KR101245053B1 - 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛에 있어, 광원의 일측에 형성되어 모서리에 소정 두께의 홈을 가지는 도광판 및 상기 도광판의 홈에 결합되는 램프 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 램프 하우징은 도광판을 지지하여 도광판과 램프 사이의 충돌을 막아 주며, 광학 시트의 적층시 열에 의한 주름 변형 현상을 감소시키는 효과가 있다.

도광판, 홈, 램프 하우징, 링클(wrinkle), 크랙(crack), 백라이트

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시소자{BACKLIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THEREOF}

도 1은 기존의 액정표시소자를 나타낸 분해 사시도.

도 2는 기존의 액정표시소자를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명에 실시예에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명에 실시예에 의한 백라이트 유닛을 조립하는 방법을 나타낸 사시도.

도 6은 기존의 백라이트 유닛을 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명에 의한 실시예에 의한 백라이트 유닛을 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

122 : 광학 시트 124 : 도광판

126 : 램프 128 : 램프 하우징

130 : 도광판의 홈

근래 정보 통신 분야의 급속한 발전으로 각종 정보를 표시해 주는 디스플레이 장치의 중요도가 갈수록 높아지고 있는 가운데, 기존의 표시 장치 중의 하나인 음극선관(Cathode Ray Tube)은 일정한 한계가 있어 최신의 추세인 경량화, 박형화에 부응할 수 없었다. 이에, 평판 디스플레이로서 액정표시소자(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 장치(PDP : Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescence Display) 등이 개발되어 기대에 부응하고 있으며 이에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다.

이러한 표시 장치 중 액정표시소자는 경량화, 박형화, 저전력 등의 장점을 가진 표시 장치이다. 이러한 장점으로 인해 액정표시소자는 노트북 컴퓨터 등의 디스플레이 장치뿐만 아니라 데스크탑 컴퓨터 및 대형 TV 등에 적용되어 광범위하게 사용되고 있으며 이에 대한 수요는 계속하여 증가하고 있다.

일반적으로 액정표시소자(Liquid Crystal Display)는 액정 패널(Liquid Crystal Display Panel)과, 상기 액정 패널을 구동시키는 구동부 및 상기 액정 패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 포함하여 구성된다. 이는 액정표시소자는 자체 발광이 되지 않아 액정 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 장치인 백라이트 유닛이 필요하기 때문이다.

도 1은 기존의 액정 표시 장치를 도시한 사시도이다. 도시한 바와 같이 액정 표시 장치는 화상을 구현하는 액정 패널(10)과 상기 액정 패널에 광을 공급하기 위한 램프(26) 및 램프(26, 43)에서 나온 광을 액정 패널(10) 방향으로 인도하는 도광판(24), 상기 액정 패널(10), 램프(26, 43) 및 도광판(24) 등을 지지해 주기 위 한 메인 서포트(main support ; 14), 액정 패널의 상부에 위치하며 액정 패널(10)과 하부의 메인 서포트(14) 등과 결합시키는 탑케이스(top case ; 12), 램프(26, 43) 및 도광판(24)이 적치되고 액정표시소자의 하부 면을 구성하는 커버보텀(cover bottom ; 16) 을 포함하여 구성된다.

이러한 액정표시소자의 광원으로 사용되는 백라이트 유닛은 발광 램프를 배치하는 방식에 따라 직하형과 에지형으로 구분된다. 직하형 백라이트 유닛은 비교적 크기가 큰 액정표시소자에 적용되는 데 비해, 에지형은 비교적 크기가 작은 액정표시소자에 적용되는 것으로, 도 1은 에지형 백라이트 유닛을 구비한 액정표시소자를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 에지형 백라이트를 갖는 액정표시소자는 액정 패널(10)의 일측 또는 양측에 램프 하우징(28, 45)으로 둘러 싸여진 램프(26, 43)가 배치되고 램프(26, 43)에서 발산된 빛은 도광판(24)과 광학 시트(22)를 통해 전체면으로 분산되어 액정 패널(10)에 광을 공급하는 구성으로 되어 있다.

