KR101279481B1 - 반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반사판은 광원들이 배치된 양 측면 사이의 중심선을 기준으로 대칭성을 가지는 반사판으로서, 상기 중심선을 기준으로 2개의 부분을 포함하는데, 상기 각 부분은 상기 광원들이 배치된 측면으로부터 상기 중심선을 향해 곡률을 갖도록 상승하는 제1 곡률부; 및 상기 제1 곡률부로부터 상기 중심선을 향해 곡률을 갖도록 하강하는 제2 곡률부를 포함하는 반사판을 포함한다. 이에 따라, 백라이트 유닛에서 측면에 설치된 광원으로부터 많은 량의 광이 그 중심으로 용이하게 진행할 수 있다.

Description

반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛{Reflector plate and backlight unit including the plate}
본 발명은 반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백라이트 유닛에 포함되어 빛을 균일하게 반사하는 반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 영상을 디스플레이하는 평판표시장치의 하나로서, 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력 및 낮은 구동전압을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 영상을 표시하기 위한 액정표시패널과, 상기 액정표시패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛으로 구성된다.
상기 백라이트 유닛은 광을 발생하는 광원, 상기 광원으로부터 입사된 광의 경로를 변경하여 상기 액정표시패널 방향으로 출사하는 도광판, 상기 도광판에서 출사되는 광의 휘도 특성을 향상시키기 위한 다수의 광학 시트 및 수납용기를 포함한다. 여기서, 상기 다수의 광학 시트는 광을 확산하는 확산 시트 및 광을 집광하는 프리즘 시트 등으로 이루어진다.
이러한 백라이트 유닛은 액정표시장치 뿐만 아니라 LCD 패널을 이용하는 어떠한 장치에도 채용되어 사용될 수 있다.
그런데, 백라이트 유닛에 일반적으로 사용되는 도광판은 백라이트 유닛의 제조 비용 및 중량 증가시키는 문제점을 발생시킨다. 이를 극복하기 위해 도광판(Light guide plate; LGP) 없는 백라이트 유닛의 구조에 대한 요구(Needs)가 있었다. 도 1을 참조하여 도광판이 없는 백라이트 유닛의 구성을 설명한다.
이러한 백라이트 유닛에서는 일반적으로 광원 부근에서 핫스팟(Hot Spot)이 많이 발생하여 중앙에 빛을 보내기 전에 상당부분의 빛이 손실되게 되는 문제점을 가진다. 따라서, 종래에는 핫스팟(Hot Spot)의 발생을 완화시키고 빛을 중앙까지 보내게 하기 위해서 광원으로부터의 빛을 반사하는 반사판의 곡면을 아래로 깍는 형태를 주로 사용하고 있다.
도 1은 종래 도광판이 없는 백라이트 유닛의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 백라이트 유닛은 광원(30), 광원(30)이 장착되는 광원 실장부(20), 광학 시트(10) 및 반사판(40)를 포함한다. 광원(30)은 일반적으로 LED 칩으로 구현될 수 있다. 반사판(40)은 광원(30)으로부터 발산된 광을 반사시킨다. 광원(30)으로부터 발산된 광은 반사판(40)에 부딪쳐 반사되며, 그에 따라 광은 광학 시트(10)을 통과한다. 광학 시트(10)는 광원(30)으로부터 발산되는 광의 효율을 증가시키기 위한 시트이며, 예컨대, 확산 시트(diffuser sheet), 프리즘시트(Prism Sheet) 등을 포함할 수 있다. 또한, 광학 시트(10)는 복수개의 시트로 구현될 수도 있다.
이러한 백라이트 유닛에서는 광을 백라이트 유닛의 중심 부분으로 유도하기 위해 반사판(40)은 광원 부근에서는 높이가 높고 광원으로부터 멀어질수록 높이가 점차적으로 감소하도록 형성된다.
