KR101039322B1 - 측면 발광형 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도광판의 하면에 미세 양각 패턴이 형성되고 반사판에 프리즘 패턴이 형성되어 휘도 향상과 광학시트의 제거 효과를 얻을 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
본 발명에 의한 측면 발광형 백라이트 유닛은, 광원 램프와, 도광판과, 반사판이 포함되는 측면 발광형 백라이트 유닛에 있어서, 상기 도광판의 하면에는 프리즘, 반구, 삼각뿔, 사각뿔 및 렌티큘러 중 어느 하나, 또는 둘 이상의 형상으로 이루어진 미세 양각 패턴이 형성되며, 상기 반사판의 상면에는 프리즘 패턴이 형성된다.
백라이트 유닛, 도광판, 반사판, 미세 양각 패턴

Description

측면 발광형 백라이트 유닛 {Side light-emitting type back light unit}
본 발명은 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도광판의 하면에 미세 양각 패턴이 형성되고 반사시트에 패턴이 형성되어 휘도 향상과 광학시트의 제거 효과를 얻을 수 있는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
전자기기 산업이 발전함에 따라, 소형이면서 에너지 소비율이 적은 각종 표시 장치들이 개발되고 있으며, 이를 이용한 영상기기, 컴퓨터 및 이동 통신 단말기 등이 개발되고 있는 추세이다.
이러한 추세를 반영하여 등장한 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 현재 모니터와 이동 통신 단말기 등의 표시 장치로 각광받고 있다.
LCD는 백라이트 유닛(Back Light Unit, 이하 BLU라 한다)과 액정 패널로 나눌 수 있다. LCD는 그 특성(수광 형태)상 자체 발광이 불가능하기 때문에 뒤에서 비쳐주는 광원이 필요하게 된다. 이 광원을 제공하는 구성을 BLU라고 한다.
BLU 위에는 액정 패널이 얹혀지며, 액정 패널은 각 셀을 트랜지스터의 원리 에 의해 들어온 신호에 따라 열고 닫음으로 해서 BLU에서 투사되는 빛을 컨트롤 하게 되고, 이렇게 해서 최종 화면이 사용자의 눈 앞에 보여지게 된다.
LCD 모듈은 2개의 얇은 유리판 사이에 액정(Liquid Crystal)을 주입해 전원을 공급, 액정의 배열을 변화시켜 명암을 조절하고 이 부분에 빛을 통과시켜 영상을 표시하는 디스플레이 수단이다. 그런데 이 액정 패널은 스스로 빛을 내지 못하기 때문에 뒤쪽에서 빛을 발생시키는 Unit이 필요한데 이 기능을 BLU가 담당하게 된다.
BLU는 대개 광원 램프, 도광판(Light Guiding Plate; Light Wave Guide), 반사판(Reflector Sheet), 확산시트(Diffuser sheet), 프리즘시트(Prism Sheet) 등 여러 부품이 모여서 하나의 BLU를 구성하게 된다.
이 BLU는 광원 램프의 배치형태에 따라 평편 표시 장치의 바로 아래에 설치된 다수의 광원이 빛을 액정패널에 직접 조사하는 직하 발광형과, 도광판의 측면 쪽에 설치된 광원이 빛을 조사하여 LCD 패널에 전달하는 측면 발광형으로 분류된다.
이 중에서 측면 발광형은 광원으로 선광원과 점광원을 사용할 수 있으며, 대표적인 선광원으로는 양단부의 전극이 관내에 설치되는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Florescent Lamp; CCFL)가 있고, 점광원으로는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)가 있다.
도광판은 광원 램프로부터 입사된 빛을 균일한 평면광으로 변환시켜주는 구성요소이며, 주로 아크릴 수지인 PMMA(Polymethymethacrylate)를 사용한다. 이는 가시광 영역에서 빛에 대한 흡수성이 고분자 중 가장 낮아 투명성과 광택이 좋기 때문이다.
반사판은 도광판 아래에 위치하며, 램프로부터 입사한 빛을 백라이트의 출광면 방향으로 반사시켜 광이용 효율을 높여준다. 또한 입사광 전체의 반사량을 조절하여 백라이트의 출광면 전체가 균일한 휘도분포를 갖도록 한다.
도광판은 그 자체만으로는 광원에서 방출된 빛이 도광판 전체면에 균일한 분포를 이룰 수 없다. 따라서 도광판 표면을 잉크로 인쇄하거나 다양한 형상의 패턴을 형성하여 잉크나 패턴에 의해 빛이 산란되게 함으로써 도광판 표면 전반에 걸쳐 비슷한 양의 빛이 출사된다.
