KR100770602B1 - 광가이드 디바이스 및 이를 포함하는 ｌｃｄ용 백라이팅모듈 - Google Patents

광가이드 디바이스 및 이를 포함하는 ｌｃｄ용 백라이팅모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 여러색의 빛을 혼합하여 이를 LCD 패널을 향해 유도하는 광가이드 디바이스 및 이를 포함하는 LCD용 백라이팅 모듈에 관한 것으로서, 복수의 발광다이오드에서 발광된 여러색의 빛을 균일하게 혼합하여 LCD 패널로 전달하는 백라이팅 모듈에 이용되는 것으로, 빛 혼합과정에서의 빛 손실을 최소화하고 또한 빛의 균일한 혼합을 가능하게 하는 광가이드 디바이스를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이를 위한 본 발명은, 복수의 발광다이오드로부터 발광된 여러색의 빛을 혼합하여 그 혼합된 빛을 LCD 패널로 유도하기 위한 광가이드 디바이스를 제공하되, 상기 광가이드 디바이스는, 상기 LCD 패널의 후방에 배치되는 판상의 도광부와, 상기 도광부에 일체로 형성되며 복수의 발광다이오드에 인접하는 입광면 및 그 입광면을 통해 들어온 여러색의 빛을 혼합하는 혼광영역을 구비한 혼광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
광가이드, 혼광부, 도광부, 혼광영역, 입광면, 다리, 발광다이오드

Description

광가이드 디바이스 및 이를 포함하는 ＬＣＤ용 백라이팅 모듈{LIGHT GUIDE DEVICE AND BACK LIGHTING MODULE HAVING THE SAME DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이팅 모듈을 LCD 패널과 함께 도시한 개략적인 모식도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이팅 모듈을 LCD 패널과 함께 도시한 개략적인 모식도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이팅 모듈의 광가이드 디바이스를 개략적으로 도시한 도면들.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10R, 10G, 10B: 발광다이오드 10: LED 어레이
20: 광가이드 디바이스 22; 도광부
24: 혼광부 24a: 다리
24b: 혼광영역 2: LCD 패널
3: 도광판
본 발명은 여러색의 빛을 혼합하여 이를 LCD 패널을 향해 유도하는 광가이드 디바이스 및 이를 포함하는 LCD용 백라이팅 모듈에 관한 것이다.
근래에, 컴퓨터, 휴대전화, 휴대정보 단말기 등의 정보통신기기의 개발이 현저하게 이루어지고 있으며, 이는 TV 등의 가전기기에 국한되어 있던 디스플레이 장치가 보다 폭 넓게 개발되는 계기를 만들었다. 이러한 바탕 하에 액정디스플레이장치(이하, LCD 장치로 칭함)가 개발된 바 있는데, 이 LCD 장치는 정보통신기기 등에서 화면표사장치로 주로 사용되는 것으로서, 정보통신기기 뿐 아니라 다양한 산업분야에서 폭 넓게 이용되고 있다. LCD 장치는 화상 이미지 또는 화상 정보가 사용자에 의해 명확하게 인식되어질 수 있도록 LCD 패널을 후방에서 조명하는 백라이팅 모듈을 포함한다.
일반적으로, 백라이팅 모듈은 3색(적색, 녹색, 청색; RGB)의 빛을 발생시키는 광원과, 그 빛을 LCD 패널 측으로 유도하기 위한 도광판, 그리고, 도광판에서 LCD 패널로 향하는 빛을 제어하여 휘도 등을 향상시키기 위한 복수의 광학시트 등을 포함한다. 또한, 백라이팅 모듈의 광원으로는 친환경적이고, 빛 전환 특성이 우수하며, 또한, 수명이 긴 발광다이오드가 널리 이용되고 있다.
그러나, 위와 같은 백라이팅 모듈은, 발광다이오드들에서 발광된 여러색의 빛들이 도광판을 거쳐 LCD 패널을 향해 바로 출사되는 구조를 이루므로, 광량 및 색의 혼합이 충분치 못한 불균일한 혼광 상태로 빛을 LCD 패널로 공급할 수밖에 없는 한계가 있었다. 특히, 적색, 녹색, 청색의 빛을 혼합하여 백색광을 형성한 후 그 백색광을 LCD 패널에 제공하고자 하는 경우, 불균일한 혼광으로 인해 양질의 백 색광을 형성하는 것이 불가능하였다.
