KR20110111122A - 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20110111122A
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Abstract

백라이트 유닛이 제공된다. 백라이트 유닛은 측면에 광입사면을 갖는 도광판, 도광판 후면에 배치되는 발광 다이오드, 및 발광 다이오드로부터 발생하는 빛을 상기 광입사면으로 반사시키는 광 가이드, 상기 도광판 후면에 배치되어 상기 도광판의 후면으로 출사되는 빛을 반사시켜 상기 도광판으로 재입사시키는 반사 시트, 상기 발광 다이오드가 실장되는 인쇄회로기판, 및 상기 광 가이드와 상기 인쇄회로기판을 감싸며 상기 광가이드 및 인쇄회로기판이 장착되는 하부 샤시(bottom chassis)를 포함한다. 상기 백라이트 유닛은 발광 다이오드들을 도광판 후면에 배치하여 좁은 베젤이 가능하다.

Description

백라이트 유닛{Back Light Unit}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백라이트 유닛(Back Light Unit)의 구조에 관한 것이다.
자체 발광원이 없는 수광형 소자인 액정표시장치는 화면 전체를 후면에서 조명할 수 있는 별도의 광원 장치가 필요하다. 이러한 액정표시장치용 조명 장치를 일반적으로 백라이트 유닛(Back Light Unit)이라 한다.
일반적으로 백라이트 유닛은 광원(예컨대, LED)이 배치되는 방식에 따라 에지-라이트 방식(Edge-light method)과 직하 방식(Direct lighting)으로 구별된다.
에지-라이트 방식은 빛을 안내하는 도광판의 측면에 광원(예컨대, LED)이 배치되는 방식이다. 에지-라이트 방식은 데스크 탑 컴퓨터나 노트북용 모니터와 같이 비교적 소형 액정표시장치에 적용되며, 빛의 균일성이 좋고, 내구성이 우수하다.
직하 방식은 20인치 이상의 중·대형 표시장치에 사용되며, 액정 패널의 하부에 광원을 배열시켜 액정 패널의 전면을 직접 조명하는 방식이다.
도 6은 일반적인 에지-라이트형 백라이트 유닛을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 백라이트 유닛(600)은 광원부(610), 도광판(620), 반사 시트(reflector sheet, 630) 및 광학 필름(640)을 포함한다.
광원부(610)는 광을 발생시키는 하나 이상의 광원들(612) 및 반사판(614)을 포함한다. 광원들(612)에서 발생한 빛은 도광판(620)에서 균일하게 혼합되어 그 상부 면을 통해 확산 시트(642), 프리즘 시트(642) 및 보호 시트(646)를 포함하는 광학 필름(640)으로 출사된다. 이때, 반사체로 구성된 광원 반사판(614)과 반사 시트(630)는 빛을 도광판(620)으로 반사시켜 광 효율을 향상시킨다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 LED 개수를 줄일 수 있고, Narrow bezel이 가능한 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 측면에 광입사면을 갖는 도광판, 도광판 후면에 배치되는 발광 다이오드, 및 발광 다이오드로부터 발생하는 빛을 상기 광입사면으로 반사시키는 광 가이드를 포함한다.
백라이트 유닛은 상기 도광판 후면에 배치되어 상기 도광판의 후면으로 출사되는 빛을 반사시켜 상기 도광판으로 재입사시키는 반사 시트, 상기 발광 다이오드가 실장되는 인쇄회로기판, 및 상기 광 가이드, 및 상기 인쇄회로기판을 감싸며, 상기 광가이드 및 인쇄회로기판이 장착되는 하부 샤시(bottom chassis)를 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 발광 다이오드들을 도광판 후면에 배치하여 Narrow Bezel이 가능하고, 배치되는 발광 다이오들의 개수를 줄일 수 있으며, 방열 효과가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 단면도를 나타낸다.
