KR20120030807A - 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시 장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시 장치에 관한 것이다. 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 다수의 발광소자가 이격되어 배치되는 광원부; 상기 광원부에 인접하게 배치되어 상기 발광소자들로부터의 광을 출사면으로 안내하는 도광판; 상기 광원부 및 상기 도광판을 수납하는 수납장치; 를 포함하고, 상기 발광소자들로부터의 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에는 상기 발광소자들과 직접 대면하는 영역을 제외하고 미세패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
실시예는 핫스팟을 방지할 수 있고 색상 균일도가 우수한 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시 장치 {Back light unit and display having the same}
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 음극선관(cathode ray tube : CRT)에 비해 시인성이 우수하고 평균소비전력도 같은 화면크기의 음극선관에 비해 작을 뿐만 아니라 발열량도 작기 때문에 플라즈마 표시장치나 전계 방출 표시장치와 함께 휴대폰이나 컴퓨터의 모니터, 텔레비전의 표시장치로서 널리 사용된다.
액정표시장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 지니고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다. 따라서, 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
그러나, 액정표시장치는 자체발광을 하지 못하는 수광성 소자이기 때문에 별도의 광원이 필요하며, 이러한 광원으로 백라이트 유닛(back light unit)이 사용된다. 즉, 액정 패널 하부에 배치된 백라이트 유닛으로부터 출사된 빛을 액정 패널에 입사시켜 액정의 배열에 따라 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하게 된다.
백라이트 유닛은 반사판, 도광판, 광학시트, 광원부 등으로 이루어진 백라이트 어셈블리와, 이러한 백라이트 어셈블리가 수납되는 수납 장치를 포함한다.
최근에는 입사 효율을 높이기 위해 광원부를 도광판에 최대한 가깝게 배치하고, 비용 절감을 위해 광원부에 포함되는 발광소자의 배치 간격을 늘리는 쪽으로 설계되고 있다. 이와 같은 발광소자의 도광판 근접과 배치 간격의 증가로 인해 핫스팟(hot spot)이 생기거나 색상 균일도(color uniformity)가 나빠지는 문제가 생긴다.
실시예는 핫스팟을 방지할 수 있고 색상 균일도가 우수한 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시 장치를 제공하고자 함에 목적이 있다.
실시예에 따른 백라이트 유닛은, 다수의 발광소자가 이격되어 배치되는 광원부; 상기 광원부에 인접하게 배치되어 상기 발광소자들로부터의 광을 출사면으로 안내하는 도광판; 상기 광원부 및 상기 도광판을 수납하는 수납장치; 를 포함하고, 상기 발광소자들로부터의 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에는 상기 발광소자들과 직접 대면하는 영역을 제외하고 미세패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입사면은 상기 도광판의 측면에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도광판의 측면은 광이 입사되지 않는 비입사면을 포함하고, 상기 비입사면에도 상기 미세패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미세패턴은 다수의 돌출부 또는 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미세패턴은 표면 거침가공에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광소자는 발광 다이오드인 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 표시 장치는, 화상표시부재; 및 상기 화상표시부재로 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은, 다수의 발광소자가 이격되어 배치되는 광원부; 상기 광원부에 인접하게 배치되어 상기 발광소자들로부터의 광을 출사면으로 안내하는 도광판; 상기 광원부 및 상기 도광판을 수납하는 수납장치; 를 포함하고, 상기 발광소자들로부터의 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에는 상기 발광소자들과 직접 대면하는 영역을 제외하고 미세패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
실시예는 핫스팟을 방지할 수 있고 색상 균일도가 우수한 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 도광판에 형성되는 미세패턴을 나타내는 도면으로, (a)는 광원부 및 도광판을 나타내는 평면도이고, (b)는 광원부 및 도광판을 나타내는 사시도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 도광판에 형성되는 미세패턴을 나타내는 도면으로, (a)는 광원부 및 도광판을 나타내는 평면도이고, (b)는 광원부 및 도광판을 나타내는 사시도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 도광판에 형성되는 미세패턴을 도시하는 사시도이다.
