KR20010050682A

KR20010050682A - 면광원 장치

Info

Publication number: KR20010050682A
Application number: KR1020000056896A
Authority: KR
Inventors: 야마시따히로시; 구와바라사또시; 니시다노부히또; 오찌이와마사시
Original assignee: 다카노 야스아키; 산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2001-06-15
Also published as: TWI254176B; JP2001101916A; KR100425657B1

Abstract

광 효율을 높여, 휘도 얼룩짐을 개선한 면광원을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도광판(1)의 측단부면의 한쪽에 배치된 복수의 점 광원(2)으로부터 광이 입사하여, 도광판 이면의 광 반사면(11)에서 반사하고, 도광판(1)의 표면의 광 출사면(12)으로부터 광이 방출되는 면광원 장치에 있어서, 도광판(1)의 광 입사면(1a) 측에 점 광원(2)을 둘러싸는 공간(6)을 반사 시트(5)에 의해 형성하고, 이 반사 시트(5)에 점 광원(2)을 삽입하기 위한 삽입구(7)가 설치되어 있다.

Description

면광원 장치{SURFACE LIGHT-SOURCE DEVICE}

본 발명은 발광 다이오드(LED) 소자와 같은 발광 소자로 이루어지는 점 광원의 집합체로 이루어지고, 주로 액정 표시 패널의 백 라이트 등에 이용되는 면광원 장치에 관한 것이다.

액정 표시 패널의 백 라이트용 면광원으로서, 투광성 평판을 도광판으로 한 엣지 라이트 방식의 것이 알려져 있다. 이러한 면광원에서는, 투명한 평행 평판이나 단면 쐐기형 평판으로 이루어지는 도광판의 측단부면 (엣지부)의 한쪽으로부터 광을 입사시키고, 도광판의 전역에 널리 전파시켜서, 그 전파된 광의 일부를 도광판 이면의 광 반사 부재로 확산 반사광으로 하여, 도광판 표면으로부터 확산 광을 방출한다.

액정 표시 패널의 광원으로서 이용되는 엣지 라이트 방식의 도광판은, 도광판의 두께를 얇게 할 수 있는 점이나 구성을 간단하게 할 수 있기 때문에 널리 이용되고 있다.

대부분의 엣지 라이트 방식의 면광원은, 광원으로서, 냉 음극관 램프가 이용되고, 도광판의 엣지부에 냉 음극관 램프를 부착하고 있다.

한편, 최근 휴대형 장치가 보급되어, 그 전력 절약화가 기대되고 있다. 그래서, 휴대형 장치의 백 라이트의 광원으로서, 종래의 냉 음극관 램프에 비교하여, 소비 전력이 적은 LED 소자를 이용한 광원이 주목받아 실용화되고 있다.

도 5는, LED 소자를 이용한 면광원을 나타내는 개략 단면도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 이 면광원은, 도광판(1), LED로 구성된 점 광원(2) 등으로 구성되어 있다.

도광판(1)의 엣지부에는, 백색 LED칩으로 구성된 복수의 점 광원(2)이 배치되어 있다.

도광판(1)의 점 광원(2)에 대하여 수직 방향으로 위치하는 측에는, 광 반사면(11)이 설치되고, 광 반사면(11)과 대향하는 측에는 광 출사면(12)이 설치되어 있다. 그리고, 점 광원(2)으로부터의 광이, 광 반사면(11)이나 도광판(1)의 3개의 측면(13…)에서 반사하여, 입사 광의 대부분이 최종적으로 광 출사면(12)으로부터 균일한 지향성을 갖는 합성광으로서 출사된다. 또한, 도광판(1)의 광 출사면의 상면에는 확산 시트(3), 렌즈 시트(4)가 배치되어 있다.

상기한 점 광원(2)의 주위의 구조는, 반사경(22)이 각 LED를 실장한 기판(21)을 감싸는 구조로 되어 있고, 점 광원(2)으로부터의 광을 도광판(1)으로 안내하도록 구성되어 있다.

