KR20070080415A - Back light unit using light pipe and liquid crystal display having the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a는 액정 패널을 후면에서 조명하기 위한 백라이트 유닛의 일 예를 도시한 단면도로서, 직하형 백라이트 유닛을 도시하고 있다.1A is a cross-sectional view illustrating an example of a backlight unit for illuminating a liquid crystal panel from a back side, and illustrates a direct backlight unit.
도 1b는 액정 패널을 후면에서 조명하기 위한 백라이트 유닛의 다른 예를 도시한 단면도로서, 에지-라이트형 백라이트 유닛을 도시하고 있다.FIG. 1B is a cross-sectional view showing another example of a backlight unit for illuminating the liquid crystal panel from the back, and shows an edge-lighted backlight unit.
도 2a는 본 발명의 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 일 실시예를 도시한 단면도이다.2A is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a liquid crystal display device having a backlight unit of the present invention.
도 2b는 도 2a의 액정 패널의 일 실시예를 도시한 단면도이다.FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating an embodiment of the liquid crystal panel of FIG. 2A.
도 3a 내지 도 3c는 도 2a의 광 파이프에 대한 다른 실시예들의 단면도들이다.3A-3C are cross-sectional views of other embodiments of the light pipe of FIG. 2A.
본 발명은 액정 패널을 후면에서 조명하기 위해 사용되는 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 광 파이프를 이용하여 광원부를 구성함으로써 종래의 백라이트 유닛에 구비되는 도광판 및 확산판을 선택적으로 제거할 수 있고, 광효율을 증대시킬 수 있으며, 발열로 인한 광학 시트의 변형을 방지할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a backlight unit used to illuminate a liquid crystal panel from a back side, and more specifically, by constructing a light source unit using a light pipe, a light guide plate and a diffusion plate included in a conventional backlight unit can be selectively removed. The present invention relates to a backlight unit capable of increasing light efficiency and preventing deformation of an optical sheet due to heat generation, and a liquid crystal display device having the same.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)는, 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러 가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.In general, a liquid crystal display device is an electronic device that transmits various electrical information generated by various devices to visual information by using a change in liquid crystal transmittance according to an applied voltage.
액정표시장치는 소형화, 경량화, 저전력 소비화 등의 장점을 가지고 있어 종래에 널리 사용되던 CRT(Cathode Ray Tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 주목을 받아왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다. Liquid crystal display has been attracting attention as an alternative means to overcome the shortcomings of the CRT (Cathode Ray Tube), which has been widely used since it has the advantages of miniaturization, light weight, low power consumption, etc. Is installed in almost all information processing equipment.
이러한 액정표시장치는 일반적으로 특정한 분자배열을 갖는 액정에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변화시키고, 이러한 분자배열의 변화에 의해 발생하는 액정의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특정 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로서, 액정에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다. Such liquid crystal displays generally apply a voltage to a liquid crystal having a specific molecular array and change it to another molecular array, and optical properties such as birefringence, photoreactivity, dichroism, and light scattering characteristics of the liquid crystal generated by the change of the molecular array. It is a display device that converts the change of the light into a visual change and uses modulation of light by liquid crystal.
자체 발광원이 없는 수광형 소자인 액정표시장치는 소자의 화면 전체를 후면에서 조명할 수 있는 별도의 광원 장치가 필요한데, 이러한 액정표시장치용 조명 장치를 통상 백라이트 유닛(Back Light Unit)이라 한다.A liquid crystal display device, which is a light-receiving element without a self-luminous source, requires a separate light source device capable of illuminating the entire screen of the device from the back side. Such an illumination device for a liquid crystal display device is commonly referred to as a backlight unit.
일반적으로 백라이트 유닛은 발광 램프가 배치되는 방식에 따라 에지-라이트 방식(Edge-light method)과 직하 방식(Direct lighting)으로 구별한다.In general, the backlight unit is classified into an edge-light method and a direct lighting method according to a method of disposing a light emitting lamp.
에지-라이트 방식은 발광 램프로부터 발생한 빛을 안내하는 도광판의 측면에 발광 램프가 배치되는 방식으로서, 데스크 탑 컴퓨터나 노트북용 모니터와 같이 비 교적 소형 액정표시장치에 적용되는 것으로서, 빛의 균일성이 좋고, 내구성이 우수하며, 장치의 박형화에 유리하다. 이에 반해, 직하 방식은 20인치 이상의 중·대형 표시장치에 사용되기 위해 개발되었으며, 액정 패널의 하부에 다수의 램프 광원을 배열시켜 액정 패널의 전면을 직접 조명하는 방식이다.The edge-light method is a method in which a light emitting lamp is disposed on a side of a light guide plate for guiding light generated from a light emitting lamp, and is applied to a comparatively small liquid crystal display device such as a desktop computer or a laptop monitor. It is good, excellent in durability, and advantageous for thinning the device. On the other hand, the direct method has been developed for use in medium and large display devices of 20 inches or more, and a method of directly illuminating the front of the liquid crystal panel by arranging a plurality of lamp light sources under the liquid crystal panel.
