KR101829785B1 - 암부 제거를 위한 에어 홀이 형성된 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 - Google Patents

암부 제거를 위한 에어 홀이 형성된 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암부 제거를 위한 에어 홀(Air Hole)이 형성된 도광판(LGP) 및 이를 구비한 백라이트 유니트(BLU)에 관한 것으로, 도광판(LGP)에 관통된 에어 홀(Air Hole)을 통해 암부 영역으로 광이 전반사 되도록 함으로써, 암부 제거에 따른 휘도를 상승시킬 수 있고 전체 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의한 도광판(LGP)은 점 광원과 점 광원 사이에 발생하는 암부 영역으로 광을 전반사 하는 에어 홀(Air Hole)이 관통 형성되어 있다.

Description

암부 제거를 위한 에어 홀이 형성된 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트{Light Guiding Plate Formed Air Hole for Remove Shadow and Back Light Unit Having The Same}
본 발명은 암부(Shadow) 제거를 위한 에어 홀(Air Hole)이 형성된 도광판(Light Guiding Plate: LGP) 및 이를 구비한 백라이트 유니트(Back Light Unit: BLU)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도광판(LGP)에 관통된 에어 홀(Air Hole)을 통해 암부 영역으로 광이 전반사 되도록 함으로써, 전체 균일도를 향상시킨 도광판(LGP) 및 이를 구비한 백라이트 유니트(BLU)에 관한 것이다.
오늘날, 백라이트 유니트(Back Light Unit: BLU)는 액정디스플레이나 LED 표시장치에 없어서는 안 될 중요한 부품 중 하나로 자리 잡고 있다. 이 중에서 패널의 휘도를 향상하고 밝기를 균일하게 제어하며 광선 방향을 유도하는 도광판은 백라이트 유니트(BLU)의 효율에 영향을 미치는 중요한 요소들 중 하나이다.
기존의 LED 백라이트 유니트는 다이렉트 라이트(Direct Light)형과 에지 라이트(Edge Light)형으로 나눌 수 있다.
상기 다이렉트 라이트(Direct Light)형은 LED를 백라이트 유니트(BLU)의 바닥에 설치하고 그 위에 확산 플레이트(Diffusing Plate)를 비롯한 광학 시트(Sheet)를 올려서 만들어진다. 반면에, 상기 에지 라이트(Edge Light)형은 백라이트 유니트(BLU)에 도광판(Light Guiding Plate: LGP)을 설치하고 그 옆면에 LED를 설치하고 도광판 위에 각종 광학 시트(Sheet)를 올려서 만들어진다.
상기 LED를 광원으로 사용하는 백라이트 유니트(BLU) 중 광원이 도광판(LGP) 끝에 있는 에지 라이트(Edge Light)형은 LED와 LED 사이에 암부(Shadow)가 발생한다(도 1 및 도 2 참조). 상기 암부를 제거하기 위해 종래에는 도광판(LGP)(10) 하면에 들어가는 패턴(pattern)의 밀도를 조절하여 암부를 제거하였다. 즉, 상기 LED(20) 앞 부분에는 광원이 세기 때문에 패턴의 밀도를 약하게 하고, 상기 LED(20)에서 나온 광선이 출광 하는 즉, 출광부에서는 패턴의 밀도를 높게 하여 전체 균일도를 균일하게 조절하였다.
이처럼, 광선의 세기가 센 부분은 패턴의 밀도를 약하게 하고, 광선의 세기가 약한 부분은 패턴의 밀도를 높게 하여 전체 균일도를 균일하게 하는 것이 종래의 일반적인 백라이트 유니트(BLU)의 패턴 설계 방법이다.
이러한 방법을 사용하여, 종래에는 LED와 LED 사이의 도광판(LGP) 하면에 들어가는 패턴의 밀도를 높게 하여 LED와 LED 사이에 발생하는 암부를 제거하거나, 또는 도광판(LGP)의 입광면에 세레이션(Serration)이라고 하는 주기적인 마이크로 패턴(Micro Pattern), 또는 나노 패턴(Nano Pattern)을 이용하여 LED와 LED 사이에 발생하는 암부를 제거하였다.
