KR20190050330A - 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 장치 - Google Patents

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KR20190050330A
KR20190050330A KR1020170145447A KR20170145447A KR20190050330A KR 20190050330 A KR20190050330 A KR 20190050330A KR 1020170145447 A KR1020170145447 A KR 1020170145447A KR 20170145447 A KR20170145447 A KR 20170145447A KR 20190050330 A KR20190050330 A KR 20190050330A
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송용욱
정시영
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희성전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 소정 면적의 화상 영역 내에서 특정 영역에 대한 분할 조명이 가능하도록 하는 분할 구동형 백라이트 장치에 관한 것으로, 본 발명의 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 장치는, 사각 판 상의 플레이트로 가로 및 세로 방향으로 m x n 영역으로 분할되고, 각 영역의 표면에는 가로 및 세로가 비대칭을 이루는 다수의 광 추출 패턴이 영역 단위로 교차되면서 형성되는 도광판; 상기 도광판의 상하 및 좌우 측부의 입광면을 따라 배치되며, 상기 도광판의 각 영역 단위로 가로 또는 세로 방향으로 빛을 입사시키도록 개별 발광되는 LED 광원;을 포함하고, 상기 LED 광원을 선택적으로 발광하여 상기 도광판의 영역 단위로 조명이 이루어진다.

Description

분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 장치{Backlight unit for separated lighting}
본 발명은 액정표시장치용 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정 면적의 화상 영역 내에서 특정 영역에 대한 분할 조명이 가능하도록 하는 분할 구동형 백라이트 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 TV, 스마트폰, 노트북, 태블릿 등의 기기에 널리 사용되고 있으며, 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display), 유기발광표시장치(OLED:Organic Light-Emitting Display), 플라즈마표시장치(PDP; Plasma Display Panel) 등과 같은 다양한 종류가 사용되고 있다.
여기서, 액정표시장치(이하, 'LCD'라 함)는 다른 표시장치와 달리 그 자체에서 빛을 발하지 못하여, 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 고품질의 화상을 구현하게 된다.
백라이트 장치의 광원으로는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 주로 이용되며, LED 광원이 배치되는 위치에 따라 직하형(Direct Lighting type) 또는 측면형(Edge Lighting type) 백라이트 장치로 구분된다. 직하형 백라이트 장치는 확산판 하부에 LED 광원이 배치되어 확산판을 통하여 액정패널에 직접 빛을 비추어 조명하는 방식이며, 측면형 백라이트 장치는 도광판 측부에 LED 광원이 배치되어 도광판과 광학시트를 통하여 간접적으로 빛을 비추어 조명하는 방식이다.
측면형 백라이트 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 도광판(1)의 측부에 다수의 LED 광원(2)이 배치되고, LED 광원(2)에서 출사되는 빛이 도광판(1) 내부에서 전반사를 반복하는 과정에서 면광원의 형태로 전환되어 상부의 출광면으로 출사된다. 이때, 출광면으로 출사되는 빛은 도광판(1)의 유효 발광영역의 전체 면에서 고르게 분포되어 출사된다. 이러한 측면 방식의 면광원 장치는 LED 광원(2)이 도광판(1) 측부에 배치되어 박형화에 유리하며, 출광면으로 균일할 빛이 출사되는 장점은 나타낸다.
한편, 측면형 백라이트 장치는 도광판(1)에 의한 면광원의 빛이 전체적으로 발광하게 되므로, 직하형과 같이 각 영역별 화면의 분할 구동(local dimming)이 어려운 단점이 있다. 이를 해결하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 블록 단위로 분리되는 다수의 도광판(1)을 배열하고 각 도광판(1)에 LED 광원(2)을 배치하여, 각 도광판 단위로 구동하는 방식이 이용되고 있다.
그러나 상기와 같이 각 블록 단위의 도광판을 이용하여 분할 구동하는 경우, 다수의 도광판 사용에 따른 백라이트 장치의 제조 비용이 증가하는 문제점이 있으며, 특히, 전체 구동시 각 도광판 사이의 갭에서 경계선이 발생되어 화면 품질이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 상기 종래의 기술에 따른 백라이트 장치는 도광판이 2 x 2 단위로 배열되는 구조에서만 분할 구동이 가능한 단점이 있다. 즉, 도광판이 3 x 3 또는 그 이상의 단위로 배열될 때, 중앙에 배치되는 도광판에는 LED 광원이 배치될 수 없어 조명이 불가능하게 된다.
