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KR100826401B1 - Ｌｅｄ 백라이트 장치 - Google Patents

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KR100826401B1
KR100826401B1 KR1020050117160A KR20050117160A KR100826401B1 KR 100826401 B1 KR100826401 B1 KR 100826401B1 KR 1020050117160 A KR1020050117160 A KR 1020050117160A KR 20050117160 A KR20050117160 A KR 20050117160A KR 100826401 B1 KR100826401 B1 KR 100826401B1
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KR
South Korea
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light guide
led
light
backlight device
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안인걸
박종진
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 LED 백라이트 장치에 관한 것이다. 본 발명의 백라이트 장치는 한 쪽 측면의 폭 방향의 마주보는 모서리가 연장되어 한 쌍의 마주보는 벽부와 상기 벽부 사이에 오목부가 형성된 도광판; 및 상기 도광판 안으로 빛을 투사하도록 상기 오목부에 수용된 LED 광원을 포함한다. 이와 같이 도광판의 한 쪽 측면에 오목부를 형성하고 이 오목부 안에 LED 패키지를 장착함으로써 빛이 LED 패키지로부터 도광판 안으로 입사될 때의 손실을 최소화하면서 LED 패키지와 도광판을 안정적으로 위치 정렬할 수 있다.
LCD, 백라이트, LED, 도광판, 오목부, 벽부

Description

ＬＥＤ 백라이트 장치{LED BACKLIGHT APPARATUS}
도 1은 종래 기술에 따른 LED 백라이트 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 백라이트 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 도 3의 4-4 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 지지판을 이용하여 LED 패키지를 도광판과 결합한 상태를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 백라이트 장치에서 LED 패키지를 생략한 사시도이다.
도 7은 도 6의 7-7 선을 따라 자른 단면도이다.
도 8은 도 6의 8-8 선을 따라 자른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 백라이트 장치에서 LED 패키지를 생략한 사시도이다.
도 10은 도 9의 10-10 선을 따라 자른 단면도이다.
<도면의 주요 부분의 부호의 설명>
110: LED 패키지 120: 도광판
124: 벽부 123: 프리즘
125: 연결부 130: 오목부
140: 지지판 223: 반쪽 원주
본 발명은 백라이트 장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는 도광판의 한 쪽 측면에 오목부를 형성하고 이 오목부 안에 LED(발광다이오드) 패키지를 장착함으로써 빛이 LED 패키지로부터 도광판 안으로 입사될 때의 손실을 최소화하면서 LED 패키지와 도광판을 안정적으로 위치 정렬할 수 있는 LED 백라이트 장치에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD)는 자체 광원이 없기 때문에 외부 조명을 필요로 하며, 일반적으로 백라이트 장치를 조명 장치로 사용한다. 백라이트 장치는 LCD를 후방에서부터 조명하며, CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), LED 등을 광원으로 한다.
이들 중에서, LED를 광원으로 하는 백라이트 장치 즉 LED 백라이트 장치의 예가 도 1에 도시된다.
LED 백라이트 장치(10)는 LED 패키지(20)와 도광판(30)을 포함한다. 물론, 도시하지는 않았지만, 해당 분야에 공지된 바와 같이, 이들을 둘러싼 하우징과 도광판(30) 밑면(36)의 산란 패턴과 반사판이 더 구비된다.
LED 패키지(20)는 LED 칩(22), 이 LED 칩(22)을 지지하면서 전원을 공급하는 한 쌍의 리드 프레임(24) 및 이들을 둘러싼 패키지 본체(26)를 포함한다. 패키지 본체(26)는 LED 칩(22)에서 발생한 빛이 전방 즉 도광판(30) 쪽으로 방출되도록 LED 창 즉 투명한 부분을 포함한다.
