KR20190036938A - 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치 - Google Patents

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KR20190036938A
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Abstract

본 발명에서는, LED패키지 상에 반사패턴을 배치하고 이 상부에 확산수단(확산플레이트나 확산패턴)을 배치함으로써 LED패키지 상부 방향으로의 출광을 감소시킬 수 있고 또한 광학거리를 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 핫스팟과 같은 얼룩을 방지하여 화질을 개선하며 박형의 백라이트 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.
더욱이, 반사패턴과 확산패턴을 구비한 단일의 복합패턴시트를 사용하는 경우에, 광특성을 유지하면서 두께를 비약적으로 감소시킬 수 있게 되므로, 고품위의 화질을 확보하면서 초박형의 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치{Backlight unit and liquid crystal display device including the same}
본 발명은 백라이트유닛 및 이를 포함한 액정표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display device), 플라즈마표시장치(PDP : plasma display panel), 유기발광소자(OLED : organic light emitting diode)와 같은 여러가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 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 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 핫스팟과 같은 얼룩을 방지하여 화질을 개선하는 방안을 제공하는 것에 과제가 있다.
또한, 백라이트 유닛의 두께를 감소시켜 박형의 액정표시장치를 구현하는 것에 다른 과제가 있다.
전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 회로기판 상면에 실장된 다수의 LED패키지와, 상기 회로기판 상에, 상기 다수의 LED패키지를 덮는 봉지부재와, 상기 봉지부재 상에 배치된 복합패턴시트로서, 기재와, 상기 기재 하면에 상기 다수의 LED패키지 각각에 대응하는 다수의 반사패턴과, 상기 기재 상면에 다수의 확산패턴을 포함하는 상기 복합패턴시트를 포함하고, 상기 반사패턴은 c+(t2-t1)tan{(Sin-1(1/n)}<d<1.8p에 따라 구성되며, c,t1,p는 각각 상기 LED패키지의 너비,높이,피치이고, t2,n은 각각 상기 봉지부재의 높이,굴절율이고, d는 반사패턴의 너비인 백라이트 유닛을 제공한다.
여기서, 상기 반사패턴은 적어도 하나의 투과영역과 적어도 하나의 반사영역을 가질 수 있다.
상기 투과영역과 반사영역은, 상기 반사패턴의 중심에서 외측 방향으로 교대로 배치될 수 있다.
상기 반사패턴은 원형 또는 다각형 형상일 수 있다.
상기 다수의 확산패턴은 원뿔, 다각뿔 또는 반구 형상을 갖는 확산패턴을 포함할 수 있다.
상기 다수의 확산패턴은 서로 다른 형상을 갖는 확산패턴들을 포함할 수 있다.
상기 확산패턴은 양각이나 음각으로 구성될 수 있다.
상기 복합패턴시트 상에 형광체시트를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 전술한 백라이트 유닛과, 상기 백라이트 유닛 상에 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에서는, LED패키지 상에 반사패턴을 배치하고 이 상부에 확산수단(확산플레이트나 확산패턴)을 배치함으로써 LED패키지 상부 방향으로의 출광을 감소시킬 수 있고 또한 광학거리를 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 핫스팟과 같은 얼룩을 방지하여 화질을 개선하며 박형의 백라이트 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.
더욱이, 반사패턴과 확산패턴을 구비한 단일의 복합패턴시트를 사용하는 경우에, 광특성을 유지하면서 두께를 비약적으로 감소시킬 수 있게 되므로, 고품위의 화질을 확보하면서 초박형의 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.
도 1 및 2는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도 및 단면도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 복합패턴시트를 통한 광 진행 경로를 개략적으로 도시한 도면.
도 5a는 본 발명의 제2실시예에 따른 내부에 투과영역을 갖는 원형의 반사패턴을 도시한 평면도.
도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 내부에 투과영역을 갖는 사각형의 반사패턴을 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 음각의 확산패턴을 개략적으로 도시한 단면도.
