KR100437836B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

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김재범
안인호
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Abstract

본 발명은 고 색재현율과 고휘도의 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 본 발명의 액정표시장치는 R.G.B 단색광을 조사하는 LED와 상기 LED의 단색광을 보상하기 위한 형광램프를 광원으로 동시에 사용하여 합성된 백색광을 만들 수 있기 때문에 색재현성과 휘도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 선택적인 색재현성과 휘도를 구현할 수 있다.

Description

백라이트 유닛{A Backlight Unit}
이 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치에 사용되는 백라이트에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 두 개의 유리판 사이에 액정을 주입해 상하 유리판 전극에 전원을 인가하여 각 화소에 액정 분자배열이 변화함으로써 영상을 표시하는 장치로 크게 패널부, 구동부, 백라이트부로 구성된다.
CRT, PDP, FED와는 달리 액정표시장치에 의한 표시는 그 자체가 비발광성이기 때문에 빛이 없는 곳에서는 사용이 불가능하다. 이러한 단점을 보완하여 어두운 곳에서의 사용이 가능하게 할 목적으로 정보 표시면에 균일하게 면조사되는 백라이트를 장착한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 표시 장치용 백라이트 장치에 대하여 설명한다.
도 1a는 종래 기술에 따른 형광램프를 사용한 백라이트 유닛의 사시도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 백라이트 유닛은 휘도를 높이기 위해 두 개의 광원으로 이루어진 복수개의 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp)(1)와, 상기 형광램프(1)를 둘러싸고, 상기 형광램프(1)로부터 조사된 광을 한 방향으로 집광시키기 위한 하우징(2)으로 구성된다.
또한, 도시하지는 않았지만 상기 형광램프(1)에 전력을 공급하는 인버트(Inverter) 회로와 상기 집광된 빛을 액정 패널에 공급하기 위한 도광판을 더 포함하여 구성된다.
이와 같은 상기 형광램프(1)를 이용한 백라이트 유닛은 광원자체의 발광특성으로 인해 고색재현율이 낮다. 또한, 형광램프의 크기 및 용량의 제약 때문에 고휘도의 백라이트 유닛을 획득하기 힘들다.
반면, 근래의 백라이트 유닛은 어두운 장소에서 상기 액정표시장치의 화면에 표시되는 정보를 읽기 위한 기능으로 사용되어 왔으나, 최근에는 디자인, 저전력화, 박형화 등의 여러 가지 요구에 의하여 도광판을 보다 얇게 형성하고있으며, 여러 가지 칼라를 표현할 수 있는 기능뿐만 아니라, LED를 사용하여 소비 전력을 감소시키기 위한 기술개발 등이 이루어지고 있다.
도 1b는 종래 기술에 따른 LED를 사용한 백라이트 유닛의 사시도이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 또 다른 종래 기술의 백라이트 유닛은 소비전력을 줄이기 위해 복수개 R.G.B 각각의 단색 광원이 일렬로 이루어진 LED(Light-Emitting Diode)(3)과, 상기 LED(3)를 둘러싸고 상기 LED(3)로부터 조사된 광을 일방향으로 집광시키기 위한 하우징(2)으로 구성된다.
또한, 도시하지는 않았지만 상기 LED(3)으로부터 발광되어 상기 하우징(2)으로 일방향으로 집광된 광이 액정패널에 전달되는 도광판이 있다.
이때, 상기 LED(3)로부터 발광된 R.G.B 각각의 단색광은 상기 액정패널 전체에 고르게 전달되기 위해서는 상기 도광판에 전달되기 전에 합성되어야만 한다.
도 2a는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛 평면도이고, 도 2b는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 사시도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 백라이트 유닛은 R(3a).G(3b).B(3c)의 LED(도 2의 3)를 다수개 구비한 광원부(4)와, 상기 광원부(4)로부터 조사된 광을 액정패널(도시하지 않음)에 고르게 분산시키기 위한 도광판(Light Guide Panel)(5)으로 구성된다.
