KR100855490B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점광원 형태의 광원을 선광원 형태로 변환하는 직하형 백라이트를 가짐과 아울러 점광원의 컬러를 조절함으로써 영역별로 분할 구동이 가능한 필드 시퀀셜 백라이트를 가지도록 한 백라이트 유닛에 관한 것이다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛은 광을 발생하는 다수의 발광 다이오드와, 다수의 발광 다이오드와 각각 대응되도록 나란하게 배열되어 상기 발광 다이오드로부터의 점광원을 선광원으로 변환시키는 다수의 선형 도광판과, 다수의 선형 도광판 상면에 전면을 덮도록 형성되어 평판표시패널의 유효발광면 상에 균일한 광분포를 가지도록 상기 다수의 선형 도광판을 경유한 광을 확산시키는 확산판을 구비하고, 상기 선형 도광판들의 상면들 각각은 곡면으로 구성되고, 상기 선형 도광판들의 내부 하면에는 상기 발광 다이오드로부터 공급된 광을 고르게 상면으로 방사시키는 광학패턴이 형성된다.

이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 선형 도광판의 일측 또는 양측에 LED를 배열함으로써 직하형 백라이트 유닛과 대등하게 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한 다수의 선형 도광판을 토대로 LED를 선택 발광시킴으로써 영역별 분할 발광 또는 특정 영역만 발광되도록 한 필드 시퀀셜 광원으로 사용할 수 있다.

Description

백라이트 유닛{Backlight Unit}

도 1은 종래기술에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 단면도.

도 3은 종래기술에 따른 다른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 사시도.

도 4는 종래기술에 따른 또 다른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 사시도.

도 5는 종래기술에 따른 또 다른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 사시도.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 점광원이 선형 도광판에 의해 직하 형태의 광원으로 바뀌는 것을 설명하는 도면.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 사시도.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 선형 도광판의 입광면을 나타내는 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 램프 3 : 램프 하우징

5, 35, 45 : 도광판 9, 15, 55 : 확산시트

11, 13 : 프리즘 시트
21, 31, 41, 51, 51a, 51b : LED 23 : 지지대
25 : 확산판 33 : 프리 라이트가이드
53 : 선형 도광판 57 : 광학 패턴

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본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 점광원 형태의 광원을 선광원 형태로 변환하는 직하형 백라이트를 가짐과 아울러 점광원의 컬러를 조절함으로써 영역별 분할 구동이 가능한 필드 시퀀셜 백라이트를 가지도록 한 백라이트 유닛에 관한 것이다.

통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 "LCD"라 함)는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 액정셀들과 이들 액정셀들 각각에 공급될 비디오 신호를 절환하기 위한 다수의 제어용 스위치들로 구성된 액정패널에 의해 백라이트 유닛(Backlight Unit)에서 공급되는 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 백라이트 유닛은 광을 발생시키는 램프(1)와, 램프(1)를 감싸는 형태로 설치되는 램프 하우징(3)과, 램프(1)로부터 입사되는 광을 평면광원으로 변환하는 도광판(5)과, 도광판(5)의 하부에 위치하여 도광판(5)의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(7)과, 도광판(5)을 경유한 광을 확산시키는 제1 확산시트(9)와, 제1 확산시트(9)를 경유한 광의 진행방향을 조절하는 제1 및 제2 프리즘시트(11, 13)와, 프리즘시트(11, 13)를 경유한 광을 확산시키는 제2 확산시트(15)를 구비한다.

램프(1)로는 주로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp ; 이하, "CCFL"라 함)가 사용되고 있으며, 램프(1)에서 발생되는 광은 도광판(5)의 측면에 존재하는 입사면을 통해 도광판(5)에 입사된다. 램프 하우징(3)은 내면에 반사면이 있어 램프(1)로부터의 광을 도광판(5)의 입사면 쪽으로 반사시킨다. 도광판(5)은 경사진 배면과 수평인 전면을 가지는 형태로 제작된다. 도광판(5)의 배면에는 반사판(7)이 대면되도록 설치한다. 반사판(7)은 도광판(5)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(5) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. 램프(1)로부터의 광이 도광판(5)에 입사되면 경사진 배면에서 소정 경사각으로 반사되어 전면 쪽으로 균일하게 진행하게 된다. 이때, 도광판(5)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판(7)에 반사되어 전면 쪽으로 진행하게 된다. 도광판(5)을 경유한 광은 제1 확산시트(9)에 의해 전영역으로 확산되게 된다. 한편, 액정패널(도시되지않음)에 입사되는 광은 수직을 이룰 때 광효율이 커지게 된다. 이를 위해, 도광판(5)에서 출사된 광의 진행각도를 액정패널과 수직을 이루도록 정방향 프리즘시트를 2매 적층하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 프리즘시트(11, 13)를 경유한 광은 제2 확산시트(15)를 경유하여 액정패널에 입사되게 된다.

