KR20120000463A

KR20120000463A - 도광판을 구비한 백라이트 및 액정표시소자

Info

Publication number: KR20120000463A
Application number: KR1020100060837A
Authority: KR
Inventors: 문창열
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2012-01-02

Abstract

본 발명은 화질의 저하없이 그리고 비용의 증가없이 도광판의 두께를 감소하여 초박형 액정표시소자를 만들기 위한 것으로, 화상을 구현하는 액정패널과, 상기 액정패널 하부에 배치되어 액정패널에 광을 공급하는 광원과, 일측이 상기 광원과 대향하여 광원으로부터 입사된 광을 액정패널로 인도하는 도광판과, 상기 도광판의 하면에 형성되어 광원으로부터 입사된 광을 반사시키는 복수의 제1패턴과, 상기 액정패널과 대향하는 도광판의 상면에 상기 도광판과 일체로 형성되며, 상기 제1패턴에서 반사된 광을 굴절시키는 복수의 제2패턴으로 구성된다.

Description

도광판을 구비한 백라이트 및 액정표시소자{BACK LIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING LIGHT GUIDE PANEL}

본 발명은 도광판을 구비한 백라이트 및 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 도광판의 두께를 감소시키고 제조비용을 절감할 수 있는 백라이트 및 액정표시소자에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되었지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현, 대면적 화면의 실현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 주로 각광을 받고 있다.

상기 액정표시소자는 투과형 표시소자로서, 액정분자의 굴절률 이방성에 의해 액정층을 투과하는 광의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 화면상에 표시한다. 따라서, 액정표시소자에서는 화상의 표시를 위해 액정층을 투과하는 광원인 백라이트(back light)가 설치된다. 일반적으로 백라이트는 크게 2종류로 구분될 수 있다.

첫째는 램프가 액정패널의 측면에 설치되어 액정층에 광을 제공하는 측면형 백라이트이고 둘째는 램프가 액정패널의 하부에서 직접 광을 제공하는 직하형 백라이트이다.

측면형 백라이트는 액정패널의 측면에 설치되어 반사판과 도광판을 통해 액정층을 광을 공급할 수 있다. 따라서, 두께를 얇게 할 수 있게 되므로, 얇은 두께의 표시장치가 요구되는 노트북 등에 주로 사용된다. 그러나, 측면형 백라이트는 광을 발광하는 램프가 액정패널의 측면에 위치하므로 대면적의 액정패널에 적용하기 어려울 뿐만 아니라 도광판을 통해 광이 공급되므로 고휘도를 얻기 어렵게 된다. 따라서, 근래 각광받고 있는 대면적의 LCD TV용 액정패널에는 적합하지 않다는 문제가 있었다.

직하형 백라이트는 램프로부터 발광된 광이 직접 액정층에 공급되므로 대면적의 액정패널에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 고휘도가 가능하기 때문에, 근래 LCD TV용 액정패널을 제작하는데 주로 사용되고 있다.

한편, 근래 백라이트의 램프로서 형광램프 대신 발광소자(Light Emitting Device)와 같이 자체적으로 광을 발광하는 광원을 사용하고 있다. 이 발광소자는 R, G, B 단색광을 방출하기 때문에, 백라이트에 적용했을 때 색재현율이 좋고 구동전력을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 백라이트와 액정패널이 조립된 액정표시소자의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시소자는 제1기판(1) 및 제2기판(3)과 그 사이의 액정층(도면표시하지 않음)으로 이루어져 외부로부터 신호가 인가됨에 따라 화상을 구현하는 액정패널(10)과, 상기 액정패널(10)의 하부 측면에 배치되어 광을 발광하는 복수의 LED(34)가 실장되는 LED기판(32)과, 상기 액정패널(10)의 하부에 배치되어 LED(34)에서 발광된 광을 인도하여 상기 액정패널(10)로 공급하는 도광판(35)과, 상기 액정패널(10)과 도광판(35) 사이에 구비되어 도광판(35)에서 인도되어 액정패널(10)로 공급되는 광을 확산하고 집광하는 확산시트(38a) 및 프리즘시트(38b,38c)로 이루어진 광학시트(38)와, 상기 도광판(35) 하부에 배치되어 도광판(35)의 하부로 인도되는 광을 반사시키는 반사판(36)과, 상기 반사판(36), 도광판(35), 광학시트(38) 및 LED기판(32)이 수납되는 하부커버(40)와, 상기 하부커버(40)와 결합되어 상기 반사판(36), 도광판(35), 광학시트(38) 및 LED기판(32)을 조립하고 그 위에 액정패널(10)이 위치하는 메인지지부(62)와, 상기 메인지지부(50)와 결합되어 액정패널(10)을 조립하는 상부커버(60)로 구성된다.

