KR20200041414A - 광 가이드 바를 갖는 백라이트 장치 - Google Patents

광 가이드 바를 갖는 백라이트 장치 Download PDF

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KR20200041414A KR1020180121131A KR20180121131A KR20200041414A KR 20200041414 A KR20200041414 A KR 20200041414A KR 1020180121131 A KR1020180121131 A KR 1020180121131A KR 20180121131 A KR20180121131 A KR 20180121131A KR 20200041414 A KR20200041414 A KR 20200041414A
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Abstract

본 발명은 액정패널에 면광원의 빛을 제공하는 백라이트 장치에 관한 것으로, 내부에 수납공간을 형성하는 커버버텀, LED 하우징의 수평부에 다수의 LED가 실장된 기판이 결합되고, 상기 LED의 출광면이 상부를 향하도록 상기 커버버텀의 바닥면에 결합되는 광원모듈, 상기 LED의 빛을 입사시키는 제1 면을 갖는 수직부와, 상기 수직부의 상단에서 수평으로 연장되며 단부는 빛이 출사되는 제2 면을 갖는 수평부와, 상기 수직부와 상기 수평부를 연결하는 반사부로 이루어져, 상기 제1 면이 상기 LED의 출광면과 마주하도록 배치되는 광 가이드 바, 측면의 입광면을 갖는 판 형상으로, 상기 입광면이 상기 광 가이드 바의 제2 면에 마주하도록 배치되는 도광판, 및, 상기 도광판 상부에 배치되는 광학시트;를 포함한다.

Description

광 가이드 바를 갖는 백라이트 장치{Backlight unit having light guide bar}
본 발명은 액정패널에 면광원의 빛을 제공하는 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 빛을 균일하게 공급함으로써 고품질의 화상을 구현하게 된다.
이와 같이 백라이트 장치는 LCD와 같은 디스플레이 장치의 화상을 실현하기 위하여 액정패널의 배면에 설치되는 면광원 어셈블리이다. 백라이트 장치의 광원으로는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 주로 이용되며, LED 광원이 배치되는 위치에 따라 직하 방식(Direct Lighting type) 또는 측면 방식(Edge Lighting type)의 백라이트 장치로 구분된다. 직하 방식은 확산판 하부에 LED 광원이 배치되어 확산판을 통하여 직접 빛을 비추어 조명하는 방식으로 슬림화에 유리하며, 측면 방식은 도광판 측부에 LED 광원이 배치되어 도광판과 광학시트를 통하여 간접적으로 빛을 비추어 조명하는 방식으로 대형화에 유리하다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요부를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이, 백라이트 장치는 커버버텀(11), 광원모듈(12), 반사시트(16), 도광판(17), 광학필름(18) 및 가이드 패널(19)을 포함한다. 또한, 백라이트 장치는 가이드 패널(19) 상부에 액정패널(21)이 적층되고, 탑 커버(22)가 결합되어 LCD를 구성한다.
광원모듈(12)은 LED 하우징(13)을 매개로 커버버텀(11)에 결합되며, 기판(14) 상에 다수의 LED(15)가 실장된 LED 어레이로 구성된다. LED 하우징(13)은 수직부(13a)와 수평부(13b)를 포함하는 'L' 형상을 이루고, LED(15)는 기판(14)을 매개로 LED 하우징(13)의 수직부(13a)에 결합된다. 광원모듈(12)은 LED(15)에서 출사되는 빛이 도광판(17) 내부로 입사되도록 LED(15)의 출광면(15a)이 도광판(17)의 입광면(17a)에 마주하도록 배치된다.
이와 같은 종래의 백라이트 장치는 LED(15)가 LED 하우징(13)의 수직부(13a)에 결합됨으로써, LED 하우징(13)의 수직부(13a)가 최소한의 높이를 가져야 하므로, LED 하우징(13)의 설계 자유도가 제한되고 고가의 소재에 따른 제조 비용의 상승을 초래하는 단점이 있다.
