KR101983312B1 - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 백라이트 유닛을 공개한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 점광원인 고휘도의 LED 램프를 광원으로 이용하는 백라이트 유닛에 의해 발생하는 핫-스팟(hot-spot)불량 등을 개선한 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛은 액정패널의 적어도 하나의 측면에 대응하여 배치되는 적어도 하나의 광원과, 입광면이 광원과 마주보도록 배치되는 도광판과, 광원 및 도광판 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 입사되는 빛을 변환하여 도광판에 전달하는 광 보상부재를 포함한다.
이에 따라, 본 발명은 광원 및 광학부재 사이에 별도의 광 보상부재를 구비하여 점광원 형태의 LED 램프를 선광원 또는 면광원 형태로 변환하여 빛을 광학부재에 전달함으로서, 핫-스팟과 같은 화질저하 문제를 최소화한 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 액정표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 점광원인 고휘도의 LED 램프를 광원으로 이용하는 백라이트 유닛에 의해 발생하는 핫-스팟(hot-spot)불량 등을 개선한 광학부재 및 이를 포함하는 액정표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것이다.
액정표시장치는 수동형 투과표시소자를 이용한 것으로, 액정패널에 개재된 액정분자의 굴절률 이방성에 의해 액정층을 투과하는 광의 양을 조절함으로써 원하는 영상의 계조를 화면상에 표시하게 된다. 따라서, 액정표시장치에는 영상의 표시를 위해 액정패널에 빛을 제공하는 백라이트 유닛(back light)이 구비되며, 통상적으로 백라이트 유닛은 광원의 구조에 따라 크게 두 종류로 구분된다.
하나는 직하형(direct type)으로 광원인 램프가 액정패널의 배면에 위치하여 하부에서 패널방향으로 직접 빛을 조사하는 방식이고, 다른 하나는 측광형(edge type)으로 램프가 액정패널의 측면에 위치하여 확산시트 등을 통해 빛의 방향을 패널방향으로 전환하여 제공하는 방식이다.
전술한 직하형은 램프로부터 출사된 빛이 직접 액정패널에 공급되므로 대면적의 패널에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 고휘도가 가능하다는 장점 때문에 대화면 TV용 액정패널을 제작하는데 주로 적용되고 있다.
반면, 측광형은 액정패널의 측면에 설치되어 확산시트인 반사판과 도광판을 통해 액정패널로 빛을 공급하게 되며, 따라서 직하형 방식에 비해 대면적의 액정패널에 적용하기 어려울 뿐만 아니라 도광판을 통해 광이 공급되므로 고휘도를 얻기 어렵게 된다. 그러나, 백라이트 유닛이 측면에 위치함으로 액정표시장치모듈의 두께를 얇게 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 백라이트 유닛의 광원으로는 종래 CCFL 및 EEFL 등과 같은 형광램프가 널리 이용되었으나, 현재는 반도체 발광소자인 발광 다이오드 소자(Light emitting diode, LED)를 이용한 LED 램프로 대체되고 있다.
전술한 발광 다이오드 소자는 전자가 다수 캐리어인 n형 반도체와 정공이 다수 캐리어인 p형 반도체를 접합하고 이에 전기적인 신호를 가함으로서 다양한 파장의 빛 에너지를 방출하는 소자로서, 이를 이용한 LED 램프는 반 영구적 수명과, 교체 및 유지가 거의 불필요하고, 광 변환효율이 높아 소비전력이 타 광원에 비해 매우 적은 편이며, 소형화, 박형화, 경량화가 가능하다는 장점이 있어 백라이트 유닛의 광원으로 적합하다.
그러나, LED 램프를 이용한 액정표시장치는 구동시 의도하지 않은 화질저하 문제가 발생할 수 있는 데, 특히 점광원의 형태인 LED 램프를 사용하는 경우 화면상의 특정위치에서 휘도차가 발생하는 핫-스팟(Hot-Spot)이 발생하게 된다
도 1은 측광형 액정표시장치에서 발생하는 핫-스팟의 일 예에 대한 도면으로서, 도시된 바와 같이 측광형 액정표시장치(10)는 다수의 LED 램프(21)가 실장된 램프기판(22)이 액정표시장치의 일측단에 구비되고, 이에 마주보도록 도광판(41)이 커버버텀(60)의 내측으로 배치된다.
