WO2020189857A1 - 디스플레이용 백라이트 장치 - Google Patents

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WO2020189857A1
WO2020189857A1 PCT/KR2019/009180 KR2019009180W WO2020189857A1 WO 2020189857 A1 WO2020189857 A1 WO 2020189857A1 KR 2019009180 W KR2019009180 W KR 2019009180W WO 2020189857 A1 WO2020189857 A1 WO 2020189857A1
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light
dimensional pattern
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backlight device
display
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PCT/KR2019/009180
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Inventor
김기정
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희성전자 주식회사
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    • G02F1/133611—Direct backlight including means for improving the brightness uniformity

Definitions

  • the present invention relates to a backlight device for a display.
  • a display device is a device that receives and displays an image signal, and includes a TV or a monitor, and is a liquid crystal display device (LCD) and an organic light emitting device (OLED) as a means for displaying an image.
  • LCD liquid crystal display device
  • OLED organic light emitting device
  • Emitting Display plasma display device
  • PDP Plasma Display Panel
  • the LCD further includes a backlight unit of a surface light source in addition to the liquid crystal panel, and the backlight unit uniformly supplies a high-intensity light source to the liquid crystal panel, thereby realizing an image.
  • the backlight unit refers to a surface lighting device for realizing an image of a display device such as an LCD, and is classified into a direct lighting type or an edge lighting type according to a position where a light source is disposed.
  • a light source of the backlight unit a light emitting diode (hereinafter referred to as'LED') having advantages such as small size, low power consumption, and high reliability is mainly used.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main configuration of a conventional direct-type backlight device.
  • a plurality of LED elements 12 are mounted on a substrate 11, a light-transmitting member 13 is disposed on an upper part spaced apart from the LED element 12, and an LED on the lower surface of the light-transmitting member 13
  • a reflective pattern 14 is formed at a position corresponding to the element 12.
  • the reflective pattern 14 may be formed by printing reflective materials of various materials on the light-transmitting member 13 or patterning the surface of the light-transmitting member 13 to have a reflective function.
  • Such a conventional direct-type backlight device has a Gaussian-type reflective characteristic because a reflective pattern has a simple flat structure. That is, the light emitted from the LED element is reflected downward by the reflection pattern 14, and the light reflected downward is reflected upward by the reflective sheet 15, and the reflection is infinitely repeated in the vertical direction. At this time, the reflective pattern and the reflective sheet have a reflectance of about 92%. Since about 8% of light loss occurs in the process of reflecting light each time, the light loss increases as the number of reflections increases. Accordingly, the conventional backlight device has a problem of having a high light loss rate because the number of times of light reflection is increased due to the reflection pattern having a simple flat structure.
  • the size or density of the reflection pattern must be increased, so that the light loss rate further increases.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a backlight device capable of minimizing light loss while improving light uniformity by a reflective pattern in a direct backlighting structure.
  • Another object of the present invention is to provide a backlight device that is advantageous in a slim shape without exhibiting light loss.
  • the backlight device of the present invention for achieving the above object includes a light source module in which a plurality of light sources are mounted on a substrate to emit light upward, and is coupled to the substrate while covering the light source to transmit light of the light source.
  • a light guide made of a transparent material, a first three-dimensional pattern filled or coated in an intaglio cavity on the upper surface of the light guide at a position corresponding to the position of the light source to reflect light of a vertical component of the light source in an oblique direction, and the substrate and And a reflective sheet interposed between the light guide units to reflect light reflected from the first three-dimensional pattern and emit light to the upper surface of the light guide unit.
  • the first three-dimensional pattern is characterized in that it forms an inverted conical shape having a reflective surface of an inclined structure.
  • the reflective surface may include a first reflective surface having a first inclination and a second reflective surface having a second inclination different from the first inclination.
  • the reflective surface is characterized in that it has a curved shape.
  • it characterized in that it further comprises a second three-dimensional pattern for reflecting the light reflected from the first three-dimensional pattern is filled or coated in the intaglio cavity of the lower surface of the light guide between the light sources.
  • first three-dimensional pattern and the second three-dimensional pattern are characterized in that they form a shape opposed to each other in the vertical direction.
  • the present invention is characterized in that it further comprises a light diffusion layer formed on the upper surface of the light guide.
  • the light diffusion layer is characterized in that it includes a light pattern formed on the upper surface.
