KR20190031219A - 백라이트 유닛 및 그를 이용한 표시장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 그를 이용한 표시장치 Download PDF

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Abstract

표시장치는 광을 입사 받는 입광부를 포함하며, 입광부가 하면의 중앙에 제1 방향으로 형성된 홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 도광판과, 일정각 경사지게 배치되며 홈에 일정부분 삽입되어 제1 방향과 수직되는 양측으로 광을 출사하는 광원부를 포함한다.

Description

백라이트 유닛 및 그를 이용한 표시장치{BACK LIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 백라이트 유닛을 구성하는 기술에 관한 것이다.
음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 대두되고 있다. 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel) 및 유기 발광 표시장치(ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DISPLAY DEVICE} 등이 있다. 여기에서 액정 표시장치는 수광형 표시장치로 분류된다. 액정 표시장치는 액정 패널의 하부 또는 측면에 위치하는 백라이트 유닛으로부터 면광원을 제공받아 영상을 표현할 수 있다. 백라이트 유닛은 광원소자로부터 출사된 광을 액정 패널에 효율적으로 제공하기 위한 광 확산 패널을 포함하며, 광 확산패널은 도광판, 반사판, 광학시트들로 구성될 수 있다. 여기에서 광학시트들은 광을 균일하게 확산시키기 위해서, 광을 전 영역으로 확산시킨 후, 확산된 광을 다시 집광하여 액정 패널에 제공한다. 광학시트들은 확산판 및 프리즘 시트 등으로 구성될 수 있다.
일반적으로 측광형 백라이트 유닛은 액정 패널의 좌측 및 우측에 광원이 위치하고 있으며, 출광된 광을 광 확산 패널을 통해서 액정 패널에 균일하게 제공한다. 특히, 광원의 발열에 의한 도광판의 변형 및 간섭 등을 방지하기 위해서, 광원과 도광판 사이에는 일정한 갭이 유지되어야 한다. 또한, 광원의 발열을 효과적으로 방열하기 위해서, 열전도율이 높은 재질로 광원 하우징을 구성하여 액정 패널의 좌측 및 우측에 배치 시켜야 한다. 즉, 액정 패널의 좌측 및 우측에 광원과, 광원을 구동시키는 회로 및 관련 부품들까지 배치해야 하므로, 백라이트 유닛의 좌,우 폭이 늘어나게 되며, 이로 인하여 액정 표시장치의 배젤(Bezel) 폭까지 늘어나게 된다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 표시패널의 중앙 하부에 일정한 각도로 경사지게 광원을 배치한 백라이트 유닛을 통해서, 슬림한 구조로 제조될 수 있는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광을 입사 받는 입광부를 포함하며, 상기 입광부가 하면의 중앙에 제1 방향으로 형성된 홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 도광판; 및 일정각 경사지게 배치되며, 상기 홈에 일정부분 삽입되어 상기 제1 방향과 수직되는 양측으로 광을 출사하는 광원부;를 포함하는 백라이트 유닛이 제공된다.
상기 광원부은 상기 제1 방향과 수직되는 일측 및 타측으로 광을 각각 출사하는 제1 및 제2 광원부와, 상기 제1 및 제2 광원부를 일정각 경사지도록 고정시키는 광원 하우징으로 구성되며, 상기 제1 및 제2 광원부는 각각, 복수의 LED(Light Emitting Diode); 및 상기 복수의 LED가 실장된 인쇄회로기판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 광원부는 각각, 상기 도광판이 배치된 수평면을 기준으로 20도 내지 45도 사이의 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 홈은 라운딩 형태 또는 다각형 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 홈의 표면에 양각 또는 음각형태로 세레이션 패턴이 형성되며, 상기 세레이션 패턴은 상기 제1 방향으로 형성되거나, 상기 제1 방향과 수직되는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 홈을 제외한 상기 도광판의 하면에 형성된 제1 반사시트와, 상기 입광부가 형성된 영역에 대응하는 상기 도광판의 상면의 중앙에 형성된 제2 반사시트;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 반사시트는 중앙으로 투과되는 광량을 조절하기 위한 홀 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제2 반사시트 상에 형성된 광학시트들을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 표시 패널; 및 광을 입사 받는 입광부를 포함하며, 상기 입광부가 하면의 중앙에 제1 방향으로 형성된 홈으로 구성되는 것을 특징으로 하는 도광판; 및 일정각 경사지게 배치되며, 상기 홈에 일정부분 삽입되어 상기 제1 방향과 수직되는 양측으로 광을 출사하는 광원부로 구성되는 백라이트 유닛;을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은 상기 표시 패널의 하부로 면광원을 제공하는 것을 특징으로 하는 표시장치가 제공된다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛 및 그를 이용한 표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.
