KR102534197B1 - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 실시예들은 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치를 개시한다. 개시된 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 도광판의 일 측면에 위치하는 렌즈부, 렌즈부의 일 측면에 배치되는 광원모듈, 도광판의 배면에 배치되고, 도광판의 굴절률보다 낮으며 굴절률이 1.3 내지 1.5인 저굴절 레진층을 포함한다. 이를 통해, 광 효율이 향상된 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치{Backlight Unit And Display Device Having The Same}
본 실시예들은 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치를 제공한다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는 액정의 전기적, 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시하는 평판 디스플레이(Flat Panel Display)의 일종으로, 다른 디스플레이들에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력과 구동전압으로 인하여 산업 전반에 걸쳐 다양하게 응용되어 이용되고 있다.
한편, 액정표시장치는 외부 요인에 의해 발광하는 비발광성 소자이므로 별도의 광원을 필요로 하게 된다. 이에 따라, 액정패널의 배면에 광원을 구비한 백라이트 유닛(Backlight Unit)이 마련되어 액정표시장치 전면을 향해 광을 조사하고 이러한 광은 다수개의 광학시트(Optical Sheet)를 지나면서 확산되고 액정패널로 집광되어 비로소 식별 가능한 화상으로 구현된다.
일반적으로, 액정표시장치의 백라이트 유닛은 광원으로 사용되는 발광 램프의 배치 방식에 따라 에지 방식(Edge-type)과 직하 방식(Direct-type)으로 나뉜다.
직하 방식은 액정패널의 배면에 복수개의 램프를 일렬로 배열하여 액정패널 전면에 직접 조사하는 방식이고, 에지 방식은 광을 가이드하는 도광판 외곽에 광원을 설치하고 광원으로부터 출사된 광을 도광판을 이용하여 액정패널전체 면으로 광을 입사시키는 것이다.
한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광을 발생시키는 광원, 광원으로부터 발광된 광이 입사되는 도광판, 복수의 광학시트 및 반사층 등을 구비할 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 도광판의 두께가 두껍게 이루어지고 백라이트 유닛의 구성이 많아짐으로써, 슬림화가 어려운 문제가 있다.
또한, 도광판을 유리(glass)로 사용하고, 도광판의 일 면에 배치되는 광학 투명 접착제를 이용하여 반사체가 포함된 외관 부재를 도광판에 접착한 형태의 백라이트 유닛이 제안되었다. 그러나, 광학 투명 접착제의 사용으로, 광원모듈로부터 발광된 광이 도광판 내부에서 전반사하기 위한 조건인 전반사 임계각이 커져 광이 도광판 내부에서 전반사하지 못하고 입광 영역에서 대부분의 광이 투과되는 문제가 발생하였다.
본 실시예들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광원모듈과 도광판 사이에 구비되는 렌즈부를 포함하고, 도광판 배면에 배치되는 저굴절 레진층을 활용하여, 슬림화하는 동시에 광 효율을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 도광판을 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 도광판의 적어도 일 측면에 위치하는 렌즈부를 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 렌즈부의 적어도 일 측면에 배치되는 광원모듈을 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 도광판의 배면에 배치되고, 도광판의 굴절률보다 낮으며 굴절률이 1.3 내지 1.5인 저굴절 레진층을 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 저굴절 레진층 배면에 배치되는 반사층을 포함한다.
또한, 다른 실시예에에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 도광판을 포함한다. 또한, 다른 실시예에에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 도광판의 적어도 일 측면에 위치하는 렌즈부를 포함한다. 또한, 다른 실시예에에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 렌즈부의 적어도 일 측면에 배치되는 광원모듈을 포함한다. 또한, 다른 실시예에에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 도광판의 배면에 배치되고, 도광판의 굴절률보다 낮으며 굴절률이 1.3 내지 1.5인 저굴절 레진층을 포함한다. 또한, 다른 실시예에에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 저굴절 레진층 배면에 배치되는 반사층을 포함한다. 또한, 도광판 상에 배치되는 배치되는 표시패널을 포함한다.
본 실시예들에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치는 광원모듈로부터 발광된 광의 상하입사각을 좁힘으로써, 도광판에 도광되는 광량을 증가시켜 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시장치의 광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 렌즈부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 비교예 및 실시예에 따른 렌즈부를 적용하였을 때, 도광판에 입광되는 광의 상하지향각을 비교한 도면이다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 표시장치를 도시한 도면이다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 다른 실시예에 따른 표시장치를 도시한 도면이다.
