KR20090104527A - 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

여기에서는 슬림한 구조를 가지면서도 대형 LCD(Liquid Crystal Display)의 로컬 디밍(local dimming) 구현에 적합한 구조의 백라이트 유닛이 개시된다. 개시된 백라이트 유닛은, 복수의 LED들로 구성되며, 각각의 LED는 측방향으로 광을 발하도록 구성된 LED 어레이와, 상기 LED와 인접하게 배치되는 복수의 반사체들을 포함하되, 각각의 반사체는, 경사진 반사면에 의해, 상기 LED가 발한 측방향의 광을 상측 방향으로 반사시키는 반사체 어레이를 포함한다.

백라이트, 반사체, LED, 어레이, 반사면, 로컬 디밍

Description

백라이트 유닛{BACK LIGHT UNIT}

본 발명은, 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 슬림한 구조를 가지면서도 대형 LCD(Liquid Crystal Display)의 로컬 디밍(local dimming) 구현에 적합한 구조의 백라이트 유닛에 관한 것이다.

기존에는 LCD의 백라이트용 광원으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)가 주로 이용되어 왔다. 그러나, 냉음극형광램프는, 수은 가스를 사용하므로 환경 친화적이지 못하고, 느린 응답속도 및 조대한 구조 등의 단점을 갖고 있다.

이에 대해, LED(Light Emitting Device)는, 발광다이오드(Light Emitting Diode)를 이용하는 장치로서, 친환경적이고, 응답속도가 빠르며, 상대적으로 콤팩트한 백라이트 유닛의 구현이 가능하다는 이점이 있다. 따라서, 기존 냉음극형광램프 대신에 LED를 LCD의 백라이트 광원으로 이용하는 백라이트 유닛의 개발, 연구, 제조가 증가하고 있다.

그와 같은 백라이트 유닛은, 광원으로서의 LED 위치에 따라, 에지형과 직하형으로 분류된다. 에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측면에 LED가 위치하여 그 도 광판의 측면을 통해 광이 들어오고 그 광이 도광판 내에서 충분히 혼합된 후 도광판 상면을 통해 그 위쪽에 위치한 LCD 패널을 향해 방출되는 구조이다. 또한, 직하형 백라이트 유닛은, 광원으로서의 LED들이 LCD 패널의 직하에 위치하며, 그 LED들로부터 발생한 광이 여러 광학시트 또는 광학패널 등을 거쳐 LCD 패널로 향하는 구조이다. 에지형 백라이트 유닛은 소형 LCD의 백라이트 용도로 주로 이용되며, 직하형 백라이트 유닛은 TV 등 대형 LCD의 백라이트 용도에 제한적으로나마 이용되고 있다.

한편, 대형 TV 등의 LCD에 표시되는 화상을 더욱 생동감 있게 표현하기 위한 로컬 디밍 기술이 개발된 바 있다. 로컬 디밍은, LCD 패널을 복수의 영역으로 분할하고, 각 분할영역의 그레이 레벨 값에 따라 각 분할영역 단위로 백라이트 휘도값을 개별적으로 조정하는 기술이다. LCD의 로컬 디밍 구현에 LED를 광원으로 하는 백라이트 유닛을 이용한 기술은 예를 들면, 국내 등록특허 제10-0780187호에 개시되어 있다. 하지만, 분할영역 단위로 백라이트 휘도값을 개별 조정하는 로컬 디밍의 특성상, 위와 같은 LCD에는 직하형 백라이트 유닛만이 제한적으로 이용된다.