그러나, LED 소자를 광원으로서 이용하는 경우에는, 수개의 LED칩을 기판(21) 상에 납땜하여 실장할 필요가 있고, 광의 반사 효율이 기판(21)의 표면 상태에 영향받는 문제가 있다. 예를 들면, 기판(21) 상에 저항이나 다이오드 등이 마운트되어 있는 경우, 그 부품의 형태에 의해 광이 흡수되고 광 효율이 저하되는 문제가 있다.

또한, 기판(21) 상에 실장되어 있는 부품이 좌우로 차가 있는 경우, 좌우로 휘도 얼룩짐이 발생한다고 하는 문제도 있다.

또한, 반사경(22)이 점 광원(2) 자체를 감싸는 구조가 아니기 때문에 광이 누설되기 쉽고, 광 효율이 저하한다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 광 효율을 높여, 휘도 얼룩짐을 개선한 면광원을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 도광판의 측단부면의 한쪽에 배치한 복수의 점 광원으로부터 광을 입사하고, 도광판 이면의 광 반사면에서 반사하고, 도광판의 표면으로부터 광을 방출하는 면광원 장치에 있어서, 도광판의 광 입사면측에 상기 광원을 둘러싸는 공간을 반사 부재에 의해 형성하고, 이 반사 부재에 상기 점 광원을 삽입하기 위한 삽입구가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 반사 부재의 삽입구는 점 광원의 수와 동일한 만큼 설치되고, 그 삽입구에 점 광원을 삽입하도록 구성하면 좋다.

또한, 상기 반사 부재는 반사 시트에 의해 구성할 수가 있다.

또한, 상기 반사 부재의 삽입구에는 절결을 설치하면 좋다.

상기한 구성에 따르면, 액정 표시 패널의 광원 등으로서 이용되는 점 광원을 이용한 면광원 장치에 있어서, 삽입구에 점 광원이 삽입되어 부착되므로, 점 광원 사이에는 반사 부재가 존재하게 된다. 이 결과, 점 광원이 실장된 기판의 영향을 삭감할 수 있고, 더구나 광원을 반사 부재로 둘러싸고 있기 때문에 광의 누설을 삭감할 수 있어, 광 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면광원 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도.

도 2는 도광판에 반사 시트를 장착한 상태를 나타내는 사시도.

도 3은 도광판에 반사 시트를 장착하는 상태를 나타내는 사시도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 5는 LED 소자를 이용한 면광원을 나타내는 개략 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 도광판

2 : 점 광원

5 : 반사 시트

7 : 삽입구

11 : 광 반사면

12 : 광 출사면

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명을 이용한 면광원 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도, 도 2는 도광판에 반사 시트를 장착한 상태를 나타내는 사시도이다. 또한, 종래예와 동일 부분에는 동일 부호를 붙인다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 면광원은, 도광판(1), LED에서 구성된 점 광원(2…) 및 각종 제어 회로 (도시하지 않음) 등으로 구성되어 있다. 이 제어 회로에는, 예를 들면 도광판(1)의 광 출사면(12)으로부터 출사되는 광의 총량을 검지하여, 출사 광량이 최적이 되도록 점 광원(2)에 전력을 조정하여 공급하는 회로도 포함되어 있다.

도광판(1)의 엣지부에 설치된 광 입사면(1a)에는, 백색 LED 칩으로 구성된 점 광원(2…)이 대향 배치되어 있다. 이 실시예에서는, 기판(21) 상에 점 광원(2…)으로서 6개의 백색 LED 칩을 실장하고 있다. 이 백색 LED 칩은, 예를 들면, R, G, B의 3개의 LED를 1개의 패키지에 수용하여, 백색 광을 출사시키도록 구성한 것이나, 단색의 LED를 형광 물질을 이용하여 LED로부터의 출사 광을 백색 광으로 변환하도록 구성한 것을 이용하면 좋다. 예를 들면, 이 형광 물질로서는, GaN계 청색 LED를 이용한 경우에는, YAG (이트륨·알루미늄·가넷)계 형광 물질을 이용하면 좋다.

도광판(1)의 점 광원(2…)에 대하여 수직 방향으로 위치하는 측에는, 광 반사면(11)이 설치되어 있다. 이 광 반사면(11)은, 광이 누설하는 것을 방지하여 반사 효율을 높이기 위해서, 도트 인쇄를 행하거나 콘형의 오목부가 형성되어 있다.

