KR20070109555A - 확산판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 액정표시장치 - Google Patents

확산판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 액정표시장치 Download PDF

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KR20070109555A
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Abstract

본 발명은, 액정 패널을 조명하기 위한 백라이트 유닛을 제공한다. 상기 백라이트 유닛은 액정 패널의 후방에 배열되며, 상기 액정 패널을 조명하기 위한 빛을 제공하는 복수의 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드의 상부에 배치되며, 상기 발광 다이오드로부터 방사되는 빛의 각도를 확대시키는 확산판을 포함한다. 상기 확산판은, 상기 발광 다이오드로부터 방사된 빛이 입력되는 층으로서, 저면에 상기 발광 다이오드가 배열된 방향을 따라 배치되고 20μm 내지 200μm 크기를 가지는 복수의 제 1 확산입자가 형성된 제 1 확산층, 상기 제 1 확산층의 상부에 배치되며, 빛이 투과할 수 있는 수지로 이루어진 모재; 및 상기 모재에 분산되어 배치되며 상기 모재로 입력된 빛을 산란시킬 수 있는 복수의 제 2 확산입자로 이루어진 제 2 확산층, 및 상기 제 1 확산층 및 제 2 확산층 사이에 배치되는 베이스 필름을 포함한다. 본 발명에 의하면, 장치의 두께가 얇으면서도 넓은 범위에 걸쳐 백색 영역을 형성할 수 있는 발광 다이오드를 이용한 직하형 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 얻을 수 있는 장점이 있다.
액정표시장치, 백라이트 유닛, 확산판

Description

확산판, 이를 구비한 백라이트 유닛 및 액정표시장치{DIFFUSING PLATE, BACK LIGHT UNIT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
도 1a는 발광 다이오드를 구비한 종래의 액정표시장치의 부분 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 백라이트 유닛에서 발광 다이오드가 배치되는 모습을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 부분 단면도이다.
도 3은 도 2의 액정 패널의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산판을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산판을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 확산판을 도시한 단면도이다.
본 발명은 발광 다이오드를 이용한 직하형 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 발광 다이오드로부터 방사되는 빛의 각도를 확대하여 종래에 비해 백색 영역을 발광 다이오드로부터 근거리에 형성할 수 있는 새로운 구조의 확산판에 관한 것이기도 하다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)는, 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러 가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다.
액정표시장치는 소형화, 경량화, 저전력 소비화 등의 장점을 가지고 있어 종래에 널리 사용되던 CRT(Cathode Ray Tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 주목을 받아왔고, 현재는 디스플레이 장치를 필요로 하는 거의 모든 정보 처리 기기에 장착되고 있는 실정이다.
이러한 액정표시장치는 일반적으로 특정한 분자배열을 갖는 액정에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변화시키고, 이러한 분자배열의 변화에 의해 발생하는 액정의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특정 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로서, 액정에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이 장치이다.
자체 발광원이 없는 수광형 소자인 액정표시장치는 소자의 화면 전체를 후면에서 조명할 수 있는 별도의 광원 장치가 필요한데, 이러한 액정표시장치용 조명 장치를 통상 백라이트 유닛(Back Light Unit)이라 한다.
종래의 백라이트 유닛에는 광원으로 가늘고 긴 원통형의 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL)가 주로 사용되었으며, 냉음극 형광램프가 배치되는 방식에 따라 백라이트 유닛은 에지-라이트 방식(Edge-light method)과 직하 방식(Direct lighting method)으로 분류된다.
에지-라이트 방식은 발광 광원로부터 발생한 빛을 안내하는 도광판의 측면에 발광 광원가 배치되는 방식으로서, 데스크 탑 컴퓨터나 노트북용 모니터와 같이 비 교적 소형 액정표시장치에 적용되는 것으로서, 빛의 균일성이 좋고, 내구성이 우수하며, 장치의 박형화에 유리하다. 이에 반해, 직하 방식은 20인치 이상의 중·대형 표시장치에 사용되기 위해 개발되었으며, 액정 패널의 하부에 복수의 광원 광원을 배열시켜 액정 패널의 전면을 직접 조명하는 방식이다.
