KR100801021B1 - 발광 다이오드와 광 파이프를 이용한 백라이트 유닛 및이를 구비한 액정표시장치 - Google Patents

발광 다이오드와 광 파이프를 이용한 백라이트 유닛 및이를 구비한 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드와 광 파이프를 이용한 액정표시장치용 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 빛이 입사하기 위한 광입사면과 상기 광입사면을 통하여 입사된 광을 출사하기 위한 광출사면을 구비하며, 상기 광입사면을 통해 입사된 빛을 균일화하여 상기 광출사면을 통하여 방출하는 도광판; 및 상기 광입사면에 인접하여 상기 광입사면의 장축 방향으로 배치되며, 상기 광입사면을 통하여 입사되는 광을 방출하는 광원부를 포함하되, 상기 광원부는, 소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드로부터 입사된 빛을 광원부의 축 방향으로 전송하면서 동시에 외부로 방사하는 중공의 광 파이프를 포함하되, 상기 발광 다이오드는 상기 광 파이프의 단부에 배치된다.
액정표시장치, 백라이트 유닛, 발광 다이오드, 광 파이프

Description

발광 다이오드와 광 파이프를 이용한 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치{BACKLIGHT UNIT USING LED AND LIGHT PIPE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 액정 패널의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3는 도 1의 광 파이프를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부를 도시한 사시도이다.
본 발명은 액정표시장치 및 액정표시장치의 후면 조명용 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 구체적으로는 발광 다이오드와 광 파이프를 이용한 액정표시장치용 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)는, 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러 가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.
액정표시장치는 소형화, 경량화, 저전력 소비화 등의 장점을 가지고 있어 종래에 널리 사용되던 CRT(Cathode Ray Tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 주목을 받아왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.
이러한 액정표시장치는 일반적으로 특정한 분자배열을 갖는 액정에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변화시키고, 이러한 분자배열의 변화에 의해 발생하는 액정의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특정 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로서, 액정에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.
자체 발광원이 없는 수광형 소자인 액정표시장치는 소자의 화면 전체를 후면에서 조명할 수 있는 별도의 광원 장치가 필요한데, 이러한 액정표시장치용 조명 장치를 통상 백라이트 유닛(Back Light Unit)이라 한다.
일반적으로 백라이트 유닛은 발광 램프가 배치되는 방식에 따라 에지-라이트 방식과 직하 방식으로 구별한다.
에지-라이트 방식은 발광 램프로부터 발생한 빛을 안내하는 도광판의 측면에 발광 램프가 배치되는 방식으로서, 데스크 탑 컴퓨터나 노트북용 모니터와 같이 비교적 소형 액정표시장치에 적용되는 것으로서, 빛의 균일성이 좋고, 내구성이 우수하며, 장치의 박형화에 유리하다.
이에 반해, 직하 방식은 20인치 이상의 중·대형 표시장치에 사용되기 위해 개발되었으며, 액정 패널의 하부에 다수의 발광 램프를 배열하여 액정 패널의 전면을 직접 조명하는 방식이다.
한편, 백라이트 유닛용 발광 램프에는 종래부터 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, 이하 "CCFL"이라 함)와 같은 선형 광원을 많이 이용되고 있으나, 근래에는 색재현성이 CCFL보다 우수하고 친환경적인 발광 다이오드(LED)로 대체되고 있는 추세에 있다.
발광 다이오드를 이용한 백라이트 유닛은 한국공개특허공보 제10-2005-0113419호(엘지.필립스 엘시디 주식회사) 및 일본공개특허공보 특개2004-79488(후지쯔 텐 주식회사) 등에 개시되어 있다.
이중, 한국공개특허공보 제10-2005-0113419호는 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색을 발생시키는 발광 다이오드를 사용하여, 발광 램프의 수명을 종래보다 길게하고 우수한 백색광을 실현할 수 있는 직하형 백라이트 유닛으로서, 다수의 발광 다이오드가 실장된 전원 인쇄회로기판, 상기 전원 인쇄회로기판과 체결되면서 상기 발광 다이오드로부터 발생하는 광을 혼합하는 도광판 및 상기 도광판과 전원회로기판 사이에 개재되어 있는 반사판을 포함하는 백라이트 유닛을 개시하고 있다.
