KR20110080088A - 백라이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일측면에 발광소자가 안착되는 가이드부를 포함하는 프레임과, 상기 발광소자에서 방출된 광이 입사되는 도광판 및 상기 발광소자와 도광판 사이에 형성된 변환막을 포함하고, 상기 가이드부에는 오목부와 볼록부가 교대로 형성되고 상기 오목부와 볼록부의 측면에는 반사층이 형성되어 소실되는 광을 재입사시켜 광효율이 개선된 백라이트 장치에 관한 것이다.

Description

백라이트 장치{BACKLIGHT APPARATUS}

본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로서 더욱 자세하게는 단일파장 광원으로 백색광을 만들고, 후방으로 반사되는 빛을 재반사시켜 광효율이 개선된 백라이트 장치에 관한 것이다.

LED소자는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 반도체 소자의 일종이다. LED소자는 방출되는 광의 색 특성에 따라서 청색 LED소자, 백색 LED소자, 7칼라 LED소자 또는 파스텔 칼라 LED소자 등으로 나눌 수 있는데, LED소자는 현재 그 응용분야가 지속적으로 확대되어 수요가 폭발적으로 증가하고 있다.

이 중에서, 백색 LED는 현재, 플래시용 고휘도 광원, 휴대용 전자제품(휴대폰, 캠코더, 디지털 카메라 및 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 등)에 사용되는 액정 디스플레이(LCD)의 배면 조명(back light)용 광원, 전광판용 광원, 조명 및 스위치 조명 광원, 표시등 및 교통 신호등의 광원 등으로 그 사용범위가 상당히 넓어지고 있다.

백라이트 유닛의 광원으로 사용되는 백색 LED를 구현하는 방법으로 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 내는 3개의 LED를 조합하여 백색을 구현하는 방법이 있으나 이 방법은 하나의 백색광원을 만드는데 3개의 LED를 사용해야 하며, 각각의 LED를 제어해야 하는 기술이 개발되어야 하는 단점이 있어 최근에는 청색 LED를 광원으로 사용하여 형광체를 여기 시킴으로써 백색을 구현하는 방법이 발광효율이 우수하여 각광받고 있다.

그러나 이 방법은 형광체와 충돌한 청색 광이 후방 산란(Back scattering)되어 LED에 다시 흡수됨으로써 빛 손실이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 청색 LED를 변환시켜 백색광을 혼합하고 광 손실을 방지하는 백라이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은일측면에 발광소자가 안착되는 가이드부를 포함하는 프레임과, 상기 발광소자에서 방출된 광이 입사되는 도광판 및 상기 발광소자와 도광판 사이에 형성된 변환막을 포함한다.

이때 상기 가이드부에는 오목부와 볼록부가 교대로 형성되고 상기 오목부와 볼록부의 측면에는 반사층이 형성된다.

상기 구성에 의하여 단일 파장의 LED를 이용하여 백색광을 만들 수 있으며, 반사되어 소실되는 광을 재입사시켜 광효율을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사층에 의하여 재반사가 일어나는 과정을 보여주는 개략도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치의 사시도이고, 도 2는 반사층에 의하여 재반사가 일어나는 과정을 보여주는 개략도이다.

본 발명의 백라이트 장치는 일측면에 발광소자가 안착되는 가이드부(410)를 포함하는 프레임(400)과, 상기 발광소자(100)에서 방출된 광이 입사되는 도광판(300) 및 상기 발광소자(100)와 도광판(300) 사이에 형성된 변환막(200)을 포함한다.

상기 프레임(400)은 도광판(300) 및 다수의 시트(미도시)가 안착되도록 내부에 공간이 형성되어 있으며, 일측면에는 상기 발광소자(100)가 안착될 수 있는 가이드부(410)가 형성되어 있다.

상기 가이드부(410)는 오목부(412)과 볼록부(411)가 반복적으로 구성되는 요철형상으로 구성되고 상기 발광소자(100)는 상기 오목부(412)에 안착된다.

또한, 상기 가이드부(410)의 측면에는 반사층(420)이 형성되는데 일반적인 반사판을 가이드부(410)에 별도로 부착하여 구성할 수도 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 인서트 몰딩시 가이드부(410)에 반사판을 일체로 형성하거나 일반적인 증착 방식인 코팅이나 스퍼터링(Sputtering)에 의하여도 형성될 수 있다.

상기 반사층(420)은 일반적인 은(Ag) 반사판 이외에도 백색 PET 필름, 3M사의 ESR 시리즈, CLC 반사필름 등이 다양하게 선택될 수 있다.

상기 변환막(200)은 상기 발광소자(100)에서 방출된 단일 파장의 빛을 다양한 파장대로 변환시키고 이들의 혼합에 의하여 백색광을 혼합하는 역할을 하는 것으로 구체적으로는 양 기판(미도시) 사이에 사이즈가 상이한 양자점(QDs)이 주입되어 형성된다.

