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KR100657580B1 - 백라이트 유닛용 도광판 - Google Patents

백라이트 유닛용 도광판 Download PDF

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Abstract

저소비전력과 고휘도를 실현하는 백라이트 유닛용 도광판이 개시된다. 일정한 폭과 길이를 갖는 투명재질의 몸체로 이루어지며, 몸체의 이면 길이방향 중앙에 폭 전체에 걸쳐 램프가 삽입되는 램프 삽입홈이 형성되고, 램프 삽입홈의 바닥면을 따라 램프로부터 방출되는 빛의 일부를 전반사시키는 프리즘이 일체로 돌출 형성된다.
도광판, LGP, 삽입홈, 휘도, 광강도, 쐐기, 균일

Description

백라이트 유닛용 도광판{Light Guide Plate for Backlight unit}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 램프 삽입홈을 상세하게 보여주는 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도광판의 동작원리를 설명하는 설명도이다.
본 발명은 표시장치에 적용되는 백라이트 유닛용 도광판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저소비전력 및 고휘도를 실현할 수 있는 직하방식의 도광판에 관한 것이다.
정보화 사회에서 표시장치의 개발은 눈부시게 발전하고 있으며 그 역할도 중요시되고 있다. 특히, 편평형 디스플레이로 각광받는 액정표시장치는 자체 발광을 하지 못하기 때문에 백라이트 유닛(backlight unit)이 필요하며, 액정표시장치의 성능은 액정표시장치 자체만이 아니라 사용하는 백라이트유닛의 성능에 의존하는 바가 크다.
이러한, 백라이트 유닛은 크게 도광판, 광학필름, 램프 어셈블리(lamp assembly) 및 몰드프레임(mold frame)으로 구성되는데, 이와 같은 액정표시장치는 백라이트 유닛의 램프 위치에 따라 직하 방식과 에지 방식으로 구분된다.
에지 방식의 백라이트 유닛에서는 램프 어셈블리가 도광판의 측면에 설치되며, 빛을 발산하는 램프와, 도광판에 대향하는 측면이 개구되도록 램프를 감싸서 램프에서 발산된 빛을 도광판으로 반사시켜 주는 램프 반사판으로 구성된다.
그러나, 에지 방식에서는 광원으로부터의 광선을 효율적으로 이용하는데 한계가 있는 바, 광선의 효율을 높이기 위한 리플렉터(reflector) 방향으로 출사되는 광선의 손실률이 높아서 원하는 효율의 광선을 출사시키기 위해서는 고전력이 필요하다.
또한, 에지방식에서는 액정표시장치의 크기를 줄이는데 한계가 있다. 즉, 램프 어셈블리가 도광판 측면에 설치되므로 도광판 측면에 램프 삽입 공간이 필요하다. 또한, 액정표시장치의 박형화를 실현하기 위해서는 램프의 관경이나 도광판의 두께를 줄여야 하는데, 현재로서는 액정표시장치의 휘도와 빛의 균일도가 저하되는 문제로 더 이상 램프의 직경을 줄일 수 없고, 도광판의 두께는 빛의 효율을 향상시키기 위해서 램프 직경보다 작아질 수 없기 때문에 액정표시장치를 박형화할 수 없다.
이러한 단점을 극복하기 위하여 직하 방식의 백라이트 유닛이 제시되었으나, 직하 방식에서는 휘도를 증가시키고 휘도의 균일성을 확보하기 위하여 다수개의 램프가 이용될 수밖에 없으며, 이에 따라 소비전력이 증가한다는 문제점이 있다.
이를 극복하기 위하여 하나의 램프를 사용하여 소비전력을 줄이면서도 휘도를 증가시키고 휘도의 균일성을 얻을 수 있는 도광판 구조가 제안되고 있다.
예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제1998-82344호(이하,'344호'라 함)에서는 몰드 프레임과, 몰드 프레임에 설치되며 하부면 중앙에서 양측면으로 갈수록 두께가 얇아지고 하부면 중앙에 램프 삽입 홈이 형성되며 삽입 홈과 양측면 사이 소정영역에 걸림턱이 형성된 도광판이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 공개실용신안공보 제1998-63693호(이하,'693호'라 함)에서는 편평한 전면과 중앙에서 양측단부로 갈수록 두께가 얇아지는 배면을 가지며 배면 중앙에 배면측이 개구된 램프 삽입홈이 형성되는 도광판이 개시되는 바, 램프 삽입홈의 바닥면에 램프로부터의 광을 흡수하는 광흡수부가 설치되고, 램프 삽입홈의 개구에 대향하는 부분에 램프를 보호하기 위한 램프 보호플레이트가 설치되어 있다.
