KR20090072018A

KR20090072018A - 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치

Info

Publication number: KR20090072018A
Application number: KR1020070139985A
Authority: KR
Inventors: 지병화
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2009-07-02

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛과 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 집광 및 휘도 균일도를 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 입력되는 영상 신호에 따라 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널에 광을 공급하는 다수의 램프와, 배면에 "▽" 형상을 가지는 다수의 프리즘 패턴을 포함하여 상기 램프로부터 입사되는 광을 상기 액정패널의 전 영역에 확산 및 집광시키는 확산판과, 상기 확산판 상에 배치되는 적어도 1매의 광학 시이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치는 확산판의 배면에 다수의 프리즘 패턴을 형성시킴으로써 램프로부터 조사되는 광의 균일도 및 휘도를 향상시켜 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.

액정표시장치, 백라이트 유닛, 확산판, 프리즘 패턴, 렌즈 패턴

Description

백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치{BACK LIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS USING THE SAME}

평판표시소자에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP) 및 일렉트로루미네센스(Electroluminescence : EL) 등이 있으며, 이중 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다.

이러한 추세에 따라, 액정표시장치는 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 한편, 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열되어진 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 광빔의 투과량이 액정패널에 의해 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.

액정패널은 자체 발광하지 못함으로 인해 별도의 광원을 필요로 한다. 통상 백라이트 유닛을 통해 액정패널에 광을 조사하며, 이러한 백라이트 유닛에 포함되는 광원의 배열 방법에 따라 측광형(Side Light Type)과 직하형(Direct Light Type)으로 구분될 수 있다.

이중 직하형 방식은 액정패널의 배면에 복수의 형광램프 또는 발광다이오드와 같은 광원을 배열하여 액정패널의 전면에 걸쳐 직접적으로 광을 조사한다. 이러한 직하형 방식은 액정패널에 조사되는 광의 균일도 및 휘도가 높아 대형 LCD의 적용에 유리한 장점을 가지고 있다.

일반적인 액정표시장치는 액정표시모듈과 이 액정표시모듈을 구동하기 위한 구동회로부로 구성된다.

액정표시모듈은 두 장의 유리기판의 사이에 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열 되어진 액정패널과, 이 액정패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)으로 구성되게 된다. 아울러 액정표시모듈에는 백라이트 유닛으로부터 액정패널쪽으로 진행하는 광을 수직으로 일으켜 세우기 위한 다수의 광학 시이트들이 배열되게 된다. 이러한 액정패널, 백라이트 유닛 및 다수의 광학 시이트들은 광 손실을 방지하기 위하여 일체화된 형태로 체결되어야 함과 아울러, 외부의 충격에 의하여 손상되지 않게끔 보호되어야만 한다. 이를 위하여, 액정패널의 가장자리를 포함한 백라이트 유닛 및 광학 시이트들을 감싸게끔 형성되어진 케이스가 마련된다.

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절개하여 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 액정표시장치(10)는 입력되는 영상 데이터에 따라 액정의 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널(미도시)과, 액정패널에 광을 조사하기 위한 다수의 램프(30)를 포함하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛이 실장되는 보텀 커버(20)로 구성된다.

액정패널은 서로 대향하여 합착된 하부기판(트랜지스터 어레이 기판) 및 상부기판(컬러필터 어레이 기판)과, 두 기판 사이에 셀갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서와, 스페이서에 의해 마련된 공간에 채워진 액정을 포함한다.

보텀 커버(20)는 바닥면과 바닥면으로부터 절곡된 면을 가지며, 이러한 보텀 커버(20)의 바닥면 상부에는 자신에게 입사되는 광을 확산판(40) 쪽으로 반사시켜 액정패널에 입사되는 광 량을 증가시키기 위한 도시되지 않은 반사 시이트 또는 반사판이 배치된다.

또한, 액정표시장치(10)는 다수의 램프(30)를 포함하는 백라이트 유닛을 구비한다. 백라이트 유닛은 액정패널에 광을 조사하는 다수의 램프들(30)과, 다수의 램프들(30)로부터 입사되는 광을 확산시켜 액정패널에 조사시키기 위한 확산판(diffuser plate)(40)과, 확산판(40)으로부터의 광을 편광, 집광, 확산시키는 복수의 광학 시이트(52, 54, 56)를 포함하여 구성된다.

