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KR20080010065A - 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치 Download PDF

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KR20080010065A
KR20080010065A KR1020060070045A KR20060070045A KR20080010065A KR 20080010065 A KR20080010065 A KR 20080010065A KR 1020060070045 A KR1020060070045 A KR 1020060070045A KR 20060070045 A KR20060070045 A KR 20060070045A KR 20080010065 A KR20080010065 A KR 20080010065A
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Abstract

광이 이용 효율을 향상시킬 수 있는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치가 개시되어 있다. 백라이트 어셈블리는 선광원 유닛, 도광판 및 반사형 편광판을 포함한다. 선광원 유닛은 점광원으로부터 발생된 광을 선광원 형태로 변환하여 출사한다. 도광판은 선광원 유닛의 측부에 배치되며, 선광원 유닛으로부터의 광을 액정표시패널 방향으로 가이드하여 출사한다. 반사형 편광판은 선광원 유닛과 도광판 사이에 배치되며, 선광원 유닛으로부터 출사되는 광을 단일 선편광으로 변환한다. 따라서, 반사형 편광판을 통해 도광판에 단일 선편광을 입사시킴으로써 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치{BACKLIGHT ASSEMBLY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치의 결합된 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 선광원 유닛을 구체적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 반사형 편광판의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 반사형 편광판의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 액정층을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 도광봉의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 2에 도시된 선광원 유닛의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 액정표시장치 200 : 백라이트 어셈블리
210 : 선광원 유닛 212 : 발광 다이오드
214 : 도광봉 216 : 광원 반사판
218 : 편광변환 필름 220 : 도광판
230 : 반사형 편광판 240 : 반사판
250 : 광학 시트 310 : 액정표시패널
320 : 구동 회로부
본 발명은 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 표시하는 평판표시장치의 하나로써, 다른 평판표시장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 구동전압 및 낮은 소비전력을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
액정표시장치는 영상을 표시하는 액정표시패널이 자체적으로 발광하지 못하는 비발광성 소자이기 때문에, 액정표시패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 어셈블리를 필요로 한다.
모니터 또는 노트북 등의 대형 액정표시장치에 사용되는 백라이트 어셈블리에는 광원으로써 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)가 주로 사용되고 있다. 최근에는 장수명 및 고색재현성 등의 장점을 갖는 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)를 사용하는 백라이트 어셈블리에 대한 개발이 진 행되고 있다.
그러나, 발광 다이오드는 선광원인 냉음극 형광램프와는 달리 점광원 형태를 가지므로, 면광원 행태로 변환하는 데 어려움이 있다. 특히, 발광 다이오드들을 도광판의 측면에 여러 개 배열한 구조에서는 발광 다이오드들의 위치에 따라 휘도 불균일이 시인되는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 점광원의 광을 선광원으로 변환함과 동시에, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 백라이트 어셈블리를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 백라이트 어셈블리를 갖는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 백라이트 어셈블리는 선광원 유닛, 도광판 및 반사형 편광판을 포함한다. 상기 선광원 유닛은 점광원으로부터 발생된 광을 선광원 형태로 변환하여 출사한다. 상기 도광판은 상기 선광원 유닛의 측부에 배치되며, 상기 선광원 유닛으로부터의 광을 액정표시패널 방향으로 가이드하여 출사한다. 상기 반사형 편광판은 상기 선광원 유닛과 상기 도광판 사이에 배치되며, 상기 선광원 유닛으로부터 출사되는 광을 단일 선편광으로 변환한다.
상기 선광원 유닛은 상기 반사형 편광판을 사이에 두고 상기 도광판의 입사면 측에 배치되는 도광봉, 상기 도광봉의 적어도 일 단부에 배치되어 광을 발생하는 적어도 하나의 발광 다이오드 및 상기 도광봉을 커버하고 상기 도광봉으로부터 의 광을 상기 도광판 방향으로 반사시키는 광원 반사판을 포함한다.
상기 반사형 편광판은 일 실시예로, 서로 직교하는 제1 및 제2 선편광 중에서 상기 제1 선편광은 투과시키고 상기 제2 선편광은 반사시킨다. 이를 위해, 상기 반사형 편광판은 굴절율이 서로 다른 얇은 필름이 반복적으로 적층된 다층 필름 구조를 갖는다.
