KR20080005759A - 백라이트 유닛 및 이를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

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KR20080005759A KR1020060064512A KR20060064512A KR20080005759A KR 20080005759 A KR20080005759 A KR 20080005759A KR 1020060064512 A KR1020060064512 A KR 1020060064512A KR 20060064512 A KR20060064512 A KR 20060064512A KR 20080005759 A KR20080005759 A KR 20080005759A
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서정민
주영비
김동철
이종남
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 발광 다이오드를 도광판의 코너부에 실장하여 발광 다이오드의 수를 줄임과 아울러 발광 다이오드로 인해 발생되는 표시불량을 방지한 백라이트 유닛 및 이를 갖는 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
이를 위하여, 본 발명은 광을 안내하며 입사면이 코너에 형성된 도광판과, 광을 발생시켜 상기 입사면으로 광을 공급하는 발광 다이오드를 구비한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공하며, 이를 갖는 액정표시장치를 제공한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 갖는 액정표시장치{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 갖는 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 포함된 도광판을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 도광판에 형성된 광가이드 패턴을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치에 발광 다이오드가 위치한 형태를 도시한 평면도이다.
<도면부호의 간단한 설명>
10: 액정패널 11: 컬러 필터 기판
12: 박막 트랜지스터 기판 20: 패널 구동부
30: 몰드 프레임 40: 바텀 샤시
60: 탑 샤시 70: 광원기판
80: 발광 다이오드 90: 도광판
91: 입사면 92: 광가이드 패턴
97: 확산 패턴 100: 반사시트
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 사용되는 발광 다이오드 수를 줄이기 위해 발광 다이오드를 도광판의 코너에 실장한 백라이트 유닛 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display ; LCD)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 액정표시장치는 두 기판 사이에 주입된 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표시한다.
액정 표시 장치의 액정패널은 스스로 발광하지 못하는 비발광소자이므로 액정 표시 장치는 그 액정패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 구비한다.
백라이트에 이용되는 발광 다이오드는 다른 냉음극관 형광 램프 등에 비해 수명이 길고 점등 속도가 빠를 뿐만 아니라 소비전력이 적고 내충격성에 강하며 소형화 및 박막화에 적합한 이점을 가지고 있다.
종래의 액정표시장치에 발광 다이오드를 사용하는 경우, 도광판의 입사면에 인접한 영역은 각각의 발광 다오드들에서 공급되는 광이 서로 중첩된다. 이 경우, 발광 다이오드들 각각에서 출사되는 광이 중첩되는 영역이 나머지 영역에 비해 광 출사량이 너무 많아져 상대적으로 밝게 보이는 화이트 스팟(White Spot) 현상이 발생되는 문제점이 있다.
따라서, 이를 해결하기 위해 발광 다이오드의 출광면과 표시영역까지의 거리를 이격시켜야 화이트 스팟 현상을 방지한다. 여기서, 화이트 스팟을 방지하기 위해 발광 다이오드의 출광면과 액정패널의 표시영역까지 적어도 6mm이상을 이격시켜야 한다. 이러한 이격거리는 발광 다이오드의 배치에 따라 약간 차이가 나지만 발광 다이오드 및 도광판과 발광 다이오드의 이격 거리가 더해진 만큼 액정표시장치의 크기가 커지는 문제점이 있다.
그리고 종래 발광 다이오드를 사용하는 경우, 발광 다이오드에서 출사되는 광의 출사각에 의해 도광판에서의 휘도가 균일하지 못해 도광판의 휘도의 균일도를 맞추기 위해 많은 수의 발광 다이오드를 사용하여 가격이 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발광 다이오드를 도광판의 코너부에 실장하여 발광 다이오드의 수를 줄임과 아울러 발광 다이오드로 인해 발생되는 표시불량을 방지한 백라이트 유닛 및 이를 갖는 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 그 코너들 중 적어도 어느 하나에 형성되어 광이 입사되는 입사면과, 상기 입사면에 광을 확산시키는 확산패턴이 형성되고, 상기 입사면으로부터 방사형으로 광가이드 패턴이 형성된 도광판 및 광을 발생시켜 상기 입사면으로 광을 공급하는 발광 다이오드를 구비한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.
그리고 화상을 표시하는 액정패널과, 상기 액정패널에 광을 공급하기 위하여, 그 코너들 중 적어도 어느 하나에 형성되어 광이 입사되는 입사면과, 상기 입사면에 광을 확산시키는 확산패턴이 형성되고, 상기 입사면으로부터 방사형으로 광가이드 패턴이 형성된 도광판 및 광을 발생시켜 상기 입사면으로 광을 공급하는 발광 다이오드를 포함하는 백라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 광가이드 패턴은 프리즘 패턴, 미세 프리즘 패턴 및 도트 패턴 중 어느 하나로 형성된다.
