KR20110042718A - 백라이트 유닛 및 그를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20110042718A
KR20110042718A KR1020090099516A KR20090099516A KR20110042718A KR 20110042718 A KR20110042718 A KR 20110042718A KR 1020090099516 A KR1020090099516 A KR 1020090099516A KR 20090099516 A KR20090099516 A KR 20090099516A KR 20110042718 A KR20110042718 A KR 20110042718A
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김성우
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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 제1 층; 제1 층 상에 형성되어 측면으로 광을 방출하는 복수의 광원들; 및 제1 층의 상측에 배치되며 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층을 포함하고, 제1 층은 상측 방향으로 볼록한 형상을 가지는 돌출부를 포함하고, 제1 층의 돌출부 상에 형성된 적어도 두 개의 광원들은 서로 상이한 방향으로 광을 방출한다.

Description

백라이트 유닛 및 그를 이용한 디스플레이 장치{Backlight unit and display apparatus thereof}
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 구비한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 디스플레이 장치가 연구되어 사용되고 있다.
그 중 LCD의 액정 패널은 액정 패널은 액정층 및 상기 액정층을 사이에 두고 서로 대향하는 TFT 기판 및 컬러 필터 기판을 포함하며, 자체 발광력이 없어 백라이트 유닛으로부터 제공되는 광을 사용하여 화상을 표시할 수 있다.
본 발명은 디스플레이 영상의 화질을 개선할 수 있는 백라이트 유닛 및 그를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 제1 층; 상기 제1 층 상에 형성되어 측면으로 광을 방출하는 복수의 광원들; 및 상기 제1 층의 상측에 배치되며, 상기 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층은 상측 방향으로 볼록한 형상을 가지는 돌출부를 포함하고, 상기 제1 층의 돌출부 상에 형성된 적어도 두 개의 상기 광원들은 서로 상이한 방향으로 광을 방출한다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 상기 백라이트 유닛; 및 상기 백라이트 유닛의 상측에 배치되는 디스플레이 패널을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 상기 디스플레이 패널에 밀착된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는 상기 백라이트 유닛; 및 상기 백라이트 유닛의 상측에 배치되는 디스플레이 패널;을 포함하는 디스플레이 모듈; 상기 디스플레이 모듈에 구동 전압을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 백라이트 유닛의 상기 제1 층에 형성되어, 상기 광원과 상기 전원 공급부를 전기적으로 연결하는 커넥터를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛에 따르면, 디스플레이 장치의 두께 를 감소시킬 수 있으며, 백라이트 유닛을 디스플레이 패널에 밀착시킴으로써 디스플레이 장치의 제조 공정을 단순화하는 동시에 외관을 개선할 수 있다.
또한, 기판의 일부분을 돌출시켜 경사면을 형성한 후 상기 경사면 상에 광원들을 형성함으로써, 광원들이 서로 다른 방향으로 광을 방출하도록 할 수 있으며, 그에 따라 광원에 인접한 영역에서 핫 스팟(hot spot)이 발생하는 것을 감소시킴과 동시에 백라이트 유닛에 구비되는 광원들의 개수를 감소시켜 제조 비용 및 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이하, 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 실시예의 기술적 범위를 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 디스플레이 장치의 구성을 분해 사시도로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 디스플레이 모듈(20)과, 디스플레이 모듈(20)을 둘러싸는 프론트 커버(30) 및 백 커버(40)와, 디스플레이 모듈(20)을 프론트 커버(30) 및/또는 백 커버(40)에 고정시키기 위한 고정부재(50)를 포함할 수 있다.
한편, 프론트 커버(30)는 광을 투과시키는 투명한 재질의 전면 패널(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 전면 패널은 일정한 간격을 두고 디스플레이 모듈(20), 보다 상세하게는 디스플레이 모듈에 포함된 표시 패널(미도시)의 전면에 배치되어, 외부 충격으로부터 디스플레이 모듈(20)을 보호하며, 디스플레이 모듈(20)로부터 방출되는 광을 투과시켜 디스플레이 모듈(20)에서 표시되는 영상이 외부에서 보여지도록 한다.
고정 부재(50)는 일측이 프론트 커버(30)에 일례로 스크류와 같은 체결부재에 의하여 고정된 다음, 타측이 디스플레이 모듈(20)을 프론트 커버(30) 측에 대하여 지지하여, 프론트 커버(30)에 대하여 디스플레이 모듈(20)이 고정되도록 할 수 있다.
