KR20060046432A - 직하식 백라이트 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직하식(Direct Type) 백라이트 모듈(Back Light Module)에 관한 것으로, 복수 개의 발광 부품을 사용하고, 방사된 광선을 반사경(Reflector)으로 반사하거나 확산판(Diffuser Plate)에다 직접 비추어 평면 백라이트 광원을 제공한다. 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈은 임의 두 인접 발광 부품 사이에 광 보상기(compensator)를 추가 설치하여 임의 두 인접 발광 부품 사이의 밝기 결함을 개선시키고 평명 백라이트 광원의 휘도 및 균일성을 제고시킨다.
백라이트 모듈, 반사경, 냉음극형광램프, 확산판, 광 보상기

Description

직하식 백라이트 모듈{Direct Type Back Light Module}
도 1은 종래 직하식 백라이트 모듈의 구조도,
도 2 ~ 도 5는 또 다른 여러 가지 종래 직하식 백라이트 모듈의 구조도,
도 6은 다른 각도에서 도 5의 직하식 백라이트 모듈을 관찰할 때의 설명도,
도 7은 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 구조도,
도 8은 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 광선 경로 설명도,
도 9는 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 광 보상기의 절절한 실시예,
도 10은 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 광 보상기를 원호 형상으로 설계할 때의 실시예,
도 11a ~ 도 11c는 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 광 보상기(140)의 가장자리에 대하여 기하학적 형상 설계를 한 실시예,
도 12는 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 광 보상기(140)를 투명 평판(150)에 배치할 때의 실시예,
도 13은 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 확산판(130)과 완전 반사형 프리즘을 일체로 결합 시킨 실시예,
도 14는 종래 직하식 백라이트 모듈의 복수 개의 점에서 측정한 휘도값의 설 명도, 및
도 15는 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 복수 개의 점에서 측정한 휘도값의 설명도이다.
[주요부분에 대한 부호의 설명]
10 직하식 백라이트 모듈
12 반사경
12a 파도 형상의 표면
12b 톱니 형상의 표면
14 냉음극형광램프
16 확산판
18 차광(遮光) 부품
19 차광(遮光) 패턴
100 직하식 백라이트 모듈
110 반사경
112 반사 자재
120 냉음극형광램프
130 확산판
130a 완전 반사 프리즘 구조(Total internal Reflector Prism structure)
131 입사면
132 출사면
140 광 보상기
142 프리즘
144 꼭지각(頂角)
150 투명 평판
본 발명은 직하식 백라이트 모듈(Direct Type Back Light Module)에 관한 것으로, 특히 광 보상기(compensator)를 추가 설치하여 임의 두 인접 발광 부품 사이의 밝기 결함을 개선시키고 평명 백라이트 광원의 휘도 및 균일성을 제고 시키는 직하식 백라이트 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 백라이트 모듈(Back Light unit, BLU)은 제품에게 배경 광원을 제공하는 넓은 범위의 부속품을 가리킨다. LCD(Liquid Crystal Display)의 광원 역할을 하는 백라이트 유닛은 이 중의 전형적인 응용예에 속한다. 백라이트 모듈은 사용하는 발광 부품의 종류에 따라 전계발광(Electron luminescene, EL), 냉음극형광램프(CCFL: cold cathode fluorescent lamp) 및 발광 다이오드(LED: light-emitting diode) 등의 3가지 유형으로 크게 나눌 수 있다. 발광 부품의 배치 위치에 따르면 직하식(Direct Type)과 직하식(Edge Type)의 두 가지로 구분할 수 있다.
현재 직하식 백라이트 모듈에 사용되는 발광 부품은 대체적으로 복수 개의 발광 다이오드를 매트릭스(Matrix)상으로 배열하거나 복수 개의 냉음극형광램프를 평행 배열하여 형성된다.
도1은 종래 직하식 백라이트 모듈의 구조 단면도다. 종래 직하식 백라이트 모듈(10)은 반사경(Reflector)(12), 복수 개의 냉음극형광램프(14) 및 하나의 확산판(Diffuser)(16)으로 구성된다. 냉음극형광램프(14)에서 방사된 광선은 반사경(12)에 의해 반사되어서 혹은 직접 확산판(16)에 방사되어서 확산판(16)의 분산효과를 통해 발광 휘도가 균일한 평면 백라이트 광원 확산판을 제공한다.