이와 같은 상기 LED(3)를 광원으로 사용할 경우 이용하여 백색광을 발광하기 위해 상기 광원부(4)로부터 R.G.B 각각의 단색광이 상기 LED(3)로부터 발광되지만 상기 도광판(5)의 "a"지역에서는 각각의 LED(3)에 의해 발광된 빛이 겹쳐지지 않는 부분(6)이 발생하여 균일한 백색광을 만들 수가 없고, 상기 도광판(5)의 "b"지역에서 상기 LED(3)로부터 R.G.B의 발광한 단색광이 혼합되어 균일한 백색광으로 만들 수가 있다.
따라서, 이와 같은 종래 기술에 따른 백라이트 유닛은 상기 도광판(2)의 "B" 지역만을 효과적으로 이용할 수 있도록 도광판(5) 상에 광점을 형성하여 상기 광원부(4)에서부터 원거리에 있는 상기 도광판(5)의 절반만을 이용한다. 즉, 도 2b와 같은 구조를 만들어 액정표시장치에 응용된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 백라이트 유닛은 복수개의 LED로 이루어져 서로 마주보도록 형성된 두 개의 광원부(4)과, 상기 LED의 색혼합을 위해 상기 광원부(4)로부터 원거리의 "b" 지점에 광점 패턴(도시하지 않음)이 인쇄되어 있고 상기 각각의 광원부(4)에 대하여 상 하부로 이루어진 두개의 도광판(5)을 구비한다.
이와 같이 종래 기술에 따른 백라이트 유닛은 상기 도광판(5)의 일측에 구비된 상기 광원부(4)로부터 원거리의 상기 도광판(2) 1/2부분 이상에서부터 형성된 상기 광점 패턴을 이용하기 때문에 두 개의 상기 도광판(5)을 엇갈린 복층구조로사용해야만 한다.
따라서, 이와 같은 상기 LED(3)를 이용하여 백라이트 유닛을 이용할 경우 상기 도광판을 2개의 복층구조로 만들어야 하기 때문에 입사광의 휘도가 떨어진다.
이상에서 상술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 백라이트 유닛은 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래 기술에 따른 백라이트 유닛은 백라이트로 형광램프를 사용할 경우 광원자체의 발광특성과 용량의 제약 때문에 색재현율 및 휘도가 낮은 문제점이 있다.
둘째, 종래 기술에 따른 백라이트 유닛은 광원으로 LED를 사용할 경우 상기 LED의 용량으로 인한 밝기의 제한이 따르며, 상기 LED로부터 R.G.B 각각의 단색이 발광되기 때문에 색재현율은 높지만 휘도가 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 상기 하우징에 광원으로 LED 및 형광램프를 구비시킴으로써 백색광을 만들 수 있기 때문에 고색재현율 및 고휘도의 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다.
도 1a는 종래 기술에 따른 형광램프를 사용한 백라이트 유닛의 사시도.
도 1b는 종래 기술에 따른 LED를 사용한 백라이트 유닛의 사시도.
도 2a는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 평면도.
도 2b는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 사시도.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도.
도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : LED 11a : 제 1 광원
12 : 형광램프 12a : 제 2 광원
13 : 하우징 14 : 도광판
15 : 액정패널
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 복수개의 R.G.B 색으로 이루어져 일정량의 빛을 조사하는 LED와, 상기 LED의 발광 빛을 보상하기 위한 형광램프와 상기 형광램프 및 상기 LED를 둘러싸고 상기 형광램프 및 상기 LED에서 발광된 광을 한쪽 방향으로 집광시키기 위한 하우징으로 이루어진 광원과, 상기 광원으로부터 공급된 빛을 액정패널에 전달하기 위한 도광판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 백라이트 유닛은 하우징 내에 상기 LED와 형광램프를 위치시킴으로써 상기 LED와 형광램프에서 일정 거리에 있는 도광판에 혼합된 백색광을 조사하기 때문에 색재현율과 휘도를 높일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛은 R.G.B 색으로 이루어져 일정량의 빛을 조사하는 LED(11)와, 상기 LED(11)로부터 발광된 빛을 합성하기 위해 상기 LED(11)의 양쪽에 상기 LED(11)의 배열과 평행하도록 형성된 형광램프(12)와, 상기 LED(11) 및 형광램프(12)에서 발광된 빛을 한쪽 방향으로 집광시키기 위한 하우징(13)과, 상기 하우징으로부터 집광된 빛을 액정패널(도시하지 않음)에 공급하기 위한 도광판(14)을 구비한다.
