KR100665011B1 - 발광 다이오드를 이용한 백라이트 장치 - Google Patents

발광 다이오드를 이용한 백라이트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드를 이용한 백라이트 장치에 관한 것이다. 상기 백라이트 장치는 평탄한 반사판; 상기 반사판 상에 설치된 복수의 발광 다이오드 광원; 상기 발광 다이오드 광원 상측에 배치된 투명판; 상기 투명판 밑면의 상기 발광 다이오드 광원에 상응하는 위치에 서로 이격 배치되는 복수의 산란 패턴을 포함한다. 상기 산란 패턴들은 입사광을 산란시키면서 투과 및 반사하여 상기 광의 적어도 일부가 상기 투명판 안에서 내부 반사된 다음 상기 산란 패턴들 중의 어느 하나에 의해 반사되어 상기 투명판의 상부로 방출되도록 함으로써 상기 투명판에서 상부로 방출되는 전체 빛의 균일도를 높이도록 구성된다. 그 결과, 전체 백라이트 장치의 두께를 감소시킬 수 있다.
백라이트, 반사판, 투명판, 산란 패턴, 반사, 투과, LED

Description

발광 다이오드를 이용한 백라이트 장치{BACKLIGHT APPARATUS HAVING LEDS}
도 1은 통상의 측면 방출형 백라이트 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 통상의 직하형 백라이트 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 백라이트 장치의 산란 패턴의 밑면도이다.
도 5는 도 3의 백라이트 장치의 동작을 설명하는 단면도이다.
도 5a와 5b는 산란 패턴에서의 빛의 산란을 설명하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면도이다.
도 7은 도 6의 백라이트 장치의 산란 패턴의 밑면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면도이다.
도 10은 도 9의 백라이트 장치의 산란 패턴의 밑면도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예의 백라이트 장치의 단면도이다.
도 12는 도 11의 백라이트 장치의 산란 패턴의 밑면도이다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예의 백라이트 장치의 단면도이다.
도 14는 도 13의 백라이트 장치의 산란 패턴의 밑면도이다.
도 15 내지 17d는 본 발명에 따른 다양한 산란 패턴을 도시하는 밑면도이다.
도 18은 본 발명의 제7 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면도이다.
도 19는 도 18 백라이트 장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분의 부호의 설명>
100, 100A-100F: 백라이트 장치 102: 반사판
104: LED 광원 106: 투명판
108, 112: 산란 패턴 110: 차광판
본 발명은 발광 다이오드를 이용한 백라이트 장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는 투명판 하부에 발광 다이오드 광원을 설치하고 상기 발광 다이오드 광원에 상응하는 상기 투명판의 밑면의 소정 위치에는 하부로부터 입사되는 빛을 산란시키면서 투과/반사하는 복수의 산란 패턴을 형성함으로써 적어도 일부의 빛이 상기 투명판 안에서 내부 반사된 다음 다시 상기 산란 패턴들 중의 하나에 의해 반사되어 투명판 상부로 방출되도록 구성된 백라이트 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드 즉 LED를 사용하는 액정표시장치(LCD)의 백라이트 장치는 측 면 방출 방식(edge emitting)과 직하 방식(direct illumination)으로 구분된다. 측면 방출 방식은 광원에서 나오는 빛을 측방으로 보낸 다음 반사판이나 산란 패턴을 이용하여 상측으로 빛의 경로를 바꿔 액정 패널에 조명을 제공한다. 이와 달리, 직하 방식은 액정 패널 하부에 광원을 설치하고 이 광원에서 측방으로 빛을 보낸 다음 반사판을 이용하여 상측으로 빛의 경로를 바꿔 액정 패널에 조명을 제공하게 된다.
도 1은 통상의 측면 방출형 백라이트 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 측면 방출형 백라이트 장치(10)는 산란 패턴(14)이 상면에 형성된 반사판(12), 이 반사판(12)의 상면에 배치된 도광판(16) 및 이 도광판(16)의 양쪽에 배치된 막대 형태의 LED 광원(18, 20)을 구비한다.
LED 광원(18, 20)은 빛(L)을 측방으로 도광판(16) 안으로 방출하며, 빛(L)은 도광판(16) 안에서 돌아다니다가 산란 패턴(14)에 부딪혀 상측으로 산란되어 도광판(16) 상부의 액정 패널(22)에 백라이트를 제공하게 된다.
