KR20110024288A - 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20110024288A
KR20110024288A KR1020090082206A KR20090082206A KR20110024288A KR 20110024288 A KR20110024288 A KR 20110024288A KR 1020090082206 A KR1020090082206 A KR 1020090082206A KR 20090082206 A KR20090082206 A KR 20090082206A KR 20110024288 A KR20110024288 A KR 20110024288A
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KR1020090082206A
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김대현
함헌주
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시 형태는, 복수의 도광판; 각각 적어도 하나의 발광소자로 이루어진 복수의 발광블록을 가지며, 상기 발광블록로부터 방출된 광이 상기 도광판 내에서 서로 교차되도록 상기 복수의 도광판 각각의 일측면과 그와 수직한 타측면에 각각 배치된, 복수의 제1 및 제2 발광소자 어레이; 및 상기 발광블록 각각에 주입되는 전류 신호를 제어하여 상기 발광블록 각각의 휘도를 조절하는 제어부;를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명에 따르면, 제품의 박형화가 가능하며, 에지 타입(edge type) 방식에서 더욱 정밀한 로컬 디밍(local dimming)의 구현이 가능한 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.
백라이트 유닛, 로컬 디밍(local dimming), 에지 타입(edge type)

Description

백라이트 유닛{BACKLIGHT UNIT}
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히, 에지 타입(edge type) 방식에서 더욱 정밀한 로컬 디밍(local dimming)을 구현할 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
최근 화상표시장치의 박형화, 고성능화 경향에 따라, TV, 모니터 등에 액정 표시장치가 많이 사용되고 있다. 액정 패널은 스스로 빛을 내지 못하기 때문에, 액정표시장치는 액정표시장치용 백라이트 유닛(이하, 백라이트 유닛이라 함)을 필요로 한다. 백라이트 유닛의 광원으로는 가격이 싸고 조립이 간단한 냉음극 형광 램프(CCFL)이 사용되어 왔다.
그러나 CCFL을 이용한 백라이트 유닛은, 로컬 디밍(local dimming)이나 임펄시브(impulsive) 방식의 부분 구동을 구현하기가 어렵고 수은으로 인한 환경오염, 느린 응답속도 등의 단점을 가지고 있다. 이를 극복하기 위해 CCFL 대신에 LED가 백라이트 유닛 광원으로 제안되었다.
액정표시장치의 액정 패널을 복수의 영역으로 분할하고, 각 분할영역의 그레이레벨의 값에 따라 각 분할영역 별로 백라이트 유닛 광원의 휘도값을 조정할 수 있다. 이러한 백라이트 유닛 구동방식을 로컬 디밍(local dimming)이라 한다. 즉, 화면에 밝게 표시되는 부분에 대응하는 백라이트 유닛 영역의 LED들이 부분적으로 켜지고 나머지 화면 부분에 대응하는 LED들은 낮은 휘도로 켜지거나 완전히 오프(off) 상태로 될 수 있다. 임펄시브 구동방식은, 백라이트 유닛을 액정 패널과 시간적으로 동기화시키는 구동 방식이다. 임펄시브 방식에 따르면, 백라이트 유닛 기판 상에 상하로 배열된 다수 광원 영역들이 순차적으로 점등하게 된다.
일반적으로 백라이트 유닛은, 직하형 백라이트 유닛(직하 방식)와 에지타입의 백라이트 유닛(사이드 뷰 방식)으로 나뉜다. 에지타입에서는, 바(bar) 형태의 광원이 액정 패널의 측면에 위치하여 도광판(light guide plate)을 통해 액정 패널 쪽으로 빛을 조사하는데 반하여, 직하형에서는, 액정 패널 밑에 위치한 면광원으로부터 액정 패널을 직접 조광한다.
먼저, 에지타입의 백라이트 유닛은 비교적 작은 두께로 제작할 수 있는 장점이 있으나, 로컬 디밍 등의 부분 구동 방식에 적합하지 않다.