도 6은 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면이다.
도 7은 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 표시장치를 도시한 도면이다.
도 8은 저굴절 레진층과 도광판에 입사되는 광의 상하 지향각과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 다른 실시예에 따른 표시장치를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형상으로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함 할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛(500)은 도광판(100), 광원모듈(120), 렌즈부(130), 저굴절 레진층(140), 반사층(150) 및 커버부재(150)를 포함한다.
그리고, 렌즈부(130)의 다른 측면에는 광원모듈(120)이 배치된다. 여기서, 렌즈부(130)는 광원모듈(120)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 한편, 도 1에서는 렌즈부(130)과 광원모듈(120)이 접촉하도록 배치되는 구성을 도시하고 있으나, 본 실시예는 이에 국한되지 않으며, 렌즈부(130)과 광원모듈(120)이 이격하여 배치될 수도 있다. 즉, 본 실시예는 광원모듈(120)과 도광판(100) 사이에 렌즈부(130)가 배치되는 구성이면 충분하다.
광원모듈(120)은 발광다이오드 칩(chip), 인쇄회로기판 및 하우징 등을 포함할 수 있으나, 본 실시예에 따른 광원모듈(227)의 종류는 이에 국한되지 않으며, 도광판(100)에 광을 입광시킬 수 있는 구성이면 충분하다.
도광판(100)의 배면에는 저굴절 레진층(140)이 배치된다. 이 때, 저굴절 레진층(140)의 굴절률은 도광판(100)의 굴절률보다 낮을 수 있다. 구체적으로는 저굴절 레진층(140)의 굴절률은 1.3 내지 1.5의 범위에서 선택될 수 있다.
저굴절 레진층(140)의 굴절률이 1.3 미만일 경우, 굴절률이 1.3 미만인 재료가 없으므로, 저굴절 레진층의 재료를 선택할 수 없다. 또한, 저굴절 레진층(140)의 굴절률이 1.5를 초과할 경우, 도광판(100)과 저굴절 레진층(140) 경계에 도달한 광이 전반사되지 못함으로써, 도광판(100)에 도광되는 광량이 줄어들게 된다. 따라서, 광 효율을 저하시키는 원인이 된다.
즉, 본 실시예에 따른 저굴절 레진층(140)의 굴절률은 1.3 내지 1.5의 범위로 이루어지고, 도광판(100)은 저굴절 레진층(140)보다 높은 굴절률을 가진 재료로 이루어지는 구성이면 충분하다. 여기서, 도광판(100)은 유리일 수 있으나, 본 실시예가 이에 국한되는 것은 아니다.
한편, 도광판(100)과 저굴절 레진층(140) 사이에는 복수의 돌기부(110)가 구비된다. 이 때, 복수의 돌기부(110)는 도광판(110)의 일면과 접촉하도록 구비될 수 있다. 도 1에서는 복수의 돌기부(110)의 형상이 반원인 형상을 도시하고 있으나, 본 실시예에 따른 복수의 돌기부(110)의 형상은 이에 국한되지 않으며, 복수의 돌기부(110)의 형상이 단면의 형상이 반타원 또는 다각형의 형상일 수도 있다.
복수의 돌기부(110)는 도광판(100)에 입사되는 광을 분산시킴으로써, 광이 부분적으로 밀집되어 표시패널에 표시되는 화상에 얼룩이 발생되는 것을 방지하며, 도광판(100)으로부터 입사되는 빛의 각도를 수직하게 굴절시킬 수 있다.
저굴절 레진층(140)의 배면에는 반사층(150)이 배치된다. 그리고, 반사층(150)의 배면에는 커버부재(160)가 배치될 수 있다. 도광판(100)의 일 측에는 도광판(100)의 일 측면을 실링(sealing)할 수 있는 실링부재(170)가 구비될 수 있다.
한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광을 발생시키는 광원모듈, 광원모듈로부터 발광된 광이 입사되는 도광판, 도광판의 일면에 구비되는 복수의 돌기부, 광학시트 및 반사층 등을 구비할 수 있다. 이 경우, 전반사의 원리로 광원모듈로부터 발생된 광이 도광판의 전 영역으로 이동하고, 복수의 돌기부, 광학시트 및 반사층을 통해 표시패널 방향으로 광이 출사될 수 있다. 그러나, 이 경우, 도광판의 두께가 두껍게 이루어지고 백라이트 유닛의 구성이 많아짐으로써, 슬림화가 어려운 문제가 있다.
