面光源及具有该面光源的背光单元 本申请要求于2008年8月14日提交到韩国知识产权局的第2008-0080177号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用包含于此。
【技术领域】
本发明涉及一种面光源及具有该面光源的背光单元，更具体地说，本发明涉及一种面光源，在所述面光源中优化了发光模块的布局结构。
背景技术
通常，用作液晶显示器(LCD)的背光单元的光源的冷阴极荧光灯(CCFL)使用汞气。汞气会导致环境污染。此外，CCFL具有低响应时间和低色再现性。CCFL不适于减小LCD面板的重量、厚度、长度和尺寸。与CCFL不同，发光二极管(LED)对环境友好。此外，LED具有大约几纳秒的快速响应时间，从而对视频信号流有效并且能启动脉冲驱动。此外，LED的色再现性为100％或更高，并且通过调节从红色、绿色和蓝色LED发射的光的量而适当地改变亮度、色温等。此外，LED具有减小LCD面板的重量、厚度、长度和尺寸的优点。因此，近年来，LED已经被广泛地用作LCD面板的背光单元的光源。
根据光源的位置将应用LED的背光单元分为边光式背光单元和直下式背光单元。边光式背光单元被设计为使条型(bar-type)光源位于一侧，以利用导光板向LCD面板的整个表面发射光。直下式背光单元被设计为使表面面积与LCD面板的表面面积基本相同的面光源位于LCD面板下方，以直接向LCD面板的整个表面发射光。
图1和图2是示出根据现有技术的面光源的发光模块的布局结构的俯视图。如图1所示，现有技术LCD面板的用于LCD面板的面光源100包括基底101及在基底101上按行和按列排列的多个LED 103。在这种情况下，多个条型发光模块适当地相互连接并在左侧和右侧沿垂直方向排列，其中，每个条型发光模块具有多个LED 103。该发光模块布局结构的局限性在于，用于将发光模块102相互电连接的连接件104必须设置在每个发光模块102的左侧端部和右侧端部上，并且需要大量的发光模块102来减小装置的厚度并提高亮度均匀性。
为了减小所述局限性，可利用如图2所示的布局结构。参照图2，现有技术的面光源200包括多个发光模块201a、201b、201c、201d、201e、201f、201g和201h。发光模块201a、201b、201c、201d、201e、201f、201g和201h的每个包括沿行和列二维布置的多个LED 203以及连接件204a(204b、204c、204d、204e、204f、204g、204h)。在图2的布局结构中的发光模块和连接件的数量可比图1的布局结构中的发光模块和连接件的数量少。然而，如图2所示，当仅使用一种LED模块201a来提高效率时，连接件204a、204b、204c、204d、204e、204f、204g和204h在左侧和右侧线性排列，或者在内侧线性排列，因此，电布线结构不高效。
因此，需要能使面光源的发光模块的布局结构最优化的方案。
【发明内容】
本发明的一方面提供一种面光源，在该面光源中，不仅发光模块的布局结构被最优化，而且在每个发光模块中的发光元件和连接件的布局结构也被最优化。
本发明的另一方面提供一种背光单元，该背光单元被设计为采用所述面光源，以通过调节光学片的布局位置来提高发光效率。
根据本发明的一方面，提供一种面光源，所述面光源包括：第一发光模块至第n发光模块(n是大于或等于2的自然数)，第一发光模块至第n发光模块均具有多个发光元件以及电连接到所述发光元件的连接件，其中，第一发光模块的连接件设置在第一发光模块的区域的角顶点(在下文中，称为旋转中心点)的附近；第i发光模块的发光元件和连接件具有由将第一发光模块的发光元件和连接件绕旋转中心点顺时针或逆时针旋转((i-l)/n)×360°所限定的布局结构，其中，i是满足2≤i≤n的自然数。
可以以相同的形状形成第一发光模块至第n发光模块。
第一发光模块地发光元件和连接件具有由将第n发光模块的发光元件和连接件顺时针或逆时针旋转(l/n)×360°所限定的布局结构。
n可以是等于3或大于3的自然数，由第一发光模块至第n发光模块限定的形状是具有n个角的正多边形。例如，由第一发光模块至第n发光模块限定的形状可以是正方形。
由第一发光模块至第n发光模块的每个限定的形状是扇形，并且由所有的第一发光模块至第n发光模块限定的形状是圆形。
