KR100953163B1 - 측면 조광형 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 바(Bar)를 이용한 측면 조광형 백라이트 장치에 관한 것이다.
본 발명의 장치는, 측면에 LED 광원이 부착되어 상기 LED 광원으로부터 입사된 광을 상향으로 반사하는 LED 바들이 일정 간격으로 배열된 LED 바 어레이; 상면에 꼭지가 라운드된 프리즘 형상의 패턴이 형성되어 상기 LED 바 어레이에서 출사되는 광을 확산시키는 패턴 확산판; 및 상기 패턴 확산판 위에서 프리즘 패턴에 의해 집광시켜 휘도를 향상시키는 프리즘 시트를 포함하고, 상기 LED 바는 하면에 광원의 입사방향에 수직으로 꼭지각(θa)의 각도가 80°＜θa ＜120°사이의 각을 가지는 양각 혹은 음각 프리즘 형상이 피치를 가변하거나 깊이를 가변하는 방식으로 형성되어 휘도 및 균일도를 개선시키는 것이고, 상기 LED 바의 형상은 평면형상, 렌즈형상, 다면체 형상으로 구성되어 광효율 및 외관을 개선하는 백라이트 구조에 관한 것이다.
LED 바, 백라이트, 패턴 확산판, 패턴, 어레이

Description

측면 조광형 백라이트 장치{EDGE LIGHTING BACK LIGHT UNIT}
본 발명은 측면 조광형 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 바(Bar)를 이용한 측면 조광형 백라이트 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치에 사용되는 백라이트(Back Light)는 광원을 배치하는 방식에 따라 직하형(정면 조광형)과 에지형(측면 조광형)으로 구분된다. 직하형 방식(Direct-lighting)은 평판에 광원을 배치하는 것으로, 광원의 형상이 액정패널에 나타나므로 광원과 액정 사이의 공간을 충분히 확보하여 유지시켜 주어야 하고, 전체적으로 균일한 광량분포를 위해 광산란 수단을 별도로 설치해야 하므로 박형화에 한계가 있다. 에지형 방식(Edge-lighting)은 평판의 외곽에 광원을 설치한 후 도광판(Light Guide Pannel)을 이용하여 전체면으로 빛을 분산시키는 것으로, 휘도가 낮은 문제점이 있으며 도광판에 대한 고도의 광학적 가공기술이 요구된다. 이때 백라이트(Back light)장치의 광원으로는 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 사용된다.
종래의 에지형 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 확산된 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 향상시키는 프리즘시트(4), 보호시트(5) 등의 각종 시트류가 위치한다. 통상, 도광판(2)의 상면(UP)이나 하면(DN)에는 패턴(P)이 형성되어 있고, 프리즘 시트(4)는 수평 프리즘 시트(4-1)와 수직 프리즘 시트(4-2)로 이루어진다. 이러한 구조의 에지형 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 프리즘시트(4)는 확산된 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 향상시킨다.
그런데 이러한 종래의 에지형 백라이트장치는 단일 도광판으로 되어 있어 열에 의해 휘거나 로칼 디밍(Local Dimming)이 되지 않는 문제점이 있다. 즉, LED와 같은 점광원이 양측에 어레이되어 있고 단일 도광판이 삽입되는 구조는 열에 의한 휨이 발생되고 로칼 디밍이 되지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 LED 바(Bar)를 이용한 측면 조광형 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 측면에 LED 광원이 부착되어 상기 LED 광원으로부터 입사된 광을 상향으로 반사하는 LED 바들이 일정 간격으로 배열된 LED 바 어레이; 상면에 꼭지가 라운드된 프리즘 형상의 패턴이 형성되어 상기 LED 바 어레이에서 출사되는 광을 확산시키는 패턴 확산판; 및 상기 패턴 확산판 위에서 프리즘 패턴에 의해 집광시켜 휘도를 향상시키는 프리즘 시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 바는 하면에 광원의 입사방향에 수직으로 꼭지각(θa)의 각도가 80°＜θa ＜120°사이의 각을 가지는 양각 혹은 음각 프리즘 형상이 피치를 가변하거나 깊이를 가변하는 방식으로 형성되어 휘도 및 균일도를 개선시키는 것이고, 상기 LED 바의 형상은 평면형상, 렌즈형상, 다면체 형상으로 구성되어 광효율 및 외관을 개선하는 것이다.
또한 상기 LED 바 어레이는 서로 이웃하는 LED 바 사이의 갭(Gap)이 0.01 mm ≤ Ga ＜ 10mm 사이로 구성되어 갭의 흑선구간을 최소화하고, LED 바의 상면에는 패 턴 확산판을 지지하는 돌기가 형성되어 LED 바와 패턴 확산판 사이의 갭이 0.01mm ≤ Gb ＜ 3mm 사이로 구성하여 리사이클링 공간을 확보하는 것이다.
