KR100811177B1 - 백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이장치는, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널에 소정의 광을 공급하는 백라이트 유닛;을 포함한다. 상기 백라이트 유닛은, 광원; 상기 광원으로부터 조사되는 광을 균일광으로 변환시키는 광변환유닛; 및 상기 광변환유닛에 입사되는 광의 입사각을 증가시키는 광입사각제어유닛;을 포함한다. 이에 의하면, 백라이트 유닛의 부품 수를 줄여 구조가 간단하며, 광 투과 효율을 향상시켜 선명한 화질을 구현할 수 있다.
LCD, 백라이트, 디스플레이, 패널, 레이저, 라이트 터널, 입사각

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이장치{BACK LIGHT UNIT AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
도 1은 일반적인 백라이트 유닛의 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 백라이트 유닛 및 이를 채용한 디스플레이장치의 개략도, 그리고,
도 3은 도 2에 나타낸 광변환유닛의 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 광원 110 : 디스프레이 패널
200 : 광변환유닛 210 : 라이트 터널
300 : 광입사각제어유닛 400 : 광확대유닛
410,411,412 : 프로젝션 렌즈 500 : 광경로변경유닛
510 : 반사미러 600 : 렌즈유닛
610 : 프레넬 렌즈 700 : 확산부재
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display: 이하 "LCD"라 함)는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정셀들과 이들 액정셀들 각각에 공급될 비디오 신호를 절환하기 위한 다수의 제어용 스위치들로 구성된 LCD 패널을 구비한다. LCD 패널은 백라이트 유닛(Back Light Unit)에서 공급되는 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 백라이트 유닛은 광을 발생시키는 광원(1)과, 광원(1)을 감싸는 형태로 설치되는 하우징(3)과, 광원(1)으로부터 입사되는 광을 평면광원으로 변환시키는 도광판(5)과, 도광판(5)의 하부에 위치하여 도광판의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면 쪽으로 반사시키는 반사판(7)과, 도광판(5)을 경유한 광을 확산시키는 제 1 확산판(9)과, 제 1 확산판(9)을 경유한 광의 진행방향을 조절하는 제 1, 제 2프리즘(11, 13)과, 제 2 프리즘(13)을 경유한 광을 확산시키는 제 2 확산판(15) 등을 구비한다.
상기한 바와 같은 일반적인 백라이트 유닛은 주로 냉음극형광 램프를 광원으로 사용한다. 따라서, 램프에서 발생하는 광의 손실을 방지하며 LCD 패널(17)에 균일하게 확산시키기 위해서 광원(1)과 LCD 패널(17) 사이에 상기와 같은 다수의 부품들을 구비하여야 하므로 구조가 복잡한 문제가 있다. 또한, 램프에서 발생하는 광은 다수의 부품들을 통과하기 때문에 광의 투과 효율이 감소하여 화질이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 백라이트 유닛의 부품 수를 줄여 구조가 간단하며, 광 투과 효율을 향상시켜 선명한 화질을 구현할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 백라이트 유닛은, 광원; 상기 광원으로부터 조사되는 광을 균일광으로 변환시키는 광변환유닛; 및 상기 광변환유닛에 입사되는 광의 입사각을 증가시키는 광입사각제어유닛;을 포함한다.
