KR101823674B1 - 로컬 디밍이 가능한 초박형 백라이트 유니트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로컬 디밍(Local Dimming)이 가능한 초박형 백라이트 유니트(BLU)에 관한 것으로, 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP) 간에 인위적인 에어 갭(Air Gap)을 형성하거나 도광판(LGP)보다 작은 굴절률을 갖는 물질을 구성하여, 전반사 조건이 발생 되도록 하고 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP)에 빛이 들어가지 못하도록 차단함으로써, 높은 콘트라스트(Contrast)의 화면을 구성할 수 있다. 또한, 도광판(LGP) 상면에 전체적으로 또는 경계면에 부분적으로 마이크로 패턴(micro pattern)을 형성하여 도광판(LGP) 상면을 통해 나오는 광 분포의 지향 각을 줄임으로써, 경계면 부분에서 발생하는 크로스토크(Crosstalk) 영역을 줄일 수 있다.
본 발명에 의한 초박형 백라이트 유니트(BLU)는 백라이트 유니트 면에 매트릭스 형태로 배열된 서브 도광판 사이에 에어 갭(Air Gap)이 형성된 도광판; 및 상기 도광판의 한쪽 또는 양쪽 방향에 설치된 복수 개의 LED;를 포함하고 있다.

Description

로컬 디밍이 가능한 초박형 백라이트 유니트{Ultra Thin Type Back Light Unit Able Local Dimming}
본 발명은 초박형 백라이트 유니트(Back Light Unit: BLU)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서브 도광판(Sub-LGP) 간에 인위적인 에어 갭(Air Gap)을 형성하여 전반사 조건이 발생 되도록 함으로써 로컬 디밍(Local Dimming)이 가능한 초박형 백라이트 유니트(BLU)에 관한 것이다.
오늘날, 백라이트 유니트(Back Light Unit: BLU)는 액정디스플레이나 LED 표시장치에 없어서는 안 될 중요한 부품 중 하나로 자리 잡고 있다. 이 중에서 패널의 휘도를 향상하고 밝기를 균일하게 제어하며 광선 방향을 유도하는 도광판은 백라이트 유니트(BLU)의 효율에 영향을 미치는 중요한 요소들 중 하나이다.
기존의 LED 백라이트 유니트는 다이렉트 라이트(Direct Light)형과 에지 라이트(Edge Light)형으로 나눌 수 있다.
상기 다이렉트 라이트(Direct Light)형은 도 1a에 나타낸 바와 같이, LED를 백라이트 유니트(BLU)의 바닥에 설치하고 그 위에 확산 플레이트(Diffusing Plate)를 비롯한 광학 시트(Sheet)를 올려서 만들어진다. 반면에, 상기 에지 라이트(Edge Light)형은 도 1b에 나타낸 바와 같이, 백라이트 유니트(BLU)에 도광판(Light Guiding Plate: LGP)을 설치하고 그 옆면에 LED를 설치하고 도광판 위에 각종 광학 시트(Sheet)를 올려서 만들어진다.
상기 다이렉트 라이트(Direct Light)형과 상기 에지 라이트(Edge Light)형은 아래의 표 1과 같은 특징을 가지고 있다.
Figure 112010083057176-pat00001
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 상기 다이렉트 라이팅(Direct Lighting) 방식은 로컬 디밍(Local Dimming) 구현, 저 비용(Low Cost), 신뢰성 및 품질 측면에서 유리하고, 상기 에지 라이팅(Edge Lighting) 방식은 초 슬림(Slim)화 구성에 유리하다. 반면에, 상기 다이렉트 라이팅(Direct Lighting) 방식은 초 슬림(Slim)화 구성시 비용이 상승하는 단점이 있고, 상기 에지 라이팅(Edge Lighting) 방식은 로컬 디밍(Local Dimming)을 구현할 수 없고 비용(Cost)면에서도 불리한 단점이 있다.
최근 LCD 모듈(Module)의 박형화 추세에 따라 에지 라이팅(Edge Lighting) 방식이 각광을 받기 시작했지만, LED를 적용할 때 가장 두드러진 장점 가운데 하나인 로컬 디밍(Local Dimming)을 구현할 수 없다는 점은 반드시 해결하여야 할 과제 중 하나이다.
