KR20050100930A

KR20050100930A - 광의 방사 특성을 개선한 액정표시장치

Info

Publication number: KR20050100930A
Application number: KR1020040026159A
Authority: KR
Inventors: 이종서; 강석환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2005-10-20

Abstract

본 발명은 도광판의 형상을 변형하여 광의 방사 특성을 개선한 액정표시장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명의 액정표시장치는, 화상이 표시되는 액정표시패널 어셈블리 및 액정표시패널 어셈블리에 광을 공급하는 하나 이상의 발광 다이오드LED)와 광을 가이드하는 도광판을 구비한 백라이트 어셈블리를 포함하고, 발광 다이오드로부터 방출된 광이 도광판의 일측면에 형성된 광입사부로 입사되며, 광에 대응하는 다수의 돌출부가 광입사부에 형성되어 있다. 이러한 본 발명을 통하여 광을 여러 각도로 굴절시켜 암부 영역을 최소화하는 동시에 액정표시패널 전체에 걸쳐 균일한 광을 공급할 수 있다.

Description

광의 방사 특성을 개선한 액정표시장치 {A LIQUID CRYSTAL DISPLAY PROVIDED WITH AN IMPROVED CAPABILITY FOR RADIATING BEAMS}

본 발명은 광의 방사 특성을 개선한 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도광판의 형상을 변형하여 광의 방사 특성을 개선한 액정표시장치에 관한 것이다.

근래 들어오면서 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술을 중심으로 하여, 소형 및 경량화되면서 성능이 더욱 향상된 평판표시장치의 수요가 폭발적으로 늘어나고 있다.

이러한 평판표시장치 중에서 근래에 각광받고 있는 액정표시장치(liquid crystal display, LCD)는 소형화, 경량화 및 저전력 소비화 등의 이점을 가지고 있어서 기존의 브라운관(CRT, cathode ray tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로서 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치가 필요한 거의 모든 정보처리기기에 장착되어 사용되고 있다.

일반적인 액정표시장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로서 액정셀에 의한 광의 변조를 이용하여 정보를 표시하는 디스플레이 장치이다.

액정표시장치의 액정표시패널은 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이므로, 액정표시패널 하부에서 액정표시패널에 광을 제공하는 백라이트를 구비하고 있다. 휴대폰 등의 모바일 제품에 사용되는 소형 액정표시패널의 경우, 공간 제약상 소형 발광 다이오드(light emitting diode, LED)를 백라이트로 사용한다. 발광 다이오드는 반도체 소자이므로 수명이 길고, 점등 속도가 빠를 뿐만 아니라 소비전력이 적고 내충격성에 강하며 소형화 및 박막화에 적합한 이점이 있어서, 점차적으로 중소형 LCD 제품에 사용되는 램프를 대체하기 위한 수단으로도 개발되고 있다.

그러나 발광 다이오드는 소자 자체의 특성상 광의 방출 각도에 한계가 있어서 발광 다이오드로부터 전방향으로 광이 방출되지 못하는 단점이 있다. 특히, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 3가지 발광 다이오드를 사용하는 LCD 제품의 경우, 광의 방출 각도 한계로 인하여 발광 다이오드의 사이마다 발광 다이오드 근처에 암부(hot spot)가 형성되어 LCD 제품의 디스플레이 특성을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 다이오드로부터 방출되는 광을 가이드하는 도광판의 형상을 변형하여 광의 방사 특성을 개선하고자 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 화상이 표시되는 액정표시패널 어셈블리, 및 액정표시패널 어셈블리에 광을 공급하는 하나 이상의 발광 다이오드와 광을 가이드하는 도광판을 구비한 백라이트 어셈블리(backlight assembly)를 포함하고, 발광 다이오드로부터 방출된 광이 도광판의 일측면에 형성된 광입사부로 입사되며, 광에 대응하는 다수의 돌출부가 광입사부에 형성되어 있다.

여기서, 광입사부는 전체적으로 오목한 형태로 도광판에 형성되고, 발광 다이오드의 프런트 엔드(front end)가 광입사부내로 돌출되는 것이 바람직하다.