도 1a는 액정 패널을 후면에서 조명하기 위한 백라이트 유닛의 일 예를 도시한 단면도로서, 직하형 백라이트 유닛을 도시하고 있다. 1A is a cross-sectional view illustrating an example of a backlight unit for illuminating a liquid crystal panel from a back side, and illustrates a direct backlight unit.
도 1a를 참조하면, 백라이트 유닛(10)은 광원(11), 광원 반사부(12), 투명 아크릴 플레이트(14) 및 광학 시트(15)를 포함한다.Referring to FIG. 1A, the backlight unit 10 includes a
광원(11)으로서는 소정의 파장의 빛을 발생시킬 수 있는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, 이하 "CCFL"이라 함)가 사용될 수 있으며, 광원(11)은 광원 반사부(12)에 수납된다.As the
광원 반사부(12)는 광원(11)의 하부에 위치하며, 광원(11)에서 방사된 빛을 광원(11)의 상부에 배치되는 액정 패널(미도시) 방향으로 반사시킨다.The
투명 아크릴 플레이트(14)는 내부에 일정한 패턴이 형성되어 있어 광원(11)에서 발생한 빛의 방사선을 제거하는 역할을 한다. 투명 아크릴 플레이트(14)는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)로 형성되는 것이 일반적이다.The transparent
광학 시트(15)는 확산 시트(15a), 프리즘 시트(15b) 및 보호 시트(15c)를 포함한다.The
투명 아크릴 플레이트(14)를 통과한 빛은 확산 시트(15a)에 입사되며, 확산시트(15a)는 입사하는 빛을 확산 또는 집광시켜 휘도를 균일하게 하고, 시야각을 넓혀준다. The light passing through the transparent
한편, 확산 시트(15a)를 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 보상하기 위해 프리즘 시트(15b)가 사용된다. 프리즘 시트(15b)는 확산시트(15a)에서 출사된 빛을 굴절시켜 낮은 각도로 입사되는 빛이 정면 쪽으로 집중시키기 때문에 유효 시야각 범위에서 휘도가 상승하게 된다. On the other hand, the light passing through the
보호 시트(15c)는 프리즘 시트(15b) 위에 위치하여 프리즘 시트(15b)의 흠집을 방지하고, 또 프리즘 시트(15b)에 의해 축소된 시야각을 소정의 범위 내에서 재확대시키는 기능을 한다. The
위와 같은 구조의 직하형 백라이트 유닛에서는 광원(11)과 광학 필름(15)의 사이에 배치된 투명 아크릴 플레이트(14)로 인해 광 효율이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 종래와 같이 다수의 CCFL을 상호 인접하여 배치하면, 액정표시장치의 제한된 공간 내에서 열 대류가 발생하여 그 상부에 배치된 광학 시트(15)를 변형시키고, 나아가 액정표시장치의 표시 품질에 악영향을 미치게 된다.In the direct type backlight unit having the above structure, there is a problem that the light efficiency is lowered due to the transparent
도 1b는 액정 패널을 후면에서 조명하기 위한 백라이트 유닛의 다른 예를 도시한 단면도로서, 에지-라이트형 백라이트 유닛을 도시하고 있다. FIG. 1B is a cross-sectional view showing another example of a backlight unit for illuminating the liquid crystal panel from the back, and shows an edge-lighted backlight unit.