이를 해결하기 위해, 기존의 도광판보다 광 투과율이 우수하고, 두께가 얇은 유리를 도광판으로 사용하고, 도광판의 일 면에 배치되는 광학 투명 접착제를 이용하여 반사체가 포함된 외관 부재를 도광판에 접착한 형태의 백라이트 유닛이 제안되었다. 그러나, 광학 투명 접착제의 사용으로, 광원모듈로부터 발광된 광이 도광판 내부에서 전반사하기 위한 조건인 전반사 임계각이 커져 광이 도광판 내부에서 전반사하지 못하고 입광 영역에서 대부분의 광이 투과되는 문제가 발생하였다. 즉, 광학 투명 접착제를 도입으로 인해 백라이트 유닛이 두께는 얇아졌으나, 도광판의 기능이 상실되는 문제가 발생하였다.
본 실시예에서는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 도광판(100)과 광원모듈(120) 사이에 별도의 렌즈부(130)를 구비하고, 도광판(100)의 배면에 저굴절 레진층(140)을 구비함으로써, 높은 광 효율을 갖는 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.
구체적으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛(500)은 도광판(100)의 일 측면에 도광판(100)과 이격하여 배치되는 렌즈부(130)를 포함한다. 이 때, 렌즈부(130)에는 비구면 렌즈가 적용될 수 있다. 비구면 렌즈는 렌즈의 표면이 구면이나 평면이 아닌 비구면인 렌즈를 의미한다.
한편, 렌즈부(130)의 비구면인 영역이 도광판(100)의 일 측면과 마주보도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 광원모듈(120)으로부터 발광된 광이 비구면 영역을 구비하는 렌즈부(130)를 통해 집광되어 도광판(100)에 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다.
이러한 렌즈부(130)의 구조를 도 2를 참조하여 자세히 검토하면 다음과 같다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 렌즈부를 나타낸 사시도이다. 도 2를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 렌즈부(130)는 바(bar) 형상일 수 있다. 렌즈부(130)가 바(bar) 형상으로 이루어짐으로써, 광원모듈(미도시)으로 발광된 광을 렌즈부(130)를 통해 도광판(미도시)으로 용이하게 전달할 수 있다.
구체적으로는, 렌즈부(130)가 바(bar) 형상으로 이루어짐으로써, 도광판(미도시)의 일 측면 전체와 대응되도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 렌즈부(130)는 광원모듈(미도시)으로부터 발생된 광을 집광하여 도광판(미도시)의 측면과 대응되는 영역 전체에 광이 입광될 수 있다.
한편, 렌즈부(130)가 바(bar) 형상이 아닌 복수의 렌즈부가 도광판(미도시)의 일 측면과 대응되는 영역에 배열되는 구성일 경우, 서로 인접하여 배치되는 다른 렌즈부의 경계에서 광원모듈(미도시)으로부터 발광되는 광을 도광판(미도시)에 제대로 전달하지 못해, 핫스팟(hot sopt)이 발생하는 문제가 생길 수 있다.
다시 말해, 본 실시예에 따른 렌즈부(130)가 도광판(미도시)의 측면과 대응되는 일 측면과 대응되는 영역에서 바(bar) 형상의 일체로 이루어지는 구조를 가짐으로써, 광원모듈(미도시)으로부터 발광된 광이 도광판(미도시)의 일 측면에 균일하게 입광될 수 있으며, 이에 따라 핫스팟이 발생될 확률을 낮출 수 있다.
또한, 렌즈부(130)는 적어도 일 면이 비구면인 영역을 포함할 수 있다. 구체적으로는, 렌즈부(130)의 비구면 영역에는 다양한 형상의 홈(125)이 구비될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 렌즈부(130)의 홈(125)은 일정 영역에서 곡률을 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 렌즈부(130)의 홈(125)의 일정 영역의 평탄면을 구비할 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 렌즈부(130)에 구비되는 홈(125)의 형상은 이에 국한되지 않으며, 렌즈부(130)는 다양한 형상의 홈(125)을 구비할 수 있다. 다시 설명하면, 렌즈부(130)의 적어도 일면이 비구면인 형상으로 구성되면 충분하다.
