KR20110117458A - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20110117458A
KR20110117458A KR1020100036926A KR20100036926A KR20110117458A KR 20110117458 A KR20110117458 A KR 20110117458A KR 1020100036926 A KR1020100036926 A KR 1020100036926A KR 20100036926 A KR20100036926 A KR 20100036926A KR 20110117458 A KR20110117458 A KR 20110117458A
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light
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light guide
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KR1020100036926A
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김상천
전성만
이현호
최문구
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치의 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 백라이트 유닛을 구성하는 도광층이 별도의 사출물 형태로 제공되어, 백라이트 유닛의 광학 성능이 향상될 뿐 아니라, 백라이트 유닛의 형상 변형이 최소화되는 장점이 있다.

Description

디스플레이 장치{Display apparatus}
본 발명은 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 디스플레이 모듈의 슬림화를 달성하면서도 수지(resin) 소재의 도광층 두께가 균일하게 유지되도록 하여, 디스플레이 패널에 부착되는 면적이 증가하도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 광추출층 위에 수지를 부어서 경화시킬 때 발생하는 면착도 불균일 문제로 인하여, 각각의 광원으로부터 빛의 강도가 불균일하게 나타나는 문제를 개선하는 것을 목적으로 한다.
또한, 백라이트 유닛을 구성하는 다수의 층들이 서로 다른 열팽창 계수로 인하여 벤딩 모멘트(bending moment)가 발생하는 것을 최소화하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 도광층의 제조 과정에서 수율(yield)을 향상하고, 각각의 광원으로부터 출사되는 빛의 색상 차이 및 밝기 차이를 최소화하여, 백라이트 유닛의 성능 및 빛의 휘도를 균일하게 유지할 수 있는 도광층이 구비된 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널의 후방에서 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 제 1 층과; 상기 제 1 층에 놓이는 광원; 및 상기 광원을 감싸는 수용부를 포함하며, 상기 제 1 층의 상측에 제공되어, 상기 광원으로부터 방출되는 빛을 투과 및 확산시키는 제 2 층을 포함하고, 상기 제 2 층은 별도의 사출물 형태로 상기 제 1 층 상에 놓이는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 수지(resin) 소재의 도광층을 별도의 사출물로 제작하여 기판층에 장착함으로써, 도광층의 두께가 일정하게 유지되는 장점이 있다. 상세히, 기판층에 수지를 도포하여 경화할 때, 도광층 상면이 매끈한 평면을 이루지 못하는 현상이 제거된다. 따라서, 도광층의 상면과 차광층의 저면 간의 접촉 면적이 증가하므로, 도광층이 차광층의 저면에 견고하게 부착되고, 광학 성능이 향상되는 장점이 있다.
둘째, 광원의 발광면과 상기 광원을 수용하는 수용부와의 간격이 일정하게 유지되므로, 광원들로부터 방출되는 빛의 색상과 밝기가 균일하게 유지되어 광학 성능이 향상되는 장점이 있다.
셋째, 기판층으로부터 확산층에 이르는 다양한 층들의 열팽창 계수가 다름으로 인하여 온도 상승 시 벤딩 모멘트가 발생하는 것을 억제할 수 있는 장점이 있다. 즉, 온도 상승시 발생하는 백라이트 유닛의 형상 변형 현상이 감소되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도로서, 도 2a는 디스플레이 패널과 백라이트 유닛 사이에 접착층이 개재되는 실시예이고, 도 2b는 디스플레이 패널과 백라이트 유닛 사이에 별도의 접착층이 없는 실시예.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 구성하는 디스플레이 패널의 세부 구조를 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 구성하는 백라이트 유닛의 세부 구조를 보여주는 단면도로서, 도 4a는 백라이트 유닛이 디스플레이 모듈에 결합된 상태를 보여주는 단면도이고, 도 4b는 백라이트 유닛이 디스플레이 모듈에 결합되는 모습을 보여주는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원 배치 구조 및 광추출층 구조를 보여주는 평면도로서, 도 5a 내지 도 5d는 광원의 배치 형태에 대한 여러가지 실시예를 보여주는 평면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 구동부 체결 구조를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 보여주는 분해 사시도.
도 8은 상기 실시예에 따른 백라이트 유닛의 종단면도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도.
도 13은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도.
도 14는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도.
도 15는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 백라이트 유닛의 분해 사시도.
도 16은 상기 백라이트 유닛의 종단면도.
도 17은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 부분 사시도.
도 18은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 부분 사시도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는, 프런트 커버(10)와; 상기 프런트 커버(10)의 배면에 제공되는 디스플레이 모듈(20)과; 상기 디스플레이 모듈(20)의 배면에 제공되는 방열 부재(30)와; 상기 디스플레이 모듈(20) 및 방열 부재(30)를 수용하는 백커버(40)와; 상기 백커버(40)의 배면에 결합되는 구동부(60)와; 상기 구동부(60)가 상기 백커버(40)에 고정되도록 하는 섀시(50) 및 상기 구동부(60)를 덮는 구동부 커버(70)를 포함한다.
상세히, 상기 디스플레이 모듈(20)은, 화상이 구현되는 디스플레이 패널(21)과, 상기 디스플레이 패널(21)의 배면에서 전방으로 빛을 제공하는 백라이트 유닛(23)을 포함한다. 그리고, 상기 백커버(40)의 배면에 배치되는 상기 구동부(60)는, 전원 공급부(61)와, 메인 보드(62) 및 구동 제어부(63)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 구동부(60)는 상기 섀시(50)에 의하여 상기 백커버(40)의 배면에 고정될 수 있다. 그리고, 상기 구동 제어부(63)는 타이밍 컨트롤러일 수 있으며, 상기 디스플레이 패널(21) 각 구동 회로에 동작 타이밍을 조절한다. 그리고, 상기 메인 보드(62)는 타이밍 컨트롤러에 V싱크, H싱크 및 R,G,B 해상도 신호를 전달하는 부분이며, 상기 전원 공급부(61)는 상기 디스플레이 패널(21) 및 상기 백라이트 유닛(22)에 전원을 인가하는 부분이다. 그리고, 상기 구동부(60)는 상기 구동부 커버(70)에 의하여 감싸져서 외부 노출이 차단될 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 모듈(20)과 상기 백커버(40) 사이에는 방열 부재(30)가 개입되어, 상기 디스플레이 모듈(20) 및 상기 구동부(60)에서 발생되는 열의 방열 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 프런트 커버(10)는 내부에 소정 크기의 개구부가 형성되고, 소정의 폭을 가지는 사각형 띠 형상으로 이루어지거나, 상기 디스플레이 모듈(20)의 전면을 모두 덮는 사각판 형상으로 이루어질 수 있다. 전자의 경우, 영상이 출력되지 않는 상기 디스플레이 모듈(20)의 전면 가장자리를 차폐할 뿐 아니라 상기 디스플레이 모듈(20)의 가장자리 부위가 외력으로부터 파손되는 것을 방지할 수 있다. 후자의 경우는, 광을 투과하는 투명한 재질의 판재로서, 수지(resin)를 사출 압축 성형(Injection Compression Molding) 공법을 통하여 형성되는 플라스틱 패널 또는 압축 강화 유리일 수 있다. 그리고, 상기 프런트 커버(10)의 가장자리에는 불투명한 필름층 또는 코팅층이 둘러져서, 빛이 방출되지 않는 상기 디스플레이 모듈(20)의 가장자리 부위를 덮을 수 있다.
