KR100742125B1 - Back light unit - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 백 라이트 유닛은 광학적 공진을 이용하여 휘도를 증가시키고, 광 혼합이 보다 효율적으로 이루어지도록 하는 백 라이트 유닛을 제공한다.The backlight unit according to the present invention provides a backlight unit that increases brightness by using optical resonance, and makes light mixing more efficient.

본 발명은 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판에 서로 이격되어 나열된 복수개의 발광 다이오드와, 발광 다이오드에서 조사되는 빛을 발광 다이오드의 상측 방향으로 반사시키는 전반사층과, 발광 다이오드의 상측에 형성되어 조사되는 빛의 일부를 투과시키고, 조사되는 빛의 일부를 인쇄회로기판의 하측 방향으로 반사시키는 광학층을 포함하여, 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 광학적 공진을 유도한다.The present invention provides a printed circuit board, a plurality of light emitting diodes spaced apart from each other on the printed circuit board, a total reflection layer for reflecting light emitted from the light emitting diodes in an upward direction of the light emitting diodes, and formed and irradiated on top of the light emitting diodes. It includes an optical layer that transmits a part of the light and reflects a part of the irradiated light in a downward direction of the printed circuit board, thereby inducing optical resonance of light emitted from the light emitting diode.

이로써, 높은 휘도의 백색광을 필요로 하는 백 라이트 유닛에서 소비되는 전력을 감소시키는 효과가 있으며, 백 라이트 유닛의 수명도 증대되게 되고, 광학적 공진을 이용하므로 발광 스펙트럼 상에서 컬러별 스펙트럼 히스토그램의 반치폭이 감소되어 색순도가 향상되고, 광학층 및 전반사 층의 두께 조절을 통해 원하는 스펙트럼 피크를 실현할 수 있다.As a result, the power consumption of the backlight unit requiring high luminance white light is reduced, and the lifetime of the backlight unit is increased, and the half width of the spectral histogram for each color on the emission spectrum is reduced by using optical resonance. Thus, color purity is improved, and desired spectral peaks can be realized by adjusting thicknesses of the optical layer and the total reflection layer.

백 라이트 유닛, 발광 다이오드, 광학적 공진 Back light unit, light emitting diode, optical resonance

Description

백 라이트 유닛{BACK LIGHT UNIT}Back light unit {BACK LIGHT UNIT}

도 1은 종래 기술에 따른 LCD 모듈의 정면도,       1 is a front view of an LCD module according to the prior art,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛의 형태를 도시한 사시도,       2 is a perspective view showing the shape of a backlight unit according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 백 라이트 유닛의 일부의 평면도,3 is a plan view of a part of the backlight unit according to the present invention;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측반사부가 형성된 백 라이트 유닛의 일부의 평면도,4 is a plan view of a part of a backlight unit having side reflections according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측반사부가 형성된 백 라이트 유닛의 일부의 평면도,5 is a plan view of a part of a backlight unit having side reflections according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 일 실험예에 따른 광학층의 광파장에 따른 광흡수율을 도시한 그래프,6 is a graph showing the light absorption rate according to the light wavelength of the optical layer according to an experimental example of the present invention,

도 7은 본 발명의 일 실험예에 따른 광학층의 광파장에 따른 광흡수율을 도시한 그래프,7 is a graph showing the light absorption rate according to the light wavelength of the optical layer according to an experimental example of the present invention,

도 8은 본 발명의 실험예에 따른 광흡수율에 따른 휘도를 도시한 그래프,8 is a graph showing the luminance according to the light absorption rate according to the experimental example of the present invention;

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

30: 인쇄회로기판 40: 발광 다이오드30: printed circuit board 40: light emitting diode

50: 전반사층 60: 광학층50: total reflection layer 60: optical layer

70: 측반사부70: side reflector

본 발명은 백 라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광학적 공진을 이용하여 휘도를 증가시키기 위한 백 라이트 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a backlight unit, and more particularly to a backlight unit for increasing the brightness by using optical resonance.

일반적으로 사용되는 디스플레이 장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 텔레비젼이나 컴퓨터 모니터 등에 널리 사용되었으나, CRT 자체의 무게와 부피로 인하여 최근의 전자제품의 소형화 및 경량화 추세에 부응하지 못하게 되었다.CRT (Cathode Ray Tube), which is one of the commonly used display devices, is widely used in televisions and computer monitors, but the weight and volume of the CRT itself do not meet the recent trend of miniaturization and light weight of electronic products.