상기 액정패널(10)의 제1기판(1)은 박막트랜지스터가 형성되는 박막트랜지스터 어레이기판으로서, 상기 제1판(1)에는 박막트랜지스터 뿐만 아니라 각종 배선과 화소전극이 형성된다. 제2기판(2)은 컬러필터기판으로서, 컬러필터층과 블랙매트릭스가 형성된다.

상기 하부커버(40)는 반사층(36), 도광판(35), 광학시트(38), LED(34) 등으로 이루어진 백라이트를 조립하는 것으로, 벽면이 바닥면으로부터 상부방향으로 연장되며, 상기 백라이트의 부품들이 상기 벽면 내부에 놓임으로써 백라이트가 조립된다. 상기 상부커버(60)는 메인지지부(62) 및 하부커버(40)와 조립되어, 액정패널(10)과 백라이트를 조립하게 된다.

상기와 같은 구성의 액정표시소자에서는 LED(34)로부터 발광된 광이 도광판(35)의 일측으로 입사된 후 타측으로 진행한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 도광판(35)의 하면에는 반사패턴이 형성되어 도광판(35)의 하면으로 입사된 광이 상기 반사패턴에서 반사된 후 상면을 통해 액정패널(10)로 입사됨으로써 액정패널(10)에 화상이 구현된다.

그러나, 상기와 같은 구성의 액정표시소자에서는 다음과 같은 문제가 발생한다.

근래 액정표시소자의 두께를 감소하여 액정표시소자를 초박형화하는 구조에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그런데, 액정표시소자는 주로 액정패널과 백라이트로 이루어지는데, 이러한 액정패널과 백라이트중에서 액정패널의 두께를 감소시키기란 거의 불가능하다. 물론, 유리기판을 식각하여 두께를 감축할 수는 있지만, 이 경우 공정이 복잡해지고 제조비용이 증가하는 문제가 있었다. 더욱이, 기판 식각에 의한 두께 감소효과는 미미하다는 문제도 있었다.

따라서, 액정표시소자의 두께 감소는 주로 백라이트의 두께를 감소시킴으로써 실현된다. 이러한 백라이트의 각종 구성중에서 두께에 가장 큰 비중을 차지하는 구성이 도광판이다. 따라서, 종래에는 도광판의 두께를 감소시킴으로써 백라이트의 두께를 감소시켜 초박형의 액정표시소자를 제조하고자 하였다.

그러나, 도광판의 두께를 감소시키는 경우 도광판의 하면에 형성되는 반사패턴에 의해 반사된 광이 도광판의 상면을 통해 출사될 때, 반사패턴에 의해 반사된 광이 진행하는 거리가 짧기 때문에(즉, 도광판의 두께가 얇기 때문에), 반사패턴에 의해 반사된 광이 인접하는 반사패턴에 의해 반사된 광이 혼합되지 않고 그대로 도광판의 상면을 통해 출사되므로, 액정패널에 공급되는 광에는 영역별로 휘도차이가 발생하게 되어, 액정표시소자를 구현할 때 도광판의 하면에 형성된 반사패턴과 유사한 형상의 얼룩이 화면상에 보이게 된다.

도 2a-도 2c는 종래 액정표시소자의 도광판 두께를 다르게 했을 때의 화면을 나타내는 도면이다. 도 2a-도 2c에 도시된 바와 같이, 두께가 감소함에 따라 화면상에 반사패턴 형상의 얼룩이 심해짐을 알 수 있다.

