KR101991124B1 - 엘이디 어레이 유닛, 이를 갖는 직하형 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시장치 - Google Patents

엘이디 어레이 유닛, 이를 갖는 직하형 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시장치 Download PDF

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Abstract

엘이디 어레이 유닛은 회로 기판, 상기 회로 기판 상에 복수개가 단속적으로 형성된 발광다이오드들 및 상기 발광다이오드들을 덮는 렌즈를 포함하는 엘이디 어레이 바; 및 상기 발광다이오드들로부터 발생된 광이 좌우로 반사되도록 절곡된 절곡부가 상기 렌즈와 마주하게 배치되며 복수개의 광 투과홀이 형성된 반사판 및 상기 반사판에 결합되며 상기 반사판을 통과한 광을 확산시키는 확산판을 포함하는 반사-확산 유닛을 포함한다.

Description

엘이디 어레이 유닛, 이를 갖는 직하형 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시장치{LED ARRAY UNIT, DIRECT TYPE OF BACKLIGHT UNIT HAVING THE SAME, AND DISPLAY DEVICE HAVING THE BACKLIGHT UNIT}
본 발명은 엘이디 어레이 유닛, 이를 갖는 직하형 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다.
최근 휴대폰, 휴대용 게임기, 태블릿 PC, 데스크톱용 컴퓨터, 텔레비젼 등 다양한 가전 분야에 정보를 표시하는 표시장치가 널리 사용되고 있다.
대표적인 표시장치로는 얇은 두께, 높은 휘도 및 고해상도를 갖는 액정표시장치를 들 수 있다.
액정표시장치는 화소 전극들을 포함하는 화소 기판 및 화소 기판과 마주하는 컬러필터 기판 사이에 액정을 배치하고, 화소 기판의 각 화소 전극들에 전계를 인가한 상태에서 백라이트 유닛으로부터 발생된 광을 액정에 제공하여 영상을 표시한다.
액정표시장치는 화소 기판을 통과하는 광을 이용하여 정보를 영상으로 표시하기 때문에 백라이트 유닛으로 제공되는 광의 휘도 및 휘도 균일성에 의하여 영상의 표시 품질이 크게 영향받는다.
종래 액정표시장치는 표시장치의 측면에 배치된 냉음극선관 램프와 도광판을 포함하는 사이드 방식 백라이트 유닛이 널리 사용되었지만 최근에는 저소비전력 특성 및 고휘도 특성을 갖는 발광 다이오드를 화소 기판의 하부에 배치하는 직하형 백라이트 유닛이 널리 사용되고 있다.
그러나 직하형 백라이트 유닛의 발광 다이오드는 휘도는 높으나 휘도 균일성이 낮아 발광 다이오드의 휘도 균일성을 높이기 위해서는 발광 다이오드의 상부에 광을 확산시키는 광 확산판을 배치하고 발광 다이오드와 광 확산판 사이의 간격을 증가시켜야 하는데 이로 인해 직하형 백라이트 유닛 및 표시장치의 두께 및 부피가 크게 증가되는 문제점을 갖는다.
본 발명은 두께 및 부피를 감소시키면서 높은 휘도 및 높은 휘도 균일성을 갖는 광을 제공하는 엘이디 어레이 유닛, 이를 갖는 직하형 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시장치를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예로서, 엘이디 어레이 유닛은 회로 기판, 상기 회로 기판 상에 복수개가 단속적으로 형성된 발광다이오드들 및 상기 발광다이오드들을 덮는 렌즈를 포함하는 엘이디 어레이 바; 및 상기 발광다이오드들로부터 발생된 광이 좌우로 반사되도록 절곡된 절곡부가 상기 렌즈와 마주하게 배치되며 복수개의 광 투과홀이 형성된 반사판 및 상기 반사판에 결합되며 상기 반사판을 통과한 광을 확산시키는 확산판을 포함하는 반사-확산 유닛을 포함한다.
일실시예로서, 직하형 백라이트 유닛은 내부에 수납공간이 형성된 바텀 케이스; 상기 바텀 케이스의 바닥판 상에 배치된 광 반사판; 상기 광 반사판과 이격되며 상기 바텀 케이스에 결합된 광 확산판; 및 상기 광 반사판의 상면으로부터 이격된 위치에 배치된 회로 기판, 상기 회로 기판 상에 상기 광 반사판과 마주하게 복수개가 단속적으로 형성된 발광다이오드들 및 상기 발광다이오드들을 덮는 렌즈를 포함하는 엘이디 어레이 바를 포함한다.