이에 대하여, 종래에는 도광판과 나란하게 광혼합판을 배치하고 도광판과 광혼합판의 측부에 타원형의 반사벽을 갖는 반사실을 형성하여, 복수의 발광다이오드에서 발광된 여러색의 빛이 광혼합판에서 혼합된 후 반사실의 반사벽에 의해 반사되어 도광판으로 전해진 후 그 도광판에서 빛을 LCD 패널로 유도하는 백라이팅 모듈이 개발된 바 있으며, 이러한 백라이팅 모듈은 국제공개특허 WO2002/97324호 등에 개시되어 있다.
그러나, 위와 같은 종래의 백라이팅 모듈은, 빛이 광혼합판에서 도광판으로 전달되는 과정에서 공기 중의 반사실을 거쳐야 하므로, 빛의 손실이 크고, 이에 따라, 백라이팅 모듈의 빛 전달효율 및 발광다이오드의 에너지효율이 크게 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 발광다이오드에서 발광된 여러색의 빛을 균일하게 혼합하여 LCD 패널로 전달하는 백라이팅 모듈에 이용되는 것으로, 빛 혼합과정에서의 빛 손실을 최소화하고 또한 빛의 균일한 혼합을 가능하게 하는 광가이드 디바이스를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 여러색의 빛을 발광하는 복수의 발광다이오드와 그 발광다이오드들에서 나온 빛을 혼합하여 LCD 패널로 제공하는 광가이드 디바이스를 포함하는 백라이팅 모듈을 제공함에 있어서, 여러색의 빛을 균일하게 혼합하는데 적당하며 또한 그 혼합과정에서의 빛 손실이 거의 없는 LCD용 백라이팅 모 듈을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 복수의 발광다이오드로부터 발광된 여러색의 빛을 혼합하여 그 혼합된 빛을 LCD 패널로 유도하기 위한 광가이드 디바이스를 제공하되, 상기 광가이드 디바이스는, 상기 LCD 패널의 후방에 배치되는 판상의 도광부와, 상기 도광부에 일체로 형성되며, 복수의 발광다이오드에 인접하는 입광면 및 그 입광면을 통해 들어온 여러색의 빛을 혼합하는 혼광영역을 구비하는 혼광부를 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 광가이드 디바이스는 복수의 발광다이오드로부터 여러색의 빛을 받아 LCD 패널을 조명할 때, 혼광부에서 여러색의 빛을 충분하게 혼합할 수 있으며, 또한, 혼광부로부터 도광부로 빛이 전해지는 과정에서 실질적인 빛의 손실이 없이 복수의 발광다이오드에서 나온 여러색의 빛을 충분하게 혼합하여 LCD 패널에 공급할 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 혼광부는 상기 도광부의 측부에서 수직 하향되게 연장되어 자체 하단의 입광면에서 빛의 입광을 허용하는 것이 바람직한데, 이는 빛이 충분한 깊이를 갖고 혼합되게 하는 이점을 제공함과 동시에 도광부 아래쪽과 혼광부 옆쪽에 형성되는 공간을 제조자가 여러 용도로 이용할 수 있도록 해준다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 혼광부는 상기 LCD 패널의 측면을 지나치도록 상기 도광부로부터 측면방향으로 연장되어 자체 측단의 입광면에서 빛의 입광을 허용하는 것이 바람직한데, 이는 도광부 아래쪽 공간의 확보를 통해 공간효율 성을 향상시켜 컴팩트한 LCD 장치의 구현을 가능하게 한다. 이 때, 상기 혼광부의 저면이 상기 도광부의 저면을 향해 경사지게 이어져서 빛의 혼광영역 확대를 가능하게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 상기 혼광부는 복수의 입광면을 갖는 복수의 다리를 구비하며 상기 다리가 교차되는 위치에 상기 혼광영역이 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 기술적 구성에 따라 발광다이오드 각각의 빛이 보다 손실 없이 혼광부로 입사되는 것이 가능하다.
