KR20110012650A - 백라이트 유닛 및 그를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 그를 이용한 디스플레이 장치

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KR20110012650A
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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
상기 백라이트 유닛은, 제1방향으로 광을 방출하는 다수의 광원; 및 상기 광원으로부터 제1방향으로 입사되는 광을 상기 제1방향과 교차되며, 상측 방향으로 형성되는 제2방향으로 방출하는 다수의 도광판;을 포함하고, 상기 다수의 도광판의 상면에는 다수의 광학 패턴이 형성되어, 상기 광은 상기 광학 패턴을 거쳐 외부로 투사된다.

Description

백라이트 유닛 및 그를 이용한 디스플레이 장치{Backlight unit and display apparatus thereof}
본 발명은 백라이트 유닛 및 그를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 디스플레이 장치가 연구되어 사용되고 있다.
그 중 LCD의 액정 패널은 액정 패널은 액정층 및 상기 액정층을 사이에 두고 서로 대향하는 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 포함하며, 자체 발광력이 없어 백라이트 유닛으로부터 제공되는 광을 사용하여 화상을 표시할 수 있다.
본 발명은 디스플레이 영상의 화질을 개선할 수 있는 백라이트 유닛 및 그를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 백라이트 유닛은, 제1방향으로 광을 방출하는 다수의 광원; 및 상기 광원으로부터 제1방향으로 입사되는 광을 상기 제1방향과 교차되며, 상측 방향으로 형성되는 제2방향으로 방출하는 다수의 도광판;을 포함하고, 상기 다수의 도광판의 상면에는 다수의 광학 패턴이 형성되어, 상기 광은 상기 광학 패턴을 거쳐 외부로 투사된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 제1 방향으로 광을 방출하는 광원; 상기 광원으로부터 제1방향으로 입사되는 광을 상기 제1방향과 교차되며, 상측 방향으로 형성되는 제2방향으로 방출하는 다수의 도광판; 및 상기 광원 및 도광판이 고정되는 사이드 커버를 포함하는 광학 어셈블리를 다수로 구비하며, 상기 다수의 도광판의 상면에는 다수의 광학 패턴이 형성되어, 상기 광은 상기 광학 패턴을 거쳐 제2방향으로 투사된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 상기 백라이트 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 백라이트 유닛의 상측에 위치하여, 상기 백라이트 유닛으로부터 방출되는 광을 이용해 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하고, 상기 표시 패널은 다수의 영역들로 분할되며, 상기 다수의 영역들 각각의 그레이 레벨 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라 상기 영역에 대응되는 도광판으로부터 방출되는 광의 휘도가 조절된다.
제안되는 실시예에 의하면, 다수의 도광판들로 구성되는 모듈형 백라이트 유닛을 이용하여 표시 패널에 광을 제공함으로써, 디스플레이 장치의 두께를 감소시킴과 동시에 하여 로컬 디밍(local dimming) 또는 임펄시브(impulsive) 등과 같은 부분 구동 방식을 사용하여 디스플레이 영상의 콘트라스트(contrast)를 향상시킬 수 있다.
상기 백라이트 유닛이 로컬 디밍 방식으로 구동됨에 따라서 디스플레이 장치의 전체적인 전력 소모량이 감소될 수 있는 장점이 있다.
또한, 하나의 도광판에 다수의 서브 구동 영역이 제공됨에 따라서, 로컬 디밍의 효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 도광판에 형성된 광학 패턴에 의하여 서브 블럭 상호 간에 발생되는 간섭이 방지될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이하, 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 실시예의 기술적 범위를 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 보여주는 분 해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 디스플레이 모듈(200)과, 디스플레이 모듈(200)을 둘러싸는 프론트 커버(300) 및 백 커버(400)와, 디스플레이 모듈(200)을 프론트 커버(300) 및/또는 백 커버(400)에 고정시키기 위한 고정부재(500)를 포함한다.
고정 부재(500)는 일측이 프론트 커버(300)에 일례로 스크류와 같은 체결부재에 의하여 고정된 다음, 타측이 디스플레이 모듈(200)을 프론트 커버(300) 측에 대하여 지지하여, 프론트 커버(300)에 대하여 디스플레이 모듈(200)이 고정되도록 할 수 있다.
본 실시예에서는 고정부재(500)가 일례로 일 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상으로 형성되는 것으로 설명되고 있으나, 별도의 상기 고정부재(500)가 제공되지 아니하고, 체결부재에 의하여 디스플레이 모듈(200)이 프론트 커버(300) 또는 백 커버(400)에 고정되는 구성 또한 가능하다고 할 것이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 모듈 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 모듈(200)은 영상이 디스플레이되는 표시 패널(210)과, 표시 패널(210)에 광을 제공하는 백 라이트 유닛(100)과, 디스플레이 모듈(200)의 하측 외관을 형성하는 바텀 커버(110)와, 표시 패널(210)을 하측에서 지지하는 패널 서포터(240)와, 표시 패널(210)을 상측에서 지지하며, 디스플레이 모듈(200)의 테두리를 형성하는 탑 커버(230)를 포함한다.
