KR20160049587A - 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드를 광원으로 채용하는 면광원 장치에 대하여 입광부 영역의 외관을 개선하는 백라이트 장치에 관한 것으로, 본 발명의 백라이트 장치는 사각 판상의 바닥면 가장자리를 따라 상측으로 절곡되는 수직 측벽이 형성되어 내부에 수납공간을 형성하는 커버버텀; 상기 수납공간 일측에서 상기 커버버텀의 수직 측벽에 부착되는 LED 어레이; 상기 LED 어레이의 전방에 배치되며, 일측면으로 LED 어레이의 빛이 입사되는 입광부, 상기 입광부보다 높은 단차를 이루는 발광부 및 상기 입광부와 발광부를 연결하는 연결부로 이루어지는 도광판; 및 상기 도광판 상부에 적층되는 광학시트;를 포함하여, 상기 도광판의 입광부와 상기 광학시트 사이에는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

백라이트 장치{Backlight unit}
본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광다이오드를 광원으로 채용하는 면광원 장치에 대하여 입광부 영역의 외관을 개선하는 백라이트 장치에 관한 것이다.
평면 디스플레이 장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, 이하, 'LCD'라 함)는 다른 표시장치와는 달리 그 자체에서 빛을 발하지 못하여, 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 반드시 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 LCD는 액정패널 외에 광원으로 백라이트 장치를 더 포함하며, 백라이트 장치가 액정패널로 고휘도의 광원을 균일하게 공급함으로써 화상을 구현하게 된다.
이와 같이 백라이트 장치는 LCD와 같은 디스플레이 장치의 화상을 실현하기 위한 조명장치를 말하며, 광원의 위치에 따라 직하형(Direct Lighting type) 또는 측면형(Edge Lighting type) 백라이트 장치로 구분된다. 직하형 백라이트 장치는 하부의 광원에서 확산판과 광학시트를 통하여 액정 패널에 직접 빛을 비추어 조명하는 방식이며, 측면형 백라이트 장치는 도광판의 측부에 광원이 배치되어 도광판과 광학시트를 통하여 간접적으로 빛을 비추어 조명하는 방식이다. 백라이트 장치의 광원으로는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 장점을 갖는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 주로 이용되고 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 개략적으로 나타낸 결합 단면도이고, 도 2는 도 1의 백라이트 장치에 대한 광 출사 특성을 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1의 백라이트 장치에 대한 광 출사 특성을 나타낸 평면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트 장치는 사각 판상의 커버버텀(11), 커버버텀 내부에 안착되는 반사시트(12), 반사시트 상에 안착되는 도광판(13), 도광판 측부에 배치되는 LED 어레이(14), 도광판 상부에 적층되는 광학시트(15) 및 커버버텀 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널(16)로 구성된다. 여기서, LED 어레이(14)는 사각 형상의 커버버텀(11) 수납공간 일측에 배치되고, 다수의 점광원의 빛을 도광판(13)의 측면 입광면을 통하여 도광판 내부로 제공하여 측면형 백라이트 장치를 구성하게 된다.
또한, LED 어레이(14)는 소정의 회로가 인쇄된 기판(14a) 상에 다수의 LED 패키지(14b)가 일정 간격으로 실장되며, 각 LED 패키지(14b)는 일정한 지향각의 빛을 점광원 형태로 출사시킨다. 이러한 점광원에 의하여 입광부 영역에서 출사되는 백라이트 장치의 광 특성은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, LED 패키지(14b)가 배치된 위치에서는 높은 휘도의 명부 영역(A)으로 나타나지만, LED 패키지(14b)가 배치되지 않은 위치(즉, LED 패키지 사이)에서는 상대적으로 낮은 휘도의 암부 영역(B)으로 나타난다.
이와 같은 명부와 암부의 차이는 외부에서 핫 스팟(Hot spot)으로 관찰되어 백라이트 장치의 외관을 저해하는 요인이 된다. 최근 높은 휘도를 나타내는 LED 패키지(14b) 개발과 적은 수의 LED 어레이(14) 사용에 따른 LED 패키지 사이의 간격(p) 증가로 인하여 핫 스팟 문제는 더욱 심각해지고 있다.