상기 반사형 편광판은 다른 실시예로, 특정 파장 영역의 광은 반사시키고, 나머지 파장 영역의 광은 투과시키는 콜레스테릭 액정을 포함한다. 이때, 상기 반사형 편광판은 상기 콜레스테릭 액정을 투과한 원편광을 선편광으로 변환시키는 위상차 필름을 더 포함한다.
상기 선광원 유닛은 상기 광원 반사판의 내면에 배치되어 상기 반사형 편광판으로부터 반사되는 광의 편광 상태를 변환시키는 편광변환 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 도광봉은 길이 방향에 수직한 단면이 실질적으로 원 형상을 갖는다. 이와 달리, 상기 도광봉은 길이 방향에 수직한 단면이 실질적으로 사각형 구조를 가지면서 상기 도광판과 마주하는 대향면 및 상기 대향면의 반대면이 볼록 렌즈 형상을 가질 수 있다.
상기 도광판은 상기 선광원 유닛 및 반사형 편광판이 배치되는 입사면, 상기 입사면의 일변으로부터 연장되며 반사 패턴이 형성된 반사면 및 상기 입사면의 타변으로부터 연장되어 상기 반사면과 대향하는 출사면을 포함한다. 상기 반사 패턴은 상기 도광봉의 길이 방향과 평행한 방향으로 연장되는 그루브 형상을 가질 수 있다.
상기 백라이트 어셈블리는 상기 도광판의 반사면 측에 배치되는 반사판 및 상기 도광판의 출사면 측에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 액정표시장치는 광을 공급하는 백라이트 어셈블리, 및 상기 백라이트 어셈블리로부터 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하며 하면에 부착된 하부 편광판 및 상면에 부착된 상부 편광판을 갖는 액정표시패널을 포함한다. 상기 백라이트 어셈블리는 선광원 유닛, 도광판 및 반사형 편광판을 포함한다. 상기 선광원 유닛은 점광원으로부터 발생된 광을 선광원 형태로 변환하여 출사한다. 상기 도광판은 상기 선광원 유닛의 측부에 배치되며, 상기 선광원 유닛으로부터의 광을 액정표시패널 방향으로 가이드하여 출사한다. 상기 반사형 편광판은 상기 선광원 유닛과 상기 도광판 사이에 배치되며, 상기 선광원 유닛으로부터 출사되는 광을 단일 선편광으로 변환한다. 이때, 상기 반사형 편광판은 상기 하부 편광판의 편광축과 동일한 편광축을 갖는 것이 바람직하다.
이러한 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 따르면, 점광원의 광을 선광원으로 변환함으로써 휘도 불균일을 방지하고, 반사형 편광판을 통해 도광판에 단일 선편광을 입사시킴으로써 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이 며, 도 2는 도 1에 도시된 액정표시장치의 결합된 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는 광을 공급하는 백라이트 어셈블리(200) 및 백라이트 어셈블리(200)로부터 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 유닛(300)을 포함한다.
백라이트 어셈블리(200)는 점광원으로부터 발생된 광을 선광원 형태로 변환하여 출사하는 선광원 유닛(210), 선광원 유닛(210)으로부터의 광을 액정표시패널(310) 방향으로 가이드하는 도광판(220) 및 선광원 유닛(210)으로부터의 광을 단일 선편광으로 변환하는 반사형 편광판(230)을 포함한다.
선광원 유닛(210)은 점광원 형태로 광을 발생하는 발광 다이오드(212), 발광 다이오드(212)로부터의 광을 선광원 형태로 변환하여 도광판(220) 방향으로 출사하는 도광봉(214) 및 도광봉(214)을 커버하면서 도광봉(214) 및 반사형 편광판(230)으로부터의 광을 도광판(220) 방향으로 반사시키는 광원 반사판(216)을 포함한다. 선광원 유닛(210)은 발광 다이오드(212)로부터 발생된 점광원 형태의 광을 도광봉(214)을 통하여 선광원 형태로 변환하여 출사한다.
선광원 유닛(210)은 도광판(220)의 적어도 일 측부에 배치된다. 예를 들어, 선광원 유닛(210)은 노트북 등의 비교적 낮은 휘도가 요구되는 제품에서는 도광판(220)의 일 측부에만 배치되며, 모니터 등의 비교적 높은 휘도가 요구되는 제품에서는 도광판(220)의 서로 마주하는 양 측부에 각각 배치될 수 있다.