이를 통해, 광원모듈(미도시)으로부터 발광된 광이 렌즈부(130)를 통해 집광될 수 있다. 구체적으로는, 렌즈부(130)가 비구면 형상의 홈(125)을 구비함으로써, 광원모듈(미도시)으로부터 발광된 광이 렌즈부(130)을 통과하면서 상하지향각이 좁혀져 도광판(미도시) 입사되는 광량이 많아지게 하는 효과가 있다.
이러한 효과를 도 3을 참조하여 자세히 검토하면 다음과 같다. 도 3은 비교예 및 실시예에 따른 렌즈부를 적용하였을 때, 도광판에 입광되는 광의 상하지향각을 비교한 도면이다. 비교예 및 실시예에 따른 설명은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 3을 참조하면, 비교예에 따른 백라이트 유닛은 광원모듈(120)으로부터 발광된 광(131)이 도광판(100)의 일 측면으로 입사된다. 이 때, 광원모듈(120)으로부터 발광된 광(131)의 상하지향각이 크므로, 도광판(100)에 입사되지 못하고 손실되는 광(132)이 발생하게 된다. 즉, 비교예에 따른 백라이트 유닛에서는 도광판(100)에 입사되지 못하는 손실되는 광(132)이 발생함으로써, 광 효율이 떨어지는 문제가 있다.
반면에 실시예에 따른 백라이트 유닛은 광원모듈(120)으로부터 발광된 광(133)이 본 실시예에 따른 렌즈부(130)을 통과함으로써, 상하지향각이 좁아져 광(133)의 손실없이 도광판(100)으로 입사될 수 있다. 즉, 도광판(100)과 마주보는 면에 비구면영역을 구비하는 렌즈부(130)를 통해 광(133) 상하 광 지향각이 좁아짐으로써, 도광판(100)에 입사되는 광량을 증가시켜 광 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
다시 설명하면, 실시예에 따른 백라이트 유닛은 도광판(100)과 광원모듈(120) 사이에 렌즈부(130)가 배치되고, 도광판(100)과 마주보는 렌즈부(130)의 일면이 비구면 영역을 포함함으로써, 광원모듈(120)으로부터 발광되는 광(133)이 렌즈부(130)를 지나면서 집광되어 도광판(100)에 입광된다. 여기서, 렌즈부(130)을 지나는 광(133)이 렌즈부(130)의 비구면 영역으로 인해 상하 광 지향각이 좁아지므로 광(133)이 퍼지는 것을 방지할 수 있으며 이로 인해 도광판(100)에 입사되는 광량이 증가될 수 있다.
이어서, 상술한 바와 같은 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 표시장치를 검토하면 다음과 같다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 표시장치를 도시한 도면이다. 표시장치에 대한 설명은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 4를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 표시장치(1000)는 백라이트 유닛(500) 및 백라이트 유닛(500) 상에 배치되는 표시패널(501)을 포함한다.
백라이트 유닛(500)은 도광판(100), 광원모듈(120), 렌즈부(130), 저굴절 레진층(140), 반사층(150) 및 커버부재(150)를 포함한다. 그리고, 표시패널(501)은 하부기판(210), 상부기판(220), 제 1 편광판(211) 및 제 2 편광판(221)을 포함한다.
구체적으로는, 백라이트 유닛(500)은 도광판(100)의 일 측면에 배치되는 렌즈부(130) 및 광원모듈(120)을 포함하고, 도광판(100)의 다른 측면에 배치되는 실링부재(170)를 포함한다. 그리고, 도광판(110)의 배면에 구비되는 복수의 돌기부(110)와 도광판(110) 배면에 배치되는 저굴절 레진층(140), 저굴절 레진층(140) 배면에 배치되는 반사층(150) 및 반사층 배면에 배치되는 커버부재(160)를 포함한다.
그리고, 백라이트 유닛(500) 상에 배치되는 표시패널(501)은 접합층(180)에 의해 백라이트 유닛(500)과 접합될 수 있다. 그리고, 표시패널(501)의 접합층(180) 상에 하부기판(210)이 배치되고, 하부기판(210) 상에는 상부기판(220)이 배치된다. 그리고, 하부기판(210)의 배면에는 제 1 편광판(211)이 배치되고, 상부기판(220)의 상면에는 제 2 편광판(221)이 배치된다.
