KR100774224B1 - 백라이트 유닛 및 그 백라이트 유닛을 이용한 액정 표시장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 그 백라이트 유닛을 이용한 액정 표시장치 Download PDF

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엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디.
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Abstract

LED 어레이 기판 상에 배열되는 측면 발광형 적색 LED, 측면 발광형 녹색 LED, 및 측면 발광형 청색 LED 로부터 측면 방향에 출사되는 광은 그루브형 오목부의 측면으로부터 도광판에 유입되고, 도광판 내에서 전파된다. 따라서, 3 개의 색이 혼합된다. 또한, 광은 반사 시트 등의 기능에 의해 도광판의 양쪽 측단면에서 반사되면서 도광판 내에서 전파된다. 따라서, 색 혼합이 진행된다. 또한, 광은 도광판의 하면에 제공된 확산 반사 수단에 의해 상방으로 반사되고, 확산 시트를 경유하여 백라이트 광으로서 외부에 출사된다.
백라이트 유닛, 액정 표시 장치, 측면 발광

Description

백라이트 유닛 및 그 백라이트 유닛을 이용한 액정 표시 장치{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
도 1a 는 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태의 백라이트 유닛을 설명하기 위한 사시도.
도 1b 는 도 1a 의 I-I 라인을 따라 절취한 단면도.
도 2 는 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태의 백라이트 유닛을 이용한 액정 표시 장치의 단면도.
도 3 은 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태의 백라이트 유닛의 변형예 1 을 설명하기 위한 단면도.
도 4 는 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태의 백라이트 유닛의 변형예 2 를 설명하기 위한 단면도.
도 5 는 본 발명의 제 2 예시적인 실시형태의 백라이트 유닛을 설명하기 위한 사시도.
도 6 은 도 5 의 II-II 라인을 따라 절취한 단면도.
도 7 은 제 1 예시적인 실시형태의 복수의 백라이트 유닛들을 배열함으로써 구성되는 백라이트 유닛을 설명하기 위한 사시도.
도 8 은 도 7 에 도시되어 있는 백라이트 유닛을 이용한 액정 표시 장치의 단면도.
도 9 는 관련 기술의 백라이트 유닛의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 측면 발광형 LED 1R: 측면 발광형 적색 LED
1G: 측면 발광형 녹색 LED 1B: 측면 발광형 청색 LED
2: LED 어레이 기판 3: 도광판
31: 확산 반사 수단 32: 측단면
33: 완(緩) 경사면 34: 급경사면
3A: 그루브형 오목부 3B: 홀 형상 오목부
4, 41: 반사 시트 5: 확산 시트
51: 광로 변환 수단 100, 110, 120: 백라이트 유닛
101, 103: 액정 패널 102, 104: 프레임
본 발명은 백라이트 유닛 및 그 백라이트 유닛을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 광원으로서 발광 다이오드 등을 이용하는 백라이트 유닛, 및 이 백라이트 유닛을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
투과형 또는 반투과형 액정 표시 장치용 백라이트에서는, 주로, 냉음극 (cold cathode) 형광 튜브가 광원으로서 사용되었다. 전용 점등 회로가 냉음극 형광 튜브용으로 필요하고 고전압이 취급되는 것이 필요하기 때문에, 냉음극 형광 튜브 대신 발광 다이오드의 사용이 제안되었다.
광원으로서 LED 를 이용하는 백라이트로서, 다음의 공지된 타입, 즉, 백색 LED 를 이용하여 백색광이 획득되는 타입, 및 3 타입의 LED, 즉, 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED 를 배열하고 이들 LED 에 의해 출사되는 적색광, 녹색광, 및 청색광을 혼합함으로써 백색광이 획득되는 타입이 존재한다. 백색 LED 를 이용하여 백색광이 획득되는 타입은 특히 이동 전화 및 PDA 와 같은 소형 기기에서 이용되기에 적절하다. 그러나, 백색 LED 에서, 주로, 의사(擬似)-백색광은 YAG 인광체 (phosphor) 를 청색 LED 에 도포함으로써 획득된다. 따라서, 색 재현성은 충분하지 않다. 특히, 적색의 색 재현성은 청색 및 녹색의 색 재현성에 비해 충분하지 않다. 따라서, 백색 LED 는 적색의 좁은 색 재현성 범위를 갖는 경향이 있다.