이와 같은 측면 방출형 백라이트 장치(10)는 그 두께가 작고 구조가 간단하다는 장점이 있다. 또한, 반사판(12)의 상면이나 도광판(16)의 하면에 형성된 반사 패턴(14)의 설계를 통해 상측으로 보내는 빛의 세기를 균일하게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, LED 광원(18, 20)에서 나온 빛을 보낼 수 있는 거리는 한계가 있기 때문에, 이 구조는 대화면 LCD의 백라이트에는 적용할 수 없다.
도 2는 통상의 직하형 백라이트 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 직하형 백라이트 장치(30)는 평탄한 반사판(32), 이 반사판 (32) 상에 설치된 막대 형태의 LED 광원(34), 상기 LED 광원(34) 상에 배치된 반사판 또는 차광판(36), 상기 차광판(36)으로부터 소정 간격(G1)을 두고 배치된 투명판(38) 및 상기 투명판(38)으로부터 소정 간격(G2)을 두고 배치된 확산판(40)을 구비한다.
광원(34)은 빛(L1, L2)을 주로 평면 방향으로 방출하며 이와 같이 방출된 빛(L1)은 반사판(32)에서 반사되어 상부의 투명판(38)을 통과한 다음 상부의 확산판(40)에서 원하는 균일도로 확산되어 상부에 있는 액정 패널(42)에 백라이트를 제공하게 된다. 다른 빛(L2)은 투명판(38)의 밑면에 부딪쳐 일부(L21)는 투명판(38) 안으로 진입하여 그 상부의 확산판(40)을 통해 액정 패널(42)에 백라이트를 제공한다. 한편, 빛(L2)의 다른 일부(L22)는 투명판(38)에서 반사판(32)으로 반사된 다음 이 반사판(32)에서 반사되어 빛(L1)과 같은 방식으로 투명판(38) 및 확산판(40)을 통해 액정 패널(42)에 백라이트를 제공하게 된다.
이와 같은 구조의 백라이트 장치(30)는 액정 패널(42) 하부에 다수의 막대형 LED 광원(34)을 설치할 수 있기 때문에, 대화면 LCD에 효과적으로 백라이트를 제공할 수 있는 장점이 있다.
하지만, LED 광원(34)으로부터 투명판(38) 사이에 미리 정해진 간격(G1)이 필요하고 투명판(38)과 확산판(40) 역시 소정의 간격(G2)으로 유지되어야 하므로, 이 구조의 백라이트 장치(30)는 두께가 증가한다는 단점이 있다.
구체적으로 설명하면, LED 광원(34)에서 발생한 빛(L)은 주로 차광판(36) 사이를 통해 상측으로 반사되므로, 차광판(36)에 의해 가려진 어두운 암부(DA)를 형 성한다. 이와 같은 암부(DA) 및 그에 따른 휘선(輝線)을 제거하기 위해서는, 빛들이 투명판(38)을 통과하여 확산판(40)에 입사하기 전까지 서로 혼합되도록 투명판(38)과 확산판(40) 사이에 일정치 이상의 간격(G2)을 충분히 확보해야 한다.
이와 같이, 반사판(32)에서 액정 패널(42)로 진행하는 빛을 전체적으로 균일하게 하기 위해서는 위와 같은 간격(G1, G2)을 일정치 이상으로 유지해야 하므로, 직하형 백라이트 장치(30)는 그 특성상 두께 증가를 피할 수 없다.
따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 투명판 하부에 발광 다이오드 광원을 설치하고 상기 발광 다이오드 광원에 상응하는 상기 투명판의 밑면의 소정 위치에는 하부로부터 입사되는 빛을 산란시키면서 투과/반사하는 복수의 산란 패턴을 형성함으로써 적어도 일부의 빛이 상기 투명판 안에서 내부 반사된 다음 다시 상기 산란 패턴들 중의 하나에 의해 반사되어 투명판 상부로 방출되도록 구성된 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 발광 다이오드를 이용한 백라이트 장치로서, 평탄한 반사판; 상기 반사판 상에 설치된 복수의 발광 다이오드 광원; 상기 발광 다이오드 광원 상측에 배치된 투명판; 상기 투명판 밑면의 상기 발광 다이오드 광원에 상응하는 위치에 서로 이격 배치되는 복수의 산란 패턴을 포함하며, 상기 산란 패턴들은 입사광을 산란시키면서 투과 및 반사하여 상기 광의 적어도 일부가 상기 투명판 안에서 내부 반사된 다음 상기 산란 패턴들 중의 어느 하나에 의해 반사되어 상기 투명판의 상부로 방출되도록 함으로써 상기 투명판에서 상부로 방출되는 전체 빛의 균일도를 높이도록 구성된 백라이트 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 장치는 상기 투명판 상면의 상기 산란 패턴 사이에 각기 배치되는 복수의 상부 산란 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 백라이트 장치에서, 상기 산란 패턴은 산란성을 갖는 잉크 또는 투과성을 갖는 램버트 필름(Lambertian film)으로 구성될 수 있다.
