KR20160049588A

KR20160049588A - 백라이트 장치

Info

Publication number: KR20160049588A
Application number: KR1020140146132A
Authority: KR
Inventors: 오주석
Original assignee: 희성전자 주식회사
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2016-05-10

Abstract

본 발명은 도광판의 측면에 광원이 배치되는 측면 조광 방식의 백라이트 장치로서, 광원의 출광면을 종방향으로 배치하여 외관 특성을 개선하는 백라이트 장치에 관한 것으로, 본 발명의 백라이트 장치는 판상의 바닥부 가장자리가 상측으로 절곡되면서 내부에 수납공간을 형성하는 커버버텀; 상기 커버버텀의 수납공간에 안착되는 도광판; 상기 도광판 상부에 적층되는 광학시트; 수평부와 수평부의 단부에서 하측으로 연장되는 수직부로 구분되는 프레임으로 수평부의 일측 가장자리에는 광원이 안착되는 홈부가 마련되어 상기 커버버텀에 체결되는 가이드 패널; 및 기판 상에 다수의 LED 패키지가 일정 간격으로 실장되며, LED 패키지의 출광면이 하측의 도광판을 향하도록 상기 가이드 패널의 홈부에 체결되는 LED 어레이;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 장치{Backlight Unit}

본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도광판의 측면에 광원이 배치되는 측면 조광 방식의 백라이트 장치로서, 광원의 출광면을 종방향으로 배치하여 외관 특성을 개선하는 백라이트 장치에 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 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 확산판과 광학시트를 통하여 액정 패널에 직접 빛을 비추어 조명하는 방식이며, 측면형 백라이트 장치는 도광판의 측부에 광원이 배치되어 도광판과 광학시트를 통하여 간접적으로 빛을 비추어 조명하는 방식이다. 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 광원부 구조를 개략적으로 나타낸 결합 단면도이고, 도 2는 도 1의 백라이트 장치에 대한 광 출사 특성을 나타낸 평면도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트 장치는 사각 판상의 커버버텀(11), 커버버텀 내부에 안착되는 반사시트(12), 반사시트 상에 안착되는 도광판(13), 도광판 측부에 배치되는 LED 어레이(14), 도광판 상부에 적층되는 광학시트(15) 및 커버버텀 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널(16)로 구성된다. 여기서, LED 어레이(14)는 사각 형상의 커버버텀(11) 수납공간 일측에 배치되고, 다수의 점광원의 빛을 도광판(13)의 측면 입광면을 통하여 도광판 내부로 제공하여 측면형 백라이트 장치를 구성하게 된다.

또한, LED 어레이(14)는 소정의 회로가 인쇄된 기판(14a) 상에 다수의 LED 패키지(14b)가 일정 간격으로 실장되고, LED 패키지(14b)의 출광면이 도광판(13)의 입광면을 향하도록 배치되어 LED 패키지(14b)에서 출사되는 점광원의 빛이 직접 도광판(13) 내부로 입사되도록 구성된다. 이러한 점광원에 의하여 입광부 영역에서 출사되는 백라이트 장치의 광 특성은 도 2에 도시된 바와 같이, LED 패키지(14b)가 배치된 위치에서는 높은 휘도의 명부 영역(A)으로 나타나지만, LED 패키지(14b)가 배치되지 않은 위치(즉, LED 패키지 사이)에서는 상대적으로 낮은 휘도의 암부 영역(B)으로 나타난다.

이와 같은 명부와 암부의 차이는 외부에서 핫 스팟(Hot spot)으로 관찰되어 백라이트 장치의 외관을 저해하는 요인이 된다. 최근 높은 휘도를 나타내는 LED 패키지(14b) 개발과 적은 수의 LED 패키지(14b) 사용에 따른 LED 패키지 사이의 간격(p) 증가로 인하여 핫 스팟 문제는 더욱 심각해지고 있다.

