KR101693656B1 - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 제 1 층, 상기 제 1 층 상에 위치하며, 광을 방출하는 복수의 광원들 및 상기 제 1 층의 전면에 위치하고, 상기 제 1 층 상에 위치한 상기 복수의 광원들의 적어도 일부를 감싸는 제 2 층;을 포함하며, 상기 복수의 광원들은, 복수의 리드 프레임을 포함하며, 캐비티가 형성된 몰드부, 상기 리드 프레임과 연결되며, 상기 캐비티에 실장된 수직형 또는 수평형의 발광 소자, 상기 발광 소자가 실장된 캐비티에 채워진 색변환층 및 상기 몰드부의 적어도 일면에 형성된 방열부재를 포함할 수 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{Back Light Unit And Display Apparatus Comprising the same}
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점으로 노트북 PC 및 모니터 시장은 물론 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다.
액정표시장치는 액정패널 및 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 백라이트 유닛은 액정패널에 빛을 제공하고, 이러한 빛은 액정패널을 투과하게 된다. 이때, 액정패널은 빛의 투과율을 조절하여 화상을 구현하게 된다.
백라이트 유닛은 광원이 배치된 형태에 따라 에지형과 직하형으로 구분될 수 있다. 에지형은 광원이 액정패널의 측면에 배치되고, 도광판이 액정패널의 배면에 배치되어 액정패널의 측면에서 제공된 빛을 액정패널의 배면으로 가이드할 수 있다. 그리고, 직하형은 액정패널 배면에 다수의 광원들을 구비하고 다수의 광원들로부터 발광된 빛이 직접적으로 액정패널의 배면으로 제공될 수 있다.
이러한 광원으로는 EL(electro luminescence), CCFL(cold cathode fluorescent lamp), HCFL(hot cathode fluorescent lamp), LED(light emitting diode) 등이 사용될 수 있다. 이 중 LED는 소비 전력이 낮으며 발광 효율이 뛰어난 장점을 가질 수 있다.
본 발명은 광원으로부터 발생되는 열을 용이하게 방출하며, 고화질 및 박형의 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 제 1 층, 상기 제 1 층 상에 위치하며, 광을 방출하는 복수의 광원들 및 상기 제 1 층의 전면에 위치하고, 상기 제 1 층 상에 위치한 상기 복수의 광원들의 적어도 일부를 감싸는 제 2 층을 포함하며, 상기 복수의 광원들은, 복수의 리드 프레임을 포함하며, 캐비티가 형성된 몰드부, 상기 리드 프레임과 연결되며, 상기 캐비티에 실장된 수직형 또는 수평형의 발광 소자, 상기 발광 소자가 실장된 캐비티에 채워진 색변환층 및 상기 몰드부의 적어도 일면에 형성된 방열부재를 포함할 수 있다.
상기 제 1 층으로부터 제 2 층의 상단까지의 높이는 상기 제 1 층으로부터 상기 광원의 상단까지의 높이보다 크거나 같을 수 있다.
상기 방열부재는 상기 제 1 층과 마주보는 상기 광원의 하측에 위치하는 하부 방열부재일 수 있다.
상기 광원의 하측과 대향하는 상기 광원의 상측에 위치하는 상기 방열부재를 더 포함하며, 상기 방열부재는 상부 방열부재일 수 있다.
상기 하부 방열부재의 크기는 상기 상부 방열부재의 크기보다 클 수 있다.
상기 상부 방열부재와 상기 하부 방열부재는 서로 연결될 수 있다.
상기 상부 방열부재와 상기 하부 방열부재는 상기 리드 프레임에 각각 연결될 수 있다.
상기 하부 방열부재와 상기 제 1 층 사이에 위치하는 도전층을 더 포함할 수 있다.
상기 도전층의 크기는 상기 하부 방열부재의 크기보다 크거나 같을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 제 1 층, 상기 제 1 층 상에 위치하며, 광을 방출하는 복수의 광원들 및 상기 제 1 층의 전면에 위치하고, 상기 제 1 층 상에 위치한 상기 복수의 광원들의 적어도 일부를 감싸는 제 2 층을 포함하며, 상기 복수의 광원들은 적어도 일면에 형성된 방열부재를 포함하는 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛 상에 위치하는 디스플레이 패널을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 복수의 블록들로 분할되어, 상기 분할된 블록별로 구동 가능할 수 있다.
상기 디스플레이 패널은 복수의 영역들로 분할되며, 상기 복수의 영역들 각각의 그레이 레벨 피크값 또는 색 좌표 신호에 따라 상기 영역에 대응되는 상기 백라이트 유닛의 블록으로부터 방출되는 광의 휘도가 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치는 광원의 적어도 일면에 구비된 적어도 하나의 방열부재를 형성함으로써, 광원으로부터 발생되는 열을 용이하게 방출하며, 고화질 및 박형의 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 도면.
도 2 내지 도 14는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면.
도 15 내지 도 18은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 형성되는 제 1 패턴의 배치를 나타낸 도면,
도 19 내지 도 22는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 제 1 패턴의 형상을 나타낸 도면.
도 23 및 도 24는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면.
도 25 및 도 26은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면.
도 27은 백라이트 유닛에 구비되는 광원과 반사층의 위치 관계를 설명하기 위한 도면.
도 28 내지 도 37은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면.
도 38 내지 도 43은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 구비되는 광원의 구조를 나타낸 도면.
도 44 내지 도 53은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 배치된 광원을 나타낸 도면.
도 54 내지 도 57은 본 발명의 제 7 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면.
도 58 내지 도 62는 본 발명의 제 8 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면.
도 63은 백라이트 유닛에 구비된 복수의 광원들의 구조에 나타낸 도면.
도 64 내지 도 68은 본 발명의 제 9 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 전면 형상을 나타낸 도면.
도 69 및 도 70은 본 발명의 제 9 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면.
도 71 내지 도 81은 본 발명의 제 10 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면.
도 82는 본 발명의 제 11 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 도면.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 백라이트 유닛(120), 커버(130), 바텀 플레이트(135), 구동부(140) 및 백 커버(150)로 구성될 수 있다.
상기 디스플레이 패널(110)은 화상이 구현되는 부분으로, 액정층을 사이에 두고 설로 대향하여 합착된 제 1 기판(111) 및 제 2 기판(112)을 포함할 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, TFT 어레이 기판으로 불리는 제 1 기판(111)에는 다수의 스캔 라인과 데이터 라인이 매트릭스 형상으로 교차하여 복수의 화소가 정의될 수 있다. 각각의 화소에는 신호를 온/오프할 수 있는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비되고, 박막 트랜지스터에 각각 연결된 화소전극이 위치할 수 있다.
그리고, 컬러필터 기판으로 불리는 제 2 기판(112)에는 복수의 화소에 각각 대응되는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터 및 이들을 각각 둘러싸며 스캔 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등의 비표시소자를 가리는 블랙 매트릭스(black matrix)가 구비될 수 있다. 또한, 이들을 덮는 투명한 공통전극이 구비될 수 있다.
또한, 디스플레이 패널(110)의 적어도 일 측에는 연성회로기판 또는 테이프캐리어패키지(Tape Carrier Package : TCP)와 같은 연결부재를 매개로 인쇄회로기판이 연결되어 모듈화 과정에서 바텀 플레이트(135)의 배면으로 밀착 배치될 수 있다.
상기와 같은 구조의 디스플레이 패널(110)은 스캔 라인으로부터 전달되는 게이트 구동회로(113)의 온/오프 신호에 의해 각 스캔 라인 별로 선택된 박막 트랜지스터가 온(On)되면 데이터 구동회로(114)의 데이터 전압이 데이터 라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따라 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명의 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)의 배면에서 디스플레이 패널(110)로의 빛을 제공할 수 있는 백라이트 유닛(120)이 구비될 수 있다.
백라이트 유닛(120)은 광학 어셈블리(123) 및 광학 어셈블리(123) 상에 개재되는 복수의 광학시트(125)를 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(120)의 자세한 설명은 후술하기로 한다.
전술한 디스플레이 패널(110) 및 백라이트 유닛(120)은 커버(130) 및 바텀 플레이트(135)를 통해 모듈화될 수 있다. 디스플레이 패널(110)의 전면에 위치하는 커버(130)는 탑커버일 수 있으며, 디스플레이 패널(110)의 상면 및 측면을 덮는 사각의 액자틀 형상으로, 커버(130)의 전면을 개구하여 디스플레이 패널(110)에서 구현되는 화상을 표시할 수 있다.
또한, 백라이트 유닛(120)의 후면에 위치하는 바텀 플레이트(135)는 디스플레이 패널(110) 및 백라이트 유닛(120)이 결합하여 디스플레이 장치에 기초가 되는 역할을 하는 것으로, 사각 모양의 하나의 판 형상으로 이루어질 수 있다.
백라이트 유닛(120)의 후면에 위치하는 바텀 플레이트(135)의 일면에는 구동부(140)가 배치될 수 있다. 구동부(140)는 구동 제어부(141), 메인보드(142) 및 전원공급부(143)를 포함할 수 있다. 구동 제어부(141)는 타이밍 컨트롤러로 일 수 있으며, 디스플레이 패널(110)의 각 구동회로에 동작 타이밍을 조절하는 구동부이고, 메인보드(142)는 타이밍 컨트롤러에 V싱크, H싱크 및 R, G, B 해상도 신호를 전달하는 구동부이며, 전원공급부(143)는 디스플레이 패널(110) 및 백라이트 유닛(120)에 전원을 인가하는 구동부이다.
상기 구동부(140)는 구동부 섀시(145)에 의해 백라이트 유닛(120)의 후면에 위치하는 바텀 플레이트(135)의 일면에 구비될 수 있다. 그리고, 구동부(140)는 백 커버(150)에 의해 감싸질 수 있다.
이하, 전술한 백라이트 유닛에 대해 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 14는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백라이트 유닛(200)은 제 1 층(210), 광원(220), 제 2 층(230) 및 반사층(240)을 포함할 수 있다.
제 1 층(210) 상에 복수의 광원들(220)이 형성되며, 제 1 층(210) 상에 제 2 층(230)이 배치되어 복수의 광원들(220)을 감싸도록 형성될 수 있다.
제 1 층(210)은 복수의 광원들(220)이 실장되는 기판일 수 있으며, 전원을 공급하는 어댑터(미도시)와 광원(220)을 연결하기 위한 전극 패턴(미도시)이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 기판의 상면에는 광원(220)과 어댑터(미도시)를 연결하기 위한 탄소나노튜브 전극 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
이러한 제 1 층(210)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리카보네이트(PC) 또는 실리콘(Si) 등으로 이루어져 복수의 광원들(220)이 실장되는 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수 있으며, 필름 형태로 형성될 수 있다.
광원(220)은 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode) 칩 또는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 구비된 발광 다이오드 패키지 중 하나일 수 있다. 본 실시 예에서는 광원(220)으로서 발광 다이오드 패키지인 것을 예로 설명하기로 한다.
광원(220)을 구성하는 LED 패키지는 발광면이 향하는 방향에 따라 탑 뷰(Top View) 방식과 사이드 뷰(Side View) 방식으로 나뉠 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원(220)은 발광면이 상측을 향해 형성되는 탑 뷰 방식의 LED 패키지 및 발광면이 측면을 향해 형성되는 사이드 뷰 방식의 LED 패키지 중 적어도 하나를 이용하여 구성될 수 있다.
본 실시 예에서 광원(220)이 사이드 뷰 방식의 LED 패키지인 경우를 설명하면, 복수의 광원들(220)은 각각 발광면이 측면에 배치되어, 측면 방향, 즉 제 1 층(210) 또는 반사층(240)이 연장된 방향으로 광을 방출할 수 있다. 따라서, 광원(220) 상에 형성된 제 2 층(230)의 두께(e)를 감소시켜 백라이트 유닛(200), 더 나아가 디스플레이 장치의 슬림화를 구현할 수 있다.
또한, 광원(220)은 적색, 청색, 녹색 등과 같은 컬러 중에서 적어도 한 컬러를 방출하는 유색 LED이거나 백색 LED로 구성될 수 있다. 또한, 상기 유색 LED는 적색 LED, 청색 LED 및 녹색 LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 발광 다이오드의 배치 및 방출 광은 다양하게 변경 및 적용 가능하다.
한편, 제 1 층(210) 상에 배치되어 복수의 광원들(220)을 감싸는 형태로 형성되는 제 2 층(220)은 광원(220)으로부터 방출되는 광을 투과시킴과 동시에 확산시켜, 광원(220)으로부터 방출되는 광이 균일하게 디스플레이 패널(100)로 제공되도록 할 수 있다.
제 1 층(210) 상에는 광원(220)으로부터 방출되는 광을 반사시키는 반사층(240)이 위치할 수 있다. 반사층(240)은 제 1 층(210) 상의 광원(220)이 형성된 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다. 반사층(240)은 광원(220)으로부터 방출되는 광을 반사하고, 제 2 층(230)의 경계로부터 전반사되는 광을 다시 반사시켜 광이 보다 넓게 퍼지도록 할 수 있다.
반사층(240)은 반사 물질인 금속 또는 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Ag) 또는 이산화 티타늄(TiO2)과 같이 높은 반사율을 가지는 금속 또는 금속 산화물을 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 반사층(240)은 상기 금속 또는 금속 산화물을 제 1 층(210) 상에 증착 또는 코팅하여 형성할 수 있으며, 금속 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있다. 여기서, 증착하는 방법으로는 열증착법, 증발법 또는 스퍼터링법과 같은 진공증착법을 사용할 수 있고, 코팅 또는 인쇄하는 방법으로는 프린팅법, 그라비아 코팅법 또는 실크 스크린법을 사용할 수 있다.
한편, 제 1 층(210) 상에 위치한 제 2 층(230)은 광투과성 재질, 예를 들어 실리콘 또는 아크릴계 수지로 이루어질 수 있다. 그러나, 제 2 층(230)은 상기한 물질에 한정되지 않으며 다양한 수지(resin)로 이루어질 수 있다.
또한, 광원(220)으로부터 방출되는 광이 확산되어 백라이트 유닛(200)이 균일한 휘도를 가지도록 하기 위해, 제 2 층(230)은 약 1.4 내지 1.6의 굴절율을 갖는 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 층(230)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리에폭시(PE), 실리콘, 아크릴 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 재료로 형성될 수 있다.
그리고, 제 2 층(230)은 광원(220) 및 반사층(240)에 견고하게 밀착되도록 접착성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 2 층(230)은 불포화 폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시 에틸메타크릴레이트, 히드록시 프로필 메타크릴레이트, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 아크릴 아미드, 메티롤 아크릴 아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 노말부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제 2 층(230)은 액상 또는 겔(gel)상의 수지를 복수의 광원들(220) 및 반사층(240)이 형성된 제 1 층(210) 상에 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있으며, 또는 지지시트 상에 수지를 도포한 후 부분 경화하여 제 1 층(210) 상에 접착시켜 형성할 수도 있다.
그리고, 제 2 층(230) 상에는 광원들(220)로부터 방출된 광이 상부로 확산될 수 있도록 확산판(245)이 구비될 수 있다. 확산판(245)은 제 2 층(230)에 접착될 수 있으며, 부가적인 접착부재를 이용하여 접착될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 백라이트 유닛(200)은 디스플레이 패널로 제공되는 광의 효율적인 이용을 위해 각각 두께 범위가 조절될 수 있다.