하지만, 이러한 방식을 사용한 종래의 백라이트 유니트(BLU)는 광선의 세기가 약한 부분에 패턴의 밀도를 아무리 높여도 그 부분으로 들어가는 광선의 수가 한정되어 있어 휘도가 상승하지 못하고 LED와 LED 사이에 암부 영역이 여전히 존재하는 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED 광원처럼 점 광원 형태의 광원을 이용할 경우 광원과 광원 사이에 발생하는 암부 영역을 제거할 수 있는 도광판(LGP) 및 이를 구비한 백라이트 유니트(BLU)를 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 도광판(LGP)에 관통된 에어 홀(Air Hole)을 통해 암부 영역으로 광이 전반사 되도록 함으로써, 암부 제거에 따른 휘도를 상승시킬 수 있고 전체 균일도를 향상시킬 수 있는 도광판(LGP) 및 이를 구비한 백라이트 유니트(BLU)를 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 동일한 개수의 LED와 소비전력으로 고휘도를 구현할 수 있는 도광판(LGP) 및 이를 구비한 백라이트 유니트(BLU)를 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 도광판(LGP)과 LED 패키지의 종류(크기)에 따라 도광판(LGP)에 관통되는 에어 홀(Air Hole)의 크기, 모양, 거리 등을 조절하여 암부 영역으로 광이 전반사 되도록 함으로써, 전체 균일도를 향상시킬 수 있는 도광판(LGP) 및 이를 구비한 백라이트 유니트(BLU)를 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 도광판(LGP)은 점 광원과 점 광원 사이에 발생하는 암부 영역으로 광을 전반사 하는 에어 홀(Air Hole)을 관통 형성하여 구성하였다.
여기서, 상기 도광판은 상기 점 광원의 광량 및 사이즈와 상기 도광판(LGP)의 크기에 따라, 상기 에어 홀의 위치와 크기가 정해지고 상기 에어 홀과 상기 점 광원과의 거리가 결정되어 지며, 삼각형, 사각형, 원, 타원을 포함하는 다각형의 형태 중 어느 하나의 형상 또는 비구면 형상을 갖는다.
또한, 상기 에어 홀은 상기 도광판의 측면 또는 상기 도광판의 내부에 형성되며, 상기 점 광원의 중앙 또는 양쪽 측면 방향에 각각 형성할 수 있다.
상기 도광판은 상기 점 광원의 광량에 따라 밀도가 다르게 형성된 패턴이 하면에 구성되어 있으며, 상기 점 광원은 LED를 사용하였다.
또한, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 의한 백라이트 유니트(BLU)는 위에서 서술한 도광판을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 도광판(LGP)과 LED 패키지의 종류(크기)에 따라 도광판(LGP)에 관통되는 에어 홀(Air Hole)의 크기, 모양, 거리 등을 조절하여 암부 영역으로 광이 전반사 되도록 함으로써, 암부 제거에 따른 휘도를 상승시킬 수 있고 전체 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 휘도 향상으로 비용이 가장 많이 소요되는 휘도강화필름(Dual Brightness Enhancement Film: DBEF)을 제거하거나 휘도 향상을 위해 사용되는 다른 시트류 들을 제거할 수 있어 제조 비용을 낮출 수 있다.
또한, 휘도 향상으로 LED 개수를 감소할 수 있으며, LED 감소로 인해 최근 이슈로 대두되고 있는 그린 스마트(Green Smart), 즉 저전력까지 달성할 수 있으며, 동일한 개수의 LED와 소비전력으로 고휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 종래 기술의 실시 형태에 따른 백라이트 유니트(BLU)에서 LED와 LED 사이에 암부 영역이 발생하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 백라이트 유니트(BLU)를 나타낸 것으로,
도 3은 LED가 에지(Edge)에 위치한 도광판에 암부 제거를 위한 에어 홀이 형성된 모습과 에어 홀에서 광이 전반사 되는 모습을 나타낸 도면이고,
도 4는 LED가 내부 홀(Hole)에 위치한 도광판에 암부 제거를 위한 에어 홀이 형성된 모습과 에어 홀에서 광이 전반사 되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 도광판에 형성되는 에어 홀의 위치 및 사이즈를 설명하기 위해 예시로 나타낸 도면으로써,
도 5는 LED 6015 패키지(Package)의 크기를 나타낸 도면이고,
도 6은 도광판의 내부 홀과 LED의 위치 및 사이즈를 나타낸 도면이고,
도 7은 도광판의 측면 홀과 LED의 위치 및 사이즈를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도광판( LGP )의 실시 예
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 백라이트 유니트(BLU)를 나타낸 것으로, 도 3은 LED가 에지(Edge)에 위치한 도광판에 암부 제거를 위한 에어 홀이 형성된 모습과 에어 홀에서 광이 전반사 되는 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 LED가 내부 홀(Hole)에 위치한 도광판에 암부 제거를 위한 에어 홀이 형성된 모습과 에어 홀에서 광이 전반사 되는 모습을 나타낸 도면이다.
