KR101951303B1 - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101951303B1
KR101951303B1 KR1020170144067A KR20170144067A KR101951303B1 KR 101951303 B1 KR101951303 B1 KR 101951303B1 KR 1020170144067 A KR1020170144067 A KR 1020170144067A KR 20170144067 A KR20170144067 A KR 20170144067A KR 101951303 B1 KR101951303 B1 KR 101951303B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pattern
patterns
reflection
liquid crystal
diffusion
Prior art date
Application number
KR1020170144067A
Other languages
English (en)
Inventor
이록희
곽용석
김일수
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020170144067A priority Critical patent/KR101951303B1/ko
Priority to CN201811183654.7A priority patent/CN109725458B/zh
Priority to US16/165,779 priority patent/US11029562B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101951303B1 publication Critical patent/KR101951303B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133504—Diffusing, scattering, diffracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133611—Direct backlight including means for improving the brightness uniformity
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406—Control of illumination source
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133614—Illuminating devices using photoluminescence, e.g. phosphors illuminated by UV or blue light
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/08—Details of timing specific for flat panels, other than clock recovery
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/06—Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0626—Adjustment of display parameters for control of overall brightness
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406—Control of illumination source
    • G09G3/342—Control of illumination source using several illumination sources separately controlled corresponding to different display panel areas, e.g. along one dimension such as lines

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명에서는, LED 패키지 상에 반사패턴을 배치하고 그 위에 확산플레이트나 확산패턴 같은 확산수단을 배치함으로써, LED 패키지 상부 방향으로의 출광을 감소시킬 수 있으며, 광학거리를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 핫스팟과 같은 얼룩을 방지하여 화질을 개선하며, 박형의 백라이트 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.
또한, 반사패턴과 확산패턴 및 형광체를 구비한 단일의 복합패턴시트를 사용함으로써, 광특성을 유지하면서 두께를 비약적으로 감소시킬 수 있게 되므로, 고품위의 화질을 확보하면서 초박형의 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치{Backlight unit and liquid crystal display device including the same}
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device: FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD)나 전계발광 표시장치(electroluminescent display device: ELD) 등이 개발되어 널리 적용되고 있다.
이들 평판표시장치 중에서, 액정표시장치는 소형화, 경량화, 박형화, 저전력 구동의 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다. 액정표시장치는 영상을 표시하는 액정패널과, 액정패널 하부에 위치하여 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함하여 구성된다.
백라이트 유닛은 광원의 배열 방법에 따라 측면형(side edge type)과 직하형(direct light type)으로 구분될 수 있다.
측면형 백라이트 유닛은 액정패널의 하부에 마련된 도광판의 측면에 광원을 배치하고, 도광판을 통해 광원으로부터 조사되는 측광을 평면광으로 변환하여 액정 패널에 조사하는 방식이다. 그런데, 측면형 백라이트 유닛은 광원이 측면에 있기 때문에, 백라이트를 다수의 영역으로 구분하고 영역별로 구동하는 로컬 디밍(local dimming)을 구현하는 데 제약이 발생한다.
한편, 직하형 백라이트 유닛은 액정패널 하부에 디수의 광원을 배치하여 액정 패널의 전면에 광을 직접적으로 조사하는 방식으로서, 액정패널에 조사되는 광의 균일도 및 휘도를 향상시킬 수 있고, 또한 로컬 디밍(local dimming) 구동을 구현할 수 있어 명암비가 개선되고 소비전력 절감의 효과를 얻을 수 있다.
그러나, 직하형 백라이트 유닛은 광원이 액정패널 하부에 배치되어 액정패널에 광을 직접적으로 조사하기 때문에, 광원 상부에 핫스팟(hot spot)과 같은 얼룩(mura)이 발생하여 화질이 저하되는 문제가 유발될 수 있다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 핫스팟과 같은 얼룩을 방지하여 화질이 저하되는 문제를 해결하고자 한다.
또한, 본 발명은 백라이트 유닛의 두께를 감소시켜 박형의 액정표시장치를 구현하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 회로기판과, 상기 회로기판 상에 실장된 다수의 LED 패키지와, 상기 회로기판 상에, 상기 다수의 LED 패키지를 덮는 봉지부재와, 상기 봉지부재 상에, 형광체를 함유한 유리 복합체와 상기 유리 복합체 상면의 다수의 확산패턴으로 구성된 복합패턴시트를 포함하고, 상기 확산패턴은 각 LED 패키지에 대응하는 적어도 하나의 제1 패턴과 인접한 LED 패키지 사이에 대응하는 적어도 하나의 제2 패턴을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
상기 확산패턴은 상기 각 LED 패키지에 대응하는 다수의 제1 패턴과 상기 인접한 LED 패키지 사이에 대응하는 다수의 제2 패턴을 포함할 수 있다.
상기 제1 패턴은 꼭지점을 갖지 않는 곡면으로 이루어지고, 상기 제2 패턴은 꼭지점을 갖는 뿔 형상일 수 있다.
상기 제1 패턴은 반구 형상을 가지며, 상기 제2 패턴은 원뿔, 다각뿔 또는 측면이 곡면인 원뿔 형상을 가질 수 있다.
상기 확산패턴은 양각이나 음각으로 구성될 수 있다.
상기 복합패턴시트는 상기 유리 복합체 하면에 상기 다수의 LED 패키지와 각각 대응하는 다수의 반사패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 반사패턴 각각은 중앙에서 가장자리로 갈수록 투과도가 높아질 수 있다.
상기 다수의 반사패턴 각각은 순차적으로 적층된 제1, 제2, 제3 패턴층을 포함하고, 상기 제2 패턴층의 면적은 상기 제1 패턴층보다 작고 상기 제3 패턴층보다 클 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 전술한 백라이트 유닛과, 상기 백라이트 유닛 상부의 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에서는, LED 패키지 상에 반사패턴을 배치하고 그 위에 확산플레이트나 확산패턴 같은 확산수단을 배치함으로써, LED 패키지 상부 방향으로의 출광을 감소시킬 수 있으며, 광학거리를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 핫스팟과 같은 얼룩을 방지하여 화질을 개선하며, 박형의 백라이트 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.
