KR20110066480A - 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

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KR20110066480A
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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 백라이트 유닛은, 광원; 상기 광원으로부터 입사되는 광을 면광원으로 변환하여 액정표시패널에 공급하는 도광판; 및 상기 도광판 하부에 배치되어 있는 반사판을 포함하고, 상기 액정표시패널의 비표시영역에 대응되는 상기 도광판의 가장자리 둘레를 따라 적어도 하나 이상의 모서리 영역에 형성되어 있는 차광패턴을 포함한다.
본 발명의 백라이트 유닛은 광학시트를 제거하거나 확산시트를 제거하는 경우에도 액정표시장치의 표시영역의 가장자리를 따라 발생되는 빛샘 불량을 제거할 수 있는 효과가 있다.
액정표시장치, 백라이트, 차광, 빛샘, 광학시트

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본원 발명은 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(LCD: liquid crystal display)는 경량, 박형, 저 소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라 액정표시장치는 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 상기 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이 중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 높은 콘트라스트비(contrast ratio)로 인해 노트북, 모니터, TV(Television) 등의 분야에서 가장 활발하게 사용되고 있는데, 상기 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자로 별도의 광원을 요구하게 된다.
이에 따라, 배면으로는 램프를 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 마 련되어 액정표시패널 전면을 향해 광을 조사하고, 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 액정표시장치의 램프 영역에 대한 조립 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 액정표시장치모듈은 액정표시패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 서포트메인(30)과 하부커버(50), 탑커버(40)로 구성된다. 액정표시패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 상부기판 및 하부기판(10a, 10b)으로 구성된다. 이러한 액정표시패널(10)의 일측 가장자리에는 구동신호를 공급하는 게이트 인쇄회로기판(Print Circuit Board: 11)과 액정표시패널(10)에 데이터신호를 공급하는 데이터 인쇄회로기판(12)이 연결되어 있다.
또한, 액정표시패널(10)의 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
이때, 백라이트 유닛(20)은 서포트메인(30)의 일측 가장자리 길이방향을 따라 배치된 램프(24)와, 상기 램프(24)를 고정하는 램프 하우징(25)과, 하부커버(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(22)과, 이러한 반사판(22) 상에 안착되며, 램프(24)의 광을 공급받아 면광원을 발생시키는 도광판(26) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트류(28)를 포함한다.
이러한 액정표시패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 서포트메인(30)에 각각 상부측과 하부측에 조립된 후, 액정표시패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 하부커버(50)에 의해 각각 상하측으로 결합되어 서포트메인(30)을 매개로 일체화된다.
이로 인하여, 상기 램프(24)로부터 발광한 빛은 도광판(26)의 입광부로 입사되어 액정표시패널(10) 방향으로 굴절되고, 다수의 광학시트류(28)를 통과하는 동안 균일휘도의 고품위로 가공되어 액정표시패널(10)에 입사된다. 이로써 액정표시패널(10)은 외부로 화상을 표시하게 된다.
도 2를 참조하면, 액정표시패널(10)의 상부기판(10a)은 컬러필터층(Color Filter:C/F)과 블랙매트릭스(Black Matrix: BM)를 포함하고, 하부기판(10b)은 TFT(Thin Film Transistor: 이하 "TFT"라함) 어레이층(TFT array layer)을 포함한다.
또한, 상부기판(10a)과 하부기판(10b)의 배면에는 상부편광판(70a)과 하부편광판(70b)이 각각 부착되어 있다. 상기 광학시트류(28)는 제1,2,3,4 광학시트들(28a, 28b, 28c, 28d)로 구성되어 있고, 상기 서포트메인(30)과 인접하고 블랙매트릭스(BM)와 대응되는 제 4 광학시트(28d) 상에는 차광 테이프(45)가 부착되어 있다.
상기 차광 테이프(45)는 도광판(26)의 가장자리를 따라 경사지게 입사되는 광이 굴절과 반사 및 산란 작용에 의해 비스듬하게 액정표시패널(10) 가장자리 방향으로 출사되는 것을 방지하는 기능을 한다.
하지만, 최근 액정표시장치는 경박, 단소화 및 소형화 경향에 따라 광학시트류(28)를 사용하지 않거나 1~2장의 광학시트만을 사용한다. 특히, 광학시트류(28) 중 확산시트는 제거하고 프리즘시트만을 채용하고 있다.
상기 프리즘시트는 표면이 요철 구조로 되어 있어 차광 테이프(45)를 부착할 수 없는 문제가 있다. 이로 인하여, 광학시트류(28)를 액정표시장치로부터 제거하는 경우에는 도광판(26)과 서포트메인(30)이 맞닿아 있는 영역에서 발생되는 빛샘 불량을 제거할 수 없다.
