KR102189868B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 광효율이 향상된 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치와 도광판 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 도광판의 상부면에 도트패턴을 형성하고, 도광판의 상부로 역프리즘산 집광시트를 위치함으로써, 반사편광필름을 통해 도광판 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 유지하도록 할 수 있다.
또한, 도광판의 전방 출광율을 향상시킬 수 있어, 보다 고휘도의 면광원을 액정패널로 제공할 수 있다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 광효율이 향상된 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device : FPD)로써, 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device : PDP), 전기발광표시장치(electroluminescence display device : ELD), 전계방출표시장치(field emission display device : FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube : CRT)을 빠르게 대체하며 각광받고 있다.
이중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 높은 콘트라스트비(contrast ratio)로 인해 노트북, 모니터, TV 등의 분야에서 가장 활발하게 사용되고 있는데, 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자로 별도의 광원을 요구하게 된다.
이에 따라, 액정패널의 배면으로는 광원을 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.
한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 사이드라이트(side light)방식과 직하형(direct type)방식으로 구분되는데, 사이드라이트방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두개 또는 두쌍의 광원이 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형방식은 수개의 광원이 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다.
여기서, 사이드라이트방식은 직하형방식에 비해 제작이 용이하며, 직하형에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.
도 1은 일반적인 사이드라이트방식 백라이트 유닛을 이용하는 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 가이드패널(30)과 커버버툼(50), 탑커버(40)로 구성된다.
액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다. 이러한 액정패널(10)의 서로 인접한 두 가장자리를 따라서는 연결부재(미도시)를 매개로 인쇄회로기판(미도시)이 각각 연결된다.
이때, 액정패널(10)의 제 1 제 2 기판(12, 14)의 각각 외면으로는 특정 광만을 선택적으로 투과시키는 편광판(19a, 19b)이 부착된다.
그리고, 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
백라이트 유닛(20)은 가이드패널(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(29)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(21)를 포함한다.
여기서, LED 어셈블리(29)는 다수의 LED(29a)와 다수의 LED(29a)가 실장되는 PCB(29b)로 이루어진다.
이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 가이드패널(30)으로 둘려진 상태로 액정패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 가이드패널(30)을 매개로 일체화된다.
이에 따라 LED어셈블리(29)로부터 발한 광은 도광판(23)으로 입사된 후 액정패널(10) 방향으로 굴절되고, 광학시트(21)를 통과하는 동안 균일 휘도의 고품위로 가공되어 액정패널(10)에 입사되어, 이로써 액정패널(10)은 외부로 화상을 표시하게 된다.
한편, 이러한 액정표시장치는 백라이트 유닛(20)으로부터 출사된 광 중 일부 광이 제 1 편광판(19a)에 의해 흡수 및 반사되어 손실되는데, 이는 백라이트 유닛(20)으로부터 출사된 광의 50%에 해당한다.
또한, 제 1 및 제 2 기판(12, 14)을 비롯한 액정층(미도시)을 통과하는 과정 중에 흡수 및 반사되어 또 다시 일부가 손실되므로, 휘도 면에서 매우 취약한 단점을 나타내게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광손실을 최소화하여 액정표시장치의 광효율을 향상시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 하며, 이로 인하여, 고휘도의 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한, 도광판 내부로 입사된 편광 특성을 유지하도록 하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.
특히, 도광판으로부터 고휘도의 광이 출사되도록 하고자 하는 것을 제 4 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반사판과; 상기 반사판 상부에 안착되며, 상부면에 도트패턴이 형성된 도광판과; 상기 도광판의 입광면을 따라 배열되는 LED 어셈블리와; 상기 도광판 상에 안착되며, 역프리즘산 집광시트를 포함하는 광학시트와; 상기 광학시트 상에 안착되는 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 입광면과 상기 LED 어셈블리 사이에 반사편광필름이 위치하며, 상기 반사편광필름은, 굴절률이 다른 유전체 박막의 적층구조 내에 편광자를 내재시킨 다층박막구조로 이루어지거나, 일 방향으로 나란히 배열된 미세금속패턴을 포함하는 와이어그리드 반사편광필름 중 선택된 하나이다.
그리고, 상기 도트패턴은 양각형상으로, 다수개가 이격하여 분포 배치되며, 10 ~ 500㎛의 지름을 가지며, 높이는 상기 지름의 1/2±10%이며, 상기 도트패턴은 상기 입광면으로부터 반입광면으로 갈수록 단위 면적당 고밀도로 형성된다.
