KR101164094B1

KR101164094B1 - 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR101164094B1
Application number: KR1020090064067A
Authority: KR
Inventors: 엄기태
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2012-07-12
Also published as: US8870433B2; US20110013421A1; JP5584033B2; JP2011023353A; KR20110006434A

Abstract

본 발명은 이격된 복수 개의 도광판과, 상기 복수 개의 도광판 측면에 위치하는 하나 이상의 광원, 및 상기 복수 개의 도광판 사이에 충진되고 상기 도광판보다 낮은 굴절률을 갖는 충진재를 포함하되, 상기 복수 개의 도광판은 서로 마주보는 면의 상단 모서리가 라운딩 또는 모따기 형상으로 형성된 백라이트 유닛을 제공한다.

측면형 백라이트, 분할 구동, 균일도, 도광판, 에어갭

Description

백라이트 유닛 {BACKLIGHT UNIT}

본 발명은 백라이트에 관한 것으로 더욱 자세하게는 복수 개의 도광판 사이에 간격을 두어 에어갭을 형성함으로써 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 유닛에 관한 것이다.

최근 정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가되고 있으며, 이 중 LCD는 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인해 이동형 평판 표시 장치로 많이 사용되고 있다.

그러나 LCD는 그 자체에서 빛을 발하지 못하여 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 이러한 LCD의 구조는 액정표시패널 외에 상기 액정표시패널의 광원으로 백라이트 장치를 더 포함하여 구성되어, 백라이트 장치가 액정표시패널로 고휘도의 광원을 균일하게 공급함으로써 고품질의 화상을 구현하게 된다.

이러한 백라이트는 광원의 방출 방향에 따라 광원이 배치되는 방식에 따라 측면형(Edge-lighting)과 직하형(Direct-lighting) 백라이트 장치로 구분되고, 이 중 측면형 백라이트 장치는 비교적 얇은 두께로 인하여 휴대용 통신 기기 등의 박형화를 목적으로 하는 LCD에 주로 사용되며, 직하형 백라이트 장치는 높은 광효율에 의해 노트북이나 TV 모니터 등의 대화면을 목적으로 하는 LCD에 주로 이용된다.

최근 박형의 LCD가 선호되면서 측면형 백라이트 장치가 선호되고 있으나 측면형 백라이트는 도광판에 의하여 선광원이 면광원으로 변해 전체적으로 발광하게 되므로 직하형과 같은 화면의 분할 구동(Local Dimming)이 어려운 문제가 있다.

이를 개선하고자 최근 도광판을 블록화하여 각 블록별로 광원 공급을 제어하도록 함으로써 화면 분할 구동을 용이하게 하는 방법이 개시되고 있으나, 이 경우 광원이 각 블록마다 별도로 설치되면서, 블록과 블록 사이의 경계 선이 발생되어 영상 구현에 노이즈로 작용하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서 복수 개의 도광판 사이에 간격을 두어 에어갭을 형성함으로써 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 유닛을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 백라이트 유닛은, 서로 이격 배치된 복수 개의 도광판; 상기 복수 개의 도광판 측면에 위치하는 하나 이상의 광원; 및 상기 복수 개의 도광판 사이에 충진되고 상기 도광판보다 낮은 굴절률을 갖는 충진재;를 포함하되, 상기 복수 개의 도광판은 서로 마주보는 면의 상단 모서리가 라운드 형상 또는 모따기 형상으로 형성된다.

이때 상기 복수 개의 도광판 사이에 삽입되어 간격을 유지하는 하나 이상의 원통형 스페이서가 배치되거나 충진재가 충진될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명은, 복수의 도광판이 각각 분할 구동이 가능하며, 도광판 사이에 에어갭 부분에 균일한 휘도가 보장되는 효과가 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르 게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이고, 도 3은 도광판에 에어갭이 형성되는 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 간격을 두고 서로 이격되어 배치된 복수 개의 도광판(100)과, 상기 각각의 도광판(100) 측면에 위치하는 하나 이상의 광원(200) 및 상기 복수의 도광판(100) 사이에 충진되고 상기 도광판(100) 보다 낮은 굴절률을 갖는 충진재를 포함하여 구성된다.

상기 도광판(100)의 하면에는 광원에서 방출된 빛이 반사되어 도광판(100)의 상면으로 방출될 수 있는 반사판(300)이 구비될 수 있다.

