KR20130002803A - 백라이트 유닛 및 표시 장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 표시 장치 Download PDF

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Abstract

실시예는 발광 소자; 상기 발광 소자로부터 조사되는 광을 가이드하는 도광판; 상기 도광판 전면에 배치되는 광학 시트; 상기 도광판 하부에 배치되는 하부 샤시(bottom chassis)를 포함하고, 상기 도광판은 상기 발광 소자와 마주하는 영역에 상기 발광 소자의 방향으로 돌출되는 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부를 적어도 하나 이상 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.

Description

백라이트 유닛 및 표시 장치{ backlight unit and display system }
실시예는 백라이트 유닛 및 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 표시 장치나 전계 방출 표시장치와 함께 휴대폰이나 컴퓨터의 모니터, 텔레비전의 표시장치로서 널리 사용된다.
액정표시장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용하는 것이다. 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 스스로 빛을 발하지 못하는 수광성 소자이기 때문에 별도의 광원이 필요하며, 이러한 광원으로 백라이트 유닛이 사용된다. 즉 액정 표시 패널 하부에 배치된 백라이트 유닛으로부터 출사된 빛을 액정 표시 패널에 입사시켜 액정의 배열에 따라 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시할 수 있다.
실시예는 핫스팟 및 암부 현상을 개선할 수 있는 백라이트 및 표시 장치를 제공한다.
실시예는 발광 소자; 상기 발광 소자로부터 조사되는 광을 가이드하는 도광판; 상기 도광판 전면에 배치되는 광학 시트; 상기 도광판 하부에 배치되는 하부 샤시(bottom chassis)를 포함하고, 상기 도광판은 상기 발광 소자와 마주하는 영역에 상기 발광 소자의 방향으로 돌출되는 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
이 때, 상기 발광 소자는 복수이고, 상기 돌출부는 상기 복수의 발광 소자 각각에 대응하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부 및 상기 발광 소자의 이격 거리는 0.5 밀리미터(mm) 이하일 수 있다.
또한, 백라이트 유닛은 상기 도광판과 상기 하부 샤시 사이에 배치되는 반사 시트를 더 포함할 수 있다.
또한, 백라이트 유닛은 발광 소자가 고정되며, 상기 하부 샤시에 부착되는 브라켓(bracket)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자는 영역별로 밝기가 제어될 수 있다.
또한, 상기 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부가 중앙에 위치하고 그 주변에 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌기는 프리즘 형태일 수 있다.
또한, 상기 돌기는 돌출부에서 멀어질수록 높이가 커져갈 수 있다.
또한, 상기 돌기의 높이는 적어도 일부가 0.5 밀리미터 이상일 수 있다.
실시 예에 따른 백라이트 및 표시 장치는 핫 스팟 및 암부 발생 현상을 방지할 수 있으며, 특히, 분할 영역별로 발광소자의 구동이 제어되는 로컬 디밍 시 백라이트 유닛에서 발생하는 핫 스팟 및 암부 발생 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도,
도 2 및 도 3은 실시예의 발광 소자와 도광판의 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부를 도시한 도면,
도 4는 도광판의 돌출부에서 빛이 집광되는 일실시예를 도시한 도면,
도 5는 실시예에 따른 표시 장치를 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. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 표시 장치에 대해 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 백라이트 유닛은 하부 샤시(bottom chassis, 110), 브라켓(222), 발광 소자(224), 반사 시트(120), 도광판(130), 광학 시트(140), 및 몰드 프레임(160)을 포함한다.
하부 샤시(110)는 반사 시트(120), 도광판(130), 광학 시트(140), 발광 소자(224)를 수납하며, 알루미늄, 아연, 구리, 철, 스테인레스 스틸 및 이들의 합금 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 또한 하부 샤시(110)는 반사 시트(120), 도광판(130), 및 광학 시트(140)을 지지하는 역할을 한다.
발광 소자(224)는 광을 발생시켜 상기 도광판(130)의 입광면으로 광을 조사한다. 발광 소자(224)는 기판 및 LED 패키지들을 포함할 수 있다. 이때 기판은 인쇄 회로 기판일 수 있으며, 브라켓(222)에 부착된다. 브라켓(222)은 하부 샤시(110)의 측면부에 부착되며, LED 패키지들(224)로부터 발생되는 열을 방출할 수 있다.
도 1에서 실시예는 측면부의 서로 마주 보는 한 쌍의 측면에 발광 소자(224)가 고정되는 브라켓(222)이 부착되는 2 에지(edge) 방식의 백라이트 유닛을 예로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 소자(224)의 LED 패키지들은 기판 상에 서로 이격되어 실장될 수 있으며, 도광판(130)의 입광면으로 광을 조사한다. 이때 기판에 실장된 LED 패키지들을 "발광 다이오드 패키지 모듈"이라 하는데, LED 패키지들은 기판 상에 나란히 배열되거나, 복수열로 나란하게 배열하는 것도 가능하다.
발광 소자(224)의 LED 패키지들 또는 복수의 발광 소자(224)들은 분할 영역별로 구동될 수 있다.
도광판(130)은 하부 샤시(110) 전면에 배치되며, 발광 소자(224)로부터 조사되는 광을 수광하여 일정 방향으로 가이드(guide)한다. 즉 도광판(130)은 발광 소자(224)로부터 출광된 선광원을 면광원으로 변환하여 액정 표시 패널(미도시)로 전달한다.
도광판(130)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있고, 빛의 균일한 반사를 위해 상면 또는 하면에 다수의 도트(dot)나 V자 홀(미도시)이 형성될 수 있다.
또한, 실시예의 도광판(130)은 빛의 균일한 반사를 위해 발광 소자와 마주하는 영역에 상기 발광 소자의 방향으로 돌출되는 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부(301)를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
이 때, 프레즈널 렌즈 모양의 돌출부(301)는 발광 소자(224)로부터 입사되는 빛을 효율적으로 집광할 수 있다.
이 때, 상기 발광 소자(224)는 복수이고, 상기 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부는 상기 복수의 발광 소자(224) 각각에 대응하여 도광판(130) 중 마주하는 영역에 형성될 수 있다.
또한, 광효율을 위해 돌출부(301) 및 상기 발광 소자(224)의 이격 거리는 0.5 밀리미터(mm) 이하일 수 있다.