3 색의 LED 로부터 출사되는 광을 혼합함으로써 백색광이 획득되는 타입은 상술한 적색의 색 재현성을 개선시킬 수 있다. LED 는 냉음극 형광 튜브에 비해, 낮은 광도 (light intensity) 및 높은 비용과 같은 단점을 갖는다. 그러나, 최근, LED 의 발광 효율의 개선이 진행되고 있다. 큰 전류에 의해 높은 광도가 획득될 수 있는 LED 가 개발되었으며, LED 를 이용하여 비교적 대형의 백라이트 유닛을 제품화하기 위한 시도가 활발히 이루어지고 있다. 그러한 백라이트 유닛에 있어서, 색 재현성은 오직 백색 LED 를 이용하는 백라이트 유닛의 색 재현 성에 비해 개선될 수 있다.
LED 를 이용하는 그러한 백라이트 유닛은, 예를 들어, 일본특허 공표공보 제 2003-532273 호에서 제안되어 있다. 이러한 백라이트 유닛의 개요가 설명된다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 복수의 LED (211) 가 도광판 (203) 의 단면 (end surface) 에 배열되고 도광판 (203) 의 외부로 광을 출력하기 위한 광출력 수단 (231) 이 LED (211) 로부터 멀리 떨어진 영역에서 도광판 (203) 의 하면에 제공되는 구조가 준비된다. 이들 복수의 구조물들은 결합된다. 또한, 확산체 (251) 가 표측 (front side) 에 배치된다. 이에 따라 생성된 구조물은 프레임 (207) 에 수용되며, 이에 따라, 백라이트 유닛 (200) 이 구성된다.
그러나, 이러한 백라이트 유닛 (200) 에서는, 광원으로서의 LED (211) 를 도광판 (203) 의 단면 상에 배치함으로써 3 개의 색이 혼합된다. 이에 따라, 백라이트 유닛 (200) 의 유효 발광영역 외측의 화상-프레임 (picture-frame) 영역을 좁아지게 할 수 없다. 따라서, 외형이 커진다. 또한, 복수의 도광판 (203) 이 적층 방식으로 이용되기 때문에, 백라이트 유닛 (200) 의 두께 및 중량이 커지는 문제가 생긴다.
또한, 유리 마티노브 (Yourii Martynov) 등의 "혼합형 도광판에 의한 고효율 슬림형 LED 백라이트 시스템 (High-efficiency slim LED backlight system with mixing light guide)" SID 03 DIGEST (43.3), pp.1262~1265 에는, 어레이 형태로 배열된 측면 발광형 LED 를 갖는 복수의 기판이 면광원으로서 사용되는 박스형 반사기 내에 배치되는 것이 제안되었다. 그러나, 이러한 백라이트 유닛은, 광원의 LED 로부터 출사되는 광이 백라이트 유닛의 유효 발광 영역 전반에 걸쳐 효율적으로 혼합될 수 없다는 문제를 가진다. 따라서, 광원으로부터의 거리에 의존하여 큰 색 변형이 발생하는 문제가 생긴다.
따라서, 본 발명의 전형적인 특성은, 광원으로서 기능하는 발광소자로부터의 광이 효율적으로 혼합될 수 있고 외형을 소형화하기에 적절한 백라이트 유닛을 제공하며, 이러한 백라이트 유닛을 이용하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 백라이트 유닛은 도광판, 및 측면 발광형의 복수의 발광소자를 포함한다. 도광판은 상면, 하면, 및 상면과 하면 사이에 측단면을 가진다. 하면은 그 안에 오목부를 가지며, 이로부터 광이 도광판에 입사한다. 도광판은 입사하는 광을 혼합하고 상면으로부터 조명광(illuminating light)을 출사한다. 측면 발광형의 복수의 발광소자는 어레이 기판에 배열 및 탑재되며, 도광판의 오목부에 배치된다.
바람직하게는, 도광판의 오목부는 그루브형 (groove-shaped) 오목부이며, 측면 발광형의 복수의 발광소자는 그루브형 오목부에 배치된다.
바람직하게는, 도광판의 그루브형 오목부는 도광판을 관통하며, 측면 발광형의 복수의 발광소자는 그루브형 오목부에 배치된다.
바람직하게는, 프리즘 형상의 요철 (dips and bumps) 이 도광판의 하면에 형성된다.
바람직하게는, 도광판의 오목부는 복수의 홀(hole) 형상 오목부로 대체되며, 측면 발광형의 복수의 발광소자는 복수의 홀 형상 오목부에 각각 배치된다.
바람직하게는, 도광판의 홀 형상 오목부는 도광판을 관통하며, 측면 발광형의 복수의 발광소자는 홀 형상 오목부에 각각 배치된다.