한편, 직하형 백라이트 유닛은 로컬 디밍 등의 부분 구동 방식을 구현할 수 있다. 로컬 디밍에 적용될 수 있는 방식으로서, 각각의 LED를 제어하여 각 LED를 온/오프시키는 방법과, 백라이트 유닛을 일정 영역으로 나누어 각 영역별로 LED를 구동시키는 방법이 있다.
그러나, 각 LED를 개별적으로 구동시킬 경우에는, 높은 소비전력, 고온에 따른 발열 구조의 비용, 회로의 복잡성 등의 문제가 발생한다. 또한, 각 영역별로 구동시킬 경우에는, 영역 세분화의 어려움과 백라이트 유닛 두께로 인해 로컬 디밍의 효과가 상대적으로 떨어진다. 특히, 백라이트 유닛 및 TV set의 색균일도 및 휘도 균일도 확보를 위한 광학 두께에 해당하는, 충분한 두께를 확보하여야 하기 때문에, 전체 백라이트 유닛 및 TV set의 두께가 두꺼워지게 되어, 백라이트 유닛의 박형화(나아가 액정표시장치의 박형화)에 불리한 문제가 있다.
또한, 직하형 구조의 경우 측면 발광 방식에 비해서 다수 많은 수의 LED가 사용이 되므로 보급형 LED 백라이트 모듈 제작에 한계를 가진다.
본 발명은 제품의 슬림화 및 저가격화가 요구되고 있는 TV set 시장에서 경쟁력 있는 제품을 완성하기 위해서, 기존의 직하형이 아닌 에지타입의 측면 발광 방식을 취하면서 로컬 디밍을 구현할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 광의 중첩 알고리즘과 물리적으로 분리된 도광판을 이용하여 다양한 휘도 변화가 가능한 백라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태는,
복수의 도광판; 각각 적어도 하나의 발광소자로 이루어진 복수의 발광블록을 가지며, 상기 발광블록으로부터 방출된 광이 상기 도광판 내에서 서로 교차되도록 상기 복수의 도광판 각각의 일측면과 그와 수직한 타측면에 배치된, 복수의 제1 및 제2 발광소자 어레이; 및 상기 발광블록 각각에 주입되는 전류 신호를 제어하여 상기 발광블록 각각의 휘도를 조절하는 제어부;를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 발광소자 어레이와 상기 도광판을 사이에 두고 대향하여 배치되는 제3 발광소자 어레이를 더 포함하는 것일 수 있다.
이 경우, 상기 복수의 제1 및 제2 발광소자 어레이는 상기 복수의 도광판에서 서로 마주보는 측면을 제외한 나머지 측면에 배치된 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 도광판은 상기 제1 및 제2 발광소자 어레이를 향하는 방향 중 적어도 하나의 방향으로 배열된 것일 수 있으며, 상기 도광판은 n개(n은 자연수) 구비되며, n×1 또는 1×n 매트릭스 형태로 배열된 것이거나, 상기 도광판은 n2개(n은 자연수) 구비되며, n×n 매트릭스 형태로 배열된 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 도광판 각각에 배치된 제1 및 제2 발광소자 어레이는 다른 도광판에 배치된 제1 및 제2 발광소자 어레이와 상하 반전된 형태를 갖는 것일 수 있거나, 상기 복수의 도광판 각각에 배치된 제1 및 제2 발광소자 어레이는 다른 도광판에 배치된 제1 및 제2 발광소자 어레이와 상하 대칭인 형태를 갖는 것일 수 있다.
또한, 상기 발광블록은 상기 도광판의 측면과 수평하게 배치된 회로기판과, 상기 회로기판의 전면을 향하도록 상기 회로기판상에 바닥면이 실장된 하나 이상의 발광소자로 구성된 것일 수 있거나, 상기 발광블록은 상기 도광판의 측면과 수직하게 배치된 회로기판과, 광방출 방향과 실장 방향이 수직하도록 상기 회로기판상에 실장된 하나 이상의 발광소자로 구성된 것일 수 있다.
