KR20040028873A - 형광체를 이용한 시트리스 백색 평면광원 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시트가 없는 백라이트 구현에 있어서 형광체를 이용한 것으로 기존의 후면광원용 장치에서 통상적으로 사용하던 반사시트, 도광판, 확산시트, 수직 프리즘시트, 수평 프리즘 시트 백색광원의 구조에서 청색광원이나 자외선 광원을 사용하여 도광판에 형광체를 여기하는 방법을 채용하여 확산시트와 프리즘 시트가 없는 광원용 창치를 구현한 것이다.

이를 위해 본 발명은 도광판의 하단에 비대칭 프리즘 구조를 성형하고 기존의 다양한 형상의 복합 반사시트 설치하여 고 휘도를 구현하며 도광판 하면에 다양한 형태의 패턴을 설치한 후 이 위에 형광체를 도포하는데 형광체의 도포가 가능하도록 투명 에폭시 또는 투명용수지나 분말에 혼합하여 금형 속에서 상온 또는 가열 충진 하거나 프린트 스프레이 기타의 방법으로 도광판 표면에 형광체를 입혀서 평면광원을 구현하는 것이다.

Description

형광체를 이용한 시트리스 백색 평면광원 구조 {COMPOUND PHOSPHOR USED SHEETLESS LIGHTING UNIT }

본 발명은 액정 표시장치의 광원 장치에 관한 것으로 상세하게는 확산시트와

프리즘 시트의 기능을 형광체가 대신하는 것으로 청색 광원을 사용하여 형광체가

백색파장으로 여기하는방법과 형광체의 작은 입자가 확산기능과 광 증폭 기능을 함

으로서 확산시트와 프리즘시트가 없는 백색의 평면광원을 구현하는 것이다.

LCD 광원용 일반적인 장치는 도1 의 경우와 마찬가지로 통상적으로 몰드 프레임

반사시트, 도광판, 확산시트, 수직 프리즘시트, 수평 프리즘 시트, 마스크 & 보호

시트 커버프레임 의 구조로 되어 있으며 백색 광원을 사용하고 있다.

종래의 광원에서의 빛은 굴절률의 차이가 큰 여러층을 통과하면서 많은량의 빛이

흡수되어 없어진다.

한 예로 도광판을 통과한 빛은 확산시트와 두장의 프리즘을 통과하는 량이 50%에도

미치지 못한다.

또한 시트4장과 도광판 1장으로 이루어지는 구조는 구성 부품이 많아서 제조원가가

높고 크린룸을 포함한 시설투자가 많으며 여러장의 필름을 조립하는데 어려움이 많

아 조립시간이 길고 이물질의 필름부착에 따른 불량이 많아 상대적으로 제조원가가

높아 경쟁력 확보의 어려움이 있었다.

본 발명은 상기한 여러 가지 문제들을 해결하기 위해 본 발명의 제1목적은

250nm~850nm 파장의 LED 또는 기타의 광원을 사용하여 도광판 위에 형광체를 도포

하여 파장 여기에 의한 백색 평면광원을 구현하는 것이다.

본 발명의 제2목적은 휘도의 향상을 위하여 프리즘 기능의 복합반사시트를 사용하

며 광원부문과 도광판 사이의 공기로 인한 광 산란층을 제거하기 위하여 이 부분에

투명 에폭시를 충진하며 확산시트와 프리즘 시트의 기능을 형광체가 대신하게 하여

여러 층의 시트를 통과 하면서 소멸되는 빛을 확산시트와 프리즘 시트를 사용하지

않게 함으로서 시트리스와 고 휘도를 구현하는 것이다.

