KR101232142B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

LED 램프 사이의 어두운 영역에 빛을 보강하여 외관 품위를 향상시키기에 알맞은 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 백라이트 유닛은 빛이 어둡게 보이는 영역에 대응되는 입광면에 복수개의 돌출부를 갖는 도광판과; 상기 도광판의 적어도 하나의 입광면측에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프들을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

LED, 도광판, 돌출부, 빛 보강

Description

백라이트 유닛{backlight unit}

도 1은 종래의 LED를 사용한 백라이트 유닛을 나타낸 사시도

도 2는 종래의 LED를 사용한 백라이트 유닛의 평면도

도 3은 종래의 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 평면도

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

41 : 도광판 42 : LED 램프

43 : 광 산란수단 46 : 반사판

47 : PCB 기판

본 발명은 백라이트 유닛에 대한 것으로, 특히 LED 램프 사이에 대응되는 입광영역에서의 어두움 현상을 해결하기에 알맞은 백라이트 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 텔레비전(TV)을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.

따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로, 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP ; Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD ; Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한, CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치는, 최근에 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형정보 표시장치 등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.

여기서 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정패널과 상기 액정패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일방 향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.

그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.

이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.

한편, 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 소자이기 때문에 액정패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백 라이트 유닛이 반드시 필요하며, 이러한 백 라이트 유닛은 램프 유닛이 설치되는 위치에 따라 에지방식과 직하방식으로 구분된다.

여기서 광원으로는 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), 외부전극발광램프(EEFL) 등을 사용한다.

상기에서, CCFL, HCFL과 EEFL은 선광원과 면광원을 나타내는데 사용하며, LED는 점광원을 나타내는데 사용할 수 있다.

그리고, 상기 백라이트 유닛은 어두운 장소에서 액정표시장치의 화면에 표시되는 정보를 읽기 위한 기능으로 사용되어 왔으나, 최근에는 디자인, 저전력화, 박형화 등의 여러 가지 요구에 의하여 도광판을 보다 얇게 형성하고 있으며, 여러 가지 칼라를 표현할 수 있는 기능뿐만 아니라, 상기 LED(Light Emitting Diode)를 사용하여 소비 전력을 감소시키기 위한 기술 개발 등이 이루어지고 있다.

또한, CCFL과 EEFL을 사용하여 백라이트 유닛을 구성시킬 경우, 광원자체의 발광특성으로 인해 색재현율이 낮다. 또한, 형광램프의 크기 및 용량의 제약 때문에 고휘도의 백라이트 유닛을 획득하기 힘들다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 LED를 사용한 백라이트 유닛을 나타낸 사시도이고, 도 2는 종래의 LED를 사용한 백라이트 유닛의 평면도이며, 도 3은 종래의 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도이다.

LED를 구비한 종래의 백라이트 유닛은, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 액정패널(10)의 배면에 구성된 도광판(20)과, 도광판(20)의 일측면에 복수개의 LED 램프(21)들로 구성된 LED 광원과, 상기 도광판(20)의 하면에 배치된 반사판(22)으로 구성된다.

도면에는 도시되지 않았지만, LED 램프(21)들을 전체적으로 감싸도록 반사 특성을 갖는 램프 하우징이 더 구비된다.

상술한 바와 같이, 상기 LED 광원은 1차원적으로 배열된 복수개의 LED 램프 (21)들로 구성되는데, 이때 상기 LED 램프(21)들은 PCB 기판상에 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED을 순차적으로 배치할 수도 있고, 백색의 LED들로 배치할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 백라이트 유닛은 액정패널(10)에 화상을 구현하는 경우에, LED 광원을 구성하는 각 LED 램프(21)들을 점등시키고, 상기 LED 램프(21)에서 발생된 광이 도광판(20) 내에서 산란하여 액정패널(10)의 배면으로 전달된다.

이때, LED 램프(21)들이 발광할 경우(ON 상태)에는 도 3에 도시한 바와 같이, LED 램프(21)들 사이로 빛이 균일하게 전달되지 않는 현상이 발생된다. 즉, LED 램프(21)가 위치한 부분으로는 강한 빛이 전달되고, 그 사이에는 빛 전달이 잘 되지 않는 현상이 발생된다.

미설명 부호 '23'은 LED 램프가 안착되는 PCB 기판이다.

상기와 같이 구성된 종래의 백라이트 유닛은 다음과 같은 문제가 있다.

상기에 설명한 바와 같이, LED 램프(21)들은 빛이 점광원이기 때문에, 선광원인 CCFL이나 EEFL에 비해서 액정패널로 조사되는 빛 분포의 균일성이 떨어진다.

