KR20110070603A - 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 백라이트 유닛은, 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상에 복수개 배치되어 있는 발광다이오드를 포함하는 광원 유닛; 상기 광원 유닛 상에 배치되고, 상기 발광다이오드가 삽입될 복수개의 광확산부가 형성된 도광판; 및 상기 도광판 상부에 배치되어 있는 광확산시트를 포함하고, 상기 광확산부는 상기 발광다이오드에서 발생되는 광을 확산시키기 위해 원형 돔 구조로 형성되고, 상기 도광판의 광확산부들 사이에는 다수개의 확산패턴들이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 백라이트 유닛은 에지방식의 백라이트 구조와 직하방식의 고휘도 특성을 조합하여 액정표시장치를 슬림화 및 광효율 개선을 구현할 수 있는 효과가 있다.
백라이트, 액정표시장치, 광확산부, 돔 구조, 발광다이오드

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치{Backlight Unit and Liquid Crystal Display Device having thereof}
본원 발명은 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(cathode ray tube)는 TV(Television)를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 대응에 적극적으로 대응할 수 없었다.
이러한 문제에 대한 해결책으로서, 액정표시장치는 경량화, 박형화, 저소비 전력 구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이에 따라 액정표시장치는 사용자의 요구에 부응하여 대면적화, 박형화, 저소비전력화의 방향으로 진행되고 있다.
액정표시장치는 액정을 투과하는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 디스플레이 장치로서 박형화 및 저소비전력 등의 장점으로 많이 사용되고 있다.
상기 액정표시장치는 CRT와는 달리 스스로 빛을 내는 표시장치가 아니므로, 액정표시패널의 배면에는 화상을 시각적으로 표현하기 위해 광을 제공하는 별도의 광원을 포함한 백라이트 유닛(Backlight Unit)이 구비된다.
백라이트 유닛의 광원으로는 양 끝단 외부영역을 감싸는 외부전극 형광램프(EEFL: external eletrode fluorescent lamp), 전극이 램프 양끝 내부에 삽입된 냉음극 형광램프(CCFL: cold cathode fluorescent lamp), 발광 다이오드(LED: light emitting diode) 등이 사용된다.
최근 들어 백라이트 유닛은 저소비전력 및 슬림화에 유리한 발광 다이오드가 주로 사용된다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지방식과 직하방식으로 나누어진다.
에지방식은 측면에 광원이 배치되고, 도광판을 이용하여 점광을 면광으로 변환하여 액정표시패널에 제공하고, 직하방식은 액정표시패널의 하부에 다수의 광원을 배치하여 액정표시패널에 광을 직접 조사한다.
일반적인 백라이트 유닛은 에지방식 및 직하방식의 광원으로 백색 광을 발광하는 백색 발광 다이오드가 구비된다.
그러나 일반적인 에지방식의 백라이트 유닛은 발광 다이오드로부터 출사되는 광이 도광판의 측면을 경유하여 면광원으로 액정표시패널에 공급되기 때문에 광손실이 크고, 도광판의 가장자리에 대응되는 액정표시장치의 가장자리 영역에 열이 발생하는 문제가 있다.
또한, 직하방식의 백라이트 유닛은 발광 다이오드의 상측에 광효율 향상을 위한 광학렌즈를 몰딩(Molding)해야 하기 때문에 백라이트 유닛의 가격이 상승하는 문제가 있다.
본 발명은 에지방식의 백라이트 유닛과 같이 슬림한 액정표시장치를 구현하면서, 직하방식의 백라이트 유닛과 같이 고휘도를 구현할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 발광다이오드에 추가적인 광학렌즈를 부착하지 않고도 높은 휘도의 면광원을 얻을 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 백라이트 유닛은, 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상에 복수개 배치되어 있는 발광다이오드를 포함하는 광원 유닛; 상기 광원 유닛 상에 배치되고, 상기 발광다이오드가 삽입될 복수개의 광확산부가 형성된 도광판; 및 상기 도광판 상부에 배치되어 있는 광확산시트를 포함하고, 상기 광확산부는 상기 발광다이오드에서 발생되는 광을 확산시키기 위해 원형 돔 구조로 형성되고, 상기 도광판의 광확산부들 사이에는 다수개의 확산패턴들이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 액정표시장치는, 액정표시패널; 인쇄회로기판과, 상기 인쇄 회로기판 상에 복수개 배치되어 있는 발광다이오드를 포함하는 광원 유닛과, 상기 광원 유닛 상에 배치되고, 상기 발광다이오드가 삽입될 복수개의 광확산부가 형성된 도광판과, 상기 도광판 상부에 배치되어 있는 광확산시트를 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 액정표시패널과 백라이트 유닛이 수납되는 바텀커버를 포함하고, 상기 광확산부는 상기 발광다이오드에서 발생되는 광을 확산시키기 위해 원형 돔 구조로 형성되고, 상기 도광판의 광확산부들 사이에는 다수개의 확산패턴들이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 백라이트 유닛은 에지방식의 백라이트 구조와 직하방식의 고휘도 특성을 조합하여 액정표시장치를 슬림화 및 광효율 개선을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 발광 다이오드 상에 광효율 개선을 위한 광학렌즈 형성 없이 높은 광효율을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치 의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이고, 도 2는 상기 I-I'선의 조립 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 영상이 디스플레이되는 액정표시패널(110)과, 상기 액정표시패널(110)의 하부에 배치되어 광을 제공하는 백라이트 유닛(120)과, 상기 액정표시패널(110)의 하부면 가장자리를 지지하고 상기 백라이트 유닛(120)과 결합되는 패널 가이드(118)를 포함한다.
