KR100868922B1

KR100868922B1 - 불규칙한 외형의 메인프리즘 및 크로스프리즘을 포함하는액정표시장치용 도광판

Info

Publication number: KR100868922B1
Application number: KR1020070008724A
Authority: KR
Inventors: 이성훈; 정오용; 김만석
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2008-11-17
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: TWI356925B; TW200837410A; KR20080070902A; WO2008093929A1

Abstract

본 발명은 불규칙한 외형의 메인프리즘 및 크로스프리즘을 포함하는 액정표시장치용 도광판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배면에 외곽선이 불규칙한 외형의 랜덤 스트라이프 패턴을　적용함으로써　메인프리즘과 크로스프리즘의 간섭으로 인한 시인성 등의 문제점을 개선하기 위한 것이다.

본 발명은 빛이 입사되는 측면, 상기 측면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 전면(前面) 및 빛을 반사하는 배면(背面)을 포함하는 액정표시 장치용 도광판에 있어서, 상기 배면에 빛이 입사되는 측면에서 멀어질수록 폭이 증가하는 다수의 불규칙한 외형의 랜덤 스트라이프 패턴을 구비하고, 상기 랜덤 스트라이프 패턴 내부에 빛이 입사되는 방향과 수직 방향으로 형성된 메인프리즘을 포함하며, 상기 랜덤 스트라이프 패턴 외부에 크로스프리즘을 포함하는　액정표시 장치용 도광판을 제공한다.

액정표시장치, 도광판, 크로스프리즘, 메인프리즘, 랜덤비율　

Description

불규칙한 외형의 메인프리즘 및 크로스프리즘을 포함하는 액정표시장치용 도광판{Light guide panel for LCD comprising stripe prism of irregular shape and cross prism}

도 1은 종래의 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타내는 분해사시도,

도 2a 및 도 2b은 도광판에서 광원에서 발생한 빛이 진행되는 과정을 설명하기 위한 도광판의 확대 단면도,

도 3은 종래의 도광판의 개략적인 구조를 나타낸 배면사시도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 랜덤 스트라이프 패턴이 구비된 도광판의 개략적인 구조를 나타낸 배면사시도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 배면을 패턴영역으로 분할한 것을 나타내는 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 랜덤 스트라이프 패턴을 형성하기 위한 메인프리즘의 랜덤기준선 설정 방법을 나타낸 평면도,

도 7은 도 6에서 설정된 랜덤기준선을 기준으로 메인프리즘을 배치한 상태를 나타낸 평면도,

도 8은 본 발명에 따른 랜덤 도트 패턴이 형성된 도광판의 배면을 나타낸 평 면도,

도 9는 다양한 형태의 랜덤 도트 패턴의 실시예를 나타낸 평면도,

도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판을 나타내는 단면도,

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판의 메인프리즘의 꼭지각을 나타낸 확대단면도임.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판의 메인프리즘의 형태를 나타낸 확대 단면도,

도 14는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로 전면프리즘이 구비된 도광판을 나타낸 사시도,

도　15 내지 도 17은 전면프리즘들의 단면형상들에 대한 다양한 실시예들을 설명하기 위한 사시도임.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 백라이트 유닛

100: 패널 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　110: 도광판

115: 반사판 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　120: 확산시트

125: 프리즘시트 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　130: 보호시트

400 : 도광판　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　401 : 측면

403 : 전면　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　405 : 배면

406 : 패턴영역　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　410 : 랜덤 스트라이프 패턴

412 : 메인프리즘　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　420 : 스페이서 영역

422 : 크로스프리즘　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　430 : 랜덤 도트 패턴

CL : 중심선 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　RL : 랜덤기준선

P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9,P10 : 기준점

R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10 : 랜덤포인트

본 발명은 불규칙한 외곽선의 메인프리즘 및 크로스프리즘을 포함하는 액정표시장치용 도광판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배면에 외곽선이 불규칙한 외형의 랜덤 스트라이프 패턴을　적용함으로써　메인프리즘과 크로스프리즘의 간섭으로 인한 시인성 등의 문제점을 개선하기 위한 것이다.

일반적으로 액정표시장치(Liquid crystal display device)는 액체와 고체 중간 상태의 물질인 액정이 전극으로 형성된 두장의 유리기판 사이에 주입되어 전계를 가하여 숫자나 영상을 표시하는 기기를 말한다.

이러한 액정표시장치는 자체발광소자가 아니므로 빛을 발생시키는 광원(Light source)으로서 백라이트 유닛(back light unit)을 구비하여야 하며, 이러한 백라이트 유닛에서 발생한 빛을 액정이 일정하게 배열되어 있는 패널부에서 빛 의 투과량을 조절하면서 영상 등을 표시하게 된다.

도 1은 종래의 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타내는 분해사시도이다.

다만, 액정표시장치의 백라이트 유닛(10)은 빛을 발산시키는 광원의 위치에 따라 액정표시장치의 패널(100)의 바로 아래 광원이 위치하는 직하형과 액정표시장치 패널(100)의 측면부에 광원 위치하는 에지형(edge type)으로 구분될 수 있으며, 도광판의 형태에 따라 쐐기형(wedge type)과 평판형(flat type)으로 세분화 할 수 있는데, 도 1은 쐐기형을 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 LCD 백라이트 유닛은 광원(105), 도광판(110), 반사판(115), 확산시트(120), 프리즘 시트(125)를 포함한다.

