KR100691954B1 - 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛에 관한 것으로서, 발광 다이오드 상부에 입사되는 빛 중, 우원 편광 또는 좌원 편광의 빛을 반사시키는 원형 편광 필름를 두고, 발광 다이오드 주변에 반사판을 구비함으로써, 원형 편광 필름에서 반사된 빛을 재반사시켜 발광 다이오드에서 방출된 빛의 이동 경로를 늘리는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 원형 편광 필름에서 반사된 빛을 반사판을 이용하여 재반사함으로써, 원형 편광 필름를 투과하는 편광의 빛으로 바꾸어 줄수 있으므로 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 대부분을 액정 패널 방향으로 보내 줄 수 있어 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고, 이와 같은 2번의 반사를 통하여 백 라이트 유닛의 광원인 발광 다이오드에서 방출된 빛의 이동 경로를 길게 할 수 있어 R,G,B 색의 혼합을 유도할 수 있으며 그로 인해 색 균일성을 향상시킬 수 있다.

원형 편광 필름, BLU, 액정, 복굴절, 휘도, 발광 다이오드

Description

액정 표시 장치용 백 라이트 유닛{ Back light unit for liquid crystal display }

도 1은 도광판 방식의 백 라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 직하형 방식의 백 라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 제1 실시예를 나타낸 개략도.

도 4a 및 도 4b는 빛의 수직 편광 성분 및 수평 편광 성분을 나타낸 도면.

도 5는 원형 편광 필름에서 입사된 빛 중, 우원 편광의 빛은 투과시키고 좌원 편광의 빛은 반사시키는 상태를 나타낸 도면.

도 6은 편광되지 않은 빛이 CLC 필름과 λ/4 복굴절 필름을 거쳐 선형 편광의 빛으로 바뀌는 상태를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 제2 실시예를 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 제3 실시예를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 제4 실시예를 나타낸 도면.

도 10은 본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 제4 실시예에 있어서, 발광 다이오드 패키지를 개략적으로 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 발광 다이오드 110 : 원형 편광 필름

120 : 반사판 130 : 복굴절 필름

140 : 확산판 150 : 액정 패널

본 발명은 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛에 관한 것으로서, 특히 발광 다이오드를 광원으로 사용하며, 색 균일성을 향상시킨 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛에 관한 것이다.

최근 들어, 평판 표시 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데 그 중에서 각광 받고 있는 것으로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), FED(Field Emission Display), 유기 EL(Electro-luminescence), PDP(Plasma Display Panel) 등이 있다.

이 중, 액정 표시 장치는 두 개의 편광판 사이에 위치하는 액정 패널에서 각 픽셀(pixel)에 전기 신호를 인가하여 액정의 배열을 변경시킴으로써 빛을 투과시키거나 차단하는 소자이다.

상기 액정 표시 장치는 콘트라스트 비(Contrast Ratio)가 크고, 계조 표시나 동화상 표시에 적합하며 전력소비가 적다는 특징 때문에 휴대 전화, 노트북 PC, 데스크탑 모니터 및 액정 TV 등으로 그 영역이 확대되고 있는 추세이다.

하지만, 액정 표시 장치는 그 자체가 비발광성이므로 빛을 조사하기 위한 별도의 외부 광원이 필요하다. 특히, 투과형 액정 표시 장치의 경우 LCD 패널의 배면에 광을 발산하고 안내하는 별도의 조광 장치, 즉 백라이트 유닛(Back Light Unit : BLU)이 반드시 필요하다.

도 1은 도광판 방식의 백 라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도광판 방식은 액정 패널의 측면에 발광 램프 등의 선광원을 설치하고, 투명한 도광판을 이용하여 발광 램프로부터 방출되는 광을 액정 패널 화면 전체에 투사시키는 방식을 말한다.

도광판 방식의 백 라이트 유닛은 이에 도시된 바와 같이, 광을 발생시키는 발광 램프(10)와, 상기 발광 램프(10)에서 나온 빛을 LCD 패널(미도시)에 균일하게 공급하는 도광판(11)과, 상기 도광판(11)의 하부면에 위치하여 발광 램프(10)에서 새어나온 빛을 재반사시키는 반사판(12)과, 상기 도광판(11) 상부에 위치하여 도광판(11)에서 나온 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산 쉬트(Diffusion Sheet)(13)와, 상기 확산 쉬트(13) 상부에 위치하여 상기 확산 쉬트(13)에서 확산시킨 빛을 집광시켜 휘도를 높여주는 프리즘 쉬트(Prism Sheet)(14)와, 상기 프리즘 쉬트(14) 상부에서 프리즘 쉬트(14)를 보호하는 보호 쉬트(15)로 구성된다.

