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KR20190073137A - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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KR20190073137A
KR20190073137A KR1020170174489A KR20170174489A KR20190073137A KR 20190073137 A KR20190073137 A KR 20190073137A KR 1020170174489 A KR1020170174489 A KR 1020170174489A KR 20170174489 A KR20170174489 A KR 20170174489A KR 20190073137 A KR20190073137 A KR 20190073137A
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light
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박재형
손아람
조태수
장원봉
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 도광판과; 상기 도광판의 일측에 위치하고, 제 1 및 제 2 LED 안착부와 상기 제 1 및 제 2 LED 안착부 사이에 위치하며 제 1 광경로 변환패턴을 포함하는 광경로 변환층과; 상기 제 1 및 제 2 LED 안착부 각각에 안착되는 제 1 및 제 2 LED를 포함하고, 상기 제 1 광경로 변환패턴은 상기 제 1 LED 측의 제 1 각도가 상기 제 2 LED 측의 제 2 각도보다 작은 삼각형 형상을 갖는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치{Backlight unit and Liquid crystal display device including the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핫 스팟(hot spot) 문제 없이 광 효율을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
동화상 표시에 유리하고 명암비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display (LCD) device)는 액정의 광학적 이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의한 화상구현원리를 나타낸다.
이러한 액정표시장치는 나란한 두 기판(substrate) 사이로 액정층을 개재하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
하지만 액정패널은 자체 발광요소를 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 화상으로 표시하기 위해서 별도의 광원을 요구하고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원(光源)이 내장된 백라이트(backlight)가 배치된다.
여기서, 백라이트 유닛의 광원으로 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp : CCFL), 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp), 그리고 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED, 이하 LED라 함) 등을 사용한다.
이중에서 특히, LED는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비하여 표시용 광원으로서 널리 이용되고 있다.
예를 들어, 백라이트 유닛은, 액정패널 하부에 위치하는 도광판, 도광판의 일측에 위치하는 광원인 LED, 도광판 하부에 위치하는 반사판, 도광판과 액정패널 사이에 위치하는 광학시트를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 액정표시장치용 백라이트의 도광판과 LED를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 도광판(10)의 일측에 광원인 LED(20)가 배열된다. 이때, LED(20)는 도광판(10)과 일정 거리(d) 이격되며 배치된다.
이러한 LED(20)와 도광판(10)의 배치 구조에서는, LED(20)와 도광판(10) 사이에 에어 갭이 존재하기 때문에, LED(20)로부터의 빛 중 일부가 도광판(10)으로 입사되지 못하고 손실된다.
즉, 백라이트 유닛의 광 효율이 저하된다.
이와 같은 광 효율 저하 문제를 해결하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, LED(20)를 도광판(10)에 밀착시켜 배열할 수 있다.
그런데, 다수의 LED(20)는 서로 이격되어 배열되며 LED(20)는 광 직진성이 크기 때문에, LED(20)에 대응하는 부분과 LED(20) 사이 영역에 대응하는 부분의 휘도 차이가 발생한다. 즉, 핫 스팟 문제가 발생하여 표시품질이 저하된다.
이러한 핫 스팟 문제는 LED가 수를 증가시켜 완화될 수 있으나, LED 수 증가에 의해 제조 원가와 소비전력 상승의 문제가 발생한다.