그리고 상기 입사면은 상기 도광판의 일단면으로부터 25 내지 35° 회전되어 형성된다.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 특징들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이 다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 화상을 표시하는 액정패널(10)과, 액정패널(10)에 광을 공급기 위하여 광을 안내하며 입사면(91)이 코너에 형성된 도광판(90)과, 광을 발생시켜 입사면(91)으로 광을 공급하는 발광 다이오드(80)를 포함하는 백라이트 유닛과, 액정패널(10)에 형성되어 액정패널(10)에 구동신호를 공급하는 패널 구동부(20)와, 액정패널(10) 및 백라이트 유닛을 차례로 수납하여 고정하는 몰드 프레임(30)과, 몰드 프레임(30)을 수납 고정하는 바텀 샤시(40)와 액정패널(10)의 일측과 몰드 프레임(30)을 감싸며 바텀 샤시(40)와 체결되는 탑 샤시(60)를 구비한다.
액정패널(10)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 컬러 필터 기판(11) 및 박막 트랜지스터 기판(12)을 구비한다.
컬러 필터 기판(11)은 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 절연기판상에 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스와, 색 구현을 위한 컬러 필터와, 박막 트랜지스터 기판(12)에 형성된 화소전극과 수직전계를 형성하는 공통전극과, 이들 위에 액정의 배향을 위해 형성된 배향막을 포함한다.
박막 트랜지스터 기판(12)은 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 절연기판 상에 서로 교차되게 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성된 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터와 접속된 화소전극과, 화소 전극들 위에 액정의 배향을 위해 형성된 배향막을 포함한다.
패널 구동부(20)는 액정패널(10)의 일측에 형성되며, 액정패널(10)의 게이트 라인 및 데이터 라인에 구동신호를 공급한다. 이를 위해, 패널 구동부(20)는 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동부와 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동부 및 게이트 구동부 및 데이터 구동부에 제어신호 및 화상 신호를 공급하는 타이밍 제어부 및 게이트 구동부 및 데이터 구동부에 전원을 공급하는 전원부를 포함한다.
게이트 구동부는 게이트 구동회로가 박막 트랜지스터 기판(12) 상에 칩온글래스(Chip On Glass; COG) 형태로 실장되거나, 박막 트랜지스터 기판(12) 상에 집적되어 형성될 수 있다. 또한, 게이트 구동부는 단일 칩으로 제작된 패널 구동부(20)에 집적되어 형성된다.
데이터 구동부는 상술한 게이트 구동회로와 같이 박막 트랜지스터 기판(12) 상에 COG 형태로 실장되거나, 박막 트랜지스터 기판(12) 상에 집적되어 형성될 수 있다. 또한, 게이트 구동부와 함께 단일 칩으로 제작된 패널 구동부(20)에 집적되어 형성되기도 한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 게이트 구동부와 데이터 구동부가 단일 칩으로 집적되어 박막 트랜지스터 기판(12) 상에 실장된 것을 일예로 설명하기로 한다. 또한, 게이트 구동부 및 데이터 구동부에 전원신호를 공급하는 전원부와 게이트 구동부 및 데이터 구동부에 제어신호를 공급하고, 데이터 구동부에 화상 신호를 공급하는 타이밍 컨트롤러도 게이트 구동부와 데이터 구동부가 집적된 패널 구동부(20)에 같이 집적되어 형성된다.
또한, 외부로부터의 전원신호와 화상 신호를 박막 트랜지스터 기판(12)과 접속된 회로기판을 통해 패널 구동부(20)에 공급한다.
몰드 프레임(30)은 내부의 측면이 단차를 가지고 형성된다. 몰드 프레임(30)의 내측에는 백라이트 유닛이 수납되어 고정되며, 최상부의 단차가 형성된 측면들에 액정패널(10)이 안착 되어 고정된다.
바텀 샤시(40)는 몰드 프레임(30)에 수납되어 고정된 백라이트 유닛 및 액정패널(10)을 수납하여 고정한다.
