KR20060046929A - 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치에 관한 것으로서, 도광판의 상부면에 발광 다이오드에서 출사되는 광원색과 보색관계를 갖는 광변환층을 형성하여 발광 다이오드에서 출사되는 단색 선광원을 백색 면광원으로 변환시킬 수 있는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치가 개시된다.
상기 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치에 있어서, 입사하는 광원을 이용하여 화상정보를 표시하는 표시패널과, 상기 표시패널에 광원을 제공하는 발광소자와, 상기 광원을 면광원으로 변환하여 상기 표시패널에 출사시키는 도광판을 포함하며, 상기 도광판의 상부면에는 상기 발광소자에서 제공되는 광원과 보색관계의 광변환층이 형성되어 상기 발광소자에서 제공되는 선광원을 백색 면광원으로 변환하여 상기 표시패널에 출사시키는 것을 특징으로 한다.
액정표시장치, 표시패널, 발광 다이오드, 도광판, 반사 시트, 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트

Description

백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치{The display device having light guide plate for white light changing}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치의 구성을 보여주는 단면도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치의 구성을 보여주는 단면도
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치의 구성을 보여주는 단면도
<도면의 주요부분들에 대한 참조 부호들의 설명>
102 : 발광소자 104a, 104b, 104c : 도광판
106 : 광변환층 108a, 108b, 108c : 확산패턴
110 : 반사 시트 112 : 확산 시트
114 : 프리즘 다운시트 116 : 프리즘 업시트
118 : 보호 시트 120 : 표시패널
본 발명은 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백라이트 유닛에서 발생되는 백라이트 선광원을 백색 면광원로 변환시킬 수 있는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치에 관한 것이다.
최근에 전자 및 통신 산업 등이 급속히 발전함에 따라 휴대용 정보처리기기 및 이동통신 단말기의 고성능화가 지속적으로 요구됨에 따라 사용되는 전자부품의 소형화, 고성능 및 고급화가 계속적으로 요구되고 있다.
액정표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지는 평판 표시장치로서, 노트북, 휴대폰과 같은 휴대용 기기와, 사무 자동화 기기, 오디오 및 비디오 기기 등에 주로 사용되고 있다. 상기 액정표시장치는 수동 디스플레이 소자로서, 별도의 백색 광원을 필요로 하기 때문에 대부분 CCFL과 같은 플라즈마 원리의 광원으로 백색광을 구현한다.
그러나, 인간의 시감도 특성과 발광 스펙트럼의 차이로 인한 광의 손실이 발생하고, 플라즈마 가스 압력의 변화에 따라 수명이 짧으며, 프라즈마 방전에 고전압의 동작전압이 요구되는 등의 문제가 발생된다.
따라서, CCFL과 같은 플라즈마식 광원 이외에 발광 다이오드(LED)를 사용하는 추세에 있는데, 상기 발광 다이오드는 반도체 재료를 이용하는 발광소자로서 반도체의 특성인 긴수명, 저전력소비, 소형구현, 낮은 동작전압 및 높은 내구성을 가짐에 따라 각종 정보처리 및 통신기기의 부품으로서 이용이 늘어나고 있다.
단색의 피크파장을 가지는 발광 다이오드로 백색광을 구현하기 위하여는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)로 구성되는 3가지 발광소자를 인접설치하고, 발광시켜 서 확산혼색을 시키는 방법이 사용되고 있으나, 이러한 방법은 발광소자의 색조나 휘도 등의 변화로 인하여 구현하고자 하는 백색광을 발생시키기 어려운 문제들이 발생된다.
또한, 발광소자가 각각 다른 재료로 형성되어 있는 경우에는 각 발광소자의 구동전력들이 달라져 여러 전원을 인가하기 위한 구동회로가 복잡해지고, 온도 특성 및 시간경과에 대한 변화들이 달라져 광을 균일하게 혼색시키기 못해 색얼룩이 발생하는 등의 문제들이 발생된다.