종래의 직하형 백라이트 유닛은, 서로 다른 파장의 광들(R, G, B)의 충분한 혼합을 위해, 객체와의 사이에 긴 광학 거리(optical distance)가 요구되며, 이와 같이 긴 광학 거리는 백라이트 유닛의 두께 및 그것을 포함하는 예를 들면, LCD 등의 장치의 두께를 증가시키는 원인이 된다. 따라서, 당해 기술분야에는, 긴 광학 거리에 의해 장치의 슬림화를 저해하는 직하형 백라이트 유닛의 대체 또는 개선의 필요성이 존재한다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 광학거리를 크게 줄여 슬림한 구조를 가지면서도, 대형 LCD(Liquid Crystal Display)의 로컬디밍(local dimming) 구현이 가능한 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, LED 어레이와 반사체 어레이를 포함하는 백라이트 유닛이 제공된다. LED 어레이는 복수의 LED들로 구성되며, 각각의 LED는 측방향으로 광을 발하도록 구성된다. 상기 반사체 어레이는 상기 LED와 인접하게 배치되는 복수의 반사체들을 포함한다. 각각의 반사체는 경사진 반사면에 의해, 상기 LED가 발한 측방향의 광을 상측 방향으로 반사시키도록 되어 있다. 바람직하게는, 상기 복수의 반사체들은 종방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 또한, 상기 LED 어레이는 각각의 반사체에 인접하여 횡방향으로 배열된 LED들의 열들을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 반사체는, 우측을 향해 있는 우향 반사면과, 좌측을 향해 있는 좌향 반사면을 포함한다. 상기 LED들의 열들은 상기 우향 반사면에 대면하는 제 1 LED 열과, 상기 좌향 반사면에 대면하는 제 2 LED 열을 포함한다. 상기 반사체는 상기 우향 반사면과 좌향 반사면이 등변을 이루는 사다리꼴 또는 삼각형 단면을 포함하는 것일 수 있다.

이때, 상기 LED 어레이와 상기 반사체 어레이는 인쇄회로기판의 상면에 제공 된 채 조명 대상물의 직하에 위치한다.

본 발명에 따르면, 두께가 얇은 슬림한 구조와 폭 넓은 응용성을 갖는 백라이트 유닛의 구현이 가능하다. 예컨대, 본 발명은, 기존 에지형 백라이트 유닛으로는 실질적으로 불가능하였던 대형 LCD의 로컬 디밍을 구현할 수 있음과 동시에, 기존 직하형 백라이트 유닛과 달리, 광의 색 혼합에 요구되는 광학 거리가 크게 감소되므로, 두께가 최소화된 LCD를 구현할 수 있다. 또한, 반사체의 재질과 그 반사체의 반사면 각도의 조절에 따라, 의도된 균일한 백색광을 구현할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)은, LED 어레이와 반사체 어레이를 각각 구성하는 복수의 LED들(110) 및 복수의 반사체(120)들을 포함한다. 상기 복수의 LED들(110a, 110b; 통칭하여, 110) 및 상기 복수의 반사체(120)들은 PCB(Printed Circuit Board; 101) 상에 배치된다. 이때, 상기 PCB(101)에는 반사막이 형성될 수 있다. 상기 복수의 LED(110)들 각각은, 측방향으로 광을 발하여, 그것의 측방향에 위치한 반사체(120)의 반사면들을 향해 광을 공급한다.

도 1에 도시된 백라이트 유닛은 반사체(120)들을 복수개로 구비한 것이지만, 반사체는 하나 이상이면 족하며, 예컨대, 복수의 반사면들을 구비한 일체형의 반사체와, PCB에 일체로 형성되는 반사체가 본 발명의 범위 내에 있는 것이다. 또한, 상기 PCB는 연성회로기판(Flexible Circuit Board) 또는 일반적인 강성의 인쇄회로기판일 수 있다.

본 실시예에서, 반사체 어레이를 구성하는 복수의 반사체(120)들은 종방향으로 나란하게 배치되며, 횡방향으로 길게 형성되어 있다. 본 실시예에서, 상기 반사체(120)들 각각은 좌측을 향하는 좌향 반사면(121)과 우측을 향하는 우향 반사면(122)을 포함한다. 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 반사체(120) 각각은 상기 좌향 반사면(121)과 우향 반사면(122)이 서로 등변을 이루는 대략 이등변 삼각형(또는 정삼각형)의 단면을 갖는다.

