KR20070072153A - 백 라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정표시장치 - Google Patents

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KR20070072153A
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

백 라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정표시장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛은, 일정 간격 이격된 다수의 LED(light-emitting diode, 발광 다이오드) 램프를 구비하는 LED 어레이, LED 어레이로부터 인가되는 광(光)을 가이드(guide)하는 도광판 및 LED 어레이와 도광판의 사이에 위치되어, 둘 이상의 상이한 슬릿 간격을 갖는 다수의 슬릿 격자를 구비하며 슬릿 격자에 의해 LED 어레이로부터 도광판으로 인가되는 광을 회절시키는 슬릿 바(slit bar)를 포함한다.
백 라이트 유닛, 액정표시장치, LED 램프, 슬릿 바, 슬릿 간격, 반사 패턴

Description

백 라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정표시장치{Back light unit and liquid crystal display including the same}
도 1은 종래 LED 백 라이트 유닛을 나타낸 설명도 및 이의 부분 확대도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 슬릿 바를 구비하는 LED 백 라이트 유닛을 나타낸 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 백 라이트 유닛에 구비되는 슬릿 바를 나타낸 설명도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 백 라이트 유닛에 구비되는 슬릿 바 및 슬릿 바에 구비되는 슬릿 격자를 나타낸 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 LED 백 라이트 유닛을 나타낸 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치를 나타낸 설명도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
210, 410, 521 : LED 어레이 215, 412 : LED 램프
220, 420, 524 : 도광판 230, 430, 522 : 슬릿 바
232, 236 : 슬릿 격자 234, 238 : 지지부
414 : 반사 패턴 510 : 액정표시패널
512 : 하부 기판 514 : 상부 기판
520 : 백 라이트 유닛 526 : 반사판
528 : 광학 시트
본 발명은 백 라이트 유닛 및 이를 구비하는 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 핫 스팟(hot spot) 불량 등이 개선된 LED(light-emitting diode, 발광 다이오드) 백 라이트 유닛과 이를 구비하는 액정표시장치에 관한 것이다.
근래들어 액정표시장치가 디스플레이 수단으로 각광받고 있다.
액정표시장치는 패널의 내부에 주입된 액정의 전기적, 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 기능을 수행하는데, 소형, 경량 및 저소비 전력 등의 장점에 의해 컴퓨터 모니터나 이동 통신 단말기 등의 다양한 분야에 폭넓게 응용되고 있는 추세이다.
이러한 액정표시장치는 자발광(自發光) 디스플레이 장치가 아니라 수광(受光)형 디스플레이 장치이기 때문에 램프가 구비된 백 라이트 유닛(Back Light Unit)과 같은 별도의 광원(光源)이 필요하다. 즉, 백 라이트 유닛으로부터 인가되는 광(光)을 액정표시패널을 통해 선택적으로 투과시킴으로써 원하는 영상 정보를 디스플레이 할 수 있게 되는 것이다.
백 라이트 유닛에 구비되는 램프로는 CCFL(Cold Cathode Flourscent Lamp, 냉음극 형광 램프)이나 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp, 외부 전극 형광 램프)과 같은 형광 램프가 주로 사용되어 왔으나, 근래 들어 LED의 사용이 급속히 증가되고 있다.
LED는 형광 램프에 비해 상대적으로 가격이 높다는 단점은 있으나, 뛰어난 색 재현성 및 긴 수명을 가지는 등의 많은 장점으로 인해 그 사용이 크게 증가되어 왔으며 앞으로도 계속 증가될 전망이다.
도 1은 종래 LED 백 라이트 유닛을 나타낸 설명도 및 이의 부분 확대도이다.
도 1을 참조하면, 종래 LED 백 라이트 유닛은 LED 어레이(110) 및 도광판(120) 등을 포함하여 구성된다.
LED 어레이(110)는 도광판(120)의 측면에 위치되며 일정한 간격으로 이격 배치된 다수의 LED 램프(115)를 구비한다.
