KR100703955B1

KR100703955B1 - 면광원장치

Info

Publication number: KR100703955B1
Application number: KR1020050078676A
Authority: KR
Inventors: 심용식; 안준원; 황웅린
Original assignee: 주식회사 엘지에스
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-04-06
Also published as: KR20070026905A

Abstract

본 발명은, 도광판과, 상기 도광판 외곽의 적어도 일 영역에 마련되는 광원과, 상기 광원과 상기 도광판 사이에서 상기 광원으로부터 빛이 상기 도광판으로 면확산 입사되도록 유도하는 광학적 구조면을 갖는 광학소자를 구비한 면광원장치에 관한 것으로서, 상기 광학소자는 상기 광원의 광 출사면 측에 일체로 형성되는 제1광학소자와; 상기 도광판의 광 입사면 측에 일체로 형성되며, 상기 제1광학소자에 형성된 광학적 구조면에 비해 빛의 면확산 각도를 크게 형성하는 광학적 구조면을 갖는 제2광학소자로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 도광판의 입사영역에서 휘선이 발생하는 것을 방지함과 동시에 도광판 전체 영역에서 광 균일도를 확보할 수 있는 면광원장치가 제공된다.

도광판, 광원, 면확산, 광학소자, 백라이트

Description

면광원장치{Surface light source}

도 1은 종래 면광원장치를 갖는 백라이트유닛의 간략한 구성도,

도 2는 도 1의 면광원장치 평면도,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 면광원장치의 간략한 구성도,

도 4는 도 3의 면광원장치 평면도,

도 5은 본 발명의 제2실시예에 따른 면광원장치의 간략한 평면 구성도,

도 6 내지 도 8는 도 5의 면광원장치 광원의 제조과정을 나타낸 도면.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 면광원장치를 갖는 백라이트유닛의 간략한 구성도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 면광원장치 10 : 도광판

20 : 광원 21 : 발광다이오드(LED)

23 : 형광체 30 : 광학소자

31 : 제1광학소자 33 : 제2광학소자

본 발명은, 면광원장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원으로부터 도광판으로 향하는 빛의 전달 구조가 개선된 면광원장치에 관한 것이다.

LCD모니터 등의 디스플레이 기기는 백라이트유닛으로부터 액정패널소자로 전달되는 백색광을 이용하여 액정패널소자에 소정의 컬러 영상을 표시한다. 이러한 디스플레이 기기는 최근에 측면 조광 방식의 면광원장치를 갖는 백라이트유닛을 이용함으로써 기기의 슬림화를 가속화하고 있으며, 백라이트유닛에서 출사되는 광의 균일도를 향상시키고, LED를 광원으로 사용함으로서 휘선의 발생을 줄이기 위한 개발이 많이 이루어지고 있는 실정이다.

일반적인 측면 조광 방식의 면광원장치(101)를 이용한 백라이트유닛(150)의 기본적인 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 백색광을 발산하는 면광원장치(101)와, 면광원장치(101)로부터 전달되는 백색광을 집광 굴절시켜서 액정패널소자(155)로 출사하는 광학필름(103)으로 구성된다.

면광원장치(101)는 도 2에 도시된 바와 같이, 장치의 일측에 배치되어 백색광을 발생하는 광원(120)과, 광원(120)으로부터 전달되는 백색광을 도파시켜서 광학필름(103)과 액정패널소자(155)를 향해 출사하는 도광판(110)을 가지고 있다.

그리고, 광학필름(103)은 도광판(110)으로부터 액정패널소자(155)를 향하는 빛을 확산시키는 확산필름(131)과, 확산된 빛을 집광굴절 시키는 적어도 하나의 집광필름(133) 및 보호필름(135) 등으로 마련된다.

이러한 종래 면광원장치(101)는 도광판(110)의 일측에 배치된 광원(120)으로부터 발산된 백색광이 도광판(110)의 일 측면으로 입사된 다음 도광판(110)의 대광 부 측으로 이동하면서 면확산되어 광학필름(103)을 향해 상향 출사된다.