물론, 도광판의 상면에는 확산시트와 프리즘시트가 배치되어 상기와 같은 얼룩이 화면상에 나타나는 것을 방지하지만, 도광판의 두께를 더욱 얇게 하는 경우에는 확산시트와 프리즘시트를 배치함에도 불구하고 화면상에 얼룩이 발생하게 되어 화질이 저하되는 원인이 되었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 비용을 증가시키지 않고도 두께를 감소시킬 수 있는 도광판을 구비한 백라이트 및 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정표시소자는 화상을 구현하는 액정패널; 상기 액정패널 하부에 배치되어 액정패널에 광을 공급하는 광원; 일측이 상기 광원과 대향하여 광원으로부터 입사된 광을 액정패널로 인도하는 도광판; 상기 도광판의 하면에 형성되어 광원으로부터 입사된 광을 반사시키는 복수의 제1패턴; 및 상기 액정패널과 대향하는 도광판의 상면에 상기 도광판과 일체로 형성되며, 상기 제1패턴에서 반사된 광을 굴절시키는 복수의 제2패턴으로 구성된다.

상기 도광판은 입사되는 광을 인도하는 본체; 하면에 형성되어 광원으로부터 입사된 광을 반사시키는 복수의 반사패턴; 및 상기 도광판의 상면에 형성되어 패턴에서 반사된 광을 굴절시키는 복수의 홈으로 구성된다.

상기 반사패턴은 원형 또는 다각형상으로 이루어져 도광판의 하면에 불규칙하게 배열되며, 반사패턴이 원형일 경우 직경이 1000-1400㎛이고 간격이 30-400㎛으로 형성된다. 또한, 상기 홈은 20-30㎛의 상부 폭 및 10-15㎛의 깊이로 형성된다.

본 발명에서는 도광판의 상면에 패턴(또는 홈)을 형성하여 하면의 반사패턴에서 반사되는 광을 굴절시켜 광을 혼합하여 액정패널로 공급하기 때문에, 화질의 저하없이 도광판의 두께를 감소시킬 수 있게 되며, 그 결과 초박형의 액정표시소자 제작이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서는 특수 광학시트 없이 도광판의 두께를 효율적으로 감소시키므로, 액정표시소자의 비용이 증가하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 2a-도 2c는 종래 액정표시소자에서 도광판의 두께에 따른 화면을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조를 나타내는 분해사시도.
도 4는 3은 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 백라이트의 도광판을 나타내는 도면.
도 6a 및 도 6b는 도광판의 하면에 형성되는 반사패턴을 나타내는 도면.
도 7a-도 7c는 도광판의 상면에 형성되는 패턴을 나타내는 도면.
도 8a-도 8c는 본 발명에 따른 액정표시소자에서 도광판의 두께에 따른 화면을 나타내는 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백라이트 및 이를 구비한 액정표시소자에 대해 상세히 설명한다.

도광판의 하면에 형성된 패턴에 의해 화면상에 얼룩을 제거하는 방법은 여러 가지가 있지만, 그중에서도 가장 간단한 구조가 도광판의 상면에 확산시트 및 프리즘시트 이외에 별도의 광학시트를 배치하여 도광판으로부터 출사한 광을 다시 한번 확산시켜 광을 균일하게 혼합하는 것이다. 예를 들면, 프리즘시트 상부에 반사형 편광시트(Double Brightness Enhanced Sheet)를 배치하거나 상면 및 하면에 확산물질이 도포된 확산시트를 추가로 배치하는 경우 도광판에서 출사된 광을 균일하게 혼합할 수 있기 때문에, 도광판의 두께를 감소시켜도 화면상에 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 프리즘시트를 특수한 시트, 예를 들면 프리즘시트의 하면에 확산물질을 산포시킨 프리즘시트를 사용함으로써 화면상에 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 이 경우, 반사형 편광시트나 확산물질이 도포된 확산시트, 하면에 확산물질을 산포된 프리즘시트는 고가의 광학시트이기 때문에, 이러한 구조를 적용할 때 액정표시소자의 제조비용이 증가하는 문제가 있었다. 더욱이, 이러한 특수 공학시트를 사용하는 경우에도 도광판의 두께를 감축하는데에는 한계가 있었다.

