KR20060070329A - 백라이트 유닛과 도광판 - Google Patents

백라이트 유닛과 도광판 Download PDF

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김규석
이상희
주영비
김수진
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Abstract

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 도광판의 광입사면에 형광체를 형성한 백라이트 유닛 및 도광판을 제공한다.
구체적으로는, 평판 표시 장치에 광을 공급하는 하나 이상의 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드로부터 광이 입사되는 입사면을 가지는 도광판, 상기 도광판의 입사면에 도포된 형광체를 포함하는 백라이트 유닛
이상에서 살펴본 바와 같이, 도광판의 광입사면에 형광물질을 도포하여 형성함으로써, 발광 다이오드와 다른 색의 빛을 표시 패널에 제공할 수 있으며, 이를 통하여 손실광을 줄일 수 있는 효과가 있다.
형광체, 백라이트 유닛, 발광 다이오드

Description

백라이트 유닛과 도광판{BACKLIGHT UNIT AND LIGHT GUIDE PLATE}
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 A-A선을 따라 자른 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 도광판 12: 발광 다이오드
10a: 도광판 본체 10b: 형광체
11: 표시 영역
20: 백라이트 유닛 22: 몰드 프레임
24: 광학시트류 26: 반사시트
28: 바텀 섀시 60: 탑 섀시
70: 액정 표시 패널 어셈블리
71: 컬리필터 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 유닛 및 도광판에 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.
LED 방식 램프를 사용하여 흰색을 얻는 방법에는 다양한 방법이 제시되고 사용되고 있다. 우선 흰색의 LED를 사용하여 흰색을 얻는 경우가 있으며, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 삼색을 이용하여 흰색을 얻는 경우도 있다. 상술한 LED 램프는 LED 자체의 색을 이용하여 흰색을 얻는 방법이었다.
한편, 종래에는 LED 램프에서 도광판으로 입사하면서 흰색광이 반사되어 손실광이 많았다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 손실광이 적은 백라이트 유닛 및 도광판을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 도광판의 광입사면에 형광체를 형성한 백라이트 유닛 및 도광판을 제공한다.
구체적으로는, 평판 표시 장치에 광을 공급하는 하나 이상의 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드로부터 광이 입사되는 입사면을 가지는 도광판, 상기 도광판의 입사면에 도포된 형광체를 포함하는 백라이트 유닛에 대한 발명이고,
발광 다이오드에서 발산된 빛이 입사하는 입사면, 상기 입사면에 도포된 형광체를 포함하는 도광판에 대한 발명이다.
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.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 도광판에 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 2의 A-A선을 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 인가한 다.
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 전극 사이에는 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 확 보하여 액정 표시 패널 어셈블리(70)로 제공하기 위한 광학시트류(24)를 구비한다.
상기 도광판(10)은 본체(10b)의 광입사면에 형광체(10a)를 도포하여 형성되어 있다. 본 실시예에서는 상기 형광체(10a)는 노란색 형광체 물질로 형성되어 있으며, 이 경우에는 발광 다이오드(12)를 청색(B) 다이오드를 사용한다. 발광 다이오드(12)의 청색 빛이 노란색 형광체(10a)를 거치면서 흰색으로 변하여 패널에 입사된다. 본 실시예에서는 측면 발광 방식을 사용하여 도광판(10)의 측면에만 형광체(10a)를 도포하였으나, 배면 발광 방식의 경우에는 도광판(10)의 배면에 형광체(10a)를 도포한다. 또한 이와 달리 도광판(10) 본체(10b)자체에 형광물질을 포함하도록 형성하는 것도 가능하다.
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 기판(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 사시도이 고, 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 형광체(10a)와 본체(10b)로 이루어져 있으며, 형광체(10a)는 본체의 광입사면에 도포되어 있다. 다수의 발광 다이오드(12)는 청색 다이오드를 이용하여 형성하는 것이 바람직하며, 이때 상기 형광체(10a)는 노란색 형광체를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 형광체(10a)로는 야그(YAG)계열의 형광체를 사용하는 것이 바람직하다. 이하에서는 청색 발광 다이오드와 노란색 형광체를 사용하는 실시예를 중심으로 설명한다.
일반적으로 도광판 본체(10b)는 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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)의 결합 사시도로서, 광의 경로를 화살표로 나타낸 도면이다.
발광 다이오드(12)에서 방사된 빛은 도광판(10)의 형광체(10a)로 입사되며, 상기 형광체(10a)를 거쳐서 도광판 본체(10b)로 들어간다. 이때, 발광 다이오드(12)의 청색 빛은 형광체(10a)의 노란색에 의하여 흰색으로 바뀐다.
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 형광체(10a)와 도광판 본체(10b)를 거치고, 반사시트(26)에서 반사되어 액정 표시 패널(75)로 입사한다.
본 발명은 발광 다이오드(12)에서 도광판(10)으로 입사되는 경우 빛이 일부 반사됨에도 불구하고 손실광이 줄어드는 효과를 가진다. 이는 사람의 눈에 형성되어 있는 원추세포는 청색을 감지하는 세포가 적고 녹색을 감지하는 세포가 많기 때문이다. 자세하게 설명하면, 본 실시예와 같이 청색 발광 다이오드를 사용하는 경우에는 청색빛이 도광판에 입사하면서 일부 반사되어 손실되나, 이는 눈이 인식하는 범위를 넘는 청색빛이 반사 손실되는 것이므로 눈이 느끼기에는 휘도가 감소하는 것을 느끼지 못하게 되어 손실광이 적은 효과를 가진다.
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 도광판의 두께를 일정하게 할 수도 있다.
본 실시예에서 상기 형광체는 노란색 형광체 물질로 형성하고, 발광 다이오드를 청색(B) 다이오드로 형성하는 실시예를 중심으로 살펴보았으나, 이와 다른 색을 가지는 발광 다이오드와 형광체를 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 자외선을 내는 발광 다이오드에 적색, 녹색, 청색 형광체를 혼합한 형광 물질을 사용하는 것도 가능하다.
또한 본 실시예에서는 측면 발광 방식을 사용하여 도광판(10)의 측면에만 형광체(10a)를 도포하였으나, 배면 발광 방식의 경우에는 도광판(10)의 배면에 형광체(10a)를 도포한다. 또한, 이와 달리 도광판(10) 자체에 형광물질을 포함하도록 형성하는 것도 가능하다.
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 광입사면에 형광물질을 도포하여 형성함으로써, 발광 다이오드와 다른 색의 빛을 표시 패널에 제공할 수 있으며, 이를 통하여 손실광을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 평판 표시 장치에 광을 공급하는 하나 이상의 발광 다이오드,
    상기 발광 다이오드로부터 광이 입사되는 입사면을 가지는 도광판,
    상기 도광판의 입사면에 도포된 형광체를 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에서,
    상기 발광 다이오드는 청색빛을 발광하는 다이오드이며, 상기 형광체는 노란색 형광체인 백라이트 유닛.
  3. 발광 다이오드에서 발산된 빛이 입사하는 입사면,
    상기 입사면에 도포된 형광체를 포함하는 도광판.
  4. 제3항에서,
    상기 발광 다이오드는 청색빛을 발광하는 다이오드이며, 상기 형광체는 노란색 형광체인 도광판.
KR1020040109034A 2004-12-20 2004-12-20 백라이트 유닛과 도광판 KR20060070329A (ko)

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