KR101237473B1

KR101237473B1 - 광경로 제어 도광판

Info

Publication number: KR101237473B1
Application number: KR1020060096056A
Authority: KR
Inventors: 박현철
Original assignee: 비전하이테크 주식회사
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2013-02-26
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: KR20080030235A

Abstract

본 발명의 목적은 액정표시장치에 있어 측면에서 입사된 광원을 면광원으로 변환하는 도광판에 관한 것으로 도광판 하부면에 있어 광원의 길이 방향에 대해 가로(수평) 방향의 연속 프리즘을 광원으로부터 멀어지는 방향으로 연속적으로 거리에 따라 특정 면적 함수에 따라 분포하게 하여 광경로와 휘도 균일도를 제어한다. 또한 가로(수평) 방향 연속 프리즘 이외의 영역에는 세로(수직) 방향의 연속 프리즘 또는 경면을 분포시켜 시야각을 제어하며, 상부면은 측면의 광원에 대해 세로(수직) 방향의 프리즘을 갖는 구성으로 되어 있는 도광판에 관한 것이다.

광제어, 도광판, 면적함수, 프리즘, 시야각, 휘도

Description

광경로 제어 도광판{LIGHT GUIDE PLATE FOR CONTROLLING LIGHT PATH}

도 1은 종래의 도광판을 포함한 면광원 장치의 개략적인 단면 구조도.

도 2는 본 발명의 기초 연구에 사용된 도광판의 배면의 형상의 일례를 나타내는 저면 사시도.

도 3은 본 발명에서의 집광 원리를 설명하는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 배면의 형상을 나타내는 저면도.

도 5a와 도 5b는 도 4의 변형 실시예에 따른 도광판의 배면의 형상을 나타내는 저면도.

도 6은 도 4에 도시된 실시예에 따른 쐐기형 도광판의 배면에 형성된 가로 프리즘의 면적 함수 정의를 위한 그래프.

도 7a 내지 도 7c는 각각 도 6의 X₁ 내지 X₃ 구역의 확대도.

도 8은 본 발명의 변형 실시예에 따른 도광판의 배면의 형상을 나타내는 저면도.

도 9는 도 8의 도시된 실시예에 따른 평판형 도광판의 배면에 형성된 가로 프리즘의 면적 함수 정의를 위한 그래프.

도 10a 내지 도 10c는 각각 도 9의 X₁ 내지 X₃ 구역의 확대도.

도 11은 본 발명에 따른 도광판의 출광면의 바람직한 실시예를 나타내는 평면도.

도 12a 내지 도 12c는 표 1에 기재된 조건에 의하여 도광판의 휘도 분포를 평가한 결과를 나타내는 도면.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10: 광원 50: 도광판

60: 입사면 70: 배면

80: 출광면 90: 말단면

72, 74: 연속 프리즘 76: 제1 프리즘 형성 영역

78: 제2 프리즘 형성 영역 82: 연속 프리즘

88: 경면

본 발명은 액정표시장치에 이용되는 백라이트 유닛과 같은 면광원 장치를 구성하는 도광판에 관한 것으로, 높은 휘도와 시야각 제어가 가능한 도광판에 관한 것이다.

도광판(light guide plate)은 일반적으로 액정표시장치에 적용되어 수동 표시 소자인 LCD 모듈에 광을 인가하는 수단으로 이용되어 왔다. 즉, 도광판의 적어도 일측면이나 하부에 배치되는 발광 다이오드, 냉음극 형광 램프 등의 광원으로부 터 방출되는 광을 안내하고 확산하여 표면 측에 설치되는 LCD 모듈 광을 인가한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 도광판을 이용한 백라이트 유닛(back light unit, BLU)의 구조의 대표적인 형태를 나타낸다.

종래의 도광판(5)에 있어서는, 일측에 배치된 광원(1)으로부터 입사되거나 리플렉터(2)에 의해 반사된 광을 출광면으로 균일하고 효율적으로 출사시키기 위하여, 배면에 산란 패턴(2)을 형성시키거나 도광판을 쐐기형(도 1에 일점쇄선으로 도시된 형태)으로 하는 등의 방안이 채용되고 있다.

