KR20150065057A - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 좌, 우측 시야각에서의 시인성이 향상된 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 상부면에 렌티큘러 렌즈가 형성되고 하부면에는 타각패턴이 형성된 도광판의 제 1 및 제 2 입광면과 대면하도록 제 1 및 제 2 LED어셈블리를 위치하고, 도광판의 상부로 확산기능이 구비되지 않으며 편향각이 -10도 또는 +10도를 갖는 집광시트를 포함하는 광학시트를 위치시킴으로써, 고휘도를 구현할 수 있으면서도 좌, 우측 시야각에서 휘도가 향상되어, 균일한 고휘도를 갖는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
특히, 광학시트 수를 최소화하면서도 고휘도의 면광원을 액정패널로 제공할 수 있어, 공정비용을 절감할 수 있으며, 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.

Description

액정표시장치{Liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 좌, 우측 시야각에서의 시인성이 향상된 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)로써, 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 사용되고 있는데, 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자로 별도의 광원을 요구하게 된다.
이에 따라, 액정패널의 배면으로는 광원을 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.
한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 사이드라이트(side light)방식과 직하형(direct type)방식으로 구분되는데, 사이드라이트방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지며, 직하형방식은 수개의 광원이 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다.
여기서, 사이드라이트방식은 직하형방식에 비해 제작이 용이하며, 직하형에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.
도 1은 일반적인 사이드라이트방식 백라이트 유닛을 이용하는 액정표시장치의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치는 액정패널(10)과 백라이트 유닛(20), 그리고 가이드패널(30)과 커버버툼(50), 탑커버(40)로 구성된다.
액정패널(10)은 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(12, 14)으로 구성된다. 이러한 액정패널(10)의 서로 인접한 두 가장자리를 따라서는 연결부재(미도시)를 매개로 인쇄회로기판(미도시)이 각각 연결된다.
이때, 액정패널(10)의 제 1 제 2 기판(12, 14)의 각각 외면으로는 특정 광만을 선택적으로 투과시키는 편광판(19a, 19b)이 부착된다.
그리고, 액정패널(10) 후방으로는 백라이트 유닛(20)이 구비된다.
백라이트 유닛(20)은 가이드패널(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 광학시트(21)를 포함한다.
여기서, LED 어셈블리(29)는 다수의 LED(29a)와 다수의 LED(29a)가 실장되는 PCB(29b)로 이루어진다.
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.
이에 따라 LED어셈블리(29)로부터 발한 광은 도광판(23)으로 입사된 후 액정패널(10) 방향으로 굴절되고, 광학시트(21)를 통과하는 동안 균일 휘도의 고품위로 가공되어 액정패널(10)에 입사되어, 이로써 액정패널(10)은 외부로 화상을 표시하게 된다.
한편, 이러한 액정표시장치는 백라이트 유닛(20)으로부터 공급되는 광이 액정패널(10)의 중심부로만 집중되게 설계됨에 따라, 좌,우측 시야각에서는 급격한 휘도 감소가 발생하게 되고, 이에 좌,우 시야각에서는 시인성이 감소하게 된다.
이러한 액정표시장치는 사용자가 좌측 및 우측에 위치하게 되는 차에 장착되는 네비게이션(navigation)으로 적용할 경우, 시야각에 의한 시인성이 매우 낮아 사용자의 불편함을 야기하게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 좌, 우측 시야각에서의 휘도가 향상된 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 균일한 휘도를 갖고 표시품질이 향상된 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 반사판과; 상기 반사판 상부에 위치하며, 상부면에 렌티큘러 렌즈가 형성되며, 하부면에는 타각패턴이 형성된 도광판과; 상기 도광판의 제 1 및 제 2 입광면을 따라 배열되는 제 1 및 제 2 LED어셈블리와; 상기 도광판 상부에 위치하며, 편향각(bias angle)이 -10도 또는 +10도인 집광시트를 포함하는 광학시트와; 상기 광학시트 상부에 위치하는 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 도광판은 빛이 입사되는 상기 제 1 및 제 2 입광면과, 빛이 출사되는 상기 상부면 및 상기 반사판과 대면된 상기 하부면 그리고 서로 마주보는 양 측면으로 구비되며, 상기 렌티큘러 렌즈는 상기 제 1 입광면으로부터 상기 제 2 입광면을 가로지르는 산과 골이 반복된 형태이며, 상기 타각패턴은 양각패턴으로, 사이즈 대 높이의 비가 0.1 ~ 1.9이다.
