[go: up one dir, main page]

KR101196909B1 - 직하형 백라이트 유닛 - Google Patents

직하형 백라이트 유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR101196909B1
KR101196909B1 KR1020100096332A KR20100096332A KR101196909B1 KR 101196909 B1 KR101196909 B1 KR 101196909B1 KR 1020100096332 A KR1020100096332 A KR 1020100096332A KR 20100096332 A KR20100096332 A KR 20100096332A KR 101196909 B1 KR101196909 B1 KR 101196909B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
guide plate
light guide
backlight unit
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020100096332A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110100571A (ko
Inventor
권진혁
Original Assignee
영남대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 영남대학교 산학협력단 filed Critical 영남대학교 산학협력단
Publication of KR20110100571A publication Critical patent/KR20110100571A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101196909B1 publication Critical patent/KR101196909B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0051—Diffusing sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0018—Redirecting means on the surface of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028—Light guide, e.g. taper
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0031—Reflecting element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055—Reflecting element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • G02B6/0061—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to provide homogeneous light output intensity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

본 발명은, 복수개의 광원들, 광원들 상측에 배치되며, 하면에 광원으로부터 나온 광을 반사시킨 후 내부로 진행하게 하는 경사면을 갖는 복수 개의 경사홈들이 서로 이격되게 형성된 도광판, 도광판의 상면 또는 하면에 이격되게 배치되며, 도광판 내부를 진행하는 광을 내부 전반사, 굴절 및 산란 중 선택된 어느 하나 또는 복수에 의해 상기 도광판의 외부로 유도하는 복수개의 광분기체들 및 상기 광원의 측면에 결합하고 광원으로부터 나온 광을 내부로 입사하여, 광을 확산 또는 혼합한 후 도광판의 경사홈으로 입사시키는 광혼합도광판을 포함하는 직하형 백라이트 유닛을 제공한다.
따라서, 얇은 박형으로의 제조가 가능하며, 이와 더불어 다수의 광원을 직하형으로 배치할 때 발생하는 휘점과 얼룩무늬를 효과적으로 제거하여 균일한 조명을 얻을 수 있으며, 직하형에서 어려운 지역분할 구동이 가능하여 높은 화질과 에너지 절감을 가능하게 하며, 광혼합 도광판을 통하여 광이 도광판에 입사하기 이전에 충분히 혼합됨으로써 휘점에 완전히 제거되어 높은 균일도를 달성할 수 있으며, RGB LED를 사용할 수 있어 백색 LED를 사용할 때보다 훨씬 우수한 화질을 달성할 수 있다.