바텀 커버(110)는 상기 백 라이트 유닛(100)이 수납될 수 있도록 상면이 개 구된 박스 형상으로 형성될 수 있다. 바텀 커버(110)의 일측은 탑 커버(230)의 일측과 고정될 수 있다. 일례로, 디스플레이 모듈(200)의 측면, 즉 바텀 커버(110)와 탑 커버(230)가 중첩되는 측에, 스크류와 같은 체결 부재가 관통되어, 바텀 커버(110)와 탑 커버(230)를 고정시킬 수 있다.
표시 패널(210)은 상세히 도시되지는 않았지만, 일례를 들면, 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 하부 기판(211) 및 상부 기판(222)과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 하부 기판(211)에는 다수의 게이트 라인과 상기 다수의 게이트 라인과 교차하는 다수의 데이터 라인이 형성되며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차영역에 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)가 형성될 수 있다.
상부 기판(212)에는 컬러필터들이 형성될 수 있다. 표시 패널(210)의 구조는 이에 한정되지는 않으며, 표시 패널(210)은 다양한 구조를 가질 수 있다. 다른 예를 들면, 하부 기판(211)은 박막 트랜지스터 뿐만 아니라 컬러필터를 포함할 수도 있다. 또한, 표시 패널(210)은 상기 액정층을 구동하는 방식에 따라 다양한 형태의 구조로 형성될 수 있다.
도시하지 않았으나, 표시 패널(210)의 가장자리에는 게이트 라인에 스캔신호를 공급하는 게이트 구동 PCB(gate driving printed circuit board)와, 데이터 라인에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 PCB(data driving printed circuit board)가 구비될 수 있다. 한편, 표시 패널(210)의 위 및 아래 중 적어도 한 곳에는 편광 필름(미도시)이 배치될 수도 있다.
표시 패널(210)과 백라이트 유닛(100) 사이에는 광학 시트(220)가 배치될 수 있으며, 이러한 광학 시트(220)는 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 광학 시트(220)는 확산 시트(미도시) 및/또는 프리즘 시트(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 확산 시트는 도광판에서 출사된 광을 고르게 확산시켜 주며, 상기 확산된 광은 프리즘 시트에 의해 표시 패널로 집광될 수 있다. 여기서, 상기 프리즘 시트는 수평 또는/및 수직 프리즘 시트, 한 장 이상의 조도 강화 필름 등을 이용하여 선택적으로 구성할 수 있다. 광학 시트(220)의 종류나 개수 등은 실시 예의 기술적 범위 내에서 추가 또는 삭제될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 백라이트 유닛(100)은 다수의 광학 어셈블리들을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 다수의 광학 어셈블리들은 각각 광원(13) 및 도광판(15)을 포함할 수 있다.
광원(13)은 도광판(15)의 측면에 위치하여 광원(13)으로부터 방출되는 광은 도광판(15)의 측면으로 입사될 수 있다. 예를 들어, 광원(13)은 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 이용하여 구성될 수 있으며, 다수의 발광다이오드(LED)들을 포함할 수 있다.
도광판(15)은 상기 광원(13)으로부터 측면 입사되는 광을 굴절 및 산란시켜 상측 방향, 즉 표시 패널(210) 방향으로 방출시킬 수 있다. 또한, 도광판(15)의 하측에는 반사 부재(미도시)가 형성되어 있을 수 있다.
상기 도광판(15)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판(15)은 압출 성형법에 의해 형성될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 광원(13) 및 도광판(15)은 각각의 기능을 중심으로 나타낸 것으로, 광원(13) 및 도광판(15)의 형상, 결합 구조 또는 위치 관계 등은 필요에 따라 변경 가능하다.
예를 들어, 서로 인접한 두 도광판(15)은 일부가 중첩되는 형상을 가질 수 있으며, 일례로 상기 도광판(15)은 일방향으로 두께가 점차 감소하는 형상을 가질 수 있다.
표시 패널(210)은 다수의 도광판들(15)에 대응하는 다수의 분할 영역들을 가질 수 있으며, 상기 분할 영역의 그레이 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라 대응되는 광학 어셈블리의 도광판으로부터 방출되는 광의 밝기, 즉 해당 광원의 밝기가 조절되어, 표시 패널(210)의 휘도가 조절될 수 있다.
도 3은 백라이트 유닛(100)의 구성을 평면도로 도시한 것으로, 전면에서 바라본 백라이트 유닛(100)의 구성을 간략하게 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 백라이트 유닛(100)에 구비된 다수의 광학 어셈블리들(10)은 x축, y축 방향으로 각각 N개 및 M개(N,M은 1 이상의 자연수)로 행렬 형태로 배치될 수 있으며, 각 광학 어셈블리(10)는 광원(13) 및 도광판(15)을 포함할 수 있다.