도광판(120)은 측면의 LED 어레이(110)로부터 조사(照射)된 광을 가이드(guide)하여 상부에 위치된 액정표시패널(도시되지 않음)로 인가하는 기능을 수행한다.
그런데, 광이 LED 램프(115)로부터 출사된 후 도광판(120)에 입사되는 경우, 소한(굴절률이 작은) 매질에서 밀한(굴절률이 큰) 매질로 광이 진행됨에 따라서, 광의 LED 램프(115)로부터의 출사각(a) 보다 도광판(120)으로의 입사각(a')이 더 작아지게 된다. 그리고 이러한 현상으로 인해 LED 램프(115)와 대응되는 도광판(120) 영역이 주변 영역에 비해 상대적으로 밝아지는 영역과 어두워지는 영역이 형 성되어 액정표시장치의 전체적인 휘도 불균일을 유발하게 되는 핫 스팟(hot spot)이 발생된다.
이와 같은 핫 스팟을 개선하기 위해서는 LED 램프(115)와 도광판(120) 사이의 간격을 크게 하거나, LED 어레이(110)에 구비된 각각의 LED 램프(115) 사이의 이격 거리를 줄이기 위해 보다 많은 개수의 LED 램프(115)를 사용해야 한다. 이에 따라 등장한 방안이 슬릿 격자를 사용하는 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 슬릿 바를 구비하는 LED 백 라이트 유닛을 나타낸 설명도이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 슬릿 바를 구비하는 LED 백 라이트 유닛은, LED 어레이(210), 도광판(220) 및 슬릿 바(230)를 포함하여 구성된다.
LED 어레이(210)는 도광판(220)의 측면에 위치되어 일정 간격으로 이격된 다수의 LED 램프(215)를 구비하며, 도광판(220)은 측면의 LED 어레이(210)로부터 인가되는 광을 상부에 위치된 액정표시패널(도시되지 않음)로 가이드하는 기능을 수행한다.
이때, LED 어레이(210)와 도광판(220)의 사이에는, LED 램프(215)로부터 조사되는 광을 회절시키기 위한 슬릿 바(230)가 구비된다.
슬릿 바(230)는 일정 간격 이격되도록 평행하게 배치된 다수의 슬릿 격자들을 포함하여 구성됨으로써, 입사되는 광이 슬릿 격자와의 충돌로 인해 회절되도록 하는 기능을 수행한다.
하지만, 슬릿 바(230)에 구비되는 슬릿 격자들이 일정한 간격을 갖기 때문에 슬릿을 통과하는 광량(光量)은 입사되는 광량과 비례하게 되어, 슬릿 바(230)가 핫 스팟을 해소하기 위한 본질적인 해결책이 될 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 핫 스팟 등이 개선된 LED 백 라이트 유닛과 이를 구비하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛은, 일정 간격 이격된 다수의 LED 램프를 구비하는 LED 어레이, LED 어레이로부터 인가되는 광을 가이드하는 도광판 및 LED 어레이와 도광판의 사이에 위치되어, 둘 이상의 상이한 슬릿 간격을 갖는 다수의 슬릿 격자를 구비하며 슬릿 격자에 의해 LED 어레이로부터 도광판으로 인가되는 광을 회절시키는 슬릿 바(slit bar)를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태 로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 백 라이트 유닛에 구비되는 슬릿 바를 나타낸 설명도이다.
도 3을 참조하면, 슬릿 바(330)는 동일한 형태를 갖는 다수의 슬릿 격자(332)와 이들을 지지하기 위한 지지부(334) 등으로 구성됨을 알 수 있다.