이하에서는 상기 디스플레이 모듈(20)의 구조 및 상기 구동부(60)의 장착 구조에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도로서, 도 2a는 디스플레이 패널과 백라이트 유닛 사이에 접착층이 개재되는 실시예이고, 도 2b는 디스플레이 패널과 백라이트 유닛 사이에 별도의 접착층이 없는 실시예이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 최전방(도면상에서 최상측)에 프런트 커버(10)가 놓이고, 그 후측으로 디스플레이 모듈(20)과, 방열 부재(30) 및 백커버(40)가 결합된다. 그리고, 상기 구동부(60)가 상기 섀시(50)에 의하여 상기 백커버(40)의 배면에 장착된다. 그리고, 상기 구동부(60)는 상기 구동부 커버(70)에 의하여 덮인다.
한편, 상기 디스플레이 모듈(20)은 디스플레이 패널(21)과 백라이트 유닛(23)을 포함하고, 상기 디스플레이 패널(21)과 상기 백라이트 유닛(23) 사이에는 투명 접착제로 이루어지는 접착층(22)이 개입될 수 있다.
상세히, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 백라이트 유닛(23)의 상부면에 상기 디스플레이 패널(21)이 놓이되, 디스플레이 패널(21)과 백라이트 유닛(23) 사이에 접착층(22)이 개재될 수 있다.
다른 방법으로서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 패널(21)이 상기 백라이트 유닛(23)의 상부면에 별도의 접착층이 개입되지 않고 단순히 얹히는 형태로 놓일 수 있다.
이하에서는, 디스플레이 패널(21)과 백라이트 유닛(23) 사이에 별도의 접착층이 없는 디스플레이 모듈(20)의 구조로 한정하여 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명에서 제시되는 사상은 위의 두 가지 실시예에 모두 적용 가능함을 밝혀 둔다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 구성하는 디스플레이 패널의 세부 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널(21)의 전면에는 상기 프런트 커버(10)가 배치되고, 배면에는 상기 백라이트 유닛(23)이 배치된다.
상세히, 상기 디스플레이 패널(21)은 화상이 구현되는 부분으로서, 전후면(도면상에서는 상하면)에는 편광판(polarizing plate)(211,214)이 놓이고, 그 사이에는 제 1 기판(212) 및 제 2 기판(213)이 개재된다. 상기 제 1 기판(212)은 TFT 어레이 기판으로 불리기도 하며, 상기 제 1 기판(212)에는 다수의 스캔 라인과 데이터 라인이 매트릭스 형상으로 교차하여 복수의 화소가 정의될 수 있다. 그리고, 각각의 화소에는 신호를 온/오프할 수 있는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor:TFT)가 구비되고, 박막 트랜지스터에 각각 연결된 화소 전극이 위치할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 기판(213)은 컬러필터 기판으로 불리기도 하며, 상기 제 2 기판(213)에는 복수의 화소에 각각 대응되는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러 필터 및 이들을 둘러싸서 스캔 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등의 비표시 소자를 가리는 블랙 매트릭스(black matrix)가 구비될 수 있다. 그리고, 디스플레이 패널(21)의 가장자리에는 상기 디스플레이 패널(21)을 구동시키기 위한 구동 신호를 생성하는 게이트 구동부 및 데이터 구동부가 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 모듈을 구성하는 백라이트 유닛의 세부 구조를 보여주는 단면도로서, 도 4a는 백라이트 유닛이 디스플레이 모듈에 결합된 상태를 보여주는 단면도이고, 도 4b는 백라이트 유닛이 디스플레이 모듈에 결합되는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(23)은 상기 디스플레이 패널(21)의 배면(도면상에서 하측)에 놓인다.
상세히, 상기 백라이트 유닛(23)은 도면상에서 최하층으로부터 PCB 기판을 포함하는 기판층(circuit borard layer)(231)과, 상기 기판층(231)에 실장되는 다수의 광원들(24)과, 상기 기판층(231)의 상면에 형성되는 광추출층(light extraction layer)(232)과, 상기 광추출층(232)의 상측에 형성되고 상기 광원들(24)을 감싸는 도광층(light guiding layer)(233)과, 상기 도광층(233)의 상측에 형성되는 차광층(screeening layer)(234) 및 상기 차광층(234)의 상측에 형성되는 확산층(diffusion layer)(235)을 포함한다. 그리고, 상기 확산층(235)의 상측에 상기 디스플레이 패널(21)이 안착된다. 물론, 상기 디스플레이 패널(21)이 상기 확산층(235)에 단순히 얹히는 형태일 수도 있고, 접착층(22)에 의하여 부착될 수도 있음은 상술한 바와 같다.
여기서, 상기 기판층(231)과 광추출층(232)을 제 1 층으로, 상기 도광층(233)을 제 2 층으로 정의할 수 있다. 그리고, 상기 백라이트 유닛(23)을 구성하는 복수의 층들은 각각 연성(flexible) 재질로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 제시되는 백라이트 유닛은 소정의 휘어짐이 가능한 연성 재질의 층으로 이루어지는 연성 백라이트 유닛(flexible backlight unit)일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 휘어짐이 가능한 연성 백라이트 유닛(23)이 디스플레이 패널(21)의 배면에 결합 가능하게 됨으로써, 연성의 디스플레이 패널(flexible display panel)에 적용 가능하게 된다.
상세히, 최근에 출시되는 휘어짐이 가능한 디스플레이 장치(rollable display device)나 전자책(electronic paper)의 경우, 별도의 백라이트 유닛을 필요로 하지 않는 유기 발광 다이오드(OLED)를 사용한다. 반면, TFT-LCD 방식의 디스플레이 패널은 자체 발광하는 소자를 사용하지 않기 때문에 별도의 광원을 필요로 한다. 그러나, 이를 뒷받침할 수 있는 연성 백라이트 유닛에 대한 연구가 미진하였다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연성 백라이트 유닛을 적용함으로써, TFT-LCD 방식의 디스플레이 패널도 휘어짐이 가능한 형태로 제작될 수 있다.
