KR20140047903A - 표시 장치용 백라이트 유닛 및 그 구동 방법 - Google Patents

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박영민
김경민
김영천
신정훈
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 표시 장치용 백라이트 유닛 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛은 광원 모듈, 상기 광원 모듈로부터 입사된 빛을 정면으로 유도하는 도광판, 그리고 상기 광원 모듈과 상기 도광판의 측면 사이에 위치하며 상기 광원 모듈로부터 입사된 빛의 광 지향각을 다르게 조절할 수 있는 광 지향각 조절 시트를 포함한다.

Description

표시 장치용 백라이트 유닛 및 그 구동 방법{BACKLIGHT UNIT FOR DISPLAY DEVICE AND OPERATNIG METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치용 백라이트 유닛 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 광 지향각을 조절할 수 있는 표시 장치용 백라이트 유닛 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 표시 장치는 영상을 표시하는 복수의 화소 및 화소에 구동 신호를 전달하기 위한 신호선이 형성되어 있는 표시판과 복수의 화소를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하는 구동부를 포함한다.
표시판은 영상을 표시하는 영역인 표시 영역과 영상을 표시하지 않는 비표시 영역을 포함하며, 비표시 영역은 표시 영역 주변의 주변 영역을 포함한다. 복수의 화소 및 신호선은 표시 영역에 위치할 수 있으며, 신호선의 끝 부분은 주변 영역으로 연장될 수 있다.
구동부는 화소에 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부 및 데이터 전압의 전달을 제어하는 게이트 신호를 인가하는 게이트 구동부를 포함한다. 이러한 게이트 구동부 및 데이터 구동부는 칩(chip) 형태로 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB) 또는 가요성 인쇄 회로막 등에 실장하여 표시판과 연결하거나 구동부 칩을 표시판에 직접 실장할 수 있다.
표시 장치에는 발광 다이오드 표시 장치(light emitting diode display, LED), 전계 발광 표시 장치(field emission display, FED), 진공 형광 표시 장치(vacuum fluorescent display, VFD), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel, PDP) 등과 같이 스스로 발광하는 자체 발광형 표시 장치와 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCE), 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등과 같이 스스로 발광하지 못하고 광원을 필요로 하는 수광형 표시 장치가 있다.
수광형 표시 장치 중 별도의 광원을 포함하는 표시 장치는 투과형일 수 있으며, 이러한 투과형 표시 장치는 영상을 표시하는 표시판과 표시판에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛은 빛을 발생하는 광원 모듈 및 여러 광학 시트 등을 포함한다. 광원 모듈은 적어도 하나의 광원(또는 발광체라 함)을 포함할 수 있다. 광원의 예로는 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp, CCFL), 평판 형광 램프(flat fluorescent lamp, FFL, 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 등이 있다. 최근에는 소비 전력이 적고 발열량도 적은 발광 다이오드를 광원으로 자주 사용한다.
백라이트 유닛은 표시판의 후면에 균일하게 빛을 조사할 수 있어야 하는데, 백라이트 유닛에서 광원 모듈의 위치에 따라 직하형 백라이트 유닛, 엣지형 백라이트 유닛 등으로 분류될 수 있다. 이 중 엣지형 백라이트 유닛은 도광판의 일측 또는 양측에 광원 모듈을 두고 도광판을 통하여 확산된 빛을 표시판에 간접적으로 조사하는 방식을 사용한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 표시 장치의 주변 영역의 폭을 증가시키지 않고 광원 모듈의 크기, 배치 등의 설계에 대한 제한을 줄이면서 광 지향각을 조절할 수 있는 표시 장치용 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛은 광원 모듈, 상기 광원 모듈로부터 입사된 빛을 정면으로 유도하는 도광판, 그리고 상기 광원 모듈과 상기 도광판의 측면 사이에 위치하며 상기 광원 모듈로부터 입사된 빛의 광 지향각을 다르게 조절할 수 있는 광 지향각 조절 시트를 포함한다.
상기 광 지향각 조절 시트는 서로 마주하는 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극, 그리고 상기 제1 투명 전극과 상기 제2 투명 전극 사이에 위치하는 렌즈층을 포함할 수 있다.
상기 렌즈층은 복수의 규칙적인 광학 패턴을 가지며 제1 굴절률을 가지는 렌티큘러 패턴층, 그리고 복수의 액정 분자를 포함하며 상기 액정 분자의 배열에 따라 달라지는 제2 굴절률을 가지는 액정층을 포함할 수 있다.
