KR20110077624A - 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치 - Google Patents

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최재용
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Abstract

확산 기능을 향상시킴으로써 광 효율을 개선시킬 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 백라이트 유닛은, 바닥면과 측벽을 가지는 보텀 커버; 상기 보텀 커버의 바닥면에 배치되어 자외선(UV) 또는 컬러광을 방출하는 발광 다이오드 어레이; 상기 자외선 또는 컬러광을 백색광으로 변환하는 색 변환층을 포함하고 상기 발광 다이오드 어레이와 소정 간격 이격되도록 상기 보텀 커버 상에 배치되어 상기 백색광을 확산하는 확산판; 및 상기 확산판 상에 배치되어 상기 확산판으로부터 방출되는 백색광의 휘도 특성을 향상시키는 복수개의 광학 시트를 포함하고, 상기 색 변환층은 상기 확산판 내부의 바닥면 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
백라이트 유닛, 휘도, 확산, 액정표시장치

Description

백라이트 유닛과 이를 이용한 액정 표시장치{Back Light Unit and Liquid Crystal Display Device Using That Same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 액정표시장치의 백라이트 유닛에 관한 것이다.
액정표시장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정셀의 복굴절성, 선광성, 2색성, 및 광산란 특성 등의 광학적 성질 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로서 액정셀에 의한 광의 변조를 이용하여 정보를 표시하는 디스플레이 장치이다.
이와 같은 액정표시장치는 자체 발광소자가 아니기 때문에 액정표시패널의 하부에 백라이트 유닛을 마련하여 백라이트 유닛으로부터 출사된 광을 이용하여 영상을 표시하게 된다.
백라이트 유닛은 광원의 배열 방법에 따라 측광형(Side Light Type)과 직하형(Direct Light Type)으로 구분될 수 있다.
측광형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 하부에 마련된 도광판의 측면에 복수개의 광원을 배치하고, 도광판을 통해 광원으로부터 조사되는 측광을 평면광으로 변환하여 액정표시패널에 조사하는 방식으로 백라이트 유닛의 두께를 줄여 액정표시장치를 슬림화시킬 수 있는 장점이 있다.
직하형 백라이트 유닛은 액정표시패널의 하부에 복수개의 광원을 배치하여 액정표시패널의 전면에 광을 직접적으로 조사하는 방식으로 액정표시패널에 조사되는 광의 균일도 및 휘도가 높아 액정표시장치를 대형화시킬 수 있는 장점이 있다.
이러한, 백라이트 유닛의 광원으로는 에너지 절감 효과가 뛰어나 친환경적이며, 높은 응답속도 등의 장점을 가지는 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)가 각광받고 있다.
도 1은 일반적인 직하형 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 직하형 백라이트 유닛(100)은 보텀 커버(110), 발광 다이오드 어레이(120), 확산판(130), 하부 확산 시트(140), 하부 프리즘 시트(150), 상부 프리즘 시트(160), 및 상부 확산 시트(170)를 포함한다.
보텀 커버(110)는 바닥면과 경사진 측벽을 가지도록 형성된다.
발광 다이오드 어레이(120)는 확산판(130)과 마주보도록 보텀 커버(110)의 바닥면에 배치되어 확산판(130)에 광을 조사한다.
확산판(130)은 발광 다이오드 어레이(120)로부터 조사되는 광을 확산시켜 하부 확산 시트(140)에 조사하는 것으로서, 확산판(130)은 광의 확산을 위해 다수의 비드(확산 비드 및 헤이즈(Haze) 비드)를 포함한다. 확산판(130)에 의해 발광 다이오드 어레이(120)로부터 입사된 광이 확산되는 과정을 도 2를 참조하여 설명한 다.
도 2는 확산판(130)의 구조 및 확산판(130)에서의 광 경로를 보여주는 도면이다. 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 어레이(120)로부터 조사된 광이 확산판(130)으로 입사되면(200), 공기와 확산판(130)의 굴절률 차이로 인해 확산판(130)으로 입사되는 광 중 일부는 투과되고(210) 일부는 전반사된다(220). 이후, 확산판(130) 내부로 입사된 광은 확산판(130)을 구성하는 베이스 물질에 의해 투과되어 확산판(130)에 포함된 다수의 비드(132)들에 의해 다시 굴절된다(230). 굴절된 광은 확산판(130)과 공기의 굴절률에 의해 다시 투과되거나(240), 전반사 된다(250). 이때, 투과된 광이 하부 확산 시트(140)로 조사된다.