도 7a,7b,7c,7d는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 원뿔 형상, 사각뿔 형상, 반구 형상, 내측으로 요입된 포물선 형태의 원뿔 형상의 확산패턴들을 개략적으로 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 서로 다른 형상의 확산패턴이 혼합되어 배치된 경우를 개략적으로 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 반사패턴과 봉지부재와 LED패키지의 특정 상관 관계를 설명하기 위한 단면도.
도 10 및 11은 각각 본 발명의 제2실시예와 비교예의 광분포 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
도 12 및 13은 각각 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예의 광분포 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 한편, 이하의 실시예들에서는 동일 유사한 구성에 대해서는 동일 유사한 도면번호를 부여하고 중복되는 설명을 생략할 수 있다.
<제1실시예>
도 1 및 2는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도 및 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 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. 일예로, 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 구비할 수 있고, 액정패널(300)의 상면 가장자리를 둘러싸는 탑커버를 구비할 수도 있다.
본 실시예의 백라이트 유닛(200)은 직하형 백라이트 유닛으로서, 서로 일정 간격 이격된 다수의 광원 예를 들어 발광다이오드(light emitting diode: LED)가 액정패널(300) 하부에 이와 대면하도록 배치된다.
이와 같은 백라이트 유닛(200)은 회로기판(210)과, 다수의 LED패키지(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 LED패키지(220)가 실장된다. 한편, 회로기판(210)의 상면은 반사특성을 갖도록 형성될 수 있는데, 일예로 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 LED패키지(220)는, 백라이트 구동부(미도시)로부터 공급된 구동신호에 의해 발광하여 광을 방출한다.
LED패키지(220)는 다양한 구조로 구성될 수 있는데, 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.
이때, 칩 스케일 패키지 구조는 LED칩과 LED칩을 감싸는 몰드로 구성된 구조로서, 이 구조에 따르면 LED패키지(220)의 크기가 최소화 될 수 있고, 이에 따라 백라이트 유닛의 두께를 감소시킬 수 있다.
한편, 다수의 LED패키지(220)가 실장된 상태의 회로기판(210)의 상면 전체를 덮는 봉지부재(또는 봉지몰드)(230)가 형성될 수 있다. 봉지부재(230)는 LED패키지(220) 보다 두꺼운 두께로 회로기판(210)에 도포되어, 회로기판(210)에 실장된 모든 LED패키지(220)를 덮도록 구성될 수 있다. 이와 같은 봉지부재(230)는 LED패키지(220)를 회로기판(210)에 안정적으로 고정시키면서 외부로부터 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
봉지부재(230)는, 예를 들면, Si, UV 레진, PC, PMMA을 포함하는 수지 계열 물질 중 하나 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
봉지부재(230) 상에는 확산플레이트(250)가 배치된다. 확산플레이트(250)는 다수의 LED패키지(220)에서 출사된 광을 확산시켜 균일한 면광원을 액정패널(300)에 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 확산플레이트(250)의 하면에는 필름 형태의 반사패턴시트(240)가 구비될 수 있다. 반사패턴시트(240)는 기재(241)와, 기재(241) 하면에 형성되고 하부의 LED패키지(220) 각각에 대응하여 배치된 다수의 반사패턴(242)으로 구성될 수 있다.
여기서, 반사패턴(242)은 이 하부에 위치하는 해당 LED패키지(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 LED패키지(220)에서 발생된 제1컬러의 광의 일부를 흡수하여, 제1컬러와 다른 적어도 하나의 컬러의 광을 각각 발생시키는 적어도 하나의 형광체를 포함할 수 있다.
이처럼, 형광체시트(260)를 사용하는 경우에, LED패키지(220)에서 발생된 제1컬러의 광과, 형광체시트(260)에 의해 발생된 컬러의 광이 혼합되어 최종적으로 백색 광이 생성되고 액정패널(300)에 제공될 수 있다.
이와 관련하여 예를 들면, LED패키지(220)가 제1컬러 광으로서 청색 광을 발생시키는 경우에, 형광체시트(260)는 청색 광의 일부를 흡수하여 제2컬러 광으로서 황색 광을 발생시킬 수 있다.