도 3는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 광가이드의 광출사면에 형성되는 렌즈 형태를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1 내지 도 3에 도시된 백라이트 유닛의 발광 다이오드들의 도광판 후면 배치를 나타낸다.
도 6은 일반적인 에지-라이트형 백라이트 유닛을 나타낸다.
이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 도면들에서 층들 및 영역들의 치수는 명료성을 위해 과장되어 있다. 또한 여기에서 설명되는 각 실시 예는 상보적인 도전형의 실시 예를 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 표면과 같은 구성 요소의 일부가 '내부(inner)'라고 표현된다면 이것은 그 요소의 다른 부분들 보다도 소자의 외측으로부터 더 멀리 있다는 것을 의미한다고 이해할 수 있을 것이다.
나아가 '아래(beneath)' 또는 '중첩(overlies)'과 같은 상대적인 용어는 여기에서는 도면에서 도시된 바와 같이 기판 또는 기준층과 관련하여 한 층 또는 영역과 다른 층 또는 영역에 대한 한 층 또는 영역의 관계를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면들에서 묘사된 방향에 더하여 소자의 다른 방향들을 포함하려는 의도라는 것을 이해할 수 있을 것이다.
마지막으로 '직접(directly)'라는 용어는 중간에 개입되는 어떠한 요소가 없다는 것을 의미한다. 여기에서 사용되는 바와 같이 '및/또는'이라는 용어는 기록된 관련 항목 중의 하나 또는 그 이상의 어느 조합 및 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. 이러한 용어들은 단지 다른 영역, 층 또는 지역으로부터 어느 하나의 요소, 성분, 영역, 층 또는 지역들을 구분하기 위해 사용되는 것이다. 따라서 아래에서 논의된 제1 영역, 층 또는 지역은 제2 영역, 층 또는 지역이라는 명칭으로 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛(100)의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 백라이트 유닛(100)은 도광판(Light Guide Plate, LGP; 110), 반사 시트(reflector sheet, 115), 광가이드(Light Guide, 120), 하부 샤시(bottom chassis, 130), 인쇄회로기판(PCB, 135), 및 발광 다이오드(140)을 포함한다.
반사 시트(115)는 도광판(110)의 후면(또는 저면)에 배치되며, 도광판(110)의 후면으로 출사되는 빛을 반사시켜 도광판(110)으로 재입사시킨다.
발광 다이오드(140)는 인쇄회로기판(135)에 실장되어 도광판(110) 후면에 배치된다. 구체적으로 발광 다이오드(140)는 반사 시트(115)의 후면에 배치된다.
광가이드(120)는 반사 시트(115) 후면에 배치되는 발광 다이오드(140)로부터 발생하는 빛을 도광판(110)의 양 측면에 위치하는 광 입사면(112)으로 반사시킨다. 광가이드(120)는 아크릴(PolyMethly MethAcrylate, PMMA)과 같은 광학적 매질로 이루어진다.
광가이드(120)의 내부 면인 광 가이드면(124)은 반사 시트(reflector sheet)나 반사 거울과 같은 형태의 반사 코팅이 이루어진다. 이러한 반사 코팅으로 인하여 발광 다이오드(140)으로부터 발생하는 빛을 도광판(110)의 광입사면(112)으로 반사시키는 효율을 높일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 반사 시트(115) 또는 도광판(110)의 후면에 배치되는 발광다이오드(140)로부터 발생하는 빛을 도광판(110)의 광입사면(112)으로 반사시키기 위하여 광가이드(120)는 도광판(110)의 후면으로부터 도광판(110)의 광입사면(112)으로 꺽이는 부분(또는 절곡된 부분)을 포함한다. 즉 광가이드(120)는 도광판(110)의 광입사면(112) 및 이에 인접한 도광판(110) 후면을 감싸도록 형성된다.