본 발명은 액정표시장치에서 사용되는 광학시트를 모두 제거하거나 확산시트만을 제거하는 경우에도 표시영역의 가장자리 둘레를 따라 발생되는 빛샘 불량을 제거할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 액정표시장치의 도광판의 입광부와 광원(램프 또는 발광다이오드)이 배치되는 영역에서 발생하는 핫 스팟(HOT Spot) 불량을 제거할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 백라이트 유닛은, 광원; 상기 광원으로부터 입사되는 광을 면광원으로 변환하여 액정표시패널에 공급하는 도광판; 및 상기 도광판 하부에 배치되어 있는 반사판을 포함하고, 상기 액정표시패널의 비표시영역에 대응되는 상기 도광판의 가장자리 둘레를 따라 적어도 하나 이상의 모서리 영역에 형성되어 있는 차광패턴을 포함한다.
여기서, 상기 차광패턴은 도광판의 가장자리 둘레를 따라 상부면 또는 하부면에 형성되고, 상기 차광패턴은 도광판의 가장자리 둘레를 따라 상부면과 하부면에 상기 도광판을 사이에 두고 마주하도록 형성되며, 상기 차광패턴은 백색, 회색 또는 흑색 중 어느 하나의 색상을 갖고, 상기 차광패턴은 상기 도광판 상에 인쇄방식으로 직접 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는, 액정표시패널; 상기 액정표시패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 광원과, 상기 광원으로부터 입사되는 광을 면광원으로 변환하여 상기 액정표시패널에 공급하는 도광판과, 상기 도광판 하부에 배치되어 있는 반사판을 포함하고, 상기 액정표시패널과 백라이트 유닛이 수납되어 일체로 조립되는 서포트메인을 포함하며, 상기 액정표시패널의 비표시영역에 대응되는 상기 도광판의 가장자리 둘레를 따라 적어도 하나 이상의 모서리 영역에 차광패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 백라이트 유닛은 광학시트를 제거하거나 확산시트를 제거하는 경우에도 액정표시장치의 표시영역의 가장자리를 따라 발생되는 빛샘 불량을 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 액정표시장치의 도광판의 입광부와 광원(램프 또는 발광다이오드)이 배치된 영역에서 발생하는 핫 스팟(HOT Spot) 불량을 제거할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시 예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정표시패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 서포트메인(130)과 하부커버(150), 탑커버(140)로 구성된다.
먼저, 액정표시패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 상부기판 및 하부기판(110a, 110b)으로 구성된다. 이러한 액정표시패널(110)의 일측 가장자리에는 구동신호를 공급하는 게이트 인쇄회로기판(111)과 액정표시패널(110)에 데이터신호를 공급하는 데이터 인쇄회로기판(112)이 연결되어 있다. 상기 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(111, 112)들은 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 하부커버(150) 배면으로 젖혀 밀착된다.
이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 않았지만 통상 TFT 기판 또는 어레이 기판이라 불리는 하부기판(110b) 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.
그리고 상부기판(110a)이라 불리는 기판 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터층(color filter layer) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시영역을 가리는 블랙매트릭스(BM)가 구비된다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.
아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 액정표시패널(110)의 상부기판 및 하부기판(110a, 110b)과 액정층의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 양 기판(110a, 110b)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성된다.
이때, 백라이트 유닛(120)은 서포트메인(130)의 양측 가장자리 길이방향을 따라 배치된 램프(124)와, 상기 램프(124)를 고정하는 램프 하우징(125)과, 하부커버(150) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(122)과, 이러한 반사판(122) 상에 안착되며, 램프(124)의 광을 공급받아 면광원을 발생시키는 도광판(126) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트류(128)를 포함한다. 본 발명의 백라이트 유닛(120)에서는 확산시트를 제거한 프리즘 시트류로만 광학시트류(128)를 구성하거 나, 광학시트류(128)에 포함된 광학시트의 개수를 3장 이하로 사용한다.
이로 인하여 종래 액정표시장치보다 훨씬 슬림(slim)하게 제작할 수 있지만, 도광판(126)과 액정표시패널(110)이 가깝게 배치되어 액정표시패널(110)의 표시 영역 둘레를 따라 발생되는 빛샘 불량 또는 휘선 불량을 제거할 필요가 있다.
여기서, 상기 램프 하우징(125)은 상기 도광판(126)의 입광부 영역에서 상기 도광판(126)과 고정되면서 상기 램프(124)에서 발생되는 광을 상기 도광판(126) 방향으로 집중시키는 역할을 한다.