이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들에 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 개시된 특별한 형태로 한정되지 않으며, 오히려 본 발명은 청구항들에 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 도면들에서 각 부재들의 크기는 명료성을 위해 과장되어 있다. 또한 여기에서 설명되는 각 실시예는 상보적인 도전형의 실시예를 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 실시예에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
표시 장치(display; 100)는 화상표시부재(190) 및 백라이트 유닛을 포함한다. 여기서, 화상표시부재(190)는 예를 들어, 액정 패널과 같이 광을 받아 화상을 표시할 수 있도록 구성된 부재를 말한다. 이하에서는, 화상표시부재(190)의 실시예로 액정 패널을 예로 들어 설명하기로 한다.
액정 패널(190)은 TFT 기판 및 칼라 필터 기판 사이에 액정층이 주입되어 형성된다. 액정 패널(190)은 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 전극이 형성되어 있는 면이 마주하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현한다.
액정 패널(190)은 자체발광을 하지 못하는 수광성 소자이기 때문에 별도의 광원이 필요하며, 이러한 광원으로 백라이트 유닛(back light unit)이 사용된다. 즉, 액정 패널(190)의 하부에 배치된 백라이트 유닛으로부터 출사된 빛을 액정 패널(190)에 입사시켜 액정의 배열에 따라 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하게 된다.
백라이트 유닛은 광원부(111), 도광판(120), 광학시트(130) 및 반사시트(140)를 갖는 백라이트 어셈블리(110)와, 프레임(150) 및 하부커버(170)를 갖는 수납 장치를 포함할 수 있다.
광원부(111)는 LED(light emitting diodes; 발광 다이오드) 또는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp; 냉음극 형광 램프) 등의 발광소자가 기판에 실장되어 형성되고, 메인 기판(미도시)과 전기적으로 연결된다.
광원부(111)는 도광판(120)의 측면에 배열되는 에지형 광원으로 구성될 수 있다. 광원부(111)는 도광판(120)의 측면에 인접하게 배치되어, 도광판(120)의 입사면을 통해 광을 전달한다. 광원부(111)에는 발광소자, 예를 들어 LED가 다수개 이격되어 배열될 수 있다.
도광판(120)은 광원부(111)의 발광소자로부터 출사되는 광을 전달받아 면광원의 광으로 변환하여 출사면 쪽으로 안내한다. 여기서, 출사면은 액정 패널(190)을 향하는 면이 된다. 도광판(120)의 입사면에는 입사된 광을 도광판(120) 내부로 골고루 분산시키는 역할을 하는 미세패턴(P)이 형성될 수 있다. 도광판(120)의 후면에는 광원부(111)의 발광소자로부터 출사된 광을 확산시키기 위한 다수의 반사도트들이 형성될 수 있다.
광학시트(130)는 도광판(120) 상에 배치되며, 도광판(120)에서 방출되는 광이 확산, 굴절현상을 거치도록 하여 휘도 및 광 효율을 향상시킨다. 광학시트(130)는 하나 또는 복수로 구성될 수 있다. 예를 들어, 광학시트(130)는 확산 시트(diffusion sheet)와, 프리즘 시트(prism sheet)를 포함할 수도 있고, 확산 시트의 기능과 프리즘 시트의 기능을 구비하는 하나의 광학시트로 구성될 수도 있다. 광학시트(130)의 종류와 수는 요구되는 휘도 특성에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
반사시트(140)는 도광판(120)의 하부에 위치되며, 도광판(120)에서 후방으로 누설되는 광을 출사면 쪽으로 반사시켜 준다.
이러한 액정 패널(190) 및 백라이트 어셈블리(110)는 수납 및 고정되어야 하며, 이를 위해 프레임(150), 상부커버(160) 및 하부커버(170)가 사용된다.
프레임(150)과 하부커버(170)는 백라이트 어셈블리(110)를 수납하는 역할을 한다. 백라이트 어셈블리(110)에는 광원부(111) 및 도광판(120)이 포함되고, 광학시트(130)와 반사시트(140)는 선택적으로 포함될 수 있다. 백라이트 어셈블리(110)에 포함되는 구성요소의 범위는 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있고, 본 발명을 제한하지 않는다.
