KR101336836B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 램프의 색 분리 현상을 방지하기에 알맞은 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 백라이트 유닛은, 커버 바텀 내측 상부에 부착된 인쇄회로기판(PCB); 상기 인쇄회로기판(PCB)의 상부에 일방향으로 실장된 복수개의 LED 램프들과; 상기 인쇄회로기판 상부에 상기 LED 램프의 발광부가 드러나도록 측단면이 경사진 복수개의 홀(hole)을 구비한 반사판을 포함하여 구성되고, 상기 각 LED 램프는 바디부와 발광부로 나뉘어 있고, 상기 반사판은 상기 LED 램프의 상기 바디부와 상기 발광부의 경계영역에 끼워져 있으며, 상기 반사판의 홀의 폭은 상부로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성되어 있고, 상기 반사판의 홀의 경사진 측단면은 볼록, 오목 또는 굴곡을 갖도록 구성됨을 특징으로 한다.

Description

백라이트 유닛{Backlight unit}
본 발명은 백라이트 유닛에 대한 것으로, 특히 LED 램프의 색 분리 현상을 방지하기에 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 LED 램프를 구비한 종래의 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.
종래의 백라이트 유닛은 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 커버 바텀(10) 내측 상부에 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)(11)이 부착되어 있고, 상기 인쇄회로기판(11)의 상부에 일방향으로 복수개의 LED 램프(12)들이 일방향으로 순차적으로 실장되어 있고, 상기 LED 램프(12)에서 발생된 광을 위쪽으로 전달하기 위해 상기 인쇄회로기판(11)의 상부에 반사판(13)이 배치되어 있다.
그리고 상기 LED 램프(12)들이 배열된 인쇄회로기판(11) 양측에는 이를 지지할 수 있는 서포터 사이드(14)가 구비되어 있고, 상기 LED 램프(12)가 배열된 상부에는 광확산 수단(15)이 배치되어 있다. 이때 광확산 수단(15)은 확산판과 복수개의 광학시트들로 구성되어 있다.
그리고, 상기에서 각 LED 램프(12)는 도 3a와 도 3b에 도시한 바와 같이, R,G,B LED 칩(17a,17b,17c)이 조합하여 구성된 것으로, 종래에는 G LED 칩(17b)이 대각 방향에 각각 형성되고, 그 양쪽에 R LED 칩(17a)과 B LED 칩(17c)이 각각 구성된 예를 제시하여 설명한다.
상기에서 LED 램프(12)는 바디부(12a)와 발광부(12b)로 나뉘어 있는데, 상기 반사판(13)은 상기 LED 램프(12)의 바디부(12a)와 발광부(12b)의 경계영역에 끼워지도록 LED 램프(12)의 발광부(12b)에 대응되는 영역에 복수개의 홀(hole)(16)이 구비되어 있다. 이때 LED 램프(12)의 발광부(12b)는 돔(dome) 형상의 광학렌즈로 구성되어 있다.
이때, 상기 반사판(13)의 홀(16)은 단순히 수직으로 펀칭하여 형성된 것이다.
상기와 같이 구성된 반사판(13)은 R,G,B LED 칩(17a,17b,17c)으로 구성된 LED 램프(12)로부터 출사된 광이 광확산 수단(15) 또는 서포터 사이드(14)로부터 반사된 빛을 재반사시켜 상부면으로 출사시키는 역할을 한다.
그러나, 상기 LED 램프(12)를 구성하는 각 R,G,B LED 칩(17a,17b,17c)은 LED 램프(12)의 중심에서 조금씩 벗어나 배치되어 있으며, 중심에서 편측하여 위치된 구조로 인해, 광학렌즈 가장자리에 가까운 방향으로 빛이 좀 더 출사하게 된다. 또한, 광학렌즈인 발광부(12b)를 통해 출사되는 광 중에서 측면으로 출사되는 빛은 반사판(13)에 형성된 홀(16)의 수직 단면부에 부딪쳐서 대각 방향의 가장자리 부분으로 굴곡되어 상부로 반사된다.