다수의 램프들(30)은 주로 냉음극 형광램프가 사용되고 있으며, 다수의 램프들(30) 각각은 유리관과, 유리관 내부에 있는 불활성 기체들과, 유리관의 양끝단부에 설치되는 음극 및 양극으로 구성된다. 이러한 다수의 램프들(30)에서 발생되는 광은 확산판(40)에 입사된다.

확산판(40)은 다수의 램프들(30)로부터 입사된 광을 액정패널의 정면 방향으로 향하게 하고, 광을 확산시켜 넓은 범위에서 균일한 분포를 가지도록 하여 확산된 광을 액정패널에 조사한다.

확산판(40)을 경유하여 출사된 광은 다수의 광학 시이트들(50)을 경유하여 액정패널에 입사된다. 확산판(40)으로부터 출사된 광은 확산광으로 시야각이 크게 형성된다. 액정패널에 입사되는 광은 수직을 이룰 때 광효율이 커지게 된다. 확산판(40)으로부터 출사된 광의 효율을 향상시키기 위해, 확산판(40) 위에 다수의 광학 시이트들(50)을 배치시킨다.

다수의 광학 시이트들(50)은 확산판(40)으로부터 출사되는 광을 수직으로 일으켜 광효율을 향상시키게 된다. 이를 위해, 확산판(40)에서 출사된 광을 액정패널의 전 영역으로 확산시키는 확산 시이트(52)와, 확산 시이트(52)에 의해 확산된 광의 진행각도를 액정패널의 수직한 방향으로 일으켜 세우는 프리즘 시이트(54)와, 프리즘 시이트(54)를 경유한 광을 액정패널의 전 영역으로 확산시킴과 아울러 광의 효율을 향상시키기 위한 휘도 상승 시이트(DBEF : Dual Brightness Enhancement Film)(56)를 구비한다.

앞의 설명에서는 다수의 광학시이트들(50)의 배치 순서를 확산 시이트(52), 프리즘 시이트(54), 휘도 상승 시이트(56)로 설명하였으나, 이는 종래 기술에 따른 액정표시장치(10)의 백라이트 유닛의 일 예로서 광학 시이트들(50)의 구성 및 순서는 달라질 수 있다.

액정패널은 자체적으로 광을 발산하지 못하므로 백라이트 유닛의 다수의 램 프(30)로부터 입사되는 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 액정패널에서 표시되는 화상을 품질을 높이기 위해서는 고려해야할 점이 많이 있으나, 대표적인 것이 액정패널에 조사되는 광의 균일도 및 휘도이다. 액정패널에 높은 휘도의 균일한 광이 조사되어야 이를 조절하여 높은 품질의 화상을 표현할 수 있게 된다.

액정패널에 조사되는 광의 균일도 및 휘도를 높이기 위해서는 백라이트 유닛에 많은 수의 램프(30)를 액정패널과 대응되도록 배치하여야 한다. 그러나, 많은 수의 램프(30)를 배치에는 공간적 제약과 함께 고 비용이 발생되는 문제점이 있다.

한편, 고휘도의 램프를 적용하여 액정패널에 조사되는 광의 휘도의 상승시킬 수 있으나, 고휘도의 광을 발생시키는 과정에 부수적으로 많은 열이 발생하게 된다. 이러한 열 발생은 확산판(40)에 배치된 광학시이트들(50)에 변형을 초래하여 결과적으로 액정패널에 표시되는 영상의 표시품질 저하를 발생시킬 수 있다.

또한, 고 휘도의 램프를 적용함으로 인해 액정패널에 조사되는 전체 휘도는 상승하나, 도 3에 도시된 바와 같이, 램프(30)와 대응되는 부분의 휘도가 다른 부분보다 상대적으로 높아 램프(30)의 형상이 비치는 문제점(mura)이 발생될 수 있다. 이러한 램프(30) 비침 현상을 방지하기 위해서는 확산판(40)의 두께를 증가시키거나, 확산판(40) 상에 광학 시이트를 추가로 배치하여 광의 균일도를 확보하여야 함으로, 이로 인하여 백라이트 유닛의 두께가 증가되고 고 비용이 발생되는 문제점이 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 일반적인 액정표시장치에서 표시되는 화면의 휘도를 실제 측정한 것으로, 좌측의 그래프는 Y축 방향의 휘도를 나타내고, 하측의 그 래프는 X축 방향의 휘도를 나타낸 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 백라이트 유닛을 이용한 액정표시장치는 X축, Y축의 전 영역에서 램프와 대응되는 부분의 휘도가 상대적으로 다른 부분보다 높아 램프 비침 현상이 나타나고 있고, 이러한 램프 비침 현상은 액정표시장치의 표시품질을 저하시키게 된다.

