KR19980015239A - 직하방식의 백라이트의 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 램프와 도광판의 위치관계와 도광판의 형태를 변형시킨 LCD의 백라이트 장치에 관한 것으로 램프에서 발생하는 열이 확산판 및 패널 등으로 전달되는 것을 방지하고 고휘도의 LCD를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은 소정의 각도로 절곡된 반사판과, 상기 반사판에 대향하여 상기 반사판의 상부에 형성된 도광판과 상기 반사판과 상기 도광판 사이에 설치된 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성의 본 발명은 절곡된 반사판상에 반사판과 대응하여 절곡된 도광판을 형성하고 상기 반사판과 상기 도광판 사이에 램프를 설치함으로써 램프에서 발생하는 열이 확산판 및 패널 등으로 전달되는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 고휘도의 램프를 사용할 수 있어 고휘도의 LCD를 제공할 수 있으며 프리즘 시트나 램프 홀더 등의 구조물을 사용하지 않음으로써 경박단소화된 LCD를 제공할 수 있다.

Description

직하방식의 백라이트 장치

본 발명은 LCD의 백라이트 장치(backlight unit)에 관한 것으로, 특히 램프와 도광판의 위치관계와 도광판의 형태를 변형시켜 램프에서 발생되는 열이 확산판이나 패널 등에 전달되지 않도록 한 LCD의 백라이트 장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(cathode ray tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단멸기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 큰 무게와 크기로 인하여 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극 대응할 수 없다.

이러한 CRT를 대체하기 위해 소형, 경량화의 장점을 갖고 있는 LCD(Liquid Crystal Display)가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되었다.

현재 상품화되어 있는 LCD는 크게 STN(super twisted nematic) 방식과 TFT(thin film transistor) 방식으로 구분될 수 있는데, TFT 방식의 LCD가 STN 방식의 LCD에 비해 색 재현성, 응답 속도 등에 있어서 보다 양호한 특성을 나타내고 있다.

한편, LCD는 CRT와는 달리 액정이 직접 광을 발생시키는 발광소자가 아니라 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화면에 표시하는 수광소자이다. 따라서 LCD 패널에 광을 넣어주기 위해서는 별도의 광원, 즉 백라이트 장치가 사용되어야 하므로 LCD의 표시품위를 향상시키기 위해서는 LCD 자체뿐만 아니라 백라이트 장치의 성능에도 크게 의존하고 있다.

일반적으로 LCD는 주로 노트북 등의 휴대용 컴퓨터의 디스플레이 장치로써 주로 사용되어 왔다. 휴대용 컴퓨터는 휴대하고 이동하면서 사용하는 것이 주용도이기 때문에 우선 가벼워야하고 또한 저장 배터리의 용량의 한계로 소비전력이 낮아야 한다. 따라서 휴대용 컴퓨터의 주 전력소비원의 하나인 백라이트 장치는 얇아야 하고 전력소비가 작아야 한다는 목표로 주로 개발되어 왔다.

그러나 LCD의 사용용도가 점차 데스크탑 컴퓨터용 모니터나 액정 TV로 변화해가는 상황에서 LCD는 저소비전력보다는 고휘도를 필요로 하고 있다.

도 1은 일반적인 백라이트 장치의 구조를 나타내기 위한 분해단면도이다.

광을 발산하는 램프(1)의 전면에 광의 전달경로를 제공하는 도광판(2)이 놓여 있고 램프뒤에는 입사된 광을 반사시켜 도광판(2)에 전달시킬 수 있도록 내면이 은도금처리된 홀더(8)가 위치한다. 또한 도광판(2)의 하부에는 광을 반사시킬 수 있는 반사판(3)이 놓여져 있고, 도광판(2)의 상부에는 확산판(3)이 위치하고 그 위에는 프리즘(4)이 놓여진다. 프리즘(4)은 일반적으로 스크래치(scratch) 등에 민감하기 때문에 휘도가 줄어드는 단점에도 불구하고 프리즘(4) 위에 보호막(5)을 부착한다. 다음에 보호막 상부에는 LCD패널(7)이 놓여진다.

이와 같은 구조의 백라이트 장치의 동작을 설명하는 다음과 같다.

램프(1)에서 발산된 광을 실크처리된 도광판(2)에 직접 전달되거나 홀더(8)에 반사되어 도광판(2)에 전달된다. 도광판(2)에 입사된 광의 일부는 도광판을 통해 그대로 진행하지만 그 일부는 반사판(6)에 의하여 반사된 후 도광판(2) 내부를 진행하게 된다. 도광판(2)을 통해 나온 광은 확산판(3)을 통과하면서 균일하게 확산되고 다시 프리즘(4)에 의해 광이 모아져서 휘도가 상승된다. 이어 광은 LCD 패널(7)의 각 화소로 입사되어 화면을 표시한다.

