KR20150067994A - 액정표시장치 - Google Patents

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백상훈
박종원
이중희
장자순
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영남대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 복수의 R, G, B 단위 필터가 일정 간격으로 배치되는 필터; 내부 전반사에 의하여 광을 유도하는 도광판; 상기 도광판 상에 배치되고, 상기 도광판에 대하여 광을 조사하는 복수의 단파장 광원; 상기 도광판의 하면 또는 상면에 배치되는 것으로서, 상기 단파장 광원에서 나오는 단파장 광을 적색 또는 녹색 또는 청색으로 여기시키는 복수의 색변환층을 포함하는 3색 광원 어레이; 및 상기 3색 광원 어레이와 상기 액정패널 사이에 배치되어 상기 3색 광원 어레이에서 조사된 3색의 광을 각각 굴절시켜 상기 액정픽셀로 입사시키는 렌티큘러 렌즈 어레이 시트를 포함하고, 상기 색변환층은, 상기 R, G, B 단위 필터 각각의 직하부에 배치되는 복수의 R, G, B 단위 발광체를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명은, 액정표시장치에서 사용하는 마이크로 렌티큘러 렌즈 어레이를 적용하여 광효율을 향상시킬 수 있고, 컬러 매칭 백라이트 유닛을 성능 개선을 통해 광효율을 향상시킬 수 있다.