도광판(220)은 선광원 유닛(210)의 측부에 배치된다. 도광판(220)은 선광원 유닛(210)으로부터 공급되는 광을 가이드하여 액정표시패널(310) 방향으로 출사시 킨다. 도광판(220)은 선광원 유닛(210)으로부터 공급되는 선광원 형태의 광을 액정표시패널(310)의 면적에 대응되는 면광원 형태의 광으로 변환하여 출사시킨다.
도광판(220)은 선광원 유닛(210)이 양 측부에 배치된 경우, 전체적으로 동일한 두께를 갖는다. 이와 달리, 도광판(220)은 선광원 유닛(210)이 일 측부에만 배치된 경우, 선광원 유닛(210)으로부터 멀어질수록 두께가 감소되는 쐐기 형상을 가질 수 있다.
도광판(220)은 광의 가이드를 위하여 투명한 물질로 형성된다. 예를 들어, 도광판(220)은 투명한 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate : PMMA) 또는 폴리 카보네이트(Polycarbonate : PC) 재질로 형성된다.
반사형 편광판(230)은 선광원 유닛(210)과 도광판(220) 사이에 배치된다. 반사형 편광판(230)은 선광원 유닛(210)으로부터 출사되는 광을 단일 선편광으로 변환하여 출사시킨다.
반사형 편광판(230)은 선광원 유닛(210)으로부터 공급되는 무편광 상태의 광 중에서, 특정한 편광 상태의 광은 투과시키고, 다른 편광 상태의 광은 반사시킨다. 반사형 편광판(230)에 의해 반사된 광은 광원 반사판(216)에 의해 재반사되면서 무편광 상태의 광으로 변환되어 반사형 편광판(230)에 재입사된다. 이러한 일련의 과정을 반복하다보면, 결국, 선광원 유닛(210)으로부터 발생된 광의 대부분은 반사형 편광판(230)을 통해 단일의 선편광으로 변환되어 출사된다.
백라이트 어셈블리(200)는 도광판(220)의 하부 즉, 도광판(220)의 반사면(224) 측에 배치되는 반사판(240)을 더 포함할 수 있다. 반사판(240)은 도광 판(220)의 하부로 누설되는 광을 다시 도광판(220)으로 반사시켜 광의 이용 효율을 향상시킨다. 반사판(240)는 광 반사율이 높은 물질로 형성된다. 예를 들어, 반사판(240)는 백색의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate : PET) 또는 폴리 카보네이트(Polycarbonate : PC) 재질로 형성된다.
백라이트 어셈블리(200)는 도광판(220)의 상부 즉, 도광판(220)의 출사면(226) 측에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트(250)를 더 포함할 수 있다. 광학 시트(250)는 도광판(220)으로부터 상부 방향 즉, 액정표시패널(310) 방향으로 출사되는 광의 휘도 특성을 향상시킨다. 광학 시트(250)는 도광판(220)으로부터 출사되는 광을 확산시켜 휘도 균일도를 향상시키기 위한 확산 시트를 포함할 수 있다. 또한, 광학 시트(250)는 도광판(220)으로부터 출사되는 광을 정면 방향으로 집광시켜 광의 정면 휘도를 향상시키기 위한 프리즘 시트를 포함할 수 있다.
디스플레이 유닛(300)은 백라이트 어셈블리(200)로부터 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시패널(310) 및 액정표시패널(310)을 구동하기 위한 구동 회로부(320)를 포함한다.
액정표시패널(310)은 도광판(220) 및 광학 시트(250)의 상부에 배치된다. 액정표시패널(310)은 하부 기판(312), 하부 기판(312)과 대향하여 결합되는 상부 기판(314) 및 하부 기판(312)과 상부 기판(314) 사이에 개재된 액정층(313)을 포함한다.
하부 기판(312)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, TFT라 칭함)가 매트릭스 형태로 형성된 TFT 기판이다. 일 예로, 하부 기 판(312)은 광의 투과를 위하여 투명한 유리 재질로 형성된다. 상기 TFT들의 소오스 단자 및 게이트 단자에는 각각 데이터 라인 및 게이트 라인이 연결되고, 드레인 단자에는 투명한 도전성 재질로 이루어진 화소 전극이 연결된다.
