KR20120135651A - 도광판 및 이를 포함한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도광판 및 이를 포함한 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 도광판은 적어도 하나의 LED가 삽입되기 위한 LED홈과 이에 대응되는 적어도 하나의 확산홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명에 따르면, 탑뷰 방식의 LED로부터 출사되는 빛이 보다 넓고 균일하게 확산될 수 있게 된다.
이를 통해, LED의 수를 줄이면서 반사판과 확산판 사이에 빛 균일도를 위해 필요하던 간격을 줄여 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.

Description

도광판 및 이를 포함한 액정표시장치{LIGHT GUIDE PANEL AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 도광판 및 이를 포함한 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 LED의 출사광 분포를 개선하는 도광판 및 이를 포함한 액정표시장치에 관한 것이다.
동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD)는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
하지만 액정패널은 자체 발광요소를 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원(光源)이 내장된 백라이트(backlight) 유닛이 배치된다.
이러한, 백라이트 유닛의 광원으로는 통상 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)나 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp:EEFL)와 같은 형광램프가 많이 사용된다.
그러나, 최근 액정표시장치의 박형화, 경량화 추세에 따라 소비전력, 무게, 휘도 등에서 장점을 가지는 발광다이오드(Light Emitting Diode:LED, 이하 LED 라 함)가 형광램프를 대체해 가고 있다.
한편, 이러한 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Type)과 측면형(Edge Type)으로 구분되는데, 직하형 방식의 백라이트 유닛은 광원을 액정패널 하부에 배치함으로써 광원으로부터 출사되는 빛을 직접적으로 액정패널에 공급하는 방식이고, 측면형 방식의 백라이트 유닛은 액정패널 하부에 도광판을 배치하고, 광원을 도광판의 적어도 일측면에 배치함으로써 도광판에서의 굴절 및 반사를 이용하여 광원으로부터 출사되는 빛을 간접적으로 액정패널에 공급하는 방식이다.
이때, 측면형 방식의 백라이트 유닛은 직하형 방식의 백라이트 유닛에 비해 제작이 용이하며, 박형으로 무게가 가벼운 이점을 갖는다.
한편, 최근 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터는 물론 데스크톱 컴퓨터 모니터 및 벽걸이형 텔레비전 등 그 사용영역이 점차 넓어지고 있는 추세로, 넓은 디스플레이 면적을 가지면서도 박형의 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한 보다 생동감 있는 영상 표현을 위해 다수의 LED를 순차적으로 온/오프(on/off) 구동시켜, 액정패널의 특정영역 별로 빛을 공급하는 백라이트 분할구동(local dimming) 방식을 구현할 수 있는 액정표시장치에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
상기 백라이트 분할구동은 직하형 방식의 액정표시장치에 많이 적용되고 있는데, 직하형 액정표시장치는 다수의 LED가 액정패널의 하부에 배치됨으로써 다수의 LED와 이의 상부로 위치되는 확산판 간에 빛의 균일도를 위한 간격을 필요로 하기 때문에 측면형 액정표시장치에 비해 두꺼워 박형의 액정표시장치를 구현하는데 문제점이 있다.
이러한 문제점은 직하형 액정표시장치에 포함되는 LED의 수를 증가시켜 빛의균일도를 위한 간격을 줄임으로써 해결할 수 있으나, LED의 수 증가로 인해 액정표시장치의 제작비용이 증대되는 문제점이 있다.