보다 자세하게는, 백라이트 유닛(200)의 전체 두께(a)는 1.7 내지 3.5mm로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 2.8mm로 이루어질 수 있다. 백라이트 유닛(200)을 구성하는 제 1 층(210)의 두께(b)는 0.2 내지 0.8mm로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 0.5mm로 이루어질 수 있다. 그리고, 제 1 층(210) 상에 형성된 반사층(240)의 두께(c)는 0.02 내지 0.08mm의 두께로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 0.05mm로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 층(210) 상에 배열된 광원(220)의 두께(d)는 0.8 내지 1.6mm로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 1.2mm로 이루어질 수 있다. 광원(220)을 덮는 제 2 층(230)의 두께(e)는 0.8 내지 2.4mm로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 1.3mm로 이루어질 수 있다. 그리고, 제 2 층(230) 상에 형성된 확산판(245)의 두께(f)는 0.7 내지 1.3mm로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 1.0mm로 이루어질 수 있다.
여기서, 제 2 층(230)의 두께(e)가 증가할수록, 광원(220)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되어 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 디스플레이 패널로 제공될 수 있다. 반면, 제 2 층(230)의 두께(e)가 증가함에 따라 제 2 층(230)에 흡수되는 광의 양이 증가할 수 있으며, 이로 인해 백라이트 유닛(200)으로부터 디스플레이 패널로 제공되는 광의 휘도가 전체적으로 감소할 수 있다.
따라서, 백라이트 유닛(200)으로부터 디스플레이 패널로 제공되는 광의 휘도를 크게 감소시키지 아니하면서 균일한 휘도의 광을 제공하기 위해, 제 2 층(230)의 두께(e)는 광원(220)의 두께(d)와 같거나, 광원(220)의 두께(d)의 1.5배 이하의 두께인 것이 바람직하다.
도 4는 백라이트 유닛(200) 중 광원들(220)이 위치하지 않은 영역의 단면 형상을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 백라이트 유닛(200) 중 광원들(220)이 위치하지 않는 영역에서는, 제 1 층(210)의 상측 면을 반사층(240)이 덮는 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 제 1 층(210) 상에는 반사층(240)이 형성되며, 반사층(240) 중 광원들(220)의 위치에 대응되는 영역들에는 광원들(220)이 삽입될 수 있는 홀들이 형성되며, 광원들(220)은 상기 반사층(240)의 홀들을 통해 상측으로 돌출되어 제 2 층(230)에 의해 감싸질 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 전술한 제 2 층(230)은 복수의 산란 입자들(231)을 포함할 수 있으며, 산란 입자들(231)은 입사되는 광을 산란 또는 굴절시켜 광원(220)으로부터 방출되는 광이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다.
산란 입자(231)는 광원(220)으로부터 방출되는 광을 산란 또는 굴절시키기 위해, 제 2 층(230)을 구성하는 물질과 상이한 굴절율을 가지는 재질, 보다 상세하게는 제 2 층(230)을 구성하는 실리콘계 또는 아크릴계 수지보다 높은 굴절율을 가지는 재질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 산란 입자(231)는 폴리 메틸 메타크릴레이트/스티렌 공중합체(MS), 폴리 메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리 스티렌 (PS), 실리콘, 이산화 티타늄(TiO2), 이산화 실리콘(SiO2) 등으로 구성될 수 있으며, 상기와 같은 물질들을 조합하여 구성될 수도 있다.
한편, 산란 입자(231)는 제 2 층(230)을 구성하는 물질보다 낮은 굴절율을 가지는 물질로도 구성될 수 있으며, 예를 들어 제 2 층(230)에 기포(bubble)을 형성하여 구성될 수도 있다. 또한, 산란 입자(231)를 구성하는 물질은 상기한 바와 같은 물질들에 한정되지 아니하며, 그 이외에 다양한 고분자 물질 또는 무기 입자들을 이용하여 구성될수 있다.
그리고, 제 2 층(230)의 상측에는 광학 시트(250)가 배치될 수 있으며, 예를 들어 광학 시트(250)는 하나 이상의 프리즘 시트(251) 및/또는 하나 이상의 확산 시트(252)를 포함할 수 있다.
이 경우, 광학 시트(250)에 포함된 복수의 시트들은 서로 이격되지 않고 접착 또는 밀착된 상태로 제공되어, 광학 시트(250) 또는 백라이트 유닛(200)의 두께를 감소시킬 수 있다.
한편, 광학 시트(250)의 하측 면이 제 2 층(230)에 밀착되고, 광학 시트(250)의 상측 면이 디스플레이 패널(100)의 하측 면, 예를 들어 하부 편광판(140)에 밀착될 수 있다.
확산 시트(252)는 입사되는 광을 확산시켜 제 2 층(230)으로부터 나오는 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하여 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다. 또한, 프리즘 시트(251)는 확산 시트(252)로부터 나오는 광을 집광하여 디스플레이 패널(100)로 수직하게 광이 입사되도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기한 바와 같은 광학 시트(250), 예를 들어 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252) 중 적어도 하나가 제거될 수 있으며, 또는 프리즘 시트(251) 및 확산 시트(252) 이외에 다양한 기능층들을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 반사층(240)에는 복수의 광원들(220)에 대응되는 위치에 복수의 홀들(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 홀들에 하측의 기판(210) 상에 실장된 복수의 광원들(220)이 삽입될 수 있다.
이 경우, 광원들(220)이 반사층(240)에 형성된 홀들을 통해 하측에서 삽입되어, 반사층(240)의 상측으로 적어도 일부가 돌출될 수 있다. 이와 같이, 반사층(240)의 홀들에 광원들(220)이 각각 삽입되는 구조를 이용하여 백라이트 유닛(200)을 구성함으로써, 광원들(220)이 실장된 기판(210)과 반사층(240) 사이의 고정성을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들(220)은 각각 발광면이 측면에 배치되어, 측면 방향, 예를 들어 제 1 층(210) 또는 반사층(240)이 연장된 방향으로 광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 복수의 광원들(220)은 사이드 뷰 방식의 LED 패키지를 이용하여 구성될 수 있으며, 그에 따라 광원(220)이 화면 상에서 핫 스팟(hot spot)으로 관찰되는 것을 감소시킬 수 있으며, 제 2 층(230)의 두께(a)를 감소시켜 백라이트 유닛(200), 더 나아가 디스플레이 장치의 슬림화를 구현할 수 있다.
이 경우, 광원(220)은 제 1 방향(x)을 중심으로 소정의 지향각(α), 예를 들어 90도 내지 150도의 지향각을 가지는 광을 방출할 수 있다. 이하에서는, 광원(220)으로부터 방출되는 광의 방향을 상기 제 1 방향(x)으로 표시하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제 2 층(230)의 상측에 패턴을 형성하여, 광원(220)으로부터 상측으로 방출되는 광을 반사하여 확산시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 할 수 있다.
도 7 내지 도 14에 도시된 복수의 광원들(220)은 각각 도 6에 도시된 바와 같이 광원의 측면으로부터 측면 방향으로 광을 방출할 수 있으나, 이에 한정되지 아니하고, 예를 들어 상측면으로부터 광을 방출할 수도 있다.
도 7을 참조하면, 광원들(220)을 포함하는 백라이트 유닛(200)의 제 2 층(230)의 상측에 복수의 제 1 패턴(232)들을 포함하는 패턴층이 형성될 수 있으며, 좀 더 구체적으로 상기 패턴층에 포함된 복수의 제 1 패턴들(232)은 광원들(220)이 배치된 위치에 각각 대응되도록 제 2 층(230) 상에 형성될 수 있다.
예를 들어, 제 2 층(230)의 상측에 형성된 제 1 패턴(232)은 광원(220)으로부터 방출되는 광의 적어도 일부를 반사시키는 반사 패턴일 수 있다.
제 2 층(230) 상에 제 1 패턴(232)을 형성하여 광원(220)에 인접한 영역에서 방출되는 광의 휘도를 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 할 수 있다.
즉, 제 1 패턴(232)은 복수의 광원들(220)이 배치된 위치에 대응되도록 제 2 층(230) 상에 형성되어, 광원(220)으로부터 상측으로 방출되는 광을 선택적으로 반사시켜 광원(220)에 인접한 영역에서 방출되는 광의 휘도를 감소시킬 수 있으며, 상기 반사된 광은 측면 방향으로 확산될 수 있다.
보다 상세하게는, 광원(220)으로부터 상측 방향으로 방출되는 광은 제 1 패턴(232)에 의해 측면 방향으로 확산됨과 동시에 하측 방향으로 반사되고, 상기 제 1 패턴(232)에서 반사된 광은 반사층(240)에 의해 다시 측면 방향으로 확산됨과 동시에 상측 방향으로 반사될 수 있다. 즉, 제 1 패턴(232)은 입사되는 광의 100%를 반사하거나, 또는 입사되는 광의 일부를 반사시키고 일부는 통과시킬 수 있다. 이와 같이, 제 1 패턴(232)의 특성은 제 2 층(230) 및 제 1 패턴(232)을 통한 광의 전달을 제어함에 의해 조정될 수 있다.
그에 따라, 광원(220)으로부터 방출되는 광이 상측으로 집중되지 않고 측면 방향 및 다른 방향들로 넓게 확산될 수 있으며, 그로 인해 백라이트 유닛(200)으로부터 보다 균일한 휘도의 광이 방출될 수 있다.
상기 제 1 패턴(232)은 금속 등과 같은 반사 물질을 포함하며, 예를 들어 알루미늄, 음 또는 금 등과 같은 90% 이상의 반사율을 가지는 금속을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 패턴(232)은 입사되는 전체 광의 약 10% 이하가 투과되고 나머지가 반사되도록 하는 물질 또는 형상으로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기한 바와 같은 금속을 증착 또는 코팅하여 제 1 패턴(232)을 형성할 수 있으며, 또 다른 방법으로는 미리 정해진 패턴에 따라 금속을 포함하는 반사 잉크, 예를 들어 실버(silver) 잉크를 인쇄하여 제 1 패턴(232)을 형성할 수도 있다.
또한, 제 1 패턴(232)의 반사 효과를 향상시키기 위해, 제 1 패턴(232)의 색은 명도가 높은 색, 예를 들어 흰색에 가까운 색을 가질 수 있으며, 보다 상세하게는 제 2 층(230)보다 명도가 높은 색을 가질 수 있다.
한편, 제 1 패턴(232)은 금속 산화물을 포함하여 구성될 수도 있으며, 예를 들어 이산화 티타늄(TiO2)을 포함하여 구성될 수 있다. 좀 더 구체적으로는, 이산화 티타늄(TiO2)을 포함하는 반사 잉크를 미리 정해진 패턴에 따라 인쇄하여 제 1 패턴(232)을 형성할 수 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 복수의 제 1 패턴들(232)을 광원들(220)의 위치에 각각 대응되도록 형성한다 함은, 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 패턴(232)의 중심부가 그에 대응되는 광원(220)의 중심부와 일치하도록 형성하는 경우뿐 아니라, 제 1 패턴(232)의 중심부가 그에 대응되는 광원(220)의 중심부로부터 일정 간격만큼 이격되어 형성되는 경우도 포함할 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 패턴(232)의 중심부는 제 1 패턴(232)에 대응되는 광원(220)의 중심부와 일치하지 않을 수 있다.
예를 들어, 광원(220)의 발광면이 상측 방향이 아닌 측면 방향을 향하여 광이 측면 방향으로 방출되는 경우, 광원(220)의 측면으로부터 방출되는 광의 휘도는 도 8에 화살표로 표시된 방향으로 제 2 층(230)을 통해 진행하면서 감소할 수 있다. 그에 따라, 광원(220)의 발광면에 바로 인접한 제 1 영역은 광의 휘도가 주변에 비해 높을 수 있으나, 그에 반해 상기 발광면의 방향과 반대 방향으로 인접한 제 2 영역은 광의 휘도가 상기 제 1 영역에 비해 낮을 수 있다. 따라서, 제 1 패턴(232)은 광원(220)으로부터 광이 방출되는 방향으로 이동되어 형성될 수 있다.
그에 따라, 제 1 패턴(232)의 중심부는 그에 대응되는 광원(220)의 중심부 보다 광이 방출되는 방향으로 약간 치우친 위치에 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제 1 패턴(232)이 도 8에 도시된 경우보다 광이 방출되는 방향으로 더욱 치우친 위치에 형성될 수 있다.
즉, 제 1 패턴(232)의 중심부과 그에 대응되는 광원(220)의 중심부 사이의 간격이 도 8에 도시된 경우보다 더 증가할 수 있으며, 예를 들어 광원(220)의 발광면과 제 1 패턴(232)의 좌측 끝단 부분이 중첩되도록 형성될 수 있다.
한편, 도 10을 참조하면, 제 1 패턴(232)이 도 9에 도시된 경우보다 광이 방출되는 방향으로 더욱 치우친 위치에 형성될 수 있다. 즉, 제 1 패턴(232)이 형성된 영역과 그에 대응되는 광원(220)이 형성된 영역은 서로 중첩되지 않을 수 있으며, 그에 따라, 제 1 패턴(232)의 좌측 끝단 부분이 광원(220)의 발광면으로부터 일정 간격만큼 이격되어 형성될 수도 있다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 패턴(232)은 제 2 층(230)의 내부에 형성될 수도 있다. 또한, 이 경우, 제 1 패턴(232)의 중심부 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 그에 대응되는 광원(220)의 중심부보다 광이 방출되는 방향으로 약간 치우친 위치에 형성될 수 있다.
또한, 도 12를 참조하면, 상기한 제 1 패턴(232)을 시트 형태로 제작할 수 있으며, 이 경우 복수의 제 1 패턴(232)들을 포함하는 패턴층이 제 2 층(230) 상에 형성될 수 있다.
예를 들어, 인쇄 등을 통해 투명 필름(260)의 일면에 복수의 제 1 패턴(232)들을 형성하여 패턴층을 구성한 후, 상기 투명 필름(260)을 포함하는 패턴층을 제 2 층(230) 상에 적층할 수 있다. 좀 더 구체적으로 제 1 패턴(232)은 투명 필름 상에 복수의 도트(dot)들을 인쇄함으로써 형성될 수 있다.
또한, 도 13을 참조하면, 전술한 도 3에 설명된 확산판(245)의 일면에 복수의 제 1 패턴(232)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제 1 패턴(232)은 확산판(245)의 일면에 코팅되어 형성되고, 제 1 패턴(232)이 제 2 층(230)에 맞닿도록 확산판(245)을 제 2 층(230) 상에 형성할 수 있다.
한편, 도 14를 참조하면, 제 2 층(230)의 상부에는 투명 필름(260)의 일면에 복수의 제 1 패턴(232)들이 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 패턴(232)들이 형성된 투명 필름(260)은 제 2 층(230) 상에 적층할 수 있다.
투명 필름(260)과 제 2 층(230)의 사이에는 에어층(Air Layer, 238a)이 형성될 수 있다. 즉, 제 2 층(230)과 투명 필름(260)의 사이에 에어층(238a)이 형성될 수 있는 것이다.
이러한 에어층(238a)은 실질적으로 굴절률이 1로서, 제 2 층(230)의 굴절률 및 투명 필름(260)의 굴절률과 다를 수 있다. 이에 따라, 에어층(238a)의 형성은 제 2 층(230)과 투명 필름(260)의 사이에 굴절률이 상이한 또 다른 층, 즉 에어층(238a)을 형성한 결과를 초래할 수 있고, 이에 따라 광원(220)이 발산한 광을 보다 효과적으로 확산시킬 수 있다.
또한, 제 2 층(230)과 투명 필름(260) 사이에는 접착층(239)이 더 형성될 수 있다. 접착층(239)은 투명 필름(260)과 제 2 층(230)을 접착하는 역활과 동시에 투명 필름(260)과 제 2 층(230) 사이의 갭(gap)을 유지하여 에어층(238a)이 형성되기 용이한 역할을 할 수 있다.
그리고, 투명 필름(260) 상에는 확산판(245)이 위치할 수 있다. 이러한 확산판(245)은 단단한 판(Plate) 형태를 갖기 때문에 다른 기능성 층들의 지지체 역할을 수행할 수 있으며, 광원(220)으로부터 입사되는 광을 확산시킬 수 있다.
