KR20110058241A - 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 - Google Patents

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KR20110058241A
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임주상
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지의 열 방출 효율을 증가시켜 발광 다이오드 패키지의 과열을 방지할 수 있도록 한 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치에 관한 것으로, 백 라이트 유닛은 적어도 하나의 측면에 마련된 경사면에 의해 반사되어 입사되는 광을 전면 방향으로 출사시키는 도광판; 상기 경사면과 중첩되도록 상기 도광판의 하부에 배치된 발광 다이오드 어레이; 상기 발광 다이오드 어레이 상에 배치되어 상기 발광 다이오드 어레이로부터 방출되는 광을 시준하여 상기 경사면에 조사하는 시준부재; 및 상기 도광판을 지지함과 아울러 상기 발광 다이오드 어레이 및 상기 시준부재를 수납하기 위한 수납부를 가지는 보텀 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
도광판, 경사면, 발광 다이오드 패키지, 인쇄회로기판, 열 방출

Description

백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 백 라이트 유닛과 액정 표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 발광 다이오드 패키지의 열 방출 효율을 증가시켜 발광 다이오드 패키지의 과열을 방지할 수 있도록 한 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 타입의 액정 표시장치는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 이 액정 표시 장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비전에도 응용되어 빠르게 음극선관을 대체하고 있다.
이와 같은 액정 표시장치는 자체 발광소자가 아니기 때문에 액정 표시패널의 하부에 백 라이트 유닛을 마련하여 백 라이트 유닛으로부터 출사된 광을 이용하여 화상을 표시하게 된다.
백 라이트 유닛은 광원의 배열 방법에 따라 측광형(Side Light Type)과 직하 형(Direct Light Type)으로 구분될 수 있다.
측광형 백 라이트 유닛은 액정 표시패널의 하부에 마련된 도광판의 측면에 광원을 배치하고, 도광판을 통해 광원으로부터 조사되는 측광을 평면광으로 변환하여 액정 표시패널에 조사하는 방식으로 백라이트 유닛의 두께를 줄여 액정 표시장치를 슬림화시킬 수 있는 장점이 있다.
직하형 백 라이트 유닛은 액정 표시패널의 하부에 복수의 광원을 배치하여 액정 표시패널의 전면에 광을 직접적으로 조사하는 방식으로 액정 표시패널에 조사되는 광의 균일도 및 휘도가 높아 액정 표시장치를 대형화시킬 수 있는 장점이 있다.
이러한, 백 라이트 유닛의 광원으로는 에너지 절감 효과가 뛰어나 친환경적이며, 높은 응답속도 등의 장점을 가지는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)가 각광받고 있다.
도 1은 종래의 발광 다이오드를 이용한 측광형 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A-A 선을 절단하여 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 백 라이트 유닛은 도광판(10); 발광 다이오드 어레이(20); 및 보텀 커버(Bottom Cover; 30)를 구비한다.
도광판(10)은 일측면에 입광부(12)를 가지도록 평판 형태로 형성되어 보텀 커버(30)에 배치된다. 이러한, 도광판(10)은 입광부(12)를 통해 발광 다이오드 어레이(20)로부터 조사되는 광을 산란시켜 전면 방향으로 균일하게 출사되도록 한다.
발광 다이오드 어레이(20)는 도광판(10)의 입광부(12)와 마주보도록 보텀 커버(30)의 일측 내측면에 배치되어 도광판(10)의 입광부(12)에 광을 조사한다. 이를 위해, 발광 다이오드 어레이(20)는 인쇄회로기판(22); 및 복수의 발광 다이오드 패키지(24)를 구비한다.
인쇄회로기판(22)은 도광판(10)의 입광부(12)와 마주보도록 보텀 커버(30)의 일측 내측면에 접촉되도록 배치된다. 이러한, 인쇄회로기판(22)은 내부에 형성된 구동 전원 라인을 통해 외부로부터 공급되는 구동 전원을 복수의 발광 다이오드 패키지(24) 각각에 공급함으로써 복수의 발광 다이오드 패키지(24)가 발광되어 광을 방출하도록 한다.