이러한 핫 스팟은 도광판(13)의 입광면으로부터 소정의 폭(w)까지만 나타나므로, 커버버텀(11)에 체결되는 가이드 패널(16)의 수평 폭(w)을 길게 하여 차단할 수 있다. 그러나 이 경우 백라이트 장치의 전체 베젤 폭이 넓어져 영상 표시영역이 상대적으로 좁아지는 문제점이 발생한다. 또한, 핫 스팟은 기판(14a)에 실장되는 LED 패키지(14b) 사이의 간격(p)을 좁혀 발생 자체를 방지할 수 있으나, 이는 LED 패키지의 수를 증가시켜 결국 백라이트 장치의 제조 비용을 상승시키게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내공개특허 10-2011-0121247호 등의 선행문헌에서는 도광판의 입광면에 광원이 배치되는 광원 홈이 형성되고, 광원 홈의 좌우측에 반사면이 형성되며, 광원 홈에는 양 측면으로 빛을 출사시키는 LED 패키지가 배치되는 구조의 측면형 백라이트 장치가 개시되어 있다. 그러나 상기 선행문헌의 백라이트 장치는 도광판의 입광면 영역 구조가 복잡하여 도광판의 가공이 어려운 문제점이 있으며, 양면 발광 LED 패키지의 사용에 따른 백라이트 장치의 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
국내공개특허 10-2011-0121247호(2011.11.07. 출원공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 입광부 영역의 핫 스팟 현상을 방지하여 외관 특성을 개선하는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 커버버텀의 형상 변형으로 도광판의 유동을 방지할 수 있는 구조의 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트 장치는 사각 판상의 바닥면 가장자리를 따라 상측으로 절곡되는 수직 측벽이 형성되어 내부에 수납공간을 형성하는 커버버텀; 상기 수납공간 일측에서 상기 커버버텀의 수직 측벽에 부착되는 LED 어레이; 상기 LED 어레이의 전방에 배치되며, 일측면으로 LED 어레이의 빛이 입사되는 입광부, 상기 입광부보다 높은 단차를 이루는 발광부 및 상기 입광부와 발광부를 연결하는 연결부로 이루어지는 도광판; 및 상기 도광판 상부에 적층되는 광학시트;를 포함하며, 상기 도광판의 입광부와 상기 광학시트 사이에는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 커버버텀은 수직 측벽의 상단이 내측으로 절곡되고, 절곡된 단부가 상기 공간부에서 상기 도광판의 입광부를 탄성 가압하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버버텀은 내측으로 절곡된 단부가 상측 또는 하측으로 접히면서 상기 광학시트의 단부를 지지하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도광판은 상기 입광부 및 발광부와 연결되는 상기 연결부 양단의 절곡부가 곡면 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 측면형 백라이트 장치는 입광부 영역의 도광판과 광학시트 사이에 확보되는 공간부에 의하여 LED 패키지의 점광원에 의한 핫 스팟이 해소됨으로써, 백라이트 장치의 외관을 개선하고 베젤 폭을 축소할 수 있다.
또한, 본 발명의 백라이트 장치는 커버버텀의 형상에 의하여 도광판을 안정적으로 고정시킴으로써, 백라이트 장치의 부품과 조립 공정 수를 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 개략적으로 나타낸 결합 단면도,
도 2는 도 1의 백라이트 장치에 대한 광 출사 특성을 나타낸 단면도,
도 3은 도 1의 백라이트 장치에 대한 광 출사 특성을 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도,
도 5는 도 4의 백라이트 장치에 대한 광 출사 특성을 나타낸 단면도,
도 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 조립 과정을 나타낸 조립 공정도이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 백라이트 장치에 대한 광 출사 특성을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 백라이트 장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 커버버텀(100), 커버버텀 내부에 안착되는 반사시트(200), 반사시트 상에 안착되는 도광판(300), 도광판 측부의 광원부에 배치되는 LED 어레이(400), 도광판 상측에 적층되는 광학시트(500) 및 광학시트의 상측에서 커버버텀에 체결되면서 각 부품을 고정시키는 가이드 패널(600)로 구성된다.
여기서, 커버버텀(100)은 상측이 개방된 육면체 형상의 하우징으로, 사각 판상의 바닥면(110) 가장자리를 따라 상측으로 절곡(bending)되는 수직 측벽(120)이 형성되어, 내부에는 각 부품들이 수납되기 위한 수납공간이 형성된다. 특히, 본 발명의 커버버텀(100)은 육면체의 일측 수납공간에 LED 어레이(400)가 배치되는 공간부(140)가 마련된다.