기존 CRT 디스플레이를 대체하기 위하여 다양한 기술이 개발되어 있으며, 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD, Liquid Cristal Display), 가스 방전을 이용한 플라즈마 표시장치(PDP, Plasma Display Panel), 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD, Electro Luminescence Display)등이 그것이다. Various technologies have been developed to replace existing CRT displays. Liquid crystal displays (LCD) using electro-optic effects, plasma display panels (PDP) using gas discharge, and electroluminescent effects The EL display device (ELD, Electro Luminescence Display) using the is.

그 중에서, LCD는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징과 함께 액정 재료의 개량 및 미세화소 가공기술의 개발에 의하여 그 응용범위가 급속히 확대되고 있으며, 텔레비젼, 데스크탑형 컴퓨터 모니터, 노트북용 모니터, 대형 평판 텔레비젼 등에 널리 사용되고 있다. Among them, LCDs are rapidly expanding their range of application due to improvements in liquid crystal materials and development of micropixel processing technology along with features such as light weight, thinness, and low power consumption. Widely used in large flat-panel televisions and the like.

그러나, 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하여 화상을 표시하는 소광성 소자로서 별도의 백 라이트 유닛을 필요로 한다.However, most liquid crystal display devices require a separate backlight unit as a matting element for displaying an image by controlling an amount of a light source coming from the outside.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 LCD에 사용되는 LCD 모듈(1)은, 액정이 주입되는 액정표시패널(2)과, 액정표시패널(2)의 상하면에 빛을 편광시키기 위한 편광판(4a, 4b)과, 액정표시패널(2)에 일정한 빛을 공급하기 위한 백 라이트 유닛(6)과, LCD 모듈(1)의 외형을 유지하는 서포트 메인(8a)과 탑 케이스(8b)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the LCD module 1 used in a general LCD includes a liquid crystal display panel 2 into which liquid crystal is injected, and a polarizing plate 4a for polarizing light on upper and lower surfaces of the liquid crystal display panel 2. 4b), a backlight unit 6 for supplying a constant light to the liquid crystal display panel 2, a support main 8a and a top case 8b for maintaining the external appearance of the LCD module 1. FIG.

CRT 나 PDP 와는 달리 LCD에 장착되는 액정표시패널(2)은 전원의 인가에 의해 액정의 배열만 변화시킬 뿐, 액정표시패널(2) 자체는 발광하지 않으므로, 정보 표시면에 균일하게 면조사 시키는 백 라이트 유닛(6)이 액정표시패널(2) 후방에 구비된다.Unlike the CRT or PDP, the liquid crystal display panel 2 mounted on the LCD only changes the arrangement of liquid crystals by applying power, and the liquid crystal display panel 2 itself does not emit light, thereby uniformly irradiating the information display surface. The backlight unit 6 is provided behind the liquid crystal display panel 2.

여기서, 백 라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. Here, the backlight unit is divided into an edge type and a direct type according to the position of the light source.

에지형은 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 빛을 면조사 시키기 위한 도광판(14)의 가장자리에 광원(12)이 구비되며, 직하형은 도 2(b)에 도시된 바와 같이 점광원을 인쇄회로기판에 실장한 형태, 또는 도 2(c)에 도시된 바와 같이 선광원을 인쇄회로기판에 실장한 형태가 있으며, 이로 인하여 광원이 면 전체에 분포되어 구비된다.As shown in Figure 2 (a), the light source 12 is provided at the edge of the light guide plate 14 for irradiating light, the direct type is a point light source as shown in Figure 2 (b) Is mounted on a printed circuit board, or a line light source is mounted on a printed circuit board as shown in FIG. 2 (c). As a result, the light source is distributed over the entire surface.

여기서, 광원으로는 EL(Electro Luminescence), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp, 냉음극형광램프), 또는 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp, 열음극형광램프) 등이 사용되나, 최근에는 색재현 면적이 넓고 친환경적인 발광 다이오드(LED, Light Emitting Device)가 널리 사용된다.Here, EL (Electro Luminescence), CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp), or HCFL (Hot Cathode Fluorescent Lamp), etc. are used as light sources. Light emitting diodes (LEDs) are widely used.

백 라이트 유닛에서 발광 다이오드를 광원으로 사용하는 방법으로는, 첫째, 청색 발광 다이오드와 YAG(Yttrium Aluminum Garnet, 야그) 형광체를 이용하는 방법과, 둘째, 자외선을 발광하는 발광 다이오드에 적색, 녹색, 및 청색의 형광체를 사용하는 방법과, 셋째, 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 및 청색 발광 다이오드를 이용하여 각 발광 다이오드에서 방출되는 빛을 혼합하는 방법이 연구되고 있다.As a method of using a light emitting diode as a light source in a backlight unit, first, a method using a blue light emitting diode and a YAG (Yttrium Aluminum Garnet (YAG) phosphor), and second, a red, green, and blue light emitting diode emitting UV light. Third, a method of using phosphors and a method of mixing light emitted from each light emitting diode using a red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode have been studied.