도 2는 에지형 백라이트 구조의 일 측면를 나타낸 단면도이다.

구체적으로 에지형은 액정 패널의 한쪽 또는 양쪽에 설치되어 광을 공급하는 램프(26)와, 상기 램프(26)를 고정시켜 줌과 동시에 램프(26)에서 나온 빛을 도광판(24)으로 집속해 주는 램프 하우징(28)과, 상기 램프(26)로부터 발광된 빛을 백라이트 상부의 액정 패널(10)로 공급해 주는 도광판(24)과, 상기 도광판 상부에 위치하여 도광판에서 나온 빛을 효율적으로 확산, 집광시켜 주는 광학 시트(22)와, 상기 구성 요소들을 수납하고 고정시켜 주는 메인 서포트(14)로 구성된다. 광학 시트는 도광판에서 나온 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산 시트(22a)와, 상기 확산 시트(22a)의 상부에 위치하여 상기 확산부에서 확산시킨 빛을 집광시켜 액정 패널로 전달하는 적어도 1개 이상의 프리즘 시트(22b)와, 상기 프리즘 시트(22b) 상부에서 프리즘 시트(22b)를 보호하는 보호 시트(22c)로 구성된다.

이러한 기존의 에지형 백라이트의 경우 백라이트에 진동이나 충격이 가해지는 경우 도광판(24)이 램프(26) 쪽으로 충돌하여 램프(26)가 손상되는 램프 크랙(crack) 현상이 빈번히 발생하였다.

또한 광학 시트 중 특히 프리즘 시트는 열에 의해 쉽게 변형되는 특성을 가지고 있어 상온 상태에서 디스플레이를 구동한 후 약 10~20분 정도 경과하면 화면의 상 하단에 밝은 부분과 어두운 부분이 교대로 나타나는 링클(wrinkle) 현상이 나타나게 된다. 이러한 현상은 램프의 열이 직접 또는 램프 하우징을 통해 프리즘 시트로 전달되는 경우 프리즘 시트에 주름이 생겨서 일어나게 된다.

이뿐만 아니라 기존의 백라이트는 광학 시트가 도광판의 위에 단순히 적치된 상태이기 때문에 유동이 가능하고, 백라이트에 진동이 가해지면 광학 시트의 유동에 의해 광학 시트와 도광판이 접하는 부위에 마찰이 일어나게 된다. 따라서 이 부위가 마찰에 의해 마모되는 현상이 있었다.

본 발명은 도광판에 홈을 만들어 램프 하우징과 결합하게 함으로써 도광판의 유동을 방지할 뿐만 아니라 광학 시트를 상기 결합 부위 상부로 연장시킬 수 있게 하여 광학 시트의 마모 현상과 주름 현상을 방지하여 좀더 화면 품질이 우수한 액정표시소자를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명의 백라이트 유닛은 액정 패널의 하부 일측이나 양측 모서리에 배치되어 광을 발생시키는 램프; 일측이 개방된 형태로 상기 램프를 감싸는 램프 하우징; 상기 램프 하우징의 개방된 일측에 형성되며, 상기 램프 하우징과 결합하기 위해 모서리에 소정 두께의 홈을 가지는 도광판; 및 상기 도광판 위에 차례대로 적층되며, 확산 시트, 프리즘 시트 및 보호 시트로 이루어진 광학 시트를 포함하며, 상기 프리즘 시트 아래쪽에 있는 확산 시트만 상기 램프 하우징 쪽으로 길게 연장되어 상기 램프 하우징 일단의 상부에 오버랩되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 액정표시소자는 매트릭스 상으로 화소가 배열되어 있는 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터층이 형성된 컬러 필터 기판이 액정층을 사이에 두고 부착된 액정 패널과 상기 액정 패널의 외측면에 각각 부착되어 자연광을 편광시키는 편광판과, 상기 화소 각각에 전압을 인가하고 액정을 구동하기 위한 신호를 공급하는 구동 회로와, 상기 액정 패널의 하부에 부착되어 정보 표시면에 균일하게 광을 공급하는 백라이트 유닛과, 상기 액정 패널과 백라이트 유닛을 지지해 주는 메인 프레임과 상기 메인 프레임의 외부에 부착되어 화상이 표시되는 유효 면적(액티브 영역이라고도 한다.)을 제외한 가장자리에 둘러싼 탑 케이스로 구성되어, 상기 백라이트 유닛으로부터 나오는 광에 의해 화상을 표시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 의한 백라이트 유닛의 일부분을 개략적으로 나타낸 단면도, 도 4는 사시도이다.