도 1b를 참조하면, 백라이트 유닛(20)은 광원(21), 광원 반사판(22), 도광판(26), 반사 시트(23) 및 광학 시트(25)를 포함한다.Referring to FIG. 1B, the
광원(21)으로서는 CCFL이 사용될 수 있으며, 광원(21)은 도광판(26)의 양 측면에 배치된 광 입사면을 따라 배치된다.CCFL may be used as the
광원 반사판(22)은 광원(21)의 외주면을 따라 배치되며, 광원(21)으로부터 발생된 빛을 도광판(26) 측으로 반사시켜 도광판(26)으로 입사되는 빛의 효율을 향상시킨다. The
도광판(26)은 양 측면에 배치된 광 입사면을 통해 입사하는 입사하는 빛을 균일화하여 그 상부에 배치되는 액정 패널(미도시) 쪽의 광 출사면을 통해 방출한다.The
반사 시트(23)는 도광판(26)의 배면으로 출사된 빛을 다시 도광판(26) 쪽으로 반사시켜 광효율을 향상시킨다. The
광학 시트(25)는 확산 시트(25a), 프리즘 시트(25b) 및 보호 시트(25c)를 포함하며, 이들은 도 1a와 관련하여 설명한 광학 시트(15)의 확산 시트(15a), 프리즘 시트(15b) 및 보호 시트(15c)에 각각 대응한다. 따라서 이들에 대해서는 반복하여 설명하지 않는다.The
위와 같은 구조의 에지-라이트형 백라이트 유닛에서는, 도광판(26)의 일측 또는 양측면에 배치된 광 입사면을 통해 입사되는 빛만을 이용하게 때문에 광 효율이 저하될 뿐만 아니라, 도광판(26) 자체에서도 광 손실이 발생한다는 문제점이 있다.In the edge-light type backlight unit having the above structure, the light efficiency is not only lowered because the light incident through the light incident surface disposed on one or both sides of the
한편, 백라이트 유닛용 광원에는 CCFL과 같은 선형 광원을 많이 이용되고 있으나, 근래에는 색재현성이 CCFL보다 우수하고 친환경적인 발광 다이오드(LED)로 대체되고 있는 추세에 있다. On the other hand, a linear light source such as CCFL is widely used as a light source for a backlight unit, but in recent years, color reproducibility is being replaced with a light emitting diode (LED) which is superior to CCFL and is more environmentally friendly.
발광 다이오드를 이용한 백라이트 유닛은 한국공개특허공보 제10-2005-0113419호(엘지.필립스 엘시디 주식회사) 및 일본공개특허공보 특개2004-79488(후 지쯔 텐 주식회사) 등에 개시되어 있다.Backlight units using light emitting diodes are disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0113419 (L. Philips LCD Co., Ltd.) and Japanese Patent Laid-Open No. 2004-79488 (Fujitsu Ten Co., Ltd.).
이중, 한국공개특허공보 제10-2005-0113419호는 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색을 발생시키는 발광 다이오드를 사용하여, 발광 램프의 수명을 종래보다 길게하고 우수한 백색광을 실현할 수 있는 직하형 백라이트 유닛으로서, 다수의 발광 다이오드가 실장된 전원 인쇄회로기판, 상기 전원 인쇄회로기판과 체결되면서 살기 발광 다이오드로부터 발생하는 광을 혼합하는 도광판 및 상기 도광판과 저원회로기판 사이에 개재되어 있는 반사판을 포함하는 백라이트 유닛을 개시하고 있다. Korean Patent Publication No. 10-2005-0113419 uses a light emitting diode that generates colors of red (R), green (G), and blue (B), which extends the lifespan of a light emitting lamp and provides excellent white light. A direct type backlight unit capable of realizing a power supply, comprising: a power printed circuit board having a plurality of light emitting diodes mounted thereon, a light guide plate that is coupled to the power printed circuit board and mixes light generated from a live light emitting diode, and between the light guide plate and a low source circuit board; Disclosed is a backlight unit including a reflective plate interposed therebetween.
또한, 일본공개특허공보 특개2004-79488는 대향하는 두 개의 에지에 각각 배치된 광입사면으로부터 입사하는 빛을 균일화하고 방출하는 도광판과, 이 도광판의 광입사면에 빛을 입사하는 제 1 및 제 2 광원을 구비하고, 제 1 광원에는 상기 대향하는 두 개의 에지의 일측 길이 방향을 따라 다수의 발광 다이오드를 배치하고, 제 2 광원에는 대향하는 두 개의 에지의 타측 길이 방향을 따르며 동시에 도광판 내에서의 광축이 상기 제 1 광원으로부터 입사하는 빛의 광축과 상이하도록 다수의 발광 다이오드를 배치한 에지-라이트형 백라이트 유닛을 개시하고 있다. Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-79488 discloses a light guide plate that equalizes and emits light incident from light incidence planes disposed at two opposite edges, and first and second light incidences on the light incidence plane of the light guide plate. And a plurality of light emitting diodes disposed in the first light source along one longitudinal direction of the two opposite edges, and the second light source along the other longitudinal direction of the two opposite edges and simultaneously in the light guide plate. Disclosed is an edge-lighted backlight unit in which a plurality of light emitting diodes are arranged such that an optical axis is different from an optical axis of light incident from the first light source.