도1은 일반적인 후면 평면광원용 구조를 나타내는 단면도

도2는 본 발명품의 원리를 응용한 LCD와 BLU의 일체형 구조의 예시 단면도

도3은 투명 PE시트에 아래쪽 면에는 형광체를 도포하고 윗쪽면에는 UV수지로

프리즘 패턴을 형성한 구조를 예시한 단면도

도4는 저굴절 물질인 실리카 에어로젤을 도광판 상부에 도포하고 마스크 및

보호시트의 하면에 형광체를 도포한 구조를 예시한 단면도

도5는 도광판의 상부 또는 마스크와 보호시트 하면에 저굴절 물질을 도포하

고 광원과 도광판 사이의 포켓안에 형광체를 충진하여 백색광원을 파장여기

하는 구조를 예시 한 단면도

1 LCD 2 도광판 3 복합 반사시트 4 몰드 프레임 5 백색LED+FPC 5-1 청색 LED

5-2 UV 및 기타 LED 6 형광체+에폭시 7 투명 에폭시 7-1 RGB 및 기타 형광체

8 저 굴절 물질이 코팅된 형광체 9 확산시트 10 수직 프리즘 10-1 수평 프리즘

11 마스크 & 보호시트 12 커버프레임

이와 같은 본 발명의 제1목적을 구현하기 위하여 실 예를 들면 청색과 같은

단파장 영역에 GaN 3Al5O12(YAG)계 형광체를 결합시켜 백색 발광을 유도하는 방법

인데 이 방법은 고 휘도의 청색 LED에서 방출되는 충분히 높은 에너지를 갖는 빛이

황색 YAG계 형광체를 여기 시켜 황색영역의 빛을 방출시킴으로써 LED의 청색 및 형

광체의 황색의 조합으로 백색을 유도하는 것이다.

이 원리에 따라 청색 광원이 고효율 복합 반사시트와 도광판에 의해 도광판위의 표

면으로 올라오면 도광판 상부에 도포된 형광체에 의해 백색으로 변하여 방출됨으로

서 제1의 목적 달성이 가능하게 된다.

본 발명의 제2목적을 달성하기 위해서는 도광판 상부로 올라오는 빛이 어느 정도

고른 분포를 가져야 하는데 이를 위해서는 잘 배치된 패턴과 복합반사판이 필수 요

소인데 기존의 고 효율 복합반사시트를 사용하고 스탬프나 다이아몬드 툴에 의해

가공된 직가공 패턴의 이상적인 배치로 양질의 각도를 가진 빛을 도광판 상부에 도

포된 형광체로 올려주면 이 빛을 받은 형광체는 골고루 분산된 미세형광체 입자에

의해 백색파장으로 변화하면서 확산시트와 프리즘 시트를 통과한 빛과 같이 높고

고른 백색광이 방출되어 확산시트와 프리즘 시트를 통과하면서 발생하는 광 손실이

전혀 없어져 고 휘도의 구현이 가능하게 된다.

또한 입광부의 LED와 도광판 사이의 공기층에 의해 빛의 산란이 일어나 광원의 손

실이 많은 바 이를 해소하기 위하여 공기층을 투명에폭시나 수지로 충진하여 빛의

산란으로 인한 손실을 없애 줌으로서 입광부로 유입되는 광량을 높여 고 휘도를 구

현한다.

본 발명을 광원으로 사용하는 경우 도광판 위의 형광체 도포층을 빠져나와

LCD로 들어가는 빛은 이미 최적의 분포와 방향을 가지고 있으므로 별도의 확산시트

나 프리즘 시트가 필요 없게 되어 고 휘도의 시트리스 백라이트 구현으로 기존의

광원의 수를 줄이고 취급이 까다로운 시트 류를 없앰으로서 부품의 감소로 인한 원

가 인하와 조립의 간소화에 따른 조립비용 저감과 생산성 향상에 크게 이바지 할

것으로 기대되며 아울러 시트 류의 취급으로 인한 불량의 대폭 감소와 박형 BLU와

LCD 모듈화가 가능하다.

또한 시트 류의 까다로운 특성으로 인하여 조립 자동화가 어려웠으나 시트 류를 없

앰으로서 저가의 자동화가 가능하여 그 동안 인력에 의존하던 후진국 형 조립생산

품의 이미지를 벗고 고부가가치의 첨단 제품으로 가격과 품질의 경쟁력 확보가 가

능하다.

Claims (12)