에지형 백라이트 유닛은 액정 패널의 한쪽 또는 양쪽에 설치되어 광을 공급하는 램프와, 상기 램프를 고정시켜 줌과 동시에 램프에서 나온 빛을 도광판으로 집속해 주는 램프 하우징과, 상기 램프로부터 발광된 빛을 백라이트 상부의 액정 패널로 공급해 주는 도광판과, 상기 도광판 상부에 위치하여 도광판에서 나온 빛을 효율적으로 확산, 집광시켜 주는 광학 시트와, 상기 구성 요소들을 수납하고 고정시켜 주는 메인 서포트로 구성된다. 광학 시트는 도광판에서 나온 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산 시트와, 상기 확산 시트의 상부에 위치하여 상기 확산부에서 확산시킨 빛을 집광시켜 액정 패널로 전달하는 적어도 1개 이상의 프리즘 시트와, 상기 프리즘 시트 상부에서 프리즘 시트를 보호하는 보호 시트로 구성된다.

그러나, 본 도면에서는 램프(126), 램프 하우징(128), 도광판(124)과 광학 시트(122)만을 개략적으로 도시하였으며 다른 부분은 생략하였다. 본 도면에서 광학 시트는 확산 시트(122a), 프리즘 시트(122b), 보호 시트(122c)를 포함한다.

도시한 바에 따르면 도광판(124)의 모서리 상단 및/또는 하단의 일부에 램프 하우징(128)과 결합하기 위한 홈(130)을 형성하였다. 도광판(124)이 램프 하우징(128)과 결합하게 되는 모서리 부분에 홈(130)을 형성하여 램프 하우징(128)이 맞물려 결합되게 하려는 것이다. 이때 상기 홈(130)에 램프 하우징(128)이 맞물려 결합하고 난 후 램프 하우징(128)과 도광판(124)의 높이(H)는 단차 없이 같게 형성되도록 홈(130)의 깊이(h)를 조절할 수 있다. 즉, 홈(130)의 깊이(h)는 램프 하우징(128)의 두께(h')와 같은 값을 가지도록 하여 형성하면 램프 하우징(128)이 결합하더라도 결합한 부분이 결합하지 않은 부분의 도광판(124)의 두께(H)와 같게 형성이 될 수 있다. 도광판(124)의 홈(130)은 도광판(124)의 일측에 램프(126)가 존재하는 방향 쪽, 램프 하우징(128)이 결합하는 길이 방향 모서리에 길게 형성된 다.(홈의 모양과 방향은 도 5 참조)

도광판(124) 모서리의 홈(130)의 두께(h)는 램프 하우징의 두께(h')와 같게 하는 것이 바람직하다. 이때 도광판의 홈의 두께는 램프 하우징의 두께에 따라 소정의 두께로 형성할 수 있을 것이다. 도광판(124)과 램프 하우징(128)의 결합시 결합 부분에 램프 하우징(128)에 의한 단차가 생기지 않도록 해야 도광판(124)과 램프 하우징(128)의 결합 이후에도 맞물리는 부분의 상부가 편평하게 유지될 수 있기 때문이다. 따라서 광학 시트(122)의 적층시 광학 시트(122)가 굴곡진 부분이 생기지 않아 기존 발명의 문제점을 해결할 수 있게 된다.(이후 추가하여 설명한다.)