이러한 구조의 백라이트 유닛의 구동시, 액정표시장치 화면상의 일 측단에 전체영역에서 타 영역보다 일부영역이 밝게 보이는 핫-스팟(hot-spot) 현상이 발생한다. 이러한 핫-스팟(hot-spot)은 LED 램프(21)의 발광면에서의 빛(ℓ)의 출사각도가 한정됨에 따라 각 LED 램프(21)간 사이에 암영부분(HS)이 발생하여 타 영역보다 어둡게 보이게 되고, 나머지 영역은 밝게 보이는 현상이다.
이러한 핫-스팟(hot-spot)을 개선하기 위해, LED 램프(21)와 도광판(41)사이의 간격을 넓게 배치하는 경우 전체 휘도가 낮아지게 되며, 암영부분(HS)을 최소화하기 위해 각 LED 램프(21)간의 간격을 좁게 배치하는 경우 LED 램프 발열에 따른 구동특성, 수명 저하문제가 발생할 수 있다. 또한, 램프 갯수의 증가에 따른 비용상승의 문제점이 발생한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 점광원인 LED 램프를 이용하는 백라이트 유닛에서 발생하는 핫-스팟 불량을 해결하여 액정표시장치의 화질을 개선하는 데 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 액정패널의 적어도 하나의 측면에 대응하여 배치되는 적어도 하나의 광원; 입광면이 상기 광원과 마주보도록 배치되는 도광판; 및 상기 광원 및 도광판 사이에 배치되어, 상기 광원으로부터 입사되는 빛을 선광원 형태의 빛으로 변환하여 상기 도광판에 전달하는 광 보상부재를 포함한다.
상기 광 보상부재는, 장축이 상기 도광판의 적어도 하나의 측면과 나란히 배치되는 일자 막대형인 것을 특징으로 한다.
광원은, 상기 광 보상부재의 적어도 하나의 측면과 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 광 보상부재는, 표면에 다수의 도트패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 도트패턴은, 상기 광원에서 인접한 부분에서 멀어질수록 그 밀도가 높아지는 것을 특징으로 한다.
상기 광 보상부재는, 상기 도광판과 동일 재질, PMMA, 유리(glass), 폴리카보네이트(PC), MS(methyl methacrylate styrene) 또는 내열성이 높은 재질 인 것을 특징으로 한다.
상기 광 보상부재는, 장축이 상기 도광판의 적어도 하나의 측면과 나란히 배치되는 원통형인 것을 특징으로 한다.
상기 광 보상부재는, 광섬유 케이블(optical fiber cable)인 것을 특징으로 한다.
상기 광원 및 광 보상부재는 서로 밀착되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 광원 및 광 보상부재 사이에는 충전재가 개재되는 것을 특징으로 한다.
상기 충전재는, 상기 광원 및 도광판의 굴절율 사이의 굴절특성을 갖는 물질인 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치는, 액정패널; 상기 액정패널의 적어도 하나의 측면에 대응하여 배치되는 적어도 하나의 광원과, 입광면이 상기 광원과 마주보도록 배치되는 도광판과, 상기 광원 및 도광판 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 입사되는 빛을 선광원 형태의 빛으로 변환하여 상기 도광판에 전달하는 광 보상부재를 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 액정패널 및 백라이트 유닛을 결합하는 기구 구조물을 포함한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 액정패널의 후면에 배치되는 다수의 광원; 상기 액정패널과 상기 광원 사이에 배치되는 확산판; 및 상기 확산판의 후면상에 형성되되, 상기 광원의 발광면과 대응되는 위치에 배치되어 광원으로부터 입사되는 빛을 선광원 형태의 빛으로 변환하여 상기 확산판에 전달하는 다수의 광 보상부재를 포함한다.
상기 광 보상부재는, 장축이 제1 방향 또는 제2 방향으로 나란히 배치되는 복수의 일자 막대형인 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치는, 상기 액정패널의 후면에 배치되는 다수의 광원과, 상기 액정패널과 상기 광원 사이에 배치되는 확산판과, 상기 확산판의 후면상에 형성되되 상기 광원의 발광면과 대응되는 위치에 배치되어 광원으로부터 입사되는 빛을 선광원 형태의 빛으로 변환하여 상기 확산판에 전달하는 다수의 광 보상부재를 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 액정패널 및 백라이트 유닛을 결합 및 고정하는 기구 구조물을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광원 및 광학부재 사이에 별도의 광 보상부재를 구비하여 점광원 형태의 LED 램프를 선광원 형태로 변환하여 빛을 광학부재에 전달함으로서, 핫-스팟 현상을 최소화하여 화상의 화질을 개선한 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 측광형 액정표시장치에서 발생하는 핫-스팟(Hot-Spot)의 일 예에 대한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치의 구조를 분해사시도로 나타낸 도면이다.