본 발명에 따른 측면 조광형 백라이트장치는 LED 광원과 광출사를 유도하는 LED 바(Bar)가 조합되어 단일 부품으로 구성되어 램프 광원을 대체하며, LED 바 어레이 및 패턴 확산판, 광학시트 부품을 적층하여 광학 믹싱 공간을 최소화하여 백라이트 두께를 줄이면서 휨 문제를 해결하고, 로칼디밍을 가능하게 하는 효과가 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 제한하기 위한 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 측면 조광형 백라이트 장치의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 LED 바(Bar) 어레이를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 LED 바(Bar)를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 측면 조광형 백라이트 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같 이, 미도시된 반사판이 부착된 커버버텀에 실장되는 LED 바 어레이(110)와, LED 바 어레이(110) 위에 위치하여 LED 바 어레이(110)에서 출사되는 광을 확산시키는 패턴확산판(120)과, 패턴확산판(120) 위에서 수직 프리즘 패턴에 의해 집광시켜주는 수직 프리즘 시트(130)와, 수직 프리즘 시트(130) 위에서 광을 다시 확산시켜주는 확산시트(140)와, 확산시트(140) 위에서 수평 프리즘 패턴에 의해 다시 집광시켜주는 수평 프리즘 시트(150)와, 기타 보호 시트(160)로 구성된다.
따라서 본 발명의 백라이트 장치(100)는 LED와 같은 점광원이 양측벽부에 배열되어 있는 측면 조광형 백라이트 구조에서 광원으로부터 출사되어진 광을 상측으로 균일하게 분포하는 LED 바(110-1)를 준비한 후, LED 바(110-1)를 X축으로 2개 이상 균일하게 배열하여 LED 바 어레이(110)를 형성함으로써 휘도 및 균일도를 1차 개선하고, LED 바 어레이(110)의 상측에는 꼭지가 라운드된 프리즘 형상이 상면에 각인된 패턴 확산판(120) 및 기타 광학부품을 순차적으로 적층하여 두께를 감소시킬 수 있도록 된 것이다.
본 발명의 LED 바 어레이(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 개별 LED 바(110-1)들이 일정한 갭(Gap)을 갖고 X 방향으로 다수 배열되어 평면을 형성하고 있고, 각 LED 바(110-1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 바 몸체(114)의 양측면에 LED 광원(112)이 부착되어 있고 바 몸체(114)의 하면에는 측면에서 입사된 광을 상향으로 출사시키기 위한 패턴(114a)이 형성되어 있으며, 바 몸체(114)의 상면에는 확산판(120)을 지지하기 위한 지지돌기(116)와 패턴이 형성되어 있다.
또한 바 몸체(114)의 측면에는 도 4에 도시된 바와 같이, 미세 도트 패 턴(114b)이 형성되어 측면으로의 광출사를 유도한다. 도 4를 참조하면, LED 바(110-1)와 LED 바(110-1) 사이의 갭(Ga)은 대략 0.01mm ≤ Ga ＜ 10mm 로서 갭의 흑선 구간을 최소화하며, LED 바(110-1)의 상면에는 패턴 확산판(120)을 지지하는 돌기(116)가 삽입되어 도 6에 도시된 바와 같이 LED 바(110-1)와 패턴확산판(120)과의 갭(Gb)이 0.01mm ≤ Gb ＜ 3mm 로서 리사이클링(Recycling) 공간을 확보한다.
이러한 LED 바(110)는 도 5에 도시된 바와 같이, 바 몸체(114)의 양 측면에 위치한 LED(112)로부터 입사된 광이 바 몸체(114)의 하면에 형성된 음각 프리즘 패턴(114a)에 의해 상측으로 반사되어 면광을 형성하고, 이에 따라 정면에서는 균일한 광특성을 얻을 수 있다. 도 5를 참조하면, 바 몸체(114)의 하면에 형성된 패턴은 (a)에 도시된 바와 같이 음각 프리즘 패턴(114a)이나 (b)와 같이 양각 프리즘 패턴(114a')이 가능하다. 음각 프리즘 패턴(114a)의 경우 꼭지각(θa)은 80°내지 120°가 바람직하며, 양각 프리즘 패턴(114a')의 경우도 꼭지각(θb)은 80°내지 120°가 바람직하다.
