KR20120026691A - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도광판이 삭제된 에지형 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 LED로부터 빛이 출사되는 전방에 입광면이 위치하도록 광가이드판을 구비하고, 확산판의 배면에 형성된 반사패턴과 커버버툼의 수평면 상에 안착된 반사판을 통해 LED로부터 출사되는 빛을 가이드하도록 하는 것이다.
이를 통해 고휘도의 면광원으로 구현할 수 있다.
따라서, 기존의 도광판으로부터 구현된 면광원이 공기중으로 나갈 때, 그 경계면에서 일부 빛이 손실되는 문제점을 해소할 수 있다.
이를 통해, 공정의 단순화 및 재조립이 쉬운 효과를 가져오게 되며, 또한, 액정표시장치의 공정비용 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}

본 발명은 에지형 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD)는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.

이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.

하지만 액정패널은 자체 발광요소를 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원(光源)이 내장된 백라이트(backlight)가 배치된다.

한편, 일반적인 백라이트 유닛은 램프의 배열구조에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 구분되는데, 에지형은 하나 또는 한쌍의 램프가 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두개 또는 두쌍의 램프가 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형은 수개의 램프가 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다.

여기서, 에지형은 직하형에 비해 제작이 용이하며, 직하형에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.

도 1은 일반적인 에지형 백라이트 유닛을 이용한 액정표시장치에 대한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 서포트메인(30)과 커버버툼(50), 탑커버(40)로 구성된다.

액정패널(10)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로써 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다.

액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.

백라이트 유닛(20)은 서포트메인(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(29)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 개재되는 다수의 광학시트(21)를 포함한다.

이때, LED 어셈블리(29)는 도광판(23)의 일측에 구성되며, 백색광을 발하는 다수의 LED(29a)와, LED(29a)가 장착되는 LED PCB(printed circuit board : 29b, 이하, PCB라 함)를 포함한다.

이에, 다수의 LED(29a)로부터 출사되는 빛이 입사되는 도광판(23)은 LED(29a)로부터 입사된 빛이 여러번의 전반사에 의해 도광판(23) 내를 진행하면서 도광판(23)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(10)에 면광원을 제공한다.

이러한 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20)은 가장자리가 사각테 형상의 서포트메인(30)으로 둘려진 상태로 액정패널(10) 상면 가장자리를 두르는 탑커버(40) 그리고 백라이트 유닛(20) 배면을 덮는 커버버툼(50)이 각각 전후방에서 결합되어 서포트메인(30)을 매개로 일체화된다.

그리고 미설명부호 19a, 19b는 각각 액정패널(10)의 전 후면에 부착되어 빛의 편광방향을 제어하는 편광판을 나타낸다.

한편, 다수의 LED(29a)로부터 출사되는 빛이 여러 번의 전반사에 의해 도광판(23) 내를 진행하는 과정에서, 빛의 손실이 발생하게 된다.

또한, 빛이 도광판(23)을 통해 액정패널(10)로 출사되는 과정에서, 빛은 도광판(23)으로부터 공기중으로 나갈 때 그 경계면에서 반사, 굴절, 투과 등이 발생하게 된다.

이 경우에도 빛은 도광판(23)을 100% 투과하지 못하고 일부가 손실된다.

따라서, 이러한 에지형 백라이트 유닛(20)을 이용한 액정표시장치는 직하형에 비해 제작이 용이하며, 직하형에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는 반면, 광효율이 낮은 단점을 갖는다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광효율이 향상된 동시에 경량 및 박형 그리고 소비전력이 낮은 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정패널과; 상기 액정패널의 하부에 위치하며, 다수의 LED와 상기 다수의 LED가 실장되는 PCB를 포함하는 LED 어셈블리와; 상기 LED 어셈블리로부터 멀어질수록 경사져 구성되는 상부면에 의해 상기 LED와 대응되는 입광면으로부터 반대면을 향할수록 비스듬하게 점차로 두께가 줄어드는 광가이드판과; 상기 광가이드판 상부에 위치하는 확산판과; 상기 확산판 상부로 안착되는 액정패널과; 상기 LED 어셈블리가 부착되는 측면과 상기 확산판과 이격된 사이공간을 두고 형성되는 저면으로 이루어져, 상기 LED 어셈블리에 가까운 상기 저면은 상기 확산판으로부터 멀리 위치하며, 상기 LED 어셈블리로부터 멀어질수록 상기 확산판과 가까이 위치하는 커버버툼을 포함하며, 상기 다수의 LED로부터 출사된 빛은 상기 확산판과 상기 저면 사이의 이격된 사이공간을 통해 면광원을 구현하는 액정표시장치를 제공한다.

