KR20070003121A - 확산판과 이를 이용한 백라이트유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확산효과를 높이도록 한 확산판에 관한 것이다.

이 확산판은 굴절율차가 존재하여 적층되는 복수의 광학매질층을 구비한다.

Description

확산판과 이를 이용한 백라이트유닛{Diffuser Plate and Back Light Unit using the same}

도 1은 종래의 액정표시장치를 나타내는 단면도.

도 2는 시뮬레이션을 통해 도 1에 도시된 확산판과 광학시트들에서 광의 경로를 보여 주는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 백라이트유닛을 보여 주는 단면도.

도 4는 도 3에 도시된 확산판을 상세히 나타내는 단면도.

도 5는 도 4에 도시된 확산판에서의 광경로를 보여주는 단면도.

도 6은 복수의 확산층을 두 층으로 하여 본 발명에 따른 확산판의 광경로를 보여 주는 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

11 : 액정표시패널 12, 32 : 보텀커버

13, 33 : 확산판 14 : 광학시트

14a : 확산시트 14b : 프리즘시트

40 : 복수의 확산층 41 : 투명필름

42 : 미세렌즈

본 발명은 확산효과를 높이도록 한 확산판에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 확산판을 이용하여 백라이트유닛에 필요한 광학 부품 수를 줄이도록 한 백라이트유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 액정표시장치는 사무자동화기기, 오디오/비디오 기기등에 이용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 신호에 따라 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.

이와 같은 액정표시장치는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백라이트(Back light)와 같은 별도의 광원이 필요하다.

백라이트는 광원의 위치에 따라 직하형 방식과 에지형 방식 등이 있다. 에지형 백라이트는 액정표시장치의 일측 가장자리에 광원을 설치하고, 그 광원으로부터 입사되는 빛을 도광판과 다수의 광학시트를 통해 액정표시패널에 조사한다. 직하형 백라이트는 액정표시장치의 바로 아래에 다수의 광원을 배치하고, 그 광원들로부터 입사되는 빛을 확산판과 다수의 광학시트를 통해 액정표시패널에 조사한다. 백라이트에 이용되는 광원에는 냉음극형광관(CCFL)과 발광다이오드(LED) 등이 있다.

최근에는 에지형 방식에 비하여 휘도, 광균일도, 색순도가 높은 직하형 방식의 백라이트가 LCD TV를 중심으로 더 많이 이용되고 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 액정표시장치는 화상을 표시하기 위한 액정표시패널(11)과, 액정표시패널(11)에 광을 조사하기 위한 백라이트유닛(10)을 구비한다.

액정표시패널(11)은 다수의 데이터라인들과 다수의 스캔라인들이 교차되게 배열되고 상부 및 하부기판의 사이에 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix)형태로 배열된다. 또한, 액정표시패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 형성된다. 다수의 데이터라인들과 다수의 스캔라인들의 교차부에는 스캔신호에 응답하여 화소전극에 인가될 데이터전압을 스위칭하기 위한 박막트랜지스터들(Thin Film Transister : TFT)이 형성된다. 이러한 액정표시패널에는 테이프 케리어 패키지(Tape Carrier Package : TCP)를 통해 게이트 드라이브 집적회로들과 데이터 드라이브 집적회로들이 전기적으로 접속된다.

백라이트유닛(10)은 다수의 램프들(15), 보텀커버(12), 확산판(13), 및 다수의 광학시트들(14)을 포함한다.

램프들(15)은 도시하지 않은 인버터로부터의 교류 고전압에 의해 발광되어 확산판(13) 쪽으로 광을 발생한다.

보텀커버(12)는 다수의 램프들(15)이 안쪽 공간에 수납되는 용기 구조로 제작되고, 그 안쪽 공간의 저면 및 측면에는 반사판이 형성된다.