Description

직하형 백라이트 유닛 {Backlight unit of direct illumination type}
본 발명은 직하형 백라이트 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)용으로 광원이 액정패널의 직하부에 배치되는 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치용 백라이트 유닛은, 백라이트를 구성하는 광원의 설치 형태에 따라, 광원이 액정패널의 직하부에 배열되는 직하형(Direct illumination type)과, 광원이 도광판의 측부에 설치되는 가장자리형(Edge illumination type)으로 구분된다.
이 중에서 상기 직하형 백라이트 유닛은 액정패널의 대화면화가 가능하고, 영상의 밝기에 따라 광원을 위치별로 지역분할구동(Local dimming technology)하는 것이 가능하여 그 연구 및 실용화가 활발히 진행되고 있다. 더불어, 최근에는 에너지 효율 및 고화질을 목표로 하여, 종래에 일반적으로 사용되던 씨씨에프엘(Cold Cathode Fluorescence Lamp; CCFL) 혹은 이이에프엘(External Electrode Fluorescence Lamp; EEFL) 대신에 LED(Light Emitting Diode)를 새로운 광원으로 사용하려는 것이 최근의 추세이다.
도 1에는 LED를 광원으로 한 종래의 직하형 백라이트 유닛이 채용된 액정표시장치가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 종래의 직하형 액정표시장치는, 빛의 투과도를 조절하여 광 밸브 역할을 하는 액정 픽셀이 들어 있는 액정 패널(40)과 이 액정 패널(40)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(10)으로 구성된다.
액정 패널(40)은 TFT (Thin Film Transistor)가 설치된 후면 유리기판, 컬러필터가 설치된 전면 유리기판, 후면 유리기판과 전면 유리기판 사이에 설치되는 다수의 액정 픽셀, 후면 유리기판에 부착되는 편광시트A, 전면 유리기판에 부착되는 편광시트B 등으로 구성된다. 미설명부호 21은 반사면을 나타낸다.
상기 백라이트 유닛(10)은 CCFL 혹은 EEFL 혹은 LED 등이 포함되는 광원어셈블리 부분(20)과, 상기 광원(11)에서 나오는 광을 광원 아래에 위치한 반사체에서 반사시키거나 광을 골고루 혼합하고 시야각을 조정하여 다수의 액정 픽셀로 뿌려주는 광학 시트(30)들로 구성되어 있다. 광학시트(30)는 기본적으로 확산판(31), 확산시트(32), 집광시트(33), 반사형 편광시트(34), 그리고 보호필름(35) 등으로 구성되어 시야각과 휘도를 최적상태로 조정한다.
그런데, 직하형 백라이트 유닛의 경우, 광원과 액정패널과의 거리(H; 도 1참조)를 좁히는 방법을 모색하고 있지만, 광원을 LED로 할 경우 액정패널과 LED의 거리(H)가 짧아지면 충분한 광혼합 효과가 잘 일어나지 않아서 휘점이 나타나거나 화면에 얼룩무늬가 나타나는 문제점이 발생하였으며, 이러한 현상은 얇은 백라이트를 채택하여 거리(H)가 짧아질수록 더 심해지게 된다.
그런데, 최근에는 광원으로 LED를 채용하는 것과 더불어 전체 액정표시장치를 박판형으로 제조하는 추세이다.
도 2는 종래의 가장자리형 백라이트 유닛을 나타낸 단면도로서, 상기한 가장자리형 백라이트 유닛은 주로 노트북이나 모니터에 적용되었지만, 최근에는 대화면 LCD TV의 백라이트에도 사용되는 가장자리형 백라이트유닛을 나타낸다.
도면을 참조하면, 도광판(50) 가장자리의 한 측면 또는 양 측면에 LED와 같은 광원(11)을 배치하고, 도광판(50)의 하면 또는 상면에 배치된 광산란패턴(60)에 의해서 광은 상방향으로 출사된다. 이때 도광판(50) 상부에 위치한 확산시트(32), 집광 시트(33), 편광반사시트(34) 등 광학시트(30)에 의하여 휘도와 시야각이 최적으로 조절된다. 이러한 가장자리형 백라이트는 직하형에 비하여 매우 얇게 제작이 가능하지만, 지역분할구동이 불가능하여 화질이 낮고, 많은 에너지를 소모하는 단점이 있었다. 미설명부호 51은 반사시트를 나타낸다.
상기한 직하형 또는 가장자리형 백라이트는 일종의 평판조명장치로써 일반 조명장치로써도 활용될 수 있다. LED를 광원으로 하는 평판 조명장치의 경우, 가장자리형은 LED의 수가 제한되어 충분한 밝기를 달성할 수 없다는 문제점이 있었다. 또한, 직하형의 경우, LED와 확산판의 거리(H)가 너무 커서 조명장치의 크기가 너무 커진다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 얇은 박형으로의 제조가 가능하며, 이와 더불어 다수의 광원을 직하형으로 배치할 때 발생하는 휘점과 얼룩무늬를 효과적으로 제거하여 균일한 조명을 얻을 수 있으며, 지역분할구동을 사용하여 높은 콘트라스트를 구현하고 에너지를 절감할 수 있는 직하형 백라이트 유닛을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 복수개의 광원들, 상기 광원들 상측에 배치되며, 하면에 상기 광원으로부터 나온 광을 반사시킨 후 내부로 진행하게 하는 경사면을 갖는 복수 개의 경사홈들이 서로 이격되게 형성된 도광판 및 상기 도광판의 상면 또는 하면에 서로 이격되게 배치되며, 상기 도광판 내부를 진행하는 상기 광을 내부 전반사, 굴절 및 산란 중 선택된 어느 하나 또는 복수에 의해 상기 도광판의 외부로 유도하는 복수개의 광분기체들을 포함하는 직하형 백라이트 유닛을 제공한다.
본 발명에 따른 직하형 백라이트 유닛은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 광원과 확산판 사이에 이격된 공간을 배치하고 확산판과 확산시트 및 집광시트를 사용하는 종래의 LED 백라이트에 비해서, 훨씬 얇은 두께를 실현하면서도 LED에서 발생하는 열을 효과적으로 분산시킬 수 있다.
둘째, 직하형에서 어려운 지역분할 구동이 가능하여 높은 화질과 에너지 절감이 가능하며, 높은 명암비를 달성할 수 있고, 전력소모를 줄일 수 있다.
셋째, 점광원인 LED에서 나타나는 휘점을 효과적으로 제거하여 균일한 광을 얻음으로써 슬림형 LCD 백라이트에 적합하다.
넷째, 다수의 광분기부에 의하여 적절한 시야각과 수직휘도를 가지는 광이 액정패널을 조명하기 때문에 집광시트를 구비하지 않아도 되기 때문에 원가절감에 유리하다.
다섯째, 상기 광유도체 속으로 RGB LED의 광을 함께 유도하는 경우, 충분한 색혼합을 달성하여 색번짐효과를 제거하고, 동시에 RGB LED 광에 의해 높은 화질을 달성할 수 있다.
여섯째, 평면형 LED 조명등으로 활용될 수 있다.
일곱째, 광이 도광판에 입사하기 이전에 충분히 혼합되게 함으로써 휘점에 완전히 제거되어 높은 균일도를 달성할 수 있으며, RGB LED를 사용할 수 있어 백색 LED를 사용할 때보다 훨씬 우수한 화질을 달성할 수 있다.
도 1은 종래의 직하형 백라이트 유닛을 채용한 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래의 가장자리형 백라이트 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3에서 광원의 배치를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 경사홈을 나타내기 위하여 저면에서 바라볼 때의 사시도이다.