여기서, 청색 발광 다이오드와 YAG 형광체를 사용하는 방법은 적색 표현 능력이 떨어지고 발광효율이 낮으며, 자외선을 발광하는 발광 다이오드에 적색, 녹색, 및 청색의 형광체를 사용하는 방법은 형광체의 개발이 어렵고 열적 특성이 좋지 않다.Here, the method of using a blue light emitting diode and a YAG phosphor has a poor red expression ability and a low luminous efficiency, and the method of using red, green, and blue phosphors in a light emitting diode emitting ultraviolet light is difficult to develop a phosphor and is thermal. The property is not good.

또한, 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 및 청색 발광 다이오드를 이용하는 방법은 각 발광 다이오드에서 방출되는 적색광, 녹색광, 및 청색광의 강도가 높으므로 색 재현 범위를 넓게 설계할 수 있으나, 백색 면광원을 구성하는 발광 다이오드의 조합을 달성하여야 하는 문제점이 있다.In addition, the method using the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode has a high intensity of the red light, the green light, and the blue light emitted from each light emitting diode, so that a wide color reproduction range can be designed, but the white surface light source is constituted. There is a problem that a combination of light emitting diodes must be achieved.

또한, 최근의 디스플레이 장치의 대형화 및 고화질 경향에 따라, 백 라이트의 높은 광속 출력 요구에 부응하기 위하여, 각 발광 다이오드에서 방출되는 빛을 집속하기 위한 렌즈, 칩, 및 발광 다이오드를 제조하기 위한 물질의 개발되고 있으며, 그 중 발광 다이오드는 전기 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 고체 소자의 일종으로, 일반적으로 도핑층과 활성층을 포함한다. In addition, in accordance with the recent trend toward larger size and higher image quality of display devices, in order to meet the high luminous flux output demand of the backlight, lenses, chips, and materials for manufacturing light emitting diodes for concentrating light emitted from each light emitting diode are provided. The light emitting diode is a solid element that converts electrical energy into light energy, and generally includes a doping layer and an active layer.

2개의 상반된 도핑층 양단에 바이어스가 인가되면, 정공과 전자가 활성층으로 주입된 후 재결합되어 빛이 발생된다.When a bias is applied across two opposing doped layers, holes and electrons are injected into the active layer and then recombined to generate light.

활성 영역에서 발생된 빛은 모든 방향으로 방출되어 모든 노출된 표면을 통해 반도체 칩 밖으로 탈출한다.Light generated in the active region is emitted in all directions and escapes out of the semiconductor chip through all exposed surfaces.

발광 다이오드가 포함된 백 라이트 유닛은 발광 다이오드에서 탈출하는 빛을 희망하는 빛의 출력 방향으로 지향시킨다.The backlight unit including the light emitting diode directs the light escaping from the light emitting diode in the direction of output of the desired light.

하지만, 현재까지 개발된 발광 다이오드는 전류 확산층에 투과 정도에 의한 광손실과, 빛이 방출되는 계면에서의 전반사에 의한 광손실로 인하여, 충분한 발광 효율을 얻을 수 없었다However, the light emitting diodes developed to date have not been able to obtain sufficient luminous efficiency due to the light loss due to the degree of transmission in the current diffusion layer and the light loss due to total reflection at the interface where light is emitted.

따라서, 높은 광속 출력이 요구되는 백 라이트에 발광 다이오드가 사용되기 위해서는, 발광 다이오드에 높은 전류를 인가하거나, 발광 다이오드의 개수를 늘이는 방법이 사용된다.Therefore, in order to use a light emitting diode in a backlight requiring high luminous flux output, a method of applying a high current to the light emitting diode or increasing the number of light emitting diodes is used.

그러나, 발광 다이오드에 높은 전류를 인가하는 경우에는 발광 다이오드에서 많은 열이 발생하여 발광 효율을 떨어져 발광 다이오드가 실장되는 인쇄회로기판에 별도의 방열설계를 하여야 하는 문제점이 있으며, 발광 다이오드의 개수를 늘이는 경우에는 백 라이트 유닛의 설계가 어려워지고 백 라이트 유닛의 생산단가가 높아지는 문제점이 있다.However, when a high current is applied to the light emitting diode, a large amount of heat is generated in the light emitting diode, so that the light emitting efficiency is reduced, so that a separate heat dissipation design is required on the printed circuit board on which the light emitting diode is mounted. In this case, there is a problem in that the design of the backlight unit becomes difficult and the production cost of the backlight unit increases.