이러한 도광판(5)의 배면 측에는 반사 시트(4)가 배치되고, 광이 출사되는 출광면 측에는 확산 시트(diffusion sheet)(6, 9)나 수직/수평 프리즘 시트(prism sheet)(7, 8), 보호 시트(10) 등이 적층되어 백라이트 유닛을 구성한다.

이와 같이, 종래의 백라이트 유닛의 경우, 도광판으로부터 나온 광은 확산시트나 프리즘 시트 등을 사용하여 2~ 5차로 광의 경로를 제어하여 백라이트 유닛을 구성하였다.

최근에는 도광판에 각종 기능을 구현하여 부품수를 줄이고 백라이트 유닛의 구조를 간소화하여 원가를 절감하는 노력을 기울여왔다.

그러나 백라이트 유닛에 이용되는 광학용 필름 또는 시트는 고가이고, 부품수량이 많아 공정수의 증가와 각종 불량의 원인이 되기 때문에 백라이트 유닛의 부품 수를 줄이는 노력이 수행되어 왔다.

대한민국 특허공개공보 제2004-0093593호와 제2004-0067780를 참조하면, 도광판의 배면에 셀(cell)또는 도트(dot)을 분포시키고 셀(cell) 또는 도트(dot)의 내부에 오목 또는 볼록부를 형성하여 시야각을 제어한다고 하였다. 그러나 이와 같이 제작하였을 경우, 백라이트 유닛에 장착되어 작동할 경우 도광판 표면에 도트 표면이 나타나 품질을 저하시키고, 이러한 도트 패턴을 감추기 위해 패턴을 작게 제작하는 경우에는 휘도 제어 특성이 저하되는 등의 문제점이 있어 상용화가 진행되지 못하고 있다.

상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은, 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판에 있어 광의 경로를 제어하여 높은 휘도 특성과 균일성을 구현하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 백라이트 유닛에 이용되는 종래의 광학 필름의 기능을 도광판에 기능성 형상을 구현함으로서, 백라이트 유닛의 부품 수를 감소시키고 구조 및 조립 공정을 간략화하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 아래 기술을 통해 이해될 수 있을 것이다.

본 발명자들은 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 도광판의 배면의 구조에 대하여 상세히 검토하였다.

도 2는 이와 같은 검토의 기초 연구에 사용되었던 평판형 도광판의 배면 형상의 일례를 나타내는 저면 사시도이다. 시야각을 제어하기 위하여, 도광판의 배면에 점재하는 도트 내에 입사면에 평행한 연속 프리즘을 형성시키는 종래의 방식과 는 달리, 입사면에서부터 중앙까지 연속된 제1 영역(76) 내에 연속 프리즘(72)을 형성시키고 입사면으로부터의 거리에 따른 제1 영역(76)의 면적 분율을 제어하면, 도트 패턴을 채용한 도광판보다도 휘도를 향상시킬 수 있다는 점을 밝혀내었다.

이러한 연구 결과에 기초하여, 도 2에 도시된 형태의 도광판을 더욱 개량하기 위하여, 도광판의 배면을 입사면에 대하여 평행한 연속 프리즘 패턴으로 이루어진 다수의 제1 영역과 입사면에 대하여 수직인 연속 프리즘 패턴 또는 경면으로 이루어진 다수의 제2 영역으로 분할하고, 제1 영역과 제2 영역의 경계의 형상과 제1 영역의 점유 면적이 도광판의 휘도와 균일도 등의 특성에 미치는 영향을 예의 검토함으로써, 본 발명을 달성하기에 이르렀다.