일실시예로서, 직하형 백라이트 유닛은 내부에 수납공간이 형성된 바텀 케이스; 상기 바텀 케이스의 바닥판 상에 배치된 광 반사판; 상기 광 반사판과 이격되며 상기 바텀 케이스에 결합된 광 확산판; 상기 광 반사판의 상면에 배치된 회로 기판, 상기 회로 기판 상에 상기 광 확산판과 마주하게 배치된 발광다이오드들 및 상기 발광다이오드들을 덮는 렌즈를 포함하는 엘이디 어레이 바; 및 상기 발광다이오드들로부터 발생된 광이 좌우로 반사되도록 절곡된 절곡부가 상기 렌즈와 마주하며 복수개의 광 투과홀이 형성된 추가 반사판 및 상기 추가 반사판에 결합되며 상기 광 투과홀을 통과한 광을 확산시키는 추가 확산판을 포함하는 반사-확산 유닛을 포함한다.
일실시예로서, 표시장치는 내부에 수납공간이 형성된 바텀 케이스; 상기 바텀 케이스의 바닥판 상에 배치된 광 반사판; 상기 광 반사판과 이격되며 상기 바텀 케이스에 결합된 광 확산판; 상기 광 반사판의 상면으로부터 이격된 위치에 배치된 회로 기판, 상기 회로 기판 상에 상기 광 반사판과 마주하게 복수개가 단속적으로 형성된 발광다이오드들 및 상기 발광다이오드들을 덮는 렌즈를 포함하는 엘이디 어레이 바; 및 상기 광 확산판의 상부에 배치되어 상기 광 확산판을 통과한 광을 이용하여 정보를 표시하는 표시패널을 포함한다.
본 발명에 따른 엘이디 어레이 유닛, 이를 갖는 직하형 백라이트 유닛 및 이를 갖는 표시장치에 의하면, 엘이디 어레이 유닛에 포함된 발광다이오드를 반사판과 마주하게 배치 또는 엘이디 어레이 유닛의 상부에 반사-확산 유닛을 배치하여 불균일한 휘도 분포를 갖는 발광다이오드로부터 발생된 광의 휘도 분포를 균일하게 개선하여 표시패널로부터 발생되는 영상의 표시 품질을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 어레이 유닛의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 조립 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 엘이디 어레이 바를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 표시장치를 도시한 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엘이디 어레이 유닛의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 조립 단면도이다.
엘이디 어레이 유닛(LED array unit;100)은 엘이디 어레이 바(LED array bar;60) 및 반사-확산 유닛(reflection-diffusion unit;90)을 포함한다.
엘이디 어레이 바(60)는 회로 기판(20), 발광다이오드(30)들 및 렌즈(40)를 포함한다.
회로 기판(20)은, 예를 들어, 직사각형 플레이트 형상으로 형성된다. 회로 기판(20)은 얇은 두께를 갖는 리지드 회로 기판(rigid circuit substrate)을 포함할 수 있다.
회로 기판(20)에는 복수개의 단자들을 갖는 회로 패턴이 형성되며, 단자들은 회로 기판(20)의 상면에 길이 방향을 따라 복수개가 단속적으로 형성된다. 각 단자들에는 발광다이오드들이 전기적으로 연결된다.
발광다이오드(30)들은 회로 기판(20)에 형성된 회로 패턴들의 단자들에 전기적으로 접속된다.
본 발명의 일실시예에서, 발광다이오드(30)들은 회로 기판(20)의 길이 방향을 따라 1열로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 발광다이오드(30)들은 회로 기판(20)의 길이 방향을 따라 2열 이상으로 형성되어도 무방하다.
렌즈(40)는 회로 기판(20)의 길이 방향을 따라 복수개가 단속적으로 형성된 발광다이오드(30)들로부터 발생된 광의 출사각을 변경시켜 휘도 균일성을 향상시키는 역할을 한다.
본 발명의 일실시예에서, 하나의 렌즈(40)는 복수개의 발광다이오드(30)들로부터 발생된 광의 출사각을 변경시킬 수 있다.
렌즈(40)는, 예를 들어, 직육면체 형상을 갖는 바(bar) 형상으로 형성될 수 있다.
렌즈(40)는 바닥면(42), 바닥면(42)으로부터 연장된 측면(44)들 및 측면(44)들과 연장된 상면(46)을 포함하며, 상면(46)은 측면(44)들로부터 중앙 부분으로 갈수록 오목한 그루브(groove) 형상으로 형성된다.