또한, 상기 역프리즘산 집광시트는 상기 도광판의 상부면을 향해 다수의 프리즘산이 돌출 배열되며, 상기 다수의 프리즘산은 상기 LED어셈블리의 길이방향을 따라 산과 골이 반복되는 띠 형상으로 이루어진다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 도광판의 상부면에 도트패턴을 형성하고, 도광판의 상부로 역프리즘산 집광시트를 위치함으로써, 반사편광필름을 통해 도광판 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 유지하도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도광판의 전방 출광율을 향상시킬 수 있어, 보다 고휘도의 면광원을 액정패널로 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 사이드라이트방식 백라이트 유닛을 이용하는 액정표시장치의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 분해사시도.
도 3은 도 2의 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 분해사시도.
도 4a ~ 4b는 도 3을 개략적으로 도시한 모식도.
도 5는 도트패턴의 Aspect Ratio에 따른 도광판의 편광투과율과 상부면 출광율을 측정한 시뮬레이션 결과.
도 6은 모듈화된 도 2의 일부 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 분해사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 가이드패널(130), 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.
먼저 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)을 포함한다.
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 않았지만 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(112)의 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(thin film transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.
그리고 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일예로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.
이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 같은 연결부재(116)를 매개로 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 가이드패널(130) 측면 내지는 커버버툼(150)의 배면으로 젖혀 밀착된다.
아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 액정패널(110)의 두 기판(112, 114)과 액정층의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 배향막이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성된다.
이때, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 각각 제 1 및 제 2 편광판(119a, 119b, 도 6 참조)이 부착된다.
이러한 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에는 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.　　　
백라이트 유닛(120)은 가이드패널(130)의 적어도 일 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(129)와 반사편광필름(210), 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(220) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(121)를 포함한다.
앞서 말한 LED 어셈블리(129)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 도광판(220)의 입광면(221a, 도 3 참조)과 대면하도록 도광판(220)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(129)는 다수개의 LED(129a)와, 다수개의 LED(129a)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(129b)를 포함한다.　
이러한 LED 어셈블리(129)의 LED(129a)의 전방으로 바(bar) 형상의 반사편광필름(210)이 위치하는데, 반사편광필름(210)은 LED(129a)로부터 발광된 광 중 특정선형편광 만을 통과시키고, 나머지 광은 반사시켜 재생시킴으로써, 본 발명의 액정표시장치의 광효율을 보다 향상시키게 된다.
그리고, 반사편광필름(210)을 투과한 특정선형편광이 입사되는 도광판(220)은 여러번의 전반사에 의해 도광판(220) 내를 진행하면서 도광판(220)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(220)은 상부면(221e, 도 3 참조)에 반구형상의 도트패턴(223)이 형성되는데, 이를 통해, 본 발명의 액정표시장치는 반사편광필름(210)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 일정하게 유지하도록 할 수 있으며, 도광판(220)의 전방으로 많은 양의 빛이 출사되도록 할 수 있다.
반사판(125)은 도광판(220)의 배면에 위치하여, 도광판(220)의 하부면(220d, 도 3 참조)을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.
도광판(220) 상부의 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트(230)를 포함하며, 도광판(220)을 통과한 광을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.
이때, 집광시트(230)는 도광판(220)을 향해 다수의 프리즘산(231, 도 3 참조)이 돌출 배열되는 역프리즘 집광시트로 이루어진다.
이를 통해, 고휘도의 면광원을 액정패널(110)로 제공할 수 있다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 가이드패널(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 덮도록 구성한다.　
여기서, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(140)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.　
또한, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 수평면(151)과 이의 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부(153)로 이루어진다.
그리고, 이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각의 테 형상의 가이드패널(130)이 탑커버(140)와 커버버툼(150)과 결합된다.
이때, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 가이드패널(130)은 서포트메인 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
이때 상술한 구조의 액정표시장치는 최근 요구되어지고 있는 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현하기 위하여, 탑커버(140)와 커버버툼(150)을 삭제할 수 있다. 탑커버(140)와 커버버툼(150) 삭제를 통해 액정표시장치의 경량 및 박형이 가능하며, 공정을 단순화할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 금속재질로 구성되는 탑커버(140)와 커버버툼(150)의 삭제로 인하여, 공정비용을 절감할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 도광판(220)의 상부면(220e, 도 3 참조)에 반구형상의 도트패턴(223)을 형성하고, 광학시트(121)가 도광판(220)을 향해 다수의 프리즘산(231, 도 3 참조)이 돌출 배열되는 역프리즘 집광시트(230)를 포함함으로써, 반사편광필름(210)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 유지하도록 할 수 있는 동시에 도광판(220)의 전방으로 많은 양의 빛이 출사되도록 할 수 있다.