상기 광변환유닛은 전후면이 개방되며, 내측면이 미러로 형성된 라이트 터널을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광입사각제어유닛은 상기 광원과 상기 광변환유닛 사이의 광 경로상에 설치된 적어도 하나의 굴절렌즈를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 백라이트 유닛은 상기 광변환유닛으로부터 출사되는 균일광을 확대시키는 광확대유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광확대유닛은 상기 광변환유닛과 디스플레이 패널 사이의 광 경로상에 설치된 적어도 하나의 프로젝션 렌즈(projection lens)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 백라이트 유닛은 상기 광확대유닛에 의해 확대된 광을 디스플레이 패널에 수직하게 입사시키는 렌즈유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 렌즈유닛은 상기 광확대유닛과 상기 디스플레이 패널 사이에 설치된 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 백라이트 유닛은 상기 렌즈유닛과 상기 디스플레이 패널 사이에 설치되며, 상기 렌즈유닛을 경유한 광을 확산시키는 확산부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 백라이트 유닛은 상기 광변환유닛으로부터 출사되는 균일광이 디스플레이 패널로 향하도록 광의 경로를 변경시키는 광경로변경유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광경로변경유닛은 상기 광변환유닛과 디스플레이 패널 사이에 설치된 반사미러를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 반사미러는 상기 디스플레이 패널에 대하여 소정의 각도로 기울어진 것이 바람직하다.
상기 반사미러는 평면미러 또는 곡면미러인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 백라이트 유닛은 다수개의 광원을 구비할 수 있다.
상기 디스플레이 패널은 LCD 패널이며, 상기 광원은 레이저 광원인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 디스플레이장치는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널에 소정의 광을 공급하는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 백라이트 유닛;을 포함한다.
본 발명의 상기와 같은 목적 및 다른 특징들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 백라이트 유닛 및 이를 채용한 디스플레이장치의 개략도, 그리고, 도 3은 도 2에 나타낸 광변환유닛의 사시도이다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 백라이트 유닛은 광원(100), 광변환유닛(200), 광입사각제어유닛(300), 광확대유닛(400), 광경로변경유닛(500) 등을 구비한다.
상기 광원(100)은 광의 직진성이 우수한 레이저를 이용한다. 본 발명에서 레이저 광원(100)은 백색광을 발생하는 하나의 백색광원(White)으로 구성하였지만, 다수의 광원 예컨대, 적색광원(Red), 녹색광원(Green) 및 청색광원(Blue)으로 구성된 3개의 광원으로부터 각각 적색광, 녹색광 및 청색광이 발생하여 백색광을 형성하도록 구성할 수도 있다.
상기 광변환유닛(200)은 전후면이 개방되며, 내측면이 미러(210a)로 형성된 라이트 터널(210)을 포함한다. 라이트 터널(210)은 다각형 또는 원형의 횡단면 형상을 가지는 것을 포함하며, 바람직하게 정사각형의 횡단면을 갖는다. 라이트 터널(210)은 광원(100)으로부터 조사되는 광을 균일광으로 변환시키는 것으로, 공지된 기술로 이해 가능하므로 구체적인 설명은 생략한다.
상기 광입사각제어유닛(300)은 라이트 터널(210)에 입사되는 광의 입사각(θ)을 증가시킨다. 광입사각제어유닛(300)은 광원(100)과 라이트 터널(210) 사이의 광 경로상에 설치된 적어도 하나의 굴절렌즈, 예컨대 볼록렌즈 2개(310,311)가 일렬로 설치된 것이 바람직하다.
상기 광확대유닛(400)은 라이트 터널(210)로부터 출사되는 균일광을 소정 크 기로 확대시켜서 디스플레이 패널(110)에 입사시킨다. 디스플레이 패널(110)은 액정표시장치, 즉 LCD(Liquid Crystal Display : 이하 'LCD'라 함) 패널인 것이 바람직하다. 광확대유닛(400)은 라이트 터널(210)과 디스플레이 패널(110) 사이의 광 경로상에 적어도 하나 설치된 프로젝션 렌즈(projection lens)(410, 411, 412)를 포함한다.
