KR20240056476A - 백라이트 유닛 - Google Patents

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KR20240056476A
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light
guide plate
total reflection
backlight unit
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KR1020240053122A
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공창경
권영민
김진호
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 실시예들은 백라이트 유닛을 개시한다. 개시된 백라이트 유닛은 광원을 포함하는 광원 패키지 상에 배치되는 편평한 형상의 전반사 유도층을 포함한다. 이를 통해, 도광판으로 입사되는 광량을 증가시키고, 방열 효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

백라이트 유닛{Backlight Unit}
본 실시예들은 광원 모듈을 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는 액정의 전기적, 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시하는 평판 디스플레이(Flat Panel Display)의 일종으로, 다른 디스플레이들에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력과 구동전압으로 인하여 산업 전반에 걸쳐 다양하게 응용되어 이용되고 있다.
한편, 액정표시장치는 외부 요인에 의해 발광하는 비발광성 소자이므로 별도의 광원을 필요로 하게 된다. 이에 따라, 액정패널의 배면에 광원을 구비한 백라이트 유닛(Backlight Unit)이 마련되어 액정표시장치 전면을 향해 광을 조사하고 이러한 광은 다수개의 광학시트(Optical Sheet)를 지나면서 확산되고 액정패널로 집광되어 비로소 식별 가능한 화상으로 구현된다.
일반적으로, 액정표시장치의 백라이트 유닛은 광원으로 사용되는 발광 램프의 배치 방식에 따라 에지 방식(Edge-type)과 직하 방식(Direct-type)으로 나뉜다.
직하 방식은 액정패널의 배면에 복수개의 램프를 일렬로 배열하여 액정패널 전면에 직접 조사하는 방식이고, 에지 방식은 광을 가이드하는 도광판 외곽에 광원을 설치하고 광원으로부터 출사된 광을 도광판을 이용하여 액정패널전체 면으로 광을 입사시키는 것이다.
한편, 도광판에 광을 제공하는 광원으로는 주로 LED가 사용되며, 백라이트 유닛은 복수의 LED 패키지를 구비하고, 이러한 LED 패키지에 의해 LED 램프는 점광원 형태의 광 분포를 갖게 된다. 이러한 점 광원 형태의 광은 도광판에 의해 면광원 형태의 광분포로 변화되어 출사된다.
이러한 LED 램프의 점광원으로 인해 도광판의 일 측면으로 유입되는 광량이 균일하지 못하는 단점이 있다. 즉, LED 패키지와 바로 인접한 도광판 영역으로 조사되는 광량이 LED 패키지 사이의 도광판 영역으로 조사되는 광량에 비하여 많아지게 된다. 이로인해 백라이트의 일부 영역의 밝기가 밝고 일부 영역의 밝기가 어두운 핫 스팟(hot spot) 현상이 발생하는 단점이 있다.
또한, 도광판에 입사되는 광량을 증가시키기 위해서는 LED의 수를 증가시키는 방법이 있으나, 이 경우, LED로부터 발생되는 열이 문제가 되고 있으며, LED의 수가 많아지는 만큼 비용이 증가하는 문제가 있다.
본 실시예들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상면이 평탄하게 이루어지는 전반사 유도층을 활용하여, 광원으로부터 도광판으로 입사되는 광량을 증가시키고, 방열 효과가 우수한 광원 모듈을 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 기판을 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 기판의 일면에서 서로 마주보고 배치되는 복수의 댐을 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 기판 상에서 복수의 댐 사이에 배치되는 복수의 광원 패키지를 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 복수의 광원 패키지 상에 배치되고, 상면이 평탄한 형상인 전반사 유도층을 포함한다.
다른 실시예에 따른 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 기판의 일면에서 서로 마주보고 배치되는 복수의 댐, 상기 복수의 댐 사이에 배치되는 복수의 광원 패키지 및 상기 광원 패키지 상에 배치되고 상면이 평탄한 형상인 전반사 유도층을 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 또한, 다른 실시예에 따른 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 광원으로부터 입사된 광을 출사하는 도광판을 포함한다. 또한, 다른 실시예에 따른 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 광원 모듈과 도광판을 수납하는 수납 부재를 포함하는 백라이트 유닛.