도 6은 도 3의 도광판과 광분기체를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 광분기체를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 6의 광분기체의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 3의 경사홈과 광분기체에 의한 광유도 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 3에서 도광판 상부에 반구형 광분기구조를 포함한 경우를 나타내는 평면도이다.
도 11 내지 도 14는 도 3의 도광판과 경사홈을 나타내는 평면도이다.
도 15는 도 3에서 광유도체를 더 구비한 경우를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 17은 도 16의 직하형 백라이트 유닛에서 확산시트 대신 집광시트를 적용한 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 직하-도광형 백라이트 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제5실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 20은 도 19에서 광혼합 도광판의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 제6실시예를 나타낸 단면도이다.
도 22 및 도 23은 도 21에서 광원을 변환시키는 구조를 나타내는 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛(100)은, 복수개의 광원들(110), 복수 개의 경사홈(131)들이 형성된 도광판(130) 및 광분기체(140,210,340,142,144)를 포함한다.
상기 광원(110)들은, 상기 경사홈(131)들과 수직방향(상하방향)에 대하여 하부에 각각 대응되는 곳에 배치되어 있다. 바람직하게는, 상기 광원(110)과 상기 경사홈(131)은 수직한 방향에 대하여 얼라인(align) 되는 것이 좋다. 도 4를 참조하면, 상기 광원들은, 광원후면판(120) 상에 배치되어 있으며, 상기 광원후면판(120)은 상부에 상기 광원(110)들을 안착시키기 위한 광원컵(121)이 복수 개 형성되어 있다. 여기서, 상기 광원후면판(120)은, 상기 광원컵(121)의 양측면과 하면에 광효율을 높이기 위하여 반사코팅이 되어 있다. 그리고, 상기 광원들(110)은 상기 광원후면판(120)의 횡방향에 대하여 이격되게 배열되어 있으며, 또한, 상기 광원컵(120)을 따라 복수 개가 서로 규칙적으로 직선형태로 이격되게 배치되어 있다. 여기서, 상기 광원(110)은, 백색광LED 또는 R,G,B LED로 할 수 있다.
상기 도광판(130)은, 상기 광원(110)들 상측에 배치되며, 하면에 복수 개의 경사홈(131)들이 서로 이격되게 형성되어 있다. 상기 경사홈(131)들은, 상기 복수 개의 광원들 각각의 상부에 대응되는 곳에 배치 되고, 상기 광원(110)들로부터 나온 광을 반사시킨 후 내부로 진행하게 유도하는 경사면(132)을 갖는다. 상기 경사홈(131)은 횡단면형상이 대략 직각삼각형상이며, 상기 경사홈(131)의 경사면(132)에는 상기 광원(110)에서 나온 광을 반사시키도록, 상기 도광판(130) 내부로 입사시키는 반사물질이 코팅되어 있다. 여기서, 상기 반사물질은 상기 광을 반사시킬 수 있는 물질이라면 모두 가능하다. 상기 경사면(132)은, 경사도에 따라 상기 광의 반사방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 경사면(132)은, 상기 광을 반사시키는 방향을 90도가 되도록 경사지게 형성할 수 있지만, 이외 다양한 경사도 등에 따라 여러 각도로 반사될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 도광판(130)의 경사홈(131)에 대하여 도 5를 참조하여 상세하게 살펴보면, 상기 경사홈(131)은 경사면(132)을 가지고 있으며, 도시된 바와 같이, 일정크기의 폭(W)과, 길이 (L) 및 도광판(130)에 형성된 깊이(D)를 가지고 있다. 먼저, 상기 경사홈(131)의 폭(W)은 상기 LED(110)의 크기와 광의 발산각, 그리고 도광판(130)의 두께(T)에 따라 결정되며, 일반적으로 약 0.5mm 내지 5mm 범위 내로 정해진다. 여기서, 상기 경사홈(131)은 폭(W)이 넓어질수록 깊이(D)가 깊어지므로 이에 따라 상기 도광판(130)도 두꺼워지게 된다. 따라서, 만약 슬림형 백라이트 유닛의 경우는 상기 폭(W)과 깊이 (D)는 약 2mm 이내에서 결정되는 것이 바람직하다. 상기 경사홈(131)의 길이(L)는 상기 도광판(130)의 폭 만큼 길게 배치하거나, 원형의 도광판(130)의 경우 원주의 길이만큼 배치할 수 있다.
여기서, 상기 도광판(130)은 평면상으로 봤을 때 사각형상 또는 원형상으로 할 수 있으며(도 10, 도 11, 도 12, 도 13 참조), 종단면 형상으로 직선형상 또는 굴곡진 형상으로 하여 다양한 형태로 할 수 있다.
상기 광분기체(140,210,340,142,144)는, 상기 도광판(130)의 상면 또는 하면 또는 상하측에 배치되며, 상기 도광판(130) 내부를 진행하는 상기 광을 내부 전반사, 굴절 및 산란 중 선택된 어느 하나 또는 복수에 의하여 상기 도광판(130)의 외부로 유도하는 역할을 한다.
상기 광분기체(140,210,340,142,144)는, 상기 도광판(130)의 상측에 배치되는 광분기부(140), 또는 마이크로 렌즈 어레이(210)들, 또는 상기 도광판(130)의 하측에 배치되는 산란부(340)로 다양하게 적용할 수 있다.
이하, 상기 광분기체에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 상기 광분기체는, 복수 개로 상기 도광판(130)의 상면에 서로 이격되게 배치되고, 상기 도광판(130) 내부를 진행하는 상기 광을 내부 전반사에 의하여 액정패널(160)이 위치한 상기 도광판(130)의 상측으로 분기하는 광분기부(140)를 포함한다. 여기서, 상기 광분기부(140)는 상기 도광판(130)과 일체로 형성될 수 있다.
상기 광분기부(140)는, 도 6 및 도 7의 역 원뿔(reverse circular truncated cone)형상 또는, 도 8 및 도 9의 좌우대칭형의 역 프리즘(reverse prism)형상으로 형성될 수 있지만, 이 외 원기둥 형상, 사각 기둥형상, 반구(hemi sphere)형상, 이진 회절격자 및 사인 회절격자 중 선택된 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 광분기부(140)는, 내부에 복수 개의 산란비드(미도시)를 구비할 수 있다.
한편, 상기 광분기부(140)는, 역 원뿔 형상 또는 역프리즘 형상인 경우, 상기 광분기부(140)의 측면과 상기 도광판(130)의 상면이 이루는 각도(θ; 도 7 및 도 8참조)를 45도 내지 75도의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이는, 분기되는 광이 상기 도광판(130)에서 수직으로 분기될 수 있도록 하기 위함이다. 여기서, D1은 광분기부(140)의 상부 직경, D2는 하부 직경, H는 높이, D3 상면의 폭 , L은 길이, E는 높이, D4 하면의 폭을 나타낸다.