도광판은 이처럼 출광 방식에 따라 잉크가 인쇄되는 인쇄 방식과 패턴이 형성되는 무인쇄 방식으로 나뉠 수 있다. 종래에는 사출 자체의 양산 안정성이 도광판 피수가 커짐에 따라 떨어지므로 소형 6인치급 이하에서는 주로 무인쇄 방식을 사용하고 12.1인치 이상의 사이즈에서는 인쇄방식이 사용되어 왔으나, 근래에는 사출기술의 진보로 양산 수율과 광효율상의 장점을 가진 무인쇄 방식으로 진행되고 있는 추세이다.
무인쇄 방식으로 제작되어 표면에 패턴이 형성된 도광판은 이 패턴이 노출되지 않게 하고, 또한 도광판으로부터 출사되는 빛을 확산, 산란시켜 더 넓은 시야각을 형성할 수 있도록 도광판의 액정 패널 방향의 상부에 확산시트가 배치된다.
그리고, 이 확산시트를 거쳐 나온 빛은 넓은 시야각을 갖기 때문에 BLU 상의 정면 이외의 방향으로 나가는 것을 막고 광지향성을 향상시켜 시야각을 좁히도록 확산시트의 상부에는 종/횡의 방향성을 갖는 프리즘시트가 배치된다.
상기한 바와 같이 종래 BLU는 도광판의 패턴이 보이지 않도록, 그리고 패턴에 의한 빛의 넓은 산란각 때문에 프리즘시트를 포함하는 최소 3매 이상의 광학 시트류가 구비되어야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 BLU의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명은 광학 시트류가 구비되지 않고도 휘도가 향상될 수 있는 측면 발광형 백라이트 유닛을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 측면 발광형 백라이트 유닛은, 광원 램프와, 도광판과, 반사판이 포함되는 측면 발광형 백라이트 유닛에 있어서, 상기 도광판의 하면에는 프리즘, 반구, 삼각뿔, 사각뿔 및 렌티큘러 중 어느 하나, 또는 둘 이상의 형상으로 이루어진 미세 양각 패턴이 형성되며, 상기 반사판의 상면에는 프리즘 패턴이 형성된다.
이때, 상기 미세 양각 패턴의 높이(H)와 폭(D)의 비율(H/D)은 0.4 ~ 0.9 이며, 상기 반사판에 형성된 프리즘 패턴은 피치(P)가 5 ~ 200 ㎛ 이고, 프리즘각(θ)이 90 ~ 130°로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 도광판의 상부에는 도광판을 보호하기 위한 보호시트와, 도광판의 상면에 형성된 패턴의 노출을 방지하기 위한 확산시트가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 도광판의 측부에 배치되어 도광판으로 빛을 조사하는 광원 램프는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Florescent Lamp; CCFL) 또는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)가 사용될 수 있다.
본 발명에 의하면, 도광판 하면에 형성된 미세 양각 패턴과 반사판의 패턴에 의해 도광판의 상부로 수직하게 빛이 출사되어 종래 BLU와 비교하여 휘도가 크게 향상되는 이점이 있다.
또한, 상기 이점에 수반하여 광학 시트류가 구비될 필요가 없게 되므로 BLU의 제작이 보다 간편해지며, 더불어 BLU 제작 원가가 크게 절감된다.
또한, 광학 시트류가 제거됨으로 인해 BLU의 박형화가 가능해지는 이점도 갖게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 측면 발광형 백라이트 유닛(Back light unit)은 광원 램프와, 도광판과, 반사판이 포함되는 측면 발광형 백라이트 유닛에 있어서, 상기 도광판의 하면에는 프리즘, 반구, 삼각뿔, 사각뿔 및 렌티큘러 중 어느 하나, 또는 둘 이상의 형상으로 이루어진 미세 양각 패턴이 형성되며, 상기 반사판의 상면에는 프리즘 패턴이 형성된다.
이때, 상기 미세 양각 패턴의 높이(H)와 폭(D)의 비율(H/D)은 0.4 ~ 0.9 이 며, 상기 반사판에 형성된 프리즘 패턴은 피치(P)가 5 ~ 200 ㎛ 이고, 프리즘각(θ)이 90 ~ 130°로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 도광판의 상부에는 도광판을 보호하기 위한 보호시트와, 도광판의 상면에 형성된 패턴의 노출을 방지하기 위한 확산시트가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 도광판의 측부에 배치되어 도광판으로 빛을 조사하는 광원 램프는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Florescent Lamp; CCFL) 또는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 측면 발광형 백라이트 유닛에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하되, 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일 부재를 나타내는 것으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 측면 발광형 백라이트 유닛의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 도광판의 미세 양각 패턴의 예를 도시한 요부 확대도이며, 도 3은 도 1에 도시된 반사판의 요부 확대 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 측면 발광형 백라이트 유닛(1)은, 도광판(100), 반사판(200), 광원 램프(300)가 포함되어 이루어진다.
