(20)의 상부에 배치되며, 도광판(20)을 통해 투사된 광의 균일도를 높여주며, 광을 굴절 및 집광시킴으로써 휘도를 높여준다. 구체적으로 광학시트들(40)은 확산시트(41), 프리즘 시트(43) 및 보호시트(45)를 포함한다. 확산시트(41)는 도광판(20)으로부터 출사되는 빛을 확산시켜 액정표시패널로 공급하는 역할을 한다. 프리즘 시트(43)의 상면에는 삼각기둥 형상의 마이크로 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있다. 마이크로 프리즘은 소정의 각도를 갖도록 형성되어 있으므로 프리즘 시트(43)는 확산시트(41)에 의해 확산된 빛을 상부의 액정표시패널의 면에 대해 수직한 방향으로 집광하여 균일한 휘도분포를 제공할 수 있다. 확산시트(41)와 프리즘 시트(43)는 2~3장, 또는 그 이상을 겹쳐 사용할 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(20)을 이용할 경우, 확산시트(41)와 프리즘 시트(43)을 한장씩으로만 구성해도 충분히 균일한 광을 공급할 수 있다. 보호시트(45)는 스크래치에 약한 프리즘 시트(43)를 보호하여 프리즘 시트(43)가 액정표시패널에 균일한 휘도분포를 제공할 수 있게 해 준다.
커버버텀(50)은 LED 하우징(13)이 설치되는 측벽(50a)과, 측벽(50a)의 상단부로부터 도광판(20) 반대쪽의 수평방향으로 연장되는 제 1 수평부(50b)와, 측벽(50a)의 하단부로부터 도광판(20) 쪽의 수평방향으로 연장되는 제 2 수평부(50d) 와, 제 1 수평부(50b)에서 상방으로 돌출하여 후술하는 가이드 패널(도시생략)을 지지하고, 광학시트들(40)의 유동을 억제하기 위한 돌출부(50c)와, 제 2 수평부(50d)로부터 상방으로 돌출되어 반사시트(30)와 도광판(20)을 지지하기 위한 돌출부(50e)를 구비한다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(20)을 적용한 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다. 도 6은 도 5에 도시된 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 측단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 도 5와 관련하여 설명한 백라이트 유닛(100)과, 액정표시패널(60), 가이드 패널(70) 및 케이스 탑(80)을 포함한다.
백라이트 유닛에 대해서는 도 5와 관련한 설명에서 상세히 설명하였으므로 여기에서는 생략하기로 한다.
액정표시패널(60)은 광학시트들(40) 상부에 배치되며, 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 박막 트랜지스터 기판(60a)과, 박막 트랜지스터 기판(60a)과 대향하며 격자상으로 형성된 블랙 매트릭스와 블랙 매트릭스들 사이에 형성되는 컬러필터들을 포함하는 컬러필터기판(60b)을 구비한다. 박막 트랜지스터 기판(60a)과 컬러필터기판(60b)은 실런트에 의해 봉합되며, 이들 양 기판 사이에는 액정층이 형성되어 있다.
가이드 패널(70)은 케이스 탑(80)의 커버 및 측벽과 접촉하는 상면과 측면을 구비한다. 가이드 패널(70)은 폴리카보네이트(polycabonate) 등의 합성수지 내에 유리섬유가 혼입된 직사각형 몰드 프레임으로써 액정표시패널(60)의 일면 가장자리와 측면을 감싼다. 이 가이드 패널(70)은 액정표시패널(60)을 지지하고 액정표시패널(60)과 광학시트들(40)의 간격을 일정하게 유지시킨다.