한편, LED패키지(220)가 백색 광을 발생하는 경우에는, 형광체시트(260)는 삭제될 수 있다.
형광체시트(260) 상에는, 집광시트를 포함하여 적어도 하나의 광학시트(270)가 배치될 수 있다. 본 실시예에서는, 일예로 3장의 광학시트(270)가 사용된 경우를 도시하였다.
위와 같이 구성된 백라이트 유닛(200) 상에는 액정패널(300)이 배치된다. 액정 패널(300)은 액정층의 광투과율을 조절하여 영상을 표시하는 것으로, 액정층(미도시)을 사이에 두고 대향 합착된 제1기판(또는 하부기판)(301)과 제2기판(또는 상부기판)(302)을 포함할 수 있다. 한편, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 제1기판(301) 및 제2기판(302) 각각의 바깥면에는 해당 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(미도시)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(미도시) 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.
전술한 바와 같이, 본 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 LED패키지(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 되어, 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.
<제2실시예>
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 포함한 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 제1실시예와 동일 유사한 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2실시예의 백라이트 유닛(200)은, 제1실시예의 백라이트 유닛의 반사패턴시트(240) 및 확산플레이트(250)의 기능을 겸비한 단일의 복합 기능 시트인 복합패턴시트(290)를 구비하는 것에 특징이 있다.
이와 같은 복합패턴시트(290)는 베이스기판에 해당되는 기재(291)와, 기재(291)의 일면인 하면에 형성된 다수의 반사패턴(292)과, 기재(291)의 타면인 상면에 형성된 다수의 확산패턴(293)을 포함할 수 있다.
복합패턴시트(290)를 통한 광 진행 경로를 개략적으로 도시한 도 4를 참조하면, 반사패턴(292)은 앞서 제1실시예의 확산패턴(242)과 실질적으로 동일하게 이 하부에 위치한 LED패키지(220)에서 상부 방향으로 진행하는 광의 일부를 반사하여 측면 방향으로 진행 및 분산시키는 기능을 수행하게 되며, 광의 나머지는 반사패턴(292)를 통과하여 상부로 진행하게 된다.
그리고, 확산패턴(293)은 앞서 제1실시예의 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, 제1실시예의 반사패턴시트(240) 및 확산플레이트(250)의 기능을 모두 수행하고, 이에 따라 균일한 면광원을 발생시켜 상부로 출력하게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 단일의 복합패턴시트(290)를 구현함으로써, 제1실시예에 비해 백라이트 유닛(200)의 두께를 획기적으로 감소시킬 수 있게 된다.
이하, 본 실시예의 복합패턴시트(290) 및 이를 포함한 백라이트 유닛(200)에 대해 보다 상세하게 설명한다.
복합패턴시트(290)의 기재(291)는 일정한 두께를 갖는 실질적인 평판 형태로 형성된다. 기재(291)는, 예를 들면, PMMA, PC, PS, Si, COC, MS, UV resin, 유리 등 다양한 재료로 형성될 수 있다.
기재(291)의 하면에 형성된 다수의 반사패턴(292)은 서로 일정 간격 이격되어 배치되는데, 다수의 반사패턴(292)은 회로기판(210)에 서로 이격되어 실장된 다수의 LED패키지(220)에 각각 대응되도록 배열된다.
반사패턴(292)은, 예를 들면, 기재(291) 하면에 프린팅 방식으로 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다. 반사패턴(292)은 반사특성을 갖는 물질로서, 예를 들면, 금속, TiO2, 이색성(dichroic) 염료로 등으로 형성될 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
여기서, 반사패턴(292)은 입사된 광 중 일부를 반사시키고 나머지는 투과시키기 위해 내부에 투과영역을 가질 수 있다. 그리고, 반사패턴(292)은 평면상 원형이나, 사각형 등의 다각형으로 형성될 수 있다.