광원(105)은 액정표시장치에 있어서 최초로 빛을 발산하는 부분으로서 사용될 수 있는 광원(105)은 여러 종류가 있으나 일반적으로 액정표시장치에 사용되는 광원은 전력소모가 적고 매우 밝은 백색광을 발산시키는 CCFL(Cold Cathode Fluorescence Lamp : 냉음극 형광램프)를 사용한다.

도광판(Light guide plate; 110)은 LCD 패널(100) 하부 및 광원(105)의 일측면에 형성되며 광원(105)에서 발생한 점광(spot light)을 면광(plane light)으로 변환시켜 전면에 빛을 투사시켜 주는 역할을 한다.

반사판(reflector plate; 115)은 도광판(110)의 후면에 형성되며 광원(105)으로부터 나오는 빛을 전면의 LCD 패널(100) 방향으로 반사시키는 역할을 한다.

확산시트(Diffuser plate; 115)는 도광판(110)의 상면에 형성되며 광원(105)을 통해 나온 빛을 균일(uniform)하게 해주는 역할을 한다.

프리즘 시트(prism sheet; 125)는 확산시트(120)를 지나면서 수평 및 수직 양방향으로 확산이 일어나 휘도(brightness)가 급격히 떨어지게 되는 빛을 굴절, 집광시켜 휘도를 높이기 위해서 사용된다.

보호시트(protector sheet; 130)는 프리즘 시트(125) 상면에 위치하며 프리즘 시트(125)의 흠집을 방지하고, 수직 및 수평 방향을 두 층으로 형성된 프리즘 시트(125) 사용시 발생하는 모아레 현상(Moire effect)을 방지하기 위하여 사용된다.

그리고, 도 1에는 도시되지 않았지만 종래의 백라이트유닛(10)은 백라이트유닛(10)을 구성하는 각 부품을 고정하여 일체형 부품인 백라이트 유닛(10)으로 만들어주는 케이스의 역할을 하는 프레임(mold frame, housing) 및 백라이트유닛(10)을 보호하며 강도유지 및 지지의 역할을 하는 커버(back cover, lamp cover)를 더 포함한다.

도 2a 및 도 2b은 도광판(110)에서 광원(105)에서 발생한 빛이 진행되는 과정을 설명하기 위한 도광판의 확대 단면도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이 광원(105)은 보통 백라이트유닛(10)의 가장자리에 위치한다(LCD TV의 경우는 직접 패널 뒤쪽에 위치하기도 함). 이로 인해 빛이 전면적에 걸쳐 균일하게(uniformly) 투과되지 않고 가장자리(edge)가 더 밝은 경향을 띄게 되는데 이를 방지하기 위해 도광판(110)을 사용한다. 도광판의 재질은 보통 투명 아크릴 수지로 강도가 높아 깨지거나 변형이 작으며, 가볍고 가시광선 투과율이 높은 것이 특징이다.

즉, 도광판(110)은 광원(105)이 도광판(110)의 전면에 균일하게 투사되도록 하는 역할을 하는데, 실제로 백라이트유닛(10)을 분해하여 도광판 측면에 광원을 대고 빛을 발생시켜 보면 도광판(110)의 표면이 균일하게 밝은 것이 아니라 빛이 양 끝단으로 집중되는 것을 볼 수 있는데, 이는 도광판(110)이 광원(105)의 빛을 반대편으로 유도하기 때문이다.

따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이 도광판(110)의 후면에는 난반사를 일으켜 도광판(110) 전체가 빛을 균일하게 발산하도록 하기 위해 특수한 처리, 구체적으로는 광원(105)으로부터의 거리 등을 고려해서 설계한 소정의 형상을 가진 요철(113; prominence and depression)면을 형성하여 주게 되는데, 이러한 요철(113) 형성에 의한 패턴처리 결과 액정표시장치의 패널 전체에서 비교적 빛의 휘도 및 균일도가 높은 평면광이 얻어진다.

그러나, 상기와 같은 방법만 사용하여 액정표시장치를 제조할 경우에는 패널에서 실제로 요철(113)이 형성된 부분은 밝게 보이고, 요철(113)이 형성되지 않은 부분은 어둡게 보이게 되어 패널에 얼룩(spot)져 보이는 현상이 발생하여 시인성이 떨어지게 되며, 특히 최근 패널의 크기가 대형화됨에 따라 광원(105)으로부터 멀리 떨어진 영역에서는 빛이 도달하는 절대적인 양이 부족하게 되어 어둡게 보이는 현상이 발생하기도 한다.

또한, 확산시트(120) 및 프리즘시트(125)는 빛의 균일도를 증가시키기 위해서 사용되는데 이러한 확산시트나 프리즘 시트는 백라이트유닛의 제조원가를 상승시키는 문제점이 있다.

따라서, 별도의 확산시트(120)나 프리즘시트(125)를 사용하지 않고도 액정표시장치의 패널 전면에서 시인성이 우수하고 휘도 및 균일도가 높은 평면광을 얻기 위하여 배면에 다수의 프리즘을 배치한 도 3과 같은 형태의 도광판이 제안되었다.

도 3은 종래의 도광판의 개략적인 구조를 나타낸 배면사시도이다.