각 광학 어셈블리(10)는 광원(13)이 도광판(15)의 일측면에서 광을 제1방 향(Y축 방향)으로 조사하는 에지형 백라이트 방식으로 구동이 이루어지며, 각 광학 어셈블리(10)는 다시 하나의 광원으로서 동작하여 다수 개의 광학 어셈블리(10)들이 직하형 백라이트 방식으로 배치됨으로써 백라이트 유닛을 형성할 수 있다.
따라서, 상기 발광 다이오드들이 화면상에 핫 스팟(hot spot)으로 관찰되는 문제를 해소할 수 있으며, 도광판의 두께를 감소시키고 광학 필름들의 수를 줄일 수 있어 백라이트 유닛의 슬림화를 구현할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(100)은 9개의 광학 어셈블리들(M1~M9)이 3×3 배열로 배치될 수 있다. 그러나, 도 3에 도시된 구성은 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 예에 불과하므로, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 디스플레이 장치의 화면 크기 등에 따라 변경될 수 있다.
각 광학 어셈블리(10)들은 독립적인 어셈블리로 제작될 수 있으며, 근접 배치됨으로써 모듈형 백라이트 유닛을 형성할 수 있다. 이와 같은 모듈형 백라이트 유닛은 백라이트 수단으로서 표시 패널(210)에 광을 제공할 수 있다.
백라이트 유닛(100)은 전체 구동 방식 또는 로컬 디밍(local dimming), 임펄시브(impulsive) 등과 같은 부분 구동 방식으로 구동될 수 있다. 상기 발광 다이오드의 구동 방식은 회로 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이로써, 실시예는 색대비비가 증대되고 화면상의 밝은 부분과 어두운 부분에 대한 이미지를 선명하게 표현할 수 있어 화질이 향상되는 효과가 있다.
즉, 백라이트 유닛(100)이 다수의 도광판들(15)에 대응되는 다수의 분할 구동 영역으로 구분되어 동작되며, 상기 분할 구동 영역의 휘도를 영상 신호의 휘도 와 연계하여 영상의 검은색 부분은 휘도를 감소시키고 밝은 부분은 휘도를 증가시킴으로써, 명암비 및 선명도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 M1~ M9의 광학 어셈블리들(10) 중 일부만이 독립적으로 구동하여 광을 상측으로 방출시킬 수 있으며, 그를 위해 각 광학 어셈블리들(10)에 포함된 광원들(13)이 각각 독립하여 제어될 수 있다.
한편, 하나의 광학 어셈블리(10) 또는 하나의 도광판(15)에 대응되는 표시 패널(210)의 영역이 2 이상의 블록으로 분할될 수 있으며, 표시 패널(210) 및 백라이트 유닛은 상기 블록 단위로 부분 구동될 수 있다.
도 4는 도 3의 도광판 및 발광 소자를 보여주는 평면도이며, 도 5는 도 4의 B-B 선도에 따른 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 도광판(15)은 상기 제1방향으로 입사된 상기 광을 상기 제1방향과 교차되며 상기 도광판(15)의 상방으로 형성되는 제2방향으로 상기 광을 방출시킨다.
이 때, 하나의 도광판(15)에는 다수의 광원(13)이 상기 광을 제공할 수 있으며, 각각의 광원(13)이 적어도 하나 이상의 그룹으로 묶여져, 발광 동작될 수 있다.
보다 상세히, 도광판(15)에는 상기 다수의 광원(13)의 개별적인 온/오프 동작에 따라서 다수의 서브 구동 영역(R1,R2,R3)이 형성될 수 있으며, 다수의 서브 구동 영역(R1,R2,R3)은 상기 제1 및 제2방향에 교차되는 제3방향으로 배치된다.
상기 서브 구동 영역(R1,R2,R3)에서는 다수의 광원으로부터 외부의 신호(일 례로 영상신호)에 따라서 선택적으로 상기 광이 입광되어 외부로 투사된다. 그리고, 상기 서브 구동 영역(R1,R2,R3)은 상호 간에 독립적으로 구동될 수 있다.
따라서, 앞서 설명한 바와 같이 상기 다수의 광학 어셈블리의 선택적인 온/오프 동작 및 하나의 도광판(15) 내에 구비되는 다수의 서브 구동 영역(R1,R2,R3)의 선택적인 온/오프 동작에 의하여 영상의 명암비를 향상시키기 위한 로컬 디밍 기능이 효율적으로 수행될 수 있다.
도 4에서는 일례로, 제1 및 제3서브 구동 영역(R1,R3)은 오프 상태로 구비되며, 제2서브 구동 영역(R2)은 온 상태로 구비된다.
그리고, 도광판(15)으로 입사되어 외부로 방출되는 상기 광은 상기 제1 내지 제3방향의 벡터 성분을 포함한다.