그런데, 이러한 종래 측면 조광 방식의 면광원장치에 있어서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 도광판의 일측의 길이방향을 따라 복수의 광원이 마련되어 있고, 각 광원으로부터 출사된 백색광이 평면투영시 비교적 협소한 출사각으로 도광판의 입사측면으로 입사되기 때문에, "A" 영역과 같이 각 광원 사이영역에 대응하는 도광판의 입사 측면에 일부영역에 빛의 휘선이 발생할 뿐만 아니라 빛이 도광판 전체로 확산되지 못하여 광 균일도를 저하시키는 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명의 목적은, 도광판의 입사영역에서 휘선이 발생하는 것을 방지함과 동시에 도광판 전체 영역에서 광 균일도를 확보할 수 있는 면광원장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 도광판과, 상기 도광판 외곽의 적어도 일 영역에 마련되는 광원과, 상기 광원과 상기 도광판 사이에서 상기 광원으로부터 빛이 상기 도광판으로 면확산 입사되도록 유도하는 광학적 구조면을 갖는 광학소자를 구비한 면광원장치에 있어서, 상기 광학소자는 상기 광원의 광 출사면 측에 일체로 형성되는 제1광학소자와; 상기 도광판의 광 입사면 측에 일체로 형성되며, 상기 제1광학소자에 형성된 광학적 구조면에 비해 빛의 면확산 각도를 크게 형성하는 광학적 구조면을 갖는 제2광학소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 면광원장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제1광학소자와 상기 제2광학소자는 각각 상기 광원의 출사면측과 상기 도광판의 입사면 측에 상기 광학적 구조면을 일체로 형성하여 마련되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 광원은 엘이디(LED)와 상기 LED의 광 출사 영역을 둘러싸는 광투과성 경화성수지를 가지며, 상기 제1광학소자의 광학적구조면은 상기 경화성수지에 일체로 형성되는 것이 효과적이다.

삭제

또한, 상기 경화성수지에는 상기 LED에서 출사되는 빛을 백색광으로 출사하기 위한 형광체가 포함되어 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 면광원장치의 간략한 구성도이고, 도 4는 도 3의 면광원장치 평면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 면광원장치(1)는 빛의 도파경로를 형성하는 도광판(10)과, 도광판(10) 외곽의 적어도 일측에 마련되어 백색광을 도광판(10)으로 주입하는 광원(20)과, 광원(20)과 도광판(10) 사이에 마련되어 광원(20)으로부터 출사되는 백색광을 상기 도광판(10)으로 면확산 시키는 광학소자(30)를 포함한다.

도광판(10)은 광투과성 재료로서 적어도 광원(20)에 대향하는 일측이 광원(20)으로부터 전달되는 백색광이 원활하게 입사될 수 있는 두께를 가지고 있다.

그리고, 광원(20)은 디스플레이 기기의 종류에 따라 백색광을 발산하는 램프나 엘이디(LED) 등의 다양한 부품 중 하나로 마련되어 도광판(10)의 입사측면 길이방향에 대응하는 영역에 설치된다. 이하, 본 발명에서는 광원(20)이 발광다이오드(LED)(21)와 형광체(23)의 조합으로 이루어지고, 도 4와 같이 도광판(10)의 길이방향을 따라 소정의 간격으로 배치된 것을 예로 하여 본 발명을 설명한다.

한편, 광학소자(30)는 각 광원(20)의 광 출사면 측에 마련되는 제1광학소자(31)와, 적어도 각 광원(20)의 위치에 대향하는 도광판(10)의 광 입사면 측에 마련되는 제2광학소자(33)로 이루어진다.

이들 제1광학소자(31)와 제2광학소자(33)의 상호 마주보는 대향면에는 광원(20)으로부터 도광판(10)으로 전달되는 빛을 면확산 시키기 위한 광학적 구조면(31a,33a)이 형성되는데, 이들 광학적 구조면(31a,33a)은 평면투영시 다수의 삼각형상 또는 다수의 원호 형상 등 적절한 형상들에 의해 이루어진다. 이에 의해서, 입사광의 확산각을 증가시킨다.

이때, 제2광학소자(33)에 형성된 광학적 구조면(33a)은 제1광학소자(31)에 형성된 광학적 구조면(31a)에 비해 빛의 면확산 각도가 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 최대한 도광판(10)의 입사측 전 영역으로 빛이 확산되어 입사되도록 하기 위한 것이다.

여기서, 제1광학소자(31)와 제2광학소자(33)는 각각 광원(20)의 광 출사면 측과 도광판(10)의 광 입사면 측에 일체로 형성될 수 있다. 물론, 제1광학소자(31)와 제2광학소자(33)는 별도의 소자로 마련되어 각각 광원(20)의 출사면측과 도광판(10)의 입사면 측에 결합될 수 있다. 또한, 제1광학소자(31)와 제2광학소자(33)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1광학소자(31)가 각 광원(20)의 출사측에 각각 배치되고 이에 대응하는 도광판(10)의 입사측면에 제2광학소자(33)들이 소정의 간격을 두고 배치될 수도 있으며, 도시하지는 않았지만 제1광학소자(31)와 제2광학소자(33)가 광원(20)과 도광판(10) 사이영역 길이에 대응하는 길이를 가지고 단일부품으로 배치될 수도 있다.

이러한 구성에 의해서, 본 실시예에 따른 면광원장치(1)는 광원(20)에서 발생한 백색광이 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(20)의 출사측에 배치된 제1광학소자(31)를 통과하면서 광학적 구조면(31a)에 의해 소정의 각도로 면확산되어 도광판(10)을 향하게 되고, 도광판(10)의 입사측으로 전달된 백색광은 다시 제2광학소자(33)의 광학적 구조면(33a)에서 보다 넓은 각도로 면확산되어 도광판(10) 내부 전영역에 입사된다.