이를 통해, 고휘도의 면광원을 액정패널(110)로 제공할 수 있다.
도 3은 도 2의 백라이트 유닛을 개략적으로 도시한 분해사시도이며, 도 4a ~ 4b는 도 3을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(120)은 광원인LED(129a)와 LED(129a)가 실장되는 PCB(129b)로 이루어지는 LED어셈블리(129)와 LED어셈블리(129)가 입광면(221a)과 대면하도록 위치하는 도광판(220)과, 도광판(220)의 하부에 위치하는 반사판(125) 그리고 도광판(220)의 상부에 위치하는 광학시트(121)로 이루어진다.
그리고 LED어셈블리(129)와 도광판(220)의 입광면(221a) 사이에는 바(bar) 형상의 반사편광필름(210)이 위치한다.
이때, 다수의 LED(129a)는 RGB의 색을 모두 발하거나 백색을 발하는 LED칩(미도시)을 포함하여, 도광판(220)의 입광면(221a)을 향하는 전방으로 백색광을 발한다. 또한, 다수의 LED(129a)는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 빛을 발하며, 이러한 다수개의 RGB LED(129a)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수도 있다.
그리고 반사편광필름(210)은 도 4a 와 도 4b에 도시한 바와 같이 액정패널(도 2의 110)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(119a)의 편광축과 동일한 편광축을 갖도록 형성되는데, 이를 통해, 반사편광필름(210)을 투과하여 도광판(220) 내부로 입사된 광이 도광판(220) 외부로 출사되어 액정패널(도 2의 110)로 제공되는 과정에서, 광손실이 없이 모두 제 1 편광판(119a)을 투과하여 액정패널(도 2의 110)로 제공된다.
즉, 백라이트 유닛(120)으로부터 출사되는 광은 제 1 편광판(119a)에 의해 제 1 편광판(119a)의 편광축과 동일한 편광축을 갖는 광만이 제 1 편광판(119a)을 투과되도록 하고, 나머지 광들은 흡수 및 반사되어 광손실이 발생하게 되는데, 본 발명의 액정표시장치는 LED 어셈블리(129)의 LED(129a)의 전방으로 제 1 편광판(119a)과 동일한 편광축을 갖는 반사편광필름(210)을 위치시킴으로써, 백라이트 유닛(120)으로부터 제 1 편광판(119a)의 편광축과 동일한 편광축을 갖는 광만이 출사되도록 한다.
이를 통해, 제 1 편광판(119a)의 투과율을 향상시키게 됨으로써, 액정패널(도 2의 110)로 공급되는 광량을 증가시키게 되고, 이를 통해, 고휘도를 구현할 수 있다.
그리고, 도광판(220)은 빛을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 제작될 수 있는데, 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 빛이 투과할 때 빛의 확산을 유도하는 PMMA가 가장 널리 이용되고 있다.
이러한 도광판(220)은 LED 어셈블리(129a)와 대응되는 입광면(221a)과 이에 대응되는 반대측인 반입광면(221b) 그리고 입광면(221a)과 반입광면(221b)을 연결하며 빛이 출사되는 상부면(221e) 및 반사판(125)과 대면된 하부면(221f) 그리고 서로 마주보는 양 측면(211c, 211d)으로 이루어진다.
이러한 도광판(220)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 하부면에 특정 모양의 패턴을 포함할 수 있다. 여기서, 패턴은 도광판(220) 내부로 입사된 광을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(220)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성한다.
그리고, 도광판(220)의 상부면(221e)에는 반구형상의 도트패턴(223)이 돌출 형성되어 있다.
도트패턴(223)은 도광판(220)의 상부면(221e)에 양각형상으로 다수개가 일정간격 이격되어 분포 배치되는데, 이때 도트패턴(223)은 10 ~ 500㎛의 지름을 갖도록 형성되며, 도트패턴(223)의 높이는 지름의 1/2±10%에 해당하는 높이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 도트패턴(223)은 100㎛의 지름을 갖도록 형성될 수 있는데, 이때 도트패턴(223)의 높이는 50㎛를 갖도록 형성되는 것이다.
