KR100730306B1 - 직하형 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수개의 쐐기 형상이 동일 간격 혹은 가변 간격으로 형성된 도광판의 하부에 광원이 배치된 구조를 가지는 직하형 백라이트 장치에 관한 것으로서, 하측면에는 가운데를 중심으로 하여 대칭으로 다수개 영역으로 분할 구성되는 쐐기(Wedge)가 형성된 도광판과, 상기 각 쐐기의 입광부측에 배열되고 냉음극형광램프나 발광다이오드 등으로 구성되는 다수개의 광원과, 상기 도광판의 상측에 위치하여 도광판의 빛을 집광하고 확산시키기 위한 각종 시트류와, 상기 도광판의 하측에서 빛을 상측으로 반사시키기 위해 커버버텀에 부착되어 일체로 형성된 반사판 및 상기 도광판과 광원이 용이하게 안착하도록 도광판에 형성된 쐐기 형상과 동일한 형태로 구성되고, 광원이 위치할 수 있는 공간이 형성된 커버버텀으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 백라이트 장치는 광원이 상기 도광판에 형성된 다수개의 각 쐐기의 입광부측에 위치하여 백라이트의 두께를 최소화할 수 있고, 휘도를 향상시킬 수 있으며, 쐐기가 형성된 도광판의 하면에는 광확산을 위한 다양한 패턴이 형성됨으로써, 휘도의 균일도 및 광원의 효율을 극대화시킬 수 있다.
백라이트, 도광판, LCD, Wedge, 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 직하형 백라이트 장치에 대한 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광원이 위치하는 램프 리플렉터부의 상세 구조를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반사판과 커버버텀의 개략적인 구조를 나타낸 도면,
도 6a,b는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,
도 7a,b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,
도 8a,b,c는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 표면 상세 구조를 나타낸 저면 사시도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
110 : 도광판 111 : 쐐기(Wedge)
112 : 입광부 113,114,115 : 광확산패턴
120 : 광원 130 : 광확산시트류
140 : 반사판 141 : 램프리플렉터부
150 : 커버버텀
본 발명은 직하형 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수개의 쐐기 형상이 동일 간격 혹은 가변 간격으로 형성된 도광판의 하부에 광원이 배치된 구조를 가지는 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 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, 도광판 혹은 확산판의 하측면에 다수개의 영역으로 분할된 쐐기 형상이 동일 간격 혹은 가변 간격으로 형성되고, 쐐기 형상의 입광부측에 형광램프 혹은 발광다이오드의 광원이 위치하도록 하여 백라이트의 두께를 최소화할 수 있으며, 휘도와 휘도의 균일도 및 광원의 효율을 극대화시킬 수 있어 대화면의 액정표시장치에도 용이하게 적용할 수 있는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 백라이트 장치는 하측면에서 가운데를 중심으로 하여 대칭으로 다수개 영역으로 분할 구성되는 쐐기(Wedge)가 형성된 도광판과, 상기 각 쐐기의 입광부측에 배열되고 냉음극형광램프나 발광다이오드 등으로 구성되는 다수개의 광원과, 상기 도광판의 상측에 위치하여 도광판의 빛을 집광하고 확산시키기 위한 각종 시트류와, 상기 도광판의 하측에 위치하여 도광판의 빛을 상측으로 반사시키는 반사판 및 상기 도광판, 광원, 반사판이 안착되는 커버버텀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판에 형성되는 쐐기는 동일한 간격으로 형성되거나 가운데로 갈수록 간격이 좁아지거나 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 도광판의 상측면 혹은 하측면에는 광효율을 향상시키기 위해 렌즈 형(Lens type)이나 프리즘 형상(Prism type) 등의 다양한 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 반사판과 커버버텀은 상기 도광판에 형성된 쐐기와 동일한 형상으로 이루어지고, 광원이 삽입되는 공간으로 상측면이 수평 내지 쐐기가 이루는 각도와 동일한 각도를 이루는 램프 리플렉터부(Lamp Reflector)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하 기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직하형 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 백라이트 장치(100)는 반사판(140)이 부착된 커버버텀(150)에 다수개의 쐐기(Wedge,111a 내지 111d, 이하 111로 통칭함)가 형성된 도광판(110)이 적층되고, 도광판(110)의 각 쐐기(111)의 입광부(112)에는 형광램프(120)가 위치하며, 도광판(110)의 상측에는 각종 시트류(130)가 적층된 구조를 이루고 있다.