별도로 발광 다이오드의 발광 효율을 높이기 위하여 질화물 반도체 계열이나 InGaAIP를 이용한 발광 다이오드가 개발되었지만, CCFL에 비하여 광속이 낮아 백 라이트 유닛에 사용하기에는 어려운 문제점이 있다.In addition, although a light emitting diode using a nitride semiconductor series or InGaAIP has been developed to increase the light emitting efficiency of the light emitting diode, there is a problem that it is difficult to use the backlight unit because the luminous flux is lower than that of the CCFL.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 광학적 공진을 이용하여 백 라이트의 광효율 및 색순도를 향상시키기 위한 백 라이트 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a backlight unit for improving light efficiency and color purity of a backlight by using optical resonance.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백 라이트 유닛은 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판에 서로 이격되어 나열된 복수개의 발광 다이오드와, 인쇄회로기판의 하측에 형성되어 조사되는 빛을 인쇄회로기판의 상측 방향으로 반사시키는 전반사층과, 인쇄회로기판의 상측에 형성되어 조사되는 빛의 일부를 투과시키고, 조사되는 빛의 일부를 상기 인쇄회로기판의 하측 방향으로 반사시키는 광학층을 포함하여, 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 광학적 공진을 유도한다.The backlight unit of the present invention for achieving the above object is a printed circuit board, a plurality of light emitting diodes arranged spaced apart from each other on the printed circuit board, the light formed on the lower side of the printed circuit board and irradiated with the upper side of the printed circuit board A total reflection layer reflecting in a direction and an optical layer formed on an upper side of the printed circuit board to transmit a portion of the irradiated light and reflecting a portion of the irradiated light in a downward direction of the printed circuit board. Induces optical resonance of emitted light.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 백 라이트 유닛의 일부의 평면도이고, 도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 측반사부가 형성된 백 라이트 유닛의 일부의 평면도이고, 도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실험예에 따른 광학층의 광파장에 따른 광흡수율을 도시한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실험예에 따른 광흡수율에 따른 휘도를 도시한 그래프이다.3 is a plan view of a part of the backlight unit according to the present invention, Figures 4 to 5 is a plan view of a part of the backlight unit is formed with a side reflection portion according to the present invention, Figures 6 to 7 is an experiment of the present invention FIG. 8 is a graph showing light absorption according to light wavelength of an optical layer according to an example, and FIG. 8 is a graph showing luminance according to light absorption according to an experimental example of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 백 라이트 유닛(200)은 인쇄회로기판(30)과, 인쇄회로기판(30)에 서로 이격되어 나열된 복수개의 발광 다이오드(40)와,발광 다이오드(40)에서 조사되는 빛을 발광 다이오드(40)의 상측 방향으로 반사시키는 전반사층(50)과, 발광 다이오드(40)의 상측에 형성되어 조사되는 빛의 일부를 투과시키고, 조사되는 빛의 일부를 인쇄회로기판(30)의 하측 방향으로 반사시키는 광학층(60)을 포함한다.As shown in FIG. 3, the backlight unit 200 according to the present invention includes a printed circuit board 30, a plurality of light emitting diodes 40, which are spaced apart from each other on the printed circuit board 30, and a light emitting diode ( The total reflection layer 50 reflects the light irradiated from the upper side of the light emitting diode 40 to the upper side of the light emitting diode 40 and a portion of the irradiated light formed on the upper side of the light emitting diode 40 to transmit the light. It includes an optical layer 60 for reflecting in the downward direction of the printed circuit board 30.

패턴이 형성된 인쇄회로기판(30)은 발광 다이오드(40)를 지지함과 동시에 발광 다이오드(40)에서 발생되는 열을 방출시킨다.The printed circuit board 30 having the pattern supports the light emitting diode 40 and simultaneously emits heat generated from the light emitting diode 40.

인쇄회로기판(30)에는 이격된 복수개의 발광 다이오드(40)가 실장되며, 발광 다이오드(40)의 발광부(41) 하측에는 전반사층(50)이 형성된다.A plurality of spaced apart light emitting diodes 40 is mounted on the printed circuit board 30, and a total reflection layer 50 is formed under the light emitting portion 41 of the light emitting diode 40.

