KR20120003276A - 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120003276A
KR20120003276A KR1020100064042A KR20100064042A KR20120003276A KR 20120003276 A KR20120003276 A KR 20120003276A KR 1020100064042 A KR1020100064042 A KR 1020100064042A KR 20100064042 A KR20100064042 A KR 20100064042A KR 20120003276 A KR20120003276 A KR 20120003276A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
light source
led light
backlight unit
led
Prior art date
Application number
KR1020100064042A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101211709B1 (ko
Inventor
장우영
백지흠
Original Assignee
엘지이노텍 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 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020100064042A priority Critical patent/KR101211709B1/ko
Publication of KR20120003276A publication Critical patent/KR20120003276A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101211709B1 publication Critical patent/KR101211709B1/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
    • G02F1/133504—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
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 인쇄회로기판 상에 형성되는 다수의 LED 광원과 상기 LED 광원 상에 적층되어, 출사되는 빛을 전방으로 확산 유도하는 레진층을 포함하되, 상기 LED 광원의 수평중심축(X)에 대하여 광출사면이 이루는 발광각도(θ)가 상이한 LED 가 적어도 1 이상 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, LED의 발광각도를 조절하여 광효율을 증진시키며, 전체적인 두께를 박형화할 수 있음과 동시에 핫스팟을 제거할 수 있으며, 특히 일반적인 백라이트 유닛의 구조에 필수적인 도광판을 제거하고, 필름타입의 레진층을 이용하여 광원을 유도하는 구조를 형성함으로써, 광원수를 절감할 수 있으며, 백라이트 유닛의 전체적인 두께를 박형화하며, 제품 디자인의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치{Back light umit within resin layer for light-guide and LCD using the same}
본 발명은 도광판의 구조를 제거하여 백라이트 유닛의 구조를 박형화하며, 광효율을 확보할 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(liquid crystal display; LCD)는 매트릭스 형태로 배열된 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여 그 화소들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 조절할 수 있는 표시장치로서, 자체적으로 발광하지 못하므로 그 배면에 백라이트 유닛(back-light unit)을 설치하여 화상을 표현할 수 있도록 설계된다.
도 1a를 참조하면, 이러한 백라이트 장치(1)는 기판(20) 상에 평탄한 도광판(30)이 배치되고 이 도광판(30)의 측면에는 복수의 측면형 LED(10)(하나만 도시)가 어레이 형태로 배치된다.
LED(10)에서 도광판(30)으로 입사된 빛(L)은 도광판(30)의 밑면에 제공된 미세한 반사 패턴 또는 반사 시트(40)에 의해 상부로 반사되어 도광판(30)에서 출사된 다음 도광판(30) 상부의 LCD 패널(50)에 백라이트를 제공하게 된다. 이러한 백라이트 유닛에는 도 1b에 도시된 개념도와 같이, 상기 도광판(30)과 LCD 패널(50) 사이에 확산시트(31)나 프리즘 시트(32, 33), 보호시트(34) 등의 복수의 광학시트를 더 부가하는 구조로 형성될 수 있다.
이러한 백라이트 유닛은 자체적으로 빛을 내지 못하는 LCD 뒷면에 디스플레이 영상이 보일 수 있도록 고르게 빛을 비춰주는 역할을 하며, 상기 도광판은 백라이트 유닛의 휘도와 균일한 조명 기능을 수행하는 부품으로 광원(LED)에서 발산되는 빛을 LCD 전체 면에 균일하게 전달하는 플라스틱 성형렌즈의 하나이다. 따라서 이러한 도광판은 기본적으로 이러한 백라이트 유닛의 필수적인 부품으로 사용되지만, 이로 인해 도광판 자체의 두께로 인해 전체적인 제품의 두께를 박형화할 수 있는데 한계를 나타내고 있으며, 대면적 백라이트 유닛의 경우, 화질이 저하되는 문제를 야기하고 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 LED의 발광각도를 조절하여 광효율을 증진시키며, 전체적인 두께를 박형화할 수 있음과 동시에 핫스팟을 제거할 수 있으며, 특히 일반적인 백라이트 유닛의 구조에 필수적인 도광판을 제거하고, 필름타입의 레진층을 이용하여 광원을 유도하는 구조를 형성함으로써, 광원수를 절감할 수 있으며, 백라이트 유닛의 전체적인 두께를 박형화하며, 제품 디자인의 자유도를 높일 수 있는 구조물을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 인쇄회로기판 상에 형성되는 다수의 LED 광원과 상기 LED 광원 상에서 출사되는 빛을 전방으로 확산 유도하는 레진층;을 포함하되, LED 광원의 광축(수평중심축(X))과 인쇄회로기판의 경사각을 이루도록 형성할 수 있다.