바람직하게는, 측면 발광형의 복수의 발광소자는 측면 발광형의 발광 다이오드이다.
바람직하게는, 측면 발광형의 복수의 발광소자는 측면 발광형 적색 LED, 측면 발광형 녹색 LED, 및 측면 발광형 청색 LED 이다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치는 백라이트 유닛, 액정 패널, 및 프레임을 포함한다. 백라이트 유닛은 도광판, 및 측면 발광형의 복수의 발광소자를 포함한다. 도광판은 상면, 하면, 및 상면과 하면 사이에 측단면을 가진다. 하면은 그 안에 오목부를 가지며, 이로부터 광이 도광판에 입사한다. 도광판은 입사하는 광을 혼합하고 상면으로부터 조명광을 출사한다. 측면 발광형의 복수의 발광소자는 어레이 기판 상에 배열 및 탑재되며, 도광판의 오목부에 배치된다. 액정패널은 백라이트 유닛의 조명광을 받는다. 프레임은 백라이트 유닛 및 액정 패널을 수용한다.
바람직하게는, 액정 표시 장치의 백라이트 유닛은, 함께 제공되는 복수의 백라이트 유닛으로 대체되며, 액정 패널은 복수의 백라이트 유닛으로부터 조명광을 받는다.
바람직하게는, 복수의 백라이트 유닛이 순차적으로 턴 온된다.
본 발명의 백라이트 유닛에서, 측면 발광형의 발광소자에 의해 출사된 광은 발광소자 주위에 있는 도광판의 오목부로부터 도광판에 입사하며, 도광판 내에서 전파된다. 따라서, 발광소자에 의해 출사되는 각각의 광들이 혼합된다. 즉, 도광판의 오목부가 그루브형 오목부인 경우, 측면 발광형의 발광소자에 의해 출사되는 광이 발광소자의 양측에서 도광판에 입사하며, 광 혼합이 발생한다. 또한, 도광판의 오목부가 홀 형상 오목부인 경우, 측면 발광형의 발광소자 주위의 모든 방향에서 출사하는 광이 도광판에 입사하며, 광 혼합이 발생한다.
본 발명의 백라이트 유닛에서, 측면 발광형의 복수의 발광소자는 도광판의 하면에 제공되는 오목부 내에 삽입된다. 또한, 측면 방향에서의 측면 발광형의 발광소자로부터 출사된 광이 도광판에 유입되며, 도광판 내에서 전파되는 동안에 계속 확산 및 반사된다. 따라서, 광의 색 혼합이 발생한다. 이에 따라, 광들을 효율적으로 혼합할 수 있으며, 광도를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 유효발광 영역에 걸친 작은 색 변형 및 우수한 색 재현성을 갖는 백라이트 광을 획득할 수 있다. 또한, 측면 발광형의 발광소자가 도광판의 하면에 제공되는 오목부에 삽입되기 때문에, 화상-프레임 영역을 감소시킬 수 있다. 또한, 두께를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에서는, 측면 발광형의 발광소자에 의해 출사되는 광이 발광소자 주위에 있는 도광판의 오목부로부터 도광판에 입사하고 도광판 내에서 전파되며, 이에 따라, 발광소자에 의해 출사되는 각각의 광들의 혼합이 발생하는 백라이트 유닛이 사용된다. 효율적으로 혼합된 조명광이 상술한 백라이트 유닛으로부터 액정 패널로 공급되어, 액정 패널을 조명시킨다.
본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 광들을 효율적으로 혼합할 수 있으며, 광도를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 유효발광 영역에 걸친 작은 색 변형 및 우수한 색 재현성을 갖는 백라이트 광을 획득할 수 있다. 액정 패널은 이러한 백라이트 광을 조명광으로서 이용하여 표시를 수행하기 때문에, 액정 표시 장치 자체가 얇아지며, 좁은 화상-프레임의 외형을 가지며, 색 재현성이 우수한 표시를 실현할 수 있다.
당업자는 첨부도면과 함께 제공되는 설명을 참조하여, 본 발명의 이러한 목적 및 이점 그리고 다른 목적 및 이점, 그리고 추가적인 설명을 더 명백히 알 수 있다.
