KR101798599B1 - 광속제어부재 및 이를 이용한 백라이트유닛 - Google Patents

광속제어부재 및 이를 이용한 백라이트유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR101798599B1
KR101798599B1 KR1020170011277A KR20170011277A KR101798599B1 KR 101798599 B1 KR101798599 B1 KR 101798599B1 KR 1020170011277 A KR1020170011277 A KR 1020170011277A KR 20170011277 A KR20170011277 A KR 20170011277A KR 101798599 B1 KR101798599 B1 KR 101798599B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
concave portion
main surface
flux control
optical axis
Prior art date
Application number
KR1020170011277A
Other languages
English (en)
Inventor
오인근
조성익
손창인
Original Assignee
주식회사 서한라이텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 서한라이텍 filed Critical 주식회사 서한라이텍
Application granted granted Critical
Publication of KR101798599B1 publication Critical patent/KR101798599B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • G02B6/0061—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to provide homogeneous light output intensity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G02B1/045—Light guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

광원에서 방출되는 빛을 균일하게 확산할 수 있는 광속제어부재을 제공한다. 이 광속제어부재는 발광소자의 기준 광축 상에 오목한 광 입사면을 가지는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면의 이면에 상기 기준 광축 상에 오목부를 가지는 제 2 주면과, 적어도 상기 오목부 주변의 상기 제 2 주면 상에 형성된 광량 조정시트를 포함한다.

Description

광속제어부재 및 이를 이용한 백라이트유닛 {LUMINOUS FLUX CONTROL MEMBER AND BACK LIGHT UNIT USING THE SAME}
본 발명은 광속제어부재 및 백라이트유닛에 관한 것으로, 더 구체적으로는 광확산 면적이 넓은 광속제어부재 및 이를 이용한 백라이트유닛에 관한 것이다.
자체 발광이 가능한 OLED와 달리 LCD와 같이 자체 발광이 가능하지 않은 디스플레이는 디스플레이 후면에 위치하는 백라이트유닛을 이용하여 광원을 제공받는다.
백라이트유닛(BLU; Back Light Unit)은 액정패널(Liquid Crystal Panel), 드라이버(Driver) IC, 기판(예컨대, PCB) 등과 함께 액정표시장치(Liquid Crystal Display)를 구성하는 부분품으로, 자체 발광이 되지 않는 액정패널의 하부에 위치하여 균일한 평면 광을 조사시켜 액정표시장치(LCD)의 화상을 인식할 수 있도록 하는 광원장치이다.
상기한 백라이트유닛은 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp), 열음극 형광램프(HCFL: Hot Cathode Fluorescent Lamp), 외부전극 방전램프(EEFL: External Electrode Fluorescent Lamp) 등의 원통형 형광램프나 LED(Light-emitting diode) 및 전계발광(EL: Electro Luminescence) 소자 등을 광원으로 사용하며, 최근에는 친환경성, 에너지 절감, 수명 연장 및 내구성 등의 이유로 LED를 광원으로 사용하는 경우가 증가하고 있다.
LED를 이용하는 백라이트유닛은 LED 광원의 설치 위치에 따라 크게 에지 방식(Edge type)과 직하 방식(Direct type)으로 구분된다.
상기한 에지 방식 백라이트유닛은 광가이드부재(Light Guide Panel) 아랫면으로 빠져나오는 빛을 다시 반사시켜 광가이드부재 내로 돌려보내는 반사시트(Reflector Sheet) 상에 LED로부터 방출되는 빛을 받아들이고 표면에 형성된 일정 면적과 모양을 가진 패턴을 통해 액정표시장치(LCD)의 화면 표시 영역에 걸쳐 빛을 균일하게 분포시켜 주는 광가이드부재가 설치되고, 광가이드부재 양측에는 다수개의 LED가 설치된 기판(예컨대, PCB)이 각각 구비되며, 광가이드부재 상부에는 광가이드부재 표면으로부터 일정한 방향으로 빠져나오는 빛을 산란시켜 광가이드부재 표면 전반에 걸쳐 균일하게 확산시키는 확산시트(Diffuser Sheet)가 설치되고, 확산시트 상부에는 확산시트에서 나오는 빛을 굴절, 집광시켜 휘도를 높이는 프리즘시트(Prism Sheet)가 설치되고, 프리즘시트 상부에는 프리즘시트를 보호하고 빛을 확산시켜 프리즘 시트에 의해 좁아진 시야각을 넓혀 주는 보호시트(Protect Sheet)가 설치된다. 상기와 같이 설치되는 반사시트, 광가이드부재, 기판(예컨대, PCB), 확산시트, 프리즘시트, 및 보호시트는 케이스 역할을 하는 몰드 프레임(Mold Frame)에 의해 고정된다.
