KR100657281B1

KR100657281B1 - 측 발광 디바이스 및 이를 광원으로 사용하는 백라이트유닛 및 이를 채용한 액정표시장치

Info

Publication number: KR100657281B1
Application number: KR1020040087059A
Authority: KR
Inventors: 노지환; 김동하; 박준찬; 이계훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-12-14
Also published as: NL1030287C2; KR20060037953A; NL1030287A1; US20060092663A1; US7543965B2

Abstract

광을 발생시키는 발광 디바이스와, 발광 디바이스쪽에서 입사된 광을 측 방향으로 진행하도록 하는 측면 방출기를 포함하며, 측면 방출기는, 입사되는 광을 반사시키는 반사면과, 발광 디바이스쪽에서 직접적으로 입사되는 광은 내부 전반사시켜 반사면쪽으로 진행하도록 하며 반사면에서 반사된 광은 굴절 투과시켜 측 방향으로 진행시키도록 마련된 반사 및 굴절면을 구비하는 것을 특징으로 하는 측 발광 디바이스 및 이를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛 및 이를 채용한 액정표시장치가 개시되어 있다.

개시된 측 발광 디바이스는 대부분의 광을 측 방향으로 보낼 수 있으므로, 이를 백라이트 유닛에 광원으로 적용시 광을 보다 잘 섞이게 할 수 있다.

Description

측 발광 디바이스 및 이를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛 및 이를 채용한 액정표시장치{Side emitting device, back light unit using the same as a light source and liquid display apparatus employing it}

도 1은 미국특허 6,679,621호에 개시된 측 발광 LED의 측면 방출기를 개략적으로 보인 측단면도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 측 발광 디바이스를 개략적으로 보인 사시도이다.

도 3은 도 2의 측면도를 보여준다.

도 4a는 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 측 발광 LED의 측면 방출기로부터 출사되는 광의 세기 분포를 개략적으로 보여준다.

도 4b는 도 2 및 도 3을 참조로 설명한 본 발명에 따른 측 발광 디바이스의 측면 방출기로부터 출사되는 광의 세기 분포를 보여준다.

도 5는 본 발명에 따른 측 발광 디바이스를 어레이로 배치한 백라이트 유닛의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.

도 6은 도 5의 백라이트 유닛을 구비한 액정표시장치를 개략적으로 보여준다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...측 발광 디바이스 30...발광 디바이스

31...발광 다이오드 칩 50...측면 방출기

53...반사면 55...굴절면

100...백라이트 유닛 110...반사 확산판

120...반사 미러 130...광학 플레이트

140...투과 확산판 150...밝기 향상 필름

170...편광 향상 필름 200...액정 패널

본 발명은 측 발광 디바이스 및 이를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛 및 이를 채용한 액정표시장치에 관한 것이다.

평판 표시장치(flat display) 중 하나인 액정표시장치(liquid crystal display)는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 광이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 표시장치이다. 백라이트 유닛은 이러한 액정표시장치의 배면에 설치되어 광을 조사한다.

백라이트 유닛은 광원의 배치형태에 따라서 액정표시장치의 바로 아래에 설치된 다수의 광원으로부터의 광을 액정패널에 조사하는 직하발광형(direct light type)과, 도광판(LGP: light guide panel)의 측벽에 설치된 광원으로부터의 광을 액정패널에 전달하는 가장자리 발광형(edge light type)으로 크게 분류될 수 있다.

직하발광형 백라이트 유닛에는 점광원으로 램버시안(Lambertian)의 광이 출사되는 발광다이오드(LED:Light Emitting Diode)를 사용할 수 있다. LED에서 출사된 광이 확산판에 의해 확산되어 액정 패널에 조사될 때, 그 LED의 칼라 광이 확산판 위에서 바로 보이지 않게 하려면, LED에서 나온 광을 약간 측 방향으로 진행시켜 확산판에 입사시킬 수 있는 측 발광 LED가 요구된다.

미국특허 6,679,621호는 측 발광 LED에 대해 개시한다. 상기 미국특허에 개시된 종래의 측 발광 LED는, 도 1에 도시된 바와 같은 측면 방출기(1)를 사용한다. 도 1을 참조하면, 종래의 측면 방출기(1)는 중심축(c')에 대해 경사진 깔때기 모양의 반사면(3)과, 상기 반사면(3)에서 반사되어 입사되는 광을 굴절 투과시키도록 중심축(c')에 대해 경사진 제1굴절면(5)과, 밑면(9)으로부터 제1굴절면(5)까지 연결된 볼록형상의 제2굴절면(7)으로 이루어진다.