앞에서 언급한 바와 같이, 상기 에지 라이팅(Edge Lighting) 방식은 박형화에는 유리하지만, 로컬 디밍(Local Dimming)을 할 수 있는 방법이 없기 때문에 에지 라이팅(Edge Lighting) 방법을 사용하여 박형화를 지향하면서 로컬 디밍(Local Dimming)을 적용할 수 있는 방법을 찾는 것이 개발의 가장 큰 이슈가 되고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 에지 라이팅(Edge Lighting) 방식으로 도광판을 사용하면서 부분적으로 로컬 디밍(Local Dimming)을 구현할 수 있는 초박형 백라이트 유니트(BLU)를 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP) 간에 인위적인 에어 갭(Air Gap)을 형성하여 전반사 조건이 발생 되도록 하고 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP)에 빛이 들어가지 못하도록 함으로써, 높은 콘트라스트(Contrast) 화면을 구성할 수 있는 초박형 백라이트 유니트(BLU)를 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP) 사이에 도광판(LGP)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 물질을 구성하여 전반사 조건이 발생 되도록 하고 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP)에 빛이 들어가지 못하도록 함으로써, 높은 콘트라스트(Contrast) 화면을 구성할 수 있는 초박형 백라이트 유니트(BLU)를 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 도광판(LGP)의 모서리 부분의 암부 발생 영역에 반사물질을 형성하여 전반사 조건을 만족하지 않는 입사각이 작은 광선들이 인접한 서브 도광판(Sub-LGP)에 진입하지 못하도록 한 초박형 백라이트 유니트(BLU)를 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP) 간에 인위적인 에어 갭(Air Gap)을 형성하여 전반사 조건이 발생 되도록 하고, 도광판(LGP) 위에 확산 기능을 하는 플레이트(Plate)와 시트(Sheet) 등을 사용하여 경계면 사이의 암부 발생 영역을 줄일 수 있는 초박형 백라이트 유니트(BLU)를 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 도광판(LGP) 상면에 전체적으로 또는 경계면에 부분적으로 마이크로 패턴(micro pattern)을 형성하여 도광판(LGP) 상면을 통해 나오는 광 분포의 지향 각을 줄임으로써, 경계면 부분에서 발생하는 크로스토크(Crosstalk) 영역을 줄일 수 있는 초박형 백라이트 유니트(BLU)를 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 초박형 백라이트 유니트(BLU)는, 백라이트 유니트 면에 매트릭스 형태로 배열된 서브 도광판 사이에 에어 갭(Air Gap)이 형성된 도광판과, 상기 도광판의 한쪽 또는 양쪽 방향에 설치된 복수 개의 LED로 구성하였다.
또한, 본 발명에서는 다른 실시 예로서, 상기 서브 도광판 사이에 상기 서브 도광판보다 작은 굴절률을 갖는 물질을 구성하여, 상기 도광판 내부에서 광이 전반사 되도록 하고 인접한 도광판으로 광이 진입하지 못하도록 차단시켰다.
상기 서브 도광판은 전면 전체에 마이크로 패턴(micro pattern)을 형성하거나 또는 인접하고 있는 서브 도광판 경계 방향의 전면에 마이크로 패턴(micro pattern)을 부분적으로 형성하였다. 이때, 상기 마이크로 패턴(micro pattern)은 프리즘(prism) 형태, 피라미드 형태, 정사면체, 반구 형태, 밑변과 높이가 다른 비구면 형태 중 어느 하나로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 프리즘(prism) 형태는 꼭대기 각(Apex Angle), 즉 꼭지각이 90도인 프리즘(prism)에서 좌우의 각도가 다른 비대칭 프리즘 형태, 한 방향으로 같은 프리즘 형태가 연속적으로 존재하고 한 변이 일차원적인 형태, 한 방향으로 피치(pitch)가 변하는 프리즘 형태가 연속적으로 존재하고 한 변이 일차원적인 형태를 갖는다.
상기 백라이트 유니트(BLU)는 상기 서브 도광판의 윗면에 확산 플레이트(plate)와 확산 시트(sheet)를 포함한 빛 확산 수단 중 적어도 한 개 이상을 구성할 수 있으며, 상기 서브 도광판의 아랫면에 반사 시트(sheet)를 구성하고 있다.