이와 달리, 상기한 직하 방식 백라이트유닛은 다수개의 LED로 구성된 다수개의 LED 어레이가 설치된 기판(예컨대, PCB) 상부에 반사시트가 설치되고, 반사시트 상부에 광가이드부재, 확산시트, 프리즘시트, 및 보호시트가 순차적으로 설치된다. 상기와 같이 설치되는 기판(예컨대, PCB), 반사시트, 광가이드부재, 확산시트, 프리즘시트, 및 보호시트는 케이스 역할을 하는 몰드 프레임(Mold Frame)에 의해 고정된다.
한편, 상기한 직하 방식 백라이트유닛은 LED 어레이가 상기 광가이드부재 하부에 설치되어 액정표시장치(LCD)의 표시 영역의 광 조사영역별로 로컬 디밍(Local dimming)이 가능하기 때문에 화면의 해상도를 높이는 동시에 전력 소모 효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
하지만, 상기한 직하 방식 백라이트유닛은 액정표시장치(LCD)의 화면 표시 영역 중 광 조사영역의 직하 지점에 LED가 위치하기 때문에 해당 광 조사영역 내에서 LED가 위치하는 지점이 여타 영역에 비하여 밝게 나타나는 화이트-스팟(White-spot) 현상이 발생하게 된다.
따라서, 상기한 직하 방식 백라이트유닛은 상기한 화이트-스팟 현상을 억제하고 LED로부터 방출되는 빛이 충분히 균일하게 광 조사영역에 확산하게 하기 위해서 LED와 광가이드부재 사이에 빛의 확산을 위한 에어갭(Air-gap)을 설치하고, 광가이드부재의 두께를 늘려야 하는 등의 설계 제한이 있으며 백라이트유닛의 두께를 슬림화하는 데에도 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광원으로 방출되는 빛을 균일하게 확산하여 화이트 스팟 현상을 억제할 수 있는 광속제어부재 및 이를 이용한 백라이트유닛을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 광원에서 방출되는 빛을 균일하게 확산할 수 있는 광속제어부재을 제공한다.
이 광속제어부재는 발광소자의 기준 광축 상에 오목한 광 입사면을 가지는 제 1 주면과, 상기 제 1 주면의 이면에 상기 기준 광축 상에 오목부를 가지는 제 2 주면과, 적어도 상기 오목부 주변의 상기 제 2 주면 상에 형성된 광량 조정시트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광량 조정시트는 상기 오목부 주변 및 상기 오목부 상부를 덮는다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 기준 광축을 지나는 단면에서 상기 오목부는 양측 측벽 및 상기 측벽들 사이의 수평면을 포함한다
본 발명의 일 실시예에서, 상기 기준 광축을 지나는 단면에서 상기 오목부는 기울기가 0인 중심과 상기 중심에서 멀어질수록 기울기가 증가하는 곡면을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 기준 광축을 지나는 단면에서 상기 오목부는 가장자리에서 중심으로 갈수록 기울기가 증가하여 중심이 광원을 향하여 수렴하는 곡면을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 오목부 상에 형성된 반사 코팅층을 더 포함하되, 상기 광량 조정시트는 상기 오목부 주변의 상기 제 2 주면 상에 형성되고 상기 오목부는 개방되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 오목부는, 기울기가 0인 중심과 상기 중심에서 멀어질수록 기울기가 증가하는 곡면 가지는 제 1 오목부와, 상기 제 1 오목부 주변의 수평면과, 상기 수평면 가장자리에 단차면과, 상기 단차면으로부터 멀어질수록 기울기가 증가하는 곡면을 가지는 제 2 오목부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 오목부 상에 형성된 반사 코팅층을 더 포함하되, 상기 광량 조정시트는 상기 오목부 주변의 상기 제 2 주면 상과, 상기 제 2 오목부 및 상기 수평면 상부에 형성되고 상기 제 1 오목부는 개방되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광량 조정시트는 상기 입사면을 통과하여 상기 제 2 주면에 도달한 빛의 일부를 통과하고 일부를 상기 제 1 주면으로 반사한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 백라이트유닛을 제공한다. 이 백라이트유닛은 기판과, 상기 기판 상에 실장된 발광소자와, 상기 발광소자를 덮는 광속제어부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광속제어부재는, 상기 발광소자의 기준 광축 상에 오목한 광 입사면을 가지는 제 1 주면과,상기 제 1 주면의 이면에 상기 기준 광축 상에 오목부를 가지는 제 2 주면과, 적어도 상기 오목부 주변의 상기 제 2 주면 상에 형성된 광량 조정시트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예서, 상기 백라이트 유닛은 기판 상에 복수의 발광소자들이 배치되고, 각 발광소자 상에 하나의 광속제어부재가 배치되어 상기 기판 상에 복수의 광속제어부재가 행렬로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 백라이트 유닛은 상기 기판 상에 복수의 발광소자들이 배치되고, 복수의 발광소자들 상에 하나의 광속제어부재가 배치되어 상기 기판 상에 복수의 광속제어부재가 행렬로 배열될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기준 광축에 인접한 영역을 방출된 광원을 광속제어부재 내부로 반사시켜 주변의 출광면을 통해 방출함으로써 광원의 빛을 확산함으로써 기준 광출 부근의 최대광량을 분산하여 화이트 스팟을 방지할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재를 설명하기 위한 평면도;
