KR100968845B1 - 도광판을 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

LED와 도광판을 포함하는 백라이트 유닛이 개시된다. 개시된 백라이트 유닛의 도광판은, 판의 저면에 형성되며, LED가 각각 인접해 배치되는 복수의 입광부와, 상기 복수의 입광부 각각에 대응되게 상기 판의 저면에 형성되어, 상기 복수의 입광부 각각을 통해 들어온 광을 상방으로 반사하는 복수의 반사부와, 상기 복수의 반사부에 의해 반사된 광을 방출하도록, 상기 판의 상면 전면적에 걸쳐 제공된 출광부를 포함한다.
백라이트, 도광판, 입광부, 출광부, 반사부, 반사패턴, 저면, 상면, 요철

Description

도광판을 포함하는 백라이트 유닛{BACK LIGHT UNIT COMPRISING LIGHT GUIDE PANEL}
본 발명은, 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 슬림한 구조를 가지면서도 대형 LCD(Liquid Crystal Display)의 로컬 디밍(local dimming) 구현에 적합한 구조의 백라이트 유닛에 관한 것이다.
기존에는 LCD의 백라이트용 광원으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)가 주로 이용되어 왔다. 그러나, 냉음극형광램프는, 수은 가스를 사용하므로 환경 친화적이지 못하고, 느린 응답속도 및 낮은 색재현성, 조대한 구조 등의 단점을 갖고 있다.
이에 대해, LED(Light Emitting Diode)는, 친환경적이고, 응답속도 및 색재현성이 좋으며, 상대적으로 콤팩트한 백라이트 유닛의 구현이 가능하다는 이점이 있다. 따라서, 기존 냉음극형광램프 대신에 LED를 LCD의 백라이트 광원으로 이용하는 백라이트 유닛의 개발, 연구, 제조가 증가하고 있다.
그와 같은 백라이트 유닛은, 광원으로서의 LED 위치에 따라, 에지형과 직하형으로 분류된다. 에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면에 LED가 위치하여 그 도 광판의 측면을 통해 광이 들어오고 그 광이 도광판 내에서 충분히 혼합된 후 도광판 상면을 통해 그 위쪽에 위치한 LCD 패널을 향해 방출되는 구조이다. 또한, 직하형 백라이트 유닛은, 광원으로서의 LED들이 LCD 패널의 직하에 위치하며, 그 LED들로부터 발생한 광이 여러 광학시트 또는 광학패널 등을 거쳐 LCD 패널로 향하는 구조이다. 에지형 백라이트 유닛은 소형 LCD의 백라이트 용도로 주로 이용되며, 직하형 백라이트 유닛은 TV 등 대형 LCD의 백라이트 용도에 제한적으로나마 이용되고 있다.
한편, 대형 TV 등의 LCD에 표시되는 화상을 더욱 생동감 있게 표현하기 위한 로컬 디밍 기술이 개발된 바 있다. 로컬 디밍은, LCD 패널을 복수의 영역으로 분할하고, 각 분할영역의 그레이 레벨 값에 따라 각 분할영역 단위로 백라이트 휘도값을 개별적으로 조정하는 기술이다. LCD의 로컬 디밍 구현에 LED를 광원으로 하는 백라이트 유닛을 이용한 기술은 예를 들면, 국내 등록특허 제10-0780187호에 개시되어 있다. 하지만, 분할영역 단위로 백라이트 휘도값을 개별 조정하는 로컬 디밍의 특성상, 위와 같은 LCD에는 직하형 백라이트 유닛만이 제한적으로 이용된다.