이때, 상기 하우징(13)은 상기 LED(11)와 상기 LED(11)의 양쪽에 형성된 두 개의 형광램프(12)를 포함하기 때문에 적어도 12mm(T) 정도의 폭을 가지고 있어야 하며, 상기 도광판(14)은 상기 하우징(13) 내의 상기 LED로부터 적어도 8mm(d) 이상의 거리를 유지한다.
더욱이, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 LED(11)와 상기 형광램프(12)는 각각 LED 구동부()와 상기 형광램프(12)의 인버터를 구비하고 있기 때문에 각각의 구동에 따라서, 저휘도에 고색재현율을 구현하고자 할 경우, 상기 LED(11)를 구동시켜 약 95%의 색재현율을 획득할 수 있고, 반대로 고휘도에 저색재현율을 구현하고자 할 경우 상기 LED(11)와 상기 형광램프(12)를 구동시켜 약 72%의 색재현율을 획득할 수 있다.
또한, 이러한 LED(11), 두 개의 형광램프(12) 및 하우징으로 이루어진 광원은 상기 도광판(14)을 중심으로 서로 마주보는 양쪽에 위치하여도 무방하다.
따라서, 상기 형광램프(12)가 상기 도광판(14)에 가깝기 때문에 상기 LED(11)로부터 R.G.B 단색광의 발광과 동시에 상기 형광램프(12)에서의 백색광이 상기 도광판(14)과 상기 LED 사이의 일정한 거리의 상기 하우징(13) 내에서 합성되고, 상기 하우징 내에서 합성된 빛은 상기 도광판에 입사된 후 상기 액정패널로 공급된다.
여기서, 상기 LED(11)와 상기 형광램프(12)에 의하여 합성된 빛은 거의 백색광에 가깝게 합성되고, 이러한 백색광은 상기 LED(11)의 R.G.B의 단색광과 상기 형광램프(12)의 백색광이 합성되었기 때문에 색재현율과 휘도가 높아진다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치은 R.G.B 색으로 이루어져 일정량의 빛을 조사하는 LED(11)와, 상기 LED(11)로부터 발광된 빛을 합성하기 위해 상기 LED(11)의 상단에 상기 LED(11)의 배열과 평행하도록 형성된 형광램프(12)와, 상기 LED(11) 및 형광램프(12)에서 발광된 빛을 한쪽 방향으로 집광시키기 위한 하우징(13)과, 상기 하우징으로부터 집광된 빛을 액정패널(도시하지 않음)에 공급하기 위한 도광판(14)을 구비한다.
특히, 본 발명의 제 2 실시예는 하나의 상기 형광램프(12)를 상기 LED의 상단에 형성함으로써, 상기 형광램프(12)의 발광을 이용하여 상기 LED에서 R.G.B의 단색광을 합성시키고자 하는 것이다.
마찬가지로, 상기 하우징은 상기 LED(11)와 상기 LED(11)의 상단에 형성된 형광램프(12)를 포함하기 때문에 적어도 12mm 정도의 폭을 가지고 있어야 하며, 상기 도광판(14)은 상기 하우징(13) 내의 상기 LED로부터 적어도 6mm 이상의 거리를 유지한다.
또한, 이러한 LED(11), 형광램프(12) 및 하우징으로 이루어진 광원은 상기 도광판(14)을 중심으로 서로 마주보는 양쪽에 위치하여도 무방하다.