본 발명은, 종래 액정표시장치용 백라이트 유닛에서 발생되는 광 효율 저하 및 핫 스팟 문제를 해결하고자 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은, 도광판과; 상기 도광판의 일측에 위치하고, 제 1 및 제 2 LED 안착부와 상기 제 1 및 제 2 LED 안착부 사이에 위치하며 제 1 광경로 변환패턴을 포함하는 광경로 변환층과; 상기 제 1 및 제 2 LED 안착부 각각에 안착되는 제 1 및 제 2 LED를 포함하고, 상기 제 1 광경로 변환패턴은 상기 제 1 LED 측의 제 1 각도가 상기 제 2 LED 측의 제 2 각도보다 작은 삼각형 형상을 갖는 백라이트 유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 백라이트 유닛과; 상기 도광판 상부에 위치하는 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛은, 도광판과 LED 사이에 위치하여 이들을 부착시키며 도광판보다 큰 굴절률을 갖는 물질로 이루어지고 LED 측의 각도가 반대측 각도보다 작은 삼각형 형상을 갖는 광경로 변환패턴이 형성된 광경로 변환층을 포함함으로써, 핫-스팟 문제 없이 광 효율이 향상된다.
따라서, 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치는 고효율, 고품질의 영상을 구현할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 액정표시장치용 백라이트의 도광판과 LED를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 액정패널의 개략적인 단면도이다.
도 5는 백라이트 유닛의 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광경로 변환층을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 7은 광경로 변환층에서의 광경로를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 광경로 변환층의 광경로 변환패턴 형상에 따른 광효율을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광경로 변환층을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광경로 변환층을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광경로 변환층을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
본 발명은, 도광판과; 상기 도광판의 일측에 위치하고, 제 1 및 제 2 LED 안착부와 상기 제 1 및 제 2 LED 안착부 사이에 위치하며 제 1 광경로 변환패턴을 포함하는 광경로 변환층과; 상기 제 1 및 제 2 LED 안착부 각각에 안착되는 제 1 및 제 2 LED를 포함하고, 상기 제 1 광경로 변환패턴은 상기 제 1 LED 측의 제 1 각도가 상기 제 2 LED 측의 제 2 각도보다 작은 삼각형 형상을 갖는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 도광판은 제 1 굴절률을 갖는 물질로 이루어지고, 상기 광경로 변환층은 상기 제 1 굴절률보다 큰 제 2 굴절률을 갖는 물질로 이루어진다.
본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 LED는 상기 광경로 변환층에 의해 상기 도광판에 부착된다.
본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 광경로 변환패턴은 상기 제 2 LED 안착부와 상기 제 1 광경로 변환패턴 사이에 위치하는 제 2 광경로 변환패턴을 더 포함한다.
본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광경로 변환패턴은 서로 대칭되는 형상을 갖는다.
본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 제 1 광경로 변환패턴은 제 1 서브패턴과 상기 제 2 LED 안착부와 상기 제 1 서브패턴 사이의 제 2 서브패턴을 포함하고, 상기 제 1 서브패턴의 상기 제 1 각도는 상기 제 2 서브패턴의 상기 제 1 각도보다 작다.
본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 제 1 광경로 변환패턴은 직삼각형 형상을 갖는다.
본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 광경로 변환층은 광확산 입자를 더 포함한다.
본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 광경로 변환층은 색변환 입자를 더 포함한다.
본 발명의 백라이트 유닛에 있어서, 상기 광경로 변환층은, 상기 제 1 광경로 변환패턴의 표면에 형성되는 반사층을 더 포함한다.
본 발명의 백라이트 유닛은, 상기 제 1 및 제 2 LED가 실장되는 LED 인쇄회로기판을 더 포함하고, 상기 광경로 변환층은 상기 제 1 LED 안착부와 상기 제 1 광경로 변환패턴 사이의 수평부를 더 포함하며, 상기 제 1 LED 안착부의 깊이는 상기 제 1 LED의 폭과 동일하고 상기 LED 인쇄회로기판이 상기 수평부에 부착된다.
다른 관점에서, 본 발명은, 전술한 백라이트 유닛과; 상기 도광판 상부에 위치하는 액정패널을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액정표시장치(100)는 액정패널(110), 백라이트 유닛(120), 메인 프레임(130) 및 바텀 프레임(140)을 포함한다.
액정패널(110)은 화상표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과, 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 각각의 외측에 위치하는 제 1 및 제 2 편광판(262, 264)을 포함한다.