그러나, 반사판(40)의 두께가 10 mm이하로 극단적으로 낮아지게 되면 광원(30) 및 그 패키지의 두께를 감안할 때 깍을 수 있는 하부곡면 높이가 적어지며 이는 빛을 멀리 보내려는 기존 의도를 충족하기 어렵게 되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 백라이트 유닛에서 측면에 설치된 광원으로부터의 광이 그 중심으로 용이하게 진행되도록 하는 반사판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 반사판은 광원들이 배치된 양 측면 사이의 중심선을 기준으로 대칭성을 가지는 반사판으로서, 상기 중심선을 기준으로 2개의 부분을 포함하는데, 상기 각 부분은 상기 광원들이 배치된 측면으로부터 상기 중심선을 향해 곡률을 갖도록 상승하는 제1 곡률부; 및 상기 제1 곡률부로부터 상기 중심선을 향해 곡률을 갖도록 하강하는 제2 곡률부를 포함하는 반사판을 포함한다.
상기 반사판은 상기 제2 곡률부로부터 상기 중심선을 향해 곡률을 갖도록 상승하는 제3 곡률부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 곡률부의 거리는 상기 제2 곡률부의 거리보다 짧은 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 상기 반사판을 포함한다.
상기 백라이트 유닛은 상기 제1 곡률부와 상기 제2 곡률부 사이의 경계에 상기 광원들 각각에 대응하여 설치되는 복수개의 렌즈부를 더 포함한다.
상기 렌즈부는 볼록 렌즈로 구현될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 복수개의 광원들 사이에 각각 배치되어 상기 복수개의 렌즈부를 각각 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 복수개의 광원들 사이에 각각 배치되며 상기 각각의 광원에 대해 광 손실을 방지하도록 벽 형상으로 형성되는 베리어를 더 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 복수개의 광원들 사이에 각각 배치되며, 상기 반사판의 일 측면에 위치한 광원들로부터 상기 반사판의 다른 측면에 위치하며 상기 일 측에 위치한 광원들에 각각 대응한 광원들까지 각각 폐쇄된 터널이 형성되도록 설치된 칸막이인 베리어를 더 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 반사판의 양 측면에 각각 위치하며 상기 광원들이 장착되며 상기 광원들로부터 발생되는 열을 방출하는 방열부를 더 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 반사판 상에 설치되는 광학 시트를 더 포함하며, 상기 반사판과 상기 광학 시트 사이에는 에어갭이 존재할 수 있다.
본 발명에 따르면, 백라이트 유닛에서 측면에 설치된 광원으로부터 많은 량의 광이 그 중심으로 용이하게 진행할 수 있다.
도 1은 종래 백라이트 유닛의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 반사판의 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 렌즈부를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 베리어를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성도로서, 도광판 없이 백라이트 유닛을 구성한 실시예이다.
도 7 및 도 8은 종래 기술과 본 발명의 실시예들의 구현예 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 일 실시형태에 따른 조명 부재에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 반사판의 단면도를 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판(140)은 복수개의 광원(130)으로부터 발산되는 빛을 그 전면으로 균일하게 확산시키도록 구성된다.
광원들(130)는 반사판(140)의 양 측면에 위치하는 방열부(120)에 장착된다. 방열부(120)는 광원들(130)로부터의 발생하는 열을 전달받아, 광원들(130)이 과열되지 않도록 광원들(130)으로부터의 열을 방출한다.
도 2에서는 광원들(130)이 도면에 나타나도록 방열부(120)는 그 상부 부분이 제거되어 도시하였지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 히트 바(120)는 대략 L 형상을 갖는 것이 바람직하다.
광원들(130)은 반사판(140)의 양 측면에 배치되어 반사판(140)의 측면으로부터 중심을 향하여 빛을 발산한다. 그러면, 광원들(130)로부터 방출된 빛은 반사판(140)에 의해 반사되어 반사판의 전면으로 나아간다. 반사판(140)은 광원들(130)이 배치된 양 측면 사이의 중심선(200)을 기준으로 대칭성을 갖는다. 따라서, 반사판(140)은 중심선(200)을 기준으로 2개의 부분을 가지며, 2개의 부분은 동일한 구조를 갖는다.