즉, LED 바(110-1)의 하면에는 광원의 입사방향에 수직으로 꼭지각의 각도(θa)가 80°＜θa ＜120°사이의 각을 가지는 프리즘 형상이 양각 혹은 음각으로 피치 가변 혹은 깊이 가변 구조로 형성되어 휘도 및 균일도를 개선시키고, 상기 LED 바의 형상은 도 8에 도시된 바와 같이 평면형상, 렌즈형상, 다면체 형상으로 구성되어 광효율 및 외관을 개선하는 것이다. 그리고 LED 바(110-1)와 이웃하는 LED 바 사이 공간의 갭(Ga)을 0.01mm ≤ Ga ＜ 10mm 사이로 구성하여 갭의 흑선 구간을 최소화하며, LED 바(110-1)의 상면에는 패턴 확산판(120)을 지지하는 돌기(116)가 삽입되어 LED 바(110-1)와 확산판(120)과의 갭(Gb)을 0.01mm ≤ Gb ＜ 3mm 사이로 구성하여 리사이클링(Recycling) 공간을 확보한다.
또한 LED 바(110-1)의 상면에는 도 6에 도시된 바와 같이, 입사방향에 수평하게 프리즘(114c)이나 렌티구조(114c')의 형상이 각인되어 좌우시야를 집광 및 분산시키며 내부에 확산형 첨가제를 소량 첨가하여 휘도 및 균일도를 개선할 수 있다. 도 6의 (a)는 LED 바의 상면에 프리즘 패턴(114c)이 형성된 예이고, (b)는 렌티구조의 형상(114c')이 각인된 예이며, 도 7은 LED의 상면에 프리즘이나 렌티구조의 패턴을 형상한 경우에 나타나는 집광효과와 분광효과를 도시한 도면이다. 도 7의 (a)는 집광효과에 의해 휘도가 향상된 것을 나타내고, (b)는 분광효과에 의해 광이 넓게 분산된 것을 나타낸다.
그리고 LED 바(110-1)의 형상은 도 8에 도시된 바와 같이, 평면형상, 렌즈형상, 다면체 형상 등으로 구현이 가능한데, (a)는 일반적인 직육면체형이고 (b)는 볼록렌즈형, (c)는 오목렌즈형, (d)는 프리즘형, (e) 및 (f)는 다면체형의 예이다.
도 9는 본 발명에 따른 패턴 확산판(120)의 광해석 데이터를 도시한 도면으로서, 일반 확산판을 적용한 구조와 본 발명에 따라 패턴 확산판(120)을 적용한 구조의 광해석 데이터이다. 양 확산판의 광해석 데이터를 비교해 보면, 일반 확산판을 적용한 경우에는 LED 바의 얼룩이 나타나나 본 발명에 따라 패턴 확산판을 적용 한 경우에는 LED 바의 얼룩이 나타나지 않는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 종래의 측면 조광형 백라이트 장치를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 측면 조광형 백라이트 장치의 분리 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 LED 바 어레이를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 LED 바를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 LED 바의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 LED 바의 상면 패턴을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 LED 바의 상면 패턴에 의한 집광효과와 분산효과를 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 LED 바의 형상을 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 백라이트 장치에서 광해석 데이터를 도시한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110: LED 바 어레이 110-1: LED 바
112: LED 114: 바 몸체
116: 돌기 120: 패턴 확산판
130,150: 프리즘 시트 140: 확산시트
160: 보호시트

Claims (4)

  1. 측면에 LED 광원이 부착되어 상기 LED 광원으로부터 입사된 광을 상향으로 반사하며, 상면에는 리사이클링 공간을 확보하기 위한 돌기가 형성된 LED 바들이 일정 간격으로 배열된 LED 바 어레이;
    상기 돌기에 지지되도록 상기 LED 바 어레이의 상측에 적층되며, 상면에 꼭지가 라운드된 프리즘 형상의 패턴이 형성되어 상기 LED 바 어레이에서 출사되는 광을 확산시키는 패턴 확산판; 및
    상기 패턴 확산판 위에서 프리즘 패턴에 의해 집광시켜 휘도를 향상시키는 프리즘 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LED 바는
    하면에 광원의 입사방향에 수직으로 꼭지각(θa)의 각도가 80°＜θa ＜120°사이의 각을 가지는 양각 혹은 음각 프리즘 형상이 연속 또는 불연속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 LED 바는
    단면이 평면형상, 렌즈형상 및 다면체 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 LED 바 어레이는
    서로 이웃하는 LED 바 사이의 갭(Gap)이 0.01 mm ≤ Ga ＜ 10mm 사이로 구성되어 갭의 흑선구간을 최소화하고, 상기 LED 바의 돌기는 LED 바와 패턴 확산판 사이의 갭이 0.01 mm ≤ Gb ＜ 3mm 사이가 되도록 형성되어 리사이클링 공간을 확보하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
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