이때, 슬릿 바(330)는 LED 어레이의 램프와의 대응 영역(A, 이하 '램프 영역)과 램프 중간 영역과의 대응 영역(B, 이하 '중간 영역') 사이에 상이한 슬릿 간격(A', B')을 갖도록 형성될 수 있는데, 다시 말해, 램프 영역(A)에서는 보다 작은 슬릿 간격(A')을 가질 수 있도록 슬릿 격자(332)들을 조밀하게 배치하고 중간 영역(B)에서는 이보다 큰 슬릿 간격(B')을 가질 수 있도록 슬릿 격자(332)들을 배치할 수 있다.
이에 따라, 램프로부터 조사된 광은 조밀하게 배치된 슬릿 격자(332)들에 의해 반사되거나 크게 회절됨으로써, 램프 영역(A) 및 중간 영역(B) 사이의 휘도 균일도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 백 라이트 유닛에 구비 되는 슬릿 바 및 슬릿 바에 구비되는 슬릿 격자를 나타낸 설명도이다.
먼저 도 4a를 참조하면, 슬릿 바(430)는 서로 다른 형태를 갖는 다수의 슬릿 격자(436a, 436b)와 이들을 지지하기 위한 지지부(438) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
즉, 도 3의 실시예와 달리, 램프 영역(a)에서의 슬릿 간격(a')이 상대적으로 작아질 수 있도록 하기 위하여, 램프 영역(a)의 슬릿 격자(436a)를 중간 영역(b)의 슬릿 격자(436b)에 비해 크게 형성하는 것이다.
이로 인해, 보다 넓은 슬릿 간격(b')을 갖는 중간 영역(b)과 상대적으로 좁은 슬릿 간격(a')을 갖는 램프 영역(a) 사이의 휘도 차가 일정 정도 범위 내에서 균일성을 유지할 수 있게 됨을 알 수 있다.
여기서, 램프 영역(a)과 중간 영역(b)에 구비되는 슬릿 격자(436a, 436b)의 꼭지각(a', b')은 각각 둔각(a')과 예각(b')일 수 있다.
램프 영역(a) 및 중간 영역(b)에 각각 구비되는 슬릿 격자의 상세 구조와 이에 따른 광의 전달은 다음의 도 4b를 보면 명확하게 알 수 있다.
(a)는 램프 영역에 구비되는 슬릿 격자(436a)를 나타내며 (b)는 중간 영역에 구비되는 슬릿 격자(436b)를 나타낸다. 도시된 바와 같이 램프 영역의 슬릿 격자(436a)는 각각의 격자의 너비가 넓고 그 간격이 좁도록 구성되어, 만일 직사광이 인가되더라도 정확히 격자의 사이로 입사되지 아니하면 슬릿 격자(436a)를 투과하지 못하고 반사될 수밖에 없다.
하지만, 중간 영역의 슬릿 격자(436b)는 각각의 격자의 너비가 좁고 그 간격 이 넓게 형성됨으로써, 인가되는 광이 어느 정도 격자 간격을 벗어나더라도 반사와 회절에 의해 투과될 수 있게됨을 알 수 있다.
이에 따라, LED로부터 직접 광이 인가되는 램프 영역은 적은 양의 광만 투과시키고, 반대로 중간 영역은 많은 양의 광을 투과시킬 수 있게 되어 액정표시패널의 휘도 균일도를 크게 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
이상 도 3 내지 도 4b를 통해 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 백 라이트 유닛에 구비될 수 있는 슬릿 바의 상세 구조 등을 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능과 작용을 할 수 있도록 슬릿 바의 구조나 형태가 얼마든지 다양하게 변경 구현될 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다.
또한, 슬릿 바의 지지부는 PMMA와 같은 투명 합성 수지 등의 재질로 구성되고, 슬릿 격자는 은(Ag), 알루미늄(Al) 등의 금속 재질 또는 화이트 컬러(white color)의 착색 등에 의한 고반사율 재질로 구성될 수 있으나, 꼭 그러한 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 LED 백 라이트 유닛을 나타낸 설명도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 LED 백 라이트 유닛은, LED 어레이(510), 도광판(520) 및 슬릿 바(530) 등을 포함하여 구성된다.
