KR200430157Y1 - 테이퍼상 프리즘식 ｌｃｄ 백라이트 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

LCD, 복수의 LED, 및 열발산 베이스로 구성된 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치로서, 상기 LED는 LCD의 후방에 장착된 고전력 LED이며, 각 LED에는 모두 발광점이 포함되고, 상기 발광점의 외부에는 투광성 커버체가 패키징되어 있으며, 상기 발광점의 발광 경로상에는 테이퍼상 프리즘이 마련되어 있다. 상기 LED의 주위에는 열전도 기판이 마련되고, 상기 열발산 베이스는 LED의 후방에 장착되어 있으며, 상기 열발산 베이스의 LED 주위에는 반사면이 마련되어 있다. 발광점으로부터 광선이 발광되면 이 광선을 상기 테이퍼상 프리즘 위로 투사시켜 상기 테이퍼상 프리즘에 의해 광선을 90도 굴절시키고, 또한 상기 반사면을 경유시켜 LCD 위로 투사할 수 있다. 그리고 상기 고전력 LED로부터 발생하는 열에너지는 열전도 기판에 의해 열발산 베이스로 유도되어 배출된다.

Description

테이퍼상 프리즘식 ＬＣＤ 백라이트 조명 장치{Tapered prism illumination apparatus for LCD backlight}
도 1은 본 고안에 따른 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치의 사시도이다.
도 2는 상기 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치의 단면도이다.
도 3은 상기 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치의 작동 원리도이다.
[부호의 설명]
1…LCD 11…확산판
12…도광판 2…LED
21…발광점 22…투광성 커버체
23…테이퍼상 프리즘 24…열전도 기판
25…노치(notch) 3…열발산 베이스
31…반사면 32…반사면
33…위치 결정점
본 고안은 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치, 특히 모듈화 조립이나 제조 및 유지·보수가 용이하고, 또한 균일하고 포화된 휘도 및 색조를 나타낼 수 있는 LCD 백라이트 조명 장치에 관한 것이다.
현재 LCD 백라이트 조명 장치는 백광 CCFL(냉음극관)을 주로 쓰고 있으며, CCFL을 LCD의 후방에 마련하여 도광판·확산판·증광(增光) 시트로 발광·투사시킨 후 LCD상에 다시 투광시켜 LCD상의 화면이 나타나도록 구성되어 있다. LCD의 사이즈가 더욱더 대형화됨에 따라 CCFL 및 구동 회로의 수요도 증가하고 있는 추세이다. 대형 사이즈의 LCD 백라이트 조명 기능을 달성하기 위해서는 다수의 CCFL을 직렬·병렬로 배치하지 않으면 안 되는데, 이 CCFL에는 선천적으로 하기와 같은 단점이 있다.
1. CCFL의 휘도가 불균일하여 가령 최대한으로 CCFL을 직렬·병렬로 배치하더라도 LCD의 치수 범위 내에서 얻을 수 있는 휘도는 여전히 균일하지 않으며 이는 특히 큰 사이즈의 LCD에서 현저하다.
2. CCFL의 수명이 짧기 때문에 약 4000 ~ 6000시간 사용하면 휘도가 감쇠되기 시작하고, 교환이 용이하지 않아 LCD의 사용 수명을 큰 폭으로 단축시키고 있다.
3. CCFL의 색채 포화도가 부족하고 색 온도가 약 4800K이기 때문에 NTSC 표준에서 주어진 색 영역의 불과 80% 밖에 달성하지 못하며, 특히 적색의 표현이 나빠 고품격의 색채 요구에 대응할 수 없다. 예를 들어, 계기로 측정하는 경우나 특정한 색채 표현을 필요로 하는 환경하에서는 그 색채 결함이 명확히 관찰된다.
4. CCFL은 전력 소비가 비교적 크고, 또한 제작 시에 유해 물질인 ‘수은’이 포함되어 있어 환경 보호면에 있어서 위험을 초래하기 때문에 교토 의정서에는 2006년 7월 1일부터 사용 금지가 명기되어 있다. 따라서, 다른 백라이트 광원을 채용하는 것은 LCD의 발전상 필연적인 추세이다.