본 실시예에서는 고정부재(50)가 일례로 일 방향으로 길게 연장된 플레이트 형상으로 형성되는 것으로 설명되고 있으나, 별도의 상기 고정부재(50)가 제공되지 아니하고, 체결부재에 의하여 디스플레이 모듈(20)이 프론트 커버(30) 또는 백 커버(40)에 고정되는 구성 또한 가능하다고 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 간략한 구성을 단면도로 도시한 것으로, 디스플레이 장치에 구비된 디스플레이 모듈(20)은 디스플레이 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 서로 대향하여 균일한 셀 갭이 유지되도록 합착된 컬러 필터 기판(110) 및 TFT(Thin Film transistor) 기판(120)을 포함하며, 상기 두 기판(110, 120)의 사이에 액정 층(미도시)이 형성될 수 있다.
컬러 필터 기판(110)은 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 서브 픽셀로 이루어진 복수의 픽셀들을 포함하며, 광이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루의 색에 해당 하는 이미지를 발생시킬 수 있다.
한편, 상기 픽셀들은 레드, 그린 및 블루 서브 픽셀로 구성될 수 있으나, 레드, 그린, 블루 및 화이트(W) 서브 픽셀이 하나의 픽셀을 구성하는 등 반드시 이에 한정되는 것이 아니며, 다양한 조합으로 구성될 수 있다.
TFT 기판(120)은 스위칭 소자로서 화소 전극(미도시)을 스위칭할 수 있다. 예를 들어 공통 전극(미도시) 및 상기 화소 전극은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 상기 액정층의 분자들의 배열을 변환시킬 수 있다.
상기 액정층은 복수의 액정 분자들로 이루어져 있고, 상기 액정 분자들은 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 발생된 전압차에 상응하여 배열을 변화시킨다, 이에 의해, 백라이트 유닛(200)으로부터 제공되는 광은 상기 액정층의 분자 배열의 변화에 상응하여 컬러 필터 기판(110)에 입사될 수 있다.
또한, 디스플레이 패널(100)의 상측 및 하측에는 각가 상부 편광판(130) 및 하부 편광판(140)이 배치될 수 있으며, 보다 구체적으로는 컬러 필터 기판(110)의 상측 면에 상부 편광판(130)이 형성되고, TFT 기판(120)의 하측 면에 하부 평관판(140)이 형성될 수 있다.
한편, 디스플레이 패널(100)의 측면에는 패널(100)을 구동시키기 위한 구동신호를 생성하는 게이트 및 데이터 구동부(미도시)가 구비될 수 있다.
상기와 같은 디스플레이 패널(100)의 구조 및 구성은 일 예에 불과하며, 본 발명의 사상이 유지되는 범위에서 실시예의 변경, 추가, 삭제가 가능할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 디스 플레이 패널(100)에 백 라이트 유닛(200)을 밀착하여 배치함으로써 구성될 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(200)은 디스플레이 패널(100)의 하측 면, 보다 상세하게는 하부 편광판(140)에 접착되어 고정될 수 있으며, 그를 위해 하부 편광판(140)과 백라이트 유닛(200) 사이에 접착층(미도시)이 형성될 수 있다.
상기와 같이 백라이트 유닛(200)을 디스플레이 패널(100)에 밀착하여 형성함으로써, 디스플레이 장치의 전체 두께를 감소시켜 외관을 개선할 수 있으며, 백라이트 유닛(200)을 고정하기 위한 구조물을 제거하여 디스플레이 장치의 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 백라이트 유닛(200)와 디스플레이 패널(100) 사이의 공간을 제거함으로써, 상기 공간으로의 이물질 등의 삽입으로 인한 디스플레이 장치의 오동작 또는 디스플레이 영상의 화질 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 백라이트 유닛(200)은 복수의 기능층들이 적층된 형태로 구성될 수 있으며, 상기 복수의 기능층들 중 적어도 한 층은 복수의 광원들(미도시)을 구비할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 백라이트 유닛(200)이 디스플레이 패널(100)의 하측 면에 밀착되어 고정되도록 하기 위해, 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 백라이트 유닛(200)을 구성하는 복수의 층들은 각각 플랙서블(flexible) 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 백 라이트 유닛(200)의 하측에는 백라이트 유닛(200)이 안착되는 바텀 커버(bottom cover, 미도시)가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(100)은 복수의 영역들로 분할될 수 있으며, 상기 분할된 영역들 각각의 그레이 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라 대응되는 백라이트 유닛(200)의 영역으로부터 방출되는 광의 밝기, 즉 해당 광원의 밝기가 조절되어, 디스플레이 패널(100)의 휘도가 조절될 수 있다.