도 2b는 도 2a의 백라이트 유닛의 광 보상구조에 대한 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 2c는 종래 및 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 빛 분포를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 백라이트 유닛의 LED 램프 및 광 보상부재의 배치형태를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명의 다양한 형태의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 백라이트 유닛의 확산판 및 광 보상부재에 대한 사시도면 및 평면도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치를 설명하면 다음과 같다.
본 명세서의 실시예에 대하여 참조된 도면은 구성요소의 형상 및 위치가 도시된 형태로 한정하도록 의도된 것이 아니며, 특히 도면에서는 본 발명의 기술적 특징인 구조 및 형상의 이해를 돕기 위해, 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 표현하였다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치의 구조를 분해사시도로 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a의 백라이트 유닛의 광 보상구조에 대한 일부 구조를 나타낸 도면이다. 또한 2c는 종래 및 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 빛 분포를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치(100)는 액정패널(110), 백라이트 유닛(120)을 포함하고, 이들은 기구 구조물(150)에 의해 결합된다.
액정패널(110)은 제1 기판 및 제2 기판이 소정거리 이격되어 합착되고 그 사이에 액정층이 개재된다. 액정패널(100)의 측단에는 드라이버 기판(115)이 전기적으로 연결되어 있으며, 이로부터 신호가 인가됨에 따라 화상을 구현하게 된다.
전술한 제1 기판에는 박막트랜지스터와, 이와 전기적으로 연결되는 각종 배선과 화소전극이 형성된다. 제2 기판에는 RGB색상을 표시하기 위한 컬러필터와 블랙매트릭스(BM)가 형성된다. 드라이버기판(115)은 전술한 박막트랜지스터를 구동하기 위한 주사신호를 공급하는 게이트 구동부와, 화소전극에 데이터신호를 공급하는 데이터구동부가 실장될 수 있다.
또한, 전술한 제1 및 제2 기판의 외측으로는 각각 제1 편광판 및 제2 편광판이 부착되어 액정패널(110)로 입사되고 출력되는 광을 편광시킴으로서 화상을 구현한다.
이러한 액정패널(110)은 기구 구조물(150) 중, 가이드 패널(151)의 내측으로 안착되며, 상부로 탑 케이스(153)가 결합되어 지지 및 고정된다.
백라이트 유닛(120)은 적어도 하나의 LED 램프(121a, 121b)와, LED 램프(121a, 121b)가 본딩되는 램프 기판(122a, 122b)과, 양끝단면이 LED 램프(121a, 121b)의 발광면과 마주보도록 배치된 광 보상부재(130)와, 광 보상부재(130) 및 LED 램프(121a, 121b)가 삽입되는 램프하우징(125)과, 도광판(141)을 포함하는 복수의 시트로 이루어지는 광학시트(140)을 포함한다.LED 램프(121a, 121b)로는 백색광을 발광하는 LED 소자가 구비된 LED 램프가 이용될 수 있으며, HID(High intensity discharge)램프 또는 레이저 다이오드(laser diode)를 이용한 램프와 같은 고휘도의 램프가 이용되는 것이 바람직하다.
도면에서는 하나의 백색광을 발광하는 LED 램프(121a, 121b)의 예를 나타내었으나, R(Red), G(Green), B(Blue) 각각의 단색광을 발광하는 R, G, B LED 램프가 하나의 그룹을 이루며 각 광 보상부재(130)의 끝단면에 배치되는 구조도 적용될 수 있다.
단색광을 발광하는 LED 램프(121a, 121b)가 이용되는 경우, R, G, B의 단색광 LED 램프가 각 램프 기판(122a, 122b)상에 적어도 하나씩 배치되며, 이로부터 발광되는 단색광이 백색광으로 혼합되도록 하여 광 보상부재(130)에 제공하게 된다.
각 램프 기판(122a, 122b)은 후술하는 기구구조물(150)의 모서리부분에 실장된 LED 램프(121a, 121b)들이 서로 마주보는 방향으로 배치된다.
램프 하우징(125)는 개구부가 도광판(141) 방향을 향하도록 배치되는데, LED 램프(121a, 121b)와 후술하는 광 보상부재(130)가 내측으로 실장되어 도광판(141)의 입광면과 인접하도록 배치된다. 이러한 램프 하우징(125)은 LED 램프(121a, 121b)에서 방출되는 빛이 도광판(141)에 효율적으로 입사되도록 하고, 램프(121a, 121b)에서 발생하는 열이 용이하게 방출될 수 있도록 금속재질로 구성될 수 있다.
