KR20050121578A - 백라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

렌즈를 포함하는 LED가 일렬로 배열되어 있는 하나 이상의 LED 스트립, 상기 LED의 상부에 위치하는 상부 반사 시트를 포함하며, 상기 상부 반사 시트에는 다수의 투과홀이 형성되고, 상기 투과홀은 상기 상부 반사 시트에서 상기 LED 스트립이 투영되는 부분을 제외한 부분에서 형성되며, 상기 LED 스트립에서 멀어질수록 더 큰 투과홀이 형성되는 백라이트 유닛을 형성한다. 이렇게 형성함으로써 기존의 구조에 비하여 원가가 절감되며, 또한 기존 구조보다 LED 렌즈와 상부의 두꺼운 반사 시트의 정렬이 용이하기 때문에 빛의 직진성을 막는 데 용이하고, 빛이 더욱 고르게 분포되며, 공정시 용이하여 양산체제에 적합하다.

Description

백라이트 유닛{BACKLIGHT UNIT}

본 발명은 액정 표시 장치용 백라이트 유닛에 대한 것이다.

근래 들어오면서 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술을 중심으로 하여, 소형 및 경량화되면서 성능이 더욱 향상된 평판 표시 장치의 수요가 폭발적으로 늘어나고 있다.

이러한 평판 표시 장치 중에서 근래에 각광받고 있는 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD)는 소형화, 경량화 및 저전력 소비화 등의 이점을 가지고 있어서 기존의 브라운관(cathode ray tube; CRT)의 단점을 극복 할 수 있는 대체 수단으로서 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치가 필요한 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되어 사용되고 있다.

액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.

액정 표시 장치에서의 액정 표시 패널은 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이므로, 액정 표시 패널 하부에서 액정 표시 패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 구비하고 있다. 백라이트 유닛은 램프, 도광판, 반사 시트 및 광학 시트류 등을 포함한다. 램프는 비교적 발열량이 적으며 자연광에 가까운 백색광을 발생시키고 수명이 긴 냉음극선관 방식 램프나 색재현성이 좋고 저전력이 소비되는 LED를 이용한 LED 방식 램프를 사용한다. 종래에는 냉음극선관 방식의 램프를 사용하였으나, LED 방식 램프가 색재현성이 좋으며, 소비전력도 적게 든다는 장점을 가지고 있어서 LED 방식 램프 제품이 사용되기 시작하였다.

LED 방식의 램프는 적색, 녹색, 청색의 LED를 배치하여 이들 3색을 합하여 흰색의 빛을 액정 표시 패널에 제공하는 방식을 사용한다. 이러한 LED 방식의 램프가 액정 표시 패널에 빛을 제공하는 위치에 따라서 에지(edge)형과 직하형으로 나뉘어진다. 에지형은 액정 표시 패널의 측면에서 LED 빛을 제공하는 방식이며, 직하형은 액정 표시 패널의 뒷면에서 LED 빛을 제공하는 방식이다.

에지형은 패널의 일 측면에서만 빛을 제공하기 때문에 액정 패널이 커지면 커질수록 빛의 일 측에 편중되는 문제가 발생하게 되어, 액정 패널의 크기가 점차 거대화되는 추세에 따라 에지형보다는 직하형 방식이 앞으로 더 많이 사용될 것이다.

그런데 LED가 발하는 빛은 직진성이 강해 LED의 정면 방향으로 집중하는 경향이 있다. 따라서 빛이 액정 표시 패널의 전체로 고르게 분산되지 못하고 LED의 정면 부분이 더 밝고 정면에서 멀어질수록 어두워지는 문제점이 있다.

또한 종래에는 LED의 정면 방향의 빛을 제거하기 위하여 LED 상부에 반사판을 사용한다. 그러나 반사판을 LED 상부에 정확하게 정렬시키는 공정이 어려우며, 정확하게 정렬되지 않음으로 인하여 휘도나 색 균일도가 민감하게 변하는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 LED를 이용한 백라이트의 빛이 고르게 분포되도록 하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 도광판과 상부 반사판 대신에 투과홀을 형성한 두꺼운 상부 반사 시트를 사용하여 액정 표시 패널로 빛이 고르게 분포되어 전달되는 백라이트 유닛을 제공하고자 한다.

구체적으로는, 렌즈를 포함하는 LED가 일렬로 배열되어 있는 하나 이상의 LED 스트립, 상기 LED의 상부에 위치하는 상부 반사 시트를 포함하며, 상기 상부 반사 시트에는 다수의 투과홀이 형성되고, 상기 투과홀은 상기 상부 반사 시트에서 상기 LED 스트립이 투영되는 부분을 제외한 부분에서 형성되며, 상기 LED 스트립에서 멀어질수록 더 큰 투과홀이 형성되는 백라이트 유닛에 관한 발명이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 백라이트 유닛에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명인 직하형 LED 백라이트 유닛의 실시예를 도시한 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛은 LED(200), LED(200)가 실장되는 기판(10), LED(200)의 발광부를 덮고 있는 LED 렌즈(100), 기판 위에 형성되어 있으며 LED 렌즈(100) 아래의 LED(200) 주위에 형성되어 있는 하부 확산 반사판(20), LED 렌즈(100)의 위에 배치되어 있는 상부 반사 시트(70)를 포함한다.