그를 위해, 백라이트 유닛(200)은 상기 디스플레이 패널(100)의 분할된 영역들 각각에 대응되는 복수의 분할 구동 영역으로 구분되어 동작될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 백라이트 유닛(200)은 제1 층(210), 광원(220), 제2 층(230) 및 반사층(240)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 광원들(220)이 제1 층(210) 상에 형성되며, 제1 층(210)의 상측에 제2 층(230)이 배치되어 복수의 광원들(220)을 감싸도록 형성될 수 있다.
제1 층(210)은 복수의 광원들(220)이 실장되는 기판일 수 있으며, 전원을 공급하는 어댑터(미도시)와 광원(220)을 연결하기 위한 전극 패턴(미도시)이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 기판의 상면에는 광원(220)과 상기 어댑터(미도시)를 연결하기 위한 탄소 나노 튜브 전극 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
한편, 제1 층(210)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 유리, 폴리카보네이트와 실리콘 등을 이용하여 형성되어 복수의 광원들(220)이 실장되는 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수 있으며, 필름 형태로 형성될 수 있다.
광원(220)은 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 칩 또는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 구비된 발광 다이오드 패키지 중 하나일 수 있다. 본 실시예에서는 광원(220)으로서 발광 다이오드 패키지가 제공되는 것을 예로 설명하겠다.
한편, 광원(220)을 구성하는 LED 패키지는 발광면이 향하는 방향에 따라 탑 뷰(Top view) 방식과 사이드 뷰(Side view) 방식으로 나뉠 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 광원(220)은 발광면이 상측을 향해 형성되는 탑 뷰 방식의 LED 패키지및 발광면이 측면을 향해 형성되는 사이드 뷰 방식의 LED 패키지 중 적어도 하나를 이용하여 구성될 수 있다.
또한, 광원(220)은 적색, 청색, 녹색 등과 같은 컬러 중에서 적어도 한 컬러를 방출하는 유색 LED이거나 백색 LED로 구성될 수 있다. 또한 상기 유색 LED는 적색LED, 청색LED 및 녹색LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 발광 다이오드의 배치 및 방출 광은 실시예의 기술적 범위 내에서 변경될 수 있다.
한편, 제1 층(210)의 상측에 배치되어 복수의 광원들(220)을 감싸는 형태로 형성되는 제2 층(230)은 광원(220)으로부터 방출되는 광을 투과시킴과 동시에 확산시켜, 광원(220)으로부터 방출되는 광이 균일하게 디스플레이 패널(100)로 제공되도록 할 수 있다.
제1 층(210)과 제2 층(230) 사이, 보다 구체적으로는 제1 층(210)의 상면에는 광원(220)으로부터 방출되는 광을 반사시키는 반사층(240)이 형성될 수 있다. 반사층(240)은 제2 층(230)의 경계로부터 전반사되는 광을 다시 반사시켜 광 원(220)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다.
반사층(240)은 합성 수지 재질의 시트 중 산화티탄 등의 백색안료가 분산된 것, 표면에 금속 증착막을 적층한 것, 합성수지제의 시트 중에 빛을 산란시키기 위하여 기포가 분산된 것 등이 사용될 수 있으며, 반사율을 높이기 위해 표면에 은(Ag)이 코팅(coating)될 수도 있다. 한편, 반사층(240)은 기판인 제1 층(210)의 상면에 코팅되어 형성될 수도 있다.
제2 층(230)은 광투과성 재질, 예를 들어 실리콘 또는 아크릴계 수지로 구성될 수 있다. 그러나, 제2 층(230)은 상기한 바와 같은 재질에 한정되지 아니하며, 그 이외에 다양한 수지(resin)로 구성될 수 있다.
또한, 광원(220)으로부터 방출되는 광이 확산되어 백라이트 유닛(200)이 균일한 휘도를 가지도록 하기 위해, 제2 층(230)은 약 1.4 내지 1.6의 굴절율을 갖는 수지로 형성될 수 있다.
예를 들면, 제2 층(230)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌 및 폴리에폭시, 실리콘, 아크릴 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.
제2 층(230)은 광원(220) 및 반사층(240)에 견고하게 밀착되도록 소정의 접착성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 층(230)은 불포화 폴리 에스터, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소 부틸 메타크릴레이트, 노말 부틸 메타크릴레이트, 노말 부틸 메틸 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시 에틸 메타크릴레이트, 드록시 프로필 메타크릴레이트, 히드록시 에 틸 아크릴레이트, 아크릴 아미드, 메티롤 아크릴 아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소 부틸 아크릴레이트, 노말 부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제2 층(230)은 액상 또는 겔(gel)상의 수지를 복수의 광원들(220) 및 반사층(240)이 형성된 제1 층(210)의 상측 면에 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있으며, 또는 별도로 제작되어 제1 층(210)의 상측 면에 접착되어 형성될 수도 있다.