상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극에 제1 전위차가 인가되는 제1 상태에서 상기 광 지향각 조절 시트에 입사된 빛은 제1 광 지향각으로 출사되고, 상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극에 상기 제1 전위차와 다른 제2 전위차가 인가되는 제2 상태에서 상기 광 지향각 조절 시트에 입사된 빛은 상기 제1 광 지향각보다 큰 제2 광 지향각으로 출사될 수 있다.
상기 제1 상태에서의 상기 제2 굴절률은 상기 제2 상태에서의 상기 제2 굴절률보다 클 수 있다.
상기 제1 상태에서 상기 제2 굴절률은 상기 제1 굴절률보다 클 수 있다.
상기 광학 패턴은 오목 렌즈 형태를 가지고, 상기 액정 분자는 상기 광학 패턴과 상기 제1 투명 전극에 의해 제한된 공간에 채워져 있을 수 있다.
상기 광원 모듈이 실장된 인쇄 회로 기판을 더 포함하고, 상기 광 지향각 조절 시트는 상기 인쇄 회로 기판으로부터 전압을 인가받을 수 있다.
상기 도광판의 광 출사면과 마주하는 밑면은 경사면을 포함할 수 있다.
상기 광 지향각 조절 시트는 상기 도광판의 서로 마주하는 두 측면에 부착되어 있을 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 구동 방법은 광원 모듈, 광원 모듈과 측면에서 인접하는 도광판, 그리고 상기 광원 모듈과 상기 도광판의 측면 사이에 위치하는 광 지향각 조절 시트를 포함하는 표시 장치용 백라이트 유닛에서, 상기 광원 모듈의 빛이 상기 광 지향각 조절 시트에 입사하는 단계, 상기 광 지향각 조절 시트에 제1 전위차를 인가하여 상기 입사된 빛의 광 지향각을 제1 지향각이 되도록 하는 단계, 상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제1 전위차와 다른 제2 전위차를 인가하여 상기 입사된 빛의 광 지향각이 상기 제1 지향각과 다른 제2 지향각이 되도록 하는 단계, 그리고 상기 광 지향각 조절 시트에서 나온 빛을 상기 도광판에 입사하는 단계를 포함한다.
상기 광 지향각 조절 시트는 서로 마주하는 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극, 그리고 상기 제1 투명 전극과 상기 제2 투명 전극 사이에 위치하는 렌즈층을 포함할 수 있다.
상기 렌즈층은 복수의 규칙적인 광학 패턴을 가지며 제1 굴절률을 가지는 렌티큘러 패턴층, 그리고 복수의 액정 분자를 포함하며 상기 액정 분자의 배열에 따라 달라지는 제2 굴절률을 가지는 액정층을 포함할 수 있다.
상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제2 전위차를 인가하는 단계에서 상기 제2 굴절률은 상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제1 전위차를 인가하는 단계의 상기 제2 굴절률보다 작을 수 있다.
상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제1 전위차를 인가하는 단계에서 상기 제2 굴절률은 상기 제1 굴절률보다 클 수 있다.
상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제1 전위차를 인가하는 단계 및 상기 제2 전위차를 인가하는 단계는 상기 광원 모듈이 실장된 인쇄 회로 기판으로부터 전압을 인가받는 단계를 포함할 수 있다.
상기 광학 패턴은 오목 렌즈 형태를 가지고, 상기 액정 분자는 상기 광학 패턴과 상기 제1 투명 전극에 의해 제한된 공간에 채워져 있을 수 있다.
상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제1 전위차를 인가하는 단계 및 상기 제2 전위차를 인가하는 단계는 상기 광원 모듈이 실장된 인쇄 회로 기판으로부터 전압을 인가받는 단계를 포함할 수 있다.
상기 도광판의 광 출사면과 마주하는 밑면은 경사면을 포함할 수 있다.