상기 백라이트 장치에서, 상기 산란 패턴은 산란성을 갖는 잉크로 되어 있고 상기 잉크는 산란제, 결합제 및 용매를 포함하며, 상기 산란제는 TiO2 및 SiO2 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 TiO2, SiO2 및 결합제는 대략 1:1:15wt% 내지 대략 0:4:15wt%의 비율을 가지면 바람직하다. 이와 달리, 상기 SiO2 및 결합제는 대략 1:10wt% 내지 대략 1:25wt%의 비율을 가질 수 있다.
이와 달리, 상기 산란 패턴은 복수의 미세한 폭과 틈새를 갖는 반사 금속으로 구성될 수 있다.
상기 백라이트 장치에서, 각각의 상기 산란 패턴은 중심 영역과 그 둘레의 하나 이상의 주변 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 중심 영역은 높은 반사율의 반사 영역이고 상기 주변 영역은 반사/투과 영역이면 바람직하다.
또한, 상기 중심 및 주변 영역은 서로 미리 정해진 간격을 두고 형성되면 바람직하다.
상기 백라이트 장치에서, 상기 산란 패턴은 상기 발광 다이오드 광원의 배열 방향을 따라 서로 연결된 것을 특징으로 한다.
이때, 각각의 상기 산란 패턴은 중심선을 따라 형성된 중심 영역 및 이 중심 영역의 양쪽에 형성된 하나 이상의 주변 영역으로 이루어지면 바람직하다.
또한, 상기 중심 및 주변 영역은 서로 미리 정해진 간격을 두고 형성되면 바람직하며, 상기 중심 영역은 반사 영역이고 상기 주변 영역은 반사/투과 영역이면 더욱 바람직하다.
또한, 상기 백라이트 장치는 상기 산란 패턴과 상기 발광 다이오드 광원 사이에 각기 배치된 복수의 차광판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 백라이트 장치는 상기 투명판 상부에 배치되는 확산판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면도이고, 도 4는 도 3의 백라이트 장치의 산란 패턴의 밑면도이며, 도 5는 도 3의 백라이트 장치의 동작을 설명하는 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 백라이트 장치(100)는 통상 기판(도시 생략) 상에 배치되는 평탄한 반사판(102), 이 반사판(102) 상에 설치된 복수의 LED 광원(104), 상기 LED 광원(104)으로부터 소정 간격을 두고 배치된 투명판(106) 및 상기 투명판(106) 밑면에 배치된 산란 패턴(108)을 포함한다. 각각의 상기 산란 패턴(108)은 하측의 LED 광원(104)에 상응하는 위치에 배치된다. 한편, 상기 투명판(106) 상측에는 투명판(106)과 액정 패널(도시 생략) 사이에는 확산판(도시 생략)이 더 배치되어 투명판(106)에서 액정 패널로 향하는 빛의 균일도를 증가시킬 수 있다.
상기 반사판(102)은 통상 기판 상에 얇은 막 또는 시트 형태로 배치되며, 바람직하게는 램버트 표면(Labertian surface)을 갖는다.
LED 광원(104)은 각각 복수의 LED가 일렬로 배치된 복수의 LED 어레이 형태로 설치되면 바람직하다. 한편, 세 개의 LED 광원(104)을 도시하였으나 이는 예시일 뿐이며 LED 광원(104)은 2 또는 4 이상의 다양한 수효로 구성될 수 있다.
투명판(106)은 일정한 두께를 갖는 평판 부재로서, 투명한 아크릴, PMMA(Polymethylmethacrylate), 플라스틱 또는 유리 등으로 구성된다.