한편, 제2 층(230)의 두께(a)가 증가할 수록, 광원(200)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되어 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 디스플레이 패널(100)로 제공될 수 있다. 반면, 제2 층(230)의 두께(a)가 증가함에 따라 제2 층(230)에 흡수되는 광의 량이 증가할 수 있으며, 그로 인해 백라이트 유닛(200)으로부터 디스플레이 패널(100)로 제공되는 광의 휘도가 전체적으로 감소할 수 있다.
따라서 백라이트 유닛(200)으로부터 디스플레이 패널(100)로 제공되는 광의 휘도를 크게 감소시키지 아니하면서 균일한 휘도의 광을 제공하기 위해, 제2 층(230)의 두께(a)는 0.1 내지 4.5mm인 것이 바람직하다.
이하, 백라이트 유닛(100)에 구비된 제1 층(210)은 복수의 광원들(220)이 형성되는 기판이며, 제2 층(220)은 특정의 수지로 구성된 수지층인 경우를 예로 들어, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(200)의 구성에 대하여 상세히 설명하 기로 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도 4에 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 기판(210) 상에 복수의 광원들(220)이 실장되고, 기판(210)의 상측에는 수지층(230)이 배치될 수 있다. 한편, 기판(210)과 수지층(230) 사이, 보다 상세하게는 기판(210)의 상면에는 반사층(240)이 형성될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 수지층(230)은 복수의 산란 입자들(231)을 포함할 수 있으며, 산란 입자들(231)은 입사되는 광을 산란 또는 굴절시켜 광원(220)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다.
산란 입자(231)는 광원(220)으로부터 방출되는 광을 산란 또는 굴절시키기 위해, 수지층(230)을 구성하는 물질과 상이한 굴절율을 가지는 재질, 보다 상세하게는 수지층(230)을 구성하는 실리콘계 또는 아크릴계 수지보다 높은 굴절율을 가지는 재질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 산란 입자(231)는 폴리 메틸 메타크릴레이트/스티렌 공중합체(MS), 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리 스티렌 (PS), 실리콘, 이산화 티타늄(TiO2), 이산화 실리콘(SiO2) 등으로 구성될 수 있으며, 상기와 같은 물질들을 조합하여 구성될 수도 있다.
또한, 산란 입자(231)를 구성하는 물질은 상기한 바와 같은 물질들에 한정되 지 아니하며, 그 이외에 다양한 고분자 물질 또는 무기 입자들을 이용하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수지층(230)은 액상 또는 겔(gel)상의 수지에 산란 입자들(231)을 혼합한 후 복수의 광원들(220) 및 반사층(240)이 형성된 제1 층(210)의 상측 면에 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 수지층(230)의 상측에는 광학 시트(250)가 배치될 수 있으며, 예를 들어 광학 시트(250)는 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252)를 포함할 수 있다.
이 경우, 광학 시트(250)에 포함된 복수의 시트들은 서로 이격되지 않고 접착 또는 밀착된 상태로 제공되어, 광학 시트(250) 또는 백라이트 유닛(200)의 두께를 최소화 할 수 있다.
한편, 광학 시트(250)의 하측 면이 수지층(230)에 밀착되고, 광학 시트(250)의 상측 면이 디스플레이 패널(100)의 하측 면, 보다 상세하게는 하부 편광판(140)에 밀착될 수 있다.
확산 시트(252)는 입사되는 광을 확산시켜 수지층(230)으로부터 나오는 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하여 광의 휘도를 균일하게 한다. 또한, 프리즘 시트(251)는 확산 시트(252)로부터 나오는 광을 집광하여 디스플레이 패널(100)로 수직하게 광이 입사되도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기한 바와 같은 광학 시트(250), 예를 들어 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252) 중 적어도 하나가 제거될 수 있으며, 또는 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252) 이외에 다양한 기능층들을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 광원(220)으로부터 상측으로 방출되는 광에 의해, 광원(220)에 인접한 영역에서 광의 밀도가 집중되어 주변 보다 높은 휘도를 가지는 핫 스팟(hot spot)이 발생할 수 있다.
상기와 같은 광원(220)에 인접한 영역에서 발생하는 핫 스팟에 의해, 백라이트 유닛(200)으로부터 디스플레이 패널(100)로 제공되는 광의 휘도가 불균일할 수 있으며, 그로 인해 디스플레이 영상의 화질이 저하될 수 있다.
