KR20070032429A - 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 액정모듈 - Google Patents

백 라이트 유닛 및 이를 이용한 액정모듈 Download PDF

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KR20070032429A
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Abstract

본 발명은 휘도의 균일도를 높일 수 있는 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정모듈에 관한 것이다.
이 백라이트 유닛은 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되는 제2i-1(i는 자연수) 발광다이오드들과; 상기 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되고 각각 상기 제2i-1 발광다이오드들에 일직선상으로 이웃하게 배치되는 제2i 발광다이오드들을 구비한다.

Description

백 라이트 유닛 및 이를 이용한 액정모듈{Back Light Unit and Liquid Crystal Module Using The Same}
도 1은 종래의 액정모듈을 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 발광다이오드들의 배열을 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 액정표시패널 상의 휘도 분포를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 액정모듈을 나타내는 도면.
도 5는 도 4의 발광다이오드들의 배열을 나타내는 도면.
도 6은 도 4의 액정표시패널 상의 휘도 분포를 나타내는 도면.
도 7은 도 4의 백 라이트 유닛과 다른 구조의 백 라이트 유닛을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
11, 111 : 액정표시 패널 12, 112 : 백 라이트 유닛
13, 113 : 상부기판 14, 114 : 하부기판
15, 16 ,115, 115 : 편광판 17, 117 : 도광판
18, 118 : 반사판 19, 119 : 광학시트들
20, 120 : 발광다이오드 21, 121 : 인쇄회로기판
22, 122 : 하우징
본 발명은 액정모듈에 관한 것으로 특히, 휘도의 균일도를 높일 수 있는 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정모듈에 관한 것이다.
자발광 표시장치가 아닌 액정표시장치는 때문에 백 라이트 유닛(Back Light Unit)와 같은 별도의 광원을 필요로 하며, 이러한 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과 이 액정표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛을 포함하는 액정모듈(LCM)과 이 액정모듈을 구동하기 위한 구동회로부와 케이스로 구성된다.
백 라이트 유닛의 광원으로는 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp ; CCFL), 열음극형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp ; HCFL), 외부전극형광램프(External Extrode Fluorescent Lamp ; EEFL), 발광다이오드(Light Emitting Diode ; LED) 등이 사용되며, 이러한 광원이 설치되는 위치에 따라 백라이트 유닛은 에지형과 직하형으로 구분된다.
도 1을 참조하면 에지형 LED 백 라이트를 이용하는 액정모듈은 광을 공급하는 백 라이트 유닛(12)과 백 라이트 유닛(12)으로 부터 광을 조사 받아 화상을 표시하는 액정표시패널(11)을 구비한다.
액정패널(11)은 기판 상에 블랙매트릭스를 포함한 컬러필터 어레이(Color Filter Array), 공통전극 및 배향막이 순차적으로 형성된 상판(13)과, 기판 상에 형성된 TFT 어레이를 포함하는 화소전극 및 배향막이 순차적으로 형성된 하판(14)과, 상판(13) 상에 부착된 상부 편광판(15)과, 하판(14) 아래에 부착된 하부 편광판(16)과, 상기 상판과 하판 상이의 갭을 유지시키는 도시되지 않은 스페이서와, 상/하판(13, 14) 사이의 공간에 주입된 액정으로 구성되고, 상기 상판(13)과 하판(14)은 실런트(Sealant)에 의해 합착된다.
백라이트 유닛(12)은 광을 발생시키는 LED(20)와, LED(20)가 실장된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)(21)과, LED 및 PCB(20, 21)을 감싸는 형태로 설치되는 하우징(22)과, LED(20)로부터 입사되는 광을 면광원으로 전환하는 도광판(17)과, 도광판(17)의 하부에 위치하여 도광판(17)의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(18)과, 도광판을 경유한 광의 확산 및 진행방향을 조절하는 광학시트들(19)을 구비한다.
LED(20)는 전류량에 따라 제어되는 자발광소자로써 LED(20)에서 발생된 광은 도광판(17)의 입사면을 통해 도광판(17)에 입사된다.
