KR20160035159A - 도광모듈 및 이를 구비하는 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 장치를 구성하는 도광판의 유동에 의한 부품 손상이나 열팽창에 의한 광 특성의 변화를 방지할 수 있는 측면 조광형 백라이트 장치의 도광판 고정 구조에 관한 것으로, 본 발명의 측면형 백라이트 장치용 도광모듈은, 측면의 입광면을 통하여 입사되는 빛을 상면의 출광면으로 출사시키는 도광판; 및, 제1탄성면, 상기 제1탄성면 단부에서 절곡되면서 연장되는 제2탄성면 및 상기 제1탄성면과 제2탄성면이 연결된 내측 모서리에 형성되는 안착면을 구비하는 탄성패드;로 구성되며, 상기 도광판과 상기 탄성패드는, 상기 안착면에 도광판의 반입광면 모서리가 안착되도록 이중사출에 의하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

도광모듈 및 이를 구비하는 백라이트 장치{Light Guide Module and Backlight unit having the Same}
본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 백라이트 장치를 구성하는 도광판의 유동에 의한 부품 손상이나 열팽창에 의한 광 특성의 변화를 방지할 수 있는 측면 조광형 백라이트 장치의 도광판 고정 구조에 관한 것이다.
평면 디스플레이 장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, 이하, 'LCD'라 함)는 다른 표시장치와는 달리 그 자체에서 빛을 발하지 못하여, 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 반드시 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 LCD는 액정패널 외에 상기 액정패널의 광원으로 백라이트 장치를 더 포함하며, 백라이트 장치가 액정패널로 고휘도의 광원을 균일하게 공급함으로써 화상을 구현하게 된다.
이와 같이 백라이트 장치는 LCD와 같은 디스플레이 장치의 화상을 실현하기 위한 조명장치를 말하며, 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Lighting type) 또는 측면형(Edge Lighting type) 백라이트 장치로 구분된다. 직하형 백라이트 장치는 하부의 광원에서 확산판 및 광학시트를 통하여 액정패널에 직접 빛을 비추어 조명하는 방식이며, 측면형 백라이트 장치는 측부의 광원에서 도광판 및 광학시트를 통하여 간접적으로 빛을 비추어 조명하는 방식이다. 또한, 백라이트 장치의 광원으로는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 장점을 갖는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 주로 이용되고 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이 측면형 백라이트 장치는 커버버텀(10) 내부에 도광판(20)이 안착되고, 도광판(20)의 측부에는 광원인 LED 어레이(30)가 배치된다. 도광판(20)의 상측에는 광학시트(40)가 배치되고, 그 상측에서 가이드 패널(50)이 커버버텀(10)에 체결되는 구조를 이룬다.
일반적으로 백라이트 장치의 구동시 LED 어레이(30)에서 출사되는 빛은 도광판(20) 내부에서 전반사되면서 진행하는데, 이 과정에서 도광판(20) 내부에 많은 열이 발생한다. 또한, 백라이트 장치는 LED 어레이(30) 자체에서 발생하는 열의 일부도 도광판(20)으로 전달된다. 한편, 도광판(20)은 PMMA와 같은 수지물로 이루어지므로, LED 어레이(30)에서 발생하는 열 및 도광판(20) 내부를 진행하는 빛에 의하여 발생하는 열은 도광판(20)을 팽창시키게 된다. 또한, 수지물로 이루어지는 도광판은 고온·고습의 주변 조건에 의해서도 팽창할 수 있다. 이러한 도광판(20)의 열팽창은 입광부 영역에서 도광판(20)과 LED 패키지(32) 사이의 간격(d1)을 변화시켜 결국 백라이트 장치의 광 특성을 변화시키게 된다.
또한, 도광판(20)의 열팽창은 반입광부 영역에서도 도광판 단부에 대한 위치 변화를 초래한다. 즉, 도시된 바와 같이 반입광부 영역에서 열팽창에 의하여 도광판(20)의 반입광면은 소정의 간격(d2)으로 유동된다. 이러한 반입광부 영역에서 도광판의 열팽창은 도광판(20)의 형상 변형을 초래하여 부품의 손상이나 백라이트 장치의 광 특성 저하 문제를 발생시킨다.
따라서, 측면형 백라이트 장치에서는 도광판의 열팽창에도 불구하고, 도광판(20)의 입광면과 LED 패키지(32)의 출광면 사이에 일정한 간격(d1)이 유지되어야 하고, 도광판(20)이 안정적으로 지지되면서 반입광면이 유동될 수 있는 공간(d2)이 확보되어야 한다. 이를 위하여 종래의 측면형 백라이트 장치는 입광부 영역에는 도광판(20)의 입광면을 지지하는 스토퍼(미도시)를 마련하여 도광판(20)의 입광면과 LED 패키지(32)의 출광면 사이에 일정한 간격(d1)을 유지시키고, 반입광부 영역에는 탄성리브 또는 탄성범퍼와 같은 탄성부재(51)를 마련하여 도광판을 안정적으로 지지하면서도 열팽창이 원활히 이루어지도록 한다.