본 발명에서는 상기와 같이 고가의 특수 광학시트를 사용하지 않고 도광판의 두께를 감축하는 백라이트 및 액정표시소자를 제공한다. 특히, 본 발명에서는 도광판의 상면의 구조를 단지 변경함으로써 별도의 광학부품의 필요없게 되므로, 비용이 상승하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면으로, 도 3은 분해사시도이고 도 4는 결합된 구조를 나타내는 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자는 액정패널(110)과 백라이트로 이루어진다. 액정패널(110)은 제1기판(101) 및 제2기판(103)과 그 사이의 액정층(도면표시하지 않음)으로 이루어져 외부로부터 신호가 인가됨에 따라 화상을 구현한다.

백라이트는 상기 액정패널(110)의 하부 측면에 배치되어 광을 발광하는 복수의 LED(Light Emitting Device;134)가 실장되는 LED기판(132)과, 상기 액정패널(110)의 하부에 배치되어 LED(134)에서 발광된 광을 인도하여 상기 액정패널(110)로 공급하는 도광판(150)과, 상기 액정패널(110)과 도광판(150) 사이에 구비되어 도광판(150)에서 인도되어 액정패널(110)로 공급되는 광을 확산하고 집광하는 확산시트(138a) 및 프리즘시트(138b,138c)로 이루어진 광학시트(138)와, 상기 도광판(150) 하부에 배치되어 도광판(150)의 하부로 인도되는 광을 반사시키는 반사판(136)으로 이루어진다.

상기 백라이트의 반사판(136), 도광판(150) 및 광학시트(138)는 하부커버(140)에 수납된 후, 하부커버(140)와 메인지지부(162)가 결합됨에 따라 조립된다.

상기 메인지지부(162)의 상부에는 액정패널(110)이 놓인다. 상기 메인지지부(162)는 사각형상으로 형성되어 액정패널(110)의 가장자리영역이 상기 메인지지부(162)에 놓이게 된다.

액정패널(110)의 상부 가장자리영역에는 상부커버(160)가 놓이며, 이 상부커버(160)가 하부커버(140) 및 메인지지부(162)와 결합됨으로써, 액정패널(110)과 백라이트가 조립되어 액정표시소자가 완성된다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(101)에는 종횡으로 배열되어 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인과 데이터라인이 형성되어 있으며, 각각의 화소영역에는 스위칭소자인 박막트랜지스터가 형성되고 상기 화소영역 위에는 형성된 화소전극이 형성된다. 또한, 상기 박막트랜지스터는 게이트라인과 접속되는 게이트전극, 상기 게이트전극 위에 비정질실리콘 등이 적층되어 형성되는 반도체층, 상기 반도체층 위에 형성되고 데이터라인 및 화소전극에 연결되는 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진다.

제2기판(102)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터, 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 제1기판(101) 및 제2기판(102)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 제1기판(101)과 제2기판(102)의 합착은 상기 제1기판(101) 또는 제2기판(102)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(101) 및 제2기판(102)에는 각각 제1편광판 및 제2편광판이 부착되어 액정패널(110)로 입력되고 출력되는 광을 편광시켜 화상을 구현한다.

도광판(150)은 LED(134)로부터 입력된 광을 액정패널(110)로 인도하기 위한 것으로, 도광판(150) 일측면으로 입사된 광이 도광판(150)의 상면 및 하면에서 반사되어 타측면까지 전파된 후, 도광판(150) 외부로 출력된다. 이때, 상기 도광판(150)은 직육면체로 이루어진다. 상기 도광판(150)의 하면에는 금속 등과 같이 반사율이 좋은 물질로 이루어진 제1패턴(152)이 형성된다. 상기 제1패턴(152)은 도광판(150)의 측면을 통해 LED(134)로부터 입사된 광이 하면으로 입사될 때 광을 도광판(150)의 상면으로 반사시켜 액정패널(110)로 반사시키기 위한 것으로, 설정된 폭 및 간격으로 원형이나 다각형상으로 형성된다.

또한, 도광판(150)의 상면에는 제2패턴(154)이 형성된다. 상기 제2패턴(154)은 도광판(137)의 상면으로 입사되는 광을 굴절시켜 도광판(150) 하면의 제1패턴(152)에서 반사된 광을 굴절시키기 위한 것으로서, 이러한 반사광의 굴절에 의해 하나의 제1패턴(152)에서 반사되어 입사되는 광이 인접하는 제1패턴(152)에서 반사되어 입사되는 광과 혼합되어 액정패널(110)에 균일한 광이 공급되는 것이다.