케이스탑(80)은 아연도금강판 등 금속소재로 제작되며 후크나 스크류(도시생략)에 의해 가이드 패널(70)과 결합된다. 케이스 탑(80)은 커버버텀(50)과 함께 내부에 액정표시패널(60) 및 백라이트 유닛을 수용하며, 액정표시패널(60)의 유효 디스플레이 영역을 정의한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도광판(20)을 적용한 백라이트 유닛에서 광원으로부터의 광이 도광판을 경유하여 출사하는 광의 경로를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 도 8에서는 광원으로서의 LED(11)가 도광판(20) 하부에 배치되는 것처럼 도시되어 있으나, LED(11)로부터 출사된 광이 도광판(20)의 상면과 하면 사이에서 어떠한 경로를 거쳐 출사되는지를 나타내기 위해 개념화한 도면으로서 실제로는 광입사면과 마주보고(대향하여) 배치되어 있다. 도 8로 부터 알 수 있는 바와 같이, LED(11)에서 출사되어 도광판(20)에 입사된 광 중 도광판(20) 하면에서 반사 또는 확산되어 도광판(20)의 상면과 일정 각도 이하로 만나는 광은 광학시트들(40) 쪽으로 출사되나, 일정 크기 이상의 각도로 도광판(20)의 상면과 만나는 광은 도광판(20)의 상면에서 전반사되어 도광판(20)의 내부를 진행하여 도광판(20)의 입광부로부터 반입광부로 진행한다. 본 발명의 실시예에 따른 도광판(20)의 경우, 상면에 광의 진행방향을 따라 V자형 홈(24) 형성되어 있으므로, 도 광판(20)의 상면을 통해 출사될 광이 V자형 홈(24)의 빗면 때문에 LED(11)와 LED(11) 사이의 영역으로 전반사 및 확산 전반사된다. 또한, V자형 홈(24)의 빗면은 하면으로부터 진행되어 오는 광을 굴절시켜 도광판(20) 상부로 수직에 가깝게 출사시키므로 도광판(20)에서 출사되는 광의 집광기능이 향상된다. 도 8에서, 그래프의 실선은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 출사되는 광의 휘도를 측정하여 나타낸 것이고, 점선은 종래의 백라이트 유닛에서 출사되는 광의 휘도를 측정하여 나타낸 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 채용했을 경우, 명부와 암부 모두에서 휘도가 향상되었으며, 화살표로 표시한 만큼 종래에 비해 휘도가 향상되었다. 또한, 암부에서의 휘도향상이 명부에서의 휘도향상보다 크므로 명부와 암부 사이의 밝기 차이가 종래에 비해 감축되었음을 알 수 있다.
이하, 도 9a 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛에 의해 달성되는 광의 균일도 향상에 대해 설명하기로 한다. 도 9a는 종래의 도광판을 채용한 백라이트 유닛에서 출사된 광의 휘도를 시뮬레이션한 도면이고, 도 9b는 도 9a의 도광판의 입광면에서 7.2mm 이격된 위치에서 측정된 광의 최대 휘도값과 최소휘도값의 분포를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 도광판(20)을 채용한 백라이트 유닛(100)에서 출사된 광의 휘도를 시뮬레이션한 도면이며, 도 10b는 도 10a의 도광판의 입광면에서 7.2mm 이격된 위치에서 측정된 광의 최대 휘도값과 최소휘도값의 분포를 나타낸 그래프이다. 도 11은 도 9b와 도 10b를 함께 나타낸 그래프이다. 도 9b 및 도 10b에서 그래프에서 최대 휘도값을 갖는 그래프의 피크들(Max)은 도 9a 및 도 10a에서 일점 쇄선 상의 밝게 표시된 부분에 대응하며, 최소 휘도값을 갖는 그래프의 하한점들(Min)은 도 9a 및 도 10a에서 일점 쇄선 상의 어둡게 표시된 부분들에 대응한다. 백라이트 유닛에서 출력되는 광의 휘도균일도를 평가하기 위해 본 발명에서는 위버 분수(Weber Fraction) 값을 측정하였다. 위버 분수는 상기 출력된 광의 최대 휘도값들(Max)의 평균값과 최소 휘도값(Min)들의 평균값의 비를 나타내며 다음의 식으로 구해진다.
W/F(위버 분수값) = (최대 휘도값들의 평균값)/(최소 휘도값들의 평균값)
위의 식으로부터 알 수 있는 바와 같이 최대 휘도값들의 평균값과 최소 휘도값들의 차가 작을 수록 위버 분수값이 작아지므로, 위버 분수값이 작을수록 휘도균일도가 우수함을 나타낸다.
