KR100712107B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로 광원 장치에서 발산되는 광을 -30도 내지 +30도의 범위로 반사할 수 있는 광소자를 얇은 반사판상에 형성함으로서, 종래의 백라이트 유닛과 같이 광을 제어하기 위해 확산판 또는 플리즘판과 같은 여러 장의 광학 필름이 필요없는 백라이트 유닛을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명의 액정 표시 장치은 액정 패널; 상기 액정 패널 하부에 위치하고, 일측면으로 광을 발생시키는 광원 장치 및 상기 광원 장치의 일측면 하단부에 부착되고, 표면상에 복수 개의 광소자가 형성된 반사판을 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 광원 장치의 일측면 상단부에 부착된 가림막을 포함하여 이루어진 액정 표시 장치에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 액정 표시 장치는 광의 반사각이 -30도 내지 +30도의 범위을 갖도록 하는 광소자가 형성된 반사판을 포함하는 백라이트 유닛을 포함하는 액정 표시 장치를 제공함으로서, 확산 필름 및 프리즘 필림과 같이 광을 제어하는 여러 필름을 형성하지 않음으로서, 액정 표시 장치의 구조가 단순해질 뿐만 아니라 광효율이 증가하는 효과가 있다.

광소자, 반사판

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display device}

도 1은 종래의 백라이트 유닛을 구비한 액정 표시 장치의 사시도.

도 2는 본 발명의 백라이트 유닛을 구비한 액정 표시 장치의 단면도.

도 3은 본 발명의 백라이트 유닛의 단면도.

도 4a 내지 도 4c는 상기 도 3의 D 영역 및 E 영역을 확대한 단면도들.

도 5는 반각을 설명하기 위한 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

301 : 광원 장치 302 : 반사판

303 : 가림막 304 : 빛

305 : 광소자에 반사된 빛 306 : 광소자

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광원 장치에서 발산되는 광을 -30도 내지 +30도의 범위로 반사할 수 있는 광소자가 형성된 반사판을 포함하는 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 정보화 사회에서 평판 표시 장치(Plat Panel Display)는 눈부시게 발전하고 있으며 그 역할도 중요시되고 있다.

이때, 상기 평판 표시 장치 중에서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device)는 자체 발광을 하지 못하는 수광 소자이기 때문에 광을 발생시키는 백라이트 유닛(Backlight Unit)이 반드시 필요하다.

즉, 상기 액정 표시 장치는 일반적으로 액정 패널 하부의 가장 자리에 램프를 장착하고, 상기 램프에서 발생하는 빛을 안내하는 도광판, 상기 도광판 하부에 상기 도광판에서 누설되는 빛을 반사시키는 반사판, 상기 도광판 상부에 확산판 및 프리즘판을 장착한다.

도 1를 참조하면, 상부 기판(101), 하부 기판(102) 및 상기 상부 기판(101)과 하부 기판(102)사이에 충진된 액정으로 이루어진 액정 패널(103), 상기 액정 패널(103)의 하부의 일측 측면에 램프와 같은 광원 장치(104)가 부착되고, 상기 광원 장치(104)로부터 발생한 빛(150)을 안내하는 도광판(105)이 부착되고, 상기 도광판(105)의 하부에는 반사판(106)이 장착되어 있다. 또한, 상기 반사판(106) 상부에는 확산판(107) 및 프리즘판(108)에 부착되어 있다. 이때, 상기 광원 장치(104), 도광판(105), 반사판(106), 확산판(107) 및 프리즘판(108)을 모두 합쳐 백라이트 유닛이라고 한다.

이때, 상기 광원 장치(104)에서 발생한 빛(150)은 일정한 임계각 이상에서는 전반사가 일어나고, 상기 일정한 임계각 이하로 상기 도광판(105)에 입사된 빛(105a)은 상기 도광판(105)을 빠져 나가게 된다. 상기 도광판(105)의 표면에서 전반사가 일어난 빛(150b)은 상기 반사판(106)에서 반사되고 상기 반사된 빛(150b)는 상기 도광판(105)에서 임계각 이하로 진입하게 되면 빠져 나가게 된다.