본 실시예들에 따른 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 광학 모듈의 전반사 유도층으로 인해 광원으로부터 발광 광 중 도광판으로 입사되지 못한 광을 전반사 시켜 다시 도광판 방향으로 경로를 바꿔 줌으로써, 입광 효율을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라, 광원의 수를 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 광원 모듈 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 광원을 포함하는 광학 패키지 상에 전반사 유도층이 배치됨으로써, 방열 효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 광원 모듈 및 도광판의 사시도이다.
도 2는 도 1을 A-B를 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 광원 패키지를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 A-B를 따라 절단한 단면 상태에서 본 실시예에 따른 광원 모듈로부터 발광된 광이 도광판에 입사되는 경로를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 C-D를 따라 절단한 단면 상태에서 본 실시예에 따른 광원 모듈로부터 발광된 광이 도광판에 입사되는 경로를 나타낸 도면이다.
도 6은 비교예에 따른 광학 모듈을 도시한 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 배라이트 유닛을 적용한 표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은 도 7을 E-F를 따라 절단한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형상으로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함 할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 광원 모듈 및 도광판의 사시도이다. 도 2는 도 1을 A-B를 따라 절단한 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 광원 모듈(130)은 기판(125), 복수의 댐(126), 광원 패키지(127) 및 전반사 유도층(128)을 포함한다.
구체적으로는, 기판(125)은 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB), 수지 재질의 PCB, 세라믹 PCB 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 본 실시예에 따른 복수의 댐(126)은 기판(125)의 일면에서 서로 마주보고 배치된다. 복수의 광원 패키지(127)는 기판(125) 상에 배치되고, 복수의 댐(126) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 전반사 유도층(128)은 복수의 광원 패키지(127) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 전반사 유도층(128)의 상면은 평탄하게 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같은 본 실시예에 따른 광원 모듈(130)의 일 측에는 도광판(320)이 배치될 수 있다. 이 때, 도광판(320)은 광원으로부터 입사된 광을 출사하는 역할을 할 수 있다.
한편, 액정표시장치에 광을 제공하는 백라이트 유닛의 구성 중 광원 모듈은 하나 이상의 광원 패키지 및 인쇄회로기판을 구비할 수 있다. 그리고, 광원 모듈은 하우징에 장착될 수 있다. 이 때, 하우징은 광원 모듈을 보호하고, 광원 모듈로 인해 발생되는 열을 빠져나도록 하는 역할을 한다.
상술한 바와 같은 광원 모듈에서 발광된 광을 도광판에 입광시키기 위해, 광원 모듈은 도광판과 인접한 위치에 배치되어야 한다. 이 때, 도광판과 광원 모듈의 기계적 충돌로 인해, 광원 패키지의 파손을 막기 위해서는 도광판과 광원 모듈이 이격하여 배치될 수 있다.
그러나, 도광판과 광원 모듈이 이격하여 배치될 경우, 도광판과 광원 모듈의 이격 거리로 인해 광원 모듈로부터 발광된 광이 도광판에 전부 입광하지 못하게 된다. 즉, 도광판과 광원 모듈의 이격공간으로 광원 모듈로부터 발광 광 중 새어나가는 광이 발생하게 되어, 결과적으로 입광효율이 저하되는 문제가 발생한다.
이를 해결하기 위해, 광원 패키지의 수를 증가시켰으나, 광원 패키지로 인한 열 발생이 문제가 발생하였다.
한편, 광원 패키지의 수가 늘어남에 따라, 백라이트 유닛의 단가가 높아지게 되는데, 이를 해결하기 위해, 광원 패키지의 수를 저감하였다. 그러나, 이로 인해, 광원 패키지와 인접하여 배치되는 다른 광원 패키지 사이의 간격이 넓어지게 됨으로써, 도광판에 광이 제대로 도광되지 못하여 핫 스팟(hot spot) 수준이 증가하는 문제가 발생하였다.
본 실시예에 따른 광원 모듈은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 실시예에 따른 광원 모듈(130)은 복수의 댐(126), 광원 패키지(127) 및 전반사 유도층(128)을 포함하고, 도 1에 도시된 바와 같이 도광판(320)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 이와 같이, 광원 모듈(130)과 도광판(320)이 서로 접촉하도록 배치됨으로써, 광원 패키지(127)로부터 발광된 광이 도광판(320)으로 직접적으로 입광되어 입광효율이 향상되는 효과가 있다.