또한, 수지층(230)의 두께(a)가 감소함에 따라 상기한 바와 같은 핫 스팟 현상이 발생할 가능성은 더욱 증가할 수 있으며, 예를 들어 상기한 바와 같이 수지층(230)의 두께(a)가 0.1 내지 4.5의 범위를 가지는 경우 광원(220)에 인접한 영역에서 핫 스팟이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수지층(230)의 상측에 ND(Neutral Density) 필터를 형성하여, 광원(220)으로부터 상측으로 방출되는 광을 하측으로 반사하여 측면 방향으로 확산시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로 도시된 백라이트 유닛(200)의 구성 중 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 기판(210)은 일방향, 예를 들어 수지층(230)이 배치된 상 측 방향으로 볼록한 형상을 가지는 돌출부(211)를 포함할 수 있으며, 돌출부(211) 상에 광원(220)이 형성될 수 있다.
그에 따라, 기판(210)의 돌출부(211) 상에 형성된 2 이상의 광원들(220, 225)은 서로 상이한 방향으로 광을 방출할 수 있다.
즉, 광원(220)은 특정 방향(화살표로 표시됨)을 중심으로 하여 소정의 지향각을 가지고 광을 방출할 수 있으며, 상기 특정 방향은 광원(220)의 발광면이 향하는 방향일 수 있다.
본 발명의 일실시예로서, 광원(220)은 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 이용하여 구성될 수 있으며, 복수의 발광다이오드(LED)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드를 이용하여 구성되는 광원(220)은 발광면이 향하는 방향을 중심으로 하여 약 120도의 지향각을 가지고 광을 방출할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 광원(220)은 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 칩 또는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 구비된 발광 다이오드 패키지 중 하나일 수 있다. 본 실시예에서는 광원(220)으로서 발광 다이오드 패키지가 제공되는 것을 예로 설명하겠다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기판(210)의 돌출부(211)는 일정 각도의 사이각(θ)을 가지고 형성된 2 이상의 경사면들(212, 213)을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 돌출부(211)의 경사면들(212, 213) 상에 광원들(220, 225)이 형성됨으로써, 광원들(220, 225)이 서로 상이한 방향으로 광을 방출할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(200)에 구비되는 복수의 광원 들(220, 225)은 발광면이 상측을 향하여, 상측 방향을 중심으로 하여 소정의 지향각, 예를 들어 약 120도의 지향각을 가지고 광을 방출하는 탑뷰 방식의 LED 패키지로 구성될 수 있다.
그에 따라, 돌출부(211) 상에 형성된 어느 하나의 광원(220)은 상측 방향으로부터 일정 각도만큼 좌측으로 기울어진 방향을 중심으로하여 약 120도의 지향각을 가지고 광을 방출하며, 다른 하나의 광원(225)은 상측 방향으로부터 일정 각도만큼 우측으로 기울어진 방향을 중심으로하여 약 120도의 지향각을 가지고 광을 방출할 수 있다.
그로 인해, 기판(210) 상에 형성된 광원들(220, 225)로부터 방출되는 광의 분포, 즉 빔 프로파일(beam profile)이 증가될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 한정된 지향각, 예를 들어 120도의 지향각을 가지고 광을 방출하는 광원들(220, 225)을 기판(210)에 형성된 돌출부(211) 상에 배치함으로써, 광원들(220, 225)로부터 방출되는 광의 지향각을 증가시키는 효과를 거둘 수 있으며, 그로 인해 광원(220)에 인접한 영역에서 발생하는 핫 스팟(hot spot)을 감소시키고 단위 면적 당 배치되는 광원(220)의 개수를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 효과에 따라, 백라이트 유닛(200)을 구동시키기 위한 소모 전력을 감소시킬 수 있으며, 그와 동시에 광원들(220)로부터 방출되는 열을 감소시켜 백라이트 유닛(200)의 구동 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판(210)을 도 5에 도시된 바와 같이 상측 방향으로 볼록한 돌출부(211)가 형성되도록 금형하여 제작하거나, 또는 평평한 형태로 제작한 후 특정 부분에 힘을 가해 소성 변형시키는 프레스 가공을 통해 돌출부(211)를 형성할 수 있다.
한편, 기판(210) 상에 광원(220)이 연결되기 위한 전극 패턴이 형성된 FPCB가 부착될 수 있으며, 상기 기판(210)과 상기 FPCB 사이에 광원(220)으로부터 방출되는 열을 방출시키기 위한 방열층(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 방열층(미도시)은 기판(210)과 상기 FPCB 사이에 방열 재료를 도포하여 형성될 수 있다.
