KR20090003758A - 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 및 이를 구비한액정 표시 장치 - Google Patents

도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 및 이를 구비한액정 표시 장치 Download PDF

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KR20090003758A
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주식회사 우영
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유니트는, 케이스와; 광을 생성하는 광원과; 상기 케이스 내에 배치되며, 상기 광원에서 생성된 광의 진행 경로를 제어하는 도광판 본체와, 상기 도광판 본체와 별도로 형성되며 상기 광원과 상기 도광판 본체 사이에 배치되는 확산 부재를 구비하는 도광판;을 구비하며, 상기 확산 부재의 입광면에는 상기 광원에 대응하여 배치되는 하나 이상의 확산 렌즈가 형성된다.
백라이트 유니트

Description

도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 및 이를 구비한 액정 표시 장치 {Light guide plate, back light unit therewith and liquid crystal display device}
본 발명은, 도광판, 이를 구비한 백라이트 유니트 및 이러한 백라이트 유니트를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이고, 상세하게는, 측단부중 적어도 일측에 경사면이 형성되어 광경로를 변화시켜 광경로를 연장시키는 광경로 연장부를 구비한 도광판 및 이러한 도광판을 구비한 백라이트 유니트 및 이러한 백라이트 유니트를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 패널(panel) 등의 디스플레이 패널(display panel)의 조명용 백라이트 유니트로서, LED(발광 다이오드)을 이용한 LED 백라이트 유니트가 알려져 있다. LED 백라이트 유니트에는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 단색광을 발생시키는 3 종류의 LED를 세트로 하여 이용함으로써, 각 LED으로부터 발표되는 단색광을 믹싱하는 것에 의해 백색광을 만들어 내는 유형(이하,「RGB-LED 백라이트 유니트」라고 부른다.)의 것이 있다.
RGB-LED 백라이트 유니트는, 3종류의 단색광을 믹싱하고 백색광을 얻는 원리 이기 때문에, 단색광을 믹싱하기 위하여 단색광원의 LED의 입광면층에 소정 길이의 믹싱 거리를 확보할 필요가 있다.
일반적인 RGB-LED 백라이트 유니트의 경우, LED를 도광판의 입광면의 측부에 배치시키고 배열하여 LED로부터의 광을 도광판의 단면에 입사시킨 에지 라이트 방식과, 고출력의 LED를 확산판의 하측에 배열하고 확산판에 의해 수직 방향으로 광을 확산시키는 직하 방식 등이 있다.
그렇지만 에지 라이트 방식은 믹싱 거리를 확보하기 위해 LED광원을 도광판의 가장자리로부터 바깥쪽 방향으로 배치하거나 도광판에서 믹싱거리를 길게 하기 위하여 백라이트 유니트의 치수가 커지는 동시에 디스플레이 장치의 중심까지 빛이 충분히 도달하지 못하고, 비교적 대형의 디스플레이에는 적합하지 않은 문제들이 있다. 또한 직하방식에서는 믹싱거리를 확보하기 위하여 LED광원을 확산판 등으로부터 하방에 이격시켜 배치하지 않으면 않되고 그 결과 백라이트 유니트의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다.
도 1 및 도 2는 일반적인 에지형 LED 백라이트 유니트의 개략적인 분해 사시도 및 이러한 일반적인 에지형 LED 백라이트 유니트의 경우에 LED에서 도광판으로 진행하는 광의 경로를 도시하는 평면도이다.