광가이드(120)는 도광판(110)과 평행하고, 도광판(110) 후면에 배치되는 제1 광가이드부(A), 도광판(110)과 수직이며 도광판(110) 측면에 배치되는 제2 광가이드부(C), 및 제1 광가이드부(A)와 제2 광가이드부(C)를 연결하며 도광판(110)의 후면으로부터 도광판의 광입사면(112)으로 꺽이는 부분인 제3 광가이드부(B)를 포함한다. 제1 광가이드부(A)의 길이는 도광판(110) 후면에 배치되는 발광다이오드(140)의 위치에 의하여 결정될 수 있다. 예컨대, 발광다이오드(140)가 도광판(110)의 광입사면(112)으로부터 중심부로 가까워질수록 제1 광가이드부(A)의 길이는 증가한다.
발광다이오드(140)로부터 발생하는 빛은 제1 광가이드부(A)의 광입사면(114)으로 입사되어 제1 광가이드부(A), 제3 광가이드(B)부, 및 제2 광가이드(C)를 거쳐 제2 광가이드(C)의 광출사면(122)으로 출사된다. 광출사면(122)으로 출사된 빛은 도광판(110)의 광입사면(112)으로 입사된다.
이때 제1 광가이드부(A)의 광입사면(114)은 발광다이오드(140)와 대향하여 위치한다. 광출사면(122)은 도광판(110)의 광입사면(112)과 대향하여 위치하며, 광출사면(122)은 도광판(110)의 광입사면(112)과 수평일 수 있다. 또한 광입사면(114) 또는 광출사면(122)은 렌즈(lens) 형태로 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 광가이드(120)의 광 입사면(114) 또는 광출사면(122)에 형성되는 렌즈 형태를 나타낸다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 광 입사면(114) 또는 광 출사면(122)은 도 4a에 도시된 바와 같이 반원의 볼록 렌즈 형태이거나, 도 4b에 도시된 바와 같이 원뿔대(circular truncated cone) 형태일 수 있다. 이러한 렌즈 형태의 광 입사면(114) 또는 광 출사면(122)은 도광판(110)의 광입사면(112)으로 집광 및 균일한 입광의 역할을 한다. 광 입사면(112)은 발광다이오드(135)와 이격 또는 접할 수 있으며, 광출사면(122)은 도광판(110)의 광입사면(112)과 이격 또는 접할 수 있다.
도광판(110)의 가장자리 부분, 구체적으로는 반사 시트(115)의 가장자리 부분은 광가이드부(120)와 밀착된다. 예컨대, 도광판(110)의 가장자리 부분은 제1 광가이드부(A)와 밀착된다.
하부 샤시(130)는 광가이드(120), 인쇄회로기판(135), 및 도광판(110)을 감싸도록 배치되며, 광가이드(120) 및 인쇄회로기판(135)은 하부 샤시(130)에 장착된다. 예컨대, 광가이드(120)는 하부 샤시(130)에 밀착 또는 부착될 수 있다. 인쇄회로기판(135)은 하부 샤시(130)에 직접 부착 또는 고정될 수 있고, 하부 샤시(130)는 인쇄회로기판(135)으로부터 발생된 열을 외부로 방출하는 역할을 할 수 있다.
하부 샤시(130)는 광가이드(120), 인쇄회로기판(135), 및 도광판(110)을 감싸도록 여러 형태로 구현될 수 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이 외측부(S) 및 돌출부(D)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
외측부(S)는 광가이드(120)의 일면이 밀착되는 제1 외측면 및 광가이드(120)의 다른 일면이 밀착되고 제1 외측면과 수직인 제2 외측면을 포함한다. 예컨대, 제1 광가이드부(A)와 제3 가이드부(B) 각각의 일면은 제1 외측부면에 부착되고, 제3 가이드부(B)와 제2 가이드부(C) 각각의 일면은 제2 외측부면에 부착될 수 있다.