또한, 반사패턴과 확산패턴 및 형광체를 구비한 단일의 복합패턴시트를 사용함으로써, 광특성을 유지하면서 두께를 비약적으로 감소시킬 수 있게 되므로, 고품위의 화질을 확보하면서 초박형의 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 구조를 도시한 개략적인 단면도다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛에서 광의 경로를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 반사패턴의 개략적인 단면도이고, 도 6b와 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 반사패턴의 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 음각의 확산패턴을 포함하는 복합패턴시트의 개략적인 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 확산패턴의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 광분포를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 광분포를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치에 대하여 상세히 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치의 개략적인 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시장치(10)는 백라이트 유닛(200)과, 액정패널(300)과, 패널구동회로(310)와, 보텀커버(또는 하부커버)(100)를 포함할 수 있다.
보텀커버(100)는 백라이트 유닛(200)의 하부에 배치되어 이를 지지할 수 있다. 여기서, 보텀커버(100)는 경우에 따라 백라이트 유닛(200)에 포함되는 구성으로 볼 수도 있다.
보텀커버(100)는 상부가 개방된 박스 형상으로 형성되어 백라이트 유닛(200)을 내부에 수용하도록 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 보텀커버(100)는 플레이트 형태(또는 평판 형태)로 형성될 수도 있다.
한편, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 액정표시장치(10)는 백라이트 유닛(200) 및 액정패널(300)의 측면을 감싸고 지지하는 가이드패널을 더 구비할 수 있고, 액정패널(300)의 상면 가장자리를 둘러싸는 탑커버를 더 구비할 수도 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛(200)은 직하형 백라이트 유닛으로서, 서로 일정 간격 이격된 다수의 광원, 예를 들어, 발광다이오드(light emitting diode: LED)가 액정패널(300)의 바로 하부에 이와 대면하도록 배치된다.
이와 같은 백라이트 유닛(200)은 회로기판(210)과, 다수의 LED 패키지(220)와, 봉지부재(230)와, 반사패턴시트(240)와, 확산플레이트(250)와, 형광체시트(260)와, 광학시트(270)를 포함할 수 있다.
회로기판(210)은 보텀커버(100) 상면에 배치된다. 회로기판(210)은 양면 접착제와 같은 접착부재(120)를 통해 보텀커버(100)에 부착될 수 있다.
이 회로기판(210)의 상면에는 서로 일정 간격 이격된 다수의 LED 패키지(220)가 실장된다. 한편, 회로기판(210)의 상면은 반사특성을 갖도록 형성될 수 있는데, 일례로 반사막이 상면에 형성될 수 있다. 이처럼, 회로기판(210)이 반사특성을 갖게 됨으로써, 회로기판(210) 방향으로 진행하는 광은 액정패널(300) 방향으로 반사될 수 있다.
회로기판(210)에 실장된 LED 패키지(220)는, 백라이트 구동부(도시하지 않음)로부터 공급된 구동신호에 의해 발광하여 광을 방출한다.
LED 패키지(220)는 다양한 구조로 구성될 수 있다. 예를 들면, 래터럴 칩(lateral chip) 구조, 플립 칩(flip chip) 구조, 버티컬 칩(vertical chip) 구조, 칩 스케일 패키지(chip scale package: CSP) 구조 등이 사용될 수 있다. 또한, LED 패키지(220)는 LED 칩 상부에 반사체(reflector)를 더 포함할 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다. 이러한 LED 패키지(220)에 대해 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 LED 패키지(220)는 플립 칩 구조를 가질 수 있다. 일례로, LED 패키지(220)는 청색 광을 발광하는 블루 플립 칩 구조일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 이러한 LED 패키지(220)는 약 110도 내지 약 120도의 지향각을 가질 수 있다.
또는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 LED 패키지(220)는 반사수단(222)을 포함하는 플립 칩 구조일 수 있다. 즉, 본 발명의 LED 패키지(220)는 LED 칩(221)과 LED 칩(221) 상부의 반사수단(222)을 포함할 수 있다. 이때, 반사수단(222)은 Ag나 TiO2와 같은 반사물질로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 이와 달리, 반사수단(222)은 굴절률이 다른 두 층이 번갈아 적층된 구조로 이루어질 수도 있다. 이러한 반사수단(222)을 포함하는 LED 패키지(220)는 도 3a의 LED 패키지(220)에 비해 큰 지향각을 가지는데, 반사수단(222)을 포함하는 LED 패키지(220)는 약 110도 내지 약 160도의 지향각을 가질 수 있다.
이와 달리, 도 3c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 LED 패키지(220)는 칩 스케일 패키지 구조일 수 있으며, 이러한 LED 패키지(220)는 LED 칩(221)과 LED 칩(221)을 감싸는 몰드(224)를 포함하고, 몰드(224) 상부에 반사수단(226)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 몰드(224)는 투명 수지(clear resin)로 이루어지며, 1.5 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 일례로, 몰드(224)는 약 1.5 내지 약 1.7의 굴절률을 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 몰드(224)의 전체 폭은 LED 칩(221) 폭의 약 2배 내지 약 2.5배일 수 있다.
이러한 칩 스케일 패키지 구조의 LED 패키지(220)는 그 크기가 최소화될 수 있고, 이에 따라 백라이트 유닛(200)의 두께를 감소시킬 수 있다. 또한, 칩 스케일 패키지 구조의 LED 패키지(220)는 공정성이 우수하고 플립 칩 구조에 비해 광효율을 증가시킬 수 있다.
