KR20070081970A - 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20070081970A
KR20070081970A KR1020060014331A KR20060014331A KR20070081970A KR 20070081970 A KR20070081970 A KR 20070081970A KR 1020060014331 A KR1020060014331 A KR 1020060014331A KR 20060014331 A KR20060014331 A KR 20060014331A KR 20070081970 A KR20070081970 A KR 20070081970A
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light guide
backlight unit
led
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KR1020060014331A
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이인화
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 LED 램프 사이에 대응되는 어두운 영역에서 LED 램프의 여기 자외선을 이용하여 추가 발광을 유도하여 전체적인 외관 품위를 향상시키기에 알맞은 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛은 도광판과; 빛이 어둡게 보이는 영역에 대응되는 상기 도광판의 적어도 일측의 입광면에 복수개 도포된 형광체와; 상기 도광판의 적어도 일측면에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프들을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
LED, 형광체, 여분 자외선

Description

백라이트 유닛{backlight unit}
도 1은 종래의 LED를 구비한 백라이트 유닛의 사시도
도 2는 종래의 LED를 사용한 백라이트 유닛의 평면도
도 3은 종래의 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 평면도
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 평면도
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도
도 11은 화이트 LED에서 나오는 UV 스펙트럼을 나타낸 측정도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
40, 70 : 도광판 41, 71, 71a : 형광체
42, 72 : LED 램프 43, 73 : 광 산란수단
46, 76 : 반사판 47, 77 : PCB 기판
본 발명은 백라이트 유닛에 대한 것으로, 특히 빛이 상대적으로 어두운 영역에 대응되는 특히, LED 램프 사이의 영역에서의 어두움 현상을 해결하여 외관 품질을 개선하기에 알맞은 백라이트 유닛에 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), 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.
여기서 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정패널과 상기 액정패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과, 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
이와 같은 상기 제 1, 제 2 유리 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.
한편, 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 소자이기 때문에 액정패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광 원, 즉 백 라이트 유닛이 반드시 필요하며, 이러한 백 라이트 유닛은 램프 유닛이 설치되는 위치에 따라 에지방식과 직하방식으로 구분된다.
여기서 광원으로는 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), 외부전극발광램프(EEFL) 등을 사용한다.
상기에서, CCFL, HCFL과 EEFL은 선광원과 면광원을 나타내는데 사용하며, LED는 점광원을 나타내는데 사용할 수 있다.
그리고, 상기 백라이트 유닛은 어두운 장소에서 액정표시장치의 화면에 표시되는 정보를 읽기 위한 기능으로 사용되어 왔으나, 최근에는 디자인, 저전력화, 박형화 등의 여러 가지 요구에 의하여 도광판을 보다 얇게 형성하고 있으며, 여러 가지 칼라를 표현할 수 있는 기능뿐만 아니라, 상기 LED(Light Emitting Diode)를 사용하여 소비 전력을 감소시키기 위한 기술 개발 등이 이루어지고 있다.
상기 LED는 반도체의 광전변환효과를 이용한 고체소자로써, 순방향 전압을 가하면 빛을 발하는 반도체 소자로, 텅스텐 필라멘트를 사용한 램프에 비해 낮은 전압에서 발광하고, 필라멘트가 가열되어 빛나는 것이 아니라 전자가 정공과 재결합시 그 에너지 차이로 발생하는 빛으로 발광하는 것이기 때문에 오래전부터 각종 표시장치에 널리 사용되어 왔다.
액정패널을 조명하는 광원으로 상기 LED를 이용하는 것에 의해, 노트형 PC 등의 전자기기의 소전력화, 소형화를 용이하게 달성할 수 있다.
그리고, LED를 발광시키기 위해서는 수V정도의 직류전압을 인가하면 되기 때 문에 DA-AC 변환기가 필요 없어 구동 장치가 단순하고, 소비전력을 대폭으로 줄일 수 있다.
