KR20120051945A - 백라이트유닛 - Google Patents

백라이트유닛

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KR20120051945A
KR20120051945A KR1020100113329A KR20100113329A KR20120051945A KR 20120051945 A KR20120051945 A KR 20120051945A KR 1020100113329 A KR1020100113329 A KR 1020100113329A KR 20100113329 A KR20100113329 A KR 20100113329A KR 20120051945 A KR20120051945 A KR 20120051945A
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KR1020100113329A
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안경수
박상준
장재혁
김종선
이정오
박형민
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 특히 다수의 LED가 실장된 인쇄회로기판과, 상기 LED를 수용하는 수용홈이 구비된 도광판을 포함하여 구성되되, 상기 수용홈의 상부면 및 내측면이 만나 형성되는 에지부에 곡률을 구비한 곡률부가 적어도 1 이상 형성된 구조의 백라이트 유닛을 구현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 도광판 하부의 LED 소자가 수용되는 수용홈 내부의 에지부에 곡률부를 형성하여 광분포를 개선함으로써 광효율을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

백라이트유닛{back-light unit}
본 발명은 광효율을 개선할 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
액정표시장치(liquid crystal display; LCD)는 매트릭스 형태로 배열된 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여 그 화소들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 조절할 수 있는 표시장치로서, 자체적으로 발광하지 못하므로 그 배면에 백라이트 유닛(back-light unit)을 설치하여 화상을 표현할 수 있도록 설계된다.
이러한 백라이트 유닛은 자체적으로 빛을 내지 못하는 LCD 뒷면에 디스플레이 영상이 보일 수 있도록 고르게 빛을 비춰주는 역할을 하며, 도광판은 백라이트 유닛의 휘도와 균일한 조명 기능을 수행하는 부품으로 광원(LED)에서 발산되는 빛을 LCD 전체 면에 균일하게 전달하는 플라스틱 성형렌즈의 하나이다.
도 1은 LED를 광원으로 이용하는 백라이트 유닛의 구조를 도시한 것으로, 도시된 것과 같이 인쇄회로기판(10) 상부에 장착되는 다수의 LED(20)를 구비하며, 상기 LED(20)에서 출사하는 광을 상부로 전달하는 도광판(30)을 구비한다. 특히, 최근에는 복수의 LED를 광원으로 이용하면서 발광 면 전체를 균일하게 면발광시키고자 하는 시도가 이어지고 있으며, 이 경우 평면상에 LED를 다수 배열하고 도광판에 오목홀을 형성하여, 홀 내부로 LDE가 삽입될 수 있도록 하는 구조로 배치하게 된다.
그러나 LED가 도광판의 내부로 삽입이 되는 경우, LED 가까운 면에서는 열로 인해 핫스팟(hot spot)이 발생하게 되며, 이러 인해 LED에 가까운 영역에서는 휘도가 상대적으로 높아지고 이에 따라 휘도 얼룩이 발생하게 된다. 또한, 도시된 것과 같이 LED가 삽입되는 홀의 내부에 일정한 각을 가지고 형성되는 에지부(E)가 구현되는 경우 에지부에 출사되는 광이 반사되거나 불균일하게 진행되어 전체적인 광특성의 저하를 가져오게 되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 도광판 하부의 LED 소자가 수용되는 수용홈 내부의 에지부에 굴곡부를 형성하여 광분포를 개선함으로써 광효율을 증진시킬 수 있는 도광판을 구비한 백라이트 유닛을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다수의 LED가 실장된 인쇄회로기판; 상기 LED를 수용하는 수용홈이 구비된 도광판;을 포함하여 구성되되, 상기 수용홈의 상부면 및 내측면이 만나 형성되는 에지부에 곡률을 구비한 곡률부가 적어도 1 이상 형성된 백라이트유닛을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 이 경우의 상기 수용홈은, 도광판의 내부에 홀의 상부면과 개구된 구조의 하부면 및 내측면으로 구성되며, 상기 상부면과 하부면의 폭은 동일하거나, 또는 상기 하부면의 폭이 더 넓은 구조로 형성될 수 있다. 이러한 구조의 일 구현례로는 상기 수용홈은 하부면이 개구된 직육면체 형상이며, 상기 곡률부는, 상기 수용홈의 상부면 단변의 길이의 1/2이하의 곡률반경(R)을 구비하도록 구현하는 것도 가능하다.
