KR20170030994A

KR20170030994A - 균일성이 개선된 백라이트

Info

Publication number: KR20170030994A
Application number: KR1020150128632A
Authority: KR
Inventors: 박기용
Original assignee: 박기용
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-20

Abstract

본 발명은 백라이트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화면영역을 둘러싸는 에지의 내측 및 외측의 적어도 한 부분에 그 부분을 위한 광 공급 수단이 구비되는 것으로써 화면영역 내의 다른 부분보다 에지가 어두움에 따라 나타나는 빛의 불균일이 발생하는 종래와는 달리, 화면영역 전체에서 균일하게 발광될 수 있는 백라이트 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 백라이트 및 그의 제조방법은 광 공급 수단을 구비하여 화면영역의 전체에서 균일한 밝기의 빛을 나타내므로 표시장치 전체의 일관된 밝기 유지가 중요한 경우(이미지 관리가 중요한 광고판용 백라이트 등)에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

균일성이 개선된 백라이트 {Backlight with Improved Uniformity}

본 발명은 표시장치에 구비되는 백라이트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화면영역을 둘러싸는 에지의 내측 및 외측의 적어도 한 부분을 위한 광 공급 수단이 구비되는 백라이트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 에지형 백라이트는 광원램프, 반사판, 도광판, 확산판 및 프리즘판 순서로 구성되고, 직하형 백라이트는 도광판이 생략된다.

이때, 도광판은 광원램프로부터 입사된 빛을 평면광으로 변화시켜주며, 반사판은 도광판 아래에 위치되어 광원램프로부터 입사한 빛을 백라이트의 출광면 방향으로 반사시켜 광 이용 효율을 높여 주고 입사광 전체의 반사량을 조절하여 백라이트의 출광면 전체가 균일한 휘도분포를 가지도록 한다.

확산판은 도광판을 통해 입사되는 빛을 확산, 산란시켜 백라이트 출광면 정면방향의 휘도를 증대시키고 균일하게 하며, 프리즘판은 확산판으로부터 나오는 빛을 출광면 정면 이외의 방향으로 나가는 것을 막고 광지향성을 향상시켜 시야각을 좁혀서 백라이트 출광면 정면방향으로의 휘도를 증대시켜 준다.

백라이트 기술에 있어서, 화면영역의 빛의 세기가 높을수록 밝은 화면을 얻을 수 있으나 소비전력이 증대된다. 따라서 백라이트 화면영역의 효율을 개선을 통하여 표시장치 화면의 저전력화 및 고휘도화를 이루는 것이 경제적이다.

종래의 백라이트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 화면영역(20)의 면적에 맞게 광원이 구비되는 것으로서, 이러한 도 1의 백라이트(10)에 따른 빛의 밝기는 도 2와 같이 공간적 분포도로 나타낼 수 있다. 이때 점선은 밝기의 변화를 쉽게 알아보기 위한 보조선이다. 백라이트(10)가 구비된 표시장치 화면의 휘도나 조도는 상기 분포도와 같은 패턴을 보인다.

도 2에서 화면영역(20)의 다른 부분(B)은 보조선 위로 일정한 형태의 분포도가 나타나므로 밝은 빛이 균일하게 나타나는 것을 의미하고, 에지(A)는 보조선 아래로 분포도가 나타나므로 빛이 어두운 것을 의미한다.

도 2에서 화면영역(20)의 다른 부분(B) 내의 광원들은 해당 광원뿐만 아니라 앞, 뒤, 좌, 우의 광원들로부터도 일정량의 빛이 입사되므로 작은 편차만 있을 뿐 균일한 빛을 나타낸다. 이때 작은 편차는 광원의 방사패턴, 광원사이의 거리 및 화면높이 등에 따라 다르게 나타난다.

반면, 에지(A) 내의 광원 들은 앞, 뒤, 좌, 우 중 한쪽방향에서는 광원들로부터 빛이 입사되지 않으므로 화면영역(20)의 다른 부분(B)에 비하여 밝기가 감소하므로 어둡게 나타난다. 따라서 백라이트(10)의 화면영역(20)은 빛의 불균일성을 보인다.

도 1a는 선광원이 구비된 백라이트(10)이며, 도 1b는 면광원이 구비된 백라이트(10)이고, 도 1c는 점광원이 구비된 백라이트(10)이다.

