KR101108676B1

KR101108676B1 - 백라이트 유니트용 색변환 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유니트

Info

Publication number: KR101108676B1
Application number: KR1020100016559A
Authority: KR
Inventors: 심현섭
Original assignee: 심현섭
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2012-01-25
Also published as: KR20110096966A

Abstract

본 발명은 백라이트 유니트용 색변환 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유니트에 관한 것으로서, 본 발명은 일측 단부가 복수의 LED 광원에 대향하는 도광판을 가지는 에지 방식의 백라이트 유니트용 도광판에 있어서, 복수의 LED 광원이 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류의 광원이고, 색변환 도광판의 입사면, 또는 입사면과 출사면에, UV 경화형 수지 70∼97중량%와, 조명색 변환용 형광체 3∼30중량%로 구성되는 색변환 UV 코팅층이 형성되어 있는 백라이트 유니트용 도광판과 이를 포함하는 백라이트 유니트를 제공하며, 본 발명에 따르면 상대적으로 고가이고 수명이 1/3 정도에 불과한 단수명을 갖는 백색 LED를 광원으로 사용할 필요가 없이, 청색, 보라색, 또는 자외선 LED를 광원으로 사용하고 색변환 도광판을 이용하여 백색광으로 변환시킴으로써 장수명을 유지할 수가 있음은 물론, 경제적이고 효과적이며, 선택적으로는 백라이트 유니트에 있어서 프리즘 시트 및/또는 광확산 시트의 사용을 배제할 수가 있으므로 박형화(薄形化)에 유리하고, 우수한 내열성으로 인하여 백라이트 유니트의 열화 우려가 낮으므로 제품 신뢰성이 높다.

Description

백라이트 유니트용 색변환 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유니트{COLOR CHANGING LIGHT GUIDE PLATE FOR BACK LIGHT UNIT AND BACK LIGHT UNIT USING THE SAME}

본 발명은 백라이트 유니트용 색변환 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유니트에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 백라이트 유니트의 백색 이외의 LED 광원으로부터 조사된 광이 수광되는 입사면(입광면)의 표면에 색변환 UV 코팅층을 가지는 색변환 도광관 및 이를 이용한 백라이트 유니트에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 상대적으로 고가이고 수명이 1/3 정도에 불과한 단수명을 갖는 백색 LED를 광원으로 사용할 필요가 없이, 청색, 보라색, 또는 자외선 LED를 광원으로 사용하고 색변환 도광판을 이용하여 백색광으로 변환시킴으로써 장수명을 유지할 수가 있음은 물론, 경제적이고 효과적이며, 선택적으로는 백라이트 유니트에 있어서 프리즘 시트 및/또는 광확산 시트의 사용을 배제할 수가 있으므로 박형화(薄形化)에 유리하고, 우수한 내열성으로 인하여 백라이트 유니트의 열화 우려가 낮으므로 제품 신뢰성이 높다.

일반적으로, 평판 패널 디스플레이(flat panel display)는 발광 타입과 수광 타입으로 배별될 수 있으며, 발광 타입으로는 음극선관(CRT), 전계 발광(Electro Luminescent: EL) 소자, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 등을 들 수 있고, 수광 타입으로는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD)가 대표적이다.

수광 타입의 액정 디스플레이는 스스로 발광하여 화상을 표시하지 못하고 반드시 외부로부터 수광(受光)하여야만 화상의 디스플레이가 가능하므로, 별도의 광원인 백라이트를 필요로 한다.

이러한 액정 디스플레이용 백라이트는 광원의 설치 위치에 따라 광원이 바로 팀의 하방에 위치하는 직하 방식과 광원이 일측에 위치하는 에지(edge) 방식으로 분류될 수 있으며, 근래 들어서는 디스플레이 장치의 경량화 및 박형화 측면에서 에지 방식이 널리 사용되고 있으며, LED와 같은 복수의 점광원 또는 냉음극 형광램프(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp)나 열음극 형광램프(HCFL: Hot Cathode Fluorescent Lamp)와 같은 선광원을 액정 하방으로 균일하게 분산 유도하기 위한 도광판을 필요로 한다.

도 8에 에지 방식의 종래의 전형적인 백라이트 유니트(100′)의 분해사시도를 도시하며, 그 주요 구성은 광원(15a)과, 상기한 광원(15a)에 일측 단부가 향하여 있는 도광판(10′)과, 그 하방의 반사 시트(20)와, 상기한 도광판(10′) 상방의 프리즘 시트(30)와, 다시 그 위에 적층되는 광확산 시트(40)와, 다시 그 위의 보호 시트(50)로 구성된다.

도시된 예에 대하여 구체적으로 설명하면, 전체적으로 테이퍼(taper) 형태로 된 도광판(10′)의 두꺼운 일측면에 연하여 반사판(15b)이 설치된 선형 광원(15a)으로 이루어지는 광원부(15)가 위치하고, 도광판(10′)의 하방에는 반사 시트(20)가 놓여지며, 도광판(10′)의 상방에는 프리즘 시트(30) 및 광확산 시트(40)와 보호 시트(50)가 차례로 적층된 구조를 이루며, 상기한 프리즘 시트(30)에는 다수의 상호 평행한 프리즘 패턴(미도시)이 형성된다.

상기한 도광판(10′)의 상면은 출사면(11)을 형성하며, 저면(13)은 반사 시트(20)와 접하고, 상기한 광원(15a)에 인접한 일측면은 평활한 입사면(12)을 형성하며, 도광판(10′)의 저면(13)에는 광원부(15)로부터 출사된 광이 진행하는 방향에 직교하는 방향으로 상호 평행하게 형성되는 다수의 프리즘 패턴(14)이 형성되어 프리즘 사면(14a,14b)을 형성한다.

여기서 상기한 광원부(15)로부터 조사된 빛은 평활면으로 형성되는 입사면(12)으로 수광되어 도광판(10′) 저면의 프리즘 패턴(14)의 프리즘 사면(14a,14b)에 의해 산란된 후, 도광판(10′)의 출사면(11)을 통해 프리즘 시트(30) 쪽으로 출사된 다음, 상기한 도광판(10′) 저면(3)에 형성되는 프리즘 패턴(14)과 직교하는 방향으로 형성된 다수의 평행한 프리즘 패턴(미도시)이 형성된 프리즘 시트(30)에 의해 다시 산란된 후 광확산 시트(40)에 의해 균질화된 광으로 변환되어 출사된다.

광확산 시트(40)는 입사되는 광을 확산 및 산란시키는 것에 의해 디스플레이 패널의 전 면적에 걸쳐 균질화된 휘도를 가지는 광으로 변환시키는 역할을 하므로, 도시된 바와 같은 구조의 종래의 백라이트 유니트에 있어서는 프리즘 시트(30)에 대한 광확산 시트(40)의 적층으로 인하여 경박화에 장애가 될 뿐만 아니라, 작업 공수 및 부품수 증대에 따른 생산비용 증가와 공정 효율성 저하의 문제가 있다.

