JP6235227B2 - バックライトアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、バックライトアセンブリに関し、より詳しくは、導光板の変形による光源への影響を減少させ又は効果的に防ぐバックライトアセンブリに関する。

今日、幅広く利用されるコンピュータモニター、テレビ、及び携帯電話機などには表示装置が必要である。表示装置には陰極線管表示装置、液晶表示装置、及びプラズマ表示装置などがある。

液晶表示装置は、現在、最も幅広く使用されている平板表示装置の一つであって、画素電極と共通電極など電界生成電極が形成されている二枚の基板と、その間に挿入されている液晶層とからなり、電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成し、これを通じて液晶層の液晶分子の配向を決定し、入射光の偏光を制御することによって映像を表示する。

このような液晶表示装置は、自ら発光できないため、光源を必要とする。この場合、光源は別途に具備された人工光源であるか、または自然光であってもよい。液晶表示装置に使用される人工光源には、発光ダイオード（ＬＥＤ:Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ:ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ）、及び外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ:ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ）などがある。

人工光源が使用される液晶表示装置は、光源から発生した光が表示板の全体に均一な輝度を有して到達するようにする導光板（ＬＧＰ、Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐｌａｔｅ）を必要とする。

導光板は光源に隣接するように配置し、表示装置を長時間使用する場合、光源から伝達された熱によって導光板の変形が発生しうる。また、導光板の変形によって導光板が光源に圧力を加える場合があり、光源に損傷が発生するようになる問題点がある。

これを防止するために、導光板と光源との間に緩衝部材を形成することを考慮してもよい。しかし、このような緩衝部材の形成にもかかわらず、光源は導光板の変形によって圧力を受けるようになる。また、光源から出射した光が緩衝部材を通過しながら屈折が起こって、入光経路が変更される問題点が発生する。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、導光板の変形によって光源が影響を受けることがないようにするバックライトアセンブリを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、光源と導光板の間で入光経路が変更されることを防止し、入光効率を高めることができるバックライトアセンブリを提供することにある。

このような目的に達成するために、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリは、導光板；前記導光板の一側面に前記導光板と離隔するように形成されている光源；前記光源を実装する回路基板；及び、前記導光板と前記回路基板の間に形成されている緩衝部材を含み、前記緩衝部材は前記光源を露出させる開口部を含むことを特徴とする。

前記緩衝部材は、はしご形状に形成してもよい。

前記緩衝部材は、棒状に形成された第１支持部、前記第１支持部と平行に形成されて、棒状に形成された第２支持部、及び、前記第１支持部と前記第２支持部を連結する複数の連結部を含んでもよい。

前記開口部は、前記第１支持部、前記第２支持部、及び前記連結部によって取り囲んでもよい。

前記連結部は、前記光源より前記回路基板からさらに突出してもよい。

前記連結部の厚さは、前記光源の厚さよりさらに厚くてもよい。

前記回路基板の上部面は上側部、中央部、及び下側部を含み、前記光源は前記回路基板の上部面の中央部に実装してもよい。

前記第１支持部は前記回路基板の上部面の上側部に固定し、前記第２支持部は前記回路基板の上部面の下部に固定してもよい。

前記光源から出射した光は、前記導光板の一側面に入射してもよい。

前記光源は、前記導光板の一側面と対向するように配置してもよい。

前記光源は複数からなり、前記複数の光源は一定の間隔で配置してもよい。

前記開口部は複数からなり、前記複数の開口部は前記複数の光源を露出させるように一定の間隔で配置してもよい。

前記緩衝部材は、軟性材質からなってもよい。

前記緩衝部材は、シリコン材質からなってもよい。

前記緩衝部材は、反射性材質からなってもよい。

前記光源は、発光ダイオードからなってもよい。

本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリは、前記導光板の下に形成されている反射板をさらに含んでもよい。

上記のような本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリは、次のような効果がある。

本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリは、光源を実装する回路基板と導光板との間に緩衝部材を形成し、緩衝部材は光源を露出させる開口部を含むことによって、導光板が変形しても光源が影響を受けないようにすることができる。