도 1b는 도 1의 A-A'에 따라 취해진 단면도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재에서 광확산을 설명하기 위한 도면;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광속제어부재를 설명하기 위한 단면도들;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광속제어부재를 설명하기 위한 평면도;
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 백라이트유닛에 배열된 광속제어부재를 설명하기 위한 평면도;
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광속제어부재를 설명하기 위한 평면도;
도 8b는 도 8의 A-A'를 따라 취해진 단면도;
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광속제어부재를 설명하기 위한 평면도;
도 10은 본 발명에 따른 광속제어부재의 광속제어패턴의 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재를 설명하기 위한 평면도이고, 도 1b는 도 1의 A-A'에 따라 취해진 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 직하 방식 백라이트유닛용 광속제어부재(100)는 발광소자(20)의 기준 광축 상에 오목한 광 입사면(32s)을 가지는 제 1 주면(32) 및 상기 제 1 주면(32)의 이면에 상기 기준 광축 상에 오목부(36b)를 가지는 제 2 주면(34)을 포함하는 광가이드부재(30)와, 적어도 상기 오목부(36b) 주변의 상기 제 2 주면(34) 상에 형성된 광량 조정시트(50)를 포함한다.
상기 제 1 주면(32)의 상기 기준 광축 및 그 주변에는 발광소자와 상기 제 1 주면(32) 사이에 소정의 입사공(36a)이 형성되어 있다.
상기 기준 광축을 따라 취해진 광 입사면(32s)의 단면은 포물선 또는 반구 형상일 수 있다. 또한, 상기 기준 광축 주변에서는 상기 기준 광축으로부터 멀어질 수록 기울기가 음의 방향으로 점차적으로 증가하는 형상을 가질 수도 있고, 상기 기준 광축 주변에서 기울기가 양의 방향으로 점차적으로 증가하다가 다시 감소하여 상기 입사공(36a)의 중심에 볼록한 형상을 가질 수도 있다.
상기 제 1 주면에는 복수개의 광속제어 패턴들(38)이 형성되어 있다. 상기 광속제어 패턴들(38)은 상기 기준 광축을 중심으로 동심원상으로 형성될 수 있다. 상기 광속제어 패턴들(38)의 단면은 삼각홈, 사각홈, 원호, 아치, 포물선 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 광속제어 패턴들(38)은 동심원상으로 배치되는데 한정되지 않고 원형 도트, 사각 도트, 격자, 거물망, 나선, 직물상 등 다양한 형상을 가질 수도 있다.
상기 광가이드부재(30)는 PMMA(Poly Methyl Methacrylate) 또는 PC(Poly Carbonat)로 제작될 수 있다.
예컨대, 상기 광가이드부재(30)은 JIS K7361-1 측정법으로 측정한 전광선투과율(Tt) 90% 이상, JIS K7136 측정법으로 측정한 담가(haze) 0.5% 미만의 PMMA(Poly Methyl Methacrylate) 또는 PC(Poly Carbonat)로 제작될 수 있다.
상기 광량조정시트(50)는 상기 오목부(36b) 주변의 상기 제 1 주면(34) 상에 형성된다. 상기 광량조정시트(50)는 상기 제 1 주면(34) 상에 접착되거나, 도료 또는 수지 등으로 도포될 수 있다. 상기 광량조정시트(50)는 적어도 상기 오목부(36b)의 일부 노출되는 개구를 가지면서 상기 제 1 주면(34) 상에 형성될 수 있고, 그 가장자리는 곡선 또는 직선으로 이루어진 물결모양 또는 톱니모양의 패턴을 가질 수도 있다. 상기 광량조정시트(50)는 빛의 일부분만 투과할 수 있는 반투명 재질로서 투명 기재 내부에 확산입자들이 분산된 것이거나 백색의 투과성 시트일 수도 있다.
상기 오목부(36b)는 상기 기준 광축을 지나는 단면에서 기울기가 0인 중심과 상기 중심에서 멀어질수록 기울기가 증가하는 곡면인 광반사면(34s)으로 이루어지며, 상기 광반사면(34s)의 적어도 일부분 상에 반사 코팅층(60)을 더 포함할 수도 있다. 예컨대 상기 반사 코팅층(60)은 상기 기준 광축 부근의 상기 오목부(36b) 상에 형성될 수 있다. 상기 반사 코팅층(60)에 도달한 빛은 일부분은 투과하고 일부분은 상기 반사 코팅층(60)과 상기 반사면(34s)의 계면에서 반사되어 상기 광가이드부재(30) 내부로 되돌아간다.