앞에서 설명한 바와 같은 문제점들의 개선 시키기 위하여 다수의 램프로부터 발생되는 광의 휘도 및 균일도를 향상시켜 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있는 새로운 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치가 요구되고 있다.

액정패널에 조사되는 광의 균일도 및 휘도를 높이기 위해서는 백라이트 유닛에 많은 수의 램프를 액정패널과 대응되도록 배치하여야 한다. 그러나, 많은 수의 램프를 배치에는 공간적 제약과 함께 고 비용이 발생되는 문제점이 있다.

한편, 고휘도의 램프를 적용하여 액정패널에 조사되는 광의 휘도의 상승시킬 수 있으나, 고휘도의 광을 발생시키는 과정에 부수적으로 많은 열이 발생하게 된다. 이러한 열 발생은 확산판에 배치된 광학시이트에 변형을 초래하여 결과적으로 액정표시장치에 표시되는 영상의 표시품질 저하를 발생시킨다.

또한, 고 휘도의 램프를 적용함으로 인해 액정패널에 조사되는 전체 휘도는 상승하나, 램프와 대응되는 부분의 휘도가 다른 부분보다 상대적으로 높아 램프의 형상이 비치는 문제점(mura)이 발생될 수 있다. 이러한 램프 비침 현상을 방지하기 위해서는 확산판의 두께를 증가시키거나, 확산판 상에 광학 시이트를 추가로 배치하여 광의 균일도를 확보하여야 한다. 그러나, 이로 인하여 백라이트 유닛의 두께가 증가되고, 고 비용이 발생되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 다수의 램프로부터 입사되는 광을 확산시키는 확산판을 개선하여 집광 및 휘도 균일도를 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛 은 입력되는 영상 신호에 따라 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널에 광을 공급하는 다수의 램프와, 배면에 "▽" 형상을 가지는 다수의 프리즘 패턴을 포함하여 상기 램프로부터 입사되는 광을 상기 액정패널의 전 영역에 확산 및 집광시키는 확산판과, 상기 확산판 상에 배치되는 적어도 1매의 광학 시이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치는 확산판의 배면에 다수의 프리즘 패턴을 형성시킴으로써 백라이트 유닛의 두께를 줄이고, 램프로부터 조사되는 광의 균일도 및 휘도를 향상시켜 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 본 발명을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치이고, 도 5 및 도 6는 도 4에 도시된 액정표시장치를 Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 절개하여 나타내는 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치(100)는 입력되는 영상 데이터에 따라 액정의 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널(110)과, 액정패널(110)에 광을 조사하기 위한 다수의 램프(130)를 포함하는 백라이트 유닛과, 백라이트 유닛이 실장되는 보텀 커버(120)로 구성된다.

액정패널(110)은 서로 대향하여 합착된 하부기판(트랜지스터 어레이 기판)(112) 및 상부기판(컬러필터 어레이 기판)(114)과, 두 기판(112, 114) 사이에 셀갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서와, 스페이서에 의해 마련된 공간에 채워진 액정을 포함하며, 상부기판(114)에는 컬러필터, 공통전극 및 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스가 형성된다. 또한, 하부기판(112)의 배면에는 하부 편광 시이트(미도시)가 형성되고, 상부기판(114)의 상부에는 상부 편광 시이트(미도시)가 형성된다.

이러한, 액정패널(110)의 하부기판에는 다수의 데이터 라인(DL1 ~ DLm)과 다수의 게이트 라인(GL1 ~ GLn) 등의 신호배선이 형성되고, 데이터 라인(DL1 ~ DLm)과 게이트 라인(GL1 ~ GLn)의 교차부에 TFT가 형성된다. TFT는 게이트 라인(GL1 ~ GLn)으로부터의 게이트 스캔신호에 응답하여 데이터 라인(DL1 ~ DLm)으로부터의 아날로그 영상 신호를 액정셀로 공급한다.