하부 확산 시트(140)는 확산판(130) 상에 배치되어 확산판(130)으로부터 입사되는 광을 확산시켜 하부 프리즘 시트(150)에 조사한다.
하부 프리즘 시트(150)는 하부 확산 시트(140) 상에 배치되어 하부 확산 시트(140)로부터 입사되는 광을 제1 방향으로 집광한다. 여기서, 제1 방향은 확산판(130)의 장축 또는 단축 방향에 대응될 수 있다.
상부 프리즘 시트(160)는 하부 프리즘 시트(150) 상에 배치되어 하부 프리즘 시트(150)로부터 입사되는 광을 제2 방향으로 집광한다. 여기서, 제2 방향은 제1 방향과 직교하는 방향일 수 있다.
상부 확산 시트(170)는 상부 프리즘 시트(160) 상에 배치되어 상부 프리즘 시트(160)로부터 입사되는 광을 확산시켜 외부로 방출한다.
이와 같은, 일반적인 직하형 백라이트 유닛(100)은 보텀 커버(110)에 배치된 발광 다이오드 어레이(120)에서 방출되는 광을 확산판(130)과 확산 시트(140, 170) 및 프리즘 시트(150, 160)를 통해 확산 및 집광하여 외부로 방출하게 된다.
그러나, 이러한 직하형 백라이트 유닛(100)의 경우 확산판(130)을 구성하는 베이스 물질과 비드(132) 간의 굴절률 차이가 작아 확산판(130)의 확산 기능을 증가 시키거나 광 효율을 증가시키는 데에는 한계가 있다는 문제점이 있다.
또한, 확산판(130)의 확산 기능 및 광 효율을 증가시키기 위해서는 고가인 비드(132)를 다량으로 사용하여야 하므로 백라이트 유닛 및 액정표시장치의 제조 단가가 상승하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 확산 기능을 향상시킴으로써 광 효율을 개선시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 제조 단가를 절감할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 두께가 감소된 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 백라이트 유닛은, 바닥면과 측벽을 가지는 보텀 커버; 상기 보텀 커버의 바닥면에 배치되어 자외선(UV) 또는 컬러광을 방출하는 발광 다이오드 어레이; 상기 자외선 또는 컬러광을 백색광으로 변환하는 색 변환층을 포함하고 상기 발광 다이오드 어레이와 소정 간격 이격되도록 상기 보텀 커버 상에 배치되어 상기 백색광을 확산하는 확산판; 및 상기 확산판 상에 배치되어 상기 확산판으로부터 방출되는 백색광의 휘도 특성을 향상시키는 복수개의 광학 시트를 포함하고, 상기 색 변환층은 상기 확산판 내부의 바닥면 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 백라이트 유닛은, 광투과율을 조절하여 영상을 표시하기 위한 액정표시패널; 및 상기 액정표 시패널에 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 바닥면과 측벽을 가지는 보텀 커버; 상기 보텀 커버의 바닥면에 배치되어 자외선(UV) 또는 컬러광을 방출하는 발광 다이오드 어레이; 상기 자외선 또는 컬러광을 백색광으로 변환하는 색 변환층을 포함하고 상기 발광 다이오드 어레이와 소정 간격 이격되도록 상기 보텀 커버 상에 배치되어 상기 백색광을 확산하는 확산판; 및 상기 확산판 상에 배치되어 상기 확산판으로부터 방출되는 백색광의 휘도 특성을 향상시키는 복수개의 광학 시트를 포함하며, 상기 색 변환층은 상기 확산판 내부의 바닥면 상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 확산판 내부에 확산판을 구성하는 베이스 물질과 굴절률 차이가 큰 물질을 포함하는 색 변환층을 형성함으로써 광의 확산 기능 및 광 효율을 개선시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 광 확산을 위한 비드 사용을 최소화하여 백라이트 유닛 및 액정표시장치의 제조 단가를 절감할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 확산판에 소정 형상의 돌출부 또는 홈을 형성하여 광 확산 효율을 향상시킬 수 있기 때문에 고가의 확산 시트 수를 감소시킬 수 있어 백라이트 유닛 및 액정표시장치의 제조 단가는 물론 그 두께를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(300)은 보텀 커버(310), 발광 다이오드 어레이(320), 내부에 색 변환층(332)이 형성된 확산판(330), 하부 프리즘 시트(340), 상부 프리즘 시트(350), 및 확산 시트(360)를 포함한다.
