KR20040061952A - 액정표시장치의 백라이트 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모서리-휘선무라의 제거와 광효율 상승 및 콤팩트한 구조를 가능하도록 한 액정표시장치의 백라이트 유니트에 관한 것으로, 상면에 광학 시트가 배치되고, 밑면에 소정의 수납공간이 형성된 도광판; 상기 수납공간에 배치되는 광원; 상기 도광판의 하면에 설치된 반사시트; 상기 도광판의 측면에 설치된 반사시트; 상기 광원의 직상위치의 상기 도광판 부분에 코팅처리된 반사막; 및 상기 도광판의 입광면 모서리선 주위에 코팅처리된 반사막을 구비한다. 그로 인해, 본 발명은 램프의 위치를 종래의 도광판 측면에 배치하는 대신에 도광판의 밑면에 일정형상을 주어 그곳에 램프를 배치함으로써 종래의 램프 반사체라는 부품을 삭감할 수 있고, 그로 인해 램프 반사체내에서 흡수되는 광량을 줄일 수 있어서 광효율이 상승되는 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

Description

액정표시장치의 백라이트 유니트{Back light unit of Liquid Crystal Display}

본 발명은 액정표시장치의 백라이트 유니트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공간절약형 협액화 구조가 가능한 직하-에지형의 백라이트 유니트에 관한 것이다.

일반적으로 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 대응에 적극적으로 대응할 수 없었다.

이러한 CRT를 대체하기 위해 소형, 경량화 및 저소비전력의 장점을 갖고 있는 액정표시장치(Liquid Crystal Display)가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 30인치 이상의 옥외용 대형 모니터 및 벽걸이 TV로도 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.

이와 같은 액정표시장치는 두 개의 유리판 사이에 액정을 주입해 상하 유리판에 설치된 전극에 전원을 인가하여 각 화소에서 액정분자배열이 변화, 영상을 표시하는 장치로서 크게 패널부, 구동부, 백라이트부로 구성된다.

CRT, PDP, FED와는 달리 액정표시장치에 의한 표시는 그 자체가 비발광성이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다. 이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 정보표시면에 균일하게 면조사하는 장치가 백라이트(backlight)이다.

백라이트는 램프의 위치에 따라 램프가 액정표시장치 배면에서 바로 전면을향하여 빛을 발하는 직하형, 램프가 도광판(Light guide plate)의 옆에 위치하여 빛이 도광판을 거치면서 전면을 향하도록 하는 사이드형, 그리고 사이드형의 일부지만 도광판이 경사가 진 쐐기형(Wedge type)으로 분류할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 백라이트의 구성 요소 및 동작원리를 설명한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치(LCD)의 사이드형 백라이트 시스템(Backlight system)의 일 예이다. 액정표시장치의 사이드형 백라이트 시스템은, 광원인 램프(10); 그 램프(10)와 소정거리 이격되면서 그 램프(10)의 외곽을 감싸는 램프 반사체(12); 그 램프(10)에서 발생된 빛을 액정소자면에 투사시키는 도광판(Light Guide Plate)(14); 그 도광판(14)의 하단에 설치되어 빛을 액정소자면으로 반사시키는 반사판 시트(Reflector Sheet)(16); 및 그 도광판(14)의 상면에 순차적으로 배치된 확산 시트(Diffuser Sheet), 프리즘 시트(Prism Sheet), 보호 시트(Protector Sheet)로 된 광학 시트(18)로 구성된다.

여기서, 그 확산 시트는 도광판(14)에서 방출되는 빛의 균일도를 높이기 위해 사용되고, 그 프리즘 시트는 액정소자면에 빛을 90도 또는 180도 정렬하여 투사하기 위해 사용되는데 통상적으로 1매 또는 2매를 사용한다. 그 보호 시트는 프리즘 시트의 보호와 빛의 균일성을 높이기 위해 사용된다. 그리고, 그 도광판(14)상에는 산란체(20)가 형성된다.

