[go: up one dir, main page]

KR101171828B1 - 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛 - Google Patents

면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR101171828B1
KR101171828B1 KR1020110020366A KR20110020366A KR101171828B1 KR 101171828 B1 KR101171828 B1 KR 101171828B1 KR 1020110020366 A KR1020110020366 A KR 1020110020366A KR 20110020366 A KR20110020366 A KR 20110020366A KR 101171828 B1 KR101171828 B1 KR 101171828B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
guide plate
light guide
light
prism
pattern
Prior art date
Application number
KR1020110020366A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120058378A (ko
Inventor
김상필
황창익
이희정
이상훈
박준상
김광수
Original Assignee
도레이첨단소재 주식회사
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 도레이첨단소재 주식회사 filed Critical 도레이첨단소재 주식회사
Priority to KR1020110020366A priority Critical patent/KR101171828B1/ko
Publication of KR20120058378A publication Critical patent/KR20120058378A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101171828B1 publication Critical patent/KR101171828B1/ko

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
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G02B5/045—Prism arrays
    • 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
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0231—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having microprismatic or micropyramidal shape
    • 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
    • G02B6/0066—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 characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]

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 발명에서는 일정 축을 따라 배치된 램프로부터 광이 입사되는 입사면, 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면과 마주보는 배면을 포함하는 도광판에 있어서, 상기 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위셀이 분산배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 능선방향이 이루는 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열축의 교차각이 엇각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원장치용 도광판을 제공한다.
본 발명의 면광원장치용 도광판은 본 발명의 면광원장치용 도광판은 정면휘도가 높을 뿐만 아니라 휘도의 균일도도 우수하며 모아레 현상도 발생하지 않는다.이를 백라이트 유닛에 사용하는 경우 도광판 위에 적층되는 광학시트의 사용을 줄일 수 있어, 액정표시장치 모듈의 슬림화 및 제조공정의 단순화가 가능해지며 제조단가를 낮출 수 있다.