첨부한 도 5는 도트패턴의 Aspect Ratio에 따른 도광판의 편광투과율과 상부면 출광율을 측정한 시뮬레이션 결과이다.
여기서, Aspect Ratio는 도트패턴의 높이 대 반지름의 비율로, 도 5를 참조하면, Aspect Ratio가 1에 가까울수록 편광투과율이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
이때, 도트패턴(223)은 LED 어셈블리(129)가 위치하며 반사편광필름(210)이 부착된 입광면(221a)으로부터 반입광면(221b)으로 갈수록 밀도가 단위 면적당 고밀도로 형성한다.
즉, LED 어셈블리(129)가 위치하는 도광판(220)의 입광면(221a)으로부터 도광판(220)의 반입광면(221b)을 향할수록 도트패턴(223)의 밀집도를 조밀하게 형성하는 것이다.
이는, 광원인 LED 어셈블리(129)가 도광판(220)의 입광면(221a) 측에만 위치할 경우, 광이 입사되는 도광판(220)의 입광면(221a) 측에서 액정패널(도 2의 110)을 향해 출사되는 광의 양이 도광판(220)의 반입광면(221b) 측에서 액정패널(도 2의 110)을 향해 출사되는 광의 양에 비해 많아, 액정패널(도 2의 110)로 균일한 면광원을 제공하기 어렵게 된다.
이때, 도광판(220)의 상부면(221e)에 형성되는 도트패턴(223)은 조밀할수록 도광판(220) 내부로 입사된 광을 보다 많이 액정패널(도 2의 110)을 향하도록 할 수 있다.
따라서, 도광판(220)의 상부면(221e)에 형성되는 도트패턴(223)을 입광면(221a)으로부터 반입광면(221b)을 향할수록 단위 면적당 고밀도로 형성함으로써, 도광판(220)의 입광면(221a) 측에서 액정패널(도 2의 110)을 향해 출사되는 광의 양과 도광판(220)의 반입광면(221b) 측에서 액정패널(도 2의 110)을 향해 출사되는 광의 양이 동일하도록 형성할 수 있는 것이다.
이를 통해, 도광판(220)으로부터 균일한 휘도의 광이 출사되도록 할 수 있어, 액정패널(도 2의 110)로 균일한 면광원이 입사되도록 할 수 있다.
그리고, 이러한 도광판(220) 상부로 위치하는 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트(230)로 이루어지는데, 이때, 집광시트(230)는 도광판(220)을 향해 다수의 프리즘산(231)이 돌출 배열되는 역프리즘 집광시트로 이루어진다.
즉, 집광시트(230)의 배면에는 LED어셈블리(129)가 위치하는 일 가장자리에 대응하는 집광시트(230)의 길이방향을 가로지르는 방향으로 따라 인접 배열됨으로서 횡단면으로 산과 골이 반복되는 띠 형상의 다수개의 프리즘산(231)이 배면으로부터 돌출 배열된다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치는 반사편광필름(210)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 유지할 수 있는 동시에 도광판(220)의 출광효율 또한 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 구현할 수 있다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, LED어셈블리(129)의 LED(129a)로부터 발광된 광은 LED 어셈블리(129)의 전방에 위치하는 반사편광필름(210)에 의해 특정선형편광만이 도광판(220) 내부로 입사되게 되는데, 이때 많은 양의 광은 도광판(220) 내부와 반사판(125)에 의해 반사되는 과정에서 특정선형편광의 편광 특성이 변화하게 된다.
그러나, 본 발명은 도광판(220)의 상부면(221e)에 도트패턴(223)을 형성하고, 도광판(220)의 상부에 위치하는 광학시트(121) 중 집광시트(230)를 도광판(220)을 향해 프리즘산(231)이 돌출 배열되는 역프리즘산 집광시트로 이루어지도록 함으로써, 도광판(220) 내부에서 특정선형편광의 편광 특성이 변화되지 않고 유지되도록 할 수 있고, 도광판(220)의 상면 출광속을 향상시킬 수 있다.
아래 표(1)은 종래 백라이트 유닛과 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(120)의 편광도를 비교한 결과이다.
구분 편광도
종래 백라이트 유닛 20 ~ 36%
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛 90%↑
여기서, 편광도(DOP)란 도광판으로부터 출사되는 광의 편광 특성의 유지율을 표현할 수 있는 편광판 투과율의 비를 측정한 결과로, DOP = (TE-TM)/(TE+TM)*100 [%]를 의미한다.(여기서, TE는 transverse electric wave를 나타내며, TM은 transverse magnetic wave를 나타낸다.)
