KR20050040388A - 빛의 이용 효율을 극대화한 점광원용 도광판 및 이를이용한 디스플레이 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도광판의 구조를 변형하여 빛의 사용 효율을 극대화한 새로운 백라이트 유닛의 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 하며, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 점광원용 도광판은, 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서, 상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고, 나머지 모서리 중 적어도 하나 이상의 모서리는, 그 모서리를 형성하는 두 개의 면 모두와 둔각으로 만나도록 상기 모서리를 잘라내어 형성된 반사면을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

빛의 이용 효율을 극대화한 점광원용 도광판 및 이를 이용한 디스플레이 시스템{LIGHT GUIDE PANEL FOR POINT LIGHT SOURCE AND DISPLAY SYSTEM THEROF, WHEREIN THE LIGHT EFFICIENCY IS MAXIMIZED}

본 발명은 액정디스플레이의 백라이트 유닛으로 사용되는 도광판 구조에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 점광원으로부터 발광한 빛을 도광판 전면에 걸쳐 균일하고 효율적으로 분사시킬 수 있는 백라이트 유닛의 구조 및 이를 이용한 액정디스플레이 시스템에 관한 것이다.

LCD를 디스플레이 장치로 사용하는 휴대폰, PDA, 게임기 등 휴대용 전자장치에 대한 수요가 날로 증가하는 요즈음, 전력소모가 작고 경박단소화가 가능한 LCD 시스템에 대한 관심도 함께 증가하는 상황이다.

LCD 시스템의 전력소모 및 경박단소화에 가장 큰 영향을 미치는 것은 전원과 백라이트 유닛의 구조 및 배치 형상인데, 일반적으로 백라이트 유닛이라 지칭되는 것은, 스스로 빛을 낼 수 없는 액정디스플레이(이하 LCD라 한다)의 배면에 구성되어 광원으로부터 발광한 빛을 LCD의 배면광으로 작용토록 함으로써 LCD에 디스플레이 되는 내용을 시각적으로 파악할 수 있도록 하는 기능을 수행하는 모듈 전체를 의미하는 것이다. 또한 LCD 광원으로서는 도광판의 측면이나 하부에 배치되는 냉음극형광램프가 많이 사용되어져 왔다.

냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp, 이하 CCFL)를 광원으로 이용한 종래의 측면형 백라이트 유닛 구조가 도 1에 도시되어 있다.

도 1의 유닛은, CCFL 광원(10)에서 출광한 빛을 입사받아 안내하는 도광판(12)과, 도광판의 하부에 위치하여 도광판의 하부면 및 측면으로 진행하는 빛을 상부 방향으로 반사시키는 반사판(14)과, 도광판을 경유하여 상부로 향하는 빛을 LCD 패널(16) 전체에 걸쳐 균일하게 확산시키는 제1 확산시트(18)와, 제1 확산시트(18)를 경유한 빛의 진행 방향을 LCD 전면 방향, 즉 Z축 방향으로 집광시키는 제1 및 제2 프리즘시트(20, 22)와, 상기 프리즘시트를 경유한 빛을 확산시키고 프리즘시트를 보호하는 제2 확산시트(24)를 구비하고, 또한 광원(10)의 빛을 도광판(12)으로 반사시키는 램프하우징(26)으로 구성된다.

최근에는 전술한 CCFL과 같은 광원 대신에 백색 LED를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛이 개발되고 있다. 백색 LED는 GaN 계열의 재료로 만들어진 발광소자에 형광체를 패키징하여 그 혼합빛을 얻는 방식으로 만들어지는데, CCFL에 비해 그 크기가 작으므로 디스플레이 시스템의 전력소모 및 경박단소화에 기여할 수 있어, 소형 가전제품의 LCD 시스템에 사용할 수 있는 광원으로서 주목받고 있는 상황이다.

도 2는 LED를 점광원으로 사용한 종래의 도광판과 광원을 모식적으로 나타낸 평면도이다.

모식적으로 도시된 점광원(20)은 주로 LED가 사용되는데, 일반적으로 여러 개의 LED가 사용될 수 있지만, 바람직하게는 조도가 큰 LED를 도시된 바와 같이 한 개 또는 두 개만 사용하는 것이 경박단소 등에 유리하다. 또한 한 개의 단일 점광원을 사용할 경우, 광원을 도광판(22)의 한쪽 모서리에 위치시켜 발광된 빛을 도광판 내에서 대각선 방향으로 진행시키면서 상부의 LCD 패널로 향하도록 하는 것이 빛의 효율적인 확산을 도모할 수 있는 구조로 알려져 있다.