이어서, 상기 확산판(107)은 상기 도광판에서 입사된 빛(150a, 150b)을 각 방향을 확산되도록 하는 역할을 하여 빛(150)이 균일한 면광원(151)을 형성하게 한다.

이어서, 상기 프리즘판(108)에 입사된 빛(150)은 상기 프리즘판(108)에 의해 정면쪽으로 집중(152)시켜 유효시야각 범위에서 밝기를 향상시켜주는 역할을 하게 된다. 이때, 상기 프리즘판(108)은 도에서는 한 장만을 도시하였지만, 일반적으로는 두 장을 부착하여 상하 좌우 각 방향의 빛을 굴절시켜 그 효과를 극대화한다.

상기와 같이 변화한 빛(150)은 상기 액정 패널(103)에 입사하게 되고, 상기 액정 패널(103)에 의해 영상 신호를 얻게 된다.

그러나, 상기의 종래의 백라이트 유닛은 복수 개의 광학판이 필요하여 복잡할 뿐만 아니라, 상기 복수 개의 광학판에 의해 빛의 효율이 나빠져, 액정 표시 장치의 제조 공정을 복잡하게 하고, 광효율이 나쁘다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광원 장치에서 발생되는 빛을 발광면의 수직선에 대해 -30도 내지 +30도로 반사되도록 설계된 광소자가 형성된 반사판을 포함하는 백라이트 유닛을 구비하는 액정 표시 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 액정 패널; 상기 액정 패널 하부에 위치하고, 일측면으로 광을 발생시키는 광원 장치 및 상기 광원 장치의 일측면 하단부에 부착되고, 표면상에 복수 개의 광소자가 형성된 반사판을 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 광원 장치의 일측면 상단부에 부착된 가림막으로 이루어진 액정 표시 장치에 의해 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 상부 기판(201), 하부 기판(202) 및 상부 기판(201)과 하부 기판(202) 사이에 충진된 액정층을 포함하는 액정 패널(200)이 백라이트 유닛(300)의 상부에 위치한다. 이때, 상기 하부 기판(202)상에는 제1전극이 위치하고, 상기 제1전극에 대응하는 상부 기판(201)의 소정 위치에 제2전극이 위치한다.

또한, 상기 제1전극 및 제2전극상에는 각각 제1배향막 및 제2배향막이 형성될 수 있고, 상기 하부 기판(202)의 하부에는 제1편광판이, 상기 상부 기판(202)에는 제2편광판이 형성될 수 있다.

상기 액정 패널(200) 하부에 부착된 백라이트 유닛(300)은 크게 광원 장치(301), 반사판(302) 및 가림막(303)으로 이루어져 있다.

상기 광원 장치(301)은 램프을 이용하여도 무방하고, R(빨간색), G(녹색) 및 B(파란색) 군의 LED(Light Emission Diode) 또는 백색(W)의 LED를 이용하여도 무방하다. 이때, 상기 광원 장치(301)은 일측 측면의 영역에서 빛(304)을 발산할 수 있는 구조로 형성되어 있다.

상기 광원 장치에서 발생되는 빛(304) 중 일부는 상기 가림막(303)에 의해 반사되어 반사판(302)으로 비추어지고, 나머지 빛(304)은 반사판(302)으로 직접 비추어지게 된다. 상기 반사판(302)에 비추어진 빛(304)은 상기 반사판(302)상에 형성된 광소자에 의해 반사되면서 상기 액정 패널(200)의 표시면(201a)과 수직하는 수직선에 대해 -30도 내지 +30도의 범위를 갖고 발광면이 균일한 반사광(304a)을 형성하게 된다.

