KR100946199B1 - 광 가이드 플레이트 - Google Patents

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Abstract

쐐기-형상의 광 가이드 플레이트는 광 반사면을 따라 정렬된 다수의 반사 구조물 및 그 반사 구조물들 사이의 갭을 구비한다. 각 반사 구조물은, 선행 갭으로부터 볼 때, 광 방출 표면으로부터 먼 쪽으로 연장하는 경사 표면, 상기 광 방출면으로부터 먼 쪽으로 추가로 경사진 제 2 반사 표면, 그리고 상기 광 방출면을 향해 경사져서 다음 갭으로 연결되는 제 1 반사 표면을 순차적으로 포함한다. 상기 제 2 반사 표면 및 제 1 반사 표면은 프리즘 요소를 형성한다. 본 발명의 일 실시예에서, 광 공급원으로부터 멀어질수록, 반사 구조물들이 보다 조밀하게 정렬된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 반사 구조물들이 균일하게 정렬된다.
Figure R1020070115202
LCD, 백라이트, 액정 디스플레이, 광 반사,

Description

광 가이드 플레이트{LIGHT GUIDE PLATE}
본 발명은 개략적으로 광 가이드 플레이트에 관한 것으로서, 특히 광 가이드 플레이트의 반사 플레이트를 따라 반사 구조물의 어레이(array)를 가지는 광 가이드 플레이트에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD) 패널용 백라이트 모듈은 고품질의 이미지를 생성하기 위해 LCD 패널을 위한 적절한 균일도 및 휘도로 조명을 전달하여야 한다.
도 1은 종래의 백라이트 모듈의 구조를 도시한다. 도시된 바와 같이, 백라이트 모듈(1)은 선형 광 공급원(15), 광 가이드 플레이트(11), 반사부(12), 프리즘 필름(13), 및 확산 필름(14)을 포함한다.
광 가이드 플레이트(11)는 광 입사면(111), 광 반사면(112), 및 광 방출면(113)을 구비하는 쐐기-형상을 가진다. 광 공급원(15)은 광 입사면(111)을 경유하여 광 가이드 플레이트(11)로 광선(light beams)을 발산한다. 광 반사판(112)은 약 2도로 경사져서 입사 광선을 광 방출면(113)을 향해 반사시키며, 그러한 광 방출면에서는 반사된 광선이 광 가이드 플레이트(11)를 빠져나가게 된다.
광 반사면(112)의 표면은 많은 수의 정렬된 반사 구조물(1121)을 구비하도록 구성된다. 보다 양호한 균일도를 달성하도록, 반사 구조물(1121)은 광 공급원(15)으로부터 멀어질수록 보다 더 조밀하게 정렬된다. 광 가이드 플레이트(11)로부터 방출된 광선은 프리즘 필름(13)의 프리즘 구조물(131)에 의해 시준(collimate)되어 보다 양호한 휘도를 달성하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, V-자 형상의 반사 구조물(1121)이 보다 넓은 제 1 반사 표면(1121a) 및 보다 좁은 제 2 반사 표면(1121b)을 제공하며, 그 반사 표면들 사이에는 1 내지 5 도의 경사 각도가 형성되며, 그러한 경사 각도는 반사면(12)의 기울기를 다소 상쇄한다. 반사 구조물(1121)의 제 2 반사 표면(1121b)과 다음 반사 구조물(1121)의 제 1 반사 표면(1121a) 사이에 평평한 갭(flat gap; 도면부호를 부여하지 않음)이 위치된다는 것을 주목하여야 한다. 광 공급원(15)으로부터의 광선이 제 1 반사 표면(1121a)에 충돌할 때, 그 광선들은 임계각 미만의 각도로 입사되고 광선은 제 1 반사 표면(1121a) 및 광 방출면(13)에 의한 많은 전반사를 거치게 된다. 그에 따라, 광선은 광 가이드 플레이트(11)를 따라 광 공급원(15)으로부터 먼 쪽으로 이동된다. 한편, 광 공급원(15)으로부터의 광선이 평평한 갭과 충돌하면, 광선은 광 방출면(13)을 통해 소정 각도로 경사지게 침투하도록 반사된다. 광선이 제 2 반사 표면(1121b)과 충돌함에 따라, 그 광선은 광 방출면(13)을 수직으로 침투하도록 반사된다.
광 공급원(15)에 가까워질수록 보다 덜 조밀하게 위치되도록 반사 구조물(1121)들이 정렬되기 때문에, 평평한 갭은 보다 넓은 총 면적을 가지게 된다. 한편, 그 곳에서는 보다 적은 수의 제 1 반사 표면(1121a)이 위치된다. 결합 효과 로 인해 보다 많은 광선이 광 방출면(13)을 경사지게 침투하도록 반사되고 보다 적은 광선이 광 공급원(15)으로부터 멀리 전반사 전달된다.
이와 대조적으로, 광 공급원(15)으로부터 멀어질수록 보다 더 조밀하게 위치되도록 반사 구조물(1121)들이 정렬됨에 따라, 평평한 갭들은 보다 더 좁아지게 되고, 반면에 제 1 반사 표면(1121a)의 개체수는 보다 많아진다. 결합 효과로 인해 보다 적은 광선이 광 방출면(13)을 경사지게 침투하도록 반사되고 보다 많은 광선이 광 공급원(15)으로부터 멀리 전반사 전달된다.
결과적으로, 광 공급원(15)에 밀접한 영역에서는, 너무 많은 광선이 광 방출면(13)에 경사지게 침투하도록 반사되는 반면, 광 공급원(15)으로부터 먼 영역에서는, 너무 많은 광선이 전반사되고 광 가이드 플레이트(11)내에서 구속(constrain)되게 된다. 그에 따라, 종래의 광 가이드 플레이트(11)의 전체적인 성능은 실질적으로 다소 만족스럽지 못하다.
본 발명의 주요 목적은 광 가이드 플레이트로부터 방출되는 수직 광선과 관련하여 비교적 균일한 전체적 휘도 성능을 달성하기 위한 신규한 광 가이드 플레이트를 제공하는 것이다.
쐐기-형상의 광 가이드 플레이트는 광 반사면을 따라 정렬된 다수의 반사 구조물 및 그 반사 구조물들 사이의 갭을 구비한다. 각 반사 구조물은, 앞쪽의 갭으로부터 볼 때, 광 방출 표면으로부터 먼 쪽으로 연장하는 경사 표면, 상기 광 방출면으로부터 먼 쪽으로 추가로 경사진 제 2 반사 표면, 그리고 상기 광 방출면을 향해 경사져서 다음 갭으로 연결되는 제 1 반사 표면을 순차적으로 포함한다. 상기 제 2 반사 표면 및 제 1 반사 표면은 프리즘 요소를 형성한다.
본 발명에 의하면, 광 가이드 플레이트(2)로부터 방출된 수직 광선과 관련하여, 광 가이드 플레이트(2)는 상대적으로 균일한 전체적인 휘도 성능을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 반사 구조물들은 광 가이드 플레이트의 광 공급원으로부터 멀어 질수록 보다 더 조밀하게 배치되도록 정렬된다. 그러나, 각 반사 구조물의 경우에, 반사 구조물의 경사 표면 및 그 반사 구조물의 선행 갭(preceding gap)의 돌출 길이(광 방출 면 상에서) 대 반사 구조물 및 그 선행 갭 의 돌출 길이(광 방출 면 상에서)의 비율이 일정하다. 그와 같은 경우에, 갭들 및 그들의 후속 경사 표면들은 광 공급원에 근접할수록 보다 더 길게 연장된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 반사 구조물들은 균일하게 정렬되나, (광 반사면에 대한) 프리즘 요소의 높이는 반사 구조물이 광 공급원에 접근할수록 짧아진다. 그와 같은 경우에, 제 1 반사 표면들은 광 공급원에 접근할수록 작아질 것이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 가이드 플레이트(2)가 실질적으로 투명한 물질로 제조된 쐐기-형상의 본체를 구비한다. 광 가이드 플레이트(2)는 광 입사면(21), 광 반사면(22), 광 방출면(23), 그리고 상기 광 입사면(21)에 대향하는 말단면(terminal plane; 24)을 구비한다. 광 공급원(3)이 상기 광 입사면(21)에 인접 위치되어, 광선을 광 입사면(21)을 경유하여 광 가이드 플레이트(2)로 방출한다. 광 반사면(22)은 광 입사면(21)으로부터 말단면(24)까지 연장하며, 광 방출면(23)을 향해 경사진다. 광 반사면(22)은 광 입사면(21)에 평행하게 정렬된 다수의 반사 구조물(221)을 구비한다. 각각의 인접한 두개의 반사 구조물(221) 사이에는 갭(222)이 위치된다. 광 공급원(3)으로부터 볼 때, 각 반사 구조물(221)은 경사 표면(C)과 그에 후속하는 프리즘 요소(D)를 포함한다. 경사 표면(C)은 선행 갭(222)으로부터 연장하고 광 방출면(23)으로부터 멀어지는 쪽으로 경사진다. 프리즘 요소(D)는 제 1 반사 표면(D1) 및 제 2 반사 표면(D2)을 포함한다. 제 2 반사 표면(D2)은 경사 표면(C)에 인접하고 광 방출면(23)으로부터 멀어지는 쪽으로 보다 더 경사지며; 한편, 상기 제 1 반사 표 면(D1)은 제 2 반사 표면(D2)에 인접하고 광 방출면(23)을 향해 경사져서 후속하는 갭(222)으로 결합된다.
광 공급원(3)으로부터 멀어질수록 반사 구조물(221)들이 보다 더 조밀하게 배치되도록, 반사 구조물(221)들이 구성된다. 다시 말해, 광 공급원(3)에 접근할 수록, 보다 적은 수의 반사 구조물(221)이 존재하고, 그에 따라 갭(222)과 경사 표면(C)이 보다 더 길이지게 될 것이다. 한편, 광 공급원(3)으로부터 멀어질수록, 보다 많은 수의 반사 구조물(221)이 있게 되고, 그에 따라 갭(222)과 경사 표면(C)이 보다 더 짧아질게 될 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 다음과 같은 식을 만족시키도록 반사 구조물(221)이 배치될 것을 요구한다. 즉:
B/L = B1/L1 = B2/L2 =...= Bn/Ln
상기 식에서, L, L1, L2,...,Ln은 각각 광 입사면(21)으로부터 말단면(24)까지 반사 구조물(221) 및 선행 갭(222)의 (광 방출면(23)을 따른) 돌출 길이를 나타낸다. 한편, B, B1, B2,...,Bn은 또한 광 입사면(21)으로부터 말단면(24)까지 반사 구조물(221)의 경사 표면(C) 및 그들의 선행 갭(222)의 (광 방출면(23)을 따른) 돌출 길이를 각각 나타낸다.
그와 같은 경우에, 광 공급원(3)으로부터의 광선이 광 가이드 플레이트(2)내로 입사됨에 따라, 갭(222)과 충돌하는 광선은 각도를 이루어 광 방출면(23)을 통해 경사지게 침투하도록 반사되고; 경사 표면(C)과 충돌하는 광선은 말단면(24)을 향해 전달되도록 전반사되며; 상기 제 1 반사 표면(D1)과 충돌하는 광선은 광 방출 면(23)을 통해 수직으로 침투하도록 반사된다.
상기 식을 만족시키도록 정렬된 반사 구조물(221)의 경우에, 갭(222)들은 광 공급원(3)에 접근할수록 보다 더 길어지고, 보다 많은 광선이 반사되고 각도를 이루어 광 방출면(23)을 통해 경사지게 침투된다. 그러나, 광 공급원(3)에 접근할 수록 경사 표면(C)이 또한 길어짐에 따라, 보다 많은 광선이 전반사되어 말단면(24)을 향해 전달된다. 이는 광 방출면(23)에 각도를 이루어 침투하는 반사 광선에 대한 억제 효과(inhibition effect)를 구성한다. 한편, 말단면(24)에 접근할수록 갭(222)이 짧아짐에 따라, 보다 적은 광선이 각도를 이루어 광 방출면(23)을 통해 경사지게 침투하도록 반사된다. 유사하게, 말단면(24)에 접근할수록 경사 표면(C) 역시 짧아짐에 따라, 보다 적은 광선이 전반사되어 말단면(24)을 향해 전달된다.
따라서, 광 공급원(3)에 인접한 영역에서, 비록 보다 많은 광선이 반사되어 광 방출면(23)으로 경사지게 침투하지만, 또한 보다 많은 광선이 전반사되어 광 가이드 플레이트(2)를 따라 전달된다. 유사하게, 광 공급원(3)으로부터 먼 영역에서, 비록 보다 적은 광선이 반사되어 광 방출면(23)으로 경사지게 침투되지만, 또한 보다 적은 광선이 전반사되어 광 가이드 플레이트(2)를 따라 전달된다. 그와 같은 경우에, 광 가이드 플레이트(2)로부터 방출된 수직 광선과 관련하여, 광 가이드 플레이트(2)는 상대적으로 균일한 전체적인 휘도 성능을 제공한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광 가이드 플레이트를 도시한 단면도이다. 이러한 실시예에서, 반사 구조물(221)들은 반사면(22)을 따라 균일하게 정 렬된다. 다시 말해, 두 개의 인접하는 반사 구조물(221)들 사이의 갭(222)들은 동일한 길이를 갖는다. 그러나, (제 1 및 제 2 반사 표면(D1 및 D2)이 광 반사면(22)과 만나는 지점에서 측정한) 프리즘 요소(D)의 높이(d)는, 그 프리즘 요소(D)가 광 공급원(3)에 접근할 수록 짧아지며, 프리즘 요소(D)가 광 공급원(3)으로부터 멀어질수록 프리즘 요소(D)의 높이(d)는 길어진다.
프리즘 요소(D)의 높이(d)가 작을 때(또는 클 때), 제 1 반사 표면(D1)의 면적 역시 작다(또는 크다). 그에 따라, 광 공급원(3)에 인접한 영역에서, 보다 적은 광선이 광 방출면(23)에 수직하게 침투하도록 반사되는 반면, 광 공급원(3)으로부터 먼 영역에서, 보다 많은 광선이 광 방출면(23)에 수직으로 침투하도록 반사된다. 그와 같은 경우에, 다시, 광 가이드 플레이트(2)로부터 방출된 수직 광선과 관련하여, 광 가이드 플레이트(2)는 상대적으로 균일한 전체적인 휘도 성능을 제공한다.
도 1은 종래의 백라이트 모듈의 여러 부품들을 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 광 가이드 플레이트의 광 궤도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 가이드 플레이트를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 광 가이드 플레이트의 광 궤도를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광 가이드 플레이트를 도시한 단면도이다.

Claims (6)

  1. 광 가이드 플레이트로서:
    광 공급원의 다음에 위치하는 광 입사면, 상기 광 입사면에 대향하는 말단면, 상기 광 입사면과 상기 말단면 사이에서 연장하는 광 방출면, 및 상기 광 방출면에 대향하여 그리고 상기 광 방출면을 향해 경사진 광 반사면을 구비하는, 쐐기-형상의 본체; 및
    상기 광 반사면으로부터 외측으로 돌출하는 다수의 반사 구조물을 포함하며;
    두 개의 인접한 상기 반사 구조물들 사이에는 갭이 제공되고,
    상기 각각의 반사 구조물은 선행 갭으로부터 연장하고 상기 광 방출면으로부터 멀어지는 쪽으로 경사진 경사 표면, 상기 경사 표면으로부터 연장하고 상기 광 방출면으로부터 멀어지는 쪽으로 추가로 경사진 제 2 반사 표면, 그리고 상기 제 2 반사 표면으로부터 연장하고 상기 광 방출면을 향해 경사져서 후속 갭에 연결되는 제 1 반사 표면을 구비하며,
    상기 제 1 및 제 2 반사 표면은 상기 광 반사면에 대한 상대적인 높이를 가지는 프리즘 요소를 형성하는, 광 가이드 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 구조물들이 상기 광 공급원으로부터 멀리 배치될수록, 적어도 상기 갭들의 길이를 감소시킴으로써 상기 반사 구조물들을 보다 조밀하게 정렬하는, 광 가이드 플레이트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 반사 구조물에서, 상기 광 방출면을 따른 상기 반사 구조물의 경사 표면 및 선행 갭의 돌출 길이 대 상기 광 방출면을 따른 상기 반사 구조물 및 선행 갭의 돌출 길이의 비율이 일정한, 광 가이드 플레이트.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 구조물들이 상기 광 공급원으로부터 멀리 배치될수록, 적어도 상기 갭들 및 상기 경사 표면들의 길이를 감소시킴으로써 상기 반사 구조물들을 보다 조밀하게 정렬하는, 광 가이드 플레이트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘 요소들이 상기 광 공급원으로부터 멀리 배치될수록, 상기 프리즘 요소들의 높이가 더 높아지는, 광 가이드 플레이트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 반사 구조물들이 상기 광 반사면에 걸쳐 균일하게 정렬되는, 광 가이드 플레이트.
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