KR20030055368A - 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20030055368A
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Abstract

본 발명은 고집광이 가능함과 동시에 비용을 절감할 수 있는 백라이트유닛에 관한 것이다.
본 발명에 따른 백라이트유닛은 광을 발생하는 광원과, 광원을 감싸는 형태로 설치되어 광을 반사시키는 램프하우징과, 하면에 소정간격을 두고 소정깊이를 가지는 다수의 음각패턴이 형성된 도광판을 구비하며, 도광판의 출사면으로 향하는 상기 음각패턴의 꼭지각은 30~95°인 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 유닛{BackLight Unit}
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 고집광이 가능함과 동시에 비용을 절감할 수 있는 백라이트유닛에 관한 것이다.
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 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다. 이하, 도 1 및 도 2를 결부하여 백라이트 유닛에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1을 참조하면, 종래의 백라이트 유닛은 입광부(20)를 경유한 광빔을 안내하는 도광판(4)과, 도광판(4)의 하부에 위치하여 도광판(4)의 하면 및 측면으로 진행하는 광빔을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(2)과, 도광판(4)을 경유한 광빔을 확산시키는 제1 확산시트(6)와, 제1 확산시트(6)를 경유한 광빔의 진행방향을 조절하는 제1 및 제2 프리즘시트(8,10)와, 프리즘시트(8,10)를 경유한 광빔을 확산시키고 프리즘시트를 보호하는 제2 확산시트(12)를 구비한다. 입광부(20)는 광빔을 발생하는 램프(22)와, 램프(22)를 실장함과 아울러 램프(22)의 광빔을 도광판(4)으로 반사시키는 램프하우징(24)으로 구성된다.
램프(22)는 주로 냉음극형광램프가 사용되고 있으며, 램프(22)에서 발생되는 광은 도광판(4)의 측면에 존재하는 입사면을 통해 도광판(4)에 입사된다. 램프 하우징(24)은 내면에 반사면이 있어 램프(22)로부터의 광을 도광판(4)의 입사면쪽으로 반사시킨다. 도광판(4)은 램프(22)로부터 입사된 광이 램프(2)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다. 도광판(4)의 하면에는 반사판(2)이 대면되도록 설치된다. 반사판(2)은 도광판(4)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(4) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. 도광판(4)의 하면에 형성된 인쇄식 패턴이 마련되어 입광부를 경유한 광빔이 경사면인 배면에서 소정 경사각으로 반사되어 출사면쪽으로 균일하게 진행하게 된다. 이때, 도광판(4)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판(2)에 반사되어 출사면쪽으로 진행하게 된다. 도광판(4)을 경유하여 출사된 광은 제1 확산시트(6)에 의해 전영역으로 확산되게 된다. 한편, 액정패널(도시되지않음)에 입사되는 광은 수직을 이룰 때 광효율이 커지게 된다. 이를 위해, 도광판(4)에서 출사된 광의 진행각도를 액정패널과 수직을 이루도록 정방향 프리즘시트를 2매 적층하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 프리즘시트(8,10)를 경유한 광은 제2 확산시트(12)를 경유하여 액정패널에 입사되게 된다. 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 백라이트 유닛은 프리즘시트 2매가 반드시 포함되어야만 원하는 시야각 프로파일을 얻을수 있게 된다. 이 경우, 광손실이 증가함과 아울러 제조비용이 상승하는 문제점이 있다. 이러한, 문제를 해결하기 위해 제안된 구조가 도 2에 도시되어 있다. 이하, 도 2를 결부하여 이에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2를 참조하면, 종래의 백라이트 유닛은 입광부(20)를 경유한 광빔을 안내하는 도광판(4)과, 도광판(4)의 하부에 위치하여 도광판(4)의 하면 및 측면으로 진행하는 광빔을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(2)과, 도광판(4)을 경유한 광빔의 진행방향을 조절하는 역방향 프리즘시트(14)와, 역방향 프리즘시트(14)를 경유한 광빔을 확산시키는 확산시트(12)를 구비한다. 입광부(20) 및 반사판(2)의 기능 및 동작은 도 1에서 충분히 설명하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도광판(4)의 하면에는 양각의 프리즘패턴이 마련되어 입광부(20)를 경유한 광빔의 전반사 조건이 만족하지 않도록 하여 광빔이 균일하게 상면쪽으로 진행되도록 한다. 도광판(4)의 상부에는 역방향 프리즘시트(14)를 배치하게 된다. 이 경우, 도광판(4)에서 출사되는 광빔의 각도가 약 65°이상 이므로 프리즘시트(14)의 꼭지각은 63 - 70°를 유지하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 프리즘시트(14)를 경유한 광빔이 액정패널과 수직을 이루게 된다. 프리즘시트(14)를 경유한 광빔은 확산시트(12)에 의해 전영역으로 확산되어 진행하게 된다. 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 백라이트유닛은 역방향 프리즘시트(14)를 사용함에 의해 도광판(4)의 벽면 비침 또는 입광부(20)의 휘선이 보이는 문제점이 있다.