그러나 종래의 측면형 백라이트 장치는 탄성부재(51)들이 가이드 패널이나 커버버텀에 마련되는데, 이러한 탄성부재(51)는 가이드 패널 또는 커버버텀을 사출 금형으로 성형하는 과정에서 형성된다. 이 경우 가이드 패널 또는 커버버텀의 금형 구조가 복잡해지고 금형비용이 상승하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 측면형 백라이트 장치는 가이드 패널 또는 커버버텀이 PC(Polycarbonate) 재질의 수지가 이용된다. 따라서, 이러한 PC 재질의 탄성부재는 소정의 경도를 나타내어 도광판의 열팽창에 대한 충분한 완충 기능을 나타내지 못하고 있다.
또한, 종래의 측면형 백라이트 장치는 탄성부재가 가이드 패널 또는 커버버텀에 일체로 형성됨에 따라, 부품의 조립시 탄성부재가 도광판과 같은 다른 부품에 간섭(충돌)되어 조립 과정에서 탄성부재가 파손되거나 부품들이 손상되는 경우가 자주 발생하고 있다.
- 국내공개특허 10-2014-0082557(2014.07.02.출원공개)
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 간단한 공정과 저렴한 비용으로 제조될 수 있는 탄성부재 일체형의 도광모듈 및 이를 포함하는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 높은 탄성을 나타내어 도광판을 안정적으로 지지하면서 열팽창 공간을 충분히 제공하는 탄성부재 일체형의 도광모듈 및 이를 포함하는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 조립 과정이 용이하게 이루어질 수 있으며, 부품의 손상을 초래하지 않는 탄성부재 일체형의 도광모듈 및 이를 포함하는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 측면형 백라이트 장치용 도광모듈은, 측면의 입광면을 통하여 입사되는 빛을 상면의 출광면으로 출사시키는 도광판; 및, 제1탄성면, 상기 제1탄성면 단부에서 절곡되면서 연장되는 제2탄성면 및 상기 제1탄성면과 제2탄성면이 연결된 내측 모서리에 형성되는 안착면을 구비하는 탄성패드;로 구성되며, 상기 도광판과 상기 탄성패드는, 상기 안착면에 도광판의 반입광면 모서리가 안착되도록 이중사출에 의하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄성패드는 상기 제1탄성면과 제2탄성면 외측 모서리가 경사 또는 곡면을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄성패드는 상기 제1탄성면과 제2탄성면 내부에 다수의 완충 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄성패드는 실리콘으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 측면형 백라이트 장치는 내부에 수납공간을 형성하는 사각 판상의 커버버텀; 상기 커버버텀의 내부에 안착되며, 상기와 같은 구성의 도광모듈; 상기 도광모듈의 입광면측에 배치되는 LED 어레이; 및 상기 도광모듈의 상부에서 상기 커버버텀의 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널;을 포함하고, 상기 가이드 패널 또는 커버버텀에는 상기 도광판의 입광면을 지지하는 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 이중사출 공정을 이용하여 탄성 실리콘을 도광판과 일체형으로 형성함으로써, 간단한 공정과 저렴한 비용으로 탄성부재를 구비하는 도광판을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 실리콘을 탄성부재로 이용함으로써, 높은 탄성을 나타내어 도광판을 안정적으로 지지하면서 도광판의 열팽창 공간을 충분히 제공할 수 있고, 백라이트 장치의 조립이 용이하게 이루어지며, 조립 과정에서 부품 손상이 발생되지 않는다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,
도 3은 도 2의 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 평면도,
도 4는 도 3의 주요부인 탄성패드를 나타낸 사시도,
도 5는 도 3의 주요부인 입광부 구조를 나타낸 확대 평면도, 및
도 6은 도 3의 주요부인 반입광부 구조를 나타낸 확대 평면도이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 평면도이며, 도 4는 도 3의 주요부인 탄성패드를 나타낸 사시도로서, 평면 사시도와 저면 사시도를 도시하였다.
먼저, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 백라이트 장치는 사각 판상의 커버버텀(100), 커버버텀 내부에 안착되는 도광모듈(200), 도광모듈의 측부에 배치되는 LED 어레이(300), 도광판의 상측에 적층되는 광학시트(400) 및 광학시트의 상측에서 커버버텀에 체결되는 가이드 패널(500)을 포함한다.