그리고, 상기 타각패턴은 피라미드 타입, 프리즘타입, 원뿔기둥(corn) 타입 그리고 반구 또는 반타원형 타입중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 집광시트는 프리즘산을 포함하며, 상기 프리즘산은 상기 제 1 입광면에 대응되는 일 가장자리로부터 상기 제 2 입광면에 대응되는 타 가장자리까지를 최단거리로 가로지르는 가상선을 기준으로 -10도 또는 +10도 의 각을 갖도록 기울어져 형성된다.
또한, 상기 광학시트는 반사형 편광필름을 포함하며, 상기 액정패널의 가장자리를 두르는 가이드패널과 상기 가이드패널의 배면과 밀착되어 구성되는 커버버툼 그리고 상기 액정패널 가장자리를 테두리하며 상기 가이드패널 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버를 포함한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 상부면에 렌티큘러 렌즈가 형성되고 하부면에는 타각패턴이 형성된 도광판의 제 1 및 제 2 입광면과 대면하도록 제 1 및 제 2 LED어셈블리를 위치하고, 도광판의 상부로 확산기능이 구비되지 않으며 편향각이 -10도 또는 +10도를 갖는 집광시트를 포함하는 광학시트를 위치시킴으로써, 고휘도를 구현할 수 있으면서도 좌, 우측 시야각에서 휘도가 향상되어, 균일한 고휘도를 갖는 액정표시장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
특히, 광학시트 수를 최소화하면서도 고휘도의 면광원을 액정패널로 제공할 수 있어, 공정비용을 절감할 수 있는 효과가 있으며, 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 사이드라이트방식 백라이트 유닛을 이용하는 액정표시장치의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 분해사시도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 집광시트를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3b는 도 3a의 평면도.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 개략적으로 도시한 사시도.
도 4b는 도 4a의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5a ~ 5d는 도광판의 하부면에 형성되는 타각패턴의 다양한 모습을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 모듈화된 도 2를 개략적으로 도시한 단면도.
도 7a는 일반적인 액정표시장치의 시야각에 따른 휘도 분포를 측정한 시뮬레이션결과.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 시야각에 따른 휘도 분포를 측정한 시뮬레이션결과.
도 8은 도 7a와 도 7b를 그래프로 나타낸 비교데이터.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 분해사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120), 그리고 가이드패널(130), 커버버툼(150), 탑커버(140)로 구성된다.
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 제 1 및 제 2 편광판(119a, 119b, 도 6 참조)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 서로 마주보는 양측 가장자리를 따라 배열되는 제 1 및 제 2 LED 어셈블리(129a, 129b)와 백색 또는 은색의 반사판(125)과, 이러한 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(210) 그리고 이의 상부로 개재되는 광학시트(220)를 포함한다.
앞서 말한 제 1 및 제 2 LED 어셈블리(129a, 129b)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 도광판(210)의 서로 마주보는 제 1 및 제 2 입광면(211a, 211b)과 대면하도록 도광판(210)의 양측에 위치하며, 이러한 제 1 및 제 2 LED 어셈블리(129a, 129b)는 각각 다수개의 LED(127)와, 다수개의 LED(127)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(128)를 포함한다.　
이때, 다수의 LED(127)는 RGB의 색을 모두 발하거나 백색을 발하는 LED칩(미도시)을 포함하여, 도광판(210)의 입광면(211a, 211b)을 향하는 전방으로 백색광을 발한다. 또한, 다수의 LED(127)는 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 빛을 발하며, 이러한 다수개의 RGB LED(127)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수도 있다.
