KR20110009962A - 라이트 유닛 및 이를 구비한 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 라이트 유닛 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것이다. 실시예에 따른 라이트 유닛은, 기판, 상기 기판 상에 배치된 적어도 한 개 이상의 발광 다이오드 및 상기 발광 다이오드들이 각각 삽입되는 홈들을 구비한 광학 플레이트를 포함한다. 본 발명은 광학 플레이트의 하면에 발광 다이오드가 삽입되는 홈을 형성하여 광학 플레이트와 발광 다이오드 사이의 광학적 갭(optical gap)을 최소화함으로써 슬림화를 구현할 수 있다.
라이트 유닛, 광학 플레이트

Description

라이트 유닛 및 이를 구비한 표시장치{light unit and display device having the same}
본 발명은 라이트 유닛 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(cathode ray tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 대응에 적극적으로 대응할 수 없었다.
이러한 문제에 대한 해결책으로서, 액정표시장치는 경량화, 박형화, 저소비 전력 구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이에 따라 액정표시장치는 사용자의 요구에 부응하여 대면적화, 박형화, 저소비전력화의 방향으로 진행되고 있다.
액정표시장치는 액정을 투과하는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 디스플레이 장치로서 박형화 및 저소비 전력 등의 장점으로 많이 사용되고 있다.
상기 액정표시장치는 CRT와는 달리 스스로 빛을 내는 표시장치가 아니므로, 액정표시패널의 배면에는 화상을 시각적으로 표현하기 위해 광을 제공하는 별도의 광원을 포함한 백라이트 유닛(Backlight Unit)이 구비된다.
상기 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지 방식과 직하 방식으로 나뉘어진다.
에지 방식의 백라이트 유닛은 도광판의 측면에 광원이 배치되는 구조로 이루어진다. 에지 방식의 백라이트 유닛은 주로 랩탑 및 데스크탑 컴퓨터와 같이 비교적 디스플레이 크기가 작은 액정표시장치에 적용된다.
한편, 상기 직하 방식의 백라이트 유닛은 액정표시장치의 크기가 대형화되면서 중점적으로 개발된 구조로서, 광을 확산시키는 확산 플레이트의 하부에 하나 이상의 복수 광원이 배치되어 액정표시패널의 직하에서 광을 조사하는 구조로 이루어진다. 직하 방식의 백라이트 유닛은 에지 방식의 백라이트 유닛에 비해 여러 개의 광원을 이용하므로, 높은 휘도를 확보할 수 있는 장점이 있다.
상기 직하 방식의 백라이트 유닛은 종래의 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, 'CCFL'), 또는 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp, 'EEFL') 등을 광원으로 사용하였다. 그러나 이러한 냉음극형광램프(CCFL)나, 외부전극형광램프(EEFL) 등과 같은 종래의 광원들은 다음과 같은 문제점이 있었다. 즉, 상기 냉음극형광램프(CCFL)나, 외부전극형광램프(EEFL) 등은 대부분 플라즈마 원리를 이용하며, 이 경우에 플라즈마의 가스 압력이 변화함에 따라 수명이 짧아지고, 플라즈마 방전에 필요한 수 백 볼트에 이르는 높은 동작전압을 얻기 위한 인버터가 필요하였다.
또한 이동통신 단말기와 같은 휴대용 제품에 적용되는 경우 백라이트에 의해 대부분의 전력이 소모되는데, 이때 종래의 CCFL나 EEFL과 같은 광원은 전력소비효율이 좋지 못하여 과다한 전력을 소모한다는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 'LED')를 이용한 백라이트 유닛이 제안되었다.
그런데, 종래 발광 다이오드를 광원으로 사용한 직하형 백라이트 유닛의 경우, 광원과 광학 플레이트 사이에 약 30mm 정도의 광학적 갭(optical gap)을 확보하므로 슬림화가 어려운 문제가 있다.
실시예는 슬림한 라이트 유닛 및 이를 구비한 표시 장치를 제공한다.