한편, 상기한 도광판(10′)의 저면부에 대한 종래의 기술에 대하여 부연하면, 수광된 광을 효과적으로 산란 및 확산시키기 위한 비드(bead)형상의 이산화티탄(TiO₂), 글래스 또는 아크릴 등을 포함하는 잉크로 도광판(10′)의 저면에 소정의 패턴을 인쇄한 반사막(미도시)을 형성시킨 구조가 제시되어 있으나, 이러한 반사막의 제조 및 인쇄는 복잡한 공정을 필요로 하며 더욱이 인쇄된 반사막이 부분적으로 쉽게 박리되거나 얼룩이 생기는 등의 불량으로 인하여 생산성이 열등하고 불량 시 수리 재사용이 불가능하여 사후 서비스 비용의 증가를 초래하는 주요 원인 중 하나가 되었다.

따라서 상기한 문제점을 해결하기 위한 종래의 다른 방안으로서 저면부에 광 산란 및 확산용의 특정하고도 복잡한 패턴을 사출 성형에 의해 부여한 무인쇄 도광판(미도시)이 제안되어 있으나, 이 역시 사출 성형시의 온도, 압력, 수지의 종류, 첨가제의 종류와 양 등과 같은 다양한 파라메타에 의해 패턴이 변화될 수 있으므로, 그 정밀 제어가 곤란하고, 그에 따라 사출 성형기가 복잡화 및 고가화되며, 생산성이 낮아진다는 문제점이 있다.

최근 들어서는 도광판(10′)의 저면에 프리즘 형상의 일정한 평행 패턴을 기계적 또는 화학적 방법을 이용하여 형성시키는 방법이 널리 사용되고 있으나, 전자제품의 경박화 추세에 따라 백라이트 유니트를 구성하는 다른 여러 구성 부재의 적층을 피할 수 없는 이상, 도광판(10′) 자체의 경박화에는 한계가 있을 수 밖에 없고, 그 두께를 지나치게 얇게 할 경우에는 프리즘 패턴(14)의 깊이와 간격의 정밀 제어가 곤란하고 전 면적에 걸친 균질한 휘도의 구현이 어렵게 된다는 한계가 있다.

이러한 한계점을 극복하기 위한 다른 종래의 방안으로서의 한국특허 제0729806호는 도 9에 도시한 바와 같이, 도광판(10″)의 저면에 프리즘 패턴(14)의 프리즘 사면(14a,14b)을 형성함과 아울러, 전술한 광원(15a)에 인접한 일측면의 입사면(12)을 다수의 볼록부(16a,17a)와 오목부(16b,17b)가 교호적으로 형성된 제1 및 제2 파형면(16,17)으로 된 단차를 가지는 전체적으로 계단 형태로 형성함으로써, 광확산 시트(40)의 적층을 생략할 수 있는 백라이트 유니트용 도광판(10″)을 제안하고 있다.

그러나 상기한 종래의 방법 역시 균일한 휘도를 얻기 위한 프리즘 시트(30)의 적층을 피할 수 없으므로 경박화에는 일정한 한계가 있을 수밖에 없다.

더욱이 전술한 종래 기술의 그 어느 것도 백색 이외의 광을 조사하는 광원을 선택하고 이를 백색광으로 변환시키는 구조와는 전혀 관련이 없다.

한편, 디스플레이 되는 화상의 자연스러운 색상 표현을 위해서는 백라이트 유니트에 적용 가능한 LED는 물론 백색 LED이어야만 한다.

그러나 청색, 보라색, 또는 자외선 LED의 수명은 대략 100,000 시간 정도인 반면, 형광체가 표면 코팅된 백색 LED의 수명은 발열 특성의 열화로 인하여 1/3 정도 수준인 대략 30,000 시간 정도에 불과하다.

LED에 의해 백색광을 얻기 위한 방법은 다음과 같다.

먼저, 고전적 방법으로서 적색, 녹색, 청색의 3가지 LED를 조합하여 백색광을 얻는 방법이 있으나, 3가지 LED의 온도특성이 상이하여 제품의 광학적 특성 및 신뢰성이 열등하다는 문제점은 별론(別論)으로 하더라도, 제작비용이 상대적으로 높고 구동회로가 복잡하여 제품의 크기가 커지므로 백라이트 유니트용 광원으로는 사용될 수 없다.

따라서 백라이트 유니트용 광원으로서 사용되는 것은 단일 백색 LED이며, 백색 LED에 의한 백색광은 특정한 파장의 단일 LED 칩의 표면을 형광체로 코팅하거나 또는 그 주변부나 렌즈부에 형광체를 혼합하여 몰딩하고, 생성된 특정한 단일 파장의 광이 형광체를 여기(exciting)시켜 다른 파장의 광을 생성하고 이를 상기한 단일 LED 칩에 의해 생성된 파장의 광과 혼합하는 것에 의해 얻어진다.

그러나 이러한 종래의 방법은 청색, 보라색, 또는 자외선 LED의 표면에 직접 형광체를 코팅하거나 또는 그 주변부나 렌즈부에 형광체를 혼합하여 몰딩하는 방법을 사용하고 있으므로, 전자는 방열 특성의 저하에 따른 LED의 열화로 인하여 LED의 수명이 약 1/3 이하로 현저하게 단축된다는 문제점이 있으며, 특히 형광체의 대단히 균질한 코팅 또는 분산 분포가 이루어지지 않으면 발광 색조가 불균질하게 된다는 문제점이 있으나 구형 표면에 대한 형광체의 균질한 코팅 또는 분산 분포를 달성하기 곤란하다는 문제점이 있다.

널리 실용화된 가장 오래된 형태의 백색 LED는 450㎚의 파장을 가지는 InGaN계 청색 LED에 황색 형광체(일반적으로는 이트륨-알루미늄-가넷: Y₃Al₅O₁₂ : Ce, YAG계 화합물)를 코팅하거나 또는 몰딩하여 상기 청색 LED의 청색광이 YAG 황색 형광체를 여기(exciting)시켜 상기 청색 LED의 좁은 피크를 갖는 청색광과 YAG 계 황색 형광체에 의한 넓은 피크의 황색광으로 된 단 2파장역을 보강간섭(complementary)시켜 인간의 눈에 백색광으로 인식되게 한 것으로서, 이 기술은 Nichia사에 의한 미국특허 제5,998,925호에 개시(開示)되어 있다.

그러나 이 백색광은 완전한 상보 관계에 있지 않은 두 파장의 광이 혼합된 것으로서 가시광선 영역의 일부 스펙트럼만을 보유할 뿐이므로 연색성이 60-75 정도로서 전체적으로 자연광에 가까운 백색광으로 인식되지 못하므로 일반 실내조명용으로는 그다지 만족스럽지 못하며 청색 LED는 약 405㎚의 여기광원에 가장 높은 효율을 나타내는 반면 YAG계 형광체는 450∼460nm의 청색광에 여기되므로 휘도가 낮다는 문제점이 있고, 특히 YAG계 형광체의 코팅 또는 몰딩에 있어 균질하고도 일정한 분산성을 담보하기 곤란하므로 백색광의 휘도 및 분광 분포 등에 있어 제품의 균일성과 재현성이 낮으며 LED 수명도 현저히 단축된다.

