KR20030024998A - Backlight unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 광에너지에서 전기에너지로 환원된 에너지를 배터리에 회수함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a backlight unit of a liquid crystal display device, and more particularly, to a backlight unit capable of improving energy efficiency by recovering energy reduced from light energy to electric energy in a battery.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 "LCD"라 함)는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 액정셀들과 이들 액정셀들 각각에 공급될 비디오 신호를 절환하기 위한 다수의 제어용 스위치들로 구성된 액정패널에 의해 백라이트 유닛(Back Light Unit)에서 공급되는 광의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다. 이러한 LCD는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하여 퍼스널 컴퓨터와 노트북은 물론, 복사기 등의 사무자동화 기기, 휴대 전화기 등의 휴대기기까지 광범위하게 이용되고 있다.Typically, a liquid crystal display (hereinafter referred to as "LCD") is a plurality of liquid crystal cells arranged in a matrix form and a plurality of control switches for switching the video signal to be supplied to each of these liquid crystal cells The amount of light transmitted from the backlight unit is adjusted by the configured liquid crystal panel to display a desired image on the screen. Such LCDs can be miniaturized compared to CRTs, and are widely used not only for personal computers and laptops, but also for office automation devices such as photocopiers and portable devices such as mobile phones.
LCD는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백라이트 유닛과 같은 광원을 필요로 한다.Since the LCD is not a self-luminous display, it requires a light source such as a backlight unit.
도 1을 참조하면, 종래의 LCD의 백라이트 유닛은 광을 발생시키는 램프(1)와, 램프(1)를 감싸는 형태로 설치되는 램프 하우징(3)과, 램프(1)로부터 입사되는 광을 평면광원으로 변환하는 도광판(5)과, 도광판(5)의 하부에 위치하여 도광판(5)의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(7)과,도광판(5)을 경유한 광을 확산시키는 제1 확산시트(9)와, 제1 확산시트(9)를 경유한 광의 진행방향을 조절하는 제1 및 제2 프리즘시트(11, 13)와, 프리즘시트(11, 13)를 경유한 광을 확산시키는 제2 확산시트(15)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a backlight unit of a conventional LCD includes a lamp 1 for generating light, a lamp housing 3 installed in a form surrounding the lamp 1, and light incident from the lamp 1. Light guide plate 5 for converting to a light source, a reflector 7 positioned below the light guide plate 5 to reflect light traveling to the lower surface and side surfaces of the light guide plate 5 toward the upper surface, and light through the light guide plate 5 The first diffusion sheet 9 for diffusing the light, the first and second prism sheets 11 and 13 for adjusting the traveling direction of the light via the first diffusion sheet 9, and the prism sheets 11 and 13 A second diffusion sheet 15 for diffusing light passing therethrough is provided.
램프(1)으로는 주로 냉음극형광램프가 사용되고 있으며, 램프(1)에서 발생되는 광은 도광판(5)의 측면에 존재하는 입사면을 통해 도광판(5)에 입사된다. 램프 하우징(3)은 내면에 반사면이 있어 램프(1)로부터의 광을 도광판(5)의 입사면 쪽으로 반사시킨다. 도광판(5)은 경사진 배면과 수평인 출사면을 가지며 도광판(5)의 배면에는 반사판(7)이 대면되도록 설치된다. 도광판(5)은 램프(1)로부터 입사된 광이 램프(1)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다. 도광판(5)은 일반적으로 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않으며 투과율이 좋은 아크릴수지(PMMA)로 형성된다. 반사판(7)은 도광판(5)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(5) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. 램프(1)로부터의 광이 도광판(5)에 입사되면 경사면인 배면에서 소정 경사각으로 반사되어 출사면 쪽으로 균일하게 진행하게 된다. 이때, 도광판(5)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판(7)에 반사되어 출사면 쪽으로 진행하게 된다. 도광판(5)의 출사면을 경유하여 출사된 광은 제1 확산시트(9)에 의해 전영역으로 확산되게 된다. 한편, 액정패널(도시되지않음)에 입사되는 광은 수직을 이룰 때 광효율이 커지게 된다. 