KR100703079B1 - 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트 - Google Patents

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Abstract

굴절 및 반사 광학 소자를 구비하여 LED모듈 사이에서 휘선(암부)이 형성되는 것을 방지하도록 개선된 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트가 제공된다.
본 발명은 LCD에 사용되는 백라이트에 있어서, 반사판; 상기 반사판 상에서 측 방향으로 광을 발산하는 다수의 LED모듈; 상기 LED모듈들 사이에 배치되어 측방향으로 유입된 빛을 상부로 굴절 및 내부 전 반사시켜 상기 반사판의 정면으로 출사 시키는 소자;를 포함하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공한다.
본 발명에 의하면, LED패키지의 개수를 증가시키지 않고서도 필요한 개소에 굴절 및 반사 광학 소자를 적절하게 배치함으로써 LED패키지로부터 수평으로 입사된 광을 반사판의 상부측 정면으로 적절하게 출사시키게 되고, 그에 따라서 휘선(암부) 등이 발생하지 않고, 색 균일도가 우수한 LCD의 화질을 얻을 수 있다.
LCD, 백라이트, LED모듈, 휘선(암부)제거, 색 균일도 향상

Description

굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트{BLU with Optical Prism having beam refraction and reflection}
제 1도는 종래의 기술에 따른 측면 발광형 LED패키지를 도시한 측단면도;
제 2도는 종래의 기술에 따른 백라이트에서 LED모듈사이에 휘선(암부)이 발생하는 상태를 도시한 설명도;
제 3도는 종래의 기술에 따른 백라이트에서 LED모듈사이에 휘선(암부)이 발생하는 상태를 도시한 단면도;
제 4도는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트의 요부 사시도;
제 5도는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트에서 휘선(암부)이 제거된 상태를 도시한 단면도;
제 6도는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트에서 휘선(암부)이 제거되는 상태를 도시한 설명도;
제 7도는 본 발명의 변형 실시예에 따른 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트에서 휘선(암부)이 제거된 상태를 도시한 단면도;
제 8도는 본 발명의 또 다른 변형 실시예에 따른 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트에서 휘선(암부)이 제거된 상태를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1..... 본 발명에 따른 백라이트 5.... 반사판
10.... LED모듈 20.... 굴절 및 반사 광학 소자
22,24,26... 프리즘 바 22a,24a.... 수직면
26a... 경사면 26b... 끼움 돌기
100.... 측면 발광형 LED패키지 102.... LED 칩
104.... 렌즈 부 110.... LED모듈
120.... 종래의 백라이트 d.... LED모듈 사이 간격
d1.... LED모듈 중간 지점
본 발명은 굴절 및 반사광학소자를 구비한 LCD 용 백라이트에 관한 것으로, 보다 상세히는 LED모듈 사이에 굴절 및 반사 광학 소자를 구비하여 LED모듈로부터 발광된 빛을 정면으로 출사 시킴으로써 LCD 화면상의 LED모듈 사이에서 휘선(암부)이 형성되는 것을 방지하도록 개선된 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트에 관한 것이다.
도 1에는 일반적인 측면 발광형 LED패키지(100) 가 도시되어 있다.
상기 LED패키지(100) 는 청색, 적색 및 녹색의 광을 측 방향으로 발광시키는 것들로서, 다수 개 조합되어 하나의 LED모듈(110)을 이루고, 이러한 LED모듈(110)은 다수 개가 모여서 LCD의 백라이트(120)로 사용된다.
이러한 백라이트(120)에 사용되는 LED패키지(100)는 측 방향으로 광을 방출하는 것으로서, LED 칩(102)으로부터 발광된 빛이 렌즈 부(104)를 통하여 수평방향, 즉 측면으로 출사되어 주위의 다른 LED패키지(100) 들의 광들과 백색광으로 혼합되며, LCD의 전면(정면)으로 출사되는 것이다.
도 2 에는 상기와 같은 측면 발광형 LED패키지(100) 들이 모여서 LED모듈(110)을 이루고, 이러한 LED모듈(110)들이 LCD 백라이트(120)에 적용된 구조가 도시되어 있다.
상기와 같은 LED모듈(110)들은 서로 적절한 간격으로 열을 이루어 배치되고, 백라이트(120)에 필요한 광원을 제공하게 된다.
