KR101351728B1 - Light guide plate and back light unit - Google Patents

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김상훈
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 도광판은 외부로부터 받아들인 빛을 균일하게 분포시켜 주는 제1층 및 상기 제1층의 일면 상에 배치되며 일정 거리마다 돌출된 그레이팅의 측면에 반사 수단이 증착된 선격자 편광자를 포함하는 제2층을 포함한다.The light guide plate of the present invention includes a first layer for uniformly distributing light received from the outside and a lattice polarizer having reflecting means deposited on a side of the grating protruding at a predetermined distance and disposed on one surface of the first layer. It includes a second layer.

도광판, 백 라이트 유닛, 선격자 편광자 Light guide plate, back light unit, grating polarizer

Description

도광판 및 백 라이트 유닛 {LIGHT GUIDE PLATE AND BACK LIGHT UNIT}Light Guide Plates and Back Light Units {LIGHT GUIDE PLATE AND BACK LIGHT UNIT}

본 발명은 도광판 및 백 라이트 유닛에 관한 것이다. The present invention relates to a light guide plate and a backlight unit.

액정 디스플레이 장치는 액정 패널의 각 픽셀에 전기 신호를 인가하여 액정의 배열을 변경시킴으로써 빛을 투과 시키거나 차단하는 소자이다. 따라서 액정 디스플레이 장치를 동작시키기 위해서는 백라이트 유닛(Backlight Unit: BLU)과 같은 별도의 광원이 필요하다. 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 빛을 액정 디스플레이 패널 전면에 고르게 보내기 위한 도광판, 확산 필름 및 프리즘 시트 등을 포함한다. The liquid crystal display device is an element that transmits or blocks light by applying an electrical signal to each pixel of the liquid crystal panel to change the arrangement of the liquid crystal. Therefore, in order to operate the liquid crystal display device, a separate light source such as a backlight unit (BLU) is required. The general backlight unit includes a light guide plate, a diffusion film, a prism sheet, and the like for uniformly directing the light of the light source to the entire liquid crystal display panel.

일반적인 백라이트 유닛은 여러 가지의 구성 요소를 포함하고 있으므로 부피가 클 뿐만 아니라 제조 비용을 증가시킨다. 또한 광원으로부터 출발한 빛은 백 라이트 유닛을 거치면서 상당 부분 손실되며 액정 디스플레이 장치의 편광판에 의한 빛의 손실 또한 발생한다. 이와 같이 액정 디스플레이 장치의 광 이용 효율이 낮기 때문에 전력 소모 또한 증가한다. Typical backlight units contain several components, which are bulky and increase manufacturing costs. In addition, the light emitted from the light source passes through the backlight unit, and is substantially lost, and the light is also lost by the polarizer of the liquid crystal display device. As such, since the light utilization efficiency of the liquid crystal display device is low, power consumption also increases.

본 발명은 빛의 이용 효율을 높이고 전력 소모를 줄일 수 있는 도광판 및 백 라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a light guide plate and a back light unit that can increase the use efficiency of light and reduce power consumption.

본 발명은 부피와 제조 비용을 줄일 수 있는 도광판 및 백 라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a light guide plate and a backlight unit that can reduce the volume and manufacturing cost.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

본 발명의 도광판은 외부로부터 받아들인 빛을 균일하게 분포시켜 주는 제1층 및 상기 제1층의 일면 상에 배치되며 일정 거리마다 돌출된 그레이팅의 측면에 반사 수단이 증착된 선격자 편광자를 포함하는 제2층을 포함한다.The light guide plate of the present invention includes a first layer for uniformly distributing light received from the outside and a lattice polarizer having reflecting means deposited on a side of the grating protruding at a predetermined distance and disposed on one surface of the first layer. It includes a second layer.

본 발명의 백 라이트 유닛은 빛을 방출하는 광원, 상기 광원으로부터 받아들인 빛을 균일하게 분포시켜 주는 제1층, 상기 제1층의 일면 상에 배치되며 일정 거리마다 돌출된 그레이팅의 측면에 반사 수단이 증착된 선격자 편광자를 포함하는 제2층, 및 상기 제2층이 배치된 상기 제1층 면의 반대면 상에 위치하며 프리즘산을 포함하는 제3층을 포함하는 도광판 및 상기 제3층에 인접하게 배치되어 상기 선격자 편광자로부터 반사된 빛을 다시 반사하는 반사판을 포함한다.The backlight unit of the present invention is a light source that emits light, a first layer that uniformly distributes the light received from the light source, a reflecting means on the side of the grating disposed on one surface of the first layer and protruding at a predetermined distance The light guide plate and the third layer comprising a second layer including the deposited lattice polarizer, and a third layer including a prism acid located on an opposite surface of the first layer surface on which the second layer is disposed. And a reflector disposed adjacent to and reflecting light reflected back from the grid polarizer.