Description

액정표시장치{Backlight unit}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 렌티큘러 마이크로 렌즈 어레이를 적용하여 광효율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(LCD;Liquid Crystal Display)는 인가전압에 따른 액정의 투과도의 변화를 이용하여 여러 가지 전기적인 영상 정보를 화상 정보로 변환시키는 액정패널과 상기 액정패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛으로 구성된다.
백라이트 유닛은 적어도 하나의 램프를 이용하여 광을 발생시켜 렌티큘러 마이크로 렌즈 어레이(Micro-Lenticular Lens Array; MLLA)를 경유하여 발생된 광을 액정패널에 조사한다. 여기서, 렌티큘러 마이크로 렌즈 어레이는 전기 습윤(Electo wetting)현상을 이용한 마이크로 렌즈를 이용하여 백라이트 유닛으로부터 액정패널에 조사되는 광의 경로를 변조하게 된다. 이 때, 전기 습윤은 전기적으로 액체 방울의 표면 장력을 변화시킴으로서 액체 방울이 운동하는 현상이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치(1)는 제1 및 제2 편광판(2a, 2b), 프론트 글래스(3a), 리어 글래스(3b), 컬러 필터(4), 액정(5) 및 백라이트 유닛(10)을 포함한다.
또한, 백라이트 유닛(10)은 DBEF(12), BEF(13), 디퓨저 시트(14), 도광판(15) 및 화이트 LED(16)를 포함한다.
여기서, DFEF(Dual Brightness Enhancement Film)(12)와 BEF(brightness enhancement film)(13)는 액정표시장치의 휘도를 상승시키기 위해 반사 기능을 갖는 구성 요소로서, DBEF(12), BEF(13)를 조합하여 사용하여 휘도 향상 효과를 상승시킬 수 있다.
도 2는 일반적인 액정표시장치(1)에서 사용하는 컬러 필터(4)의 구성을 나타내는 평면도로서, R, G, B 단위 필터(R, G, B)가 차례대로 배치되는 구성임을 알 수 있다.
도 1에 표시된 액정표시장치(1)의 구성 요소는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1에 도시된 바와 같은 액정표시장치(1)는, 백라이트 유닛(10)에서 공급되는 광이 제1 및 제2 편광판(2a, 2b), 컬러 필터(4) 및 액정(5)에서 대부분의 흡수 및 차단되어 실제의 광효율은 5 내지 7%에 불과한 문제점이 있다.
본 발명에 대한 선행기술로는 공개특허 2008-0003091호를 예시할 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 액정표시장치에서 사용하는 마이크로 렌티큘러 렌즈 어레이를 적용하여 광효율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 컬러 매칭 백라이트 유닛을 성능 개선을 통해 광효율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 복수의 R, G, B 단위 필터가 일정 간격으로 배치되는 필터; 내부 전반사에 의하여 광을 유도하는 도광판; 상기 도광판 상에 배치되고, 상기 도광판에 대하여 광을 조사하는 복수의 단파장 광원; 상기 도광판의 하면 또는 상면에 배치되는 것으로서, 상기 단파장 광원에서 나오는 단파장 광을 적색 또는 녹색 또는 청색으로 여기시키는 복수의 색변환층을 포함하는 3색 광원 어레이; 및 상기 3색 광원 어레이와 상기 액정패널 사이에 배치되어 상기 3색 광원 어레이에서 조사된 3색의 광을 각각 굴절시켜 상기 액정픽셀로 입사시키는 렌티큘러 렌즈 어레이 시트를 포함하고, 상기 색변환층은, 상기 R, G, B 단위 필터 각각의 직하부에 배치되는 복수의 R, G, B 단위 발광체를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
상기 단파장 광원은 청색 LED 일 수 있다.
상기 3색 광원 어레이의 사이에는 격벽이 배치될 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 액정표시장치에서 사용하는 마이크로 렌티큘러 렌즈 어레이를 적용하여 광효율을 향상시킬 수 있고, 컬러 매칭 백라이트 유닛을 성능 개선을 통해 광효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 일반적인 액정표시장치에서 사용하는 컬러 필터의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에서 사용하는 3색 광원 어레이의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에서 사용하는 R, G, B 단위 형광체의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에서의 광효율 향상을 설명하는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에서 사용하는 3색 광원 어레이의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명에서 사용하는 R, G, B 단위 형광체의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 필터(110), 도광판(120), 단파장 광원(130), 3색 광원 어레이(140) 및 렌티큘러 렌즈 어레이 시트(150)를 포함한다.
여기서는 널리 알려진 공지의 기술에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 차이가 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
필터(110)는 일정 간격으로 배치되는 R, G, B 단위 필터(110R, 110G, 110B)를 포함한다. 각 단위 필터의 역할은 널리 알려진 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
필터(110)의 상부와 하부에는 프론트 글래스(112), 리어 글래스(114)가 배치된다. 또한, 필터(110)와 리어 글래스(114) 사이에는 액정이 배치되지만, 도면의 간략화를 위해 도시를 생략하였다.
