KR20070101517A - 발광다이오드를 광원으로 하는 측면형 백라이트 장치 - Google Patents

발광다이오드를 광원으로 하는 측면형 백라이트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광다이오드와 도광판의 간격에 의해서 발생하는 핫스팟(hot spot)을 제거할 수 있는 구조의 발광다이오드를 광원으로 하는 측면형 백라이트 장치에 관한 것으로, 반사시트가 부착된 커버버텀과, 상기 커버버텀 내에 안착되는 서포터 메인과, 상기 서포터 메인 내부에 안착되고 입광부 측에 상기 LED가 삽입되는 홈이 형성된 도광판과, 다수개의 상기 LED가 부착되고 LED에 전원을 공급하기 위한 회로가 형성된 플렉시블 인쇄회로기판(FPCB)과, 상기 도광판 상측에 적층되는 각종 시트류 및 상기 커버버텀과 체결되는 가이드 패널을 포함하여 구성되어, 상기 플렉시블 인쇄회로기판은 상기 도광판에 형성된 홈에 상기 LED 가 정위치 되어 삽입되도록 도광판의 상측 혹은 하측에 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 LED 광원과 도광판 사이의 간격을 최소화 하여 광원으로부터의 빛이 외부로 유출되지 않도록 하고, LED광원을 도광판과 일체로 정위치에서 고정된 구조를 이루도록 하여, 서포터 메인과 도광판 사이의 간격으로 인하여 도광판이 유동되더라도 LED 광원의 빛이 외부로 유출되는 것을 방지함으로써, 백라이트 장치의 도광판 상측으로는 더욱 균일한 빛이 방출된다.
백라이트, 도광판, LED, 휘도, 균일도

Description

발광다이오드를 광원으로 하는 측면형 백라이트 장치{Backlight assembly with LED}
도 1은 종래의 기술에 따른 LED를 광원으로 하는 측면형 백라이트에 대한 일반적인 구조를 나타낸 사시도,
도 2는 종래의 기술에 따른 LED를 광원으로 하는 측면형 백라이트에 대한 입광부의 평면과 측단면을 나타낸 상세도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED를 광원으로 하는 측면형 백라이트 장치를 나타낸 사시도,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 도광판에 형성된 홈의 평면 구조와 측단면 구조를 나타낸 상세도,
도 7은 도 4 및 도 5의 실시예에 따라 FPCB가 부착된 구조를 나타낸 상세도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치와 종래의 기술에 따른 백라이트 장치의 도광판 상측의 출광 상태를 나타낸 도면.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10 : 커버버텀 20 : 반사시트
30 : 서포터 메인 40 : 도광판
50 : 광원(LED어레이) 60 : 광확산시트류
31,41 : LED삽입 홈 41a: 도광판의 입광면
51 : LED 51a: LED의 출광면
52 : FPCB
본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광다이오드와 도광판의 간격에 의해서 발생하는 핫스팟(hot spot)을 제거할 수 있는 구조의 발광다이오드를 광원으로 하는 측면형 백라이트 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가되고 있으며, 이에 따라 LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등의 여러 가지 평판형 표시 장치가 연구 개발되어 활용되고 있다.
여기서 LCD는 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인해 이동형 평판 표시 장치로 많이 사용되고 있으며, 특히 노트북이나 컴퓨터 모니터, 텔레비젼 모니터 등으로 다양하게 사용되고 있다.
그러나 LCD는 그 자체에서 빛을 발하지 못하여 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 이러한 LCD의 구조는 액정표시패널 외에 상기 액정표시패널의 광원으로 백라이트 유닛을 더 포함하여 구성되어, 백 라이트 유닛이 액정표시패널로 고휘도의 광원을 균일하게 공급함으로써 고품질의 화상을 구현하게 된다.
일반적으로, 액정표시장치의 백라이트(Back light)는 광원이 배치되는 방식에 따라 측면형(Edge-lighting)과 직하형(Direct-lighting) 백라이트로 구분되며, 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등의 원통형 형광램프나 LED(Light Emitting Diode)소자, EL(Electro Luminescence)소자 등이 사용된다.
측면형 백라이트는 비교적 얇은 두께로 인하여 휴대용 통신 기기 등의 박형화를 목적으로 하는 LCD에 주로 사용되며, 직하형 백라이트는 높은 광효율에 의해 노트북이나 TV 모니터 등의 대화면을 목적으로 하는 LCD에 주로 이용된다.