따라서, 상기 LED(11)로부터 R.G.B 단색광의 발광과 동시에 상기 형광램프(12)에서의 백색광이 상기 도광판(14)과 상기 LED 사이의 일정한 거리의 상기 하우징(13) 내에서 합성되고, 상기 하우징 내에서 합성된 빛은 상기 도광판에 입사된 후 상기 액정패널로 공급된다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 백라이트 유닛은 복수개의 R.G.B 색의 빛을 조사하는 LED(11) 및 상기 LED(11)을 둘러싸는 하우징(13)으로 구성되어 도광판(14)의 양쪽측면에 서로 마주보도록 형성된 두 개의 제 1 광원(11a)과, 상기 제 1 광원(11a)에 대앙하여 백색광을 조사하는 형광램프(12) 및 하우징(13)으로 구성되어 상기 제 1 광원(11a)의 인접한 상기 도광판(14)의 또 다른 양쪽 측면에 서로마주보도록 형성된 두 개의 제 2 광원(12a)과, 상기 제 1 광원(11a) 및 제 2 광원(12a)으로 둘러싸인 도광판(14)과, 상기 도광판(14)으로부터 공급되는 빛을 공급받아 색신호에 따라 화면으로 구현되는 액정패널(15)로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 광원(11a)과 제 2 광원(12a)으로부터 발광된 상기 LED(11)의 R.G.B 단색광과, 상기 형광램프의 백색광이 상기 도광판(14)의 사방에서 합성되기 때문에 색재현성과 휘도가 높은 빛을 만들 수 있다.
따라서, 저휘도에 고색재현율을 구현하고자 할 경우, 상기 LED(11)로 구성된 상기 제 1 광원(11a)을 구동시켜 약 95%의 색재현율을 획득할 수 있고, 반대로 고휘도에 저색재현율을 구현하고자 할 경우 상기 LED(11)로 구성된 상기 제 1 광원(11a)와 상기 형광램프(12)로 구성된 상기 제 2 광원(12a)를 구동시켜 약 72%의 색재현율을 획득할 수 있다.
따라서, 상기 LED(11)와 상기 형광램프(12)에 의하여 합성된 빛은 거의 백색광에 가깝게 합성되고, 이러한 백색광은 상기 LED(11)의 R.G.B의 단색광과 상기 형광램프(12)의 백색광이 합성되었기 때문에 색재현율과 휘도가 높아진다.
이와 같이, 본 발명의 백라이트 유닛은 하우징 내에 LED 및 형광램프를 동시에 장착하거나, 상기 LED 및 형광램프 각각의 하우징을 이용하여 광원으로 사용할 경우 상기 LED의 R.G.B 단색광과 상기 형광램프의 백색광을 합성하여 사용할 수 있기 때문에 색재현성과 휘도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 선택적인 색재현성과 휘도를 구현할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 백라이트 유닛은 LED 및 형광램프를 이용하여 광원으로 사용할 경우 상기 LED의 R.G.B 단색광과 상기 형광램프의 백색광을 합성하여 사용할 수 있기 때문에 색재현성과 휘도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 선택적인 색재현성과 휘도를 구현할 수 있다.

Claims (9)

  1. 도광판과;
    복수개의 R.G.B 색으로 이루어져 일정량의 빛을 조사하도록 상기 도광판을 중심으로 마주보는 양쪽 측면에 LED를 이용하여 구성된 제 1 광원과;
    상기 도광판의 또 다른 마주보는 양쪽 측면에 상기 제 1 광원의 발광 빛을 보상하기 위해 복수개의 형광램프로 구성된 제 2 광원; 및
    상기 제 1, 제 2 광원에서 발광된 광을 한쪽 방향으로 집광시키기 위한 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 LED만 발광하여 저휘도와 95%의 고색재현율을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 LED와 상기 형광램프를 동시에 발광하여 고휘도와 72% 정도의 저색재현율을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 LED는 상기 도광판과 6mm~12mm 정도 떨어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 두께가 6mm~12mm 정도인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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