根据本发明的另一方面，第一发光模块的多个发光元件沿彼此不同的第一方向和第二方向二维布置。
在这种情况下，二维布置的多个发光元件中的至少一些发光元件沿第一方向的间距可以和沿第二方向的间距可以不同，并且第一方向和第二方向之间限定的角可为(l/n)×360°。
此外，第一方向可与第一发光模块和第二发光模块之间的边界线平行，第二方向可与第一发光模块和第n发光模块之间的边界线平行。
根据本发明的再一方面，提供一种背光单元，所述背光单元包括：基底；面光源，包括设置在同一表面上的第一发光模块至第n发光模块(n是大于或等于2的自然数)，第一发光模块至第n发光模块的每个具有多个发光元件以及电连接到所述发光元件的连接件，其中，第一发光模块的连接件设置在限定第一发光模块的区域的角顶点(在下文中，称为旋转中心点)的附近，并且第二发光模块至第n发光模块的发光元件和连接件具有由将第一发光模块的发光元件和连接件绕旋转中心点顺时针或逆时针旋转(l/n)×360°所限定的布局结构；漫射片组件，设置在面光源上方并均匀地漫射来自面光源的光。
从面光源的发光元件的顶表面到漫射片组件的距离可比相邻的发光元件之间的距离大。
背光单元还可包括设置在基底上以反射由发光元件发射的光的反射层。
【附图说明】
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征和其它优点将被更清楚地理解，其中：
图1和图2是根据现有技术的面光源的发光模块的俯视图；
图3是示出根据本发明实施例的发光模块的布局结构的示意性俯视图；
图4A和图4B是图3的发光模块的旋转布局结构；
图5是根据另一实施例的面光源的发光模块的布局结构的示意性俯视图；
图6是根据另一实施例的面光源的发光模块的布局结构的示意性俯视图；
图7是根据另一实施例的面光源的发光模块的布局结构的示意性俯视图；
图8是根据另一实施例的面光源的俯视图；
图9是根据实施例的背光单元的剖视图。
【具体实施方式】
现在将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
然而，本发明可以以不同的形式实施，并且本发明不应被理解为局限于在此阐述的实施例。而是相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了示出的清楚，夸大了元件的尺寸。相同的标号始终表示相同的元件。
图3是示出根据本发明实施例的发光模块的布局结构的示意性俯视图，图4A和图4B是图3的发光模块的旋转布局结构。
参照图3，根据实施例的面光源300包括第一发光模块301a、第二发光模块301b、第三发光模块301c和第四发光模块301d。第一发光模块301a、第二发光模块301b、第三发光模块301c和第四发光模块301d的每个包括多个发光元件303和一个连接件304a(304b、304c、304d)。多个发光元件303沿行和列二维地排列，以限定发光区。具体地说，当发射白光的发光二极管(LED)被用作发光元件303时，面光源300可被用作背光单元或发光装置。第一发光模块301a、第二发光模块301b、第三发光模块301c和第四发光模块301d以相同的结构(例如方形结构)形成。第一发光模块301a、第二发光模块301b、第三发光模块301c和第四发光模块301d的每个按照多个发光元件303和连接件304a(304b、304c、304d)排列在基底上的方式构造。
第一发光模块301a的连接件304a设置在第一发光模块301a的角顶点(angular point)附近。在这种情况下，角顶点对应于面光源(即，由图3中的第一发光模块、第二发光模块、第三发光模块和第四发光模块限定的正方形)的中心点。此外，可理解的是，词语“附近”表示连接件304a被设置成与第一发光模块301a的四个角顶点中的特定的角顶点最靠近。所述特定的角顶点是发光模块的旋转中心点。这将在稍后描述。