한국등록특허 10-1164094호(2012.07.03.등록, 백라이트 유닛)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 두께와 제조 비용을 증가시키지 않고 분할 구동이 가능한 도광판과 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 분할 구동이 가능하면서 전체 구동시에도 광 특성의 손상을 초래하지 않는 도광판과 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 장치는, 사각 판 상의 플레이트로 가로 및 세로 방향으로 m x n 영역으로 분할되고, 각 영역의 표면에는 가로 및 세로가 비대칭을 이루는 다수의 광 추출 패턴이 영역 단위로 교차되면서 형성되는 도광판; 상기 도광판의 상하 및 좌우 측부의 입광면을 따라 배치되며, 상기 도광판의 각 영역 단위로 가로 또는 세로 방향으로 빛을 입사시키도록 개별 발광되는 LED 광원;을 포함하고, 상기 LED 광원을 선택적으로 발광하여 상기 도광판의 영역 단위로 조명이 이루어진다(상기 m 및 n은 2 이상의 정수).
또한, 상기 광 추출 패턴은, 소정의 폭과 길이를 가지면서 길이 방향으로 긴 형상을 이루고, 길이 방향이 가로 방향으로 배열되는 제1 패턴과, 길이 방향이 세로 방향으로 배열되는 제2 패턴으로 구성되며, 상기 제1 패턴가 제2 패턴이 영역 단위로 교차되면서 형성된다.
또한, 상기 광 추출 패턴은, 타원 형상, 프리즘 형상, 렌티큘러 형상 또는 단면이 다각 형상을 이룰 수 있다.
또한, 상기 m 및 n은 2 내지 6 인 것이 바람직하다.
본 발명은 도광판이 다수의 가상 영역으로 분할되고, 가로 및 세로가 비대칭을 이루는 광 추출 패턴이 영역 단위로 형성되어, 두께와 제조 비용을 증가시키지 않고 분할 구동이 가능한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명은 도광판이 일체형으로 형성되어 전체 구동시에도 광 특성이 손상되지 않는 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명의 LED 광원의 개별 발광을 제어함으로써, 도광판의 특정 영역에 대한 분할 조명이 쉽게 제어될 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 종래의 기술에 따른 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 장치를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 광 추출 패턴의 배열을 나타낸 평면도,
도 5은 도 4의 주요부인 광 추출 패턴을 나타낸 개념도,
도 6은 도 4의 주요부를 상세히 나타낸 확대도,
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 분할 구동이 다양한 예를 나타낸 평면도.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 본 발명에 대한 설명에 있어서, 제1, 제2, 상, 하, 좌, 우, 가로, 세로 등과 같은 표현은 해당 구성에 대한 상대적인 순서나 위치, 방향을 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 명칭에 의하여 순서, 위치 및 방향이 한정되는 것은 아니라 할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 광 추출 패턴의 배열을 나타낸 평면도이며, 도 5은 도 4의 주요부인 광 추출 패턴을 나타낸 개념도이고, 도 6은 도 4의 주요부를 상세히 나타낸 확대도이다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치는 도광판(100)과, 도광판의 측부에 배치되는 LED 광원(200)을 포함한다. 상기 도광판(100)과 LED 광원(200)은 사각 판상의 커버버텀 내부에 배치되고, 도광판 하부에는 반사시트가 배치되며, 도광판 상부에는 확산시트와 프리즘 시트를 포함하는 광학시트가 더 적층될 수 있다. 상기 커버버텀, 반사시트 및 광학시트는 백라이트 장치에 대한 공지의 기술이 적용될 수 있다.
상기 도광판(100)은 LED 광원(200)으로부터 입사되는 다수의 점광원의 빛을 내부 전반사를 통하여 면광원으로 전환시킨 후 상면으로 출사시키는 광 전환 소자이다. 이러한 도광판(100)은 소정의 굴절율을 갖는 투명 아크릴 계열의 수지로 구성되며, 일 예로 PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Poly styrene), MS(Meta styrene) 또는 PC(Polycarbonate) 등의 수지로 구성될 수 있다. 또한, 도광판(100)은 소정의 두께와 크기를 갖는 사각 판 형상을 이루며, 네 측면은 LED 광원(200)으로부터 빛이 입사되는 입광면을 형성하고, 하면은 도광판 내부의 빛을 상면을 반사시키는 반사면을 형성하며, 상면은 면광원의 빛이 출사되는 출광면을 형성한다.