입광부가 도광판의 하면 중앙에 홈의 형태로 형성되고, 홈을 통해서 광원이 입사되어 도광판 상면에 배치되는 표시 패널에 면광원을 제공하므로, 백라이트 유닛의 좌,우 폭을 감소시킬 수 있다. 따라서 액정 표시장치의 배젤(Bezel) 폭을 매우 좁게 할 수 있으므로, 보다 슬림한 구조를 갖는 표시장치를 제조할 수 있다.
또한, 홈에 일정부분 삽입되는 광원부가 일정각 경사지게 배치되므로, 중앙부의 핫스팟 현상을 감소시키면서도 도광판의 외곽 부분까지 균일하게 광을 전달할 수 있다.
또한, 홈은 라운딩 형태 또는 다각형 형태로 형성하고, 홈의 표면에 양각 또는 음각형태로 세레이션 패턴을 형성하므로, 중앙부의 핫스팟 현상을 감소시키면서도 표시 패널의 외곽 부분까지 더욱 균일하게 광을 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 분해도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 백라이트 유닛의 반사시트 및 제1 및 제2 광원부를 도시한 개념도이다.
도 4는 도광판에 홈을 형성하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광원 하우징과, 라운딩 형태 또는 다각형 형태로 형성된 입광부의 홈을 나타낸 도면이다.
도 6은 광원부의 경사각에 따른 광효율을 측정한 실험결과, 도 7은 도광판 상부에 배치되는 반사시트의 폭을 설정하기 위한 실험결과, 도 8은 도광판 상단의 시야각 분포에 대한 실험결과, 도 9는 도광판의 홈의 표면에 형성된 세레이션 패턴에 대한 실험결과, 도 10은 입광부의 홈의 형상에 따른 광효율 및 측면 시야각 분포에 대한 실험결과를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 분해도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다. 본 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 표시장치는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 표시장치의 세부구성과 특징을 살펴보면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 표시장치는 탑 커버(1)과 바텀 커버(8) 사이에 표시 패널(2)과 백라이트 유닛이 형성된다. 여기에서 표시 패널(2)은 액정 패널 등과 같은 수광형 표시패널이 배치되는 것이 바람직하다. 백라이트 유닛은 표시 패널(2)의 하부로 면광원을 제공한다. 본 실시예에서 백라이트 유닛은 광원부(6,7), 제1 반사시트(5), 도광판(4) 및 광학시트(3)로 구성되며, 각 부품은 바텀 커버(8) 상부에 상술한 순서로 순차적으로 형성된다. 여기에서 광학시트(3)는 제2 반사시트(3_1), 확산판 및 프리즘 시트로 구성될 수 있다.
도광판(4)은 제1 및 제2 광원부(6)에서 출사된 점광원 또는 선광원을 면광원으로 전환시킨다. 도광판(4)은 광을 입사 받는 입광부를 포함하고 있는데, 본 실시예에서는 도광판(4) 하면의 중앙부에 입광부가 형성된다. 구체적으로 입광부는 도광판(4) 하면의 중앙에 제1 방향으로 형성된 홈으로 구성된다. 여기에서 제1 방향은 표시 패널(2)의 평면도 상의 수직 또는 수평방향으로 정의될 수 있다. 한편, 도광판(4) 하면에 형성된 홈은 라운딩 형태(ROUND) 또는 다각형 형태(GROOVE)로 형성될 수 있다. 홈의 형태에 따라 도광판(4)의 중앙으로 입사되는 광과, 도광판(4)의 외곽으로 입사되는 광의 효율이 변화하므로, 실시예에 따라 홈의 형태가 선택될 수 있을 것이다.
광원부(6,7)는 제1 및 제2 광원부(6)와 광원 하우징(7)로 구성된다. 또한, 제1 광원부(PCB1, LED Array1)는 복수의 제1 LED(LED Array1)와, 복수의 제1 LED(LED Array1)가 실장된 제1 인쇄회로기판(PCB1)으로 구성되며, 제2 광원부(PCB2, LED Array2)는 복수의 제2 LED(LED Array2)와, 복수의 제2 LED(LED Array2)가 실장된 제2 인쇄회로기판(PCB2)으로 구성된다.