상기 광분기부(140)는, 상기 도광판(130)의 상면에 가로세로 일정폭을 가지는 바둑판형상 또는, 육각형(hexagonal)형상 등 다양한 형상으로 배치할 수 있다.
상기 광분기부(140)는, 상기 경사홈(131) 또는 상기 광원(LED;110)으로부터 멀어질수록 상기 도광판(130)의 단위면적당 배치되는 개수 즉 밀도를 증가시킨다. 이는, 상기 도광판(130) 전체면에서 나오는 광의 휘도분포가 균일하고, 상기 액정패널(160)로 출사하는 광의 균일성을 확보하도록 하기 위함이다. 즉, 이러한 이유는 상기 광원(110)과 경사홈(131)에서 가까운 영역에서는 LED(110)광이 강하고, 먼 영역에서는 확산되어 약하게 되는데, 모든 광분기부(140)에서 분기되어 수직으로 올라오는 광의 세기는 동등하여야 하므로, 경사홈(131)에서 가까운 영역으로부터 먼 영역으로 갈 수록 단위면적당 광분기부(140)의 밀도가 증가하여야 하기 때문이다. 여기서, 빛의 세기는 거의 LED(110)로부터의 거리의 제곱에 반비례하여 감소하므로 광분기부(140)의 수는 반대로 대략 LED(110)로부터의 거리의 제곱에 비례하여 증가하여야 한다.
도 9를 참조하여, 상기 도광판(130)과 상기 광분기부(140)에서의 광유도 흐름에 대하여 살펴보기로 한다. 상기 LED(110)로부터 나온 광은 상기 도광판(130)의 경사면(132)에서 반사되어 상기 도광판(130) 내부로 입사되고, 도광판(130) 내부로 입사된 광은 내부 전반사에 의하여 도광판(130)의 내부를 진행하게 된다. 이렇게 도광판(130) 내부를 진행하는 광은 상기 도광판(130)의 상면에 배치된 광분기부(140) 내로 입사되고, 상기 광분기부(140) 내로 입사된 광은 다시 상기 광분기부(140)의 내부 전반사에 의하여 상기 도광판(130)의 상부에 배치된 액정패널(160) 방향으로 수직 상방으로 분기한다.
한편, 상기 광분기체는, 마이크로 렌즈 어레이(210)를 적용할 수 있다. 도 10을 참조하면, 상기 본 발명의 제2실시예에 따른 백라이트 유닛(200)은, 상기 도광판(130)의 상면에 서로 이격되게 배치되고, 상기 도광판(130) 내부를 진행하는 광을 내부 전반사에 의해 상측으로 분기하는 복수개의 마이크로 렌즈(211)로 이루어진 마이크로 렌즈 어레이(210)를 더 포함한다. 상기 마이크로 렌즈 어레이(210)는, 반구형의 마이크로렌즈(211) 복수개로 이루어지며, 상기 마이크로렌즈(211)는 상기 도광판의 상측에 서로 이격되게 배치되어 있다. 상기한 마이크로 렌즈 어레이(210)를 포함하는 직하형 백라이트 유닛(200)은, 비록 수직 방향으로 광을 꺾는 성능은 약하지만 상기 광분기부(140)보다 제작이 용이한 장점이 있다.
이에, 상기 마이크로 렌즈 어레이(210)에 의한 광유도 흐름을 살펴보면, 상기 LED(110)에서 나온 광은, 상기 도광판(130)에 형성된 경사홈(131)의 경사면(132)에서 반사하여 도광판(130)으로 입사한 후 내부 전반사로 진행하다가 도광판(130)의 상면에 배치된 마이크로 렌즈(211)를 통하여 윗면으로 출사한다. 그런데, 이때 출사하는 광의 진행방향은 도광판(130) 상면에 대하여 수직이 아니라 비스듬하게 출사되는 경향이 있다. 이 때문에, 본 발명의 제2실시예에 따른 백라이트 유닛(200)은, 상기 마이크로 렌즈(211) 내부에 산란비드(미도시)를 산포시켜 광이 확산되어 수직 방향에 가깝게 출사하도록 할 수 있으며, 상기 산란비드는 직경이 수 마이크로미터의 투명한 비드로 형성되어 있다. 더불어, 상기 백라이트 유닛(200)은, 상기 마이크로 렌즈(211) 내부에 산포된 산란비드에 의한 광의 산란이 충분하지 않을 경우를 대비하여, 상기 도광판(130)과 액정 패널 사이에 확산시트(150)를 구비할 수 있으며, 이외 집광시트, 편광반사시트 등의 광학시트를 추가하여 광의 진행방향과 시야각을 더욱 넓게 할 수 있다.
한편, 상기한 직하형 백라이트 유닛(100,200)은, 상기 도광판(130)과 상기 액정패널(160) 사이에 광의 확산각도를 조절하고 광의 균일도를 향상시키기 위하여 확산시트(150)가 배치되어 있다. 여기서, 상기 확산시트(150)는, 광의 확산각도와 균일도를 향상시키기 위한 것으로서, 경우에 따라 상기 확산시트(150)를 배치하지 않아도 됨은 물론이다.
도 11 내지 도 14는 상기 LED(110,110b)와 상기 도광판(130,130a,130b)의 경사홈(131,131a,131b)의 배치관계를 보여주는 평면도이다. 먼저, 도 11을 참조하면, 상기 도광판(130)은 평면상에 봤을 때 사각형상이고, 상기 경사홈(131)은 상기 도광판(130)의 길이방향(폭방향)을 따라 장방형으로 형성되어 있다. 상기 경사홈(131)은, 복수개가 상하방향으로 일정 간격을 두고 이격되게 배치되어 있으며, 상기 경사홈(131)을 따라 복수 개의 상기 LED(110)가 일정한 간격으로 이격되게 배치되어 있다.
도 12는 도 11에서 광분기부(140)를 포함한 도광판(130)을 평면상에 보았을 때를 나타내는 평면도로서, 상기 도 11과 비교하여 상기 광분기부(140)를 제외한 구성이 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 상기 광분기부(140)는, 도면상에서는 서로 동일한 간격으로 이격되게 배치되어 있으나, 상기 경사홈(131)과 상기 광원(110)으로부터 멀어질수록 단위면적당 개수 즉 밀도가 증가되도록 배치할 수 있음은 물론이다.
이러한 광학적 원리는, 도 13 및 도 14의 도광판(130a,130b)이 원형인 경우도 그 광학적 원리가 동일하게 작용한다. 도 13을 참조하면, 상기 도광판(130a)의 평면상의 형상이 원형인 경우에는, 상기 경사홈(131a)과 LED(110)의 배치형상 및 구조가 상기 도광판(130a)의 형상에 대응하여 원형의 띠형태로 형성되어 있으며, 이러한 경사홈(131a)은 복수개가 원형상의 도광판(130a)의 가장자리부로부터 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 동심원 형태로 이격되게 배치되어 있다. 여기서, 상기 LED(110)는 상기 원형띠 형상의 경사홈(131a)을 따라 일정한 간격으로 복수개가 배치되어 있다. 이와 같이, 상기 도광판(130a)의 형상을 원형으로 할 경우에는, 그 활용도를 높일 수 있는데, LCD의 백라이트 뿐만 아니라 원형조명 등으로 응용할 수 있다.
도 14는, 도광판(130b)의 다른 실시예를 나타낸 평면도로서, 도면을 참조하면, 상기 도광판(130b)은 평면상의 형상이 원형이며, 중앙부에 홀이 형성되어 있다. 그리고 상기 도광판(130b)은, 직선형태로 중앙부를 중심으로 일정한 각도에 의한 간격을 두고 방사상으로 배치된 복수 개의 경사홈(131b)들과, 상기 경사홈(131b)에 대응되는 곳에 위치하는 광원(110b)을 포함한다. 상기한 구조의 도광판(130b)을 포함하는 백라이트유닛은, 원형의 직하-도광형 조명장치를 구성할 수 있다.
한편, 도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 상기 경사홈(131)과 상기 광원(110) 사이에 배치되어, 상기 광원(100)으로부터 출사되는 광을 내부 전반사에 의하여 상기 경사면(132)과 상기 도광판(130)의 내부로 효율적으로 유도하는 복수개의 광유도체(170)를 더 포함한다. 상기 광유도체(170)는, LED(110)에서 나온 광을 혼합하여 균일성과 광전달 효율을 증진시키는 것으로서, 원통형 또는 평판형으로 할 수 있으며, 그 상부는 평면 또는 반구형상으로 할 수 있다.