여기서 화면영역(20)을 둘러싸는 에지는 화면영역의 경계면에 위치하는 가장자리를 의미한다.

백라이트에서 빛의 균일도는 이미지 관리가 중요한 광고판용 백라이트의 품질을 결정하는 중요한 요소이다. 따라서 백라이트의 빛의 균일성을 개선할 수 있는 방법이 요구된다.

공개특허공보 제10-2002-0029296호 공개특허공보 제10-2006-0000814호 공개특허공보 제10-2006-0060833호

본 발명의 목적은 화면영역을 둘러싸는 에지의 내측 및 외측의 적어도 한 부분을 위한 광 공급 수단이 구비됨으로써 화면영역 전체가 균일한 빛을 나타내는 백라이트를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 백라이트의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 백라이트는 화면영역을 둘러싸는 에지의 내측 및 외측의 적어도 한 부분에 그 부분을 위한 광공급 수단이 구비된다.

또한 본 발명은 화면영역을 둘러싸는 에지의 내측 및 외측의 적어도 한 부분에 그 부분을 위한 광공급 수단을 구비하는 백라이트의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 화면영역을 둘러싸는 에지의 내측 및 외측의 적어도 한 부분에 그 부분을 위한 광 공급 수단을 구비함으로써, 에지를 포함한 화면영역 전체에서 균일한 빛을 나타내며 우수한 휘도 및 조도를 갖는다. 따라서 표시장치 화면 전체의 밝기가 균일하므로 균일성이 중요한 경우(이미지 관리가 중요한 광고판용 백라이트 등)에 유용하게 사용될 수 있다.

또한, 표시장치 화면에 어두운 부분이 없으므로 빛의 세기를 높이지 않아도 되므로 비용 절감에 좋다.

도 1은 종래의 백라이트 구성도이며,
도 2는 도 1의 백라이트에 따른 빛의 밝기를 나타내는 공간적 분포도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트를 나타낸 구성도이며,
도 4는 도 3의 백라이트에 따른 빛의 밝기를 나타내는 공간적 분포도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트를 나타낸 구성도이며,
도 6은 도 5의 백라이트에 따른 빛의 밝기를 나타내는 공간적 분포도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트를 나타낸 구성도이며,
도 8은 도 7의 백라이트에 따른 빛의 밝기를 나타내는 공간적 분포도이다.

본 발명은 화면영역의 가장자리인 에지(edge)가 화면영역 내의 다른 부분에 비하여 어두우므로 에지에 광 공급 수단을 구비하여 화면영역 내의 다른 부분과 동일한 밝기를 보임으로써 빛의 불균일성을 완화하는 백라이트 및 그의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 백라이트는 화면영역을 둘러싸는 에지의 내측 및 외측의 적어도 한 부분에 그 부분을 위한 광 공급 수단이 구비된다. 이때 광 공급 수단은 광원 또는 반사판이며, 에지에 광을 제공하여 에지를 포함한 화면영역 전체가 균일한 빛을 나타내도록 한다.

본 발명의 백라이트 제조방법은 화면영역을 둘러싸는 에지의 내측 및 외측의 적어도 한 부분에 그 부분을 위한 광 공급 수단을 구비하여 제조한다.

본 발명의 백라이트 제조방법으로 제조된 백라이트는 에지의 내측 및 외측에 광 공급 수단을 추가로 구비함으로써 에지도 앞, 뒤, 좌, 우에 주변광원이 있는 것과 유사한 밝기를 나타낸다. 따라서 화면영역 전체는 균일한 밝기를 보이므로 본 발명의 백라이트를 구비한 표시장치도 빛의 밝기가 균일해진다.

여기서 화면영역은 백라이트에서 표시장치의 화면 위치에 해당하는 영역을 의미한다.

여기서 표시장치는 LCD, 광고판, DLP 등 백라이트를 구비하여 화면에 이미지를 나타내는 것은 모두 포함한다.

상기 광원은 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode), EL(Electro Luminescent), 형광램프, 메탈할라이드램프 등을 이용할 수 있다. 이때 CCFL은 선광원, LED는 점광원, EL은 면광원 형태이다.