상기 발광 램프(10)로부터 발생된 빛은 도광판(11) 입광부에 집광되어 도광 판(11)을 거치고 확산 쉬트(13), 프리즘 쉬트(14), 보호 쉬트(15)를 차례로 거쳐 LCD 패널에 전달된다.

상기 도광판 방식에 의한 백 라이트 유닛 이외에, 액정 패널 하부에 장착된 발광 램프에서 방출되는 광이 발광 램프와 액정 패널 사이에 설치된 확산 쉬트에 의해 확산되어 액정 패널 전체에 분포되도록 하는 방식인 직하형 방식에 의한 백 라이트 유닛이 있다.

도 2는 직하형 방식의 백 라이트 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상호 이격되어 있는 복수개의 발광 램프(20)와, 상기 발광 램프(20) 하부에 위치하여 발광 램프(20)에서 발생된 빛을 전면으로 반사시켜 주는 반사판(21)과, 상기 발광 램프(20) 상부에 순차적으로 배치된 확산 쉬트(22), 프리즘 쉬트(23), 보호 쉬트(24) 등으로 이루어진 광학 쉬트류로 구성된다.

상기 광학 쉬트류는 발광 램프(20)의 형상이 액정 패널의 표시면에 나타나는 것을 방지하고, 전체적으로 균일한 밝기 분포를 갖는 광원을 제공하기 위한 것으로 광 산란 효과를 증진시키기 위해 발광 램프(20)와 액정 패널(미도시)과의 사이에 다수의 쉬트들이 배치된다.

상기의 직하형 방식의 백 라이트 유닛은 발광 램프(20)로부터 발생하게 된 빛이 각종 광학 쉬트류를 차례로 거쳐 정보 표시면에 전달되게 된다.

한 편, 백 라이트 유닛에 있어서, 광을 발생시키는 광원으로는 현재까지 냉 음극관 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)가 주로 사용되었다.

그러나, 최근 소니사에서 LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 이용한 LCD TV를 개발하여 우수한 색 표현력을 보여준 이후, 3색 LED를 이용한 백 라이트 유닛이 주목받고 있다.

3색 LED를 이용한 백 라이트 유닛은 CCFL을 이용한 경우보다 훨씬 넓은 색 재현 범위를 보여주어 NTSC(National Television Standards Committee)의 색 재현 범위 사양의 100%를 초과하며, 훨씬 장시간의 수명을 가진다.

그리고, LED는 기본적으로 임펄스 구동이 가능하여 기존의 LCD TV에서는 재현하기 힘들고 CRT TV에서나 볼 수 있는 보다 역동적인 섬광 장면 등을 재현 할 수 있어 비디오 성능 향상에도 도움을 준다.

그러나, 이 같은 많은 장점에도 불구하고 LED를 이용한 백 라이트 유닛은 아직도 해결해야 할 몇 가지 문제점, 예를 들면 i)색 불균일성, ⅱ)색 변이, ⅲ)전력 소비량 감소 등의 문제점을 가지고 있다.

이 중에서 색 불균일성을 줄이는 일이 가장 해결하기 어려운 것으로 여겨지고 있는데, 색 불균일성 문제를 해결하는 방법으로는 백 라이트 유닛의 LED 광원과 LCD 패널 사이의 거리를 늘리는 것이다. 즉, LED로부터 발생한 빛이 이동하는 거리를 늘려 R,G,B 색들이 서로 혼색되도록 하여 색 불균일성을 줄여 준다.

빛의 진행 거리를 늘리는 방법으로 기존의 LCD 노트북에서 사용되는 도파관 방식이 있다. 이는 좁은 공간에서 색 균일성을 확보하는 방법으로는 적합한 방법이긴 하지만, 빛이 전파되는 동안 여러 번의 내부 반사로 인하여 에너지 손실이 발생 하여 빛의 이용 효율성이 떨어진다.