Description

면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛{Light Guiding Plate for Surface Light Source Device and Back Light Unit using the Same}
본 발명은 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출사면의 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위셀이 분산배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 능선방향이 이루는 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열축의 교차각이 엇각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것이다.
도광판(Light Guide Plate)은 일반적으로 액정표시장치에 적용되어 수동소자인 LCD 모듈에 광을 인가하는 수단으로 이용되어 왔다. 즉, 도광판의 측면이나 하부에 배치되는 광원, 예를 들어, LED램프로부터 방출되는 광을 안내하고 확산하여 표면 측에 적층되는 LCD 모듈에 광을 인가하였다.
또한, 광이 출사되는 도광판의 표면 측에 확산시트나 프리즘 시트 등을 적층하여 백라이트를 구성함으로써 광의 휘도량과 시야각을 제어한다.
그러나, 최근에는 이와 같이 도광판에 부가되는 각종 부품들을 도광판 자체에 구현함으로써 부품 수를 감소시키고 이에 따라 구조를 간단하게 하거나 원가를 감소시키고자 하는 노력이 수행되어 왔다.
예를 들어, 특허문헌 1에는 도광판의 하면 또는 표면 중 어느 한 면에 미세한 요철로 구성된 난반사부분을 형성하고 여기에 투명잉크와 같이 난반사량을 제어하는 반사판을 부착한 도광판이 개시되어 있다. 이러한 구성에 따라 난반사효율이 좋고 밝은 도광판을 간단하고 신속하게 제조할 수 있다. 그러나, 이 제안은 난반사부분과 부착물을 통하여 광량을 제어하는 것만을 언급하고 있다. 그리고, 도광판 배면에 음각의 패턴형상 성형을 통한 제조공법이 일반적으로 활용되고 있는데, 이는 인쇄방식의 도광판에 비해 휘도가 소량 상승은 하지만, 여전히 다량의 광학시트를 필요로 할 만큼 휘도저하 및 백라이트의 비용상승의 문제가 있다.
이러한 문제에, 도광판 배면에 삼각형 구조물 등의 패턴 성형을 통하여 광 경로를 제어함으로써 휘도를 획기적으로 상승시키는 기술개발이 시도된 바 있다. 예를 들어, 특허문헌 2에는 출광면의 배면에 삼각형 형상의 반사부가 구비된 도광판이 개시되어 있다. 그러나 이 기술에의 경우 삼각형 형상의 배면 반사면이 한정된 특정 방향으로의 반사를 이루기에 휘도는 우수하나 휘도의 균일성이 미흡한 불균일한 광학 분포를 나타내는 특성이 있으며 또한, 출사면의 상면에 광학시트로 프리즘 사용시 프리즘 형상 조합에 의해 나타나는 모아레 현상이 발생한다는 문제점이 계속되고 있다.
또한, 최근 LED램프를 광원으로 사용하면서, LED램프와 램프 사이의 암부 형성에 따른 휘도 균일성의 문제 및 도광판 배면의 프리즘 구조물과 광학시트로 사용되는 프리즘 시트의 조합에 의한 모아레 발생의 문제가 계속되고 있다. 이에 본 발명자들은 도광판에 있어 출사면의 배면에 형성된 프리즘 패턴 또는, 배면 단위셀 상에 형성된 마이크로 프리즘 패턴의 능선방향을 빛이 입사하는 방향과 일정 정도의 엇각으로 배치하면 정면휘도분포의 향상으로 모아레 현상을 억제할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
일본 특허공개 평6-118247호 대한민국 특허 제580890호
본 발명의 목적은 정면휘도가 높을 뿐만 아니라 휘도의 균일성이 우수하고 또한 모아레 현상도 제어된 면광원장치용 도광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 면광원장치용 도광판을 이용한 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 면광원장치용 도광판은 일정 축을 따라 배치된 램프로부터 광이 입사되는 입사면, 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면과 마주보는 배면을 포함하는 도광판에 있어서, 상기 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위셀이 분산배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 능선방향이 이루는 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열축의 교차각이 엇각으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 단위셀 상의 마이크로 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열축이 이루는 교차각이 0.1 ~ 10°인 것이 바람직하다.