반사시트(200)는 도광판 하부에 배치되어 도광판(300) 하측으로 누설되는 빛을 도광판(300) 내부로 재입사시켜 백라이트 장치의 휘도를 향상시키며, 광 반사율이 우수한 얇은 시트 또는 필름으로 구성된다.
도광판(300)은 LED 어레이(400)로부터 다수의 점광원의 빛을 입력받아 내부 전반사를 통하여 면광원으로 전환시켜 상측으로 출사시키는 광 전환 소자이다. 이러한 도광판(300)은 소정의 굴절율을 갖는 투명 아크릴 계열의 수지로 구성되며, 일 예로 PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Poly stylene), MS(Meta stylene) 또는 PC(Polycarbonate) 등의 수지로 구성된다. 도광판(300)은 소정의 두께를 갖는 사각의 판 형상을 이루며, 특히 본 발명의 도광판(300)은 광원부 측의 가장자리가 'Z' 형상으로 절곡되면서 입광 영역과 중앙 영역이 단차를 이룬다.
LED 어레이(400)는 기판(410) 상에 다수의 LED 패키지(420)가 일정 간격으로 실장되어, 점광원의 빛을 도광판(300) 내부로 제공한다. 기판(410)은 소정의 폭과 길이를 갖는 띠 형상으로, LED 패키지(420)를 구동시키기 위한 소정의 회로가 인쇄되고, LED 패키지(420)는 탑 뷰(top view) 또는 사이드 뷰(side view) 방식의 패키지가 적용될 수 있다. 이러한 LED 어레이(400)는 LED 패키지(420)의 출광면이 도광판(300)을 향하도록 배치된다.
광학시트(500)는 도광판(300)에서 출사되는 면광원의 빛에 대한 출사각, 휘도 및 균일도 등과 같은 광 특성을 개선시킨다. 이러한 광학시트(500)는 프리즘 시트 및 확산 시트를 포함하며, 다양한 기능을 갖는 복수의 시트로 구성된다.
가이드 패널(600)은 광학시트(500)의 가장자리를 감싸면서 커버버텀(100)에 체결되어 커버버텀(100) 내부에 수납되는 반사시트(200), 도광판(300), LED 어레이(400) 및 광학시트(500)를 고정시킨다. 이러한 가이드 패널(600)은 중앙이 개방되는 사각의 프레임 형상을 이룬다.
상기와 같은 본 발명의 구성에 있어서, 반사시트(200), LED 어레이(400), 광학시트(500) 및 가이드 패널(600)은 백라이트 장치를 구성하는 공지의 구성이 적용될 수 있으며, 이하에서는 커버버텀(100)과 도광판(300)에 대하여 상세히 살펴본다.
본 발명의 커버버텀(100)은 사각 판상의 바닥면(110) 가장자리가 상측으로 절곡되는 수직 측벽(120)이 형성되어, 그 내부에 수납공간을 형성한다. 특히, 수납공간 일측의 수직 측벽(120)은 상단부가 내측으로 절곡된 수평부(130)를 형성하며, 수평부(130)와 바닥면(110) 사이에 LED 어레이(400)가 배치되는 광원부(140)가 형성된다. 즉, 커버버텀(100)의 수납공간 일측은 바닥면(110), 수직 측벽(120) 및 수평부(130)가 'ㄷ' 형상을 이루어 그 내부에 광원이 배치되는 공간이 마련된다. 상기 광원부(140)의 커버버텀 수직 측벽(120)에는 전열 패드(thermal pad) 또는 전열 구리스(thermal grease)와 같은 부착 수단(430)을 매개로 LED 어레이(400)가 부착된다.
또한, 커버버텀(100)은 바닥면(110)이 높이를 달리하는 단차를 이룬다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 커버버텀 바닥면(110)은 도광판(300) 형상에 대응하도록 'Z' 형상으로 절곡되면서 판 형상의 수납공간에서 광원부와 중앙부의 높이를 서로 달리한다.