구체적으로는, 본 실시예에 따른 광원 모듈(130)은 기판의 일면에 복수의 댐(126)이 서로 이격하여 배치된다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 광원 모듈(130)은 기판(125) 상에 서로 이격하여 배치되는 2개의 댐(126)을 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 댐(126)은 바(bar) 형상으로 이루어질 수 있으나, 본 실시예가 이에 국한되는 것은 아니다.
복수의 댐(126)은 백색(white)의 유기물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 복수의 댐(126)은 PC(polycarbonate), PEN(ethylene naphthalate), PI(polyimide), PES(polyethersulfone), PET(polyethylene terephthalate), PMMA(polymethyl methacrylate) 또는 PS(polystyrene) 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
이를 통해, 광원 패키지(127)로부터 발광된 광 중 복수의 댐(126)의 방향으로 발광된 광이 복수의 댐(126)에 흡수되지 않고, 반사되어 도광판(320) 방향으로 입광될 수 있다. 즉, 복수의 댐(126)이 백색의 유기물질로 이루어짐으로써, 광을 도광판(320) 방향으로 반사시켜 반사시켜 입광효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 실시예에 따른 복수의 댐(126)이 이격하여 배치됨으로써, 복수의 댐(126) 사이에는 이격공간이 발생한다. 이격공간에는 복수의 광원 패키지(127)가 서로 이격하여 배치될 수 있다. 이 때, 복수의 광원 패키지(127)는 서로 등간격으로 이격하여 배치될 수 있으나, 본 실시예가 이에 국한되는 것은 아니다.
이러한 구성을 도 3을 참조하여 검토하면 다음과 같다. 도 3은 본 실시예에 따른 광원 패키지를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 광원 패키지는 기판(125), 복수의 광원(227), 형광체층(228) 및 입광부(229)를 포함한다.
구체적으로는, 기판(125) 상에 복수의 광원(227)이 배치된다. 일례로, 본 실시예에 따른 복수의 광원(227)은 발광다이오드 칩(chip)일 수 있으나, 본 실시예에 따른 광원(227)의 종류는 이에 국한되지 않으며, 도광판에 광을 입광시킬 수 있는 구성이면 충분하다.
또한, 본 실시예에 따른 광원 패키지(127)는 광원(227) 각각을 둘러싸도록 배치되는 형광체층(228)을 포함한다. 즉, 광원(227)은 형광체층(228)에 의해 밀폐될 수 있다. 다시 설명하면, 1 개의 형광체층(228)은 1 개의 광원(227)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
형광체층(228)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 수지 재질 내에서 광원(227)으로부터 방출되는 광의 파장을 변환하기 위한 형광체를 포함할 수 있다. 이 때, 형광체층(228)은 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxynitride 계 형광체 물질 중에서 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 본 실시예에 따른 형광체층(228)이 이에 국한되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 형광체층(228)이 각각의 광원(227)을 둘러싸도록 배치됨으로써, 광원(227)으로부터 발광 광을 모두 원하는 파장의 광으로 전환시킬 수 있다.
한편, 도 3에서는 형광체층(228)은 각각의 광원(227)을 육면체 형상으로 둘러싸는 구성을 도시하고 있으나, 본 실시예에 따른 형광체층(228)의 형상은 이에 국한되지 않으며, 예를 들면, 형광체층(228) 반타원구 형상으로 광원(227)을 둘러싸도록 배치될 수도 있다.