この場合、光源と導光板との間には開口部が形成されているので、光源から出射した光が導光板に直ちに入射するようになって、入光経路が変更されることを防止することができる。

また、緩衝部材が反射性材質からなることで、導光板に入射しない光または導光板から出射した光などを緩衝部材が導光板の内側に反射させることによって、入光効率を上げることができる。

本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリの一部領域を示す部分切開斜視図である。 本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリの光源、回路基板、及び緩衝部材を示す平面図である。 図２のＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿って示す本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリの光源、回路基板、及び緩衝部材の断面図である。 本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリにおける光源と導光板の間の距離による光損失率を示すグラフである。 本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリにおける変形された導光板の入光面を比較例と共に示した図面である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限られない。

図面において、種々の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書の全体にわたって類似する部分に対しては同一の図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「すぐ上」にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の「すぐ上」にあるという時には、中間に他の部分がないことを意味する。

まず、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリについて説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリの一部領域を示す部分切開斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリの光源、回路基板、及び緩衝部材を示す平面図であり、図３は、図２のＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿って示す本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリの光源、回路基板、及び緩衝部材の断面図である。

本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリは、導光板６００、導光板６００の一側面に配置する光源５００、光源５００を実装する回路基板２００、及び導光板６００と回路基板２００の間に形成されている緩衝部材３００を含む。

導光板６００は、光源５００から出射した光を表示パネル（図示せず）に均一に伝達するためのものであって、アクリル射出物からなってもよい。図示は省略したが、表示パネルをバックライトアセンブリの上に設けて表示装置を形成される。表示パネルは導光板６００の上に形成してもよく、導光板６００は、側面に入射した光を上部面に全体的に均一に出射させて、表示パネルに光が均一に伝達されるようにする。

光源５００は、導光板６００の一側面に、導光板６００と離隔するように形成される。光源５００から出射した光が導光板６００の一側面に入射するようにするために、光源５００は、光の主な出射方向が導光板６００の一側面へ向かうように形成される。つまり、光源５００は導光板６００の一側面と対向するように配置される。

上記で光源５００は導光板６００の一側面に形成されることと説明したが、本発明はこれに限定されず、光源５００は導光板６００の対向する二つの側面に形成してもよい。この場合、光源５００から出る光は導光板６００の両側面に入射される。また、導光板６００は四つの側面を有してもよく、光源５００は四つの側面の全てに形成されてもよい。

光源５００は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）などからなってもよい。光源５００は複数で形成されてもよく、複数の光源５００が一定の間隔を有するように配置されてもよい。但し、本発明はこれに限定されず、複数の光源５００が不規則な間隔で配置されてもよい。

回路基板２００は、印刷回路基板（ＰＣＢ、Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）からなってもよい。印刷回路基板は、絶縁基板の上に薄い銅箔を形成した基板を、回路図に従って不必要な銅箔を除去して電子回路を構成したものである。回路基板２００の上には光源５００が実装されており、複数の光源５００は配線５１０によって接続されている。全ての光源５００が配線５１０によって一つに接続されてもよく、複数のグループに分れて連結されてもよい。例えば、３個の光源５００ごとに同一の信号が印加されるように、３個の光源５００が配線５１０によって接続されてもよい。光源５００は配線５１０を通して光源５００を駆動させる信号の印加を受ける。

緩衝部材３００は、導光板６００と回路基板２００の間に形成されており、光源５００を露出させる開口部３４０を含む。つまり、緩衝部材３００ははしご形状からなっている。

緩衝部材３００は、棒状からなる第１支持部３１０と第２支持部３２０、及び第１支持部３１０と第２支持部３２０とを連結する複数の連結部３３０を含む。第１支持部３１０と第２支持部３２０は互いに離隔して平行に形成される。開口部３４０は、第１支持部３１０、第２支持部３２０、及び連結部３３０によって取り囲まれている。一つの開口部３４０を形成するためには二つの連結部３３０が必要であり、二つの開口部３４０を形成するためには三つの連結部３３０が必要である。図１では６個の開口部３４０を形成するために７個の連結部３３０が形成されている。但し、開口部３４０の個数はいくらでも変更が可能である。

