KR20020091495A - 광섬유를 이용한 대면적 lcd 백라이트 장치 - Google Patents

광섬유를 이용한 대면적 lcd 백라이트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평면디스플레이 중 하나인 LCD의 백라이트(backlight) 장치에 관한 것이다. 일반적인 LCD용 백라이트에서 도광판(2)은 표면에 일련의 패턴(pattern)을 가지고 있어서 측면의 램프광원(3)으로부터 입사된 빛을 전면(前面)으로 산란 및 반사시켜주는 역할을 한다.
기존의 도광판은 평판의 내부를 흐르는 빛이 도광판 배면에 부착된 인쇄 또는 가공패턴에 의해서 빛을 전면으로 반사시켜주는 역할을 하였으나, 본 발명의 백라이트 장치는 광배분기 및 광섬유에 의하여 전달된 일정한 밝기의 빛이 백라이트 구조물의 배면(背面)에 직하(直下)되어 고르게 발광하며 발광판의 광섬유관 분배배열은 일정간격의 격자로 조정되어 도광판 전표면에서 균일한 밝기가 되도록 한다. 따라서 본 발명의 백라이트 장치를 이용할 경우 기존 LCD 백라이트에서 요구되는 인쇄 또는 가공패턴이 필요없을 뿐 아니라 대면적인 경우에도 LCD의 전면적에 걸쳐 일정한 조도를 얻을 수 있다.