이러한 확산판(245)은 도시하지는 않았지만 다수의 비드(beads)를 포함할 수 있고, 비드들을 이용하여 입사되는 광을 산란시켜 특정 부분에 광이 집중되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제 1 패턴(232)이 형성된 영역의 비율이 증가할 수록 개구율이 감소하여 백라이트 유닛(200)으로부터 디스플레이 패널(100)로 제공되는 광의 전체적인 휘도가 감소할 수 있다. 여기서, 상기 개구율은 제 2 층(230) 중 제 1 패턴(232)이 형성되지 않은 영역의 양을 나타낼 수 있다.
따라서, 디스플레이 패널(100)로 제공되는 광의 휘도가 크게 감소되어 디스플레이 영상의 화질을 저하되는 것을 방지하기 위해, 제 1 패턴(232)이 형성된 패턴층의 개구율은 70% 이상인 것이 바람직하다. 즉, 제 2 층(230) 중 제 1 패턴(232)이 형성된 영역은 전체의 30% 이하인 것이 바람직하다.
도 15 내지 도 18은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 형성되는 제 1 패턴의 배치를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 제 1 패턴(232)은 광원(220)의 위치에 대응되도록 형성될 수 있다.
도 15를 참조하면, 제 1 패턴(232)은 대응되는 광원(220)이 형성된 위치를 중심으로 원형 또는 타원형의 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 제 1 패턴(232)의 중심부는 그에 대응되는 광원(220)의 중심부와 일치하지 않는 위치에 형성될 수도 있다. 한편, 각각의 제 1 패턴(232)은 서로 다른 형상 또는 크기를 가질 수도 있다.
도 16을 참조하면, 제 1 패턴(232)은 광이 방출되는 방향, 즉 x 축 방향으로 이동되어 위치할 수 있으며, 그에 따라, 제 1 패턴(232)의 중심부는 그에 대응되는 광원(220)의 중심부가 형성된 위치를 기준으로 일정 간격만큼 광이 방출되는 방향으로 이격되어 위치할 수 있다.
도 17을 참조하면, 제 1 패턴(232)은 도 16에 도시된 경우보다 광이 방출되는 방향으로 더욱 이동되어 위치할 수 있으며, 그에 따라 광원(220)이 형성된 영역 중 일부 영역만이 제 1 패턴(232)이 형성된 영역과 중첩될 수 있다.
한편, 도 18을 참조하면, 제 1 패턴(232)은 도 17에 도시된 경우보다 광이 방출되는 방향으로 더욱 이동되어 광원(220)이 형성된 영역 외부에 위치할 수 있으며, 그에 따라 광원(220)이 형성된 영역과 제 1 패턴(232)이 형성된 영역은 서로 중첩되지 않을 수 있다.
도 19 내지 도 22는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 제 1 패턴의 형상을 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 제 1 패턴(232)은 복수의 도트(dot)들 또는 영역들로 구성될 수 있으며, 각 도트 또는 영역은 반사 물질, 예를 들어 금속 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
제 1 패턴(232)은 광원(220)이 형성된 영역을 중심으로 하여 원형의 형상(또는 마름모 형상 등과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다)을 가질 수 있으며, 중심(234)에서 외곽으로 갈수록 반사율이 감소할 수 있다. 제 1 패턴(232)의 반사율은, 중심(234)에서 외곽 영역으로 갈수록 도시된 도트들의 수가 감소하거나 또는 제 1 패턴(232)을 구성하는 물질의 반사 특성이 감소함에 따라, 중심(234)에서 외곽 영역으로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다.
또한, 제 1 패턴(232)은 중심(234)에서 외곽으로 갈수록 광의 투과율 또는 개구율이 증가할 수 있다. 그에 따라, 광원(220)이 형성된 위치, 보다 상세하게는 광원(220)의 중심에 대응되는 제 1 패턴(232)의 중심부(234)에서 가장 높은 반사율(예를 들어, 거의 대부분의 빛이 투과되지 못하는) 및 가장 낮은 투과율 또는 개구율을 가지도록 할 수 있으며, 그로 인해 광원(220)이 형성된 영역에서 광이 집중되어 핫 스팟이 발생하는 것으로 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기와 같이 핫 스팟이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 제 1 패턴(232) 중 광원(220)과 중첩되는 중심 영역의 개구율은 5% 이하인 것이 바람직하다.
한편, 제 1 패턴(232)을 구성하는 복수의 도트들(233)은 중심(234)에서 외곽으로 갈수록 인접한 도트(233)들 사이의 간격이 증가할 수 있으며, 그에 따라 상기한 바와 같이, 제 1 패턴(232)은 중심(234)에서 외곽으로 갈수록 반사율이 감소하는 동시에 투과율 또는 개구율이 증가하도록 형성될 수 있다.
도 20을 참조하면, 제 1 패턴(232)은 타원형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 제 1 패턴(232)의 중심부(234)는 그에 대응되는 광원(220)의 중심부와 일치하도록 위치할 수 있다. 이와 달리, 제 1 패턴(232)의 중심부(234)와 광원(220)의 중심부가 서로 일치하지 않는 위치에 형성될 수 있다.
즉, 앞서 설명한 바와 같이, 제 1 패턴(232)의 중심부(234)가 광원(220)의 중심부보다 일방향, 예를 들어 광원(220)으로부터 광이 방출되는 방향으로 약간 치우친 위치에 형성될 수 있다.
이 경우, 제 1 패턴(232) 중 광원(220)의 중심부와 대응되는 부분(235)으로부터 외곽으로 갈수록 반사율이 감소하거나 또는 투과율이 증가할 수 있다. 즉, 제 1 패턴(232) 중 광원(220)의 중심과 대응되는 부분(235)은 중심부(234)에서 일방향으로 치우져 위치할 수 있으며, 제 1 패턴(232) 중 광원(220)의 중심과 대응되는 부분(235)에서 가장 높은 반사율 또는 가장 낮은 투과율을 가질 수 있다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 제 1 패턴(232)은 광원(220)이 형성된 영역을 중심으로 하여 사각형의 형상을 가질 수 있으며, 중심에서 외곽으로 갈수록 반사율이 감소하고, 투과율 또는 개구율은 증가할 수 있다. 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같은, 제 1 패턴(232)의 특징들은 도 21 및 도 22에 도시된 제 1 패턴(232)에도 동일하게 적용 가능하다.
이 경우에도, 상기와 같이 핫 스팟이 발생하는 것을 방지하기 위해서는, 제 1 패턴(232) 중 광원(220)과 중첩되는 중심 영역의 개구율은 5% 이하인 것이 바람직하다.
한편, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 제 1 패턴(232)을 구성하는 복수의 도트들(233)은 중심에서 외곽으로 갈수록 인접한 도트(233)들 사이의 간격이 증가할 수 있다.
상기에서는 도 19 내지 도 22를 참조하여 제 1 패턴(232)이 복수의 도트들을 포함하여 구성되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 중심에서 외곽으로 갈수록 반사율이 감소하고, 투과율 또는 개구율이 증가하는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제 1 패턴(232)은 중심에서 외곽으로 갈수록 반사 물질, 예를 들어 금속 또는 금속 산화물의 농도가 감소할 수 있으며, 그에 따라 외곽으로 갈수록 반사율이 감소하고, 투과율 또는 개구율이 증가하여 광원(220)에 인접한 영역에서 광의 밀도가 집중되는 것을 감소시킬 수 있다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다. 하기에서는 전술한 제 1 실시 예의 설명과 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 붙여 그 설명을 생략하기로 한다.
도 23을 참조하면, 제 1 패턴(232)은 광원(220) 방향으로 볼록한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어, 제 1 패턴(232)은 반구에 유사한 형상을 가질 수 있다. 제 1 패턴(232)의 단면 형상은 광원(220) 방향으로 볼록한 반원 또는 타원형의 형상을 가질 수 있다.
상기와 같이, 볼록한 형상을 가지는 제 1 패턴(232)은 입사되는 광을 다양한 각도로 반사할 수 있으며, 그에 따라 광원(220)으로 방출되는 광을 넓은 범위로 확산시켜, 제 2 층(230)으로부터 상측으로 방출되는 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다.
제 1 패턴(232)은 상기한 바와 같이 금속 또는 금속 산화물 등과 같은 반사 물질을 포함하여 구성될 수 있으며, 예를 들어 제 2 층(230)의 상측면에 음각으로 패턴을 형성한 후, 상기 반사 물질을 상기 음각 패턴에 채움으로써 형성될 수 있다. 또한, 제 1 패턴(232)은 필름(film) 형태의 시트에에 반사 물질을 인쇄하거나 비드 또는 금속 입자를 부착한 후, 상기 필름을 제 2 층(230) 상에 압착함으로써, 제 2 층(230)의 상측에 형성할 수도 있다.
한편, 제 1 패턴(232)의 단면 형상은 도 23에 도시된 바와 같은 반원에 유사한 형상 이외에, 광원(220) 방향으로 볼록한 다양한 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이, 제 1 패턴(232)의 단면 형상은 광원(220) 방향으로 볼록한 삼각형 형상을 가질 수 있으며, 이 경우, 제 1 패턴(232)은 피라미드 형상 또는 프리즘 형상을 가질 수 있다.
도 25 및 도 26은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다. 하기에서는 전술한 제 1 및 제 2 실시 예의 설명과 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 붙여 그 설명을 생략하기로 한다.
도 25를 참조하면, 광원(220)으로부터 방출되는 광은 제 2 층(230)에 의해 확산되어 상측으로 방출될 수 있다. 또한, 제 2 층(230)은 복수의 산란 입자들(231)을 포함하여 상기 상측으로 방출되는 광을 산란 또는 굴절시켜 상측으로 방출되는 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제 2 층(230)의 상측에 제 3 층(235)이 배치될 수 있다. 제 3 층(235)은 제 2 층(230)과 동일하거나 또는 상이한 재질로 구성될 수 있으며, 제 2 층(230)으로부터 상측 방향으로 방출되는 광을 확산시켜 백라이트 유닛(200)의 광 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다.
제 3 층(235)은 제 2 층(230)을 구성하는 물질과 동일한 굴절율을 가지는 물질로 구성되거나, 또는 그와 상이한 굴절율을 가지는 물질로도 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 3 층(235)이 제 2 층(230)보다 높은 굴절율의 물질로 구성되는 경우, 제 2 층(230)으로부터 방출되는 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있다. 반대로, 제 3 층(235)이 제 2 층(230)보다 낮은 굴절율의 물질로 구성되는 경우, 제 2 층(230)으로부터 방출되는 광이 제 3 층(235)의 하면에서 반사되는 반사율을 향상시킬 수 있으며, 그에 따라 광원(220)으로부터 방출되는 광이 제 2 층(230)을 따라 진행하는 것을 보다 용이하게 할 수 있다.
한편, 제 3 층(235)도 복수의 산란 입자들(236)을 포함할 수 있으며, 이 경우 제 3 층(235)에 포함된 산란 입자들(236)의 밀도는 제 2 층(230)에 포함된 산란 입자들(231)의 밀도보다 높을 수 있다.
상기와 같이, 제 3 층(235)에 보다 높은 밀도로 산란 입자들을 포함시킴으로써, 제 2 층(230)으로부터 상측으로 방출되는 광을 보다 넓게 확산시킬 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 제 2 층(230)과 제 3 층(235) 사이 또는 제 2 및 제 3 층(230, 235) 중 적어도 하나의 내부에는 전술한 제 1 패턴(232)이 형성될 수 있다.
또한, 도 25에 도시된 바와 같이, 제 3 층(235)의 상측에 또 다른 패턴층 즉, 복수의 제 2 패턴(265)들을 포함할 수 있다.
상기 제 3 층(235)의 상측의 제 2 패턴(265)은 제 2 층(230)으로부터 방출되는 광의 적어도 일부를 반사시키는 반사 패턴일 수 있으며, 그에 따라 제 3 층(235)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
예를 들어, 제 3 층(235)으로부터 상측으로 방출되는 광이 특정 부분에 집중되어 화면 상에서 높은 휘도로 관찰되는 경우, 제 3 층(235)의 상측 면 중 상기 특정 부분에 대응되는 영역에 제 2 패턴(265)을 형성할 수 있으며, 그에 따라 상기 특정 부분에서의 광의 휘도를 감소시켜 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
제 3 층(235)의 상측에 형성되는 제 2 패턴(265)은 이산화 티타늄(TiO2)으로 구성될 수 있으며, 이 경우 제 3 층(235)으로부터 방출되는 광의 일부는 제 2 패턴(265)에서 하측 방향으로 반사되고 상기 광의 나머지 일부는 투과될 수 있다.
도 26을 참조하면, 제 2 층(230)의 두께(h1)는 광원(220)의 높이(h3)보다 작을 수 있다. 그에 따라, 제 2 층(230)은 광원(220)의 하측 일부분을 감싸고, 제 3 층(235)은 광원(220)의 상측 일부분을 감싸도록 형성될 수 있다.
제 2 층(230)은 접착력이 높은 수지로 구성될 수 있으며, 예를 들어 제 3 층(235)보다 접착력이 높을 수 있다. 그에 따라, 광원(220)의 발광면이 제 2 층(230)에 보다 강하게 접착되어, 광원(220)의 발광면과 제 2 층(230) 사이에 공간이 발생하지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 실시 예로서, 제 2 층(230)은 접착력이 높은 실리콘 계열의 수지로 구성되고, 제 3 층(235)은 아크릴 계열의 수지로 구성될 수 있다. 이 경우, 제 2 층(230)의 굴절율이 제 3 층(230)의 굴절율보다 클 수 있으며, 제 2 층(230) 및 제 3 층(230) 은 각각 1.4 내지 1.6의 굴절율을 가질 수 있다. 또한, 제 3 층(235)의 두께(h2)도 광원(220)의 높이(h3)보다 작을 수 있다.
도 27은 백라이트 유닛에 구비되는 광원(220)과 반사층(240)의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 27을 참조하면, 광원(220)의 측면에 반사층(240)이 배치됨에 따라, 광원(220)으로부터 측면으로 방출되는 광 중 일부는 반사층(240)으로 입사되어 손실될 수 있다.
상기 광원(220)으로부터 방출되는 광의 손실은 제 2 층(230)으로 입사되어 진행되는 광의 량을 감소시키며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 디스플레이 패널(100)에 제공되는 광의 량이 감소되어 디스플레이 영상의 휘도가 감소 할 수 있다.
상기 광원(220)은 빛이 방출되는 발광부(222)를 포함하며, 발광부(222)는 제 1 층(210)의 표면으로부터 일정 높이(c)에 위치할 수 있다.
여기서, 반사층(240)의 두께(c)는 발광부(222)의 높이(g)와 같거나 또는 그보다 작을 수 있으며, 그에 따라 광원(220)이 반사층(240)보다 상측에 위치할 수 있다.
따라서, 반사층(240)의 두께(c)는 0.02mm 내지 0.08nm이하로 이루어질 수 있다. 여기서, 반사층(240)의 두께(c)가 0.02mm 이상이면, 반사층(240)은 신뢰성을 가지는 범위의 광 반사율을 이룰 수 있고, 반사층(240)의 두께(c)가 0.08mm 이하이면, 광원(220)의 발광부(222)를 가리게 되어, 광원(220)으로부터 발출하는 광이 손실되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
따라서 반사층(240)이 광원(220)으로부터 방출되는 광의 입사 효율을 향상시킴과 동시에 광원(220)으로부터 입사되는 광의 대부분을 반사시킬 수 있도록 하기 위해, 반사층(240)의 두께(c)는 10nm 내지 100㎛로 형성될 수 있다.