프레임(150) 위에는 액정 패널(190)이 안착될 수 있다. 액정 패널(190)은 상부커버(160)와 프레임(150) 사이에 지지되어 수납된다. 상기 프레임(150), 상부커버(160) 및 하부커버(170)는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치에서 백라이트 유닛 부분만을 나타내는 단면도로서, 프레임(150)과 하부커버(170)에 의해 형성되는 공간의 양측으로 광원부(111)가 배치되고, 양측의 광원부(111) 사이에 도광판(120)이 배치된다. 광원부(111)에는 다수의 발광소자(111a)가 이격되어 배열된다. 도광판(120)은 발광소자(111a)에 인접하도록 배치되어, 광원부(111)로부터 손실되는 광을 최소로 한다. 도광판(120)의 측면에는 미세패턴(P)이 형성되어, 입사된 광을 도광판(120) 내부로 골고루 분산시키도록 한다.
도광판(120)의 하부에는 반사시트(140)가, 도광판(120)의 상부에는 광학시트(130)가 배치될 수 있다. 반사시트(140)와 하부커버(170) 사이에는 완충재(175)가 위치할 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 도광판에 형성되는 미세패턴을 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 실시예에 따른 도광판에 형성되는 미세패턴을 나타내는 도면으로, (a)는 광원부 및 도광판을 나타내는 평면도이고, (b)는 광원부 및 도광판을 나타내는 사시도이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 도광판(120)의 측면에는 광원부(111)가 인접하게 배치된다. 최근에는 광원부(111)의 발광소자(111a)와 도광판(120) 사이의 거리가 예를 들어, 1mm 정도로 매우 짧아지고 있고, 또한 비용절감을 위해 광원부(111)에 배치되는 발광소자(111a)의 배치간격은 점점 늘어나는 추세이다. 따라서, 광원부(111)의 발광소자(111a)로부터 도광판(120)으로 입사된 광이 도광판(120) 내에서 충분히 분산되지 못한 상태에서 액정패널로 출사됨으로써, 액정패널 상에 핫스팟이 생기거나 색상 균일도가 나빠질 수 있다. 따라서, 도광판(120)으로 입사된 광이 도광판(120) 내에서 충분히 분산된 상태에서 출사면으로 출사되는 것이 무엇보다 중요하다. 도면에서, 출사면은 지면으로부터 나오는 방향의 면이 된다.
광의 분산을 위해, 본 실시예의 도광판(120)에는 입사면(120a)에 미세패턴(P)이 형성된다. 여기서, 입사면(120a)은 광원부(111)로부터의 광이 입사되는 도광판(120)의 면을 말한다. 이러한 미세패턴(P)은 연마 등에 의해 표면에 거침가공을 하여 형성될 수 있다. 미세패턴(P)은 발광소자(111a)로부터 입사되는 광을 불균일하게 굴절 및 난반사시키고 무작위적으로 확산시키는 역할을 한다. 그에 따라, 도광판(120)으로 입사된 광은 도 3의 (a)에서 화살표로 도시되는 바와 같이 도광판(120)의 측면에 형성된 미세패턴(P)에 부딪혀 분산되면서 도광판(120) 전체에 골고루 퍼지게 된다. 이는 도광판(120)에서 출사면으로 출사되는 광의 색상 균일도를 개선시키고 핫스팟을 방지하는 역할을 한다.
도시된 실시예에서는, 도광판(120)의 4개의 측면 중 2개의 단측면이 입사면(120a)이 되고, 2개의 장측면은 비입사면(120b)이 된다. 여기서, 비입사면(120b)은 도광판(120)의 측면 중 광이 입사되지 않는 면을 말한다. 미세패턴(P)은 도광판(120)의 입사면(120a) 및 비입사면(120b) 모두에 형성될 수 있다.
입사면(120a)에서 발광소자(111a)와 직접 대면하는 영역(S)에는 미세패턴(P)이 형성되지 않을 수 있다. 이는 발광소자(111a)로부터 도광판(120) 내부로 입사되는 광량을 증가시키기 위함이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 도광판에 형성되는 미세패턴을 나타내는 도면으로, (a)는 광원부 및 도광판을 나타내는 평면도이고, (b)는 광원부 및 도광판을 나타내는 사시도이다.
본 실시예에서는, 도광판(220)의 4개의 측면 중 2개의 장측면이 입사면(220a)이 되고, 2개의 단측면은 비입사면(220b)이 된다. 미세패턴(P)은 도광판(220)의 입사면(220a) 및 비입사면(220b) 모두에 형성될 수 있다. 다만, 입사면(220a)에서 발광소자(211a)와 직접 대면하는 영역(S)에는 미세패턴(P)이 형성되지 않을 수 있다.
