KR100699266B1 - 백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 제1도광판과 상기 제1도광판의 적어도 일측연을 따라 배치되어 있는 선광원과 상기 제1도광판과 마주하는 복수의 제2도광판과 상기 복수의 제2도광판의 적어도 일측연을 따라 배치되어 있는 점광원을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 색재현율이 우수하면서도 소비전력이 낮은 백라이트 유닛이 제공된다.

Description

백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치{BACKLIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이고,
도 3 내지 도 5는 각각 본 발명의 제2실시예 내지 제4실시예에 따른 액정표시장치의 요부단면도이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
10 : 상부 샤시 20 : 액정표시패널
30 : 광조절부재 41 : 제1도광판
45 : 제2도광판 51 : 램프
55 : 발광 다이오드 56 : 발광 다이오드 회로기판
61 : 램프 커버 65 : 반사판
본 발명은 백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 점광원과 선광원을 동시에 사용하여 색재현율이 우수하면서도 소비전 력이 낮은 백라이트 유닛과 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
최근 종래의 CRT를 대신하여 액정표시장치(LCD), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting diode) 등의 평판표시장치가 많이 개발되고 있다.
이 중 액정표시장치는 박막트랜지스터 기판, 컬러필터 기판 그리고 양 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정표시패널을 포함한다. 액정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 후면에는 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛이 위치한다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정의 배열상태에 따라 투과량이 조정된다. 액정표시패널과 백라이트 유닛은 샤시 내에 수용되어 있다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. 에지형은 도광판의 측면에 광원이 설치되는 구조로, 주로 랩탑형 및 데스크탑 컴퓨터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용된다. 이러한 에지형 백라이트 유닛은 빛의 균일성이 좋고, 내구 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하다.
직하형은 액정표시장치의 크기가 대형화되면서 중점적으로 개발된 구조로, 액정표시패널의 하부면에 하나 이상의 광원을 배치시켜 액정표시패널에 전면적으로 빛을 공급하는 구조이다. 이러한 직하형 백라이트 유닛은 에지형 백라이트 유닛에 비해 많은 수의 광원을 이용할 수 있어 높은 휘도를 확보할 수 있는 장점이 있는 반면, 휘도가 균일하지 않은 단점이 있다.
에지형 백라이트 유닛의 광원으로서 램프와 같은 선광원 또는 발광 다이오드(light emitting diode)와 같은 점광원이 사용되고 있다. 이 중 램프는 소비전력은 적으나 색재현율이 낮은 문제가 있다. 반면 발광 다이오드는 색재현율, 수명, 순간 점등에는 유리하나 소비전력이 높고 발열이 큰 문제가 있다.
본 발명의 목적은 색재현율이 우수하면서도 소비전력이 낮은 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 색재현율이 우수하면서도 소비전력이 낮은 백라이트 유닛을 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 제1도광판과 상기 제1도광판의 적어도 일측연을 따라 배치되어 있는 선광원과 상기 제1도광판과 마주하는 복수의 제2도광판과 상기 복수의 제2도광판의 적어도 일측연을 따라 배치되어 있는 점광원을 포함하는 백라이트 유닛에 의하여 달성될 수 있다.
상기 제1도광판은 출사면, 상기 출사면과 마주하는 제1입사면 그리고 상기 선광원과 마주하는 제2입사면을 가지며, 상기 복수의 제2도광판은 상기 제1입사면과 마주하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 제2도광판의 출사면은 상기 제1도광판의 제1입사면과 평행한 것이 바람직하다.
상기 각 제2도광판의 출사면과 상기 제1도광판의 제1입사면 간의 거리는 일정한 것이 바람직하다.
상기 제2도광판의 하부에 위치하는 반사판을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1도광판은 출사면, 상기 출사면과 마주하는 반사면 그리고 상기 선광원과 마주하는 입사면을 가지며, 상기 복수의 제2도광판은 상기 제1도광판의 출사면과 마주하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 제2도광판의 출사면은 상기 제1도광판의 출사면과 평행한 것이 바람직하다.
상기 각 제2도광판의 출사면과 상기 제1도광판의 출사면 간의 거리는 일정한 것이 바람직하다.
상기 제1도광판의 하부에 위치하는 반사판을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1도광판은 평판(plate) 타입인 것이 바람직하다.
상기 제2도광판은 웨지(wedge) 형태인 것이 바람직하다.
상기 선광원은 냉음극형광램프(CCFL) 또는 외부전극형광램프(EEFL)인 것이 바람직하다.