이 때, 상기 제3방향 벡터 성분에 의하여, 구동되는 어느 하나의 서브 구동 영역에서 발광되는 빛이 구동되지 않는 다른 하나 또는 그 이상의 서브 구동 영역과 간섭되어, 명암비가 저하될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 도광판(15)에는 발광되는 빛의 제3방향 벡터 성분을 최소화하며, 제2방향 벡터 성분을 증가시키기 위한 광학 패턴(151)이 더 구비된다.
보다 상세히, 광학 패턴(151)의 도광판(15)의 상면측, 즉 상기 광이 투사되는 면에 형성되며, 상기 광은 광학 패턴(151)을 거쳐 도광판(15)의 외부로 투사된다.
광학 패턴(151)은 도광판(15)의 상면에 상기 제2방향(z축 방향)으로 돌출 형성되며, 상기 제1방향(y축 방향)으로 연장 형성된다. 그리고, 광학 패턴(151)은 다수로 구비될 수 있으며, 다수의 광학 패턴(151)은 상기 제1방향으로 나란하게 배치된다.
그리고, 광학 패턴(151)은 도광판(15)과 동일한 투명 재질로 구비되며, 도광판(15)과 일체로 형성될 수 있다.
이하에서는 상기 광이 광학 패턴(151)을 거쳐 외부로 투사되는 과정을 상세하게 설명한다.
도 6은 도 5의 C 부분의 확대도이다.
도 6을 참조하면, 상기 제1방향과 수직한 방향에 대한 광학 패턴(151)의 단면 너비는 상기 제2방향으로 갈수록 감소되며, 광학 패턴(151)은 외면을 형성하며 빛이 실질적으로 굴절되는 굴절면(152)을 포함한다.
굴절면(152)은 적어도 하나 이상으로 구비되며, 도광판(15)이 형성되는 평면에 대하여 일정 각도로 경사지게 형성된다.
본 실시예에서 광학 패턴(151)의 단면은 일례로 삼각 형상으로 형성된다. 그리고, 하나의 광학 패턴(151)을 구성하는 두 개의 굴절면(152)의 일단은 이격된 상태로 구비되며, 상기 제2방향으로 갈수록 굴절면(152) 간의 거리는 감소되어, 상기 굴절면(152)의 타단은 서로 접하게 된다.
이 때, 일정 크기의 제2 및 제3방향 벡터 성분을 포함하는 제1광(L1)이 굴절면(152)에 제1입사각(α2)으로 입사되는 경우, 스넬의 법칙(Snell's law)에 의하여 제1투사각(α1)로 투사된다.
광학 패턴(151)과 접하는 공기의 굴절률을 n1, 광학 패턴(151)의 굴절률을 n2라고 하였을 때,
Figure 112009047088538-PAT00001
의 관계가 성립하게 된다.
따라서, 광학 패턴(151)의 굴절률(n2)이 공기의 굴절률(n1)보다 큰 경우, 상기 제1투사각(α1)의 크기는 제1입사각(α2)의 크기보다 크게 형성된다.
즉, 상기 제1광(L1)은 굴절면(152)에 수직한 법선과, 굴절면(152)에 입사되는 광로에 비하여, 더 큰 각도로 이격되어 투사된다.
그리고, 투사되는 상기 제1광(L1)의 상기 제2방향 벡터 성분은 굴절면에 입사될 때에 비하여 증가되며, 상기 제3방향 벡터 성분은 굴절면에 입사될 때에 비하여 감소된다.
본 실시예에서 일례로 광학 패턴(151)의 굴절률(n2)은 공기의 굴절률(n1)보다 큰 1.47로 형성될 수 있다.
한편, 제2광(L2)은 상기 제1광(L1)보다 작은 제2입사각(α3)으로 굴절면(152)에 입사되며, 상기 제2입사각(α3)이 광학 패턴(151)에 대한 임계각(αc)보다 작은 경우, 상기 제2광(L2)은 도광판(15)의 외부로 투사되지 아니하고, 도광판(15) 내부에서 전반사된다.
이 때, 임계각(αc)은 이하의 식으로부터 얻을 수 있다.
Figure 112009047088538-PAT00002
즉, 광학 패턴(151)에 의하여, 입사되는 광의 제3방향 벡터 성분은 감소되고 제2방향 벡터 성분은 증가 됨에 따라서, 구동되는 하나의 서브 구동 영역에서 투사되는 상기 광이, 인접되는 다른 서브 구동 영역을 간섭하는 것이 방지될 수 있다.
또한, 광학 패턴(151)에 입사되는 제3방향 벡터 성분이 과도하게 포함된 경우, 즉 굴절면(152)에 입사되는 상기 광의 입사각이 임계각보다 작은 경우에는, 상기 광을 도광판(15) 내부로 전반사시킴으로써, 인접되는 다른 서브 구동 영역이 상기 광에 의하여 간섭되는 것이 방지될 수 있다.