보다 구체적으로, 액정패널의 개략적인 단면도인 도 3을 참조하면, 액정패널(110)은, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과, 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 사이에 개재되며 액정분자(262)을 포함하는 액정층(260)을 포함한다.
제 1 및 제 2 기판(112, 114) 각각은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
제 1 기판(112) 상에는 제 1 버퍼층(220)이 형성되고, 제 1 버퍼층(220) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 제 1 버퍼층(220)은 생략될 수 있다.
제 1 버퍼층(220) 상에는 게이트 전극(222)이 형성되고, 게이트 전극(222)을 덮으며 게이트 절연막(224)이 형성된다. 또한, 버퍼층(220) 상에는 게이트 전극(222)과 연결되는 게이트 배선(미도시)이 형성된다.
게이트 절연막(224) 상에는 반도체층(226)이 게이트 전극(222)에 대응하여 형성된다. 반도체층(226)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 반도체층(226)은 비정질 실리콘으로 이루어지는 액티브층과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹 콘택층을 포함할 수 있다.
반도체층(226) 상에는 서로 이격하는 소스 전극(230)과 드레인 전극(232)이 형성된다. 또한, 소스 전극(230)과 연결되는 데이터 배선(미도시)이 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하며 형성된다.
게이트 전극(222), 반도체층(226), 소스 전극(230) 및 드레인 전극(232)은 박막트랜지스터(Tr)를 구성한다.
박막트랜지스터(Tr) 상에는, 드레인 전극(232)을 노출하는 드레인 콘택홀(236)을 갖는 보호층(234)이 형성된다.
보호층(234) 상에는, 드레인 콘택홀(236)을 통해 드레인 전극(232)에 연결되는 화소 전극(240)과, 화소 전극(240)과 교대로 배열되는 공통 전극(242)이 형성된다.
제 2 기판(114) 상에는 제 2 버퍼층(252)이 형성되며, 제 2 버퍼층(252) 상에는 박막트랜지스터(Tr), 게이트 배선, 데이터 배선 등 비표시영역을 가리는 블랙매트릭스(254)가 형성된다. 또한, 화소영역에 대응하여 컬러필터층(256)이 형성된다. 제 2 버퍼층(252)과 블랙매트릭스(254)는 생략될 수 있다.
제 1 및 제 2 기판(112, 114)은 액정층(260)을 사이에 두고 합착되며, 화소 전극(240)과 공통 전극(242) 사이에서 발생되는 전계에 의해 액정층(260)의 액정분자(262)가 구동된다.
한편, 공통 전극(242)은 컬러필터층(256) 상에 형성되고, 화소 전극(240)과 공통 전극(242)는 판 형성을 가질 수 있다. 즉, 화소 전극(240)과 공통 전극(242)은 다른 기판에 배치되고, 화소 전극(240)과 공통 전극(242) 사이에는 수직 전계가 형성되며 이에 의해 액정층(260)의 액정분자(262)가 구동된다.
또한, 화소전극(240)과 공통전극(242)이 제 1 기판(112) 상에 형성되며, 이중 하나는 판 형태를 갖고 다른 하나는 개구를 가질 수도 있다. 즉, 프린지 필드 전극 구조를 이룰 수도 있다.
제 1 및 제 2 편광판(262, 264)은 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 각각의 외측에 위치하며 서로 수직한 투과축을 가질 수 있다.
또한, 도시하지 않았으나, 액정층(260)과 접하여 상기 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 각각의 상부에는 배향막이 형성되고, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 가장자리에는 액정층(260)의 누설을 방지하기 위한 씰패턴이 형성될 수 있다.
백라이트 유닛(120)은 액정패널(110)의 하부에 위치하여 빛을 공급하며, 전술한 바와 같이 액정층의 액정분자가 구동되어 발생하는 투과율의 차이가 외부로 발현됨으로써 액정표시장치(100)는 영상을 구현하게 된다.
