JP2010050091A - バックライトアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】装置の全体的な厚さを減少させることができ、輝度均一性を向上させることができるバックライトアセンブリに提供する。
【解決手段】バックライトアセンブリにおいて、複数のランプの上部に位置する拡散板の下部面には、明暗反転が生じる拡散パターンと、明暗反転が生じない拡散パターンとがランプの長手方向に沿って交互に形成される。従って、ランプが配置された位置に対応する第１領域と、互いに隣接する二つのランプの間に対応する第２領域との間での輝度偏差を減少させることができ、バックライトアセンブリから出射された光の輝度均一性を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、バックライトアセンブリに関し、より詳細には、装置の全体的な厚さを減少させることができ、輝度均一性を向上させることができるバックライトアセンブリに関する。

液晶表示装置は、液晶セルの光学的な性質の変化を視覚変化に変換するディスプレイ装置である。液晶表示装置は、自主的に発光することができないので、液晶表示パネルの後面に具備されたバックライトアセンブリから光が供給されて画像を表示する。

バックライトアセンブリは、光源の位置によって、直下型とエッジ型とに区分される。直下型は、液晶表示パネルの下部に光源を置いてパネル全面を直接照光する方式であり、エッジ型と比較して複数個の光源を利用することができ、高い輝度を確保することができる。

直下型バックライトアセンブリは、光を照射する一つ以上のランプ、及びランプ上に具備されてランプから入射した光を拡散させる拡散板を具備する。このような直下型バックライトアセンブリから出射された光は、不均一な輝度分布を有する。即ち、ランプが位置する領域は、互いに隣接する二つのランプとランプとの間の領域に比べて相対的に高い輝度を有する。このような不均一な輝度分布は、直下型バックライトアセンブリから出射される光の輝度均一性を低下させる。

特開第２００５−１１７０２３号公報 韓国特許開０５６８０１８号公報 特開第２００５−３５２４００号公報

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、装置の全体的な厚さを減少させることができ、輝度均一性を向上させることができるバックライトアセンブリを提供することである。

上述の目的を達成するため、本発明によるバックライトアセンブリは、光を照射する複数のランプと、複数のランプから提供された光を拡散させ、ランプとオーバラップされる第１領域及びランプ間の領域とオーバラップされる第２領域を有する拡散板と、を含む。拡散板は、拡散板に形成され、第１領域では第１密度で形成され、第２領域では第１密度より低い第２密度で形成される第１拡散パターンと、拡散板に形成され、第１領域では第３密度で形成され、第２領域では第３密度より低い第４密度で形成される第２拡散パターンと、を含む。ここで、第２密度に対する第１密度の比率は、第４密度に対する第３密度の比率とは異なる。

このようなバックライトアセンブリによると、明暗反転が生じる拡散パターンと明暗反転が生じない拡散パターンとがランプに面する拡散板の下部面にランプの長手方向に沿って交互に形成される。

従って、ランプが位置する第１領域と、互いに隣接する二つのランプ間に対応する第２領域との間での輝度偏差を減少させることができ、その結果、バックライトアセンブリから出射された光の輝度均一性を向上させることができる。

本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリの断面図である。 図１に示したバックライトアセンブリの平面図である。 図２ に示した第１及び第２領域での輝度分布を示すグラフである。 周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率による印刷パターンの密度を示す図である。 明暗反転が生じる第２拡散パターンのシミュレーションを示す図である。 明暗反転が生じない第１拡散パターンのシミュレーションを示す図である。 第１及び第２拡散パターンが複合されたシミュレーションを示す図である。 本発明の他の実施形態による液晶表示装置の断面図である。

以下、図を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリの断面図であり、図２は、第１及び第２印刷パターンの密度を概略的に示す拡散板の平面図である。