또한, 도 3에서는 광원 패키지의 입광부(229)의 상면이 편평한 형상인 구성을 도시하고 있으나, 본 실시예는 이에 국한되지 않으며, 입광부(229)의 상면이 오목한 곡면 또는 볼록한 곡면인 구성을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 광원 패키지(127) 상에는 전반사 유도층(128)이 배치된다. 구체적으로는, 전반사 유도층(128)은 광원 패키지(127) 상에 배치되며, 각각의 광원 패키지(127)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
전반사 유도층(128)이 광원 패키지(127)을 둘러싸도록 배치됨으로써, 광원 패키지(127)로부터 발생된 열을 방열할 수 있다. 이와 같이, 전반사 유도층(128)을 통해 광원 패키지(127)로부터 발생된 열을 방열함으로써, 방열에 필요한 구성을 더 구비할 필요가 없다. 즉, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛은 종래의 백라이트 유닛에서 광원 패키지(127)로부터 발생된 열을 방열하기 위한 LED 하우징 또는 열패드(thermal pad)의 구성을 삭제할 수 있음으로써, 구성을 간단하게 할 수 있는 효과가 있다.
이 때, 전반사 유도층(128)은 투명 유기물질로 이루어지는 적어도 1 층을 구비할 수 있다. 전반사 유도층(128)을 구성하는 투명 유기물질은 투명 유기물질은 광학성 투명 접착제(Optical Clear Adhesive) 또는 광학성 투명 수지(Optical Clear Resin)일 수 있다.
이 때, 전반사 유도층(128)이 적어도 1 층의 투명 유기물질, 특히, 광학성 투명 접착제 또는 광학성 투명 수지로 이루어짐으로써, 광원 패키지(127)로부터 발광된 광이 손실 없이 도광판(320)으로 입광될 수 있다.
또한, 전반사 유도층(128)은 복수의 댐(126) 안에 채워지도록 배치되고 상면이 평탄한 형상일 수 있다. 이 때, 전반사 유도층(128)의 상면이 평탄하게 이루어짐으로써, 도광판(320)의 적어도 일 측면에 접촉하도록 배치할 수 있다. 다시 설명하면, 전반사 유도층(128)의 상면이 평탄하게 이루어짐으로써, 도광판(320)과 접촉하도록 배치하더라도 전반사 유도층(128)과 도광판(320) 사이가 들뜸 없이 배치될 수 있다.
한편, 전반사 유도층(128)과 도광판(320) 사이에 이격공간이 존재할 경우, 광원 패키지(127)로부터 발광된 광이 이격공간으로 빠져나가 도광판(320)에 입광되지 못하고 손실되는 광량을 저감할 수 있다. 다시 설명하면, 전반사 유도층(128)과 도광판(320)이 서로 접촉하도록 배치됨으로써, 광원 패키지(127)로부터 발광된 광이 도광판(320)에 직접적으로 입광되어, 도광판(320)에 입광되지 못하여 손실되는 광량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 실시예에 따른 광원 모듈로부터 발광된 광이 도광판에 입사되는 경로를 구체적으로 검토하면 다음과 같다. 도 4 및 도 5는 본 실시예에 따른 광원 모듈로부터 발광된 광이 도광판에 입사되는 경로를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 A-B를 따라 절단한 단면 상태에서 본 실시예에 따른 광원 모듈로부터 발광된 광이 도광판에 입사되는 경로를 나타낸 도면이다. 도 5는 도 1의 C-D를 따라 절단한 단면 상태에서 본 실시예에 따른 광원 모듈로부터 발광된 광이 도광판에 입사되는 경로를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 광원 모듈(130)의 광원 패키지(127)로부터 발광된 광의 일부는 기판(125) 상에 배치되는 댐(126)에 도달한다. 구체적으로는, 광원 패키지(127)로부터 발광된 광의 일부는 전반사 유도층(128)을 거쳐 댐(126)에 도달한다.
이 때, 댐(126)은 백색의 유기물질로 이루어질 수 있다. 이로 인해, 댐(126)에 도달한 광은 대부분 반사되어 그 경로가 변경될 수 있다. 구체적으로는, 전반사 유도층(128)을 거쳐 댐(126)에 도달한 대부분의 광은 반사되어 도광판(320)으로 입사된다.
즉, 본 실시예에 따른 광원 모듈(130)을 이용할 경우, 댐(126)에 도달하는 광을 도광판(320) 방향으로 반사 시킴으로써, 도광판(320)에 입광되는 광량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 4에서는 전반사 유도층(128)과 댐(126)의 높이가 동일한 구성을 개시하고 있으나, 본 실시예는 이에 국한되지 않으며, 전반사 유도층(128)의 높이가 댐(126)의 높이보다 낮은 구성 역시 포함할 수 있다.
