KR101232144B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR101232144B1
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 도광판 및 램프 하우징의 형상과 램프의 배치 위치를 달리하여 LED 램프의 핫 스팟 현상을 완화시키고, 이에 의해서 LED 램프 사이에 대응되는 입광영역의 어두움을 해소하여 전체적인 외관 품위를 향상시키기에 알맞은 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 백라이트 유닛은 일 측면의 상부 모서리가 사면 가공 처리되며, 상기 일 측면의 하부 모서리를 따라 홈이 형성되어 있는 도광판과; 상기 홈 내부에 수용되도록 상기 도광판의 일 측면의 하부에 비스듬하게 일정 간격을 갖고 배열되어, 상기 홈을 통해 상기 도광판으로 분산되도록 광을 방출하는 복수 개의 LED 램프와; 상기 도광판의 일 측면을 감싸도록 형성된 램프 하우징을 포함한다.
도광판, LED, 입광면, 램프 하우징

Description

백라이트 유닛{backlight unit}
도 1은 종래의 LED를 구비한 백라이트 유닛을 나타낸 사시도
도 2는 종래의 LED를 사용한 백라이트 유닛의 평면도
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ' 선상을 자른 백라이트 유닛의 구조단면도
도 4는 종래의 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LED를 사용한 백라이트 유닛의 평면도
도 7은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ' 선상을 자른 백라이트 유닛의 구조단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
40 : 도광판 42 : LED 램프
43 : 광 산란수단 44 : 램프 하우징
46 : 반사판
본 발명은 백라이트 유닛에 대한 것으로, 특히 LED 램프의 핫 스팟 현상을 완화시킬 수 있도록 LED 램프 및 도광판과 램프 하우징의 구조를 변화시켜서 외관 품질을 개선하기에 알맞은 백라이트 유닛에 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), 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.
여기서 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정패널과 상기 액정패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.
한편, 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 소자이기 때문에 액정패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백 라이트 유닛이 반드시 필요하며, 이러한 백 라이트 유닛은 램프 유닛이 설치되는 위치에 따라 에지방식과 직하방식으로 구분된다.
여기서 광원으로는 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), 외부전극 발광램프(EEFL) 등을 사용한다.
상기에서, CCFL, HCFL과 EEFL은 선광원이고, LED는 점광원이다.
그리고, 상기 백라이트 유닛은 어두운 장소에서 액정표시장치의 화면에 표시되는 정보를 읽기 위한 기능으로 사용되어 왔으나, 최근에는 디자인, 저전력화, 박형화 등의 여러 가지 요구에 의하여 도광판을 보다 얇게 형성하고 있으며, 여러 가지 칼라를 표현할 수 있는 기능뿐만 아니라, 상기 LED(Light Emitting Diode)를 사용하여 소비 전력을 감소시키기 위한 기술 개발 등이 이루어지고 있다.
상기 LED는 반도체의 광전변환효과를 이용한 고체소자로써, 순방향 전압을 가하면 빛을 발하는 반도체 소자로, 텅스텐 필라멘트를 사용한 램프에 비해 낮은 전압에서 발광하고, 필라멘트가 가열되어 빛나는 것이 아니라 전자가 정공과 재결합시 그 에너지 차이로 발생하는 빛으로 발광하는 것이기 때문에 오래전부터 각종 표시장치에 널리 사용되어 왔다.
액정패널을 조명하는 광원으로 상기 LED를 이용하는 것에 의해, 노트형 PC 등의 전자기기의 소전력화, 소형화를 용이하게 달성할 수 있다.
그리고, LED를 발광시키기 위해서는 수V정도의 직류전압을 인가하면 되기 때문에 DA-AC 변환기가 필요 없어 구동 장치가 단순하고, 소비전력을 대폭으로 줄일 수 있다.
또한, LED는 반도체 소자이기 때문에, 음극선관보다도 신뢰성이 높고, 소형, 장수명이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 LED를 구비한 백라이트 유닛을 나타낸 사시도이고, 도 2는 종 래의 LED를 사용한 백라이트 유닛의 평면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ' 선상을 자른 백라이트 유닛의 구조단면도이다. 도 4는 종래의 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도이다.