LCD TV의 경우 휘도가 최소한 400 ~ 500 ㏅/m² 정도가 되어야 함을 고려하면, LED 광원을 직접 조명하여 쓰는 방법을 사용하여 빛 이용 효율을 높여야 한다.

직접 조명 방식을 이용하는 경우 색 균일도 확보가 더 어려운데, 색 균일도 확보를 위하여 LED 간격을 조밀하게 하면, LED에서 발생하는 열을 방출하는 것이 어렵고 LED 간격을 크게 하면, 열 방출은 용이해지지만 색 균일도 확보가 어려워진다.

따라서, LED 간의 간격을 적당한 간격으로 유지하면서 색 균일성을 확보하는 방안이 요구된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 목적은 발광 다이오드를 광원으로 사용하는 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛에 있어서, 색 균일성을 향상시킨 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛을 제공하는데 있다.

본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 실시예는, 일정한 파장을 가지는 광을 방출하며 상호 이격되어 있는 복수개의 발광 다이오드와;

상기 발광 다이오드 상부에 형성되며 상기 발광 다이오드에서 방출되어 입사된 빛 중 우원 편광 또는 좌원 편광의 빛을 반사시키는 원형 편광 필름과;

상기 복수개의 발광 다이오드들 사이의 영역에 형성되며 상기 원형 편광 필 름에서 반사된 빛을 다시 원형 편광 필름으로 재반사시키는 반사판과;

상기 원형 편광 필름 상부에 형성되며, 상기 원형 편광 필름을 통과한 빛을 선형 편광의 빛으로 바꾸어주는 복굴절 필름과;

상기 복굴절 필름 상부에 형성되며, 상기 복굴절 필름을 통과한 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 다른 실시예는, 일정한 파장을 가지는 광을 방출하며 상호 이격되어 있는 복수개의 발광 다이오드와;

상기 복수개의 발광 다이오드들 사이의 영역에 형성되는 반사판과;

상기 반사판 상부에 상기 복수개의 발광 다이오드들 각각을 감싸며 돔(Dome) 형상으로 형성되고, 상기 발광 다이오드에서 방출되어 입사된 빛 중 우원 편광 또는 좌원 편광의 빛을 반사시키는 원형 편광 필름과;

상기 원형 편광 필름 상부에 형성되며, 상기 원형 편광 필름을 통과한 빛을 선형 편광의 빛으로 바꾸어주는 복굴절 필름과;

상기 복굴절 필름 상부에 상기 복굴절 필름과 상호 이격하여 형성되고, 상기 복굴절 필름을 통과한 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 또 다른 실시예는, 서브 마운트 기판 상부에 일정한 파장을 가지는 광을 방출하는 발광 다이오드가 접합되어 있고, 상기 발광 다이오드를 상기 서브 마운트 기판과 전기적으로 연결하는 본딩 와이어가 상기 발광 다이오드에 형성되어 있고, 상기 발광 다이오드에서 방출하는 광 의 광 분포도를 조절하는 렌즈가 상기 발광 다이오드를 감싸며 서브 마운트 기판 상에 형성되어 있고, 상기 렌즈 상부에 상기 발광 다이오드에서 방출되어 입사된 빛 중 우원 편광 또는 좌원 편광의 빛을 반사시키는 원형 편광 필름이 형성되어 있고, 상기 원형 편광 필름에서 반사된 빛을 상기 원형 편광 필름으로 재반사시키는 반사판이 상기 서브 마운트 기판 상부의 발광 다이오드가 접합된 영역을 제외한 영역에 형성되어 있고, 상기 원형 편광 필름 상부에 형성되며 상기 원형 편광 필름을 투과한 빛을 선형 편광의 빛으로 바꾸어주는 복굴절 필름으로 구성되며 상호 이격되어 있는 복수개의 발광 다이오드 패키지와;

상기 복수개의 발광 다이오드 패키지 상부에 상호 이격하여 형성되며, 상기 발광 다이오드 패키지에서 방출한 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 3 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛에 대해 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 제1 실시예를 나타낸 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이, 일정한 파장을 가지는 광을 방출하는 복수개의 발광 다이오드(100)가 상호 이격하여 형성되어 있고, 상기 복수개의 발광 다이오드(100) 상부에는 상기 발광 다이오드(100)에서 방출되어 입사된 빛 중 좌원 편광을 가지는 빛은 반사시키고 우원 편광을 가지는 빛은 투과시키는 원형 편광 필름(110)이 형성 되어 있고, 상기 원형 편광 필름(110)에서 반사된 빛을 다시 원형 편광 필름(110)으로 재반사시키는 반사판(120)이 상기 발광 다이오드(100)들 사이의 영역에 형성되어 있고,