본 발명에 따른 광속제어부재(100)는 기판(10) 상부에 배치될 수 있으며, 상기 광가이드부재(30)와 상기 기판(10) 기판 사이에 점착층 또는 접착시트가 개재되어 상기 광가이드부재(30)와 상기 기판(10)이 결합될 수 있다.
상기 기판 상에 발광소자가 실장되고 상기 발광소자의 기준 광축 상에 상기 입사공(36a)가 위치하도록 상기 광속제어부재(100)가 상기 기판(10) 상에 배치될 수 있다.
그러나, 상기 광속제어부재(100)는 상기 기판(10) 상에 접착되거나 부착되는데 국한되지 않고 다른 체결수단에 의해 상기 기판(10)과 결합될 수도 있다.
상기 광가이드부재(30)은 사각형의 평면형상을 가질 수 있으며, 각 모서리 부분이 일부 제거된 형상, 예컨대, 사각, 삼각 또는 원호로 제거된 형상일 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재에서 광확산을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 발광소자에서 방출되는 빛은 기준 광축 부근에서 최대 광량을 가지기 때문에, 상기 발광소자의 기준 광축 중심에서 화이트 스팟이 발생할 수 밖에 없다. 그러나, 본 발명에 따르면 기준 광축 주변의 상기 제 1 주면에 오목한 광반사면(34s)을 형성함으로써 기준 광축 주면의 강한 빛을 주변으로 분산시켜 화이트 스팟 발생을 억제할 수 있다.
도시된 것과 같이, 발광소자에서 방출된 빛(r1)은 상기 광입사면(32s)를 통해 상기 광가이드부재(30) 내부로 입사되고 일부는 상기 광반사면(34s)에서 반사되어 상기 제 2 주면(34)을 지나 외부로 방출될 수 있다. 물론, 상기 발광소자에서 방출된 빛이 상기 광반사면(34s)에서 전반사가 되기 위해서는 상기 광반사면(34s)의 법선과 입사광 사이의 각도가 임계각 이상이어야 한다. 즉, 상기 발광소자(20)에서 방출되는 빛이 소정의 각도(θ) 이상일 때 상기 광반사면(34s)에 도달하는 광의 입사각이 임계각 이상일 수 있으므로, 상기 각도(θ) 이상으로 방출되어 상기 광반사면(34s)에 도달한 빛은 반사되어 상기 제 2 주면(34)을 통해 외부로 방출된다. 이 때, 상기 제 2 주면(34)에 도달한 빛 중 제 2 주면(34)에서 임계각 이상이 빛(r11)은 상기 광가이드 부재(30) 내부로 되돌아가 상기 제 1 주면(32)에서 반사되어 외부로 방출될 수 있다. 상기 제 1 주면(32)에는 복수개의 광속제어 패턴(38)가 있기 때문에 상기 제 1 주면(32)에 도달한 빛 중 일부분(r12)은 상기 광속제어 패턴(38)에서 굴절되거나 반사되어 상기 광가이드 부재(30) 내부로 되돌아 갈 수 있다.
상기 광 조정시트(50)는 빛을 확산하여 투과하는 재질로서 상기 광량조정시트(50)를 통과하는 빛은 균일하게 확산되어 눈부심을 억제할 수 있다.
상기 발광소자(20)에서 상기 각도(θ)보다 작은 각도로 방출된 빛은 상기 광반사면(34s)에서 굴절되어 외부로 방출되고 일부분은 상기 광가이드부재(30) 내부로 되돌아 갈 수 있다. 상기 반사 코팅층(60)은 상기 광 반사면(34s)을 투과하여 외부로 방출되는 빛의 광량이 과도한 것을 억제하기 위하여 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 광 반사면(34s)에서 반사된 빛(r2)은 상기 광가이드부재(30) 내부로 되돌아 가서 상기 제 1 주면(32)에서 반사되어 다시 광가이드부재(30) 내부를 지나 상기 제 2 주면(34)을 통해 외부로 방출될 수 있다. 상기 제 2 주면(34)를 통해 방출되는 빛 가운데 상기 광량조정시트(50)을 통과하는 빛은 고르게 확산될 수 있다. 또한, 상기 제 2 주면(34)에서 반사된 일부 빛(r21)은 다시 제 1 주면(32)에서 반사되어 상기 광가이드 부재(30)를 지나 외부로 방출될 수 있다.