또한, 종래의 백라이트 장치는 LED(15)와 도광판(17)이 인접하도록 배치된다. LED(15)는 발광시 열이 발생되고, LED(15)에서 발생되이 열이 도광판(17)에 전달되어 도광판(17)은 열팽창 한다. 도광판(17)의 열팽창은 휨과 같은 변형을 초래하여 백라이트 장치의 광 특성을 훼손시키므로, 종래의 백라이트 장치는 도광판(17)의 열팽창을 최소로 하기 위하여 별도의 구조물이 추가로 요구되는 단점이 있다.
또한, 종래의 백라이트 장치는 LED(15)와 도광판(17) 사이에 광 손실이 없어야 하므로 도광판(16)의 두께가 LED(15)의 높이에 종속되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, LED 하우징의 설계 자유도를 향상시키고 제조 비용을 절감할 수 있는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 LED와 도광판을 이격시켜 LED의 발열에 따른 도광판의 열변형을 방지하는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 LED의 크기에 무관하게 광 손실 없이 도광판의 두께를 결정할 수 있는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트 장치는, 내부에 수납공간을 형성하는 커버버텀, LED 하우징의 수평부에 다수의 LED가 실장된 기판이 결합되고, 상기 LED의 출광면이 상부를 향하도록 상기 커버버텀의 바닥면에 결합되는 광원모듈, 상기 LED의 빛을 입사시키는 제1 면을 갖는 수직부와, 상기 수직부의 상단에서 수평으로 연장되며 단부는 빛이 출사되는 제2 면을 갖는 수평부와, 상기 수직부와 상기 수평부를 연결하는 반사부로 이루어져, 상기 제1 면이 상기 LED의 출광면과 마주하도록 배치되는 광 가이드 바, 측면의 입광면을 갖는 판 형상으로, 상기 입광면이 상기 광 가이드 바의 제2 면에 마주하도록 배치되는 도광판, 및, 상기 도광판 상부에 배치되는 광학시트;를 포함한다.
여기서, 상기 광 가이드 바는 수직부의 단부에 도광판의 입광면이 삽입되는 도광판 홈이 형성되고, 상기 제2 면은 상기 도광판 홈에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 가이드 바는 수평부의 상측 또는 하측 단부가 경사를 이루는 전반사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사부는 표면이 경사면 구조 또는 볼록한 곡면 구조를 이루고, 표면에 형성되는 반사부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 LED 하우징은 수평부에 LED를 결합시키는 구조로서 수직부가 요구되지 않아 설계 자유도가 향상되고 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 LED과 도광판이 직접 결합되지 않아 LED의 발명에 따른 도광판의 열 변형이 나타나지 않는다.
또한, 본 발명은 LED의 출광면 크기와 도광판의 입광면 크기가 상호 독립적이므로, LED의 크기나 도광판의 두께 설정이 자유로운 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요부를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치의 주요부를 나타낸 단면도,
도 3은 도 2의 주요부인 광원모듈을 나타낸 분해도,
도 4는 도 2의 주요부인 광원모듈의 광 입사 경로를 나타낸 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 가이드 바의 다양한 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. 후술되는 본 발명의 실시예들의 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시예에 관련하여 다른 실시예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치의 주요부를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 주요부인 광원모듈을 나타낸 분해도이며, 도 4는 도 2의 주요부인 광원모듈의 광 입사 경로를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 백라이트 장치는, 내부에 수납공간을 형성하는 커버버텀(100), 커버버텀의 일 측에 배치되는 광원모듈(200), 광원모듈 상부에 배치되는 광 가이드 바(300, Light guide bar), 커버버텀 내면에 안착되는 반사시트(400), 광 가이드 바 전방에서 반사시트 상에 안착되는 도광판(500), 도광판 상부에 적층되는 광학시트(600) 및 커버버텀에 결합되는 가이드 패널(700)을 포함한다. 가이드 패널(700) 상부에는 액정패널(800)이 적층되고, 탑 커버(900)가 체결되면서 디스플레이 장치를 구성한다.