한 개의 점광원이 도광판 모서리에 위치한 경우, 그 모서리 부분이 가장 밝은 빛이 나타나는 부분이 될 것이므로 이 상태로 LCD 백라이트로 사용한다면 LCD 모니터 구석이 지나치게 밝아지는 빛의 불균일성이 발생하게 된다. 따라서 이러한 현상을 방지하고 빛을 균일하게 분산시키기 위해서, 광원과 실제 모니터에 나타나는 부분인 점선 부분(24)을 이격시키기 위해 도광판을 실제 모니터 크기보다 더 긴 직사각형 모양으로 하고 광원을 그 아랫 부분에 배치한다.

또한, 도광판 모양을 단순한 직사각형으로 하면 점선 부분(26)의 빛은 LCD 패널의 백라이트로 작용하지 못하고 낭비되므로 광효율의 향상을 위해 도광판의 하부면(28) 모양을 비탈지게 만든다.

이러한 점광원용 도광판은 그 나름의 잇점에도 불구하고 몇 가지 문제점을 갖고 있다. 도 3을 참조하여 이를 설명하면, 우선 빛(a)처럼 하부면(28)에 비교적 큰 각도로 부딪친 빛은 전반사를 하지 못하고 도광판을 벗어나 백라이트로 기여하지 못하게 된다. 또 비록 하부면에 전반사 이내의 각도로 부딪쳐 반사된 빛(b)이라도 좌측면(30)에서는 전반사 각도를 벗어나므로 결국 도광판을 이탈해 역시 백라이트로 작용하지 못하게 된다. 반사없이 좌측면에 향한 빛(c)도 마찬가지이다.

일반적으로 하부면을 벗어나는 빛(a)의 양보다는 하부면에 거의 평행할 정도로 진행되다가 좌측면을 통해 도광판을 이탈하는 빛(b, c)의 양이 월등히 많다.

광원에 대해 하부면(28)과 유사한 배치를 갖는 우측면(32)은 하부면에 비해 상대적으로 긴 광 경로를 갖고 있으므로 그 이탈량이 상대적으로 적지만 역시 동일한 문제점을 갖고 있다.

전술한 도 3의 문제점은 곧바로 LCD 백라이트의 휘도 감소로 나타난다. 또한 이러한 문제로 인해 LCD 백라이트의 휘도가 감소하는 것은 LED 칩 자체의 휘도를 증가시켜 좀 더 밝은 백라이트 유닛을 만들고자 하는 최근의 노력들을 모두 허사로 만드는 중대한 문제이다.

따라서 이러한 종래 기술의 도광판이 가진 구조적 문제점을 해결하지 않는다면 점광원을 이용한 백라이트 유닛은 그 휘도 상승에 있어서, 한계에 부딪치는 상황이다.

본 발명은 전술한 점광원 백라이트 유닛의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 도광판의 구조를 변형하여 빛의 사용 효율을 극대화한 새로운 백라이트 유닛의 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 점광원용 도광판의 모서리 중 적어도 어느 하나 이상에 반사면을 구성하여 빛의 이탈을 막고 도광판 내부로 빛을 굴절시킬 수 있는 신규한 도광판의 구조를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 점광원용 도광판의 측면부에 반사수단을 두어 빛의 이탈을 막고 내부에서 빛을 균일하게 분배할 수 있는 신규한 도광판의 구조를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 점광원용 도광판의 입광부에 간격반사수단을 두어 빛이 광원과 도광판간의 간격 사이로 이탈하는 것을 막을 수 있는 신규한 도광판의 구조를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 점광원용 도광판의 입광부에 난굴절 수단을 두어 내부에서 빛을 균일하게 분배할 수 있는 신규한 도광판의 구조를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 두 개의 점광원을 사용한는 도광판에 있어서, 두 점광원 사이에 삼각형 형상을 가진 반사수단을 두어 디스플레이 하단부에 나타나는 암영역을 제공할 수 있는 도광판 구조를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 또한 전술한 특징들을 가진 점광원용 도광판을 이용하는 디스플레이 시스템의 구조를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 점광원용 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서, 상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고, 나머지 모서리 중 적어도 하나 이상의 모서리는, 그 모서리를 형성하는 두 개의 면 모두와 둔각으로 만나도록 상기 모서리를 잘라내어 형성된 반사면을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 상기 반사면은 서로 평행하지 않는 적어도 두 개 이상의 면이거나 또는 곡면 형상일 수 있다.