또한, 일본공개특허공보 특개2004-79488는 대향하는 두 개의 에지에 각각 배치된 광입사면으로부터 입사하는 빛을 균일화하여 방출하는 도광판과, 이 도광판의 광입사면에 빛을 입사하는 제 1 및 제 2 광원을 구비하고, 제 1 광원에는 상기 대향하는 두 개의 에지의 일측 길이 방향을 따라 다수의 발광 다이오드를 배치하고, 제 2 광원에는 대향하는 두 개의 에지의 타측 길이 방향을 따르며 동시에 도광판 내에서의 광축이 상기 제 1 광원으로부터 입사하는 빛의 광축과 상이하도록 다수의 발광 다이오드를 배치한 에지-라이트형 백라이트 유닛을 개시하고 있다.
발광 다이오드는 CCFL에 비해 친환경적이고, 색재현성 및 컨트라스트가 월등히 우수하며, 나아가 부분 휘도 제어(밝은 부분과 어두운 부분을 더욱 강조하여 조절하는 것)가 가능하다는 측면에서 장점이 있다. 하지만, 종래기술에서와 같이 백라이트 유닛에 다수의 발광 다이오드가 사용될 경우, 열이 많이 발생하는 발광 다이오드의 특성상 우수한 방열 처리가 필요하다는 기술적인 문제점이 있고, 또 부품이 CCFL에 비해 고가이기 때문에 비용이 상승한다는 문제점이 있다.
본 발명은 백라이트의 광원으로 활용함에 있어서의 점광원인 발광 다이오드의 단점을 개선하기 위한 것으로서, 발광 다이오드와 광 파이프를 조합하여 점광원인 발광 다이오드를 CCFL과 같은 선형 광원으로 활용함으로써 종래에 비해 보다 적은 개수의 발광 다이오드를 사용하여 백라이트 유닛을 구현하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적 달성을 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛은, 빛이 입사하기 위한 광입사면과 상기 광입사면을 통하여 입사된 광을 출사하기 위한 광출사면을 구비하며, 상기 광입사면을 통해 입사된 빛을 균일화하여 상기 광출사면을 통하여 방출하는 도광판; 및 상기 광입사면에 인접하여 상기 광입사면의 장축 방향으로 배치되며, 상기 광입사면을 통하여 입사 될 광을 방출하는 광원부를 포함하되, 상기 광원부는, 소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드로부터 입사된 빛을 광원부의 축 방향으로 전송하면서 동시에 외부로 방사하는 중공의 광 파이프를 포함하되, 상기 발광 다이오드는 상기 광 파이프의 단부에 배치된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛은, 소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드가 단부에 배치되며, 상기 발광 다이오드로부터 입사하는 빛을 축 방향으로 전송하면서 동시에 외부로 방사하는 중공의 광 파이프를 포함하는 다수의 광원부; 및 상기 광원부의 하부에 배치되며, 상기 광원부의 하부로 방출된 빛을 반사시키기 위한 반사 시트를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 액정표시장치는, 상호 대향 배치된 한 쌍의 기판; 상기 한 쌍의 기판의 사이에 개재된 액정층; 및 상기 한 쌍의 기판의 대향하는 면들에 각각 형성되며, 상기 액정층의 배향을 제어하기 위한 신호를 공급하기 위한 다수의 전극층을 포함하는 액정 패널; 및 상기 액정 패널의 후면에 배치되며, 상기 액정 패널에 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 포함하되, 상기 백라이트 유닛은, 빛이 입사하기 위한 광입사면과 상기 광입사면을 통하여 입사된 광을 출사하기 위한 광출사면을 구비하며, 상기 광입사면을 통해 입사된 빛을 균일화하여 상기 광출사면을 통하여 방출하기 위한 도광판; 상기 광입사면에 인접하여 상기 광입사면의 장축 방향으로 배치되며, 상기 광입사면을 통하여 입사되는 광을 방출하는 광원부를 포함하되, 상기 광원부는, 소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드로부터 입사된 빛을 광원부의 