  • the reflection pattern on the upper surface of the light guide has a 3D three-dimensional shape, light reflection between the reflection pattern and the reflection sheet is minimized, thereby minimizing light loss due to reflection and improving light uniformity. have.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the main configuration of a direct-type backlight device according to the prior art
  • FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing a main configuration of a backlight device according to a first embodiment of the present invention
  • FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views showing a main configuration of a backlight device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main configuration of a backlight device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing a main configuration of a backlight device according to a first embodiment of the present invention.
  • the backlight device of the present embodiment is a light source module 100 on which a plurality of LED elements 120 are mounted on the substrate 110 and the LED elements 120 are sealed. It includes a light guide portion 200 formed to have a thickness, a reflective sheet 300 interposed between the substrate 110 and the light guide portion 200, and a three-dimensional pattern 400 formed on the upper surface of the light guide portion 200. Further, although not shown, the backlight device further includes an optical sheet disposed on the light guide unit 200, and a liquid crystal panel is disposed on the optical sheet to configure a display device.
  • the backlight unit having the above configuration, light from the point light source emitted from the LED element 120 is diffused and scattered while passing through the interior of the light guide unit 200, and is reflected in the diagonal direction of the lower side by the three-dimensional pattern 400 on the upper side. Then, while repeating the process of being reflected back from the lower reflective sheet 300, the entire light is converted into a uniform surface light source, and is emitted to the light exit surface 200a of the upper surface of the light guide part 200.
  • the LED module 100 is a light source of a backlight device, and a plurality of LED elements 120 are mounted on a substrate 110 at predetermined intervals in a horizontal, vertical, diagonal, or arbitrary direction.
  • the substrate 110 is printed with a predetermined circuit, and the LED device 120 is configured as a top view device that emits light upward. The light emitted from each LED element 120 is incident into the light guide part 200.
  • the light guide part 200 absorbs light from the LED device 120 while sealing the LED device 120, diffuses the absorbed light to the entire area of the light guide part 200, and induces it to be emitted to the upper surface.
  • the light guide part 200 is integrated with the light source module 100 through a process such as injection molding, dispensing molding, or hot melt molding using the light source module 100 as an insert. It can be formed as Therefore, the light emitted from the LED element 120 is directly incident on the light guide 200 without passing through the air layer, thereby preventing light loss in the air layer due to a difference in refractive index.
  • the light guide part 200 is composed of a material having high transparency to minimize light loss inside, for example, Glass, Sapphire, PMMA, PUA, PET, PI, PO, PVC, PC, PE, PP, PS, Si, SiOx, Al, Al2Ox, ZnO, POE, EVA, may be composed of a transparent material containing any one or more of epoxy (x is an arbitrary natural number).
  • the reflective sheet 300 is disposed between the substrate 110 and the light guide unit 200, that is, on the upper surface of the substrate 110, and regenerates light distributed inside the light guide unit 200 or reflected downward from the three-dimensional pattern 400. It is reflected upwards so that it is emitted to the light exit surface 200a of the upper surface of the light guide part.
  • the reflective sheet 300 may be formed by bonding a sheet or film having a high reflectivity to the upper surface of the substrate 110 or coating a material having a high reflectivity on the upper surface of the substrate 110.
  • the three-dimensional pattern 400 reflects light emitted from the LED device 120 vertically upward to the side so that light having a uniform luminance is emitted from the entire area of the light guide unit 200.
  • the three-dimensional pattern 400 is formed on the upper surface of the light guide part 200 and is formed by being coupled to the light guide part 200 at a position corresponding to the position of the LED element 120. That is, the three-dimensional pattern 400 is formed to be positioned vertically above the LED element 120 at a position corresponding to each LED element 120 in a 1:1 manner, and horizontal, vertical, diagonal on the upper surface of the light guide part 200 Alternatively, a plurality of them are formed at predetermined intervals in any direction.
  • the three-dimensional pattern 400 may be formed by coating a material having a high reflectance on the upper surface of the light guide part 200.
  • the three-dimensional pattern 400 has a three-dimensional shape of a 3D structure and has a reflective surface 410 having an inclined structure, and the three-dimensional pattern 400 for this is preferably formed in an inverted cone shape in a longitudinal section.
  • the inverse cone shape refers to a shape whose diameter is relatively narrowed toward the lower side so that light can be reflected in the lateral oblique direction, and the vertex angle may form a round shape having a predetermined curvature, and includes a hemispherical shape or a semi-elliptic shape.