도시된 바와 같이, 도광판(300)의 일측면에는 광원(306)이 배치된다. 상기 광원(306)으로 부터 직접 빛이 입사되는 면을 측면(301)이라고 정의하고, 빛이 출사되는 면을 전면(303)이라고 정의하고, 전면으로 빛을 반시키는 면을 배면(305)이라고 정의한다.

상기 배면(305)에는 빛을 전면으로 굴절, 반사시키기 위한 다수의 프리즘이 배치되는데, 스트라이프 패턴(320) 내에 메인프리즘(322)이 배치되고, 메인프리즘(322)과 수직방향으로 크로스프리즘(340)이 배치된다. 그리고, 메인프리즘(322)의 집합이 하나의 스트라이프 패턴(320)을 형성하게 된다.

메인프리즘(322)은 프리즘의 길이 방향이 광원(306)의 길이방향과 평행하게 형성되어 있는 것이고, 크로스프리즘(340)은 프리즘의 길이 방향이 광원(306)의 길이방향과 직각방향으로 형성되어 있는 것이다.

전면으로 출사되는 광량을 균일하게 제어하기 위해서, 메인프리즘(322)의 길이는 광원과의 거리에 비례하게 형성된다. 즉, 광원(306)과 가까운 부분에는 메인프 프리즘(322)이 짧게 형성되고 광원에서 멀어질수록 길이가　증가하게 된다.

이와 같이 메인프리즘(322)은 측면에서 입사된 빛을 전면으로 반사, 회절시켜주며, 균일도를 제어하기 위한 것이고, 크로스프리즘(340)은 입사된 빛의 수평성 분을 모아주기 위한 것이다.

크로스프리즘(340)은 메인프리즘(322)이 형성되지 않은 부분에 형성 된다.　도 3과 같이 메인프리즘(322)과 크로스프리즘(340)의　경계면이 직선으로 되면 빛의 간섭이 발생하여 간섭무늬가 나타나는 등 시인성 문제가 발생한다.

종래의 도광판은 도 3에 도시된 바와 같이 스트라이프 패턴은 좌우가 대칭이며 스트라이프 패턴의 외곽선은 균일한 직선 또는 곡선의 형태를 가지게 된다.

이러한 배열은 규칙적인 주기겹침 또는 잘못된 배치(miss align)에 의해 간섭 무늬(모아레, moire)를 발생시키는 문제점을 가지고 있어서, 본 발명은　스트라이프 패턴(510)의 외곽선을　불균일하게 조정하여 랜덤 스트라이프 패턴(도 4의 410)을 형성함으로써 상기의 문제점들을 해결하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 크로스프리즘과 메인프리즘간의 간섭 효과를 배제할 수 있는 도광판을 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정표시장치의 패널 전체 면에 있어서 휘도가 높고 빛의 균일도 및 시인성이 우수한 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판을 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 빛이 입사되는 측면, 상기 측면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 전면(前面) 및 빛을 반사하는 배면(背面)을 포함하는 액정표시 장치용 도광판에 있어서,

상기 배면에 빛이 입사되는 측면에서 멀어질수록 폭이 증가하는 다수의 불규칙한 외형의 랜덤 스트라이프 패턴을 구비하고, 상기 랜덤 스트라이프 패턴 내부에 빛이 입사되는 방향과 수직 방향으로 형성된 메인프리즘을 포함하며, 상기 랜덤 스트라이프 패턴 외부에 크로스프리즘을 포함하는　액정표시 장치용 도광판을 제공한다.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 백라이트 유닛은 광원 및 본 발명의 실시 예들에 의한 도광판을 포함한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 랜덤 스트라이프 패턴이 구비된 도광판의 개략적인 구조를 나타낸 배면사시도이다.

본 발명은 빛이 입사되는 측면(401), 상기 측면(401)에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 전면(前面)(403) 및 빛을 반사하는 배면(背面)(405)을 포함하는 액정표시 장치용 도광판(400)에 있어서, 상기 배면(405)에 빛이 입사되는 측면에서 멀어질수록 폭(W)이 증가하는 다수의 불규칙한 외형의 랜덤 스트라이프 패턴(410, 도트로 해칭한 영역 좌우에도 동일한 스트라이프 패턴이 형성되어 있지만, 스트라이프 패턴의 영역을 명확하게 표시하기 위해서 도면부호를 표시하고 있는 중앙의 스트라이프 패턴만 도트로 표시하였음)을 구비하고, 상기 랜덤 스트라이프 패턴(410) 내부에 빛이 입사되는 방향과 수직 방향으로 형성된 메인프리즘(412)을 포함하며, 상기 랜덤 스트라이프 패턴 외부에 크로스프리즘(422)을 포함하는　액정표시 장치용 도광판을 제공한다.

메인프리즘(412)은 길이가 서로 다른 프리즘의 집합이고, 경계면의 빛의 간섭을 방지하기 위하여 스트라이프 패턴(410)의 외곽선을 불규칙하게 형성시켰다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 외곽선이 불규칙하게 형성된 스트라이프 패턴을 랜덤 스트라이프 패턴(410)이라 칭한다.

