KR101519669B1 - 직하형 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 직하형 백라이트 유닛은 복수개의 발광 다이오드들과; 상기 복수개의 발광 다이오드들이 하부면에 배열되어 있고, 복수개의 개구들이 형성되어 있는 광투과성 플레이트와; 상기 광투과성 플레이트와 이격되어 상기 광투과성 플레이트 하부에 위치된 리플렉터(Reflector)를 포함하여 구성된다.
백라이트, 광투과, 발광, 리플렉터, 개구, 반사

Description

직하형 백라이트 유닛 { Direct type backlight unit }
본 발명은 방출되는 광의 균일도를 향상시킬 수 있는 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시장치의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정표시장치가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
그런데, 액정표시장치는 스스로 빛을 내지 못하고 단지 빛의 투과율을 조절 하는 것으로 별도의 광원이 필요하다.
따라서, 액정 패널 뒷면에 백라이트를 배치하고 백라이트로부터 나오는 빛을 액정 패널에 입사시켜, 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.
이러한 백라이트는 광원을 액정패널 밑면에 두어 기판 전면을 직접 조광하는 직하방식과 액정 패널 일측면 또는 양측면에 광원을 두어 도광판 및 반사판 등에 의해 광선을 반사하여 확산하는 에지(edge)방식으로 나누어진다.
직하방식은 램프에서 출사된 빛이 바로 액정패널 정면으로 출사되기 때문에 도광판이 필요없는 반면, 에지 방식은 측면 램프에서 출사된 빛을 백라이트 정면으로 출사시키는 도광판이 필요하다.
본 발명은 방출되는 광의 균일도를 향상시킬 수 있는 과제를 해결하는 것이다.
본 발명은,
복수개의 발광 다이오드들과;
상기 복수개의 발광 다이오드들이 배열되어 있고, 복수개의 개구들이 형성되 어 있는 광투과성 플레이트와;
상기 광투과성 플레이트와 이격되어 상기 광투과성 플레이트 하부에 위치된 리플렉터(Reflector)를 포함하여 구성된 직하형 백라이트 유닛이 제공된다.
본 발명은,
복수개의 발광 다이오드들과;
상기 복수개의 발광 다이오드들이 배열되어 있는 광투과성 플레이트와;
상기 복수개의 발광 다이오드들이 존재하는 상기 광투과성 플레이트 면(面)에 형성되어 있고, 복수개의 개구들이 형성되어 있는 반사 코팅막과;
상기 광투과성 플레이트와 이격되어 상기 광투과성 플레이트 하부에 위치된 리플렉터(Reflector)를 포함하여 구성된 직하형 백라이트 유닛이 제공된다.
본 발명의 직하형 백라이트 유닛은 광세기가 큰 광은 복수개의 발광 다이오드들 각각과 근접된 광투과성 플레이트 영역을 통하여 방출되고, 상대적으로 작은 광세기를 갖는 광은 개구들을 통하여 방출됨으로써, 핫스팟(Hot spot)을 제거하고 방출되는 광의 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 직하형 백라이트 유닛은 발광 다이오드에서 방출된 광을 리플렉터로 반사시키고 광투과성 플레이트를 투과시킴으로써, 광의 경로가 길어져 광을 균일하게 방출시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 직하형 백라이트 유닛은 발광 다이오드에서 방출된 광이리플렉터와 반사 코팅막 사이에서 반사됨으로써, 경로가 길어진 상태에서 개구들을 통하여 광투과성 플레이트 상부로 방출되어 광을 균일하게 방출시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛은 복수개의 발광 다이오드들(200)과; 상기 복수개의 발광 다이오드들(200)이 배열되어 있고, 복수개의 개구들(110)이 형성되어 있는 광투과성 플레이트(100)와; 상기 광투과성 플레이트(100)와 이격되어 상기 광투과성 플레이트(100) 하부에 위치된 리플렉터(Reflector)(300)를 포함하여 구성된다.
제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛은 상기 복수개의 발광 다이오드들(200)에서 방출된 광이 상기 리플렉터(300)에서 반사되어 상기 광투과성 플레이트(100)를 통하여 상부로 출사된다.