상기 기판층(231)은 복수의 광원들(24)이 실장되는 기판일 수 있으며, 전원을 공급하는 어댑터와 광원(24)을 연결하기 위한 전극 패턴이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판의 상면에는 상기 광원들(24)과 어댑터를 연결하기 위한 탄소나노튜브 전극 패턴이 형성될 수 있다. 이러한 상기 기판층(231)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리카보네이트(PC) 또는 실리콘(Si) 등으로 이루어져 복수의 광원들(24)이 실장되는 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수 있으며, 휘어짐이 가능한 필름 형태의 연성 PCB(flexible PCB)로 형성될 수 있다.
또한, 상기 광원(24)은 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 칩 또는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 구비된 발광 다이오드 패키지(이하 LED 패키지) 중 하나일 수 있다. 본 실시 예에서는 광원(24)으로서 LED 패키지인 것을 예로 설명하기로 한다.
광원(24)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(24)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(24)이 사이드 뷰 방식의 LED 패키지인 경우를 설명하면, 복수의 광원들(24)은 각각 발광면이 측면에 배치되어, 측면 방향, 즉 상기 기판층(231)과 평행한 방향으로 광을 방출할 수 있다. 따라서, 광원(24)을 감싸는 상기 도광층(233)의 두께를 감소시켜 백라이트 유닛(23), 더 나아가 디스플레이 장치(1)의 슬림화를 구현할 수 있다.
또한, 상기 광원(24)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, 상기 복수의 광원들(24)을 감싸는 형태로 제공되는 상기 도광층(233)은 광원(24)으로부터 방출되는 빛을 투과시킴과 동시에 확산시켜, 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 균일하게 디스플레이 패널(21)로 제공되도록 할 수 있다.
또한, 상기 광추출층(232)은 상기 기판층(231)에 형성되며, 상기 광원(24)이 형성되는 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다. 상기 광추출층(232)은 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛을 반사하고, 상기 도광층(233)의 경계로부터 전반사되는 빛을 재반사시켜 광이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 광추출층(232)은 반사 물질인 금속 또는 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au) 또는 이산화 티타늄(TiO2)과 같이 높은 반사율을 가지는 금속 또는 금속 산화물을 포함하여 구성되는 반사 시트(reflection sheet, 또는 mirror sheet)일 수 있다. 이 경우, 상기 광추출층(232)은 상기 금속 또는 금속 산화물을 기판층(231) 상에 증착 또는 코팅하여 형성할 수 있으며, 금속 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있다. 여기서, 증착하는 방법으로는 열증착법(thermal evaporation method), 증발법(evaporation method)과 스퍼터링법(sputtering method)을 포함하는 물리적 증기 증착법(PVD,Physical Vapor Deposition) 및 진공 증착법(vacuum evaporation method)을 사용할 수 있고, 코팅 또는 인쇄하는 방법으로는 프린팅법, 그라비아 코팅법 또는 실크 스크린법을 사용할 수 있다.
또한, 상기 광추출층(232)에는 복수의 광원들(24)에 대응되는 위치에 복수의 홀들(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 광원들(24)이 상기 홀들을 관통하여 상기 도광층(233)에 둘러싸이게 된다. 이와 같이, 광추출층(232)의 홀들에 광원들(24)이 각각 삽입되는 구조를 이용하여 백라이트 유닛(23)을 구성함으로써, 광원들(24)이 실장된 기판층(231)과 광추출층(232) 사이의 고정성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광추출층(232) 상면에는, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛이, 인접하는 광원까지 균일한 휘도로 진행되도록 하는 복수의 광추출 패턴(diffusion pattern)(232a)이 형성될 수 있다. 상기 광추출 패턴(232a)은 빛의 이동 방향을 기준으로 인접하는 광원(24)으로 갈수록 분포 밀도가 증가하는 형태로 제공될 수 있다. 따라서, 해당 광원으로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 광의 휘도가 감소하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 상기 백라이트 유닛(23)으로부터 제공되는 광의 휘도를 균일하게 유지할 수 있다. 그리고, 상기 광추출 패턴(232a)은 다양한 형태로 제공될 수 있으며, 예를 들어, 반구 형태의 도트, 원뿔 또는 다각뿔 형태의 도트 형태로 제공될 수 있다.
상세히, 상기 광추출 패턴(232a)은, 반사도가 높은 물질이 표면에 도포된 원뿔형 또는 다각뿔형 구조로 이루어질 수 있다. 그러면, 상기 백라이트 유닛이 디스플레이 패널에 부착된 상태에서 휨이 발생하더라도 광원(24)으로부터 입사되는 빛이 반사 및 확산되어 빛의 진행 경로가 디스플레이 패널 쪽으로 향하도록 할 수 있다.
또한, 상기 삼각형 단면을 가지는 상기 광추출 패턴에 있어서, 삼각형 기울기는 20도 ~ 80도 범위일 수 있고, 외면에 고 반사도, 저투과도 및 저 흡수도를 갖는 재료로 코팅 또는 증착될 수 있다.
또한, 상기 광추출 패턴 구조는 일체화된 시트 형태로 제작이 가능하며, 얇은 시트 위에 원뿔 또는 다각뿔 형상의 폴리머로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 패턴의 외주면, 즉 반사면은 금속 재질로 이루어질 수 있다.
상세히, 상기 광추출층(232)에 상기 추출 패턴(232a)을 형성하기 위하여 다음과 같은 공정이 수행될 수 있다.
먼저, 원뿔 또는 다각뿔 형태의 함몰부가 구비된 몰드에, 플라스틱 수지를 주입하고, UV 성형 또는 열성형 사출 공정을 수행한다. 그리고, 이러한 성형 공정을 통하여 제조된 시트를 상기 기판층(231)에 배치한다. 여기서, 상기 시트는 라미네이션 또는 접착 방법을 통하여 상기 기판층(231)에 결합할 수 있다. 그리고, 상기 추출 패턴이 형성된 광추출 시트의 표면에는, 스퍼터 증착 등을 포함하는 기상 증착 공정 또는 프린팅 공정을 통하여 반사면(또는 반사막)이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 상기 몰드의 제작 방법은, 기계적 가공 방법 또는 포토 공정을 이용한 마스터 몰드 제작 및 이를 이용한 도금 공정을 통하여 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 마스터 몰드 제작은, 투명한 기판의 일 면에 초소형 렌즈를 이차원으로 배열하는 단계와, 투명한 기판의 반대면에 음석 감광막을 도포하는 단계와, 렌즈면과 수직하게 평행광을 조사하는 단계와, 각 렌즈를 투과한 빛이 상기 음성 감광막 안에서 초점을 형성하며 투과되어 원뿔 모양을 형성하는 단계와, 감광막을 현상액 처리하는 단계 및 렌즈를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 다수의 패컨들(도트들)은 해당 광원(24)으로부터 빛이 진행하는 방향으로 부채꼴(도 5 참조) 또는 삼각형 모양으로 확산되는 형태로 배치될 수 있다.