또한, 광입사부는, 발광 다이오드의 프런트 엔드와 전면에서 대향하는 대향면과, 대향면의 양측에서 대향면과 이어진 측면으로 형성되고, 측면은 광입사부의 가운데 방향으로 돌출한 노치(notch) 형태로 형성될 수 있다.

그리고 광입사부는, 발광 다이오드의 프런트 엔드와 전면에서 대향하는 대향면과 대향면의 양측에서 대향면과 이어진 측면으로 형성되고, 측면간의 폭은 대향면에 가까워질수록 좁아질 수 있다.

또한, 광입사부는 호 형태로 형성될 수 있다.

그리고 발광 다이오드는 다수 배열되어 어레이(array)로 형성될 수 있다.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 통하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 이러한 본 발명의 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도로서, 휴대폰 등의 모바일용 LCD 제품에 사용되는 액정표시장치를 예시한 도면이다.

도 1에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 크게는 광을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리(20)와 광을 공급받아 화상이 표시되는 액정표시패널 어셈블리(70)로 이루어진다. 이외에, 이들을 고정 지지하기 위한 탑 섀시(60), 몰드 프레임(22) 및 바텀 섀시(28)를 구비한다. 도 1에 도시한 백라이트 어셈블리(20)는 액정표시패널 어셈블리(70)에 광을 공급하여 가이드하고, 백라이트 어셈블리(20)상에 위치하는 액정표시패널 어셈블리(70)는 화상이 표시되는 액정표시패널(75)을 제어한다.

액정표시패널 어셈블리(70)는 액정표시패널(75), 집적회로칩(integrated circuit chip, IC chip)(77) 및 연성회로기판(flexible printed circuit board, FPC)(79)으로 이루어진다.

액정표시패널(75)은 다수의 TFT(thin film transistor, 박막 트랜지스터)로 이루어진 TFT 기판(73)과 TFT 기판(73) 상부에 위치하는 컬러필터기판(71) 및 이들 기판사이에 주입되는 액정(미도시)으로 이루어진다. 집적회로칩(77)은 TFT 기판(73)상에 실장되어 액정표시패널(75)을 제어한다.

TFT 기판(73)은 매트릭스상의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 투명한 유리 기판이며, 소스 단자에는 데이터 라인이 연결되고, 게이트 단자에는 게이트 라인이 연결되어 있다. 그리고 드레인 단자에는 도전성 재질로서 투명한 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)로 이루어진 화소 전극이 형성된다.

전술한 액정표시패널(75)의 데이터 라인 및 게이트 라인은 연성회로기판(79)에 연결되어 연성회로기판(79)으로부터 전기적인 신호를 입력하면 TFT의 소스 단자와 게이트 단자에 전기적인 신호가 입력되고, 이들 전기적인 신호의 입력에 따라 TFT는 턴 온 또는 턴 오프되어 화소 형성에 필요한 전기적인 신호가 드레인 단자로 출력된다. 연성회로기판(79)은 액정표시패널(75)의 외부로부터 영상신호를 입력받아 액정표시패널(75)의 데이터 라인과 게이트 라인에 각각 구동신호를 인가한다.

한편, TFT 기판(73)에 대향하여 그 위에 컬러필터기판(71)이 배치되어 있다. 컬러필터기판(71)은 광이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 색화소인 RGB 화소가 박막 공정에 의해 형성된 기판으로, 전면에 ITO로 이루어진 공통 전극이 도포되어 있다. TFT의 게이트 단자 및 소스 단자에 전원이 인가되어 박막 트랜지스터가 턴온되면, 화소 전극과 컬러 필터 기판의 공통 전극사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 TFT 기판(71)과 컬러필터기판(73)사이에 주입된 액정의 배열각이 변화되고 변화된 배열각에 따라서 광투과도가 변경되어 원하는 화소를 얻게 된다.

연성회로기판(79)은 액정표시장치(100)를 구동하기 위한 신호인 데이터 신호, 게이트 구동 신호, 그리고 이들 신호들을 적절한 시기에 인가하기 위한 복수의 타이밍 신호들을 발생시키고, 게이트 구동 신호 및 데이터 구동 신호를 액정표시패널(75)의 게이트 라인 및 데이터 라인에 각각 인가한다.