메인 프레임(130)은 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120)의 측면을 감싸며, 바텀 프레임(140)은 백라이트 유닛(120)의 배면을 덮는다. 또한, 메임 프레임(130) 및 바텀 프레임(140)이 결합되어 액정표시장치(100)를 구성한다. 그러나, 메인 프레임(130)과 바텀 프레임(140)의 형상, 그 결합 관계 등은 이에 한정되지 않는다.
도시하지 않았으나, 액정표시장치(100)는 액정패널(110)의 전면(前面) 가장자리를 덮는 탑 프레임을 더 포함할 수도 있다.
도 3과 백라이트 유닛의 개략적인 평면도인 도 5 및 광경로 변환층을 설명하기 위한 개략적인 평면도인 도 6을 참조하면, 백라이트 유닛(120)은 도광판(150), LED(160)를 포함하는 LED 어셈블리, 광경로 변환층(170, light path change layer), 반사판(180), 광학시트(190)를 포함한다.
도광판(150)은 액정패널(110)의 하부에 위치하고 제 1 굴절률을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 제 1 굴절률은 약 1.45~1.55일 수 있다. 예를 들어, 도광판(150)은 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 유리, 폴리스티렌(polystyrene, PS), 스티렌메타아크릴레이트(styrenemethacrylate, MS), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
LED 어셈블리는 도광판(150)의 적어도 일측에 배열되며, LED(160)와 LED(160)가 실장되는 LED 인쇄회로기판(미도시)을 포함한다. 예를 들어, LED(160)는 청색 LED일 수 있다. 도 5에서 제 1 및 제 2 LED(162, 164)가 도시되고 있으나, 다수개의 LED(160)가 배열된다.
광경로 변환층(170)은 도광판(150)과 LED(160) 사이에 위치하며 LED(160)에 대응되는 LED 안착부(172)와 LED(160) 사이에 위치하는 광경로 변환패턴(174)을 포함한다.
도 5와 도 6에서, LED(160)와 광경로 변환층(170)이 서로 이격되고 광경로 변환층(170)과 도광판(150)이 서로 이격된 것으로 보여지고 있다. 그러나, LED(160)는 LED 안착부(172)에서 광경로 변환층(170)에 부착되고, 광경로 변환층(170)은 도광판(150)의 입광부면(light incident surface)에 부착된다.
LED 안착부(172)는 LED(160)가 부착될 수 있도록 평탄한 저면을 갖는다. 또한, LED 안착부(172)는 경사진 측면을 가질 수 있다. LED 안착부(172)는 제 1 및 제 2 LED(162, 164)에 대응되는 제 1 및 제 2 LED 안착부(172a, 172b)를 포함한다.
광경로 변환패턴(174)은 LED(160) 측 표면에 형성된 요부이며 삼각형 형상을 갖는다. 광경로 변환패턴(174)은 LED 안착부(172) 측에서 제 1 각도(θ1)를 갖고, 이와 반대측에서 제 1 각도(θ1)보다 큰 제 2 각도(θ2)를 갖는다.
광경로 변환패턴(174)은 직각 삼각형 형상을 가질 수 있다. 이때, 광경로 변환패턴(174)의 제 1 각도(θ1)는 약 20~40°일 수 있다.
광경로 변환패턴(174)은 제 1 LED 안착부(172a)에 인접한 제 1 광경로 변환패턴(176)과 제 2 LED 안착부(172b)에 인접한 제 2 광경로 변환패턴(178)을 포함한다. 즉, 제 1 광경로 변환패턴(176)은 제 1 및 제 2 LED 안착부(172a, 172b) 사이에 위치하고, 제 2 광경로 변환패턴(178)은 제 1 광경로 변환패턴(176)과 제 2 LED 안착부(172b) 사이에 위치한다.