이와 같은 일반적인 RGB-LED 백라이트 유니트로서는, 케이스(5) 내부에 도광판(2)을 배치하고, 금속 PCB(7)상에서 일정한 간격으로 배치된 고성능의 다수의 LED(6R, 6G, 6B)들을 도광판(2)의 측단부에 배치된 입광부에 대향시켜서 배열한 구조이다. 금속 PCB(7)에서 장착된 다수의 LED 조립체(6R, 6G, 6B)에서 발생된 각각 의 광은 소정의 사잇각(a)으로 전개되어 도광판에 입사하여 진행하게 된다. 이때 임의의 LED조립체에서 발생된 광이 인접한 LED 조립체에서 발생된 광과 믹싱되지 않는 구간(B)에서는 어두운 부분이 나타나게 되고, 세가지 색상, 즉 적색, 녹색, 청색의 광을 각각 발생시키는 LED 조립체에서의 빛이 완전히 믹싱되는 구간의 거리(L)가 길어지게 된다. 따라서, 광의 믹싱 거리가 길어짐에 따라 백라이트 유니트의 측면 사이즈가 커지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 백라이트 유니트의 크기를 크게 하지 않고 콤팩트하게 하면서도 개별 LED 광원에서 생성된 광을 충분히 믹싱하여 고품질의 광을 발생시킬 수 있는 도광판 및 이러한 도광판을 구비한 백라이트 유니트 및 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유니트는, 케이스와; 광을 생성하는 광원과; 상기 케이스 내에 배치되며, 상기 광원에서 생성된 광의 진행 경로를 제어하는 도광판 본체와, 상기 도광판 본체와 별도로 형성되며 상기 광원과 상기 도광판 본체 사이에 배치되는 확산 부재를 구비하는 도광판;을 구비하며, 상기 확산 부재의 입광면에는 상기 광원에 대응하여 배치되는 하나 이상의 확산 렌즈가 형성된다.
여기서, 상기 광원은 복수개의 LED 조립체이다.
또한, 복수개의 상기 LED 조립체는 적색, 녹색, 청색의 광을 각각 생성한다.
선택적으로 복수개의 상기 LED 조립체는 백색광을 생성할 수도 있다.
또한, 상기 확산 렌즈는 상기 확산 부재의 입광면에 오목하게 형성된 오목 렌즈이다.
또한, 상기 오목 렌즈의 내부 측면은 타원 기둥 형상이다.
또한, 상기 오목 렌즈의 상단부와 하단부를 폐쇄하는 상측 부재와 하측 부재 를 추가로 구비한다.
한편, 상기 광원은 상기 확산 렌즈의 외측에 배치될 수 있다.
선택적으로 상기 광원은 상기 확산 렌즈의 내측에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 도광판은, 광의 진행 경로를 제어하는 도광판 본체와, 상기 도광판 본체와 별도로 형성되며 상기 도광판 본체의 일측에 배치되는 확산 부재를 포함하며, 상기 확산 부재의 입광면에 배치되는 하나 이상의 확산 렌즈를 포함한다.
여기서, 상기 확산 렌즈는 상기 확산 부재의 입광면에 오목하게 형성된 오목 렌즈이다.
또한, 상기 오목 렌즈의 내부 측면은 타원 기둥 형상이다.
또한, 상기 오목 렌즈의 상단부와 하단부를 폐쇄하는 상측 부재와 하측 부재를 추가로 구비한다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 케이스와; 광을 생성하는 광원과; 상기 케이스 내에 배치되며, 상기 광원에서 생성된 광의 진행 경로를 제어하는 도광판 본체와, 상기 도광판 본체와 별도로 형성되며 상기 광원과 상기 도광판 본체 사이에 배치되는 확산 부재를 구비하는 도광판;을 구비하며, 상기 확산 부재의 입광면에는 상기 광원에 대응하여 배치되는 하나 이상의 확산 렌즈가 형성된다.
본 발명에 따른 백라이트 유니트 및 도광판과 액정 표시 장치에 의하면, LED 조립체에서 발생된 광의 믹싱 거리가 짧아지게 되어 백라이트 유니트 또는 액정 표 시 장치의 사이즈를 콤팩트하게 유지할 수 있게 된다. 또한, 콤팩트한 크기의 백라이트 유니트와 액정 표시 장치의 사이즈를 유지하면서도 휘선 또는 암선을 방지할 수 있다. 또한, 컴팩트한 크기로 장치를 구성하면서도 높은 품질의 광 균일도를 달성할 수 있게 된다.
