KR102075922B1 - 도광판 및 이를 이용한 액정표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 상부케이스에 의해 가려지는 베젤 영역에 빛을 확산시키거나, 집광하는 광학적 패턴을 구비해서, 베젤 영역에서 빛의 분포를 고르게 할 수 있다. 이에 따라, 베젤 영역을 통해 표시 영역으로 공급되는 빛은 위치에 상관없이 밝기가 모두 비슷하기 때문에, 위치에 따른 밝기 차이 때문에 발생하는 핫스팟 문제를 해결할 수가 있다.

Description

도광판 및 이를 이용한 액정표시 장치{Light Guide Panel and Liquid Display Apparatus using the same}
본 발명은 핫스팟(hot spot) 현상을 개선한 도광판 및 이를 이용한 액정표시 장치에 관한 것이다.
액정패널을 디스플레이로 사용하는 액정표시 장치는 노트북 PC와 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기, 옥내외 광고 표시장치 등으로 이용되고 있다. 액정표시 장치의 대부분을 차지하고 있는 투과형 액정표시 장치는 액정층에 인가되는 전계를 제어하여 백라이트 유닛으로부터 입사되는 빛을 변조함으로써 화상을 표시한다.
백라이트 유닛은 직하형(direct type)과 에지형(edge type)으로 나눌 수 있다. 에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면에 대향되도록 광원이 배치되고 액정패널과 도광판 사이에 다수의 광학시트들이 배치되는 구조를 갖는다. 에지형 백라이트 유닛은 광원이 도광판의 일측에 빛을 조사하고 도광판이 선광원 또는 점광원을 면광원으로 변환하여 액정패널에 조사한다. 직하형 백라이트 유닛은 액정패널의 아래에 다수의 광원들이 배치되는 구조를 가지며, 확산판을 통해 확산된 빛을 액정패널에 조사한다.
이 중 에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면에서 빛을 공급하다 보니 핫스팟(hot spot) 현상을 일으키는 문제가 있다.
도 1은 핫스팟 문제를 설명하는 도면으로, 광원으로 사용된 발광다이오드(LED1, LED2)와 도광판(LGP)만을 선택적으로 도시한 평면도이다.
도 1에서 예시하는 바처럼, 제1 및 제2 발광 다이오드(LED1, LED2)는 도광판(LGP)의 끝과 마주하게 한 쪽 끝에 배치된다. 잘 알려진 바처럼, 발광 다이오드는 지향성 소자이기 때문에, 빛이 일정한 지향각(α)을 가지면서 도광판(LGP)으로 입사된다. 때문에, 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2)에서 나온 빛이 서로 섞이지 않는 부분이 존재한다(도면 중 빗금친 부분으로, 이하 음영영역(GA)). 이에 따라, 음영영역(GA)은 어둡고, 빛이 나오는 영역(이하, 출광 영역(WA))은 밝게 보여, 위치에 따라 밝기에 차이가 생겨 핫스팟(hot spot) 문제를 일으킨다. 도 2는 핫스팟 현상이 나타난 액정패널의 실제 모습을 보여준다. 도 2에서, 도광판(LGP) 중 발광다이오드와 마주하는 입사면이 핫스팟 때문에 물결무늬로 나타나는 것을 볼 수 있는데, 이처럼 빛이 물결무늬로 나타나면, 도광판은 점광원을 면광원으로 바꿔 그 위에 배치된 액정패널로 빛을 공급하는 구성요소이므로, 도광판의 물결무늬 때문에 액정패널 전체의 휘도 균일도가 맞지 않아 원하는 형태로 영상을 제대로 표시하지 못하는 문제가 있다.
이 핫스팟 문제를 해결하는 간단한 방법은 발광 다이오드의 수를 늘리는 것이다. 즉, 도 1에서 예시한 음영영역(GA)이 나타나지 않도록 발광 다이오드를 촘촘히 배열하게 되면, 핫스팟 문제를 해결할 수 있다. 하지만, 이처럼 발광 다이오드의 수를 증가시키는 것은 소비전력을 높이므로 바람직하지 못하다.
다른 방법은 베젤 사이즈를 키워서 핫스팟이 일어나는 부분을 가려 보이지 않게 하는 것이다. 액정패널과 백라이트 유닛은 케이스로 포장되는데, 액정패널과 백라이트 유닛을 사이에 두고 백커버 및 전면커버가 서로 결합돼 이들을 포장한다. 포장된 상태에서, 액정패널은 전면커버에 의해 그 테두리가 가려지게 된다. 이처럼 전면커버에 의해 액정패널이 가려진 부분을 베젤이라 한다. 이 베젤은 액정패널을 전면에서 가리고 있기 때문에, 액정패널이 화상을 보여주는 표시영역의 사이즈를 줄인다.
한편, 최근에 출시되는 액정표시 장치들은 이 베젤 사이즈를 줄여 표시영역을 키우는 한편, 디자인적인 측면에서도 소비자들에게 어필하고 있다. 때문에, 핫스팟 문제를 해결하려고 베젤 사이즈를 키우는 방법은 표시영역을 줄이기 때문에 문제가 있고, 또한 디자인적인 면에서도 바람직하지 못하다.