그리고, 제 1 및 제 2 LED어셈블리(129a, 129b)로부터 발광된 광이 입사되는 도광판(210)은 여러번의 전반사에 의해 도광판(210) 내를 진행하면서 도광판(210)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(210)은 광이 출광되는 상부면(211c)에 렌티큘러 렌즈(213)가 형성되며, 도광판(210)의 하부면(211d)에는 타각패턴(215, 도 4b 참조)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 도광판(210) 상부에 위치하는 광학시트(220)는 집광시트(240)와 DBEF(dual brightness enhancement film)라 불리는 반사형 편광필름(230) 등 각종 기능성 시트가 포함될 수 있는데, 도광판(210)을 통과한 광은 광학시트(220)를 통과하는 과정에서 균일한 면광원으로 가공되어 액정패널(110)로 입사되게 된다.
여기서 광학시트(220)는 광을 확산시키기 위한 확산기능이 구비되지 않는 것을 특징으로 한다.
그리고, 집광시트(240)는 -10도 또는 +10도의 편향각(bias angle)을 갖도록 형성된다.
즉, 본 발명의 액정표시장치는 제 1 및 제 2 LED어셈블리(129a, 129b)를 도광판(210)의 서로 마주보는 제 1 및 제 2 입광면(211a, 211b)과 대면하도록 위치시키고, 상부면(211c)에 렌티큘러 렌즈(213)를 형성하고 하부면(211d)에는 타각패턴(215, 도 4b 참조)이 형성된 도광판(210)의 상부로 -10도 또는 +10도의 편향각(bias angle)을 갖는 집광시트(240)를 포함하며 확산기능이 구비되지 않은 광학시트(220)를 위치하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명의 액정표시장치는 고휘도를 구현할 수 있으며, 좌, 우측 시야각에서 휘도가 향상되어, 균일한 고휘도를 갖는 액정표시장치를 제공할 수 있다. 또한, 공정비용을 절감할 수 있으며, 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.
이에 대해 추후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도광판(210)의 하부에 위치하는 반사판(125)은 도광판(210)의 하부면(211d)을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시키게 된다.
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 수평면(151)과 이의 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부(153)로 이루어진다.
그리고, 이러한 커버버툼(150) 상에 안착되며 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(120)의 가장자리를 두르는 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.
이때 상술한 구조의 액정표시장치는 최근 요구되어지고 있는 경량 및 박형의 액정표시장치를 구현하기 위하여, 탑커버(140)와 커버버툼(150)을 삭제할 수 있다. 탑커버(140)와 커버버툼(150) 삭제를 통해 액정표시장치의 경량 및 박형이 가능하며, 공정을 단순화할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 금속재질로 구성되는 탑커버(140)와 커버버툼(150)의 삭제로 인하여, 공정비용을 절감할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 제 1 및 제 2 LED어셈블리(129a, 129b)를 도광판(210)의 서로 마주보는 제 1 및 제 2 입광면(211a, 211b)과 대면하도록 위치시키고, 상부면(211c)에 렌티큘러 렌즈를 형성하고 하부면(211d)에는 타각패턴(215, 도 4b 참조)이 형성된 도광판(210)의 상부로 -10도 또는 +10도의 편향각(bias angle)을 갖는 집광시트(240)를 포함하며 확산기능이 구비되지 않은 광학시트(220)를 위치시킴으로써, 고휘도를 구현할 수 있으면서도 좌, 우측 시야각에서 휘도가 향상되어, 균일한 고휘도를 갖는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
특히, 광학시트(2201) 수를 최소화하면서도 고휘도의 면광원을 액정패널(110)로 제공할 수 있어, 공정비용을 절감할 수 있으며, 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 집광시트를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3b는 도 3a의 평면도이다.