図１及び図２を参照すると、バックライトアセンブリ１００は、複数のランプ１１０と、拡散板１２０と、光学シート類１３０と、反射板１４０と、を含む。

複数のランプ１１０は、所定の間隔で離隔され、互いに並べて配置されて光を照射する。各ランプ１１０は、冷陰極管蛍光ランプであってもよい。拡散板１２０は、複数のランプ１１０の上に具備されて下部面を通じて複数のランプ１１０から照射された光を受けて拡散させた後に出射する。

拡散板１２０は、入射光の量が多い領域と、部分的に入射光の量が少ない領域とに区分される。即ち、拡散板１２０のうちでランプ１１０が配置された領域に対応する第１領域Ａ１では、相対的に多量の光が入射し、互いに隣接する二つのランプ１１０間に対応する第２領域Ａ２では、相対的に少量の光が入射する。

第１及び第２領域Ａ１、Ａ２間の輝度偏差は、拡散板１２０の下面とランプ１１０直径の中心との間の第１距離ｄ１に対する互いに隣接する二つのランプの各々の直径の中心間の第２距離ｄ２の比率によって変わる。即ち、前記比率が増加すると輝度偏差が増加して、それによってバックライトアセンブリ１００の輝度均一性が低下する。

しかし、最近では、バックライトアセンブリ１００の厚さが次第に薄くなる傾向があるので、互いに隣接する二つのランプの各々の直径の中心間の第２距離ｄ２が拡散板１２０の下面とランプ１１０直径の中心との間の第１距離ｄ１よりもおよそ４倍以上に増加している。

第１距離ｄ１に対する第２距離ｄ２の比率が増加することによる第１及び第２領域Ａ１、Ａ２間の輝度偏差を減少させるため、本発明の一実施形態では、拡散板１２０の下部面に第１及び第２拡散パターン１５１、１５２を具備する。第１及び第２拡散パターン１５１、１５２は、二酸化チタンＴｉＯ_２を含む白色インキからなり、印刷方式を通じて拡散板１２０の下部面に同時に形成される。第１及び第２拡散パターン１５１、１５２は、ランプ１１０の長手方向に沿って交互に拡散板１２０の下部面に形成される。

又、第１拡散パターン１５１は、第１領域Ａ１では第１密度で形成され、第２領域Ａ２では第１密度より低い第２密度で形成される。第２拡散パターン１５２は、第１領域Ａ１では第３密度で形成され、第２領域Ａ２では第３密度より低い第４密度で形成される。ここで、密度は、単位面積当たりで拡散パターンが占める面積に定義される。

第２密度に対する第１密度の比率は、第４密度に対する第３密度の比率とは異なる。本発明の一例として、第２密度に対する第１密度の比率は、第４密度に対する第３密度の比率より小さくてもよい。

一方、光学シート類１３０は、拡散板１２０上に具備されて、拡散板１２０から出射された光を拡散及び集光して、輝度均一性、視野角及び正面輝度を向上させる。光学シート類１３０によって輝度均一性、視野角及び正面輝度が向上した光が表示パネル（図示せず）に提供される。

反射板１４０は、複数のランプ１１０の下部に具備され、複数のランプ１１０から漏洩した光を拡散板１２０側に反射してバックライトアセンブリ１００の光効率を向上させる。反射板１４０は、反射率が高い反射物質（例えば、アルミニウム（Ａｌ））からなる。又、反射板１４０の両端部は、拡散板１２０側に折り曲げて、最も外側に配置されたランプから出射された光を拡散板１２０側に効率的に反射する。従って、ランプ１１０と平行する拡散板１２０の両端部で輝度が低下することを防止することができる。

図３は、図２に示した第１及び第２領域での輝度分布を示すグラフである。

図３において、第１グラフＧ１は、拡散板を通過する直前の光の輝度分布を示すグラフであり、第２グラフＧ２は、第１拡散パターン１５１が形成された拡散板を通過した光の輝度分布を示すグラフであり、第３グラフＧ３は、第２拡散パターン１５２が形成された拡散板を通過した光の輝度分布を示すグラフであり、第４グラフＧ４は、第１及び第２拡散パターン１５１、１５２が交互に形成された拡散板１２０を通過した光の輝度分布を示すグラフである。