광 보상부재(130)는 양 측면이 두 LED 램프(121a, 121b)의 발광면과 마주보며, 수직방향으로 적어도 하나의 측면이 도광판(141)의 입광면과 마주보도록 배치된다. 이러한 광 보상부재(130)는 PMMA, 유리(glass), 폴리카보네이트(PC), MS(methyl methacrylate styrene) 또는 도광판(141)과 동일 재질 또는 내열성이 높은 재질로 이루어질 수 있으며, 장축이 도광판(141)의 입광면과 평행하게 배치되는 막대형상의 광학부재이다. 양 측면에는 LED 램프(121a, 121b)로부터 입사되는 점광원 형태의 빛을 선광원 형태로 변환하고, 도광판(141)에 전달하게 된다. 도 2a에서는 LED 램프(121a, 121b)가 광 보상부재(130)의 양측면에 각각 배치되는 일 예를 나타내고 있으나, 휘도에 따라 하나의 램프(121a)만이 광 보상부재(130)의 일측면에 구비되거나, 또는 둘 이상의 광 보상부재(130)가 더 구비되는 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 도시되어 있지 않지만 광 효율을 높이기 위해, LED 램프(121a, 121b)와 광 보상부재(130)사이에 충전재(미도시)가 더 개재될 수 있다. 각 LED 램프(121a, 121b)의 발광면과 광 보상부재(130)사이의 간격은 0.2mm ~ 0.3mm 정도이며, 그 사이에 LED 램프(121a, 121b)의 굴절율 및 광 보상부재(130)의 굴절율 사이의 굴절특성을 갖는 충전재를 개재하면 굴절에 의해 외부로 방출되는 빛의 양을 최소화 할 수 있으며, 이러한 충전재는 LED 램프(121a, 121b)의 발광면을 이루는 봉지제의 굴절율과 광 보상부재(130)를 이루는 PMMA ,유리 또는 전술한 다른 재질의 굴절율 사이값을 갖는 물질이 이용될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 광 보상부재(130)는 액정표시장치의 커버버텀(156)의 일측에 도광판(141)의 입사면과 인접하여 장축이 평행하도록 배치되며, 일 끝단면이 LED 램프(121a) 및 램프기판(122a)과 마주보도록 배치된다. 이러한 구조에 따라, LED 램프(121a)로부터 출사된 빛은 광 보상부재(130)의 장축을 따라 진행하여 선광원 형태가 되고, 선광원 형태의 빛(ℓ)은 도광판(141)의 입사면 전면에 걸쳐 균일하게 입사되게 된다.
도 2c는 종래 및 본 발명의 실시예에 따른 LED 램프를 이용하는 백라이트 유닛에서 빛의 형태를 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이, 종래 측광형 액정표시장치에서는 X축 방향으로 소정거리 점광원 형태의 LED 램프(21)에 의해, 각 LED 램프(21)의 발광면을 중심으로 하여 Y축 방향으로 퍼져나가는 형태가 되어 LED 램프(21)간 사이 암영지역에서 핫 스팟(HS) 현상이 나타나게 됨을 알 수 있다.
반면, 본원발명의 액정표시장치에서는 LED 램프(121)의 발광면과 마주보도록 배치되며 장축이 X축 방향인 일자 막대형의 광 보상부재(130)에 의해 Y축 방향으로 퍼져나가는 빛이 암영지역이 발생하지 않고 전 영역(P)에서 균일한 형태로 퍼져나가게 됨을 알 수 있다.
이러한 광 보상부재(130)의 구조 및 배치에 대한 보다 상세한 설명은 후술하도록 한다.
한편, 도광판(141)은 LED 램프(121a, 121b)로부터 출사되어 광 보상부재(130)에 의해 변환된 빛을 가능한 손실없이 액정패널(100)의 방향으로 도광(guide)하는 역할을 한다. 상세하게는, 각 LED 램프(121a, 121b)에서 방출된 빛은 도광판(141)의 측면으로 입사하여 내측에 첨가된 확산제 등에 의해 굴절 및 반사를 반복하다 타 측면까지 진행하다가 도광판(141) 상부의 확산시트의 후면으로 출사하게 된다.
확산시트(142)는 하부의 도광판(141)으로부터 입사된 빛이 특정 영역에 집중되지 않도록 확산시키는 역할을 한다.
프리즘 시트(143)는 x축 방향으로 프리즘 패턴이 형성되는 제1 프리즘시트 및 x축과 직교하는 방향으로 프리즘 패턴이 형성되는 제2 프리즘시트로 구성되며 x,y 축 방향으로 확산시트(142)를 통과한 빛의 직진성을 향상시키는 역할을 한다.
