KR100989168B1 - 백라이트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 램프의 수를 줄임과 동시에 광효율을 증가시키고, 백라이트의 두께를 줄이도록 한 백라이트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 백라이트는 도광판의 상부에 구성되는 보조판과, 상기 도광판과 보조판 사이의 보조판 표면에 형성되는 광산란 패턴과, 상기 도광판의 배면에 일정한 간격을 갖고 형성되는 복수개의 홈과, 상기 홈 내부에 구성되고 발광다이오드로 이루어진 광원부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

직하형, 도광판, 백라이트, CCFL

Description

백라이트 및 그 제조방법{back light and method for manufacturing the same}

도 1은 종래의 직하방식의 백 라이트를 나타낸 사시도

도 2는 도 1의 발광 램프와 커넥터에 연결된 전극 연결선을 나타낸 도면

도 3은 종래의 직하방식의 백라이트를 나타낸 단면도

도 4는 종래의 에지방식의 백 라이트를 나타낸 단면도

도 5는 본 발명에 의한 백라이트를 나타낸 단면도

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 의한 액정표시장치의 백라이트 유닛의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도 7a 및 도 7b는 종래와 본 발명에 의한 백라이트의 두께를 비교하기 위한 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

31 : 도광판 32 : 보조판

33 : 홈 34 : 광원부

35 : 광산란 패턴 36 : 반사판

본 발명은 액정표시장치의 백라이트(back light)에 관한 것으로, 특히 램프 수를 줄임과 동시에 백라이트의 두께를 줄이는데 적당한 백라이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 텔레비전(TV)을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.

따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로, 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display device), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP ; Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD ; Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한, CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치는, 최근에 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형정보 표시장치 등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.

이와 같은 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하 여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에 LCD 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백 라이트가 반드시 필요하며, 이러한 백 라이트는 램프 유닛이 설치되는 위치에 따라 에지방식과 직하방식으로 구분된다.

먼저, 에지방식은 빛을 안내하는 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 것으로써, 램프 유닛은 빛을 발산하는 램프, 램프의 양단에 삽입되어 램프를 보호하는 램프 홀더 및 램프의 외주면을 감싸고 일측면이 도광판의 측면에 끼워져 램프에서발산된 빛을 도광판 쪽으로 반사시켜 주는 램프 반사판을 구비한다.

이와 같이 도광판의 측면에 램프 유닛이 설치되는 에지방식은 주로 랩탑형 컴퓨터 및 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 같이 비교적 크기가 작은 액정표시장치에 적용되는 것으로, 빛의 균일성이 좋고, 내구 수명이 길며, 액정표시장치의 박형화에 유리하다.

그리고 직하방식은 액정표시장치의 크기가 20인치 이상으로 대형화되기 시작하면서 중점적으로 개발되기 시작한 것으로, 확산판의 하부면에 복수개의 램프를 일렬로 배열시켜 LCD 패널의 전면으로 빛을 직접 조광하는 것이다.

이러한, 직하방식은 에지방식에 비해 광의 이용 효율이 높기 때문에 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다.

하지만, 직하방식이 채택된 액정표시장치의 경우는 대형 모니터나 텔레비전 등으로 사용되어 랩탑형 컴퓨터에 비해 사용하는 시간이 길어지고, 램프의 개수도 많기 때문에 에지방식보다 직하방식에서 램프의 고장 및 수명이 다하여 점등이 되지 않는 램프가 나타날 가능성이 더 많아졌다.

직하방식에서는 화면 밑면에 램프들이 복수개 설치되기 때문에 램프의 수명 및 고장으로 인해 예를 들어, 한 개의 램프가 점등되지 않을 경우 램프가 점등되지 않는 부분이 다른 부분보다 현저하게 어두워지므로 램프가 점등되지 않는 부분이 화면상에 곧바로 나타나게 된다.

이로 인해, 직하방식에서는 램프의 교체가 빈번하게 이루어지므로, 램프 유닛을 분해하고 조립하는데 용이한 구조를 가져야 한다.

