KR100818453B1 - 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광섬유를 사용한 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 복수의 광섬유와, 상기 광섬유의 일단에 각각 연결된 복수의 광원 및 상기 광섬유의 하부에 배치되어 빛을 반사시키는 반사판을 포함하고, 상기 각각의 광원에서 출사되는 빛은, 그 광원에 연결된 광섬유에 의해 도파되고, 상기 도파된 빛의 일부가 상기 광섬유의 외부로 방출되어 선광원을 형성하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명에 따르면, LED 등의 점광원을 광섬유를 도파로로 사용하여 선광원화할 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 광휘도 분포를 균일화할 수 있으며, 광섬유로 형성된 광원의 길이와 그 형태를 다양하게 변형시킬 수 있다.
백라이트 유닛(backlight unit), LED, 광섬유, 도파로(wave guide)

Description

백라이트 유닛{BACK LIGHT UNIT}
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도2는 도1의 실시 형태에 따른 백라이트 유닛의 분해사시도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 백라이트 유닛의 광섬유에서 빛이 도파 및 방출되는 모습을 설명하기 위한 단면도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 백라이트 유닛의 분해사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
112,314,412: 기판 114,314,414: 광원
116,316,416: 연결부 120,320,420: 광섬유
121,312,421: 반사부재 140,440: 반사판
150,450: 광학시트
본 발명은 백라이트 유닛(Backlight Unit)에 관한 것으로서, 보다 상세하게 는 광섬유를 도파로로 사용함으로써 균일한 광휘도를 얻을 수 있고, 광원의 길이와 형태를 다양하게 변형할 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 평판 디스플레이(flat display)는 크게 발광형과, 수광형으로 분류한다. 수광형 평판 디스플레이의 예로서 액정표시장치(liquid crystal display)를 들 수 있는데, 이러한 액정표시장치는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고 외부로부터 빛이 입사되어 화상을 형성하므로 어두운 곳에서는 화상을 관찰할 수 없다.
따라서, 액정표시장치의 배면에는 백라이트 유닛(back light unit)이 설치되어 빛을 조사한다. 이러한 백라이트 유닛은 액정표시장치와 같은 수광형 디스플레이 외에도 조명간판등과 같은 면광원장치에도 사용되고 있다.
상기 백라이트 유닛은 광원의 배치형태에 따라서, 액정표시장치의 바로 아래에 설치된 다수의 램프가 빛을 액정패널에 직접 조사하는 직하발광형(direct light type)과, 도광판(LGP: light guide panel)의 가장자리 쪽에 설치된 램프가 빛을 조사하여 액정패널에 전달하는 가장자리 발광형(edge light type)으로 분류된다.
상기 가장자리 발광형 백라이트 유닛은 광원으로서 선광원과 점광원을 사용하며, 대표적인 선광원으로서는 양 단부의 전극이 관내에 설치되는 냉음극 형광램프(CCFL: cold cathode fluorescent lamp)가 있고, 점광원으로서는 발광다이오드(LED: light emitting diode)가 있다.
여기서, 상기 CCFL은 강한 백색광을 방출할 수 있고 고광휘도와 고균일도를 얻을 수 있으며 대면적화 설계가 가능하다는 장점이 있지만, 고주파 교류신호에 의해 작동되고 작동온도범위가 좁다는 단점이 있다.
또한, 상기 LED는 직류신호 의해 작동되고 수명이 길며 작동온도범위가 넓은 장점이 있으나, 점광원이므로, 광휘도와 균일도 면에서 CCFL에 비해 성능이 떨어지는 단점이 있다.
따라서, LED와 같은 점광원을 광원으로 사용한 백라이트 유닛에서는 선광원이나 면광원의 경우와 같이 광휘도를 균일하게 할 필요가 있다.
이를 해결하기 위해서, 일반적으로 도광판과 반사판 등을 사용하고 있으나, 이 경우에는, 광원의 길이나 모양을 다양하게 변형할 수 없는 제약이 따른다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 LED와 같은 점광원을 선광원화하여 광휘도의 균일성이 향상되며, 광원의 길이와 형태를 다양하게 변형할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은,
복수의 광섬유와, 상기 광섬유의 일단에 각각 연결된 복수의 광원 및 상기 광섬유의 하부에 배치되어 빛을 반사시키는 반사판을 포함하고, 상기 각각의 광원에서 출사되는 빛은, 그 광원에 연결된 광섬유에 의해 도파되고, 상기 도파된 빛의 일부가 상기 광섬유의 외부로 방출되어 선광원을 형성하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛을 제공한다.
바람직하게는, 상기 광원은, 반도체 발광소자일 수 있으며, 이 경우, 상기 반도체 발광소자는 LED 일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 광원은, 적색, 녹색, 청색의 3가지 종류의 광원을 포함할 수 있으며, 이에 의해 백색광을 발광할 수 있다.
또한, 상기 광원 자체를 백색 발광소자로 사용하여 백색광을 발광할 수도 있다.
