KR101216088B1 - 도광판 및 이를 포함하는 백라이트유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일면 및 상기 일면과 대향하는 타면을 구비하고, 광을 가이드하는 광학 플레이트, 및 상기 광학플레이트의 상기 일면에 음각 구조로 형성되는 다수의 광학패턴을 포함하되, 상기 광학패턴은 측면발광형 LED에서 멀어질수록 단위패턴의 높이가 증가하도록 배치되어, 상기 측면발광형 LED로부터 멀어지는 쪽으로 갈수록 단위패턴의 상부면이 뾰족한 쐐기형상으로 형성되어, 상기 상부면들의 중심점을 연결하는 경우 포물선 구조가 구현되는, 백라이트용 도광판을 제공한다.

Description

도광판 및 이를 포함하는 백라이트유닛{Light guide palte and Back light unit using the same}
본 발명은 광휘도를 증진할 수 있는 도광판 및 이를 이용하여 제조되는 백라이트 유닛에 관한 것이다.
백라이트 유닛은 자체적으로 빛을 내지 못하는 LCD 뒷면에 디스플레이 영상이 보일 수 있도록 고르게 빛을 비춰주는 역할을 하며, 상기 도광판은 백라이트 유닛의 휘도와 균일한 조명 기능을 수행하는 부품으로 광원(LED)에서 발산되는 빛을 LCD 전체 면에 균일하게 전달하는 플라스틱 성형렌즈의 하나이다.
도 1a를 참조하면, 이러한 백라이트 장치(1)는 기판(20) 상에 평탄한 도광판(30)이 배치되고 이 도광판(30)의 측면에는 복수의 측면형 LED(10)(하나만 도시)가 어레이 형태로 배치된다.
LED(10)에서 도광판(30)으로 입사된 빛(L)은 도광판(30)의 밑면에 제공된 미세한 반사 패턴 또는 반사 시트(40)에 의해 상부로 반사되어 도광판(30)에서 출사된 다음 도광판(30) 상부의 LCD 패널(50)에 백라이트를 제공하게 된다. 이러한 백라이트 유닛에는 도 1b에 도시된 개념도와 같이, 상기 도광판(30)과 LCD 패널(50) 사이에 확산시트(31)나 프리즘 시트(32, 33), 보호시트(34) 등의 복수의 광학시트를 더 부가하는 구조로 형성될 수 있다. 그러나 도광판 자체의 두께로 인해 전체적인 제품의 두께를 박형화할 수 있는데 한계를 나타내고 있으며, 대면적 백라이트 유닛의 경우, 휘도가 떨어지며 화질이 저하되는 문제를 야기하고 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 도 1b에 도시된 구조와 같이 광원(10)에서의 빛을 멀리 보내기 위해 도광판(30)의 구조를 쐐기형상으로 구현하고, 도광판의 상부 또는 하부에 패턴(31, 41)을 형성하는 방안이 제시되고 있다. 그러나 이러한 쐐기 행태의 도광판의 구조는 1 Bar 구조 등 단순한 구조만 구현이 가능하며, 복합타입(hybrid type)의 경우에는 쐐기형태의 도광판의 형성이 어려워 제조시 도광판을 분리 형성하고 조립하는 공정을 도입해야 하는 어려움이 있다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 도광판의 타면에 음각구조의 광학패턴을 배치하되, 휘도가 저하되는 부분의 광학패턴의 깊이를 증가시키고, 배치 밀도를 증가시킴으로써, 광 휘도를 증진할 수 있는 도광판의 구조 및 이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트용 도광판은 일면 및 상기 일면과 대향하는 타면을 구비하고, 광을 가이드하는 광학 플레이트, 및 상기 광학플레이트의 상기 일면에 음각 구조로 형성되는 다수의 광학패턴을 포함하되, 상기 광학패턴은 측면발광형 LED에서 멀어질수록 단위패턴의 높이가 증가하도록 배치되어, 상기 측면발광형 LED로부터 멀어지는 쪽으로 갈수록 단위패턴의 상부면이 뾰족한 쐐기형상으로 형성되어, 상기 상부면들의 중심점을 연결하는 경우 포물선 구조가 구현된다.
상기 백라이트용 도광판은 상기 광학플레이트의 타면, 일측면, 타측면, 및 상기 일측면 및 상기 일면을 만입하여 형성된 광원 수용홈을 더 포함할 수 있다.