상부 기판(314)은 색을 구현하기 위한 적색, 녹색 및 청색 컬러필터가 박막 형태로 형성된 칼라필터 기판이다. 상부 기판(314)은 일 예로, 투명한 유리 재질로 형성된다. 상부 기판(314)에는 투명한 도전성 재질로 이루어진 공통 전극이 형성된다. 한편, 컬러필터는 하부 기판(312)에 형성될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 액정표시패널(310)은 상기 TFT의 게이트 단자에 전원이 인가되어 TFT가 턴-온(Turn on)되면, 화소 전극과 공통 전극 사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 하부 기판(312)과 상부 기판(314) 사이에 개재된 액정층의 액정 분자들의 배열이 변화되고, 액정 분자들의 배열 변화에 따라서 백라이트 어셈블리(200)로부터 공급되는 광의 투과도가 변경되어 원하는 계조의 영상을 표시하게 된다.
구동 회로부(320)는 액정표시패널(310)의 구동을 위한 각종 제어 신호를 출력하는 소오스 인쇄회로기판(322)과, 소오스 인쇄회로기판(322)과 액정표시패널(310)을 연결하는 데이터 구동회로필름(324) 및 액정표시패널(310)과 연결된 게이트 구동회로필름(326)을 포함할 수 있다.
데이터 구동회로필름(324)은 하부 기판(312)의 데이터 라인과 연결되고, 게이트 구동회로필름(326)은 하부 기판(312)의 게이트 라인과 연결된다.
데이터 구동회로필름(324) 및 게이트 구동회로필름(326)은 소오스 인쇄회로 기판(322)으로부터 공급되는 제어 신호에 반응하여 액정표시패널(310)을 구동하기 위한 구동 신호를 출력하는 구동 칩을 포함한다. 데이터 구동회로필름(324) 및 게이트 구동회로필름(326)은 예를 들어, 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package : TCP) 또는 칩 온 필름(Chip On Film : COF)으로 이루어진다.
도시되지는 않았으나, 구동 회로부(320)는 게이트 구동회로필름(326)과 연결되는 게이트 인쇄회로기판(미도시)을 더 포함할 수 있다.
한편, 액정표시패널(310)은 제1 기판(312)의 하면에 부착된 하부 편광판(316) 및 제2 기판(314)의 상면에 부착된 상부 편광판(318)을 더 포함한다. 하부 편광판(316) 및 상부 편광판(318)은 특정한 방향으로 진동하는 선편광을 투과시키는 편광축을 가지며, 편광축에 수직한 방향으로 진동하는 선편광은 흡수한다. 하부 편광판(316) 및 상부 편광판(318)의 편광축의 배치는 액정층(313)의 모드에 따라 결정된다. 예를 들어, 하부 편광판(316)과 상부 편광판(318)은 투과축이 수직이 되도록 배치된다.
본 발명에서, 반사형 편광판(230)의 편광축은 하부 편광판(316)의 편광축에 따라 결정된다. 예를 들어, 하부 편광판(316)의 편광축이 도광봉(214)의 축방향과 일치하는 PVA(Petterned Vertical Alignment) 모드에서는 반사형 편광판(230)의 편광축 역시 도광봉(214)의 축방향과 일치하며, 하부 편광판(316)의 편광축이 도광봉(214)의 축방향과 45°기울어진 편광축을 사용하는 TN(Twisted Nematic) 모드에서는 반사형 편광판(230)의 편광축 역시 도광봉(214)의 축방향과 45°기울어지게 형성된다.
이와 같이, 반사형 편광판(230)의 편광축을 하부 편광판(316)의 편광축과 일치시킴으로써, 반사형 편광판(230)에 의해 변환된 선편광이 대부분 하부 편광판(316)을 투과하게 되어, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 선광원 유닛을 구체적으로 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 선광원 유닛(210)은 발광 다이오드(212), 도광봉(214) 및 광원 반사판(216)을 포함한다.
발광 다이오드(212)는 도광봉(214)의 단부에 배치되어 선광원 형태의 광을 발생한다. 발광 다이오드(212)는 도광봉(214)의 일 단부 또는 양 단부에 배치될 수 있다. 발광 다이오드(212)가 도광봉(214)의 일 단부에만 배치된 경우, 도광봉(214)의 타 단부에는 반사판이 배치될 수 있다.
