KR100705737B1 - 다중 반사면의 반사판을 구비한 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 반사면의 반사판을 구비한 액정표시장치의 백라이트 유닛을 개시한다.
본 발명의 백라이트 유닛은 빛을 방출하는 적어도 하나의 발광수단; 발광수단으로부터 발광되는 빛을 액정패널의 전면으로 공급하기 위한 적어도 하나의 도광판; 및 각 도광판의 하부면에 형성되며, 발광수단으로부터 도광판으로 입사되는 빛을 다중 반사시켜 액정패널의 전면으로 투사하는 적어도 하나의 다중 반사면들을 구비하는 반사판을 구비함으로써, 프리즘 시트 없이도 대부분의 빛을 액정패널의 전면으로 반사시킬 수 있어 액정표시장치의 제조단가를 줄일 수 있고 박형화 및 경량화가 가능하며 높은 휘도 구현이 가능하다.

Description

다중 반사면의 반사판을 구비한 백라이트 유닛{Backlight unit having reflect plate having multiple reflect surface}
본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도광판의 하부면에 다중 반사면들을 갖는 반사판을 구비하여 프리즘 시트 없이도 도광판의 측면에서 발현되는 광의 대부분을 액정패널의 전면으로 반사시킬 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 소형 및 박형화와 저전력 소모의 장점을 가지는 평판 표시장치로서, 노트북과 같은 휴대용 컴퓨터, 사무 자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다.
액정표시장치는 유전 이방성을 가지는 액정물질에 인가되는 전계를 제어함으로써 광을 투과 또는 차단하여 화상 또는 영상을 표시하게 된다. 이러한 액정표시장치는 일렉트로 루미네센스(Electro-luminescence : EL), 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT), 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED) 등과 같이 스스로 광을 발생하는 표시소자들과는 달리, 외부에서 인가되는 광의 양을 조절하여 화면에 표시하는 수광소자이다. 따라서, 액정표시장치는 액정패널에 광을 조사해줄 수 있는 별도의 광원 즉 백라이트 유닛을 필요로 하며, 이에 따라 액정표시장치의 표시품질은 액정패널 뿐만 아니라 백라이트 유닛의 성능에도 크게 의존하게 된다.
이러한, 백라이트 유닛은 그 광원의 위치에 따라 사이드 라이트형 백라이트와 직하형 백라이트로 구분된다. 직하형 백라이트는 액정패널의 후면에 다수개의 형광램프들을 일렬로 배열시켜 액정패널의 전면으로 빛을 직접 조사하는 방식으로 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점적으로 개발되고 있다. 이러한 직하형 백라이트는 대형 디스플레이에 적합하고 휘도가 좋으나 전체적으로 균일한 휘도를 얻기 어려우며 전력소모가 많다. 더욱이 액정표시장치의 두께가 증대되어 박막화가 곤란한다.
사이트 라이트형 백라이트는 액정패널의 측면에 형광램프 등의 관 형상의 선광원을 설치하고, 투명한 도광판을 이용하여 램프로부터의 광을 액정패널 화면 전체에 투사시키는 방식이다. 이러한 사이드 라이트형 백라이트는 직하형 백라이트에 비하여 소비전력이 낮고 광효율이 좋은 특징이 있다.
도 1은 종래의 일반적인 사이드 라이트형 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1에서와 같이, 종래 사이드 라이트형 백라이트 유닛은 백색의 빛을 발광하는 형광램프(1), 형광램프(1)로부터 발광되는 빛을 액정패널(8)의 전면에 공급하기 위한 도광판(2), 도광판(2)의 뒷면으로 새는 빛을 반사시키는 반사판(3), 도광판(2)으로부터 공급되는 빛을 확산시켜 빛의 휘도를 향상시키는 확산판(4), 확산판(4)을 통과한 빛을 집광시켜 시야각을 향상시키는 프리즘 시트(5, 6), 및 프리즘 시트(5, 6)를 보호하기 위한 보호시트(7)를 구비한다.