구체적으로 살펴보면, 커버버텀(100)은 광원 모듈(200), 광 가이드 바(300), 반사시트(400), 도광판(500) 및 광학시트(600)를 수납 및 고정하면서 백라이트 장치의 배면 하우징을 형성하는 구성이다. 커버버텀(100)은 판 상의 사각 플레이트가 바닥면을 형성하면서 바닥면의 가장자리가 상측으로 연장되는 수직 측벽이 형성되고, 그 내부에는 상부가 개방된 수납공간이 형성된다. 커버버텀(100)은 알루미늄과 같이 방열성이 우수한 금속을 이용한 사출 성형으로 제작될 수 있다.
광원모듈(200)은 커버버텀(100)의 일 측 바닥면에 배치되어 도광판(500) 내부로 빛을 제공하는 광원으로, 방열을 위한 LED 하우징(210), 회로가 인쇄된 기판(220) 및 기판(200)에 실장되는 다수의 LED(230)를 포함한다.
LED 하우징(210)은 열전도율이 우수한 금속 소재로 구성되는 것이 바람직하며, 방열 기능이 있는 다양한 소재로 구성될 수 있다. 또한, LED 하우징(210)은 커버버텀(100)의 바닥면에 결합되는 플레이트 형상으로 기판이 결합되는 수평부(210b)를 포함하며, 수직부(210a)는 포함하지 않거나 조립을 위한 최소 높이로 형성될 수 있다. 기판(220)은 LED(230)에 전원을 공급하기 위한 회로가 인쇄되며, 소정의 폭과 길이를 갖는 PCB 또는 FPCB로 구성될 수 있다. LED(230)는 탑뷰 방식의 소자로 구성되며, 기판(220)의 길이 방향을 따라 소정 간격을 이루면서 다수개 실장된다.
광원모듈(200)은 LED(230)가 실장된 기판(220)이 LED 하우징(210)의 수평부(210b)에 결합되고, LED(230)의 출광면이 상부를 향하도록 광원부 영역의 커버버텀(100)에 결합된다.
광 가이드 바(300)는 광원모듈(200)에서 수직 방향으로 출사되는 빛을 수평 방향으로 진행하도록 변환시켜 도광판(500)으로 내부로 입사되도록 가이드 하는 구성이다. 광 가이드 바(300)는 투명 소재의 광 투과율이 우수한 투명 수지가 이용될 수 있으며, 강도가 높아 쉽게 변형되거나 깨지지 않는 PMMA, PC, MS 또는 ABS 등의 수지를 이용한 사출 성형으로 제조될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 광 가이드 바(300)는 하면에 빛이 입사되는 제1 면(312)을 가지면서 상측으로 연장되는 수직부(310)와, 수직부(310)에서 수평 방향으로 연장되면서 단부는 빛을 출사시키는 제2 면(322)을 갖는 수평부(320)와, 수직부(310)와 수평부(320)가 연결되는 외측 표면을 따라 형성되는 반사부(330)를 포함하며, 광원모듈의 길이 방향을 따라 소정의 길이를 갖는 바(bar) 형상을 이룬다.
수직부(310)는 하면의 제1 면(312)이 LED(230)의 출광면에 마주하고, 제1 면은 LED(230)에서 출사되는 빛을 입사시킨다. 수직부(310)는 LED(230)에 대응하는 위치에 LED가 삽입되는 광원 홈(311)이 형성될 수 있으며, 제1 면(312)은 광원 홈(311)에 형성될 수 있다. 또한, 수직부(310)의 하면에는 기판(220)에 결합되기 위한 결합 돌기가 형성될 수 있다.
수평부(320)는 측면의 제2 면(322)이 도광판(500)의 입광면(501)에 마주하고, 제2 면(322)은 광 가이드 바(300) 내부의 빛을 출사시킴과 동시에 출사된 빛을 도광판(500) 내부로 입사시킨다. 따라서 제2 면(322)은 도광판(500)의 두께 즉, 도광판(500)의 입광면(501)과 동일한 높이를 이룬다.
수평부(320)는 도광판(500)의 입광면(501)에 대응하는 길이 방향을 따라 도광판(500)의 입광면 단부가 삽입되는 도광판 홈(321)이 형성될 수 있으며, 제2 면(322)은 도광판 홈(321)에 형성될 수 있다. 도광판 홈(321)은 직경이 도광판(500)의 직경에 대응하거나 미세하게 작은 크기를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도광판 홈(321)의 내면과 도광판(500) 외면 사이에 틈이 발생되지 않도록 하여 빛이 누설되는 것을 방지한다.