액정표시패널 어셈블리(70)의 하부에는 액정표시패널 어셈블리(70)에 균일한 광을 제공하기 위한 백라이트 어셈블리(20)가 구비되어 바텀섀시(28)상에 수납되어 있다.

몰드 프레임(22)에 고정되며 액정표시패널 어셈블리(70)에 광을 공급하는 하나 이상의 발광 다이오드(12), 발광 다이오드(12)에 전원을 공급하는 기판(14), 발광 다이오드(12)로부터 방출되는 광을 가이드하여 액정표시패널 어셈블리(70)로 공급하는 도광판(10), 도광판(10)의 하부 전면에 위치하여 광을 반사시키는 반사시트(26), 그리고 발광 다이오드(12)로부터의 광의 휘도 특성을 확보하여 액정표시패널 어셈블리(70)로 제공하기 위한 광학시트류(24)를 구비한다.

도 1에는 도시하지 않았지만, 바텀섀시(28)의 배면에는 전원공급용 PCB인 인버터 보드와 신호변환용 PCB를 설치한다. 인버터 보드는 외부 전원을 일정한 전압 레벨로 변압하여 발광 다이오드(12)에 제공하고, 신호변환용 PCB는 연성회로기판 (79)과 접속하여 아날로그 데이터 신호를 디지털 데이터 신호로 변환하여 액정표시패널(75)에 제공한다.

액정표시패널 어셈블리(70)상에는 연성회로기판(79)을 몰드 프레임(22)의 외부로 절곡시키면서 액정표시패널 어셈블리(70)가 바텀 섀시(28)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 탑 섀시(60)를 구비한다. 도 1에는 도시하지는 않았지만, 탑 섀시(60)의 상부와 바텀 섀시(28)의 하부에는 각각 전면 케이스 및 배면 케이스가 위치하여 이들의 결합으로 액정표시장치(100)를 이룬다.

본 발명의 제1 실시예에서는 도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 도광판(10)의 일측면에 전체적으로 오목한 형태의 광입사부(102)가 형성되어 있으며, 발광 다이오드(12)로부터 방출된 광은 광입사부(102)를 통하여 입사된다. 광입사부(102)를 전체적으로 오목한 형태로 형성하여 발광 다이오드(12)와의 간격을 좁게 만든다. 이에 따라 공간에 따른 광의 손실이 줄어들어 광의 휘도 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1의 도광판(10)에는 광입사부(102)를 3개 형성한 것으로 도시하였으나, 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다수의 발광 다이오드를 필요로 하는 LCD 제품의 경우, 이에 대응하여 도광판에 다수의 광입사부를 형성할 수도 있다.

도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 광입사부(102)에는 발광 다이오드(12)로부터 방출된 광에 대응하는 다수의 돌출부(104)가 엠보싱(embossing) 형태로 형성되어 있다. 발광 다이오드(12)로부터 방출된 광은 돌출부(104)로 인하여 여러 각도로 굴절된다. 따라서, 발광 다이오드(104)의 광방출 각도 한계로 인하여 광이 도달하지 못하던 발광 다이오드(104) 사이의 암부까지 광을 가이드할 수 있어서 액정표시패널 전체에 걸쳐 균일한 광을 공급할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 배면 사시도로서, 도 1에 도시한 액정표시장치를 결합한 후 Y축을 축으로 하여 180°회전하여 도시한 도면이다. 도 2에서는 도광판(10)의 형상에 대한 설명을 위하여 편의상 도 1의 반사 시트(26) 및 바텀 섀시(28)의 도시는 생략한다. 또한, 이하에서는 도광판에 대한 발광 다이오드의 최인접부를 프런트 엔드(front end, 전위부)라고 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는 발광 다이오드(12)의 프런트 엔드(front end)(122)가 광입사부(102)내로 돌출되어 있다. 본 발명에서는 이러한 방법을 통하여 발광 다이오드(12)와 도광판(10)의 거리를 최대한 가깝게 하여 양자간의 공간을 대폭 줄임으로써 발광 다이오드(12)로부터 방출되는 광의 굴절률차를 최소화하며, 이에 따라 휘도의 손실도 최소화할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 광입사부(102)는, 발광 다이오드(12)의 프런트 엔드(122)와 전면에서 대향하는 대향면(106)과, 대향면(106)의 양측에서 대향면(106)과 이어진 측면(108)으로 형성된다. 여기서, 측면(108)은 광입사부(102)의 가운데 방향으로 돌출한 노치(notch) 형태로 형성된다. 이와 같은 광입사부(102)의 구조를 통하여 광을 여러 각도로 굴절시키므로 암부 발생 영역을 최소화할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치(300)의 배면 사시도로서, 도광판(30)의 일측면에 형성된 광입사부(302)의 형태를 제외하고는 본 발명의 제1 실시예와 동일하다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하며, 본 발명의 제1 실시예와 상이한 도광판(30)을 위주로 하여 설명한다.