아울러, 본 발명에 따른 수용홈은 상기 내측면과 상기 하부면이 만나 형성되는 에지부에 곡률을 형성한 제2곡률부를 적어도 1 이상 더 포함하여 구성되도록 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수용홈은 상기 내측면 또는 상기 하부면의 연장선과 도광판의 하부평면의 연장선은 0≤θ≤90도의 범위에서 경사각을 이루도록 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 수용홈과 상기 LED의 이격거리(d)는 100mm이하의 범위에서 구현될 수 이다.
또한, 상술한 구현례들과는 달리, 상기 수용홈의 상부면 단변의 길이(Y2)의 1/2 이상 상기 LED의 단면형상의 대각선의 길이의 1/2 이하의 곡률반경(R3)을 구비하도록 곡률부를 형성하여 반원구조의 수용홈을 구현하는 것도 가능하다.
본 발명에 따르면, 도광판 하부의 LED 소자가 수용되는 수용홈 내부의 에지부에 굴곡부를 형성하여 광분포를 개선함으로써 광효율을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 LED를 광원으로 이용하는 백라이트 유닛의 구조를 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 도 2a에 도시된 구조의 수용홈의 내측면에 일정한 경사를 가지도록 구현한 구조를 구비한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 또 다른 변형례를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 실시예의 다른 예를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 도광판에 LED를 수용하는 수용홈을 형성함에 있어, 에지부에 굴곡이 구현된 구조의 곡률부를 형성하여 광효율을 증진할 수 있는 도광판을 구비한 백라이트 유닛을 제공하는 것을 요지로 한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 백라이트 유닛은 다수의 LED(120)가 실장된 인쇄회로기판(110)과, 상기 LED(120)를 수용하는 수용홈(140)이 구비된 도광판(130)을 포함하여 구성되며, 특히 상기 수용홈(140)의 상부면(A) 및 내측면(B)이 만나 형성되는 에지부(E)에 곡률을 구비한 곡률부가 적어도 1 이상 형성됨이 바람직하다.
구체적으로는, 상기 LED(120)는 광의 출사면(121)이 상기 수용홈(140)의 측벽방향으로 구현되는 측면발광형 LED(side view LED)를 사용할 수 있으며, 즉 LED 광원(130)에서 출사되는 광의 방향이 바로 상부로 직진하는 것이 아니라 측변을 향해서 출사하는 구조의 광원을 이용할 수 있다.
이 경우, 상기 LED(120)가 삽입되는 수용홈(140)은 상기 도광판(130)의 하부면에 오목한 홈구조로 구현될 수 있으며, 특히 상기 수용홈의 에지부를 굴곡처리하여 곡률부를 형성할 수 있도록 함이 바람직하다.
도 2b는 본 발명에 따른 수용홈과 에지부를 설명하기 위한 개념도로, 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 LED(120)가 삽입되는 구조로 결합하는 수용홈(140)은 하부가 개구된 구조의 직육면체 또는 정육면체 구조를 구비할 수 있으며, '에지부'는 수용홈을 형성하는 적어도 2 이상이 면이 만나서 형성되는 모서리부로 정의한다. 즉 에지부는 상부면(A)와 하나의 내측면(B)가 만나서 생기는 결합선이나 상부면(A)와 2개의 내측면이 만나서 생기는 꼭지점을 포함하는 개념이다.
따라서, 본 실시예와는 달리 수용홈의 형상이 (b)에 도시된 것과 같은 원기둥 형상으로 구현되는 경우에는 원기둥의 상부면과 측면이 만나는 원주부분이 에지부(E)가 되며, 이부분에 굴곡을 형성하는 구조로 형성할 수 있다. 아울러, 수용홈의 내벽과 상기 LED 사이의 공간이 이루는 이격공간은 0mm~100mm의 범위에서 형성될 수 있도록 함이 바람직하다. 이를 테면, 수용홈 내부의 각 변과 LED의 외각의 변사이의 거리간에 X1~X2사이의 이격거리, Y1~Y2, Z1~Z2의 이격거리가 0mm~100mm의 범위에서 형성될 수 있다.