도광판(100)의 하면에는 미세 양각 패턴(110)이 도광판(100)의 입광부에서 대광부까지 전체적으로 형성된다.
이 미세 양각 패턴(110)은 프리즘, 반구, 삼각뿔, 사각뿔 및 렌티큘러 형상 중 어느 하나 또는 둘 이상이 복합된 형상으로 이루어질 수 있다.
도 2a는 다소의 간격을 갖도록 이격되어 형성된 렌티큘러 형상(10) 및 반구 형상(20)이 복합되어 형성된 예를 도시한 것이며, 도 2b는 인접하여 조밀하게 형성된 렌티큘러 형상(10) 및 반구 형상(20)이 복합되어 형성된 예를 도시한 것이다. 그리고 2c는 렌티큘러 형상(10)이 다소의 간격을 갖도록 이격되고 또한 수직으로 교차되도록 형성된 예를 도시한 것이며, 도 2d는 미세 양각 패턴(110)으로 반구 형상(20)이 형성된 예를, 도 2e는 사각뿔 형상(30)이 형성된 예를 도시한 것이다.
전술한 미세 양각 패턴(110)의 각 형상은 서로 인접하여 조밀하게 형성될 수도 있고, 다소의 간격을 갖게 이격되어 형성될 수도 있으며, 또한 서로 중첩되게 형성될 수도 있다.
도광판(100)의 하측에는 반사판(200)이 배치되며 이 반사판(200)의 상면에는 프리즘 패턴(210)이 형성된다.
이때, 도광판(100)의 미세 양각 패턴(110)의 높이(H)와 폭(D)의 비율(H/D)는 0.4 에서 0.9 의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
전술한 폭(D)을 보다 구체적으로 설명하면, 미세 양각 패턴(110)이 프리즘 형상인 경우에서 폭(D)은 프리즘의 측단면인 삼각형에서 하변의 길이를 의미하는 것이며, 반구 형상(20)인 경우에는 반구의 저면 단면인 원의 직경을 의미하는 것이다.
미세 양각 패턴(110)이 삼각뿔 형상인 경우에서 폭(D)은 삼각뿔의 저면 단면 인 삼각형에서 꼭지점과 이 꼭지점을 바라보는 하변 간의 각 거리 중 보다 긴 거리를 의미하는 것이며, 사각뿔 형상(30)인 경우에는 사각뿔의 저면 단면인 사각형에서 각 대각선의 거리 중 보다 긴 거리를 의미하는 것이다.
그리고, 미세 양각 패턴(110)이 렌티큘러 형상(10)인 경우에서 폭(D)은 측단면인 반원의 직경을 의미하는 것이다.
이러한 미세 양각 패턴(110)의 특징에 더하여 반사판(200)의 프리즘 패턴(210)은 도 3에 도시된 바에서 피치(P)가 5 ~ 200㎛ 이고, 프리즘각(θ)이 90 ~ 130°인 것이 바람직하다. 프리즘 패턴(210)의 피치(P)와 프리즘각(θ)의 전술한 범위에 의하여 프리즘의 높이(H)가 결정된다.
도광판(100)의 미세 양각 패턴(110) 및 반사판(200)의 프리즘 패턴(210)의 전술한 특징을 갖는 본 실시예의 백라이트 유닛(1)에 대하여 휘도를 측정한 결과 아래 그림과 같은 실험결과를 얻을 수 있었다.
Figure 112008065905210-pat00001
이 실험데이터에서 (B) 결과치는 종래 사용되는 백라이트 유닛을 실험한 결과치로서 실험 조건은 프리즘 패턴이 형성되지 않은 반사판과, 도광판 상부에 배치되는 2장의 프리즘 시트를 포함하되, 도광판의 하면에는 본 실시예와 유사한 도트 형상의 미세 양각 패턴을 형성시킨 것이다. 이때, 미세 양각 패턴은 그 높이(H)가 5㎛, 폭(D)(도트의 저면 단면인 원의 직경을 말한다)이 40㎛로서 H/D 값이 본 실시예의 바람직한 범위를 벗어난 조건으로 형성되게 하였다.
(A) 결과치는 본 실시예의 백라이트 유닛(1)의 휘도 측정 결과치를 나타낸 것이며, 이때 도광판(100) 미세 양각 패턴(110)은 반구 형상(20)이면서 폭(D)이 30㎛이고 높이(H)가 15㎛가 되게 하여 H/D 값이 0.5인 조건을 갖도록 하였고, 반사판(200)의 프리즘 패턴(210)은 피치(P)가 30㎛이고 프리즘각(θ)이 100°이면서 프리즘의 높이(H)가 9.8㎛를 갖도록 하였다. 그리고 확산시트 및 프리즘 시트가 없는 조건으로 실험한 것이다.
그리고, (A) 및 (B) 결과치의 실험 조건에서 도광판의 크기와 광원은 동일한 조건을 갖도록 하였다.