램프 하우징(128)은 램프를 보호하고 램프에서 나온 빛을 반사하거나 산란시켜 도광판(124) 방향으로 그 빛이 진행되게 하는 역할을 한다. 램프 하우징(128)은 일측이 개방된 형태로 에지형 백라이트 구조에서 일측 또는 양측에 구비된 램프(126) 쪽에 위치하며 램프(126)를 감싸는 형태를 가지고 있다. 상기 램프 하우징(128)의 개방된 쪽의 일단은 도광판(124)과 결합하게 된다. 램프 하우징(128)의 개방된 쪽의 일단은 상기한 바와 같이 도광판(124)의 홈(130)과 맞물려 결합되게 되는데 이는 빛샘을 방지하는 효과도 있다. 만약 램프 하우징이 램프만을 감싸고 도광판과 일단이 겹치지 않는다면 겹쳐지지 않는 부분에 빛샘이 있을 수 있기 때문이다. 또한 기존의 발명과 같이 도광판에 홈이 없이 단순히 램프 하우징의 일단이 도광판을 타고 올라가 결합되어 있는 형태라면 하우징과 도광판 사이에 틈이 있을 수 있어 빛샘의 우려가 있다. 그런데 본 발명에 의한 실시예를 보면 램프 하우징이 도광판의 단차 없이 홈과 맞물리고 그 상부에 광학 시트 등이 있기 때문에 빛샘이 최소화되는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에서는 램프 하우징은 도시한 바로는 단면이 ㄷ자 형인 것만 나타내었으나 반원형이나 기타 다른 모양으로도 형성이 가능하다. 이는 백라이트의 모양이나 램프 하우징의 소재 등 다양한 조건에 따라 달리 형성이 가능할 것이다.

또한 도광판의 홈은 램프 하우징과의 결합 부분의 모양에 따라 다르게 형성할 수도 있을 것이다. 램프 하우징의 일 부분이 더 도광판 방향으로 더 길게 형성되거나 짧게 형성되는 등의 변화가 있다면 그에 맞는 홈을 형성하면 된다. 다만 단차 없이 광학 시트의 적층이 가능하도록 홈의 높이를 맞추어 형성하는 것이 바람직하다.

도 5는 도광판(124)과 램프 하우징(128)을 결합하는 방법을 나타낸 사시도이다. 도광판과 램프 하우징을 결합시 슬라이딩 방식으로 하게 되는데 도시한 바와 같이 램프 하우징(128)의 일단을 도광판(124)의 모서리 일단에 놓은 다음 램프 하우징(128)의 길이 방향으로 길게 도광판의 모서리에 밀어넣는 방법으로 결합하게 된다. 도광판의 홈(130)과 램프 하우징의 개구된 부분의 일단은 두께가 같아 정확히 맞물리게 되어 있어 쉽게 결합이 가능하다. 상기한 바와 같이 도광판(124)에 램프 하우징(128)과 결합하는 홈(130)을 형성하면 이러한 슬라이딩 방식을 그대로 이용하면서 조립이 가능한 이점이 있다.