본 발명에서는, 액정표시장치 백라이트 유닛의 도광판에 입사된 선광원 또는 점광원을 면광원으로 변환하는 도광판에 있어 하부(반사)면상에 광원의 길이 방향에 대해 가로(수평) 방향의 연속 프리즘을 광원으로부터 멀어지는 방향으로 연속적으로 곡선을 따라 연결되어 있고 입광면에서부터 멀어지는 방향으로 거리에 따라 특정 면적함수에 따라 분포하게 하여 광경로와 휘도 균일도를 제어한다. 또한 가로(수평) 방향 연속 프리즘 이외의 영역에는 세로(수직) 방향의 연속 프리즘 또는 경면을 분포시켜 시야각을 제어하며, 상부(출광)면에 측면의 광원에 대해 세로(수직) 방향의 프리즘을 갖는 구성으로 되어 있어 높은 휘도와 균일한 면광원체를 구현하기 위한 도광판에 관한 것으로 상세한 내용은 아래와 같다.

적어도 하나 이상의 측면에 선광원 또는 점광원이 입사되는 도광판에 있어 빛이 출광되는 출광면과 입사된 빛을 출광면으로 반사시키기 위한 배면을 갖는 도 광판으로서, 배면에 있어 광원에 대해 가로(수평) 방향의 연속 프리즘과 세로(수직) 방향의 연속 프리즘이 빛이 입사면에서 멀어지는 방향으로 가로 프리즘이 연속적으로 연결되고 세로 프리즘 또한 연속적으로 연결되어진 구성이 거리에 따라 특정 면적 함수에 따라 분포하게 하여 광경로와 휘도 균일도를 제어한다. 빛이 출광되는 출광면은 광원에 대해 세로(수직) 방향의 연속 프리즘 형상을 갖는 오목 또는 볼록 형상부들로 구성되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기에 앞서 본 발명에서의 광로 제어 원리에 대하여 간략히 설명하기로 한다. 도 3을 참조하면, 광원(10)으로부터 출광된 광 c는 도광판(50)의 배면(70)에 내부 전반사되어 도광을 하게 되고, 광 a는 볼록 형상부(32) 또는 오목 형상부의 경사면(32a)에 반사되어 표면으로 출광된다. 경사면(32a)의 경사각 θ를 용도에 따라 제어함으로써 출사되는 광을 일정한 각도 범위 내에서 출광되도록 하여 광의 경로를 제어할 수 있다.

이와 함께 배면을 투과하는 광도 경사면(32a)에서 반사시킴으로써 표면으로 출광되는 광을 증가시켜 휘도를 증가시킬 수 있으며, 수평/수직 프리즘의 피치를 제어하여 휘도를 제어할 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면의 도 4 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명한다. 아울러, 이하의 실시예에서 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 동일 또는 유사한 도면부호를 부여하여 나타내 보이기로 한다.

도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도광판(50)의 배면(70)의 형상을 나타낸다.

도광판(50)은 광원(10)으로부터 빛이 입사되는 입사면(60)과, 입사된 빛이 반사되는 배면(70)과, 입사된 빛 또는 배면에 의해 굴절/반사 등의 작용을 거친 빛이 출광되는 출광면(80)을 포함한다. 이러한 도광판은 두께가 일정한 평판형이거나 입사면으로부터 거리가 증가할수록 두께가 감소하는 쐐기형일 수 있다.

도 4에 예시된 실시예에서는, 도광판(50)의 배면(70)은 입사면(60)에 입사면에 평행한 방향(“가로 방향”이라고 표기하기도 함)으로 연속 프리즘(72)이 형성된 다수의 제1 프리즘 형성 영역(76)과 입사면(60)에 수직인 방향(“세로 방향”이라고 표기하기도 함)으로 연속 프리즘(74)이 형성된 다수의 제2 프리즘 형성 영역(78)으로 분할되어 있다.

제1 프리즘 형성 영역(76)과 제2 프리즘 형성 영역(78)을 이루는 연속 프리즘(72, 74)들 각각은 두 개의 경사면으로 이루어지고 단면이 삼각형인 볼록부의 형상을 갖는다.