종래의 직하형 백라이트 유닛은, 서로 다른 파장의 광들(R, G, B)의 충분한 혼합을 위해, 객체와의 사이에 긴 광학 거리(optical distance)가 요구되며, 이와 같이 긴 광학 거리는 백라이트 유닛의 두께 및 그것을 포함하는 예를 들면, LCD 등의 장치의 두께를 증가시키는 원인이 된다. 따라서, 당해 기술분야에는, 긴 광학 거리에 의해 장치의 슬림화를 저해하는 직하형 백라이트 유닛의 대체 또는 개선의 필요성이 존재한다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 광학거리를 크게 줄여 슬림한 구조를 가지면서도, 대형 LCD(Liquid Crystal Display)의 로컬디밍(local dimming) 구현이 가능한 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 LCD의 로컬 디밍용 백라이트 유닛은, 전체 면적에 걸쳐 행렬로 배열된 복수의 분할 영역들을 포함하는 도광판과; 상기 분할 영역들에 균등하게 배치된 복수의 LED 그룹들을 포함하며, 상기 복수의 분할 영역들 각각은, 입광부와, 상기 입광부의 하부로부터 상측을 향해 경사진 경사면에 있는 반사부와, 상기 도광판의 상면에 있는 출광부를 포함하며, 상기 복수의 LED 그룹들 각각은 상기 분할 영역들 각각의 입광부에 인접해 배치된다.
일 실시예에 따라, 상기 분할 영역들의 입광부들은 상기 판의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배열되는 것이 바람직하다. 상기 분할 영역들 각각의 입광부는 상기 출광부에 대해 수직을 이루는 수직면에 있는 것이 바람직하다.상기 반사부는 상기 경사면에 형성된 요철형의 반사 패턴을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 복수의 LED 그룹들 각각은 청색 LED, 녹색 LED, 적색 LED로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 분할 영역들 중 서로 이웃하는 분할 영역들의 반사부와 입광부 사이에는 평면부가 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기존 에지형 백라이트 유닛의 이점과 기존 직하형 백라이트 유닛의 이점을 그대로 갖는, 응용성이 뛰어나고 슬림한 백라이트 유닛의 구현을 가능하게 한다. 특히, 본 발명은, 기존 에지형 백라이트 유닛으로는 불가능하였던 대형 LCD의 로컬 디밍을 구현함과 동시에, 광의 색 혼합에 요구되는 광학 거리를 크게 줄여 두께가 최소화된 LCD를 구현할 수 있도록 해준다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 백라이트 유닛은 복수의 LED(10)와 도광판(20)을 포함한다. 부가적으로, 상기 백라이트 유닛은, 도광판(20)의 상측에 배치되어 광을 확산시키는 확산시트(30)와, 상기 확산시트(30)의 상측에 배치되어 집광 기능을 하는 프리즘시트(40)를 포함한다.
이때, 확산시트(30) 및/또는 프리즘시트(40)가 생략될 수 있으며, 또한, 그 외 다른 광학시트 또는 광학패널이 추가로 더 배치될 수 있다. 즉, 확산시트 및/또는 프리즘시트를 포함하는 광학시트 또는 광학패널의 배열은 다양하게 변경될 수 있는 것이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 도광판(20)은, 투광성, 더 바람직하게는, 투명 재질의 판으로 형성된 것으로서, 전체적으로는, 판의 저면, 상면, 그리고, 측면을 포함한다. 상기 판의 상면 전면적에 걸쳐, 판 내로 들어온 광을 면광의 형태로 방출하는 출광부(21)가 제공된다. 또한, 본 실시예의 백라이트 유닛은, 도광판의 저면이 단일 입광부를 구성하는 기존 직하형 백라이트 유닛과 달리, 판의 저면에 복수의 입광부(22)와 그 복수의 입광부(22) 각각에 대응되는 복수의 반사부(24)가 형성된다. 이에 따라, 상기 백라이트 유닛은, 출광부(21)가 판의 상면 전면적에 걸쳐 하나의 출광영역을 형성하고, 판의 저면 전면적에 걸쳐 상기 복수의 입광부(22) 와 복수의 반사부(24)에 의해 한정된 복수의 입광-반사 영역이 형성된다.