이때, 상기 복수개의 발광 다이오드들(200) 사이의 상기 광투과성 플레이트(100) 영역에는 개구들(110)이 형성되어 있으므로, 상기 복수개의 발광 다이오드들(200)에서 방출된 광은 상기 리플렉터(300)에서 반사되어 상기 개구들(110)이 형 성되지 않은 광투과성 플레이트(100) 영역 및 상기 개구들(110)을 통하여 상기 광투과성 플레이트(100) 상부로 방출된다.
여기서, 상기 복수개의 발광 다이오드들(200)에서 방출되어 상기 리플렉터(300)에서 반사된 광(a1,a2) 중, 상기 복수개의 발광 다이오드들(200) 각각과 근접된 광투과성 플레이트(100) 영역으로 방출되는 광(a1)은 광세기가 크고, 상기 복수개의 발광 다이오드들(200) 각각과 멀리 떨어진 광투과성 플레이트(100) 영역으로 방출되는 광(a2)은 광세기가 'a1'광보다 상대적으로 작다.
그러므로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛은 광세기가 큰 광(a1)은 상기 복수개의 발광 다이오드들(200) 각각과 근접된 광투과성 플레이트(100) 영역을 통하여 방출되고, 상대적으로 작은 광세기를 갖는 광(a2)은 개구들(110)을 통하여 방출됨으로써, 핫스팟(Hot spot)을 제거하고 방출되는 광의 균일도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 광투과성 플레이트(100) 상부에는 확산판을 포함한 백라이트 유닛용 광학 시트들(500)이 위치되고, 상기 광학 시트들(500) 상부에는 액정 디스플레이 패널이 위치된다.
그리고, 상기 광투과성 플레이트(100)와 상기 리플렉터(300) 사이의 거리는 3㎜ ~ 10㎜인 것이 좋다.
즉, 상기 광투과성 플레이트(100)와 상기 리플렉터(300) 사이의 거리가 3㎜보다 작으면, 상기 광투과성 플레이트(100)와 상기 리플렉터(300)가 근접되어 있어 상기 광투과성 플레이트(100)에 실장된 발광 다이오드들(200)에서 방출된 광이 상 기 리플렉터(300)에서 여러번 반사되지 않아 광이 퍼지지 않게 됨으로, 상기 광투과성 플레이트(100)에서 방출되는 광의 균일도를 저하시킨다.
그리고, 상기 광투과성 플레이트(100)와 상기 리플렉터(300) 사이의 거리가 10㎜보다 크면, 직하형 백라이트 유닛을 박형화시키기 어렵다.
도 1을 참조하면, 상기 복수개의 발광 다이오드들(200)은 상기 광투과성 플레이트(100) 하부면에 배열되어 있고, 상기 복수개의 발광 다이오드들(200)은 상기 리플렉터(300)와 대향되어 있다.
그러므로, 상기 복수개의 발광 다이오드들(200)에서 방출된 광은 상기 리플렉터(300)에서 반사되어 상기 광투과성 플레이트(100) 및 개구들(110)을 통하여 상기 광투과성 플레이트(100) 상부로 방출될 수 있는 것이다.
또, 본 발명의 직하형 백라이트 유닛은 바텀 샤시의 바닥면에 상기 복수개의 발광 다이오드들(200)이 평행하게 배치될 수 있다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛과 비교예의 직하형 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
일반적인 비교예의 직하형 백라이트 유닛은 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상부에 발광 다이오드(20)가 실장되어 있고, 상기 발광 다이오드(20)와 이격된 상부에 확산판(30)이 위치되어 있어 상기 발광 다이오드(20)에서 방출된 광이 상기 확산판(30)에 도달되는 거리(L1)는 상기 발광 다이오드(20)에서 상기 확산판(30)까지의 거리에 의존한다.