第１グラフＧ１を参照すると、拡散板１２０を通過する直前の光は、サイン波形状の輝度分布を有する。具体的に、ランプ１１０が配置された位置に対応する第１領域Ａ１の中心の地点では輝度が最も高く示され、互いに隣接する二つのランプ１１０間に対応する第２領域Ａ２の中心の地点では輝度が最も低く示された。又、拡散板１２０を通過する直前の光は、拡散板を通過した光に比べて高い１８０ｎｉｔｓ〜２６０ｎｉｔｓ間の輝度分布を示し、第１領域Ａ１の中心の地点と第２領域Ａ２の中心の地点の間の輝度偏差がおよそ７０ｎｉｔｓ程度と大きく示された。

第２グラフＧ２を参照すると、第１拡散パターン１５１が形成された拡散板１２０を通過した光は、サイン波形状の輝度分布を有する。即ち、ランプ１１０が配置された位置に対応する第１領域Ａ１の中心の地点では輝度が最も高く示され、互いに隣接する二つのランプ１１０間に対応する第２領域Ａ２の中心の地点では輝度が最も低く示された。従って、拡散板１２０の上側で測定した際、第１拡散パターン１５１が形成された拡散板１２０では、第２領域Ａ２の輝度は第１領域Ａ１の輝度より低く示された。

第１拡散パターン１５１の場合、第１密度と第２密度との差が大きくないため、第２領域Ａ２が第１領域Ａ１より輝度が高くなる明暗反転が生じない。ここで、第１密度と第２密度との差が大きくないということは、第２密度に対する第１密度の比率が明暗反転が生じる臨界比率より小さいということを意味する。

ここで、第１拡散パターン１５１が形成された拡散板１２０を通過した光は、拡散板１２０を通過する直前の光より低い１４０ｎｉｔｓ〜１８０ｎｉｔｓ間の輝度分布を有するが、第１領域Ａ１の中心の地点と第２領域Ａ２の中心の地点との間の輝度偏差は、拡散板１２０を通過する直前の光よりも小さいおよそ２０ｎｉｔｓ程度に示された。

一方、第３グラフＧ３を参照すると、第２拡散パターン１５２が形成された拡散板１２０を通過した光は、ランプ１１０が配置された位置に対応する第１領域Ａ１の中心の地点で最も低い輝度を有し、互いに隣接する二つのランプ１１０間に対応する第２領域Ａ２の中心の地点で最も高い輝度を有する。即ち、拡散板１２０の上側で測定した際、第２拡散パターン１５２が形成された拡散板１２０では、第１領域Ａ１の輝度は第２領域Ａ２の輝度より低く示された。

図２に示したように、第２拡散パターン１５２の場合、第３密度と第４密度との差が大きいため、第１領域Ａ１で光の拡散が多く生じて、結果的に第２領域Ａ２の輝度が第１領域Ａ１の輝度より高くなり、明暗反転が生じる。ここで、第３密度と第４密度との差が大きいということは、第４密度に対する第３密度の比率が明暗反転が生じる臨界比率よりも大きい或いは、同一であるということを意味する。

しかし、図２に示したように、拡散板１２０に第１及び第２拡散パターン１５１、１５２をランプ１１０の長手方向に沿って交互に形成すると、拡散板１２０を通過した光は、第２グラフＧ２と第３グラフＧ３の平均値とに定義された第４グラフＧ４のような形状の輝度分布を有する。結果として、第１領域Ａ１の中心の地点と第２領域Ａ２の中心の地点との間の輝度偏差がおよそ１０ｎｉｔｓ程度に減少して、拡散板１２０を通過した光の輝度均一性が向上されることができる。

図３に示したように、第１及び第２拡散パターン１５１、１５２が各々形成された拡散板１２０から出射された光は、各々サイン波形状の輝度分布を有するため、第１及び第２拡散パターン１５１、１５２の各々の密度は、以下の数式のようなサイン関数として定義されることができる。