그리고, 도광판(300)은 소정의 두께를 갖는 사각 판 형상의 수지로서, 광원부의 일 측면이 입광면을 구성하고, 상면이 출광면을 구성한다. 이러한 사각 판 형상의 도광판(300)은 입광면이 LED 패키지(420)의 출광면을 마주보도록 커버버텀 수납공간에 배치된다. 특히, 본 발명의 도광판(300)은 'Z' 형상으로 절곡되면서 높이를 달리하는 단차를 이룬다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 일측 단부의 입광부(300a), 입광부(300a)보다 높은 단차를 이루는 발광부(300c) 및 입광부(300a)와 발광부(300c)를 연결하는 연결부(300b)로 구성된다.
도광판(300)이 'Z' 형상의 단차를 이룸으로써, 상대적으로 낮은 단차를 형성하는 입광부(300a)는 상측의 광학시트(500) 사이에 소정의 높이(h)를 갖는 공간부(310)를 확보한다. 또한, 상대적으로 높은 단차를 형성하는 발광부(300c)는 광학시트(500)가 안착되는 안착면을 제공하면서, 백라이트 장치의 주 발광 영역을 구성한다. 또한, 연결부(300b)는 입광부(300a)와 발광부(300c)의 단차에 의하여 경사면으로 형성된다. 이때, 연결부(300b)는 양단, 즉, 입광부(300a) 및 발광부(300c)가 연결되는 절곡부(C)가 소정을 곡률을 갖는 곡면 형상을 이루는 것이 바람직하다. 연결부(300b)의 양단 절곡부(C)가 뾰족한 각을 이루는 경우 절곡부에서 빛튐 현상이 발생할 수 있으며, 이러한 빛튐 현상은 외부에서 휘선과 암선으로 관찰된다.
본 발명은 도광판(300)과 함께 커버버텀(100)의 바닥면(110)도 도광판(300)의 형상에 대응하는 'Z' 형상을 이루어, 도광판(300)의 입광부(300a), 연결부(300b) 및 발광부(300c)는 커버버텀 바닥면(110)의 제1수평면(110a), 경사면(110b) 및 제2수평면(110c)에 각각 접촉된다. 이때, 커버버텀(100)의 경사면(110b)은 도광판(300)의 연결부(300b)를 지지하는 스토퍼(stopper)로 기능하여, 도광판(300)의 유동을 방지하는 효과를 나타낸다.
한편, 본 발명의 커버버텀(100)은 수평부(130)가 도광판(300)을 탄성 가압하여 도광판(300)이 커버버텀(100) 내에서 안정적으로 고정될 수 있도록 구성된다. 이를 위한 커버버텀(100)의 수평부(130)는 도광판 입광부(300a)와 광학시트(500) 사이의 공간부(310)로 절곡된다. 또한, 수평부(130)의 단부는 다시 하측으로 접히면서, 두 겹으로 겹쳐진 수평부(130)는 공간부(310)의 높이에 해당하는 두께를 형성한다. 이와 같이 절곡(bending)과 접힘(hemming)이 연속적으로 적용된 수평부(130)는 수직 측벽(120)과의 연결부를 축으로 소정의 탄성을 갖게 되어, 결국 수평부(130)의 단부(130')는 도광판 입광부(300a) 상면을 탄성 가압하고, 수평부(130)의 상면은 광학시트(500)가 안착되는 안착면을 제공한다.