또한, LED는 반도체 소자이기 때문에, 음극선관보다도 신뢰성이 높고, 소형, 장수명이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 LED를 사용한 백라이트 유닛을 나타낸 사시도이고, 도 2는 종래의 LED를 사용한 백라이트 유닛의 평면도이며, 도 3은 종래의 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도이다.
LED를 구비한 종래의 백라이트 유닛은, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 액정패널(10)의 배면에 구성된 도광판(20)과, 도광판(20)의 일측면에 복수개의 LED 램프(21)들로 구성된 LED 광원과, 상기 도광판(20)의 하면에 배치된 반사판(22)으로 구성된다.
도면에는 도시되지 않았지만, LED 램프(21)들을 전체적으로 감싸도록 반사 특성을 갖는 램프 하우징이 더 구비된다.
상술한 바와 같이, 상기 LED 광원은 1차원적으로 배열된 복수개의 LED 램프(21)들로 구성되는데, 이때 상기 LED 램프(21)들은 PCB 기판상에 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED을 순차적으로 배치할 수도 있고, 백색의 LED들로 배치할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 백라이트 유닛은 액정패널(10)에 화상을 구현하는 경우에, LED 광원을 구성하는 각 LED 램프(21)들을 점등시키고, 상기 LED 램프(21)에 서 발생된 광이 도광판(20) 내에서 산란하여 액정패널(10)의 배면으로 전달된다.
이때, LED 램프(21)들이 발광할 경우(ON 상태)에는 도 3에 도시한 바와 같이, LED 램프(21)들 사이로 빛이 균일하게 전달되지 않는 현상이 발생된다. 즉, LED 램프(21)가 위치한 부분으로는 강한 빛이 전달되고, 그 사이에는 빛 전달이 잘 되지 않는 현상이 발생된다.
미설명 부호 '23'은 LED 램프가 안착되는 PCB 기판이다.
상기와 같이 구성된 종래의 백라이트 유닛은 다음과 같은 문제가 있다.
상기에 설명한 바와 같이, LED 램프(21)들은 빛이 점광원이기 때문에, 선광원인 CCFL이나 EEFL에 비해서 액정패널로 조사되는 빛 분포의 균일성이 떨어진다.
특히, LED 램프가 좌,우측으로의 빛 진행이 불리한 점광원이기 때문에 도광판의 입광면에서는 LED 램프(21)가 위치한 부분에 인접한 곳으로는 강한 빛이 전달되고, 그 외의 부분으로는 빛 전달이 잘 되지 않아서 어두운 영역이 발생된다. 이로 인해서 백라이트 유닛의 외관 품위가 좋지 않은 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 LED 램프 사이에 대응되는 어두운 영역에서 LED 램프의 여기 자외선을 이용하여 추가 발광을 유도하여 전체적인 외관 품위를 향상시키기에 알맞은 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유 닛은 도광판과; 빛이 어둡게 보이는 영역에 대응되는 상기 도광판의 적어도 일측의 입광면에 복수개 도포된 형광체와; 상기 도광판의 적어도 일측면에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프들을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은 도광판과; 입광면 중 빛이 어둡게 보이는 영역에 대응되는 상기 도광판의 상부면 또는 하부면에 복수개 도포된 형광체와; 상기 도광판의 적어도 일측면에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프들을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 LED 램프는 R,G,B LED가 혼합되어 구성되거나 화이트 LED로 구성될 수 있음을 특징으로 한다.
상기 형광체는 상기 LED 램프들 사이에 대응되는 부분에 구성되는 것을 포함함을 특징으로 한다.