아울러, 상기 LED 광원의 수평중심축(X)에 대하여 광출사면이 이루는 발광각도(θ)가 상이한 LED 가 적어도 1 이상 포함되는 백라이트 유닛을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 상기 발광각도(θ)는 -45도 ~ +45도의 범위에서 조절될 수 있도록 하며, 단, "+"는 수평중심축(0도)을 기준으로 반시계방향으로 이루는 각도, "-"는 시계방향으로 이루는 각도를 의미한다.
본 발명에서의 상기 LED 광원은 측면형 발광다이오드(side view)를 이용할 수있다.
또한, 상기 LED 광원의 양(+)의 발광각도의 조절은, 상기 LED 광원의 광출사면 이외의 영역이 인쇄회로기판의 내부에 매립되는 구조로 구현될 수 있으며, 상기 LED 광원의 음(-)의 발광각도의 조절은, 상기 인쇄회로기판의 상부에서 상기 LED 광원이 중심을 기준으로 일정각도(θ)로 회전된 구조로 구현될 수 있다.
아울러 상술한 구조에서의 상기 백라이트 유닛은, 상기 레진층의 상부에 배치되며 광학패턴을 포함하는 광학패턴층; 상기 광학패턴층의 상부에 배치되는 확산판;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 상기 광학패턴층은, 상기 광학패턴을 내부에 포함하는 제1기판 및 제2기판; 상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 상기 제1에어영역;을 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 광학패턴층과 상기 확산판의 사이에는 제2에어영역을 구비한 에어갭모듈이 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 백라이트 유닛은, 상기 인쇄회로기판에 상면에 적층되는 반사패턴이 형성된 반사필름을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우 상기 반사패턴은, TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS(Poly Stylen) 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 적용하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 레진층은 빛의 반사를 증가시키는 비드(bead)를 전체 레진층 대비 0.01~0.3%를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 광학패턴은,
TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS(Poly Stylen) 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 재료로 형성되는 차광패턴일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 백라이트 유닛은, 상기 확산판의 상부에 적층되는 프리즘시트 또는 보호시트를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 이용하여 액정표시장치를 구현할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따르면, LED의 발광각도를 조절하여 광효율을 증진시키며, 전체적인 두께를 박형화할 수 있음과 동시에 핫스팟을 제거할 수 있으며, 특히 일반적인 백라이트 유닛의 구조에 필수적인 도광판을 제거하고, 필름타입의 레진층을 이용하여 광원을 유도하는 구조를 형성함으로써, 광원수를 절감할 수 있으며, 백라이트 유닛의 전체적인 두께를 박형화하며, 제품 디자인의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 음(-)의 발광 각도를 가지도록 구현하는 경우 중심 핫스팟(Hot spot) 영역을 제거할 수 있으며, 양(+)의 발광각도를 가지도록 구현하는 경우 차광패턴에서 중심점의 휘도를 잡아주어 광효율을 증대할 수 있게 되며, 아울러 LED의 발광각도 조절을 위한 LED 패키지의 각도에 따라 두께를 슬림하게 조절할 수 있는 장점도 구현될 수 있다.