이러한, 직하 방식은 에지-라이트 방식에 비해 광의 이용 효율이 높기 때문에 고휘도를 요구하는 대화면 액정표시장치에 주로 사용된다.
하지만, 직하 방식이 채택된 액정표시장치의 경우, 주로 대형 모니터나 텔레비젼 등으로 사용되어 랩탑형 컴퓨터에 비해 사용하는 시간이 길어지고, 램프의 개수도 많기 때문에 에지-라이트 방식의 액정표시장치보다 직하 방식의 액정표시장치에서 램프의 고장 및 수명이 다하여 점등이 되지 않는 램프가 나타날 가능성이 더 많아졌다.
한편, 근래에는 광원으로서 종래에 널리 사용되었던 냉음극 형광램프 대신에, 발광 다이오드(LED)를 채용하는 추세에 있다. 발광 다이오드는 냉음극 형광램프에 비해 친환경적이고, 색재현성 및 컨트라스트가 월등히 우수하며, 나아가 부분 휘도 제어(밝은 부분과 어두운 부분을 더욱 강조하여 조절하는 것)가 가능하다는 측면에서 장점이 있다.
도 1a는 발광 다이오드를 구비한 종래의 액정표시장치의 부분 단면도이며, 도 1b는 도 1a의 백라이트 유닛에서 발광 다이오드가 배치되는 모습을 설명하기 위한 평면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 액정표시장치는 액정 패널(22) 및 액정 패널(22)의 후면에서 이를 조명하는 백라이트 유닛(10)을 포함한다.
본 발명을 이해하고 실시함에 있어서, 액정 패널(22)의 구체적인 구조는 중요하지 않다. 따라서, 본 발명을 이해하기 위해 필요한 범위 내에서 액정 패널(22)의 기본 구조에 대해 설명하도록 한다.
액정 패널(22)은 일반적으로 한 쌍의 투명 기판, 상기 투명 기판들 사이에 개재된 액정층, 상기 투명 기판에 각각 형성되는 컬러 필터, 블랙 매트릭스, 화소 전극, 공통 전극 및 TFT 어레이를 포함한다.
상기 컬러 필터는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)에 해당하는 컬러 필터들을 포함하며, 빛이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루의 색에 해당하는 이미지를 발생시킨다.
상기 TFT 어레이는 스위칭 소자로서 상기 화소 전극을 스위칭한다.
상기 공통 전극 및 화소 전극은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 상기 액정층의 분자들의 배열을 변환시킨다.
상기 액정층은 다수의 액정 분자들로 이루어져 있고, 상기 액정 분자들은 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 발생된 전압차에 상응하여 배열을 변화시키고, 이에 의해, 백라이트 유닛(10)으로부터 제공되는 빛은 상기 액정층의 분자 배열의 변화에 상응하여 상기 컬러 필터에 입사된다.
백라이트 유닛(10)은 레드(R), 그린(G) 또는 블루(B) 중 어느 한 색상의 빛을 발생하는 복수의 발광 다이오드(16), 발광 다이오드(16)의 하부에 배치되며, 발광 다이오드(16)에 전원을 인가하기 위한 인쇄회로기판(Printed circuit Board; 14), 발광 다이오드(16)가 실장된 인쇄회로기판(14)이 설치되는 버텀 샤시(bottom chassis; 12), 복수의 발광 다이오드(16)로부터 발생된 빛을 확산시키는 역할을 하는 확산판(18) 및 빛을 액정 패널(22)의 가시면에 균일하게 전달하기 위한 적어도 하나 이상의 광학 시트(20)를 포함한다.
또한, 액정 패널(22)과 백라이트 유닛(10)은 가이드 패널(17)에 의해 지지되고, 탑 케이스(19)에 의해 고정된다.
상술한 바와 같이 발광 다이오드(16)는 레드, 그린 또는 블루의 색상의 빛을 발생하며, 예를 들어 도 1b에 도시된 바와 같이 순차적으로 배열된다. 도 1b에 도시된 배열은 단지 일 예로서 제시된 것이며, 백색광을 얻기 위해 도시된 방식 이외에도 다양한 배열이 가능하다.