LED(미도시)쪽에서 측면 방출기(1) 내부로 입사되어 반사면(3)쪽으로 진행하는 광을 그 반사면(3)에서 반사되어 제1굴절면(5)으로 향하고, 이 제1굴절면(5)을 투과하여 대략적으로 측 방향으로 진행한다. 또한, LED쪽에서 측면 방출기(1) 내부로 입사되어 볼록한 제2굴절면(7)으로 입사된 광은 그 제2굴절면(7)을 투과하여 대략적으로 측 방향으로 진행한다.

그런데, 상기와 같은 종래의 측 발광 LED는 수평선에서 상방쪽으로 10°정도 각도를 갖고 진행하는 광의 세기가 가장 강하게 된다.

따라서, 광이 넓게 퍼져야 백라이트 유닛의 두께를 얇게 하면서도 고른 밝기 의 화면을 구성할 수 있는데, 종래의 측 발광 LED에 의해서는 이러한 요구를 만족하기가 어렵다.

또한, 상기한 종래의 측 발광 LED는 제1 및 제2굴절면(5)(7)과 반사면(3)을 구비하며, 제2굴절면(7)이 곡면 형태인 복잡한 구조를 가지므로, 제작이 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 백라이트 유닛에 적용시 광을 보다 넓게 퍼트릴 수 있어 백라이트 유닛의 두께를 얇게 하는 것이 가능하며 제작이 용이한 측 발광 디바이스 및 이를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛 및 이를 채용한 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 측 발광 디바이스는, 광을 발생시키는 발광 디바이스와; 상기 발광 디바이스쪽에서 입사된 광을 측 방향으로 진행하도록 하는 측면 방출기;를 포함하며, 상기 측면 방출기는, 입사되는 광을 반사시키는 반사면과; 상기 발광 디바이스쪽에서 직접적으로 입사되는 광은 내부 전반사시켜 상기 반사면쪽으로 진행하도록 하며, 상기 반사면에서 반사된 광은 굴절 투과시켜 측 방향으로 진행시키도록 마련된 반사 및 굴절면;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 반사면은 반사 코팅면인 것이 바람직하다.

상기 반사면은 전체적으로는 입사광을 그 측 발광 디바이스의 중심축으로부 터 멀어지는 방향으로 반사시키도록 상기 중심축을 중심으로 한 원추형 면인 것이 바람직하다.

상기 반사 및 굴절면은, 상기 발광 디바이스로부터 멀어질수록 그 측 발광 디바이스의 중심축으로부터 멀어지도록 경사진 면인 것이 바람직하다.

상기 반사면과 반사 및 굴절면은, 상기 발광 디바이스쪽에서 입사되는 광 중, 상기 발광 디바이스의 발광 중심점을 중심으로 하여, 측 발광 디바이스의 중심축에 대해 수직인 수평축을 기준으로 하여, 약 45°내지 135°범위내의 광은 상기 반사면으로 직접적으로 입사되고, 약 10°내지 45°범위와 135°내지 170°범위내의 광은 상기 반사 및 굴절면으로 입사되어, 그 반사 및 굴절면에서 내부 전반사되어 상기 반사면쪽으로 진행하도록 마련될 수 있다.

상기 반사면과 반사 및 굴절면은 각각 그 측 발광 디바이스의 중심축에 대한 대칭면인 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 베이스 플레이트에 어레이로 배치된 상기한 특징 중 적어도 어느 하나를 구비하는 측 발광 디바이스와; 상기 측 발광 디바이스의 하방쪽에 위치되어, 입사광을 확산 반사시키는 반사 확산판과; 상기 측 발광 디바이스의 상방에 위치되어 입사광을 확산 투과시키는 제1투과 확산판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 측 발광 디바이스 어레이는, R, G, B 색광을 출사하는 측 발광 디바이스를 교대로 배치한 구조이거나, 백색광을 출사하는 측 발광 디바이스를 배치한 구조일 수 있다.

본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 광학 플레이트와; 상기 측 발광 디바이스를 통과하여 상방으로 바로 출사되는 광을 반사시키도록 상기 광학 플레이트의 일면에 형성된 복수의 반사 미러;를 더 구비할 수 있다.

상기 광학 플레이트는, 투명 PMMA 및 제2투과 확산판 중 어느 하나일 수 있다.