본 발명의 도광판(100)은 내부로 진행되는 빛을 상면으로 출사시키기 위한 광 추출 패턴(110)이 상면 또는 하면에 형성된다. 또한, 도광판(100)은 직사각 형상을 이루면서, 가상의 구분선(L)에 의하여 가로 및 세로 방향으로 다수의 영역으로 분할된다. 일 예로 각 방향으로 4 x 4 영역으로 구분되어 총 16 개 영역으로 분할될 수 있다. 각 영역은 상하 방향으로 1 행 내지 4 행으로 구분되고, 좌우 방향으로 1 열 내지 4 열로 구분되며, 좌측에서 우측 방향 및 상부에서 하부 방향 순으로 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 4-1, 4-2, 4-3 및 4-4 영역이라 칭한다.
또한, 각 영역의 도광판(100)에 광 추출 패턴(110)이 형성된다. 광 추출 패턴(110)은 도 5에 도시된 바와 같이, 소정의 폭(a)과 길이(b)를 가지면서 길이 방향으로 긴 타원 형상을 이룬다. 또한, 광 추출 패턴(110)의 길이(b)는 폭(a)에 비하여 2 배 이상(b≥2a)의 크기를 갖도록 형성된다.
또한, 상기 광 추출 패턴(110)은 길이 방향으로 긴 타원 형상을 예시하였으나, 가로 및 세로가 비대칭을 이루는 프리즘 형상, 렌티큘러 형상 또는 단면이 다각 형상을 이룰 수 있고, 도광판(100)의 표면에 대하여 양각 또는 음각으로 형성될 수 있으며, 도광판의 상면(출광면) 또는 하면(반사면)에 형성될 수 있을 것이다.
상기와 같은 형상의 광 추출 패턴(110)에 대하여 길이 방향이 가로 방향으로 배열되는 패턴을 제1 패턴(111)이라 하고, 세로 방향으로 배열되는 패턴을 제2 패턴(112)이라 한다.
광 추출 패턴(110)은 다수의 영역으로 분할되는 도광판(100)에 대하여 도 4에 도시된 바와 같이, 가로 방향 및 세로 방향의 각 영역에 대하여 제1 패턴(111)과 제2 패턴(112)이 교차하면서 형성된다. 즉 1-1, 1-3, 2-2, 2-4, 3-1, 3-3, 4-2, 4-4 영역에는 가로 방향의 제1 패턴(111)이 형성되고, 1-2, 1-4, 2-1, 2-3, 3-2, 3-4, 4-1, 4-3 영역에는 세로 방향의 제2 패턴(112)이 형성된다. 상기 제1 패턴(111)은 상하부(ⓐ 내지 ⓗ)의 LED 광원(200)의 점등에 반응하여 도광판(100) 내부에서 세로 방향(상하 방향)으로 진행하는 빛(L2)을 출사시키고, 제2 패턴(112)은 좌우 측(ⓘ 내지 ⓟ)의 LED 광원(200)의 점등에 반응하여 도광판(100) 내부에서 가로 방향(좌우 방향)으로 진행하는 빛(L1)을 출사시키도록 구성된다.
상기 LED 광원(200)은 도광판(100)의 상하 및 좌우 측부에 배치되어 도광판(100) 내부로 점광원의 빛을 제공하는 백라이트 장치의 광원이다. 이러한 LED 광원(200)은 기판 상에 다수의 LED가 실장되는 어레이로 구성될 수 있다. 특히, 본 발명의 LED 광원(200)은 다수의 가상 영역으로 분할되는 도광판(100)에 대하여 각 영역에 대응하는 위치에 배치된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 가로 방향으로 4 개의 영역으로 분할되는 도광판(100)에 대하여 도광판 상하부에 배치되는 LED 광원(200)도 각각 4개의 영역(ⓐ 내지 ⓓ 및, ⓔ 내지 ⓗ)으로 구분될 수 있다. 따라서, 도광판(100) 상하부에 배치된 LED 광원(200)은 4 열의 도광판 영역에 대하여 세로 방향으로 빛을 입사시킨다. 마찬가지로, 도광판(100)의 좌우측에 배치되는 LED 광원(200)도 세로 방향으로 4개의 영역으로 분할되는 도광판(100)에 대하여 각각 4개의 영역(ⓘ 내지 ⓛ 및, ⓜ 내지 ⓟ)으로 구분될 수 있다. 따라서, 도광판(100) 좌우측에 배치된 LED 광원(200)은 4 행의 도광판 영역에 대하여 가로 방향으로 빛을 입사시킨다.