ここで、Ｒ_{ｐｅｒｉｏｄ}は、サイン波の周期ランダム値で、Ｒ_{ｐｈａｓｅ}は、サイン波の位相ランダム値である。本発明の一実施形態において、周期ランダム値Ｒ_{ｐｅｒｉｏｄ}の範囲は、０．１乃至０．２に設定されてもよい。周期ランダム値Ｒ_{ｐｅｒｉｏｄ}が０．１に設定され、サイン波の基準周期が“α”に設定された場合、サイン波の周期は、“−（０．１×α）”〜“＋（０．１×α）”の範囲でランダムに変化してもよい。又、位相ランダム値Ｒ_{ｐｈａｓｅ}が０．２に設定され、サイン波の基準位相が“β”に設定された場合、サイン波の位相は、“−（０．２×β）”〜“＋（０．２×β）”の範囲でランダムに変化してもよい。

第１及び第２拡散パターン１５１、１５２の密度は、周期ランダム値Ｒ_{ｐｅｒｉｏｄ}に対する位相ランダム値Ｒ_{ｐｈａｓｅ}の比率及び周期ランダム値Ｒ_{ｐｅｒｉｏｄ}によって調整される。

図４は、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率による印刷パターンの密度を示す図である。

図４は、周期ランダム値が０．１に固定された状態で位相ランダム値を０．０、０．４、０．８、１．２、１．６、２．０、２．４及び２．８の順に増加させた際の印刷パターンの密度を示す。具体的に、図４において、第１ブロック１３１は、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が０である際の印刷パターンの密度を示し、第２ブロック１３２は、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が４である際の印刷パターンの密度を示し、第３ブロック１３３は、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が８である際の印刷パターンの密度を示す。第４ブロック１３４は、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が１２である際の印刷パターンの密度を示し、第５ブロック１３５は、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が１６である際の印刷パターンの密度を示し、第６ブロック１３６は、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が２０である際の印刷パターンの密度を示す。又、第７ブロック１３７は、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が２４である際の印刷パターンの密度を示し、第８ブロック１３８は、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が２８である際の印刷パターンの密度を示す。

又、図４の各ブロック１３１〜１３８内における白い部分は、印刷パターンの密度が相対的に高い領域であり、各ブロック１３１〜１３８内における黒い部分は、印刷パターンの密度が相対的に低い領域である。

図４に示したように、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が２８から０に減少するほど、白い部分はランプが配置された位置に対応する第１領域Ａ１に集中し、黒い部分は互いに隣接する二つのランプ間に対応する第２領域Ａ２に集中する。従って、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が減少するほど第１領域Ａ１より第２領域Ａ２の輝度が高くなる明暗反転が生じる確率が増加する。

一方、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が０から２８に増加するほど、白色部分は第１領域Ａ１に集中せずに第２領域Ａ２にも分散する。結果として、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が増加すると、第１領域Ａ１より第２領域Ａ２の輝度が高くなる明暗反転が生じる確率が減少する。

本発明では、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率を２８から０まで順次に減少させながら、拡散板から出力される光の輝度を測定して明暗反転が生じる周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率を選択する。明暗反転が生じる周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率の臨界値が決定されると、その臨界比率よりも小さな比率の値を有する印刷パターンが第２拡散パターン１５２に選択され、臨界比率より大きな比率の値を有する印刷パターンが第１拡散パターン１５１に選択される。

図５Ａは、明暗反転が生じる第２拡散パターンのシミュレーションを示す図であり、図５Ｂは、明暗反転が生じない第１拡散パターンのシミュレーションを示す図であり、図５Ｃは、第１及び第２拡散パターンが複合されたシミュレーションを示す図である。

図５Ａは、周期ランダム値が０．１であり、位相ランダム値が１．２に設定された第２拡散パターンを示し、図５Ｂは、周期ランダム値が０．１であり、位相ランダム値が２．４に設定された第１拡散パターンを示す。但し、図５Ａ及び図５Ｂは、互いに隣接する二つのランプの各々の直径の中心間の距離ｄ２（図１参照）が拡散板１２０の下面とランプ１１０直径の中心との間の距離ｄ１（図１参照）より４倍大きな場合に対するシミュレーション結果である。

