KR100790499B1

KR100790499B1 - 측면 조광형 백라이트 장치

Info

Publication number: KR100790499B1
Application number: KR1020060099253A
Authority: KR
Inventors: 여수완
Original assignee: 희성전자 주식회사
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-01-02

Abstract

본 발명은 도광판의 상하면과 프리즘 시트에는 다양한 형상의 집광 패턴이 형성되어, 도광판에서는 상측 수직으로 집광된 빛이, 프리즘 시트에서는 수평으로 집광된 빛이 방출되도록 하는 측면 조광형 백라이트 장치에 관한 것으로, 웨지 형상으로, 하면에는 상기 웨지 각의 법선면을 기준으로 25°내지 35°의 각도(α₁)를 이루는 프리즘 패턴이 램프와 평행하게 형성되며, 상면에는 마루의 내각(α₂)이 80°내지 110°의 각도를 이루고, 마루의 곡률반경(R₂)이 0 내지 15㎛의 반경을 이루는 프리즘 패턴이 램프와 수직으로 형성되는 도광판;과 상면에는 상기 도광판의 램프와 평행하게 프리즘 패턴이 형성되고, 상기 도광판의 상측에 적층되는 프리즘 시트;를 포함하여 구성되어, 높은 휘도의 빛이 출광되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구조의 백라이트 장치는 도광판으로부터 상측으로 출광되는 빛을 집광하여 백라이트 장치의 휘도를 높일 수 있으며, 더욱이 종래의 기술에 따라 도광판의 상측에 적층되는 수직 프리즘 시트를 제거하면서도 기존보다 우수한 광 특성을 얻을 수 있다.

액정표시장치, 백라이트, 도광판, 프리즘 시트, 휘도

Description

측면 조광형 백라이트 장치{Edge type Backlight unit}

도 1은 종래의 기술에 따른 측면 조광형 백라이트 장치의 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치의 도광판과 프리즘 시트의 구조를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광판 하면의 변형된 프리즘 패턴을 상세히 나타낸 단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광판 상면의 수직 프리즘 패턴을 상세히 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 시트 상면의 수평 프리즘 패턴을 상세히 나타낸 단면도,

도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 시트의 프리즘 패턴에 따른 광 출사 경로를 나타낸 도면.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 도광판 20 : 프리즘 시트

12,13,21 : 프리즘 패턴

본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도광판의 상하면과 프리즘 시트에는 다양한 형상의 집광 패턴이 형성되어, 도광판에서는 상측 수직으로 집광된 빛이, 프리즘 시트에서는 수평으로 집광된 빛이 방출되도록 하는 측면 조광형 백라이트 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치의 백라이트(Back light) 장치는 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등의 원통형 형광램프나 LED(Light Emitting Diode)소자, EL(Electro Luminescence)소자 등이 주로 사용되고, 광원이 배치되는 방식에 따라 측면 조광형(Edge-lighting)과 직하 조광형(Direct-lighting) 백라이트 장치로 구분된다. 통상, 측면 조광형 백라이트 장치는 비교적 얇은 두께로 인하여 노트북이나 컴퓨터 모니터용 LCD에 주로 사용되고, 직하 조광형 백라이트 장치는 높은 광효율에 의해 TV 등과 같은 대화면을 목적으로 하는 LCD에 주로 이용된다.

종래의 측면 조광형 백라이트 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 선광원의 빛을 산란시켜 면광원으로 전환시키는 도광판(2)의 측면에 광원인 형광램프(6)가 위치하고, 형광램프(6)는 램프 반사체(7)로 싸여 있어 형광램프(6)에서 발하는 빛이 직접 또는 램프 반사체(7)에 반사되어 도광판(2)으로 입사되도록 구성된다. 그리고 도광판(2)의 하측에는 반사판(1)이 위치하고 있고, 도광판(2)의 상측에는 도광판(2)으로부터 나오는 빛을 산란시켜 휘도를 균일화하는 확산시트(3)와, 확산된 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 향상시키는 프리즘시트(4), 보호시트(5) 등의 각종 시트류가 위치한다. 프리즘시트(4)는 수직 프리즘시트(4-1)와 수평 프리즘시트(4-2)로 구분되어 2개가 중첩되어 사용되거나 어느 하나만 사용된다.