제1 프리즘 형성 영역(76)과 제2 프리즘 형성 영역(78)은 배면(70) 전체에 걸쳐서 균일도 구현을 위한 면적 함수에 의해 배열된다. 제1 프리즘 형성 영역(76)은 입사면(60)으로부터 거리에 따라 영역별로 특정한 면적 함수에 의해 배치되며 , 제2 프리즘 형성 영역(78)은 제1 프리즘 형성 영역(76)에 인접하여 존재하고 입사면(60)으로부터 멀어질수록 면적 함수에 의해 배치된다.

도 4에는 제1 프리즘 형성 영역(76)과 제2 프리즘 형성 영역(78)이 곡선에 의해 도시되어 있다. 즉, 제1 프리즘의 형성 영역(76)의 면적은 2차 이상의 함수에 의해 표시되나 전반적으로 증가하고, 제2 프리즘 형성 영역(78) 또한 2차 이상의 함수의 수식에 의해 면적을 가지나 전반적으로 감소하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 도광판(50)의 출사 특성 또는 휘도 특성에 기초하여, 입광면의 양쪽 끝 부분 등에는 통상 암부가 발생함으로 이를 해결하기 위해 제1 프리즘 형성 영역(76)의 면적을 크게 할 수도 있으며 위치에 따라 이를 적절히 보정한다.

도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 도광판(50)의 배면의 또 다른 실시 형태로서, 도 5a에 도시된 바와 같이 제2 프리즘 형성 영역(78)을 경면(88)으로 대체하거나, 도 5b에 도시된 바와 같이 경면(88)과 세로 방향의 프리즘 패턴(74)이 혼재하는 형태로 하여도, 본 발명에 따른 효과가 발현된다.

어느 경우이든지, 본 발명에 있어서는 가로 방향의 연속 프리즘(72)이 형성된 영역과 세로 방향의 연속 프리즘(74)이 형성된 영역이 배면을 점유하는 비율이 곡선의 2차 이상의 함수로 구성되어 있는 것을 특징으로 하며, 입사면(60)으로부터 말단면(90)으로 갈수록 가로 방향의 연속 프리즘(72)의 점유 면적을 2 영역 이상으로 구분, 바람직하기로는 도 6과 같이 3 영역으로 구분하여 입광부, 중앙부, 말단부에서 2차 이상의 함수의 식으로 표현할 수 있다.

예를 들면, 도 6에 도시된 실시예는 쐐기형 도광판의 경우로서, 도광판의 배면(70)의 제1 프리즘 형성 영역(76)과 제2 프리즘 형성 영역(78)의 면적 함수를 아래 식 1, 식 2, 및 식 3으로 표현할 수 있다.

도 7a는 도 6의 X₁ 영역으로 광원으로부터 멀어지는 방향으로 전체 길이의 0 - 40%에 해당하는 영역이며, X₂는 40% - 80%에 해당하는 영역이고, X₃는 80% - 100% 에 해당하는 영역으로 표현한 것이다.

식 1은 X₁ 영역의 제1 프리즘 형성 영역(76)이 차지하는 면적을 나타낸 것이나 광원의 길이 방향의 양쪽 끝 부분에서는 다소 다를 수 있다.

식 2는 X₂ 영역의 제1 프리즘 형성 영역(76)이 차지하는 면적을 나타낸 것이다.

식 3은 X₃ 영역의 제1 프리즘 형성 영역(76)이 차지하는 면적을 나타낸 것이다.

------------------ 식(1)

여기서, A는 10.93762, B1은 -0.06495, B2는 0.00154, B3는 3.07839E-5이다.

------------------ 식(2)

여기서, A는 -29.41322, B1는 2.26194, B2는 -0.04197, B3는 2.90417E-4이다.

------------------ 식(3)

여기서, A는 10004.86201, B1는 -340.65491, B2는 3.84215, B3는 -0.01427이다.

광원의 길이 방향에 대해 평행한 가로(수평) 프리즘을 입광부에서 멀어질수록 면적이 직선적으로 증가하는 구조로서는 도광판 전체의 균일성을 구현할 수 없 다. 위치에 따라 곡선 형태를 지녀야 균일한 휘도를 갖는 도광판을 구현할 수 있다.

