KR100943261B1 - 직하 조광형 백라이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코어층과 스킨층으로 이루어진 확산판을 이용하여 램프의 수를 줄이면서도 백라이트의 슬림화를 통한 휘도를 개선한 직하 조광형 백라이트 장치에 관한 것이다.

본 발명의 백라이트 장치는, 기구적인 구성인 커버버텀;과 상기 커버버텀 위에 실장되는 반사판; 상기 반사판 위에 램프 홀더에 의해 평면으로 배열되는 다수의 램프들; 상기 램프와 램프 사이의 휘도를 향상시키기 위해 코어층과 스킨층으로 이루어진 제1 확산판과 제2 확산판을 적층하여 구성되는 확산판; 및 상기 확산판 위에 위치하는 광학시트들이 순차 적층된 것이고, 상기 확산판은, 램프와 이웃하는 램프의 중심까지의 거리를 I₁이라 하고, 램프와 확산판의 거리를 I₂라 하며, 반사판으로부터 램프의 높이를 I₃라 할 때 램프 사이의 거리의 중심과 램프의 중심이 이루는 각(θ₂)이 60°<θ₂< 80°의 값을 갖고, 램프와 반사판의 거리 I₃은 3.5mm 이내로 구성되고, 상부에는 광학시트류가 적층되어 있는 것이다.

백라이트, 확산판, 램프, 거리, 적층, 균일도

Description

직하 조광형 백라이트 장치{DIRECT LIGHTING TYPE BACKLIGHT UNIT FOR LCD}

본 발명은 액정표시장치용 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코어층과 스킨층으로 이루어진 확산판을 이용하여 램프의 수를 줄이면서도 백라이트의 슬림화를 통한 휘도를 개선한 직하 조광형 백라이트 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치의 백라이트(Back light)는 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등의 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) 백라이트로 구분된다. 통상, 측면 조광형 백라이트 장치는 비교적 얇은 두께로 인하여 노트북이나 컴퓨터 모니터용 LCD에 주로 이용되고, 직하 조광형 백라이트 장치는 높은 광효율에 의해 TV 등과 같은 대화면을 목적으로 하는 LCD에 주로 이용된다.

직하 조광형 백라이트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 광원으로부터의 빛을 확산시켜 균일도를 향상시키기 위하여 확산제가 첨가된 확산판(14) 위에 확산시트(15)와 프리즘시트(16) 등의 각종 광학 시트류가 적층되어 있고, 확산판(14)의 하측에는 일정 간격을 확보하여 다수의 형광램프들(13)이 평면으로 배열되어 있고, 형광램프들(13)의 아래에 반사판(12)이 백라이트 장치의 커버버텀(11)에 부착되어 있다. 램프들(13)은 도시하지 않은 인버터로부터의 교류 고전압에 의해 발광되어 확산판(14) 쪽으로 광을 발생한다. 커버버텀 (11)는 다수의 램프들(13)이 안쪽 공간에 수납되는 용기 구조로 제작되고, 그 안쪽 공간의 저면 및 측면에는 반사판(12)이 형성된다.

또한 확산판(14)은 형광램프(13)에서 발생한 빛을 산란(scattering)시켜 빛을 전면 전체에 걸쳐서 균일하게 해주는 역할을 하는데, 기초수지로서 메타크릴계 수지, 스티렌계수지, 시클릭 올레핀계수지, 폴리카보네이트계 수지와 같은 투명한 열가소성수지가 주로 사용되고, 여기에 광확산제를 첨가하여 제조된다. 광확산제는 직사광이나 형광등의 빛을 높은 투과율로 투과시키는 광투과효과와 광원이 육안으로 식별되지 않을 정도의 은폐력과 빛을 확산시키는 광확산 효과를 갖도록 해준다. 또한 광확산제로 사용되는 것은 일반적으로 기초수지와 굴절율이 0.02 ~ 0.13 정도의 차이가 나는 무기물이나 유기물이 사용된다. 광학 시트들은 확산시트(15)와 1 매 이상의 프리즘 시트(16)를 포함하여 확산판(14)으로부터 입사되는 광을 액정표시패널 전체에 균일하게 조사하고 표시면에 대하여 수직인 방향으로 광의 진행경로를 꺾어 표시면 전면으로 광을 집광하는 역할을 한다.

