KR20100121861A - 광원유닛 및 이를 구비한 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 광원유닛은, 다수 개의 광원이 실장되며, 복수 열로 배치되는 복수 개의 투명기판; 및 상기 복수 열의 투명기판 사이에 개재되는 도광판;을 포함하며, 상기 광원은 상기 도광판을 통과하여 마주보는 열의 투명기판을 향하도록 빛을 조사하는 것을 특징으로 한다.
백라이트, 백라이트유닛, BLU, LED, 발광소자, LCD

Description

광원유닛 및 이를 구비한 백라이트 장치{Light emitting unit and back light unit having the same}
본 발명은 모니터, 텔레비젼과 같은 TFT-LCD 패널을 이용한 평판 디스플레이 장치에 사용되는 백라이트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 TFT-LCD 등의 디스플레이 소자는 비발광소자이기 때문에, 빛을 방출해주는 백라이트가 필요하다. 이러한 백라이트로 예전에는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp)이 사용되었으나 현재는 무게, 두께, 소비전력, 색상 범위(color gamut), 스위칭 시간, 수명 시간 등 여러 면에서 장점을 가지는 발광소자(LED, light emitting diode)의 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.
특히, LED를 이용하는 백라이트의 경우 수은을 사용하지 않으며, 디지털 방송에서 선명한 화질과 넓은 색재현성을 구현할 수 있어, 차세대 액정표시장치의 광원으로 점차 사용이 증가하는 추세이다. LED를 백라이트의 광원으로 사용하면, 영상 정보에 따라 LED의 밝기를 블록(Block) 별로 조절하는 로컬 디밍(Local Dimming) 구동이 가능하므로, 기존의 백라이트 장치에 비해, 소비전력을 대폭 줄일 수 있으며, 영상의 선명도(Contrast Ratio)를 향상시킬 수 있다.
LED를 이용한 백라이트는 광원의 배치 위치에 따라 에지 방식과 직하 방식으로 나눌 수 있다. 에지 방식의 경우, 도광판의 엣지 부분에 LED 광원을 배치하여, 중앙을 향하여 빛을 조사하고, 도광판에는 빛을 산란할 수 있는 패턴을 형성하여, 상기 LED 광원의 빛이 도광판 전체에서 산란하여 면광을 형성하도록 구성한다. 따라서 디스플레이 패널의 두께를 얇게 구성할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 상대적으로 고가인 고휘도의 LED를 사용해야 하며, 산란을 통해 손실되는 빛의 양으로 인해, 직하 방식에 비해 화면이 어둡다는 단점이 있다.
한편, 직하 방식의 경우, 디스플레이 패널 후면에서 빛을 조사하기 때문에, 광량이 풍부하여 밝은 화면을 제공할 수 있으나, 디스플레이 패널 후면에 광원들이 배치됨에 따라, 디스플레이 장치가 두꺼워 진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 엣지 방식과 직하 방식의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 디스플레이 장치의 두께는 최대한 얇게 유지하면서, 보다 밝은 빛을 제공할 수 있는 백라이트 장치 및 이 백라이트 장치에 사용되는 광원유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 광원유닛은, 다수 개의 광원이 실장되며, 복수 열로 배치되는 복수 개의 투명기판; 및 상기 복수 열의 투명기판 사이에 개재되는 도광판;을 포함하며, 상기 광원은 상기 도광판을 통과하여 마주보는 열의 투명기판을 향하도록 빛을 조사하는 것을 특징으로 한다.
상기 투명기판은, 다수 개의 광원이 단면으로 실장되어, 한 방향으로 빛을 조사할 수도 있고, 다수 개의 광원이 양면으로 실장되어, 양 방향으로 빛을 조사하는 것도 가능하다. 광원이 양면으로 실장될 경우, 상기 광원은 이웃하는 투명기판에 실장되어 마주보는 광원과 서로 엇갈리게 배치될 수도 있다.
이때, 상기 투명기판은, 상기 다수 개의 광원과 투명 배선으로 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 광원유닛은, 상기 광원을 일정 갯수 단위로 묶어 점멸을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 광원과 도광판은 일정 거리 이격되도록 배치되는 것이 좋으며, 0.5 내지 1.5mm 이격되는 것이 바람직하다.
상기 도광판은, 상기 광원의 빛을 산란하는 패턴을 포함할 수 있다.