이때, 상기 저면은 상기 확산판과 평행한 제 1 면과 기울기를 갖는 제 2 면으로 이루어지며, 상기 제 1 면에 상기 광가이드판이 위치한다.

그리고, 상기 광가이드판은 상기 다수의 LED로부터 출사되는 빛의 지향각을 조절하며, 상기 광가이드판은 상기 LED로부터 출사되는 빛의 지향각을 좁혀, 빛의 직진성을 향상시킨다.

이때, 상기 광가이드판의 단면은 이등변 삼각형 또는 사각형 형상이며, 상기 광가이드판의 상기 입광면으로부터 상기 반대면까지의 상기 하부면의 폭은 상기 커버버툼의 상기 저면의 폭의 1/2 ~ 1/3이다.

여기서, 상기 광가이드판은 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열의 수지로 이루어지며, 상기 확산판의 배면에는 반사패턴이 형성되며, 상기 반사패턴은 상기 LED 어셈블리에 가까울수록 단위 면적당 고밀도로 형성되며, 상기 LED 어셈블리로부터 멀어질수록 단위 면적당 저밀도로 형성된다.

그리고, 상기 커버버툼의 상기 저면에는 반사판이 안착된다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 LED로부터 빛이 출사되는 전방에 입광면이 위치하도록 광가이드판을 구비하고, 확산판의 배면에 형성된 반사패턴과 커버버툼의 수평면 상에 안착된 반사판을 통해 LED로부터 출사되는 빛을 가이드하도록 함으로써, 고휘도의 면광원으로 구현할 수 있는 효과가 있다.

이를 통해, 기존의 도광판으로부터 구현된 면광원이 공기중으로 나갈 때, 그 경계면에서 일부 빛이 손실되는 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.

이를 통해, 공정의 단순화 및 재조립이 쉬운 효과를 가져오게 되며, 또한, 액정표시장치의 공정비용 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 LED를 광원으로 사용한 액정표시장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 3a는 도 2의 액정표시장치 모듈화된 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 3b는 도 3a의 빛의 경로를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4a ~ 4b와 광가이드판의 유무에 따라 빛의 지향각이 달라지는 모습을 비교한 실험결과.
도 5a ~ 5b는 광가이드판의 유무 그리고 확산판의 배면에 확산패턴의 유무에 따라 빛의 경로가 달라지는 모습을 비교한 실험결과.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120) 그리고 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 모듈화하기 위한 서포트메인(130)과 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.

이들 각각에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 기판(112) 및 제 2 기판(114)을 포함한다.

이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 나타나지는 않았지만 통상 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제 1 기판(112)의 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소(pixel)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.

그리고 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제 2 기판(114)의 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트라인과 데이터라인 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)가 구비된다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.

그리고 제 1, 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(미도시)이 각각 부착된다.

이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 이나 테이프케리어패키지(tape carrier package : TCP) 같은 연결부재(116)를 매개로 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 서포트메인(130)의 측면 내지는 커버버툼(150) 배면으로 적절하게 젖혀 밀착된다.

이러한 액정패널(110)은 게이트구동회로의 온/오프 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터구동회로의 신호전압이 데이터라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.

아울러 본 발명에 따른 액정표시장치에는 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.

백라이트 유닛(120)은 LED 어셈블리(129)와, 백색 또는 은색의 반사판(127)과, 이러한 반사판(127) 상에 안착되는 광가이드판(125) 그리고 이의 상부로 개재되는 확산판(123)과 다수의 광학시트(121)를 포함한다.

LED 어셈블리(129)는 광가이드판(125)의 입광면과 대면하도록 광가이드판(125)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(129)는 다수개의 LED(129a)와, 다수개의 LED(129a)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(129b)를 포함한다.

이때, 다수의 LED(129a)는 RGB의 색을 모두 발하거나 백색을 발하는 LED칩(미도시)을 포함하여, 광가이드판(125)을 향하는 전방으로 백색광을 발한다. 그리고, 다수의 LED(129a)는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 빛을 발하며, 이러한 다수개의 RGB LED(129a)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수도 있다.