반면에, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛은 도 2b와 같이, 광투과성 플레이트(100) 하부에 실장된 발광 다이오드(200)에서 방출된 광이 리플렉터(300)에서 반사되어 상기 광투과성 플레이트(100) 영역 또는 상기 광투과성 플레이트(100)의 개구(110)를 통하여 확산판(30)에 도달됨으로, 상기 발광 다이오드(200)에서 방출된 광이 상기 확산판(30)에 도달되는 거리는 상기 발광 다이오드(200)에서 상기 리플렉터(300)까지의 거리(L2)와 상기 리플렉터(300)에서 상기 확산판(30)까지의 거리(L3)가 된다.
그러므로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛은 비교예의 직하형 백라이트 유닛보다도 확산판과 같은 광학시트들에 도달되는 광의 경로가 길어져 광을 균일하게 방출시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 직하형 백라이트 유닛은 발광 다이오드에서 방출된 광을 리플렉터로 반사시키고 광투과성 플레이트를 투과시킴으로써, 광의 경로가 길어져 광을 균일하게 방출시킬 수 있는 것이다.
여기서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 리플렉터(300)에서 확산판(30)까지의 간격(D)과 비교예의 직하형 백라이트 유닛의 기판(10)에서 확산판(30)까지의 간격(D)은 동일하다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛은 발광 다이오드(200) 가 실장된 광투과성 플레이트(100) 하부면에 반사 코팅막(150)을 형성하고, 상기 반사 코팅막(150)에 복수개의 개구들(161,162)을 형성한 것이다.
즉, 제 2 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛은 복수개의 발광 다이오드들(200)과; 상기 복수개의 발광 다이오드들(200)이 배열되어 있는 광투과성 플레이트(100)와; 상기 복수개의 발광 다이오드들(200)이 존재하는 상기 광투과성 플레이트(100) 면(面)에 형성되어 있고, 복수개의 개구들(161,162)이 형성되어 있는 반사 코팅막(150)과; 상기 광투과성 플레이트(100)와 이격되어 상기 광투과성 플레이트(100) 하부에 위치된 리플렉터(Reflector)(300)를 포함하여 구성된다.
이 제 2 실시예는 상기 발광 다이오드(200)에서 방출된 광(b1,b2)은 리플렉터(300)에서 반사되어 '161' 개구를 통하여 방출되는 경로를 갖거나, 또는 상기 리플렉터(300)와 상기 반사 코팅막(150)에서 반사되어, '162' 개구를 통하여 방출되는 경로를 갖는다.
그러므로, 상기 발광 다이오드(200)에서 방출된 광은 상기 리플렉터(300)와 상기 반사 코팅막(150) 사이에서 계속적으로 반사되어 경로가 길어진 상태에서 상기 개구들(161,162)을 통하여 상기 광투과성 플레이트(100) 상부로 방출됨으로써, 광을 균일하게 방출시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 반사 코팅막(150)은 입사된 광을 직진 반사하는 스펙큐러 리플렉터(Specular Reflector) 또는 입사된 광을 산란 반사하는 확산 리플렉터(Diffusion Reflector)로 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 광투과성 플레이트의 일례를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 광투과성 플레이트의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
제 2 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛에 적용된 광투과성 플레이트(100)는 확산판 또는 투명 수지판으로 형성할 수 있다.
상기 투명 수지판의 재질은 PC(polycarbonate) 또는 PMMA(Poly(methyl methacrylate))로 형성할 수 있다.
상기 광투과성 플레이트(100)가 확산판인 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 개구 '161'를 통과한 광은 상기 광투과성 플레이트(100)에 확산되어 방출된다.
그리고, 상기 광투과성 플레이트(100)가 투명 수지판인 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 개구 '161'를 통과한 광은 상기 광투과성 플레이트(100)를 투과하여 방출된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 적용된 개구들의 일례의 패턴 형상을 설명하기 위한 개략적인 모식도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 적용된 개구들의 다른 예의 패턴 형상을 설명하기 위한 개략적인 모식도이고, 도 8은 본 발명에 적용된 개구가 형성된 광투과성 플레이트의 일부 영역을 도시한 도면이다.
전술된 제 1과 2 실시예의 직하형 백라이트 유닛의 광투과성 플레이트에 실장된 발광 다이오드(200) 사이에는 상기 광투과성 플레이트를 관통하는 복수개의 개구들(170)이 형성되어 있다.
