KR101601633B1 - 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광원이 체결되는 하우징을 제거하더라도 우수한 방열 효율을 나타낼 수 있으며, 도광판의 열팽창에 따른 광 특성 변화를 초래하지 않는 구조의 백라이트 장치에 관한 것으로, 내부에 수납공간을 형성하는 사각의 판상으로, 광원부 영역의 수직 측면에는 내측으로 돌출되는 다수의 접촉돌기가 형성되는 커버버텀; 바닥부, 상기 바닥부의 단부가 상측 수직 방향으로 절곡되는 수직부 및 수직부의 단부가 내측 수평 방향으로 절곡되는 수평부로 구분되는 'ㄷ' 형상을 이루고, 상기 수직부에는 상기 커버버텀의 수직 돌기에 대응하는 다수의 관통공이 형성되는 반사시트; 기판 상에 다수의 발광체가 실장되며, 상기 반사시트의 수직부 내면에 접착되는 광원모듈; 상기 발광체의 전방에서 상기 반사시트 상에 안착되는 도광판; 및 상기 도광판의 상부에 적층되는 광학시트;를 포함하되, 상기 커버버텀의 접촉돌기는 상기 반사시트의 관통공을 통하여 상기 광원모듈의 기판에 접촉되도록 조립되는 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 장치{Backlight unit}
본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원이 체결되는 하우징을 제거하더라도 우수한 방열 효율을 나타낼 수 있으며, 도광판의 열팽창에 따른 광 특성 변화를 초래하지 않는 구조의 백라이트 장치에 관한 것이다.
평면 디스플레이 장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, 이하, 'LCD'라 함)는 다른 표시장치와는 달리 그 자체에서 빛을 발하지 못하여, 화상을 실현하기 위해서는 반드시 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 LCD는 액정패널 외에 외부 광원으로 백라이트 장치를 더 포함하며, 백라이트 장치가 액정패널로 고휘도의 면광원을 균일하게 공급함으로써 고품질의 화상을 구현하게 된다.
이와 같이 백라이트 장치는 LCD와 같은 디스플레이 장치의 화상을 실현하기 위한 조명장치를 말하며, 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Lighting type) 또는 측면형(Edge Lighting type) 백라이트 장치로 구분된다. 직하형 백라이트 장치는 하부의 광원에서 확산판과 광학시트를 통하여 액정패널에 직접 빛을 비추어 조명하는 방식이며, 측면형 백라이트 장치는 측부의 광원에서 도광판과 광학시트를 통하여 액정패널에 간접적으로 빛을 비추어 조명하는 방식이다. 이러한 백라이트 장치의 광원으로는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 장점을 갖는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 주로 이용되고 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이, 백라이트 장치는 사각 판상의 커버버텀(10), 커버버텀 내부에 안착되는 반사시트(20), 반사시트 상에 안착되는 도광판(30), 도광판 일측에 배치되는 광원모듈(40), 도광판 상부에 적층되는 광학시트(60) 및 커버버텀 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널(70)로 구성된다. 이와 같은 백라이트 장치는 광원모듈(40)에서 제공되는 다수의 점광원의 빛이 도광판(30) 측면의 입광면을 통하여 도광판 내부로 입사되고, 도광판 내부에서 전반사를 통하여 전체 영역으로 분포되면서 상면의 출광면을 통하여 면광원으로 출사된다.
여기서, 광원모듈(40)은 기판(41) 상에 다수의 LED 패키지(42)가 일정 간격으로 실장되며, 양면 테이프(43)를 매개로 LED 하우징(50)에 부착된다. LED 하우징(50)은 광원모듈(40)을 고정시킴과 동시에 광원모듈(40)에서 발생되는 열을 외부로 방출시키는 방열(heat dissipation) 기능을 한다. 일반적으로 백라이트 장치 구동시 광원모듈(40)에서 많은 열이 발생하는데, 열은 LED 하우징(50)에 흡수되어 커버버텀(10)을 통하여 외부로 방출된다. 따라서, 종래의 측면형 백라이트 장치에는 광원부 영역의 방열을 위하여 LED 하우징(50)이 필수적으로 구비된다. 이러한 LED 하우징(50)은 열전도성이 우수한 알루미늄(Al)이나 전기아연도금강판(EGI:Electrolytic Galvanized Iron) 등의 재질로 구성된다.
이와 같이 종래의 백라이트 장치는 LED 하우징(50)에 의하여 광원모듈(40)이 안정적으로 고정되고 광원모듈(40)의 방열이 신속히 이루어지는 장점이 있다. 그러나 종래의 백라이트 장치는 광원모듈의 고정과 방열을 위하여 별도의 부품인 LED 하우징을 구비하여야 하므로, 백라이트 장치의 구조와 조립 공정이 복잡해지는 문제점이 있다. 또한, 종래의 백라이트 장치는 추가적인 부품의 사용으로 저가의 백라이트 장치 제조에 걸림돌이 되고 있다.