본 바람직한 실시예에서는 상기 꼭지점부에 곡률부를 형성하는 것을 일례로 설명하기로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예로서는 직육면체 형상의 수용홈을 고려할 때, 도 2a에 도시된 단면 개념도와 같이, 수용홈의 상부에 형성된 에지부에 곡률부(P1~P2; 이하 제1곡률부라 한다.)를 적어도 1 이상 형성시킬 수 있다. 나아가 다른 구현례로서는 상기 수용홈의 하부면의 에지부에 적어도 1 이상의 굴곡부(P3 ~ P4)를 형성하는 것도 가능하다. 이 경우 상기 하부면에 형성되는 곡류부(이하, 제2곡률부라 한다.)는 상기 제1곡률부가 형성된 곡률의 방향과 반대되는 방향의 굴곡을 가지도록 형성됨이 바람직하다.
도 2c는 도 2a 및 도 2b에서 상술한 수용홈의 (a) 상부평면도와 (b)측단면도를 개념적으로 도시한 것이다.
(a)는 직육면체 형상의 수용홈의 상부면의 꼭지점(에지부)에 곡률부를 형성한 구조를 도시한 것이다. 이 경우 상기 수용홈 상부면의 장변(X1)과 단변(Y1)을 고려하면, 상기 에지부는 상기 수용홈의 상부면 단변(Y1)의 길이의 1/2 이하의 곡률반경(R1)을 구비하도록 곡률부를 형성함이 바람직하다. 물론 도시된 구조는 4개의 에지부에 곡률부를 형성한 것이지만, 도 2a의 구조에서 광출사면 방향의 에지부에만 곡률부를 형성하는 것도 가능함은 상술한 바와 같다.
(b)는 도 2a의 수용홈의 측단면도를 도시한 것으로, 수용홈의 상부의 제1곡률부외에 하부에 제2곡률부(R3)를 형성한 구조를 도시한 것이다. 상기 제2곡률부의 존재는 출사되는 광이 수용홈 하부의 에지부에 반사되어 불균일한 광분포를 형성하는 것을 방지하는 한편, 곡률의 방향이 수용홈 외부를 향하도록 형성되는바, 수용홈이 형성하는 공간이 더 넓어져 공기층의 형성되는 공간이 늘어나게 됨으로 인해 휘도 향상은 물론, 라운딩된 곡률부의 굴곡으로 광분포를 향상시킬 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 도 2a에 도시된 구조의 수용홈의 내측면에 일정한 경사를 가지도록 구현한 구조를 구비한 것이다.
구체적으로는, 수용홈(140)의 상부면의 에지부(E1)에 곡률부를 형성하고, 수용홈의 내측면에 일정한 경사(θ)를 형성하게 되어 수용홈의 내부 공간을 더욱 향상시킴과 동시에 광분포를 고르게 증진시킬 수 있는 장점이 구현될 수 있다. 즉, 상기 수용홈의 내측면 또는 상기 하부면의 연장선과 도광판의 하부평면의 연장선은 0≤θ≤90도의 범위에서 경사각이 구현될 수 있다.
나아가 도 4a 에 도시된 것과 같이, 도 3의 구조에 수용홈의 하부면의 에지부(E2)에 곡률부(이하, 제2곡률부라 한다.)를 형성하는 것도 가능하다. 도 4b는 도 4a 구조의 단면 개념도를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 제1곡률부가 형성된 곡률의 방향과 반대되는 방향의 굴곡을 가지도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 제1 및 제2곡률부의 존재는 도 2a 및 도 3에서 설명한 구조와 동일하며, 수용부의 내측면에 경사를 구비하는 점에서 차이가 있다고 할 것이다. 이러한 상기 제2곡률부의 존재는 상술한 바와 같이, 상기 제2곡률부의 존재는 출사되는 광이 수용홈 하부의 에지부에 반사되어 불균일한 광분포를 형성하는 것을 방지하는 한편, 곡률의 방향이 수용홈 외부를 향하도록 형성되는바, 수용홈이 형성하는 공간이 더 넓어져 공기층의 형성되는 공간이 늘어나게 됨으로 인해 휘도 향상은 물론, 라운딩된 굴록부의 굴곡으로 광분포를 향상시킬 수 있게 된다.