광학시트(138)는 도광판(150)에서 출력되는 광의 효율을 향상시켜 액정패널(110)로 공급된다. 상기 광학시트(138)는 도광판(150)에서 출력된 광을 확산시키는 확산시트(138a)와 상기 확산시트에 의해 확산된 광을 집광하여 액정패널(110)에 균일한 광이 공급되도록 하는 제1프리즘시트(138b) 및 제2프리즘시트(138c)로 이루어진다. 이때, 확산시트(138a)는 1매가 구비되지만 프리즘시트는 프리즘이 x,y-축방향으로 수직으로 교차하는 제1프리즘시트(138b) 및 제2프리즘시트(138c)를 구비하여 x,y-축 방향에서 광을 굴절시켜 광이 직진성을 향상시킨다.

상기 LED(134)로는 R(Red), G(Green), B(Blue)의 단색광을 발광하는 R, G, B LED 또는 백색광을 발광하는 LED소자가 사용될 수 있다.

단색광을 발광하는 LED가 배치되는 경우, R, G, B의 단색광 LED를 교대로 일정한 간격으로 배치하여 상기 LED로부터 발광하는 단색광을 백색광으로 혼합한 후 액정패널(110)로 공급하며, 백색광을 발광하는 LED소자를 구비하는 경우 복수의 LED소자를 일정 간격으로 배치하여 백색광을 액정패널(110)로 공급한다.

이때, 상기 백색광 LED소자는 청색을 발광하는 청색 LED와 청색의 단색광을 흡수하여 노란색 광을 발광하는 형광체로 구성되어, 청색 LED에서 출력되는 청색 단색광과 형광체에서 발광하는 노란색 단색광이 혼합되어 백색광으로 액정패널(110)에 공급된다. 도면에서는 상기 LED(134)가 도광판(150)의 일측면에 배치되어 있지만, 도광판(135)의 양측면에 배치될 수도 있다.

상기 LED(134)는 금속 또는 가요성 필름으로 이루어진 LED기판(132)에 실장된다. 상기 LED기판(132)은 상기 도광판(150)의 측면을 따라 배치되어 상기 도광판(150)의 측면과 마주하며, LED(134)가 상기 LED기판(132)에 실장되어 상기 도광판(150)의 측면을 통해 LED(134)의 광이 도광판(150)으로 입사된다.

상기 LED기판(132)의 단부에는 연성회로기판(133a)이 부착되어 연결되어 있으며 상기 연성회로기판(133a)의 단부에 와이어(133b)가 부착된다. 상기 연성회로기판(133a) 및 와이어(133b)는 LED기판(132)에 실장되는 LED(134)를 액정표시소자 외부의 구동회로부와 연결되어 외부의 신호가 LED콘트롤러에 신호 및 전력이 공급되며, 이 입력된 신호에 따라 LED콘트롤러가 LED(134)를 구동한다. 연성회로기판(133a)의 상면 또는/및 하면에는 신호배선이 형성되어 있으며 이 신호배선이 와이어(133b)와 전기적으로 접속되어 구동회로부의 신호가 와이어(133b)와 연성회로기판(133a)의 신호배선을 통해 LED기판(132)으로 입력된다.

한편, 본 발명에서 액정패널(110)에 광을 공급하는 광원으로서 LED(134)에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 광원으로서 LED(134)를 예시하여 설명하는 것은 설명의 편의를 위한 것이지, 본 발명의 광원이 LED(134)에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 광원으로서 CCFL(Cold Cathod Fluorescent Lamp)나 EFFL(External Electorde Fluorescent Lamp) 등과 같은 형광램프를 사용할 수도 있을 것이다. 이러한 형광램프를 사용하는 경우, LED기판(132)의 사용이 필요없게 되며, 도광판의 일측에 형광램프를 수납하는 램프하우징이 배치될 것이다. 이러한 램프하우징의 내부 표면에는 반사물질이 도포되어 형광램프로부터 방출된 광을 상기 도광판(150)의 측면으로 반사시켜 광효율을 향상시킨다.