확산판(13)은 보텀 커버(13)와 함께 조립된다. 이 확산판(13)은 다수의 비드들(beads)을 포함하고 그 비드들을 이용하여 램프들(15)을 경유하여 입사되는 광을 산란시켜 액정표시패널(11)의 표시면에서 램프들(15)의 위치와 램프들(15) 사이의 위치에서 휘도 차이가 나지 않게 한다. 이러한 확산판(13)은 동일한 굴절률을 가지는 매질 속에 비드들이 산포된 구조로 제작되기 때문에 광을 집광할 수는 없다.

광학 시이트들(14)은 도 2와 같은 1 매 이상의 확산시트(14a)와 1 매 이상의 프리즘 시트(14b)를 포함하여 확산판(13)으로부터 입사되는 광을 액정표시패널(11) 전체에 균일하게 조사하고 표시면에 대하여 수직인 방향으로 광의 진행경로를 꺾어 표시면 전면으로 광을 집광하는 역할을 한다.

그런데 이와 같은 백라이트유닛(10)은 확산효과가 낮으며 광균일도와 집광효과를 위하여 확산판(12), 다수의 광학시트들(14) 등 많은 수의 광학부품이 필요하여 조립 누적 공차 등에 의해 제작 공정 상에서의 불량 원인이 많고 제작 원가가 높은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 확산효과를 높이도록 한 확산판을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 확산판을 이용하여 백라이트유닛에 필요한 광학 부품 수를 줄이도록 한 백라이트유닛에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 확산판은 굴절율차가 존재하여 적층되는 복수의 광학매질층을 구비한다.

상기 광학매질층들에서 이웃한 광학매질층들 사이의 굴절율차는 0.2 이상이다.

상기 광학매질층 각각은 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 싸이클릭 올레핀 코폴리머(Cyclic Olefin Copolymer, COC) 중 어느 하나를 주재료로 한다.

상기 광학매질층 중 적어도 어느 하나 이상은 구형 비드와 원통형 비드 중 어느 하나 이상을 포함한다.

이웃하는 상기 광학매질층 사이의 굴절율이 0.2 이상 차이가 나도록 상기 주재료와 비드의 유무 및 상기 비드의 밀도가 결정된다.

상기 광학매질층들 중 최상층의 광학매질층 상에는 다수의 미세렌즈들이 형성된 투명필름이 부착된다.

본 발명에 따른 백라이트유닛은 광원과; 굴절율차가 존재하여 적층되는 복수의 광학매질층을 포함하여 상기 광원으로부터의 광을 확산시키는 확산판과; 상기 광원이 안쪽 공간에 수납되고 상기 안쪽 공간의 저면과 측면에 반사판이 형성되는 보텀커버를 구비한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설 명하기로 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트유닛은 광원들(31)이 수납된 보텀커버(32)와, 광원들(31)로부터의 광을 확산 및 집광하는 확산판(33)을 구비한다.

광원들(31)은 다수의 램프나 다수의 발광다이오드들 또는 면발광체를 포함하여 광을 발생한다.

보텀커버(32)는 바닥면과 측면을 포함하고 그 내부에 반사판이 부착된다.

확산판(33)은 복수의 확산층들(40)과, 투명필름(41) 상에 형성된 다수의 미세렌즈(42)를 포함한다.

확산층들(40)은 각 층들 사이에서 굴절율 차이가 존재하여 광원(31)으로부터의 광을 확산시킨다. 이를 위하여 확산층들은 서로 굴절율을 가지는 재료로 형성되어 이웃하는 확산층 사이에 굴절율이 상이하게 되거나 또는 동일한 재료로 형성되고 비드들의 유무에 따라 이웃하는 확산층 사이에 굴절율이 상이하게 된다. 또한, 이웃하는 확산층들은 동일한 재료로 형성되고 각각 비드들을 포함하되 그 비드들의 형상이 구형인가 원통형인가에 따라 서로의 굴절율이 다르고 동일재료로 형성되고 각각 동일한 형상의 비드들을 포함하되 비드들의 밀도에 따라 굴절율이 다르게 된다. 이 확산층들(40)의 층 수는 최소 두 층 이상이고 층 수가 많아질수록 휘도가 낮아질 수 있지만 확산효과가 더 커진다. 확산층들(40)의 주재료로는 굴절율 1.57의 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 굴절율 1.50의 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 굴절율 1.53의 싸이클릭 올레핀 코폴리머 (Cyclic Olefin Copolymer, COC) 등이 가능하다. 아래의 표 1은 확산층들(40)의 일예로써 이웃하는 확산층들 사이의 굴절률 차가 0.2 이상으로 되어 광확산효과를 크게 한다.