이에 따라 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 액정패널의 하부에 위치되는 다수의 LED 각각으로부터 출사되는 빛의 휘도를 향상시키면서 빛을 넓고 균일하게 확산할 수 있는 도광판을 구성요소로 포함시킴으로써 LED의 수를 줄이고 나아가 전체 두께를 줄이면서 로컬디밍 기술을 적용할 수 있도록 하는 도광판 및 이를 포함한 액정표시장치를 제공하는데 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 다수의 LED가 LED인쇄회로기판에 장착됨으로써 이루어지는 적어도 하나의 LED어셈블리와, 상기 LED인쇄회로기판의 상부로 위치되는 반사판과, 상기 다수의 LED와 상기 반사판의 상부로 위치되는 적어도 하나의 도광판과; 상기 도광판의 상부에 위치하는 확산판 및 상기 확산판의 상부에 위치하는 다수의 광학시트들을 포함하는 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛의 상부에 위치하는 액정패널을 포함하고, 상기 적어도 하나의 도광판은 제1면에 형성되는 LED홈과, 상기 LED홈에 대응되어 상기 제1면에 대응되는 제2면에 형성되며, 상기 LED홈의 중심에서 상기 LED에 대해 상방향으로 형성되는 곡면이 좌우 대칭을 이루는 확산홈을 포함한다.
상기 LED홈과 상기 확산홈 각각은 상기 다수의 LED에 대응되는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 LED홈과 상기 확산홈 각각은 상기 다수의 LED 각각에 대응되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2면에는 반사패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 반사패턴은 상기 다수의 LED홈을 제외한 상기 제2면의 표면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사패턴은 상기 LED로부터 멀어질수록 패턴의 밀도가 점차 증가되는 것을 특징으로 한다.
상기 LED홈의 전면은 오목한 곡면, 볼록한 곡면 및 평평한 면 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 다수의 LED 각각은 상기 도광판의 상부를 향해 빛을 출사하는 탑뷰(top-view) LED인 것을 특징으로 한다.
상기 다수의 광학시트들은 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 및 이중휘도향상필름(Dual Brightness Enhancement Film:DBEF) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 도광판은, LED에 대응되어 제1면에 형성되는 LED홈과; 상기 LED홈에 대응되어 상기 제1면에 대응되는 제2면에 형성되는 확산홈을 포함하고, 상기 확산홈은 상기 LED홈의 중심에서 상기 LED에 대해 상방향으로 형성되는곡면이 좌우 대칭을 이루는 것을 특징으로 한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 적어도 하나의 LED가 삽입되기 위한 적어도 하나의 LED홈과 이에 대응되는 적어도 하나의 확산홈이 형성된 도광판을 적용함으로써 LED로부터 출사되는 빛이 도광판에 의해 전반사 및 굴절되어 보다 넓고 균일하게 확산될 수 있게 된다.
이와 같이, LED로부터 출사되는 광이 넓게 확산되어 액정패널로 입사되어 화면에 골고루 분포됨에 따라 반사판과 확산판 사이에 광 균일도를 위해 필요하던 간격이 필요 없어지므로 박형의 액정표시장치를 제작할 수 있게 된다.
그리고, LED의 수를 줄여 부품비용을 줄이고, 나아가 액정표시장치의 제작비용을 절감할 수 있게 된다.
또한, 도광판 별로 분할하여 백라이트 분할구동을 함으로써 액정패널의 특정영역에만 빛을 공급할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치모듈에 대한 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도광판과 이의 배면에 위치된LED를 도시한 단면도.
도 3a는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 도광판의 배면을 보여주는 배면 사시도.
도 3b는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 도광판의 전면을 보여주는 전면 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 도광판 내부에서의 빛의 진행 방향을 개략적으로 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 도광판의 전면을 보여주는 전면 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 도광판과 이의 배면에 위치된 LED를 도시한 분해 사시도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치모듈에 대한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 액정표시장치모듈(100)은 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.
먼저 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)을 포함한다.
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 않았지만 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(112)의 내면에는, 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.
그리고 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는, 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며, 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다.
그리고, 상기 제 1 기판(112) 또는 제 2 기판(114)에는 화소전극에 대응되는 투명 공통전극이 마련될 수 있다.
제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 제1 및 제2편광판(119a, 119b)이 각각 부착된다.
또한, 이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나, 테이프케리어패키지(Tape Carrier Package:TCP) 같은 연결부재(미도시)를 매개로 인쇄회로기판(미도시)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 커버버툼(150) 배면으로 적절하게 젖혀 밀착될 수 있다.