이러한 칩 스케일 패키지 구조의 LED 패키지(220)를 적용함에 따라 봉지부재(230)는 생략될 수도 있다.
한편, 도 3b와 도 3c에서와 같이, LED 패키지(220)가 반사수단(222, 226)을 포함할 경우, 반사패턴시트(240)는 생략될 수도 있다.
다음, 다수의 LED 패키지(220) 상부에는 다수의 LED 패키지(220)가 실장된 상태의 회로기판(210)의 상면 전체를 덮는 봉지부재(또는 봉지몰드)(230)가 형성될 수 있다. 봉지부재(230)는 LED 패키지(220) 보다 두꺼운 두께로 회로기판(210)에 도포되어, 회로기판(210)에 실장된 모든 LED 패키지(220)를 덮도록 구성될 수 있다. 이와 같은 봉지부재(230)는 LED 패키지(220)를 회로기판(210)에 안정적으로 고정시키면서 외부로부터 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 봉지부재(230)의 굴절률은 약 1.5 내지 1.7일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이러한 봉지부재(230)는, 예를 들면, 실리콘(silicone), UV 레진, 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate): PMMA)를 포함하는 수지 계열 물질 중 하나 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
다음, 봉지부재(230) 상에는 확산플레이트(250)가 배치된다. 확산플레이트(250)는 다수의 LED 패키지(220)에서 출사된 광을 확산시켜 균일한 면광원을 액정패널(300)에 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 봉지부재(230)와 확산플레이트(250) 사이에는 필름 형태의 반사패턴시트(240)가 구비될 수 있다. 반사패턴시트(240)는 기재(241)와, 기재(241) 하면에 형성되고 하부의 LED 패키지(220) 각각에 대응하여 배치된 다수의 반사패턴(242)으로 구성될 수 있다.
여기서, 반사패턴(242)은 그 하부에 위치하는 해당 LED 패키지(220)로부터 상부 방향으로 출사되는 광의 일부를 반사하여 측면 방향으로 분산시키는 기능을 하고, 나머지 일부는 투과하여 상부 방향으로 진행하게 된다. 이에 따라, 대부분의 광이 수직한 상부 방향으로 진행하여 액정패널(300)에 입사되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 수직한 상부 방향으로의 광 입사에 의한 핫스팟 발생을 방지하게 되어, 핫스팟에 의한 화질 저하를 개선할 수 있게 된다.
확산플레이트(250) 상에는 형광체시트(260)가 배치될 수 있다. 형광체시트(260)는 LED 패키지(220)에서 발생된 제1 컬러의 광의 일부를 흡수하여, 제1 컬러와 다른 적어도 하나의 컬러의 광을 각각 발생시키는 적어도 하나의 형광체를 포함할 수 있다.
이처럼, 형광체시트(260)를 사용하는 경우에, LED 패키지(220)에서 발생된 제1 컬러의 광과, 형광체시트(260)에 의해 발생된 컬러의 광이 혼합되어 최종적으로 백색 광이 생성되고, 이어 액정패널(300)에 제공될 수 있다.
예를 들면, LED 패키지(220)가 제1 컬러 광으로서 청색 광을 발생시키는 경우에, 형광체시트(260)는 청색 광의 일부를 흡수하여 제2 컬러 광으로서 황색 광을 발생시킬 수 있다.
한편, LED 패키지(220)가 백색 광을 발생하는 경우에는, 형광체시트(260)는 생략될 수 있다.
형광체시트(260) 상에는, 집광시트를 포함하여 적어도 하나의 광학시트(270)가 배치될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서는, 일례로, 3장의 광학시트(270)가 사용된 경우를 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다.
위와 같이 구성된 백라이트 유닛(200) 상에는 액정패널(300)이 배치된다. 액정 패널(300)은 액정층의 광투과율을 조절하여 영상을 표시하는 것으로, 액정층(도시하지 않음)을 사이에 두고 대향 합착된 제1 기판(또는 하부기판)(301)과 제2 기판(또는 상부기판)(302)을 포함할 수 있다. 한편, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 제1기판(301) 및 제2기판(302)의 바깥 면에는 각각 제1편광판과 제2편광판이 부착될 수 있다.
이러한 액정패널(300)은 각 화소별로 인가되는 데이터전압과 공통전압에 의해 화소마다 형성되는 전계에 따라 액정층을 구동함으로써 액정층의 광 투과율에 따라 컬러 영상을 표시할 수 있다.
패널 구동부(310)는 하부 기판(301)에 마련된 패드부에 연결되어 액정패널(300)의 각 화소를 구동할 수 있다. 예를 들면, 패널 구동부(310)는 액정패널(300)의 패드부에 연결된 다수의 회로필름(311)과, 각 회로필름(311)에 실장된 데이터IC(313)와, 다수의 회로필름(311)에 연결된 디스플레이용 인쇄회로기판(312)과, 디스플레이용 인쇄회로기판(312)에 실장된 타이밍제어회로(314)를 포함하여 구성될 수 있다.
타이밍제어회로(314)는 외부의 구동 시스템(도시하지 않음)으로부터 공급되는 타이밍 동기 신호에 응답해 구동 시스템으로부터 입력되는 디지털 영상데이터를 액정패널(300)의 화소 배치 구조에 부합하게 정렬하여 화소별 화소데이터를 생성하고, 생성된 화소별 화소데이터를 데이터IC(313)에 제공할 수 있다. 또한, 타이밍제어회로(314)는 타이밍 동기 신호에 기초해 데이터 제어 신호와 게이트 제어 신호 각각을 생성하여 데이터IC(313) 및 게이트IC(도시하지 않음) 각각의 구동 타이밍을 제어할 수 있다.