본 발명에 의한 백라이트 유니트(BLU)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 도광판(100)의 한쪽 또는 양쪽 측면에 일렬로 배열된 LED 패키지(이하, "LED"라고도 한다)(110)와, 상기 LED(110)와 LED(110) 사이에 발생하는 암부 영역으로 광을 전반사 하는 에어 홀(Air Hole)(101)이 관통 형성된 도광판(LGP)(100)을 포함하고 있다. 이때, 상기 도광판(100)의 하면에는 기존과 같이 상기 LED(110)의 광량에 따라 밀도가 다르게 형성된 패턴이 구성되어 있다.
상기 LED(110)의 광원이 상기 도광판(100)의 끝에 있는 에지 라이트(Edge Light)형은 광원(LED)과 광원(LED) 사이에 암부(Shadow)가 발생한다. 이를 해소하기 위해, 종래에는 앞에서도 설명한 바와 같이, 상기 도광판(100)의 하면에 상기 LED(110)의 광량에 따라 밀도가 다르게 형성된 패턴을 구성하여 암부 영역을 제거하려고 하였으나, 암부 영역의 패턴으로 들어가는 광선의 수가 한정되어 있어 휘도가 상승하지 못하고 LED와 LED 사이에 암부 영역이 여전히 존재하였다.
그래서, 본 발명은 LED와 LED 사이에 발생하는 암부를 제거하기 위해, 기하학적인 형태를 갖는 에어 홀(Air Hole)을 만들어 전반사를 통해 상기 암부 영역에 광선이 더 많이 가도록 하여 암부의 휘도를 높이도록 구현하였다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 상기 도광판(100)에 관통 형성된 상기 에어 홀(101)은 상기 LED(110)의 광량 및 사이즈와 상기 도광판(100)의 크기에 따라 그 위치와 크기가 정해지고, 상기 에어 홀(101)과 상기 LED(110)와의 거리가 결정되어 진다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 5 내지 도 7의 예시를 통해 자세히 설명하기로 한다.
도 3과 같이 상기 LED(110)가 상기 도광판(100)의 에지(Edge)에 위치되어 있거나, 도 4와 같이 상기 도광판(100)의 내부 홀에 상기 LED(110)가 삽입되어 있는 경우, LED와 LED 사이에 기하학적인 형태의 에어 홀(Air Hole)(101)을 상기 도광판(100)을 관통하게 뚫어서 광선의 진행 경로를 LED와 LED 사이의 암부 또는 휘도가 낮은 부분으로 빛을 보내게 된다. 즉, 상기 LED(110)의 광원으로부터 입사된 광이 상기 에어 홀(101)에 전반사 되어 상기 LED와 LED 사이의 암부 또는 휘도가 낮은 부분으로 전송되도록 하여 휘도를 상승하게 한다. 이때, 상기 에어 홀(101)은 일반적으로 빛의 경로가 현저히 적은 곳으로 빛을 전반사 하여 보내는 역할을 하고, 상기 에어 홀(101)에서 반사된 빛이 상기 도광판(100)의 하면에 구성된 패턴에 의해 전반사 되어 전면으로 출사함으로써 휘도를 상승시키게 된다.
따라서, 본 발명은 상기 에어 홀(101)을 통해 암부 또는 휘도가 낮은 부분으로 빛을 전반사 시켜 상기 도광판(100)의 하면에 구성된 패턴의 밀도가 충분히 제 역할을 할 수 있도록 광선의 수를 충분히 공급해 줌으로써, 암부 또는 휘도가 낮은 부분에 휘도를 상승시켜 전체 균일도를 균일하게 할 수 있다.
이때, 상기 에어 홀(101)은 상기 도광판(100)의 두께를 관통하는 홀(Hole)로 형성되고, 삼각형, 사각형, 원, 타원을 포함하는 다각형의 형태 중 어느 하나의 형상으로 구성하거나 또는 비구면 형상으로 구성할 수 있다. 상기 에어 홀(101)은 상기 LED(110)의 광량 및 사이즈와 상기 도광판(100)의 크기에 따라 위치와 사이즈 및 형상이 결정되며, 광원을 암부 또는 휘도가 낮은 부분으로 전반사 시키도록 형성된다.