이때, 반사판(13)의 홀(16)을 단순 수직으로 펀칭 가공되어 있으므로, 도 4a와 도 4b 및 도 5에 도시한 바와 같이, 홀(16)의 수직 측단면부에 전달된 빛은 각 LED 칩의 반대 방향으로 굴곡되어 반사됨으로 R LED 칩(17a)이 위치한 대각 방향은 불그스름한(Reddish) 색을 띄게 되고, B LED 칩(17c)이 위치한 대각 방향은 푸르스름한(Bluish) 색을 띄게 되는 색분리 현상이 발생하게 된다.
상기에서와 같이 종래의 백라이트 유닛은 다음과 같은 문제가 있다.
LED 램프(12)의 발광부(12b)가 드러나도록 반사판(13)에 형성된 홀(16)이 수직으로 펀칭되어 있으므로, 각 LED 칩으로 부터 홀(16)의 측단면으로 출사된 빛은 측단면부에 부딪쳐서 대각 방향으로 출사하게 된다. 이에 의해서, 각 LED 칩의 대각 방향에 색분리 현상이 발생하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 LED 램프의 색 분리 현상을 방지하기에 알맞은 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 커버 바텀 내측 상부에 부착된 인쇄회로기판(PCB); 상기 인쇄회로기판(PCB)의 상부에 일방향으로 실장된 복수개의 LED 램프들과; 상기 인쇄회로기판 상부에 상기 LED 램프의 발광부가 드러나도록 측단면이 경사진 복수개의 홀(hole)을 구비한 반사판을 포함하여 구성되고, 상기 각 LED 램프는 바디부와 발광부로 나뉘어 있고, 상기 반사판은 상기 LED 램프의 상기 바디부와 상기 발광부의 경계영역에 끼워져 있으며, 상기 반사판의 홀의 폭은 상부로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성되어 있고, 상기 반사판의 홀의 경사진 측단면은 볼록, 오목 또는 굴곡을 갖도록 구성됨을 특징으로 한다.
상기 반사판의 홀은 그 경사각이 수직선을 기준으로 대략 0도에서 80도의 범위를 갖도록 형성함을 특징으로 한다.
상기 반사판의 홀은 상기 LED 램프의 발광부 보다 크게 형성함을 특징으로 한다.
상기 반사판의 홀은 원형, 정삼각형, 정사각형, 정오각형 또는 정육각형과 같이 다양한 다각형 구조로 형성할 수 있음을 특징으로 한다.
상기 LED 램프들이 배열된 상기 인쇄회로기판 양측에는 이를 지지할 수 있는 서포터 사이드가 구비되어 있는 것을 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 LED 램프가 배열된 상부에는 확산판과 복수개의 광학시트들로 구성된 광확산 수단이 배치되어 있는 것을 더 포함함을 특징으로 한다.
상기 LED 램프는 R,G,B LED 칩이 조합하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 LED 램프는 2개의 상기 G LED 칩이 대각 방향에 형성되고, 상기 2개의 G LED 칩과 짝을 이루어 상기 R LED 칩과 상기 B LED 칩이 대각 방향에 구성되어 있음을 특징으로 한다.
상기 LED 램프는 바디부와 발광부로 나뉘어 있고, 상기 반사판은 상기 LED 램프의 상기 바디부와 상기 발광부의 경계영역에 끼워져 있는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 램프의 발광부는 돔(dome) 형상의 광학렌즈로 구성되어 있음을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, LED 램프의 발광부가 드러나도록 반사판에 형성된 홀을 경사지게 형성함으로써, LED 램프의 색분리 현상을 개선시킬 수 있다.
둘째, LED 램프의 발광부가 드러나도록 반사판에 형성된 홀을 경사지게 형성함으로써, LED 램프의 광학렌즈의 측면에서 출사된 빛을 중앙부로 반사시킬 수 있으므로, 휘도를 상승시킬 수 있다.
