KR20140072635A

KR20140072635A - 액정표시장치

Info

Publication number: KR20140072635A
Application number: KR1020120140378A
Authority: KR
Inventors: 김미라; 윤상수
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-13
Also published as: KR102090457B1

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 네로우 베젤을 갖는 동시에 LED 얼룩이 발생하지 않는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 백라이트 유닛의 도광판의 광이 입사되는 광로 상에 초승달 형상의 홀(crescent shape hole)을 형성하는 것이다.
이를 통해, 도광판 내부로 입사된 광의 지향각을 넓히게 됨으로써, 네로우 베젤을 구현하기 위하여 백라이트 유닛의 광학갭 또는 에어갭인 도광판과 LED 사이의 간격을 좁혀도 이웃하는 LED의 사이영역에서 암부가 발생하는 것을 방지할 수 있어, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이로 인하여, 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제가 발생하는 것을 방지하게 된다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 네로우 베젤을 갖는 동시에 LED 얼룩이 발생하지 않는 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.

백라이트 유닛은 광원으로 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp : CCFL), 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp), 그리고 발광다이오드(light emitting diode : LED, 이하 LED라 함) 등을 사용한다.

이중에서 특히, LED는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있는 추세이다.

한편, 일반적인 백라이트 유닛은 램프의 배열구조에 따라 직하형(Direct type) 방식과 에지형(Edge type) 방식으로 구분되는데, 에지형 방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부와 두개 또는 두쌍의 광원이 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형 방식은 수개의 광원이 액정패널의 하부에 배치된 구조이다.

여기서, 직하형 방식은 박형화에 한계가 있어, 화면의 두께보다는 밝기가 중요시되는 액정표시장치에서 주로 사용하고, 직하형 방식에 비해 경량 및 박형화가 가능한 에지형 방식은 노트북 PC나 모니터용 PC와 같은 두께가 중요시되는 액정표시장치에서 주로 사용된다.

도 1은 LED를 광원으로 사용한 일반적인 에지형 방식의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 단면도이며, 도 2는 도 1의 LED로부터 광이 출사되는 출사각을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 일반적인 에지형 방식의 백라이트 유닛(20)을 포함하는 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 가이드패널(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.

이의, 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.

백라이트 유닛(20)은 가이드패널(30)의 적어도 일측 가장자리 길이방향을 따라 배열되au, 다수의 LED(29a)와 LED(29a)가 실장되는 PCB(29b)로 이루어지는 LED 어셈블리(29)와, 커버버툼(50) 상에 안착되는 백색 또는 은색의 반사판(25)과, 이러한 반사판(25) 상에 안착되는 도광판(23) 그리고 이의 상부로 위치하는 광학시트(21)를 포함한다.

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

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

이때, LED 어셈블리(29)가 도광판(23)의 일측부에 배치되어 도광판(23)을 이용하여 전체의 면으로 광을 분산하여 면광원을 액정패널(10)로 공급하게 된다.

한편, 최근 이러한 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터는 물론 데스크톱 컴퓨터 모니터 및 벽걸이형 텔레비전 등 그 사용영역이 점차 넓어지고 있는 추세로, 넓은 디스플레이 면적을 가지면서도 획기적으로 감량된 무게 및 부피를 갖고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

특히, 최근에는 액정표시장치는 경량 및 박형인 동시에 표시영역은 넓게 그리고 표시영역 이외의 비표시영역인 베젤(bezel)영역은 가능한 작게 형성하는 네로우 베젤(narrow bezel)을 갖는 액정표시장치에 대해 요구되고 있다.

따라서, 네로우 베젤을 구현하기 위해서는 백라이트 유닛(20)의 광학갭(optical gap) 또는 에어갭(air gap)이라 하는 폭 즉, LED(29a)과 도광판(23) 사이의 간격(B)을 좁히고자 하나, LED(29a)와 도광판(23) 사이의 간격(B)을 줄일 경우, LED 얼룩(mura) 현상이 발생하게 된다.