따라서, 본 발명의 광소자를 갖는 반사판에 의해 형성된 반사광(304a)은 종래 기술의 반사판, 도광판, 확산판 및 프리즘판을 통과한 빛과 동일한 특성을 가지면서도 그 효율은 더 우수하게 된다. 이는 종래 기술에서는 빛이 도광판, 확산판 및 프리즘판을 거치면서 각각의 광효율에 의해 빛이 세기가 약해지는데, 본 발명에서는 상기와 같은 도광판, 확산판 및 프리즘판이 없어도 동일한 효과를 내는 광소자가 있기 때문이다.

도 3를 참조하면, 도 2d에서 백라이트 유닛의 Ⅰ-Ⅰ' 선의 단면도를 나타내고 있는데, 상기 반사판(302)이 광원 장치(301)의 발광면에 부착될 때, 약간 경사 지게 형성되어 상기 광원 장치에서 먼쪽의 끝단부가 약간 더 높게 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 즉, 상기 반사판(302)은 약간의 단차(h)를 가지고 있는데, 상기 단차(h)는 상기 광원 장치(301)에서 나오는 빛(304)을 더 효과적을 반사시키기 위해서 형성됨으로 높을 수록 좋으나, 백라이트 유닛 전체의 두께 등을 고려하여 0.8mm이하로 형성하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 반사판(302)은 서스(SUS) 계열의 금속을 이용하여 0.1 내지 0.2mm의 두께로 형성하는데, 이는 상기 서스 계열의 금속을 얇게 형성하여도 많은 물리적 화학적 변화에도 변형이 잘 일어나지 않기 때문이다.

도 4a 내지 도 4c는 상기 도 3의 D 영역 및 E 영역을 각각 확대한 단면도들이다.

도 4a를 참조하면, 상기 도 3의 D 영역의 확대도는 광원 장치(301), 가림막(303) 및 반사막(302)이 서로 접촉하는 영역(D)의 단면도임을 알 수 있다.

상기 광원 장치(301)의 일측 측면에서 발생한 빛(304) 중 소정의 각도 이상으로 발생한 빛(304r)은 상기 가림막(303)에 의해 반사되어 상기 반사판(302)의 광소자에 입사되게 되고, 상기 입사된 빛은 광소자에 의해 -30도 내지 +30도의 각도를 갖는 빛(305)으로 반사된다.

이때, 상기 소정의 각도는 상기 가림막(303)이 형성되는 형상에 따라 결정되고, 상기 가림막(303)은 상기 가림막(303)에 반사되지 않고 직진하는 빛(304)이 상기 반사판(302)의 반대편 끝단의 광소자(306)에 반사되도록 하는 형상 및 크기가 바람직하다.

이때, 상기 광원 장치(301)의 일측 측면에서 발생하는 빛 중 본 발명에서 이용되는 빛은 120도(상기 일측 측면의 수직선의 -60도 내지 +60도)의 각도로 발생하는 빛을 이용한다. 상기와 같이 광원 장치(301)에서 발생하는 빛 중 120도 이내의 빛만을 이용하는 이유를 도 5를 참조하여 설명하면, 광원 장치(301)에서 발생하는 빛의 세기 중 가장 큰 세기를 나타내는 영역(즉, 광원 장치(301)의 일측 측면의 수직선)을 0도로 설정하고, 세기를 100으로 설정한 후, 각도에 따른 광의 세기 변화를 측정하여 그래프화한 결과에서 광의 세기가 50 이상되는 영역(광의 세기가 50 이하인 경우에는 광의 세기가 낮아 적절한 휘도를 낼 수 없기 때문이다)이 상기 수직선에서 +60도 및 -60도 이내 이기 때문이다. 즉, 광의 세기가 50 이상되는 각을 일반적으로 반각(Halfwidth Angle)(400)이라 하는데, 도 5에서는 약 60도가 반각임을 알 수 있다.