실시예는 도광판(130)에 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부(301)를 포함하여 발광 소자(224)에서 입사되는 빛을 수평 반사각으로 반사함으로써, 면광원으로 변환되여 액정 표시 패널(미도시)로 전달되는 빛이 불균일하여 발생하는 핫스팟 영역 및 암부 영역을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
특히, 실시예는 로컬 디밍되는 백라이트 유닛의 경우에 핫스팟 및 암부 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
반사 시트(120)는 하부 샤시(110)와 도광판(130) 사이에 배치되며, 도광판(130)의 후면으로 출사되는 빛을 반사시켜 도광판(130)으로 재입사시킨다.
광학 시트(140)는 도광판(130) 전면에 배치되며, 통과하는 광 특성을 향상시킨다. 도 5를 참조하면, 광학 시트(140)는 도광판(130)으로부터 입사된 광을 확산시키는 확산 시트(142) 및 확산 시트(142)로부터 입사되는 광을 수직으로 출사되게 변화시키는 프리즘 시트(144)를 포함할 수 있다. 이러한, 확산 시트와 프리즘 시트는 2 내지 3장이 적절히 조합되어 형성될 수 있다.
또한 광학 시트(140)는 확산 시트(142)나 프리즘 시트(146) 상에 배치되는 보호 시트(146)를 더 포함할 수 있다. 보호 시트(146)는 먼지나 스크래치(scratch)에 민감한 확산 시트(142) 및 프리즘 시트(144)를 보호하고 백라이트 유닛을 운반할 때 확산 시트(142) 및 프리즘 시트(144)의 유동을 방지하는 역할을 한다.
반사 시트(120)는 하부 샤시(110)의 전면에 밀착되고, 도광판(130)은 반사 시트(120)의 전면에 밀착되며, 광학 시트(140)는 도광판(130) 전면에 밀착된다.
몰드 프레임(160)은 하부 샤시(110) 측면부의 측면 및 광학 시트(140) 전면의 가장 자리 영역을 감싸도록 배치되며, 광학 시트(140)를 노출시키는 개구부를 갖는다. 즉 몰드 프레임(160)은 하부 샤시(110) 측면부의 외부면과 접촉하는 수직부(162) 및 광학 시트(140) 전면의 가장 자리 영역을 감싸도록 수직부(162)로부터 내측으로 확장되는 상단 테두리부(164)를 포함한다. 이때 상단 테두리(164)의 안쪽은 광학 시트(140)를 노출시키는 개구부이다.
도 2 및 도 3은 실시예의 발광 소자와 도광판의 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 발광 소자(224)는 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부(301)와 마주한다. 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부(301)는 발광 소자(224)로부터 상측 방향으로 향한 빛이 입사되는 제1 입사면과, 발광 소자(224)로부터 측면 방향으로 향한 빛이 입사되는 제2 입사면을 포함할 수 있다.
이 때, 제1 입사면은 중앙에 위치한 반원 형태로 형성될 수 있으며, 제2 입사면은 톱니 모양으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부(301)의 제1 입사면은 반지름 d1의 반원 형태의 돌기로 형성되고, 제2 입사면은 중앙으로부터의 거리가 d2, d3, d4인 측면이 톱니 형태인 돌기로 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3은 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부의 일실시예를 도시하였으나, 발광 소자로부터 입사되는 광을 도광판의 수평축과 평행한 방향으로 수렴시키는 모든 렌즈 형태의 돌출부가 실시예에 적용될 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 프레즈널 형태의 돌출부(301)가 중앙에 위치하고, 그 주변에 돌기가 추가적으로 형성될 수도 있다. 이 때. 추가적으로 형성되는 돌기는 프리즘 형태로 형성될 수 있으며, 돌출부에서 멀어질수록 높이가 커지는 형태로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 돌기의 높이는 적어도 일부가 0.5 밀리미터 이상일 수 있다.
발광 소자는 복수이고, 도광판(130)의 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부는 상기 복수의 발광 소자들 각각에 대응하여 도광판(130) 중 마주하는 영역에 형성될 수 있다.
이 때, 발광 소자(224)과 도광판(130)의 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부(301)간의 이격 거리는 0.5 밀리미터(mm) 이하로 설정되어 발광 소자에서 발생하는 빛이 돌출부(301)로 효과적으로 입사되도록 할 수 있다.
또한, 발광 소자로 향하는 돌출부(301)의 높이는 0.5 밀리미터(mm) 이상으로 설정되어 발광 소자에서 발생하는 빛이 충분히 집광되도록 할 수 있다.
도 4는 도광판의 돌출부에서 빛이 집광되는 일실시예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 발광 소자(224)에서 발생한 빛은 도광판(130)의 돌출부(301)에 형성된 제1 입사면과 제2 입사면을 통과한다. 이 때, 빛이 제1 입사면과 제2 입사면을 통과하면서 반사되어, 광 경로(601)가 변경되는데, 도광판의 수평축과 평행한 방향으로 광 경로(401, 402, 403)가 변경될 수 있다.
예를 들어, 발광 소자(224)에서 발생한 빛이 공기를 통과하여 도광판의 돌출부(301)로 입사하면서 굴절되고, 다시 반사되거나, 굴절되면서 도광판(130)의 수평축에 평행한 방향으로 집광될 수 있다.
따라서, 실시예는 도광판(130)에서 면광원으로 변환되여 액정 표시 패널(미도시)로 전달되는 빛이 불균일하여 발생하는 핫스팟 영역 및 암부 영역을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
특히, 실시예는 로컬 디밍되는 백라이트 유닛의 경우에 핫스팟 영역 및 암부 영역을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 5는 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸다. 도 5는 도 1에 도시된 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 표시 장치는 백라이트 유닛(710), 및 액정 표시 패널(720)을 포함한다. 백라이트 유닛(710)은 도 1 내지 도 5에서 설명한 바와 동일하므로 이하 중복을 피하기 위하여 설명을 생략한다
액정 표시 패널(720)은 몰드 프레임(160) 상단에 안착되어 광학 시트(140) 상부(또는 전면)에 배치된다. 액정 표시 패널(720)은 유리 기판 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리 기판에 올린 상태로 되어 있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 띠며, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다. 액정 표시 패널(720)의 전면에는 컬러 필터(미도시)가 구비될 수 있다.
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.
110: 하부 샤시(bottom chassis)
120: 반사 시트
130: 도광판
140: 광학 시트
160: 몰드 프레임
222: 브라켓
224: 발광 소자
301: 돌출부