또한 입사면(60)을 통해 입사된 선광 또는 점광 중에서 배면(70)을 향하는 광은, 제1 또는 제2 프리즘 형성 영역 내의 연속 프리즘(72, 74)의 경사면에서의 굴절 및 배면(70)에 대향하는 반사 시트(도 1의 4)에서의 반사에 의하여 광의 경로가 변경되어 출광면(80)을 향하게 된다. 이 때, 제1 프리즘 형성 영역(76) 내에 형성된 연속 프리즘(72)은 입사면(60)에 수직한 면 내의 광의 성분을 수직 방향으로 변경시키는 역할을 한다. 또한, 제2 프리즘 형성 영역(78) 내에 형성된 연속 프리즘(74)은, 입사된 광 중에서 입사면(60)에 평행한 면 내의 광의 성분을 수직 방향으로 변경시킨다.

도 8은 본 발명에 따른 도광판(50)의 배면(60)의 구성에 대한 변형 실시 형태로 평판형을 나타낸다.

도광판(50)의 한 측면과 이에 대향하는 반대쪽의 측면에 광원(10)이 배치되어 있고, 그에 따라 도광판의 배면(70)에는 2개의 입사면(60)들 사이의 중심선에 대하여 서로 대칭이 되도록 제1 프리즘 형성 영역(76)과 제2 프리즘 형성 영역(78)이 교대로 배치되어 있다.

도 9는 도 8에 예시된 실시 형태의 도광판의 배면(70)의 제1 프리즘 형성 영역(76)의 면적 밀도를 도광판의 입사면(60)으로부터의 거리의 함수로 나타낸 도면이다.

도 10a 내지 도 10c는 도 9에서의 X₁, X₂ 및 X₃로 표현한 영역에서의 면적 밀도를 나타내며, X₁은 광원으로부터 멀어지는 방향으로 전체 길이의 0 - 20%에 해당하는 영역이며, X₂는 20% - 40%에 해당하는 영역이고, X₃는 40% - 50%에 해당하는 영역으로 표현한 것이다. 전체 면적에서 나머지 부분은 대칭적으로 하면 된다.

식 4는 X₁ 영역의 제1 프리즘 형성 영역(76)이 차지하는 면적을 나타낸 것이나 광원의 길이 방향의 양쪽 끝 부분에서는 다소 다를 수 있다.

식 5는 X₂ 영역의 제1 프리즘 형성 영역(76)이 차지하는 면적을 나타낸 것이다.

식 6은 X₃ 영역의 제1 프리즘 형성 영역(76)이 차지하는 면적을 나타낸 것이다.

-------- 식(4)

여기서, A는 39.89424, B1는 0.32399, B2는 -0.07572, B3는 0.008, B4는 -2.88629E-4, B5는 3.17947E-6이다.

-------- 식(5)

여기서, A는 -1450.99184, B1는 120.67152, B2는 -3.7939, B3는 0.05875, B4는 -4.46268E-4, B5는 1.3299E-6이다.

------------------ 식(6)

여기서, A는 -128.43576, B1는 11.78486, B2는 -0.21373, B3는 0.00128이다.

이러한 점을 제외하고는, 도 4에 따른 도광판의 배면의 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 도광판의 배면(70)과 마주 보는 출광면(80)은 평면이거나, 도 4에 도시된 바와 같이, 입사면(60)에 수직 방향으로 연속 프리즘(82)이 형성되어 있는 형태일 수 있다.

도 4에 도시된 출광면(80)의 실시 형태에 있어서는, 연속 프리즘(82)이 배면(70)의 제1 프리즘 형성 영역(76)의 연속 프리즘(72)과 평행하므로, 제1 프리즘 형성 영역(76)에 의해 굴절/반사된 광이 출광면(80)으로 향하게 되면, 입사면(60)과 평행한 광의 성분의 집광도가 더욱 향상되면서 굴절 또는 반사되어, 임계각 조건을 만족하는 일부의 광은 출광되고 일부는 다시 배면(70)을 향하게 된다.