한편, 본 발명은 LCD 패널을 조명하기 위한 백라이팅 모듈을 제공하되, 상기 백라이팅 모듈은, 여러색의 빛을 발광하는 복수의 발광다이오드를 갖는 LED 어레이와, LED 어레이에 인접하는 혼광부 및 LCD 패널 후방의 도광부를 일체로 구비하여 혼광부에서 여러색의 빛을 혼합하고 그 혼합된 빛을 도광부에서 LCD 패널을 향해 보내는 광가이드 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 백라이팅 모듈에 있어서, 광가이드 디바이스는 기존 도광판을 대체하여 사용됨은 물론이고 기존의 도광판의 아래쪽에서 기존 도광판과 함께 사용되어 보다 균일한 휘도의 빛을 LCD 패널에 공급할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백라이팅 모듈은 광가이드 디바이스의 저면에 반사필름 또는 반사코팅이 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 광가이드 디바이스는 내부 전반사에 의해 이루어지는 혼광 및 광 유도에 더하여 반사필름 또는 반사코팅이 자체 반사에 의해 빛의 혼광 및 광 유도를 더욱 촉진시켜줄 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설 명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이팅 모듈을 LCD 패널과 함께 도시한 개략적인 모식도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 백라이팅 모듈(1)은 복수의 발광다이오드(10R, 10G 10B)로 이루어진 LED 어레이(10)와 그 LED 어레이(10)로부터 여러색의 빛을 받아 그 빛을 혼합하여 LCD 패널(2)로 유도하는 광가이드 디바이스(20)를 포함한다.
본 실시예에서, LED 어레이(10)는 적색, 녹색, 청색의 빛(RGB)을 각각 생성하는 복수의 발광다이오드(10R, 10G, 10B)를 포함하며, 추가로, 백색광원의 LED 어레이가 적용가능하다. 이 때, 상기 LED 어레이(10)는 하나의 기판 상에서 그 기판 측부로 편향되게 치우쳐져 마련되어 있다.
한편, 상기 광가이드 디바이스(20)는, 본 발명의 주요 특징을 이루는 것으로서, 상기한 복수의 발광다이오드(10R, 10G, 10B)에서 여러색의 빛을 받아 그 빛을 혼합하여 이를 LCD 패널(2)로 유도하는 기능을 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 광가이드 디바이스(20)는 소다라임 글라스, 석영 글라스, 아크릴 수지, 또는 폴리카보네이트 등의 투명재질로 형성된다. 또한, 상기 광가이드 디바이스(20)는 복수의 발광다이오드(10R, 10G, 10B), 즉, LED 어레이(10)에 인접하는 혼광부(24)와 LCD 패널(2) 아래쪽에서 그 LCD 패널(2)에 평행하게 배치되는 판상의 도광부(22)를 포함한다. 상기 도광부(22)와 혼광부(24)는 이하 설명되는 바와 같이 빛을 혼합 및 유도하는 과정에서 실질적인 빛의 손실이 없도록 서로 일체로 형성된 구조로 이루어진다.
본 실시예에서, 혼광부(24)는 도광부(22)의 측부 저면에서 수직 하향되게 연장된 것으로 그 바로 아래쪽에 위치하는 복수의 발광다이오드(10R, 10G, 10B)에 대응되게 형성된 복수의 다리(24a)를 구비한다. 상기한 복수의 다리(24a)는 각각 발광다이오드(10R, 10G, 10B)에 면해있는 입광면을 구비하여 그 입광면을 통해 각각, 적색, 녹색, 청색의 빛을 입광받아 그 빛들을 혼광영역(24b)으로 전달한다. 혼광영역(24b)은 상기한 복수의 다리(24a)들이 서로 만나는 위치에 형성된 부분으로 색을 달리하는 각각의 빛들이 이곳에서부터 혼합되기 시작한다.
실제로는 상기한 혼광부(24)의 혼광영역(24b)과 도광부(22)의 경계를 정하기 어렵지만, 본 실시예의 설명에서는, 전술한 복수의 다리(24a)에서 나온 각각의 빛들이 최초 혼합되기 시작하는 영역을 혼광영역(24b)으로 규정하였으며, 도면에서는, 상기한 혼광영역(24b)이 가상선으로 표시되어 있다.
한편, 본 실시예의 백라이팅 모듈(1)은 광가이드 디바이스(20), 특히, 도광부(22) 바로 위쪽에 도광판(3)을 추가로 포함한다. 이 도광판(3)은 광가이드 디바이스(20)로부터 상향 출사된 빛을 받아 광의 휘도를 보다 균일하게 하여 LCD 패널(2)로 다시 출사시키는 기능을 한다. 본 실시예에서, 상기 도광판(3)이 광가이드 디바이스(20)와 함께 사용되는 것으로 설명되었지만 광가이드 디바이스(20)가 도광판(3)의 기능을 대체할 수 있음은 물론이다. 그리고, 도시되어 있지는 않지만, 도광판(22) 위쪽으로는 도광판(3) 또는 광가이드 디바이스(20)로부터 나온 빛을 균일하게 확산시키는 확산시트 및/또는 도광판(3) 또는 광가이드 디바이스(20)로부터 나오거나 확산시트를 통해 확산된 빛을 집광하여 빛의 휘도를 높여주는 프리즘 시트 등의 광학시트가 더 마련될 수 있다.