이와 같은 종래의 LED모듈(110)을 이용한 백라이트(120)는 CCFL 백라이트에 비해 친환경 및 색 재현성이 우수한 장점이 있지만, 장착되는 LED패키지(100)의 배치 개수 및 그 배열에 따라서 휘도 및 색 균일도에서 민감한 부분이 있다.
그렇지만, 상기와 같은 종래의 LCD 용 백라이트(120)는 LED모듈(110)들이 나란하게 배치된 그 사이의 중간 부분에서 휘선(암부)(130)이 형성되어 LCD의 화질을 불량하게 하는 것이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 일렬로 배치된 LED모듈(110)들의 사이 간격(d)이 커지게 되면, LED패키지(100)로부터 측 방향으로 발광된 빛들이 상기 LED모듈(110) 사이의 중간 지점(d1)에서 혼합되어 정면으로 출사되어야 하지만, 상기 LED모듈(110) 사이의 중간 지점(d1)에서 약화되어 백라이트(120)의 정면 측으로 출사 되지 못하고, 그 부분에서 정면으로 배출되는 광량이 부족하게 되어 휘선(암부)(130)이 발생 되는 현상이 일어나는 것이다.
만일, 이러한 종래의 LCD 용 백라이트(120)에서도 LED패키지(100)의 수량이 많고, 촘촘히 배치하게 되면, 이와 같은 휘선(암부)(130)의 발생을 방지할 수 있고, 색 균일도도 좋아진다. 그렇지만 이와 같은 경우는 LCD 백라이트(120)의 발열 현상이 커지고, 제작 비용이 상승한다.
그리고, 이와는 다르게 LED패키지(100)의 장착 개수를 줄이고 그 LED모듈 사이 간격(d)을 넓히게 되면 색 균일도는 저하되며, 동시에 백라이트(120)의 두께가 두꺼워질 수 있다.
따라서, 장착되는 LED패키지(100)의 개수를 적절하게 유지하면서 LCD의 화질에 휘선 등이 발생하지 않고, 색 균일도가 우수하게 유지할 수 있는 방안이 필요한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 LED패키지의 개수를 증가시키지 않고서도 LCD 화질에 휘선(암부)이 발생하지 않고, 색 균일도를 우수하게 얻을 수 있는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공함에 있다.
그리고, 본 발명은 LED모듈의 배치 간격을 변경시키지 않고서도 LCD의 화질에 휘선(암부) 등이 발생하지 않고, 색 균일도가 우수한 화질을 얻을 수 있는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LCD에 사용되는 백라이트에 있어서,
반사판;
상기 반사판 상에서 측 방향으로 광을 발산하는 다수의 LED모듈; 및
상기 LED모듈들 사이에 배치되어 측방향으로 유입된 빛을 상부로 굴절 및 내부 전 반사시켜 상기 반사판의 정면으로 출사 시키는 소자;를 포함함을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공한다.
그리고, 본 발명은 바람직하게는 상기 소자가 복수의 프리즘 바로 이루어지 고, 그 각각의 프리즘 바들은 직각 삼각형의 단면을 갖추며, 상기 복수의 프리즘 바들은 반사판 상에서 그 수직면이 서로 마주하도록 배치되는 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공한다.
또한, 본 발명은 바람직하게는, 상기 소자가 4개의 프리즘 바들의 조합으로 이루어지고, 그 각각의 프리즘 바들은 직각 삼각형의 단면을 갖추며, 상기 프리즘 바의 수직면들은 LED모듈 사이의 중간 지점을 향하여 배치되는 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공한다.
그리고, 본 발명은 바람직하게는, 상기 소자가 하나의 삼각 단면의 프리즘 바로 이루어지고, 그 경사면들이 각각 LED모듈을 향하여 배치된 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공한다.
또한, 본 발명은 바람직하게는, 상기 소자를 이루는 프리즘 바는 그 표면에 아무런 광학적 코팅도 이루어지지 않는 것이어서, 광의 파장과는 무관하게 광을 굴절 및 내부 반사시켜 출사 시키는 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공한다.
그리고, 본 발명은 바람직하게는, 상기 소자가 반사판에 대하여 본딩으로 부착되거나, 또는 그 하부 면에 끼움 돌기를 형성하고, 상기 반사판에는 구멍을 형성 하여 압입 식으로 고정배치되는 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공한다.