Description

광섬유를 이용한 대면적 LCD 백라이트 장치{Large size LCD backlight unit using optical fiber}
본 발명은 광섬유를 이용한 LCD용 백라이트장치에 관한 것이다.
LCD는 널리 알려진 평판 디스플레이 장치중의 하나인데, LCD에서 백라이트 장치는 측면에 부착된 형광램프로부터 입사된 광선을 표면을 통해 외부로 고르게 출사시켜 상부의 액정환경을 밝게 만들어 주는 역할을 하는 것이다[도 1]. 종래의 백라이트에서는 도광판이 사용되며, 이 도광판의 내부를 흐르는 빛이 배면에 새겨진 일련의 패턴에 의하여 산란 및 반사되어 전면으로 발산된다. 도광판 배면의 패턴은 쐐기[도 6] 또는 반구모양[도 5]으로 요철이 새겨지거나 인쇄물[도 4]이 일정간격으로 부착되기도 한다. 즉, 종래의 백라이트 장치에서는 도광판의 측면에서 입사되는 빛이 도광판 배면의 패턴에 의하여 고르게 산란 및 반사되도록 하는 것이다.
도광판의 크기가 증대함에 따라 측면의 램프광원으로부터 멀리 떨어질수록 빛의 조도(照度)는 크게 저하되는데, 패턴을 사용하는 종래의 방식[도 4, 도 5, 도 6]으로는 도광판 전면을 고르게 일정한 밝기로 유지하기가 어려우며, 특히 LCD의 면적이 커질수록 더욱 그러하였다. 또한, 인쇄물이나 요철에 의한 산란 및 반사는 빛의 흡수 등 손실이 발생하여 빛의 이용효율이 떨어지게 되며, 이는 광원의 소비전력 증대를 유발하였다.
본 발명은 도광판의 크기에 관계없이 일정한 조도를 전표면에서 유지하고 동시에 광원에서 발생하는 빛의 손실을 줄이는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 백라이트 장치에서는 광원에서 집광된 빛이 광섬유관을 거쳐 거의 손실없이 발광부에 도달하고, 광섬유관은 발광판에 고르게 분포되어 일정한 밝기의 빛이 넓은 발광판에서 고르게 조사(照査)되게 한다.
도 1은 도광판이 부착된 일반적인 LCD 백라이트 구조도
도 2는 본 발명의 백라이트 장치 예시도
도 3은 도 2의 발광판 전면부의 광섬유관 배열에 의한 세부조명들의 배열 개략도
도 4은 도 1의 종래 도광판 배면에 새겨진 빛의 산란 및 반사를 위한 인쇄패턴 개략도
도 5은 도 1의 종래 도광판 배면에 새겨진 빛의 산란 및 반사를 위한 반구형 가공패턴 개략도
도 6은 도 1의 종래 도광판 배면에 새겨진 빛의 산란 및 반사를 위한 쐐기형 가공패턴 개략도
도 7은 도 3의 발광판의 단면 A-A′에서의 단면도 및 세부조명에 대한 상세도
도 1 및 도 7의 주요 부분에 대한 부호 설명
1 : 반사판(reflective sheet)
2 : 도광판(light guide panel)
3 : 램프(lamp) 광원
4 : 램프 반사판(reflector)
5 : 확산시트(diffuser sheet)
6 : 프리즘시트(prism sheet)
7 : 광선(light rays)
8 : 광원(light sources)
9 : 집광소(集光所)
10 : 광분배(光分配)기
11 : 광섬유관(optical fibre)
12 : 발광판(發光板)
13 : 발광판의 세부조명 프레임(frame)
14 : 발광판의 세부 격자조명
15 : 인쇄물
16 : 반구(半球)형상
17 : 쐐기형상
18 : 평행광선
도 2는 본 발명의 광섬유를 이용한 백라이트장치의 예시도인데, 광원(8)으로부터 발산되는 빛은 집광소(9)를 통하여 모아지고 모아진 빛은 일정한 조도를 유지한 채 광분배기(10)에 전달된다. 광분배기(10)는 집광소(9)의 빛을 발광판(12)의 다수개의 세부 광섬유관(11)에 1: N으로 분할해 주는 역할을 한다. 이때 N은 발광판에 분포된 격자조명(14)의 수를 나타내는데, 이는 백라이트의 전체면적에 따라 적절히 조절될 수 있다. 광분배기(10)를 통과한 빛은 광섬유관(11)을 통하여 발광판(12)까지 도달하는데, 광섬유의 특성상 이 과정에서 빛의 손실은 거의 발생하지 않는다. 발광판(12)은 N개의 광섬유관(11)이 도3과 같이 일정한 격자간격으로 배열되어 부착되며 각 격자는 도7과 같이 가능한 평행광선을 만들 수 있도록 오목한 형상을 가지고 반사효율이 높게 내부표면을 만드는 것이 바람직하다. 발광판에 부착되는 각각의 광섬유관은 오목하게 파여진 각각의 격자에 그 선단이 돌출되도록 연결되며 그 선단에서 빛의 발광이 이루어짐으로써 격자공간에서 일정한 조명상태를 유지하게 된다(도7). 광분배기(10)를 나온 빛은 광섬유관(11)에 의하여 전달되므로 도 3과 같은 격자조명의 거리간 배열에도 불구하고 각각의 격자조명(14)에서 빛의 밝기는 모두 일정하게 유지된다. 도 3의 격자배열은 백라이트 구조물의 크기에 따라 적절한 크기 및 개수로 조절할 수 있으므로 대면적의 백라이트장치가 요구되는 경우에도 유연히 대처가 가능하다. 발광판(12)의 각 격자조명(14)들에서 밝혀진 빛은 확산시트류(5) 등에 의하여 전체 백라이트 공간에 퍼지게 된다. 따라서, 본 발명에서 구현하고자하는 백라이트 장치는 빛의 손실이 거의 없고 LCD의 면적의 크고작음에 관계없이 전체 표면에 걸쳐 일정한 조도를 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 백라이트 장치는 광원(8)으로부터 얻어지는 빛의 손실이 거의 없고, LCD 면적크기에 관계없이 일정한 조도를 전 LCD 면적에서 얻을 수 있기 때문에 대면적의 고효율 백라이트장치가 가능하고, 기존의 백라이트장치에서 요구되는 도광판(2) 역할을 대신하며 또한 발광판에서 나오는 광선이 평행광선에 근접하기 때문에 프리즘시트(6)의 기능까지도 일부 또는 전부 대신하여 이들을 대체하는 효과도 가진다.

Claims (3)

  1. LCD의 백라이트 장치에 있어서, 빛을 발생하는 광원, 광원에서 발생한 빛을 다수개의 광섬유관으로 분할해주는 광분배기, 광분배기로부터 받은 빛을 발광판으로 이송해주는 광섬유관, 광섬유관을 통해 전달된 빛을 표면 전체에서 발광시키는 발광판으로 구성된 것을 특징으로 하는 LCD의 백라이트 장치
  2. 청구항1에서, 상기 발광판은 격자형상으로 이루어지고 각 광섬유관은 각각의 격자에 연결되어 발광하는 것을 특징으로 하는 LCD의 백라이트 장치
  3. 청구항1 또는 청구항2에서, 상기 발광판에서 각 격자는 오목한 형상을 가지고 반사효율이 높게 내부표면을 만들어서 내부에 연결된 광섬유관의 선단에서 발하는 빛이 외부로 평행광선 형태로 나가는 것을 특징으로 하는 LCD의 백라이트 장치
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