KR100869335B1 - 측면 조광형 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도광판의 하면에 다면체 패턴이 형성되고 상면에 집광기능을 하는 프리즘 패턴이 형성되어 별도의 프리즘 시트 없이도 양호한 광 특성을 제공할 수 있는 측면 조광형 백라이트 장치를 개시한다.
본 발명의 장치는 광원과, 하면에는 광원의 위치에 따라 변형된 피라미드 형태 혹은 좌우 대칭 피라미드형태의 다면체 패턴이 형성되어 상면으로 수평 프리즘 패턴에 의한 출사를 유도하고, 상면에는 굴절에 의해 광을 집광시키기 위한 수직 프리즘 패턴이 형성되어 상기 광원으로부터 입사된 선광을 면광으로 변환시켜 상측으로 출사하는 도광판과, 상기 도광판으로부터 하측으로 향하는 빛을 상측으로 반사시켜 광효율을 증가시키기 위한 반사판과, 상기 도광판으로부터 입사된 빛을 확산시켜 균일하게 하기 위한 확산시트로 구성된 측면 조광형 백라이트 장치에 있어서, 상기 변형된 피라미드는 상면으로 출사를 유도하는 경사면의 각도가 도광판의 평면의 법선면을 기준으로 35°에서 50°를 이루고 있다. 따라서 본 발명의 장치는 종래의 프리즘 시트 없이도 양호한 광 특성을 제공할 수 있다.
액정표시장치, 백라이트, 도광판, 프리즘, 다면체 패턴, 피라미드

Description

측면 조광형 백라이트 장치{ EDGE TYPE BACKLIGHT UNIT }
도 1은 종래의 측면 조광형 백라이트 장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 측면 조광형 백라이트 장치의 구조를 나타낸 도면,
도 3은 도 2에 도시된 도광판의 상면 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 도광판의 하면 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 도광판의 하면에 형성된 패턴의 제1 실시예,
도 6은 본 발명에 따른 도광판의 하면에 형성된 패턴의 제2 실시예,
도 7은 본 발명에 따른 도광판의 하면에 형성된 패턴의 특성을 도시한 개략도,
도 8a,8b는 본 발명에 따른 도광판의 하면에 형성된 패턴의 광 특성을 도시한 개략도.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
10: 반사판 20: 도광판
30: 확산시트 40: 보호시트
50-1,50-2: 형광램프 52-1,52-2: 램프 반사체
P: 다면체 패턴 S: 프리즘 패턴
본 발명은 액정표시장치용 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도광판의 하면에 다면체 패턴이 형성되고 상면에 집광기능을 하는 프리즘 패턴이 형성되어 별도의 프리즘 시트 없이도 양호한 광 특성을 제공할 수 있는 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 램프반사체(7)로 싸여 있어 형광램프(6)에서 발하는 빛이 직접 또는 램프반사체(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 집광사켜 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 입광부로 입사되고, 도광판(2)에서는 선광원으로 입사된 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.
그런데 이러한 종래의 백라이트 유니트는 별도의 프리즘 시트가 필요하므로 구성이 복잡하고, 광 특성도 개선이 요구되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 측면 조광형 백라이트 장치에서 하면에 광원의 위치에 따라 변형된 피라미드 패턴 혹은 좌우 대칭인 피라미드 패턴을 형성하고, 상면에 프리즘 패턴을 형성하여 별도의 프리즘 시트 없이도 양호한 광 특성을 얻을 수 있는 측면 조광형 백라이트 장치를 제공하 는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광원과, 하면에는 광원의 위치에 따라 변형된 피라미드 형 혹은 좌우대칭의 피라미드 형의 다면체 패턴이 형성되어 상면으로 수평 프리즘 패턴에 의한 출사를 유도하고, 상면에는 굴절에 의해 광을 집광시키기 위한 수직 프리즘 패턴이 형성되어 상기 광원으로부터 입사된 선광을 면광으로 변환시켜 상측으로 출사하는 도광판과, 상기 도광판으로부터 후방으로 향하는 빛을 전방으로 반사시켜 광효율을 증가시키기 위한 반사판과, 상기 도광판으로부터 입사된 빛을 확산시켜 균일하게 하기 위한 확산시트로 구성된 측면 조광형 백라이트 장치에 있어서, 상기 변형된 피라미드는 상측으로 출사를 유도하는 경사면의 각도가 평면의 법선면을 기준으로 35°에서 50°를 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도광판 하면의 다면체 패턴은, 입광부의 밀도는 소하고, 반입광부측으로 갈수록 밀해지는 구조로 되어 있고, 상기 도광판 하면의 다면체 패턴은 입광부 측에서는 다면체 패턴의 깊이가 얇고, 반입광부측으로 갈수록 다면체 패턴의 깊이가 깊어지는 구조로 되어 있으며, 상기 도광판 하면의 다면체 패턴은 입광부의 패턴 피치가 150㎛ 이내인 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하 기로 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에서는 도광판의 양면에 광원이 위치한 구조의 백라이트를 예로 들어 설명한다. 이러한 구조의 백라이트는 주로 모니터용 LCD에 사용된다.
