KR100487078B1 - Apparatus and method for forming uniform surface light, and back lighting unit and display system using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광원에서 나오는 빛을 전반사를 일으키고 도광판 기타 가이드로 균일하게 분산하기 위하여 에어 프리즘(air prism)을 이용한 면광원 형성 장치 및 방법에 관한 발명으로서, 면광원 형성 장치는 출사면과 측면을 가지는 도광판, 상기 도광판의 측면으로부터 조명광을 공급하는 광원, 상기 광원에서 나온 조명광이 입사하는 광로 상에 상기 도광판의 측면에서부터 소정 거리 이격된 위치에서 홀을 형성하면서 이루어지는 에어프리즘, 및 상기 에어프리즘에서 전반사되어 나오는 광원을 다시 전반사하도록 상기 조명광이 입사되는 상기 도광판의 측면을 따라서 형성되는 연속된 다수의 미세프리즘을 포함하고, 조명광을 1차 전반사 시키는 단계, 상기 에어프리즘에서 전반사된 조명광을 미세프리즘으로 2차 전반사 시키는 단계를 포함하여 이루어짐으로써 하나의 점광원으로써 균일한 면광원을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 빛을 고루 분산시키는 그래디언트 효과도 얻을 수 있다. The present invention relates to an apparatus and method for forming a surface light source using air prism to cause total reflection of light emitted from a light source and uniformly disperse it to a light guide plate or other guide, wherein the surface light source forming device has an emission surface and a side surface. A light guide plate, a light source for supplying illumination light from the side of the light guide plate, an air prism formed by forming a hole at a position spaced a predetermined distance from the side of the light guide plate on an optical path to which the illumination light from the light source is incident, and totally reflected by the air prism And a plurality of continuous microprisms formed along the side of the light guide plate on which the illumination light is incident to totally reflect the emitted light source, and totally reflecting the illumination light first, and secondly illuminating the illumination light totally reflected by the air prism with the microprism. Including total reflection As not only to obtain a uniform surface light source as a point light source as can be obtained gradient effect of uniformly distributed light.
Description
본 발명은 균일한 면광원을 형성하기 위한 장치 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원에서 나오는 빛을 전반사를 일으키고 도광판 기타 가이드로 균일하게 분산하기 위하여 에어 프리즘(air prism)을 이용한 면광원 형성 장치 및 방법에 관한 발명이다. The present invention relates to an apparatus for forming a uniform surface light source and a method of forming the same, and more particularly, a surface using an air prism to cause total reflection of light emitted from a light source and to uniformly disperse it into a light guide plate or other guide. The present invention relates to a light source forming apparatus and method.
본 발명은 예를 들면, 사이드 라이트형 면광원 장치의 일종으로서 액정표시장치(LCD) 등의 백 라이팅 장치(back lighting unit) 등에 이용되어 액정 패널을 배면으로부터 조명하거나, 기타 조명장치, 디스플레이 장치에 이용된다. The present invention is, for example, used as a side light type surface light source device to be used in a back lighting unit such as a liquid crystal display (LCD) or the like to illuminate a liquid crystal panel from the back, or to other lighting devices and display devices. Is used.
통상적인 사이드 라이트 면광원 장치로는 1차 광원으로서 냉음극관 등의 봉형상 광원이 채용되어, 도광판(판상의 도광체(light guide))의 측방에 배치된다. 1차 광원에서 출사된 조명광은 도광판의 측단면을 통하여 도광판 내에 도입된다. 도입된 조명광은 도광판 내를 전파하고, 그 과정에서 도광판의 출사면에서 액정 패널을 향하여 광출사가 일어난다. As a conventional side light surface light source device, a rod-shaped light source such as a cold cathode tube is employed as the primary light source, and is disposed on the side of the light guide plate (plate-shaped light guide). Illumination light emitted from the primary light source is introduced into the light guide plate through the side surface of the light guide plate. The introduced illumination light propagates in the light guide plate, and in the process, light emission occurs toward the liquid crystal panel from the exit surface of the light guide plate.
이와 같은 사이드라이트형 면광원장치에서 채용되는 도광판으로서 거의 균일한 판두께를 갖는 형과, 1차 광원에서 멀어짐에 따라 판두께가 감소하는 경향을 갖는 형이 알려져 있다. 일반적으로는 후자가 전자에 비하여 효율적으로 조명광을 출사한다. As the light guide plate employed in such a side light type surface light source device, a mold having a substantially uniform plate thickness and a mold having a tendency to decrease in thickness as it moves away from the primary light source are known. Generally, the latter emits illumination light more efficiently than the former.
상기와 같은 형태의 크기가 큰 사이드라이트형 면광원장치는 데스크 탑, 노트북, 액정텔레비젼 또는 그 밖의 디스플레이 장치에 널리 사용될 수 있다.The large sized side light type surface light source device as described above may be widely used in a desktop, a notebook computer, a liquid crystal television or other display device.
한편, 휴대폰이나 PDA 등 비교적 소형의 단말기는 비교적 크기가 작은 사이드라이트형 면광원 장치가 널리 이용되고 보다 더 화소수가 높고, 다양한 컬러수를 구현하기 위하여 액정디스플레이 장치 및 백라이트장치의 개발의 필요성이 현저하고, 보다 고휘도의 균일한 밝기를 제공하는 백라이팅 장치를 요구하는 동시에 보다 더 저렴한 제품을 요구하고 있다.On the other hand, a relatively small terminal such as a mobile phone or a PDA has a relatively small size of a side light type surface light source device is widely used, the pixel count is higher, and the necessity of developing a liquid crystal display device and a backlight device is remarkable. In addition, there is a need for a backlighting device that provides higher brightness and uniform brightness, and at the same time, a cheaper product.
이와 같은 추세에 따라 소형 액정 패널용 백라이트 장치에 최근에 널리 이용되는 면광원 형성 장치의 일예가 도1에 도시되어 있다.According to this trend, an example of a surface light source forming apparatus widely used in a backlight device for a small liquid crystal panel is shown in FIG. 1.
도1은 액정 패널을 조명하기 위한 면광원 형성 장치로 휴대폰 등에 사용되는 백 라이팅 장치를 나타낸 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing a backlighting device used in a mobile phone or the like as a surface light source forming device for illuminating a liquid crystal panel.
상기 도1을 참조하면, 상기 백 라이팅 장치(10)는 도광판(11), 그 측방에 배치된 1차 광원(12), 반사시이트(14), 광확산시이트(15), 광제어부재로서의 프리즘 시이트(16, 17)를 나타낸다. 상기 반사시이트(14), 도광판(11), 광확산시이트(15), 프리즘시이트(16, 17)는 적층 배치된다. Referring to FIG. 1, the backlighting device 10 includes a light guide plate 11, a primary light source 12 disposed on a side thereof, a reflection sheet 14, a light diffusion sheet 15, and a prism as a light control member. The sheets 16 and 17 are shown. The reflective sheet 14, the light guide plate 11, the light diffusion sheet 15, and the prism sheets 16 and 17 are stacked.