본 발명은 이 같은 배경에서 창안된 것으로, 도광판에 광학적 패턴을 추가해 액정표시 장치를 구성하는 구성요소를 변경하지 않고 핫스팟 문제를 해결한 도광판 및 이를 구비한 액정표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 입사면에서 일정 거리 떨어져 있으며, 상기 입사면과 나란한 제1 방향으로 형성된 패턴부를 포함하며, 상기 도광판을 베젤에 의해 가려지는 베젤 영역과 이 베젤 영역을 제외한 표시 영역으로 나누면, 상기 패턴부는 상기 입사면을 통해 입사된 빛을 상기 베젤 영역에서 상기 제1 방향으로 확산시키고, 상기 베젤 영역을 상기 광원의 지향각 범위 내에 속한 부분을 출광 영역, 지향각 범위를 벗어난 부분을 음영 영역으로 나누면, 상기 패턴부는 적어도 일부가 상기 음영 영역에 형성되는 도광판을 개시한다.
상기 패턴부는 상기 음영 영역을 가로질러 끝이 광원의 지향각 범위에 속하도록 위치하는 보상패턴을 포함할 수 있다.
상기 보상패턴은 상기 입사면에서 0.3(mm)보다 크고 0.7(mm)보다 작게 떨어져 있는 것이 바람직하다.
상기 패턴부는 상기 음영 영역과 상기 출광 영역 모두에 배치되며, 상기 입사면과 나란한 확산패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 확산패턴은 상기 보상패턴보다 상기 입사면에 더 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.
상기 확산패턴은 상기 입사면으로부터 0.8(mm)보다 크고, 1.2(mm)보다 작게 떨어져 있고, 상기 확산패턴과 상기 보상패턴 사이는 0.3(mm)보다 크고, 0.7(mm)보다 작게 떨어져 있을 수 있다.
상기 보상패턴과 상기 확산패턴의 선폭은 8(um)보다 크고 12(um)보다 작거나, 0.3(mm)보다 크고 0.7(mm)보다 작을 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 상술한 도광판을 포함하는 액정표시 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부케이스에 의해 가려지는 베젤 영역에 빛을 확산시키거나, 집광하는 광학적 패턴을 구비해서, 베젤 영역에서 빛의 분포를 고르게 할 수 있다. 이에 따라, 베젤 영역을 통해 표시 영역으로 공급되는 빛은 위치에 상관없이 밝기가 모두 비슷하기 때문에, 위치에 따른 밝기 차이 때문에 발생하는 핫스팟 문제를 해결할 수가 있다.
도 1은 핫스팟 문제를 개념적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 핫스팟 현상이 나타난 액정패널의 실제 모습을 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시 장치의 개략적인 분해 사이도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(LGP)을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 도5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 확산패턴과 보상패턴에 따른 빛의 분포 특성을 보여주는 광 프로파일이다.
도 8은 패턴부의 작용을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제1 실시예에 따른 도광판의 실제 모습을 보여준다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도광판의 모습을 보여주는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도광판의 모습을 보여주는 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 도광판의 모습을 보여주는 평면도이다.
도 13은 도 12의 XII-XII 선을 따라 절단한 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시 장치의 개략적인 분해 사이도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3 및 도 4에서, 본 발명의 액정표시 장치는 액정패널(PNL)과 이 액정패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(BLU)을 포함한다. 이 액정패널(PNL)과 백라이트 유닛(BLU)은 하부케이스(25) 및 상부케이스(27)에 의해 포장된다.
액정패널(PNL)은 상부 유리기판과 하부 유리기판 사이에 형성된 액정층을 포함하고, FFS 모드, VA 모드, TN 모드, IPS 모드 등을 포함해 구현될 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 광원(LS), 반사판(REF), 도광판(LGP), 및 다수의 광학시트들(OPS)을 포함하여 광원(LS)에서 나온 빛을 도광판(LGP)과 광학시트들(OPS)을 통해 균일한 면광원 형태의 빛으로 변환하여 그 빛을 액정패널(PNL)에 공급한다.
광원(LS)은 기판과 이 기판에 실장된 발광 다이오드들로 구성된다. 광원(LS)은 발광 다이오드가 도광판(LGP)의 측면과 마주하도록 하부케이스(25)의 벽면에 배치된다. 광원에서 나온 빛은 도광판(LGP)의 측면을 통해 도광판의 내부로 입사된 후에 면광원 형태로 변환돼 상부로 공급된다.
도광판(LGP)은 투명한 플라스틱 예를 들면, 폴리메타크릴레이트(Polymethly Methacrylate, PMMA)로 성형되는 판재로서, 점광원이나 선광원 형태의 빛을 면광원 형태의 빛으로 변환하는 역할을 한다. 이 도광판(LGP)은 광원과 마주하는 측면(이하, 입사면)과 가깝게 바닥면으로 입사된 빛을 분산시켜 도광판 전체에 빛을 고르게 공급하는 패턴부(40)를 포함한다. 이 패턴부(40)는 베젤 영역(BA)에 해당하는 위치로 형성되는데, 이에 대해서는 도면을 가지고 자세히 후술한다.