이와 같이 구성된 액정표시장치의 사이드형 백라이트 시스템에 따르면, CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)인 램프(10)에서 실린더형으로 방사되어 나간 빛이 반이 잘려나간 투브형의 램프 반사체(12)에서 거의 반사되어 육면체형의 도광판(14)으로 굴절되어 투과된다. 투과된 빛은 도광판(14) 내부에서 전반사를 형성하면서 도광판(14)을 빠져 나가지 못하는데, 이때 LCD 패널 방향 및 램프(10) 방향의 도광판(14)을 제외한 모든 면에 부착된 반사판 시트(16) 또는 높은 반사율 특성을 갖는 화이트 몰드 프레임을 사용하여 빛이 LCD 패널방향으로만 패널형으로 조명되도록 한다.

이와 같은 백라이트 유니트의 조명설계시, 광원의 배치를 도광판(14)의 측면에 배치하고, 램프(10) 주위에 램프 반사체(12)를 두는 구조는 통상 램프 반사체(12)의 부피만큼 실제 소요되는 디스플레이 영역보다 크게 차지한다.

상기와 같이 언급된 공간은 협액화 지향적인 추세에 비교하여 볼 때 고질적인 장애물중에 하나이다. 이와 같이 디스플레이 표면과 직접 관련없는 공간을 소위 데드 스페이스(dead-space)라 한다. 또한, 램프 반사체(12)의 가격 또한 백라이트 유니트의 가격에서 일정부분 차지한다. 한 부품의 삭감으로 유발되는 일반적인 경제효과 외에도 백라이트 유니트에서 램프 반사체(12)는 색도 및 휘도 유지특성과 관련된 신뢰성 부분에서 큰 부분을 차지하며, 현재까지 램프 반사체(12)의 이러한 열화현상의 현격한 개선책은 없으며, 반사체의 현 기술적 한계로 수용하고 있는 실정이다.

한편, 입광면의 모서리는 모서리-직각도 제작의 기술적 한계로 인해 일정부분 직각부분의 경계선에서 무디어지는데, 이로 인해 도 2에서와 같이 램프(10)에서 직접 방사된 강한 빛에 의해 모서리-휘선무라가 발생하고 있다.

이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 모서리-휘선무라의 제거와 광효율 상승 및 콤팩트한 구조를 가능하도록 한 액정표시장치의 백라이트 유니트를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 사이드 방식의 백라이트 유니트의 구조 및 빛의 전파과정을 나타낸 도면.

도 2는 도 1의 구조에서 입광면 모서리부분에서의 빛샘에 관한 광전파 과정을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 유니트의 구조 및 빛의 전파과정을 나타낸 도면.

도 4는 도 3의 구조에서 내부 전반사조건의 광 전파과정을 나타낸 도면.

[도면부호의 설명]

30 : 도광판 32 : 광원(램프)

34 : 하면 반사시트 36 : 측면 반사시트

38 : 광전반사파괴 패턴 40, 42 : 반사막

44 : 광학 시트

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트 유니트는, 상면에 광학 시트가 배치되고, 밑면에 소정의 수납공간이 형성된 도광판; 상기 수납공간에 배치되는 광원; 상기 도광판의 하면에 설치된 반사시트; 상기 도광판의 측면에 설치된 반사시트; 상기 광원의 직상위치의 상기 도광판 부분에 코팅처리된 반사막; 및 상기 도광판의 입광면 모서리선 주위에 코팅처리된 반사막을 구비하는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 유니트에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 유니트의 구조 및 빛의 전파과정을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 구조에서 내부 전반사조건의 광 전파과정을 나타낸 도면이다.

본 발명의 액정표시장치의 백라이트 유니트는, 상면에 다수의 광학 시트(44)가 배치되고, 밑면에 소정의 수납공간이 형성된 도광판(30); 상기 수납공간에 배치되는 광원(램프)(32); 상기 도광판(30)의 하면에 설치된 하면 반사시트(34); 상기 도광판(30)의 측면에 설치된 측면 반사시트(36); 상기 광원(32)의 직상위치의 상기도광판(30) 부분에 코팅처리된 반사막(42); 및 상기 도광판(30)의 입광면 모서리선 주위에 코팅처리된 반사막(40)을 구비한다.