다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 입사되는 광가이드판(125)은 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛의 지향각을 조절하는 역할을 하는데, 즉, 본 발명의 광가이드판(125)은 LED(129a)로부터 출사되는 빛의 지향각을 90 ~ 100 정도로 조절하게 된다.

이를 통해 LED(129a)로부터 출사되는 빛은 직진성이 향상되어, 보다 멀리까지 출사되게 된다.

즉, 광가이드판(125)은 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛의 지향각을 조절하여, 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 보다 넓은 면적으로 출사되도록 하는 역할을 한다.

이러한 광가이드판(125)은 반사판(127)을 향하는 하부면과, 하부면과 대응되는 상부면이 경사지도록 구성되는데, 즉, 광가이드판(125)은 LED 어셈블리(129)로부터 멀어질수록 경사져 구성되는 상부면에 의해 LED(129a)와 대응되는 입광면으로부터 반대면을 향할수록 비스듬하게 점차로 두께가 줄어드는 형태를 띤다.

이에, 광가이드판(125)은 단면이 이등변 삼각형 또는 상부면이 기울어진 사각형 형상으로 이루어질 수 있다.

이러한 광가이드판(125)은 LED 어셈블리(129)가 위치하는 반사판(127)의 일측에 구비된다.

여기서, 반사판(127)이 추후 설명하는 커버버툼(150)의 저면(151)과 동일한 크기로 이루어질 경우, 광가이드판(125)의 입광면으로부터 반대면까지의 하부면의 폭은 반사판(127)의 1/2 ~ 1/3의 폭으로 형성된다.

이는, 기존의 도광판(도 1의 23)이 반사판(도 1의 25)과 동일한 면적 또는 대등한 면적으로 형성되어, 반사판(도 1의 25) 상에 안착되는 구조와는 전혀 다른 구성을 갖게 된다.

이러한 광가이드판(125)은 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열에 의해 제작된다.

여기서, PMMA는 아크릴수지로써 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 광이 투과할 때 광의 확산을 유도한다.

그리고, 반사판(127)은 광가이드판(125)의 배면에 위치하여, 빛을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.

또한 확산판(123)은 확산판(123)을 통과하는 빛이 균일한 확산효과를 갖도록 하는데, 이러한 확산판(123)의 배면에는 반사패턴(123a)이 형성된다.

확산판(123)의 배면에 형성된 반사패턴(123a)은 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛을 가이드하는 역할을 한다.

즉, 확산판(123)의 반사패턴(123a)은 추후 설명하는 커버버툼(150)의 수평면(151) 상에 안착되는 반사판(127)과 함께 LED(129a)로부터 출사되는 빛을 가이드하여, 면광원을 구현하는 역할을 하게 된다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

그리고 확산판(123) 상부에 개재되는 다수의 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하는데, 이러한 확산시트와 집광시트를 통해 LED(129a)로부터의 발산된 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원을 입사시키게 된다.

이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 서포트메인(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버(140)의 전면을 개구하여 액정패널(110)에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.

또한, 액정표시장치 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부를 구비한 사각형의 판 형상으로, 백라이트 유닛(120)의 배면에 밀착되는 저면(151) 및 이의 가장자리가 수직하게 상향 절곡된 측면(153)으로 이루어진다.

이때, LED 어셈블리(129)는 다수개의 LED(129a)로부터 발산되는 빛이 커버버툼(150)의 일 측면의 반대측인 타 측면과 대면하도록 커버버툼(150)의 일 측면에 양면테이프 등의 접착성물질(미도시)을 통해 위치가 고정된다.

그리고, 커버버툼(150)의 저면(151) 상에는 반사판(127)이 안착되고, 커버버툼(150)의 측면(153) 상부로 확산판(123)과 다수의 광학시트(121)가 개재됨에 따라, 커버버툼(150)은 저면(151)과 측면(153)을 통해 LED 어셈블리(129)로부터 출사된 빛을 가이드하는 빛 가이드영역(A)을 정의하게 된다.

즉, 커버버툼(150)의 일 측면에 고정된 다수의 LED(129a)로부터 출사된 빛은, 커버버툼(150)의 저면(151)에 형성된 반사판(127)과, 이의 반사판(127)과 이격된 사이공간을 두고 위치하는 확산판(123)의 반사패턴(123a)을 통해 빛 가이드영역(A) 내에서 고르게 퍼지게 된다.