이하, 첨부도면을 참조하여, 도광판(100)에 형성되는 에어 홀(101)의 위치 및 사이즈를 결정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
에어 홀( Air Hole ) 위치 및 사이즈 결정 방법의 예
도 5 내지 도 7은 도광판에 형성되는 에어 홀의 위치 및 사이즈를 설명하기 위해 예시로 나타낸 도면으로써, 도 5는 LED 6015 패키지(Package)의 크기를 나타낸 도면이고, 도 6은 도광판의 내부 홀과 LED의 위치 및 사이즈를 나타낸 도면이고, 도 7은 도광판의 측면 홀과 LED의 위치 및 사이즈를 나타낸 도면이다.
만약, 백라이트 유니트(BLU)에 설치되는 LED 패키지(110)가 도 5와 같은 LED 6015 패키지(Package) 계열이라고 가정하면, 상기 LED 6015 패키지(Package)가 설치되는 도광판 홀의 위치와 사이즈는 도 6 및 도 7과 같다. 도시된 바와 같이, 상기 LED는 홀의 중앙에서 전후 0.25㎜ 이내에 위치하며 어느 곳에서나 위치할 수 있다. 이는 도광판(LGP)의 사이즈와 사용되어 지는 LED 패키지의 광량 및 사이즈에 따라 결정되어 진다. 깊이(Depth)로도 0.2㎜ 이내에 위치할 수 있으며, 정확한 위치는 위와 동일하게 도광판(LGP)의 사이즈와 사용되어 지는 LED 패키지의 광량 및 사이즈에 따라 결정되어 진다.
따라서, 상기 도광판(100)에 관통 형성된 상기 에어 홀(101)은 상기 LED(110)의 광량 및 사이즈와 상기 도광판(100)의 크기에 따라 그 위치와 크기가 정해지고, 상기 에어 홀(101)과 상기 LED(110)와의 거리가 결정되어 진다. 또한, 상기 에어 홀(101)의 위치 및 사이즈는 광원을 LED와 LED 사이의 암부 또는 휘도가 낮은 부분으로 전반사 시키도록 형성되면 그 위치와 크기는 크게 제한을 받지 않을 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 도광판 및 이를 구비한 백라이트 유니트(BLU)는 도광판(LGP)과 LED 패키지의 종류(크기)에 따라 도광판(LGP)에 관통되는 에어 홀(Air Hole)의 크기, 모양, 거리 등을 조절하여 암부 영역으로 광이 전반사 되도록 함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
상술한 실시 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다.
따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시 예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의한 도광판(LGP) 및 이를 구비한 백라이트 유니트(BLU)는 LED 표시장치의 백라이트 유니트 뿐만 아니라 LCD 표시장치의 백라이트 유니트나 조명 장치 등에도 동일하게 적용할 수 있다.
100 : 도광판(LGP)
101 : 에어 홀(Air Hole)
110 : LED 패키지(package)

Claims (9)

  1. 도광판;
    상기 도광판의 측면 상에 형성되는 복수 개의 측면 홀들; 및
    상기 각각의 측면 홀들의 내부에 배치되는 복수 개의 광원들을 포함하고,
    상기 측면 홀은 내측면들 및 상기 내측면들을 연결하는 일면을 포함하고,
    상기 광원은 측면 홀의 일면과 마주보는 일면 및 상기 일면과 반대되는 타면을 포함하고,
    상기 도광판의 측면과 상기 광원의 타면은 동일 평면 상에 배치되고,
    상기 도광판의 내부에는 복수 개의 내부 홀들이 형성되고,
    각각의 상기 내부 홀은 각각의 상기 광원과 마주보는 위치에 형성되고,
    상기 광원에서 출사되는 광은 상기 측면 홀의 일면으로 입사되고,
    상기 측면 홀 일면으로 입사되는 광은 상기 내부 홀에서 전반사되어 상기 광원과 인접하는 다른 광원 사이의 영역으로 이동하는 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 광원의 광량 및 사이즈와 상기 도광판(LGP)의 크기에 따라, 상기 내부 홀의 위치와 크기가 정해지고, 상기 내부 홀과 상기 광원과의 거리가 결정되는 조명장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 홀은 삼각형, 사각형, 원, 타원을 포함하는 다각형의 형태 중 어느 하나의 형상 또는 비구면 형상을 포함하는 조명장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 하면에는 상기 광원의 광량에 따라 밀도가 다른 패턴이 형성되는 조명장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 LED를 포함하는 조명장치.
  9. 삭제
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