図５Ａに示したように、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が１２に設定されると、白い部分が第１領域Ａ１に集中し、黒い部分が第２領域Ａ２に集中する。従って、第２領域Ａ２の輝度が第１領域Ａ１の輝度より高くなる明暗反転が生じる。

しかし、図５Ｂに示したように、周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率が２４に設定されると、白色部分が第１領域Ａ１に集中しないで、第２領域Ａ２にも分散する。従って、第２領域Ａ２の輝度が第１領域Ａ１の輝度より高くなる明暗反転が生じない。

図５Ｃに示したように、明暗反転を生じない第１拡散パターン１５１と明暗反転を生じる第２拡散パターン１５２とが拡散板１２０に複合的に形成されると、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との輝度偏差が減少し、その結果、拡散板１２０を通過した光の輝度均一性を向上させることができる。

図６は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置の断面図である。但し、図６に示した構成要素のうち、図１に示した構成要素と同一の構成要素に対しては、同一の参照符号を表示し、それに対する具体的な説明は省略する。

図６を参照すると、液晶表示装置３００は、光を利用して映像を表示する液晶表示パネル２１０と、液晶表示パネル２１０の下部に具備されて光を液晶表示パネル２１０に供給するバックライトアセンブリ１００と、を含む。

液晶表示パネル２１０は、薄膜トランジスタ基板２１１、薄膜トランジスタ基板２１１と面するカラーフィルタ基板２１２、及び薄膜トランジスタ基板２１１とカラーフィルタ基板２１２との間に注入された液晶層（図示せず）を含む。

薄膜トランジスタ基板２１１は、映像を表示する単位である画素がマトリックス状に形成された基板である。各画素は、薄膜トランジスタ及び画素電極を含む。カラーフィルタ基板２１２は、通過する光によって所定の色を表す色画素と、色画素の上に形成されて画素電極と面する共通電極とを含む。

バックライトアセンブリ１００は、複数のランプ１１０と、拡散板１２０と、光学シート類１３０と、反射板１４０と、を含む。

複数のランプ１１０は、所定の間隔で離隔され、互いに並べて配置されて光を照射する。拡散板１２０は、複数のランプ１１０の上に具備された下部面を通じて複数のランプ１１０から照射された光を受けて拡散させた後に出射する。

拡散板１２０の第１及び第２領域Ａ１、Ａ２間の輝度偏差を減少させるために、拡散板１２０の下部面には、ランプ１１０の長手方向に沿って交互に形成される第１及び第２拡散パターン１５１、１５２が具備される。

第１拡散パターン１５１は、第１領域Ａ１では第１密度で形成され、第２領域Ａ２では第１密度より低い第２密度で形成される。第２拡散パターン１５２は、第１領域Ａ１では第３密度で形成され、第２領域Ａ２では第３密度より低い第４密度で形成される。本発明の一例として、第２密度に対する第１密度の比率は、第４密度に対する第３密度の比率より小さい。

又、第２密度に対する第１密度の比率は、既定の臨界比率より高く、第４密度に対する第３密度の比率は、前記臨界比率より低い。ここで、前記臨界比率は、拡散板１２０の上側で測定した際、第２領域Ａ２の輝度が第１領域Ａ１の輝度より高くなる境界値に定義されることができる。従って、拡散板１２０の第１拡散パターン１５１が形成された領域における第１領域Ａ１の輝度は、第２領域Ａ２の輝度より高く、拡散板１２０の第２拡散パターン１５２が形成された領域における第１領域Ａ１の輝度は、第２領域Ａ２の輝度より低い。

結果的に、拡散板１２０から出射された光は、第１拡散パターン１５１を通過した光と第２拡散パターン１５２を通過した光との平均輝度を有する。従って、第１領域Ａ１の中心の地点と第２領域Ａ２の中心の地点との間の輝度偏差がおよそ１０ｎｉｔｓ程度に減少して、その結果、拡散板１２０から出射された光の輝度均一性が向上されることができる。