그러나, 백라이트 유닛(20)의 가장 중요한 역할인 고품위의 면광원을 액정패널(10)에 공급하기 위해서는 이를 위한 여러 가지 광학적 설계가 고려되며, 그 중 하나가 LED(29a)과 도광판(23) 사이의 간격(B) 유지가 중요한 요소로 작용한다.

특히, 일정 지향각을 갖는 LED(29a)의 경우 서로 이웃한 2 내지 3개의 LED(29a)로부터 발산된 빛이 서로 중첩 및 혼합된 후 도광판(23) 내부로 입사되는데, 이때, LED(29a)와 도광판(23) 사이의 간격(B)이 좁을수록 도 2에 도시한 바와 같이, 도광판(23) 입광부에는 서로 이웃하는 LED(29a)의 사이영역에 광이 미치지 못하는 암부(A)가 발생하게 된다.

이로 인하여, LED 얼룩(mura) 현상이 발생하게 되고, 나아가 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제를 야기시키게 된다.

이에, LED(29a)와 이에 인접한 LED(29a)와의 간격(P)을 줄임으로써 이러한 문제점을 해소하고자 하나, 이는 LED(29a) 수의 증가에 따른 비용상승 문제 및 방열(放熱) 문제 등을 야기하게 되고, 나아가 소비전력을 상승시키게 되는 요인이 되고 있다.

또한, 경량의 액정표시장치를 구현할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 경량 및 박형 그리고 네로우 베젤을 갖는 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, LED 얼룩(mura) 등의 불량을 해결하고자 하는 것을 제 2 목적으로 하며, 이를 통해, 액정표시장치의 휘도 불균일에 의한 표시품질의 저하문제를 방지하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 PCB 상에 다수의 LED가 일정간격 이격하여 실장되는 LED 어셈블리와; 상기 LED 어셈블리로부터 출사되는 광이 입사되는 입광면을 포함하며, 상기 광이 입사되는 광로 상에 초승달 형상의 홀(crescent shape hole)이 형성된 도광판과; 상기 도광판의 배면에 위치하는 반사판과; 상기 도광판의 상부로 위치하는 광학시트와; 상기 광학시트 상에 안착되는 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

이때, 상기 초승달 형상의 홀은 각각 곡률반경이 다른 제 1 및 제 2 원호로 이루어지며, 상기 제 1 원호의 곡률반경이 상기 제 2 원호의 곡률반경보다 크게 형성되며, 상기 제 1 및 제 2 원호는 상기 도광판의 상기 입광면의 반대측으로 볼록하게 곡률반경을 갖는다.

그리고, 상기 초승달 형상의 홀 내부에는 공기 또는 상기 도광판에 비해 낮은 굴절율을 갖는 레진(resin)이 충진되며, 상기 초승달 형상의 홀의 현의 길이는 상기 LED의 폭에 비해 크며, 상기 초승달 형상의 홀은 상기 LED와 대응되어 위치한다.

여기서, 상기 초승달 형상의 홀의 현의 길이는 상기 LED의 폭과 대응되며, 상기 초승달 형상의 홀은 서로 이웃하는 상기 LED의 사이영역에 대응되어 위치하며, 상기 제 1 원호 또는 상기 제 2 원호 각각에 마이크로 세레이션 패턴(micro serration pattern)이 형성되거나, 상기 제 1 및 제 2 원호에 마이크로 세레이션 패턴(micro serration pattern)이 형성된다.

이때, 상기 마이크로 세레이션 패턴(micro serration pattern)은 렌티큘러렌즈(lenticular lens)나, 프리즘렌즈(prism lens)로 이루어진다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 백라이트 유닛의 도광판의 광이 입사되는 광로 상에 초승달 형상의 홀(crescent shape hole)을 형성함으로써, 이를 통해, 도광판 내부로 입사된 광의 지향각을 넓히게 됨으로써, 네로우 베젤을 구현하기 위하여 백라이트 유닛의 광학갭 또는 에어갭인 도광판과 LED 사이의 간격을 좁혀도 이웃하는 LED의 사이영역에서 암부가 발생하는 것을 방지할 수 있어, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이로 인하여, 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제가 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 LED를 광원으로 사용한 일반적인 에지형 방식의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치의 단면도.
도 2는 도 1의 LED로부터 광이 출사되는 출사각을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 개략적으로 도시한 사시도.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리와 도광판을 개략적으로 도시한 사시도.
도 5b는 도 5a의 광의 진행경로를 개략적으로 도시한 평면도.
도 5c는 도 5b의 C를 확대 도시한 확대도.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 LED 어셈블리와 도광판을 개략적으로 도시한 평면도.
도 7a ~ 7d는 본 발명의 실시예에 따른 초승달 형상의 홀의 다양한 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 8a ~ 8c는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 광 진행모습을 일반적인 액정표시장치와 비교 측정한 시뮬레이션 결과.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.