이러한 문제들을 해결하기 위하여 단색의 발광 다이오드에 형광체를 직접 도포하거나 형광체를 수지몰딩하여 백색광을 구현하는 방법들이 개발되고 있으나, 이러한 방법들 역시 발광 다이오드에 직접 형광체를 도포하거나 수지몰딩하는 공정이 필수적으로 요구되기 때문에 발광 다이오드의 내구성을 떨어뜨리고, 수명을 단축시키는 원인이 되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 도광판의 상부면에 발광 다이오드에서 출사되는 광원색과 보색관계를 갖는 광변환층을 형성하여 발광 다이오드에서 출사되는 단색 선광원을 백색 면광원으로 변환시킬 수 있는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 발광 다이오드를 이용하여 백색광을 구현함에 있어 발광 다이오드의 수명을 연장하고, 백라이트 유닛의 내구성을 강화할 수 있는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 도광판의 상부면에 형성되는 광변환층의 두께 또는 염료의 분말입자의 크기를 조절함에 따라 백색광원의 컬러 및 광도 등을 조절할 수 있으므로 용이하게 백색광을 구현할 수 있는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치에 있어서, 입사하는 광원을 이용하여 화상정보를 표시하는 표시패널과, 상기 표시패널에 광원을 제공하는 발광소자와, 상기 광원을 면광원으로 변환하여 상기 표시패널에 출사시키는 도광판을 포함하며, 상기 도광판의 상부면에는 상기 발광소자에서 제공되는 광원과 보색관계의 광변환층이 형성되어 상기 발광소자에서 제공되는 선광원을 백색 면광원으로 변환하여 상기 표시패널에 출사시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광소자는 단색의 발광 다이오드로 형성되며, 상기 도광판의 하측, 일측 및 양측에서 광원을 제공하는 방법군 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 따라 광원을 제공하며, 상기 발광소자에서 제공되는 광원은 단색 선광원인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광변환층은 폴리에스테르계 재질, 셀룰로스계 재질, 아크릴계 재질, 스티렌계 재질 및 폴리카보네이트계 재질 중에서 적어도 어느 하나를 사용하여 형성되며, 롤, 디핑, 파운틴, 다이코터, 캐스팅, 스핀코팅 및 파운틴 메탈링의 코팅방법군 중에서 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도광판의 하부면에는 균일한 백색 면광원을 얻기 위하여 도트 형태를 갖는 확산패턴이 더 형성하며, 상기 도광판의 하부에는 상기 발광소자에서 제공되는 광원을 도광판 내부로 입사되도록 하는 반사 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도광판의 상부에는 상기 백색 면광원이 시야각에 따라 균일한 휘도를 갖도록 하여 확산시키는 확산 시트를 더 포함하고, 상기 확산 시트의 상부에는 상기 확산된 백색 면광원을 재반사시키거나 재굴절시켜 광투과율을 높이는 프리즘 시트를 더 포함하며, 상기 프리즘 시트와 상기 표시패널 사이에 상기 프리즘 시트를 보호하기 위한 보호시트를 더 포함한다.
또한, 상기 프리즘 시트는 프리즘 다운시트 및 프리즘 업시트로 구성되며, 상기 표시패널은 인가전압에 따른 액정의 투과도를 이용하여 영상정보를 표시하는 액정표시패널인 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 백색광 변환 도광판은 표시장치의 발광소자에서 입사하는 백라이트 선광원을 면광원으로 변환하여 출사시키는 도광판에 있어서, 상기 도광판의 상부면에는 상기 입사하는 단색의 선광원과 보색관계의 광변환층이 형성되어 상기 백라이트 선광원을 백색 면광원으로 변환하여 출사시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광소자는 단색의 선광원을 방출하는 발광 다이오드로 형성되고, 상기 광변환층은 폴리에스테르계 재질, 셀룰로스계 재질, 아크릴계 재질, 스티렌계 재질 및 폴리카보네이트계 재질 중에서 적어도 어느 하나를 사용하여 형성되 며, 롤, 디핑, 파운틴, 다이코터, 캐스팅, 스핀코팅 및 파운틴 메탈링의 코팅방법군 중에서 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도광판의 하부면에는 균일한 백색 면광원을 얻기 위하여 도트 형태로 형성된 확산패턴이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다양한 실시예에서의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색광 전환 도광판을 갖는 표시장치의 구성을 보여주는 단면도로서, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치는 크게 발광소자(102), 도광판(104a, Light Guide Plate), 도광판 하부면의 확산패턴(108a, Diffuser Pattern), 도광판 상부면의 광변환층(106, Light Changing Layer) 및 표시패널(120, Display Panel)을 포함하며, 반사 시트(110, Reflector Sheet), 확산 시트(112, Diffuser Sheet), 프리즘 시트(114 및 116, Prism Sheet) 및 보호 시트(118, Protecter Sheet)가 더 포함될 수 있다.