축 방향으로 전송하면서 동시에 외부로 방사하는 중공의 광 파이프를 포함하되, 상기 발광 다이오드는 상기 광 파이프의 단부에 배치된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 액정표시장치는, 상호 대향 배치된 한 쌍의 기판; 상기 한 쌍의 기판의 사이에 개재된 액정층; 및 상기 한 쌍의 기판의 대향하는 면들에 각각 형성되며, 상기 액정층의 배향을 제어하기 위한 신호를 공급하기 위한 다수의 전극층을 포함하는 액정 패널; 및 상기 액정 패널의 후면에 배치되며, 상기 액정 패널에 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 포함하되, 상기 백라이트 유닛은, 소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드; 및 상기 발광 다이오드가 단부에 배치되며, 상기 발광 다이오드로부터 입사하는 빛을 축 방향으로 전송하면서 동시에 외부로 방사하는 중공의 광 파이프를 포함하는 다수의 광원부; 및 상기 광원부의 하부에 배치되며, 상기 광원부의 하부로 방사된 광을 반사시키기 위한 반사 시트를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치를 도시한 단면도이다. 그리고 도 2는 도 1의 액정 패널의 일 실시예를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1의 광 파이프를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 외부에서 인가되는 구동 신호와 데이터 신호에 따라 화상을 디스플레이하는 액정 패널(18), 상기 액정 패널의 상부와 하부에 배치된 한 쌍의 편광 필름(17a, 17b), 및 액정 패널(18)을 조명하기 위해 상기 액정 패널의 하부에 배치된 백라이트 유닛(U1)을 포함한다.
액정 패널(18)은 하부 유리기판(110), 상부 유리기판(100), 컬러 필터(102), 블랙 매트릭스(104), 화소 전극(114), 공통 전극(106), 액정층(120) 및 TFT 어레이(112)를 포함한다.
컬러 필터(102)는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)에 해당하는 컬러 필터들을 포함하며, 빛이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루의 색에 해당하는 이미지를 발생시킨다.
TFT 어레이(112)는 스위칭 소자로서 화소 전극(114)을 스위칭한다.
공통 전극(106) 및 화소 전극(114)은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 액정층(120)의 분자 배열을 변환시킨다.
액정층(120)은 다수의 액정 분자들로 이루어져 있고, 상기 액정 분자들은 화소 전극(114)과 공통 전극(106) 사이에 발생하는 전압차에 상응하여 배열을 변화시키고, 이에 의해, 백라이트 유닛(U1)으로부터 제공되는 빛은 액정층(120)의 분자 배열의 변화에 상응하여 컬러 필터(102)에 입사된다.
백라이트 유닛(U1)은 액정 패널(18)의 후면에 위치하며, 액정 패널(18)에 빛, 예를 들어 백색광을 제공한다.
백라이트 유닛(U1)은 광원부(10), 도광판(15), 반사 시트(19b) 및 광학 시트 (16)가 배치된다. 본 발명의 일 실시예에서 백라이트 유닛(U1)은 광원부(10)가 도광판(15)의 일 측면에 위치하는 에지-라이트 방식이다.
광원부(10)는 발광 다이오드(13), 중공의 광 파이프(11) 및 반사판(19a)를 포함한다.
발광 다이오드(13)는 광원으로서 소정 파장의 빛을 발생하며, 발광 다이오드(13)에서 발생한 빛은 광 파이프(11)의 내부로 입사하여 그 축 방향으로 전송되면서 일정 조건 하에서 광 파이프(11)의 외부로 방사된다. 광도판관(11)의 외측에는 광 파이프(11)로부터 방사된 광을 반사시킬 수 있는 반사판(19a)이 광 파이프(11)를 감싸도록 배치된다.
