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KR100790497B1 - 직하형 백라이트 장치 - Google Patents

직하형 백라이트 장치 Download PDF

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KR100790497B1
KR100790497B1 KR1020050095240A KR20050095240A KR100790497B1 KR 100790497 B1 KR100790497 B1 KR 100790497B1 KR 1020050095240 A KR1020050095240 A KR 1020050095240A KR 20050095240 A KR20050095240 A KR 20050095240A KR 100790497 B1 KR100790497 B1 KR 100790497B1
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backlight
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여수완
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희성전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 백라이트의 두께를 현저하게 감소시킬 수 있는 백라이트 장치에 관한 것으로서, 하측면에 광원이 삽입되는 터널 형상의 입광부가 형성되고, 상기 입광부를 중심으로 좌우 대칭적으로 브이 형상을 이루는 블록이 다수개로 연결되어 구성되며, 상측면에는 휘도를 균일하게 하기 위한 광확산 패턴과 하측면에는 입사되는 광을 효율적으로 산란시키기 위한 광산란 패턴이 형성되는 도광판과, 상기 각 입광부에 삽입되는 다수개의 광원과, 상기 도광판의 상측에 위치하여 도광판의 빛을 집광하고 확산시키기 위한 각종 시트류와, 상기 도광판의 하측에 위치하여 도광판의 빛을 상측으로 반사시키는 반사판 및 상기 도광판과 광원, 반사판이 안착되는 커버버텀을 포함하여 구성된다.
상기와 같은 구성에 의해 도광판의 하측면에 광원이 삽입되는 입광부를 형성하여 광원과 도광판이 일체화된 구조를 가지도록 함으로써, 백라이트의 두께를 최소화할 수 있으며, 도광판의 상측면과 하측면에 각각 광확산 패턴과 광산란 패턴을 형성하여 휘도 및 휘도의 균일도가 향상시킬 수 있어, 광특성이 우수하고 박형화를 목적으로 하는 대화면 액정표시장치에도 용이하게 적용될 수 있다.
LCD, 백라이트, 도광판, LED, 형광램프

Description

직하형 백라이트 장치{Direct type Back-light unit for LCD}
도 1은 종래의 에지형 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 종래의 직하형 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,
도 4a,b는 본 발명의 실시예에 따른 형광램프를 광원으로 하는 도광판의 구조를 나타낸 단면도,
도 5a,b는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 하는 도광판의 구조를 나타낸 단면도,
도 6a,b는 본 발명의 실시예에 따른 도광판에 형성된 입광부의 구조를 나타낸 단면도,
도 7a 내지 7d는 본 발명의 실시예에 따른 광확산 패턴이 형성된 도광판의 개략적인 구조를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 반사판과 커버버텀의 개략적인 구조를 나타낸 부분 사시도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
110 : 도광판 111 : 입광부
112 : 광산란 패턴 113 : 광확산 패턴
120 : 광원 130 : 광확산시트류
140 : 반사판 150 : 커버버텀
본 발명은 액정표시장치용 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원과 도광판이 일체화된 구조를 가지도록 하여 백라이트의 두께를 현저하게 감소시킬 수 있는 직하형 백라이트 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가되고 있으며, 이에 따라 LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등의 여러 가지 평판형 표시 장치가 연구 개발되어 활용되고 있다. 여기서 LCD는 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인해 이동형 평판 표시 장치로 많이 사용되고 있으며, 특히 노트북이나 컴퓨터 모니터, 텔레비젼 모니터 등으로 다양하게 사용되고 있다. 그러나 LCD는 그 자체에서 빛을 발하지 못하여 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 이러한 LCD의 구조는 액정표시패널 외에 상기 액정표시패널의 광원으로 백라이트 유닛을 더 포함하여 구성되어, 백라이트 유닛이 액정표시패널로 고휘도의 광원을 균일하게 공급함 으로써 고품질의 화상을 구현하게 된다.
일반적으로, 액정표시장치의 백라이트(Back light)는 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등의 원통형 형광램프나 LED(Light Emitting Diode)소자 EL(Electro Luminescence)소자 등이 주로 사용되며, 광원이 배치되는 방식에 따라 에지형(Edge-lighting)과 직하형(Direct-lighting) 백라이트로 구분된다.