도광판(LGP) 위로는 광학 시트들(OPS)이 위치한다. 이 광학시트들(OPS)은 1 매 이상의 프리즘 시트와 1 매 이상의 확산시트를 포함하여 도광판(LGP)으로부터 입사되는 빛을 확산하고 액정패널(PNL)의 광입사면에 대하여 실질적으로 수직인 각도로 빛의 진행경로를 굴절시킨다.
액정패널(PNL)과 백라이트 유닛(BLU)은 하부케이스(25)와 상부케이스(27) 사이에 위치한 채, 이들과 함께 조립되어 액정표시 장치로 구현된다.
하부케이스(25)는 백라이트 유닛을 수납할 수 있도록 얇은 박스 모양을 가지고 있다. 백라이트 유닛과 액정패널(PNL)은 이 하부케이스(25)의 빈 공간에 순차적으로 적층된 상태로 수납된다.
일 예에서, 상부케이스(27)는 하부케이스(25)의 측벽을 감싼채 결합될 수 있도록 단면 모양이 「ㄱ」자 모양을 이루고 있다. 상부케이스(27)는 하부케이스(25)와 같이 백라이트 유닛을 패키징해서 물품의 외관을 이루며, 외부 충격으로부터 백라이트 유닛이 손상되는 것을 방지한다. 상부 케이스(27)가 하부 케이스(25)와 결합됨에 따라, 액정패널(PNL)은 상부 케이스(27)에 의해 가장자리가 가려지게 된다. 이 명세서에서, 액정패널(PNL) 중 상부 케이스(27)에 의해 가려진 부분으로 이미지가 표시되지 않는 부분을 베젤 영역(BA)이라 하고, 상부 케이스(27)에 의해 가려지지 않고 이미지가 표시되는 부분을 표시 영역(DA)이라 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(LGP)을 설명하기 위한 도면으로, 발광 다이오드(LED)와 도광판(LGP)을 선택적으로 도시한 평면도이고, 도 6은 도5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 절단한 단면도이다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 발광 다이오드(LED1, LED2)가 도광판(LGP)의 입사면(ED)과 마주하게 배치되는 것으로 설명한다.
도 5 및 도 6에서, 상술한 바처럼 도광판(LGP)은 경계선(0)을 기준으로 입사면(ED) 쪽은 베젤 영역(BA)을 이루고, 그 반대편은 표시 영역(DA)을 이룬다. 베젤 영역(BA)은 상부 케이스(27)에 의해 가려진 부분이고, 표시 영역(DA)은 액정 패널이 그대로 노출된 부분으로, 도광판(LGP)을 통해서 공급된 빛에 의해 이미지를 실제로 표시하는 부분이다.
제1 발광 다이오드(LED1)는 도광판(LGP)의 입사면(ED)과 마주한 채 일정 거리(s) 떨어져 위치한다. 제1 발광 다이오드(LED1)와 도광판(LGP)의 입사면(ED) 사이는 그 거리(s)가 줄어들수록 도광판(LGP)으로 공급되는 빛의 양이 많아져서 핫스팟의 세기가 증가하고, 반대로 거리(s)가 늘어날수록 도광판(LGP)으로 공급되는 빛의 양이 줄어들어서 핫스팟이 줄어들기는 하나, 입광량이 줄어들어 휘도가 떨어지는 문제가 있다. 제1 발광 다이오드(LED1)와 도광판(LGP) 사이의 거리(s)는 이러한 점 외에도 발광 다이오드의 사이즈 및 지향각 등 다양한 요소들을 고려해서 결정된다. 제2 발광 다이오드(LED2)도 마찬가지로 도광판(LGP)에서 소정 거리(s) 떨어져 이웃하며, 제1 발광 다이오드(LED1)와 이웃하게 배치된다.
이 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2)는 일정한 지향각(α)을 이루며 도광판(LGP)에 빛을 공급한다. 이에 따라, 제1 및 제2 발광 다이오드(LED1, LED2)의 지향각 범위 안에 들어가는 출광 영역(WA)으로는 빛이 많이 공급되는 반면에, 지향각(α)을 벗어나는 위치인 음영 영역(GA)은 빛이 상대적으로 적게 공급된다.
도광판(LGP)의 베젤 영역(BA)에는 패턴부(40)가 형성된다. 패턴부(40)는 입사면(ED)을 통해 도광판(LGP)으로 입사된 빛을 베젤 영역(BA)에서 위치에 상관없이 전체로 고르게 믹싱(mixing)해서 표시영역(DA)으로 확산시킨다. 이에 따라, 표시영역(DA)과 베젤영역(BA)의 경계에서 표시되던 물결 문양의 핫스팟을 개선할 수 있다. 일 실시예에서, 이 패턴부(40)는 레이저 가공을 통해 형성된 미세 홈으로 형성될 수 있고, 도광판(LGP)의 바닥면에 잉크를 인쇄해서 형성할 수도 있다. 이하의 설명에서는 다른 설명이 없는 한 패턴부(40)가 레이저 가공을 통해서 형성된 실시예를 설명한다.