도 28 내지 도 37은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다. 하기에서는 전술한 제 1 내지 제 3 실시 예의 설명과 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 붙여 그 설명을 생략하기로 한다.
도 28을 살펴보면, 복수의 광원(220)이 배치되는 제 1 층(210)의 상부에 배치되는 제 2 층(230)은 제 1 층(210)을 향하는 방향으로 함몰된 함몰부(237)를 포함할 수 있다. 여기서, 함몰부(237)는 인접하는 두 개의 광원(220) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 두 개의 광원(220) 사이에서 제 2 층(230)은 오목하게 함몰될 수 있는 것이다. 다르게 표현하면, 함몰부(237)의 양쪽 끝단은 인접하는 광원(220)과 소정 거리 이격될 수 있다.
이처럼 제 2 층(230)에 함몰부(237)를 형성하게 되면 제 2 층(230)과 다른 층, 예컨대 광학시트(미도시)의 접촉 면적을 증가시킴으로써 접착력을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 백라이트 유닛의 구조적 안정성을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 제 2 층(230)에 함몰부(237)를 형성하게 되면 제 2 층(230)과 다른 층의 접촉 면적을 증가시킴으로써 상대적으로 적은 양의 접착재료를 사용하더라도 제 2 층(230)과 다른 층의 접착력이 충분히 강할 수 있고, 이에 따라 백라이트 유닛의 두께를 줄이는 것도 가능하다.
한편, 백라이트 유닛의 총 두께를 줄이기 위해서는 제 2 층(230)의 두께를 충분히 얇게 하는 것이 바람직할 수 있다. 반면에, 광원(220)을 외부로부터 가해지는 충격 등에 의해 보호하기 위해서는 제 2 층(230)은 광원(220)의 상부에도 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기한 내용을 고려할 때, 백라이트 유닛의 총 두께를 감소시키면서도 광원(220)을 보호하기 위해서는 광원(220)의 상부에 제 2 층(230)을 형성하면서도 광원(220) 상부에서의 제 2 층(230)의 두께(t2)를 얇게 하는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 함몰부(237)에서의 제 2 층(230)의 최저 두께(t1)는 광원(220)과 대응되는 위치에서의 제 2 층(230)의 두께(t2)보다 두꺼울 수 있다.
한편, 광원(220)이 사이드-뷰 타입인 경우에는 제 2 층(230)에 함몰부(237)를 형성하게 되면 광학특성이 향상될 수 있다.
도 29에 도시된 바와 같이, 제 2 층(230)에 함몰부(237)가 형성되는 경우에는, 제 1 층(210)과 일정 각도로 발산되는 광은 함몰부(237)에 도달할 수 있다. 여기서, 함몰부(237)에 도달하는 광은 함몰부(237)에 의해 반사될 수 있다. 그리고, 비스듬한 함몰부(237)에 의해 반사된 광은 상대적으로 큰 각도로 반사층(240)에 입사되고, 다시 반사층(240)에 의해 반사될 수 있다. 이처럼 반사층(240)에 의해 반사된 광을 상대적으로 큰 각도로 제 2 층(230)의 표면에 도달하게 되어 제 2 층(230)을 통과할 수 있다. 이처럼, 제 2 층(230)에 함몰부(237)를 형성하게 되면 손실되는 광을 줄여 광효율을 개선할 수 있다. 즉, 광특성을 향상시키는 것이 가능한 것이다.
제 2 층(230)에 형성되는 함몰부(237)의 최저 두께는 다양하게 조절될 수 있다. 예를 들면, 도 30과 같이, 함몰부(237)에서의 제 2 층(230)의 최저두께(t1), 즉 함몰부(237)의 최저두께(t1)는 반사층(240)으로부터 측정한 광원(220)의 높이(h4)보다 △h4만큼 클 수 있다.
이러한 경우, 함몰부(237)의 형성공정이 용이할 수 있다. 즉, 제조공정의 측면에서는 함몰부(237)의 최저두께(t1)가 반사층(240)으로부터 측정한 광원(220)의 높이(h4)보다 큰 것이 바람직할 수 있는 것이다.
또는, 도 31에 도시된 바와 같이, 함몰부(237)에서의 제 2 층(230)의 최저두께(t1)는 반사층(240)으로부터 측정한 광원(220)의 높이(h4)보다 △h5만큼 작을 수 있다.
이러한 경우, 사이드-뷰 타입의 광원(220)의 측면에서 발산되는 광을 함몰부(237)가 반사층(240)방향으로 반사시킴으로써 광특성을 향상시킬 수 있다.
또는, 도 32에 도시된 바와 같이, 함몰부(237)에서의 제 2 층(230)의 최저두께(t1)는 반사층(240)으로부터 측정한 광원(220)의 높이(h4)보다 작으면서도, 함몰부(237)에서의 제 2 층(230)의 최저두께(t1)는 광원(220)에 대응되는 위치에서의 제 2 층(230)의 두께(t2)보다 작을 수 있다. 이러한 경우, 함몰부(237)에 의한 광반사가 더욱 증가함으로써 광특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또는, 도 33에 도시된 바와 같이, 함몰부(237)의 일부는 광원(220)과 중첩될 수 있다. 예를 들면, 함몰부(237)의 양쪽 끝단(P1, P2)은 인접하는 광원(220)의 상부에 위치할 수 있다. 이러한 경우에도 광특성을 더욱 향상시키는 것이 가능하다.
상기한 함몰부(237)의 제조방법에 대해 살펴보면 아래와 같다.
도 34를 참조하면, 도 34의 (a)와 같이 제 1 층(210)에 광원(220)을 실장하고, 이후 제 1 층(210)에 반사층(240)을 형성할 수 있다.
이후, 도 34의 (b)와 같이 광원(220)과 반사층(240)이 배치된 제 1 층(210)의 상부에 액상 또는 겔(Gel) 상태의 수지 재질을 도포하여 수지 재료층(230a)을 형성할 수 있다. 또는 미리 제작된 시트(Sheet) 상태의 수지 재료층(230a)을 제 1 층(210)에 라미네이팅(Laminating) 시키는 방법도 가능할 수 있다.
이후, 수지 재료층(230a)을 건조할 수 있다. 또는, 수지 재료층(230a)에 약한 열을 가하여 수지 재료층(230a)을 건조시킬 수 있다. 그러면, 도 34의 (c)와 같이 수지 재료층(230a)이 수축하면서 함몰부(237)가 형성될 수 있다.
이처럼, 건조 방법으로 함몰부(237)를 형성하는 방법에서는 수지 재료층(230a)의 점도를 적절히 조절하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 수지 재료층(230a)의 점도가 과도하게 낮은 경우에는 함몰부(237)의 깊이가 과도하게 낮거나 심지어는 함몰부(237)가 형성되지 않을 수 있다. 또는, 수지 재료층(230a)의 점도가 과도하게 높은 경우에는 수지 재료층(230a)이 흘러내리게 됨으로써 이후에 형성되는 제 2 층(230)의 두께가 과도하게 작아질 수 있다.
도 35 내지 도 37은 전술한 투명 필름 및 제 1 패턴을 포함하는 경우에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 상세히 설명한 부분의 설명은 생략한다.
도 35를 살펴보면, 함몰부(237)가 형성된 제 2 층(230)의 상부에는 투명 필름(260)이 배치될 수 있다. 투명 필름(260)은 전술한 바와 같이, 인쇄 등을 통해 투명 필름(260)의 일면에 복수의 제 1 패턴(232)들이 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 패턴(232)들이 형성된 투명 필름(260)은 제 2 층(230) 상에 적층할 수 있다.
투명 필름(260)과 제 2 층(230)의 사이에는 에어층(Air Layer, 238a)이 형성될 수 있다. 즉, 제 2 층(230)에는 함몰부(237)가 형성되고, 제 2 층(230)과 투명 필름(260)의 사이에서는 함몰부(237)에 대응되는 위치에 에어층(238a)이 형성될 수 있는 것이다.
이러한 에어층(238a)은 실질적으로 굴절률이 1로서, 제 2 층(230)의 굴절률 및 투명 필름(260)의 굴절률과 다를 수 있다. 이에 따라, 에어층(238a)의 형성은 제 2 층(230)과 투명 필름(260)의 사이에 굴절률이 상이한 또 다른 층, 즉 에어층(238a)을 형성한 결과를 초래할 수 있고, 이에 따라 광원(220)이 발산한 광을 보다 효과적으로 확산시킬 수 있다.
또한, 도 36과 같이, 제 2 층(230)과 투명 필름(260) 사이에는 접착층(239)이 더 형성될 수 있다. 접착층(239)은 투명 필름(260)과 제 2 층(230)을 접착하는 역활과 동시에 투명 필름(260)과 제 2 층(230) 사이의 갭(gap)을 유지하여 에어층(238a)이 형성되기 용이한 역할을 할 수 있다.
또는, 도 37과 같이, 투명 필름(260) 상에는 확산판(245)이 위치할 수 있다. 이러한 확산판(245)은 단단한 판(Plate) 형태를 갖기 때문에 다른 기능성 층들의 지지체 역할을 수행할 수 있으며, 광원(220)으로부터 입사되는 광을 확산시킬 수 있다.
이러한 확산판(245)은 도시하지는 않았지만 다수의 비드(beads)를 포함할 수 있고, 비드들을 이용하여 입사되는 광을 산란시켜 특정 부분에 광이 집중되는 것을 방지할 수 있다.
도 38 내지 도 43은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 구비되는 광원의 구조를 나타낸 도면이다.
도 38, 도 41 및 도 42는 측면에서 바라본 광원의 구조이며, 도 39는 광원에 구비된 발광 소자를 나타낸 단면도이고, 도 40은 정면에서 바라본 광원의 구조를 나타낸 도면이다.
도 38을 참조하면, 광원(220)은 복수의 리드 프레임들(321, 322)을 포함하며, 캐비티(cavity, 323)가 형성된 몰드부(324), 상기 리드 프레임(321, 322)과 연결되며, 상기 캐비티(323)에 실장된 발광 소자(325) 및 발광 소자(325)가 실장된 캐비티(323)에 채워진 색변환층(326)을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(325)는 발광 다이오드 칩(LED chip)일 수 있으며, 상기 발광 다이오드 칩은 블루 LED 칩 또는 자외선 LED 칩으로 구성되거나 또는 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩, 엘로우 그린(Yellow green) LED 칩, 화이트 LED 칩 중에서 적어도 하나 또는 그 이상을 조합한 패키지 형태로 구성될 수도 있다. 여기서, 발광 소자(325)는 구조에 따라 수평형과 수직형으로 구분될 수 있다.
도 39는 발광 소자(325)의 수평형 구조(a)와 수직형 구조(b)를 나타낸 도면이다.
도 39를 참조하면, 수평형 구조의 발광 소자(a)는 기판(340)이 위치할 수 있다. 기판(340)은 사파이어, 스피넬, 탄화규서, 산화아연, 산화마그네슘, GaN, AlGaN, AlN, NGO(NdGaO3), LGO(LiGaO2), LAO(LaAlO3) 등으로 이루어진 단결정 기판일 수 있다.
기판(340) 상에 n형 반도체층(341)이 위치할 수 있으며, n형 반도체층(341)은 예를 들어, n-GaN으로 이루어질 수 있다. n형 반도체층(341) 상에 활성층(342)이 위치할 수 있으며, 활성층(342)은 예를 들어, InGaN으로 이루어질 수 있다. 그리고, 활성층(342) 상에 p형 반도체층(343)이 위치할 수 있으며, p형 반도체층(343)은 예를 들어, p-GaN으로 이루어질 수 있다.
그리고, p형 반도체층(343) 상에 p형 전극(344)이 위치할 수 있으며, p형 전극(344)은 예를 들어, 크롬, 니켈 또는 금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, n형 반도체층(341) 상에는 n형 전극(345)이 위치할 수 있으며, n형 전극(345)은 예를 들어, 크롬, 니켈 또는 금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 수직형 구조의 발광 소자(b)는 p형 전극(345), p형 반도체층(343), 활성층(342), n형 반도체층(341) 및 n형 전극(345)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
이와 같은 발광 소자는 p형 전극(345)과 n형 전극(345)에 전압이 인가되면, 활성층(342)에서 정공과 전자가 결합하면서, 전도대와 가전대의 높이차(에너지 갭)에 해당하는 빛 에너지를 방출하는 원리로 작동될 수 있다.
다시 도 38을 참조하면, 발광 소자(325)는 광원(220)의 몸체를 구성하는 몰드부(324)에 패키징되며, 그를 위해 몰드부(324)의 중앙 일측에 캐비티(323)가 형성될 수 있다. 한편, 몰드부(324)는 프레스(Cu/Ni/Ag 기판)에 PPA(고강화플라스틱) 등의 수지 재질로 사출 성형될 수 있으며, 몰드부(324)의 캐비티(323)는 반사컵 기능을 수행할 수 있다. 상기 몰드부(324)의 형상이나 구조는 변경될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
복수의 리드 프레임들(321, 322)은 몰드부(324)의 장축 방향으로 관통되고, 각 일단(327, 328)이 외측으로 노출될 수 있다. 여기서, 몰드부(324)는 발광 소자(325)가 배치되는 캐비티(323)의 바닥면에서 볼 때 길이가 긴 방향의 대칭축을 장축이라 하고, 길이가 짧은 방향의 대칭축을 단축이라고 한다.
상기 캐비티(323)의 내부에는 발광 소자(325)와 함께, 수광 소자, 보호 소자 등의 반도체 소자가 리드 프레임(321, 322) 상에 선택적으로 실장될 수 있다. 즉, 리드 프레임(321, 322) 상에는 발광 소자(325) 뿐만 아니라, 발광 소자(325)를 정전기 등으로부터 보호(ESD: electro static discharge)하기 위한 제너 다이오드 등과 같은 보호 소자가 함께 실장될 수도 있다.
상기 발광 소자(325)는 캐비티(323)의 바닥면에 위치한 어느 한 리드 프레임(322)에 접착된 후 와이어 본딩(wire bonding) 또는 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 등의 방식으로 연결될 수 있다.
또한, 캐비티(323)의 내부에는 발광 소자(325)가 연결된 후 그 실장 영역으로 색변환층(326)이 채워지는데, 색변환층(326)은 액상 수지(326a) 및 형광체(326b)를 포함할 수 있다. 여기서, 액상 수지(326a)는 실리콘 또는 에폭시 재질일 수 있으며, 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 형광체(326b)는 발광 소자(325)에서 발광하는 광의 색상과 연관되는데, 예를 들어, 발광 소자(325)가 청색을 발광할 경우에 형광체(326b)는 노란색일 수 있다.
그리고, 캐비티(323)의 적어도 한 측면은 경사지게 형성되며, 상기 측면은 입사되는 광을 선택적으로 반사하기 위한 반사면(미도시) 또는 반사층으로 기능될 수도 있다. 캐비티(323)의 외 형상은 다각형 형태로 형성될 수 있으며, 다각형 형상 이외의 다른 형상으로도 형성될 수 있다.
도 40을 참조하면, 광원(220) 중 광이 방출되는 부분인 헤드부(331)는 실제로 광이 발출되는 발광면(332)과 그 이외의 부분인 광이 방출되지 않는 비발광면(333)을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 광원(220)의 헤드부(331) 중 광이 방출되는 상기 발광면(332)은 몰드부(324)에 의해 형성되어 발광 소자(325)가 배치되는 캐비티(323)에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 몰드부(324)의 캐비티(323)에 발광 소자(325)가 배치되어, 발광 소자(325)로부터 방출되는 광은 몰드부(324)에 의해 둘러싸인 상기 발광면을 통해 방출될 수 있다. 또한 광원(220)의 헤드부(331) 중 비발광면(333)은 몰드부(324)가 형성되어 광이 방출되지 않는 부분일 수 있다.