다른 형태의 백색 LED는 상기한 청색 LED와 YAG계 형광체에 의한 백색 LED가 갖는 문제점을 해결하기 위해 여기광원으로서 250㎚ 내지 390㎚ 파장의 고휘도 UV LED를 사용하고 적색, 녹색 및 청색 형광체를 조합함으로써 연색성이 높은 3 파장의 자연색에 가까운 백색광을 얻는 기술로서, Solidlite사의 미국특허 제 5,952,681호에 개시되어 있다. 그러나 청색과 녹색 형광체는 만족스러운 발광효율을 나타내지만 적색 형광체의 발광효율이 떨어지므로 실용화에 걸림돌이 되고 있으며, 특히 자외선 LED는 강한 에너지를 갖는 자외선에 의해 유기 수지를 열화시킬 뿐만 아니라 LED 수명도 현저히 단축된다.

또 다른 형태의 백색 LED는 Solidlite사에 의해 390㎚-410㎚ 파장의 보라색 LED를 사용하고 적색, 청색, 및 녹색 형광체를 조합함으로써 백색광을 얻는다. 고휘도 보라색 LED는 미국의 크리코퍼레이션(Cree Corporation)에 의해 상업적으로 구입 가능하며 390∼410㎚ 범위의 자색광에 의해서 적색, 청색 및 녹색 형광체가 고르게 발광하여 비교적 자연스러운 3파장의 백색광을 내는 것으로 알려져 있다.

백색 LED소자로부터 방출되는 백색광의 특성에 영향을 미치는 요소로서는, 예컨대, LED로부터의 방출광의 세기, LED로부터의 방출광과 형광체에 의해 형광 변환된 광의 조합 적성, 형광체의 성분 및 함량과 형광체의 분산 상태 등을 들 수 있으며, 이들 요소에 의해 방출광은 상당한 영향을 받는다. 특히, 청색 LED와 YAG계 형광체에 의한 백색 LED의 경우 황색 형광체의 첨가량 조절 및 균질한 분산상의 어려움으로 인해 흔히 발광색이 청색이나 황색으로 치우치는 문제점이 발생하기 쉽다.

우수한 발광 특성을 갖는 백색 LED를 얻기 위해서는 형광체가 투광성 매트릭스 수지 중에 균질하게 분산되어야 하나, 제조 과정에서 매트릭스 수지가 완전히 경화되기도 전에 비중이 훨씬 큰 형광체(형광체의 종류에 따라 다르나 비중은 약 3.8∼6.0)가 비중이 작은 투광성 매트릭스 수지(에폭시 수지의 경우 비중 약 1.1∼1.5)의 하부에 침전되므로 우수한 광 특성을 갖는 백색광을 얻기 곤란하며, 형광체의 분산도를 정밀하게 제어하는 것도 용이하지 않으므로 양질의 백색 LED 장치를 제조하기가 용이하지 않으며 제조 재현성도 좋지 않다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 수광 타입 디스플레이 장치에 사용되는 광원으로서 상대적으로 저가이고 장수명성을 가지는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED를 사용할 수가 있는 백라이트 유니트용 색변환 도광판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은 백라이트 유니트의 박형화 및 단순화가 가능한 백라이트 유니트용 색변환 도광판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 세 번째 목적은 상기한 첫 번째 목적에 따른 백라이트 유니트용 색변환 도광판을 이용한 경제적이고 장수명성을 가지는 백라이트 유니트를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 네 번째 목적은 상기한 두 번째 목적에 따른 백라이트 유니트용 색변환 도광판을 이용한 박형화 및 단순한 구조를 가지는 내구성이 양호한 백라이트 유니트를 제공하기 위한 것이다.

삭제

상기한 본 발명의 첫 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 첫 번째 양태(樣態)에 따르면, 일측 단부가 복수의 LED 광원에 대향하는 도광판을 가지는 에지(edge) 방식의 백라이트 유니트용 도광판에 있어서, 상기한 복수의 LED 광원이 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류의 광원이고, 상기한 복수의 LED 광원에 대향하는 도광판의 입사면, 또는 입사면과 출사면에 UV 경화형 수지 70∼97중량%, 바람직하게는 88∼95중량%와, 색변환용 형광체 3∼30중량%, 바람직하게는 5∼12중량%로 구성되는 색변환 UV 코팅층이 형성되어 있는 백라이트 유니트용 색변환 도광판이 제공된다.

상기한 본 발명의 첫 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 두 번째 양태에 따르면, 일측 단부가 복수의 LED 광원에 대향하는 도광판을 가지는 에지(edge) 방식의 백라이트 유니트용 도광판에 있어서, 상기한 복수의 LED 광원이 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류의 광원이고, 상기한 복수의 LED 광원에 대향하는 도광판의 입사면, 또는 입사면과 출사면에 UV 경화형 수지 70∼96.99중량%, 바람직하게는 88∼94.99중량%와, 색변환용 형광체 3∼25중량%, 바람직하게는 5∼10중량%와, 평균 입경 0.2∼30㎛, 바람직하게는 0.5∼5㎛, 특정하게는 1.0∼3.5㎛의 광확산체(light diffusing beads) 0.01∼5.0중량%, 바람직하게는 0.01∼2.0중량%로 구성되는 색변환 UV 코팅층이 형성되어 있는 백라이트 유니트용 도광판이 제공된다.

상기한 본 발명의 첫 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 세 번째 양태에 따르면, 안료가 0.1∼3.0중량%, 바람직하게는 0.1∼1.0중량% 더욱 포함된 상기한 색변환 UV 코팅층이 형성되어 있는 백라이트 유니트용 색변환 도광판이 제공된다.

상기한 본 발명의 첫 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 네 번째 양태에 따르면, 상기한 두 번째 양태에 있어서 상기한 색변환 UV 코팅층 중의 광확산체가 중량비 1:0.4∼0.8:0.1∼0.3의 평균 입경 1∼4㎛:5∼10㎛:11∼30㎛의 광확산체 혼합물인 백라이트 유니트용 색변환 도광판이 제공된다.

상기한 본 발명의 첫 번째 내지 두 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다섯 번째 양태에 따르면, 상기한 색변환 도광판의 저면에 프리즘 패턴이 형성되어 있는 백라이트 유니트용 색변환 도광판이 제공된다.

상기한 본 발명의 첫 번째 내지 두 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 여섯 번째 양태에 따르면, 상기한 색변환 도광판의 입사면에 인접한 내부에 레이저로 형성된 다수의 종방향 슬릿 패턴으로서의 내부 프리즘 패턴이 적어도 1열 상기한 입사면과 평행하게 형성되어 있는 백라이트 유니트용 색변환 도광판이 제공된다.

