KR20160053440A

KR20160053440A - 커버버텀 엠보 형상을 이용한 백라이트 장치의 광학 갭 유지 구조

Info

Publication number: KR20160053440A
Application number: KR1020140152276A
Authority: KR
Inventors: 임민수; 이태원; 이원만; 한가람
Original assignee: 희성전자 주식회사
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2016-05-13

Abstract

본 발명은 광원과 도광판 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있는 측면형 백라이트 장치에서의 광학 갭 유지 구조에 관한 것으로, 본 발명의 광학 갭 유지 구조는 사각 판상의 바닥면 가장자리를 따라 상측으로 절곡되는 수직 측벽이 형성되며, 상기 수직 측벽에는 내측으로 돌출되는 다수의 지지돌기가 형성되는 커버버텀; 기판 상에 다수의 LED 패키지가 실장되며, 상기 기판에는 상기 지지돌기가 삽입되는 다수의 삽입홀이 형성되어, 상기 커버버텀의 수직 측벽에 체결되는 LED 어레이; 및 사각 판상으로 상기 LED 어레이의 전방에 배치되는 도광판;을 포함하되, 상기 도광판의 입광면이 상기 삽입홀을 관통하여 돌출되는 상기 지지돌기에 지지되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명은 커버버텀의 수직 측벽에서 내측으로 돌출되는 엠보 형상의 돌기가 도광판을 지지하도록 구성되어, 간단한 구조와 조립 공정으로 광원과 도광판 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있다.

Description

커버버텀 엠보 형상을 이용한 백라이트 장치의 광학 갭 유지 구조{Optical Gap Keeping Structure for Backlight unit}

본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원과 도광판 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있는 측면형 백라이트 장치에서의 광학 갭 유지 구조에 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 면광원을 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 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 주요부인 광원부의 상세 구조를 나타낸 부분 사시도이다.

이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 백라이트 장치는 커버버텀(10), 커버버텀 내부에 안착되는 반사시트(20), 반사시트 상에 안착되는 도광판(30), 도광판 일측에 배치되는 LED 어레이(40), 도광판 상부에 적층되는 광학시트(50) 및 커버버텀 가장자리를 따라 체결되는 가이드 패널(60)로 구성된다. LED 어레이(40)는 기판(41) 상에 다수의 LED 패키지(42)가 일정 간격으로 실장되며, 전열 패드(43)를 매개로 커버버텀(10)의 수직 측벽에 부착되어 고정된다.

이와 같은 백라이트 장치는 LED 어레이(40)에서 제공되는 다수의 점광원의 빛이 도광판(30)의 측면 입광면을 통하여 도광판 내부로 입사되고, 도광판 내부에서 전반사를 통하여 전체 영역으로 분포되면서 상면의 출광면을 통하여 면광원으로 출사된다. 또한, 백라이트 장치는 도광판(30) 내부에서 빛이 전반사되는 과정에서 많은 열이 발생되고, 도광판(30)은 내부에서 발생되는 열에 의하여 팽창하게 된다. 이러한 도광판(30)의 열팽창은 LED 패키지(42)와 도광판(30) 사이의 간격(d)을 변화시켜, 결국 백라이트 장치의 광 특성이 변화되는 문제점이 발생한다. 또한, 도광판(30)의 열팽창으로 LED 패키지(42)와 도광판(30)이 접촉되어 부품이 손상되는 문제점도 발생한다.

이러한 문제점을 방지하고자 측면형 백라이트 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, LED 어레이(40)의 전면에 'U'자형 갭 패드(44, gap pad)가 개입되어 LED 패키지(42)와 도광판(30) 사이의 간격(d)이 일정하게 유지되도록 한다. 이때, 갭 패드(44)는 양면테이프를 매개로 기판(41) 표면에 부착되어, LED 패키지(42)에서 출사되는 빛이 도광판(30) 내부로 균일하게 유입되도록 하고, 도광판(30)의 직간접적인 간섭으로 인한 LED 패키지(42)의 손상을 방지하는 기능을 한다.

그러나 이러한 갭 패드(44)를 이용한 광원과 도광판의 간격 유지 구조는 양면테이프의 부착력이 약하여 갭 패드(44)가 금속 기판(41)으로부터 떨어지는 불량이 자주 발생하고, 갭 패드(44)의 이탈에 따른 도광판(30)과 LED 패키지(42)의 간섭으로 LED 패키지(42)가 손상되는 경우가 발생한다. 또한, 갭 패드(44)를 이용한 백라이트 장치는 고가의 부품 사용에 따른 제조비 상승을 초래하고, 다수의 갭 패드 부착에 따른 백라이트 장치의 조립 공정이 복잡해진다.

한편, 최근에는 상기와 같은 갭 패드를 대신하여 커버버텀의 형상을 변경하여 광원과 도광판 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 백라이트 장치가 국내공개특허 10-2011-0134706호(선행문헌1) 및 국내공개특허 10-2013-0003826호(선행문헌2) 등에 개시되어 있다.