산란 패턴(108)은 상기 LED 광원(104)에 상응하는 투명판(106) 밑면의 소정 위치에 형성된다. 각각의 산란 패턴(108)은 미리 정해진 반경(r)을 갖는 원형이며, 서로 미리 정해진 거리(d)를 두고 이격 배치된다. 이때, 각각의 LED 광원(104)의 초점(F)을 지나는 수직 축선 즉 법선(la)이 산란 패턴(108)의 중심(C)을 지나도록 배치된다. 한편, 본 명세서에서 LED 광원(104)의 LED 칩은 점광원인 것을 예로서 설명한다. 초점(F)에서 산란 패턴(108)의 가장자리를 연결하는 가상선(l1)과 상기 법선(la)이 이루는 각도(θ)는 반사판(102)과 투명파(106) 사이의 간격 및 산란 패턴(108)의 반사/투과율 등에 의해 변화할 수 있다.
산란 패턴(108)은 미리 정해진 범위의 반사율과 투과율을 갖는 재료로 형성되며, 입사되는 빛을 반사/투과시킬 때 이들을 산란시킨다. 산란 패턴(108)의 예로는 측면 방출형 백라이트 장치의 반사판에 잉크 도트로서 사용되는 소재를 사용하여 구현할 수 있다. 상기 잉크는 산란성을 가지므로, 투명판(106) 하부에 코팅/도포되면 입사되는 빛을 반사/투과시킬 때 이들을 산란시킨다. 이와 달리 복수의 미세한 폭과 틈새를 갖는 고반사율 금속 패턴일 수도 있다. 또한, 투과성을 갖도록 램버트 필름(Lambertian Film)을 얇게 부착하여 제공할 수도 있다.
따라서, 도 5에서 알 수 있는 바와, 같이 빛(L1)이 입사되면, 산란 패턴(108)은 일부의 빛을 하향 반사하지만(도시 생략), 나머지 빛(L11, L12)은 산란시키면서 상측으로 투과한다. 이렇게 되면, 빛(L11)은 투명판(106)을 직접 통과하여 상측으로 방출되고, 빛(L12)은 투명판(106) 상면에서 내부 반사되어 투명판(106) 내부에서 돌아다니다가 다른 산란 패턴(108)에 부딪히면 상측으로 반사되어 투명판(106) 상부로 방출된다. 또한, 투명판(106)의 밑면에서 하향 반사된 빛(L3)의 일부(L32)도 전술한 빛(L12)과 마찬가지 방식으로 투명판(106) 내부에서 돌아다니다가 투명판(106)의 상부로 방출된다. 한편 일부 빛(L2, L31, L33)의 경우에는 종래와 동일하게 투명판(106)의 상부로 방출된다.
이렇게 하면, LED 광원(104)에서 발생된 빛은 LED 광원(104)의 직상부의 투명판(106)의 일부 영역을 통해서도 상부로 방출되므로, 투명판(106)의 전체 영역에서 균일하게 빛이 방출된다. 즉, 도 2를 참조하여 전술한 종래기술의 백라이트 장치(30)의 암부(DA) 및 그에 따른 휘선이 발생하지 않는다. 따라서, 투명판(38)과 확산판(40) 사이에 일정한 값 이상의 간격(G2)이 필요한 종래기술과는 달리, 본 발명의 백라이트 장치(100)는 투명판(106)과 확산판(도시 생략) 사이의 간격을 현저히 감소시킬 수 있다.
한편, 산란 패턴(108)을 인쇄하기 위한 잉크는 산란제( 또는 확산제), 바인더 및 용매를 포함한다. 산란제 또는 확산제로는 TiO2, SiO2 등의 무기 산화물을 분말 형태 바람직하게는 미세 분말로 사용한다. 이때, TiO2와 SiO2는 대략 수nm에서 수㎛의 입자 크기를 갖고 균일하게 분산된다. 한편, 바인더는 이들 무기 산화물 입자를 고정시키며, 용매는 점도를 조절하는 기능을 한다.
상기 잉크는 평면 모니터에 사용될 때는 TiO2, SiO2 및 결합제가 대략 1:1:15 내지 0:4:15wt% 비율로 사용되며, 용매는 대략 4000cps의 점도로 사용된다. 한편, 노트북 모니터에 사용될 때는 SiO2와 결합제가 대략 1:10 내지 1:25wt의 비율로 사용되며, 용매는 대략 3000cps의 점도로 사용된다.