광원부(10), 보다 구체적으로는 광 파이프(11)는 도광판(15)의 일 측에 배치된 광 입사면(15a)을 따라 배치된다.
본 실시예에서와 같이, 광원부(10)가 도광판(15)의 일 측면에만 구비되는 경우에는, 액정 패널(18)에 입사하는 빛의 균일화를 위해 광 입사면(15a)에서 광 입사면에 대향하는 면(15b)으로 갈수록 도광판(15)의 단면이 작아지게 설계하는 것이 바람직하다.
발광 다이오드(13)는 광 파이프(11)의 어느 일단 또는 양단에 고정되어 배치될 수 있다.
발광 다이오드(13)가 광 파이프(11)의 일단에만 배치되는 경우에는, 타단 측에 빛을 반사할 수 있는 반사 수단을 구비하여 발광 다이오드(13)로부터 발생하여 광 파이프(11)의 종단까지 전송되는 빛을 재사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하 다. 또한, 광 파이프(11)로부터 방사되어 도광판(15)의 광 입사면(15a)에 입사되는 빛을 균일화를 위해서는 발광 다이오드(13)가 설치된 일측 종단으로부터 그 반대측의 타측 종단으로 갈수록 광 파이프(11)의 단면적을 작게 하여 테이퍼지게 설계하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따라 발광 다이오드(13)를 광 파이프(11)의 종단에 배치함으로써, 점광원인 발광 다이오드(13)를 CCFL과 대등한 선형 광원으로 활용하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 백라이트 유닛(U1)에 사용되는 발광 다이오드의 개수를 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(U1)에 사용되는 발광 다이오드(13)에는 제한됨이 없으며, 하나의 백색 발광 다이오드를 사용하거나, 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색을 발생하는 3개의 발광 다이오드를 조합하여 사용하는 것도 가능하다.
광 파이프(11)는 중공의 관형 광 가이드로서 임계각 이하에서 입사된 빛을 전반사시켜 그 축 방향으로 전송할 수 있으며, 임계각 이상에서 입사된 빛을 외부로 출사시킬 수 있도록 설계된 광학 필름(12)을 포함한다. 임계각은 광학 필름(12)과 접하고 있는 주변 매체, 예를 들면 공기의 굴절율과 광학 필름(12)을 구성하는 물질의 굴절율의 비의 아크사인으로 정의될 수 있으며, 이는 본 기술분야에 숙달된 자라면 더 이상의 구체적인 설명 없이도 이해할 수 있는 사항일 것이다.
광학 필름(12)은 일반적으로 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly Methyl Meta Acrylate)와 같은 투명 아크릴 수지로부터 제조되며, 후술하는 바와 같이 어느 일 면을 구조화한 후 중공 관형 형상으로 제작하여 얻어진다. 폴리메타아크릴레이트는 강도가 높아 잘 깨지지 않고 쉽게 변형되진 않는다. 또한, 가시광선 투과율이 높아서 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트(U1)의 광원 소재로 적합하다.
또한 광학 필름(12)은 그 일면(12a)은 구조화되어 있으며, 타면(12b)은 구조화되지 않은 필름으로써, 기저부에 인접하여 배치된 복수의 프리즘 형상을 형성하여 얻을 수 있다. 본 실시에에서는, 구조화된 면(12a)이 광 파이프(11)의 내측을 향하도록 설계되었지만, 필요에 따라 구조화된 면(12a)이 광 파이프(11)의 외측을 향하도록 구성하는 것도 가능하다.
광학 필름(12)의 외부에는 확산층(14)이 배치되며, 확산층(14)은 광학 필름(12)을 통해 입사한 빛을 외부로 출사시키고, 동시에 이를 산란시켜 광 파이프(11)에서 방사되는 빛의 휘도를 균일하게 한다. 확산층(14)은 빛을 확산시킬 수 있는 기능을 갖는 층이라면 제한됨이 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 수지에 아크릴 계열의 비즈를 분산시켜 고형화한 필름을 광학 필름(12)의 외부에 배치시켜 얻을 수 있다.