이에 상술한 구조의 액정패널(110)은, 상기 인쇄회로기판(미도시)을 통해 전달되는 게이트구동회로의 온 또는 오프 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터 구동회로의 신호전압이 데이터라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.
이러한 액정패널(110)의 배면에는, 투과율의 차이를 화상으로 표시할 수 있도록 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
백라이트 유닛(120)은 LED어셈블리(129)와, 반사판(122)과, 도광판(123)과, 확산판(124) 그리고 다수의 광학시트들(126)을 포함한다.
상기 LED어셈블리(129)는 다수의 LED(129a)가 일정간격 이격되어 LED인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB)(129b)에 장착됨으로써 이루어지며, 이러한 LED어셈블리(129)는 커버버툼(150) 상에 위치된다.
여기서, 다수의 LED(129a)가 장착되는 LED인쇄회로기판(129b)은 방열기능을 구비한 메탈코어인쇄회로기판(Metal Core Printed Circuit Board)에 해당될 수 있으며, 이러한 메탈코어인쇄회로기판의 배면에는 방열판(미도시)이 더 구비되어 다수의 LED(129a)각각으로부터 발생되는 열이 보다 빨리 외부로 방출되도록 할 수 있다.
그리고 LED인쇄회로기판(129b)의 상부로는 다수의 LED(129a) 각각으로부터 출사되는 빛 중 커버버툼(150)으로 향하는 일부 빛을 액정패널(110)쪽으로 반사시키는 반사판(122)이 위치된다.
상기 반사판(122)은 백색 또는 은색의 판으로 형성되며, 이러한 반사판(122)에는 다수의 LED(129a) 각각에 대응되어 다수의 LED(129a) 각각이 통과할 수 있는 다수의 반사관통홀이 형성된다.
이에 따라 다수의 반사관통홀 각각을 통해 다수의 LED(129a) 각각이 통과하여 노출되게 됨으로써 LED인쇄회로기판(129b)의 상부로 반사판(122)이 위치되게 된다.
그리고, 이러한 반사판(122)과 다수의 LED(129a) 각각의 상부로 도광판(123)이 위치되는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판(123)은 배면에 다수의 LED(129a) 각각에 대응되는 다수의 LED홈(212)을 구비하고, 전면에 다수의 LED홈(212) 각각에 대응되는 다수의 확산홈(222)을 구비한다. 여기서 상기 도광판(123)은 다수가 나란히, 적어도 하나의 행과 열에 배열되어 연결됨으로써 이루어질 수 있다. 이에 대해서는, 차후에 상세히 설명한다.
상기 다수의 LED홈(212) 각각은 이에 삽입된 다수의 LED(129a) 각각으로부터 출사되는 빛이 입사되기 위한 것이며, 다수의 확산홈(222) 각각은 다수의 LED홈(212) 각각을 통해 입사된 빛을 전반사 및 굴절시켜 확산시키기 위한 것이다.
이를 설명하면, 다수의 LED(129a) 각각으로부터 출사되는 빛은 이에 대응되는 상기 다수의 LED홈(212) 각각을 통해 도광판(200)으로 입사되는데, 이와 같이 입사된 빛의 일부는 다수의 확산홈(222) 각각을 통해 전반사되어 도광판(123) 내를 진행하면서 확산된다. 그리고, 일부 빛은 다수의 확산홈(222) 각각을 통해 굴절되어 도광판(123) 외부로 출사되며, 일부 빛은 도광판(123)의 전면을 통해 전반사되거나, 또는 굴절되어 외부로 출사되게 된다. 이에 대한 설명은 차후에 보다 상세히 설명한다.
이에 따라, 다수의 LED(129a) 각각으로부터 출사되는 빛은 다수의 LED(129a) 의 상부에 위치된 도광판(123)에 의해 굴절 및 전반사되어 도광판(123) 내를 진행하면서 넓고 균일하게 확산되게 된다.