또한, 광원(220)의 헤드부(331) 중 발광면(332)은 가로 길이가 세로 길이보다 긴 형상을 가질 수 있다. 그러나, 헤드부(331)의 발광면(332) 형상은 이에 한정되지 아니하며, 예를 들어 광원(220)의 발광면(332)은 직사각형 형상을 가질 수도 있다.
그리고, 광원(220)의 헤드부(331) 중 발광면(332)의 상측, 하측, 좌측 또는 우측에 광을 방출하지 않는 비발광면(333)이 위치할 수 있다.
한편, 리드 프레임들(321, 322)의 일단(327, 328)은 몰딩부(324)의 외측까지 연장되어 1차 포밍(forming)되고, 몰딩부(324)의 일측 홈으로 2차 포밍되어 제 1 및 제 2 리드 전극(329, 330)으로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 포밍 횟수는 변경될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
리드 프레임들(321, 322)의 제 1 및 제 2 리드 전극(329, 330)은 몰딩부(324)의 저면 양측에 형성된 홈에 수납되는 형태로 포밍될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 리드 전극(329, 330)은 소정 형상의 판 구조로 형성되어, 표면 실장시 솔더 본딩이 용이한 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 도 41을 참조하면, 전술한 본 발명의 광원(220)의 캐비티(323)에 채워진 색변환층(326)은 형광체(326b)가 발광 소자(325)를 포함하는 하부에 형성되고, 액상 수지(326a)가 그 상부를 덮는 형상으로 형성될 수 있다. 특히, 형광체(326b)는 액상 수지(326a)보다 비중이 높아 색변환층(326) 중 하부에 가라앉게 되고, 액상 수지(326a)는 그 상부에 덮여질 수 있다.
또한, 도 42에 도시된 바와 같이, 색변환층(326)은 형광체(326b)만으로 이루어진 형광체층(F1), 형광체(326b)와 액상 수지(326a)가 혼합된 혼합층(F2) 및 액상 수지(326a)로만 이루어진 액상 수지층(F3)이 순차적으로 적층된 형태로 이루어질 수 있다.
여기서, 형광체(326b)는 전술한 바와 같이, 발광 소자(325)를 포함하는 하부에 가라 앉아 형광체층(F1)이 형성될 수 있고, 형광체(326b) 중의 일부는 액상 수지(326a)와 혼합된 혼합층(F2)이 형성될 수 있다. 그리고, 최상부에는 액상 수지(326a)만으로 이루어진 액상 수지층(F3)이 형성될 수 있다.
본 발명에서는 도 48, 도 41 및 도 42에 도시된 색변환층(326)의 형상 중 어느 형상이나 적용 가능하며, 발광 소자(325)를 덮으며 둘러싸도록 형광체(326b)가 이루어지기 때문에 백색의 광을 구현할 수 있다.
한편, 도 43을 참조하면, 전술한 광원(220)의 구조는 LED 칩의 패키징 형태에 따라 Lead형, SMD형 및 Flip chip형으로 나눠질 수 있다. 본 발명의 광원(220)의 구조는 전술한 도 38 내지 42에 한정되지 않고, 도 43에 도시된 Lead형, SMD형 또는 Flip chip형의 구조로도 이루어질 수 있다.
이와 같이 구성된, 본 발명의 광원(220)은 백라이트 유닛(200) 상에 배치될 수 있다.
도 44 내지 도 53은 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 백라이트 유닛에 배치된 광원을 나타낸 도면이다.
도 44를 참조하면, 전술한 제 1 층(210) 상에 광원(220)이 위치하고, 제 1 층(210) 상에 광원(220)이 형성된 영역을 제외한 영역에 반사층(230)이 위치하며, 이들을 모두 덮도록 제 2 층(230)이 위치할 수 있다.
상기 제 1 층(210) 상에 형성된 광원(220)은 복수의 리드 프레임들(321, 322)을 포함하며, 캐비티(cavity, 323)가 형성된 몰드부(324), 상기 리드 프레임(321, 322)과 연결되며, 상기 캐비티(323)에 실장된 발광 소자(325) 및 발광 소자(325)가 실장된 캐비티(323)에 채워진 색변환층(326)을 포함할 수 있다.
특히, 색변환층(326)의 표면(326c)은 캐비티(323)의 상단에 대해 오목한 오목 렌즈 형상으로 형성될 수 있다.
색변환층(326)은 액상 수지(326a)와 형광체(326b)를 포함하는 것으로, 캐비티(323) 내에 위치하며, 발광 소자(325)를 보호하고, 발광 소자(325)로부터 방출되는 광의 색을 변환시키는 역할을 할 수 있다.
여기서, 색변환층(326)의 표면(326c)은 캐비티(323)의 상단에 대해 오목한 오목 렌즈 형상으로 이루어질 수 있다. 색변환층(326)의 표면(326c)은 발광 소자(325)로부터 방출되는 광이 색변환층(326)의 밖으로 출사되는 영역으로, 색변환층(326)의 표면(326c)의 형상에 따라 발광 소자(325)로부터 방출되는 광의 굴절 정도가 달라질 수 있다.
본 실시 예에서는 색변환층(326)의 표면(326c)이 캐비티(323)의 상단에 대해 오목한 오목 렌즈 형상으로 형성함으로써, 발광 소자(325)로부터 확산되는 광이 색변환층(326)의 표면(326c)에서 굴절되어 제 1 층(210)과 나란하게 방출되도록 조절할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 유닛(200)에는 복수의 광원(220)들이 배치되어, 인접한 광원(220)들에 광이 도달해야 한다. 하나의 광원(220)으로부터 방출되는 광은 광이 방출되는 방향에 인접한 다른 광원(220)까지 도달해야 백라이트 유닛(200)의 휘도가 균일해질 수 있다.
따라서, 본 발명은 발광 소자(325)로부터 방출되는 광이 색변환층(326)의 표면(326c)에서 굴절되어 제 1 층(210)과 나란하게 방출되도록 함으로써, 인접한 광원(220)까지 광이 도달하여 백라이트 유닛(200)의 휘도를 균일하게 할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 색변환층(326)의 표면(326c)의 오목한 깊이는 광학적 특성에 따라 일정 범위로 이루어질 수 있다. 즉, 색변환층(326)의 표면(326c)이 오목한 깊이(j)는 발광 소자(325)의 상단부터 캐비티(323)의 상단까지의 깊이(k)에 대해 1 내지 30%로 이루어질 수 있다.
여기서, 색변환층(326)의 표면(326c)이 오목한 깊이(j)는 발광 소자(325)의 상단부터 캐비티(323)의 상단까지의 깊이(k)에 대해 1% 이상이면, 발광 소자(325)로부터 방출되는 광이 색변환층(326)의 표면(326c)에서 굴절되어 제 1 층(210)과 나란하게 방출되도록 함으로써, 인접한 광원(220)까지 광이 도달하여 백라이트 유닛(200)의 휘도를 균일하게 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 색변환층(326)의 표면(326c)이 오목한 깊이(j)는 발광 소자(325)의 상단부터 캐비티(323)의 상단까지의 깊이(k)에 대해 30% 이하이면, 발광 소자(325)로부터 방출되는 특정 색의 광이 형광체(326b)에 의해 특정 색으로 충분히 변환될 수 있는 버퍼역할을 함으로써, 광의 색이 충분히 구현될 수 있는 이점이 있다. 예를 들어, 발광 소자(325)에서 청색 광이 방출되고 형광체(326b)가 노란색일 경우, 청색 광과 노란색 형광체(326b)에 의해 백색 광이 광원(220)으로부터 방출될 수 있다.
한편, 도 44를 참조하면, 광원(220) 상에는 광원(220)을 포함하도록 제 2 층(230)이 형성될 수 있다. 특히, 광원(220)의 색변환층(326)의 표면(326c)은 제 2 층(230)과 콘택될 수 있다.
상기 제 2 층(230)은 수지(resin)로 이루어져 일정 접착력을 가질 수 있다. 여기서, 광원(220)의 색변환층(326)의 표면(326c)이 오목 렌즈 형상으로 이루어지면, 색변환층(326)의 표면(326c)이 제 2 층(230)과 접착할 수 있는 유효 면적이 넓어질 수 있다. 따라서, 수지로 이루어진 제 2 층(230)과 색변환층(326)의 표면(326c)과의 접착 유효 면적이 향상됨에 따라, 제 2 층(320)과 색변환층(326)의 접착력이 향상될 수 있는 이점이 있다.
따라서, 본 발명의 백라이트 유닛에 구비된 광원은 색변환층의 표면을 오목 렌즈 형상으로 형성함으로써, 광원으로부터 방출되는 광이 인접한 광원까지 도달할 수 있도록 광의 직진성을 향상시킬 수 있다. 또한, 색변환층과 제 2 층 간의 접착 유효 면적을 향상시켜, 색변환층과 제 2 층 간의 접착력을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
그리고, 광원(220)의 발광 소자(325)는 발광 소자(325)를 덮는 색변환층(326)과 콘택하며, 색변환층(326)은 제 2 층(230)과 콘택할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 광원(220)의 발광 소자(325)는 구동 시, 발광 소자(325)로부터 열이 발생할 수 있다.
본 발명에서는 발광 소자(325) 상에 수지로 이루어진 색변환층(326) 및 제 2 층(230)이 각각 콘택하는 구조로 이루어져, 발광 소자(325)에서 발생되는 열이 발광 소자(325)와 콘택하는 색변환층(326)을 통해 전도되고, 색변환층(326)의 전도된 열은 색변환층(326)과 콘택하는 제 2 층(230)을 통해 외부로 방출될 수 있다.
따라서, 발광 소자(325)로부터 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출할 수 있으므로, 발광 소자(325)의 열로부터 백라이트 유닛의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 광원(220)은 발광 소자(325)로부터 방출되는 광이 색변환층(326)을 투과하고 색변환층(326)과 콘택하는 제 2 층(230)을 투과할 수 있다. 즉, 발광 소자(325)로부터 방출되는 광은 색변환층(326) 및 제 2 층(230)의 순서대로 출사되어 디스플레이 패널에 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 광원(220)은 광원(220)의 구동 시, 많은 열이 방출될 수 있다. 따라서, 본 발명의 광원(220)은 별도의 열 방출 수단을 구비할 수 있다.
도 45를 참조하면, 본 발명의 광원(220)은 제 1 층(210) 상에 솔더링되어 위치할 수 있다. 즉, 제 1 리드 프레임(329) 및 제 2 리드 프레임(330)에 솔더링층(334)을 형성하여, 제 1 층(210) 상에 구비될 수 있다.
이러한 광원(220) 즉, 몰드부(324)의 적어도 일면에 열 방출을 위한 방열부재(335)를 포함할 수 있다. 방열부재(335)는 광원(220)의 하측에 위치하는 하부 방열부재(335)일 수 있으며, 제 1 층(210)과 마주보는 광원(220)의 하측에 위치할 수 있다.
하부 방열부재(335)는 발광 소자(325)가 연결된 리드 프레임(322)과 연결될 수 있다. 이로 인해, 발광 소자(325)로부터 발생되는 열이 리드 프레임(322)을 통해 하부 방열부재(335)로 전도되어, 하부 방열부재(335)에서 방열될 수 있다.
즉, 발광 소자(325)에서 발생한 열이 최단 경로인 리드 프레임(322)과 연결된 하부 방열부재(335)를 통해 방열될 수 있고, 이에 따라, 발광 소자(325)의 정션(junction)온도 및 열 저항을 크게 낮출 수 있는 이점이 있다.
하부 방열부재(335)는 몰드부(324)의 외측으로 노출될 수 있으며, 방열 특성을 위해 하부 방열부재(335)의 크기가 조절될 수 있다.
한편, 도 46을 참조하면, 본 발명의 광원(220)은 광원(220)의 상측에 위치하는 상부 방열부재(336)를 더 포함할 수 있다. 상부 방열부재(336)는 하부 방열부재(335)와 대향하는 광원(220)의 상측에 위치할 수 있다. 즉, 상부 방열부재(336)는 광원(220)의 하측과 대향하는 광원(220)의 상측에 위치할 수 있다.
상부 방열부재(336)는 전술한 하부 방열부재(335)와 동일하게, 발광 소자(325)가 연결된 리드 프레임(322)과 연결될 수 있다. 이로 인해, 발광 소자(325)로부터 발생되는 열이 리드 프레임(322)을 통해 상부 방열부재(336)로 전도되어, 상부 방열부재(336)에서 방열될 수 있다.
도 46에 도시된 바와 같이, 상부 방열부재(336)는 리드 프레임(322)을 통해 하부 방열부재(335)와 서로 연결될 수 있으며, 이로 인해, 발광 소자(325)로부터 발생되는 열이 상부 방열부재(336)와 하부 방열부재(335)로 고르게 전도되어 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 상부 방열부재(336)는 하부 방열부재(335)와 더불어, 발광 소자(325)로부터 발생되는 열이 방출될 수 있는 방열 면적을 더 증가시킬 수 있다. 따라서, 발광 소자(325)로부터 발생되는 열의 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 47 및 도 48은 도 46의 P 영역을 확대한 도면이다. 여기서, 도 47 및 도 48은 구성요소를 보다 자세히 나타내기 위한 것으로, 도 46의 형상과 동일하지 않으며, 도 46과는 다른 실시 예를 나타낸 것이다.
본 발명의 광원(220)에 구비된 하부 방열부재(335) 및 상부 방열부재(336) 중 적어도 하나 이상은 광원(220)의 몰드부(324)의 내부에 위치할 수 있다.
도 47에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하부 방열부재(335) 및 상부 방열부재(336)는 몰드부(324)의 외측으로 돌출되지 않은 형상으로 이루어질 수 있다.
보다 자세하게, 하부 방열부재(335) 또는 상부 방열부재(336)는 몰드부(324)의 외측으로 노출되게 형성될 수 있으며, 하부 방열부재(335) 또는 상부 방열부재(336)의 외면이 몰드부(324)의 외측으로 돌출되지 않을 수 있다. 즉, 하부 방열부재(335) 또는 상부 방열부재(336)의 외면은 몰드부(324)의 외측면과 동일선 상에 위치할 수 있다.
반면, 도 48에 도시된 바와 같이, 하부 방열부재(335) 및 상부 방열부재(336)는 몰드부(324)의 외측으로 노출되게 형성될 수 있고, 하부 방열부재(335) 또는 상부 방열부재(336)의 외면이 몰드부(324)의 외측으로 돌출되지 않을 수 있다. 즉, 하부 방열부재(335) 또는 상부 방열부재(336)의 외면은 몰드부(324)의 내부에 위치할 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 광원(220)의 방열부재(335, 336)들의 형상은 광원(220)의 두께를 감소시킬 수 있으며, 본 발명의 박형의 백라이트 유닛의 두께를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
한편, 전술한 도 45 내지 도 48에 도시된 본 발명의 광원(220)의 하부 방열부재(335) 및 상부 방열부재(336)는 일정 크기로 이루어질 수 있다. 보다 자세하게, 하부 방열부재(335)의 크기는 상부 방열부재(336)의 크기보다 클 수 있다.
도 48에 도시된 바와 같이, 광원(220) 상에 제 2 층(230)이 위치할 경우, 상부 방열부재(336)가 제 2 층(230)과 직접 콘택할 수 있다. 수지로 이루어진 제 2 층(230)은 전도성이 우수하지 않기 때문에, 상부 방열부재(336)의 방열 효율에 영향을 미칠 수 있다.
그리고, 하부 방열부재(335)는 제 1 층(210)에 인접하게 배치되어, 복수의 금속 패턴들이 형성된 PCB 기판인 제 1 층(335)을 통한 방열 효율이 매우 우수할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 하부 방열부재(335)의 크기를 상부 방열부재(336)의 크기보다 크게 형성하여, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명의 광원(220)의 하부 방열부재(335)는 도전층(338)에 콘택될 수 있다.
