KR100743540B1 - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

액정표시장치가 개시된다. 액정표시장치는 액정패널에 부착되는 편광판과, 확산판을 구비하는 백라이트유닛을 포함한다. 편광판의 모래시계 현상 발생지역에 대면하는 백라이트 유닛의 확산판의 소정 영역은 그 소정 영역 이외의 영역보다 광투과율이 낮도록 형성된다. 이에 의하면, 편광판에 의한 모래시계 현상이 발생하더라도, 그에 대응되는 확산판의 소정 영역의 광투과율을 다른 영역에 비해 더 낮게 조절함으로써 모래시계 현상이 관찰되지 않도록 할 수 있으며, 결국은 휘도 불균일을 방지할 수 있어 화면 품질을 개선시키는 효과가 있다.

액정표시장치, 모래시계 현상, 백라이트유닛, 확산판, 휘도 조절

Description

액정표시장치{Liquid Crystal Display}

도 1은 일반적인 액정표시장치에 적용되는 WV 편광판의 개략적인 구조도,

도 2 및 도 3은 종래의 액정표시장치의 정상동작시 액정 패널 위치에 따른 휘도를 나타낸 그래프 및 액정 패널의 정면도,

도 4 및 도 5는 종래의 액정표시장치의 모래시계 현상 발생시 액정 패널 위치에 따른 휘도를 나타낸 그래프 및 액정 패널의 정면도,

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 적용되는 백라이트유닛의 구조도,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 정상동작시 액정 패널 위치에 따른 휘도를 나타낸 그래프,

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 모래시계 현상 발생시 액정 패널 위치에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 설명>

10. WV 편광판 20. LED 백라이트유닛

21. 광원 램프 22. 도광판

23. 반사판 24. 확산판

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 백라이트유닛을 이용하여 모래시계 현상을 보정하는 액정표시장치에 관한 것이다.

현재 여러 종류의 박형 디스플레이가 개발, 시판되고 있으나 여러 이유로 인해 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)가 많이 사용된다. LCD는 전계 생성전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.

그런데, 다른 박형 디스플레이인 PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display) 등과는 달리 액정표시장치에 의한 표시는 그 자체가 비발광성(수광소자)이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다. 이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 고휘도의 면광원 장치인 백라이트유닛(BLU:Back Light Unit)이 필요하다.

한편, 일반적으로 액정은 그 분자가 이방성을 가지고 있고, 그 분자로 이루어진 액정셀이나 필름의 이방성이 액정분자들의 분포 및 기판에 대해 기울어진 각도(tilt angle)의 분포 정도에 의해 바뀌는 성질을 가지고 있다. 또한 이러한 특징은 액정으로 이루어진 셀이나 필름을 보는 각도에 따라 빛의 편광성을 변화시키는 중요한 요인이 된다.

최근들어 액정표시장치의 고화질화 및 대형화가 추진되면서 TN 모드의 액정표시장치는 시야각이 좁은 취약점을 개선하기 위해 WV(Wide View) 편광판(polarizer)이 적용된다.

도 1은 일반적인 액정표시장치에 적용되는 WV 편광판의 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 WV 편광판(10)은 입사되는 빔의 편광정도에 따라 투과되는 빔의 광량을 제어하는 편광막인 PVA(Poly Vinyl Alcoholic) 필름(11), PVA 필름(11) 양측에 PVA 필름(11)을 보호/지지하기 위해 부착된 TAC(TriAcetyl Cellulose) 필름(12) 및 T-SWV 필름(13), T-SWV 필름(13)의 일측면에 액정셀의 광학 보상을 위한 보상필름(14), 보상필름(14)의 외측에 액정셀의 글라스와의 부착을 위해 도포된 접착제(15), 접착제(15)와 TAC 필름(12) 외측에 WV 편광판의 보호를 위해 부착된 상부 보호필름(16) 및 하부 보호필름(17)으로 구성된다.