도광판(Light Guide Plate,110)은 광원에서 발광된 빛을 유도하는 역할을 하는 것으로, 선광원인 형광램프를 면광원으로 바꿔주는 백라이트 장치에서의 핵심 부품이며, 투명 아크릴수지인 PMMA(Polymethylmethacrylate)가 주로 사용된다. 반사판(140)은 형광램프에서 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)의 하측면에는 가운데를 중심으로 하여 대칭으로 다수개 영역으로 구성되는 쐐기(111)가 형성되어 있으며, 각 쐐기(111)의 입광부(112)측에 형광램프(120)가 위치하게 된다. 따라서 균일한 휘도를 위하여 형광램프(120)와 도광판(110) 사이의 간격이 요구되지 않아 백라이트 장치(100)의 두께를 최소화할 수 있으며, 형광램프(120)가 도광판(110)에 대해 직하형으로 배치되어 높은 휘도를 발하여 대화면의 액정표시장치에도 사용할 수 있 다.
본 발명의 실시예에서는 광원(120)으로 도 3과 같이 형광램프를 사용하였으나, 형광램프 외에도 LED를 광원으로 사용할 수도 있다.
또한 반사판(140)과 커버버텀(150)은 도광판(110)이 용이하게 안착되고 상측으로 반사되는 광의 효율을 높이기 위해 도광판(110)에 형성된 쐐기(111)와 동일한 형태를 가지며, 형광램프(120)가 위치할 수 있는 램프 리플렉터부(도4의141 참조)를 구비하고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광원이 위치하는 램프 리플렉터부의 상세 구조를 나타내었고, 도 5는 반사판과 커버버텀의 개략적인 구조를 나타내었다.
도 4를 참조하면, 커버버텀과 반사판에 형성된 광원이 위치하는 공간, 즉 램프 리플렉터(Lamp Reflector,141)부의 상측면은 (가)와 같이 수평으로 형성될 수도 있으나, 광원을 도광판의 입광부(112)로 효율적으로 반사시키기 위하여 (나)와 같이 소정의 각도(θ)를 이루도록 형성될 수 있다. 이 경우 램프 리플렉터부의 상측면이 이루는 각은 도광판에 형성되는 쐐기와 동일한 각도(θ)를 이루는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하여 더욱 상세히 살펴보면, 반사판(140)은 커버버텀(150)의 내측면에 일체로 부착되어 형성된다. 또한 커버버텀(150)은 (가)에 도시된 바와 같이 도광판에 형성되는 쐐기(111) 형상과 동일하게 다수개의 쐐기 형상(150a,150b)이 일체로 형성된 구조를 가질 수 있으며, (나)에 도시된 바와 같이 도광판의 쐐기(111) 형상에 각각 대응하도록 별도로 구성될 수 있다.
즉, 도 5의 (나)와 같이 도광판에 형성된 각각의 쐐기에 대응되도록 형성되는 경우 백라이트 어셈블리의 결합시에 이들 각각의 커버버텀(150a,150b)들이 상호 연결되어 전체적인 커버버텀(150)을 형성하게 된다. (나)에 도시된 바와 같이, 커버버텀은 각 쐐기 형상(150a,150b)별로 분리 및 결합이 가능하도록 구성됨으로써, 대화면의 백라이트 어셈블리에 용이하게 적용될 수 있다.
또한 커버버텀(150)에는 도광판의 각 쐐기(111)의 입광부(112)측에 광원(120)을 위치시키고 입광부(112)측으로 빛을 반사시키기 위한 램프 리플렉터부(141)가 형성되며, 램프 리플렉터부(141)의 상측면은 수평(0°)을 이루거나 도광판의 쐐기(111)가 이루는 각도(θ)와 동일한 각도를 이루도록 구성된다.
커버버텀(140)을 도광판(110)과 동일한 형태로 구성하고, 반사판(140)을 커버버텀(150)의 내측면에 일체로 구성함으로써, 백라이트의 두께를 최소화할 수 있고, 도광판(110)에서 방출되는 면광원의 빛을 상측으로 효율적으로 반사시킬 수 있다. 또한 램프 리플렉터부(141)의 상측면을 도광판의 쐐기(111)와 동일한 각도를 이루도록 함으로써, 광원(120)으로부터의 도광판(110)으로 입사되는 빛의 입광효율을 증대시킬 수 있다.