도 49 및 도 50을 참조하면, 본 발명의 광원(220)은 하부 방열부재(335)와 제 1 층(210) 사이에 위치하는 도전층(338)을 더 포함할 수 있다.
도전층(338)은 하부 방열부재(335)와 제 1 층(210)을 연결 및 고정시키는 역할을 하는 것으로, 은(Ag), 알루미늄(Al), 납(Pb) 등의 도전성이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 도전층(338)은 솔더링층(334)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 전술한 금속을 포함하는 이방성도전필름(Anisotropic Conductive Film ; ACF)일 수 있다.
또한, 도전층(338)의 크기는 하부 방열부재(335)와 동일한 크기로 이루어질 수 있으며, 도 50에 도시된 바와 같이, 하부 방열부재(335)보다 큰 크기로 이루어질 수도 있다. 이때, 도전층(338)은 하부 방열부재(335)와 연결된 제 1 리드전극(329)에는 접촉할 수 있으나, 제 2 리드전극(330)과의 쇼트를 방지를 위해, 제 2 리드전극(330)과는 이격되어 위치할 수 있다.
전술한 도전층(338)은 하부 방열부재(335)와 제 1 층(210) 사이에 위치하여, 하부 방열부재(335)로부터 전도되는 발광 소자(325)의 열을 제 1 층(210)으로 전도하여, 제 1 층(210)에서도 방열될 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에서는 하부 방열부재(335)와 제 1 층(210) 사이에 도전층(338)을 더 포함함으로써, 광원(220)의 방열 효율이 우수한 백라이트 유닛을 제공할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 도 51을 참조하면, 본 발명의 광학 어셈블리는 제 1 층(210) 상에 복수의 광원들(220)이 위치하고, 광원(220) 상에는 광원(220)의 적어도 일부를 감싸는 제 2 층(230)이 위치할 수 있다.
본 발명의 광원(220)은 발광 소자(325)를 포함할 수 있는데, 발광 소자(325)의 구동 시 많은 열이 발생할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명은 광원(220)에 방열 부재(335, 336)를 형성함으로써, 광원(220)에서 발생되는 열을 방열할 수 있다.
또한, 본 발명은 박형의 백라이트 유닛에 복수의 광원(220)이 구비되어, 방열 부재(335, 336) 외에 방열을 위한 구조가 필요할 수 있다. 따라서, 본 발명의 백라이트 유닛은 제 1 층(210)의 상단으로부터 제 2 층(230)의 상단까지의 높이(m)가 제 1 층(210)의 상단으로부터 광원(220)의 상단까지의 높이(n)보다 클 수 있다.
여기서, 제 1 층(210)의 상단으로부터 제 2 층(230)의 상단까지의 높이(m)가 제 1 층(210)의 상단으로부터 광원(220)의 상단까지의 높이(n)보다 크면, 광원(220)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다.
바람직하게는, 광원(220)을 보호하며, 방열 효율을 향상시키기 위해, 제 1 층(210)의 상단으로부터 제 2 층(230)의 상단까지의 높이(m)는 광원(220)의 상단을 최소한으로 덮으며, 제 1 층(210)의 상단으로부터 광원(220)의 상단까지의 높이(n)와 유사할 수 있다.
반면, 본 발명의 광원(220)은 상부 방열 부재(336)만 형성될 수도 있으며, 상부 방열 부재(336)는 제 2 층(230)의 외부에 노출됨으로써, 광원(220)에서 발생되는 열을 방열할 수 있다.
여기서, 제 1 층(210)의 상단으로부터 제 2 층(230)의 상단까지의 높이(m)는 제 1 층(210)의 상단으로부터 광원(220)의 상단까지의 높이(n)와 같을 수 있다. 제 1 층(210)의 상단으로부터 제 2 층(230)의 상단까지의 높이(m)가 제 1 층(210)의 상단으로부터 광원(220)의 상단까지의 높이(n)와 같으면, 발광 소자(325)로부터 발생되는 열을 방열 부재(335, 336)를 통해 방열함과 더불어, 제 2 층(230)을 통해 외부로 용이하게 방출할 수 있는 이점이 있다.
이와는 달리, 도 53을 참조하면, 본 발명의 광원(220)은 하부 방열 부재(335)만 형성될 수도 있으며, 하부 방열 부재(335)는 제 1 층(210)에 인접하게 배치되어, 광원(220)에서 발생되는 열을 제 1 층(210)으로 방열할 수도 있다.
한편, 전술한 본 발명의 광원은 백라이트 유닛에 구비되어, 제 1 패턴과 투명 필름이 더 형성될 수 있다.
도 54 내지 도 57은 본 발명의 제 7 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다. 하기에서는 전술한 제 1 내지 제 6 실시 예와 동일한 구성요소에 대한 설명을 생략하기로 한다.
도 54를 참조하면, 전술한 상부 방열 부재(336)가 형성된 광원(220)은 백라이트 유닛에 구비될 수 있다. 백라이트 유닛은 제 1 층(210) 상에 배열된 복수의 광원(220), 제 1 층(210) 상에 형성된 반사층(240), 제 1 층(210) 상에 형성되고 반사층(240)과 광원(220)을 덮는 제 2 층(230)을 포함할 수 있다.
여기서, 도 54에 도시된 바와 같이, 제 2 층(230) 상에는 제 1 패턴(232)이 형성된 투명 필름(260)이 위치할 수 있다. 제 1 패턴(232)은 앞서 설명한 바와 같이, 투명 필름(260) 상에 코팅되어 형성될 수 있으며, 제 1 패턴(232)이 제 2 층(230)과 맞닿도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 광원(220)에서 방출되는 광이 제 1 패턴(232)에 의해 반사 또는 흡수되어 핫 스팟 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 광원(220)에서 발생된 열은 상부 방열 부재(336)에서 방열되고, 제 2 층(230) 및 투명 필름(260)을 통해 외부로 방열될 수 있다.
이와는 달리, 도 55에 도시된 바와 같이, 광원(220)에는 하부 방열 부재(335)가 구비되어, 광원(220)으로부터 발생되는 열을 제 1 층(210)으로 방열시킬 수 있다. 또한, 도 56에 도시된 바와 같이, 광원(220)에는 상부 방열 부재(336) 및 하부 방열 부재(335)가 구비되어, 광원(220)으로부터 발생되는 열을 제 1 층(210) 및 투명 필름(260)으로 방열시킬 수 있다.
또한, 도 57을 참조하면, 제 2 층(230)의 상부에는 투명 필름(260)의 일면에 복수의 제 1 패턴(232)들이 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 패턴(232)들이 형성된 투명 필름(260)은 제 2 층(230) 상에 적층할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 광원(220)에는 상부 방열 부재(336)가 구비될 수 있고, 투명 필름(260)과 제 2 층(230)의 사이에는 에어층(238a)이 형성될 수 있다. 즉, 제 2 층(230)과 투명 필름(260)의 사이에 에어층(238a)이 형성될 수 있는 것이다.
또한, 제 2 층(230)과 투명 필름(260) 사이에는 접착층(239)이 더 형성될 수 있다. 접착층(239)은 투명 필름(260)과 제 2 층(230)을 접착하는 역활과 동시에 투명 필름(260)과 제 2 층(230) 사이의 갭(gap)을 유지하여 에어층(238a)이 형성되기 용이한 역할을 할 수 있다. 그리고, 투명 필름(260) 상에는 확산판(245)이 구비되어 광원(220)으로부터 입사되는 광을 확산시킬 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 제 7 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 광원(220)에 방열 부재(335, 336)가 구비되어, 광원(220)으로부터 발생하는 열을 방열시킬 수 있고, 제 1 패턴(232)이 구비된 투명 필름(260)이 더 구비되어 핫 스팟 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 백라이트 유닛은 제 2 층이 굴곡진 형상으로 이루어질 수도 있다.
도 58 내지 도 62는 본 발명의 제 8 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도 58을 참조하면, 상부 방열 부재(336)가 형성된 복수의 광원(220)은 제 1 층(210)에 배치되고, 제 1 층(210)의 상부에 배치되는 제 2 층(230)은 제 1 층(210)을 향하는 방향으로 함몰된 함몰부(237)를 포함할 수 있다. 여기서, 함몰부(237)는 앞서 설명한 바와 같이, 인접하는 두 개의 광원(220) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 두 개의 광원(220) 사이에서 제 2 층(230)은 오목하게 함몰될 수 있는 것이다.
제 2 층(230)에 함몰부(237)를 형성하게 되면 제 2 층(230)과 다른 층, 예컨대 광학시트(미도시)의 접촉 면적을 증가시킴으로써 접착력을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 백라이트 유닛의 구조적 안정성을 향상시키는 것이 가능하다.
이에 따라, 광원(220)에서 방출되는 광이 함몰부(237)에 의해 반사되어 광의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 광원(220)에서 발생된 열은 상부 방열 부재(336)에서 방열되고, 제 2 층(230)을 통해 외부로 방열될 수 있다.
이와는 달리, 도 59에 도시된 바와 같이, 광원(220)에는 하부 방열 부재(335)가 구비되어, 광원(220)으로부터 발생되는 열을 제 1 층(210)으로 방열시킬 수 있다. 또한, 도 60에 도시된 바와 같이, 광원(220)에는 상부 방열 부재(336) 및 하부 방열 부재(335)가 구비되어, 광원(220)으로부터 발생되는 열을 제 1 층(210) 및 제 2 층(230)으로 방열시킬 수 있다.
또한, 도 61을 참조하면, 제 2 층(230)의 상부에는 투명 필름(260)의 일면에 복수의 제 1 패턴(232)들이 형성될 수 있다. 그리고, 제 1 패턴(232)들이 형성된 투명 필름(260)은 제 2 층(230) 상에 적층할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 광원(220)에는 상부 방열 부재(336)가 구비될 수 있고, 투명 필름(260)과 제 2 층(230)의 사이에는 에어층(238a)이 형성될 수 있다. 즉, 제 2 층(230)과 투명 필름(260)의 사이에 에어층(238a)이 형성될 수 있는 것이다.
에어층(238a)으로 인해, 광원(220)으로부터 발생된 열이 상부 방열 부재(336)를 통해 에어층(238a)으로 방열될 수 있다. 즉, 에어층(238a)에 공기가 존재하여 열이 용이하게 방열될 수 있는 이점이 있다.
또한, 도 62를 참조하면, 제 2 층(230)과 투명 필름(260) 사이에는 접착층(239)이 더 형성될 수 있다. 접착층(239)은 투명 필름(260)과 제 2 층(230)을 접착하는 역활과 동시에 투명 필름(260)과 제 2 층(230) 사이의 갭(gap)을 유지하여 에어층(238a)이 형성되기 용이한 역할을 할 수 있다. 그리고, 투명 필름(260) 상에는 확산판(245)이 구비되어 광원(220)으로부터 입사되는 광을 확산시킬 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 제 7 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 광원(220)에 방열 부재(335, 336)가 구비되어, 광원(220)으로부터 발생하는 열을 방열시킬 수 있다. 또한, 함몰부(237)가 구비된 제 2 층(230)이 형성됨으로써, 에어층(238a)을 통해 광원(220)으로부터 발생된 열의 방열이 용이한 이점이 있다.
도 63은 백라이트 유닛에 구비된 복수의 광원들의 구조에 나타낸 도면이다.
도 63을 참조하면, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들 중 제 1 광원(220)과 제 2 광원(225)은 서로 다른 방향으로 광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 제 1 광원(220)은 측면 방향으로 광을 방출하며, 그를 위해 사이드 뷰 방식의 LED 패키지를 이용하여 구성될 수 있다. 한편, 제 2 광원(225)은 상측 방향으로 광을 방출하며, 그를 위해 탑 뷰 방식의 LED 패키지를 이용하여 구성될 수 있다. 백라이트 유닛(200)에서, 복수의 광원들(220)은 탑 뷰 방식의 LED 패키지 및 사이드 뷰 방식의 LED 패키지가 혼합되어 구성될 수도 있다.
상기와 같이, 서로 다른 방향으로 광을 방출하는 2 이상의 광원들을 조합하여 백라이트 유닛(200)을 구성함으로써, 특정 영역에 광이 집중되거나 또는 약화되는 것을 방지할 수 있으며, 그로 인해 백라이트 유닛(200)이 디스플레이 패널(100)로 균일한 휘도의 광을 제공하도록 할 수 있다.
한편, 도 63에서는 측면 방향으로 광을 방출하는 제 1 광원(220)과 상측 방향으로 광을 방출하는 제 2 광원(225)이 서로 인접하여 배치된 것을 예로 들어 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 예를 들어 사이드 뷰 방식의 광원들이 서로 인접하거나 또는 탑 뷰 방식의 광원들이 서로 인접하도록 배치되는 구성도 가능하다.
도 64 내지 도 68은 본 발명의 제 9 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 전면 형상을 나타낸 도면이다.
도 64를 참조하면, 백라이트 유닛(200)에 포함된 복수의 광원들(220, 221)은 복수의 어레이들, 예를 들어 제 1 광원 어레이(A1) 및 제 2 광원 어레이(A2)로 나뉘어 배치될 수 있다.
한편, 제 1 광원 어레이(A1) 및 제 2 광원 어레이(A2)는 각각 광원들이 이루는 복수의 광원 라인들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 광원 어레이(A1)는 2 이상의 광원들을 각각 포함하는 복수의 라인들(L1)으로 구성되고, 제 2 광원 어레이(A2)는 2 이상의 광원들을 각각 포함하는 복수의 라인들(L2)으로 구성될 수 있다.
상기 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 광원 라인들과 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 광원 라인들은, 디스플레이 패널(100)의 표시 영역에 대응되도록, 서로 교번적으로 배치될 수 있다.
본 발명에 또 다른 실시 예로서, 제 1 광원 어레이(A1)는 복수의 광원들이 이루는 복수의 광원 라인들 중 상측으로부터 홀수번째 광원 라인들을 포함하여 구성되고, 제 2 광원 어레이(A2)는 상측으로부터 짝수번째 광원 라인들을 포함하여 구성될 수 있다.
제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 제 1 광원 라인(L1)과 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 제 2 광원 라인(L2)이 상하로 인접하게 배치되며, 상기 제 1 광원 라인(L1)과 제 2 광원 라인(L2) 서로 교번적으로 배치되어 백라이트 유닛(200)을 구성할 수 있다.
또한, 상기 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 광원(220)과 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 광원(221)은 동일한 방향으로 광을 방출하거나, 또는 서로 다른 방향으로 광을 방출할 수 있다.
도 65를 참조하면, 백라이트 유닛(200)은 서로 다른 방향으로 광을 방출하는 2 이상의 광원들을 포함할 수 있다.
즉, 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 광원들(220)과 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 광원(221)은 서로 다른 방향으로 광을 방출할 수 있으며, 그를 위해 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 광원들(220)의 발광면이 향하는 방향과 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 광원들(221)의 발광면이 향하는 방향이 서로 다를 수 있다.
보다 자세하게, 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 제 1 광원(220)의 발광면과 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 제 2 광원(221)의 발광면이 서로 반대 방향을 향하도록 형성될 수 있으며, 그에 따라, 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 제 1 광원(220)과 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 제 2 광원(221)이 서로 반대 방향으로 광을 방출할 수 있다.
이 경우, 백라이트 유닛(200)에 구비된 광원들은 각각 측면 방향으로 광을 방출할 수 있으며, 그를 위해 사이드 뷰 방식의 LED 패키지를 이용하여 구성될 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들은 2 이상의 행들을 형성하며 배치될 수 있으며, 동일한 행에 배치된 2 이상의 광원들은 동일한 방향으로 광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 제 1 광원(220)에 좌우로 인접한 광원들도 제 1 광원(220)과 동일한 방향, 즉 x축 방향과 반대 방향으로 광을 방출하고, 제 2 광원(221)에 좌우로 인접한 광원들도 제 2 광원(221)과 동일한 방향, 즉 x축 방향으로 광을 방출할 수 있다.
