KR20090090030A - 발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치 - Google Patents

발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프리즘 형상의 반사체들을 마름모 형태의 공간이 형성되도록 배치한 후 그 공간에 발광다이오드(LED) 램프를 위치시켜 화면의 균일도를 개선한 직하 조광형 백라이트 장치에 관한 것이다. 본 발명의 백라이트 장치는, 다수의 발광다이오드(LED) 램프가 배열되어 정면으로 빛을 조광하는 직하 조광형 백라이트 장치에 있어서, 상기 발광다이오드(LED) 램프를 실장하기 위한 커버 버텀 프레임과, 상기 커버 버텀 프레임의 평면 공간을 구획하여 마름모 형상의 발광다이오드 램프 실장공간을 형성하도록 배치되는 돌출반사체와, 상기 발광다이오드 램프 실장공간에 실장되는 다수의 발광다이오드 램프들로 이루어진 LED 광원모듈;과 상기 LED 광원모듈을 통해 입사되는 상기 LED 램프의 빛을 확산시켜 균일도를 향상시킨 패턴 확산판을 포함하여 구성된다. 본 발명의 백라이트 장치는 LED의 삼각배열은 LED 사이의 간격을 최소화하여 균일도 향상에 기여하고, LED의 사각(斜角)방향의 광은 돌출반사체에 의해 상부로 반사되어 LED 램프 사이의 암부(暗部) 발생을 줄이고, 반사된 광과 상부로 향하는 광은 확산판의 하면 패턴에 의해 광광(廣光)되어 균일도와 휘도를 증가시키는 효과가 있다.
LCD, 백라이트, 패턴 확산판, 프리즘 패턴, LED, 돌출반사체