제안되는 실시예에 의하면, 다수의 도광판들로 구성되는 모듈형 백라이트 유닛을 이용하여 표시 패널에 광을 제공함으로써, 디스플레이 장치의 두께를 감소시킴과 동시에 하여 로컬 디밍(local dimming) 또는 임펄시브(impulsive) 등과 같은 부분 구동 방식을 사용하여 디스플레이 영상의 콘트라스트(contrast)를 향상시킬 수 있다.
상기 백라이트 유닛이 로컬 디밍 방식으로 구동됨에 따라서 디스플레이 장치의 전체적인 전력 소모량이 감소될 수 있는 장점이 있다.
또한, 하나의 도광판에 다수의 서브 구동 영역이 제공됨에 따라서, 로컬 디밍의 효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 도광판에 형성된 광학 패턴에 의하여 서브 블럭 상호 간에 발생되는 간섭이 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 도광판을 보여주는 단면도이다.
본 실시예는 광학 패턴이 구비되는 구성에 있어서 제1실시예와 차이가 있으며, 나머지 구성에 있어서는 제1실시예와 동일하므로, 본 실시예의 특징적인 구성을 중심으로 설명한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 패턴(151)은 다수의 서브 구동 영역(R1,R2,R3)의 경계 부분에 구비된다.
보다 상세히, 다수의 상기 광학 패턴(151)은 상기 제1서브 구동 영역(R1) 과 상기 제2서브 구동 영역(R2)의 경계부 및 상기 제2서브 구동 영역(R2) 및 상기 제3서브 구동 영역(R3)의 경계부에 각각 배치된다.
즉, 상기 서브 구동 영역(R1~R3) 간의 광 간섭 현상은 각각의 서브 구동 영역(R1~R3) 사이의 경계부에서 주로 발생하게 되므로, 상기 서브 구동 영역(R1~R3) 간의 경계부에 상기 광학 패턴(151)을 배치시킴으로써, 상기 광 간섭 현상을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 서브 구동 영역(R1~R3)의 경계부를 제외한 다른 부분에서의 도광판(15)의 상면 측에는 별도의 광학 패턴(15)이 형성되지 않은 균일한 표면으로 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 보여주는 단면 도이다.
도 8을 참조하면, 광학 어셈블리(10)는 광원(13), 도광판(15), 반사 부재(17) 및 광원(13)과 도광판(15)을 고정하기 위한 사이드 커버(20)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 사이드 커버(20)는 바텀 커버(110)에 대한 고정 위치를 제공하며, 제1 사이드 커버(21) 및 제2 사이드 커버(22)를 포함할 수 있다.
도광판(15)은 제1 파트(15b) 및 제2 파트(15a)로 구성될 수 있으며, 제2 파트(15a)는 면 광원이 발생되는 상면, 상면과 대향하는 하면, 네 개의 측면들로 이루어질 수 있다.
또한, 제1 파트(15b)는 제2 파트(15a)의 측면들 중 하나의 측면 하부를 따라 수평 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 여기서, 제1 파트(15b)는 광원(13)으로부터 광이 입사되는 입광부이며, 제2 파트(15a)는 상기 입광부를 통해 측면 입사된 광을 상측으로 방출하여 실질적으로 표시 패널(210)에 광을 제공하는 발광부일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 서로 인접한 광학 어셈블리(10)들, 보다 상세하게는 서로 인접한 두 도광판(15)들은 소정 영역이 서로 중첩되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 광학 어셈블리(10)의 일측에 광원(13), 제1 파트(15b), 즉 입광부 및 사이드 커버(20)가 배치되며, 상기 광학 어셈블리(10)의 광원(13), 제1 파트(15b) 및 사이드 커버(20)는 인접하게 배치되는 광학 어셈블리(10), 보다 상세하게는 상기 광학 어셈블리에 구비된 도광판(15)의 제2 파트(15a), 즉 발광부의 하부 에 배치될 수 있다.
복수의 광학 어셈블리(10)들은 상기와 같이 일부가 중첩되어 배치됨으로써, 전면에서 광원(13), 제1 파트(15b) 및 사이드 커버(20)가 관찰되지 않도록 할 수 있다.
상기와 같이, 백라이트 유닛(100)에 포함된 인접한 광학 어셈블리(10)들이 서로 중첩되어 배치됨에 따라, 광학 어셈블리(10)들 경계에서의 휘선 또는 암선 발생을 개선시키고 광의 균일성 확보가 가능할 수 있다.
한편, 상기 도광판(15)의 상면에는 상기 광학 패턴(151)이 상기 제2방향(z축방향)으로 돌출된 상태에서, 상기 제1방향(y축방향)으로 연장될 수 있다. 상기 광학 패턴(151)의 상세한 구성은 제1실시예의 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 도광판(15)의 하면에는 산란 패턴(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 산란 패턴은 소정의 패턴으로 이루어져 입사되는 광을 난반사 시킴으로써 도광판(15) 전면에서 광 균일성을 향상시키는 역할을 한다.
