KR101053864B1

KR101053864B1 - 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치

Info

Publication number: KR101053864B1
Application number: KR1020040047254A
Authority: KR
Inventors: 홍영태; 이상윤; 이성근
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2011-08-03
Also published as: US20060002147A1; JP4180584B2; JP2006032332A; CN100374937C; US7465072B2; CN1713054A; KR20050122100A

Abstract

본 발명은 휘도 분포를 최적화하여 빛샘현상을 감소시킨 백라이트유닛과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 흡수축 방향이 서로 수직하게 교차되도록 구성된 제1편광판 및 제2편광판으로 입사되는 광의 휘도 분포가 마이크로렌즈 시트에 의해 상기 흡수축 방향으로 더욱 집중되도록 하여 패널의 빛샘을 저감시켜 화질을 개선하는 방법을 제시하고 있다.

Description

백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치{LCD and backlight unit thereof}

도 1은 종래의 액티브 매트릭스형 액정표시장치를 도시한 도면

도 2는 종래의 액정표시장치 패널의 구성을 분해 도시한 사시도
도 3은 종래의 액정표시장치에서의 편광판에 의한 광의 편광을 설명하기 위한 도면
도 4는 종래의 액정표시장치에 구성된 상부 및 하부 편광판의 광 흡수축 방향을 도시한 도면
도 5a 및 5b는 각각 종래의 액정표시장치가 가지는 광의 휘도 분포를 도시한 도면

삭제

도 6은 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 도시한 분해 사시도

도 7은 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 구성을 도시한 측면도
도 8은 본 발명에 따른 액정표시장치가 가지는 광의 휘도 분포를 도시한 도면

삭제

도 9는 본 발명에 따른 백라이트 유닛 중 마이크로렌즈 시트 상에 다수 형성 되는 마이크로 렌즈의 배열 형태를 도시한 평면도

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

50 : 백라이트 유닛 52 : 백라이트 램프

54 : 마이크로렌즈 시트 56, 58 : 광학 시트

60 : 액정 패널 72 : 상부편광판

74 : 하부편광판 54a : 마이크로 렌즈

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도 분포를 최적화하여 빛샘현상을 감소시킨 백라이트유닛과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

액정표시장치는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써, 원하는 화상 신호를 얻는 표시장치이다.

이러한 TFT-LCD의 기판 위에는 서로 평행한 복수의 게이트라인과 이 게이트라인에 절연되어 교차하는 복수의 데이터라인이 형성되며, 이들 게이트라인과 데이터라인에 의해 둘러싸인 영역이 하나의 화소를 규정한다. 각 화소의 게이트선과 데이 터선이 교차하는 부분에는 TFT가 형성된다.

이러한 TFT-LCD를 구동시키기 위해서는 게이트라인을 순차적으로 구동시킴과 동시에 구동하는 게이트라인에 연결된 TFT의 소스 단에 인가될 데이터 전압을 데이터라인을 통해 인가한다.

도 1은 통상의 액티브 매트릭스형 액정표시장치를 예시한 도면으로서, 액정 셀들이 두장의 투명기판들 사이에 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널(2)과, 액정패널(2)의 게이트라인들(GL1 내지 GLm)에 접속되어진 게이트 드라이버(6)와, 액정패널(2)의 데이터라인들(DL1 내지 DLn)에 접속되어진 데이터 드라이버(4) 및 데이터 드라이버(4)에 접속되어진 감마전압발생부(8)를 구비한다. 상기 감마전압발생부(8)는 통상 상기 데이터드라이버(4)에 포함되어 구성되기도 한다.

이러한 액정표시장치에서 액정패널은 제1기판에 박막 트랜지스터(TFT) 어레이와 화소전극을 형성하고, 또한 별도의 제2기판에 컬러필터와 공통전극을 형성한 다음 두 개의 기판을 합착하여 구성되는데, 도 2는 이러한 액정표시장치 패널의 일반적인 구성을 분해 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치 패널(2)은 액정(13)을 사이에 둔 두개의 투명기판(15)(17)으로 구성되며, 이러한 액정패널(2)의 제1기판(15)에는 컬러필터(21)와 공통전극(19)이 적층되고, 상기 제1기판(15)과 소정의 간격을 두고 합착되는 제2기판(17)에는 복수개의 화소(P)와 각 화소에 대응하여 구성되는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 형성된다. 또한, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 게이트전극(미도시)과 소스전극(미도시)에 각각 연결되는 게이트라인(29)과 데이터 라인(31)이 서로 교차하여 형성된다.