상기 다수의 광추출 패턴들(232a)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, 광추출 패턴들(232a)은 상기 금속 또는 금속 산화물을 기판층(231) 상에 증착 또는 코팅하여 형성할 수 있으며, 금속 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있다. 여기서, 증착하는 방법으로는 상기 광추출층(232)의 증착법과 마찬가지로, 열증착법(thermal evaporation method), 증발법(evaporation method)과 스퍼터링법(sputtering method)을 포함하는 물리적 증기 증착법(PVD,Physical Vapor Deposition) 및 진공 증착법(vacuum evaporation method)을 사용할 수 있고, 코팅 또는 인쇄하는 방법으로는 프린팅법, 그라비아 코팅법 또는 실크 스크린법을 사용할 수 있다.
한편, 상기 기판층(231)과 광추출층(232)으로 이루어지는 제 1 층 위에 놓이는 상기 도광층(233)은, 광투과성 재질, 예를 들어 실리콘 또는 아크릴계 수지(PMMA)로 이루어질 수 있다. 그러나, 도광층(233)은 상기한 물질에 한정되지 않으며 다양한 소재의 수지(resin)로 이루어질 수 있다.
또한, 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 확산되어 상기 백라이트 유닛(23)이 균일한 휘도를 가지도록 하기 위해, 상기 도광층(233)은 약 1.4 내지 1.6의 굴절율을 갖는 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 도광층(233)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, 상기 도광층(233)은 광원(24) 및 광추출층(232)에 견고하게 밀착되도록 접착성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도광층(233)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.
또한, 상기 도광층(233)은 액상 또는 겔(gel)상의 수지를 상기 광원들(24) 및 광추출층(232)이 형성된 기판층(231) 상에 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 또는, 지지 시트 상에 수지를 도포한 후 부분 경화하여 상기 기판층(231) 상에 접착시켜 형성할 수도 있다. 즉, 상기 도광층(233)은 별도로 제작되는 독립된 부재 형태로 상기 기판층(231)에 접착될 수 있다.
또한, 상기 도광층(233)의 내부에는 다수의 산란 입자들(233a)을 포함할 수 있다. 상세히, 상기 산란 입자들(233a)은 빛을 산란 또는 굴절시켜, 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 보다 넓게 확산되도록 할 수 있다.
상세히, 상기 산란 입자(233a)는 광원(24)으로부터 방출되는 빛을 산란 또는 굴절시키기 위해, 도광층(233)을 구성하는 물질과 상이한 굴절율을 가지는 재질, 보다 상세하게는 도광층(233)을 구성하는 실리콘계 또는 아크릴계 수지보다 높은 굴절율을 가지는 재질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 산란 입자(233a)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(233a)는 상기 도광층(233)을 구성하는 물질보다 낮은 굴절율을 가지는 물질로도 구성될 수 있으며, 예를 들어 상기 도광층(2343)에 기포(bubble)를 형성하여 구성될 수도 있다. 여기서, 상기 산란 입자(233a)를 구성하는 물질은 상기한 바와 같은 물질들에 한정되지 아니하며, 그 이외에 다양한 고분자 물질 또는 무기 입자들을 이용하여 구성될수 있다.
한편, 상기 도광층(233) 상에는 상기 광원들(24)로부터 방출되는 빛이 상부로 확산될 수 있도록 확산층(235)이 제공될 수 있다.
상세히, 상기 확산층(235)은 상기 도광층(233)에 놓이거나, 접착제에 의하여 결합될 수 있다. 상기 확산층(235)은 광학 시트(optical sheet)의 형태로 상기 도광층(233)의 상면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 시트는 하나 이상의 확산 시트(235a) 및 하나 이상의 프리즘 시트(235b)가 적층되어 구성될 수 있다. 이 때, 상기 확산층(235), 즉 상기 광학 시트를 구성하는 복수의 시트들은 서로 이격되지 않고 접착 또는 밀착된 상태로 제공되어, 상기 백라이트 유닛(23)의 두께를 감소시킬 수 있다. 상기 확산층(235)은 상기 프리즘 시트(235b)와 확산 시트(235a)가 결합된 형태로 제공될 수 있을 뿐 아니라, 하나 또는 다수의 확산 시트(235a)만이 제공되거나, 하나 또는 다수의 프리즘 시트(235b)만이 제공되는 형태일 수도 있다. 뿐만 아니라, 상기 확산층(235)에는 상기 프리즘 시트(235b) 및 확산 시트(235a) 이외에 다양한 기능층들을 더 구비할 수 있다. 상기 확산 시트(235a)는 입사되는 광을 확산시켜 상기 도광층(233)으로부터 나오는 빛이 부분적으로 밀집되는 것을 방지하여 광의 휘도를 보다 균일하게 할 수 있다. 그리고, 상기 프리즘 시트(235b)는 상기 확산 시트(235a)로부터 나오는 광을 집광하여 디스플레이 패널(21)로 수직하게 광이 입사되도록 할 수 있다.
한편, 상기 도광층(233)과 확산층(235)은 소정 간격 이격된 상태로 연결되도록 할 수 있다. 상기 확산층(235)이 상기 도광층(233)으로부터 이격되는 거리가 길 수록 빛의 확산 효과가 향상된다. 나아가, 빛의 확산 효과가 향상됨에 따라 상기 백라이트 유닛(23)으로부터 제공되는 빛의 휘도가 균일하게 유지될 수 있다. 그러나, 디스플레이 장치의 슬림화의 측면에서 볼 때 상기 이격 거리가 적절하게 선정되어야 할 것이다.
또한, 상기 도광층(233)과 확산층(235)이 이격된 상태로 결합되도록 하기 위해서, 상기 도광층(233)과 확산층(235) 사이에 스페이서(spacer)가 개입되도록 할 수 있다. 또는, 상기 도광층(233)의 전면(도면에서 상면)에 상기 스페이서의 기능을 수행하는 돌기부가 돌출되도록 할 수도 있다. 즉, 상기 도광층(233)이 별도의 사출물로 제공되도록 하고, 금형에 홈을 형성하여, 상기 도광층(233)의 사출 과정에서 상기 돌기부가 상기 도광층(233)의 전면에 돌출되도록 할 수 있다.