도시된 바와 같이 WV 편광판(10)은 여러 겹의 필름들을 적층한 구조를 갖고 있는데, 상기 여러 겹의 필름들은 각각 열과 습도에 대한 다른 팽창 및 수축 계수를 갖고 있다. 따라서, 외부의 열과 습도에 장시간 노출하게 되면 상기 WV 편광판(10)에는 취약 부분이 발생하게 된다. 이를 상술하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이 각각의 필름들은 서로 방향을 반대로 하여 대각 방향으로 스트레스(stress)를 가해 기판에 부착을 하게 된다. 즉, 하나의 필름을 대각방향으로 스트레스를 가해 부착하면, 다음에 적층되는 필름은 반대 대각으로 스트레스를 가해 부착하게 된다. 결국 상기 각각의 필름들은 'X' 형태로 스트레스를 인가하여 부착하게 된다. 이렇게 WV 편광판(10)은 여러 필름들을 대각방향으로 스트레스를 가하여 접착하는데, 열과 습도에 취약하므로 외부의 열 및 습도에 장시간 노출되면 필름들 간의 수축 팽창 차이에 의한 스트레스를 발생시켜 상하, 좌우의 취약 부분이 생기게 된다. 이 취약 부분이 주어진 빛의 투과 조건 이상으로 투과하여 빛샘을 유발되는데, 이를 모래시계 현상이라고 한다.

도 2는 정상동작시 액정 패널(50) 위치에 따른 휘도를 나태난 그래프이고, 도 3은 이때의 액정 패널(50)을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 정상동작시 액정 패널(50) 전체 영역은 대략 동일한 휘도를 나타낸다. 즉, 액정 패널(50) 가운데의 휘도를 '100'으로 하였을 때, 가장자리의 휘도 역시 '100'에 해당된다.

도 4는 모래시계 현상 발생시 액정 패널(50) 위치에 따른 휘도를 나타낸 그래프이고, 도 5는 이때의 액정 패널(50)을 도시한 것이다.

상술한 바와 같이, WV 편광판(10)의 상하, 좌우 가장자리 부근에 취약지역이 주로 발생하게 되고, 상하 대비 좌우가 좀 더 많은 취약지역이 발생하게 된다. 이 취약지역은 주어진 조건보다 더 많은 빛을 투과시키므로, 취약지역에 대응되는 디스플레이되는 화면에 모래시계 현상이 발생하게 된다. 이 모래시계 현상은 화이트 패턴(white pattern) 입력시 잘 들어나지 않고 어두운 화면 입력시 뚜렷하게 나타난다. 본 출원인의 반복적인 실험에 의하면 상기 가장자리 부근 취약지역의 광투과율은 가운데에 대비해서 대략 20~40% 더 많은 광투과율을 갖는다. 즉, 액정 패널(50)의 가운데 투과되는 빛의 휘도를 '100'으로 하였을 때, 가장자리의 휘도는 대략 '120~140'에 해당된다.

한편, 상기 WV 편광판의 열 및 습도에 의한 물성 변화는 편광판 고유의 특성 에 기인한 것으로서, 자체 셀 공정 개발로는 해결되는데 어려움이 많다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 편광판 고유의 특성을 변화시키기 않고 백라이트유닛(BLU)의 확산판을 이용하여 모래시계 현상을 보정하는 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 액정패널에 부착되는 편광판과, 확산판을 구비하는 백라이트유닛을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 편광판의 모래시계 현상 발생지역에 대면하는 상기 확산판의 소정 영역은 상기 소정 영역 이외의 영역보다 광투과율이 낮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 확산판의 소정 영역의 광투과율은 상기 소정 영역 이외의 영역의 광투과율보다 10~20% 정도 낮은 것이 바람직하다.

또한, 상기 확산판의 소정 영역은, 상기 확산판의 좌우 중심선으로부터 좌우측면 방향으로 75~100%에 해당하는 영역인 제1영역과, 상기 확산판의 상하 중심선으로부터 상하측면 방향으로 50~100%에 해당하는 영역인 제2영역을 포함하며, 상기 제1영역과 제2영역이 중복되는 영역은 포함하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨 부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치를 상세히 설명하기로 한다.

액정표시장치는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 전후면에 각각 부착된 편광판, 및 상기 편광판이 부착된 액정 패널의 후방에 위치하는 백라이트유닛(BLU)을 포함한다. 액정표시장치가 고휘도화 및 대형화됨에 따라 모래시계 현상이 발생하며 이러한 현상은 전술한 바와 같이 상기 편광판에 의해 초래되는 것으로서 통상 화면의 상하, 좌우 가장자리가 상대적으로 밝게 보이는 현상으로 나타나게 된다.