본 발명의 백라이트 장치는 상기와 같이 입광부 영역에서 도광판(300)과 광학시트(500) 사이에 소정의 공간부(310)가 확보됨으로써, 점광원에 의한 핫 스팟 현상이 나타나지 않는다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 도광판 입광부(300a)는 LED 패키지(420)가 배치된 위치에서 주위보다 높은 휘도의 빛이 출사되어 핫 스팟으로 관찰될 수 있다. 그러나 도광판 입광부(300a)에서 출사되는 높은 휘도의 빛은 입광부(300a) 상측의 공간부(310)에서 산란 및 분산되면서 광학시트(500)를 통과하게 된다. 따라서, 최종적으로 광학시트(500)를 통과한 빛은 휘도 편차가 해소되어 핫 스팟이 관찰되지 않으며, LED 패키지(420)의 간격이나 위치와 무관하게 균일한 빛이 출사된다. 여기서, 핫 스팟이 관찰되지 않기 위한 공간부(310)의 높이(h)는 LED 패키지(420) 사이의 간격, LED 패키지의 출사각, 도광판(300)의 입광면으로부터 가이드 패널(600) 단부까지의 거리에 의하여 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치는 커버버텀(100)의 수평부(130) 형상을 달리한다. 즉, 도시된 바와 같이 커버버텀(100)의 수평부(130)는 도광판 입광부(300a)와 광학시트(500) 사이의 공간부(310)로 절곡되고, 절곡된 단부는 다시 상측으로 접히면서 두 겹으로 겹쳐진다. 이때, 수직 측벽(120) 상단에서 절곡되는 수평부(130)는 단부가 공간부(310) 내에서 상측으로 접히도록 하측으로 단차를 이루면서 절곡된다. 수평부(130)의 단부가 상측으로 접히는 구조에 의해서도 수평부(130)는 탄성을 가질 수 있고, 수평부(130)의 하면이 도광판 입광부(300a) 상면을 탄성 가압하면서 수평부(130)의 단부(130')는 광학시트(500)가 안착되는 안착면을 제공한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 조립 과정을 나타낸 조립 공정도이다. 본 발명의 백라이트 장치는 커버버텀(100)의 광원부(140)에 LED 어레이(400)가 슬라이딩으로 삽입된 후, 도광판(300)이 광원부(140)에 끼워지면서 커버버텀(100)의 수납공간에 안착되는 과정으로 조립이 이루어진다.
구체적으로 살펴보면, 소정의 길이를 갖는 LED 어레이(400)는 커버버텀(100)의 바닥면(110)과 수평부(120) 사이에 형성되는 광원부(140)에 일측 단부가 슬라이딩되면서 삽입된다. 이때, LED 어레이(400)의 기판(410) 배면에는 전열 패드 또는 전열 구리스와 같은 부착 수단(430)이 미리 접착된다. LED 어레이(400)가 광원부(140) 내부로 완전히 삽입된 후, 기판(410)의 배면이 커버버텀(100)의 수직 측벽(120)에 부착됨으로써, LED 어레이(400)의 조립이 완성된다.
LED 어레이(400)의 조립 후, 도광판(300)은 입광부(300a)가 커버버텀 바닥면(110)과 수평부(130) 사이에 끼워지면서 바닥면(110)에 안착된다. 이때, 커버버텀(100)의 바닥면(110)과 수평부(130) 사이의 상하 폭은 도광판(300)의 입광부(300a) 두께보다 미세하게 작은 폭을 가져, 수평부(130)가 도광판(300)을 가압하게 된다. 또한, 커버버텀 바닥면(110)과 도광판(300) 하면은 'Z' 형상의 절곡면이 서로 접하도록 조립된다.
이와 같이 본 발명의 백라이트 장치는 커버버텀(100)의 바닥면(110)과 도광판(300)이 'Z' 형상으로 절곡되는 구조를 이루더라도 조립이 용이하게 이루어질 수 있다.
이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100 : 커버버텀
110 : 바닥면 120 : 수직 측벽
130 : 수평부 140 : 광원부
200 : 반사시트
300 : 도광판
300a : 입광부 300b : 연결부
300c : 발광부 310 : 공간부
400 : LED 패키지
500 : 광학시트
600 : 가이드 패널

Claims (4)

  1. 사각 판상의 바닥면 가장자리를 따라 상측으로 절곡되는 수직 측벽이 형성되어 내부에 수납공간을 형성하는 커버버텀;
    상기 수납공간 일측에서 상기 커버버텀의 수직 측벽에 부착되는 LED 어레이;
    상기 LED 어레이의 전방에 배치되며, 일측면으로 LED 어레이의 빛이 입사되는 입광부, 상기 입광부보다 높은 단차를 이루는 발광부 및 상기 입광부와 발광부를 연결하는 연결부로 이루어지는 도광판;
    상기 도광판 상부에 적층되는 광학시트;를 포함하며,
    상기 도광판의 입광부와 상기 광학시트 사이에는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커버버텀은,
    수직 측벽의 상단이 내측으로 절곡되고, 단부가 상기 공간부에서 상기 도광판의 입광부를 탄성 가압하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 커버버텀은,
    내측으로 절곡된 단부가 상측 또는 하측으로 접히면서 상기 광학시트의 단부를 지지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도광판은,
    상기 입광부 및 발광부와 연결되는 상기 연결부 양단의 절곡부가 곡면 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.

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