KR20060028535A - 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20060028535A
KR20060028535A KR1020040077513A KR20040077513A KR20060028535A KR 20060028535 A KR20060028535 A KR 20060028535A KR 1020040077513 A KR1020040077513 A KR 1020040077513A KR 20040077513 A KR20040077513 A KR 20040077513A KR 20060028535 A KR20060028535 A KR 20060028535A
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light
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오정석
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치용 백라이트 유닛에 대한 것으로, 도광판의 입사면에 굴절율이 다른 물질을 형성하여 발광 다이오드에서 방출된 빛이 표시영역에서 멀어지는 방향으로 굴절하도록 한다.
이를 통하여 소형 발광 다이오드의 개수를 늘리거나, 표시 영역과 소형 발광 다이오드의 거리를 늘리거나, 소형 발광 다이오드의 출사각을 넓히는 등의 방법을 통하지 않고 표시 영역에 암부가 발생하지 않도록 한다. 또한, 비용이 증가하거나 모듈의 사이즈가 증가하거나 발광 다이오드의 효율 저하의 문제없이 표시 영역에서 암부를 제거할 수 있다.
굴절율, 암부, 표시 영역, 도광판, 백라이트 유닛

Description

백라이트 유닛{BACKLIGHT UNIT}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 결합 사시도이다.
도 3은 도 2의 AA선을 따라 자른 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 도광판 12: 발광 다이오드
10a: 제1 매질 10b: 제2 매질
11: 표시 영역 15: 암부
20: 백라이트 유닛 22: 몰드 프레임
24: 광학시트류 26: 반사시트
28: 바텀 섀시 60: 탑 섀시
70: 액정 표시 패널 어셈블리
71: 컬러필터 기판 73: TFT 기판
75: 액정 표시 패널 77: 집적회로 칩
79: 연성 회로 기판 100: 액정 표시 장치
본 발명은 액정 표시 장치용 백라이트 유닛에 대한 것이다.
근래 들어오면서 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술을 중심으로 하여, 소형 및 경량화되면서 성능이 더욱 향상된 평판 표시 장치의 수요가 폭발적으로 늘어나고 있다.
이러한 평판 표시 장치 중에서 근래에 각광받고 있는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 소형화, 경량화 및 저전력 소비화 등의 이점을 가지고 있어서 기존의 브라운관(CRT, cathode ray tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로서 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치가 필요한 거의 모든 정보처리 기기에 장착되어 사용되고 있다.
액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색필터(color filter)등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.
액정 표시 장치에서 액정 표시 패널은 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이므로, 액정 표시 패널 하부에서 액정 표시 패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 구비하고 있다. 백라이트 유닛은 램프, 도광판, 반사 시트 및 광학 시트류 등을 포함한다. 램프는 비교적 발열량이 적으며 자연광에 가까운 백색광을 발생시키고 수명이 긴 냉음극선관 방식 램프나 색재현성이 좋고 저전력이 소비되는 LED를 이용한 LED 방식 램프를 사용한다. 종래에는 냉음극선관 방식의 램프를 사용하였으나, LED 방식 램프가 색재현성이 좋으며, 소비전력도 적게 든다는 장점을 가지고 있어서 LED 방식 램프 제품이 사용되기 시작하였다.
휴대폰 등 모바일 제품의 소형 액정 표시 장치에 백라이트로 사용되는 소형 발광 다이오드(LED)의 경우, 광출사면이 도광판의 일측면(광입사면)과 대향하여 있다. 따라서 도광판의 일측면(광입사면)으로 입사된 광이 퍼져서 상부에 위치하는 액정 표시 패널에 공급된다.
상기 소형 발광 다이오드(LED)는 도광판의 일측면(광입사면)에 점광원으로 형성되어 있으므로 액정 표시 장치의 표시 영역 전체에 일정 휘도를 유지하는 것이 어렵다.
특히, 발광 다이오드는 소자 자체의 특성상 광의 방출 각도에 한계가 있어서 발광 다이오드로부터 전방향으로 광이 방출되지 못하고, 발광 다이오드 사이마다 암부가 형성되며, 상기 암부가 액정 표시 장치의 표시 영역에 일부에 형성되어 액정 표시 장치의 표시 품질을 저하시키는 문제가 발생한다.
이러한 암부를 제거하기 위하여 소형 발광 다이오드의 개수를 늘리거나, 표시 영역과 소형 발광 다이오드의 거리를 늘리거나, 소형 발광 다이오드의 출사각을 넓히는 방법 등이 제시되고 있으나, 이러한 방법은 비용이 증가하거나 모듈의 사이즈가 증가하거나 발광 다이오드의 효율 저하의 문제로 인하여 현실적으로 일정 수준의 암부가 표시 영역에 발생하는 것을 피할 수 없었다.