더욱이, 타이밍제어회로(314)는 로컬 디밍 기술을 통해 백라이트 유닛(200)의 발광 동작을 제어함으로써 액정패널(300)의 영역별 휘도를 개별적으로 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 유닛(200)은 직하형 백라이트 유닛으로서 액정패널(300)의 영역별 로컬 디밍(local dimming)을 구현할 수 있어 명암비가 개선되고 소비전력 절감의 효과를 얻을 수 있다.
특히, 다수의 LED 패키지(220) 각각에 대응하여 반사패턴(241)이 형성된 반사패턴시트(240)를 구비함에 따라, 수직한 상부 방향으로의 출광을 감소시켜 핫스팟 현상을 방지하게 되고, 이로 인해 화질이 개선될 수 있다.
또한, 반사패턴시트(240)에 의해 광이 반사되어 측면 방향으로 진행될 수 있게 되므로, 직하형 백라이트 유닛(200)의 광학거리(optical gap)를 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 백라이트 유닛(200)의 두께를 감소시킬 수 있어 박형의 액정표시장치를 구현할 수 있다. 그리고, 광학거리 감소로 인해 광이 주변 로컬 디밍 영역을 넘게 되어 헤일로(halo) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
<제2 실시예>
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 제1 실시예와 동일 유사한 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 구체적인 설명은 간략히 하거나 생략될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제2 실시예의 백라이트 유닛(200)은, 제1 실시예의 백라이트 유닛(200)의 반사패턴시트(도 2의 240)와 확산플레이트(도 2의 250) 및 형광체시트(도 2의 260)의 기능을 겸비한 단일의 복합 기능 시트인 복합패턴시트(290)를 구비하는 것에 특징이 있다.
이와 같은 복합패턴시트(290)는 베이스기판인 유리 복합체(291)와, 유리 복합체(291)의 하면, 즉, LED 패키지(220)를 향하는 일면에 형성된 다수의 반사패턴(292)과, 유리 복합체(291)의 상면, 즉, 광학시트(270)를 향하는 타면에 형성된 다수의 확산패턴(293)을 포함할 수 있다. 여기서, 유리 복합체(291)는 내부에 적어도 하나의 형광체(phosphor)를 함유할 수 있다. 형광체는 LED 패키지(220)에서 발생된 제1컬러의 광의 일부를 흡수하여, 제1컬러와 다른 적어도 하나의 컬러의 광을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 복합패턴시트(290)를 통한 광 진행 경로를 개략적으로 도시한 도 5를 참조하면, 반사패턴(292)은 앞서 제1 실시예의 확산패턴(242)과 실질적으로 동일하게, 이 하부에 위치한 LED 패키지(220)에서 상부 방향으로 진행하는 광의 일부를 반사하여 측면 방향으로 진행 및 분산시키는 기능을 수행하게 되며, 광의 나머지는 반사패턴(292)을 통과하여 상부로 진행하게 된다.
그리고, 확산패턴(293)은 앞서 제1 실시예의 확산플레이트(250)와 실질적으로 동일하게 입사된 광에 대해 확산 기능을 수행하게 된다.
이처럼, 반사패턴(292)과 확산패턴(293)을 구비한 단일의 복합패턴시트(290)를 사용함으로써, 제1 실시예의 반사패턴시트(240) 및 확산플레이트(250)의 기능을 모두 수행하고, 이에 따라 균일한 면광원을 발생시켜 상부로 출력하게 된다.
또한, 복합패턴시트(290)의 유리 복합체(291)가 내부에 적어도 하나의 형광체를 함유함으로써, 제1 실시예의 형광체시트(260)의 기능을 수행하고, 이에 따라 LED 패키지(220)에서 발생된 제1컬러의 광과, 형광체에 의해 발생된 컬러의 광이 혼합되어 백색 광이 상부로 출력될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에서는 단일의 복합패턴시트(290)를 구현함으로써, 제1 실시예에 비해 백라이트 유닛(200)의 두께를 보다 획기적으로 감소시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 복합패턴시트(290) 및 이를 포함한 백라이트 유닛(200)에 대해 보다 상세하게 설명한다.
복합패턴시트(290)의 베이스기판인 유리 복합체(291)는 형광체를 함유한 유리로 이루어진다. 이러한 유리 복합체(291)는 유리 분말(glass powder)과 형광체 분말(phosphor powder)를 유리화(vitrification)하여 형성할 수 있다. 이와 달리, 유리 복합체(291)는 형광체가 함유된 유리 원료(glass frit)를 소결(sintering) 시킴으로써 형성할 수 있다.
이러한 유리 복합체(291)의 두께는 원하는 색상 구현을 위해 약 120 ㎛ 내지 약 250 ㎛일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
유리 복합체(291)의 하면에 형성된 다수의 반사패턴(292)은 서로 일정 간격 이격되어 배치되는데, 다수의 반사패턴(292)은 회로기판(210)에 서로 이격되어 실장된 다수의 LED 패키지(220)에 각각 대응되도록 배열된다. 이때, 반사패턴(292)의 폭은 LED 패키지(220)의 폭보다 크거나 같을 수 있다.
이러한 반사패턴(292)의 폭을 d라고 할 때, d는 다음 식(1)의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
d=2{(b-c)tan(θ/2)} ------------------- 식(1)
여기서, b는 봉지부재(230)의 높이(즉, 두께)이고, c는 LED 패키지(220)의 높이(즉, 두께)이며, θ는 LED 패키지(220)의 지향각이다. 이때, LED 패키지(220) 상부의 봉지부재(230)의 최대 두께는 LED 패키지(220) 두께의 4배일 수 있다. 즉, (b-c)의 최대값은 4c일 수 있다.
한편, LED 패키지(220)의 지향각(θ)은 약 110도 내지 약 160도일 수 있고, LED 패키지(220)의 두께(c)는 약 150㎛일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 또한, 일례로 LED 패키지(220)의 폭과 길이 각각은 약 700 ㎛일 수 있다.