상기 백 라이팅 장치(10)는 3개의 점광원(12a, 12b, 12c)을 사용하고 있으며, 상기 점광원(12)은 LED를 주로 사용한다. The backlighting device 10 uses three point light sources 12a, 12b, and 12c, and the point light source 12 mainly uses LEDs.
또한, 상기 3개의 점광원(12a, 12b, 12c)은 플렉시블 PCB(13)에 결합되어 소정의 전원과 연결된다.In addition, the three point light sources 12a, 12b, 12c are coupled to the flexible PCB 13 and connected to a predetermined power source.
도광판(11)에는 그 표면에 엠보싱 등의 처리가 되어 있어 광원(12)으로부터 도광판(11)의 측단면으로부터 도광판(11) 내에 도입되어 전반사하면서 진행하는 광을 액정 패널 방향으로 출사하도록 하는 산란 도광판이나 투명 도광판으로 이루어진다. The light guide plate 11 is treated with embossing or the like on the surface thereof, and the light guide plate 11 is introduced from the light source 12 into the light guide plate 11 from the side end surface of the light guide plate 11 so that light propagating while totally reflecting is emitted in the liquid crystal panel direction. Or a transparent light guide plate.
투명도광판은 예를들면 투명한 아크릴 수지로 이루어지고 그 배면에 통상적으로 광확산면이 형성된다. 산란 도광판은 산란 도광체로 이루어지는데 산란 도광체는 예를들면 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트)로 이루어지는 메트릭스와 그 중에 똑같이 분산된 투과성의 다수의 미립자로 이루어진다. 이들 미립자의 굴절율은 매트릭스와 다르다.The transparent light guide plate is made of, for example, a transparent acrylic resin, and a light diffusing surface is usually formed on the back side. The scattering light guide plate is composed of scattering light guides, for example, a matrix made of PMMA (polymethyl methacrylate) and a plurality of finely dispersed permeable particles therein. The refractive index of these fine particles differs from the matrix.
반사시이트(14)에는 금속박 등으로 이루어지는 시이트상의 정반사부재 또는 백색 PET 필름 등으로 이루어지는 시이트상의 난반사부재가 채용된다. As the reflective sheet 14, a sheet-like specular reflection member made of metal foil or the like or a sheet-shaped diffuse reflection member made of a white PET film or the like is employed.
광원(12)으로부터 나오는 조명광은 도광판(11)의 측단면인 입사면을 통하여 도광판(11) 내로 도입된다. 조명광은 반사이트(14)와 접하는 배면과 출사면 사이를 반복하여 반사되면서 말단으로 향하여 전파된다. Illumination light emitted from the light source 12 is introduced into the light guide plate 11 through an incident surface which is a side cross section of the light guide plate 11. The illumination light propagates toward the end while repeatedly reflecting between the back and the exit surface in contact with the anti-site 14.
그러나, 도1과 같은 백 라이팅 장치는 도광판(11)의 측단면 중 점광원이 근접하는 위치에 해당하는 출사면에서 비교적 밝은 빛이 나타나고, 상기 광원으로부터 멀어지는 측단면의 가장자리로 갈수록 휘도가 낮아지기 때문에 상기 도1에서와 같이 광원(12)을 일정 간격으로 세 개(12a, 12b, 12c) 설치하여 광의 균일한 분산을 도모하고 있다.However, in the backlighting apparatus as shown in FIG. 1, relatively bright light appears at an emission surface corresponding to a position where a point light source is close to among the side cross-sections of the light guide plate 11, and the luminance decreases toward the edge of the side cross-section away from the light source. As shown in FIG. 1, three light sources 12 12a, 12b, and 12c are provided at regular intervals to achieve uniform dispersion of light.
그럼에도 불구하고, 도1과 같은 백 라이팅 장치에 의하여 형성되는 면광원은 점광원(12)이 근접하는 곳에서는 스폿(spot)이 발생하여 면광원의 균일함을 저해한다.Nevertheless, the surface light source formed by the backlighting apparatus as shown in FIG. 1 causes spots to occur in the vicinity of the point light source 12, thereby inhibiting the uniformity of the surface light source.
이 경우, 상기 스폿 등에 의하여 면광원의 밝기 등이 편차가 심해지는 경우에는 액정 패널이나 디스플레이 장치에서 고 해상도의 이미지 형성을 하기가 어려우므로 제품 전체의 불량을 나타내는 결과가 될 수 있다. In this case, when the brightness or the like of the surface light source becomes severe due to the spot or the like, it is difficult to form a high resolution image in the liquid crystal panel or the display device, which may result in a defect of the entire product.
한편, 상기 균일함을 보장하기 위하여 마치 막대형상의 음극관을 쓰거나 이에 갈음하여 많은 점광원을 배치하게 되는 경우에는 장치의 소형화에 반하고 전력이 많이 소모되는 등 또 다른 문제점이 야기된다.On the other hand, in order to ensure the uniformity, if a lot of point light sources are arranged by using or replacing a rod-shaped cathode tube, another problem arises, such as miniaturization of the device and high power consumption.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 광원으로부터 나오는 빛을 전반사를 일으켜서 균일하게 분산시킴으로써 효율적인 균일한 면광원 형성 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide an efficient uniform surface light source forming apparatus by uniformly dispersing the light emitted from the light source.
또한, 종래에 사용되던 광원의 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 균일도를 확보하기 위한 부가 장치의 부품수를 줄여서 효율적인 면광원 형성장치를 제공하는 동시에 생산원가의 절감을 제공하기 위한 것이다.In addition, to reduce the number of light sources used in the prior art as well as to reduce the number of parts of the additional device to ensure uniformity to provide an efficient surface light source forming apparatus and at the same time to reduce the production cost.
또한, 상기와 같은 균일한 면광원 장치에서 프리즘의 형성각도를 변화시켜서 도광판의 측단면에서 광의 분산에 의한 그래디언트(gradient) 효과를 나타냄으로써 조명장치나 디스플레이 장치에 응용할 수 있는 면광원 형성 장치 및 그 형성 방법을 제공하기 위한 것이다. In addition, in the uniform surface light source device as described above, by changing the forming angle of the prism to exhibit a gradient effect by the dispersion of light in the side cross-section of the light guide plate and the surface light source forming device that can be applied to the lighting device or the display device and its It is for providing a formation method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 장치는, 출사면과 측면을 가지는 도광판, 상기 도광판의 측면으로부터 조명광을 공급하는 광원, 상기 광원에서 나온 조명광이 입사하는 광로 상에 상기 도광판의 측면에서부터 소정 거리 이격된 위치에서 구멍을 형성하면서 이루어지는 에어프리즘, 상기 에어프리즘에서 전반사되어 나오는 광원을 다시 전반사하도록 상기 조명광이 입사되는 상기 도광판의 측면을 따라서 직선으로 된 단차를 연속하여 형성시킨 다수의 미세프리즘, 및 상기 광원이 입사하는 도광판의 측면의 중심부에 상기 광원으로부터 나오는 광을 모아서 가이드하는 돌출부를 포함한다. Uniform surface light source forming apparatus according to the present invention for achieving the above object, the light guide plate having an emission surface and the side, a light source for supplying the illumination light from the side of the light guide plate, on the optical path to which the illumination light from the light source is incident Air prisms formed by forming a hole at a position spaced apart from the side of the light guide plate, a straight step is formed continuously along the side of the light guide plate to which the illumination light is incident to totally reflect the light source totally reflected from the air prism And a plurality of microprisms, and a protrusion for collecting and guiding light emitted from the light source at a central portion of a side surface of the light guide plate on which the light source is incident.