실시예는 발광 다이오드로부터 조사된 광을 확산시켜 광 균일성을 개선하는 광학 플레이트를 구비한 라이트 유닛을 제공한다.
실시예에 따른 라이트 유닛은, 기판, 상기 기판 상에 발광 다이오드들 및 상기 발광 다이오드들이 각각 삽입되는 홈들을 구비한 광학 플레이트를 포함한다.
실시예에 따른 표시 장치는, 기판, 상기 기판에 발광 다이오드, 상기 발광 다이오드가 삽입되는 홈이 하면에 형성된 광학 플레이트, 상기 광학 플레이트 상에 광학 시트 및 상기 광학 시트 상에 표시 패널을 포함한다.
실시예는 슬림화된 라이트 유닛 및 표시 장치를 구현하여 소비자의 욕구를 만족시킬 수 있다.
실시예는 광학 플레이트의 하면에 발광 다이오드가 삽입되는 홈을 형성하여 광학 플레이트와 발광 다이오드 사이의 광학적 갭(optical gap)을 최소화함으로써 슬림화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 삽입되는 발광 다이오드의 렌즈 캡을 제거할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
실시예는 광학 플레이트의 홈을 통해 발광 다이오드의 광 지향각이 넓어져 광 균일성이 개선되는 효과가 있다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 패널, 부재, 프레임, 시트, 판 또는 기판 등이 각 패널, 부재, 프레임, 시트, 판 또는 기판 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 표시 장치의 분해 단면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 표시 패널(110) 및 라이트 유닛(120)을 포함한다.
상기 표시 패널(110)은 예를 들어, 액정표시패널로 구현될 수 있으며, 라이트 유닛(120)에서 출사된 광에 의해 정보를 표시해 준다.
상기 표시 패널(110)은 상부 기판, 하부 기판, 상기 두 기판들 사이에 개재되는 액정층을 포함하며, 상기 상부 기판의 상부면 및 하부 기판의 하부면에 각각 밀착된 편광시트들을 더 포함할 수 있다.
상기 라이트 유닛(120)은 바텀 커버(미도시)의 홈 내에 수납될 수 있다.
상기 라이트 유닛(120)은 모듈 기판(150), 상기 모듈 기판(150) 상에 배치된 최소한 한 개 이상으로 구성된 발광 다이오드(160)들 및 상기 발광 다이오드(160)들이 각각 삽입되는 홈(141)들을 구비한 광학 플레이트(140)를 포함한다.
상기 광학 플레이트(140)는 투명한 재질로 이루어지며, 상기 광학 플레이트(140)의 두께(t)는 3~6mm이다.
상기 광학 플레이트(140)는 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate), PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 광학 플레이트(140)의 일면에 형성된 홈(141)들은 서로 일정 간격을 두고 형성될 수 있다. 상기 홈(141)들은 발광 다이오드(160)들과 일대일 대응된다.
상기 광학 플레이트(140)의 하면에 형성된 홈(141)의 내면은 곡면으로 이루어질 수 있다.
상기 광학 플레이트(140)의 홈을 통해 발광 다이오드(160)의 광 지향각이 넓어져 광 균일성이 개선되는 효과가 있다.
상기 모듈 기판(150)은 플렉시블 PCB(printed circuit board), 메탈 PCB, 일반 PCB 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 모듈 기판(150) 상에 상기 발광 다이오드(160)가 배치된 영역 이외의 영역에 반사 플레이트가(미도시) 형성될 수 있다. 상기 반사 플레이트은 상기 모듈 기판(150) 위에 라미네이팅 또는 프레스 방식으로 일체로 부착될 수 있다.
상기 모듈 기판(150)은 바텀 커버 상에 단일 층 또는 복수 층으로 형성될 수 있으며, 그 크기에 대해 한정하지는 않는다.
상기 모듈 기판(150) 상에 발광 다이오드(160)들이 탑재된다.
상기 발광 다이오드(160)는 칩 형태로 복수 개의 전극 패드에 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 칩 본딩 방식 등을 선택적으로 이용하여 탑재될 수 있다.
