KR20060076520A - 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트 - Google Patents

액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 네 변부에 발광체가 구성되며, 이들 발광체에 연결되는 광섬유들이 직교하는 구조로 형성됨으로써 균일하면서 고휘도로 면발광을 구현한 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트를 개시한다.
본 발명은, 액정패널의 네 변부에 각각 대응되게 배치되는 발광체들; 및 상기 액정패널에 대응되는 영역에 직물 구조로 짜여져서 각 변부의 상기 발광체로부터 방출되는 빛을 코어를 따라 진행시키고, 상기 구조 중 교차점에서 점발광이 이루어지며, 변부에 측면 발광을 위한 다수의 스크래치가 형성된 광섬유를 구비한다. 그리고, 광섬유는 상기 직물 구조로써 평직(平織 , plain weave) 구조로 짜여진다.
따라서, 백라이트 유니트는 광섬유의 교차점의 점발광과 스크래치를 이용한 빛의 확산을 동시에 이용함으로써 고휘도로 면발광이 구현될 수 있고, 디스플레이 소자의 발열량이 줄어들고 소비 전력이 절감될 수 있는 효과가 있으며, 대화면 디스플레이 소자에 적용가능한 효과가 있다.

Description

액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트{Backlight unit with a plastic optical fiber for an LCD}
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트의 바람직한 실시예를 나타내는 구조도.
본 발명은 액정 표시장치용 백라이트 유니트에 관한 것으로 보다 상세하게는 네 변부에 발광체가 구성되며, 이들 발광체에 연결되는 광섬유들이 직물 조직 구조를 가지고 직교되게 형성됨으로써 균일하면서 고휘도로 면발광을 구현한 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트에 관한 것이다.
일반적으로, 백라이트 유니트는 TFT(Thin film transistor)-LCD(Liquid crystal display) 패널 전체에 고르게 빛을 전달하는 평면광원장치이며, 백라이트 유니트는 통상 프레임에 광원, 도광판, 및 시트류(확산 시트, 수직 프리즘 시트, 수평 프리즘 시트, 마스크 앰프 보호 시트 등)를 포함하여 구성된다. 여기에서 광원은 주로 LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathod Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), 플랫 램프(Flat Lamp)등과 같은 백색 광원이 사용되고 있다.
종래의 광원에서 조사되는 빛은 굴절률의 차이가 큰 다층을 통과하면서 많은 양이 흡수되어 소멸된다. 또한, 다수 매의 시트와 1 장의 도광판으로 이루어지는 어셈블리는 구성 부품이 많기 때문에 제조 원가가 높고, 클린룸을 포함한 많은 시설의 투자고 요구되며, 조립 상 어려움이 있다.
또한, 상술한 종래의 백라이트 유니트는 백색광원을 선광으로써 빛을 구석구석까지 동일한 밝기로 유지시키면서 면광으로써 변환시키는 역할을 하는 여러 종류의 시트들이 필요했다.
그리고, 백색광원으로 사용되는 장치들은 형광 필라멘트부 또는 LED 발열부 자체에 의한 전력 손실과 LCD 평면의 열적 손실로 인하여 고휘도를 구현하는 것이 어렵다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허 2003-97475호에 광섬유 봉을 평면 발광체로 사용하기 위해 광섬유 봉을 디스플레이 방향과 수직으로 일직선상으로 배열하고, 그 후 광섬유 봉에 빛의 측면 반사를 유도하기 위해 스크래치 패턴을 형성하며, 스크래치 패턴의 간격을 조절함으로써 측면 발광을 실현한 기술이 공개된 바 있다.
그러나, 상술한 종래의 기술에 있어서 광섬유를 배열하는 과정에서 광섬유 사이에서 불규칙한 광 패턴이 발생될 수 있으며, 양쪽 방향에서만 광원을 사용하기 때문에 전체적으로 일정한 발광 효과를 구현하는데 한계가 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 광섬유가 직물 조직 구조를 갖도록 구성되며, 네 변부에 발광체를 구성함으로써 광섬유의 교차점에서 점발광이 이루어지고, 클래드에 스크래치를 형성함으로써 고휘도 면 발광을 구현하는 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용하는 백라이트 유니트를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치에서 상부의 액정패널로 빛을 제공하는 플라스틱 광 섬유를 이용한 백라이트 유니트는, 상기 액정패널의 네 변부에 각각 대응되게 배치되는 발광체들; 및 상기 액정패널에 대응되는 영역에 직물 구조로 짜여져서 각 변부의 상기 발광체로부터 방출되는 빛을 코어를 따라 진행시키고, 상기 구조 중 교차점에서 점발광이 이루어지며, 변부에 측면 발광을 위한 다수의 스크래치가 형성된 광섬유를 구비한다.
여기에서, 상기 광섬유는 상기 직물 구조로써 평직(平織 , plain weave) 구조로 짜여짐이 바람직하다.
상기 발광체들은 LED, 텅스텐 램프, 및 메탈하이라이트 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 광섬유에 형성된 상기 스크래치는 상기 액정패널에 대응되는 영역의 중심쪽으로 갈수록 더 많이 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 광섬유는 스텝인덱스형 플라스틱 광섬유 또는 그레디드인덱스형 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 발광체에서 입사되는 빛을 집속하기 위한 집속 모듈을 상기 발광체에서 빛이 입사되는 부분에 더 구비할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 백라이트 유니트로 사용하기 위하여 플라스틱 광섬유를 격자 구조로 형성함으로써 고휘도 구현을 실현하고, 부가적으로 스크래치 패턴을 통해 면 발광을 구현하는 구조를 포함한다.
