KR20100136222A - 측면 조광형 백라이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도광판의 상하면에 프리즘 형상과 도트 형상의 광 패턴이 각각 형성되어 상측으로 출사되는 빛의 외관을 개선시킬 수 있는 측면 조광형 백라이트 장치에 관한 것으로, 도광판의 일측에 다수개의 발광다이오드 광원이 배열되고, 상기 도광판의 상측에 적층되어 빛을 집광 및 분산시키기 위한 프리즘 시트만을 포함하는 측면 조광형 백라이트 장치에 있어서, 상기 도광판의 상면에는 상기 광원으로부터 입사되는 빛을 분산 및 집광하여 상측으로 출사시키기 위하여 입광부에서 대광부측으로 갈수록 높이가 낮아지고 산의 꼭지점이 둥근 형상의 프리즘 패턴이 대광부 방향으로 형성되고, 상기 도광판의 하면에는 도광판 내부로 입사되는 빛을 산란 및 분산시켜 도광판 상면으로 출사시키기 위한 도트 패턴이 대광부 방향으로 갈수록 밀하게 형성되어, 도광판 상측으로 출사되는 빛의 특성을 개선하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

백라이트, 도광판, LED 어레이, 광패턴, 무아레

Description

측면 조광형 백라이트 장치{EDGE LIGHTING BACK LIGHT UNIT}

본 발명은 측면 조광형 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도광판의 상하면에 프리즘 형상과 도트 형상의 광 패턴이 각각 형성되어 상측으로 출사되는 빛의 외관을 개선시킬 수 있는 측면 조광형 백라이트 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display, 이하 'LCD'라 함)는 저전력을 이용하여 구동이 가능하고 선명한 색 재현 능력을 가지는 장점이 있어 평판표시장치로 널리 사용되고 있다. 그러나 LCD는 CRT나 PDP와는 달리 디스플레이 패널 자체가 직접 빛을 발하지 못하는 비발광 소자로서 LCD 패널의 배면에서 빛을 패널로 조사(照射)하기 위해 형광램프 등을 이용한 백라이트 장치(Backlight unit)가 별도로 요구된다.

액정표시장치에 사용되는 백라이트(Back Light)는 광원을 배치하는 방식에 따라 정면 조광형(또는 직하형)과 측면 조광형(또는 에지형)으로 구분된다. 직하형 방식(Direct-lighting)은 평판에 광원을 배치하는 것으로, 광원의 형상이 액정패널 에 나타나므로 광원과 액정 사이의 공간을 충분히 확보하여 유지시켜주어야 하고, 전체적으로 균일한 광량 분포를 위해 광산란 수단을 별도로 설치해야 하므로 박형화에 한계가 있다. 에지형 방식(Edge-lighting)은 평판의 외곽에 광원을 설치한 후 도광판(Light Guide Pannel)을 이용하여 전체면으로 빛을 분산시키는 것으로, 휘도가 낮은 문제점이 있으며 도광판에 대한 고도의 광학적 가공기술이 요구된다.

이때 백라이트(Back light)장치의 광원으로는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등의 형광램프나 LED(Light Emitting Diode)소자, EL(Electro Luminescence)소자 등이 주로 사용된다.

종래의 측면 조광형 백라이트 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 발광다이오드(이하 'LED'라 함) 광원(10)에서 출사되는 점광원의 빛을 산란시켜 면광원으로 전환시키는 도광판(30)의 하면에 상측으로 빛을 반사시키기 위한 반사판(20)이 구비되고, 도광판(30)의 상측에는 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 향상시키는 프리즘 시트(40)와 확산 시트(50) 등의 각종 광학 시트류가 위치한다. 통상, 도광판(30)의 일측에 다수개의 LED(10) 모듈이 배열되는데, 도광판(30)은 빛이 입사되는 입광부 측은 두께가 두꺼우며, 반대편인 대광부 측으로 갈수록 얇아지는 쐐기 형상으로 형성된다.

이러한 구조의 측면 조광형 백라이트 장치는 LED(10)에서 발하는 빛이 도광판(30)의 입광부로 입사되고, 도광판(30)에서는 점광원으로 입사된 LED의 빛을 산란 및 균일화시켜 면광원으로 전환시키며, 반사판(20)은 도광판(30)에서 하측으로 향하는 빛을 다시 도광판(30)의 상측으로 반사시켜 광효율을 증가시킨다. 도광판(30)의 상측에 위치하는 광학 시트(40,50)에서 확산된 빛을 굴절 및 집광시켜 휘도를 향상시킨다.