보텀 커버(310)는 바닥면과 측벽을 가지도록 형성된다. 이러한 보텀 커버(310)는 발광 다이오드 어레이(320)를 수납하고 확산판(330), 하부 프리즘 시트(340), 상부 프리즘 시트(350), 및 확산 시트(360)를 지지한다. 또한, 보텀 커버(310)는 발광 다이오드 어레이(320)에서 발생되는 열을 방열시키기 위하여 금속재질로 형성될 수 있다.
발광 다이오드 어레이(320)는 보텀 커버(310)의 바닥면에 배치되어 제 1 컬러 광을 확산판(330) 쪽으로 방출한다. 이를 위해, 발광 다이오드 어레이는(120)는 인쇄회로기판(322) 및 복수개의 광원(324)을 포함한다.
인쇄회로기판(322)은 확산판(330)과 마주보도록 보텀 커버(310)의 바닥면에 배치된다. 이때, 인쇄회로기판(322)은 외부로부터 구동 전원이 공급되는 구동 전원 라인을 포함하고, 방열 특성이 우수한 금속 재질(예를 들어, 알루미늄)로 이루어질 수 있다. 이러한, 인쇄회로기판(322)은 구동 전원 라인을 통해 외부로부터 공급되는 구동 전원을 복수개의 광원(324)에 공급함으로써 복수개의 광원(324)을 발광시킨다.
한편, 인쇄회로기판(322)은 복수개의 광원(324)에서 발생되는 열을 방출하여 보텀 커버(310)로 분산시켜 방열시키게 되는데, 인쇄회로기판(322)과 보텀 커버(310)간의 열 전달 효율이 높을수록 광원(324)의 열 방출 효율을 높일 수 있다. 이를 위해, 본 발명은 인쇄회로기판(322)과 보텀 커버(310) 사이에 형성되어 인쇄회로기판(322)의 열을 보텀 커버(110)로 전달하는 열전도성 접합부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 열전도성 접합부재는 알루미늄 에폭시, 세라믹 에폭시, 또는 열전도성 시트가 될 수 있다.
복수개의 광원(324)은 발광 다이오드 칩을 포함하는 발광 다이오드 패키지로 구성될 수 있다. 발광 다이오드 패키지는, 도 3의 확대 영역에 도시된 바와 같이, 리드 프레임(324a), 발광 다이오드 칩(324b), 및 몰딩부(324c)를 포함할 수 있다.
리드 프레임(324a)은 인쇄회로기판(322) 상에 배치되어 구동 전원 라인에 전기적으로 접속된다. 이러한, 리드 프레임(324a)은 복수개의 리드 단자와 경사홈을 포함한다. 복수개의 리드 단자는 상기 구동 전원 라인에 전기적으로 접속된다. 경사홈은 상면으로부터 경사면을 가지도록 오목하게 형성되어 있고, 그 내부에 발광 다이오드 칩(324b)과 몰딩부(324c)가 형성된다.
발광 다이오드 칩(324b)은 리드 프레임(324a)에 포함된 경사홈의 바닥면에 배치되고, 리드 프레임(324a)의 리드 단자에 전기적으로 접속된다. 이러한, 발광 다이오드 칩(324b)은 리드 단자로부터 공급되는 구동 전원에 의해 발광하여 컬러 광(예컨대, 청색광)을 방출하는 발광 다이오드 칩(324b)이거나, 자외선(UV)을 방출하는 발광 다이오드 칩(324b)일 수 있다.
몰딩부(324c)는 발광 다이오드 칩(324b)을 보호하기 위해 경사홈에 충진된다. 이러한, 몰딩부(324c)는 투광성이 우수한 에폭시(Epoxy) 또는 실리콘 젤 등의 충진재를 이용하여 발광 다이오드 칩(324b)이 설치된 경사홈에 평탄하게 충진될 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이, 확산판(330) 내부에 컬러광 또는 자외선을 백색광으로 변환하기 위한 색 변환층(332)이 형성되기 때문에 몰딩부(324c) 내부에는 형광물질을 주입할 필요가 없다.
상술한 실시예에 있어서는, 복수개의 광원(324)이 패키지 형태로 구성되는 것으로 설명하였지만 변형된 실시예에 있어서는 컬러광 또는 자외선을 방출하는 발광 다이오드 칩(324b)을 인쇄회로 기판(322) 상에 직접 실장한 후, 발광 다이오드 칩(324b)을 보호하기 위해 돔 형상으로 몰딩부를 형성할 수도 있을 것이다.