여기서, "

"는 주재료에 포함된 구형비드며, "

"는 주재료에 포함된 원통형비드이다.

도 6은 복수의 확산층을 두 층으로 하여 본 발명에 따른 확산판의 광경로를 보여 주는 단면도이다. 도 5 및 도 6에서 알 수 있는 바, 굴절율차가 존재하는 확산층들에 의해 광원으로부터의 광이 확산된다.

미세렌즈들(42)은 투명필름 상에 형성되어 구형, 타구형, 삼각 단면 및 평면 구조를 가질 수 있으며, 확산층들(40)에 의해 확산된 광을 집광시켜 액정표시패널로 입사되는 광의 효율을 높이는 역할을 한다. 미세렌즈들(42)은 기존의 프리즘시트로 대신될 수 있다. 미세렌즈들이 형성된 투명필름은 접착제로 최상층의 확산층에 접착된다.

따라서, 본 발명에 따른 확산판은 이웃하는 층들 사이에 굴절율 차가 존재하도록 복수의 확산층을 배치하여 광확산효과를 향상시킬 수 있으며 미세렌즈 등의 광집광수단을 포함하여 광집광효과를 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따른 백라이트유닛은 상기 확산판을 이용하여 확산판과 다수의 광학시트들이 필요한 종래의 백라이트 구조와 달리 한 매의 확산판만으로 광을 집광 및 확산시키므로 종래에 비하여 광학 부품수를 줄일 수 있고 그로 인하여 조립공차와 불량을 최소화할 수 있으므로 제조원가를 줄일 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (12)

1. 굴절율차가 존재하여 적층되는 복수의 광학매질층을 구비하는 것을 특징으로 하는 확산판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학매질층들에서 이웃한 광학매질층들 사이의 굴절율차는 0.2 이상인 것을 특징으로 하는 확산판.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 광학매질층 각각은,

   폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 싸이클릭 올레핀 코폴리머(Cyclic Olefin Copolymer, COC) 중 어느 하나를 주재료로 하는 것을 특징으로 하는 확산판.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 광학매질층 중 적어도 어느 하나 이상은,

   구형 비드와 원통형 비드 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 확산판.
5. 제 4 항에 있어서,

   이웃하는 상기 광학매질층 사이의 굴절율이 0.2 이상 차이가 나도록 상기 주재료와 비드의 유무 및 상기 비드의 밀도가 결정되는 것을 특징으로 하는 확산판.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학매질층들 중 최상층의 광학매질층 상에는 다수의 미세렌즈들이 형성된 투명필름이 부착되는 것을 특징으로 하는 확산판.
7. 광원과;

   굴절율차가 존재하여 적층되는 복수의 광학매질층을 포함하여 상기 광원으로부터의 광을 확산시키는 확산판과;

   상기 광원이 안쪽 공간에 수납되고 상기 안쪽 공간의 저면과 측면에 반사판이 형성되는 보텀커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 광학매질층들에서 이웃한 광학매질층들 사이의 굴절율차는 0.2 이상인 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 광학매질층 각각은,

   폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 싸이클릭 올레핀 코폴리머(Cyclic Olefin Copolymer, COC) 중 어느 하나를 주재료로 하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 광학매질층 중 적어도 어느 하나 이상은,

    구형 비드와 원통형 비드 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
11. 제 10 항에 있어서,

    이웃하는 상기 광학매질층 사이의 굴절율이 0.2 이상 차이가 나도록 상기 주재료와 비드의 유무 및 상기 비드의 밀도가 결정되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 광학매질층들 중 최상층의 광학매질층 상에는 다수의 미세렌즈들이 형성된 투명필름이 부착되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.

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