최근에는 휴대용 디스플레이 장치가 점점 경량화 및 슬림화되고 있어, 백라이트 유닛 또한 더욱 얇은 구조가 요구되며, 이를 위하여 LED를 광원으로 하는 다양한 종류의 측면형 백라이트 유닛이 개발되고 있다.
이러한 LED를 광원으로 하는 측면형 백라이트에 대한 일반적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 반사 시트(20)가 부착된 커버버텀(cover bottom,10)과 커버버텀 내에 안착되는 서포터 메인(support main,30), 서포터 메인 내부에 안착되는 도광판(40), 서포터 메인의 일측에 삽입되어 도광판으로 광을 입사시키기 위한 광원인 LED 어레이(50), 도광판의 상측에 적층되는 각종 시트류(60)를 포함하여 구성되어 있다.
이러한 구조의 백라이트 유닛은 바닥면에 반사 시트(20)가 부착된 커버 버 텀(10)에 서포트 메인(30)이 결합되고, 서포터 메인(30)의 내측에 도광판(40)이 안착되며, 서포터 메인(30)에 형성된 홈(31)에 LED(51)가 삽입되도록 LED 어레이(50)가 서포터 메인(30)의 상측에서 결합된다.
여기서 백라이트 유닛의 광원은 점광원인 LED(51)로서 이를 선광원화 하기 위해서 플렉시블 인쇄회로기판(52,Flexible Printed Circuit Board, 이하 'FPCB'라 한다)에 규칙 혹은 불규칙적으로 다수개가 부착되어 구성되는 것으로, 이러한 LED 어레이(50)의 FPCB(52)는 LED(51)가 서포터 메인(30)의 홈(31)에 삽입되도록 서포터 메인(30)의 상측 혹은 하측면에 부착된다.
또한, 도광판(40)의 상측에는 도광판(40)에서 출사되는 빛을 집광 및 확산시키기 위한 각종 시트(60)가 적층되고, 최종적으로 가이드 패널(미도시)이 체결되어 백라이트 유닛이 제조된다.
도 2는 종래의 LED를 광원으로 하는 측면형 백라이트 유닛의 입광부를 상세히 나타낸 도면으로, 서포터 메인(30)과 도광판(40) 사이에는 (가)에 도시된 바와 같이 소정의 공간이 발생한다.
이론적으로는 서포터 메인(30)의 내주면과 도광판(40)의 외주면이 정확히 일치하여 공간이 없어야 하지만, 서포터 메인(30)에 도광판(40)을 안착시키는 실제 공정에 있어서는 이러한 공간이 발생하게 된다.
즉 백라이트의 제조 공정에 있어서, 서포터 메인(30)에 도광판(40)을 용이하게 안착시켜 결합하기 위해서는 최소한의 여유를 가져야 하므로, 도 1에 도시된 바와 같이 도광판(40)의 외주 직경은 서포터 메인(30)의 내주 직경보다는 작게 제작 된다.
이러한 이유로 인하여 도광판(40)이 서포터 메인(30)에 안착된 후에는 도 2의 (가)와 같이 그 사이에는 공간이 필연적으로 발생되며, 최근 출시되고 있는 백라이트 유닛의 경우 이러한 공간은 적어도 0.3mm의 간격(d)을 가지고 있으며, 최대 0.5mm의 간격(d)을 가지는 경우도 있다.
또한, 종래의 백라이트 유닛에 있어서, LED(51)가 부착된 FPCB(52)는 LED(51)가 삽입되는 홈(31)이 형성된 서포터 메인(30)에 부착된다. 이 경우 가시광선이 출광되는 LED의 출광면(51a)은 서포터 메인(30)의 내면과 일치되도록 FPCB(52)가 부착되므로, 도광판(40)의 입광면과 LED의 출광면 사이에도 마찬가지로 동일한 0.3mm 내지 0.5mm의 간격(d)이 발생하게 된다.