반사판(145)은 전술한 도광판(141)의 하부에 구비되어 도광판 내부를 통과하는 빛 중, 도광판(141)의 하부 방향으로 빠져나가는 빛을 다시 도광판(141)의 상부방향으로 향하도록 반사시키는 역할을 한다.
전술한 액정패널(110) 및 백라이트 유닛(140)은 후술하는 기구 구조물(150)에 의해 모듈화되며, 기구 구조물(150)은 적어도 가이드 패널(151), 탑 케이스(153) 및 커버버텀(156)을 포함한다.
가이드 패널(151)은 내측방향으로 단차가 있는 직사각형 틀 형태의 몰드물로서, 단차의 상부로는 액정패널(110)이 안착되고, 단차의 하부 내측으로는 백라이트 유닛(140)이 배치된다.
탑 케이스(153)는 액정패널(110)이 안착된 가이드 패널(151)의 상부로 체결되며, 가이드 패널(151) 및 커버버텀(156)의 각 모서리를 테두리하여 액정표시장치(100)를 안정적으로 고정시킨다.
커버버텀(156)은 액정패널(110)이 안착된 가이드 패널(151) 및 백라이트 유닛(140)을 내부공간에 실장하며, 방열기능을 위해 금속재질로 구성될 수 있다.
이러한 기구 구조물에 의해 액정표시장치(100)는 백라이트 유닛(140)의 도광판(141), 확산시트(142) 및 프리즘 시트(143)가 커버버텀(156)에 순차적으로 수납되고, 가이드 패널(151)상에 액정패널(100)이 안착되고, 그 상부로 탑 케이스(153)가 결합되며, 커버버텀(156) 및 가이드패널(151)이 결합됨에 따라 모듈화된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치는 점광원인 LED 램프와 도광판 사이에 구비된 광 보상부재를 통해 도광판에 입사되는 빛이 선광원 형태로 변환되어 핫-스팟 불량이 최소화되게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 광 보상부재가 배치되는 다양한 예를 설명하도록 한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 백라이트 유닛의 LED 램프 및 광 보상부재의 배치형태를 나타낸 도면이다.
도 3a는 하나의 LED 램프를 이용한 1-측광형 액정표시장치를 나타내고 있다. 도면을 참조하면, 도광판(141)의 입사면으로 하나의 광 보상부재(130)가 구비되고, 광 보상부재(130)의 장축방향으로 적어도 하나의 측면에 LED 램프(121)가 구비된 구조이다.
이때, LED 램프(121)에서 출사된 빛은 광 보상부재(130)의 일 측면에서부터 타측면까지 진행하여 도광판(141)방향으로 출사되며, 이에 따라 광 보상부재(130)에서 LED 램프(121)와 인접한 부분이 반대부분보다 휘도가 상대적으로 높게 된다. 이러한 휘도 편차를 보상하기 위해 광 보상부재(130)의 표면에는 소정의 도트패턴(135)이 형성될 수 있으며, 통과하는 빛을 산란 및 반사시켜 휘도를 높이는 역할을 한다. 따라서, 도트패턴(135)의 밀도는 LED 램프(121)와 인접할수록 낮고, 멀어질수록 높도록 형성된다.
도 3b는 두 개의 LED 램프를 이용한 일-측광형 액정표시장치를 나타내고 있다. 도 3b를 참조하면, 도광판(141)의 입사면으로 하나의 광 보상부재(130)가 구비되고, 광 보상부재(130)의 장축방향으로 양측면에 두 개의 LED 램프(121a, 121b)가 구비된 구조이다. 이러한 구조는 하나의 LED 램프로 휘도가 부족한 경우를 보완할 수 있다.
이때, LED 램프(121a, 121b)에서 출사된 빛은 광 보상부재(130)의 양 측단에서부터 중앙까지 진행하여 도광판(141)방향으로 출사되며, 이에 따라 광 보상부재(130)의 양측단 부분과 중앙부분이 휘도편차가 발생하게 된다. 이러한 휘도 편차를 보상하기 위해 광 보상부재(130)의 표면에 형성되는 도트패턴(135)은, 양측부분에서 밀도가 낮고, 중앙부분으로 갈수록 그 밀도가 높아지는 형태로 형성될 수 있다.