랜덤 스트라이프 패턴(410)은 그 외곽선이 불규칙하기는 하지만 서로 다른 f 랜덤 스트라이프 패턴(410)끼리 겹쳐지는　것은 바람직하지 못하다. 겹쳐지는 부분이 있으면　도광판(400)의 광학적 특성에 좋지 못한 영향을 줄 뿐만 아니라, 패턴의 몰림현상이 발생해 외관을 저해할 수 있다.

따라서, 랜덤 스트라이프 패턴(410)은 도 5에서 후술하는 패턴 피치(PP) 내에서 한정적으로 불규칙한 외곽선을 가지게 된다.

랜덤 스트라이프 패턴(410)도 스트라이프 패턴의 본래의 기능인 균일한 평면광을 제공하는 것에 충실해야 한다. 따라서, 1차적으로 종래의 스트라이프 패턴과 동일하게 랜덤 스트라이프 패턴도 광원에서 멀어질 수록 그 폭(W)이 증가하도록 설정된다.　스트라이프 패턴 이외의 부분인 스페이서 영역에는 크로스프리즘을 배치한다.

이하에서는 하나의 패턴영역에 랜덤 스트라이프 패턴을 형성하는 방법을 도면을 참조하여 설명한다.

도 5　내지 도 8은 스트라이프 패턴의 실시예에 관하여 설명한 것이고, 도 9 및 도 10은 랜덤 도트 패턴의 실시예에 관하여 설명한 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 배면을 소정의 패턴 피치(PP)를 가지는 패턴영역으로 분할한 것을 나타내는 평면도로서, 도광판의 배면(405)은 소정의 패턴 피치(PP)를 가지는 다수의 패턴영역(406, 실선으로 표시한 직사각형)으로 나뉘어 진다. 하나의 패턴영역(406)에는 하나의 랜덤 스트라이프 패턴(410)이 형성된다. 랜덤 스트라이프 패턴(410)은 서로 길이가 다른 메인프리즘(412)의 집합 으로 이루어진다.

패턴영역(406)의 내부에서 랜덤 스트라이프 패턴(410)이 형성된 영역을 제외한 영역을 스페이서 영역(420, 해칭된 부분)이라 하고, 상기 스페이서 영역에는 크로스프리즘(422, 미도시)이 배치된다. 그런데, 크로스 프리즘은 랜덤 스트라이프 패턴(410)이 완전히 배치된 후에 배열되는 것으로 도 5에서는 도시를 생략하였다.

도 6은 본 발명에 따른 랜덤 패턴을 형성하기 위한 크로스프리즘의 랜덤기준선 설정 방법을 나타낸 평면도이다.

랜덤 스트라이프 패턴(도 4의 410)을 형성하기 위해서는 먼저 크로스프리즘의 배치 기준이 되는 랜덤기준선(RL)을 설정해야한다.

도시된 바와 같이, 먼저 패턴영역(406)의 중심선(CL)에 소정 개수(도시된 실시예의 경우 설명의 편의를 위하여 10개의 기준점을 설정하였음)의 기준점(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10)들을 설정한다.

상기 설정된 기준점(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10)들을 랜덤비율이하로 기준선의 위아래로 흐트린다.

랜덤비율이란 기준점을 벗어날 수 있는 범위를 의미하는 것이며, 최대 랜덤비율의 의미는 예를 들어 최대랜덤비율이 10이라고 할때, 10이하의 임의의 값을 의미한다. 편의상 기준선의 위쪽으로의 변위를 +부호로 표시하고 기준선 아래쪽으로의 변위를 - 라고 하면, 도시된 실시예의 랜덤비율을 표 1과 같다.

표 1의 하나의 예시에 불과한 것으로, 랜덤비율 이하의 값 중 임의로 선택하여 기준선에서 벗어나는 범위를 정해주면 된다.

이렇게 기준점에서 랜덤비율만큼 이동된 점들을 랜덤포인트(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10)라고 한다.

패턴의 시작점(S)에서 끝점(E)까지 각각의 랜덤포인트(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10)들을 순차적으로 지나가는 랜덤기준선(RL)을 형성한다. 랜덤기준선(RL)은 도시된 바와 같이 랜덤포인트들을 순차적으로 직선으로 연결하여 랜덤기준선(RL)을 형성할 수도 있고, 랜덤포인트들을 모두 통과하는 완만한 곡선을 설정하여 랜덤기준선으로 삼을 수도 있다.

중심선(CL)에서 벗어나는 최대값인 랜덤비율은 설계자가 임의로 선택할 수 있으나, 랜덤비율을 설정함에 있어서 주의할 점은 어느 하나의 크로스프리즘도 패턴을 벗어나게 배치되어서는 안된다는 점이다. 이를 위해서는 랜덤비율은 패턴영역(510)의 폭인 패턴피치와, 길이가 가장 긴 크로스프리즘의 길이의 차이값의 절반 이하의 값을 가지도록 하는 것이 바람직하다.

예를 들어서, 패턴피치가 100㎛이고, 길이가 가장 긴 크로스프리즘의 길이가 80㎛라고 하면, 랜덤 비율의 최대값은 10㎛이하로 설정해야 하는 것이다. 이러한 랜덤 비율의 최대값을 최대 랜덤비율이라하며, 최대랜덤비율이 소정의 값이라는 것은 그 값 이하의 범위에서 임의의 값을 가진다는 것을 의미한다.