광원부(211)의 발광소자(211a)로부터 도광판(220) 내로 입사된 광은 도 4의 (a)에서 화살표로 도시된 바와 같이 미세패턴(P)에 부딪히면서 충분히 분산된 후, 출사면으로 출사될 수 있게 된다.
도 5는 다른 실시예에 따른 도광판에 형성되는 미세패턴을 도시하는 사시도이다.
도광판(220)에 형성되는 미세패턴(P)은 다수의 돌출부 또는 오목부일 수 있다. 이러한 미세패턴(P)은 돌출부 또는 오목부만으로 구성될 수도 있고, 돌출부와 오목부가 혼합된 형태로 될 수도 있다. 도시된 실시예에서는 미세패턴(P)이 다수의 돌출부로 구성되어 있다.
도광판(220)은 금형을 이용하여 성형함으로써 제작된다. 도광판(220)에 형성되는 미세패턴(P)은 미세패턴이 형성될 수 있는 금형을 제작함으로써 형성될 수 있다. 또는 작은 입자들을 도광판(220)에 샌딩(sanding) 처리함으로써 형성될 수 있다. 또는 도광판(220)의 표면을 거침가공하여 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 실시예에 따른 도광판에는 입사면 및 비입사면에 미세패턴(P)이 형성되어, 도광판 내로 입사된 광이 미세패턴(P)에 의해 충분히 분산된 후 출사면으로 출사되도록 함으로써, 출사되는 광의 색상 균일도를 향상시키고 출사면에 핫스팟이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이러한 미세패턴(P)은 도광판의 표면에 불규칙하게 형성됨으로써, 발광소자로부터 입사되는 광을 불균일하게 굴절 및 난반사시키도록 할 수 있다.
도광판의 측면에 배치되는 광원부는 요구되는 광량에 따라 도광판의 4개의 측면 중 일부 또는 전부에 적절히 배치될 수 있다. 즉, 도광판의 측면 중 하나의 측면에만 광원부가 배치될 수도 있고, 도광판의 측면 모두에 광원부가 배치될 수도 있다. 또한, 상기에서 도광판이 4개의 측면을 갖는 것으로 설명되었지만, 도광판의 형상은 이에 제한되지 않고, 여러 가지 형태로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 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 : 표시 장치 110 : 백라이트 어셈블리
111 : 광원부 111a : 발광소자
120 : 도광판 120a : 입사면
120b : 비입사면 130 : 광학시트
140 : 반사시트 150 : 프레임
160 : 상부커버 170 : 하부커버
190 : 액정패널 220 : 도광판
P : 미세패턴 S : 영역

Claims (9)

  1. 다수의 발광소자가 이격되어 배치되는 광원부;
    상기 광원부에 인접하게 배치되어 상기 발광소자들로부터의 광을 출사면으로 안내하는 도광판;
    상기 광원부 및 상기 도광판을 수납하는 수납장치;
    를 포함하고,
    상기 발광소자들로부터의 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에는 상기 발광소자들과 직접 대면하는 영역을 제외하고 미세패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입사면은 상기 도광판의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도광판의 측면은 광이 입사되지 않는 비입사면을 포함하고,
    상기 비입사면에도 상기 미세패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미세패턴은 다수의 돌출부 또는 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미세패턴은 표면 거침가공에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 화상표시부재; 및
    상기 화상표시부재로 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은,
    다수의 발광소자가 이격되어 배치되는 광원부;
    상기 광원부에 인접하게 배치되어 상기 발광소자들로부터의 광을 출사면으로 안내하는 도광판;
    상기 광원부 및 상기 도광판을 수납하는 수납장치;
    를 포함하고,
    상기 발광소자들로부터의 광이 입사되는 상기 도광판의 입사면에는 상기 발광소자들과 직접 대면하는 영역을 제외하고 미세패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 입사면은 상기 도광판의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 도광판의 측면은 광이 입사되지 않는 비입사면을 포함하고,
    상기 비입사면에도 상기 미세패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101372961B1 (ko) * 2012-08-22 2014-03-10 엘지디스플레이 주식회사 그리드 세레이션 패턴을 갖는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치
US20170176667A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Shanghai Tianma Micro-electronics Co., Ltd. Light guide plate, backlight module and display device

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