상기 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘 각이 40 ~ 120°이고, 단위 프리즘 피치가 1~100um인 것이 바람직하다.
상기 단위셀의 최장경은 1 ~ 2,000um인 것이 바람직하다.
본 발명의 면광원장치용 도광판은 일정 축을 따라 배치된 램프로부터 광이 입사되는 입사면, 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면과 마주보는 배면을 포함하는 도광판에 있어서, 상기 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위셀이 분산배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 능선방향이 이루는 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열축의 교차각이 엇각으로 배치되고; 상기 출사면 상에는 렌티큘러 패턴이 형성;된 것을 특징으로 한다.
상기 렌티큘러 패턴의 능선방향은 빛의 입사방향과 평행한 것이 바람직하다.
상기 렌티큘러 패턴의 피치가 10 ~ 300um인 것이 바람직하다.
본 발명의 백라이트 유닛은 상기 도광판과; 상기 도광판의 입사면 일측에 구비된 램프; 및 도광판의 출사면 상부에 적층되는 확산기능을 갖는 보호필름;을 포함한다.
본 발명의 면광원장치용 도광판은 정면휘도가 높고 휘도의 균일도도 우수하여, 시야각 제어가 가능하여 다양한 각도에서 시인성이 우수하다. 또한, 모아레 현상도 발생하지 않는다. 이를 백라이트 유닛에 사용하는 경우 도광판 위에 적층되는 광학시트의 사용을 줄일 수 있어, 액정표시장치 모듈의 슬림화 및 제조공정의 단순화가 가능해지며 제조단가를 낮출 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시태양에 따르는 면광원장치용 도광판의 사시도이다.
도2는 본 발명의 일 실시태양에 따르는 면광원장치용 도광판의 배면(140)에 대한 부분확대도이다.
도3a 내지 도3d는 본 발명의 일 실시태양에 따르는 면광원장치용 도광판의 배면(140)에 형성되는 단위셀(160)의 형상을 보여주는 모식도이다.
도4a 및 4b는 마이크로 프리즘 렌즈가 형성된 단위셀들의 배치방향에 대한 예시도들이다.
도5는 본 발명의 다른 실시태양에 따르는 면광원장치용 도광판의 사시도이다.
도6a 내지 6c는 본 발명의 다른 실시태양에 따르는 면광원장치용 도광판의 출사면에 형성될 수 있는 패턴들에 대한 예시도이다.
도7a 내지 도7c는 교차각의 변화에 따른 광 출사각에 대한 시뮬레이션 결과이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시태양에 따르는 면광원장치용 도광판을 설명한다.
도1은 본 발명에 일 실시태양에 따르는 면광원장치용 도광판(100)의 사시도이다. 본 발명의 면광원장치용 도광판(100)은 일정 축을 따라 배치된 램프(110)로부터 광이 입사되는 입사면(120), 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면(130) 및 상기 출사면과 마주보는 배면(140)을 포함하는 도광판에 있어서, 상기 배면(140)에는 마이크로 프리즘 패턴(150)이 새겨진 복수의 단위셀(160)이 분산배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴(150)의 능선방향이 이루는 프리즘 배열축(151)과 상기 램프의 배열방향이 이루는 램프 배열축(111)이 이루는 교차각(θ)이 엇각으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
도1에서, 도광판(100)은 램프(110)에서 출발하여 입사면(120)을 통하여 상기 도광판(100) 내부로 입사된 빛을 반사, 굴절, 회절 등의 작용을 통하여 출사면(130) 방향으로 광의 경로를 변경시키는 기능을 하는 것으로서, 그 재질로서는 가시광선 투과율이 크고, 강도가 높으면서도 변형, 깨짐이 적은 고분자 소재가 사용된다. 이 목적로 사용되는 고분자로서는 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 환형 올레핀 공중합체(cyclic olefin copolymer) 등이 있으며, 이들 중 아크 수지가 바람직하며, 특히 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트이다.
램프(110)는 광원으로서 기능을 한다. 선광원 뿐만이 아니라 점광원이 선형으로 배열된 램프일 수도 있다. 발광다이오드(LED)나 냉음극관(CCFL) 등을 사용하는 것이 보통이다.
상기 도광판(100)의 배면(140)에는 마이크로 프리즘 패턴(150)이 새겨진 복수의 단위셀(160)이 분산되어 배치된다.