본 실시예에서, 상기 복수의 입광부(22)는 판의 저면에서 그 판의 길이방향(X)을 따라 일정 간격으로 배열되어 있다. 또한, 상기 복수의 입광부(22) 각각은 상기 출광부(21)에 대해 수직을 이루는 수직면으로 구성된다. 또한, 상기 복수의 반사부(24)는 출광부(21)의 수직면과 교차하고, 그 수직면으로부터 상측으로 경사지게 이어지는 경사면으로 구성된다. 또한, 하나의 입광-반사 영역에 위치하는 반사부(24)는 그와 이웃한 다른 입광-반사 영역의 입광부(22)를 향하여 경사지게 연장된다. 서로 이웃하는 다른 영역에 위치한 반사부(24)와 입광부(22) 사이에는 평면부(23)가 형성될 수 있다.
개개의 입광부(22)에 인접하도록, 적색, 청색, 녹색(R,G,B)의 LED들을 적어도 포함하는 복수의 LED(10)들이 배치될 수 있다. 상기 복수의 LED(10)들로부터 상기 입광부(22)를 통해 판 내부로 들어온 광은 측방향으로 계속 진행하고, 더 나아가, 상기 반사부(24)에 의해 상측으로 반사되면서 충분히 혼합될 수 있다. 따라서, 복수의 LED(10)들과 인접해 있는 하나의 입광부(22) 및 그에 대응하는 하나의 반사부(24)를 포함하는 도광판 일부는 그 자체로서 기존 에지형 백라이트 유닛의 도광판과 유사한 기능을 할 수 있다.
또한, 상기 반사부(24)는 자신의 경사면에 형성된 요철형의 반사패턴(242)을 포함한다. 상기 반사패턴(242)의 형상은 도면에 도시된 것에 한정되지 않으며 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 반사부(24)에 의한 광 반사는 도광판과 외부 공기와의 굴절율 차이에 의한 내부 전반사에 의해 주로 이루어질 수 있는 것이며, 따라서, 상기 반사패턴을 생략하는 것도 고려될 수 있다. 또한 상기 반사패턴 대신에 상기 경사면에 별도의 반사막을 형성하는 것도 고려될 수 있다.
도 2를 참조하여, 전술한 도광판(20)의 작용을 설명하면, 복수의 LED(10; 하나만을 도시함)로부터 발생한 서로 다른 파장의 광들이 판 저면의 입광부(22)를 통해 들어와 측방향으로 진행한다. 이때, 광이 측방향으로 진행한 거리는 서로 다른 파장의 광들이 혼합되는 광학거리 또는 그 거리의 일부를 제공한다.
그 다음, 측방향으로 진행된 광들은 반사부(24)에 의해 반사되어, 판 상면의 출광부(21)로 향한다. 이때, 반사부(24)와 출광부(21) 사이의 거리도 서로 다른 파장의 광들이 혼합되는 광학거리의 일부가 된다. 또한, 상기 반사부(24)의 경사면에는 요철형의 반사패턴(242)이 제공되므로, 임계각 원리에 따라, 상기 반사부(24)는 광을 효과적으로 그리고 더 많이 그 상측으로 반사시킬 수 있다.
위에서 설명된 도광판(20)의 작용은, 도광판의 일영역에 국한되어 이루어지지는 것이 아니며, 도광판(20)의 분할된 여러 영역 전체에 걸쳐 이루어진다. 따라서, 본 실시예에 따른 도광판(20) 및 그것을 포함하는 백라이트 유닛은, LCD 패널(미도시함)을 복수의 영역으로 분할하고, 분할 영역의 그레이 레벨 값에 따라 각 분할 영역 단위로 백라이트 휘도값을 개별적으로 조정하는 LCD의 로컬 디밍에 적절히 이용될 수 있다.