여기서, 커버버텀(100)은 내부에 수납공간이 형성되는 사각의 판 형상을 이루며, 적어도 일 측부에는 광원이 배치되는 광원부가 마련된다. 가이드 패널(500)은 중앙이 개구된 사각의 프레임 형상으로 광학시트(400)의 상측에서 커버버텀(100)의 가장자리를 따라 체결된다. 커버버텀(100)과 가이드 패널(500)의 체결에 의하여 커버버텀 내부에 수납된 각 구성들이 안정적으로 고정된다.
LED 어레이(300)는 백라이트 장치의 광원으로 기판(310) 상에 다수의 LED 패키지(320)가 일정 간격으로 실장된 어레이 형태를 이룬다. 기판(310)은 일면에 LED 패키지(320)를 구동시키기 위한 회로가 인쇄되며, 소정의 폭과 길이를 갖는 띠 형상의 연성 인쇄회로기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)으로 구성될 수 있다. LED 패키지(320)는 백색 발광의 LED로 구성되거나 적색, 녹색, 청색 발광의 LED가 혼합되어 구성될 수 있다. 이러한 LED 어레이(300)는 LED 패키지(320)의 출광면(320a)이 도광판(210)의 입광면(210a)과 소정의 간격(d1)을 이루도록 배치된다.
광학시트(400)는 도광판(210)에서 출사되는 빛의 출사각과 휘도 분포를 제어하는 광 제어 시트로서, 프리즘 시트와 확산 시트를 포함할 수 있다. 본 발명의 백라이트 장치에 있어서, 커버버텀(100), 도광판(210), LED 어레이(300), 광학시트(400) 및 가이드 패널(500)은 백라이트 장치를 구성하는 공지의 기술이 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에서의 도광모듈(200)은 사각 판 형상을 이루는 도광판(210)과 반입광부의 도광판 양 모서리에서 도광판과 일체로 형성되는 탄성패드(220)로 구성된다.
도광판(210)은 LED 어레이(300)로부터 입사되는 다수의 점광원의 빛을 내부 전반사를 통하여 면광원으로 전환시켜 상측으로 출사시킨다. 이를 위한 도광판(210)은 사각의 판 형상으로, 광원인 LED 어레이(300)가 배치되는 어느 일 측면이 입광면(210a)을 구성하고, 나머지 측면이 반입광면(210b)을 구성한다. 이러한 도광판(210)은 소정의 굴절률을 갖는 투명 아크릴 수지로 구성되며, 일 예로 PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Poly stylene), MS(Meta stylene) 또는 PC(Polycarbonate) 등의 수지가 이용될 수 있다.
탄성패드(220)는 도광판의 반입광면(210b)을 탄성 가압하여 도광판이 커버버텀(100) 내에서 안정적으로 고정되도록 하며, 반입광면(210b)의 양 모서리에 구비된다. 또한, 탄성패드(220)는 도광판(210)의 반입광면 영역이 열팽창하는 경우에도 도광판(210)을 지지한 상태에서 열팽창이 원활히 이루어지도록 한다.
이러한 탄성패드(220)는 도 4에 도시된 바와 같이, 도광판(210)의 모서리부에 대응될 수 있도록 제1탄성면(221)과 제1탄성면 단부에서 수직으로 연결되는 제2탄성면(222)으로 구성되는 'L' 형상을 이룬다. 이에 따라 도광판(210) 모서리의 양 측 반입광면(210b)은 각각 제1탄성면(221)과 제2탄성면(222)의 내면에 접착된다.
또한, 탄성패드(220)는 (a)에 도시된 바와 같이, 제1탄성면(221)과 제2탄성면(222)이 연결되는 내측 모서리에 도광판(210)의 모서리부가 안착되는 안착면(223)이 형성된다. 안착면(223)은 제1탄성면(221)가 제2탄성면(222)의 바닥면에 형성되며, 도광판(210)의 모서리가 하측으로 쳐지는 것을 방지한다. 또한, 탄성패드(220)는 (b)에 도시된 바와 같이, 제1탄성면(221)과 제2탄성면(222)의 바닥면에 다수의 완충 홈(224)이 형성된다. 완충 홈(224)은 탄성패드(220)의 몸체 내부에 공간을 형성함으로써, 탄성패드(220)의 완충 기능을 향상시켜 도광판의 열팽창이 더욱 원활히 이루어질 수 있도록 한다. 이러한 완충 홈(224)은 제1탄성면(221)과 제2탄성면(222) 내부를 수직 방향으로 관통하거나 수평 방향으로 관통하면서 형성될 수도 있다.