종래 직하식 백라이트 모듈(10)의 확산판(16)은 냉음극형광램프(14)에 제일 가까운 위치의 휘도는 냉음극형광램프(14)에 멀리 떨어진 위치의 휘도보다 상대적으로 크기 때문에 임의 두 인접 냉음극형광램프(14) 사이의 휘도 결함(즉, 음영이 발생한다.)을 일으켜서 종래 직하식 백라이트 모듈(10) 평면 광원의 휘도 균일성에 영향을 준다.
상기 냉음극형광램프 간 휘도 결함을 개선하는 종래의 기술적 수단은 도2와 도3에 제시된 바와 같이 반사경(12)의 표면 형상을 통해 개선한다. 예를 들어 반사경(12)의 표면을 톱니모양의 표면(12a)이나 파도모양의 표면(12b)으로 설계하면 냉음극형광램프(14) 간 휘도 결함을 개선할 수 있지만 백라이트의 두께를 낮출 때 어려움을 더 하게 된다.
그리고 또 다른 종래 기술은 냉음극형광램프(14)의 위쪽에다 광선차단기(18)(도4 참조)를 설치하거나 확산판(16)의 아래 쪽 포면에서 냉음극형광램프(14)에 제일 가까운 위치에서 차광(遮光) 패턴(19)(도5 참조)을 인쇄하여 냉음극형광램프(14)의 앞 쪽 광에너지를 낮추는 것인데, 이러한 방식은 전체 휘도의 균일성을 개선시킬 수 있지만 냉음극형광램프(14) 광원의 앞 쪽 광에너지가 억제되기 때문에 전체 백라이트의 휘도를 낮추게 된다.
그리고 여러 각도에서 도5의 직하식 백라이트 모듈의 단면 구조(도6 참조)를 관찰할 때 앞쪽 방향이 아닌 각도(각도 θ)에서 보면 냉음극형광램프(14)와 차광(遮光) 패턴(19)의 상대적 위치의 편차 때문에 더욱 심각한 불균형 현상이 발생하게 된다. 물론 도4에서 제시된 바와 같이 광선차단기(18)를 배치하면 앞쪽 방향이 아닌 각도에서 볼 때도 휘도가 균일하지 못하는 현상이 발생한다. 그리고 차광(遮光) 패턴(19)을 인쇄할 때에는 잉크가 노화하여 색이 변하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 임의 두 인접 발광 부품(예: 냉음극형광램프) 사이의 밝기 결함을 개선시키고 평명 백라이트 광원의 휘도 및 균일성을 제고 시키는 직하식 백라이트 모듈을 제공하는 것이다.
상기 목적을 구현하기 위해 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈은 임의 두 인접 발광 부품 사이에 광 보상기(compensator)를 추가 설치하여 임의 두 인접 발광 부품 사이의 밝기 결함을 개선시키고 평명 백라이트 광원의 휘도 및 균일성을 제고 시킨다.
그리고 상기 상기 목적을 구현하기 위해 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈은 완전 반사형 프리즘 구조로 상기 광 보상기를 구현한다. 이것의 적절한 실시예에서는 광 보상기를 임의 두 인접 발광 부품 사이의 위쪽에 배치하고 확산판과 냉음극형광램프 사이에 위치하도록 한다; 또 다른 실시예에서는 확산판 중에서 인접한 두 개의 냉음극형광램프에 제일 가까운 밑면에서 완전 반사 프리즘 구조를 형성하여 냉음극형광램프의 양쪽에서 방사된 광선을 상응하는 냉음극형광램프 사이의 확산판 영역으로 유도(Guide)하여 상기 냉음극형광램프 사이의 휘도를 보상하고 광선의 이용율을 제고하고 전체 휘도와 균일성을 향상 시킨다.