이러한 구조의 측면 조광형 백라이트 장치는 형광램프(6)에서 발하는 빛이 도광판(2)의 측면 입사면으로 입광되고, 도광판(2)에서는 선광원으로 입광된 형광램프의 빛을 산란 및 균일화시켜 면광원으로 전환시키며, 반사판(1)은 도광판(2)에서 하측으로 향하는 빛을 다시 도광판(2)의 상측으로 반사시켜 광효율을 증가시킨다. 도광판(2)의 상측에 위치하는 확산시트(3)는 도광판(2)으로부터 나오는 빛을 산란시켜 휘도 및 외관을 양호하게 만들고, 프리즘시트(4)는 확산된 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 향상시킨다.

그러나 최근 액정표시장치는 지속적으로 선명한 화질을 위해 고해상도가 진행되어 단위 면적당 화소수의 증가를 불러오고 있으며, 이는 화소의 개구율이 낮아져 결국 투과율의 저하를 초래하여 액정표시장치의 휘도를 떨어뜨리게 된다. 따라서, 액정표시장치에는 더 높은 휘도를 낼 수 있는 백라이트 장치가 요구되고 있다.

또한, 액정표시장치의 고화질을 위해서는 백라이트 장치에서 높은 휘도와 함께 균일한 면광원의 빛을 방출되어야 하는 바, 이를 위하여 종래의 백라이트 장치는 도광판의 상측에 빛을 균일화하고 집광하기 위하여 수직 및 수평 프리즘 패턴이 각각 형성된 2매의 프리즘 시트(4-1,4-2)가 구비되었으나, 이는 전체적인 백라이트 장치의 두께를 두껍게 되고 조립 공정이 어려워지는 문제점을 발생시킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 측면 조광형 백라이트 장치에서 도광판의 상하면에는 입사된 빛을 상측으로 효율적으로 방출시키기 위한 다양한 형상의 프리즘 패턴이 형성되고, 도광판의 상측에는 출광되는 빛을 최적의 상태로 집광할 수 있는 프리즘 시트가 적층되어, 종래의 프리즘 시트 1매를 제거하여도 기존보다 더 높은 휘도를 나타내는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 측면 조광형 백라이트 장치에 있어서, 웨지 형상으로, 하면에는 상기 웨지 각의 법선면을 기준으로 25°내지 35°의 각도(α₁)를 이루는 프리즘 패턴이 램프와 평행하게 형성되며, 상면에는 마루의 내각(α₂)이 80°내지 110°의 각도를 이루고, 마루의 곡률반경(R₂)이 0 내지 15㎛의 반경을 이루는 프리즘 패턴이 램프와 수직으로 형성되는 도광판;과 상면에는 상기 도광판의 램프와 평행하게 프리즘 패턴이 형성되고, 상기 도광판의 상측에 적층되는 프리즘 시트;를 포함하여 구성되어, 높은 휘도의 빛이 출광되도록 하는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 프리즘 시트의 프리즘 패턴은 일측의 사면에 대한 마루의 내각(α₃)이 수직으로부터 40°내지 55°의 각도를 이루고, 타측의 사면에 대한 마루의 내각(α₄)이 수직으로부터 10°내지 18°사이의 각도를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치의 도광판 및 프리즘 시트가 적층된 구조를 나타낸 도면이고, 도 3은 도광판의 하면에 형성된 프리즘 패턴을 상세히 나타낸 확대 단면도이고, 도 4는 도광판의 상면에 형성된 프리즘 패턴을 상세히 나타낸 확대 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 측면 조광형 백라이트 장치는 기본적으로 도광판(10)의 상측에 프리즘 시트(20)가 적층되는 구조를 이루며, 도면에는 도시되지 않았지만, 도광판의 입사면 측에 구비되는 형광램프 광원과 램프 반사체, 도광판의 하측에 구비되는 반사판 등을 포함하여 구성된다. 여기서 상기 형광램프와 램프 반사체, 반사판 등에 대한 구성은 측면 조광형 백라이트 장치의 일반적인 구성으로 상세한 설명은 생략하며, 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 도광판(10) 및 도광판 상측에 적층되는 프리즘 시트(20)의 상세한 구조에 대해서 살펴본다.