第二发光模块301b、第三发光模块301c和第四发光模块301d具有分别由将第一发光模块301a绕旋转中心点顺序地旋转90°而限定的布局结构。即，第二发光模块301b的多个发光元件303和连接件304b具有由将第一发光模块301a的多个发光元件303和连接件304a绕旋转中心点顺时针旋转90°而限定的布局结构。相似地，第三发光模块301c的多个发光元件303和连接件304c具有由将第二发光模块301b的多个发光元件303和连接件304b绕旋转中心点顺时针旋转90°而限定的布局结构。此外，第四发光模块301d的多个发光元件303和连接件304d具有由将第三发光模块301c的多个发光元件303和连接件304c绕旋转中心点顺时针旋转90°而限定的布局结构。在图4A中示出了这种旋转布局结构。可选地，旋转方向可以是逆时针方向，而不是顺时针方向。在这种情况下，在图4B中示出了该旋转布局结构。
如图3所示，第一发光模块301a、第二发光模块301b、第三发光模块301c和第四发光模块301d各自的连接件304a、304b、304c和304d被设置在旋转中心点附近，因此这些连接件之间的距离非常短。因此，可简化用于功率连接的布线结构。此外，由于第一发光模块301a、第二发光模块301b、第三发光模块301c和第四发光模块301d具有顺次的90°旋转布局结构，所以本实施例的面光源300可以用一种发光模块实现。如果不使用该旋转布局结构，则第一发光模块301a、第二发光模块301b、第三发光模块301c和第四发光模块301d必须具有不同的结构，以将连接件304a、304b、304c和304d排列为在旋转中心点附近。即，与该实施例不同，需要四个不同的发光模块。如上所述，在本实施例中，连接件304a、304b、304c和304d之间的距离被缩短，并且因此可简化电布线结构，并且只需要一种发光模块。因此，可提高发光模块的标准化和生产率，因此可降低成本。
图5是根据另一实施例的面光源的发光模块的布局结构的示意性俯视图。
参照图5，该实施例的面光源400包括第一发光模块401a、第二发光模块401b、第三发光模块401c和第四发光模块401d。第一发光模块401a、第二发光模块401b、第三发光模块401c和第四发光模块401d的每个包括多个发光元件403和一个连接件404a(404b、404c、404d)。与图3的实施例不同，该实施例的设计方式是，连接件404a、404b、404c和404d在与发光元件403分离的区域中排列。即，图5是从设置有连接件404a、404b、404c和404d的位置截取的面光源400的视图。即，在第一发光模块401a、第二发光模块401b、第三发光模块401c和第四发光模块401d中，连接件404a、404b、404c和404d可形成在形成有发光元件403的表面的相对表面上。因此，可不受连接件404a、404b、404c和404d的限制来设置发光元件403。
图6是根据另一实施例的面光源的发光模块的布局结构的示意性俯视图。
参照图6，该实施例的面光源500包括第一发光模块501a、第二发光模块501b和第三发光模块501c。由第一发光模块501a、第二发光模块501b和第三发光模块501c限定的外部线为圆形。即，发光区以圆形形状形成。与图3的实施例相同，第一发光模块501a、第二发光模块501b和第三发光模块501c由相同的形状形成并彼此共用一个角顶点(旋转中心点)。即，第一发光模块501a、第二发光模块501b和第三发光模块501c的每个以具有120°(即，360°/3)的顶角的扇形形状形成。第一发光模块501a的多个发光元件503沿第一和第二方向二维地布置。第一方向和第二方向之间的角度是120°。在这种情况下，第一方向与第一发光模块501a和第二发光模块501b之间的边界线平行，第二方向与第一发光模块501a和第三发光模块501c之间的边界线平行。
第二发光模块501b的多个发光元件503和连接件504b具有由将第一发光模块501a的多个发光元件503和连接件504a绕旋转中心点顺时针旋转120°而限定的布局结构。相似地，第三发光模块501c的多个发光元件503和连接件504c具有由将第二发光模块501b的多个发光元件503和连接件504b绕旋转中心点顺时针旋转120°而限定的布局结构。在该实施例中，虽然圆形的面光源500被等分为三个部分，但是本发明不限于该构造。例如，面光源的形状可形成为具有n(n是3以上的自然数)个角的正多边形，例如正三角形、正方形、正五边形等。在这种情况下，可以以(l/n)×360°的旋转角排列n个发光模块。
图7是根据另一实施例的面光源的发光模块的布局结构的示意性俯视图。