상기 광원은 발광소자(Light-Emitting Diode, LED)로 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 백라이트 장치는, 반사시트; 상기 반사시트 상측에 설치되는 상기한 구성을 가지는 광원유닛; 상기 광원유닛 상측에 배치되는 편광 플레이트; 상기 편광 플레이트 상측에 적층되는 편광 시트; 상기 편광 시트 상측에 적층되는 대역소거필터(BEF, Band Elimination Filter); 및 상기 대역소거필터 상측에 적층되는 반사형편광필름(DBEF, Dual brightness Enhancement Film);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 엣지 방식에 비해 밝은 화면을 제공할 수 있으며, 직하 방식에 비해 디스플레이 장치를 얇게 구성할 수 있는 백라이트 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 함께 설명한다.
본 발명에 의한 본 발명에 의한 백라이트 장치는, 반사시트(10), 광원유닛(100), 편광 플레이트(20), 편광 시트(30), 대역소거필터(40), 반사형편광필름(50)으로 구성된다.
반사시트(10)는 상기 광원유닛(100)의 빛을 미도시된 이미징유닛 측으로 반사하여 전달하여, 상기 광원유닛(100)에서 발생된 빛의 손실을 최소화한다.
광원유닛(100)은 광원(120)이 실장된 투명기판(110) 및 상기 광원(120)에서 조사된 점광의 빛을 면광으로 산란하는 도광판(150)으로 구성된다. 상세한 구조 및 동작은 뒤에 보다 상세히 설명한다.
편광 플레이트(20)와 편광 시트(30), 대역소거필터(40)및 반사형편광필름(50)은 특정 파장의 빛 만을 통과시켜, 상기 광원유닛(100)에서 조사된 빛이 균일하게 이미징유닛 측으로 전달될 수 있도록 한다. 편광 플레이트(20)와 편광 시트(30), 대역소거필터(40)및 반사형편광필름(50)는 점광인 광원(120)의 빛을 면광으로 확산시키는 역할을 수행하며, 상세한 기능은 본 발명의 요지와는 관련이 없으므로, 추가 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광원유닛으로, 복수 개의 투명기판(110)과, 도광판(150)으로 구성된다.
투명기판(110)은 광투과성 재질의 PCB 기판으로 형성되며, 복수 개의 광원(120)이 실장된다. 상기 광원(120)은 발광소자(LED)이며, 미도시된 투명 배선을 이용하여 전원을 공급받는다. 상기 광원(120)은 다른 열의 투명기판(110)을 향하도록 1방향 조사되며, 조사된 빛은 도광판(150)을 투과하여 이웃하는 투명기판(110')까지 도달한다.
도광판(150)은 투명한 수지재질로 형성되며, 상기 광원(120)과 0.5~1.5mm 정도 이격되도록 설치된다. 도광판(150)은 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 투명기판(110) 사이에 개재되며, 상기 광원(120)에서 조사된 빛을 산란하여, 도광판(150) 전체가 면광(面光)을 형성하도록 소정의 패턴이 형성된다. 이와 같은 도광판(150)에 의해 광원(120)의 빛은 확산 및 분산되어, 균일한 밝기의 빛이 미도시된 이미지유닛으로 전달된다.
한편, 상기 광원(120)이 실장된 투명기판(110)은 광투과성 재질로 형성되어 있으며, 투명 전극을 이용하여, 각각의 광원(120)에 전원이 공급되므로, 상기 광원(120)에서 조사되어, 상기 도광판(150)을 통과한 빛이 투명기판(110) 또한, 투과하여 진행될 수 있다. 따라서 광원(120)이 실장된 기판이 불투명한 재질로 형성되었을 경우, 기판과 대응되는 부분이 상대적으로 어두워지면서 화상에 줄무늬가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 장치로, 반사시 트(10), 편광 플레이트(20), 편광 시트(30), 대역소거필터(40), 반사형편광필름(50)의 구성은 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일하며, 다만, 광원유닛(100)에서, 투명기판(110)의 양면으로 광원(120)이 실장된 점에서 차이가 있다. 이때, 도광판(150)은 각각의 광원(120)과 일정 간격 이격되도록 설치되며, 각각의 광원(120)들은 도 4와 같이, 투명기판(110)을 중심으로 양 방향을 향해 빛을 조사한다.