상기 광 지향각 조절 시트는 상기 도광판의 서로 마주하는 두 측면에 부착되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 표시 장치의 주변 영역의 폭을 증가시키지 않고 광원 모듈의 크기, 배치 등의 설계에 대한 제한을 줄이면서 광 지향각을 조절할 수 있는 표시 장치용 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 평면도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 평면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치의 간략한 분해 사시도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛이 포함하는 광 지향각 조절 시트의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 광 지향각 조절 시트에서 빛이 작은 지향각으로 출사되는 것을 보여주는 평면도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 광 지향각 조절 시트에서 빛이 큰 지향각으로 출사되는 것을 보여주는 평면도이고,
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 도광판으로 출사되는 빛의 시뮬레이션 데이터이고,
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 평면도이고,
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 광원 모듈의 인쇄 회로 기판의 평면도이고,
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 광원 모듈과 도광판의 측면도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛에 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치의 간략한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛(backlight unit)은 적어도 하나의 광원 모듈(light source module)(910)과 도광판(light guiding plate)(920), 그리고 광 지향각 조절 시트(light beam spread angle regulating sheet)(930)를 포함한다.
광원 모듈(910)은 광원 패키지의 형태로서 적어도 하나의 발광체(light emitting element)를 포함한다. 이러한 발광체의 예로서 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 칩을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도광판(920)은 광원 모듈(910)로부터 출사되는 빛을 정면 또는 표시판(도시하지 않음) 쪽으로 유도(guide)할 수 있다. 여기서 도광판(920)으로부터 빛이 출사되는 면을 정면이라 하고 그 반대쪽 면을 배면이라 한다. 도광판(920)은 PMMA, PC, PET 등의 물질을 포함할 수 있으며, 1보다 큰 굴절률(예를 들어 대략 1.4 내지 대략 1.6)을 가질 수 있다. 도광판(920)의 밑면은 입사된 빛을 정면 쪽으로 반사하여 빛이 도광판(920)으로부터 나갈 수 있도록 하기 위한 경사면을 포함할 수 있다.
광원 모듈(910)은 도광판(920)의 입광부 측면에 위치하여 엣지형 백라이트 유닛을 이룰 수 있다. 여기서 도광판(920)의 입광부는 광원 모듈(910)과 마주하여 빛을 받아들이는 부분을 의미하고, 도광판(920)의 입광부 측면은 도광판(920)의 정면 및 배면과 다른 쪽을 향할 수 있다.
광 지향각 조절 시트(930)는 광원 모듈(910)과 도광판(920) 사이에 위치한다. 더 구체적으로 광 지향각 조절 시트(930)는 도광판(920)의 입광부 측면에 부착될 수 있다.
광 지향각 조절 시트(930)는 광원 모듈(910)로부터 발광된 빛의 지향각을 조절하여 도광판(920)으로 입사시킨다. 이때 광 지향각 조절 시트(930)는 두 가지 이상의 서로 다른 광 지향각으로 빛이 도광판(920)으로 입사할 수 있도록 한다. 구체적으로, 광 지향각 조절 시트(930)는 광원 모듈(910)로부터 발광된 빛을 안쪽으로 굴절시켜 상대적으로 작은 광 지향각으로 도광판(920)으로 입사하도록 하거나 빛을 바깥쪽으로 굴절시키거나 굴절시키지 않거나 빛이 안쪽으로 굴절되는 정도를 상대적으로 작게 함으로써 상대적으로 큰 광 지향각으로 도광판(920)으로 입사하도록 할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유닛은 도광판(920) 정면 쪽에 위치하는 확산판 및 광학 시트 중 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유닛은 도 1에 도시한 바와 같이 도광판(920)의 한 입광부 측면에 위치하는 광원 모듈(910)을 포함할 수도 있고, 도 2에 도시한 바와 같이 도광판(920)의 서로 마주하는 두 입광부 측면에 위치하는 광원 모듈(910)을 포함할 수도 있다.
도 2에 도시한 실시예의 경우 도광판(920)의 마주하는 두 입광부 측면에 한 쌍의 광 지향각 조절 시트(930)가 위치할 수 있다. 한 쌍의 광 지향각 조절 시트(930)는 각각 대응하는 광원 모듈(910)과 도광판(920) 사이에 위치하고, 도광판(920)의 마주하는 두 입광부 측면에 각각 부착될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛은 표시판(300)의 배면에 위치하여 빛을 표시판(300)에 제공할 수 있다.
표시판(300)은 영상을 표시하는 복수의 화소(PX) 및 화소(PX)에 복수의 구동 신호를 인가하기 위한 패널 구동부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 패널 구동부는 게이트 구동부, 데이터 구동부 등을 포함하며, 이러한 구동부는 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 표시판(300) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 표시판(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 위에 장착될 수도 있다.