발광 다이오드는 CCFL에 비해 친환경적이고, 색재현성 및 컨트라스트가 월등히 우수하며, 나아가 부분 휘도 제어(밝은 부분과 어두운 부분을 더욱 강조하여 조절하는 것)가 가능하다는 측면에서 CCFL에 비해 유리하다. 하지만, 백라이트 유닛에 다수의 발광 다이오드가 사용될 경우, 열이 많이 나는 발광 다이오드의 특성상 우수한 방열 처리가 필요하다는 기술적인 문제점이 있고, 또 부품이 CCFL에 비해 고가이기 때문에 비용이 상승한다는 문제점이 있다.Light emitting diodes are more advantageous than CCFLs in that they are more environmentally friendly than CCFLs, have excellent color reproducibility and contrast, and are capable of partial luminance control (adjusting light and dark areas with greater emphasis). However, when a plurality of light emitting diodes are used in the backlight unit, there is a technical problem that excellent heat dissipation is required due to the characteristics of the heat-generating light emitting diodes, and there is a problem that the cost is increased because the components are expensive compared to the CCFL.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 도광판 및 확산판의 기능을 대체할 수 있는 광 파이프를 이용하여 광원부를 구성함으로써 도광판 및 확산판을 선택적으로 제거할 수 있고, 광효율을 증대시킬 수 있으며, 발열로 인한 광학 시트의 변형을 방지할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by constituting the light source using a light pipe that can replace the function of the light guide plate and the diffuser plate to selectively remove the light guide plate and the diffuser plate, increase the light efficiency An object of the present invention is to provide a backlight unit and a liquid crystal display device having the same, which can prevent deformation of the optical sheet due to heat generation.
상기와 같은 본 발명의 목적 달성을 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른, 액정 패널을 후방에서 조명하기 위한 백라이트 유닛은, 액정 패널의 후방에서 상호 인접하여 일 방향으로 배치되며, 상기 액정 패널의 전면을 조명하기 위한 다수의 광원부를 포함하되, 상기 광원부는, 소정 파장의 빛을 발생하는 램프; 및 상기 램프의 외측에 배치되며, 상기 램프로부터 발생한 빛을 외부로 방사 및 확산시키기 위한 중공의 광 파이프를 포함한다.In order to achieve the above object of the present invention, the backlight unit for illuminating the liquid crystal panel according to an embodiment of the present invention is disposed in one direction adjacent to each other at the rear of the liquid crystal panel, A plurality of light source units for illuminating a front surface, wherein the light source unit comprises: a lamp generating light having a predetermined wavelength; And a hollow light pipe disposed outside the lamp and configured to emit and diffuse light emitted from the lamp to the outside.
여기서, 상기 광 파이프는 상기 램프로부터 발생한 빛을 전반사시킬 수 있는 광학 필름을 포함하되, 상기 광학 필름의 일면은 구조화될 수 있다. 이때, 상기 구조화된 면은 인접하여 배치된 복수의 선형 프리즘을 포함할 수 있다.Here, the light pipe includes an optical film capable of total reflection of the light generated from the lamp, one surface of the optical film may be structured. In this case, the structured surface may include a plurality of linear prisms disposed adjacent to each other.
또한, 상기 광 파이프는, 상기 램프로부터 직접 입사되거나, 상기 광학 필름에서 전반사되어 입사한 빛을 반사시킬 수 있는 반사체를 더 포함할 수 있으며, 상기 반사체는 상기 광학 필름의 내측에 배치되거나, 상기 광학 필름의 외측에 상기 광학 필름의 외주면을 따라 배치될 수 있다.The light pipe may further include a reflector capable of reflecting light incident directly from the lamp or totally reflected by the optical film, and the reflector may be disposed inside the optical film, or the optical It may be disposed along the outer circumferential surface of the optical film on the outside of the film.
또한, 상기 광 파이프는, 상기 광학 필름의 외주면을 따라 배치되며, 광학 필름으로부터 출사되는 빛을 확산시킬 수 있는 확산층을 더 포함할 수 있다.The light pipe may further include a diffusion layer disposed along an outer circumferential surface of the optical film and capable of diffusing light emitted from the optical film.
여기서, 상기 램프는 발광 다이오드일 수 있으며, 발광 다이오드는 상기 광 파이프의 단부에 배치될 수 있다.The lamp may be a light emitting diode, and the light emitting diode may be disposed at an end of the light pipe.