이와 같이 렌즈(40)의 상면(46)에 오목한 그루브 형상의 홈을 형성함으로써 발광다이오드(30)로부터 협소한 출사각으로 발생된 광의 출사각을 크게 증가시켜 휘도 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
반사-확산 유닛(90)은 엘이디 어레이 바(60)의 렌즈(40)의 상부에 배치되어 렌즈(40)를 투과한 광을 다시 한번 반사 및/또는 확산 시켜 발광다이오드(30)로부터 발생된 광의 휘도 균일성을 보다 향상시킨다.
반사-확산 유닛(90)은 반사판(60) 및 확산판(70)을 포함한다.
반사판(60)은 광 반사율이 높은 합성수지판 또는 광 반사율이 높은 물질을 합성수지에 포함시켜 플레이트 형상으로 제작된다.
반사판(60)은 발광다이오드(30)로부터 발생되어 렌즈(40)를 투과한 광을 렌즈(40)를 기준으로 좌측 또는 우측으로 반사시키는 역할을 하며, 이를 구현하기 위하여 반사판(60)은 직육면체 플레이트 형상의 플레이트를 'V' 자 형상으로 절곡하여 형성될 수 있다. 이하, 반사판(60) 중 절곡된 부분은 절곡부(62)로서 정의된다.
비록 본 발명의 일실시예에서, 반사판(60)은 한번 절곡되어 절곡부(62)를 갖는 꺾인 플레이트 형상으로 형성되지만, 절곡부(62)를 기준으로 꺾인 부분을 곡면으로 형성할 수 있다.
한편, 반사판(60)에는 휘도 균일성을 보다 향상시키기 위하여 복수개의 광 투과 홀(64)들을 포함한다. 광 투과 홀(64)은 반사판(60)에 다수개가 규칙 또는 불규칙하게 형성될 수 있고, 광 투과 홀(64)로는 발광다이오드(30)로부터 발생되어 렌즈(40)를 투과한 광의 일부가 통과된다.
본 발명의 일실시예에서, 발광다이오드(30)로부터 발생되어 렌즈(40)를 투과한 광의 일부는 반사판(60)에 의하여 렌즈(40)를 투과한 광의 방향과 다른 방향으로 반사되고, 발광다이오드(30)로부터 발생되어 렌즈(40)를 투과한 광의 일부는 반사판(60)에 형성된 광 투과 홀(64)로 투과된다.
본 발명의 일실시예에서, 반사판(60)의 광 투과 홀(64)은 반사판(60)에 의한 음영 지역이 형성되지 않는 개수 및 형성 밀도로 형성된다.
확산판(70)은 반사판(60)에 결합된다. 확산판(70)은 직육면체 플레이트 형상으로 형성되며, 확산판(70)은 반사판(60)의 광 투과 홀(64)을 통해 투과된 광을 확산시켜 발광다이오드(30)로부터 발생되어 렌즈(40)를 투과한 광의 휘도 균일성을 보다 향상시킨다.
본 발명의 일실시예에서, 반사판(60) 및 확산판(70)을 포함하는 반사-확산 유닛(90)은 엘이디 어레이 바(60)의 렌즈(40)에 대하여 소정 간격 이격된 위치에 배치될 수 있고, 엘이디 어레이 바(60) 및 반사-확산 유닛(90)이 지정된 간격을 갖는 상태에서 상호 고정되도록 엘이디 어레이 바(60) 및 반사-확산 유닛(90)은 연결 부재에 의하여 상호 고정될 수 있다.
연결 부재는 후술 될 백라이트 유닛의 바텀 케이스의 측벽일 수 있고, 반사-확산 유닛(90)의 양측 단부 및 엘이디 어레이 바(60)의 양측 단부를 연결하는 고정 플레이트 등을 들 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다. 도 4는 도 3의 엘이디 어레이 바를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 직하형 백라이트 유닛(200)은 바텀 케이스(210), 광 반사판(220), 광 확산판(230) 및 엘이디 어레이 바(240)를 포함한다.
바텀 케이스(210)는 바닥판(212) 및 측면판(214)을 포함한다.
바텀 케이스(210)의 바닥판(212)은 플레이트 형상으로 형성되며, 측면판(214)은 바닥판(212)의 테두리로부터 바닥판(212)의 상측을 향해 연장되어 광 반사판(220), 광 확산판(230) 및 엘이디 어레이 바(240)을 수납하는 수납 공간을 형성한다. 바텀 케이스(210)의 측면판(214)은 바닥판(212)과 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 바텀 케이스(210)는 금속 플레이트를 프레스 가공 등에 의하여 형성 또는 금속 플레이트를 절개 및 절곡하여 형성할 수 있다.