에지형 백라이트는 비교적 얇은 두께로 인하여 휴대용 통신 기기 등의 박형화를 목적으로 하는 LCD에 주로 사용되며, 직하형 백라이트는 높은 광효율에 의해 노트북이나 TV 모니터 등의 대화면을 목적으로 하는 LCD에 주로 이용된다.
에지형 백라이트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트의 광원인 형광램프(12)의 측면에는 빛을 산란시켜 균일화시키는 도광판(11)이 위치하고, 형광램프(12)는 램프반사체(13)로 싸여 있어 형광램프(12)에서 발하는 빛은 직접 또는 램프반사체(13)에 반사되어 도광판(11)으로 입사된다. 도광판(11)의 하측에는 반사판(14)이 위치하고, 상측에는 확산시트와 프리즘시트, 보호시트 등의 각종 시트류(15)가 위치한다. 이러한 구조의 에지형 백라이트는 형광램프(12)에서 발하는 빛이 도광판(11)으로 입사되고, 도광판(11)에서는 선광원으로 입사된 형광램프의 빛을 산란 및 균일화시켜 면광원으로 전환시키며, 하측의 반사판(14)에 의해 도광판(11)의 상측으로 반사시키게 된다. 도광판(11)의 상측에 위치하는 확산시트나 프리즘시트 등(15)은 휘도와 균일도 등의 광특성을 향상시키기 위해 빛을 다시 집광, 확산시켜 상측에 위치하는 액정표시패널(미도시)로 방출함으로써, 백라이트로서 작용을 하게 된다. 이러한 에지형 방식은 평판의 외곽에 형광램프를 설치한 후 도광판을 이용하여 전체면으로 빛을 분산시키는 것으로, 직하형 백라이트에 비해 휘도가 낮고 대화면의 LCD 에서는 사용하기 어려운 문제점이 있다.
직하형 백라이트(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 광원으로부터의 빛을 확산 및 균일화시키기 위하여 확산제가 첨가된 확산판(21) 위에 확산시트, 프리즘시트, 보호시트 등의 각종 시트류(25)가 적층되고, 확산판(21)의 하측에는 일정 간격을 확보하여 형광램프(22) 및 반사판(24)이 위치하여 백라이트 장치의 커버버텀(23)에 포함된다. 이러한 직하형 백라이트 장치(20)의 구조는 확산판(21)의 하측에 평면으로 형광램프(22)를 배치하는 것으로, 빛이 형광램프(22)에 의해 직접 방사되어 에지형 백라이트 장치(10)에 비해 광효율이 향상되고 대화면에 용이하게 적용할 수 있으나, 형광램프(22)의 형상이 액정표시패널(미도시)에 나타날 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 형광램프(22)와 확산판(21) 사이의 공간을 충분히 확보하여 유지시켜 주어야 하고, 균일한 광량분포를 위해 확산판에는 확산제를 첨가하여야 하므로, 백라이트 장치의 전체적인 두께가 두꺼워져 박형화에 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 도광판의 하측면에 광원이 삽입되는 입광부를 형성하여 광원과 도광판이 일체화된 구조를 가지도록 함으로써 백라이트의 두께를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 도광판에 형성 된 홈을 중심으로 좌우 대칭적으로 브이(V) 형상을 이루는 블록이 다수개로 연결되어 구성되도록 하여 백라이트의 휘도를 향상시킬 수 있으며, 도광판의 상측면과 하측면에는 광확산을 위한 패턴을 형성하여 균일한 휘도를 나타낼 수 있어, 광특성이 우수하고 박형화를 목적으로 하는 대화면 액정표시장치에 용이하게 적용될 수 있는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 백라이트 장치는 하측면에 광원이 삽입되는 터널 형상의 입광부가 형성되고, 상기 입광부를 중심으로 좌우 대칭적으로 브이 형상을 이루는 블록이 다수개로 연결되어 구성되며, 상측면에는 휘도를 균일하게 하기 위한 광확산 패턴과 하측면에는 입사되는 광을 효율적으로 산란시키기 위한 광산란 패턴이 형성되는 도광판과, 상기 각 입광부에 삽입되는 다수개의 광원과, 상기 도광판의 상측에 위치하여 도광판의 빛을 집광하고 확산시키기 위한 각종 시트류와, 상기 도광판의 하측에 위치하여 도광판의 빛을 상측으로 반사시키는 반사판 및 상기 도광판과 광원, 반사판이 안착되는 커버버텀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치의 개략적인 단면 구조를 나 타내었다.