도광판(1)의 광 반사면(11)과 대향하는 측에는 광 출사면(12)이 설치되어 있다. 그리고, 점 광원(2)의 각 LED로부터의 광이, 광 반사면(11)이나 도광판(1)의 3개의 측면(13)에서 반사하여, 입사 광의 대부분이 최종적으로 광 출사면(12)으로부터 균일한 지향성을 갖는 합성 광으로서 출사된다.

상술한 도광판(1)의 재료로서는, 투광성 재료 중으로부터 선택되고, 통상은 아크릴 또는 폴리카보네이트의 수지가 이용된다. 도광판(1)의 형상은 평행 평판이나 단면 쐐기형 평판으로, 그 두께는, 통상 1 내지 5㎜ 정도의 것이 이용되지만, LED를 이용함으로써 냉 음극관 램프를 이용하는 경우에 비교하여 더욱 박형화가 가능해진다.

또한, 그 밖의 투광성 재료로서는, 폴리메터아크릴산메틸, 폴리아크릴산메틸 등의 아크릴산에스테르 또는 메터아크릴산에스테르의 단독 혹은 공 중합체, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리부틸렌텔레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리스틸렌, 폴리메틸펜텐 등 열가소성 수지, 혹은 자외선 또는 전자선으로 가교한, 다관능의 우레탄아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트 등의 아크릴레이트, 불포화폴리에스테르 등 투명한 수지, 투명한 유리, 투명한 세라믹 등이 이용된다.

본 발명에서는, 도광판(1)의 광 출사면(12)을 제외하고 도광판(1)을 감싸도록 반사 시트(5)가 설치되어 있다. 즉, 도광판(1)의 반사면(11) 및 3개의 측면(13)을 포함하여 도광판(1)을 감싸도록 반사 시트(5)가 배치되어 있다. 그리고, 그 반사 시트(5)와 도광판(1)의 광 입사면(1a) 측 사이에는, 반사 시트(5)로 둘러싸인 공간(6)이 설치되어 있다. 이 반사 시트(5)와 도광판(1)은 양면 테이프, 접착제 등의 접착층(8)에 의해 고정되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 반사 시트(5)로 둘러싸인 공간(5)의 도광판(1)에 대기하는 장소에 LED로 이루어지는 점 광원(2)을 삽입하는 삽입구(7)가 설치되어 있다. 또한, 도광판(1)의 광 출사면(11)의 상면에는, 확산 시트(3), 렌즈 시트(4)가 배치된 구성으로 되어 있다. 시트 구성은, 1장이어도 2장이어도 좋고, 또한, 중첩하는 순서를 반대로 하여도 좋다.

그리고, 기판(21)에 실장된 점 광원(2…)은, 도광판(1)에 고정된 반사 시트(5)에 설치된 각 삽입구(7…)에 각각 대기하고, 그 삽입구(7)로부터 공간(6) 내에 삽입되어 있다. 그리고, 도광판(1)의 외측에 위치하는 도시하지 않은 외부 프레임에 각 LED가 실장된 기판(21)을 멈춤 나사 또는 접착제 등으로 고정시키고, 도광판(1)의 소정 위치에 점 광원(2…)이 배치된다.

점 광원(2)으로부터의 각 LED광은 도광판(1)의 내부에 들어가고, 광 반사면(11)에 설치된 광 반사 패턴이나 3개의 측단부면(13)으로 반사되어 집속을 반복하고, 도광판(1)의 광 출사면(12)으로부터 확산판(3)으로 출사되고, 렌즈 시트(4)에 의해서 원하는 각도 범위 내에 균일 등방적으로 확산되어 합성 광으로서 출사된다. 이 렌즈 시트(4)에 근접하여 액정 표시 패널이 배치된다.