또한, 본 발명에 따른 면광원 형성 장치에서, 상기 미세프리즘을 형성하는 상기 도광판의 측면은 상기 광원이 근접하는 상기 도광판의 측면 중심을 기준으로 양쪽 가장자리 방향으로 각각 측면의 수평면에 대하여 소정의 각도를 형성하며 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.Further, in the surface light source forming apparatus according to the present invention, the side surface of the light guide plate forming the microprism has a predetermined angle with respect to the horizontal surface of each side in both edge directions relative to the side center of the light guide plate to which the light source is adjacent. It is characterized by forming and inclined.
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또한, 본 발명에 따른 면광원 형성장치에서, 상기 광원은 하나의 LED 광원인 것을 특징으로 한다.In addition, in the surface light source forming apparatus according to the present invention, the light source is characterized in that one LED light source.
또한, 본 발명의 면광원 형성 장치에서, 상기 에어프리즘은 다각형의 형상을 하고 있는 것을 특징으로 한다.Further, in the surface light source forming apparatus of the present invention, the air prism has a polygonal shape.
그리고, 본 발명의 면광원 형성 장치의 상기 에어프리즘에서 광원을 향하는 꼭지점이 이루는 각도는 90˚인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. The angle formed by the vertex toward the light source in the air prism of the surface light source forming apparatus of the present invention is preferably 90 °.
또한, 본 발명의 면광원 형성장치에 있어서, 상기 광원의 피크 강도값(peak intensity value)을 형성하는 각도를 A라 하고, 상기 에어프리즘에서 광원을 향하는 꼭지점이 이루는 각도의 반을 γ라 하면, γ=45˚+A의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 한다. Further, in the surface light source forming apparatus of the present invention, if the angle of forming the peak intensity value of the light source is A, and the half of the angle formed by the vertex toward the light source in the air prism is γ, It is characterized by satisfying the relation of γ = 45 ° + A.
또한, 본 발명에 따른 면광원 형성 장치에 있어서, 상기 미세프리즘을 형성하는 상기 도광판의 측면이 그 수평면에 대하여 기울어진 각도를 β라 할 때, 상기 미세프리즘이 형성되는 상기 측면에 대하여 상기 미세프리즘 면이 형성되는 각도를 α라 하면, α+β=45˚라는 관계식을 만족하는 것을 특징으로 한다.Further, in the surface light source forming apparatus according to the present invention, when the side surface of the light guide plate forming the microprism is an inclination angle with respect to the horizontal plane, β, the microprism with respect to the side surface where the microprism is formed When the angle at which the surface is formed is α, it is characterized by satisfying the relational expression of α + β = 45 °.
한편, 본 발명에 따른 면광원 형성 방법에 의하면, 출사면과 측면을 가지는 도광판에서 조명광의 광로에 에어프리즘을 형성하는 단계, 상기 조명광이 입사하는 도광판 측면의 중심부에 상기 광원으로부터 나오는 광을 모아서 가이드하는 돌출부를 형성하는 단계, 상기 도광판의 측면에 직선으로 된 단차가 연속하여 이루어진 미세프리즘을 형성하는 단계, 상기 도광판의 측면으로부터 입사되는 조명광을 1차 전반사 시키는 단계 및 상기 도광판의 측면에 형성된 미세프리즘을 통하여 상기 에어프리즘에서 전반사된 조명광을 2차 전반사 시키는 단계를 포함한다.Meanwhile, according to the method for forming a surface light source according to the present invention, forming an air prism in an optical path of an illumination light in a light guide plate having an emission surface and a side surface, collecting light emitted from the light source at the center of the light guide plate side to which the illumination light is incident, and guiding the guide. Forming a protruding portion, forming a microprism having a straight step on the side of the light guide plate, first total reflection of the illumination light incident from the side of the light guide plate, and forming a microprism formed on the side of the light guide plate And totally reflecting the illumination light totally reflected by the air prism through the second.
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또한, 본 발명에 따른 면광원 형성 방법에 의하면, 상기 도광판의 측면에 미세프리즘을 형성하는 단계에서 상기 미세프리즘을 형성하는 상기 도광판의 측면이 상기 광원이 근접하는 상기 도광판의 측면 중심을 기준으로 양쪽 가장자리 방향으로 각각 측면의 수평면에 대하여 소정의 각도를 형성하며 비스듬하게 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the method for forming a surface light source according to the present invention, in the forming of the microprism on the side of the light guide plate, both sides of the light guide plate forming the microprism are based on the side center of the light guide plate close to the light source. It is characterized by being formed obliquely to form a predetermined angle with respect to the horizontal surface of each side in the edge direction.
또한, 본 발명에 따른 면광원 형성 방법에 의하면, 상기 도광판의 측면에 미세프리즘을 형성하는 단계에서, 상기 미세프리즘을 형성하는 상기 도광판의 측면이 그 수평면과 이루는 각도를 β라 할 때, 상기 미세프리즘이 형성되는 상기 도광판의 측면에 대하여 상기 미세프리즘의 사면이 형성되는 각도 α는, 관계식 α + β =45˚를 만족하도록 상기 사면 각도를 조정하여 미세프리즘을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, according to the method for forming a surface light source according to the present invention, in the step of forming a microprism on the side of the light guide plate, when the angle of the side surface of the light guide plate forming the microprism with the horizontal plane is β, the fine The angle α at which the slope of the microprism is formed with respect to the side surface of the light guide plate on which the prism is formed includes adjusting the slope angle to satisfy the relation α + β = 45 ° to form a microprism. do.
또한, 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 방법에 있어서 상기 에어프리즘을 형성하는 단계에서 상기 에어프리즘에서 광원을 향하는 꼭지점이 이루는 각도는, 그 반값을 γ라 하고, 상기 광원의 피크 강도값(peak intensity value)을 형성하는 각도를 A라 하면, 관계식 γ=45˚ + A를 만족하도록 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Further, in the method for forming a uniform surface light source according to the present invention, the angle formed by the vertex toward the light source in the air prism at the step of forming the air prism is a half value of γ, and the peak intensity value of the light source (peak If the angle forming the intensity value A is A, it is characterized in that it comprises the step of adjusting to satisfy the relation γ = 45 ° + A.