이러한 백라이트 유닛은 소형화, 박형화, 경량화의 추세에 있다. 이 추세에 따라 백라이트 유닛에 사용되는 CCFL 대신에 소비전력, 무게, 휘도 등에서 유리한 발광 다이오드(Light Emmitting Diode : 이하 "LED"라 함)가 제안되었다.

도 3을 참조하면, 직하방식의 백라이트 유닛은 광을 발생하는 다수의 LED(21)와, LED(21)를 지지하는 지지대(23)와, 다수의 LED(21)로부터 발생된 광을 확산시키는 확산판(25)으로 구성된다.

LED(21)는 점광원으로 적색광, 녹색광 및 청색광을 발생한다. 지지대(23)는 다수의 LED(21)를 지지하며 LED(21)로부터 발생되는 광을 전면쪽으로 진행시키는 반사면이 형성된다. 확산판(25)은 LED(21)로부터의 광이 균일한 분포를 가지도록 LED(21)와 소정간격을 사이에 두고 배치된다.

도 4는 종래기술에 따른 또 다른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 4를 참조하면, 종래기술에 따른 또 다른 백라이트 유닛은 광을 발생하는 1개의 LED(31)와, LED(31)를 감싸는 형태로 설치되는 프리 라이트가이드(Pre-LightGuide)(33)와, LED(31)로부터 입사되는 광을 평면광원으로 변환하는 도광판(35)과, 도광판(35)의 하부에 위치하여 도광판(35)의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(도시하지 않음)과, 도광판(35)을 경유한 광을 확산시키는 확산시트(도시하지 않음)를 구비한다.

LED(31)는 적색광, 녹색광 및 청색광을 발생시켜, 각 광이 프리 라이트가이드(33) 쪽으로 진행하게 한다. 프리 라이트가이드(33)는 LED(31)로부터의 점광원을 선광원으로 변환하여 도광판(35) 쪽으로 안내하는 역할을 한다. 프리 라이트가이드(33)는 삼각형의 형태를 가진다. 이 삼각형의 꼭지점에 LED(31)와 대응된 크기로 1개의 LED(31)가 위치할 수 있도록 홈(33A)이 형성된다. 프리 라이트가이드(3)는 삼각형 형태로 경사면(33B)을 가지게 된다. 이 경사면(33B)과 LED(31)의 사이각(θ)은 45°~ 89°사이에서 형성된다. 여기서, 광의 입사효율이 가장 좋은 최적의 각도는 45°이지만, 프리 라이트가이드(33)의 경사면을 45°로 제작하는 경우 프리 라이트가이드(33)의 크기가 커지므로 45°~ 89°사이의 적당한 각도로 제작된다. 여기서, 프리 라이트가이드(33)를 이루는 재질의 굴절율은 공기의 굴절율보다 훨씬 크므로 LED(31)로부터의 광은 프리 라이트가이드(33)의 경사면에서 전반사되어 도광판(35)의 측면에 존재하는 입사면을 통해 도광판(35)에 입사된다.

도광판(35)은 경사진 배면과 수평인 전면을 가지는 형태로 제작된다. 도광판(35)의 배면에는 반사판이 대면되도록 설치한다. 반사판은 도광판(35)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(35) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. 램프(31)로부터의 광이 도광판(35)에 입사되면 경사면인 배면에서 소정 경사각으로 반사되어 전면 쪽으로 균일하게 진행하게 된다. 이때, 도광판(35)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판에 반사되어 전면 쪽으로 진행하게 된다. 도광판(35)을 경유한 광은 확산시트에 의해 확산되어 액정패널(도시하지 않음)에 입사된다.

도 5는 종래기술에 따른 또 다른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 5를 참조하면, 종래기술에 따른 또 다른 백라이트 유닛은 광을 발생하는 다수의 LED(41)와, 다수의 LED(41)를 일정한 열방향으로 나열하기 위한 LED 모듈(43)과, 다수의 LED(31)로부터 입사되는 광을 평면광원으로 변환하는 도광판(45)을 구비한다. 또한, 도광판(45)의 하부에 위치하여 도광판(5)의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(도시하지 않음)을 구비할 수 있으며, 나아가 LED(41)를 포함하는 LED 모듈은 일측 뿐만 아니라 양측 모두에 형성될 수 있다.