상기 제1기판(15)과 제2기판(17)의 각 외면에는 상부 편광판(polarizer)(23)과 하부편광판(25)이 구성된다.

상기한 일반적인 구성을 가지는 액정표시장치는, 액정에 전압을 인가하면 액정의 배열이 변하게 되고 이러한 상태의 액정에 광을 투과시켜 굴절율 변화를 발생시킨 후 편광시켜 원하는 영상을 얻는 원리이다.

여기서 광의 편광을 수행하는 편광판(23)(25)은 도 3을 참조하면, 각각 광의 진동면을 특정한 방향으로 걸러 투과시키는 역할을 하는데, 노멀리 블랙(Normally black) 모드의 액정표시장치에 있어서는 제1기판(15)의 상부편광판(23)과 제2기판(17)의 하부편광판(25) 광 흡수축이 도 4와 같이, 실질적으로 90도(±= 88°~92°)의 각도를 이루도록 구성되어 있다.

상기와 같이 수직되는 흡수축 형성 각도를 가지는 상,하부편광판(23)(25) 측으로 도 3의 도시와 같이 편광판(23)(25) 흡수축 방향에 평행하지 않게 입사되는 광(A)(B)가 있을 때, 광(B)은 상기 도 4에 도시된 바와 같은 상,하부 편광판(25) 흡수축 방향과 평행한 진행면을 가지는 광이라 하면, 이때의 광(B)은 상,하부편광판(23)(25)에 흡수되어 블랙 상태에서는 광의 누출이 발생하지 않는다.

그러나, 상,하부편광판(23)(25)의 흡수축에 평행하지 않고 경사진, 즉 도 4의 사분면의 내측에 위치하는 진행면을 가지는 입사광을 (A)라 할 때 패널은 블랙 상태에서도 빛샘 현상이 발생하게 된다.

이러한 종래의 액정표시장치의 백라이트 유닛으로부터 출사된 광의 휘도 분 포는 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같다.

종래에는 통상 백라이트 유닛으로 입사되는 광의 휘도분포를 원형 또는 타원형을 가지도록 구성하고 있기 때문에, 전술한 바와 같은 광(A)와 같이 상, 하부 편광판의 흡수축 방향에 평행하지 않은 광이 다수 출사되어 액정표시장치로 입사되고 이러한 광은 블랙 휘도를 증가시킴으로써, 결국 액정표시장치의 콘트라스트 비(contrast ratio)가 저하되는 문제점이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 액정패널을 지난 광의 휘도 분포를 이상적으로 형성하여 액정표시장치의 화질 개선을 수행하는데 목적이 있다.

아울러 본 발명은 액정패널을 지난 광의 휘도 분포를 이상적인 형태를 나타낼 수 있도록 하는 백라이트 유닛 및 그 액정표시장치를 제안하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하나 이상의 백라이트 램프와; 상기 하나 이상의 백라이트 램프 상부에 위치하며 마이크로렌즈 시트를 포함한 다수의 광학시트를 포함하며, 상기 마이크로렌즈 시트는 다수개의 십자형태의 볼록렌즈가 서로 일정간격 이격하여 형성되며, 상기 십자형태의 볼록렌즈는 일 방향의 렌즈 길이가 수직하게 교차되는 방향의 렌즈 길이에 비해 더욱 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.
이때, 상기 마이크로렌즈 시트의 소재는 합성수지이며, 투명하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 액정패널과; 상기 액정패널 상부에 구성되고 제1방향의 광 흡수축을 가지는 상부편광판과; 상기 액정패널 하부에 구성되고 상기 제1방향과 실질적으로 수직인 제2방향의 광 흡수축을 가지는 하부편광판과; 상기 액정패널의 하부에 구성되고, 하나 이상의 백라이트 램프와, 상기 하나 이상의 백라이트 램프 상부에 위치하며 마이크로렌즈 시트를 포함한 다수의 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 마이크로렌즈 시트는 다수개의 십자형태의 볼록렌즈가 서로 일정간격 이격하여 형성되며, 상기 십자형태의 볼록렌즈는 일 방향의 렌즈 길이가 교차되는 방향의 렌즈 길이에 비해 더욱 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 마이크로렌즈 시트의 소재는 합성수지이며 투명하게 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 십자형태의 볼록렌즈는 수직하게 교차되는 방향이 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향의 광흡수축과 대응된다.
이하 첨부된 실시예 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치에 대해 설명하기로 한다.