한편, 상기 도광층(233)과 상기 확산층(235) 사이에는 차광층(234)이 제공될 수 있으며, 상기 차광층(234)은 다수의 차광 패턴(screening pattern)(234b)을 포함할 수 있다.
상기, 차광 패턴(234b)은, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛의 적어도 일부는 투과시키고 나머지 일부는 반사시키는 부분 반사 패턴(partial reflection pattern)일 수 있다. 또는, 상기 차광층(234)은, 투명 필름(234a) 상에 복수의 패턴들(234b)을 인쇄하여 부착된 패턴층일 수 있다. 상기 패턴들(234b)은 상기 광추출층(232)에 형성된 광추출 패턴(232a)과 동일한 형태와 재질의 패턴일 수 있다. 그리고, 백라이트 유닛의 제조 과정에서 상기 차광층(234)을 뒤집어서 상기 도광층(233)에 안착시킨다. 즉, 상기 패턴들(234b)이 상기 도광층(233)에 접촉되도록 한다.
또한, 상기 차광층(234)은 상기 도광층(233)의 상면뿐 아니라, 상기 확산층(235)의 저면에 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 다수의 차광 패턴(234b)이 상기 도광층(233)의 내부에 형성될 수도 있다. 다시 말하면, 상기 도광층(233)의 상면으로부터 하측으로 소정 거리 이격되는 지점에 상기 차광 패턴(234b)들이 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 광원들(24)이 형성되는 지점에 대응하는 영역에 상기 차광 패턴(234b)이 형성됨으로써, 상기 광원(24)으로부터 상측으로 방출되는 빛을 반사하여 확산시킬 수 있다. 그 결과, 상기 광원(24)이 배치되는 지점에 대응하는 디스플레이 패널(21)의 화면 상에 핫 스팟(hot spot)이 관찰되는 것을 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 백라이트 유닛(23)으로부터 균일한 휘도의 광이 방출되도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 광원 배치 구조 및 광추출층 구조를 보여주는 평면도로서, 도 5a 내지 도 5d에서 광원의 배치 형태에 대한 여러가지 실시예가 제시된다.
도 5a를 참조하면, 광원(24a)으로부터 방출되는 빛이, 인접하는 광원까지 진행되는 것을 용이하게 하기 위한 다수의 광추출 패턴들(232a)이 형성될 수 있다. 상기 광추출 패턴들(232a)은 광원(24)으로부터 방출된 빛을 확산 또는 굴절시켜, 빛이 디스플레이 패널(21) 쪽으로 이동하도록 한다. 바꾸어 말하면, 광원(24)으로부터 측방으로 방출되는 빛을 추출하여 디스플레이 패널(21) 쪽으로 이동시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 백라이트 유닛(23)은 서로 다른 방향으로 광을 방출하는 둘 이상의 광원 어레이를 포함할 수 있다. 즉, 도면 상에서 +X축 방향으로 배치되는 제 1 광원(24a) 및 제 2 광원(24b)을 포함하는 제 1 광원 어레이와,-X축 방향으로 배치되는 제 3 광원(24c) 및 제 4 광원(24d)을 포함하는 제 2 광원 어레이가 y축 방향으로 다수 회 교번하여 배치될 수 있다.
이와 같이, 제 1 광원 어레이와 제 2 광원 어레이가 광 방출 방향으로 서로 반대 방향으로 형성시킴으로써, 백라이트 유닛(23)의 특정 영역에서 광의 휘도가 집중되거나 약화되는 현상을 감소시킬 수 있다.
상세히, 제 1 광원(24a)으로부터 방출되는 빛은, 광원 영역에서는 빛이 세서 핫 스팟이 관찰될 수 있고, 제 2 광원(24b) 쪽으로 갈수록 약해져서 광의 휘도가 약화될 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위하여, 다수의 광추출 패턴들(232a)을 도시된 바와 같은 형태로 배치시켜, 광원으로부터 가까운 곳에서 핫 스팟이 관찰되거나 광원으로부터 먼 곳의 휘도가 약해지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 광원으로부터 빛의 진행 방향으로 멀어질수록 광추출 패턴들(232a)의 밀도가 증가하고, 패턴들간 간격이 좁아지도록 함으로써, 어느 하나의 광원(24a,24c)으로부터 멀리 떨어진 인접하는 다른 광원(24b,24d)의 후면 영역에서 휘도가 감소하는 것을 방지하여, 휘도 균일화 측면에서 유리할 수 있다.
다시 말하면, 광원에 가까운 영역에서는 광추출 패턴(232a)의 수가 적게 형성되도록 함으로써, 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 상기 광추출층(232)에 의하여 전반사되어 멀리 퍼져나가도록 한다. 반대로, 광원에서 멀어질수록 광추출 패턴(232a)의 수가 많게 형성되도록 함으로써, 약해진 빛의 확산 및 굴절 빈도가 높아지도록 한다. 그러면, 광원에서 가까운 영역과 먼 영역 간 광의 휘도가 균일하게 유지될 수 있다.
상기 광추출 패턴(232a)의 형태나 배치 구조는 본 실시예에 제한되지 않으며, 다양한 실시예가 제안 가능함을 밝혀 둔다.
여기서, 상기 제 1 광원 어레이와 제 2 광원 어레이가 반드시 반대 방향으로 빛을 방출하는 형태로 광원이 배치되는 것에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 즉, 상기 광추출 패턴들(232a)의 배치 형태는 논외로 하고, 상기 광원(24)의 배치 형태가 다양하게 제안 가능함을 밝혀 둔다.
예컨대 도 5b를 참조하면, 제 1 광원 어레이와 제 2 광원 어레이가 y축 방향으로 동일 선상에 배열될 수 있다. 그리고, 제 1 광원 어레이와 제 2 광원 어레이로부터 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 빛이 방출되도록 배치할 수 있다.
또한, 도 5c를 참조하면, 제 1 광원 어레이와 제 2 광원 어레이를 구성하는 광원의 발광면이 x 축 방향 연장선을 기준으로 일정 각도만큼 상측 또는 하측으로 비스듬하게 형성될 수도 있다.
또한, 도 5d를 참조하면, 다수의 광원 어레이가 y축을 기준으로 서로 다른 간격으로 이격되도록 할 수 있다.