여기서, 상기 램프는 CCFL일 수 있으며, 상기 광 파이프는 상기 CCFL의 외측에서 상기 형광 램프의 외주면을 따라 배치될 수 있다.The lamp may be a CCFL, and the light pipe may be disposed along an outer circumferential surface of the fluorescent lamp outside the CCFL.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 상호 대향 배치된 한 쌍의 기판; 상기 한 쌍의 기판 사이에 개재된 액정층; 및 상기 한 쌍의 기판의 대향하는 면들에 형성되며, 상기 액정층의 배향을 제어하기 위한 신호를 공급하기 위한 다수의 전극층을 포함하는 액정 패널; 및 상기 액정 패널을 후방에서 조명하기 위한 백라이트 유닛을 포함한다. 여기서, 상기 백라이트 유닛은, 액정 패널의 후방에서 상호 인접하여 배치되어 액정 패널의 전면을 조명하기 위한 다수의 광원부를 포함하되, 상기 광원부는, 소정 파장의 빛을 발생하는 램프; 및 상기 램프의 외측에 배치되며, 상기 램프로부터 발생한 빛을 외부로 방사 및 확산시키기 위한 중공의 광 파이프를 포함한다.On the other hand, the liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, a pair of substrates facing each other; A liquid crystal layer interposed between the pair of substrates; And a plurality of electrode layers formed on opposite surfaces of the pair of substrates, the plurality of electrode layers for supplying a signal for controlling the alignment of the liquid crystal layer. And a backlight unit for illuminating the liquid crystal panel from the rear. The backlight unit may include a plurality of light source units disposed adjacent to each other at the rear of the liquid crystal panel to illuminate the front surface of the liquid crystal panel, wherein the light source unit may include a lamp to generate light having a predetermined wavelength; And a hollow light pipe disposed outside the lamp and configured to emit and diffuse light emitted from the lamp to the outside.
여기서, 상기 광 파이프는 상기 램프로부터 발생한 빛을 전반사시킬 수 있는 광학 필름을 포함하되, 상기 광학 필름의 일면은 구조화될 수 있다. 이때, 상기 구조화된 면은 인접하여 배치된 복수의 선형 프리즘을 포함할 수 있다.Here, the light pipe includes an optical film capable of total reflection of the light generated from the lamp, one surface of the optical film may be structured. In this case, the structured surface may include a plurality of linear prisms disposed adjacent to each other.
또한, 상기 광 파이프는, 상기 램프로부터 직접 입사되거나, 상기 광학 필름에서 전반사되어 입사한 빛을 반사시킬 수 있는 반사체를 더 포함할 수 있으며, 상기 반사체는 상기 광학 필름의 내측에 배치되거나, 상기 광학 필름의 외측에 상기 광학 필름의 외주면을 따라 배치될 수 있다.The light pipe may further include a reflector capable of reflecting light incident directly from the lamp or totally reflected by the optical film, and the reflector may be disposed inside the optical film, or the optical It may be disposed along the outer circumferential surface of the optical film on the outside of the film.
또한, 상기 광 파이프는, 상기 광학 필름의 외주면을 따라 배치되며, 광학 필름으로부터 방사되는 빛을 확산시킬 수 있는 확산층을 더 포함할 수 있다.The light pipe may further include a diffusion layer disposed along an outer circumferential surface of the optical film and capable of diffusing light emitted from the optical film.
여기서, 상기 램프는 발광 다이오드일 수 있으며, 발광 다이오드는 상기 광 파이프의 단부에 배치될 수 있다.The lamp may be a light emitting diode, and the light emitting diode may be disposed at an end of the light pipe.