光源５００が複数からなる場合、開口部３４０も複数からなってもよい。また、複数の光源５００が一定の間隔で配置されていれば、複数の開口部３４０も複数の光源５００を露出させるように一定の間隔で配置される。

一つの開口部３４０内には一つの光源５００を配置してもよい。但し、本発明はこれに限定されることではなく、一つの開口部３４０内に複数の光源５００を配置してもよい。

緩衝部材３００は軟性材質からなってもよい。例えば、シリコン材質からなってもよい。緩衝部材３００は軟性材質からなるので、導光板６００の変形によって圧縮されても、その後、元の状態に復元することもできる。導光板６００に持続的な熱が加わって導光板６００が伸びる場合、導光板６００は緩衝部材３００に圧力を加えて緩衝部材３００は圧縮される。また、導光板６００がさらに元の状態に戻る場合、緩衝部材３００に加わった圧力は減るか、または無くなって、緩衝部材３００も元の状態に復元される。

緩衝部材３００は反射性材質からなってもよい。例えば、白いシリコン材質からなってもよい。光源５００から出射した光の一部は導光板６００に入射しないこともある。導光板６００に入射しない光は反射性材質からなる緩衝部材３００によって反射して、導光板６００に入射される。つまり、緩衝部材３００が反射性材質からなることによって、導光板６００に入射する光量を増加させることができる。

以下、回路基板２００と緩衝部材３００の結合関係について説明する。

光源５００は回路基板２００の上部面に実装してもよく、回路基板２００の上部面は上側部、中央部、及び下側部を含んでもよい。図１において、回路基板２００の上部面は導光板６００に向かっており、上側部は導光板６００より上方に位置して緩衝部材３００の第一支持部３１０に面し、下側部は導光板６００より下方に位置して緩衝部材３００の第二支持部３２０に面し、中央部は上側部と下側部の間に位置する。

図２は、回路基板２００の上部面を示す平面図である。回路基板２００の上部面の上側部と下側部が、緩衝部材３００から一部露出しているが、本発明はこれに限定されるものではない。図２において、回路基板２００の上側部は図面の左側に位置し、下側部は図面の右側に位置するように示した。回路基板２００の上部面の中央部は、図１のように、上側部と下側部よりも突出してよいが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の一実施形態として、回路基板２００の上部面の上側部、中央部及び下側部が、それぞれ同一平面上にあってもよい。

光源５００は、回路基板２００の上部面の中央部に実装してもよい。緩衝部材３００の第１支持部３１０は回路基板２００の上部面の上側部に固定し、緩衝部材３００の第２支持部３２０は回路基板２００の上部面の下側部に固定し、緩衝部材３００の連結部３３０は回路基板２００の上部面の中央部に固定してもよい。緩衝部材３００を回路基板２００に固定するために接着部材（図示せず）をさらに形成してもよい。接着部材は、例えば、両面テープなどとしてもよい。

上記で緩衝部材３００の第１支持部３１０、第２支持部３２０、及び連結部３３０が全て回路基板２００に固定されることと説明したが、本発明はこれに限定されない。緩衝部材３００の第１支持部３１０、第２支持部３２０、及び連結部３３０のうちの一部を回路基板２００に固定してもよい。

また、緩衝部材を回路基板２００に固定しなくてもよい。緩衝部材３００と導光板６００が接触するように配置すれば、別途の接着手段がなくても緩衝部材３００が回路基板２００と接触するようになる。つまり、緩衝部材３００と導光板６００の間、及び緩衝部材３００と回路基板２００の間に空間がないように配置すれば、緩衝部材３００が回路基板２００から浮く現象を防止することができる。