이와 같이, 전반사 유도층(128)과 댐(126)의 높이가 동일하거나, 전반사 유도층(128)의 높이가 댐(126)의 높이보다 낮게 이루어짐으로써, 댐(126)의 상면은 도광판(320)과 접촉할 수 있고, 광원으로부터 발광된 광 중 댐(126)으로 향하는 광을 반사시켜 도광판(320)으로 입광시킬 수 있다.
다시 설명하면, 댐(126)과 도광판(320)이 접촉하도록 배치되지 않고, 틈이 생길 경우, 댐(126)과 도광판(320)의 틈 사이로 새어나가는 광이 발생할 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는 댐(126)과 전반사 유도층(128)의 높이가 동일하거나 전반사 유도층(128)의 높이가 댐(126)의 높이보다 낮게 이루어짐으로써, 댐(126)과 도광판(320) 사이로 새어나가는 광 없이 댐(126)에 모두 반사되어 도광판(320)으로 입광될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 광원 모듈(130)의 광원 패키지(127)로부터 발광된 광의 일부는 기판(125) 상에 배치되는 전반사 유도층(128)을 통과하여 도광판(320)으로 입사된다.
구체적으로는, 전반사 유도층(128)의 굴절률이 도광판(320)의 굴절률보다 크게 이루어짐으로써, 광원 패키지(127)로부터 발광된 광 중 전반사 유도층(128)과 도광판(320)의 경계에서 전반사 임계각 이하로 입사되는 광(a)은 도광판(320)으로 입사된다.
그리고, 광원 패키지(127)로부터 발광된 광 중 전반사 유도층(128)과 도광판(320)의 경계에서 전반사 임계각 이상으로 입사되는 광(b)은 전반사 유도층(128)과 도광판(320)의 경계에서 전반사된다. 이 때, 전반사된 광은 다시 기판(125)에의해 반사되어, 다시 전반사 유도층(128)과 도광판(320)의 경계에 도달하고, 전반사 유도층(128)과 도광판(320)의 경계에 도달한 광 중 전반사 임계각 이하로 입사되는 광은 도광판(320)으로 입사된다. 여기서, 전반사 유도층(128)과 도광판(320)의 경계에 도달한 광 중 전반사 임계각 이상으로 입사되는 광은 상술한 광 경로를 다시 거쳐 최종적으로 도광판(320)에 입사된다.
즉, 본 실시예에 따른 광원 모듈(130) 및 전반사 유도층(128)은 전반사 유도층(128)을 통해 도광판(320) 입광되는 광량을 증가시킴으로써, 입광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이어서, 도 6을 참조하여, 비교예에 따른 광학 모듈을 검토하면 다음과 같다. 도 6은 비교예에 따른 광학 모듈을 도시한 도면이다. 비교예 및 실시예에 따른 광학 모듈은 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략할 수 있다. 또한, 동일한 구성은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 6을 참조하면, 비교예에 따른 광학 모듈은 기판(325), 발광 칩(327), 및 발광 칩(327)을 두르는 렌즈부(329)를 포함한다. 한편, 비교예에 따른 광학 모듈의 렌즈부(329)는 그 형상이 볼록한 곡면 또는 오목한 곡면으로 형성될 수 있다.
따라서, 렌즈부(329)와 도광판(320)을 접촉시켰을 때, 들뜸 공간(X)이 발생하게 되고 백라이트 유닛에 외력이 가해질 경우, 들뜸 공간(X)으로 인해 광원 모듈의 파손을 야기할 수 있다.
한편, 비교예에 따른 광원 모듈은 발광 칩(327)으로부터 발광된 광이 형광체층(329) 및 렌즈부(329)를 차례로 거쳐 도광판(320)에 입사된다. 이 때, 비교예에 따른 광원 모듈은 본 실시예와는 다르게 발광 칩(327)으로부터 발광된 광을 렌즈부(329)가 광원 모듈 외부로 퍼트림으로써, 도광판(320)에 입사되지 않고 광이 새어나감으로써, 입광 효율이 떨어지게 된다.