상기 광경로변경유닛(500)은 라이트 터널(210)로부터 출사되는 균일광이 디스플레이 패널(110)로 향하도록 광의 경로를 변경시킨다. 광경로변경유닛(500)은 라이트 터널(210)과 디스플레이 패널(110) 사이에 설치되어 라이트 터널(210)로부터 출사되는 광을 디스플레이 패널(110)의 영역으로 반사시키는 반사미러(510)를 포함한다. 반사미러(510)는 디스플레이 패널(110)에 대하여 소정의 각도로 기울어지게 설치되며, 반사면이 평면 또는 곡면 형상을 갖는 것이 바람직하다. 도면에는 반사미러(510)가 다수의 프로젝션 렌즈(410, 411, 412) 사이에 설치된 구성으로 하였지만, 반사미러(510)가 라이트 터널(210)과 프로젝션 렌즈(410) 사이에 설치되거나, 프로젝션 렌즈(412)와 디스플레이 패널(110) 사이에 설치된 구성으로 하여도 좋다.
디스플레이 패널(110)과 광확대유닛(400) 사이에는 렌즈유닛(600)이 설치된다. 렌즈유닛(600)은 광확대유닛(400)에 의해 확대된 광을 디스플레이 패널(110)에 수직하게 입사시킨다. 렌즈유닛(600)은 프레넬 렌즈(Fresnel lens)(610)인 것이 바람직하다. 프레넬 렌즈(610)는 몇 개의 띠 모양으로 나누어 각 띠에 프리즘작용을 가지게 하여 수차(收差)를 작게 한 것으로, 공지된 기술로 이해 가능하므로 구체적 인 설명은 생략한다.
디스플레이 패널(110)과 렌즈유닛(600) 사이에는 렌즈유닛(600)을 경유한 광을 디스플레이 패널(110)에 확산시키는 확산부재(700)가 설치된 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 백라이트 유닛은, 레이저 광원(100)으로부터 조사되는 광은 광원(100)과 라이트 터널(210) 사이에 설치된 광입사각제어유닛(300)에 의해 광의 입사각(θ)이 증가되어 라이트 터널(210)에 입사된다. 라이트 터널(210)에 입사되는 광은 라이트 터널(210)을 경유시 내부의 미러(210a)에 의해 반사과정을 거치게 되는데, 이때 광의 입사각(θ)이 크기 때문에 광이 잘 섞이게 되어 균일(uniform)한 광의 형태로 출사된다. 라이트 터널(210)로부터 출사되는 균일광은 프로젝션 렌즈(410, 411, 412)에 의해 소정 크기로 확대되며, 프레넬 렌즈(610)를 경유하여 디스플레이 패널(110)에 수직하게 입사된다. 라이트 터널(210)로부터 출사되는 균일광은 라이트 터널(210)과 디스플레이 패널(110) 사이에 설치된 반사미러(510)에 의해 광의 경로 변경이 가능하다. 프레넬 렌즈(610)를 경유한 광은 확산부재(700)에 의해 디스플레이 패널(110)에 확산된다. 광이 디스플레이 패널(110)에 입사되면 디스플레이 패널(110)은 픽셀별로 적절히 R,G,B 투과율을 조절하여 영상을 구현한다.
본 발명에 의하면, 광의 직진성이 우수한 레이저를 광원(100)으로 사용하기 때문에, 백라이트 유닛의 부품 수를 줄일 수 있어 구조가 간단하며, 광투과 효율이 좋다. 또한, 레이저 광원(100)의 입사각(θ)을 증가시켜 광 균일도를 향상시킴으로써, 색 재현력이 우수하며 선명한 화질을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 백라이트 유닛을 채용한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널(110)과, 디스플레이 패널(110)에 소정의 광을 공급하는 앞서 설명한 바와 같은 백라이트 유닛을 포함한다.
이상, 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구항의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 광의 직진성이 우수한 레이저를 광원으로 사용하기 때문에, 백라이트 유닛의 구조가 간단하며, 광투과 효율이 좋다.
또한, 레이저 광원의 입사각을 증가시켜 광 균일도를 향상시킴으로써, 색 재현력이 우수하며 선명한 화질을 구현할 수 있다.

