KR100971956B1 - 직하형 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직하형 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로서, 램프에서 입체적으로 출사되는 광에 대해 액정패널 측으로 수직 출사될 수 있도록 하여 종래에 확산판을 통해 흡수되던 광 손실을 줄이고 액정패널의 휘도를 더욱 증대시키는 장점이 있다.

Description

직하형 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치{LCD and the Backlight unit}

도 1은 종래의 액정표시장치용 직하형 백라이트 유닛의 구성 사시도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 구성을 도시한 도면

도 3은 도 2의 "A" 부분 확대도면

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

11 : 발광 램프 12 : 하부케이스

13 : 광굴절수단

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히 직하형 백라이트 구조에서 휘도를 더욱 증가시킬 수 있도록 하는 방안을 제시하고 있다.

일반적으로 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 대응에 적극적으로 대응할 수 없었다.

이러한 CRT를 대체하기 위해 소형, 경량화 및 저전력소비의 장점을 갖고 있는 액정표시장치(Liquid Crystal Display)가 활발하게 개발되어 왔고, 최근에는 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터와 30인치 이상의 옥외용 대형 모니터 및 벽걸이 TV로도 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.

이와 같은 액정표시장치는 외부에서 들어오는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광 장치이기 때문에 LCD 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백라이트 어셈블리(Backlight assembly)가 필요하다.

이러한 백라이트 어셈블리는 표시면에 대한 광원의 위치에 따라 에지형(edge type)과 직하형(direct type)으로 크게 구분된다. 이 중에서도 상기 직하형 백라이트 어셈블리는 광 이용률이 높고 취급이 간단하며 표시면의 크기에 제한이 없기 때문에 30인치 이상의 대형 액정표시장치에 널리 사용되고 있다.

이러한 직하형 백라이트 어셈블리는 램프의 선광을 면광으로 바꾸어주는 도광판이 필요 없는 것으로, 표시면의 하부에 구비된 다수의 램프와 상기 램프에서 조사된 빛을 표시면으로 반사시켜 빛 손실을 방지하는 반사시트와 상기 램프의 상부에 빛을 산란시켜 균일한 빛을 발산하는 확산판 및 다수의 확산시트를 포함한 광산 란수단으로 이루어진다.

도 1은 종래의 액정표시장치용 직하형 백라이트의 사시도로서, 종래의 백라이트는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 발광 램프(1)들, 상기 발광 램프(1)들을 고정시키고 지지하는 외곽 케이스(3), 상기 발광 램프(1)들과 액정 패널(미도시) 사이에 배치된 광 산란수단(5a,5b,5c)으로 구성된다.

상기 광 산란수단(5a,5b,5c)은 발광 램프의 형상이 액정 패널의 표시면에 나타나는 것을 방지하고 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광원을 제공하기 위한 것으로, 광 산란 효과를 증진시키기 위해 액정 패널과의 사이에 다수의 확산 시트(Diffusion sheet) 및 확산 플레이트(Diffusion plate) 등이 배치된다.

상기 외곽 케이스(3)의 내면에는 발광 램프(1)에서 발생된 광이 액정 패널의 표시부로 집중 조사될 수 있도록 반사판(7)이 배치되어 있으며, 이는 광의 이용효율을 극대화하기 위함이다.

상기 발광 램프(1)는 냉음극관 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp :CCFL)로서, 관(Tube) 내부의 양단에 전극이 배치되어 상기 전극에 전원이 인가되면 발광하고, 상기 발광 램프(1)의 양단은 외곽 케이스(3)의 양쪽면에 형성된 홈에 끼워져 있다.

상기와 같이 사용되는 확산판은 일반적으로 투명한 폴리카보네이트(PC)나 폴리에스테르(PET) 필름 위에 광산란용, 광집광용 미립자 수지가 코팅된 평탄 구조로서, 발광 램프(1)의 상부에 위치하여 입사된 광을 액정패널의 표시부로 산란 및 집중시키는 역할을 수행한다.