한편, 도광판(15)의 제2 파트(15a), 즉 발광부의 하면은 소정 각도로 경사지게 형성되어, 제1 파트(15b)에 인접한 부분에서 반대 측으로 갈수록 두께가 점차 얇아질 수 있다.
도광판(15)의 하면에는 반사 부재(17)가 구비될 수 있으며, 상기 반사 부재(17)는 제1 파트(15b)를 통해 측면 입사된 광이 도광판(15) 내부에서 가이드되어 반사 부재(17)에 반사된 다음 상측으로 출사될 수 있도록 한다. 또한, 반사 부 재(17)는 중첩되어 배치된 다른 광학 어셈블리(10)에서 발생된 광에 의한 간섭을 차단하는 역할을 할 수도 있다.
도 9은 도 8의 도광판을 보여주는 도면이다.
도 8 및 도 9을 참조하면, 도광판(15), 보다 상세하게는 도광판(15)의 제1 파트(15b)는 소정 높이(a)로 돌출된 돌기(30)를 포함할 수 있다. 한편, 돌기(30)는 도광판(15)의 제1 파트(15b)의 상면에서 x축 방향으로 적어도 두 군데에 형성될 수 있다.
돌기(30)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들면, 직육면체와 유사한 형태를 가질 수 있다. 돌기(30)는 제1 사이드 커버(21)에 걸림으로써 x축 및 y축으로의 도광판(15)의 흔들림을 방지할 수 있다.
돌기(30)의 모서리들 중 일부(30a)는 둥글게 형성되어 도광판(15)의 움직임에 의해 돌기(30)에 가해진 충격으로 상기 돌기에 크랙(crack)이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 돌기(30)는 제1 파트(15b) 상면으로부터 0.3~0.6mm의 높이(a)를 가질 수 있다. 돌기(30)의 x축에서의 폭(b)은 2~5mm일 수 있다. 돌기(30)의 y축에서의 폭(c)은 1~3mm일 수 있다.
돌기(30)는 인근의 발광 다이오드(11)들 사이에 배치될 수 있으며, 제1 파트(15b)의 상면에서 입광면(16)에 근접하여 형성되어 발광 다이오드(11)들에서 발생된 광이 도광판(15)과 일체로 형성된 돌기(30)로 인하여 광학적 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 광원(13)은 적어도 하나의 발광 다이오드(11) 및 발광 다이오드(11)가 실장되는 모듈 기판(12)을 포함할 수 있다. 발광 다이오드(11)는 모듈 기판(12) 상에 x축 방향으로 배열되어 제1 파트(15b)의 입광면(16)에 근접 배치될 수 있다.
모듈 기판(12)은 메탈 코어 PCB, FR-4 PCB, 일반 PCB, 플렉시블 기판 등으로 이루어지며, 실시예의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 모듈 기판(12) 하부에는 방열 부재(thermal pad, 미도시)가 배치될 수 있다. 상기 방열 부재가 상기 모듈 기판(12)과 상기 제2사이드 커버(22) 사이에 형성될 수 있다.
상기 발광 다이오드(11)에서 발생된 광은 상기 제1파트(15b)로 측면 입사된다. 상기 발광 다이오드(11)들에서 입사된 광들은 상기 제1파트(15b)를 포함하는 도광판(15) 내에서 혼색이 이루어질 수 있다.
상기 발광 다이오드(11)들에서 입사된 광은 상기 제1파트(15b) 내에서 가이드되어 상기 제2파트(15a)로 입사된다. 상기 제2파트(15a)로 입사된 광은 하면의 반사 부재(17)에 의해 반사되어 상면으로 출사된다. 이때, 상기 도광판(15) 하면에 형성된 산란 패턴에 의하여 광은 산란 및 확산되므로 광 균일성이 향상될 수 있다.
발광 다이오드(11)들은 모듈 기판(12) 상에서 소정 간격으로 배치될 수 있다. 도광판(15)에 형성된 돌기(30)에 의한 광학적 영향을 최소화하기 위하여 발광 다이오드(11)는 돌기(30)에 대해 사선 방향에 배치될 수 있다. 이로써, 돌기(30) 주변의 발광 다이오드(11)들의 간격은 다른 발광 다이오드(11)들의 간격보다 넓을 수도 있다.
제1 사이드 커버(21) 및 제2 사이드 커버(22)의 결합을 위한 공간을 확보하 고, 결합력에 의하여 도광판(15)이 눌림으로써 발생될 수 있는 광학적 영향을 최소화하기 위하여 발광 다이오드(11)들 중 일부 발광 다이오드(11)의 간격은 다른 발광 다이오드(11)들의 간격보다 넓을 수도 있다.
예를 들어, 인접한 발광 다이오드(11)들의 제1간격(d)이 약 10mm 라고 하면, 결합을 위한 공간이 마련된 위치 인근의 발광 다이오드(11)들의 제2간격(e)은 약 13mm 일 수도 있다.