메인지지부(162)는 상면이 액정패널(110)의 광학시트(138)의 가장자리 및 하부커버(140)의 측면을 감싸는 형태로 하부커버(140)와 결합된다. 상기 메인지지부(162)의 상면에는 액정패널(110)이 안착되며, 상기 액정패널(110)의 외곽영역을 상부커버(160)가 덮어 씌어 액정패널(110)과 백라이트가 조립된다.

상기 하부커버(140)는 반사판(136)의 하부에 위치하는 밑면과 상기 도광판(150)의 측면 및 LED기판(132)의 후면을 고정시키는 벽면으로 이루어지며, 반사층(136), 도광판(150), 광학시트(138) 등이 수납되어 백라이트가 조립된다. 또한, 하부커버(140)의 외부에는 외부구동부(도면표시하지 않음)가 구비되어 액정패널(110) 및 LED(134)에 신호를 인가한다.

상기 반사판(136)은 상기 도광판(150)의 하면뿐만 아니라 도광판(150)의 측면과 상면의 일부까지 연장된다. 즉, LED(134)가 배치된 측의 상기 반사판(136)은 LED(134)와 대응하는 영역이 제거되어 윈도우(136a)가 형성되며, LED(134)는 상기 윈도우(136a)에 배치된다.

이때, 반사판(136)이 도광판(150)의 측면 및 상면의 일부까지 연장되지 않고 단지 도광판(150)의 하부에만 배치되며, LED(134)는 내부에 반사물질이 도포된 별도의 하우징에 수납되어 도광판(150)의 일측에 배치될 수도 있을 것이다.

상기와 같은 구조의 액정표시소자에서는 하부커버(140)에 반사판(136), 도광판(150) 및 광학시트(138)가 위치하고 그 위에 메인지지부(162)가 배치되며, 상기 메인지지부(162) 위에 액정패널(110)이 배치된 후 상기 하부커버(140) 및 메인지지부(162)가 상부커버(160)와 체결됨으로써 조립된다.

상기한 바와 같은 구조의 액정표시소자에서는 상기 도광판(150)의 상면에 제2패턴(154)이 형성되므로, 하면에서 제1패턴(152)에 의해 반사되는 광이 상기 제2패턴(154)에서 굴절되어 인접하는 제2패턴(154)에서 굴절된 광과 혼합되어 액정패널(110)에는 항상 균일한 휘도의 광이 공급되는데, 이러한 도광판(150)을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 액정표시소자의 도광판(150)을 나타내는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 도광판(150)은 직사각형상으로 형성되어, 일측에 형성된 LED(134)로부터 도광판(150) 내부에 광이 입사되면, 입사된 광은 도광판(150) 내부의 상면 및 하면에서 반사되어 전파된다. 이때, 도광판(150)의 하면에는 제1패턴(152)이 형성되어 입사되는 광이 상기 제1패턴(152)에 반사된 후 상면으로 입사되면, 상기 반사된 광이 도광판(150)의 상면에 임계각 이상으로 입사되므로 반사된 광이 도광판(150)의 상면을 통해 액정패널(110)로 공급된다.

상기 도광판(150)은 주로 PMMA(Polymethylmethacrylate)과 같이 가시광선영역에서의 광투과율이 좋고 기계적특성 및 화학적 내성이 좋은 물질을 사용하며, 제1패턴(152)은 알루미늄과 같은 반사율이 좋은 금속으로 이루어진다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 제1패턴(152)은 도광판(150)의 하면에 원형 또는 다각형상으로 형성된다. 제1패턴(152)이 원형상으로 형성되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1패턴(152)의 직경은 약 1000-1400㎛로 형성하고 제1패턴(152) 사이의 간격은 약 30-400㎛의 간격으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 제1패턴(152)은 도광판(150)의 하면에 좌우로 정렬되게 형성될 수도 있지만, 불규칙하게 형성하는 것이 바람직하다.