표(1)을 참조하면 종래 백라이트 유닛의 경우 도광판의 내부로 특정선형편광이 입사되더라도, 액정패널로 공급되는 광의 20 ~ 36% 만이 특정선형편광을 유지하는 것을 알 수 있다.
이에 반해, 본 발명의 실시예와 같이, 도광판(220)의 상부면(221e)에 도트패턴(223)을 형성하고 도광판(220)의 상부로 역프리즘산 집광시트(230)를 위치함으로써, 백라이트 유닛(120)의 편광도(= 편광유지율)가 90% 이상을 유지하는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 백라이트 유닛(120)은 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성이 변화되지 않고 유지되도록 할 수 있다.
이를 통해, 균일한 편광 특성을 갖는 광이 도광판(220)으로부터 출사되도록 함으로써, 광손실 없이 백라이트 유닛(120)으로부터 출사되는 광을 모두 액정패널(도 2의 110)로 제공할 수 있어, 고휘도를 구현할 수 있다.
그리고 아래 표(2)은 본 발명의 실시예에 따른 도트패턴(223)이 형성된 도광판(220)의 상부면(220e) 출광속과 이의 비교데이터이다.
구분 상면 출광속
종래 도광판 50 ~ 52%
본 발명의 제 1 실시예에 따른 도트프리즘패턴을 포함하는 도광판 95% ↑
위의 표(2)와 도 5를 함께 참조하면, 종래의 도광판은 LED어셈블리로부터 100%의 광이 도광판 내부로 입사되더라도, 도광판의 전방으로 출사되는 광은 50 ~ 52% 정도 밖에 되지 않는다.
그러나, 본 발명의 실시예와 같이 도광판(220)의 상부면(221e)에 도트패턴(223)을 형성하고, 도광판(220)의 상부에 역프리즘산 집광시트(230)를 위치함으로써, 도광판(220)의 내부로 입사된 광의 대다수인 95%의 광이 도광판(220)의 전방으로 출사되게 된다.
이는, 종래의 도광판에 비해 약 40% 이상 향상되는 것이다.
즉, 본 발명의 도광판(220)은 상부면(221e)에 도트패턴(223)을 형성하고, 도광판(220)의 상부로 역프리즘산 집광시트(230)를 위치하도록 함으로써, 도광판(220) 내부로 입사되어 전반사되는 광에 대해 전방 출광율이 극대화시키게 된다.
따라서, 액정패널(도 2의 110)로 보다 고휘도의 면광원을 제공하게 된다.
도 6은 모듈화된 도 2의 일부 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 반사판(125)과, 도광판(220)과, LED(129a)와 LED(129a)가 실장되는 PCB(129b)로 이루어지는 LED 어셈블리(129)와 도광판(220) 상부에 광학시트(121)들이 적층되어 백라이트 유닛(도 3의 120)을 이루게 된다.
그리고 이러한 백라이트 유닛(도 3의 120)과 이의 상부에 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과 이의 사이에 액정층(미도시)이 개재되는 액정패널(110)이 위치하며, 제 1 제 2 기판(112, 114)의 각각 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(119a, 119b)이 부착된다.
이러한 백라이트 유닛(도 3의 120)과 액정패널(110)은 가이드패널(130)에 의해 가장자리가 둘러지며, 이의 배면으로 수평면(151)과 측면(153)으로 이루어지는 커버버툼(150)이 결합되며 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 두르는 탑커버(140)가 가이드패널(130) 및 커버버툼(150)에 결합되어 있다.
이때, 본 발명의 백라이트 유닛(도 3의 120)은 LED(129a)와 도광판(220) 입광면(220a) 사이에 반사편광필름(210)을 개재함으로써, LED(129a)로부터 발산되는 광은 광효율이 향상되게 된다.
여기서, 반사편광필름(210)은 서로 다른 굴절률을 나타내는 유전체 박막의 적층구조 내에 일정 편광축을 가진 편광자가 내재되어 형성되거나 또는 베이스필름 상에 반사효율이 높은 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr) 등의 미세 선형 금속패턴을 일 방향으로 나란히 배열시킨 와이어그리드편광자 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 구성을 갖는 반사편광필름(210)을 통해 광효율을 향상시키게 되는데, 반사편광필름(210)은 입사된 광 중 일부는 투과시키며 나머지 광은 반사시키게 되는데, 반사된 광은 산란광으로 재생되며, 이렇게 재생된 산란광 중 일부 광은 다시 반사편광필름(210)을 투과하고 나머지 광은 또 다시 반사된다.