광 반사판(220)은 바텀 케이스(210)의 내부에 배치되며, 광 반사판(220)은 광 반사율이 높은 합성수지 플레이트 또는 광 반사물질을 포함하는 합성수지 플레이트를 포함할 수 있다.
광 반사판(220)의 일부는 바텀 케이스(210)의 바닥판(212)과 평행하게 형성되며, 광 반사판(220)의 단부는 각각 사선 형태로 절곡되어 바텀 케이스(210)의 측면판(214)에 걸쳐져 고정된다.
바텀 케이스(210) 및 바텀 케이스(210) 내부에 배치된 광 반사판(220)은 나사와 같은 체결 부재 또는 접착제에 의하여 상호 결합 될 수 있다.
광 확산판(230)은 엘이디 어레이 바(240)로부터 발생된 광을 다시 확산시켜 휘도 균일성을 향상시키는 확산 플레이트를 포함할 수 있다. 광 확산판(230)의 상면에는 광 확산판(230)으로부터 확산된 광의 출사각을 조절하기 위한 도광판 등이 배치될 수 있다.
광 확산판(230)은 바텀 케이스(210)의 측면판(214) 상에 고정될 수 있고, 광 확산판(230)은 엘이디 어레이 바(240)로부터 출사된 광을 확산시켜 광의 휘도 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
엘이디 어레이 바(240)는 회로 기판(242), 발광다이오드(244)들 및 렌즈(246)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 엘이디 얼에디 바(240)의 양쪽 단부들은 바텀 케이스(210)의 마주하는 양쪽 측면판(214)에 고정된다.
회로 기판(242)은, 예를 들어, 직사각형 플레이트 형상으로 형성된다. 회로 기판(242)은 얇은 두께를 갖는 리지드 회로 기판(rigid circuit substrate)을 포함할 수 있다.
회로 기판(242)에는 복수개의 단자들을 갖는 회로 패턴이 형성되며, 단자들은 회로 기판(242)의 상면에 길이 방향을 따라 복수개가 단속적으로 형성된다. 각 단자들에는 발광다이오드들이 전기적으로 연결된다.
회로 기판(242)에 형성된 단자들을 갖는 회로 패턴은 광 반사판(220)의 상면과 마주하게 배치된다.
본 발명의 일실시예에서, 회로 기판(242)은 광 반사판(220)의 상면 및 광 확산판(230)의 하면 사이에 개재된다. 구체적으로 회로 기판(242)은 광 반사판(220)의 상면으로부터 간격(s) 만큼 이격된 위치에 배치된다.
즉, 본 발명의 일실시예에서, 회로 기판(242)은 광 반사판(220) 상면에 배치되지 않고 광 반사판(220)의 상면으로부터 이격된 위치에 배치된다.
발광다이오드(244)들은 광 반사판(220)의 상면으로부터 이격된 위치에 배치된 회로 기판(242)의 회로 패턴의 단자들에 전기적으로 접속된다.
본 발명의 일실시예에서, 회로 기판(242)의 회로 패턴들 및 단자들은 광 반사판(220)의 상면과 마주하게 배치되기 때문에 발광다이오드(244)들 역시 광 반사판(220)의 상면과 마주하게 배치된다.
본 발명의 일실시예에서, 발광다이오드(244)들은 회로 기판(242)의 길이 방향을 따라 1열로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 발광다이오드(242)들은 회로 기판(242)의 길이 방향을 따라 2열 이상으로 형성되어도 무방하다.
렌즈(246)는 회로 기판(242)의 길이 방향을 따라 복수개가 단속적으로 형성된 발광다이오드(244)들로부터 발생된 광의 출사각을 변경시켜 휘도 균일성을 향상시키는 역할을 한다.
본 발명의 일실시예에서, 하나의 렌즈(246)는 복수개의 발광다이오드(244)들로부터 발생된 광의 출사각을 변경시킬 수 있다.
렌즈(246)는, 예를 들어, 직육면체 형상을 갖는 바(bar) 형상으로 형성될 수 있다.
렌즈(246)는 바닥면(247), 바닥면(247)으로부터 연장된 측면(248)들 및 측면(248)들과 연장된 상면(249)을 포함하며, 상면(249)은 측면(248)들로부터 중앙 부분으로 갈수록 오목한 그루브(groove) 형상으로 형성된다.
