KR20210124590A - 로컬 디밍 기능을 강화한 직하형 백라이트 장치 - Google Patents

로컬 디밍 기능을 강화한 직하형 백라이트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로컬 디밍 기능을 강화한 직하형 백라이트 장치에 관한 것으로, 본 실시예의 직하형 백라이트 장치는, 기판, 상기 기판 상에 소정의 간격을 이루면서 실장되는 다수의 LED 소자, 상기 LED 소자에 대응하는 위치에 광원 홀을 형성하고, 상기 광원 홀을 통하여 상기 LED 소자를 노출시키면서 상기 기판 상면에 결합되는 반사부재, 하나 이상의 상기 LED 소자를 포함하는 소정의 영역 단위로 블록을 형성하면서 상기 반사부재 상면을 따라 형성되는 차광 댐, 및, 상기 LED 소자를 밀봉하는 밀봉층을 포함하고, 상기 차광 댐이 형성하는 단위 블록 단위로 상기 LED 소자를 구동하여 로컬 디밍을 구현한다.

Description

로컬 디밍 기능을 강화한 직하형 백라이트 장치{Direct backlight unit having local dimming function}
본 발명은 로컬 디밍 기능을 강화한 직하형 백라이트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 장치는 영상 신호를 전달받아 표시하는 장치로, TV나 모니터 등이 이에 속하며, 영상을 표시하기 위한 수단으로 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display Device), 유기발광장치(OLED : Organic Light Emitting Display), 플라즈마표시장치(PDP : Plasma Display Panel) 등 다양한 장치가 이용되고 있다.
LCD는 다른 표시장치와는 달리 그 자체에서 빛을 발하지 못하여, 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 반드시 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 LCD는 액정패널 외에 면광원의 백라이트 장치를 더 포함하고, 백라이트 장치가 액정패널로 고휘도의 광원을 균일하게 공급함으로써 양질의 화상을 구현하게 된다. 이와 같이 백라이트 장치는 LCD와 같은 비자발광형 디스플레이 장치의 화상을 실현하기 위한 면조명 장치를 말하며, 광원이 배치되는 위치에 따라 직하형(Direct Lighting type) 또는 측면형(Edge Lighting type) 백라이트 장치로 구분된다. 백라이트 장치의 광원으로는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 장점을 갖는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 주로 이용되고 있다.
직하형 백라이트 장치는 평판의 기판 상에 다수의 LED 광원이 배치되어 직접 빛을 제공하는 방식으로 대화면의 백라이트 장치 구현에 유리하고, 측면형 백라이트 장치는 도광판의 측면에 LED 광원이 배치되어 도광판을 통하여 빛을 제공하는 방식으로 슬림형 백라이트 장치 구현에 유리하다.
최근 디스플레이 장치는 TV나 스마트폰 외에도 다양한 종류의 표시장치에 응용되어 사용되고 있으며, 디스플레이 장치의 종류에 따라 로컬 디밍 또는 스캐닝과 같이 특정 영역에 대한 영상이나 휘도 제어에 대한 요구도 증가하고 있다. 이때, LCD의 경우 특정 영역에 대한 영상이나 휘도 제어는 일반적으로 액정패널의 액정 셀 배열을 통한 로컬 디밍으로도 가능하지만, 액정 셀 배열을 통한 로컬 디밍 구현은 대조비에 한계를 나타낸다. 따라서 최근에는 로컬 디밍을 위하여 액정 셀 배열과 함께 해당 영역에 대한 백라이트 장치의 로컬 디밍(local dimming) 즉, LED 광원의 개별 온오프 제어를 이용하여 이루어지고 있다.