그러나, 이와 같은 구조의 백라이트 장치에 있어서 램프는 통상 냉음극관이나 열음극관이 사용되는데 냉음극관의 경우에는 고휘도를 얻기 위해서 많은 전류를 공급해야하므로 열의 발생량이 많아지며, 열음극관에 있어서는 열음극관의 고유한 특성으로 냉음극관에 비해 많은 열을 발생한다. 이와 같이 램프로부터 과도한 열이 발생하게 되는 경우, 이 열은 도광판을 통하여 확산판이나 프리즘 시트를 휘게하거나, 혹은 패널의 TFT에 영향을 주고 심지어 액정 자체에 영향을 준다는 문제점이 있었다.

또한 이를 해결하기 위하여 램프에서 발생하는 열을 제거할 수 있는 방열판을 설치할 수도 있으나 종래와 같은 구조에 있어서는 방열판을 부착하기가 곤란하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 램프에서 발생하는 열이 확산판 및 패널 등으로 전달되는 것을 방지하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 고휘도의 LCD를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 프리즘 시트와 램프 홀더 등이 생략된 간단한 구조의 LCD를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 백라이트 장치의 분해단면도,

도 2는 본 발명의 일실시예의 한 백라이트 장치의 사시도,

도 3은 도 2의 A 부분의 확대 단면도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 백라이트 장치의 사시도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 램프2, 12 : 도광판

3 : 확산판4 : 프리즘

5 : 보호막6, 13 : 반사판

7 : LCD 패널8 : 홀더

14 : 공동15 : 측면부

16 : 리세스17 : 보강부

이와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명은 소정의 각도로 절곡된 반사판과, 상기 반사판에 대향하여 상기 반사판의 상부에 형성된 도광판과, 상기 반사판과 상기 도광판 사이에 설치된 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 반사판은 금속 재질로 이루어진다.

또한 바람직하게 상기 도광판은 상기 반사판의 단면 형상과 동일한 단면 형상을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 백라이트 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A 부분의 확대 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 백라이트 장치는 종래의 에지(edge) 라이트 방식과는 기본 구성을 달리하고 있다.

백라이트 장치의 최하부에는 반사판(13)이 설치되어 있으며 소정의 각도로 절곡되어 있고 양단에는 소정 높이의 측면부(15)가 형성되어 있다. 이에 따라 반사판의 중앙부에서 양 측면부까지는 일정 기울기가 형성되어 있어 삼각형의 단면 형상을 이루고 있다. 이 실시예에서는 절곡부위를 기준으로 삼각형의 단면 형상을 이루고 있으나 절곡부위에 곡면을 주어 전체적으로 유선형으로 할 수 도 있다. 또한 반사판(13)의 중앙부의 내측에 보강부(17)를 형성하여 얇은 반사판(13)에 대해 충분한 강도를 확보할 수 있다. 반사판(13)의 재료는 바람직하게 황동 등과 같이 반사율이 높은 재료를 사용할 수 있다.

반사판(13)의 상부에는 이 반사판(13)에 대향하여 도광판(12)이 설치되어 있다. 이 실시예에서는 도광판(12)의 단면 형상이 반사판의 단면 형상과 동일하게 산봉우리 형상을 이루고 있으나 선택적으로 평평한 단면 형상을 가질 수도 있다. 또한 이 실시예와 같이 도광판의 단면 형상이 반사판의 단면 형상과 동일한 경우에는 상기 반사판(13)의 중앙부에 대응하는 도광판(12)의 소정 부분에 리세스(16)를 형성하여 반사판(13)과 결합되는 경우 공동(14)을 형성한다. 도광판의 재질로는 통상 투과율이 높은 유리나 아크릴 등이 사용된다. 또한 램프에서 나온 빛을 전면에 균일하게 보내기 위해 반사판(13)과 접촉하는 도광판(12)의 표면에 도트인쇄를 할 수 있다. 램프(1)는 도광판과 반사판 사이에 형성된 공동(14)에 삽입된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

반사판(13)은 램프에서 나오는 빛을 모두 도광판 쪽으로 향하도록 반사시키며, 이는 종래의 에지 라이트 방식에서의 램프 홀더와 반사판의 역할을 동시에 수행한다. 따라서 별도의 램프 홀더없이도 램프로부터 나온 빛을 모두 도광판으로 향하도록 할 수 있다. 또한 반사판을 열전달이 좋은 금속 재질로 형성함으로써 넓은 표면적을 통하여 램프로부터 발생한 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있다. 물론 금속 재질의 반사판을 사용하지 않는다 하더라도 표면적 자체가 종래에 비해 상당히 넓어지기 때문에 발생열을 효과적으로 방출시킬 수 있다.