이때, 상기 반사판(300)은 빛을 반사시키는 구성이면 그 종류에 제한이 없으 며, 은반사판 또는 알루미늄 반사판 또는 다층의 폴리머 등이 사용될 수도 있다.

그리고 상기 도광판(100)의 상면에는 상기 도광판(100)에서 방출된 빛이 확산되도록 확산판(400)이 더 구비될 수 있다. 상기 확산판(400)에 의하여 도광판(100) 사이의 간격에도 균일한 휘도가 유지되게 된다.

상기 광원(200)은 종류에 한정되지 않고 빛을 방출하는 소자이면 모두 사용가능 하나 도면에 도시된 바와 같이 각각의 도광판(100)에 배치되어 분할 구동이 가능하도록 LED가 사용될 수 있다.

상기 광원(200)은 도광판(100)의 길이방향의 측면에 위치하고, 분할 구동에 적절하도록 하나의 도광판(100)에 하나 이상의 광원(200)이 배치될 수 있다.

예를 들면, 도 2와 같이 하나의 도광판(100)에 1개의 광원(200)이 배치될 수 있고, 도면에는 도시되지 않았지만 하나의 도광판(100)에 3개의 광원(200)이 배치될 수도 있다. 이러한 변형은 실시예에 따라 적절하게 변경하여 사용 가능하다.

상기 도광판(100)은 일반적인 도광판(100)의 형상뿐만 아니라 실시예에 맞게 다양하게 변화할 수 있다. 예를 들면 도광판(100)에 웨지(wedge)등과 같이 형성되면, 도광판(100)의 형태는 적절하게 결정될 수 있으며 모서리 부분에 직선면, 곡면등과 같은 임의의 적합한 표면 형태가 도광판(100)에 적용될 수 있다.

또한, 도면에는 도시되지 않았으나 도광판(100) 상면에 프리즘 형상의 요철이 형성될 수 있으며 이러한 프리즘 형상의 요철은 직선면, 굴절면, 곡면 등과 같은 임의의 표면 형태로 이루어 질 수도 있다.

그리고, 이러한 프리즘 요철 형상은 연속 능선을 갖는 일련의 볼록부 또는 오목부로 형성되거나 불연속적으로 배열된 볼록부와 오목부로 구성될 수도 있다.

또한, 도 3을 참고할 때 상기 도광판(100)의 하면에는 일정한 마이크로 패턴(121)이 형성되어 도광판(100)의 하면으로 입사되는 빛은 전반사 조건을 만족하지 못하고 도광판(100) 전면부로 방출되도록 구성된다.

이때 상기 마이크로 패턴(121)은 도광판(100) 전면부로 방출되는 광이 균일도를 만족할 수 있도록 그 밀도와 크기가 위치에 따라 다르게 분포된다.

예를 들면 광원(220)에서 멀어질수록 마이크로 패턴(121)의 밀도가 높아지도록 구성되거나, 상기 마이크로 패턴(121)을 렌즈 패턴으로 구성하거나 렌즈패턴 위에 다시 소정의 프리즘 패턴을 형성하여 도광판(100) 하면에 입사된 빛이 도광판(100)전면으로 방출되도록 구성될 수 있다.

설계에 따라 상면에 마이크로 패턴을, 하면에 프리즘 패턴을 위에서 명기한 형태로 형성할 수도 있다.

이하에서는 도 3을 참고하여 상기 복수 개의 도광판(100)이 이격된 구조에 대하여 살펴본다.

상기 복수 개의 도광판(100)은 일정한 간격(d₁)으로 이격되어 형성되어 있다. 따라서 상기 간격(d₁)에는 에어갭이 형성되게 되며 이러한 에어갭은 도광판(100)의 굴절률보다 낮아 도광판(100) 측면에 설치된 광원(200)에서 도광판(100)으로 입사된 빛이 도광판(100)의 길이방향의 측면에서 이웃한 도광판(100)으로 확산되지 못하도록 하는 기능을 한다.

즉, 에어갭에 의하여 도광판(100)의 측면에서 방출되는 각도를 갖는 빛은 모두 전반사되어 이웃한 도광판(100)으로 확산되지 못한다.