특히, 측면형 발광다이오드를 직하형으로 실장하여 광원의 수를 대폭 절감하면서도 광학특성을 확보할 수 있으며, 도광판을 제거하여 플렉서블 디스플레이의 구조에도 적용가능하며, 레진층에 반사패턴을 포함하는 반사필름 및 에어층을 포함하는 확산판을 구비하여 안정적인 발광특성을 확보할 수 있는 효과도 있다.
또한, 차광패턴층과 이를 둘러싸는 에어영역을 구비한 광학패턴층 또는 에어층을 구비한 에어갭모듈을 구비할 수 있도록 하여, 백라이트 유닛의 확산, 광균일도의 광학특성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 백라이트 유닛의 구조를 도시한 개념도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 단면도를 개념적으로 도시한 것이며, 도 2b 및 도 2c는 도 2a의 구조에서의 LED광원의 발광각도를 조절하는 예시를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 발광각도 조절시, LED 전면부의 거리에 따른 각도별 조도분포를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 발광각도별 Illumition의 분포도를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 종래의 백라이트 유닛의 구조에서 도광판을 제거하고 이를 대체하는 레진층을 구비하며, LED 광원의 발광각도를 조절하여 광효율을 증진시키며, 전체적인 두께를 박형화할 수 있는 구조를 제공하는 것을 그 요지로 한다.
도 2a는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 단면도를 개념적으로 도시한 것이며, 도 2b 및 도 2c는 도 2a의 구조에서의 LED광원의 발광각도를 조절하는 예시를 도시한 것이다.
도시된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 인쇄회로기판(110) 상에 형성되는 다수의 LED 광원(130)과 상기 인쇄회로기판(110) 상에 형성되어 상기 LED 광원 상에서 출사되는 빛을 전방으로 확산 유도하는 레진층(140)을 포함하되, LED 광원의 광축(수평중심축(X))과 인쇄회로기판의 경사각을 이루도록 형성할 수 있다.
특히, 이 경우 상기 LED 광원의 수평중심축(X)에 대하여 광출사면이 이루는 발광각도(θ)가 상이한 LED 가 적어도 1 이상 포함되는 것을 특징으로 한다.(여기에서 수평중심축(X)는 상기 LED 광원의 광출사면의 광축을 의미한다.)
물론, 이 경우 물론, 이 경우 상기 인쇄회로기판의 상부면에는 반사필름(120)이 적층될 수 있으며, 상기 레진층(140)의 상부에 형성되는 확산판(170)과 상기 광학패턴층(150)의 사이에는 제2에어영역(160)을 구비한 에어갭모듈이 더 구비될 수 있다. 아울러, 상기 확산판의 상부에 프리즘시트, 보호시트 등이 부가적으로 구비될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 LED 광원(130)의 발광각도의 조절은 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 상기 LED 광원(130)의 중심점에서의 광출사방향으로의 수평중심축(X)을 고려할 때, 상기 수평 중심축의 발광각도를 0도 라고 정의하면, 이러한 수평중심축(X)에 대하여 광출사면이 이루는 발광각도(θ)가 반시계방향으로 조절되는 경우를 양(+)의 방향으로의 조절, 시계방향으로 조절되는 경우를 음(-)의 방향으로의 조절이라고 할 때, 상기 발광각도(θ)는 -45도 ~ +45도의 사이에서 조절될 수 있도록 함이 바람직하다.