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

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

이때, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 비록 도면상에 명확하게 나타내지는 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.

이 같은 액정패널(110)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 같은 연결부재(116)를 매개로 게이트 및 데이터 인쇄회로기판(117)이 연결되어 모듈화 과정에서 가이드패널(130) 측면 내지는 커버버툼(150)의 배면으로 젖혀 밀착된다.

아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 액정패널(110)의 두 기판(112, 114)과 액정층의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 배향막이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성된다.

이때, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 각각 편광판(미도시)이 부착된다.

이러한 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에는 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.

백라이트 유닛(120)은 가이드패널(130)의 적어도 일 가장자리 길이방향을 따라 배열되는 LED 어셈블리(129)와, 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(200) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(121)를 포함한다.

앞서 말한 LED 어셈블리(129)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 도광판(200)의 입광면(201)과 대면하도록 도광판(200)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 도광판(200)의 입광면(201)을 향하는 전방으로 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 빛을 발하며, 이러한 다수개의 RGB LED(129a)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수 있다.

특히, 최근에는 발광효율 및 휘도 향상을 위하여, 발광효율 및 휘도가 우수한 청색 LED칩을 포함하는 청색 LED(129a)를 사용하고, 형광체로서 '세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(YAG:Ce)', 즉 옐로우 형광체로 이루어진 청색 LED(129a)가 이용되고 있다.

이러한, LED(129a)로부터 방출된 청색광은 형광체를 투과하여 형광체에 의해 방출된 옐로우광과 혼합됨으로써, 백색광을 구현하게 된다.

다수의 LED(129a)로부터 출사되는 광이 입사되는 도광판(200)은 LED(129a)로부터 입사된 광이 여러번의 전반사에 의해 도광판(200) 내를 진행하면서 도광판(200)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.

여기서, 본 발명의 특징적인 구성은 도광판(200)의 입광부에 대응하여 다수의 초승달 형상의 홀(crescent shape hole : 210)이 형성되는 것이다.

다수의 초승달 형상의 홀(210)은 각각의 LED(129a)와 대응되어 위치하여, LED(129a)로부터 방출된 광이 도광판(200) 입광면(201)을 통해 도광판(200) 내부로 입사되면, 초승달 형상의 홀(210)에 의해 LED(129a)로부터 방출되는 광의 지향각 이상으로 굴절되게 된다.

이웃하는 LED(129a)의 사이영역에서 LED(129a)로부터 출사되는 광이 중첩 및 혼합되지 않는 암부(도 2의 A)가 발생하는 것을 방지할 수 있어, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다

반사판(125)은 도광판(200)의 배면에 위치하여, 도광판(200)의 배면을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.

도광판(200) 상부의 광학시트(121)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 도광판(200)을 통과한 광을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.

이러한 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)은 탑커버(140)와 가이드패널(130) 그리고 커버버툼(150)을 통해 모듈화 되는데, 탑커버(140)는 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 덮도록 구성한다.

여기서, 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, 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 안착하여 액정표시장치 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼(150)은 수평면과 이의 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부로 이루어진다.

그리고, 이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 일 가장자리가 개구된 사각의 테 형상의 가이드패널(130)이 탑커버(140)와 커버버툼(150)과 결합된다.