한편, 측면형 백라이트 장치는 도광판(30) 내부에서 빛이 전반사되는 과정에서 열이 발생되고, 이러한 열에 의하여 도광판(30)이 열팽창하게 된다. 도광판(30)의 열팽창은 LED 패키지(42)와 도광판(30) 사이의 간격(d)을 변화시켜, 백라이트 장치의 광 특성 변화를 초래하거나 심지어 LED 패키지(42)와 도광판(30)이 접촉되어 부품이 손상되는 문제점을 야기시킨다. 이러한 문제점을 방지하고자 종래의 백라이트 장치는 커버버텀(10)의 바닥면에 스토퍼(11,stopper)를 형성하고, 스토퍼(11)가 도광판(30)의 입광면을 지지하도록 함으로써, LED 패키지(42)와 도광판(30) 사이의 간격을 일정하게 유지시키고 있다. 이때, 스토퍼는 커버버텀의 바닥면 일부를 절개한 후, 상측으로 절곡시키는 공정으로 형성된다. 따라서, 종래의 백라이트 장치와 같이 스토퍼를 이용한 간격 유지 구조는 커버버텀을 절개하고, 이를 다시 절곡하는 추가 공정이 요구되어 커버버텀 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
- 국내공개특허 제10-2012-0100357호(2012.09.12. 출원공개)
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 부품 수를 줄이더라도 광원부의 방열 효율이 유지되고, 광원과 도광판 사이의 간격이 일정하게 유지되는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 부품 수를 줄여 조립 공정과 제조 비용을 단순화할 수 있는 구조의 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트 장치는, 내부에 수납공간을 형성하는 사각의 판상으로, 광원부 영역의 수직 측벽에는 내측으로 돌출되는 다수의 접촉돌기가 형성되는 커버버텀; 바닥부, 상기 바닥부의 단부가 상측 수직 방향으로 절곡되는 수직부 및 수직부의 단부가 내측 수평 방향으로 절곡되는 수평부로 구분되는 'ㄷ' 형상을 이루면서 상기 수직부에는 상기 커버버텀의 접촉돌기에 대응하는 다수의 관통공이 형성되는 반사시트; 기판 상에 다수의 발광체가 실장되며, 상기 반사시트의 수직부 내면에 결합되는 광원모듈; 상기 발광체의 전방에서 상기 반사시트 상에 안착되는 도광판; 및 상기 도광판의 상부에 적층되는 광학시트;를 포함하되, 상기 커버버텀의 접촉돌기는 상기 반사시트의 관통공을 통하여 상기 광원모듈의 기판에 접촉되도록 조립되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광원모듈은 나사 체결에 의하여 상기 반사시트와 결합되거나, 열전도 테이프에 의하여 상기 반사시트에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도광판은 양면 테이프를 매개로 입광부 영역의 상하면이 상기 반사시트의 수평부와 바닥부에 접착되어 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 LED 하우징이 제거됨으로써, 부품 수를 줄여 조립 공정이 단순화되고, 제조 비용이 절감되는 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명은 LED 하우징이 제거되면서 광원모듈의 기판이 직접 또는 열전도 테이프를 매개로 커버버텀에 접촉되어 열이 신속히 방출될 수 있다.
또한, 본 발명은 도광판이 반사시트에 고정되어, LED 광원과 도광판 사이의 간격이 일정하게 유지될 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부를 나타낸 단면도,
도 3은 도 2의 주요부인 커버버텀의 수직 측벽 구조를 나타낸 사시도,
도 4는 도 2의 주요주인 반사시트와 광원모듈의 체결 구조를 나타낸 분해 사시도, 및
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부를 나타낸 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 주요부인 커버버텀의 수직 측벽 구조를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 2의 주요주인 반사시트와 광원모듈의 체결 구조를 나타낸 분해 사시도이다.
이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 백라이트 장치는 커버버텀(100), 커버버텀 내부에 안착되는 반사시트(200), 반사시트 상에서 일측의 광원부에 배치되는 광원모듈(400), 광원모듈의 전방에서 반사시트 상에 안착되는 도광판(300), 도광판 상측에 적층되는 광학시트(500) 및 광학시트의 상측에서 커버버텀에 체결되면서 각 부품을 고정시키는 가이드 패널(600)로 구성된다.