이에, 상기 광유도체(170)에 의한 광유도 흐름을 살펴보면, 우선, 상기 광유도체(170)가 상기 LED(110)의 상부에 배치된 상태에서 상기 LED(110)에서 나온 광은, 일차적으로 상기 광유도체(170) 내부로 입사하고, 상기 광유도체(170)로 입사된 광은 혼합되어 균일하게 된다. 이렇게 광유도체(170) 내부에서 균일한 상태로 형성된 광은, 상기 광유도체(170)의 상면의 반구형부에 의하여 집광된 후 상기 경사면(132)으로 입사하고, 상기 경사면(132)으로 입사된 광은 반사되어 도광판(130) 내부로 더 효율적으로 입사한다.
한편, 상기 광유도체(미도시)는, 도 15와 같이 원통형에 상부는 반구형상으로 형성된 경우 외에 평판형상으로 할 수 있다. 이렇게 광유도체가 평판형상의 경우에는, 상기 경사면(132)과 LED(110)를 따라 장형의 사각판 형태의 투명한 구조물로 할 수 있으며, 상부는 실린더리컬 렌즈가 일체로 형성되도록 하여, 다수의 상기 LED(110)로부터 들어오는 광을 동시에 받아들일 수 있게 할 수 있다. 여기서, 상기 광유도체는 상부의 상기 실린더리컬 렌즈를 일체로 형성하거나 경우에 따라 분리한 후 접합시키는 등 다양한 적용예가 가능하다.
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛(300)을 나타내는 단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛(300)은, 도광판(330)과, 광분기체로 복수개의 산란부(340)들과, 복수개의 LED(110)들과, 반사시트(360)와, 확산시트(350)를 포함한다.
여기서, 상기 복수개의 LED(110)들과, 상기 도광판(330)은, 도 3의 LED(110)와 도광판(130)과 각각 대응되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 산란부(340)들은, 상기 도광판(330)의 하면에 복수개가 배치되어 상기 도광판(330) 내부를 진행하는 광을 산란에 의해 분기하게 하는 역할을 한다.
상세하게는, 상기 산란부(340)는, 상기 도광판(330) 하면에 형성된 산란패턴 또는 그루브(V-groove)로 할 수 있다. 여기서, 상기 그루브는 그 형상이 "V"형으로 형성된 것이 바람직하나, 이는 일 실시예로 'U'자형 등 그 형상을 다양하게 할 수 있음은 물론이다. 더불어, 상기 산란부(340)는, 상기 도광판(330)의 하면에 구비되는, 비드가 포함된 복수 개의 페인트 닷(paint dot), 광의 산란을 일으킬 수 있는 다수의 오목형의 3차원 광구조물, 마이크로렌즈 어레이, 원기둥, 사각 기둥, 이진회절격자, 및 사인 회절격자 중 선택된 어느 하나로 할 수 있다. 하지만, 이는 일 실시예로, 상기 산란부(340)는 상기한 구성 외에 상기 도광판(330) 내부로 입사된 광을 산란시키는 목적을 달성할 수 있는 것이라면 모두 가능하다.
상기 반사시트(360)는 상기 도광판(330)과 상기 복수개의 LED(110) 사이에 배치되어, 상기 도광판(330)의 하부로 나오는 광을 상부로 반사시켜 다시 상기 도광판(130)으로 보내는 역할을 한다.
상기 확산시트(350)는 하나 또는 복수개의 확산시트(351,352)로 이루어져, 상기 도광판(330)의 상부에 배치되어, 상기 도광판(330)에서 출사한 광 중 비스듬하게 진행하는 광을 수직방향으로 진행시키고, 필요한 시야각을 확보하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 제3실시예는, 상기 도광판(330)에서 출사하는 광을 유도하는 것으로서, 확산시트(350)를 적용하였으나, 상기한 확산시트(350)의 목적을 달성할 수 있는 광학시트(예: 프리즘시트)를 이용할 수도 있다.
상기 본 발명의 제3실시예의 광유도 흐름은, 먼저 상기 LED(110)에서 나온 광은 상기 경사홈(331)의 경사면(332)에서 반사되어 상기 도광판(330) 내부로 입사하며, 이렇게 입사된 광은 상기 산란부(340)에서 산란하여 위로 올라가거나 그 외 아래로 내려가는 일부 광은 상기 반사시트(360)에 의하여 다시 반사되어 상측으로 진행하고, 그런 다음, 상기 광은 상기 도광판(330)에서 출사하여 상기 액정패널(160)로 진행한다. 이때 만약 상기 도광판(330)에서 출사한 광이 비스듬하게 진행하는 경우에는 상기 확산시트(350)가 상기 광을 수직한 방향으로 진행시킨다.
도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛(300B)은, 도광판(330)과, 광분기체로 산란부(340)들과, LED(110)들과, 반사시트(360)와, 집광시트(370)를 포함한다. 이는, 도 16의 백라이트 유닛(300)과 비교하여, 상기 확산시트(150) 대신 복수개의 집광시트(371,372)들을 적용한 경우로서, 상기 집광시트(370)를 제외한 다른 구성은 도 16 구성과 실질적으로 동일하다.
상기 집광시트(370)는, 하나 또는 복수개의 집광시트들(371,372)로 구성하여 배치할 수 있으며, 상기 도광판(330)에서 출하한 광을 액정패널(160)로 유도하는 역할을 한다. 상기 집광시트(370)는, 프리즘시트 또는 마이크로 렌즈 어레이로 적용할 수 있다. 하지만, 상기 집광시트(370)는, 상기 집광시트(370)의 목적을 달성할 수 있는 것이라면 상기 프리즘시트와 마이크로 렌즈 어레이 외에 다양한 실시예가 가능하다.
여기서, 상기 집광시트(370)는 공지의 집광시트와 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 또한 상기 마이크로 렌즈 어레이는 본 발명의 제1실시예의 마이크로 렌즈 어레이(210)와 기술적 구성이 대응되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 상기한 구성 외에 상기 도광판(330)과 상기 액정패널(160) 사이에 상기 확산시트(350)와 집광시트(370)를 모두 배치할 수도 있다.
도 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 직하-도광형 백라이트 유닛을 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 직하-도광형 백라이트 유닛(400)은, 복수 개의 광원(111)들과, 복수 개의 경사홈(131)들이 형성된 도광판(130)과, 광분기체(142,144)와, 반사시트(180)와, 확산시트(150)를 포함한다. 상기한 직하-도광형 백라이트 유닛(400)은 평면조명장치에 활용할 수도 있다. 여기서, 상기 광원(111)들과, 상기 도광판(130)과, 상기 확산시트(150)는, 도 3의 구성들과 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이에 구별되는 부분만을 중점적으로 살펴보기로 한다.
상기 광분기체(142,144)는, 상기 도광판(130)의 상면에 구비된 사각기둥형상의 복수개의 광분기부(142)와, 상기 도광판(130)의 하면에 형성된 복수개의 광산란패턴(144)을 포함한다.