본 실시예에서 제1 및 제2 광원부(6)는 도광판(4)의 홈에 일정부분 삽입되고 경사지게 배치된다. 즉, 제1 및 제2 광원부(6)는 제1 방향과 수직되는 방향인 홈의 일측 및 타측으로 광을 각각 출사하게 된다. 이때, 광원 하우징(7)은 제1 및 제2 광원부(6)가 일정각 경사질 수 있도록 고정하는 역할을 한다. 참고적으로 도면에서 미도시 되었으나 제1 및 제2 광원부(6)과 광원 하우징(7) 사이, 즉, 인쇄회로기판(PCB1, PCB2)과 광원 하우징(7) 사이에 방열 물질이 형성되어 LED의 열을 방출시킬 수 있다.
본 실시예에서는 제1 광원부(PCB1, LED Array1)는 수평면을 기준으로 30의 각도로 경사지게 배치되고 홈의 좌측으로 광을 출사한다. 또한, 제2 광원부(PCB2, LED Array2)는 수평면을 기준으로 30도의 각도로 경사지게 배치되고 홈의 우측으로 광을 출사한다. 제1 및 제2 광원부(6)는 수평면을 기준으로 20도 내지 45도 사이의 각도로 경사지게 배치되는 것이 바람직하며, 이는 실시예에 따라 조절될 수 있다.
한편, 제1 반사시트(5)는 홈을 제외한 도광판(4)의 하면에 형성되어 제1 및 제2 광원부(6)에서 출사된 광을 상부로 반사시킨다. 또한 도광판(4)의 상면의 중앙에 형성된 제2 반사시트(3_1)는 입광부가 형성된 영역에 대응하는 중앙 부분의 일부에 형성되며, 중앙으로 투과되는 광량을 조절하기 위한 홀 패턴이 형성되어 있다. 즉, 제2 반사시트(3_1)는 제1 및 제2 광원부(6)가 중앙에 배치되면서 해당 부분에 발생할 수 있는 핫스팟 현상을 감소시키기 위해서 배치된다. 또한, 본 실시예와 같이 제2 반사시트(3_1) 상에 확산판 및 프리즘 시트들을 더 배치하여 광의 균일성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서 제2 반사시트(3_1), 확산판 및 프리즘 시트는 광학시트(3)로 통칭하기로 한다.
도 3은 도 2의 백라이트 유닛의 반사시트 및 제1 및 제2 광원부를 도시한 개념도이다. 도 3은 제1 반사시트(5)의 중앙이 컷팅되어 있으며, 컷팅된 중앙을 통해서 제1 및 제2 광원부(6)가 돌출되어 있는 점이 도시되어 있다. 이때, 반사 효율을 극대화 하기 위해서 커팅 면적은 최소화 하는 것이 바람직하다.
도 4는 도광판에 홈을 형성하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 도 4는 컷팅 도구를 도광판(4)의 하면의 중앙영역에 접촉시킨 후 제1 방향으로 이동시켜서 도광판의 홈을 형성하는 개념을 나타낸 것이다. 즉, 커팅 도구의 형상에 따라 라운딩 형태(ROUND) 또는 다각형 형태(GROOVE)의 홈이 형성된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광원 하우징과, 라운딩 형태 또는 다각형 형태로 형성된 입광부의 홈을 나타낸 도면이다. 도 5에서 제1 예시도(51)는 제1 및 제2 광원부(6)를 다양한 각도로 경사지게 장착할 수 있도록 형성된 광원 하우징(7)이 도시되어 있다. 또한, 제2 예시도(52)는 라운딩 형태(ROUND) 또는 다각형 형태(GROOVE)로 형성된 도광판(4)의 홈과, 다양한 각도의 광원 하우징(7)을 포함하는 백라이트 유닛의 단면도를 도시하고 있다.
도 6은 광원부의 경사각에 따른 광효율을 측정한 실험결과이다. 도 6을 참조하면, 도광판(4)의 홈의 형태에 관계없이, 제1 및 제2 광원부(6)의 경사각이 감소할수록 중앙부의 핫스팟은 감소하고, 외곽의 입광효율은 증가하는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 도광판 상부에 배치되는 반사시트의 폭을 설정하기 위한 실험결과이다. 도 7을 참조하면, 도광판(4)의 홈이 다각형 형태(GROOVE)로 형성될 경우, 제2 반사시트(3_1)의 폭은 최소 6mm 이상이 필요한 것을 확인할 수 있으며, 도광판(4)의 홈이 라운딩 형태(ROUND)로 형성될 경우, 제2 반사시트(3_1)의 폭이 최소 5mm 이상 필요한 것을 확인할 수 있다. 즉, 동일한 조건에서 제2 반사시트(3_1)의 크기를 감소시키기 위해서는 라운딩 형태(ROUND)로 홈을 형성하는 것이 유리하다.