확산판(330)은 발광 다이오드 어레이(320)와 소정 간격 이격되도록 보텀 커버(310) 상에 배치되어 발광 다이오드 어레이(320)로부터 입사된 광을 확산 시킨다. 확산판(330)은 굴절률이 높은 투명 플라스틱 계열의 물질로 형성할 수 있다. 이러한 플라스틱 계열의 물질로는 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC), 폴리메틸메탈크리스탈레이트(Polymethylmethacrylate: PMMA), 메타크릴레이트 스틸렌 코플리머(Methacrylate styrene copolymer: MS) 등이 있다.
본 발명에 따른 확산판(330)은 발광 다이오드 어레이(320)로부터 입사되는 컬러광 또는 자외선을 백색광으로 변환하기 위한 색 변환층(332)이 그 내부에 형성되어 있다. 이때, 색 변환층(332)은 형광물질을 이용하여 형성할 수 있다.
본 발명에서 확산판(330) 내부에 형광물질을 이용하여 색 변환층(332)을 형성하는 이유는 형광물질이 확산판(330)을 형성하는 베이스 물질인 투명 플라스틱 계열의 물질과 굴절률 차이가 커 광 확산 기능을 향상시킬 수 있기 때문이다.
즉, 종래의 경우, 베이스 물질의 굴절률은 대략 1.58정도이고 광 확산을 위해 확산판 내부에 포함되는 비드의 굴절률은 대략 1.45 정도여서 굴절률 차이는 대략 0.13정도에 불과하였지만, 본 발명의 경우 형광물질의 굴절률은 대략 1.83 정도이므로 베이스 물질과 형광물질의 굴절률 차는 대략 0.25가 되어 종래에 비해 광 확산 기능이 향상되는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 확산판(330)은 소량의 비드만을 포함하거나 아예 비드를 포함하지 않을 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 발광 다이오드 칩(324b)이 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드 칩(324b)인 경우 색 변환층(332)은 YAG(Y3AL5O12):Ce와 같은 황색 형광물질이나 적색 및 적색 형광물질을 포함할 수 있다. 또한, 발광 다이오드 칩(324b)이 자외선을 방출하는 UV 발광 다이오드 칩(324b)인 경우 색 변환층(332)은 적색, 녹색, 및 청색 형광물질을 포함할 수 있다.
이러한 경우, 색 변환층(332)은 형광물질의 여기가 가능할 수 있는 최단 거리인 확산판(330)의 내부 바닥면 상에 소정 두께로 형성할 수 있다. 예컨대, 색 변환층(332)은 그 두께가 300㎛ 이하가 되도록 확산판(330)의 내부 바닥면 상에 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 확산판(330)은 확산 기능을 극대화 시키기 위해 확산 판(330)의 일면에 소정 형상으로 형성된 된 복수개의 돌출부를 포함할 수 있다. 이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 복수개의 돌출부가 형성되어 있는 확산판에 대해 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 복수개의 돌출부가 형성되어있는 확산판(330)을 보여주는 도면이다. 도 4a 및 도 4b도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 확산판(330)의 경우, 프리즘 형상으로 된 복수개의 돌출부(400)가 확산판(330)의 일면에 형성될 수 있다. 프리즘 형상의 돌출부(400)는 도 4a에 도시된 바와 같이 확산판(330)의 단축 방향으로 길게 형성되거나, 도 4b에 도시된 바와 같이 확산판(330)의 장축 방향으로 길게 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에서는 프리즘 형상으로 된 돌출부(400)의 꼭지각이 첨단을 이루는 것으로 도시하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 프리즘 형상으로 된 돌출부(400)의 꼭지각이 라운딩 되어 있을 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 각각의 프리즘 형상의 돌출부(400)는 5㎛ 내지 300㎛의 피치(W)를 가지고, 확산판(330)의 표면과 31.5˚ 내지 50˚의 경사각(α)을 이루도록 형성될 수 있다. 이때, 돌출부(400)의 경사각은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 양쪽이 동일할 수도 있지만, 이와 달리 31.5˚ 내지 50˚의 범위 내에서 양쪽이 서로 다를 수도 있을 것이다.
프리즘 형상의 돌출부(400)가 5㎛ 내지 300㎛의 피치를 갖도록 하는 이유는 피치가 5㎛ 보다 작으면 돌출부(400)가 너무 작아 확산 기능을 거의 구현할 수 없고, 피치가 300㎛보다 크면 돌출부(400)가 너무 커 육안으로 식별될 수 있기 때문 이다.