본 발명의 백라이트에 EEFL 또는 CCFL, LED 및 EL을 적용하면 선광원, 점광원 및 면광원의 이미지를 나타내지만 에지형에서는 도광판을 통과하면 면광원 이미지로 바뀐다. 이때 도광판은 하면에 반사판과 광원이 차례로 구비되며 아크릴 수지인 PMMA(Polymethylmethacrylate)를 사용한다. 이는 가시광 영역(광원에서 방출되는 빛의 영역)에서 빛에 대한 흡수성이 고분자 중 가장 낮아 투명성과 광택이 우수하기 때문이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트를 나타낸 구성도이며, 도 4는 도 3의 백라이트에 따른 빛의 밝기를 나타내는 공간적 분포도이다.

도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 백라이트(100)는 광 공급 수단(150)을 구비하며, 광 공급 수단(150)으로는 광원을 사용한다. 이때, 도 3a에 사용된 광원은 선광원인 EEFL 또는 CCFL(120)이고, 도 3b에 사용된 광원은 면광원인 EL(130)이며, 도 3c에 사용된 광원은 점광원인 LED(140)이다.

도 3에서 광 공급 수단(150)으로 사용된 광원은 화면영역(110)에 구비된 광원(120)이 연장된 형태로 구성된 것이다. 구체적으로는, 화면영역(110)에 구비된 광원(120, 130, 140)이 화면영역(110)의 외측으로 연장되도록 형성된 것이다.

이때 화면영역(110)의 외측은 표시장치에서 화면으로 이용되지 않는 영역(111)으로써, 백라이트(100) 내에서 화면영역(110)을 제외한 모든 부분을 의미하는 것이다. 바람직하게는 화면영역(110)의 네군데 에지와 인접한 부분을 의미한다.

이때 화면영역(110)의 외측으로 연장된 광원을 광 공급 수단(150)이라 한다. 그러므로 광 공급 수단(150)으로 사용된 광원은 화면영역(110)에 구비된 광원(120)과 동일하다.

광 공급 수단(150)으로 사용된 광원은 상기 광원의 방사패턴, 광원사이의 거리 및 화면높이 등을 고려하여 에지의 밝기에 기여하는 정도가 10 % 미만인 거리부터는 배치하지 않는 것이 경제적이다.

이렇게 표시장치에서 화면으로 이용되지 않는 영역(111)에 광 공급 수단(150)(광원)을 배치함으로써, 화면영역(110)의 에지는 앞, 뒤, 좌, 우에 주변광원이 있는 것과 유사한 밝기의 빛을 나타낸다.

도 4는 도 3의 백라이트(100)에서 화면영역(110)의 광원들이 나타내는 빛의 밝기를 공간적 분포도로 나타낸 것이다. 도 4에서 점선은 밝기의 변화를 쉽게 알아보기 위한 보조선이다. 백라이트(100)가 구비된 표시장치 화면의 휘도나 조도는 상기 분포도와 같은 패턴을 보인다.

도 4에 도시된 바와 같이, 화면영역(110)은 전체적으로 보조선 위로 빛의 밝기를 나타내는 분포도가 나타난다. 따라서 화면영역(110)의 광원(120)을 연장된 형태로 구성하여 광 공급 수단(150)(광원)을 구비하면, 화면영역(110)의 양쪽 끝부분인 에지(A)는 화면영역(110) 내의 다른 부분(B)과 동일한 빛의 밝기를 나타내는 것을 알 수 있다.

도 3에서는 화면영역(110) 네 면의 외측에 광원(120)을 연장한 형태로 구성하였으나, 이에 한정하는 것은 아니고 필요에 따라 화면영역(110)의 네 면 중 특정 면의 외측에 광원(120)을 연장한 형태로 구성할 수 있다.

또한, 도 3a, 3b, 3c에서 차례로 EEFL 또는 CCFL(선광원), EL(면광원), LED(점광원)을 사용하였지만, 이에 한정하는 것은 아니고 이들이 조합된 광원도 적용이 가능하며, 입체광원은 이들의 조합으로 볼 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트를 나타낸 구성도이며, 도 6은 도 5의 백라이트에 따른 빛의 밝기를 나타내는 공간적 분포도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 백라이트(100)는 광 공급 수단(150)을 구비하며, 광 공급 수단(150)으로는 광원을 사용한다.

