KR20080083411A - 엘이디 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20080083411A
KR20080083411A KR1020070023904A KR20070023904A KR20080083411A KR 20080083411 A KR20080083411 A KR 20080083411A KR 1020070023904 A KR1020070023904 A KR 1020070023904A KR 20070023904 A KR20070023904 A KR 20070023904A KR 20080083411 A KR20080083411 A KR 20080083411A
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김용근
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Abstract

본 발명은 액정표시장치 모듈에 관한 것으로, 자세하게는 LED 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치 모듈에서 광 효율을 개선하는 것에 관한 것이다.
본 발명에서는 도광판과 LED 어레이의 이격된 사이 공간에서 발생하는 광 손실을 개선하기 위해, 상기 도광판과 LED 어레이의 상부에서 이들의 이격 거리에 대응하고 상기 반사판과 대향하는 반사 패턴을 구성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성은 LED 어레이와 도광판의 이격 구간에서 산란되는 광을 도광판으로 재입사하도록 유도할 수 있어 광 효율을 개선할 수 있는 장점을 갖는다.

Description

엘이디 백라이트 유닛{The Back Light Unit including Light Emitting Diode}
도 1은 종래의 액정표시장치 모듈을 나타낸 분해 사시도.
도 2a는 종래의 액정표시장치 모듈의 일부 단면구성을 나타낸 단면도.
도 2b는 종래의 LED 백라이트 유닛의 일부를 나타낸 사시도.
도 3은 종래의 LED 백라이트 유닛에서의 광 효율 및 광 손실을 나타낸 그래프.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치 모듈의 일부 단면구성을 나타낸 단면도.
도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛의 일부를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛에서의 광 효율 및 광 손실을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛의 일부를 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
115 : 커버 버텀 125 : 도광판
130 : 반사판 135 : 광학 부재
145 : 액정 패널 160 : LED 어레이
175 : 가이드 패널 180 : 반사 패턴
본 발명은 액정표시장치 모듈에 관한 것으로, 자세하게는 LED 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치 모듈에서 광 효율을 개선하는 것에 관한 것이다.
일반적으로, 평판형 표시장치의 하나인 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)에 비해 시인성이 우수하고 평균소비전력도 같은 화면크기의 음극선관에 비해 작을 뿐만 아니라 발열량도 작기 때문에 플라즈마 표시장치나 전계방출 표시장치와 함께 최근에 휴대폰이나 컴퓨터의 모니터, 텔레비전의 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.
이러한 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는 것으로, 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 지니고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
그러나, 액정표시장치는 스스로 빛을 발하지 못하는 수광성 소자이기 때문에, 별도의 광원을 필요로 한다. 따라서, 액정패널 하부에 백라이트 유닛을 배치하고, 이 백라이트 유닛으로부터 출사된 빛을 액정패널에 입사하여, 액정의 배열에 따라 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 종래의 액정표시장치 모듈에 대해 설명한다.
도 1은 종래의 액정표시장치 모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치 모듈(5)은 커버 버텀(15)과, 상기 커버 버텀(15) 상에 안착된 반사판(30)과, 상기 반사판(30)의 상부에 구성된 도광판(25)과, 상기 도광판(25) 상에는 다수의 광학 필름(35)이 구성된다.
상기 광학 필름(35) 상부에는 액정패널(45)이 구성되며, 상기 도광판(25)의 일 측에는 이와 이격된 LED 어레이(60)와, 상기 LED 어레이(60)가 고정되고 상기 광학 필름(35)의 일 측을 덮도록 굴곡진 형태로 가이드 패널(75)이 구성된다.
또한, 상기 광학 필름(35)의 가장자리를 감싸는 메인 서포터(40)가 구성되며, 상기 액정 패널(45)의 가장자리를 감싸는 탑 커버(70)가 구성된다.
도 2a는 종래의 액정표시장치 모듈의 일부 단면구성을 나타낸 단면도이고, 2b는 LED 백라이트 유닛의 일부를 나타낸 사시도이다.
도시한 바와 같이, LED 백라이트 유닛은 반사판(30)과, 상기 반사판(30) 상 부에 구성된 도광판(25)과, 상기 도광판(25) 상에 구성된 다수의 광학 필름(35)과, 상기 도광판(25)의 일 측에 이와 이격된 LED 어레이(60)와, 상기 LED 어레이(60)를 고정하며 상기 광학 필름(35)의 일 측을 덮도록 굴곡진 형태로 구성된 가이드 패널(75)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 광학 필름(35)의 상부에는 액정패널(45)이 구성되며, 상기 백라이트 유닛 최하부에는 상기 반사판(30)을 감싸고 상기 가이드 패널(75)과 접합되는 커버 버텀(15)이 구성된다.