한편, 백색광은 레드, 그린 및 블루의 색상의 빛이 혼합된 영역에서 생성이 되는데, 발광 다이오드(166)는 그 구조에 따라 조금씩 상이하기는 하나, 대략 120° 정도의 제한된 범위의 출사각(θ)를 갖기 때문에, 백색광이 실제로 발현되는 백색 영역은 도 1a의 빗금으로 표시한 영역으로 제한된다.
따라서, 더 넓은 백색 영역을 얻기 위해서는 발광 다이오드(16)와 확산판(18) 사이의 거리를 크게 하거나, 발광 다이오드(16)의 상부에 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 투명 수지를 이용하여 렌즈를 형성함으로써 빛의 출사각(θ)을 확대하려는 시도가 종래에 행해졌다.
그러나, 발광 다이오드(16)와 확산판(18) 사이의 거리를 크게 하면, 장치가 두꺼워진다는 문제점이 있다. 또한, 발광 다이오드(16)의 상부에 렌즈를 형성하면 빛의 출사각(θ)은 확대될 수 있으나, 색재현성이 저하한다는 또 다른 문제점이 발생한다.
따라서, 발광 다이오드의 색재현성을 그대로 유지하고, 장치의 박형화를 도모하면서도, 종래에 비해 더 넓은 백색 영역을 얻을 수 있는 표시장치를 개발할 필요가 있다.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 두께가 얇으면서도 넓은 범위에 걸쳐 백색 영역을 형성할 수 있는 발광 다이오드를 이용한 직하형 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 넓은 범위에 걸쳐 백색 영역을 형성할 수 있도록 발광 다이오드에서 발광하는 레드, 그린 및 블루의 삼색의 빛을 효율적으로 혼합할 수 있는 구조를 갖는 직하형 백라이트 유닛에 구비되는 확산판을 제공하는 다른 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 태양에 있어서, 본 발명은, 액정 패널을 조명하기 위한 백라이트 유닛을 제공한다. 상기 백라이트 유닛은 액정 패널의 후방에 배열되며, 상기 액정 패널을 조명하기 위한 빛을 제공하는 복수의 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드의 상부에 배치되며, 상기 발광 다이오드로부터 방사되는 빛의 각도를 확대시키는 확산판을 포함한다. 상기 확산판은, 상기 발광 다이오드로부터 방사된 빛이 입력되는 층으로서, 저면에 상기 발광 다이오드가 배열된 방향을 따라 배치되고 20μm 내지 200μm 크기를 가지는 복수의 제 1 확산입자가 형성된 제 1 확산층, 상기 제 1 확산층의 상부에 배치되며, 빛이 투과할 수 있는 수지로 이루어진 모재; 및 상기 모재에 분산되어 배치되며 상기 모재로 입력된 빛을 산란시킬 수 있는 복수의 제 2 확산입자로 이루어진 제 2 확산층, 및 상기 제 1 확산층 및 제 2 확산층 사이에 배치되는 베이스 필름을 포함한다.
본 발명의 제 2 태양에 있어서, 본 발명은, 외부에서 인가되는 전기적 신호에 따라 액정층의 액정 분자의 배열을 변화시킴으로써 입력되는 빛의 투과량을 제어하여 이미지를 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널의 후방에서 상기 액정 패널에 입력되는 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치를 제공한다. 여기서, 상기 백라이트 유닛은, 액정 패널의 후방에 배열되며, 상기 액정 패널을 조명하기 위한 빛을 제공하는 복수의 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드로부터 방사된 빛이 입력되는 층으로서, 저면에 상기 발광 다이오드가 배열된 방향을 따라 배치되고 20μm 내지 200μm 크기를 가지는 복수의 제 1 확산입자가 형성된 제 1 확산층, 상기 제 1 확산층의 상부에 배치되며, 빛이 투과할 수 있는 수지로 이루어진 모재; 및 상기 모재에 분산되어 배치되며 상기 모재로 입력된 빛을 산란시킬 수 있는 복수의 제 2 확산입자로 이루어진 제 2 확산층 및 상기 제 1 확산층과 제 2 확산층 사이에 배치된 베이스 필름을 포함하는 확산판 및 상기 확산판의 빛을 입력받아 상기 액정 패널의 가시면에 균일하게 전달하기 위한 적어도 하나 이상의 광학 시트를 포함한다.