그런데 이러한 종래의 백라이트 장치는 도광판이 입사되는 빛을 효율적으로 분산시키지 못하여, 상측에 다수의 프리즘 시트와 확산 시트가 구비되어야 한다. 또한, 도광판의 입광부 상측에는 강한 LED 빛에 의해 핫 스팟(hot spot)이 발생할 수 있고, 빛의 간섭에 의해 무아레(moire) 무늬가 발생할 수 있다. 이러한 광 특성을 개성하기 위하여 도광판의 상측에는 다수의 확산 시트가 필수적으로 구비되어야 한다.

이로 인하여 측면 조광형 백라이트 장치의 전체적인 두께가 두꺼워져 슬림화에 한계가 있으며, 제품의 조립성이 복잡해지는 문제점이 있다.

종래의 기술에 따른 측면 조광형 백라이트 장치는 우수한 광 특성을 실현하기 위하여 도광판의 상측에 다수의 프리즘 시트와 확산 시트들이 구비되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 측면 조광형 백라이트 장치에 있어서, 도광판의 상하면에 빛을 효율적으로 집광, 분산 및 확산시킬 수 있는 광 패턴들이 형성되어, 상측에 적층되는 확산 시트를 제거하여 두께를 슬림화할 수 있으며, 동시에 핫 스팟이나 무아레 현상을 제거하여 우수한 광 특성을 나타낼 수 있는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도광판의 일측에 다수개의 발광다이오드 광원이 배열되고, 상기 도광판의 상측에 적층되어 빛을 집광 및 분산시키기 위한 프리즘 시트를 포함하는 측면 조광형 백라이트 장치에 있어서, 상기 도광판의 상면에는 상기 광원으로부터 입사되는 빛을 분산 및 집광하여 상측으로 출사시키기 위하여 입광부에서 대광부측으로 갈수록 높이가 낮아지고 산의 꼭지점이 둥근 형상의 프리즘 패턴이 대광부 방향으로 형성되고, 상기 도광판의 하면에는 도광판 내부로 입사되는 빛을 산란 및 분산시켜 도광판 상면으로 출사시키기 위한 도트 패턴이 대광부 방향으로 갈수록 밀하게 형성되어, 도광판 상측으로 출사되는 빛 의 특성을 개선하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 프리즘 패턴은 산의 각도(α1)가 80°≤ α1 ≤ 110°이고, 곡률 반경(R1)이 프리즘 패턴 간격(P1)에 대하여 0 ＜ R1 ≤ 0.9*P1 이며, 입광부 측의 최대 높이(D)가 프리즘 패턴 간격(P1)에 대하여 D ≤ 0.5*P1 로 대광부 측으로 연속적으로 감소되도록 형성되고, 상기 도트 패턴은 곡률 반경(R2)이 0 ＜ R2 ≤ 30㎛ 형성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 프리즘 시트는 상면의 산의 각도(α2)가 85°≤ α2 ≤ 95°이고, 하면에는 wet out 현상을 방지하기 위하여 매트 처리되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 프리즘 시트(400)는 헤이즈가 10% 내지 40%의 값을 갖도록 확산형 첨가제가 첨가되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 측면 조광형 백라이트장치는 도광판의 상측에 적층되는 확산 시트를 제거하여 구조가 간단하면서 조립의 효율성과 백라이트 장치의 슬림화를 도모할 수 있다.

또한, 도광판의 상하면에 빛을 효율적으로 집광, 분산 및 확산 시킬 수 있는 광 패턴들이 형성되어, 별도의 확산 시트가 없어도 무아레와 같은 현상을 제거하여 우수한 광 특성을 나타낼 수 있다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측면 조광형 백라이트 장치의 분리 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 측면 조광형 백라이트 장치는 도시된 바와 같이 LED(100)에서 출사되는 점광원의 빛을 산란시켜 면광원으로 전환시키는 도광판(300)과, 상기 도광판(300)의 하측에는 상측으로 빛을 반사시키기 위한 반사판(200)이 구비되고, 상기 도광판(300)의 상측에는 도광판(300)에서 출사되는 빛을 집광 및 분산시키기 위한 프리즘 시트(400)가 구비된다. 또한, 도시되지는 않았지만 상기 구성들은 외부 하우징을 구성하는 커버버텀과 가이드 버텀에 의하여 체결된다. 상기와 같은 구성의 측면 조광형 백라이트 장치에 있어서, 상기 LED(100)와 반사판(200)에 대한 구성은 일반적인 공지 기술이 적용되는 구성으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전술한 도광판(300)은 LED(100)에서 출사되는 점광원의 빛을 면광원으로 전환시켜 상측으로 출사시키기 위한 구성으로, 육면체 형상으로 입광부에서 대광부 측으로 갈수로 두께가 얇아지는 쐐기 형상으로 형성된다. 여기서 입광부는 빛이 입사되는 면을 말하고, 대광부는 반대측 면을 말한다.