LED 패키지(20)에서 도광판(30)으로 방출된 빛(L)은 도광판(30)의 전방(30a) 쪽의 측면(32)을 통해 도광판(30) 안으로 입사되어 후방(30b) 쪽으로 진행한다. 그런 다음, 도광판(30)의 상면(34)과 밑면(36)에서 내부 반사되어 도광판(30) 안에서 돌아다니다가 전술한 산란 패턴과 반사판에 의해 도광판(30)의 상면(34)을 통해 위쪽으로 방출된다. 방출된 빛은 통상 도광판(30) 상부에 배치된 (도시 생략한) 확산판 및 프리즘 시트 등을 통해 LCD의 액정 패널로 입사되어 백라이트 조명을 제공하게 된다.
여기서, 편의상 빛(L)은 LED 칩(22)의 한 지점(F)에서 나오는 것으로 도시하였다.
한편, LED 패키지(20)에서 도광판(30)으로 방출된 빛 중의 일부(L1)는 도광판(30)의 측면(32)의 가장자리에서 입사되지 못하고 반사되어 광 손실이 일어나기도 한다. 물론, LED 패키지(20)를 도광판(30)에 부착하면 이와 같은 광 손실을 줄일 수 있다.
하지만 그렇게 하더라도, 통상 백색광을 얻기 위해 RGB LED를 조합하여 사용 하는 것을 고려할 때, 각각의 RGB LED 패키지에서 방출된 빛들이 혼합되어 백색을 얻게 될 때까지의 거리를 여전히 확보해야 한다. 즉 도광판(30)을 도 1의 간격(d)만큼 연장시켜 LED 패키지(20)와 접촉시키더라도 이 간격(d) 만큼의 영역은 액정 패널의 조명 영역으로 사용할 수 없고, 간격(d)은 LCD에서 베젤 폭(Bezel width)에 포함될 뿐이다. 따라서 LED 패키지를 도광판에 부착하더라도 전체 베젤 폭은 감소하지 않는다는 문제가 여전히 존재한다. 더욱이 도광판이 불필요하게 증가함으로써 전체 LED 백라이트 장치의 무게가 증가한다는 문제를 갖는다.
또한, 도 1에 도시한 것과 같이, LED 패키지(20)를 도광판(30)의 측면에 배치할 때 다음과 같은 문제도 생긴다. LED 패키지(20)는 도광판(30) 외측에 배치되므로, 백라이트 장치(10)의 조립 중에 다른 것들과 충돌할 수 있고 도광판(30)과 정밀하게 정렬하기가 어렵다. 또한, LED 패키지(20)는 하우징에 부착되어 고정되면, 하우징에 외부 충격이 가해질 때 이 충격이 LED 패키지(20)에 직접 전달된다는 문제도 있다.
따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 도광판의 한 쪽 측면에 오목부를 형성하고 이 오목부 안에 LED패키지를 장착함으로써 빛이 LED 패키지로부터 도광판 안으로 입사될 때의 손실을 최소화하면서 LED 패키지와 도광판을 안정적으로 위치 정렬할 수 있는 LCD용 LED 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 오목부의 벽면에 요철을 형성함으로써 LED 패키지에서 도광판 안으로 입사되는 빛의 입사각을 넓힘으로써 백색광을 얻기 위한 색 혼합에 필요한 거리를 줄일 수 있는 LCD용 LED 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 한 쪽 측면의 폭 방향의 마주보는 모서리가 연장되어 한 쌍의 마주보는 벽부와 상기 벽부 사이에 오목부가 형성된 도광판; 상기 도광판 안으로 빛을 투사하도록 상기 오목부에 수용된 LED 광원; 및 상기 LED 광원이 일면에 부착되고 양쪽 가장자리가 상기 도광판 벽부의 말단에 결합된 판 부재; 를 포함하고, 상기 도광판의 상기 오목부 쪽의 외면에는 상기 LED 광원에서 방출된 빛을 상기 도광판 안으로 안내할 때 빛을 퍼지게 하는 요철이 형성된 백라이트 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 백라이트 장치에 있어서, 상기 판 부재는 금속 기판이면 바람직하다.
본 발명의 백라이트 장치에 있어서, 상기 LED 광원은 상기 오목부에 끼워 맞춤될 수 있다.