도 5의 제1 실시예에서, 패턴부(40)는 확산패턴(41)과 보상패턴(43)을 포함해서 이뤄진다. 이 중, 확산패턴(41)은 도광판(LGP)의 입사면(ED)과 제1 거리(d1)만큼 떨어져 위치하며, 입사면(ED)과 나란하게 일 방향(도면의 y축 방향)으로 길게 형성돼 있다. 이 확산패턴(41)은 최소한 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이의 거리보다 길어야 하며, 바람직하게는 입사면(ED) 전체와 나란하게 형성된다. 제1 및 제2 발광 다이오드(LED1, LED2)에서 나온 빛은 지향각(α)에 맞춰서 도광판 내부로 입사된다. 이에 따라, 도광판 내부로 입사된 빛은 지향각 범위 안에 있는 출광 영역(WA)에만 공급되지만, 확산패턴(41)에서 빛이 난반사되면서 이 확산패턴(41)을 따라 옆으로(도면의y축 방향) 확산이 일어난다. 결과적으로, 제1 및 제2 발광 다이오드에서 나온 빛은 확산패턴(41)에 의해 빛이 난반사되면서 음영영역(GA)에 까지 전달돼, 베젤 영역(BA) 전체에 고르게 빛이 분포하게 되므로, 밝기 차이 때문에 발생하던 핫스팟 현상을 줄일 수 있다.
이 확산패턴(41)은 입사면(ED)에서 제1 거리(d1)만큼 떨어져 형성되는데, 바람직하게, 0.8(mm)보다는 크고, 1.2(mm)보다는 작다. 제1 거리(d1)가 0.8(mm)보다 작으면, 확산패턴(41)을 따라 빛이 확산될 때 빛이 너무 밝기 때문에 휘선으로 보이게 되는 문제가 있다. 반대로, 제1 거리(d1)가 1.2(mm) 보다 크면 빛의 밝기가 어두워져 확산패턴(41)에 의한 빛의 확산이 제대로 일어나지 않아 핫스팟 현상이 보이는 문제가 있다.
빛이 입사되는 방향(도면의 x축 방향)으로, 확산패턴(41)에 이웃하게 보상패턴(43)이 더 형성된다. 이 보상패턴(43)은 확산패턴(41)보다는 길이가 짧으며, 바람직하게는 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이에서, 음영영역(GA)을 가로지를 수 있는 길이로 형성된다.
보상패턴(43)은 확산패턴(41)과 나란하게 일 방향(도면의 y축 방향)으로 뻗어 있으며, 확산패턴(41)과는 제2 거리(d2)만큼 떨어져 있다. 여기서, 제2 거리(d2)는 0.3(mm)보다 넓고, 0.7(mm)보다는 좁아, 제1 거리(d1)보다 짧다. 제2 거리(d2)가 0.7(mm)보다 넓게 되면, 확산패턴(41)에서 확산된 빛이 보상패턴(43)쪽으로 제대로 전달이 되지 않아 빛을 모으기가 힘들어서 이보다는 작아야 한다. 그리고, 보상패턴(43)을 형성하는 레이저 공정의 작업 공차를 고려해, 보상패턴(43)은 최소한의 마진인 0.3(mm)는 확산패턴(41)에서 떨어져 위치해야 한다.
보상패턴(43)의 일단(431)은 제1 발광 다이오드(LED)의 안쪽 끝을 연장한 연장선(DS1)을 가로질러 그 안쪽으로 위치하고, 타단(433)은 제2 발광 다이오드(LED2)의 안쪽 끝을 연장한 연장선(DS2)보다 안쪽으로 위치한다. 이에 따라, 보상패턴(43)은 위치적으로 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이에 위치하게 돼 결과적으로 빛이 제대로 공급되지 않는 음영영역(GA)에 선택적으로 위치하며, 그 끝(431, 433)은 제1 발광 다이오드(LED1) 및 제2 발광 다이오드(LED2)와 마주하게 위치한다.
따라서, 제1 발광 다이오드(LED1)에서 나온 빛은 적어도 보상패턴(43)의 일단(431)으로 공급되고, 제2 발광 다이오드(LED2)에서 나온 빛은 타단(433)으로 공급돼 보상패턴(43)을 따라 확산되면서 음영 영역(GA)에 공급된다. 때문에, 빛이 상대적으로 적게 공급돼 핫스팟의 원인이 되던 음영영역(GA)과 출광영역(WA)의 밝기 차이를 줄여, 핫스팟 현상을 해결할 수가 있다.
도 6은 상술한 패턴부(40)의 단면 모습을 보여준다. 도 6에서 예시하는 바처럼, 확산패턴(41)과 보상패턴(43)은 도광판(LGP)의 바닥에 홈 모양으로 형성된다. 여기서, 패턴부(40)를 형성하는 홈은 깊이(w1)가 45(um)보다 크고 55(um)보다 작다. 깊이(w1)가 45(um)보다 작으면 홈이 작아서 홈에 의한 난반사가 제대로 일어나지 않고, 반대로 깊이(w2)가 55(um)보다 크게 되면 홈이 너무 커서 이 또한 난반사를 방해할 수가 있다.
그리고, 홈의 너비(w2)는 8(um)보다는 크고 12(um)보다는 작아야 한다. 홈의 너비(w2)가 8(um)보다 작게 되면 패턴의 폭이 너무 얇아서 패턴을 따라 빛이 잘 전달돼지 못하고, 마찬가지로 12(um)보다 넓으면 너무 넓어서 패턴을 따라 빛이 전달돼지 못할 수 있다.