LED를 구비한 종래의 백라이트 유닛은, 도 1과 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 액정패널(10)의 배면에 구성된 도광판(20)과, 도광판(20)의 일측면에 복수개 구비된 LED 램프(21)들과, 상기 LED 램프(21)들을 감싸고 있는 램프 하우징(24)과, 상기 도광판(20)의 하면에 배치된 반사판(22)으로 구성된다.
상기 LED 램프(21)들을 감싸도록 구성된 램프 하우징(24)은 반사 특성을 갖으며, 빛이 발광되는 일측면을 제외하고 상기 LED 램프(21)들을 전체적으로 감싸도록 구성된다. 미설명 부호 '23'은 LED 램프(21)를 지지하는 PCB 기판이다.
상기에서 LED 램프(21)들을 감싸는 램프 하우징(24)은, 도 3에서와 같이 상면과 그에 평행한 하면과 상기 상,하면을 수직으로 연결하는 측면으로 구성되어 있다. 즉, 상면과 측면이 90°를 이루고, 하면과 측면이 90°를 이룬다. 그리고 LED 램프(21)들은 도광판(20)의 입광면을 향하도록 상,하면의 중앙부분에 배치되어 있다. 이에 의해서 LED 램프(21)에서 발광된 빛은 입광면 방향 즉, 수평방향으로 강하게 직진한다.
상술한 바와 같이, 상기 LED 광원은 1차원적으로 배열된 복수개의 LED 램프(21)들로 구성되는데, 이때 상기 LED 램프(21)들은 PCB 기판상에 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED을 순차적으로 배치할 수도 있고, 백색의 LED들로 배치할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 백라이트 유닛은 액정패널(10)에 화상을 구현하는 경우 에, LED 광원을 구성하는 각 LED 램프(21)들을 점등시키고, 상기 LED 램프(21)에서 발생된 광이 도광판(20) 내에서 산란하여 액정패널(10)의 배면으로 전달된다.
이때, 상기와 같이 램프 하우징(24)의 중앙부분에 배치된 LED 램프(21)들이 발광할 경우(ON 상태)에는, 도 4에 도시한 바와 같이, LED 램프(21)들 사이로 빛이 균일하게 전달되지 않는 현상이 발생된다. 즉, LED 램프(21)가 위치한 부분에서만 도광판(20)의 입광면으로 강한 빛이 전달되고, 그 사이에는 빛 전달이 잘 되지 않는 현상이 발생된다.
상기와 같이 구성된 종래의 백라이트 유닛은 다음과 같은 문제가 있다.
상기 LED 램프(21)들은 빛이 점광원이기 때문에, 선광원인 CCFL이나 EEFL에 비해서 액정패널로 조사되는 빛 분포의 균일성이 떨어진다. 특히, LED 램프가 좌,우측으로의 빛 진행이 불리한 점광원이기 때문에, LED 램프(21)가 위치한 부분에 인접한 부분으로만 강한 빛이 전달되고, 그 외의 부분으로는 빛 전달이 잘 되지 않아서 어두운 영역이 발생하게 된다. 이로 인해서 백라이트 유닛의 외관 품위가 좋지 않은 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 도광판 및 램프 하우징의 형상과 램프의 배치 위치를 달리하여 LED 램프의 핫 스팟 현상을 완화시키고, 이에 의해서 LED 램프 사이에 대응되는 입광영역의 어두움을 해소하여 전체적인 외관 품위를 향상시키기에 알맞은 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 입광면의 상부 가장자리가 사면 가공 처리되어 있는 도광판과; 상기 도광판의 적어도 일측면 하부의 가장자리에 비스듬하게 일정 간격을 갖고 배열된 복수개의 LED 램프들과; 상기 도광판의 입광면을 감싸도록 형성된 램프 하우징을 포함함을 특징으로 한다.
상기 LED 램프가 배치된 상기 도광판의 하부에는 가장자리를 따라 홈이 형성되어 있음을 특징으로 한다.
상기 LED 램프의 일측 하부 가장자리의 홈은 빛을 잘 받아들이게 둥글게 형성되거나 사선형으로 형성되어 있음을 특징으로 한다.