반사판(19a)은 광 파이프(11)를 감싸며, 광 파이프(11)에서 방사된 빛이 도광판(15)의 광 입사면(15a)에 입사되도록 하여 광 효율을 향상시키기 위한 것이다. 이를 위해 반사판(19a)은 반사성이 높은 물질로 구성되며, 그 표면에 은(Ag)을 코팅하기도 한다.
반사 시트(19b)는 도광판(15)의 하부에 배치되며 도광판(15)의 하부로 출사되는 빛을 도광판(15)의 전면으로 반사시키는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 시트(19b)는 SUS, Brass, 알루미늄, PET 등으로 이루어진 시트 위에 은(silver)을 입히고, 열이 미세하게 발생한다 해도 장시간 흡열로 인한 변형을 막기 위해 티타늄 코팅하여 제작될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사 시트(19b)는 PET와 같은 합성수지제의 시트에 광을 산란시키기 위한 기포를 분산시켜 제작될 수 있다.
도광판(15)은 광 입사면(15a)으로 빛이 입사된 후 임계각 이하에서 연속적인 전반사가 일어나도록 설계된다. 에지-라이트 방식의 백라이트 유닛에서는, 광원부(10)가 백라이트 유닛(U1)의 측면에 위치하기 때문에, 광원부(10)에서 발생된 빛이 백라이트 유닛(U1)의 전면에 걸쳐 균일하게 투과되지 않고 가장자리에 집중된다. 따라서, 빛을 전면으로 균일하게 투과시키기 위해 도광판(15)이 필요하다. 도광판(15)은 일반적으로 폴리메틸메타아크릴레이트와 같은 투명 아크릴 수지로 구성된다.
또한, 도광판(15)은 광 출사면(15c)을 통해 빛을 액정 패널(200) 방향으로 출사한다.
광학 시트(16)는 프리즘 시트 및 보호 시트 등의 광학 필름을 포함하며, 이들을 통과하는 빛은 대부분 액정 패널(18)에 균일하게 입사하여 액정 패널(18)의 전면에 걸쳐 균일한 휘도 분포를 갖도록 한다.
도 4는 본 발명에 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 일부를 도시한 단면도로서, 도 1의 광학 시트(16)에 대응하는 부분은 도시를 생략하였다.
도 4를 참조하면, 백라이트 유닛(U2)은 한 쌍의 광원부(20, 20), 도광판(25) 및 반사 시트(29b)를 포함한다. 본 실시예에 따른 백라이트 유닛(U2)은 광원부(20)가 도광판(25)의 양 측면에 위치하는 에지-라이트 방식이라는 점에서 도 1에 도시된 백라이트 유닛(U1)과 상이하다.
각 광원부(20)는 소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드(23)와 상기 발광 다이오드(13)로부터 발생한 빛을 소정 방향으로 전송하면서 동시에 외부로 방출할 수 있는 중공의 광 파이프(21)를 포함한다.
각 광도판관(21)의 외측에는 광 파이프(21)로부터 방사된 광을 반사시켜 도광판(25)의 광 입사면(25a)으로 입사시킬 수 있는 반사판(29a)이 광 파이프(21)를 감싸도록 배치된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 한 쌍의 광원부(20, 20)가 도광판(25)의 양 측면에 배치된다. 따라서, 도 1의 도광판(15)과 달리 도광판(25)의 단면은 일정하게 설계하는 것이 바람직하다.
발광 다이오드(23)는 광 파이프(21)의 일단 또는 양단에 배치될 수 있다.