또한, 상기 복수의 도광판 각각은 바닥면이 상향으로 확장되어 경사지도록 형성된 웨지(wedge) 타입인 것일 수 있으며, 상기 복수의 도광판은 두께가 작은 면이 서로 마주보도록 배치되어 내부 공간을 형성하고, 상기 제어부는 상기 내부 공간에 배치되는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 에지 타입 방식과 웨지 타입의 도광판을 이용함으로써 더욱 박형화된 제품의 구현이 가능한 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 에지 타입(edge type) 방식과 물리적으로 분리된 복수의 도광판을 이용함으로써, 더욱 정밀한 로컬 디밍(local dimming)의 구현이 가능한 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도로서, 각 구성요소를 분해한 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 도광판과 발광소자 어레이를 위에서 바라본 평면도이다. 그리고, 도 3 내지 도 6은 복수의 도광판과 발광소자 어레이의 다양한 배치 형태를 나타낸 것이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛은 그 상부에 배치된 광학시트(150) 및 액정 패널(160)을 향하여 빛을 조사하며, 복수의 발광소자 어레이(110), 복수의 도광판(120, 120'), 하부 샤시(130) 및 제어부(140)를 구비한다. 이 경우, 제어부(140)는 발광소자 구동 및 액정 패널의 영상신호를 제어한다.
복수의 발광소자 어레이(110)는 도광판의 측면에 배치되며, 회로배선이 인쇄된 회로기판(111)상에 장착된 하나 이상의 발광소자(112)로 이루어진다. 이때, 회로기판은 도광판의 측면과 수평하게 배치되며, 발광소자(112)는 회로기판의 전면을 향하도록 회로기판상에 발광소자의 바닥면이 실장된다.
이러한 발광소자 어레이(110)는 하나 이상의 발광소자로 이루어진 복수의 발광블록을 구비하며, 각 발광블록별로 휘도가 조절될 수 있다. 이 경우, 발광소자 어레이는 회로적으로 분리되어 발광블록별로 휘도가 조절되거나, 회로기판 자체가 물리적으로 분할되어 발광블록별로 휘도가 조절될 수 있다.
복수의 도광판(120, 120')은 발광소자(112)로부터 방출된 광을 통과시킬 수 있도록 투명한 소재로 이루어지며, 육면체 상의 구조를 가지면서, 그 바닥면이 상향으로 확장되어 경사지도록 형성된 웨지 타입(wedge type)의 구조를 갖는다. 이러한 도광판은 그 측 방향으로부터 입사된 광을 균일하게 퍼트려서 액정 패널(150)에서의 휘도 및 색의 균일도를 유지하도록 한다.
또한, 복수의 도광판(120, 120')은 서로 마주보도록 배치된 제1 도광판(120)과 제2 도광판(120')을 포함한다. 이때, 제1 도광판(120)과 제2 도광판(120')은 그 측면의 두께가 좁은 면이 서로 마주보도록 배치된다. 이로써, 복수의 도광판(120, 120')은 하부에 내부 공간을 형성할 수 있다.
또한, 복수의 도광판(120, 120')은 서로 이격되어 배치됨으로써, 발광소자로부터 입사되는 광이 서로에게 영향을 미치지 않도록 한다. 이를 위해, 도광판의 서로 마주한 측면을 반사면으로 형성할 수도 있다. 이처럼, 물리적으로 분리된 각 도광판을 사용함으로써 복수의 도광판은 서로 간의 간섭없이 분할 구동이 가능하며, 발광블록의 개별 제어와 결합하여 로컬 디밍을 보다 정밀하게 구현할 수 있다.
하부 샤시(130)는 열 방출을 위해 금속재질로 이루어지며, 복수의 도광 판(120, 120')에 의해 형성된 내부공간을 따라 바닥면이 볼록하게 솟은 형상을 갖는다. 발광소자(112)들이 실장된 회로기판(111)과 복수의 도광판(120, 120') 등 백라이트 유닛을 구성하는 나머지 구성 요소들이 하부 샤시(130) 내부에 배치된다.