전술한 백라이팅 모듈(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 발광다이오드(10R, 10G, 10B)에 전력이 인가되어 그 발광다이오드(10R, 10G, 10B)가 각각 적색, 녹색 및 청색의 빛을 발광하면, 그 발광된 빛은 다리들(24a) 각각의 입광면을 통해 광가이드 디바이스(20)의 혼광부(24) 내로 들어간다. 혼광부(24) 내에 들어간 각각의 빛들은 혼광부(24) 상측의 혼광영역(24b)에서 내부 전반사에 의해 서로 혼합되기 시작한다. 또한, 상기한 빛은 내부 전반사 과정을 계속하면서 혼광부(24)로부터 도광부(22)를 향해 진행한 후 광가이드 디바이스(20) 위의 도광판(3)을 향해 출사된다. 그 후, 도광판(3)은 광가이드 디바이스(20)에서 혼합된 빛들의 휘도를 균일하게 하여 LCD 패널(2)로 빛을 출사하게 된다.
전술한 백라이팅 모듈(1)은 광가이드 디바이스(20)의 혼광부(24)에서 충분한 혼광이 이루어진 후 그 혼광된 빛이 도광부(22)에서 LCD 패널(2)을 향해 출사되므로 균일하게 혼합된 빛을 LCD 패널(2)에 공급하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예의 백라이팅 모듈(1)은 혼광부(24)와 도광부(22)가 설로 일체화된 구조를 이루므로 빛의 혼합시 야기될 수 있는 빛의 손실을 막아줄 수 있다. 게다가, 상기 백라이팅 모듈(1)은, 혼광부(24)가 도광부(22)의 저면에서 수직으로 연장되므로, 혼광부(24)에서의 깊이 있는 혼광이 가능하며, 도광부(22)의 아래쪽과 혼광부(24) 옆쪽에 형성되는 공간을 여러 부품의 추가 설치를 위한 공간으로 활용할 수 있는 이점을 추가로 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이팅 모듈을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2에 도시된 본 실시예의 백라이팅 모듈(1)에서, 광가이드 디바이스(20)의 혼광부(24)가 LCD 패널(2)의 측면을 지나쳐 도광부(22)의 측면방향으로 연장되어 형성된다. 이 때, LED 어레이(10)는 상하로 배열된 복수의 발광다이오드(10R, 10G, 10B)를 구비한 채 임의의 프레임에 설치된다. 이 때, 상기한 혼광부(24)는 서로 평행한 복수의 다리(24a)를 구비하되 그 복수의 다리(24a)들 각각은 서로 광가이드 디바이스(20)로부터 측면 방향으로 연장되어 형성된 것이다. 특히, 상기 복수의 다리(24a) 중 맨 위쪽의 다리는 도광부(22)보다 위쪽에 형성되어 도광부(22) 위에 위치된 도광판(3)과 대략 동일평면 상에 위치함을 알 수 있다.
위와 같은 백라이팅 모듈(1) 또한 발광다이오드(10R, 10G, 10B) 각각에서 발광된 빛들을 혼광부(24)에 형성된 다리(24a) 각각의 입광면에서 받아들이고 그 다리(24a)들이 서로 만나는 혼광영역(24b)에서 빛을 혼합한 후 그 혼합된 빛이 도광부(22)를 향해 진행하도록 해준다. 또한, 본 실시예의 광가이드 디바이스(20)는 혼광부(24)의 저면으로부터 도광부(22)의 저면을 향해 경사지게 이어진 경사면(24c)을 추가로 포함하는데, 이 경사면(24c)은 혼광부(24)의 혼광영역(24b) 확장을 가능하게 하여 빛이 도광부(22)에 이르기 전에 보다 충분한 빛의 혼합이 이루어질 수 있도록 돕는다.