参照图7，根据该实施例的面光源600与图3的面光源300相似，面光源600包括第一发光模块601a、第二发光模块601b、第三发光模块601c和第四发光模块601d。第一发光模块601a、第二发光模块601b、第三发光模块601c和第四发光模块601d的每个包括多个发光元件603和一个连接件604a(604b、604c、604d)。第二发光模块601b、第三发光模块601c和第四发光模块601d具有由将第一发光模块601a绕旋转中心点顺序地旋转90°而分别限定的布局结构。
在该实施例中，第一发光模块601a的多个发光元件603沿行和沿列(即，沿x方向和y方向)布置。发光元件603的沿x方向的间距与发光元件603的沿y方向的间距不同。在该实施例中，沿y方向的间距y比沿x方向的普通间距x大。因此，可减少发光元件603的数量。更详细地说，沿x方向的间距x为大约26mm至大约27mm，沿y方向的间距y为大约29mm至大约37mm。虽然在该实施例中，沿y方向的间距y被设计得比沿x方向的间距x大，但是沿x方向的间距x可比沿y方向的间距y大。即，该实施例的特征是沿x方向的间距x与沿y方向的间距y不同。同时，在本公开中，间距被定义为相邻的发光元件603的中心之间的距离。
根据该实施例，由于沿y方向的间距y比沿x方向的间距x大，所以可使亮度的不均匀性最小化。虽然在第一发光模块中，沿y方向的间距y比沿x方向的间距x大，但是在第二发光模块601b中，沿y方向的间距y可比沿x方向的间距x小，并且第三发光模块601c可与第二发光模块601b相反。通过将第三发光模块601c顺时针旋转90°而限定的第四发光模块601d可具有与第二发光模块601b相同的间距结构。如上所述，可使亮度不均匀性最小化，其中，由于相邻的发光模块具有不同的布局结构，所以沿x方向和y方向的间距之间的不同会导致亮度不均匀。结果，面光源600可在保持亮度分布的均匀性的同时，减少发光元件603的数量。
在这种情况下，可通过增大供应的电流来解决由于减少发光元件603的数量而引起的亮度劣化。如上所述，如果确定了第一发光模块601a的布局结构和由第一发光模块601a所占据的区域，则可通过将第一发光模块601a顺时针或逆时针旋转来确定其他发光模块的布局结构，并且可以实现亮度均匀和发光单元的数量的减少，而与旋转方向无关。
在上面的实施例中，示出了将面光源的总形状形成为正方形和圆形的情况。然而，如图8所示，本公开的构思可应用于矩形面光源。图8是根据另一实施例的面光源的俯视图。在该实施例中，以矩形形状形成面光源700。即，面光源700可包括4个均在图3在中描述过并且彼此并排连接的面光源300。即，本发明提供的面光源可应用于300×1200的尺寸和600×1200的尺寸以及300×300的尺寸和600×600的尺寸。
此外，如上所述的面光源可应用于背光单元，以向液晶显示(LCD)面板的后表面发射光。图9是根据实施例的背光单元的剖视图。
参照图9，该实施例的背光单元800可包括前述面光源之一的面光源。面光源包括基底801和多个发光元件802。以不同的间距P1和P2布置发光元件802。此外，虽然未在图9中详细地示出，但是面光源包括通过将发光区分为n个部分而形成的第一发光模块至第n发光模块。通过将第一发光模块顺时针或逆时针顺序地旋转360°/n来形成第二发光模块至第n发光模块。此外，虽然未在图9中示出，但是用于向发光元件802供电的连接件设置在第一发光模块至第n发光模块的旋转中心的附近，因此可提高功率布线效率。
光学片组件814设置在面光源上，光学片组件814包括用于均匀地漫射入射光的漫射片或漫射板、设置在漫射片或漫射板上以聚集入射光的集光片等。光学片组件814还可包括设置在集光片上以保护光学片组件的保护片。形成侧壁813以包封发光元件802，并且侧壁813具有朝发光元件802布置的方向倾斜的倾斜表面。可在基底801上设置用于将从发光元件802发射的光向上反射的反射层811。同时，相邻的发光元件802之间的间距P1和P2可比光学距离l小。当不满足此条件时，面光源的亮度均匀性会劣化并且会产生热点(hot spot)。这里，光学距离l是从发光元件802的发光表面到光学片组件814的距离，即，光沿垂直方向传播的距离。
虽然已经结合示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和改变。