상기 제1투과 확산판에서 나오는 광의 직진성을 향상시키기 위한 밝기 향상 필름 및 편광 효율을 높이기 위한 편광 향상 필름 중 적어도 어느 하나를 더 구비할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 액정 패널과; 상기 액정 패널에 광을 조사하는 상기한 특징 중 적어도 어느 하나를 구비하는 백라이트 유닛;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 측 발광 디바이스 및 이를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛 및 이를 채용한 액정표시장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 측 발광 디바이스(10)를 개략적으로 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 측면도를 보여준다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 측 발광 디바이스(10)는, 광을 발생시키는 발광 디바이스(30)와, 상기 발광 디바이스(30)쪽에서 입사된 광을 측 방향으로 진행하도록 하는 측면 방출기(side emitter:50)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 발광 디바이스(30)로부터 출사된 광의 주 진행 방향은 실질적 으로 본 발명에 따른 측 발광 디바이스(10)의 중심축(C)에 해당하며, 수평축은 상기 중심축(C)에 수직인 축을 말하는데, 상기 측 방향은 수평축에 평행 또는 그에 근접된 방향을 말한다. 여기서, 상기 중심축(C)은, 후술하는 발광 다이오드(31) 칩과 측면 방출기(50)의 중심을 가로지르는 축을 말한다.

상기 발광 디바이스(30)는, 광을 발생시키는 발광다이오드(LED:31) 칩(chip)을 구비하며, 이 발광 다이오드(31)가 베이스(35)에 배치된 상태로 상기 측면 방출기(50)와 결합된다.

이때, 상기 발광 다이오드(31) 칩과 측면 방출기(50) 사이는 밀착되는 것이 바람직하다. 이와 같이 발광 다이오드(31) 칩과 측면 방출기(50) 사이를 밀착시킴에 의해 발광 다이오드(31) 칩에서 발생되어 측면 방출기(50) 내에 들어가는 광량을 극대화시킬 수 있다.

상기 측면 방출기(50)는, 투명 재질 예컨대, 투명 플라스틸 재질로 이루어진 투명 몸체(51)를 가진다. 상기 측면 방출기(50)는 입사광을 반사시키는 반사면(53)과, 상기 발광 디바이스(30)쪽에서 직접적으로 입사되는 광은 내부 전반사시켜 상기 제1반사면(53)쪽으로 진행하도록 하며 상기 제1반사면(53)쪽에서 입사되는 광은 굴절 투과시키도록 마련된 반사 및 굴절면(55)을 포함한다.

상기 반사면(53) 및 반사 및 굴절면(55)은 투명 몸체 상의 면들이다.

상기 발광 디바이스(30)쪽에서 측면 방출기(50)쪽으로 입사된 광 중, 상기 상대적으로 중심축(C)에 가까운 영역으로 입사되는 광은 상기 반사면(53)에 직접적으로 입사된다. 또한, 상기 발광 디바이스(30)쪽에서 상대적으로 중심축(C)에서 먼 영역으로 입사되는 광은 상기 반사 및 굴절면(55)으로 입사되고, 이 반사 및 굴절면(55)에 의해 내부 전반사되어 상기 반사면(53)쪽으로 향한다.

상기 발광 디바이스(30)가 측면 방출기(50)의 아래쪽에 위치된다고 할 때, 상기 반사면(53)은 상기 측면 방출기(50)의 윗면에 해당하는 것으로, 전체적으로는 입사광을 상기 중심축(C)으로부터 멀어지는 방향으로 반사시키도록, 상기 중심축(C)을 중심으로 한 원추형면인 것이 바람직하다. 이때, 반사면(53)은 평면 또는 오목한 곡면 형태일 수 있다. 상기 반사면(53)은 입사되는 광을 반사시킬 수 있도록, 측면 방출기(50)의 윗면에 반사 코팅을 함에 의해 얻어지는 면이다.

상기 반사 및 굴절면(55)은 측면 방출기(50)의 측면에 해당하는 것으로, 상기 발광 디바이스(30)쪽에서 직접적으로 입사되는 광을 내부 전반사시켜 상기 반사면(53)쪽으로 진행시키고, 상기 반사면(53)에서 반사된 후 입사되는 광을 굴절 투과시켜 측 방향으로 진행시킬 수 있도록 상기 중심축(C)에 대해 경사져있다. 보다 구체적으로, 상기 반사 및 굴절면(55)은 상기 발광 디바이스(30)로부터 멀어질수록 상기 중심축(C)에 대해 멀어지도록 경사진 면이다.

상기 반사 및 굴절면(55)은 내부 전반사조건을 만족하도록 형성되므로, 별도의 반사 코팅은 하지 않고, 경면 처리만 하면 된다.

상기 반사 및 굴절면(55)은 원뿔대의 외측면에 해당하도록 평면 형태로 형성된 것이 바람직하다. 대안으로 상기 반사 및 굴절면(55)은 곡면 형태로 형성될 수도 있다.