복수의 발광 다이오드 패키지(24) 각각은 구동 전원 라인에 의해 발광되는 발광 다이오드 칩(미도시)을 포함하도록 구성된다. 이러한, 복수의 발광 다이오드 패키지(24) 각각은 도광판(10)에 입사되는 광의 입광 효율을 높이기 위해, 일정한 간격을 가지도록 인쇄회로기판(22)에 설치되어 구동 전원 라인으로부터 공급되는 구동 전원에 의해 발광되어 도광판(10)의 입광부(12)에 광을 조사한다. 이때, 복수의 발광 다이오드 패키지(24)로부터 도광판(10)의 입광부(12)에 조사되는 광도에 따라 핫 스팟(Hot Spot)이 발생하게 되는데, 복수의 발광 다이오드 패키지(24)는 상기의 핫 스팟이 발생되지 않도록 이격된다.
보텀 커버(30)는 도광판(10)과 발광 다이오드 어레이(20)를 수납하도록 사각틀 형태로 형성된다. 또한, 보텀 커버(30)는 발광 다이오드 어레이(20)의 각 발광 다이오드 패키지(24)로부터 발생되는 광을 방열시킨다.
이와 같은, 종래의 백 라이트 유닛은 복수의 발광 다이오드 패키지(24)로부터 조사되는 광을 도광판(10)의 내부에서 균일하게 산란시켜 도광판(10)의 전면 방향으로 균일하게 출사시킴으로써 도시하지 않은 액정 표시패널에 균일한 광을 조사하게 된다.
그러나, 종래의 백 라이트 유닛은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 인쇄회로기판(22)이 수직한 상태로 보텀 커버(30)의 측면에 설치되기 때문에 인쇄회로기판(22)과 보텀 커버(30)의 접촉 면적이 작아 발광 다이오드 패키지(24)에서 발생되는 열을 방출하는 열 방출 효율이 낮다는 문제점이 있다.
둘째, 낮은 열 방출 효율로 인하여 발광 다이오드 패키지(24)가 과열됨으로써 발광 다이오드 칩의 광 효율이 저하되고, 수명이 단축된다는 문제점이 있다.
셋째, 도광판(10)에 충분한 광량을 제공하기 위해 복수의 발광 다이오드 패키지(24)가 배치된 인쇄회로기판(22)을 보텀 커버(30)의 내측면에 배치하기 때문에 도광판(10)의 두께를 줄이는데 한계가 있어 백 라이트 유닛을 슬림화하는데 어려움이 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 다이오드 패키지의 열 방출 효율을 증가시켜 발광 다이오드 패키지의 과열을 방지할 수 있도록 한 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 도광판의 두께를 줄여 슬림화할 수 있도록 한 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 백 라이트 유닛은 적어도 하나의 측면에 마련된 경사면에 의해 반사되어 입사되는 광을 전면 방향으로 출사시키는 도광판; 상기 경사면과 중첩되도록 상기 도광판의 하부에 배치된 발광 다이오드 어레이; 상기 발광 다이오드 어레이 상에 배치되어 상기 발광 다이오드 어레이로부터 방출되는 광을 시준하여 상기 경사면에 조사하는 시준부재; 및 상기 도광판을 지지함과 아울러 상기 발광 다이오드 어레이 및 상기 시준부재를 수납하기 위한 수납부를 가지는 보텀 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 백 라이트 유닛은 적어도 하나의 측면에 마련된 입광부를 통해 입사되는 광을 전면 방향으로 출사시키는 도광판; 상기 입광부에 인접하도록 상기 도광판의 하부에 배치되는 발광 다이오드 어레이; 상기 발광 다이오드 어레이 상에 배치되어 상기 발광 다이오드 어레이로부 터 방출되는 광을 시준하는 시준부재; 상기 입광부와 상기 시준부재에 마주보도록 상기 입광부의 측면에 설치되어 상기 시준부재로부터 조사되는 광을 상기 입광부에 조사하는 반사부재; 및 상기 도광판을 지지함과 아울러 상기 발광 다이오드 어레이와 상기 시준부재 및 상기 반사부재를 수납하기 위한 수납부를 가지는 보텀 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시장치는 광투과율을 조절하여 영상을 표시하기 위한 액정 표시패널; 및 상기 액정 표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 