또한, 프리즘 형상의 돌출부(400)가 확산판(330)의 표면과 31.5˚ 내지 50˚의 경사각을 이루도록 하는 이유는, 아래의 표 1 및 도 4c에서 알 수 있는 바와 같이, 경사각이 31.5˚보다 작거나 50˚보다 크면 휘도 및 광량은 감소하고 휘도 균일도는 증가하기 때문이다.
아래의 표 1은 돌출부(400)의 피치가 300㎛일 때 돌출부(400)와 확산판(330) 표면의 경사각에 따른 휘도, 휘도 균일도, 및 광량을 나타내는 표이다.
Figure 112009081718390-PAT00001
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 복수개의 돌출부가 형성되어있는 확산판(330)을 보여주는 도면이다. 도 5a 및 도 5b도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 확산판(330)의 경우, 렌티큘라(Lenticular) 렌즈 형상으로 된 복수개의 돌출부(500)가 확산판(330)의 일면에 형성될 수 있다. 렌티큘라 렌즈 형상의 돌출부(500)는 도 5a에 도시된 바와 같이 확산판(330)의 단축 방향으로 길게 형성되거나, 도 5b에 도시된 바와 같이 확산판(330)의 장축 방향으로 길게 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 렌티큘라 렌즈 형상의 돌출부(500)는 피치(W)와 높이(H)가 2:1의 비율을 가지도록 형성될 수 있다. 예컨대, 돌출부(500)의 피치가 300㎛인 경우 돌출부(500)의 높이는 150㎛가 되도록 돌출부(300)를 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복수개의 돌출부가 형성되어 있는 확산판(330)을 보여주는 도면이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 확산판(330)의 경우, 사각뿔 형상으로 된 복수개의 돌출부(600)가 확산판(330)의 일면에 형성될 수 있다.
도 6a에서는 사각뿔 형상으로 된 돌출부(600)의 꼭지각이 첨단을 이루는 것으로 도시하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 사각뿔 형상으로 된 돌출부(600)의 꼭지각이 라운딩 되어 있을 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 각각의 사각뿔 형상의 돌출부(600)는 5㎛ 내지 300㎛의 피치(W)를 가지고, 확산판(330)의 표면과 32.5˚ 내지 48.5˚의 경사각(α)을 이루도록 형성될 수 있다. 이때, 돌출부(600)의 경사각은 도 6a에 도시된 바와 같이 양쪽이 동일할 수도 있지만, 이와 달리 32.5˚ 내지 48.5˚의 범위 내에서 양쪽이 서로 다를 수도 있을 것이다.
사각뿔 형상의 돌출부(600)가 5㎛ 내지 300㎛의 피치를 갖도록 하는 이유는 피치가 5㎛ 보다 작으면 돌출부(600)가 너무 작아 확산 기능을 거의 구현할 수 없고, 피치가 300㎛보다 크면 돌출부(600)가 너무 커 육안으로 식별될 수 있기 때문이다.
또한, 사각뿔 형상의 돌출부(600)가 확산판(330)의 표면과 32.5˚ 내지 48.5˚의 경사각을 이루도록 하는 이유는, 아래의 표 2 및 도 6b에서 알 수 있는 바와 같이, 경사각이 32.5˚보다 작거나 48.5˚보다 크면 휘도 및 광량은 감소하고 휘도 균일도는 증가하기 때문이다.
아래의 표 2는 돌출부(600)의 피치가 300㎛일 때 돌출부(600)와 확산판(330)표면의 경사각에 따른 휘도, 휘도 균일도, 및 광량을 나타내는 표이다.
Figure 112009081718390-PAT00002
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 복수개의 돌출부가 형성되어있는 확산판(330)을 보여주는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 확산판(330)의 경우, 반구(Hemispare) 형상으로 된 복수개의 돌출부(700)가 확산판(330)의 일면에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 각각의 반구 형상의 돌출부(700)는 피치(W)와 높이(H)가 2:1의 비율을 가지도록 형성될 수 있다. 예컨대, 돌출부(700)의 피치가 300㎛인 경우 돌출부(700)의 높이는 150㎛가 되도록 돌출부(700)를 형성할 수 있다.
상술한 제1 내지 제4 실시예에 있어서, 상기 확산판(330)은 상기 돌출부들(400~700)을 포함한 두께가 대략 1500㎛ 정도가 되도록 형성될 수 있다.