도 3c는 4 개의 LED 램프를 이용한 2-측광형 액정표시장치를 나타내고 있다. 도 3c를 참조하면, 도광판(141)의 양측면으로 광 보상부재(130a, 130b)가 각각 구비되고, 광 보상부재(130)의 장축방향으로 제1 측면에 제1 광 보상부재(130a) 및 두 개의 LED 램프(121a, 121b)와, 제2 측면에 제2 광 보상부재(130b) 및 두 개의 LED 램프(121c, 121d)와 구비된 구조이다.
이러한 구조에서, 제1 및 제2 광 보상부재(130a, 130b)의 양측단 부분과 중앙부분간 휘도편차를 보상하기 위해 각 광 보상부재(130a, 130b)의 표면에 형성되는 도트패턴(135)은, 양측부분에서 밀도가 낮고, 중앙부분으로 갈수록 그 밀도가 높아지는 형태로 형성될 수 있다.
도 3d는 각 광 보상부재마다 2개의 LED 램프를 이용한 4-측광형 액정표시장치를 나타내고 있다. 도 3d를 참조하면, 도광판(141)의 모든측면으로 광 보상부재(130a ~ 130d)가 각각 구비되고, 각 광 보상부재의 측면 마다 각각 두 개의 LED 램프(121a ~ 121h)가 구비되는 구조이다.
이러한 구조 또한, 광 보상부재(130a ~ 130d)마다 양측단 부분과 중앙부분간 휘도편차를 보상하기 위해 양측부분에서 밀도가 낮고, 중앙부분으로 갈수록 그 밀도가 높아지는 형태의 도트패턴(135)이 형성될 수 있다.
전술한 실시예에서는 백라이트 유닛의 광 보상부재는 단면이 정사각형인 일자 막대형의 구조를 갖는 일 예를 도시하였으나 이에 한정되는 것이 아니며, 광섬유 케이블과 같이 단면이 원형인 일자 원통형의 구조를 갖는 광 보상부재를 이용할 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다른 형태의 광 보상부재를 이용한 백라이트 유닛을 설명하도록 한다.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명의 다른 형태의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 다른 형태의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 광 보상부재(230)로서 광섬유 케이블(optical fiber cable)를 이용하며, 길이방향으로 도광판(141)과 인접하여 입사면이 평행하도록 배치된다. 광 보상부재(230)의 일 또는 양 끝단면은 LED 램프(121) 및 램프기판(122)과 마주보도록 배치된다. 이러한 구조에 따라, LED 램프(121)로부터 출사된 빛은 광 보상부재(130)의 길이방향 따라 도파하여 선광원 형태가 되고, 선광원 형태의 빛은 도광판(141)의 입사면 전면에 걸쳐 균일하게 입사되게 된다.
또한, 도시되어 있지 않지만 전체적으로 휘도가 낮은 경우, 전술한 도 3b와 같이 광 보상부재(230)의 타측면에도 LED 램프를 더 구비하여 부족한 휘도를 보완할 수 있다.
또한, 4b는 하나의 광섬유 케이블을 이용하여 4-측광형 액정표시장치를 구현한 것으로, 도광판(141)의 측면을 둘러싸는 형태로 광 보상부재를(330)를 구현 한 일 예이다. LED 램프(121)로부터 출사된 빛은 광 보상부재(330)의 길이방향 따라 도파하여 선광원 형태가 되고, 선광원 형태의 빛은 도광판(141)의 전체 측면에 걸쳐 균일하게 입사되게 된다.
이하, 도면을 참조하여 측광형 구조가 아닌, 직하형 액정표시장치에 본 발명의 기술적 사상을 적용한 제2 실시예에 따른 본 발명의 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치를 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치를 나타낸 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 백라이트 유닛의 확산판 및 광 보상부재에 대한 사시도면 및 평면도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 영상을 표시하는 액정패널(510)과, 광원인 다수의 LED 램프(521)를 포함하는 백라이트 유닛과, 이를 모듈화하는 가이드 패널(551)등을 포함하는 기구 구조물로 이루어진다.
액정패널(510)은 제1 기판(511) 및 제2 기판(512)이 소정거리 이격되어 합착되고 그 사이에 액정층이 개재된다. 도시되어 있지 않지만, 액정패널(510)의 측단에는 드라이버 기판(미도시)이 전기적으로 연결되어 있으며, 이로부터 신호가 인가됨에 따라 화상을 구현하게 된다.
이와 같이 구성된 두 기판(511, 512)은 표시영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널(510)을 구성하게 되며, 또한 전술한 외측면에는 각각 편광판(미도시)이 부착됨으로서 액정패널(500)로 입사되어 액정층을 지나 통과하는 빛을 편광시켜 화상을 구현한다.