このようなバックライトアセンブリ及びこれを有する表示装置によると、明暗反転が生じる拡散パターンと、明暗反転が生じない拡散パターンとが拡散板の下部面にランプの長手方向に沿って交互に形成される。

従って、ランプが配置された位置に対応する第１領域と、互いに隣接する二つのランプ間に対応する第２領域との間での輝度偏差を減少させることができ、その結果、バックライトアセンブリから出射された光の輝度均一性を向上させることができる。

１００ バックライトアセンブリ
１１０ ランプ１１０
１２０ 拡散板
１３０ 光学シート類
１４０ 反射板
１５１ 第１拡散パターン
１５２ 第２拡散パターン

Claims (10)

1. 光を照射する複数のランプと、
   前記複数のランプから照射された前記光を拡散させ、前記ランプとオーバラップされる第１領域及び前記ランプ間の領域とオーバラップされる第２領域を有する拡散板と、を
   含み、
   前記拡散板は、
   前記拡散板に形成され、前記第１領域では第１密度で形成され、前記第２領域では前記第１密度より低い第２密度で形成される第１拡散パターンと、
   前記拡散板に形成され、前記第１領域では第３密度で形成され、前記第２領域では前記第３密度より低い第４密度で形成される第２拡散パターンと、を含み、
   前記第２密度に対する前記第１密度の比率は、前記第４密度に対する前記第３密度の比率と異なることを特徴とするバックライトアセンブリ。
2. 前記第１拡散パターンが形成された領域において、前記第２領域を通過した光の輝度は前記第１領域を通過した光の輝度より低く、
   前記第２領域の輝度と前記第１領域の輝度との差は、前記第２密度に対する前記第１密度の比率によって調整され、
   前記第２密度に対する前記第１密度の比率は、前記第４密度に対する前記第３密度の比率より小さいことを特徴とする請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
3. 前記第２拡散パターンが形成された領域において、前記第２領域を通過した光の輝度は、前記第１領域を通過した光の輝度より高く、
   前記第２領域の輝度と前記第１領域の輝度との差は、前記第４密度に対する前記第３密度の比率によって調整され、
   前記第２密度に対する前記第１密度の比率は、前記第４密度に対する前記第３密度の比率より小さいことを特徴とする請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
4. 前記第１及び第２拡散パターンの各々の密度は、各拡散パターンの周期ランダム値に対する位相ランダム値の比率及び前記周期ランダム値によって調整されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
5. 前記第１及び第２拡散パターンの密度Ｙは、
   
   として定義され、
   ここで、Ｒ_{ｐｅｒｉｏｄ}は前記周期ランダム値であり、Ｒ_{ｐｈａｓｅ}は前記位相ランダム値であることを特徴とする請求項４に記載のバックライトアセンブリ。
6. 前記第１拡散パターンの前記周期ランダム値に対する前記位相ランダム値の比率は、既定の臨界比率より高く、
   前記第２拡散パターンの前記周期ランダム値に対する前記位相ランダム値の比率は、前記臨界比率より低いことを特徴とする請求項５に記載のバックライトアセンブリ。
7. 前記臨界比率は、前記第１領域を通過した光の輝度より前記第２領域を通過した光の輝度が高くなる境界値であることを特徴とする請求項６に記載のバックライトアセンブリ。
8. 前記第１及び第２拡散パターンは、前記ランプと面する前記拡散板の下部面に前記ランプの長手方向に沿って交互に印刷されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
9. 前記第１及び第２拡散パターンは、二酸化チタンＴｉＯ_２を含む白色インキからなることを特徴とする請求項８に記載のバックライトアセンブリ。
10. 互いに隣接する二つのランプの直径の中心間の距離は、各ランプの直径の中心と前記拡散板の下部面との距離の少なくとも４倍であることを特徴とする請求項１に記載のバックライトアセンブリ。