도 2는 본 발명에 따른 측면 조광형 백라이트 장치의 구조를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 백라이트 장치는 반사판(10)과 도광판(20), 확산시트(30), 보호시트(40), 형광램프(50-1,50-2), 램프 반사체(52-1,52-2)로 구성되어 프리즘 판(시트)이 생략된 구조로 되어 있다. 여기서, 도면에는 도시되지 않았으나 확산시트(30) 위에는 렌즈타입의 기능 시트들이 부가될 수 있다.
도 2를 참조하면, 도광판(20)의 양 측면에 선광원인 형광램프(50-1,50-2)가 위치하고 있고, 형광램프(50-1,50-2)는 램프 반사체(52-1,52-2)로 싸여 있어 형광램프(50-1,50-2)에서 발하는 빛이 직접 또는 램프 반사체(52-1,52-2)에 의해 반사되어 도광판(20)으로 입사된다.
도광판(20)으로 입사된 빛은 본 발명에 따라 도광판의 하면(DN)에 형성된 다면체 패턴(P)에 의해 상측으로 반사 및 굴절되어 면광원으로 전환됨과 동시에 상면(UP)에 형성된 프리즘 패턴(S)에 의해 굴절 및 집광되어 확산시트(30)으로 입사된다. 반사판(10)은 도광판(20)에서 하측으로 향하는 빛을 다시 도광판(20)의 상측으로 반사시켜 광효율을 증가시키고, 도광판(20)의 상측에 위치하는 확산시트(30)은 도광판(20)으로부터 나오는 빛을 확산시켜 휘도를 균일화시킨다.
이와 같은 본 발명의 구조에 따른 백라이트 장치는 도광판(20)의 하면(DN)에 형성된 좌우대칭형 피라미드 패턴(P)이 종래의 수평 프리즘 시트 기능을 수행함과 동시에 도광판(20)의 상면(UP)에 형성된 프리즘 패턴(S)이 종래의 수직 프리즘 시트 기능을 수행함으로써 확산시트(30)의 상측에 배치되던 프리즘 시트들을 모두 제거하여 구성을 간단히 할 수 있음과 아울러 비용을 절감할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 도광판의 상면 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 도광판의 하면 사시도이다.
본 발명에 따른 도광판(20)의 상면(UP)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 선광원인 형광램프(50-1,50-2)에 대하여 수직으로 프리즘 패턴(S)이 형성되어 있고, 하면(DN)에는 도 4에 도시된 바와 같이 좌우대칭형 피라미드 형상의 다면체 패턴(P)이 형성되어 있다. 좌우대칭형 피라미드 형상의 다면체 패턴(P)은 선광원인 형광램프(50-1,50-2)로부터 입사된 광을 도광판(20)의 상면 방향으로 확산시키고, 프리즘 패턴(S)은 확산된 빛을 굴절 및 집광시켜 상측으로 보낸다. 이때 상면 프리즘 패턴(S)의 구성각도(꼭지 각도)는 80°에서 110°로 형성하는 것이 바람직하고, 프리즘 패턴의 꼭지에는 곡률반경(R)이 0㎛ 내지 15㎛(R0~R15㎛)인 라운드(Round)가 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 곡률반경(R)이 0㎛인 경우는 직각을 의미한다. 다면체 패턴(P)은 수평 프리즘 패턴과 같이 빛을 굴절 및 집광시키는 기능도 수행한다. 따라서 하면의 수평 프리즘 패턴 기능과 상면의 수직 프리즘 패턴 기능에 의해 도광판(20)에서 나오는 광은 직광을 형성하게 되어 별도의 프리즘 시트가 필요 없게 된다.
도 3 및 도 4의 도광판(20)은 양쪽에 선광원인 형광램프(50-1,50-2)가 위치하므로 하면에 형성된 다면체 패턴(P)의 밀도가 중앙으로 갈수록 밀하고, 양측 입광부 측으로 갈수록 소하도록 되어 있다.
한편, 광원의 위치가 한 방향에 있는 웨지(Wedge)형 구조에서의 본 발명에 따른 도광판(20)의 하면(DN)에 형성된 다면체 패턴(P)의 제1 형상은 도 5의 (가)에 도시된 바와 같이 피라미드 형상의 꼭지점이 우측방향으로 거의 수직선에 가깝게 치우친 구조이고, 이러한 변형된 피라미드 형상의 다면체 패턴은 정면에서 볼 경우에 도 5의 (나)에 도시된 바와 같이 좌측의 변이 우측의 변보다 완만하게 경사져 길게 보인다.
또한 도광판의 하면(DN)에 형성된 피라미드 패턴의 제2 형상은 도 6의 (가)에 도시된 바와 같이 피라미드 형상의 꼭지점이 우측면의 수직선을 넘어 우측방향으로 크게 치우친 구조이고, 이러한 변형된 피라미드 형상은 정면에서 볼 경우에 도 6의 (나)에 도시된 바와 같이 좌측의 변과 우측의 변이 모두 우측으로 경사져 보인다.