Description

발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치{DIRECT LIGHTING TYPE BACKLIGHT UNIT USING LED LAMPS}
본 발명은 발광다이오드 램프를 이용한 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리즘 형상의 반사체들을 마름모 형태의 공간이 형성되도록 배치한 후 그 공간에 발광다이오드(LED) 램프를 위치시켜 화면의 균일도를 개선한 직하 조광형 백라이트 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치의 백라이트(Back light)는 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등의 형광램프나 LED(Light Emitting Diode)소자, EL(Electro Luminescence)소자 등을 주로 사용하고, 광원이 배치되는 방식에 따라 측면 조광형(Edge-lighting)과 직하 조광형(Direct-lighting) 백라이트로 구분된다. 통상, 측면 조광형 백라이트 장치는 비교적 얇은 두께로 인하여 노트북이나 컴퓨터 모니터용 LCD에 주로 사용되고, 직하 조광형 백라이트 장치는 높은 광효율 에 의해 TV 등과 같은 대화면을 목적으로 하는 LCD에 주로 이용된다.
종래에 발광다이오드(LED) 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트(10)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 커버 버텀(11)위에 실장되는 LED 램프(12) 어레이, LED 램프 어레이로부터의 빛을 확산시켜 균일도를 향상시키는 확산판(13)으로 구성된다.
그런데 LED 램프(12)는 전방향(全方向)으로 광을 방사하는 형광램프와는 달리 소정의 각도에서만 광을 방사하는 특징이 있어 각도에 따라 정면 조광율이 달라 휘도의 차이로 인해 균일도가 떨어지게 된다. 예컨대, 종래의 발광다이오드(LED) 램프(12)를 이용한 직하 조광형 백라이트(10)에서 일반 확산판(13)을 사용할 경우 도 6b에 도시된 바와 같이, 수직방향의 광에 대해서는 대략 73%의 정면조광이 이루어지고, 15°방향에서는 대략 91%의 정면조광이 이루어지며, 30°방향에서는 대략 73%의 정면 조광이 이루어져 도 6c에 도시된 바와 같이 휘도의 최고치와 최저치 사이의 편차가 크게 나타난다.
발광다이오드(LED) 램프를 이용한 종래의 직하 조광형 백라이트 장치는 확산판으로 입사되는 입사광의 각도에 따라 정면 조광율이 달라져 휘도의 차이로 인해 균일도가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 프리즘 형상의 반사체들을 마름모 형태의 공간이 형성되도록 배치한 후 그 공간에 발광다이오드(LED) 램프를 위치시켜 화면의 균일도를 개선한 직하 조광형 백라이트 장치를 제공하는 것이다
본 발명의 다른 목적은 확산판의 하면에 꼭지면이 둥근 프리즘 패턴을 형성하여 균일도와 휘도를 개선한 발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 백라이트 장치는, 다수의 발광다이오드(LED) 램프가 배열되어 정면으로 빛을 조광하는 직하 조광형 백라이트 장치에 있어서, 상기 발광다이오드(LED) 램프를 실장하기 위한 커버 버텀 프레임과, 상기 커버 버텀 프레임의 평면 공간을 구획하여 마름모 형상의 발광다이오드 램프 실장공간을 형성하도록 배치되는 돌출반사체와, 상기 발광다이오드 램프 실장공간에 실장되는 다수의 발광다이오드 램프들로 이루어진 LED 광원모듈;과 상기 LED 광원모듈을 통해 입사되는 상기 LED 램프의 빛을 확산시켜 균일도를 향상시킨 패턴 확산판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 돌출반사체는 삼각 프리즘 형상으로서 밑변의 각도(θa)가 45° 내지 64° 사이의 값을 갖고, 해당 LED 램프로부터 입사되는 광에 대해 95% 이상의 반사 특성을 갖는 것이고, 상기 확산판의 하면에는 꼭지면이 둥근 프리즘 패턴이 형성되어 있고, 상기 프리즘 패턴은 꼭지면이 곡률반경(R)이 50㎛ 내지 100㎛ 사이의 값을 갖는 곡면으로 되어 있으며, 빗면을 연장해 형성되는 꼭지각(θb)은 60°내지 100°사이의 값을 갖는 것이다.
본 발명에 따른 백라이트를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치는 LED의 삼각배열은 LED 사이의 간격을 최소화하여 균일도 향상에 기여하고, LED의 사각(斜角)방향의 광은 돌출반사체에 의해 상부로 반사되어 LED 램프 사이의 암부(暗部) 발생을 줄이고, 반사된 광과 상부로 향하는 광은 확산판의 하면 패턴에 의해 광광(廣光)되어 균일도와 휘도를 증가시키는 효과가 있다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예 들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드(LED) 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 LED 램프의 평면 배열 구조를 도시한 도면이다. 도 3a는 본 발명에 따른 돌출반사체의 형상을 도시한 도면이고, 도 3b는 본 발명에 따른 돌출반사체의 측단면도이며, 도 4는 도 1에 도시된 확산판의 하면 패턴을 확대 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 발광다이오드(LED) 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치(100)는 CCFL 대신에 광원기능을 하는 LED 램프(114)를 실장하기 위한 LED 광원모듈(110)과, LED 램프의 빛을 확산시켜 균일하게 하는 패턴 확산판(120)으로 구성된다.
LED 광원모듈(110)은 발광다이오드(LED) 램프들을 실장하기 위한 커버 버텀 프레임(112)과, 커버 버텀 프레임(112)의 평면 공간을 구획하여 마름모꼴의 발광다이오드 램프 실장공간을 형성하도록 배치되는 돌출반사체(116)와, 발광다이오드 램프 실장공간에 각각 실장되는 다수의 발광다이오드 램프들(114)로 구성된다.
LED광원모듈의 LED 실장공간에 배치되는 LED 램프들(114)은 도 2에 도시된 바와 같이, 삼각배열을 이루어 LED 램프(114) 사이의 간격을 최소화하여 균일도 향상에 기여하는데, 동일 수평선상에서 이웃하는 LED 램프(114)와의 거리를 A 라 하고, 서로 이웃하는 수평선들 사이의 거리를 B라 하며, 이웃하는 수평선상의 가장 가까운 LED 램프와의 거리를 C라 할 경우에 다음 수학식1과 같은 관계가 있다.
Figure 112008012562884-PAT00001
또한 LED 실장공간을 형성하는 돌출반사체(116)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 측단면이 삼각형인 프리즘 형상으로 돌출되어 있고 좌우 사선방향으로 교차 배치되어 마름모꼴의 LED 실장공간을 형성한다. 그리고 마름모꼴의 LED 실장공간에는 도 3a에 도시된 바와 같이 각각의 실장공간마다 LED 램프(114)가 하나씩 실장되어 있고, 각 LED 램프(114)는 도 2에 도시된 바와 같이 R,G,G,B LED 칩들로 이루어져 백색광을 발광하도록 되어 있다.
도 3b에서 돌출반사체(116)의 밑변의 각도(θa)는 45° 내지 64° 사이의 값을 갖고, 해당 LED 램프(114)로부터 입사되는 광에 대해 95% 이상의 반사 특성을 제공한다.
패턴 확산판(120)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하면에 연속된 양각 프리즘 패턴(P1)이 형성되어 있는데, 통상의 프리즘 패턴과 달리 본 발명에 따라 패턴 확산판(120)의 하면에 형성된 프리즘 패턴(P1)은 꼭지면이 곡률반경(R)이 50㎛ 내지 100㎛ 사이의 값을 갖는 곡면으로 되어 있다. 그리고 빗면을 그대로 연장할 경우에 형성되는 꼭지각(θb)은 60°내지 100°사이의 값을 가진다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 발광다이오드(LED) 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치(100)의 광학특성을 자세히 살펴보면 다음과 같다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치의 광학 특성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 발광다이오드(LED) 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트(100)에서 하면에 프리즘 패턴(P1)이 형성된 패턴 확산판(120)으로 입사되는 광에서 수직방향의 광에 대해서는 대략 100%의 정면조광이 이루어지고, 15°방향의 광에 대해서는 대략 100%의 정면조광이 이루어지며, 30°방향의 광에 대해서도 대략 100%의 정면 조광이 이루어지는 것을 알 수 있다.
그리고 이와 같이 넓은 각도 범위에서 대략 100%의 정면 조광이 이루어지므로 도 5b에 도시된 바와 같이 휘도의 최고치와 최저치 사이의 편차가 작아 전체적으로 휘도가 균일하게 되는 것을 알 수 있다.
더욱이 본 발명에 따른 광학특성(도 5a 및 도 5b)과 종래의 광학특성(도 6b 및 도 6c)을 대비해 보면, 본 발명에 따른 백라이트 장치(100)가 종래의 백라이트 장치(10)에 비해 광효율이 높고, 휘도의 편차가 작아져 균일도가 향상되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 LED 램프의 평면 배열 구조를 도시한 도면,
도 3a는 본 발명에 따른 돌출반사체의 형상을 도시한 도면,
도 3b는 본 발명에 따른 돌출반사체의 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 확산판의 하면 패턴을 확대 도시한 도면,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치의 광학 특성을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 6a 내지 도 6c는 종래의 발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치의 광학 특성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 직하 조광형 백라이트 장치 110: LED 광원모듈
112: 커버 버텀 프레임 114: LED 램프
116: 돌출반사체 120: 패턴 확산판