전술한 도광판(10)은 입사면으로 들어오는 선광원의 빛을 산란 및 전반사를 이용하여 면광원으로 전환시켜 상측으로 출광되도록 하는 것으로, 일반적으로 입사면(11a)에서 반입사면(11b) 방향으로 갈수록 두께가 얇아지는 웨지 형상(Wedge type)을 이루고 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(10)은 입광된 빛을 상측으로 효율적으로 반사시키기 위하여 하면에 도 3에 도시된 바와 같이 프리즘 패턴(13)이 형성되어 있다. 이러한 프리즘 패턴(13)은 도광판(10)의 입사면(11a)과 반입사면(11b)에 대하여 평행하게 형성되고, 입사면(11a)에서 반입사면(11b)으로 갈수록 패턴의 간격이 좁아지도록 형성되며, 일측의 사면은 길고 타측의 사면은 짧은 형상으로 변형된 프리즘 패턴을 이룬다. 즉, 입사면 측의 사면(13a)은 길게 형성되고 반입사면 측의 사면(13b)은 거의 수직으로 짧게 형성되는 것으로, 이 경우 입사면 측의 사면(13a)은 도광판의 웨지 각(α)의 법선에 대하여 25°내지 35°의 각도(α₁)를 이루도록 형성된다.

상기와 같은 구조의 도광판(10)에 의하여 입사면으로 입광되는 빛은 도광판의 하면에 형성된 프리즘 패턴 각(α₁)과 도광판의 웨지 각(α)에 의하여 각각 전반사되어 상측으로 출광된다. 특히, 본 발명의 일실시예에 따른 웨지 및 프리즘 패턴(13)에 의하면, 패턴 각(α₁)에 의하여 출광되는 빛은 수직으로부터 약 30°를 이루고(①), 웨지 각(α)에 의하여 출광되는 빛은 수직으로부터 약 70°를 이루게 된다(②).

본 발명의 실시예에 따른 도광판(10)의 상면에는 입광되는 빛을 좌우측으로 효율적으로 반사시켜 상측으로 균일한 빛을 출광시키기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같은 수직 프리즘 패턴(12)이 형성된다. 이러한 수직 프리즘 패턴(12)은 도광판의 입사면(11a)에 대하여 수직을 이루면서 반입사면(11b) 방향으로 형성되며, 수직 프리즘 패턴(12)의 마루(꼭지점)의 내각(α₂)은 80°내지 110°의 각도로 형성된다. 또한, 수직 프리즘 패턴(12)의 마루는 라운딩되어 형성될 수 있는 것으로, 이 경우 곡률 반경(R₂)은 0 내지 15㎛의 반경으로 형성되는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 시트에 형성된 프리즘 패턴의 상세 구조를 나타낸 단면도 이고, 도 6a 내지 6c는 프리즘 시트의 하면에서 입광되는 빛이 프리즘 패턴에 의해 굴절되어 상측으로 출광되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 시트(20)는 상술한 도광판(10)의 상측에 적층되는 것으로, 도광판(10)으로부터 방출되는 빛을 백라이트 장치의 전면(前面)으로 집광시켜 방출시키기 위한 것으로, 시트(20)의 상면에는 도광판(10)의 입사면(11a)과 평행한 방향의 수평 프리즘 패턴(21)이 형성된다.