상기한 본 발명의 첫 번째 내지 두 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 여섯 번째 양태에 따르면, 상기한 색변환 UV 코팅층의 두께가 1∼250㎛, 바람직하게는 3∼100㎛인 백라이트 유니트용 색변환 도광판이 제공된다.

상기한 본 발명의 세 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 첫 번째 양태에 따르면, 상기한 첫 번째 및 두 번째 양태에 따른 색변환 도광판과, 상기한 색변환 도광판의 입사면에 대향하는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원으로 된 광원부와, 상기한 색변환 도광판 저면의 반사 시트를 포함하는 백라이트 유니트가 제공된다.

상기한 본 발명의 세 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 두 번째 양태에 따르면, 상기한 직전의 첫 번째 양태에 있어서, 출사면에 프리즘 시트와 광학산 시트, 그리고 보호시트가 차례로 적층된 백라이트 유니트가 제공된다.

상기한 본 발명의 세 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 세 번째 양태에 따르면, 상기한 다섯 번째 및 여섯 번째 양태에 따른 색변환 도광판과, 상기한 색변환 도광판의 입사면에 대향하는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원으로 된 광원부와, 상기한 색변환 도광판 저면의 반사 시트와, 상기한 색변환 도광판의 출사면에 프리즘 시트와 보호 시트가 적층되는 백라이트 유니트가 제공된다.

상기한 본 발명의 세 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 네 번째 양태에 따르면, 첫 번째 목적 달성을 위한 상기한 두 번째 양태에서 입사면에 색변환 UV 코팅층을 가짐과 아울러, 다섯 번째 및 여섯 번째 양태에 따른 레이저 슬릿으로 된 내부 프리즘 패턴과 저면 프리즘 패턴을 가지는 색변환 도광판과, 상기한 색변환 도광판의 입사면에 대향하는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원으로 된 광원부와, 상기한 색변환 도광판 저면의 반사 시트와, 상기한 색변환 도광판의 출사면에 보호 시트가 적층되는 백라이트 유니트가 제공된다.

상기한 본 발명의 세 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 네 번째 양태에 따르면, 첫 번째 목적 달성을 위한 상기한 두 번째 양태에서 출사면에 색변환 UV 코팅층을 가짐과 아울러, 다섯 번째 및 여섯 번째 양태에 따른 레이저 슬릿으로 된 내부 프리즘 패턴과 저면 프리즘 패턴을 가지는 색변환 도광판과, 상기한 색변환 도광판의 입사면에 대향하는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원으로 된 광원부와, 상기한 색변환 도광판 저면의 반사 시트로 구성되는 백라이트 유니트가 제공된다.

삭제

본 발명에 따른 백라이트 유니트용 색변환 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유니트에 의하면, 상대적으로 고가이고 수명이 1/3 정도에 불과한 단수명을 갖는 백색 LED를 광원으로 사용할 필요가 없이, 청색, 보라색, 또는 자외선 LED를 광원으로 사용하고 이를 색변환 도광판을 이용하여 간단하고도 편리하게 백색광으로 변환시킴으로써 장수명을 유지할 수가 있음은 물론, 경제적이고 효과적이며, 선택적으로는 백라이트 유니트에 있어서 프리즘 시트 및/또는 광확산 시트 및/또는 보호 시트의 사용을 배제할 수가 있으므로 박형화(薄形化)에 유리하고, 구조의 획기적인 단순화를 통한 원가 절감 및 공정 효율성을 제고할 수가 있음과 아울러, 광원부의 우수한 내열 특성으로 인하여 백라이트 유니트의 열화 우려가 낮으므로 장수명성임과 동시에 제품 신뢰성이 높다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 백라이드 유니트용 색변환 도광판의 예시 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트용 색변환 도광판의 예시 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트용 색변환 도광판의 예시 사시도이다.
도 4는 색변환 UV 코팅층의 모식도이다.
도 5는 도 1에 도시한 백라이트 유니트용 색변환 도광판을 이용한 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트의 개략적 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 6은 도 2에 도시한 백라이트 유니트용 색변환 도광판을 이용한 본 발명의 다른 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트의 개략적 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 7은 도 3에 도시한 백라이트 유니트용 색변환 도광판을 이용한 본 발명의 또 다른 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트의 개략적 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 8은 종래의 전형적인 에지 방식의 백라이트 유니트의 개략적 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 9는 다른 종래의 에지 방식의 백라이트 유니트용 도광판의 개략 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10)의 예시 사시도로서, 그 주요 구성은 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원(19)으로 된 광원부(15)에 대향하는 입사면(12)과, 상면이 출사면(11)으로 형성되는 전체적으로 테이퍼(taper) 형태로 구성되며, 상기한 입사면(11)에는 확대부 B에 나타낸 바와 같이 UV 경화형 매트릭스(matrix) 수지 70∼97중량%, 바람직하게는 88∼95중량%와, 조명색 변환용 형광체 3∼30중량%, 바람직하게는 5∼12중량%로 구성되는 색변환 UV 코팅층(1)이 형성되어 있다.

상기한 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10)의 저면(13)에는 확대부 A에 나타낸 바와 같이 프리즘 사면(14a,14b)으로 형성되는 프리즘 패턴(14)이 형성됨이 일반적이나 이는 본 발명에 있어서 제한적이지 않다.

도 2는 본 발명의 다른 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10a)의 예시 사시도로서, 그 주요 구성은 색변환 UV 코팅층(1)의 조성 및 조성비를 비롯하여 그 구조가 도 1과 실질적으로 동일하며, 단지 색변환 UV 코팅층(1)이 입사면(12)에 형성됨과 아울러, 확대부 C에 나타낸 바와 같이 출사면(11)인 상면에도 형성된 점에서만 다르며, 필요하다면 저면(13)에 확대부 A로 나타낸 바와 같은 프리즘 사면(14a,14b)으로 형성되는 프리즘 패턴(14)을 형성할 수 있음은 물론이다.

도 3 역시 본 발명의 또 다른 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10b)의 예시 사시도로서, 그 주요 구성은 색변환 UV 코팅층(1)의 조성 및 조성비를 비롯하여 그 구조도 도 1 또는 도 2와 실질적으로 동일하며, 단지 입사면(12)에 인접한 내부에 레이저로 형성된 다수의 종방향 내부 프리즘 패턴(18)이 상기한 입사면(12)과 평행하게 형성되어 있는 점에서 차이가 있고, 색변환 UV 코팅층(1)이 확대부 D에 나타낸 바와 같이 입사면(12)에 형성되며, 필요하다면 저면(13)에 확대부 A로 나타낸 바와 같은 프리즘 사면(14a,14b)으로 형성되는 프리즘 패턴(14)을 형성할 수 있음은 마찬가지이다.

상기한 도 1 내지 도 3에서는 입사면(12) 또는 입사면(12)과 출사면(11)의 양쪽에 색변환 UV 코팅층(1)을 형성한 예를 도시하고 있다.