탑 샤시(60)는 액정패널(10) 상부의 가장자리의 비표시영역과 몰드 프레임(30)을 감싸며 바텀 샤시(40)와 체결된다. 이에 따라, 바텀 샤시(40)와 바텀 샤시(40)에 체결된 탑 샤시(60)는 액정패널(10)을 더욱 단단히 고정하고, 외부로부터의 충격을 흡수하여 액정패널(10) 및 백라이트 유닛을 보호한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 포함된 도광판을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 도광판에 형성된 광가이드 패턴을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도광판(90)은 그 코너에 사선으로 발광 다이오드(80)로부터 공급된 광이 입사되는 입사면(91)이 형성된다. 입사면(91)은 도광판(90)의 코너가 일부 제거되어 형성된다. 그리고 입사면(91)에는 확산패턴(97)이 형성된다. 이러한 입사면(91)은 가로축과 입사면(91)이 이루는 내각(A)은 25 내지 35°로 형성된다. 즉, 발광 다이오드(80)로부터 공급되는 광의 발산각에 따라 입사면(91)의 각도가 결정된다. 예를 들어, 내각(A)이 25°이하 또는 35°가 되면 도광판(90) 내측면에 공급되는 광의 양이 줄어 휘도가 불균일한 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 내각(A)은 25 내지 35°로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 입사면(91)에서 공급되는 광을 도광판(90)의 타측으로 전달하기 위하여 도광판(90)에 도 3에 도시된 바와 같이, 광가이드 패턴(92)을 형성한다. 광가이드 패턴(92)은 프리즘 패턴 또는 미세 프리즘 패턴이 형성되거나, 도트 패턴이 형성된다. 예를 들어, 프리즘 패턴 또는 미세 프리즘 패턴은 도광판에 인쇄, 에칭 및 전주 등의 방법으로 형성할 수 있다. 그리고 레이저를 사용하여 도트 패턴을 형성할 수 있다. 특히, 프리즘 또는 미세 프리즘 패턴을 사용할 경우 발광 다이오드(80)에서 공급되는 광 손실을 줄여 고휘도 광을 액정패널(10)에 공급할 수 있다. 이를 위하여, 프리즘 패턴은 도광판(90)의 일측의 입사면(91)의 중심에서 수직방향으로 방사형으로 형성된다. 그리고 방사형으로 형성된 프리즘 패턴은 도광판(90)의 타측의 입사면(91)의 중심에서 수직방향으로 방사형으로 형성된 프리즘 패턴과 중첩되지 않도록 형성된다.
또한, 도광판(90)은 입사면(91)에 발광 다이오드(80)에서 공급된 광을 확산시키는 확산패턴(97)을 포함한다. 입사면(91)에 형성된 확산패턴(97)은 입사면(91)의 바깥쪽으로 돌출되어 형성되거나, 내측으로 홈형태로 형성될 수 있다. 이를 통해 발광 다이오드(80)에서 공급되는 광이 입사면(91) 전체에 확산되어 도광판(90)으로 공급되므로 휘선 등의 표시불량을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치는 표시영역에서부터 도광판(90)의 일측 끝단까지의 거리(G)가 더 짧아져 액정표시장치의 크기를 줄일 수 있다. 즉, 발광 다이오드(80)의 출광면과 액정패널(10)의 표시영역까지 적어도 6mm이상을 이격시켜야 한다. 이러한 이격거리는 발광 다이오드(80)의 배치에 따라 약 간 차이가 나지만 발광 다이오드(80) 및 도광판(90)과 발광 다이오드(80)의 이격 거리가 더해진 만큼 액정표시장치의 크기가 커지므로, 도 4에 도시한 바와 같이 발광 다이오드(80)를 도광판(90)의 코너에 형성하여 이격거리를 줄일 수 있다.
그리고 도광판(90)의 하부로 공급되는 광을 상부로 반사시키는 반사 시트(100) 및 도광판(90) 상부에 형성되어 광이용 효율을 높이는 광학 시트들을 더 포함한다.
광학 시트들은 도광판(90)의 상부에 형성되어 도광판(90)의 상부면으로 출사되는 광을 액정패널(10)에 입사시킨다. 이러한 광학 시트들은 도광판(90)으로부터 출사되는 광을 수직으로 일으켜 액정패널(10)에 입사시키므로 광의 효율이 향상된다. 이를 위해, 광학 시트들은 확산 시트, 프리즘 시트 및 보호 시트를 구비한다.
확산 시트는 도광판(90)으로부터 입사된 광을 액정패널(10)의 정면으로 향하게 하고, 넓은 범위에서 균일한 분포를 가지도록 광을 확산시켜 액정패널(10)에 조사되게 한다. 이러한 확산 시트로는 양면에 소정의 광 확산용 부재가 코팅된 투명 수지로 구성된 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 프리즘 시트는 확산 시트에 의해 확산된 광의 진행각도를 액정패널(10)에 수직하도록 변환한다. 이는 액정패널(10)로 입사되는 광이 액정패널(10)과 수직을 이룰 때 광효율이 커지기 때문이다. 보호 시트는 프리즘 시트의 표면을 보호함과 아울러 프리즘 시트를 경유한 광을 확산시킨다.