  • the three-dimensional pattern 400 may have various shapes such as a circle, a square, and a polygon in cross section.
  • the three-dimensional pattern 400 may be formed by filling a light reflective material in a cavity 210 in which the upper surface of the light guide part 200 is concavely engraved.
  • the light reflective material constituting the three-dimensional pattern 400 may include any one or more of Ag, Tio2, ZnO, Si, SiO2, Al2O3, and Al.
  • the three-dimensional pattern 400 may be formed by filling all regions of the cavity 210 as shown in FIG. 2 with a light reflecting material or coating along the surface as shown in FIG. 3.
  • the backlight device having the three-dimensional pattern 400 having the above configuration, after the light L1 emitted from the LED element 120 vertically upward is reflected from the reflective surface 410 of the three-dimensional pattern 400 in an oblique direction ( L2) It is reflected back from the reflective sheet 300 and is emitted to the light exit surface 200a between the three-dimensional patterns 400 (L3). Accordingly, the backlight device of the present embodiment minimizes the process of reflecting light emitted from the LED element 120 to the vertical upper side to emit light, thereby minimizing light loss occurring in the reflection process. In addition, since the backlight device according to the present exemplary embodiment does not exhibit light loss due to reflection even when the thickness is reduced, it is advantageous for slimming the backlight device and can exhibit high brightness. In the backlight device of the present exemplary embodiment, the LED element 120 and the three-dimensional pattern 400 may have an interval of 0.05 mm to 20 mm.
  • FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views showing a main configuration of a backlight device according to a second embodiment of the present invention.
  • the backlight unit of this embodiment is characterized in that the three-dimensional pattern 400 forms a multi-stage structure, and a light diffusion layer 500 is further formed on the upper surface of the light guide unit 200, and the light source module 100, the light guide unit 200, and The configuration of the reflective sheet 300 is the same as in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the three-dimensional pattern 400 includes a first reflective surface 410 having a predetermined inclination and a second reflective surface 420 having a different inclination than that of the first reflective surface 410.
  • the second reflective surface 420 extends from the first reflective surface 410, and in this embodiment, a three-dimensional pattern 400 having two reflective surfaces 410 and 420 is illustrated, but a multi-level structure of three or more steps is formed.
  • the reflective surfaces 410 and 420 may have a curved shape. In this way, the three-dimensional pattern 400 having a plurality of reflective surfaces 410 and 420 having different inclinations reflects light of the LED element 120 at various angles, thereby further improving the uniformity of light emitted to the light exit surface.
  • the light diffusion layer 500 is formed to have a predetermined thickness on the upper surface of the light guide part 200 including the three-dimensional pattern 400, and diffuses the light emitted from the light guide part 200 so that more uniform light is emitted.
  • the light diffusion layer 500 may be formed by coating a transparent resin mixed with a light diffusion agent on the upper surface of the light guide part 200.
  • the light diffusion layer 500 may form a light pattern 510 on the upper surface thereof.
  • the light pattern 510 controls an emission angle of the emitted light, and may have various shapes such as a dot shape, a prism shape, and a lenticular shape.
  • a three-dimensional pattern 400 is further formed on the lower surface of the light guide part 200 between the LED elements 120. That is, as shown, the backlight device includes a first three-dimensional pattern 400-1 on an upper surface of the light guide part 200 and a second three -dimensional pattern 400-2 on a lower surface of the light guide part 200.
  • the first three-dimensional pattern 400-1 is formed on the upper surface of the light guide part 200 in the vertical upper portion of the LED element 120
  • the second three-dimensional pattern 400-2 is formed on the lower surface of the light guide part 200 between the LED elements. Is formed.
  • the first three-dimensional pattern 400-1 and the second three-dimensional pattern 400-2 may form a shape symmetrical to each other in the vertical direction.
  • the light emitted from the LED element 120 to the vertical upper side is reflected downward while forming an inclination in the first three-dimensional pattern 400-1, and a part of the reflected light is a second three-dimensional pattern ( It is reflected upwardly while being inclined by 400-2), and then is emitted through the light exit surface 200a of the upper surface of the light guide part 200. Therefore, in the backlight device of this embodiment, since the light emitted from the LED element 120 is reflected in an oblique direction from both upper and lower surfaces of the light guide part 200, the number of reflections of light can be further reduced to reduce light loss, and more uniform light. Let this be emitted.