이에 따라, 벽면비침 및 입광부 휘선을 최소화 할 수 있는 고집광용 백라이트 유닛이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이러한 고집광용 백라이트 유닛은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 집광효율이 좋은 집광시트(16)를 이용하여 집광하는 방법이다.
도 3에 도시된 고집광용 백라이트 유닛은 도광판(4)의 하면에 양각패턴이 마련되어 있어 도 1에 도시된 프리즘시트(10,8) 및 확산판(6,12)의 역할을 하게 된다. 이러한 도광판(4)을 경유한 광빔이 집광시트(16)를 통과함으로써 집광효율이 향상된다.
도 4에 도시된 고집광용 백라이트 유닛은 도광판(4)의 하면에 양각패턴이 형성됨과 아울러 입광부(20)의 출사영역에 프리즘호일(18)이 형성되어 램프(22)에서 출사되는 광을 집광하게 된다.
그러나, 도 3 및 도 4에 도시된 집광시트(16)는 항공 및 군사용의 특수목적의 디스플레이의 경우에만 사용될만큼 고가여서 범용적으로 사용되지 못하는 문제점이 있다. 또한, 도 4에 도시된 고집광용 백라이트 유닛은 프리즘호일(18)이 형성된 영역만큼 부피가 커지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 고집광이 가능함과 동시에 비용을 절감할 수 있는 백라이트유닛을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 백라이트유닛의 구성을 도시한 도면.
도 2는 종래의 양각패턴을 갖는 도광판을 이용한 백라이트유닛을 나타내는 도면.
도 3은 종래의 집광시트를 이용한 백라이트 유닛을 나타내는 도면.
도 4는 종래의 프리즘호일을 이용한 백라이트 유닛을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 도면.
도 6은 도 5에 도시된 도광판을 나타내는 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 음각패턴을 나타내는 도면.
도 8은 도 5에 도시된 백라이트 유닛의 광방향분포를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 도면.
도 10은 도 9에 도시된 집광자를 나타내는 도면.
도 11은 도 9에 도시된 백라이트 유닛의 광방향분포를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 도면.
도 13은 도 12에 도시된 프리즘시트가 제거된 백라이트 유닛을 나타내는 도면.
도 14a 및 도 14b는 도 12 및 도 13에 도시된 백라이트 유닛의 광방향분포를 나타내는 도면.
도 15는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 도면.
도 16은 도 15에 도시된 발광다이오드램프의 특성을 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 도면.
도 18은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 도면.
도 19는 본 발명의 제7 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,32 : 반사판4,34 : 도광판
6,36 : 확산시트8,10,38 : 프리즘시트
16 : 집광시트18 : 집광호일
20,50 : 입광부22,52 : 램프
24,54 : 램프하우징40 : 반사부
56a,56b : 집광자60 : 도광판의 하면
62 : 발광다이오드램프
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 백라이트유닛은 광을 발생하는 광원과, 광원을 감싸는 형태로 설치되어 광을 반사시키는 램프하우징과, 하면에 소정간격을 두고 소정깊이를 가지는 다수의 음각패턴이 형성된 도광판을 구비하며, 도광판의 출사면으로 향하는 상기 음각패턴의 꼭지각은 30~95°인 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 유닛은 도광판을 경유한 광빔을 확산시키는 확산시트와, 확산시트를 경유한 광빔의 진행방향을 조절하는 프리즘시트를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 소정간격은 음각패턴이 광원과 가까울수록 상대적으로 넓게, 광원과 멀어질수록 상대적으로 좁게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 소정깊이는 표시패널의 크기에 따라 도광판의 하면으로부터 수㎛~수십㎛로 식각되는 것을 특징으로 한다.