또한, 상기 서브 도광판은 모서리 부분에 빛을 반사하는 물질이 부착 또는 코팅할 수 있고, 후면에 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 상기 패턴은 밀도 또는 크기가 위치에 따라 다르게 형성한다. 그리고, 상기 서브 도광판은 직육면체, 전면의 양쪽 모서리 부분이 둥글게 형성된 직육면체, 전면의 양쪽 모서리 부분이 모따기로 형성된 직육면체 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
상기 LED는 상기 서브 도광판의 배치 형태에 따라 상기 도광판의 좌우 또는 좌우 중 어느 한쪽에 설치할 수도 있고, 상기 도광판의 상하 또는 상하 중 어느 한쪽에 설치할 수도 있다. 이때, 상기 서브 도광판의 한 개당 복수 개의 LED를 구성하였다.
본 발명에 따르면, 에지 라이팅(Edge Lighting) 방식으로 도광판을 사용하면서 부분적으로 로컬 디밍(Local Dimming)을 구현할 수 있다.
또한, 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP) 간에 인위적인 에어 갭(Air Gap)을 형성하여 전반사 조건이 발생 되도록 하고 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP)에 빛이 들어가지 못하도록 차단함으로써, 높은 콘트라스트(Contrast)의 화면을 구성할 수 있다.
또한, 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP) 사이에 도광판(LGP)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 물질을 구성하여 전반사 조건이 발생 되도록 하고 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP)에 빛이 들어가지 못하도록 차단함으로써, 높은 콘트라스트(Contrast)의 화면을 구성할 수 있다.
또한, 도광판(LGP)의 모서리 부분의 암부 발생 영역에 반사물질을 형성하여 전반사 조건을 만족하지 않는 입사각이 작은 광선들이 인접한 서브 도광판(Sub-LGP)에 진입하지 못하도록 차단할 수 있다.
또한, 도광판(LGP) 상면에 전체적으로 또는 경계면에 부분적으로 마이크로 패턴(micro pattern)을 형성하여 도광판(LGP) 상면을 통해 나오는 광 분포의 지향 각을 줄임으로써, 도광판(LGP) 전면을 통해 방출되는 광이 확산 플레이트(Plate)와 시트(Sheet) 등을 통과할 때 경계면 부분에서 발생하는 크로스토크(Crosstalk) 영역을 줄일 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술의 실시 형태에 따른 LED 백라이트 유니트의 다이렉트 라이트(Direct Light)형과 에지 라이트(Edge Light)형을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 초박형 백라이트 유니트(BLU)의 구조를 나타낸 것으로,
도 2a는 사이에 에어 갭(Air Gap)이 있는 도광판을 나타낸 도면이고,
도 2b는 백라이트 유니트(BLU)의 전체 구조도이고,
도 2c는 서브 도광판(Sub-LGP)의 구조도이다.
도 3a 내지 도 3c는 종래와 본 발명의 백라이트 유니트(BLU)의 구조를 비교하여 나타낸 것으로,
도 3a는 종래의 백라이트 유니트(BLU)의 구조도이고,
도 3b는 종래의 백라이트 유니트(BLU)의 문제점을 설명하기 위한 설명도이고,
도 3c는 본 발명에 의한 백라이트 유니트(BLU)의 원리를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 의한 초박형 백라이트 유니트(BLU)의 도광판 구조를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 종래 및 본 발명의 로컬 디밍(Local Dimming) 효과를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 의한 백라이트 유니트(BLU)의 구조를 나타낸 것으로,
도 6은 한 서브 도광판(Sub-LGP)에 다수의 LED를 구성한 예이고,
도 7은 LED를 도광판의 상하 측에 배치한 예이고,
도 8은 서브 도광판(Sub-LGP) 사이에 에어(Air) 대신 굴절률이 도광판(LGP)보다 작은 물질을 구성한 예이고,
도 9는 서브 도광판(Sub-LGP)의 형상이 직육면체가 아닌 다른 형상으로 구성된 예를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
백라이트 유니트(BLU)의 실시 예
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 초박형 백라이트 유니트(BLU)의 구조를 나타낸 것으로, 도 2a는 사이에 에어 갭(Air Gap)이 있는 도광판을 나타낸 도면이고, 도 2b는 백라이트 유니트(BLU)의 전체 구조도이고, 도 2c는 서브 도광판(Sub-LGP)의 구조도이다.