한편, 휘도의 증가를 위하여, 도광봉(214)의 단부에는 복수의 발광 다이오드들이 배치되거나, 복수의 발광칩이 내장된 고휘도의 발광 다이오드가 사용될 수 있다.
도광봉(214)은 반사형 편광판(230)을 사이에 두고 도광판(220)의 입사면(222) 측에 배치된다. 도광봉(214)은 발광 다이오드(212)로부터 발생된 점광원 형태의 광을 선광원 형태의 광으로 변환하기 위하여, 가늘고 긴 막대 형상을 갖는다. 예를 들어, 도광봉(214)은 종래의 냉음극 형광램프(CCFL)와 유사하도록 길이 방향에 수직한 단면이 실질적으로 원 형상을 갖도록 형성된다.
도광봉(214)은 광의 가이드를 위하여 투명한 물질로 형성된다. 도광봉(214) 은 도광판(220)과 동일한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도광봉(214)은 투명한 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate : PMMA) 또는 폴리 카보네이트(Polycarbonate : PC) 재질로 형성된다.
광원 반사판(216)은 도광봉(214)의 삼면을 감싸며, 도광봉(214)으로부터 출사되는 광과 반사형 편광판(230)으로부터 반사되는 광을 반사형 편광판(230)으로 반사시킨다.
이와 같은 구성을 갖는 선광원 유닛(210)은 발광 다이오드(212)로부터 발생된 점광원 형태의 광을 도광봉(214) 및 광원 반사판(216)을 통하여 선광원 형태의 광으로 변환하여 출사한다.
선광원 유닛(210)으로부터 출사되는 광은 무편광 상태를 갖는다. 선광원 유닛(210)으로부터 출사되는 무편광 상태의 광은 반사형 편광판(230)에 의해 하나의 특정 방향으로만 진동하는 선편광으로 변환되어 도광판(220)에 입사된다.
구체적으로, 도광봉(214) 및 광원 반사판(216)으로부터의 광 중에서, 반사형 편광판(230)의 편광축에 해당하는 편광은 반사형 편광판(230)을 투과하는 반면, 나머지 편광은 반사형 편광판(230)에 의해 선광원 유닛(210) 내부로 반사된다. 선광원 유닛(210)으로 반사된 광은 도광봉(214) 및 광원 반사판(216)에 의해 편광 상태가 변환되어 반사형 편광판(230)에 재입사된다. 반사형 편광판(230)에 재입사된 광 중에서, 편광축에 해당하는 편광은 투과하고, 나머지 광은 재반사된다. 이러한 과정의 반복을 통해, 선광원 유닛(210)으로부터 발생된 광의 대부분은 반사형 편광판(230)을 투과하게 되며, 반사형 편광판(230)의 편광축을 하부 편광판(316)의 편 광축과 일치시킴으로써, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
반사형 편광판(230)은 광원 반사판(216)의 출사부 측에 결합되어 선광원 유닛(210)과 일체형으로 형성된 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 반사형 편광판(230)은 도광판(220)의 입사면(222)에 부착된 구조를 가질 수 있다.
도광봉(214)은 종래의 냉음극 형광램프(CCFL)와 달리 투명한 재질로 형성되어 있기 때문에, 반사형 편광판(230)에 의해 선광원 유닛(210) 내부로 반사된 광은 손실이 거의 없이 반사형 편광판(230)에 재입사되어, 광의 이용 효율을 극대화시킬 수 있다.
또한, 발광 시 열을 발생하는 발광 다이오드(212)가 도광봉(214)의 양 단부에 위치하기 때문에, 선광원 유닛(210)의 출사면에서는 온도가 상대적으로 낮게 된다. 따라서, 일반적으로 고분자 재료로 제조된 다층막 구조의 반사형 편광판을 사용할 수 있다.
반사형 편광판(230)에 의해 선편광 상태로 변환된 광은 도광판(220)에 입사된다. 도광판(220)은 선광원 유닛(210) 및 반사형 편광판(230)이 배치되는 입사면(222), 입사면(222)의 일단으로부터 연장되며 반사 패턴이 형성된 반사면(224) 및 반사면(224)과 대향하도록 입사면(222)의 타단으로부터 연장되는 출사면(226)을 포함한다.