이때, 상기 반사막(302)상에 형성된 광소자(306)에 의해 반사되는 빛(305)은 상기 광원 장치(301) 및 가림막(303)에 의해 어느 일정 영역에서만 생성되는데, 상기 광소자(306)에 의해 반사된 빛(305)이 상기 액정 패널(200)에 도달하여 발광면(201a)을 형성하는 영역을 발광 영역(B)이라 하고, 빛(305)이 도달하지 못해 비발광면(201b)을 형성하는 영역을 비발광 영역(A)라 한다.

이때, 상기 가림막(303)은 알루미늄, 은, 마그네슘, 몰리브덴 또는 칼슘 중 어느 하나 이상의 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 즉, 빛을 고효율로 반사할 수 있는 금속 물질로 형성하는 것이 바람직하다.

도 4b를 참조하면, 반사판(302)상에 형성된 광소자(306)는 상기 광원 장치 (301)에서 발생한 빛(304)을 반사하여 -30도 내지 +30도의 각도를 갖는 형태의 균일한 광원면(304a)을 갖는 빛(305)을 형성하도록 하는 역할을 한다.

이때, 상기 광소자(306)은 복 수개의 단위 광소자(306a)로 이루어져 있는데, 상기 단위 광소자(306a)는 0.1 내지 1mm의 피치(Pitch)(P1)와 0.1 내지 1mm의 높이(P2)을 갖고 있고, 표면(S)은 위치에 상관없이 동일한 곡률을 갖도록 형성 가능하나, 바람직하게는 위치에 따라 곡률도 다르게 변화하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는 상기 단위 광소자(306a)에 입사되는 광(304)의 입사되는 위치가 다르고, 입사되는 위치가 다르다고하는 것은 입사되는 각이 다를 수도 있다는 것을 의미함으로 균일한 방향 및 각도로 균일하게 반사되는 빛(305)을 얻기 위해 곡률이 변화하도록 상기 단위 광소자(306a)를 설계한다. 이때, 상기 단위 광소자(306a)의 표면(S)의 곡률은 피치(P1)와 높이(P2)에 따라 변화하게 됨으로 상기 피치(P1)와 높이(P2)을 조절하여 곡률을 변화시킬 수 있다. 이때, 상기 단위 광소자(306a)의 곡률은 0.5 내지 2mm의 범위에서 형성한다.

또한, 상기 단위 광소자(306a)는 광원 장치(301)와의 거리에 따라 다른 곡률을 갖도록 형성될 수 있는데, 광원 장치(301)에 가까울 수록 표면(S)의 곡률은 커지도록 형성하고, 멀어질수록 곡률은 작아지도록 형성한다. 이러한 이유는 상기 단위 광소자(306a)의 곡률이 커지게 되면 상기 단위 광소자(306a)에 반사되는 빛의 균일도는 높아지게 되지만 휘도는 낮아지는 경향이 있고, 곡률이 작아지게 되면 균일도는 낮아지지만 휘도는 높아지기 때문이다. 즉, 광원 장치(306a)에서 멀어질 수록 도달하는 빛의 양은 상대적으로 작아지게됨으로 휘도를 높이기 위해서 상기와 같이 광원 장치(301)에서 멀어질 수록 단위 광소자(306a)의 곡률이 작아지도록 형성한다.

도 4c를 참조하면, 광원 장치(301)에서 발생한 빛(307a, 307b, 307c)이 상기 단위 광소자(306a)에 입사되는 각도 및 위치에 따라 상기 빛(307a, 307b, 307c)이 반사되는 것을 보여 주는 것으로서, 상기 빛(307a, 307b, 307c) 중 동일한 각도로 입사되는 빛(307a, 307b)은 상기 광소자(306a)에 입사되는 위치에 따라 반사되 나가는 빛(308a, 308b)의 방향이 달라 지는 것을 알 수 있고, 상기 입사되는 빛(307a, 307b, 307c) 중 상기 단위 광소자(306a)에 입사되는 위치가 동일한 빛(307a, 307c)이라고 하더라도 입사되는 각도가 다르면 반사되어 나가는 빛(308a, 308c)은 서로 다른 방향으로 나아가게 된다. 이때, 반사되어 나가는 빛(308a, 308b, 308c)는 수직선에 대해 -30도 내지 +30도 이내의 범위에서 반사되어 진다.