본 발명에서 채용된 상기 광섬유는 빛을 도파 시키면서 일부 빛을 다양한 각도로 방출시켜 백라이트 유닛의 광휘도를 균일하게 하는데 기여한다. 다만, 광섬유에서 광원이 연결되지 않은 종단으로 빛이 방출된다면, 광휘도가 저하될 수 있다. 따라서, 백라이트 유닛의 광휘도를 향상시키기 위해, 상기 광섬유에서 상기 광원이 연결된 단의 반대편 단에 형성된 반사 부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 광섬유는, 도파된 빛의 일부를 외부로 방출하기 위해 곡선형으로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않으며, 직선형 등으로 형성될 수도 있 다.
본 발명의 구체적인 실시 형태에서, 상기 복수의 광섬유는, 서로 평행하게 배열될 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 광원은, 상기 광섬유의 일단에만 각각 연결되며, 인접하는 광섬유에 대하여 서로 반대편 단에 연결되도록 하는 것이 광원의 효율적인 배치 측면에서 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 형태에서, 상기 복수의 광섬유는, 제1 방향으로 서로 평행하게 배열된 복수의 제1 광섬유 및 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 서로 평행하게 배열된 복수의 제2 광섬유를 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 제1 광섬유는 상기 제2 복수 광섬유 상에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 발광효율을 고려했을 때, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 보다 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이고, 도2는 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛의 분해사시도이며, 도3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 백라이트 유닛의 광섬유에서 빛이 도파 및 방출되는 모습을 설명하기 위한 단면도이며, 도4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 백라이트 유닛의 분해사시도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛(100)은 복수의 광섬유(120)와 상기 복수의 광섬유(120)의 일단에 각각 연결된 복수의 광원(114)과 상기 광원(114)이 탑재된 기판(112) 및 반사판(140)을 갖추어 구성한다. 추가적으로, 상기 광원(114)과 상기 광섬유(120)를 연결하기 위한 연결부(116)와 상기 광섬유(120)의 종단에 형성된 반사부재(121) 및 광학시트(150)를 구비한다.
상기 광원(114)은, 전원인가시 광을 발생시키는 발광수단으로서, 이러한 광원은 형광램프, 또는 LED, LD(Laser Diode) 등의 반도체 발광소자가 선택적으로 채용될 수 있다. 즉, 점광원을 선광원화하려는 본 발명의 일 목적상, 본 실시 형태에서는 기판 상에 복수의 LED가 전기적으로 탑재되는 것으로 도시하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 형광램프 등을 채용할 수도 있다.
또한, 상기 광원(114)은, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3가지 종류의 광원을 포함할 수 있으며, 이에 의해 백색광을 발광할 수 있다. 즉, 도시하지는 않았으나, 상기 복수의 광원(114)은 R,G,B 광원이 순서대로 반복하여 형성될 수 있다. 또한,상기 광원(114) 자체를 백색 발광소자로 사용하여 백색광을 발광할 수도 있다.
상기 연결부(116)는 상기 광원(114)과 상기 광섬유(120)를 연결하고, 빛을 통과시킬 수 있는 구조가 된다. 이 경우, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 상기 광원(114)과 상기 광섬유(120)을 직접 연결시키지 않더라도 빛이 광섬유에 손실을 줄이면서 도달할 수 있도록 상기 연결부(116)의 내부는 반사메탈 등으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 반사판(140)은 상기 광섬유(120)의 하부에 배치되어 입사되는 빛을 반사시킬 수 있도록 광반사율이 높은 반사시트 등으로 구비되며, 도시하지는 않았으나, 요철이 형성된 구조도 가능하다.
또한, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛(100)은 상기 광섬유(120)의 직상부에, 미도시된 액절패널측으로 출사되는 광을 여러 방향으로 확산시키는 확산시트 또는 액정패널측으로 출사되는 광을 정면 시야각 안으로 모아주는 역할을 하는 프리즘시트 중 어느 하나를 선택적으로 적층 배치하여 광휘도를 향상시키는 광학시트(150)를 구비하는 것이 바람직히다.
한편, 본 발명에서 채용된 상기 광섬유(120)는 상기 광원(114)에서 발생된 빛을 도파시키면서 상기 도파된 빛의 일부를 다양한 각도로 외부 방출시켜 상기 백라이트 유닛(100)의 광휘도를 균일하게 하는데 기여한다.
일반적인 광섬유의 형태 및 기능을 도3을 참조하여 설명한다.
광섬유(320)는 빛의 전송을 목적으로 하는 섬유 모양의 도파관으로서 중앙의 코어(320a) 부분을 주변의 클래딩(320b) 부분이 감싸고 있는 이중 원기둥 모양을 하고 있다. 또한, 여기에, 미도시 하였으나, 외부의 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지 피복을 1~2 차례 입힌다. 이러한 광섬유(320)는 상기 보호 피복을 제외한 전체 크기가 지금이 수 백 ㎛ 정도로 되고, 상기 코어(320a) 부분의 굴절률이 클래딩(320b)의 굴절률보다 높아서 전반사가 잘 일어난다. 따라서, 빛이 코어(320a) 부분에 집속되어 잘 빠져나가지 않고 진행할 수 있게 한다.