현재, 업계에서 보편적으로 채용되고 있는 기술은 LED를 백라이트 광원으로 하는 것으로서, LED를 소형 사이즈의 LCD 스크린에 응용하는 것은, 예를 들어, 휴대전화, PDA 등에서 이미 어느 정도 행해지고 있다. 최근에는 기술이 더욱더 향상되어 LED의 휘도가 큰 폭으로 향상되고, 또한 가볍고 견고하며 수명이 비교적 길고, 기동 반응이 빠르기 때문에 많은 대형 사이즈 LCD의 선택 대상이 되고 있다.
일반적으로, LED는 LCD 백라이트 광원으로서 LCD의 일측 또는 양측에 여러 개가 장착되어 전원을 넣었을 때 LED 광원이 LCD상에 투사되어 LCD 영상이 나타나게 된다. 그러나, 일반적인 LED 광선은 균일하게 퍼지지 않고 작은 범위 내에 집중되어, LCD상의 LED 투사 광선이 어떤 구역에서 특히 밝아지는 반면 그 밝은 구역의 주위에서는 휘도의 감쇠가 명확히 관찰되고 또한 색채도 균일하게 표현되지 않는다.
또한, 상술한 LCD 장치는 일부의 백라이트 장치의 부품이 손상된 경우, 어느 것도 단독으로 교환할 수 없어 전체를 교환하지 않으면 안 되기 때문에 비용이 높아진다. 특히, 대형 사이즈 LCD의 경우에는 단일 부품이 손상되었을 경우 전체를 교환하는 것은 낭비일뿐만 아니라 LCD 폐기물 또한 환경보호의 부담을 가중시키게 된다.
이상에서 착안한 결과, 본 고안자는 LCD의 후방에서 투광시키는 방식으로 LED의 투광을 테이퍼상 프리즘으로 90도 굴절시키면 LED 전체의 휘도 및 색채를 균일하게 표현할 수 있음을 발견하였다. 또한, 특수 열발산 메카니즘으로 고전력 LED의 열발산 불량 및 휘도의 감쇠 등의 문제를 해결하는 한편, 독립 모듈 설계로 유지·보수를 용이하게 하는 등의 연구 개발 및 실험을 거듭한 결과, 본 고안의 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치를 고안해내는데 이르렀다.
본 고안의 주목적은 고전력 LED를 광원으로 하여 광선을 테이퍼상 프리즘 위로 투사시켜 적당한 각도로 반사판 주위로 굴절시키고, 다시 도광판 위로 반사시켜 광선을 균일하게 LCD상에 반사시킴으로써, LCD가 고휘도 및 고포화도의 색채를 나타낼 수 있는 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치를 제공하는 데 있다.
본 고안의 다른 목적은 특수한 열발산 메카니즘을 제공하여 단일 규격의 백라이트 조명 모듈을 대량생산할 수 있도록 함으로써, 열에 의해 발생하는 불량률을 감소시켜 대형 사이즈 LCD의 수율 및 휘도를 향상시킬 수 있는 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치를 제공하는 데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 상기 LED를 소형 모듈로 구성함으로써, 단일 부품이 손상되었을 경우 손상된 부분의 모듈을 직접 교환할 수 있도록 하여 대형 사이즈 LCD의 유지·보수를 편리하게 할 수 있는 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성할 수 있는 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치는 LCD와, 복수의 LED와, 열발산 베이스를 포함한다. 상기 LED는 고전력 LED이며, LCD의 후방에 장착되어 충분한 광선을 발광시켜 LCD상에 투사하기 위한 것으로서, 각 LED에는 모두 발광점이 포함되고, 상기 발광점의 외부에는 투광성 커버체가 패키징되어 있으며, 상기 LED의 발광 경로상에는 테이퍼상의 프리즘이 마련되어 있다. 상기 LED 주위에 열전도 기판이 마련되고, 상기 열발산 베이스는 LED의 후방에 장착되며 상기 열발산 베이스의 LED 주위에는 경사면을 이루는 반사면이 마련되어 있다. 발광점으로부터 광선이 발광되면 이 광선을 상기 테이퍼상 프리즘 위로 투사시켜 상기 테이퍼상 프리즘을 경유하도록 하여 광선을 적당한 각도로 굴절시키고, 다시 상기 반사면에 의해 도광판 및 확산판으로 투사시켜 광선을 균일하게 LCD상에 분포시킬 수 있다. 상기 고전력 LED에 의해 발생하는 열에너지는 열전도 기판에 의해 열발산 베이스로 유도되어 제품의 안정성을 확보할 수 있다.