이를 위해, 도광판(5)에서 출사된 광의 진행각도를 액정패널과 수직을 이루도록 정방향 프리즘시트를 2매 적층하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 프리즘시트(11, 13)를 경유한 광은 제2 확산시트(15)를 경유하여 액정패널에 입사되게 된다.A cold cathode fluorescent lamp is mainly used as the lamp 1, and the light generated by the lamp 1 is incident on the light guide plate 5 through an incident surface existing on the side of the light guide plate 5. The lamp housing 3 has a reflecting surface on its inner surface to reflect light from the lamp 1 toward the incident surface of the light guide plate 5. The light guide plate 5 has an exit surface that is horizontal to the inclined back surface and is installed such that the reflecting plate 7 faces the rear surface of the light guide plate 5. The light guide plate 5 allows the light incident from the lamp 1 to reach a distance far from the lamp 1. The light guide plate 5 is generally formed of an acrylic resin (PMMA) having high strength and not easily being deformed or broken and having good transmittance. The reflector 7 serves to reduce light loss by reflecting light incident to itself through the back of the light guide plate 5 toward the light guide plate 5. When light from the lamp 1 is incident on the light guide plate 5, the light is reflected at a predetermined inclination angle from the rear surface, which is an inclined surface, and proceeds uniformly toward the exit surface. At this time, the light propagated to the lower surface and the side surface of the light guide plate 5 is reflected by the reflector 7 and proceeds toward the exit surface. Light emitted through the exit surface of the light guide plate 5 is diffused to the entire area by the first diffusion sheet 9. On the other hand, the light incident on the liquid crystal panel (not shown) increases the light efficiency when it is vertical. To this end, it is preferable to stack two forward prism sheets so that the traveling angle of the light emitted from the light guide plate 5 is perpendicular to the liquid crystal panel. Light passing through the first and second prism sheets 11 and 13 is incident on the liquid crystal panel via the second diffusion sheet 15.
이와 같은 백라이트 유닛에서 소모되는 전력은 LCD에서 소모되는 전력의 60 ~ 70%를 차지하고 있다. 이에 따라, 소비전력을 저감시키기 위해서 백라이트 유닛에서 광원의 휘도를 높이는 연구, 구동 직접회로의 주파수를 최적화하여 휘도를 향상시키는 인버터의 개발, 확산판 및 외부 램프커버의 성능 개선에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.The power consumed by the backlight unit accounts for 60 to 70% of the power consumed by the LCD. Accordingly, researches to increase the brightness of the light source in the backlight unit, to develop the inverter to improve the brightness by optimizing the frequency of the driving integrated circuit, and to improve the performance of the diffuser plate and the external lamp cover to reduce the power consumption are actively conducted. There is.
실제로 백라이트 유닛에서 램프(1)로부터 발생되는 광의 약 40% 정도만이 도광판(5)으로 입사되고 있으며, 이때 도광판(5)으로 입사되는 광 중에서 램프 하우징(3)에서 반사되어 도광판(5)으로 입사되는 광은 약 10% 미만이다. 즉, 백라이트 유닛에서 소모되는 에너지 중 특히 램프하우징(3)에서 발생되는 광소모를 줄여야 할 필요가 있다.In fact, only about 40% of the light generated from the lamp 1 in the backlight unit is incident on the light guide plate 5, and among the light incident on the light guide plate 5 is reflected from the lamp housing 3 and enters the light guide plate 5. The light that is made is less than about 10%. That is, it is necessary to reduce the light consumption generated in the lamp housing 3 among the energy consumed in the backlight unit.
따라서, 본 발명의 목적은 광에너지에서 전기에너지로 환원된 에너지를 배터리에 회수함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a backlight unit capable of improving energy efficiency by recovering energy reduced from light energy to electric energy in a battery.