이 복수개의 개구들(170)은 도 6과 같이, 매트릭스(Matrix) 형태로 배열될 수 있다.
그리고, 상기 복수개의 개구들(170)의 직경은 상기 발광 다이오드(200)에 근접될수록 작아지는 것이 좋다.
예컨대, 도 7과 같이, 상기 발광 다이오드(200)에서 가장 근접된 개구 '171'의 직경은 상기 발광 다이오드(200)로부터 두 번째로 근접된 개구 '172'의 직경보다 작고, 상기 발광 다이오드(200)로부터 두 번째로 근접된 개구 '172'의 직경은 상기 발광 다이오드(200)로부터 세 번째로 근접된 개구 '173'의 직경보다 작게 설계된다.
여기서, 상기 발광 다이오드(200)와 개구 '171'의 거리(ℓ1), 상기 발광 다이오드(200)와 개구 '171'의 거리(ℓ2)와 상기 발광 다이오드(200)와 개구 '171'의 거리(ℓ3)의 관계는 ℓ3＞ℓ2 ＞ℓ1 이다.
이렇게, 상기 복수개의 개구들(170)의 직경은 상기 발광 다이오드(200)에 근접될수록 작아지도록 설계함으로써, 광투과성 플레이트를 통하여 균일하게 광을 방출시킬 수 있는 장점이 있다.
즉, 상기 발광 다이오드(200)에서 근접될수록 광투과성 플레이트 영역에 입사되는 광 세기는 크므로, 상기 발광 다이오드(200)에서 가장 근접된 개구 '171'으로는 가장 적은 광량의 광이 통과되고, 상기 발광 다이오드(200)로부터 두 번째로 근접된 개구 '172'로는 두번째 광량의 광이 통과되며, 상기 발광 다이오드(200)로 부터 세 번째로 근접된 개구 '173'로는 가장 많은 광량의 광이 통과되어 광이 균일하게 상기 광투과성 플레이트를 통하여 방출될 수 있는 것이다.
참고로, 도 7의 개구 크기는 유사하나, 전술된 원리, 즉, 상기 복수개의 개구들(170)의 직경은 상기 발광 다이오드(200)에 근접될수록 작아지도록 설계되는 것이다.
도 8은 본 발명에 적용된 개구가 형성된 광투과성 플레이트의 일부 영역을 도시한 도면이다.
도 8과 같이, 발광 다이오드(200)의 주변의 광투과성 플레이트(150)의 영역에는 개구들(160)이 형성되어 있다.
상기 개구들(170)의 직경은 1㎛ ~ 10㎜인 것이 좋다.
즉, 상기 복수개의 개구들(170)의 직경이 1㎛보다 작으면, 상기 복수개의 개구들(170)을 통하여 광이 방출되는 광량이 지극히 적어지게 되고, 상기 복수개의 개구들(170)의 직경이 10㎜보다 크면, 상기 발광 다이오드들(200) 사이에 존재하기 어렵다.
그리고, 개구들(170)의 크기, 개구들(170)의 간격 및 밀도를 변화시켜 광투과성 플레이트에서 방출되는 광의 균일도를 최적화시킬 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 비교예에 따른 직하형 백라이트 유닛에서 시뮬레이션 결과 그래프이고, 도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛에서 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 9a 내지 도 9c 및 도 10a 내지 도 10c는 광학 설계 툴(Tool)인 'Lighttools'를 이용하여 모델링한 후 시뮬레이션한 것이다.
먼저, 전술된 도 2a와 같은 비교예에 따른 직하형 백라이트 유닛에서는 도 9a를 참조하면 핫스팟이 발생하고, Y축 방향의 광 세기 그래프인 도 9b를 보면 핫스팟이 발생된 영역에 광 피크가 발생되고, X축 방향의 광 세기 그래프인 도 9c에서도 핫스팟이 발생된 영역에 광 피크가 발생되어 방출되는 광의 균일도가 좋지 않음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛에서는 도 10a와 같이, 개구 패턴이 구비된 광투과성 플레이트를 사용함으로써, 핫스팟이 제거되어 방출되는 광의 균일도가 향상되었음을 알 수 있다.