또한, 상기 백라이팅 모듈(1)은 광가이드 디바이스(20)의 혼광부(24)가 LCD 패널(2)을 지나쳐 도광부(22) 측면에 형성되므로 광가이드 디바이스(20) 설치에 따 른 LCD 패널(2) 바로 아래쪽의 공간 소모를 줄여줄 수 있으며, 이는 광가이드 디바이스(20)의 설치에도 불구하고 LCD 장치를 컴팩트한 구조로 제작할 수 있도록 도와준다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광가이드 디바이스를 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a에 도시된 광가이드 디바이스(20)는 앞선 실시예들과 달리 혼광부(24)에 복수의 다리가 형성되지 않고 혼광부(24) 하단에 있는 하나의 입광면이 복수의 발광다이오드(10R, 10G, 10B)에서 나온 빛들을 동시에 받아들이는 구조를 갖는다. 이 경우, 빛의 혼합이 이루어지는 혼광영역은 입광면을 제외한 혼광부(24) 전체가 된다.
도 3b는 저면에 전체적으로 반사필름 또는 반사코팅(26)이 형성된 광가이드 디바이스(20)를 도시한 것으로서, 이러한 광가이드 디바이스는 내부 전반사에 의해 이루어지는 혼광 및 광 유도에 더하여 반사필름 또는 반사코팅(26)이 그 혼광 및 광 유도를 더욱 촉진시켜줄 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 도 3c는 도광부(22) 전면에 프리즘면(22a)이 형성된 광가이드 디바이스(20)를 도시한 것으로서, 백라이팅 모듈이 상기한 광가이드 디바이스(20)를 구비함으로써, 상기 백라이팅 모듈은 광학시트의 추가 설치 없이도 빛을 충분하게 확산 또는 균일화시켜 LCD 패널로 유도할 수 있다.
본 발명은, 전술한 광가이드 디바이스 및 이를 포함한 백라이팅 모듈의 기술 적 구성에 따라, 복수의 발광다이오드에서 발광된 여러색의 빛을 균일하게 혼합하여 LCD 패널로 공급할 수 있으며 또한, 여러색의 빛을 혼합하는 과정에서 빛의 손실이 실질적으로 없어 빛을 보다 효율적이고 경제적으로 LCD 패널로 공급해줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 광가이드 디바이스가 여러색의 빛을 충분하게 혼합하여 LCD 패널로 공급하는 구조를 가지면서도 그 광가이드 디바이스에 의한 LCD 장치의 부피증가가 적어 콤팩트한 LCD 장치의 구현이 가능하다는 효과를 추가로 갖는다.

Claims (8)

  1. 서로 다른 색의 빛을 발하는 복수의 발광다이오드를 포함하는 백라이팅 모듈에서, 상기 복수의 발광다이오드로부터 발광된 여러색의 빛을 혼합하여 LCD 패널로 유도하기 위한 광가이드 디바이스에 있어서,
    상기 LCD 패널의 후방에 배치되는 판상의 도광부와;
    상기 도광부에 일체로 형성되며, 상기 복수의 발광다이오드에 인접하는 입광면 및 그 입광면을 통해 들어온 여러색의 빛을 혼합하는 혼광영역을 구비하는 혼광부를 포함하되,
    상기 혼광부는, 상기 복수의 발광다이오드 각각에 인접해 있는 복수의 입광면을 갖는 복수의 다리를 구비하며, 상기 복수의 다리가 교차되는 위치에 상기 혼광영역이 위치하는 것을 특징으로 하는 광가이드 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼광부는 상기 도광부의 측부로부터 수직 하향되게 연장되어 자체 하단의 입광면에서 빛의 입광을 허용하는 것을 특징으로 하는 광가이드 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼광부는 상기 LCD 패널의 측면을 지나치도록 상기 도광부로부터 측면방향으로 연장되어, 자체 측단의 입광면에서 빛의 입광을 허용하는 것을 특징으로 하는 광가이드 디바이스.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 도광부의 전면에는 프리즘면이 형성된 것을 특징으로 하는 광가이드 디바이스.
  6. LCD 패널을 조명하기 위한 백라이팅 모듈에 있어서,
    서로 다른 색의 빛을 발광하는 복수의 발광다이오드로 이루어진 LED 어레이와;
    상기 LED 어레이에 인접하는 혼광부 및 상기 LCD 패널 후방의 도광부를 일체로 구비한 광가이드 디바이스를 포함하되,
    상기 혼광부는, 상기 복수의 발광다이오드 각각에 인접해 있는 복수의 입광면을 갖는 복수의 다리를 구비하며, 상기 복수의 다리가 교차되는 위치에 상기 혼광영역이 위치하는 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이팅 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 광가이드 디바이스의 바로 위에는 도광판이 더 설치됨을 특징으로 하는 LCD용 백라이팅 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 광가이드 디바이스의 저면에는 반사필름 또는 반사코팅이 형성됨을 특징으로 하는 LCD용 백라이팅 모듈.
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