상기 백라이트 유닛은 상기 도광판의 하면에 반사판과, 상기 LED 램프를 지지하는 PCB 기판과, 상기 도광판의 상면에 광 산란수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 광 산란수단은 다수의 확산 시트(Diffusion sheet), 확산 플레이트(Diffusion plate)와 프리즘 시트로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 램프 하우징은 반사재질로 구성되어 있음을 특징으로 한다.
액정패널을 조명하는 광원으로 발광 다이오드(LED)를 이용하는 것에 의해, 노트형 PC 등의 전자기기의 소전력화, 소형화를 용이하게 달성할 수 있다.
한편, LED는 반도체의 광전변환효과를 이용한 고체소자이다. LED를 발광시키기 위해서는 1.5V정도의 직류전압을 인가하면 되기 때문에 DA-AC 변환기가 필요없 어 소비전력을 대폭으로 줄일 수 있다.
또한, LED는 반도체 디바이스이기 때문에, 음극선관보다도 신뢰성이 높고, 소형, 장수명이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 평면도이며, 도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ' 선상을 자른 백라이트 유닛의 구조단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도 5와 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 하부의 일측 가장자리를 따라 홈이 형성되어 있으며, 이와 인접한 마주보는 상부의 가장자리가 사면 가공 처리되어 있는 도광판(40)과, 상기 도광판(40) 하부의 홈이 형성된 일측 가장자리에 비스듬하게 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프(42)들과, 상기 LED 램프(42)가 배치된 상기 사면 가공 처리된 도광판(40)의 상,하,측면을 감싸도록 형성된 램프 하우징(44)과, 상기 도광판(40)의 상부에 구비된 광 산란수단(43)과, 상기 도광판(40)의 하부에 구성된 반사판(46)을 포함하여 구성된다.
상기 반사판(46)은 LED 램프(42)에서 발생된 광을 액정패널(미도시)의 표시부로 집중 조사시켜서 광(光)의 이용효율을 극대화하기 위하여 구비된 것이다.
그리고 상기 램프 하우징(44)은 LED 램프(42)로부터 발생된 빛이 도광판(40) 내로 전부 전달될 수 있도록 반사재질로 구성되어 있다.
그리고 LED 램프(42)는 도면에는 도시되지 않았지만, PCB 기판에 배열되어 있다.
상술한 바와 같이, 도광판(40)의 입광면은 LED 램프(42)를 수용할 수 있도록 일측 가장자리 하부에 둥글게 홈이 형성되어 있으며, 이와 인접한 상부 가장자리는 전달된 빛이 직진할 수 있도록 사면 가공 처리되어 있다.
이때 LED 램프(42)의 일측 하부의 홈은 둥글게 형성될 수도 있고, 사선형으로 형성될 수도 있으며, LED 램프(42)의 빛을 잘 받아들일 수 있는 다른 형상들을 포함한다.
그리고, 상기 LED 램프(42)는 종래와 같이 도광판의 입광면과 수평으로 배열하지 않고, 도광판(40)의 일측 가장자리 하부에 형성된 홈의 하부에 비스듬히 설치되어 있어서, LED 램프(42)의 강한 빛은 도광판(40)의 상부를 향하도록 경사지게 나온다. 이와 같이 나온 강한 빛은 1차 분산되므로 외관상 빛의 집중 현상을 개선할 수 있다.
부연 설명하면, LED 램프는 점광원으로 사용되는 것으로써, 빛이 발생되는 영역에서 핫 스팟(hot spot) 특성을 나타낸다. 종래에는 LED 램프가 위치한 부분이 그 주변 영역보다 더 밝은 현상 때문에 주변 영역이 상대적으로 어둡게 보여서, 도광판의 입광면측에서 볼 때, LED 램프들 사이의 입광영역에서 어두움 현상이 발생하였다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 도광판(40)의 입광면의 구조 및 LED 램프(42)의 배치를 변경한 것이다. 즉, LED 램프(42)를 도광판(40)의 일측 가장자리 하부에 비스듬하게 배치하고, 도광판(40)의 입광면은 LED 램프(42)가 배열된 부분에 인접한 일측 가장자리 하부가 홈을 형성하였으며, 이에 인접한 상부를 사면 가공 처리하여 경사지게 하였다.