이때, 상기 램프(124)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 램프로 이용될 수도 있으며, 발광다이오드 램프를 사용할 경우 램프 하우징은 생략될 수 있다.
본 발명의 도광판(126)은 상기 서포트메인(130)과 인접한 가장자리 둘레를 따라 차광패턴(145)이 소정의 폭을 갖도록 형성되어 있다. 즉, 조립시 서포트메인(130)과 인접한 표시영역의 둘레를 따라 차광패턴(145)이 상기 도광판(126)의 상부면 또는 하부면에 형성될 수 있다.
상기 차광패턴(145)은 인쇄방법 또는 코팅 방법으로 흑색, 백색 도는 회색 잉크를 사용하여 형성하며, 이는 광을 흡수하거나 반사하여 차단하는 기능을 한다.
상기 차광패턴(145)이 형성되어 있는 인접한 영역에는 추가적으로 도트 패턴들(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 도트 패턴들은 반사 또는 굴절되는 광을 더욱 분쇄하여 확산될 수 있도록 하는 기능을 갖는다. 즉, 차광패턴(145) 영역에서 광이 차단되고 액정표시패널(110)의 표시영역에서는 광이 투과되기 때문에 휘도 차이가 크게 발생할 가능성이 존재한다. 따라서 상기 도트 패턴들은 이러한 휘도 차이를 최소화하여 자연스럽게 휘도변화가 발생 될 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 상기 차광패턴(145)은 도광판(126)의 네모서리 중 적어도 하나 이상에 형성될 수 있다.
이러한 액정표시패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 가장자리가 사각테 형상의 서포트메인(130)에 각각 상부측과 하부측에 조립된 후, 액정표시패널(110) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(140) 그리고 백라이트 유닛(120) 배면을 덮는 하부커버(150)에 의해 각각 상하측으로 결합되어 서포트메인(130)을 매개로 일체화된다.
도 4는 상기 도 3의 액정표시장치에서 램프 영역을 확대한 조립 단면도이다.
도 4를 참조하면, 액정표시패널(110)의 상부기판(110a)은 컬러필터층(C/F)과 블랙매트릭스(BM)를 포함하고, 하부기판(110b)은 TFT 어레이층을 포함한다.
상기 상부기판(110a)와 하부기판(110b) 배면에는 상부편광판(170a)와 하부편광판(170b)이 각각 부착되어 있다.
본 발명의 백라이트 유닛에 사용되는 광학시트류(128)는 제1,2 광학시트(128a, 128b)로 구성된다. 제1, 2 광학시트(128a, 128b)는 확산시트가 제거된 프리즘시트로 구성될 수 있다.
상기 광학시트류(128)는 도광판(126) 상에 위치하고, 도광판(126)의 입광부 영역에는 램프(124)와 램프 하우징(125)이 서포트메인(130)에 조립되어 있다.
상기 도광판(126) 배면에는 반사판(122)이 배치되어 있고, 액정표시패널(110)과 백라이트 유닛 및 서포트메인(130)은 탑커버(140)와 하부커버(150)에 의해 체결되어 있다.
특히, 본 발명의 도광판(126) 상에는 차광패턴(145)이 형성되어 있어, 도광판(126) 가장자리를 따라 발생되는 빛 샘을 차단할 수 있도록 하였다. 아울러, 차광패턴(145)이 램프(124) 영역에 형성되는 경우에는 도광판(126)의 입광부 영역에서 발생되는 핫 스팟에 의한 휘선 불량도 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 도광판(126)의 가장자리 영역을 따라 서포트메인(130)으로 입사되어, 상기 서포트메인(130)의 내면에서 반사되어 발생되는 빛샘 또는 휘선 불량을 제거할 수 있다.
상기 차광패턴(145)이 형성되어 있는 인접 영역에 다수개의 도트 패턴(146)을 추가적으로 형성할 수 있다. 이는 차광패턴(145)에 의한 광차단과 표시 영역에서의 광투과로 인하여 휘도 차이가 발생하는데, 상기 차광패턴(145)과 표시 영역의 경계에서 자연스러운 휘도 변화가 일어나도록 하기 위함이다.
따라서, 본 발명에서는 광학시트들을 줄여도 액정표시장치의 표시영역 둘레를 따라 발생되는 빛샘, 휘선 및 핫 스팟 불량을 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 구성부 중 이전 도면의 도면부호와 동일한 부호는 동일한 구성부를 지칭하는 것이다. 이하, 구별되는 부분을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 서포트메인(130) 및 램프(124)와 도광판(126)이 체결된 영 역에서 상기 도광판(126)의 가장자리 영역에는 상부 차광패턴(155a)과 하부 차광패턴(155b)이 형성되어 있다. 도 4와 달리 본 발명의 다른 실시 예에서는 도광판(126) 하부면과 상부면에 차광패턴들(155a, 155b)을 형성하여 도광판(126)을 사이에 두고 서로 마주하도록 하였다.