상기 음각패턴은 도광판의 입사면에서 수㎜내의 거리를 두고 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 음각패턴의 피치는 도광판의 입사면에 대면되는 측면영역쪽에 위치할수록 상대적으로 작게 형성되며, 그 이외의 영역쪽에 위치할수록 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 음각패턴은 삼각형 형태로 형성되어 상기 피치에 대하여 제1 및 제2 경사각이 형성되며, 제1 경사각은 약 25~60°, 제2 경사각은 약 60~90°로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 경사각은 약 46~50°, 제2 경사각은 약 78~82°로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 유닛은 광원과 도광판의 입사면 사이에는 광을 집광하기 위해 프리즘 패턴의 집광자가 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 집광자는 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate ; PMMA)로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 집광자는 집광자의 하면에 대하여 제1 및 제2 경사각이 형성되며, 제1 및 제2 경사각은 약 10~45°인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 경사각은 약 35~37°인 것을 특징으로 한다.
상기 도광판의 하부에는 도광판과 대면되게 형성되는 반사판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판 하면에는 음각패턴 상에 반사금속으로 코팅되어 형성되는 반사부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 유닛은 6인치 이하의 표시패널에 대응되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 소정각도 이내에서 집광되는 광을 발생하는 발광다이오드와, 하면에 소정간격을 두고 소정깊이를 가지는 다수의 음각패턴이 형성된 도광판을 구비하며, 도광판의 출사면으로 향하는 음각패턴의 꼭지각은 30~95°인 것을 특징으로 한다.
상기 소정간격은 음각패턴이 발광다이오드와 가까울수록 상대적으로 넓게, 발광다이오드와 멀어질수록 상대적으로 좁게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 소정깊이는 표시패널의 크기에 따라 도광판의 하면으로부터 수㎛~수십㎛로 식각되는 것을 특징으로 한다.
상기 음각패턴은 도광판의 입사면에서 수㎜내의 거리를 두고 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 음각패턴의 피치는 도광판의 입사면에 대면되는 측면영역쪽에 위치할수록 상대적으로 작게 형성되며, 그 이외의 영역쪽에 위치할수록 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 음각패턴은 삼각형 형태로 형성되어 피치에 대하여 제1 및 제2 경사각이 형성되며, 제1 경사각은 약 25~60°, 제2 경사각은 약 60~90°로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 유닛은 발광다이오드와 도광판의 입사면 사이에는 광을 집광하기 위해 프리즘 패턴의 집광자가 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판의 하부에는 도광판과 대면되게 형성되는 반사판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판 하면에는 음각패턴 상에 반사금속으로 코팅되어 형성되는 반사부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 유닛은 6인치 이하의 표시패널에 대응되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 소정각도 이내에서 집광되는 광을 발생하는 발광다이오드와, 발광다이오드로부터의 광을 출사면을 통하여 표시패널로 입사시키는 도광판과, 도광판의 하부에 위치하여 도광판의 하면 및 측면으로 진행하는 광빔을 상면쪽으로 반사시키는 반사판과, 도광판을 경유한 광빔을 확산시키는 확산시트와, 확산시트를 경유한 광빔의 진행방향을 조절하는 프리즘시트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 소정각도는 발광다이오드의 곡률에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 5 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트유닛은 입광부(50)를 경유한 광빔을 안내하는 도광판(34)과, 도광판(34)의 하부에 위치하여 도광판(34)의 하면 및 측면으로 진행하는 광빔을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(32)과, 도광판(34)을 경유한 광빔을 확산시키는 확산시트(36)와, 확산시트(36)를 경유한 광빔의 진행방향을 조절하는 프리즘시트(38)를 구비한다.
입광부(50)는 광빔을 발생하는 램프(52)와, 램프(52)를 실장함과 아울러 램프(52)의 광빔을 도광판(34)으로 반사시키는 램프하우징(54)으로 구성된다.
램프(52)는 주로 냉음극형광램프가 사용되고 있으며, 램프(52)에서 발생되는 광은 도광판(34)의 측면에 존재하는 입사면을 통해 도광판(34)에 입사된다. 램프 하우징(54)은 내면에 반사면이 있어 램프(52)로부터의 광을 도광판(34)의 입사면쪽으로 반사시킨다.
도광판(34)의 배면에는 반사판(32)이 대면되도록 설치된다. 반사판(32)은 도광판(34)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(34)쪽으로 재반사시킴으써 광손실을 줄이는 역할을 한다.
