KR20110065043A - 선택 반사투과형 편광시트 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

선택 반사투과형 편광시트 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 선택 반사투과형 편광시트를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 선택 반사투과형 편광시트의 양측면에 프리즘 산 형태의 패턴을 구성함으로써, 선택 반사투과형 편광시트에 수직한 빛과 선택 반사투과형 편광시트에 대해 일정 각 기울어져 입사되는 빛을 모두 투과 및 반사시킴으로써, 광손실을 최소화할 수 있다.
이를 통해, 기존에 비해 보다 향상된 광효율을 구현하게 되며, 따라서, 고휘도의 액정표시장치를 구현할 수 있다.
선택 반사투과형 편광시트, DBEF, 백라이트 유닛, 액정표시장치

Description

선택 반사투과형 편광시트 및 이를 포함하는 액정표시장치{Selectivity transflective polarizing sheet and LCD including the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 선택 반사투과형 편광시트를 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)로서 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 사용 되고 있는데, 상기 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자로 별도의 광원을 요구하게 된다.
이에 따라, 배면으로는 램프를 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.
이때, 일반적인 백라이트는 빛을 발하는 광원의 위치에 따라 측광형(side type)과 직하형(direct type)으로 구분된다. 측광형은 액정패널에 대해 이의 후방의 일측면으로부터 출사된 광원의 빛을 별도의 도광판으로 굴절시켜 액정패널로 입사시키며, 직하형은 액정패널 배면으로 복수개의 광원을 직접 배치시켜 빛을 입사시킨다.
여기서, 측광형방식은 직하형방식에 비해 제작이 용이하며, 직하형에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.
도 1은 측광형방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 백라이트 유닛(20)은 광원인 램프(29a)와, 램프(29a)와 동일평면에 위치하여 적어도 일 측면이 램프(29a)와 대면되는 도광판(23) 그리고 도광판(23) 상부에 안착되는 다수의 광학시트(21)로 이루어진다.
그리고, 도광판(23)의 하부에는 도광판(23)의 하부면으로 빠져 나가는 빛을 반사시키기 위한 반사판(25)이 더욱 구성되며, 램프(29a)를 가이드 하는 램프가이드(29b)가 더욱 구비된다.
도광판(23) 상부의 광학시트(21)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 그리 고 편광시트(21a) 등을 포함하여, 도광판(23)을 통과한 빛을 확산 또는 집광한다.
여기서, 편광시트(21a)는 빛의 S파를 활용하기 위한 시트로, 즉, 소멸될 선형편광을 재생시켜 광효율을 향상시키는 역할을 한다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 일반적으로 빛의 파동성을 고려할 때 빛은 P파와 S파를 가지게 되며, 액정패널(미도시)로 입사되는 빛은 편광판(미도시)에 의해 P파만이 입사되고, S파는 소멸되어 광효율이 떨어지는 단점이 있다.
이에, 소멸될 S파를 활용하기 위한 수단으로써, S파를 P파와 같은 방향성을 갖도록 전환시키기 위해 편광시트(21a)가 구비되는 것이다.
한편, 이러한 편광시트(21a)는 편광시트(21a)의 하부로부터 수직하게 입사되는 빛의 성분에 대해서만 투과 및 반사를 시키게 되므로, 편광시트(21a)로부터 일정각 기울어져 입사되는 빛은 편광시트(21a)를 투과 및 반사하지 못하고 소멸된다.