이러한 수평 프리즘 패턴(21)은 일측의 사면은 길고 타측의 사면은 짧은 형상으로 쐐기 형으로 변형된 프리즘 패턴을 이룬다. 즉, 입사면 측의 사면(21a)은 길게 형성되고 반입사면 측의 사면(21b)은 짧게 형성되는 것으로, 이 경우 마루(꼭지점)의 내각은 입사면 측의 사면(21a)이 수직으로부터 40°내지 55°사이의 각도 (α₃)를 이루며, 반입사면측의 사면(21b)이 수직으로부터 10°내지 18°사이의 각도(α₄)를 이루도록 형성된다. 이러한 마루의 내각(α₃,α₄)은 입광되는 빛이 백라이트 장치의 상측으로 집광되도록 하기 위한 것으로, 상기 각도를 벗어나는 경우 출광되는 빛의 휘도 특성이 떨어지게 된다.

이러한 수평 프리즘 패턴에 의해 프리즘 시트를 통과하는 빛은 도 6a 내지 6c에 도시된 바와 같은 경로로 상측으로 출광된다.

이를 더욱 상세히 살펴보면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 도광판(10)의 프리즘 패턴 각(α₁)에 의해 전반사되어 프리즘 시트(20)로 입광되는 빛(①)은 수평 프리즘 패턴의 입사면측 사면(21a)에 의해 굴절되어 정면으로 집광되어 출광된다. 또한 도 6b에 도시된 바와 같이, 도광판(10)의 웨지 각(α)에 의해 전반사되어 프리즘 시트(20)로 입광되는 빛(②)은 수평 프리즘 패턴의 반입사면측 사면(21b)에 의해 굴절되어 정면으로 집광되어 출광된다.

즉, 도광판(10)의 하면에 형성된 프리즘 패턴(13)과 웨지 형상으로 인하여 각 다른 방향으로 전반사되어 상측으로 출광되는 빛은 다시 프리즘 시트(20)의 하면에서 입광되어 프리즘 시트의 상면에 형성된 수평 프리즘 패턴(21)의 각 사면(21a,21b)에 의해 굴절되어 정면으로 집광되어 출광되는 것이다. 이로 인하여 본 발명의 실시예에 따른 도광판(10) 및 프리즘 시트(20)에 의하여 기존에 사용되었던 별도의 수직 프리즘 시트가 없어도 휘도를 약 10%이상 상승시킬 수 있었다.

이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 기술적 사상이 허용되는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 백라이트 장치의 경우 도광판으로부터 상측 전면(前面)으로 출광되는 빛을 정면으로 집광시켜 백라이트 장치의 휘도를 높일 수 있으며, 더욱이 종래의 기술에 따라 도광판의 상측에 적층되는 수직 프리즘 시트를 제거하면서도 기존보다 우수한 광 특성을 얻을 수 있다.

Claims

측면 조광형 백라이트 장치에 있어서,

웨지 형상으로, 하면에는 상기 웨지 각의 법선면을 기준으로 25°내지 35°의 각도(α₁)를 이루는 프리즘 패턴이 램프와 평행하게 형성되며, 상면에는 마루의 내각(α₂)이 80°내지 110°의 각도를 이루고, 마루의 곡률반경(R₂)이 0 내지 15㎛의 반경을 이루는 프리즘 패턴이 램프와 수직으로 형성되는 도광판;과

상면에는 상기 도광판의 램프와 평행하게 프리즘 패턴이 형성되고, 상기 도광판의 상측에 적층되는 프리즘 시트;를 포함하여 구성되어,

상측 정면으로 평행한 빛이 출광되도록 하는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
제1항에 있어서, 상기 프리즘 시트의 프리즘 패턴은 일측의 사면에 대한 마루의 내각(α₃)이 수직으로부터 40°내지 55°의 각도를 이루고, 타측의 사면에 대한 마루의 내각(α₄)이 수직으로부터 10°내지 18°사이의 각도를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.