상기한 바와 같이, 도광판(1)을 반사 시트(5)로 감싸고, 광 입사면측(1a)에 점 광원(2)을 삽입하는 공간(6)이 설치된다. 그리고, 그 삽입구(7)에 점 광원(2…)이 삽입되어 부착되므로, 점 광원(2…)의 사이에는 반사 시트(5)가 존재하게 된다. 이 결과, 점 광원(2…) 사이의 기판(21) 표면은 반사 시트(5)로 덮히게 되어, 기판(21)의 착색이나 장착 부품의 영향으로 광 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 반사 시트(5)로 도광판(1)을 둘러싸는 구조이기 때문에, 점 광원(2)의 양 사이드에서 광이 누설되는 것을 방지할 수 있다.

도 3은, 도 2에 도시한 반사 시트(5)를 도광판(1)에 장착하기 전의 반사 시트(5)를 전개한 상태를 나타내는 사시도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 반사 시트(5)에는, 도광판(1)의 반사면(11), 3개의 측면(13), 및 광 입사면(1a) 사이에 형성되는 공간(6)에 대응하는 면 및 삽입구(7)가 설치되어 있다. 도광판(1)에 대하여, 반사 시트(5)를 밀접시켜 구부리고, 도광판(1)은 양면 테이프 혹은 접착제 등으로 이루어지는 접착층(8)으로 고정된다.

도 4는, 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도이고, 점 광원(2)의 삽입구(7)에 절결(7a)을 설치하고 있다. 절결(7a)을 설치한 이외에는 상술한 실시예와 동일 구성이기 때문에, 설명의 중복을 피하기 위해서, 동일 부호를 붙여 그 설명을 할애한다.

이와 같이, 절결(7a)을 설치함으로써, 삽입구(7)의 치수 공차를 크게 할 수 있다는 이점이 있다.

상기한 실시예에서는, 반사 시트(5)를 1장의 시트로 구성하고 있지만, 2장으로 분할한 구조로 하여도 좋다. 또한, 반사 시트(5)는 백색의 반사 시트여도, 은색의 반사 시트여도 좋다.

본 발명의 구성에 따르면, 도 5에 도시한 종래의 구조에 비교하여 도광판의 출사면 상의 평균 휘도를 약 20% 정도로 높일 수가 있었다.

또한, 상기한 실시예에 있어서는, 백색 LED칩을 이용하고 있지만, 점 광원(2)으로서, 단색 LED칩(예를 들면, 청색)을 복수개를 이용하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 도광판(1)에 그 출사 광을 백색 광으로 변환하는 파장 변환 수단을 이용하면 좋다. 예를 들면 그 파장 변환 수단은, 도광판(1)의 내부에 첨가된 형광 물질이거나, 도광판(1)의 광 출사면(12)이나 광 반사면(11)에 설치된 형광 물질층으로 구성할 수 있다. 이 형광 물질로서는, GaN계 청색 LED를 이용한 경우에는, YAG (이트륨·알루미늄·가넷)계 형광 물질을 이용하면 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 도광판을 반사 시트로 감싸고, 광 입사면측에 점 광원을 삽입하는 공간을 설치하여, 그 삽입구에 점 광원을 삽입하는 구조로 함으로써, 점 광원을 실장한 기판의 형태나 장착 부품의 영향으로 광 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 반사 시트로 도광판을 둘러싸는 구조이기 때문에, 점 광원의 양 사이드에서 광이 누설되는 것을 방지할 수 있고, 도광판의 광 출사면에서의 휘도 상승, 및 휘도 얼룩짐을 작게 할 수가 있어, 보기에 밝고, 균일한 면광원 장치를 제공할 수가 있다.

Claims

도광판의 측단부면의 한쪽에 배치된 복수의 점 광원으로부터 광이 입사하고, 도광판 이면의 광 반사면에서 반사하고, 도광판의 표면으로부터 광이 방출되는 면광원장치에 있어서,

도광판의 광 입사면측에 상기 광원을 둘러싸는 공간을 반사 부재에 의해 형성하고, 이 반사 부재에 상기 점 광원을 삽입하기 위한 삽입구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
제1항에 있어서,

상기 반사 부재의 삽입구는 점 광원의 수와 동일한 만큼 설치되고, 그 삽입구에 점 광원을 삽입하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 반사 부재는 반사 시트에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 반사 부재의 삽입구에는 절결(切缺)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.