반사판(140)은 광원들(130)로부터 발산되는 빛이 광원들로부터 먼 영역, 즉 반사판(140)의 중심까지 최대한 많이 보내는 것이 좋다.
반사판(140)의 높이가 높아지면, 에어갭(Air Gap)이 작아지는데, 이 경우, 빛의 핫스팟이 더욱 강해지며 빛을 멀리까지 보내기가 어렵다. 따라서, 빛의 핫스팟의 발생을 감소시키고 빛을 반사판의 중앙까지 보내게 하기 위해서 광원들을 반사판(140)으로부터 멀리 장착하고, 일반적으로 반사판(140)은 광원들이 배치된 양 측면으로부터 그 중심부로 갈수록 서서히 위에서 아래로 곡률을 가지고 경사지도록 형성된다. 그러나, 이 경우에는 광원들 예컨대, LED들의 크기를 고려할 때 반사판의 두께에 비하여 위에서 아래로 경사지는 거리가 크기 때문에, 빛을 중심부까지 보내기가 어렵게 된다.
전술한 고려에 기반하여, 반사판(140)에서 상기 중심선을 기준으로 일 부분은 광원들(130)이 배치된 반사판의 일 측면으로부터 상기 중심선(200)을 향해 상승하는 제1 곡률부(210), 제1 곡률부로부터 상기 중심선(200)을 향해 하강하는 제2 곡률부(220)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 곡률부(210)는 광원들(130)이 배치된 반사판의 측면으로부터 상기 중심선(200)을 향해 곡률을 갖도록 상승한다. 제2 곡률부(220)는 제1 곡률부(210)로부터 상기 중심선(200)을 향해 곡률을 갖도록 하강한다. 상기 제1 곡률부(210)의 거리는 상기 제2 곡률부(220)의 거리보다 짧다.
반사판(140)는 대칭성을 갖기 때문에, 광원들(130)이 배치된 반사판의 다른 부분도 제1 곡률부(210) 및 제2 곡률부(220)를 갖는다.
즉, 반사판(140)은 그 양 측면에서 광원들(130)에 인접한 부분(210)에서는 그 중심선을 향하여 아래서 위로 경사지다가 다시 위에서 아래로 경사지도록 형성된다. 그에 따라, 반사판(140)의 두께 즉, 위에서 아래로의 경사 범위는 기존 반사판과 유사하지만, 위에서 아래로 경사지는 거리가 기존 반사판보다 작아지기 때문에, 빛을 중심부까지 보내기가 용이해진다.
또한, 반사판(140)에서 상기 중심선을 기준으로 일 부분은 제2 곡률부(220)로부터 상기 중심선(200)을 향해 곡률을 갖도록 상승하는 제3 곡률부(230)를 포함한다. 반사판(140)는 대칭성을 갖기 때문에, 광원들(130)이 배치된 반사판의 다른 부분에 대해서도 제3 곡률부(230)를 갖는다.
한편, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 광원들(130)이 위에서 아래로의 경사가 시작하는 지점에 위치하는 경우와 유사한 효과를 발생시키기 위해, 위에서 아래로 경사가 시작하는 지점 즉, 상기 제1 곡률부(210)와 상기 제2 곡률부(220) 사이의 경계에 렌즈부(160)를 포함할 수 있다. 여기에서, 렌즈부(160)는 광원들(130)에 대응하여 각각 준비될 수 있다. 즉, 복수개의 렌즈부(160)가 각각의 광원들에 대응하여 상기 제1 곡률부(210)와 상기 제2 곡률부(220) 사이의 경계에 설치될 수 있다. 여기에서 렌즈부(160)는 볼록 렌즈인 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 렌즈부를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 렌즈부(160)는 반사판(140) 상에서 위에서 아래로의 경사가 시작하는 지점 즉, 상기 제1 곡률부(210)와 상기 제2 곡률부(220) 사이의 경계에 위치한다. 이 렌즈부(160)는 광원들(130)로부터의 빛을 받아 모아주므로, 광원들(130)이 위에서 아래로의 경사가 시작하는 지점에 위치한 경우와 유사한 광 효율을 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 각각의 광원들(130)로부터의 광이 반사판(140)의 중심으로 진행할 때 광의 손실을 방지하는 복수개의 베리어(Barrier)(142)를 포함할 수 있다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 베리어를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수개의 베리어(142)는 광원들 사이에 각각 배치된다. 이러한 베리어(142)는 각각의 광원들(130)에 대해 광 손실을 방지하기 위해 벽 형상으로 형성된다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 베리어(142)는 반사판(140) 상에서 광원들(130) 및 방열부(120)에 인접하여 배치된다.