최대 랜덤비율을 설정하는 다른 방법으로는 스페이서 영역의 폭을 기준으로 스페이서 영역의 폭의 %비율로 적용하는 방법이 있다.

예를 들어서, 패턴피치가 100㎛이고, 메인프리즘의 길이가 60㎛라고 하면, 스페이서 영역의 폭은 40㎛가 된다. 여기서 최대 랜덤비율을 50%로 설정한다고 하면 40㎛의 50%인 20㎛이내의 범위의 랜덤비율을 가지게 되는 것이다. 이러한 방법을 적용할 경우에는 스페이서 영역의 폭이 넓을 수록 실제로 메인프리즘이 불규칙하게 이동할 수 있는 거리가 커지는 효과를 가져오게 된다. 따라서, 광원에서 가까운 부분에서는 메인프리즘의 이동폭이 넓어지고, 광원에서 멀어질수록 메인프리즘의 이동폭이 좁아지게 된다.

도 7은 도 6에서 설정된 랜덤기준선을 기준으로 크로스프리즘을 배치한 상태를 나타낸 평면도이다.

도시된 바와 같이, 각 메인프리즘(412)의 중심이 랜덤기준선(RL)과 일치하도록 메인프리즘(412)을 배열하고, 메인프리즘(412)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역인 스페이서 영역(420)에 크로스프리즘(422)을 배치한다. 크로스프리즘(422)의 길이 방향은 메인프리즘(412)의 길이 방향과 90°의 각도를 이루는 것이 가장 바람직하나, 설계나 제작상에서 발생하는 오차 범위를 고려하면 60°내지 120°의 범위까지는 허용된다.

랜덤기준선(RL)을 기준으로 메인프리즘(412)을 배열하면 크로스프리즘(422)과의 경계선이 불규칙하게 형성된 랜덤　스트라이프 패턴(410)이 형성된다. 따라서, 메인프리즘(412)과 크로스프리즘(422)의 규칙성으로 인하여 발생하는 간섭무늬와 모아레 현상을 방지 할 수 있으며, 패턴 은폐력을 향상시키게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 랜덤 도트 패턴이 형성된 도광판의 배면을 나타낸 평면도이고, 도 9는 다양한 형태의 랜덤 도트 패턴의 실시예를 나타낸 평면도이다.

크로스프리즘의 집합이 이루는 패턴은 앞서 설명한 바와 같이 연속적인 스트라이프 패턴의 형태를 가질 수도 있지만, 도시된 바와 같이 소정 영역에 형성되는 도트 패턴이 반복되는 형태를 가질 수도 있다.

스트라이프 패턴의 경우 광원에서 멀어질수록 폭이 넓어지는 형태를 가지는 것에 비하여, 도트 패턴(430)은 광원(105)에서 멀어질수록 많은 수가 배치되어 광량을 조절하게 된다.

본 발명에 따른 랜덤 도프 패턴(430)은 랜덤 스트라이프 패턴을 형성하는 방법과 동일한 방법으로 랜덤 기준선(RL)을 형성하고 거기에 메인프리즘(412)의 중심을 배열하여 형성된다.

이러한 랜덤 도트 패턴은 도 9에 도시된 바와 같이 원형(a), 타원형(b), 마름모형(c), 사각형(d) 중 하나이거나 이들 형태가 복합되어 이루어지는 형태를 가질 수 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판을 나타내는 일부 단면도이다.

메인프리즘(412)과 크로스프리즘(422)은 서로 다른 높낮이를 가지게 형성한다. 이는 제조상의 편의를 위한 것으로 도 10에 도시된 바와 같이, 메인프리즘(412)보다 낮은 높이에 크로스프리즘(442)을 형성할 수 있으며, 반대로 도 11에 도시된 바와 같이 메인프리즘(412) 보다 높은 높이에 크로스프리즘(422)을 형성할 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 사용할 경우 광의 휘도(brightness), 광의 균일도(uniformity) 및 시인성을 측정시에 보다 우수한 성질을 가지고 있음을 구체적인 실시예들을 들어 설명한다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.

본 발명의 구성에 따른 효과를 입증하기 위하여 실시한 실시예들을 기술하면 다음과 같다.

< 실시예 1>

스트라이프 패턴의 크기를 본 발명과 같이 변화시켰다.　폭(W)×길이(L)×두께(T); 288.8×217.7×2.4(start)×0.8(end)mm가 되도록 제작한 wedge형 도광판의 하부에 패턴 pitch 430㎛, 최대 랜덤비율 0.5%(여기서의 최대 랜덤비율은 스페이서 영역의 폭의 0.5%를 의미하는 것이고, 이하에서의 랜덤비율의 %는 모두 스페이서 영역의 폭에 대한 비율을 의미한다.)인 랜덤 스트라이프 패턴을 형성 시키고, 패턴　내부에는 높이 14.9㎛, 피치 25㎛, 내각 80°인 메인프리즘을 형성하였다. 도광판의 상면은 경면상태로 하였다.　도광판 하부에 스트라이프 패턴 이외의 영역에 메인프리즘과 수직한 방향으로 높이 9.6㎛, 피치 25㎛, 내각 105°인 크로스프리즘을 형성하였다.　도광판의 상면은 경면상태로 하였다.