상기 광가이드부재(30) 내부를 지나는 일부 빛은 상기 광속제어 패턴(38)에서 굴절되거나 반사되어 다양한 방향으로 상기 제 2 주면(32)을 지나 외부로 방출될 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명에 따르면 상기 기준 광축 부근의 최대광량을 가지는 발광소자의 빛의 진행방향을 상기 광속제어부재(100)을 이용하여 분산함으로써 상기 기준 광축 부근의 화이트 스팟을 억제하고 균일하게 외부로 방출할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광속제어부재(100)를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광속제어부재(100)의 오목부(36b)는 기울기가 0인 중심과 상기 중심에서 멀어질수록 기울기가 증가하는 곡면(34sb)을 가지는 제 1 오목부와, 상기 제 1 오목부 주변의 수평면 및 상기 수평면 가장자리에 단차면(34st)과, 상기 단차면으로부터 멀어질수록 기울기가 증가하는 곡면(34sa)을 가지는 제 2 오목부를 가질 수 있다.
상기 오목부(36b) 주변의 상기 제 2 주면(34) 상에 광량조정시트(50)이 형성된다. 상기 광량조정시트(50)는 상기 오목부(36b) 상부로 연장되어 상기 오목부(36b)의 일부분을 덮을 수 있다.
상기 오목부(36b)의 상기 제 1 오목부의 곡면(34sb) 상에 반사 코팅층(60)이 더 형성될 수도 있다. 상기 광량조정시트(50)은 상기 제 2 오목부의 곡면(34sa)의 상부까지 연장될 수 있다.
본 실시예에 따르면 기준 광축 부근으로 상기 제 2 주면(34)을 향하는 빛은 법선 기준 입사각이 크므로 전반사 확률이 높고, 그 바깥쪽의 제 2 주면(34)로 입사하는 빛은 법선 기준 입사각이 작으므로 상기 제 2 오복부의 곡면(34sa)에서 굴절되어 외부로 방출된다. 즉, 광량이 많은 기준 광축 부근의 빛은 주로 상기 광가이드부재(30) 내부로 되돌려 분산하고 광량이 적은 주변 광은 주로 상기 광가이드부(30) 투과하여 외부로 방출되어 발광소자의 빛을 고르게 분산할 수 있다. 상기 제 2 오목부의 곡면(34sa)을 지난 빛은 상기 오목부 상부로 연장된 상기 광량조정시트(50)를 통과하면서 2차적으로 고르게 분산될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광속제어부재(100)의 오목부(36b)는 가장자리에서 중심으로 갈수록 기울기가 증가하여 중심이 광원을 향하여 수렴하는 곡면(34s)을 가질 수 있다.
상기 곡면(34s)는 기준 광원 부근에서 기울기가 크고 주변으로 갈수록 기울기가 완만해진다. 따라서, 광량이 많은 기준 광축 부근의 빛은 상기 곡면(34s)의 법선 기준 입사각이 크므로 전반사 확률이 높고, 주변으로 갈수록 입사각이 작아져서 전반사 확률이 낮아진다. 따라서, 기준 광축 부근의 광량을 분산시켜 화이트 스팟을 억제할 수 있다. 또한, 상기 오목부(34b)를 통과하는 빛을 주변으로 균일하게 분산하기 위하여 상기 곡면(34s) 상에 반사 코팅층(60)을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 광속제어부재(100)의 오목부(36b)는 상기 기준 광축을 지나는 단면에서 상기 오목부는 양측 측벽 및 상기 측벽들 사이의 수평면을 포함하는 광 반사면(34s)를 가질 수 있다. 상기 광 반사면(34s) 상에 반사 코팅층(60)을 포함하여 광량이 많은 기준 광축 부근의 광을 상기 광가이드부재(30) 내부로 되돌려 분산시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광속제어부재를 설명하기 위한 평면도이다.
본 발명에 따른 광속제어부재(100)는 도 1a에 도시된 것과 같이 하나의 기준 광축을 중심으로 대칭 구조를 가진다. 즉, 하나의 발광소자 상에 하나의 광속제어부재(100)가 배치되어 빛을 고르게 분산시킨다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광속제어부재(200)는 복수개의 발광소자 상에 하나만 배치되는 구조일 수 있다. 예컨대, 도 1a에 도시된 것과 같은 구조의 광속제어부재(100) 4개가 결합된 형상을 가질 수 있다. 그러나, 여기에 국한되지 않고, 본 발명에 따른 광속제어부재(200)은 2개, 3개, 6개, 8개 등 다양한 갯수의 도 1의 구조가 결합된 형태일 수 있으며, 이들은 도 6과 같이 가로 세로로 배열되거나 선형으로 배열된 구조일 수도 있다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 백라이트유닛에 배열된 광속제어부재를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트 유닛(300, 400)은 기판 상에 행렬로 복수개의 광속제어부재(100, 200)들이 배열되어 상기 기판 상에 실장된 발광소자들의 빛을 고르게 분산할 수 있다. 광량이 높은 기준 광축 주변의 빛은 본 발명에 따른 광속제어부재(100, 200)에 의해 균일하게 주변으로 분산되어 상부로 방출되기 때문에, 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 사용하는 경우 백라이트 유닛과 광학 필름 또는 디스플레이 사이의 간격을 최소화할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광속제어부재를 설명하기 위한 평면도이고, 도 8b는 도 1의 A-A'에 따라 취해진 단면도이다.