상기 발광 다이오드(160)는 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩 등과 같은 유색 LED 칩이거나 UV LED 칩 등을 이용하여 선택적으로 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 1을 참조하면, 상기 광학 시트(130)는 상기 광학 플레이트(140) 위에 소정 간격을 두고 배치되며, 한 장 이상 또는/및 한 종류 이상의 광학 시트(130)를 포함한다. 상기 광학 시트(130)는 프리즘 시트, 조도 강화 필름, 보호시트 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드(160)들로부터 발생된 광은 광학 플레이트(140) 및 광학 시트(130)를 통과하여 표시 패널(110)로 제공된다.
상기 발광 다이오드(160)들 각각은 상기 광학 플레이트(140)의 하면에 형성된 홈(141) 내에 삽입되어 있으며, 상기 발광 다이오드(160)로부터 발생된 광은 홈(141)의 내면으로 입사하여 광학 플레이트(140)의 상면으로 출사하는 동안 굴절, 확산 및 산란되어 광학 플레이트(140) 전면에서 균일한 분포를 가지게 된다.
상기 광학 플레이트(140)의 상면 및 홈 내면 중 적어도 하나는 광 확산 패턴이 형성될 수 있다. 상기 광 확산 패턴은 요철, 규칙적인 패턴, 불규칙적인 패턴 등으로 거칠기를 갖는 표면이 될 수 있다.
상기 발광 다이오드(160)로부터 발생된 광의 일부는 광학 플레이트(140), 광학 시트(130) 또는 표시 패널(110)에 의해 반사될 수 있다. 이러한 반사 광은 모듈 기판(150) 상의 반사 플레이트에 의해 재 반사되어 표시 패널(110)로 입사시킴으로써 유효 광으로 전환할 수 있다.
상기 광학 플레이트(140)의 하면에 형성된 홈(141) 내면은 곡면으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 홈(141)은 반구 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 모듈 기판(150) 상에 탑재된 발광 다이오드(160)들은 상기 광학 플레이트(140)의 하면에 형성된 홈(141) 내에 삽입된다. 이때, 상기 홈(141)의 내면과 상기 삽입된 발광 다이오드(160)는 서로 접촉하지 않고 소정의 갭(gap)을 가질 수 있다.
실시예는 광학 플레이트(140)의 하면에 발광 다이오드(160)가 삽입되는 홈(141)을 형성하여 광학 플레이트(140)와 발광 다이오드(160) 사이의 광학적 갭(optical gap)을 최소화함으로써 슬림화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 삽입되는 발광 다이오드(160)의 렌즈 캡을 제거할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
상기 발광 다이오드(160)로부터 방출된 광은 상기 홈(141)의 내면으로 입사하여 광학 플레이트(140) 전면으로 균일한 분포로 출사된다. 이후, 출사된 광은 광학 시트(130)를 통과하여 표시 패널(110)로 입사된다.
도 2는 라이트 유닛의 일부를 보여주는 부분 단면도로서, 라이트 유닛의 조립 이후 광학 플레이트(140)의 홈(141) 내에 삽입된 발광 다이오드(160)를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 홈(141)의 내면은 삽입된 상기 발광 다이오드(160)와 소정의 갭(gap, c)을 확보한다. 이로써, 상기 광학 플레이트(140)와 상기 발광 다이오드(160)는 서로 비접촉된다. 따라서, 모듈 기판(150)이나 광학 플레이트(140)의 흔들림 또는 오정렬(misalign)에 의하여 발광 다이오드(150)의 손상 또는 광학 플레이트(140) 홈(141) 내면에 형성된 확산 패턴의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 갭(c)은 특정 위치에서의 광의 집중을 방지하고 발광 다이오드(160)에서 발생된 광의 균일한 확산을 유도하여 광학 플레이트 전면에서 균일한 광 분포를 가질 수 있도록 한다.