제어부(140)는 하부 샤시(130)의 볼록하게 솟은 공간 안에 배치되며, 발광소자 구동 및 액정패널 영상신호의 전달을 제어한다. 즉, 제어부(140)가 별도의 공간에 배치되지 않고, 도광판에 의해 형성되는 내부 공간에 배치될 수 있어, 최종 생산되는 제품을 더욱 박형화할 수 있다.
그리고, 광학시트(150)는 본 발명에서 필수적인 구성요소는 아니나, 복수의 도광판(120 120')의 상부에 액정 패널(160)로 출사되는 광을 여러 방향으로 확산시키는 확산시트 또는 정면 시야각 안으로 모아주는 역할을 하는 프리즘시트 중 어느 하나일 수 있으며, 이들을 선택적으로 적층 배치하여 휘도를 향상시킨다.
한편, 도시하지는 않았으나, 필요에 따라 복수의 도광판(120, 120')과 하부 샤시(130)에는 반사판이 추가 배치될 수 있다.
본 실시 형태에서, 도 1에 도시된 복수의 도광판(120, 120')과 발광소자 어레이(110)의 배치 형태에 대해서 도 2 내지 도 6을를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 2 내지 도 3을 참조하면, 복수의 도광판(120, 120')은 제1 도광판(120)과 제2 도광판(120')이 도면을 기준으로, 세로 방향으로 상하 배치되어 있으며, 제1 도광판(120)에는 일 측면 및 이와 수직한 측면 각각에 제1 및 제2 발광소자 어레이(110', 110)가 배치된다. 그리고, 제2 도광판(120')에도 제1 및 제2 발광소자 어레이가 제1 도광판(120)과 동일하게 배치된다.
이 경우, 제1 발광소자 어레이(110')가 액정 패널에 기본적인 휘도를 공급하게 되고, 제2 발광소자 어레이(110)가 영상 신호에 따라서 실질적인 분할 구동을 구현하게 된다. 즉, 제1 및 제2 발광소자 어레이(110, 110')에서 각각 방출된 광은 도광판으로 입사된 후에 서로 교차되어 중첩됨으로써 로컬 디밍을 구현하다. 이때, 본 실시 형태에서는 제1 및 제2 발광소자 어레이(110', 110)가 복수의 발광블록으로 나눠지고, 발광블록별로 그 휘도가 제어된다.
이를 상세히 설명하면, 발광블록은 적어도 하나의 발광소자로 가지며, 각 발광블록은 서로 다른 전류 주입 신호에 의해 그 휘도가 조절될 수 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 발광소자 어레이(110')가 2개의 발광블록을 포함하며, 각 발광블록은 2개의 발광소자로 이루어진다. 그리고, 제2 발광소자 어레이(110)는 3개의 발광블록을 포함하며, 각 발광블록은 4개의 발광소자로 이루어진다. 하지만, 이에 제한되지 않으며, 필요에 따라 각 발광블록에 포함되는 발광소자의 개수는 선택될 수 있다.
여기서, 각 발광블록을 구성하는 발광소자는 백색광을 발광하는 것이 바람직하므로 형광물질과의 조합에 의해 자체적으로 백색광을 발광할 수 있는 백색 LED일 수 있다. 또는, 다른 실시 형태에 따라서는, 각 발광블록은, 청색 LED, 녹색 LED 및 적색 LED를 포함할 수도 있다.