반사패턴(292)은, 예를 들면, 유리 복합체(291) 하면에 프린팅 방식으로 형성될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다. 반사패턴(292)은 반사특성을 갖는 물질로서, 예를 들면, 금속, TiO2, 이색성(dichroic) 염료 등으로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
이러한 반사패턴(292)은 평면상 원형이나, 사각형 등의 다각형으로 형성될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 입사된 광 중 일부를 반사시키고 나머지는 투과시키기 위해, 반사패턴(292)은 위치에 따라 다른 투과도를 가질 수 있다. 이에 대해 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 설명한다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 반사패턴(292)의 개략적인 단면도이고, 도 6b와 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 반사패턴(292)의 개략적인 평면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반사패턴(292)은 유리 복합체(291) 상에 순차적으로 형성된 제1 패턴층(292a)과 제2 패턴층(292b) 그리고 제3 패턴층(292c)을 포함한다. 일례로, 제1, 제2, 제3 패턴층(292a, 292b, 292c)은 산화티타늄(TiO2)으로 이루어질 수 있다.
여기서, 제2 패턴층(292b)의 면적은 제1 패턴층(292a)보다 작고, 제3 패턴층(292c)의 면적은 제2 패턴층(292b)보다 작다. 즉, 제2 패턴층(292b)의 면적은 제1 패턴층(292a)보다 작고 제3 패턴층(292c)보다 크며, 제1, 제2, 제3 패턴층(292a, 292b, 292c)의 중심은 동일 선 상에 위치한다.
이에 따라, 제1, 제2, 제3 패턴층(292a, 292b, 292c)이 적층된 반사패턴(292)의 중앙부에서는 빛의 투과도가 가장 낮고, 제1 패턴층(292a)만이 위치하는 반사패턴(292)의 가장자리부에서는 빛의 투과도가 가장 높으며, 제1 및 제2 패턴층(292a, 292b)이 적층된 반사패턴(292)의 부분은 반사패턴(292)의 중앙부보다 높고 반사패턴(292)의 가장자리부보다 낮은 투과도를 가진다.
이러한 반사패턴(292)은, 도 6b에 도시한 바와 같이, 평면 상 원형일 수 있거나, 도 6c에 도시한 바와 같이, 평면 상 사각형일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이와 달리, 반사패턴(292)은 내부에 투과영역을 가질 수도 있다.
한편, 유리 복합체(291)의 상면에 형성된 확산패턴(293)은 번갈아 배치된 제1 패턴(293a)과 제2 패턴(293b)을 포함할 수 있다. 이때, 인접한 제1 패턴(293a)과 제2 패턴(293b)은 요구되는 광학 특성에 따라 서로 일정 간격 이격되거나 또는 접하도록 배치될 수 있다. 본 실시예에서는, 인접한 제1 패턴(293a)과 제2 패턴(293b)이 서로 일정 간격 이격되어 배치된 경우를 예로 들어 도시하였다.
제1 패턴(293a)과 제2 패턴(293b)을 포함하는 확산패턴(293)은 광확산 기능을 수행하는 렌즈패턴에 해당되며, 이는 양각이나 음각 형태로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 4 및 도 5에서는 양각의 제1 패턴(293a)과 제2 패턴(293b)을 포함하는 확산패턴(293)을 일례로 도시하고 있다. 이와 달리, 도 7에서는 음각의 제1 패턴(294a)과 제2 패턴(294b)을 포함하는 확산패턴(294)을 일례로 도시하고 있다. 여기서, 음각의 확산패턴(294)은 유리 복합체(291)와 별도의 기재 내부로 요입된 형태를 가질 수 있다. 이와 달리, 음각의 확산패턴(294)은 유리 복합체(291) 내부로 요입된 형태를 가질 수도 있으며, 이러한 경우 유리 복합체(291) 외부로 돌출된 형태의 양각의 확산패턴(293)에 비해 복합패턴시트(290)의 두께를 줄이는 효과를 구현할 수 있다.
다시 도 4와 도 5를 참조하면, 확산패턴(293)의 제1 패턴(293a)과 제2 패턴(293b)은 서로 다른 형상을 가진다. 일례로, 제1 패턴(293a)은 반원의 단면 형상을 가질 수 있고, 제2 패턴(293b)은 삼각형의 단면 형상을 가질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 이러한 제1 패턴(293a)과 제2 패턴(293b) 형상에 대해 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 설명한다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 확산패턴(293)의 형상을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 8a는 제1 패턴(293a)에 해당하고, 도 8b 내지 8d는 제2 패턴(293b)에 해당한다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 제1 패턴(293a)은 꼭지점을 갖지 않는 곡면으로 이루어질 수 있다. 일례로, 제1 패턴(293a)은 반구 형상일 수 있다.
반면, 도 8b 내지 8d에 도시한 바와 같이, 제2 패턴(293b)은 꼭지점을 갖는 뿔 형상일 수 있다. 이때, 제2 패턴(293b)은, 도 8b의 원뿔 형상이거나, 도 8c의 사각뿔과 같은 다각형 형상, 또는 도 8d의 측면이 곡면인 원뿔 형상일 수 있다. 그러나, 본 발명의 제1 패턴(293a)과 제2 패턴(293b)은 이에 제한되지 않으며, 이와 다른 형상을 가질 수도 있다.
여기서, 제1 패턴(293a)은 반사패턴(292)에 일대일 대응하고, 제2 패턴(293b)은 인접한 반사패턴(292) 사이에 일대일 대응할 수 있다. 이에 따라, 제1 패턴(293a)은 LED 패키지(220)에 일대일 대응하고, 제2 패턴(293b)은 인접한 LED 패키지(220) 사이에 일대일 대응할 수 있다.
본 실시예에서는 이러한 복합패턴시트(290)를 이용함으로써, 실질적으로 제1 실시예와 동일한 광특성을 확보할 수 있으면서도, 백라이트 유닛(200)의 두께를 줄일 수 있다.