여기서, 그 반사막(40)은 강한 빛이 상기 도광판(30)의 입광면 모서리부분으로 새어 나오는 것을 방지하는 것으로서, 이로 인해 상기 도광판(30)의 입광면 모서리선 주위에서의 모서리-휘선무라를 방지하게 된다.

그리고, 상기 반사막(42)은 광원(32)에서 나온 빛이 직접 액정패널로 가는 것을 방지하는 광경로 변환 및 모서리로의 빛이 새는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고, 상기 광원(32)의 직상주위의 상기 도광판(30)에 반사막처리되기 전에 필요에 따라서 일정의 휘도균일을 위하여 광전반사파괴 패턴(38)이 형성될 수 있다.

상술한 본 발명의 구성의 특징은, 광원(램프)(32)의 위치를 종래의 도광판 측면에 배치하는 것이 아니라 도광판(30)의 밑면에 일정 형상의 수납공간을 두어 그 수납공간에 광원(32)을 배치시킨 것이다.

이를 위해 도광판(30)으로 입사한 빛이 도광판(30)내에서 내부 전반사되도록 설계하였다. 이러한 조건은 일반적으로 입사매질의 굴절율 및 투과매질의 굴절율과 관련된다. 현재 통상의 투과매질로 사용되는 PMMA재질은 굴절율(n)은 대략 1.5이고, 입사매질은 공기가 일반적인데 공기의 굴절율(n)은 대략 1.0이다. 이때, 투과한 광이 매질(즉, 도광판(30))내에서 내부 전반사를 가질 조건은 굴절에 관한 스넬법칙을 이용하면 투과매질내에서의 광의 진행각이 경계면에서의 법선기준으로 약 42도 이상이면 된다. 또, 이 조건이 만족되기 위해 입사면과 매질의 상하층면의 각이 직각을 이룬다.

이어, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 백라이트 유니트의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

광원(32)에서 방사되어 나간 빛은 직접 수납공간의 측면부를 통해 도광판(30)으로 투과되거나 상기 광원(32)의 직상위치의 상기 도광판(30) 부분에 코팅처리된 반사막(42) 및 상기 도광판(30)의 입광면 모서리선 주위에 코팅처리된 반사막(40)에서 반사되어 그 수납공간의 측면부를 통해 도광판(30)으로 굴절되어 투과된다. 투과된 빛은 도광판(30) 내부에서 하면 반사시트(34)와 측면 반사시트(36) 및 광전반사파괴 패턴(38)에 부딪혀 반사되어 액정패널쪽으로 출광하게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트 유니트에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따른 액정표시장치의 백라이트 유니트는, 램프의 위치를 종래의 도광판 측면에 배치하는 대신에 도광판의 밑면에 일정형상을 주어 그곳에 램프를 배치함으로써 종래의 램프 반사체라는 부품을 삭감할 수 있고, 그로 인해 램프 반사체내에서 흡수되는 광량을 줄일 수 있어서 광효율이 상승되는 효과가 있다.

또한, 램프 반사체가 차지하는 공간만큼 더 슬림화할 수 있으므로 보다 콤팩트한 구조가 가능하다.

그리고, 광원의 직상위치의 도광판 부분에 반사막을 코팅처리함에 따라 그도광판의 입광면 모서리선 주위에서의 모서리-휘선무라를 방지하게 되는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 상면에 광학 시트가 배치되고, 밑면에 소정의 수납공간이 형성된 도광판;

   상기 수납공간에 배치되는 광원;

   상기 도광판의 하면에 설치된 반사시트;

   상기 도광판의 측면에 설치된 반사시트;

   상기 광원의 직상위치의 상기 도광판 부분에 코팅처리된 반사막; 및

   상기 도광판의 입광면 모서리선 주위에 코팅처리된 반사막을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유니트.
2. 제 1항에 있어서, 상기 광원의 직상주위의 상기 도광판에 광전반사파괴 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유니트.
3. 제 1항에 있어서, 상기 도광판에서의 내부 전반사조건각이 42도 이상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 백라이트 유니트.