상기 도광판(300)의 상면에는 상측으로 출사되는 빛을 집광 및 분산시켜 핫 스팟(hot spot)이나 무아레(moire) 현상을 제거하기 위하여 프리즘 형상의 광 패턴(이하, '프리즘 패턴이라 함)이 형성되고, 하면에는 도광판(300) 내부로 입사되는 빛을 산란 및 분산시켜 도광판 상측으로 출사되는 빛의 각도를 제어하기 위한 도트 형상의 광 패턴(이하, '도트 패턴'이라 함)이 형성된다.

일반적으로 LED를 광원으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치는 도광판의 입광부 측근에 다수의 LED가 배열되고, 도광판의 재질상 입광부 측에서 강한 LED 빛이 입사되어 상면으로 출사되는 경우 규칙적이고 연속적인 빛에 의해 입광부 부근의 도광판 상면에는 무아레 현상에 의한 물결 무늬의 열선 발생한다. 이러한 무아레 무늬는 백라이트 장치에서 광 특성을 떨어뜨리게 되므로, 도광판의 상측에는 다수의 확산 시트(도1의 50)들이 구비되어야 한다.

상기 프리즘 패턴(310)과 도트 패턴(320)은 이러한 무아레 무늬를 제거하기 위한 구성으로, 도광판(300)의 상면과 하면에 각각 형성된다. 상기 패턴(310,320)들에 의하여 본 발명의 실시예에 따른 측면 조광형 백라이트 장치는 확산 시트와 같은 광학 시트가 구비되지 않아 조립성을 향상시키고, 슬림화를 도모하면서도 우수한 광 특성을 나타낼 수 있다. 이하에서 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 상세한 구조를 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 나타낸 저면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 상세 구조를 나타낸 측단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 상세 구조를 나타낸 정단면도이다.

상기 프리즘 패턴(310)은 도시된 바와 같이 도광판(300)의 입광부 측 상면에 형성되며, 도광판 내부인 대광부 측으로 갈수록 산의 높이가 낮아지도록 경사지게 형성된다. 구체적으로는 상기 프리즘 패턴(310)은 도광판(300)의 입광면 가장자리에 대하여 최대 30mm의 길이(L)의 위치에서는 높이가 0이 되어 패턴이 사라지도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 프리즘 패턴(310)은 꼭지점인 산이 둥근 형상으로 형성되며, 이때 산의 각도(α1)는 80°내지 110°사이를 이루고, 둥근 형상의 산의 곡률 반경(R1)은 프리즘 패턴(310)이 형성되는 간격(P1)에 대하여 0.9*P1 이하로 형성되며, 입광부 측의 최대 높이(D)는 프리즘 패턴(310)이 형성되는 간격(P1)에 대하여 0.5*P1 이하인 초기 높이로 일정 길이(L)까지 연속적으로 감소되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 프리즘 패턴(310)의 간격(P1)은 50㎛ 내외로 형성된다.

상기 도트 패턴(R2)은 도광판의 하면에서 거칠기를 가지도록 형성되며, 입광부에서는 소(疎)하게 형성되며, 대광부측으로 갈수록 밀(密)하게 형성된다. 이는 입광부에서 입사되는 빛의 밀도가 점차 낮아지므로 상측으로 균일한 양의 빛을 출사시키기 위함이다. 또한, 상기 도트 패턴(320)은 도트 비침을 최소화하도록 곡률 반경(R2)이 30㎛ 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구조의 프리즘 패턴(310)과 도트 패턴(320)에 의해 핫 스팟이나 무아레 무늬와 같은 현상이 나타나지 않아 우수한 광 특성을 나타내며, 상기의 범위를 벗어나는 경우 특성이 점차 나빠지게 된다.

한편, 도광판(300)의 상측에는 도 2에 도시된 바와 같이 빛을 효율적으로 집광 및 분산시켜 상측의 액정표시패널(미도시)에 대하여 수직으로 입사시키기 위한 프리즘 시트(400)가 적층되는데, 본 발명의 실시예에 따른 프리즘 시트(410,420)는 상하로 2매가 적층될 수 있으며, 각 시트의 상면에 형성되는 프리즘 형상은 서로 수직을 이루도록 배치된다.