(바람직한 실시형태의 설명)
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 제 1 예시적인 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 측면 발광형 LED 가 측면 발광형의 발광소자로서 사용되는 경우에 대해 설명한다. 도 1a 에 도시된 바와 같이, 측면 발광형 LED (1) 는 LED (1R, 1G, 및 1B) 이며, 이들 각각은 적색, 녹색, 또는 청색의 단색광을 출사한다. 이들은 순서대로 배열되며, LED 어레이 기판 (2) 상에 탑재된다. 각각의 측면 발광형 LED (1) 는 다음의 발광특성, 즉, 발광강도 (emission intensity) 가 최대가 되는 각도는 LED 어레이 기판 (2) 에 평행한 방향으로부터 ±20 도 내에 있는 발광특성을 갖는다. 이러한 측면 발광형 LED 로서, 루미레즈 라이팅 (Lumileds Lighting) 사에 의해 제작된 측면 발광형 LED 의 룩세온 (Luxeon) 시리즈가 사용될 수 있다 ("관련 기술의 설명" 에서 상술한 기술문헌 참조).
도광판 (3) 은 상면, 하면, 및 그들 사이의 측단면 (32) 을 가진다. 하면에는, 오목부가 형성된다. 도광판 (3) 은 입사광을 혼합하여, 그 광을 조명광으로서 상면으로부터 출력한다. 이 실시형태에서, 도광판 (3) 의 오목부는 그루브형 오목부 (3A) 이다. 도광판 (3) 의 하면 (그루브형 오목부 (3A) 가 형성된 표면) 에서, 도트 (dot) 또는 그레인 (grain) 과 같은 확산 반사 수단 (31) 이 제공된다. 이 확산 반사 수단 (31) 은 도광판 (3) 에 입사한 광을 확산하고, 도광판 (3) 의 출력면으로 광을 반사한다. 또한, 도광판 (3) 의 하면에는 반사 시트 (4) 가 배치되고, 도광판 (3) 의 상면에는 확산 시트 (5) 가 배치된다. LED 어레이 기판 (2) 상에 배열된 측면 발광형 LED (1R, 1G, 및 1B) 는 상술한 도광판 (3) 의 그루브형 오목부 (3A) 에 배치된다. 또한, 필요에 따라, 백색 또는 경면(鏡面) 반사 시트 (41) 가 도광판 (3) 의 측단면 (32) 에 배치될 수도 있다. 또한, 도광판 (3) 의 측단면 (32) 은 상면 또는 하면을 향하여 기울어질 수도 있다.
다음으로, 상술한 구조를 갖는 백라이트 유닛 (100) 의 색 혼합 기능을 설명한다. 도 1b 에 도시된 바와 같이, LED 어레이 기판 (2) 상에 배열된 측면 발광형 적색 LED (1R), 측면 발광형 녹색 LED (1G), 및 측면 발광형 청색 LED (1B) 로부터 측면방향에서 출사된 광은 그루브형 오목부 (3A) 의 측면으로부터 도광판 (3) 에 유입된다. 또한, 그 광은 도광판 (3) 내에서 전파되며, 3 개의 색이 혼합된다. 도광판 (3) 내에는 어떠한 광학 계면도 존재하지 않는다. 따라서, 광은 반사 시트 (41) 등의 기능에 의해 도광판 (3) 의 양쪽 측단면 (32) 에서 반사되고 확산 반사 수단 (31) 등에 의해 확산되면서 도광판 (3) 내에서 전파됨으로써, 색 혼합이 진행된다. 또한, 광은 도광판 (3) 의 하면에 제공되는 확산 반사 수단 (31) 에 의해 상방으로 반사되고, 확산 시트 (5) 를 경유하여 백라이트 광으로서 외부에 출사된다. 더 효율적인 색 혼합 기능을 획득하기 위하여, 각각의 측면 발광형 LED (1) 로부터 출사되는 광의 발광강도가 최대가 되는 각도범위, 도광판 (3) 의 오목부로부터 측단면 (32) 까지의 거리, 도광판 (3) 의 두께 등을 고려하여 설계를 수행한다.
이 실시형태의 백라이트 유닛 (100) 에서는, 도광판 (3) 에 제공된 그루브형 오목부 (3A) 에 측면 발광형 LED (1) 가 삽입되며, 측면 발광형 LED (1) 로부터 측면 방향에서 출사된 광이 그 LED (1) 의 양측의 도광판 (3) 에 유입된다. 따라서, 광의 색 혼합이 발생한다. LED (1) 로부터의 거리가 증가함에 따라, 획득되는 색 혼합 효과도 증가한다. 이것은, 거리를 확보하기 어려운 경우에도, 도광판 (3) 의 측단면 (32) 에서 광을 반사시킴으로써 충분한 거리를 확보할 수 있기 때문이다. 이 실시형태의 백라이트 유닛 (100) 에서는, 비교적 단순한 형상을 갖는 도광판 (3) 을 사용하여 낮은 비용에서 3 개의 색이 효율적으로 혼합될 수 있다. 또한, 백라이트 유닛의 유효발광 영역에 걸친 작은 색 변형 및 우수한 색 재현성을 갖는 백라이트 광을 획득할 수 있다. 또한, 측면 발광형 LED (1) 가 도광판 (3) 내에 제공된 그루브형 오목부 (3A) 에 삽입되기 때문에, 백라이트 유닛 (100) 의 화상-프레임 영역을 감소시킬 수 있다. 또한, 백라이트 유닛 (100) 의 두께를 감소시킬 수 있다.