[실시예]
도 1에서 도 3을 참조하면, 본 고안이 제공하는 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치는 LCD(1)와, 복수의 LED(2)와, 열발산 베이스(3)로 형성된다. 상기 LCD(1)는 화면을 나타내기 위한 것으로 그 후방에 확산판(11) 및 도광판(12)이 마련되어 있으며, 상기 확산판(11)은 광원의 빛을 받아들임과 함께 균일하게 분포시켜 광선이 한 점에 집중되는 것을 피하기 위한 것이고, 상기 도광판(12)은 광선을 한층 더 균일하게 분포시킴으로써 LCD(1) 화면의 휘도와 색채 포화도를 전체적으로 일치시킬 수 있다.
상기 LED(2)는 LCD(1)의 후방에 장착되어 광선을 발광시켜 LCD(1)상에 투사하기 위한 것으로, 이 LED(2)는 고전력 LED로서 충분한 광선을 발광할 수 있는 것이다. 상술한 모든 LED(2)에는 발광점(21)이 포함되고, 상기 발광점(21)의 외부에는 투광성 커버체(22)가 패키징되어 있으며, 상기 LED(2)의 발광 경로에는 테이퍼상 프리즘(23)이 마련되어 있다. 발광점(21)으로부터 광선이 발광되면 이 광선을 상기 테이퍼상 프리즘(23) 위로 투사시켜 상기 테이퍼상 프리즘(23)에 의해 광선을 적당한 각도로 굴절시키고, 다시 후술하는 반사면(31·32)으로 LCD(1)상에 투사할 수 있다. 상기 LED(2) 주위에는 나노미터·프로세스에 의한 열전도가 매우 우수한 기판으로서의 열전도 기판(24)을 마련하고, 고전력 LED(2)에서 발생하는 열에너지를 후술하는 열발산 베이스(3)로 유도함으로써 제품의 안정성을 확보할 수 있다.
상기 열발산 베이스(3)는 LED(2)의 후방에 장착되어 상기 LED(2) 및 관련 전기 회로(미도시)를 장착하기 위한 것으로서, 상기 열발산 베이스(3)에 있어서는 LED(2) 주위에 반사면(31·32)이 마련되고, 상기 반사면(31·32)은 경사면을 이루며 상기 테이퍼상 프리즘(23)으로부터 온 광선을 받아들임과 함께 반사시켜 LCD(1)상에 투사시킬 수 있다.
각각의 LED(2)는 모듈화 설계되어 있기 때문에 본 고안에 따르면 제조 및 유지·보수면에서 상당히 편리하며, 고장난 LED(2)를 단독으로 교환할 수 있기 때문에 백라이트 조명 장치 전체를 교환할 필요가 없다.