이하, 본 발명을 제시되는 실시예 및 첨부된 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도7은 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 제1 실시예의 구조단면도다. 상기 실시예에서는 냉음극형광램프(120)를 발광 부품으로 하는 직하식 백라이트 모듈(100)을 예로 들면서 본 발명의 기술적 특징을 설명한다; 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈(100)은 하나의 반사경(110), 복수 개의 냉음극형광램프(120), 하나의 확산판(130) 및 복수 개의 광 보상기(140)를 포함한다. 복수 개의 냉음극형광램프(120)는 반사경(110) 내에 배치되고 서로 간에 적절한 간격을 유지하며 평행 배열된다. 확산판(130)은 반사경(110)의 위에다 배치되고 냉음극형광램프(120)의 위쪽에 위치한다. 확산판(130)은 광선에 대한 분산효과를 발휘할 수 있는 광선 투과형 부품이고 냉음극형광램프(120)를 향하는 입사면(131) 하나와 냉음극형광램프(120)를 뒤로 하는 방향의 출사면(132) 하나를 구비하여 광선이 확산판(130)의 출사면(132)에서 균일한 발광 휘도를 갖도록 한다. 임의 두 인접 냉음극형광램프(120) 사이에 광 보상기(140)를 배치하고 상기 광 보상기(140)는 확산판(130)과 냉음극형광램프(120) 사이에 위치한다.
반사경(110)은 냉음극형광램프(120)로부터 방사된 일부 광선을 확산판(130)쪽으로 반사 시키는 기능을 발휘하고, 상기 반사경(110)은 금속으로 제작하여 구현할 수 있으며 혹은 반사경(110)의 표면에다 반사재료(112)를 배치하여 냉음극형광램프(120)에서 방사된 광선을 확산판(130)쪽으로 반사 시키도록 한다.
도8에서 제시된 바와 같이 광 보상기(140)는 인접하는 냉음극형광램프(120)로부터 방사된 광선을 두 개의 인접 냉음극형광램프(120) 사이의 위치하는 확산판(130) 구역까지 집중 인도하여 상기 구역에 있는 확산판(130) 휘도를 제고하고 임의 두 인접 냉음극형광램프(120) 사이의 밝기 결함을 개선시키고 전체 휘도 및 균 일성을 향상 시킨다.
도 9는 본 발명에 따른 광 보상기의 적절한 실시예의 구조를 나타낸다. 본 실시예에서 광 보상기(140)는 프리즘 시트를 이용하여 구현되고 완전 반사 프리즘판(Total internal Reflector Prism Plate)을 사용하는 것이 바람직하고 재질은 유리나 아크릴 등과 같은 투명한 재료를 사용한다. 도9의 실시예에서 프리즘판은 평평한 판(Plate)형 부품이고 임의 두 인접 냉음극형광램프(120) 사이의 위쪽에 배치되고 지지용 자재나 도구(도면에 제시되지 않았음.)를 통해 확산판(130)과 냉음극형광램프(120) 사이에 위치한다.
프리즘판의 밑면(즉, 광선의 입사면)에는 서로 인접하게 배열되는 복수 개의 프리즘(142)이 있으며 냉음극형광램프(120)에서 방사된 광선은 프리즘(142)에 입사된 후 프리즘(142)의 굴절 및 완전 반사 원리에 따라 위로 굴절되고 두 개의 인접 냉음극형광램프(120) 사이의 위치하는 확산판(130) 구역까지 집중 인도된다. 그리고 냉음극형광램프(120)의 서로 다른 입사 각도에 따라 프리즘판의 여러 프리즘(142)의 꼭지각(頂角)을 수정한다. 프리즘판의 중심선 A를 기준으로 할 때 중심선 A에 가까운 프리즘(142)의 꼭지각(144)과 중심선 A로부터 멀리 떨어진 프리즘(142)의 꼭지각(144)은 서로 다르게 설계된다. 예를 들면, 본 실시예에서 중심선 A에 가까운 프리즘(142)의 꼭지각(144)을 중심선 A로부터 멀리 떨어진 프리즘(142)의 꼭지각(144)보다 크게 설정하면 광선으로 하여금 확산판(130)에 이르게 하여 광선 집 중이라는 효과를 얻을 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 광 보상기(140)의 또 다른 실시예인데, 이 경우에는 형상을 변경하면서 상기 목적을 이룬다. 