한편, 백라이트유닛은 일반적으로 광원 램프, 도광판(Light Guiding Plate), 반사판(Reflector Sheet), 확산판(Diffuser Sheet), 프리즘판(Prism Sheet)으로 구성된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에 적용되는 백라이트유닛(20)은 광원 램프(21)와, 도광판(22)과, 반사판(23) 및 확산판(24)을 포함한다.

도광판(22)은 광원 램프(21)로부터 입사된 빛을 균일한 평면광으로 변환시켜주는 구성요소이며, 주로 아크릴 수지인 PMMA(Polymethymethacrylate)를 사용한다. 이는 가시광 영역에서 빛에 대한 흡수성이 고분자 중 가장 낮아 투명성과 광택이 좋기 때문이다.

반사판(23)은 도광판(22) 아래에 위치하며, 광원 램프(21)로부터 입사한 빛을 백라이트유닛(20)의 출광면 즉, 액정 패널 방향으로 반사시켜 광이용 효율을 높여주며, 또한 입사광 전체의 반사량을 조절하여 백라이트유닛(20) 전체의 반사량을 조절하여 백라이트유닛(20)의 출광면 전체가 균일한 휘도분포를 가지도록 한다.

확산판(24)은 도광판(22)상의 액정 패널(50, 도3 참조) 쪽에 위치하며, 도광판(22)을 통해 입사되는 빛을 확산, 산란시켜 백라이트유닛(20)의 출광면 정면 방향의 휘도를 증대시키고 또한 균일하게 한다.

도시되지는 않았으나, 상기 확산판(24) 위에는 프리즘판이 설치될 수 있다. 상기 프리즘판은 확산판(24)으로부터 나오는 빛을 출광면 정면 이외의 방향으로 나가는 것을 막고 광지향성을 향상시켜 시야각을 좁혀서 백라이트유닛(20)의 출광면 정면방향으로의 휘도를 증대시켜 준다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 확산판(24)의 소정 영역(A, B, C, D)은 상기 소정 영역(A, B, C, D)을 제외한 나머지 영역보다 광투과율이 낮도록 형성된다. 상기 소정 영역(A, B, C, D)은 편광판(10, 도1 참조)의 모래시계 현상 발생지역 즉, 가운데 대비 상하, 좌우 가장자리 지역에 대면하는 영역이다. 도 7에 도시된 화살표는 확산판(24)을 통해 투과되는 광량을 도시한 것이다. 결국, 상기 확산판(24)의 소정 영역(A, B, C, D)의 광투과율을 낮춤으로써, 소정 영역(A, B, C, D)을 통해 투과되는 광량은 다른 영역, 특히 가운데 영역을 통해 투과되는 광량보다 감소된다.

한편 전술한 바와 같이, 편광판(10, 도1 참조)이 열과 습도에 장시간 노출되면 상하, 좌우 가장자리의 취약 부분이 주어진 빛의 투과 조건 이상으로 투과하여 모래시계 현상을 유발시킨다. 여기서 상기 확산판(24)의 소정 영역(A, B, C, D)은 상기 편광판의 취약 부분과 대면하는 영역이다.

결국 본 발명에 따르면, 상기 확산판(24)에 의해 모래시계 현상을 보정할 수 있는 효과가 있다. 즉, 편광판의 취약 부분에 모래시계 현상이 발생하더라도 그 대응되는 확산판(24) 소정 영역에 투과되는 광량을 감소시킴으로써, 결국은 액정 패널을 통해 투과되는 광량은 줄어드게 됨으로써 휘도 불균일성을 감소시킬 수 있게 된다.

상기 확산판(24)의 소정 영역(A, B, C, D)의 광투과율은 상기 소정 영역 이외의 영역(특히 가운데 부근)의 광투과율보다 대략 10~20% 정도 낮도록 설계하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이(도4 참조) 기존의 액정표시장치에 의하면, 모래시계 현상 발생 시 액정 패널(50)의 가장자리 부근 취약지역의 광투과율은 가운데에 대비해서 대략 20~40% 더 많은 광투과율을 갖게 된다. 따라서, 상기 소정 영역(A, B, C, D)의 광투과율을 가운데 대비 20~40% 정도 낮게 설계하면 모래시계 현상이 발생하더라고 휘도 불균일이 거의 발생하지 않게 된다. 그러나, 이 경우 정상 동작시 액정 패널의 소정 영역은 가운데 대비 더 낮은 광투과율을 가지며 이는 또 다른 휘도 불균일을 유발시킨다. 이를 상술하면 다음과 같다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 확산판을 적용한 결과 액정 패널의 위치에 따른 휘도를 나타낸 그래프로써, 도 8은 정상동작시, 도 9는 모래시계 현상 발생시를 나타낸다.