Claims (3)

  1. 다수의 발광다이오드(LED) 램프가 배열되어 정면으로 빛을 조광하는 직하 조광형 백라이트 장치에 있어서,
    상기 발광다이오드(LED) 램프를 실장하기 위한 커버 버텀 프레임과, 상기 커버 버텀 프레임의 평면 공간을 구획하여 마름모 형상의 발광다이오드 램프 실장공간을 형성하도록 배치되는 돌출반사체와, 상기 발광다이오드 램프 실장공간에 실장되는 다수의 발광다이오드 램프들로 이루어진 LED 광원모듈;과
    상기 LED 광원모듈을 통해 입사되는 상기 LED 램프의 빛을 확산시켜 균일도를 향상시킨 패턴 확산판을 포함하여 구성된 발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 돌출반사체는
    삼각 프리즘 형상으로서 밑변의 각도(θa)가 45° 내지 64° 사이의 값을 갖고, 해당 LED 램프로부터 입사되는 광에 대해 95% 이상의 반사 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 패턴 확산판의 하면에는 꼭지면이 둥근 프리즘 패턴이 형성되어 있고,
    상기 프리즘 패턴은 꼭지면이 곡률반경(R)이 50㎛ 내지 100㎛ 사이의 값을 갖는 곡면으로 되어 있으며, 빗면을 연장해 형성되는 꼭지각(θb)은 60°내지 100°사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치.
KR1020080015261A 2008-02-20 2008-02-20 발광다이오드 램프를 이용한 직하 조광형 백라이트 장치 KR100918873B1 (ko)

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