한편, 도 7은 상술한 확산패턴(41)과 보상패턴(43)에 따른 빛의 확산 특성을 보여주는 광 프로파일이다. 실험은 비교예 1, 2, 3에 상관없이 모두 47인치 모델을 가지고 동일한 조건에서 이뤄졌다. 도 7에서 예시하는 바처럼, 비교예 1은 종래기술로 베젤 영역(BA)에 확산패턴(41)이나 보상패턴(43)과 같은 패턴이 형성되지 않은 경우를 보여준다. 비교예 1에서 예시하는 바처럼, 이처럼 베젤 영역(BA)에 패턴이 존재하지 않는 경우에는 발광 다이오드의 지향성 특성 때문에 베젤 영역(BA)과 표시 영역(DA)의 경계에서 핫스팟이 시현되었다.
비교예 2는 상술한 확산패턴(41)을 2줄로 형성한 경우를 보여주는데, 확산패턴과 확산패턴 사이의 거리는 1(mm)이고, 입사면에서 첫 번째 확산패턴(41)까지의 거리 역시 1(mm)이다. 이 경우에는 확산패턴(41)에 의한 빛의 확산이 패턴을 따라 두드러지게 나타나서 핫스팟 현상을 개선할 수 있었지만, 반대로 밝기가 너무 밝아져 베젤영역(BA)과 표시영역(DA)의 경계에서 빛의 밝기 차이가 생겨 휘선이 나타나는 문제가 발생하였다.
비교예 3은 상술한 제1 실시예처럼 확산패턴(41)가 보상패턴(43)이 동시에 형성된 경우로, 확산패턴(41)에서 입사면(ED)까지의 거리는 1(mm)이고, 확산패턴(41)과 보상패턴(43) 사이의 거리는 0.5(mm)이다. 이 비교예 3에서는 상술한 비교예1과 같은 핫스팟이나, 비교예 2와 같은 휘선은 나타나지 않았다.
도 8은 패턴부의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에서 (A)는 패턴부가 없는 종래기술의 단면 모습이고, (B)는 상술한 제1 실시예의 패턴부를 구비하는 액정표시 장치의 단면 모습을 보여준다.
(A)에서, 광원(LS)에서 나온 빛 중 일부는 도광판(LGP)의 입사면(ED)을 통해서 도광판 내부로 공급된다. 도광판 내부에서 빛은 전반사가 일어나 도광판을 전체에 빛이 공급된다. 그리고, 빛 중 일부는 도광판(LGP)으로 입사되지 않고 광학시트(OPS)쪽으로 전달돼 광학시트(OPS)를 통해서 액정패널(PNL)로 빛이 공급된다. 그런데, 베젤 영역(BA)과 표시 영역(DA)의 경계 부분을 보면 빛의 이동 경로 때문에 빛이 공급되기가 힘든 것을 볼 수 있다. 이처럼 부분적으로 빛이 공급되지 못하면 위치에 따라 빛의 밝기에 차이가 있기 때문에, 이 역시도 핫스팟 의 원인이 된다.
이와 비교해, (B)에서 보여지는 바처럼, 본 실시예의 패턴부(40)는 빛을 난반사시키기 때문에 난반사된 빛 중 일부는 베젤 영역(BA)과 표시 영역(DA)의 경계 부분으로도 진행하게 돼서, (A)에서 나타나는 핫스팟 문제를 해결할 수가 있다.
이상의 내용들은 도 9에서 예시하는 도광판의 실제 모습을 통해서 확인할 수 있다. 도 9는 상술한 제1 실시예에 따른 도광판의 실제 모습을 촬영한 것으로, 도 2와 비교해서 베젤 영역과 표시 영역 사이(도면의 붉은 박스 부분)에서 빛의 프로파일이 확연히 달라졌음을 알 수 있다. 도 2의 경우에는 물결 모양으로 빛이 난 반면에, 도 9에서는 물결 모양의 무늬는 보이지 않았다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도광판(LGP)과 발광 다이오드의 평면 배치 모습을 보여준다. 상술한 제1 실시예와 비교해서, 확산패턴(41)의 수에 있어서만 다소 차이가 있으므로, 이 부분에 대한 설명만 자세히 하고, 나머지 부분에 대한 설명은 간단히 한다.
이 제2 실시예에서, 패턴부(40)는 제1 및 제2 확산패턴(41a, 41b)과 보상패턴(43)을 포함한다.
이 중, 제1 확산패턴(41a)은 도광판(LGP)의 입사면(ED)과 제1 거리(d1)만큼 떨어져 위치하며, 입사면(ED)과 나란하게 일 방향(도면의 y축 방향)으로 길게 형성돼 있다. 그리고, 제2 확산패턴(41a)은 제1 확산패턴(41a)과 나란하게 이웃하며, 제1 확산패턴(41a)과는 제1 거리(d1)만큼 떨어져 있다.
여기서, 제2 실시예의 확산패턴(41) 역시 제1 실시예와 마찬가지로 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이의 거리보다 커야 하며, 바람직하게는 입사면(ED) 전체와 나란하게 형성된다.