도광판(120) 상에는 단파장 광원(130)이 배치된다. 단파장 광원(130)은 도광판(120)의 내부에 배치되어, 도광판(120)으로 광을 조사할 수 있다. 여기서, 도광판(120)의 두께는 대략 0.7mm 이므로, 단파장 광원(130)의 크기는 도광판(120)의 두께를 고려하여 이에 대응하는 정도인 것이 바람직하다. 단파장 광원(130)으로는 청색 LED를 사용하는 것이 바람직하다.
3색 광원 어레이(140)는 도광판(120)의 하부에 배치되고, 단파장 광원(130)에서 조사된 광을 적색 또는 녹색 또는 청색으로 여기시키는 복수의 색변환층을 포함한다.
3색 광원 어레이(140)가 포함하는 복수의 색변환층은 R, G, B 단위 발광체(140R, 140G, 140B)를 포함하고, 각각의 R, G, B 단위 발광체(140R, 140G, 140B)의 배치 간격은 R, G, B 단위 필터(110R, 110G, 110B)와 동일한 것이 바람직하다. 또한, R, G, B 단위 발광체(140R, 140G, 140B)의 배치 순서는 R, G, B 단위 필터(110R, 110G, 110B)의 배치 순서와 동일한 것이 바람직하다.
따라서, R, G, B 단위 발광체(140R, 140G, 140B) 각각은 R, G, B 단위 필터(110R, 110G, 110B) 각각의 직하방에 배치되는 것이 바람직하다.
이때, R, G, B 단위 발광체(140R, 140G, 140B) 각각의 사이에는 격벽(142)이 배치되어, 변환된 광이 이웃하는 단위 색변환층으로 유입되는 것이 방지되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, R, G, B 단위 발광체(140R, 140G, 140B) 하부에는 R, G, B 단위 형광체(170R, 170G, 170B)가 각각 부착되는 것이 바람직하다. R, G, B 단위 발광체(140R, 140G, 140B)와 R, G, B 단위 형광체(170R, 170G, 170B)의 상관 관계는 도 4를 참조하기로 한다. 도 5는 본 발명에서 사용하는 R, G, B 단위 형광체의 구성의 일 예를 나타내는 도면으로서, 단위 형광체가 일단에서 타단으로 갈수록 그 배치 간격이 점차 커지는 것을 도시하고 있다.
렌티큘러 렌즈 어레이 시트(150)는 도광판(120) 상에 배치되어, 3색 광원 어레이(140)에서 조사되는 3색의 광을 각각 굴절시킨다. 렌티큘러 렌즈 어레이 시트(150)에서 굴절된 광은 필터(110)와 리어 글래스(114) 사이에 배치되는 액정으로 조사된다.
렌티큘러 렌즈 어레이 시트(150)는 소정의 곡률을 갖는 마이크로 볼록렌즈가 복수개로 배치되는 시트이다. 렌티큘러 렌즈 어레이 시트(150)는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명에서의 광효율 향상을 설명하는 도면이다.
R, G, B 단위 발광체(140R, 140G, 140B)에서 각각 발광된 광은 각각의 발광체 상부에 배치되어 있는 R, G, B 단위 필터(110R, 110G, 110B)를 통과하여 외부로 방출됨을 알 수 있다.
한편, R, G, B 단위 발광체(140R, 140G, 140B)에서 발광된 광 중, 일부는 직진하여 직상부에 배치되어 있는 단위 필터를 통과하지만, 일부의 광은 이웃하는 영역의 단위 필터로 유입될 수 있다. 그러나, 렌티큘러 렌즈 어레이 시트(150)가 포함하는 각각의 렌즈는 각각의 단위 발광체가 발광한 광 중, 확산되는 광을 이웃영역의 필터로 유입시키지 않고, 해당하는 단위 필터로 유입될 수 있도록 한다.
G 단위 발광체(140G)를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, G 단위 발광체(140G)에서 발광된 광 중 직상부로 직진하는 광은 G 단위 발광체(140G)의 직상부에 배치되어 있는 G 단위 필터(110G)를 통과하여 외부로 배출된다.
한편, G 단위 발광체(140G)에서 발광된 광 중 확산되는 광은 확산되는 광은 렌티큘러 렌즈 어레이 시트(150)를 통과하지만, G 단위 발광체(140G)에서 발광된 광은 이웃하는 G 단위 필터(110G)로 광을 보내고, R 단위 필터(110R)과 B 단위 필터(110B)로는 보내지 않는다.
따라서, R, G, B 단위 발광체(140R, 140G, 140B) 각각에서 발광된 광은 R, G, B 단위 필터(110R, 110G, 110B) 각각으로 입사되므로, 각각의 광에 대하여 광효율이 증가될 수 있다.
본 발명은, 액정표시장치에서 사용하는 마이크로 렌티큘러 렌즈 어레이를 적용하여 광효율을 향상시킬 수 있고, 컬러 매칭 백라이트 유닛을 성능 개선을 통해 광효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 필터
120: 도광판
130: 단파장 광원
140: 3색 광원 어레이
150: 렌티큘러 렌즈 어레이 시트

Claims (3)

  1. 복수의 R, G, B 단위 필터가 일정 간격으로 배치되는 필터;
    내부 전반사에 의하여 광을 유도하는 도광판;
    상기 도광판 상에 배치되고, 상기 도광판에 대하여 광을 조사하는 복수의 단파장 광원;
    상기 도광판의 하면 또는 상면에 배치되는 것으로서, 상기 단파장 광원에서 나오는 단파장 광을 적색 또는 녹색 또는 청색으로 여기시키는 복수의 색변환층을 포함하는 3색 광원 어레이; 및
    상기 3색 광원 어레이와 상기 액정패널 사이에 배치되어 상기 3색 광원 어레이에서 조사된 3색의 광을 각각 굴절시켜 상기 액정픽셀로 입사시키는 렌티큘러 렌즈 어레이 시트를 포함하고,
    상기 색변환층은,
    상기 R, G, B 단위 필터 각각의 직하부에 배치되는 복수의 R, G, B 단위 발광체를 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단파장 광원은 청색 LED 인 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 3색 광원 어레이의 사이에는 격벽이 배치되는 액정표시장치.
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