본 발명은 액정 표시 장치의 표시 영역에 발생하는 암부를 효율적으로 감소시키는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 도광판의 입사면에 굴절율이 다른 물질을 형성하여 발광 다이오드에서 방출된 빛이 표시영역에서 멀어지는 방향으로 굴절하도록 한다.
구체적으로는, 평판 표시 장치에 광을 공급하는 하나 이상의 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드로부터 광이 입사되는 입사면을 가지며, 굴절율이 다른 제1 매질과 제2 매질을 포함하는 도광판을 포함하며, 상기 제1 매질은 상기 입사면의 일부를 제1면으로 하며, 상기 제1면의 끝선을 연결하는 곡면을 가지며, 상기 곡면이 절개하는 상기 도광판의 상면과 하면을 각각 상면과 하면으로 하는 영역 내에 형성되어 있는 백라이트 유닛에 대한 것이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 결합 사시도이고, 도 3은 도 2 의 AA선을 따라 자른 단면도이다.
도 1에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)는, 크게 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛(20)과 광을 공급받아 화상을 표시하는 액정 표시 패널 어셈블리(70)로 이루어진다. 이외에, 이들을 고정 지지하기 위한 탑섀시(60), 몰드 프레임(22) 및 바텀 섀시(28)를 구비한다. 도 1에 도시한 백라이트 유닛(20)은 액정 표시 패널 어셈블리(70)에 광을 가이드하여 공급하고, 백라이트 유닛(20)위에 위치하는 액정 표시 패널 어셈블리(70)는 백라이트 유닛(20)이 공급하는 광을 제어하여 화상을 표시한다.
액정 표시 패널 어셈블리(70)는 액정 표시 패널(75), 집적 회로 칩(integrated circuit chip, IC chip)(77) 및 연성 회로 기판(flexible printed circuit board, FPC)(79)을 포함한다.
액정 표시 패널(75)은 다수의 TFT(thin film transistor, 박막 트랜지스터)로 이루어진 TFT 기판(73)과 TFT 기판(73) 상부에 위치하는 컬러 필터 기판(71) 및 이들 기판 사이에 주입되는 액정(미도시)으로 이루어진다. 집적 회로 칩(77)은 TFT 기판(73)상에 실장되어 액정 표시 패널(75)을 제어한다.
TFT 기판(73)은 매트릭스상의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 투명한 유리 기판이며, 소스 단자에는 데이터 라인이 연결되고, 게이트 단자에는 게이트 라인이 연결되어 있다. 그리고 드레인 단자에는 도전성 재질로서 투명한 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)로 이루어진 화소 전극이 연결되어 있다.
전술한 액정 표시 패널(75)의 데이터 라인 및 게이트 라인은 연성 회로 기판 (79)에 연결되어 연성 회로 기판(79)으로부터 전기적인 신호가 입력되면 TFT의 소스 단자와 게이트 단자에 이 전기적인 신호가 전달되고, 이중 게이트 라인을 통하여 게이트 단자에 인가되는 주사 신호에 따라 TFT는 턴 온 또는 턴 오프 되어 데이터 라인을 통하여 소스 단자에 인가되는 화상 신호가 드레인 단자로 전달 또는 차단된다. 연성 회로 기판(79)은 액정 표시 패널(75)의 외부로부터 영상 신호를 입력받아 액정 표시 패널(75)의 데이터 라인과 게이트 라인에 각각 구동 신호를 인가한다.
한편, TFT 기판(73)에 대향하여 그 위에 컬러 필터 기판(71)이 배치되어 있다. 컬러 필터 기판(71)은 빛이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 RGB 컬러 필터가 박막 공정에 의해 형성된 기판이며, 컬러 필터 위에 ITO로 이루어진 공통 전극이 증착되어 있다. TFT의 게이트 단자 및 소스 단자에 전원이 인가되어 박막 트랜지스터가 턴 온 되면, 화소 전극과 컬러 필터 기판의 공통 전극사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 TFT 기판(71)과 컬러 필터 기판(73)사이에 주입된 액정의 배열각이 변화되고 변화된 배열각에 따라서 광투과도가 변경되어 원하는 화상을 얻게 된다.
연성 회로 기판(79)은 액정 표시 장치(100)를 구동하기 위한 신호인 화상 신호와 주사 신호, 그리고 이들 신호들을 적절한 시기에 인가하기 위한 복수의 타이밍 신호들을 발생시키고, 화상 신호와 주사 신호를 액정 표시 패널(75)의 게이트 라인 및 데이터 라인에 각각 인가한다.
액정 표시 패널 어셈블리(70)의 하부에는 액정 표시 패널(75)에 균일한 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛(20)이 구비되어 바텀 섀시(28)상에 수납되어 있다.