도 8은 도광판 상단의 시야각 분포에 대한 실험결과이다. 도 8을 참조하면, 시야각 분포를 고려했을 경우, 도광판(4)의 홈의 형태에 관계없이 제1 및 제2 광원부(6)가 30도 정도의 경사각을 가지고 배치되는 것이 가장 바람직한 것을 확인할 수 있다.
도 9는 도광판의 홈의 표면에 형성된 세레이션 패턴에 대한 실험결과이다. 도 9를 참조하면, 도광판(4)의 홈의 표면에 양각 또는 음각형태로 세레이션 패턴이 형성될 수 있다. 이때, 세레이션 패턴은 제1 방향(H)으로 형성되거나, 제1 방향(H)과 수직되는 방향(V)으로 형성될 수 있다. 참고적으로, 세레이션부는 도광판(4)에 입사되는 광을 분산시키는 역할을 한다. 세레이션부는 일정간격을 갖는 원형 또는 사다리꼴 형태로 형성될 수 있다. 이때 원형의 패턴은 사다리꼴 패턴에 비해서 보다 광을 많이 분산시키며, 반대로 사다리꼴 패턴은 원형의 패턴에 비해서 보다 광을 많이 직진 시키게 된다.
도 10은 입광부의 홈의 형상에 따른 광효율 및 측면 시야각 분포에 대한 실험결과를 나타낸 도면이다. 도 10을 참조하면, 제2 반사시트(3_1)의 폭을 줄이기 위해서는 라운딩 형태(ROUND)의 홈의 표면에 세레이션 패턴이 형성된 것이 유리하다. 또한, 중앙부의 핫스팟을 감소 측면과, 외곽영역의 광효율을 향상 측면을 모두 고려하면, 도광판(4)의 홈이 다각형 형태(GROOVE)로 형성되고, 제1 및 제2 광원부(6)의 경사각이 30도 일 때가 가장 좋은 결과를 나타내었다.
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 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 탑 커버(1) 2 : 표시 패널(2)
3 : 광학시트(3) 3_1 : 제2 반사시트(3_1)
4 : 도광판(4) 5 : 제1 반사시트(5)
6 : 제1 및 제2 광원부(6) 7 : 광원 하우징(7)
8 : 바텀 커버(8)

Claims (13)

  1. 하면의 중앙에 제1 방향으로 홈의 형태로 배치되어 광을 입사받는 입광부를 포함하는 도광판;
    상기 도광판의 상기 입광부에 삽입되어 수평면에 대해 경사지게 배치되며, 상기 제1 방향과 수직되는 방향으로 광을 출사하는 광원부;
    상기 도광판의 하면에 배치되고, 상기 입광부에 대응하는 중앙부분이 컷팅되어, 상기 광원부에서 출사되는 광을 상부로 반사시키는 제1 반사시트; 및
    상기 입광부에 대응하는 상기 도광판의 상면에 분리 배치되는 제2 반사시트를 포함하고,
    상기 광원부에서 출사되는 광은 상기 제2 반사시트 및 상기 제1 반사시트를 순차적으로 거친 후 도광판 외부로 출사되거나 도광판 내부로 전반사되는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 제1 방향과 수직되는 일측 및 타측으로 광을 각각 출사하는 제1 및 제2 광원부와, 상기 제1 및 제2 광원부를 고정시키는 광원 하우징으로 구성되며,
    상기 제1 및 제2 광원부는 각각,
    복수의 LED(Light Emitting Diode); 및
    상기 복수의 LED가 실장된 인쇄회로기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 광원 하우징 사이에 방열 물질이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광원부는 각각, 일부분은 상기 제1 반사시트의 수평면을 기준으로 상부로 돌출되고, 나머지 부분은 상기 제1 반사시트의 수평면을 기준으로 하부에 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광원부는 각각, 상기 수평면을 기준으로 30도의 각도로 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 홈은 라운딩 형태 또는 다각형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 홈은 다각형 형태로 형성되고 상기 제2 반사시트의 폭은 6mm보다 큰 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 홈은 라운딩 형태로 형성되고 상기 제2 반사시트의 폭은 5mm보다 큰 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 홈의 표면에 양각 또는 음각형태로 세레이션 패턴이 형성되며, 상기 세레이션 패턴은 상기 제1 방향으로 형성되거나, 상기 제1 방향과 수직되는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 세레이션 패턴은 일정 간격을 갖는 원형 또는 사다리꼴 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반사시트는 상기 도광판의 중앙으로 투과되는 광량을 조절하기 위한 홀 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반사시트 상에 형성된 광학시트들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  13. 표시 패널; 및
    상기 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 기재된 백라이트 유닛;을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 상기 표시 패널의 하부로 면광원을 제공하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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