포함하며, 상기 백 라이트 유닛은 적어도 하나의 측면에 마련된 경사면에 의해 반사되어 입사되는 광을 전면 방향으로 출사시키는 도광판; 상기 경사면과 중첩되도록 상기 도광판의 하부에 배치된 발광 다이오드 어레이; 상기 발광 다이오드 어레이 상에 배치되어 상기 발광 다이오드 어레이로부터 방출되는 광을 시준하여 상기 경사면에 조사하는 시준부재; 및 상기 도광판을 지지함과 아울러 상기 발광 다이오드 어레이 및 상기 시준부재를 수납하기 위한 수납부를 가지는 보텀 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시장치는 광투과율을 조절하여 영상을 표시하기 위한 액정 표시패널; 및 상기 액정 표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 포함하며, 상기 백 라이트 유닛은 적어도 하나의 측면에 마련된 입광부를 통해 입사되는 광을 전면 방향으로 출사시키는 도광판; 상기 입광부에 인접하도록 상기 도광판의 하부에 배치되는 발광 다이오드 어레이; 상기 발광 다이오드 어레이 상에 배치되어 상기 발광 다이오드 어레이로부터 방출되 는 광을 시준하는 시준부재; 상기 입광부와 상기 시준부재에 마주보도록 상기 입광부의 측면에 설치되어 상기 시준부재로부터 조사되는 광을 상기 입광부에 조사하는 반사부재; 및 상기 도광판을 지지함과 아울러 상기 발광 다이오드 어레이와 상기 시준부재 및 상기 반사부재를 수납하기 위한 수납부를 가지는 보텀 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치는 도광판의 적어도 한 측면에 형성된 경사면과 중첩되도록 도광판의 하부에 발광 다이오드 어레이를 배치하고, 경사면과 중첩되도록 보텀 커버로부터 돌출되는 수납부를 이용하여 발광 다이오드 어레이의 배면과 각 측면을 감싸는 구조를 가짐으로써 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 수납부를 이용하여 발광 다이오드 어레이의 배면과 각 측면을 감쌈으로써 발광 다이오드 어레이의 열 방출 효율을 증가시킬 수 있으며, 이로 인하여 발광 다이오드 패키지의 과열을 방지함으로써 발광 다이오드 칩의 광 효율 저하를 방지하고, 수명을 연장시킬 수 있다는 효과가 있다.
둘째, 도광판의 적어도 한 측면에 형성된 경사면의 광반사를 이용하여 도광판(110)의 하부에 배치된 발광 다이오드 어레이로부터 방출되는 광을 도광판의 내부로 입사시킴으로써 도광판에 입사되는 광의 입광 효율을 저하시키지 않고 도광판의 두께를 슬림화할 수 있으며, 도광판의 슬림화를 통해 백 라이트 유닛의 슬림화를 용이하게 할 수 있다는 효과가 있다.
셋째, 도광판의 하부에 발광 다이오드 어레이를 배치하기 때문에 백 라이트 유닛의 조립성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드를 이용한 측광형 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 B-B 선을 절단하여 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛은 도광판(110); 발광 다이오드 어레이(120); 시준부재(130); 및 보텀 커버(Bottom Cover; 140)를 포함하여 구성된다.
도광판(110)은 적어도 한 측면에 경사면(114)을 가지도록 평면 형태(Flat Type)이거나 쐐기형태(Wedge Type) 형성되어 보텀 커버(140)에 배치된다. 이때, 도광판(110)은 PMMA(Polymethylmethacrylate) 등과 같은 플라스틱(Plastic), 수지(Resin) 등의 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 도광판(110)의 전면 및/또는 배면에는 경사면(114)을 통해 입사되는 광을 상면 방향으로 진행시키기 위한 반사패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 이러한, 도광판(110)은 경사면(114)에 의해 반사되어 입사되는 광을 내부적으로 산란시켜 전면 방향으로 균일하게 출사시킨다.