이 제2 실시예에서, 확산패턴(41)은 제1 및 제2 발광 다이오드에서 나온 빛을 난반사시켜서 음영영역(GA)에 까지 전달시킨다. 이에 따라, 베젤 영역(BA) 전체에 고르게 빛이 분포하게 되므로, 밝기 차이 때문에 발생하던 핫스팟 현상을 줄일 수 있다.
제1 확산패턴(41a)은 입사면(ED)에서 제1 거리(d1)만큼 떨어져 형성되고, 제1 확산패턴(41a)과 제2 확산패턴(41b) 사이도 제1 거리만큼(d1) 떨어지는 것이 바람직하다. 여기서, 제1 거리(d1)는 상술한 제1 실시예와 동일하게 0.8(mm)보다는 넓고, 1.2(mm)보다는 좁다.
빛이 입사되는 방향(도면의 x축 방향)으로, 제1 확산패턴(41a)과 제2 확산패턴(41b)이 순차적으로 위치하고, 제2 확산패턴(41b)에 이웃해서는 보상패턴(43)이 위치한다. 이 보상패턴(43)은 확산패턴(41)보다는 길이가 짧으며, 바람직하게는 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이에서, 음영영역(GA)을 가로지르는 길이로 형성된다.
보상패턴(43)은 확산패턴(41)과 나란하게 일 방향(도면의 y축 방향)으로 뻗어 있으며, 확산패턴(41)과는 제2 거리(d2)만큼 떨어져 있다. 여기서, 제2 거리(d2)는 0.3(mm)보다 넓고, 0.7(mm)보다는 좁다. 보상패턴(43)의 일단(431)은 제1 발광 다이오드(LED)의 안쪽 끝을 연장한 연장선(DS1)보다 안쪽으로 위치하고, 타단(433)은 제2 발광 다이오드(LED2)의 안쪽 끝을 연장한 연장선(DS2)보다 안쪽으로 위치한다.
이처럼 구성되는 제2 실시예의 도광판은 제1 실시예와 비교해서, 확산패턴이 제1 및 제2 확산패턴(41a, 41b)으로 이뤄져 있기 때문에, 도광판(LGP)의 표시영역(DA)으로 공급되는 빛의 양이 제1 실시예에 비해서 상대적으로 많다. 때문에, 제2 실시예의 도광판은 광원의 수가 제1 실시예보다 상대적으로 적은 액정표시 장치에 적용되는 것이 바람직하다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도광판(LGP)과 발광 다이오드의 평면 배치 모습을 보여준다. 상술한 제1 실시예와 비교해서, 보상패턴(43)의 수에 있어서만 차이가 있을 뿐 나머지 구성은 상술한 제1 실시예와 동일하므로, 차이가 있는 보상패턴(43)에 대해서만 설명하고, 나머지 구성의 설명은 간단히 한다.
이 제3 실시예에서, 패턴부(40)는 확산패턴(41)과 제1 및 제2 보상패턴(43a, 43b)을 포함한다.
확산패턴(41)은 도광판(LGP)의 입사면(ED)에서 제1 거리(d1)만큼 떨어진 상태로, 입사면(ED)과 나란하게 도면의 y축 방향으로 길게 형성된다. 이 확산판(41)은 제1 및 제2 발광 다이오드(LED1, LED2)에서 입사면(ED)을 통해 도광판 내부로 입사된 빛을 패턴을 따라 도면의 y축 방향으로 확산시켜서 빛이 베젤영역(BA)에서 고르게 분산되도록 한다. 여기서, 제1 거리(d1)는 상술한 제1 실시예와 마찬가지로 0.8(mm)보다는 크고, 1.2(mm)보다는 작다.
빛이 도광판(LGP)에 입사되는 방향(도면의 x축 방향)으로, 확산패턴(41)에 이웃하게 보상패턴(43)이 더 형성된다. 이 보상패턴(43)은 확산패턴(41)에 바로 이웃하게 배치되는 제1 보상패턴(43a)과 제1 보상패턴(43a)에 이웃하는 제2 보상패턴(43b)을 포함한다.
먼저, 제1 보상패턴(43a)은 확산패턴(41)에서 제2 거리(d2)만큼 떨어져 위치하며, 확산패턴(41)과는 나란하게 형성된다. 이 제1 보상패턴(43a)의 길이는 확산패턴(41)보다는 짧으며, 바람직하게는 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이에서, 음영영역(GA)을 가로지르게 배치된다. 여기서, 제2 거리(d2)는 제1 실시예와 마찬가지로 0.3(mm)보다 크고, 0.7(mm)보다 작다.
제1 보상패턴(43a)의 일단(431)은 제1 발광 다이오드(LED)의 안쪽 끝을 연장한 연장선(DS1)보다 안쪽으로 위치하고, 타단(433)은 제2 발광 다이오드(LED2)의 안쪽 끝을 연장한 연장선(DS2)보다 안쪽으로 위치한다. 이에 따라, 보상패턴(43)은 위치적으로 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이에 위치하게 돼 결과적으로 빛이 제대로 공급되지 않는 음영영역(GA)에 선택적으로 위치하며, 그 끝(431, 433)은 제1 발광 다이오드(LED1) 및 제2 발광 다이오드(LED2)와 마주하게 위치한다.