다음으로, 이 실시형태의 액정 표시 장치를 도 2 를 참조하여 설명한다. 이 액정 표시 장치는 상술한 백라이트 유닛 (100) 을 사용한다. 액정 표시 장치는 백라이트 유닛 (100), 백라이트 유닛 (100) 의 조명광을 받는 액정 패널 (101), 및 백라이트 유닛 (100) 과 액정 패널 (101) 을 수용하는 프레임 (102) 을 가진다.
상술한 액정 표시 장치에서는, 전술한 백라이트 유닛 (100) 을 사용하기 때문에, 낮은 비용에서 3 개의 색을 효율적으로 혼합시킬 수 있다. 유효발광 영역에 걸친 작은 색 변형 및 우수한 색 재현성을 갖는 백라이트 광을 획득할 수 있다. 액정 패널은 이러한 백라이트 광을 조명광으로서 사용하여 표시를 수행하기 때문에, 액정 표시 장치 자체가 얇아지며, 좁은 화상-프레임의 외형을 가진다. 따라서, 색 재현성이 우수한 표시를 실현할 수 있다.
다음으로, 제 1 예시적인 실시형태의 백라이트 유닛의 변형예를 설명한다. 변형예 1 은, 프리즘 형상의 요철이 도광판 (3) 의 하면에서의 확산 반사 수단을 구성하는 경우이다. 이 변형예 1 에서는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 도광판 (3) 의 하면에서, 완(緩)경사면 (33) 및 급경사면 (34) 이 교대로 제공되어, 프리즘 형상의 요철이 형성된다. 도면에서, 프리즘 형상의 요철의 형상은, 도광판 (3) 의 그루브형 오목부 (3A) 의 좌측과 우측에서 반대가 된다. 그 양측에서 도광판 (3) 에 입사하기 위해, 측면 발광형 LED (1) 로부터 출사된 광은 도광판 (3) 의 하면의 완 경사면 (33) 및 상면의 평탄면에서, 전반사에 의해, 도광판 (3) 내에서 전파된다. 또한, 그 광은 측단면 (32) 에서 반사되고 도광판 (3) 의 하면의 급경사면 (34) 에 의해 상방으로 반사되며, 상면의 평탄면으로부터 출사될 수 있다.
이에 따라, 광이 도광판 (3) 내에서 전파되는 동안에 충분한 색 혼합이 수행된다. 또한, 이 변형예 1 에서는, 전반사를 이용하기 때문에, 광 손실이 적다. 따라서, 효율적인 광 이용이 실현될 것으로 기대될 수 있다.
또한, 제 1 예시적인 실시형태의 백라이트 유닛의 다른 변형예를 설명한다. 변형예 2 에서는, 도광판 (3) 을 얇게 한 것이다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 측면 발광형 LED (1) 상방에는 도광판 (3) 이 존재하지 않는다. 즉, 2 개의 직사각형 도광판 (3) 이 LED (1) 에 걸쳐 서로 대면하도록 배치되며, 확산 시트 (5) 는 LED (1) 및 도광판 (3) 을 커버하도록 배치된다. 도광판 (3) 의 두께는 LED (1) 의 높이와 거의 동일하게 할 수 있다.
또한, 비록 LED (1) 가 측면 발광형 LED 라고 하더라도, 실제로, 낮은 발광강도를 갖는 광이 그 상면으로부터 출사되는 것을 고려한다. 따라서, LED (1) 의 바로 상방에서 출사되는 광을 차단, 확산 및 반사하기 위한 광로 변환 수단 (51) 이, LED (1) 를 대면하는 확산 시트 (5) 상에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 광로 변환 수단 (51) 은, 백색 또는 반투명 물질을 확산 시트 (5) 에 프린트하거나 테이프를 부착하거나 확산 시트 (5) 자체를 화학가공 또는 열처리함으로써 실현될 수 있다. 이 변형예에서는, 전술한 제 1 예시적인 실시형태 및 변형예 1 의 주요 효과에 더하여, 박형화 (thinning) 효과를 제공할 것을 기대할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 예시적인 실시형태를 설명한다. 이 실시형태의 백라이트 유닛 (110) 은 도광판 (3) 의 구조 및 도광판 (3) 주위의 구성에서 제 1 예시적인 실시형태의 백라이트 유닛 (100) 과 상이하다.