여기서, 상기 램프는 CCFL일 수 있으며, 상기 광 파이프는 상기 CCFL의 외측에서 상기 형광 램프의 외주면을 따라 배치될 수 있다.The lamp may be a CCFL, and the light pipe may be disposed along an outer circumferential surface of the fluorescent lamp outside the CCFL.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2a는 본 발명의 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치의 일 실시예를 도시한 단면도이며, 도 2b는 도 2a의 액정 패널의 일 실시예를 도시한 단면도이다.2A is a cross-sectional view showing an embodiment of a liquid crystal display device having a backlight unit of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing an embodiment of the liquid crystal panel of FIG. 2A.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 외부에서 인가되는 구동 신호와 데이터 신호에 따라 화상을 디스플레이하는 액정 패널(110), 상기 액정 패널의 상부와 하부에 배치된 한 쌍의 편광 필름(111, 111), 및 액정 패널(110)을 조명하기 위해 상기 액정 패널의 하부에 배치된 백라이트 유닛(100)을 포함한다.2A and 2B, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
액정 패널(110)은 하부 유리기판(110a) 및 상부 유리기판(100b), 컬러 필터(112), 블랙 매트릭스(117), 화소 전극(114), 공통 전극(115), 액정층(116) 및 TFT 어레이(113)를 포함한다.The
컬러 필터(112)는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)에 해당하는 컬러 필터들을 포함하며, 빛이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루의 색에 해당하는 이미지를 발생시킨다.The
TFT 어레이(113)는 스위칭 소자로서 화소 전극(114)을 스위칭한다.The
공통 전극(115) 및 화소 전극(114)은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 액정층(116)의 분자들의 배열을 변환시킨다.The
액정층(116)은 다수의 액정 분자들로 이루어져 있고, 상기 액정 분자들은 화소 전극(114)과 공통 전극(115) 사이에 발생된 전압차에 상응하여 배열을 변화시키고, 이에 의해, 백라이트 유닛(100)으로부터 제공되는 빛은 액정층(116)의 분자 배열의 변화에 상응하여 컬러 필터(112)에 입사된다.The
백라이트 유닛(100)은 액정 패널(110)의 하부에 위치하며, 액정 패널(110)에 빛, 예를 들어 백색광을 제공한다.The
백라이트 유닛(100)은 상호 인접하여 배치된 다수의 광원부(P)와 상기 다수의 광원부(P)을 수납하기 위한 바텀 섀시(bottom chassis)(107)를 포함하며, 바텀 섀시(107)의 내벽과 가장 외곽에 배치된 광원부(P)의 사이에는 광원부(P)로부터 발생하는 빛을 반사시킬 수 있는 반사 부재(106)이 배치될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에서 백라이트 유닛(100)는 광원부(P)가 액정 패널(110)의 하부에 배치되는 직하 방식이다.In one embodiment of the present invention, the
광원부(P)는 소정 파장의 빛을 발생하는 램프(102)를 포함한다.The light source unit P includes a
램프(102)의 외측에는 램프(102)를 수납할 수 있는 공간이 내측 마련되어 있는 중공의 광 파이프(101)를 포함한다. 광 파이프(101)는 적어도 액정 패널(110)의 일 변과 같은 길이를 갖는 관형 광학 부재이다. The outer side of the
본 발명의 일 실시예에 따른 램프(102)는 발광 다이오드(LED)이다. 이 경우, 램프(102)는 광 파이프(101)의 어느 일단에 배치되거나, 양단에 대향하여 배치될 수 있다.
발광 다이오드(102)가 광 파이프(101)의 일단에만 배치되는 경우에는, 타단 측에 빛을 반사할 수 있는 반사 수단을 구비하여 발광 다이오드(102)로부터 발생하여 광 파이프(101)의 종단까지 전송되는 빛을 재사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 나아가, 광 파이프(101)로부터 방사되는 빛을 균일화하기 위해서는 발광 다이오드(102)가 설치된 일측 종단으로부터 그 반대측의 타측 종단으로 갈수록 광 파이프(101)의 단면적을 작게 하여 테이퍼지게 설계하는 것이 바람직하다.When the
본 발명의 일 실시예에 따라 발광 다이오드(102)를 광 파이프(101)의 단부에 배치함으로써, 점광원인 발광 다이오드(102)를 CCFL과 대등한 선형 광원으로 활용하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 백라이트 유닛(100)에 사용되는 발광 다이오드의 개수를 종래에 비해 현저히 감소시킬 수 있다.By arranging the
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)에 사용되는 발광 다이오드(102)에는 제한됨이 없으며, 하나의 백색 발광 다이오드를 사용하거나, 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색을 발생하는 3개의 발광 다이오드를 조합하여 사용하는 것도 가능하다. The
본 발명의 다른 실시예에 따른 램프(102)는 CCFL이다. 이때, CCFL(102)은 액정 패널(110)의 전면을 조명하기 적합한 소정의 길이를 가지며, CCFL(102)을 내측에 수납하는 광 파이프(101)는 적어도 CCFL(102)과 같은 길이를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 파이프(101)는 중공의 관형 광도파관으로서 임계각 이하에서 입사된 빛을 연속적으로 전반사시키며, 임계각 이상에서 입사된 빛을 외부로 빛을 출사시킬 수 있도록 설계된 광학 필름(103)을 포함한다. 임계각은 광학 필름(103)과 접하고 있는 주변 매체, 예를 들면 공기의 굴절율과 광학 필름(12)을 구성하는 물질의 굴절율의 비의 아크사인으로 정의될 수 있으며, 이는 본 기술분야에 숙달된 자라면 더 이상의 구체적인 설명 없이도 이해할 수 있는 사항일 것이다.