이와 같이 렌즈(246)의 상면(249)에 오목한 그루브 형상의 홈을 형성함으로써 발광다이오드(244)로부터 협소한 출사각으로 발생된 광의 출사각을 크게 증가시켜 휘도 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 발광다이오드(244)를 덮는 렌즈(246)은 발광다이오드(244)가 광 반사판(220)의 상면과 마주하게 배치되기 때문에 렌즈(246) 역시 광 반사판(220)의 상면과 마주하게 배치된다.
이와 같이 발광다이오드(244)가 광 반사판(220)의 상면과 마주하게 배치될 경우, 발광다이오드(244)로부터 발생되어 렌즈(246)를 통과한 광은 광 반사판(220)의 상면에서 반사된 후 광 확산판(230)으로 제공된다.
따라서, 발광다이오드(244)로부터 발생된 광이 광 확산판(230)에 도달하는 최단 길이는 발광다이오드(244)와 광 반사판(220)의 상면 사이의 길이(s) 및 광 반사판(220)의 상면과 광 확산판(230)의 하면이 이루는 길이(d)를 합한 합산 길이(s+d)이다.
한편, 합산 길이(s+d)는 발광다이오드(244)를 광 반사판(220)의 상면 상에 배치하였을 때 발광다이오드(244)로부터 발생된 광이 광 확산판(230)에 도달되는 최단 길이(d)에 비하여 길기 때문에 발광다이오드(244)를 광 반사판(220)을 향하게 배치하였을 때의 광의 확산 효율은 발광다이오드(244)를 광 확산판(230)을 향하게 배치하였을 때의 광의 확산 효율에 비하여 크게 증가되고 따라서 광확산판(230)을 통과한 광의 휘도 분포 역시 크게 향상된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛을 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 직하형 백라이트 유닛(300)은 바텀 케이스(310), 광 반사판(320), 광 확산판(330), 엘이디 어레이 바(340) 및 반사-확산 유닛(350)을 포함한다.
바텀 케이스(310)는 바닥판(312) 및 측면판(314)을 포함한다.
바텀 케이스(310)의 바닥판(312)은 플레이트 형상으로 형성되며, 측면판(314)은 바닥판(312)의 테두리로부터 바닥판(312)의 상측을 향해 연장되어 광 반사판(320), 광 확산판(330) 및 엘이디 어레이 바(340) 및 반사-확산 유닛(350)을 수납하는 수납 공간을 형성한다. 바텀 케이스(310)의 측면판(314)은 바닥판(312)과 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 바텀 케이스(310)는 금속 플레이트를 프레스 가공 등에 의하여 형성 또는 금속 플레이트를 절개 및 절곡하여 형성할 수 있다.
광 반사판(320)은 바텀 케이스(310)의 내부에 배치되며, 광 반사판(320)은 광 반사율이 높은 합성수지 플레이트 또는 광 반사물질을 포함하는 합성수지 플레이트를 포함할 수 있다.
광 반사판(320)의 일부는 바텀 케이스(310)의 바닥판(312)과 평행하게 형성되며, 광 반사판(320)의 단부는 각각 사선 형태로 절곡되어 바텀 케이스(310)의 측면판(314)에 걸쳐져 고정된다.
바텀 케이스(310) 및 바텀 케이스(310) 내부에 배치된 광 반사판(320)은 나사와 같은 체결 부재 또는 접착제에 의하여 상호 결합 될 수 있다.
광 확산판(330)는 엘이디 어레이 바(340)로부터 발생된 광을 다시 확산시켜 휘도 균일성을 향상시키는 확산 플레이트를 포함할 수 있다. 광 확산판(330)의 상면에는 광 확산판(330)으로부터 확산된 광의 출사각을 조절하기 위한 도광판 등이 배치될 수 있다.
광 확산판(330)은 바텀 케이스(310)의 측면판(314) 상에 고정될 수 있고, 광 확산판(330)은 엘이디 어레이 바(340)로부터 출사된 광을 확산시켜 광의 휘도 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
엘이디 어레이 바(340)는 회로 기판(342), 발광다이오드(344)들 및 렌즈(346)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 엘이디 얼에디 바(340)의 양쪽 단부들은 바텀 케이스(310)의 마주하는 양쪽 측면판(314)들에 고정된다.
회로 기판(342)은, 예를 들어, 직사각형 플레이트 형상으로 형성된다. 회로 기판(342)은 얇은 두께를 갖는 리지드 회로 기판(rigid circuit substrate)을 포함할 수 있다.
회로 기판(342)에는 복수개의 단자들을 갖는 회로 패턴이 형성되며, 단자들은 회로 기판(342)의 상면에 길이 방향을 따라 복수개가 단속적으로 형성된다. 각 단자들에는 발광다이오드들이 전기적으로 연결된다.