도 5에서 화면영역(110)의 광원(140) 및 광 공급 수단(150)으로 사용된 광원은 점광원인 LED(140)이지만, 선광원인 EEFL 또는 CCFL을 사용할 수도 있다. 이때 광 공급 수단(150)으로 사용된 광원은 화면영역(110)에 구비된 광원(140)과 동일하다. 도 5에 구비된 광 공급 수단(150)으로 사용된 광원은 화면영역의 광원(140)들 간의 거리보다 가깝게 에지의 내측 또는 외측부분에 구비된다.

구체적으로 예를 들면, 화면영역(110)의 광원(140)들은 앞, 뒤, 좌, 우에 위치한 다른 광원(140)들과 30 mm의 간격으로 구비된다면 광 공급 수단(150)(광원)은 앞, 뒤, 좌 또는 우에 위치한 다른 광원(140)들과 20 mm 간격으로 구비된다. 이때 광 공급 수단(150)(광원)이 점광원일 때는 화면영역(110)의 네 면에 존재하는 모든 에지와 인접(에지의 내측 또는 외측부분)하게 존재한다. 또한, 광 공급 수단(150)(광원)이 선광원일 때는 화면영역(110)의 네 면에 존재하는 에지 중 두 군데 에지와 인접한 곳에 위치한다. 이때 두 군데 에지는 직선의 선광원과 대응되는 화면영역(110)의 면에 존재하는 에지이다.

이렇게 광 공급 수단(150)을 화면영역의 광원(140)들 간의 거리보다 가깝게 에지의 내측 또는 외측부분에 구비함으로써, 화면영역(110)의 에지는 앞, 뒤, 좌, 우에 주변광원이 있는 것과 유사한 밝기의 빛을 나타낸다.

따라서 도 5의 백라이트(100)는 광공급 수단(150)으로 사용된 광원을 적게 사용하여도 화면영역(110) 전체가 균일한 빛을 나타낼 수 있다. 또한 광공급 수단(150)(광원)이 화면영역(110)의 경계면에 가깝게 형성되므로 공간을 차지하지 않는다.

도 6은 도 5의 백라이트(100)에서 화면영역(110)의 광원들이 나타내는 빛의 밝기를 공간적 분포도로 나타낸 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 화면영역(110)은 전체적으로 보조선 위로 빛의 밝기를 나타내는 분포도가 나타난다. 따라서 화면영역(110)에 구비된 광원(140)들 간의 거리보다 가깝게 에지의 외측 또는 내측부분에 광 공급 수단(150)(광원)을 구비하면, 화면영역(110)의 양쪽 끝부분인 에지(A)는 화면영역(110) 내의 다른 부분(B)과 거의 동일한 빛의 밝기를 나타내는 것을 알 수 있다.

도 5에서는 화면영역(110) 네 면에 존재하는 에지의 내측 및 외측에 광 공급 수단(150)(광원)을 구비하였으나, 이에 한정하는 것은 아니고 필요에 따라 화면영역(110)의 네 면 중 특정 면에 존재하는 에지의 내측 및 외측부분에 광 공급 수단(150)(광원)을 구비할 수 있다.

도 5에서는 LED(점광원)을 사용하였지만, 이에 한정하는 것은 아니고 선광원도 적용이 가능하며, 면광원도 에지의 발광층을 주변보다 고휘도가 되도록 설계함으로써 적용이 가능하다. 또한 이들이 조합된 광원도 적용이 가능하며, 입체광원은 이들의 조합으로 볼 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트를 나타낸 구성도이며, 도 8은 도 7의 백라이트에 따른 빛의 밝기를 나타내는 공간적 분포도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 백라이트(100)는 광 공급 수단(160)을 구비하며, 광 공급 수단(160)으로는 반사판을 사용한다(이하, 반사판을 160으로 도시함). 이때 도 7에 사용된 광원은 점광원인 LED(140)이다.

도 7에서 반사판(160)은 에지의 내측 또는 외측부분에 형성된다. 반사판(160)은 화면영역(110)의 에지에서 빛의 균일도를 보장할 수 있으면 되므로 본 기술분야에서 사용되는 통상의 반사판을 모두 사용할 수 있다. 구체적으로는 폴리에스테르필름 또는 금속 코팅필름을 사용하거나 별도의 반사판을 설치하지 않고 백라이트(110)에 구비되는 부품에 반사면을 형성하여 이용할 수 있다.