상기와 같이, y축 방향으로 인접하게 배치된 광원들, 예를 들어 제 1 광원(220)과 제 2 광원(221)의 광 방출 방향을 서로 반대 방향으로 형성시킴으로써, 백라이트 유닛(200)의 특정 영역에서 광의 휘도가 집중되거나 또는 약화되는 현상을 감소시킬 수 있다.
즉, 제 1 광원(220)으로부터 방출되는 광은 인접한 광원으로 진행함에 따라 약화될 수 있으며, 그에 따라 제 1 광원(220)으로부터 멀리 떨어질 수록 해당 영역에서 디스플레이 패널(100) 방향으로 방출되는 광의 휘도가 약화될 수 있다.
따라서, 제 1 광원(220) 및 제 2 광원(221) 각각으로부터 광이 방출되는 방향을 반대로 함으로써, 광원에 인접한 영역에서 광의 휘도가 집중되고 광원으로부터 멀리 떨어진 영역에서 광의 휘도가 약화되는 것을 서로 보상하도록 할 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
또한, 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 제 1 광원 라인(L1)과 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 제 2 광원 라인(L2)은 광원들의 좌우 위치가 일치하지 않고, 서로 엇갈인 형태로 배치될 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 균일도를 향상시킬 수 있다.
즉, 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 제 2 광원(221)은 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 제 1 광원(220)과 대각선 방향으로 인접하도록 배치될 수 있다.
도 66을 참조하면, 제 1 광원 어레이(A1) 및 제 2 광원 어레이(A2)에 각각 포함되어 상하로 인접하게 형성된 두 광원 라인들, 예를 들어 제 1 광원 라인(L1)과 제 2 광원 라인(L2)은 일정 간격(d1)만큼 이격될 수 있다.
즉, 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 제 1 광원(220)과 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 제 2 광원(221)은 광이 방출되는 방향인 x 축과 수직한 y축 방향을 기준으로 일정 간격(d1)만큼 이격되어 배치될 수 있다.
제 1 및 제 2 광원 라인(L1, L2) 사이의 간격(d1)이 증가함에 따라, 제 1 광원(220) 또는 제 2 광원(221)로부터 방출되는 광이 도달하지 못하는 영역이 발생할 수 있으며, 그에 따라 상기 영역에서 광의 휘도가 매우 약화될 수 있다.
한편, 제 1 및 제 2 광원 라인(L1, L2) 사이의 간격(d1)이 감소함에 따라, 제 1 광원(220) 및 제 2 광원(221)로부터 방출되는 광 사이의 간섭 현상이 발생할 수 있으며, 이 경우 광원들의 분할 구동 효율이 저하될 수 있다.
따라서, 광원들 사이의 간섭을 감소시키는 동시에 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 하기 위하여, 광이 방출되는 방향과 교차하는 방향으로 인접한 광원 라인들, 예를 들어 제 1 및 제 2 광원 라인(L1, L2) 사이의 간격(d1)은 5 내지 22mm일 수 있다.
또한, 제 3 광원(222)은 제 1 광원 어레이(A1)의 제 1 광원 라인에 포함되어 광이 방출되는 방향으로 제 1 광원(220)과 인접하게 배치될 수 있으며, 제 1 광원(220)과 제 3 광원(222)은 일정 간격(d2)을 가지고 이격될 수 있다.
한편, 광원으로부터의 광 지향각(θ)과 제 2 층(230) 내에서의 광 지향각(θ')은 스넬(snell)의 법칙에 의해 다음의 수학식 1과 같은 관계를 가질 수 있다.
Figure 112010022063705-pat00001
한편, 광원으로부터 광이 방출되는 부분이 공기층(굴절율(n1)이 '1')이고, 일반적으로 광원으로부터 방출되는 광의 지향각(θ)이 60도인 것을 고려하면, 상기 수학식 1에 따라 제 2 층(230) 내에서의 광 지향각(θ')은 다음의 수학식 2와 같은 값을 가질 수 있다.
Figure 112010022063705-pat00002
또한, 제 2 층(230)이 PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열로 구성되는 경우 약 1.5의 굴절율을 가지므로, 상기 수학식 2에 따라 제 2 층(230) 내에서의 광 지향각(θ')은 약 35.5도 일 수 있다.
상기 수학식 1, 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 제 2 층(230) 내에서의 광원으로부터 광이 방출되는 지향각(θ') 45도 미만일 수 있으며, 그로 인해 광원으로부터 광이 방출되는 광이 y축 방향으로 진행하는 범위는 x축 방향에 비해 작을 수 있다.
따라서, 광이 방출되는 방향과 교차하는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제 1 광원(220)과 제 2 광원(221) 사이의 간격(d1)은 광이 방출되는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제 1 광원(220)과 제 3 광원(222) 사이의 간격(d2)보다 작게 형성될 수 있으며, 그에 따라 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도가 균일할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 범위를 가지는 서로 인접한 광원 라인들 사이의 간격(d1)을 고려하면, 광원들 사이의 간섭을 감소시키는 동시에 백라이트 유닛(200)으로부터 방출되는 광의 휘도를 균일하게 하기 위하여, 광이 방출되는 방향으로 인접한 두 광원, 즉 제 1 광원(220)과 제 3 광원(222) 사이의 간격(d2)은 9 내지 27mm일 수 있다.
제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 제 2 광원(221)은 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 서로 인접한 제 1 광원(220)과 제 3 광원(222) 사이의 위치에 대응되도록 배치될 수 있다.
즉, 제 2 광원(221)은 제 1 광원(220) 및 제 3 광원(222)과 y축 방향으로 인접하게 배치되며, 제 1 광원(220)과 제 3 광원(222) 사이를 지나는 직선(ℓ) 상에 배치될 수 있다.
이 경우, 제 2 광원(221)이 배치된 상기 직선(ℓ)과 제 1 광원(220) 사이의 간격(d3)은 상기 직선(ℓ)과 제 3 광원(222) 사이의 간격(d4)보다 클 수 있다.
제 2 광원(221)으로부터 방출되는 광은 제 3 광원(222)의 광 방출 방향과 반대 방향으로 진행하고, 그에 따라 제 3 광원(222)에 인접한 영역에서 디스플레이 패널(100) 방향으로 방출되는 광의 휘도가 약화될 수 있다.
따라서, 상기와 같이 제 2 광원(221)을 제 1 광원(220)보다 제 3 광원(222)에 인접하도록 배치함으로써, 제 3 광원(222)에 인접한 영역에서 광의 휘도가 약화되는 것을 제 2 광원(221)에 인접한 영역에서 집중되는 광의 휘도를 이용하여 보상할 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들(220) 중 적어도 하나는 수평한 방향, 즉 x 축 방향과 약간 비스듬한 방향으로 광을 방출할 수도 있다.
예를 들어, 도 67을 참조하면, 광원들(220, 221)의 발광면이 향하는 방향이 x 축 방향을 기준으로 일정 각도만큼 상측 또는 하측으로 비스듬하게 형성될 수 있다.
또한, 도 68을 참조하면, 광원 라인들(L1, L2, L3)에 포함된 광원들(220, 221, 224)이 서로 엇갈리게 배치될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 광원 어레이(A1)의 라인 L1, L3 및 L2에 포함된 광원들은 제 2 광원 어레이(A2)의 라인 L2, L1 및 L3에 포함된 광원들과 엇갈리게 배치될 수 있다.
그에 따라, 제 1 광원 어레이(A1)에 포함된 라인들(L1, L3 및 L2)과 제 2 광원 어레이(A2)에 포함된 라인들(L2, L1 및 L3)이 서로 교번적으로 배치될 수 있다.또한, 광원들(220, 221, 222, 224 등)은 동일한 광원일 수 있으나, 서로 다른 방향으로 광을 방출하거나, 또는 필요한 경우 서로 다른 타입 또는 크기 또는 방향 등의 다른 특성을 가지는 광원일 수도 있다.
도 69 및 도 70은 본 발명의 제 9 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다. 하기에서는 전술한 제 1 내지 제 8 실시 예의 설명과 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 붙여 그 설명을 생략하기로 한다.
도 69를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 반사층(240) 상에 광원(220)으로부터 방출되는 광이 인접한 광원(225)까지 진행되는 것을 용이하게 하기 위한 복수의 확산패턴들(241)이 형성될 수 있다. 복수의 확산패턴들(241)은 광원(220)으로부터 방출된 광을 확산 또는 굴절시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 도 70을 참조하면, 백라이트 유닛(200)은 서로 다른 방향으로 광을 방출하는 둘 이상의 광원들을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(200)은 x축과 평행한 방향 즉, 동일한 방향으로 광을 측면 방출하는 제 1 광원(225) 및 제 2 광원(226)을 포함할 수 있으며, 제 1 광원(225)과 제 2 광원(226)은 광이 방출되는 x축 방향으로 서로 인접하게 배치될 수 있다.
그리고, 제 1 광원(225) 및 제 2 광원(226)이 배열된 x축 방향과 수직하게 배열되며, 상기 제 1 광원(225) 및 제 2 광원(226)과는 반대 방향으로 광을 방출하는 제 3 광원(227) 및 제 4 광원(228)이 배치될 수 있다. 즉, 제 1 광원(225)과 제 2 광원(226)이 배열된 행들과, 제 3 광원(227) 및 제 4 광원(228)이 배열된 행들이 교차되어 배열될 수 있다.
따라서, 제 1 광원(225) 및 제 2 광원(226)과, 제 3 광원(227) 및 제 4 광원(228)의 광 방출 방향을 서로 반대 방향으로 형성시킴으로써, 백라이트 유닛(200)의 특정 영역에서 광의 휘도가 집중되거나 또는 약화되는 현상을 감소시킬 수 있다.
이 경우, 제 1 광원(225)으로부터 방출되는 광은 제 2 광원(226)으로 진행함에 따라 약화될 수 있으며, 이에 따라 제 1 광원(225)으로부터 멀리 떨어질수록 해당 영역에서 디스플레이 패널 방향으로 방출되는 광의 휘도가 약화될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 9 실시 예에서는, 제 1 광원(225)과 제 2 광원(226) 사이에 복수의 확산패턴들(241)을 배치할 수 있다. 복수의 확산패턴들(241)은 제 1 광원(225)으로부터 방출되는 광을 확산 또는 굴절시켜 백라이트 유닛(200)으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 할 수 있다.
복수의 확산패턴들(241)은 반사 물질인 금속 또는 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Ag) 또는 이산화 티타늄(TiO2)과 같이 높은 반사율을 가지는 금속 또는 금속 산화물을 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 복수의 확산패턴들(241)은 상기 금속 또는 금속 산화물을 제 1 층(210) 상에 증착 또는 코팅하여 형성할 수 있으며, 금속 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있다. 여기서, 증착하는 방법으로는 열증착법, 증발법 또는 스퍼터링법과 같은 진공증착법을 사용할 수 있고, 코팅 또는 인쇄하는 방법으로는 프린팅법, 그라비아 코팅법 또는 실크 스크린법을 사용할 수 있다.
또한, 복수의 확산패턴들(241)의 확산 또는 굴절의 효과를 향상시키기 위해, 복수의 확산패턴들(241)의 색은 명도가 높은 색, 예를 들어 흰색에 가까운 색을 가질 수 있다.
그리고, 복수의 확산패턴들(241)들은 상기 재료를 각각 포함하는 복수의 도트(dot)들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 확산패턴들(241)들은 각각의 평면 형상이 원형의 도트로 이루어질 수 있으며, 타원형 또는 다각형으로 이루어질 수도 있다.
이러한 복수의 확산패턴들(241)은 제 1 광원(225)으로부터 제 2 광원(226)으로 갈수록 밀도가 증가할 수 있다. 이에 따라, 제 1 광원(225)으로부터 멀리 떨어진 영역 즉, 제 2 광원(226) 후면 영역에서 상측으로 방출되는 광의 휘도가 감소하는 것을 방지할 수 있으며, 그로 인해 백라이트 유닛(200)으로부터 제공되는 광의 휘도를 균일하게 유지할 수 있다.
예를 들어, 도트로 이루어진 복수의 확산패턴들(241)은 제 1 광원(225)의 발광면으로부터 제 2 광원(226)으로 갈수록 인접한 두 확산패턴 사이의 간격이 증가할 수 있으며, 이에 따라 제 1 광원(225)으로부터 방출된 광이 제 2 광원(226)으로 갈수록 확산 또는 굴절되어 휘도가 균일하게 유지될 수 있다.
특히, 복수의 확산패턴들(241)은 제 1 광원(225)과 인접한 영역에는 거의 존재하지 않을 수 있다. 이에 따라, 제 1 광원(225)으로부터 방출되는 광은 확산패턴들(241)이 존재하지 않는 영역에서 하부의 반사층(240)에 의해 전반사되어 이동하게 되고, 확산패턴들(241)이 존재하는 영역에서는 확산 또는 굴절되어 제 2 광원(226)에 인접한 영역을 포함하는 전 영역의 휘도가 균일하게 유지될 수 있다.
한편, 제 1 광원(225) 및 제 2 광원(226)과 반대 방향으로 광을 방출하는 제 3 광원(227) 및 제 4 광원(228) 사이에도 복수의 확산패턴들(241)이 배치될 수 있다.
전술한 바와 동일하게, 제 3 광원(227)의 발광면으로부터 제 4 광원(228)으로 갈수록 복수의 확산패턴들(241)의 밀도는 증가할 수 있다. 또한, 제 3 광원(227)과 제 4 광원(228) 사이에 배치된 복수의 확산패턴들(241) 중 인접한 두 확산패턴(241) 사이의 간격은 제 3 광원(227)의 발광면으로부터 제 4 광원(228)으로 갈수록 감소할 수 있다.
그리고, 제 3 광원(227)은 제 1 광원(225)의 발광면 방향으로 대각선 상에 위치하며, 상기 대각선 상에 복수의 확산패턴들(241)이 일렬 배치될 수 있다. 이로 인해, 제 1 광원(225)에서 방출되는 광과 제 3 광원(227)에서 방출되는 광의 방향이 서로 상반되기 때문에, 제 1 광원(225)의 광과 제 3 광원(227)의 광이 서로 중첩되어 중첩된 영역에서 휘도가 증가될 수 있다. 따라서, 제 1 광원(225)과 제 3 광원(227)의 대각선 상에 복수의 확산패턴들(241)이 위치하여, 광의 중첩 영역에서 휘도가 증가되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
따라서, 도 70에 도시된 바와 같이, 제 1 광원(225)과 제 2 광원(226) 사이에 배치된 복수의 확산패턴들(241)이 이루는 평면 형상은 제 3 광원(227)과 제 4 광원(228) 사이에 배치된 복수의 확산패턴들(241)이 이루는 평면 형상과 서로 대칭으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 제 1 광원(225)과 제 2 광원(226) 사이 또는 제 3 광원(227)과 제 4 광원(228) 사이에 배치된 복수의 확산패턴들(241)이 이루는 평면 형상은 부채꼴 형상으로 이루어질 수 있다.
이러한 부채꼴 형상은 광원에서 방출되는 광의 지향각이 약 120도인 것에 대응하도록 배치되어, 광원으로부터 방출되는 광을 효율적으로 전달 및 확산시킴으로써, 백라이트 유닛의 전체적인 휘도를 균일하게 유지할 수 있다.