도광판(34)은 램프(52)로부터 입사된 광이 램프(52)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다.
도광판(34)의 하면은 도 6에 도시된 바와 같이 소정각도로 기울어지게 형성되며, 음각패턴(A)이 다수개 형성된다. 다수의 음각패턴(A)은 입광부(50)를 경유한 광빔의 진행방향을 수직으로 진행시키게 된다. 이 음각패턴(A)의 깊이 및 간격 등을 조정함으로써 화상이 개선된다.
이를 상세히 설명하면, 다수의 음각패턴(A)들은 도 7에 도시된 바와 같이 도광판(34)의 하면(60)에서 소정의 깊이(h)만큼 식각된 삼각형 형상으로 형성되어 제1 경사면(L1)과 제2 경사면(L2)을 갖게 된다. 이 때, 깊이(h)는 액정패널의 크기에 따라 수㎛~수십㎛범위에서 조절하여 표시품질을 개선할 수 있다. 또한, 도광판(34)의 하면(60)과 제1 경사면(L1)과의 사이각(α)은 25~60°로, 도광판(34)의 하면(60)과 제2 경사면(L2)과의 사이각(β)은 60~90°의 범위로 설정되어 도광판의 출사면으로 향하는 꼭지점(42)의 꼭지각은 30~95°로 설정된다. 바람직하게는 도광판(34)의 하면(60)과 제1 경사면(L1)과의 사이각(α)이 46~50°로, 도광판(34)의 하면(60)과 제2 경사면(L2)과의 사이각(β)은 78~82°의 범위로 설정된다.
광빔의 균일도를 확보하기 위해 음각패턴(A)의 간격(y)이 조절된다. 실제로, 입광부(50)와 가까울수록 음각패턴(A)의 간격(y)은 넓게 설정되고, 입광부(50)와 멀어질수록 음각패턴(A)의 간격(y)은 좁게 설정되는 것이 바람직하다.
도광판(34)에 형성되는 음각패턴(A)은 도광판(34)의 입사면에서 소정간격(d)을 사이에 두고 시작점(s)이 형성된다. 이 시작점(s)이 입사면과 가까울수록 음각패턴(A)의 깊이(h)는 작아지고, 입사면과 멀어질수록 음각패턴(A)의 깊이(h)는 커진다. 시작점(s)이 입사면에 가까울수록 입광부(50) 부근에서 발생되는 암선 등이 제거되기 때문에, 음각패턴(A)은 도광판(34)의 입사면에서 수㎜내에서 시작되어야 한다.
음각패턴(A) 간의 피치(p)는 음각패턴(A)이 형성되는 위치에 따라 다르게 형성된다. 도광판(34)의 입사면과 대면되는 측면쪽에 위치하는 음각패턴(A)의 피치(p)는 상대적으로 작게 형성되고, 그 이외의 영역인 입사반대면과 중간영역쪽에 위치하는 음각패턴(A)의 피치(p)는 상대적으로 크게 형성된다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도광판(34)으로부터 출사되어진 광방향 분포를 나타내는 도면이다. 도 8의 가로축은 시야각을, 세로축은 빛의 세기를 각각 나타낸다. 도광판(34)에서 출사되는 광빔의 상하시야각(A) 및 좌우시야각(B)은 도 8에 도시된 바와 같이 각각 종래에 비해 수직 및 수평방향으로 집광되게 된다. 이러한 구조를 갖는 도광판(34)을 사용할 경우 프리즘시트(38)를 종래에 2매에서 1매로 줄일 수 있어 비용을 절감할 수 있다. 또한, 프리즘시트(38)에 의한 광손실을 방지하게 되어 광효율이 향상된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백라이트를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 도 5에 도시된 백라이트 유닛과 비교하여 프리즘(38) 시트 대신에 입광부(50)에 집광자(56a,56b)를 형성하는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다.
입광부(50)는 광을 발생하는 램프(52)와, 램프(52)를 감싸는 형태로 설치되는 램프하우징(54)과, 광을 집광시키는 제1 및 제2 집광자(56a,56b)를 구비한다.
램프(52)는 주로 냉음극형광램프가 사용되며, 램프(52)에서 발생되는 광은 제1 집광자(56a)에 입사된다. 램프 하우징(54)은 내면에 반사면이 있어 램프(52)로부터의 광을 제1 집광자(56a)쪽으로 반사시킨다.