발광 다이오드(23)가 광 파이프(21)의 일단에만 배치되는 경우에는, 발광 다이오드(23)가 배치된 광 파이프(21)의 일단으로부터 그 반대측의 타단으로 전송되는 빛을 재사용할 수 있도록 반사 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 나아가, 광 파이프(21)로부터 방사되어 도광판(25)의 광 입사면(25a, 25b)에 입사되는 빛을 균일화를 위해서는 발광 다이오드(23)가 설치된 일측 종단으로부터 그 반대측의 타측 종단으로 갈수록 광 파이프(21)의 단면적을 작게 하여 테이퍼지게 설계하는 것이 바람직하다.
광 파이프(21)는 중공의 관형 광 가이드로서 임계각 이하에서 입사된 빛을 전반사시켜 그 축 방향으로 전송할 수 있으며, 임계각 이상에서 입사된 빛을 외부로 방사시킬 수 있도록 설계된 광학 필름(22)을 포함한다. 임계각은 광학 필름(22)과 접하고 있는 주변 매체, 예를 들면 공기의 굴절율과 광학 필름(22)을 구성하는 물질의 굴절율의 비의 아크사인으로 정의될 수 있음은 이미 설명한 바와 같다.
광학 필름(22)은 일반적으로 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly Methyl Meta Acrylate)와 같은 투명 아크릴 수지로부터 제조되며, 폴리메틸메타아크릴레이트의 성질에 대해서는 이미 설명한 바와 같다.
또한 광학 필름(22)은 그 일면은 구조화되어 있으며, 상기 구조화된 면은 기저부에 복수의 프리즘 형상을 형성하여 얻을 수 있다. 구조화된 면은 도시된 바와 같이 광 파이프(21)의 내측을 향하도록 설계될 수 있지만, 필요에 따라 광 파이프(21)의 외측을 향하도록 구성하는 것도 가능하다.
광학 필름(22)의 외부에는 확산층(24)이 배치되며, 확산층(24)의 기능, 구조 및 재질에 대해서는 이미 도 1의 백라이트 유닛(U1)과 관련하여 설명한 바와 같다.
도광판(25)은 광 입사면(25a, 25b)으로 빛이 입사된 후 임계각 이하에서 연속적인 전반사가 일어나도록 설계되며, 도광판(25)에 입사한 빛은 광 출사면(25c)를 통해 액정 패널(미도시) 방향으로 출사된다.
반사 시트(29b)는 도광판(25)의 하부에 이와 나란하게 배치되어 도광판(25)의 하부로 출사된 빛을 반사시켜 다시 도광판(25)으로 입사시킨다.
도 5는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이 다.
도 5를 참조하면, 백라이트 유닛(U3)은 액정 패널(미도시)의 하부에서 액정 패널의 전면을 조명하기 위한 직하형 백라이트라는 점에서 상술한 본 발명의 다른 실시예들(U1, U2)과 상이하다. 따라서, 동일한 부분에 대해서는 이미 설명한 내용을 원용함으로써 반복하여 상세히 설명하지 않도록 한다.
백라이트 유닛(U3)은 소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드(33)와 상기 발광 다이오드로부터 입사하는 빛을 그 길이 방향을 따라 전송하면서 동시에 외부로 방사할 수 있는 중공의 광 파이프(31)로 이루어진 다수의 광원부(30)를 포함한다.
다수의 광원부(30)은 일정한 방향으로 소정의 간격으로 나란히 배치될 수 있다.
본 실시예에서는 발광 다이오드(33)가 각 광 파이프(31)의 양 단부에 배치되어 있으나, 어느 일 단부에만 배치되는 것도 가능하다. 다만, 발광 다이오드(33)가 광 파이프(31)의 일단에만 배치되는 경우에는, 발광 다이오드(33)가 배치된 광 파이프(31)의 일 단부으로부터 그 반대측의 단부로 전송되는 빛을 재사용할 수 있도록 반사 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 나아가, 광 파이프(31)로부터 방사되어 그 상부에 배치된 액정 패널(미도시)에 입사되는 빛의 균일화를 위해서 발광 다이오드(33)가 설치된 일측 종단으로부터 그 반대측의 타측 종단으로 갈수록 광 파이프(31)의 단면적을 작게 하여 테이퍼지게 설계하는 것이 바람직하다.