즉, 도광판 (3) 의 하면에 제공되는 오목부가 복수의 원통형의 홀 형상 오목부 (3B) 로 대체되며, LED 어레이 기판 (2) 상에 배열 및 탑재되는 복수의 측면 발광형 LED (1) (적색 LED (1R), 녹색 LED (1G), 청색 LED (1B)) 가 그 복수의 홀 형상 오목부 (3B) 에 각각 삽입된다. 도광판 (3) 의 하면에는, 도트 또는 그레인과 같은 확산 반사 수단 (31) 이 제공된다. 확산 반사 수단 (31) 은 도광판 (3) 에 입사하는 광을 확산하고, 그 광을 도광판 (3) 의 출력면으로 반사한다. 또한, 도광판 (3) 의 하면에는 반사 시트 (4) 가 배치되고, 도광판 (3) 의 상면에는 확산 시트 (5) 가 배치된다.
다음으로, 상술한 백라이트 유닛 (110) 의 색 혼합 기능을 설명한다. LED 어레이 기판 (2) 상에 배열된 측면 발광형 적색 LED (1R), 측면 발광형 녹색 LED (1G), 및 측면 발광형 청색 LED (1B) 로부터 측면방향에서 출사된 광은 홀 형상 오목부 (3B) 의 측면으로부터 도광판 (3) 에 유입된다. 또한, 그 광은 도광판 (3) 내에서 전파되며, 3 개의 색이 혼합된다. 도광판 (3) 내에는 어떠한 광학 계면도 존재하지 않는다. 따라서, 광은 반사 시트 (41) 등의 기능에 의해 도광판 (3) 의 양쪽 측단면 (32) 에서 반사되고 확산 반사 수단 (31) 등에 의해 확산되면서 도광판 (3) 내에서 전파됨으로써, 색 혼합이 진행된다. 또한, 광은 도광판 (3) 의 하면에 제공되는 확산 반사 수단 (31) 에 의해 상방으로 반사되고, 확산 시트 (5) 를 경유하여 백라이트 광으로서 외부로 출사된다.
이 실시형태의 상술한 백라이트 유닛 (110) 에서, 측면 발광형 LED (1) 로부터 측면 방향에서 출사된 광은, 공기층이 작기 때문에 LED (1) 주위의 모든 방향에 걸쳐 도광판 (3) 에 효율적으로 유입된다. 따라서, 광의 충분한 혼합이 발생한다. 이것은, 거리를 확보하기 어려운 경우에도, 도광판 (3) 의 측단면 (32) 에서 광을 반사시킴으로써 충분한 거리를 확보할 수 있기 때문이다. 따라서, 이 실시형태의 백라이트 유닛 (110) 에서는, 제 1 예시적인 실시형태의 백라이트 유닛의 경우에 비해 효율적으로 3 개의 색을 혼합시킬 수 있으며, 백라이트 유닛의 유효발광 영역에 걸쳐 작은 색 변형을 갖는 백라이트 광을 획득할 수 있다. 또한, 측면 발광형 LED (1) 가 도광판 (3) 내에 제공된 홀 형상 오목부 (3B) 에 삽입되기 때문에, 백라이트 유닛 (110) 의 화상-프레임 영역을 감소시킬 수 있다. 또한, 백라이트 유닛 (110) 의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 이 실시형태의 백라이트 유닛 (110) 은, 제 1 예시적인 실시형태의 변형예 2 의 도 4 에 도시된 바와 같이 도광판 (3) 을 박형화함으로써, 오목부들이 홀을 관통하게 되고 측면 발광형 LED (1) 상방에 도광판 (3) 이 존재하지 않도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 제 1 예시적인 실시형태의 변형예 2 에서와 같이, LED (1) 에 의해 출사되는 광을 차단, 확산, 및 반사시키기 위한 광로 변환 수단 (51) 이, LED (1) 에 인접한 확산 시트 (5) 의 일부에 제공될 수도 있다. 또한, 필요에 따라, 백색 또는 경면(鏡面) 반사 시트 (41) 가 도광판 (3) 의 측단면 (32) 에 배치될 수도 있다. 또한, 도광판 (3) 의 측단면 (32) 은 상면 또는 하면을 향하여 기울어질 수도 있다.