돌출부(211)의 경사면들(212, 213) 사이의 사이각(θ)이 증가할 수록 광원들(220, 225)로부터 방출되는 광의 분포, 즉 빔 프로파일이 감소하여 광원들(220)에 인접한 영역에서 핫 스팟이 발생할 수 있으며, 상기 사이각(θ)이 감소할 수록 돌출부(211)의 상측 부분에서 방출되는 광의 휘도가 약해질 수 있다.
따라서 광원들(220)에 인접한 영역에서 핫 스팟이 발생하는 것을 방지함과 동시에 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 디스플레이 패널(100)로 제공되도록 하기 위해, 돌출부(211)의 경사면들(212, 213) 사이의 사이각(θ)은 90도 내지 150도의 범위를 가지는 것이 바람직하다.
한편, 기판(210)에 상기한 바와 같은 돌출부(211)를 안정적으로 형성하고, 형성된 돌출부(211)가 외부의 충격 등으로 손상되는 것을 방지하기 위해, 기판(210)의 두께는 0.1mm 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기한 바와 같은 프레스 가공을 통해 기판(210)의 돌출부(211)를 용 이하게 형성하고, 백라이트 유닛(200)의 전체 두께가 크게 증가하는 것을 방지하기 위해, 기판(210)의 두께는 2.0mm 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
도 6은 돌출부(211) 상에 광원들(220)이 형성된 기판(210)의 측면 형상에 대한 일실시예를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 상기한 바와 같이 기판(210)은 상측 방향으로 돌출된 복수의 돌출부들(211, 215)을 포함할 수 있으며, 상기 돌출부(211, 215) 상에 복수의 광원들(220)이 형성될 수 있다.
한편, 돌출부(211)의 경사면들(212, 213) 사이의 사이각(θ)이 90도 내지 150도의 범위를 가지고, 광원들(220)로부터 방출되는 광의 지향각이 약 120도인 것으로 고려하면, 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 디스플레이 패널(100)로 제공되도록 하기 위해, 서로 인접한 두 돌출부들(211, 215) 사이의 간격(d2)은 10mm 내지 20mm인 것이 바람직하다.
도 5 및 도 6에 도시된 기판(210)의 돌출부(211) 형상은 본 발명의 일실시예에 불과하므로, 돌출부(211)의 단면 형상은 도 5에 도시된 쐐기 형상 이외에 상측 방향으로 볼록한 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 유닛에 있어서, 기판(210)의 돌출부(211)는 상기한 바와 같이 일정 사이각(θ)을 가지고 형성된 두 경사면들(212, 213)을 연결하는 상측면(214)을 더 포함할 수 있으며, 상기 상측면(214) 상에도 광원(227)이 형성될 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 기판(210)의 돌출부(211)가 두 경사면(212, 213) 및 상측면(214)을 포함하고, 상기 세개의 면(212, 213, 214) 상에 각각 광원들(220, 225, 227)이 형성될 수 있다.
그로 인해, 광원들(220, 225, 227)로부터 방출되는 광의 분포, 즉 빔 프로파일을 보다 증가시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 디스플레이 패널(100)로 보다 균일한 휘도의 광이 제공되도록 할 수 있다.
한편, 기판(210)의 돌출부(211)는 도 5 내지 도 7에 도시된 형상 이외에 다양한 다른 형상들을 가질 수 있으며, 예를 들어 돌출부(211)의 단면 형상은 반원에 가까운 형상이거나 또는 광원(220)이 형성되는 4 이상의 면을 포함하여 구성될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 백라이트 유닛(200)은 복수의 수지층들(230, 235)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 광원(220)으로부터 방출되는 광은 제1 수지층(230)의해 확산되어 상측으로 방출될 수 있다. 또한, 제1 수지층(230)은 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 복수의 산란 입자들(231)을 포함하여 상기 상측으로 방출되는 광을 산란 또는 굴절시켜 상측으로 방출되는 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다.
한편, 제1 수지층(230)의 상측에 제2 수지층(235)이 배치될 수 있다. 제2 수지층(235)은 제1 수지층(230)과 동일하거나 또는 상이한 재질로 구성될 수 있으며, 제1 수지층(230)으로부터 상측 방향으로 방출되는 광을 확산시켜 백라이트 유닛(200)의 광 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제2 수지층(235)은 제1 수지층(230)을 구성하는 물질과 동일한 굴절율을 가지는 물질로 구성되거나, 또는 그와 상이한 굴절율을 가지는 물질로도 구성될 수 있다.
예를 들어, 제2 수지층(235)이 제1 수지층(230)보다 높은 굴절율의 물질로 구성되는 경우, 제1 수지층(230)으로부터 방출되는 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있다.