상기 형광체는 상기 LED 램프의 여분 자외선에 의해 발광하는 형광체가 도포되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판은 노말 도광판 또는 프리즘 도광판으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 유닛은 상기 도광판의 하면에 반사판과, 상기 LED 램프를 전체적으로 감싸고 있는 램프 하우징과, 상기 LED 램프를 지지하는 PCB 기판과, 상기 도광판의 상면에 광 산란수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 광 산란수단은 다수의 확산 시트(Diffusion sheet), 확산 플레이트(Diffusion plate)와 프리즘 시트로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 Red계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 (Y/Gd)BO3:Eu3+, Ca(x)Sr(1-x)S:Eu, Y2O3:Eu, Y2O2S:Eu, (Y/Gd)2O2S:Eu 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 Green계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 ZnSiO4:Mn2+ , ZnS:Cu, ZnS:Au, ZnS:Al, SrGa2S4:Eu, Y2SiO5:Tb, Y3(Al, Ga)5O12:Tb, Y2O2S:Pr, Gd2O2S:Tb, LaOCl:Tb, LaPO4:Ce,Tb 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 Blue계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 BaMgAl10O17:Eu2+, ZnS:Ag, ZnS:Ag:Al, ZnS:Cl, SrGa2S4:Ce, (La2Gd)OB:Ce, Sr5(PO4)3Cl:Eu, ZnS:Ag 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 white계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 Ca10(PO4)6FCl:Sb, Ca10(PO4)6FCl:Mn 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백라이트 유닛에 대하여 설명하면 다음과 같다.
제 1 실시예
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 평면도이며, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 빛을 가이드 하기 위한 도광판(40)과, 상기 도광판(40)의 입광면측에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프(42)들과, 상기 도광판(40)의 입광면에 일정 간격을 갖고 복수개 도포된 형광체(41)와, 상기 도광판(40)의 상면에 구비된 광 산란수단(43)과, 상기 도광판(40)의 하면에 구성된 반사판(46)을 포함하여 구성된다.
상기 LED 램프(42)는 R,G,B LED를 혼합하여 구성하거나 화이트 LED로 구성시킬 수 있다.
상기에서 도광판(40)의 입광면에 도포된 형광체(41)는 LED 램프(42)들 사이에 대응되는 부분이나 빛이 상대적으로 어둡게 보이는 부분에 구성된다. 보통은 LED 램프(42)가 배치되지 않은 부분(LED 램프와 마주보지 않는 부분)은 빛의 집중이 일어나지 않아서 어둡게 보이므로 이 부분에 형성된다. 이에 따라서 형광체(41)는 LED 램프(42)들과 지그재그로 배치된다.
일반적으로 LED 램프에서 발생된 자외선은 주로 내부 구조에 배합되어 있는 형광체에 반응하여 흡수되지만, 특정 영역의 자외선은 흡수되지 못하고 그대로 외부로 방출된다. 이하 이를 여분 자외선이라 명칭하여 설명한다.
상기에서와 같이 형성된 어두운 부분에 대응되는 상기 도광판(40)의 입광면에 형성된 형광체(41)는 LED 램프(42)에서 발생된 여분의 자외선을 받아서 추가 발광을 하여 LED 램프(42) 사이의 어두운 영역을 보상하는 역할을 한다.
부연 설명하면, LED 램프(42)는 점광원으로 사용되는 것으로써, 빛이 발생되는 영역에서 핫 스팟(hot spot) 특성을 나타낸다. 즉, LED 램프(42) 부분이 그 주 변 영역보다 더 밝은 현상 때문에 주변 영역이 상대적으로 어둡게 보여서, 도광판(40)의 입광면측에서 볼 때, LED 램프(42)들 사이의 입광영역에서 어두움 현상이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 상대적으로 빛이 어둡게 보이는 영역 특히, LED 램프(42) 사이의 영역에 대응되는 도광판(40)의 입광면에 형광체(41)를 도포한 것이다. 즉, 상기 도광판(40)의 입광면에 형성된 형광체(41)에서 LED 램프(42)들의 여분의 자외선을 이용하여 추가 발광을 하여 어두운 영역이 보상되도록 한 것이다.
이와 같이 LED 램프(42) 사이의 어두운 영역은 도광판(40)의 입광면에 형성된 형광체(41)를 통해 빛이 추가 발광하여 빛이 보충됨으로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 도광판(40)의 입광영역은 전체적으로 균일한 휘도를 나타낼 수 있게 된다.