입사면(222)을 통해 도광판(220) 내부로 입사된 광은 반사면(224) 및 출사면(226)에서 반사되다가 출사면(226)의 법선을 기준으로 특정 임계각을 넘게 되면, 출사면(226)을 통해 출사된다.
도광판(220)의 반사면(224)에는 광의 반사 각도를 변경하기 위한 반사 패턴이 형성된다. 예를 들어, 반사 패턴은 도광봉(214)의 길이 방향과 평행한 방향으로 연장되는 그루브(groove) 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이 반사 패턴을 그루브 형상으로 형성하면, 반사면(224) 상에서 전면 반사가 일어나므로, 반사되는 광의 선편광 상태를 유지할 수 있다. 그루브의 형상은 반사각의 조절을 위하여 다양하게 변형될 수 있다. 이와 달리, 반사 패턴은 백색의 잉크가 인쇄된 구조를 가질 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 반사형 편광판의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 반사형 편광판(230)은 서로 직교하는 제1 및 제2 선편광 중에서, 제1 선편광은 투과시키고 제2 선편광은 반사시킨다. 예를 들어, 반사형 편광판(230)은 3M사의 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)로 형성될 수 있다.
반사형 편광판(230)은 제1 선편광은 투과시키고 제2 선편광은 반사시키는 반사편광층(231)과, 반사편광층(231)을 보호하기 위해 반사편광층(231)의 상부 및 하부에 부착된 제1 및 제2 보호층(232,233)을 포함한다. 반사편광층(231)은 굴절율이 서로 다른 얇은 필름이 반복적으로 적층된 다층 필름 구조를 가지며, 적게는 수백개의 층에서 많게는 수천개의 층으로 이루어진다.
선광원 유닛(210)은 제1 선편광과 제2 선편광이 혼합되어 있는 무편광 상태의 광을 출사한다. 반사형 편광판(230)은 선광원 유닛(210)으로부터 입사되는 제1 선편광은 투과시키는 반면, 제2 선편광은 반사시킨다. 반사형 편광판(230)에 의해 제2 선편광은 광원 반사판(216)에 의해 다시 제1 선편광 및 제2 선편광을 갖는 광으로 변환되어 반사형 편광판(230)에 재입사되며, 이러한 과정의 반복에 의해, 대부분의 광이 제1 선편광으로 변환되어 반사형 편광판(230)을 투과하게 된다. 이때, 제1 선편광에 해당하는 반사형 편광판(230)의 편광축을 하부 편광판(316)의 편광축과 일치시킴으로써, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 반사형 편광판의 다른 실시예를 나타낸 단면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 액정층을 설명하기 위한 도면이다.
도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 반사형 편광판(230)은 특정 파장 영역의 광은 반사시키고, 나머지 파장 영역의 광은 투과시키는 콜레스테릭 액정(Cholesteric Liquid Crystal : CLC) 필름을 이용하여 형성될 수 있다
구체적으로, 반사형 편광판(230)은 제1 액정층(234), 제2 액정층(235) 및 제3 액정층(236)을 포함할 수 있다. 제1 액정층(234), 제2 액정층(235) 및 제3 액정층(236)은 자외선 경화성 액정으로, 모노머(monomer) 상태의 물질을 코팅하고 자외선을 조사함으로써 고분자화된 필름 형태로 만들어진다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 액정층(234), 제2 액정층(235) 및 제3 액정층(236)은 액정 상(Phase)의 한 단계로 막대형 액정 분자가 나선형으로 꼬여있는 상태의 콜레스테릭 액정(CLC)으로 형성된다. 콜레스테릭 액정(CLC)은 일정한 간격으로 그 꼬임을 반복하고 있으며, 이때, 반복되는 길이를 피치(P)라 한다.
제1 액정층(234), 제2 액정층(235) 및 제3 액정층(236)은 서로 다른 피치(P)를 갖는다. 예를 들어, 제1 액정층(234)은 적색의 파장 영역에 해당하는 피치(P) 를 가지며, 제2 액정층(235)은 녹색의 파장 영역에 해당하는 피치(P)를 가지며, 제3 액정층(236)은 청색의 파장 영역에 해당하는 피치(P)를 갖는다. 이때, 제1 액정층(234), 제2 액정층(235) 및 제3 액정층(236)은 각각의 피치(P)에 해당하는 파장 영역의 광은 강하게 반사시키고, 다른 파장 영역의 광은 그대로 투과시킨다.