한편, 종래의 직하 조광형 백라이트는 도 2에 도시된 바와 같이, 램프와 이 웃하는 램프의 중심까지의 거리를 I₁이라 하고, 램프와 확산판의 거리를 I₂라 하며, 반사판(12)으로부터 램프(13)의 높이를 I₃라 할 때 램프(13) 사이의 거리의 중심(I₁/2)과 램프(13)의 중심이 이루는 각(θ₁)이 30°<θ₁<42°의 값을 갖도록 되어 있다.

종래의 직하 조광형 백라이트 장치는 확산판의 하측에 평면으로 형광램프들이 배치되어, 형광램프들에 의해 빛이 직접 방사되어 측면 조광형 백라이트 장치에 비해 광효율이 향상되어 대화면에 용이하게 적용할 수 있으나 램프의 수를 줄일 경우에 램프와 램프 사이 중간 부분에서 휘도가 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 코어층과 스킨층으로 이루어진 확산판을 이용하여 램프의 수를 줄이면서도 백라이트의 슬림화를 통하여 휘도를 개선할 수 있는 직하 조광형 백라이트 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 백라이트 장치는, 기구적인 구성인 커버버텀;과 상기 커버버텀 위에 실장되는 반사판; 상기 반사판 위에 램프 홀더에 의해 평면으로 배열되는 다수의 램프들; 상기 램프와 램프 사이의 휘도를 향상시키기 위해 코어층과 스킨층으로 이루어진 제1 확산판과 제2 확산판을 적층하여 구성되는 확산판; 및 상기 확산판 위에 위치하는 광학시트들이 순차 적층된 것을 특징으로 한다.

상기 확산판은, 램프와 이웃하는 램프의 중심까지의 거리를 I₁이라 하고, 램프와 확산판의 거리를 I₂라 하며, 반사판으로부터 램프의 높이를 I₃라 할 때 램프 사이의 거리의 중심과 램프의 중심이 이루는 각(θ₂)이 60°<θ₂< 80°의 값을 갖고, 램프와 반사판의 거리 I₃은 3.5mm 이내로 구성되고, 상부에는 광학시트류가 적층되어 있는 것이다.

또한 상기 확산판은 굴절률이 서로 상이한 코어층과 스킨층으로 구성되고, 상기 스킨층은 코어층의 상면을 감싸는 상부 스킨층과 코어층의 하부를 감싸는 하부 스킨층으로 구분되며, 상기 코어층의 상면은 꼭지면이 곡면인 산모양의 양각패턴과 골이 곡면인 홈모양의 음각패턴이 연속적으로 형성되어 있고, 상기 상부 스킨층은 코어층의 상면을 따라 형성되며 꼭지면이 곡면인 산모양의 양각패턴과 골이 뽀쪽한 홈모양의 음각패턴이 연속적으로 교차되어 구성되며, 상기 하부 스킨층에는 엠보타입의 미세 패턴들이 각인되어 있다. 그리고 스킨층은 베이스 수지에 대전방지제, UV안정제, 열안정제가 포함되어 있다.

그리고 상기 확산판은 상기 코어층에서 산모양의 양각패턴의 꼭지면 각도(α ₁)는 93°~ 105°사이의 값을 갖고, 상기 양각패턴의 꼭지면의 곡률반경(R₁)은 대략 60㎛~150㎛ 값을 갖으며, 상기 코어층은 굴절율 1.49~1.59 사이의 값을 가지는 광학소재이고, 상부 스킨층의 산모양의 양각패턴에서 꼭지면의 각도(α₂)는 93°~ 105°사이의 값을 갖고, 꼭지면의 곡률반경(R₃)은 대략 60㎛~150㎛ 값을 갖으며, 상기 스킨층은 굴절율 1.49~1.59 사이의 값을 가지는 광학소재로써, 소량의 확산제가 첨가되어 있는 것이다.

본 발명의 직하 조광형 백라이트 장치는 코어층과 스킨층으로 이루어진 확산판을 2층으로 사용하여 램프와 램프 사이의 외관을 개선함과 아울러 광효율을 증대시킬 수 있다.

