KR20070064751A - 백 라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 램프에서 발생된 빛의 입광 면적을 넓혀 입광 효율을 향상시킴과 동시에 액정표시모듈의 경량화를 이루도록 한 백 라이트 유닛에 관한 것으로서, 빛을 발생하는 적어도 하나 이상의 발광 램프와, 상기 발광 램프에서 발생된 빛을 면광원으로 변환하여 출사하고 입사면이 타원형의 경사진 라운드 형상을 갖는 도광판과, 상기 발광 램프에서 발생된 빛을 상기 도광판의 입사면으로 집광시키어 출사하는 램프 하우징과, 상기 도광판의 배면에 구성되어 외부로 새어나가는 빛을 다시 상측으로 반사시키는 반사판을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

도광판, 램프, 반사판, 타원형, 액정표시장치

Description

백 라이트 유닛{a back light unit}

도 1은 일반적인 액정표시모듈을 나타낸 개략적인 분해 사시도

도 2는 종래의 백 라이트 유닛을 나타낸 평면도

도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 종래의 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도

도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 백 라이트 유닛을 나타낸 입체도

도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도

도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 백 라이트 유닛을 나타낸 입체도

도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 의한 백 라이트 유닛에 사용된 도광판을 나타낸 도면

도 7은 백 라이트 유닛에서 광출사율을 정의하기 위해 나타낸 도면이

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 발광 램프 200 : 도광판

300 : 램프 하우징 400 : 광학시트

500 : 반사판

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 입광 효율을 향상시키도록 한 백 라이트 유닛에 관한 것이다.

통상의 액정표시장치는 액정표시모듈과 이 액정표시모듈을 구동하기 위한 구동 회로부 및 케이스로 구성된다.

먼저, 상기 액정표시모듈은 일정한 갭을 갖고 합착된 두 장의 유리기판 사이에 액정이 주입되고 매트릭스 형태로 배열되어진 액정셀들과 이들 액정셀들에 공급되는 신호를 각각 절환하기 위한 스위치소자들로 구성된 액정표시패널과, 상기 액정표시패널의 배면에 광을 조사하는 백 라이트 유닛(Back Light Unit)으로 구성되게 된다.

또한, 상기 액정표시모듈에는 백 라이트 유닛으로부터 액정표시패널 쪽으로 진행하는 광을 산란 및 확산시키기 위하여 광학 시트들이 배열되게 된다.

이러한 액정표시패널, 백 라이트 유닛 및 광학 시트들은 광 손실을 방지하기 위하여 일체화된 형태로 체결되어야 함과 아울러 외부의 충격에 의하여 손상되지 않게끔 보호되어야만 한다.

이를 위하여, 액정표시패널의 가장자리를 포함한 백 라이트 유닛 및 광학 시트들을 감싸게끔 탑 케이스(top case)가 구성되어 있다.

이와 같이 액정표시모듈은 유리기판을 포함하므로 외부의 충격에 의해 쉽게 손상될 수 있으므로 외부 충격에 의한 액정표시모듈의 손상을 방지하기 위하여 액정표시모듈의 외부를 감싸서 보호하는 탑 케이스가 사용되었다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 나타낸 분해 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 화상을 표시하는 액정표시패널(30)과 상기 액정표시패널(30)에 광을 조사하는 백 라이트 유닛으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 백 라이트 유닛은 광을 발생하는 형광램프(31)와, 상기 형광램프(31)를 U자형으로 에워싸는 램프하우징(32)과, 상기 액정표시패널(30)의 한 면에 차례로 부착되는 확산판(38), 제 1 프리즘시트(37)와 제 2 프리즘시트(36) 및 보호시트(35)와 도광판(33)과 반사판(34)으로 구성되어 있다.

그리고 상기 액정표시패널(30)과 백 라이트 유닛을 수납하여 고정하는 커버 버텀(39)으로 구성되어 있다.