적어도 하나의 경사면(114)은 도광판(110)의 상측면 모서리 부분에 소정 각도를 가지도록 형성된다. 즉, 경사면(114)은 도광판(110)의 상측면 모서리 부분이 소정 각도를 가지도록 직선 형태로 제거되어 형성될 수 있다. 이러한, 경사 면(114)은 시준부재(130)로부터 조사되는 광이 도광판(110)의 내부로 입사되도록 반사시킨다.
한편, 경사면(114)은, 도 5의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 볼록한 곡선 형태(a), 오목한 곡선 형태(b), 및 계단 형태(c) 중 어느 하나의 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 상술한 경사면(114)의 상면에는, 도 6의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이, 경사면(114)을 투과하는 광을 도광판(110)의 내부로 반사시키기 위한 반사층(116)이 형성될 수 있다. 이때, 반사층(116)은 반사물질로 이루어져, 직선 형태(a), 볼록한 곡선 형태(b), 오목한 곡선 형태(c), 및 계단 형태(d) 중 어느 한 형태로 형성되는 경사면(114)의 상면에 코팅되거나 부착될 수 있다.
발광 다이오드 어레이(120)는 도광판(110)의 경사면(114)과 마주보도록 보텀 커버(140)의 일측 바닥면에 배치되어 시준부재(130)로 광을 방출한다. 이를 위해, 발광 다이오드 어레이(120)는 인쇄회로기판(122); 및 복수의 발광 다이오드 패키지(124)를 구비한다.
인쇄회로기판(122)은 도광판(110)의 경사면(114)과 마주보도록 보텀 커버(140)의 일측 바닥면에 배치된다. 이때, 인쇄회로기판(122)은 외부로부터 구동 전원이 공급되는 구동 전원 라인을 포함하는 것으로, 방열 특성이 우수한 금속 재질(예를 들어, 알루미늄)로 이루어질 수 있다. 이러한, 인쇄회로기판(122)은 구동 전원 라인을 통해 외부로부터 공급되는 구동 전원을 복수의 발광 다이오드 패키지(124) 각각에 공급함으로써 복수의 발광 다이오드 패키지(124)를 발광시켜 광을 방출하도록 한다.
한편, 인쇄회로기판(122)은 발광 다이오드 패키지(124)에서 발생되는 열을 방출하여 보텀 커버(140)로 분산시켜 방열시키게 되는데, 인쇄회로기판(122)과 보텀 커버(140)간의 열전달 효율이 높을수록 발광 다이오드 패키지(124)의 열 방출 효율을 높일 수 있다. 이를 위해, 본 발명은 인쇄회로기판(122)과 보텀 커버(140) 사이에 형성되어 인쇄회로기판(122)의 열을 보텀 커버(140)로 전달하는 열전도성 접합부재(126)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 열전도성 접합부재(126)는 알루미늄 에폭시, 세라믹 에폭시, 또는 열전도성 시트가 될 수 있다.
복수의 발광 다이오드 패키지(124) 각각은 프레임(124a), 발광 다이오드 칩(124b), 몰딩부(124c), 및 렌즈(124d)를 포함하여 구성된다.
프레임(124a)은 인쇄회로기판(122)에 배치되어 구동 전원 라인에 전기적으로 접속된다. 이러한, 프레임(124a)은 구동 전원 라인에 전기적으로 접속되는 복수의 리드 단자, 상면으로부터 경사부를 가지도록 오목하게 형성되어 발광 다이오드 칩(124b) 및 몰딩부(124c)가 형성되는 경사홈을 포함하여 구성된다.
발광 다이오드 칩(124b)은 프레임(124a)의 리드 단자에 전기적으로 접속되도록 프레임(124a)에 형성된 경사홈의 바닥면에 배치된다. 이러한, 발광 다이오드 칩(124b)은 리드 단자로부터 공급되는 구동 전원에 의해 발광하여 광을 발생한다. 이때, 발광 다이오드 칩(124b)은 청색 광을 발생할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 적색 광, 녹색 광, 또는 백색 광을 발생할 수도 있다.