이러한 LED(51) 광원과 도광판(40) 사이의 공간에 의하여 종래의 백라이트 유닛의 경우 도 2의 (나)에 도시된 바와 같이 LED(51)에서 출광되는 빛의 일부는 도광판(40)의 입광면으로 입사되지 못하고 도광판(40)의 상측으로 빠져 나가게 된다. 이렇게 도광판(40) 상측으로 직접 유출되는 빛에 의하여 도광판(40) 상측에는 핫스팟(hot spot)이 발생하게 되어 빛의 균일도를 떨어뜨리며, 특히 서포터 메인(30) 내의 도광판(40)이 유동하게 되는 경우 LED의 출광면과 도광판의 입광면 사이의 간격(d)이 유동하게 되어, 빛의 휘도와 균일도도 이에 따라 함께 변하게 된다.
이러한 현상은 높은 휘도와 휘도의 균일도가 요구되는 백라이트 유닛에 있어서 치명적인 결점이 되며, 백라이트로서 디스플레이 장치에 적용되는 경우 디스플 레이 장치의 전체적인 품질의 저하를 초래하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, LED를 광원으로 하는 백라이트 장치에 있어서, LED 광원과 도광판 사이의 간격을 최소화 하여 광원으로부터의 빛이 외부로 유출되지 않도록 하고, LED 광원을 도광판과 함께 정위치 시킴으로써, 도광판의 유동으로 인하여 LED 광원과 도광판의 간격이 유동되어 빛의 균일도가 변하게 되는 것을 방지할 수 있는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트 장치는 LED를 광원으로 하는 측면형 백라이트 장치에 있어서, 반사시트가 부착된 커버버텀;과, 상기 커버버텀 내에 안착되는 서포터 메인;과, 상기 서포터 메인 내부에 안착되고, 입광부 측에 상기 LED가 삽입되는 홈이 형성된 도광판;과, 전원을 공급하기 위한 회로가 형성된 플렉시블 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)에 다수개의 LED가 부착된 LED 어레이;와, 상기 도광판 상측에 적층되는 각종 시트류; 및 상기 커버버텀과 체결되는 가이드 패널;을 포함하여 구성되어, 상기 플렉시블 인쇄회로기판은 상기 도광판에 형성된 홈에 상기 LED 가 정위치되어 삽입되도록 도광판의 상측 혹은 하측에 부착되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서 상기 도광판에 형성되는 홈은 도광판의 입광부 측이 완전히 개방되어 도광판 내측으로 홈이 형성된 구조를 이루거나, 도광판의 입광부 측이 완전히 폐쇄되는 홀 형상의 구조를 이루거나, 도광판의 입광부 측의 일부가 개방되고, 홈의 양단에는 플렉시블 인쇄회로기판을 지지하기 위한 돌기가 형성된 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED를 광원으로 하는 측면형 백라이트 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 백라이트 장치는 바닥면에 반사 시트(20)가 부착된 커버버텀(10)과 커버버텀 내에 안착되는 서포터 메인(30), 서포터 메인 내부에 안착되는 도광판(40), 서포터 메인의 일측에 삽입되어 도광판으로 광을 입사시키기 위한 광원인 LED 어레이(50), 도광판의 상측에 적층되는 각종 시트류(60)로 구성된다.
본 발명의 실시예에 있어서, 백라이트 장치를 구성하는 커버버텀(10)과 반사 시트(20), 도광판의 상측에 적층되는 각종 시트류(60), 가이드 패널(미도시) 등에 대한 구성은 일반적인 공지 기술에 해당하는 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명과 관련된 백라이트 장치에 대하여 더욱 상세히 설명하면, 전술한 서 포터 메인(30)은 커버버텀(10)의 내주면에 밀착되어 결합되는 것으로, 내부에 도광판(40)을 안착시켜 보호하기 위하여 플라스틱 재질의 사각 프레임으로 구성된다.
전술한 도광판(Light Guide Plate,40)은 LED(51)로부터 입사되는 빛을 유도하는 역할을 하는 것으로, 점광원인 LED(51)의 빛을 면광원으로 전환시켜 상측으로 출광시키게 된다.
이러한 도광판(40)은 백라이트 장치에서의 핵심 부품으로 일반적으로 투명 아크릴수지인 PMMA(Polymethylmethacrylate)가 주로 사용되며, 액상의 PMMA 수지를 사출 성형법으로 사각 형상의 패널로 형성하고, 그 상면에는 빛을 균일하게 하여 상측으로 안내하기 위한 다양한 패턴들이 형성된다.