상기 원형 편광 필름(110) 상부에 상기 원형 편광 필름(110)을 투과한 빛을 선형 편광의 빛으로 바꾸어주는 복굴절 필름(130)이 형성되어 있고, 상기 복굴절 필름(130) 상부에 상기 복굴절 필름(130)을 통과한 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산판(140)이 형성되어 있고, 상기 확산판(140) 상부에 인가되는 전기 신호에 따라 액정의 배열을 변경시킴으로써 상기 확산판(140)을 통과한 빛을 투과시키거나 차단시키는 액정 패널(150)이 형성되어 있는 구조를 가지고 있다.

이와 같이 구성된 백 라이트 유닛에 있어서, 상기 발광 다이오드(100)에서 방출한 빛이 상기 원형 편광 필름(110)에 입사되면, 입사된 빛 중 좌원 편광을 가지는 빛은 반사되고, 우원 편광을 가지는 빛은 투과된다.

기본적으로 액정 패널(150)은 편광된 빛을 이용하기 때문에, 액정 패널(150)의 상부면과 하부면에는 선형 편광 필름(미도시)이 부착되어 있다.

여기서, 편광된 빛이란 빛이 횡파이기 때문에 생기는 고유의 성질로, 전기장의 진동 방향이 일정한 방향으로 정렬되어 있는 것을 말한다.

반면에 백 라이트 유닛의 광원에서 방출된 빛은 편광 되어 있지 않다. 따라서 백 라이트 유닛의 발광 다이오드(100)에서 방출된 빛의 50% 만이 상기 액정 패널(150)에서 이용되며, 나머지 50% 는 상기 선형 편광 필름에 흡수되거나 반사된 다.

또한, 확산 쉬트, 프리즘 쉬트 등의 광학 쉬트 및 컬러 필터 등의 사용으로 인해 실제 액정 패널(150)에서 이용되는 빛의 효율은 이보다 현저히 낮게 된다.

빛의 편광 상태는 선형 편광, 원 편광, 타원 편광으로 구분할 수 있으며, 빛의 진동 방향은 수직 편광 성분과 수평 편광 성분으로 나타낼 수 있다. 도 4a는 빛의 수직 편광 성분을 나타낸 것이고, 도 4b는 빛의 수평 편광 성분을 나타낸 것이다.

여기서, 상기 수직 편광 성분의 빛과 수평 편광 성분의 빛 사이에 위상 차이가 있는 경우를 일반적으로 타원 편광 되어 있다고 하고, 위상 차이가 없는 경우를 선 편광 되어 있다고 한다.

원 편광은 타원 편광의 특수한 형태로, 수직 편광 성분의 빛과 수평 편광 성분의 빛 사이에 위상 차이가 90도 인 경우에 나타나는 현상이다. 원 편광은 빛의 편광 방향이 회전을 하게 되는데, 회전 방향에 따라 우원 편광과 좌원 편광으로 나뉜다.

위에서 언급된 바와 같이, 상기 발광 다이오드(100)에서 방출한 편광되지 않은 빛이 상기 원형 편광 필름(110)에 입사되면, 입사된 빛 중 좌원 편광을 가지는 빛은 반사되고, 우원 편광을 가지는 빛은 투과되는데, 상기 원형 편광 필름(110)으로는 CLC(Choloesteric Liquid Crystal) 필름을 사용한다.

상기 CLC 필름을 이용하면 우원 편광이나 좌원 편광 둘 중의 하나의 편광을 가지는 빛만 투과시키고 그 반대의 편광을 가지는 빛은 반사시키는 원형 편광 필름 를 구현할 수 있다.

CLC 필름은 액정의 배향 벡터가 나선 구조를 형성하고 있는데, 이 나선의 방향이 오른쪽 방향으로 꼬여 있다면 우원 편광을 반사하고, 나선 방향이 왼쪽 방향으로 꼬여 있다면 좌원 편광을 반사하는 특성을 가진다.