삭제

도 6은 본 발명에 따른 백라이트 유닛(50)을 도시한 분해 사시도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치(100)의 구성을 도시한 측단면도로서, 하나 이상의 백라이트 램프(52)를 구비하여 다수의 광학시트(54)(56)(58)와 상, 하부편광판(72)(74)을 구비한 액정패널(60) 측으로 광 을 조사하는 직하형 백라이트 구조의 액정표시장치를 도시하고 있다.

상기 여기서 상기 광학시트는 다수의 마이크로 렌즈가 형성된 마이크로렌즈 시트(54)를 포함하고 있는데, 상기 마이크로 렌즈(54a)는 도 6의 확대도시와 같이, 십자형태의 볼록렌즈이다.

상기 마이크로렌즈 시트(54)는 노멀리 블랙모드에서 도 5a 또는 5b의 휘도 분포 형태를 가지는 편광에 의한 빛샘의 영향을 줄이기 위해, 편광판(72)(74)으로 입사되는 백라이트 광의 휘도 분포를 도 8과 같이 편광판의 광 흡수축 방향으로 더욱 증대시킨 형태로 변형하기 위한 것으로서, 상,하부편광판(72)(74)의 흡수축 방향으로 휘도 분포가 더욱 집중된 십자형 분포를 가지도록 광을 응집시켜 주는 기능을 제공한다.

이는 액정패널로 조사되는 광의 분포를 상,하부편광판(72)(74)의 광 흡수축과 평행한 방향으로 진행되어 입사되는 광(B)을 더욱 증대시키고, 광 흡수축 방향과 평행하지 않은 방향으로 진행하는 입사광(A)의 양을 줄여 블랙 휘도를 감소시킴과 아울러 패널의 높은 콘트라스트비를 유지할 수 있게 된다.

도시된 도 9는 상기 마이크로렌즈 시트(54) 상에 다수 형성되는 마이크로 렌즈의 바람직한 배열 형태를 도시한 평면도로서, 편광판의 광 흡수축 방향으로 진행면을 가지고 입사되는 광의 응집을 위해, 상, 하부편광판(72)(74)의 광 흡수축 방향으로 볼록 렌즈 형태의 마이크로 렌즈(54a)가 십자형으로 구성된 구조를 보여주고 있다. 아울러, 램프의 배열 방향을 고려하여 램프의 길이 방향으로 평행하게 연장되는 마이크로 렌즈(54a)를 더욱 길게 형성하는 것은 당연하다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치는 노멀리 블랙 모드로 동작되는 액정표시장치에서 액정패널로 공급되는 광을 집중함으로써 불필요한 빛샘을 감소시켜 콘트라스트비를 향상시키는 효과가 있으며, 아울러 광학 시트의 추가만으로도 블랙 휘도를 감소시킴으로써 결국 화질의 개선이 수행되기 때문에 간단한 공정으로 수행될 수 있는 장점이 있다.

Claims

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하나 이상의 백라이트 램프와;

상기 하나 이상의 백라이트 램프 상부에 위치하며 마이크로렌즈 시트를 포함한 다수의 광학시트

를 포함하며, 상기 마이크로렌즈 시트는 다수개의 십자형태의 볼록렌즈가 서로 일정간격 이격하여 형성되며, 상기 십자형태의 볼록렌즈는 일 방향의 렌즈 길이가 수직하게 교차되는 방향의 렌즈 길이에 비해 더욱 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
삭제
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청구항 제 3 항에 있어서,

상기 마이크로렌즈 시트의 소재는 합성수지이며, 투명하게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
액정패널과;

상기 액정패널 상부에 구성되고 제1방향의 광 흡수축을 가지는 상부편광판과;

상기 액정패널 하부에 구성되고 상기 제1방향과 실질적으로 수직인 제2방향의 광 흡수축을 가지는 하부편광판과;

상기 액정패널의 하부에 구성되고, 하나 이상의 백라이트 램프와, 상기 하나 이상의 백라이트 램프 상부에 위치하며 마이크로렌즈 시트를 포함한 다수의 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛

을 포함하며, 상기 마이크로렌즈 시트는 다수개의 십자형태의 볼록렌즈가 서로 일정간격 이격하여 형성되며, 상기 십자형태의 볼록렌즈는 일 방향의 렌즈 길이가 교차되는 방향의 렌즈 길이에 비해 더욱 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
삭제
삭제
청구항 제 7 항에 있어서,

상기 마이크로렌즈 시트의 소재는 합성수지이며 투명하게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
청구항 제 7 항에 있어서,

상기 십자형태의 볼록렌즈는 수직하게 교차되는 방향이 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향의 광흡수축과 대응되는 액정표시장치.