KR20060095412A - 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도광판의 입광부에 선택적으로 반사판을 형성하여 광원의 균일도 및 핫 스팟을 개선하도록 한 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 액정패널의 배면에 구성되는 도광판과, 상기 도광판의 적어도 일측면에 형성되어 광을 발광하는 복수개의 광원부와, 상기 광원부 사이의 상기 도광판 입광부에 형성되는 반사판과, 상기 광원부를 부착한 지지부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

도광판, 반사판, LED, 백라이트, PCB, FPC

Description

백라이트 유닛{backlight unit}

도 1은 일반적인 액정 백라이트 어셈블리의 구조를 설명하기 위한 도면

도 2는 종래의 LED를 사용한 백라이트 유닛을 나타낸 사시도

도 3은 종래 기술에 의한 백라이트 유닛에서 LED 장착 부분에서의 핫 스폿 발생을 나타낸 도면

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 상면도 및 측면도

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 상명도 및 측면도

도 6은 본 발명에 의한 백라이트 유닛에서 LED를 나타낸 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

51,61 : 도광판 52,62 : LED

53,63 : 반사판 54 : FPC

64 : PCB

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 휘도를 향상시키도록 한 백라이트 유닛(back light unit)에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 텔레비전(TV)을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.

따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로, 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display device), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP ; Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD ; Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한, CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖는 액정표시장치는, 최근에 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형정보 표시장치 등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.

상기 액정표시장치는 액정의 광학적 이방특성을 이용한 화상표시 장치로서, 전압의 인가상태에 따라 분극특성을 보이는 액정에 빛을 조사하게 되면 상기 전압인가에 따른 액정의 배향 방향에 따라 통과되는 빛의 양을 조절하여 이미지를 표현 할 수 있는 장치이다.

하지만, 상기와 같은 액정표시장치는 자체가 발광하지 않는 특징을 가지므로 별도의 광원이 필요하다. 따라서 주변의 자연광을 이용하는 반사형 액정표시장치도 있지만, 상기 반사형 액정표시장치는 주변 환경에 의한 사용상의 제약을 많이 받으므로 자체의 독립적인 광원을 가진 액정표시장치가 요구되었다.

결국, 자체 독립적인 광원을 갖는 투과형 액정표시장치가 개발되었으며, 이러한 독립적인 광원을 백 라이트라고 하는데, 광원으로는 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), 냉음극 형광램프(CCFL : Cold Cathode Fluorescent Lamp), 열음극 형광램프(HCFL : Hot Cathode Fluorescent Lamp) 등이 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 액정 백라이트 어셈블리의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 형광램프(1), 도광판(2), 확산패턴(3), 반사판(4), 확산판(5) 및 프리즘 시트(6) 등으로 구성되어 있다.

먼저, 상기 형광램프(1)는 전압이 인가되면 형광램프(1)내에 존재하는 전자들은 양극으로 이동하고, 이동중인 전자가 아르곤(Ar)과 충돌하여 아르곤이 여기되어 양이온을 증식하고, 증식된 양이온이 음극에 충돌하여 2차 전자를 방출한다.

상기 방출된 2차 전자가 관내를 흘러서 방전을 개시하게 되면 방전에 의한 전자의 흐름이 수은증기와 충돌, 전리하여 자외선과 가시광이 방출되고, 방출된 자외선이 램프 내벽에 도포된 형광체를 여기시켜 가시광을 방출하여 빛을 발산하게 된다.

이어, 상기 도광판(2)은 상기 형광램프(1)에서 발산된 빛을 내부로 입사시켜 상부로 면광원이 출사되도록 하는 웨이브 가이드(Wave-Guide)로서, 광투과력이 우수한 PMMA(PolyMethylMethAcrylate) 수지가 사용된다.

상기 도광판(2)의 광 입사 효율에 관계하는 요소로는 도광판 두께 대 램프 직경, 도광판(2)과 램프 사이 거리, 램프 반사판의 형태 등이 있으며, 일반적으로 형광램프(1)를 도광판(2) 중심보다 두께 방향으로 비껴 놓음으로서 광입사 효율이 높아지게 된다.