그리고 탄성패드(220)는 제1탄성면(221) 및 제2탄성면(222)의 외측 모서리에 모깎기(chamfer)가 적용된다. 즉, 도시된 바와 같이 제1탄성면(221)과 제2탄성면(222)의 외측 상부 모서리(221a,222a)와 제1탄성면(221)과 제2탄성면(222)이 연결되는 외측 수직 모서리(220a)는 경사 또는 곡면 형상을 이룬다. 이와 같이 탄성패드(220)의 외측 모서리에 모깎기가 적용됨으로써, 도광모듈(200)의 조립시 가이드 패널 등에 의한 간섭을 최소로 할 수 있다.
이러한 탄성패드(220)는 높은 완충 기능을 나타내는 실리콘 재질로 구성되며, 이중 사출에 의하여 도광판(210)과 일체형으로 형성된다. 즉, 사출 금형을 이용한 도광판 제조 공정에서, 탄성패드(220)를 인서트물(insert object)로 하고 투명 아크릴 수지를 주입 및 성형하여 도광판(210)을 제조함으로써, 도광판(210)과 탄성패드(220)가 하나의 모듈을 구성하는 도광모듈(200)이 제조된다. 이때, 탄성패드(220)의 상면은 도광판(210)의 상면보다 돌출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 탄성패드(220)가 도광판 상부로 돌출되는 경우 조립 작업시 가이드 패널이나 광학 시트 등과 간섭이 발생하기 때문이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 주요부인 입광부와 반입광부 영역의 백라이트 장치 구조를 나타낸 확대 평면도이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 입광부 영역의 커버버텀(100)에는 도광판(210)의 입광면(210a)이 LED 패키지(320)의 출광면(320a)과 소정의 간격(d1)을 유지할 수 있도록 스토퍼(120)가 형성된다. 스토퍼(120)는 커버버텀(100)의 수직 측벽(110) 일부가 절개되어 LED 패키지(320)의 출광면 전방으로 돌출되도록 형성된다. 도광판(210)은 반입광면(210b)에 형성된 탄성패드(220)에 의하여 입광부 방향으로 가압되므로, 도광판(210)의 입광면(210a)은 스토퍼(120)에 의하여 지지되면서 LED 출광면(320a)과 일정한 간격(d1)이 유지될 수 있다. 이러한 스토퍼(120)는 커버버텀(100)의 바닥면이 절개되어 형성될 수도 있으며, 입광부 영역의 가이드 패널에 형성될 수도 있다.
그리고, 도 6을 참조하면, 반입광부 영역에는 탄성패드(220)에 의하여 도광판(210)의 반입광면(210b)이 커버버텀(100) 수직 측벽(110)과 일정 간격을 유지하고 있다. 탄성패드(220)는 탄성에 의하여 도광판(210)을 입광면 방향으로 가압하면서 지지하지만, 도광판(210)이 열팽창하는 경우 도시된 바와 같이 도광판(210)의 반입광면(210b)이 소정의 폭(d2)으로 위치 변경되도록 한다.
즉, 본 발명의 백라이트 장치에서는 도광판의 반입광면 양 모서리에 일체로 형성되는 탄성패드에 의하여 도광판 반입광면의 열팽창이 원활히 이루어지고, 도광판의 유동이 방지되며, 도광판과 광원 사이의 간격이 일정하게 유지될 수 있다.
이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100 : 커버버텀
110 : 측벽 120 : 스토퍼
200 : 도광모듈
210 : 도광판 220 : 탄성패드
300 : LED 어레이
310 : 기판 320 : LED 패키지
400 : 광학시트
500 : 가이드 패널

Claims (5)

  1. 측면의 입광면을 통하여 입사되는 빛을 상면의 출광면으로 출사시키는 도광판; 및
    제1탄성면, 상기 제1탄성면 단부에서 절곡되면서 연장되는 제2탄성면 및 상기 제1탄성면과 제2탄성면이 연결된 내측 모서리에 형성되는 안착면을 구비하는 탄성패드;로 구성되며,
    상기 도광판과 상기 탄성패드는, 상기 안착면에 도광판의 반입광면 모서리가 안착되도록 이중사출에 의하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치의 도광모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄성패드는,
    상기 제1탄성면과 제2탄성면 외측 모서리가 경사 또는 곡면을 이루는 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치의 도광모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄성패드는,
    기 제1탄성면과 제2탄성면 내부에 다수의 완충 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치의 도광모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성패드는,
    실리콘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치의 도광모듈.
  5. 내부에 수납공간을 형성하는 사각 판상의 커버버텀;
    상기 커버버텀의 내부에 안착되며, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항으로 구성되는 도광모듈;
    상기 도광모듈의 입광면측에 배치되는 LED 어레이; 및
    상기 도광모듈의 상부에서 상기 커버버텀의 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널;을 포함하고,
    상기 가이드 패널 또는 커버버텀에는 상기 도광판의 입광면을 지지하는 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치.
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