도2는 배면(140)에 형성된, 프리즘 패턴(150)이 새겨진 몇개의 단위셀(160)만 보여주는 부분확대도이다. 도2에서 예시된 단위셀(160)은 배면(140)에 단위셀(160)이 음각으로 새겨진 것이나, 반드시 이에 한정될 필요는 없으며, 양각으로 새겨질 수도 있다. 또한, 단위셀(160)상의 마이크로 프리즘 패턴(150)의 저면이 배면(140)과 동일한 면이 될 수 있다. 이 경우에는 마이크로 프리즘 패턴(150)의 형태만으로 단위셀(160)의 형상이 갖추어진다.
도3a 내지 도3d는 상기 단위셀(160)의 형상을 보여주는 모식도이다. 즉, 상기 단위셀(160)의 형태는 원형이거나(도3a), 타원형(3b), 정사각형(3c) 또는 육각형(3d) 일 수 있으며, 또한 반드시 도시된 형태에 제한된 것이 아니어서 예를 들어, 직사각형, 마름모꼴, 또는 이들의 조합형 등 얼마든지 변형이 가능함은 물론이다. 상기 단위셀(160)의 크기는, 그 형상이 원형인 경우는 그 직경이, 그 밖의 경우에는 최장경이 1 ~ 2,000um인 것이 바람직하다. 단위셀 크기가 1um에 이르지 못하면 광반사 효과가 미미하고, 2,000um를 초과하면 LED램프와 LED램프 사이의 휘도에 대한 균일한 제어가 불가능하게 된다. 즉, 램프와 램프 사이의 휘도 균일성 제어는 단위셀의 분포 조정을 통해서도 이루어지는데, 2,000um를 초과하는 단위셀인 경우 분포조정에 제한을 받아 단위 면적당 단위셀의 밀도를 일정 수준 이상으로 올리는 데 저해가 된다. 한편, 상기 단위셀의 형상이 타원형인 경우에는 그 장축 및/또는 단축이, 다각형인 경우에는 한 변의 길이가 상기의 범위 내에 드는 정도면 족하다.
상기 배면(140) 상에 형성된 상기 단위셀들의 분포는 동일 직경의 단위셀(160) 밀도를 조정하여 배치하는 방법으로 조정될 수 있다. 즉, 단위셀(160)의 밀도가 광이 입사되는 측면에 가까울수록 감소하고, 멀수록 증가하는 구배(gradient)를 갖는 분포로 구성될 수 있다. 또한, 단위셀들의의 상기 분포는, 단위셀(160)의 크기를 바꾸는 방법으로 조정될 수 있다. 즉, 즉, 단위셀(160)의 크기가 광이 입사되는 측면에 가까울수록 작아지고, 멀수록 커지는 구배를 갖는 분포로 구성될 수 있다.
한편, 상기 단위셀(160)에는 마이크로 프리즘 패턴(150)이 형성되어 있다. 상기 마이크로 프리즘은 광원에서 입사된 광을 도광판 정면 방향으로 전환함으로써 휘도의 상승을 유도한다. 상기 마이크로 프리즘 패턴(150)은 단위 프리즘 각이 40 ~ 120이고, 단위 프리즘 피치가 1 ~ 100um인 것이 바람직하다. 프리즘각이 40° 미만이거나 120°를 초과하는 경우에는 사이드로브의 증가로 휘도저하가 발생한다. 프리즘의 피치가 1um 미만인 경우에는 광반사 효과가 미비하여 휘도 상승 효과가 없으며, 100um를 초과하는 경우에는 도광판의 전체 두께가 두꺼워져 백라이트 유닛 전체 두께의 상승을 유발한다.
상기 마이크로 프리즘 패턴(150)을 구성하는 단위 프리즘의 능선은 서로 평행하다. 한편, 상기 마이크로 프리즘 패턴(150)의 능선방향이 이루는 프리즘 배열축(151)과 상기 램프의 배열방향이 이루는 램프 배열축(111)이 이루는 교차각(θ)이 엇각으로 배치되어야 한다. 본 발명에서 엇각이라 함은 프리즘 배열축(151)과 상기 램프의 배열축(111)의 교차각(θ)이 0°도가 아닌 각, 즉, 프리즘 배열축(151)과 상기 램프의 배열축(111)이 평행이 아닌 경우를 말한다. 상기 교차각(θ)은 0.1 ~ 10°인 것이 바람직하다. 교차각(θ)이 0.1°에 이르지 못하면 휘도의 균일성을 기대할 수 없고, 교차각이(θ)이 10°를 초과하면 휘도의 균일성은 확보될 수 있으나, 휘도 자체의 감소가 발생한다. 상기 범위의 교차각(θ)에 의하여 직진성이 우수한 LED광은 프리즘 구조물에 의한 강도의 구배를 갖는 반사가 발생하여, LED광이 지나지 않는 암부 영역 대비 휘도의 편차를 점진적으로 줄임으로서 도광판의 휘도 균일성이 향상될 수 있다.
도4는 단위셀들의 배치방향을 보여주는 예시도들이다. 본 발명에서, 상기 단의 셀(160)의 배치는 도4a에 도시된 바와 같이 단위셀(160)에 형성된 마이크로 프리즘 패턴(150)의 능선방향이 모든 단위셀 사이에서 일치되도록 배치될 수 있다. 또한, 도4b에 도시된 바와 같이 일군의 단위셀들과 다른 일군의 단위셀들이 각 능선의 방향이 서로 엇갈리도록 배치될 수도 있다. 이 경우 각 단위셀 사이에서는 능선의 배향이 지그재그 형태가 될 수 있다. 또한, 도로서 예시하지는 않았으나 하나의 단위셀 내에서 프리즘 렌즈의 능선이 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
도5는 본 발명의 두 번째 실시 태양에 따르는 면광원장치용 도광판(200)의 사시도이다. 도5에서, 본 발명의 다른 실시 태양에 따르는 면광원장치용 도광판(200)의 출사면에는 렌티큘러 패턴(270)이 형성되어 있다. 상기 출사면에 배치되는 렌티큘러 패턴(270)은 도광판 내부에서 나오는 광의 경로를 최외각에서 제어를 하는 구조물로서 휘선부와 암선부의 명암차를 제어하는 2차적인 수단이다. 즉, 표면 렌티큘러 패턴(270)의 상분리 기능에 의해 휘선부의 상이 갈라지면서 암부의 영역이 점점 작아지게 된다. 상기 렌티큘러 패턴(270)에 의하여 배면(240)에서 반사된 광의 출사각이 제어되어 시인성과 수직휘도가 우수한 광분포로 조절된다.