특히, LED 램프가 좌,우측으로의 빛 진행이 불리한 점광원이기 때문에 LED 램프(21)가 위치한 도광판의 입광면으로는 강한 빛이 전달되고, 그 외의 입광면으로는 빛 전달이 잘 되지 않아서 LED 램프 사이에는 어두운 영역이 발생된다. 이로 인해서 백라이트 유닛의 외관 품위가 좋지 않은 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 LED 램프 사이의 어두운 영역에 빛을 보강하여 외관 품위를 향상시키기에 알맞은 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 빛이 어둡게 보이는 영역에 대응되는 입광면에 복수개의 돌출부를 갖는 도광판과; 상기 도광판의 적어도 하나의 입광면측에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프들을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 도광판의 돌출부는 상기 LED 램프가 배치되지 않은 부분 즉, LED 램프 사이에 형성됨을 특징으로 한다.

상기 도광판의 입광면의 돌출부위는 반원형의 볼록한 형태 또는 오목 형태 또는 원기둥처럼 돌출되었다가 끝부분만 오목한 형태 또는 프리즘 삼각뿔 형태와 같이 다양한 형상으로 구성될 수 있음을 특징으로 한다.

상기 도광판의 입광면의 돌출부의 형상은 규칙적이거나 불규칙적인 것을 특징으로 한다.

상기 도광판의 입광면의 1개의 돌출부위에는 엠보싱 형상의 복수개의 볼록부가 존재하는 것을 더 포함함을 특징으로 한다.

상기 백라이트 유닛은 상기 도광판의 하면에 반사판과, 상기 LED 램프를 전체적으로 감싸고 있는 램프 하우징과, 상기 LED 램프를 지지하는 PCB 기판과, 상기 도광판의 상면에 광 산란수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 광 산란수단은 다수의 확산 시트(Diffusion sheet) 및 확산 플레이트(Diffusion plate)와 다수의 프리즘 시트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 액정패널을 조명하는 광원으로 발광 다이오드(LED)를 사용하면, 노트형 PC 등의 전자기기의 소전력화, 소형화를 용이하게 달성할 수 있다.

그리고, LED는 반도체의 광전변환효과를 이용한 고체소자로써, LED를 발광시키기 위해서는 1.5V정도의 직류전압을 인가하면 되기 때문에 DA-AC 변환기가 필요 없어 소비전력을 대폭으로 줄일 수 있다.

또한, LED는 반도체 디바이스이기 때문에, 음극선관보다도 신뢰성이 높고, 소형, 장수명이다.

이하, 본 발명에서는 상기와 같은 장점을 갖춘 LED를 발광원으로 사용할 경우, 전체적으로 보다 균일한 발광 특성을 나타낼 수 있는 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 평면도이다.

그리고 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 입광면에 복수개의 돌출부가 일체로 형성된 도광판(41)과, 상기 도광판(41)의 입광면측에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프(42)들과, 상기 도광판(41)의 상면에 구비된 광 산란수단(43)과, 상기 도광판(41)의 하면에 구성된 반사판(46)을 포함하여 구성된다.

상기 반사판(46)은 LED 램프(42)에서 발생된 광을 액정패널(미도시)의 표시부로 집중 조사시켜서 광(光)의 이용효율을 극대화하기 위하여 구비된 것이다.

상기에서 도광판(41)의 입광면은 LED 램프(42)들 사이에 대응되는 부분이나 상대적으로 빛이 어둡게 보이는 부분이 돌출되도록 구성되어 있다. 보통은 LED 램프(42)가 배치되지 않은 부분(LED 램프와 마주보지 않는 부분)에 지그재그 형상으로 돌출되어 있다.

상기에서 도광판(41)의 입광면의 돌출부위는 반원형의 볼록한 형태 또는 오목 형태 또는 원기둥처럼 돌출되었다가 끝부분만 오목한 형태 또는 프리즘 삼각뿔 형태와 같이 다양한 형상으로 구성될 수 있고, 그 형상은 규칙적일 수도 있고 불규칙적일 수도 있고, 1개의 돌출부위의 표면에는 다시 엠보싱 형상의 복수개의 볼록부가 존재할 수 있다.

상기 도광판(41)의 입광면에 돌출된 부위는 LED 램프(42) 사이의 어두운 영역의 빛을 보강시켜서 보상해 주는 역할을 한다. 이와 같이 도광판(41) 자체가 굴곡지도록 돌출부를 갖으면 도광판의 빛을 가이드 하는 특성이 향상된다.

부연 설명하면, LED 램프(42)는 점광원으로 사용되는 것으로써, 빛이 발생되는 영역에서 핫 스팟(hot spot) 특성을 나타낸다. 즉, LED 램프(42) 부분이 그 주변 영역보다 더 밝은 현상 때문에 주변 영역이 상대적으로 어둡게 보여서, 도광판(41)의 입광면측에서 볼 때, LED 램프(42)들 사이의 입광영역에서 어두움 현상이 발생한다. 본 발명은 이와 같은 문제를 상대적으로 빛이 어둡게 보이는 영역 특히, LED 램프(42) 사이의 영역에 대응되는 도광판(41)의 입광면을 돌출시킴으로써 해결한 것이다.