이때, 상기 LED 어레이(60)를 상기 도광판(25)과 이격하여 구성하는 이유는, 상기 LED 어레이(60)로부터 발생한 열에 의해 광학 필름(35)에 미치는 영향을 최소화하고, 액정 패널(45)에 점 불량이 발생하는 핫 스팟(hot spot) 문제를 해결하기 위함이다.
상기 LED 어레이(60)는 일 방향으로 일정 간격을 두고 구성된 LED(60a)가 LED 인쇄 회로기판(60b)에 고정되며, 이때 상기 LED 인쇄 회로기판(60b)은 금속 재질로 제작될 수 있다.
상기 LED 어레이(60)와 도광판(25) 하부에는 상기 도광판(25) 하부로 산란되는 광을 재입사하도록 유도하는 반사판(30)이 구성되며, 상기 LED 어레이(60)와 접촉하는 부분까지 연장하여 빛이 새는 것을 미연에 방지할 수 있도록 설계한다.
이때, 액정표시장치 모듈에 전원을 인가하면, 인버터(미도시)로부터 전류를 인가받은 LED 어레이(60)로부터 출사된 빛은 도광판(25)으로 입사되고, 도광판(25)에 입사된 빛은 광학 필름(35) 및 액정 패널(45)을 통과하여 영상을 표시할 수 있 게 된다.
그러나, 전술한 구성에서는 상기 도광판(25)과 LED 어레이(60) 사이의 이격 공간으로, 산란된 빛이 상기 가이드 패널(75)에 의해 일부의 빛이 흡수되는 현상이 발생하거나, 상기 광학 필름(35)의 외부로 산란되어 LED 백라이트의 빛 효율을 저하하는 원인으로 작용한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 도광판과 LED 어레이의 이격 거리에 따른 광 효율 및 광 손실의 관계를 알아본다.
도 3은 종래의 LED 백라이트 유닛의 광 효율 및 광 손실을 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이, 그래프의 가로축은 도광판과 LED 어레이의 이격 거리를 나타내고, 그래프의 세로축은 광 효율 및 광 손실을 나타낸다.
이때, 상기 이격 거리가 멀어질 수록 광 효율은 감소하고, 광 손실은 증가하는 반비례 관계가 성립하는 것을 알 수 있다. 즉, 광 효율은 도광판과 LED 어레이의 이격 거리가 가까울수록 유리하며, 상기 도광판과 LED 어레이의 이격 거리가 0일 경우 광 손실은 1.9%로 가장 작은 것을 알 수 있다.
그러나, 실제 LED 어레이와 도광판의 이격 거리를 0으로 할 경우, LED 어레이에 의한 열로 인해 도광판에 황변(노랗게 변화되는 현상) 또는 변형이 발생될 수 있다. 또한, LED 어레이의 광원은 직진성이 강한 특성으로 인해 입광부에 명암이 연속적으로 발생하여 화상의 열화를 가져온다.
따라서, 이를 해결하기 위해 종래와 같이 상기 도광판과 LED 어레이 사이에 이격거리를 두어 구성하게 되면, 앞서 언급한 바와 같이 광효율이 낮아지는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, LED 어레이와 도광판의 이격 거리를 확보함에 따른 광 손실을 최소화하여 광 효율을 개선하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 백라이트 유닛은 반사판과, 상기 반사판의 상부에 구성된 도광판과, 상기 도광판의 상부에 구성된 광학 필름과, 상기 도광판의 일 측에 이와 이격하여 구성되고, 빛을 발광하는 LED 어레이와, 상기 LED 어레이와 상기 도광판이 이격된 공간의 상부에 대응하여 구성된 반사 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 반사판은 상기 LED 어레이의 하부로 연장 구성되고, 상기 LED 어레이는, 인쇄 회로기판과, 상기 인쇄 회로기판 상에 일정간격 이격하여 구성된 LED가 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사 패턴은 상기 도광판의 일측과 그 일부가 겹쳐 구성되고, 상기 반사 패턴은 상기 도광판과 상기 LED 어레이의 이격거리와 동일한 폭으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 반사 패턴은 상부의 가이드 패널에 밀착 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 LED 어레이의 인쇄 회로기판을 고정하는 동시에, 상기 광학 필름의 일 측과 겹쳐 구성되는 굴곡진 형상의 가이드 패널을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치 모듈은 LED 백라이트 유닛과, 상기 LED 백라이트 유닛 하부에 안착되는 커버 버텀과, 상기 LED 백라이트 유닛을 감싸며, 상기 커버 버텀과 체결되는 메인 서포터와, 상기 LED 백라이트 유닛 상에 안착되는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 가장자리를 감싸는 탑 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
--- 제 1 실시예 ---
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛에 대해 설명한다.