이와 같은 잉크로 된 잉크 패턴은 대략 10 내지 50㎛의 두께로 투명판의 밑면에 인쇄되며, 바람직하게는 대략 20㎛의 두께를 갖는다.
한편, 이와 같은 잉크 패턴을 인쇄할 때, 통상 대략 80㎛ 두께의 유제를 스 크린에 도포하고, 이 스크린은 잉크를 인쇄할 투명판으로부터 대략 2.5 내지 3cm의 거리 즉 클리어런스(clearance)를 유지한다.
이와 같은 잉크 패턴에서의 빛의 산란 원리를 이하 도 5a와 5b를 참조하여 설명한다.
도 5a를 참조하면, 산란 패턴(108)에 입사한 빛(L1, L2)은 SiO2 입자에 의해 산란된다. 즉, 빛(L1)은 SiO2 입자에 의해 산란되어 산란 패턴(108)으로부터 반사되고, 빛(L2)은 산란 패턴(108)을 투과하면서 SiO2 입자에 의해 산란된다. 따라서, 이와 같은 산란 패턴(108)을 투명판에 적용하면 도 5를 참조하여 전술한 바와 같이 투명판(106)의 전체 영역에서 빛이 균일하게 방출된다.
한편, 이와 같은 SiO2 입자는 투명하기 때문에, 상기 산란 패턴(108)은 두께가 얇은 노트북 모니터에 사용하면 유리하다.
도 5b를 참조하면, 산란 패턴(108)에 입사한 빛(L3, L4)은 TiO2 및 SiO2 입자에 의해 산란된다. 또한, 비록 도시하지는 않았지만, 도 5a의 빛(L2)과 같이 산란 패턴(108)을 투과하면서 TiO2 및 SiO2 입자에 의해 산란되기도 한다.
한편, TiO2 입자는 SiO2 입자에 비해 빛의 확산력이 크므로 큰 광량을 얻을 수가 있어서, 도 5b의 산란 패턴(108)은 노트북 모니터에 비해 두께가 큰 평면 모니터에 사용하면 유리하다.
이와 같은 도 5a 및 5b의 산란 패턴(108)에서, TiO2 및 SiO2의 비율을 조절 하면, 얻어지는 산란 패턴(108)의 반사(산란) 및 투과 비율을 조정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면도이며, 도 7은 도 6의 백라이트 장치의 산란 패턴의 밑면도이다.
도 6과 7을 참조하면, 제2 실시예의 백라이트 장치(100A)는 산란 패턴(108)이 중심 영역의 반사율이 높은 반사 영역(108a)과 주변 영역의 반사/투과 영역(108b)으로 이루어는 점을 제외하고는 제1 실시예의 백라이트 장치(100)와 동일하다.
반사 영역(108a)은 도포, 코팅, 접착, 증착 등에 의해 반사 소재를 산란 패턴(108)의 중심 영역에 추가로 제공하여 형성될 수 있다. 또는, 산란 패턴(108)의 중심 영역의 두께 또는 그 산란제의 밀도를 주변 영역의 반사/투과 영역(108b)보다 크게 하여 반사영역(108a)을 형성할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면도이다. 도 8을 참조하면, 제3 실시예의 백라이트 장치(100B)는 각각의 LED 광원(104)의 상단에 산란 패턴(108)보다 작은 면적의 반사판 또는 차광판(110)을 설치한 것을 제외하고는 제1 실시예의 백라이트 장치(100)와 동일하다.
이때, LED 광원(104)의 LED 칩을 나타내는 초점(F)과 차광판(110)의 가장자리를 잇는 가상선(l2)과 법선(la) 사이의 각도(α)는 초점(F)과 산란 패턴(108)의 가장자리를 잇는 가상선(l1)과 법선(la) 사이의 각도(θ)보다 작은 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면도이며, 도 10은 도 9의 백라이트 장치의 산란 패턴의 밑면도이다.
도 9와 10을 참조하면, 제4 실시예의 백라이트 장치(100C)는 산란 패턴(108)이 미리 정해진 고리 형태의 간격(P)에 의해 서로 이격된 복수의 동심 고리 형태의 반사/투과 영역(108a, 108b, ..., 108e)으로 구성된 점을 제외하고는 제1 실시예의 백라이트 장치(100)와 동일하다.