도 71 내지 도 81은 본 발명의 제 10 실시 예에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
전술한 도 2 내지 70을 참조하여 설명된 바와 같이, 본 발명의 백라이트 유닛은 제 1 층(210), 제 1 층(210) 상에 배치된 복수의 광원들(220), 복수의 광원들(220)에 구비된 방열 부재(336), 복수의 광원들(220)을 감싸는 제 2 층(230), 제 1 층(210)과 제 2 층(230) 사이에 배치된 반사층(240)을 포함하여 구성됨을 설명하였다.
한편, 도 71 및 도 72를 참조하면, 본 발명의 제 10 실시 예에 따른 백라이트 유닛(200)은 복수의 제 1 층(210)들 상에 각각 광을 방출하는 복수의 광원(220)들 및 복수의 광원(220)들을 제외하고, 복수의 제 1 층(210)들 상에 위치하는 적어도 하나의 반사층(240) 및 복수의 제 1 층(210)들 상에 위치하며, 적어도 하나의 반사층(240) 및 복수의 광원(220)들의 적어도 일부를 감싸는 제 2 층(230)을 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 광원(220)들에는 방열 부재(336)가 구비될 수 있다.
보다 자세하게, 제 1 층(210)들은 복수 개로 분할되어, 동일 평면 상에 x축 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 복수 개로 분할된 제 1 층(210)들은 각각 서로 접하여 하나의 원판으로 이루어질 수 있다.
그리고, 제 1 층(210)들은 각각 광을 방출하는 복수의 광원(220)들이 배치되고, 복수의 광원(220)을 제외한 제 1 층(210)들 상에 반사층(240)이 위치할 수 있다.
전술한 도 69 및 도 70에서 설명한 바와 같이, 반사층(240)에는 복수의 확산패턴들이 위치하여, 광원(220)으로부터 방출되는 광을 인접한 광원 또는 상부로 반사시킬 수 있다.
그리고, 복수의 광원(220)들과 반사층(240)이 형성된 제 1 층(210)들의 전면에는 제 2 층(230)이 위치하여, 광원(220)들로부터 방출되는 광을 확산시켜 면 광원으로 바꿔줄 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 10 실시 예에 따른 백라이트 유닛(200)은 복수의 제 1 층(210)들 상에 배치된 복수의 광원(220)들과 반사층(240)을 덮는 제 2 층(230)이 형성되며, 하나의 백라이트 유닛(200)으로 구성될 수 있다.
한편, 전술한 바와는 달리, 본 발명의 복수의 분할된 제 1 층(210)들은 x축 방향으로 M개(M은 1 이상의 자연수)로 나란하게 배치될 수 있다.
도 71에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛(200)은 4 개의 제 1 층(210)들이 배치될 수 있으나, 도 71은 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 설명하기 위한 예에 불과하므로, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 디스플레이 장치의 화면 크기 등에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 도 73에 도시된 바와 같이, 2 개의 제 1 층(210)들이 배치되어 백라이트 유닛(200)을 구현할 수 있고, 도 74에 도시된 바와 같이, 6 개의 제 1 층(210)들이 배치되어 백라이트 유닛(200)을 구현할 수도 있다. 또한, 도 75에 도시된 바와 같이, 8 개의 제 1 층(210)들이 배치되어 백라이트 유닛(200)을 구현할 수 있다. 본 발명은 대화면의 디스플레이 장치의 경우, 10 개 이상의 제 1 층(210)들이 배치됨으로써, 백라이트 유닛(200)을 구성할 수 있다.
이와 같이 구성된 백라이트 유닛(200)은 도 76과 같이 제조할 수 있다.
도 76은 도 68의 Q-Q'에 따른 백라이트 유닛을 나타낸 단면도들이다. 도 76의 (a)와 같이, 복수의 제 1 층(210a, 210b, 210c, 210d)들 상에 각각 복수의 광원(220)들을 솔더링을 통해 형성한다. 그리고, 도 76의 (b)와 같이, 각각 제조된 제 1 층(210a, 210b, 210c, 210d)들을 각각 접합하여 제 1 층(210)을 형성한다.
이어, 도 76의 (c)에 도시된 바와 같이, 제 1 층(210) 상에 제 1 층(210)의 전면을 덮는 하나 또는 복수의 반사층(240)을 형성한다. 그리고, 도 76의 (d)에 도시된 바와 같이, 반사층(240)이 형성된 제 1 층(210) 상에 제 2 층(230)을 접착, 코팅 등의 방법으로 형성하여 본 발명의 백라이트 유닛을 제조할 수 있다.
전술한, 제 1 층(210)들 및 제 1 층(210)들 상에 배치된 복수의 광원(220)들은 각각 독립적으로 제작될 수 있으며, 서로 근접 배치됨으로써 모듈형 백라이트 유닛을 형성할 수 있다. 이와 같은 모듈형 백라이트 유닛은 백라이트 수단으로서 디스플레이 패널에 광을 제공할 수 있다.
본 발명의 백라이트 유닛(200)은 전체 구동 방식 또는 로컬 디밍(local dimming), 임펄시브(impulsive) 등과 같은 부분 구동 방식으로 구동될 수 있다. 상기 백라이트 유닛(200)의 구동 방식은 회로 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이로써, 실시예는 색대비비가 증대되고 화면상의 밝은 부분과 어두운 부분에 대한 이미지를 선명하게 표현할 수 있어 화질 이 향상되는 효과가 있다.
즉, 백라이트 유닛(200)은 복수의 분할 구동 영역으로 구분되어 동작되며, 상기 분할 구동 영역의 휘도를 영상 신호의 휘도와 연계하여 영상의 검은색 부분은 휘도를 감소시키고 밝은 부분은 휘도를 증가시킴으로써, 명암비 및 선명도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 하나의 제 1 층(210)에서 일부의 광원(220)들만이 독립적으로 구동하여 광을 상측으로 방출시킬 수 있으며, 그를 위해 각 제 1 층(210)들에 포함된 광원들(220)이 각각 독립하여 제어될 수 있다.
그리고, 복수의 제 1 층(210)들에 대응되는 디스플레이 패널(110)의 영역이 2 이상의 블록으로 분할될 수 있으며, 디스플레이 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)은 상기 블록 단위로 분할 구동될 수도 있다.
상기와 같이, 복수의 제 1 층(210)들을 조립하여 백라이트 유닛(200)을 구성함에 의해, 백라이트 유닛(200)의 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 제조 공정에서 발생할 수 있는 로스(loss)를 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(200)은 제 1 층(210)들을 표준 규격화하여 대량 생산함으로써 다양한 사이즈의 백라이트 유닛에 적용할 수 있는 효과가 있다.
한편, 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 제 1 층(210)들 중 어느 하나에 불량이 발생할 경우 전체의 백라이트 유닛(200)을 교체할 필요 없이 불량이 발생한 광학 어셈블리만 교체하면 되므로 교체 작업이 용이하고 부품 교체 비용이 절감되는 효과가 있다.
한편, 도 77 및 도 78을 참조하면, 본 발명의 백라이트 유닛(200)은 제 2 층(230) 상에 제 1 패턴(232)이 형성된 투명 필름(260)이 위치할 수 있다. 제 1 패턴(232)은 앞서 설명된 바와 같으며, 광원(220)으로부터 발생되는 핫 스팟 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 투명 필름(260) 상에 확산판(245)이 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 도 79 및 도 80을 참조하면, 본 발명의 백라이트 유닛(200)은 제 1 패턴(232)들이 형성된 투명 필름(260)에 접착층(239)이 더 형성될 수 있다. 접착층(239)은 앞서 설명된 바와 같으며, 투명 필름(260)과 제 2 층(230)을 접착하고, 투명 필름(260)과 제 2 층(230) 사이에 에어층(238a)을 유지하는 역할을 할 수 있다.
이러한 접착층(239)은 광원(220)들의 사이에 라인 형태로 도포될 수 있으며, 도 81에 도시된 바와 같이, 광원(220)들의 사이에 도트 형태로 도포될 수도 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 82는 본 발명의 제 11 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 디스플레이 장치의 구성 중 도 1 내지 도 81을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 82를 참조하면, 제 1 기판(111), 제 2 기판(112), 상부 편광판(160a) 및 하부 편광판(160b)을 포함하는 디스플레이 패널(110)과, 제 1 층(210), 복수의 광원들(220) 및 제 2 층(230)을 포함하는 백라이트 유닛(200)은 서로 밀착되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛(200)과 디스플레이 패널(110) 사이에 접착제(170)가 형성되어, 백라이트 유닛(200)이 디스플레이 패널(110)의 하측면에 접착되어 고정될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 접착제(170)를 이용하여 백라이트 유닛(200)의 상측 면이 하부 편광판(160b)의 하측 면과 접착될 수 있다. 백라이트 유닛(200)은 제 2 층(230) 상에 확산판(245)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 확산판(245)과 접착층(170) 사이에는 복수의 광학 시트(미도시)들이 구비될 수 있다.
백라이트 유닛(200)은 예를 들어, 제 1 층(210) 상에 배열된 복수의 광원(220)들, 복수의 광원(220)들에 형성된 방열 부재(336), 복수의 광원(220)들의 주위에 형성된 반사층(240), 반사층(240)을 포함하는 제 1 층(210) 상에 형성된 제 2 층(230), 제 2 층(230) 상에 형성되어 제 1 패턴(232)들이 형성된 투명 필름(260), 투명 필름(260) 상에 형성된 확산판(245)을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 전술한 도 2 내지 도 81의 실시 예들을 모두 적용 가능하다.
또한, 백라이트 유닛(200)의 하측에는 바텀 플레이트(135)가 배치될 수 있으며, 바텀 플레이트(135)는 제 1 층(210)의 하측면에 밀착되어 형성될 수 있다.
한편, 디스플레이 장치는 디스플레이 모듈, 보다 상세하게는 디스플레이 패널(110) 및 백라이트 유닛(200)에 구동신호 및 전원을 공급하기 위한 구동부를 포함할 수 있으며, 예를 들어 백라이트 유닛(200)에 구비된 복수의 광원들(220)은 구동부로부터 공급되는 전압을 이용해 구동하여 광을 방출할 수 있다.
구동부는 구동 제어부(141), 전원공급부(143) 및 메인보드(142)를 포함할 수 있으며, 구동부가 안정적으로 지지 및 고정되기 위해, 구동부는 바텀 플레이트(135) 상에 배치된 구동부 섀시(145) 상에 배치되어 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 층(210)의 후면에 제 1 커넥터(connecter, 310)가 형성될 수 있으며, 그를 위해 바텀 플레이트(135)에는 제 1 커넥터(310)가 삽입되기 위한 홀(350)이 형성되어 있을 수 있다.
제 1 커넥터(310)는 광원(220)과 전원공급부(143)를 전기적으로 연결하여, 전원공급부(143)로부터 광원(220)으로 구동 전압이 공급될 수 있도록 한다.
예를 들어, 제 1 커넥터(310)는 제 1 층(210)의 하측 면에 형성되고, 제 1 케이블(410)을 이용해 전원공급부(143)와 연결되어, 제 1 케이블(421)을 통해 전원공급부(143)로부터 공급되는 구동 전압을 광원(220)으로 전달할 수 있다.
제 1 층(210)의 상면에는 전극 패턴(미도시), 예를 들어 탄소 나노 튜브 전극 패턴이 형성될 수 있으며. 상기 제 1 층(210)의 상측 면에 형성된 전극은 광원(220)에 형성된 전극과 접촉되어 제 1 커넥터(310)와 광원(220)을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)의 구동을 제어하기 위한 구동 제어부(141)를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 구동 제어부(141)는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)일 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러는 디스플레이 패널(100)의 구동 타이밍을 제어하며, 보다 상세하게는 디스플레이 패널(100)에 구비된 데이터 구동부(미도시), 감마 전압 생성부(미도시) 및 게이트 구동부(미도시)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호를 생성하여 디스플레이 패널(100)로 공급할 수 있다.
한편, 상기 타이밍 컨트롤러는 디스플레이 패널(100)의 구동에 동기되어 백라이트 유닛(200), 보다 상세하게는 광원들(220)이 동작하도록, 광원들(220)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호를 백라이트 유닛(200)으로 공급할 수 있다.
도 82에 도시된 바와 같이, 구동 제어부(141)가 안정적으로 지지 및 고정되기 위해, 구동 제어부(141)는 바텀 플레이트(135) 상에 배치된 구동부 섀시(145) 상에 고정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기판(210) 상에 제 2 커넥터(320)가 형성될 수 있으며, 그를 위해 바텀 플레이트(135)에는 제 2 커넥터(320)가 삽입되기 위한 홀(350)이 형성되어 있을 수 있다.
제2 커넥터(320)는 제 1 층(210)과 구동 제어부(141)를 전기적으로 연결하여, 구동 제어부(141)로부터 출력되는 제어 신호가 제 1 층(210)으로 공급되도록 할 수 있다.
예를 들어, 제 2 커넥터(320)는 제 1 층(210)의 하측 면에 형성되고, 제 2 케이블(420)을 이용해 구동 제어부(141)와 연결되어, 제 2 케이블(420)을 통해 구동 제어부(141)로부터 공급되는 제어 신호를 제 1 층(210)으로 전달할 수 있다.
한편, 제 1 층(210)에는 광원 구동부(미도시)가 형성되어 있을 수 있으며, 광원 구동부(미도시)는 제 2 커넥터(320)를 통해 구동 제어부(141)로부터 공급되는 제어 신호를 이용하여 광원들(220)을 구동시킬 수 있다.
그리고, 전술한 전원공급부(143)와 구동 제어부(141)는 후면 케이스(150)로 감싸져 외부로부터 보호될 수 있다.
도 82에 도시된 디스플레이 장치의 구성은 본 발명의 일 실시 예에 불과하며, 그에 따라 전원 공급부(143), 구동 제어부(141), 제 1 및 제 2 커넥터(310, 320) 및 제 1 및 제 2 케이블(410, 420)의 위치 또는 개수 등은 필요에 따라 변경 가능하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 제1 층;
    상기 제1 층이 연장된 방향으로 빛을 제공하는 광원; 그리고,
    상기 제1 층 상에 위치하고, 상기 광원의 적어도 일부를 감싸는 제2 층을 포함하고,
    상기 광원은,
    캐비티가 형성된 몰드부,
    상기 캐비티에 실장된 발광소자,
    상기 발광소자와 연결되는 리드 프레임,
    상기 캐비티에 채워진 색변환층, 그리고,
    상기 몰드부의 일부에 형성된 방열부재를 포함하며,
    상기 방열부재는,
    상기 제1 층과 마주하는 상기 광원의 하측에 위치하는 하부 방열부재와, 상기 광원의 상측에 위치하는 상부 방열부재를 구비하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 층으로부터 상기 제2 층의 상단까지의 높이는 상기 제1 층으로부터 상기 광원의 상단까지의 높이보다 크거나 같은 백라이트 유닛.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 방열부재의 크기는 상기 상부 방열부재의 크기보다 큰 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 방열부재와 상기 하부 방열부재는 서로 연결된 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 방열부재와 상기 하부 방열부재는 상기 리드 프레임에 연결된 백라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 방열부재와 상기 제1 층 사이에 위치하는 도전층을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 도전층의 크기는 상기 하부 방열부재의 크기보다 크거나 같은 백라이트 유닛.
  10. 제 1 항의 백라이트 유닛; 그리고,
    상기 백라이트 유닛이 제공하는 빛에 의해 화상을 표시하는 디스플레이 패널을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    복수개의 광원을 구비하고,
    복수개의 블록들로 분할되어, 상기 분할된 블록별로 구동 가능한 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은,
    복수개의 영역들로 분할되며, 상기 복수의 영역들 각각의 그레이 레벨 피크값 또는 색좌표 신호에 따라 상기 영역에 대응되는 상기 백라이트 유닛의 블록으로부터 방출되는 광의 휘도가 조절되는 디스플레이 장치.
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