이에 의해, 도광판(10)의 입사측 영역에 휘선이 발생하지 않으면서 도광판(10)을 평면 투영시 도광판(10) 전영역에서 광이 균일하게 분포된다.

한편, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 면광원장치의 간략한 평면 구성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 면광원장치(1')는 전술한 제1실시예와 마찬가지로 빛의 도파경로를 형성하는 도광판(10')과, 도광판(10') 외곽의 적어도 일측에 마련되어 백색광을 도광판(10')으로 주입하는 광원(20')과, 광원(20')의 출사측면에 형성되어 광원(20')으로부터 출사되는 백색광을 상기 도광판(10')으로 면확산시키는 제1 및 제2광학소자(31',33')를 포함한다.

본 실시예에 따른 면광원장치(1')의 광원(20')은 엘이디(LED)(21')로 마련되며, LED(21') 광 출사영역이 투명한 경화성수지(30b)에 의해 밀봉되어 있다. 그리고, 제1광학소자(31')는 경화성수지(30b)의 출사면에 일체로 형성되는 광학적 구조면(30a)에 의해 형성됨으로써, 광원(20')의 크기를 작게할 수 있다. 이때, 경화성수지(30b)는 LED(21')에서 발생되는 빛을 백색광으로 출사하기 위한 형광체(30c)를 포함하고 있다.

여기서, 광학적 구조면(30a)을 형성하는 방법을 간략하게 살펴본다. 먼저, 도 6과 같이, 광원(20')의 출사측 LED(21') 둘레영역에 형광체(30c)를 포함하는 경화성수지(30b)를 채우고, 광원(20')의 출사측면에 해당하는 영역을 광학적 구조면(30a)에 대응하는 성형구조면(41)을 갖는 스템퍼(40)로 도 7과 같이, 가압 성형한 후 사용된 경화성 수지의 특성에 따라 열 혹은 자외선에 의해 경화된다.

그런 다음, 경화성수지(30b)가 경화되면서 출사측에 스템퍼(40)의 성형구조면(41)에 대응하는 광학적 구조면(30a)이 성형되고, 도 8과 같이 스템퍼(40)를 제거하면 경화성수지(30b)의 출사면에 LED(21')로부터 발산되는 빛을 소정의 각도로 확산시킬 수 있는 광학적 구조면(30a)의 성형이 완료된다.

이러한 구성을 갖는 본 실시예에 따른 면광원장치(1')는 광원(20')의 LED(21')에서 발생한 빛이 형광체(30c)를 함유한 경화성수지(30b)를 통과하면서 백색광으로 출사되고, 이 백색광은 광원(20')의 출사면에 형성된 제1광학소자(31')의 광학적 구조면(30a)에서 넓은 각도로 면확산되어 도광판(10')의 입사측면의 제2광학소자(33')를 통해 도광판(10') 내부 전영역으로 입사된다.

이에 의해, 도광판(10')의 입사측 영역에 휘선이 발생하지 않으면서 도광판(10')을 평면 투영시 도광판(10') 전영역에서 광이 균일하게 분포된다.

이와 같은, 전술한 본 발명에 따른 면광원장치(1,1')는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 디스플레이 기기의 백라이트유닛(50)에 적용되어 휘선의 발생 없이 액정패널소자(55) 전면적에 균일한 백색광을 전달할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 면광원장치 및 이를 갖는 백라이트유닛은 도광판의 입사영역에서 휘선이 발생하지 않으며, 도광판 전체 영역에서 광 균일도가 확보된다. 이에 의해, 디스플레이 기기의 성능과 품질을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 도광판의 입사영역에서 휘선이 발생하는 것을 방지함과 동시에 도광판 전체 영역에서 광 균일도를 확보할 수 있는 면광원장치가 제공된다.

Claims

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도광판과, 상기 도광판 외곽의 적어도 일 영역에 마련되는 광원과, 상기 광원과 상기 도광판 사이에서 상기 광원으로부터 빛이 상기 도광판으로 면확산 입사되도록 유도하는 광학적 구조면을 갖는 광학소자를 구비한 면광원장치에 있어서,

상기 광학소자는

상기 광원의 광 출사면 측에 일체로 형성되는 제1광학소자와;

상기 도광판의 광 입사면 측에 일체로 형성되며, 상기 제1광학소자에 형성된 광학적 구조면에 비해 빛의 면확산 각도를 크게 형성하는 광학적 구조면을 갖는 제2광학소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제3항에 있어서,

상기 광원은 엘이디(LED)와 상기 LED의 광 출사 영역을 둘러싸는 광투과성 경화성수지를 가지며, 상기 제1광학소자의 광학적구조면은 상기 경화성수지에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제4항에 있어서,

상기 경화성수지에는 상기 LED에서 발생되는 빛을 백색광으로 출사하기 위한 형광체가 포함되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.