또한, Y축 방향의 광 세기 그래프인 도 10b 및 X축 방향의 광 세기 그래프인 도 10c를 살펴보면 핫스팟이 제거되고 광이 균일해졌음을 알 수 있다.
그리고, 하기의 표 1과 같이 비교예의 광 균일도는 5%이 반면에, 본 발명의 실시예의 광 균일도는 74%이므로, 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛은 광 균일도가 월등하게 향상되었음을 알 수 있다.
광 균일도
비교예 5%
실시예 74%
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 개략적인 구성도
도 2a와 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛과 비교예의 직하형 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개략적인 구성도
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 개략적인 구성도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 광투과성 플레이트의 일례를 설명하기 위한 개략적인 구성도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 광투과성 플레이트의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 구성도
도 6은 본 발명의 실시예에 적용된 개구들의 일례의 패턴 형상을 설명하기 위한 개략적인 모식도
도 7은 본 발명의 실시예에 적용된 개구들의 다른 예의 패턴 형상을 설명하기 위한 개략적인 모식도
도 8은 본 발명에 적용된 개구가 형성된 광투과성 플레이트의 일부 영역을 도시한 도면
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 개략적인 구성도
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛 의 개략적인 구성도

Claims (9)

  1. 복수개의 발광 다이오드들과;
    상기 복수개의 발광 다이오드들로부터 방출된 광이 아래쪽을 향하도록 상기 복수개의 발광 다이오드들이 하부면에 배열되어 있고, 복수개의 개구들이 형성되어 있는 광투과성 플레이트와;
    상기 광투과성 플레이트와 이격되어 상기 광투과성 플레이트 하부에 위치된 리플렉터(Reflector)를 포함하여 구성되며,
    상기 복수개의 발광 다이오드들에서 방출된 광의 경로가 길게 하여 광을 균일하게 방출시킬 수 있도록, 상기 복수개의 발광 다이오드들에서 방출된 광은 상기 리플렉터에서 반사되어 상기 광투과성 플레이트 및 상기 개구들을 통하여 방출되는 광의 경로를 갖는 직하형 백라이트 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광투과성 플레이트는,
    확산판 또는 투명 수지판으로 구성된 직하형 백라이트 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 투명 수지판의 재질은,
    PC(polycarbonate) 또는 PMMA(Poly(methyl methacrylate))인 직하형 백라이트 유닛.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 광투과성 플레이트와 상기 리플렉터 사이의 거리는 3㎜ ~ 10㎜인 직하형 백라이트 유닛.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구들의 직경은 1㎛ ~ 10㎜인 직하형 백라이트 유닛.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 개구들의 직경은 상기 발광 다이오드에 근접될수록 작아지는 직하형 백라이트 유닛.
  7. 삭제
  8. 복수개의 발광 다이오드들과;
    상기 복수개의 발광 다이오드들로부터 방출된 광이 아래쪽을 향하도록 상기 복수개의 발광 다이오드들이 배열되어 있는 광투과성 플레이트와;
    상기 복수개의 발광 다이오드들이 존재하는 상기 광투과성 플레이트 면(面)에 형성되어 있고, 복수개의 개구들이 형성되어 있는 반사 코팅막과;
    상기 광투과성 플레이트와 이격되어 상기 광투과성 플레이트 하부에 위치된 리플렉터(Reflector)를 포함하여 구성되며,
    상기 복수개의 발광 다이오드들에서 방출된 광의 경로가 길게 하여 광을 균일하게 방출시킬 수 있도록, 상기 복수개의 발광 다이오드들에서 방출된 광은 상기 리플렉터에서 반사되어 상기 광투과성 플레이트 및 상기 개구들을 통하여 방출되는 광의 경로를 갖는 직하형 백라이트 유닛.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 반사 코팅막은,
    입사된 광을 직진 반사하는 스펙큐러 리플렉터(Specular Reflector) 또는 입사된 광을 산란 반사하는 확산 리플렉터(Diffusion Reflector)인 직하형 백라이트 유닛.
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