그러나 종래의 기술에 따른 직하형 백라이트 장치는 소정의 영역 단위로 개별 구동되는 LED 광원의 빛이 광 믹싱 공간 또는 확산판을 통과하면서 이웃하는 영역으로 확산되어 정밀한 로컬 디밍 구현에 한계를 나타낸다. 따라서, 최근 고화질화되는 디스플레이 장치의 영상에 대응하여 더욱 우수한 대조비를 나타낼 수 있는 로컬 디밍이 구현될 필요성이 증가하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 로컬 디밍 기능을 강화하여 더욱 우수한 대조비를 나타낼 수 있는 직하형 백라이트 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 실시예의 직하형 백라이트 장치는, 기판, 상기 기판 상에 소정의 간격을 이루면서 실장되는 다수의 LED 소자, 상기 LED 소자에 대응하는 위치에 광원 홀을 형성하고, 상기 광원 홀을 통하여 상기 LED 소자를 노출시키면서 상기 기판 상면에 결합되는 반사부재, 하나 이상의 상기 LED 소자를 포함하는 소정의 영역 단위로 블록을 형성하면서 상기 반사부재 상면을 따라 형성되는 차광 댐, 및, 상기 LED 소자를 밀봉하는 밀봉층을 포함하고, 상기 차광 댐이 형성하는 단위 블록 단위로 상기 LED 소자를 구동하여 로컬 디밍을 구현한다.
본 실시예의 백라이트 장치에 있어서, 상기 반사부재는, 상기 광원 홀의 측면에 형성되는 제 1 반사면과, 이웃하는 상기 광원 홀의 상기 제 1 반사면을 연결하면서 상기 반사부재 상면에 형성되는 제 2 반사면을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예의 백라이트 장치에 있어서, 상기 차광 댐은, 측면에 형성되는 제 3 반사면을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예의 백라이트 장치에 있어서, 상기 차광 댐은, 평면 형상이 다각 형상을 이룰 수 있다.
또한, 본 실시예의 백라이트 장치에 있어서, 상기 차광 댐은, PS, PC, PMMA, PE, PET, PP, MMA-styrene, silicone 중 어느 하나 이상의 투명 수지 내부에 TiO2, CaCO3, ZnS, Si, Ag, Al, SiO2, BaSO4, Al2O3 중 어느 하나 이상의 광 반사물질이 혼합된 화이트 수지로 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 소정의 블록 단위로 형성되는 화이트 소재의 차광 댐에 의하여 이웃하는 단위 블록 사이에서 빛의 확산이나 진행이 차단되어 우수한 대조비를 나타낼 수 있고, 로컬 디밍 기능이 더욱 강화되는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 직하형 백라이트 장치를 나타낸 평면도,
도 2는 본 실시예에 따른 직하형 백라이트 장치를 나타낸 종단면도.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
후술되는, 본 실시예의 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시예에 관련하여 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이, 면적 및 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 직하형 백라이트 장치를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 직하형 백라이트 장치를 나타낸 종단면도로서, 도 1의 A-A 방향의 단면을 도시하였다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 백라이트 장치는 기판(100)과, 소정의 간격을 이루면서 기판 상에서 실장되는 다수의 LED 소자(200)와, LED 소자(200)가 노출되는 광원 홀(300')을 형성하면서 기판(100) 상면에 결합되는 반사부재(300)와, 하나 이상의 LED 소자(200)를 포함하는 소정의 영역을 형성하면서 반사부재(300) 상면으로 돌출되는 차광 댐(400)과, LED 소자(200)를 밀봉하면서 상기 광원 홀(300')을 포함하는 상기 반사부재(300) 상에 충진되는 밀봉층(500)을 포함하고, 밀봉층(500) 상면에는 확산판(610)과 프리즘 시트(620)를 포함하는 광학시트(510)가 결합된다.
구체적으로 살펴보면, 기판(100)은 LED 소자(200)를 실장시켜 LED 소자(200)에 전원 및 제어 신호를 인가하는 구성으로, 인쇄회로기판(PCB) 또는 플렉시블 인쇄회로기판(FPCB) 등으로 구성될 수 있다.
LED 소자(200)는 백라이트 장치의 광원으로, 마이크로 단위의 미니 LED(mini LED)로 구성될 수 있으며, 다이 본딩 및 와이어 본딩으로 기판(100)에 실장되어 전기적으로 연결된다. LED 소자(200)는 소정의 간격을 이루면서 가로, 세로 또는 임의의 방향으로 다수 개 실장된다. 또한, LED 소자(200)는 상측으로 빛을 발하는 탑 뷰(top view) 방식의 소자 또는 상측 출광면을 포함하는 다면 발광 소자로 구성될 수 있다. 또한, LED 소자(200)는 청색 발광 또는 백색 발광의 소자가 이용될 수 있다.