또한 본 발명의 점광원용 도광판은, 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서, 상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고, 상기 입광부가 배치된 모서리를 형성하는 두 측면 중 적어도 한 측면에 음각의 톱니형 기둥 또는 반원형 기둥으로 구성된 반사수단이 포함되어 구성될 수 있다. 또한 상기 반사수단은 광원으로부터 멀어질수록 그 배치밀도 및 크기 중 적어도 어느 하나가 점점 커지도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 점광원용 도광판은, 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서, 상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고, 상기 입광부는 그 모서리를 형성하는 두 개의 면 모두와 둔각으로 만나도록 상기 모서리를 잘라내어 형성된 면이고, 상기 입광부의 좌우측 부분 중 적어도 어느 하나 이상의 부분에는 점광원과 입광부간에 발생할 간격의 좌우측 부분 중 대응하는 부분을 가로막아 상기 간격 사이로 이탈하는 빛을 수광하여 도광판 내부로 굴절시키는 돌출 형상의 간격반사수단이 포함되어 구성될 수 있으며, 상기 간격반사수단의 돌출 형상은 빛을 수광하는 수광면과, 상기 수광된 빛을 도광판 내부로 전반사시키는 적어도 하나 이상의 반사면을 포함하여 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 점광원용 도광판은, 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서, 상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고, 상기 입광부는 그 모서리를 형성하는 두 개의 면 모두와 둔각으로 만나도록 상기 모서리를 잘라내어 형성된 면이고, 상기 입광부 표면은 도광판 내부로 형성된 음각 난굴절 수단을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 음각 난굴절 수단은 삼각, 사각의 각 기둥이나 반원형의 음각 기둥 형상일 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예 중 하나를 도시한 것으로서, 문제가 된 광원의 좌측 대향면에 반사면(40)을 구비한 도광판을 나타낸 것이다.

반사면(40)은 도시된 것처럼 광원에 대향하는 도광판의 좌측면(30)에 대해 소정 각도(θ)를 가진 면으로 구성된 것으로서, 그 구조적 특징을 상세히 설명하면 모서리를 형성하는 도광판 좌측면(30)과 하부면(28)에 모두에 대해 평행하지 않으면서 동시에 이 두 면들 모두와 90°이상의 둔각으로 만나도록 도광판의 모서리를 잘라내어 만들어진 면(40)이다.

이러한 반사면은 광원의 대향되는 좌측 모서리로 향한 빛이 모서리 부근에서 도광판 밖으로 출사하지 않고 다시 도광판 내부로 전반사되도록 유도하는 수단으로서, 광의 대향 측면(30)과 반사면(40)간의 소정 각도(??)는 특별히 제한될 필요는 없으나 0°보다는 크되 하부면(28)과 평행해서는 안된다.

도 5는 전술한 반사면(40)에 부딪치는 빛(d)의 경로를 모식적으로 나타낸 것이다. 광원에서 발광하여 도광판에 입사된 빛(d)은 반사면(40)이 없는 경우에는 점선으로 표시된 화살표처럼 진행하여 도광판을 이탈하게 되지만(d'), 반사면이 있는 경우에는 실선으로 표시된 화살표 방향으로 진행하여 다시 도광판 내부로 향하므로써 백라이트로 기여하게 된다. 즉, 종래 기술에서 문제되던 광원에 대향하는 측면으로 이탈하던 빛을 상당량 도광판 내부로 회수할 수 있게 된다.

이러한 반사면은 도광판의 모서리를 커팅하여 모서리를 도시된 바와 같은 모양으로 만들거나 또는 미리 이러한 모양을 가진 형틀에서 도광판 원료액을 압출성형하는 공정으로 간단하게 구현될 수 있다.

도 6은 전술한 반사면이 소정 각도차를 갖는, 서로 평행하지 않는 두 개의 면(40-a, 40-b)으로 구성된 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 반사면이 이처럼 두 개의 면으로 이루어진 경우, 하부면(28)에 극히 평행하게 진행하여 반사면(40-a)에서의 반사후에도 도광판을 이탈할 염려가 있던 빛(e')은 또 다른 반사면(40-b)로 한 번 더 반사되면서 그 경로가 꺾여져 도광판 내부로 향하게 되므로 광효율을 좀 더 향상시킬 수 있다.

전술한 반사면은 도 5처럼 한면으로 구성되거나 도 6에서처럼 적어도 두 개 이상의 면으로 구성될 수 있다. 또한, 도 7은 전술한 반사면이 곡면(40-c)으로 이루어진 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 이 구조를 또 다른 관점에서 본다면 반사면을 무수히 많은 갯수로 잘게 미분하여 도 6의 반사 효과를 극대화시킨 경우이다.