도 3은 실시예에 따른 라이트 유닛의 광학 플레이트의 다른 예를 보여주는 단면도이고 도 4는 도 3의 광학 플레이트의 사시도이다.
도 3 및 도 4을 참조하면, 광학 플레이트(140)의 하면에 형성된 홈(141) 내면에 광 확산을 돕기 위한 돌출부(143)가 형성될 수 있다.
상기 돌출부(143)는 상기 홈(141)에서 뿔 형상으로 형성될 수 있다.
상기 뿔 형상의 밑면은 원 또는 다각형일 수 있다.
상기 뿔 형상의 표면은 곡면으로 이루어질 수도 있다.
상기 돌출부(143)와 상기 발광 다이오드(160)는 모듈 기판(150)에 대하여 수직선상에 형성될 수 있다.
상기 돌출부(143)는 사출 성형에 의해 상기 광학 플레이트(140)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 발광 다이오드(160)는 상기 돌출부(143)에서 빛을 확산시키면서 투과시킴으로써 핫 스팟(hot spot)이 발생되는 것을 방지하고 광 균일성을 가질 수 있도록 한다.
도 5는 실시예에 따른 라이트 유닛의 광학 플레이트의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 광학 플레이트(140)의 상면 및 하면의 홈(141) 내면 중 적어도 하나는 확산 패턴(145)이 형성될 수 있다.
상기 확산 패턴(145)은 요철 패턴 또는 도트(dot) 패턴이 광 확산, 휘도 및 산란의 정도를 고려하여 규칙적인 패턴 또는 불규칙한 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 확산 패턴(145)은 공기와 광학 플레이트(140)의 표면적을 증가시키고 발광 다이오드(160)로부터 홈(141) 내면으로 입사되는 광의 입사각에 변화를 주어 광을 보다 효과적으로 산란시키며, 광학 플레이트(140)의 상면으로 출사되는 광을 확산시킴으로써 출광면의 휘도를 증대시키고 균일하게 한다.
도 6은 실시예에 따른 라이트 유닛의 광학 플레이트의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 광학 플레이트(140)의 상면 및 하면의 홈(141) 내면 중 적어도 하나는 요철에 의한 거칠기(147)를 가질 수 있다.
이로써, 상기 광학 플레이트(140)는 홈(141) 내면으로 입사되는 광을 확산, 산란시켜 출광면 정면 방향의 휘도를 증대시키고 균일하게 한다.
도 7은 실시예에 따른 라이트 유닛의 광학 플레이트의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 광학 플레이트(140)는 비드(Bead)(149)를 포함할 수 있다.
상기 비드(149)는 유리 또는 합성수지 재질로 만들어지며, 원형 또는 타원형의 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 비드(149)는 상기 발광 다이오드(160)로부터 입사되는 광을 난반사시켜 보다 효과적으로 산란되도록 한다.
앞서 언급한 광학 플레이트(140)의 예시들은 단독으로 사용될 수도 있고, 적어도 두 개의 예시들이 하나로 결합된 광학 플레이트(140)를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 홈(141) 내면에 돌출부(143)가 형성되고 상기 홈(141) 내면 및 돌출부(143) 표면에 확산 패턴(145)이 형성된 광학 플레이트도 실시 예에 포함될 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 표시 장치의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
여기서, 도 8에 도시한 표시 장치(200)는 도 1에 도시한 표시 장치(100)와 동일한 부분에 대해서는 동일 부호로 표시하고, 이에 대한 구체적인 설명은 도 1을 참고하기로 한다.
도 8을 참조하면, 모듈 기판(250) 상에 반사 플레이트(280)가 형성되며, 상기 반사 플레이트(280)는 발광 다이오드(260)와 대응되는 영역에 다이오드 구멍(281)이 형성된다. 상기 다이오드 구멍(281) 내에 상기 발광 다이오드(260)가 형 성된다.