제 1 광경로 변환패턴(176)은 제 1 LED 안착부(172a) 측의 제 1 각도(θ1)가 제 2 LED 안착부(172b) 측의 제 2 각도(θ2)보다 작은 삼각형 형상을 갖고, 제 2 광경로 변환패턴(178)은 제 2 LED 안착부(172b) 측의 제 1 각도(θ1)가 제 1 LED 안착부(172a) 측의 제 2 각도(θ2)보다 작은 삼각형 형상을 갖는다. 즉, 제 1 및 제 2 광경로 변환패턴(176, 178)은 서로 대칭될 수 있다.
예를 들어, 제 1 광경로 변환패턴(176)은 제 1 LED 안착부(172a) 측의 제 1각도(θ1)가 예각인 직각삼각형 형상이고, 제 2 광경로 변환패턴(178)은 제 2 LED 안착부(172b) 측의 제 1 각도(θ1)가 예각인 직각삼각형 형상일 수 있다.
제 1 및 제 2 광경로 변환패턴(176, 178) 각각은 적어도 하나의 패턴을 포함한다. 도 6에서, 제 1 및 제 2 광경로 변환패턴(176, 178) 각각이 두개의 패턴을 포함하는 것이 보여지고 있으나, 패턴의 수에는 제한이 없다.
광경로 변환층(170)에 있어서, LED 안착부(172)와 광경로 변환패턴(174) 사이, 제 1 및 제 2 광경로 변환패턴(176, 178) 사이, 제 1 및 제 2 광경로 변환패턴(176, 178) 각각의 패턴들 사이에는 수평부(179)가 형성될 수 있다. 수평부(179)에는 LED(160)가 실장되는 LED 인쇄회로기판이 부착될 수 있다. 수평부(179)의 폭은 광경로 변환패턴(174)의 패턴 각각의 폭보다 작을 수 있다.
즉, LED 안착부(172)는 LED(160)의 폭(w)과 동일한 깊이(d)를 갖고, LED 인쇄회로기판이 광경로 변환층(170)의 수평부(179)에 부착될 수 있다. 한편, 수평부(179)는 생략될 수 있다.
광경로 변환층(170)은 도광판(150)의 제 1 굴절률보다 큰 제 2 굴절률을 갖는 투명 물질로 이루어진다. 제 1 굴절률과 제 2 굴절률의 차이는 약 0.02~0.2일 수 있다. 제 2 굴절률은 약 1.55~1.65일 수 있다. 또한, 광경로 변환층(170)은 접착 특성을 가져, LED(160)가 광경로 변환층(170)을 통해 도광판(150)에 부착된다. 예를 들어, 광경로 변환층(170)은 우레탄(urethane) 수지, 아크릴레이트(acrylate) 수지, 실리콘(silicone) 수지 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명에서는, LED(160)가 광경로 변환층(170)을 통해 도광판(150)에 부착되기 때문에, LED(160)와 도광판(150) 사이에 에어 갭이 존재하지 않는다. 따라서, LED(160)로부터의 빛 손실을 방지할 수 있다.
또한, LED(160)로부터의 빛은 광경로 변환층(170)과 도광판(150) 계면에서 반사되고 광경로 변환패턴(174)에 의해 도광판(150)으로 입사되므로, 핫-스팟 문제를 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 백라이트 유닛(120)은 핫-스팟 문제 없이 광 손실을 방지하여 고 효율의 균일한 광을 제공할 수 있다.
도 6과 함께 광경로 변환층에서의 광경로를 설명하기 위한 개략적인 도면인 도 7을 참조하면, LED 안착부(172)에 부착된 LED(160)로부터의 빛 중 일부 빛(L1)은 도광판(150)으로 바로 입사되고 나머지 빛(L2) 고굴절률을 갖는 광경로 변환층(170)과 저굴절률을 갖는 도광판(150)의 계면에서 반사되고 광경로 변환패턴(174)에서 다시 반사되어 도광판(150)으로 입사된다.