도6은 본 발명의 두 번째 실시태양에서 출사면에 형성될 수 있는 패턴으로서 상기 렌티큘라 패턴 외에 가능한 다른 패턴의 예를 도시한 것이다. 도5에서는 출사면에 형성된 패턴이 단면 반원형의 도6a로 예시하는 렌티큘러 패턴이나, 그 외에도 본 발명의 두 번째 실시태양에 따르는 도광판(200)의 출사면에는 정점을 지나는 수직선을 기준으로 빗변과 빗변이 각각의 곡률을 갖는 포물선렌즈 패턴(도6b 참조), 프리즘의 꼭지각이 곡률을 갖는 라운드프리즘렌즈 패턴(도6c 참조) 또는 독립된 반구형 렌즈 어레이 패턴(도6d 참조)일 수 있다.
본 발명의 두 번째 실시태양에서 출사면에 형성된 패턴이 렌티큘러 패턴, 라운드프리즘형렌즈 패턴인 경우, 상기 패턴의 능선이 이루는 방향은 램프(110)로부터 입사되는 빛과 평행(또는 램프의 배열방향과 수직)이 되도록 한다.
상기 렌티큘러 패턴(270)의 피치는 10 ~ 300um인 것이 바람직하다. 피치가 10um 미만이면, 렌즈 기능을 내는 최외각의 비표면적이 작아져서 휘도 향상 기능이 저하되며, 300um을 초과하면, 액정장치와의 모아레 발생에 의해 화질이 저하되는 단점이 있다.
한편, 본 발명의 두 번째 실시태양에서 상술한 출사면의 렌티큘러 패턴(270) 외의 다른 구성, 예컨대, 배면의 단위셀, 단위셀에 형성된 프리즘 패턴, 교차각 등에 관해서는 첫 번째 실시태양에서 설명한 바와 동일하다.
본 발명에 의한 면광원장치용 도광판은, 상기 도광판의 입사면 일측에 광원이 설치되고, 도광판의 출사면 상부에 적층되는 확산기능을 갖는 보호필름을 포함하는 백라이트 유닛으로 사용된다.
본 발명의 각 실시태양에 따르는 도광판은 사출공법을 이용하여 제작하는 것이 가능하다. 이 경우에는 사출용 금형에 배면, 출사면의 각 패턴을 가공하여 고분자 재료를 상기 금형에 사출가공함으로써 도광판이 제작된다. 또 다른 제작 공법으로는 도광판의 모재가 되는 플레이트를 준비하여, 상기 플레이트 상에 패턴 가공을 통하여 제작이 가능하다. 플레이트 상에 패턴을 가공하는 방법은 가압, 가열에 의한 스탬핑 공법, UV수지를 이용한 임프린트 공법 등이 있을 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
1. 도광판용 플레이트 제작
PMMA를 원료로 하여 두께 3.5mm, 가로 20cm, 세로 10cm의 PMMA 플레이트를 제작 하였다. PMMA 플레이트는 압출 공법을 활용하였으며, 압출기는 통상의 단일 스크루 압출기(single screw extruder)를 사용하였다.
플레이트의 상면은 렌티큘러 패턴이 형성되어있으며, 상기 렌티큘러 패턴은 피치200um, 높이 40um의 형상으로 제작하였다.
2. 패턴 가공용 금형 제작
냉간합금공구강(SKD-11)에 동도금 실시로 동두께 30um의 금형 원판을 제작하였다. 제작된 금형원판에 다이아몬드 바이트로 선반가공하여 단위셀의 직경 200um, 단위 프리즘 각 90도, 단위셀 상의 단위 프리즘 피치 50um의 프리즘을 가공하였다. 단위셀의 분포는 동일 직경의 밀도의 조정하여 배치하는 방법으로 조정하였다. 즉, 단위셀의 밀도가 광이 입사되는 측면에 가까울수록 감소하고, 멀수록 증가하는 구배(gradient)를 갖는 분포로 구성하였다. 본 실험에서는 광원측 단위 면적상 단위 패턴 밀도를 10%로 하였으며, 정 중앙의 단위 면적당 단위 패턴 밀도를 70%로 하였으며, 광원측에서 중앙까지는 0.2cm 거리마다 구배의 변화를 주어 배치되었다.
3. 셀 패턴의 성형 및 도광판 제작
준비된 플레이트의 하면 측에 셀패턴 성형을 위해, 미리 준비된 패턴금형을 프레스몰딩 장비에 장착하여, 몰딩온도 200℃, 프레스 시간 1분, 프레스 압력 10kg/m2로 하여 프레스 성형하여 패턴이 도광판을 완성하였다. 이때, 단위셀 상에 형성된 프리즘 페턴의 배열축과 램프 배열축의 교차각을 각각 0.5, 2, 5 및 10°로 하였다.
<비교예 1>
1. 플레이트 제작
PMMA를 원료로 하여 두께 3.5mm, 가로 20cm, 세로 10cm의 PMMA 플레이트를 제작 하였다. PMMA 플레이트는 압출 공법을 활용하였으며, 압출기는 통상의 단일 스크루 압출기(single screw extruder)를 사용하였다. 다만, 플레이트의 상면에는 렌티큘러 패턴이 형성되지 않았다.
2. 패턴 가공용 금형 제작
실시예에서와 동일한 방법으로 패턴 가공용 금형을 제작하였다.
3. 단위셀의 성형 및 도광판 제작
단위셀 상의 프리즘 배열축과 램프 배열축의 교차각(θ)을 0°로, 즉, 프리즘 배열축과 램프 배열축을 평행하게 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다.
<비교예 2>