상기 선행문헌1 및 선행문헌2의 백라이트 장치는 커버버텀에 도광판의 입광면을 지지하는 스토퍼(stopper)를 형성하여 광원과 도광판 사이의 간격을 유지시키는 구조를 이룬다. 스토퍼는 커버버텀의 수직 측벽 또는 바닥면 일부를 절개하고, 이를 다시 절곡하여 형성한다. 따라서, 상기 선행문헌들의 백라이트 장치는 스토퍼를 형성하기 위하여 커버버텀을 절개 및 절곡하여야 하므로, 커버버텀 가공 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.

또한, 상기 선행문헌1 및 선행문헌2의 백라이트 장치는 커버버텀에 형성되는 스토퍼는 도광판 입광면의 양 측부만을 지지하고, 도광판 입광면의 중앙 영역에는 별도의 보조 스토퍼가 커버버텀에 체결되어 도광판을 지지하는 구조를 이룬다. 따라서, 상기 선행문헌들의 백라이트 장치는 다수의 보조 스토퍼를 추가로 구비하고, 이를 다시 커버버텀 바닥면에 체결하여야 하므로 백라이트 장치의 구조와 조립 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.

- 선행문헌1 : 국내공개특허 10-2011-0134706호(2011.12.15. 출원공개) - 선행문헌2 : 국내공개특허 10-2013-0003826호(2013.01.09. 출원공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 간단한 구조와 조립 공정으로 광원과 도광판 사이의 간격을 일정하게 유지시켜, 도광판의 열팽창에 따른 광 특성의 변화 및 도광판의 간섭에 의한 광원의 손상을 방지할 수 있는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광학 갭 유지 구조는 사각 판상의 바닥면 가장자리를 따라 상측으로 절곡되는 수직 측벽이 형성되며, 상기 수직 측벽에는 내측으로 돌출되는 다수의 지지돌기가 형성되는 커버버텀; 기판 상에 다수의 LED 패키지가 실장되며, 상기 기판에는 상기 지지돌기가 삽입되는 다수의 삽입홀이 형성되어, 상기 커버버텀의 수직 측벽에 체결되는 LED 어레이; 및 사각 판상으로 상기 LED 어레이의 전방에 배치되는 도광판;을 포함하되, 상기 도광판의 입광면이 상기 삽입홀을 관통하여 돌출되는 상기 지지돌기에 지지되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 LED 어레이는 전열 패드를 매개로 상기 커버버텀의 수직 측벽에 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지돌기는 엠보 형상인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 커버버텀의 수직 측벽에서 내측으로 돌출되는 엠보 형상의 돌기가 도광판을 지지하도록 구성되어, 간단한 구조와 조립 공정으로 광원과 도광판 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 도 1의 주요부인 광원부의 상세 구조를 나타낸 부분 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도,
도 4는 도 3의 백라이트 장치의 광원부에 대한 주요 구성을 나타낸 분해 사시도,
도 5는 도 4의 주요부인 커버버텀의 상세 구조를 나타낸 단면도,

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 3은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 광원부 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 백라이트 장치의 광원부에 대한 주요 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 5는 도 4의 주요부인 커버버텀의 상세 구조를 나타낸 A-A 방향에 대한 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 백라이트 장치는 커버버텀(100), 커버버텀 내부에 안착되는 반사시트(200), 반사시트 상에 안착되는 도광판(300), 도광판 측부의 광원부에 배치되는 광원모듈(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(100b)과 바닥면(100b) 가장자리를 따라 상측으로 절곡되는 수직 측벽(100a)으로 구성되며, 내부에는 각 부품들이 수납되기 위한 수납공간이 형성된다.

반사시트(200)는 도광판 하부에 배치되어 도광판(300) 하측으로 누설되는 빛을 도광판(300) 내부로 재입사시켜 백라이트 장치의 휘도를 향상시키며, 광 반사율이 우수한 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.

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 도광판(300)의 가장자리를 감싸면서 커버버텀(100)에 체결되어 커버버텀(100) 내부에 수납되는 반사시트(200), 도광판(300), 광원모듈(400) 및 광학시트(500)를 고정시킨다. 이러한 가이드 패널(600)은 중앙이 개방되는 사각의 프레임 형상을 이룬다.

특히, 본 발명의 백라이트 장치는 LED 어레이(400)과 도광판(300) 사이의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 간격 유지 수단이 커버버텀(100)과 LED 어레이(400)에 형성된다.

구체적으로 살펴보면, 본 발명의 커버버텀(100)은 사각 판상의 바닥면(100b) 가장자리를 따라 수직 측벽(100a)이 형성되어 내부에는 각 부품들이 수납되는 공간을 형성한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 커버버텀(100)은 LED 어레이(400)가 배치되는 광원부의 수직 측벽(100a)에 다수의 지지돌기(110)가 측벽의 길이 방향을 따라 형성된다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 지지돌기(110)는 엠보(embo) 형상으로 수직 측벽(100a)의 내측으로 돌출되도록 형성되며, 알루미늄 패널로 구성되는 커버버텀에 대한 프레싱(pressing) 공정이나 펀칭(punching) 공정으로 쉽게 형성될 수 있다.