상기 반사 플레이트(280)은 스테인레스 재질 또는 알루미늄 재질의 베이스 판 위에 반사 시트가 일체로 부착된 형태이거나, 소정 두께의 반사 시트 형태를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 다이오드(260)는 상기 다이오드 구멍(281)를 통해 상기 모듈 기판(250) 위에 칩 형태로 탑재되며, 탑재 방식은 플립 칩, 다이 본딩, 와이어 본딩 등을 선택적으로 이용할 수 있다. 상기 발광 다이오드(260)는 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩 등의 유색 LED 칩, UV LED 칩 중에서 적어도 하나를 포함한다. 상기 각 다이오드 구멍(281)에 해당되는 상기 모듈 기판(250) 위에는 복수개의 발광 다이오드(260)가 배치될 수 있다.
상기 다이오드 구멍(281에는 발광 다이오드(260)를 덮는 수지물이 형성될 수 있다. 상기 수지물은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재료를 이용할 수 있다. 상기 수지물에는 형광체가 첨가될 수 있으며, 상기 형광체의 종류는 상기 발광 다이오드(260)의 광와 타켓 광의 관계를 고려하여 선택할 수 있다.
상기 발광 다이오드(260)에서 발생된 광은 광학 플레이트(140) 및 광학 시트(130)를 투과하여 표시 패널(110)로 입사된다. 이때, 상기 광학 플레이트(140) 및 상기 광학 시트(130)에서 반사된 광은 상기 반사 플레이트(280)에서 재 반사되어 상기 광학 플레이트(140)로 입사된다. 따라서, 발광 다이오드(260)의 광 효율이 향상되고 전반적으로 휘도가 향상되는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져서는 안 될 것이다.
도 1은 실시예에 따른 표시 장치의 분해 단면도이다.
도 2는 라이트 유닛의 일부를 보여주는 부분 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 라이트 유닛의 광학 플레이트의 다른 예를 보여주는 단면도이고 도 4는 도 3의 광학 플레이트의 사시도이다.
도 5는 실시예에 따른 라이트 유닛의 광학 플레이트의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 실시예에 따른 라이트 유닛의 광학 플레이트의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 7은 실시예에 따른 라이트 유닛의 광학 플레이트의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 8은 실시예에 따른 표시 장치의 다른 예를 보여주는 단면도이다.

Claims (19)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 적어도 한 개 이상의 발광 다이오드들; 및
    상기 발광 다이오드들이 각각 삽입되는 홈들을 구비한 광학 플레이트를 포함하는 라이트 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 광학 플레이트 사이에 상기 발광 다이오드들과 대응하여 구멍들이 형성된 반사 플레이트를 포함하는 라이트 유닛.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 플레이트 상에 배치된 광학 시트를 포함하는 라이트 유닛.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 플레이트의 두께는 3~6mm인 라이트 유닛.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 플레이트 상면에 광 확산 패턴이 형성된 라이트 유닛.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 홈의 내면은 삽입된 상기 발광 다이오드와 소정의 갭(gap)을 갖는 라이트 유닛.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 홈의 내면에 광 확산 패턴이 형성된 라이트 유닛.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 홈에 돌출부가 형성된 라이트 유닛.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 홈의 내면 및 상기 돌출부에 확산 패턴이 형성된 라이트 유닛.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 돌출부는 뿔 형상인 라이트 유닛.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 돌출부의 표면은 곡면을 이루는 라이트 유닛.
  12. 기판;
    상기 기판에 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드가 삽입되는 홈이 하면에 형성된 광학 플레이트;
    상기 광학 플레이트 상에 광학 시트; 및
    상기 광학 시트 상에 표시 패널을 포함하는 표시 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 홈에 돌출부가 형성된 표시 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 돌출부와 상기 발광 다이오드는 상기 기판에 대하여 수직선상에 배치된 표시 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 돌출부는 뿔 형상인 표시 장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 홈 내면과 상기 발광 다이오드는 서로 소정 갭을 갖는 표시 장치.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 광학 플레이트는 광 확산 패턴이 형성된 표시 장치.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 광학 플레이트의 두께는 3~6mm인 표시 장치.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 기판 상에 반사 플레이트를 포함하는 표시 장치.
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