이와 같이, 제1 발광소자 어레이(110')와 제2 발광소자 어레이(110)에서 방출된 광이 서로 중첩됨에 따라 본 일 실시 형태에 따른 백라이트 유닛은 에지 타입에서도 로컬 디밍의 구현이 가능하다. 이러한 로컬 디밍 원리에 대해서는 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛은, 제1 도광판(120)과 발광소자 어레이(110, 110')의 배치 형태와 제2 도광판(120')과 발광소자 어레이의 배치 형태가 도면을 기준으로, 세로 방향으로 상하 대칭인 형태를 갖는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛은, 제1 도광판(120)과 발광소자 어레이(110, 110')의 배치 형태가 제2 도광판(120')과 발광소자 어레이의 배치 형태와 도면을 기준으로, 세로 방향으로 상하 반전된 형태를 갖는다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛은, 제1 및 제2 도광판(120, 120')에서 일 측면에 제1 발광소자 어레이(110')가 배치되고, 일 측면과 수직한 타 측면에 제2 발광소자 어레이(110)가 배치된다. 그리고, 제1 발광소자 어레이(110')와 도광판(120, 120')을 사이에 두고 제3 발광소자 어레이(110'')가 대향하여 배치된다. 이때, 제1 내지 제3 발광소자 어레이(110', 110, 110'')에서 각각 방출된 광은 도광판으로 입사된 후에 서로 중첩될 수 있다. 이 경우, 도 1 내지 도 3에 도시된 경우보다 더 정밀한 로컬 디밍이 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서 발광소자 어레이(110, 110')는 복수의 발광블록으로 나뉠 수 있으며, 제어부에 의해 발광블록별로 그 휘도가 제어될 수 있다. 이를 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 실시 형태에서, 복수의 발광블록으로 구성된 발광소자 어레이를 구비한 백라이트 유닛을 나타낸 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛은, 제2 발광소자 어레이(110)가 3개의 블록(110-1, 110-2, 110-3)으로 물리적으로 회로기판이 분할될 수 있으며, 각 발광블록별로 서로 다른 전류 주입 신호에 의해 독립적으로 그 휘도가 조절될 수 있다. 본 실시 형태에서는 각 발광블록이 4개의 발광소자를 포함하나, 이에 제한되지 않고, 필요에 따라 각 블록에 포함되는 발광소자의 개수는 적절히 선택될 수 있다.
그리고, 제1 발광소자 어레이(110') 및 제3 발광소자 어레이(110'')는 하나의 발광블록으로 구성된 것으로 도시하였지만, 복수의 발광블록으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 발광소자 어레이(110')를 2개의 발광블록으로 나눌 수 있으며, 각 발광블록은 2개의 발광소자를 포함한다.
도 6에 도시된 본 실시 형태는 4개의 도광판을 구비하며, 2×2 매트릭스 형태로 배열되어 있다.
도 6을 참조하면, 120-1 및 120'-1의 도광판은 제1 발광소자 어레이(110')와 제1 발광블록(110-1) 및 제2 발광블록(110-2)에 의해 로컬 디밍이 구현되며, 120-2 및 120'-2의 도광판은 제3 발광소자 어레이(110'')와 제2 발광블록(110-2) 및 제3 발광블록(110-3)에 의해 로컬 디밍이 구현된다.
본 발명에서는 2개 또는 4개의 도광판을 구비한 경우에 대해서만 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 도광판은 n개(n은 자연수) 구비되어, n×1 또는 1×n 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 또한, 복수의 도광판은 n2개(n은 자연수) 구비되어, n×n 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
한편, 도 7은 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 다른 실시 형태를 나타낸 것으로, (a)는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 도광판과 발광소자 어레이를 위에서 바라본 평면도이며, (b)는 X-X'을 따라 절단한 단면도를 나타낸 것이다.
도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 도광판은 도면을 기준으로 세로방향으로 상하 배치된 제1 도광판(720)과 제2 도광판(720')을 포함하며, 각 도광판(720, 720')에는 일 측면 및 이와 수직한 타 측면 각각에 제1 및 제2 발광소자 어레이(710', 710)가 배치된다. 이 경우, 제1 및 제2 발광소자 어레이(710', 710)는 도광판(720, 720')의 측면과 수직하게 배치된 회로기판(711)과, 광방출 방향과 실장 방향이 수직하도록 회로기판(711)상에 실장된 복수의 발광소자(712)를 구비한다.