도3을 참조하면, 본 발명의 백라이트 장치(100)는 반사판(140)이 부착된 커버버텀(150)에 하측면에 형광램프 혹은 LED의 광원(120)이 삽입되어 광원(120)으로부터 빛이 입사되는 터널 형상의 입광부(111)가 형성되고, 입광부를 중심으로 좌우 대칭적으로 브이 형상(V type)을 이루는 블록이 다수개로 연결되어 구성되는 도광판(110)이 안착되고, 도광판(110)의 각 입광부(111)에는 광원(120)이 삽입되며, 도광판(110)의 상측에는 각종 시트류(130)가 적층된 구조를 이루고 있다.
도광판(Light Guide Plate,110)은 광원(120)에서 발광된 빛을 유도하는 역할을 하는 것으로, 선광원인 형광램프나 점광원인 LED를 면광원으로 바꿔주는 백라이트 장치에서의 핵심 부품이며, 투명 아크릴수지인 PMMA(Polymethylmethacrylate)가 주로 사용된다. 반사판(140)은 광원(120)에서 방사되는 빛이 도광판(110)의 하부로 누출되는 것을 방지하여 백라이트의 상측으로 반사시키며, 각종 시트류(130)는 도광판(110) 표면으로부터 방출되는 빛을 집광 및 확산시켜 휘도를 균일화 하는 역할을 한다.
특히 본 발명의 백라이트 장치(100)에서 도광판(110)은 하측면에 광원(120)이 삽입되어 광원(120)으로부터 빛이 입사되는 터널 형상의 입광부(111)가 형성되고, 입광부(111)를 중심으로 좌우 대칭적으로 브이(V) 형상을 이루는 블록이 다수개로 연결된 상태로 구성되어 있다. 따라서 광원(120)이 도광판(110)에 대해 직하형으로 배치되어 높은 휘도를 발하여 대화면의 액정표시장치에도 사용할 수 있으며, 휘도의 균일도를 위한 광원(120)과 도광판(110) 사이의 간격이 요구되지 않아 백라이트 장치(100)의 두께를 최소화할 수 있다.
또한 광원(120)이 위치하는 도광판(110)의 상측면에는 광확산 패턴(113)이 형성되어 상측으로 방출되는 빛을 더욱 균일하도록 하고, 도광판(110)의 하측면에는 광산란 패턴(112)이 형성되어 광원(120)으로부터 입사되는 빛을 효율적으로 산란시켜 면광원으로 전환시키도록 한다.
도 4a 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 백라이트 장치에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 4a,b는 본 발명의 실시예에 따른 형광램프를 광원으로 하는 도광판의 구조를 나타낸 것으로, 하측에 형광램프(120a)가 삽입될 수 있는 입광부(111)가 형성되어 형광램프(120a)의 빛이 도광판(110)으로 입사된다. 한편, 도광판(110)의 하측면은 입광부(111)를 중심으로 하여 대칭적인 브이 형상(V type)의 블록을 이루고, 이러한 블록이 다수개 연결된 구조를 이루고 있다.
입광부(111)에 삽입되는 형광램프(120a) 광원은 360˚의 모든 방향으로 빛을 방사하므로 형광램프(120a)에서 방사되는 빛이 전반사 파괴에 의해 상측으로 효율적으로 반사되기 위해 도광판(110)의 하측면은 입광부(111)를 중심으로 좌우측이 브이(V) 형의 쐐기(Wedge) 형상을 이루도록 하고 있으며, 도 4b에서와 같이 도광판(110)에 입사되는 빛이 효율적으로 산란되어 휘도가 균일한 면광원으로 전환시키기 위하여 하측면에는 광산란 패턴(112)이 형성되어 있다. 이러한 광산란 패턴(112)은 사출 방식이나 인쇄 방식, 브이 그루브(V-groove) 방식 등을 이용하여 프리즘 형상(Prism type)이나 렌즈 형상(Lens type) 등으로 형성하여, 입사되는 빛을 효율적으 로 산란시켜 면광원으로 전환시킬 수 있다.