이어, 상기 확산패턴(3)은 Si0₂, 입자와 PMMA, 솔벤트(Solvent)등으로 이루어진다. 이때 상술한 Si0₂ 입자는 광확산용으로 사용되고, 다공질 입자 구조를 가진다. 또한 PMMA는 Si0₂ 입자를 도광판(2) 하부면에 부착시키기 위해 사용된다.

상기 확산패턴(3)은 도트 형태로 도광판 하부면에 도포되며, 도광판(2) 상부에서의 균일한 면광원을 얻기 위해 도트의 면적이 단계적으로 커진다. 즉, 형광램프(1)에서 가까운 쪽은 단위 면적당 도트가 차지하는 면적율이 작고, 형광램프(1)에서 먼 쪽은 단위 면적당 도트가 차지하는 면적율이 크다.

이때 도트의 모양은 여러 가지 형태가 있을 수 있으며, 단위 면적당 도트의 면적율이 동일하면 도트의 모양에 상관없이 도광판 상부에서 같은 밝기의 효과를 얻을 수 있다.

이어, 상기 반사판(4)은 도광판(2) 후단에 설치되어 형광램프(1)에서 출사된 빛이 도광판(2) 내부로 입사되도록 한다.

그리고 상기 확산판(5)은 도트 패턴이 도포된 도광판(2) 상부에 설치되어 시야각(Viewing Angle)에 따라 균일한 휘도를 얻도록 하는데, 상기 확산판(5)의 재질로는 PET나 PC(Poly Carbonate) 수지를 사용하며, 확산판(5)의 상부에는 확산 역할을 하는 입자 코팅층이 있다.

이어, 상기 프리즘 시트(6)는 상기 확산판(5) 상부로 투과되어 반사되는 광의 정면 휘도를 높이기 위한 것으로서, 상술한 프리즘 시트(6)는 특정 각도의 광만 투과되도록 하고, 나머지 각도로 입사된 빛은 내부 전반사가 일어나 프리즘 시트(6) 하부로 다시 되돌아간다. 상술한 것과 같이 되돌아가는 광은 도광판(2) 하부에 부착된 반사판(4)에 의해 반사된다.

상기와 같이 구성된 일반적인 액정 백라이트 어셈블리는 몰드 프레임에 고정되며, 백라이트 어셈블리의 상면에 배치되는 디스플레이 유닛은 케이스 탑으로 보호되고, 상기 케이스 탑과 몰드 프레임은 그 사이에 백라이트 어셈블리와 디스플레이 유닛을 수용한 채 결합된다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술에 의한 백라이트 유닛을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 종래의 LED를 사용한 백라이트 유닛을 나타낸 사시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 액정패널(도시되지 않음)의 배면에 구성된 도광판(21)의 적어도 일측면에 LED(22)가 배치되고, 상기 LED(22)에 의해 액정패널을 조명하므로 어두운 장소에서도 화면을 표시할 수 있다.

여기서 상기 LED(22)는 PCB 기판(23)상에 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED가 각각 일정한 간격을 갖고 배치되어 있다.

상기와 같이 구성된 백라이트 유닛은 액정패널에 화상을 구현하는 경우에 LED(22)를 점등시킨다. 이때 상기 LED(22)의 적색, 녹색, 청색의 3색의 LED에 전압이 인가되어 발광되고, 상기 발광한 적색, 녹색, 청색의 광은 도광판(21)내에서 산란하는 것에 의해 색혼합되어 백색광을 액정패널의 배면에 조명한다.

상기와 같은 액정패널을 조명하는 광원으로 발광 다이오드(LED)를 이용하는 것에 의해, 노트북형 PC 등의 전자기기의 소전력화, 소형화를 용이하게 달성할 수 있다.

한편, LED는 반도체의 광전변환효과를 이용한 고체소자이다. LED를 발광시키기 위해서는 1.5V정도의 직류전압을 인가하면 되기 때문에 DA-AC 변환기가 필요없어 소비전력을 대폭으로 줄일 수 있다.