상기 상대적으로 중심축(C)에 가까운 영역은, 상기 발광 디바이스(30)의 발 광점 즉, 발광 다이오드(31) 칩의 중심점을 중심으로 하여, 상기 수평축을 기준으로 약 45°내지 135°범위내일 수 있다. 또한, 상기 상대적으로 중심축(C)에서 먼 영역은 상기 발광 디바이스(30)의 발광 중심점 즉, 발광 다이오드(31) 칩의 발광중심점을 중심으로 하여, 상기 수평축을 기준으로 약 10°내지 45°범위와 약 135°내지 170°범위일 수 있다.

즉, 상기 반사면(53)과 반사 및 굴절면(55)은, 발광 디바이스(30)쪽에서 입사되는 광 중 발광 다이오드(31) 칩의 발광 중심점을 중심으로 하여, 상기 수평축을 기준으로 약 45°내지 135°범위내의 광은 상기 반사면(53)으로 직접적으로 입사되고, 약 10°내지 45°범위와 약 135°내지 170°범위내의 광은 상기 반사 및 굴절면(55)에서 내부 전반사된 후 상기 반사면(53)으로 입사시키며, 반사면(53)에서 반사된 광은 반사 및 굴절면(55)에서 굴절투과시킬 수 있도록 마련된 것이 바람직하다.

여기서, 상기 중심축(C)에 대해 상대적으로 가까운 영역 및 먼 영역의 범위는 상기한 바에 의해 한정되는 것이 아니며, 반사면(53)과 반사 및 굴절면(55)의 설계 조건에 따라 달라질 수 있다.

상기와 같은 측면 방출기(50)가 발광 디바이스(30)쪽에서 입사되는 광을 고른 분포로 측 방향으로 진행시킬 수 있도록, 상기 반사면(53) 및 반사 및 굴절면(55)은 각각 중심축(C)에 대한 대칭면인 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 측 발광 디바이스(10)는, 대부분의 광을 측 방향 즉, 수평축 방향으로 진행시킬 수 있다.

따라서, 이를 백라이트 유닛에 점광원으로 사용시, 광을 보다 넓게 퍼트릴 수 있어, 백라이트 유닛의 두께를 줄이는데 기여할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 측 발광 디바이스(10)는 반사면(53)과 반사 및 굴절면(55) 만을 가지는 간단한 구조의 측면 방출기(50)를 구비하므로, 제작성이 용이하다.

도 4a는 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 측 발광 LED의 측면 방출기(1)로부터 출사되는 광의 세기 분포를 개략적으로 보여준다. 도 4b는 도 2 및 도 3을 참조로 설명한 본 발명에 따른 측 발광 디바이스의 측면 방출기(50)로부터 출사되는 광의 세기 분포를 보여준다.

도 4a에 보여진 바와 같이, 종래의 측 발광 LED의 측면 방출기(1)에서는, 수평선에서 상방쪽으로 약 10°정도 각도를 갖고 진행하는 광의 세기가 가장 강하다. 따라서, 이를 백라이트 유닛에 적용시, 광원 위에 투과 확산판을 배치하는 직하발광형 백라이트 유닛의 구조상, 측 발광 LED와 투과 확산판 사이의 간격을 크게 하지 않는한 광을 충분히 퍼트리기 어렵다. 따라서, 이러한 종래의 측 발광 LED를 백라이트 유닛에 적용하는 경우에는, 고른 밝기 분포의 화면을 얻을 수 있도록 하려면, 백라이트 유닛의 두께가 상당히 두꺼워질 수 있다.

반면에, 도 4b에 보여진 바와 같이, 본 발명에 따른 측 발광 디바이스(10)는 수평선에 거의 평행한 측 방향으로 진행하는 광의 세기가 가장 강하며, 수평선에 가까운 측 상방 및 측 하방쪽으로 진행하는 광도 상당량 존재한다. 따라서, 후술하는 백라이트 유닛 및 이를 채용한 액정표시장치의 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 광을 충분히 넓게 퍼트릴 수 있어서, 백라이트 유닛의 두께를 충분히 얇게 하 면서도 고른 밝기 분포의 화면을 얻을 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 측 발광 디바이스(10)를 어레이로 배치한 백라이트 유닛(100)의 일 실시예를 개략적으로 보여준다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)은, 베이스 플레이트(101)에 어레이로 배치된 복수의 측 발광 디바이스(10)와, 상기 측 발광 디바이스(10)의 하방쪽에 위치되어 측 발광 디바이스(10)에서 조사되는 광을 확산 반사시키는 반사 확산판(110)과, 상기 측 발광 디바이스(10) 상방에 위치되어 입사광을 확산 투과시키는 투과 확산판(140)을 포함한다.