반대로, 제2 수지층(235)이 제1 수지층(230)보다 낮은 굴절율의 물질로 구성되는 경우, 제1 수지층(230)으로부터 방출되는 광이 제2 수지층(235)의 하면에서 반사되는 반사율을 향상시킬 수 있으며, 그에 따라 광원(220)으로부터 방출되는 광이 제1 수지층(230)을 따라 진행하는 것을 보다 용이하게 할 수 있다.
한편, 제2 수지층(235)도 복수의 산란 입자들(236)을 포함할 수 있으며, 이 경우 제2 수지층(235)에 포함된 산란 입자들(236)의 밀도는 제1 수지층(230)에 포함된 산란 입자들(231)의 밀도보다 높을 수 있다.
상기와 같이 제2 수지층(235)에 보다 높은 밀도로 산란 입자들을 포함시킴으로써, 제1 수지층(230)으로부터 상측으로 방출되는 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 광원(220)이 형성되는 기판(210)은 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이 상측 방향으로 볼록한 형상을 가지는 복수의 돌출부들(211)이 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 디스플레이 장치의 구성 중 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 컬러 필터 기판(110), TFT 기판(120), 상부 편광판(130) 및 하부 편광판(140)을 포함하는 디스플레이 패널(100)과 기판(210), 복수의 광원들(220) 및 수지층(230)을 포함하는 백라이트 유닛(200)은 서로 밀착되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(200)과 디스플레이 패널(100) 사이에 접착층(150)이 형성되어, 백라이트 유닛(200)이 디스플레이 패널(100)의 하측면에 접착되어 고정될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 접착층(150)을 이용하여 백라이트 유닛(200)의 상측 면이 하부 편광판(140)의 하측 면과 접착될 수 있다.
백라이트 유닛(200)은 확산 시트(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 확산 시트(미도시)는 수지층(230)의 상측 면에 밀착되어 배치될 수 있다. 이 경우, 백라이트 유닛(200)의 확산 시트(미도시)와 디스플레이 패널(100)의 하부 편광판(140) 사이에 접착층(150)이 형성될 수 있다.
또한, 백라이트 유닛(200)의 하측에는 바텀 커버(270)가 배치될 수 있으며, 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이 바텀 커버(270)는 기판(210)의 하측면에 밀착되어 형성될 수 있다. 바텀 커버(270)는 백라이트 유닛(200)을 보호하기 위한 보호 필름으로 구성될 수도 있다.
한편, 디스플레이 장치는 디스플레이 모듈(20), 보다 상세하게는 디스플레이 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)에 구동 전압을 공급하기 위한 전원 공급부(300)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들(220)은 전원 공급부(300)로부터 공급되는 전압을 이용해 구동하여 광을 방출할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 전원 공급부(300)가 안정적으로 지지 및 고정되기 위해, 전원 공급부(300)는 디스플레이 모듈(20)의 후면을 감싸는 백 커버(40) 상에 배치되어 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판(210) 상에 제1 커넥터(connecter, 310)가 형성될 수 있으며, 그를 위해 바텀 커버(270)에는 제1 커넥터(310)가 삽입되기 위한 홀(hole)이 형성되어 있을 수 있다.
제1 커넥터(310)는 광원(220)과 전원 공급부(300)를 전기적으로 연결하여, 전원 공급부(300)로부터 광원(220)으로 구동 전압이 공급될 수 있도록 한다.
예를 들어, 제1 커넥터(310)는 기판(210)의 하측 면에 형성되고, 제1 케이블(320)을 이용해 전원 공급부(300)와 연결되어, 제1 케이블(320)을 통해 전원 공급부(300)로부터 공급되는 구동 전압을 광원(220)으로 전달할 수 있다.
기판(210) 상측 면에는 전극 패턴(미도시), 예를 들어 탄소 나노 튜브 전극 패턴이 형성될 수 있으며. 상기 기판(210)의 상측 면에 형성된 전극은 광원(212)에 형성된 전극과 접촉되어 제1 커넥터(310)와 광원(220)을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)의 구동을 제어하기 위한 제어부(400)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 제어부(400)는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)일 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러는 디스플레이 패널(100)의 구동 타이밍을 제어하며, 보다 상세하게는 디스플레이 패널(100)에 구비된 데이터 구동부(미도시), 감마 전압 생성부(미도시) 및 게이트 구동부(미도시)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호를 생성하여 디스플레이 패널(100)로 공급할 수 있다.
한편, 상기 타이밍 컨트롤러는 디스플레이 패널(100)의 구동에 동기되어 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 광원들(220)이 동작하도록, 광원들(220)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호를 백라이트 유닛(200)으로 공급할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(400)가 안정적으로 지지 및 고정되기 위해, 제어부(400)는 디스플레이 모듈(20)의 후면을 감싸는 백 커버(40) 상에 배치되어 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판(210) 상에 제2 커넥터(410)가 형성될 수 있으며, 그를 위해 바텀 커버(270)에는 제2 커넥터(410)가 삽입되기 위한 홀이 형성되어 있을 수 있다.