본 발명의 백라이트 장치에 있어서, 상기 요철은 프리즘, 반쪽 원주, 반쪽 원주 음각 및 이들의 조합 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 백라이트 장치에 있어서, 상기 벽부는 서로 마주한 면의 기부가 곡선으로 상기 도광판에 연결될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 백라이트 장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 정면도이며, 도 4는 도 3의 4-4 선을 따라 자른 단면도이다.
도 2 내지 4를 참조할 때, 본 발명의 LED 백라이트 장치(100)는 한 쪽 측면에 폭 방향을 따라 모서리를 제외한 부분에 오목부(130)가 형성된 도광판(120) 및 이 오목부(130)에 장착된 광원인 세 개의 LED 패키지(110)를 포함한다. 여기서, LED 패키지(110)는 세 개인 것으로 도시하였으나, 이는 예시일 뿐이며, LED 패키지(110)는 필요에 따라 다양한 수로 구성할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 해당 분야에 공지된 바와 같이, 이들을 둘러싼 하우징과 도광판(120) 밑면(128)의 산란 패턴과 반사판이 더 구비된다.
이하 LED 백라이트 장치(100)의 각각의 구성요소를 구체적으로 설명한다.
먼저 LED 패키지(110)는 LED 칩(112), 이 LED 칩(112)을 지지하면서 전원을 공급하는 한 쌍의 리드 프레임(114) 및 이들을 둘러싼 패키지 본체(116)를 포함한다. 패키지 본체(116)는 LED 칩(112)에서 발생한 빛이 전방 즉 도광판(120) 쪽으로 방출되도록 투명한 부분 LED 창(도 8, 10의 118 참조)을 포함한다.
도광판(120)은 일정한 두께를 갖는 평판 부재로서, 투명한 아크릴, PMMA(Polymethylmethacrylate), 플라스틱 또는 유리 등으로 구성된다. 도광판(120)은 전방(120a) 쪽에 전술한 바와 같이 LED 패키지(110)를 수용하는 오목부(130)가 형성되어 있고 후방(120b) 쪽은 평탄한 면이 형성된다. 여기서, 도광판 (120)의 전방(120a)은 LED 패키지(110)에 가까운 측면을 나타내는 것이고, 후방(120b)은 그 반대 측면은 나타내는 용어이다.
또, 오목부(130)는 도광판(120)의 모서리를 제외한 부분에 형성되므로, 오목부(130) 상하에는 폭 방향을 따라 서로 마주보는 벽부(124)가 남아 LED 패키지(110)를 위아래에서 수용하고, 그 내면은 곡선의 연결부(125)를 통해 도광판(120)의 측면(122)과 연결된다. 이 형상은 도광판 원판의 측면을 깎아 오목부(130)를 얻거나 원하는 도광판 형태에 해당하는 몰드를 사용하여 얻을 수 있다.
이와 같은 오목부(130) 안에 LED 패키지(110)를 배치하면, 벽부(124)가 LED 패키지(110)를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다.
한편, 비록 도면에서는 LED 패키지(110)의 두께가 오목부(130)의 폭보다 작은 것으로 도시하였지만, 오목부(130)의 폭을 LED 패키지(110)가 끼워질 정도로 형성할 수 있다. 이렇게 하면, LED 패키지(110)를 도광판(120)에 더욱 용이하게 정렬할 수 있다. 물론, 이 경우에는 LED 패키지(110)와 도광판(120)의 측면(122) 사이의 간격(d1)을 유지할 수도 있고 아니면 이를 생략하고 LED 패키지(110)를 도광판 측면(122)에 밀착시킬 수도 있다.
이어서, 도 4를 참조하여, LED 백라이트 장치(100)의 동작을 설명한다. 여기서, 편의상 빛(L)은 LED 칩(112)의 한 지점(F)에서 나오는 것으로 도시하였다.