상기와 같이 구성함으로써, LED 램프(42)의 강한 빛은 도광판(40)의 상부를 향하여 경사지게 발생되고, 이 빛은 도광판(40)의 상부에서 한번 분산되어 도광판(40)내부로 전달되므로 LED 램프(42)의 핫 스팟 현상이 완화된다.
그리고 LED 램프(42)의 상부 방향으로 전달된 빛을 원활하게 도광판(40)내로 전달하기 위해서 도광판(40)의 상부 가장자리를 사면 가공 처리하였다. 상기와 같이 사면 가공 처리하지 않으면, 그 부분으로 전달된 빛은 도광판(40)내로 전달되지 못하고 손실될 우려가 있다.
그리고 상기 도광판(40)의 입광면의 외부에 반사 특성을 갖는 램프 하우징(44)을 형성하여, LED 램프(42)에서 발생된 빛을 손실 없이 모두 효율적 사용할 수 있게 하였다.
그리고 LED 램프(42)의 핫 스팟 현상이 완화됨에 의해서, LED 램프(42) 사이의 입광영역이 LED 램프(42)가 위치한 영역보다 어두웠던 현상이 완화되어 도광판(40)의 입광영역이 전체적으로 균일한 휘도를 갖도록 할 수 있다.
상기에서 광 산란수단(43)은 LED 램프(42)에서 발생된 빛이 액정패널의 표시면에 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광원을 제공하기 위해서 도광판(40)의 상면에 다수의 확산 시트(Diffusion sheet) 및 확산 플레이트(Diffusion plate)와 프리즘 시트 등으로 구성되어 있다.
그리고, 상기에서는 도광판의 일측면에 LED 램프가 배열되는 에지방식의 백라이트 유닛에 대하여 기술하였지만, 도광판의 양측면에 LED 램프를 배열하고, LED 램프 가 배열된 부분의 도광판의 양측 입광면을 각 하부 가장자리에 홈과 상부 가장자리에 사면 가공 처리된 면을 구비하도록 구성시킬 수도 있다.
상기와 같이 구성된 에지방식의 백라이트 유닛은 LED 램프(42)에서 발산된 빛을 도광판(40)과 광 산란수단(43)을 차례로 거쳐서 액정패널로 전달한다.
한편, 이와 같은 본 발명의 백라이트 유닛은 액정 디스플레이 장치를 포함하여 각종 디스플레이 장치의 후미 또는 전방에서 광원으로 사용될 수 있을 뿐 아니라, 그 자체로서의 발광 장치로 사용될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.
LED 램프를 도광판의 일측 가장자리 하부에 비스듬하게 배치하고, 도광판의 입광면은 LED 램프가 배열된 부분에 인접한 일측 가장자리 하부가 홈을 갖도록 형성하고, 이에 인접한 상부 가장자리를 사면 가공 처리하여 경사지게 형성함으로써, LED 램프의 핫 스팟(hot spot) 특성을 완화시켜서 입광영역에서의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
이에 의해서 백라이트 유닛의 외관 품위를 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 일 측면의 상부 모서리가 사면 가공 처리되며, 상기 일 측면의 하부 모서리를 따라 홈이 형성되어 있는 도광판과;
    상기 홈 내부에 수용되도록 상기 도광판의 일 측면의 하부에 비스듬하게 일정 간격을 갖고 배열되어, 상기 홈을 통해 상기 도광판으로 분산되도록 광을 방출하는 복수 개의 LED 램프와;
    상기 도광판의 일 측면을 감싸도록 형성된 램프 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 램프의 일측 하부 가장자리의 홈은 빛을 잘 받아들이게 둥글게 형성되거나 사선형으로 형성되어 있음을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 도광판의 하면에 반사판과,
    상기 LED 램프를 지지하는 PCB 기판과,
    상기 도광판의 상면에 광 산란수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 백라 이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광 산란수단은 다수의 확산 시트(Diffusion sheet), 확산 플레이트(Diffusion plate)와 프리즘 시트로 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프 하우징은 반사재질로 구성되어 있음을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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