< 실시예 2 내지 실시예 8>

최대 랜덤비율 1.5%, 2.5%, 3.5%, 5%, 15%, 30%, 50%인 랜덤스트라이프 패턴을 형성시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 표2에 그 비율을 나타내었다.

실시예의　실험조건에 따라 휘도, 균일도 및 시인성을 측정한 결과를 표 3에 나타내었다.　　

실시예 1부터 6까지는 경우 광특성 중 휘도나 균일도의 측면에서는 비슷한 결과를 나타냈다. 그러나, 실시예 1과 실시예 2의 경우는 메인프리즘과 크로스프리즘간에 간섭무늬가 발생 하여 외관상 좋지 않은 결과가 나타났으며, 실시예 7 및 8의 경우는 휘도가 저하되는 결과를 나타내었는데, 이는 랜덤비율이 커지면서 광경로가 바뀌어 수직 휘도 성분이 저하되었기 때문이다.

실시예 6의 경우는 광특성과 모아레는 양호했으나, 스트라이프 패턴의 좌우 편차에의해 명암현상이 나타났다. 이 현상은 랜덤비율이 커질수록 확연히 발생하였다. 이에반해 실시예 3부터 5 까지는 광특성 및 외관등에서 가장 좋은 결과를 나타냈으며 균일한 면광(plane light)을 얻을 수 있었다.　이것을 볼 때, 최대 랜덤비율은 스페이서 영역의 폭의 1.5% ~ 15% 사이가 바람직한 수준으로 판단되고 더욱 바람직하게는 2 내지 10% 수준이 바람직한 것으로 판단된다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판의 크로스프리즘의 꼭지각을 나타낸 확대단면도이다. 좌측부터 꼭지각의 크기가 80°, 90°,　100°,　110°,　120°,　130°,　140°를 나타내며, 각 프리즘의 피치는 25㎛ 이다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판의 메인프리즘의 형태를 나타낸 확대 단면도이다. 좌측은 곡률반경을 주지 않은 경우를 나타낸 것이며, 중앙은 양의 곡률반경을 나타낸 것이고, 우측은 음의 곡률반경을 나타낸 것이다.

< 실시예 9-1>

폭(W)×길이(L)×두께(T); 288.8×217.7×2.4(start)×0.8(end)mm가 되도록 제작한 wedge형 도광판의 하부에 패턴 피치가 430㎛인 스트라이프 패턴을 형성 시키고, 패턴　내부에는 높이 14.25㎛, 피치 25㎛, 내각 82.5°인 메인프리즘을 형성하였다. 또한, 도광판 하부에 스트라이프 패턴 이외의 영역에 메인프리즘과 수직한 방향으로 피치 25㎛, 높이 10.49㎛, 내각　100°인 크로스프리즘을 각각 형성　하였다.　도광판의 전면은 경면상태로 하였다.　

< 실시예 9-2 내지 9-8>

크로스프리즘 각도를 110 내지 170도 까지 10도 단위로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 9-1과 동일하게 실시하였다.　실시예 9-1부터 9-8에 대한 변화 요인을 표4에 간략히 나타내었다.

< 비교예 1>

폭(W)×길이(L)×두께(T); 288.8×217.7×2.4(start)×0.8(end)mm가 되도록 제작한 wedge형 도광판의 하부에 패턴 피치가 430㎛인 스트라이프 패턴을 형성 시키고, 패턴　내부에는 높이 14.25㎛, 피치 25㎛, 내각 82.5°인 메인프리즘을 형성하였다.

< 실시예 10-1>

폭(W)×길이(L)×두께(T); 288.8×217.7×2.4(start)×0.8(end)mm가 되도록 제작한 wedge형 도광판의 하부에 패턴 피치가 430㎛인 스트라이프 패턴을 형성 시키고, 패턴　내부에는 높이 14.25㎛, 피치 25㎛, 내각 82.5°인 메인프리즘을 형성하였다. 이때 프리즘 변의 곡률반경을 (+)0.1R이 되게하였다.(이때 곡률반경 R의 단위는 mm이다.) 또한, 도광판 하부에 스트라이프 패턴 이외의 영역에 메인프리즘과 수직한 방향으로 피치 25㎛, 높이 8.75㎛, 내각　110°인 크로스프리즘을 각각 형성　하였다.　도광판의 전면은 경면상태로 하였다.

< 실시예 10-2 내지 10-8>

프리즘변의 곡률반경인 R값을 (+)0.4에서 (-) 0.4까지 0.1씩 변화시킨 것을 　제외하고는 실시예 10-1과 동일하게 실시하였다.　실시예 10-1부터 10-8에 대한 변화 요인을 표5에 간략히 나타내었다.

< 비교예 2>

폭(W)×길이(L)×두께(T); 288.8×217.7×2.4(start)×0.8(end)mm가 되도록 제작한 wedge형 도광판의 하부에 패턴 피치가 430㎛인 스트라이프 패턴을 형성 시키고, 패턴　내부에는 높이 14.25㎛, 피치 25㎛, 내각 82.5°인 메인프리즘을 형성하였다. 또한, 도광판 하부에 스트라이프 패턴 이외의 영역에 메인프리즘과 수직한 방향으로 피치 25㎛, 높이 8.75㎛, 내각　110°인 크로스프리즘을 각각 형성　하였다.　도광판의 전면은 경면상태로 하였다.