따라서, LED(160)가 위치하는 영역뿐 아니라 LED(160) 사이 영역에도 빛이 입사되므로, 핫-스팟 문제가 방지된다.
전술한 바와 같이, 광경로 변환패턴(174)은 LED 안착부(172) 또는 LED(160) 측의 각도가 반대측의 각도보다 작은 삼각형 구조를 갖고, 이에 따라 광경로 변환패턴(174)에 의해 빛이 도광판(150)으로 입사되어 광 손실이 감소하고 핫-스팟 문제가 방지된다.
한편, 광경로 변환패턴(174)이 이러한 조건을 만족하지 않는 경우, 광 손실이 발생한다. 이러한 문제를 광경로 변환층의 광경로 변환패턴 형상에 따른 광효율을 설명하기 위한 도면인 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 광경로 변환층(LPCL)의 광경로 변환패턴이 LED 측의 각도가 반대측 각도보다 큰 삼각형 구조를 갖는 경우, 광경로 변환층(LPCL)과 도도광판(LGP)의 계면에서 반사된 빛이 도광판(LGP)로 입사되지 못하고 광경로 변환패턴을 통과하여 손실된다.
한편, 도 8b에 도시된 바와 같이, 광경로 변환층(LPCL)이 이등변 삼각형 형상을 갖는 경우, 광경로 변환층(LPCL)과 도도광판(LGP)의 계면에서 반사된 빛 중 일부가 광경로 패턴에서 반사되지 못하고 손실된다.
다시 도 3을 참조하면, 백라이트 유닛(120)에서, 반사판(180)은 도광판(150) 하부에 위치하며 도광판(150)의 배면을 통과한 빛을 액정패널(110) 측으로 반사시켜 광 효율을 향상시킨다.
광학시트(190)는 도광판(150)과 액정패널(110) 사이에 위치하며 확산시트, 집광시트를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 유닛(120)은 도광판(150)과 LED(160) 사이에 위치하여 이들을 부착시키며 도광판보다 큰 굴절률을 갖는 물질로 이루어지고 LED(160) 측의 각도가 반대측 각도보다 작은 삼각형 형상을 갖는 광경로 변환패턴(174)이 형성된 광경로 변환층(170)을 포함함으로써, 핫-스팟 문제 없이 광 효율이 향상된다.
따라서, 백라이트 유닛(120)을 포함하는 액정표시장치(100)는 고효율, 고품질의 영상을 구현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광경로 변환층을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 광경로 변환층(170)은 도광판(150)과 LED(160) 사이에 위치하며 LED(160)에 대응되는 LED 안착부(172)와 LED(160) 사이에 위치하는 광경로 변환패턴(174)을 포함한다.
LED 안착부(172)는 LED(160)가 부착될 수 있도록 평탄한 저면을 갖는다. 또한, LED 안착부(172)는 경사진 측면을 가질 수 있다. LED 안착부(172)는 제 1 및 제 2 LED(162, 164)에 대응되는 제 1 및 제 2 LED 안착부(172a, 172b)를 포함한다.
광경로 변환패턴(174)은 LED(160) 측 표면에 형성된 요부(concave portion)이며 삼각형 형상을 갖는다.
광경로 변환패턴(174)은 제 1 LED 안착부(172a)에 인접한 제 1 광경로 변환패턴(176)과 제 2 LED 안착부(172b)에 인접한 제 2 광경로 변환패턴(178)을 포함한다. 또한, 제 1 광경로 변환패턴(176)은 제 1 및 제 2 서브패턴(176a, 176b)을 포함하고, 제 2 광경로 변환패턴(178)은 제 3 및 제 4 서브패턴(178a, 178b)을 포함한다.
제 1 서브패턴(176a)은 제 2 서브패턴(176b)와 제 1 LED 안착부(172a) 사이에 위치하고, 제 3 서브패턴(178a)은 제 4 서브패턴(178b)와 제 2 LED 안착부(172b) 사이에 위치한다.