다음의 표 1 내지 표 3은 종래의 도광판을 적용한 백라이트 유닛과 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 적용한 백라이트 유닛으로부터 출사된 광의 위버 분수값을 측정한 표이다. 표 1은 도광판(20)의 V자형 홈(24)의 각도 α에 따른 위버 분수값과 종래의 구조에 따른 위버 분수값을 비교한 표이고, 표 2는 도광판(20)의 V자형 홈(24)의 깊이 D에 따른 위버 분수값과 종래의 구조에 따른 위버 분수값을 비교한 표이며, 표 3은 도광판(20)의 V자형 홈(24)과 V자형 홈(24) 사이의 피치 P에 따른 위버 분수값과 종래의 구조에 따른 위버 분수값을 비교한 표를 각각 나타내고 있다.
종래의 백라이트 유닛 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛
30° 60° 90° 95° 100° 110° 120° 130° 140°
1.842 1.849 1.785 1.693 1.661 1.699 1.719 1.705 1.630 1.663
종래의 백라이트 유닛 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛
0.5㎛ 1㎛ 1.5㎛ 2㎛ 2.5㎛ 3㎛ 4㎛ 6㎛ 8㎛
1.842 1.702 1.644 1.658 1.661 1.644 1.839 1.747 1.624 1.983
종래의 백라이트 유닛 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛
10㎛ 12.5㎛ 16.7㎛ 25㎛ 50㎛ 70㎛ 100㎛ 200㎛ 300㎛
1.842 2.141 2.008 1.858 1.666 1.644 1.697 1.761 1.751 1.808
위의 표 1 내지 표 3으로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(20)의 V자형 홈(24)은 홈의 각도 α가 60°이상이고 각도가 커질수록, 또는홈(24)의 깊이 D가 0.5㎛~6㎛의 범위에 있을 때, 또는 V자형 홈(24)과 V자형 홈(24) 사이의 피치 P가 25㎛~300㎛ 사이에 있을 때 종래의 도광판을 이용하는 백라이트 유닛에 비해 출력되는 광의 균일도가 개선되고 있음을 알 수 있다. 다만, 도광판(20)에서 V자형 홈(20)의 각도, 깊이, 피치를 동시에 적용하였을 경우에는 홈의 각도 α는 90°~110°의 범위를, 깊이 D는 1㎛~2.5㎛의 범위를, 피치 P는 25㎛~70㎛의 범위를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명에 따른 도광판을 구비한 백라이트 유닛에 의해 달성되는 핫 스팟의 제거효과에 대해 설명하기로 한다. 도 12는 광학필름으로서 2매의 확산시트와 2매의 프리즘 시트를 적용한 종래의 백라이트 유닛과 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 각 시트들의 상태를 보여주는 도면이다. 종래기술의 백라이트 유닛을 도시한 도 12의 (a)에서는 최상부층인 상부 프리즘 시트에서 핫 스팟 영역이 발생하고 있으나, 본 발명의 실시예를 도시한 도 12의 (b)에서는 최상부층의 상부 확산층에서 핫 스팟 영역이 발생하지 않았음을 확인할 수 있다.
도 13은 광학필름으로서 복합 프리즘 시트 2매를 적용한 종래의 백라이트 유닛과 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 출력되는 광의 상태를 보여주는 도면이다. 종래기술의 백라이트 유닛을 도시한 도 13의 (a)에서는 상부영역에서 핫 스팟 영역이 발생하고 있으나, 본 발명의 실시예를 도시한 도 13의 (b)에서는 상부영역에서 핫 스팟 영역이 발생하지 않았음을 확인할 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 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 종래의 백라이트 유닛을 도시한 측단면도.
도 2는 종래의 백라이트 유닛에서 광원에 의해 출사된 광의 경로와 백라이트 유닛으로부터 출사된 광의 휘도를 개념적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 사시도의 I-I'선을 따라 취한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도광판이 적용된 백라이트 유닛의 측단면도.
도 6은 도 5에 도시된 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 측단면도.
도 7은 도 6에 도시된 액정표시장치의 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 적용한 백라이트 유닛에서 광원으로부터의 광이 도광판을 경유하여 출사하는 광의 경로를 도시한 도면.
도 9a는 종래의 도광판을 채용한 백라이트 유닛에서 출사된 광의 휘도를 시뮬레이션한 도면이고, 도 9b는 도 9a의 도광판의 입광면에서 7.2mm 이격된 위치에서 측정된 광의 최대 휘도값과 최소휘도값의 분포를 나타낸 그래프.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 채용한 백라이트 유닛에서 출사된 광의 휘도를 시뮬레이션한 도면이고, 도 10b는 도 10a의 도광판의 입광면에서 7.2mm 이격된 위치에서 측정된 광의 최대 휘도값과 최소휘도값의 분포를 나타낸 그래프.