LED(41)는 적색광, 녹색광 및 청색광을 발생시켜, 각 광을 도광판(45) 쪽으로 진행하게 한다. 도광판(45)은 경사진 배면과 수평인 전면을 가지는 형태로 제작된다. 도광판(45)의 배면에는 반사판이 대면되도록 설치한다. 반사판은 도광판(35)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(35) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. LED(41)로부터의 광이 도광판(45)에 입사되면 경사면인 배면에서 소정 경사각으로 반사되어 전면 쪽으로 균일하게 진행하게 된다. 이때, 도광판(45)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판에 반사되어 전면 쪽으로 진행하게 된다. 도광판(45)을 경유한 광은 확산시트(도시하지 않음)에 의해 확산되어 액정패널(도시하지 않음)에 입사된다.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에 따른 백라이트 유닛에 있어서 다수의 LED를 배열할 경우 대형화면에서의 소비전력의 증가되는 문제점이 있게 된다. 또한, 패널 크기의 도광판을 사용한 백라이트 유닛에서는 휘도 불균일 및 휘도가 낮아지는 단점이 있게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 점광원 형태의 LED를 다수의 선형 도광판과 나란히 배열함으로써 휘도를 높임과 아울러 휘도의 불균일성을 저감하도록 한 백라이트 유닛을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다수의 선형 도광판 일측 또는 양측에 형성된 점광원 형태의 LED의 컬러를 조절함으로써 영역별 분할 구동이 가능한 필드 시퀀셜 백라이트를 구현하도록 한 백라이트 유닛을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 광을 발생하는 다수의 발광 다이오드와, 상기 다수의 발광 다이오드와 각각 대응되도록 나란하게 배열되어 상기 발광 다이오드로부터의 점광원을 선광원으로 변환시키는 다수의 선형 도광판과, 상기 다수의 선형 도광판 상면에 전면을 덮도록 형성되어 평판표시패널의 유효발광면 상에 균일한 광분포를 가지도록 상기 다수의 선형 도광판을 경유한 광을 확산시키는 확산판을 구비하고, 상기 선형 도광판들의 상면들 각각은 곡면으로 구성되고, 상기 선형 도광판들의 내부 하면에는 상기 발광 다이오드로부터 공급된 광을 고르게 상면으로 방사시키는 광학패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명의 경우 상기 선형도광판으로부터의 광이 전면 쪽으로 진행하게 하는 반사판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서의 다수의 발광 다이오드는 상기 다수의 선형 도광판에 대응되어 영역별 선택발광되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서의 선형 도광판은 원형 및 반원형 중 어느 하나의 입광면을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서의 선형 도광판은 상기 입광면을 토대로 원기둥 또는 반원기둥 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 점광원이 선형 도광판에 의해 직하 형태의 광원으로 바뀌는 것을 설명하는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛은 광을 발생하는 다수의 LED(51)와, 상기 LED(51)의 빛이 비추는 방향으로 나란하게 배열된 다수의 선형 도광판(Linear LightGuide)(53)과, 상기 다수의 선형 도광판(53)으로부터 진행되는 광을 확산시키는 확산판(55)을 구비한다. 또한 선형 도광판(53)의 하면에는 LED(51)로부터 공급된 광을 고르게 방사할 수 있도록 광학 패턴(57)을 구비한다.

다수의 LED(51)는 상기 다수의 선형 도광판(53)의 일측에 형성되고 점광원으로 적색광, 녹색광 및 청색광을 발생한다.

선형 도광판(53)은 하나의 LED(51)에 대응되도록 나란하게 배열되어 LED(51)로부터 입사되는 광을 선광원으로 변환한다. 다수의 선형 도광판(53)은 경사진 배 면과 수평인 전면을 가지도록 형성되거나, 소정의 광학패턴(57)을 가진 배면과 수평인 전면을 가지도록 형성된다. 다수의 선형 도광판(53)의 배면에는 반사판(도시하지 않음)이 대면되도록 설치될 수 있다. 이때 반사판은 1개의 선형 도광판(53)에 대응되도록 다수 개로 구성되거나 다수의 선형 도광판(53)을 전면 포함하도록 1개로 구성된다. 이러한 반사판은 선형 도광판(53)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 선형 도광판(53) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. 이로써 LED(51)로부터의 광이 선형 도광판(53)에 입사되면 경사진 배면에서 소정 경사각으로 반사되거나 도 7에 도시된 바와 같이 소정 형태의 광학 패턴(57)에 의한 소정 경사각으로 반사되어 전면 방향으로 균일하게 진행하게 된다. 이때, 도광판(53)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판에 반사되어 전면쪽으로 진행하게 된다. 나아가, 선형 도광판(53)의 수는 필요에 따라 조절할 수 있음과 아울러 LED(51)의 선택 발광에 의해 평판디스플레이 표시면의 영역분할 또는 선택 발광이 가능하게 하여 필드 시퀄션 광원으로 사용할 수 있다.

확산판(55)은 선형 도광판(53)으로부터의 광이 균일한 분포를 가지도록 선형 도광판(53)과 소정간격을 사이에 두고 배치되어 선형 도광판(53)을 경유한 광을 확산시킨다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 사시도이고, 다수의 LED를 제1 실시예와는 달리 선형 도광판의 양측에 배열한 것이다.