본 발명의 제 3 태양에 있어서, 본 발명은 빛이 입력되는 층으로서, 저면에 발광 다이오드가 배열된 방향을 따라 배치되고 20μm 내지 200μm 크기를 가지는 복수의 제 1 확산입자가 형성된 제 1 확산층, 상기 제 1 확산층의 상부에 배치되며, 빛이 투과할 수 있는 수지로 이루어진 모재; 및 상기 모재에 분산되어 배치되며 상기 모재로 입력된 빛을 산란시킬 수 있는 복수의 제 2 확산입자로 이루어진 제 2 확산층 및 상기 제 1 확산층과 제 2 확산층 사이에 배치된 베이스 필름을 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 부분 단면도이다. 또한, 도 3은 도 2의 액정 패널의 일 예를 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산판을 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 외부에서 인가되는 구동 신호와 데이터 신호에 따라 화상을 디스플레이하는 액정 패널(112) 및 액정 패널(112)을 조명하기 위해 상기 액정 패널의 후면에 배치된 백라이트 유닛(100)을 포함한다.
본 발명을 이해하고 이를 실시함에 있어서, 액정 패널(112)의 정확한 구조적 특성은 중요하지 않으며, 액정표시장치에 통상적으로 사용되는 어떠한 구조의 액정 패널에도 본 발명의 사상이 광범위하게 적용될 수 있다. 따라서 이하에서 기술되는 액정 패널(112)의 구조는 단지 본 발명의 이해를 위한 예시로서 제공되는 것이다.
액정 패널(112)은 상부 기판(113a) 및 하부 기판(113b), 컬러 필터(116), 블랙 매트릭스(115), 화소 전극(120), 공통 전극(116), 액정층(121) 및 TFT 어레이(119)를 포함하며, 액정 패널(112)의 양면에는 한 쌍의 편광 필름(113a, 113b)이 배치된다.
컬러 필터(116)는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)에 해당하는 컬러 필터들을 포함하며, 빛이 인가되는 경우 레드, 그린 또는 블루의 색에 해당하는 이미지를 발생시킨다.
TFT 어레이(119)는 스위칭 소자로서 화소 전극(120)을 스위칭한다.
공통 전극(116) 및 화소 전극(120)은 외부에서 인가되는 소정 전압에 따라 액정층(121)의 분자들의 배열을 변환시킨다.
액정층(121)은 복수의 액정 분자들로 이루어져 있고, 상기 액정 분자들은 화소 전극(120)과 공통 전극(116) 사이에 발생된 전압차에 상응하여 배열을 변화시키고, 이에 의해, 백라이트 유닛(100)으로부터 제공되는 빛은 액정층(121)의 분자 배열의 변화에 상응하여 컬러 필터(116)에 입사된다.
백라이트 유닛(100)은 액정 패널(112)의 후면에 위치하며, 액정 패널(112)에 빛, 예를 들어 백색광을 제공한다.
백라이트 유닛(100)은 레드, 그린 또는 블루의 빛을 발생하는 복수의 발광 다이오드(106), 복수의 발광 다이오드(106)의 하부에 배치된 인쇄회로기판(104), 상기 인쇄회로기판이 설치된 버텀 섀시(102), 복수의 발광 다이오드(106)에서 발생 한 빛을 확산 또는 집광하여 액정 패널(112)에 전달하는 확산판(108) 및 광학 시트(110)를 포함하며, 광원이 액정 패널(112)의 하부에 배치된 직하 방식으로 구동된다.
또한, 백라이트 유닛(100)의 상부에는 도 2에 도시된 바와 같이 액정 패널(112)이 배치되며, 액정 패널(112)과 백라이트 유닛(100)은 가이드 패널(107)에 의해 지지되어, 탑 케이스(109)에 의해 고정된다.
발광 다이오드(102)는 레드, 그린, 블루의 빛을 발생하며, 인쇄회로기판(104) 상에서 어느 일 방향으로 순차적으로 배열된다.