한편, 상기 백 라이트 유닛은 액정표시패널(30)의 표시영역(A)에 빛을 비추는 역할을 한다. 상기 액정표시패널(30)의 표시영역(A)은 도면에는 도시되지 않았지만, 바깥 면에 편광판이 부착된 두 장의 투명기판과 상기 두 장의 투명기판의 안쪽면 사이에 주입된 액정으로 구성되어 있다.

그리고, 상기와 같이 구성된 액정표시장치는 액정표시패널(30)을 구동시키는 구동회로(40)로 구성되어 있다.

상기 백 라이트 유닛은 다음과 같은 방법으로 동작한다. 상기 도광판(33)의 한쪽 단면(端面)에 설치된 형광램프(31)가 빛을 발생시키면, 상기 형광램프(31)에서 발생한 빛은 램프 하우징(32)에 의해 집광되어 출사되고, 상기 램프 하우징(32)에서 집광된 빛은 상기 도광판(33)의 단면(斷面)을 통해 상기 형광램프(31)가 설치되지 않은 도광판(33)의 단면(端面)부까지 전달된다.

그러면, 상기 도광판(33)의 단면부까지 전달된 빛은 상기 도광판(33) 전면에 걸쳐 퍼지게 되고, 상기 확산판(38)에 의해 빛은 액정표시패널(30)의 표시영역(A)에 비춰지게 된다.

상기 액정표시장치는 액정표시장치의 구동회로의 신호에 따라 액정패널에 형성되어 있는 박막트랜지스터가 화소를 제어하여 표시영역에 비춰지는 빛을 선택적으로 통과시킨다. 상기 선택적으로 빛을 통과시킨 화소가 모여 액정패널의 표시영역에 영상을 표시한다.

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

도 2는 종래의 백 라이트 유닛을 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 종래의 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 빛을 발생하는 발광 램프(51)와, 상기 발광 램프(51)를 고정함과 동시에 상기 발광 램프(51)에서 발생된 빛을 한쪽 방향으로 집광시키는 램프 하우징(52)과, 상기 발광 램프(51)로부터 입사되는 빛을 면광원으로 변환하여 액정표시패널(도시되지 않음)로 공급해 주는 도광판(53)과, 상기 도광판(53)의 배면에 설치되어 상기 액정표시패널측으로 빛을 반사시키는 반사판(54)과, 상기 도광판(53)의 상부에 설치되어 빛의 휘도를 상승시키는 광학 시트(55)와, 상기 램프 하우징(52) 및 도광판(53)의 조립체를 지지하는 커버 보텀(cover bottom)(56)을 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 발광 램프(51)로는 주로 냉음극 형광램프가 사용되고 있고, 상 기 도광판(53)은 내부에서 전반사되는 빛을 산란시키는 산란패턴이 소정의 부위에 형성되어 있는데 표시 영역과 비표시 영역으로 나뉜다.

상기 발광 램프(51)로부터 도광판(53)의 측면에 존재하는 입광면을 통하여 도광판(53) 내부로 입사한 광은 전반사가 되면서 비표시 영역을 거쳐 표시 영역쪽으로 진행한다.

상기 도광판(53) 하면에 설치되는 반사판(54)은 도광판(53) 하면으로 나오는 빛을 재 반사하여 광 이용 효율을 증가시킨다.

그러나 상기와 같은 종래의 백 라이트 유닛에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 도광판의 입사면이 수직한 형태를 갖고 구성됨으로써 램프에서 발생된 빛의 입광 면적이 좁아 입광 효율이 저하된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 램프에서 발생된 빛의 입광 면적을 넓혀 입광 효율을 향상시킴과 동시에 액정표시모듈의 경량화를 이루도록 한 백 라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 백 라이트 유닛은 빛을 발생하는 적어도 하나 이상의 발광 램프와, 상기 발광 램프에서 발생된 빛을 면광원으로 변환하여 출사하고 입사면이 타원형의 경사진 라운드 형상을 갖는 도광판과, 상기 발광 램프에서 발생된 빛을 상기 도광판의 입사면으로 집광시키어 출사하 는 램프 하우징과, 상기 도광판의 배면에 구성되어 외부로 새어나가는 빛을 다시 상측으로 반사시키는 반사판을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

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

도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 백 라이트 유닛을 나타낸 입체도이고, 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도이다.