한편, 액정표시장치에 사용되는 형광 램프는 전극의 위치에 따라 구분되는데, 전극이 형광램프 내부에 있는 냉음극 형광램프(CCFL : Cold Cathode Fluorescent Lamp)와 열음극 형광램프(HCFL : Hot Cathode Fluorescent Lamp)가 있고, 전극이 외부에 있는 외부전극 형광램프(EEFL : External Electrode Fluorescent Lamp)가 있다. 보통의 일반 형광등은 열음극 형광램프이고 노트북이나 모니터에 사용되는 백 라이트는 열이 적고 수명이 긴 냉음극 형광램프를 사용하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래에 제안된 백 라이트를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 직하방식의 백 라이트를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광 램프와 커넥터에 연결된 전극 연결선을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 내면에 형광체가 코팅되어 빛을 발산하는 복수개의 발광 램프(1)들과, 상기 발광 램프(1)들을 고정시키고 지지하는 외곽 케이스(3)와, 상기 발광 램프(1)와 액정 패널(도시되지 않음) 사이에 배치된 광 산란수단(5a,5b,5c)으로 구성된다.

여기서 상기 광 산란수단(5a,5b,5c)은 발광 램프(1)의 형상이 액정 패널의 표시면에 나타나는 것을 방지하고 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광원을 제공하기 위한 것으로, 광 산란 효과를 증진시키기 위해 액정 패널과의 사이에 다수의 확산 시트(diffusion sheet) 및 확산 플레이트(diffusion plate) 등이 배치되어 있다.

그리고 상기 외곽 케이스(3)의 내면에는 발광 램프(1)에서 발생된 광이 액정 패널의 표시부로 집중 조사될 수 있도록 램프 반사판(7)이 배치되어 있으며, 이는 광의 이용 효율을 최대한 좋게 하기 위해 구성한다.

한편, 발광 램프(1)는 도 2에서와 같이, 냉음극관 램프로서, 관(Tube) 내부의 양단에 전기적으로 도통시키기 위한 전극(2,2a)이 배치되고, 상기 전극(2,2a)에 전원을 인가하면 발광하고, 상기 발광 램프(1)의 양단은 도 1과 같이, 외곽 케이스(3)의 양쪽면에 형성된 홈에 끼워져 있다.

상기 발광 램프(1)의 양쪽 전극(2,2a)에는 램프 구동을 위한 외부 전원을 인가되는 전극 연결선(9,9a)이 구성되어 있고, 상기 전극 연결선(9,9a)은 별도의 커넥터(11)에 연결되어 구동회로와 접속된다. 따라서 각 발광 램프(1)마다 별도의 커넥터(11)가 필요하다.

즉, 발광 램프(1)의 일측 전극(2)에 연결된 전극 연결선(9)과 타측 전극(2a)에 연결된 전극 연결선(9a)이 하나의 커넥터(11)에 연결되며, 상기 전극 연결선(9,9a) 중 어느 하나는 외곽 케이스(3)의 하부로 구부러져서 커넥터(11)와 연결된다.

도 3은 종래의 직하방식의 백라이트를 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 화상을 표시하는 액정표시패널(도시되지 않음)과, 상기 액정표시패널의 배면에 일정한 간격을 갖고 형성되는 복수개의 형광램프(21)와, 상기 형광램프(21)의 하부에 구성되어 상기 형광램프(21)에서 발광된 광을 반사시키는 반사판(22)을 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 형광램프(21)의 상부에는 상기 반사판(22)과 대향되게 확산판(23)이 설치되어 있다. 상기 확산판(23)은 상기 형광램프(21)의 상(image)이 나타나는 것을 방지하기 위하여 상기 형광램프(21)로부터 적절한 간격을 유지하도록 배치하고 있다.