몰딩부(124c)는 경사홈에 충진되어 발광 다이오드 칩(124b)을 보호한다. 이 러한, 몰딩부(124c)는 에폭시(Epoxy), 또는 실리콘 젤 등의 충진재로 이루어질 수 있다.
한편, 몰딩부(124c)에는 형광체(Phosphor)가 혼합될 수 있다. 이러한, 형광체는 발광 다이오드 칩(124b)으로부터 방출되는 제 1 색의 광을 부분적으로 흡수하여 파장이 변환된 제 2 색의 광을 재방출함으로써 제 1 및 제 2 색의 광이 조합되어 최종적으로 백색 광이 렌즈(124d) 쪽으로 방출되도록 한다. 이때, 발광 다이오드 칩(124b)이 청색 광을 방출하는 경우 형광체는 황색 형광체(또는 적색 형광체와 녹색 형광체의 혼합물)가 될 수 있다.
렌즈(124d)는 프레임(124a)의 경사홈을 덮도록 프레임(124a)의 상면에 형성되어 몰딩부(124c)로부터 방출되는 광을 확산시켜 시준부재(130)에 조사한다.
이와 같은, 복수의 발광 다이오드 패키지(124) 각각은 도광판(110)에 입사되는 광의 입광 효율을 높이기 위해, 일정한 간격을 가지도록 인쇄회로기판(122)에 설치된다.
시준부재(130)는 복수의 발광 다이오드 패키지(124)와 중첩되도록 발광 다이오드 어레이(120) 상에 배치된다. 이때, 시준부재(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 사다리꼴 형태의 단면을 가지도록 스트라이프 형태로 형성되거나, 도 7에 도시된 바와 같이, 항아리 형태의 단면을 가지도록 스트라이프 형태로 형성될 수 있다. 이때, 항아리 형태의 단면을 가지는 시준부재(130)는 소정 폭의 윗변(132), 윗변(132)보다 좁은 폭을 가지는 아랫변(134), 및 윗변(132)과 아랫변(134) 사이에 소정 곡률을 가지도록 볼록하게 형성된 양 측변(136)을 포함하여 이루어질 수 있 다.
이외에도 시준부재(130)는 상술한 사다리꼴 형태의 단면 또는 항아리 형태의 단면을 한정되지 않고, 다양한 형태로 변경될 수 있다. 여기서, 시준부재(130)는 경사면(114)에 중첩되는 도광판(110)의 하면에 일체화되도록 형성될 수 있다.
이러한, 시준부재(130)는 발광 다이오드 어레이(120)로부터 방출되는 광이 협지향각을 갖도록 시준하여 도광판(110)의 경사면(114)에 조사한다. 시준부재(130)에 의해 시준된 광은 도광판(110)의 경사면(114)에 의해 반사되어 도광판(110)의 내부로 조사된다.
다른 한편, 도광판(110)의 내부로 입사되는 광의 입광 효율은 상술한 경사면(114)의 각도가 작을수록 높아지게 된다. 그러나, 입광 효율을 높이기 위하여 도광판(110)의 두께를 얇게 하여 경사면(114)의 각도를 작게 할 경우 도광판(110)이 넓어져야 하는 문제점이 발생된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상술한 시준부재(130)는 발광 다이오드 어레이(120)로부터 방출되는 광이 협지향각을 갖도록 시준함으로써 도광판(110)의 넓히지 않고도 도광판(110)의 두께를 얇게 할 수 있도록 한다. 예를 들어, 본 발명자는 경사면(114)의 각도와 시준부재(130)의 형태를 다양하게 변경하여 도광판(110)의 내부로 입사되는 광의 입광 효율을 실험한 결과, 도광판(110)의 경사면(114)이 50°의 각도로 형성되고, 시준부재(130)가 상술한 항아리 형태를 가질 경우 도광판(110)의 내부로 입사되는 광의 입광 효율이 가장 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
보텀 커버(140)는 도광판(110)을 지지함과 아울러 발광 다이오드 어레 이(120) 및 시준부재(130)를 수납하기 위한 수납부(142)를 포함하도록 사각틀 형태로 형성된다. 이때, 보텀 커버(140)는 금속 재질로 이루어진다.