제1 액정층(234), 제2 액정층(235) 및 제3 액정층(236)에 의해 반사된 광은 콜레스테릭 액정(CLC)의 꼬임 방향에 따라 우원편광 또는 좌원편광의 상태를 갖게된다. 한편, 제1 액정층(234), 제2 액정층(235) 및 제3 액정층(236)에서 반사되지 않고 투과된 광은 반사된 광과 반대의 원편광 상태를 갖게 된다.
반사형 편광판(230)에 의해 반사된 광은 광원 반사판(216)을 통해 반사되어 반사형 편광판(230)에 재입사되며, 이러한 과정의 반복에 의해, 대부분의 광이 원편광 상태로 변환된다.
반사형 편광판(230)은 콜레스테릭 액정(CLC)을 투과한 원편광을 선편광으로 변환시키기 위한 위상차 필름(237)을 포함할 수 있다. 위상차 필름(237)은 예를 들어, λ/4 필름으로 형성된다. 위상차 필름(237)에 의해 변환된 선편광의 편광축을 하부 편광판(316)의 편광축과 일치시킴으로써, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
반사형 편광판(230)은 제1 액정층(234), 제2 액정층(235) 및 제3 액정층(236)을 보호하기 위한 보호층(238)을 더 포함할 수 있다. 보호층(238)은 제1 액정층(234), 제2 액정층(235) 및 제3 액정층(236)의 상부 및 하부에 배치된다. 보호층(238)은 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(poly ethylene terphthalate : PET) 재질로 형성된다.
도 7은 도 2에 도시된 도광봉의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 7에서, 도광봉의 형상을 제외한 나머지 구성요소는 도 2에 도시된 것과 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 도광봉(215)은 길이 방향에 수직한 단면이 실질적으로 사각형 구조를 가지면서, 반사형 편광판(230) 및 도광판(220)과 마주하는 대향면 및 대향면의 반대면이 볼록 렌즈 형상을 갖도록 형성된다. 이와 달리, 도광봉(215)은 단면이 사각형 구조를 갖거나, 반사형 편광판(230)과 마주하는 대향면만이 볼록 렌즈 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이 외에도, 도광봉(215)은 단면이 타원형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 8은 도 2에 도시된 선광원 유닛의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 선광원 유닛(210)은 편광변환 필름(218)을 더 포함할 수 있다. 편광변환 필름(218)은 광원 반사판(216)의 내면에 배치된다. 편광변환 필름(218)은 반사형 편광판(230)으로부터 반사되는 광의 편광 상태를 변환시킨다. 예를 들어, 편광변환 필름(218)은 서로 직교하는 제1 및 제2 선편광 중에서, 반사형 편광판(230)에 의해 반사되는 제2 선편광을 제1 선편광으로 변환시킬 수 있다.
이와 같이, 편광변환 필름(218)은 반사형 편광판(230)으로부터 반사되는 광의 편광 상태를 반사형 편광판(230)을 투과할 수 있는 편광 상태로 용이하게 변환시킴으로써, 광의 이용 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 편광변환 필 름(218)은 λ/4 필름으로 형성될 수 있다.