광원인 형광램프(1)에서 발광된 빛은 도광판(2)으로 입사되며, 입사된 빛은 도광판(2)의 앞뒤의 표면에서 반사 또는 굴절이 일어나거나 반사판(3)에 의해 반사되어 확산판(4)으로 방출된다. 이때, 측면에서 입사되는 빛이 그 진행방향에 대해 90°로 반사되기에 반사판의 각도가 너무 작기 때문에 반사판(3)의 표면에 패턴을 형성하여 빛을 난반사시킨다. 이를 통해 빛은 전방향으로 난반사 되는데 이러한 경우 반사판(3)에 형성된 패턴이 보일 수 있기 때문에 확산판(4)을 통해 빛을 확산시켜서 휘도를 균일하게 하여 패턴을 숨기게 된다. 이후 난반사하는 빛을 가능한 전면으로 집광시키기 위해 프리즘 시트(5, 6)가 세로, 가로 방향으로 2장이 추가되어 빛의 방향을 전면으로 모으게 된다. 프리즘 시트(5, 6)에서 집광된 빛은 액정패널(8)의 색신호의 제어에 따라 화면으로 구현된다.
그런데, 이처럼 반사판(3)에 패턴을 형성하는 경우 그 패턴으로 인하여 빛의 손실이 발생하게 되어 실질적으로 10％ 내외의 휘도만이 사용된다. 아울러, 빛의 진행방향을 화면의 전면 방향으로 바꾸어 주기 위하여 추가적으로 확산판(3)과 프리즘 시트(5, 6)가 필요하게 되어, 장치의 전체적인 제조원가가 상승하게 되고 기구적인 신뢰성이 크게 저하되며 장치의 박형화·경량화가 어려워지는 문제점을 야기하게 된다.
따라서, 상술된 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 백라이트 유닛의 구조를 개선하여, 박형화·경량화가 가능하면서 보다 경제적인 백라이트 유닛을 구현하는데 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다중 반사면의 반사판을 구비한 백라이트 유닛은, 빛을 방출하는 적어도 하나의 발광수단; 상기 발광수단에서 방출되는 빛을 액정패널의 전면으로 공급하는 적어도 하나의 도광판; 및 상기 각 도광판의 후면에 형성되며, 상기 발광수단으로부터 상기 도광판으로 입사되는 빛을 다중 반사시켜 상기 액정패널의 전면으로 투사하는 적어도 하나의 다중 반사면들을 구비하는 반사판을 구비한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이며, 도 2에서 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호가 부여되며 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2의 백라이트 유닛은 형광램프(1), 도광판(10), 반사판(20) 및 보호시트(7)를 구비한다.
도광판(10)의 일측에는 백라이트 유닛의 발광수단(광원)으로 사용되는 관 형상의 형광램프(1)가 설치되며, 이러한 형광램프(1)는 램프커버(미도시)에 의해 감싸진다.
형광램프(1)로부터 발광되는 빛을 입사받아 액정패널(8) 전면에 공급하기 위한 도광판(10)은 형광램프(1)에서 발광되는 백색광이 광원에서부터 원거리까지 전체적으로 고르게 분산되도록 하기 위하여 도 2에서와 같이 광원에서 멀어질수록 그 두께가 얇아지는 테이퍼 형상을 갖는다. 특히, 도광판(10)의 후면이 일정한 각도로 경사지게 형성되는 테이퍼 형상을 갖는다. 그리고, 도광판(10)의 후면에는 형광램프(1)로부터 입사되는 빛이 여러방향으로 분산되지 않고 대부분이 그 진행방향에 대해 거의 90°로 꺽여서 액정패널(8)의 법선방향에 가까운 방향으로 진행되도록 해주는 복수개의 이중 반사면들을 갖는 반사판(20)이 형성된다.