이와 같이 다수의 LED(129a) 각각의 상부로, 다수의 LED(129a) 각각으로부터 출사되는 빛을 넓고 균일하게 확산시키는 도광판(123)이 위치됨으로써, 다수의 LED(129a) 각각의 이격 간격을 넓힐 수 있게 되며, 이에 따라 LED의 전체 수를 줄일 수 있게 된다.
또한, 다수의 LED(129a) 각각으로부터 출사되는 빛의 균일도를 위해 종래 필요하던 간격이 필요 없어지므로 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.
그리고 이러한 도광판(123)의 상부로 빛을 확산시키는 확산판(124)이 안착되고, 상기 확산판(124)의 상부에는 다수의 광학시트들(126)이 개재된다.
여기서, 다수의 광학시트들(126)은 확산시트와 다수의 집광시트 등을 포함하며, 휘도를 높일 수 있는 DBEF(dual brightness enhancement film)라 불리는 이중휘도향상필름 등 각종 기능성 시트가 포함되어 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛의 휘도를 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 다수의 LED(129a) 각각으로부터 출사된 빛은 반사판(121)과, 도광판(123)과, 확산판(124) 그리고 다수의 광학시트들(126)에 의해 액정패널(110)로 입사되고, 이를 이용하여 액정패널(110)은 균일한 고휘도 화상을 외부로 표시하게 된다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이 ㄱ형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(140)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.
또한, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치모듈(100) 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은, 사각모양의 하나의 판 형상으로 이의 적어도 일 가장자리가 비스듬하게 절곡 상승되어 그 내부로 백라이트 유닛(120)이 안착될 수 있는 소정공간을 형성할 수 있다.
이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 서포트메인(130)이 탑커버(140) 및 커버버툼(150)과 결합된다.
여기서, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑 케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버라 일컬어지기도 한다.
이렇게 모듈화된 액정표시장치모듈(100)은 LED 어셈블리(129)별 또는 소정 개수의 LED(129a)별로 나뉘어 분할 구동을 수행할 수 있는데, LED어셈블리(129) 또는 각각의 LED(129a)를 순차적으로 온/오프(on/off) 구동시켜 백라이트 분할 구동을 구현함으로써 보다 생동감 있는 영상 표현을 할 수 있다.
특히, 다수의 LED(129a)를 통해 영역 별로 백라이트 분할 구동을 하여 각 영역 별로 발광된 빛만을 액정패널(110)의 특정영역에 공급함으로써 액정패널(110)이 구현하는 영상에서 밝은 영상을 더 밝게 해주거나 어두운 영상을 더 어둡게 해 줄 수 있다. 이에 따라, 콘트라스트비(contrast ratio)를 향상시킬 수 있어 생동감 있는 영상을 구현할 수 있게 된다.
또한, 영상에 맞는 밝기를 조정할 수 있어, 전체적으로 어두운 밝기를 갖는 영상은 어두운 밝기의 광을 갖도록 발기를 조정함으로써, 백라이트 유닛(120)의 소비전력을 감소시킬 수도 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 도광판을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도광판과 이의 배면에 위치된LED를 도시한 단면도이고, 도 3a는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 도광판의 배면을 보여주는 배면 사시도이며, 도 3b는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 도광판의 전면을 보여주는 전면 사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 도광판 내부에서의 빛의 진행 방향을 개략적으로 보여주는 도면으로, 도 1을 참조한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 도광판(200)은 배면에 LED홈(212)이 형성된 반사부(210)와, 전면에 확산홈(222)이 형성된 출사부(220)와, 그리고 반사부(210)와 출사부(220)를 연결하고 서로 마주대하는 측부(230) 네 개를 가지는 사각판 형상으로 이루어진다.
이러한 도광판(200)은 탑뷰(top-view) 방식의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 전반사 및 굴절되도록 하여 빛이 보다 넓게 확산될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 표면실장형 LED는 LED로부터 출사되는 빛의 방향에 따라 탑뷰(top-view) 방식과 사이드뷰(side-view) 방식으로 구분되는데, 탑뷰 방식의 LED(129a)는 빛이 LED(129a)의 전면을 향해 출사되는 방식이고, 사이드뷰 방식의 LED는 빛이 LED의 측면을 향해 출사되는 방식이다.