돌출부(D)는 도광판(110) 방향으로 돌출되며, 반사 시트(115)의 일부와 밀착한다. 예컨대, 돌출부(D)의 상부면은 도광판(110)의 중심 부분과 대응하는 반사 시트(115) 부분과 밀착되어 도광판(110)의 중심부를 지지하는 역할을 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛(200)의 단면도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 백라이트 유닛(200)은 도광판(110), 반사 시트(115), 광가이드(120), 하부 샤시(130), 인쇄회로기판(235), 및 발광 다이오드(240)을 포함한다.
도 2에 도시된 인쇄회로기판(235)은 돌출부(D)의 측면(210)에 부착되며, 발광 다이오드(240)는 인쇄회로기판(235)에 실장된다. 그 이외의 도광판(110), 반사 시트(115), 광가이드(120), 하부 샤시(130)는 도 1에서 설명한 바와 동일하므로 이하 설명을 생략한다.
도 3는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 백라이트 유닛(300)을 나타내는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 백라이트 유닛(300)은 도광판(110), 반사 시트(115), 광가이드(120), 하부 샤시(130), 인쇄회로기판(135), 발광 다이오드(140), 굴절부(310), 및 방열판(320)을 포함한다.
굴절부(310)는 광가이드(120)의 광출사면(122)과 도광판(110)의 광입사면(112) 사이에 형성되며, 광가이드(120)와 도광판(110)에 밀착된다. 굴절부(310)는 일정한 굴절률(index of refraction)을 갖는 투광성 매질이다. 굴절부(310)의 굴절률은 광가이드(120)와 도광판(110) 각각의 굴절률을 고려하여 정할 수 있다. 즉 매질의 종류를 달리하여 굴절부(310)의 굴절률을 정할 수 있다.
광가이드(120)의 굴절률을 제1 굴절률(r1)이라하고, 도광판(110)의 굴절률을 제2 굴절률(r2)이라 하고, 굴절부(310)의 굴절률을 제3 굴절률(r3)이라고 한다. 이때 광가이드(120)와 도광판(110) 각각의 굴절률이 동일한 경우(r1=r2), 굴절부(310)는 제1 굴절률(r3=r1=r2)을 갖도록 형성할 수 있다. 또한 광가이드(120)의 굴절률(r1)과 도광판(110)의 굴절률(r2)이 서로 다른 경우(r1>r2 또는 r1<r2) 굴절부(310)는 중간 굴절률(r1>r3>r2 또는 r1<r3<r2)을 갖도록 형성할 수 있다.
방열판(320)은 반사 시트(115)와 하부 샤시(130)의 돌출부(D) 상부면 사이에 형성되며, 방열판(320)은 반사 시트(115)와 밀착된다. 방열판(320)은 도광판(110)으로부터 발생된 열을 방출하는 역할을 한다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1 내지 도 3에 도시된 백라이트 유닛(100, 200, 및 300)의 발광 다이오드들(140)의 도광판(110) 후면 배치를 나타낸다. 도 5a 내지 도 5c에는 도광판(110), 광가이드(120), 및 발광 다이오드들(140)만을 도시한다.
도 5a를 참조하면, 상술한 바와 같이 다수의 발광 다이오드들(140-1 내지 140-N, N>1인 자연수)이 도광판(110) 후면에 배치된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 백라이트 유닛(100,200,300)은 도광판(110) 후면에 발광 다이오드들(140-1 내지 140-N)이 배치되기 때문에 일반적인 백라이트 유닛과 구조적인 면에서는 차이가 있다. 다만 발광 다이오드들(140-1 내지 140-N)로부터 발생된 빛이 결국 도광판(110) 에지(edge)에 위치하는 광입사면(112)으로 입사한다는 점에서는 일반적인 에지 형 백라이트 유닛과 동일하며, 광입사면(112)으로 빛이 입사된 이후의 백라이트 동작은 일반적인 에지형 백라이트 유닛과 동일하다.