이에, 고휘도의 면광원으로 가공되어, 액정패널(110)에 균일한 면광원을 제공하게 된다.

특히, 본 발명의 커버버툼(150)의 저면(151)은 LED 어셈블리(129)가 고정된 위치에 따라 확산판(123)과의 이격 거리를 다르게 형성함으로써, 보다 균일한 면과원을 구현하게 된다.

즉, 커버버툼(150)의 일 측면에 고정된 LED 어셈블리(129)에 근접한 커버버툼(150)의 저면(151)은 확산판(123)으로부터 멀리 위치하며, LED 어셈블리(129)로부터 멀어질수록 확산판(123)과 가까이 위치하도록 한다.

따라서, LED 어셈블리(129)가 부착된 일 측면에 수직한 양 측면은 LED 어셈블리(129)로부터 멀어질수록 폭이 증가하는 형태를 갖게 된다.

이를 통해, 다수의 LED(129a)로부터 출사된 빛은 커버버툼(150)의 LED 어셈블리(129)가 고정된 일 가장자리부 측에서 많은 전반사가 일어나게 되고, 이를 통해 커버버툼(150)의 타 가장자리부까지 빛이 도달하게 된다.

즉, 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 커버버툼(150)의 빛 가이드영역(A)의 보다 넓은 면적으로 퍼져 나가도록 한다.

아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만, 확산판(123)과 다수의 광확시트(121)는 시트지지핀(미도시)을 통해 중심부 처짐을 방지하게 된다.

즉, 본 발명의 백라이트 유닛(120)은 확산판(123)과 반사판(127) 사이에 광가이드판(125)이 위치하지만, 광가이드판(125)은 LED 어셈블리(129)가 위치하는 일측에만 형성될 뿐, 실질적으로 반사판(127)과 확산판(123) 사이에는 아무것도 존재하지 않는다.

이에, 시트지지핀(미도시)을 통해 확산판(123)과 다수의 광확시트(121)의 중심부 처짐을 방지하는 것이 바람직하다.

이러한 커버버툼(150) 상에 안착된 다수의 광학시트(121) 상에는 액정패널(110)이 안착되며, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 사각테 형상의 서포트메인(130)이 탑커버(140) 및 커버버툼(150)과 결합되어 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 모듈화하게 된다.

이때, 탑커버(140)는 케이스탑 또는 탑케이스라 일컬어지기도 하고, 서포트메인(130)은 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 커버버툼(150)은 버텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.

이때 상술한 구조의 백라이트 유닛(120)은 통상 사이드라이트(side light) 방식이라 불리는데, 목적에 따라 PCB(129b) 상에 LED(129a)를 다수 개 복층으로 배열할 수 있다. 또한, 더 나아가 LED 어셈블리(129)를 각각 복수 조로 구비하여 커버버툼(150)의 서로 대면하는 양측 가장자리부를 따라 서로 대응되게 개재하는 것 또한 가능하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 광가이드판(125)을 통해 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 빛이 보다 넓은 면적으로 퍼져 나가도록 하며, 확산판(123)의 배면에 형성된 반사패턴(123a)과 커버버툼(150)의 수평면(151) 상에 안착된 반사판(127)을 통해 LED(129a)로부터 출사되는 빛을 가이드하도록 하며, 커버버툼(150)의 일 측면에 고정된 LED(129a)로부터 출사되는 빛을 고휘도의 면광원으로 구현하게 된다.

즉, 본 발명의 백라이트 유닛(120)은 빛 가이드영역(A)을 통해 구현된 면광원을 그대로 확산판(123)과 다수의 광학시트(121)를 통과하도록 함으로써, 기존의 도광판(도 1의 23)으로부터 구현된 면광원이 공기중으로 나갈 때, 그 경계면에서 일부 빛이 손실되는 문제점을 해소할 수 있다.

특히, 더욱 경량이 가능한 에지형 백라이트 유닛(120)을 포함하는 액정표시장치를 제공할 수 있으며, 공정비용 또한 절감할 수 있다.

도 3a는 도 2의 액정표시장치 모듈화된 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 반사판(127), 광가이드판(125), 확산판(123), 다수의 광학시트(121) 그리고 다수의 LED(129a)와 PCB(129b)로 이루어지는 LED어셈블리(129)를 포함하는 백라이트 유닛(도 2의 120)과 제 1 및 제 2 기판(112, 114)으로 이루어지는 액정패널(110)은 서포트메인(130)에 의해 가장자리가 둘러지며, 이의 배면으로 저면(151)과 측면(153)으로 이루어지는 커버버툼(150)이 결합되며 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 두르는 탑커버(140)가 서포트메인(130) 및 커버버툼(150)에 결합되어 있다.