액정셀은 액정을 사이에 두고 대면하는 공통전극과 TFT에 접속된 화소전극을 포함하여 구성되므로 등가적으로 액정 커패시터(Clc)로 표시될 수 있다. 이러한 액정셀은 액정 커패시터(Clc)에 충전된 아날로그 영상 신호를 다음 아날로그 영상 신호가 충전될 때까지 유지시키기 위한 스토리지 커패시티(Cst)를 포함한다.

또한, 액정표시장치(100)는 그 구동을 위하여 액정패널(110)에 형성된 게이트 라인(GL1 ~ GLn)들 각각에 게이트 구동신호를 순차적으로 공급하는 다수의 게이 트 드라이버 IC가 실장된 게이트 드라이버(미도시)와, 아날로그 영상 데이터(R, G, B)를 게이트 스캔신호에 동기 되도록 데이터 라인(DL1 ~ DLm)들에 공급하는 다수의 데이터 드라이브 IC가 실장된 데이터 드라이버(미도시)와, 외부로부터 입력되는 디지털 영상 데이터(R, G, B)를 정렬하여 데이터 드라이버에 공급함과 아울러, 데이터 드라이버, 게이트 드라이버 및 전압 발생부의 구동을 제어하는 타이밍 컨트롤러(미도시)와, 백라이트 유닛 및 구동장치 각각에 구동 전원을 공급하는 전압 발생부(미도시)를 포함하여 구성된다.

타이밍 컨트롤러는 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 액정패널(110)의 구동에 알맞도록 정렬하여 데이터 드라이버에 공급한다. 또한, 타이밍 컨트롤러는 외부로부터 입력되는 도트클럭(DLCK), 데이터 인에이블 신호(DE), 수평 및 수직 동기신호(Hsync, Vsync)를 이용하여 게이트 제어신호(GCS)와 데이터 제어신호(DCS)를 생성하여 데이터 드라이버와 게이트 드라이버 각각의 구동 타이밍을 제어한다.

여기서, 게이트 제어신호(GCS)에는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock : GSC) 및 게이트 출력 신호(Gate Output Enable : GOE)가 포함된다. 그리고 데이터 제어신호(DCS)에는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse : SSP), 소스 쉬프트 클럭 신호(Source Shift Clock : SSC), 소스 출력 신호(Source Output Enable : SOE) 및 극성신호(Polarity : POL)가 포함된다.

게이트 드라이버는 다수의 게이트 드라이버 IC를 포함한다. 게이트 드라이버 IC는 타이밍 컨트롤러로부터의 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 게이트 스캔신호 를 순차적으로 발생하는 쉬프트 레지스터를 포함한다. 이러한, 게이트 드라이버 IC는 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 게이트 라인들(GL1 ~ GLn)에 게이트 호신를 순차적으로 인가하여 각각의 게이트 라인(GL1 ~ GLn)들에 접속된 TFT를 턴-온 시키게 된다.

데이터 드라이버는 다수의 데이터 드라이브 IC를 포함한다. 다수의 데이터 드라이브 IC는 타이밍 컨트롤러로부터 공급되는 데이터 제어신호(DCS)에 응답하여, 타이밍 컨트롤러로부터 공급되는 디지털 영상 데이터를 아날로그 영상 신호로 변환하고, 게이트 라인(GL1 ~ GLn)들에 스캔신호가 공급되는 주기마다 그에 해당하는 라인 분의 아날로그 영상 신호를 데이터 라인(DL1 ~ DLm)들에 공급한다.

다수의 데이터 드라이브 IC 각각은 타이밍 컨트롤러로부터 제어신호 및 디지털 영상 데이터 입력받아 각 구동부에 공급하는 신호 제어부와, 순차적인 샘플링 신호를 공급하는 쉬프트 레지스터부와, 샘플링 신호에 응답하여 디지털 영상 데이터를 순차적으로 래치하여 동시에 출력하는 래치부와, 래치부로부터의 디지털 영상 데이터를 아날로그 영상 데이터로 변환하는 디지털/아날로그 컨버터와, 디지털/아날로그 컨버터로부터 입력되는 아날로그 영상 데이터를 완충하여 액정패널(110)로 출력하는 출력버퍼를 포함하여 구성된다.