도 8은 도 1에 도시된 본 발명의 백라이트 유닛의 또 다른 실시 형태를 나타낸 단면도로서, 각 구성요소를 분해한 사시도이다. 여기서, 도 8에서 도 1과 참조번호가 동일한 구성요소는 그 구성이 동일한 것이므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛은 그 상부에 배치된 광학시트(150) 및 액정 패널(160)을 향하여 빛을 조사하며, 복수의 발광소자 어레이(110), 복수의 도광판(120, 120'), 하부 샤시(130), 발광블록 구동제어부(840a) 및 액정패널 영상신호 제어부(840b)를 구비한다. 복수의 도광판은 그 바닥면이 상향으로 확장되어 경사지도록 형성된 웨지 타입(wedge type)의 구조를 가지며, 각 도광판(120, 120')의 좁은 두께의 측면이 서로 마주보도록 배치됨에 따라 하부에 내부공간을 형성한다. 그리고, 하부 샤시(130)는 도광판 하부에 형성된 내부공간을 따라 바닥면이 볼록하게 솟은 형상을 갖는다.
이러한 발광블록 구동제어부(840a) 및 액정패널 영상신호 제어부(840b)는 하부 샤시(130)의 볼록하게 솟은 공간 안에 각각 배치되며, 발광블록 구동제어부(840a)는 발광블록별로 주입되는 전류 신호를 제어하며, 액정패널 영상신호 제어부(840b)는 액정 패널의 영상신호를 발광블록 구동제어부(840a)에 전달한다.
이와 같이, 복수의 도광판이 서로 마주보는 영역의 하부에 형성된 내부 공간에 복수의 제어부를 그 형상에 맞도록 배치함으로써 도 1에 도시된 경우보다 더욱 박형의 제품 구현이 가능하다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 백라이트 유닛에서 로컬 디밍이 구현되는 원리를 설명하기 위한 것이다. 설명의 편의를 위해서, 하나의 도광판과, 이에 배치된 제1 및 제2 발광소자 어레이로 한정하여 설명한다.
우선, 도 9에 도시된 바와 같이, 하나의 도광판(120)의 일 측면 및 이와 수 직한 타 측면 각각에 제1 및 제2 발광소자 어레이(110', 110)가 배치되어 있다. 그리고, 제1 발광소자 어레이(110')은 2개의 발광블록을, 제2 발광소자 어레이(110)는 3개의 발광블록을 갖는다. 그리고, 도광판(120)은 각 발광블록에 맞게 점선으로 나타낸 것과 같이 가상적으로 분할된 것으로 이해할 수 있다.
이 경우, 각각의 발광블록에 포함된 발광소자의 수를 고려할 필요 없이, 발광블록은 광을 실질적으로 발광하지 않는 상태(0)와 발광한 상태(1)의 두 개 모드로 작동하는 경우와, 각 발광블록으로부터 방출된 광이 도광판 내에서 균일하게 직진하는 것을 가정하다. 이때, 도광판은 6개의 영역으로 분할하여 그 휘도를 조절할 수 있다.
즉, 제1 발광소자 어레이(110')의 발광블록 중 하나의 발광블록을 발광시킴으로써, 방출된 광(A)이 도광판의 내부를 직진하게 된다. 그리고, 제2 발광소자 어레이(110) 중 하나의 발광블록만을 발광시킴으로써 방출된 광(B)이 도광판의 내부를 직진하게 된다.
이와 같이 발광블록으로부터 방출된 광은 도광판 내에서 직진하게 되며, 도광판은 제1 발광소자 어레이(110')의 발광블록으로부터 방출된 광(A)만이 직진하는 영역, 제2 발광소자 어레이(110)의 발광블록으로부터 방출된 광(B)만이 직진하는 영역, 두 광(A, B)이 서로 교차하는 영역(C) 및 광이 직진하지 않는 영역으로 구분 된다. 그리고, 두 광(A, B)이 서로 교차하는 영역(C)은 그 휘도가 가장 밝게 나타난다. 따라서, 도광판에서 점선으로 분할된 영역 중 한 영역에 대한 휘도 상대값은 0, 1/2, 1의 세 가지로 나타낼 수 있다.