본 발명에 의한 초박형 백라이트 유니트(BLU)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 백라이트 유니트 면에 매트릭스 형태로 배열된 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 사이에 에어 갭(Air Gap)이 형성된 도광판(LGP)과, 상기 도광판(LGP)의 한쪽 또는 양쪽 방향에 설치된 복수 개의 LED(110)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 도광판(LGP)은 복수 개의 서브 도광판(Sub-LGP)(100)이 매트릭스 형태로 배열되어 구성되어 있다. 이때, 각각의 서브 도광판(Sub-LGP)(100)에는 한 개 또는 복수 개의 LED(110)가 구성되어 있으며, 이러한 LED(110) 및 서브 도광판(Sub-LGP)(100)의 구성이 모여서 광원 및 도광판(LGP)을 구성하고 있다.
상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100)의 아랫면에는 도 2b에 도시된 바와 같이, 반사 시트(sheet)(120)가 구성되어 있고, 윗면에는 확산 시트(Diffusing sheet)(130)가 조립되어 백라이트 유니트(BLU)를 형성한다. 이 구조에서, 추가의 성능 향상 또는 변화를 위하여 별도의 광학 시트(sheet)를 추가하거나 생략할 수도 있다.
상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100)의 후면에는 도 2c에 도시된 바와 같이, 패턴(pattern)이 형성되어 있다. 이때, 상기 패턴(pattern)은 전면부로 방출되는 광이 균일도(Uniformity)를 만족할 수 있도록 그 밀도 또는 크기가 위치에 따라 다르게 분포하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 상기 LED(110)의 광이 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100)의 내부에서 전반사 하면서 이동하고, 이동하는 광 가운데 후면의 패턴에 입사하는 광은 상기 패턴의 형상에 따라 전반사 조건을 만족하지 못하여 도광판 전면부로 방출하게 된다.
본 발명에서는 서로 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 사이에 인위적인 에어 갭(Air Gap)을 형성하여 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 내부로 입사된 상기 LED(110)의 빛이 전반사 되도록 구성하였다.
상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 사이의 에어 갭(Air Gap) 간격은 상기 확산 시트(Diffusing sheet)(130)에 의하여 균일도(Uniformity) 저하가 눈에 보이지 않을 정도로 작게 형성되어 있다.
도 3a 내지 도 3c는 종래와 본 발명의 백라이트 유니트(BLU)의 구조를 비교하여 나타낸 것으로, 도 3a는 종래의 백라이트 유니트(BLU)의 구조도이고, 도 3b는 종래의 백라이트 유니트(BLU)의 문제점을 설명하기 위한 설명도이고, 도 3c는 본 발명에 의한 백라이트 유니트(BLU)의 원리를 설명하기 위한 설명도이다. 여기서, 도면부호 10은 도광판(LGP), 11은 LED, 12는 반사 시트(Sheet), 13은 확산 플레이트(Diffusing Plate), 100은 에어 갭(Air Gap)이 있는 도광판(LGP)을 나타내고 있고, 도 3c에서 a는 에어 갭(Air Gap), b는 암부 발생 영역을 나타내고 있다.
종래의 백라이트 유니트(BLU)는 도 3a 및 도 3b와 같이, 서브 도광판(Sub-LGP)(10) 간의 경계면이 접촉되어 있으면 빛의 굴절률의 변화를 인지하지 못해 빛이 경계면을 통해 인접하고 있는 또는 접촉하고 있는 도광판(LGP)으로 계속 진행하게 된다. 그 결과, 서브 도광판(Sub-LGP)의 영역보다 큰 영역으로 빛이 출광하게 되어 발광 면적이 넓어지게 되는 크로스 토크(Cross Talk)가 발생하게 된다.
이를 방지하기 위해 본 발명에서는 도 3c와 같이, 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 간에 인위적인 에어 갭(Air Gap)을 형성하여 전반사 조건이 발생 되도록 함으로써, 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP)(100)에 빛이 들어가지 못하도록 하였다.