도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 빛을 발생하는 적어도 하나 이상의 발광 램프(100)와, 상기 발광 램프(100)로부터 입사되는 빛을 면광원으로 변환하여 액정표시패널(도시되지 않음)로 공급하고 입사면이 타원형의 경사진 라운드(round) 형상을 갖는 도광판(200)과, 상기 발광 램프(100)를 상기 도광판(200)의 일측에 고정하고 상기 발광 램프(100)에서 발생된 빛을 상기 도광판(200)의 입사면으로 집광시키어 출사하는 램프 하우징(300)과, 상기 도광판(200)의 상부에 설치되어 빛의 휘도를 상승시키는 광학 시트(400)와, 상기 도광판(200)의 배면 및 반입사면을 감싸도록 구성되어 빛을 액정표시패널쪽으로 반사시키는 반사판(500)을 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 발광 램프(100)로는 주로 냉음극 형광램프가 사용되고 있고, 상기 도광판(200)은 내부에서 전반사되는 빛을 산란시키는 산란패턴이 소정의 부위에 형성되어 있는데 표시 영역과 비표시 영역으로 나뉜다.

또한, 상기 발광 램프(100)로부터 도광판(200)의 측면에 존재하는 입사면을 통하여 도광판(200) 내부로 입사한 광은 전반사가 되면서 비표시영역을 거쳐 표시 영역쪽으로 진행한다.

이렇게 진행하는 빛의 일부는 도광판(200)에 형성된 산란패턴에 의하여 전반사 조건이 깨지면서 도광판(200) 상면을 통해 조금씩 출사되어 액정표시패널에 면광원을 제공한다.

또한, 상기 도광판(200)은 상기 발광 램프(100)에서 발생된 빛을 내부로 입사시켜 상부로 면광원이 출사되도록 하는 웨이브 가이드(wave-guide)로서, 광투과력이 우수한 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate) 수지가 사용된다.

또한, 상기 도광판(200)의 입사면은 경사 및 타원 형태를 라운드 구조를 갖으면서 상기 발광 램프(100)의 상부 일부 또는 전부를 덮는 형태로 구성되어 있다.

또한, 상기 반사판(500)은 상기 도광판(200)의 반입사면을 감싸면서 상기 도광판(200)의 상면 일부까지 연장되게 형성할 수도 있다.

또한, 상기 발광 램프(100)는 적색, 녹색, 청색의 발광 다이오드, 복수개의 백색 발광 다이오드, 형광램프 중에서 어느 하나로 이루어져 있다.

그리고 상기 광학 시트(400)는 상기 도광판(200)의 상면에 확산시트, 적어도 한 장 이상의 프리즘 시트, 보호 시트가 차례로 적층되고, 상기 확산시트는 상기 도광판(200)의 상면으로 나온 광을 프리즘 시트에 입사시키는 과정에서 광의 균일도와 방향성을 최적화하며, 상기 프리즘 시트는 이런 과정을 거쳐 입사하는 빛을 원하는 방향으로 집중시키는 방향 조절과 불량 화상을 방지하는 역할을 하며, 상기 보호시트는 프리즘 시트를 보호하며 광균일도를 향상시키고 광출력 방향을 적절히 퍼뜨려 면광원의 시야각을 증가시켜 준다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 하나의 발광 램프를 사용하는 것을 설명하고 있지만, 2개 이상의 발광 램프를 사용할 수가 있다.

도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 백 라이트 유닛을 나타낸 입체도이고, 도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 백 라이트 유닛을 나타낸 단면도이다.