이러한 이중 반사면들은 테이퍼 형상으로 형성된 도광판(10)의 후면을 따라 연속적으로 형성되며, 도광판(10)의 측면으로부터 입사되어 확대된 빛은 그 입사위치에 따라 대응되는 이중 반사면에 의해 이중 반사되어 출사된다. 즉, 각 이중 반사면들은 도광판(10)에 입사된 빛을 그 입사위치에 따라 일정 부분씩 우선 액정패널(8)의 전면과 반대방향으로 1차 반사시킨 후, 1차 반사된 빛을 다시 액정패널(8)의 법선방향에 가까운 방향으로 2차 반사시킨다. 이로써, 도광판으로 입사된 빛들은 여러방향으로 분산되지 않아 대부분 액정패널(8)의 전면으로 투사되며, 이때 도광판(10)에서 방출되어 액정패널(8)의 전면으로 투사되는 빛의 방향은 도 2의 화살표와 같이 도광판(10)으로 입사되는 빛과 거의 90°를 이루게 된다. 이를 위해, 각 이중 반사면은 1차 반사된 빛의 반사각과 1차 반사된 빛을 다시 2차 반사시킨 반사각의 합이 90° 또는 이에 가까운 각도를 이루도록 그 모양이 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 반사면의 구조를 보다 상세하게 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 각 이중 반사면은 형광램프(1)로부터 도광판(10)으로 입사되는 빛을 액정패널(8)의 반대측 방향으로 1차 반사시키는 제 1 반사면(22)과 제 1 반사면(22)에서 반사된 빛을 액정패널(8)의 법선방향과 가깝게 액정패널(10)의 전면을 향해 반사시키는 제 2 반사면(24)을 갖는다. 이때, 제 1 반사면(22)은 입사되는 빛에 대해 볼록한 타원 형상을 가지며, 제 2 반사면(24)은 입사되는 빛에 대해 오목한 타원 형상을 가진다. 이에 따라, 형광램프(1)로부터 도광판(10)으로 입사되는 빛의 순서와 반사판(20)에서 반사된 빛의 순서가 각 이중 반사면 단위로 역전된다. 즉, 도 3에서와 같이 아래에서부터 ①, ②, ③ 순으로 도광판(10)에 입사된 빛은 첫번째 이중 반사면에 의해 좌측으로부터 ③, ②, ① 순으로 그 순서가 역전되어 보호시트(7) 및 액정패널(8)로 투사된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 반사면의 구조를 보다 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 4의 각 이중 반사면은 도 3의 각 반사면들과 비교하여 제 1 반사면(26)의 형상이 도 3에서의 제 1 반사면(22)의 형상과 상이하다. 즉, 제 1 반사면(26)은 입사되는 빛에 대해 오목한 타원 형상을 가진다. 이에 따라, 도 4에서는 도 3에서와 달리 형광램프(1)로부터 도광판(10)으로 입사되는 빛의 순서와 반사판(20)에서 반사된 빛의 순서가 동일하게 유지된다. 즉, 도 3에서와 같이 아래에서부터 ①, ②, ③ 순으로 도광판(10)에 입사된 빛은 첫번째 이중 반사면에서 이중 반사되어 좌측으로부터 ①, ②, ③ 순으로 보호시트(7) 및 액정패널(8)로 투사된다.
상술된 도 3 및 도 4에서는 제 1 반사면(22, 26)이 각각 볼목 또는 오목한 형태로 곡면을 이루고 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에서는 도광판(10)에 입사되는 빛이 여러방향으로 분산되지 않고 일정 방향으로 투사될 수 있도록 그 광경로를 제어하는 것에 특징이 있으므로, 제 1 반사면(22, 26)에서 입사된 빛과 반사된 빛이 이루는 각()과 제 1 반사면(22, 26)에서 반사된 후 제 2 반사면(24, 28)에 입사된 빛과 반사된 빛이 이루는 각()의 합이 90°또는 이에 가까워질 수 있도록 해줄 수 있다면, 제 1 반사면(22, 26)과 제 2 반사면(24, 28)은 각각 그 형상이 도 3 또는 도 4와 같이 특정 형태로 한정되지 않고 어떠한 형태로든 구현될 수 있다.
상술된 구성을 갖는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 동작을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
형광램프(1)로부터 발광된 빛은 도광판(10)으로 입사된다. 이때, 도광판(10)은 광원으로부터의 빛이 도광판(10)에 전체적으로 고르게 분산되도록 하기 위하여 광원에서 멀어질 수록 그 두께가 점점 얇아지는 테이퍼 형상을 갖는다.
테이퍼 형상으로 구비된 도광판(10)에 입사된 빛은 그 입사위치에 따라 대응되는 이중 반사면의 제 1 반사면(22)에서 일정 각도()로 반사되어 제 2 반사면(24)으로 투사된다. 제 2 반사면(24)은 제 1 반사면(22)에서 반사된 빛을 다시 반사시켜 액정패널(8)의 법선방향 또는 이에 가까운 방향으로 진행되도록 해준다.
제 1 반사면(22) 및 제 2 반사면(24)에서 이중 반사된 빛은 도광판(10)과 보호시트(7)를 투과해 액정패널(8)로 투사된다.
액정패널(8)에 투사된 빛은 액정패널(7)의 색신호 제어에 따라 화면으로 구현된다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
상술된 실시예는 도 2에서와 같이 도광판(10)으로 입사되는 빛이 평행광인 경우 보다 효과적이다. 따라서, 본 실시예에서는 형광램프(1)와 도광판(10) 사이의 광경로에 형광램프(1)에서 발광되는 빛을 평행광으로 만들어 도광판(10)으로 출사해주는 라이트 가이드(30)를 더 구비한다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
본 실시예는 도 2에서와 같은 백라이트를 복수개 이용하여 대화면의 액정표시장치에 적용할 수 있는 백라이트 유닛을 구현한 모습을 나타낸다.