상기 베이스 플레이트(101)는 복수의 측 발광 디바이스(10)를 어레이로 설치하기 위한 기판으로서 역할을 한다. 이 베이스 플레이트(101)는 측 발광 디바이스(10)의 구동을 위한 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다. 여기서, 측 발광 디바이스(10)의 구동을 위한 인쇄회로기판(PCB)을 상기 베이스 플레이트(101)와 별도로 구비할 수도 있다.

상기 측 발광 디바이스(10)로는 도 2 및 도 3을 참조로 설명한 본 발명에 따른 측 발광 디바이스를 구비하여, 그 하방쪽에 위치된 발광 다이오드(31) 칩에서 출사된 램버시안 광의 대부분을 측면 방출기(50)에 의해 측 방향으로 출사시킨다.

이때, 복수의 측 발광 디바이스(10) 어레이는 예컨대, R, G, B 색광을 각각 출사하는 측 발광 디바이스를 교대로 배치한 구조일 수 있다. 이 경우에는, 측 발광 디바이스(10)에 각각 R, G 또는 B 색광을 발생시키는 발광 다이오드(31) 칩이 사용된다.

이때, 측 발광 디바이스(10)는 베이스 플레이트(101)에 2차원 어레이를 이루도록 배치되어 복수의 라인을 구성하는데, 각 라인 상에 배치되는 각 색광별 측 발광 디바이스는 그로부터 출사되는 각 색광의 광량을 고려하여, 색광별 개수를 서로 달리할 수 있다.

R, G, B용 발광 다이오드 칩에서 출사되는 R, G, B 색광량은 차이가 있을 수 있으며, 현재는 G 발광 다이오드의 출사 광량이 다른 R, B 발광 다이오드에 비해 작다. 따라서, 이를 고려하여, 예를 들어, 각 라인 상에 R, B용 발광 디바이스 유닛은 동일 수로 배치하고, G 발광 디바이스 유닛은 이보다 2배가 되도록 배치할 수 있다. 각 라인상에서 R, G, B 용 발광 디바이스 유닛의 배치 순서는 예를 들어, R, G, G, B 또는 B, G, G, R 순서가 될 수 있다.

대안으로, 상기 측 발광 디바이스(10)는 모두 백색광을 출사하도록 마련될 수 있다. 이 경우에는, 복수의 측 발광 디바이스(10)에 각각 백색광을 발생시키는 발광 다이오드(31) 칩이 사용된다.

상기와 같이 복수의 측 발광 디바이스(10) 어레이를 R, G, B 색광을 발생시키는 발광 다이오드 칩을 사용하여 색광별 측 발광 디바이스를 교대로 배치한 구조로 형성하거나, 백색광을 발생시키는 발광 다이오드 칩을 사용하는 측 발광 디바이스를 구비하는 경우, 이러한 백라이트 유닛을 적용한 액정 표시장치는, 칼라 화상을 표시할 수 있다.

한편, 상기 반사 확산판(110)은 입사광을 확산 반사시켜 상방쪽으로 진행하도록 한다.

상기 반사 확산판(110)은 측 발광 디바이스(10)의 하방쪽에 위치될 수 있도록, 상기 베이스 플레이트(101) 상에 놓여진다. 이를 위하여, 상기 반사 확산판(110)에 복수의 측 발광 디바이스(10)를 통과시킬 수 있는 복수의 구멍을 형성하고, 반사 확산판(110)은 이 구멍에 측 발광 디바이스(10)가 끼워진 상태로 베이스 플레이트(101)에 설치된다.

여기서, 상기 측 발광 디바이스(10)의 측면 방출기(50)에서 출사되는 대부분의 광은 비교적 먼 거리를 진행한 후 상기 반사 확산판(110)으로 입사하게 된다. 또한, 측면 방출기(50)에서 출사된 일부 광은 비교적 먼 거리를 진행하여, 측 발광 디바이스(10)의 상방에 위치된 후술하는 반사 미러(120)로 입사되거나, 반사 미러(120)보다 상방에 위치된 투과 확산판(140)으로 입사되게 된다.

따라서, 상기 반사 확산판(110)에 입사되는 광은 측 발광 디바이스(10의 측면 방출기(50)에서 곧바로 출사된 광 및 상기 반사 미러(120)에서 반사되어 입사되는 광이 된다.

상기 투과 확산판(140)은 상기 측 발광 디바이스(10) 및 반사 확산판(110)의 상방에 백라이트 유닛(100)의 하부부분(100a)에 대해 소정 간격(d) 이격되게 위치된다. 상기 투과 확산판(140)은 입사되는 광을 확산 투과시킨다.