인쇄회로기판(104)은 복수의 발광 다이오드(106)를 지지하며, 내부에 구성된 회로에 의해 복수의 발광 다이오드(106)의 발광을 제어한다. 인쇄회로기판(104)에는 발광 다이오드 어레이용 인쇄회로기판인 MCPCB(Metal core printed circuit board)가 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(100)은 복수의 발광 다이오드(106)와 액정 패널(112)의 사이에 배치되는 확산판(108) 및 광학 시트(110)를 포함한다. 이들은 복수의 발광 다이오드(106)로부터 출사된 레드, 그린 및 블루의 빛을 균일하게 혼합하여 백색광으로 변환한다. 또한, 빛이 액정 패널(112)의 가시면에 유효하게 입사하도록 하여 휘도를 향상시키고, 빛을 균일하게 하여 액정 패널(112) 가시면의 전면이 균일한 휘도 분포를 갖도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 확산판(108)은 복수의 발광 다이오드(106)로부터 발생한 레드, 그린 및 블루의 삼색의 빛을 입력받아 이들을 혼합하여 백색광으 로 변환하며, 넓은 범위의 기울기로 빛이 그 상부에 배치된 광학 시트(110)로 입사될 수 있도록 빛을 확산시킨다.
확산판(108)은 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 필름(130), 제 1 확산층(140) 및 제 2 확산층(150)을 포함한다.
베이스 필름(130)은 확산판(108)을 지지하기 위한 부분으로, 베이스 필름(130)의 상하면에 각각 제 1 확산층(140)과 제 2 확산층(150)이 형성된다.
베이스 필름(130)은 기본적으로 광 투과성이 우수하고, 열적, 기계적 안정성이 우수한 열가소성 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 베이스 필름(130)은 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 또는 폴리이미드로 구성된다.
제 1 확산층(140)은 그 하부에 배치된 복수의 발광 다이오드(도 2의 106)로부터 방사된 빛이 입력되는 층으로서, 저면에 복수의 빛이 투과할 수 있는 수지로 이루어진 모재(141)와 복수의 발광 다이오드(106)가 배열된 방향을 따라 모재에 분산되어 배치된 복수의 제 1 확산입자(142) 및 제 1 확산입자들(142) 사이에 분산된 복수의 제 3 확산입자(143)를 포함한다. 바람직하게는, 제 1 및 제 3 확산입자(142 및 143)는 비드로 형성된다.
제 1 확산입자들(142)은 도 4에 도시된 바와 같이 저부로부터 입사되는 빛의 각도 범위를 확대하는 역할을 한다. 이에 의해 저부에서 입사되는 레드, 그린 및 블루의 삼색이 혼합되는 영역, 즉 백색 영역이 크게 확장될 수 있다.
이를 위해 제 1 확산입자들(142)은 일반적으로 확산층에 사용되는 확산입자 들에 비해 큰 사이즈의 확산입자가 사용된다. 제 1 확산입자들(142)은 20μm 내지 200μm 의 크기를 가지며, 바람직하게는 100μm 크기의 확산입자가 사용된다.
또한 제 1 확산층(140)은 제 1 확산입자들(142) 사이에 발광 다이오드들(106)이 위치하도록 형성된다. 이에 따라, 제 1 확산입자들(142) 사이에 형성된 부분이 종래의 발광 다이오드들의 캡의 역할을 수행하여 입사되는 빛의 각도 범위를 확대하게 된다.
제 3 확산입자들(143)은 제 1 확산입자들(142)에 비해 상대적으로 작은 크기의 확산입자들로 형성된다. 바람직하게는 10μm 내지 20μm 크기의 확산입자가 사용된다.
제 3 확산입자들(143)은 제 1 확산입자들(142) 사이에 분산되어 제 1 확산층(140)의 단차가 줄어들고, 이에 따라 제 1 확산층(140)의 균일도가 향상되며, 제조 공정상 손실이 적게 발생하도록 하는 역할을 한다. 제 3 확산입자들(143)이 분산된 부분으로 발광 다이오드들(106)로부터 나온 빛이 입사하게 된다.
모재(141)는 제 1 확산층(140)의 상부에 제 1 및 제 3 확산입자들(142 및 143)을 고정시키는 역할을 한다.