상기 표 6은　실시예 9-1　부터 9-8, 및 비교예 1에 대한 휘도 측정결과를 나타낸 것이다.　상기 표 6을　참조하면, 전체적으로 실시예들이 비교예보다 높은 중앙 휘도값을 나타내나, 실시예 9-2일때가 가장 휘도가 높으며, 그 비율이 월등한 경우는 실시예 9-1부터 9-6 사이인 크로스프리즘 내각 100~160°임을 알 수 있다.

상기 표 7은　실시예 10-1　부터 10-8, 및 비교예 2에 대한 휘도 측정결과를 나타낸 것이다. 상기 표 7을　참조하면, 실시예 10-3일때가 가장 휘도가 높으며, 실시예 10-1 및 10-5부터 10-8까지는 비교예 2보다 중앙 휘도가 급감함을 보이고 있다.

전체적으로 메인프리즘의 변이 (+) R을 갖는 실시예들이 비교예보다 높은 중앙 휘도값을 나타내나, 그 비율이 월등한 경우는 실시예 10-2부터 10-4 사이인 R값임을 알 수 있다.

메인프리즘의 피치에 대한 곡률반경의 비율의 측면에서 살펴보면 메인프리즘의 피치에 대해 피치:곡률반경의 비율이 1:1 ~ 1:30의 범위를 가지는 그루브형 또는 역그루브형인 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 도광판을 사용할 경우에는 종래의 액정표시장치용 백라이트 유닛에서 일반적으로 사용되었던,　프리즘시트(prism sheet)는 사용하지 않더라도 이들을 사용한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 의한 도광판을 사용할 경우엔 기존 백라이트 유닛에 적용되던 시트들 중 1매 내지 2매의 광학 시트를 절감할 수 있다

도 14는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로 전면프리즘이 구비된 도광판을 나타낸 사시도이다.

본 실시예는 전면(403)에 소정의 단면 형상을 가지며, 도광판(400)을 통해 출사되는 빛을 균일하게 회전, 굴절 및 확산시키기 위한 전면프리즘들(440)이 형성되어 있다. 배면(405)은 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로 랜덤 스트라이프 패턴(410)과 크로스프리즘(412)이 형성되어 있다.

전면프리즘들(440)은 서로 이격평면 없이 전면(403) 전체에 걸쳐서 형성되어 있으며, 전면프리즘들(440)은 광원(105)에서 빛이 나오는 방향이 각각의 전면프리즘들(440)의 길이방향과 일치하도록 형성되어 있다.

도 14에는 전면프리즘들(440)의 세로 단면의 형상이 삼각형으로 되어 있으나 이에 한정하지 않고 다양한 형태로 변형이 가능하다. 특히 전면프리즘(440)이 삼각형의 단면을 가지는 경우 그 꼭지각의 크기는 70°~100° 범위인 것이 바람직하다.

도　15 내지 도 17은 전면프리즘들(440)의 단면형상들에 대한 다양한 실시예들을 설명하기 위한 사시도이다.

도 15에 도시된 바와 같이 전면프리즘들(440)은 서로 소정의 이격평면를 두고 　형성할 수도 있다.

전면프리즘들(440)을 조밀하게 배치하지 않고 일정한 이격거리(d)를 두고 형성하는 이유는 빛의 균일도 및 시인성을 향상 개선하기 위함이다.

즉, 도광판(300)에서 출사되는 빛을 전면프리즘들(440)에 의해 도광판과 대면하고 있는 액정표시장치의 패널(미도시)에 경사지는 방향으로 회절, 굴절 및 확산을 시켜주되, 전면프리즘들(440) 사이에 이격거리(d)를 둠으로써, 이러한 이격거리(d)에 의해 생기는 평면(전면에 있어서 프리즘들 사이의 공간을 의미함)을 통해 빛을 액정표시장치의 패널(미도시)에 수직하게 진행하도록 하여 액정표시장치의 패널(미도시)에 도달하는 빛의 균일도를 보다 증가시켜 주기 위함이다.

도 16에 도시된 바와 같이 전면프리즘들(440)은 그 세로 단면의 형상이 사다리꼴형을 가질 수도 있고, 도 17에 도시된 바와 같이 옆면이 소정의 곡률반경을 가지는 역그루브(reverse groove)형을 가질 수도 있다.

이때, 도 16와 같이 전면프리즘들(440)의 세로 단면 형상이 사다리꼴로 되어 있는 경우에는 사다리꼴형 전면프리즘들(440) 각각의 상부에 형성되는 평면(A)를 통하여 빛이 액정표시장치의 패널(미도시)에 수직하게 진행하도록 해줄 수 있을 것이다.

또한, 도 17과 같이 전면프리즘들(360)의 세로 단면 형상을 옆면이 소정의 곡률반경을 가지는 역그루브형으로 되어 있는 경우에는 그 옆면의 곡률반경이 0.01~1.0mm가 되도록 해주는 것이 바람직하다.