한편, 본 실시예에 따른 표시장치(1000)의 제 1 편광판(211)은 편광기능과 광학시트의 기능을 동시에 수행할 수 있는 편광판일 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 표시장치(1000)의 구성은 이에 국한되지 않으며, 제 1 편광판(211)은 편광 기능만을 수행하고, 제 1 편광판(211)과 도광판(100) 사이에 복수의 광학시트를 구비하는 구성을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 표시장치(1000)에서 표시패널(501)은 하부기판(210)과 상부기판(220)이 합착되어 구성될 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 표시패널(501)은 액정표시패널일 수 있으며, 하부기판(210)은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 어레이 기판이고, 상부기판(220)은 컬러필터 어레이 기판일 수 있다. 그리고, 도면에는 도시하지 않았으나, 하부기판(210)과 상부기판(220) 사이에는 액정층이 개재될 수 있다. 그리고, 하부기판(210)과 상부기판(220)의 적어도 일 측에는 하부기판(210) 및 상부기판(220)을 실링할 수 있는 실링부재(225)가 배치될 수 있다.
컬러필터 어레이 기판과 박막 트랜지스터 어레이 기판이 합착된 표시패널(501)에는 공통전극과 화소전극이 형성되어 액정층에 전계를 인가하며, 공통전극에 전압이 인가된 상태에서 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 제어하게 되면, 액정층의 액정은 공통전극과 화소전극 사이의 전계에 따라 유전 이방성에 의해 회전함으로써 화소 별로 빛을 투과시키거나 차단시켜 문자나 화상을 표시하게 된다.
그리고, 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 화소별로 제어하기 위해서 박막 트랜지스터와 같은 스위칭소자가 화소들에 개별적으로 구비된다. 이와 같이 구성된 표시패널(501)의 외측에는 각각 제 1 및 제 2 편광판(211, 221)이 부착될 수 있으며, 제 1 편광판(211)은 백라이트 유닛을 경유한 광을 편광 시키며, 제 2 편광판(221)은 표시패널(501)을 경유한 광을 편광 시킨다.
한편, 본 실시예에 따른 표시장치(1000)의 백라이트 유닛(500)은 도광판(100)의 배면에 저굴절 레진층(140)이 배치됨으로써, 도광판(100)과 저굴절 레진층(140)의 계면에서 전반사가 일어나 도광판(100)에 집광된 광이 표시패널(501) 방향으로 출사될 수 있다.
구체적으로는, 본 실시예에 따른 도광판(100)의 굴절률은 저굴절 레진층(140)의 굴절률보다 높을 수 있다. 더욱 구체적으로는, 도광판(100)의 굴절률은 1.51 내지 1.65일 수 있으며, 저굴절 레진층(140)의 굴절률은 1.35 내지 1.5일 수 있다.
이와 더불어, 본 실시예에 따른 표시장치(1000)에서는 도광판(100)과 도광판(100) 상부에 배치되는 표시패널(501) 사이에 공기층(190)이 구비될 수 있다. 이 때, 공기층의 굴절률은 도광판(100)의 굴절률보다 낮을 수 있다. 구체적으로는, 도광판(100)의 굴절률은 상술한 바와 같으며, 공기층(190)의 굴절률은 1일 수 있다.
한편, 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛(500)은 광원모듈(120)으로부터 발광된 광이 렌즈부(130)를 거쳐 도광판(100)으로 입광된다. 도광판(100)으로 입광된 광의 일부는 도광판(100)에 입사된 직후 표시패널(501) 방향으로 출사될 수 있다.
또한, 렌즈부(130)를 거쳐 도광판(100)에 입광된 광의 일부는 저굴절 레진층(140)과 공기층(190)의 굴절률이 도광판(100)의 굴절률보다 낮음으로써, 도광판(100) 및 저굴절 레진층(140)의 계면과 도광판(100) 및 공기층(190)의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다.
이와 같이, 도광판(100)과 저굴절 레진층(140)의 계면 및 도광판(100)과 공기층(190)의 계면에서 전반사가 일어난 광은 도광판(100)의 내부에서 진행하다 표시패널(501) 방향으로 출사될 수 있다.
이 때, 도광판(100)의 일 면에는 복수의 돌기부(110)가 구비됨으로써, 광이 표시패널(501) 전면에 균일하게 분포되도록 할 수 있다.
한편, 도 4에서는 도광판(100)과 표시패널(501) 사이에 공기층(190)이 구비되는 구성을 도시하고 있으나, 본 실시예는 이에 국한되지 않으며, 도 5와 같이 구성될 수도 있다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 다른 실시예에 따른 표시장치를 도시한 도면이다. 후술하는 표시장치에 대한 설명은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 5를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛(500)이 이 적용된 다른 실시예에 따른 표시장치(1100)는 도광판(100)과 표시패널(501)이 접촉하도록 배치될 수 있다. 즉, 도 4와 비교하면, 도 5에 따른 표시장치(1100)는 도광판(100)과 표시패널(501) 사이에 공기층이 삭제된 구성일 수 있다.