이와 같이 구성하면, 상기 간격(P)과 반사/투과 영역(108a-108e) 수효 및 각각의 폭에 따라, 도광판(106)에 입사되는 빛의 양과 내부 반사되는 빛의 양 등을 조절할 수 있다. 즉, 산란 패턴(108)의 간격(P)은 빛을 반사하지 않고 도광판(106) 안으로 통과시켜, 전체 산란 패턴(108)의 영역을 통해 도광판(108) 안으로 입사되는 빛의 양을 증가시킨다.
한편, 제2 실시예에서와 마찬가지로, 제1 반사/투과 영역(108a)을 반사 영역(108a)으로 대체할 수 있다. 이 반사 영역(108a)은 도포, 코팅, 접착, 증착 등에 의해 반사 소재를 산란 패턴(108)에 추가로 제공하여 형성될 수 있다. 또는, 산란 패턴(108)의 중심 영역의 두께 또는 그 산란제의 밀도를 주변 영역의 반사/투과 영역(108b-108e)보다 크게 하여 반사 영역(108a)을 형성할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예의 백라이트 장치의 단면도이며, 도 12는 도 11의 백라이트 장치의 산란 패턴의 밑면도이다.
도 11과 12를 참조하면, 제5 실시예의 백라이트 장치(100D)는 산란 패턴(108)이 중심(C)으로부터 일정 반경(r)을 갖는 제1 영역(108a)과 그 주변의 좁은 고리 형태의 제2 영역(108b) 및 이들 사이의 고리 형태의 간격(P)으로 구성된 점을 제외하고는 제1 실시예의 백라이트 장치(100)와 동일하다.
이와 같이 구성하면, 상기 간격(P)과 제1 영역(108a)의 반경 및 제2 영역(108b)의 폭 등에 따라, 도광판(106)에 입사되는 빛의 양과 내부 반사되는 빛의 양 등을 조절할 수 있다. 즉, 간격(P)은 빛을 반사하지 않고 도광판(106) 안으로 입사시켜 전체 산란 패턴(108)의 영역을 통해 도광판(108) 안으로 입사되는 빛의 양을 증가시킨다.
또한, 제1 영역(108a)을 높은 반사율을 갖도록 구성하고 제2 영역(108b)을 높은 투과율을 갖도록 구성하거나, 이와 반대로 구성함으로써 도광판(106)에 입사되는 빛의 양/패턴과 내부 반사되는 빛의 양/패턴 등을 조절할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예의 백라이트 장치의 단면도이며, 도 14는 도 13의 백라이트 장치의 산란 패턴의 밑면도이다.
도 13과 14를 참조하면, 제6 실시예의 백라이트 장치(100E)는 중심 영역에 반사 영역(108a)이 형성되고, 그 둘레에 순차적으로 제1 및 제2 반사/투과 영역(108b, 108c)이 형성되며, 제1 및 제2 반사/투과 영역(108b, 108c) 사이에 미리 정해진 간격(P)이 형성된 것을 제외하고는 제1 실시예의 백라이트 장치(100)와 동일하다.
도 15는 복수의 산란 패턴 어레이를 도시하는 밑면도로서, 각각의 산란 패턴 어레이는 복수의 제1 실시예의 산란 패턴으로 이루어진다. 도 15에 도시한 바와 같이, 각각의 산란 패턴(108)은 대응하는 어레이 형태의 LED 광원(104, 도 3 참조)의 위치에 상응하여 미리 정해진 간격(d1)을 갖는 어레이 형태로 배치되며, 각각의 산란 패턴(108)의 어레이는 인접한 산란 패턴(108) 어레이로부터 미리 정해진 거리(d)를 두고 배열된다. 이러한 형태는 LED 광원(104)의 각각의 LED 칩 또는 LED 렌즈가 충분한 간격으로 서로 이격된 경우에 이루어진다. 물론, 이와 같은 산란 패턴(108)은 전술한 제2 내지 제6 실시예의 형태를 가질 수 있다.