이때, 사이드뷰 방식의 LED는 빛이 LED의 측면을 향해 출사됨에 따라 금속판을 금형으로 가공하여 전극을 분리시키고 수지를 사출하여 구조물을 형성한 후 금속판을 절곡하여 전극부를 형성하기 때문에 노출되는 금속면이 적어 열 방출 효과가 탑뷰 방식에 비해 떨어진다.
따라서, 본 발명에서는 열 방출이 보다 용이한 탑뷰 방식의 LED(129a; 이하에서는 LED라 함)를 사용한다.
도광판(200)의 반사부(210)에는 적어도 하나의 LED(129a)에 대응되는 적어도 하나의 LED홈(212)이 형성된다. 즉, LED홈(212)은 LED(129a)의 위치와 개수에 대응된다.
그리고 상기 LED홈(212)은 LED(129a)가 삽입될 수 있도록 배면이 개방되어 전면(212a)과, 이와 연결되고 서로 마주대하는 네 개의 측면(212b)으로 이루어진다.
이러한 LED홈(212)의 전면(212a)과 측면(212b) 각각은 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 입사되는 입사면에 해당된다.
이때, LED홈(212)의 전면(212a)은 LED의 종류 및 다수의 광학시트들(도 1의 126)의 종류 등에 따라 오목한 곡면, 볼록한 곡면 또는 평평한 면으로 형성될 수 있다.
그리고, LED홈(212)의 측면(212b)은 LED(129a)로부터 출사되는 빛을 소정 각도 하향 편향되도록 굴절시켜 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 도광판(200) 내부를 따라 넓게 확산될 수 있도록 한다.
한편, 도광판(200)의 반사부(210)에는 반사패턴(214)이 형성되는데, 상기 반사패턴(214)은 LED홈(210)을 구성하는 표면, 즉 전면(212a)과 측면(212b)을 제외한 반사부(210)에 형성된다.
이러한, 반사패턴(214)은 도광판(200) 내부로 입사된 빛을 굴절시켜 빛이 도광판(200)의 측부(230)로 확산되도록 가이드하는 역할을 한다.
상기 반사패턴(214)은, 도 3a에 도시된 바와 같이 반사부(210)에 원형 또는 타원형(elliptical)으로 음각되어 형성되는데, 광원인 LED(129a)로부터 멀어질수록 패턴의 개수가 점차 증가되어 패턴의 밀도가 점차 증가되는 것을 특징으로 한다. 이때, 원형 또는 타원형 패턴(214)의 크기를 점차 크게 하여 밀도를 점차 증가시킬 수도 있다.
이와 같이 패턴의 분포가 조밀할수록, 또는 패턴의 크기가 클수록 이러한 패턴과 마주보는 출사부(220)로 반사되는 빛의 양이 많아져 출사부(220)를 통해 출사되는 빛의 휘도가 향상되게 된다.
여기서 도면에 도시하지는 않았으나, 반사패턴(214)은 반사부(210)의 바깥쪽으로 돌출되는 타원형으로 형성될 수도 있으며, 타원형에 한정되지 않고 다각형 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성될 수 있다.
한편 도광판(200)의 출사부(220)에는 적어도 하나의 LED홈(212)에 대응되는 적어도 하나의 확산홈(222)이 형성된다.
상기 확산홈(222)은 LED홈(212)에 대응되는 중심에서 LED(129a)에 대해 상방향으로 형성되는 제1곡률을 가지는 볼록 곡면으로 이루어져 좌우 대칭을 이루며 깔때기 형상으로 형성됨으로써, 도 3b에 도시된 바와 같이 상부에서 보면 중심을 기준으로 가운데가 음푹 들어간 원형 형상이 된다.