전반사층(50)은 발광 다이오드(40)가 실장된 인쇄회로기판(30)의 상측에 접합될 수 있으며, 이러한 전반사층(50)은 알루미늄 플레이트에 반사율이 높은 반사재 필름이 접합되어 형성되고, 반사재 필름은 반사율이 적어도 80% 이상이 되는 높은 반사율을 갖고, 흡수율 및 투과율이 낮은 것이 바람직하다.The total reflection layer 50 may be bonded to the upper side of the printed circuit board 30 on which the light emitting diode 40 is mounted. The total reflection layer 50 may be formed by bonding a reflector film having a high reflectance to an aluminum plate. The film has a high reflectance such that the reflectance is at least 80% or more, and it is preferable that the film has a low water absorption and a low transmittance.

발광 다이오드(40) 및 전반사층(50)의 상측에는 소정 광학적 거리(d) 이격되어 조사되는 빛의 일부를 투과시킴과 동시에 빛의 일부를 반사시키는 광학층(60)이 형성되되, 전반사층(50)과 광학층(60)이 이격되는 거리(d)는 광학층(60)을 통과한 빛들이 보강간섭을 이룰 수 있도록 다음과 같은 수식에 의하여 결정된다.On the upper side of the light emitting diode 40 and the total reflection layer 50 is formed an optical layer 60 that transmits a portion of the light irradiated at a predetermined optical distance d and reflects a portion of the light. The distance d between the 50 and the optical layer 60 is determined by the following equation so that light passing through the optical layer 60 can achieve constructive interference.

Figure 112006002201263-pat00001
Figure 112006002201263-pat00001

여기서, n은 전반사층(50) 또는 광학층(60)의 굴절율, t는 전반사층(50) 또는 광학층(60)의 기하학적 두께, λ는 발광 다이오드(40)에서 방출되는 빛의 피크 파장, m은 0 이상의 정수이다.Where n is the refractive index of the total reflection layer 50 or the optical layer 60, t is the geometric thickness of the total reflection layer 50 or the optical layer 60, λ is the peak wavelength of the light emitted from the light emitting diode 40, m is an integer of 0 or more.

발광 다이오드(40)에서 방출되는 빛이 적색광, 녹색광, 또는 청색광인 경우에, 적색광, 녹색광, 또는 청색광이 보강간섭을 이루기 위해서는 각 색광의 피크 파장의 반파장의 정수배가 전반사층(50) 및 광학층(60) 각각의 굴절율과 기하학적 두께의 곱의 합과 같을 때, 광학층(60)을 통과한 빛들이 보강간섭을 이루어 광학적 공진을 일으킬 수 있게 된다. In the case where the light emitted from the light emitting diode 40 is red light, green light, or blue light, an integral multiple of the half wavelength of the peak wavelength of each color light is a total reflection layer 50 and an optical layer in order for the red light, green light, or blue light to construct constructive interference. When the sum of the products of the refractive indices and the geometric thicknesses is equal to 60, the light passing through the optical layer 60 is subjected to constructive interference, thereby causing optical resonance.

따라서, 백 라이트 유닛(200)에서 방출되는 빛의 휘도가 증가되고, 또한 발광 스펙트럼 상에서 컬러별 스펙트럼 히스토그램의 반치폭이 감소되어 색순도가 향상된다.Accordingly, the luminance of light emitted from the backlight unit 200 is increased, and the half width of the spectral histogram for each color on the emission spectrum is reduced, thereby improving color purity.

여기서, 전반사층(50) 또는 광학층(60)의 두께를 조절하여 발광 스펙트럼 상에서 원하는 스펙트럼 피크를 얻을 수 있음은 물론이다.Here, of course, the desired spectral peak can be obtained on the emission spectrum by adjusting the thickness of the total reflection layer 50 or the optical layer 60.

전반사층(50)과 광학층(60)의 광학적 거리(d)를 조절하여 발생하는 공진 효과에 따른 최대 투과량(Tmax)는 다음과 같은 수식에 의하여 확인된다.The maximum transmission amount Tmax according to the resonance effect generated by adjusting the optical distance d between the total reflection layer 50 and the optical layer 60 is confirmed by the following equation.