한편, 본 발명은 다른 실시 예로서, 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 사이에 구성된 에어 갭(Air Gap) 대신에 도광판(LGP)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 다른 물질을 구성하여 전반사 조건이 일어나도록 구성할 수 있다.
또한, 전반사 조건을 만족하지 않은 입사각이 작은 광선들이 인접한 서브 도광판(Sub-LGP)(100)에 진입하는 것을 방지하기 위해, 어두운 영역이 발생하는 도광판(100)의 모서리 부분에 반사 성질의 물질을 부착하거나 형성하여 전반사 되도록 구현할 수도 있다. 이때, 반사 성질의 물질 대신에 반사 물질을 코팅하여 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100)의 전면 모서리 부분에서 입사된 광이 전반사 되도록 구성할 수도 있다.
상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 간의 경계면에 전반사 조건을 일으키기 위해 에어 갭(Air Gap) 또는 도광판(LGP)보다 작은 굴절률을 갖는 물질을 사용할 경우 경계면 사이에 주위보다 어두운 영역이 발생할 수 있다. 이를 위해, 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 위에 확산 기능을 하는 확산 플레이트와 시트(Sheet) 등을 사용하여 어두운 영역을 줄일 수 있다.
백라이트 유니트(BLU)의 다른 실시 예
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 의한 초박형 백라이트 유니트(BLU)의 도광판 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 초박형 백라이트 유니트(BLU)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 상면에 전체적으로 마이크로 패턴(micro pattern)(101)을 형성하고 있다. 여기서, 도면부호 102는 도광판 블록의 경계면을 나타낸다.
상기 초박형 백라이트 유니트(BLU)는 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 상면에 마이크로 패턴(micro pattern)(101)이 전체적으로 형성되어 있으므로, 도광판(LGP) 상면을 통해 나오는 광 분포의 지향 각을 줄일 수 있다. 따라서, 확산 기능을 하는 플레이트(plate) 또는 시트(sheet)류(130) 등을 통과할 때 크로스토크(Crosstalk) 영역을 줄일 수 있다(도 4b 참조).
또한, 본 발명은 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 상면에 전체적으로 마이크로 패턴(micro pattern)을 형성할 때 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP) 경계 방향의 도광판(LGP) 상면에 부분적인 마이크로 패턴(micro pattern)(101)을 형성하여도 크로스토크(Crosstalk) 영역을 줄일 수 있다.
상기 마이크로 패턴(micro pattern)(101)은 프리즘(prism) 형태, 피라미드 형태, 정사면체, 반구 형태, 밑변과 높이가 다른 비구면 형태 등으로 형성할 수 있다. 상기 프리즘(prism) 형태는 꼭대기 각(Apex Angle), 즉 꼭지각이 90도인 프리즘(prism)에서 좌우의 각도가 다른 비대칭 프리즘 형태가 될 수 있으며, 한 방향으로는 같은 프리즘 형태가 연속적으로 존재하고 다른 한 변으로는 일차원적인 형태를 가질 수 있으며, 같은 프리즘 형태가 연속적으로 존재하는 대신 피치(pitch)가 변하는 피치(pitch) 가변형이 될 수도 있다. 그 외의 패턴들은 규칙적인 2차원 배열이 될 수 있으며, 또한 랜덤(Random)한 배열이 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 백라이트 유니트(BLU)의 특징은 다수의 서브 도광판(Sub-LGP)이 구성되어 도광판(LGP)을 구성하는 데 있다. 이때, 각각의 서브 도광판(Sub-LGP)(100)에는 한 개 또는 다수의 LED(110)가 조립되고, 이러한 LED 및 서브 도광판(Sub-LGP)(100)의 구성이 모여서 광원과 도광판이 구성된다. 또한, 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100)의 아랫면에는 반사 시트(sheet)(120)가, 윗면에는 확산 시트(Diffusing sheet)(130)가 조립되어 백라이트 유니트(BLU)를 형성한다. 이 구조에서 추가의 성능향상 또는 변화를 위하여 별도의 광학 시트(sheet)를 추가하거나 생략할 수도 있다. 서브 도광판(Sub-LGP) 사이의 간격은 확산 시트에 의하여 균일도(Uniformity) 저하가 눈에 보이지 않을 정도로 작다.