상기에서 도광판(40)의 입광면에 형성된 형광체(41)는 LED 램프(42)의 종류에 따라 외부로 방출되는 UV 파장대가 다르므로 각각의 경우마다 해당하는 여분의 UV에 반응하는 형광체를 도포하여 형성한다.
상기 LED 램프(42)를 R,G,B LED를 혼합하여 구성하거나 화이트 LED로 구성시킬 경우에 각각 적용시킬 수 있는 여러 형광체에 대하여 기술하면 다음과 같다.
먼저, Red계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 (Y/Gd)BO3:Eu3+, Ca(x)Sr(1-x)S:Eu, Y2O3:Eu, Y2O2S:Eu, (Y/Gd)2O2S:Eu이다.
그리고 Green계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 ZnSiO4:Mn2+ , ZnS:Cu, ZnS:Au, ZnS:Al, SrGa2S4:Eu, Y2SiO5:Tb, Y3(Al, Ga)5O12:Tb, Y2O2S:Pr, Gd2O2S:Tb, LaOCl:Tb이다. LaPO4:Ce,Tb이다,
그리고, Blue계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 BaMgAl10O17:Eu2+, ZnS:Ag, ZnS:Ag:Al, ZnS:Cl, SrGa2S4:Ce, (La2Gd)OB:Ce, Sr5(PO4)3Cl:Eu, ZnS:Ag이다.
그리고, white계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 Ca10(PO4)6FCl:Sb, Ca10(PO4)6FCl:Mn이다.
상기에 제시한 형광체들은 자외선 광을 쏘이면 발광을 한다.
상기에 제시한 형광체들은 각 LED에 적용시킬 수 있는 형광체들을 예를 들어 기술한 것일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 즉, 상기 형광체들 외에도 다양한 형광체들을 도포하여 구성할 수 있다.
예를 들어서, LED 램프(42)가 화이트 LED로 구성되어 있을 경우, 화이트 LED에서 주로 나오는 UV 파장을 측정하면, 도 11에 도시한 바와 같이, 298nm, 313nm, 365nm이다.
이와 같은 UV 파장이 주로 나오는 화이트 LED 램프의 여분 자외선은 대체적으로 365nm와 254nm이다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 적용할 경우에는 LED 램프(42)가 배치되지 않은 도광판(41)의 입광면에 상기 여분 자외선에 반응하는 형 광체를 도포하여 추가 발광을 시켜서 어두움 현상을 제거하여 입광영역이 균일한 휘도를 갖게 할 수 있다. 이때도 LED 램프의 구성에 따라서 여분 자외선이 달라질 수 있으므로 상기 2개의 여분 자외선외에 다른 여분의 자외선이 있을 수 있으므로, 이에 발광하는 형광체를 도포하여 구성시킬 수 있다.
그리고 상기에서 도광판(40)은 노말 도광판과 프리즘 도광판 중 어느 하나로 구성할 수 있다.
도 4에는 도광판(40)을 프리즘 도광판으로 구성할 경우를 예시하여 나타낸 것으로, 도광판의 하면에 프리즘 산이 형성되어 있어서 빛의 직진성이 좋고, 입광부로 부터 빛이 곧게 나아가는데 용이하게 형성되어 있다. 상기 프리즘 도광판은 하면의 프리즘 산이 역삼각형 형태이므로 빛의 직진성이 좋은 것이며, 이에 의해서 고휘도를 달성하기에 유리하다.
그리고 노말 도광판은 도면에는 도시되지 않았지만, 빛의 산란 및 반사를 통하여 상부로의 빛 전달을 원할하게 할 수 있도록 하면에 도트 패턴이 더 구성될 수 있다.
상기 반사판(46)은 LED 램프(42)에서 발생된 광을 액정패널(미도시)의 표시부로 집중 조사시켜서 광(光)의 이용효율을 극대화하기 위하여 구비한 것이다.