구체적으로는 도 3은 본 발명의 발광각도 조절시, LED 전면부의 거리에 따른 각도별 조도분포를 도시한 것이다. 의 제시 결과를 참조하여보면, 발광각도를 고려할 때, 도 2a에 제시된 구조가 발광각도 0도라고 할 경우, 발광각도가 90도에 가까워지는 양(+)일 때 핫스팟(Hot-spot)이 강하게 발생하며, 따라서 핫스팟(Hot-spot)이 셀 경우 발광각도를 눕혀주면 조도가 떨어지나 핫스팟은 줄어들게 된다. 아울러 음(-)으로 조정되면 핫스팟은 줄어드나 조도가 약해지게 된다. 따라서 uniformity 측면에서 핫(Hot-spot) 제거를 위해서는 음의 발광각도를 광효율 측면에서는 양의 발광각도를 갖는 것이 유리하다. 그러나 발광각도가 +45도 이상이면 핫스팟(Hot spot)이 너무 세져서 uniformity하게 만들 수 없고 -45도 이하이면 빛의 소실이 많아 전체 조도가 떨어지게 되는바, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서의 발광각도의 조절은 -45도 ~ +45도의 사이에서 조절될 수 있도록 함이 바람직하다.
도 4는 발광각도에 따른 Illumination 분포도를 도시한 것으로, 핫스팟을 제거하기 위해서는 음의 발광각도를 가지는 LED 패키지를 사용할 경우, 중심의 핫스팟 영역이 작아져 제어가 유리하며, 광효율 증대를 위해서는 양의 발광각도를 가지는 LED 패키지를 사용하여 차광패턴에서 중심점의 휘도를 잡도록 구현함이 바람직하다. 이러한 두가지 요인을 만족하는 휘도 컨트롤(control)영역은 -45도 ~ +45도가 된다.
또한, 도 2b 및 도 2c에 도시된 것과 같이, 상기 LED 광원(130)의 양(+)의 발광각도의 조절은, 상기 LED 광원(130)의 광출사면 이외의 영역이 인쇄회로기판의 내부에 매립되는 구조로 구현되는바, 이에 따른 전체적인 백라이트 유닛의 두께를 슬림(Slim)하게 가져갈 수 있게 된다. 물론 상기 LED 광원의 음(-)의 발광각도의 조절은, 상기 인쇄회로기판의 상부에서 상기 LED 광원이 중심을 기준으로 일정각도(θ)로 회전된 구조로 구현될 수 있다. 어느 경우이던 광출사면이 매립되지 않도록 함이 바람직하다.
이하에서는 상술한 구조의 발광각도의 조절이 구현된 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 구조 및 작용을 도 2a 및 도 2b의 구성을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 것과 같이, LED 광원(130)은 인쇄회로기판(110) 상에 적어도 1 이상의 개수로 배열되어 광을 출사하며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 측면형 발광다이오드(side view LED)를 사용할 수 있다. 특히 본 발명에서의 상기 LED 광원의 상기 발광각도(θ)는 -45도 ~ +45도의 사이에서 조절될 수 있도록 함이 바람직하다.
이를 통해 상기 LED 광원(130)에서 출사되는 광의 방향이 바로 상부로 직진하는 것이 아니라 측변을 향해서 출사하는 구조의 광원을 이용할 수 있다. 아울러 배치방식을 측면형 발광다이오드를 이용하여 직하형으로 배치하게 되는바, 광 확산 및 반사기능을 구현하는 레진층(140)과 상술한 확산판(170)을 활용하여 전체 광원의 개수를 감소시키면서도, 발광각도를 조절하여 핫스팟을 제거하고 광균일도를 향상시킬 수 있으며, 백라이트 유닛의 전체의 두께를 혁신적으로 줄일 수 있게 된다.
또한, 상기 레진층(140)은 상기 LED 광원(130)의 주위를 둘러싸는 구조로 적층되며어, 측방향으로 출사하는 광원의 빛을 분산시키는 기능을 수행하게 된다. 즉 종래의 도광판의 기능을 레진층(140)에서 수행할 수 있게 된다. 상기 레진층은 기본적으로 광을 확산할 수 있는 재질의 수지이면 어느 것이던 사용이 가능함은 물론이다. 일례로 본 발명에 따른 일 실시예로서의 레진층의 주재료는 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 주원료로 하는 레진을 이용할 수 있다. 이를테면, 합성올리고머인 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 폴리아크릴인 폴리머 타입과 혼합된 것을 사용할 수 있다. 물론, 여기에 저비점 희석형 반응성 모노머인 IBOA(isobornyl acrylate), HPA(Hydroxylpropyl acrylate, 2-HEA(2-hydroxyethyl acrylate) 등이 혼합된 모노머를 더 포함할 수 있으며, 첨가제로서 광개시제(이를 테면, 1-hydroxycyclohexyl phenyl-ketone 등) 또는 산화방지제 등을 혼합할 수 있다.