이때, 투과 확산판(140)이 측 발광 디바이스(10)와 너무 가까우면, 측 발광 디바이스(10)가 위치되는 부분이 나머지 부분에 비해 더 밝게 보여 밝기 균일도가 떨어질 수 있다. 또한, 투과 확산판(140)이 측 발광 디바이스(10)로부터 이격될수록 백라이트 유닛(100)의 두께가 증가된다. 따라서, 이 투과 확산판(140)과 측 발 광 디바이스(10) 및 반사 확산판(110)을 포함하는 백라이트 유닛(100)의 하부부분(100a)과의 이격 거리(d)는, 광의 확산에 의해 광이 원하는 만큼 잘 섞일 수 있는 범위내에서 최소가 되도록 정해지는 것이 바람직하다.

물론, 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)은, 광을 넓게 퍼트릴 수 있는 상기한 바와 같은 측 발광 디바이스(10)를 광원으로 사용하므로, 종래의 측 발광 LED를 광원으로 사용하는 일반적인 백라이트 유닛에 비해, 광원과 그 상방의 투과 확산판 사이의 간격을 줄여도, 광이 충분히 잘 섞이게 되므로, 그 두께를 줄일 수 있다.

한편, 도 2 및 도 3의 측 발광 디바이스(10)의 발광 디바이스(30)에서 출사된 광의 대부분은 측면 방출기(50)에 의해 측 방향으로 출사되지만, 측면 방출기(50)의 반사면(53)이 완전 전반사면이 아닌 경우에는, 측면 방출기(50) 상방쪽으로 진행하는 광도 일부 존재할 수 있다. 완전 전반사면이 되도록 소정 면을 코팅하려면, 그 코팅 조건이 까다롭기 때문에, 실질적으로 상기 반사면(53)은 적정 반사율을 갖는 범위내에서 코팅 형성된다. 따라서, 도 4b의 출사 광 세기 분포에 의해서도 알 수 있는 바와 같이, 측면 방출기(50) 상방쪽으로 바로 진행하는 광도 일부 존재할 수 있다.

이러한 측면 방출기(50) 상방쪽으로 진행하는 광의 존재에 의해, 백라이트 유닛의 상방에서 볼 때 발광 다이오드(31) 칩 위치에 광스폿이 보일 수도 있다. 또한, 칼라 구현을 위해, 예컨대, R, G, B 각각의 칼라광을 출사하는 R, G, B 발광 다이오드 칩을 배치하는 경우, 색이 보일 수도 있다.

따라서, 이러한 측면 방출기(50) 상방쪽으로 진행하는 광이 존재하는 경우에, 상기와 같은 문제가 생기지 않도록, 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)은 측 발광 디바이스(10)에서 상방으로 바로 출사되는 광을 곧바로 진행시키지 않고 반사시키도록 광학 플레이트(130)의 일면에 형성된 복수의 반사 미러(120)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이때, 복수의 반사 미러(120)는 각 측 발광 디바이스(10) 상방에 존재하도록, 측 발광 디바이스(10)의 어레이에 대응되게 광학 플레이트(130) 일면에 어레이로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 복수의 반사 미러(120)가 형성되는 광학 플레이트(130)는 입사광을 그대로 투과시키는 투명 PMMA로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 광학 플레이트(130)는 투과 확산판으로 이루어질 수도 있다.

이때, 상기 복수의 반사 미러(120)와 측 발광 디바이스(10) 사이는 소정 간격 이격된 것이 바람직하며, 이러한 간격이 유지될 수 있도록, 상기 광학 플레이트(130)는 지지대(135)에 의해 지지되는 것이 바람직하다. 상기 지지대(135)는 반사 확산판(110) 또는 베이스 플레이트(101)에 대하여 상기 광학 플레이트(130)를 지지한다.

상기 광학 플레이트(130)로 투과 확산판을 사용하는 경우에는, 상기 반사 확산판(110)과 투과 확산판(140)만을 구비하는 경우에 비해 광의 확산이 보다 충분히 일어날 수 있으므로, 투과 확산판(140)과 측 발광 디바이스(10)사이의 간격 즉, 투과 확산판(140)과 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)의 하부부분(100a) 사이의 간격(d)을 줄일 수 있어, 백라이트 유닛(100)의 두께를 줄이는데 기여할 수 있다.

물론, 상기 광학 플레이트(130)로 투과 확산판을 사용하는 경우에는, 투명 PMMA를 사용하는 경우에 비해, 광의 투과율이 상대적으로 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 광학 플레이트(130)로 투과 확산판을 사용할지 투명 PMMA를 사용할지는 광의 출사율을 높이는데 중점을 둘 것인지, 백라이트 유닛(100)의 두께를 보다 줄이는데 중점을 둘 것인지에 따라 결정하면 된다.