도 3에서 도광판(30)의 일측면에 형성된 광입사부(302)는 발광 다이오드(12)의 프런트 엔드(122)와 전면에서 대향하는 대향면(306)과, 대향면(306)의 양측에서 대향면(306)과 이어진 측면(308)으로 형성되고, 측면(308)간의 폭은 대향면(306)에 가까워질수록 좁아진다. 광입사부(302)를 형성하는 대향면(306)과 측면(308)에는 다수의 돌출부(304)가 엠보싱 형태로 형성되어 있다.

광입사부(302)에서는 측면(308)간의 폭이 대향면(306)에 가까워질수록 좁아지는 형태로 형성되므로, 발광 다이오드(12)로부터 방출되는 광을 좀더 여러 가지 각도로 굴절시켜 발광 다이오드(12) 사이에 나타나는 암부 발생 영역을 최소화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치(400)의 배면 사시도로서, 도광판(40)의 일측면에 형성된 광입사부(402)의 형태를 제외하고는 본 발명의 제1 실시예와 동일하다. 따라서 본 발명의 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하며, 본 발명의 제1 실시예와 상이한 도광판(40)을 위주로 하여 설명한다.

도 4에서 광입사부(402)는 호 형태로 형성되며, 발광 다이오드(12)로부터 방출되는 광에 대응하여 다수의 돌출부(404)가 형성되어 있다. 이와 같은 구조는 발광 다이오드(12)로부터 방출되는 광을 여러 가지 각도로 쉽게 굴절시킬 수 있을 뿐만 아니라 도광판(40)에 광입사부를 형성시 그 제작 공정이 용이하다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치(500)의 분해 사시도로서, 노트북 등의 중소형 LCD 제품에 본 발명을 적용한 예를 나타내며 기본적인 구조는 본 발명의 제1 실시예와 동일하다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하며, 본 발명의 제1 실시예와 상이한 부분을 위주로 설명한다. 도 5에 도시한 액정표시장치의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 액정표시장치를 다른 구조로 변형할 수도 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치(500)는 화상이 표시되는 액정표시패널(95)을 포함하며, 액정표시패널(95)의 게이트 라인과 데이터 라인은 각각 별도의 PCB 및 TCP를 통하여 연결되어 있다. 데이터 라인 및 게이트 라인은 데이터 TCP(99) 및 게이트 TCP(97)를 통하여 각각 데이터 PCB(printed circuit board, 인쇄회로기판)(96) 및 게이트 PCB(94)와 전기적으로 연결되어 구동 신호 및 타이밍 신호 등을 전송받는다. 발광 다이오드(12)를 포함하는 백라이트 어셈블리는 바텀 섀시(58)에 수납되어 몰드 프레임(59)에 고정된다. 액정표시패널(95)의 가장자리는 탑섀시(65)로 둘러싸 결합하여 보호한다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치(500)는 기판(54)상에 다수의 발광 다이오드(12)를 부착한 다음, 미들 몰드 프레임(middle mold frame)(55)에 고정하여 어레이 형태로 형성할 수 있다. 중대형 LCD 제품은 화상표시면적이 넓으므로, 표시품질을 향상시키기 위해 어레이 형태로 배열된 다수의 발광 다이오드(12)를 사용하는 것이 적합하다. 그리고 고휘도를 얻기 위하여 도 5의 확대원으로 도시한 바와 같이 도광판(50)의 일측면에 전체적으로 오목한 광입사부(502)를 형성하고 여기에 다수의 돌출부(504)를 형성하는 것이 바람직하다. 도 5의 광입사부(502)는 Y축 방향으로 향해 있지만, 내부 형상의 설명을 위하여 도 5의 확대원에서는 이를 시계 방향으로 90°회전하여 광입사부(502)가 X축 방향으로 향하는 것으로 도시하였다.