제2 커넥터(410)는 기판(210)과 제어부(400)를 전기적으로 연결하여, 제어부(400)로부터 출력되는 제어 신호가 기판(210)으로 공급되도록 할 수 있다.
예를 들어, 제2 커넥터(410)는 기판(210)의 하측 면에 형성되고, 제2 케이블(420)을 이용해 제어부(400)와 연결되어, 제2 케이블(420)을 통해 제어부(400)로 부터 공급되는 제어 신호를 기판(210)으로 전달할 수 있다.
한편, 기판(210)에는 광원 구동부(미도시)가 형성되어 있을 수 있으며, 광원 구동부(미도시)는 제2 커넥터(410)를 통해 제어부(400)로부터 공급되는 제어 신호를 이용하여 광원들(220)을 구동시킬 수 있다.
도 9에 도시된 디스플레이 장치의 구성은 본 발명의 일실시예에 불과하며, 그에 따라 전원 공급부(300), 제어부(400), 제1, 2 커넥터(310, 410) 및 제1, 2 케이블(320, 420)의 위치 또는 개수 등은 필요에 따라 변경 가능하다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 디스플레이 모듈의 간략한 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 기판의 형상에 대한 일실시예를 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.

Claims (20)

  1. 제1 층;
    상기 제1 층 상에 형성되어 측면으로 광을 방출하는 복수의 광원들; 및
    상기 제1 층의 상측에 배치되며, 상기 복수의 광원들을 감싸도록 형성되는 제2 층을 포함하고,
    상기 제1 층은 상측 방향으로 볼록한 형상을 가지는 돌출부를 포함하고, 상기 제1 층의 돌출부 상에 형성된 적어도 두 개의 상기 광원들은 서로 상이한 방향으로 광을 방출하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 층의 돌출부는
    서로 상이한 방향으로 형성되는 2 이상의 경사면을 포함하는 백라이트 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원은 상기 돌출부의 경사면 상에 형성되는 백라이트 유닛.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 층의 돌출부는
    90도 내지 150도의 사이각을 가지고 형성되는 제1 경사면 및 제2 경사면을 포함하는 백라이트 유닛.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 층의 돌출부는
    상기 제1, 2 경사면을 연결하는 상측면을 더 포함하고,
    상기 복수의 광원들 중 적어도 하나는 상기 돌출부의 상측면 상에 형성되는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 층은
    상기 돌출부를 복수개 포함하는 백라이트 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부들 중 서로 인접한 두 돌출부 사이의 간격은 10mm 내지 20mm인 백라이트 유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 층의 두께는 0.1mm 내지 2.0mm인 백라이트 유닛.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광원은
    탑 뷰(top view) 방식의 LED 패키지를 포함하여 구성되는 백라이트 유닛.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 층은
    상기 광원이 실장되는 기판인 백라이트 유닛.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제2 층은
    실리콘계 또는 아크릴계 수지로 구성되는 백라이트 유닛.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제2 층은
    복수의 산란 입자들을 포함하는 백라이트 유닛.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 층 상에 배치되며, 상기 제2 층과 상이한 굴절율을 가지는 제3 층을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 층 및 제3 층은 각각 복수의 산란 입자들을 포함하고,
    상기 제3 층이 상기 제2 층보다 상기 산란 입자들의 밀도가 높은 백라이트 유닛.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층과 제2 층 사이에 형성된 반사층을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 층의 두께는 0.1 내지 4.5mm인 백라이트 유닛.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛의 상측에 배치되는 디스플레이 패널을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 상기 디스플레이 패널에 밀착되는 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 디스플레이 패널의 하부 편광판에 접착되는 디스플레이 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 복수의 영역들로 분할되며,
    상기 복수의 영역들 각각의 그레이 레벨 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라, 상기 영역에 대응되는 상기 백라이트 유닛의 광원으로부터 방출되는 광의 휘도가 조절되는 디스플레이 장치.
  20. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 유닛; 및 상기 백라이트 유닛의 상측에 배치되는 디스플레이 패널;을 포함하는 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈에 구동 전압을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 백라이트 유닛의 상기 제1 층에 형성되어, 상기 광원과 상기 전원 공급 부를 전기적으로 연결하는 커넥터를 포함하는 디스플레이 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103775905A (zh) * 2012-10-19 2014-05-07 东贝光电科技股份有限公司 背光模块

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