도 3은 복수의 LED(10)와 함께 배치된 도광판(20)을 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 도광판(20)이 길이방향(X)과 폭방향(Y)을 따라 복수의 영 역(A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A9)으로 분할되어 있다. 상기 분할은 도광판(20)의 저면에 일정 간격으로 형성된 복수의 입광부(22)와 복수의 반사부(24; 도 1 및 도 2 참조)에 의해 이루어지며, 이에 의해, 상기 분할된 복수의 영역은 행렬로 배열된다. 하나의 분할 영역에서, 개개의 입광부(22)에는 적색, 녹색, 청색(R,G,B) LED들(10)이 하나의 스트립(10') 상에 설치된다. 그 스트립(10')에는 백색 또는 기타 다른 색의 LED가 추가로 설치될 수 있다. 그리고, 각 영역에서, 상기 입광부(22)에 인접하여 위치한 복수의 R, G, B LED(10)들은 폭방향(Y)을 따라 일정 간격으로 배열된다.
도 3에서의 각 분할 영역은 LCD 패널의 로컬 디밍 구현을 위한 분할 영역에 상응하는 것일 수 있다. 따라서, 전술한 도광판(20)의 분할 영역 별로 적색 LED, 녹색 LED, 적색 LED를 개별 또는 동시에 동작시키는 구동에 의해, LCD 패널의 로컬 디밍을 구현할 수 있다. 로컬 디밍 구현시, 입광부(22)를 통해 도광판(20)에 들어간 R,G,B 광들은 측방향으로 진행하고 반사부(24)에 의해 반사되면서 균일하게 혼합된 후 도광판(20) 상면인 출광부(21; 도 1 및 도 2 참조)를 통해 방출된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, LED(10)와 인접해 있는 도광판(20)의 입광부(22)가 판의 저면 뿐 아니라 도광판의 측면에도 위치함을 알 수 있다. 본 발명의 한 특징은, 기존 에지형 백라이트 유닛과 달리, 도광판 측면에만 위치하던 입광부(22)가 도광판 저면의 여러 위치로 확장된 것과 도광판 저면에 여러 개의 입광부(22)와 반사부(24)가 함께 존재하는 것을 포함한다. 그러한 이유로, 위에서는 도광판 저면에 형성되는 입광부(22)와 반사부(24)에 대해 주로 설명이 이루어진 것이며, 도광판 측면의 입광부의 중요성이 상대적으로 작은 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 일부를 확대하여 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판을 LED와 함께 도시한 평면도.

Claims (12)

  1. 전체 면적에 걸쳐 복수의 행들과 복수의 열들을 포함하는 행렬 배치로 배열된 복수의 분할 영역들을 포함하는 도광판과;
    상기 분할 영역들에 균등하게 배치된 복수의 LED 그룹들을 포함하며,
    상기 복수의 분할 영역들 각각은, 입광부와 상기 입광부의 하부로부터 상측을 향해 경사진 경사면에 있는 반사부와, 상기 도광판의 상면에 있는 출광부를 포함하며,
    상기 복수의 LED 그룹들 각각은 상기 분할 영역들 각각의 입광부에 인접해 배치되며,
    상기 분할 영역들 중 서로 이웃하는 분할 영역들의 반사부와 입광부 사이에는 평면부가 형성된 것을 특징으로 하는 LCD의 로컬 디밍용 백라이트 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 분할 영역들의 입광부들은 상기 판의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 LCD의 로컬 디밍용 백라이트 유닛.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 분할 영역들 각각의 입광부는 상기 출광부에 대해 수직을 이루는 수직면에 있는 것을 특징으로 하는 LCD의 로컬 디밍용 백라이트 유닛
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 반사부는 상기 경사면에 형성된 요철형의 반사 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD의 로컬 디밍용 백라이트 유닛.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 LED 그룹들 각각은 청색 LED, 녹색 LED, 적색 LED로 이루어진 것을 특징으로 하는 LCD의 로컬 디밍용 백라이트 유닛.
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  10. 삭제
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