광학 필름(103)은 일반적으로 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly Methyl Meta Acrylate)와 같은 투명 아크릴 수지로부터 제조되며, 후술하는 바와 같이 어느 일 면을 구조화한 후 중공 관형 형상으로 제작하여 얻을 수 있다. 폴리메타아크릴레이트는 강도가 높아 잘 깨지지 않고 쉽게 변형되진 않는다. 또한, 가시광선 투과율이 높아서 광원 소재로 적합하다. The optical film 103 is generally manufactured from a transparent acrylic resin such as polymethyl methacrylate (Poly Methyl Meta Acrylate), and may be obtained by forming a hollow tubular shape after structuring one surface as described below. Polymethacrylates are high in strength and therefore not easily broken and easily deformed. In addition, the visible light transmittance is high, making it suitable as a light source material.
또한 광학 필름(103)은 일면(103a)은 구조화되어 있으며, 이와 대향하는 타면은 구조화되지 않은 필름으로써, 기저부에 상호 인접하여 배치된 다수의 선형 프리즘을 형성하여 얻을 수 있다. The optical film 103 is structured on one
도 2a에 도시된 실시예에서는, 구조화된 면(103a)이 광 파이프(101)의 내측을 향하도록 설계되었지만, 필요에 따라 구조화된 면(103a)이 광 파이프(101)의 외 측을 향하도록 설계하는 것도 가능하다.In the embodiment shown in FIG. 2A, the
광학 필름(103)의 외면에는 확산층(105)이 배치되며, 확산층(105)은 광학 필름(103)을 통해 입사한 빛을 외부로 출사시키고, 동시에 이를 산란시켜 광 파이프(101)를 통해 출사되는 빛을 균일화한다. 확산층(105)은 빛을 확산시킬 수 있는 기능을 갖는 층이라면 제한됨이 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 수지에 아크릴 계열의 비즈를 분산시켜 고형화한 필름을 광학 필름(103)의 외부에 배치시켜 얻을 수 있다.A diffusion layer 105 is disposed on an outer surface of the optical film 103, and the diffusion layer 105 emits light incident through the optical film 103 to the outside, and simultaneously scatters it to be emitted through the
광 파이프(101)는 램프(102)로부터 발생한 빛을 반사시켜 광 파이프(101)의 외부로 방출하는 것을 보조하는 반사체(104)를 포함할 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 반사체(104)는, 도시된 바와 같이, 램프(102)와 광학 필름(103)의 사이에 광학 필름(103)의 구조화된 면(103a) 상에 배치되며, 램프(102)로부터 직접 입사하거나, 또는 광학 필름(103)에서 전반사되어 입사된 빛을 반사시켜 임계각 이상에서 빛이 광학 필름(103)에 재입사되도록 한다. 임계각 이상에서 광학 필름(103)에 재입사된 빛은 표면에서 전반사되지 않고 상기 광학 필름을 통해 출사된다. 반사체(104)는 반사성이 높은 물질로 구성되며, 예를 들면 표면에 은(Ag)을 코팅하여 얻을 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2a의 광 파이프에 대한 다른 실시예들의 단면도이다. 다만, 도 2a에 도시된 광 파이프와의 구조상의 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.3A-3C are cross-sectional views of other embodiments of the light pipe of FIG. 2A. However, it will be described based on the structural differences from the light pipe shown in FIG. 2A.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 파이프(201)는 중공의 관형 광도파관으로서 임계각 이하에서 입사된 빛을 연속적으로 전반사시키며, 임계각 이상에서 입사된 빛은 외부로 빛을 출사시킬 수 있도록 설계된 광학 필름(203)을 포함한다.Referring to FIG. 3A, a
광학 필름(203)은 다수의 선형 프리즘이 배치된 구조화된 면(203a)을 구비할 수 있으며, 상기 구조화된 면은 광 파이프(201)의 내측을 향해 배치된다.The
광학 필름(203)의 외부에는 확산층(205)이 배치되며, 확산층(205)은 광학 필름(203)을 통해 입사한 빛을 외부로 출사시키고, 동시에 이를 산란시켜 광 파이프(201)를 통해 방사되는 빛을 균일화한다.The
광 파이프(201)는 광 파이프(201)의 외부로 출사되는 빛을 반사시킬 수 있는 반사체(204)를 포함하며, 반사체(204)는, 도시된 바와 같이, 확산층(205)의 외주면을 따라 배치된다. 확산층(205)은 액정 패널(미도시)이 위치한 방향과 반대 방향으로 출사되는 빛을 다시 광 파이프(201) 내부로 입사시킴으로써 광 효율을 증대시킨다. The
도 3b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 파이프(301)는 중공의 관형 광도파관으로서 임계각 이하에서 입사된 빛을 연속적으로 전반사시키며, 임계각 이상에서 입사된 빛은 외부로 빛을 출사시킬 수 있도록 설계된 광학 필름(303)을 포함한다.Referring to FIG. 3B, the