한편, 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)은, 상기 투과 확산판(140)에서 나오는 광의 직진성을 향상시키기 위한 밝기 향상 필름(BEF:Brightness Enhancement Film)(150)을 더 구비할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)은 편광 효율을 높이기 위한 편광 향상 필름(Polarization Enhancement film:170)을 더 구비할 수 있다.

상기 밝기 향상 필름(150)은 투과 확산판(140)에서 나오는 광을 굴절 및 집광 시켜서 광의 직진성을 높임으로써 밝기를 향상시킨다.

상기 편광 향상 필름(170)은 예컨대, p 편광의 광은 투과시키고, s 편광의 광은 반사시키는 과정을 통해, 입사된 광의 대부분이 일 편광 예컨대, p 편광의 광이 되어 출사되도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)을 구비한 액정표시장치를 개략적으로 보여준다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)을 적용한 액정표시장치는, 백라이트 유닛(100)과, 이 백라이트 유닛(100) 상에 구비된 액정 패널(200)을 구비한다. 액정 패널(200)은 잘 알려져 있는 바와 같이, 일 선형 편광의 광을 액정 패널의 액정층에 입사시키고, 전계 구동에 의해 액정 디렉터(director)의 방향을 바꿔줌으로써, 액정층을 통과하는 광의 편광 변화에 의해 화상 정보 등을 표시하게 된다. 상기 액정 패널(200)은 구동 회로부와 연결되어 있다. 여기서, 액정 표시장치 분야에서 액정 패널(200)의 구체적인 구성 및 회로 구동에 의한 표시 작동에 대해 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명 및 도시를 생략한다.

따라서, 액정 패널(200)에 입사되는 광이 단일 편광으로 될수록, 광 이용 효율을 높일 수 있기 때문에, 상기와 같이 백라이트 유닛(100)에 편광 향상 필름(170)을 구비하면, 광효율을 향상시키는 것이 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)은 어레이로 배치된 점광원으로 대부분의 광을 대략적으로 측 방향으로 출사시켜 넓게 퍼트릴 수 있는 측 발광 디바이스(10)를 구비하므로, 백라이트 유닛(100)의 두께를 충분히 얇게 하면서도 전면에 걸쳐 고른 광 강도 분포를 갖는 백라이트 유닛(100)을 얻는 것이 가능하다.

따라서, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)은 액정표시장치에 적용하면, 전화면의 밝기가 고른 양질의 화상을 구현할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 측 발광 디바이스는 대부분의 광을 측 방향으로 보낼 수 있으므로, 이를 백라이트 유닛에 광원으로 적용시 광을 보다 잘 섞이게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 측 발광 디바이스는, 그 구조가 간단하므로, 제작성이 우수하다.

따라서, 본 발명의 측 발광 디바이스를 점광원으로 사용한 백라이트 유닛은 그 백라이트 유닛 전면에 걸쳐 고른 강도 분포의 양질의 광을 얻을 수 있으며, 그 두께를 종래에 비해 줄일 수 있다. 그리고, 이러한 백라이트 유닛을 적용한 액정표시장치는, 전화면의 밝기가 고른 양질의 화상을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 측 발광 디바이스는 간단한 구조를 가져 제작성이 우수하므로, 이를 채용한 백라이트 유닛 및 액정표시장치의 제조단가를 낮추는데 크게 기여할 수 있다.

Claims

광을 발생시키는 발광 디바이스와; 상기 발광 디바이스쪽에서 입사된 광을 측 방향으로 진행하도록 하는 측면 방출기;를 포함하며,

상기 측면 방출기는,

입사되는 광을 반사시키는 반사면과;

상기 발광 디바이스쪽에서 직접적으로 입사되는 광은 내부 전반사시켜 상기 반사면쪽으로 진행하도록 하며, 상기 반사면에서 반사된 광은 굴절 투과시켜 측 방향으로 진행시키도록 마련된 반사 및 굴절면;을 구비하는 것을 특징으로 하는 측 발광 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 반사면은 반사 코팅면인 것을 특징으로 하는 측 발광 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 반사면은 입사광을 그 측 발광 디바이스의 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 반사시키도록 상기 중심축을 중심으로 한 원추형 면인 것을 특징으로 하는 측 발광 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 반사 및 굴절면은 상기 발광 디바이스로부터 멀어질수록 그 측 발광 디바이스의 중심축으로부터 멀어지도록 경사진 면인 것을 특징으로 하는 측 발광 디바이스.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사면과 반사 및 굴절면은,