LED 칩(112)이 발광하면, LED 패키지(110)에서 도광판(120)으로 방출된 빛(L)은 도광판(120)의 전방(120a) 쪽의 측면(122)을 통해 도광판(120) 안으로 입사된다. 그런 다음, 도광판(120)의 상면(126)과 밑면(128)에서 내부 반사되어 도광 판(120) 안에서 돌아다니다가 (도시 생략한) 산란 패턴과 반사판에 의해 도광판(120)의 상면(126)을 통해 위쪽으로 방출된다. 방출된 빛은 통상 도광판(120) 상부에 배치된 (도시 생략한) 확산판 및 프리즘 시트 등을 통해 LCD의 액정 패널로 입사되어 백라이트 조명을 제공하게 된다.
여기서, 일부 빛(L2)은 도 1의 일부 빛(L1)에 해당하지만, 도 1과는 달리 도광판(120) 안으로 입사되므로, 본 발명의 LED 백라이트 장치(100)는 종래기술에 비해 광 효율이 높음을 알 수 있다.
이어 도 5를 참조하여 LED 패키지(110)의 장착 상태의 일례를 설명한다.
도 5에 도시한 것과 같이, LED 패키지(110)는 지지판(140)에 부착된 상태에서 오목부(130) 안에 배치되고, 지지판(140)은 적절한 수단 예컨대 접착제 등에 의해 벽부(124)의 말단에 결합된다.
이렇게 하면, LED 패키지(110)를 도광판(120)에 대해 정밀하게 위치 정렬하기가 더욱 용이하다. 즉 LED 패키지(110)를 지지판(140)에 정확히 정렬하기만 하면 되므로 더욱 효과적으로 위치 정렬 작업을 수행할 수 있다.
지지판(140)은 금속 기판인 것이 바람직하다. 이는 LED 칩(112)에서 발생한 열을 용이하게 외부로 빼낼 수 있기 때문이다.
이와 같은 지지판(140) 대신 다른 구성을 사용하여 LED 패키지(110)를 도광판에 대해 위치 정렬할 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이 LED 패키지(110)와 오목부(130)를 서로 일치하는 치수로 형성하면, 지지판(140) 없이도 용이하게 LED 패 키지(110)를 도광판(120)에 대해 위치 정렬할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 백라이트 장치에서 LED 패키지를 생략한 사시도이고, 도 7은 도 6의 7-7 선을 따라 자른 단면도이며, 도 8은 도 6의 8-8 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6 내지 7의 LED 백라이트 장치(100A)는 오목부(130) 안의 도광판(120)의 측면(122)으로부터 프리즘(123)이 돌출한 것을 제외하고는 전술한 실시예의 LED 백라이트 장치(100)와 동일하다. 따라서 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 사용하고 반복 설명은 생략한다.
프리즘(123)은 마루(123a)가 일정한 높이로 돌출하고 골(123b)이 서로 연결되어 있다. 이 구성은 LED 패키지(110)에서 방출된 빛이 도광판(120) 안으로 입사될 때, 이 빛을 도 8의 평면에서 퍼지게 할 수 있다. 이렇게 하면, R, G 및 B의 단색 LED 패키지를 조합하여 사용할 때, 각각의 단색 LED 패키지에서 도광판(120) 안으로 입사된 단색광이 서로 혼합되어 백색광을 형성하는 길이가 단축된다. 이는 LED 패키지(110)와 도광판(120) 사이의 간격(d2)을 더 줄일 수 있고 전체 백라이트 장치(100A)의 소형화를 가능하게 한다.
또, 본 실시예의 백라이트 장치(100A)에도 도 5에 도시한 것과 같은 지지판(140)을 사용하여 LED 패키지(110)를 도광판(120)에 대해 장착할 수 있다.
한편, 프리즘(123)은 마루(123a) 및/또는 골(123b)을 평탄하게 형성할 수도 있다. 이 평탄한 부분의 치수를 최소로 하면 위의 빛 퍼짐 효과를 유지하면서도 프리즘(123)의 성형 작업을 용이하게 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 백라이트 장치에서 LED 패키지를 생략한 사시도이며, 도 10은 도 9의 10-10 선을 따라 자른 단면도이다.