상세히, 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 광원 어레이에 제 3 광원 어레이(24e,24f)가 더 추가되고, 각각의 광원 어레이를 구성하는 광원들(24a,24c,24e)이 y축을 기준으로 서로 다른 간격으로 이격되는 형태를 띤다. 즉, 상기 각각의 광원 어레이를 구성하는 광원들(24a,24c,24e) 중 제 1 광원 어레이를 구성하는 단일 광원(24a)이 y축으로부터 가장 먼 곳에 배치되고, 제 3 광원 어레이를 구성하는 단일 광원(24e)이 y축으로부터 가장 가까운 곳에 배치되는 형태를 이룰 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 광원의 배치 형태를 보여주는 실시예들로서, 제시된 실시예 이외에도 다양한 형태로 광원이 배치될 수 있음을 밝혀 둔다. 한편, 이하에서는 도 5a에서 제시되는 형태로 광원이 배치되는 것으로 한정하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 구동부 체결 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛(23)의 후방(도면상에서 저면)에는 백커버(40)가 부착되고, 구조에 따라서 상기 백라이트 유닛(23)과 백커버(40) 사이에 방열 부재(30)가 개입될 수 있다. 물론 상기 방열 부재(30)는 상기 백커버(40)의 배면에 부착될 수도 있을 것이다.
상세히, 상기 백커버(40)의 배면에는 상기 전원 공급부(61)와 메인 보드(62) 및 구동 제어부(63)를 포함하는 구동부(60)가 장착된다. 그리고, 상기 광원들(24)은 상기 구동부(60)로부터 공급되는 전원을 이용하여 광을 방출하게 된다. 그리고, 상기 구동부(60)는 섀시(50)에 의하여 상기 백커버(40)에 안정적으로 고정된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판층(231)의 후면에 제 1 커넥터(connecter, 81)가 형성될 수 있으며, 상기 백커버(40)에는 상기 제 1 커넥터(410)가 삽입되기 위한 홀(41)이 형성되어 있을 수 있다. 상기 제 1 커넥터(81)는 광원(24)과 전원 공급부(61)를 전기적으로 연결하여, 전원공급부(61)로부터 광원(24)으로 구동 전압이 공급될 수 있도록 한다.
예를 들어, 제 1 커넥터(81)는 기판층(231)의 하측 면에 형성되고, 제 1 케이블(811)을 통하여 전원 공급부(61)와 전기적으로 연결되어, 상기 제 1 케이블(811)을 통해 전원 공급부(61)로부터 공급되는 구동 전압을 광원(24)으로 전달할 수 있다.
또한, 상기 구동 제어부(63)는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)일 수 있고, 상기 타이밍 컨트롤러는 디스플레이 패널(21)의 구동 타이밍을 제어한다. 보다 상세하게는, 디스플레이 패널(21)에 구비된 데이터 구동부(미도시), 감마 전압 생성부(미도시) 및 게이트 구동부(미도시)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호를 생성하여 디스플레이 패널(21)로 공급할 수 있다.
한편, 상기 타이밍 컨트롤러는 디스플레이 패널(21)의 구동에 동기되어 백라이트 유닛(23), 보다 상세하게는 광원들(24)이 동작하도록, 광원들(24)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 신호를 백라이트 유닛(24)으로 공급할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기판층(231)의 배면에 제 2 커넥터(82)가 형성될 수 있으며, 상기 백커버(40)에는 상기 제 2 커넥터(82)가 삽입되기 위한 홀(41)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 커넥터(82)는 기판층(231)과 구동 제어부(63)를 전기적으로 연결하여, 구동 제어부(63)로부터 출력되는 제어 신호가 기판층(231)으로 공급되도록 할 수 있다.
이하에서는 상기 도광층(233)이 기판층(231)에 장착되는 구조에 대한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 단, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하며, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 상기에서 설명된 구조 및 실시예들은 이하에서 제시되는 실시예들에 동일하게 적용 가능함을 밝혀 둔다.
이하에서는 상기 도광층(233)이 별도의 사출물 형태로 상기 광추출층(232) 상면에 부착되는 사상이 공통으로 적용된다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성을 보여주는 분해 사시도이고, 도 8은 상기 실시예에 따른 백라이트 유닛의 종단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상술한 바와 같이, 상기 기판층(231)의 상면에는 상기 광추출층(232)이 형성되며, 상기 광추출층(232)은 반사도가 높은 금속 재질의 반사 시트 형태로 제공될 수 있다.
상세히, 상기 반사 시트에는 상기 광원(24)이 통과하기 위한 홀(232b)이 상기 광원(24)의 위치에 맞게 형성된다. 따라서, 상기 광원(24)이 상기 기판층(231)에 실장된 상태에서 상기 반사 시트를 상기 기판층(231)에 부착시킬 때 각각의 광원(24)이 대응되는 홀(232b)을 통과하도록 한다.
또한, 상기 광추출층(232)의 상면에는 상기 도광층(233)이 안착되는데, 상기 도광층(233)은 별도의 금형에 상기에서 언급된 수지(resin), 예컨대 아크릴 수지(PMMA) 등을 주입하여 압출 성형(extrusion molding) 등을 통하여 제작할 수 있다. 그리고, 사출 제작된 도광층(233)은 접착제에 의하여 상기 광추출층(232) 상면에 부착될 수 있다. 그리고 사출에 의하여 상기 도광층의 하면에 상기 광원(24)이 삽입되기 위한 그루브(groove)(233b)가 형성되도록 금형을 설계한다.
상기 도광층(233)이 상기 광추출층(232)에 부착된 다음, 상기 도광층(233)의 상면에는 상기 차광층(234)이 형성된다. 상술한 바와 같이, 상기 차광층(234)은 상기 도광층(233)의 상면에 차광 패턴(234b)들이 직접 증착되도록 할 수 있을 뿐 아니라, 상면에 상기 차광 패턴(234b)들이 증착, 코팅 또는 프린트된 투명 필름(234a)이 상기 도광층(233)의 상면에 부착될 수 있다.
다른 방법으로서, 상술한 바와 같이 상기 차광층(234)이 상기 확산층(235)의 저면에 부착 또는 증착될 수 있을 것이다.
한편, 상기 광추출층(232)이 반사 필름 형태로 상기 기판층(231) 상에 부착될 때에는, 상기 광추출층(232)에 형성된 홀(232b)은 상기 광원(24)의 수평 단면적과 동일한 크기로 형성되어, 상기 광원(24)의 광출사면과 이격되지 않는 것이 가장 좋다. 그러나, 상기 광원(24)이 상기 홀(232b)을 관통하는 과정에서 간섭되거나 상기 반사 시트가 찢어지는 등의 문제가 발생하지 않도록 하기 위해서는 상기 홀(232b)과 상기 광원(24) 사이에는 소정 거리(D1)의 공차(clearance)가 생길 수 있다. 동일한 이유로, 상기 그루브(233b)와 상기 광원(24) 사이에도 소정 거리(D2) 만큼의 공차가 생길 수 있다.