이때, LED 어레이(510)는 일정 간격으로 구비된 LED 램프(512)의 중간 영역에, 슬릿 바(530)에 의해 반사되는 광의 효율적인 재반사를 위한 다수의 반사 패드 (514)가 구비된다. 따라서, 반사 패드(514)에 의해 LED 램프(512)로부터 조사된 후 반사된 광의 재반사 효율이 향상됨에 따라 램프 영역과 중간 영역 사이의 휘도 균일도가 향상될 수 있다.
여기서, 슬릿 바(530)는 앞서 도 3 내지 도 4b를 통해 설명한 바와 같이, 램프 영역과 중간 영역 사이에 상이한 슬릿 간격을 갖도록 구성된 슬릿 바(530)일 수 있다.
반사 패드(514)는 은(Ag), 알루미늄(Al) 등의 금속 재질 또는 화이트 컬러의 착색 등에 의한 고반사율 재질로 구성될 수 있으며, 반사 효율의 향상을 위해 볼록한 형태 등을 갖도록 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치를 나타낸 설명도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 크게 액정표시패널(610)과 백 라이트 유닛(620)을 구비함을 알 수 있다.
액정표시패널(610)은 하부 기판(612), 상부 기판(614) 및 이들 사이에 형성된 액정층(도시되지 않음) 등을 포함하여 구성된다.
통상 하부 기판(612)은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극 등을 포함하고, 상부 기판(614)은 하부 기판(612)의 상부에 이와 대향하도록 위치되며 컬러 필터, 블랙 매트릭스 및 공통 전극 등을 포함하지만 이를 도시하지는 않았다.
이들의 구성과 동작에 대해 간략히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 하부 기판(612)에는 다수의 게이트 라인과 데이터 라인이 m×n의 매트릭스 형태를 갖도록 배열된다. 그리고 다수의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성된다.
자세히 도시되지는 않았지만, 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 액티브층 및 오믹 접촉층 등으로 구성되며, 드레인 전극이 화소 전극과 연결되어 단위 화소를 이룬다. 다시 말해, 박막 트랜지스터는 게이트 라인을 통해 게이트 전극에 게이트 신호가 인가되면 이에 동기되어 데이터 라인에 인가된 데이터 신호가 오믹 접촉층 및 액티브층을 통해 소스 전극에서 드레인 전극으로 전달될 수 있도록 동작한다.
즉, 소스 전극에 데이터 신호가 인가되면 드레인 전극과 연결된 화소 전극에 이와 대응되는 전압이 인가되는데, 이로 인해 화소 전극과 공통 전극 사이에 전압차가 발생한다. 그리고, 화소 전극과 공통 전극의 전압 차이로 인해 그 사이에 개재되어 있는 액정의 분자 배열이 변화되며, 액정의 분자 배열의 변화로 인해 화소의 광 투과량이 변하게 되어 각각의 화소별로 인가된 데이터 신호의 차에 따라 화소의 색상 차이가 발생된다. 이와 같은 색상의 차이를 이용하여 액정표시장치의 화면을 컨트롤 할 수 있게 되는 것이다.
게이트 라인에 인가되는 게이트 신호와 데이터 라인에 인가되는 데이터 신호는 각각 게이트 구동부 및 데이터 구동부 등의 구동 IC(integrated Circuit)에 의해 생성되며, 각각의 구동 IC와 액정표시패널(610)의 사이는 TCP(Tape Carrier Package) 등에 의해 연결될 수 있다.
백 라이트 유닛(620)은 LED 어레이(621), 슬릿 바(622), 도광판(624), 반사판(626) 및 광학 시트(628) 등을 구비한다.
LED 어레이(621)는 도광판(624)의 일측벽에 구비되어 도광판(624)으로 광을 조사하고, 반사판(626)은 LED 어레이(621)로부터 인가된 광의 하방 누설광을 반사시켜 다시 도광판(624)에 인가하는 기능을 수행하며, 도광판(624)은 LED 어레이(621)로부터 조사되는 광과 반사판(626)으로부터 반사되는 광을 난반사 등에 의해 상방으로 가이드하여 광학 시트(628)에 인가하는 기능을 한다.