이러한, 확산홈(222)은 LED(129a)로부터 출사되어 LED홈(212)의 전면(212a)을 통해 입사되는 빛을 전반사 및 굴절시켜 확산시키는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 확산홈(222)은 LED홈(212)의 위치와 개수에 대응되도록 형성되어 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 광축에 수직한 방향으로 확산되도록 빛을 가이드하는 역할을 한다.
이러한 확산홈(222)의 양 끝단은 상기 도광판(200)의 출사부(220)와 완만한 곡면으로 연결되어 빛이 급격한 각도로 굴절되는 것을 방지한다.
이에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, LED(129a)로부터 출사된 빛의 일부는 LED홈(212)의 전면(212a)을 통해 입사되는데, 이렇게 입사된 빛의 일부는 확산홈(222)을 통해 전반사되어 도광판(200) 내를 진행하면서 확산되고, 일부는 확산홈(222)을 통해 굴절되어 도광판(200)의 외부로 출사되게 된다.
그리고, LED(129a)로부터 출사된 빛의 일부는 LED홈(212)의 측면(212b)을 통해 입사되는데, 이렇게 입사된 빛의 일부는 도광판(200)의 출사부(222)를 통해 전반사되고, 일부는 굴절되어 도광판(200)의 외부로 출사되게 된다. 이때, LED(129a)로부터 출사되어 LED홈(212)의 측면(212b)을 통해 입사된 빛은 소정 각도 굴절되어 하향 편향될 수 있다.
전술한 바와 같이, 도광판(200)은 LED홈(212)과 확산홈(222)을 구비함으로써 LED(129a)로부터 출사된 빛을 보다 넓고 균일하게 확산시키며, 특히 정면방향으로 출사되어 LED홈(212)의 전면을 통해 입사된 세기가 강한 빛을 넓고 균일하게 확산시키게 된다.
이러한 도광판(200)은 다수개가 연결되어 액정표시장치(도 1의 100)에 적용될 수 있는데, m개의 행, n개의 열, 또는 m개의 행과 n개의 열로 이루어지는 매트릭스 구조로 동일한 평면상에 배열되어 연결됨으로써 도광판(도 1의 123)을 이룰 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 도광판의 다른 예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 도광판의 상부를 보여주는 전면 사시도로, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하며 설명의 편의를 위해 동일한 구성에 대해 동일 부호를 사용한다. 여기서, 도광판은 도 2, 도 3a 및 도 3b의 도광판과 동일한 사이즈일 경우로 가정한다.
LED홈(212)과 확산홈(222)은 LED(129a)에 대응되어 형성되는 것으로 LED(129a)의 위치와 개수에 대응되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
예를 들어 5개의 LED(129a)를 사용할 경우, 5개의 LED(129a)가 삽입되기 위한 5개의 LED홈(212)이 도광판(123)의 하부에 일정간격 이격되어 형성되고, 5개의 LED홈(212) 각각에 대응되는 5개의 확산홈(222)이, 도 5에 도시된 바와 같이 도광판(123)의 출사부(220)에 해당되는 전면에 형성된다.
그리고, 마찬가지로 도광판(200)은 다수개가 연결되어 액정표시장치(도 1의 100)에 적용될 수 있는데, m개의 행, n개의 열, 또는 m개의 행과 n개의 열로 이루어지는 매트릭스 구조로 동일한 평면상에 배열되어 연결됨으로써 도광판(도 1의 123)을 이룰 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 도광판과 이의 배면에 위치된 LED를 도시한 분해 사시도로, 도 1을 참조한다. 여기서, 도 6의 도광판 단면 구조는 도 2의 도광판과 동일하고, 각 구성요소도 동일한 역할을 수행하므로 동일 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 도광판(300)은 다수의 LED(129a)에 대응되는 LED홈(312)이 형성된 반사부(310)와, LED홈(312)에 대응되는 확산홈(322)이 형성된 출사부(320)와, 그리고 반사부(310)와 출사부(320)를 연결하고 서로 마주대하는 측부(330) 네 개를 가지는 사각판 형상으로 이루어진다.