플레이트 제작, 패턴 가공용 금형의 제작은 실시예와 동일하되, 단위셀 상의 프리즘 패턴의 배열축과 램프의 배열축의 교차각을 0°로, 즉, 프리즘 배열축과 램프 배열축을 평행하게 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도광판을 제조하였다.
<비교예 3>
1. 플레이트 제작
PMMA를 원료로 하여 두께 3.5mm, 가로 20cm, 세로 10cm의 PMMA 플레이트를 제작 하였다. PMMA 플레이트는 압출 공법을 활용하였으며, 압출기는 통상의 단일 스크루 압출기(single screw extruder)를 사용하였다. 다만, 플레이트의 상면에는 렌티큘러 패턴이 형성되지 않았다.
2. 패턴 가공용 금형 제작
실시예에서와 동일한 방법으로 패턴 가공용 금형을 제작하였다.
3. 단위셀의 성형 및 도광판 제작
준비된 플레이트의 하면 측에 셀패턴 성형을 위해, 미리 준비된 패턴금형을 프레스몰딩 장비에 장착하여, 몰딩온도 200℃, 프레스 시간 1분, 프레스 압력 10kg/m2로 하여 프레스 성형하여 패턴이 도광판을 완성하였다. 이때, 단위셀 상에 형성된 프리즘 페턴의 배열축과 램프 배열축의 교차각을 각각 2°로 하였다.
<평가>
1. 정면 휘도측정
측정장비: 탑콘(Topcon)사의 BM-7
측정방법: 32인치 LED램프를 장착한 백라이트상에 도광판 장착하여 32인치 면적을 9등분 하고, 각각의 중심 부분의 휘도를 측정하여, 9 포인트의 측정치를 산술평균하여 휘도 측정하였다.
2. 균일도(Uniformity) 측정
측정장비: 탑콘(Topcon)사의 BM-7
측정방법: 32인치 LED램프를 장착한 백라이트상에 도광판 장착하여 32인치 면적을 30등분 하고, 각각의 중심 부분의 휘도를 측정하여 최대치에 대한 최소치의 비율 값을 계산하여 균일도를 산출하였다.
3. 모아레 확인
백라이트 유닛에 도광판을 장착하고 램프방향과 프리즘의 골 방향이 평행한 프리즘 을 백라이트에 탑재한 후 점등하여 모아레 발생 여부를 육안으로 확인하였다.
이상의 실시예 및 비교예들에 대한 평가 결과를 하기의 표 1에 정리하였다.
구분 각도(°) 상면 렌티큘러 정면휘도(cd/m2) 균일도(%) 모아레
실시 예1 0.5 유 3150 65 무
실시 예2 2 유 3135 67 무
실시 예3 5 유 3140 70 무
실시 예4 10 유 3150 72 무
비교 예1 0 무 3000 55 유
비교 예2 0 유 3140 58 유
비교 예3 2 무 3000 60 무
상기 표 1의 실시예 1 내지 실시예 4의 결과와 같이 프리즘 배열축과 램프의 배열축이 0.5°, 2°, 5°, 10°의 각도로 배치된 도광판은 그 각도가 0°인 비교예 2와 비교하여, 유사한 휘도값을 보이면서도 균일도가 약 12%에서 24%까지 대폭적으로 향상됨을 확인할 수 있었다. 그리고, 상기 각도가 있는 실시예 1 내지 실시예 4와 배열축 각도가 0°인 비교예1 및 비교예 2의 결과에서 알 수 있듯이, 교차각이 엇각인 경우 모아레가 발생하지 않았다. 모아레 현상은 상하의 두 프리즘이 동일한 주파수를 가지는 경우에 발생하는 현상이다. 상기의 결과로브터 상하 프리즘을 엇각으로 배치하는 본 발명에 의하여 모아레 현상의 제어가 가능함을 확인할 수 있었다.
이는 도7의 시뮬레이션결과에서도 확인이 가능한 바, 도7a 도7b 및 도7c는 각각 비교예 2, 실시예 3 및 실시예 4의 교차각 변화에 따른 광출사각 변화의 시뮬레이션 결과이다. 상기 시뮬레이션은 업계에서 일반적으로 사용되고 있는 "라이트 툴" 시뮬레이션 장치를 이용하였다. 도7a 도7b 및 도7c를 참조하면, 비교예 2의 경우 교차각이 0°인 경우 출사 시야각 또한 0°이며, 이로 인해 프리즘이 탑재될 경우 프리즘의 배열방향과 램프 배열방향의 교차각 역시 0°이기 때문에 도광판의 프리즘의 규칙성과 상위 프리즘의 규칙성의 일치로 모아레가 발생하였다. 이에 반해 실시예 3과 실시예 4의 경우 교차각이 각각 5°, 10°이며, 이로인해 출사각 역시 5°, 10°임이 시뮬레이션상 확인이 되었다. 이는 상위 광학시트로 프리즘이 장착 되더라도 도광판의 프리즘 패턴과의 패턴 불규칙으로 모아레가 발생되지 않음이 확인되었다. 이는 배열축의 각도 제어를 통한 광경로 제어가 가능함을 의미하며, 특히, 실시예 2는 표면에 렌티큘러 패턴이 없는 비교예 3 대비 휘도 및 균일도가 동시에 향상되는 결과를 확인하였다. 즉, 렌티큘러 패턴에 의한 휘도향상 효과도 추가적으로 확인할 수 있었다.
본 발명의 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛은 LCD, 조명용 장치등 LED 램프를 사용하는 장치에서의 광 출사제어를 목적으로 다양하게 사용될 수 있다.
100, 200 ... 도광판 110 ... 램프
111 ... 렘프배열 축 120 ... 입사면
130 ... 출사면 140 ... 배면
150 ...마이크로 프리즘 패턴 151 ... 프리즘 배열축
160 ... 단위셀 270 ... 출사면 패턴