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

한편, 최근 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현하고자 탑커버(140)와 커버버툼(150)을 삭제하고, 접착성테이프(미도시)와 가이드패널(130)을 통해 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)을 모듈화할 수도 있다. 이를 통해, 재료비용 또한 절감할 수 있다.

전술한 액정표시장치는 도광판(200)의 입광부에 초승달 형상의 홀(210)을 형성함으로써, 도광판(200) 내부로 입사된 광의 지향각을 LED(129a)로부터 방출되는 광의 지향각 보다 넓히게 된다.

이를 통해, 이웃하는 LED(129a)의 사이영역에서 LED(129a)로부터 출사되는 광이 중첩 및 혼합되지 않는 암부(도 2 의 A)가 발생하는 것을 방지할 수 있어, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인하여, 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제가 발생하는 것을 방지하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(200)은 빛을 투과시킬 수 있는 투과성 재료중의 하나인 아크릴계 투명수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA)같은 플라스틱(plastic) 물질 또는 폴리카보네이트(polycarbonate : PC)계열 중 선택된 하나로 제작될 수 있는데, 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 빛이 투과할 때 빛의 확산을 유도하는 PMMA가 가장 널리 이용되고 있다.

이러한 도광판(200)은 LED 어셈블리(도 3의 129a)와 대응되는 입광면(201)과 이에 대응되는 반대측의 반입광면(203) 그리고 입광면(201)과 반입광면(203)을 연결하여 광이 출사되는 상부면(205) 및 반사판(도 3의 125)과 대면된 하부면(207) 그리고 서로 마주보는 양 측면(209a, 209b)으로 이루어진다.

이러한 도광판(200)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 하부면(207)에 특정 모양의 패턴을 포함하는데, 패턴은 도광판(200) 내부로 입사된 광을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있다.

이때, 백라이트 유닛(도 3의 120)의 두께에 가장 큰 영향을 미치는 도광판(200)의 두께(d1)를 줄여 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현하고자, 도광판(200)은 급격하게 줄어드는 경사면(205b)을 포함하며 입광부를 제외한 도광판(200)의 다른 부분은 도광판(200)의 입광부에 비해 좁은 두께(d2)를 갖도록 형성된다.

즉, 도광판(200)의 상부면(205)은 도광판(200)의 입광부의 제 1 상부면(205a)과 제 1 상부면(205a)으로부터 경사져 형성되는 경사면(205b) 그리고 경사면(205b)으로부터 평행하게 연장되는 제 2 상부면(205c)으로 이루어지며, 하부면(207)으로부터 제 1 상부면(205a)까지의 두께(d1)에 비해 하부면(207)으로부터 제 2 상부면(205c)까지의 두께가 좁게 형성된다.

이때, 도광판(200) 상부에 안착되는 광학시트(도 3의 121)는 도광판(200)의 제 2 상부면(205c) 상에 안착되는데, 이때, 도광판(200)과 광학시트(도 3의 121)를 포함한 백라이트 유닛(도 3의 120)의 전체 두께(d1)는 도광판(200)의 입광부의 하부면(207)으로부터 제 1 상부면(205a)까지의 두께(d1)를 넘지 않게 된다.

이를 통해 백라이트 유닛(도 3의 120)의 두께(d1) 및 액정표시장치의 두께를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 도광판(200)은 경사면(205b)에 인접한 제 2 상부면(205c)에 다수개의 초승달 형상의 홀(210)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 초승달 형상의 홀(210)은 도광판(200)의 반입광면(203)을 향해 각각 볼록하게 형성되며 각각 곡률반경이 다른 제 1 및 제 2 원호(211a, 211b)로 이루어지는데, 제 1 원호(211a)의 곡률반경이 제 2 원호(211b)의 곡률반경보다 크게 형성됨에 따라, 제 1 및 제 2 원호(211a, 211b)는 내부에 소정공간을 정의하며 양쪽 끝으로 갈수록 간격이 좁아지는 형태로 이루어진다.

따라서, 평면적으로 초승달 형상을 이루게 된다.

여기서, 제 1 및 제 2 원호(211a, 211b)의 내부의 소정공간에는 공기가 내재된다.