또한 상기한 색변환 UV 코팅층(1)은 UV 경화형 매트릭스 수지 70∼96.99중량%, 바람직하게는 88∼94.99중량%와, 조명색 변환용 형광체 3∼25중량%, 바람직하게는 5∼10중량%와, 평균 입경 0.2∼30㎛, 바람직하게는 0.5∼5㎛, 특정하게는 1.0∼3.5㎛의 광확산체(light diffusing beads) 0.01∼5.0중량%, 바람직하게는 0.01∼2.0중량%로 구성될 수 있다.

또한 선택적으로는 상기한 색변환 UV 코팅층(1)이 안료 0.1∼3.0중량%, 바람직하게는 0.1∼1.0중량% 더욱 포함될 수도 있다.

상기한 색변환 UV 코팅층(1) 중의 광확산체가 중량비 1:0.4∼0.8:0.1∼0.3의 평균 입경 1∼4㎛:5∼10㎛:11∼30㎛의 광확산체 혼합물로 구성될 수도 있다.

여기서 상기한 색변환 UV 코팅층(1)의 두께는 본 발명에 있어서 절대적인 것은 아니지만 일반적으로는 1∼250㎛, 바람직하게는 3∼100㎛ 정도이다.

이어서 본 발명의 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10,10a,10b)에 적용되는 색변환 UV 코팅층(1)에 관하여 도 4의 모식도를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에 있어서 UV 경화형 매트릭스 수지(2)로서는 투명성과 내열성이 우수한 것들이 바람직하게 사용될 수 있으며, 투명성과 내열성이 양호한 것이라면 본 발명에 있어 특별한 제한은 없지만, 바람직한 내열성의 투명한 UV 경화형 매트릭스 수지(2)로서는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트, 아크릴 아크릴레이트, 또는 이들의 임의의 혼합 수지를 들 수 있으며, 이들 매트릭스 수지의 첨가량은 조성물 전 중량 기준으로 70∼97중량%, 바람직하게는 88∼95중량%의 범위이다.

이들 내열성의 투명한 UV 경화형 매트릭스 수지(2)의 함량이 조성물 전 중량 기준으로 70중량% 미만인 경우에는 투명성이 열등하게 되고 산란에 의한 후광 효과로 인하여 휘도가 지나치게 저하될 우려가 있으므로 바람직하지 못하며 역으로 97중량%를 초과하는 경우에는 조명색 변환에 의한 백색광 발광 효과가 미흡하게 되어 디스플레이 장치의 색감이 열등하게 될 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.

상기한 UV 경화형 매트릭스 수지(2) 모두는 당업계에 내열성의 투명한 수지로서 관용되는 것들이므로 이에 대한 부연 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명에 적용 가능한 백색광으로의 색변환용 형광체(3c,4c)로서는, 청색 LED를 이용할 경우에는 당업계 공지의 YAG계 황색 형광체만을 이용할 수도 있으나, 바람직하게는 녹색 형광체 및 적색 형광체를 사용하는 것이 3파장의 자연스러운 백색광을 얻을 수 있다는 점에서 바람직하며, 보라색 LED 또는 자외선 LED를 이용할 경우는 녹색 형광체 및 적색 형광체와 청색 형광체를 사용하는 것이 마찬가지의 이유로 바람직하다.

청색 LED와 YAG 황색 형광체를 사용할 경우 얻어지는 백색 LED는 Nichia 사가 개발한 (YGd)₃Al₅O₁₂: Ce 또는 Sr₂Ga₂S₅:Eu² ⁺ 형광체가 전형적이며, 상기한 YAG 황색 형광체는 550∼560㎚에서 여기된다.

한편, 청색 LED(425㎚∼475㎚ 파장 영역)와 녹색 형광체 및 적색 형광체와 청색 형광체를 사용할 경우, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 당업계 공지의 다양한 것들이 사용될 수 있기는 하지만 430㎚∼480㎚의 파장 영역에서 여기될 수 있는 적색 형광체의 예로서는 Y₂O₂S:Eu,Gd, Li₂TiO₃: Mn, LiAlO₂: Mn, 6MgOㆍAs₂O₅:Mn⁴⁺, 또는 3.5MgOㆍ0.5MgF₂ㆍGeO₂: Mn⁴⁺를 들 수 있으며, 515㎚∼520㎚의 파장 영역에서 여기될 수 있는 녹색 형광체의 예로서는 ZnS:Cu,Al, Ca₂MgSi₂O₇:Cl, Y₃(Ga_xAl_1-x)₅O₁₂: Ce(0<x<1), La₂O₃ㆍ11Al₂O₃: Mn, Ca₈Mg(SiO₄)₄C_l2: Eu, Mn를 들 수 있다.

청색 LED와 적색 및 녹색 형광체 이용한 3 파장 백색 LED는 적색 및 녹색형광체 혼합물을 여기시켜 상기 청색 LED 칩의 청색광과 혼합되는 적색광 및 녹색광을 생성함으로써 3파장 백색광을 발광하게 된다.

또한, 상기한 청색 LED 칩에 의해 여기될 수 있는 적색 및 녹색 형광체는 산화물 형태로서 안정성이 크고 연장된 수명을 갖는다.

본 발명에 있어서는 상기한 녹색 형광체와 적색 형광체를 적절한 비율로 혼합하여 직간접적으로 청색 LED 칩에 직접 코팅하여 3 파장 백색광을 얻는 것이 아니라, LED 와는 직접적인 관련이 없이 색변환 도광판(10,10a,10b)의 입사면(12)또는 입사면(12)과 출사면(11)에 색변환 UV 코팅층(1)을 형성함으로써 3 파장 백색광을 얻는 것임을 유의할 필요가 있다.

상기한 색변환 UV 코팅층(1)을 색변환 도광판(10,10a,10b)에 적용하면, 고가의 형광체 사용량 저감으로 경제적일 뿐만 아니라 휘발성 유기휘발물이 거의 생성되지 않으므로 친환경적이며, 열경화형보다 생산성이 현저히 높고, 형성된 도막은 높은 내스크래치성(anti-scratch property)을 가지며, 필요할 경우 당업계 공지의 대전방지제나 방오제(防汚劑) 등을 첨가함으로써 정전기 발생 방지성 또는 내오염성을 용이하게 부여할 수도 있다.

상기한 적색 및 녹색 형광체 중 적색 형광체는 발광 피크 파장이 약 659㎚일 경우에는 Li₂TiO₃:Mn이 바람직하며, 발광 피크 파장이 약 670㎚일 경우에는 LiAlO₂:Mn이 바람직하고, 발광 피크 파장이 약 650㎚일 경우에는 6MgOㆍAs₂O₅:Mn⁴⁺이바람직하며, 발광 피크 파장이 약 650㎚일 경우에는 3.5MgOㆍ0.5MgF₂ㅇGeO₂:Mn⁴ ⁺이 바람직하다.

상기한 적색 및 녹색 형광체 중 녹색 형광체는 발광 피크 파장이 약 520㎚일 경우에는 La₂O₃ㆍ11Al₂O₃: Mn이 바람직하고, 발광 피크 파장이 약 516㎚일 경우에는 Y₃(Ga_xAl_1-x)₅O₁₂: Ce(0<x<1)이 바람직하며, 발광 피크 파장이 약 515㎚일 경우에는 Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂: Eu, Mn이 바람직하다.