제1 및 제2 집광자(56a,56b)는 다수의 프리즘패턴으로 형성되어 광을 집광시키는 역할을 한다. 또한, 제1 및 제2 집광자(56a,56b)는 램프(52)와 도광판(34) 사이에 형성되어 램프(52)와 도광판(34) 사이의 틈새로 일어나는 광손실을 줄일 수 있다. 즉, 제1 및 제2 집광자(56a,56b)는 램프(52)에서 발생된 광과 램프 하우징(54)에 의해 반사된 광을 집광한다. 이와 같이, 제1 및 제2 집광자(56a,56b)에 의해 집광된 광은 도광판(34)에 입사된다.
이러한 제1 및 제2 집광자(56a,56b)의 제1 및 제2 사이각(γ1,γ2)은 도 10에 도시된 바와 같이 10~45°로 형성된다. 바람직하게는 제1 및 제2 사이각(γ1,γ2)이 35~37°일 때, 광이 최대로 집광된다. 제1 및 제2 집광자(56a,56b)는 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않으며 투과율이 좋은 아크릴수지 등으로 형성된다. 예를 들어, 제1 및 제2 집광자(56a,56b)는 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate ; PMMA)로 형성된다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도광판(34)으로부터 출사되어진 광방향 분포를 나타내는 도면이다. 도 11의 가로축은 시야각을, 세로축은 빛의 세기를 각각 나타낸다. 도광판(34)에서 출사되는 광빔의 상하시야각(A) 및 좌우시야각(B)은 각각 종래에 비해 수직 및 수평방향으로 집광되게 된다. 이에 따라, 종래의 2매로 형성된 프리즘시트를 형성하지 않고서 제1 및 제2 집광자(56a,56b)와 도광판(34)으로도 기존의 광특성을 나타낼 수 있다. 종래의 제1 및 제2 프리즘시트를 형성하지 않아도 됨으로써 비용을 절감할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 백라이트를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 도 5에 도시된 백라이트 유닛과 비교하여 반사판 대신에 도광판(34) 하부에 금속이 코팅된 반사부(40)가 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다.
반사부(40)는 다수의 음각패턴이 형성된 도광판(34) 하면에 반사금속을 코팅하게 된다. 반사부(40)는 반사금속인 은(Ag), 알루미늄(Al) 등으로 형성된다. 이러한 반사부(40)를 갖는 백라이트 유닛은 6인치이하의 액정표시장치에 적용된다.
반사부(40)는 도광판(34)의 하면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(34) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다.
도광판(34) 상부에는 도광판(34)을 경유한 광빔을 확산시키는 확산시트(36)와, 확산시트(36)를 경유한 광빔의 진행방향을 조절하는 프리즘시트(38)가 형성된다.
도광판(34) 상부에 형성되는 프리즘시트(38)를 도 13에 도시된 바와 같이 제거하여도 백라이트 유닛은 동일한 효과를 얻는다. 이를 도 14a 및 도 14b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 14a 및 도 14b는 각각 도 12 및 도 13에 도시된 백라이트 유닛으로부터출사되어진 광방향 분포를 나타내는 도면이다. 도 14a 및 도 14b의 가로축은 시야각을, 세로축은 빛의 세기를 각각 나타낸다. 도 14a에 도시된 백라이트 유닛에서 출사되는 광빔의 상하시야각(A) 및 좌우시야각(B)은 각각 종래에 비해 수직 및 수평방향으로 집광되게 된다. 도 14b에 도시된 백라이트 유닛에서 출사되는 광빔의 분포는 도 14a에 도시된 백라이트 유닛과 거의 유사하다. 이에 따라, 종래의 2매로 형성된 프리즘시트를 1매만 형성하게 되고, 반사판을 형성하지 않고서도 기존의 광특성을 나타낼 수 있다. 또한, 프리즘시트와 반사판을 형성하지 않아도 됨으로써 비용을 절감할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 광을 생성하는 발광다이오드램프(62)와, 발광다이오드램프(62)에서 생성된 광을 안내하는 도광판(34)과, 도광판(34)의 하부에 위치하여 도광판(34)의 하면 및 측면으로 진행하는 광빔을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(32)과, 도광판(34)을 경유한 광빔을 확산시키는 확산시트(36)와, 확산시트(36)를 경유한 광빔의 진행방향을 조절하는 프리즘시트(38)를 구비한다.