제 1 확산층(140)을 형성하기 위해, 먼저 액상 수지에 복수의 제 1 확산입자(142)를 분산시켜 제조된 혼합물을 베이스 필름(130)의 하부에 도포한 후, 이를 복수의 발광 다이오드들(106)이 형성된 위치의 사이와 대응되는 부분만 1차 경화한다.
계속하여, 경화되지 않은 부분의 혼합물을 제거한다. 이에 따라, 복수의 발 광 다이오드(106) 사이에 대응되는 위치에 제 1 확산입자들(142)이 배열된다.
이어서, 액상 수지에 복수의 제 3 확산입자(143)를 분산시켜 제조된 혼합물을 제 1 확산입자들(142)이 형성된 베이스 필름(130)의 하부에 도포한 후 이를 경화한다. 베이스 필름(130)의 하부에 도포된 액상 수지는 경화하여 모재(141)가 된다.
이와 같은 방법으로 복수의 발광 다이오드(106) 사이와 대응되는 위치에 제 1 확산입자들(142)을 배치시켜 제 1 확산층(140)을 형성할 수 있다.
한편, 제 1 확산층(140)은 액상 수지에 복수의 제 1 및 제 3 확산입자(142 및 143)를 분산시켜 제조된 혼합물을 베이스 필름(130)의 하부에 도포한 후 이를 경화하여 얻을 수 있다. 베이스 필름(130)의 하부에 도포된 액상 수지는 경화하여 모재(141)가 된다.
이와 같이 제 1 확산층(140)을 제조할 경우, 제 1 확산입자들(142)이 복수의 발광 다이오드(106) 사이의 위치와 정확히 대응되는 위치에 형성되기 어려우나, 제조가 용이한 장점이 있다. 제 1 확산입자들(142)이 모재에 불규칙적으로 분산되더라도 제 1 확산입자들(142)의 크기가 매우 크기 때문에 발광 다이오드들(106)로부터 입사되는 빛의 각도 범위를 확대하는 역할을 충분히 수행할 수 있다.
액상 수지로는 내열성과 기계적 특성이 우수한 아크릴계 수지를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 아크릴계 수지는 폴리아크릴레이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트이다. 또한, 바람직하게는 상기 액상 수지는 UV 경화 수지이다.
제 1 및 제 3 확산입자(142 및 143)는 모재(141)와 동종 또는 이종의 수지를 사용하여 제작될 수 있다. 제 1 확산입자들(142)는 모재(141)에 대해 40wt% 내지 45wt%로 포함되도록 하는 것이 바람직하다.
제 2 확산층(150)은 베이스 필름(130)의 상부에 배치되며, 빛이 투과할 수 있는 수지로 이루어진 모재(151)와 상기 모재(151)에 분산되어 배치된 복수의 제 2 확산입자(152)를 포함한다. 제 2 확산입자(152)는 바람직하게 비드로 형성된다.
여기서, 복수의 제 2 확산입자(152)는 입력되는 빛을 산란시켜 넓은 범위의 기울기로 빛이 출력되도록 하는 일종의 확산제로서 기능을 하며, 모재(151)는 베이스 필름의 상부에 제 2 확산입자들(152)을 고정시키는 역할을 한다.
제 2 확산층(150)은 액상 수지에 복수의 제 2 확산입자(152)를 분산시켜 제조된 혼합물을 베이스 필름(130)의 상부에 도포한 후 이를 경화하여 얻을 수 있다. 베이스 필름(130)의 상부에 도포된 액상 수지는 경화하여 모재(151)가 된다.
액상 수지로는 내열성과 기계적 특성이 우수한 아크릴계 수지를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 아크릴계 수지는 폴리아크릴레이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트이다. 또한, 바람직하게는 상기 액상 수지는 UV 경화 수지이다.
제 2 확산입자(152)는 모재(151)와 동종 또는 이종의 수지를 사용하여 제작될 수 있으며, 모재(151)에 대해 25wt% 내지 35wt%로 포함되도록 하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 모재(151)에 대한 상기 제 2 확산입자(152)의 중량비는 30wt%이다.