Claims (5)

  1. 일정 축을 따라 배치된 램프로부터 광이 입사되는 입사면, 상기 입사되는 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면과 마주보는 배면을 포함하는 도광판에 있어서,
    상기 배면에는 마이크로 프리즘 패턴이 새겨진 복수의 단위셀이 분산배치되되, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 능선방향이 이루는 프리즘 배열축과 상기 램프의 배열축의 교차각이 0.1 ~ 10°인 엇각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원장치용 도광판.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 프리즘 패턴의 단위 프리즘 각이 40 ~ 120°이고, 단위 프리즘 피치가 1 ~ 100um인 것을 특징으로 하는 상기 면광원장치용 도광판.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 단위셀의 최장경이 1 ~ 2,000um인 상기 면광원장치용 도광판.
  5. 제1항 및 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따르는 도광판; 상기 도광판의 입사면 일측에 구비된 램프; 및 도광판의 출사면 상부에 적층되는 확산기능을 갖는 보호필름;을 포함하는 시야각 제어가 가능한 백라이트 유닛.
KR1020110020366A 2011-03-08 2011-03-08 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛 KR101171828B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110020366A KR101171828B1 (ko) 2011-03-08 2011-03-08 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110020366A KR101171828B1 (ko) 2011-03-08 2011-03-08 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100119312A Division KR101034312B1 (ko) 2010-11-29 2010-11-29 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120058378A KR20120058378A (ko) 2012-06-07
KR101171828B1 true KR101171828B1 (ko) 2012-08-14