Claims (11)

  1. 발광 소자;
    상기 발광 소자로부터 조사되는 광을 가이드하는 도광판;
    상기 도광판 전면에 배치되는 광학 시트;
    상기 도광판 하부에 배치되는 하부 샤시(bottom chassis); 및
    상기 도광판은 상기 발광 소자와 마주하는 영역에 상기 발광 소자의 방향으로 돌출되는 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부를 적어도 하나 이상 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 복수이고, 상기 돌출부는 상기 복수의 발광 소자 각각에 대응하여 형성되는 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부 및 상기 발광 소자의 이격 거리는 0.5밀리미터(mm) 이하인 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도광판과 상기 하부 샤시 사이에 배치되는 반사 시트를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자가 고정되며, 상기 하부 샤시에 부착되는 브라켓(bracket)을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 분할 영역별로 구동되는 백라이트 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프레즈널 렌즈 형태의 돌출부가 중앙에 위치하고 그 주변에 돌기가 형성되는 백라이트 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 돌기는 프리즘 형태인 백라이트 유닛.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 돌기는 돌출부에서 멀어질수록 높이가 커져가는 백라이트 유닛
  10. 제7항에 있어서,
    상기 돌기의 높이는 적어도 일부가 0.5 밀리미터 이상인 백라이트 유닛.
  11. 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널로 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은 제 1 항 내지 제 10 항에 기재된 백라이트 유닛 중 어느 하나인 백라이트 유닛을 이용한 표시 장치.
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