상기한 녹색 형광체와 적색 형광체는 다양한 비율로 혼합될 수 있으며 분홍 또는 청백색과 같은 중간색의 LED를 형성할 수도 있다. 한편, 상기한 청색 LED 칩은 InGaN형, SiC형 또는 ZnSe형일 수 있다.

한편, 보라색 LED 또는 자외선 LED의 경우에는 상기한 녹색 형광체와 적색 형광체 외에, 청색 형광체로서는 BaMgAl₁₀O₁₇ 또는 (Sr,Ca,BaMg)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu를 사용할 수 있다.

상기한 적색, 청색 및 녹색 형광체의 적절한 배합에 의해 백색광 또는 다양한 색상의 광이나 또는 색 온도가 상이한 다양한 광을 얻을 수가 있다.

얻어지는 백색광은 적색, 청색 및 녹색 형광체의 적절한 배합에 의해 디스플레이 장치의 특성에 따라 3200∼7500K의 색온도 범위 내에서 적절히 조절될 수 있음은 물론이다.

상기한 적색 형광체, 청색 형광체, 녹색 형광체, 또는 이들의 조합물(3c,4c)의 함량은 전 조성물 중량 기준으로 3∼30중량%, 바람직하게는 5∼12중량%이며, 청색 LED에 대하여 적색 형광체와 녹색 형광체를 사용할 경우 그 중량 비율은 1: 0.2∼1.2의 비율, 바람직하게는 1:0.3∼0.8의 비율이며, 보라색 LED 또는 자외선 LED에 대하여 적색 형광체, 청색 형광체 및, 녹색 형광체를 사용할 경우의 그 중량 비율도 1: 0.2∼1.2: 0.2∼1.2의 비율, 바람직하게는 1:0.3∼0.8:0.3∼0.8의 비율이다.

상기한 색변환용 형광체(3c,4c)의 함량이 전 조성물 중량 기준으로 3.0중량% 미만인 경우에는 만족스러운 백색광이 얻어지지 않을 우려가 있으며 역으로 30중량%를 초과하면 경제적이지 못할 뿐만 아니라 휘도가 지나치게 저하될 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.

한편, 본 발명에 있어서 선택적으로 첨가될 수도 있는 광확산체(3b,4b)의 예로써는, 실리콘 수지(silicon resin: 굴절율 1.43), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: 굴절율 1.49), 폴리우레탄(polyurethane: 굴절율 1.51), 폴리에틸렌(polyethylene: 굴절율 1.54), 폴리프로필렌(polypropylene: 굴절율 1.46), 나일론(Nylon: 굴절율 1.54), 폴리스티렌(polystyrene: 굴절율 1.59), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate: 굴절율 1.49), 폴리카보네이트(polycarbonate: 굴절율 1.59) 등의 호모 중합체나 이들의 단량체의 공중합체 등과 같은 유기계 광확산제와; 실리카(silica: 굴절율 1.47), 알루미나(alumina: 굴절율 1.50∼1.56), 글래스(glass: 굴절율 1.51), 탄산칼슘(CaCO₃: 굴절율 1.51), 탈크(talc: 굴절율 1.56), 마이카(mica: 굴절율 1.56), 황산바륨(BaSO₄: 굴절율 1.63), 산화아연(ZnO: 굴절율 2.03), 산화세슘(CeO₂: 굴절율 2.15), 이산화티탄(TiO₂: 굴절율 2.50∼2.71), 산화철(2.90) 등의 무기계 광확산제, 또는 이들의 임의의 혼합물을 들 수 있으나, 바람직한 것은 유기계 광확산제이며, 가장 바람직한 것은 높은 투명성 측면에서 폴리메틸메타크릴레이트이고, 매트릭스 수지와 같은 종류를 첨가하지 않는 것이 의도하는 적절한 광확산에 의한 형광체의 충분한 여기를 담보한다는 측면에서 필요하다.

상기한 광확산체(3b,4b)는 첨가할 경우 평균 입경 0.2∼30㎛, 바람직하게는 0.5∼5㎛, 특정하게는 1.0∼3.5㎛인 것이 사용되며, 그 첨가량은 조성물 전 중량 기준으로 0.01∼5.0중량%, 바람직하게는 0.01∼2.0중량%이다.

광확산체(3b,4b)의 평균 입경이 0.2㎛ 미만일 경우에는 투명성이나 투광성이 열등하게 될 우려가 있어 바람직하지 아니하며 역으로 30㎛를 초과하는 경우에는 형광체의 여기가 불충분하거나 균일하지 못하게 될 우려가 있어 마찬가지로 바람직하지 못하다.

상기한 광확산체(3b,4b)의 전 조성물에 대한 첨가량이 0.01 중량% 미만에서는 형광체의 여기가 불충분하거나 균일하지 못하게 될 우려가 있어 바람직하지 못하며, 역으로 5.0중량%를 초과하면 투명성이나 투광성이 열등하게 될 우려가 있어 바람직하지 아니하다.

상기한 평균 입경 0.2∼30㎛, 바람직하게는 0.5∼5㎛, 특정하게는 1.0∼3.5㎛의 광확산체(3b,4b)가 0.01∼5.0중량%, 바람직하게는 0.01∼2.0중량%의 양으로 첨가될 경우, UV 경화형 매트릭스 수지(2)의 함량은 70∼96.99중량%, 바람직하게는 88∼94.99중량%로 제어되며, 조명색 변환용 형광체(3c,4c)의 함량은 3∼25중량%, 바람직하게는 5∼10중량%로 제어된다.

특정하게는 상기한 색변환 UV 코팅층(1)에 의한 균질한 백색광 발현을 위하여 평균 입경 1∼4㎛:5∼10㎛:11∼30㎛의 광확산체를 중량비 1:0.4∼0.8:0.1∼0.3로 혼합한 혼합물을 사용할 수도 있다.

또한 드물게는 디스플레이 장치의 색조 제어를 위하여 무기 또는 유기 안료를 0.1∼3.0중량%, 바람직하게는 0.1∼1.0중량% 포함시킬 수도 있으며, 투명성 측면을 고려하면 유기 안료가 바람직하며, 이러한 안료의 예로서는 니트로계 안료, 아조계 안료, 인단트렌계 안료, 티오인디고계 안료, 페릴렌계 안료, 디옥사진계 안료, 퀴나트리돈계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 퀴노프탈론계 안료 공지된 다양한 종류를 사용할 수 있다. 예컨대, 따뜻한 느낌을 주는 황색 안료의 경우로서는 모노아조, 디아조, 나프탈아조벤젠, 황벽, 황련 또는 이들의 임의의 혼합 안료를 들 수 있으나, 이는 어디까지나 본 발명에 있어서 선택적이다.