Figure 112006002201263-pat00002
Figure 112006002201263-pat00002

Figure 112006002201263-pat00003
Figure 112006002201263-pat00003

여기서, T1과 R1은 광학층(60)의 투과율과 반사율, T2 와 R2는 전반사층(50)의 투과율과 반사율, k는 소멸계수, t는 기하학적 두께, θ는 광학층(60)과 전반사층(50)의 사이의 내부에서 외부로 진행하는 빛의 각도, λ는 발광 다이오드(40)에서 방출되는 빛의 파장이다.Here, T 1 and R 1 are the transmittance and reflectance of the optical layer 60, T 2 and R 2 are the transmittance and reflectance of the total reflection layer 50, k is the extinction coefficient, t is the geometric thickness, θ is the optical layer (60) ) And the angle of light propagating from the inside to the outside between the total reflection layer 50 and λ are wavelengths of light emitted from the light emitting diode 40.

따라서, 최대 투과량이 계산되면, 그에 해당하는 반사율을 얻을 수 있는 광학층을 설계할 수 있게 된다.Therefore, when the maximum transmittance is calculated, it is possible to design an optical layer capable of obtaining a corresponding reflectance.

인쇄회로기판(30)에 실장된 하나의 발광 다이오드(40)에서 방출된 빛은 광학 층(60)에서 일부는 광학층(60)을 투과하여 광학층(60)의 외측으로 방출되고, 나머지는 광학층(60)에서 반사되어 다시 전반사층(50)으로 진행하며, 이때, 전반사층(50)으로 진행된 빛은 전반사층(50)에서 반사되어 다시 광학층(60)으로 진행하게 된다.Light emitted from one light emitting diode 40 mounted on the printed circuit board 30 is partially transmitted through the optical layer 60 in the optical layer 60 to be emitted to the outside of the optical layer 60, and the rest is Reflected by the optical layer 60 and proceeds back to the total reflection layer 50, at this time, the light that is advanced to the total reflection layer 50 is reflected by the total reflection layer 50 to proceed to the optical layer 60 again.

이러한 투과 및 반사가 반복되고, 광학층(60)을 투과하여 광학층(60)의 외측으로 방출된 빛이 보강간섭을 일으키게 됨으로써, 발광 다이오드(40)에서 방출된 빛은 증폭되어 광학층(60)의 외측으로 조광되게 된다.Such transmission and reflection are repeated, and the light emitted from the light emitting diode 40 is amplified by the light emitted through the optical layer 60 and emitted to the outside of the optical layer 60, thereby amplifying the optical layer 60. ) Is dimmed to the outside.

더욱이, 빛의 이동경로가 길어지게 됨으로써, 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 및 청색 발광 다이오드를 사용하고, 각 발광 다이오드에서 방출되는 빛을 혼합하여 백색광을 조사하는 경우에, 광 혼합이 보다 효율적으로 이루어지게 된다.In addition, the light path becomes longer, so that the light mixing is more efficient in the case of irradiating white light by using a red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode and mixing the light emitted from each light emitting diode. Will be done.

따라서, 전반사층(50)은 전반사층(50)으로 진행된 빛의 반사율이 높을수록, 반대로, 투과율과 흡수율이 낮을수록 좋다.Therefore, the higher the reflectance of the light propagated to the total reflection layer 50, the higher the transmittance and the lower the absorbance, the better.

또한, 광학층(60)은 투과 및 반사를 모두 수행할 수 있도록 금속층을 이용하는 방법이 사용될 수 있다.In addition, the optical layer 60 may be a method using a metal layer to perform both transmission and reflection.

광학층(60)을 설계할 때, 광손실이 발생하는 것을 막기 위해서는 광학층(60)의 광흡수율이 최소화 되도록 하는 것이 바람직하며, 금속층을 이용하여 광학층(60)을 형성하는 경우에는 금속층을 금속박막의 형태로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.When the optical layer 60 is designed, it is preferable to minimize light absorption of the optical layer 60 in order to prevent light loss from occurring. In the case of forming the optical layer 60 using the metal layer, the metal layer may be formed. It is preferable to form in the form of a metal thin film.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(40)로부터 방출되는 빛이 전 반사층(50)과 광학층(60) 사이의 측면으로 유출되는 것을 막기 위하여, 전반사층(50) 및 광학층(60)과 연결되고, 백 라이트 유닛(200)의 측면에 포함되는 측반사부(70)를 더 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, in order to prevent light emitted from the light emitting diode 40 from leaking out to the side surface between the front reflection layer 50 and the optical layer 60, the total reflection layer 50 and the optical layer ( 60 may be further connected to the side reflection part 70 included in the side of the backlight unit 200.