이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 광학 모듈을 포함하는 백라이트 유닛을 적용한 표시장치를 검토하면 다음과 같다. 도 7은 본 실시예에 따른 배라이트 유닛을 적용한 표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다. 도 8은 도 7을 E-F를 따라 절단한 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(100), 표시패널(100)을 구동하기 휘한 구동부(150, 160), 표시패널(100)의 후면에 설치되고 표시패널(100)의 전면에 걸쳐 광을 방출하는 백라이트 유닛 및 표시패널(100)과 백라이트 유닛을 수납하여 고정시키는 패널 가이드(450)를 포함한다. 이 때, 적어도 1 개의 구동부(150, 160)는 표시패널(100) 내에 실장될 수 있으나 본 실시예가 이에 국한되는 것은 아니다.
한편, 본 실시예에 따른 표시패널(100)은 액정표시패널일 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았으나, 표시패널(100)은 서로 대향하여 배치되는 컬러필터 어레이 기판과 박막 트랜지스터 어레이 기판을 포함하고, 컬러필터 어레이 기판과 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 어레이 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함할 수 있다.
컬러필터 어레이 기판과 박막 트랜지스터 어레이 기판이 합착된 표시패널(100)에는 공통전극과 화소전극이 형성되어 액정층에 전계를 인가하며, 공통전극에 전압이 인가된 상태에서 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 제어하게 되면, 액정층의 액정은 공통전극과 화소전극 사이의 전계에 따라 유전 이방성에 의해 회전함으로써 화소 별로 빛을 투과시키거나 차단시켜 문자나 화상을 표시하게 된다.
그리고, 화소전극에 인가되는 데이터신호의 전압을 화소별로 제어하기 위해서 박막 트랜지스터와 같은 스위칭소자가 화소들에 개별적으로 구비된다. 이와 같이 구성된 표시패널(100)의 외측에는 각각 상, 하부 편광판(미도시)이 부착될 수 있으며, 하부 편광판은 백라이트 유닛을 경유한 광을 편광시키며, 상부 편광판은 표시패널(100)을 경유한 광을 편광 시킨다.
백라이트 유닛을 구체적으로 설명하면, 도광판(light guide plate)(320)의 적어도 일 측에 광을 발생시키는 광원 모듈(130)을 포함하고, 도광판(320)의 배면에는 반사판(410)이 배치되며, 도광판(320)의 상면에 배치되는 복수의 광학시트(430)를 포함할 수 있다. 이와 같이 구성된 백라이트 유닛의 상부에는 표시패널(100)이 패널가이드(450)를 통해 안착되며, 표시패널(100)과 패널가이드(450) 및 백라이트 유닛은 고정부재를 통해 하부의 커버바텀(cover bottom, 500)과 상부의 케이스 탑(case top, 600)에 의해 서로 결합되어 표시장치를 구성하게 된다.
한편, 복수의 광학시트(430)는 확산시트와 상, 하부 프리즘시트를 포함하며, 보호시트가 더 추가될 수 있다. 확산시트는 도광판(320)으로부터 입사되는 빛을 분산시킴으로써, 빛이 부분적으로 밀집되어 표시패널(100)에 표시되는 화상에 얼룩이 발생되는 것을 방지하며, 도광판(320)으로부터 입사되는 빛의 각도를 수직하게 굴절시킨다. 상, 하부 프리즘시트는 확산시트로부터 입사되는 빛을 집광하여 표시패널(100)의 전면에 균일하게 분포되도록 한다. 또한, 보호시트는 먼지나 긁힘에 민감한 광학시트(430)를 보호하고, 백라이트 유닛을 운반하는 경우에 광학시트(430)들의 유동을 방지하는 역할을 할 수 있다.
또한, 도광판(320)으로 광을 제공하는 광원 모듈(130)은 기판(125), 복수의 댐(126), 광원 패키지(127) 및 전반사 유도층(128) 등을 포함한다. 한편, 광원 모듈(130)은 도광판(320)의 적어도 일 측면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 도광판(320)에 입사되지 못하고 새어나가는 광량을 줄일 수 있으므로, 입광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 광원 모듈(130)의 전반사 유도층(128)은 투명한 유기물질로 이루어지고, 광원 패키지(127)를 둘러싸도록 배치됨으로써, 방열 효과를 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상술한 바와 같은 광원 모듈(130)에서 발광된 광은 도광판(320) 측면으로 입사되고, 도광판(320)의 배면에 배치된 반사판(410)은 도광판(320)의 배면으로 투과되는 광을 도광판(320) 상면으로 반사시켜 광을 표시패널(100) 방향으로 출사되도록 한다.