도 5에 따른 표시장치(1100)는 광원모듈(120)으로부터 발광된 광이 렌즈부(130)를 거쳐 도광판(100)으로 입광된다. 도광판(100)으로 입광된 광의 일부는 도광판(100)에 입사된 직후 표시패널(501) 방향으로 출사될 수 있다.
또한, 렌즈부(130)를 거쳐 도광판(100)에 입광된 광의 일부는 저굴절 레진층(140)의 굴절률이 도광판(100)의 굴절률보다 낮음으로써, 도광판(100) 및 저굴절 레진층(140)의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다. 이와 같이, 도광판(100)과 저굴절 레진층(140)의 계면에서 전반사가 일어난 광은 도광판(100)의 내부에서 진행하다 표시패널(501) 방향으로 출사될 수 있다.
즉, 상술한 실시예들에 따른 표시장치는 비구면 영역을 포함하는 렌즈부(130)를 통해 광 손실 없이 도광판(100)에 광을 입광시키고, 저굴절 레진층(140)을 통해 광의 일부를 전반사시켜 표시패널(501) 방향으로 출사되게 한다. 이로 인해, 광원모듈(120)로부터 발광된 광의 손실을 저감하여 최종적으로 표시패널(501)에 입광시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상술한 실시예들에 따른 표시장치는 유리를 도광판으로 사용함으로써, 광 효율을 향상시킬 수 있으므로, 유리 도광판을 사용하지 않는 표시장치들과 비교하였을 때, 백라이트 유닛의 두께를 저감할 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하여, 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛을 검토하면 다음과 같다. 도 6은 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛을 도시한 도면이다. 후술하는 백라이트 유닛에 대한 설명은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 6을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛(600)은 도광판(300), 광원모듈(120), 저굴절 레진층(140), 반사층(150) 및 커버부재(160)를 포함한다.
이 때, 도광판(300)은 몸체부(310)과 렌즈부(320)로 구분될 수 있다. 도광판(300)의 렌즈부(320)는 몸체부(310)의 일 측에 구비될 수 있다, 그리고, 몸체부(310)와 렌즈부(320)는 일체로 구성될 수 있다.
도광판(300)의 몸체부(310)는 다각기둥의 형상일 수 있다. 예를 들면, 몸체부(310)는 사각기둥 형상일 수 있다. 그리고, 도광판(300)의 렌즈부(320)는 일 측이 볼록한 형상 또는 오목한 형상일 수 있다. 바람직하게는, 도광판(300)의 렌즈부(320)의 일 측이 광원모듈(120) 방향으로 볼록한 형상일 수 있다. 즉, 도광판의 일 측이 볼록한 형상 또는 오목한 형상의 렌즈부(320)로 이루어짐으로써, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛(600)이 렌즈부(320)의 구성을 따로 구비하지 않아도 되므로, 구성이 간단해지는 효과가 있다.
한편, 본 실시예에 따른 도광판(300)의 렌즈부(320)의 형상은 이에 국한되지 않는다. 예를 들면, 본 실시예에 따른 도광판(300)의 렌즈부(320)의 수직부(V)는 렌즈부(320)의 중심을 기준으로 몸체부(310)의 높이(T)보다 0.15 내지 0.3 배의 길이로 깍인 형상이고, 렌즈부(320)의 수평부(H)는 렌즈부(320)의 중심을 기준으로 몸체부(310)의 높이(T)보다 1 내지 2.5배의 길이로 깍인 형상일 수 있다. 이와 같이, 렌즈부(320)의 수평부(H) 및 수직부(V)가 몸체부(310)의 높이(T)와 비교하여 일정 비율로 깍인 형상으로 이루어짐으로써, 광원모듈(120)로부터 발광된 광의 상하지향각을 좁힐 수 있는 효과가 있다.