도시한 바와 같이, 집광시트(240)는 도광판(도 2의 210) 또는 반사형 편광필름(도 2의 230)을 통과한 광을 집광하여 액정패널(도 2의 110)로 고휘도의 균일한 면광원을 입사시키게 되는데, 집광시트(240)는 프리즘산(241)이 형성되어 고휘도의 광을 액정패널(도 2의 110) 방향으로 집광하게 된다.
이때, 집광시트(240)는 편향각(bias angle)이 -10도 또는 +10도를 갖도록 형성된다.
여기서, 편향각이란 광이 집광시트(240)를 통과한 후 실제로 생긴 전체각의 편향을 의미하는 것으로, 입사 광과 반사광 사이의 각을 가리킨다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 집광시트(240)는 제 1 LED 어셈블리(도 2의 129a)에 대응되는 일 가장자리와 제 2 LED어셈블리(도 2의 129b)에 대응되는 타 가장자리를 가로지르는 방향을 따라 인접 배열됨으로써 횡단면으로 산과 골이 반복되는 다수개의 프리즘산(241)이 돌출 배열된다.
이때, 프리즘산(241)이 가로질러 형성된 일 가장자리로부터 타 가장자리까지를 최단거리로 가로지르는 가상선(CL)을 기준으로, 프리즘산(241)이 -10도 또는 +10도의 각을 갖도록 기울어져 일 가장자리로부터 타 가장자리를 가로질러 형성된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 집광시트(240)를 투과하는 광은 전체적으로 -10도 또는 +10도 편향되어 집광되게 된다.
이러한 집광시트(240)는 확산기능이 구비되지 않은 광학시트(도 2의 220)에 포함되어, 도광판(도 2의 210)의 제 1 및 제 2 입광면(도 2의 211a, 211b)과 대면하도록 위치하는 제 1 및 제 2 LED어셈블리(도 2의 129a, 129b)와, 상부면(도 2의 211c)에 렌티큘러 렌즈(도 2의 213)가 형성되고 하부면(도 2의 211d)에는 타각패턴(215, 도 4b 참조)이 형성된 도광판(도 2의 210)과 함께 액정표시장치의 고휘도를 구현하는 역할을 하게 되며, 또한 좌, 우측 시야각에서 휘도가 향상되어, 균일한 고휘도를 갖는 액정표시장치를 제공할 수 있도록 한다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4b는 도 4a의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
그리고, 도 5a ~ 5d는 도광판의 하부면에 형성되는 타각패턴의 다양한 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 도광판(210)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(210)은 제 1 LED 어셈블리(도 2의 129a)와 대응되는 제 1 입광면(211a)과 이에 대응되는 반대측의 제 2 LED 어셈블리(도 2의 129b)와 대응되는 제 2 입광면(211b) 그리고 제 1 및 제 2 입광면(211a, 211b)을 연결하며 빛이 출사되는 상부면(211c) 및 반사판(도 2의 125)과 대면된 하부면(211d) 그리고 서로 마주보는 양 측면(211e, 211f)으로 이루어진다.
그리고, 도광판(210)의 상부면(211c)에는, 도광판(210)의 제 1 및 제 2 입광면(211a, 211b)을 가로지르는 방향을 따라 인접 배열됨으로써 횡단면으로 산과 골이 반복되는 다수개의 렌티큘러 렌즈(213)가 상부면(211c)으로부터 돌출 배열된다.
이때, 각각의 렌티큘러 렌즈(213)는 단면이 반구형 또는 반타원형으로 이루어진다.
이러한 렌티큘러 렌즈(213)는 도광판(210)과 도광판(210) 상부에 위치하는 광학시트(도 2의 220)와의 wet-out 현상이 발생하는 것을 방지하는 역할을 하게 되는데, 여기서, wet-out 현상이란 두개의 표면이 서로 광학적으로 접촉하여 접촉 부분이 화질 상에서 시인되는 현상을 말한다.