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치용 백라이트 장치에 관한 것으로, 기판 상에 다수의 광원이 실장되어 상부로 빛을 출사하는 광원 모듈, 상기 광원을 덮으면서 상기 기판에 결합되어 상기 광원의 빛을 투과시키는 투명 소재의 도광부, 상기 광원의 위치에 대응하는 위치에서 상기 도광부 상면의 음각 캐비티에 충진되거나 코팅되어 상기 광원의 수직 성분의 빛을 경사 방향으로 반사시키는 제 1 입체 패턴, 및, 상기 기판과 상기 도광부 사이에 개입되어 상기 제 1 입체 패턴에서 반사되는 빛을 반사시켜 상기 도광부 상면으로 출사시키는 반사시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디스플레이용 백라이트 장치
본 발명은 디스플레이용 백라이트 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 장치는 영상 신호를 전달받아 표시하는 장치로, TV나 모니터 등이 이에 속하며, 영상을 표시하기 위한 수단으로 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display Device), 유기발광장치(OLED : Organic Light Emitting Display), 플라즈마표시장치(PDP : Plasma Display Panel) 등 다양한 장치가 이용되고 있다.
LCD는 다른 표시장치와는 달리 그 자체에서 빛을 발하지 못하여, 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 반드시 별도의 외부 광원을 필요로 한다. 따라서 LCD는 액정패널 외에 면광원의 백라이트 유닛을 더 포함하여, 백라이트 유닛이 액정패널로 고휘도의 광원을 균일하게 공급함으로써 화상을 구현하게 된다. 이와 같이 백라이트 유닛은 LCD와 같은 디스플레이 장치의 화상을 실현하기 위한 면조명 장치를 말하며, 광원이 배치되는 위치에 따라 직하형(Direct Lighting type) 또는 측면형(Edge Lighting type) 백라이트 유닛으로 구분된다. 백라이트 유닛의 광원으로는 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 장점을 갖는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 함)가 주로 이용되고 있다.
도 1은 종래의 직하형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 단면도이다.
직하형 백라이트 장치는 기판(11) 상에 다수의 LED 소자(12)가 실장되고, LED 소자(12)와 이격되는 상부에 투광 부재(13)가 배치되며, 투광 부재(13)의 하면에는 LED 소자(12)에 대응하는 위치에 반사 패턴(14)이 형성된다. 반사 패턴(14)은 다양한 소재의 반사 물질이 투광 부재(13)에 인쇄되어 형성되거나, 투광 부재(13) 표면이 반사 기능을 갖도록 패터닝 되어 형성될 수 있다.
이러한 종래의 직하형 백라이트 장치는 반사 패턴이 단순한 평면 구조를 이루고 있어 가우시안(Gaussian) 형태의 반사 특성을 갖는다. 즉, LED 소자에서 출사되는 빛은 반사 패턴(14)에 의하여 하측으로 반사되고, 하측으로 반사된 빛은 다시 반사시트(15)에 의하여 상측으로 반사되면서, 상하측 방향으로 반사를 무한 반복한다. 이때, 반사 패턴 및 반사시트는 약 92%의 반사율을 가지는데, 빛이 매회 반사되는 과정에서 약8%의 광 손실이 발생되므로, 반사 횟수가 많을수록 광 손실이 증가한다. 따라서 종래의 백라이트 장치는 단순한 평면 구조의 반사 패턴에 의하여 빛이 반사 횟수가 많아지므로, 높은 광 손실율을 갖는 문제점이 있다.