상기 점광원은 발광 다이오드인 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 다른 목적은 표시패널과 상기 표시패널의 배면에 위치하는 제1도광판과 상기 제1도광판의 적어도 일측연을 따라 배치되어 있는 선광원과 상기 제1도광판의 배면에 위치하는 복수의 제2도광판과 상기 복수의 제2도광판의 적어도 일측연을 따라 배치되어 있는 점광원을 포함하는 표시장치에 의하여 달성된다.
상기 제2도광판의 출사면은 상기 제1도광판의 출사면과 평행한 것이 바람직하다.
상기 각 제2도광판의 출사면과 상기 제1도광판의 출사면 간의 거리는 일정한 것이 바람직하다.
상기 제1도광판은 평판 형태이며, 상기 제2도광판은 웨지(wedge) 형태인 것이 바람직하다.
상기 점광원은 발광 다이오드인 것이 바람직하다.
상기 표시패널은 액정표시패널인 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
이하의 실시예에서는 선광원으로서 램프를 예로 들고 점광원으로서 발광 다이오드를 예로 들어 설명하나, 본 발명의 선광원과 점광원은 램프와 발광 다이오드에 한정되지 않는다. 또한 표시장치로서 액정표시장치를 예로 들어 설명하나, 본 발명의 표시장치는 액정표시장치에 한정되지 않으며 백라이트 유닛을 포함하는 다른 표시장치에도 적용가능하다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
본발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 단면도이다.
액정표시장치(1)는 액정표시패널(20)과 액정표시패널(20)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(100)을 포함한다. 백라이트 유닛(100)은 광조절부재(30), 제1도광판 (41), 제2도광판(45), 램프(51), 발광 다이오드(55) 그리고 반사판(65)을 포함한다.
액정표시패널(20), 광조절부재(30), 제1도광판(41), 제2도광판(45), 램프(51), 발광다이오드(55) 그리고 반사판(65)은 상부 샤시(10)와 하부 샤시(70)에 사이에 수용되어 있다.
액정표시패널(20)은 박막트랜지스터가 형성되어 있는 박막트랜지스터 기판(21)과 박막트랜지스터 기판(21)과 대면하고 있는 컬러필터 기판(22), 양 기판(21, 22)을 접합시키며 셀갭(cell gap)을 형성하는 실런트(23), 양 기판(21, 22)과 실런트(23)사이에 위치하는 액정층(24)을 포함한다. 제1실시예에서 액정표시패널(20)은 장변과 단변을 가지는 직사각형 형태로 마련되어 있다. 액정표시패널(20)은 액정층(24)의 배열을 조정하여 화면을 형성하지만 비발광소자이기 때문에 배면에 위치한 백라이트 유닛(100)로부터 빛을 공급받아야 한다. 박막트랜지스터 기판(21)의 일측에는 구동신호 인가를 위한 구동부(25)가 마련되어 있다. 구동부(25)는 연성인쇄회로기판(FPC. 26), 연성인쇄회로기판(26)에 장착되어 있는 구동칩(27), 연성인쇄회로기판(26)의 타측에 연결되어 있는 회로기판(PCB, 28)을 포함한다. 도시된 구동부(25)는 COF(chip on film) 방식을 나타낸 것이며, TCP(tape carrier package), COG(chip on glass) 등 공지의 다른 방식도 가능하다. 또한 구동부(25)가 배선형성과정에서 박막트랜지스터 기판(21)에 형성되는 것도 가능하다.
액정표시패널(20)의 배면에 위치하는 광조절부재(30)는 확산필름(31), 프리즘필름(32) 및 보호필름(33)을 포함할 수 있다.
확산필름(31)은 베이스판과 베이스판에 형성된 구슬 모양의 비드를 포함하는 코팅층으로 이루어져 있다. 확산필름(31)은 제1도광판(41)을 통해 공급된 빛을 확산시켜 휘도를 균일하게 한다.
프리즘필름(32)은 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있다. 프리즘필름(32)은 확산필름(31)에서 확산된 빛을 상부의 액정표시패널(20)의 배치 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 프리즘필름(32)은 통상 2장이 사용되며 각 프리즘필름(32)에 형성된 마이크로 프리즘은 소정을 각도를 이루고 있다. 프리즘필름(32)을 통과한 빛은 거의 대부분 수직하게 진행되어 균일한 휘도 분포를 제공하게 된다. 필요에 따라 프리즘 필름(32)과 함께 반사편광필름을 사용할 수 있으며, 프리즘 필름(32) 없이 반사편광필름만을 사용하는 것도 가능하다.
가장 상부에 위치하는 보호필름(33)은 스크래치에 약한 프리즘필름(32)을 보호한다.