본 실시예에서도 광 보상기(140)는 프리즘판을 사용하는데, 프리즘판은 원호 형상의 판이고 프리즘판의 광선 입사면은 원호의 원 중심을 향하게 해서 광선으로 하여금 확산판(130)에 이르게 하여 광선 집중이라는 효과를 얻을 수 있다. 이 밖에도 본 실시예에서는 프리즘판의 꼭지면에 대하여 층별로 코팅이나 블라스팅(Blasting) 같은 분산처리를 하여 프리즘판의 색분산(Dispersion) 결함 및 프리즘판 가장자리 부근의 화면 비연속성 결함을 개선한다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 따른 광 보상기(140)의 가장자리에 대하여 기하학적 형상으로 설계한 실시예이다. 본 발명에서는 기하학적 형상 설계방식을 광 보상기(140)의 가장자리의 기하학적 윤곽에 적용하여 광선이 광 보상기(140)를 통해 확산판(130)에 투사된 후 나타나는 휘도에 차이가 너무 나지 않도록 한다. 이것의 적절한 실시예는 연속된 파도 형상(도11a 참조), 원호 형상(도11b 참조) 혹은 톱니 형상(도 11c 참조)을 들 수 있다. 그리고 프리즘판 가장자리 부근의 화면 비연속성 결함도 개선할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 따른 광 보상기(140)를 투명 평판(150)에 배치할 때 의 실시예이다. 간단히 말해서, 확산판(130)과 냉음극형광램프(120) 사이에다 투명 평판(150)을 하나 설치하고 복수 개의 광 보상기(140)를 부착하는 등의 방식으로 상기 투명 평판(150) 위에다 배치한다. 물론 광선 경로 설계 시의 허용 요건 하에서 본 발명에 따른 광 보상기(140)를 투명 평판(150)에 설치하지 않고 확산판(130)에 직접 배치해도 편리하게 고정시킬 수 있다는 것은 본 기술에 익숙한 기술자에게는 명백한 내용이다.
도 13에서 제시되는 실시예에서 본 발명은 확산판(130)과 완전 반사형 프리즘을 일체로 결합 시킨다. 본 발명은 직하식(Direct Type) 백라이트 모듈(100) 내에 광 보상기(140)를 별도 설치하는 대신에 확산판(130)에서 인접하는 임의 두 개의 냉음극형광램프(120) 사이에 대응되는 밑면에서 완전 반사형 프리즘 구조(130a)를 형성할 수 있는데, 상기 완전 반사형 프리즘 구조(130a)는 상기 실시예에서 프리즘판의 프리즘(142)에 해당되고, 완전 반사형 프리즘 구조(130a)를 통해 광선을 확산판(130)에서 인접하는 임의 두 개의 냉음극형광램프(120) 사이에 대응되는 구역(130)에 인도하여 냉음극형광램프(14) 사이의 휘도 결함을 보상한다.
도 14는 종래 직하식 백라이트 모듈의 복수 개의 점에서 측정한 휘도값의 설명도이고 도 15는 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 복수 개의 점에서 측정한 휘도값의 설명도이다. 도 14와 도 15를 비교하면 현저한 차이를 볼 수 있는데, 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 대응되는 위치(점 1 내지 점 13)에서 측정 한 휘도값은 모두 종래 직하식 백라이트 모듈에서 측정한 휘도값 보다 크다. 예를 들어, 점 1에서 종래 직하식 백라이트 모듈의 휘도값은 3452.7인데 반해 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈의 휘도값은 3690.8이다. 여기에서도 볼 수 있듯이 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈은 광 보상기를 추가 설치한 후 종래 백라이트 모듈의 평면 광원의 균일성 결합을 개선 시킬 수 있는 외에 전체 휘도를 높일 수 있는데 전체 휘도를 10% 정도 향상 시킬 수 있다.