또한, 제2 프리즘 형성 영역(78)에 의해 굴절/반사된 광은 입사면(60)에 수직인 광의 성분에 대하여 이미 집광이 이루어져 있고, 이러한 광이 출광면(80)을 향하게 되면 입사면(60)에 평행한 광의 성분에 대해서도 집광이 이루어짐으로써, 출광면(80)에 대하여 거의 수직 방향으로 제어된 광이 출사된다.

도광판의 출광면(80)의 더욱 바람직한 형태로서, 출광면(80)은 입사면(60)에 수직으로 형성된 연속 프리즘(82)과 다수의 셀(도시 생략)로 이루어질 수도 있다. 각 셀 내에 입사면(60)과 평행한 방향으로 오목 또는 볼록 형상부를 형성시키면, 출광되는 광의 휘도를 더욱 균일하게 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 구성에 따른 작용 효과에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 배면을 나타내는 저면도이며, 도광판(50)의 일 측면에는 광원(10), 예를 들어, 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)가 설치되며, 광원(10)으로부터 출사되는 광은 도광판(50) 내부로 안내되어 출광면(80)으로 직접 출사되거나 배면(70)에 반사되어 표면으로 출사된다. 또는 배면(70)을 통과하여 반사 시트(미도시)에서 반사되어 다시 도광판(50)으로 입사된다.

이 실시예에서는 광원(10)이 일 측면에 설치되는 것을 예로 들었으나, 양 측면에 설치할 수도 있다. 또한, 도광판(50)은 광원(10)이 설치된 측면에서 전체에 걸쳐 균일한 두께를 갖는 평판형을 사용할 수도 있으나, 멀어질수록 두께가 감소하는 쐐기형일 수도 있다.

일반적으로 쐐기형은 노트북 등에 적용되는 액정표시장치에 이용되며, 평판형은 TV 또는 모니터 등에 적용되는 액정표시장치에 이용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 도광판(50)의 배면(70)에는 광원에 대해 수평인 연속 형상(예를 들어 삼각형 프리즘)이 광원에 대해 멀어질수록 밀도가 증가한다. 도 3을 참조하면, 광원(10)에 대향하는 경사면을 갖는 수평 프리즘(72)이 볼록 형상부(32)의 형태로 형성되어 있다. 도 4를 참조하면, 수평 프리즘(72)의 분포를 보다 상세하게 도시하고 있다.

이 실시예에서는 삼각형의 단면 형상을 갖는 규칙적인 간격을 갖는 수평 프리즘(78)들을 예로 들고 있으나, 적어도 광원(10)에 대향하는 경사면을 가지면 사각형, 사다리꼴 등의 단면 형상도 가능하다. 또한, 삼각형의 형태는 정삼각형, 이 등변 삼각형, 직삼각형 또는 일반적인 삼각형도 적용될 수 있다.

단면이 삼각형 프리즘인 경우에는 밑변과 높이를 3㎛ ~ 60㎛의 범위 내에서 75° ~ 86°의 경사각 중에서 용도에 따라 선택할 수 있다.

본 발명에 따르면, 수평 프리즘(72)의 광원(10)에 대향하는 경사면의 경사각 θ에 의해 도광판 출광면(80)으로 출광되는 광의 경로를 제어할 수 있다. 정면에서 볼 때 바람직한 시야각을 확보하기 위하여 경사면의 경사각은 75도 내지 86도의 범위를 가지며, 더욱 바람직하게, 액정 패널에 대해 수직 방향으로 광을 출사하게 하려면 80도의 경사각을 갖는다.

또한, 수평 프리즘(78)의 간격(pitch)을 제어하여 출광면(80)으로 출사되는 광량을 제어할 수 있으며, 바람직하게 피치는 1㎛ 내지 100㎛의 범위를 갖는다.