이와 관련하여 도 5a 및 5b를 참조할 수 있는데, 도 5a는 내부에 투과영역을 갖는 원형의 반사패턴의 일예를 도시하고 있고, 도 5b는 내부에 투과영역을 갖는 사각형의 반사패턴의 일예를 도시하고 있다.
도 5a 및 5b에 도시한 바와 같이, 원형이나 사각형의 반사패턴(292)은 중심에서 외측 방향으로 투과영역(TA)과 반사영역(RA)이 적어도 1회 교대로 배치되는 형태로 구성될 수 있다. 이와 같이 투과영역(TA) 및 반사영역(RA)으로 반사패턴을 형성함으로써, 반사패턴(292)에 입사된 광 중 일부를 반사시키고 일부를 투과시킬 수 있으며, 특히 실질적으로 평면상에서 모든 방향으로 균일한 광분포가 이루어질 수 있다.
기재(291)의 상면에 형성된 다수의 확산패턴(293)은, 요구되는 광학 특성에 따라 서로 일정 간격 이격되거나 또는 이웃하는 확산패턴(293)이 접하도록 배치될 수 있다. 본 실시예에서는, 이웃하는 확산패턴(293)이 서로 일정 간격 이격되어 배치된 경우를 예로 들어 도시하였다.
확산패턴(293)은 광확산 기능을 수행하는 렌즈패턴에 해당되며, 이는 양각이나 음각 형태로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 3 및 4에서는 양각이 확산패턴(293)을 예로 들어 도시하고 있으며, 도 6에서는 음각의 확산패턴(293)을 예로 들어 도시하고 있다. 여기서, 음각의 확산패턴(293)은 기재(291) 내부로 요입된 형태이므로, 기재(291) 외부로 돌출된 형태의 양각의 확산패턴(293)의 경우에 비해 복합패턴시트(290)의 두께를 줄이는 효과를 구현할 수 있다.
한편, 확산패턴(293)은 다양한 형상을 가질 수 있는데, 이와 관련하여 도 7a 내지 7d를 참조할 수 있다. 도 7a,7b,7c,7d는 각각 원뿔 형상, 사각뿔 형상, 반구 형상, 원뿔 형상 중 하나로서 내측으로 요입된 포물선 형태의 원뿔 형상의 확산패턴들을 예로 들어 도시하였으며, 이와 다른 형상의 확산패턴(293)이 사용될 수도 있다.
또한, 기재(291)의 상면에는 서로 다른 형상의 확산패턴(293)이 혼합되어 배치될 수 있다. 일예로, 도 8에 도시된 바와 같이, 원뿔이나 사각뿔 형상의 제1확산패턴(293a)과, 이와 다른 반구 형상의 제2확산패턴(293b)이 혼합되어 배치될 수 있고, 이때 제1,2확산패턴(293a,293b)은 일방향을 따라 교대로 배치될 수 있다.
이처럼, 서로 다른 형상의 확산패턴(293)이 배치된 경우에는, 이들 간의 확산 기능이 서로 보완될 수 있어, 전체적으로 보다 균일한 광확산 분포가 구현될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 단일의 복합패턴시트(290)를 사용하더라도 제1실시예의 별도의 반사패턴시트(240) 및 확산플레이트(250)를 사용하는 경우와 실질적으로 동일한 광특성을 유지할 수 있다. 이를 위해, 아래의 상관 관계식에 따라 반사패턴(291)을 설계하여 구성하는 것이 바람직하며, 이에 대해 도 9를 함께 참조한다.
상관 관계식: c+(t2-t1)*tan(θ)< d <1.8p => c+(t2-t1)*tan{(Sin-1(1/n)}< d <1.8p.
'c'는 광원 즉 LED패키지(220)의 너비, 't1'은 LED패키지(220)의 높이(즉, 두께), 't2'는 봉지부재(230)의 높이(즉, 두께), 'n'은 봉지부재의 굴절율, 'd'는 반사패턴(281)의 너비, 'p'는 LED패키지(220)의 피치, θ는 LED패키지(220)의 지향각이다.