이와 같은 두께 감소와 관련하여, 도 9와 도 10 그리고 표 1과 표 2를 참조하여 설명한다. 도 9와 도 10은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 광분포를 각각 도시한 도면이고, 표 1과 표 2는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 액정표시장치의 액정패널을 제외한 구성 부품들의 두께를 각각 나타낸다. 이러한 두께는 일례일 뿐이며, 이에 제한되지 않는다.
Figure 112017108084913-pat00001
Figure 112017108084913-pat00002
Figure 112017108084913-pat00003
도 9와 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 실시예의 광분포는 제1 실시예의 광분포와 실질적으로 동일한 정도임을 확인할 수 있으며, 이에 따라 제2 실시예는 제1 실시예와 동일한 수준의 광특성과 화상을 구현할 수 있게 된다.
이때, 표 1을 참조하면, 제1 실시예의 경우에는, 반사패턴시트(240)가 0.15 mm의 두께, 확산플레이트(250)가 1.5 mm의 두께를 갖고, 이 구성을 포함한 액정표시장치의 두께(액정패널의 두께 제외)는 3.825 mm임을 알 수 있다.
반면에, 표 2를 참조하면, 제2 실시예의 경우에는, 복합패턴시트(290)가 0.22 mm의 두께를 갖는데, 즉, 이를 구성하는 확산패턴(293)은 0.05 mm, 유리 복합체(291)는 0.15 mm, 반사패턴(292)은 0.02 mm이며, 이 구성을 포함한 액정표시장치의 두께(액정패널의 두께 제외)는 2.265 mm이다.
이처럼, 제2 실시예의 경우에는 복합패턴시트(290)의 두께가 0.22 mm로서 이에 대응되는 제1 실시예의 반사패턴시트(240)와 확산플레이트(250) 및 형광체시트(260)의 두께인 1.78 mm(0.15 mm+1.5 mm+0.13 mm)와 비교하여 월등하게 두께가 감소된다. 이로 인해, 제2 실시예의 전체 두께(2.265 mm)는 제1 실시예의 전체 두께(3.825 mm)를 기준으로 대략 59%로 정도에 불과하게 되므로, 백라이트 유닛 및 액정표시장치의 두께가 비약적으로 감소될 수 있다.
이처럼, 복합패턴시트(290)를 사용한 제2 실시예에 따르면, 실질적으로 동일한 광특성을 확보하면서 초박형의 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 효과적으로 구현할 수 있게 된다.
<제3 실시예>
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛은 복합패턴시트의 확산패턴을 제외하면 제2 실시예와 동일한 구조를 가지며, 제2 실시예와 동일 유사한 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 구체적인 설명은 간략히 하거나 생략한다.
도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛(200)의 복합패턴시트(290)는 유리 복합체(291)의 하면에 형성된 다수의 반사패턴(292)과, 유리 복합체(291)의 상면에 형성된 다수의 확산패턴(295)을 포함할 수 있다.
여기서, 확산패턴(295)은 번갈아 배치된 다수의 제1 패턴(295a)과 다수의 제2 패턴(295b)을 포함할 수 있다. 이때, 다수의 제1 패턴(295a)은 하나의 반사패턴(292)에 대응하고, 다수의 제2 패턴(295b)은 인접한 반사패턴(292) 사이에 대응할 수 있다. 이에 따라, 다수의 제1 패턴(295a)은 하나의 LED 패키지(220)에 대응하고, 다수의 제2 패턴(295b)은 인접한 LED 패키지(220) 사이에 대응할 수 있다.
도면 상에서는 두 개의 제1 패턴(295a)이 하나의 반사패턴(292) 또는 하나의 LED 패키지(220)에 대응하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일례로, LED 패키지(220)의 폭과 길이 각각은 700㎛일 수 있고, 제1 패턴(295a)의 폭과 길이 각각 및 제2 패턴(295b)의 폭과 길이 각각은 50 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다.
여기서, 인접한 제1 패턴들(295a)과 인접한 제2 패턴들(295b) 그리고 인접한 제1 및 제2 패턴들(295a, 295b)은 요구되는 광학 특성에 따라 서로 일정 간격 이격되거나 또는 접하도록 배치될 수 있다.
이러한 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 유닛(200)의 복합패턴시트(290)는 제2 실시예의 복합패턴시트(290)에 비해 보다 더 균일한 면광원을 제공할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, LED 패키지 상에 반사패턴을 배치하고 그 위에 확산플레이트나 확산패턴과 같은 확산수단을 배치함으로써, LED 패키지 상부 방향으로의 출광을 감소시킬 수 있으며, 광학거리를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 핫스팟과 같은 얼룩을 방지하여 화질을 개선하며, 박형의 백라이트 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.
더욱이, 반사패턴과 확산패턴 및 형광체를 구비한 단일의 복합패턴시트를 사용하는 경우에, 광특성을 유지하면서 두께를 비약적으로 감소시킬 수 있게 되므로, 고품위의 화질을 확보하면서 초박형의 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 표시장치 100: 보텀커버
120: 접착부재 200: 백라이트 유닛
210: 회로기판 220: LED 패키지
230: 봉지부재 240: 반사패턴시트
250: 확산플레이트 260: 형광체시트
270: 광학시트 290: 복합패턴시트
291: 유리 복합체 292: 반사패턴
293: 확산패턴 293a, 293b: 제1 및 제2 패턴
300: 액정패널 301: 제1 기판
302: 제2 기판 310: 패널 구동부
311: 회로필름 312: 디스플레이용 인쇄회로기판
313: 데이터 IC 314: 타이밍제어회로

Claims (13)

  1. 회로기판과;
    상기 회로기판 상에 실장된 다수의 LED 패키지와;
    상기 회로기판 상에, 상기 다수의 LED 패키지를 덮는 봉지부재와;
    상기 봉지부재 상에, 형광체를 함유한 유리 복합체와 상기 유리 복합체 상면의 다수의 확산패턴으로 구성된 복합패턴시트
    를 포함하고,
    상기 확산패턴은 각 LED 패키지에 대응하는 다수의 제1 패턴과 인접한 LED 패키지 사이에 대응하고 상기 다수의 제1 패턴과 다른 형상을 가지는 다수의 제2 패턴을 포함하며,
    상기 제1 패턴의 개수 및 상기 제2 패턴의 개수는 상기 LED 패키지의 개수보다 많고,
    상기 복합패턴시트는 상기 유리 복합체 하면에 다수의 반사패턴을 더 포함하며, 상기 각 LED 패키지와 각 반사패턴 및 다수의 제1 패턴은 동시에 중첩하는 백라이트 유닛.