이러한 도광판(300)은 탑뷰(top-view) 방식의 다수의 LED(129a) 각각으로부터 출사되는 빛이 전반사 및 굴절되도록 하여 빛이 보다 넓게 확산될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
도광판(300)의 반사부(310)에는 다수의 LED(129a)에 대응되는 LED홈(312)이 가로 또는 세로방향을 따라 형성된다. 이때, 다수의 LED(129a)는 LED어셈블리(129)에 포함되는 것으로, LED어셈블리(129)는 다수의 LED(129a)가 LED인쇄회로기판(129b)에 일정간격 이격되어 삽입됨으로써 이루어진다.
그리고, 도광판(300)의 반사부(310)에는 반사패턴(314)이 형성되는데, 상기 반사패턴(314)은 LED홈(310)을 제외한 반사부(310)의 표면에 형성된다.
이러한, 반사패턴(314)은 도광판(300) 내부로 입사된 빛을 굴절시켜 빛이 도광판(300)의 측부(330)로 확산되도록 가이드하는 역할을 한다.
상기 반사패턴(314)은, 도면에 도시된 원형 패턴에 한정되지 않고, 타원형(elliptical) 패턴, 다각형 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성될 수 있다.
특히, 반사패턴(314)은 광원인 LED(129a)로부터 멀어질수록 패턴의 개수가 점차 증가되어 패턴의 밀도가 점차 증가되는 것을 특징으로 한다. 이때, 패턴의 크기를 점차 크게 하여 밀도를 점차 증가시킬 수도 있다.
이와 같이 패턴의 분포가 조밀할수록, 또는 패턴의 크기가 클수록 이러한 패턴과 마주보는 출사부(320)로 반사되는 빛의 양이 많아져 출사부(320)를 통해 출사되는 빛의 휘도가 향상되게 된다.
한편 도광판(300)의 출사부(320)에는 가로 또는 세로방향을 따라 형성된 LED홈(312)에 대응되는 확산홈(322)이 형성된다.
상기 확산홈(322)은 LED홈(312)에 대응되는 중심에서 LED(129a)에 대해 상방향으로 형성되는 제1곡률을 가지는 볼록 곡면이 좌우 대칭을 이루며 V홈 형상으로 가로 또는 세로방향을 따라 형성된다.
이러한, 확산홈(322)은 LED(129a)로부터 출사되어 LED홈(312)을 통해 입사되는 빛을 전반사 및 굴절시켜 확산시켜, 빛이 광축에 수직한 방향으로 확산되도록 빛을 가이드하는 역할을 한다.
이러한 확산홈(322)의 양 끝단은 상기 도광판(300)의 출사부(320)와 완만한 곡면으로 연결되어 빛이 급격한 각도로 굴절되는 것을 방지한다.
이에 따라 LED(129a)로부터 출사된 빛의 일부는 LED홈(312)을 통해 입사되는데, 이렇게 입사된 빛의 일부는 확산홈(322)을 통해 전반사되어 도광판(300) 내를 진행하면서 확산되고, 일부는 확산홈(322)을 통해 굴절되어 도광판(300)의 외부로 출사되게 된다.
그리고, LED홈(312)을 통해 입사된 빛의 일부는 도광판(300)의 출사부(322)를 통해 전반사되고, 일부는 굴절되어 도광판(300)의 외부로 출사되게 된다.
전술한 바와 같이, 도광판(300)은 다수의 LED(129a)에 대응되는 LED홈(312)과 확산홈(322)을 구비함으로써 LED(129a)로부터 출사된 빛을 보다 넓고 균일하게 확산시키며, 특히 정면방향으로 출사되어 LED홈(312)을 통해 입사된 세기가 강한 빛을 넓고 균일하게 확산시키게 된다.
이러한 도광판(300)은 다수개가 연결되어 액정표시장치(도 1의 100)에 적용될 수 있는데, m개의 행, n개의 열, 또는 m개의 행과 n개의 열로 이루어지는 매트릭스 구조로 동일한 평면상에 배열되어 연결됨으로써 도광판(도 1의 123)을 이룰 수 있다.