상술한 제1 내지 제4실시예들에 있어서는 확산 기능을 극대화 시키기 위해 확산판(330)의 일면에 소정 형상으로 된 복수개의 돌출부가 형성되는 것으로 기재하였다. 하지만 변형된 실시예들에 있어서는 확산 기능을 극대화 시키기 위해 확산판(330)의 일면에 소정 형상으로 된 복수개의 홈이 형성될 수도 있다. 이하, 도 8 내지 도 11을 참조하여 복수개의 홈이 형성되어 있는 확산판에 대해 설명하기로 한다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 복수개의 홈이 형성되어 있는 확산판(330)을 보여주는 도면이다. 도 8a 및 도 8b도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 확산판(330)의 경우, 프리즘 형상으로 된 복수개의 홈(800)이 확산판(330)의 일면에 형성될 수 있다. 프리즘 형상의 홈(800)은 도 8a에 도시된 바와 같이 확산판(330)의 단축 방향으로 길게 형성되거나, 도 8b에 도시된 바와 같이 확산판(330)의 장축 방향으로 길게 형성될 수 있다.
도 8a 및 8b에서는 프리즘 형상으로 된 홈(800)의 꼭지각이 첨단을 이루는 것으로 도시하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 프리즘 형상으로 된 홈(800)의 꼭지각이 라운딩 되어 있을 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 각각의 프리즘 형상의 홈(800)은 5㎛ 내지 300㎛의 피치(W)를 가지고, 확산판(330)의 표면과 31.5˚ 내지 50˚의 경사각(α)을 이루도록 형성될 수 있다. 이때, 홈(800)의 경사각은 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 양쪽이 동일할 수도 있지만, 이와 달리 31.5˚ 내지 50˚의 범위 내에서 양쪽이 서로 다를 수도 있을 것이다.
프리즘 형상의 홈(800)이 5㎛ 내지 300㎛의 피치를 갖도록 하는 이유는 피치가 5㎛ 보다 작으면 홈(800)이 너무 작아 확산 기능을 거의 구현할 수 없고, 피치가 300㎛보다 크면 홈(800)이 너무 커 육안으로 식별될 수 있기 때문이다.
또한, 프리즘 형상의 홈(800)이 확산판(330)의 표면과 31.5˚ 내지 50˚의 경사각을 이루도록 하는 이유는, 위의 표 1 및 도 4c에서 도시된 것과 동일하게, 경사각이 31.5˚보다 작거나 50˚보다 크면 휘도 및 광량은 감소하고 휘도 균일도는 증가하기 때문이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 복수개의 홈이 형성되어있는 확산판(330)을 보여주는 도면이다. 도 9a 및 도 9b도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 확산판(330)의 경우, 렌티큘라 렌즈 형상으로 된 복수개의 홈(900)이 확산판(330)의 일면에 형성될 수 있다. 렌티큘라 렌즈 형상의 홈(900)은 도 9a에 도시된 바와 같이 확산판(330)의 단축 방향으로 길게 형성되거나, 도 9b에 도시된 바와 같이 확산판(330)의 장축 방향으로 길게 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 각각의 렌티큘라 렌즈 형상의 홈(900)은 피치(W)와 깊이(H)가 2:1의 비율을 가지도록 형성될 수 있다. 예컨대, 홈(900)의 피치가 300㎛인 경우 홈(900)의 깊이는 150㎛가 되도록 홈(900)을 형성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 복수개의 홈이 형성되어 있는 확산판(330)을 보여주는 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제7 실시예에 따른 확산판(330)의 경우, 사각뿔 형상으로 된 복수개의 홈(1000)이 확산판(330)의 일면에 형성될 수 있다.
도 10에서는 사각뿔 형상으로 된 홈(1000)의 꼭지각이 첨단을 이루는 것으로 도시하였지만, 변형된 실시예에 있어서는 사각뿔 형상으로 된 홈(1000)의 꼭지각이 라운딩 되어 있을 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 각각의 사각뿔 형상의 홈(1000)은 5㎛ 내지 300㎛의 피치(W)를 가지고, 확산판(330)의 표면과 32.5˚ 내지 48.5˚의 경사각(α)을 이루도록 형성될 수 있다. 이때, 홈(1000)의 경사각은 도 10에 도시된 바와 같이 양쪽이 동일할 수도 있지만, 이와 달리 32.5˚ 내지 48.5˚의 범위 내에서 양쪽이 서로 다를 수도 있을 것이다.