이에, 고가의 편광시트(21a)를 사용함에도, 최적의 광효율을 구현할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광손실을 최소화하여 액정표시장치의 광효율을 향상시키고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이로 인하여, 고휘도의 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정패널과; 상기 액정패널의 하부에 위치하는 반사판과, 상기 반사판 상에 배열되는 램프와, 상기 램프 상부에 위치하는 다수의 광학시트로 이루어지는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 다수의 광학시트는 빛이 입사되는 일면에 경사면 또는 굴곡면으로 이루어진 패턴이 형성되어, 입사되는 빛 중 일부 빛은 투과되고 나머지 빛은 반사시키는 선택 반사투과형 편광시트를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 패턴은 제 1 및 제 2 경사면으로 이루어져, 횡단면으로 산과 골이 반복된 형태의 프리즘 산 형태의 패턴이거나, 또는 횡단면으로 산과 골이 반복된 형태의 돔(dome)형의 렌티큘러 렌즈 형태의 패턴이며, 상기 선택 반사투과형 편광시트는, 상기 선택 반사투과형 편광시트에 수직하지 않은 빛의 일부를 투과시킨다.
그리고, 상기 선택 반사투과형 편광시트에 의해 반사되는 나머지 빛은 산란광으로 재생되어, 상기 선택 반사투과형 편광시트로 재입사되며, 상기 다수의 광학시트는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트를 포함한다.
또한, 상기 다수의 광학시트의 하부에 도광판을 더욱 구비하며, 상기 도광판을 향해 내측이 개구된 상태로 상기 램프의 외측을 가이드하는 램프가이드를 더욱 구비한다.
또한, 본 발명은 내부에 일정 편광축을 가진 편광자를 포함하는 유전체 박막 과; 상기 유전체 박막의 빛이 입사되는 일면에 경사면 또는 굴곡면으로 이루어진 패턴을 포함하며, 상기 패턴에 의해 입사되는 빛 중 일부 빛은 투과되고 나머지 빛은 반사시키는 선택 반사투과형 편광시트를 제공한다.
이때, 상기 패턴은 제 1 및 제 2 경사면으로 이루어져, 횡단면으로 산과 골이 반복된 형태의 프리즘 산 형태의 패턴이거나, 또는 횡단면으로 산과 골이 반복된 형태의 돔(dome)형의 렌티큘러 렌즈 형태의 패턴이며, 상기 패턴에 의해 상기 선택 반사투과형 편광시트에 수직하지 않은 빛의 일부를 투과시킨다.
그리고, 상기 빛이 입사되는 일면에 대향하는 타면에 상기 패턴을 더욱 포함하여, 상기 선택 반사투과형 편광시트를 투과하는 빛을 집광한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 선택 반사투과형 편광시트의 양측면에 프리즘 산 형태의 패턴을 구성함으로써, 선택 반사투과형 편광시트에 수직한 빛과 선택 반사투과형 편광시트에 대해 일정 각 기울어져 입사되는 빛을 모두 투과 및 반사시킴으로써, 광손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 기존에 비해 보다 향상된 광효율을 구현하게 되며, 따라서 고휘도의 액정표시장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치모듈의 분해사시도를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치모듈은 액정패널(110)과 백라이트 유닛(220), 그리고 서포트메인(230)과 커버버툼(250), 탑커버(240)로 구성된다.
먼저, 액정패널(110)에 대해서 이의 일부 분해사시도인 도 3을 함께 참조하여 좀더 자세히 살펴보면, 하부기판 또는 어레이기판(array substrate)이라 불리는 제 1 기판(112)의 일면에는 복수개의 데이터라인(118)과 게이트라인(116)이 종횡 교차하여 화소(P)를 정의한다. 이들 두 라인의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 투명 화소전극(120)과 일대일 대응 접속된다.
또한 액정층(130)을 사이에 두고 제 1 기판(112)과 마주보는 제 2 기판(114)은 상부기판 또는 컬러필터기판(color filter substrate)이라 불리는데, 이의 일면에는 제 1 기판(112)의 데이터라인(118)과 게이트라인(116) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시 요소를 가리면서 화소전극(120) 만을 노출시키도록 화소영역(P)을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(124)가 구성된다.
또한, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열되는 일례로 R(red), G(green), B(blue)의 컬러필터(126) 그리고 이들 모두를 덮는 투명 공통전극(128)을 포함한다.
제 1 제 2 기판(112, 114)의 각각 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(119a, 119b)이 부착된다.