도 6을 참조하면, 상기와 같은 구성의 백라이트 장치는 도광판(100)의 상하부에 배치되는 LED 광원(200)에 의하여 세로 방향으로 입사되는 빛(L2)은 제1 패턴(111)에 의하여 산란 및 난반사되면서 출광면으로 출사된다. 이때, 세로 방향의 빛(L2)은 제2 패턴(112)이 형성된 영역을 진행할 때는 대부분이 그대로 통과하게 된다. 이는 빛의 진행 방향과 광 추출 패턴(110)의 길이 방향이 나란할 때는 패턴에 의한 산란이나 난반사가 거의 나타나지 않기 때문이다.
또한, 도광판(100)의 좌우측에 배치되는 LED 광원(200)에 의하여 가로 방향으로 입사되는 빛(L1)은 제2 패턴(112)에 의하여 산란 빛 난반사되면서 출광면으로 출사된다. 이때, 가로 방향의 빛(L1)은 제1 패턴(111)이 형성된 영역을 진행할 때는 대부분이 그대로 통과하게 된다.
따라서 본 발명의 백라이트 장치는 각 위치의 LED 광원(200)을 개별 점등함으로써, 판 상의 도광판(100)에 대하여 다수로 분할되는 각 영역별 조명이 가능하게 된다. 이하에서 각 영역 별로 분할되어 조명되는 다양한 예를 살펴보기로 한다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 분할 구동의 다양한 예를 나타낸 평면도이다.
먼저, 도 7a는, 도광판(100)의 전체 영역에 대하여 2-2 영역에 대한 분할 조명이 이루어지는 예를 도시하였다. 2-2 영역의 도광판(100)에는 가로 방향의 제1 패턴(111)이 형성되므로, 세로 방향으로 빛을 입사시키는 LED 광원(200)이 발광되어야 한다. 따라서, 2 열의 도광판(100) 상부 또는 하부에 배치된 LED 광원(200)이 발광되어야 하는데, 2-2 영역은 도광판의 중심에 대하여 상부에 위치하므로, 상대적으로 가까운 2 열의 상부(ⓑ)에 배치되는 LED 광원(200)이 발광됨으로써, 도광판(100)은 2-2 영역이 분할되어 조명될 수 있다.
또한, 도 7b는, 도광판의 전체 영역에 대하여 2-3 영역에 대한 분할 조명이 이루어지는 예를 도시하였다. 2-3 영역의 도광판(100)에는 세로 방향의 제2 패턴(112)이 형성되므로, 가로 방향으로 빛을 입사시키는 LED 광원(200)이 발광되어야 한다. 따라서 2 행의 도광판 좌측 또는 우측에 배치된 LED 광원(200)이 발광되어야 하는데, 2-3 영역은 도광판의 중심에 대하여 우측에 위치하므로, 상대적으로 가까운 2 행의 우측(ⓝ)에 배치되는 LED 광원(200)이 발광됨으로써, 도광판(100)은 2-3 영역이 분할되어 조명될 수 있다.
또한, 7c는, 도광판의 전체 영역에 대하여 1-1, 1-4, 2-2, 2-3, 3-2, 3-3, 4-1, 4-4 영역의 복수의 영역에 대한 분할 조명이 이루어지는 예를 도시하였다.
여기서 1-1, 2-2, 3-3 및 4-4 영역의 도광판(100)에는 가로 방향의 제1 패턴(111)이 형성되므로, 이들 영역은 도광판(100)의 상부 또는 하부에 배치된 LED 광원(200)의 발광으로 조명된다. 이때, 1-1 및 2-2 영역은 도광판의 중심에 대하여 상부에 위치하므로 각각 1 열 상부(ⓐ) 및 2 열 상부(ⓑ)에 배치된 LED 광원(200)의 발광으로 조명되고, 3-3 및 4-4 영역은 도광판의 중심에 대하여 하부에 위치하므로 각각 3 열 하부(ⓖ) 및 4 열 하부(ⓗ)에 배치된 LED 광원(200)의 발광으로 조명된다.