상기 레진층(140)은 빛의 확산과 반사를 증가시키기 위해서 비드(bead;141)를 포함할 수 있다. 상기 비드(bead)는 전체 레진층 중량 대비 0.01~0.3% 포함하는 것이 바람직하다. 즉 LED에서 측방향으로 출사되는 광은 상기 레진층(140)과 비드(141)를 통해 확산 및 반사되어 상부방향으로 진행할 수 있게 되며, 그리고 후술할 반사필름(120)과 반사패턴(121)을 구비하는 경우, 이러한 반사 기능을 더욱 촉진시킬 수 있게 된다. 상기 레진층의 존재는 종래의 도광판의 차지하던 두께를 혁신적으로 감소시켜 전체 제품의 박형화를 구현할 수 있음은 물론, 연성의 재질을 가지게 되는바 플렉서블한 디스플레이에도 적용할 수 있는 범용성을 구비할 수 있게 된다.
특히, 상기 레진층(140)의 상부에 형성되는 상기 광학패턴층(150)은, 상기 차광패턴(151)을 내부에 포함하는 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)를 구비하며, 상기 광학패턴(151)의 주변부를 포위하는 상기 제1에어영역(152) 이외의 부분에 도포되는 접착층을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)은 광투과율이 우수한 재질의 기판을 이용할 수 있으며, 일례로 PET를 이용할 수 있다. 상기 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)의 사이에 배치되는 광학패턴(151)은 기본적으로 LED 광원에서 출사되는 빛이 집중되지 않도록 하는 기능을 수행하며, 상기 제1기판(150A) 또는 제2기판(150B)의 어느 하나에 차광인쇄를 통해 구현할 수 있으며, 상기 차광패턴의 주변부를 포위하는 구조로 접착물질을 도포하는 접착층으로 두 기판을 접착하여 어라인을 구현할 수 있도록 한다. 즉, 상기 제1기판(150A) 및 제2기판(150B)의 접착구조는 인쇄된 차광패턴(151)을 고정하는 기능을 아울러 구현할 수 있게 된다. 아울러 상기 접착층은, 열경화 PSA, 열경화접착제, UV 경화 PSA 타입의 물질을 이용할 수 있다.
구체적으로, 상기 광학패턴은 빛이 강도가 과하게 강하여 광학특성이 나빠지거나 황색광이 도출(yellowish)되는 현상을 방지하기 위하여 일정 부분 차광효과가 구현될 수 있도록 차광패턴으로 형성됨이 바람직하다. 즉 빛의 집중이 이루어지지 않도록 차광잉크를 이용하여 차광패턴을 인쇄할 수 있다. 상기 광학패턴은 광을 완전차단하는 기능이 아니라, 광의 일부 차광 및 확산의 기능을 수행할 수 있도록 하나의 광학패턴으로 광의 차광도나 확산도를 조절할 수 있도록 구현할 수 있다. 나아가 더욱 바람직하게는 본 발명에 따른 광학패턴은 복합적인 패턴의 중첩인쇄구조로 구현할 수도 있다. 중첩인쇄의 구조란 하나의 패턴을 형성하고, 그 상부에 또 하나의 패턴형상을 인쇄하여 구현하는 구조를 말한다.