상기 광학패턴은 단위패턴의 상부면을 상기 광의 입사 방향으로 경사를 이루는 구조로 형성하여, 상기 단위패턴으로 입사된 광이 상기 단위패턴의 상부면의 경사면에 부딪쳐 다시 발광부쪽으로 재반사되도록 하여, 광의 전달거리를 증가시킬 수 있다.
상기 광학패턴은 상기 측면발광형 LED에서 멀어질수록 배치밀도가 높아지도록 배치되어, 상기 측면발광형 LED로부터 출사된 광이 상기 광학패턴에 의해 반사되어 상기 측면발광형 LED로 재반사됨으로써, 광의 전달거리를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 백라이트 유닛은 측면발광형 LED가 실장된 인쇄회로기판, 일면 및 상기 일면과 대향하는 타면을 구비하고, 상기 측면발광형 LED에서 출하되는 광을 가이드하는 광학 플레이트, 및 상기 광학플레이트의 상기 일면에 음각 구조로 형성되는 다수의 광학패턴을 포함하되, 상기 광학패턴은 상기 측면발광형 LED에서 멀어질수록 단위패턴의 높이가 증가하도록 배치되어, 상기 측면발광형 LED로부터 멀어지는 쪽으로 갈수록 단위패턴의 상부면이 뾰족한 쐐기형상으로 형성되어, 상기 상부면들의 중심점을 연결하는 경우 포물선 구조가 구현된다.
본 발명에 따르면, 도광판의 타면에 음각구조의 광학패턴을 배치하되, 휘도가 저하되는 부분의 광학패턴의 깊이를 증가시키고, 배치 밀도를 증가시킴으로써, 광 휘도를 증진할 수 있는 효과가 있다.
또한, 광학패턴의 저면의 형상을 경사구조로 형성하여 발광부 쪽으로 재반사되어 나오는 빛의 양을 최소화할 수 있으며, 다양한 도광판, 즉 하이브리드타입(hybrid type)이나 2 Bar 에지타입의 경우 쐐기형 도광판의 기능을 구현할 수 있는 효과도 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 백라이트 유닛의 구조를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 백라이트 유닛의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광학패턴의 구조를 설명하는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 백라이트 유닛에 광학패턴의 배치관계를 도시한 평면개념도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 평평한 구조(Flat)의 도광판으로 쐐기형태의 도광판의 효과를 구현하기 위하여 도광판의 타면에 높이를 달리한 음각구조의 광학패턴을 구현하는 구조를 제공하는 것을 요지로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 도광판 및 이를 포함하는 백라이트 유닛의 구성을 도시한 개념도이다.
본 발명에 따른 백라이트유닛은 일면 및 상기 일면과 대향하는 타면을 구비하고, 광을 가이드하는 광학 플레이트(130), 상기 광학플레이트의 상기 일면에 음각 구조로 형성되는 다수의 광학패턴(P)을 포함하여 구성된다. 특히, 상기 광학패턴은 광원에서 멀어질수록 깊이가 증가하도록 배치되는 것이 바람직하다. 물론, 상기 광학플레이트의 외부에서 광이 입사하도록 하는 에지타입의 백라이트 유닛의 구현도 가능하다. 본 실시예에서는 도 2에 도시된 구조를 일례로 들어 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 도광판은 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 광학플레이트의 타면, 일측면, 타측면, 및 상기 일측면 및 상기 일면을 만입하여 형성된 광원 수용홈(140)을 더 포함하는 구조로 구현할 수 있다. 상기 광원 수용홈에는 광원이 결합하는 구조로 백라이트 유닛이 구현될 수 있도록 한다.
도시된 구조의 백라이트 유닛의 구성에서는 일면 및 상기 일면에 대향하는 타면을 포함하는 광학플레이트(130)를 구비하며, 상기 광학플레이트의 타면에는 LED 등의 광원(120)을 수용하는 광원 수용홈(140)이 구비될 수 있다(물론, 상술한 바와 같이, 에지타입의 구조에서는 광원 수용홈이 없는 구조로 구현될 수도 있다.)
특히, 상기 광학플레이트(130)의 타면에는 음각구조로 형성되는 다수의 광학패턴(P)이 구현되며, 상기 광학패턴들은 각기 다른 높이를 가지게 된다. 아울러, 상기 다수의 광학패턴은 상기 광원의 광입사면에서 멀어질수록 깊이가 증가하는 배치구조를 가짐이 바람직하다.