상기한 본 발명에서의 실시예와 같이 도광판에 홈을 형성하여 램프 하우징과 결합하게 되면 광학 시트의 열에 의한 변형을 줄이는 효과가 있다. 기존의 발명은 광학 시트를 도광판 위에 단순히 올려 놓은 구조를 택함으로써 광학 시트의 바깥쪽 부분이 열에 의해 변형이 되면서 주름 현상이 나타났다.(도 2 참조) 도광판과 직접적으로 또는 램프 하우징과 광학 시트의 모서리가 닿게 되므로 램프의 열이 전달되어 광학 시트의 바깥 부분이 늘어나 주름 현상이 생겼기 때문인데, 본 발명의 실시예에서는 이러한 광학 시트를 램프 하우징과 오버랩되게 바깥까지 연장하여 적층하게 되므로 액정 패널을 볼 때 실제로 화상이 만들어져 보여지는 구간인 액티브 영역의 주름 현상이 개선되게 된다. 만약 광학 시트가 열에 의해 변성이 일어나 주름이 진다고 해도 램프 하우징과 겹치는 비 액티브 영역에 해당하는 구간에서 주름이 지므로 큰 문제는 없게 된다.

이에 반해 기존의 백라이트 구조에서는 광학 시트를 연장하여 오버랩되도록 적층한다고 해도 주름 현상을 충분히 방지하기가 어렵다. 왜냐하면 기존의 백라이트 구조에서는 광학 시트를 적층할 경우 램프 하우징과 광학 시트가 적층되는 부분에 틈이 생기게 되기 때문이다. 도 6는 이를 나타낸 단면도인데 도시한 바와 같이 도광판(224)에 램프 하우징(228)을 결합하면 램프 하우징(228)의 두께만큼의 단차(h″)가 생기게 되고 광학 시트(222)를 램프 하우징(228)에 일부분 오버랩되게 적층하게 되면 램프 하우징(228)의 단차(h″)만큼 굴곡진 구간이 발생하게 된다. 따라서 광학 시트(222)는 도광판(224)에 완전하게 밀착되지 못하게 되며 틈이 발생하기 때문에 빛샘이 일어날 수 있다.

본 발명이 기존의 발명에 비해 개선된 점 중 하나는 상기의 단차(h″)가 없이 광학 시트를 편평하게 장착할 수 있다는 것이다.(도 3과 도 4 참조) 도광판과 램프 하우징의 결합시 상기한 바와 같이 도광판에 램프 하우징의 두께에 따른 홈을 형성하여 결합하였으므로 램프 하우징과 도광판의 단차가 생기지 않는 구조이다. 따라서 광학 시트를 램프 하우징의 일부분에 오버랩되도록 적층한다고 해도 광학 시트가 굴곡진 부분 없이 밀착이 가능하다. 이러한 구조 때문에 주름 변형을 최대한 막을 수 있게 되는 것이다.

이렇게 광학 시트가 램프 하우징의 일부분에 단차와 굴곡진 부분 없이 오버랩되도록 적층이 가능하기 때문에 이후 메인 서포트와 조립시 메인 서포트에 의한 광학 시트의 지지 및 압착 효과가 최대화되는 효과가 있다. 광학 시트가 바깥쪽으로 연장되어 적층됨으로써 메인 서포트가 고정해 줄 수 있는 영역이 늘어나게 되며 굴곡진 부분 없는 편평한 광학 시트이므로 기존의 광학 시트보다 단단하게 고정이 가능하여 광학 시트의 열변형에 의한 주름 현상을 감소시킬 수 있게 된다. 즉, 광학 시트의 일단이 메인 서포트의 일부분에 의해 압착이 되면 열이 가해지더라도 변형이 줄어들게 되는 것이다.

본 발명은 특히 광학 시트 중(322)열에 약한 프리즘 시트(322b)를 보호하기 위하여 프리즘 시트(322b)의 아래쪽에 있는 확산 시트(322a)를 연장하여 램프 하우징(328)의 일부분에 적층되도록 하는 것을 포함한다.(도 7) 광학 시트(322)의 열에 의한 주름 현상은 프리즘 시트(322b)에 의한 것을 때가 많다. 따라서 프리즘 시트(322b)의 아래에 적층되는 확산 시트(322a)를 길게 연장시키는 방법으로 확산 시트(322a)가 램프 하우징(328)의 일부분에 오버랩되게 만들면 프리즘 시트(322b)와 도광판(324), 프리즘 시트(322b)와 램프 하우징(328)의 접촉을 줄여 램프(326)에서 발생한 열의 전도를 최대한 막을 수 있다.