상기 발광 디바이스쪽에서 입사되는 광 중, 상기 발광 디바이스의 발광 중심점을 중심으로 하여, 측 발광 디바이스의 중심축에 대해 수직인 수평축을 기준으로 하여, 45°내지 135°범위내의 광은 상기 반사면으로 직접적으로 입사되고, 10°내지 45°범위와 135°내지 170°범위내의 광은 상기 반사 및 굴절면으로 입사되어, 그 반사 및 굴절면에서 내부 전반사되어 상기 반사면쪽으로 진행하도록 마련된 것을 특징으로 하는 측 발광 디바이스.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사면과 반사 및 굴절면은 각각 그 측 발광 디바이스의 중심축에 대한 대칭면인 것을 특징으로 하는 측 발광 디바이스.
베이스 플레이트에 어레이로 배치된 청구항 1항 내지 청구항 4항 중 어느 한 항의 측 발광 디바이스와;

상기 측 발광 디바이스의 하방쪽에 위치되어, 입사광을 확산 반사시키는 반사 확산판과;

상기 측 발광 디바이스의 상방에 위치되어 입사광을 확산 투과시키는 제1투과 확산판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제7항에 있어서, 상기 반사면과 반사 및 굴절면은,

상기 발광 디바이스쪽에서 입사되는 광 중, 상기 발광 디바이스의 발광 중심점을 중심으로 하여, 측 발광 디바이스의 중심축에 대해 수직인 수평축을 기준으로 하여, 45°내지 135°범위내의 광은 상기 반사면으로 직접적으로 입사되고, 10°내지 45°범위와 135°내지 170°범위내의 광은 상기 반사 및 굴절면으로 입사되어, 그 반사 및 굴절면에서 내부 전반사되어 상기 반사면쪽으로 진행하도록 마련된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제7항에 있어서, 상기 반사면과 반사 및 굴절면은 각각 그 측 발광 디바이스의 중심축에 대한 대칭면인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제7항에 있어서, 상기 측 발광 디바이스 어레이는, R, G, B 색광을 출사하는 측 발광 디바이스를 교대로 배치한 구조이거나, 백색광을 출사하는 측 발광 디바이 스를 배치한 구조인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제7항에 있어서, 광학 플레이트와;

상기 측 발광 디바이스를 통과하여 상방으로 바로 출사되는 광을 반사시키도록 상기 광학 플레이트의 일면에 형성된 복수의 반사 미러;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제11항에 있어서, 상기 광학 플레이트는, 투명 PMMA로 이루어지거나 제2투과 확산판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제7항에 있어서, 상기 제1투과 확산판에서 나오는 광의 직진성을 향상시키기 위한 밝기 향상 필름 및 편광 효율을 높이기 위한 편광 향상 필름 중 적어도 어느 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
액정 패널과;

상기 액정 패널에 광을 조사하는 청구항 7항의 백라이트 유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제14항에 있어서, 상기 반사면과 반사 및 굴절면은,

상기 발광 디바이스쪽에서 입사되는 광 중, 상기 발광 디바이스의 발광 중심점을 중심으로 하여, 측 발광 디바이스의 중심축에 대해 수직인 수평축을 기준으로 하여, 45°내지 135°범위내의 광은 상기 반사면으로 직접적으로 입사되고, 10°내지 45°범위와 135°내지 170°범위내의 광은 상기 반사 및 굴절면으로 입사되어, 그 반사 및 굴절면에서 내부 전반사되어 상기 반사면쪽으로 진행하도록 마련된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제14항에 있어서, 상기 반사면과 반사 및 굴절면은 각각 그 측 발광 디바이스의 중심축에 대한 대칭면인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제14항에 있어서, 상기 측 발광 디바이스 어레이는, R, G, B 색광을 출사하는 측 발광 디바이스를 교대로 배치한 구조이거나, 백색광을 출사하는 측 발광 디바이스를 배치한 구조로, 칼라 화상을 표시하도록 된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제14항에 있어서, 광학 플레이트와;

상기 측 발광 디바이스를 통과하여 상방으로 바로 출사되는 광을 반사시키도록 상기 광학 플레이트의 일면에 형성된 복수의 반사 미러;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제18항에 있어서, 상기 광학 플레이트는, 투명 PMMA로 이루어지거나 제2투과 확산판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제14항에 있어서, 상기 제1투과 확산판에서 나오는 광의 직진성을 향상시키기 위한 밝기 향상 필름 및 편광 효율을 높이기 위한 편광 향상 필름 중 적어도 어느 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.