여기서, 커버버툼(150)은 반사판(127)이 안착되는 저면(151)과, 이의 가장자리가 수직하게 상향 절곡된 측면(153)으로 이루어지며, LED 어셈블리(129)는 커버버툼(150)의 일 측면에 양면테이프와 같은 접착성물질(미도시)을 통해 위치가 고정된다.

그리고, 반사판(127) 상에는 광가이드판(125)이 안착되는데, 광가이드판(125)은 LED 어셈블리(129)의 LED(129a)로부터 빛이 출사되는 방향에 입광면이 대응되어 위치한다.

그리고, 커버버툼(150)의 측면(153) 상에는 배면에 반사패턴(123a)이 형성된 확산판(123)이 안착되며, 확산판(123)의 상부에는 다수의 광확시트(121)가 안착된다.

즉, 커버버툼(150)의 저면(151)에 안착된 반사판(127)과 확산판(123)은 이격된 사이공간을 두고 위치한다.

따라서, 커버버툼(150)은 저면(151)과 측면(153)을 통해 LED 어셈블리(129)의 다수의 LED(129a)로부터 출사된 빛을 가이드하는 빛 가이드영역(A)을 정의하게 되는 것이다.

이에, 다수의 LED(129a)로부터 빛이 출사되면, 출사된 빛은 광가이드판(125)의 입광면을 통해 광가이드판(125) 내부로 입사되는데, 광가이드판(125)에 입사된 빛은 광가이드판(125)에 의해 지향각이 좁혀지게 된다.

즉, LED(129a)로부터 출사되는 빛의 지향각은 140 ~ 150이나, 광가이드판(125)에 의해 지향각이 90 ~ 100으로 좁혀지게 된다.

이에, LED(129a)로부터 출사되는 빛의 직진성이 향상된다.

따라서, 커버버툼(150)의 일 가장자리부의 LED(129a)로부터 출사되는 빛은 직진성이 향상됨에 따라 일 가장자리부와 마주보는 타 가장자리부를 향해 더욱 멀리 출사된다.

그리고, 광가이드판(125)을 통해 직진성이 향상된 빛은 커버버툼(150)의 정의된 빛 가이드영역(A) 내에서 여러 번 전반사하게 되고, 이를 통해 커버버툼(150)의 빛 가이드영역(A)에 골고루 퍼지게 된다.

이를 통해 면광원을 구현하게 된다.

이때, 커버버툼(150)의 저면(151)은 LED 어셈블리(129)의 위치에 따라 확산판(123)과의 거리를 다르게 형성하며, LED 어셈블리(129)에 가까운 영역에 대응하는 확산판(123)의 배면에는 반사패턴(123a)이 단위 면적당 고밀도로 형성하며, LED 어셈블리(129)로부터 멀어지는 영역에 대응하는 확산판(123)의 배면에는 저밀도로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 보다 균일한 휘도를 갖는 면광원을 구현하게 된다.

이에 대해 자세히 살펴보면, LED 어셈블리(129)가 위치하는 커버버툼(150)의 일 가장자리부에 가장 많은 빛이 출사되어 휘도가 가장 높게 나타난다.

그리고, 광가이드판(125)을 통과한 빛 중 일부는 광가이드판(125)에 의해 광가이드판(125)의 상부로 수직하게 출사될 수 있어, 커버버툼의 일 가장자리부의 휘도가 더욱 높게 나타나게 된다.

이에, 액정패널(110)로 제공되는 면광원의 휘도 불균일이 발생하게 되는데, 본 발명은 LED 어셈블리(129)가 위치하는 일 가장자리부의 커버버툼(150)의 저면(151)을 확산판(123)으로부터 멀리 위치하도록 함으로써, 커버버툼(150)의 저면(151) 상에 안착된 반사판(127)과 확산판(123) 사이를 멀리 이격되도록 하는 것이다.

이를 통해, LED(129a)로부터 출사된 빛은 바로 확산판(123)으로 입사되지 않고 커버버툼(150)의 빛 가이드영역(A)으로 퍼지게 된다.