한편, 도 16을 참조하면, 각각의 산란 패턴들이 서로 연결된 산란 패턴 어레이(108-1)가 예시된다. 각각의 산란 패턴 어레이(108-1)는 서로 미리 정해진 거리(d)를 두고 배치된다. 이와 같은 형태의 산란 패턴 어레이(108-1)는 LED 광원(104)의 각각의 LED 칩 또는 LED 렌즈가 도 15의 경우에 비해 서로 인접 배치되는 경우에 이루어진다. 물론, 이와 같은 산란 패턴 어레이(108-1)도 역시 전술한 제2 내지 제6 실시예의 형태를 가질 수 있다.
도 16a는 다른 산란 패턴 어레이를 도시하는 밑면도로서, 각각의 산란 패턴 어레이는 제5 실시예의 산란 패턴들이 서로 연결된 형태이다. 도 16a에 도시한 바와 같이, 각각의 산란 패턴 어레이(108-2)는 대응하는 어레이 형태의 LED 광원(104, 도 3 참조)의 어레이에 상응하여 배치되며, 각각의 산란 패턴 어레이(108-2)는 인접한 산란 패턴 어레이(108-2)로부터 미리 정해진 거리(d)를 두고 배열된다.
이러한 산란 패턴 어레이(108-2)는 패턴 영역 내에 고리 형태의 간격(P)이 형성되어 있다. 따라서, 이 간격(P)을 통해 빛이 반사 없이 도광판 안으로 입사될 수 있어서, 산란 패턴 영역을 통해 도광판 안으로 입사되는 빛의 양이 증가할 수 있다.
또한, 도 17을 참조하면, 서로 정해진 거리(d)를 두고 배치된 막대 형태의 산란 패턴(108-3)이 예시된다. 이와 같은 형태의 산란 패턴(108-3)은 LED 광원(104)의 각각의 LED 칩 또는 LED 렌즈가 매우 인접 배치되는 경우에 적용 가능하다.
한편, 도 17a 내지 17d에는 상기 산란 패턴(108-3)의 변형례들이 예시된다.
도 17a의 산란 패턴은 중심선을 따라 연장된 반사율이 높은 반사 영역(108a)과 그 양쪽의 반사/투과 영역(108b)으로 이루어진다.
도 17b의 산란 패턴은 미리 정해진 간격(P)을 갖고 서로 이격된 복수의 반사/투과 영역(108a, 108b, 108c, 108d)으로 이루어진다. 이때, 반사/투과 영역(108a-108d) 중의 일부는 반사율이 높은 반사 영역으로 대체할 수도 있다.
도 17c의 산란 패턴은 미리 정해진 간격(P)을 갖고 서로 이격된 제1 및 제2 반사/투과 영역(108a, 108b)으로 이루어진다. 이때, 반사/투과 영역(108a, 108b) 중의 어느 하나는 반사율이 높은 반사 영역으로 대체할 수도 있다.
도 17d의 산란 패턴은 도 17a와 도 17c의 구성을 합체한 것이다. 즉, 중심선을 따라 형성된 높은 반사율의 반사 영역(108a)과 그 양쪽에 순차로 형성된 제1 및 제2 반사/투과 영역(108b, 108c) 및 이들 제1 및 제2 반사/투과 영역(108b, 108c) 사이의 미리 정해진 간격(P)으로 형성된다.
도 17b 내지 17d의 산란 패턴들은 간격(P)이 형성되어 있으므로, 이 간격(P)을 통해 빛이 반사 없이 도광판 안으로 입사될 수 있어서 산란 패턴 영역을 통해 도광판 안으로 입사되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다.
도 18은 본 발명의 제7 실시예에 따른 백라이트 장치의 단면도이며, 도 19는 도 18 백라이트 장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
제7 실시예의 백라이트 장치(100F)는 통상 기판(도시 생략) 상에 배치되는 평탄한 반사판(102), 이 반사판(102) 상에 설치된 복수의 LED 광원(104), 상기 LED 광원(104)으로부터 소정 간격을 두고 배치된 투명판(106), 상기 투명판(106) 밑면에 배치된 하부 산란 패턴(108) 및 상기 투명판(106) 상면에 배치된 상부 산란 패턴(112)을 포함한다. 각각의 상기 상부 산란 패턴(112)은 하부 산란 패턴(108)의 중간에 배치되면 바람직하다. 한편, 상기 투명판(106) 상측에는 투명판(106)과 액정 패널(도시 생략) 사이에는 확산판(도시 생략)이 더 배치되어 투명판(106)에서 액정 패널로 향하는 빛의 균일도를 증가시킬 수 있다.