액정패널(110)에 광을 공급하는 백라이트 유닛은 일반적으로 광을 발생시키는 다수의 램프(130)와, 다수의 램프(130)로부터의 광을 확산시키는 확산판(140)과, 확산판(140)으로부터의 광을 편광, 집광, 확산시키는 복수의 광학 시이트(152, 154, 156)를 포함하여 구성된다. 도 4 내지 도 6 도시에서는 복수의 광학 시이 트(150)를 3매로 도시하였으나, 이것은 일 예로 도시한 것이고, 특성에 따라 1매∼2매 또는 4매 이상의 광학 시이트를 배치시킬 수 있다.

보텀 커버(120)는 바닥면과 바닥면으로부터 절곡된 면을 가지며, 이러한 보텀 커버(120)의 바닥면 상부에는 자신에게 입사되는 광을 확산판(140) 쪽으로 반사시켜 액정패널에 입사되는 광 량을 증가시키기 위한 도시되지 않은 반사 시이트 또는 반사판이 배치된다.

본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 광원은 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp : EEFL) 등과 같은 형광램프와, 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED) 등이 이용될 수 있으며, 본 발명의 설명에서는 이중 냉음극 형광램프를 적용하여 설명하기로 한다.

다수의 램프(130)들 각각은 유리관과, 유리관 내부에 있는 불활성 기체들과, 유리관의 양 끝단부에 설치되는 음극 및 양극으로 구성된다. 유리관 내부에는 불활성 기체들이 충진되어 있으며, 유리관 내벽에는 형광체가 도포되어 있다. 다수의 램프(130)들은 보텀 커버(120)에 실장되며, 다수의 램프(130)들에서 발생되는 광은 확산판(140)에 입사된다.

본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 확산판(140)은 PC(polycarbonate), PMMA(Polymethly Metha Acrylate), MS(methlystylene), PS(Polystylene), PET(polyethylene) 등의 기재로 형성되며, 1㎜ 내지 3㎜의 두께를 가지도록 형성된다. 확산판(140)은 이러한 기재(PC, PMMA, MS, PS, PET) 중 하 나의 기재를 이용하여 다층으로 형성될 수 있고, 2개 이상의 기재를 이용하여 복층으로 형성될 수 있다.

여기서, 확산판(140)의 굴절율은 이용되는 기재에 따라 달라지며, PC는 1.58의 굴절율을 가지며, PMMA는 1.48의 굴절율을 가지며, MS는 혼합되는 물질에 따라 1.48 내지 1.58의 굴절율을 가지며, PS는 1.58 내지 1.59의 굴절율을 가지며, PET는 1.43의 굴절율을 가진다.

확산판(140)은 다수의 램프(130)들로부터 입사된 광을 액정패널(110)의 정면 방향으로 향하게 하고, 입사되는 광을 확산시켜 액정패널(110)의 전면에서 균일한 휘도 및 분포를 가지도록 한다.

이를 위하여, 확산판(140)은 평평(flat)한 베이스층(162)과 프리즘 패턴(160)으로 구성되며, 베이스층(162)의 배면에는 단면이 "▽" 형상을 가지는 다수의 프리즘 패턴(160)이 형성되어 있다.

이러한 프리즘 패턴(160)은 도 5에 도시된 바와 같이, 램프(130)의 길이 방향에서 90°틀어져 형성될 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이, 램프(130)의 길이 방향과 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 확산판(140)의 내부 또는 표면에는 다수의 램프(130)로부터 입사되는 광을 산란시키는 산란제(SiO₂ _, TiO₂)가 형성될 될 수도 있다.

도 7 내지 도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 확산판을 나타내는 단면도이다.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 확산판(140)의 배면에 형성되는 다수의 프리즘 패턴(160)은 밑변(B)이 10㎛ 내지 500㎛의 길이(바람직하게는 30㎛ 내지 300㎛)를 가지며, 높이(H)는 밑변(B) 대비 0.3배 내지 3.0배(바람직하게는 0.45배 내지 1.15배)의 길이를 가지며, 하나의 프리즘 패턴의 꼭지점으로부터 인접한 프리즘 패턴의 꼭지점까지의 거리(피치, P)는 밑변(B) 대비 1.0배 내지 3.0배(바람직하게는 1.1배 내지 2.0배)의 길이를 가지며, 프리즘 패턴(160)의 각도(α)는 30° 내지 80°의 범위를 가진다.