이와 같은 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 액정표시장치에 따르면, 점광원의 광을 선광원으로 변환함으로써 휘도 불균일을 방지하고, 반사형 편광판을 통해 도광판에 단일 선편광을 입사시킴으로써 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 점광원으로부터 발생된 광을 선광원 형태로 변환하여 출사하는 선광원 유닛;
    상기 선광원 유닛의 측부에 배치되며, 상기 선광원 유닛으로부터의 광을 액정표시패널 방향으로 가이드하여 출사하는 도광판; 및
    상기 선광원 유닛과 상기 도광판 사이에 배치되며, 상기 선광원 유닛으로부터 출사되는 광을 단일 선편광으로 변환하는 반사형 편광판을 포함하는 백라이트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선광원 유닛은
    상기 반사형 편광판을 사이에 두고 상기 도광판의 입사면 측에 배치되는 도광봉;
    상기 도광봉의 적어도 일 단부에 배치되어 광을 발생하는 적어도 하나의 발광 다이오드; 및
    상기 도광봉을 커버하며, 상기 도광봉으로부터의 광을 상기 도광판 방향으로 반사시키는 광원 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 반사형 편광판은 서로 직교하는 제1 및 제2 선편광 중에서, 상기 제1 선편광은 투과시키고 상기 제2 선편광은 반사시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 반사형 편광판은 굴절율이 서로 다른 얇은 필름이 반복적으로 적층된 다층 필름 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서, 상기 반사형 편광판은 특정 파장 영역의 광은 반사시키고, 나머지 파장 영역의 광은 투과시키는 콜레스테릭 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 반사형 편광판은 상기 콜레스테릭 액정을 투과한 원편광을 선편광으로 변환시키는 위상차 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  7. 제2항에 있어서, 상기 선광원 유닛은 상기 광원 반사판의 내면에 배치되어 상기 반사형 편광판으로부터 반사되는 광의 편광 상태를 변환시키는 편광변환 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  8. 제2항에 있어서, 상기 도광봉은 길이 방향에 수직한 단면이 실질적으로 원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  9. 제2항에 있어서, 상기 도광봉은 길이 방향에 수직한 단면이 실질적으로 사각 형 구조를 가지면서 상기 도광판과 마주하는 대향면 및 상기 대향면의 반대면이 볼록 렌즈 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  10. 제2항에 있어서, 상기 도광판은
    상기 선광원 유닛 및 반사형 편광판이 배치되는 입사면;
    상기 입사면의 일변으로부터 연장되며, 반사 패턴이 형성된 반사면; 및
    상기 입사면의 타변으로부터 연장되어 상기 반사면과 대향하는 출사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서, 상기 반사 패턴은 상기 도광봉의 길이 방향과 평행한 방향으로 연장되는 그루브 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 도광판의 반사면 측에 배치되는 반사판; 및
    상기 도광판의 출사면 측에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  13. 광을 공급하는 백라이트 어셈블리; 및
    상기 백라이트 어셈블리로부터 공급되는 광을 이용하여 영상을 표시하며, 하면에 부착된 하부 편광판 및 상면에 부착된 상부 편광판을 갖는 액정표시패널을 포 함하며,
    상기 백라이트 어셈블리는
    점광원으로부터 발생된 광을 선광원 형태로 변환하여 출사하는 선광원 유닛,
    상기 선광원 유닛의 측부에 배치되며, 상기 선광원 유닛으로부터의 광을 상기 액정표시패널 방향으로 가이드하여 출사하는 도광판, 및
    상기 선광원 유닛과 상기 도광판 사이에 배치되며, 상기 선광원 유닛으로부터 출사되는 광을 단일 선편광으로 변환하는 반사형 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 선광원 유닛은
    상기 반사형 편광판을 사이에 두고 상기 도광판의 입사면 측에 배치되는 도광봉;
    상기 도광봉의 적어도 일 단부에 배치되어 광을 발생하는 적어도 하나의 발광 다이오드; 및
    상기 도광봉을 커버하며, 상기 도광봉으로부터의 광을 상기 도광판 방향으로 반사시키는 광원 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 반사형 편광판은 서로 직교하는 제1 및 제2 선편광 중에서, 상기 제1 선편광은 투과시키고 상기 제2 선편광은 반사시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 반사형 편광판은
    특정 파장 영역의 광은 반사시키고, 나머지 파장 영역의 광은 투과시키는 콜레스테릭 액정; 및
    상기 콜레스테릭 액정을 투과한 원편광을 선편광으로 변환시키는 위상차 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 선광원 유닛은 상기 광원 반사판의 내면에 배치되어 상기 반사형 편광판으로부터 반사되는 광의 편광 상태를 변환시키는 편광변환 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  18. 제14항에 있어서, 상기 반사형 편광판은 상기 하부 편광판의 편광축과 동일한 편광축을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  19. 제14항에 있어서, 상기 도광봉은 길이 방향에 수직한 단면이 원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  20. 제14항에 있어서, 상기 도광판의 하면에는 상기 도광봉의 길이 방향과 평행한 방향으로 연장되는 그루브 형상의 반사 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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