본 발명의 제 1 실시예는 도광판과 LED 어레이 사이의 이격 공간 상부에 반사 패턴을 구성하는 것을 특징으로 한다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치 모듈의 일부 단면구성을 나타낸 단면도이고, 도 4b는 LED 백라이트 유닛의 일부를 나타낸 사시도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치 모듈은 LED 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 LED 백라이트 유닛은 반사판(130)과, 상기 반사판(130)의 상부에 구성된 도광판(125)과, 상기 도광판(125) 상에 구성된 다수의 광학 필름(135)과, 상기 도광판(125)의 일 측에 이와 이격된 LED 어레이(160)와, 상기 도광판(125)과 LED 어레 이(160)의 이격된 사이의 상측을 가리는 반사 패턴(180)과, 상기 LED 어레이(160)를 고정하고 상기 광학 필름(135)의 일 측을 덮도록 굴곡진 형태로 구성된 가이드 패널(175)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 광학 필름(135)의 상부에는 액정패널(145)을 구성하고, 상기 LED 백라이트 유닛의 최하부에는 상기 반사판(130)을 감싸고 상기 가이드 패널(75)과 접합되는 커버 버텀(115)을 구성한다.
이때, 상기 LED 어레이(160)를 상기 도광판(125)과 이격하여 구성하는 이유는, 상기 LED 어레이(160)로부터 발생한 열에 의해 광학 필름(135)에 미치는 영향을 최소화하고, 액정 패널(145)에 점 불량이 발생하는 핫 스팟 문제를 해결하기 위함이다.
상기 LED 어레이(160)는 일 방향으로 일정 간격을 두고 구성된 LED(160a)가 LED 인쇄 회로기판(160b)에 고정되며, 이때 상기 LED 인쇄 회로기판(160b)은 금속 재질로 제작될 수 있다.
상기 도광판(125) 하부로 산란되는 광을 재입사하도록 유도하는 반사판(130)은 LED 어레이(160)와 접촉하는 부분까지 연장 구성한다.
그리고, 상기 LED 어레이(160)를 감싸도록 굴곡진 형태로 구성된 가이드 패널(175)은 개구율의 감소를 최소화하는 범위 내에서 도광판(125) 상부에 구성된 광학 필름(135)의 일 끝단을 가리도록 설계한다.
상기 반사판(130)은 알루미늄이나 알루미늄 합금과 같은 반사율이 뛰어난 금속이 이용될 수 있다.
이때, 상기 광학 필름(135)은 확산 시트(diffuser sheet) 및 프리즘 시트(prism sheet)로 구성되며, 이 상부에 보호 시트가 추가로 구성될 수 있다. 상기 확산 시트는 도광판(125)으로부터 입사된 빛을 분산시키는 역할을 하고, 상기 프리즘 시트는 확산 시트로부터 입사된 빛을 집광하여 액정 패널(145)의 전면에 균일한 빛이 입사되도록 하는 역할을 한다.
본 발명에서는 상기 도광판(125)과 LED 어레이(160)의 이격된 사이 공간에서 발생되는 광 손실을 개선하기 위해, 상기 도광판(125)과 LED 어레이(160)의 상부에서 이들의 이격 거리에 대응하고 상기 반사판(130)과 대향하는 반사 패턴(180)을 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사 패턴(180)은 도광판(125)으로 입사되지 못하고 손실되는 광을 상기 도광판(125)으로 재입사할 수 있도록 유도하는 역할을 한다. 이때, 상기 반사 패턴(180)은 반사판(130)과 동일한 물질로 제작될 수 있다.
상기 반사 패턴(180)은 도광판(125) 또는 LED 어레이(160)에 안착시키거나 양면 테이프와 같은 수단을 통해 부착할 수 있으며, 그 위치는 도광판(125)과 광학 필름(135)의 사이 공간 또는 광학 필름(135)의 사이 구간에 위치하도록 설계할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 백라이트 유닛의 광 효율 및 광 손실을 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이, 그래프의 가로축은 도광판과 LED 어레이의 이격 거리를 나타내고, 그래프의 세로축은 광 효율 및 광 손실을 나타낸다.