회로 기판(342)에 형성된 단자들을 갖는 회로 패턴은 광 확산판(330)의 하면과 마주하게 배치되며, 회로 기판(342)은 광 반사판(320)의 상면에 배치된다.
발광다이오드(344)들은 광 반사판(310)의 상면에 배치된 회로 기판(342)의 회로 패턴의 단자들에 전기적으로 접속된다.
본 발명의 일실시예에서, 발광다이오드(344)들은 회로 기판(342)의 길이 방향을 따라 1열로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 발광다이오드(342)들은 회로 기판(342)의 길이 방향을 따라 2열 이상으로 형성되어도 무방하다.
렌즈(346)는 회로 기판(342)의 길이 방향을 따라 복수개가 단속적으로 형성된 발광다이오드(344)들로부터 발생된 광의 출사각을 변경시켜 휘도 균일성을 향상시키는 역할을 한다.
본 발명의 일실시예에서, 하나의 렌즈(346)는 복수개의 발광다이오드(344)들로부터 발생된 광의 출사각을 변경시킬 수 있다.
렌즈(346)는, 예를 들어, 직육면체 형상을 갖는 바(bar) 형상으로 형성될 수 있다.
렌즈(346)는 바닥면(347), 바닥면(347)으로부터 연장된 측면(348)들 및 측면(348)들과 연장된 상면(349)을 포함하며, 상면(349)은 측면(348)들로부터 중앙 부분으로 갈수록 오목한 그루브(groove) 형상으로 형성된다.
이와 같이 렌즈(346)의 상면(349)에 오목한 그루브 형상의 홈을 형성함으로써 발광다이오드(344)로부터 협소한 출사각으로 발생된 광의 출사각을 크게 증가시켜 휘도 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
반사-확산 유닛(350)은 엘이디 어레이 바(340)의 렌즈(356)의 상부에 배치되어 렌즈(346)를 투과한 광을 다시 한번 반사 및/또는 확산 시켜 발광다이오드(344)로부터 발생된 광의 휘도 균일성을 보다 향상시킨다.
반사-확산 유닛(350)은 추가 반사판(additional reflection plate;352) 및 추가 확산판(additional diffusion plate;354)을 포함한다.
추가 반사판(352)은 광 반사율이 높은 합성수지판 또는 광 반사율이 높은 물질을 합성수지에 포함시켜 플레이트 형상으로 제작된다.
추가 반사판(352)은 발광다이오드(344)로부터 발생되어 렌즈(346)를 투과한 광을 렌즈(346)를 기준으로 좌측 또는 우측으로 반사시키는 역할을 하며, 이를 구현하기 위하여 추가 반사판(352)은 직육면체 플레이트 형상의 플레이트를 'V' 자 형상으로 절곡하여 형성될 수 있다. 이하, 추가 반사판(352) 중 절곡된 부분은 절곡부(354)로서 정의된다.
비록 본 발명의 일실시예에서, 추가 반사판(352)은 한번 절곡되어 절곡부(354)를 갖는 꺾인 플레이트 형상으로 형성되지만, 절곡부(354)를 기준으로 꺾인 부분을 곡면으로 형성할 수 있다.
한편, 추가 반사판(352)에는 휘도 균일성을 보다 향상시키기 위하여 복수개의 광 투과 홀(356)들을 포함한다. 광 투과 홀(356)은 추가 반사판(352)에 다수개가 규칙 또는 불규칙하게 형성될 수 있고, 광 투과 홀(356)로는 발광다이오드(344)로부터 발생되어 렌즈(346)를 투과한 광의 일부가 통과된다.
본 발명의 일실시예에서, 발광다이오드(344)로부터 발생되어 렌즈(346)를 투과한 광의 일부는 추가 반사판(352)에 의하여 렌즈(346)를 투과한 광의 방향과 다른 방향으로 반사되고, 발광다이오드(344)로부터 발생되어 렌즈(346)를 투과한 광의 일부는 추가 반사판(352)에 형성된 광 투과 홀(356)로 투과된다.
본 발명의 일실시예에서, 추가 반사판(352)의 광 투과 홀(356)은 추가 반사판(352)에 의한 음영 지역이 형성되지 않는 개수 및 형성 밀도로 형성된다.