도 8은 전술한 실시예를 확장한 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 즉, 광원(20)이 위치한 모서리를 제외한 도광판의 나머지 모서리 모두에 반사면(80, 82, 84)을 구비한 경우를 나타낸 것으로서, 각 모서리에서 도광판 바깥으로 이탈하는 빛을 전술한 도 5와 같은 원리로 도광판 내부로 향하게 하기 위한 것이다. 이처럼 반사면은 도 8에서처럼 모든 모서리에 구성될 수도 있고 도 4처럼 한 모서리에만 구성될 수도 있으며, 도시되지는 않았지만 적어도 두 개 이상의 일부 모서리에만 구성될 수도 있다. 또한, 각 모서리의 반사면은, 도 6이나 도 7에서처럼 두 개 이상의 반사면이나 곡면으로 이루어질 수 있음은 당연한 일이다.

도 9는 도광판 하부면에 톱니형 반사수단(90)을 구비함으로써, 전술한 광원 대향면인 좌측면으로의 빛 이탈을 막을 수 있는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이고 도 10은 이 톱니형 반사수단에 부딪친 광의 경로 변환을 좀 더 상세히 나타낸 모식도이다.

도 9 및 도 10의 실시예에서는, 하부면에 평행한 방향(28')으로 향하거나 또는 이에 거의 평행하게 진행하는 빛들의 진행 경로에 톱니형 반사수단(90)을 형성하여 전반사를 유도함으로써 이 빛들이 도광판의 좌측면에 도달하기 전에 도광판 내부로 향하도록 경로를 변경시킨 것이다. 따라서 도광판 내부의 빛 중 좌측의 광원 대향면으로 향하는 빛이라 할지라도, 이 빛이 하부면에 근접하여 진행하는 경우에는 상기 톱니형 반사수단에서 반사되어 좌측면으로 도달 전에 도광판 내부로 굴절됨으로써, 광원 대향면으로 많은 광량이 이탈되던 종래 기술의 문제점을 효율적으로 해결한 것이다.

상기 실시예가 가진 또 다른 특징 중 하나는, 각 δ의 크기를 조절함으로써 반사된 빛의 굴절 각도 및 도광판 내부의 진행 경로를 조절할 수 있다는 점이다. 따라서 각 톱니 성분의 각 δ의 크기를 광원에서의 거리에 따라 점진적으로 커지게 한다거나 또는 그 반대로 작아지도록 한다면, 다양한 광 경로를 만들어 낼 수 있고 이는 도광판 내에서 상대적으로 어두운 지점에 더 많은 빛을 보낼 수 있는 중요한 수단으로 작용할 수 있다.

도 11은 도 9에 도시된 도광판의 하부 평행면(28') 뿐 아니라 우측 평행면(32')에도 전술한 톱니형 반사수단을 구비한 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 양 면 모두에서 역시 전술한 도 9와 동일하거나 유사한 기능을 수행할 목적으로 구현된 것이다.

상기 반사수단은 도시된 것처럼 도광판 측면을 따라 다수 개가 나란히 배열된 형태가 일반적이지만, 반사수단을 단 한 개만 가진 경우에도 미약하지만 동일한 효과를 낼 수 있는 것은 물론이다.

도 12는 전술한 톱니형 반사수단 대신에 반원형 반사수단(120)을 가진 도광판 하부 평행면(28')을 나타내는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 이 경우에는 하나의 반원형 반사수단에서 반사되는 빛이 그 경로가 약간씩 달라진 상태에서 도광판 내부로 빛살 형태로 퍼져 나갈 수 있도록 구현된 것이다. 즉, 이러한 구조는 빛이 도광판 내에서 더욱 균일하게 분배되도록 하는데 기여할 수 있게 된다.

도 9 내지 도 12에 구현된 반사수단들은 광원과의 거리에 따라 그 크기나 배치밀도가 점점 커지도록 하여 광원에서 멀어질수록 반사율이 향상되도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 광원에 근접한 부분은 반사율이 작은 대신 많은 광량이 반사되고 광원에서 원거리인 부분은 그 반대이므로, 이러한 구성을 통해 도광판 전체에 걸쳐 좀 더 균일한 빛의 분배를 구현할 수 있게 된다.

상기 측면의 도광판 높이방향으로 톱니형 기둥이나 반원형 기둥 형상으로 잘라내거나 또는 이러한 모양이 형성된 금형에 도광판의 원재료인 PMMA 용융액를 넣어 압출성형 또는 캐스팅(casting) 방식으로 상기 반사수단들을 간단히 형성할 수 있다.

기타, 본 발명에서 설명되는 모든 형상들도, 완성되기를 전후한 도광판을 잘라내거나 또는 캐스팅 방식들로 성형될 수 있다.

