KR100930914B1 - Back lighting device for liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스플레이부를 가지는 액정표시장치의 배면조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a back lighting device of a liquid crystal display device having a display unit.

본 발명에 따른 액정표시장치용 배면조명장치는 기존의 아크릴 등의 재질로 구성되던 도광판을 제거하고, 반사 및 산란을 수행할 수 있는 광산란성, 광투과성 물질을 삽입함으로서, 기존의 도광판이 차지하던 공간을 활용할 있어 액정표시장치의 구조 개선은 물론이고, 상기 도광판에 의해 발생하던 휘도손실 문제까지 제거하는 장점이 있다.
The rear lighting device for a liquid crystal display according to the present invention removes the light guide plate made of a material such as acrylic and inserts a light scattering and light transmitting material capable of reflecting and scattering, thereby occupying the existing light guide plate. By utilizing the space, the structure of the liquid crystal display device may be improved, and the problem of luminance loss caused by the light guide plate may be eliminated.

Description

액정표시장치용 배면조명 장치{Backlight unit for LCD} Back lighting unit for liquid crystal display device {Backlight unit for LCD}             

도 1은 종래의 도광판 방식을 하는 종래의 배면 조명 장치의 구조를 도시한 도면1 is a view showing the structure of a conventional rear lighting apparatus using a conventional light guide plate method

도 2는 종래의 배면 조명 장치에서 발생되는 휘도손실을 설명하기위한 도면2 is a view for explaining the luminance loss generated in the conventional rear lighting device

도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 배면조명장치의 구조를 설명하는 측면도3 is a side view illustrating the structure of a rear lighting device for a liquid crystal display according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 배면조명장치의 구조를 설명하는 평면도
4 is a plan view illustrating the structure of a rear lighting device for a liquid crystal display according to the present invention;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

5 : 광원 3 : 반사갓5: light source 3: reflection shade

13 : 디스플레이부 20 : 도광체
13 display unit 20 light guide

본 발명은 배면 조명 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정 표시 장치와 같은 디스플레이 장치에서 광원으로서 사용되는 배면 조명 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a back lighting device, and more particularly, to a back lighting device used as a light source in a display device such as a liquid crystal display device.

디스플레이 장치에서 형광 표시관이나 전계 방출 디스플레이와는 달리 액정 표시장치는 자체적인 발광을 이루어 화상을 구현하지 못하는 수동적 디스플레이임에 따라, 구동을 위해 별도의 광원을 필요로 하게 된다.Unlike a fluorescent display tube or a field emission display in a display device, a liquid crystal display is a passive display that does not display an image by emitting light by itself, and thus requires a separate light source for driving.

상기 광원은 수동형 디스플레이의 배면에서 구동에 필요한 광원을 제공하게 되므로, 백 라이트(back light)라고도 하는 바, 이는 그 구현 방식에 따라 평판형 형광 램프 방식, 직하방식, 도광판 방식 등으로 구비된다.Since the light source provides a light source for driving on the back of the passive display, it is also called a back light, which is provided as a flat fluorescent lamp method, a direct light method, a light guide plate method, or the like according to its implementation.

이러한 배면 조명 장치를 도면을 통해 더욱 설명하면, 도 1에는 도광판 방식을 하는 종래의 배면 조명 장치가 도시되어 있다.Referring to the back lighting device further through the drawings, Figure 1 shows a conventional back lighting device using a light guide plate method.

도시된 바와 같이 이 배면 조명 장치는, 대략 장방형으로 이루어지는 도광판(1)의 양 측면부에 반사갓(3)에 지지 설치된 광원(5)을 배치하여 구성되고 있다. 여기서 도광판(1)은 주시된 바와 같이 상기 광원(5)에서 출사된 선광원을 위치에 따라 균일한 면광원으로 전환시키는 역할을 하게 되며, 상기 광원(5)은 냉음극 형광 램프(CCFL)로 구비되어 상기 반사갓(3)의 내측에 설치된다.As shown in the drawing, the rear lighting device is configured by arranging light sources 5 supported on the reflection shade 3 at both side portions of the light guide plate 1 having a substantially rectangular shape. Here, the light guide plate 1 serves to convert the line light source emitted from the light source 5 into a uniform surface light source according to the position, and the light source 5 is a cold cathode fluorescent lamp (CCFL). It is provided is installed inside the reflection shade (3).