이러한 초승달 형상의 홀(210)은 LED어셈블리(도 3의 129)의 LED(도 3의 129a)로부터 방출된 광이 도광판(200) 내부로 입사하는 광로 상에 위치한다.

따라서, 초승달 형상의 홀(210)은 광이 입사하는 경우 초승달 형상의 홀(210)의 소정공간에 내재된 공기에 의해 도광판(200)과 굴절율이 상이한 다른 매질로 형성된 확산부의 역할을 하게 된다.

이를 통해, 도광판(200) 내부로 입사된 광은 LED(도 3의 129a)의 지향각 이상으로 굴절하게 됨으로써, 광의 지향각이 넓어지게 된다.

따라서, 네로우 베젤을 구현하기 위하여 백라이트 유닛(도 3의 120)의 광학갭 또는 에어갭인 도광판(200)과 LED(도 3의 129a) 사이의 간격(도 2의 B)을 좁혀도 이웃하는 LED(도 3의 129a)의 사이영역에서 LED(도 3의 129a)로부터 출사되는 광이 중첩 및 혼합되지 않는 암부(도 2의 A)가 발생하는 것을 방지할 수 있어, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이에 대해 도 5a ~ 5c를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어셈블리와 도광판을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5b는 도 5a의 광의 진행경로를 개략적으로 도시한 평면이다.

그리고, 도 5c는 도 5b의 C를 확대 도시한 확대도이다.

도시한 바와 같이, PCB(129b) 상에 다수의 LED(129a)가 일정간격 이격하여 실장된 LED 어셈블리(129)가 도광판(200)의 입광면(201)에 대면하여 위치하는데, 이때 도광판(200)의 경사면(205b)에 인접한 제 2 상부면(205c) 상에는 초승달 형상의 홀(210)이 각각의 LED(129a)에 대응하여 형성되어 있다.

이때, 초승달 형상의 홀(210)은 도광판(200)의 반입광면(도 4의 203)을 향해 각각 볼록하게 형성되며 각각 곡률반경이 다른 제 1 및 제 2 원호(211a, 211b)로 이루어지며, 제 1 원호(211a)의 곡률반경이 제 2 원호(211b)의 곡률반경보다 크게 형성됨에 따라, 제 1 및 제 2 원호(211a, 211b)는 내부에 소정공간을 정의하며 양쪽 끝으로 갈수록 간격이 좁아지는 형태로 이루어진다.

이러한 초승달 형상의 홀(210)은 LED어셈블리(129)의 LED(129a)로부터 방출된 광이 도광판(200) 내부로 입사하는 광로 상에 위치한다.

이러한 도광판(200)의 입광면(201)에 대면하여 위치한 LED 어셈블리(129)의 LED(129a)로부터 발광된 광은 도광판(200)의 입광면(201)을 통해 도광판(200) 내부로 입사되는데, LED(129a)로부터 발광되는 광은 일정한 지향각을 가지며 도광판(200) 내부로 입사된다.

이때, 도광판(200) 내부로 입사된 광은 초승달 형상의 홀(210)을 통과하는 과정에서 굴절율이 큰 매질에서 굴절율이 작은 매질로 광이 진행하게 된다.

즉, 도광판(200)은 1.45 - 1.59의 굴절율을 가지며, 초승달 형상의 홀(210)에 채워진 공기의 굴절율은 1이므로, 도광판(200) 내부로 입사된 광은 도광판(200)으로부터 초승달 형상의 홀(210)을 통과하는 과정에서 굴절율이 큰 매질에서 굴절율이 작은 매질로 진행하게 된다.

여기서, 굴절율이 큰 매질에서 작은 매질로 광이 진행하는 과정에서 광은 전반사된다.

따라서, 도광판(200) 내부로 입사된 광은 굴절율이 큰 도광판(200)을 통과하다가 굴절율이 작은 공기를 통과하는 과정에서 굴절율이 다른 매질의 경계가 되는 초승달 형상 홀(210)의 사면에서 임계각 이상으로 굴절하게 된다.