이때, 상기 복수 개의 도광판(100) 사이 간격(d1)에는 스페이서(500)가 밀착되게 되고, 상기 스페이서(500)는 인접하는 도광판(100)의 양 끝에 고정되므로 상기 복수 개의 도광판(100)은 일정한 간격(d1)을 유지하게 된다.

상기 스페이서(500)는 도광판(100) 간의 간격(d1)을 일정하게 유지하면서 상기 도광판(100)과 접촉하는 부분도 최소화 되어 접촉에 의한 손실을 최소화 할 수 있도록 원통형으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 복수 개의 도광판(100) 사이의 간격(d1)은 분할 구동이 가능하면서도 확산에 의하여 일정한 휘도를 갖도록 0.1mm~5mm의 간격을 가질 수 있고, 그에 맞게 원통형 스페이서(500)의 지름도 도광판(100) 간의 간격(d1)에 맞게 제작될 수 있다.

그러나 상기 복수 개의 도광판(100)의 간격(d1)은 반드시 스페이서(500)에 의하여 고정되는 것으로 한정되지 않고, 다양한 방법에 의하여 고정이 가능하다. 예를 들면 도 1의 상기 반사판(300)에 복수 개의 도광판(100)이 부착되는 등의 방법으로 어셈블리화되어 고정될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광판(100)에 충진재가 형성된 저면도이다.

상기 도면을 참고할 때 복수 개의 도광판(100) 사이(d1)에는 충진재(600)가 삽입될 수 있으며, 상기 충진재(600)는 상기 도광판(100)의 굴절률보다 낮은 굴절 률을 갖는 재질이 충진된다.

상기 충진재(600)는 도광판(100)의 간격(d1)에 충진되며 특별히 충진재(600)를 사용할 경우에는 도광판(100)의 간격(d1)이 0.1mm이하로도 설치가 가능하다.

n1	n2	임계각(degree)	비고
1.52	1.00	41.1	Air
	1.29	58.1
	1.41	68.1
	1.45	72.5

표 1은 n1과 n2의 굴절률 차에 따른 전반사의 임계각을 나타낸 표이다. (n1: 도광판(100)의 굴절률, n2:충진재의 굴절률)

표1에 도시된 바와 같이 도광판(100)의 굴절률이 1.52일 때 충진재(600)의 굴절률이 1.00인 경우 전반사의 임계각이 41.1°임에 비해 충진재(600)의 굴절률이 1.45인 경우에는 전반사의 임계각이 72.5°가 되어 충전재(600)의 굴절률이 커질수록 전반사되지 않고 도광판(100)에서 방출되는 광량이 더 많아짐을 알 수 있다.

따라서 상기 충진재(600)는 굴절률이 낮은 물질이 사용되어야 하며, 이때 굴절률이 1.29 정도인 실리콘 또는 감광성 중합체(Photopolymer)가 충진재로 사용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모서리가 라운드 형상으로 형성된 도광판 사시도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모서리가 모따기 면이 형성된 도광판의 사시도이다.

도 5를 참고할 때 상기 도광판(100)은 서로 마주보는 면의 상단의 모서리가 도광판의 길이방향을 따라 라운드 형상으로 형성되어 일정한 곡률 반지름(R1)을 갖도록 구성될 수 있고, 이러한 구성에 의하여 도광판(100) 모서리부분의 휘도를 높여 확산판에 의하여 전체적으로 도광판(100) 사이의 에어갭에도 균일한 휘도를 갖는다.

이와 동일한 원리로 도 6을 참고할 때 도광판(100)이 서로 마주보는 면의 상단 모서리를 모따기(Chamfer) 형상(C1)을 형성하여 모서리 부분의 휘도가 향상되도록 구성할 수 있다.

도 7 내지 9는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서 도광판의 모서리 곡률의 변화에 따라 휘도 변화를 나타내는 시뮬레이션이고, 도 10은 도광판의 모서리가 모따기 면이 형성된 백라이트 유닛의 휘도를 나타내는 시뮬레이션이다.

도 7은 도광판(100)은 길이 80mm, 넓이 12mm, 높이 10mm로 서로 이격되어 제작되었으며, 도광판(100) 상면 모서리의 곡률 반지름(R1)은 1.0mm로 구성하여 휘도를 측정하였다.