도 13은 종래 기술의 점광원용 도광판이 가지는 또 다른 문제점을 나타낸 것으로서, 기계적 공차로 인하여 모식적으로 도시된 광원(20)과 도광판(22)은 실질적으로 약간의 간격(130)을 두고 배치됨에 따라 그로부터 파생되는 빛의 비효율적 반사를 도시한 것이다.

두 부품(20, 22)의 조립시 간격을 두지 않는 것이 원칙적인 구성이지만, 서로 다른 부품이 조립되는 상황이므로 기계적 조립 기술의 한계에 의해 작은 간격(130)이 발생하지 않을 수 없게 된다. 문제는, 이러한 간격 때문에 광원(20)에서 발광한 빛 중 일부(f)가 도광판(22)으로 들어가지 못하고 그 간격으로 빠져나와 도광판을 이탈함으로써 백라이트로 작용하지 못한다는 점이다.

본 발명은 이러한 조립 기술의 한계에서 오는 빛의 낭비를 방지하는 수단으로서, 도 14의 사시도에 도시된 것처럼, 간격(130)의 양 측면을 둘러싸는 간격반사수단(140)을 구비한 새로운 도광판 구조를 제시한다.

도 15는 도 14의 구조를 평면적으로 나타낸 것인데, 간격(130)으로 빠져나간 빛 f'은 간격반사수단(140) 내부로 진입한 후 다시 도광판 측면에서 반사되어 도광판 내부로 향함으로써 이탈하지 않고 백라이트로 기여토록 구성된 것이다.

상기 간격반사수단의 특징을 좀 더 상세히 설명하면, 도광판의 모서리 중 하나에 형성된, 점광원으로부터 발광한 빛을 수광하는 입광부의 좌우측 부분 중 적어도 어느 하나 이상의 부분에 돌출 형상의 간격반사수단이 구비된 것으로서, 이 간격반사수단은 상기 간격의 측면을 가로막음으로써 상기 간격 사이로 이탈하는 빛을 수광하여 도광판 내부로 굴절시키는 기능을 수행하는 것이다.

이러한 간격반사수단은 돌출된 형상을 가지도록 하며, 빛을 수광하는 수광면과, 상기 수광된 빛을 도광판 내부로 전반사시키는 적어도 하나 이상의 반사면을 포함하여 구성된다.

도 16은 전술한 간격반사수단의 변형(140')을 도시한 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 간격으로 이탈하는 빛 f'을 좀 더 많이 도광판 내부로 반사시키기 위해서 간격반사수단이 소정 각도로 벌어진 두 개 이상의 다중면을 갖도록 구성된 것이다.

도 17은 도광판(22)의 입광부에 난굴절을 유도할 난굴절 수단을 구비한 본 발명 도광판의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 모식적으로 도시된 점광원(20)에서 출사한 빛들이 간격(130)을 거쳐 도광판의 입광부로 입사되면, 입광부에 음각 침상 기둥 형상으로 구현된 미세한 난굴절 수단(170)들에 의해 빛은 반사 및 굴절을 거치면서 도광판 내부에서 다양한 방향으로 퍼져나가게 되므로 좀 더 균일한 빛의 분포를 얻을 수 있게 된다.

이러한 입광부의 난굴절 수단은 도 18에 도시된 것처럼 단면이 음각 반원형인 기둥 형상(180)도 가능하며, 이 경우 좀 더 다양하고 균일한 난굴절을 얻을 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 2개의 LED 칩을 광원으로 사용하는 점광원 도광판에 관한 것이다. 두 개의 점광원을 사용할 경우, 도 19에 도시된 바와 같이 두 광원(192)은 도광판의 하부 전면에 각각 이격된 채로 배치되며 이로부터 발광한 빛은 화살표처럼 도광판 내부로 퍼져 나가게 된다. 여기서 화살표의 길이는 그 방향으로의 빛의 세기를 모식적으로 나타낸 것이다.

이러한 두 개의 점광원용 도광판 구성은 몇 가지 문제점을 갖고 있는데, 가령 빛(h)은 도광판 측면에서 전반사되지 못하고 도광판을 이탈하여 낭비된다는 점과, 암영역(dark region, 190)이 발생하여 실제 디스플레이되는 영역인 점선표시 부분(24)의 하부에 상대적으로 어두운 부분이 나타난다는 점이다. 이 암영역(190)은 두 광원의 측방향으로 향하는 빛의 광량이 충분치 못하기 때문에 발생한다.