상기에서 광 산란수단(43)은 LED 램프(42)에서 발생된 빛이 액정패널의 표시면에 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광원을 제공하기 위해서 도광판(40)의 상면에 다수의 확산 시트(Diffusion sheet) 및 확산 플레이트(Diffusion plate)와 프리즘 시트 등으로 구성되어 있다.
그리고, 상기 구성을 갖는 백라이트 유닛은 도면에는 도시되지 않았지만, LED 램프(42)를 전체적으로 감싸도록 램프 하우징을 더 구비하고 있는데, 상기 램프 하우징은 LED 램프(42)로부터 발생된 빛이 도광판(40)의 입광면으로 전부 전달될 수 있도록 반사재질로 구성되어 있다.
미설명 부호 '47'은 LED 램프(42)를 지지하는 PCB 기판이다.
그리고, 상기에서는 도광판의 일측면에 LED 램프가 배열되는 에지방식의 백라이트 유닛에 대하여 기술하였지만, 도광판의 양측면에 LED 램프를 배열하고, LED 램프 사이의 상대적으로 어두운 영역에 대응되는 도광판 양측의 입광면에 복수개의 형광체를 도포하여 구성시킬 수도 있다.
상기와 같이 구성된 에지방식의 백라이트 유닛은 LED 램프(42)에서 발산된 광을 도광판(40)의 입광면에 집광시키고, 도광판(40)을 거쳐 광 산란수단(43)을 차례로 거쳐서 액정패널로 빛을 전달한다.
상기 본 발명의 제 1 실시예에서와 같이 상대적으로 어두운 영역 특히, LED 램프 사이에 대응되는 영역의 도광판(40)의 입광면에 형광체(41)를 형성하면, LED 램프의 여분 자외선을 받아서 형광체(41)에서 추가 발광을 함으로써, LED 램프(42)가 위치하지 않은 입광영역에 보상 빛이 발생하여서, 핫 스팟(hot spot) 영역이 완화된다. 이에 의해서 입광영역이 전체적으로 균일한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
한편, 이와 같은 본 발명의 백라이트 유닛은 액정 디스플레이 장치를 포함하여 각종 디스플레이 장치의 후미 또는 전방에서 광원으로 사용될 수 있을 뿐 아니라, 그 자체로서의 발광 장치로 사용될 수 있다.
제 2 실시예
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 평면도이며, 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구동시 빛 분포를 나타낸 평면도이다.
도 11은 화이트 LED에서 나오는 UV 스펙트럼을 나타낸 측정도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 빛을 가이드 하기 위한 도광판(70)과, 상기 도광판(70)의 적어도 일측 상부면에 이격 형성된 복수개의 형광체(71)와, 상기 도광판(70)의 적어도 일측면에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프(72)들과, 상기 도광판(70)의 상부에 구비된 광 산란수단(73)과, 상기 도광판(70)의 하부에 구성된 반사판(76)을 포함하여 구성된다.
상기 LED 램프(72)는 R,G,B LED를 혼합하여 구성하거나 화이트 LED로 구성시킬 수 있다.
상기 반사판(76)은 LED 램프(72)에서 발생된 광을 액정패널(미도시)의 표시부로 집중 조사시켜서 광(光)의 이용효율을 극대화하기 위하여 구비된 것이다.
상기에서 도광판(70)은 노말 도광판과 프리즘 도광판 중 어느 하나로 구성할 수 있다.
상기에서 프리즘 도광판으로 구성할 경우에는 도광판의 하면 자체에 프리즘 산이 형성되어 있어서 빛의 직진성이 많고, 입광부로부터 빛이 곧게 나아가는데 용이하다. 프리즘 도광판은 도 4를 참조하면 알 수 있다.
상기에서 도광판(70)의 상부면에 도포된 형광체(71)는 LED 램프(72)들 사이에 대응되는 부분과 상대적으로 빛이 어둡게 보이는 부분에 형성되는데, 보통은 LED 램프(72)가 배치되지 않은 부분(LED 램프와 마주보지 않는 부분)은 빛의 집중이 일어나지 않아서 어둡게 보이므로 이 부분에 도포된다.