또한, 커버버툼(150)의 LED 어셈블리(129)가 위치하는 일 가장자리 측과 대응되는 확산판(123)의 배면에 형성되는 반사패턴(123a)을 고밀도로 형성함으로써, LED 어셈블리(129)가 위치하는 일 가장자리부의 빛이 더욱 많이 전반사 되도록 하는 것이다.

이렇게 전반사가 많이 일어나게 됨으로써, 빛은 커버버툼(150)의 빛 가이드영역(A) 내에 보다 넓게 퍼지게 된다.

따라서, LED 어셈블리(129)의 위치에 영향을 받지 않고, 균일한 휘도를 갖는 면광원을 구현하게 된다.

도 3b는 도 3a의 빛의 경로를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 커버버툼(150)의 일 측면에 고정된 LED(129a)로부터 빛이 출사되면, 빛은 광가이드판(125)을 통해 빛은 LED(129a)가 부착된 일 가장자리부의 반대측인 타 가장자리부를 향해 멀리 퍼지게 된다.

그리고, 커버버툼(150)의 저면(151)과 확산판(123) 사이의 거리를 멀리하고, 확산판(123)의 배면에 형성되는 반사패턴(123a)을 단위면적당 고밀도로 형성함으로써, LED(129a)가 부착된 일 가장자리부 측에서는 이의 반대측인 타 가장자리부 측에 비해 많은 전반사가 일어나게 된다.

따라서, LED(129a)가 고정된 일 가장자리부에서 전반사되는 빛은 타 가장자리부까지 퍼지게 되고, 이를 통해 빛은 커버버툼(150)의 빛 가이드영역(A) 전체로 더욱 고르게 퍼지게 된다.

도 4a ~ 4b와 광가이드판의 유무에 따라 빛의 지향각이 달라지는 모습을 비교한 실험결과이며, 도 5a ~ 5b는 광가이드판의 유무 그리고 확산판의 배면에 확산패턴의 유무에 따라 빛의 경로가 달라지는 모습을 비교한 실험결과이다.

도 4a는 일반적인 LED로부터 출사되는 빛의 지향각을 나타낸 실험결과이며, 도 4b는 광가이드판을 통과한 LED로부터 출사된 빛의 지향각을 나타낸 실험결과이다.

도 5a는 본 발명의 실시예에서 광가이드판이 구비되지 않은 경우 LED로부터 출사된 빛의 진행경로를 시뮬레이션한 결과이며, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 LED로부터 빛이 출사되는 전방에 입광면이 위치하도록 광가이드판이 구비되고, LED가 위치하는 가까운 영역에 대응해서 확산판의 배면에 단위 면적당 고밀도로 반사패턴이 형성된 경우, LED로부터 출사된 빛의 진행경로를 시뮬레이션한 결과이다.

먼저, 도 4a와 4b를 비교하면, LED(129a)로부터 출사된 빛은 광가이드판(도 3b의 125)을 통과함으로써 지향각이 줄어드는 반면 더욱 멀리까지 출사되는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 도 5a ~ 5b를 비교하면, 도 5a와 같이 광가이드판(도 3b의 125)이 구비되지 않을 경우 LED(도 3b의 129a)로부터 출사되는 빛은 지향각이 커, 많은 빛이 LED(도 3b의 129a)가 고정된 커버버툼(도 3b의 150)의 일 가장자리부 측으로 출사되는 것을 확인할 수 있다.

이에, LED(도 3b의 129a)가 위치하는 일 가장자리부의 휘도가 다른 영역에 비해 더욱 밝게 나타나게 되는 것이다. 이를 통해, 액정패널(도 3a의 110)로 제공되는 면광원의 휘도 불균일이 발생하게 된다.

이에 반해, 도 5b를 참조하면 LED(도 3b의 129a)로부터 출사된 빛은 광가이드판(도 3b의 125)을 통해 LED(도 3b의 129a)가 고정된 커버버툼(도 3b의 150)의 일 가장자리부의 반대측인 타 가장자리부까지 멀리 출사되는 것을 확인할 수 있다.

이렇게, LED(도 3b의 129a)로부터 출사되는 빛이 멀리 출사됨으로써, 커버버툼(도 3b의 150)의 빛 가이드영역(도 3b의 A)에 골고루 퍼지게 된다.