반사판(160)은 화면영역(110) 밖으로 흩어지는 빛을 모아주기 때문에 화면영역(110)의 에지는 앞, 뒤, 좌, 우에 주변광원이 있는 것과 유사한 밝기의 빛을 나타낸다. 따라서 화면영역(110) 전체가 균일한 빛을 나타낸다.

이때, 화면영역(110)을 기준으로 60-120°의 각도로 반사판(160)을 구비할 때 화면영역(110) 밖으로 흩어지는 빛을 많이 모으며, 바람직하게는 수직(90°)으로 반사판(160)을 구비하는 것이다.

도 8은 도 5의 백라이트(100)에서 화면영역(110)의 광원들이 나타내는 빛의 밝기를 공간적 분포도로 나타낸 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 화면영역(110)은 전체적으로 보조선 위로 분포도가 나타나는데, 이는 화면영역(110) 전체가 유사한 빛의 밝기를 나타낸다는 것이다. 화면영역(110) 에지의 내측 또는 외측에 반사판(160)을 구비하면, 화면영역(110)의 양쪽 끝부분인 에지(A)는 화면영역(110) 내의 다른 부분(B)과 유사한 빛의 밝기를 나타낸다.

도 7에서는 화면영역(110) 네 면에 존재하는 에지의 내측 및 외측에 반사판(160)을 구비하였으나, 이에 한정하는 것은 아니고 필요에 따라 화면영역(110)의 네 면 중 특정 면에 존재하는 에지의 내측 및 외측부분에 반사판(160)을 구비할 수 있다.

도 7에서 LED(점광원)을 사용하였지만, 이에 한정하는 것은 아니고 이들이 조합된 광원도 적용이 가능하며, 입체광원은 이들의 조합으로 볼 수 있다.

도 5 및 도 7에서 에지의 내측부분은 화면영역(110) 내에서 화면영역(110)의 경계면과 가까운 부분이며, 에지의 외측부분은 화면영역(110)의 외측에서 화면영역(110)의 경계면과 가까운 부분이다. 예컨대 ‘가깝다’라는 것은 밀착될 정도를 의미한다.

도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 실시예들을 조합하여 적용할 수도 있다.

더 개선하여 화면영역의 최외곽에 배치된 광원들과 측면반사면 사이의 거리의 두배가 상기 화면영역의 최외곽에 배치된 광원들과 그보다 안쪽의 광원들간의 거리보다 작게 하면, 화면영역 내 빛의 밝기를 더 균일하게 할 수 있을 뿐만 아니라 백라이트 테두리(베젤)를 최소화할 수 있다.

이는 측면반사면을 사용한 효과에 더하여, 에지부분에서 광원사이의 거리(최외곽 광원과 반사면에 의한 가상 광원 사이의 거리)가 화면영역의 광원들간의 거리보다 가깝게 되는 효과가 더해지기 때문이다.

또한 도 3, 도 5 및 도 7에서 에지는 네 군데로 한정하였으나 화면영역의 둘러싼 면의 수에 따라 에지의 수는 바뀔 수 있다.

도 3, 도 5 및 도 7은 직하형 백라이트를 기준으로 설명하였으나, 에지형 백라이트의 경우에도 도광판을 면광원에 대응시켜 적용할 수 있다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

10: 백라이트(종래) 20: 화면영역(종래)
30: 선광원(종래) 40: 면광원(종래)
50: 점광원(종래) 100: 백라이트
110: 화면영역 111: 화면으로 이용되지 않는 영역
120: 선광원 130: 면광원
140: 점광원 150: 광 공급 수단(광원)
160: 광 공급 수단(반사판)
A: 에지 B: 화면영역내의 다른 부분

Claims

광원들과 측면반사면을 포함하는 백라이트에 있어서,
측면반사면은 화면영역 밖으로 흩어지는 빛을 화면영역 안으로 모아주고,
화면영역의 최외곽에 배치된 광원들과 상기 측면반사면 사이의 거리의 두배가 상기 화면영역의 최외곽에 배치된 광원들과 그보다 안쪽의 광원들간의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 백라이트