상기 발광소자(102)는 도광판(104a)의 일측에 형성되어 표시패널(120)에 광원을 제공하는 역할을 담당한다. 또한, 상기 발광소자(102)는 도광판의 일측 뿐만 아니라 양측에 형성되어 표시패널에 광원을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 발광소자(102)는 단색의 광원을 제공하는 발광 다이오드가 사용될 수 있으며, 따라서 상기 발광소자로부터는 단색 선광원이 제공된다. 상기 발광 다이오드는 마운트 리드와 인너 리드를 구비한 리드 타입의 발광 다이오드가 사용될 수 있으며, 마운트 리드 컵부 상에 발광소자가 설치될 수 있다. 상기 발광 소자의 n측 전극 및 p측 전극은 각각 상기 마운트 리드와 인너 이드에 와이어를 통해 접속되도록 구성된다.
상기 도광판(104a)은 발광소자(102)에서 입사되는 광원을 면광원으로 변환하여 표시패널(120)에 제공하는 웨이브 가이드(Wave Guide) 역할을 담당한다. 도광판(104a)은 통상적으로 광 투과력이 매우 우수한 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: PolyMethyl MethAcrylate) 수지가 사용되며, 금형에 의한 사출성형, 산란 패턴 인쇄 및 V자형 홈 컷팅 등에 의해 제작된다.
상기 도광판(104a)의 하부면은 소정 각도로 비스듬이 경사되도록 형성되며, 도광판(104a)의 하부면에는 도트 형태를 갖는 확산패턴(108a)을 형성하여 균일한 광원을 얻고, 광입사의 효율이 높아지도록 한다.
상기 확산패턴(108a)은 석영(Si02) 입자, PMMA, 솔벤트(Solvent) 등으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 석영 입자는 광 확산용으로 사용되고 다공질 입자 구조를 가지며, PMMA는 석영 입자를 도광판(104a)의 하부에 부착시키기 위해 사용된다.
상기 광변환층(106)은 도광판의 상부면에 발광소자(102)에서 제공되는 광원과 보색관계의 염료(Phospor)로 코팅되어 도광판(104a)을 통과하는 단색의 선광원을 백색 면광원으로 변환하여 표시패널(120)에 출사시키는 역할을 담당한다.
따라서, 상기 광변환층(106)은 청색의 발광소자(102)로부터 광원이 제공되는 경우 청색과 보색관계인 노란색 염료로 형성하여 청색 광원의 단파장을 전파장으로 확대하여 백색광을 구현하고, 발광소자가 녹색 광원을 제공하는 경우에는 보색관계인 자주색 염료로 형성하며, 발광소자가 적색 광원을 제공하는 경우에는 청록색 염료로 형성하여 단색의 선광원을 백색 면광원으로 변환한다.
상기 광변환층(106)은 제공되는 광원의 파장을 조절할 수 있는 재질이면 제한없이 사용될 수 있다. 예컨대, 열경화형 수지, 열가소형 수지, 자외선경화형 수지 또는 전자선경화형 수지 등이 혼합된 염료를 사용하여 형성할 수 있다.
보다 구체적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트와, 폴레에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 재질, 디아세틸 셀룰로스와 트리아세틸 셀룰로스 등의 셀룰로스 재질, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 재질, 폴리스티렌과 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체(AS 수지) 등의 스티렌계 재질, 및 폴리카보네이트계 재질 등을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 광변환층(106)은 염료와 접착수지를 젤 상태로 혼합한 후 롤방법으로 상기 도광판 상면에 직접 인쇄하거나, 염료와 접착수지를 혼합한 혼합용액에 상기 도광판의 상면을 담그는 디핑방법으로 형성할 수 있다. 또한, 파운틴, 다이코터, 캐스팅, 스핀코팅 및 파운틴 메탈링 등의 코팅방법을 사용하여 도포할 수 있다.
