KR20070040012A - Direct type back-light unit for lcd - Google Patents
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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.The present invention relates to a backlight device capable of significantly reducing the thickness of a backlight, and includes a tunnel-shaped light incident portion into which a light source is inserted at a lower side thereof, and a block having a V-shape symmetrically around the light incident portion. The light guide plate has a plurality of light guide plates formed on the upper side and a light scattering pattern for uniformly scattering the light on the upper side, and a light scattering pattern for efficiently scattering the incident light. A light source, various sheets positioned at an upper side of the light guide plate for condensing and diffusing light of the light guide plate, a reflective plate positioned at a lower side of the light guide plate to reflect light of the light guide plate upward, and the light guide plate, the light source and the reflecting plate are seated It is configured to include a cover bottom.
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.By the above configuration, by forming a light receiving part into which the light source is inserted in the lower surface of the light guide plate to have a structure in which the light source and the light guide plate are integrated, the thickness of the backlight can be minimized, and the upper and lower surfaces of the light guide plate are respectively The light diffusion pattern and the light scattering pattern may be formed to improve the luminance and the uniformity of the luminance, and thus may be easily applied to a large screen liquid crystal display having excellent optical characteristics and thinning.
LCD, 백라이트, 도광판, LED, 형광램프 LCD, Backlight, Light Guide Plate, LED, Fluorescent Lamp
Description
도 1은 종래의 에지형 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a conventional edge type backlight device;
도 2는 종래의 직하형 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,2 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a conventional direct type backlight device;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,3 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a backlight device according to an embodiment of the present invention;
도 4a,b는 본 발명의 실시예에 따른 형광램프를 광원으로 하는 도광판의 구조를 나타낸 단면도,4A and 4B are cross-sectional views showing the structure of a light guide plate using a fluorescent lamp as a light source according to an embodiment of the present invention;
도 5a,b는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드를 광원으로 하는 도광판의 구조를 나타낸 단면도,5A and 5B are cross-sectional views illustrating a structure of a light guide plate using a light emitting diode as a light source according to an embodiment of the present invention;
도 6a,b는 본 발명의 실시예에 따른 도광판에 형성된 입광부의 구조를 나타낸 단면도, 6A and 6B are cross-sectional views showing the structure of a light incidence part formed in the light guide plate according to the embodiment of the present invention;
도 7a 내지 7d는 본 발명의 실시예에 따른 광확산 패턴이 형성된 도광판의 개략적인 구조를 나타낸 도면,7A to 7D illustrate a schematic structure of a light guide plate having a light diffusion pattern according to an embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 반사판과 커버버텀의 개략적인 구조를 나타낸 부분 사시도.8 is a partial perspective view showing a schematic structure of a reflector and a cover bottom according to an embodiment of the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
110 : 도광판 111 : 입광부110: light guide plate 111: light receiving part
112 : 광산란 패턴 113 : 광확산 패턴112: light scattering pattern 113: light diffusion pattern
120 : 광원 130 : 광확산시트류120: light source 130: light diffusion sheet
140 : 반사판 150 : 커버버텀140: reflector 150: cover bottom
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.BACKGROUND OF THE
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.Recently, as the information society develops, the demand for display devices is increasing in various forms. Accordingly, liquid crystal display (LCD), plasma display panel (PDP), electro luminescent display (ELD), and vacuum fluorescent display (VFD) Various flat panel display devices have been researched and developed. Here, LCD is widely used as a mobile flat panel display device because of its excellent image quality, light weight, thinness, and low power consumption, and is particularly used as a laptop, computer monitor, and TV monitor. However, LCDs do not emit light by themselves and require a separate external light source to realize high quality images. Therefore, the LCD structure further includes a backlight unit as a light source of the liquid crystal display panel in addition to the liquid crystal display panel, so that the backlight unit uniformly supplies a high brightness light source to the liquid crystal display panel, thereby realizing high quality images.
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.In general, a backlight of a liquid crystal display device is a light source such as a cylindrical fluorescent lamp such as a Cold Cathode Fluorescent Lamp (CCFL), a Hot Cathode Fluorescent Lamp (HCFL), an External Electrode Fluorescent Lamp (EEFL), or a Light Emitting Diode (LED). Devices EL (Electro Luminescence) devices are mainly used, and are classified into edge-lighting and direct-lighting backlights according to the way light sources are arranged.
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. Edge type backlights are mainly used in LCDs for thinning portable communication devices due to their relatively thin thickness, and direct type backlights are mainly used in LCDs for large screens such as notebooks or TV monitors due to high light efficiency.
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.As shown in FIG. 1, the
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.As shown in FIG. 2, the direct type backlight 20 includes
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.The present invention has been proposed in order to solve the above problems, by forming a light incident portion into which the light source is inserted in the lower surface of the light guide plate to have a structure in which the light source and the light guide plate are integrated, thereby significantly reducing the thickness of the backlight. The brightness of the backlight can be improved by connecting a plurality of blocks that form a V shape symmetrically with respect to the groove formed in the light guide plate to improve the brightness of the backlight, and for light diffusion on the upper side and the lower side of the light guide plate. It is an object of the present invention to provide a backlight device capable of forming a pattern to exhibit uniform luminance, and having excellent optical characteristics and being easily applied to a large-screen liquid crystal display device for thinning.
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.In order to achieve the above object, the backlight device of the present invention has a tunnel-shaped light incident portion formed with a light source inserted into a lower side thereof, and a plurality of blocks having a V shape symmetrically with respect to the light incident portion are connected to each other. A light guide plate having a light diffusion pattern for uniformity of luminance on the upper side and a light scattering pattern for efficiently scattering the incident light on the upper side, a plurality of light sources inserted into each light incident part, and the light guide plate It includes a variety of sheets for condensing and diffusing the light of the light guide plate is located on the upper side of the light guide plate, a reflecting plate located below the light guide plate to reflect the light of the light guide plate to the upper side and a cover bottom on which the light guide plate and the light source, the reflecting plate is seated It is characterized in that the configuration.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치의 개략적인 단면 구조를 나 타내었다.3 shows a schematic cross-sectional structure of a backlight device according to an embodiment of the present invention.
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.Referring to FIG. 3, in the
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.The
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. Particularly, in the
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.In addition, the
도 4a 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 백라이트 장치에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.The backlight device of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4A to 8.
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.4A and 4B illustrate a structure of a light guide plate using a fluorescent lamp as a light source according to an exemplary embodiment of the present invention, and a
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.The
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.5A and 5B illustrate a structure of a light guide plate using an LED as a light source according to an exemplary embodiment of the present invention, and basically has the same structure as in FIGS. 4A and 4B. In general, since the LED
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.6A and 6B are cross-sectional views illustrating the structure of the light incidence part formed on the light guide plate according to the embodiment of the present invention, and the upper surface of the
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.7A to 7D illustrate a schematic structure of a light guide plate having a light diffusion pattern according to an exemplary embodiment of the present invention. The
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.7A to 7D, the
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.8 illustrates a schematic structure of a reflecting plate and a cover bottom according to an embodiment of the present invention. The reflecting
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.By this structure, the light of the surface light source emitted from the
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.Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments and variously modified by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention. It may be changed and implemented.
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.As described above, the backlight device of the present invention has a structure in which the light source is inserted into the lower surface of the light guide plate to have a structure in which the light source and the light guide plate are integrated, thereby minimizing the thickness of the backlight, Since the uniformity can be improved, it can be easily applied to a large screen liquid crystal display device having excellent optical characteristics and thinning.
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