아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 이들 두 기판(112, 114)과 액정층(130)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막이 개재되고, 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 사이로 충진되는 액정층(130)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern : 미도시)이 형성된다.
그리고 이중 제 1 기판(112)은 제 2 기판(114) 보다 큰 사이즈를 가지고 있어 이들의 합착 시, 제 1 기판(112)의 일측 가장자리가 외부로 노출되는데, 여기에는 각각 다수의 데이터라인(118)과 연결된 복수개의 데이터패드(122) 그리고 다수의 게이트라인(116)과 연결된 복수개의 게이트패드(미도시)가 위치한다.
그리고 이들 복수개의 데이터패드(122)와 게이트패드(미도시)는 각각 테이프케리어패키지(tape carrier package : TCP) 같은 연결부재(216)를 매개로 외부의 인쇄회로기판(218)과 연결되는데, 인쇄회로기판(218)에는 컴퓨터 등의 외부장치에서 입력된 각종 신호정보를 일차적으로 가공하여 화상표현에 필요한 신호전압을 공급하는 타이밍콘트롤러, 감마전압생성부 등이 실장된다.
그리고, 연결부재(216)에는 각각 인쇄회로기판(218)으로부터 전달된 신호전압을 통해서 액정패널(110)의 데이터라인(118)으로 전달되는 화상신호 및 게이트라인(116)으로 전달되며 박막트랜지스터(T)의 온/오프(on/off)신호가 포함된 주사신호를 생성 및 출력하는 데이터 및 게이트드라이버IC가 실장되어 있다.
따라서, 액정패널(110)은 게이트라인(116)으로 주사 전달된 박막트랜지스터(T)의 온/오프(on/off) 신호에 의해 각 게이트라인(116) 별 선택된 박막트랜지스터(T)가 온(on) 되면 해당 화소전극(120)으로 데이터라인(118)의 화상신호가 전달 되고, 이로 인해 발생되는 화소전극(120)과 공통전극(128) 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율의 차이를 나타낸다.
이 같은 인쇄회로기판(218)은 모듈화 과정에서 서포트메인(230)의 측면 내지는 커버버툼(250) 배면으로 젖혀 밀착된다.
아울러 본 발명에 따른 액정표시장치모듈에는 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛(220)이 구비된다.
백라이트 유닛(220)은 서포트메인(230)의 적어도 일 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 램프(229a)와, 램프가이드(229b)와, 반사판(225)과, 이러한 반사판(225) 상에 안착되는 도광판(223) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트(221)를 포함한다. 백라이트 유닛(220)에 대해서는 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(220)은 탑커버(240)와 서포트메인(230) 그리고 커버버툼(250)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(240)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이"ㄱ"형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(240)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.
또한, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(220)이 안착하여 액정표시장치모듈 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(250)은 사각모양의 하나의 판 형상으로 이의 일측 가장자리가 소정높이 수직 절곡하여 구성한다.
이때, 커버버툼(250)의 소정높이 수직 절곡된 일측 가장자리의 단면 형상은 내면이 개구된 ㄷ자 형상으로 구성하여 이의 내부로 램프(229a) 및 이의 외측을 감싸는 램프가이드(229b)가 길이방향을 따라 실장되도록 한다.
이러한 커버버툼(250) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(220)의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 서포트메인(230)이 탑커버(240) 및 커버버툼(250)과 결합된다.
이때, 탑커버(240)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(230)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(250)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
한편, 액정표시장치는 백라이트 유닛(220)의 다수의 광학시트(121)를 통해 광손실을 최소화함으로써 광효율을 향상시킬 수 있는데, 이에 대하여 아래 도 4를 참조하여 좀 더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 4는 도 2의 백라이트 유닛에 대한 분해사시도이다.