도 1을 참조하면, 장방체의 네 변에 대응되게 발광체(10, 12)가 각각 구성되고, 서로 마주보는 발광체 사이에 복수의 광섬유(14)가 서로 연결되며, 서로 직교하는 광섬유는 직물 구조를 갖도록 짜여지며, 특히 광섬유는 평직(平織 , plain weave) 구조로 세로와 가로 방향의 광섬유가 짜여짐이 바람직하다.
여기에서, 광섬유(14)는 액정표시장치에 구성되는 액정패널(도시되지 않음)에 대응되는 장방형상의 영역에서는 서로 평행하게 배치될 수 있도록 짜여진다. 그리고, 광섬유(14)는 액정패널을 벗어나서 발광체(10, 12)에 이르는 경로까지는 방사형상으로 배치됨이 바람직하다.
그리고, 상기 광섬유(14)에서 방사되는 광을 집속하여 광효율을 높이기 위하여 본 발명의 실시예와 같이 렌즈를 구비하는 집속 모듈(16, 18)이 액정패널의 변부에 대응되는 위치에 구성됨이 바람직하다.
상술한 구성에서, 광섬유(14)는 심부에는 코어(미도시)가 형성되고, 코어를 클래드가 감싸는 단면 구조를 갖는다. 상기한 구조에 의하여 빛은 광섬유(14) 내에서 직진성을 가지면서 코어를 따라 진행되고, 일부 빛은 클래드와 코어 간의 굴절 률의 차이에 따라 반사되어 코어를 따라 진행된다.
상기한 광섬유(14)는 평직 구조로 짜여짐에 따라서 세로 방향 또는 가로 방향으로 형성되는 교차점에서 세로 방향의 광섬유와 가로 방향의 광섬유의 위상이 교차되고, 이 교차점에서 광섬유(14)는 물리적 눌림이 발생됨에 따라서 굴절률의 변화가 발생되며, 그에 따라서 교차점에서 빛의 난 반사가 발생되어 외부로 방출된다. 즉 교차점에서 점 발광이 이루어진다.
또한, 광섬유(14)의 클래드에는 스크래치(미도시)가 형성되고, 스크래치는 중심에 가까울수록 점차수가 많아지도록 광섬유(14) 상에 형성시킨다.
상기한 스크래치는 코어를 통하여 전달되는 광을 측면으로 방출시킴으로써 측면 발광을 구현하기 위한 것이다. 이때 스크래치의 간격과 밀도는 제작자의 의도에 따라 빛의 균일도 및 고휘도를 고려하여 결정될 수 있다.
상술한 본 발명에서 발광체(10)는 네 변부에 구성됨으로써 교차점에서 빛은 네 변부에서 전달된 빛이 각각 합하여진 양으로 방출된다. 그러므로 전면의 점 발광은 고르게 이루어질 수 있다. 또한, 균일도 및 고휘도를 보완하기 위하여 본 발명의 실시예와 같이 스크래치의 형성이 위치에 따라 조절될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 백라이트 유니트는 상술한 점 발광과 측면 발광에 의하여 전면에 걸쳐서 고른 빛의 균일도와 고휘도를 가질 수 있다.
본 발명에 실시되는 광섬유의 구성 및 밀도, 광섬유의 굵기 및 종류(스텝 인덱스형 플라스틱 광섬유, 그레디드인덱스형 플라스틱 광섬유 등), 및 스크래치의 형태, 패턴 및 각격은 제작자의 의도에 따라 다양하게 선택 및 변경 가능하다.
아울러, 본 발명의 도면 및 상세한 설명에 설명되지 않았으나, 광섬유를 지지하기 위한 프레임 또는 유사 어셈블리의 보강이 이루어질 수 있음은 자명하다.
따라서, 본 발명에 의하면 네 변에 발광체를 구성하고, 백라이트 유니트가 광섬유의 교차점의 점발광과 스크래치를 이용한 빛의 확산을 동시에 이용함으로써 고휘도로 면발광이 구현될 수 있고, 대화면 디스플레이 소자에 적용될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따라 백라이트 유니트를 구현하기 위하여 사용되는 플라스틱 광섬유는 발열이 거의 발생되지 않는다. 그러므로, 디스플레이 소자의 발열량이 줄어들고, 소비 전력이 절감될 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 액정표시장치에서 상부의 액정패널로 빛을 제공하는 플라스틱 광 섬유를 이용한 백라이트 유니트에 있어서,
    상기 액정패널의 네 변부에 각각 대응되게 배치되는 발광체들; 및
    상기 액정패널에 대응되는 영역에 직물 구조로 짜여져서 각 변부의 상기 발광체로부터 방출되는 빛을 코어를 따라 진행시키고, 상기 구조 중 교차점에서 점발광이 이루어지며, 변부에 측면 발광을 위한 다수의 스크래치가 형성된 광섬유;를 구비함을 특징으로 하는 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유는 상기 직물 구조로써 평직(平織 , plain weave) 구조로 짜여짐을 특징으로 하는 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광체들은 LED, 텅스텐 램프, 및 메탈하이라이트 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유에 형성된 상기 스크래치는 상기 액정패널에 대응되는 영역의 중심쪽으로 갈수록 더 많이 형성됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유는 스텝인덱스형 플라스틱 광섬유 또는 그레디드인덱스형 플라스틱 광섬유 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광체에서 입사되는 빛을 집속하기 위한 집속 모듈을 상기 발광체에서 빛이 입사되는 부분에 더 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 집속 모듈은 볼록 렌즈를 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치용 플라스틱 광섬유를 이용한 백라이트 유니트.
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