또한, 상기 배면 조명 장치는 그 작용을 보다 효과적으로 이루기 위하여 상기 도광판(1)의 일면으로 반사판(7)과 함께 소정의 산란 패턴이 형성된 광산란 패턴(9)을 인쇄하고, 상기 도광판(1)의 다른 일측으로는 상기 이 도광판(1)을 통과한 빛을 확산시키는 확산유닛(11)을 배치한다. In addition, the rear lighting apparatus prints a light scattering pattern 9 having a predetermined scattering pattern together with the reflecting plate 7 on one surface of the light guide plate 1 in order to achieve its effect more effectively. On one side, a diffusion unit 11 for diffusing light passing through the light guide plate 1 is disposed.                         

물론, 경우에 따라 상기 배면 조명 장치는 디스플레이부(13)의 시야각을 넓게 하도록 하는 장치 가령, 탁상용 컴퓨터나 텔레비젼용 모니터와 같은 고정식 디스플레이 장치에 적용되는 경우에는, 상기 확산유닛(11)의 일측으로 반사형 편광판(15)을 배치하기도 한다.Of course, in some cases, the rear lighting device is a device for widening the viewing angle of the display unit 13, for example, when applied to a fixed display device such as a desktop computer or a television monitor, to one side of the diffusion unit 11. The reflective polarizer 15 may be disposed.

이에 상기와 같이 구성되는 상기 배면 조명 장치는, 액정 유닛과 같은 상기 디스플레이부(13)의 배면에 위치되어, 이 디스플레이부(13)의 작용에 필요한 광원을 제공하게 된다.Thus, the rear lighting apparatus configured as described above is located on the rear surface of the display unit 13 such as a liquid crystal unit to provide a light source required for the operation of the display unit 13.

여기서 상기한 배면 조명 장치의 개략적인 작용을 살펴 보면, 먼저 상기 선광원(5)에서 출사된 빚이 상기 도광판(1)으로 입사되면, 이 빚은 상기 도광판(1) 내부로 확산되고 이 과정에서 상기 광산란판(9)에 도달한 빚은 이 광산란판(9)에 의해 산란된다.Referring to the schematic operation of the rear lighting apparatus, first, when the debt emitted from the line light source 5 enters the light guide plate 1, the debt is diffused into the light guide plate 1 and in the process The debt which has reached the light scattering plate 9 is scattered by the light scattering plate 9.

이 때, 산란된 일부 빛은 상기 도광판(1)을 통과하여 상기 디스플레이부(13)로 제공되며, 상기 반사판(7) 측으로 산란된 다른 일부 빛은 상기 반사판(7)에 의해 반사되어 상기 도광판(1)을 통해 상기 디스플레이부(13) 측으로 제공된다.In this case, some scattered light passes through the light guide plate 1 and is provided to the display unit 13, and other light scattered toward the reflecting plate 7 is reflected by the reflecting plate 7 so that the light guide plate ( It is provided to the display unit 13 side through 1).

한편, 종래에는 배면 조명 장치의 구성을 상기한 것을 기본으로 하면서 배면 조명 장치의 기능을 한층 향상시키도록 하기 위하여 다양한 기술을 도입하고 있다.On the other hand, in the related art, various techniques have been introduced in order to further improve the function of the rear lighting device based on the above-described configuration of the rear lighting device.

가령, 미국 특허 제4,937,709호에서는 도광판의 측면에서 제공되는 빛을 도광판의 출사면에서 균일하게 분포하도록 하기 위하여 도광판에 인쇄된 광산란 패턴을 제공하고 있으며, 미국 특허 제5,178,447호에서는 도광판에 불규칙적인 반사면을 제공하고 있고, 미국 특허 제5,408,388호, 미국 특허 제5,640,483호에서는 목적 하는 휘도와 그 분포를 갖도록 도광판의 출사면과 출사면의 반대쪽 면에 복잡한 구조를 도입하고 있으며, 미국특허 제4,984,144호, 미국 특허 제5,054,885호, 미국 특허 제5,190,370호에서는 배면 조명 장치의 내부에 도광판 기능을 갖는 구조물을 도입하고 있다.For example, U. S. Patent No. 4,937, 709 provides a light scattering pattern printed on the LGP to uniformly distribute the light provided from the side of the LGP, and US Pat. No. 5,178,447 provides an irregular reflective surface on the LGP. And U.S. Patent No. 5,408,388 and U.S. Patent No. 5,640,483 introduce a complex structure on the opposite side of the light exit plate and the exit surface of the light guide plate to have the desired brightness and its distribution. Patent No. 5,054,885 and US Patent No. 5,190,370 introduce a structure having a light guide plate function inside a rear lighting apparatus.