한편, 광원에 대해 수직 방향의 연속 형상(예를 들어 삼각형 프리즘)은 광원으로부터 입사되는 광의 수평 성분을 모아 주어 고휘도를 구현한다.

도 4에 예시된 도광판(50)의 가로 프리즘(72)과 세로 프리즘(74)의 구성은 광원으로부터 멀어질수록 가로 프리즘의 점유 면적이 많아지고 세로 프리즘의 점유 면적이 줄어든다. 그러나 이의 적절한 비율은 전면에 고른 휘도 분포를 구현하기 위해 위치에 따라 적절히 조절한다.

표 1은 도광판의 배면에서의 가로 프리즘(72)과 세로 프리즘(74)의 분포가 도광판의 균일도와 평균 휘도에 미치는 영향을 조사한 결과이고, 도 12a 내지 도 12c는 표 1에 기재된 각 조건으로 제조한 도광판의 휘도 분포를 나타낸다.

	실험 1	실험 2	실험 3
구 성	도광판/확산시트	도광판/확산시트	도광판/확산시트
입광부 면적 분포 가로프리즘/세로프리즘	60% / 40% (직선분포)	50% / 50% (직선분포)	식4,식5,식6 (위의 식 분포)
균일도(%)	42%	68.5%	88.3%
평균 휘도(cd/m2) (9 POINT)	3830	4300	5650
참조 도면	도 12a	도 12b	도 13c

위의 표 1 실험 결과에서 알 수 있듯이 입사면 영역의 수평 방향 프리즘과 수직 방향 프리즘 영역의 면적 분포 비율을 단순 직선형으로 할 경우 광의 분포 균일도가 현저히 떨어지게 된다. 이렇게 될 경우 상품성이 없으므로 수평 방향 프리즘과 수직 방향 프리즘의 구성으로 얻을 수 있는 효과가 없다. 따라서 입광부에서 수평 방향 프리즘과 수직 방향 프리즘의 면적 분포를 2차 이상의 함수의 곡선 형태로 분포시켜야 균일도를 맞출 수 있다. 그러나 반드시 광원에 대해 거리가 멀어질수록 수평 프리즘의 영역 분포가 높아야 하는 것은 아니고 특정 부위에서 어둡게 보이는 현상을 제거하거나 BLU(back light unit)를 조립한 후에 미세 휘도 균일성을 확보하기 위해서 적절히 조절한다.

도 5a는 제품의 용도에 따라 제2 프리즘 형성 영역(78)에 프리즘을 구현하지 않고 경면부를 형성한 실시예로서, 모니터일 경우 TCO03 등의 요구 사항을 만족키 위해 특정 방향으로 시야각을 제어하여야 할 목적이 있는 경우에 이러한 구조도 가능하며 나머지는 위의 예와 동일하므로 이하 설명은 생략한다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다. 이 실시예에서는 도광판(10)의 광이 출광되는 상부면에 광원(20)의 길이 방향에 수직으로 평행하게 연속적으로 연장되며 서로 대향하는 경사면을 갖는 프리즘을 형성한다. 프리즘은 상부면으로 출사되는 광의 수평 방향 집광하여 광의 방향을 정면으로 출광되도록 하여 고휘도를 구현한다.

이에 의해, 기존에는 별도의 프리즘 시트를 사용하였으나 본 발명에서는 도광판(50)만으로 광의 경로를 제어하고 집광함으로, 고가의 프리즘 시트를 사용하지 않고 간단한 구조를 가질 수 있어 제조 원가를 줄일 수 있다.

더욱이, 이와 같은 도광판(50)의 상부면에 확산 기능을 갖는 보호 필름만을 적층함으로써 백라이트를 구성하여 간단한 구조가 된다.