즉, 입사한 빛의 편광 상태가 나선 방향과 같고 브래그의 반사 조건을 만족하는 파장의 빛은 반사한다. (본 실시예에서는 CLC 필름의 액정 배향 벡터의 나선 방향이 왼쪽 방향으로 꼬여있어 CLC 필름에 입사한 빛 중 좌원 편광을 가지는 빛을 반사하는 것으로 상정하였다)

따라서, CLC 필름으로 이루어지는 원형 편광 필름(110)과 빛의 반사를 이용하면 발광 다이오드(100)에서 방출한 편광 되지 않은 빛을 편광 된 빛 즉, 원 편광된 빛으로 바꿀 수 있다.

상기 원 편광된 빛은 반사가 일어날 때 마다 편광의 방향이 바뀌게 된다. 즉, 원 편광된 빛이 반사될 때 좌원 편광의 빛은 우원 편광으로, 우원 편광의 빛은 좌원 편광의 빛으로 그 편광 방향이 바뀌게 된다.

예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 처음 발광 다이오드(200)에서 방출된 편광 되지 않은 빛이 CLC 필름(210)으로 입사되면 우원 편광의 빛은 투과하고, 좌원 편광의 빛은 반사된다.

그리고, 상기 반사된 좌원 편광의 빛은 하부에 형성된 반사판(220)에서 다시 반사되어 CLC 필름(210)으로 향하게 되는데, 이 때 편광 방향이 바뀌어 좌원 편광 의 빛이 우원 편광의 빛으로 바뀌게 된다.

이렇게, 상기 반사판(220)에서 반사된 빛은 우원 편광이 되었으므로 CLC 필름(210)을 투과할 수 있게 된다.

본 실시예에 있어서, 상기 원형 편광 필름(110)에 입사된 빛 중 좌원 편광을 가지는 빛은 반사되고 우원 편광을 가지는 빛은 투과되는데, 상기 원형 편광 필름(110)에서 반사된 빛은 상기 발광 다이오드(100)들 사이의 영역에 형성된 반사판(120)에서 반사되어 좌원 편광의 빛에서 우원 편광의 빛으로 바뀌게 되고, 이 빛은 상기 원형 편광 필름(110)을 투과하게 된다.

이러한 과정을 통하여 이론적으로는 처음 발광 다이오드(100)에서 방출된 빛 전부를 액정 패널(150)에 이용할 수 있게 된다.

그러나, 실제의 경우에 있어서 CLC 필름의 투과율 및 반사율 등 여러 가지를 고려하면 발광 다이오드(100)에서 방출된 빛의 이용 효율은 다소 떨어지나, 일반적인 흡수 타입의 선형 편광자를 이용한 경우보다는 훨씬 많은 빛을 이용할 수 있다.

그리고, 원형 편광 필름(110)에 입사하는 빛 중 좌원 편광의 빛은 투과하지 못하고 반사되며, 이 빛은 또 다시 반사판(120)에 의해 재반사되는데, 이와 같이 2차례에 걸쳐 반사가 일어나기 때문에 발광 다이오드(100)에서 방출된 빛의 이동 경로가 길어져서 R,G,B 색의 혼합을 유도할 수 있으며 그로 인해 LED를 광원으로 사용하였을 때의 색 불균일성 문제를 해결할 수 있게 된다.

그런데, 액정 패널(150)의 경우 원 편광의 빛은 이용할 수 없고, 선형 편광 된 빛을 이용하므로 상기 원형 편광 필름(110)을 통과한 빛을 선형 편광의 빛으로 바꾸어 주어야 한다.

따라서, 본 발명에서는 원형 편광 필름(110)상부에 복굴절 필름(130)을 형성하여 상기 원형 편광 필름(110)을 통과한 우원 편광의 빛을 선 편광의 빛으로 바꾸어 준다.

여기서, 상기 복굴절 필름(130)은 복굴절 필름(130)을 통과하는 빛이 λ/4의 위상 지연값을 가지도록 하는 λ/4 복굴절 필름을 사용한다.

이와 같이 λ/4 복굴절 필름을 이용하면 수직 편광 성분의 빛과 수평 편광 성분 빛 사이의 위상 차이를 조절할 수 있어 원 편광의 빛을 선형 편광의 빛으로 바꿀 수 있게 된다.