또한, 1-4, 2-3, 3-2 및 4-1 영역의 도광판(100)에는 세로 방향의 제2 패턴(112)이 형성되므로, 이들 영역은 도광판(100)의 좌측 또는 우측에 배치된 LED 광원(200)의 발광으로 조명된다. 이때, 1-4 및 2-3 영역은 세로 방향의 중심 축에 대하여 우측에 위치하므로 각각 1 행 우측(ⓜ) 및 2 행 우측(ⓝ)에 배치된 LED 광원(200)의 발광으로 조명되고, 3-2 및 4-1 영역은 세로 방향의 중심 축에 대하여 좌측에 위치하므로 각각 3 행 좌측(ⓞ) 및 4 행 좌측(ⓟ)에 배치된 LED 광원(200)의 발광으로 조명된다.
이와 같이 본 발명은 도광판이 가상의 선으로 분할 구동하고자 하는 다수의 영역으로 분할되고, 각 영역에는 가로 방향으로 입사되는 빛을 출사시키는 광 추출 패턴과 세로 방향으로 입사되는 빛을 출사시키는 광 추출 패턴이 각 영역 단위로 형성되며, 도광판의 상하 및 좌우 측부에 배치되는 다수의 LED 광원에 대하여 각 영역에 상대적으로 가까운 상하부 또는 좌우측의 LED 광원을 선택적으로 발광시킴으로써, 일체형을 이루는 도광판 내에서 특정 영역에 대한 분할 조명이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 4 x 4 영역으로 분할되는 도광판을 예시하였으나, 3 x 5, 4 x 6 등 다양한 수로 분할되는 도광판에도 적용될 수 있으며, 가로 또는 세로 방향에 대하여 LED 광원으로부터 동일한 거리에 있는 영역에 대해서는 임의의 어느 일측 또는 양측의 LED 광원의 발광으로 조명될 수 있다. 즉, 본 발명의 도광판은 m x n 영역으로 분할될 수 있으며, 상기 m 및 n 은 2 내지 6의 정수로 인 것이 바람직할 것이다. m 및 n이 7 이상인 경우, 일측의 LED 광원은 2 영역 이상을 조명하게 되어 분할 조명이 다소 불리하게 된다.
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 : 도광판
110 : 광 추출 패턴
111 : 제1 패턴 112 : 제2 패턴
200 : LED 광원

Claims (4)

  1. 사각 판 상의 플레이트로 가로 및 세로 방향으로 m x n 영역으로 분할되고, 각 영역의 표면에는 가로 및 세로가 비대칭을 이루는 다수의 광 추출 패턴이 영역 단위로 형성되는 도광판;
    상기 도광판의 상하 및 좌우 측부의 입광면을 따라 배치되며, 상기 도광판의 각 영역 단위로 가로 또는 세로 방향으로 빛을 입사시키도록 개별 발광되는 LED 광원;을 포함하고,
    상기 LED 광원을 선택적으로 발광하여 상기 도광판의 영역 단위로 조명이 이루어지는, 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 장치(상기 m 및 n은 2 이상의 정수).
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 추출 패턴은,
    소정의 폭과 길이를 가지면서 길이 방향으로 긴 형상을 이루고,
    길이 방향이 가로 방향으로 배열되는 제1 패턴과, 길이 방향이 세로 방향으로 배열되는 제2 패턴으로 구성되며,
    상기 제1 패턴과 제2 패턴이 영역 단위로 교차되면서 형성되는, 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광 추출 패턴은,
    타원 형상, 프리즘 형상, 렌티큘러 형상 또는 단면이 다각 형상인, 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 m 및 n은,
    2 내지 6 인, 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 장치.
KR1020170145447A 2017-11-02 2017-11-02 분할 구동이 가능한 측면형 백라이트 장치 KR20190050330A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101164094B1 (ko) 2009-07-14 2012-07-12 엘지이노텍 주식회사 백라이트 유닛

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