한편, 확산 렌즈를 오목 렌즈로 형성함으로써 도광판에 음각을 하여 제조할 수 있게 되고 이로 인하여 확산 렌즈의 제작이 간편하게 되고 다른 구성요소와의 간섭이 방치된다. 또한, 본 발명에 따른 도광판은 도광판 재료를 덜 사용하게 되어 원가를 절감할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명에 의한 도광판은 도광판 본체와 별도의 부재인 확산 부재에 확산 렌즈를 형성하기 때문에 확산 렌즈를 가공하는 과정에서 불량이 있는 경우에 해당 확산 부재만을 폐기하면 되게 되어 재료가 훨씬 절감된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 백라이트 유니트를 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 에지형 백라이트 유니트에 액정 패널이 장착된 액정 표시 장치의 부분 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 백라이트 유니트의 개략적인 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 도광판의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 액정 표시 장치(100)는 액정 패널(110)의 배면에 대향하여 배치되어 광의 진행 경로를 제어하는 도광판 본체(120)와 상기 도광판 본체와 별도로 형성되며 상기 도광판 본체(120)의 일측면에 배치되는 확산 부재(125)를 포함하 는 도광판과, 상기 액정 패널(110)과 도광판의 사이에 개재되는 광학 시트(3)와, 상기 확산 부재(125)의 측방에 배치되는 광원부와, 상기 도광판을 에워싸고 있는 케이스(150)를 포함한다.
상기 도광판 본체(120)와 확산 부재(125)는 투광성을 가지는 합성 수지에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 상기 도광판 본체(120)와 상기 확산 부재(125)는 동일한 재료로 형성되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(150)와 상기 케이스(150)의 내부에 장착되는 도광판 본체(120) 및 확산 부재(125)는 일측 단면에 대향하는 타측 단면으로 갈수록 그 두께가 점점 작아지는 에지형 일 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 도광판 본체(120) 및 확산 부재(125)의 배면에는 출사광을 확산시키기 위한 다수의 산란 패턴이 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 도광판의 구조는 반드시 에지형에 한정되지는 않으며 두께가 균일한 도광판일 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 백라이트 유니트는 도광판의 일측면에만 광원이 배치되는 것에 한정되는 것은 아니며 도광판 본체의 복수개의 측면에 확산 부재가 배치되고 각 확산 부재에 대응하여 광원이 배치되는 경우를 포함한다.
케이스(150)의 일측면은 개방되어 있어서 상기 일측면을 통하여 상기 케이스(150) 내에 장착된 확산 부재(125)의 일측면이 도출된다. 확산 부재(125)의 노출된 측면은 광이 입사하는 입광면(121: 도 6, 7 참조)이 된다.
한편, 상기 도광판 본체(120)와 상기 확산 부재(125)는 밀착되어 배치된다.
도광판의 상측면은 광이 출사하는 출사면이 되고 상기 출사면의 전면에 광학 시트(130)가 배치되고, 상기 액정 패널(110)이 상기 광학 시트(130)의 전면에 밀착하여 배치된다.
광원부는 얇은 플레이트 형상의 금속 PCB(170)에 복수개의 LED 조립체(160R, 160G, 160B)를 구비하며, 상기 LED 조립체들은 서로 일정한 간격으로 배치된다. 도 3 내지 도 7에는 5개의 LED 조립체만이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며, LED 조립체의 개수는 필요에 따라 조절될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(150)의 측면에 노출된 확산 부재(125)의 일측면에는 다수개의 확산 렌즈(190)가 형성된다. 상기 확산 렌즈(190)는 상기 LED 조립체(160R, 160G, 160B)에 대응하여 배치된다.
여기서, 상기 LED 조립체(160R, 160G, 160B)는 상기 확산 렌즈(190)의 외측에 배치된다. 그러나 도시되지는 않았지만, 상기 LED 조립체(160R, 160G, 160B)는 상기 확산 렌즈(190)의 내측에 배치되어 확산 렌즈의 내측면에 의해 둘러싸이게 될 수도 있다.
한편, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 상기 확산 부재(125)의 일측면, 즉 입광면에 형성된 하나 이상의 확산 렌즈(190)는 상기 확산 부재의 입광면에 형성된 오목 렌즈 형상으로 형성된다. 또한, 상기 오목 렌즈의 내부 측면은 타원 기둥 형상이다. 보다 상세하게는 상기 오목 렌즈의 내부 측면은 그 상측에서 볼 경우 타원 기둥 형상의 절반에 해당하는 형상인 것이 바람직하다. 여기서, 타원의 장축과 단축의 길이의 비는 다양하게 조절될 수 있다.