상기 광원은 인쇄회로기판(110)에 실장되며, 도광판(130)과 인쇄회로기판 사이에는 반사필름(130)이 더 포함되어 구성될 수 있다.
상기 광원(120)은 광의 출사면(121)이 광원 수용홈(140)의 측벽방향으로 구현되는 측면발광형 LED(side view LED)를 사용할 수 있다. 즉 LED 광원(130)에서 출사되는 광의 방향이 바로 상부로 직진하는 것이 아니라 측변(도광판의 광입사면)을 향해서 출사하는 구조의 광원을 이용할 수 있다.
상기 광학플레이트(130)는 일면과 타면이 평행한 구조(Flat)로 광투과성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 도광판의 일면과 대응되는 타면에는 내부방향으로 광원 수용홈(140)이 구비되며, 상기 광원 수용홈(140)에 상술한 LED(120)가 삽입되는 구조로 결합될 수 있도록 한다.
상기 광학플레이트(130)의 타면에 형성되는 광학패턴(P)은, 다수의 단위패턴(P1~Pn)의 배치구도를 이룰 수 있도록 하며, 특히 광입사면에서 멀어질수록 순차적으로 깊이(높이)가 증가하도록 배치함이 바람직하다. 즉, 광입사면에서 멀어질 수록 깊게 형성되는 광학패턴으로 인해, 기존의 쐐기형태의 도광판의 기능과 동일하거나 우수한 기능을 구현할 수 있게 된다.
또한, 상기 광학패턴(P)은 반사효과를 극대화하기 위하여 광원에서 가까운 영역은 패턴의 밀도를 낮게, 먼곳에는 패턴의 밀도를 높게 배치 형성하여 휘도의 균일도를 높일 수 있도록 함이 바람직하다.
이러한 광학패턴의 형성은 도광판 등의 광학플레이트(130)에 Indentor(Tip)을 사용하거나 레이저가공 등 패턴 가공이 가능한 다양한 방식을 적용할 수 있다.
특히, 상술한 광학패턴(P)는 광원으로부터 멀어질수록 순차적으로 높이가 증가하는 구조로 배치되는바, 물론, 순차적인 직선구조나 포물선 구조가 아니라 불규칙한 높이를 구비하여 제1~제n단위패턴(n은 자연수)을 고려할 때, 광원에서 멀어지는 광학패턴이 가까운 광학패턴보다 깊이(높이)가 높은 구조를 만족하면 무방하나, 더욱 바람직하게는 광학패턴을 구성하는 단위패턴의 상부 면의 중심점(X1, X2, ... Xn)을 연결하는 경우, 직선 또는 포물선이 되는 구조로 구현할 수 있게 된다. 이를테면, 상기 광학패턴의 경사면의 중심점을 연결하는 가상의 선의 자취가 y=ax 또는 y=ax2(a는 0 이상의 실수, x>0)의 자취를 만족하게 된다.
도 2 및 도 3을 참조하여 보면, 도 3은 상술한 광학패턴의 구조를 확대한 개념도로, 본 발명에 따른 광학패턴은 광학플레이트의 타면에 음각으로 형성되는 홀 구조를 구비하게 되며, 특히 바람직하게는 (a)~(b)에 도시된 것처럼, 광학패턴의 상면이 경사구조로 구현되도록 함이 바람직하다. 경사구조란 광학패턴의 상부면 부분이 광입사부 방향으로 경사(θ)를 이루는 구조를 취함이 바람직하다. 상기 경사(θ)는 예각으로 구현될 수 있다. 이러한 경사구조는 도시된 (a)~(b)의 구조에서 광이 광학패턴의 상단에 부딪쳐 다시 발광부쪽으로 재반사되어 나오는 문제를 해소하여 광의 전달거리를 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 광원(120)의 광출사면(121)과 광원 수용홈(140) 사이에는 이격공간(air gap; A)이 형성되도록 하며, 이러한 이격공간의 존재는 광의 분포를 조절하여 핫스팟 현상을 억제하고, 광균일도를 향상시킬 수 있도록 하는 장점이 있다. 이 경우 상기 이격공간은 폭이 0.001㎛~50㎛인 것이 핫스팟현상을 최소화할 수 있게 된다. 0.001㎛ 미만의 범위나 50㎛를 초과하는 범위에서는 핫스팟 제거효과가 현격히 떨어지게 된다.