그런데, 상기한 기술적 노력에도 불구하고 도광판 방식을 채용한 배면 조명 장치에 있어서는, 광원에서 출사된 빛이 도광판을 통과하는 과정에서 에너지 손실을 일으켜 도광판의 효율을 떨어뜨리는 문제가 지속되고 있다.However, despite the above technical efforts, in the back lighting apparatus employing the light guide plate method, there is a problem that the light emitted from the light source causes energy loss in the process of passing through the light guide plate, thereby reducing the efficiency of the light guide plate.

이를 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 배면 조명 장치의 작용시, 우선 광원(5)에서 나온 빛은 도광판(1)의 입사면(1a)으로 직접 입사하거나 반사갓(3)의 내측 표면에서 반사 또는 산란된 후 상기한 입사면(1a)으로 들어가게 된다.Referring to this in more detail with reference to FIG. 2, when the rear lighting device is operated, first, light from the light source 5 is directly incident on the incident surface 1a of the light guide plate 1 or reflected on the inner surface of the reflector 3. Alternatively, after being scattered, the light enters the incident surface 1a.

그런데, 이 과정에서 상기 입사면(1a)에 도달되는 빛은 공기와 상기 도광판(1)의 굴절률 차이에 따라서 일부는 상기 도광판(1)의 내부로 들어가게 되는 반면, 일부는 반사되게 되므로, 결국 상기 광원(3)에서 출사된 빛은 온전하게 상기 도광판(1) 내부로 들어가지 못하고 그 광 에너지를 손실하게 되어 결과적으로 상기 도광판(1)의 효율을 저하시키게 되는 것이다.However, in this process, the light reaching the incident surface 1a is partially entered into the light guide plate 1 according to the difference in refractive index between the air and the light guide plate 1, while part of the light is reflected. The light emitted from the light source 3 does not completely enter the light guide plate 1 and loses its light energy, resulting in a decrease in the efficiency of the light guide plate 1.

또한, 종래의 배면 조명 장치에 있어 상기 도광판(1)은, 대개 아크릴 등의 합성수지로 제작됨에 따라 대략, 2㎜∼10㎜ 정도의 두께를 갖는다. 다시 말해, 종래의 배면 조명 장치는, 일정 부피를 차지하는 상기 도광판(1)으로 인해 자체 중량을 무겁게 하고, 더욱이 적용된 디스플레이의 무게를 무겁게 하여 실 사용자의 사용에 불편함을 초래하기도 한다.In the conventional backlighting device, the light guide plate 1 generally has a thickness of about 2 mm to 10 mm as it is made of synthetic resin such as acrylic. In other words, the conventional rear lighting apparatus, due to the light guide plate (1) occupies a certain volume, and the weight of the applied display is also heavy, causing inconvenience to the actual user.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해, 아크릴 또는 합성수지로 제작되어 관원에서 출사된 광의 에너지 손실을 최소화하고 또한 상기 도광판을 통과하여 반사판에 의해 디스플레이부로 전달될 때 발생하는 미세한 휘도변화를 최소화 할 수 있도록 하는 액정표시장치용 배면조명장치를 제안한다.
The present invention to minimize the energy loss of the light emitted from the tube is made of acrylic or synthetic resin to improve the above problems, and also to minimize the minute luminance change generated when the light guide plate is passed to the display unit by the reflecting plate A rear lighting device for a liquid crystal display device is proposed.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 디스플레이 영역에 광을 제공하기 위해, 광원과; 상기 광원에서 출사되는 광을 일정방향으로 응집하기 위한 반사갓과; 각각이 동일한 크기의 실린더 형상을 가지며, 상기 광원에서 출사된 광의 확산 또는 산란 특성 및 광투과 특성을 갖고, 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 디스플레이 영역으로 분포시키기 위한 다수의 도광체와; 상기 다수의 도광체 하부에, 상기 디스플레이 영역과 평행하게 위치하며, 상기 광원에서 출사된 광과 상기 도광체를 통해 산란된 광을 일정 방향으로 반사시키기 위한 반사판을 포함하고, 상기 실린더 형상은 장축과 단축을 갖고, 상기 실린더 형상의 장축은 광을 출사하는 광원과 최단 연결되는 직선에 대해 직교되며, 상기 다수의 도광체는 상기 반사판에 수직하고 서로 동일 간격 이격되어 있는 다수의 직선 상에 분포되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 배면조명장치를 제안한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a light source for providing a display area; A reflection shade to aggregate light emitted from the light source in a predetermined direction; A plurality of light guides each having a cylindrical shape of the same size, having diffusion or scattering characteristics and light transmission characteristics of the light emitted from the light source, for distributing the light emitted from the light source to the display area; A reflection plate positioned below the plurality of light guides in parallel with the display area and reflecting the light emitted from the light source and the light scattered through the light guide in a predetermined direction; It has a short axis, the long axis of the cylindrical shape is orthogonal to the straight line connected with the shortest light source for emitting light, the plurality of light guide is distributed on a plurality of straight lines perpendicular to the reflecting plate and spaced apart from each other A rear lighting device for a liquid crystal display device is proposed.