보이는 바와 같이, LED 어레이와 도광판의 이격 거리가 증가하더라도 이 부분에서의 광 효율이 97% 이상을 나타내고 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명에서는 LED 어레이와 도광판의 이격 거리를 2.0mm까지 증가하더라도 3% 미만, 즉 종래의 0.5mm에 대응하는 광 손실을 보임을 알 수 있다.
즉, 본 발명에서는 LED 어레이와 도광판의 이격 거리를 0.0mm ~ 2.0mm 범위로 설계할 경우 이에 따른 광 손실이 0.5% ~ 3.0%의 범위를 갖기 때문에, 백라이트 설계시 적용하는 1.0mmㅁ 0.5mm의 합착 마진을 감안하더라도 광 손실은 0.8% ~ 3.6%의 범위를 벗어나지 않는다. 그 결과, 광 손실에 대비하여 광 효율을 향상할 수 있는 이점을 갖는다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시예에서는 도광판과 LED 어레이의 이격된 사이 공간, 특히 반사판과 대향하는 상측 부분의 광학 필름 및 가이드 패널로 산란 또는 흡수되는 광을 도광판으로 재입사할 수 있도록 유도하는 반사 패턴을 통해 광 효율을 향상시킬 수 있다.
--- 제 2 실시예 ---
본 발명의 제 2 실시예는 제 1 실시예를 다소 변형한 것으로, 그 구성에 관해 간략하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치 모듈을 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, LED 백라이트 유닛은 반사판(230)과, 상기 반사판(230)의 상부에 구성된 도광판(225)과, 상기 도광판(225) 상에 구성된 다수의 광학 필 름(235)과, 상기 도광판(225)의 일 측에 이와 이격된 LED 어레이(260)와, 상기 LED 어레이(260)를 감싸며 상기 광학 필름(235)의 일 측을 덮도록 굴곡진 형태로 구성된 가이드 패널(275)과, 상기 광학 필름(235) 상부와 LED 어레이(260)의 이격 공간에 대응하는 폭으로 구성된 차단 패턴(280)을 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 차단 패턴(280)은 상기 가이드 패널(275)에 밀착하여 부착하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 광학 필름(235)의 상부에는 액정패널(245)을 구성하고, 상기 LED 백라이트 유닛의 최하부에는 상기 반사판(230)과 LED 어레이(260)를 감싸는 커버 버텀(215)을 구성한다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에서는 도광판(225)과 LED 어레이(260)의 이격된 사이 공간에서 반사판(230)과 대향하는 가이드 패널(275)에 부착된 반사 패턴(280)을 통해 광 손실을 보상하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예는 제 1 실시예와 동일한 결과를 도출할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예들로 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경 및 변형하여 실시하는 것이 가능하다.
본 발명에서는 LED 어레이와 도광판의 이격된 사이 구간에 대응하여 반사 패턴을 더욱 구성하는 것을 통해 광 효율을 향상할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 반사판과;
    상기 반사판의 상부에 구성된 도광판과;
    상기 도광판의 상부에 구성된 광학 필름과;
    상기 도광판의 일 측에 이와 이격하여 구성되고, 빛을 발광하는 LED 어레이와;
    상기 LED 어레이와 상기 도광판이 이격된 공간의 상부에 대응하여 구성된 반사 패턴
    을 포함하는 LED 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사판은 상기 LED 어레이의 하부로 연장 구성된 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 어레이는, 인쇄 회로기판과, 상기 인쇄 회로기판 상에 일정간격 이격하여 구성된 LED가 고정되는 LED 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 패턴은 상기 도광판의 일측과 그 일부가 겹쳐 구성된 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 패턴은 상기 도광판과 상기 LED 어레이의 이격거리와 동일한 폭으로 구성된 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 반사 패턴은 상부의 가이드 패널에 밀착 구성된 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항 및 제 3 항 중 선택된 한 항에 있어서,
    상기 LED 어레이의 인쇄 회로기판을 고정하는 동시에, 상기 광학 필름의 일 측과 겹쳐 구성되는 굴곡진 형상의 가이드 패널을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하 는 LED 백라이트 유닛.
  8. 제 1 내지 제 7 항에 의한 LED 백라이트 유닛과;
    상기 LED 백라이트 유닛 하부에 안착되는 커버 버텀과;
    상기 LED 백라이트 유닛을 감싸며, 상기 커버 버텀과 체결되는 메인 서포터와;
    상기 LED 백라이트 유닛 상에 안착되는 액정 패널과;
    상기 액정 패널의 가장자리를 감싸는 탑 케이스
    를 포함하는 액정표시장치 모듈.
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