몰드 프레임(22)에 고정되며 액정 표시 패널 어셈블리(70)에 광을 공급하는 하나 이상의 발광 다이오드(12)(점선으로 표시), 발광 다이오드(12)에 전원을 공급하는 기판(14), 발광 다이오드(12)로부터 방출되는 광을 가이드 하여 액정 표시 패널 어셈블리(70)로 공급하는 도광판(10), 도광판(10)의 하부 전면에 위치하여 광을 반사시키는 반사시트(26), 그리고 발광 다이오드(12)로부터의 광의 휘도 특성을 확보하여 액정 표시 패널 어셈블리(70)로 제공하기 위한 광학시트류(24)를 구비한다.
상기 도광판(10)은 제1 매질(10a) 및 제2 매질(10b)로 이루어져 있으며, 제1 매질(10a)이 차지하는 영역을 제외한 도광판(10)의 영역은 제2 매질(10b)로 이루어져 있다.
상기 제1 매질(10a)은 발광 다이오드(12)로부터 빛이 입사하는 입사면의 일부를 제1면으로 하며, 상기 제1면의 끝선을 연결하는 곡면을 가지며, 상기 곡면이 절개하는 상기 도광판의 상면과 하면을 각각 상면과 하면으로 하는 영역 내에 형성된다. 상기 제1 매질(10a)이 차지하는 영역은 일부가 잘려나간 원기둥의 형상으로 형성하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 반원기둥의 형상으로 형성된다.
상기 제1 매질(10a)의 제1면은 발광 다이오드(12)에서 빛이 방출되는 부분보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
도 1에는 도시하지 않았지만, 바텀 섀시(28)의 배면에는 전원공급용 PCB인 인버터 보드와 신호변환용 PCB를 설치한다. 인버터 보드는 외부 전원을 일정한 전압 레벨로 변압하여 발광 다이오드(12)에 제공하고, 신호변환용 PCB는 연성회로 기 판(79)과 접속하여 아날로그 데이터 신호를 디지털 데이터 신호로 변환하여 액정 표시 패널(75)에 제공한다.
액정 표시 패널 에셈블리(70)상에는 연성 회로 기판(79)을 몰드 프레임(22)의 외부로 절곡시키면서 액정 표시 패널 어셈블리(70)가 바텀 섀시(28)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 탑 섀시(60)를 구비한다. 도 1에는 도시하지는 않았지만, 탑 섀시(60)의 상부와 바텀 섀시(28)의 하부에는 각각 전면 케이스 및 배면 케이스가 위치하여 이들의 결합으로 액정 표시 장치(100)를 이룬다.
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 결합 사시도이고, 도 3은 도 2의 AA선을 따라 자른 단면도이다.
도 2와 도 3을 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 살펴본다.
본 발명인 백라이트 유닛(20)은 다수의 발광 다이오드(12)와 도광판(10)을 포함하여 형성된다. 상기 도광판(10)에는 제1 매질(10a)과 제2 매질(10b)로 이루어져 있으며, 제1 매질(10a)로 이루어진 영역을 제외한 도광판(10)의 영역은 제2 매질(10b)로 이루어져 있다.
상기 제1 매질(10a)은 발광 다이오드(12)로부터 빛이 입사하는 입사면의 일부를 제1면으로 하며, 상기 제1면의 끝선을 연결하는 곡면을 가지며, 상기 곡면이 절개하는 상기 도광판의 상면과 하면을 각각 상면과 하면으로 하는 영역 내에 형성된다. 상기 제1 매질(10a)이 차지하는 영역은 일부가 잘려나간 원기둥의 형상으로 형성할 수 있으며, 보다 바람직하게는 반원기둥의 형상으로 형성한다. 이하에서 바람직한 실시예라 함은 반원기둥 형상으로 제1 매질(10a)이 형성되는 경우를 의미한 다.
상기 제1 매질(10a)의 제1면은 발광 다이오드(12)에서 빛이 방출되는 부분의 면적보다 크게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제1 매질(10a)은 발광 다이오드(12)의 개수와 동일한 개수로 형성된다.
또한, 상기 제1 매질(10a)과 제2 매질(10b)은 굴절율이 다르다. 상기 제1 매질(10a)과 제2 매질(10b)의 굴절율을 다르게 하여 발광 다이오드(12)에서 입사하는 빛이 상기 제1 매질(10a)과 제2 매질(10b)의 경계면에서 표시영역에서 멀어지는 방향으로 굴절하도록 형성하여 암부(15)가 표시영역에 나타나지 않도록 하기 위함이다.
상기 제1 매질(10a)과 제2 매질(10b)의 굴절율 관계는 상기 제1 매질(10a)이 형성되는 영역의 곡면의 반지름, 발광 다이오드(12)에서 곡면까지의 거리 및 발광 다이오드(12)의 출사각 등에 따라 달라진다.