또한, 수평부(320)는 상면(외면) 또는 하면(내면)이 경사를 이루는 전반사면(323)을 포함할 수 있다. 전반사면(323)은 제2 면(322)이 아닌 수평부(320)의 측면으로 누설될 수 있는 빛을 반사시켜 도광판(500)으로 입사되도록 한다.
반사부(330)는 단면이 'ㄱ' 형상을 이루는 광 가이드 바(300)의 외면을 형성하며, 제1 면(312)으로 입사되는 빛을 반사시켜 제2 면(322)으로 진행할 수 있도록 한다. 반사부(330)는 수직부(310)와 수평부(320) 외면을 연결하는 경사면 또는 볼록한 곡면으로 구성될 수 있다. 또한, 반사부(330)는 광 가이드 바(300) 외면에 코팅되는 반사층 또는 광 가이드 바(300) 외면에 접착되는 반사필름과 같은 반사부재(331)를 포함할 수 있다. 반사부재(331)는 반사부(330) 표면에만 형성되거나 수직부(310)와 수평부(320)를 포함하는 광 가이드 바(300) 전체 외면에 형성될 수 있다.
반사시트(400)는 커버버텀(100)과 광원모듈(200) 사이에서 도광판(500) 하부로 누설되는 빛을 상측으로 반사시켜 휘도를 향상시키기 위한 구성이다. 반사시트(400)는 광 반사율이 우수한 시트 또는 필름이 커버버텀(100) 바닥면에 부착될 수 있으며, 광 반사율이 우수한 잉크가 커버버텀(100) 바닥면에 코팅되는 경우 별도의 반사시트가 구비되지 않을 수도 있다.
도광판(500)은 광 가이드 바(300)로부터 전달되는 빛을 내부 전반사를 통하여 면광원으로 전환시켜 액정패널로 제공하는 광 전환 소자이다. 도광판(500)은 소정의 굴절율을 갖는 투명 아크릴 계열의 수지로 구성되며, 일 예로 PMMA, PS, MS 또는 PC 등의 수지로 구성될 수 있다. 또한, 도광판(500)은 소정의 두께를 갖는 사각 플레이트 형상을 이룬다.
도광판(500)은 입광면(501)이 광 가이드 바(300)의 제2 면(322)에 접하도록 배치되며, 단부가 도광판 홈(321)에 삽입되면서 제2 면(322)에 접하도록 광 가이드 바(300)와 결합될 수 있다. 이때, 광 가이드 바(300)의 제2 면(322)은 도광판(500)의 입광면(501)과 동일한 높이를 이루므로, 도광판(500)은 LED(230)의 크기와는 무관한 두께를 가질 수 있다. 즉, 광 가이드 바(300)의 제2 면(322)이 도광판(500)의 입광면(501)과 동일한 높이로 매칭됨으로써, LED(230)의 출광면에서 출사되는 빛은 광 가이드 바(300)를 통하여 도광판(500)으로 전달되기 때문이다.
광학시트(600)는 도광판(500)에서 상측으로 출사되는 빛의 휘도 및 균일도와 같은 광 특성을 개선하기 위한 구성으로, 확산 시트, 프리즘 시트 등을 포함하는 복수의 시트로 구성될 수 있다.
가이드 패널(700)은 도광판(500), 광학시트(600) 등을 커버버텀(100)에 고정시키는 구성으로, 커버버텀(100)의 가장자리를 따라 체결된다. 가이드 패널(700)은 백라이트 장치의 전면 하우징을 형성한다.
도 4를 참조하면, 도광판(500)은 입광면(501)이 광 가이드 바(300)의 수평부(320) 측면에서 제2 면(322)에 마주하도록 도광판 홈(321)에 삽입되면서 결합되고, 광원모듈(200)은 광 가이드 바(300)의 수직부(310) 하측에서 출광면이 제1 면(312)에 마주하도록 결합된다.