광 파이프(31)의 구조 및 작용은 이미 설명한 도 1 및 도 4의 광 파이프(11, 21)과 동일하다.
광원부(30)는 예를 들면 수지 등으로 제작되는 프레임(35)에 양단을 고정하는 방식으로 설치될 수 있으며, 프레임(35)의 저면에는 광원부(30)로부터 방사되는 빛을 상부에 배치되는 액정 패널(미도시)로 반사시키기 위한 반사 시트(39)가 설치될 수 있다.
본 실시예는 액정 패널을 직접 조명하는 직하형 백라이트 유닛이기 때문에 도 1 및 도 4에 도시된 도광판(15, 25)과 같은 부재를 별도로 마련할 필요가 없다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명이 속하는 기술분야에 숙달된 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 점광원인 발광 다이오드를 광 파이프와 조합하여 선형 광원화하여 백라이트 유닛의 광원 램프로 사용함으로써 종래에 비해 백라이트에 사용되는 발광 다이오드의 개수를 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
따라서, 백라이트의 광원 램프로서 발광 다이오드를 채택하는 데에 있어서 제약으로 작용하였던 발광 다이오드의 발열, 배열상의 복잡성, 광 효율, 비용, 휘도의 불균일성 등의 문제점을 해결할 수 있다.

Claims (27)

  1. 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛에 있어서,
    빛이 입사하기 위한 광입사면과 상기 광입사면을 통하여 입사된 광을 출사하기 위한 광출사면을 구비하며, 상기 광입사면을 통해 입사된 빛을 균일화하여 상기 광출사면을 통하여 방출하는 도광판; 및
    상기 광입사면에 인접하여 상기 광입사면의 장축 방향으로 배치되며, 상기 광입사면에 입사될 광을 방출하는 광원부를 포함하되,
    상기 광원부는,
    소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드로부터 입사된 빛을 광원부의 축 방향으로 전송하면서 동시에 외부로 방사하는 중공의 광 파이프를 포함하되,
    상기 발광 다이오드는 상기 광 파이프의 단부에 배치되고,
    상기 광 파이프는 상기 발광 다이오드로부터 입사된 광을 전반사시키면서 광원부의 길이 방향으로 전송하는 광학 필름을 포함하며,
    상기 광학 필름은 일면에 구조화된 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조화된 표면은 인접하여 선형 배치된 복수의 프리즘 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조화된 표면은 광 파이프의 내측을 향해 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 파이프는 상기 광학 필름의 외측에 배치되며, 상기 광학 필름을 통해 입사된 빛을 광 파이프의 외부로 출사시키며 동시에 빛을 확산시키는 확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원부는, 상기 광 파이프와 인접하여 상기 광 파이프의 일부를 감싸도록 배치되며, 상기 광 파이프를 통해 방사된 빛을 반사시켜 광입사면으로 입사시키기 위한 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은, 도광판의 하부에 배치되며, 도광판으로부터 출사된 빛을 재입사시키기 위한 반사 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 액정표시장치에 사용되는 백라이트 유닛에 있어서,
    소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드가 단부에 배치되며, 상기 발광 다이오드로부터 입사하는 빛을 축 방향으로 전송하면서 동시에 외부로 방사하는 중공의 광 파이프를 포함하는 다수의 광원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 파이프는 상기 발광 다이오드로부터 입사된 광을 전반사시키면서 상기 축 방향으로 전송하는 광학 필름을 포함하며,
    상기 광학 필름은 일면에 구조화된 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구조화된 표면은 인접하여 선형 배치된 복수의 프리즘 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 구조화된 표면은 광 파이프의 내측을 향해 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 파이프는 상기 광학 필름의 외측에 배치되며, 상기 광학 필름을 통해 입사된 빛을 광 파이프의 외부로 출사시키며 동시에 빛을 확산시키는 확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 상호 대향 배치된 한 쌍의 기판;
    상기 한 쌍의 기판의 사이에 개재된 액정층; 및
    상기 한 쌍의 기판의 대향하는 면들에 각각 형성되며, 상기 액정층의 배향을 제어하기 위한 신호를 공급하기 위한 다수의 전극층을 포함하는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널의 후면에 배치되며, 상기 액정 패널에 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 포함하되,