도 1은 종래의 백라이트 유닛의 구조 단면도
도 2는 도 1의 반사판과 LED 램프의 평면 구성도
도 3a와 도 3b는 단위 LED 램프의 평면도 및 구조 단면도
도 4a와 도 4b는 단위 LED 램프의 광 출사에 따른 색분리 메카니즘을 예시한 평면도 및 구조 단면도
도 5는 LED 램프의 색분리 현상을 나타낸 예시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조 단면도
도 7a와 도 7b는 단위 LED 램프의 평면도 및 구조 단면도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 광 출사 방향을 제시한 예시도
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 반사판의 홀 경사를 나타낸 예시도
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 실시예에 따른 반사판의 홀을 예시한 평면도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조 단면도이고, 도 7a와 도 7b는 단위 LED 램프의 평면도 및 구조 단면도이다.
그리고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 광 출사 방향을 제시한 예시도이다.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 반사판의 홀 경사를 나타낸 예시도이고, 도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 실시예에 따른 홀을 구비한 반사판의 평면 예시도이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도 6에 도시한 바와 같이, 커버 바텀(60) 내측 상부에 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)(61)이 부착되어 있고, 상기 인쇄회로기판(61)의 상부에 일방향으로 복수개의 LED 램프(62)들이 일방향으로 순차적으로 실장되어 있고, 상기 LED 램프(62)에서 발생된 광을 위쪽으로 전달하기 위해 상기 인쇄회로기판(61)의 상부에 반사판(63)이 배치되어 있다.
그리고 상기 LED 램프(62)들이 배열된 인쇄회로기판(61) 양측에는 이를 지지할 수 있는 서포터 사이드(64)가 구비되어 있고, 상기 LED 램프(62)가 배열된 상부에는 광확산 수단(65)이 배치되어 있다. 이때 광확산 수단(65)은 확산판과 복수개의 광학시트들로 구성되어 있다.
상기에서 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 LED 램프(62)가 배치된 일방향으로 배열된 인쇄회로기판(61)은 금속으로 구성된 것으로 LED 램프들을 구동하기 위한 구동 회로가 구비되어 있다.
그리고, 상기에서 각 LED 램프(62)는 도 7a와 도 7b에 도시한 바와 같이, R,G,B LED 칩(67a,67b,67c)이 조합하여 구성된 것으로, 2개의 G LED 칩(67b)이 대각 방향에 각각 형성되고, 상기 2개의 G LED 칩(67b)과 짝을 이루도록 R LED 칩(67a)과 B LED 칩(67c)이 각각 대각 방향에 구성되어 있다. 상기와 같이 구성된 LED 램프(62) 내부의 각 LED 칩의 배치 구조는 일예를 제시한 것일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.
상기에서 LED 램프(62)는 바디부(62a)와 발광부(62b)로 나뉘어 있고, 상기 반사판(63)은 상기 LED 램프(62)의 바디부(62a)와 발광부(62b)의 경계영역에 끼워지도록 LED 램프(62)의 발광부(62b)에 대응되는 영역에 복수개의 홀(hole)(66)이 구비되어 있다. 이때 LED 램프(62)의 발광부(62b)는 돔(dome) 형상의 광학렌즈로 구성되어 있다.
그리고, 상기 반사판(63)의 홀(66)은 상부로 갈수록 그 폭이 넓어지도록 경사지게 형성되어 있다.
상기와 같이 측면이 경사를 이루는 홀(66)이 구성된 반사판(63)은 R,G,B LED 칩(67a,67b,67c)으로 구성된 LED 램프(62)로부터 출사된 광이 광확산 수단(65) 또는 서포터 사이드(64)로부터 반사된 빛을 재반사시켜 상부면으로 출사시키는 역할을 한다.
상기에서 LED 램프(62)를 구성하는 각 R,G,B LED 칩(67a,67b,67c)은 LED 램프(62)의 중심에서 조금씩 벗어나 배치되어 있으며, 중심에서 편측하여 위치된 구조로 인해, 광학렌즈로 구성된 발광부(62b)의 가장자리에 가까운 방향으로 빛이 좀 더 출사하게 된다.
또한, 광학렌즈인 발광부(62b)를 통해 출사되는 빛 중에서, 측면으로 출사되는 빛은 반사판(63)에 형성된 홀(66)의 측단면부에 부딪쳐서 굴곡되어 상부로 반사된다.