상기 광변환층(106)은 설계 조건이나 설계 사양에 따라 그 두께 또는 염료의 분말입자의 크기를 조절함으로써 화이트(white), 블러쉬 화이트(bluish white) 등의 백색광원의 컬러 및 광도 등을 조절할 수 있는 특징이 있다.
상기 반사 시트(110)는 도광판(104a)의 하부에 설치되어 발광소자(102)에서 제공되는 광원이 도광판의 후면을 통해 입사되면 도광판 쪽으로 재반사시켜 도광판 내부로 입사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 담당한다. 따라서, 발광소자(102)로부터의 광원이 도광판(104a)의 하면 및 측면으로 입사되면 반사 시트(110)에 반사되어 전면 쪽으로 진행하게 된다.
상기 확산 시트(112)는 도광판(104a)의 상부에 설치되어 광변환층(106)을 통과한 백색 면광원이 시야각(Viewing Angle)에 따라 균일한 휘도를 얻도록 하며, 확산 시트는 폴리에스테르(PET)나 폴리카보네이트(PC: PolyCarbonate) 수지를 사용하여 형성되며, 확산 시트(112)의 상면에는 확산 역할을 하는 입자 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 프리즘 시트(114, 116)는 확산 시트(112)의 상부에 설치되어 상기 확산된 백색 면광원을 재반사시키거나 재굴절시켜 광투과율을 높이는 역할을 담당한다.
상기 프리즘 시트(114, 116)는 상기 확산된 백색 면광원의 진행각도를 표시패널(120)과 수직되게 일으켜 세우는 프리즘 다운시트(114, Prism Down Sheet) 및 프리즘 업시트(116, Prism Up Sheet)로 구성될 수 있으며, 확산 시트(112)를 통과하여 방사되는 백색 면광원의 정면 휘도를 높이기 위하여 특정 각도의 광만 투과되도록 하고 그 이외 다른 각도로 입사되는 빛은 내부 전반사가 일어나 프리즘 시트 하부로 다시 되돌아가도록 하여 도광판(104a) 하부에 부착된 반사 시트(110)에 의해 반사되도록 한다.
상기 보호 시트(118)는 프리즘 시트(116)와 표시패널(120) 사이에 프리즘 시트 등을 보호하기 위하여 설치된다.
또한, 상술한 반사 시트(110), 확산 시트(112), 프리즘 시트(114, 116) 또는 보호 시트(118)는 표시장치의 설계 사양이나 사용 환경에 따라 시야각 특성 및 고집광 특성에 따라 사용자에 의해 선택되어져 표시장치에 착탈가능하게 형성된다.
상기 표시패널(120)은 인가전압에 따른 액정의 투과도를 이용하여 영상정보를 표시하는 액정표시패널(Liquid Crystal Display Panel)이 사용될 수 있다.
상기 액정표시패널은 상부 및 하부기판으로 구성되고, 상기 상부 및 하부 기판 사이에는 액정셀들이 액티브 매트릭스 (Active Matrix) 형태로 배열되며, 상기 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 형성된다. 통상, 상기 화소전극은 하부기판, 즉 박막트랜지스터 기판 상에 액정셀 별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성되며, 상기 각 화소전극들은 스위치 소자로 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)에 접속된다.
상기 화소전극은 박막 트랜지스터를 통해 공급되는 데이터 신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀을 구동하여 비디오 신호에 해당하는 영상을 표시하게 된다.
이어서, 본 발명의 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치의 광원 진행과정을 구체적으로 살펴본다.
먼저, 발광소자(102)에서 방출된 단색의 선광원(a)이 도광판(104a) 내부로 입사되면, 도광판(104a) 하부에 도포된 확산패턴(108a)에 입사되어 석영(Si02)입자에 의해 산란되거나 투과된다.