다만, 도3에 도시된 바와 같이, 클래딩(320b)과 코어(320a)의 계면에서의 빛의 입사각이 임계각(θc)보다 작게 되면, 전반사가 일어나지 않으므로, 빛은 외부로 방출할 수 있게 된다. 즉, 입사각이 θ1 (>θc) 인 경우에는 빛은 전반사 되어 도파되지만, θ2(<θc) 인 경우에는, 빛은 외부로 방출되어 상기 광학시트나 반사판 방향으로 방출될 수 있다. 따라서, 상기 광섬유(320)는 도3과 같이, 빛이 외부로 잘 방출될 수 있도록 정현파 등의 곡선 형태를 갖는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 외부 방출량이 떨어질 수는 있으나 광섬유를 직선 형태로 형성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 광섬유(320)에서 광원과 연결되지 않은 쪽의 단을 통하여 도파된 빛이 새어 나가는 것을 방지하기 위해 상기 종단에는 반사부재(321)를 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 반사부재(321)은 반사율이 높은 금속 등이 접착되거나 상기 광섬유(320)에 코팅된 구조일 수 있다.
계속하여 도2를 참조하면, 본 실시 형태에서, 상기 복수의 광섬유(120)는, 서로 평행하게 배열된 구조이며, 상기 복수의 광원(114)은, 상기 광섬유(120)의 일단에만 각각 연결되며, 인접하는 광섬유에 대하여 서로 반대편 단에 연결될 수 있다. 이는, 한쪽 방향에만 광원을 배열하는 것에 비하여 상기와 같이 배열하는 것이 광원의 효율적인 배치 측면에서 바람직하기 때문이다.
상기와 같이, 광원과 광섬유의 연결로 이루어진 각각의 구조는, LED와 같은 점광원을 선광원화 할 수 있다. 나아가, 이러한 선광원을 이루는 구조가 복수 개로서 평행하게 배열되면, 면광원과 같은 효과를 나타낼 수 있다.
마지막으로, 도4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시 형태를 설명한다.
도4에 따르면, 본 실시 형태에 따른 백라이트 유닛(400)은, 도1의 실시 형태에 따른 백라이트 유닛(100)에서 도파로가 되는 부분이, 각각의 복수의 광섬유가 2층으로 형성된 구조를 갖는다.
이를 구체적으로 설명하면, 도1에서 설명한 바와 같이, 상기 복수의 광섬유는(420a, 420b), 서로 평행하게 배열된 구조이며, 상기 복수의 광원(414)은, 상기 광섬유(420a, 420b)의 일단에만 각각 연결되며, 인접하는 광섬유에 대하여 서로 반대편 단에 연결될 수 있다.
또한, 상기 복수의 광섬유(420a, 420b)는, 제1 방향으로 서로 평행하게 배열된 복수의 제1 광섬유(420a) 및 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 서로 평행하게 배열된 복수의 제2 광섬유(420b)를 포함한다. 이 경우, 상기 제1 광섬유(420a)는 상기 제2 광섬유(420b) 상에 형성되며, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직인 구조이다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 각각 복수의 광섬유로 이루어진 3개 이상의 층 구조를 가질 수 있다.
상술한 실시형태 및 첨부된 도면은 바람직한 실시형태의 예시에 불과하며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 또한, 본 발명은 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, LED 등의 점광원을 광섬유를 도파로로 사용하여 선광원화할 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 광휘도 분포를 균일화할 수 있으며, 광섬유로 형성된 광원의 길이와 그 형태를 다양하게 변형시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 복수의 광섬유;
    상기 복수의 광섬유 일단에만 각각 연결되되, 인접하는 광섬유에 대하여 서로 반대편 단에 연결되는 복수의 광원; 및
    상기 광섬유의 하부에 배치되어 빛을 반사시키는 반사판을 포함하고,
    상기 복수의 광원으로부터 방출된 빛은 각각 그 광원에 연결된 광섬유에 의해 도파되고, 상기 도파된 빛의 일부가 상기 광섬유의 외부로 방출되어 선광원을 형성하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원은, 반도체 발광소자인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원은, LED 인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원은, 적색, 녹색, 청색의 3가지 종류의 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원은, 백색 발광소자인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유에서 상기 광원이 연결된 단의 반대편 단에 형성된 반사 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유는, 곡선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광섬유는, 서로 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광섬유는, 제1 방향으로 서로 평행하게 배열된 복수의 제1 광섬유 및 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 서로 평행하게 배열된 복수의 제2 광섬 유를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 광섬유는 상기 제2 복수 광섬유 상에 배치된 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
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