즉, 상기 원형 편광 필름(110)을 통과한 빛은 우원 편광의 빛으로서, 수직 편광 성분의 빛과 수평 성분의 빛의 위상이 90도 차이가 나게 되는데, 이러한 빛이 λ/4 복굴절 필름을 통과하게 되면 수직 편광 성분의 빛과 수평 성분의 빛의 위상 차이가 없어져 선형 편광의 빛으로 바뀌게 된다.

도 6은 편광되지 않은 빛이 CLC 필름과 λ/4 복굴절 필름을 거쳐 선형 편광의 빛으로 바뀌는 상태를 나타낸 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 백 라이트 유닛의 발광 다이오드에서 방출된 편광 되지 않은 빛은 CLC 필름(250)을 통과하면서 우원 편광을 가지는 빛으로 바뀌게 된다.

그리고, 상기 CLC 필름(250)을 통과한 우원 편광의 빛은 다시 λ/4 복굴절 필름(260)을 통과하면서 선형 편광의 빛으로 바뀌게 된다.

상기 복굴절 필름(130)을 통과한 빛은 확산판(140)을 거치게 되는데, 상기 확산판(140)은 상기 복굴절 필름(130)을 통과한 빛을 균일하게 확산시켜 액정 패널(150)로 전달하며, 시야각을 넓혀주는 기능을 한다. 여기서, 상기 확산판(140)은 편광성이 보전되는 확산판을 사용하는 것이 아주 중요하다.

일반적인 확산판은 빛이 투과할 때 빛의 편광성이 파괴된다. 즉, 상기 원형 편광 필름(110) 및 복굴절 필름(130)을 통하여 얻은 선형 편광의 빛을 다시 비편광된 상태로 되돌려 놓는다.

따라서, 편광성이 보전되는 확산판의 사용이 필수적이며, 편광성이 보전되는 확산판으로는 홀로그램 디퓨저(Hologram Diffuser) 또는 그레이디드 인덱스(Graded Index) 확산판 등이 있다.

여기서, 상기 확산판(140) 상부에 프리즘 쉬트를 더 형성하여 상기 확산판(140)을 지나면서 수평, 수직 양 방향으로 확산이 일어나 휘도가 급격히 떨어지게 된 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 높여줄 수 있다.

상기 확산판(140)으로 인하여 액정 패널(150)의 전면에 균일하게 빛이 들어오게 되는데, 상기 액정 패널(150)에서는 인가되는 전기 신호에 따라 액정의 배열을 변경시켜 입사되는 빛을 투과시키거나 차단시킨다.

여기서, 상기 액정 패널(150)의 상부면과 하부면에는 선형 편광 필름(미도시)이 형성되어 있기 때문에 상기 원형 편광 필름(110) 및 복굴절 필름(130)의 배 열 방향은 상기 원형 편광 필름(110) 및 복굴절 필름(130)을 통하여 얻은 선형 편광의 방향이 상기 선형 편광 필름의 투과 방향과 나란하게 되도록 배치하여야 한다.

도 7은 본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 제2 실시예를 나타낸 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(100) 상부에 원형 편광 필름(110)과 복굴절 필름(130)이 순차적으로 형성되어 있으며, 상기 복굴절 필름(130)과 상호 이격하여 확산판(140) 및 액정 패널(150)이 순차적으로 형성되어 있다.

이와 같이, 원형 편광 필름(110) 및 복굴절 필름(130)과 확산판(140) 및 액정 패널(150)간에 일정한 간격을 둠으로써, 상기 발광 다이오드(100)에서 방출된 빛의 이동 거리를 늘릴 수 있어 R,G,B 색의 혼합이 더 잘 일어나도록 할 수 있으며, 그로 인해 색 균일성을 향상시킬 수 있다.

이때, 상기 복굴절 필름(130)과 확산판(140)과의 간격은 R,G,B의 색 섞임 정도에 따라 조절할 수 있다.

그리고, 원형 편광 필름(110) 및 복굴절 필름(130)과 확산판(140) 및 액정 패널(150)을 별도로 제작한 후 조립할 수 있어 제작상의 편의를 도모할 수 있다.