수납부(142)는 도광판(110)에 형성된 경사면(114)에 대응되는 보텀 커버(140)의 하부로부터 "U"자 형태로 돌출되어 경사면(114)의 하부에 배치되는 발광 다이오드 어레이(120)와 시준부재(130)를 수납한다. 이때, 수납부(142)의 바닥면에 배치되는 인쇄회로기판(122)의 배면 및 양측면은 수납부(142)의 내벽에 의해 감싸이거나, 수납부(142)의 내벽에 접촉될 수 있다.
이러한, 수납부(142)는 인쇄회로기판(122)의 배면 및 양측면에서 방출되는 열을 분산시켜 방열함으로써 복수의 발광 다이오드 패키지(124)로부터 발생되는 열의 방출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 수납부(142)의 바닥면에는 상술한 열전도성 접합부재(126)가 형성될 수 있고, 인쇄회로기판(122)은 열전도성 접합부재(126)에 부착됨으로써 열전도성 접합부재(126)를 통해 복수의 발광 다이오드 패키지(124)로부터 발생되는 열을 효율적으로 방출할 수 있다.
한편, 설명한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(100)에서는 도 3 내지 도 6에서와 같이 도광판(110)의 일측면에 경사면(114)이 형성된 것을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 경사면(114)은 도광판(110)의 양측면에 형성되거나 각 측면에 형성될 수 있으며, 이러한 경사면(114) 각각에 대응되도록 상술한 발광 다이오드 어레이(120)와, 시준부재(130) 및 수납부(142)가 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(100)은 도광판(110)의 적어도 한 측면에 형성된 경사면(114)과 중첩되도록 도광판(110)의 하부에 발광 다이오드 어레이(120)를 배치하고, 경사면(114)과 중첩되도록 보텀 커버(140)로부터 돌출되는 수납부(142)로 발광 다이오드 어레이(120)의 배면과 각 측면을 감쌈으로써 발광 다이오드 어레이(120)와 보텀 커버(140)의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 발광 다이오드 어레이(120)의 열 방출 효율을 증가시켜 발광 다이오드 패키지(124)의 과열을 방지함으로써 발광 다이오드 칩(124b)의 광 효율 저하를 방지하고, 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 도 8에 도시된 바와 같이, 도광판(110)의 적어도 한 측면에 형성된 경사면(114)의 광반사를 이용하여 도광판(110)의 하부에 배치된 발광 다이오드 어레이(120)로부터 방출되는 광을 도광판(110)의 내부로 입사시킴으로써 도광판(110)에 입사되는 광의 입광 효율을 저하시키지 않고 도광판(110)의 두께(H)를 슬림화할 수 있다.
또한, 본 발명은 도광판(110)의 하부에 발광 다이오드 어레이(120)를 배치하기 때문에 백 라이트 유닛의 조립성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(100)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 도광판(110) 상에 배치되는 복수의 광학 시트(150, 160, 170, 180)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
복수의 광학 시트(150, 160, 170, 180)는 하부 확산 시트(150), 하부 프리즘 시트(160), 상부 프리즘 시트(170), 및 상부 확산 시트(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
하부 확산 시트(150)는 도광판(110) 상에 배치되어 도광판(110)으로부터 조사되는 광을 확산시켜 하부 프리즘 시트(170)에 조사한다.
하부 프리즘 시트(160)는 하부 확산 시트(150) 상에 배치되어 하부 확산 시트(150)를 통해 조사되는 광을 제 1 방향으로 집광한다. 여기서, 제 1 방향은 도광판(110)의 장변 또는 단변 방향에 대응될 수 있다.
상부 프리즘 시트(170)는 하부 프리즘 시트(160) 상에 배치되어 하부 프리즘 시트(160)를 통해 조사되는 광을 제 2 방향으로 집광한다. 여기서, 제 2 방향은 제 1 방향에 직교되는 방향이 될 수 있다. 이러한, 상부 프리즘 시트(170)는 백 라이트 유닛(100)의 구조에 따라 생략될 수도 있다.