일례로는 상기 광학패턴(151)을 구현함에 있어서, 광의 출사방향으로 고분자필름의 하면에 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 차광잉크를 이용하여 형성되는 확산패턴과, Al 또는 Al과 TiO2의 혼합물질을 포함하는 차광잉크를 이용한 차광패턴의 중첩인쇄구조로 구현할 수 있다. 즉 고분자필름의 표면에 확산패턴를 화이트인쇄 하여 형성한 후, 그 위에 차광패턴를 형성하거나, 이와 반대의 순서로 2중 구조로 형성하는 것도 가능하다. 물론 이러한 패턴의 형성 디자인은 광의 효율과 강도, 차광율을 고려하여 다양하게 변형할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 또는, 순차적층구조에서 가운데층에 금속패턴인 차광패턴를 형성하고, 그 상부와 하부에 각각 확산패턴을 구현하는 3 중구조로 형성하는 것도 가능하다. 이러한 3 중구조에서는 상술한 물질을 선택하여 구현하는 것이 가능하며, 바람직한 일례로서는 굴절율이 뛰어난 TiO2를 이용하여 확산패턴 중 하나를 구현하고, 광안정성과 색감이 뛰어난 CaCO3를 TiO2와 함께 사용하여 다른 확산패턴을 구현하며, 은폐가 뛰어난 Al을 이용하여 차광패턴을 구현하는 구조의 3 중 구조를 통해 빛의 효율성과 균일성을 확보할 수 있다. 특히 CaCO3는 황색광의 노출을 차감하는 기능을 통해 최종적으로 백색광을 구현하도록 하는 기능을 하여 더욱 안정적인 효율의 광을 구현할 수 있게 되며, CaCO3이외에도 BaSO4, Al2O3, Silicon 비드 등의 입자 사이즈가 크고, 유사한 구조를 가진 무기 재료들을 활용할 수도 있다.
아울러, 상기 광학패턴은 상기 LED 광원의 출사방향에서 멀어질수록 패턴밀도가 낮아지도록 패턴밀도를 조절하여 형성함이 광효율의 측면에서 바람직하다.
상기 반사필름(120)은 광원에서 도출되는 빛을 분산시킬 수 있도록 반사재질을 가짐과 동시에 빛을 분산을 촉진시키기 위해 화이트(whitr)인쇄를 통해 반사패턴(121)이 구비됨이 더욱 바람직하다. 특히 상기 반사필름(120)은 상기 인쇄회로기판상에 적층되며, 상기 반사필름상에 형성된 홀을 관통하여 LED 광원(130)이 외부로 돌출되게 된다. 이러한 LED 광원은 측면 발광형의 구조로 구현하는 경우, 광원의 수를 대폭 절감할 수 있음은 상술한 바와 같고, 이러한 절감율을 줄이기 위해 광의 반사율을 대폭 향상할 수 있도록 반사패턴(130)을 구비되며.상기 반사패턴은 TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS(Poly Stylen) 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 이용하여 인쇄할 수 있다. 상기 반사패턴은 LED 광원의 광출사 방향에 형성함이 바람직하며, 특히 상기 LED 광원의 출사방향에서 멀어질 수록 패턴 밀도가 높아지도록 패턴을 배치할 수 있다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛의 구성에는 광학패턴층(150)과 확산판(170) 사이에 에어층(제2에어영역;160)을 구비하는 구조를 추가할 수 있으며, 상기 제2에어영역(160)의 존재로 인해 상기 광원으로부터 출사된 광을 확산시키고, 광의 균일도(uniformity)를 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 구현된다. 아울러, 상기 레진층(140)과 광학패턴층(150)을 투과한 빛의 편차를 최소화할 수 있게 하기 위해, 상기 제2에어영역(160)의 두께는 0.01~2mm로 형성함이 바람직하다. 상기 제2에어영역(160)은 확산판의 하부에 에어층을 형성할 수 있는 구조를 구현하여 형성할 수 있으며, 이러한 구조를 통해 구현되는 제2에어영역을 포함하여 "에어갭모듈"이라고 정의한다. 상기 에어갭모듈은 확산판 자체를 가공하여 에어영역(에어층)을 구현하는 방식 또는, 확산판의 하부에 별도의 구조물을 형성하여 에어영역을 형성하는 구성 등을 모두 포함한다.