상기 석영(Si02)입자에 의해 산란된 광원 중에서 도광판(104a)의 임계각(θc)보다 더 작은 각으로 내부 표면에 입사되는 광원은 도광판(104a)을 투과하여 윗면으로 빠져 나가게 되며, 임계각(θc)보다 더 큰 각으로 입사되는 광원은 내부 전반사를 하면서 도광판(104a) 내부로 진행해 나간다.
도광판을 통과한 단색의 선광원(a)은 도광판 상부면에 형성된 광변환층(106)에 의해 백색의 면광원(b)으로 변환되고, 광효율을 높이기 위한 확산 시트(112), 프리즘 시트(114, 116) 및 보호 시트(118)를 통과하여 표시패널(120)에 제공된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치의 구성을 보여주는 단면도로서, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 다만, 도 2의 반사 시트(110), 확산 시트(112), 프리즘 시트(114, 116), 보호 시트(118) 및 표시패널(120)은 도 1과 동일, 유사한 구조로 형성되므로 도 2의 설명에서는 생략되어 설명됨을 밝혀둔다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치는 크게 발광소자(102), 도광판(104b), 도광판 하부면의 확산패턴(108b), 도광판 상부면의 광변환층(106) 및 표시패널(120)을 포함하며, 반사 시트(110), 확산 시트(112), 프리즘 시트(114, 116) 및 보호 시트(118)가 더 포함될 수 있다.
상기 발광소자(102)는 도광판(104b)의 일측에 형성되어 표시패널(120)에 광 원을 제공하는 역할을 담당한다.
상기 발광소자(102)는 단색의 선광원을 제공하는 발광 다이오드가 사용될 수 있으며, 일반적으로 발광소자를 도광판(104b) 중심보다 두께 방향으로 비껴 놓음으로서 광입사 효율이 높아지도록 한다.
상기 발광 다이오드는 마운트 리드와 인너 리드를 구비한 리드 타입의 발광 다이오드가 사용될 수 있으며, 마운트 리드 컵부 상에 발광소자가 설치될 수 있다. 상기 발광 소자의 n측 전극 및 p측 전극은 각각 상기 마운트 리드와 인너 이드에 와이어를 통해 접속되도록 구성된다.
상기 도광판(104b)은 발광소자(102)에서 입사되는 광원을 면광원으로 변환하여 표시패널(120)에 제공하는 웨이브 가이드(Wave Guide) 역할을 담당한다. 도광판(104b)은 통상적으로 광 투과력이 매우 우수한 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: PolyMethyl MethAcrylate) 수지가 사용되며, 금형에 의한 사출성형, 산란 패턴 인쇄 및 V자형 홈 컷팅 등에 의해 제작된다.
상기 도광판(104b)의 하부면에는 도트 형태를 갖는 확산패턴(108b)을 형성하여 균일한 광원을 얻을 수 있고, 광입사의 효율이 높아지도록 한다.
상기 확산패턴(108b)은 도광판 하부면에 도트 형태로 형성되며, 도광판(104b) 상부에서 균일한 면광원을 얻기 위해 도트의 면적이 점차적으로 크게 형성된다. 따라서, 발광소자(102)에서 가까울수록 단위 면적당 도트가 차지하는 면적율이 작아지고, 발광소자(102)에서 멀어질수록 단위 면적당 도트가 차지하는 면적율은 커진다.
상기 확산패턴(108b)은 석영(Si02) 입자, PMMA, 솔벤트(Solvent) 등으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 석영 입자는 광 확산용으로 사용되고 다공질 입자 구조를 가지며, PMMA는 석영 입자를 도광판(104b)의 하부에 부착시키기 위해 사용된다.
상기 광변환층(106)은 도광판의 상부면에 발광소자(102)에서 제공되는 광원과 보색관계의 염료로 코팅되어 하부면에 확산패턴을 갖는 도광판(104b)을 통과하는 단색의 선광원을 백색 면광원으로 변환하여 표시패널(120)에 출사시키는 역할을 담당한다.
따라서, 상기 광변환층(106)은 청색의 발광소자(102)로부터 광원이 제공되는 경우 청색과 보색관계인 노란색 염료로 형성하여 청색 광원의 단파장을 전파장으로 확대하여 백색광을 구현하고, 발광소자가 녹색 광원을 제공하는 경우에는 보색관계인 자주색 염료를 사용하며, 발광소자가 적색 광원을 제공하는 경우에는 청록색 염료를 사용하여 단색의 선광원을 백색 면광원으로 변환한다.