본 실시예에 따른 LED 어레이는, 각각의 반사체(120)에 인접하여 횡방향으로 배열된 LED(110)들의 열들을 포함한다. 특히, 상기 열들은, 하나의 반사체(120)에 대하여, 좌측에 위치하는 제 1 LED 열(G1)과, 우측에 위치하는 제 2 LED 열(G2)을 포함한다.

도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 제 1 LED 열(G1) 내의 LED(110a)들은, 상기 반사체(120)의 좌향 반사면(121)에 인접한 채, 상기 반사체(120)의 좌향 반사면(121)을 향해 광을 발한다. 또한, 상기 제 2 LED 열(G2) 내의 LED(110b)들은, 상기 반사체(120)의 우향 반사면(122)에 인접한 채, 상기 반사체의 우향 반사면(122)을 향해 광을 발한다.

따라서, 상기 반사체(120)는 자신의 좌우측에 위치한 제 1 및 제 2 LED 열(G1, G2)의 LED들(110a, 110b)로부터의 측방향 광을 상측 방향, 즉, LCD 패널과 같은 조명 대상물과 그 바로 아래쪽에 위치한 여러 광학부품들(광학시트 또는 광학패널)을 향해 반사한다. 이를 위해, 상기 LED(110)들의 어레이와 상기 반사체(120)들의 어레이는 조명 대상물과 그 아래에 있는 시트 또는 패널형의 광학부품에 대해 직하에 위치한다.

또한, 상기 반사체(120)의 반사면(121, 122)의 각도와 반사체(120)의 재질 또는 반사 특성은 균일한 백색광을 구현하도록 그리고 로컬 디밍(local dimming)이 가능하도록 설계(또는, 조절)된다. 참고로, 상기 광학부품들은 도광판, 확산판(또는, 확산시트) 및/또는 프리즘 시트 등일 수 있다.

추가로, 상기 반사체(120)에 대한 LED(110)들의 배치는 원하는 용도 또는 목적을 위해 다양하게 변형되어 실시될 수 있다. 예컨대, 한 열 내에서 반사체(120)을 향하고 있는 LED(110)들의 방향이 엇갈릴 수 있도록, 상기 LED(110)들을 배치히 는 것이 고려될 수 있을 것이다.

상기 LED(110)들은 청색, 녹색 및 적색의 조합에 의해 백색광을 만드는 청색, 녹색, 적색의 LED들일 수 있다. 특히, 각 LED 열(G1 또는 G2) 내에서, 서로 모여 있는 LED(110)들 각각은 청색, 녹색 및 적색 LED인 것이 바람직하다. 또한, 서로 다른 열 내에 위치한 LED들 사이에서 광의 색 혼합이 이루어질 수도 있다.

한편, 상기 LED(110)는, 반사체(120) 반사면(121 또는 122)을 향해 광을 발하는 측면 발광형 LED 패키지로서, 상기 반사면(121 또는 122)을 향해 있는 캐비티를 갖는 패키지 몸체(111)와, 상기 캐비티 내에 위치한 채 전류 인가에 의해 광을 발하는 LED칩(112)과, 상기 캐비티 내에 형성된 투광성의 봉지재(113)를 포함한다. 대안적으로, 상기 LED는, 캐비티를 갖는 패키지 몸체(111) 없이, LED칩(112)이 투광성 봉지재에 의해 전체적으로 봉지된 구조를 가질 수도 있다.

이때, 상기 LED(110)들 각각에 내장되는 LED칩은 적색, 녹색 또는 청색 LED칩일 수 있다. 하지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 녹색 LED칩(112a), 청색, LED칩(112b) 및 적색 LED칩(112b)을 패키지 내에 모두 구비한 LED(110)도 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 도면들이다. 도 3 및 도 4에서, 앞선 실시예에서 설명된 구성요소와 동일 기능을 하는 구성요소에 대해서는 도 1 및 도 2의 도시에 쓰인 도면부호가 그대로 사용된다. 또한, 앞선 실시예에서 이미 설명된 내용은 그 중복을 피하기 위해 생략된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면으로, 도 3을 참조하면, 본 실시예의 반사체(120)는, 앞선 실시예와 마찬가지로, 좌향 반사면(121)과 우향 반사면(122)을 서로 대칭되게 구비하되, 앞선 실시예와 달리, 상기 반사체(120)의 단면은 사다리꼴로 이루어져 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면으로서, 도 4를 참조하면, 본 실시예의 반사체(120)는, 앞선 실시예들의 우향 반사면이 생략되고, 좌측으로 향해 있는 좌향 반사면(121)만을 포함한다. LED(110)는 상기 좌향 반사면(121)만을 향해 광을 발하도록 구성되고 배치된다.