상술한 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다음과 같은 구성과 작용을 통해 LCD에 적용될 수 있다. 도 2a를 참조하면 측면발광형 LED(130)에서 측방향으로 광이 출사하게 되며, 특히 광출사의 발광각도를 -45도에서 +45도의 범위에서 조절할 있도록 조절한다. 이렇게 발광각도의 조절로 인해, 1차적으로 핫스팟의 발생을 제거하며, 나아가 광균일도를 확보할 수 있게 되며, 전체적인 두께를 줄일 수 있도록 할 수 있음은 상술한 바와 같다.
나아가 출사된 광은 종래의 도광판의 구조 대신 형성된 레진층(140)에서 반사, 확산하게 되며, 광학패턴층(150)을 통해 광의 집중을 막고, 확산판의 하부에 형성된 제2에어영역(160)을 통해 빛의 편차를 최소화할 수 있게 된다.
아울러 반사필름(120)과 반사패턴(121)에 의해 출사된 광은 더욱 반사효율이 높아져, 광을 전방으로 유도할 수 있게 된다. 이렇게 레진층(140)을 통과한 광은 광학패턴층(150)에 형성된 광학패턴(151)을 통해 확산 또는 차광되는 과정을 거치게 되며, 이렇게 정제된 광은 확산판의 하부에 형성되는 에어갭모듈을 통해 다시한번 광학특성이 정제되어 균일도를 증가할 수 있게 된다. 아울러 추후 부가되는 프리즘시트, (190) 등의 광학 시트를 거쳐서 백색광으로 LCD 패널로 입사하게 된다.
이처럼, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 도광판의 구조를 제거하고, 광의 공급원을 측면발광형 LED를 적용하고 레진층을 통하여 광을 확산, 반사를 통해 광을 유도함으로써, 박형화 및 광원의 수를 감소하는 한편, 광원의 감소로 인한 휘도저하 및 균일도의 문제를 반사패턴과 차광패턴 및 에어갭모듈의 에어영역을 구비하여 조절할 수 있도록 하며, 특히 LED 광원의 발광각도의 조절을 통해 핫스팟의 제거 및 광학 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 인쇄회로기판
120: 반사필름
121: 반사패턴
130: 광원
140: 레진층
150: 광학패턴층
151: 광학패턴
152: 제1에어영역
160: 제2에어영역
170: 확산판

Claims (15)

  1. 인쇄회로기판 상에 형성되는 다수의 LED 광원;과
    상기 LED 광원에서 출사되는 빛을 전방으로 확산 유도하는 레진층;을 포함하되,
    상기 LED 광원의 광출사면의 광축인 수평중심축(X)이 상기 인쇄회로기판과 경사각를 이루는 백라이트 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 광원의 수평중심축(X)에 대하여 광출사면이 이루는 발광각도(θ)가 상이한 LED 가 적어도 1 이상 포함되는 백라이트 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광각도(θ)는 -45도 ~ +45도의 범위에서 조절되는 백라이트 유닛.
    (단, "+"는 수평중심축(0도)을 기준으로 반시계방향으로 이루는 각도, "-"는 시계방향으로 이루는 각도를 의미한다.)