또한, LED는 반도체 디바이스이기 때문에, 음극선관보다도 신뢰성이 높고, 소형, 장수명이다.

도 3은 도 2의 백라이트 유닛을 모바일 폰에 적용시 LED 장착 부분에서의 핫 스팟이 발생한 현상을 나타낸 도면이다.

도 3에서와 같이, LED(22)에서 발광된 광이 도광판(21)의 입광부를 통해 액정패널로 조사되는데, 이때 상기 도광판(21)의 반입광부에서 되 반사되어 입광부로 들어오는 광 때문에 많은 광 손실이 발생한다.

또한, LED를 적용하는 모바일 폰(mobile phone) 백라이트 유닛의 고질적 외관문제 중에 하나인 핫 스팟(hot spot)이 발생한다.

즉, 도광판(21)의 입광부 휘도 분포가 균일하지 못하여 LED(22)에 인접한 명부(밝은 부분)가 LED(22) 사이의 암부(어두운 부분)와 대조되어 광원의 위치가 인지되는 현상이 발생한다. 이를 핫 스팟 불량이라 한다(A).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 도광판의 입광부에 선택적으로 반사판을 형성하여 광원의 균일도 및 핫 스팟을 개선하도록 한 백라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 백라이트 유닛은 액정패널의 배면에 구성되는 도광판과, 상기 도광판의 적어도 일측면에 형성되어 광을 발광하는 복수개의 광원부와, 상기 광원부 사이의 상기 도광판 입광부에 형성되는 반사판과, 상기 광원부를 부착한 지지부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명의 백라이트 유닛에 사용되는 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 양공)를 만들어 내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 전자부품이다. 즉, 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 전자와 정공이 떨어져 있을 때 보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.

이러한 발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 조사할 수 있으므로 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기기, 각종 자동화기기 등에 사용된다.

특히, 정보 통신기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며, 발광 다이오드도 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)에 직접 실장하기 위하여 표면 실장소자(Surface Mount Device : SMD)형으로 만들어지고 있다.

이러한 SMD 방식의 발광 다이오드 패키지는 그 사용도에 따라 탑뷰(Top view) 방식과 사이드 뷰(side) 방식으로 제조된다. SMD 방식의 발광 다이오드 패키지는 주로 휴대폰에 사용되는 액정 디스플레이용 백라이트 유닛으로 사용되고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 백라이트 유닛을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 상면도이고, 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 측면도이다.

도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 액정패널(도시되지 않음)의 배면에 구성된 도광판(51)과, 상기 도광판(51)의 적어도 일측면에 일정한 간격을 갖고 구성되어 광을 발광하는 복수개의 LED(52)와, 상기 LED(52) 사이의 상기 도광판(51) 입광부에 구성되는 반사판(53)과, 상기 복수개의 LED(52)가 부착되는 FPC(54)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 각 LED(52)는 FPC(54)상에 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED가 각각 일정한 간격을 갖고 배치되어 있거나, 백색 LED가 일정한 간격을 갖고 배치되어 있다.

또한, 상기 도광판(51)은 PMMA(polymethylmethacrylate)같은 플라스틱(plastic)이나 수지(resin) 또는 열에 강한 유리 재질을 평면형태(flat type)나 쐐기형태(wedge type)로 제작하여 사용된다.

여기서, 상기 LED(52)는 약 10와트(Watt)의 것을 사용하고 있지만, 이는 그 이상이나 그 이하의 것을 사용할 수도 있다.

한편, 상기 도광판(51)을 유리재질로 구성함으로써 유리의 제조공정 따라 상기 도광판(51)의 두께 제어가 쉬우며, 유리의 재질에 따라 열적 변형을 최소화 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 백라이트 유닛은 액정패널에 화상을 구현하는 경우에 LED(52)를 점등시킨다. 이때 상기 LED(52)는 적색, 녹색, 청색 3색의 LED에 전압이 인가되어 발광되고, 상기 발광한 적색, 녹색, 청색의 광은 상기 도광판(51)의 입광부를 통해 입사되어 상기 도광판(51)내에서 산란하는 것에 의해 색혼합되어 백색광을 액정패널의 배면에 조명한다.