백라이트 유닛(220)은 커버버툼(도 2의 250) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(225)과, 이의 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 광원인 램프(229a)와, 램프(229a)와 동일평면에 위치하며 반사판(225) 상에 안착되어 적어도 일 측면이 램프(229a)와 대면되는 도광판(223) 그리고, 도광판(223) 상부에 안착되는 다수의 광학시트(221)로 이루어진다.
또한, 램프(229a)를 가이드 하는 램프가이드(229b)가 더욱 구비되는데, 램프가이드(229b)는 도광판(223)을 향하는 내측이 개구된 상태로 램프(229a)의 상하 그 리고 외측을 둘러, 램프(229a)의 보호와 더불어 빛을 도광판(223) 방향으로 집중시키게 된다.
이때, 램프(229a)는 광원으로서, 음극전극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)와 같은 형광램프가 이용될 수 있다. 또는, 이러한 형광램프 이외에 발광다이오드 램프(light-emitting diode lamp)가 램프(229a)로 이용될 수도 있으며, 발광다이오드 램프를 사용할 경우 램프가이드(229b)는 삭제될 수 있다.
그리고 도광판(223)은 램프(229a)로부터 입사된 빛이 여러번의 전반사에 의해 도광판(223) 내를 진행하면서 도광판(223)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(도 2의 110)에 면광원을 제공한다.
이에, 도광판(223)은 빛을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열에 의해 평면형태(flat type)로 제작된다. 여기서 PMMA는 아크릴수지로써 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 빛이 투과할 때 빛의 확산을 유도한다.
이러한 도광판(223)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴을 포함할 수 있다. 여기서, 패턴은 도광판(223) 내부로 입사된 빛을 가이드하기 위하여, 프리즘 패턴(prism pattern), 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(223)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방 식으로 형성한다.
그리고 반사판(225)은 도광판(223)의 하부에 위치하여, 도광판(223)의 하부면을 통과한 빛을 액정패널(도 2의 110) 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시키게 된다.
도광판(223) 상부의 다수의 광학시트(221)는 도광판(223)을 통과한 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(도 2의 110)로 보다 균일한 면광원을 입사시키기 위하여, 확산시트(221a)와 프리즘패턴이 구성된 제 1 및 제 2 집광시트(221b, 221c)를 포함한다.
여기서, 각각의 제 1 및 제 2 집광시트(221b, 221c)는 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 산과 골이 반복되는 형태의 다수개의 프리즘패턴이 열을 지어 지지층으로부터 돌출 배열되는데, 이러한 제 1 및 제 2 집광시트(221b, 221c)는 각 프리즘패턴의 배열이 서로 수직하게 엇갈리도록 배치한다.
따라서, 제 1 및 제 2 집광시트(221b, 221c)는 제 1 및 제 2 집광시트(221b, 221c)의 상부에 위치하는 액정패널(도 2의 110)로 고휘도의 광을 집광하게 된다.
특히, 본 발명의 다수의 광학시트(121)는 제 2 집광시트(221c)의 상부에 이른바 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)라 불리는 선택 반사투과형 편광시트(300)가 안착되는데, 선택 반사투과형 편광시트(300)는 제 1 편광판(도 3의 119a)을 통과하지 못한 선형편광을 재생시켜 광효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 선택 반사투과형 편광시트(300)는 입사된 빛 중 일부 빛은 투과시키며 나머지 빛은 반사시키게 되는데, 반사된 빛은 확산시트(221a) 및 집광시트(221b, 221c)에 의해 산란광으로 재생되며, 이렇게 재생된 산란광 중 일부 빛은 다시 선택 반사투과형 편광시트(300)를 투과하고 나머지 빛은 또 다시 반사됨으로써, 빛의 재생이 끊임없이 반복된다.
이에 따라 램프(229a)로부터 도광판(223)으로 입사되는 빛은 선택 반사투과형 편광시트(300)에 의해서 동일 편광특성을 나타내고, 액정패널(도 2의 110)로 입사되는 빛 또한 동일 편광특성을 보이게 된다.