예컨대, 도 5에서와 같이, 이중 반사면의 반사판이 형성된 동일한 구조의 2개의 도광판(10a, 10b)을 그 상부면이 동일 평면상에 위치되도록 그 끝부분(광원의 반대편)을 서로 밀착시키고, 두 도광판(10a, 10b)의 상부면에는 두 도광판(10a, 10b)의 전체 표면을 덮을 수 있는 크기의 보호시트(7')가 형성된다. 이때, 결합되는 도광판의 수는 액정패널(8')의 크기에 따라 적절히 조절될 수 있다.
이처럼, 사이드 라이트형 백라이트를 복수개 결합시켜 대형 액정표시장치에 적용시킴으로써, 액정패널의 후면에 다수의 형광램프를 구비하는 직하형 백라이트를 대체할 수 있어 대형 액정표시장치에 대한 박형화 및 경량화가 가능하며 제조원가도 줄일 수 있게 된다.
상술된 실시예들에 대해, 부가적으로, 반사각을 넓히기 위해서 제 1 반사면(22, 26)과 제 2 반사면(24, 28)에 코팅을 하거나 패턴을 형성하여 난반사를 유발할 수 있으며, 이러한 경우 보호시트(7)와 도광판(10) 사이에 확산판(4)을 더 구비하여 빛의 반사각을 증가시키는 것도 가능하다.
또한, 상술된 실시예에서는 반사판(20)이 적어도 하나의 이중 반사면을 구비함으로써 대응되는 도광판으로 입사되는 빛을 액정패널로 출사하기 전에 2번만 반사(이중 반사)시키는 경우에 대해서만 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 필요에 따라서는 빛을 3중, 4중, … 등 여러번 반사시켜 액정패널 측으로 출사할 수 있음은 자명하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 도광판으로 입사되는 빛을 다중으로 반사시키는 다중 반사면의 반사판을 구비함으로써, 프리즘 시트 없이도 대부분의 빛을 액정패널의 전면으로 반사시킬 수 있어 액정표시장치의 제조단가를 줄일 수 있으며, 더욱이 액정표시장치의 박형화 및 경량화 하면서 높은 휘도 구현이 가능하다.
도 1은 종래의 일반적인 사이드 라이트형 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 반사면의 구조를 보다 상세하게 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 반사면의 구조를 보다 상세하게 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도.

Claims (7)

  1. 빛을 방출하는 적어도 하나의 발광수단;
    상기 발광수단에서 방출되는 빛을 측면으로부터 입사받아 액정패널의 전면으로 공급하는 적어도 하나의 도광판; 및
    상기 도광판의 후면에 형성되며, 상기 도광판의 측면으로부터 입사된 빛을 다중 반사시켜 상기 액정패널의 전면을 향하도록 상기 도광판에 투사하는 적어도 하나의 다중 반사면을 갖는 반사판을 구비하며,
    상기 다중 반사면은
    상기 발광수단으로부터 상기 도광판으로 입사된 빛을 상기 액정패널과 반대측 방향으로 1차 반사시키는 제 1 반사면; 및
    상기 제 1 반사면에서 반사된 빛을 상기 액정패널측으로 2차 반사시키는 제 2 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 반사면의 반사판을 갖는 백라이트 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발광수단과 상기 도광판 사이에 구비되어 상기 발광수단에서 방출되는 빛을 평행광으로 만들어 상기 도광판으로 출사하는 적어도 하나의 라이트 가이드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 반사면의 반사판을 갖는 백라이트 유닛.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 도광판은
    상기 발광수단으로부터 멀어질 수록 그 두께가 얇아지는 테이퍼 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 반사면의 반사판을 갖는 백라이트 유닛.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 반사면과 상기 제 2 반사면은
    상기 1, 2차 반사된 빛이 상기 액정패널에 대해 수직한 방향으로 진행하도록, 상기 1차 반사된 빛의 반사각과 상기 2차 반사된 빛의 반사각의 합이 90°또는 90°에 근접되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 반사면의 반사판을 갖는 백라이트 유닛.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 반사면과 상기 제 2 반사면은 코팅처리 되거나 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 반사면의 반사판을 갖는 백라이트 유닛.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 도광판의 광출사면에 상기 도광판으로부터의 빛을 확산시키기 위한 확산판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 반사면의 반사판을 갖는 백라이트 유닛.
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