도광판(150)의 상면에는 제2패턴(154)이 형성된다. 상기 제2패턴(154)은 도광판(150) 상면의 일측에서 타측으로 복수개 연장되어 형성되어 하면의 제1패턴(152)으로부터 반사되어 입사되는 광을 굴절시켜 액정패널(110)로 공급한다. 이때 상기 제2패턴(154)은 광투과율이 좋은 투명한 물질로 형성하는데, 도광판(150)의 형성물질과 다른 물질로 도광판(150)에 형성할 수도 있지만, 도광판(150)과 동일한 물질로 형성하는 것이 바람직할 것이다. 제2패턴(154)을 도광판(150)과 동일한 물질로 형성하는 경우, 도광판(150)을 사각형상으로 형성한 후, 상면의 일부를 식각함으로써 제2패턴(154)을 형성할 수 있다. 즉, 도광판(150)의 상면을 일정한 폭으로 일측에서 타측으로 길게 형성되는 복수의 홈을 형성함으로써 제2패턴(154)을 형성하는 것이다.

도 7a-도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 제2패턴(154)은 도광판(150)의 상면에 그 일측에서 타측으로 가로방향으로 복수개 형성될 수도 있고 세로방향으로 복수개 형성될 수도 있다. 또한, 도광판(150) 상면의 대각선방향으로 복수개 형성될 수도 있을 것이다.

한편, 제2패턴(154)은 편평한 도광판(150) 상면에 복수개의 홈을 형성함으로써 만들어진다는 점에서, 상기 제2패턴(154) 대신 도광판(150) 상면에 형성된 홈을 발명의 특징으로 간주할 수도 있을 것이다. 실질적으로, 도광판(150) 하면의 제1패턴(152)으로부터 반사된 광이 도광판(150) 상면의 홈(즉, 제2패턴과 제2패턴 사이의 영역)에 의해 굴절되므로, 도광판(154)의 상면에 제2패턴(154)이 형성되는 것이 아니라 도광판(154)의 상면에 일측에서 타측으로 연장되는 복수개의 홈이 형성된다고 본 발명의 특징을 정의할 수도 있을 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2패턴(154)은 하부의 폭이 약 100㎛, 상부의 폭이 약 70-80㎛, 높이가 약 10-15㎛로 형성된다. 도광판(150)의 상면에 복수의 홈이 형성된다는 관점에서 볼 때는 홈은 약 20-30㎛의 상부 폭 및 10-15㎛의 깊이로 도광판(150) 상면에 형성된다고 할 수도 있을 것이다.

상기와 같은 구성의 도광판(150)에서는 하면에 형성되는 제1패턴(152)의 크기에 비해 제2패턴(154)의 크기가 훨씬 작기 때문에, 복수의 제2패턴(154)에 하나의 제1패턴(152)이 대응된다. 따라서, 도광판(150)의 두께가 얇게 하여 제1패턴(152)에 의해 반사된 광이 도광판(150) 상면으로 출력되어 얼룩이 발생하는 경우에도, 복수의 제2패턴(154)에 의해 상면으로 입력되는 반사된 광이 굴절되어 도광판(150)의 상면에서 퍼지게 되어 액정패널(110)에는 균일한 휘도의 광이 공급되어 제1패턴(152)에 의한 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 도광판(150)의 상면에 제2패턴(154)을 형성함으로써 도광판(150)의 두께를 감소하는 경우에도 화면상에 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 8a-도 8c는 본 발명에 따른 액정표시소자에서의 화면을 나타내는 도면으로, 도 8a는 도광판(150)의 두께가 6.0T일 경우의 화면이고 도 8b는 도광판(150)의 두께가 3.5T일 경우의 화면이며, 도 8c는 도광판(150)의 두께가 2.0T일 경우의 화면을 나타내는 도면이다. 도 8a-도 8c에 도시된 바와 같이, 도광판(150)의 두께가 6.0T에서 2.0T로 감소하는 경우에도 화면상에는 도광판(150) 하면에 형성된 제1패턴(152)에 의한 얼룩이 발생하지 않게 된다.

이러한 본 발명의 화면을 도 2a-도 2c에 도시된 종래 액정표시소자에서의 도광판 두께를 감소시켰을 때의 화면과 비교하면, 종래 액정표시소자에서는 도광판(150)의 두께가 6.0T에서 2.0T로 감소하는 경우 점차 제1패턴(152)에 의한 얼룩이 화면상에 점차 강하게 나타나는데 반해, 도 8a-도 8c에 도시된 본 발명의 액정표시소자에서는 도광판(150)의 두께가 6.0T에서 2.0T로 감소하는 경우에도 화면상에 얼룩이 나타나지 않았다.