이상의 구조에 의한 본 고안의 동작을 설명하면, 먼저 상기 발광점(21)에서 발광되고, 이 광선이 발광 경로를 경유하여 테이퍼상 프리즘(23) 위로 투사되며, 상기 테이퍼상 프리즘(23)에 의해 적당한 각도로 굴절된 후 반사면(31·32)으로 투사된다. 상기 반사면(31·32)이 광선을 다시 반사시켜 LCD(1) 위로 투사시킨다. 광선이 몇 번이나 굴절되기 때문에 LCD(1) 위로 균일하게 분산되고, 광선이 직접 LCD(1) 위의 한 점에 집중되어 휘도가 불균일해지는 결점을 회피할 수 있고, 또한 제품의 수명을 연장시킬 수 있다. 한편, 본 고안에서는 고전력 LED(2)를 채용하고 있는데, 그 열에너지는 상기 열전도 기판(24)을 경유하여 열발산 베이스(3)로 전달되며, 상기 열발산 베이스(3) 자체의 면적 분포에 더해 구리·알루미늄·철 등의 높은 방열성, 저비용의 재질로 열에너지를 적당히 분산시켜 제품의 내구성을 증진시킬 수 있다.
상기 LCD(1) 안쪽의 반사면(31)의 높이는 LCD 가장자리의 반사면(32) 보다 약간 낮게 형성되어 있는데, 그 목적은 각 LED(2)의 빛이 주위의 LED(2)의 범위까지 연신되어 광선이 더욱 확산될 수 있고, 또한 주위의 LED(2)의 광선과 중첩되어 상기 LCD(1)상의 광선이 한층더 균일해지도록 하기 위함이다.
또한, 본 고안의 모듈화 설계는 제품을 한층 생산하기 쉽도록 하고 있다. 본 고안에서는 상기 열발산 베이스(3) 위에 위치 결정점(33)을 마련함으로써 LED(2)의 장착을 쉽게 할 수 있도록 하고 있다. 구체적으로는, 열전도 기판(24)에 노치(25)가 마련되고, LED(2)와 열전도 기판(24)이 노치(25)에 의해 간편하게 열발산 베이스(3) 위에 위치결정되어 빠르게 생산할 수 있도록 구성되어 있다.
상술한 상세한 설명은 본 고안의 실시가능한 실시예에 대한 구체적 설명이나, 상기 실시예는 본 고안의 권리 범위를 제한하는 것은 아니며 본 고안의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서의 등가 실시 또는 변경은 모두 본 고안의 청구 범위에 포함된다.
본 고안에 따르면, LCD에 있어서 고휘도 및 고포화도의 색채를 표현하고, 제조 비용을 저감시키며, 대형 사이즈 LCD의 수율을 향상시키고, 유지·보수를 용이하게 하므로, 특히 대형 사이즈의 LCD에 사용하는데 적합하다.

Claims (3)

  1. LCD와, 발광점을 가지는 복수의 고전력 LED와, 열발산 베이스를 포함하고,
    상기 복수의 LED는 상기 LCD의 후방에 장착되고, 상기 발광점 외부에는 투광성 커버체가 패키징되어 있으며, 상기 LED의 발광 경로 위에 테이퍼상 프리즘이 마련되고, 상기 LED의 베이스 주위에는 열전도 기판이 마련되어 있으며,
    상기 열발산 베이스는 상기 LED의 후방에 장착되고, 상기 LED 및 관련 전기 회로를 장착하기 위한 것으로서, 상기 열발산 베이스의 LED 주위에는 반사면이 마련되어 있으며, 상기 반사면은 경사면을 이루고 있고,
    상기 LED의 발광점으로부터 발광된 광선은 테이퍼상 프리즘의 각도에 따라 굴절되고 주위의 반사면에 투사되며, 또한 반사면으로부터 도광판 및 확산판으로 굴절투사되어 광선이 LCD상에 균일하게 나타나도록 한 것을 특징으로 하는 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LCD 안쪽의 반사면의 높이를 LCD 가장자리의 반사면 보다 낮게 형성함으로써, 각 LED의 빛이 한층 더 확산되도록 한 것을 특징으로 하는 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 LCD의 배면 측에 확산판 및 도광판을 마련함으로써, LED의 투사 광선이 도광판 및 확산판을 경유하여 LCD상에 한층 더 균일하게 투사되도록 한 것을 특징으로 하는 테이퍼상 프리즘식 LCD 백라이트 조명 장치.
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