도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 빛을 면광원으로 변환하여 액정표시패널(도시되지 않음)로 공급하고 입사면이 타원형의 경사진 라운드(round) 형상을 갖는 도광판(200)과, 상기 도광판(200)의 양측면에 구성되어 빛을 발생하는 적어도 하나 이상의 발광 램프(100)와, 상기 발광 램프(100)를 상기 도광판(200)의 일측에 고정하고 상기 발광 램프(100)에서 발생된 빛을 상기 도광판(200)의 입사면으로 집광시키어 출사하는 램프 하우징(300)과, 상기 도광판(200)의 상부에 설치되어 빛의 휘도를 상승시키는 광학 시트(400)와, 상기 도광판(200)의 배면 및 반입사면을 감싸도록 구성되어 빛을 액정표시패널쪽으로 반사시키는 반사판(500)을 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 발광 램프(100)로는 주로 냉음극 형광램프가 사용되고 있고, 상기 도광판(200)은 내부에서 전반사되는 빛을 산란시키는 산란패턴이 소정의 부위에 형성되어 있는데 표시 영역과 비표시 영역으로 나뉜다.

또한, 상기 발광 램프(100)로부터 도광판(200)의 측면에 존재하는 입사면을 통하여 도광판(200) 내부로 입사한 광은 전반사가 되면서 비표시영역을 거쳐 표시영역쪽으로 진행한다.

이렇게 진행하는 빛의 일부는 도광판(200)에 형성된 산란패턴에 의하여 전반 사 조건이 깨지면서 도광판(200) 상면을 통해 조금씩 출사되어 액정표시패널에 면광원을 제공한다.

또한, 상기 도광판(200)은 상기 발광 램프(100)에서 발생된 빛을 내부로 입사시켜 상부로 면광원이 출사되도록 하는 웨이브 가이드(wave-guide)로서, 광투과력이 우수한 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate) 수지가 사용된다.

또한, 상기 도광판(200)의 입사면은 경사 및 타원 형태를 라운드 구조를 갖으면서 상기 발광 램프(100)의 상부 일부 또는 전부를 덮는 형태로 구성되어 있다.

또한, 상기 반사판(500)은 상기 도광판(200)의 반입사면을 감싸면서 상기 도광판(200)의 상면 일부까지 연장되게 형성할 수도 있다.

또한, 상기 발광 램프(100)는 적색, 녹색, 청색의 발광 다이오드, 복수개의 백색 발광 다이오드, 형광램프 중에서 어느 하나로 이루어져 있다.

그리고 상기 광학 시트(400)는 상기 도광판(200)의 상면에 확산시트, 적어도 한 장 이상의 프리즘 시트, 보호 시트가 차례로 적층되고, 상기 확산시트는 상기 도광판(200)의 상면으로 나온 광을 프리즘 시트에 입사시키는 과정에서 광의 균일도와 방향성을 최적화하며, 상기 프리즘 시트는 이런 과정을 거쳐 입사하는 빛을 원하는 방향으로 집중시키는 방향 조절과 불량 화상을 방지하는 역할을 하며, 상기 보호시트는 프리즘 시트를 보호하며 광균일도를 향상시키고 광출력 방향을 적절히 퍼뜨려 면광원의 시야각을 증가시켜 준다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 의한 백 라이트 유닛에 사용된 도광판을 나타낸 도면이다.

도 6a에서와 같이, 도광판(200)의 일측 입사면이 타원형 호의 일부와 같은 경사지게 라운드로 처리되어 있다.

또한, 도 6b에서와 같이, 도광판(200)의 양측 입사면이 타원형 호의 일부와 같은 경사지게 라운드로 처리되어 있다.

따라서 도광판(200)의 전체적인 두께는 얇아지며 그 얇아진 부분만큼 무게는 줄어들게 된다. 아울러 최종 광출사율을 향상시키게 되며 이 효과에 의해 밟은 화면 즉, 고휘도의 액정표시장치를 구현할 수 있다.

도 7은 백 라이트 유닛에서 광출사율을 정의하기 위해 나타낸 도면이다.