제2 보상패턴(43b)은 제1 보상패턴(43a)과 제2 거리(d2)만큼 떨어진 채, 제1 보상패턴(43a)과 나란하게 형성된다. 제2 보상패턴(43b)의 일단(431) 및 타단(433)은 제1 보상패턴(43a)과 마찬가지로 연장선(DS1, DS2)보다 각각 안쪽으로 위치해, 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이에 위치하고, 그 끝은 제1 및 제2 발광 다이오드와 각각 마주한다.
이에 따라, 제1 발광 다이오드(LED1)에서 나온 빛은 적어도 제1 및 제2 보상패턴(43a, 43b)의 일단(431)으로 공급되고, 제2 발광 다이오드(LED2)에서 나온 빛은 타단(433)으로 공급돼 보상패턴(43)을 따라 음영 영역(GA)에 공급된다. 때문에, 빛이 상대적으로 적게 공급돼 핫스팟의 원인이 되던 음영영역(GA)에도 빛이 공급되므로, 핫스팟 현상을 해결할 수가 있다.
이처럼 구성되는 제3 실시예의 도광판은 보상패턴이 제1 및 제2 보상패턴(43a, 43b)의 두 줄로 이뤄져 있기 때문에, 음영영역(GA)에 전파되는 빛의 양이 제1 실시예보다 상대적으로 많다. 따라서, 제1 실시예와 비교해서, 베젤 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 도광판을 예시하며, 도 13은 도 12의 XII-XII 선을 따라 절단한 단면도이다. 제 4실시예의 도광판은 상술한 제1 실시예 내지 제3 실시예와 달리 잉크를 인쇄해서 패턴부를 구성한다는 점에서 제조상 차이가 있다.
잘 알려진 바처럼, 제1 실시예 내지 제3 실시예와 같이 홈으로 구성된 패턴부는 도광판으로 입사된 빛을 입사된 방향으로 확산시키기 보다는 액정패널을 향해 빛을 굴절시키기 때문에, 빛을 전체로 고르게 전달시키는 확산패턴(41)이 필요하다. 하지만, 잉크를 인쇄해서 패턴부를 구성한 경우에, 이 패턴부는 빛을 액정패널을 향해 굴절시키기 보다는 빛이 입사된 방향으로 확산시킨다는 점에서 차이가 있다.
제 4 실시예에서는 이러한 점을 고려해서, 패턴부(40)를 보상패턴으로만 구성한다는 점에서 상술한 실시예들과 차이가 있다. 도 12 및 도 13에서, 제4 실시예에서 패턴부(40)는 제1 보상패턴(43a)과 이 제1 보상패턴(43a)에 이웃하는 제2 보상패턴(43b)을 포함한다.
제1 보상패턴(43a)은 입사면(ED)에서 제2 거리(d2)만큼 떨어져 위치하며, 입사면(ED)과 나란하게 도면의 y축 방향으로 길게 형성돼 있다. 이 제1 보상패턴(43a)은 상술한 실시예들의 보상패턴과 마찬가지로 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이에서, 음영영역(GA)을 가로지르게 배치된다. 여기서, 제2 거리(d2)는 상술한 실시예들과 마찬가지로 0.3(mm)보다 크고, 0.7(mm)보다 작다.
제1 보상패턴(43a)의 일단(431)은 제1 발광 다이오드(LED)의 안쪽 끝을 연장한 연장선(DS1)보다 안쪽으로 위치하고, 타단(433)은 제2 발광 다이오드(LED2)의 안쪽 끝을 연장한 연장선(DS2)보다 안쪽으로 위치한다. 이처럼, 제1 보상패턴(43a)은 상술한 실시예들과 동일하게 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이에 위치해서, 빛이 제대로 공급되지 않는 음영영역(GA)에 빛을 공급할 수 있도록 배치된다.
제2 보상패턴(43b)은 제1 보상패턴(43a)과 제2 거리(d2)만큼 떨어진 채, 제1 보상패턴(43a)과 나란하게 형성된다. 제2 보상패턴(43b)의 일단(431) 및 타단(433)은 제1 보상패턴(43a)과 마찬가지로 연장선(DS1, DS2)보다 각각 안쪽으로 위치해, 제1 발광 다이오드(LED1)와 제2 발광 다이오드(LED2) 사이에 위치하고, 그 끝은 제1 및 제2 발광 다이오드와 각각 마주한다.
이에 따라, 제1 발광 다이오드(LED1)에서 나온 빛은 적어도 제1 및 제2 보상패턴(43a, 43b)의 일단(431)으로 공급되고, 제2 발광 다이오드(LED2)에서 나온 빛은 타단(433)으로 공급돼 보상패턴(43)을 따라 음영 영역(GA)에 공급된다. 때문에, 빛이 상대적으로 적게 공급돼 핫스팟의 원인이 되던 음영영역(GA)에도 빛이 공급되므로, 핫스팟 현상을 해결할 수가 있다.