한편, 도 7 및 도 8에서는 광원모듈(130)이 도광판(320)의 일 측면에 배치되는 구성을 개시하고 있으나, 본 실시예는 이에 국한되지 않으며, 도광판(320)의 적어도 두 측면에 배치되거나, 도광판(320)의 배면에 배치될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 광원 모듈(130)은 도광판(320)에 입사되지 못하고 새어나가는 광량을 줄일 수 있으므로, 입광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 입광 효율이 향상됨으로써, 광원의 수를 줄일 수 있으므로, 백라이트 유닛의 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다. 또한, 광원 수가 줄어듦으로써, 발광 시 발생하는 열이 줄어들어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이 경우, 광원 패키지(127)에서 광원과 인접하여 배치되는 다른 광원 사이의 거리는 본 실시예가 적용되지 않은 광원 패키지의 광원과 인접하여 배치되는 다른 광원 사이의 거리보다 넓게 이루어질 수 있다. 예를 들면, 본 실시예에 따른 광원 패키지(127)의 광원과 인접하여 배치되는 다른 광원 사이의 거리는 본 실시예가 적용되지 않은 광원 패키지의 광원과 인접하여 배치되는 다른 광원 사이의 거리의 2배일 수 있다. 구체적으로는 본 실시예에 따른 광원 패키지(127)의 광원과 인접하여 배치되는 다른 광원 사이의 거리는 18 mm 내지 20 mm일 수 있다.
또한, 광원 모듈(130)의 전반사 유도층(128)은 투명한 유기물질로 이루어지고, 광원 패키지(127)를 둘러싸도록 배치됨으로써, 방열 효과를 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
125: 기판
126: 댐
127: 광원 패키지
128: 전반사 유도층
130: 광원 모듈
320: 도광판

Claims (10)

  1. 기판의 일면에서 서로 마주보고 배치되는 복수의 댐, 상기 복수의 댐 사이에 배치되는 복수의 광원 패키지, 및 상기 광원 패키지 상에 배치되고 상기 복수의 댐 사이에 채워져 상기 광원 패키지를 둘러싸도록 배치되며 상면이 평탄한 형상인 전반사 유도층을 포함하는 광원 모듈; 및
    상기 광원으로부터 입사된 광을 출사하는 도광판; 및
    상기 광원 모듈과 도광판을 수납하는 수납 부재;를 포함하고,
    상기 전반사 유도층은 상기 광원 패키지와 인접한 다른 광원 패키지 사이에 배치되고,
    상기 도광판은 상기 전반사유도층과 이격 공간이 생기지 않도록 서로 접촉하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상기 도광판은 상기 복수의 댐 또는 전반사 유도층 중 적어도 하나와 접촉하는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 댐은 백색(white)의 유기물질로 이루어지는 백라이트 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 댐은 PC(polycarbonate), PEN(ethylene naphthalate), PI(polyimide), PES(polyethersulfone), PET(polyethylene terephthalate), PMMA(polymethyl methacrylate) 또는 PS(polystyrene) 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전반사 유도층은 투명 유기물질로 이루어지는 적어도 1 층을 구비하는 백라이트 유닛.
  6. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명 유기물질은 광학성 투명 접착제(Optical Clear Adhesive)또는 광학성 투명 수지(Optical Clear Resin)인 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전반사 유도층의 높이는 상기 복수의 댐의 높이와 동일하거나 낮은 백라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 광원 패키지는,
    상기 기판 상에 배치되는 복수의 광원 칩; 및
    상기 광원 칩 각각을 둘러싸는 형광체층;을 포함하는 백라이트 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전반사 유도층의 굴절률은 상기 복수의 댐의 굴절률보다 높은 백라이트 유닛
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전반사 유도층의 굴절률은 상기 도광판의 굴절률보다 높은 백라이트 유닛
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