    상기 백라이트 유닛은,
    빛이 입사하기 위한 광입사면과 상기 광입사면을 통하여 입사된 광을 출사하기 위한 광출사면을 구비하며, 상기 광입사면을 통해 입사된 빛을 균일화하여 상기 광출사면을 통하여 방출하기 위한 도광판;
    상기 광입사면에 인접하여 상기 광입사면의 장축 방향으로 배치되며, 상기 광입사면을 통하여 입사되는 광을 방출하는 광원부를 포함하되,
    상기 광원부는,
    소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드로부터 입사된 빛을 광원부의 축 방향으로 전송하면서 동시에 외부로 방사하는 중공의 광 파이프를 포함하되,
    상기 발광 다이오드는 상기 광 파이프의 단부에 배치되고,
    상기 광 파이프는 상기 발광 다이오드로부터 입사된 광을 전반사시키면서 광원부의 축 방향으로 전송하는 광학 필름을 포함하며,
    상기 광학 필름은 일면에 구조화된 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 액정 패널과 상기 백라이트 유닛의 사이에 배치된 다수의 광학 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 삭제
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 구조화된 표면은 인접하여 선형 배치된 복수의 프리즘 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 구조화된 표면은 광 파이프의 내측을 향해 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 광 파이프는 상기 광학 필름의 외측에 배치되며, 상기 광학 필름을 통해 입사된 빛을 광 파이프의 외부로 출사시키며 동시에 빛을 확산시키는 확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 광원부는, 상기 광 파이프와 인접하여 상기 광 파이프의 일부를 감싸도록 배치되며, 상기 광 파이프를 통해 방출된 빛을 반사시켜 광입사면으로 입사시키기 위한 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은, 도광판의 하부에 배치되며, 도광판으로부터 출사된 빛을 재입사시키기 위한 반사 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  21. 상호 대향 배치된 한 쌍의 기판;
    상기 한 쌍의 기판의 사이에 개재된 액정층; 및
    상기 한 쌍의 기판의 대향하는 면들에 각각 형성되며, 상기 액정층의 배향을 제어하기 위한 신호를 공급하기 위한 다수의 전극층을 포함하는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널의 후면에 배치되며, 상기 액정 패널에 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 포함하되,
    상기 백라이트 유닛은,
    소정 파장의 빛을 발생하는 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드가 단부에 배치되며, 상기 발광 다이오드로부터 입사하는 빛을 축 방향으로 전송하면서 동시에 외부로 방사하는 중공의 광 파이프를 포함하는 다수의 광원부; 및
    상기 광원부의 하부에 배치되며, 상기 광원부로부터 방사된 빛을 반사시키기 위한 반사 시트를 포함하는 액정표시장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 액정 패널과 상기 백라이트 유닛의 사이에 배치된 다수의 광학 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 광 파이프는 상기 발광 다이오드로부터 입사된 광을 전반사시키면서 광원부의 축 방향으로 전송하는 광학 필름을 포함하며,
    상기 광학 필름은 일면에 구조화된 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 구조화된 표면은 인접하여 선형 배치된 복수의 프리즘 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 구조화된 표면은 광 파이프의 내측을 향해 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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    상기 광 파이프는 상기 광학 필름의 외측에 배치되며, 상기 광학 필름을 통해 입사된 빛을 광 파이프의 외부로 출사시키며 동시에 빛을 확산시키는 확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  27. 제 8 항에 있어서,
    상기 광원부의 하부에 배치되며, 상기 광원부의 하부로 방사된 빛을 반사시키기 위한 반사 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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