도 3에 도시한 바와 같이 표시판(300)을 보는 관찰자의 입장에서 제1 방향(D1)을 수평 방향 또는 좌우 방향으로 정의하면 표시판(300)의 배면 쪽에 위치하는 백라이트 유닛의 광원 모듈(910)은 도광판(920)의 측면 중 제1 방향(D1)에 대략 나란하게 뻗는 측면을 따라 배치될 수 있다. 더 구체적으로 앞에서 설명한 도 1에 도시한 실시예의 경우 광원 모듈(910)은 도광판(920)의 측면 중 제1 방향(D1)에 대략 나란하게 뻗는 하측면(S1) 또는 상측면(S2)을 따라 배치될 수 있다. 도 2에 도시한 실시예의 경우 광원 모듈(910)은 도광판(920)의 하측면(S1) 및 상측면(S2) 모두를 따라 배치될 수 있다. 이에 따르면 광 지향각 조절 시트(930)를 통하여 광 지향각이 조절된 빛이 도광판(920)을 통해 표시판(300) 쪽으로 출사되면 관찰자의 입장에서 수평 방향 또는 좌우 방향의 시야각이 조절될 수 있다.
그러면 도 4를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 광 지향각 조절 시트(930)에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛이 포함하는 광 지향각 조절 시트의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광 지향각 조절 시트(930)는 렌티큘러 액정 렌즈 시트(lenticular liquid crystal lens sheet)를 포함한다. 렌티큘러 액정 렌즈 시트로서의 광 지향각 조절 시트(930)는 서로 마주하는 하판(90a) 및 상판(90b)과 그 사이에 위치하는 렌즈층(3)을 포함한다. 여기서 하판(90a)은 앞에서 설명한 광원 모듈(910)과 마주하고 상판(90b)이 도광판(920)과 마주할 수 있다.
하판(90a)은 하부 투명 기판(93a)과 그 위에 위치하는 하부 투명 전극(94a)을 포함하고, 상판(90b)은 상부 투명 기판(93b)과 그 위에 위치하는 상부 투명 전극(94b)을 포함할 수 있다.
하부 투명 기판(93a)과 상부 투명 기판(93b)은 광 투과성이 우수한 투명 유리 등을 포함할 수 있고, 일정 간격을 두고 서로 마주한다.
하부 투명 전극(94a)과 상부 투명 전극(94b)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있다. 하부 투명 전극(94a)과 상부 투명 전극(94b)은 각각 전압을 인가받을 수 있다.
렌즈층(3)은 복수의 규칙적인 광학 패턴(33)이 형성된 면을 가지는 렌티큘러 패턴층(35)과 렌티큘러 패턴층(35)의 각 광학 패턴(33) 안에 위치하며 복수의 액정 분자(31)를 포함하는 액정층을 포함한다.
렌티큘러 패턴층(35)이 포함하는 복수의 광학 패턴(33) 각각은 오목 렌즈와 같은 형태를 가질 수 있다. 즉, 광학 패턴(33) 각각은 대략 반구의 겉면과 같은 형상을 가질 수 있다. 복수의 광학 패턴(33)은 서로 인접하여 배치될 수 있다. 렌티큘러 패턴층(35)은 투명한 폴리머 등의 절연 물질로 만들어질 수 있다. 렌티큘러 패턴층(35)은 제1 굴절률(n1)을 가지며 제1 굴절률(n1)은 1보다 큰 값(예를 들어 대략 1.2 내지 대략 1.8)을 가질 수 있다.
복수의 액정 분자(31)는 렌티큘러 패턴층(35)의 각 광학 패턴(33)의 오목한 면 및 이와 마주하는 하부 투명 기판(93a)에 의해 제한된(confined) 내부 공간(inner space) 안에 채워질 수 있다. 액정 분자(31)는 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정층은 제2 굴절률(n2)을 가지며 제2 굴절률(n2)은 1보다 큰 값(예를 들어 대략 1.2 내지 대략 1.8)을 가질 수 있다. 그러나 액정 분자(31)의 배열 방향에 따라 액정층의 제2 굴절률(n2)은 바뀔 수 있다.
렌티큘러 패턴층(35)의 광학 패턴(33) 및 하부 투명 전극(94a) 중 적어도 하나 위에는 액정 분자(31)를 배향시키기 위한 배향막(도시하지 않음)이 도포되어 있을 수 있다.