하우징(22)은 내면에 반사면이 있어 LED(20)로부터의 광을 도광판(17)의 입사면 쪽으로 반사시킨다.
도광판(17)의 배면에는 반사판(18)이 대면되도록 설치된다. 도광판(17)은 LED(20)로부터 입사된 광이 LED(20)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다.
반사판(18)은 도광판(17)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(17) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. LED(20)로부터의 광이 도광판(17)에 입사되면 배면의 반사판(18)에서 소정 경사각으로 반사되어 출사면 쪽으로 균일하게 진행하게 된다. 이 때, 도광판(17)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판(18)에 반사되어 출사면 쪽으로 진행하게 된다.
도광판(17)의 출사면을 경유하여 출사된 광은 광학시트들(19)에 의해 확산 및 진행방향이 조절된다. 이를 위하여 광학시트들(19)은 도광판(17)의 출사면을 경유하여 출사된 광을 전 영역으로 확산시키는 확산시트(Diffusion Sheet)와, 도광판(17)에서 출사된 광의 진행방향을 조절하는 프리즘시트와, 프리즘시트를 보호하는 보호시트 등으로 구성된다.
그리고, 액정모듈에는 액정표시패널(11) 및 백 라이트 유닛(12)을 지지하고 외부 충격으로부터 보호하기 위한 서포트 메인, 케이스 탑, 커버 버텀 등과 같은 구조체가 포함된다.
한편, 위와 같은 종래의 LED 백 라이트 유닛(12)에는 다음과 같은 문제점이 있다.
도 2는 PCB(21)에 실장된 LED(20)의 배열 구조를 보여주는 평면도이다.
도 2를 참조하면, PCB(21) 상에 다수의 LED(20)들이 나열되며 이러한 LED(20)들이 직렬과 병렬이 혼합된 연결구조로 형성된다. 그런데, 이와 같은 배열구조에서는 LED(20)들 각각의 소자특성에 기인하여 A 그룹의 LED(20)들을 경유하여 흐르는 전류(I1)량과 B 그룹의 LED(20)들을 경유하여 흐르는 전류(I2)량에 차이가 생기게 된다. 이러한 전류량의 차이는 LED(20)의 발광량의 차이로 직결되며, A 그 룹과 B 그룹간의 발광량의 차이로 인하여 도 3에서 보는 바와 같이 액정표시패널(11) 상의 휘도가 불균일해지는 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 전류 미러(Current Mirror) 회로를 이용하는 방법에 제안되었다. 하지만, 전류 미러 회로를 이용하는 경우 다수의 반도체 소자가 추가되고 이로 인해 비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 휘도의 균일도를 높일 수 있는 백 라이트 유닛과 이를 이용한 액정모듈을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛은 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되는 제2i-1(i는 자연수) 발광다이오드들과; 상기 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되고 각각 상기 제2i-1 발광다이오드들에 일직선상으로 이웃하게 배치되는 제2i 발광다이오드들을 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정모듈은 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되는 제2i-1(i는 자연수) 발광다이오드들과; 상기 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되고 각각 상기 제2i-1 발광다이오드들에 일직선상으로 이웃하게 배치되는 제2i 발광다이오드들을 포함하는 백 라이트 유닛과; 상기 백 라이트 유닛으로 부터 광을 조사 받아 화상을 구현하는 액정표시패널과; 상기 백 라이트 유닛 및 상기 액정표시패널을 지지하는 구조물을 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정모듈을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정모듈은 광을 공급하는 백 라이트 유닛(112)과 백 라이트 유닛(112)으로 부터 광을 조사 받아 화상을 표시하는 액정표시패널(111)을 구비한다.
액정표시패널(111)은 기판 상에 블랙매트릭스를 포함한 컬러필터 어레이(Color Filter Array), 공통전극 및 배향막이 순차적으로 형성된 상판(113)과, 기판 상에 형성된 TFT 어레이를 포함하는 화소전극 및 배향막이 순차적으로 형성된 하판(114)과, 상판(113) 상에 부착된 상부 편광판(115)과, 하판(114) 아래에 부착된 하부 편광판(116)과, 상기 상판과 하판 상이의 갭을 유지시키는 도시되지 않은 스페이서와, 상/하판(113, 114) 사이의 공간에 주입된 액정으로 구성되고, 상기 상판(113)과 하판(114)은 실런트(Sealant)에 의해 합착된다.