상부 확산 시트(180)는 상부 프리즘 시트(170) 상에 배치되어 상부 프리즘 시트(170)를 통해 조사되는 광을 확산시켜 액정 표시패널(미도시)에 조사한다. 이때, 상부 프리즘 시트(170)가 생략되는 경우, 상부 확산 시트(180)는 하부 프리즘 시트(160) 상에 배치되어 하부 프리즘 시트(160)를 통해 조사되는 광을 확산시켜 액정 표시패널(미도시)에 조사할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드를 이용한 측광형 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시된 C-C 선을 절단하여 나타내는 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(200)은 도광판(210); 발광 다이오드 어레이(120); 시준부재(130); 반사부재(214); 및 보텀 커버(140)를 포함하여 구성된다. 이러한 구성을 가지는 제 2 실 시 백 라이트 유닛(200)은 도광판(210)과 반사부재(214)를 제외한 다른 구성은 상술한 제 1 실시 예의 백 라이트 유닛(100)과 동일하므로 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
도광판(210)은 적어도 한 측면에 입광부(212)를 가지도록 평판 형태로 형성되는 것을 제외하고는 상술한 제 1 실시 예의 백 라이트 유닛(100)과 동일하게 구성된다.
반사부재(214)는 경사부(216)를 가지도록 스트라이프 형태로 형성되고, 그 단면은 삼각 형태를 갖는다. 이때, 경사부(216)는 도광판(212)의 입광부(212)와 마주보도록 나란하게 설치되어 도광판(212)의 입광부(212)와 시준부재(130)에 대향된다. 이러한, 반사부재(214)는 시준부재(130)에 의해 시준되어 입사되는 광을 입광부(212)로 반사시킨다.
한편, 반사부재(214)의 경사부(216)는 도 12의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 오목한 곡선 형태(a) 또는 계단 형태(b)로 형성될 수도 있다.
다른 한편, 경사부(214)의 반사 효율을 높이기 위하여, 도 6에서 설명한 바와 동일하게 반사물질로 이루어진 반사층을 경사부(214)의 상면에 형성할 수도 있다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(200)은 도광판(210)의 적어도 한 측면에 형성된 입광부(212)에 인접하게 반사부재(214)를 배치하고, 반사부재(214)에 중첩되는 도광판(210)의 하부에 발광 다이오드 어레이(120)를 배치하고, 반사부재(214)와 중첩되도록 보텀 커버(140)로부터 돌출되는 수납 부(142)로 발광 다이오드 어레이(120)의 배면과 각 측면을 감쌈으로써 발광 다이오드 어레이(120)와 보텀 커버(140)의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(200)은 상술한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(100)과 동일한 효과를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(200)은, 도 9를 참조하여 상술한 바와 같이, 하부 확산 시트(150), 적어도 하나의 프리즘 시트(160, 170), 및 상부 확산 시트(180)를 포함하여 복수의 광학 시트를 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 광투과율을 조절하여 영상을 표시하기 위한 액정 표시패널(300); 및 액정 표시패널(300)에 광을 조사하는 백 라이트 유닛(100)을 포함하여 구성된다.
액정 표시패널(300)은 백 라이트 유닛(100)으로부터 조사되는 광을 이용하여 제 1 및 제 2 기판 사이에 형성된 액정층의 광투과율을 조절함으로써 원하는 영상을 표시한다.