본 발명의 도광판 및 백 라이트 유닛은 부피를 줄일 수 있으며 제조 비용 및 제조 공정을 줄일 수 있고 대면적에 적용가능하다.The light guide plate and the backlight unit of the present invention can reduce the volume, reduce the manufacturing cost and manufacturing process, and can be applied to a large area.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 포함하는 백 라이트 유닛을 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 도광판(100)은 외부로부터 받아들인 빛을 균일하게 분포시켜 주는 제1층(105), 제1층(105)의 일면 상에 배치되며 일정 거리마다 돌출된 그레이팅(grating)(110a)의 일측면에 반사 수단(110b)이 증착된 선격자 편광자(WGP)(Wire Grid Polarizer)와 빛을 산란 시키는 산란 입자(115)를 포함하는 제2층(110), 제2층(110)이 배치된 제1층(105) 면의 반대면 상에 위치하며 프리즘산(PR)을 포함하는 제3층(120)을 포함한다. 반사 수단(110b)은 알루미늄, 은 또는 다층 산화막 중 어느 하나일 수 있다. 1 illustrates a backlight unit including a light guide plate according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the light guide plate 100 according to the embodiment of the present invention is disposed on one surface of the first layer 105 and the first layer 105 to uniformly distribute light received from the outside. A second including a wire grid polarizer (WGP) in which reflecting means 110b is deposited on one side of the grating 110a protruding at a predetermined distance and scattering particles 115 to scatter light The layer 110 and the second layer 110 include a third layer 120 positioned on an opposite side of the surface of the first layer 105 on which the second layer 110 is disposed and including the prism acid PR. The reflecting means 110b may be any one of aluminum, silver or a multilayer oxide film.

제1층(105)은 PMMA(Polymethly Methacrylate) 또는 PC(polycarbonate)와 같은 투명 수지로 이루어질 수 있으며 광원(140)으로부터 발산되는 빛을 받아들여 제1층(105)의 일정 면적과 모양을 가진 패턴을 통해 디스플레이 패널 전 영역에 걸쳐 빛을 균일하게 분포시켜 준다.The first layer 105 may be formed of a transparent resin such as polymethly methacrylate (PMMA) or polycarbonate (PC), and receives a light emitted from the light source 140 to have a predetermined area and shape of the first layer 105. Through this, light is distributed evenly over the entire display panel.

선격자 편광자(WGP)의 그레이팅(110a)의 주기(A)가 빛의 파장의 0.5 배 이하 이면 선격자 편광자(WGP)의 효율이 증가한다. 따라서 그레이팅(110a)의 주기는 20 nm 이상 200 nm 이하일 수 있다. 즉 그레이팅(110a)의 주기가 20 nm 이상 200 nm 이하이면 그레이팅(110a) 패턴이 형성가능하고 선격자 편광자(110)의 효율을 증가시킬 수 있다. If the period A of the grating 110a of the grating polarizer WGP is 0.5 times or less of the wavelength of light, the efficiency of the grating polarizer WGP increases. Therefore, the period of the grating 110a may be 20 nm or more and 200 nm or less. That is, when the period of the grating 110a is 20 nm or more and 200 nm or less, the grating 110a pattern may be formed and the efficiency of the grating polarizer 110 may be increased.

프리즘산(PR)은 폭(W)이 10 ㎛ 이상 99 ㎛ 이하인 그루브 패턴을 갖는다. 프리즘산(120)은 제1층(105) 내부를 진행하는 빛을 그레이팅(110)이 형성된 제2층(110)을 향하도록 한다. The prism acid PR has a groove pattern having a width W of 10 µm or more and 99 µm or less. The prism acid 120 directs the light traveling inside the first layer 105 toward the second layer 110 in which the grating 110 is formed.

산란 입자(115)는 도광판(100) 측면의 광원(140)으로부터 입사된 빛의 S파를 P파로 변환시킨다. 산란 입자(130)의 크기는 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈일 수 있다. The scattering particles 115 convert S waves of light incident from the light source 140 on the side of the light guide plate 100 into P waves. The size of the scattering particles 130 may be nano size or micro size.