여기서, 상기 홀(232b)과 광원(24) 간의 공차(D1)와, 상기 그루브(233b)와 광원(24) 간의 공차(D2)에 있어서는, 적어도 홀(232b)의 공차(D1)가 그루브(233b)의 공차(D2)보다 작게 형성되도록 하는 것이 좋다.
그 이유는, 상기 광원(24)으로부터 측방향으로 방출되는 빛은 소정의 지향각을 가진다. 따라서, 상기 광추출층(232) 및 상기 도광층(233)의 상면 쪽으로 부채꼴 형상으로 퍼지는 형태로 방출된다. 이때, 상기 광추출층(232) 쪽으로 방출되는 빛의 일부는 상기 공차(D1)에 의하여 형성되는 틈새를 통하여 상기 기판층(231)에 조사될 수 있다.
이때, 상기 광원으로부터 지향각을 가지고 상기 광추출층(232)으로 비스듬히 조사되는 빛은 모두 입사각과 동일한 각도로 전반사된다. 그러나, 상기 기판층(231)의 상면은 백색 색상을 가지기 때문에, 상기 광추출층(232)과 달리 상기 기판층(231)으로부터 빛이 산란되는 현상이 발생할 수 있다. 다시 말하면, 산란되는 빛의 일부는 상기 기판층(231)으로부터 수직 방향으로 반사될 수 있고, 수직 방향으로 반사되는 빛에 의하여 광원(24) 주변에서 핫 스팟의 형성을 심화시킬 수 있다. 따라서, 상기 홀(232b)의 공차값(D1)이 상기 그루브(233b) 의 공차값(D2)보다 작을수록 좋다. 다른 방법으로는 상기 기판층(231)의 상면이 흑색과 같은 광흡수성 색상으로 도색되도록 하여, 빛의 산란을 차단하는 것도 가능할 것이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 도광층(233)의 상면에 도시된 바와 같은 확산홈들(233c)이 형성되도록 할 수 있다. 상기 확산홈(233c)은 소정 곡률로 라운드지는 형태로 이루어질 수 있다.
상세히, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛의 이동 방향을 따라서, 상기 광원(24)으로부터 멀어질수록 인접하는 확산홈들(233c) 간의 간격이 좁아지도록 할 수 있다. 이는, 상기 광추출층(232)의 상면에 형성되는 광추출 패턴(232a)이 광원으로부터 멀어질수록 조밀하게 형성되는 것과 동일한 이유라 하겠다. 즉, 광원(24)으로부터 멀어질수록 광량이 줄어들기 때문에, 상기 확산홈들(233c) 간의 간격이 좁게 형성되도록 하여, 백라이트 유닛(20)의 휘도를 균일하게 하기 위함이다.
한편, 상기 확산홈들(233c)은 상기 도광층(233)의 상면뿐만 아니라, 바닥면에도 형성될 수 있음은 물론이다. 이때, 상기 확산홈들(233c)이 상기 광추출층(232)의 상면에 형성되는 광추출 패턴(232a)들과 서로 간섭되지 않도록 하여, 빛의 확산 빈도가 높아지도록 하는 것이 휘도의 균일성을 높이는데 유리할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 상기 도광층(233)의 바닥면이 소정 각도로 경사지게 사출되도록 할 수 있다.
상세히, 상기 광원(24)으로부터 측방향으로 방출되는 빛의 이동 방향을 따라서, 상기 광원(24)으로부터 멀어질수록 상측으로 경사지는 경사면(233d)이 형성되도록 한다. 그 결과, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 상기 경사면(233d)에 부딪힌 후 상기 디스플레이 패널(21) 쪽으로 반사된다. 나아가, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 부딪히는 상기 경사면(233d)에 도달하여 반사되는 지점에 따라 반사 각도가 다르게 되어, 핫 스팟(hot spot)의 생성을 최소화하고, 휘도의 균일도가 향상된다.
뿐만 아니라, 상기 도광층(233) 내부에서 확산되거나, 상기 차광 패턴(234b)에 의하여 재반사되는 빛이 상기 도광층(233)의 경사면(233d)을 통과하면서 굴절된다. 그리고, 상기 광추출층(232)으로부터 반사되는 빛도 상기 경사면(233d)을 통과하면서 여러 각도로 굴절된다. 따라서, 도광층(233) 내부에서 다양한 각도로 빛이 확산되므로, 휘도가 균일하게 유지되는 장점이 있다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 도광층(233)의 상면에 삼각형 단면을 비롯한 다각형 단면의 확산 홈들(233e)이 형성될 수 있다. 상기 확산홈들(233e)은 도 8에서 제시된 확산홈들(233c)과 단면 형상에 있어서 차이가 있고, 형성 방법에 있어서는 동일하다.
또한, 상기 도광층(233)의 바닥면은 경사면(233d)을 이루도록 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도이다.
도 12를 참조하면, 상기 도광층(233)에는 상기 광원(24)이 수용되는 그루브(233h)가 함몰 형성되며, 상기 그루브(233h) 종단면이 상기 광원(233)의 단면과 다른 형태로 형성될 수 있다.
상세히, 상기 광원(244)의 측면부들 중 빛이 방출되는 LED 소자가 장착된 면에 대응하는 상기 그루브(233h)의 내측면이, 도시된 바와 같이 소정 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 그러면, 상기 광원(24)으로부터 소정의 지향각을 가지고 퍼지는 형태로 방출되는 빛은 상기 그루브(233h)의 경사진 면을 통과하면서 여러 방향으로 굴절될 수 있다. 따라서, 상기 광원(24)에 근접하는 위치에서 핫 스팟이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 경사면을 통과하면서 여러 방향으로 굴절되는 빛은, 상기 광추출층(232)에 형성된 광추출 패턴(232a) 뿐 아니라, 상기 도광층(233) 내부의 산란 입자(233a)들 및 상기 차광 패턴(234b)에 부딪히면서 여러 방향으로 다시 반사된다. 따라서, 백라이트 유닛(20)의 전체면에 걸쳐 휘도가 균일하게 유지될 수 있다.
상기 그루브(233h)의 단면 형태는 도면에서 보여지는 형태에 제한되지 않는다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 광원(24)을 수직 이등분하는 선(ℓ)을 기준으로 좌측과 우측이 비대칭 형태를 이룰 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 광원(24)의 후면, 즉 빛이 방출되는 면의 반대면에 대응하는 상기 그루브(233h)의 내측면도 동일한 형태 또는 상이한 형태로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 그루브(233h) 자체가 상기 광원(24)을 완전히 감싸면서 소정 곡률로 라운드지는 형태로 이루어질 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도이다.