도광판(300)의 몸체부(310)의 일 측에 렌즈부(320)가 구비되며, 렌즈부(320)의 일 측에는 광원모듈(120)이 배치된다. 즉, 렌즈부(320)는 도광판(300)의 몸체부(310)와 광원모듈(120) 사이에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 렌즈부(320)가 도광판(300)의 몸체부(310)와 광원모듈(120) 사이에 배치됨으로써, 광원모듈(120)로부터 발광된 광을 집광하여 도광판(300)의 몸체부(310)에 광을 입광시킬 수 있다, 여기서, 도광판(300)이 렌즈부(320)의 볼록한 형상 또는 오목한 형상인 영역은 광원모듈(120)과 마주보도록 구비될 수 있다. 이를 통해, 광원모듈(120)부터 발광된 광의 상하지향각을 좁힐 수 있다.
도광판(300)의 렌즈부(320)는 일 측이 볼록한 형상 또는 오목한 형상일 수 있다. 이 때, 렌즈부(320)의 일 측이 광원모듈(120)을 기준으로 볼록한 형상인 것을 기준으로 할 때, 렌즈부(320)의 모서리는 라운드(round)진 형상일 수 있다.
이어서, 상술한 바와 같은 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 표시장치를 검토하면 다음과 같다.
도 7은 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 표시장치를 도시한 도면이다. 표시장치에 대한 설명은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 7을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛(600)이 적용된 표시장치(1200)는 백라이트 유닛(600) 및 백라이트 유닛(600) 상에 배치되는 표시패널(501)을 포함한다.
제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛(600)은 렌즈부(320)와 몸체부(310)가 일체로 구성되는 도광판(300)을 포함한다. 이 때, 렌즈부(320)는 일 측이 볼록한 형상이거나 오목한 형상일 수 있으며, 볼록한 형상이거나 오목한 형상이 광원모듈(120)과 마주보도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 광원모듈(120)로부터 발광되는 광의 상하지향각을 좁혀 도광판(300)에 입광시킬 수 있다.
또한, 도광판(300)의 배면에 저굴절 레진층(140)이 배치되고, 도광판(300)의 상면에 공기층(190)이 배치됨으로써, 도광판(300)과 저굴절 레진층(140) 계면 및 도광판(300)과 공기층(190) 계면에서 광의 전반사를 유도하여, 도광판(300) 내에 도광되는 광량을 증가시킬 수 있다.
한편, 광의 상하지향각이 좁혀질수록 광이 도광판(300) 내부에 전반사 임계각 보다 큰 각으로 입사되어 도광판(300)과 저굴절 레진층(140)의 경계에서 광의 전반사가 원활하게 이루어질 수 있다. 따라서, 광이 도광판(300) 전 영역으로 이동하여, 표시패널(501)에 균일하게 조사될 수 있다.
이러한 구성을 도 8을 참조하여 검토하면 다음과 같다. 도 8은 저굴절 레진층과 도광판에 입사되는 광의 상하 지향각과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 가로축은 저굴절 레진층의 굴절률이고, 세로축은 광의 상하지향각을 나타낸다. 한편, 도 8에서는 도광판의 굴절률이 1.52인 것을 기준으로 할 때, 저굴절 레진층의 굴절률이 1.3 내지 1.5의 범위일 경우, 광의 상하지향각은 60도 내지 90도의 범위로 이루어질 수 있다.
한편, 도 8에서는 저굴절 레진층의 굴절률이 1.3 미만일 경우, 굴절률이 1.3 미만인 재료가 없으므로, 저굴절 레진층의 재료를 선택할 수 없으므로 1.3 미만의 굴절률 범위는 사용 불가 영역으로 지정하였으며, 저굴절 레진층의 굴절률이 1.5를 초과할 경우, 도광판과 저굴절 레진층 경계에 도달한 광이 전반사되지 못함으로써, 도광판에 도광되는 광량이 줄어듦으로 1.5를 초과하는 굴절률 범위 역시 사용 불가 영역으로 지정하였다.
종래의 백라이트 유닛의 경우, 광원모듈로부터 발광되는 광의 상하지향각이 100도 이상으로 이루어짐으로써, 손실되는 광량이 많은 반면에, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛의 경우, 광원모듈로부터 발광된 광의 상하지향각이 60도 내지 90도의 범위로 이루어짐으로써, 도광판에 도광되는 광량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
이어서, 도 9를 참조하여, 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 다른 실시예에 따른 표시장치를 검토하면 다음과 같다. 도 9는 제 2 실시예에 따른 백라이트 유닛이 적용된 다른 실시예에 따른 표시장치를 도시한 도면이다. 후술하는 표시장치에 대한 설명은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 9에 따른 표시장치(1300)는 광원모듈(120)으로부터 발광된 광이 도광판(300)의 렌즈부(320)를 거쳐 도광판(300)의 몸체부(310)로 입광된다. 상술한 바와 같이, 도광판(300)으로 입광된 광의 일부는 도광판(300)에 입사된 직후 표시패널(501) 방향으로 출사될 수 있다.