액정 분자(31)는 광학 패턴(33)의 내부 공간 안에 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 배향막의 종류에 따라 하부 투명 기판(93a) 또는 상부 투명 기판(93b)의 표면에 대하여 수직 또는 수평을 이루도록 배향되어 있을 수 있다. 광학 패턴(33)의 내부 공간 안에 전기장이 생성되면 액정 분자(31)는 생성된 전기장에 따라 그 배열을 달리하고 이에 따라 액정층의 제2 굴절률(n2)이 바뀔 수 있다.
따라서 광학 패턴(33)의 내부 공간 안에 전기장이 생성된 경우의 액정층의 제2 굴절률(n2)과 제1 굴절률(n1)의 차이는 광학 패턴(33)의 내부 공간 안에 전기장이 생성되지 않은 경우의 액정층의 제2 굴절률(n2)과 제1 굴절률(n1)의 차이와 다를 수 있다. 더 구체적으로 광학 패턴(33)의 내부 공간 안에 전기장이 생성되지 않은 경우의 액정층의 제2 굴절률(n2)과 제1 굴절률(n1)의 차이가 광학 패턴(33)의 내부 공간 안에 전기장이 생성된 경우의 액정층의 제2 굴절률(n2)과 제1 굴절률(n1)의 차이보다 클 수 있다. 이때 광학 패턴(33)의 내부 공간 안에 전기장이 생성되지 않은 경우의 액정층의 제2 굴절률(n2)과 공기의 굴절률과의 차이도 광학 패턴(33)의 내부 공간 안에 전기장이 생성된 경우의 액정층의 제2 굴절률(n2)과 공기의 굴절률과의 차이보다 클 수 있다
더 구체적으로, 광학 패턴(33)의 내부 공간 안에 전기장이 생성된 경우의 액정층의 제2 굴절률(n2)과 제1 굴절률(n1)은 서로 대략 같거나(예를 들어 대략 1.5) 비슷할 수 있고, 광학 패턴(33)의 내부 공간 안에 전기장이 생성되지 않은 경우 액정층의 제2 굴절률(n2)(예를 들어 대략 1.7)은 제1 굴절률(n1)(예를 들어 대략 1.5)보다 클 수 있다. 액정층의 제2 굴절률(n2)이 렌티큘러 패턴층(35)의 제1 굴절률(n1)보다 크면 복수의 내부 공간 안에 채워진 액정층은 볼록 렌즈로서 기능할 수 있다. 또한 액정층의 제2 굴절률(n2)이 렌티큘러 패턴층(35)의 제1 굴절률(n1)보다 큰 경우 제2 굴절률(n2)과 공기의 굴절룰과의 차이도 커진다.
광학 패턴(33)의 내부 공간 안에서의 전기장은 하부 투명 전극(94a) 및 상부 투명 전극(94b)에 전압차를 인가하여 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 4에 도시한 렌티큘러 패턴층(35)과 액정층의 상하 위치는 바뀔 수 있다. 즉, 액정층이 도광판(920)과 마주하는 상판(90b) 쪽에 위치하고 렌티큘러 패턴층(35)이 광원 모듈(910)과 마주하는 하판(90a) 쪽에 위치할 수도 있다. 이 경우 렌티큘러 패턴층(35)은 도시된 광학 패턴(33)과 반대 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 광학 패턴(33)은 상판(90b) 쪽을 향하여 볼록한 볼록 렌즈의 형태를 가질 수 있다. 또한 액정층은 복수의 내부 공간 안에 한정되지 않고 렌즈층(3)의 공간 중 렌티큘러 패턴층(35)을 제외한 공간 안에 채워져 있을 수 있다.
이러한 렌티큘러 액정 렌즈 시트로서의 광 지향각 조절 시트(930)의 동작에 따른 광 지향각 조절 방법에 대해 앞에서 설명한 여러 도면과 함께 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 여기서는 앞에서 설명한 도 4에 도시한 실시예에 따른 광 지향각 조절 시트(930)를 예로 들어 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 광 지향각 조절 시트에서 빛이 작은 지향각으로 출사되는 것을 보여주는 평면도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 광 지향각 조절 시트에서 빛이 큰 지향각으로 출사되는 것을 보여주는 평면도이고, 도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 도광판으로 출사되는 빛의 시뮬레이션 데이터이다.