도 13을 참조하면, 상기 도광층(233)에는 상기 광원(24)이 수용되는 그루브(233g)가 함몰 형성되며, 상기 그루브(233g)는 소정 곡률로 라운드지는 단면 형상을 가진다. 즉, 상기 그루브(233g)가 소정의 곡률로 만곡되고 내부가 비어서 상기 광원(24)을 수용할 수 있는 반구(semi-shpere) 형태일 수 있다. 그러나, 상기 그루브(233g)는 반드시 반구 형태일 필요는 없으며, 어떠한 곡률을 가지고 라운드지는 곡면을 형성하는 예를 모두 포함할 수 있음을 밝혀 둔다.
그 외의 구성은 이전 실시예에서 설명된 내용과 동일하므로 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 14는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 단면도이다.
도 14를 참조하면, 상기 도광층(233)에 형성되는 그루브(233i)가 다수 개의 평면이 연속적으로 연결된 다각형 단면 형상을 가질 수 있다.
상세히, 상기 그루브(233i)는 도 14에서 도시된 바와 같이 내부가 비어 있는 보울(bowl) 형상에 가까운 형태이나, 매끄러운 곡면을 형성하지 않는 것에 차이가 있다. 다시 말하면, 다수 개의 작은 평면이 연속적으로 이어져서 하나의 그루브를 형성하는 구조이다. 상기 그루브(233i)의 면이 다각형 형태를 이룰 경우, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 여러 방향으로 굴절될 수 있어 백라이트 유닛으로부터 방출되는 빛의 휘도를 균일하게 하고 핫 스팟의 발생 가능성을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 15은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 백라이트 유닛의 분해 사시도이고, 도 16은 상기 백라이트 유닛의 종단면도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 도광층(233)에는 상기 광원(24)이 수용되는 지점에 중공부(hollow portion)(233f)가 형성되도록 할 수 있다. 즉, 상기 광원(24)을 수용하는 그루브 대신 상기 도광층(233)의 저면으로부터 상면을 관통하는 중공부(233f)가 형성되도록 할 수 있다.
상세히, 상기 중공부(233f)가 형성된 도광층(233)이 제공되는 경우, 상기 차광층(234)은 상기 확산층(235)의 바닥부에 형성될 수 있다. 즉, 상기 확산층(235)의 바닥면에 상기 차광 패턴(234b)이 증착되거나, 차광 패턴(234b)이 형성된 투명 필름이 상기 확산층(235)의 바닥면에 부착될 수 있다.
도 17은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 부분 사시도이다.
도 17을 참조하면, 본 실시예는 상기 도광층(233)에 원통 형상의 중공부(233k)가 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 광원(24)의 평면 형상과 동일하지 않은 형태의 중공부(233k)가 형성될 수 있다. 상기 중공부(233k)가 원통 형상으로 이루어짐으로써, 상기 광원(24)으로부터 수평하게 방출되는 빛이 다양한 방향으로 굴절 및 확산되어, 빛의 휘도를 균일하게 하고 핫 스팟의 발생 가능성을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 18은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 도광층의 형상을 보여주는 부분 사시도이다.
도 18을 참조하면, 본 실시예에서는 상기 도광층(233)에 다각형 횡단면을 가지는 중공부(233m)가 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 광원(24)의 평면 형상과 동일하지 않은 다른 형태의 다각형 중공부(233m)가 형성될 수 있음을 의미한다. 상기 중공부(233m)의 횡단면이 가지는 각의 수가 많을수록, 상기 광원(24)으로부터 방출되는 빛이 여러 방향으로 굴절 및 확산될 수 있으므로, 상술한 바와 같이 빛의 휘도 균일화를 달성할 수 있고, 핫스팟의 발생 가능성을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 도면에서는 5각형 단면의 중공부(233m)로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고, 6각형 이상의 다각형 형태도 가능함은 물론이다.
한편, 상기 중공부들 내부에 제 3의 물질, 즉 상기 도광층을 형성하는 수지 및 상기 광원(24)을 형성하는 소재와 다른 특징을 가지는 소재가 채워질 수 있다.
상세히, 상기 제 3의 물질은 실리콘 물질과 같이, 상기 도광층을 형성하는 아크릴 수지보다 면착도가 좋으면서 투명한 물질일 수 있다. 그리고, 상기 제 3의 물질은 상기 광원(24)의 출사면과 상기 중공부의 이격 공간 내에만 충진되도록 하거나, 상기 중공부 전체에 충진되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제 3의 물질은 중공부 내에 충진되어, 상기 도광판(23)을 상기 제 1 층에 부착시키는 접착 기능을 발휘할 수도 있다. 따라서, 상기 도광판(23)의 저면에 별도의 접착제가 도포되지 않아도 될 수 있을 것이다.
또한, 상기 중공부 내에 제 3의 물질이 충진됨으로써 다음과 같은 추가적인 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 상기에서 말한 접착 기능을 수행할 수 있다.
둘째, 기존의 아크릴 수지를 사용했을 때 면착도 불균일로 인한 광학 성능 저하를 개선할 수 있다.
셋째, 도광층과 확산층을 이루는 물질들의 열변형 상수가 다름으로 인한 벤딩 현상을 감소시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널의 후방에서 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    제 1 층과;
    상기 제 1 층에 놓이는 광원; 및
    상기 광원을 감싸는 수용부를 포함하며, 상기 제 1 층의 상측에 제공되어, 상기 광원으로부터 방출되는 빛을 투과 및 확산시키는 제 2 층을 포함하고,
    상기 제 2 층은 별도의 사출물 형태로 상기 제 1 층 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층은,
    상기 광원이 실장되는 PCB 기판을 포함하는 기판층과,
    상기 기판층의 상면에 형성되어 상기 광원으로부터 방출되는 빛을 반사하고, 상기 광원이 관통하는 홀을 포함하는 광추출층을 포함하고,
    상기 홀의 가장자리와 상기 광원 간의 이격 거리(D1)는, 상기 수용부의 가장자리와 상기 광원 간의 이격 거리(D2)와 같거나 더 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 광원의 측면부와 상면부를 감싸는 그루브인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 제 2 층을 관통하는 중공부인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 층의 상면 또는 하면에는 다수의 확산홈들이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 확산홈들의 단면은 라운드지는 형상 또는 다각형 형상을 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 빛의 진행 방향으로 갈수록 인접하는 확산홈들 간의 간격이 작아지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 빛의 진행 방향으로 갈수록 상기 확산홈들이 형성되는 영역이 확장되는 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 층의 바닥면 일부에는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 경사면은, 상기 광원으로부터 빛의 진행 방향으로 갈수록, 상기 제 2 층의 상면에 가까워지는 방향으로 경사지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.

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