이때 도광판(100)의 사이의 간격에도 균일한 휘도가 측정되었다. 이러한 균일한 휘도는 도8과 같이 도광판(100) 상면 모서리 곡률 반지름(R1)이 1.5mm 인 경우에도 유지되나 도 9와 같이 곡률 반지름(R1)이 2.0mm인 경우 도광판(100) 사이의 간격(P)에서 휘도가 향상되어 균일도가 저하되는 것을 확인할 수 있다.

이 경우 도광판(100) 상면에 별도의 확산판을 추가적으로 더 구비하여 이러한 문제를 보완할 수도 있다.

이러한 시뮬레이션 결과를 살펴볼 때 상기 도광판(100) 상면 모서리의 곡률반지름이 1.0mm ~ 1.5mm에서 가장 균일도가 좋은 것으로 확인되었다.

상기 도광판(100)의 상면 모서리가 모따기 면(C1)이 형성된 경우 상기 면(C1)의 길이가 2mm일 때 도광판(100) 사이의 에어갭에 동일한 휘도가 고르게 향상된 것을 확인 할 수 있다.

상기의 예에 나타난 수치들은 단순히 한 가지 조건에서 시뮬레이션 결과가 어떠한지를 도시한 것이다. 따라서 상기에 제시한 수치가 본 발명의 수치적 한계를 표시하지는 않는다.

도 11은 종래 발명의 도광판의 센터 부분이 분할 구동된 상태를 나타내는 시뮬레이션이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 센터 부분의 도광판이 분할 구동된 상태를 나타내는 시뮬레이션이다.

도 11과 같이 종래 백라이트는 하나의 도광판에 복수 개의 LED를 구비하였고, 센터 부분의 광원만을 턴 온(Turn-On) 한 경우 도광판 전체에 빛이 확산 된 것을 알 수 있다.

그러나 도 12와 같이 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 센터 부분의 광원만을 턴 온(Turn-On)한 경우 센터 부분의 도광판(100)만이 분할 구동됨을 확인 할 수 있다. 이러한 구성에 의하여 기존의 측면형 백라이트 장치에서도 분할구동(Local dimming)이 가능하게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 정면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광판에 에어갭이 형성된 사시도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광판에 충진재가 형성된 저면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모서리가 라운드 형상으로 형성된 도광판 사시도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모서리가 모따기 면이 형성된 도광판의 사시도.

도 7 내지 9는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서 도광판의 모서리 곡률의 변화에 따라 휘도 변화를 나타내는 시뮬레이션.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 모서리에 모따기 면이 형성된 경우 백라이트 유닛의 휘도를 나타내는 시뮬레이션.

도 11은 종래 발명의 백라이트 유닛의 센터 부분이 분할 구동된 상태를 나타내는 시뮬레이션.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 센터 부분의 도광판이 분할 구동된 상태를 나타내는 시뮬레이션.

<도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>

100:도광판 200:광원

300:반사판 400:확산판

500:스페이서 600:충진재

Claims

서로 이격 배치된 복수 개의 도광판;

상기 복수 개의 도광판 측면에 위치하는 하나 이상의 광원; 및

상기 복수 개의 도광판 사이에 충진되고 상기 도광판보다 낮은 굴절률을 갖는 충진재;를 포함하되,

상기 복수 개의 도광판은 서로 마주보는 면의 상단 모서리가 라운드 형상 또는 모따기 형상으로 형성되어 상기 복수 개의 도광판이 이격된 부분의 휘도를 높이는 백라이트 유닛.
제 1항에 있어서,

상기 복수 개의 도광판은 0.1mm ~ 5mm의 간격으로 이격되는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 복수 개의 도광판 사이에는 하나 이상의 원통형 스페이서가 삽입되는 백라이트 유닛.
제3항에 있어서,

상기 복수 개의 원통형 스페이서는 상기 복수의 도광판 사이에 서로 이격되어 삽입되는 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 도광판의 하면에는 마이크로 패턴이 형성된 백라이트 유닛.
제1항에 있어서,

상기 충진재는 실리콘(Silicon) 또는 감광성 중합체(Photopolymer) 중 어느 하나인 백라이트 유닛.
삭제
제1항에 있어서,

상기 라운드 형상의 곡률 반지름은 1.0mm 이상 1.5mm이하인 백라이트 유닛.
삭제
제1항에 있어서,

상기 도광판의 하측에 반사판이 더 포함된 백라이트 유닛.
삭제
제1항에 있어서,

상기 도광판의 상측에 확산판이 더 포함된 백라이트 유닛.