먼저 도 5를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 광원 모듈(910)은 빛을 발하는 적어도 하나의 발광체(911) 및 발광체(911)를 둘러싸는 버퍼층(912)을 포함할 수 있다. 버퍼층(912)은 형광체를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 광 지향각 조절 시트(930)의 하부 투명 전극(94a) 및 상부 투명 전극(94b) 사이에 제1 전위차(V1)가 인가될 경우 액정층의 제2 굴절률(n2)이 렌티큘러 패턴층(35)의 제1 굴절률(n1), 광원 모듈(910)과 광 지향각 조절 시트(930) 사이의 공기의 굴절률 등 주변의 굴절률보다 커질 수 있다. 여기서 제1 전위차(V1)는 대략 0V일 수 있다. 그러면 액정층은 주변에 비해 큰 굴절률을 가지는 볼록 렌즈로서 기능하여 광원 모듈(910)로부터 광 지향각 조절 시트(930)로 입사된 빛이 중심쪽으로 모이도록 굴절되고 광 지향각이 좁아져 도광판(920)으로 입사될 수 있다. 도광판(920)에서 출사된 빛 역시 광 지향각이 상대적으로 좁아진 상태이므로 시야각이 좁은 영상이 표시판(300)에 의해 표시될 수 있다.
다음 도 6을 참조하면, 광 지향각 조절 시트(930)의 하부 투명 전극(94a) 및 상부 투명 전극(94b) 사이에 제1 전위차(V1)와 다른 제2 전위차(V2)가 인가될 경우 액정층의 제2 굴절률(n2)이 도 5의 경우보다 작아진다. 그러면 액정층의 제2 굴절률(n2)은 렌티큘러 패턴층(35)의 제1 굴절률(n1)과 대략 비슷하거나 같아지고 광원 모듈(910)과 광 지향각 조절 시트(930) 사이의 공기의 굴절률과의 차이도 작아질 수 있다. 여기서 제2 전위차(V2)는 0V보다 큰 전압일 수 있다. 그러면 도 5의 경우에 비해 액정층의 볼록 렌즈로서의 기능이 작아져 광원 모듈(910)로부터 광 지향각 조절 시트(930)로 입사된 빛이 도 5의 경우에 비해 중심쪽으로 많이 굴절되지 않고 상대적으로 큰 광 지향각으로 도광판(920)으로 입사될 수 있다. 도광판(920)에서 출사된 빛 역시 광 지향각이 상대적으로 넓어진 상태이므로 시야각이 넓은 영상이 표시판(300)에 의해 표시될 수 있다. 즉, 도광판(920)에서 출사된 빛은 광 지향각 조절 시트(930)가 없는 경우와 유사한 광 지향각을 가질 수 있으므로 시야각이 상대적으로 넓은 영상이 표시판(300)에 의해 표시될 수 있다.
도 6에 도시한 실시예에서 하부 투명 전극(94a) 및 상부 투명 전극(94b) 사이에 제2 전위차(V2)가 인가된 경우 액정층의 제2 굴절률(n2)이 렌티큘러 패턴층(35)의 제1 굴절률(n1)보다 작아질 수도 있다. 이 경우 광원 모듈(910)에서 출사된 빛의 광 지향각이 도 5에 도시한 경우에 비해 더 커질 수도 있다.
도 7은 도 5에 도시한 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판으로 출사되는 빛의 시뮬레이션 데이터이고, 도 8은 도 6에 도시한 실시예에 따른 백라이트 유닛의 도광판으로 출사되는 빛의 시뮬레이션 데이터이다. 광 지향각 조절 시트(930)의 하부 투명 전극(94a) 및 상부 투명 전극(94b) 사이에 인가된 전위차에 따라 도광판(920)으로 입사되는 빛의 광 지향각이 상당히 달라질 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 광 지향각 조절 시트(930)를 도광판(920)의 입광부 쪽에 위치시키고 전압 인가 여부 또는 전위차에 따라 광원 모듈(910)에서 출사된 빛의 광 지향각을 조절하여 도광판(920)으로 입사시킬 수 있으므로 표시판(300)에서 표시되는 영상의 시야각을 조절할 수 있다. 따라서 필요에 따라 표시판(300)에서 표시되는 영상이 측면에서 보이는 것을 방지할 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에 따르면 도광판(920)의 입광부 쪽에 광 지향각을 조절하기 위한 별도의 패턴을 형성할 필요가 없으므로 표시 장치에서 상기 별도의 패턴에 대응하는 부분을 가리기 위한 차광 부분이 필요 없고 표시 장치의 주변 영역의 폭이 넓어지는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 한 실시예에 따른 광 지향각 조절 시트(930)는 위치에 따라 일정한 형태 및 두께를 가지므로 광원 모듈(910)의 배치 및 사이즈 등의 설계 조건에 제한이 없다.