본 발명은 전술한 암영역 문제를 해결하기 위하여, 도 20에 도시된 바와 같은 도광판의 한 실시예를 제공한다. 즉, 두 점광원(192)의 중간 위치이며 동시에 암영역이 생기는 부위에 해당하는 도광판 일부를 제거하여 삼각형 형상의 반사수단(200)을 형성하면, 기존에는 도광판 하부에서 백라이트로 기여하지 못하고 소모되어 버리는 빛(g)이 상기 삼각형 반사수단에서 굴절되면서 그 상부로 향하고 따라서 이 부분에 빛이 추가적으로 집중되도록 함으로써 전술한 암영역을 제거하는 것이다. 이 분야의 평균적 지식을 가진 자라면 이 부분에 추가되는 빛은 원래는 제거된 삼각형 반사수단 영역(200)의 도광판에서 낭비되었던 광량임을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 전술한 도광판 양 측면에서 도광판을 이탈하는 빛(h)의 낭비 문제를 해결하기 위해서 도 21과 같은 또 다른 도광판 구조의 실시예를 제공한다. 즉, 이 실시예는 이탈하던 빛(h)을 도광판 내부로 향하여 백라이트로 기여하는 빛(h')으로 굴절시킬 수 있도록 하기 위해서 도광판의 하부 측면 중 적어도 어느 하나 이상에 도 4에서와 같은 반사판(210)을 형성한 구조에 관한 것이다. 이 반사판에서의 전반사에 대한 내용은 이미 앞에서 설명한 원리와 동일/유사하므로 상세 설명은 생략한다.

도 22는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 이번에는 두 개의 점광원이 도광판의 양 모서리에 배치된 구조에 대한 것이다. 즉, 이 경우에도 작지만 역시 전술한 암영역이 발생하는데, 이를 방지하기 위해서 역시 삼각형 모양의 반사수단(220)을 광원 사이에 형성하면, 빛(g")은 역시 반사수단(220)의 상부로 향하면서 추가적으로 집중되게 된다.

전술한 실시예들 중, 도 20 및 도 22의 삼각형 반사수단(200, 220)은 유사한 기능을 수행하는 삼각형에 가까운 곡면 형상의 반사수단으로 대체될 수도 있으며, 그 표면에 전술한 톱니형 반사수단(90)이나 반원형 반사수단(120) 등을 형성하여 반사각도를 조절하는 것도 가능하다. 그리고 도 21의 반사면(210) 또한 도 7에서처럼 곡면형상으로 구현될 수 있다. 그리고 이러한 변형들은 본 발명을 이해한 평균적 지식인이라면 손쉽게 만들어 낼 수 있을 것이다.

본 발명은 LED 등의 점광원용 도광판에 있어서, 도광판 내부에 빛을 균일하게 분포시키고, 백라이트로 작용하지 못하고 도광판을 이탈하는 빛이 없도록 하기 위한 신규한 도광판의 구조 및 이를 이용한 백라이트 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 도광판을 이용하면 점광원에 대향하는 도광판의 측면을 통하여 도광판을 이탈하는 빛을 전반사시켜 다시 도광판 내부로 향하도록 함으로써 종전의 도광판에 비해 빛의 사용 효율을 월등히 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 점광원 좌우측의 적어도 한 면 이상에 대해 톱니형 또는 반원형 반사수단을 구비하여, 점광원에서 발광한 빛 중 이 면들로 향한 빛들을 도광판 내부로 반사시킴으로써 전술한 도광판 측면을 통한 빛의 이탈량을 월등히 줄임과 동시에 도광판 내의 빛의 분포를 좀 더 균일하게 만들 수 있다.

본 발명의 또 다른 효과 중 하나는, 기계적인 공차 등에 의해 발생하는 점광원과 도광판 입광부간의 간격으로 이탈하는 빛을 도광판 내부로 향하여 백라이트로서 기여하도록 하기 위한 도광판 간격반사수단을 상기 입광부의 좌우측면에 배치하는 것이다.

본 발명의 또 다른 효과 중 하나는, 점광원으로부터 발광하여 도광판 입광부로 입사되는 빛을 난굴절시키기 위한 난굴절 수단을 입광부에 배치함으로써 빛의 분포를 좀 더 균일하도록 할 수 있다는 점이다.

본 발명의 또 다른 효과 중 하나는, 두 개의 점광원을 사용하는 도광판의 경우에 두 광원 사이에 삼각형 형상의 반사수단을 배치함으로써 암영역이 발생할 영역에 빛을 추가적으로 굴절, 집중시켜 디스플레이 하부에 암영역 발생을 방지한다는 점이다.