Family

ID=46609989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110020366A KR101171828B1 (ko) 2011-03-08 2011-03-08 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101171828B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101250494B1 (ko) * 2012-12-18 2013-04-05 강태원 도광판용 성형장치와 이를 이용한 도광판 및 성형장치와 도광판의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120058378A (ko) 2012-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101034312B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
US8159632B2 (en) Surface light source element and image display apparatus including the same
US20080158912A1 (en) Light guide plate
JP2008052940A (ja) 導光板及びその製造方法とその導光板を用いたバックライトユニット
WO2013121914A1 (ja) 照明装置および表示装置
TWI460480B (zh) 用於平面光源之導光板及其製造方法、與使用其之平面光源
KR20090038018A (ko) 직하형 백라이트 장치
KR101660088B1 (ko) 광학 성능이 우수한 광학 필름 적층체 및 이를 포함하는 조명 장치
US10941919B1 (en) Light bar structure
KR101171828B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR101209551B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR20130119779A (ko) 면광원장치 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
KR20030078305A (ko) 반사형 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR101205928B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR20110055018A (ko) 통합형 광학 시트 및 이를 포함하는 광학장치
KR101034313B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
KR20130123260A (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 포함하는 시야각 제어 가능한 백라이트 유닛
KR101253987B1 (ko) 면광원장치용 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛
JP4984512B2 (ja) 面発光装置及び液晶表示装置
JP5549087B2 (ja) 光学シートの製造方法
JP2018156729A (ja) 面状照明装置
JP2009109796A (ja) 光学調整部材および照明装置、液晶表示装置
KR101943836B1 (ko) 직하형 면광원 장치
JP2014229576A (ja) 導光板、導光板を備えたバックライトユニットおよび表示装置
JP2010164723A (ja) 光学シート、それを用いたバックライト装置及び液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
PA0107 Divisional application

Comment text: Divisional Application of Patent

Patent event date: 20110308

Patent event code: PA01071R01D

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20111027

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20120727

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20120801

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20120802

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150804

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20150804

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160802

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160802

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170802

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170802

Start annual number: 6

End annual number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180802

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180802

Start annual number: 7

End annual number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190802

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190802

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200727

Start annual number: 9

End annual number: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210726

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220720

Start annual number: 11

End annual number: 11

PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20240512