도 9와 10을 참조하면, 본 실시예의 LED 백라이트 장치(100B)는 오목부(130) 안의 도광판(120)의 측면(122)으로부터 반쪽 원주(223)가 돌출한 것을 제외하고는 전술한 실시예의 LED 백라이트 장치(100)와 동일하다. 따라서 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 사용하고 반복 설명은 생략한다.
반쪽 원주(223)는 일정한 높이로 돌출하고 골(223b)이 서로 연결되어 있다. 이 구성은 LED 패키지(110)에서 방출된 빛이 도광판(120) 안으로 입사될 때, 이 빛을 도 10의 평면에서 더욱 잘 퍼지게 할 수 있다. 이렇게 하면, R, G 및 B의 단색 LED 패키지를 조합하여 사용할 때, 각각의 단색 LED 패키지에서 도광판(120) 안으로 입사된 단색광이 서로 혼합되어 백색광을 형성하는 길이가 단축된다. 이는 LED 패키지(110)와 도광판(120) 사이의 간격(도 7의 d2 참조)을 더 줄일 수 있고 전체 백라이트 장치(100B)의 소형화를 가능하게 한다.
또, 본 실시예의 백라이트 장치(100B)에도 도 5에 도시한 것과 같은 지지판(140)을 사용하여 LED 패키지(110)를 도광판(120)에 대해 장착할 수 있다.
한편, 반쪽 원주(223)는 골(123b)을 평탄하게 형성할 수도 있다. 이 평탄한 부분의 치수를 최소로 하면 위의 빛 퍼짐 효과를 유지하면서도 반쪽 원주(223)의 성형 작업을 용이하게 할 수 있다.
또, 본 실시예의 반쪽 원주(223) 대신 그 역의 형태 즉 반쪽 원주 형태의 음각을 도광판 측면(122)에 형성할 수 있다. 또한, 반쪽 원주(223)를 전술한 프리즘(123)과 조합하는 등의 다양한 변형도 역시 가능할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 LED 백라이트 장치는 도광판의 한 쪽 측면에 오목부를 형성하고 이 오목부 안에 LED패키지를 장착함으로써 빛이 LED 패키지로부터 도광판 안으로 입사될 때의 손실을 최소화하면서 LED 패키지와 도광판을 안정적으로 위치 정렬할 수 있다. 또, 상기 오목부의 벽면에 프리즘 및 반쪽 원주 등과 같은 요철을 형성하여 LED 패키지에서 도광판 안으로 입사되는 빛의 입사각을 넓힘으로써 백색광을 얻기 위한 색 혼합에 필요한 거리를 줄일 수 있다. 아울러, 지지판에 LED 패키지를 부착한 다음 지지판을 도광판의 오목부 쪽에 결합시킴으로써 LED 패키지를 도광판에 대해 용이하게 위치 정렬할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (7)

  1. 한 쪽 측면의 폭 방향의 마주보는 모서리가 연장되어 한 쌍의 마주보는 벽부와 상기 벽부 사이에 오목부가 형성된 도광판;
    상기 도광판 안으로 빛을 투사하도록 상기 오목부에 수용된 복수개의 LED 광원;
    상기 LED 광원을 고정하며, 상기 도광판 벽부의 말단에 결합되는 판 부재; 및
    상기 오목부에 상기 LED 광원과 소정 간격 이격되도록 형성되며, 상기 LED 광원에서 방출된 빛을 상기 도광판 안으로 안내할 때 빛을 퍼지게 하는 요철을 포함하는 백라이트 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 판 부재는 금속 기판인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 LED 광원은 상기 오목부에 끼워 맞춤되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 요철은 프리즘, 반쪽 원주, 반쪽 원주 음각 및 이들의 조합 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 벽부는 서로 마주한 면의 기부가 곡선으로 상기 도광판에 연결되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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