이상, 바람직한 실시형태를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 다양한 변형 및 추가가 가능하다. 예를 들어, 측면 발광형의 발광소자는 전술한 발광 다이오드 (LED) 에 제한되지 않는다. 측면 방향에서 최대 발광 강도를 갖는 광원이라면, 다른 발광 소자, 예를 들어, 레이저 다이오드 (LD) 도 이용가능하다.
또한, 도 2 는, 하나의 액정 패널에 대하여 하나의 백라이트 유닛이 배치되는 구조를 갖는 액정 표시 장치를 나타낸 것이다. 하지만, 하나의 액정 패널의 표시 영역을 분할하는 방식으로 복수의 백라이트 유닛을 함께 제공하는 것도 고려할 수 있다. 그러한 백라이트 유닛 및 이 백라이트 유닛을 이용한 액정 표시 장치를 도면을 참조하여 설명한다. 도 7 은, 도 1a 에 도시되어 있는 제 1 예시적인 실시형태의 3 개의 백라이트 유닛 (100) 을 함께 제공하여 백라이트 유닛 (120) 을 구성하는 경우를 도시한 것이다. 각각의 백라이트 유닛 (100) 의 구조 및 기능은 제 1 예시적인 실시형태에서 설명하였으므로, 더 설명하지 않는다. 상술한 구성을 갖는 백라이트 유닛 (120) 에서는, 모든 백라이트 유닛 (100) 이 동시에 턴 온되도록 사용되는 경우 및 백라이트 유닛 (100) 이 시분할에 의해 순차적으로 턴 온/턴 오프되도록 사용되는 경우가 존재한다는 것을 고려할 수 있다. 그러한 백라이트 유닛 (120) 은, 도 1a 및 1b 에 도시된 백라이트 유닛 (100) 보다 더 대형의 액정 패널용의 백라이트 유닛을 실현할 수 있다.
다음으로, 이러한 백라이트 유닛 (120) 을 이용한 액정 표시 장치를 도 8 을 참조하여 설명한다. 이 액정 표시 장치는, 3 개의 백라이트 유닛 (100) 을 함께 제공하는 백라이트 유닛 (120), 백라이트 유닛 (120) 의 조명광을 받는 액정 패널 (103), 및 백라이트 유닛 (120) 과 액정 패널 (103) 을 수용하는 프레임 (104) 을 가진다. 상술한 액정 표시 장치는, 표시 영역을 분할하는 방식으로 하나의 액정 패널 (103) 에 대하여 복수의 백라이트 유닛 (100) 을 함께 제공하는 구성을 가진다. 상술한 액정 표시 장치에서는, 상술한 백라이트 유닛 (120) 을 사용하기 때문에, 3 개의 색을 낮은 비용에서 효율적으로 혼합할 수 있다. 유효발광 영역에 걸친 작은 색 변형 및 우수한 색 재현성을 갖는 백라이트 광을 획득할 수 있다. 액정 패널은 이러한 백라이트 광을 조명광으로서 이용하여 표시를 수행하기 때문에, 액정 표시 장치 자체가 얇아지며, 좁은 화상-프레임의 외형을 가진다. 따라서, 색 재현성이 우수한 표시를 실현할 수 있다. 또한, 더 대형의 액정 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한, 액정 패널 (103) 에 대하여 상기 복수의 백라이트 유닛 (100) 을 함께 제공하고 액정 패널 (103) 의 구동과 일치하여 백라이트 유닛 (100) 을 순차적으로 턴 온시킴으로써, 액정 패널 (103) 상에 비디오 동화상을 표시할 때의 흐릿함 (blur) 이 효율적으로 제거된다.
또한, 본 발명의 백라이트 유닛의 고려할 수 있는 응용예로는, 액정 표시 장치 및 다양한 표시 기구 (광고 패널 등) 에 대한 백라이트 유닛, 및 일반 조명 장치를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시형태들은 도면을 참조하여 설명되었지만, 당업자는, 본 발명의 진정한 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 또는 변형이 가능함을 명백히 알 수 있다.