또한, 종래의 백라이트 장치는 슬림형 백라이트 장치를 구현하기 위해서 LED 소자와 반사 패턴 사이의 광학 거리(OD)를 좁히는 경우 반사 패턴의 크기나 밀도가 증가되어야 하므로, 광 손실율이 더욱 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 직하형 백라이팅 구조에 있어서 반사 패턴의 의하여 광 균일도를 향상시키면서 광 손실을 최소로 할 수 있는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 광 손실을 나타내지 않으면서 슬림형에 유리한 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백라이트 장치는, 기판 상에 다수의 광원이 실장되어 상부로 빛을 출사하는 광원 모듈, 상기 광원을 덮으면서 상기 기판에 결합되어 상기 광원의 빛을 투과시키는 투명 소재의 도광부, 상기 광원의 위치에 대응하는 위치에서 상기 도광부 상면의 음각 캐비티에 충진되거나 코팅되어 상기 광원의 수직 성분의 빛을 경사 방향으로 반사시키는 제 1 입체 패턴, 및, 상기 기판과 상기 도광부 사이에 개입되어 상기 제 1 입체 패턴에서 반사되는 빛을 반사시켜 상기 도광부 상면으로 출사시키는 반사시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 입체 패턴은, 경사 구조의 반사면을 갖는 역원뿔 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사면은, 제 1 경사를 갖는 제 1 반사면과, 상기 제 1 경사와 다른 제 2 경사를 갖는 제 2 반사면을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사면은, 곡면 형상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원 사이에서 상기 도광부 하면의 음각 캐비티에 충진되거나 코팅되어 상기 제 1 입체 패턴에서 반사되는 빛을 반사시키는 제 2 입체 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 입체 패턴과 상기 제 2 입체 패턴은, 상하 방향에 대하여 서로 대치되는 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 도광부 상면에 형성되는 광 확산층;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 확산층은, 상면에 형성되는 광 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 도광부 상면의 반사 패턴이 3D 입체 형상을 이룸으로써, 반사 패턴과 반사 시트 사이의 광 반사를 최소로 하여 반사에 따른 광 손실을 최소로 하면서 광 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 직하형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 단면도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 단면도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 장치의 주요 구성을 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 실시예의 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, 면적 및 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 본 실시예의 설명에 있어서, 내, 외, 상, 하 등과 같은 표현은 서로 상대적인 위치나 방향 등을 나타내는 것으로 그 기술적 의미가 반드시 사전적 의미에 구속되지는 않는다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 백라이트 장치는 기판(110) 상에 다수의 LED 소자(120)가 실장되는 광원 모듈(100), LED 소자(120)를 밀봉하면서 기판(110) 상에 소정의 두께로 형성되는 도광부(200), 기판(110)과 도광부(200) 사이에 개입되는 반사시트(300) 및 도광부(200) 상면에 형성되는 입체 패턴(400)을 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 백라이트 장치는 도광부(200) 상부에 배치되는 광학시트를 더 포함하고, 광학시트 상부에 액정패널이 배치되어 디스플레이 장치를 구성한다.
상기와 같은 구성의 백라이트 유닛은 LED 소자(120)에서 출사되는 점광원의 빛이 도광부(200) 내부를 통과하면서 확산 및 산란되고, 상부의 입체 패턴(400)에 의하여 하측의 사선 방향으로 반사되며, 다시 하측의 반사시트(300)에서 반사되는 과정을 반복하면서 전체적으로 균일한 면광원의 빛으로 전환되어 도광부(200) 상면의 출광면(200a)으로 출사된다.
구체적으로 살펴보면, LED 모듈(100)은 백라이트 장치의 광원으로, 기판(110) 상에 LED 소자(120)가 가로, 세로, 대각선 또는 임의의 방향으로 소정 간격을 이루면서 다수개 실장된다. 기판(110)은 소정의 회로가 인쇄되고, LED 소자(120)는 상측으로 빛을 발하는 탑 뷰(top view) 방식의 소자로 구성된다. 각 LED 소자(120)에서 출사되는 빛은 도광부(200) 내부로 입사된다.
도광부(200)는 LED 소자(120)를 밀봉하면서 LED 소자(120)의 빛을 흡수하고, 흡수한 빛을 도광부(200)의 전체 영역으로 확산시킨 후 상면으로 출사되도록 유도한다. 도광부(200)는 광원 모듈(100)을 인서트 물로 하는 사출 성형(injection molding)이나, 디스펜싱 몰딩(dispensing molding) 또는 핫 멜트 몰딩(hot melt molding) 등의 공정으로 광원 모듈(100)과 일체형으로 형성될 수 있다. 따라서 LED 소자(120)에서 출사되는 빛은 에어층을 거치지 않고 직접 도광부(200)로 입사됨으로써, 굴절율 차이에 따른 에어층에서의 광 손실도 방지할 수 있다.