특히, 본 발명의 실시예 따른 선택 반사투과형 편광시트(300)는 빛의 진행방향에 수직한 상하부면에 프리즘 산 형태의 패턴(310a, 310b)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 선택 반사투과형 편광시트(300)의 액정패널(도 2의 110)과 마주보는 방향의 일면을 상부면으로 정의하고, 집광시트(221b, 221c)와 마주보는 방향의 일면을 하부면이라 정의하면, 본 발명의 선택 반사투과형 편광시트(300)의 하부면에는 네가티브(negative) 프리즘 산 형태의 패턴(310b)을 구성하여, 일정각 기울어져 입사되는 빛들이 선택 반사투과형 편광시트(300)로 입사되도록 하며, 액정패널(도 2의 110)과 마주보는 상부면에는 프리즘 산 형태의 패턴(310a)을 구성하여, 액정패널(도 2의 110)을 향해 빛이 수직하게 입사되도록 한다.
이를 통해, 기존에 비해 보다 향상된 광효율을 구현하게 되는데, 이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 편광시트는 입사하는 각에 대해 각각 다른 투과율을 가진다. 이에, 기존의 액정패널(도 2의 110)로 입사되는 빛의 입사각도는 액정패널(도 2의 110)에 수직하게 입사하게 된다. 즉 편광시트에 수직하게 입사하는 빛의 입사 각도는 투과율이 최대가 되는 입사각이 아니기 때문에 광효율이 낮다는 단점을 갖는다.
그러나, 본 발명의 선택 반사투과형 편광시트(300)는 수직하게 입사되는 빛을 하부면에 형성된 프리즘 산 형태의 패턴(310b)의 광학계 구조를 통해, 투과율이 가장 좋은 각도로 선택 반사투과형 편광시트(300)에 입사할 수 있게 하여 투과율을 향상시키게 되는 것이다.
이로 인하여, 선택 반사투과형 편광시트(300)를 투과하는 광량이 기존에 비해 많아, 보다 고휘도의 빛을 액정패널(도 2의 110)로 공급하게 되는 것이다.
이에 대해 도 5를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 5는 선택 반사투과형 편광시트의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 선택 반사투과형 편광시트(300)는 서로 다른 굴절률을 나타내는 유전체 박막(320a)의 적층 구조 내에 일정 편광축을 가진 편광자(320b)를 내재시킨 형태로, 이러한 선택 반사투과형 편광시트(300)는 PET(poly ethylene terephthalate)나 PEN(poly ethylene naphthalate)과 같은 고분자 시트를 일축으로 연신하여 형성할 수 있다.
이로 인하여, 편광자(320b)를 통해 선택 반사투과형 편광시트(300)는 입사된 빛 중 특정파장의 빛만을 반사시키는 선택반사 특성을 갖게 된다.
특히, 본 발명의 선택 반사투과형 편광시트(300)는 빛의 진행방향에 수직한 유전체 박막(320a)의 상하부면에 프리즘 산 형태(310a, 310b)의 패턴을 형성한다.
프리즘 산 형태의 패턴(310a, 310b)은 꼭지점으로부터 소정의 각도로 경사진 제 1 및 제 2 경사면(311a, 311b)으로 이루어지며, 이러한 다수개의 프리즘 산 형태의 패턴(310a, 310b)이 띠 모양으로 인접 배열됨으로써, 그 횡단면이 산과 골이 반복되는 형태를 갖는다.
여기서, 집광시트(도 4의 221b, 221c)와 마주보는 방향의 하부면에 형성된 프리즘 산 형태의 패턴(310b)은 네가티브(negative) 형태를 갖게 된다.
이에, 선택 반사투과형 편광시트(300)의 하부로부터 선택 반사투과형 편광시트(300)에 수직한 빛(F1)과 선택 반사투과형 편광시트(300)에 대해 일정 각 기울어져 입사되는 빛(F2)은 네가티브(negative) 프리즘 산 형태의 패턴(310b)의 제 1 및 제 2 경사면(311a, 311b)에 의해 선택 반사투과형 편광시트(300)로 입사된다.