발광다이오드(Light-Emitting Diode ; 이하"LED"라 함)램프(62)는 R,G,B의 3색광을 만들 수 있어 광원으로 사용된다. 이 LED램프(62)에서 생성된 광이 어떤 방향성을 갖지고 있어 LED램프(62)는 도 16에 도시된 바와 같이 방사패턴을 갖고 있다. 이 방사패턴은 LED램프(62)의 곡률(cap)에 따라 결정된다. 이 방사패턴이 좁아질수록 광은 특정한 방향에 집광된다. 바람직하게는 광분포를 0~±30°정도가 되도록 곡률(cap)를 제어하게 된다. 이러한 LED램프(62)에서 고집광된 광은 도광판(34)의 측면에 존재하는 입사면을 통해 도광판(34)에 입사된다. 도광판(34)은 LED램프(62)로부터 입사된 광을 LED램프(62)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다. 도광판(34)의 하면에는 반사판(32)이 대면되도록 설치된다. 반사판(32)은 도광판(34)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(34) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. 도광판(34)의 하면에 인쇄식 패턴이 마련되어 LED램프(62)에서 생성된 광빔이 경사면인 하면에서 소정 경사각으로 반사되어 출사면쪽으로 균일하게 진행하게 된다. 이때, 도광판(34)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판(32)에 반사되어 출사면쪽으로 진행하게 된다. 도광판(34)을 경유하여 출사된 광은 확산시트(36)에 의해 전영역으로 확산되게 된다. 한편, 액정패널(도시되지않음)에 입사되는 광은 수직을 이룰 때 광효율이 커지게 된다. 이를 위해, 도광판(34)에서 출사된 광의 진행각도를 액정패널과 수직을 이루도록 프리즘시트(38)를 형성하게 된다. 프리즘시트(38)를 경유한 광은 액정패널에 입사된다.
이와 같이, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 LED램프(62)를 사용함으로써 광이 고집광되어 광손실을 억제할 수 있다. 또한, 한 매로 줄어든 프리즘시트(38)로 인해 비용을 절감할 수 있다.
도 17은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 도 5에 도시된 백라이트 유닛과 비교하여 입광부의 램프 대신에 LED램프(62)가 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다.
LED램프(62)는 광을 특정한 방향에 집광하는 성질을 가지고 있다. 이에 따라, 광분포가 ±30°정도가 되도록 LED램프(62)의 곡률(cap)를 제어하게 된다. 이러한 LED램프(62)에서 고집광된 광은 도광판(34)의 측면에 존재하는 입사면을 통해 도광판(34)에 입사된다.
도광판(34)의 배면에는 반사판(32)이 대면되도록 설치된다. 반사판(32)은 도광판(34)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(34) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다.
도광판(34)은 LED램프(62)로부터 입사된 광이 LED램프(62)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다.
도광판(34)의 하면은 도 6 및 도 7에 전술한 바와 같이 소정각도로 기울어지게 형성되며, 음각패턴(A)이 다수개 형성된다. 다수의 음각패턴(A)들은 도광판(34)의 하면(60)에서 액정패널의 크기에 따라 수㎛~수십㎛의 깊이(h)만큼 식각된 삼각형 형상으로 제1 경사면(L1)과 제2 경사면(L2)을 갖게 된다.
도광판(34)의 하면(60)과 제1 경사면(L1)과의 사이각(α)은 25~60°로, 도광판(34)의 하면(60)과 제2 경사면(L2)과의 사이각(β)은 60~90°로, 도광판의 출사면으로 향하는 음각패턴의 꼭지각은 30~95°의 범위로 설정한다. 바람직하게는 도광판(34)의 하면(60)과 제1 경사면과의 사이각(α)이 46~50°로, 도광판(34)의 하면(60)과 제2 경사면(L2)과의 사이각(β)은 78~82°의 범위로 설정된다.
광빔의 균일도를 확보하기 위해 입광부(50)와 가까울수록 음각패턴(A)의 간격(y)은 넓게 설정되고, 입광부(50)와 멀어질수록 음각패턴(A)의 간격(y)은 좁게 설정되는 것이 바람직하다.
도광판(34)에 형성되는 음각패턴(A)의 시작점(s)이 앞단에 가까울수록 입광부(50) 부근에서 발생되는 암선 등이 제거되기 때문에, 음각패턴(A)은 도광판(34)의 앞단에서 수㎜내에서 시작되어야 한다.