반사부재(300)는 LED 소자(200)를 노출시키며 기판(100)의 상면에 결합되고, LED 소자(200)에서 출사되는 빛을 확산 및 반사시킨다. 이를 위한 반사부재(300)는 고반사율을 갖는 시트 또는 플레이트로 구성되고, 각 LED 소자(200)에 대응하는 위치에 다수의 광원 홀(300')이 형성된다. 여기서 고반사율이란 일반적으로 면광원 장치에서 반사소재로 사용될 수 있을 정도의 우수한 반사율을 갖는 정도를 말한다. 광원 홀(300')은 평면이 원형, 사각 또는 다각 형상을 이룰 수 있다.
반사부재(300)는 광원 홀(300')에 형성되는 제 1 반사면(310)과, 상면에 형성되는 제 2 반사면(320)을 포함할 수 있다.
제 1 반사면(310)은 광원 홀(300')의 측면으로서 수직면을 이룰 수 있으나, 경사면 또는 오목하거나 볼록한 곡면 형상을 이룰 수도 있다. 즉, 광원 홀(300')은 반사부재(300)의 두께 방향에 대하여 하단부 직경이 상대적으로 좁고 상측으로 갈수록 직경이 증가할 수 있다. 또한, 제 1 반사면(310)은 LED 소자(200)에서 출사되는 빛을 제 2 반사면(320) 상부로 확산시킨다. 즉, 제 1 반사면(310)은 LED 소자(200) 상부로 집중될 수 있는 빛을 제 2 반사면(320) 상부로 분산시켜 광 균일도를 향상시킨다.
제 2 반사면(320)은 반사부재(300) 상면에 형성되어 LED 소자(200)와 확산판(610) 사이에 분포하는 빛을 상측으로 반사시켜 백라이트 장치의 휘도를 향상시킨다. 제 2 반사면(320)은 제 1 반사면(310)에서 연장되면서 이웃하는 광원 홀(300')을 연결한다. 또한, 제 2 반사면(320)은 LED 소자(200)와 확산판(610) 사이에 분포하는 빛을 확산시킨다. 이를 위한 제 2 반사면(320)에는 광 확산을 위한 다양한 형상의 패턴이 형성될 수 있다.
차광 댐(400)은 소정의 영역 단위로 블록을 형성하면서 반사부재(300)의 제 2 반사면(320) 상부로 돌출된다. 차광 댐(400)은 평면 형상이 삼각 형상, 사각 형상, 마름모 형상 또는 다각 형상의 단위 블록을 형성할 수 있으며, 필요에 따라 대칭 또는 비대칭의 다양한 형상으로 분할될 수 있다. 또한, 차광 댐(400)은 단위 블록 내에 적어도 하나 이상의 광원 홀(300')을 포함하며, 단위 블록 내의 빛이 이웃하는 블록으로 확산되거나 진행하는 것을 방지한다.
차광 댐(400)은 투명 소재의 수지에 광 반사물질이 혼합된 화이트 수지로 구성될 수 있다. 투명 수지는 PS, PC, PMMA, PE, PET, PP, MMA-styrene, silicone 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 광 반사물질은 TiO2, CaCO3, ZnS, Si, Ag, Al, SiO2, BaSO4, Al2O3 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 투명 수지를 이용한 차광 댐(400)은 디스펜싱 공정으로 반사부재(300) 상면에 형성한 후 경화하여 형성할 수 있어 간단한 공정으로 형성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 차광 댐(400)은 리브 형상을 이룰 수 있으며, 측면에 제 3 반사면(410)을 형성할 수 있다. 제 3 반사면(410)은 차광 댐(400) 내부에서 측면으로 진행하거나 확산되는 빛을 반사시키며 이웃하는 단위 블록으로 진행하는 것을 차단한다. 제 3 반사면(410)은 수직면, 경사면 또는 곡면 형상을 이룰 수 있다.
밀봉층(500)은 광원 홀(300')을 포함하는 반사부재(300) 상면에 몰딩되어 LED 소자(200)를 보호하고, LED 소자(200)에서 출사되는 빛을 확산시키는 기능을 한다. 이를 위한 밀봉층(500)은 고투명도를 갖는 수지 재질로 구성될 수 있으며, 일 예로, PS, PC, PMMA, PE, PET, PP, MMA-styrene, silicone 중 어느 하나 이상을 포함하는 투명 소재로 구성될 수 있고, 고투명도를 갖는 소재라면 그 종류에 한정되지 않는다.