도 1은 종래의 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a backlight unit of a conventional liquid crystal display device.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 사시도.2 is a perspective view illustrating a backlight unit according to a first embodiment of the present invention;
도 3은 도 2에 도시된 램프하우징에 설치된 광전변환소자를 나타내는 사시도.3 is a perspective view showing a photoelectric conversion element installed in the lamp housing shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 광전변환소자의 원리를 나타내는 도면.4 is a view showing the principle of the photoelectric conversion element shown in FIG.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 사시도.5 is a perspective view illustrating a backlight unit according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 도 5에 도시된 램프하우징에 설치된 광전변환소자를 나타내는 사시도.6 is a perspective view illustrating a photoelectric conversion element installed in the lamp housing shown in FIG. 5.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
1, 31 : 램프 3, 33 : 램프 하우징1, 31: lamp 3, 33: lamp housing
5, 35 : 도광판7 : 반사판5, 35: LGP 7: Reflector
9, 15 : 확산시트11, 13 : 프리즘 시트9, 15: diffusion sheet 11, 13: prism sheet
41 : 반도체43 : 정전압회로41 semiconductor 43 constant voltage circuit
45 : 배터리 50, 55 : 광전변환소자45 battery 50, 55 photoelectric conversion element
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 광을 발생하는 광원과, 광원을 감싸도록 설치되며 광원으로부터의 광을 반사시키는 램프하우징과, 광원과 대향하도록 램프 하우징의 내면에 설치되어 광원으로부터의 광을 전기에너지로 변환시키는 광전변환소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, the backlight unit according to the present invention is a light source for generating light, a lamp housing installed to surround the light source and reflecting the light from the light source, and installed on the inner surface of the lamp housing to face the light source And a photoelectric conversion element for converting light from the light into electrical energy.
상기 광전변환소자는 상기 램프 하우징의 내면에 소정 간격으로 이격되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.The photoelectric conversion element is installed on the inner surface of the lamp housing to be spaced apart at a predetermined interval.
상기 광전변환소자로부터 변환된 전기에너지를 충전시키는 배터리를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it further comprises a battery for charging the electrical energy converted from the photoelectric conversion element.
상기 배터리는 정전압회로에 의해 정전압으로 충전되는 것을 특징으로 한다.The battery is characterized by being charged to a constant voltage by a constant voltage circuit.
상기 광전변환소자는 상기 램프 하우징의 내측면에 점패턴으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The photoelectric conversion element is characterized in that formed on the inner surface of the lamp housing in a dot pattern.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 광전변환소자(50)를 나타내는 도면이다.2 is a cross-sectional view illustrating a backlight unit according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating the photoelectric conversion element 50 shown in FIG. 2.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 램프하우징(33)의 내측면에 설치된 광전 변환소자(50)를 구비한다.2 and 3, the backlight unit according to the present invention includes a photoelectric conversion element 50 installed on the inner surface of the lamp housing 33.
또한, 광을 발생시키는 램프(31)와, 램프(31)를 감싸는 형태로 설치되는 램프 하우징(33)과, 램프(31)로부터 입사되는 광을 평면광원으로 변환하는 도광판(35)과, 도광판(35)의 하부에 위치하여 도광판(35)의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 도시되지 않은 반사판을 추가로 구비한다.In addition, a lamp 31 for generating light, a lamp housing 33 provided to surround the lamp 31, a light guide plate 35 for converting light incident from the lamp 31 into a planar light source, and a light guide plate A reflecting plate (not shown), which is located below the 35 and reflects the light traveling toward the lower surface and the side surface of the light guide plate 35 toward the upper surface, is further provided.
램프(31)로는 주로 냉음극형광램프가 사용되고 있으며, 램프(31)에서 발생되는 광은 도광판(35)의 측면에 존재하는 입사면을 통해 도광판(35)에 입사된다. 램프 하우징(33)은 내면에 반사면이 있어 램프(31)로부터의 광을 도광판(35)의 입사면 쪽으로 반사시킨다. 램프 하우징(33)의 내측벽에 광전변환소자(50), 예를 들면 포토 다이오드(Photo Diode)를 설치한다.A cold cathode fluorescent lamp is mainly used as the lamp 31, and the light generated by the lamp 31 is incident on the light guide plate 35 through an incident surface existing on the side of the light guide plate 35. The lamp housing 33 has a reflecting surface on its inner surface to reflect light from the lamp 31 toward the incident surface of the light guide plate 35. On the inner wall of the lamp housing 33, a photoelectric conversion element 50, for example a photo diode, is provided.