LED(230)에서 출사되는 빛은 제1 면(312)을 통하여 광 가이드 바(300) 내부로 입사되고, 다시 반사부(330)에서 반사되면서 진행 방향이 변경되어 제2 면(322)을 통하여 출사된다. 제2 면(322)으로 출사되는 빛은 도광판(500)의 입광면(501)을 통하여 도광판(500) 내부로 입사되면서 면광원으로 전환된다. 또한, 광 가이드 바(300) 내부에서 측면으로 누설되는 빛은 전반사면(323)에 반사되어 도광판(500)으로 입사되므로, 광 누설을 최소로 할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 백라이트 장치는 광원모듈(200)과 도광판(500)이 광 가이드 바(300)를 매개로 결합되므로 LED(230)의 발열에 따른 도광판(500)의 열변형을 방지할 수 있고, LED(230)의 출광면 크기와 무관하게 도광판(500)의 두께가 설정될 수 있다. 또한, LED 하우징(210)은 수직부(210a)의 높이를 최소로 할 수 있으므로, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 가이드 바의 다양한 구조를 나타낸 단면도이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 실시예의 광 가이드 바(300)는 수평부(320)의 측면에 도광판 홈(321)이 형성되고, 도광판 홈(321)에 제2 면(322)이 형성된다. 또한, 광 가이드 바(300)의 반사부(330)는 (a)와 같이 경사면 구조를 이루거나, (b)와 같이 볼록한 곡면 구조를 이룰 수 있다.
경사면 구조를 이루는 반사부(330)의 경사각(θ1)은 수직 방향에 대하여 0° 보다 크고 90°보다 작은 각을 이룰 것이다. 또한, 수평부(320)에 형성되는 전반사면(323)의 경사각(θ2)은 수평 방향에 대하여 10° 이하의 각으로 형성되는 것이 바람직하다. 전반사면의 경사각(θ2)이 10°를 초과하는 경우 경사면에서 전반사가 일어나지 않고 전반사면을 통과하여 누설되는 빛이 나타난다.
또한, 도 6을 참조하면, 광 가이드 바(300)는 수평부(320)의 측면이 빛이 출사되는 제2 면(322)을 형성할 수 있다. 광 가이드 바(300)의 측면은 상하 방향 높이가 도광판(500)의 입광면과 동일한 높이로 형성된다. 또한, 전반사면(323)은 수평부(320)의 상면 및 하면 전체 영역에 형성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
100 : 커버버텀
200 : 광원모듈 210 : LED 하우징
220 : 기판 230 : LED
300 : 광 가이드 바 310 : 수직부
320 : 수평부 330 : 반사부
400 : 반사시트 500 : 도광판
600 : 광학시트
700 : 가이드 패널

Claims (5)

  1. 내부에 수납공간을 형성하는 커버버텀;
    LED 하우징의 수평부에 다수의 LED가 실장된 기판이 결합되고, 상기 LED의 출광면이 상부를 향하도록 상기 커버버텀의 바닥면에 결합되는 광원모듈;
    상기 LED의 빛을 입사시키는 제1 면을 갖는 수직부와, 상기 수직부의 상단에서 수평으로 연장되며 단부는 빛이 출사되는 제2 면을 갖는 수평부와, 상기 수직부와 상기 수평부를 연결하는 반사부로 이루어져, 상기 제1 면이 상기 LED의 출광면과 마주하도록 배치되는 광 가이드 바;
    측면의 입광면을 갖는 판 형상으로, 상기 입광면이 상기 광 가이드 바의 제2 면에 마주하도록 배치되는 도광판; 및
    상기 도광판 상부에 배치되는 광학시트;를 포함하는 백라이트 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드 바는,
    수직부의 단부에 도광판의 입광면이 삽입되는 도광판 홈이 형성되고, 상기 제2 면은 상기 도광판 홈에 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드 바는,
    수평부의 상측 또는 하측 단부가 경사를 이루는 전반사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반사부는,
    표면이 경사면 구조 또는 볼록한 곡면 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 반사부는,
    표면에 형성되는 반사부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023249219A1 (ko) * 2022-06-22 2023-12-28 삼성전자주식회사 광원과 광원을 가지는 환기 후드

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