본 실시예에서, 제 2 확산입자(152)의 크기 및 분포는 불규칙(random)하다. 다양한 크기의 제 2 확산입자(152)가 불규칙하게 모재(151)에 분포되면 헤이 즈(haze) 효과가 증가하기 때문에 빛의 균일성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제 1 확산입자는 발광 다이오드와 대응되는 위치에 형성된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산판을 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 제 1 확산층(140)은 제 1 확산입자들(142)이 발광 다이오드들(106)의 위치와 대응되는 위치에 배치되도록 형성된다.
제 3 확산입자들(143)은 제 1 확산입자들(142) 사이에 분산되어 제 1 확산층(140)의 단차가 줄어들고, 이에 따라 제 1 확산층(140)의 균일도가 향상되며, 제조 공정상 손실이 적게 발생하도록 하는 역할을 한다.
모재(141)는 제 1 확산층(140)의 상부에 제 1 및 제 3 확산입자들(142 및 143)을 고정시키는 역할을 한다.
제 1 확산층(140)은 제 1 확산입자들(142)로 발광 다이오드들(106)로부터 나온 빛이 입사하게 된다. 제 1 확산입자들(142)은 도 5에 도시된 바와 같이 저부로부터 입사되는 빛의 각도 범위를 확대하는 역할을 한다. 이에 의해 저부에서 입사되는 레드, 그린 및 블루의 삼색이 혼합되는 영역, 즉 백색 영역이 크게 확장될 수 있다.
그 외의 구성 및 작용은 도 4에 도시된 확산판(108)과 동일하므로 이하 설명을 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제 2 확산입자의 크기 및 분포는 규칙적이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 확산판을 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산판(208)은 도 4에 도시된 확산판(108)과 달리 제 2 확산입자(252)의 크기 및 분포가 규칙적이다.
일정한 크기의 제 2 확산입자(252)가 규칙적으로 모재(251)에 분포되면 확산판(208)에 입사하는 빛의 투과율이 증가하여 휘도가 향상되는 장점이 있다.
그 외의 구성 및 작용은 도 4에 도시된 확산판(108)과 동일하므로 이하 설명을 생략한다.
다시 도 2를 참조하면, 확산판(108)의 상부에는 빛을 집광 또는 확산시켜 빛의 이용 효율을 향상시키고, 액정 패널(112)에 균일한 빛이 제공되도록 하는 적어도 하나 이상의 광학 시트(110)가 구비될 수 있다.
그러나, 본 발명을 이해하고 이를 실시함에 있어서, 광학 시트(110)의 정확한 구조적, 물질적 특성은 중요하지 않으며, 백라이트 유닛에 통상적으로 사용되는 어떠한 구조 및 재료를 이용한 광학 시트(110)에도 본 발명의 사상이 광범위하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 종래의 백라이트에 일반적으로 구비되는 다수의 미소 프리즘 어레이를 갖는 프리즘 시트가 적어도 하나 이상 확산판(108)의 상부에 구비될 수 있다. 또한, 프리즘 시트의 상부에서 배치되어, 프리즘 시트의 프리즘 어레이를 보호하고, 프리즘 시트에 의해 축소된 시야각을 다시 확대시킬 수 있는 보호 시트가 구비될 수도 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이 고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 확산판에 의해 발광 다이오드에서 방사되는 빛의 각도가 확대되기 때문에 발광 다이오드로부터 확산판 사이의 거리를 크게 할 필요가 없다. 따라서, 장치의 두께가 얇으면서도 넓은 범위에 걸쳐 백색 영역을 형성할 수 있는 발광 다이오드를 이용한 직하형 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치를 얻을 수 있는 장점이 있다.