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 LED 광원은 측면형 발광다이오드(side view)를 이용하여 형성되는 백라이트 유닛.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 LED 광원의 양(+)의 발광각도의 조절은,
    상기 LED 광원의 광출사면 이외의 영역이 인쇄회로기판의 내부에 매립되는 구조로 구현되는 백라이트 유닛.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 LED 광원의 음(-)의 발광각도의 조절은,
    상기 인쇄회로기판의 상부에서 상기 LED 광원이 중심을 기준으로 일정각도(θ)로 회전된 구조로 구현되는 백라이트 유닛.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 레진층의 상부에 배치되며 광학패턴을 포함하는 광학패턴층;
    상기 광학패턴층의 상부에 배치되는 확산판;을 더 포함하여 구성되는 백라이트 유닛.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 광학패턴층은,
    상기 광학패턴을 내부에 포함하는 제1기판 및 제2기판;
    상기 광학패턴의 주변부를 포위하는 상기 제1에어영역;을 포함하여 형성되는 백라이트 유닛.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 광학패턴층과 상기 확산판의 사이에는 제2에어영역을 구비한 에어갭모듈이 더 구비되는 백라이트 유닛.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 인쇄회로기판에 상면에 적층되는 반사패턴이 형성된 반사필름을 더 포함하는 백라이트유닛.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 반사패턴은, TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS(Poly Stylen) 중 어느 하나를 포함하는 반사잉크를 적용하여 형성되는 백라이트 유닛.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 레진층은 빛의 반사를 증가시키는 비드(bead)를 전체 레진층 대비 0.01~0.3%를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 광학패턴은,
    TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, Silicon, PS(Poly Stylen) 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 재료로 형성되는 차광패턴인 백라이트 유닛.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 확산판의 상부에 적층되는 프리즘시트 또는 보호시트를 더 포함하여 이루어지는 백라이트 유닛.
  15. 인쇄회로기판 상에 형성되는 다수의 LED 광원;과
    상기 LED 광원에서 출사되는 빛을 전방으로 확산 유도하는 레진층;을 포함하되,
    상기 LED 광원의 수평중심축(X)에 대하여 광출사면이 이루는 발광각도(0)가 상이한 LED 가 적어도 1 이상 포함되는 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치.
KR1020100064042A 2010-07-02 2010-07-02 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치 KR101211709B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100064042A KR101211709B1 (ko) 2010-07-02 2010-07-02 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100064042A KR101211709B1 (ko) 2010-07-02 2010-07-02 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120003276A true KR20120003276A (ko) 2012-01-10
KR101211709B1 KR101211709B1 (ko) 2012-12-12

Family

ID=45610330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100064042A KR101211709B1 (ko) 2010-07-02 2010-07-02 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101211709B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9752753B2 (en) 2012-03-14 2017-09-05 Samsung Display Co., Ltd. Display device comprising the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9752753B2 (en) 2012-03-14 2017-09-05 Samsung Display Co., Ltd. Display device comprising the same
US10551030B2 (en) 2012-03-14 2020-02-04 Samsung Display Co., Ltd. Display device comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101211709B1 (ko) 2012-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101168404B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
KR101211728B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
KR101192275B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
US20230375877A1 (en) Lighting apparatus
KR101168403B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
KR101379924B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
KR20130014326A (ko) 조명장치 및 이를 이용한 액정표시장치
KR101148119B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
EP2753977B1 (en) Back light unit within resin layer for light-guide
KR101269952B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
KR101341972B1 (ko) 조명장치 및 이를 이용한 액정표시장치
KR20120113178A (ko) 조명장치 및 이를 이용한 액정표시장치
KR101128992B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
KR101211710B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
KR20130014324A (ko) 조명장치 및 이를 이용한 액정표시장치
KR101211709B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
KR20130096208A (ko) 조명장치 및 이를 이용한 차량용 조명장치
KR101148102B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
KR101829305B1 (ko) 조명장치
KR101814796B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 액정표시장치
KR101211715B1 (ko) 백라이트 유닛 및 그 제조방법
KR101225612B1 (ko) 백라이트유닛 및 이를 이용한 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
KR102400057B1 (ko) 조명장치
KR101399039B1 (ko) 조명장치 및 이를 포함하는 액정표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151105

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161104

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171107

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181112

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191111

Year of fee payment: 8