백라이트 유닛은, 다수의 LED 램프(521)와, LED 램프(521)가 본딩되는 램프 기판(522)과, 각 LED 램프(521)의 발광면과 마주보도록 배치된 광 보상부재(530)와, 광 보상부재(530)가 형성되는 확산판(542)과, 확산판 상부의 프리즘시트(543)를 포함한다.
LED 램프(521)로는 백색광을 발광하는 LED 소자가 구비된 LED 램프가 이용될 수 있으며, HID(High intensity discharge)램프 또는 레이저 다이오드(laser diode)를 이용한 램프와 같은 고휘도의 램프가 이용되는 것이 바람직하다. 또한, LED 램프(521)는 통상의 인쇄회로기판(PCB)으로 구성되는 램프 기판(522)에 제1 및 제2 방향으로 본딩된다.
광 보상부재(530)는 각 램프(521)에 대응하도록 다수개가 제1 방향 또는 제2 방향으로 연장된다. 이러한 광 보상부재(530)는 PMMA, 유리(glass) 폴리카보네이트(PC) 또는 MS(methyl methacrylate styrene)등의 재질로 이루어질 수 있으며, 하부방향의 LED 램프(521)로부터 입사되는 점광원 형태의 빛을 선광원 형태로 변환하여 상부의 확산판(542)에 전달하게 된다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 광 보상부재(530)는 확산판(542)의 후면에 다수개가 제1 방향으로 연장되어 서로 평행하도록 배치되되, 광 보상부재(530)는 하부에 배치된 LED 램프(521)와 일렬씩 중첩되도록 배치된다.
이러한 구조에 따라, 각 LED 램프(521)로부터 출사된 빛은 광 보상부재(530)의 장축을 따라 진행하여 선광원 형태가 되고, 선광원 형태의 빛은 확산판(542)의 입사면 전면에 걸쳐 균일하게 입사되게 된다.
확산판(542)는 하부에 형성된 광 보상부재(530)으로부터 입사된 빛이 특정 영역에 집중되지 않도록 확산시키는 역할을 한다.
프리즘 시트(543)는 x축 방향으로 프리즘 패턴이 형성되는 제1 프리즘시트 및 x축과 직교하는 방향으로 프리즘 패턴이 형성되는 제2 프리즘시트로 구성될 수 있으며 x,y 축 방향으로 확산판(542)를 통과한 빛의 직진성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 도시되지는 않았지만 LED 램프(521)들 사이, 램프 기판(522)의 상부표면으로는 반사시트(미도시)가 더 배치될 수 있다.
이러한 구조의 액정표시장치는 후술하는 기구 구조물에 의해 모듈화되며, 기구 구조물은 적어도 가이드 패널(551), 탑 케이스(553) 및 커버버텀(556)을 포함한다.
가이드 패널(551)은 내측방향으로 단차가 있는 직사각형 틀 형태의 몰드물로서, 단차의 상부로는 액정패널(510)이 안착되고, 단차의 하부 내측으로는 백라이트 유닛(540)이 배치된다.
탑 케이스(553)는 액정패널(510)이 안착된 가이드 패널(551)의 상부로 체결되며, 가이드 패널(551) 및 커버버텀(556)의 각 모서리를 테두리하여 액정표시장치(500)를 안정적으로 고정시킨다.
커버버텀(556)은 액정패널(510)이 안착된 가이드 패널(551) 및 백라이트 유닛(540)을 내부공간에 실장한다.