본 발명에 백라이트 유닛에 의하면, 측면 발광형의 복수의 발광소자가 도광판의 하면에 제공된 오목부 내에 삽입되고, 측면 방향에서의 측면 발광형의 발광소자로부터 출사된 광이 도광판에 유입되며 도광판 내에서 전파되는 동안에 확산 및 반사가 반복되어, 광의 색 혼합이 발생한다. 이에 따라, 광들을 효율적으로 혼합할 수 있으며, 광도를 균일하게 할 수 있다. 따라서, 유효발광 영역에 걸친 작은 색 변형 및 우수한 색 재현성을 갖는 백라이트 광을 획득할 수 있다. 또한, 화상-프레임 영역을 감소시킬 수 있으며 두께를 감소시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 상면, 하면, 및 상기 상면과 상기 하면 사이의 측단면을 가지며, 입사하는 광을 혼합하고 상기 상면으로부터 조명광을 출사하는 도광판으로서, 상기 하면에는 오목부가 형성되어 이로부터 광이 상기 도광판에 입사하는, 상기 도광판; 및
    어레이 기판 상에 배열 및 탑재되며, 상기 도광판의 상기 오목부에 배치되는 복수의 발광소자를 구비하고,
    상기 복수의 발광소자는 복수 색의 광들을 출사하며, 그 발광소자 각각은 단색광을 출사하고, 상기 도광판은 상기 복수 색의 광들을 혼합하여 그 혼합된 색의 조명광을 출사하는, 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 오목부는 그루브형 오목부이며,
    상기 복수의 발광소자는 상기 그루브형 오목부에 배치되는, 백라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 그루브형 오목부는 상기 도광판을 관통하며,
    상기 복수의 발광소자는 상기 그루브형 오목부에 배치되는, 백라이트 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 도광판의 하면에 프리즘 형상의 요철이 형성되는, 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 오목부는 복수의 홀 형상 오목부로 대체되며,
    상기 복수의 발광소자는 상기 복수의 홀 형상 오목부에 각각 배치되는, 백라이트 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 홀 형상 오목부는 상기 도광판을 관통하며,
    상기 복수의 발광소자는 상기 홀 형상 오목부에 각각 배치되는, 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 발광소자는 측면 발광형의 발광 다이오드인, 백라이트 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 발광소자는 측면 발광형 적색 LED, 측면 발광형 녹색 LED, 및 측면 발광형 청색 LED인, 백라이트 유닛.
  9. 도광판, 및 복수의 발광소자를 포함하는 백라이트 유닛으로서, 상기 도광판은 상면, 하면, 및 상기 상면과 상기 하면 사이의 측단면을 가지며, 상기 하면에는 오목부가 형성되어 이로부터 광이 상기 도광판에 입사하며, 상기 도광판은 입사하는 광을 혼합하고 상기 상면으로부터 조명광을 출사하며, 상기 복수의 발광소자는 어레이 기판 상에 배열 및 탑재되고 상기 도광판의 상기 오목부에 배치되는, 상기 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛의 조명광을 받는 액정 패널; 및
    상기 백라이트 유닛 및 상기 액정 패널을 수용하는 프레임을 구비하고,
    상기 백라이트 유닛의 상기 복수의 발광소자는 복수 색의 광들을 출사하며, 그 발광소자 각각은 단색광을 출사하고, 상기 백라이트 유닛의 상기 도광판은 상기 복수 색의 광들을 혼합하여 그 혼합된 색의 조명광을 출사하는, 액정 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은, 함께 제공되는 복수의 백라이트 유닛으로 대체되며,
    상기 액정 패널은 상기 복수의 백라이트 유닛으로부터 조명광을 받는, 액정 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 백라이트 유닛은 순차적으로 턴 온되는, 액정 표시 장치.
  12. 상면, 하면, 및 상기 상면과 상기 하면 사이의 측단면을 가지며, 입사하는 광을 혼합하고 상기 상면으로부터 조명광을 출사하는 도광판으로서, 상기 하면에는 오목부가 형성되어 이로부터 광이 상기 도광판에 입사하는, 상기 도광판; 및
    어레이 기판 상에 배열 및 탑재되며, 상기 도광판의 상기 오목부에 배치되는 복수의 발광소자를 구비하고,
    상기 도광판의 상기 하면에는 완경사면과 급경사면이 교대로 제공되고, 상기 완경사면은 상기 입사하는 광을 반사하여 상기 도광판 내에서 혼합하고, 상기 급경사면은 그 혼합된 광을 반사하여 상기 상면으로부터 조명광을 출사하는, 백라이트 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 발광소자는 복수 색을 출사하고, 그 발광소자 각각은 단색을 출사하며, 상기 도광판은 상기 복수 색을 혼합하여 그 혼합된 색의 조명광을 출사하는, 백라이트 유닛.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 완경사면과 상기 급경사면으로 된 형상은 상기 도광판의 상기 오목부의 좌측과 우측 사이에서 반대인, 백라이트 유닛.
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