  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패턴은 꼭지점을 갖지 않는 곡면으로 이루어지고, 상기 제2 패턴은 꼭지점을 갖는 뿔 형상인 백라이트 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 패턴은 반구 형상을 가지며, 상기 제2 패턴은 원뿔, 다각뿔 또는 측면이 곡면인 원뿔 형상을 가지는 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 확산패턴은 양각이나 음각으로 구성된 백라이트 유닛.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 반사패턴 각각은 중앙에서 가장자리로 갈수록 투과도가 높아지는 백라이트 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다수의 반사패턴 각각은 순차적으로 적층된 제1, 제2, 제3 패턴층을 포함하고, 상기 제2 패턴층의 면적은 상기 제1 패턴층보다 작고 상기 제3 패턴층보다 큰 백라이트 유닛.
  9. 제1항과 제3항 내지 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 백라이트 유닛과;
    상기 백라이트 유닛 상부의 액정패널
    을 포함하는 액정표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 반사패턴 각각의 폭(d)은 하기 식(1)을 만족하며,
    d=2{(b-c)tan(θ/2)} ------------ 식(1),
    여기서, b는 상기 봉지부재의 높이이고, c는 상기 각 LED 패키지의 높이이며, θ는 상기 각 LED 패키지의 지향각인 백라이트 유닛.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 각 LED 패키지는 LED 칩과 상기 LED 칩 상부의 반사수단을 포함하며, 상기 반사수단은 굴절률이 다른 두 층이 번갈아 적층된 구조인 백라이트 유닛.
  12. 회로기판과;
    상기 회로기판 상에 실장된 다수의 LED 패키지와;
    상기 회로기판 상에, 상기 다수의 LED 패키지를 덮는 봉지부재와;
    상기 봉지부재 상에, 형광체를 함유한 유리 복합체와 상기 유리 복합체 상면의 다수의 확산패턴, 그리고 상기 유리 복합체 하면의 다수의 반사패턴으로 구성된 복합패턴시트
    를 포함하고,
    상기 확산패턴은 각 LED 패키지에 대응하는 적어도 하나의 제1 패턴과 인접한 LED 패키지 사이에 대응하는 적어도 하나의 제2 패턴을 포함하며,
    상기 각 LED 패키지와 각 반사패턴 및 상기 적어도 하나의 제1 패턴은 동시에 중첩하는 백라이트 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 각 반사패턴의 폭(d)은 하기 식(1)을 만족하며,
    d=2{(b-c)tan(θ/2)} ------------ 식(1),
    여기서, b는 상기 봉지부재의 높이이고, c는 상기 각 LED 패키지의 높이이며, θ는 상기 각 LED 패키지의 지향각인 백라이트 유닛.
KR1020170144067A 2017-10-31 2017-10-31 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 KR101951303B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170144067A KR101951303B1 (ko) 2017-10-31 2017-10-31 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치
CN201811183654.7A CN109725458B (zh) 2017-10-31 2018-10-11 背光单元及包括背光单元的液晶显示装置
US16/165,779 US11029562B2 (en) 2017-10-31 2018-10-19 Backlight unit and liquid crystal display device including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170144067A KR101951303B1 (ko) 2017-10-31 2017-10-31 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101951303B1 true KR101951303B1 (ko) 2019-02-22

Family

ID=65584749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170144067A KR101951303B1 (ko) 2017-10-31 2017-10-31 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11029562B2 (ko)
KR (1) KR101951303B1 (ko)
CN (1) CN109725458B (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD877147S1 (en) * 2014-07-04 2020-03-03 Sakai Display Products Corporation Image display
JP6952203B2 (ja) 2018-03-13 2021-10-20 アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． 直接式バックライトユニットを有するディスプレイ
TW202036060A (zh) * 2018-11-12 2020-10-01 美商康寧公司 包括圖案化反射器之背光、擴散板及製造背光之方法
CN109471299A (zh) * 2018-11-22 2019-03-15 京东方科技集团股份有限公司 光源、显示模组和照明装置
KR102564142B1 (ko) * 2019-07-03 2023-08-07 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 그를 포함하는 표시장치
KR102622376B1 (ko) * 2019-07-23 2024-01-08 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 그를 포함하는 표시장치
KR102622373B1 (ko) * 2019-07-30 2024-01-08 엘지디스플레이 주식회사 색변환 시트, 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
KR20210045657A (ko) * 2019-10-17 2021-04-27 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
KR20210059408A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 그를 포함하는 표시장치
KR20210059553A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 그를 포함하는 표시장치
DE102019218203A1 (de) * 2019-11-25 2021-05-27 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Led-hintergrundbeleuchtungssystem
KR20210063647A (ko) * 2019-11-25 2021-06-02 엘지디스플레이 주식회사 광 변환 필름, 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
KR20210133552A (ko) * 2020-04-29 2021-11-08 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
US11817530B2 (en) * 2020-06-29 2023-11-14 Citizen Electronics Co., Ltd. Light emitting device
US11526051B2 (en) 2021-04-16 2022-12-13 Apple Inc. Displays with direct-lit backlight units
US11592706B2 (en) 2021-04-16 2023-02-28 Apple Inc. Displays with direct-lit backlight units
US11513392B1 (en) 2021-09-23 2022-11-29 Apple Inc. Direct-lit backlight units with optical films
CN114913820B (zh) * 2022-05-11 2023-01-31 福建华佳彩有限公司 一种Mini-LED分区设计方法
CN115016178A (zh) * 2022-06-28 2022-09-06 昆山龙腾光电股份有限公司 背光模组以及背光模组的制作方法