이는 특히 고온고습 조건에서 액정표시장치 모듈 내부에 습기가 침투할 때 더욱 잘 시인되는 경향이 있다.
이에, 관찰자가 스크린 화상이 얼룩덜룩하며 수시로 변화하는 외관을 갖는 것으로 인식하게 되는데, 본 발명의 액정표시장치는 도광판(210)의 상부면(211c)에 렌티큘러 렌즈(213)를 형성함으로써, 도광판(210)의 상부면(211c)과 도광판(210) 상부에 위치하는 광학시트(도 2의 220)와 접촉하는 표면적이 증가하는 것을 방지하게 됨으로써, wet-out 현상이 발생하는 것을 방지하게 된다.
또한, 이와 같이 도광판(210)의 상부면(211c)에 렌티큘러 렌즈(213)를 형성함으로써, 도광판(210) 내부로 입사되는 광을 보다 많이 도광판(210)의 상부면(211c)을 통해 출사되도록 한다.
그리고, 도광판(210)의 하부면(211d)에는 액정패널(도 2의 110)로 균일한 면광원을 공급하기 위한 타각패턴(215)이 형성되어 있다.
타각패턴(215)은 도광판(210)의 하부면(211d)에 양각형상으로 다수개가 일정간격 이격되어 분포 배치되는데, 이때 타각패턴(215)의 사이즈(S) 대 높이(H)의 비는 0.1 ~ 1.9의 범위를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 타각패턴(215)은 40 ~ 60㎛의 사이즈(S)로 형성될 수 있는데, 이때 타각패턴(215)의 높이(H)는 4 ~ 6㎛를 갖도록 형성된다.
이러한 타각패턴(215)은 타각패턴(215)을 양각형상으로 형성함에 따라, 타각패턴(215)을 형성하는 과정에서 타각패턴(215)의 주변으로 버(burr)가 발생되지 않게 된다.
버(burr)가 발생되지 않음으로써, 도광판(210)의 내부로 입사된 광이 하부면(211d)에 형성된 타각패턴(215)에 의해 도광판(210) 내에서 전반사되는 과정에서, 광이 버(burr)에 의해 산란되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 보다 많은 양의 광이 도광판(210)의 상부면(211c)을 향해 출사되도록 할 수 있다.
이러한 타각패턴(215)은 도 5a의 피라미드 타입이나, 도 5b의 프리즘타입 그리고 도 5c의 원뿔기둥(corn) 타입이나, 도 5d에 도시한 바와 같이 반구 또는 반타원형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
이러한 도광판(210)으로 입사된 광은 도광판(210) 내에서 전반사되어 고르게 퍼져가는 과정에서 하부면(211d)에 형성된 타각패턴(215)에 의해 출사각이 제어되어 도광판(210)의 상부면(211c)으로 출사하게 된다. 이때, 광이 출사각이 제어됨으로써 많은 양의 광이 도광판(210)의 상부면(211c)을 향해 출사되도록 할 수 있다.
또한, 타각패턴(215)에 버(burr)가 형성되지 않으므로, 버(burr)에 의해 광이 산란되는 것을 방지할 수 있어, 이를 통해서도 많은 양의 광을 상부면(211c)을 향해 출사되도록 할 수 있다.
이때, 상부면(211c)을 향해 출사되는 광은 도광판(210)의 상부면(211c)에 형성된 렌티큘러 렌즈(213)에 의해 보다 많은 양의 광이 도광판(210)의 상부면(211c)으로 출사되게 되며, 도광판(210)은 렌티큘러 렌즈(213)에 의해 wet-out 현상이 방지됨에 따라 wet-out 현상에 의해 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 이와 같이 도광판(210)의 상부면(211c)으로 출사되는 광은 반사형 편광필름(도 2의 230)에 의해 일부 광은 투과시며 나머지 광은 반사되는데, 반사된 광은 도광판(210) 및 반사판(도 2의 125)에 의해 산란광으로 재생되며, 이렇게 재생된 산란광 중 일부 광은 다시 반사형 편광필름(도 2의 230)을 투과하고 나머지 광은 또 다시 반사됨으로써, 빛의 재생이 끊임없이 반복되게 된다. 그 결과 광손실을 최소화 할 수 있다.