밀봉층(500)은 광원 홀(300') 내부를 포함하여 제 2 반사면(320)으로부터 소정의 간격을 이루는 높이까지 형성될 수 있다. 따라서 LED 소자(200)에서 출사되는 빛은 밀봉층(500) 영역에서 충분히 확산되어 광 균일도를 향상시킬 수 있다.
밀봉층(500)은 겔 상의 투명 수지가 디스펜싱 몰딩(Dispensing Molding) 등의 공정으로 몰딩된 후 경화되어 형성될 수 있다. 밀봉층(500)에는 광 확산을 위하여 광 확산제가 분산될 수 있고, 광 확산제는 TiO2, CaCO3, ZnS, Si, Ag, Al, SiO2, BaSO4, Al2O3 중 어느 하나 이상을 포함하는 광 확산제가 분산될 수 있다. 또한, 밀봉층(500)에는 LED 소자(200)의 종류에 따라 LED 소자(200)에서 출사되는 빛의 파장을 변환시키기 위한 형광체가 더 분산될 수 있다.
광학시트(600)는 밀봉층(500)을 통하여 출사되는 빛을 확산 및 집광하는 광 제어 부재로서, 확산판(610)과 상하부 프리즘 시트(620)를 포함할 수 있다. 확산판(610)은 밀봉층(500) 상부에서 차광 댐(400)의 상단부에 안착되며, 이때, 차광 댐(400)은 상단부가 확산판(610)을 지지하는 지지 리브로 기능할 수 있다. 한 쌍의 상하부 프리즘 시트(620)는 프리즘 배열이 직교하는 방향으로 확산판(610) 상부에 적층될 수 있다.
상기와 같은 구성의 직하형 백라이트 장치는 차광 댐(400)이 형성하는 블록 단위로 LED 소자(200)가 구동되어 로컬 디밍을 구현할 수 있다. 이때, 차광 댐(400)이 이웃하는 단위 블록 사이에서 빛의 확산과 이동을 차단하므로 로컬 구동의 대조비가 크게 향상될 수 있다.
또한, 상기 백라이트 장치는 광학시트 상부에 액정패널이 적층하여 디스플레이 장치를 구성하며, 액정패널은 백라이트 장치에서 제공되는 면광원으로 고화질의 영상을 구현한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
100 : 기판
200 : LED 소자
300 : 반사부재 300' : 광원 홀
400 : 차광 댐
500 : 밀봉층
600 : 광학시트

Claims (5)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 소정의 간격을 이루면서 실장되는 다수의 LED 소자;
    상기 LED 소자에 대응하는 위치에 광원 홀을 형성하고, 상기 광원 홀을 통하여 상기 LED 소자를 노출시키면서 상기 기판 상면에 결합되는 반사부재;
    하나 이상의 상기 LED 소자를 포함하는 소정의 영역 단위로 블록을 형성하면서 상기 반사부재 상면을 따라 형성되는 차광 댐; 및,
    상기 LED 소자를 밀봉하는 밀봉층;을 포함하고,
    상기 차광 댐이 형성하는 단위 블록 단위로 상기 LED 소자를 구동하여 로컬 디밍을 구현하는, 직하형 백라이트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사부재는,
    상기 광원 홀의 측면에 형성되는 제 1 반사면과, 이웃하는 상기 광원 홀의 상기 제 1 반사면을 연결하면서 상기 반사부재 상면에 형성되는 제 2 반사면을 포함하는, 직하형 백라이트 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 차광 댐은,
    측면에 형성되는 제 3 반사면을 포함하는, 직하형 백라이트 장치.
  4. 제 3 항 있어서, 상기 차광 댐은,
    평면 형상이 다각 형상을 이루는, 직하형 백라이트 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 차광 댐은,
    PS, PC, PMMA, PE, PET, PP, MMA-styrene, silicone 중 어느 하나 이상의 투명 수지 내부에 TiO2, CaCO3, ZnS, Si, Ag, Al, SiO2, BaSO4, Al2O3 중 어느 하나 이상의 광 반사물질이 혼합된 화이트 수지로 구성되는, 직하형 백라이트 장치.
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