또한 본 발명은 선광원을 적용한 직하 조광형 백라이트에서 광학구조를 최적화시킴으로써 패턴 확산판의 반사/집광 기능과 상면에 적층되는 광학시트의 확산/반사/집광기능과 어우러져 램프와 램프 사이의 어둠을 개선함으로써 직하형 구조의 램프 수를 최소화 및 슬림화시킬 수 있다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제 한하기 위한 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른 직하 조광형 백라이트장치를 도시한 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 확산판의 부분 확대도면이다.

본 발명에 따른 직하 조광형 백라이트장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 램프(13)를 실장하기 위한 용기 형상의 커버버텀(11)과, 커버버텀(11)에 부착되어 램프(13)의 빛을 전방으로 반사하기 위한 반사판(12), 버텀커버(11)에 지지된 홀더(17)에 실장되는 램프들(13), 코어층(141)과 스킨층(142,143)으로 이루어진 적어도 2개 이상의 확산판(140)과, 확산판(140) 위에 실장되는 광학시트들(15,16)로 구성된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 확산판(140)은 동일한 구조의 제1 확산판(140-1)과 제2 확산판(140-2)이 중첩되어 구성되는데, 스킨층(142, 143)은 코어층(141)의 상면을 감싸는 상부 스킨층(142)과 코어층(141)의 하부를 감싸는 하부 스킨층(143)으로 구분되며, 스킨층에는 Base수지, 대전방지제, 열안정제, UV안정제가 포함되어 있다.

코어층(141)의 상면은 꼭지면이 곡면인 산모양의 양각패턴과 골이 곡면인 홈모양의 음각패턴이 연속적으로 형성되어 있고, 코어층(141)의 하면은 평면으로 되어 있다.

상부 스킨층(142)은 코어층(141)의 상면을 따라 형성되며 꼭지면이 곡면인 산모양의 양각패턴(P1)과 골이 뽀쪽한 홈모양의 음각패턴(P2)이 연속적으로 교차되어 구성되며, 하부 스킨층(143)에는 엠보타입의 미세 패턴들이 각인되어 있다.

코어층(141)에서 산모양의 양각패턴의 꼭지면 각도(α₁)는 93°~ 105°사이의 값을 갖고, 양각패턴의 꼭지면의 곡률반경(R₁)은 대략 60㎛~150㎛ 값을 갖는다. 또한 코어층(141)에서 홈모양의 음각패턴에서 골의 곡률반경(R₂)는 대략 60㎛~150㎛ 값을 갖는다. 코어층(141)은 굴절율 1.49~1.59 사이의 값을 가지는 광학소재로써, 소량의 확산제가 첨가되어 있다.

상부 스킨층(142)의 산모양의 양각패턴(P1)에서 꼭지면의 각도(α₂)는 93°~ 105°사이의 값을 갖고, 꼭지면의 곡률반경(R₃)은 대략 60㎛~150㎛ 값을 갖는다. 그리고 상부 스킨층(142)에서 홈모양의 음각패턴(P2)에서 골은 끝 부분이 각을 이루고 있다. 하부 스킨층(143)에는 도 3에 도시된 바와 같이 두께(Ra)가 대략 8㎛ 이하인 엠보타입의 미세 패턴이 각인되어 있다. 스킨층(142,143)은 굴절율 1.49~1.59 사이의 값을 가지는 광학소재로써, 소량의 확산제가 첨가되어 있다.

이와 같이 구성되는 확산판(140)을 갖는 본 발명의 직하 조광형 백라이트장치(100)는 램프(13)와 이웃하는 램프(13)의 중심까지의 거리를 I₁이라 하고, 램프(13)와 확산판(140)의 거리를 I₂라 하며, 반사판(12)으로부터 램프(13)의 높이를 I₃라 할 때 램프(13) 사이의 거리의 중심(I₁/2)과 램프(13)의 중심이 이루는 각(θ₂)이 60°<θ₂< 80°의 값을 갖도록 되어 있다. 여기서, θ₂은 다음 수학식1과 같다.

또한 램프(13)와 반사판(12)의 거리 I₃은 3.5mm 이내로 구성되고, 상부에는 패턴 확산판 2매(140-1,140-2)와 시트류의 광학부재(15,16)가 적층되어 있다.