특히 본 발명의 실시예에 따른 도광판(40)은 입광부를 이루는 일측에 LED가 삽입될 수 있도록 다수개의 홈(41)이 형성되어 있다. 이러한 홈(41)에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
전술한 LED 어레이(50)는 도광판(40) 내부로 빛을 입사시키기 위한 광원으로, 도시된 바와 같이 FPCB(52)에 규칙 혹은 불규칙적으로 다수개의 LED(51)가 부착된 구조를 이룬다.
여기서 FPCB(52)는 내부에 LED(51)로 전원을 공급하기 위한 회로가 내장되어 있으며, LED 어레이(50)를 도광판에 용이하게 부착시킬 수 있도록 일측면에는 접착제가 형성되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치는 상가와 같은 구조에 의하여 다수개의 LED(51)가 도광판(40)의 각 홈(41)에 삽입이 되도록 FPCB(52)를 도광판(40)의 상측에 직접 부착 결합시킴으로서 형성된다.
이 경우 각 LED(51)의 출광면(51a)과 도광판 홈(41)의 입광면(41a)은 최소의 간격을 이루도록 결합시키게 되며, 본 발명의 실시예에 의하면 최대 간격(d,도4참조)이 0.1mm 이내가 되도록 결합시킬 수 있게 된다.
또한 LED(51)가 부착된 FPCB(52)가 도광판(40)에 직접 부착되어 일체로 형성됨에 따라 LED(51)는 도광판(40)에 고정되어, 서포터 메인(30)과 도광판(40) 사이의 공간에 의하여 도광판(40)이 유동되더라도 LED의 출광면(51a)과 도광판 홈의 입광면(41a)의 간격(d)은 유동되지 않고 일정하게 유지할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따라 광원인 LED가 삽입되기 위하여 도광판에 형성되는 홈의 다양한 형상에 대하여 이하에서 더욱 구체적으로 살펴본다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 도광판에 형성된 홈의 평면 구조와 측단면 구조를 상세히 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따라 도광판의 입광부측에 형성되는 홈(41)은 도 4와 같이 도광판(40)의 외측 일측면이 완전히 개방된 형상 혹은 도 5와 같이 폐쇄된 형상, 도 6과 같이 일부가 개방된 형상으로 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따라 도광판(40)에 형성된 홈(41)은 (가)에 도시된 바와 같이 도광판(40)의 입광부 측에서 상기 입광부 측이 완전히 개방되어 도광판 내측으로 함몰된 형태의 구조를 이루고 있다.
상기와 같은 구조에 의하여 (나)에 도시된 바와 같이, LED(51)가 부착된 FPCB(52)는 도광판(40)의 상측에서 LED의 출광면(51a)이 도광판 홈의 입광면(41a) 에 일치하도록 부착된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 도광판에 형성된 홈(41)은 (가)에 도시된 바와 같이 도광판(40)의 입광부 측에서 상기 입광부 측이 완전히 폐쇄된 형태 즉, 홀 형상의 구조를 이루고 있다.
상기와 같은 구조에 의하여 (나)에 도시된 바와 같이, LED(51)가 부착된 FPCB(52)는 도광판(40)의 상측에서 LED의 출광면(51a)이 도광판 홈의 입광면(41a)에 일치하도록 부착된다.
한편, 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 도광판에 형성된 홈(41)은 (가)에 도시된 바와 같이 도광판의 입광부 측에서 상기 입광부 측의 일부가 개방된 구조를 이루고 있다.
도 4의 실시예에서와 같이 도광판의 홈(41)의 일측이 완전히 개방되는 구조에 있어서, LED(51)가 부착된 FPCB(52)가 도광판(40)의 상측에 부착되는 경우 도 7의 (가)에 도시된 바와 같이 FPCB(52)의 특성상 도광판 홈(41)의 외측 빈 공간에 의하여 FPCB(52)가 외측으로 기울어 질 우려가 있다. 이 경우 FPCB(52)에 부착된 LCD의 출광면(51a)이 함께 기울어져 LED(51)는 도광판의 입광면(41a)에 대하여 정위치 되지 못하고, 출광되는 빛의 일부는 도광판(40)의 상측으로 빠져나갈 수가 있다.