여기서 핫스팟현상이란, 도광판에 LED를 삽입하는 구조로 구현하는 경우, LED가 배치되는 도광판의 상부면에 LED의 열로 인한 점(spot)이나 얼룩이 형성되는 현상을 의미한다. 이러한 에어갭을 형성하는 이격공간은 상기 반사필름(111)과 상기 도광판(130)의 타면 사이에도 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 광원과 광학플레이트의 광학패턴의 배치관계를 도시한 평면개념도이다. 도시된 것과 같이, LED등의 광원(120)에서 가까운 영역에 배치되는 광학패턴의 영역(X1)에는 패턴 밀도가 낮으며, 광원(120)에서 먼 영역에 배치되는 광학패턴의 영역(X2)은 패턴 밀도가 높은 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 배치를 통해 광의 전달효율을 높이고 휘도상승의 효과를 구현할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 인쇄회로기판
111: 반사필름
120: 광원
121: 광출사면
130: 광학플레이트
140: 광원 수용홈
P: 광학패턴

Claims (9)

  1. 일면 및 상기 일면과 대향하는 타면을 구비하고, 광을 가이드하는 광학 플레이트; 및
    상기 광학플레이트의 상기 일면에 음각 구조로 형성되는 다수의 광학패턴을 포함하되,
    상기 광학패턴은,
    측면발광형 LED에서 멀어질수록 단위패턴의 높이가 증가하도록 배치되어, 상기 측면발광형 LED로부터 멀어지는 쪽으로 갈수록 단위패턴의 상부면이 뾰족한 쐐기형상으로 형성되어, 상기 상부면들의 중심점을 연결하는 경우 포물선 구조가 구현되는, 백라이트용 도광판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학플레이트의 타면, 일측면, 타측면, 및 상기 일측면 및 상기 일면을 만입하여 형성된 광원 수용홈
    을 더 포함하는 백라이트용 도광판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학패턴은,
    단위패턴의 상부면을 상기 광의 입사 방향으로 경사를 이루는 구조로 형성하여, 상기 단위패턴으로 입사된 광이 상기 단위패턴의 상부면의 경사면에 부딪쳐 다시 발광부쪽으로 재반사되도록 하여, 광의 전달거리를 증가시키는, 백라이트용 도광판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학패턴은,
    상기 측면발광형 LED에서 멀어질수록 배치밀도가 높아지도록 배치되어, 상기 측면발광형 LED로부터 출사된 광이 상기 광학패턴에 의해 반사되어 상기 측면발광형 LED로 재반사됨으로써, 광의 전달거리를 증가시키는, 백라이트용 도광판.
  5. 측면발광형 LED가 실장된 인쇄회로기판;
    일면 및 상기 일면과 대향하는 타면을 구비하고, 상기 측면발광형 LED에서 출하되는 광을 가이드하는 광학 플레이트; 및
    상기 광학플레이트의 상기 일면에 음각 구조로 형성되는 다수의 광학패턴을 포함하되,
    상기 광학패턴은,
    상기 측면발광형 LED에서 멀어질수록 단위패턴의 높이가 증가하도록 배치되어, 상기 측면발광형 LED로부터 멀어지는 쪽으로 갈수록 단위패턴의 상부면이 뾰족한 쐐기형상으로 형성되어, 상기 상부면들의 중심점을 연결하는 경우 포물선 구조가 구현되는, 백라이트 유닛.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 광학플레이트의 타면, 일측면, 타측면, 및 상기 일측면 및 상기 일면을 만입하여 형성된 광원 수용홈을 더 포함하며,
    상기 측면발광형 LED는 상기 광원 수용홈에 삽입되는 구조로 결합되는, 백라이트 유닛.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 광학패턴은,
    상기 측면발광형 LED에서 멀어질수록 배치밀도가 높아지도록 배치되어, 상기 측면발광형 LED로부터 출사된 광이 상기 광학패턴에 의해 반사되어 상기 측면발광형 LED로 재반사됨으로써, 광의 전달거리를 증가시키는, 백라이트 유닛.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 측면발광형 LED의 광출사면과 상기 광원 수용홈 사이에 이격공간(air gap)이 형성되는, 백라이트 유닛.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 이격공간은 폭이 0.001㎛~50㎛인, 백라이트 유닛.
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