이러한 본 발명의 다양한 실시예들은 모두 도광판의 발광 효율을 향상시키기 위한 것으로서, 본 발명을 이해한 이 분야의 평균적 지식을 가진 자라면 이 외에도 다양한 변형예를 손쉽게 생각해 낼 수 있을 것이다. 가령, 전술한 실시예들은 전부 사각형 도광판을 기준으로 설명되었지만, 필요에 따라서는 삼각형이나 오각형 이상의 도광판이 사용되는 경우에도 그 한 모서리에는 점광원을, 나머지 모서리나 변에는 전술한 실시예들에 기술된 반사면이나 반사수단을 구비토록 할 수도 있다.

따라서 본 발명의 권리범위는 전술한 실시예가 아니라 이하의 청구범위에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래의 측면형 백라이트 유닛 구조에 대한 단면도.

도 2는 종래의 점광원용 도광판을 나타낸 평면도.

도 3은 도 2의 구조내에서 빛의 이동 경로를 모식적으로 나타낸 평면도.

도 4는 반사면이 구비된 본 발명의 도광판 구조를 나타낸 평면도.

도 5는 도 4의 구조내에서 빛의 이동 경로를 모식적으로 나타낸 평면도.

도 6은 두 개의 반사면을 가진 본 발명의 도광판 구조를 나타낸 평면도.

도 7은 곡면형 반사면을 가진 본 발명의 도광판 구조를 나타낸 평면도.

도 8은 네 모서리 모두에 반사면을 구비한 본 발명의 도광판 구조를 나타낸 평면도.

도 9는 도광판의 한 측면에 구성된 톱니형 기둥 형상의 반사수단을 구비한 본 발명의 도광판 구조를 나타낸 평면도.

도 10은 상기 톱니형 기둥 형상에 반사된 빛의 경로를 모식적으로 나타낸 도면.

도 11은 도광판의 양 측면에 구성된 반사수단을 구비한 본 발명의 도광판 구조를 나타낸 평면도.

도 12는 상기 반사수단이 반원형 기둥일 경우, 그에 반사된 빛의 경로를 모식적으로 나타낸 도면.

도 13은 종래의 점광원용 도광판에서 도광판과 광원간의 간격으로 이탈하는 빛의 경로를 모식적으로 나타낸 도면.

도 14는 도광판과 광원간의 간격으로 이탈하는 빛을 굴절시키는 간격반사수단을 구비한 본 발명의 도광판 구조를 나타낸 사시도.

도 15는 도 14의 구조내에서 빛의 이동 경로를 모식적으로 나타낸 평면도.

도 16은 두 개 이상의 반사면을 가진 간격반사수단을 구비한 본 발명의 도광판 구조를 나타낸 평면도.

도 17은 입광부에 음각 각뿔 기둥 형상의 난굴절 수단을 구비한 본 발명의 도광판 구조를 나타낸 평면도.

도 18은 입광부에 음각 반원형 기둥 형상의 난굴절 수단을 구비한 본 발명의 도광판 구조를 나타낸 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

22: 도광판 20: 점광원

28: 도광판 하부면 30: 도광판 좌측면

32: 도광판 우측면

40: 반사면 90: 톱니형 기둥 반사수단

120: 반원형 기둥 반사수단 140: 간격반사수단

170: 각형 기둥 형상의 난굴절 수단

180: 반원형 기둥 형상의 난굴절 수단

Claims (21)

1. 점광원용 도광판에 있어서,

   상기 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서,

   상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고,

   나머지 모서리 중 적어도 하나 이상의 모서리는, 그 모서리를 형성하는 두 개의 면 모두와 둔각으로 만나도록 상기 모서리를 잘라내어 형성된 반사면을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
2. 제1항에 있어서, 상기 반사면은 서로 평행하지 않는, 적어도 두 개 이상의 면을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
3. 점광원용 도광판에 있어서,

   상기 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서,

   상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고,

   상기 입광부가 배치된 모서리를 형성하는 두 측면 중 적어도 한 측면에 음각의 톱니형 기둥으로 구성된 반사수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
4. 점광원용 도광판에 있어서,

   상기 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서,

   상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고,

   상기 입광부가 배치된 모서리를 형성하는 두 측면 중 적어도 한 측면에 음각의 반원형 기둥으로 구성된 반사수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
5. 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사수단은 적어도 두 개 이상이 나란히 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
6. 제5항에 있어서, 상기 반사수단은 광원으로부터 멀어질수록 그 배치밀도 및 크기 중 적어도 어느 하나가 점점 커지도록 구성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
7. 점광원용 도광판에 있어서,