또한, 도광부(200)는 내부에서 빛 손실을 최소로 하도록 고투명도를 갖는 소재로 구성되며, 일 예로, Glass, Sapphire, PMMA, PUA, PET, PI, PO, PVC, PC, PE, PP, PS, Si, SiOx, Al, Al2Ox, ZnO, POE, EVA, 에폭시 중 어느 하나 이상을 포함하는 투명 소재로 구성될 수 있다(x는 임의의 자연수).
반사시트(300)는 기판(110)과 도광부(200) 사이 즉, 기판(110) 상면에 배치되며, 도광부(200) 내부에 분포되거나 입체 패턴(400)에서 하측으로 반사되는 빛을 다시 상측으로 반사시켜 도광부 상면의 출광면(200a)으로 출사되도록 한다. 반사시트(300)는 고반사율을 갖는 시트 또는 필름이 기판(110) 상면에 결합되거나 고반사율을 갖는 물질이 기판(110) 상면에 코팅되어 형성될 수도 있다.
입체 패턴(400)은 LED 소자(120)에서 수직 상측으로 출사되는 빛을 측면으로 반사시켜 도광부(200)의 전체 영역에서 균일한 휘도의 빛이 출사되도록 한다. 입체 패턴(400)은 도광부(200) 상면에 형성되고, LED 소자(120)의 위치에 대응하는 위치에서 도광부(200)에 결합되어 형성된다. 즉, 입체 패턴(400)은 각 LED 소자(120)와 1:1로 대응하는 위치에서 LED 소자(120)의 수직 상부에 위치하도록 형성되며, 도광부(200)의 상면에 가로, 세로, 대각선 또는 임의 방향으로 소정 간격을 이루면서 다수개 형성된다. 입체 패턴(400)은 고반사율을 갖는 물질이 도광부(200) 상면에 코팅되어 형성될 수 있다.
또한, 입체 패턴(400)은 3D 구조의 입체 형상을 이루어 경사 구조의 반사면(410)을 가지며, 이를 위한 입체 패턴(400)은 종단면이 역원뿔 형상을 이루는 것이 바람직하다. 여기서 역원뿔 형상이란 빛이 측면 경사 방향으로 반사될 수 있도록 하측으로 갈수록 상대적으로 직경이 좁아지는 형상을 말하고, 꼭지각은 소정의 곡률을 갖는 라운드 형상을 이룰 수 있으며, 반구형이나 반타원형을 포함한다. 또한, 입체 패턴(400)은 횡단면이 원형, 사각형, 다각형 등 다양한 형상을 이룰 수 있다.
이러한 입체 패턴(400)은 도광부(200) 상면이 오목하게 음각된 캐비티(cavity, 210) 내에 광반사 물질이 충진되어 형성될 수 있다. 입체 패턴(400)을 구성하는 광 반사 물질은 Ag, Tio2, ZnO, Si, SiO2, Al2O3, Al 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 입체 패턴(400)은, 도 2와 같이 캐비티(210) 내부의 모든 영역에 광 반사 물질이 충진되거나, 도 3과 같이 표면을 따라 코팅되어 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성의 입체 패턴(400)을 갖는 백라이트 장치는 LED 소자(120)에서 수직 상측으로 출사되는 빛(L1)이 입체 패턴(400)의 반사면(410)에서 경사 방향으로 반사된 후(L2) 반사시트(300)에서 다시 반사되어 입체 패턴(400) 사이의 출광면(200a)으로 출사된다(L3). 따라서 본 실시예의 백라이트 장치는 LED 소자(120)에서 수직 상측으로 출사되는 빛이 반사되는 과정을 최소로 하여 출사되도록 함으로써, 반사 과정에서 나타나는 광 손실을 최소로 한다. 또한, 본 실시예의 백라이트 장치는 두께가 얇아지더라도 반사에 의한 광 손실이 나타나지 않으므로, 백라이트 장치의 슬림화에 유리하면서 높은 휘도를 나타낼 수 있다. 본 실시예의 백라이트 장치는 LED 소자(120)와 입체 패턴(400)은 0.05mm 내지 20mm의 간격을 이룰 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 단면도이다. 본 실시예의 백라이트 유닛은 입체 패턴(400)이 다단 구조를 이루고, 도광부(200) 상면에 광 확산층(500)이 더 형성되는 것을 특징으로 하며, 광원 모듈(100), 도광부(200) 및 반사시트(300)에 대한 구성은 제 1 실시예와 동일하여 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 입체 패턴(400)은 소정의 경사를 갖는 제 1 반사면(410)과, 제 1 반사면(410)의 경사와 다른 경사를 갖는 제 2 반사면(420)을 포함한다. 이때, 제 2 반사면(420)은 제 1 반사면(410)에서 연장되고, 본 실시예에서는 2 단의 반사면(410,420)을 갖는 입체 패턴(400)을 예시하였으나 3단 이상의 다단 구조를 이룰 수 있으며, 반사면(410,420)이 곡면 형상을 이룰 수도 있다. 이와 같이 서로 다른 경사의 다수의 반사면(410,420)을 갖는 입체 패턴(400)은 LED 소자(120)의 빛을 다양한 각도로 반사시켜 출광면으로 출사되는 빛의 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 광 확산층(500)은 입체 패턴(400)을 포함하는 도광부(200) 상면에 소정의 두께로 형성되며, 도광부(200)에서 출사되는 빛을 확산시켜 더욱 균일한 빛이 출사되도록 한다. 광 확산층(500)은 광 확산제가 혼합된 투명 수지가 도광부(200) 상면에 코팅되어 형성될 수 있다.