상기 광변환층(106)은 제공되는 광원의 파장을 조절할 수 있는 재질이면 제한없이 사용될 수 있다. 예컨대, 열경화형 수지, 열가소형 수지, 자외선경화형 수지 또는 전자선경화형 수지 등이 혼합된 염료를 사용하여 형성할 수 있다.
보다 구체적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트와, 폴레에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 재질, 디아세틸 셀룰로스와 트리아세틸 셀룰로스 등의 셀룰로스 재질, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 재질, 폴리스티렌과 아크릴로니트릴- 스티렌 공중합체(AS 수지) 등의 스티렌계 재질, 및 폴리카보네이트계 재질 등을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 광변환층(106)은 염료와 접착수지를 젤 상태로 혼합한 후 롤방법으로 상기 도광판 상면에 직접 인쇄하거나, 염료와 접착수지를 혼합한 혼합용액에 상기 도광판의 상면을 담그는 디핑방법으로 형성할 수 있다. 또한, 파운틴, 다이코터, 캐스팅, 스핀코팅 및 파운틴 메탈링 등의 코팅방법을 사용하여 도포할 수 있다.
상기 광변환층(106)은 설계 조건이나 설계 사양에 따라 그 두께 또는 염료의 분말입자의 크기를 조절함으로써 화이트(white), 블러쉬 화이트(bluish white) 등의 백색광원의 컬러 및 광도 등을 조절할 수 있다.
따라서, 도광판 일측의 발광소자(102)에서 방출된 단색의 선광원(c)은 도광판(104b)을 통과한 후, 도광판 상부면에 형성된 보색관계의 광변환층(106)에 의해 백색의 면광원(d)으로 변환하여 출사된다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치의 구성을 보여주는 단면도로서, 도 3을 참조하여 본 발명의 또다른 실시예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 마찬가지로, 도 3의 반사 시트(110), 확산 시트(112), 프리즘 시트(114, 116), 보호 시트(118) 및 표시패널(120)은 도 1과 동일, 유사한 구조로 형성되므로 도 3의 설명에서는 생략되어 설명된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치는 크게 발광소자(102), 도광판(104c), 도광판 하부면의 확산패턴(108c), 도광판 상부면의 광변환층(106) 및 표시패널(120)을 포함하며, 반사 시트 (110), 확산 시트(112), 프리즘 시트(114, 116) 및 보호 시트(118)가 더 포함될 수 있다.
상기 발광소자(102)는 표시패널(120)의 하측에 직하방식(Top-Down method)으로 형성되어 표시패널(120)에 광원을 제공하는 역할을 담당한다.
상기 발광소자(102)는 단색의 선광원을 제공하는 발광 다이오드가 사용될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 발광 다이오드로 구성될 수 있다.
상기 발광 다이오드는 마운트 리드와 인너 리드를 구비한 리드 타입의 발광 다이오드가 사용될 수 있으며, 마운트 리드 컵부 상에 발광소자가 설치될 수 있다. 상기 발광 소자의 n측 전극 및 p측 전극은 각각 상기 마운트 리드와 인너 이드에 와이어를 통해 접속되도록 구성된다.
상기 도광판(104c)은 발광소자(102)에서 입사되는 광원을 면광원으로 변환하여 표시패널(120)에 제공하는 웨이브 가이드(Wave Guide) 역할을 담당한다. 도광판(104c)은 통상적으로 광 투과력이 매우 우수한 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA: PolyMethyl MethAcrylate) 수지가 사용되며, 금형에 의한 사출성형, 산란 패턴 인쇄 및 V자형 홈 컷팅 등에 의해 제작된다.
상기 도광판(104c)의 하부에는 도트 형태를 갖는 확산패턴(108c)을 형성하여 균일한 광원을 얻을 수 있고, 광입사의 효율이 높아지도록 한다.