본 발명은 상기와 같이 LED 램프(62)에서 출사된 빛 중, 반사판(63)의 홀(66) 측면에 부딪쳐서 상부로 굴곡되어 반사되는 빛이 도 8에 도시된 바와 같이, LED 램프(62)의 중심 부분으로 출사되도록 홀(66)이 경사지게 형성되어 있는 것에 그 특징이 있다.
상기에서 반사판(63)의 홀(66) 경사진 정도(경사각)를 조절함에 의해서, LED 램프(62)의 발광부(62b)(광학렌즈)에서 출사된 빛의 반사 방향을 임으로 조절할 수 있다.
이와 같이 반사판(63)에 형성된 홀(66)의 경사진 각도를 조절하여 LED 램프(62)의 중심 부분으로 빛이 출사되도록 하면, LED 램프(62)의 색분리 현상을 개선시킬 수 있고, 휘도 상승 효과를 달성시킬 수 있다.
상기에 기술한 바와 같이, 반사판(63)의 홀(66)은 상부로 갈수록 그 폭이 넓도록 경사지게 형성하는데, 상기 경사진 측단면은 도 9a, 도 9b, 도 9c에 도시한 바와 같이, 직선, 볼록 또는 오목 형태로 구성할 수도 있고, 도 9d에 도시한 바와 같이, 굴곡을 갖도록 구성할 수도 있다.
이때, 반사판(63)의 홀(66)은 그 경사각이 수직선을 기준으로 대략 0도에서 80도까지의 범위를 갖도록 형성한다.
그리고, 상기 반사판(63)의 홀(66)은 LED 램프(62)의 발광부(62b)인 광학렌즈 보다 크게 형성하여야 하며, 그 모양은 도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d 및 도 10e에 도시한 바와 같이 원형을 기본으로, 정삼각형, 정사각형, 정오각형 및 정육각형과 같이 다양한 다각형 구조로 형성할 수 있다.
한편, 상기에 설명한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 모니터, 노트북 PC, TV 등의 디스플레이 제품의 후미 또는 전방에서 광원으로 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.
60 : 커버바텀 61 : 인쇄회로기판
62 : LED 램프 62a : 바디부
62b : 발광부 63 : 반사판
64 : 서포터 사이드 65 : 광확산 수단
66 : 홀 67a, 67b, 67c : R, G, B LED 칩

Claims (9)

  1. 커버 바텀 내측 상부에 부착된 인쇄회로기판(PCB);
    상기 인쇄회로기판(PCB)의 상부에 일방향으로 실장된 복수개의 LED 램프들과;
    상기 인쇄회로기판 상부에 상기 LED 램프의 발광부가 드러나도록 측단면이 경사진 복수개의 홀(hole)을 구비한 반사판을 포함하여 구성되고,
    상기 각 LED 램프는 바디부와 발광부로 나뉘어 있고, 상기 반사판은 상기 LED 램프의 상기 바디부와 상기 발광부의 경계영역에 끼워져 있으며, 상기 반사판의 홀의 폭은 상부로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성되어 있고,
    상기 반사판의 홀의 경사진 측단면은 볼록, 오목 또는 굴곡을 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사판의 홀은 상기 홀의 경사각이 수직선을 기준으로 0도에서 80도의 범위를 갖도록 형성함을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사판의 홀은 상기 LED 램프의 발광부 보다 크게 형성함을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사판의 홀은 원형, 정삼각형, 정사각형, 정오각형 또는 정육각형의 구조로 형성할 수 있음을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 램프들이 배열된 상기 인쇄회로기판 양측에는 이를 지지할 수 있는 서포터 사이드가 구비되어 있는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 램프가 배열된 상부에는 확산판과 복수개의 광학시트들로 구성된 광확산 수단이 배치되어 있는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 램프는 R,G,B LED 칩이 조합하여 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 LED 램프는 2개의 상기 G LED 칩이 대각 방향에 형성되고, 상기 2개의 G LED 칩과 짝을 이루어 상기 R LED 칩과 상기 B LED 칩이 대각 방향에 구성되어 있음을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 램프의 발광부는 돔(dome) 형상의 광학렌즈로 구성되어 있음을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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