상기 광산란패턴(144)은 상기 도광판(130)의 내부로 입사한 광을 산란에 의하여 상기 액정패널(160) 방향으로 진행하도록 출사하도록 유도하는 역할을 하며, 상기 광산란패턴(144) 외에 그루브(V-groove) 또는 마이크로렌즈 어레이 등을 적용할 수 있다.
여기서, 상기 제4실시예에 따른 직하-도광형 백라이트 유닛(400)은, 상기 광분기체(142,144)를 상기 도광판(130)의 상부에 구비된 상기 광분기부(142)와, 상기 도광판(130)의 하면에 형성된 광산란패턴(144)을 모두 구비한 경우로서, 이와 달리 상기 광분기부(142)와 상기 광산란패턴(144) 중 어느 하나를 선택하여 적용하여도 충분히 균일한 광을 상부로 유도할 수 있음은 물론이다.
상기 반사시트(180)는, 상기 도광판(130)의 하측에 구비되어, 상기 도광판(130)의 아래로 내려오는 광을 상부로 반사시키는 역할을 한다.
도 19는, 본 발명의 제5실시예에 따른 직하-도광형 백라이트 유닛을 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 제 5실시예에 따른 백라이트 유닛(500)은, 도 19와 비교하여, 상기 광의 혼합에 의한 휘점제거를 통하여 상기 광의 균일성을 향상시키도록 상기 광원(110b)과 결합하는 광혼합도광판(700)을 더 포함한다.
상기 광혼합도광판(700)은, 상기 광원(110b)의 측면에 결합하여 상기 광원으로부터 나온 광을 내부로 입사하여, 상기 광을 확산 또는 혼합한 후 상기 도광판(130)의 경사홈(131)으로 입사시키는 역할을 한다. 상기 광혼합도광판(700)은, 일단부에 상기 광원(110b)이 결합하고, 타단부에 상기 광원(110b)으로부터 나온 광을 반사시켜 상기 경사홈(131)으로 유도하는 반사면(720)이 형성되어 있다. 상기 반사면(720)은, 경사지게 형성되어 있기 때문에, 상기 광혼합도광판(700) 내부의 광을 효율적으로 상부에 위치한 도광판(130)으로 광을 전달할 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 광원(110b)은 상기 광혼합도광판(700)의 입사면에 일직선으로 복수로 배치된다.
상세하게는, 상기 광혼합도광판(700)은, 점광원에 해당하는 상기 광원(LED)에서 나온 광을 우선 상기 광혼합도광판(700) 속으로 입사시켜 확산 또는/및 혼합한 후에, 광원 입사면과 반대편의 반사면에 의해서 상기 도광판(130)의 경사홈(131) 쪽으로 진행하여 도광판(130) 내부로 입사되도록 한다. 이 때, 상기 반사면(720)은, 그 기울기 각도를 10도에서 70도 사이로 조절하여 광의 대부분이 상부의 도광판(130)으로 입사하게 할 수 있다. 마찬가지로, 상기 반사면(720)은, 상기 광원에서 나온 광을 반사시켜 상기 도광판(130) 내부로 입사시키는 반사물질이 코팅되어 광이 누설되는 것을 방지한다.
도 20은 상기한 광혼합도광판(700)의 구조를 나타낸 사시도이다. 도면을 참조하면, 상기 광혼합도광판(700)은, 일측면을 따라 이격되게 배열된 광원들로부터 나온 광이 내부로 길이방향을 따라 입사되어 확산되면서 혼합된 후에 상기 반사면(720)에 의하여 반사되어 상측방향으로 방향이 전환되어 상기 도광판(130)의 경사홈(131) 속으로 입사하게 한다. 이때, 상기 반사면(720)의 경사도(θ)는 상기한 경사범위 내에서 다양하게 설계될 수 있으며, 바람직하게는 10도에서 70도 사이의 범위로 하는 것이 좋다. 이에, 본 실시예는, 상기 광혼합도광판(700)에 의하여 광원에서 나오는 광이 확산 및 혼합되어 균일한 광을 형성하여 상부의 도광판(130)에 입사하게 되어 휘점이 제거됨으로써 훨씬 균일한 광을 얻을 수 있다. 여기서, 상기 광혼합도광판(700)은, 상기한 제5실시예에 따른 직하-도광형 백라이트 유닛 외에 제1 내지 제4실시예에 따른 백라이트유닛에도 적용가능하다.
도 21은 본 발명의 제6실시예를 나타낸 도면으로, 도면을 참조하면, 본 발명의 제6실시예에 따른 직하형 백라이트 유닛(600)은, 도 19의 제5실시예와 비교하여, 상기 광혼합도광판(700) 대신 광도파로(800)를 포함하며, 상기 광원(110c)을 상기 직선형 광도파로(800)를 통하여 점광원인 상기 광원(110c)에서 나오는 광을 직선형 광원(선광원)으로 바꾸는 구조이다.
도 22 및 도 23은, 상기 광도파로(800)와, 상기 광도파로(800)의 다양한 실시예를 나타낸 사시도이다. 먼저, 도 22를 참조하면, 상기 광도파로(800)는 상부에 서로 이격되게 배열된 복수 개의 제1광분기구조(910)를 포함한다. 상기 제1광분기구조(910)는, 상기 광원(110c)에서 나온 광이 광도파로(도광로;700)를 따라 진행할 때 상부로 유도하여 직선형 광원을 형성한다. 한편, 본 실시예에서는, 상기 제1광분기구조(910)를 원기둥 형상인 경우를 예로 하였으나, 이 외에도 상기 제1광분기구조(910)를 역 원뿔(reverse circular truncated cone)형상, 역 프리즘(reverse prism)형상, 사각기둥 형상, 반구(hemi sphere)형상, 이진 회절격자 및 사인 회절격자 중 선택된 어느 하나의 형상으로 할 수 있다.
도 23을 참조하면, 상기 광도파로(800)는, 광원(110c)에서 나온 광이 도광로(700)를 따라 진행할 때, 광도파로(800)의 하면에 형성되어 상기 광도파로(800)를 따라 진행하는 광을 상부로 유도하여 직선형 광원을 형성하는 복수 개의 산란패턴(920)들을 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 광도파로(800)의 하면에 복수 개의 산란패턴(920)들을 형성한 경우를 예로 하였으나, 상기한 산란패턴(920) 외에 복수의 그루브(V-groove), 복수의 마이크로렌즈 어레이, 이진 회절격자 및 사인 회절격자 등이 설치되어 광도파로(800) 내부의 광을 광도파로(800)의 상부 또는 하부로 유도할 수 있다.
이때, 상기 광도파로(800)는, 상기 광도파로(800)의 하면에 상기 산란패턴(920)들이 구비하는 경우, 상기 광도파로(800)의 상면은 실린더리컬 렌즈 등을 더 구비하여 광의 전달효율을 향상시킬 수 있다. 더불어, 상기 광도파로(800)는, 상기 광도파로(800)에서 하부로 유도된 광을 다시 상부로 유도할 수 있도록 하부에 반사부재(930)를 구비한다.
한편, 본 실시예는, 하나의 열로 배치된 복수개의 광원(110)들로 이루어진 하나의 광원부와, 하나의 경사홈(131)으로부터 이웃한 상기 광원부 및 경사홈에 이르는 경계선까지의 영역은 하나의 구획을 이루고 있다. 이에, 본 실시예는, 상기한 구획을 다수 설치함으로써 대면적의 직하-도광형 평면조명장치를 구성할 수 있으며, 상기 구획은 지역분할구동의 단위가 될 수 있다. 여기서, 동일한 부호는 실질적으로 동일한 구성을 나타낸다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100,200,300,300B,400,500,600... 백라이트 유닛
110... 광원(LED) 120... 후면판
130,130a,130b... 도광판 131,331... 경사홈
132,332... 경사면 140,140b... 광분기부
150,350,420... 광학시트 160... 액정패널
210... 마이크로 렌즈 어레이 211... 마이크로 렌즈
340... 산란부 360... 반사시트
370... 집광시트 700... 광혼합도광판
800... 광도파로