Claims (29)

  1. 광원;
    상기 광원으로부터 조사되는 광을 균일광으로 변환시키는 광변환유닛; 및
    상기 광변환유닛에 입사되는 광의 입사각을 증가시키는 광입사각제어유닛;을 포함하고,
    상기 광변환유닛은 전후면이 개방되며, 내측면이 미러로 형성된 라이트 터널을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광입사각제어유닛은 상기 광원과 상기 광변환유닛 사이의 광 경로상에 설치된 적어도 하나의 굴절렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광변환유닛으로부터 출사되는 균일광을 확대시키는 광확대유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광확대유닛은 상기 광변환유닛과 디스플레이 패널 사이의 광 경로상에 설치된 적어도 하나의 프로젝션 렌즈(projection lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 광원;
    상기 광원으로부터 조사되는 광을 균일광으로 변환시키는 광변환유닛;
    상기 광변환유닛에 입사되는 광의 입사각을 증가시키는 광입사각제어유닛;
    상기 광변환유닛으로부터 출사되는 균일광을 확대시키는 광확대유닛; 및
    상기 광확대유닛에 의해 확대된 광을 디스플레이 패널에 수직하게 입사시키는 렌즈유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 렌즈유닛은 상기 광확대유닛과 상기 디스플레이 패널 사이에 설치된 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 렌즈유닛과 상기 디스플레이 패널 사이에 설치되며, 상기 렌즈유닛을 경유한 광을 확산시키는 확산부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 광변환유닛으로부터 출사되는 균일광이 디스플레이 패널로 향하도록 광의 경로를 변경시키는 광경로변경유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광경로변경유닛은 상기 광변환유닛과 디스플레이 패널 사이에 설치된 반사미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 반사미러는 상기 디스플레이 패널에 대하여 소정의 각도로 기울어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 반사미러는 평면미러 또는 곡면미러인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 제 1 항에 있어서,
    다수개의 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  15. 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널에 소정의 광을 공급하는 백라이트 유닛;을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은,
    광원;
    상기 광원으로부터 조사되는 광을 균일광으로 변환시키는 광변환유닛; 및
    상기 광변환유닛에 입사되는 광의 입사각을 증가시키는 광입사각제어유닛;을 포함하고,
    상기 광변환유닛은 전후면이 개방되며, 내측면이 미러로 형성된 라이트 터널을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 광입사각제어유닛은 상기 광원과 상기 광변환유닛 사이의 광 경로상에 설치된 적어도 하나의 굴절렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 광변환유닛으로부터 출사되는 균일광을 확대시키는 광확대유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 광확대유닛은 상기 광변환유닛과 디스플레이 패널 사이의 광 경로상에 설치된 적어도 하나의 프로젝션 렌즈(projection lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  20. 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널에 소정의 광을 공급하는 백라이트 유닛;을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은,
    광원;
    상기 광원으로부터 조사되는 광을 균일광으로 변환시키는 광변환유닛;
    상기 광변환유닛에 입사되는 광의 입사각을 증가시키는 광입사각제어유닛;
    상기 광변환유닛으로부터 출사되는 균일광을 확대시키는 광확대유닛; 및
    상기 광확대유닛에 의해 확대된 광을 디스플레이 패널에 수직하게 입사시키는 렌즈유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 렌즈유닛은 상기 광확대유닛과 상기 디스플레이 패널 사이에 설치된 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 렌즈유닛과 상기 디스플레이 패널 사이에 설치되며, 상기 렌즈유닛을 경유한 광을 확산시키는 확산부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 광변환유닛으로부터 출사되는 균일광이 디스플레이 패널로 향하도록 광의 경로를 변경시키는 광경로변경유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 광경로변경유닛은 상기 광변환유닛과 디스플레이 패널 사이에 설치된 반사미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 반사미러는 상기 디스플레이 패널에 대하여 소정의 각도로 기울어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 반사미러는 평면미러 또는 곡면미러인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  27. 제 15 항에 있어서,
    다수개의 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  28. 제 15 항에 있어서,
    상기 광원은 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  29. 제 15 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 LCD 패널인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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