확산필름(31) 하부에는 제1도광판(41)이 위치한다. 제1도광판(41)은 평판(plate) 형상이며 확산필름(31)과 마주하는 출사면(41a), 출사면(41a)과 마주하는 제1입사면(41b) 및 램프(51)와 마주하는 한 쌍의 제2입사면(41c)을 갖는다. 출사면(41a)으로는 제1입사면(41b) 및 제2입사면(41c)을 통해 입사된 빛이 확산필름(31)을 향해 출사된다. 제1입사면(41b)으로는 하부의 제2도광판(45)로부터의 빛이 입사되며 제2입사면(41c)으로부터는 램프(51)로부터의 빛이 입사된다. 제1도광판(41)은 아크릴 계통의 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA)로 이루어질 수 있다.
램프(51)는 제1도광판(41)의 양 측연을 따라 배치되어 있다. 램프(51)로는 냉음극형광램프(CCFL) 또는 외부전극형광램프(EEFL) 등이 사용될 수 있다. 각 램프(51)를 덮고 있는 램프 커버(61)는 램프(51)로부터의 빛을 제1도광판(41)의 제2입사면(41c) 방향으로 반사시킨다. 램프 커버(61)는 반사율이 우수한 알루미늄 판 등으로 제조될 수 있으며, 램프(51)를 향하는 면에는 은 코팅이 되어 있을 수 있다.
제1도광판(41)의 하부에는 복수의 제2도광판(45)이 위치한다. 제2도광판(45)은 쐐기(wedge) 형이며 제1도광판(41)의 제1입사면(41b)과 마주하는 출사면(45a), 발광 다이오드(55)와 마주하는 입사면(45b) 그리고 출사면(45a)과 마주하는 반사면(45c)을 가진다. 출사면(45a)을 통해 출사된 빛은 제1도광판(41)의 제1입사면(41b)를 통해 입사된 후 제1도광판(41) 내에서 램프(51)로부터의 빛과 혼합된다. 혼합된 빛은 제1도광판(41)의 출사면(41a)를 통해 확산필름(31)으로 전달된다.
제2도광판(45)은 일정한 크기를 가지며 각 출사면(45a)이 평행하게 배치되어 있다. 각 출사면(45a)은 제1도광판(41)과 일정한 거리를 가지고 배치되어 있다. 제2도광판(45) 역시 아크릴 계통의 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA)로 이루어질 수 있다.
제2도광판(45)의 입사면(45b)과 마주하고 있는 각 발광 다이오드(55)는 적색, 녹색, 청색 각각을 발광하며 칼라 믹싱(color mixing)을 통해 백색광을 공급한다. 칼라 믹싱을 위해 발광 다이오드(55)와 입사면(45b)은 소정 간격 이격되어 있다. 발광 다이오드(55)는 발광 다이오드 회로기판(56)에 실장되어 있는데 발광 다이오드 회로기판(56)은 코어(core)를 열전달율이 우수한 알루미늄을 사용하여 만들 어질 수 있다.
각 제2도광판(45)의 반사면(45c)의 하부에는 반사판(65)이 마련되어 있다. 반사판(65)은 발광 다이오드(55)로부터의 빛 중 반사면(45c)으로 입사되는 빛을 반사시켜 출사면(45a)을 향하도록 한다. 반사판(65)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리카보네이트(PC)로 만들어질 수 있으며 은이나 알루미늄이 코팅되어 있을 수도 있다.
반사판(65)은 발광 다이오드 회로기판(55)의 배면으로 연장되어 있는데 실시예와 달리 출사면(45a)의 일부를 가릴 수도 있다. 또한 반사판(65)과 별도로 발광 다이오드 회로기판(56)을 둘러싸는 발광 다이오드 커버가 마련될 수도 있다.
이상의 제1실시예에 따르면 백라이트 유닛(100)은 소비전력이 우수한 램프(51)와 색재현율이 높은 발광 다이오드(55)를 동시에 사용한다. 이에 의해 발광 다이오드(55)만을 사용하는 경우에 비하여 소비전력을 감소시킬 수 있으며 램프(51)만을 사용하는 경우에 비하여 색재현율을 증가시킬 수 있다.
동일한 휘도를 얻기 위해서는 램프(51)에 비하여 발광 다이오드(55)가 약 150%의 소비전력을 사용한다. 제1실시예에서는 동일한 휘도를 얻기 위한 소비전력을 램프(51)와 발광 다이오드(55)의 중간 정도로 낮출 수 있다. 램프(51)를 사용한 경우 색재현율이 NTSC기준 약 72%정도인데, 제1실시예에서는 색재현율을 10%정도 향상시킬 수 있다. 발광 다이오드(55)를 사용할 경우 발열이 문제되는데 제1실시예에 따르면 발광 다이오드(55)가 분산되어 있어 발열 문제가 감소한다.