사각뿔 형상의 홈(1000)이 5㎛ 내지 300㎛의 피치를 갖도록 하는 이유는 피치가 5㎛ 보다 작으면 홈(1000)이 너무 작아 확산 기능을 거의 구현할 수 없고, 피치가 300㎛보다 크면 홈(1000)이 너무 커 육안으로 식별될 수 있기 때문이다.
또한, 사각뿔 형상의 홈(600)이 확산판(330)의 표면과 32.5˚ 내지 48.5˚의 경사각을 이루도록 하는 이유는, 위의 표 2 및 도 6b에서 도시된 것과 동일하게, 경사각이 32.5˚보다 작거나 48.5˚보다 크면 휘도 및 광량은 감소하고 휘도 균일도는 증가하기 때문이다.
도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 복수개의 돌출부가 형성되어있는 확산판(330)을 보여주는 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제8 실시예에 따른 확산판(330)의 경우, 반구 형상으로 된 복수개의 홈(1100)이 확산판(330)의 일면에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 각각의 반구 형상의 홈(1100)은 피치(W)와 깊이(H)가 2:1의 비율을 가지도록 형성될 수 있다. 예컨대, 홈(1100)의 피치가 300㎛인 경우 돌출부(1100)의 깊이는 150㎛가 되도록 홈(1100)을 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 경우 확산판(330)의 일면에 소정 형상의 패턴 또는 홈을 형성함으로써 확산판(330)의 확산 기능을 극대화시킬 수 있다.
또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 확산판(330)의 확산 기능을 극대화시키기 위해 확산판(330)에서 패턴 또는 홈이 형성되어 있는 반대측 면에 돌기 패턴을 형성할 수도 있을 것이다.
다시 도 3을 참조하면, 하부 프리즘 시트(340)는 확산판(330) 상에 배치되어 확산판(330)으로부터 입사되는 백색광을 제1 방향으로 집광하여 상부 프리즘 시트(340)로 조사한다. 여기서, 제1 방향은 확산판(330)의 장축 또는 단축 방향에 대응될 수 있다.
본 발명의 경우 종래의 직하형 백라이트 유닛과 달리 확산판(330)과 하부 프리즘 시트(340) 사이에 별도의 확산 시트가 배치되지 않는데, 이는 상술한 바와 같이 확산판(330)의 일면에 형성되어 있는 돌출부 또는 홈이 확산판(330)과 하부 프리즘 시트(340) 사이에 배치된 확산 시트의 역할을 수행할 수 있기 때문이다.
이와 같이, 본 발명은 확산판(330)과 하부 프리즘 시트(340) 사이에 별도의 확산 시트가 배치되지 않기 백라이트 유닛(300)의 두께 및 제조 단가를 절감할 수 있다.
상부 프리즘 시트(350)는 하부 프리즘 시트(340) 상에 배치되어 하부 프리즘 시트(340)로부터 입사되는 백색광을 제2 방향으로 집광하여 확산 시트(360)로 조사한다. 여기서, 제2 방향은 제1 방향과 직교하는 방향일 수 있다. 이러한, 상부 프리즘 시트(350)는 백라이트 유닛(300)의 구조에 따라 생략될 수도 있다.
확산 시트(360)는 상부 프리즘 시트(350) 상에 배치되어 상부 프리즘 시트(350)로부터 입사되는 백색광을 확산시켜 외부(예를 들어, 액정표시패널)로 방출한다. 이때, 상부 프리즘 시트(350)가 생략되는 경우, 확산 시트(360)는 하부 프리즘 시트(340) 상에 배치되어 하부 프리즘 시트(340)로부터 입사되는 백색 광을 확산시켜 외부로 방출할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구조를 보여주는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 광투과율을 조절하여 영상을 표시하기 위한 액정 표시패널(370) 및 액정표시패널(370)에 광을 조사하는 백라이트 유닛(300)을 포함한다.
액정표시패널(370)은 백라이트 유닛(300)으로부터 조사되는 광을 이용하여 제1 기판(미도시) 및 제2 기판(미도시) 사이에 형성된 액정층(미도시)의 광투과율을 조절함으로써 원하는 영상을 표시한다.