Claims (23)

  1. 액정 패널을 조명하기 위한 백라이트 유닛에 있어서,
    액정 패널의 후방에 배열되며, 상기 액정 패널을 조명하기 위한 빛을 제공하는 복수의 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드의 상부에 배치되며, 상기 발광 다이오드로부터 방사되는 빛의 각도를 확대시키는 확산판을 포함하되,
    상기 확산판은,
    상기 발광 다이오드로부터 방사된 빛이 입력되는 층으로서, 저면에 상기 발광 다이오드가 배열된 방향을 따라 배치되고 20μm 내지 200μm의 크기를 가지는 복수의 제 1 확산입자가 형성된 제 1 확산층;
    상기 제 1 확산층의 상부에 배치되며, 빛이 투과할 수 있는 수지로 이루어진 모재; 및 상기 모재에 분산되어 배치되며 상기 모재로 입력된 빛을 산란시킬 수 있는 복수의 제 2 확산입자로 이루어진 제 2 확산층; 및
    상기 제 1 확산층 및 제 2 확산층 사이에 배치되는 베이스 필름을 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 확산입자들은 상기 발광 다이오드들 사이와 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 확산입자들은 상기 발광 다이오드의 위치와 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 확산층은 상기 제 1 확산입자보다 크기가 작은 복수의 제 3 확산입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 확산입자는 비드인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 하부에 배치되며, 상기 발광 다이오드에 전원을 인가하기 위한 인쇄회로기판을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산판의 상부에 배치되며, 상기 확산판에서 출력되는 빛을 입력받아 상기 액정 패널의 가시면에 균일하게 전달하기 위한 적어도 하나 이상의 광학 시트를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 확산층의 제 2 확산입자들은 규칙적으로 배열된 백라이트 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 확산층의 제 2 확산입자들의 적어도 일부는 크기가 서로 상이한 백라이트 유닛.
  10. 외부에서 인가되는 전기적 신호에 따라 액정층의 액정 분자의 배열을 변화시킴으로써 입력되는 빛의 투과량을 제어하여 이미지를 표시하는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널의 후방에서 상기 액정 패널에 입력되는 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하되,
    상기 백라이트 유닛은,
    액정 패널의 후방에 배열되며, 상기 액정 패널을 조명하기 위한 빛을 제공하는 복수의 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드로부터 방사된 빛이 입력되는 층으로서, 저면에 상기 발광 다이오드가 배열된 방향을 따라 배치되고 20μm 내지 200μm의 크기를 가지는 복수의 제 1 확산입자가 형성된 제 1 확산층;
    상기 제 1 확산층의 상부에 배치되며, 빛이 투과할 수 있는 수지로 이루어진 모재; 및 상기 모재에 분산되어 배치되며 상기 모재로 입력된 빛을 산란시킬 수 있 는 복수의 제 2 확산입자로 이루어진 제 2 확산층; 및
    상기 제 1 확산층과 제 2 확산층 사이에 배치된 베이스 필름을 포함하는 확산판; 및
    상기 확산판의 빛을 입력받아 상기 액정 패널의 가시면에 균일하게 전달하기 위한 적어도 하나 이상의 광학 시트를 포함하는 액정표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 확산입자들은 상기 발광 다이오드들 사이와 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 확산입자들은 상기 발광 다이오드의 위치와 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    제 1 확산층은 상기 제 1 확산입자보다 크기가 작은 복수의 제 3 확산입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 확산입자는 비드인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 확산층의 제 2 확산입자들은 규칙적으로 배열된 액정표시장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 확산층의 제 2 확산입자들의 적어도 일부는 크기가 서로 상이한 액정표시장치.
  17. 빛이 입력되는 층으로서, 저면에 발광 다이오드가 배열된 방향을 따라 배치되고 20μm 내지 200μm 크기를 가지는 복수의 제 1 확산입자가 형성된 제 1 확산층;
    상기 제 1 확산층의 상부에 배치되며, 빛이 투과할 수 있는 수지로 이루어진 모재; 및 상기 모재에 분산되어 배치되며 상기 모재로 입력된 빛을 산란시킬 수 있는 복수의 제 2 확산입자로 이루어진 제 2 확산층; 및
    상기 제 1 확산층과 제 2 확산층 사이에 배치된 베이스 필름을 포함하는 확산판.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 확산입자들은 상기 발광 다이오드들 사이와 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 확산판.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 확산입자들은 상기 발광 다이오드의 위치와 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 확산판.
  20. 제 17 항에 있어서,
    제 1 확산층은 상기 제 1 확산입자보다 크기가 작은 복수의 제 3 확산입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확산판.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 확산입자는 비드인 것을 특징으로 하는 확산판.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 확산층의 제 2 확산입자들은 규칙적으로 배열된 확산판.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 확산층의 제 2 확산입자들의 적어도 일부는 크기가 서로 상이한 확산판.
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