도 4는 종래의 에지방식의 백 라이트를 나타낸 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 내면에 형광체가 코팅되어 광을 발산하는 형광램프(11)와, 상기 형광램프(11)를 고정시켜줌과 동시에 상기 형광램프(11)로부터 조사된 광을 한 방향으로 집광시키는 램프 하우징(12)과, 상기 형광램프(11)로부터 발산된 광을 백라이트 상부의 액정패널측으로 공급해 주는 도광판(13)과, 상기 도광판(13) 하부에 부착되어 액정패널 반대쪽으로 새어나오는 광을 도광판(13)으로 반사시켜 주는 반사판(14)과, 상기 도광판(13) 상부에 위치하여 도광판(13)에서 나온 광을 균일하게 확산시켜 주는 확산판(15)과, 상기 확산판(15) 상부에 위치하여 상기 확산판(15)에서 확산된 빛을 집광시켜 액정패널로 전달하는 프리즘 시트(16)와, 상기 프리즘 시트(16) 상부에서 위치하여 상기 프리즘 시트(16)를 보호하는 보호시트(17)와, 상기 구성 요소들을 수납하여 고정시켜 주는 메인 지지대(18)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 백라이트 유닛은 형광램프(11)에서 발산된 광은 도광판(13)의 입광면에 집광되어 도광판(13)을 거쳐 확산판(15)과 프리즘 시트(16)를 차례로 거쳐 액정패널에 전달된다.

그러나 상기와 같은 종래의 백라이트에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 직하방식은 도광판없이 복수개의 램프(예를 들면, CCFL)를 일정한 간격으로 갖도록 일렬로 배열하여 주로 TV에 적용하고 있다.

즉, TV에 적용되는 직하방식의 경우 많은 수의 램프를 적용하는 것뿐만 아니라 휘도 균일도 및 램프가 육안으로 보이는 것을 방지하기 위하여 확산판과 램프와의 간격을 일정하게 유지하기 때문에 백라이트의 두께가 두꺼워진다.

둘째, 에지방식은 1개 또는 2개의 램프를 사용하지만 광효율이 직하방식보다 나쁘다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 램프의 수를 줄임과 동시에 광효율을 증가시키고, 백라이트의 두께를 줄이도록 한 백라이트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 백라이트는 도광판의 상부에 구성되는 보조판과, 상기 도광판과 보조판 사이의 보조판 표면에 형성되는 광산란 패턴과, 상기 도광판의 배면에 일정한 간격을 갖고 형성되는 복수개의 홈과, 상기 홈 내부에 구성되고 발광다이오드로 이루어진 광원부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 백라이트의 제조방법은 도광판의 상부에 보조판을 형성하는 단계, 상기 보조판의 표면에 복수개의 광산란 패턴을 형성하는 단계, 상기 도광판의 배면에 일정한 간격을 갖도록 복수개의 홈을 형성하는 단계, 상기 홈 내부에 발광다이오드로 이루어진 광원부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 백라이트 및 그 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 의한 백라이트를 나타낸 단면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 도광판(31)의 상부에 구성되는 보조판(32)과, 상기 도광판(31)의 배면에 일정한 간격을 갖고 형성되는 복수개의 홈(33)과, 상기 홈(33) 내부에 구성되는 광원부(34)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 도광판(31)과 보조판(32) 사이의 보조판(32) 표면에는 복수개의 광산란 패턴(35)이 형성되어 상기 광원부(34)에서 출사되는 광원을 산란(또는 확산)시키고 있다.

또한, 상기 광원부(34)를 포함한 도광판(31)의 배면에 반사판(36)을 구성하여 상기 광원부(34)에서 출사된 광원이 상기 도광판(31) 내부로 입사되도록 한다.

또한, 상기 보조판(32)은 아크릴 등으로 이루어져 있고, 상기 광원부(34)는 냉음극 형광램프(CCFL), 발광 다이오드(LED) 등을 사용할 수 있다.

여기서, 상기 발광 다이오드는 적색, 청색, 녹색 발광 다이오드를 한 쌍으로 하여 구성 또는 백색 발광 다이오드로 이루어져 있다.

또한, 상기 도광판(31)은 상기 광원부(34)에서 발산된 빛을 내부로 입사시켜 상부로 면광원이 출사되도록 하는 웨이브 가이드(wave-guide)로서, 광투과력이 우수한 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate) 수지가 사용된다.

한편, 상기 광원부(34)에서 출사한 광원은 상기 도광판(31)에 입사되고, 상기 도광판(31)내에서 산란한 후 광산란 패턴(35)이 형성된 보조판(32)을 통해 액정패널의 전체를 조명하게 된다.