도광판(34)의 입사면에 대면되는 측면영역에 위치하는 음각패턴(A)의 피치(p)는 상대적으로 작게 형성되고, 그 이외의 영역에 위치하는 음각패턴(A)의 피치(p)는 상대적으로 크게 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 LED램프(62)를 사용함으로써 광이 고집광되어 광손실을 억제할 수 있다. 또한, 프리즘시트(38)를 제거할 수 있으므로 비용을 절감할 수 있다.
도 18은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 제6 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 도 9에 도시된 백라이트 유닛과 비교하여 입광부(50)의 램프(52) 대신에 LED램프(62)가 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다.
LED램프(62)는 광을 특정한 방향에 집광하는 성질을 가지고 있다. 이에 따라, 광분포가 ±30°정도가 되도록 LED램프(62)의 곡률(cap)를 제어하게 된다. 이러한 LED램프(62)에서 고집광된 광은 집광자(56a)에 입사된다.
집광자(56a)는 다수의 프리즘패턴으로 형성되어 광을 집광시키는 역할을 한다. 또한, 집광자(56a)는 LED램프(62)와 도광판(34) 사이에 형성되어 LED램프(62)와 도광판(34) 사이의 틈새로 일어나는 광손실을 줄일 수 있다. 즉, 집광자(56a)는 LED램프(62)에서 발생된 광을 집광한다. 이와 같이, 집광자(56a)에 의해 집광된광은 도광판(34)의 측면에 존재하는 입사면을 통해 도광판(34)에 입사된다.
이러한 집광자(56a)의 제1 및 제2 사이각(γ1,γ2)은 도 10에 도시된 바와 같이 10~45°로 형성된다. 바람직하게는 제1 및 제2 사이각(γ1,γ2)이 35~37°일 때, 광이 최대로 집광된다. 집광자(56a)는 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않으며 투과율이 좋은 아크릴수지 등으로 형성된다. 예를 들어, 집광자(56)는 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate ; PMMA)로 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 제6 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 LED램프(62)와 집광자(56a)를 사용함으로써 광이 고집광되어 광손실을 억제할 수 있다. 또한, 프리즘시트(38)를 제거할 수 있으므로 비용을 절감할 수 있다.
도 19는 본 발명의 제7 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 도면이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 제7 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 도 12에 도시된 백라이트 유닛과 비교하여 입광부(50)의 램프(52) 대신에 LED램프(62)가 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다.
LED램프(62)는 광을 특정한 방향에 집광하는 성질을 가지고 있다. 이에 따라, 광분포가 ±30°정도가 되도록 LED램프(62)의 곡률(cap)를 제어하게 된다. 이러한 LED램프(62)에서 고집광된 광은 도광판에 입사된다.
도광판(34)의 배면에는 반사부(40)가 형성된다. 반사부(40)는 도광판(34)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(34) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다.
반사부(40)는 다수의 음각패턴이 형성된 도광판(34) 하면에 반사금속을 코팅하게 된다. 반사부(40)는 반사금속인 은(Ag), 알루미늄(Al) 등으로 형성된다. 이러한 반사부(40)를 갖는 백라이트 유닛은 6인치이하의 액정표시장치에 적용된다.