도 8은 본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 제3 실시예를 나타낸 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 일정한 파장을 가지는 광을 방출하며 상호 이격되어 있는 복수개의 발광 다이오드(100)와, 상기 복수개의 발광 다이오드(100)들 사이의 영역에 형성되는 반사판(120)과, 상기 반사판(120) 상부에 상기 복수개의 발광 다이오드(100)들 각각을 감싸며 돔 형상을 가지고 형성되며, 상기 발광 다이오드(100)에서 방출되어 입사된 빛 중 좌원 편광의 빛은 반사시키고 우원 편광의 빛은 투과시키는 원형 편광 필름(110)과, 상기 원형 편광 필름(110) 상부에 형성되며, 상기 원형 편광 필름(110)을 통과한 빛을 선형 편광의 빛으로 바꾸어주는 복굴절 필름(130)과, 상기 복굴절 필름(130) 상부에 상호 이격하여 형성되고, 상기 복굴절 필름(130)을 통과한 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산판(140)과, 상기 확산판(140) 상부에 형성되며, 인가되는 전기 신호에 따라 액정의 배열을 변경시킴으로써 상기 확산판(140)을 통과한 빛을 투과시키거나 차단시키는 액정 패널(150)을 포함하여 구성된다.

상기 원형 편광 필름(110)으로 CLC 필름을 사용하는 경우 입사되는 빛 중, 특정한 원 편광을 가지는 빛은 투과시키고 그와 반대되는 원 편광을 가지는 빛은 반사시키는 특성을 나타내는데 있어서, 입사되는 빛의 입사각에 따른 제약이 있다.

즉, CLC 필름에 입사되는 빛의 입사각이 큰 경우에는 CLC 필름이 원형 편광 필름으로서 잘 동작하지 않게 된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 실시예에서는 돔의 형태를 가지는 원형 편광 필름(110)을 상기 발광 다이오드(100) 각각을 감싸며 반사판(120) 상부에 형성함으로써, 상기 발광 다이오드(100)에서 방출된 빛이 상기 원형 편광 필름(110)에 입사될 때, 작은 입사각을 가지고 입사되도록 하는데 그 특징이 있다.

도 9는 본 발명의 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛의 제4 실시예를 나타낸 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상호 이격된 복수개의 발광 다이오드 패키지(300)와, 상기 발광 다이오드 패키지(300) 상부에 상호 이격하여 형성되는 확산판(310)과, 상기 확산판(310) 상부에 형성되는 액정 패널(320)로 구성된다.

여기서, 상기 발광 다이오드 패키지(300)는 도 10에 도시된 바와 같이, 서브 마운트 기판(301) 상부에 접합되며, 일정한 파장을 가지는 광을 방출하는 발광 다이오드(302)와, 상기 발광 다이오드(302)를 상기 서브 마운트 기판(301)과 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(303)와, 상기 서브 마운트 기판(301) 상에 형성되며 상기 발광 다이오드(302)에서 방출하는 광의 광 분포도를 조절하는 렌즈(304)와, 상기 렌즈(304) 상부에 형성되며 상기 발광 다이오드(302)에서 방출되어 입사된 빛 중 우원 편광 또는 좌원 편광의 빛을 반사시키는 원형 편광 필름(305)과, 상기 서브 마운트 기판(301)의 발광 다이오드(302)가 접합된 영역을 제외한 영역에 형성되며 상기 원형 편광 필름(305)에서 반사된 빛을 상기 원형 편광 필름(305)으로 재반사시키는 반사판(306)과, 상기 원형 편광 필름(305) 상부에 형성되며 상기 원형 편광 필름(305)을 통과한 빛을 선형 편광의 빛으로 바꾸어주는 복굴절 필름(307)으로 구성되어 있다.

이와 같이, 발광 다이오드 패키지(300)에 원형 편광 필름(305) 및 복굴절 필름(307)을 형성하면 발광 다이오드를 백 라이트 유닛으로 사용할 때 나타나는 색 불균일성 문제나, 원형 편광 필름(305)의 입사하는 빛의 입사각에 따른 제약 문제 등을 한 번에 해결할 수 있으며, 전체 백 라이트 유닛의 부피를 줄일 수 있게 된 다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 원형 편광 필름에서 반사된 빛을 반사판을 이용하여 재반사함으로써, 발광 다이오드에서 방출된 빛의 대부분을 액정 패널로 전달할 수 있어 광 이용 효율이 향상된다.