구체적으로, 베리어(142)는 각각의 광원들 사이에 광 손실을 차단하도록 반사판(140)의 일 측에 위치한 광원들로부터 다른 측에 위치하며 상기 일 측에 위치한 광원들(130)에 각각 대응한 광원들(130)까지 각각 폐쇄된 터널(tunnel)이 형성되도록 반사판(140) 상에 설치된 칸막이이다. 그리고, 복수개의 베리어(142)는 그 사이에 위치된 렌즈부(160)를 지지한다.
본 발명의 실시예들에 따른 백라이트 유닛은 본 발명의 적용예에 따라, 베리어(142)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
다른 실시예에 따라, 백라이트 유닛은 렌즈부(160)를 포함하지만 베리어(160)는 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 백라이트 유닛은 렌즈부(160)를 지지하기 위한 지지부(도시 생략)를 포함한다. 지지부는 베리어(142)와 유사하게 렌즈부(160)들 사이에서 렌즈부(160)를 지지하도록 설치된다.
상기와 같이 구성되는 반사판(140), 렌즈부(160) 및 베리어(124)는 모두 고분자 재료 또는 PC, ABS 등을 포함하는 금속 재료로 만들어 질 수 있다. 또한, 필요에 따라 반사판(140), 렌즈부(160) 및 베리어(124) 상에 은(Ag), 알루미늄(Al)이 코팅되거나 또는 화이트 필름이 부착될 수 있다. 이 경우에, 코팅부 또는 필름에는 광 효율을 향상시키기 위한 패턴이 임프린팅, 인쇄 또는 패턴 증착 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
상기한 구성의 반사판을 구비한 백라이트 유닛이 도 5에 도시되어 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛의 구성도로서, 도광판 없이 백라이트 유닛을 구성한 실시예이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛은 빛을 발산하는 광원들(130), 광원들(130)이 장착되는 방열부(120)를 포함한다. 각 광원들(130)은 각각 LED 칩을 포함할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사판(140)을 포함한다. 광원들(130)은 방열부(120)에 장착되어 있다.
반사판(140)은 전술한 바와 같이, 광원들(130)이 배치된 반사판의 일 측면으로부터 상기 중심선(200)을 향해 상승하는 제1 곡률부(210), 제1 곡률부로부터 상기 중심선(200)을 향해 하강하는 제2 곡률부(220) 및 제2 곡률부(220)로부터 상기 중심선(200)을 향해 상승하는 제3 곡률부(230)를 포함한다.
또한, 반사판(140)의 상부에는 빛을 균일하게 확산시키기 위한 확산 시트(150) 배치되며, 그 상부에는 프리즘 시트(160)가 놓이며, 프리즘 시트(160)의 상부에는 보호 시트(170)가 배치되며, 별도의 도광판은 포함되지 않는다.
이 경우, 반사판(140)과 그 상부에 배치되는 광학 시트들(50, 160, 170) 사이에는 에어 갭(air gap)이 존재한다. 이러한 에어 갭은 광원들(130)로부터의 광이 반사판(140)에 의해 가이드될 수 있는 공간을 제공한다.