제 1 내지 제 4 서브패턴(176a, 176b, 178a, 178b) 각각은 LED 안착부(172) 측에서의 각도가 이와 반대측에서의 각도보다 큰 값을 갖는다. 예를 들어, 제 1 서브패턴(176a)에 있어서, 제 1 LED 안착부(172a) 측의 각도가 반대측 각도보다 작은 값을 갖는다.
또한, 제 1 내지 제 4 서브패턴(176a, 176b, 178a, 178b) 각각에서, LED 안착부(172)에 가까운 서브패턴의 LED 안착부(172) 측 각도는 LED 안착부(172)에서 먼 서브패턴의 LED 안착부(172) 측 각도보다 작은 값을 갖는다.
즉, 제 1 광경로 변환패턴(176)에 있어서, 제 1 서브패턴(176a)은 제 1 LED 안착부(172a) 측에서 제 3 각도(θ3)를 갖고 제 2 서브패턴(176b)은 제 1 LED 안착부(172a)측에서 제 4 각도(θ4)를 가지며, 제 3 각도(θ3)가 제 4 각도(θ4)보다 작다.
또한, 제 2 광경로 변환패턴(178)에 있어서, 제 3 서브패턴(178a)은 제 2 LED 안착부(172b) 측에서 제 5 각도(θ5)를 갖고 제 4 서브패턴(178b)은 제 2 LED 안착부(172b)측에서 제 6 각도(θ6)를 가지며, 제 5 각도(θ5)가 제 6 각도(θ6)보다 작다.
제 1 내지 제 4 서브패턴(176a, 176b, 178a, 178b) 각각은 직각 삼각형 형상을 가질 수 있고, 제 3 내지 제 6 각도(θ3, θ4, θ5, θ6) 각각은 약 20~40°일 수 있다.
이와 같이, 광경로 변환패턴(174)의 각도가 조절됨으로써, 광 손실과 핫-스팟 문제가 효율적으로 방지된다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광경로 변환층을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 광경로 변환층(170)은 광확산 입자(192)를 포함한다.
예를 들어, 우레탄(urethane) 수지, 아크릴레이트(acrylate) 수지, 실리콘(silicone) 수지와 같은 베이스 수지에 SiO2 입자, 아크릴 비드(acryl bead), 중공 비드(hollow bead)와 같은 광확산 입자(192)를 첨가하여, 도광판(도 5의 150)으로 입사되는 빛의 균일도를 향상시킬 수 있다.
한편, 광경로 변환층(170)은 광확산 입자(192) 대신에 색변환 입자(194)를 포함할 수 있다. 색변환 입자(194)는 형광체 또는 양자점일 수 있다.
광경로 변환층(170)은 베이스 수지에 분산된 색변환 입자(194)를 포함함으로써, 도광판(150)으로 백색 광이 제공될 수 있다.
예를 들어, 청색 LED(도 5의 160)과 함께 녹색 및 청색 양자점이 이용될 수 있다. 또한, 청색 LED(도 5의 160)과 함께 옐로우 형광체가 이용될 수도 있다.
또한, 광경로 변환층(170)은 광확산 입자(192)와 색변환 입자(194)를 모두 포함할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광경로 변환층을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 광경로 변환층(170)은 광경로 변환패턴(174)을 덮는 반사층(196)을 더 포함할 수 있다.
즉, 도광판(도 5의 150) 반대측의 광경로 변환층(170) 표면에 반사층(196)이 형성되고, 광경로 변환패턴(174)에서의 빛이 반사층(196)에 의해 반사되므로 광효율이 더욱 향상된다. 예를 들어, 반사층(196)은 TiO2로 이루어질 수 있다.