반사 시트(100)는 도광판(90)의 배면에 부착되어 도광판(90)의 하부로 공급되는 광을 상부로 반사시킨다. 이를 위해, 반사 시트(100)는 높은 광반사율을 갖 는 플레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
발광 다이오드(80)는 광원기판(70)에 실장되며, 광원기판(70)을 통해 공급되는 구동신호를 통해 구동되어 광을 발생시킨다. 그리고 발광 다이오드(80)는 도광판(90)의 코너에 형성된 입사면(91)과 얼라인 되어 형성된다. 따라서, 입사면(91)이 형성된 수만큼 발광 다이오드(80)가 형성된다. 여기서, 도광판(90)의 2개의 코너에 실장된 발광 다이오드(80)를 도시하였으나, 3개 또는 4개가 형성될 수도 있다. 그러나 기준 휘도 이상의 광을 공급하기 위해 불필요하게 사용되는 발광 다이오드(80)의 수를 줄일 수 있다.
광원기판(70)은 연성 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit : FPC) 또는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board : PCB)으로 형성된다. 또한, 광원기판(70)은 발광 다이오드(80)가 실장 되는 영역 외에 전원부와 접속되도록 일측 또는 양측이 길게 형성된다. 그리고 광원기판(70)의 양측 말단에는 전극이 형성되어 발광 다이오드(80)에 구동 전원을 공급한다. 광원 기판(70)은 발광 다이오드(80)와 접속되어 발광 다이오드(80)에 전원을 공급하는 발광 다이오드 패드와 발광 다이오드 패드와 연결되어 발광 다이오드(80)에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 방열 패드를 구비하여 바텀 샤시(40), 몰드 프레임(30) 또는 도광판으로 열을 전도한다. 즉, 발광 다이오드(80)가 실장된 광원기판(70)은 도광판(90)의 입사면(91)와 인접하도록 얼라인 되어 바텀 샤시(40) 또는 몰드 프레임(30)에 부착된다. 바텀 샤시(40) 또는 몰드 프레임(30)에 부착된 광원기판(70)은 광원기판(70)으로 전달된 열을 바텀 샤시(40) 또는 몰드 프레임(30)으로 방출한다. 이를 통해, 발광 다이오드(80)의 과 열을 방지하여 발광 다이오드(80)의 오작동에 의한 액정표시장치의 표시불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치는 발광 다이오드들을 도광판의 코너부에 형성하여 발광 다이오드에서 공급되는 광의 균일성을 향상시켜 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 발광 다이오드의 수를 줄여 비용을 절감할 수 있다.
또한, 도광판의 입사면에서 방사형태로 형성된 광가이드 패턴을 이용하여 효율적으로 광을 가이드 하여 액정표시장치의 표시 불량을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (6)

  1. 그 코너들 중 적어도 어느 하나에 형성되어 광이 입사되는 입사면과;
    상기 입사면에 광을 확산시키는 확산패턴이 형성되고, 상기 입사면으로부터 방사형으로 광가이드 패턴이 형성된 도광판; 및
    광을 발생시켜 상기 입사면으로 광을 공급하는 발광 다이오드를 구비한 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광가이드 패턴은 프리즘 패턴, 미세 프리즘 패턴 및 도트 패턴 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사면은 상기 도광판의 일단면으로부터 25 내지 35° 회전되어 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 화상을 표시하는 액정패널과;
    상기 액정패널에 광을 공급하기 위하여, 그 코너들 중 적어도 어느 하나에 형성되어 광이 입사되는 입사면과, 상기 입사면에 광을 확산시키는 확산패턴이 형성되고, 상기 입사면으로부터 방사형으로 광가이드 패턴이 형성된 도광판; 및
    광을 발생시켜 상기 입사면으로 광을 공급하는 발광 다이오드를 포함하는 백라이트 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광가이드 패턴은 프리즘 패턴, 미세 프리즘 패턴 및 도트 패턴 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 입사면은 상기 도광판의 일단면으로부터 25 내지 35° 회전되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8506151B2 (en) 2010-09-02 2013-08-13 Lg Innotek Co., Ltd. Backlight unit
EP3145288A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-22 Vestel Elektronik Sanayi ve Ticaret A.S. A preferred packaging scheme for televisions and display systems
US10007047B2 (en) 2010-12-23 2018-06-26 Samsung Display Co., Ltd. Display apparatus having thermally protected backlight assembly

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