이때 본 발명에 의한 백라이트 유닛에서 도광판(51)의 입광부 즉, 각 LED(52) 사이에 대응되는 부분에 반사판(53)을 형성함으로써 상기 LED(53)에서 발광된 광이 도광판(51)의 반입광부에서 되 반사되어 입광부로 들어오는 광을 효과적으로 반사시켜 광 효율을 높여 휘도를 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 LED(52)로부터 발광된 광 분배의 불균일로 발생하는 고질적 외관 문제인 핫 스팟을, 상기 도광판(51)의 입광부에 구성된 반사판(53)에 의해 재분배함으로써 개선할 수 있다.

도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 상면도이고, 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 측면도이다.

즉, 본 발명의 제 2 실시예는 고 휘도를 요구하는 중형 모델에 적용하는 탑뷰 방식(top view type)의 LED를 적용하는 경우이다.

도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 액정패널(도시되지 않음)의 배면에 구성된 도광판(61)과, 상기 도광판(61)의 적어도 일측면에 일정한 간격을 갖고 구성된 복수개의 LED(62)와, 상기 각 LED(62) 사이와 대응되는 상기 도광판(61)의 입광부에 형성되는 반사판(63)과, 상기 각 LED(62)가 배치되는 PCB(64)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서 상기 LED(63)는 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED가 각각 일정한 간격을 갖고 배치되어 있거나, 백색 LED가 일정한 간격을 간격으로 PCB(64)상에 형성되어 있다.

본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 의한 백라이트 유닛은 LED를 광원으로 적용할 때 휘도를 높이고, 외관을 개선하기 위해 도광판(51,61) 입광부의 LED(52,62) 사이에 반사판(53,63)을 적용함으로써 상기 LED(52,62) 사이에 도광판(51,61)의 반입광부에서 되 반사되는 광을 반사시키기 위해 서포트 메인을 형성하지 않더라도 반사효율을 한층 향상시킬 수가 있다.

한편, 상기 LED(52,62) 사이에 서포트 메인을 형성하는 것은 힘들지만, 상기 도광판(51,61)의 입광부에 반사판(53,63)을 형성하는 것은 서포트 메인을 형성하는 것보다 훨씬 용이하다.

또한, 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 의한 백라이트 유닛에서 도광판(51,61)의 입광부에 형성되는 반사판(53,63)은 Al 재질, PET 재질, Ag 재질 중에서 어느 하나를 사용할 수 있다.

도 6은 본 발명에 의한 백라이트 유닛에서 LED를 나타낸 단면도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, LED(100)는 몸체(101)와 발광부(102)로 이루어져 있고, 상기 몸체(101)는 약 1㎜의 두께와 3㎜의 폭을 갖고 형성되어 있고, 상기 몸체(101)의 중앙부에 약 2.5㎜의 폭을 갖는 발광부(102)가 형성되어 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, LED 사이와 대응되는 도광판의 입광부에 반사판을 형성함으로써 도광판의 반입광부를 통해 되 반사되는 광을 효율적으로 반사시킴으로써 LED용 백라이트의 균일성(uniformity) 및 핫 스팟(hot spot)을 개선하여 동일 소비 전력에서 기존 대비 높은 휘도 및 외관품위를 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 액정패널의 배면에 구성되는 도광판과,

   상기 도광판의 적어도 일측면에 형성되어 광을 발광하는 복수개의 광원부와,

   상기 광원부 사이의 상기 도광판 입광부에 형성되는 반사판과,

   상기 광원부를 부착한 지지부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광원부는 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 광원부는 백색 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 지지부는 FPC 또는 PCB인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 반사판은 Al 재질, PET 재질, Ag 재질 중에서 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.

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