상기 LED의 2개의 다리(210)는 기판(10)에 형성되어 있는 배선 패턴과 연결된다.(도시하지 않음). 상기 LED 렌즈(100)는 도 2에 도시한 바와 같은 반구형 렌즈도 가능하나, 측면 발광을 일으키기 위하여 반구형 렌즈 상부에 다양한 형상의 렌즈를 더 형성하는 렌즈도 가능하다.

상기 상부 반사 시트(70)는 두꺼운 재질로 이루어질 것이 요구된다. 이는 두꺼운 재질을 사용하여야 도 2에 도시한 바와 같이 스스로 지지될 수 있기 때문이다. 상부 반사 시트(70)의 두께는 스스로 지지될 수 있는 정도의 두께이상이면 가능하며, 두께는 재질과 관련해서 다양하게 정해질 수 있다. 그리고 상부 반사 시트(70)는 일반적으로 MCPET(제품명칭)나 ALSET(제품명칭)를 이용한다.

상부 반사 시트(70)에는 투과홀(75)이 형성되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이 투과홀(75)은 LED 렌즈(100)의 상부에는 형성되지 않는다. 이는 LED 렌즈(100)에서 방사된 빛 중 수직광이 직접 액정 표시 패널로 입사하는 것을 막기 위한 것이다. 투과홀(75)의 크기 및 배치는 도 2에 상세하게 도시되어 있으며, 이에 대해서는 후술한다.

상부 반사 시트(70)의 상부에는 상부 확산판(50)이 형성되어 있다. 상부 확산판(50)은 상부 반사 시트(70)의 투과홀(75)을 통과한 빛을 한번 더 확산시켜서 LED 렌즈에서 방사된 빛을 한번 더 고르게 분포시키는 역할을 한다. 상기 상부 확산판(50)의 상부에 다수의 광학 시트들이 더 형성될 수 있다.(도시하지 않음)

도 2는 본 발명인 직하형 LED 백라이트 유닛에서 상부 반사판과 LED 렌즈의 관계를 도시한 사시도이다.

도 1에서는 투과홀(75)을 2개만 도시하고 있으나, 투과홀(75)은 실제 도 2에 도시한 바와 같이 형성되어 있다.

일반적으로 직하형 LED 백라이트 유닛에는 LED가 백라이트 유닛의 장축 방향을 따라서 일렬로 정렬된 LED 스트립(strip; 110)을 가진다. 패널의 크기에 따라서 상기 LED 스트립(110)에 사용되는 LED의 수는 다르겠으나, 3의 배수(적색, 녹색, 청색의 LED)로 이루어진 LED가 촘촘하게 정렬되어 있다. 이러한 LED 스트립(110)은 LED 백라이트 유닛 전체에 4줄 정도가 형성된다. 그러므로 직하형 LED 백라이트 유닛에서 LED의 배열은 장축 방향으로는 촘촘하게 형성되지만, 단축 방향으로는 상대적으로 먼 거리에 형성된다. 도 2에 도시한 LED 렌즈(100)의 배열은 장축 방향의 배열을 도시한 것이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 하부 확산 반사판(20) 위에 장축 방향으로 LED 렌즈(100)가 일렬로 형성(LED 스트립(110))되며, 그 위에 투과홀(75)을 가진 두꺼운 상부 반사 시트(70)가 위치한다. 이때 LED 렌즈(100)로부터 방사된 빛이 직접 액정 표시 패널로 입사하지 못하도록 하기 위하여 LED 스트립의 상부(120)에는 투과홀(75)을 형성하지 않는다. 여기서 도3에 도시된 LED 스트립의 상부(120)는 LED 스트립(110)이 정렬되어 있는 하부 확산 반사판(20)을 상부 반사 시트(70)로 투영시킨 경우에 LED 스트립(110)이 투영되어 나타나는 부분으로서 상부 반사 시트(70)의 일 부분을 말한다.

두꺼운 상부 반사 시트(70)에 형성된 투과홀(75)은 LED 스트립의 상부(120)를 기준으로 대칭을 이루며, LED 스트립의 상부(120)와 평행한 배열을 이룬다. LED 스트립의 상부(120)와 평행하게 형성된 투과홀(75) 배열은 동일한 크기의 구멍을 가진다. LED 스트립에 가까울수록 투과홀(75)은 작게 형성되고 LED 스트립에서 멀수록 투과홀(75)은 크게 형성된다.

직하형 백라이트 유닛 전체에는 다수개의 LED 스트립(110)이 형성되므로, 백라이트 유닛 전체에 대하여 투과홀(75)은 아래와 같은 형태로 형성된다.