한편, 반사층(196)은 LED 안착부(172)에 대응하여 제거됨으로써, LED(도 5의 160)로부터의 빛이 광경로 변환층(170)으로 입사된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 액정표시장치 110: 액정패널
120: 백라이트 유닛 150: 도광판
160: LED 170: 광경로 변환층
172, 172a, 172b: LED 안착부
174, 176, 176a, 176b, 178, 178a, 178b: 광경로 변환패턴
179: 수평부 180: 반사판
190: 광학시트 192: 광확산 입자
194: 색변환 입자 196: 반사층

Claims (12)

  1. 도광판과;
    상기 도광판의 일측에 위치하고, 제 1 및 제 2 LED 안착부와 상기 제 1 및 제 2 LED 안착부 사이에 위치하며 제 1 광경로 변환패턴을 포함하는 광경로 변환층과;
    상기 제 1 및 제 2 LED 안착부 각각에 안착되는 제 1 및 제 2 LED를 포함하고,
    상기 제 1 광경로 변환패턴은 상기 제 1 LED 측의 제 1 각도가 상기 제 2 LED 측의 제 2 각도보다 작은 삼각형 형상을 갖는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판은 제 1 굴절률을 갖는 물질로 이루어지고, 상기 광경로 변환층은 상기 제 1 굴절률보다 큰 제 2 굴절률을 갖는 물질로 이루어지는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 LED는 상기 광경로 변환층에 의해 상기 도광판에 부착되는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경로 변환패턴은 상기 제 2 LED 안착부와 상기 제 1 광경로 변환패턴 사이에 위치하는 제 2 광경로 변환패턴을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광경로 변환패턴은 서로 대칭되는 형상을 갖는 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광경로 변환패턴은 제 1 서브패턴과 상기 제 2 LED 안착부와 상기 제 1 서브패턴 사이의 제 2 서브패턴을 포함하고,
    상기 제 1 서브패턴의 상기 제 1 각도는 상기 제 2 서브패턴의 상기 제 1 각도보다 작은 백라이트 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광경로 변환패턴은 직삼각형 형상을 갖는 백라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경로 변환층은 광확산 입자를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경로 변환층은 색변환 입자를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경로 변환층은, 상기 제 1 광경로 변환패턴의 표면에 형성되는 반사층을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 LED가 실장되는 LED 인쇄회로기판을 더 포함하고,
    상기 광경로 변환층은 상기 제 1 LED 안착부와 상기 제 1 광경로 변환패턴 사이의 수평부를 더 포함하며,
    상기 제 1 LED 안착부의 깊이는 상기 제 1 LED의 폭과 동일하고 상기 LED 인쇄회로기판이 상기 수평부에 부착되는 백라이트 유닛.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 백라이트 유닛과;
    상기 도광판 상부에 위치하는 액정패널
    을 포함하는 액정표시장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003177251A (ja) * 2001-12-13 2003-06-27 Konica Corp 線状光源となる導光体及び面状発光装置
KR20030068401A (ko) * 2002-02-13 2003-08-21 알프스 덴키 가부시키가이샤 면발광장치 및 액정표시장치
KR20080099083A (ko) * 2007-05-08 2008-11-12 삼성전자주식회사 전면부 라이트 유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이 장치
KR20100095812A (ko) * 2009-02-23 2010-09-01 삼성전자주식회사 백 라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR20120122168A (ko) * 2011-04-28 2012-11-07 엘지이노텍 주식회사 조명 모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003177251A (ja) * 2001-12-13 2003-06-27 Konica Corp 線状光源となる導光体及び面状発光装置
KR20030068401A (ko) * 2002-02-13 2003-08-21 알프스 덴키 가부시키가이샤 면발광장치 및 액정표시장치
KR20080099083A (ko) * 2007-05-08 2008-11-12 삼성전자주식회사 전면부 라이트 유닛 및 이를 채용한 평판 디스플레이 장치
KR20100095812A (ko) * 2009-02-23 2010-09-01 삼성전자주식회사 백 라이트 유닛 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR20120122168A (ko) * 2011-04-28 2012-11-07 엘지이노텍 주식회사 조명 모듈

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