본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈은 임의 두 인접 냉음극형광램프 사이의 위에 광 보상기를 배치하여 냉음극형광램프의 양쪽에서 방사된 광선을 상응하는 냉음극형광램프 사이의 확산판 영역으로 유도하여 상기 냉음극형광램프 사이의 휘도를 보상하고 광선의 이용률을 제고하고 전체 휘도와 균일성을 향상 시킨다. 그리고 본 실시예 중의 광 보상기는 프리즘판에 국한되지 않고 냉음극형광램프의 양쪽에서 방사된 광선을 상응하는 냉음극형광램프 사이의 위로 인도할 수 있는 어떠한 광 보상기도 본 발명의 특허청구범위에 속한다는 것을 본 기술에 익숙한 기술자에게는 명백한 내용이다. 그리고 프리즘판의 개념을 확산판에 통합시킬 수 있는데, 확산판에서 임의의 두 인접 냉음극형광램프 사이에 대응되는 구역의 입사면에다 완전 반사형 프리즘 구조를 직접 형성하면 역시 상기 냉음극형광램프 사이의 휘도를 보상하고 광선의 이용률을 제고하고 전체 휘도와 균일성을 향상 시킬 수 있다.
위의 설명을 종합해서 볼 때, 본 발명에 따른 직하식 백라이트 모듈은 주로 광 보상기를 임의의 두개의 인접한 발광 부품 사이에 배치함으로써 발광 부품에서 방사된 광선을 임의의 두개의 인접한 발광 부품 사이의 위쪽에다 인도하는데, 이렇게 할 때 아래와 같은 장점이 있다:
전체 휘도를 향상 시키고 발광 부품의 광 이용률을 제고한다.
백라이트 모듈을 정면이나 측면에서 보는 것에 상관 없이 광원의 균일성을 개선할 수 있다.
반사경(Reflector)의 형상을 변경할 필요가 없어서 백라이트 모듈의 두께를 얇게 할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (16)

  1. 복수 개의 발광 부품, 하나의 확산판, 및 복수 개의 광 보상기를 포함하는 평면 백라이트 광원을 제공하는 직하식 백라이트 모듈에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 부품은 광원을 제공하고,
    상기 확산판은 발광 부품을 향하는 하나의 입사면과 발광 부품을 뒤로 하는 방향의 하나의 출사면을 구비하고,
    상기 복수 개의 광 보상기는 상기 발광 부품과 상기 확산판 사이에 배치되면서 또한 프리즘판(Prism Plate)으로 구성되고, 상기 프리즘판에서 발광 부품을 향하는 표면에 복수 개의 프리즘을 구비하여 인접한 상기 발광 부품에서 방사된 광선을 굴절 시켜서 상기 광 보상기 안으로 진입하도록 하고 나서 다시 상기 프리즘에 의해 완전 반사되면서 상기 광선을 상응하는 발광 부품 사이에 위치하는 확산판 영역으로 유도(Guide)하는 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 부품이 냉음극형광램프(CCFL: cold cathode fluorescent lamp)인 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 부품이 발광 다이오드(LED: light-emitting diode)인 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 광 보상기는 임의 두 인접 발광 부품 사이의 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘판의 중심선을 기준으로 할 때, 중심선에 가까운 프리즘의 꼭지각과 중심선으로부터 멀리 떨어진 프리즘의 꼭지각을 서로 다르게 설계하는 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘판이 평평한 판(Plate) 형상을 하는 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘판의 꼭지면에 대하여 층별로 분산처리를 하는 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘판과 상기 확산판을 일체로 결합 시키는 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘판이 원호 형상의 판(Plate)인 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 확산판과 상기 발광 부품 사이에 투명 평판을 추가 설치하고, 상기 광 보상기를 투명 평판의 표면에 배치하는 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘판의 가장자리의 형상이 연속되는 톱니 형태인 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘판의 가장자리의 형상이 원호 형상인 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘판의 가장자리의 형상이 연속되는 파도 모양인 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘판의 재료가 유리인 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 프리즘판의 재료가 아크릴인 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
  16. 청구항 1에 있어서, 반사경(Reflector)을 추가 설치하고, 상기 발광 부품이 상기 반사경과 상기 확산판 사이에 위치하고 상기 발광 부품에서 방사된 광선을 상기 반사경을 통해 상기 확산판에 반사 시키는 것을 특징으로 하는 직하식 백라이트 모듈.
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