도 11은 도 9b와 도 10b를 함께 나타낸 그래프.
도 12는 광학필름으로서 2매의 확산시트와 2매의 프리즘 시트를 적용한 종래의 백라이트 유닛과 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 각 시트들의 상태를 보여주는 도면.
도 13은 광학필름으로서 복합 프리즘 시트 2매를 적용한 종래의 백라이트 유닛과 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 출력되는 광의 상태를 보여주는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 광원부 11 : 광원
20 : 도광판 24 : V홈
30 : 반사시트 40 : 광학필름
50 : 커버버텀 60 : 액정표시패널
70 : 가이드 패널 80 : 케이스 탑

Claims (8)

  1. 내부로 입사되는 광을 평면광으로 변환하는 도광체; 및
    상기 도광체의 상면에 일정 깊이로 형성되고, 상기 광이 입사되는 입광부로부터 상기 입광부 반대쪽의 반입광부로 연장되며 일정 거리를 두고 나란하게 형성된 복수의 홈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광체의 상면에 형성되고, 상기 홈의 좌우 양측에서 상부로 돌출되어 상기 도광체의 상면보다 높게 형성되며, 상기 홈을 따라 연장되는 복수의 돌출부; 및
    상기 도광판의 하부에 형성되는 복수의 패턴들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈은 V자형으로 형성되며, 90°~110°의 각도범위 및 1㎛~2.5㎛의 깊이범위를 갖는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 홈과 홈 사이의 피치는 25㎛~70㎛ 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 도 광판.
  5. 광을 조사하기 위한 적어도 하나의 광원을 포함하는 광원부; 및
    상기 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하며, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도광판의 하부에 배치되어 상기 광원으로부터의 광 및 상기 도광판으로부터의 광을 상기 도광판쪽으로 반사시키는 반사판; 및
    상기 도광체의 상면에 형성되며, 상기 홈의 좌우 양측에서 상부로 돌출되어 상기 도광체의 상면보다 높게 형성되며, 상기 홈을 따라 연장되는 복수의 돌출부;
    상기 도광판의 하부에 형성되어 상기 도광판으로부터 출사되는 빛을 확산시켜 출사하는 적어도 하나의 확산시트; 및
    상기 확산시트로부터 출사되는 확산광을 수직방향으로 집광하여 출사하는 적어도 하나의 프리즘 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 액정표시패널;
    상기 액정표시패널에 조사될 빛을 발생하는 복수의 광원; 및
    상기 복수의 광원으로부터 조사되는 광을 평면광으로 변환하는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 액정표시패널을 지지하고 상기 액정표시패널과 상기 확산시트 및 프리즘 시트들의 간격을 일정하게 유지시키는 가이드 패널; 및
    상기 가이드 패널과 결합되며, 상기 액정표시패널의 유효 디스플레이 영역을 정의하는 케이스 탑을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021177597A1 (ko) * 2020-03-04 2021-09-10 엘지전자 주식회사 디스플레이 디바이스

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000063748A (ko) * 1999-08-10 2000-11-06 최경희 도광판 제조방법 및 이를 이용한 백라이트 장치
KR20080004137A (ko) * 2006-07-04 2008-01-09 삼성에스디아이 주식회사 액정 표시 장치의 백라이트 유니트
KR20090114696A (ko) * 2008-04-30 2009-11-04 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000063748A (ko) * 1999-08-10 2000-11-06 최경희 도광판 제조방법 및 이를 이용한 백라이트 장치
KR20080004137A (ko) * 2006-07-04 2008-01-09 삼성에스디아이 주식회사 액정 표시 장치의 백라이트 유니트
KR20090114696A (ko) * 2008-04-30 2009-11-04 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021177597A1 (ko) * 2020-03-04 2021-09-10 엘지전자 주식회사 디스플레이 디바이스
KR20210112154A (ko) * 2020-03-04 2021-09-14 엘지전자 주식회사 디스플레이 디바이스

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