그리고, 이와 같이 반사형 편광필름(도 2의 230)을 투과한 광은 집광시트(도 2의 240)에 의해 집광되어 고휘도의 면광원으로 가공되어 액정패널(도 2의 110)로 제공되게 된다.
이때, 본 발명의 액정표시장치의 광학시트(도 2의 220)가 확산기능을 갖지 않음으로써, 도광판(210)을 통해 출사각이 제어된 광이 광학시트(도 2의 220)를 통과하면서 집광되어 액정패널(도 2의 110)로 제공됨으로써, 고휘도의 면광원을 구현할 수 있게 된다.
도 6은 모듈화된 도 2를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 반사판(125)과, 도광판(210)과, 도광판(210)의 양 입광 면(211a, 211b)에 구비되며 LED(127)와 PCB(128)로 이루어지는 제 1 및 제 2 LED 어셈블리(129a, 129b)와 도광판(210) 상부에 광학시트(220)들이 적층되어 백라이트 유닛(도 2의 120)을 이루게 된다.
그리고 이러한 백라이트 유닛(도 2의 120)의 상부에 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과 이의 사이에 액정층(미도시)이 개재되는 액정패널(110)이 위치하며, 제 1 제 2 기판(112, 114)의 각각 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(119a, 119b)이 부착된다.
백라이트 유닛(도 2의 120)과 액정패널(110)은 서포트메인(130)에 의해 가장자리가 둘러지며, 이의 배면으로 커버버툼(150)이 결합되며 액정패널(110)의 상면 가장자리 및 측면을 두르는 탑커버(140)가 서포트메인(130) 및 커버버툼(150)에 결합되어 있다.
이때, 도광판(210)의 상부면(211c)에는 렌티큘러 렌즈(213)이 형성되며, 도광판(210)의 하부면(211d)에는 다수개의 타각패턴(215)이 일정간격 이격되어 분포 배치된다.
그리고, 도광판(210)의 상부에 위치하는 광학시트(220)는 확산기능이 구비되지 않으며 반사형 편광필름(230)과 편향각이 -10도 또는 +10도를 갖는 집광시트(240)로 이루어진다.
따라서, 본 발명의 액정표시장치는 상부면(211c)에 렌티큘러 렌즈(213)가 형성되고 하부면(211d)에는 타각패턴(215)이 형성된 도광판(210)의 제 1 및 제 2 입광면(211a, 211b)과 대면하도록 제 1 및 제 2 LED어셈블리(129a, 129b)를 위치하고, 도광판(210)의 상부로 확산기능이 구비되지 않으며 편향각이 -10도 또는 +10도를 갖는 집광시트(240)를 포함하는 광학시트(220)를 위치시킴으로써, 고휘도를 구현할 수 있으면서도 좌, 우측 시야각에서 휘도가 향상되어, 균일한 고휘도를 갖는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
특히, 광학시트(220) 수를 최소화하면서도 고휘도의 면광원을 액정패널(110)로 제공할 수 있어, 공정비용을 절감할 수 있으며, 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.
도 7a는 일반적인 액정표시장치의 시야각에 따른 휘도 분포를 측정한 시뮬레이션결과이며, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 시야각에 따른 휘도 분포를 측정한 시뮬레이션결과이다.
또한, 도 8은 도 7a와 도 7b를 그래프로 나타낸 비교데이터이다.
도 7a와 도 8을 참조하면, 일반적인 액정표시장치(sample 1)는 중심부위 휘도가 높고 좌, 우측 시야각의 휘도는 낮게 측정되는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 중심부의 휘도가 높고, 좌, 우측 시야각에서의 휘도가 낮음으로써, 좌, 우측 시야각에서의 시인성이 감소되게 된다.