포토 다이오드(50)는 램프(31)로부터 발생된 광을 전기에너지로 변환시키는 역할을 한다. 포토 다이오드(50)는 램프 하우징(33)의 내측면에 선패턴으로 설치된다. 포토 다이오드(50)는 어느 정도의 면을 포함하는 면패턴으로 형성될 수도 있다. 포토 다이오드(50)의 작동원리를 도 4과 결부하여 설명하면, PN 접합으로 이루어진 반도체(41)에 광이 입사되었 때 전압이 공급되지 않더라도 공간전하영역에 전계가 생기게 된다. 즉, 광이 조사되면 반도체(41) 내부에서 전자와 정공이 발생하게 되고, 이 전자와 정공은 각각 N층과 P층으로 이동하여 PN 접합 간에 전위차가 발생되어 전류가 흐르게 된다. 이렇게 광에너지를 전기에너지로 변환시키는 포토 다이오드(50)에 정전압회로(43)를 접속시키며, 정전압회로(43)와 병렬로 배터리(45)를 접속시킨다. 정전압회로(43)는 포토 다이오드(50)로부터 변환된 전기에너지를 공급받아 일정한 전압, 즉 정전압으로 만들고 이 정전압을 배터리(45)에 공급한다. 배터리(45)는 정전압회로(43)로부터 공급된 정전압을 충전하게 된다. 이와 같이, 램프 하우징(33)에서 소모되는 광에너지는 포토 다이오드(50)에서 전기에너지로 변환되어 배터리(45)로 회수되게 된다. 따라서, 소모되는 광에너지가 사용될 수 있는 전기에너지로 바뀌었으므로 에너지 효율이 향상되게 된다.The photodiode 50 converts light generated from the lamp 31 into electrical energy. The photodiode 50 is installed in a line pattern on the inner surface of the lamp housing 33. The photodiode 50 may be formed in a surface pattern including a certain degree of surface. The operation principle of the photodiode 50 will be described with reference to FIG. 4, even when no voltage is supplied when light enters the semiconductor 41 formed of the PN junction, an electric field is generated in the space charge region. That is, when light is irradiated, electrons and holes are generated in the semiconductor 41, and the electrons and holes move to the N layer and the P layer, respectively, and a potential difference is generated between the PN junctions so that a current flows. Thus, the constant voltage circuit 43 is connected to the photodiode 50 for converting light energy into electrical energy, and the battery 45 is connected in parallel with the constant voltage circuit 43. The constant voltage circuit 43 receives electric energy converted from the photodiode 50 to make a constant voltage, that is, a constant voltage, and supplies the constant voltage to the battery 45. The battery 45 charges the constant voltage supplied from the constant voltage circuit 43. As such, the light energy consumed by the lamp housing 33 is converted into electrical energy in the photodiode 50 and recovered by the battery 45. Thus, energy efficiency is improved since the consumed light energy has been changed to electrical energy that can be used.
도광판(35)은 경사진 배면과 수평인 출사면을 가지며 도광판(35)의 배면에는 반사판이 대면되도록 설치된다. 도광판(35)은 램프(31)로부터 입사된 광이 램프(31)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다. 도광판(35)은 일반적으로 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않으며 투과율이 좋은 아크릴수지(PMMA)로 형성된다. 반사판은 도광판(35)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(35) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. 램프(31)로부터의 광이 도광판(35)에 입사되면 경사면인 배면에서 소정 경사각으로 반사되어 출사면 쪽으로 균일하게 진행하게 된다. 이때, 도광판(35)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판에 반사되어 출사면 쪽으로 진행하게 된다. 도광판(35)의 출사면을 경유하여 출사된 광은 도시되지 않은 광학시트들에 의해 확산되어 액정패널(도시되지않음)에 입사되게 된다.The light guide plate 35 has an exit surface that is horizontal to the inclined back surface and is installed to face the reflecting plate on the rear surface of the light guide plate 35. The light guide plate 35 allows the light incident from the lamp 31 to reach a distance far from the lamp 31. The light guide plate 35 is generally formed of an acrylic resin (PMMA) having high strength and not easily being deformed or broken and having good transmittance. The reflector serves to reduce light loss by rereflecting light incident to the light through the rear surface of the light guide plate 35 toward the light guide plate 35. When the light from the lamp 31 is incident on the light guide plate 35, the light is reflected at a predetermined inclination angle from the rear surface which is an inclined surface and uniformly travels toward the exit surface. At this time, the light propagated toward the lower surface and the side surface of the light guide plate 35 is reflected by the reflecting plate and proceeds toward the exit surface. Light emitted through the exit surface of the light guide plate 35 is diffused by the optical sheets (not shown) to be incident on the liquid crystal panel (not shown).