도 8a 및 8b를 참조하면, 본 발명에 따른 직하 방식 백라이트유닛용 광속제어부재(600)는 발광소자(620)의 기준 광축 상에 오목한 광 입사면(632s)을 가지는 제 1 주면(632) 및 상기 제 1 주면(632)의 이면에 상기 기준 광축 상에 오목부(636b)를 가지는 제 2 주면(634)을 포함하는 광가이드부재(630)와, 적어도 상기 오목부(636b) 주변의 상기 제 2 주면(634) 상에 형성된 광량 조정시트(650)를 포함한다.
상기 제 1 주면(632)의 상기 기준 광축 및 그 주변에는 발광소자와 상기 제 1 주면(632) 사이에 소정의 입사공(636a)이 형성되어 있다.
상기 기준 광축을 따라 취해진 광 입사면(632s)의 단면은 포물선 또는 반구 형상일 수 있다. 또한, 상기 기준 광축 주변에서는 상기 기준 광축으로부터 멀어질 수록 기울기가 음의 방향으로 점차적으로 증가하는 형상을 가질 수도 있고, 상기 기준 광축 주변에서 기울기가 양의 방향으로 점차적으로 증가하다가 다시 감소하여 상기 입사공(636a)의 중심에 볼록한 형상을 가질 수도 있다.
상기 제 1 주면에는 복수개의 광속제어 패턴들(638)이 형성되어 있다. 상기 광속제어 패턴들(638)은 상기 기준 광축을 중심으로 동심원상으로 형성될 수 있다. 상기 광속제어 패턴들(638)의 단면은 삼각홈, 사각홈, 원호, 아치, 포물선 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 광속제어 패턴들(638)은 동심원상으로 배치되는데 한정되지 않고 원형 도트, 사각 도트, 격자, 거물망, 나선, 직물상 등 다양한 형상을 가질 수도 있다.
상기 광가이드부재(630)는 PMMA(Poly Methyl Methacrylate) 또는 PC(Poly Carbonat)로 제작될 수 있다.
예컨대, 상기 광가이드부재(630)은 JIS K7361-1 측정법으로 측정한 전광선투과율(Tt) 90% 이상, JIS K7136 측정법으로 측정한 담가(haze) 0.5% 미만의 PMMA(Poly Methyl Methacrylate) 또는 PC(Poly Carbonat)로 제작될 수 있다.
본 실시예에서 상기 광량조정시트(650)는 상기 오목부(636b) 및 상기 오목부(636b) 주변의 상기 제 1 주면(634) 상에 형성된다. 상기 광량조정시트(650)는 상기 제 1 주면(634) 상에 접착되거나, 도료 또는 수지 등으로 도포되어 상기 광가이드 부재(630)에 밀착될 수 있다. 상기 광량조정시트(650)의 가장자리가 곡선 또는 직선으로 이루어진 물결모양 또는 톱니모양의 패턴을 가질 수도 있다. 상기 광량조정시트(650)는 빛의 일부분만 투과할 수 있는 반투명 재질로서 투명 기재 내부에 확산입자들이 분산된 것이거나 백색의 투과성 시트일 수도 있다.
상술한 실시예들에서 상기 광가이드부재의 모서리는 비스듬히 깎인 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 도 8a 및 도 8b에 도시된 것과 같이, 상기 광가이드부재(630)의 모서리는 비스듬히 깎인 모따기면(634e)를 가질 수 있다. 또한 상기 광가이드부재의 단부로 부터 소정간격을 두고 테두리 홈(634n)이 형성될 수도 있다. 상기 테두리 홈(634n)과 상기 모따기면(634e)는 광원으로부터 먼 영역에서 상부로 발산되는 빛의 양을 증가시키는 역할을 한다. 즉, 광원에 가까운 광가이드부재의 중앙부에서는 입사각이 작으므로 상기 제 1 주면(634)을 통과하여 외부로 발산되는 광량이 많은 반면에 광원에서 먼 부분에 도달한 빛은 입사각이 커서 상기 제 1 주면(634)을 통과하여 외부로 발산되는 광량이 적을 수 있다. 따라서, 상기 광원으로부터 거리가 먼 부분의 상기 제 1 주면(634)에 테두리 홈(634n)을 형성하거나 모서리에 모따기면(634e)를 형성하여 외부로 발산되는 광의 양을 증가시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 광속제어부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 도 6에서와 마찬가지로 본 발명에 따른 광속제어부재(700)는 복수개의 발광소자 상에 하나만 배치되는 구조일 수 있다. 예컨대, 도89a 및 도 8b에 도시된 것과 같은 구조의 광속제어부재(600) 4개가 결합된 형상을 가질 수 있다. 그러나, 여기에 국한되지 않고, 본 발명에 따른 광속제어부재(700)은 2개, 3개, 6개, 8개 등 다양한 갯수의 도 1의 구조가 결합된 형태일 수 있으며, 이들은 도 6과 같이 가로 세로로 배열되거나 선형으로 배열된 구조일 수도 있다.