여기서, 제1 발광소자 어레이(110')가 기준 휘도를 제공하고, 제2 발광소자 어레이(110)에서 발광하지 않는 상태(0)와 발광한 상태(1)의 두 개 모드에 한정되지 않고, 각 발광소자들이 서로 다른 휘도, 예를 들면, 발광하지 않는 상태(0)와 발광한 상태(1) 및 그 중간 발광 상태(1/2)를 제공하도록 설정될 수 있으며, 이 경우, 더욱 정밀한 로컬 디밍이 구현될 수 있다.
도 10은 하나의 도광판(120)의 일 측면 및 이와 수직한 타 측면에 제1 발광소자 어레이(110') 및 제2 발광소자 어레이(110)가 각각 배치되며, 제1 발광소자 어레이(110')와 도광판(120)을 사이에 두고 제3 발광소자 어레이(110'')가 대향하여 배치된 경우를 나타낸 것이다. 그리고, 제1 및 제3 발광소자 어레이(110', 110'')는 2개의 발광블록을, 제2 발광소자 어레이(110)는 3개의 발광블록을 갖는다. 여기서, 도 9에서 설명한 바와 같이, 도광판(120)은 각 발광블록에 맞게 점선으로 나타낸 것과 같이 가상적으로 분할된 것으로 이해할 수 있다.
이 경우, 도 9와 마찬가지로, 각 발광블록이 발광하지 않는 상태(0)와 발광한 상태(1)의 두 개 모드로 작동할 경우, 도광판(120)은 제1 발광소자 어레 이(110')의 발광블록으로부터 방출된 광(A)과, 제3 발광소자 어레이(110'')의 발광블록으로부터 방출된 광(D)이 중첩되는 영역, 제2 발광소자 어레이(110)의 발광블록으로부터 방출된 광(B)만이 직진하는 영역, 세 광(A, B, D)이 서로 교차하는 영역(C) 및 광이 직진하지 않는 영역으로 구분된다. 그리고, 세 광(A, B, D)이 서로 교차하는 영역(C)은 그 휘도가 가장 밝게 나타난다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛은, 도광판 측면에 배치된 발광소자 어레이들에 포함된 각 발광블록의 휘도를 개별적으로 조절할 수 있으며, 이에 따라, 로컬 디밍이 가능하게 된다. 특히, 분할 구동되는 영역의 수는 발광블록의 수에 따라 결정되며, 조절 가능한 휘도 레벨은 발광 상태의 경우의 수와 발광소자 어레이의 수(2개 또는 3개)에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 이 경우, 발광 상태의 경우의 수와 발광소자 어레이의 수가 많을수록 로컬 디밍을 보다 미세하게 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛은 발광블록별로 휘도값이 조절됨을 특징으로 하며, 이는 발광블록에 주입되는 전류 신호 크기를 조절함으로써 실행될 수 있다. 이러한 사항을 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11은 도 1에 도시된 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛에서 각 발광블록의 휘도를 조절하는 제어부(140)를 나타내는 개략도이다.
우선, 제어부(140)는 도시하지는 않았지만, 액정패널 영상 신호 제어부와, 발광블록 구동 제어부로 구성되된다. 액정패널 영상 신호 제어부는 액정패널 정보 전달 회로부(141, 142)와 액정패널 정보 조합 회로부(143)을 포함하여 구성된다. 액정패널 정보 전달 회로부(141, 142)는 액정패널(160)로부터 분할 구동 영역별 영상 신호를 받는다. 이 경우, 액정패널 정보 전달 회로부(141, 142)는 세로축 제어부(141)와 가로축 제어부(142)를 포함하며, 받아들이는 영상 신호는 액정패널(160)에 인가되는 전기적 신호에 따른 패널의 개구율(액정의 기울기 변화)과 R,G,B 컬러 구동 신호에 해당한다.