즉, 상기 도광판(41)의 돌출된 부분으로 빛이 스며들어서 어두운 영역이 보상되도록 한 것이다.

이와 같이 LED 램프(42) 사이의 어두운 영역이 도광판(41)의 돌출부위에 의해서 빛이 보강됨으로써, 도광판(41)의 입광영역은 전체적으로 균일한 휘도를 나타낼 수 있다.

상기에서 광 산란 수단(43)은 LED 램프(42)에서 발생된 빛이 액정패널의 표시면에 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광원을 제공하기 위해서 도광판(41)의 상면에 다수의 확산 시트(Diffusion sheet) 및 확산 플레이트(Diffusion plate)와 다수의 프리즘 시트 등으로 구성되어 있다.

상기에서 도광판(41)은 노말 도광판(Normal Light Guide Panel)으로 구성되어 있으며, LED 램프(42)에서 출사된 광을 도광판(41) 및 그 상부의 광 산란수단(43)을 통해 액정패널로 집광시킨다. 이때 상기와 같이 볼록한 부분을 구비한 노말 도광판(41)을 통해 LED 램프(42)의 빛을 상부로 잘 집광시키기 위해서는 광 산란수단(43)에 최소한 2매의 상향 프리즘 시트가 필요하다.

그리고, 백라이트 유닛은 도면에는 도시되지 않았지만, LED 램프(42)를 전체적으로 감싸도록 램프 하우징을 더 구비하고 있는데, 상기 램프 하우징은 LED 램프(42)로부터 발생된 빛이 도광판(41)의 입광면으로 전부 전달될 수 있도록 반사재질로 구성되어 있다.

미설명 부호 '47'은 LED 램프(42)를 지지하는 PCB 기판이다.

그리고, 상기에서는 도광판의 일측면에 LED 램프가 배열되는 에지방식의 백라이트 유닛에 대하여 기술하였지만, 도광판의 양측면에 LED 램프를 배열하고, LED 램프 사이의 상대적으로 어두운 영역에 대응되는 도광판 양측의 입광면에 돌출 부위를 형성하여 구성시킬 수도 있다.

상기와 같이 구성된 에지방식의 백라이트 유닛은 LED 램프(42)에서 발산된 광을 도광판(41)의 입광면에 집광시키고, 도광판(41)을 거쳐 광 확산수단(43)을 차례로 거쳐서 액정패널로 빛을 전달한다.

상기 본 발명의 실시예에서와 같이 상대적으로 어두운 영역 특히, LED 램프 사이에 대응되는 영역의 도광판(41)의 입광면에 돌출 부위를 구성하였을 경우의 빛 분포를 보면, 도 6에 도시된 바와 같이, 도광판(41)의 입광면에서의 돌출 부위를 통해서 LED 램프(42)가 위치하지 않은 입광영역으로 빛이 스며들어서, 핫 스팟(hot spot) 영역이 완화된 것을 알 수 있다. 즉, 입광영역이 전체적으로 균일한 발광 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.

한편, 이와 같은 본 발명의 백라이트 유닛은 액정 디스플레이 장치를 포함하여 각종 디스플레이 장치의 후미 또는 전방에서 광원으로 사용될 수 있을 뿐 아니라, 그 자체로서의 발광 장치로 사용될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것 이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.

상대적으로 어두운 영역 특히, LED 램프 사이에 대응되는 영역의 도광판(41)의 입광면에 돌출 부위를 구성함으로써, LED 램프 사이의 빛을 보강하여 전체적으로 균일한 발광 특성을 나타내도록 할 수 있고, 이에 의해서 백라이트 유닛의 외관 품위를 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 입광면에 복수개의 돌출부가 형성된 도광판과;

   상기 도광판의 적어도 하나의 입광면측에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프들과;

   상기 도광판의 하면에 배치된 반사판과;

   상기 LED 램프를 전체적으로 감싸고 있는 램프 하우징과;

   상기 LED 램프를 지지하는 PCB 기판과;

   상기 도광판의 상면에 배치된 광 산란수단을 구비하고;

   상기 각 돌출부는 상기 각 LED 램프 사이에 대응하여 형성되고;

   상기 각 돌출부의 표면에는 엠보싱 형상을 갖는 복수개의 볼록부가 구비되며;

   상기 각 볼록부의 크기는 상기 각 돌출부의 크기보다 작으며;

   상기 도광판의 돌출부는 반원형의 볼록한 형태 또는 오목한 형태 또는 원기둥형으로 돌출되되 끝부분만 오목한 형태 또는 프리즘 삼각뿔 형태로 구성되고;

   상기 광 산란수단은 다수의 확산 시트(Diffusion sheet) 및 확산 플레이트(Diffusion plate)와 다수의 프리즘 시트로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images