특히, 도 5b를 참조하면 LED(도 3b의 129a)가 위치하는 일 가장자리부에서 많은 전반사가 일어나는 것을 확인할 수 있는데, 이를 통해 전반사된 많은 빛이 반대측인 타 가장자리부로 고르게 퍼지게 됨을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 LED(도 3b의 129a)로부터 빛이 출사되는 전방에 입광면이 위치하도록 광가이드판(도 3b의 125)을 구비하고, 확산판(도 3b의 123)의 배면에 형성된 반사패턴(도 3b의 123a)과 커버버툼(도 3b의 150)의 수평면(도 3b의 151) 상에 안착된 반사판(도 3b의 127)을 통해 LED(도 3b의 129a)로부터 출사되는 빛을 가이드하도록 함으로써, 커버버툼(도 3b의 150)의 일 가장자리부에 고정된 LED(도 3b의 129a)로부터 출사되는 빛을 고휘도의 면광원으로 구현하게 된다.

이를 통해, 본 발명의 백라이트 유닛(도 3b의 120)은 빛 가이드영역(A)을 통해 구현된 면광원을 그대로 확산판(도 3b의 123)과 다수의 광학시트(도 3b의 121)를 통과하도록 함으로써, 기존의 도광판(도 1의 23)으로부터 구현된 면광원이 공기중으로 나갈 때, 그 경계면에서 일부 빛이 손실되는 문제점을 해소할 수 있다.

특히, 더욱 경량이 가능한 에지형 백라이트 유닛(도 3b의 120)을 포함하는 액정표시장치를 제공할 수 있으며, 공정비용 또한 절감할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

110 : 액정패널(112 : 제 1 기판, 114 : 제 2 기판)
119a, 119b : 제 1 및 제 2 편광판
121 : 다수의 광학시트, 123 : 확산판(123a : 반사패턴), 125 : 광가이드판
127 : 반사판
129 : LED 어셈블리(129a : LED, 129b : PCB)
130 : 서포트메인, 140 : 탑커버
150 : 커버버툼(151 : 수평면, 153 : 가장자리부)

Claims (10)

1. 액정패널과;
   상기 액정패널의 하부에 위치하며, 다수의 LED와 상기 다수의 LED가 실장되는 PCB를 포함하는 LED 어셈블리와;
   상기 LED 어셈블리로부터 멀어질수록 경사져 구성되는 상부면에 의해 상기 LED와 대응되는 입광면으로부터 반대면을 향할수록 비스듬하게 점차로 두께가 줄어드는 광가이드판과;
   상기 광가이드판 상부에 위치하는 확산판과;
   상기 확산판 상부로 안착되는 액정패널과;
   상기 LED 어셈블리가 부착되는 측면과 상기 확산판과 이격된 사이공간을 두고 형성되는 저면으로 이루어져, 상기 LED 어셈블리에 가까운 상기 저면은 상기 확산판으로부터 멀리 위치하며, 상기 LED 어셈블리로부터 멀어질수록 상기 확산판과 가까이 위치하는 커버버툼
   을 포함하며, 상기 다수의 LED로부터 출사된 빛은 상기 확산판과 상기 저면 사이의 이격된 사이공간을 통해 면광원을 구현하는 액정표시장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 저면은 상기 확산판과 평행한 제 1 면과 기울기를 갖는 제 2 면으로 이루어지는 액정표시장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 면에 상기 광가이드판이 위치하는 액정표시장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 광가이드판은 상기 다수의 LED로부터 출사되는 빛의 지향각을 조절하는 액정표시장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 광가이드판은 상기 LED로부터 출사되는 빛의 지향각을 좁혀, 빛의 직진성을 향상시키는 액정표시장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 광가이드판의 단면은 이등변 삼각형 또는 사각형 형상인 액정표시장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 광가이드판의 상기 입광면으로부터 상기 반대면까지의 상기 하부면의 폭은 상기 커버버툼의 상기 저면의 폭의 1/2 ~ 1/3인 액정표시장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 광가이드판은 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열의 수지로 이루어지는 액정표시장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 확산판의 배면에는 반사패턴이 형성되며, 상기 반사패턴은 상기 LED 어셈블리에 가까울수록 단위 면적당 고밀도로 형성되며, 상기 LED 어셈블리로부터 멀어질수록 단위 면적당 저밀도로 형성되는 액정표시장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버버툼의 상기 저면에는 반사판이 안착되는 액정표시장치.

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