또한, 광 확산층(500)은 도 5와 같이 상면에 광 패턴(510)을 형성할 수 있다. 광 패턴(510)은 출사되는 빛의 출사각을 제어하며, 도트 형상, 프리즘 형상, 렌티큘러 형상 등 다양한 형상을 이룰 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 단면도이다. 본 실시예의 백라이트 장치는 입체 패턴(400)이 LED 소자(120) 사이에서 도광부(200) 하면에 더 형성된다. 즉, 도시된 바와 같이, 백라이트 장치는 도광부(200) 상면의 제 1 입체 패턴(400-1)과 도광부(200) 하면의 제 2 입체 패턴(400-2)을 포함한다. 제 1 입체 패턴(400-1)은 LED 소자(120)의 수직 상부에서 도광부(200) 상면에 형성되고, 제 2 입체 패턴(400-2)은 LED 소자 사이에서 도광부(200) 하면에 형성된다. 이때, 제 1 입체 패턴(400-1)과 제 2 입체 패턴(400-2)은 상하 방향으로 서로 대칭되는 형상을 이룰 수 있다.
상기와 같은 구성의 백라이트 장치는 LED 소자(120)에서 수직 상측으로 출사되는 빛은 제 1 입체 패턴(400-1)에서 경사를 이루면서 하측으로 반사되고, 반사된 빛의 일부는 제 2 입체 패턴(400-2)에 의하여 경사를 이루면서 상측으로 반사된 후, 도광부(200) 상면의 출광면(200a)을 통하여 출사된다. 따라서 본 실시예의 백라이트 장치는 LED 소자(120)에서 출사되는 빛이 도광부(200)의 상하면 양면에서 경사 방향으로 반사되므로, 빛의 반사 회수를 더욱 줄여 광 손실을 줄일 수 있으며, 더욱 균일한 빛이 출사되도록 한다.
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.

Claims (8)

  1. 기판 상에 다수의 광원이 실장되어 상부로 빛을 출사하는 광원 모듈;
    상기 광원을 덮으면서 상기 기판에 결합되어 상기 광원의 빛을 투과시키는 투명 소재의 도광부;
    상기 광원의 위치에 대응하는 위치에서 상기 도광부 상면의 음각 캐비티에 충진되거나 코팅되어 상기 광원의 수직 성분의 빛을 경사 방향으로 반사시키는 제 1 입체 패턴; 및
    상기 기판과 상기 도광부 사이에 개입되어 상기 제 1 입체 패턴에서 반사되는 빛을 반사시켜 상기 도광부 상면으로 출사시키는 반사시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 입체 패턴은,
    경사 구조의 반사면을 갖는 역원뿔 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 반사면은,
    제 1 경사를 갖는 제 1 반사면과, 상기 제 1 경사와 다른 제 2 경사를 갖는 제 2 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 반사면은,
    곡면 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 사이에서 상기 도광부 하면의 음각 캐비티에 충진되거나 코팅되어 상기 제 1 입체 패턴에서 반사되는 빛을 반사시키는 제 2 입체 패턴;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 입체 패턴과 상기 제 2 입체 패턴은, 상하 방향에 대하여 서로 대치되는 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광부 상면에 형성되는 광 확산층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 광 확산층은,
    상면에 형성되는 광 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트 장치.
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