또한, 렌즈부(320)를 거쳐 몸체부(310)에 입광된 광의 일부는 저굴절 레진층(140)의 굴절률이 도광판(300)의 굴절률보다 낮음으로써, 도광판(300) 및 저굴절 레진층(140)의 계면에서 전반사가 일어날 수 있다. 이와 같이, 도광판(300)과 저굴절 레진층(140)의 계면에서 전반사가 일어난 광은 도광판(300)의 내부에서 진행하다 표시패널(501) 방향으로 출사될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예들에 따른 표시장치는 백라이트 유닛이 광원과 도광판 사이에 렌즈부를 포함하고, 도광판 배면에 도광판의 굴절률보다 낮은 굴절률의 저굴절 레진층을 포함함으로써, 광원모듈로부터 도광판에 입사되는 광의 상하지향각을 좁혀 도광판에 도광되는 광량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 도광판
120: 광원모듈
130: 렌즈부
140: 저굴절 레진층
150: 반사층

Claims (19)

  1. 도광판;
    상기 도광판의 적어도 일 측면에 상기 도광판의 몸체부와 일체로 이루어진 렌즈부;
    상기 렌즈부의 적어도 일 측면에 배치되는 광원모듈;
    상기 도광판의 배면에 배치되고, 도광판의 굴절률보다 낮으며 굴절률이 1.3 내지 1.5인 저굴절 레진층; 및
    상기 저굴절 레진층 배면에 배치되는 반사층;을 포함하고,
    상기 렌즈부의 일 측은 볼록 형상이며, 모서리가 라운드진 형상이고,
    상기 저굴절 레진층은 상기 도광판에 직접 배치되고, 상기 반사층은 상기 저굴절레진층에 직접 배치되는 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈부는 바(bar) 형상인 백라이트 유닛.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈부는 상기 도광판의 몸체부와 동일 물질로 이루어지는 백라이트 유닛.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈부의 수직부는 상기 몸체부의 높이보다 0.15 내지 0.3 배의 길이로 깍인 형상이고,
    상기 렌즈부의 수평부는 상기 몸체부의 높이보다 1 내지 2.5배의 길이로 깍인 형상인 백라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 일면과 상기 저굴절 레진층 사이에 배치되는 복수의 돌기부를 포함하는 백라이트 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈부의 상하지향각은 60도 내지 90도인 백라이트 유닛.
  10. 도광판;
    상기 도광판의 적어도 일 측면에 상기 도광판의 몸체부와 일체로 이루어지는 렌즈부;
    상기 렌즈부의 적어도 일 측면에 배치되는 광원모듈;
    상기 도광판의 배면에 배치되고, 도광판의 굴절률보다 낮으며 굴절률이 1.3 내지 1.5인 저굴절 레진층;
    상기 저굴절 레진층 배면에 배치되는 반사층;
    상기 도광판 상면에 배치되는 배치되는 표시패널;을 포함하고,
    상기 렌즈부의 일 측은 볼록 형상이며, 모서리가 라운드진 형상이고,
    상기 저굴절 레진층은 상기 도광판에 직접 배치되고, 상기 반사층은 상기 저굴절레진층에 직접 배치되는 표시장치.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 렌즈부는 바(bar) 형상인 표시장치.
  13. 삭제
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 렌즈부는 상기 도광판의 몸체부와 동일 물질로 이루어지는 표시장치.
  15. 삭제
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 렌즈부의 수직부는 상기 렌즈부의 중심을 기준으로 상기 몸체부의 높이보다 0.15 내지 0.3 배의 길이로 깍인 형상이고,
    상기 렌즈부의 수평부는 상기 렌즈부의 중심을 기준으로 상기 몸체부의 높이보다 1 내지 2.5배의 길이로 깍인 형상인 표시장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 도광판의 일면과 상기 저굴절 레진층 사이에 배치되는 복수의 돌기부를 포함하는 표시장치.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 도광판과 상기 표시패널 사이에 배치되는 공기층을 더 포함하는 표시장치.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 렌즈부의 상하지향각은 60도 내지 90도인 표시장치.
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