또한, 상부 차광패턴(155a)과 하부 차광패턴(155b)에서 인접한 도광판(126) 상부 영역에는 다수개의 도트패턴(146)들을 형성할 수 있다. 이것은 차광패턴에 대응되는 블랙매트릭스 영역과 표시 영역 사이에서 자연스러운 휘도 변화를 구현하기 위함이다.
따라서, 상부 차광패턴(155a)은 램프(124)로부터 발생되는 광이 상기 도광판(126)의 입사 영역에서 상측 방향으로 비스듬하게 진행하는 광이 상부기판(110a) 상에 형성되어 있는 블랙매트릭스(BM)와 컬러필터층(C/F) 사이로 출사되는 것을 방지한다. 상기 하부 차광패턴(155b)의 하측에 배치되어 있는 반사판(122)에서 반사된 광이 도광판(126)의 모서리 영역에 반사되어 빛샘 또는 휘선을 발생시키는 것을 방지한다.
아울러, 상기 상부 차광패턴(155a)은 램프(124)에서 발생되어 직접 도광판(126)의 상부면을 통과하여 컬러필터층(C/F)과 블랙매트릭스(BM) 사이를 통과하는 광을 차단하여 핫 스팟(hot spot) 불량을 방지한다.
도 6을 참조하면, 도 4와 구조적으로 동일한 구조를 갖는 것으로서, 백라이트 유닛에 사용되는 광학시트류를 모두 제거하여 박형으로 제작한 액정표시장치이다. 상기 광학시트류가 안착되던 서포트메인(130)의 단차부 영역의 깊이를 줄일 수 있고, 도면에 도시된 바와 같이, 램프(124) 영역과 액정표시패널(110) 사이에 개재되어 있던 서포트메인(130)의 두께(d)를 이전보다 훨씬 얇게 형성할 수 있는 이점이 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 액정표시장치의 경량화, 소형화 및 박형화의 추세에 따라 광학시트류의 개수를 줄이거나 제거하는 경우에도 표시 영역의 가장자리 둘레를 따라 발생하였던 휘선, 빛샘 및 핫 스팟 불량을 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 2는 상기 도 1의 액정표시장치의 램프 영역에 대한 조립 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 상기 도 3의 액정표시장치에서 램프 영역을 확대한 조립 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
(도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명)
110: 액정표시패널 120: 백라이트 유닛
130: 서포트메인 150: 하부커버
140: 탑커버 110a,110b: 상부기판,하부기판
145: 차광패턴

Claims (9)

  1. 광원;
    상기 광원으로부터 입사되는 광을 면광원으로 변환하여 액정표시패널에 공급하는 도광판; 및
    상기 도광판 하부에 배치되어 있는 반사판을 포함하고,
    상기 액정표시패널의 비표시영역에 대응되는 상기 도광판의 가장자리 둘레를 따라 적어도 하나 이상의 모서리 영역에 형성되어 있는 차광패턴을 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차광패턴은 도광판의 가장자리 둘레를 따라 상부면 또는 하부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 차광패턴은 도광판의 가장자리 둘레를 따라 상부면과 하부면에 상기 도광판을 사이에 두고 마주하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서, 상기 차광패턴은 백색, 회색 또는 흑색 중 어느 하나의 색상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛
  5. 제1항에 있어서, 상기 차광패턴은 상기 도광판 상에 인쇄방식으로 직접 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서, 상기 도광판 상부에 배치되는 1~3개의 광학시트를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차단패턴과 인접한 상기 도광판 상에는 균일한 휘도를 갖도록 형성된 도트 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 액정표시패널;
    상기 액정표시패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은, 광원과, 상기 광원으로부터 입사되는 광을 면광원으로 변환하여 상기 액정표시패널에 공급하는 도광판과, 상기 도광판 하부에 배치되 어 있는 반사판을 포함하고,
    상기 액정표시패널과 백라이트 유닛이 수납되어 일체로 조립되는 서포트메인을 포함하며,
    상기 액정표시패널의 비표시영역에 대응되는 상기 도광판의 가장자리 둘레를 따라 적어도 하나 이상의 모서리 영역에 차광패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 차광패턴은 상기 액정표시패널의 가장자리 둘레를 따라 형성되어 있는 블랙매트릭스와 오버랩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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