상기 도광판(400)의 전면(403)에서 전면프리즘들(440)이 차지하는 면적과 상기 전면프리즘들(440) 사이의 이격평면이 차지하는 면적비는 1:0.5 ~ 1:10의 범위를 가지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 14 내지 도 16에서 전면프리즘들(360) 각각의 높이(h2) : 폭(w2)의 비율은 0.3~0.6의 범위를 가지도록 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 프리즘의 폭 대비 높이의 비가 0.3 이하인 경우 수평 시야각이 필요이상으로 커져서 휘도가 감소하며, 0.6 이상인 경우 수평 시야각이 지나치게 작아져서 광특성을 만족할 수 없기 때문이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

본 발명에 따른 도광판은 배면에 크로스프리즘과 메인프리즘을 형성함에 있 어서, 메인프리즘이 배열되어 이루는 스트라이프 패턴 또는 도트 패턴의 외곽선을 불규칙하게 형성함으로써 크로스프리즘과 메인프리즘의 간섭으로 인하여 발생하는 간섭무늬와 모아레 현상을 방지하는 효과를 가져온다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 액정표시장치용 도광판은 액정표시 장치의 패널에 도달하는 빛의 양을 패널 전체에 걸쳐 균일하게 증가시키는 동시에 수직 방향으로 진행하는 빛의 양을 증가시켜 기존의 도광판과 비하여 휘도, 균일도 및 시인성이 향상시키는 효과를 가져 온다.

Claims

빛이 입사되는 측면, 상기 측면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 전면(前面) 및 빛을 반사하는 배면(背面)을 포함하는 액정표시 장치용 도광판에 있어서,

상기 배면에 빛이 입사되는 측면에서 멀어질수록 폭이 증가하는 다수의 불규칙한 외형의 랜덤 스트라이프 패턴을 구비하고,

상기 랜덤 스트라이프 패턴 내부에 빛이 입사되는 방향과 수직 방향으로 형성된 메인프리즘을 포함하며,

상기 랜덤 스트라이프 패턴 외부에 크로스프리즘을 포함하는　액정표시 장치용 도광판.

　
제 1항에 있어서,

상기 메인프리즘과 크로스프리즘이 이루는 각도가 70˚　내지 110˚인 것을 특징으로 하는 액정표시 장치용 도광판.

　
제 1항에 있어서,

상기 메인프리즘과 크로스프리즘이 이루는 각도가 90˚인 것을 특징으로 하는 액정표시 장치용 도광판.
제 1항에 있어서,

상기 메인 프리즘의 최대 랜덤비율은 스페이서 영역의 폭의 1.5 내지 15%인 것을 특징으로하는 액정표시 장치용 도광판

　
제 1항에 있어서,

상기 메인 프리즘의 최대 랜덤비율은 스페이서 영역의 폭의 2 내지 10%인 것을 특징으로하는 액정표시 장치용 도광판

　
빛이 입사되는 측면, 상기 측면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 전면(前面) 및 빛을 반사하는 배면(背面)을 포함하는 액정표시 장치용 도광판에 있어서,

상기 배면에 다수의 도트 패턴을 구비하고, 상기 도트 패턴은 길이 방향이 빛이 입사되는 방향과 수직 방향으로 형성된 메인프리즘의 집합으로 이루어지며,

각각의 도트 패턴은 그 외곽선이 불규칙하게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시 장치용 도광판.

　
제 6항에 있어서,

상기 배면 중 상기 도트 패턴을 제외한 영역에는 크로스프리즘이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시 장치용 도광판.

　
제 7항에 있어서,

상기 크로스프리즘의 길이방향은 상기 메인프리즘의 길이방향과 60˚ 내지 120˚ 범위의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 7항에 있어서,

상기 크로스프리즘과 메인프리즘의 단면은 삼각형, 사다리꼴형, 옆면이 소정의 곡률반경을 가지는 역그루브형 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 7항에 있어서,

상기 크로스프리즘은 단면 형상이 삼각형으로 되어 있으며, 그 꼭지각이 100˚ 내지 160˚인 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 7항에 있어서,

상기 메인프리즘은 단면 형상이 삼각형으로 되어 있으며, 그 꼭지각이 70˚ 내지 100°인 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 7항에 있어서,

상기 메인프리즘이 소정의 곡률반경을 가지는 그루브형 또는 역그루브형인 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 12항에 있어서,

상기 메인프리즘이 피치에 대해 1:1 ~ 1:30에　해당하는 곡률반경을 가지는 그루브형 또는 역그루브형인 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 1항 또는 제 6항에 있어서,

상기 전면에는 소정의 단면 형상을 가지는 전면프리즘들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 14　항에 있어서,

상기 전면프리즘의 길이방향은 상기 메인프리즘의 길이방향과 수직인　것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 14　항에 있어서,

상기 전면프리즘의 단면이 삼각형, 사다리꼴형 및 옆면이 소정의 곡률반경을 가지는 역그루브형 중 하나인 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 14 항에 있어서,

상기 전면프리즘들은 소정의 이격평면을　두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 17 항에 있어서,

상기 전면프리즘들과 그 사이의 이격평면이 차지하는　면적비가　1:0.5 내지 1:10의 범위인 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 15항에 있어서,

상기 전면프리즘의　높이(h₂) : 폭(w₂)의 비율이　0.3　내지 0.6의 범위인 것을 특징으로 하는 도광판.

　
제 1항의 도광판; 및

상기 도광판의 일측에 배치되는 광원을 포함하는 액정표시장치용 백라이트 유닛.

　
제 1 항의 도광판; 및

상기 도광판의 일측에 배치되는 광원을 포함하는 액정표시장치.