이러한 본 발명의 직하 조광형 백라이트장치(100)의 특성을 다른 구조의 확산판을 사용하는 구조와 비교해보면 도 5에 도시된 바와 같다.

도 5는 본 발명에 따른 직하 조강형 백라이트의 특성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 5에는 광분산 효과를 나타내는 패턴 확산판1과, 광분산 효과를 나타내는 패턴 확산판2, 광분산 효과를 나타내는 확산 다운, 집광효과를 나타내는 프리즘, 광분산효과를 나타내는 확산 업의 측정사진이 도시되어 있다. 도 5에 도시된 측정사진에 따르면 화면무라를 개선한 특성을 알 수 있다.

또한 도 6에는 패턴 확산판 1개를 사용하는 경우와 2개를 사용하는 경우의 광조명도와 루미넌스 맵( Luminance Map) 사진이 도시되어 있는데, 도시된 사진에 따르면 본 발명에 따라 확산판(140-1,140-2)을 이중으로 사용하는 경우에 균일도가 향상된 것을 알 수 있다.

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

도 1은 종래의 직하 조광형 백라이트 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 종래의 직하 조광형 백라이트 장치의 구조를 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 직하 조광형 백라이트장치를 도시한 개략도이고,

도 4는 도 3에 도시된 확산판의 부분 확대도면이며,

도 5 및 도 6은 측정결과를 비교 도시한 사진이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

11: 버텀커버 12: 반사판

13: 램프 140,140-1,140-2: 확산판

141: 코어층 142,143: 스킨층

15: 확산시트 16: 프리즘시트

Claims (3)

1. 기구적인 구성인 커버버텀;과

   상기 커버버텀 위에 실장되는 반사판;

   상기 반사판 위에 램프 홀더에 의해 평면으로 배열되는 다수의 램프들;

   램프와 이웃하는 램프의 중심까지의 거리를 I₁이라 하고, 램프와 확산판의 거리를 I₂라 하며, 반사판으로부터 램프의 높이를 I₃라 할 때 램프 사이의 거리의 중심과 램프의 중심이 이루는 각(θ₂)이 60°<θ₂< 80°의 값을 갖고, 램프와 반사판의 거리 I₃은 3.5mm 이내로 구성된 백라이트 장치에 있어서,

   상기 램프와 램프 사이의 휘도를 향상시키기 위해 코어층과 스킨층으로 이루어진 제1 확산판과 제2 확산판을 적층하여 구성되는 확산판 위에, 광학시트들이 순차 적층되고,

   상기 확산판은 대전방지제, UV안정제, 열안정제가 포함된 스킨층과 코어층으로 구성되고, 상기 스킨층은 코어층의 상면을 감싸는 상부 스킨층과 코어층의 하부를 감싸는 하부 스킨층으로 구분되며,

   상기 코어층의 상면은 꼭지면이 곡면인 산모양의 양각패턴과 골이 곡면인 홈모양의 음각패턴이 연속적으로 형성되어 있고,

   상기 상부 스킨층은 코어층의 상면을 따라 형성되며 꼭지면이 곡면인 산모양의 양각패턴과 골이 뽀쪽한 홈모양의 음각패턴이 연속적으로 교차되어 구성되며, 상기 하부 스킨층에는 엠보타입의 미세 패턴들이 각인되어 있는 것을 특징으로 하는 직하 조광형 백라이트 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 확산판은

   상기 코어층에서 산모양의 양각패턴의 꼭지면 각도(α₁)는 93°~ 105°사이의 값을 갖고, 상기 양각패턴의 꼭지면의 곡률반경(R₁)은 대략 60㎛~150㎛ 값을 갖으며,

   상기 코어층은 굴절율 1.49~1.59 사이의 값을 가지는 광학소재이고,

   상부 스킨층의 산모양의 양각패턴에서 꼭지면의 각도(α₂)는 93°~ 105°사이의 값을 갖고, 꼭지면의 곡률반경(R₃)은 대략 60㎛~150㎛ 값을 갖으며,

   상기 스킨층은 굴절율 1.49~1.59 사이의 값을 가지는 광학소재로써, 소량의 확산제가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 직하 조광형 백라이트 장치.
3. 삭제

Images