선격자 편광자(WGP)는 도광판(100) 측면의 광원(140)으로부터 입사된 빛의 P파를 투과시킨다. 빛의 S파는 선격자 편광자(WGP)의 반사수단(110b)에 의해 반사된다. 반사수단(110b)에 의하여 반사된 S파의 빛은 도광판(100)의 배면에 위치한 반사판(150)에 의하여 다시 반사된다. 산란 입자(115)는 반사판(150)에 의하여 반사된 빛을 산란시킴으로써 S파의 일부를 P파로 변환시키고, P파로 변환된 빛은 선격자 편광자(WGP)를 투과함으로써 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 투과하는 빛의 양이 증가한다. The wire polarizer WGP transmits P waves of light incident from the light source 140 on the side of the light guide plate 100. The S wave of light is reflected by the reflecting means 110b of the grating polarizer WGP. The light of the S-waves reflected by the reflecting means 110b is reflected by the reflecting plate 150 located on the rear surface of the light guide plate 100. The scattering particles 115 convert a portion of the S wave into a P wave by scattering light reflected by the reflector plate 150, and the light converted into the P wave is transmitted through a grating polarizer (WGP) according to an embodiment of the present invention. The amount of light passing through the light guide plate is increased.

종래 별도의 쉬트로 배치되는 반사형 편광 필름, 확산판 및 프리즘 쉬트의 기능을 본 발명의 실시예에 따른 도광판(100)의 선격자 편광자(WGP), 프리즘산(PR) 및 산란 입자(115)가 수행하므로 쉬트의 수 및 부피를 줄일 수 있고 제조 비용 및 시간을 줄일 수 있다. Conventional lattice polarizer (WGP), prism acid (PR) and scattering particles 115 of the reflective polarizing film, the diffusion plate and the prism sheet arranged in a separate sheet according to an embodiment of the present invention This can reduce the number and volume of sheets and reduce manufacturing costs and time.

또한 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 제2층(110) 및 제3층(120)은 자외선에 의하여 경화되는 UV 폴리머로 이루어질 수 있다. 따라서 제2층(110)의 산란 입자(115)는 UV 폴리머에 분산되어 존재할 수 있다. In addition, the second layer 110 and the third layer 120 of the light guide plate according to the embodiment of the present invention may be made of a UV polymer cured by ultraviolet light. Therefore, the scattering particles 115 of the second layer 110 may be dispersed in the UV polymer.

참고로 도 1의 도면 번호 160은 광원(140)의 빛이 도광판(100)으로 향하도록 유도하는 램프 가이드(lamp guide)이다. For reference, reference numeral 160 of FIG. 1 is a lamp guide to guide the light of the light source 140 to the light guide plate 100.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 포함하는 백 라이트 유닛의 제공 또한 가능하다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 백 라이트 유닛은 빛을 방출하는 광원(140), 광원(140)의 빛이 도광판(100)으로 향하도록 유도하는 램프 가이드(160), 본 발명의 실시예에 따른 도광판(100), 및 도광판(100)의 제3층(120)에 인접하게 배치되어 선격자 편광자(110)로부터 반사된 빛을 다시 반사하는 반사판(150)을 포함한다. Therefore, it is also possible to provide a backlight unit including a light guide plate according to an embodiment of the present invention. That is, the backlight unit according to the embodiment of the present invention includes a light source 140 that emits light, a lamp guide 160 that guides the light of the light source 140 toward the light guide plate 100, and an embodiment of the present invention. The light guide plate 100 and a reflector plate 150 disposed adjacent to the third layer 120 of the light guide plate 100 to reflect the light reflected from the wire lattice polarizer 110 again.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 제조하기 위한 스탬프 제조 과정을 나타낸 것이다. 2A to 2C illustrate a stamp manufacturing process for manufacturing a light guide plate according to an embodiment of the present invention.

도 2a에 도시된 바와 같이, 투명 재질의 마스터 스탬프(master stamp)(210)가 준비된다.As shown in FIG. 2A, a master stamp 210 of transparent material is prepared.

도 2b에 도시된 바와 같이, 마스터 스탬프(210)는 열을 방출하는 플레이트(215) 상에 배치되고, UV 폴리머(220)가 마스터 스탬프(210)의 상부에 도포된 후 자외선이 조사된다. 이에 따라 UV 폴리머(220)는 경화되며 마스터 스탬프(210)의 요철과 반대인 요철을 지닌다. As shown in FIG. 2B, the master stamp 210 is placed on a plate 215 that emits heat, and UV light is applied after the UV polymer 220 is applied on top of the master stamp 210. Accordingly, the UV polymer 220 is cured and has irregularities opposite to those of the master stamp 210.