발광 다이오드(11)들에 의해 발생된 광은 제1 파트(15b)를 포함하는 도광판(15) 내에서 혼색되어 균일하게 제2 파트(15a)에 제공될 수 있다.
한편, 광원(13) 및 도광판(15)의 일부를 감싸도록 사이드 커버(20)가 형성되며, 사이드 커버(20)는 광원(13) 및 도광판(15)의 제1 파트(15b) 상측에 배치되는 제1 사이드 커버(21)와 제1 파트(15b)의 하측에 배치되는 제2 사이드 커버(22)를 포함할 수 있다. 사이드 커버(20)는 플라스틱 또는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
제2 사이드 커버(22)는 제1 파트(15b)의 하면과 대향하며 형성된다. 제2 사이드 커버(22)는 제1 파트(15b)의 하면에서 입광면(16)과 대향하도록 위 방향(z축 선상)으로 절곡되어 형성될 수 있다. 제2 사이드 커버(22)의 일부(22a)는 도광판(15)의 하면 즉, 경사면의 일부를 따라 경사지게 형성될 수 있으며, 제2사이드 커버(22)에는 광원(13)이 수납될 수 있다.
제1 사이드 커버(21) 및 제2 사이드 커버(22)는 제1 고정 부재(51)에 의하여 서로 체결되어 광원(13) 및 도광판(15)이 외부 충격에 흔들리지 않으며, 특히 z 축 방향으로의 흔들림이 방지될 수 있도록 한다.
제2사이드 커버(22)는 도광판(15)의 경사면을 지지하여 도광판(15) 및 광원(13)의 정렬 상태를 단단히 유지할 수 있으며 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다.
제1 사이드 커버(21)는 제1 파트(15b)의 돌기(30)와 대응하는 위치에 제1홀(41)이 형성될 수 있다.
제1 홀(41)은 돌기(30)가 끼워져 걸리도록 돌기(30)보다 크게 형성될 수 있다. 제1 홀(41)의 둘레는 끼워진 돌기(30)의 일부 모서리와 소정 간격 이격될 수 있으며, 이 이격 공간은 도광판(15)이 외부 환경 변화, 예를 들어, 급격한 온도 상승 등에 의하여 팽창시 도광판(15)의 변형을 방지하기 위한 마진(margin)일 수 있다. 이때, 돌기(30)의 다른 일부는 고정력을 강화시키기 위하여 상기 제1홀의 둘레와 접촉할 수 있다.
제1사이드 커버(21)에는 적어도 하나의 제2 홀(42)이 더 형성될 수 있다. 제2 사이드 커버(21)는 제2홀(42)과 대응하는 위치에 적어도 하나의 제3홀(43)이 형성될 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 가지는 백라이트 유닛(100)은 상측이 개구된 박스 형상의 바텀 커버(bottom cover) 내에 수납될 수 있다.
도 10는 본 발명의 제4실시예에 따른 광학 패턴의 단면을 보여주는 도면이며, 도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 광학 패턴의 단면을 보여주는 도면이다. 그리고, 도 12은 본 발명의 제6실시예에 따른 광학 패턴의 단면을 보여주는 도면이 고, 도 13는 본 발명의 제7실시예에 따른 광학 패턴의 단면을 보여주는 도면이다.
제4 내지 제7실시예는 광학 패턴의 형상에 있어서 제1실시예의 구성과 차이가 있으며, 나머지 부분에 있어서는 상기 제1실시예의 구성과 동일하므로, 본 실시예들의 특징되는 부분만을 이하에서 설명한다.
먼저, 도 10을 참조하면, 제4실시예에 따른 광학 패턴(153)의 제1굴절면(153a) 및 제2굴절면(153b)는 제2방향(z축 방향)으로 배치되며, 상기 제1굴절면(153a)의 기울기는 제2굴절면(153b)의 기울기보다 크게 형성된다.
따라서, 상기 광학 패턴(153)의 단면은 상기 제2방향으로 갈수록 단면 테두리의 경사가 완만해지는 형상으로 형성된다.
그 다음, 도 11을 참조하면, 제5실시예에 따른 광학 패턴(154)의 제1굴절면(154a) 및 제2굴절면(154b)는 제2방향(z축 방향)으로 배치되며, 상기 제1굴절면(154a)의 기울기는 제2굴절면(154b)의 기울기보다 작게 형성된다.
따라서, 상기 광학 패턴(154)의 단면은 상기 제2방향으로 갈수록 단면 테두리의 경사가 급해지는 형상으로 형성된다.
도 12을 참조하면, 제6실시예에 따른 광학 패턴(155)은 일정 곡률로 형성되는 굴절면(155a)를 포함하고 있으며, 상기 광학 패턴(155)의 단면은 반원 형상으로 형성된다.