상기 확산패턴(108c)은 도광판 하부면에 도트 형태로 형성되며, 도광판(104c) 상부에서 균일한 면광원을 얻기 위해 도트의 면적이 점차적으로 크게 형성된다. 따라서, 발광소자(102)에서 가까울수록 단위 면적당 도트가 차지하는 면적율 이 작아지고, 발광소자(102)에서 멀어질수록 단위 면적당 도트가 차지하는 면적율은 커진다.
상기 확산패턴(108c)은 석영(Si02) 입자, PMMA, 솔벤트(Solvent) 등으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 석영 입자는 광 확산용으로 사용되고 다공질 입자 구조를 가지며, PMMA는 석영 입자를 도광판(104c)의 하부에 부착시키기 위해 사용된다.
상기 광변환층(106)은 도광판의 상부에 발광소자(102)에서 제공되는 광원과 보색관계의 염료로 코팅되어 하부에 확산패턴을 갖는 도광판(104b)을 통과하는 단색의 선광원을 백색 면광원으로 변환하여 표시패널(120)에 출사시키는 역할을 담당한다.
따라서, 상기 광변환층(106)은 청색의 발광소자(102)로부터 광원이 제공되는 경우 청색과 보색관계인 노란색 염료로 형성하여 청색 광원의 단파장을 전파장으로 확대하여 백색광을 구현하고, 발광소자가 녹색 광원을 제공하는 경우에는 보색관계인 자주색 염료를 사용하며, 발광소자가 적색 광원을 제공하는 경우에는 청록색 염료를 사용하여 단색의 선광원을 백색 면광원으로 변환한다.
상기 광변환층(106)은 제공되는 광원의 파장을 조절할 수 있는 재질이면 제한없이 사용될 수 있다. 예컨대, 열경화형 수지, 열가소형 수지, 자외선경화형 수지 또는 전자선경화형 수지 등이 혼합된 염료를 사용하여 형성할 수 있다.
보다 구체적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트와, 폴레에틸렌나프탈레이트 등 의 폴리에스테르 재질, 디아세틸 셀룰로스와 트리아세틸 셀룰로스 등의 셀룰로스 재질, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 재질, 폴리스티렌과 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체(AS 수지) 등의 스티렌계 재질, 및 폴리카보네이트계 재질 등을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 광변환층(106)은 염료와 접착수지를 젤 상태로 혼합한 후 롤방법으로 상기 도광판 상면에 직접 인쇄하거나, 염료와 접착수지를 혼합한 혼합용액에 상기 도광판의 상면을 담그는 디핑방법으로 형성할 수 있다. 또한, 파운틴, 다이코터, 캐스팅, 스핀코팅 및 파운틴 메탈링 등의 코팅방법을 사용하여 도포할 수 있다.
상기 광변환층(106)은 설계 조건이나 설계 사양에 따라 그 두께 또는 염료의 분말입자의 크기를 조절함으로써 화이트(white), 블러쉬 화이트(bluish white) 등의 백색광원의 컬러 및 광도 등을 조절할 수 있다.
따라서, 표시패널 하측의 발광소자(102)에서 방출된 단색의 선광원(e)은 도광판(104c)을 통과한 후, 도광판 상부면에 형성된 보색관계의 광변환층(106)에 의해 백색의 면광원(f)으로 변환하여 출사된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치에 의하면, 발광 다이오드를 이용하여 백라이트 유닛을 구성하고, 도광판의 상부면에 상기 발광 다이오드에서 출사되는 광원색과 보색관계를 갖는 광변환층을 형성하여 발광 다이오드에서 출사되는 단색 선광원을 백색 면광원으로 변환시킴으로써 양질의 백색광을 구현할 수 있는 특징이 있다.
또한, 발광 다이오드를 이용하여 백색광을 구현할 때 발광 다이오드에 직접 형광체를 도포하거나 몰딩할 필요가 없기 때문에 발광 다이오드의 수명을 연장하고, 백라이트 유닛의 내구성을 강화할 수 있는 본 발명의 특징이 있다.