본 발명에 의한 백라이트 유니트(BLU)의 동작은 다음과 같다.
먼저, 상기 LED(110)로부터 빛이 방출된다. 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100)에 입사된 광은 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100) 내부에서 전반사 하면서 이동을 하고, 이동하는 광 가운데 후면의 패턴(Pattern)에 입사하는 광은 패턴 형상에 따라 전반사 조건을 만족하지 못하여 도광판 전면부로 방출된다. 이때, 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100)의 후면에 있는 패턴은 전면부로 방출되는 광이 균일도(Uniformity)를 만족할 수 있도록 그 밀도 또는 크기가 위치에 따라 다르게 분포하도록 구성된다. 상기 도광판 전면부로 반사된 광은 상기 확산 시트를 거쳐서 백라이트 유니트(BLU)의 전면으로 방출된다.
상기에서 설명한 내용은 서브 도광판(Sub-LGP)에 빛이 입사하는 것을 제외하고는 일반 에지 라이트(Edge Light) 방식의 백라이트 유니트와 동일하다. 그러면, 본 발명의 특징인 서브 도광판(Sub-LGP)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 목적은 에지 라이팅(Edge Lighting) 방식으로 도광판을 사용하면서도 어느 정도의 로컬 디밍(Local Dimming) 효과를 얻을 수 있도록 하는 데 있다. 따라서, 본 발명과 같이 구성을 하여 완전히 어두운 영역(Black)만 있는 부분에서는 그 부분 광원이 되는 LED를 꺼버림으로써 당초 기대했던 목적을 달성할 수 있다. 물론, 기존의 방식에서도 LED를 꺼버리면 기대 효과를 달성할 수 있지만, 본 발명을 사용하게 되면 다른 영역에서 방출된 광이 어두운 영역으로 넘어와서 콘트라스트(Contrast)를 저하시키는 효과를 차단함으로써 훨씬 높은 콘트라스트(Contrast)의 화면을 구성할 수 있다(도 5a 및 도 5b 참조).
본 발명에 의한 백라이트 유니트(BLU) 구조는 앞에서 설명한 방법 이외에도 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 도 6 내지 도 9는 본 발명과 동일한 개념으로 적용한 여러 가지 응용 예를 나타낸 것이다.
백라이트 유니트(BLU)의 또 다른 실시 예
도 6 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 의한 백라이트 유니트(BLU)의 구조를 나타낸 것으로, 도 6은 한 서브 도광판(Sub-LGP)에 다수의 LED를 구성한 예이고, 도 7은 LED를 도광판의 상하 측에 배치한 예이고, 도 8은 서브 도광판(Sub-LGP) 사이에 에어 갭(Air Gap) 대신 굴절률이 도광판(LGP)보다 작은 물질을 구성한 예이고, 도 9는 서브 도광판(Sub-LGP)의 형상이 직육면체가 아닌 다른 형상으로 구성된 예를 나타낸 도면이다.
본 발명에 의한 백라이트 유니트(BLU)는 도 6에 도시된 바와 같이, 한 개의 서브 도광판(Sub-LGP)(100)에 다수의 LED(110)를 구성할 수 있다.
또한, 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100)의 배열 구조에 따라 도 7과 같이 상기 도광판의 상하 방향에 다수의 LED(110)를 구성할 수 있다. 즉, 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100)이 수직으로 배열된 경우 상기 도광판의 상하 방향에 다수의 LED(110)를 구성하고(도 7), 상기 서브 도광판(Sub-LGP)(100)이 도 2a와 같이 수평으로 배열된 경우 상기 도광판의 좌우 방향에 다수의 LED(110)를 구성할 수 있다. 이때, 상기 LED(110)는 도광판의 좌우 또는 상하 양쪽에 구성하는 것이 바람직하나 어느 한쪽에만 설치하여 구성될 수도 있다.