여기서, 도 6의 그래프는 빛의 P편광과 S편광의 입사각에 대한 반사율을 표현한 것으로, 그래프를 참조하여 좀더 자세히 살펴보면, 빛은 특별한 편광성분을 갖지 않아도, 입사하는 입사각에 따라서도 편광특성을 갖는 것을 알 수 있다.
즉, P편광과 S편광은 입사각에 따라 반사율이 다르며, 특히, 선택 반사투과형 편광시트(300)를 투과하는 P편광은 입사각이 56°부근에서 반사율이 0이 나오는 것을 알 수 있다.
이렇게, P편광의 반사율이 0이 라는 것은 그만큼 투과율이 높다는 것을 의미하며, 이에, P편광은 입사각이 56˚에서는 매우 높은 투과율을 갖는 것을 알 수 있다.
따라서, 선택 반사투과형 편광시트(300)에 제 1 및 제 2 경사면(311a, 311b)을 갖는 프리즘 산 형태의 패턴(310b)을 형성함에 따라, 선택 반사투과형 편광시 트(300)로 56°부근의 입사각을 가져 높은 투과율을 갖는 P편광이 입사되도록 하는 것이다.
따라서, 선택 반사투과형 편광시트(300)로 입사하는 광량을 기존에 비해 향상시키게 되고, 이를 통해, 광효율을 향상시키게 되는 것이다.
이렇게 선택 반사투과형 편광시트(300)로 입사된 빛 중 유전체 박막(320a)의 편광자(320b)와 나란한 편광축을 갖는 빛만이 선택 반사투과형 편광시트(300)의 유전체 박막(320a)을 통과시키는 반면 나머지 빛들은 편광자(320b)에 의해 반사되어 집광시트(도 4의 221b, 221c) 방향으로 반사되어, 반사광 R1과 R2를 이루게 된다.
이같이 반사된 반사광 R1과 R2는 확산시트(도 4의 221a) 및 집광시트(도 4의 221b, 221c)에 의해 재 반사되면서 편광상태가 변화되어 자연광에 가까운 산란광으로 재생된다.
이렇게 재생된 산란광은 다시 선택 반사투과형 편광시트(300)로 재공급되고, 이중 일부 빛은 다시 선택 반사투과형 편광시트(300)를 투과하고 나머지 빛은 또 다시 반사됨으로써, 빛의 재생이 끊임없이 반복됨으로써 이러한 빛의 순환을 통해서 광손실을 최소화하게 된다.
또한, 액정패널(도 2의 110)과 마주보는 상부면에 형성된 프리즘 산 형태의 패턴(310a)은 선택 반사투과형 편광시트(300)의 유전체 박막(320a)을 통과한 빛을 액정패널(도 2의 110)의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다.
이에 따라 최종적으로 선택 반사투과형 편광시트(300)를 통과한 빛은 거의 대부분 수직하게 진행되어 균일한 휘도 분포를 제공하게 된다.
여기서, 액정패널(도 2의 110)과 마주보는 상부면에 형성된 프리즘 산 형태의 패턴(310a)의 간격 즉, 제 1 및 제 2 경사면(311a, 311b) 사이의 간격(p1)을 좁게 할수록 빛의 굴절에 의한 집광효과를 더욱 가져올 수 있는데, 이러한 간격(p1)은 선택 반사투과형 편광시트(300)의 두께, 굴절율 및 원하는 출사광의 각 분포에 따라 달리 설정할 수 있다.