즉, 광 출사율(I)은 다음과 같은 수학식으로 구해진다.

(여기서, I : 출사 광 강도, I₀ : 도광판 단면 입사광 강도, J₀ : 단위 도광판 출사부 출광 강도, l : 입광부/출광부 거리, t : 도광판 두께, α: 도광판 물질의 광손실 상수이다)

따라서 전술한 광출사율의 수학식에서 본 발명이 얻고자 하는 것은 입광면의 구조를 일직선에서 타원형의 경사진 라운드 형상으로 가져가면 도광판의 단면 면적을 약 1.5배 증가시킴으로 인하여 입사되는 광량은 증가하고, 증가된 광량에 대하여 단위 면적당 입사되는 단면 입사광 강도(I₀)는 증가하게 된다.

또한, 입사면이 경사지게 됨으로 도광판 두께(t) 또한 감소하게 되어 수학식에서 역자승 관계인 두께(t)에 의해 더욱더 광출사율을 좋아지게 할 수가 있다.

이와 같이 도광판의 전체적인 두께는 얇아지고 따라서 액정표시장치의 두께 또한 슬림화에 유리하게 된다.

또한, 얻고자 하는 화면 정면에서의 밝기 즉, 일반적으로 액정표시장치의 밝기의 측도인 단위 면적당 법선휘도(cd/㎡)를 최대화할 수 있다.

한편, PC의 하드웨어 및 소프트웨어의 급속한 발달로 인하여 모니터는 물론 노트북에서 조차 액정표시장치를 통해 동영상 및 TV 시청이 가능해짐에 따라 액정표시장치에 의한 박진감 있는 화상과 더욱더 자연색에 가깝고 선명한 영상 구현의 요구가 심화되어지고 있는 추세이다.

따라서 이러한 요구를 만족하기 위해서 액정표시장치는 점점더 고해상도, 고색재현율, 고휘도화 되어져 가고 있는 추세이며, 고해상도, 고색재현율에 따른 액정표시패널의 배면에서 입사하는 광의 총 투과율 저하를 가져오게 된다.

그래서 저하된 투과율로 인한 액정표시장치의 최종 화면에서의 밝기를 보상하기 위해서는 배면 조광 장치인 백 라이트의 휘도를 상승할 수밖에 없기 때문에 본 발명의 도광판을 적용함으로써 상기와 같은 고해상도, 고색재현율 등을 달성할 수가 있다.

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 백 라이트 유닛은 도광판의 입광부 형상을 경사 및 타원 형태의 라운드를 갖도록 함으로써 동일 조건의 광원을 사용하여 더 얇고 가벼우면서도 손실되는 광량을 최대한 감소시켜 고휘도의 액정표시장치를 구현할 수 있다.

즉, 기존 일직선의 입광부 단면 구조를 타원형의 경사진 라운드 형상으로 가져감으로써 입광면적인 기존 대비 약 1.5배 늘어남과 동시에 전체적인 도광판의 두께도 줄일 수가 있고, 이에 따라 최종 출사 광효율을 향상시켜 고휘도의 슬림(slim)화된 액정표시장치를 구현할 수가 있다.

Claims (4)

1. 빛을 발생하는 적어도 하나 이상의 발광 램프와,

   상기 발광 램프에서 발생된 빛을 면광원으로 변환하여 출사하고 입사면이 타원형의 경사진 라운드 형상을 갖는 도광판과,

   상기 발광 램프에서 발생된 빛을 상기 도광판의 입사면으로 집광시키어 출사하는 램프 하우징과,

   상기 도광판의 배면에 구성되어 외부로 새어나가는 빛을 다시 상측으로 반사시키는 반사판을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 입사면은 상기 발광 램프 상부의 일부 또는 전부를 덮는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 발광 램프는 상기 도광판의 일측 또는 양측에 구성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 발광 램프는 적색, 녹색, 청색의 발광 다이오드, 복수개의 백색 발광 다이오드, 형광램프 중에서 어느 하나로 이루어짐을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.

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