도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 배치되는 발광 다이오드들(140-1 내지 140-N, N>1인 자연수)의 개수는 조절 가능하며, 도 6에 도시된 일반적인 에지 형 백라이트 유닛에 배치되는 발광 다이오드들의 수보다 적은 수의 발광 다이오드들 배치할 수 있다.
즉 적은 수의 발광 다이오들을 배치하더라도 광가이드(120)에 의하여 도광판(110)의 광입사면(112)으로 집광이 가능하다. 예컨대, 적은 수의 발광 다이오드들을 사용하더라도 광가이드(120)의 광입사면(114) 및/또는 광출사면(122)을 도 4a 및 도 4b에 도시된 렌즈 형태로 구현함으로써 광입사면(112)으로 집광 및 균일한 입광이 가능하다.
또한 발광 다이오드들(140)이 도광판(110) 후면에 배치되므로 Narrow Bezel이 가능하다. 그리고 도 3에 도시된 바와 같이 반사 시트(115)와 돌출부(D)의 상부면 사이에 방열판(320)을 형성함으로써 방열 효과가 유리하다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100,200: 백라이트 유닛, 110: 도광판, 115: 반사 시트, 120: 광가이드,
130: 하부 샤시, 135,235: 인쇄회로기판, 140,240: 발광 다이오드,
140-1 내지 140-N: 발광 다이오드들, 310: 굴절부, 320: 방열판.

Claims (14)

  1. 측면에 광입사면을 갖는 도광판;
    상기 도광판 후면에 배치되는 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드로부터 발생하는 빛을 상기 광입사면으로 반사시키는 광 가이드(Light Guide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은,
    상기 도광판 후면에 배치되어 상기 도광판의 후면으로 출사되는 빛을 반사시켜 상기 도광판으로 재입사시키는 반사 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광가이드는,
    상기 도광판의 후면으로부터 상기 도광판의 광입사면으로 꺽이는 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제2항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은,
    상기 발광 다이오드가 실장되는 인쇄회로기판; 및
    상기 광 가이드, 및 상기 인쇄회로기판을 감싸며, 상기 광가이드 및 인쇄회로기판이 장착되는 하부 샤시(bottom chassis)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도광판의 가장자리 부분은 광가이드와 밀착되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광가이드는 아크릴(PolyMethly MethAcrylate, PMMA)과 같은 투광성 매질이며, 상기 광가이드의 내부 면은 반사 코팅된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제3항에 있어서, 상기 광가이드는,
    상기 발광다이오드와 대향하는 광입사면 및 상기 도광판의 광입사면과 대향하는 광출사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광가이드는,
    상기 발광다이오드와 대향하는 광입사면을 가지며, 상기 도광판과 평행한 제1 광가이드부;
    상기 도광판의 광입사면과 대향하는 광출사면을 가지며, 상기 도광판과 수직인 제2 광가이드부; 및
    상기 제1 광가이드부와 제2 광가이드부를 연결하며, 상기 도광판의 후면으로부터 상기 도광판의 광입사면으로 절곡되는 부분인 제3 광가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광가이드의 광입사면 또는 광출사면은 볼록 렌즈이거나, 원뿔대(circular truncated cone) 형태인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제4항에 있어서, 상기 하부 샤시는,
    상기 도광판 방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하며,
    상기 돌출부의 상부면은 상기 도광판의 중심 부분과 대응하는 반사 시트 부분과 밀착하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 광가이드부의 광출사면은 상기 도광판의 광입사면에 접하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제7항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은,
    상기 광가이드의 광출사면과 상기 도광판의 광입사면 사이에 형성되는 광투과 매질인 굴절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 굴절부의 굴절률은 상기 광가이드의 굴절률과 상기 도광판의 굴절률과 동일하거나 상기 광가이드의 굴절률과 상기 도광판의 굴절률 사이인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  14. 제10항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은,
    상기 반사 시트와 상기 돌출부의 상부 면 사이에 위치하는 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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