결국, 종래와는 달리 본 발명에서는 두께를 감소하여도 화면상에 얼룩이 발생하지 않게 되며, 더욱이 고가의 광학시트 없이도 도광판의 두께를 감소시켜도 화면상에 얼룩이 발생하지 않게 되므로 저가의 초박형의 액정표시소자의 제작이 가능하게 된다.

한편, 상술한 본 발명이 설명에서는 백라이트 및 액정표시소자를 특정한 구성으로 설명하고 있지만, 본 발명이 이러한 특정한 구성으로만 이루어지는 것은 아니다. 예를 들어, 상술한 설명에서는 도광판 상부에 특정 광학시트만이 배치되어 있지만, 필요에 따라 도광판 상부에는 다양한 광학시트를 배치할 수 있을 것이다. 또한, 액정패널도 특정 모드의 액정패널에만 한정되는 것이 아니라 가능한 다양한 모드의 액정패널에 적용될 수 있을 것이다. 그리고, 상술한 설명에서는 LED나 형광램프 등과 같은 광원이 도광판 일측에 배치되어 있지만, 상기 광원이 도광판 양측에 배치될 수도 있고 도광판의 하부에 배치될 수도 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 다른 예나 변형예는 본 발명의 기본적인 개념을 이용한 액정표시소자는 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구나 용이하게 창안할 수 있을 것이다.

110 : 액정패널 132 : LED
138 : 광학시트 150 : 도광판
152 : 반사패턴 154 : 홈

Claims

화상을 구현하는 액정패널;
상기 액정패널 하부에 배치되어 액정패널에 광을 공급하는 광원;
일측이 상기 광원과 대향하여 광원으로부터 입사된 광을 액정패널로 인도하는 도광판;
상기 도광판의 하면에 형성되어 광원으로부터 입사된 광을 반사시키는 복수의 제1패턴; 및
상기 액정패널과 대향하는 도광판의 상면에 상기 도광판과 일체로 형성되며, 상기 제1패턴에서 반사된 광을 굴절시키는 복수의 제2패턴으로 구성된 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 광원은 LED(Light Emitting Device)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 광원은 형광램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
액정패널에 광을 공급하는 광원;
상기 광원에서 발광된 광을 인도하여 액정패널로 공급하는 도광판;
상기 도광판의 하면에 형성되어 광원으로부터 입사된 광을 반사시키는 복수의 제1패턴; 및
상기 도광판의 상면에 상기 도광판과 일체로 형성되며, 상기 제1패턴에서 반사된 광을 굴절시키는 복수의 제2패턴으로 구성된 액정표시소자의 백라이트.
제4항에 있어서, 상기 도광판 상부에 배치되어 도광판에서 출사되는 광의 효율을 향상시키는 광학시트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 백라이트.
제5항에 있어서, 상기 광학시트는,
상기 도광판에서 출사되는 광을 확산시트는 확산시트; 및
확산시트에 의해 확산된 광을 집광시키는 프리즘시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 백라이트.
제4항에 있어서, 상기 제2패턴은 도광판의 일측에서 타측으로 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 백라이트.
제4항에 있어서, 상기 제1패턴의 직경이 1000-1400㎛이고 간격이 30-400㎛인 원형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 백라이트.
제4항에 있어서, 상기 제2패턴은 하부의 폭이 약 100㎛, 상부의 폭이 약 70-80㎛, 높이가 약 10-15㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 백라이트.
입사되는 광을 인도하는 본체;
며, 하면에 형성되어 광원으로부터 입사된 광을 반사시키는 복수의 반사패턴; 및
상기 도광판의 상면에 형성되어 패턴에서 반사된 광을 굴절시키는 복수의 홈으로 구성된 도광판.
제10항에 있어서, 상기 반사패턴은 원형 또는 다각형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 도광판.
제10항에 있어서, 상기 반사패턴은 하면에 불규칙하게 배열되는 것을 특징으로 하는 도광판.
제11항에 있어서, 원형의 반사패턴은 직경이 1000-1400㎛이고 간격이 30-400㎛인 것을 특징으로 하는 도광판.
제10항에 있어서, 상기 홈은 20-30㎛의 상부 폭 및 10-15㎛의 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.