위 상관 관계식에 따라 반사패턴(281)을 형성하게 되면 실질적으로 제1실시예와 동일한 광특성을 확보할 수 있게 되므로, 균일한 광분포가 구현되어 핫스팟을 방지할 수 있게 된다.
이와 관련하여, 본 실시예와 비교예의 시뮬레이션(simulation) 결과를 도시한 도 10 및 11을 참조할 수 있다. 도 10 및 11의 시뮬레이션에서는, LED패키지는 3*3 매트릭스로 배열되고, 각 LED패키지의 크기는 700um*700um*150um이며, LED패키지의 피치(p)는 3mm인 경우를 대상으로 하였다.
이때, 도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 경우에는 반사패턴(292)의 너비(d)가 4.8mm로서 상관 관계식을 충족하게 된다. 이에 따라, 전체적으로 균일한 광분포가 발생되어, 화상 수준이 '1' 수준으로서 핫스팟이 관찰되지 않음을 확인할 수 있으며, 이 경우에 LED패키지 상부의 광속은 대략 183ml이다.
반면에, 도 11에 도시한 바와 같이, 비교예의 경우에는 반사패턴의 너비(d)가 0.5mm로서 상관 관계식을 충족하지 않게 된다. 이에 따라, 광분포가 전체적으로 균일하지 않게 되어, 화상 수준이 '3' 수준으로서 LED패키지 상에 핫스팟이 관찰됨을 확인할 수 있는데, 이 경우에 LED패키지 상부의 광속은 대략 339ml로서 본 실시예에 비해 대략 185%의 높은 광속을 갖게 된다.
이처럼, 본 실시예에서는 위 특정 상관 관계식에 따라 반사패턴(292)을 설계함으로써, 복합패턴시트(290)를 사용하여 백라이트 유닛(200)의 두께를 줄이면서도 핫스팟이 없이 균일한 광분포를 구현하여 화질을 개선할 수 있다. 따라서, 고품위의 화상을 표시하는 초박형의 액정표시장치를 효과적으로 구현할 수 있다.
이와 같은 두께 감소와 관련하여, 제1실시예 및 제2실시예의 액정표시장치 각각의 광분포를 도시한 도 12 및 13와, 이들 각각의 두께를 기재한 [표 1,2]를 참조할 수 있다. 한편, [표 1,2]에서는 액정패널을 제외한 액정표시장치의 구성 부품들의 두께를 기재하였다.
구분 두께[mm]
광학시트(270)(3장)

 0.4
0.155
0.12
형광체시트(260) 0.13
확산플레이트(250) 1.5
반사패턴시트(240) 0.15
봉지부재(230) 0.5
LED패키지(220) -
회로기판(210) 0.37
접착부재(120) 0.1
보텀커버(100) 0.4
합계 3.83 (100%)
구분 두께[mm]
광학시트(270)(3장)
 0.4
0.155
0.12
형광체시트(260) 0.13
복합패턴시트
(290)		 확산패턴(293) 0.08
기재(291) 0.15
반사패턴(292) 0.02
봉지부재(230) 0.5
LED패키지(220) -
회로기판(210) 0.37
접착부재(120) 0.1
보텀커버(100) 0.4
합계 2.42 (60%)
도 12 및 13에 도시한 바와 같이, 제2실시예의 광분포는 제1실시예의 광분포와 실질적으로 동일한 정도임을 확인할 수 있는바, 제2실시예는 제1실시예와 동일한 수준의 광특성과 화상을 구현할 수 있게 된다.
이때, [표 1]을 참조하면, 제1실시예의 경우에는, 반사패턴시트(240)가 0.15mm의 두께, 확산플레이트(250)가 1.5mm의 두께를 갖고, 이 구성을 포함한 액정표시장치의 두께(액정패널의 두께 제외)는 3.83mm임을 알 수 있다.
반면에, [표 2]를 참조하면, 제2실시예의 경우에는, 복합패턴시트(290)가 0.25mm의 두께를 갖는데 즉 이를 구성하는 확산패턴(293)은 0.08mm이고 기재(291)는 0.15mm이며 반사패턴(292)은 0.02mm이며, 이 구성을 포함한 액정표시장치의 두께(액정패널의 두께 제외)는 2.42mm이다.