영상 신호는 가로축과 세로축에 대하여 매트릭스 형태로 패널 정보 조합 회로부(143)에 집적되며, 이로부터 발광블록 구동 제어부는 화살표로 표시한 것과 같이(가로·세로 하나씩의 발광블록에 대해서만 도시함), 각각의 발광블록의 출력 파워를 결정한다.
이 경우, 제어부를 구성하는 액정패널 영상 신호 제어부와 발광블록 구동 제어부에 관한 구체적인 회로 구성은 액정 패널과 발광소자를 연결하는 공지된 회로 구성을 사용할 수 있다.
한편, 도 11에서는, 설명의 편의상 가로·세로 각각 6개의 분할 구동 영역에 대한 것, 즉, 5개의 발광블록이 제어되는 것을 도시하였으나, 분할 구동 영역 전체를 제어하기 위해서는 그에 해당하는 수만큼의 전달 회로부와 조합 회로부가 필요할 것이다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도로서, 각 구성요소를 분해한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 도광판과 발광소자 어레이를 위에서 바라본 평면도이다.
도 3 내지 도 6은 복수의 도광판과 발광소자 어레이의 다양한 배치 형태를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 백라이트 유닛의 다른 실시 형태를 나타낸 것으로, (a)는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 도광판과 발광소자 어레이를 위에서 바라본 평면도이며, (b)는 X-X'을 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 본 발명의 백라이트 유닛의 또 다른 실시 형태를 나타낸 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 백라이트 유닛에서 로컬 디밍이 구현되는 원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 11은 도 1에 도시된 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛에서 각 발광블록의 휘도를 조절하는 제어부(140)를 나타내는 개략도이다.

Claims (12)

  1. 복수의 도광판;
    각각 적어도 하나의 발광소자로 이루어진 복수의 발광블록을 가지며, 상기 발광블록으로부터 방출된 광이 상기 도광판 내에서 서로 교차되도록 상기 복수의 도광판 각각의 일측면과 그와 수직한 타측면에 배치된, 복수의 제1 및 제2 발광소자 어레이;및
    상기 발광블록 각각에 주입되는 전류 신호를 제어하여 상기 발광블록 각각의 휘도를 조절하는 제어부;를 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광소자 어레이와 상기 도광판을 사이에 두고 대향하여 배치되는 제3 발광소자 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2 발광소자 어레이는 상기 복수의 도광판에서 서로 마주보는 측면을 제외한 나머지 측면에 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도광판은 상기 제1 및 제2 발광소자 어레이를 향하는 방향 중 적어도 하나의 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도광판은 n개(n은 자연수) 구비되며, n×1 또는 1×n 매트릭스 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은 n2개(n은 자연수) 구비되며, n×n 매트릭스 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도광판 각각에 배치된 제1 및 제2 발광소자 어레이는 다른 도광판에 배치된 제1 및 제2 발광소자 어레이와 상하 반전된 형태를 갖는 것을 특징으 로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도광판 각각에 배치된 제1 및 제2 발광소자 어레이는 다른 도광판에 배치된 제1 및 제2 발광소자 어레이와 상하 대칭인 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발광블록은 상기 도광판의 측면과 수평하게 배치된 회로기판과, 상기 회로기판의 전면을 향하도록 상기 회로기판상에 바닥면이 실장된 하나 이상의 발광소자로 구성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발광블록은 상기 도광판의 측면과 수직하게 배치된 회로기판과, 광방출 방향과 실장 방향이 수직하도록 상기 회로기판상에 실장된 하나 이상의 발광소자로 구성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도광판 각각은 바닥면이 상향으로 확장되어 경사지도록 형성된 웨지(wedge) 타입인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 도광판은 두께가 작은 면이 서로 마주보도록 배치되어 내부 공간을 형성하고, 상기 제어부는 상기 내부 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110750009A (zh) * 2019-10-31 2020-02-04 厦门天马微电子有限公司 显示装置

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