도 7 및 도 8은 종래 기술과 본 발명의 실시예들의 구현예 및 시뮬레인션 결과를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7(a)는 백라이트 유닛이 광원들로부터 그 중심까지 하강하는 형상을 가진 반사판을 구비한 경우(S1)를 나타내고, 도 7(b)는 백라이트 유닛이 본 발명에 따른 반사판 및 베리어를 포함하는 경우(S2)를 나타내고, 도 7(c)는 백라이트 유닛이 본 발명에 따른 반사판, 베리어 및 렌즈부가 포함하는 경우(S3)를 나타낸다.
이러한 구현예들에 대한 조도값은 시뮬레이션 결과 도 8과 같이 나타난다.
도 8에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛이 본 발명에 따른 반사판, 베리어 및 렌즈부를 포함하는 경우(S3)에 가장 큰 휘도값을 나타내고 있다.
구체적으로 도 8에 도시된 그래프에서 x축은 반사판의 일 측면으로부터 다른 측면까지의 거리를 나타낸 도면이고, y축은 반사판의 일 측면으로부터 다른 측면으로 진행하면서 측정한 휘도값을 나타낸다. 도 8의 그래프에서 x축에서 대략 51에 대응한 지점이 반사판의 중심에 해당하고, 도시된 바와 같이, 반사판, 베리어 및 렌즈부를 포함하는 경우(S3)에 가장 큰 휘도값을 나타낸다. 여기에서, 휘도값은 nit(니트) 단위로 표시되어 있다.
이러한 본 발명에 따르면, 백라이트 유닛에서 측면에 설치된 광원들로부터 많은 량의 광이 그 중심으로 용이하게 진행할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
130: 광원들
140: 반사판
142: 베리어
150: 확산 시트
160: 프리즘 시트
170: 보호 시트

Claims (10)

  1. 광원들이 배치된 양 측면 사이의 중심선을 기준으로 대칭성을 가지는 반사판으로서, 상기 중심선을 기준으로 2개의 부분을 포함하는데, 상기 각 부분은
    상기 광원들이 배치된 측면으로부터 상기 중심선을 향해 곡률을 갖도록 상승하는 제1 곡률부; 및
    상기 제1 곡률부로부터 상기 중심선을 향해 곡률을 갖도록 하강하는 제2 곡률부를 포함하는 반사판을 포함하고,
    상기 제1 곡률부의 거리는 상기 제2 곡률부의 거리보다 짧은 반사판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 곡률부로부터 상기 중심선을 향해 곡률을 갖도록 상승하는 제3 곡률부를 더 포함하는 반사판.
  3. 삭제
  4. 청구항 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 따른 반사판을 포함하는 백라이트 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 곡률부와 상기 제2 곡률부 사이의 경계에 상기 광원들 각각에 대응하여 설치되는 복수개의 렌즈부를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  6. 제5항에 있어서, 상기 렌즈부는 볼록 렌즈로 구현되는 백라이트 유닛.
  7. 제5항에 있어서, 상기 복수개의 광원들 사이에 각각 배치되어 상기 복수개의 렌즈부를 각각 지지하는 지지부를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  8. 제4항에 있어서, 상기 복수개의 광원들 사이에 각각 배치되며, 상기 반사판의 일 측면에 위치한 광원들로부터 상기 반사판의 다른 측면에 위치하며 상기 일 측에 위치한 광원들에 각각 대응한 광원들까지 각각 폐쇄된 터널이 형성되도록 설치된 칸막이인 베리어를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  9. 제8항에 있어서, 상기 반사판의 양 측면에 각각 위치하며 상기 광원들이 장착되며 상기 광원들로부터 발생되는 열을 방출하는 방열부를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  10. 제4항에 있어서, 상기 반사판 상에 설치되는 광학 시트를 더 포함하며,
    상기 반사판과 상기 광학 시트 사이에는 에어갭이 존재하는 백라이트 유닛.
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KR20100115995A (ko) * 2009-04-21 2010-10-29 엘지전자 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치

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