그리고 상기 액정패널에 입사한 광원은 액정재료의 배향에 따라, 변조되고 대향기판의 칼라 필터를 투과하여 칼라 영상을 출력하게 된다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 의한 액정표시장치의 백라이트 유닛의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 도광판(31)의 상부에 광산란 패턴(35)이 형성된 보조판(32)을 형성한다.

여기서, 상기 광산란 패턴(35)은 광의 산란(또는 확산)을 위하여 상기 보조판(32)에 프린팅(printing) 또는 샌딩(sanding)의 방법을 실시하여 형성할 수 있다.

도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 도광판(31)의 배면에 패턴 공정(포토 및 식각 공정)을 실시하여 상기 도광판(31)의 배면으로부터 소정깊이를 갖는 복수개의 홈(33)들을 형성한다.

여기서, 상기 도광판(31)에 홈(33)을 형성할 때 상기 보조판(32)은 도광판(31)의 패턴시 발생 가능한 이형 불량 등의 문제점을 방지할 수 있다.

도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 도광판(31)의 배면에 형성된 홈(33) 내부에 광원부(34)를 배치한다.

여기서, 상기 광원부(34)는 적색, 녹색, 청색의 발광 다이오드, 복수개의 백색 발광 다이오드, 냉음극 형광램프(CCFL) 중에서 어느 하나로 이루어져 있다.

도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 도광판(31)의 배면에 반사판(36)을 형성한다.

여기서, 상기 반사판(36)은 상기 광원부(34)에서 출사된 광원이 상기 도광판(31) 내부로 입사되도록 한다.

도 7a 및 도 7b는 종래와 본 발명에 의한 백라이트의 두께를 비교하기 위한 단면도이다.

종래의 백라이트는 도 7a에서와 같이, 일정한 간격을 갖고 배열되는 많은 수의 광원부(21)와 휘도 군일도 및 광원이 외부에서 육안으로 보이는 것을 방지하기 위하여 광원부(21)와 확산판(23) 사이의 거리를 어느 정도 이상 유지해야 하기 때문에 이로 인하여 광 효율 감소 및 백라이트의 두께(d1)가 증가하는 문제를 가지고 있다.

반면에 본 발명에 의한 백라이트는 도 7b에서와 같이, 성형 가공 즉, 홈(33)이 형성된 도광판(31) 및 광산란 패턴(35)이 형성된 보조판(32)을 사용함으로써 광원부(34)와 보조판(32) 사이의 두께(d2)를 줄일 수 있기 때문에 전체적인 백라이트의 두께를 줄일 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 백라이트 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 성형 가공된 도광판과 보조판을 사용함으로써 램프의 개수를 대폭적으로 줄일 수 있다.

둘째, 램프와 보조판간의 거리를 줄일 수 있어 백라이트의 전체적인 두께를 줄일 수 있다.

셋째, 도광판과 광산란 패턴에 의해 광효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 도광판의 상부에 구성되는 보조판과,

   상기 도광판과 보조판 사이의 보조판 표면에 형성되는 광산란 패턴과,

   상기 도광판의 배면에 일정한 간격을 갖고 형성되는 복수개의 홈과,

   상기 홈 내부에 구성되고 발광다이오드로 이루어진 광원부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 백라이트.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 보조판은 아크릴로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 광원부를 포함하여 상기 도광판의 배면에 형성되는 반사판을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 백라이트.
5. 삭제
6. 도광판의 상부에 보조판을 형성하는 단계;

   상기 보조판의 표면에 복수개의 광산란 패턴을 형성하는 단계;

   상기 도광판의 배면에 일정한 간격을 갖도록 복수개의 홈을 형성하는 단계;

   상기 홈 내부에 발광다이오드로 이루어진 광원부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 백라이트의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 광산란 패턴은 프린팅 또는 샌딩 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 백라이트의 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 광원부를 포함한 상기 도광판의 배면에 반사판을 형성하는 단계를 더 포함하여 형성함을 특징으로 하는 백라이트의 제조방법.
9. 제 2 항에 있어서, 상기 도광판의 배면에 일정한 간격을 갖고 형성되는 복수개의 홈은 사각형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 도광판의 배면에 일정한 간격을 갖도록 복수개의 홈은 사각형 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 백라이트의 제조방법.

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