이상으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명의 범위가 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 본질 및 필수적인 특징적인 구성을 일탈함이 없이 다양한 변형예가 가능함은 물론이다. 따라서 본 명세서에서 상기한 실시예는 예시적인 것일 뿐 제한적인 의미를 갖지는 않으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 기재된 사항 및 이로부터 파악될 수 있는 모든 변형예를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따르면, 도광판의 하부면(배면)에 형성된 광원에 대해 수평(가로) 방향의 프리즘을 광원으로부터 멀어지는 방향으로 연속적으로 거리에 따라 특정 면적 함수에 따라 분포하게 한다. 대한민국 특허공개공보 제2004-0093593호와 제2004-0067780호를 참조하여 사용한 도광판의 배면에 셀(cell) 또는 도트(dot)를 분포시키고 셀(cell) 또는 도트(dot)의 내부에 오목 또는 볼록부를 형성하여 시야각을 제어하는 방식은 셀(cell) 또는 도트(dot)의 외곽 테두리에 의해 산란이 발생되지만, 본 발명에서는 산란되는 광의 양을 줄임으로써 높은 휘도 특성과 제품 전체 의 균일도를 제어할 수 있다. 또한 가로(수평) 방향 연속 프리즘 이외의 영역에는 세로(수직) 방향의 연속 프리즘 또는 경면을 분포시켜 모니터나 노트북 등에서 제품 용도에 따라 적용할 수 있다. 상부면은 측면의 광원에 대해 세로(수직) 방향의 프리즘을 갖는 구성으로 되어 출광되어 나온 광의 수평 성분을 프리즘의 경사면 경사각을 이용하여 빛의 경로를 제어하여 높은 휘도를 구현할 수 있다.

이와 같이 빛의 경로를 제어함으로 기존의 백라이트 유닛에 사용하던 프리즘시트 등을 사용하지 않고서도 높은 휘도와 균일한 분포의 백라이트 유닛을 구현할 수 있어 조립 공정 감소와 제조 원가 감소의 효과를 얻을 수 있다.

Claims

적어도 하나의 광원으로부터 빛이 입사되는 적어도 하나의 측면으로서의 입사면과, 입사된 빛의 굴절 또는 반사가 일어나는 하부면으로서의 배면과, 빛이 출사되는 상부면으로서의 출광면을 포함하는 광경로 제어 도광판에 있어서,

도광판의 배면은, 광원의 길이 방향에 대해 가로 방향의 연속 형상을 갖는 볼록 또는 오목 형상부가 광원에서 멀어지는 방향으로 연속적으로 형성된 다수의 제1 영역과, 나머지 부분을 이루는 다수의 제2 영역으로 분할되어 있고,

상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 입사면에서 이에 대향하는 말단면에 이르기까지 연속적인 곡선형의 경계를 형성하며,

상기 제1 영역이 배면을 점유하는 면적 분율은 입사면으로부터의 거리의 2차 이상의 함수로 제어된 값을 갖는 것을 특징으로 하는 광경로 제어 도광판.
제1항에 있어서,

상기 배면은 입사면으로부터의 거리에 따라 2개 이상의 구역으로 나누어지고, 각 구역마다 상기 제1 영역의 면적 분율이 제어된 것을 특징으로 하는 광경로 제어 도광판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 영역의 연속 형상을 갖는 볼록 또는 오목 형상부는 입사면에 대향 하는 경사면을 구비하고,

상기 경사면이 수평면과 이루는 각도는 75도 내지 86도인 것을 특징으로 하는 광경로 제어 도광판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 영역의 연속 형상을 갖는 볼록 또는 오목 형상부는 단면이 삼각형인 프리즘 형태인 것을 특징으로 하는 광경로 제어 도광판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제2 영역에는 입사면에 수직인 연속 프리즘이 형성된 것을 특징으로 하는 광경로 제어 도광판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제2 영역은 경면으로 형성된 것을 특징으로 하는 광경로 제어 도광판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제2 영역에는, 입사면에 수직인 연속 프리즘이 형성된 영역과 경면으로 이루어진 영역이 혼재하는 것을 특징으로 하는 광경로 제어 도광판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 출광면에는, 입사면에 대하여 수직 방향의 연속 형상을 갖는 볼록 또는 오목 형상부가 형성되어 있는 것을 광경로 제어 도광판.