한편, 오목 렌즈 형상인 상기 확산 렌즈(190)의 상단부와 하단부는 개방된 구조로 될 수도 있다. 선택적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 오목 렌즈인 상기 확산 렌즈(190)의 상단부와 하단부에는 상단부와 하단부를 폐쇄하는 상측 부재(190b)와 하측 부재(190a)가 형성된다. 여기서, 상기 상측 부재와 상기 하측 부재는 확산 부재(125)의 재료와 동일한 재료로 일체로 형성된다.
한편, 상기 LED 조립체는 각각 적색, 녹색, 청색을 형성하는 R, G, B LED 조립체(160R, 160G, 160B)이다. 그러나 LED 조립체의 색상은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 각각의 LED 조립체 자체가 백색광을 형성하는 LED 조립체일 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 백라이트 유니트의 도광판에서 LED 조립체의 광이 진행하는 경로를 설명하는 개략적인 확대 평면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 백라이트 유니트의 도광판에서 LED 조립체의 광이 진행하면서 믹싱되는 경로를 설명하는 개략적인 평면도이다.
도 6을 참조하면, 예시적으로, LED조립체 중 적색을 형성하는 LED조립체(160R)는 베이스(162)에 적색을 발광하는 LED 칩(R)이 장착되어 있고 상기 LED칩(R)은 LED 커버(164)에 커버되어 있는 구조이다. 상기 LED 조립체(160R)는 도광판(120)의 입광면(121)에 형성된 확산 렌즈(190)에 대응되어 배치된다. 또한, 상기 LED 조립체(160R)는 도광판의 입광면(121)에 밀착된다. 선택적으로 상기 LED 조립체(160R)는 상기 입광면(121)로부터 소정 간격 이격되어 있을 수도 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, LED 조립체(160R)에서 발생된 광은 확산 렌즈(190)의 내부 곡면이 이루는 공간을 통과하여 확산렌즈(190)의 표면에 입사하게 된다. 이때, 상기 공간에서는 광이 사잇각(x)을 유지한 상태로 전개되어 진행하게 되지만, 광이 확산렌즈(190)의 표면을 통과하면서 공간과 확산 부재 재료간의 굴절율의 차이에 의해 사잇각(x)보다 큰 사잇각(y)으로 전개되어 진행되게 된다. 즉, 확산 렌즈(190)의 표면을 통과하면서 광의 사잇각은 더 커지게 되어 광이 측면 방향으로 분산되게 된다. 예를 들어 공간에서의 광의 사잇각(x)은 약 60도이지만 확산 렌즈(190)를 통과하면서 광의 사잇각(y)은 약 120도로 약 2배 증가하게 된다.
이러한 개별 LED 조립체에서의 광의 확산 현상을 백라이트 유니트 전체에 대하여 관찰하면 도 7에 도시된 바와 같이 광이 진행하게 된다.
도 7을 참조하면, 개별 LED 조립체(160R, 160G, 160B)에서 형성된 광은 더욱 커진 사잇각으로 확산되어 확산 부재(125) 및 도광판 본체(120) 내부로 진행하게 된다. 따라서 광이 진행 방향을 기준으로 측면으로 분산되게 되어 인접하는 광 진행 경로간의 겹쳐지는 부분의 면적(도 7에서 사선으로 표시)이 도 2에 도시된 일반적인 경우의 백라이트 유니트에 비하여 작아지게 되고, 따라서 어두운 구간이 줄어들게 되어 광원 부근에서의 휘선이 저감되게 된다.
도광판 본체(120)와 확산 부재(125)의 재료가 동일하고 서로 밀착되어 있으면, 도 7에 도시된 바와 같이 도광판 전체를 통과하여 진행하는 광은 도광판 본체와 확산 부재의 경계에서 광 진행 경로가 꺾이지 않고 진행하게 된다.