그 다음, 도 13를 참조하면, 제7실시예에 따른 광학 패턴(156)은 제2방향(z축 방향)으로 갈수록 상호 간의 이격 거리가 감소경사지게 형성되는 한 쌍의 제1굴절면(156a)과, 상기 제1굴절면(156)의 상측에 라운드 지게 형성되는 제2굴절 면(156b)를 포함한다.
상방으로 돌출된 상기 제2굴절면(156b)이 라운드 지게 형성됨에 따라서, 상기 광학 패턴(156)과 상기 광학 패턴(156)의 상방에 위치되는 상기 광학 시트(220) 간에 접촉이 발생되는 경우, 마찰에 의한 손상이 최소화될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 모듈 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3은 백라이트 유닛의 구성을 간략하게 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 3의 도광판 및 발광 소자를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 B-B 선도에 따른 단면도이다.
도 6은 도 5의 C 부분의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 도광판을 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 9은 도 8의 도광판을 보여주는 도면이다.
도 10는 본 발명의 제4실시예에 따른 광학 패턴의 단면을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 광학 패턴의 단면을 보여주는 도면이다.
도 12은 본 발명의 제6실시예에 따른 광학 패턴의 단면을 보여주는 도면이다.
도 13는 본 발명의 제7실시예에 따른 광학 패턴의 단면을 보여주는 도면이다.

Claims (14)

  1. 제1방향으로 광을 방출하는 다수의 광원; 및
    상기 광원으로부터 제1방향으로 입사되는 광을 상기 제1방향과 교차되며, 상측 방향으로 형성되는 제2방향으로 방출하는 다수의 도광판;을 포함하고,
    상기 다수의 도광판의 상면에는 다수의 광학 패턴이 형성되어, 상기 광은 상기 광학 패턴을 거쳐 외부로 투사되는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판에는,
    다수의 광원으로부터, 외부의 신호에 따라서, 선택적으로 상기 광이 입광되며,
    상기 다수의 광원이 선택적으로 구동됨에 따라서 선택적으로 광을 외부로 투사하며, 서로 독립적으로 구동되는 다수의 서브 구동 영역이 포함되는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 패턴은 상기 도광판의 상면에 상기 제2방향으로 돌출 형성되며, 상기 제1방향과 나란한 방향으로 연장 형성되는 백라이트 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1방향과 수직한 방향에 대한 상기 광학 패턴의 단면은 다각 형상으로 형성되는 백라이트 유닛.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1방향과 수직한 방향에 대한 상기 광학 패턴의 단면은 반원으로 형성되는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서
    상기 제1방향과 수직한 방향에 대한 상기 광학 패턴의 단면 너비는 상기 제2방향으로 갈수록 감소되는 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 패턴에는 상기 광학 패턴의 외면을 형성하는 적어도 하나 이상의 굴절면을 포함하며, 상기 굴절면은 상기 도광판의 연장 형성되는 평면에 대하여 일정 각도로 경사지는 백라이트 유닛
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학 패턴에 포함되는 상기 굴절면은 다수로 구비되며,
    상기 다수의 굴절면 중 적어도 일부의 굴절면 사이의 이격거리는 상기 제2 방향으로 갈수록 감소되는 백라이트 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판은,
    상기 광이 상기 제1방향으로 입사되는 입광부; 및
    입사된 상기 광을 상기 제2방향으로 방출시키는 발광부;를 포함하고,
    상기 다수의 도광판 중 서로 인접되는 두 도광판에서, 어느 하나의 도광판의 입광부는 다른 하나의 도광판의 발광부의 적어도 일부와 중첩되는 백라이트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광학패턴은 상기 발광부에서 상기 광이 방출되는 상면에 제2방향으로 돌출 형성되는 백라이트 유닛.
  11. 제1 방향으로 광을 방출하는 광원;
    상기 광원으로부터 제1방향으로 입사되는 광을 상기 제1방향과 교차되며, 상측 방향으로 형성되는 제2방향으로 방출하는 다수의 도광판; 및
    상기 광원 및 도광판이 고정되는 사이드 커버를 포함하는 광학 어셈블리를 다수로 구비하며,
    상기 다수의 도광판의 상면에는 다수의 광학 패턴이 형성되어, 상기 광은 상기 광학 패턴을 거쳐 제2방향으로 투사되는 백라이트 유닛.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛의 상측에 위치하여, 상기 백라이트 유닛으로부터 방출되는 광을 이용해 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하고,
    상기 표시 패널은 다수의 영역들로 분할되며, 상기 다수의 영역들 각각의 그레이 레벨 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라 상기 영역에 대응되는 도광판으로부터 방출되는 광의 휘도가 조절되는 디스플레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 도광판에는,
    다수의 광원으로부터, 외부의 신호에 따라서, 선택적으로 상기 광이 입광되며,
    상기 다수의 광원이 선택적으로 구동됨에 따라서 선택적으로 광을 외부로 투사하며, 서로 독립적으로 구동되는 다수의 서브 구동 영역이 포함되는 백라이트 유닛.
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