이러한 핫 스팟은 도광판(13)의 입광면으로부터 소정의 폭(w)까지만 나타나므로, 가이드 패널(16)의 수평 폭(w)을 길게 하여 차단할 수 있다. 그러나 이 경우 백라이트 장치의 전체 베젤(Bezel) 폭이 넓어져 영상 표시영역이 상대적으로 좁아지는 문제점이 발생한다. 또한, 핫 스팟은 기판(14a)에 실장되는 LED 패키지(14b) 사이의 간격(p)을 좁혀 발생 자체를 방지할 수 있으나, 이는 LED 패키지의 수를 증가시켜 결국 백라이트 장치의 제조 비용을 상승시키게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내공개특허 10-2011-0121247호 등의 선행문헌에서는 도광판의 입광면에 광원이 배치되는 광원 홈이 형성되고, 광원 홈의 좌우측에 반사면이 형성되며, 광원 홈에는 양 측면으로 빛을 출사시키는 LED 패키지가 배치되는 구조의 측면형 백라이트 장치가 개시되어 있다. 그러나 상기 선행문헌의 백라이트 장치는 도광판의 입광면 영역 구조가 복잡하여 도광판의 가공이 어려운 문제점이 있으며, 양면 발광 LED 패키지의 사용에 따른 백라이트 장치의 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.

국내공개특허 10-2011-0121247호(2011.11.07. 출원공개)

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 도광판의 측부에서 빛을 입사시키는 측면형 백라이트 장치에 있어서, 광원으로부터의 빛이 도광판 내부의 입광부 영역에서 확산 및 산란되도록 함으로써, 입광부 영역에서의 외관을 개선할 수 있는 측면형 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트 장치는, 판상의 바닥부 가장자리가 상측으로 절곡되면서 내부에 수납공간을 형성하는 커버버텀; 상기 커버버텀의 수납공간에 안착되는 도광판; 상기 도광판 상부에 적층되는 광학시트; 수평부와 수평부의 단부에서 하측으로 연장되는 수직부로 구분되는 프레임으로 수평부의 일측 가장자리에는 광원이 안착되는 홈부가 마련되어 상기 커버버텀에 체결되는 가이드 패널; 및 기판 상에 다수의 LED 패키지가 일정 간격으로 실장되며, LED 패키지의 출광면이 하측의 도광판을 향하도록 상기 가이드 패널의 홈부에 체결되는 LED 어레이;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 도광판은 상기 LED 어레이가 배치되는 입광부의 측부와 하부 표면에 형성되는 반사층;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도광판은 상기 반사층이 형성되는 표면이 경사면 또는 곡면을 이루는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 광원으로부터의 빛이 도광판의 단부 상측에서 하측 종방향으로 입사된 후 횡방향으로 진행됨으로써, 다수의 점광원에 의하여 발생하는 입광부 영역에서 명부와 암부 영역이 해소되어 백라이트 장치의 외관이 개선된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 결합 단면도,
도 2는 도 1의 백라이트 장치에 대한 광 출사 특성을 나타낸 평면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 결합 단면도,
도 4는 도 3의 백라이트 장치의 조립 과정을 나타낸 분해 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조의 다양한 변형예를 나타낸 결합 단면도.

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 3은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 결합 단면도이고, 도 4는 도 3의 백라이트 장치의 조립 과정을 나타낸 분해 단면도이다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 백라이트 장치는 내부에 수납공간이 형성되는 커버버텀(Cover-Bottom, 100), 커버버텀 내부에 안착되는 반사판(200), 반사판 상에 안착되는 도광판(300), 도광판의 일측 단부에서 도광판 상측에 배치되는 LED 어레이(400), 도광판 상에 적층되는 광학시트(500) 및 커버버텀의 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널(Guide-Panel, 600)을 포함한다.

여기서, 커버버텀(100)은 상측이 개방된 육면체 형상의 하우징으로, 사각 판상의 바닥부(110)와 바닥부(110)의 가장자리가 상측으로 연장되는 수직부(120)로 구분되면서 그 중앙 영역은 각 구성들이 수납되는 수납공간을 형성한다. 또한, 바닥부(110)는 각 구성들이 안착되는 안착면을 구성하며, 수직부(120)는 수납된 각 구성들을 외부 환경으로부터 보호하고, 가이드 패널(600)과 체결되기 위한 체결수단으로서 기능을 한다.

반사판(200)은 도광판(300)의 하측으로 누설되는 빛을 도광판(300) 내부로 재입사시켜 백라이트 장치의 휘도를 향상시킨다. 반사판(200)은 광 반사 특성이 우수한 필름 또는 시트로 구성되며, 사각 형상을 이루면서 커버버텀(100)의 바닥부(110)에 안착된다.