여기서, 커버버텀(100)은 상측이 개방된 육면체 형상의 하우징으로, 사각 판상의 바닥면(110) 가장자리를 따라 상측으로 절곡되는 수직 측벽(120)이 형성되며, 내부에는 각 부품들이 수납되기 위한 수납공간이 형성된다.
반사시트(200)는 도광판 하부에 배치되어 도광판(300) 하측으로 누설되는 빛을 도광판(300) 내부로 재입사시켜 백라이트 장치의 휘도를 향상시키며, 광 반사율이 우수한 시트 또는 필름으로 구성된다. 특히, 본 발명의 반사시트(200)는 일측이 'ㄷ' 형상으로 절곡되어 광원모듈(400)이 배치되는 공간부(240)를 형성한다.
광원모듈(400)은 기판(410) 상에 다수의 LED 패키지(420)가 일정 간격으로 실장되어, 점광원의 빛을 도광판(300) 내부로 제공한다. LED 패키지(420)는 탑 뷰(top view) 방식의 패키지가 적용되며, 광원모듈(400)은 출광면이 도광판(300)을 향하도록 배치된다.
도광판(300)은 광원모듈(400)로부터 다수의 점광원의 빛을 입력받아 내부 전반사를 통하여 면광원으로 전환시켜 상측으로 출사시키는 광 전환 소자이다. 이러한 도광판(300)은 소정의 굴절율을 갖는 투명 아크릴 계열의 수지로 구성되며, 일 예로 PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Poly stylene), MS(Meta stylene) 또는 PC(Polycarbonate) 등의 수지로 구성된다.
광학시트(500)는 도광판(300)에서 출사되는 면광원의 빛에 대한 지향각, 휘도 및 균일도 등과 같은 광 특성을 개선시킨다. 이러한 광학시트(500)는 프리즘 시트 및 확산 시트를 포함하며, 다양한 기능을 갖는 복수의 시트로 구성된다.
가이드 패널(600)은 도광판(300)의 가장자리를 감싸면서 커버버텀(100)에 체결되어 커버버텀(100) 내부에 수납되는 반사시트(200), 광원모듈(400), 도광판(300) 및 광학시트(500)를 고정시킨다. 이러한 가이드 패널(600)은 중앙이 개방되는 사각의 프레임 형상을 이룬다.
한편, 본 발명의 백라이트 장치는 LED 하우징(도 1의 50)이 제거됨에 따라 광원모듈(400)은 반사시트(200)와 결합되고, 광원모듈(400)에서 발생되는 열은 직접 커버버텀(100)을 통하여 방출되도록 구성된다.
이를 위하여 본 발명의 반사시트(200)는 사각 형상을 이루는 시트의 일측 단부가 'ㄷ' 형상으로 절곡되어 광원모듈(400)이 배치되는 공간부(240)를 형성한다. 즉, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 반사시트(200)는 도광판(300)이 안착되는 바닥부(210), 바닥부(210) 단부가 상측 수직 방향으로 절곡되는 수직부(220) 및 수직부(220) 단부가 다시 내측 수평 방향으로 절곡되는 수평부(230)로 구분되면서, 바닥부(210)와 수평부(230) 사이에 광원모듈(400)이 장착되는 공간부(240)가 형성된다. 반사시트(200)는 바닥부(210)와 수직부(220), 수직부(220)와 수평부(230) 사이에 하프커팅(half-cutting)이 적용되어 절곡된다.
상기와 같은 구성의 반사시트(200)에 의하여 광원모듈(400)은 공간부(240) 내에서 기판(410)의 배면이 수직부(220)의 내면에 부착되어 백라이트 장치의 광원부를 구성한다. 이때, 기판(410)은 양면 테이프(430)를 매개로 부착될 수 있으며, 양면 테이프(430)는 높은 열전도성을 갖는 열전도 테이프(thermal tape)로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 반사시트(200)는 수직부(220)에 다수의 관통공(221)이 형성된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 수직부(220)는 소정의 길이로 형성되고, 관통공(221)은 수직부(220)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 형성된다. 관통공(221)은 광원모듈(400)의 기판(410)과 커버버텀(100)이 서로 접촉되도록 함으로써, 광원모듈(400)에서 발생되는 열이 신속히 방출될 수 있도록 한다. 이러한 관통공(221)은 원형, 다각형 또는 스트라이프 형상 등 다양한 형상을 이룰 수 있다.