따라서, 광의 재생이 끊임없이 반복되므로, 그 결과 광효율을 향상시키게 된다.
즉, LED(129a)로부터 발광된 광 중 제 1 편광은 반사편광필름(210)을 투과하여 도광판(220)의 입광면(220a)을 통해 도광판(220) 내부로 입사되나, 제 1 편광에 수직한 제 2 편광은 반사편광필름(210)에 의해 반사된 후 산란광으로 재생되게 된다.
산란광으로 재생된 광 중 제 1 편광은 다시 반사편광필름(210)을 투과하게 되고, 제 2 편광은 다시 산란광으로 재생되어, 광효율이 향상되게 되는 것이다.
이때, 반사편광필름(210)은 액정패널(110)의 하부에 부착된 제 1 편광판(119a)과 동일한 편광축을 가짐으로써, 반사편광필름(210)을 투과한 제 1 편광(119a)은 도광판(220) 내부로 입사되어 도광판(220) 내부에서 여러 번의 전반사에 의해 면광원으로 액정패널(110)을 향해 출사되게 되는데, 이때 도광판(220)으로부터 출사되는 면광원은 모두 제 1 편광으로 이루어져, 액정패널(110)의 하부에 위치하는 제 1 편광판(119a)을 그대로 투과하게 된다.
따라서, 도광판(220)으로부터 출사되는 면광원 중 제 1 편광판(119a)에 의해 손실되는 광이 없어, 고휘도를 구현할 수 있다.
특히, 본 발명의 백라이트 유닛(도 3의 120)은 도광판(220)의 상부면(221e)에 도트패턴(223)을 형성하고, 광학시트(121)가 도광판(220)을 향해 다수의 프리즘산(231)이 돌출 배열되는 역프리즘 집광시트(230)을 포함하도록 함으로써, 반사편광필름(210)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 특정선형편광의 편광 특성을 유지하도록 할 수 있다.
이를 통해, 균일한 편광 특성을 갖는 광이 도광판(220)으로부터 출사되도록 함으로써, 광손실 없이 백라이트 유닛(도 3의 120)으로부터 출사되는 광을 모두 액정패널(110)로 제공할 수 있어, 고휘도를 구현할 수 있다.
또한, 도광판(220)의 상부면(221e) 출광율을 향상시킬 수 있어, 보다 고휘도의 면광원을 액정패널(110)로 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
120 : 백라이트 유닛
121 : 광학시트
125 : 반사판
129 : LED어셈블리(129a : LED, 129b : PCB)
210 : 반사편광필름
220 : 도광판(221a : 입광면, 221b : 반입광면, 221c, 221d : 측면, 221e : 상부면, 221f : 하부면)
223 : 도트패턴
230 : 역프리즘 집광시트(231 : 프리즘산)

Claims (6)

  1. 반사판과, 상기 반사판 상부에 안착되며, 하부면에 패턴이 구비되며, 상부면에 양각형상의 도트패턴이 구비된 도광판과, 상기 도광판의 입광면을 따라 배열되는 LED 어셈블리와, 상기 도광판 상에 안착되며, 역프리즘산 집광시트를 포함하는 광학시트를 포함하는 백라이트 유닛과;
    상기 백라이트 유닛의 상기 광학시트 상에 안착되는 액정패널을 포함하며,
    상기 입광면과 상기 LED 어셈블리 사이에 반사편광필름이 위치하며,
    상기 도트패턴의 높이는 지름의 1/2±10%이며,
    상기 도트패턴은 상기 입광면으로부터 반입광면으로 갈수록 단위 면적당 고밀도로 형성되는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사편광필름은, 굴절률이 다른 유전체 박막의 적층구조 내에 편광자를 내재시킨 다층박막구조로 이루어지거나, 일 방향으로 나란히 배열된 미세금속패턴을 포함하는 와이어그리드 반사편광필름 중 선택된 하나인 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도트패턴은 다수개가 이격하여 분포 배치되며, 10 ~ 500㎛의 상기 지름을 가지는 액정표시장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 역프리즘산 집광시트는 상기 도광판의 상부면을 향해 다수의 프리즘산이 돌출 배열되며, 상기 다수의 프리즘산은 상기 LED어셈블리의 길이방향을 따라 산과 골이 반복되는 띠 형상으로 이루어지는 액정표시장치.

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