상기 각 직선 상에 분포하는 다수의 도광체는 서로 다른 위치에 분포하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 배면조명장치The plurality of light guide members distributed on each of the straight lines are distributed in different positions, the back lighting device for a liquid crystal display device

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이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 배면조명장치에 대한 간략구조도로서, 광원(5)과, 상기 광원에서 출사되는 광을 디스플레이(13)으로 보내기 위해 일 정방향으로 광의 응집을 수행하는 반사갓(3)과, 상기 반사갓(3)에 의해 응되어 들어온 광을 산란 및 반사시키기 위한 도광체(20)를 도시하고 있으며, 상기 도광체(20) 하부에는 상기 도광체(20)에 의해 산란 또는 반사된 빛을 상기 디스플레이 영역으로 반사시키기 위한 반사판(7)이 구비되어 있다.3 is a simplified structural diagram of a rear lighting device for a liquid crystal display according to the present invention, and includes a light source 5 and a reflection shade that performs light aggregation in a predetermined direction to send light emitted from the light source to the display 13 ( 3) and a light guide 20 for scattering and reflecting the light received by the reflector 3, and below the light guide 20 is scattered or reflected by the light guide 20 A reflector 7 is provided for reflecting the reflected light to the display area.

여기서 상기 도광체(20)는 광산란성 입자를 포함하는 물질로, 무기질 또는 유기질 물질이며, 상기 광산란성 입자를 포함하는 고분자물질도 포함된다 하겠다. 상기 광산란성 입자를 포함한 물질의 예를 들면, 대표적으로 코어-셸(Core-Shell) 구조의 고분자 입자 또는 폴리스타이렌과 같은 유기성 입자 또는 실리카와 같은 무기성 입자 등이 있으며, 이들의 조합물도 사용가능하다.Here, the light guide 20 is a material including light scattering particles, which is an inorganic or organic material, and includes a polymer material including the light scattering particles. Examples of the material including the light-scattering particles include, for example, polymer particles having a core-shell structure, organic particles such as polystyrene, or inorganic particles such as silica, and combinations thereof may be used. .

더욱이 상기 도광체(20)는 광투과성을 가지는 것이 바람직한데, 이는 상기 도광체를 투과한 빛을 더욱 이용하기 한 것으로, 상기 광산란성 입자를 가지는 광투과성 물질에는 플리메틸메타크릴레이드, 폴리스타이렌, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리올레핀 등이 있으며, 물론 이들의 조합물도 사용 가능하다.In addition, the light guide 20 preferably has a light transmittance, which is to use the light transmitted through the light guide further, the light-transmitting material having the light-scattering particles include polymethyl methacrylate, polystyrene, poly Esters, polyamides, polycarbonates, polyolefins, and the like, as well as combinations thereof.

도 4는 상기 도 3과 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조 평면도를 예시한 도면으로서, 상기 도광체(20)는 상기 광원(5)에서 상기 도광체(20) 방향으로 광을 출사하는 광원과 최단 연결되는 직선에 대해 직교되는 방향으로 길이를 가지도록 적어도 하나 이상 구성하는 것이 바람직하다.4 illustrates a plan view of a structure of a liquid crystal display according to the present invention having the structure as shown in FIG. 3, wherein the light guide 20 is configured to emit light from the light source 5 toward the light guide 20. It is preferable to configure at least one or more so as to have a length in the direction orthogonal to the straight line which is connected with the light source to be emitted shortest.