백라이트 유닛(112)은 광을 발생시키는 LED(120)와, LED(120)가 실장된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)(121)과, LED 및 PCB(120, 121)을 감싸는 형태로 설치되는 하우징(122)과, LED(120)로부터 입사되는 광을 면광원으로 전환하는 도광판(117)과, 도광판(117)의 하부에 위치하여 도광판(117)의 하면 및 측면으 로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 반사판(118)과, 도광판을 경유한 광의 확산 및 진행방향을 조절하는 광학시트들(119)을 구비한다.
LED(120)는 전류량에 따라 제어되는 자발광소자로써 PCB 상에 다수의 LED(120)들이 실장된다. PCB 상에 실장되는 LED(120)들은 액정표시패널(111)의 사이즈에 따라 그 수를 달리한다. LED(120)에서 발생된 광은 도광판(117)의 입사면을 통해 도광판(117)에 입사된다.
하우징(122)은 내면에 반사면이 있어 LED(120)로부터의 광을 도광판(117)의 입사면 쪽으로 반사시킨다.
도광판(117)의 배면에는 반사판(118)이 대면되도록 설치된다. 도광판(117)은 LED(120)로부터 입사된 광이 LED(120)와 거리가 먼 곳까지 광이 도달되도록 한다.
반사판(118)은 도광판(117)의 배면을 통해 자신에게 입사되는 광을 도광판(117) 쪽으로 재반사시킴으로써 광손실을 줄이는 역할을 한다. LED(120)로부터의 광이 도광판(117)에 입사되면 배면의 반사판(118)에서 소정 경사각으로 반사되어 출사면 쪽으로 균일하게 진행하게 된다. 이 때, 도광판(117)의 하면 및 측면으로 진행한 광은 반사판(118)에 반사되어 출사면 쪽으로 진행하게 된다.
도광판(117)의 출사면을 경유하여 출사된 광은 광학시트들(119)에 의해 확산 및 진행방향이 조절된다. 이를 위하여 광학시트들(119)은 도광판(117)의 출사면을 경유하여 출사된 광을 전 영역으로 확산시키는 확산시트(Diffusion Sheet)와, 도광판(117)에서 출사된 광의 진행방향을 조절하는 프리즘시트와, 프리즘시트를 보호하 는 보호시트 등으로 구성된다.
그리고, 액정모듈에는 액정표시패널(111) 및 백 라이트 유닛(112)을 지지하고 외부 충격으로부터 보호하기 위하여 도시하지 않은 서포트 메인, 케이스 탑, 커버 버텀 등과 같은 구조체가 포함된다.
도 5는 PCB(121)에 실장된 LED(120)의 배열 구조를 보여주는 평면도이다.
도 5를 참조하면, PCB(121) 상에 다수의 LED(120)들이 나열되며 이러한 LED(120)들이 직렬과 병렬이 혼합된 연결구조로 형성된다. 입력단자(+)와 출력단자(-) 사이에 제2i-1(i는 자연수) LED들이 직렬로 연결되고, 입력단자(+)와 출력단자(-) 사이에 직렬로 연결된 제2i LED들은 각각 제2i-1 LED들에 일직선상으로 이웃하게 배치된다. 즉, 제1 LED, 제2 LED, 제3 LED, 제4 LED의 순으로 일직선상으로 배열된 LED들에서 제1 LED의 캐소드(Cathode)는 제3 LED의 애노드(Anode)와 연결되고, 제2 LED의 캐소드(Cathode)는 제4 LED의 애노드(Anode)와 연결된다.
이와 같은 배열 구조를 통해 제2i-1 LED들을 경유하여 흐르는 전류(I1)량과 제2i LED들을 경유하여 흐르는 전류(I2)량의 차이가 발생하더라도 제2i-1 LED들과 제2i LED들이 고르게 섞여 분포됨으로써 도 6에서 보는 바와 같이 전체적으로 고른 휘도의 분포가 형성된다.