또한, 본 발명은 바람직하게는, 상기 소자가 LED모듈의 사이 간격의 중간 지점에 근접하여 배치된 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공한다.
그리고, 본 발명은 바람직하게는, 상기 소자가 중간에 절단 부를 형성한 프리즘 바로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 굴절 및 반사 광학 소자(20)를 구비한 백라이트(1)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 반사판(5) 상에서 측 방향으로 광을 발산하는 다수의 LED모듈(10)들을 구비한다.
상기 LED모듈(10)들은 청색, 적색 및 녹색의 광을 내는 LED패키지(100) 들이 정렬되고, 이들 LED패키지(100)들이 발산하는 광들이 서로 혼합되어 백색 광을 발산한다.
그리고, 상기 LED패키지(100)들은 측 방향으로 빛을 발산하는 측면 발광형 LED패키지들이다.
또한, 본 발명의 굴절 및 반사 광학 소자(20)를 구비한 백라이트(1)는 상기 LED모듈(10)들 사이에 배치되어 측방향으로 유입된 빛을 상부로 굴절 및 내부 전 반사시켜 상기 반사판(5)의 정면으로 출사 시키는 소자(20)를 포함한다.
상기 소자(20)는 바람직하게는 상기 LED모듈(10)의 사이 간격(d)의 중간 지점(d1)에 근접하여 배치된 것이다.
상기 소자(20)는 복수의 프리즘 바(22)로 이루어지며, 각각의 프리즘 바(22)들은 바람직하게는 도 5에 도시된 바와 같이 직각 삼각형의 단면을 갖는 것이고, 그 표면에는 아무런 광학적 코팅도 이루어지지 않는다.
이와 같은 복수의 프리즘 바(22)들은 반사판(5) 상에서 그 수직면(22a)이 서로 마주하도록 배치되는 것으로서, LED패키지(100)들로부터 수평으로 입사되는 광은 그 표면 굴절 및 내부 전 반사를 통하여 반사판(5)의 정면, 즉 상기 LED모듈(10)이 광원으로서 사용되는 LCD등의 전면(정면)으로 출사되는 것이다.
상기에서 소자(20)로 사용되는 프리즘 바(22)들이 그 표면에 광학 코팅을 하지 않게 되면 그것은 광의 파장과는 무관하게 광을 굴절 및 내부 반사시켜 수평에서 수직으로 출사 시킨다.
이와 같은 복수의 프리즘 바(22)들로 이루어진 소자(20)들을 각각의 LED모듈(10) 사이에 배치함으로써 상기 LED모듈(10) 사이에서 발생하는 휘선(암부)(130)을 완벽하게 제거할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기와는 다르게 상기 소자(20)가 복수 개의 프리즘 바(22)들이 아닌 다수 개의, 즉 예를 들면 4개의 프리즘 바(24)들의 조합으로 이루어진 변형 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 본 발명의 변형 구조는 도 7에 도시된 바와 같이 배치되는 것으로서, 4개의 프리즘 바(24)들이 도 5에 관련하여 설명한 바와 같이, 각각 직각 삼각형의 단면들을 갖추고, 수평으로 입사된 광을 굴절 및 내부 전 반사를 통하여 상부 측으로 출사 시키게 되는 것이다.
상기 소자(20)를 이루는 4개의 프리즘 바(24)들은 그 각각이 직각 삼각형의 단면을 갖추며, 상기 프리즘 바들의 수직면(24a)들은 LED모듈(10) 사이의 중간 지점(d1)을 향하여 위치되는 방향으로 배열된다.
이와 같은 배치 구조를 통하여 상기 LED모듈(10) 사이에서 발생하는 휘선(암부)(130)를 완벽하게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기와는 다르게 상기 소자(20)가 직각 삼각형의 단면을 가진 프리즘 바(22)(24)들이 아닌 하나의 삼각 단면의 프리즘 바(26)로 이루어진 또 다른 변형 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 본 발명의 또 변형 구조는 도 8에 도시된 바와 같이 배치되는 것으로서, 삼각형의 단면을 구비하여 그 경사면(26a)들이 각각 LED모듈(10)을 향하여 배치되며, 상기 경사면(26a)에서의 굴절과 내부 전 반사를 통하여 상기 LED모듈(10)로부터 소자(20) 측으로 수평으로 입사된 광을 상부 측으로 출사 시키는 것이다.