상기와 같이 본 발명에 사용되는 도광체(20)는 기존에 상기 광원(5)으로부터 출사된 광이 아크릴 등의 재질인 도광판을 통해 확산 반사되어 상기 디스플레이부(13)로 전달되던 과정에서 발생하던 휘도손실을 저감할 수 있는 효과를 갖는다.
도 3을 참조하면 다수의 도광체(20) 각각은 원형의 단면을 갖고, 도 4를 참조하면, 상기 도광체(20)는 직선 형상을 갖는다. 즉, 상기 도광체(20)는 단축 방향으로 원형의 단면을 갖고, 이러한 원형의 단면이 연장된 형상인, 이른바 실린더 형상을 갖는다. 다시 말해, 상기 도광체(20)는 실린더 형상을 가지며, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 크기를 갖는다.
상기 도광체(20)의 단축은 광을 출사하는 상기 광원(5)과 최단 연결되는 직선에 대하여 평행하며, 상기 도광페(20)의 장축은 광을 출사하는 상기 광원(5)과 최단 연결되는 직선에 대하여 직교된다.
또한, 도 3을 참조하면, 상기 도광체(20)는 상기 반사판(7)에 수직하고 서로 동일 간격 이격되어 있는 다수의 직선 상에 분포되며, 각 직선 상에 분포하는 다수의 도광체(20)는 서로 다른 위치에 분포하고 있다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 반사판(7)은 디스플레이(13) 중 상기 도광체(20)와 마주하는 디스플레이(13) 면과 평행하게 위치하고 있음을 알 수 있다.As described above, the light guide 20 used in the present invention has been generated in the process in which the light emitted from the light source 5 is diffusely reflected through the light guide plate made of acrylic or the like and transmitted to the display unit 13. It has the effect of reducing the luminance loss.
Referring to FIG. 3, each of the plurality of light guides 20 has a circular cross section. Referring to FIG. 4, the light guides 20 have a linear shape. That is, the light guide 20 has a circular cross section in the short axis direction, and has a so-called cylindrical shape in which the circular cross section extends. In other words, the light guide 20 has a cylindrical shape and has the same size as shown in FIGS. 3 and 4.
The short axis of the light guide 20 is parallel to a straight line that is connected to the light source 5 that emits light the shortest, and the long axis of the light guide pen 20 is connected to the light source 5 that emits light. Orthogonal to the straight line.
In addition, referring to FIG. 3, the light guide 20 is distributed on a plurality of straight lines perpendicular to the reflective plate 7 and spaced at equal intervals from each other, and the plurality of light guides 20 distributed on each straight line. Are distributed in different locations.
As shown in FIG. 3, the reflective plate 7 may be located in parallel with the surface of the display 13 facing the light guide 20 of the display 13.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 액정표시장치용 배면조명장치는 기존의 아크릴 등의 재질로 구성되던 도광판을 제거하여 반사 및 산란을 수행할 수 있는 광산란성, 광투과성 물질을 삽입함으로서, 기존의 도광판이 차지하던 공간을 활용할 있어 액정표시장치의 구조 개선은 물론이고, 상기 도광판에 의해 발생하던 휘도손실 문제까지 제거하는 장점이 있다. The back lighting device for a liquid crystal display device according to the present invention as described above is a conventional light guide plate by inserting a light-scattering, light-transmitting material capable of performing reflection and scattering by removing the light guide plate made of a material such as acryl This space occupies the advantage of improving the structure of the liquid crystal display device, as well as eliminating the problem of luminance loss caused by the light guide plate.

Claims (6)

디스플레이 영역에 광을 제공하기 위해, To provide light to the display area, 광원과;A light source; 상기 광원에서 출사되는 광을 일정방향으로 응집하기 위한 반사갓과;A reflection shade to aggregate light emitted from the light source in a predetermined direction; 각각이 동일한 크기의 실린더 형상을 가지며, 상기 광원에서 출사된 광의 확산 또는 산란 특성 및 광투과 특성을 갖고, 상기 광원으로부터 출사된 광을 상기 디스플레이 영역으로 분포시키기 위한 다수의 도광체와;A plurality of light guides each having a cylindrical shape of the same size, having diffusion or scattering characteristics and light transmission characteristics of the light emitted from the light source, for distributing the light emitted from the light source to the display area; 상기 다수의 도광체 하부에, 상기 디스플레이 영역과 평행하게 위치하며, 상기 광원에서 출사된 광과 상기 도광체를 통해 산란된 광을 일정 방향으로 반사시키기 위한 반사판을 포함하고, 상기 실린더 형상은 장축과 단축을 갖고, 상기 실린더 형상의 장축은 광을 출사하는 광원과 최단 연결되는 직선에 대해 직교되며, 상기 다수의 도광체는 상기 반사판에 수직하고 서로 동일 간격 이격되어 있는 다수의 직선 상에 분포되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 배면조명장치A reflection plate positioned below the plurality of light guides in parallel with the display area and reflecting the light emitted from the light source and the light scattered through the light guide in a predetermined direction; It has a short axis, the long axis of the cylindrical shape is orthogonal to the straight line connected with the shortest light source for emitting light, the plurality of light guide is distributed on a plurality of straight lines perpendicular to the reflecting plate and spaced apart from each other Back lighting device for liquid crystal display 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 직선 상에 분포하는 다수의 도광체는 서로 다른 위치에 분포하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 배면조명장치The plurality of light guide members distributed on each of the straight lines are distributed in different positions, the back lighting device for a liquid crystal display device
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