또한, 프리즘 패턴(160)의 꼭지점은 도 8에 도시된 바와 같이, 일정 곡률로 라운딩되어 형성될 수 있으며, 라운딩되는 영역의 폭(D)은 2㎛ 내지 200㎛의 길이를 가진다.

한편, 확산판(140)의 상부면에는 프리즘 패턴(160) 및 베이스층(162)을 경유하여 출사되는 광을 확산시키기 위하여 도 9에 도시된 바와 같이, 다수의 렌즈 패턴(164)이 형성될 수 있다.

이러한, 렌즈 패턴(164)는 도 9에 도시된 바와 같이, 양각으로 형성될 수 있고, 도 10에 도시된 바와 같이, 렌즈 패턴(166)이 음각으로 형성될 수 있다. 확산판(140)의 상부면에 형성되는 렌즈 패턴(164, 166)은 렌즈 형상과 같은 일정 패턴이 형성된 롤러를 이용하여 롤링 방법으로 형성될 수 있고, 일정 패턴이 형성된 프레스를 이용하여 가압 방법으로 형성될 수 있다.

도 11(a) 및 도 11(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 일 예를 적용 시 액정표시장치의 표시품질을 나타내는 도면이다.

도 11(a)는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 일 예로서, 확산판(140)의 배면에 형성되는 프리즘 패턴(160)의 밑변(B)을 200㎛의 길이, 높이(H)를 밑변(B)과 동일한 길이(200㎛)를 가지도록 형성하고, 프리즘 패턴(160)의 피치(P)는 밑변(B) 대비 1.4배(280㎛)의 길이를 가지도록 형성하고, 프리즘 패턴(160)의 각도(α)는 60°, 꼭지점의 라운딩 영역의 폭은 20㎛의 길이를 가지도록 형성하였다.

도 11(b)는 다수의 프리즘 패턴(160)을 가지는 확산판(140)을 포함하는 백라이트 유닛을 적용하여 액정표시장치의 표시품질을 테스트한 결과를 나타내는 도면이다.

도 11(b)에 도시된 바와 같이, X축 및 Y축의 전 영역에서 종래 대비 균일한 휘도 분포를 나타내고 있다. 이를 통해, 램프 비침 현상을 방지함과 아울러, 액정패널의 전 영역에 걸쳐 높은 휘도의 균일한 광을 조사하여 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다. 여기서, 좌측의 그래프는 Y축 방향의 휘도를 나타내고, 하측의 그래프는 X축 방향의 휘도를 나타낸 것이다.

도 12(a) 및 도 12(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 다른 예를 적용 시 액정표시장치의 표시품질을 나타내는 도면이다.

도 12(a)는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 다른 예로서, 확산판(140)의 배면에 형성되는 프리즘 패턴(160)의 밑변(B)을 30㎛의 길이, 높이(H)를 밑변(B)이 3배의 길이(90㎛)를 가지도록 형성하고, 프리즘 패턴(160)의 피치(P)는 밑변(B) 대비 1.4배(42㎛)의 길이를 가지도록 형성하고, 프리즘 패턴(160)의 각 도(α)는 60°, 꼭지점에 라운딩을 형성하지 않고 뽀족하게 형성하였다.

도 12(b)는 다수의 프리즘 패턴(160)을 가지는 확산판(140)을 포함하는 백라이트 유닛을 적용하여 액정표시장치의 표시품질을 테스트한 결과를 나타내는 도면이다.

도 12(b)에 도시된 바와 같이, X축 및 Y축의 전 영역에서 종래 대비 균일한 휘도 분포를 나타내고 있다. 이를 통해, 램프 비침 현상을 방지함과 아울러, 액정패널의 전 영역에 걸쳐 높은 휘도의 균일한 광을 조사하여 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다. 여기서, 좌측의 그래프는 Y축 방향의 휘도를 나타내고, 하측의 그래프는 X축 방향의 휘도를 나타낸 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치는 앞에서 설명한 바와 같은 구성을 통해, 종래 액정장치에의 단점이었던, 램프와 대응되는 부분의 휘도가 상대적으로 다른 부분보다 높아 발생되는 램프 비침 현상이 개선됨을 확인할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치는 확산판(140)의 배면에 다수의 프리즘 패턴을 형성시킴으로써 백라이트 유닛의 두께를 줄이고, 램프로부터 조사되는 광의 균일도 및 휘도를 향상시켜 액정표시장치의 표시품질을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설 명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치를 나타내는 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치를 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절개하여 나타내는 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 액정표시장치의 표시품질을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치.