초승달 형상의 홀(210)을 따라 굴절되는 광은 LED(129a)로부터 방출되는 광의 지향각 이상으로 굴절하게 됨으로써, 초승달 형상의 홀(210)에 의해 굴절된 광은 지향각이 LED(129a)로부터 발광되는 광의 지향각에 비해 넓어지게 된다.

이와 같이, 광의 지향각이 넓어짐으로써, 색섞임 공간이 증가되는 결과를 얻을 수 있고, 이를 통해 LED(129a)와 도광판(200) 사이의 이격거리를 최소화하더라도 이웃하는 LED(129a)의 사이영역에서 LED(129a)로부터 출사되는 광이 중첩 및 혼합되지 않는 암부(도 2의 A)가 발생하는 것을 방지할 수 있어, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이때, 초승달 형상의 홀(210)의 현의 길이(h1)는 LED 어셈블리(129)의 LED(129a)로부터 방출되는 광의 지향각에 대응하는 길이을 갖도록 형성할 수도 있으며, 이러한 경우 초승달 형상의 홀(210)의 현의 길이(h1)는 광을 방출하는 LED(129a)의 폭(s)에 비해 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이와 반대로, 도 6에 도시한 바와 같이 초승달 형상의 홀(210)의 현의 길이(h2)를 LED(129a)의 폭(s)과 대응되도록 형성할 수도 있는데, 초승달 형상의 홀(210)의 현의 길이(h2)를 LED(129a)의 폭(s)과 대응되도록 형성할 경우, 초승달 형상의 홀(210)은 서로 이웃하는 LED(129a)의 사이영역에 대응하여 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

이를 통해, 초승달 형상의 홀(210)을 투과하는 광은 LED(129a)로부터 방출되는 광의 지향각 이상으로 굴절하게 됨으로써, 초승달 형상의 홀(210)에 의해 굴절된 광의 지향각이 LED(129a)로부터 방출되는 광의 지향각에 비해 넓어지게 된다.

도 7a ~ 7d는 본 발명의 실시예에 따른 초승달 형상의 홀의 다양한 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 초승달 형상의 홀(210)은 각각 곡률반경이 다른 제 1 및 제 2 원호(211a, 211b)로 이루어지며, 제 1 원호(211a)의 곡률반경이 제 2 원호(211b)의 곡률반경보다 크게 형성됨에 따라, 제 1 및 제 2 원호(211a, 211b)는 내부에 소정공간을 정의하며 양쪽 끝으로 갈수록 간격이 좁아지는 형태로 이루어진다.

여기서, 도 7a ~ 7b에 도시한 바와 같이 제 1 및 제 2 원호(211a, 211b)에 각각 마이크로 세레이션 패턴(micro serration pattern : 213)을 형성할 수 있으며, 도 7c에 도시한 바와 같이 제 1 및 제 2 원호(211a, 211b) 모두에 마이크로 세레이션 패턴(213)을 형성할 수 있다.

마이크로 세레이션 패턴(213)은 렌티큘러렌즈(lenticular lens)나, 프리즘렌즈(prism lens)로 이루어질 수 있다.

이와 같은 마이크로 세레이션 패턴(213)을 통해 광의 확산 및 산란효과를 더욱 높일 수 있다.

이때, 렌티큘러렌즈와 프리즘렌즈의 마이크로 세레이션 패턴(213)의 높이와 폭은 불규칙적으로 형성되어, 빛의 확산 및 산란효과를 더욱 높이는 것이 바람직하다.

또한 도 7d에 도시한 바와 같이 초승달 형상의 홀(210) 내부에 레진(215)이 충진될 수도 있는데, 초승달 형상의 홀(210) 내부에 충진되는 레진(215)은 가시광선 영역에서 투과율을 90% 이상을 갖는 아크릴계 또는 실리콘계 레진으로 이루어질 수 있는데, 도광판(200)에 비해 낮은 굴절율을 갖는 레진이라면 어떠한 레진이라도 충진될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 백라이트 유닛(도 3의 120)의 도광판(도 6의 200)의 광이 입사되는 광로 상에 초승달 형상의 홀(crescent shape hole : 210)을 형성함으로써, 도광판(도 6의 200) 내부로 입사된 광의 지향각을 넓히게 된다.