Claims (21)

  1. 복수개의 광원들;
    상기 광원들의 상측에 배치되고, 하면에 상기 광원으로부터 나온 광을 반사시킨 후 내부로 진행하게 하는 경사면을 갖는 복수 개의 경사홈들이 형성된 도광판; 및
    상기 도광판의 상면 및 하면 중 적어도 어느 일면에 배치되며, 상기 도광판 내부를 진행하는 상기 광을 내부 전반사, 굴절 및 산란 중 선택된 어느 하나 또는 복수에 의해 상기 도광판의 외부로 유도하는 복수개의 광분기체들을 포함하고,
    상기 도광판의 경사면에는, 상기 광원에서 나온 광을 반사시켜 상기 도광판 내부로 입사시키는 반사물질이 코팅된 직하형 백라이트 유닛.
  2. 복수개의 광원들;
    상기 광원들의 상측에 배치되고, 하면에 상기 광원으로부터 나온 광을 반사시킨 후 내부로 진행하게 하는 경사면을 갖는 복수 개의 경사홈들이 형성된 도광판; 및
    상기 도광판의 상면 및 하면 중 적어도 어느 일면에 배치되며, 상기 도광판 내부를 진행하는 상기 광을 내부 전반사, 굴절 및 산란 중 선택된 어느 하나 또는 복수에 의해 상기 도광판의 외부로 유도하는 복수개의 광분기체들; 및
    상기 광원의 측면에 결합하여, 상기 광원으로부터 나온 광을 내부로 입사하여, 상기 광을 확산 또는 혼합한 후 상기 도광판의 경사홈으로 입사시키는 광혼합도광판을 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광원은,
    상기 도광판의 상기 경사홈과 수직방향에 대하여 하부에 대응되는 곳에 위치하는 직하형 백라이트 유닛.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 광원은, 백색광LED 또는 R,G,B LED인 직하형 백라이트 유닛.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 도광판은, 평면상으로 사각형상 또는 원형상인 직하형 백라이트 유닛.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광분기체는,
    상기 도광판의 상면에 배치되어 상기 도광판 내부를 진행하는 광을 내부 전반사에 의해 상측으로 분기하며,
    역 원뿔(reverse circular truncated cone)형상, 원기둥 형상, 사각 기둥형상, 역 프리즘(reverse prism)형상, 반구(hemi sphere)형상, 이진 회절격자 및 사인 회절격자 중 선택된 어느 하나의 형상으로 형성된 광분기부를 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 광분기부는,
    역 원뿔형상 또는 역 프리즘 형상인 경우, 측면과 상기 도광판의 상면이 이루는 각도가 45도 내지 75도의 범위인 직하형 백라이트 유닛.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 광분기부는,
    내부에 복수 개의 산란비드를 더 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광분기체는,
    상기 도광판의 상면에 서로 이격되게 배치되어 상기 도광판 내부를 진행하는 광을 내부 전반사에 의해 상측으로 분기하는 복수개의 마이크로 렌즈 어레이들을 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광분기체는,
    상기 도광판의 하면에 복수개가 배치되어 상기 도광판 내부를 진행하는 광을 산란에 의해 분기하는 산란부를 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 산란부는,
    상기 도광판의 하면에 구비된, 비드가 포함된 복수 개의 페인트 닷(paint dot), 마이크로렌즈 어레이, 원기둥, 사각 기둥, 이진회절격자, 사인 회절격자, 상기 도광판의 하면에 형성된 산란패턴 및 그루브(groove) 중 선택된 어느 하나인 직하형 백라이트 유닛.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 경사홈과 상기 광원의 사이에 배치되며, 상기 광원에서 나온 광을 상기 도광판 내부로 유도하는 복수개의 광유도체를 더 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 광유도체는 원통형 또는 평판형인 직하형 백라이트 유닛.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 광유도체의 상부는 평면 또는 반구형상인 직하형 백라이트 유닛.
  15. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광분기체들은,
    상기 광원으로부터 멀어질수록 단위면적당 개수를 증가시키는 직하형 백라이트 유닛.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 광분기체는 상기 도광판과 일체로 형성된 직하형 백라이트 유닛.
  17. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 도광판과 상기 복수개의 광원 사이에 배치되는 반사시트를 더 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 도광판의 상부에는 액정패널이 배치되며,
    상기 도광판과 상기 액정패널 사이에는 확산시트 또는 집광시트를 더 포함하는 직하형 백라이트 유닛.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 집광시트는,
    프리즘시트 또는 마이크로 렌즈 어레이인 직하형 백라이트 유닛.
  20. 삭제
  21. 청구항 2에 있어서,
    상기 광혼합도광판은,
    일단부에 상기 광원이 결합하고, 타단부에 상기 광원으로부터 나온 광을 반사시켜 상기 경사홈으로 유도하는 경사진 반사면이 형성된 직하형 백라이트 유닛.
KR1020100096332A 2010-03-04 2010-10-04 직하형 백라이트 유닛 Expired - Fee Related KR101196909B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100019529 2010-03-04
KR20100019529 2010-03-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110100571A KR20110100571A (ko) 2011-09-14
KR101196909B1 true KR101196909B1 (ko) 2012-11-05