이러한 조건하에서 Vertical Angle에 따른 각 백라이트 유닛의 휘도를 측정해본 결과 (B) 결과치에서 알 수 있는 종래 백라이트 유닛은 2장의 프리즘 시트가 구비됨에도 불구하고 0°에 근접한 Vertical Angle 에서 휘도값이 2000 cd/㎡ 에서 머무르는 반면, (A) 결과치에서 알 수 있는 본 실시예에 의한 백라이트 유닛(1)은 도광판(100) 상부에 광학 시트류가 전혀 구비되지 않고도 3500 cd/㎡ 이상의 고휘도값을 갖는 것으로 확인되었다.
한편, 아래 그림은 본 실시예에서 반사판(200) 프리즘 패턴(210)의 프리즘각(θ)이 전술한 조건, 즉 90 ~ 130°의 범위를 벗어난 각을 가질 때의 휘도 측정 데이터를 나타낸 것이다.
Figure 112008065905210-pat00002
구체적으로, 이 실험에서는 미세 양각 패턴(110)의 폭(D) 및 높이(H)의 비율(H/D)이 0.5를 갖는 조건에서 반사판(200) 프리즘 패턴(210)의 프리즘각(θ)이 70°인 조건으로 실험을 하였다.
이 실험 결과, 휘도값은 Vertical Angle -27°에서 최대치를 나타내어 대부분의 빛이 도광판(100)에 수직으로 나오지 않음을 알 수 있었다.
이 실험 외에도 반사판(200)의 다양한 프리즘각(θ)에서의 실험을 통해 확인한 결과 광손실을 줄이면서 도광판(100)에 수직으로 광이 출사되기 위해서는 프리즘각(θ)이 90 ~ 130°를 이루는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
도광판(100)은 빛의 수직 출사를 보다 더 돕도록 전술한 미세 양각 패턴(110)이 하면에 형성된 상태에서 도광판(100)의 상면에 프리즘, 렌티큘러, 도트 등의 형상을 갖는 패턴이 또한 형성될 수 있다.
도광판(100)의 상부에는 보호시트(도시 생략)가 구비될 수 있으며, 이 보호시트는 액정패널과 도광판(100)의 상호 간섭을 최소화함으로써 도광판(100)을 보호하기 위한 것으로 헤이즈(haze)가 거의 없는 투명한 재질의 보호시트가 사용될 수 있다.
도광판(100)의 상부에는 확산시트(도시 생략)가 구비될 수 있으며, 이 확산시트는 도광판(100)의 상면에 패턴이 형성된 경우에 이 패턴의 노출을 방지하기 위한 것으로 0.01 ~ 20 %의 낮은 헤이즈를 갖는 확산시트가 사용될 수 있다.
전술한 도광판(100) 및 반사판(200)과 더불어 본 실시예의 백라이트 유닛(1)에 포함되는 광원 램프(300)는 도광판(100)의 측부에 배치되어 도광판(100)의 입광부로 빛을 방출하게 된다.
이 광원 램프(300)로는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Florescent Lamp; CCFL) 또는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)가 사용될 수 있다.
본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고도 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 본 발명의 기술보호범위는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 측면 발광형 백라이트 유닛의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 도광판의 미세 양각 패턴의 예를 도시한 요부 확대도,
도 3은 도 1에 도시된 반사판의 요부 확대 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1; 백라이트 유닛
100; 도광판
110; 미세 양각 패턴
200; 반사판
210; 프리즘 패턴
300; 광원 램프

Claims (5)

  1. 광원 램프와, 도광판과, 반사판이 포함되는 측면 발광형 백라이트 유닛에 있어서,
    상기 도광판의 하면에는 프리즘, 반구, 삼각뿔, 사각뿔 및 렌티큘러 중 어느 하나, 또는 둘 이상의 형상으로 이루어진 미세 양각 패턴이 형성되며,
    상기 반사판의 상면에는 프리즘 패턴이 형성되며,
    상기 미세 양각 패턴의 높이(H)와 폭(D)의 비율(H/D)은 0.4 ~ 0.9 이며,
    상기 반사판에 형성된 프리즘 패턴은 피치(P)가 5 ~ 200 ㎛ 이고, 프리즘각(θ)이 90 ~ 130°인 것을 특징으로 하는 측면 발광형 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 도광판의 상부에는 도광판을 보호하기 위한 보호시트가 구비되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 백라이트 유닛.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 도광판의 상부에는 0.01 ~ 20 % 의 헤이즈를 갖는 확산시트가 구비되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 백라이트 유닛.
  5. 청구항 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판의 측부에 배치되어 도광판으로 빛을 조사하는 광원 램프는 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Florescent Lamp; CCFL) 또는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)인 것을 특징으로 하는 측면 발광형 백라이트 유닛.
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