측반사부(70)는 전반사층(50)과 마찬가지로 반사율이 높을수록, 투과율 및 흡수율이 낮을수록 바람직하며, 발광 다이오드(40)에서 방출되어 측반사부(70)으로 조사되는 빛을 다시 백 라이트 유닛(200)의 내측으로 반사시켜 광학층(60)을 통과하여 방출되는 빛의 량을 증가시킨다.Like the total reflection layer 50, the side reflector 70 preferably has a higher reflectance, a lower transmittance and an absorptance, and back light emitted from the light emitting diode 40 and irradiated to the side reflector 70. Reflecting the inside of the unit 200 increases the amount of light emitted through the optical layer 60.

도 5에 도시된 바와 같이, 측반사부(70)은 전반사층(50)에서 광학층(60) 방향으로 볼 때, 백 라이트 유닛(200)의 외측으로 향하도록 형성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 5, the side reflection part 70 is preferably formed to face the outside of the backlight unit 200 when viewed from the total reflection layer 50 toward the optical layer 60.

빛의 방출은 광학층(60)을 통과하여 이루어지므로, 측반사부(70)로 조사되는 빛은 광학층(60)의 방향으로 반사되는 것이 바람직하기 때문이다.Since light is emitted through the optical layer 60, the light irradiated to the side reflection part 70 is preferably reflected in the direction of the optical layer 60.

측반사부(70)는 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 평판 또는 필름 형상으로 될 수 있으나, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 활꼴 모양으로 형성되어도 됨은 물론이다.As shown in FIG. 5 (a), the side reflection part 70 may be in the form of a flat plate or a film, but may be formed in a bow shape as shown in FIG. 5 (b).

본 발명에 따른 백 라이트 유닛(200)의 광학층(60)의 형성을 위한 구체적인 실험예를 설명하면 다음과 같다. Referring to the specific experimental example for the formation of the optical layer 60 of the backlight unit 200 according to the present invention.

1W 급의 출력을 갖는 발광 다이오드를 사용하되, 적색 발광 다이오드의 경우 중심 파장이 627 nm, 녹색 발광 다이오드의 경우 중심파장이 530 nm, 청색 발광 다이오드의 경우 455 nm를 갖고, 구동 전류 조건이나 열특성에 따른 중심 파장의 변화는 5% 이내인 발광 다이오드를 사용하며, 구동 전류는 200 mA로 한다.A light emitting diode with a 1W output power is used, with a red light emitting diode having a center wavelength of 627 nm, a green light emitting diode with a center wavelength of 530 nm, and a blue light emitting diode with a wavelength of 455 nm. According to the change in the center wavelength using a light emitting diode within 5%, the drive current is 200 mA.

발광 다이오드를 인쇄회로기판에 실장하고, 실장된 발광 다이오드는 5~6 cm의 등간격을 유지하도록 하며, 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 및 청색 발광 다이오드를 각각 1개씩 사용하여 1개의 발광 다이오드 세트를 사용한다.The light emitting diode is mounted on a printed circuit board, and the mounted light emitting diode maintains an equal interval of 5 to 6 cm, and one light emitting diode set is used by using one red light emitting diode, one green light emitting diode, and one blue light emitting diode. Use

광학층(60)을 금속박막을 삽입하여 형성하되, 은(Ag)으로 된 금속층을 21 nm, ITO(Indium Tin Oxide)층을 160 nm 형성하였다.The optical layer 60 was formed by inserting a metal thin film. A metal layer made of silver (Ag) was formed at 21 nm, and an indium tin oxide (ITO) layer was formed at 160 nm.

이 때, 도 6에 도시된 바와 같이 광학층(60)의 최대 광흡수율은 20%로 측정되었으며, 이러한 광흡수율은 은 금속층에서 11%, ITO층에서 5%, 기타 계면에서 4% 정도가 흡수되는 것으로 측정되었다.In this case, as shown in FIG. 6, the maximum light absorption rate of the optical layer 60 was measured at 20%, and the light absorption rate was 11% in the silver metal layer, 5% in the ITO layer, and 4% in other interfaces. Was measured.

여기에, 도 7에 도시된 바와 같이, TiO2층을 더 형성하고, TiO2층의 두께를 변화시켜가며 실험한 결과, TiO2층이 두꺼울수록 광흡수율이 낮아졌으나, TiO2층의 두께가 300 nm 가 될 때까지는 광흡수율이 감소하다가 300 nm 이상에서는 다시 광흡수율이 증가하였다.Here, as illustrated in FIG. 7, the TiO 2 layer was further formed and the thickness of the TiO 2 layer was changed. As a result, the thicker the TiO 2 layer was, the lower the light absorption was, but the thickness of the TiO 2 layer was increased. The light absorption rate decreased until 300 nm, but the light absorption rate increased again above 300 nm.