광학 필름(303)은 다수의 선형 프리즘이 배치된 구조화된 면(303a)을 구비할 수 있으며, 상기 구조화된 면은 광 파이프(301)의 내측을 향해 배치된다.The
본 실시예에서는 광학 필름(303)의 외주면에 반사체(304)와 확산층(305)이 모두 배치된다. 다만, 광 파이프(301)를 통해 방사되는 빛을 확산시키기 위한 확산층(305)은 액정 패널(미도시)이 위치하는 쪽으로 배치되며, 광학 필름(303)을 통해 출사된 빛을 반사시켜 재입사시키 위한 반사체(304)는 확산층(305)과 대향하여 배치된다. In the present embodiment, both the
도 3c를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 파이프(401)는 중공의 관형 광도파관으로서 임계각 이하에서 입사된 빛을 연속적으로 전반사시키며, 임계각 이상에서 입사된 빛은 외부로 빛을 출사시킬 수 있도록 설계된 광학 필름(403)을 포함한다.Referring to FIG. 3C, the
광학 필름(403)은 다수의 선형 프리즘이 배치된 구조화된 면(403a)을 구비할 수 있으며, 상기 구조화된 면은 광 파이프(401)의 내측을 향해 배치된다. 본 실시예에서 구조화된 면(403a)의 적어도 일부분에는 선형 프리즘과 같은 구조물이 형성되지 않는다.The
상기 구조물이 형성되지 않는 부분에는 램프(미도시)로부터 직접 입사하거나, 또는 광학 필름(403)에서 전반사되어 입사된 빛을 반사시켜 액정 패널(미도시)이 배치된 방향으로 광이 출사되도록 보조하는 반사체(404)가 배치될 수 있다.Where the structure is not formed, the light incident directly from a lamp (not shown) or totally reflected from the
광학 필름(403)의 외주면에는 광학 필름(405)를 통해 출사되는 빛을 확산시키기 위한 확산층(405)이 배치된다.A
도 2a를 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)은 광학 시트(108)를 포함하며, 광학 시트(108)는 광원부(P)의 상부에 배치된다.Referring back to FIG. 2A, the
광학 시트(108)는 확산 시트(108a), 프리즘 시트(108b) 및 보호 시트(108c) 를 포함한다.The optical sheet 108 includes a
광원부(P)로부터 방사된 빛은 확산 시트(108a)를 통과하며, 확산 시트(108a)는 입사하는 빛을 확산 또는 집광시켜 휘도를 균일하게 하고, 시야각을 넓혀준다. The light emitted from the light source unit P passes through the
한편, 확산 시트(108a)를 통과한 빛은 휘도가 급격히 떨어지게 되는데, 이를 보상하기 위해 프리즘 시트(108b)가 사용된다. 프리즘 시트(108b)는 확산 시트(108a)에서 출사된 빛을 굴절시켜 낮은 각도로 입사되는 빛이 정면 쪽으로 집중시키기 때문에 유효 시야각 범위에서 휘도가 상승하게 된다. On the other hand, the light passing through the
보호 시트(108c)는 프리즘 시트(108b) 위에 위치하여 프리즘 시트(108b)의 흠집을 방지하고, 또 프리즘 시트(108b)에 의해 축소된 시야각을 소정의 범위 내에서 재확대시키는 기능을 한다. The protective sheet 108c is located on the
본 발명에 의하면, 점광원 또는 선형 광원에 도광판 및 확산판의 기능을 대체할 수 있는 광 파이프를 조합하여 광원부를 구성함으로써 액정표시장치에 통상 구비되는 도광판 및 확산판을 제거하여 광효율을 증대할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, by combining a point light source or a linear light source with a light pipe that can replace the functions of the light guide plate and the diffuser plate, the light source unit is configured to remove the light guide plate and the diffuser plate which are normally provided in the liquid crystal display, thereby increasing the light efficiency. There is an advantage.
또한, 열을 발생시키는 광원이 광 파이프의 내부에 수납된 구조이기 때문에 광원으로부터 발생하는 열은 광 파이프의 내부에서 대류를 할 뿐이므로 인접하여 배치되는 다른 광원으로부터 발생하는 열과의 상호 작용에 의한 열 대류는 현저히 감소하게 된다. 따라서 광원부의 발열로 인한 광학 시트의 열적 변형이 현저히 완화될 수 있는 장점이 있다.In addition, since the heat generating light source is a structure housed inside the light pipe, heat generated from the light source is only convection inside the light pipe, and thus heat due to interaction with heat generated from other light sources arranged adjacently. Convection is significantly reduced. Therefore, there is an advantage that the thermal deformation of the optical sheet due to the heat generation of the light source portion can be significantly alleviated.
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