도 7과 결부하여 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛은 광을 발생하는 다수의 LED(51a,51b)와, 상기 LED(51a,51b)들의 빛이 비추는 방향으로 나란하게 배열된 다수의 선형 도광판(Linear LightGuide)(53)과, 상기 다수의 선형 도광판(53)으로부터 진행되는 광을 확산시키는 확산판(55)을 구비한다. 또한 선형 도광판(53)들의 하면에는 다수의 LED(51a,51b)로부터 공급된 광을 고르게 방사할 수 있도록 광학 패턴(57)을 구비한다.

다수의 LED(51a,51b)는 다수의 선형 도광판(53)의 양측에 형성되고 점광원으로 적색광, 녹색광 및 청색광을 발생한다.

선형 도광판(53)은 양측에 대응되는 LED(51a,51b)에 대응되도록 나란하게 배열되어 LED(51a,51b)로부터 입사되는 광을 선광원으로 변환한다. 다수의 선형 도광판(53)은 소정의 광학패턴(57)을 가진 배면과 수평인 전면을 가지도록 형성되거나, 다수의 선형 도광판(53)의 배면에는 반사판(도시하지 않음)이 대면되도록 설치될 수 있다. 이때 반사판은 1개의 선형 도광판(53)에 대응되도록 다수 개로 구성되거나 다수의 선형 도광판(53)을 전면 포함하도록 1개로 구성된다. 이러한 반사판은 선형 도광판(53)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 선형 도광판(53) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. 이로써 양측에 배열된 LED(51a,51b)로부터의 광이 선형 도광판(53)에 입사되면 소정 형태의 광학 패턴(57)에 의한 소정 경사각으로 반사되어 전면 방향으로 균일하게 진행하게 된다. 이때, 도광판(53)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판에 반사되어 전면쪽으로 진행하게 된다. 나아가, 선형 도광판(53)의 수는 필요에 따라 조절할 수 있음과 아울러 LED(51)의 선택 발광에 의해 평판디스플레이 표시면의 영역분할 또는 선택 발광이 가능하게 하여 필드 시퀄션 광원으로 사용할 수 있다.

확산판(55)은 선형 도광판(53)으로부터의 광이 균일한 분포를 가지도록 선형 도광판(53)과 소정간격을 사이에 두고 배치되어 선형 도광판(53)을 경유한 광을 확산시킨다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 선형 도광판의 입광면을 나타내는 단면도로서, 선형 도광판(53)은 다양한 형태로 구성되며 이에 따른 광학 패턴을 가진다. 선형 도광판(53)의 다양한 형태는 선형 도광판(53)의 입광면을 통하여 알 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 선형 도광판(53)은 임의의 다각형, 원형 및 반원형 중 어느 하나로 구성된 입광면의 단면을 가진다. 예를 들면, 입광면의 단면은 9(a)에 도시된 원형, 도 9(b)에 도시된 반원형, 도 9(c)에 도시된 역삼각형, 도 9(d)에 도시된 정사각형 형태를 가진다. 이로써 선형 도광판(53)은 상기와 같은 입광면을 토대로 하여 삼각기둥, 원기둥, 반원기둥, 사각기둥 등의 형태로 구성되어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다수의 선형 도광판의 일측 또는 양측에 LED를 배열함으로써 직하형 백라이트 유닛과 대등하게 휘도를 높임과 아울러 휘도의 불균일성을 저감시킬 수 있다. 또한 다수의 선형 도광판을 토대로 LED를 선택 발광시킴으로써 영역별 분할 발광 또는 특정 영역만 발광되도록 한 필드 시퀀셜 광원으로 사용할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니 하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (7)

1. 광을 발생하는 다수의 발광 다이오드와,

   상기 다수의 발광 다이오드와 각각 대응되도록 나란하게 배열되어 상기 발광 다이오드로부터의 점광원을 선광원으로 변환시키는 다수의 선형 도광판과,

   상기 다수의 선형 도광판 상면에 전면을 덮도록 형성되어 평판표시패널의 유효발광면 상에 균일한 광분포를 가지도록 상기 다수의 선형 도광판을 경유한 광을 확산시키는 확산판을 구비하고,

   상기 선형 도광판들의 상면들 각각은 곡면으로 구성되고, 상기 선형 도광판들의 내부 하면에는 상기 발광 다이오드로부터 공급된 광을 고르게 상면으로 방사시키는 광학패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 선형도광판으로부터의 광이 전면 쪽으로 진행하게 하는 반사판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 발광 다이오드는 상기 다수의 선형 도광판에 대응되어 영역별로 선택발광되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 선형 도광판은 원형 및 반원형 중 어느 하나의 입광면을 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 선형 도광판은 상기 입광면을 토대로 원기둥 또는 반원기둥 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.

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