그리고, 커버버텀(100)은 내부에 수납공간을 형성하는 사각의 판 형상으로, 알루미늄(Al)이나 전기아연도금강판(EGI)과 같이 열 전도성이 우수한 재질로 구성된다. 특히, 본 발명의 커버버텀(100)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 수직 측벽(120)의 내면에 다수의 접촉돌기(121)가 형성된다. 접촉돌기(121)는 길이 방향의 광원부 영역에서 수직 측벽(120)을 따라 일정 간격으로 형성되며, 반사시트(200)의 관통공(221)이 형성된 위치와 대응하는 위치에서 관통공(221)과 동일한 형상으로 형성된다. 또한, 접촉돌기(121)의 돌출 길이는 단부가 광원모듈(400)의 기판(410) 배면에 접촉될 수 있도록 반사시트(200)의 두께보다 미세하게 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성의 반사시트(200)와 커버버텀(100)에 의하여 기판(410) 상에 다수의 LED 패키지(420)가 실장된 광원모듈(400)은 양면 테이프(430)를 매개로 반사시트(200)의 수직부 내면에 결합되고, 광원모듈(400)이 결합된 반사시트(200)에는 접촉돌기(121)가 관통공(221)에 삽입되면서 커버버텀(100)이 결합된다. 본 발명의 백라이트 장치는 이와 같은 결합 구조에 의하여 광원모듈(400)의 기판(410)이 양면 테이프(430)를 매개로 커버버텀(100)과 직접 접촉되며, 광원모듈(400)에서 발생되는 열은 높은 열전도성을 갖는 커버버텀(100)을 통하여 외부로 신속히 방출될 수 있다. 또한, 본 발명은 반사율이 우수한 반사시트가 광원부를 구성함으로써, 광원부 영역에서의 광 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 백라이트 장치는 반사시트(200)가 도광판(300)의 유동을 방지하고 열팽창에 대하여 도광판(300)이 안정적으로 고정될 수 있도록 한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 도광판(300)의 상하면과 반사시트(200)의 수평부(230) 및 바닥부(210) 사이에는 양면 테이프(310)가 개입된다. 이와 같이 백라이트 장치는 입광부 영역에서 도광판(300)의 하면이 반사시트(200)의 바닥부(210)에 고정 접착되고, 도광판(300)의 상면이 반사시트(200)의 수평부(230)에 고정 접착되어, 열팽창에 따른 도광판의 유동이 방지되어 LED 패키지(420)와 도광판 사이의 간격(d)이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 백라이트 장치는 도광판(300)을 고정시키기 위한 별도의 구조물이 커버버텀(100)이나 가이드 패널(600)에 형성될 필요가 없다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 장치는 광원모듈(400)이 나사(screw) 체결에 의하여 반사시트(200)에 결합된다. 이때, 나사(440) 체결은 광원모듈(400), 반사시트(200) 및 커버버텀(100) 모두를 결합시키게 된다. 즉, 나사(440)는 광원모듈(400)의 기판(410), 반사시트(200)의 수직부(220) 및 커버버텀(100)의 수직 측벽(120)을 관통하면서 이들을 서로 결합시킨다. 도 5의 실시예에서와 같이 나사(440) 체결로 광원모듈(400)을 반사시트(200)에 결합시키는 구조는 커버버텀(100)과 광원모듈(400) 사이에 양면 테이프(430)가 개입되지 않으므로, 광원모듈(400)의 방열이 더욱 신속히 이루어질 수 있다.
이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100 : 커버버텀 121 : 접촉돌기
200 : 반사시트 221 : 관통공
300 : 도광판
400 : 광원모듈
500 : 광학시트
600 : 가이드 패널

Claims (3)

  1. 내부에 수납공간을 형성하는 사각의 판상으로, 광원부 영역의 수직 측벽에는 내측으로 돌출되는 다수의 접촉돌기가 형성되는 커버버텀;
    바닥부, 상기 바닥부의 단부가 상측 수직 방향으로 절곡되는 수직부 및 수직부의 단부가 내측 수평 방향으로 절곡되는 수평부로 구분되는 'ㄷ' 형상을 이루면서 상기 수직부에는 상기 커버버텀의 접촉돌기에 대응하는 다수의 관통공이 형성되는 반사시트;
    기판 상에 다수의 발광체가 실장되며, 상기 반사시트의 수직부 내면에 결합되는 광원모듈;
    상기 발광체의 전방에서 상기 반사시트 상에 안착되는 도광판; 및
    상기 도광판의 상부에 적층되는 광학시트;를 포함하되,
    상기 커버버텀의 접촉돌기는 상기 반사시트의 관통공을 통하여 상기 광원모듈의 기판에 접촉되도록 조립되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원모듈은,
    나사 체결에 의하여 상기 반사시트와 결합되거나, 열전도 테이프에 의하여 상기 반사시트에 결합되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도광판은,
    양면 테이프를 매개로 입광부 영역의 상하면이 상기 반사시트의 수평부와 바닥부에 접착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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