이처럼 구성되는 제4 실시예의 도광판은 잉크를 인쇄해서 형성하기 때문에, 작업공정의 마진과, 빛의 집광 효율을 고려해서 제1및 제2 보상패턴(43a, 43b)의 선폭(c1)은 0.3(mm)보다 크고, 0.7(mm)보다는 작다. 선폭(c1)이 0.7(mm)보다 크거나, 0.3(mm)보다 작으면 음영영역(GA)에서 빛의 밝기가 어두워, 핫스팟 현상이 나타난다.
이상의 제1 실시예 내지 제4 실시예에서는 확산패턴과 보상패턴이 모두 직선으로 구성된 경우를 설명했지만, 패턴을 따라 전파되는 빛의 양을 늘리기 위해서 지그재그 라인으로 형성되는 것도 가능하다. 이처럼, 상술한 실시예들을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 한다.
25: 하부 케이스 27: 상부 케이스
40: 패턴부 41: 확산패턴
43: 보상패턴 BLU: 백라이트 유닛
LGP: 도광판 OPS: 광학시트
PNL: 액정패널 RFF: 반사판

Claims (17)

  1. 광원들에서 나온 빛을 입사면을 통해 그 내부로 전파시키는 도광판에 있어서,
    상기 입사면에서 일정 거리 떨어져 있으며, 상기 입사면과 나란한 제1 방향으로 형성된 패턴부를 포함하며,
    상기 도광판을 베젤에 의해 가려지는 베젤 영역과 이 베젤 영역을 제외한 표시 영역으로 나누면, 상기 패턴부는 상기 입사면을 통해 입사된 빛을 상기 베젤 영역에서 상기 제1 방향으로 확산시키고,
    상기 베젤 영역을 상기 광원의 지향각 범위 내에 속한 부분을 출광 영역, 지향각 범위를 벗어난 부분을 음영 영역으로 나누면, 상기 패턴부는 적어도 일부가 상기 음영 영역에 형성되고,
    상기 패턴부는, 상기 음영 영역을 가로질러, 양단이 상기 제1 방향으로 이웃하는 상기 광원들의 지향각 범위에 각각 속하도록 위치하는 보상패턴을 포함하는 도광판.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보상패턴은 상기 입사면에서 0.3(mm)보다 크고 0.7(mm)보다 작게 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패턴부는 상기 음영 영역과 상기 출광 영역 모두에 배치되며, 상기 입사면과 나란한 확산패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 확산패턴이 상기 보상패턴보다 상기 입사면에 더 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 확산패턴은 상기 입사면으로부터 0.8(mm)보다 크고, 1.2(mm)보다 작게 떨어져 있고, 상기 확산패턴과 상기 보상패턴 사이는 0.3(mm)보다 크고, 0.7(mm)보다 작게 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 보상패턴과 상기 확산패턴의 선폭은 8(um)보다 크고 12(um)보다 작거나, 0.3(mm)보다 크고 0.7(mm)보다 작은 것을 특징으로 하는 도광판.
  8. 액정패널과,
    광원 및 도광판을 포함해서 상기 액정패널에 면광원의 빛을 공급하는 백라이트 유닛과,
    상기 액정패널과 상기 백라이트 유닛을 포장하는 상부케이스 및 하부 케이스를 포함하고,
    상기 도광판은,
    상기 도광판의 입사면에서 일정 거리 떨어져 있으며, 상기 입사면과 나란한 제1 방향으로 형성된 패턴부를 포함하며,
    상기 상부 케이스에 의해 가려지는 베젤 영역과 이 베젤 영역을 제외한 표시 영역으로 나누면, 상기 패턴부는 상기 입사면을 통해 입사된 빛을 상기 베젤 영역에서 상기 제1 방향으로 확산시키고,
    상기 베젤 영역을 상기 광원의 지향각 범위 내에 속한 부분을 출광 영역과 지향각 범위를 벗어난 부분을 음영 영역으로 나누면, 상기 패턴부는 적어도 일부가 상기 음영 영역에 형성되고,
    상기 패턴부는, 상기 음영 영역을 가로질러, 양단이 상기 제1 방향으로 이웃하는 광원들의 지향각 범위에 각각 속하도록 위치하는 보상패턴을 포함하는 액정표시 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보상패턴은 상기 입사면에서 0.3(mm)보다 크고 0.7(mm)보다 작게 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 패턴부는 상기 음영 영역과 상기 출광 영역 모두에 배치되며, 상기 입사면과 나란한 확산패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 확산패턴이 상기 보상패턴보다 상기 입사면에 더 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 확산패턴은 상기 입사면으로부터 0.8(mm)보다 크고, 1.2(mm)보다 작게 떨어져 있고, 상기 확산패턴과 상기 보상패턴 사이는 0.3(mm)보다 크고, 0.7(mm)보다 작게 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 보상패턴과 상기 확산패턴의 선폭은 8(um)보다 크고 12(um)보다 작거나, 0.3(mm)보다 크고 0.7(mm)보다 작은 것을 특징으로 하는 액정표시 장치.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 보상 패턴은, 상기 확산 패턴 보다 짧은 길이를 갖는, 도광판.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 보상 패턴은, 상기 확산 패턴 보다 짧은 길이를 갖는, 액정표시장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 보상패턴은, 상기 도광판의 바닥면에 형성되는, 도광판.
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