이를 통해, 네로우 베젤을 구현하기 위하여 백라이트 유닛(도 3의 120)의 광학갭 또는 에어갭인 도광판(도 6의 200)과 LED(도 6의 129a) 사이의 간격을 좁혀도 이웃하는 LED(도 6의 129a)의 사이영역에서 LED(도 6의 129a)로부터 출사되는 광이 중첩 및 혼합되지 않는 암부(도 2의 A)가 발생하는 것을 방지할 수 있어, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이로 인하여, 휘도 불균일에 따른 액정표시장치의 표시품질의 저하 문제가 발생하는 것을 방지하게 된다.

도 8a ~ 8c는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 광 진행모습을 일반적인 액정표시장치와 비교 측정한 시뮬레이션 결과이다.

여기서, 도 8a는 일반적인 액정표시장치의 광 진행모습을 측정한 시뮬레이션 결과이며, 도 8b와 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 광 진행모습을 특정한 시뮬레이션 결과이다.

도 8a을 참조하면, 일반적인 액정표시장치의 경우 LED의 사이영역에서 LED로부터 출사되는 광이 중첩 및 혼합되지 않는 암부가 발생하는 것을 확인할 수 있다.

이에 반해, 도 8b를 참조하면 LED의 사이영역에서 LED로부터 출사되는 광이 중첩 및 혼합되는 것을 확인할 수 있다.

이는, 도 8c에 도시한 바와 같이 초승달 형상의 홀을 통해 도광판 내부로 입사된 광의 지향각이 더욱 넓어지기 때문이다.

이를 통해, 네로우 베젤을 구현하기 위하여 백라이트 유닛의 광학갭 또는 에어갭인 도광판과 LED 사이의 간격을 좁혀도 이웃하는 LED의 사이영역에서 암부가 발생하는 것을 방지할 수 있어, LED 무라(mura) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

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

129 : LED 어셈블리(129a : LED, 129b : PCB)
200 : 도광판(201 : 입광면)
210 : 초승달 형상의 홀(211a : 제 1 원호, 211b : 제 2 원호)

Claims

PCB 상에 다수의 LED가 일정간격 이격하여 실장되는 LED 어셈블리와;
상기 LED 어셈블리로부터 출사되는 광이 입사되는 입광면을 포함하며, 상기 광이 입사되는 광로 상에 초승달 형상의 홀(crescent shape hole)이 형성된 도광판과;
상기 도광판의 배면에 위치하는 반사판과;
상기 도광판의 상부로 위치하는 광학시트와;
상기 광학시트 상에 안착되는 액정패널
을 포함하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 초승달 형상의 홀은 각각 곡률반경이 다른 제 1 및 제 2 원호로 이루어지며, 상기 제 1 원호의 곡률반경이 상기 제 2 원호의 곡률반경보다 크게 형성되는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 원호는 상기 도광판의 상기 입광면의 반대측으로 볼록하게 곡률반경을 갖는 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 초승달 형상의 홀 내부에는 공기 또는 상기 도광판에 비해 낮은 굴절율을 갖는 레진(resin)이 충진되는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 초승달 형상의 홀의 현의 길이는 상기 LED의 폭에 비해 크며, 상기 초승달 형상의 홀은 상기 LED와 대응되어 위치하는 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 초승달 형상의 홀의 현의 길이는 상기 LED의 폭과 대응되며, 상기 초승달 형상의 홀은 서로 이웃하는 상기 LED의 사이영역에 대응되어 위치하는 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 원호 또는 상기 제 2 원호 각각에 마이크로 세레이션 패턴(micro serration pattern)이 형성되거나, 상기 제 1 및 제 2 원호에 마이크로 세레이션 패턴(micro serration pattern)이 형성되는 액정표시장치.
제 7 항에 있어서,
상기 마이크로 세레이션 패턴(micro serration pattern)은 렌티큘러렌즈(lenticular lens)나, 프리즘렌즈(prism lens)로 이루어지는 액정표시장치.