추가 확산판(358)은 추가 반사판(352)에 결합되며, 광 확산판(330)과는 이격된다. 추가 확산판(358)은 직육면체 플레이트 형상으로 형성되며, 추가 확산판(358)은 추가 반사판(352)의 광 투과 홀(356)을 통해 투과된 광을 확산시켜 발광다이오드(344)로부터 발생되어 렌즈(346)를 투과한 광의 휘도 균일성을 보다 향상시킨다.
본 발명의 일실시예에서, 추가 반사판(352) 및 추가 반사판(358)을 포함하는 반사-확산 유닛(350)은 엘이디 어레이 바(340)의 렌즈(346)에 대하여 소정 간격 이격된 위치에 배치될 수 있고, 엘이디 어레이 바(340) 및 반사-확산 유닛(350)이 지정된 간격을 갖는 상태에서 상호 고정되도록 엘이디 어레이 바(340) 및 반사-확산 유닛(350)은 연결 부재에 의하여 상호 고정될 수 있다.
연결 부재는 바텀 케이스(310)의 측면판(310) 또는 반사-확산 유닛(350)의 양측 단부 및 엘이디 어레이 바(340)의 양측 단부를 연결하는 고정 플레이트 일 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 표시장치를 도시한 단면도들이다. 도 6 및 도 7에 도시된 표시장치는 표시패널(400)을 제외하면 도 3 및 도 4에 도시된 백라이트 유닛과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 명칭 및 동일한 참조 부호를 부여하기로 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 표시장치(500)는 도 3 및 도 4에 도시 및 설명된 직하형 백라이트 유닛(200,300) 상에 배치되는 표시패널(400)을 포함하며, 표시 패널(400)은 직하형 백라이트 유닛(200,300)으로부터 발생된 광을 이용하여 디지털 신호를 영상으로 변경한다.
표시패널(400)은 화소 기판(410), 컬러필터 기판(420) 및 액정(미도시)을 포함한다.
화소 기판(410)은 매트릭스 형태로 배치된 복수개의 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터마다 연결된 투명한 ITO를 포함하는 화소 전극을 포함한다.
컬러필터 기판(420)은 화소 기판(410)의 각 화소 전극과 마주하는 컬러필터들을 포함하며, 액정은 화소 기판(410) 및 컬러필터 기판(420) 사이에 개재된다.
직하형 백라이트 유닛(200,300)으로부터 발생된 균일한 휘도를 갖는 광에 의하여 화소 기판(410), 액정 및 컬러필터 기판(420)을 통과한 영상이 표시된다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 엘이디 어레이 유닛에 포함된 발광다이오드를 반사판과 마주하게 배치 또는 엘이디 어레이 유닛의 상부에 반사-확산 유닛을 배치하여 불균일한 휘도 분포를 갖는 발광다이오드로부터 발생된 광의 휘도 분포를 균일하게 개선하여 표시패널로부터 발생되는 영상의 표시 품질을 보다 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
60...엘이디 어레이 바 90...반사-확산 유닛
100...엘이디 어레이 유닛 210...바텀 케이스
220...광 반사판 230...광 확산판
200,300...직하형 백라이트 유닛 400...표시패널
500...표시장치

Claims (15)

  1. 회로 기판, 상기 회로 기판 상에 복수개가 단속적으로 형성된 발광다이오드들 및 상기 발광다이오드들을 덮는 렌즈를 포함하는 엘이디 어레이 바; 및
    상기 발광다이오드들로부터 발생된 광이 좌우로 반사되도록 절곡된 절곡부가 상기 렌즈와 마주하게 배치되며 복수개의 광 투과홀이 형성된 반사판 및 상기 반사판에 결합되며 상기 반사판을 통과한 광을 확산시키는 확산판을 포함하는 반사-확산 유닛을 포함하고,
    상기 렌즈는 바닥면과, 상기 바닥면으로부터 위로 연장되는 측면과, 상기 측면으로부터 연장되는 상면을 포함하고,
    상기 렌즈의 상기 상면은, 상기 측면으로부터 중앙으로 갈수록 오목한 그루브 형상으로 형성되어, 중앙에 홈이 형성되고,
    상기 반사판은 상기 렌즈의 상기 상면으로부터 위로 이격되고,
    상기 반사판의 상기 절곡부와 상기 홈은 상, 하 방향으로 오버랩되는 엘이디 어레이 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판은 직사각형 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 발광다이오드들은 상기 회로 기판의 장변 방향을 따라 형성된 엘이디 어레이 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광다이오드들은 장변 방향으로 따라 2 열로 형성된 엘이디 어레이 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈의 바닥면은 상기 회로 기판과 동일한 형상 및 사이즈로 형성되고, 상기 렌즈의 대향하는 측면들과 연결되는 상기 렌즈의 상면은 상기 측면들로부터 중앙부로 갈수록 오목하게 형성된 엘이디 어레이 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사판은 단면이 'V' 자 형상으로 형성되며, 상기 확산판은 평판 형상으로 형성된 엘이디 어레이 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엘이디 어레이 유닛 및 상기 반사-확산 유닛을 상호 연결하는 연결 부재를 더 포함하는 엘이디 어레이 유닛.