Family

ID=44952960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100096332A Expired - Fee Related KR101196909B1 (ko) 2010-03-04 2010-10-04 직하형 백라이트 유닛

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101196909B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021020809A1 (ko) * 2019-08-01 2021-02-04 엘지이노텍 주식회사 조명 장치

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014051624A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 Hewlett-Packard Development Company, L. P. Directional waveguide-based backlight with integrated hybrid lasers for use in a multivew display screen
KR102177715B1 (ko) * 2014-05-14 2020-11-11 엘지이노텍 주식회사 조명 장치
KR102551583B1 (ko) * 2016-02-02 2023-07-06 삼성전자주식회사 백라이트 유닛용 도광판 제조 방법 및 그 도광판을 사용하는 액정 표시 장치
KR20190095800A (ko) * 2018-02-07 2019-08-16 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자를 이용한 램프
EP4359862A4 (en) * 2021-06-22 2025-04-30 RealD Spark, LLC Illumination apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007335152A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Fujifilm Corp 面状照明装置、透過率調整体の配置方法、及び面状照明装置の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007335152A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Fujifilm Corp 面状照明装置、透過率調整体の配置方法、及び面状照明装置の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021020809A1 (ko) * 2019-08-01 2021-02-04 엘지이노텍 주식회사 조명 장치
US11828433B2 (en) 2019-08-01 2023-11-28 Lg Innotek Co., Ltd. Lighting device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110100571A (ko) 2011-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5579381B2 (ja) 液晶ディスプレイのためのバックライトシステム
KR101047754B1 (ko) 측면 조광형 백라이트 장치
CN101354449B (zh) 背光模组及其光学板
KR101007079B1 (ko) 직하형 백라이트 유닛
KR100702664B1 (ko) 면광원 장치
CN101763775B (zh) 显示装置
WO2012011304A1 (ja) 導光体、光源ユニット、照明装置、および表示装置
KR101033071B1 (ko) 액정표시장치
KR101196909B1 (ko) 직하형 백라이트 유닛
JP4929307B2 (ja) カラーフィルターの無い液晶表示装置
KR20140030712A (ko) 액정 디스플레이의 면 광원 장치를 위한 광 산란 렌즈
WO2013061866A1 (ja) 照明装置およびそれを備えた表示装置
KR20090026671A (ko) 백라이트용 점광원 확산 렌즈
JP2004171870A (ja) 照明装置及び液晶表示装置
KR100993695B1 (ko) 컬러필터 없는 액정표시장치
KR102060790B1 (ko) 광학 구조체 및 백라이트 유닛
KR100855490B1 (ko) 백라이트 유닛
KR100962302B1 (ko) 컬러필터 없는 액정표시장치
US9086592B2 (en) Direct illumination type backlight module, bottom reflector and liquid crystal display
KR100968845B1 (ko) 도광판을 포함하는 백라이트 유닛
KR101032532B1 (ko) 측면 조광형 백라이트 장치
KR101002344B1 (ko) 도광판 및 그 제조방법 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR20140024635A (ko) 면 광원 장치를 위한 렌즈 패턴 플레이트
KR100634554B1 (ko) 백라이트 유닛
KR101207055B1 (ko) 도광판 어셈블리 및 이를 이용한 백라이트 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

Fee payment year number: 1

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151001

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Fee payment year number: 4

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161017

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Fee payment year number: 5

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Not in force date: 20171027

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

PC1903 Unpaid annual fee

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20171027

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000