여기서, LED 어레이(621)와 도광판(624)의 사이에는, LED 어레이(621)로부터 인가되는 광의 휘도 균일성을 향상시키기 위한 슬릿 바(622)가 구비된다. 이로 인해, LED 어레이(621)로부터 인가되어 도광판(624)으로 입광(入光)되는 광이 슬릿 바(622)에 의해 회절됨으로써, 도광판(624) 전체적으로 보다 균일한 광량(光量)을 갖게 되어 핫 스팟 등을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.
이때, 광의 휘도 균일성을 보다 향상시키기 위하여 슬릿 바(622)가 둘 이상의 상이한 슬릿 간격을 갖도록 형성할 수 있으며, 또한, LED 어레이(621)의 램프 중간 영역에 반사 패드 등을 추가로 구비할 수 있음은 전술한 바 있다.
광학 시트(628)는 도광판(624)으로부터 인가되는 광을 집광(集光) 또는 산란시켜 액정표시패널(610)로 전달하는데, 프리즘 시트나 확산 시트와 같은, 서로 다른 기능을 갖는 다수의 시트 등에 의해 구성될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 백 라이트 유닛과 이를 구비하는 액정표시장치에 따르면, LED 램프로부터 조사된 광이 슬릿 바에 의해 회절된 후 도광판으로 입사됨으로써, 액정표시패널로 인가되는 광의 휘도 분포를 보다 균일하게 유지할 수 있게 되었다는 등의 장점이 있다.
아울러, 슬릿 바의 슬릿 간격 조절, 슬릿 격자의 형상 변경 및 LED 어레이에 구비된 반사 패턴 등에 의해, LED 램프로부터 조사되어 액정표시패널로 인가되는 광의 휘도 분포의 균일성을 더욱 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (10)

  1. 일정 간격 이격된 다수의 LED(light-emitting diode, 발광 다이오드) 램프를 구비하는 LED 어레이;
    상기 LED 어레이로부터 인가되는 광(光)을 가이드(guide)하는 도광판; 및
    상기 LED 어레이와 상기 도광판의 사이에 위치되어, 둘 이상의 상이한 슬릿 간격을 갖는 다수의 슬릿 격자를 구비하며, 상기 슬릿 격자에 의해 상기 LED 어레이로부터 상기 도광판으로 인가되는 광을 회절시키는 슬릿 바(slit bar)를 포함하는 백 라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬릿 바는, 입사(入射)되는 광의 회절을 유발하기 위한 다수의 슬릿 격자; 및
    상기 다수의 슬릿 격자를 고정 지지하는 지지부를 포함하여 구성되되,
    상기 다수의 슬릿 격자는 둘 이상의 상이한 슬릿 간격을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 슬릿 격자 및 상기 지지부는 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 이들의 합금 재질이나 이의 코팅 또는 화이트 컬러(white color)의 착색 재질에 의해 형성되는 것 을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬릿 간격은 상기 슬릿 격자 사이의 이격 거리 및/또는 상기 슬릿 격자의 형태에 의해 상이한 구성을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 슬릿 바는 상기 다수의 LED 램프와 대응되는 영역에서 상대적으로 작은 슬릿 간격을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 어레이는 상기 LED 램프로부터 인가된 후 상기 슬릿 바에 의해 반사되는 광을 재반사 시키기 위한 다수의 반사 패턴을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 반사 패턴은 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 이들의 합금 재질이나 이의 코팅 또는 화이트 컬러(white color)의 착색 재질에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반사 패턴은 상기 다수의 LED 램프 각각의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬릿 바는 상기 다수의 반사 패턴과 대응되는 영역에서 상대적으로 큰 슬릿 간격을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 백 라이트 유닛을 구비하는 액정표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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