이러한 지지돌기(110)는 수직 측벽(100a)을 따라 소정 간격으로 다수개 형성되며, 지지돌기(110)가 형성되는 위치와 간격은 기판(410)에 실장되는 LED 패키지(420)의 위치나 도광판(300)의 입광면(300a)에 형성되는 광학 패턴의 위치 등을 고려하여 적절한 위치와 간격으로 형성된다. 특히, 대화면의 백라이트 장치에서는 수직 측벽의 가장자리뿐만 아니라 도광판 입광면의 중앙부를 지지하기 위하여 수직 측벽의 중앙 영역에도 적절한 위치에 형성된다.

또한, 지지돌기(110)는 적어도 커버버텀 측벽(100a)의 내면에 배치되는 LED 패키지(420)의 출광면(420a)보다 더 돌출되도록 형성된다. 즉, LED 패키지(420)의 출광면(420a)과 도광판(300)의 입광면(300a) 사이에는 서로 간섭되지 않도록 소정의 간격(d)이 확보되어야 하므로, 지지돌기(110)는 LED 패키지(420)의 출광면(420a)으로부터 상기 간격(d)만큼 더 돌출되는 위치까지 형성된다.

그리고, 본 발명의 LED 어레이(400)는 회로가 인쇄된 기판(410) 상에 다수의 LED 패키지(420)가 일정 간격으로 실장된 어레이를 구성한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, LED 어레이(400)는 커버버텀(100)의 지지돌기(110)가 삽입되는 다수의 삽입홀(430)이 기판(410)에 형성된다. 삽입홀(430)은 커버버텀(100)의 지지돌기(110)에 대응하는 위치에서 LED 패키지(420) 사이의 기판(410)을 관통하며 형성된다.

상기와 같은 커버버텀(100)과 LED 어레이(400)를 포함하는 백라이트 장치의 조립 과정을 도 4를 참조하여 살펴보면, 먼저, 지지돌기(110)가 삽입홀(430)을 관통하도록 LED 어레이(400)를 커버버텀(100)의 수직 측벽(100a)에 체결한다. 이때, LED 어레이(400)는 전열 패드(440, thermal pad)를 매개로 커버버텀(100)에 부착되며, 전열 패드(440)는 우수한 열전도성을 갖는 양면테이프가 이용된다. 이를 위하여 전열 패드(440)에도 LED 어레이의 기판(410)에 형성된 삽입홀(430)과 동일한 홀이 형성되어 기판(410) 배면에 부착된다. 이러한 LED 어레이(400)와 커버버텀(100)의 체결에 따라 커버버텀의 지지돌기(110)는 LED 어레이(400)의 전방으로 돌출된다.

LED 어레이(400)가 커버버텀(100)에 체결된 후, 커버버텀(100)의 내부 공간에는 반사시트(200)와 도광판(300)이 순차적으로 안착된다. 이때, 도광판(300)의 입광면(300a)은 LED 어레이(400) 전방으로 돌출된 지지돌기(110)의 단부에 접촉되도록 안착되어, LED 패키지(420)와 일정한 간격이 유지된다.

그리고, 도광판(300)의 상부에는 광학시트(500)가 적층된 후, 최종적으로 가이드 패널(600)이 커버버텀(100)에 체결되어, 백라이트 장치의 조립이 완성된다.

이와 같이 본 발명에서는 커버버텀의 수직 측벽에 형성된 엠보 형상의 지지돌기에 의하여 광원과 도광판 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 함으로써, 백라이트 장치의 구조와 조립 공정을 단순화할 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 : 지지돌기
200 : 반사시트 300 : 도광판
400 : LED 어레이 410 : 기판
420 : LED 패키지 430 : 삽입홀
440 : 전열 패드
500 : 광학시트 600 : 가이드 패널

Claims

사각 판상의 바닥면 가장자리를 따라 상측으로 절곡되는 수직 측벽이 형성되며, 상기 수직 측벽에는 내측으로 돌출되는 다수의 지지돌기가 형성되는 커버버텀;
기판 상에 다수의 LED 패키지가 실장되며, 상기 기판에는 상기 지지돌기가 삽입되는 다수의 삽입홀이 형성되어, 상기 커버버텀의 수직 측벽에 체결되는 LED 어레이; 및
사각 판상으로 상기 LED 어레이의 전방에 배치되는 도광판;을 포함하되,
상기 도광판의 입광면이 상기 삽입홀을 관통하여 돌출되는 상기 지지돌기에 지지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치의 광학 갭 유지 구조.
제1항에 있어서, 상기 LED 어레이는,
전열 패드를 매개로 상기 커버버텀의 수직 측벽에 부착되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치의 광학 갭 유지 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지돌기는,
엠보 형상인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치의 광학 갭 유지 구조.