이어서 다시 첨부 도면으로 환원하여 설명하면, 도 5는 도 1에 도시한 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10)을 이용한 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트(100)의 개략적 구성을 나타내는 분해사시도로서, 그 주요 구성은 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원(19)으로 된 광원부(15)와, 색변환 UV 코팅층(1)이 형성된 입사면(12)이 상기한 광원부(15)에 대향하게 위치하는 본 발명에 따른 색변환 도광판(10)과, 그 저면의 반사 시트(20)와, 출사면(11)을 이루는 그 상면에 순차적으로 적층되는 프리즘 시트(30), 광확산 시트(40) 및, 보호 시트(50)가 존재하는 예를 나타내고 있다.

여기서 상기한 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10)의 저면(13)에는 확대부 A에 나타낸 바와 같이 프리즘 사면(14a,14b)으로 형성되는 프리즘 패턴(14)이 형성됨이 일반적이다.

상기한 도 5에 도시한 본 발명에 따른 색변환 도광판(10)을 이용하는 본 발명에 따른 백라이트 유니트(100)에 있어서는 광원(19)으로서 상대적으로 고가이고 단수명성을 가지는 백색 LED를 사용할 필요 없이 상대적으로 저가이고 장수명성을 가지는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED를 사용하고 이를 색변환 UV 코팅층(1)이 입사면(12)에 형성된 도광판(10)을 이용하는 것에 의하여 간단하고도 편리하게 백색광으로 변환시킴으로써 장수명을 유지할 수가 있음은 물론, 경제적이고 효과적이다.

도 6은 도 2에 도시한 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10a)을 이용한 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트(100a)의 개략적 구성을 나타내는 분해사시도로서, 그 주요 구성은 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원(19)으로 된 광원부(15)와, 색변환 UV 코팅층(1)이 입사면(12)은 물론, 출사면(11)에도 형성된 본 발명에 따른 색변환 도광판(10a)과, 그 저면의 반사 시트(20)와, 출사면(11)을 이루는 그 상면에 순차적으로 적층되는 프리즘 시트(30), 광확산 시트(40) 및, 보호 시트(50)가 존재하는 예를 나타내고 있다.

여기서 상기한 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10)의 저면(13)에는 확대부 A에 나타낸 바와 같이 프리즘 사면(14a,14b)으로 형성되는 프리즘 패턴(14)을 형성함이 일반적임은 전술한 바와 같다.

비록 도시된 예에서는 프리즘 시트(30), 광확산 시트(40) 및, 보호 시트(50)가 모두 존재하는 예를 나타내고 있으나, 색변환 UV 코팅층(1)에 전술한 바와 같은 광확산체(3b,4b)를 첨가할 경우에는 색변환 UV 코팅층(1) 자체가 광확산 시트(40)와 보호 시트(50)의 기능을 동시에 수행하게 할 수 있으며, 프리즘 시트(30)의 구성은 반드시 필요한 것은 아니므로 이들 모두를 동시에 생략할 수도 있으며, 필요하다면 프리즘 시트(30)를 부착한 상태에서 상기한 광확산체(3b,4b)가 첨가된 색변환 UV 코팅층(1)을 코팅하는 것에 의해서 백라이트 유니트(100a)의 박형화 및 단순화를 이룸으로써 공수 및 부품수 절감에 따른 경제성 및 우수한 내구성을 부여할 수가 있음은 물론, 전술한 바와 마찬가지로 광원(19)으로서 상대적으로 고가이고 단수명성을 가지는 백색 LED를 사용할 필요 없이 상대적으로 저가이고 장수명성을 가지는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED를 사용하고 이를 색변환 UV 코팅층(1)이 입사면(12)에 형성된 색변환 도광판(10)을 이용하는 것에 의하여 간단하고도 편리하게 백색광으로 변환시킴으로써 장수명을 유지할 수가 있다.

도 7은 도 3에 도시한 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10b)을 이용한 본 발명의 또 다른 바람직한 일구체예에 따른 백라이트 유니트(100b)의 개략적 구성을 나타내는 분해사시도로서, 그 주요 구성은 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원(19)으로 된 광원부(15)와, 색변환 UV 코팅층(1)이 형성된 입사면(12)이 상기한 광원부(15)에 대향하게 위치함과 동시에, 상기한 입사면(12)에 인접한 내부에 레이저로 형성된 상호 이격된 다수의 종방향의 내부 프리즘 패턴(18)이 상기한 입사면(12)과 평행하게 형성된 본 발명에 따른 색변환 도광판(10b)과, 그 저면의 반사 시트(20)와, 출사면(11)을 이루는 그 상면에 적층되는 보호 시트(50)가 존재하는 예를 나타내고 있다.

여기서 상기한 백라이트 유니트용 색변환 도광판(10b)의 저면(13)에는 확대부 A에 나타낸 바와 같이 프리즘 사면(14a,14b)으로 형성되는 프리즘 패턴(14)이 형성될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따른 색변환 도광판(10b)의 입사면(12)에 인접한 내부에는 세로 방향(폭 방향)으로 나란히 상호 이격하여 형성되는 다수개의 내부 프리즘 패턴(18)이 형성되며, 상기한 내부 프리즘 패턴(18)은 공지의 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저빔을 조사(照射)하여 포커스를 맞추는 것에 의하여 색변환 도광판(10b)의 입사면(12)에 인접한 일정 거리에 세로 방향으로 다수개가 나란히 동일 길이로 상호 이격하여 마킹(marking)됨으로써 형성된다.

마킹용 레이저의 종류로는 이트륨(Y), 알루미늄(A), 가넷(G)을 이용한 야그(YAG) 레이저 또는 고체 레이저를 사용할 수 있다.

상기한 바와 같이 야그(YAG) 레이저 혹은 다른 종류의 고체 레이저를 투명 플라스틱, 예를 들면, 아크릴, 폴리카보네이트, 에폭시, 폴리메틸메타아크릴레이트 등의 광 투과율이 높은 플라스틱 재질의 내부에 매우 높은 강도로 집속하여 조사(照射)를 하면, 비선형 흡수 현상에 의해 낮은 에너지에서는 일어나지 않는 레이저 빔 흡수가 플라스틱 내부에 일어나게 되고, 이로 인해 생긴 미세 용융(micro -melting)이나 미세 크랙(micro-crack) 등이 발생하여 상기한 내부 프리즘 패턴(18)이 만들어지게 된다.

상기한 내부 프리즘 패턴(18)은 세로방향으로 나란히 상호 이격 형성되어 광원(19)으로부터 발광되는 빛을 그에 직교하는 가로 방향으로 얇고 균일하게 분산시키게 되며, 색변환 도광판(10b) 저면의 프리즘 패턴(14)에 의하여 균일한 휘도의 면광원으로 출사면(11)을 향하여 출사한다.

한편, 도시된 예에서는 색변환 도광판(10b)의 내부 프리즘 패턴(18)이 색변환 도광판(10b)의 입사면(12) 쪽 일측에만 형성된 예를 나타내고 있으나, 도광판(10b)의 양측 또는 적어도 두 곳 이상에 형성할 수도 있음은 물론이며, 입사면(12)을 상하로 나누고 상호 이격 폭을 달리하는 2열 또는 그 이상의 열로 형성할 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 영역 내이다.