以下、光源５００と緩衝部材３００の厚さについて説明する。

図３を参照すれば、緩衝部材３００の連結部３３０の厚さｔ１は、光源５００の厚さｔ２より厚く形成されている。つまり、緩衝部材３００の連結部３３０が光源５００より回路基板２００からさらに突出している。

このような構造によって、緩衝部材３００の連結部３３０は導光板６００と接触することができるが、光源５００は導光板６００と接触しないようになる。導光板６００に持続的な熱が加わることによって導光板６００が変形することがあり、導光板６００の変形によって緩衝部材３００の連結部３３０も変形しうる。導光板６００は変形することによって、緩衝部材３００に圧力を加えて緩衝部材３００が圧縮される。そのために緩衝部材３００の厚さｔ１が減るようになる。光源５００の厚さｔ２を変形された緩衝部材３００の最低厚さより薄く形成することによって、導光板６００の変形が起こっても導光板６００の側面が光源５００と接触しないようにすることができる。つまり、圧力の加えられていない状態における緩衝部材３００の厚さｔ１を十分に厚く形成することによって、光源５００が導光板６００の変形に影響を受けないようにすることができる。

さらに図１を参照すれば、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリは、反射板６２０をさらに含んでもよい。

反射板６２０は、光源５００から出射した光が外部に流失しないように、表示パネルの方向に光の経路を変更させる。つまり、光源５００から出射した光が導光板６００の下部面に出る場合、反射板６２０がこれを反射させて、さらに導光板６００内に入射するようにする。

また、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリは補助シャーシ４１０に固定してもよく、補助シャーシ４１０を取り囲む下部シャーシ４２０を形成してもよい。

補助シャーシ４１０は、底面及び底面と連結する側面を含んでもよく、補助シャーシ４１０の側面にバックライトアセンブリの回路基板２００を固定してもよい。回路基板２００は、接着部材、ねじ部材などによって補助シャーシ４１０に固定してもよい。

下部シャーシ４２０は、補助シャーシ４１０及びバックライトアセンブリを全て取り囲むように形成してもよく、バックライトアセンブリを保護する役割を果たす。

図示は省略したが、上述した通り導光板の上には表示パネルを設けて表示装置を形成してもよい。

表示パネルは、互いに対向する二つの基板を含み、両基板の間には液晶層（図示せず）が形成されている。両基板のいずれか一つの基板上には複数のゲート線とデータ線、及びこれらと接続する薄膜トランジスタが形成される。また、ゲート線から印加される信号によって薄膜トランジスタがターンオンされると、データ線から信号が印加される画素電極が形成されている。両基板のいずれか一つの上には共通電極を形成してもよく、画素電極と共通電極の間に電界が形成されて、液晶層の液晶分子の配向を制御する。そのために、表示パネルに入射した光を制御して映像を表示する。

上記で、表示パネルは液晶表示パネル（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ、ＬＣＤ）である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、電気泳動表示パネル（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ、ＥＤＰ）などの多様な表示パネルを用いてもよい。

また、表示パネルの周縁を覆うように上部シャーシを形成してもよく、上部シャーシは下部シャーシ４２０に固定してもよい。

次に、図４を参照して、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリの入光効率について説明する。

図４は、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリにおける、光源と導光板の間の距離による光損失率を示すグラフである。図４では導光板の厚さが２．０ｍｍ、３．０ｍｍ、３．５ｍｍの場合をそれぞれ示した。

光源と導光板の間の距離が遠いほど、光損失率が増加する傾向を見せている。光源と導光板が接触していれば、光源から出射した光は大部分導光板に入射するようになる。これとは異なって、光源と導光板が遠く離れていれば、一部の光が導光板の上側と下側へ向かうようになる。光源から直進する光は導光板に入射するが、所定の角を有して出射した光は導光板に入射しないこともあるためである。この場合、光源と導光板の間の距離が遠いほど、導光板に入射しないようになる光量が増加する。つまり、光源と導光板の間の距離が近いほど、導光板に入射する光量を増加させて、入光効率を高めることができる。