한편 제1실시예에 따르면 발광 다이오드(55)가 빛을 공급하는 제2도광판(45) 이 복수로 마련되어 있어 발광 다이오드(55)의 구동을 다양하게 변형할 수 있다. 예를 들어 화면의 부분별 명암에 따라 발광 다이오드(55)의 휘도를 조절할 수 있다. 또한 화면의 부분별 색상에 따라 발광 다이오드(55)의 색상을 조절하는 것도 가능하다. 다른 예로는 화면의 스캔에 따라 발광 다이오드(55)를 순차 반복적으로 구동하는 것이다. 이와 같은 구동에서 인접한 제2도광판(45) 간에는 서로의 간섭이 적기 때문에 발광 다이오드(55)를 부분적으로 구동하는 효과가 커지게 된다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)은 다양하게 변형될 수 있는데 도 3 내지 도 5는 이를 나타낸 것이다.
도 3에 도시한 제2실시예에 따르면 제2도광판(45)이 제1도광판(41)의 상부에 위치하고 있다.
제1도광판(41)은 평판(plate) 형상이며 제2도광판(45)과 마주하는 출사면(41a), 출사면(41a)과 마주하는 반사면(41d) 및 램프(51)와 마주하는 한 쌍의 입사면(41e)을 갖는다.
제2도광판(45)은 쐐기(wedge) 형상이며 빛이 출사되는 출사면(45a), 발광 다이오드(55)와 마주하는 제1입사면(45d), 제1도광판(45)과 마주하는 제2입사면(45e)을 갖는다.
램프(51)로부터의 빛은 제1도광판(41)의 출사면(41a)을 통해 출사되어 제2도광판(45)의 제2입사면(45c)에 입사되어 발광 다이오드(55)로부터의 빛과 혼합된다. 혼합된 빛은 제2도광판(45)의 출사면(45a)을 통해 출사된다.
제1도광판(41)의 반사면(41d)의 하부에는 반사판(62)이 마련되어 있다.
도 4에 도시한 제3실시예에 따르면 제1도광판(42)은 쐐기형이며, 램프(51)는 제1도광판(42)의 일측에만 배치되어 있다. 제2도광판(45)은 제1도광판(42)의 상부에 위치하고 있다.
도 5에 도시한 제4실시예에 따르면 제2도광판(45)이 제1도광판(41)의 양측에 배치되어 있다. 제1도광판(41)의 하부에 위치한 제2도광판(45)의 하부에는 반사판(65)이 마련되어 있다.
비록 본발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 색재현율이 우수하면서도 소비전력이 낮은 백라이트 유닛이 제공된다.
또한 색재현율이 우수하면서도 소비전력이 낮은 백라이트 유닛을 포함하는 표시장치가 제공된다.

Claims (19)

  1. 백라이트 유닛에 있어서,
    평판(plate) 타입의 제1도광판과
    상기 제1도광판의 적어도 일측연을 따라 배치되어 있는 선광원과
    상기 제1도광판과 마주하는 복수의 제2도광판과
    상기 복수의 제2도광판의 적어도 일측연을 따라 배치되어 있는 점광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1도광판은 출사면, 상기 출사면과 마주하는 제1입사면 그리고 상기 선광원과 마주하는 제2입사면을 가지며,
    상기 복수의 제2도광판은 상기 제1입사면과 마주하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제2도광판의 출사면은 상기 제1도광판의 제1입사면과 평행한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각 제2도광판의 출사면과 상기 제1도광판의 제1입사면 간의 거리는 일정한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2도광판의 하부에 위치하는 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1도광판은 출사면, 상기 출사면과 마주하는 반사면 그리고 상기 선광원과 마주하는 입사면을 가지며,
    상기 복수의 제2도광판은 상기 제1도광판의 출사면과 마주하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 제2도광판의 출사면은 상기 제1도광판의 출사면과 평행한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 각 제2도광판의 출사면과 상기 제1도광판의 출사면 간의 거리는 일정한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1도광판의 하부에 위치하는 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 선광원은 냉음극형광램프(CCFL) 또는 외부전극형광램프(EEFL)인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 점광원은 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 표시장치에 있어서,
    표시패널과
    상기 표시패널의 배면에 위치하며 평판 형태인 제1도광판과
    상기 제1도광판의 적어도 일측연을 따라 배치되어 있는 선광원과
    상기 제1도광판의 배면에 위치하는 복수의 제2도광판과
    상기 복수의 제2도광판의 적어도 일측연을 따라 배치되어 있는 점광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2도광판의 출사면은 상기 제1도광판의 출사면과 평행한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 각 제2도광판의 출사면과 상기 제1도광판의 출사면 간의 거리는 일정한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제2도광판은 웨지(wedge) 형태인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 점광원은 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 표시패널은 액정표시패널인 것을 특징으로 하는 표시장치.
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