기존의 발명에서의 또 다른 문제는 광학 시트가 도광판 위에 단순히 적치되어 백라이트에 진동이나 충격이 가해지면 광학 시트가 도광판과 마찰을 일으켜 마모되는 현상이다. 이를 개선하기 위해서는 상기한 방법대로 램프 하우징 일단부의 상부에 광학 시트를 오버랩(overlap)되도록 적층하면 된다. 상기한 바와 같이 광학 시트를 연장시켜 적층하는 경우 광학 시트의 일단이 도광판과 직접적으로 접촉하지 않으므로 광학 시트의 유동에 의한 마찰이 없게 되며 따라서 마찰에 의한 마모 현상도 없어지게 되는 효과가 있다.

본 발명의 실시예를 도시한 도면은 램프가 일측에만 위치하는 형태이다. 그러나 에지형 백라이트 유닛에서 램프는 일측뿐만 아니라 양측에 위치할 수도 있다. 따라서 본 발명과 관련하여 도광판의 양측에 홈을 형성하고 램프 하우징과 결합하는 것도 하나의 실시예가 될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 사상의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당연하다. 따라서, 본 발명의 기술 범위는 상세한 설명에 기재된 내용이 아니라 청구 범위에 기재된 범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명은 도광판에 홈을 형성하여 램프 하우징과 결합하게 함으로써 도광판을 고정시켜 램프와의 충돌에 의한 크랙 현상을 막을 수 있다. 또한 도광판에 홈을 형성함으로써 램프 하우징의 단차없이 결합이 가능하다. 따라서 광학 시트를 램프 하우징의 일부분에 오버랩되도록 적층하게 되면 광학 시트의 주름 변형 현상과 도 광판과의 마찰에 의한 마모 현상을 줄일 수 있게 된다. 이에 따라 좀더 양질의 액정표시소자를 제공할 수 있게 된다.

Claims (10)

1. 액정 패널과 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하여 구성되며, 상기 백라이트 유닛은,

   상기 액정 패널의 하부 일측이나 양측 모서리에 배치되어 광을 발생시키는 램프;

   일측이 개방된 형태로 상기 램프를 감싸는 램프 하우징;

   상기 램프 하우징의 개방된 일측에 형성되며, 상기 램프 하우징과 결합하기 위해 모서리에 소정 깊이의 홈을 가지는 도광판; 및

   상기 도광판 위에 차례대로 적층되며, 확산 시트, 프리즘 시트 및 보호 시트로 이루어진 광학 시트를 포함하며,

   상기 프리즘 시트 아래쪽에 있는 확산 시트만 상기 램프 하우징 쪽으로 길게 연장되어 상기 램프 하우징 일단의 상부에 오버랩되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도광판의 홈의 깊이와 상기 램프 하우징의 두께가 같은 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 액정 패널의 하부 일측이나 양측 모서리에 배치되어 광을 발생시키는 램프;

   일측이 개방된 형태로 상기 램프를 감싸는 램프 하우징;

   상기 램프 하우징의 개방된 일측에 형성되며, 상기 램프 하우징과 결합하기 위해 모서리에 소정 두께의 홈을 가지는 도광판; 및

   상기 도광판 위에 차례대로 적층되며, 확산 시트, 프리즘 시트 및 보호 시트로 이루어진 광학 시트를 포함하며,

   상기 프리즘 시트 아래쪽에 있는 확산 시트만 상기 램프 하우징 쪽으로 길게 연장되어 상기 램프 하우징 일단의 상부에 오버랩되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 도광판의 홈의 깊이와 상기 램프 하우징의 두께가 같은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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