그러나, 344호에 따르면, 삽입 홈 내부의 라운드된 부분에 도트형 반사패턴을 형성하는 것은 재현성을 유지하기 위한 가공기술이 없기 때문에 현실적으로 실효성이 없고, 반사패턴 자체에 의하여 빛이 확산광의 형태로 출사되어 중심부의 휘도가 상대적으로 높아지는 문제가 있다. 또한, 걸림턱에 의해 빛이 손실되어 광원의 효율을 저하시킨다는 문제가 있다.
또한, 693호에 따르면, 램프 삽입홈 내부에 존재하는 광 흡수부에 의해 광효율이 저하하며, 발열의 원인이 될 수 있다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제시되는 것으로, 본 발명의 목적은 전력소비를 최소화하면서 고휘도를 실현할 수 있는 도광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적과 특징들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 명확하게 이해될 것이다.
본 발명에 따르면, 백라이트 유닛용 도광판은 일정한 폭과 길이를 갖는 투명재질의 몸체로 이루어지며, 몸체의 이면 길이방향 중앙에 폭 전체에 걸쳐 램프가 삽입되는 램프 삽입홈이 형성되고, 램프 삽입홈의 바닥면을 따라 램프로부터 방출되는 빛의 일부를 전반사시키는 프리즘이 일체로 돌출 형성된다.
바람직하게, 프리즘의 단면 형상은 다각형일 수 있다. 바람직한 실시예로, 프리즘의 높이는 0.5 내지 2.5mm이고, 램프 삽입홈의 폭은 1 내지 5mm일 수 있다.
또한, 몸체는 이면의 길이방향 중앙으로부터 양측으로 갈수록 두께가 감소하는 단면 프로파일을 가질 수 있으며, 프리즘의 정점부의 일부를 단면이 각형 또는 라운드형을 이루도록 절개 분리하여 형성한 확산부를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대해 구체적 으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판을 보여주는 사시도이다.
도시된 바와 같이, 도광판(100)은 투명재질의 몸체(110)로 이루어진다. 일 예로, 몸체(110)의 재질은 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC)나 폴리 메틸메타크릴레이트계 수지(Poly methylmethacrylate, PMMA)가 이용될 수 있다.
몸체(110)는 일정한 길이와 폭을 갖는 플레이트 형상으로, 바람직하게 몸체(110)는 이면의 길이방향 중앙으로부터 양측으로 갈수록 두께가 감소하는 단면 프로파일을 갖는다.
몸체(110)의 이면의 길이방향 중앙에는 램프(200), 예를 들어, 냉음극형광램프가 삽입되는 램프 삽입홈(120)이 형성되며, 램프 삽입홈(120)의 바닥면을 따라 램프(120)로부터 방출되는 빛을 내부반사 또는 전반사시키는 프리즘(112)이 일체로 돌출 형성된다.
여기서, 내부반사는 방출되는 빛이 일부는 프리즘(112)을 통과하여 표면으로 방출되고 다른 일부는 프리즘(112)으로부터 반사되는 형태를 말하고, 전반사는 방출되는 빛의 전부가 프리즘(112)으로부터 반사되는 형태를 말한다.
이 실시예에서는 프리즘(112)의 단면 형상은 삼각형인 것으로 도시되어 있으나, 다른 다각형일 수 있다. 이하의 설명에서는 삼각형을 예로 든다.
도 2는 도 1의 램프 삽입홈을 상세하게 보여주는 부분 확대도이다.
램프 삽입홈(120)의 폭 w는 대략 1 내지 5mm 정도이고, 프리즘(112)의 높이 hp는 대략 폭 w의 1/2인 0.5 내지 2.5mm이다. 이와 함께, 바람직하게 프리즘(112) 을 구성하는 삼각 단면의 정점부 꼭지각 α는 대략 70 내지 120도의 범위를 이룬다. 다른 형태로, 삼각 단면의 정점부는 소정의 곡률을 갖는 곡선부로 형성할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이, 몸체(110)는 이면의 길이방향 중앙으로부터 양측으로 갈수록 두께가 감소하는 단면 프로파일을 가지며, 이를 위한 각도 θ는 대략 35도 이하인 것이 바람직하다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 도광판의 동작원리에 대해 도 3을 참고하여 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광원인 램프(200)로부터 방출되는 빛은 대략 4가지의 형태로 진행된다.
먼저, 램프 삽입홈(120)의 측면으로 직진하는 빛은 경로 R1로 표시된 것처럼 진행한다.