한편, 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 방법과 장치를 적용한 백 라이팅 장치는, 출사면과 측면을 가지는 도광판, 상기 도광판의 측면으로부터 조명광을 공급하는 광원, 상기 광원에서 나온 조명광이 입사하는 광로 상에 상기 도광판의 측면에서부터 소정 거리 이격된 위치에서 구멍을 형성하면서 이루어지는 에어프리즘, 상기 에어프리즘에서 전반사되어 나오는 광원을 다시 전반사하도록 상기 조명광이 입사되는 상기 도광판의 측면을 따라서 직선으로 된 단차를 연속하여 형성시킨 다수의 미세프리즘, 상기 광원이 입사하는 도광판의 측면의 중심부에 상기 광원으로부터 나오는 광을 모아서 가이드하는 돌출부, 상기 도광판에 입사되는 조명광을 출사면 방향으로 반사시키기 위하여 도광판의 배면에 설치되는 반사시이트, 상기 도광판의 출사면으로부터 나오는 조명광을 확산시키는 확산시이트 및 상기 출사면으로부터 출사된 조명광의 지향성을 보정하는 프리즘 시트를 포함한다.On the other hand, the backlighting device to which the method and apparatus for forming a uniform surface light source according to the present invention is applied includes: a light guide plate having an exit surface and a side surface; a light source for supplying illumination light from the side surface of the light guide plate; An air prism formed by forming a hole at a position spaced a predetermined distance from the side of the light guide plate, and a straight step along a side surface of the light guide plate on which the illumination light is incident to totally reflect the light source totally reflected from the air prism A plurality of microprisms formed, a protrusion for collecting and guiding light emitted from the light source at a center of a side of the light guide plate on which the light source is incident, and a reflection provided on a rear surface of the light guide plate to reflect the illumination light incident on the light guide plate in a direction of the exit surface Sheet, the exit surface of the light guide plate And a prism sheet for correcting the directivity of the illumination light emitted from the emission surface and a diffusion sheet for diffusing the illumination light emitted from the surface.
또한, 본 발명에 따른 균일한 면광원을 형성하는 백 라이팅 장치에 있어서, 상기 광원은 하나의 점광원인 것을 특징으로 한다.In addition, in the backlighting apparatus for forming a uniform surface light source according to the present invention, the light source is characterized in that one point light source.
또한, 본 발명에 따른 균일한 면광원을 형성한느 백 라이팅 장치에 있어서, 상기 미세프리즘을 형성하는 상기 도광판의 측면은 상기 광원이 근접하는 상기 도광판의 측면 중심을 기준으로 양쪽 가장자리 방향으로 각각 측면의 수평면에 대하여 소정의 각도를 형성하며 기울어져 있는 것을 특징으로 한다. In addition, in the backlighting apparatus for forming a uniform surface light source according to the present invention, the side surfaces of the light guide plate forming the microprism are respectively lateral to both edges with respect to the side center of the light guide plate to which the light source is adjacent. Forming a predetermined angle with respect to the horizontal plane of the inclined.
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한편, 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 방법과 장치를 응용한 디스플레이 장치는 일측 단부에 입사면과 반대측 단부에 출사면을 가지는 도광판, 상기 도광판의 측면으로부터 조명광을 공급하는 광원, 상기 광원에서 나온 조명광이 입사하는 광로 상에 상기 도광판의 측면에서부터 소정 거리 이격된 위치에서 구멍을 형성하면서 이루어지는 에어프리즘, 상기 에어프리즘에서 전반사되어 나오는 광원을 다시 전반사하도록 상기 조명광이 입사되는 상기 도광판의 측면을 따라서 직선으로 된 단차를 연속하여 형성시킨 다수의 미세프리즘 및 상기 광원이 입사하는 도광판의 측면의 중심부에 상기 광원으로부터 나오는 광을 모아서 가이드하는 돌출부를 포함하고 상기 도광판의 측면 단부에 형성된 출사면에서 나오는 조명광은 가운데에서부터 가장자리 방향으로 가면서 구배효과를 형성하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the display device applying the method and apparatus for forming a uniform surface light source according to the present invention is a light guide plate having an exit surface at the opposite side to the incident surface at one end, a light source for supplying illumination light from the side of the light guide plate, the light source An air prism formed by forming a hole at a position spaced a predetermined distance from the side of the light guide plate on the optical path to which the illumination light is incident, and a straight line along the side of the light guide plate on which the illumination light is incident so as to totally reflect the light source totally reflected from the air prism. And a plurality of microprisms formed in succession of steps and protrusions for collecting and guiding light emitted from the light source at the center of the side of the light guide plate on which the light source is incident, and the illumination light emitted from the exit surface formed at the side end of the light guide plate. Edge from center It characterized by forming a gradient effect in the direction.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 상기 광원은 하나의 점광원인 것을 특징으로 한다. In the display device according to the present invention, the light source is one point light source.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 상기 미세프리즘을 형성하는 상기 도광판의 측면은 상기 광원이 근접하는 상기 도광판의 측면 중심을 기준으로 양쪽 가장자리 방향으로 각각 측면의 수평면에 대하여 소정의 각도를 형성하며 기울어져 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the display device according to the present invention, the side surface of the light guide plate forming the microprism forms a predetermined angle with respect to the horizontal surface of each side in both edge directions with respect to the side center of the light guide plate to which the light source is adjacent. And it is characterized by being inclined.
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바람직하게는, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 상기 도광판에 형성되는 상기 에어 프리즘, 상기 미세프리즘의 각도를 각각 가변 조절하면서 상기 구배효과를 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the display device according to the present invention is characterized in that to control the gradient effect while varying the angle of the air prism and the fine prism formed on the light guide plate, respectively.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 도면에 도시된 실시예에 대하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명에 따른 균일한 면광원을 형성하기 장치의 실시예로서, 액정 패널을 조명하기 위한 면광원 형성 장치로 휴대폰 등에 사용되는 백 라이팅 장치(20)를 나타낸 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view showing a backlighting device 20 used in a mobile phone or the like as an embodiment of a device for forming a uniform surface light source according to the present invention, as a surface light source forming device for illuminating a liquid crystal panel.
도2에 도시된 백 라이팅 장치(20)는 도1에 도시된 종래의 백 라이팅 장치(10)를 개량한 것으로, 본 발명에 따른 면광원 형성 장치를 채용한 실시예를 나타내고 있는 것이다. The backlighting apparatus 20 shown in FIG. 2 is an improvement of the conventional backlighting apparatus 10 shown in FIG. 1, and shows an embodiment employing the surface light source forming apparatus according to the present invention.
상기 도2를 참조하면, 상기 백 라이팅 장치(20)는 도광판(21), 그 측방에 배치된 광원(22), 반사시이트(24), 광확산시이트(25), 광제어부재로서의 프리즘 시이트(26, 27)를 나타낸다. 도2의 백 라이팅 장치(20)에서도 상기 반사시이트(24), 도광판(21), 광확산시이트(25), 프리즘시이트(26, 27)는 적층 배치된다. Referring to FIG. 2, the backlighting device 20 includes a light guide plate 21, a light source 22 disposed on the side thereof, a reflection sheet 24, a light diffusion sheet 25, and a prism sheet as a light control member ( 26, 27). In the backlighting apparatus 20 of FIG. 2, the reflective sheet 24, the light guide plate 21, the light diffusion sheet 25, and the prism sheets 26 and 27 are stacked.