백라이트 유닛(300)은 도 3에 도시된 바와 같은 보텀 커버(310), 발광 다이오드 어레이(320), 색 변환층(332)이 형성된 확산판(330), 하부 프리즘 시트(340), 상부 프리즘 시트(350), 및 확산 시트(360)를 포함한다. 이때, 확산판(330)은 도 4 내지 도 11에 도시된 바와 같이 소정 형상으로 된 복수개의 돌출부 또는 홈이 형성되어 있을 수 있다. 백라이트 유닛(300)에 포함된 각 구성요소(310~360)는 도 3에 도시된 것과 동일한 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 색 변환층(332)을 포함하며 소정 형상으로 된 복수개의 돌출부 또는 홈이 형성된 확산판(330)을 포함하는 백라이트 유닛(300)으로부터 색 분산에 따른 색 편차 없이 균일하게 입사되는 백색광의 광 투과율을 조절하여 영상을 표시함으로써 영상의 휘도 및 화질을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 일반적인 직하형 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 확산판의 구조 및 확산판에서의 광 경로를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛의 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예 내지 제8 실시예에 따른 확산판을 보여주는 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 구조를 보여주는 도면.

Claims (10)

  1. 바닥면과 측벽을 가지는 보텀 커버;
    상기 보텀 커버의 바닥면에 배치되어 자외선(UV) 또는 컬러광을 방출하는 발광 다이오드 어레이;
    상기 자외선 또는 컬러광을 백색광으로 변환하는 색 변환층을 포함하고 상기 발광 다이오드 어레이와 소정 간격 이격되도록 상기 보텀 커버 상에 배치되어 상기 백색광을 확산하는 확산판; 및
    상기 확산판 상에 배치되어 상기 확산판으로부터 방출되는 백색광의 휘도 특성을 향상시키는 복수개의 광학 시트를 포함하고,
    상기 색 변환층은 상기 확산판 내부의 바닥면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 색 변환층은 상기 자외선 또는 컬러광을 상기 백색광으로 변환하기 위한 형광 물질을 포함하고,
    상기 색 변환층은 300㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 광학 시트는,
    상기 확산판 상에 배치되어 상기 확산판으로부터 방출되는 백색광을 집광하는 적어도 하나의 프리즘 시트; 및
    상기 프리즘 시트 상에 배치되어 상기 프리즘 시트로부터 입사되는 백색광을 확산시키는 확산 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 확산판은 상기 확산판의 일면에 형성된 프리즘 형상으로 된 하나 이상의 돌출부 또는 프리즘 형상으로 된 홈을 포함하고, 상기 프리즘 형상으로 된 돌출부 및 프리즘 형상으로 된 홈은 5㎛ 내지 300㎛의 피치를 갖고 상기 확산판의 표면에 대해 31.5˚내지 50˚의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프리즘 형상으로 된 돌출부 및 프리즘 형상으로 된 홈은 상기 확산판의 장축 방향 또는 단축 방향으로 길게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 확산판은 상기 확산판의 일면에 형성된 렌티큘라(Lenticular) 렌즈 형상으로 된 하나 이상의 돌출부 또는 렌티큘라 렌즈 형상으로 된 하나 이상의 홈을 포함하고, 상기 렌티큘라 렌즈 형상으로 된 돌출부는 피치와 높이가 2:1의 비율을 갖고, 상기 렌티큘라 렌즈 형상으로 된 홈은 피치와 깊이가 2:1의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 렌티큘라 렌즈 형상으로 된 돌출부 및 상기 렌티큘라 렌즈 형상으로 된 홈은 상기 확산판의 장축 방향 또는 단축 방향으로 길게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 확산판은 상기 확산판의 일면에 형성된 삼각뿔 형상으로 된 하나 이상의 돌출부 또는 삼각뿔 형상으로 된 하나 이상의 홈을 포함하고, 상기 삼각뿔 형상으로 된 돌출부 및 삼각뿔 형상으로 된 홈은 5㎛ 내지 300㎛의 피치를 갖고 상기 확산판의 표면에 대해 32.5˚내지 48.5˚의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 확산판은 상기 확산판의 일면에 형성된 반구 형상으로 된 하나 이상의 돌출부 또는 반구 형상으로 된 하나 이상의 홈을 포함하고, 상기 반구 형상으로 된 돌출부는 피치와 높이가 2:1의 비율을 갖고 상기 반구 형상으로 된 홈은 피치와 깊이가 2:1의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  10. 광투과율을 조절하여 영상을 표시하기 위한 액정표시패널; 및
    상기 액정표시패널에 광을 조사하는 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 기재된 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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