도시된 예에서는 내부 프리즘 패턴(18)이 색변환 도광판(10b)의 내부에 존재하므로 입사면(12) 자체는 평활면으로 형성되며, 따라서 형광체가 포함된 색변환 UV 코팅층(1)의 코팅도 형광체의 균일한 분산 하에 평활하게 이루어지며 그 작업 또한 용이하게 수행될 수 있다.

여기서, 상기한 색변환 도광판(10b)의 두께(폭)는 내부 프리즘 패턴(18)의 두께보다 얇게 형성할 수가 있으며, 그 단면이 대략 누운 "T" 자(字) 형태로 할 수 있으므로 박막화에 보다 유리하다.

전술한 색변환 도광판(10,10a,10b)의 재질은 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트 등과 같은 다양한 공지의 내열성 투명수지, 또는 크리스탈 또는 유리 등이 바람직하나, 본 발명에 있어 그 재질은 한정되지 아니한다.

도시된 예에서는 색변환 UV 코팅층(1)이 평활한 입사면(12) 상에 코팅되고 상기한 입사면(12)에 인접한 내측의 내부 프리즘 패턴(18)과 저면(13)의 프리즘 패턴(14)을 형성시킨 본 발명에 따른 색변환 도광판(10b)을 적용하는 것에 의하여 사출면(11) 상에는 보호 시트(50) 만을 적층하는 박형화된 단순화된 구조의 백라이트 유니트(100b)를 나타내고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기한 보호 시트(50) 대신에 사출면(11) 상에 전술한 바와 같은 광확산체를 포함하는 다른 색변환 UV 코팅층(1)을 광확산 및 보호 시트로서 기능하도록 더욱 형성시키는 것에 의해 백라이트 유니트(100b)의 획기적인 박형화 및 단순화를 이룸으로써 공수 및 부품수 절감에 따른 경제성 및 우수한 내구성을 부여함은 물론, 전술한 바와 마찬가지로 광원(19)으로서 상대적으로 고가이고 단수명성을 가지는 백색 LED를 사용할 필요 없이 상대적으로 저가이고 장수명성을 가지는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED를 사용하고 이를 색변환 UV 코팅층(1)을 이용하는 것에 의하여 간단하고도 편리하게 백색광으로 변환시킴으로써 장수명을 유지할 수가 있다.

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지금까지 본 발명을 바람직한 구체예를 들어 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하려는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 영역으로부터 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이고, 이 또한 본 발명의 영역 내이다.

1: 색변환 UV 코팅층
2: 매트릭스(matrix) 수지 3a,4a: 안료
3b,4b: 광확산체 3c,4c: 형광체
10,10a,10b: 색변환 도광판
11: 출사면 12: 입사면
13: 저면 14: 프리즘 패턴
14a,14b: 프리즘 사면 15: 광원부
15a: 광원 15b: 반사판
16,17: 제1 및 제2 파형면 16a,17a: 볼록부
16b,17b: 오목부
18: 내부 프리즘 패턴 19: 청색, 보라색, 또는 자외선 LED
20: 반사 시트 30: 프리즘 시트
40: 광확산 시트 50: 보호 시트
100,100a,100b: 본 발명에 따른 백라이트 유니트

Claims

일측 단부가 입사면으로서 복수의 LED 광원에 대향하는 도광판을 가지는 에지(edge) 방식의 백라이트 유니트용 도광판에 있어서,
상기한 복수의 LED 광원이 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류의 광원이고, 상기한 복수의 LED 광원에 대향하는 도광판의 입사면에 UV 경화형 수지 70∼97중량%와, 색변환용 형광체 3∼30중량%로 구성되는 색변환 UV 코팅층이 형성되어 있으며,
상기한 도광판의 입사면에 인접한 내부에 레이저로 형성된 적어도 1열의 내부 프리즘 패턴이 상기한 입사면과 평행하게 형성되어 있는
백라이트 유니트용 색변환 도광판.
일측 단부가 입사면으로서 복수의 LED 광원에 대향하는 도광판을 가지는 에지(edge) 방식의 백라이트 유니트용 도광판에 있어서,
상기한 복수의 LED 광원이 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류의 광원이고, 상기한 복수의 LED 광원에 대향하는 도광판의 입사면에 UV 경화형 수지 70∼96.99중량%와, 색변환용 형광체 3∼25중량%와, 평균 입경 0.2∼30㎛의 광확산체(light diffusing beads) 0.01∼5.0중량%로 구성되는 색변환 UV 코팅층이 형성되어 있으며,
상기한 도광판의 입사면에 인접한 내부에 레이저로 형성된 적어도 1열의 내부 프리즘 패턴이 상기한 입사면과 평행하게 형성되어 있는
백라이트 유니트용 색변환 도광판.
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제2항에 있어서, 상기한 색변환 UV 코팅층 중의 광확산체가 중량비 1:0.4∼0.8:0.1∼ 0.3의 평균 입경 1∼4㎛:5∼10㎛:11∼30㎛의 광확산체 혼합물로 구성되는 백라이트 유니트용 색변환 도광판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 도광판의 저면에 프리즘 패턴이 형성되어 있는 백라이트 유니트용 색변환 도광판.
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제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 색변환 UV 코팅층의 두께가 1∼250㎛인 백라이트 유니트용 색변환 도광판.
상기한 제1항 또는 제2항에 따른 색변환 도광판과;
상기한 색변환 도광판의 입사면에 대향하는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원으로 형성되는 광원부와;
상기한 색변환 도광판 저면의 반사 시트로 구성되는
백라이트 유니트.
제15항에 있어서, 출사면에 프리즘 시트와 광학산 시트, 그리고 보호시트가 차례로 적층되는 백라이트 유니트.
상기한 제12항에 따른 색변환 도광판과;
상기한 색변환 도광판의 입사면에 대향하는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원으로 된 광원부와;
상기한 색변환 도광판 저면의 반사 시트와;
상기한 색변환 도광판의 출사면에 프리즘 시트와 보호 시트가 적층되는
백라이트 유니트.
저면에 프리즘 패턴을 가지는 상기한 제1항 또는 제2항에 따른 색변환 도광판과;
상기한 색변환 도광판의 입사면에 대향하는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원으로 된 광원부와;
상기한 도광판 저면의 반사 시트와;
상기한 도광판의 출사면에 보호 시트가 적층되는
백라이트 유니트.
저면에 프리즘 패턴을 가지며 입사면에 색변환 UV 코팅층을 가지는 상기한 제1항 또는 제2항에 따른 색변환 도광판과;
상기한 색변환 도광판의 입사면에 대향하는 청색, 보라색, 또는 자외선 LED 중 어느 한 종류로 된 복수의 LED 광원으로 된 광원부와;
상기한 도광판 저면의 반사 시트와;
상기한 도광판의 출사면에 상기한 입사면에 코팅된 것과 동일한 UV 코팅층이 적층되는
백라이트 유니트.
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