  7. 내부에 수납공간이 형성된 바텀 케이스;
    상기 바텀 케이스의 바닥판 상에 배치된 광 반사판;
    상기 광 반사판과 이격되며 상기 바텀 케이스에 결합된 광 확산판; 및
    회로 기판, 상기 회로 기판 상에 복수개가 단속적으로 형성된 발광다이오드들 및 상기 발광다이오드들을 덮는 렌즈를 포함하는 엘이디 어레이 바를 포함하고,
    상기 엘이디 어레이 바는 상기 광 반사판으로부터 위로 이격되고,
    상기 엘이디 어레이 바의 상기 발광다이오드들은 상기 광 반사판과 상, 하 방향으로 마주보도록 배치되고,
    상기 광 확산판은 상기 엘이디 어레이 바의 위에 배치되며,
    상기 발광다이오드들로부터 발생된 광은 상기 광 반사판의 상면에서 반사되어 상기 광 확산판으로 조사되는 직하형 백라이트 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 엘이디 어레이 바의 양쪽 단부는 상기 바텀 케이스의 상기 바닥판과 연결된 측벽들에 결합된 직하형 백라이트 유닛.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 회로 기판은 직사각형 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 발광다이오드들은 상기 회로 기판의 장변 방향을 따라 형성된 직하형 백라이트 유닛.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 발광다이오드들은 장변 방향으로 따라 2 열로 형성된 직하형 백라이트 유닛.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 렌즈의 바닥면은 상기 회로 기판과 동일한 형상 및 사이즈로 형성되고, 상기 렌즈의 대향하는 측면들과 연결되는 상기 렌즈의 상면은 상기 측면들로부터 중앙부로 갈수록 오목하게 형성된 직하형 백라이트 유닛.
  12. 내부에 수납공간이 형성된 바텀 케이스;
    상기 바텀 케이스의 바닥판 상에 배치된 광 반사판;
    상기 광 반사판과 이격되며 상기 바텀 케이스에 결합된 광 확산판;
    상기 광 반사판의 상면에 배치된 회로 기판, 상기 회로 기판 상에 상기 광 확산판과 마주하게 배치된 발광다이오드들 및 상기 발광다이오드들을 덮는 렌즈를 포함하는 엘이디 어레이 바; 및
    상기 발광다이오드들로부터 발생된 광이 좌우로 반사되도록 절곡된 절곡부가 상기 렌즈와 마주하며 복수개의 광 투과홀이 형성된 추가 반사판 및 상기 추가 반사판에 결합되며 상기 광 투과홀을 통과한 광을 확산시키는 추가 확산판을 포함하는 반사-확산 유닛을 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 추가 반사판은 단면이 'V' 자 형상으로 형성되며, 상기 추가 확산판은 평판 형상으로 형성된 직하형 백라이트 유닛.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 엘이디 어레이 유닛 및 상기 반사-확산 유닛을 상호 연결하는 연결 부재를 더 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
  15. 내부에 수납공간이 형성된 바텀 케이스;
    상기 바텀 케이스의 바닥판 상에 배치된 광 반사판;
    상기 광 반사판과 이격되며 상기 바텀 케이스에 결합된 광 확산판;
    상기 광 반사판의 상면으로부터 이격된 위치에 배치된 회로 기판, 상기 회로 기판 상에 상기 광 반사판과 마주하게 복수개가 단속적으로 형성된 발광다이오드들 및 상기 발광다이오드들을 덮는 렌즈를 포함하는 엘이디 어레이 바;
    상기 발광다이오드들로부터 발생된 광이 좌우로 반사되도록 절곡된 절곡부가 상기 렌즈와 마주하며 복수개의 광 투과홀이 형성된 추가 반사판 및 상기 추가 반사판에 결합되며 상기 광 투과홀을 통과한 광을 확산시키는 추가 확산판을 포함하는 반사-확산 유닛; 및
    상기 광 확산판의 상부에 배치되어 상기 광 확산판을 통과한 광을 이용하여 정보를 표시하는 표시패널을 포함하는 표시장치.
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