여기에서, 도2의 백 라이팅 장치(20)는 도1에 도시된 종래의 백 라이팅 장치(10)와는 다르게 LED로 구성된 1개의 점광원(22)을 사용하고 있으며, 상기 점광원(22)에는 플렉시블 PCB(23)에 결합되어 소정의 전원과 연결된다.Here, the backlighting device 20 of FIG. 2 uses one point light source 22 composed of LEDs, unlike the conventional backlighting device 10 shown in FIG. 1, and the point light source 22 It is coupled to the flexible PCB 23 is connected to a predetermined power source.
한편, 본 발명에 따른 균일한 면광원을 형성하는 장치를 채용한 백 라이팅 장치(20)와 종래의 면광원 장치를 채용하는 백 라이팅 장치(10)의 가장 큰 차이점은 도광판(21)의 구성에 있다. On the other hand, the biggest difference between the backlighting device 20 employing the device for forming the uniform surface light source according to the present invention and the backlighting device 10 employing the conventional surface light source device is the configuration of the light guide plate 21. have.
도2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 면광원 형성 장치를 채용하는 백 라이팅 장치(20)에서, 도광판(21)은 광원(22)이 근접하는 소정 위치에 소정의 구멍(hole)이 뚫려져 있어서 그 내부에 공기가 들어가게 되는 에어 프리즘(28)이 형성되어 있다. 상기 에어프리즘(28)의 형상은 대체로 다각형의 형상을 가지게 된다. As shown in FIG. 2, in the backlighting apparatus 20 employing the surface light source forming apparatus according to the present invention, the light guide plate 21 is provided with a predetermined hole at a predetermined position where the light source 22 is adjacent. And an air prism 28 through which air enters is formed. The shape of the air prism 28 will have a generally polygonal shape.
상기 에어 프리즘(28)이 형성되는 위치는 상기 광원(22)이 입사하는 광로 상 에 형성되므로 광이 입사하는 경우 상기 에어 프리즘(28)에 들어가 있는 공기 때문에 굴절률이 상이한 다른 매질로 형성된 프리즘의 역할을 하게 되는 것이다.The position at which the air prism 28 is formed is formed on the optical path to which the light source 22 is incident, and thus, when light is incident, the prism formed of another medium having different refractive indices due to the air entering the air prism 28 is incident. Will be.
상기 도광판(21)이 PC(poly carbonate)나 PMMA로 이루어지는 경우, 그 굴절률은 약 1.45 - 1.59 정도이고, 상기 에어 프리즘에 들어 있는 공기가 1이므로, 결국, 굴절률이 작은 매질에서 굴절률이 큰 매질로 광이 진행하는 경우이므로 상기 경계가 되는 프리즘(28)의 사면에서 광원에서 나오는 입사각을 조절하게 되면 전반사를 일으킬 수 있게 되는 것이다. When the light guide plate 21 is made of polycarbonate (PC) or PMMA, the refractive index is about 1.45-1.59, and since the air contained in the air prism is 1, the medium has a high refractive index in a medium having a small refractive index. Since the light proceeds, if the angle of incidence from the light source is adjusted on the slope of the prism 28 as the boundary, the total reflection can be caused.
상기와 같이, 광원(22)으로부터 나온 조명광은 에어프리즘(28)에서 전반사를 일으키게 되는데, 상기 광원(22)이 굴절률이 큰 도광판(21)을 통과하다가 굴절률이 낮은 공기가 들어있는 에어프리즘(28)의 사면에서 임계각 이상으로 굴절되기 때문이다. As described above, the illumination light emitted from the light source 22 causes total reflection at the air prism 28, which passes through the light guide plate 21 having the high refractive index and contains air having a low refractive index. This is because it is refracted above the critical angle at the slope of the plane.
도3은 상기 에어 프리즘(28)이 형성된 도광판(21)의 형상을 나타내는 평면도이다. 3 is a plan view showing the shape of the light guide plate 21 on which the air prism 28 is formed.
도3을 참조하면, 도광판(21)의 일측 단면에 광원(22)이 위치하여 입사되고 상기 광원(22)이 입사되는 광로 상에 상기 광원(22)으로부터 나오는 광을 모아서 가이드해 주는 역할을 하는 돌출부(30)가 형성되어 있다. Referring to FIG. 3, a light source 22 is positioned at one end surface of the light guide plate 21 and serves to collect and guide light emitted from the light source 22 on an optical path through which the light source 22 is incident. The protrusion part 30 is formed.
도4는, 도광판(21)에서 광원(22)에 마주하는 도광판(21)의 측면을 상세하게 나타내고 있다.4 shows in detail the side surface of the light guide plate 21 facing the light source 22 in the light guide plate 21.
상기 도4를 참조하면, 상기 도광판(21)의 측면에는 직선으로 된 단차가 연속적으로 이루어진 미세프리즘(29)이 형성되어 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the microprism 29 is formed on the side of the light guide plate 21 in which a straight step is continuously formed.
따라서, 상기 에어 프리즘(28)으로부터 반사된 광이 도광판(21)의 좌, 우측으로 향하게 되면 상기 도광판(21)의 측면에 형성된 미세 프리즘(29)에서 상기 에어프리즘(28)으로부터 반사된 광을 도광판(21)의 길이방향으로 도광판(21)의 전면에 전반사시키게 된다.Therefore, when the light reflected from the air prism 28 is directed to the left and right of the light guide plate 21, the light reflected from the air prism 28 is reflected by the fine prism 29 formed on the side of the light guide plate 21. It totally reflects to the front surface of the light guide plate 21 in the longitudinal direction of the light guide plate 21.
도5는 광원(22)에서 나온 광선의 경로를 추적하여 표시한 경로도이다. FIG. 5 is a path diagram showing a traced path of the light beam emitted from the light source 22.
도5를 참조하면, 광원(22)으로부터 광선(L1)은 도광판(21)의 측면을 통과한 후 에어 프리즘(28)에서 전반사된다.Referring to FIG. 5, the light beam L1 from the light source 22 passes through the side surface of the light guide plate 21 and is totally reflected by the air prism 28.
그 후, 상기 에어프리즘(28)에서 전반사된 광선(L2)은 도광판(21)의 좌, 우측으로 향하게 되는데, 상기 도광판(21)의 측면에서 연속적으로 형성된 다수의 미세 프리즘(29)에 의하여 다시 전반사 되어 상기 도광판(21)의 길이 방향으로 균일하게 향하는 광선(L3)을 만들게 된다. Thereafter, the light beam L2 totally reflected by the air prism 28 is directed to the left and right sides of the light guide plate 21, which is again caused by a plurality of fine prisms 29 continuously formed at the side of the light guide plate 21. It is totally reflected to make the light beam L3 uniformly directed in the longitudinal direction of the light guide plate 21.
이 때, 좌, 우측으로 향하는 무수한 각각의 광선(L2)을 전반사시키기 위하여 상기 미세 프리즘(28)이 형성된 상기 도광판(21)의 측면은 소정의 각도를 가지고 상기 광원(22)에서 나오는 광선(L1)이 입사하는 광로와 상기 에어프리즘(28)을 중심으로 좌우로 전개되는 것이 바람직하다. At this time, the side surface of the light guide plate 21 on which the fine prism 28 is formed so as to totally reflect the myriad of light rays L2 toward the left and the right, the light rays L1 emitted from the light source 22 at a predetermined angle. ) Is preferably developed left and right about the incident optical path and the air prism 28.
본 발명에서는 광원(22)으로 점광원이 채용되는데, 상기 점광원으로는 LED가 사용될 수 있다.In the present invention, a point light source is employed as the light source 22, and an LED may be used as the point light source.
이때, 상기 에어프리즘(28)이 삼각형으로 이루어지고 있는 경우, 광원(22)을 향하는 광로 상에 있는 꼭지점이 이루는 각도는 ∠R=90˚가 된다. At this time, when the air prism 28 is made of a triangle, the angle formed by the vertex on the optical path toward the light source 22 becomes ∠R = 90 °.
또한, 상기 광원(22)인 LED광의 특성에 따라서, 예를들면 광특성 그래프의 프로파일이 두 개의 피크를 가지는 배트윙(bat wing) 형 LED 광원인 경우에는 상기 에어 프리즘(28)의 꼭지점이 이루는 상기 각도는 조정되어야 한다. In addition, according to the characteristics of the LED light which is the light source 22, for example, in the case of a bat wing type LED light source whose profile of the optical characteristic graph has two peaks, the vertex of the air prism 28 is formed. The angle must be adjusted.
상기와 같은 경우의 광원에 따른 에어 프리즘(28)의 꼭지점의 각도에 대한 조정관계식은 다음과 같다. The adjustment relation for the angle of the vertex of the air prism 28 according to the light source in the above case is as follows.
γ=45˚+Aγ = 45˚ + A
여기서, γ는 상기 에어프리즘(28)에서 광원(22)을 향하는 꼭지점이 이루는 각도의 1/2값이고, A는 상기 광원의 피크 강도값(peak intensity value)을 형성하는 각도를 가리킨다. Here, γ is a half value of an angle formed by a vertex from the air prism 28 toward the light source 22, and A indicates an angle forming a peak intensity value of the light source.
따라서, 만약 상기 광원(22)이 배트윙형 광원으로서 피크 강도값(peak intensity value)을 형성하는 각도(A)가 15˚라고 한다면, 상기 에어프리즘(28)에서 광원을 향하는 꼭지점이 이루는 상기 각도의 반(γ)의 값은, γ=45˚+A(15˚)=60˚이 되므로, 이 경우에는 상기 에어 프리즘(28)이 이루는 각도는 90˚가 아니라 120˚가 되어야 전반사를 일으킬 수 있다는 것을 의미한다. Therefore, if the angle A of forming the peak intensity value as the light source 22 is a batwing light source is 15 °, the angle formed by the vertex toward the light source in the air prism 28 is determined. Since the value of half γ is γ = 45 ° + A (15 °) = 60 °, in this case, the angle formed by the air prism 28 should be 120 °, not 90 °, to cause total reflection. Means that.
한편, 상술한 바와 같이 상기 미세 프리즘(29)이 형성된 상기 도광판(21)의 측면은 소정의 각도를 가지고 상기 광원(22)이 입사하는 광로와 상기 에어프리즘(28)을 중심으로 좌우로 전개되는 것이 바람직한데, 이 경우 미세프리즘(29)의 형성되는 각도(α)와 도광판(21)의 측면이 그 수평면에 대하여 이루는 각(β)는 일정한 관계식을 가지게 된다. On the other hand, as described above, the side surface of the light guide plate 21 on which the fine prism 29 is formed has a predetermined angle and is developed to the left and right around the optical path to which the light source 22 is incident and the air prism 28. In this case, the angle α of the microprism 29 and the angle β formed by the side surface of the light guide plate 21 with respect to the horizontal plane have a constant relational expression.
도6은 도광판의 측면이 이루는 각도와 미세프리즘이 형성하는 각도 관계를 설명하는 관계도이다.FIG. 6 is a relational diagram illustrating an angle formed by the side of the light guide plate and an angle formed by the microprism.
도6에 도시된 바와 같이, 상기 도광판(21)의 측면에 형성된 다수의 미세프리즘(29)의 밑변의 연속선(29a)과 상기 도광판(21)의 측면에 대한 수평면을 나타내는 점선(29c)이 이루는 각도를 β, 상기 미세프리즘(29)의 사면(29b)이 이루는 각도를 α라고 할때, 전반사를 일으키기 위해서는 다음식As shown in FIG. 6, the continuous line 29a at the bottom of the plurality of microprisms 29 formed at the side of the light guide plate 21 and the dotted line 29c indicating the horizontal plane with respect to the side surface of the light guide plate 21 are provided. When the angle formed by β and the angle formed by the slope 29b of the microprism 29 are α, in order to cause total reflection,
α + β = 45˚α + β = 45 °
가 만족해야 하는 것이다.Should be satisfied.
상기 도광판(21)의 측면이 그 수평면에 대하여 이루는 각도(β)는 광원의 광특성 등 여러 가지 변수에 의하여 조정될 수 있으며, 그에 따라 미세프리즘(29)이 형성되는 각도(α)도 조정하게 된다. The angle β of the side surface of the light guide plate 21 with respect to the horizontal plane may be adjusted by various variables such as optical characteristics of the light source, and accordingly, the angle α at which the microprism 29 is formed is also adjusted. .
한편, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 면광원 형성 장치를 사용하여 균일한 면광원을 형성하는 방법은 요약하여 말한다면 2차례의 전반사를 일으켜서 면광원을 균일하게 한다는 것이다. On the other hand, the method for forming a uniform surface light source using the surface light source forming apparatus according to the present invention as described above is to make the surface light source uniform by causing two total reflections.
즉, 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성방법은 도광판(21) 또는 도광파이프에 조명광이 입사하는 광로 상에 구멍(hole)을 가공하여 에어프리즘을 형성하고, 상기 광원이 입사하는 상기 도광판(21)의 측면을 따라서 미세프리즘을 연속하여 형성시킨다.That is, in the method for forming a uniform surface light source according to the present invention, a hole is formed on a light guide plate 21 or an optical path through which illumination light is incident on the light guide pipe to form an air prism, and the light guide plate 21 to which the light source is incident. The microprism is continuously formed along the side of the backplane.
이때, 상기 광원(22)으로부터 상기 도광판(21)의 측면에 조명광을 입사시켜서 광로 상에 형성되어 있으며 공기가 들어 있는 상기 에어프리즘(28)에 입사광을 1차 전반사 시키게 된다. At this time, the illumination light is incident on the side surface of the light guide plate 21 from the light source 22 so as to totally reflect incident light to the air prism 28 which is formed on the optical path and contains air.
그런 다음, 상기 에어 프리즘(28)에서 1차 전반사된 입사광선을 다시 도광판(21) 또는 도광파이프의 측면에 직선으로 된 단차가 연속적으로 형성되는 다수의 미세프리즘(28)의 사면에서 2차 전반사를 일으키게 하여 상기 도광판(21) 또는 도광파이프의 길이방향으로 전면에 균일하게 진행하도록 하는 것이다. Then, the second total total reflection on the slopes of the plurality of microprisms 28 in which the incident light rays first totally reflected by the air prism 28 are formed on the light guide plate 21 or the side of the light guide pipe continuously. In order to cause the light guide plate 21 or the light guide pipe to proceed uniformly in the longitudinal direction of the light guide pipe.
이때, 상기 조명광이 입사하는 도광판(21) 측면의 중심부에 상기 광원에 근접하는 돌출부를 형성하여 입사하는 조명광을 가이드 하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable to further include a step of guiding the incident illumination light by forming a projection proximate to the light source in the center of the light guide plate 21 side of the illumination light incident.
그리고, 조명광선이 입사하는 광로 상에 위치하는 에어프리즘(28)의 꼭지점이 이루는 각도는 광원(22)의 광 특성에 따라서 각도를 조정하는 단계가 더 요구될 수 있으며, 그 각도 관계식에 대한 설명은 이미 기술되었다. In addition, the angle formed by the vertex of the air prism 28 located on the optical path to which the illumination light is incident may be further required to adjust the angle according to the optical characteristics of the light source 22, the description of the angle relationship Has already been described.
또한, 상기 도광판(21)의 측면이 수평면에 대하여 각도가 변화할 때 이에 따른 미세프리즘(29)의 사면이 이루는 각도 또한 조정이 요구되는 데, 이에 대한 관계식과 설명 또한 앞에서 기술한 바와 동일하다. In addition, when the angle of the side surface of the light guide plate 21 changes with respect to the horizontal plane, the angle formed by the slope of the microprism 29 is also required to be adjusted. The relational expression and description thereof are also the same as described above.
따라서, 본 발명에 의한 균일한 면광원 형성방법에 따라서 구성된 면광원 발생 장치는 도2에 도시된 장치와 같은 백라이팅 장치의 경우에 단 한개의 점광원인 1개의 LED로써 봉상의 음극선관을 사용한 것과 같은 균일한 면광원을 얻을 수 있다.Therefore, the surface light source generating device constructed in accordance with the method for forming a uniform surface light source according to the present invention is the case of using a rod-shaped cathode ray tube as one LED as only one point light source in the case of the backlighting device as shown in FIG. The same uniform surface light source can be obtained.
본 발명에 따른 면광원 형성방법과 면광원 형성 장치를 사용한 경우에 얻어지는 결과에 대한 데이터가 도7에 도시되어 있다.Data on the results obtained when the surface light source forming method and the surface light source forming apparatus according to the present invention are used are shown in FIG.
도7은 본 발명에 따른 면광원 형성방법과 면광원 형성 장치 구성에서 발생되는 면광원 발생 결과를 나타내는 결과 그래프이다.7 is a result graph showing the surface light source generation result generated in the configuration of the surface light source forming method and the surface light source forming apparatus according to the present invention.
도7을 참조하면, 도광판(21) 상에 일정한 간격을 가지는 9개의 격자 지점에서 측정된 휘도치(luminance)(nit;cd/m2)를 나타내고 있다.Referring to FIG. 7, luminance values (nit; cd / m 2 ) measured at nine lattice points at regular intervals on the light guide plate 21 are illustrated.
상기 결과를 살펴보면 0.6 cd의 조도를 가지는 1 개의 LED에서 나오는 조명광을 에어 프리즘(28)과 미세 프리즘(29)을 포함하는 1.8 인치의 도광판(21)에 입사시켰을 때, 1000 nit 내지 1200 nit 의 비교적 높은 휘도를 얻을 수 있는 동시에, 그 균일도 또한 83% 의 균일도를 나타내고 있다.Looking at the above results, when the illumination light emitted from one LED having an illuminance of 0.6 cd was incident on the light guide plate 21 of 1.8 inches including the air prism 28 and the fine prism 29, the relative light of 1000 nit to 1200 nit was obtained. High luminance can be obtained, and the uniformity is also 83%.
균일도가 80% 이상인 경우에 양호한 백 라이팅 장치로 분류되므로, 상기 도7에 도시된 결과는 본 발명에 따른 면광원 형성 방법 및 형성 장치는 만족할 만한 균일도를 가지는 면광원을 발생시킬 수 있음을 보여준다. Since the uniformity is classified as a good backlighting device when 80% or more, the result shown in FIG. 7 shows that the surface light source forming method and the forming device according to the present invention can generate a surface light source having a satisfactory uniformity.
또한, 에어 프리즘(28)과 미세 프리즘(29)의 각도를 조절하거나 채용되는 광원 특성에 따라서는 원하는 임의의 균일도의 면광원을 얻을 수 있으며, 출사면 이외의 측면에서는 그래디언트(gradient) 효과를 가지는 광원을 얻을 수도 있다. In addition, depending on the light source characteristics used to adjust the angles of the air prisms 28 and the fine prism 29 or employ a surface light source of any desired uniformity, and having a gradient effect on the side other than the emission surface You can also get a light source.
도8은 도3에 도시된 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 장치에서 도광판(21)에 있어서 광원(22)에서 나오는 조명광이 입사되는 입사면의 반대 측면에서 나오는 조명광의 분포도를 나타낸다. FIG. 8 shows a distribution diagram of the illumination light emitted from the opposite side of the incident surface to which the illumination light emitted from the light source 22 is incident on the light guide plate 21 in the uniform surface light source forming apparatus shown in FIG. 3.
일반적으로, 도3에 도시된 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 장치에서 나오는 조명광은 입사면에 대하여 수직 방향인 출사면으로 향하게 하고 균일한 휘도를 갖도록 하여 백라이팅 장치 등에서 조명광으로 이용하게 되는 것이 보통이다.In general, the illumination light emitted from the uniform surface light source forming apparatus according to the present invention shown in FIG. 3 is directed to an exit surface perpendicular to the incident surface and has a uniform brightness, so that it is usually used as an illumination light in a backlighting apparatus or the like. to be.
그런데, 도광판(21)에 입사된 조명광은 그 내부에서 전반사를 반복하게 될 경우에는 조명광이 최초로 도입된 입사한 측면과 반대쪽에 있는 측면 단부까지 계속 진행하여 도달하게 될 것이다. However, when the illumination light incident on the light guide plate 21 repeats total reflection therein, the illumination light will continue to reach the side end portion opposite to the incident side from which the illumination light was first introduced.
그런데, 상기 반대쪽 측면 단부에서 나타나는 조도는 가운데가 가장 밝고 가장자리로 가면서 점차로 어두워지는 효과를 나타내게 된다. By the way, the illuminance appearing at the opposite side end portion is the brightest in the center and gradually darkens toward the edge.
상기와 같은 사실은 도8에 도시된 그래프에서 명백히 확인할 수 있다.This fact can be clearly seen in the graph shown in FIG.
도8은 점광원의 위치에서 멀어지는 거리에 따라 상기 점광원에서 나온 상대조도의 분포 결과를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing a distribution result of relative illuminance from the point light source according to a distance away from the position of the point light source.
상기 도8을 참조하면, 도광판의 입사되는 측면과 반대쪽에 있는 단부측면에 있어서 점광원에서 수직으로 입사되는 부분에 해당되는 지점에서 가장 높은 상대 조도를 나타내고 점광원이 수직 입사된 지점에서 멀어질수록 가장자리로 가면서 서서히 상대조도가 낮아짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, the highest relative illuminance is shown at the point corresponding to the vertically incident portion of the point light source on the end side opposite to the incident side of the light guide plate, and as the point light source moves away from the vertical incident point. As you go to the edge, you can see the relative illuminance gradually decreases.
이러한 현상은 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 장치에서 특유한 결과인데, 종래의 광원 장치에서 있어서 도광판의 측면 단부에서 점광원이 수직 입사된 지점 주위에서만 조도를 나타내고 가장자리 쪽으로 가면서는 전혀 상대조도가 나타나지 않게 되는 것이었다. This phenomenon is a unique result of the uniform surface light source forming apparatus according to the present invention. In the conventional light source apparatus, the illuminance is shown only around the point where the point light source is vertically incident at the side end of the light guide plate, and the relative illuminance does not appear at the edge. It was not to be.
따라서, 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성장치에서 채용되는 도광판을 이용하면 측면 단부에서 미려한 구배효과를 나타내는 광디스플레이 효과를 볼 수 있는 디스플레이장치에 채용될 수 있는 것이다. Therefore, when the light guide plate employed in the uniform surface light source forming apparatus according to the present invention is used, the light guide plate may be employed in a display device capable of seeing an optical display effect exhibiting a beautiful gradient effect at the side end portion.
또한, 도광판의 측면 단부에서 나타나는 구배효과는 도광판에 형성된 에어프리즘과 미세프리즘의 각도를 가변시키면서 다르게 할 수 있다. In addition, the gradient effect appearing at the side end of the light guide plate may be different while varying the angles of the air prism and the microprism formed in the light guide plate.
즉, 도8에서 도시되는 프로파일보다 더 완만한 곡선을 이루도록 하여 광원이 입사된 지점에서 가장자리로 갈수록 흐려지는 상대조도의 변화를 원하는 수준으로 제어할 수 있게 된다. That is, by forming a more gentle curve than the profile shown in Figure 8 it is possible to control the change in the relative illuminance blurred from the point where the light source is incident to the edge to a desired level.
그러므로, 상기 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 방법 및 형성 장치는 상기 실시예에서 설명된 바와 같이 액정표시장치의 백 라이팅 장치에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 여러 가지의 조명기기, 디스플레이에 폭넓게 응용될 수 있다.Therefore, the method and apparatus for forming a uniform surface light source according to the present invention can not only be used for the backlighting device of the liquid crystal display device as described in the above embodiments, but also widely applied to various lighting devices and displays. Can be.
본 발명에 따르면, 도광판 또는 도광파이프 등에 에어프리즘 및 이에 대응하는 미세프리즘을 소정 각도로 형성함으로써 광원으로부터 나오는 조명광의 전반사를 일으켜서 균일하게 분산시킴으로써 간단하고도 효율적이고 균일한 면광원을 얻을 수 있는 것이다.According to the present invention, by forming an air prism and a corresponding microprism at a predetermined angle in a light guide plate or a light guide pipe at a predetermined angle, total reflection of the illumination light emitted from the light source can be generated and uniformly distributed to obtain a simple, efficient and uniform surface light source. .
또한, 본 발명에 따르면, 종래의 점광원에서 발생하는 스폿 현상을 방지하면서도 원하는 수준의 균일한 면광원을 얻을 수 있으므로, 광원의 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 균일도를 확보하기 위한 부가 장치의 부품수를 줄여서 효율적인 면광원 형성장치를 제공하는 동시에 생산원가의 절감에도 크게 기여할 수 있는 것이다. In addition, according to the present invention, it is possible to obtain a uniform surface light source of a desired level while preventing spot phenomenon occurring in the conventional point light source, so that not only the number of light sources can be reduced, but also the number of parts of the additional device for securing uniformity. In addition, it is possible to provide an effective surface light source forming apparatus by reducing the cost and greatly contribute to the reduction of production cost.
또한, 에어 프리즘과 미세 프리즘의 각도를 제어함으로써 원하는 수준의 광을 반사시킴으로써 도광판 측면에 광을 고루 분산시켜서 그래디언트 효과를 얻을 수 있으므로 조명장치나 디스플레이 장치 등에 폭넓게 응용할 수 있는 장점이 있는 것이다. In addition, by controlling the angle of the air prism and the fine prism by reflecting the desired level of light to distribute the light evenly on the side of the light guide plate to obtain a gradient effect, there is an advantage that it can be widely applied to lighting devices or display devices.
도1은 액정 패널을 조명하기 위한 종래에 사용되는 백 라이팅 장치의 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a conventionally used backlighting apparatus for illuminating a liquid crystal panel.
도2는 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 장치를 포함하는 백 라이팅 장치의 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view of the backlighting apparatus including the uniform surface light source forming apparatus according to the present invention.
도3은 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 장치에서 에어 프리즘이 형성된 도광판의 평면도이다.3 is a plan view of a light guide plate on which an air prism is formed in the uniform surface light source forming apparatus according to the present invention.
도4는 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 장치에서 도광판의 측면에 형성된 미세프리즘의 상세도이다.Figure 4 is a detailed view of the microprism formed on the side of the light guide plate in the uniform surface light source forming apparatus according to the present invention.
도5는 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성 장치에 있어서 광원으로부터 나온 광선의 경로도이다.5 is a path diagram of light rays emitted from a light source in the uniform surface light source forming apparatus according to the present invention.
도6은 본 발명에 따른 균일한 면광원 형성장치에서 도광판의 측면이 이루는 각도와 미세프리즘이 형성하는 각도관계에 대한 설명도이다.6 is an explanatory view of the angle formed by the side of the light guide plate and the angle formed by the microprism in the uniform surface light source forming apparatus according to the present invention.
도7은 본 발명에 따른 면광원 형성방법과 면광원 형성 장치에서 얻어진 면광원 발생 결과를 나타내는 결과 그래프이다.7 is a result graph showing the surface light source generation results obtained in the surface light source forming method and the surface light source forming apparatus according to the present invention.
도8은 본 발명에 따른 면광원 형성 방법과 장치를 응용한 디스플레이 장치에 있어서 점광원이 입사하는 위치로부터 이격되는 거리에 대한 상대조도의 분포 결과 그래프이다.8 is a graph of a distribution result of relative illuminance with respect to a distance spaced from a position where a point light source is incident in a display device using the method and apparatus for forming a surface light source according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10, 20 : 백라이팅 장치 11, 21 : 도광판10, 20: backlighting device 11, 21: light guide plate
12, 22 : 광원 13, 23 : PCB12, 22: light source 13, 23: PCB
14, 24 : 반사시이트 15, 25 : 확산시이트14, 24: reflection sheet 15, 25: diffusion sheet
16, 17, 26, 27 : 프리즘시이트 28 : 에어 프리즘16, 17, 26, 27: prism sheet 28: air prism
29 : 미세프리즘 30 : 돌출부 29: microprism 30: protrusion
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