또한, 상기 도광판의 상부면에 형성되는 광변환층의 두께 또는 염료의 분말입자의 크기를 조절함에 따라 백색광원의 컬러 및 광도 등을 조절할 수 있으므로 용이하게 백색광을 구현할 수 있고, 다양한 설계 조건 또는 설계 사양에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치는 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 발광 다이오드를 이용하여 백라이트 유닛을 구성함에 있어 도광판의 상부면에 상기 발광 다이오드에서 출사되는 광원색과 보색관계를 갖는 광변환층을 형성하여 발광 다이오드에서 출사되는 단색 선광원을 백색 면광원으로 변환시킴으로써 양질의 백색광을 구현하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 발광 다이오드를 이용하여 백색광을 구현할 때 발광 다이오드에 직접 형광체를 도포하거나 몰딩할 필요가 없기 때문에 발광 다이오드의 수명을 연장하고, 백라이트 유닛의 내구성을 강화하는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 상기 도광판의 상부면에 형성되는 광변환층의 두께 또는 염료의 분말입자의 크기를 조절함에 따라 백색광원의 컬러 및 광도 등을 조절할 수 있으므로 용이하게 백색광을 구현하는 효과를 갖는다.

Claims (18)

  1. 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치에 있어서,
    입사하는 광원을 이용하여 화상정보를 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널에 광원을 제공하는 발광소자; 및
    상기 광원을 면광원으로 변환하여 상기 표시패널에 출사시키는 도광판을 포함하며,
    상기 도광판의 상부면에는 상기 발광소자에서 제공되는 광원과 보색관계의 광변환층이 형성되어 상기 발광소자에서 제공되는 선광원을 백색 면광원으로 변환하여 상기 표시패널에 출사시키는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발광소자는 단색의 발광 다이오드로 형성되는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 발광소자는 상기 도광판의 하측, 일측 및 양측에서 광원을 제공하는 방법군 중에서 선택된 어느 하나의 방법에 따라 광원을 제공하는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 발광소자에서 제공되는 광원은 단색 선광원인 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광변환층은 폴리에스테르계 재질, 셀룰로스계 재질, 아크릴계 재질, 스티렌계 재질 및 폴리카보네이트계 재질 중에서 적어도 어느 하나를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 광변환층은 롤, 디핑, 파운틴, 다이코터, 캐스팅, 스핀코팅 및 파운틴 메탈링의 코팅방법군 중에서 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 도광판의 하부면에는 균일한 백색 면광원을 얻기 위하여 도트 형태를 갖는 확산패턴가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 도광판의 하부에는 상기 발광소자에서 제공되는 광원을 도광판 내부로 입사되도록 하는 반사 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 도광판의 상부에는 상기 백색 면광원이 시야각에 따라 균일한 휘도를 갖도록 하여 확산시키는 확산 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 확산 시트의 상부에는 상기 확산된 백색 면광원을 재반사시키거나 재굴절시켜 광투과율을 높이는 프리즘 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 프리즘 시트는 프리즘 다운시트 및 프리즘 업시트로 구성되는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 프리즘 시트와 상기 표시패널 사이에 상기 프리즘 시트를 보호하기 위한 보호시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 표시패널은 인가전압에 따른 액정의 투과도를 이용하여 영상정보를 표시하는 액정표시패널인 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판을 갖는 표시장치.
  14. 표시장치의 발광소자에서 입사하는 백라이트 선광원을 면광원으로 변환하여 출사시키는 도광판에 있어서,
    상기 도광판의 상부면에는 상기 입사하는 단색의 선광원과 보색관계의 광변환층이 형성되어 상기 백라이트 선광원을 백색 면광원으로 변환하여 출사시키는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 발광소자는 단색의 선광원을 방출하는 발광 다이오드로 형성되는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 광변환층은 폴리에스테르계 재질, 셀룰로스계 재질, 아크릴계 재질, 스 티렌계 재질 및 폴리카보네이트계 재질 중에서 적어도 어느 하나를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판.
  17. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 광변환층은 롤, 디핑, 파운틴, 다이코터, 캐스팅, 스핀코팅 및 파운틴 메탈링의 코팅방법군 중에서 어느 하나를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판.
  18. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 도광판의 하부면에는 균일한 백색 면광원을 얻기 위하여 도트 형태로 형성된 확산패턴이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 백색광 변환 도광판.
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