도 8에 도시된 바와 같이 정상동작시 액정 패널(50)에서 투과되는 광은 가장자리 부근이 가운데에 비해서 낮은 휘도를 나타내며, 그 비율은 가운데의 휘도를 '100'으로 하였을 때 대략 '80~100'에 해당된다. 즉, 10~20% 낮은 휘도를 갖는다. 이는 확산판(24)의 가장자리 부근의 광투과율을 가운데 대비 10~20% 정도 낮추었기 때문에, 정상동작시 감소된 투과율이 적용되고 감소된 광량은 편광판 및 액정 패널에 투과된다.

도 9를 참조하면, 모래시계 현상 발생시 액정 패널(50)의 상기 가장자리 부근 취약지역의 광투과율은 가운데 대비 대략 10~20% 더 많은 광투과율을 갖는다. 이는 확산판(24)의 가장자리 부근의 광투과율을 가운데 대비 10~20% 정도 낮추었고, 모래시계 현상에 의해 편광판(10, 도1 참조)에서의 투과율은 20~40% 정도 증가하기 때문에, 결국 대략 10~20% 늘어난 광량이 액정 패널에 투과된다.

따라서, 본 발명에 의한 액정표시 장치는 기존에 비해서 휘도 불균일이 감소되는 효과가 있다. 물론 정상동작시 액정 패널의 가장자리가 가운데 대비 휘도가 약간 감소되는 점도 있지만, 10~20% 정도의 감소는 시청자가 감지시 크게 인식되지 않으므로 문제되지 않을 것이다. 그러나, 액정 패널의 가장자리가 가운데 대비 20~40% 정도 높은 경우는 시청자가 휘도 불균일을 크게 인식할 수 있다.

한편, 확산판(24)의 광투과율을 낮추는 방법은 해당 영역의 두께를 늘리거나, 또는 투과율을 낮추는 물질을 첨가하여 할 수 있다. 이와 같은 방법은 당업자에게 널리 알려진 기술이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다시 도 7을 참조하면, 상기 확산판(24)의 소정 영역(A, B, C, D)은 확산판의 좌우 중심선(E)으로부터 좌우측면 방향으로 75~100%에 해당하는 영역인 제1영역(C, D)과, 상기 확산판의 상하 중심선(F)으로부터 상하측면 방향으로 50~100%에 해당하는 영역인 제2영역(A, B)을 포함하며, 상기 제1영역과 제2영역이 중복되는 영역은 포함하지 않는 것이 바람직하다.

상기 광투과율의 감소율 및 투과율 감소 지역은 본 출원인의 반복적인 실험에 의해 산출된 값이나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이는 액정표시장치의 각 구성요소들의 특성과 실험결과에 따라 변화될 수 있기 때문이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 편광판에 의한 모래시계 현상이 발생하더라도, 그에 대응되는 백라이트유닛의 확산판의 소정 영역의 광투과율을 다른 영역에 비해 더 낮게 조절함으로써 모래시계 현상이 관찰되지 않도록 할 수 있으며, 결국은 휘도 불균일을 방지할 수 있어 화면 품질을 개선시키는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 액정패널에 부착되는 편광판과, 확산판을 구비하는 백라이트유닛을 포함하는 액정표시장치에 있어서,

   상기 편광판의 모래시계 현상 발생지역에 대면하는 상기 확산판의 소정 영역은 상기 소정 영역 이외의 영역보다 광투과율이 낮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 확산판의 소정 영역의 광투과율은 상기 소정 영역 이외의 영역의 광투과율보다 10~20% 정도 낮은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 확산판의 소정 영역은,

   상기 확산판의 좌우 중심선으로부터 좌우측면 방향으로 75~100%에 해당하는 영역인 제1영역과, 상기 확산판의 상하 중심선으로부터 상하측면 방향으로 50~100%에 해당하는 영역인 제2영역을 포함하며, 상기 제1영역과 제2영역이 중복되는 영역은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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