또한, 도 5의 실시예에서와 같이 도광판의 홈(41)의 일측이 완전히 폐쇄되는 홀 형상의 구조에 있어서, 상기 홈이 형성되는 도광판을 사출 성형법에 의해 제조하는 경우 양측에서 홈을 둘러싸면서 접합되는 부분은 상측으로 볼록해지는 돌출 부(weld line,43)가 형성될 우려가 있다. 이 경우 도 7의 (나)에 도시된 바와 같이 FPCB(52)가 부착되는 경우 상기 돌출부(43)에 의하여 도광판의 내측으로 기울어져 LED(51)는 도광판의 입광면(41a)에 대하여 정위치 되지 못하게 된다.
다시 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는 도광판에 형성된 홈(41)이 (가)에 도시된 바와 같이 도광판(40)의 입광부 측이 일부가 개방되고, 홈(41)의 양단에는 FPCB(52)를 지지하기 위한 돌기(42)가 형성된 구조를 이루고 있다.
상기와 같은 구조에 의하여 (나)에 도시된 바와 같이, LED(51)가 부착된 FPCB(52)가 도광판(40)의 상측에서 LED의 출광면(51a)이 도광판 홈의 입광면(41a)에 일치하도록 부착되는 경우 FPCB(52)는 도광판(40)과 평행을 이루고 LED(51)는 정위치에 고정되어, LED의 출광면(51a)에서 출광되는 빛이 모두 도광판 홈의 입광면(41a)으로 입사될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 있어서, LED(51)가 부착된 FPCB(52)는 도광판(40)의 상측에 부착 결합된 구조를 이루고 있으나, 도광판(40)의 하측에서 도광판(40)에 부착 결합되는 구조를 이룰 수도 있음은 당연하다.
도 8은 종래의 기술에 따른 백라이트 장치와 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치에 있어서의 도광판 상측으로 빛이 출광되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 8의 (가)는 종래의 기술에 따른 백라이트 장치에 있어서 도광판(40) 상측으로 출광되는 빛의 상태를 도시한 것으로, 도광판(40)의 입광부측에는 LED 광원이 위치하는 곳에서 빛의 유출에 의한 핫스팟(A)이 발생하고 있다.
그러나 도 8의 (나)는 도 6의 실시예에 따라 제조된 백라이트 장치에 있어서 도광판(40) 상측으로 출광되는 빛의 상태를 도시한 것으로, 도광판(40)의 입광부측에는 핫스팟이 전혀 발생하지 않으며, 전체적으로 균일한 빛이 출광되고 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 기술적 사상이 허용되는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 간이 본 발명에 의하면 LED를 광원으로 하는 백라이트 장치에 있어서, LED 광원과 도광판 사이의 간격을 최소화 하여 광원으로부터의 빛이 외부로 유출되지 않도록 하고, LED광원을 도광판과 일체로 정위치에서 고정된 구조를 이루도록 하여, 서포터 메인과 도광판 사이의 간격으로 인하여 도광판이 유동되더라도 LED 광원의 빛이 외부로 유출되는 것을 방지함으로써, 백라이트 장치의 도광판 상측으로는 더욱 균일한 빛이 방출된다.

Claims (4)

  1. 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)를 광원으로 하는 측면형 백라이트 장치에 있어서,
    반사시트가 부착된 커버버텀;과
    상기 커버버텀 내에 안착되는 서포터 메인;
    상기 서포터 메인 내부에 안착되고, 입광부 측에 상기 LED가 삽입되는 홈이 형성된 도광판;
    전원을 공급하기 위한 회로가 형성된 플렉시블 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)에 다수개의 LED가 부착된 LED 어레이;
    상기 도광판 상측에 적층되는 각종 시트류; 및
    상기 커버버텀과 체결되는 가이드 패널;을 포함하여 구성되어,
    상기 플렉시블 인쇄회로기판은 상기 도광판에 형성된 홈에 상기 LED가 정위치되어 삽입되도록 도광판의 상측 혹은 하측에 부착되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도광판에 형성되는 홈은 도광판의 입광부 측이 완전히 개방되어 도광판 내측으로 홈이 형성된 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도광판에 형성되는 홈은 도광판의 입광부 측이 완전히 폐쇄되는 홀 형상의 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도광판에 형성되는 홈은 도광판의 입광부 측의 일부가 개방되고, 홈의 양단에는 플렉시블 인쇄회로기판을 지지하기 위한 돌기가 형성된 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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