도광판(300)은 LED 어레이(400)로부터 다수의 점광원의 빛을 입력받아 내부 전반사를 통하여 면광원으로 전환시켜 상측으로 출사시키는 광 전환 소자이다. 도광판(300)은 소정의 굴절율을 갖는 투명 아크릴 계열의 수지로 구성되며, 일 예로 PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Poly stylene), MS(Meta stylene) 또는 PC(Polycarbonate) 등의 수지가 이용될 수 있다. 이러한 도광판(300)은 커버버텀(100)의 바닥부(110)에 대응하는 사각 형상을 이루며, 반사판(200)의 상측에서 커버버텀(100) 내부에 안착된다.

LED 어레이(400)는 다수의 점광원의 빛을 도광판 내부로 제공하는 백라이트 장치의 광원으로, 소정의 회로가 인쇄된 기판(410) 상에 다수의 LED 패키지(420)가 일정 간격으로 실장되어 어레이를 구성한다. 특히, 본 발명의 LED 어레이(400)는 가이드 패널(600)에 체결되어 도광판(300)의 상면을 통하여 점광원의 빛을 입사시킨다. 즉, 도시된 바와 같이, LED 어레이(400)는 LED 패키지(420)의 출광면은 수직 하측 방향으로 향하도록 가이드 패널(600)에 체결된다. 이와 같은 LED 어레이(400)의 체결 구조에 의하여 본 발명의 도광판(300)은 일측 단부의 상면이 입광면(300a)으로 기능하고, 하면과 측면이 반사면(300b)으로 기능하며, 입광면(300b)을 제외한 상면의 나머지 영역이 출광면(300c)으로 기능한다.

광학시트(500)는 도광판(300)에서 출사되는 면광원의 빛에 대한 지향각, 휘도 및 균일도 등과 같은 광 특성을 개선하기 위한 광 제어 소자이다. 이러한 광학시트(500)로는 프리즘시트 및 확산시트를 포함하며, 다양한 기능을 갖는 복수의 시트로 구성될 수 있다.

가이드 패널(600)은 중앙이 개방된 사각의 플랜지(flange) 형상을 이루며, 도광판(300)의 면광원의 빛이 중앙의 윈도우 영역으로 출사된다. 가이드 패널(600)은 수평부(610)와 수평부의 외측 단부에서 하측으로 연장되는 수직부(620)로 구성되며, 수평부(610)는 백라이트 장치의 가장자리 베젤 영역을 구성하고, 수직부(620)는 커버버텀(100)에 체결되는 체결수단이 형성된다. 또한, 가이드 패널(600)은 일측의 수평부(610)에 광원이 배치되기 위한 홈부(630)가 형성되고, 홈부(630)에서 LED 어레이(400)는 전열 패드(thermal pad) 또는 전열 테이프(thermal tape) 등의 접착수단(430)을 매개로 수평부(610) 하면에 부착된다.

이러한 가이드 패널(600)은 도광판(300)과 광학시트(500)의 가장자리를 감싸면서 커버버텀(100)에 체결되어 커버버텀(100)에 수납되는 반사판(200), 도광판(300) 및 광학시트(500)를 고정시킨다. 커버버텀(100)과 가이드 패널(600)은 각 수직부(120,620)의 체결로 서로 조립되며, 이를 위한 각 수직부(120,620)에는 다양한 형상의 체결수단(미도시)이 형성된다. 이때, 본 발명에서는 LED 어레이(400)가 가이드 패널(600)의 수평부(610)에 체결되므로, 커버버텀(100)과 가이드 패널(600)의 체결수단 형성에 LED 어레이(400)의 간섭을 받지 않아 각 수직부(120,620)에서의 체결수단 가공이 용이하게 이루어질 수 있다.