도 5a,b는 본 발명의 실시예에 따른 LED를 광원으로 하는 도광판의 구조를 나타낸 것으로, 기본적으로 도 4a,b와 같은 동일한 구조를 이루고 있다. 일반적으로 LED 광원(120b)은 수직을 기준으로 좌우측으로 약 80 ˚의 방향에서 가장 휘도가 높은 빛을 방사하므로, 본 발명의 브이 형상의 쐐기는 이러한 방향으로 방사되는 빛을 전반사 파괴에 의해 상측으로 효율적으로 반사시키게 된다. 또한 도광판(110)의 하측면에 다양한 형상의 광산란 패턴(112)을 형성하여 입사되는 빛을 효율적으로 산란시켜 면광원으로 전환시킬 수 있다.
도 6a,b는 본 발명의 실시예에 따른 도광판에 형성된 입광부의 구조를 나타낸 단면도로서, 형광램프 혹은 LED 광원(120)이 삽입되는 입광부(111)의 상측면은 상측으로 오목한 터널 형상으로 형성되거나, 측면의 입광면이 소정의 기울기를 가지는 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의해 광원(120)으로부터 방사되는 빛이 도광판(110)으로 효율적으로 입사될 수 있다.
도 7a 내지 7d는 본 발명의 실시예에 따른 광확산 패턴이 형성된 도광판의 개략적인 구조를 나타낸 도면으로, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(110) 상측면에는 도광판(110)에서 휘도가 균일한 빛이 방출되도록 하기 위해 광원(120)이 삽입된 입광부(111)의 상측에 다양한 형상의 광확산 패턴(113)이 형성된다.
광확산 패턴(113)은 도 7a 내지 7d에 나타난 것처럼, 입광부(111)의 홈을 따라 렌즈 혹은 프리즘 형상이 볼록한 마루 형상(113a)이나 오목한 골의 형상(113b)으로 형성되거나, 볼록하거나 오목한 렌즈 형상(113c,113d)이 일정 혹은 가변 간격 으로 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 반사판과 커버버텀의 개략적인 구조를 나타낸 것으로, 반사판(140)은 커버버텀(150)에 부착하여 일체로 형성하며, 도광판(110)과 광원(120)이 용이하게 안착될 수 있도록 도광판의 형상과 동일한 브이 형상의 블록이 다수개 연결된 형태로 이루어진다.
이러한 구조에 의해 도광판(110)에서 방출되는 면광원의 빛을 상측으로 효율적으로 반사시키게 되며, 도광판(110)과 광원(120)이 안착된 백라이트 장치(100)의 두께를 최소화 할 수 있다.
이상에서 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상이 허용되는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 장치는 도광판의 하측면에 광원이 삽입되는 입광부를 형성하여 광원과 도광판이 일체화된 구조를 가짐으로써, 백라이트의 두께를 최소화할 수 있으며, 휘도 및 휘도의 균일도가 향상시킬 수 있어, 광특성이 우수하고 박형화를 목적으로 하는 대화면 액정표시장치에도 용이하게 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 액정표시장치용 백라이트 장치에 있어서,
    하측면에 광원이 삽입되어 상기 광원으로부터 빛이 입사되는 사각형 혹은 사다리꼴형의 터널 형상의 입광부가 형성되고, 상기 입광부를 중심으로 좌우 대칭적으로 브이(V) 형상을 이루는 블록이 다수개로 연결되어 구성되는 도광판;
    상기 각 입광부에 삽입되는 다수개의 광원;
    상기 도광판의 상측에 위치하여 도광판의 빛을 집광하고 확산시키기 위한 각종 시트류;
    상기 도광판의 하측에 위치하여 도광판의 빛을 상측으로 반사시키는 반사판; 및
    상기 도광판과 광원, 반사판이 안착되는 커버버텀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 입광부의 상측면은 상측으로 오목한 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 백라이트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도광판의 상측면에는 상측으로 균일하게 균일한 빛을 출광하기 위하여 입광부에 프리즘 형상(Prism type) 혹은 렌즈 형상(Lens type)이 볼록한 마루 혹은 오목한 골의 형상으로 일정 혹은 가변 간격으로 이루어지는 광확산 패턴이 형성되고, 상기 도광판의 하측면에는 광원으로부터 입사되는 빛을 효율적으로 산란시켜 면광원으로 전환시키기 위하여 프리즘 형상(Prism type) 혹은 렌즈 형상(Lens type)으로 이루어지는 광산란 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광원은 형광램프 혹은 발광다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반사판은 커버버텀에 부착되어 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 반사판과 커버버텀은 상기 도광판 하부면의 브이 형상의 블록이 다수개 연결된 것과 동일한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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