도 6a 내지 도 8c를 참조하여 본 발명의 백라이트 장치에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 6a와 6b는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 개략적인 단면 구조를 나타낸 것으로, 도광판(110)의 하측면에는 다수개 영역으로 분할된 쐐기(111)가 동일한 간격(d)으로 형성되어 있으며, 이러한 쐐기(111)는 도광판(110) 가운데를 중심으로 하여 대칭을 이루고 있다. 쐐기(111)는 도 6a와 같이 도광판(110)의 가장자리에서 가운데로 갈수록 두께가 얇아지는 형상으로 구성되거나, 도 6b와 같이 두께가 두꺼워지는 형상으로 구성될 수 있다. 도광판(110)에 형성된 각각의 쐐기(111)는 일측이 입광부(112)가 되어, 입광부(112)측에는 형광램프(120) 등의 광원이 위치하여 도광판(110)으로 빛을 방사하게 된다.
쐐기(111)의 입광부(112)측에 광원이 위치함으로써 한 영역의 쐐기(111)에 대한 도광판(110)은 에지형의 백라이트(10)와 유사한 구조를 가지게 되지만, 다수개의 쐐기(111)가 형성된 도광판(110) 전체에 대해서는 직하형의 백라이트(20) 구조를 가지게 된다.
이러한 구조에 의해 본 발명의 백라이트 장치(100)는 휘도와 휘도의 균일도를 향상시키면서 도광판(110)과 광원(120) 사이의 간격을 획기적으로 줄여 더욱 얇은 백라이트 장치를 제공할 수 있다.
도 7a,b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판의 개략적인 구조를 나타낸 단면도로서, 도광판(110)의 하측면에는 다수개 영역으로 분할된 쐐기(111)가 가변 간격(d1, d2)으로 형성되어 있다.
이러한 쐐기(111)는 도 7a와 같이 도광판(110)의 가장자리에서 가운데로 갈수록 간격이 좁아지는 형태로 구성되거나, 도 7b와 같이 넓어지는 형태로 구성될 수 있으며, 쐐기(111)의 간격(d1, d2)은 도광판(110) 혹은 쐐기(111)의 형성 패턴이나 도광판(110)의 상측으로 방출되는 광특성에 따라 적절하게 변화시켜 형성할 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만 도 6b와 같은 형태로 구성되는 쐐기(111)에 대해서도 가변 간격으로 구성할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 표면에 광확산 패턴이 형성된 구조를 나타낸 도광판의 저면에 대한 상세 사시도이다. 쐐기(111)가 형성된 도광판(110) 하측 표면에는 광원(120)에서 입사된 빛을 균일한 휘도를 가지는 면광원으로 효율적으로 산란 및 전환시키기 위해 다양한 형상의 광확산 패턴(113 내지 115)이 형성되어 있다.
이러한 패턴은 도 8a와 같이 프리즘 형상(Prism type, 113)이나 도 8b 혹은 도 8c와 같이 볼록하거나 오목한 렌즈 형상(Lens type, 114, 115)으로 구성될 수 있으며, 인쇄 방식이나 사출 방식, 식각법(Etching), 브이-그루브(V-groove) 패턴 형성법, 샌트블라스트법 등 다양한 방법으로 형성할 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 다수개의 쐐기 형상이 등간격 혹은 가변 간격으로 형성되고, 쐐기 형상의 입광부측 에 광원이 위치하도록 함으로써, 백라이트의 두께를 최소화할 수 있고, 쐐기가 형성된 도광판의 하면에는 광확산을 위한 다양한 패턴을 형성함으로써, 휘도와 휘도의 균일도 및 광원의 효율을 극대화시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 하측면에 가운데를 중심으로 대칭적으로 구성되며, 가운데로 갈수록 간격이 좁아지거나 넓어지는 가변간격으로 구성되는 쐐기(Wedge)가 형성된 도광판;
    상기 각 쐐기의 입광부측에 배열되는 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 광원이 안착되고, 내측면에는 상기 반사판이 부착되는 커버버텀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 쐐기가 형성된 도광판의 상측면 혹은 하측면에는 상기 광원으로부터 입사된 광을 효율적으로 산란시키기 위한 광확산 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 패턴은 렌즈 형상(Lens type) 혹은 프리즘 형상(Prism type)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 커버버텀은 상기 도광판에 형성된 쐐기와 동일한 형상으로 이루어지고, 광원이 삽입되는 공간으로 상측면이 수평 혹은 상기 도광판에 형성된 쐐기가 이루는 각도와 동일한 각도를 이루는 램프 리플렉터부가 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 커버버텀은 다수개의 쐐기 형상들이 일체로 형성되거나, 상기 다수개의 쐐기 형상들이 분리되어 별도로 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광원은 냉음극형광램프(CCFL), 열음극형광램프(HCFL), 외부전극형광램프(EEFL), 발광다이오드(LED) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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