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 램프하우징(33)의 내측면에 점패턴으로 설치된 광전 변환소자(55)를 구비한다.5 and 6, the backlight unit according to the second embodiment of the present invention includes a photoelectric conversion element 55 installed in a dot pattern on an inner surface of the lamp housing 33.
이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 다른 구성요소들은 제1 실시 예와 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, other components of the backlight unit according to the second embodiment of the present invention are the same as the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.
포토 다이오드(55)는 램프(31)로부터 발생된 광을 전기에너지로 변환시키는 역할을 한다. 포토 다이오드(55)는 점패턴으로 램프 하우징(33)의 내측면에 설치되게 된다. 포토 다이오드(55)는 램프 하우징(33)에 점패턴으로 형성됨으로써 광효율에 영향을 미치지 않는다. 즉, 램프 하우징(33)에 포토 다이오드(55)를 설치하여 발생될 수 있는 휘도의 감소를 미연에 방지할 수 있다. 포토 다이오드(55)는도 4에 도시된 바와 같이 직렬로 정전압회로(43)와 연결되며, 배터리(45)는 정전압회로(43)와 병렬로 포토 다이오드(55)와 연결되게 된다. 정전압회로(43)는 포토 다이오드(55)로부터 변환된 전기에너지를 공급받아 일정한 전압, 즉 정전압으로 만들고 이 정전압을 배터리(45)에 공급한다. 배터리(45)는 정전압회로(43)로부터 공급된 정전압을 충전하게 된다. 이와 같이, 램프 하우징(33)에서 소모되는 광에너지는 포토 다이오드(55)에서 전기에너지로 변환되어 배터리(45)로 회수되게 된다. 따라서, 소모되는 광에너지가 사용될 수 있는 전기에너지로 바뀌었으므로 에너지 효율이 향상되게 된다.The photodiode 55 converts light generated from the lamp 31 into electrical energy. The photodiode 55 is installed on the inner surface of the lamp housing 33 in a dot pattern. The photodiode 55 is formed in a dot pattern in the lamp housing 33 and does not affect the light efficiency. That is, it is possible to prevent the reduction in luminance that may be generated by installing the photodiode 55 in the lamp housing 33. The photodiode 55 is connected to the constant voltage circuit 43 in series as shown in FIG. 4, and the battery 45 is connected to the photodiode 55 in parallel with the constant voltage circuit 43. The constant voltage circuit 43 receives electric energy converted from the photodiode 55 to make a constant voltage, that is, a constant voltage, and supplies the constant voltage to the battery 45. The battery 45 charges the constant voltage supplied from the constant voltage circuit 43. As such, the light energy consumed in the lamp housing 33 is converted into electrical energy in the photodiode 55 and recovered by the battery 45. Thus, energy efficiency is improved since the consumed light energy has been changed to electrical energy that can be used.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 램프 하우징에 광전변환소자를 설치함으로써 램프 하우징으로부터 소모되는 광에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있다. 이에 따라, 광에너지에서 전기에너지로 환원된 전압을 배터리에 충전시켜 사용함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the backlight unit according to the present invention may convert light energy consumed from the lamp housing into electrical energy by installing a photoelectric conversion element in the lamp housing. Accordingly, energy efficiency may be improved by charging the battery with a voltage reduced from light energy to electric energy.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
Claims (6)
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|---|---|---|---|
| KR1020010057876A KR20030024998A (en) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | Backlight unit |
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-
2001
- 2001-09-19 KR KR1020010057876A patent/KR20030024998A/en active Search and Examination
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