또한, 램프 삽입홈(120)의 직상부로 직진하는 빛은 경로 R2로 표시된 것처럼 프리즘(112)을 경유하여 몸체(110)의 표면으로 진행한다.
경로 R4는 램프(200)로부터 램프 삽입홈(120)의 측면으로 비스듬히 진행하는 빛의 경로를 나타내며, 램프 삽입홈(120)과 몸체(110)의 계면에서 굴곡되지만 마찬가지로 몸체(110)를 통하여 진행된다.
한편, 프리즘(112)으로 비스듬하게 진행하는 빛은 경로 R3으로 표시한 것처럼, 내부반사가 되거나 임계각 이상일 때 전반사가 일어나며 빛은 프리즘(112)의 표면에서 반사되어 몸체(110) 내부로 진행한다.
이와 같은 구성에 의하면, 램프(200)가 삽입된 램프 삽입홈(120)에 대응하는 몸체(110)의 표면을 통하여 국부적으로 방출되는 빛의 대부분을 내부반사와 전반사를 이용하여 몸체(110)의 표면 전면으로 방출되도록 할 수 있어 전체적인 광효율을 증가시키며 결과적으로 소비전력을 낮추면서 휘도를 증가시킨다.
실제 광특성 측정결과에 따르면, 일정거리에서의 휘도와 광강도, 시야각 대비 휘도, 도광판 표면에서의 광강도가 모두 향상된 것을 알 수 있다.
또한, 프리즘에 의한 전반사를 이용함으로써, 램프가 삽입되는 램프 삽입홈(120)에 대응하는 몸체 부분의 국부적인 휘도가 크게 증가하지 않아 전체적인 휘도의 균일을 이룰 수 있다.
도 4는 본 발명의 변형예를 보여주는 부분 확대도이다.
이 실시예에서는 프리즘(112)의 정점부에 확산부(114)가 형성된다. 확산부(114)는, 도 4의 도시된 바와 같이, 정점부의 일부를 단면이 각형을 이루도록 절개 분리하여 형성되며, 각형 이외에 라운드형으로 형성하는 것도 가능하다.
확산부(114)에 의해 램프로부터 방출되는 빛은 확산되어 표면으로 방출됨으로써 내부반사와 전반사에 의해 램프 삽입홈(120)에 대응하는 몸체(110)의 표면이 지나치게 어두워지는 것을 방지할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 프리즘(112)에 의한 전체적인 휘도 증가를 최대화함과 동시에 램프 삽입홈에 대응하는 몸체 부분의 국부적이 휘도감소를 보상할 수 있다는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 국한되어서는 안되며, 이하에 서술되는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 램프가 삽입된 램프 삽입홈에 대응하는 몸체의 표면을 통하여 국부적으로 방출되는 빛의 대부분을 내부반사와 전반사를 이용하여 몸체의 표면 전면으로 방출되도록 할 수 있어 전체적인 광효율을 증가시키며 결과적으로 소비전력을 낮추면서 휘도를 증가시킨다는 이점이 있다.
또한, 프리즘에 의한 전반사를 이용함으로써, 램프가 삽입되는 램프 삽입홈에 대응하는 몸체 부분의 국부적인 휘도가 크게 증가하지 않아 전체적인 휘도의 균일을 이룰 수 있다.
특히, 프리즘의 정점부에 확산부를 형성함으로서, 프리즘에 의한 전체적인 휘도 증가를 최대화함과 동시에 램프 삽입홈에 대응하는 몸체 부분의 국부적인 휘도감소를 보상할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 일정한 폭과 길이를 갖는 투명재질의 몸체로 이루어지며, 상기 몸체의 이면 길이방향 중앙에 폭 전체에 걸쳐 램프가 삽입되는 램프 삽입홈이 형성되고, 상기 램프 삽입홈의 바닥면을 따라 상기 램프로부터 방출되는 빛의 일부를 전반사시키는 프리즘이 일체로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프리즘의 단면 형상은 다각형인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 프리즘의 높이는 0.5 내지 2.5mm인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 램프 삽입홈의 폭은 1 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 몸체는 이면의 길이방향 중앙으로부터 양측으로 갈수록 두께가 감소하는 단면 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 프리즘의 정점부의 일부를 단면이 각형 또는 라운드형을 이루도록 절개 분리하여 형성한 확산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 도광판.
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