이와 같이 형성된 어두운 부분에 대응되는 상기 도광판(70)의 상부면에 도포된 형광체(71)는 LED 램프(72)에서 발생된 빛이 도광판(70)을 통하여 상부로 전달될 때, LED 램프(72)의 여분 자외선을 이용하여 추가 발광하여 LED 램프(72) 사이의 어두운 영역으로 빛이 보충되도록 하여 어두운 영역을 보상한다.
부연 설명하면, LED 램프(72)는 점광원으로 사용되는 것으로써, 빛이 발생되는 영역에서 핫 스팟(hot spot) 특성을 나타낸다. 즉, LED 램프(72) 부분이 그 주변 영역보다 더 밝은 빛을 내기 때문에 도광판(70)의 입광영역 상부에서 볼 때, LED램프(72)들 사이에 대응되는 입광영역 상부는 상대적으로 어둡게 보인다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 상대적으로 빛이 어둡게 보이는 영역 특히, LED 램프(72) 사이의 영역에 대응되는 도광판(70)의 상부면에 형광체(71)를 도포한 것이다. 즉, 상기 도광판(70)의 상부면에 형성된 형광체(71)가 LED 램프의 여분 자외선을 받아서 추가 발광하여 LED 램프(72) 사이의 어두운 영역을 보상한 것이다.
이와 같이 LED 램프(72)의 핫 스팟 특성에 의해 상대적으로 어두운 영역은, 도 9에 도시된 바와 같이, 도광판(70)의 상부면에 도포된 형광체(71)에 의해서 빛이 보충됨으로써, 도광판(70)의 입광영역은 전체적으로 균일한 휘도를 나타낼 수 있다.
그리고, 상기 도광판(70) 상부면의 형광체(71)는 사각형 모양이나 반원형이나 이와 유사한 반쪽 부분이 둥근 형상이나 원 또는 타원형등 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
상기에서 형광체(71)는 본 발명의 제 1 실시예에 설명한 바와 같이, 각 LED 램프(72)의 여분 자외선에 의해 발광할 수 있는 형광체를 도포하여 구성한다.
상기에서 광 산란수단(73)은 LED 램프(72)에서 발생된 빛이 액정패널의 표시면에 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광원을 제공하기 위해서 도광판(70)의 상면에 다수의 확산 시트(Diffusion sheet) 및 확산 플레이트(Diffusion plate)와 프리즘 시트 등으로 구성되어 있다.
그리고, 상기 구성을 갖는 백라이트 유닛은 도면에는 도시되지 않았지만, LED 램프(72)를 전체적으로 감싸도록 램프 하우징을 더 구비하고 있는데, 상기 램프 하우징은 LED 램프(72)로부터 발생된 빛이 도광판(70)의 입광면으로 전부 전달될 수 있도록 반사재질로 구성되어 있다.
미설명 부호 '77'은 LED 램프(72)를 지지하는 PCB기판이다.
그리고, 상기에서는 도광판의 일측면에 LED 램프가 배열되는 에지방식의 백라이트 유닛에 대하여 기술하였지만, 도광판의 양측면에 LED 램프를 배열하고, LED 램프 사이의 상대적으로 어두운 영역에 대응되는 도광판 양측의 상부면에 복수개의 형광체를 갖도록 형성시킬 수도 있다.
상기와 같이 구성된 에지방식의 백라이트 유닛은 LED 램프(72)에서 발산된 광을 도광판(70)의 입광면에 집광시키고, 도광판(70)을 거쳐 광 산란수단(73)을 차례로 거쳐서 액정패널로 빛을 전달한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 상대적으로 어두운 영역 특히, LED 램프 사이에 대응되는 영역의 도광판(70)의 상부면에 형광체(71)를 형성하면, 도광판(70)의 상부면의 형광체(71)를 통해서 LED 램프(72)가 위치하지 않은 영역으로 빛이 보충되어서, 핫 스팟(hot spot) 특성이 완화된다. 이에 의해서 입광영역이 전체적으로 균일한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
한편, 이와 같은 본 발명의 백라이트 유닛은 액정 디스플레이 장치를 포함하여 각종 디스플레이 장치의 후미 또는 전방에서 광원으로 사용될 수 있을 뿐 아니라, 그 자체로서의 발광 장치로 사용될 수 있다.
제 3 실시예
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이다.
본 발명의 제 3 실시예는 형광체(71a)가 LED 램프(72)의 사이 및 어두운 영역에 대응되는 도광판(71)의 하면에 부분적, 규칙적으로 형성된 것을 제외하고는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 구성과 동일하여 이하 생략하기로 한다.
도 10의 도면 부호는 도광판 하면에 형성된 형광체(71a)를 제외하고는 본 발명의 제 2 실시예와 동일하게 제시하여 나타내었다.
상기와 같이 어두운 부분에 대응되는 상기 도광판(70)의 하부면에 형성된 형광체(71a)는 도광판(70)이 LED 램프(72)로부터 빛을 받을 때 LED 램프(72) 사이의 어두운 영역으로 빛을 확산시켜서 어두운 영역을 보상하는 역할을 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.
LED 램프 사이에 대응되는 도광판의 입광면 또는 상,하부면에 LED 램프의 여분 자외선에 발광하는 형광체를 도포함으로써, LED 램프 사이에서도 추가 발광이 일어나도록 함으로써 입광부가 전체적으로 균일한 발광 특성을 나타내도록 할 수 있다.
이에 의해서 백라이트 유닛의 입광부 외관 품위를 향상시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 도광판과;
    빛이 어둡게 보이는 영역에 대응되는 상기 도광판의 적어도 일측의 입광면에 복수개 도포된 형광체와;
    상기 도광판의 적어도 일측면에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프들을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 도광판과;
    입광면 중 빛이 어둡게 보이는 영역에 대응되는 상기 도광판의 상부면 또는 하부면에 복수개 도포된 형광체와;
    상기 도광판의 적어도 일측면에 일정 간격을 갖고 복수개 배열된 LED 램프들을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 LED 램프는 R,G,B LED가 혼합되어 구성되거나 화이트 LED로 구성될 수 있음을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 LED 램프들 사이에 대응되는 부분에 구성되는 것을 포함 함을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 LED 램프의 여분 자외선에 의해 발광하는 형광체가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 Red계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 (Y/Gd)BO3:Eu3+, Ca(x)Sr(1-x)S:Eu, Y2O3:Eu, Y2O2S:Eu, (Y/Gd)2O2S:Eu 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 Green계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 ZnSiO4:Mn2+ , ZnS:Cu, ZnS:Au, ZnS:Al, SrGa2S4:Eu, Y2SiO5:Tb, Y3(Al, Ga)5O12:Tb, Y2O2S:Pr, Gd2O2S:Tb, LaOCl:Tb, LaPO4:Ce,Tb 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 Blue계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 BaMgAl10O17:Eu2+, ZnS:Ag, ZnS:Ag:Al, ZnS:Cl, SrGa2S4:Ce, (La2Gd)OB:Ce, Sr5(PO4)3Cl:Eu, ZnS:Ag 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 white계 LED에 적용시킬 수 있는 형광체는 Ca10(PO4)6FCl:Sb, Ca10(PO4)6FCl:Mn 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도광판은 노말 도광판 또는 프리즘 도광판으로 구성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 도광판의 하면에 반사판과,
    상기 LED 램프를 전체적으로 감싸고 있는 램프 하우징과,
    상기 LED 램프를 지지하는 PCB 기판과,
    상기 도광판의 상면에 광 산란수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 산란수단은 다수의 확산 시트(Diffusion sheet), 확산 플레이트(Diffusion plate)와 프리즘 시트로 구성됨을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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