따라서, 상기 표면(S)의 곡률이 다른 광소자(306a)는 같은 위치에 입사되나 입사되는 각도가 다른 빛을 일정한 각도 이내에서 다른 각도로 펴지도록 함으로서 종래에서의 확산판과 마찬가지로 빛을 퍼지도록 하는 역할을 하고, 다른 위치, 다른 각도로 입사되더라도 일정한 각도, 즉, 수직선에 대해 -30도 내지 +30도 이내의 각도로 반사시킴으로서 종래에서의 프리즘판과 같은 역할을 한다. 따라서, 본 발명에서는 상기 광소자(306a)가 종래 기술에서의 확산판 및 프리즘판의 역할을 동시에 수행함으로서 상기 확산판 및 프리즘판을 생략할 수 있다.

이때, 상기 광소자(306)는 알루미늄, 은, 마그네슘, 몰리브덴 또는 칼슘 등과 같은 금속으로 형성하여 빛의 반사 효율이 높도록 한다. 또한 상기 광소자(306) 는 상기 반사판(302)상에 상기 광소자(306) 물질들을 형성한 후, 패터닝하는 방법이나, 상기 광소자(306) 물질을 주조 또는 단조와 같은 가공법으로 가공한 후, 상기 반사판(302)에 부착하는 방법 등으로 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명은 공원 장치(301), 표면에 광소자(306)가 형성된 반사막(302) 및 가림막(303)을 포함하는 백라이트 유닛을 구비함으로서, 광 효율이 우수할 뿐만 아니라, 확산판 및 프리즘판과 같은 부가 장치가 필요하지 않아 구조가 단순하다는 장점이 있는 액정 표시 장치를 제공한다.

따라서, 본 발명의 액정 표시 장치는 확산 필름 및 프리즘 필림과 같이 광을 제어하는 여러 필름을 형성하지 않음으로서, 액정 표시 장치의 구조가 단순해질 뿐만 아니라 광효율이 증가하는 효과가 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (15)

1. 액정 패널;

   상기 액정 패널 하부에 위치하고, 일측면으로 광을 발생시키는 광원 장치 및 상기 광원 장치의 일측면 하단부에 부착되고, 표면상에 복수 개의 광소자가 형성된 반사판을 포함하는 백라이트 유닛; 및

   상기 광원 장치의 일측면 상단부에 부착된 가림막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광소자의 피치는 0.1 내지 1mm임을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광소자의 곡률 반경은 0.5 내지 2mm임을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 광소자의 곡률은 상기 광원 장치에서 멀어질 수록 작아지는 것을 특징 으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 광소자에 의해 반사되는 반사광은 발광면의 수직선의 -30 내지 +30도 이내임을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 광소자는 알루미늄, 은, 마그네슘, 몰리브덴 또는 칼슘 중 어느 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 가림막은 알루미늄, 은, 마그네슘, 몰리브덴 또는 칼슘 중 어느 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 광원 장치에서 발생하는 광의 120도이하의 발산 각만을 이용함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 광원 장치는 LED임을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 LED는 R, G 및 B 군의 LED 또는 백색 LED임을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 반사판은 서스로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 반사판의 두께는 0.1 내지 0.2mm임을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 반사판은 광원 장치에 부착된 일측 끝단부에 비해 타측 끝단부의 높이가 높음을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 반사판의 일측 끝단부와 타측 끝단부의 높이차는 0.8mm이하임을 특징으로하는 액정 표시 장치.

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