또한, 도면상에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 선택 반사투과형 편광시트(300)는 프리즘 산 형태의 패턴(310a, 310b) 외에도 다양한 형태의 패턴을 가질 수 있는데, 일예로 돔(dome)형의 렌티큘러 렌즈 형태의 패턴 다수개가 열을 지어 배열되도록 할 수 있는데, 이러한 다수개의 렌티큘러 렌즈형태의 패턴 또한 띠 모양으로 인접 배열됨으로써 그 횡단면이 산과 골이 반복되는 형태를 갖도록 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 선택 반사투과형 편광시트(300)는 선택 반사투과형 편광시트(300)에 수직한 빛(F1)과 선택 반사투과형 편광시트(300)에 대해 일정 각 기울어져 입사되는 빛(F2)을 모두 투과 및 반사시킴으로써, 광손실을 최소화함으로써, 기존에 비해 보다 향상된 광효율을 구현하게 된다.
따라서, 고휘도의 액정표시장치를 구현할 수 있다.
한편, 이상의 설명 및 첨부된 도면에 있어서 램프(도 4의 229a)가 서포트메인(도 2의 230)의 내측 길이방향을 따라 배열되는 측광형 방식을 나타내었지만, 반사판(도 4의 225)의 상부 전면으로 램프(도 4의 229a)를 다수개 나란하게 배열하는 직하(direct)형도 가능하며, 이와 같이 직하형의 경우에는 도광판(도 4의 225)은 생략될 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 측광형방식의 백라이트 유닛에 대한 분해사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치모듈의 분해사시도.
도 3은 액정패널에 대해서 이의 일부를 도시한 분해사시도.
도 4는 도 2의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도.
도 5는 선택 반사투과형 편광시트의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 빛의 P편광과 S편광의 입사각에 대한 반사율을 나타낸 그래프.

Claims (11)

  1. 액정패널과;
    상기 액정패널의 하부에 위치하는 반사판과, 상기 반사판 상에 배열되는 램프와, 상기 램프 상부에 위치하는 다수의 광학시트로 이루어지는 백라이트 유닛
    을 포함하며, 상기 다수의 광학시트는 빛이 입사되는 일면에 경사면 또는 굴곡면으로 이루어진 패턴이 형성되어, 입사되는 빛 중 일부 빛은 투과되고 나머지 빛은 반사시키는 선택 반사투과형 편광시트를 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴은 제 1 및 제 2 경사면으로 이루어져, 횡단면으로 산과 골이 반복된 형태의 프리즘 산 형태의 패턴이거나, 또는 횡단면으로 산과 골이 반복된 형태의 돔(dome)형의 렌티큘러 렌즈 형태의 패턴인 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 반사투과형 편광시트는, 상기 선택 반사투과형 편광시트에 수직하지 않은 빛의 일부를 투과시키는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 반사투과형 편광시트에 의해 반사되는 나머지 빛은 산란광으로 재생되어, 상기 선택 반사투과형 편광시트로 재입사되는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 광학시트는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트를 포함하는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 광학시트의 하부에 도광판을 더욱 구비하는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 도광판을 향해 내측이 개구된 상태로 상기 램프의 외측을 가이드하는 램프가이드를 더욱 구비하는 액정표시장치.
  8. 내부에 일정 편광축을 가진 편광자를 포함하는 유전체 박막과;
    상기 유전체 박막의 빛이 입사되는 일면에 경사면 또는 굴곡면으로 이루어진 패턴
    을 포함하며, 상기 패턴에 의해 입사되는 빛 중 일부 빛은 투과되고 나머지 빛은 반사시키는 선택 반사투과형 편광시트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 패턴은 제 1 및 제 2 경사면으로 이루어져, 횡단면으로 산과 골이 반복된 형태의 프리즘 산 형태의 패턴이거나, 또는 횡단면으로 산과 골이 반복된 형태의 돔(dome)형의 렌티큘러 렌즈 형태의 패턴인 선택 반사투과형 편광시트.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 패턴에 의해 상기 선택 반사투과형 편광시트에 수직하지 않은 빛의 일부를 투과시키는 선택 반사투과형 편광시트.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 빛이 입사되는 일면에 대향하는 타면에 상기 패턴을 더욱 포함하여, 상 기 선택 반사투과형 편광시트를 투과하는 빛을 집광하는 선택 반사투과형 편광시트.
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