이러한 기구 구조물에 의해 액정표시장치는 백라이트 유닛의 확산판(542) 및 프리즘 시트(543)가 커버버텀(556)에 순차적으로 수납되며, 가이드 패널(551)상에 액정패널(510)이 안착되어 그 상부로 탑 케이스(553)가 결합되고, 커버버텀(156) 및 가이드패널(151)이 결합됨에 따라 모듈화된다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치는 점광원인 LED 램프와 확산판 사이에 구비된 광 보상부재를 통해 도광판에 입사되는 빛이 선광원 형태로 변환되어 핫-스팟 불량이 최소화되게 된다.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
100 : 액정표시장치 110 : 액정패널
115 : 드라이버기판 120 : 백라이트 유닛
121a, 121b : LED 램프 122a, 122b : 램프기판
125 : 램프하우징 130 : 광 확산부재
140 : 백라이트 유닛 141 : 도광판
142 : 확산시트 143 : 프리즘시트
145 : 반사판 150 : 기구 구조물
151 : 가이드패널 153 : 탑 케이스
156 : 커버버텀

Claims (15)

  1. 액정패널의 적어도 하나의 측면에 대응하여 배치되는 적어도 하나의 광원;
    입광면이 상기 광원과 마주보도록 배치되는 도광판; 및
    상기 광원 및 도광판 사이에 배치되어, 상기 광원으로부터 입사되는 빛을 선광원 형태의 빛으로 변환하여 상기 선광원 형태의 빛을 상기 도광판의 입사면 전면에 균일하게 입사시키는 광 보상부재를 포함하며,
    상기 광 보상부재는, 장축이 상기 도광판의 적어도 하나의 측면과 나란히 배치되는 원통형의 광섬유 케이블(optical fiber cable)로 상기 광 보상부재는 상기 도광판의 4개의 측면을 둘러싸는 형태이며,
    상기 광원 및 광 보상부재 사이에는 충전재가 개재되고, 상기 충전재는, 상기 광원 및 도광판의 굴절율 사이의 굴절특성을 갖는 물질로 상기 광원의 발광면을 이루는 봉지제의 굴절율과 상기 광 보상부재를 이루는 재질의 굴절율 사이값을 가지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 보상부재는, 장축이 상기 도광판의 적어도 하나의 측면과 나란히 배치되는 일자 막대형인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    광원은, 상기 광 보상부재의 적어도 하나의 측면과 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 보상부재는, 표면에 다수의 도트패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도트패턴은, 상기 광원에서 인접한 부분에서 멀어질수록 그 밀도가 높아지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 보상부재는, 상기 도광판과 동일 재질, PMMA, 유리(glass), 폴리카보네이트(PC), MS(methyl methacrylate styrene) 또는 내열성이 높은 재질인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 및 광 보상부재는 서로 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 액정패널;
    상기 액정패널의 적어도 하나의 측면에 대응하여 배치되는 적어도 하나의 광원과, 입광면이 상기 광원과 마주보도록 배치되는 도광판과, 상기 광원 및 도광판 사이에 배치되어 상기 광원으로부터 입사되는 빛을 선광원 형태의 빛으로 변환하여 상기 선광원 형태의 빛을 상기 도광판의 입사면 전면에 균일하게 입사시키는 광 보상부재를 포함하는 백라이트 유닛; 및
    상기 액정패널 및 백라이트 유닛을 결합하는 기구 구조물을 포함하며,
    상기 광 보상부재는, 장축이 상기 도광판의 적어도 하나의 측면과 나란히 배치되는 원통형의 광섬유 케이블(optical fiber cable)로 상기 광 보상부재는 상기 도광판의 4개의 측면을 둘러싸는 형태이며,
    상기 광원 및 광 보상부재 사이에는 충전재가 개재되고, 상기 충전재는, 상기 광원 및 도광판의 굴절율 사이의 굴절특성을 갖는 물질로 상기 광원의 발광면을 이루는 봉제제의 굴절율과 상기 광 보상부재를 이루는 재질의 굴절율 사이값을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 액정패널의 후면에 배치되는 다수의 광원;
    상기 액정패널과 상기 광원 사이에 배치되는 확산판; 및
    상기 확산판의 후면상에 형성되되, 상기 광원의 발광면과 대응되는 위치에 배치되어 광원으로부터 입사되는 빛을 선광원 형태의 빛으로 변환하여 상기 선광원 형태의 빛을 상기 확산판의 입사면 전면에 균일하게 입사시키는 다수의 광 보상부재를 포함하며,
    상기 광 보상부재는, 다수개가 장축이 제1 방향 또는 제2 방향으로 나란히 배치되는 일자 막대형이며, 상기 광 보상부재는 상기 광원과 일렬씩 중첩되어 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 삭제
  15. 액정패널;
    상기 액정패널의 후면에 배치되는 다수의 광원과, 상기 액정패널과 상기 광원 사이에 배치되는 확산판과, 상기 확산판의 후면상에 형성되되 상기 광원의 발광면과 대응되는 위치에 배치되어 광원으로부터 입사되는 빛을 선광원 형태의 빛으로 변환하여 상기 선광원 형태의 빛을 상기 확산판의 입사면 전면에 균일하게 입사시키는 다수의 광 보상부재를 포함하는 백라이트 유닛; 및
    상기 액정패널 및 백라이트 유닛을 결합 및 고정하는 기구 구조물을 포함하며,
    상기 광 보상부재는, 다수개가 장축이 제1 방향 또는 제2 방향으로 나란히 배치되는 일자 막대형이며, 상기 광 보상부재는 상기 광원과 일렬씩 중첩되어 배치된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
KR1020120084995A 2012-08-02 2012-08-02 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 KR101983312B1 (ko)

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