광흡수율의 감소는 빛의 휘도와 직접적으로 관련이 있으며, 이것은 도 8에 도시된 바와 같이, 광학층(60)의 광흡수율에 따른 투과되는 빛의 휘도 증가치에 따른 결과를 분석할 결과, 광흡수율이 낮을수록 휘도가 현저히 증가하는 것으로부터 알 수 있다.The decrease in the light absorption rate is directly related to the brightness of the light. As shown in FIG. 8, the light absorption rate is analyzed as a result of analyzing the result of increasing the brightness of the transmitted light according to the light absorption rate of the optical layer 60. It is understood that the lower the luminance is, the higher the luminance is.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였으나, 당해 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 수정 및 변경시킬 수 있 음을 이해하여야 할 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be modified and changed within the scope without departing from the spirit of the invention described in the claims below It should be understood that this can be done.

본 발명에 따른 백 라이트 유닛은 광학적 공진을 이용하여 휘도를 증가시키고, 광 혼합이 보다 효율적으로 이루어지도록 하는 백 라이트 유닛을 제공한다.The backlight unit according to the present invention provides a backlight unit that increases brightness by using optical resonance, and makes light mixing more efficient.

이로써, 높은 휘도의 백색광을 필요로 하는 백 라이트 유닛에서 소비되는 전력을 감소시키는 효과가 있으며, 백 라이트 유닛의 수명도 증대되게 되고, 광학적 공진을 이용하므로 발광 스펙트럼 상에서 컬러별 스펙트럼 히스토그램의 반치폭이 감소되어 색순도가 향상되고, 광학층 및 전반사 층의 두께 조절을 통해 원하는 스펙트럼 피크를 실현할 수 있다.As a result, the power consumption of the backlight unit requiring high luminance white light is reduced, and the lifetime of the backlight unit is increased, and the half width of the spectral histogram for each color on the emission spectrum is reduced by using optical resonance. Thus, color purity is improved, and desired spectral peaks can be realized by adjusting thicknesses of the optical layer and the total reflection layer.

Claims (5)

인쇄회로기판과,Printed circuit boards, 상기 인쇄회로기판에 서로 이격되어 나열된 복수개의 발광 다이오드와,A plurality of light emitting diodes spaced apart from each other on the printed circuit board; 상기 발광 다이오드에서 조사되는 빛을 상기 발광 다이오드의 상측 방향으로 반사시키는 전반사층과,A total reflection layer reflecting light emitted from the light emitting diode in an upward direction of the light emitting diode; 상기 발광 다이오드의 상측에 형성되어 조사되는 빛의 일부를 투과시키고, 상기 조사되는 빛의 일부를 상기 인쇄회로기판의 하측 방향으로 반사시키는 광학층을 포함하며,An optical layer formed on an upper side of the light emitting diode to transmit a part of the irradiated light, and reflecting a part of the irradiated light in a downward direction of the printed circuit board, 상기 전반사층과 상기 광학층 각각의 굴절률과 두께의 곱의 합이 상기 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 파장의 반의 정수배로 되어The sum of the products of the refractive index and the thickness of each of the total reflection layer and the optical layer is an integer multiple of half the wavelength of the light emitted from the light emitting diode. 상기 광학층을 투과하여 방출되는 빛이 보강간섭을 일으키는The light emitted through the optical layer causes constructive interference 백 라이트 유닛.Back light unit. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광학층은 상기 광학층으로 조사되는 빛의 일부를 흡수하기 위한 금속층 을 포함하는The optical layer includes a metal layer for absorbing a portion of light irradiated to the optical layer. 백 라이트 유닛.Back light unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발광 다이오드로부터 방출되는 빛이 상기 전반사층과 상기 광학층 사이의 측면으로 유출되는 것을 막기 위하여, 상기 전반사층 및 상기 광학층과 연결되고, 상기 백 라이트 유닛의 측면에 포함되는 측반사부을 더 포함하는In order to prevent the light emitted from the light emitting diode from leaking out to the side surface between the total reflection layer and the optical layer, the side reflection portion is connected to the total reflection layer and the optical layer, and included in the side of the backlight unit doing 백 라이트 유닛.Back light unit. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 측반사부은 상기 전반사층에서 상기 광학층 방향으로 볼 때, 상기 백 라이트 유닛의 외측으로 향하도록 형성된The side reflection part is formed to face the outside of the backlight unit when viewed in the direction of the optical layer from the total reflection layer 백 라이트 유닛.Back light unit.
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