이때, 커버버툼(도 1의 150) 상에는 다수의 어셈블리(129)가 배열되고, 이의 상부로 다수의 어셈블리(129) 각각에 대응되는 다수의 도광판(300)이 위치되게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 도광판은 다수의 LED에 대응되는 LED홈과 확산홈을 각각 구비하거나, 또는 다수의 LED 각각에 대응되는 다수의 LED홈과 다수의 확산홈을 구비할 수 있다.
이와 같이, LED홈과 확산홈이 형성된 도광판을 적용하면, 탑뷰 방식의 LED로부터 출사되는 빛이 도광판에서의 굴절 및 전반사에 의해 보다 넓고 균일하게 확산됨으로써 액정패널은 균일한 고휘도 화상을 외부로 표시할 수 있게 된다.
이와 같이, 휘도가 증가됨에 따라 LED의 전체 수를 줄일 수 있게 되고, LED로부터 출사되는 빛의 균일도를 위해 필요하던 간격이 필요 없어지므로 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있게 된다.
또한, 도광판 별로 분할하여 백라이트 분할 구동을 함으로써 각 도광판 별로 발광된 빛만을 액정패널의 특정영역에 공급할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
200: 도광판 210: 반사부
212: LED홈 214: 반사패턴
220: 출사부 222: 확산홈
230: 측부

Claims (16)

  1. 다수의 LED가 LED인쇄회로기판에 장착됨으로써 이루어지는 적어도 하나의 LED어셈블리와, 상기 LED인쇄회로기판의 상부로 위치되는 반사판과, 상기 다수의 LED와 상기 반사판의 상부로 위치되는 적어도 하나의 도광판과; 상기 도광판의 상부에 위치하는 확산판 및 상기 확산판의 상부에 위치하는 다수의 광학시트들을 포함하는 백라이트 유닛과;
    상기 백라이트 유닛의 상부에 위치하는 액정패널을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 도광판은
    제1면에 형성되는 LED홈과, 상기 LED홈에 대응되어 상기 제1면에 대응되는 제2면에 형성되며, 상기 LED홈의 중심에서 상기 LED에 대해 상방향으로 형성되는 곡면이 좌우 대칭을 이루는 확산홈
    을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LED홈과 상기 확산홈 각각은
    상기 다수의 LED에 대응되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 LED홈과 상기 확산홈 각각은
    상기 다수의 LED 각각에 대응되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2면에는
    반사패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 반사패턴은
    상기 다수의 LED홈을 제외한 상기 제2면의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 반사패턴은
    상기 LED로부터 멀어질수록 패턴의 밀도가 점차 증가되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 LED홈의 전면은
    오목한 곡면, 볼록한 곡면 및 평평한 면 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 LED 각각은
    상기 도광판의 상부를 향해 빛을 출사하는 탑뷰(top-view) LED인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 광학시트들은
    확산시트와 적어도 하나의 집광시트 및 이중휘도향상필름(Dual Brightness Enhancement Film:DBEF) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. LED에 대응되어 제1면에 형성되는 LED홈과;
    상기 LED홈에 대응되어 상기 제1면에 대응되는 제2면에 형성되는 확산홈을 포함하고,
    상기 확산홈은 상기 LED홈의 중심에서 상기 LED에 대해 상방향으로 형성되는곡면이 좌우 대칭을 이루는 도광판.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 LED홈과 상기 확산홈 각각은
    다수의 상기 LED에 대응되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 LED홈과 상기 확산홈 각각은
    다수의 상기 LED 각각에 대응되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 제2면에는
    반사패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 도광판.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 반사패턴은
    상기 다수의 LED홈을 제외한 상기 제2면의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 반사패턴은
    상기 LED로부터 멀어질수록 패턴의 밀도가 점차 증가되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 LED홈의 전면은
    오목한 곡면, 볼록한 곡면 및 평평한 면 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
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