도 5에 도시한 본 발명의 제4 실시예에서 도광판(50)에 형성한 광입사부(502)의 형태는 본 발명의 제1 실시예에서의 도광판(10)(도 1 및 도 2에 도시)에 형성한 광입사부(102)(도 1 및 도 2에 도시)의 형태와 동일하다. 도시하지는 않았지만, 광입사부(502)는 본 발명의 제2 실시예의 광입사부 및 본 발명의 제3 실시예의 광입사부로도 변형할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 도광판의 일측면에 형성한 광입사부에, 광에 대응하는 다수의 돌출부를 형성하여 광을 여러 각도로 굴절시켜 발광 다이오드 사이에 존재하는 암부까지 광을 가이드함으로써 액정표시패널 전체에 걸쳐 균일한 광을 공급할 수 있다.

또한, 발광 다이오드의 프런트 엔드를 광입사부내로 돌출시켜 발광 다이오드와 도광판간의 거리를 최소화하여 방출되는 광의 굴절률차를 낮추어 휘도의 손실을 줄일 수 있다.

그리고 광입사부를 발광 다이오드에 대향하는 대향면과 이 양쪽에 이어진 측면으로 형성하고 그 측면을 노치 형태로 함으로써 여러 각도로 빛을 굴절시켜 암부 발생 영역을 최소화할 수 있다.

또한, 광입사부를 발광 다이오드에 대향하는 대향면과 이 양쪽에 이어진 측면으로 형성하고, 측면간의 폭을 대향면에 가까워질수록 좁게 형성하여 여러 각도로 빛을 굴절시켜 암부 발생 영역을 최소화할 수 있다.

그리고 발광 다이오드의 광입사부를 호 형태로 형성하여 여러 각도로 빛을 굴절시킴으로써 암부 발생 영역을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 발광 다이오드를 다수 배열하여 어레이를 형성할 수 있으므로 중소형 LCD 제품 적용에 용이한 이점이 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 배면 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 배면 사시도이다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시장치의 배면 사시도이다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.

Claims

화상이 표시되는 액정표시패널 어셈블리, 및

상기 액정표시패널 어셈블리에 광을 공급하는 하나 이상의 발광 다이오드(light emitting diode, LED)와 상기 광을 가이드하는 도광판을 구비한 백라이트 어셈블리(backlight assembly)

를 포함하고,

상기 발광 다이오드로부터 방출된 광이 상기 도광판의 일측면에 형성된 광입사부로 입사되며, 상기 광에 대응하는 다수의 돌출부가 상기 광입사부에 형성된 액정표시장치.
제1항에서,

상기 광입사부는 전체적으로 오목한 형태로 상기 도광판에 형성되고, 상기 발광 다이오드의 프런트 엔드(front end)가 상기 광입사부내로 돌출된 액정표시장치.
제2항에서,

상기 광입사부는, 상기 발광 다이오드의 프런트 엔드와 전면에서 대향하는 대향면과, 상기 대향면의 양측에서 상기 대향면과 이어진 측면으로 형성되고,

상기 측면은, 상기 광입사부의 가운데 방향으로 돌출한 노치(notch) 형태로 형성되는 액정표시장치.
제2항에서,

상기 광입사부는, 상기 발광 다이오드의 프런트 엔드와 전면에서 대향하는 대향면과, 상기 대향면의 양측에서 상기 대향면과 이어진 측면으로 형성되고,

상기 측면간의 폭은 상기 대향면에 가까워질수록 좁아지는 액정표시장치.
제2항에서,

상기 광입사부는 호 형태로 형성되는 액정표시장치.
제2항에서,

상기 발광 다이오드는 다수 배열되어 어레이(array)가 형성된 액정표시장치.