본 발명에 의한 백라이트 유니트(BLU)는 도 8에 도시된 바와 같이, 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP) 사이에 형성된 에어 갭(Air Gap) 대신 상기 서브 도광판(Sub-LGP)보다 굴절률이 작은 물질(140)을 구성하여 전반사 조건이 발생 되도록 함으로써, 인접하고 있는 서브 도광판(Sub-LGP)(100)에 빛이 들어가지 못하도록 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 서브 도광판(Sub-LGP)(100)은 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 직육면체 형상으로 형성되는 것이 바람직하나 도 9와 같이, 전면의 양쪽 모서리 부분이 둥글게 형성된 직육면체 또는 전면의 양쪽 모서리 부분이 모따기로 형성된 직육면체 등으로 형성할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 초박형 백라이트 유니트(BLU)는 서브 도광판(Sub-LGP) 간에 인위적인 에어 갭(Air Gap)을 형성하여 전반사 조건이 발생 되도록 함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
상술한 실시 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다.
따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시 예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의한 로컬 디밍(Local Dimming)이 가능한 초박형 백라이트 유니트(BLU)는 LED 표시장치의 백라이트 유니트 뿐만 아니라 LCD 표시장치의 백라이트 유니트에도 동일하게 적용할 수 있다.
100 : 서브 도광판(Sub-LGP)
101 : 마이크론 패턴(Micron Pattern)
102 : 도광판(LPG) 경계면 또는 측면
110 : LED
120 : 반사 시트(Sheet)
130 : 확산 플레이트(Diffusing Plate)
140 : 도광판(LGP)보다 굴절률이 작은 물질
200 : 서브 도광판(Sub-LGP)

Claims (18)

  1. 매트릭스 형태로 배열된 복수 개의 서브 도광판을 포함하는 도광판; 및
    상기 도광판 측면 상의 한쪽 또는 양쪽 방향에서 상기 도광판과 이격하여 배치되는 복수 개의 LED를 포함하고,
    상기 서브 도광판 사이에는 에어갭(Air Gap)이 형성되고,
    상기 LED의 수는 상기 서브 도광판의 수와 동일하고,
    각각의 상기 LED의 위치는 각각의 상기 서브 도광판의 위치와 대응되고,
    상기 서브 도광판은 서로 접촉하지 않도록 모든 부분이 이격하여 배치되고,
    상기 서브 도광판은, 인접한 다른 서브 도광판과 마주보는 상기 서브 도광판의 모서리 부분에 반사 물질이 코팅되고,
    상기 서브 도광판의 상면에는 마이크로 패턴이 형성되는 백라이트 유니트(BLU).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 패턴(micro pattern)은:
    프리즘(prism) 형태, 피라미드 형태, 정사면체, 반구 형태, 밑변과 높이가 다른 비구면 형태 중 어느 하나로 형성되어 있는 백라이트 유니트(BLU).
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 프리즘(prism) 형태는:
    꼭대기 각(Apex Angle), 즉 꼭지각이 90도인 프리즘(prism)에서 좌우의 각도가 다른 비대칭 프리즘 형태를 가지는 백라이트 유니트(BLU).
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 백라이트 유니트(BLU)는:
    상기 서브 도광판의 윗면에 확산 플레이트(plate)와 확산 시트(sheet)를 포함한 빛 확산 수단 중 적어도 한 개 이상이 구성된 백라이트 유니트(BLU).
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 백라이트 유니트(BLU)는:
    상기 서브 도광판의 아랫면에 반사 시트(sheet)가 구성된 백라이트 유니트(BLU).
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 백라이트 유니트(BLU)는:
    상기 서브 도광판의 윗면에 확산 플레이트(plate)와 확산 시트(sheet)를 포함한 빛 확산 수단 중 적어도 한 개 이상이 구성되고,
    상기 서브 도광판의 아랫면에 반사 시트(sheet)가 구성된 백라이트 유니트(BLU).
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판은:
    아랫면에 패턴이 형성되어 있는 백라이트 유니트(BLU).
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 패턴은:
    밀도 또는 크기가 위치에 따라 다르게 형성되어 있는 백라이트 유니트(BLU).
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 서브 도광판은:
    직육면체, 전면의 양쪽 모서리 부분이 둥글게 형성된 직육면체, 전면의 양쪽 모서리 부분이 모따기로 형성된 직육면체 중 어느 하나로 구성되어 있는 백라이트 유니트(BLU).
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JP2009163902A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Hitachi Ltd 液晶表示装置

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