본 발명은 상기와 같은 직하형 백라이트 구조에서 사용되는 확산판의 구성을 대체하고, 또한 종래 확산판에 비해 광의 집중을 더욱 효과적으로 수행하여 액정패널의 표시부 휘도 상승을 유도할 수 있는 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치를 제안하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다수의 램프와; 내부 공간에 상기 램프가 위치하는 하부케이스와; 상기 각 램프 상부에 위치하며, 시준 특성을 가지는 투명 소재인 광굴절 수단를 포함하며, 상기 광굴절 수단은 상기 램프를 향하는 일면 및 상기 일면의 반대측인 타면이, 상기 램프를 향해 볼록한 볼록부와 상기 램프가 위치한 방향으로부터 오목한 오목부로 동일하게 이루어지며, 상기 일면 및 상기 타면의 서로 대응되는 볼록부는 동일한 곡률반경을 갖도록 형성되며, 상기 램프는 상기 볼록부에 대응하여 위치하는 직하형 백라이트 유닛을 제공한다.
이때, 상기 광굴절 수단의 오목부 또는 볼록부는 외면에 무반사 코팅이 수행된 것을 특징으로 하며, 상기 광굴절 수단의 상부에 하나 이상의 광학 시트가 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 다수의 램프와; 내부 공간에 상기 램프가 위치하는 하부케이스와; 상기 각 램프 상부에 위치하며, 시준 특성을 가지는 투명 소재인 광굴절 수단과; 상기 광굴절 수단의 상부에 위치하는 액정패널을 포함하며, 상기 광굴절 수단은 상기 램프를 향하는 일면 및 상기 일면의 반대측인 타면이, 상기 램프를 향해 볼록한 볼록부와 상기 램프가 위치한 방향으로부터 오목한 오목부로 동일하게 이루어지며, 상기 일면 및 상기 타면의 서로 대응되는 볼록부는 동일한 곡률반경을 갖도록 형성되며, 상기 램프는 상기 볼록부에 대응하여 위치하는 액정표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 광굴절수단은 일체형의 시준 렌즈인 것을 특징으로 하며, 상기 광굴절수단과 액정패널 사이에 하나 이상의 광학시트가 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 직하형 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치에 대해 설명하기로 한다.

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도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 구성을 도시한 도면이다.

도시와 같이, 다수의 발광 램프(11)와, 상기 램프(11) 내부에 위치되는 하부케이스(12)와, 상기 발광 램프(11)의 상부에 구성되는 광굴절수단(13)을 도시하고 있다.

상기 광굴절수단(13)의 상부에는 액정패널이 위치한다.

여기서 상기 광굴절수단(13)은 바람직하게는 광의 투과를 위한 투명재질로서 광의 굴절이 가능한 시준(collimation) 특성을 가지는 시트(sheet) 또는 판(plate) 형상의 렌즈이다. 상기 시준 특성이란 두 렌즈의 축을 일직선상에 놓고 그 굴절 특성을 이용하는 것이다.

또한 상기 광굴절수단(13)은 상부에 확산시트와 같은 다수의 광학시트들이 구성될 수 있다.

상기 광굴절수단(13)은 발광 램프(11)와 가까운 부분에 볼록부가 형성되고, 상기 볼록부와 대향되는 액정패널 측은 오목부가 형성되는 형태이며, 상기 형상의 광굴절수단(13)은 각 램프(11)마다 상부에 구성되어 있다.

이하 도 2의 "A"부분 확대도인 도 3을 참조하여, 상기 광굴절수단(13)의 볼록부와 오목부의 광경로에 대해 설명한다.

도시와 같이, 발광 램프(11)에서 출사된 광이 굴절률 n₀인 매질 공기층을 지나 굴절률 n_e를 가지는 광굴절수단(13)의 볼록부 측으로 입사되고, 이후 상기 광굴절수단(13)에서 다시 굴절률 n₀인 공기층으로 진행하게 되는데, 이때 광이 공기층에서 광굴절수단(13)으로 입사하는 입사각을 θ_i1, 상기 광굴절수단(13)으로 입사되어 굴절되는 굴절각을 θ_I1, 상기 광굴절수단(13)에서 상기 오목부 측의 공기층으로 입사되는 각을 θ_i2, 상기 공기층으로 입사되어 굴절되는 각을 θ_I2라고 하면, 스넬의 법칙(Snell's law)에 의해 다음과 같은 등식이 성립된다. 여기서 n₀ 는 공기의 굴절률(≒ 1)이다.