이처럼, 제2실시예의 경우에는 복합패턴시트(290)의 두께가 0.25mm로서 이에 대응되는 제1실시예의 반사패턴시트(240) 및 확산플레이트(250)의 두께인 1.65mm(0.15mm+1.5mm)와 비교하여 월등하게 두께가 감소된다. 이로 인해, 제2실시예의 전체 두께(2.42mm)는 제1실시예의 전체 두께(3.83mm)를 기준으로 대략 60%로 정도에 불과하게 되는바, 백라이트 유닛 및 액정표시장의 두께가 비약적으로 감소될 수 있다.
이처럼, 복합패턴시트(290)를 사용한 제2실시예에 따르면, 실질적으로 동일한 광특성을 확보하면서 초박형의 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 효과적으로 구현할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, LED패키지 상에 반사패턴을 배치하고 이 상부에 확산수단(확산플레이트나 확산패턴)을 배치함으로써 LED패키지 상부 방향으로의 출광을 감소시킬 수 있고 또한 광학거리를 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 핫스팟과 같은 얼룩을 방지하여 화질을 개선하며 박형의 백라이트 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.
더욱이, 반사패턴과 확산패턴을 구비한 단일의 복합패턴시트를 사용하는 경우에, 광특성을 유지하면서 두께를 비약적으로 감소시킬 수 있게 되므로, 고품위의 화질을 확보하면서 초박형의 백라이트 유닛 및 액정표시장치를 구현할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 특허청구범위 및 이와 등가되는 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
10: 액정표시장치 100: 보텀커버
120: 접착부재 200: 백라이트 유닛
210: 회로기판 220: LED패키지
230: 봉지부재 240: 반사패턴시트
241: 기재 242: 반사패턴
250: 확산플레이트 260: 형광체시트
270: 광학시트 290: 복합패턴시트
291: 기재 292: 반사패턴
293: 확산패턴 300: 액정패널
301: 제1기판 302: 제2기판
310: 패널 구동부 311: 회로필름
312: 디스플레이용 인쇄회로기판
313: 데이터IC 314: 타이밍제어회로
t1: LED패키지의 높이
t2: 봉지부재의 높이
c: LED패키지의 너비
p: LED패키지의 피치
d: 반사패턴의 너비
n: 봉지부재의 굴절율

Claims (9)

  1. 회로기판 상면에 실장된 다수의 LED패키지와;
    상기 회로기판 상에, 상기 다수의 LED패키지를 덮는 봉지부재와;
    상기 봉지부재 상에 배치된 복합패턴시트로서,
    기재와, 상기 기재 하면에 상기 다수의 LED패키지 각각에 대응하는 다수의 반사패턴과, 상기 기재 상면에 다수의 확산패턴을 포함하는 상기 복합패턴시트를 포함하고,
    상기 반사패턴은 c+(t2-t1)tan{(Sin-1(1/n)}<d<1.8p에 따라 구성되며,
    c,t1,p는 각각 상기 LED패키지의 너비,높이,피치이고, t2,n은 각각 상기 봉지부재의 높이,굴절율이고, d는 반사패턴의 너비인
    백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사패턴은 적어도 하나의 투과영역과 적어도 하나의 반사영역을 갖는
    백라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 투과영역과 반사영역은, 상기 반사패턴의 중심에서 외측 방향으로 교대로 배치된
    백라이트 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사패턴은 원형 또는 다각형 형상인
    백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 확산패턴은 원뿔, 다각뿔 또는 반구 형상을 갖는 확산패턴을 포함하는
    백라이트 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다수의 확산패턴은 서로 다른 형상을 갖는 확산패턴들을 포함하는
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산패턴은 양각이나 음각으로 구성된
    백라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합패턴시트 상에 형광체시트
    를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  9. 상기 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 백라이트 유닛과;
    상기 백라이트 유닛 상에 액정패널
    을 포함하는 액정표시장치.
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