상기 제7 실시예의 백라이트 장치(100F)는 투명판(106)의 상면에 상부 산란 패턴(108)이 설치된 점을 제외하고는 전술한 제1 실시예의 백라이트 장치(100)와 동일하므로 나머지 구성요소에 대해서는 추가로 설명하지 않는다.
한편, 위와 같이 산란성 상부 산란 패턴(108)을 설치하면, 하부 산란 패턴(108)을 거치지 않고 투명판(106)으로 직접 입사한 빛(L21)은 상부 산란 패턴(112)에 의해 일부(L212)가 투명판(106) 안으로 산란 반사되어 투명판(106) 안에서 돌아다니다가 하부 산란 패턴(108)에 반사되어 투명판(106) 상부로 방사된다. 이렇게 하면, 하부 산란 패턴(108) 상부로 방사되는 빛의 양이 증가하여 투명판(106) 전체 영역에서 방사되는 빛의 균일도가 더욱 증가한다.
한편, 하부 및 상부 산란 패턴(108, 112)은 전술한 제1 내지 제6 실시예의 산란 패턴 형태를 가질 수 있으며, 또한, 도 15 내지 17d에 도시한 형태로 투명판 (106)의 상하면에 적용될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명은 투명판 하부에 발광 다이오드 광원을 설치하고 상기 발광 다이오드 광원에 상응하는 상기 투명판의 밑면의 소정 위치에는 하부로부터 입사되는 빛을 산란시키면서 투과/반사하는 복수의 산란 패턴을 형성함으로써 적어도 일부의 빛이 상기 투명판 안에서 내부 반사된 다음 다시 상기 산란 패턴들 중의 하나에 의해 반사되어 투명판 상부로 방출되도록 구성된 백라이트 장치를 제공한다. 상기 백라이트 장치는 투명판에서 방출되는 빛의 균일도를 높일 수 있으며 그에 따라 그 두께가 감소한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (16)

  1. 평탄한 반사판;
    상기 반사판 상에 설치된 복수의 발광 다이오드 광원;
    상기 발광 다이오드 광원 상측에 배치된 투명판;
    상기 투명판 밑면의 상기 발광 다이오드 광원에 상응하는 위치에 서로 이격 배치되는 복수의 산란 패턴을 포함하며,
    상기 산란 패턴들은 입사광을 산란시키면서 투과 및 반사하여, 상기 광의 적어도 일부가 상기 투명판 안에서 내부 반사된 다음 상기 산란 패턴들 중의 어느 하나에 의해 반사되어 상기 투명판의 상부로 방출되도록, 구성된 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명판 상면의 상기 산란 패턴 사이에 각기 배치되는 복수의 상부 산란 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산란 패턴은 산란성을 갖는 잉크 또는 투과성을 갖는 램버트 필름(Lambertian film)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 산란 패턴은 산란성을 갖는 잉크로 되어 있고 상기 잉크는 산란제, 결합제 및 용매를 포함하며, 상기 산란제는 TiO2 및 SiO2 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 TiO2, SiO2 및 결합제는 대략 1:1:15wt% 내지 대략 0:4:15wt%의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 SiO2 및 결합제는 대략 1:10wt% 내지 대략 1:25wt%의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산란 패턴은 복수의 미세한 폭과 틈새를 갖는 반사 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 상기 산란 패턴은 중심 영역과 그 둘레의 하나 이상의 주변 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 중심 영역은 반사 영역이고 상기 주변 영역은 반사/투과 영역인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 중심 및 주변 영역은 서로 미리 정해진 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산란 패턴은 상기 발광 다이오드 광원의 배열 방향을 따라 서로 연결된 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  12. 제11항에 있어서, 각각의 상기 산란 패턴은 중심선을 따라 형성된 중심 영역 및 이 중심 영역의 양쪽에 형성된 하나 이상의 주변 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 중심 및 주변 영역은 서로 미리 정해진 간격을 두고 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 중심 영역은 높은 반사율의 반사 영역이고 상기 주변 영역은 반사/투과 영역인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 산란 패턴과 상기 발광 다이오드 광원 사이에 각기 배치된 복수의 차광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 투명판 상부에 배치되는 확산판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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