한편 도광판의 두께는 중앙부로부터 단부로 갈수록 점차 작아지도록 함으로써 중앙부에서는 열원인 램프로부터의 거리를 충분히 확보할 수 있어 확산판 등으로의 열전달을 감소시킬 수 있다. 또한 램프로부터의 거리에 따라 도광판의 두께를 반비례적으로 감소시킴에 따라 도광판을 통과하는 빛의 휘도를 전면에서 균일하게 할 수 있다. 즉, 단부에서는 램프로부터 직접 받은 빛과 반사판에서 반사된 빛이 동시에 도광판을 통과하는데 이때 반사판에서 반사된 빛의 이동거리(이는 도광판의 두께에 해당)를 감소시킴으로써 이동경로사의 휘도 손실을 줄임으로써 전체적으로 균일한 휘도를 얻을 수 있다.

또한 종래의 에지 방식에 의한 경우에는 도광판의 일측면에 설치된 램프로부터 도광판으로 빛이 들어가기 때문에 통상 40% 정도의 빛의 손실이 발생하는데 비해 본 발명의 경우에는 도광판의 바로 뒤쪽에 설치된 램프로부터 빛이 발산되는 직하 방식이기 때문에 빛의 이용효율이 증대된다. 따라서 휘도를 증가시키기 위한 종래의 프리즘 시트는 선택적으로 사용할 수 있어 백라이트 장치를 전체적으로 경박화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로 여기에는 도 2에 도시된 반사판(13) 두 개가 연접되어 있고 이에 대응하여 도광판(12)이 설치되어 있다. 또한 연접된 반사판(13)과 도광판에 의해 두 개의 공동이 형성되고 각각의 공동에 램프가 삽입된다. 이 실시예에 있어서는 램프를 두 개 채용하고 있기 때문에 램프를 한 개 채용하는 경우에 비해 각 램프의 휘도를 낮출 수 있고 이에 따라 발생되는 열도 감소시킬 수 있다. 또한 절곡부가 두 곳에 형성되기 때문에 전체적으로 반사판의 표면적이 더 넓어지게 되어 외부로의 열 발산이 용이하게 된다.

이와 같이 본 발명은 절곡된 반사판상에 반사판과 대응하여 절곡된 도광판을 형성하고 상기 반사판과 상기 도광판 사이에 램프를 설치함으로써 램프에서 발생하는 열이 확산판 및 패널 등으로 전달되는 것을 방지할 수 있고 이에 따라 고휘도의 램프를 사용할 수 있어 고휘도의 LCD를 제공할 수 있으며 프리즘 시트나 램프 홀더 등의 구조물을 사용하지 않음으로써 경박단소화된 LCD를 제공할 수 있다.

Claims (9)

1. 소정의 각도로 절곡된 반사판과, 상기 반사판에 대향하여 상기 반사판의 상부에 형성된 도광판과 상기 반사판과 상기 도광판 사이에 설치된 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 직하방식 백라이트 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사판의 절곡부위가 일정 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 직하방식 백라이트 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 반사판은 금속 재질인 것을 특징으로 하는 직하방식 백라이트 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판은 상기 반사판의 단면 형성과 동일한 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 직하방식 백라이트 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 반사판의 절곡부위에 대향하는 상기 도광판에 리세스가 형성된 것을 특징으로 하는 직하방식 백라이트 장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 도광판과 상기 반사판의 접촉면에 도트 인쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 직하방식 백라이트 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 반사판의 절곡부위 내측에 보강부가 형성된 것을 특징으로 하는 직하방식 백라이트 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 반사판과 상기 도광판은 적어도 2개 이상 연접하여 형성되고 상기 램프는 상기 반사판과 상기 도광판 사이에 각각 하나씩 설치된 것을 특징으로 하는 직하방식 백라이트 장치.
9. 소정의 각도로 절곡되고 금속 재질로 이루어지며 상기 절곡부위 내측에 보강부가 형성된 반사판과, 상기 반사판에 대향하여 상기 반사판의 상부에 형성되고 상기 반사판의 단면 형상과 동일한 단면 형상을 가지며 상기 반사판의 절곡부위에 대향하여 리세스가 형성된 도광판과, 상기 반사판과 상기 도광판 사이에 형성된 상기 리세스에 설치된 램프와, 상기 도광판 상부에 형성된 확산판과, 상기 확산판 위에 형성된 LCD 패널로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.