이러한 양자점(QDs)이란 양자고립효과(quantum confinement effect)를 가지는 소정크기의 입자를 말하며 약 2∼15㎚ 크기를 갖는다.

이러한 양자점(QDs)은 좁은 파장대에서 강한 형광을 발생하게 되는데 양자점(QDs)이 발산하는 광은 전도대(Conduction band)에서 가전자대(valence band)로 불안정한(들뜬) 상태의 전자가 내려오면서 발생하게 된다.

이때 발생하는 형광은 양자점(QDs)의 입자가 작을수록 짧은 파장의 광이 발생하고, 입자가 클수록 긴 파장의 광을 발생하게 된다.

따라서 양자점 크기 효과(quantum size effect)에 따른 다양한 파장의 광, 즉 그 크기에 따라 적색, 녹색 및 청색을 포함한 7 빛깔의 무지개색을 용이하게 얻을 수 있다. 그래서 각각 크기별로 발광하는 발광소자(100)를 만들 수도 있고, 혼합하여 사용하면 백색 및 다양한 색을 구현할 수도 있다.

특히, 상기 양자점(QDs)은 발광특성이 우수하므로 양자점(QDs)을 이용하여 백색광을 구현하는 경우 기존의 백색 LED에 비하여 녹색과 적색의 색 재현율이 높아지는 효과가 있다.

따라서 상기 발광소자(100)로 청색 LED를 사용하는 경우에는 양자점의 크기가 청색 파장 대의 광을 흡수하여 녹색 파장 대의 광을 방출하는 크기의 양자점(Q1)과 적색 파장 대의 광을 방출하는 크기의 양자점(Q2)이 랜덤하게 포함될 수 있다.

상기 발광소자(100)와 변환막(200)의 사이에는 광경화성 레진(500)이 도포되고 UV를 조사하여 경화시킴으로써 상기 발광소자(100)와 변환막(200)은 정위치에 고정(index matching)된다.

따라서 광원에서 방출된 빛이 상기 변환막(200)을 통과하면서 랜덤하게 양자점(QDs)이 청색광을 흡수하여 녹색 또는 적색 파장 대역의 광으로 변환하게 되고, 그 결과 청색,녹색,적색 파장의 광이 서로 혼합되면서 백색광이 만들어져 이웃한 도광판(300)으로 입사된다.

이와 다르게 자외선 발광소자(100)를 사용한 경우에는 양자점(QDs)의 크기가 자외선 파장 대의 광을 흡수하여 청색, 녹색 또는 적색 파장 대역의 광을 방출하는 크기의 양자점(QDs)이 선택되어야 함은 물론이다.

그러나 이러한 변환막은 기존의 형광막보다 반사율이 높으므로 광원에서 방출된 광 중 일부(L1)는 도 2와 같이 상기 변환막(200)을 통과하지 못하고 후방 산란(Back scattering)된다.

상기 반사된 광은 무수히 반복되어 백라이트에 흡수되게 되므로 많은 광 손실이 발생하게 되며 결국 휘도 저하를 가져오게 된다.

이때 상,하로 반사되는 광은 발광소자(100)가 형성되는 연성인쇄회로기판(FPCB)(미도시)와 도광판(300) 하부에 형성된 반사판(미도시)에 의하여 반사되나 후방으로 반사되는 광의 손실이 심각하게 된다.

그러나 본 발명의 실시예에 따른 가이드부(410)의 표면에는 반사층(420)이 형성되어 있으므로 변환막(200)을 통과하지 못하여 발광소자(100) 측으로 반사된 광(L1)이 상기 반사층(420)에 의하여 다시 변환막(200) 방향으로 재반사된다.

또한 상기 가이드부(410)의 볼록부(411) 모서리는 라운드 형태로 일정한 곡률 반지름이 형성되어 상기 반사층(420)이 형성이 용이한 장점이 있으며, 반사각이 커져 도광판으로 입사되는 빛의 균일도가 더욱 향상될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>
100: 발광소자 200: 변환막
300: 도광판 400: 프레임
410: 가이드부 420: 반사층

Claims (5)

1. 일측면에 발광소자가 안착되는 가이드부를 포함하는 프레임;
   상기 발광소자에서 방출된 광이 입사되는 도광판; 및
   상기 발광소자와 도광판 사이에 형성된 변환막을 포함하고,
   상기 가이드부에는 오목부와 볼록부가 교대로 형성되고 상기 오목부와 볼록부의 측면에는 반사층이 형성된 백라이트 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가이드부의 모서리는 곡률 반지름을 갖는 백라이트 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 반사층은 부착, 코팅, 또는 증착 중 어느 하나 이상의 방식으로 형성되는 백라이트 장치
4. 제1항에 있어서,
   상기 발광소자는 청색 LED 또는 자외선 LED인 백라이트 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 변환막은 청색, 녹색 또는 적색 중 어느 하나 이상의 색을 방출하는 양자점이 포함되는 백라이트 장치.

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