1. 반사시트 또는 복합 반사시트를 사용하고 상하의 어느 한 면에 패턴을 성형

   한 도광판 위에 백색구현을 위한 각종형광체를 도포하거나 평판형으로 성형하여

   250nm~850nm 의 광원을 사용하여 형광체의 파장 여기에 의한 백색 평면광원의 구현

   을 목적으로 하는 도광판과 시트리스 구조의 라이팅 유닛
2. 반사시트 또는 복합 반사시트를 사용하고 상하의 어느 한면에 패턴을 성형

   한 도광판 위에 백색 평면광원 구현을 위해 상기 청구항 1의 형광체를 혼합하여

   이중사출 압출 등 기타의 방법으로 도광판을 제조하고 250nm~850nm의 광원을 사용

   하는 구조의 라이팅 유닛
3. 반사시트 또는 복합 반사시트를 사용하고 상하의 어느 한쪽에 패턴을 성형

   한 도광판 위에 상기1항의 형광체를 혼합한 평면형의 시트를 사출 또는 압출하거나

   그림3과 같이 별도의 시트에 한쪽면에 형광체를 도포하여 시트상태로 제조하거나또다른 한면에 투명수지를 도포한뒤 중간 건조를 거쳐 프리즘 형상을 롤포밍하여 건조하는 방법으로 제조한 시트를 덮어씌우거나 접착하는 방법으로 백색 평면광원을 구현하는 방법과 250nm~850nm의 광원을 사용하는 구조의 라이팅 유닛
4. 반사시트 또는 복합 반사시트를 사용하고 상하의 어느 한 면에 패턴을 성형

   한 도광판 위에 그림4와 같이 상기1항의 형광체를 투명수지에 혼합하여 마스크 & 보호시트의 어느 한쪽 또는 양면에 도포하여 건조시킨 후 백색파장 여기용 형광시트로 사용하거나 LCD 액정의 광원쪽 밑면에 백색파장 여기용 형광체를 도포하여 백색 광원을 구현하는 방법
5. 청구항 1~청구항 4의 형광체 도포에 있어서 그림4에서 보는바와 같이 형광체 도포층에 미리 0.000001mm~1mm 두께의 실리카 에어로젤 또는 저 굴절 물질을 도포하거나 이 물질을 형광체와 혼합하는 투명수지에 혼합하여 형광체를 도포하는 방법
6. 청구항1~청구항5의 형광체 도포에 있어서 형광체 도포 이외의 방법으로 그림2와 같이 도광판 위에 실리카 에어로젤 또는 저굴절 물질이나 고굴절 물질을 도포하거나 투명시트를 설치하거나 도광판 위에 투명수지와 5%~95%의 형광체를 혼합한 후 LCD 패널 사이에 0.0001mm~5mm 두께로 충진하여 자연건조 또는 가열 건조함으로서 도광판과 LCD 패널사이에 공기층이 없는 일체형 구조의 LCD모듈 또는 백라이트 유닛의 구조
7. 상기 청구항1~청구항6의 형광체 도포에 있어서 그 두께를 0.0001mm~5mm 범

   위로 하고 투명수지에 형광체의 량을 5%~95% 범위로 혼합하여 제조하는 형광체
8. 복합 반사시트를 사용하고 도광판에 비대칭형 경사면과 완사면이 주기적으

   로 교차하는 형상을 가진 도광판의 상하 어느 한면에 패턴을 성형하고 상기

   청구항1~청구항7의 방법으로 백색의 평면 광원을 구현한 구조의 전.후면 광원용 백

   라이트의 방법
9. 청구항1~청구항8의 구조에서 그림 4와 같이 광원부와 도광판 사이에 투명

   물질(수지 또는 에폭시 본드)로 충진한 후 고체화 하여 공기층을 없게 함으로서 광

   산란을 적게 한 구조의 평면광원 구조
10. 청구항 9의 투명물질에 실리카 에어로젤을 혼합하거나 입광부에 실리카 에

    어로젤 또는 저 굴절 물질을 코팅 스프레이 도포한 후 점도를 가진 투명 액상 물질

    을 충진하여 자연건조 또는 열에 의하여 경화시킨 방법의 평면광원 구조
11. 상기 청구항9와 청구항10에서 언급한 투명물질 대신에 상기 모든 청구항에

    서 언급한 형광체를 충진하기 위하여 그림5와 같이 포켓구조를 형성하고 백색 파장

    여기를 위해 250nm~850nm 범위의 광원을 사용하고 이에 부합하는 형광체로 도광판

    사이의 포켓에 충진하여 백색 광원을 구현하고 도광판과 LCD 패널사이에는 형광체

    를 사용하지 않고 복합 반사시트 만으로 시트리스를 구현하는 방법의 백색평면광원

    구조
12. 상기 청구항1~청구항11까지 언급한 모든 형광체를 저굴절 물질 또는 실리

    카 에어로젤에 혼합한 후 건조하여 다시 형광체 입자의 크기에서 3배 사이의 크기

    로 분쇄하여 투명수지에 혼합하여 형광체로 사용하는 방법의 구조