이와 같은 경우, 상기 삼각형 단면의 프리즘 바(26)로 이루어진 상기 소자(20)는 반사판(5)에 대하여 본딩으로 부착되거나, 또는 그 하부 면에 끼움 돌기(26b)를 형성하고, 상기 반사판(5)에는 구멍(5a)을 형성하여 압입 식으로 고정배치될 수 있는 것이다.
상기 소자(20)는 그 경사면(26a)들이 각각 수평으로 입사된 광을 굴절 및 내부 전 반사를 통하여 반사판(5)의 정면으로 출사 시키는 것이다.
본 발명은 이와 같은 배치 구조를 통하여 상기 LED모듈(10) 사이에서 발생하는 휘선(암부)(130)를 완벽하게 제거할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기에서 소자(20)를 이루는 프리즘 바(22)(24)(26)들이 각각 하나의 단일 봉 형태로 길게 형성된 것으로 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 상기 소자를 이루는 프리즘 바들은 중간에 하나 혹은 그 이상의 절단 부를 형성하고, 일렬로 배치되는 구조일 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같이 소자를 이루는 프리즘 바의 형상이나 개수 및 고정 구조나 배치 형태 등에 한정되는 것이 아니고, 여러가지 동일 기능을 하는 다른 변형 형태들을 모두 포함하는 것이다.
상기에서와 같이 본 발명에 의하면, LED패키지의 개수를 증가시키지 않고서도 필요한 개소에 굴절 및 반사 광학 소자를 적절하게 배치함으로써 LED패키지로부터 수평으로 입사된 광을 반사판의 상부측 정면으로 적절하게 출사시키게 되고, 그에 따라서 휘선(암부) 등이 발생하지 않고, 색 균일도가 우수한 LCD의 화질을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 LED모듈의 배치 간격을 변경시키지 않고서도 그 사이에 굴절 및 반사 광학 소자를 적절하게 배치함으로써 LCD의 화질에 휘선(암부) 등이 발생하지 않고, 색 균일도가 우수하게 얻어질 수 있는 것이다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시 예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 이는 단지 예시적으로 본 발명을 설명하기 위하여 기재된 것이며, 본 발명을 이와 같은 특정 구조로 제한하려는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.

Claims (8)

  1. LCD에 사용되는 백라이트에 있어서,
    반사판;
    상기 반사판 상에서 측 방향으로 광을 발산하는 다수의 LED모듈; 및
    상기 LED모듈들 사이에 배치되어 측방향으로 유입된 빛을 상부로 굴절 및 내부 전 반사시켜서 상기 반사판의 정면으로 출사 시키는 소자;를 포함함을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 소자는 복수의 프리즘 바로 이루어지고, 그 각각의 프리즘 바들은 직각 삼각형의 단면을 갖추며, 상기 복수의 프리즘 바들은 반사판 상에서 그 수직면이 서로 마주하도록 배치되는 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 소자는 4개의 프리즘 바들의 조합으로 이루어지고, 그 각각의 프리즘 바들은 직각 삼각형의 단면을 갖추며, 상기 프리즘 바의 수직면들은 LED모듈 사이의 중간 지점을 향하여 배치되는 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 소자는 하나의 삼각 단면의 프리즘 바로 이루어지고, 그 경사면들이 각각 LED모듈을 향하여 배치된 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트.
  5. 제 2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자를 이루는 프리즘 바는 그 표면에 아무런 광학적 코팅도 이루어지지 않는 것이어서, 광의 파장과는 무관하게 광을 굴절 및 내부 반사시켜 출사 시키는 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 소자는 반사판에 대하여 본딩으로 부착되거나, 또는 그 하부 면에 끼움 돌기를 형성하고, 상기 반사판에는 구멍을 형성하여 압입 식으로 고정배치되는 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 소자는 LED모듈의 사이 간격의 중간 지점에 배치된 것임을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트.
  8. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자는 중간에 절단 부를 형성한 프리즘 바로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴절 및 반사 광학 소자를 구비한 백라이트.
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