本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリでは緩衝部材が形成されていることで、導光板の変形によって光源が損傷する恐れがない。したがって、光源と導光板の間の距離を最小化することができるので、光損失率も減少させられる。もし、緩衝部材が形成されていなければ、導光板の変形によって光源が損傷するのを防止するために、光源と導光板の間に余裕空間を形成する必要があり、そのために光損失率が増加する。反面、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリでは、このような余裕空間を形成する必要がないので、光源と導光板を十分に近く配置して、入光効率を高めることができる。

同時に、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリでは、緩衝部材が反射型材質からなってもよいので、光源から所定の角を有して出射した光が緩衝部材によって反射されて導光板に入射するようになるので、入光効率をさらに高めることができる。

次に、図５を参照して、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリにおいて、導光板の変形によって光源が影響を受けない特性について説明する。

図５は、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリにおける変形された導光板の入光面を比較例と共に示した図面である。二つの棒状に示されており、二つのうちの左側でＡが示す棒状部分が比較例を示したものであり、右側でＢが示す棒状部分が本発明の一実施形態を示したものである。

比較例は、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリから緩衝部材が除外された構造からなる。緩衝部材が形成されていない場合、導光板に持続的な熱が加わることによって、導光板が光源と接触するように変形することがある。導光板は光源に圧力を加えるようになり、これによって導光板に光源と接触した痕跡が残っていることがＡ部分で確認できる。導光板の変形がさらに激しくなれば、光源は破損されうる。

反面、本発明の一実施形態によるバックライトアセンブリにおいては、導光板が変形して伸びれば、導光板が緩衝部材と接触するようになる。導光板は緩衝部材に圧力を加えるようになり、これによって導光板に緩衝部材と接触した痕跡が残っていることがＢ部分で確認できる。導光板は緩衝部材に圧力を加えるだけで、光源とは接触しないので、光源が破損される恐れはない。つまり、光源は導光板の変形による影響を受けない。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されることではなく、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

２００ 回路基板
３００ 緩衝部材
３１０ 緩衝部材の第１支持部
３２０ 緩衝部材の第２支持部
３３０ 緩衝部材の連結部
３４０ 緩衝部材の開口部
４１０ 補助シャーシ
４２０ 下部シャーシ
５００ 光源
５１０ 配線
６００ 導光板
６２０ 反射板

Claims (9)

1. 導光板と、
   前記導光板の一側面に前記導光板と離隔するように形成されている光源と、
   前記光源を実装する回路基板と、
   前記導光板と前記回路基板の間に形成されている緩衝部材を含み、
   前記緩衝部材は前記光源を露出させる開口部を含む軟性材質からなり、
   前記緩衝部材は、前記導光板との間及び前記回路基板との間に空間がないように配置され、
   前記光源の厚さは、前記導光板が前記緩衝部材に圧力を加えて前記緩衝部材が圧縮される最低厚さ以下であることを特徴とする、バックライトアセンブリ。
2. 前記緩衝部材は、はしご形状に形成される、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
3. 前記緩衝部材は、棒状に形成される第１支持部と、
   前記第１支持部と平行に形成されて、棒状に形成される第２支持部と、
   前記第１支持部と前記第２支持部を連結する複数の連結部を含むことを特徴とする、請求項２に記載のバックライトアセンブリ。
4. 前記開口部は、前記第１支持部、前記第２支持部、及び前記連結部によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項３に記載のバックライトアセンブリ。
5. 前記光源は複数からなり、
   前記複数の光源は一定の間隔で配置されている、請求項２に記載のバックライトアセンブリ。
6. 前記緩衝部材はシリコン材質からなる、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
7. 前記緩衝部材は反射性材質からなる、請求項６に記載のバックライトアセンブリ。
8. 前記光源は発光ダイオードからなる、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。
9. 前記導光板の下に形成されている反射板をさらに含む、請求項１に記載のバックライトアセンブリ。