한편, 광원의 위치가 양방향에 있는 플랫(Flat)형 구조에서의 본 발명에 따른 도광판(20)의 하면(DN)에 형성된 다면체 패턴(P)의 제1 형상은 도 7의 (가)에 도시된 바와 같이 피라미드 형상의 꼭지점이 양방향으로 대칭된 구조이다.
이와 같이 도광판의 하면(DN)에 형성된 다면체 패턴(P)은 도 7의 (가)에 도시된 바와 같이, 직각 형태의 피라미드로 되어 있고, 상측으로 출사를 유도하는 변형된 피라미드 혹은 좌우대칭인 패턴면의 각도가 도광판 평면의 법선면을 기준으로 35°에서 50°를 이루고 있다. 또한 입광부에서 다면체 패턴과 다면체 패턴 사이의 최대 피치는 150㎛ 이내이고, 패턴 깊이는 도 7의 (나)에 도시된 바와 같이 입광부로부터 멀어질수록 깊어지도록 되어 있으며, 도광판의 하면에 형성된 다면체 패턴의 밀도는 입광부의 밀도는 소하고 입광부로부터 멀어질수록 밀하게 형성되어 있다. 본 발명의 실시예에서 입광부는 도광판(20)에서 선광원인 형광램프(50-1,50-2)로부터 빛이 입사되는 부분을 나타내고, 반입광부는 그 반대 부분을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 도광판의 하면에 형성된 다면체 패턴의 특성을 도시한 개략도로서, (가)는 다면체 패턴(P)의 각도(Angle)와 피치(Pitch)를 나타내고, (나)는 다면체 패턴 깊이를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 상면으로 출사를 유도하는 변형된 피라미드 혹은 좌우대칭인 패턴면의 각도가 도광판의 평면부의 법선면을 기준으로 35°에서 50°를 이루고 있는 것을 알 수 있고, 다면체 패턴(P)과 패턴 사이의 최대 피치는 150㎛ 이내이며, 패턴 깊이(d)는 입광부로부터 멀어질수록 그 깊이가 깊어지도록 되어 있는 것을 알 수 있다. 도 7의 (나)에서 패턴 깊이는 'd1 < d2 < d3 < ..... dn '으로서, 입광부로부터 멀어질수록 깊어지도록 되어 있다.
이와 같이, 도광판(20)의 하면(DN)에 형성된 프리즘 패턴(P)은 도 8a 및 도8b에 도시된 바와 같은 광학 특성을 제공한다.
도 8a는 웨지 타입(Wedge type)에서의 다면체 패턴의 출사를 유도하는 경사면의 각도가 대략 40°~50°일 경우에 입사면에서 대략 -42.15~+42.15°사이로 입사되는 광이 상측으로 반사되어 출사되는 것을 도시한 것이고, 도 8b는 플랫 타입(Flat type)에서의 다면체 패턴의 출사를 유도하는 경사면의 각도가 대략 35°~45°일 경우에 입사면에서 대략 -42.15°~+42.15°사이로 입사되는 광이 상측으로 반사되어 출사되는 것을 도시한 것이다.
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 발명의 측면 조광형 백라이트 장치는 광원의 위치에 따라 도광판의 하면에 변형된 피라미드 형 혹은 좌우대칭의 피라미드 형의 다면체 패턴을 형성시키고, 상면에 프리즘 패턴을 형성하여 종래의 프리즘 시트를 제거하면서도 종래보다 우수한 광 특성을 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 광원과, 상기 광원으로부터 입사된 선광을 면광으로 변환시켜 상측으로 출사하는 도광판과, 상기 도광판으로부터 후방으로 향하는 빛을 전방으로 반사시켜 광효율을 증가시키기 위한 반사판과, 상기 도광판으로부터 입사된 빛을 확산시켜 균일하게 하기 위한 확산시트로 구성된 측면 조광형 백라이트 장치에 있어서,
    상기 도광판은,
    하면에는 광원의 위치에 따라 변형된 피라미드형 다면체 패턴 혹은 좌우대칭의 피라미드형 다면체 패턴이 형성되어 상면으로 수평 프리즘 패턴에 의한 출사를 유도하고,
    상면에는 굴절에 의해 광을 집광시키기 위한 수직 프리즘 패턴이 형성되어 있으며,
    상기 하면에 형성된 다면체 패턴은,
    출사를 유도하는 경사면의 각도가 도광판 평면의 법선면을 기준으로 35°에서 50°사이의 각으로 형성되고,
    상기 상면에 형성된 프리즘 패턴은,
    프리즘의 꼭지 각도가 80°에서 110° 사이이고, 프리즘의 꼭지 곡률 반경(R)이 0㎛ 내지 R15㎛로 형성되어
    프리즘 시트(Prism sheet)가 없어도 측면 선광을 정면 출사형 면광으로 유도할 수 있는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도광판 하면의 다면체 패턴은,
    입광부의 다면체 패턴의 깊이가 얇고, 반입광부측으로 갈수록 다면체 패턴의 깊이가 깊어짐으로써 입광부의 패턴 최대 피치가 150㎛로 구현된 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도광판 상측에 적층되는 확산시트는,
    렌즈 타입(Lens type)의 기능성 시트가 적층되는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
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