다음 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 구조에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 평면도이고, 도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 광원 모듈의 인쇄 회로 기판의 평면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛은 앞에서 설명한 여러 실시예에 따른 백라이트 유닛과 대부분 동일하며, 도 9는 복수의 광원 모듈(910)이 인쇄 회로 기판(950)에 부착될 수 있는 예를 보여준다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 광 지향각 조절 시트(930)는 연결 배선(932)을 통해 인쇄 회로 기판(950)과 연결될 수 있다. 광 지향각 조절 시트(930)는 연결 배선(932)을 통해 인쇄 회로 기판(950)로부터 하부 투명 전극(94a) 및 상부 투명 전극(94b)에 인가되는 전압을 전달받을 수 있다.
인쇄 회로 기판(950)은 연결 배선(932)과 연결된 제1 패드(934a)와 제2 패드(934b)를 포함할 수 있다. 제1 패드(934a)는 광 지향각 조절 시트(930)의 하부 투명 전극(94a)에 인가되는 제1 전압을 연결 배선(932)에 전달할 수 있고, 제2 패드(934b)는 광 지향각 조절 시트(930)의 상부 투명 전극(94b)에 인가되는 제2 전압을 연결 배선(932)에 전달할 수 있다.
인쇄 회로 기판(950)은 또한 광 지향각 조절 시트(930)의 구동부와 제1 패드(934a) 및 제2 패드(934b)를 연결하기 위한 커넥터(955)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 광 지향각 조절 시트(930)는 표시판(300)에 구동 신호를 인가하기 위한 데이터 구동부와 같은 패널 구동부가 장착된 인쇄 회로 기판으로부터 전압을 인가받을 수도 있다. 이때 광 지향각 조절 시트(930)의 구동부는 패널 구동부가 장착된 인쇄 회로 기판에 함께 장착될 수 있다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛의 광원 모듈과 도광판의 측면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치용 백라이트 유닛이 포함하는 도광판(920)은 앞에서 설명한 바와 같이 표시판(300)과 마주하지 않는 배면이 경사면을 이루는 웨지형(wedge type) 도광판일 수 있다. 광원 모듈(910)에서 발광된 빛은 본 발명의 한 실시예에 따른 광 지향각 조절 시트(930)를 통해 광 지향각이 조절되어 도광판(920)에 입사되고, 도광판(920) 내부에서 진행된 빛은 도광판(920)의 경사면으로 된 배면에서 반사되어 표시판(300)이 위치하는 정면 쪽으로 향하여 출사될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
31: 액정 분자 33: 광학 패턴
35: 렌티큘러 패턴층 90a: 하판
90b: 상판 93a, 93b: 투명 기판
94a, 94b: 투명 전극 300: 표시판
910: 광원 모듈 911: 발광체
912: 버퍼층 920: 도광판
930: 광 지향각 조절 시트 932: 연결 배선
934a, 934b: 패드 950: 인쇄 회로 기판
955: 커넥터

Claims (20)

  1. 광원 모듈,
    상기 광원 모듈로부터 입사된 빛을 정면으로 유도하는 도광판, 그리고
    상기 광원 모듈과 상기 도광판의 측면 사이에 위치하며 상기 광원 모듈로부터 입사된 빛의 광 지향각을 다르게 조절할 수 있는 광 지향각 조절 시트
    를 포함하는 표시 장치용 백라이트 유닛.
  2. 제1항에서,
    상기 광 지향각 조절 시트는 서로 마주하는 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극, 그리고 상기 제1 투명 전극과 상기 제2 투명 전극 사이에 위치하는 렌즈층을 포함하는 표시 장치용 백라이트 유닛.
  3. 제2항에서,
    상기 렌즈층은
    복수의 규칙적인 광학 패턴을 가지며 제1 굴절률을 가지는 렌티큘러 패턴층, 그리고
    복수의 액정 분자를 포함하며 상기 액정 분자의 배열에 따라 달라지는 제2 굴절률을 가지는 액정층을
    포함하는 표시 장치용 백라이트 유닛.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극에 제1 전위차가 인가되는 제1 상태에서 상기 광 지향각 조절 시트에 입사된 빛은 제1 광 지향각으로 출사되고,
    상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극에 상기 제1 전위차와 다른 제2 전위차가 인가되는 제2 상태에서 상기 광 지향각 조절 시트에 입사된 빛은 상기 제1 광 지향각보다 큰 제2 광 지향각으로 출사되는
    표시 장치용 백라이트 유닛.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 상태에서의 상기 제2 굴절률은 상기 제2 상태에서의 상기 제2 굴절률보다 큰 표시 장치용 백라이트 유닛.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 상태에서 상기 제2 굴절률은 상기 제1 굴절률보다 큰 표시 장치용 백라이트 유닛.