상기와 같은 구성의 백라이트 장치는 LED 어레이(400)에서 출사되는 빛이 도광판(300)의 상면을 통하여 도광판(300) 내부로 입사되고, 도광판(300) 내부로 입사되는 빛은 측면과 하면에서 반사되어 도광판(300) 내부의 중앙 영역으로 진행하게 된다. 이때, 도시된 바와 같이 도광판(300)은 측면과 하면의 가장자리에 반사층(310)이 형성된다. 반사층(310)은 LED 어레이(400)에서 하측으로 입사되는 빛이 누설 없이 도광판(300) 내부의 중앙 영역으로 진행하도록 방향을 전환시킨다. 이를 위한 반사층(310)은 도광판(300)의 측면과 함께 하면 일부 영역에 형성된다. 이러한 반사층(310)은 광 반사율이 우수한 잉크가 도광판 표면에 도포되거나, 광 반사 테이프가 부착되어 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 LED 어레이의 배치 구조에 의하여 LED를 광원으로 하는 측면형 백라이트 장치에서 발생되는 입광부 영역에서의 휘도 편차 문제가 발생하지 않는다. 이는, 도광판의 단부에서 종방향으로 도광판 내부로 입사된 빛이 종방향에서 횡방향으로 바뀌는 과정에서 분산 및 산란으로 서로 혼합되기 때문이다.

상기와 같은 구성의 백라이트 장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 커버버텀(100), 반사판(200), 도광판(300) 및 광학시트(500)가 체결되는 커버버텀 어셈블리의 조립이 이루어지고, 이와 별도로 가이드 패널(600)과 LED 어레이(400)과 체결되는 가이드 패널 어셈블리의 조립이 이루어진 후, 커버버텀 어셈블리에 가이드 패널 어셈블리가 체결되는 과정으로 조립이 이루어진다.

구체적으로 살펴보면, 먼저, 커버버텀(100)의 내부 수납공간에 반사판(200)과 도광판(300)이 순차적으로 안착된다. 이때, 도광판(300)의 입광부 측 단부는 커버버텀(100)의 수직부(120)에 근접하도록 조립된다. 또한, 도광판(300) 상측에는 프리즘시트와 확산시트를 포함하는 광학시트(500)가 적층된다. 그리고, 커버버텀 어셈블리의 조립과 별도로 입광부 영역의 가이드 패널(600) 수평부에 LED 어레이(400)가 부착된다. 이때, LED 어레이(400)는 별도의 접착수단(430)에 의하여 가이드 패널 수평부(610) 하면에 부착된다. 최종적으로 가이드 패널(600)과 커버버텀(100)은 각각의 수직부(120,620)에 형성된 체결수단에 의하여 체결이 이루어지면서 조립이 완성된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조의 다양한 변형예를 나타낸 결합 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 장치는 입광부 영역의 도광판 단부 즉, 측면과 하면의 반사면(300b)은 도 5에 도시된 바와 같이 경사면을 이루거나, 도 6에 도시된 바와 같이 곡면을 이룰 수 있다. 도 5 및 도 6에서와 같이 단부의 반사면(300b)이 도광판(300) 중앙 영역을 향한 경사면 또는 곡면을 이루는 경우 상측에서 종방향으로 입사되는 빛이 경사면 또는 곡면의 반사면에 의하여 진행 방향이 쉽게 변경될 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 : 바닥부 120 : 수직부
200 : 반사판
300 : 도광판 310 : 반사층
400 : LED 어레이 410 : 기판
420 : LED 패키지 430 : 접착수단
500 : 광학시트
600 : 가이드 패널 610 : 수평부
620 : 수직부 630 : 홈부

Claims

판상의 바닥부 가장자리가 상측으로 절곡되면서 내부에 수납공간을 형성하는 커버버텀;
상기 커버버텀의 수납공간에 안착되는 도광판;
상기 도광판 상부에 적층되는 광학시트;
수평부와 수평부의 단부에서 하측으로 연장되는 수직부로 구분되는 프레임으로 수평부의 일측 가장자리에는 광원이 안착되는 홈부가 마련되어 상기 커버버텀에 체결되는 가이드 패널; 및
기판 상에 다수의 LED 패키지가 일정 간격으로 실장되며, LED 패키지의 출광면이 하측의 도광판을 향하도록 상기 가이드 패널의 홈부에 체결되는 LED 어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
제1항에 있어서, 상기 도광판은,
상기 LED 어레이가 배치되는 입광부의 측부와 하부 표면에 형성되는 반사층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
제2항에 있어서, 상기 도광판은,
상기 반사층이 형성되는 표면이 경사면 또는 곡면을 이루는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.