도광판(34) 상부에는 도광판(34)을 경유한 광빔을 확산시키는 확산시트(36)가 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 제7 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 LED램프(62)와 반사부를 사용함으로써 광이 고집광되어 광손실을 억제할 수 있다. 또한, 반사판과 프리즘 시트를 사용하지 않고도 집광된 광분포를 얻을 수 있어 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 제1 내지 제7 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 CLC(Cholesteric Liquid Crystal) 칼라필터를 이용한 디스플레이에 적용하여 집광효과를 얻을 수 있다. 즉, 종래의 고색순도 및 고휘도를 얻기 위해 CLC 칼라필터를 이용한 투과형 액정표시장치는 본 발명의 제1 내지 제7 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 이용함으로써 시야각에 따른 컬러 쉬프트 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 제1 내지 제7 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 도광판은 입사면과 입사면과 대면되는 측면의 길이가 다른 웨지형으로 형성된다. 이 웨지형은 입사면과 측면의 길이가 같은 평판형보다 백라이트의 무게가 적으며, 경사진 영역에 액정표시장치의 다른 부품등을 장착할 수 있어 전체적인 액정표시장치의 부피를 줄일 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 도광판의 하면에 음각패턴이 형성된다. 이 음각패턴의 간격 및 깊이 등을 조절함으로써 빛의 방향을 조정하게 된다. 이에 따라, 다양한 크기의 표시패널에 적용함과 동시에 화상이 개선된다. 또한, 프리즘시트 또는 확산시트를 제거할 수 있어 비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라, 종래의 입광부에 사용된 냉음극형광램프대신에 발광다이오드를 이용한다. 이 발광다이오드의 곡률를 제어하여 발광다이오드에서 출사되어지는 광이 소정 각도내에서 집광되도록 한다. 이에 따라, 고집광된 광을 얻을 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (27)

  1. 광을 발생하는 광원과,
    상기 광원을 감싸는 형태로 설치되어 광을 반사시키는 램프하우징과,
    하면에 소정간격을 두고 소정깊이를 가지는 다수의 음각패턴이 형성된 도광판을 구비하며,
    상기 도광판의 출사면으로 향하는 상기 음각패턴의 꼭지각은 30~95°인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판을 경유한 광빔을 확산시키는 확산시트와,
    상기 확산시트를 경유한 광빔의 진행방향을 조절하는 프리즘시트를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정간격은 상기 음각패턴이 상기 광원과 가까울수록 상대적으로 넓게, 상기 광원과 멀어질수록 상대적으로 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정깊이는 표시패널의 크기에 따라 상기 도광판의 하면으로부터 수㎛~수십㎛로 식각되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 음각패턴은 상기 도광판의 입사면에서 수㎜내의 거리를 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 음각패턴의 피치는 상기 도광판의 입사면에 대면되는 측면영역쪽에 위치할수록 상대적으로 작게 형성되며, 그 이외의 영역쪽에 위치할수록 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 음각패턴은 삼각형 형태로 형성되어 상기 피치에 대하여 제1 및 제2 경사각이 형성되며,
    상기 제1 경사각은 약 25~60°, 제2 경사각은 약 60~90°로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 경사각은 약 46~50°, 제2 경사각은 약 78~82°로 형성되는 것을특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 도광판의 입사면 사이에는 광을 집광하기 위해 프리즘 패턴의 집광자가 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 집광자는 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethyl Methacrylate ; PMMA)로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 집광자는 상기 집광자의 하면에 대하여 제1 및 제2 경사각이 형성되며,
    상기 제1 및 제2 경사각은 약 10~45°인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 경사각은 약 35~37°인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 하부에는 상기 도광판과 대면되게 형성되는 반사판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판 하면에는 상기 음각패턴 상에 반사금속으로 코팅되어 형성되는 반사부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 반사금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 6인치 이하의 표시패널에 대응되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  17. 소정각도 이내에서 집광되는 광을 발생하는 발광다이오드와,
    하면에 소정간격을 두고 소정깊이를 가지는 다수의 음각패턴이 형성된 도광판을 구비하며,
    상기 도광판의 출사면으로 향하는 상기 음각패턴의 꼭지각은 30~95°인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 소정간격은 상기 음각패턴이 상기 발광다이오드와 가까울수록 상대적으로 넓게, 상기 발광다이오드와 멀어질수록 상대적으로 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 소정깊이는 표시패널의 크기에 따라 상기 도광판의 하면으로부터 수㎛~수십㎛로 식각되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 음각패턴은 상기 도광판의 입사면에서 수㎜내의 거리를 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 음각패턴의 피치는 상기 도광판의 입사면에 대면되는 측면영역쪽에 위치할수록 상대적으로 작게 형성되며, 그 이외의 영역쪽에 위치할수록 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 음각패턴은 삼각형 형태로 형성되어 상기 피치에 대하여 제1 및 제2 경사각이 형성되며,
    상기 제1 경사각은 약 25~60°, 제2 경사각은 약 60~90°로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 발광다이오드와 상기 도광판의 입사면 사이에는 광을 집광하기 위해 프리즘 패턴의 집광자가 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 도광판의 하부에는 상기 도광판과 대면되게 형성되는 반사판을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 도광판 하면에는 상기 음각패턴 상에 반사금속으로 코팅되어 형성되는 반사부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 반사금속은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 6인치 이하의 표시패널에 대응되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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