또한, 확산 렌즈(190)를 통과한 광의 진행 경로가 측면 방향으로 더욱 분산되게 되므로 인접하는 광과 그 진행 경로가 보다 일찍 겹쳐지게되어 광의 믹싱 거리(l)가 도 2에 도시된 일반적인 경우의 백라이트 유니트의 믹싱 거리(L)에 비하여 훨씬 줄어들게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 확산 렌즈(190)를 구비한 백라이트 유니트의 경우 확산 렌즈가 없는 기존의 경우에 비하여 믹싱 거리가 약 70% 이상 단축되게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 도광판, 백라이트 유니트, 및 액정 표시장치에 의하면, 장치 자체를 보다 콤팩트하게 구성할 수 있게 된다.
본 발명은 배면 조명을 필요로 하는 평면 표시 장치 및 이에 구비되는 백라이트 유니트에 관한 기술분야에 적용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 일반적인 에지형 백라이트 유니트에 액정 패널이 장착된 부분 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 일반적인 에지형 백라이트 유니트에서 각각의 LED에서 광이 도광판으로 진행하는 경로를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 에지형 백라이트 유니트에 액정 패널이 장착된 구조의 부분 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 백라이트 유니트의 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 도광판의 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 백라이트 유니트의 도광판에서 LED 조립체의 광이 진행하는 경로를 설명하는 개략적인 확대 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 백라이트 유니트의 도광판에서 LED 조립체의 광이 진행하면서 믹싱되는 경로를 설명하는 개략적인 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 액정 표시 장치 110: 액정 패널
120: 도광판 본체 125: 확산 부재
130: 광학 시트 150: 케이스
160R, 160G, 160B: LED 조립체
162: 베이스 164: LED 커버
190: 확산 렌즈 121: 입광면

Claims (14)

  1. 케이스와;
    광을 생성하는 광원과;
    상기 케이스 내에 배치되며, 상기 광원에서 생성된 광의 진행 경로를 제어하는 도광판 본체와, 상기 도광판 본체와 별도로 형성되며 상기 광원과 상기 도광판 본체 사이에 배치되는 확산 부재를 구비하는 도광판;을 구비하며,
    상기 확산 부재의 입광면에는 상기 광원에 대응하여 배치되는 하나 이상의 확산 렌즈가 형성된 백라이트 유니트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 복수개의 LED 조립체인 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    복수개의 상기 LED 조립체는 적색, 녹색, 청색의 광을 각각 생성하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  4. 제 2 항에 있어서
    복수개의 상기 LED 조립체는 백색광을 생성하는 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 렌즈는 상기 확산 부재의 입광면에 오목하게 형성된 오목 렌즈인 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 오목 렌즈의 내부 측면은 타원 기둥 형상인 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 오목 렌즈의 상단부와 하단부를 폐쇄하는 상측 부재와 하측 부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 확산 렌즈의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 확산 렌즈의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  10. 광의 진행 경로를 제어하는 도광판 본체와, 상기 도광판 본체와 별도로 형성되며 상기 도광판 본체의 일측에 배치되는 확산 부재를 포함하며,
    상기 확산 부재의 입광면에 배치되는 하나 이상의 확산 렌즈를 포함하는 도광판.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 확산 렌즈는 상기 확산 부재의 입광면에 오목하게 형성된 오목 렌즈인 것을 특징으로 하는 도광판.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 오목 렌즈의 내부 측면은 타원 기둥 형상인 것을 특징으로 하는 도광판.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 오목 렌즈의 상단부와 하단부를 폐쇄하는 상측 부재와 하측 부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  14. 케이스와;
    광을 생성하는 광원과;
    상기 케이스 내에 배치되며, 상기 광원에서 생성된 광의 진행 경로를 제어하는 도광판 본체와, 상기 도광판 본체와 별도로 형성되며 상기 광원과 상기 도광판 본체 사이에 배치되는 확산 부재를 구비하는 도광판;을 구비하며,
    상기 확산 부재의 입광면에는 상기 광원에 대응하여 배치되는 하나 이상의 확산 렌즈가 형성된 액정 표시 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200457829Y1 (ko) * 2010-09-29 2012-01-05 한국전력공사 저압 계기함 봉인 시건장치
KR20140036862A (ko) * 2012-09-18 2014-03-26 엘지디스플레이 주식회사 엘이디를 사용하는 백라이트유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR20160003825U (ko) 2015-04-27 2016-11-04 홍성규 시험용 단자 봉인장치

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