이에 반해, 도 7b와 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예(sample 2)와 같이 상부면(도 6의 211c)에 렌티큘러 렌즈(도 6의 213)가 형성되고 하부면(도 6의 211d)에는 타각패턴(도 6의 215)이 형성된 도광판(도 6의 210)의 제 1 및 제 2 입광면(도 6의 211a, 211b)과 대면하도록 제 1 및 제 2 LED어셈블리(도 6의 219a, 219b)를 위치하고, 도광판(도 6의 210)의 상부로 확산기능이 구비되지 않으며 편향각이 -10도 또는 +10도를 갖는 집광시트(도 6의 240)를 포함하는 광학시트(도 6의 220)를 위치시킴으로써, 좌, 우측 시야각에서의 휘도가 향상된 것을 확인할 수 있으며, 좌, 우측 시야각의 휘도가 중심부의 휘도와 유사한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 좌, 우측 시야각에서 휘도가 향상되어, 균일한 고휘도를 갖는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 액정표시장치는 광학시트(도 6의 220) 수를 최소화하면서도 고휘도의 면광원을 액정패널(도 6의 110)로 제공할 수 있어, 공정비용을 절감할 수 있으며, 공정의 효율성 또한 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
110 : 액정패널(112, 114 : 제 1 및 제 2 기판, 116 : 연성회로기판, 117 : 인쇄회로기판)
120 : 백라이트 유닛(125 : 반사판, 127 : LED, 128: PCB, 129a, 129b : 제 1 및 제 2 LED 어셈블리)
130 : 가이드패널
140 : 탑커버
150 : 커버버툼(151 : 수평면, 153 : 가장자리부)
210 : 도광판(211a, 211b : 제 1 및 제 2 입광면, 211c : 상부면, 211d : 하부면, 213 : 렌티큘러 렌즈)
220 : 광학시트
230 : 반사형 편광필름
240 : 집광시트

Claims (7)

  1. 반사판과;
    상기 반사판 상부에 위치하며, 상부면에 렌티큘러 렌즈가 형성되며, 하부면에는 타각패턴이 형성된 도광판과;
    상기 도광판의 제 1 및 제 2 입광면을 따라 배열되는 제 1 및 제 2 LED어셈블리와;
    상기 도광판 상부에 위치하며, 편향각(bias angle)이 -10도 또는 +10도인 집광시트를 포함하는 광학시트와;
    상기 광학시트 상부에 위치하는 액정패널
    을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판은 빛이 입사되는 상기 제 1 및 제 2 입광면과, 빛이 출사되는 상기 상부면 및 상기 반사판과 대면된 상기 하부면 그리고 서로 마주보는 양 측면으로 구비되며, 상기 렌티큘러 렌즈는 상기 제 1 입광면으로부터 상기 제 2 입광면을 가로지르는 산과 골이 반복된 형태인 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 타각패턴은 양각패턴으로, 사이즈 대 높이의 비가 0.1 ~ 1.9인 액정표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 타각패턴은 피라미드 타입, 프리즘타입, 원뿔기둥(corn) 타입 그리고 반구 또는 반타원형 타입중 선택된 하나로 이루어지는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광시트는 프리즘산을 포함하며, 상기 프리즘산은 상기 제 1 입광면에 대응되는 일 가장자리로부터 상기 제 2 입광면에 대응되는 타 가장자리까지를 최단거리로 가로지르는 가상선을 기준으로 -10도 또는 +10도 의 각을 갖도록 기울어져 형성되는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학시트는 반사형 편광필름을 포함하는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정패널의 가장자리를 두르는 가이드패널과 상기 가이드패널의 배면과 밀착되어 구성되는 커버버툼 그리고 상기 액정패널 가장자리를 테두리하며 상기 가이드패널 및 커버버툼에 조립 결합되는 탑커버를 포함하는 액정표시장치.







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