본 발명의 바람직한 실시예(상기 제1 매질(10a)이 반원기둥의 형상으로 형성된 경우)에서는 제1 매질(10a)이 상기 제2 매질(10b)의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지는 것이 바람직하다.
일반적으로 제2 매질(10b)은 수지재로 형성하면 되고, 특히 PMMA(polymethyl nethacrylate, 폴리메틸 메타크릴레이트) 재질로 이루어진 것이 바람직하다. PMMA의 경우 소재를 구하기 쉬울 뿐만 아니라 기존 재료와의 호환성이 뛰어난 이점이 있다. 이에 반하여 제1 매질(10a)은 제1 매질(10a)과 제2 매질(10b)의 경계면에서 빛이 표시영역에서 멀어지는 방향으로 굴절하도록 상기에서 기술한 바와 같은 사항 을 고려하여 재료를 선정한다. 본 발명의 바람직한 실시예(상기 제1 매질(10a)이 반원기둥의 형상으로 형성된 경우)에서는 제2 매질(10b)의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지는 유전체로 형성한다. 특히, 공기를 제1 매질(10a)로 사용할 수도 있으며 이 경우에는 제2 매질(10b)로 이루어진 도광파느이 제1 매질(10a)이 차지해야할 부분에 홈을 형성함으로써 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 제조할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 결합 사시도로서, 광의 굴절 경로 및 영역을 화살표로 나타낸 도면이며, 빛이 도달하지 않는 부분인 암부(15)도 도시되어 있다.
발광 다이오드(12)에서 방사된 빛은 도광판(10)의 제1 매질(10a)로 입사되며, 상기 제1 매질(10a)과 제2 매질(10b)의 경계면에서 굴절율의 차이로 굴절되어 빛이 도달하지 않는 암부(15)가 표시 영역(11) 내에 형성되지 않도록 한다.
상기 제1 매질(10a)로 인하여 표시 영역(11)과 발광 다이오드(12)사이의 거리를 늘리지 않아도 암부(15)가 표시 영역(11)내에 형성되지 않으므로 디스플레이의 소형화 추세에 적합하다.
발광 다이오드(12)로부터 방출된 광은 액정 표시 장치(100) 내부의 도광판(10)에서 가이드 된 후 광학 시트(24)등을 거쳐서 액정 표시 패널(75)로 입사된다.
이하에서는 도 3을 통하여 도 2의 AA 선을 따라 자른 단면을 좀더 상세하게 살펴본다.
도 3에 도시한 바와 같이, 발광 다이오드(12)로부터 방출되어 도광판(10)으로 입사된 광은 도광판(10)내의 제1 매질(10a)과 제2 매질(10b)을 거치고, 반사시 트(26)에서 반사되어 액정 표시 패널(75)로 입사한다.
일반적으로 발광 다이오드(12)가 측면에 형성되는 경우 도광판(10)이 도 3에 도시한 바와 달리 쐐기형태(입사면에서 멀어질수록 도광판의 두께가 줄어드는 형태)로 형성되는 실시예도 있으나, 본 발명의 실시예에서와 같이 소형 디스플레이의 경우에는 도광판의 두께를 일정하게 할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 도광판의 입사면에 굴절율이 다른 물질을 형성하여 빛이 표시영역에서 멀어지는 방향으로 굴절하도록 함으로써, 소형 발광 다이오드의 개수를 늘리거나, 표시 영역과 소형 발광 다이오드의 거리를 늘리거나, 소형 발광 다이오드의 출사각을 넓히는 등의 방법을 통하지 않고 표시 영역에 암부가 발생하지 않도록 한다. 그러므로 비용이 증가하거나 모듈의 사이즈가 증가하거나 발광 다이오드의 효율 저하의 문제없이 표시 영역에서 암부를 제거할 수 있다.

Claims (5)

  1. 평판 표시 장치에 광을 공급하는 하나 이상의 발광 다이오드,
    상기 발광 다이오드로부터 광이 입사되는 입사면을 가지며, 굴절율이 다른 제1 매질과 제2 매질을 포함하는 도광판을 포함하며,
    상기 제1 매질은 상기 입사면의 일부를 제1면으로 하며, 상기 제1면의 끝선을 연결하는 곡면을 가지며, 상기 곡면이 절개하는 상기 도광판의 상면과 하면을 각각 상면과 하면으로 하는 영역 내에 형성되어 있는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 매질이 형성되어 있는 영역은 반원기둥 형상을 가진 영역인 백라이트 유닛.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 매질은 상기 제2 매질에 비하여 굴절율이 큰 백라이트 유닛.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 매질은 상기 발광 다이오드의 개수와 동일한 개수가 형성되어 있는 백라이트 유닛.
  5. 제1항에서,
    상기 입사면은 상기 발광 다이오드의 광출사면보다 넓은 면적을 가지는 백라이트 유닛.
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