도 4c는 도 4a 및 도 4b에서 구현한 수용홈에 곡률부를 형성하기 전의 개념도를 도시한 것으로, 수용홈의 상부면과 하부면의 넓이가 상이한 구조로 형성되며, 수용홈의 내측벽과 상기 LED 사이의 공간이 이루는 이격공간은 0mm~100mm의 범위에서 형성될 수 있도록 함이 바람직하다. 이를 테면 X1~X2사이의 이격거리, Y1~Y2, Z1~Z2의 이격거리가 이격공간은 0mm~100mm의 범위에서 형성될 수 있으며, 수용홈의 상부면과 하부면의 폭이 상이하여 상기 하부면의 폭이 더 넓은 구조로 되며, 특히 수용홈의 하부면의 장변(X3), 단변(Y3), 내측면의 모선의 길이(Z1)이 1000mm이하로 형성됨이 바람직하다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 실시예의 다른 예를 도시한 것이다. 도 5b는 도 5a에서 수용홈(140)과 LED(120)의 배치관계를 도시한 평면개념도이다.
도시된 것과 같이, 상기 수용홈(140)의 상부면 단변의 길이(Y2)의 1/2 이상 상기 LED의 단면형상의 대각선의 길이의 1/2 이하의 곡률반경(R3)을 구비되도록 구현할 수 있다. 즉 곡률부를 형성하는 곡률반경(R) 값을 크게 하여, 수용홈의 형상이 반구형으로 구현되게 구현할 수 있다.
이 경우, 상기 LED의 중심에서 모서리부로 이어지는 대각선의 길이(R2)와 곡률반경(R3), LED의 상부면의 장변(X2), 단변(Y2)와의 관계는 다음과 같은 식을 만족하도록 구현할 수 있다.
{식 1}
R2 = ((X2 2+Y2 2)1/2) / 2
{식 2}
(Y2)/2 ≤ R3 ≤ R2
도시된 도면과 같이, 수용홈(140)을 반구형으로 구현하는 경우, R2=R3일 경우에는 상기 수용홈의 형상이 반구형이 되는 것이나, (Y2)/2 ≤ R3 ≤ R2 인 경우에는 타원형의 형상으로 수용홈이 구현될 수 있다.
아울러, 도 5b에 도시된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 수용홈의 깊이(Z3)는, 상기 LED를 수용하는 홀(hole)의 높이(깊이)를 정의한 것이고, 부호 Z2는 LED의 높이를 정의한 것이다. 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에서, 상기 수용홈의 깊이(Z3)는 LED(Z2)보다 큰 구조로 구현됨이 바람직하다(0<Z2<Z3).
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 인쇄회로기판
120: LED
121: 출사면
130: 도광판
140: 수용홈
A: 수용홈의 상부면
B: 수용홈의 내측면
E, E1, E2, E3: 에지부

Claims (7)

  1. 다수의 LED가 실장된 인쇄회로기판;
    상기 LED를 수용하는 수용홈이 구비된 도광판;을 포함하여 구성되되,
    상기 수용홈의 상부면 및 내측면이 만나 형성되는 에지부에 곡률을 구비한 곡률부가 적어도 1 이상 형성된 백라이트유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용홈은,
    도광판의 내부에 홀의 상부면과 개구된 구조의 하부면 및 내측면으로 구성되며,
    상기 상부면과 하부면의 폭은 동일하거나, 또는 상기 하부면의 폭이 더 넓은 구조로 형성되는 백라이트 유닛.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 수용홈은 하부면이 개구된 직육면체 형상이며,
    상기 곡률부는, 상기 수용홈의 상부면 단변의 길이의 1/2이하의 곡률반경(R)을 구비하는 백라이트 유닛.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측면과 상기 하부면이 만나 형성되는 에지부에 곡률을 형성한 제2곡률부를 적어도 1 이상 더 포함하는 백라이트 유닛.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 내측면 또는 상기 하부면의 연장선과 도광판의 하부평면의 연장선은 0≤θ≤90도의 범위에서 경사각을 이루는 백라이트 유닛.
  6. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용홈과 상기 LED의 이격거리(d)는 100mm이하의 범위에서 구현되는 백라이트 유닛.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 곡률부는,
    상기 수용홈의 상부면 단변의 길이의 1/2 이상 상기 LED의 단면형상의 대각선의 길이의 1/2 이하의 곡률반경을 구비하는 백라이트 유닛.
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