도 3에는 반사체(120)의 좌향 반사면과 우향 반사면이 서로 대칭을 이루는 평면의 경사면인 구조가 도시되어 있다. 하지만, 상기 반사체(120)의 단면은 다양한 경사면을 가질 수 있으며, 예를 들어, 도 6의 (a) 및 (b)에는, 반사체(120)의 경사진 좌향 반사면(121)과 우향 반사면(122)이 서로 대칭으로 이루는 볼록 또는 오목한 곡면의 반사면들로 된 구조가 도시되어 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 자신을 기준으로 하여 좌우 양면으로 광을 발하는 양면 발광형 LED(210)을 포함한다. 상기 양면 발광형 LED(210)은 예를 들면, LED칩과 봉지부를 각각 포함하는 한 쌍의 발광부(211, 212), 즉, 제 1 발광부(211)와 제 2 발광부(212)를 대향되게 구비한다. 상기 제 1 발광부(211)로부터 측방향으로 발해진 광은 LED(210)의 좌측에 위치한 제 1 반사체(220a)의 경사진 반사면(221a)에 의해 반사되어 상측으로 향하며, 상기 제 2 발 광부(212)로부터 측방향으로 발해진 광은 LED(210)의 우측에 위치한 제 2 반사체(220b)의 경사진 반사면(221b)에 의해 반사되어 상측으로 향한다.

도면에 도시되지는 않았지만, 위에서 설명된 실시예들의 반사체(120, 220a 또는 220b)의 반사면에 요철 또는 산란 패턴이 형성될 수 있으며, 이는 이웃하는 LED들부터 나온 서로 다른 파장의 광을 보다 효율적으로 혼합하는데 기여할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 평면도.

도 2는 도 1에 도시된 백라이트 유닛의 일부를 확대하여 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 적색, 청색, 녹색 LED칩들이 모두 내장된 LED 패키지를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 곡면의 경사진 반사면을 포함하는 반사체들을 설명하기 위한 도면.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따라 양면 발광형의 LED를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하기 위한 도면.

Claims (7)

1. 복수의 LED들로 구성되며, 각각의 LED는 측방향으로 광을 발하도록 구성된 LED 어레이와;

   상기 LED와 인접하게 배치되는 적어도 하나의 반사체를 포함하되, 상기 반사체는, 경사진 반사면에 의해, 상기 LED가 발한 측방향의 광을 상측 방향으로 반사시키는 반사체 어레이를;

   포함하는 백라이트 유닛.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 반사체는 종방향으로 나란하게 배치되는 복수의 반사체들인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 LED 어레이는 복수의 반사체들 각각에 인접하여 횡방향으로 배열된 LED들의 열들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 반사체는, 우향 반사면과 좌향 반사면을 포함하며, 상기 LED들의 열들은 상기 우향 반사면에 대면하는 제 1 LED 열과, 상기 좌향 반사면에 대면하는 제 2 LED 열을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 우향 반사면과 좌향 반사면은 서로 대칭을 이루는 평면 또는 곡면의 경사면인 특징으로 하는 백라이트 유닛.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 LED 어레이와 상기 반사체 어레이는 인쇄회로기판의 상면에 제공된 채 조명 대상물의 직하에 위치하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 LED들 중 적어도 하나는 한 쌍의 발광부를 대칭되게 구비한 양면 발광형 LED이며, 상기 한 쌍의 발광부 각각에 인접하게 반사체들이 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.

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