백 라이트 유닛(100)은 도 3 내지 도 9에 도시된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(100)과 동일한 구성을 갖는다. 이에 따라, 백 라이트 유닛(100)에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 도 10 내지 도 12를 참조 하여 상술한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 백 라이트 유닛(200)으로 구성될 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래의 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A 선을 절단하여 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 B-B 선을 절단하여 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 경사면의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 다양한 경사면에 형성되는 반사층을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 시준부재의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛에서 도광판의 슬림화를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백 라이트 유닛의 다른 실시 예를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 백 라이트 유닛을 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 C-C 선을 절단하여 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 반사부재의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치를 개략적으로 설명하기 위 한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >
100: 백 라이트 유닛 110: 도광판
114: 경사면 116: 반사층
120: 발광 다이오드 어레이 122: 인쇄회로기판
124: 발광 다이오드 패키지 130: 시준부재
140: 보텀 커버 142: 수납부

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 측면에 마련된 경사면에 의해 반사되어 입사되는 광을 전면 방향으로 출사시키는 도광판;
    상기 경사면과 중첩되도록 상기 도광판의 하부에 배치된 발광 다이오드 어레이;
    상기 발광 다이오드 어레이 상에 배치되어 상기 발광 다이오드 어레이로부터 방출되는 광을 시준하여 상기 경사면에 조사하는 시준부재; 및
    상기 도광판을 지지함과 아울러 상기 발광 다이오드 어레이 및 상기 시준부재를 수납하기 위한 수납부를 가지는 보텀 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 어레이는,
    상기 경사면에 대응되는 상기 보텀 커버의 일측 바닥면으로부터 소정 깊이의 수납 공간을 가지도록 돌출된 상기 수납부에 배치되는 인쇄회로기판; 및
    광을 발생하는 발광 다이오드 칩을 포함하도록 상기 인쇄회로기판에 소정 간격을 가지도록 배치된 복수의 발광 다이오드 패키지를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판의 배면과 각 측면은 상기 수납부에 의해 감싸여지는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시준부재는 사다리꼴 형태 또는 항아리 형태의 단면을 가지며,
    상기 항아리 형태의 단면은 소정 폭의 윗변, 윗변보다 좁은 폭을 가지는 아랫변, 및 윗변과 아랫변 사이에 소정 곡률을 가지도록 볼록하게 형성된 양 측변을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사면은 직선 형태, 곡선 형태, 및 계단 형태 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사면에 형성되어 상기 경사면을 투과하는 광을 상기 도광판의 내부로 반사시키는 반사층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  6. 적어도 하나의 측면에 마련된 입광부를 통해 입사되는 광을 전면 방향으로 출사시키는 도광판;
    상기 입광부에 인접하도록 상기 도광판의 하부에 배치되는 발광 다이오드 어레이;
    상기 발광 다이오드 어레이 상에 배치되어 상기 발광 다이오드 어레이로부터 방출되는 광을 시준하는 시준부재;
    상기 입광부와 상기 시준부재에 마주보도록 상기 입광부의 측면에 설치되어 상기 시준부재로부터 조사되는 광을 상기 입광부에 조사하는 반사부재; 및
    상기 도광판을 지지함과 아울러 상기 발광 다이오드 어레이와 상기 시준부재 및 상기 반사부재를 수납하기 위한 수납부를 가지는 보텀 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 어레이는,
    상기 경사면에 대응되는 상기 보텀 커버의 일측 바닥면으로부터 소정 깊이의 수납 공간을 가지도록 돌출된 상기 수납부에 배치되는 인쇄회로기판; 및
    광을 발생하는 발광 다이오드 칩을 포함하도록 상기 인쇄회로기판에 소정 간격을 가지도록 배치된 복수의 발광 다이오드 패키지를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판의 배면과 각 측면은 상기 수납부에 의해 감싸여지는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 시준부재는 사다리꼴 형태 또는 항아리 형태의 단면을 가지며,
    상기 항아리 형태의 단면은 소정 폭의 윗변, 윗변보다 좁은 폭을 가지는 아랫변, 및 윗변과 아랫변 사이에 소정 곡률을 가지도록 볼록하게 형성된 양 측변을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 반사부재는 직선 형태, 곡선 형태, 및 계단 형태 중 어느 하나의 형태를 가지는 경사면을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  10. 광투과율을 조절하여 영상을 표시하기 위한 액정 표시패널; 및
    상기 액정 표시패널에 광을 조사하는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 백 라이트 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170038377A (ko) * 2015-09-30 2017-04-07 엘지디스플레이 주식회사 도광판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛과 액정 표시 장치
US9927565B2 (en) 2015-08-31 2018-03-27 Samsung Display Co., Ltd. Light guide plate and display device having the same

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