우선, 투과홀(75)은 LED 스트립의 상부(120)에는 형성되지 않는다. 또한 하나의 LED 스트립의 상부(120)와 다른 하나의 LED 스트립의 상부(120)의 중간 영역에 배치된 관통홀(75)의 크기가 가장 크고 이를 대칭으로 하여 LED 스트립의 상부(120)에 가까워질수록 관통홀(75)의 크기가 작아진다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 상부 반사 시트(70)에 형성되는 투과홀(75)의 배열이 LED 스트립의 상부(120)에 평행한 배열로 형성되도록 하고 있으나, 이와 배열이 달라도 LED에서 방사된 빛이 액정 표시 패널로 입사할 때, 패널의 전체에 고르게 분포되도록 하는 배열로 형성되어 있으면 본 발명의 범위에 포함된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

상술한 바와 같이 액정 표시 장치용 백라이트 유닛을 형성함으로써, 기존의 구조에 비하여 원가가 절감되며, 또한 기존 구조보다 LED 렌즈와 상부의 두꺼운 반사 시트의 정렬이 용이하기 때문에 빛의 직진성을 막는 데 용이하고, 빛이 더욱 고르게 분포되며, 공정시 용이하여 양산체제에 적합하다.

도 1은 본 발명인 직하형 LED 백라이트 유닛의 실시예를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명인 직하형 LED 백라이트 유닛에서 상부 반사판과 LED 렌즈의 관계를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20: 하부 확산 반사판 50: 상부 확산판

70: 상부 반사 시트(sheet) 75: 투과홀(hole)

100: LED 렌즈

110: LED 스트립 120: LED 스트립의 상부

Claims (14)

1. 렌즈를 포함하는 LED가 일렬로 배열되어 있는 하나 이상의 LED 스트립,

   상기 LED의 상부에 위치하는 상부 반사 시트를 포함하며,

   상기 상부 반사 시트에는 다수의 투과홀이 형성되어 있고, 상기 투과홀은 상기 LED 스트립에서 멀어질수록 그 크기가 더 커지는 백라이트 유닛.
2. 제1항에서,

   상기 투과홀은 상기 상부 반사 시트에서 상기 LED 스트립이 투영되는 부분을 제외한 부분에 형성되어 있는 백라이트 유닛.
3. 제1항에서,

   상기 LED 렌즈를 상부에 돌출시키는 하부 반사판을 더 포함하는 백라이트 유닛.
4. 제3항에서,

   하나의 LED 스트립이 투영되는 부분과 다른 하나의 LED 스트립이 투영되는 부분의 중간 영역에서의 투과홀의 크기는 양측의 LED 스트립이 투영되는 부분과의 거리가 같은 곳에서 가장 크며, 이를 대칭으로 하여 LED 스트립이 투영되는 부분에 가까워질수록 작아지는 백라이트 유닛.
5. 제1항에서,

   상기 LED 스트립은 적색, 녹색, 청색의 LED가 순서대로 배열되는 백라이트 유닛.
6. 제1항에서,

   상기 LED는 상기 LED의 발광부를 덮는 렌즈부를 더 포함하며, 상기 렌즈는 반구형상을 가지는 백라이트 유닛.
7. 제1항에서,

   상기 반사 시트는 스스로를 지지할 수 있을 정도의 두께를 가지는 백라이트 유닛.
8. 제1항에서,

   상기 액정 표시 장치용 백라이트 유닛은 상기 상부 반사 시트 상부에 형성되는 확산판을 더 포함하는 백라이트 유닛.
9. 액정 표시 장치용 패널에 빛을 제공하는 발광부를 포함하며, 일렬로 배열되는 LED,

   상기 LED의 발광부만을 상부에 돌출시키고, 그 외의 부분은 하부에 위치시키는 하부 반사판,

   상기 LED 발광부의 상부에 위치하며, 다수의 투과홀이 형성되어 있는 상부 반사 시트를 포함하는 백라이트 유닛.
10. 제9항에서,

    상기 투과홀은 상기 LED가 상부 반사 시트에 투영되는 부분에는 형성되지 않으며, 상기 LED에서 멀어질수록 구멍의 크기가 커지는 백라이트 유닛.
11. 제9항에서,

    상기 LED는 적색, 녹색, 청색의 LED가 순서대로 배열되는 백라이트 유닛.
12. 제9항에서,

    상기 LED는 상기 LED의 발광부를 덮는 렌즈부를 더 포함하며, 상기 렌즈는 반구형상을 가지는 백라이트 유닛.
13. 제9항에서,

    상기 반사 시트는 스스로를 지지할 수 있을 정도의 두께를 가지는 백라이트 유닛.
14. 제9항에서,

    상기 액정 표시 장치용 백라이트 유닛은 상기 상부 반사 시트 상부에 형성되는 확산판을 더 포함하는 백라이트 유닛.