  7. 제6항에서,
    상기 광학 패턴은 오목 렌즈 형태를 가지고, 상기 액정 분자는 상기 광학 패턴과 상기 제1 투명 전극에 의해 제한된 공간에 채워져 있는 표시 장치용 백라이트 유닛.
  8. 제7항에서,
    상기 광원 모듈이 실장된 인쇄 회로 기판을 더 포함하고,
    상기 광 지향각 조절 시트는 상기 인쇄 회로 기판으로부터 전압을 인가받는
    표시 장치용 백라이트 유닛.
  9. 제8항에서,
    상기 도광판의 광 출사면과 마주하는 밑면은 경사면을 포함하는 표시 장치용 백라이트 유닛.
  10. 제9항에서,
    상기 광 지향각 조절 시트는 상기 도광판의 서로 마주하는 두 측면에 부착되어 있는 표시 장치용 백라이트 유닛.
  11. 제3항에서,
    상기 광학 패턴은 오목 렌즈 형태를 가지고, 상기 액정 분자는 상기 광학 패턴과 상기 제1 투명 전극에 의해 제한된 공간에 채워져 있는 표시 장치용 백라이트 유닛.
  12. 제1항에서,
    상기 광원 모듈이 실장된 인쇄 회로 기판을 더 포함하고,
    상기 광 지향각 조절 시트는 상기 인쇄 회로 기판으로부터 전압을 인가받는
    표시 장치용 백라이트 유닛.
  13. 제1항에서,
    상기 도광판의 광 출사면과 마주하는 밑면은 경사면을 포함하는 표시 장치용 백라이트 유닛.
  14. 제1항에서,
    상기 광 지향각 조절 시트는 상기 도광판의 서로 마주하는 두 측면에 부착되어 있는 표시 장치용 백라이트 유닛.
  15. 광원 모듈, 광원 모듈과 측면에서 인접하는 도광판, 그리고 상기 광원 모듈과 상기 도광판의 측면 사이에 위치하는 광 지향각 조절 시트를 포함하는 표시 장치용 백라이트 유닛에서,
    상기 광원 모듈의 빛이 상기 광 지향각 조절 시트에 입사하는 단계,
    상기 광 지향각 조절 시트에 제1 전위차를 인가하여 상기 입사된 빛의 광 지향각을 제1 지향각이 되도록 하는 단계,
    상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제1 전위차와 다른 제2 전위차를 인가하여 상기 입사된 빛의 광 지향각이 상기 제1 지향각과 다른 제2 지향각이 되도록 하는 단계, 그리고
    상기 광 지향각 조절 시트에서 나온 빛을 상기 도광판에 입사하는 단계
    를 포함하는 표시 장치용 백라이트 유닛의 구동 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 광 지향각 조절 시트는 서로 마주하는 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극, 그리고 상기 제1 투명 전극과 상기 제2 투명 전극 사이에 위치하는 렌즈층을 포함하는 표시 장치용 백라이트 유닛의 구동 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 렌즈층은
    복수의 규칙적인 광학 패턴을 가지며 제1 굴절률을 가지는 렌티큘러 패턴층, 그리고
    복수의 액정 분자를 포함하며 상기 액정 분자의 배열에 따라 달라지는 제2 굴절률을 가지는 액정층을
    포함하는 표시 장치용 백라이트 유닛의 구동 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제2 전위차를 인가하는 단계에서 상기 제2 굴절률은 상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제1 전위차를 인가하는 단계의 상기 제2 굴절률보다 작은
    표시 장치용 백라이트 유닛의 구동 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제1 전위차를 인가하는 단계에서 상기 제2 굴절률은 상기 제1 굴절률보다 큰 표시 장치용 백라이트 유닛의 구동 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 광 지향각 조절 시트에 상기 제1 전위차를 인가하는 단계 및 상기 제2 전위차를 인가하는 단계는 상기 광원 모듈이 실장된 인쇄 회로 기판으로부터 전압을 인가받는 단계를 포함하는 백라이트 유닛의 구동 방법.
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