또한 상술한 것과 마찬가지로, 상기 광속제어부재(700) 또한 그 가장자리에서 소정간격 이격된 위치에 테두리홈(734n)이 형성될 수 있고, 모서리에 모따기면(734e)가 형성될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광속제어부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 광속제어부재(800)의 오목부(836b)는 가장자리에서 중심으로 갈수록 기울기가 증가하여 중심이 광원을 향하여 수렴하는 곡면(834s)을 가질 수 있다.
상기 곡면(834s)는 기준 광원 부근에서 기울기가 크고 주변으로 갈수록 기울기가 완만해진다. 따라서, 광량이 많은 기준 광축 부근의 빛은 상기 곡면(834s)의 법선 기준 입사각이 크므로 전반사 확률이 높고, 주변으로 갈수록 입사각이 작아져서 전반사 확률이 낮아진다. 따라서, 기준 광축 부근의 광량을 분산시켜 화이트 스팟을 억제할 수 있다. 또한, 상기 오목부(834b)를 통과하는 빛을 주변으로 균일하게 분산하기 위하여 상기 곡면(834s) 상에 광량조절시트(850)를 포함할 수 있다. 상기 광량조정시트(850)는 상기 제 1 주면(834) 상에 접착되거나, 도료 또는 수지 등으로 도포되어 상기 광가이드 부재(830)에 밀착될 수 있다.
이 실시예에서도 상술한 것과 같이 상기 광속제어부재(800) 또한 그 가장자리에서 소정간격 이격된 위치에 테두리홈(834n)이 형성될 수 있고, 모서리에 모따기면(834e)가 형성될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광속제어패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 광속제어패턴(738)은 중앙에서 가장자리로 갈수록 크기가 달라질 수 있다. 예컨대, 상기 광속제어패턴(738)의 폭은 일정하면서 가장자리로 갈수록 높이가 증가하거나, 높이가 일정하면서 폭이 증가하거나, 높이와 폭이 증가하거나, 크기가 동일하면서 간격이 좁아지거나 넓어질 수 있다. 이는 상기 광속제어패턴(738)의 단면이 사각 형상인 것에 국한되지 않고 원호, 삼각형 물결무늬 등 그 형상이 다양해지더라도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 도면에서 광속제어부재들의 가로세로 길이가 같은 것으로 도시되었으나 상기 광속제어부재의 가로와 세로 길이가 서로 다르게 구성할 수도 있다. 예컨대, 화면배율이 16:9인 경우 상기 광속제어부재의 가로와 세로 길이비도 16:9일 수도 있다. 그러나, 화면비율과 상기 광속제어부재의 가로세로비가 일치하는 것은 아니며 그 비율은 자유롭게 선택될 수도 있다.
100, 200: 광속제어부재 30: 광가이드부재
50: 광량조정시트 60: 반사 코팅층

Claims (12)

  1. 발광소자의 기준 광축 상에 오목한 광 입사면을 가지는 제 1 주면 및 상기 제 1 주면의 이면에 상기 기준 광축 상에 오목부를 가지는 제 2 주면을 포함하는 광가이드부재; 및
    적어도 상기 오목부 주변의 상기 제 2 주면 상에 형성된 광량 조정시트를 포함하고,
    상기 오목부는 상기 기준 광축을 지나는 단면에서 양측 측벽 및 상기 측벽들 사이의 수평면을 포함하는 광속제어부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광량 조정시트는 상기 오목부 주변 및 상기 오목부 상부를 덮는 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 광축을 지나는 단면에서 상기 오목부는 기울기가 0인 중심과 상기 중심에서 멀어질수록 기울기가 증가하는 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준 광축을 지나는 단면에서 상기 오목부는 가장자리에서 중심으로 갈수록 기울기가 증가하여 중심이 광원을 향하여 수렴하는 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광속제어부재
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 오목부 상에 형성된 반사 코팅층을 더 포함하되,
    상기 광량 조정시트는 상기 오목부 주변의 상기 제 2 주면 상에 형성되고 상기 오목부는 개방된 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 오목부는,
    기울기가 0인 중심과 상기 중심에서 멀어질수록 기울기가 증가하는 곡면 가지는 제 1 오목부;
    상기 제 1 오목부 주변의 수평면;
    상기 수평면 가장자리에 단차면; 및
    상기 단차면으로부터 멀어질수록 기울기가 증가하는 곡면을 가지는 제 2 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제 1 오목부 상에 형성된 반사 코팅층을 더 포함하되,
    상기 광량 조정시트는 상기 오목부 주변의 상기 제 2 주면 상과, 상기 제 2 오목부 및 상기 수평면 상부에 형성되고 상기 제 1 오목부는 개방된 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광량 조정시트는 상기 입사면을 통과하여 상기 제 2 주면에 도달한 빛의 일부를 통과하고 일부를 상기 제 1 주면으로 반사하는 것을 특징으로 하는 광속제어부재.