도 5 및 도 6은 상기한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광원유닛의 평면도 및 사시도로, 앞서 설명한 제 1 실시예와 같이 광원(120)과 도광판(150)은 일정 간격(d) 이격되는 것이 바람직하다. 상기 간격은 0.5mm ~ 1.5mm 사이의 값을 가지는 것이 좋은데, 이와 같이 광원(120)과 도광판(150)을 이격하면, 상기 광원(120)에서 발생된 열이 도광판(150)을 열 변형시키는 것을 방지할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 열의 투명기판(110)의 제 1 면에 실장된 광원(120)이 제 2 열의 투명기판(110)의 상기 제 1 면과 마주보는 제 2 면에 실장된 광원(120)을 향해 빛을 조사하면, 상기 도광판(150)을 통과하는 빛의 양이 한 쪽에만 광원(120)이 설치된 제 1 실시예에 비해 2배가 되어, 보다 밝은 빛을 형성할 수 있다.
한편, 상기 광원(120)은 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 엇갈리게 배치하는 것도 가능하다. 이와 같이 배치하면, 각각의 광원(120)에서 조사된 빛이 이웃한 투명기판(110', 도 2 참조)의 투명한 부분으로 진행하기 때문에, 도광판(150)이 균일한 밝기를 유지하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명에 의한 광원유닛(100)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 광 원(120)을 일정 갯수 단위로 묶어 점멸을 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다. 예컨대, 투명기판(110)에 실장된 광원(120)을 10개 또는 20개 단위로 제어할 수 있도록 배선하면, 화면 출력시 검은색 또는 어두운색을 재현할 때, 해당 색상에 대응되는 위치의 백라이트를 선택적으로 끌 수 있는 로컬 디밍(Local Dimming) 제어가 가능하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 장치의 요부를 발췌한 분해 사시도,
도 2는 도 1의 백라이트 장치의 정면도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 장치의 요부를 발췌한 분해 사시도,
도 4는 도 3의 백라이트 장치의 정면도,
도 5는 도 3의 백라이트 장치의 요부를 개략적으로 도시한 도면,
도 6은 도 5의 사시도,
도 7은 도 4의 백라이트 장치의 빛의 경로를 개략적으로 도시한 도면,그리고,
도 8은 서로 엇갈리게 배치된 광원을 가지는 백라이트 장치의 빛의 경로를 개략적으로 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10; 반사시트 20; 편광 플레이트
30; 편광 시트 40; 대역소거필터
50; 반사형편광필름 100; 광원유닛
110; 투명기판 120; 광원
150; 도광판

Claims (11)

  1. 다수 개의 광원이 실장되며, 복수 열로 배치되는 복수 개의 투명기판; 및
    상기 복수 열의 투명기판 사이에 개재되는 도광판;을 포함하며,
    상기 광원은 상기 도광판을 통과하여 마주보는 열의 투명기판을 향하도록 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 광원유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 투명기판은,
    다수 개의 광원이 단면으로 실장되어, 한 방향으로 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 광원유닛.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 투명기판은,
    다수 개의 광원이 양면으로 실장되어, 양 방향으로 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 광원유닛.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 광원은,
    이웃하는 투명기판에 실장되어 마주보는 광원과 서로 엇갈리게 배치된 것을 특징으로 하는 광원유닛.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 투명기판은,
    상기 다수 개의 광원과 투명 배선으로 연결된 것을 특징으로 하는 광원유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원을 일정 갯수 단위로 묶어 점멸을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원과 도광판은 일정 거리 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 광원유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광원과 도광판은 0.5 내지 1.5mm 이격된 것을 특징으로 하는 광원유닛.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 도광판은,
    상기 광원의 빛을 산란하는 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 발광소자(Light-Emitting Diode, LED)인 것을 특징으로 하는 광원유닛.
  11. 반사시트;
    상기 반사시트 상측에 설치되는 청구항 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 광원유닛;
    상기 광원유닛 상측에 배치되는 편광 플레이트;
    상기 편광 플레이트 상측에 적층되는 편광 시트;
    상기 편광 시트 상측에 적층되는 대역소거필터(BEF, Band Elimination Filter); 및
    상기 대역소거필터 상측에 적층되는 반사형편광필름(DBEF, Dual brightness Enhancement Film);을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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