   상기 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서,

   상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고,

   상기 입광부는 그 모서리를 형성하는 두 개의 면 모두와 둔각으로 만나도록 상기 모서리를 잘라내어 형성된 면이고,

   상기 입광부의 좌우측 부분 중 적어도 어느 하나 이상의 부분에는, 점광원과 입광부간에 발생할 간격의 좌우측 부분 중 대응하는 부분을 가로막아 상기 간격 사이로 이탈하는 빛을 수광하여 도광판 내부로 굴절시키는 돌출 형상의 간격반사수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
8. 제7항에 있어서, 상기 간격반사수단의 돌출 형상은 빛을 수광하는 수광면과, 상기 수광된 빛을 도광판 내부로 전반사시키는 적어도 하나 이상의 반사면을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
9. 점광원용 도광판에 있어서,

   상기 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서,

   상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고,

   상기 입광부는 그 모서리를 형성하는 두 개의 면 모두와 둔각으로 만나도록 상기 모서리를 잘라내어 형성된 면이고,

   상기 입광부 표면은 도광판 내부로 형성된 음각 난굴절 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
10. 제9항에 있어서, 상기 음각 난굴절 수단은 음각 기둥 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
11. 점광원을 이용한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서,

    상기 백라이트 유닛은 도광판을 포함하고,

    상기 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서,

    상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고,

    나머지 모서리 중 적어도 하나 이상의 모서리에는 그 모서리를 형성하는 두 개의 면 모두와 둔각으로 만나도록 상기 모서리를 잘라내어 형성된 반사면이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
12. 점광원을 이용한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서,

    상기 백라이트 유닛은 도광판을 포함하고,

    상기 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서,

    상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고,

    상기 입광부가 배치된 모서리를 형성하는 두 측면 중 적어도 한 측면에 음각의 톱니형 기둥으로 구성된 반사수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
13. 점광원을 이용한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서,

    상기 백라이트 유닛은 도광판을 포함하고,

    상기 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서,

    상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고,

    상기 입광부가 배치된 모서리를 형성하는 두 측면 중 적어도 한 측면에 음각의 반원형 기둥으로 구성된 반사수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
14. 점광원을 이용한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서,

    상기 백라이트 유닛은 도광판을 포함하고,

    상기 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서,

    상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고,

    상기 입광부는 그 모서리를 형성하는 두 개의 면 모두와 둔각으로 만나도록 상기 모서리를 잘라내어 형성된 면이고,

    상기 입광부의 좌우측 부분 중 적어도 어느 하나 이상의 부분에는, 점광원과 입광부간에 발생할 간격의 좌우측 부분 중 대응하는 부분을 가로막아 상기 간격 사이로 이탈하는 빛을 수광하여 도광판 내부로 굴절시키는 돌출 형상의 간격반사수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
15. 점광원을 이용한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서,

    상기 백라이트 유닛은 도광판을 포함하고,

    상기 도광판은 그 측면들이 접하여 형성된 모서리를 포함한 도광판으로서,

    상기 모서리 중 하나는 점광원에 인접하는 입광부가 배치된 모서리이고,

    상기 입광부는 그 모서리를 형성하는 두 개의 면 모두와 둔각으로 만나도록 상기 모서리를 잘라내어 형성된 면이고,

    상기 입광부 표면은 도광판 내부로 형성된 음각 난굴절 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
16. 제1항에 있어서, 상기 반사면은 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
17. 제11항에 있어서, 상기 반사면은 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
18. 두 개의 점광원이 도광판의 일측면에 이격되어 배치된 점광원용 도광판에 있어서,

    상기 일측면 중 두 점광원 사이의 소정 부위를 삼각형 형상으로 제거하여 형성된 반사수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
19. 점광원을 이용한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서,

    상기 백라이트 유닛은 도광판을 포함하고,

    상기 도광판에는 두 개의 점광원이 도광판의 일측면에 이격되어 배치되고,

    상기 도광판은 상기 일측면 중 두 점광원 사이의 소정 부위를 삼각형 형상으로 제거하여 형성된 반사수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
20. 두 개의 점광원이 도광판의 두 모서리에 각각 배치된 점광원용 도광판에 있어서,

    상기 두 모서리를 양측에 둔 상기 도광판의 일측면의 소정 부위를 삼각형 형상으로 제거하여 형성된 반사수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 점광원용 도광판.
21. 점광원을 이용한 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서,

    상기 백라이트 유닛은 도광판을 포함하고,

    상기 도광판에는 두 개의 점광원이 도광판의 두 모서리에 각각 배치되고,

    상기 도광판은 상기 두 모서리를 양측에 둔 일측면의 소정 부위를 삼각형 형상으로 제거하여 형성된 반사수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.