CN115469481B (zh) * 2022-09-15 2024-01-09 惠科股份有限公司 背光模组及其制备方法、显示模组及电子设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005221619A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Toppan Printing Co Ltd 光学シート及びバックライト、並びに液晶表示装置
KR20110104311A (ko) * 2010-03-16 2011-09-22 엘지전자 주식회사 차광 패턴을 갖는 백라이트 유닛 및 그의 차광 패턴 형성방법
KR20120034998A (ko) * 2010-10-04 2012-04-13 엘지이노텍 주식회사 발광 소자모듈
US20150276151A1 (en) * 2014-03-26 2015-10-01 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Led device having collimator lens

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6473220B1 (en) * 1998-01-22 2002-10-29 Trivium Technologies, Inc. Film having transmissive and reflective properties
US7052152B2 (en) * 2003-10-03 2006-05-30 Philips Lumileds Lighting Company, Llc LCD backlight using two-dimensional array LEDs
KR20060030350A (ko) * 2004-10-05 2006-04-10 삼성전자주식회사 백색광 발생 유닛, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를갖는 액정표시장치
KR20060035051A (ko) * 2004-10-20 2006-04-26 삼성전자주식회사 확산 시트, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 액정표시장치
KR100657284B1 (ko) * 2004-11-03 2006-12-14 삼성전자주식회사 백라이트 유닛 및 이를 채용한 액정표시장치
TWI274215B (en) * 2005-08-10 2007-02-21 Ind Tech Res Inst Direct type backlight module
US20070110386A1 (en) * 2005-11-12 2007-05-17 Tien-Hon Chiang Device having combined diffusing, collimating, and color mixing light control function
US20070284565A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-13 3M Innovative Properties Company Led device with re-emitting semiconductor construction and optical element
TWI346813B (en) * 2006-10-14 2011-08-11 Au Optronics Corp Diffuser plate and backlight module using the same
TWI325502B (en) * 2007-03-03 2010-06-01 Au Optronics Corp Diffuser having optical structures
KR20080088821A (ko) * 2007-03-30 2008-10-06 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20110010431A (ko) 2009-07-24 2011-02-01 이원택 문자메시지 통보에 의한 가상번호 통화 시스템 및 그 방법
EP2470952B1 (en) * 2009-08-27 2016-02-10 LG Electronics Inc. Backlight unit and display device
KR20110114268A (ko) * 2010-04-13 2011-10-19 엘지전자 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
US20180059482A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-01 Apple Inc. Light Diffusers for Backlit Displays

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005221619A (ja) * 2004-02-04 2005-08-18 Toppan Printing Co Ltd 光学シート及びバックライト、並びに液晶表示装置
KR20110104311A (ko) * 2010-03-16 2011-09-22 엘지전자 주식회사 차광 패턴을 갖는 백라이트 유닛 및 그의 차광 패턴 형성방법
KR20120034998A (ko) * 2010-10-04 2012-04-13 엘지이노텍 주식회사 발광 소자모듈
US20150276151A1 (en) * 2014-03-26 2015-10-01 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Led device having collimator lens

Also Published As

Publication number Publication date
US11029562B2 (en) 2021-06-08
CN109725458A (zh) 2019-05-07
CN109725458B (zh) 2021-09-14
US20190129249A1 (en) 2019-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101951303B1 (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치
US10802334B2 (en) Backlight unit and liquid crystal display device including the same
KR102377175B1 (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치
CN103256524B (zh) 背光单元和使用该背光单元的照明系统
KR102383302B1 (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치
KR20110080514A (ko) 백라이트 유닛 및 이를 이용한 디스플레이 장치
KR20130061796A (ko) 광학 어셈블리, 백라이트 유닛 및 그를 이용한 디스플레이 장치
US11003020B2 (en) Light source package, backlight unit including light source package, and display device using the same
KR102172907B1 (ko) 직하형 백라이트 유닛들을 갖는 디스플레이들
KR20150084216A (ko) 광학패턴시트, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 표시장치
US20220221758A1 (en) Display apparatus
KR101026898B1 (ko) 도광 부재, 이 도광 부재를 구비한 면 광원 장치, 및 이 면광원 장치를 사용한 디스플레이 장치
KR102392698B1 (ko) 광원모듈 및 그를 포함하는 표시장치와, 광원모듈 제조 방법
CN109003967B (zh) 一种灯板、背光模组和显示装置
CN111665662B (zh) 照明装置以及显示装置
WO2011077864A1 (ja) 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置
KR102416031B1 (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20160027447A (ko) 색편차를 개선하는 도광판 및 이를 구비하는 백라이트 장치
KR20120087409A (ko) 백라이트 유닛
KR101998123B1 (ko) 발광다이오드 및 이를 포함한 액정표시장치
KR20130112176A (ko) 액정표시장치
TWI493255B (zh) 在用於導光之樹脂層範圍之背光單元以及使用其之ｌｃｄ
JP2009301753A (ja) 発光素子モジュール、面光源装置および液晶表示装置
KR20060077796A (ko) 발광 패키지와 이를 갖는 표시장치
JP2024076463A (ja) 照明装置、及び表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant