KR20070093682A

KR20070093682A - 엘이디가 배열된 후면 광 유닛

Info

Publication number: KR20070093682A
Application number: KR1020060023840A
Authority: KR
Inventors: 유종선
Original assignee: 옵토프로(주)
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-19

Abstract

본 발명은 액정디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD)에 사용되는 후방광 유닛(Backlight Unit)을 위한 광원을 제공하는 데 있어서 매트릭스 형태로서 대각선 방향으로 엇갈려 배열된 제1 LED들 및 제2 LED들을 PCB 위에 장착시켜 도광판이나 확산판에 균일한 밝기의 빛을 제공하는 후면광 유닛에 관한 것이다.

액정디스플레이, 후면광 유닛

Description

엘이디가 배열된 후면 광 유닛{Backlight Unit with arrayed LEDs}

도 1은 일반적인 LCD를 간략하게 나타낸 입체도이다.

도 2는 LCD에 사용되는 BLU의 개략적인 구조를 나타낸 입체도이다.

도 3a는 LED 매트릭스 배열의 수직선상에 있는 도광판의 위치를 나타낸 것이고, 도 3b 및 도 3c는 도 3a의 A-A' 및 B-B' 선을 따라 도광판에서의 상대적인 밝기를 각각 나타낸 것이다.

도 4a는 본 발명의 한 LED 매트릭스 배열에 또 다른 LED 매트릭스 배열을 추가하여 만들어진 LED 배열의 수직선상에 있는 도광판의 위치를 나타낸 것이고, 도 4b 및 도 4c는 도 4a의 A-A' 및 B-B' 선을 따라 도광판에서의 상대적인 밝기를 각각 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 매트릭스 배열을 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명의 LCD에 사용되는 BLU의 개략적인 구조를 나타낸 입체도이다.

본 발명은 후면 광 유닛(Backlight Unit)에 관한 것으로, 특히 빛을 상향으 로 방출하는 엘이디가 배열된 후면 광 유닛에 관한 것이다.

본 발명은 빛을 상향으로 방출하는 발광소자(LED)의 배열을 구비하여 후면 광 유닛(Backlight Unit: BLU)용 도광판(Light Guide Panel: LGP)에 빛을 공급한다. BLU에는 발광체로서 지금까지 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)가 주로 사용되어 왔으나 수은이 함유된 램프의 사용이 점진적으로 제한됨에 따라 친환경적인 램프 또는 광원의 개발이 절실한 실정이다. 이에 따라 저전압에서 동작할 수 있어 저소비 전력에 적합하며, 색조(Color Gamut)가 보다 우수한 발광소자(LED)를 CCFL에 대체하려는 시도가 이루어지고 있다. 현재로서는 LED에서 방출된 빛을 측방으로 꺽어 도광판 또는 확산판에 입사시키는 기술이 많이 개발되었으며, LCD 화면이 대형화함에 따라 LED에서 상향으로 방출하는 빛을 그대로 도광판에 활용하려는 시도가 일부 이루어지고 있다.

도 1은 LCD를 간략하게 나타낸 입체도로서, BLU(2)에서 방출된 빛이 하부 편광판(3)을 통과하여 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 배열(4)에 입사한다. 외부 제어 신호에 의하여 TFT가 구동되면 필요한 픽셀에 전계가 형성되어 액정(5)의 상태가 변화하게 되고 이에 상응하여 입사된 빛의 편광이 바뀌게 된다. RGB 컬러 필터(6)에 의하여 색이 선택되고 최종적으로 상부 편광판(7)에 의하여 통과되는 빛의 광량이 결정된다.

도 2는 LCD에 사용되는 BLU의 개략적인 구조를 나타낸 입체도로서, PCB(8) 상에 프레임(9) 속에 담긴 LED(10)들이 매트릭스 형태로 배열이 되어 있고, LED(10)에서 방출된 빛이 도광판 또는 확산판(11)으로 향하고 있다.

도 3a는 LED 매트릭스 배열의 수직선상에 있는 도광판의 위치를 나타낸 것이고, 도 3b 및 도 3c는 도 3a의 A-A' 및 B-B'선을 따라 도광판에서의 상대적인 밝기를 각각 나타낸 것이다.

도 3a 내지 도 3c에 나타낸 바와 같이, PCB 상의 도광판에서 매트릭스 형태로 배열된 LED(20) 수직선상의 A-A'선을 따라 실선(21)으로 표시된 밝기가 심한 불균일성을 나타내는데, 도광판과 LED 사이의 간격이 좁을수록 불균일성은 심해진다. 또한, B-B'선을 따라 실선(22)으로 표시된 밝기가 심한 불균일성을 나타내는데 도광판과 LED 사이의 간격이 좁을수록 불균일성은 심해진다. 따라서 일반적인 LED를 매트릭스 형태로 배열할 경우에는 도광판에 형성된 밝기가 심하게 불균일하므로 BLU에 바로 적용하기는 불가능하다.

매트릭스 형태의 LED 배열은 도광판의 하면에 불균일한 밝기를 형성하는데, 특히 대각선 방향의 두 LED 중심축의 도광판 아래에서 밝기가 최소가 된다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은 통상적인 매트릭스 형태의 LED 배열에 또 다른 매트릭스 LED 배열을 대각선 방향으로 서로 엇갈려 배치함으로써 도광판에 균일한 밝기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 후면 광 유닛은 매트릭스 형태의 제1 LED들 사이에 대각선 방향으로 서로 엇갈려 배열된 제2 LED들을 장착한 PCB, 및 상기 PCB를 대면하는 도광판으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 배열된 제1 LED가 제2 LED보다 빛의 강도가 낮거나 높은 것을 특징으로 한다.

상기 제1 LED와 제2 LED는 동일한 행과 열의 간격을 이루며, 동일한 전압을 인가하거나, 서로 다른 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 LED와 제2 LED는 PCB로부터 서로 다른 높이를 갖거나, 각각 발광 반도체의 활성 면적 또는 발광 면적이 차이가 나는 것을 특징으로 한다.

상기 LED는 발광 반도체소자 또는 발광소자이고, 백색 발광소자를 사용하거나 적색, 노란색, 녹색, 청색 발광소자중 두 개 또는 세 개 이상의 색을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a는 본 발명의 한 LED 매트릭스 배열에 또 다른 LED 매트릭스 배열을 추가하여 만들어진 LED 배열의 수직선상에 있는 도광판의 위치를 나타낸 것이고, 도 4b 및 도 4c는 도 4a의 A-A' 및 B-B'선을 따라 도광판에서의 상대적인 밝기를 각각 나타낸 것이다.

도 4a에 나타낸 바와 같이, 채워진 원으로 표시된 LED(20)만으로 구성된 매트릭스 배열을 사용할 때 밝기가 최소가 되는 도광판 바로 아래에 빈 원으로 표시된 LED(23) 매트릭스 배열을 추가하여 배치하면 LED(23) 수직선상의 도광판에서 밝기가 기존의 LED(20)만 사용했을 때와 비교하여 상대적으로 증가하므로 대각선 상의 인접한 두 LED 중간 지점의 수직선상의 도광판 하면에서 밝기가 증가할 것이다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 검은 원으로 표시된 LED(20)만으로 구성된 매트릭스 배 열을 사용할 때 밝기는 가는 실선(21)으로 표시되어 있고, 상기 LED(20)보다 강도가 낮은 빈 원으로 표시된 LED(23)만으로 구성된 매트릭스 배열을 사용할 때 밝기는 점선(24)으로 표시되어 있다. 따라서 LED(20)만으로 구성된 매트릭스 배열에 LED(23)만으로 구성된 매트릭스 배열을 조합하면 굵은 실선(25)으로 표시된 바와 같이 보다 균일한 밝기 분포를 얻을 수 있다.

도 4c에 나타낸 바와 같이, 채워진 원으로 표시된 LED(20)만으로 구성된 매트릭스 배열을 사용할 때 밝기는 가는 실선(22)로 표시되어 있고, 상기 LED(20)보다 강도가 낮은 빈 원으로 표시된 LED(23)만으로 구성된 매트릭스 배열을 사용할 때 밝기는 점선(26)으로 표시되어 있다. LED(20)로 구성된 매트릭스 배열에 LED(23)로 구성된 매트릭스 배열을 조합하면 굵은 실선(27)으로 표시된 바와 같이 보다 균일한 밝기 분포를 얻을 수 있다.

도 5는 본 발명의 LED 매트릭스 배열을 나타낸 것이다. 도 5에서는 편의상 5×5 매트릭스 배열을 나타내었으나, 임의의 정수 N과 M으로 구성된 N×M 매트릭스에도 본 발명이 적용된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 LED(29) 그룹과 제2 LED(30) 그룹은 각각 제1 전원(31)과 제2 전원(32)에 연결되어 있다. 제1 LED(29) 그룹에 어떤 전압을 걸거나 전류를 흘려서 LED(29)에 의하여 도광판 상에 소정의 밝기를 형성하고, 제2 LED(30) 그룹에는 또 다른 전압을 걸거나 전류를 흘려서 LED(30)에 의하여 도광판 상에 소정의 밝기를 형성하면, 도광판 상에 보다 균일한 밝기를 얻을 수 있다. 경우에 따라서는 제1 LED(29) 그룹과 제2 LED(30) 그룹이 동일한 LED를 사용할 수도 있고, 제1 전원(31)과 제2 전원(32)이 동일한 전원일 수도 있다. 이는 기본적으로 각 LED(29,30) 발광 특성에 따라 결정이 된다. 제1 LED(29) 그룹과 제2 LED(30) 그룹은 원하는 각각의 밝기를 얻기 위하여 PCB로부터 높이가 서로 상이하게 할 수도 있다. 또한, 제1 LED(29) 그룹과 제2 LED(30) 그룹은 원하는 밝기를 얻기 위하여 각각의 발광 반도체(light emitting semiconductor)의 활성 면적(active area) 또는 각각의 발광 면적이 차이가 나는 반도체 칩(semiconductor chip)을 활용할 수도 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 도 5에서 나타낸 제1 LED(29) 그룹과 제2 LED(30) 그룹이 매트릭스 형태로서 대각선 방향으로 엇갈려 배열되어 있고, 두 그룹은 PCB(33) 위에 장착되어 있다. 제1 LED(29) 그룹과 제2 LED(30) 그룹의 매트릭스 상에는 소정의 간격으로 도광판 또는 확산판(34)이 얹혀져 있다. 도 6은 LED 배열의 일예로서 제1 LED(29) 그룹은 5×5 매트릭스, 제2 LED(30) 그룹은 4×4 매트릭스가 나타나 있다.

본 발명에서 사용되는 LED는 발광 반도체소자 또는 발광소자이고, 백색 발광소자를 사용하거나 적색, 노란색, 녹색, 청색 발광소자중 두 개 또는 세 개 이상의 색을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 LCD용 BLU에 적용을 설명하였으나, 이에 국한되지 않고, 광고판, 소형 표시기, 신호판 등의 균일한 밝기를 요구하는 BLU에 공통적으로 적용이 될 수 있다.

본 발명의 매트릭스 형태의 LED 배열은 본 발명의 구현을 예시한 것에 불과하다. 이 분야에 익숙한 사람이나 전문가라면 LED 배열 이외에도 LED간 간격을 조정하거나 LED 그룹의 높이를 달리하는 등, 여러 가지 다양한 규칙적인 LED 배열을 고안해낼 수 있을 것이나, 그 형상은 본 발명에서 제시한 LED 배열의 개념을 벗어나지 않는다.

상기와 같이, 본 발명은 액정디스플레이에 사용되는 후방 광 유닛을 위한 광원을 제공하는 데 있어서 통상적인 매트릭스 LED 배열 사이에 대각선으로 서로 엇갈려 또 다른 매트릭스 LED 배열을 추가함으로써 LED 배열 위에 있는 도광판이나 확산판에 균일한 밝기의 빛을 얻을 수 있는 장점이 있다.

Claims

매트릭스 형태의 제1 LED들 사이에 대각선 방향으로 서로 엇갈려 배열된 제2 LED들을 장착한 PCB, 및

상기 PCB를 대면하는 도광판으로 구성됨을 특징으로 하는 후면 광 유닛.
제1항에 있어서,

상기 제1 LED가 제2 LED보다 빛의 강도가 낮거나 높은 것을 특징으로 하는 후면 광 유닛.
제1항에 있어서,

상기 LED는 발광 반도체소자인 것을 특징으로 하는 후면 광 유닛.
제1항에 있어서,

상기 LED는 백색 발광소자인 것을 특징으로 하는 후면 광 유닛.
제1항에 있어서,

상기 LED는 적색, 노란색, 녹색, 청색 발광소자인 것을 특징으로 하는 후면 광 유닛.
제1항에 있어서,

상기 LED는 적색, 노란색, 녹색, 청색 발광소자중 두 개 또는 세 개 이상의 색을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 후면 광 유닛.
제1항에 있어서,

상기 제1 LED와 제2 LED는 행과 열이 동일한 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 후면 광 유닛.
제1항에 있어서,

상기 제1 LED와 제2 LED는 서로 다른 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 후면 광 유닛.
제1항에 있어서,

상기 제1 LED와 제2 LED는 동일한 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 후면 광 유닛.
제1항에 있어서,

상기 제1 LED와 제2 LED는 PCB로부터 서로 다른 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 후면 광 유닛.
제1항에 있어서,

상기 제1 LED와 제2 LED는 각각 발광 반도체의 활성 면적 또는 발광 면적이 차이가 나는 것을 특징으로 하는 후면 광 유닛.