액정표시패널(110)은 상세히 도시되지는 않았지만, 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor) 기판(113) 및 컬러필터 기판(111)과, 상기 박막 트랜지스터 기판 및 컬러필터 기판(113, 111) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함한다. 박막 트래지스터 기판(113)은 다수의 게이트 라인이 형성되고, 상기 다수의 게이트 라인과 교차하는 다수의 데이터 라인이 형성되며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차영역에 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 컬러필터 기판(111)에는 각각의 화소에 대응되도록 컬러필터가 형성된다.
액정표시패널(110)의 가장자리에는 게이트 라인에 스캔신호를 공급하는 게이트 구동 PCB(gate driving printed circuit board, 103)와, 데이터 라인에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 PCB(data driving printed circuit board, 101)가 구 비된다.
상기 게이트 및 데이터 구동 PCB(103, 101)는 COF(Chip on film, 105)에 의해 액정표시패널(110)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF(105)는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.
또한, 상기 액정표시패널(110)의 상부와 하부에는 상부편광판과 하부편광판(미도시)이 각각 배치될 수 있다.
백라이트 유닛(120)은 상면이 개구된 형태의 바텀커버(190)와, 광원 유닛(180)과, 상기 광원 유닛(180)의 상부에 배치되어 상기 광원 유닛(180)으로부터 발생되는 광을 면광원으로 변환하는 도광판(140)과, 상기 도광판(140) 상부에 배치되어 도광판(140)으로부터 조사된 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(130)과, 상기 광원 유닛(180)에 부착되어 도광판(140)으로부터 광원 유닛(180) 방향으로 진행하는 광을 반사시키는 반사판(170)을 포함한다. 상기 반사판(170) 상에는 상기 광원 유닛(180)의 발광 다이오드(183)가 체결될 수 있도록 홀(171)이 형성되어 있다.
상기 광원 유닛(180)은 발광 다이오드(183)와, 상기 발광 다이오드(183)가 실장된 인쇄회로기판(181)을 포함한다. 상기 발광 다이오드(183)는 적색-녹색-청색 배열로 이루어지거나 적색-녹색-녹색-청색 배열로 이루어질 수 있다. 상기 발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색이 적층된 백색 발광다이오드 일 수 있다.
상기 발광 다이오드(183)는 발광 영역의 광을 확산시키기 위한 광학 렌즈가 형성되거나 광학 렌즈를 형성하지 않을 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 백라이트 유닛(120)과 액정표시패널(110)은 패널 가이드(118)에 조립되면서 바텀커버(190)에 수납된다.
본 발명의 도광판(140)의 하측면에는 광원 유닛(180)의 발광다이오드(183)가 체결될 수 있도록 광확산부(200)가 다수개 형성되어 있다. 상기 도광판(140)의 광확산부(200)는 상기 광원 유닛(180)의 발광다이오드(183)와 대응되도록 형성된다. 상기 광확산부(200)는 수직한 중심선을 기준으로 좌우 대칭된 원형의 형태의 단면을 가지고, 구조적으로 원형 돔 구조로 형성된다.
이는 상기 발광다이오드(183)에서 발생하는 광을 도광판(140) 내측으로 확산시키기 위함이다. 상기 광원 유닛(180)의 인쇄회로기판(181) 상에는 반사판(170)이 부착되어 있어, 상기 반사판(170)에 형성된 홀(171)을 통해 외측으로 광원 유닛(180)의 발광다이오드(183)가 외부로 노출되어 있다.
상기 반사판(170)의 홀(171)을 통해 외부로 노출된 발광다이오드(183)는 상기 도광판(140)에 형성된 광확산부(200) 내측에 위치하게 된다. 즉, 상기 광학 유닛(180)의 발광다이오드(183)는 상기 도광판(140)의 광확산부(200) 내측에 삽입된 구조로 조립된다.
또한, 상기 도광판(140)의 하측 영역은 상기 광확산부(200)가 형성되어 있는 영역을 제외하고는 상기 반사판(170)과 면접촉 한다. 또한, 상기 반사판(170)은 광원 유닛(180)의 인쇄회로기판(181)보다 크게 형성되어 상기 도광판(140)과 조립되면서 상기 도광판(140)의 측면에 상기 반사판(170)의 가장자리가 접혀 부착된다. 이로 인하여 상기 도광판(140)의 측면 방향으로 누설되는 광은 반사판(170)을 통해 도광판(140) 내측으로 반사가 이루어져 광효율이 향상된다.