  10. 기판;
    상기 기판 상에 실장된 발광소자; 및
    상기 발광소자를 덮는 광속제어부재를 포함하되,
    상기 광속제어부재는,
    상기 발광소자의 기준 광축 상에 오목한 광 입사면을 가지는 제 1 주면;
    상기 제 1 주면의 이면에 상기 기준 광축 상에 오목부를 가지는 제 2 주면; 및
    적어도 상기 오목부 주변의 상기 제 2 주면 상에 형성된 광량 조정시트를 포함하고,
    상기 오목부는 상기 기준 광축을 지나는 단면에서 양측 측벽 및 상기 측벽들 사이의 수평면을 포함하는 백라이트유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판 상에 복수의 발광소자들이 배치되고,
    각 발광소자 상에 하나의 광속제어부재가 배치되어 상기 기판 상에 복수의 광속제어부재가 행렬로 배열된 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기판 상에 복수의 발광소자들이 배치되고,
    복수의 발광소자들 상에 하나의 광속제어부재가 배치되어 상기 기판 상에 복수의 광속제어부재가 행렬로 배열된 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
KR1020170011277A 2016-11-18 2017-01-24 광속제어부재 및 이를 이용한 백라이트유닛 KR101798599B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20160154118 2016-11-18
KR1020160154118 2016-11-18

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170149658A Division KR20180087116A (ko) 2017-11-10 2017-11-10 광속제어부재 및 이를 이용한 백라이트유닛

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101798599B1 true KR101798599B1 (ko) 2017-11-16

Family

ID=60806833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170011277A KR101798599B1 (ko) 2016-11-18 2017-01-24 광속제어부재 및 이를 이용한 백라이트유닛

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101798599B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021071378A1 (en) * 2019-10-09 2021-04-15 Corning Incorporated Backlight including patterned reflectors, diffuser plate, and method for fabricating the backlight
KR102621888B1 (ko) * 2023-08-18 2024-01-05 이선근 차량용 조명 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011044411A (ja) * 2009-08-24 2011-03-03 Enplas Corp 光束制御部材、発光装置、面光源装置、及び表示装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011044411A (ja) * 2009-08-24 2011-03-03 Enplas Corp 光束制御部材、発光装置、面光源装置、及び表示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021071378A1 (en) * 2019-10-09 2021-04-15 Corning Incorporated Backlight including patterned reflectors, diffuser plate, and method for fabricating the backlight
KR102621888B1 (ko) * 2023-08-18 2024-01-05 이선근 차량용 조명 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7231861B2 (ja) 面光源装置、表示装置及び電子機器
KR100644935B1 (ko) 평판형 발광 소자
KR101943446B1 (ko) 디스플레이 장치 및 조명 시스템
TWI752234B (zh) 具有極薄直下式背光之光學透鏡之發光裝置
US9638956B2 (en) Backlight unit and display apparatus thereof
US20130070165A1 (en) Lighting device, display device and television device
WO2012164790A1 (ja) 面光源および液晶ディスプレイ装置
KR101948141B1 (ko) 백라이트 유닛 및 그를 이용한 조명 시스템
JP6629601B2 (ja) 光束制御部材、発光装置、面光源装置および表示装置
JP2011014831A (ja) 発光装置、面光源および液晶ディスプレイ装置
US10634296B2 (en) Luminous flux control member, light-emitting device, planar light source device, and display device
JP2007280952A (ja) 導光板及びこれを有する液晶ディスプレー装置
KR20190021522A (ko) 도광체 및 이를 구비하는 백라이트 장치
JP2010040192A (ja) バックライトユニットおよびこれを備えた液晶表示装置
US7766533B2 (en) Illumination module, and a display and general lighting apparatus using the same
TWI716100B (zh) 具有光徑控制功能的擴散板及背光裝置
JP2010186142A (ja) 照明用レンズ、発光装置、面光源および液晶ディスプレイ装置
CN110873980A (zh) 照明装置及具备该照明装置的显示装置
KR101798599B1 (ko) 광속제어부재 및 이를 이용한 백라이트유닛
JP5849192B2 (ja) 面光源および液晶ディスプレイ装置
US20160161086A1 (en) Light emitting module and light emitting apparatus
KR20170142681A (ko) 직하 방식 백라이트유닛용 도광판
JP2007059146A (ja) バックライト装置及び液晶表示装置
JP2010146986A (ja) 照明用レンズ、発光装置、面光源および液晶ディスプレイ装置
KR20180087116A (ko) 광속제어부재 및 이를 이용한 백라이트유닛

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant