KR100968607B1 - 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 구비하는 도광판 - Google Patents

완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 구비하는 도광판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 백라이트 유닛용 프리즘 도광판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도광판의 배면 또는 전면에 존재하는 프리즘의 상부를 완만하게 형성하여 생산성을 향상시키고, 제품의 신뢰성을 향상시킨 도광판에 관한 것이다.
본 발명은 빛이 입사되는 측면, 상기 측면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 전면(前面)과 배면(背面)을 포함하는 몸체부와, 상기 전면 또는 배면에 구비되는 프리즘을 포함하며, 상기 프리즘은 빗면과 빗면이 만나는 모서리가 라운드지게 형성되거나, 빗면과 빗면이 만나는 꼭지부에 평탄면을 구비하는 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 포함하는 도광판을 제공한다.
프리즘, 꼭지부, 라운드, 평탄면

Description

완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 구비하는 도광판{LIGHT GUIDE PLATE COMPRISING PRISM WITH SMOOTH TOP}
본 발명은 액정표시장치 백라이트 유닛용 프리즘 도광판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도광판의 배면 또는 전면에 존재하는 프리즘의 상부를 완만하게 형성하여 생산성을 향상시키고, 제품의 신뢰성을 향상시킨 도광판에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid crystal display device)는 액체와 고체 중간상태의 물질인 액정이 전극으로 형성된 두장의 유리기판 사이에 주입되어 전계를 가하여 숫자나 영상을 표시하는 기기를 말한다.
이러한 액정표시장치는 자체발광소자가 아니므로 빛을 발생시키는 광원(light source)으로서 백라이트 유닛(back light unit)을 구비하여야 하며, 이러한 백라이트 유닛에서 발생한 빛을 액정이 일정하게 배열되어 있는 패널부에서 빛의 투과량을 조절하면서 영상 등을 표시하게 된다.
도 6은 종래의 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타내는 분해사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 종래의 LCD 백라이트유닛은 광원(61), 반사판(62), 도광판(63), 확산시트(64), 프리즘 시트(65) 및 보호시트(66)를 포함한다
광원(61)은 액정표시장치에 있어서 최초로 빛을 발산하는 부분으로서 사용될 수 있는 광원(61)은 여러 종류가 있으나 일반적으로 액정표시장치에 사용되는 광원은 전력소모가 적고 매우 밝은 백색광을 발산시키는 CCFL(Cold Cathode Fluorescence Lamp; 냉음극 형광램프)을 사용한다.
도광판(Light guide plate; 63)은 LCD 패널(69) 하부 및 광원(61)의 일측면에 형성되며 광원(61)에서 발생한 점광(spot light)을 면광(plane light)으로 변환시켜 전면에 빛을 투사시켜주는 역할을 한다.
반사판(reflector plate; 62)은 도광판(63)의 후면에 형성되며 광원(61)으로부터 나오는 빛을 전면의 LCD 패널(69) 방향으로 반사시키는 역할을 한다.
확산시트(Diffuser sheet; 64)는 도광판(63)의 상면에 형성되며 도광판(63)을 통해 나온 빛을 균일(uniform)하게 해주는 역할을 한다.
프리즘 시트(prism sheet; 65)는 확산시트(64)를 지나면서 수평 및 수직 양방향으로 확산이 일어나 휘도(brightness)가 급격히 떨어지게 되는 빛을 굴절, 집광시켜 휘도를 높이기 위해서 사용된다.
보호시트(protector sheet; 66)는 프리즘 시트(65) 상면에 위치하며 프리즘 시트(65)의 흠집을 방지하고, 수직 및 수평 방향을 두 층으로 형성된 프리즘 시트(65) 사용시 발생하는 모아레 현상(Moire effect)을 방지하기 위하여 사용된다.
도 6에 도시된 바와 같이 광원(61)은 보통 백라이트유닛(10)의 가장자리에 위치한다. 이로 인해 빛이 전면적에 걸쳐 균일하게(uniformly) 투과되지 않고 가장 자리(edge)가 더 밝은 경향을 띄게 되는데 이를 방지하기 위해 도광판(63)을 사용한다. 도광판의 재질은 보통 투명 아크릴 수지로 강도가 높아 깨지거나 변형이 작으며, 가볍고 가시광선 투과율이 높은 것이 특징이다.
즉, 도광판(63)은 광원(61)이 도광판(63)의 전면에 균일하게 투사되도록 하는 역할을 하는데, 실제로 백라이트유닛(60)을 분해하여 도광판 측면에 광원을 대고 빛을 발생시켜 보면 도광판(63)의 표면이 균일하게 밝은 것이 아니라 빛이 양 끝단으로 집중되는 것을 볼 수 있는데, 이는 도광판(63)이 광원(61)의 빛을 반대편으로 유도하기 때문이다.
따라서, 도광판(63)의 배면에는 난반사를 일으켜 도광판(63) 전체가 빛을 균일하게 발산하도록 하기 위해 특수한 처리, 구체적으로는 광원(61)으로부터의 거리 등을 고려해서 설계한 소정의 형상을 가진 요철면을 형성하여 주게 되는데, 이러한 요철형성에 의한 패턴처리 결과 액정표시장치의 패널 전체에서 비교적 빛의 휘도 및 균일도가 높은 평면광이 얻어진다.
이러한 요철의 한 예가 프리즘 형상이며, 이러한 프리즘 도광판은 해당 패턴의 금형을 제작하여 사출 성형하거나 열 압착하여 제작되고 있다. 하지만 이러한 제조 공정에서 프리즘이 가진 뾰족한 형상 때문에 많은 불량을 야기하고 있으며, 이러한 불량을 해결하기 위해 제조 공정을 여러 가지로 개선하여 왔다.
또한 프리즘이 가진 고유한 형상 때문에 해당 제품이 백라이트 유닛에 사용될 때 프리즘의 꼭지부와 맞닿는 시트 면과 마찰하여 프리즘부가 무너지거나 혹은 시트가 갈리는 등의 문제를 야기하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 프리즘 도광판의 제조 공정에 있어서 휘도를 크게 손해보지 않는 범위 내에서 프리즘의 끝단부를 적절하게 라운드 처리하거나 모따기 처리하여 동일한 생산 방법으로 제품의 생산성을 높이고, 해당 제품의 신뢰성을 향상하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 본 발명에 의한 도광판을 이용한 액정표시장치의 백라이트 유닛을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 빛이 입사되는 측면, 상기 측면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 전면(前面)과 배면(背面)을 포함하는 몸체부와, 상기 전면 또는 배면에 구비되는 프리즘을 포함하며, 상기 프리즘은 빗면과 빗면이 만나는 모서리가 라운드지게 형성되거나, 빗면과 빗면이 만나는 꼭지부에 평탄면을 구비하는 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 포함하는 도광판을 제공한다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 프리즘 도광판은 기존에 사용하는 날카로운 모서리를 가지는 삼각형 프리즘을 구비하는 도광판과 비교하였을 때 휘도 저하가 발생하지 않으면서 생산성과 신뢰성을 향상시키는 효과를 가져온다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 구비하는 도광판의 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 구비하는 도광판의 배면을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 도광판 몸체부(100)는 빛이 입사되는 측면(101)과, 측면(101)에 연결되며 액정표시장치의 패널과 대면하는 전면(103)과, 측면(101)에 연결되고 전면(103)에 대면하는 배면(105)을 포함한다.
측면(101)의 사전적 의미는 물체의 옆면을 의미하나, 본 발명에서는 광원(106)으로 부터 빛이 입사되는 면으로 정의한다. 따라서 도 1에 있어서 측 면(101)은 광원(106)과 인접한 면이 해당된다.
배면(105)에는 광원의 길이방향과 평행인 길이 방향을 가지는 메인프리즘(110)이 형성되어 있으며, 상기 메인프리즘(110)과 직각방향을 가지는 보조프리즘(미도시)을 구비하고 있다. 상기 보조프리즘(미도시)은 도광판이 요구하는 특성에 따라서 선택적으로 구비되는 것으로 경우에 따라서는 메인프리즘(110)만 구비되어 있을 수 있다.
도 1의 도광판의 전면(103)은 프리즘이 형성되어 있지 않은 매끈한 표면을 가지고 있으나, 별도의 프리즘 시트를 삭제하기 위하여 상기 전면(103)에도 전면프리즘을 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이, 도광판은 배면 또는 전면에 프리즘을 구비하고 있는데 프리즘의 단면은 메인프리즘이나, 보조프리즘이나, 전면프리즘이나 모두 일반적으로 삼각형의 단면을 가지고 있다.
본 발명은 도광판에 구비되는 메인프리즘, 보조프리즘, 전면프리즘의 배치에 관한 것이 아니라 상기의 프리즘들에 모두 해당되는 구체적인 단면 형상에 관한 것이므로, 이하에서는 상기의 프리즘들을 단순히 프리즘으로 통칭하여 구체적인 단면구조에 관하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 프리즘(200)은 상단 꼭지 부(205)가 라운드지게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상단 꼭지부(205)를 빗면(202)과 빗면(204)이 만나는 날카로운 면으로 유지하는 것이 광학적 특성에 있어서는 유리할 수 있으나, 프리즘은 그 사이즈가 수십 마이크로미터에서 수백마이크로미터 사이의 미세한 크기로 제작되는 것이므로 미세한 크기의 프리즘 상단 꼭지부(205)를 날카롭게 제조함에는 많은 어려움이 따른다.
즉 일정하게 꼭지부(205)를 형성하지 못하는 데서 많은 불량이 발생하게 되며, 또한 꼭지부가 뾰족하게 형성되었다고 하더라도 그 꼭지부가 쉽게 손상되는 문제점을 가지게 된다.
프리즘(200)의 형성은 핫 프레스 공법을 이용하거나 사출성형을 이용하여 제조되는데, 이형시에 꼭지부가 손상될 수도 있고, 다른 시트와 마찰하면서 꼭지부가 무너지거나 혹은 시트에 의하여 마모되는 등의 문제를 야기한다.
본 발명은 꼭지부(205)를 도시한 바와 같이 라운드 처리하여 꼭지부의 손상을 방지하고 제조상에서 발생하는 불량 요인을 감소시키는 효과를 가져온다.
완만한 꼭지부(205)를 가지는 프리즘의 높이(H1)는 라운드 처리하기 이전의 삼각형 형상의 높이(H2)의 보다 1/30~1/2 작게 형성하는 것이 바람직하다.
높이 감소가 1/30 보다 작다면 라운드 처리로 인한 불량방지의 효과를 달성할 수 없으며, 높이 감소가 1/2 보다 크다면 프리즘의 광학 특성의 저하를 가져오기 때문이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 나 타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 2 실시예는 프리즘(300)의 꼭지부(305)를 모따기된 형태로 형성하는 것을 특징으로 한다. 즉 꼭지부(305)의 상부가 절단된 형태로 평탄면(306)을 구비하는 것이다. 제조상으로 절단하는 것이 아니라 꼭지부가 절단된 형태의 금형이나 핫프레스를 이용하여 가공하게 된다.
이렇게 꼭지부(305)에 평탄면(306)을 구비하는 것은 제 1 실시예와 마찬가지로 꼭지점의 첨단부의 손상을 방지하기 위한 것으로 제 1 실시예와 동일한 효과를 가져온다.
평탄면(306)의 형성으로 인하여 감소되는 프리즘의 높이(H4-H3)는 삼각형 형태의 프리즘 높이의 1/30~1/2 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 나타낸 단면도이다.
제 3 실시예는 제 2 실시예를 변형한 것으로, 평탄면(306)과 빗면(302, 304)이 만나는 모서리를 라운드 처리한 것을 특징으로 한다. 평탄면(306)과 빗면(302, 304)이 만나 다시 날카로운 모서리를 형성하게 되면 이 부분에서도 불량이 발생할 우려가 높아지기 때문이다.
도 5a는 배면 프리즘 단위 위치별 통과하는 광량의 분포 및 꼭지점으로부터 누적거리에 따른 분포를 나타낸 그래프이다.
x축은 꼭지부를 기준으로 한 프리즘의 빗변을 100등분 한 것으로, 그래프의 좌측이 꼭지부이며, 우측이 하단부를 의미한다. 위치별 광량은 이 빗변을 100등분 하여 각각의 단위 위치를 통과하는 광량을 나타낸다. 누적 광량은 꼭지부를 기준으로 한 누적거리에 따른 광량의 누계(좌측에서 부터의 누계)를 나타낸다.
도 5b는 배면 프리즘 높이에 따른 누적 광량의 일부를 표로 정리한 것이다. 프리즘 높이의 10% 가량을 지나는 누적 광량이 약 7.5%로, 따라서 이 부분을 라운드 처리하거나 평탄하게 처리하면 출사휘도의 7.5%가량이 감소하게 된다.
< 비교예 및 실험예>
종래의 꼭지부가 뾰족한 일반 프리즘(비교예)와, 꼭지부를 모따기한 본 발명의 프리즘(실험예)을 제작하여 휘도를 비교 측정하였다.
비교예와 실험예 모두 프리즘의 꼭지각은 82도이며, 프리즘 피치는 50㎛, 전면에는 동일한 전면 프리즘이 구비되어 있다. 실험예는 꼭지부가 곡률반경 3㎛ 으로 라운드 처리 되어있다.
도 5c는 종래의 도광판(비교예)과 본 발명에 따른 도광판(실험예)의 휘도측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도시된 바와 같이, 실험예는 비교예와 거의 유사한 휘도 분포를 나타내며, 약 7%의 평균휘도 감소를 가져온다. 휘도 감소의 폭은 크지 않지만 뾰족한 꼭지부로 인하여 발생하는 문제점들을 해소할 수 있어서 생산성과 신뢰성 향상에 많은 도움을 주게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로 부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 구비하는 도광판의 배면을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 완만한 꼭지부를 가지는 프리즘을 나타낸 단면도,
도 5a는 프리즘의 빗면을 통과하는 광량의 분포 및 누적분포를 나타낸 그래프임.
도 5b는 도5a 그래프의 일부 데이터를 정리한 표
도 5c는 본 발명의 일 실시예의 정면 휘도 비교 그래프
도 6은 종래의 액정표시장치의 백라이트 유닛을 나타내는 분해사시도임.

Claims (6)

  1. 빛이 입사되는 측면, 상기 측면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 전면(前面)과 배면(背面)을 포함하는 몸체부와, 상기 전면 또는 배면에 구비되는 프리즘을 포함하며,
    상기 프리즘은 빗면과 빗면이 만나는 꼭지부가 라운드지게 형성되고, 상기 프리즘의 높이는 빗면과 빗면의 연장선이 만나는 높이보다 1/30~1/2 감소되는 것을 특징으로 하는 프리즘 도광판.
  2. 빛이 입사되는 측면, 상기 측면에 연결되어 상기 빛을 출사시키는 전면(前面)과 배면(背面)을 포함하는 몸체부와, 상기 전면 또는 배면에 구비되는 프리즘을 포함하며,
    상기 프리즘은 빗면과 빗면이 만나는 꼭지부에 평탄면을 구비하고, 상기 프리즘의 높이는 빗면과 빗면의 연장선이 만나는 높이보다 1/30~1/2 감소되는 것을 특징으로 하는 프리즘 도광판.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 빗면과 평탄면이 만나는 모서리가 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 프리즘 도광판.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항의 프리즘 도광판을 포함하는 백라이트 유닛.
  6. 제 5 항의 백라이트 유닛을 포함하는 액정표시장치.
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