그리고, 이와 같은 2번의 반사 즉, 원형 편광 필름에서의 반사와 반사판에서의 재반사를 통하여 백 라이트 유닛의 광원인 발광 다이오드에서 방출된 빛의 이동 경로를 길게 할 수 있어 R,G,B 색의 혼합을 유도할 수 있으며 그로 인해 LED를 광원으로 사용하였을 때의 색 불균일성 문제를 해결할 수 있다.

Claims (8)

1. 일정한 파장을 가지는 광을 방출하며 상호 이격되어 있는 복수개의 발광 다이오드와;

   상기 발광 다이오드 상부에 형성되며 상기 발광 다이오드에서 방출되어 입사된 빛 중 우원 편광 또는 좌원 편광의 빛을 반사시키는 원형 편광 필름과;

   상기 복수개의 발광 다이오드들 사이의 영역에 형성되며 상기 원형 편광 필름에서 반사된 빛을 다시 원형 편광 필름으로 재반사시키는 반사판과;

   상기 원형 편광 필름 상부에 형성되며, 상기 원형 편광 필름을 통과한 빛을 선형 편광의 빛으로 바꾸어주는 복굴절 필름과;

   상기 복굴절 필름 상부에 형성되며, 상기 복굴절 필름을 통과한 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산판을 포함하여 이루어지는 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 원형 편광 필름 및 복굴절 필름과 상기 확산판은 상호 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛.
3. 일정한 파장을 가지는 광을 방출하며 상호 이격되어 있는 복수개의 발광 다이오드와;

   상기 복수개의 발광 다이오드들 사이의 영역에 형성되는 반사판과;

   상기 반사판 상부에 상기 복수개의 발광 다이오드들 각각을 감싸며 돔(Dome) 형상으로 형성되고, 상기 발광 다이오드에서 방출되어 입사된 빛 중 우원 편광 또는 좌원 편광의 빛을 반사시키는 원형 편광 필름과;

   상기 원형 편광 필름 상부에 형성되며, 상기 원형 편광 필름을 통과한 빛을 선형 편광의 빛으로 바꾸어주는 복굴절 필름과;

   상기 복굴절 필름 상부에 상기 복굴절 필름과 상호 이격하여 형성되고, 상기 복굴절 필름을 통과한 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산판을 포함하여 이루어지는 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛.
4. 서브 마운트 기판 상부에 일정한 파장을 가지는 광을 방출하는 발광 다이오드가 접합되어 있고, 상기 발광 다이오드를 상기 서브 마운트 기판과 전기적으로 연결하는 본딩 와이어가 상기 발광 다이오드에 형성되어 있고, 상기 발광 다이오드에서 방출하는 광의 광 분포도를 조절하는 렌즈가 상기 발광 다이오드를 감싸며 서브 마운트 기판 상에 형성되어 있고, 상기 렌즈 상부에 상기 발광 다이오드에서 방출되어 입사된 빛 중 우원 편광 또는 좌원 편광의 빛을 반사시키는 원형 편광 필름이 형성되어 있고, 상기 원형 편광 필름에서 반사된 빛을 상기 원형 편광 필름으로 재반사시키는 반사판이 상기 서브 마운트 기판 상부의 발광 다이오드가 접합된 영역을 제외한 영역에 형성되어 있고, 상기 원형 편광 필름 상부에 형성되며 상기 원형 편광 필름을 투과한 빛을 선형 편광의 빛으로 바꾸어주는 복굴절 필름으로 구성되며 상호 이격되어 있는 복수개의 발광 다이오드 패키지와;

   상기 복수개의 발광 다이오드 패키지 상부에 상호 이격하여 형성되며, 상기 발광 다이오드 패키지에서 방출한 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산판을 포함하여 이루어지는 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 확산판 상부에 상기 확산판을 통과한 빛을 굴절 및 집광시켜 주는 프리즘 쉬트가 더 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 확산판은 투과하는 빛의 편광성이 보전되는 홀로그램 디퓨저(Hologram Diffuser) 또는 그레이디드 인덱스(Graded Index) 확산판인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 원형 편광 필름은 CLC(Choloesteric Liquid Crystal) 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복굴절 필름은 투과되는 빛이 λ/4의 위상 지연값을 가지도록 하는 λ/4 복굴절 필름인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 백 라이트 유닛.

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