상기 프리즘 시트(400) 상면의 프리즘 형상은 산의 각도(α2)가 85°내지 95°사이를 이루고, 하면에는 wet out 현상을 방지하기 위하여 매트 처리된다. 또한, 프리즘 시트(400)를 이루는 수지에는 확산형 첨가제가 첨가되어, 상기 첨가제에 빛이 충돌하여 효율적으로 분산되도록 하며, 본 발명의 실시예에서는 10% 내지 40%의 헤이즈 값을 나타내도록 상기 첨가제가 첨가된다.

상기와 같은 구조의 도광판과 프리즘 시트에 의해 본 발명의 실시예에서는 광 특성을 향상시키기 위한 별도의 확산 시트가 적층되지 않아 우수한 광 특성을 유지하면서도 더욱 슬림화된 백라이트 장치를 제공할 수 있는 것이다.

도 8a 내지 8c는 종래의 기술과 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 이용한 백라이트 장치의 광 특성을 나타낸 도면이다.

도 8a는 종래의 기술에 다른 도광판에 2 매의 프리즘 시트와 2 매의 확산 시트가 적층된 구조에서의 광 특성을 나타낸 사진이고, 도 8b는 종래의 기술에 따른 도광판에 2 매의 프리즘 시트가 적층된 구조에서의 광 특성을 나타낸 사진이며, 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 도광판에 2 매의 프리즘 시트가 적층된 구조의 광 특성을 나타낸 사진이다. 본 발명의 실시예에 있어서, 프리즘 패턴(310)의 간격(P1)은 50㎛, 산의 각도(α1)는 100°, 곡률 반경(R1)은 10㎛, 산의 초기 높이(D)는 18㎛인 패턴을 형성하였다.

도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 도광판에서는 상면의 프리즘 패턴에 의해 리사이클링(recycle) 효과로 인한 커플링(coupling) 구간이 종래의 기술에 비하여 현저하게 짧아져 외관으로 우수한 광 특성이 나타나고 있음을 알 수 있다.

즉, 상기와 같은 구성의 도광판(300)이 적용된 측면 조광형 백라이트 장치는 상측에 적층되는 확산 시트(도1의 50)를 제거하면서도 우수한 광 특성을 나타낼 수 있어, 구조의 간단화, 조립의 효율성, 장치의 슬림화와 같은 효과를 나타낸다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 측면 조광형 백라이트 장치의 분리 사시도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측면 조광형 백라이트 장치의 분리 사시도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 나타낸 사시도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 나타낸 평면도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 나타낸 저면도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 상세 구조를 나타낸 측단면도,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 상세 구조를 나타낸 정단면도,

도 8a 내지 8c는 종래의 기술과 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 이용한 백라이트 장치의 광 특성을 나타낸 도면.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100 : LED(광원) 200 : 반사판

300 : 도광판 400 : 프리즘 시트

310 : 프리즘 패턴 320 : 도트 패턴

Claims (4)

1. 도광판(300)의 일측에 다수개의 발광다이오드 광원(100)이 배열되고, 상기 도광판의 상측에 적층되어 빛을 집광 및 분산시키기 위한 프리즘 시트(400)만을 포함하는 측면 조광형 백라이트 장치에 있어서,

   상기 도광판(300)의 상면에는 상기 광원(100)으로부터 입사되는 빛을 분산 및 집광하여 상측으로 출사시키기 위하여 입광부에서 대광부측으로 갈수록 높이가 낮아지고 산의 꼭지점이 둥근 형상의 프리즘 패턴(310)이 대광부 방향으로 형성되고,

   상기 도광판(300)의 하면에는 도광판 내부로 입사되는 빛을 산란 및 분산시켜 도광판 상면으로 출사시키기 위한 도트 패턴(320)이 대광부 방향으로 갈수록 밀하게 형성되어,

   도광판 상측으로 출사되는 빛의 특성을 개선하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프리즘 패턴(310)은 산의 각도(α1)가 80°≤ α1 ≤ 110°이고, 곡률 반경(R1)이 프리즘 패턴 간격(P1)에 대하여 0 ＜ R1 ≤ 0.9*P1 이며, 입광부 측의 최대 높이(D)가 프리즘 패턴 간격(P1)에 대하여 D ≤ 0.5*P1 로 대광부 측으로 연속적으로 감소되도록 30mm 이하의 길이(L)로 형성되고,

   상기 도트 패턴(320)은 곡률 반경(R2)이 0 ＜ R2 ≤ 30㎛ 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 프리즘 시트(400)는 상면의 산의 각도(α2)가 85°≤ α2 ≤ 95°이고, 하면에는 wet out 현상을 방지하기 위하여 매트 처리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 프리즘 시트(400)는 헤이즈가 10% 내지 40%의 값을 갖도록 확산형 첨가제가 첨가되어 구성되는 것을 특징으로 하는 측면 조광형 백라이트 장치.

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