등식 (1) n₀sinθ_i1 = n_esinθ_I1 = 일정

등식 (2) n_esinθ_i2 = n₀sinθ_I2 = 일정

따라서, 상기 스넬의 법칙을 이용하여 공기의 굴절률과 상기 광굴절수단(13)의 볼록부와 오목부의 곡면형태 조절을 통한 굴절각 조절을 통해 광의 출사형태를 제어할 수 있는 바, 볼록부로 먼저 입사된 광이 굴절하고 이후 상기 오목부를 통해 나온 광이 상부에 위치하는 액정패널측으로 수직하게 진행하도록 조절이 가능하다.

이는 종래의 점광원 형태에서 액정패널 측으로 수직하게 입사되는 광량이 미약하고 또한 두꺼운 확산판을 통과하면서 발생하던 광의 손실을 막고, 상기 램프(11)에서 출사된 광을 집광하여 상부의 액정패널 측으로 수직하게 재출사할 수 있도록 하여 패널의 휘도 향상을 수행하는 장점이 있다.

상기와 같이 설명한 본 발명의 광굴절수단(13)은 상기 오목부 또는 볼록부의 외면에 무반사 코팅(Anti-Reflection)을 수행하여 반사된 광의 다시 재반사하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따른 직하형 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치는 램프에서 입체적으로 출사되는 광에 대해 액정패널측으로 수직 출사될 수 있도록 하는 방법을 제시하고 있다.

이는 종래에 확산판을 통해 흡수되던 광손실을 줄이고, 수직출사광 이외의 출사광을 줄여 액정패널의 휘도를 더욱 증대시키는 장점이 있다.

Claims (10)

1. 다수의 램프와;

   내부 공간에 상기 램프가 위치하는 하부케이스와;

   상기 각 램프 상부에 위치하며, 시준 특성을 가지는 투명 소재인 광굴절 수단

   를 포함하며, 상기 광굴절 수단은 상기 램프를 향하는 일면 및 상기 일면의 반대측인 타면이, 상기 램프를 향해 볼록한 볼록부와 상기 램프가 위치한 방향으로부터 오목한 오목부로 동일하게 이루어지며, 상기 일면 및 상기 타면의 서로 대응되는 볼록부는 동일한 곡률반경을 갖도록 형성되며, 상기 램프는 상기 볼록부에 대응하여 위치하는 직하형 백라이트 유닛.
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5. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 광굴절 수단의 오목부 또는 볼록부는 외면에 무반사 코팅이 수행된 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트 유닛.
6. 청구항 제 1 항에 있어서,

   상기 광굴절 수단의 상부에 하나 이상의 광학 시트가 구성되는 것을 특징으로 하는 직하형 백라이트 유닛.
7. 다수의 램프와;

   내부 공간에 상기 램프가 위치하는 하부케이스와;

   상기 각 램프 상부에 위치하며, 시준 특성을 가지는 투명 소재인 광굴절 수단과;

   상기 광굴절 수단의 상부에 위치하는 액정패널

   을 포함하며, 상기 광굴절 수단은 상기 램프를 향하는 일면 및 상기 일면의 반대측인 타면이, 상기 램프를 향해 볼록한 볼록부와 상기 램프가 위치한 방향으로부터 오목한 오목부로 동일하게 이루어지며, 상기 일면 및 상기 타면의 서로 대응되는 볼록부는 동일한 곡률반경을 갖도록 형성되며, 상기 램프는 상기 볼록부에 대응하여 위치하는 액정표시장치.
8. 청구항 제 7 항에 있어서,

   상기 광굴절수단은 일체형의 시준 렌즈인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 삭제
10. 청구항 제 7 항에 있어서,

    상기 광굴절수단과 액정패널 사이에 하나 이상의 광학시트가 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

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