도 5 는 도 4에 도시된 액정표시장치를 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절개하여 나타내는 단면도.

도 6는 도 4에 도시된 액정표시장치를 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 절개하여 나타내는 단면도.

도 7 내지 도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 확산판을 나타내는 단면도.

도 11(a) 및 도 11(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 일 예를 적용 시 액정표시장치의 표시품질을 나타내는 도면.

도 12(a) 및 도 12(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 다른 예를 적용 시 액정표시장치의 표시품질을 나타내는 도면.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 100 : 액정표시장치 20, 120 : 보텀 커버

30, 130 : 램프 40, 140 : 확산판

50, 150 : 광학 시이트 160 : 프리즘 패턴

162 : 베이스층 164, 166 : 렌즈 패턴

Claims

입력되는 영상 신호에 따라 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널에 광을 공급하는 다수의 램프와,

배면에 "▽" 형상을 가지는 다수의 프리즘 패턴을 포함하여 상기 램프로부터 입사되는 광을 상기 액정패널의 전 영역에 확산 및 집광시키는 확산판과,

상기 확산판 상에 배치되는 적어도 1매의 광학 시이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1 항에 있어서,

상기 확산판은 PC(polycarbonate), PMMA(Polymethly Metha Acrylate), MS(methlystylene), PS(Polystylene), PET(polyethylene)의 물질 중 하나 이상의 물질로 형성되며, 1㎜ 내지 3㎜의 두께를 가지도록 단층 또는 복층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 2 항에 있어서,

상기 다수의 프리즘 패턴 각각의 밑변(B)은 10㎛ 내지 500㎛의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 3 항에 있어서

상기 다수의 프리즘 패턴 각각의 높이(H)는 상기 밑변(B) 대비 0.3배 내지 3.0배의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 다수의 프리즘 패턴 중에서 임의의 프리즘 패턴의 꼭지점으로부터 인접한 프리즘 패턴의 꼭지점까지의 거리는 상기 밑변(B) 대비 1.0배 내지 3.0배의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 프리즘 패턴의 각도(α)는 30° 내지 80°의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 다수의 프리즘 패턴 각각의 꼭지점은 일정 곡률로 라운딩되어 형성되며,

상기 라운딩되는 영역의 폭(D)은 2㎛ 내지 200㎛의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 3 항에 있어서,

다수의 프리즘 패턴은 상기 램프의 길이 방향에서 90°틀어져 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 다수의 프리즘 패턴은 상기 램프의 길이방향과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 확산판의 내부 또는 표면에 상기 램프로부터 입사되는 광을 산란시키는 산란제(SiO_2, TiO₂)가 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 3 항에 있어서,

상기 화산판의 상부면에는 상기 램프로부터의 광을 확산시키는 양각 또는 음각의 다수의 렌즈 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
다수의 데이터 라인과 다수의 게이트 라인이 구비되어 상기 데이터 라인에 입력되는 영상 신호에 따라 광 투과율을 조절하여 영상을 표시하는 액정패널과,

상기 액정패널에 광을 공급하는 다수의 램프;

배면에 "▽" 형상을 가지는 다수의 프리즘 패턴을 포함하여 상기 램프로부터 입사되는 광을 상기 액정패널의 전 영역에 확산 및 집광시키는 확산판 및

상기 확산판 상에 배치되는 적어도 1매의 광학 시이트를 포함하여 구성되는 백라이트 유닛과,

상기 게이트 라인에 스캔 신호를 공급하는 게이트 드라이버와,

상기 스캔 신호에 동기되어 상기 데이터 라인에 영상 데이터를 공급하는 데이터 드라이버와,

상기 데이터 드라이버 및 상기 게이트 드라이버의 구동을 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 12 항에 있어서,

상기 2항 내지 11항 중 어느 한 항의 백라이트 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.