또한, 상기 도광판(140)의 광확산부(200)들 사이에는 다수개의 확산패턴들(A 영역:도 3의 250)이 형성되어 있다. 즉, 상기 도광판(140) 상에 형성된 광확산부(200) 오목한 원형 돔 구조로 형성되고, 광확산부(200)가 형성되지 않은 표면에는 다수개의 확산패턴들(250)이 형성된다. 상기 도광판(140)의 하측면에 형성된 확산패턴들(250)은 상기 광원 유닛에 부착되어 있는 반사판(170)과 면접촉된다.
상기 도광판(140)의 광확산부(200)에서 확산되어 상기 도광판(140) 하측면 방향으로 진행하는 광은 확산패턴들(250)이 형성된 영역(A)에서 반사되어 도광판(140) 내측으로 진행한다. 즉, 광학 유닛(180)의 발광다이오드(183)에서 발생되는 광이 도광판(140)의 상측면으로 진행하는 것을 방지하기 위해 광확산부(200)를 형성하였는데, 광확산부(200)에서 확산되는 광들 중 도광판(140)의 하측면으로 누설되는 광은 상기 도광판(140) 상에 형성된 확산패턴들(250)에 의해 반사된다.
도 3은 상기 도 2의 A 영역을 확대한 도면이고, 도 4는 본 발명의 도광판에 형성된 광확산부의 광학적 특성을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도광판(140)과 반사판(미도시)이 접촉하는 영역에는 다수개의 확산패턴들(250)이 형성되어 있음을 볼 수 있다. 또한, 상기 도광판(140)의 하측면에 형성된 광확산부(200)로부터 확산된 광은 직접 도광판(140)의 상측방향으로 진행하기도 하지만, 도광판(140)의 하측면 방향으로도 진행한다.
이와 같이, 상기 도광판(140)의 광확산부(200)에서 도광판(140)의 하측면 방향으로 출사되는 광은 확산패턴들(250)에서 반사되어 상기 도광판(140)의 상측 방향으로 진행함을 볼 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 도광판(140)의 광확산부(200)에서 출사되는 발광다이오드의 광분포를 보면 수직한 중심을 기준으로 부채꼴 형태로 확산되는 것을 볼 수 있다.
즉, 본 발명의 도광판(140)에 형성된 광확산부(200)는 발광다이오드에서 발생되는 광을 확산시키는 특성이 있음을 볼 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 에지방식 백라이트 유닛에서 사용하는 도광판에 광확산부를 배치하여 발광다이오드와 액정표시패널과의 거리를 줄일 수 있도록 하였다.
또한, 본 발명에서는 발광다이오드에서 발생된 광이 도광판 내부에서 확산될 수 있도록 하고, 누설되는 광을 반사판 및 도광판 상에 형성된 확산패턴들에 의해 차단함으로써 광효율을 향상시켰다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 2는 상기 I-I'선의 조립 단면도이다.
도 3은 상기 도 2의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 도광판에 형성된 광확산부의 광학적 특성을 도시한 도면이다.
(도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명)
110: 액정표시패널 120: 백라이트 유닛
118: 패널 가이드 111: 컬러필터기판
113: 박막 트랜지스터 기판 200: 광확산부
250: 확산패턴들

Claims (5)

  1. 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상에 복수개 배치되어 있는 발광다이오드를 포함하는 광원 유닛;
    상기 광원 유닛 상에 배치되고, 상기 발광다이오드가 삽입될 복수개의 광확산부가 형성된 도광판; 및
    상기 도광판 상부에 배치되어 있는 광확산시트를 포함하고,
    상기 광확산부는 상기 발광다이오드에서 발생되는 광을 확산시키기 위해 원형 돔 구조로 형성되고, 상기 도광판의 광확산부들 사이에는 다수개의 확산패턴들이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판과 광학 유닛 사이에는 반사판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도광판의 확산패턴들과 반사판은 서로 면접촉하여 조립되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사판의 가장자리는 상기 도광판의 측면에 부착되어 누설되는 광을 도광판 내측으로 반사시키는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 액정표시패널;
    인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상에 복수개 배치되어 있는 발광다이오드를 포함하는 광원 유닛과, 상기 광원 유닛 상에 배치되고, 상기 발광다이오드가 삽입될 복수개의 광확산부가 형성된 도광판과, 상기 도광판 상부에 배치되어 있는 광확산시트를 포함하는 백라이트 유닛; 및
    상기 액정표시패널과 백라이트 유닛이 수납되는 바텀커버를 포함하고,
    상기 광확산부는 상기 발광다이오드에서 발생되는 광을 확산시키기 위해 원형 돔 구조로 형성되고, 상기 도광판의 광확산부들 사이에는 다수개의 확산패턴들이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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