본 발명에 따른 백 라이트 유닛은 광원으로 사용되는 LED 들이 위와 같은 배열 구조를 가짐으로써 휘도의 균일도를 높일 수 있으며, 또한 전류 미러 회로 등과 같은 추가 장치를 필요로 하지 않아 비용절감의 효과도 가진다.
한편, 본 발명은 도 7에서 보는 바와 같이 도광판의 양측에 LED 광원을 이용 하는 경우에도 그 적용이 가능하며, 또한 상기 실시예에서는 LED들이 1열로 배열된 경우를 예로써 설명하였으나 그 외 다수의 열로 배열된 경우에도 그 적용이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 액정모듈은 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되는 제2i-1(i는 자연수) 발광다이오드들과 상기 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되는 제2i 발광다이오드들을 각각 상기 제2i-1 발광다이오드들에 일직선상으로 이웃하게 배치함으로써 휘도의 균일도 상승과 아울러 비용절감의 효과를 가진다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (6)

  1. 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되는 제2i-1(i는 자연수) 발광다이오드들과;
    상기 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되고 각각 상기 제2i-1 발광다이오드들에 일직선상으로 이웃하게 배치되는 제2i 발광다이오드들을 구비하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2i-1 발광다이오드들은,
    제k(단, k는 홀수) 발광다이오드와 제k+2 발광다이오드를 포함하고;
    상기 제k 발광다이오드의 캐소드는 상기 제k+2 발광다이오드의 애노드에 접속되며;
    상기 제2i 발광다이오드들은,
    제m(단, m은 짝수) 발광다이오드와 제m+2 발광다이오드를 포함하고;
    상기 제m 발광다이오드의 캐소드는 상기 제m+2 발광다이오드의 애노드에 접속되는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광다이오드들이 실장된 인쇄회로기판과;
    상기 발광다이오드들 및 상기 인쇄회로기판을 감싸는 형태로 설치되는 하우징과;
    상기 발광다이오드들로부터 입사되는 광을 면광원으로 전환하는 도광판과;
    상기 도광판의 하부에 위치하여 상기 도광판의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 반사판과;
    상기 도광판을 경유한 광의 확산 및 진행방향을 조절하는 광학시트들과;
    상기 하우징, 상기 도광판, 상기 반사판 및 상기 광학시트들을 지지하는 구조체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
  4. 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되는 제2i-1(i는 자연수) 발광다이오드들과;
    상기 입력단자와 출력단자 사이에서 직렬로 연결되고 각각 상기 제2i-1 발광다이오드들에 일직선상으로 이웃하게 배치되는 제2i 발광다이오드들을 포함하는 백 라이트 유닛과;
    상기 백 라이트 유닛으로 부터 광을 조사 받아 화상을 구현하는 액정표시패널과;
    상기 백 라이트 유닛 및 상기 액정표시패널을 지지하는 구조체를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2i-1 발광다이오드들은,
    제k(단, k는 홀수) 발광다이오드와 제k+2 발광다이오드를 포함하고;
    상기 제k 발광다이오드의 캐소드는 상기 제k+2 발광다이오드의 애노드에 접속되며;
    상기 제2i 발광다이오드들은,
    제m(단, m은 짝수) 발광다이오드와 제m+2 발광다이오드를 포함하고;
    상기 제m 발광다이오드의 캐소드는 상기 제m+2 발광다이오드의 애노드에 접속되는 것을 특징으로 하는 액정모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 발광다이오드들이 실장된 인쇄회로기판과;
    상기 발광다이오드들 및 상기 인쇄회로기판을 감싸는 형태로 설치되는 하우징과;
    상기 발광다이오드들로부터 입사되는 광을 면광원으로 전환하는 도광판과;
    상기 도광판의 하부에 위치하여 상기 도광판의 하면 및 측면으로 진행하는 광을 상면쪽으로 반사시키는 반사판과;
    상기 도광판을 경유한 광의 확산 및 진행방향을 조절하는 광학시트들과;
    상기 하우징, 상기 도광판, 상기 반사판 및 상기 광학시트들을 지지하는 구조체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정모듈.
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