도 2c에 도시된 바와 같이, 마스터 스탬프(210)로부터 경화된 UV 폴리머(220)가 분리되면 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 제조하기 위한 레플리카 스탬프(replica stamp)가 완성된다. As shown in FIG. 2C, when the cured UV polymer 220 is separated from the master stamp 210, a replica stamp for manufacturing a light guide plate according to an embodiment of the present invention is completed.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 제조 과정을나타낸 것이다.3A to 3E illustrate a manufacturing process of the light guide plate according to the embodiment of the present invention.

도 3a에 도시된 바와 같이, 빛을 균일하게 분포시키는 제1층(105)의 양면에 제2층(110) 및 제3층(120)을 형성하기 위하여 산란 입자(115)를 포함하는 UV 폴리머(L1)와 산란 입자(115)를 포함하지 않는 UV 폴리머(L2)가 도포된다.As shown in FIG. 3A, a UV polymer comprising scattering particles 115 to form a second layer 110 and a third layer 120 on both sides of the first layer 105 that distribute light evenly. UV polymer (L2) not including (L1) and scattering particles 115 is applied.

도 3b에 도시된 바와 같이, 앞서 도 2a 및 도 2c를 통하여 설명된 복수의 레플리카 스탬프(310, 320)가 준비된다. 하나의 레플리카 스탬프는 산란 입자(115)를 포함하는 UV 폴리머(L1)에 그레이팅을 형성하기 위한 것이고, 다른 하나의 스탬프는 산란 입자(115)를 포함하지 않는 UV 폴리머(L2)에 프리즘산을 형성하기 위한 것이다. As shown in FIG. 3B, a plurality of replica stamps 310 and 320 described above with reference to FIGS. 2A and 2C are prepared. One replica stamp is for forming a grating on UV polymer L1 comprising scattering particles 115, and the other stamp forms a prism acid on UV polymer L2 that does not include scattering particles 115. It is to.

도 3c에 도시된 바와 같이, 복수의 레플리카 스탬프(310, 320)에 압력이 가해져 산란 입자(115)를 포함하는 UV 폴리머(L1)에 그레이팅이 형성되고 산란 입자(115)를 포함하지 않는 UV 폴리머(L2)에 프리즘산이 형성된다. 이와 같이 몰딩(molding) 방법을 통하여 본 발명의 도광판이 제조되므로 대면적 도광판의 제작이 가능하고 제조 비용 또한 줄일 수 있다. As shown in FIG. 3C, a pressure is applied to the plurality of replica stamps 310 and 320 to form a grating on the UV polymer L1 including the scattering particles 115 and do not include the scattering particles 115. Prismatic acid is formed at (L2). As such, since the light guide plate of the present invention is manufactured through a molding method, a large area light guide plate can be manufactured and manufacturing cost can be reduced.

도 3d에 도시된 바와 같이, 증착 공정을 통하여 반사 수단이 그레이팅(110a)의 형성된다. 이때 반사 수단은 제1층(105)의 일면에 대하여 경사지게 이동하여 그 레이팅(110a)의 일측면에 증착된다. 반사 수단이 일측면에 증착되는 이유는 반사 수단이 그레이팅(110a)의 양측면에 증착될 경우 빛의 투과량이 감소하므로 빛의 투과량 감소를 막기 위해서이다.As shown in FIG. 3D, reflecting means are formed of the grating 110a through a deposition process. At this time, the reflecting means is inclined relative to one surface of the first layer 105 is deposited on one side of the grading (110a). The reason why the reflecting means is deposited on one side is to prevent a decrease in the amount of light transmitted because the amount of light is reduced when the reflecting means is deposited on both sides of the grating 110a.

도 3e에 도시된 바와 같이, 증착 공정이 완료되면 도 1에 도시된 것과 같은 도광판이 완성된다. As shown in FIG. 3E, the light guide plate as shown in FIG. 1 is completed when the deposition process is completed.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. will be. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 포함하는 백 라이트 유닛을 나타낸 것이다. 1 illustrates a backlight unit including a light guide plate according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 도광판을 제조하기 위한 레플리카 스탬프의 제조 과정을 나타낸 것이다.2A to 2C illustrate a manufacturing process of a replica stamp for manufacturing a light guide plate according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 도광판의 제조 과정을나타낸 것이다.3A to 3E illustrate a manufacturing process of the light guide plate according to the embodiment of the present invention.

Claims (11)

외부로부터 받아들인 빛을 균일하게 분포시켜 주는 제1층;A first layer uniformly distributing light received from the outside; 상기 제1층의 일면 상에 배치되며 일정 거리마다 돌출된 그레이팅의 측면에 반사 수단이 증착된 선격자 편광자를 포함하는 제2층; 및A second layer disposed on one surface of the first layer and including a lattice polarizer having reflecting means deposited on a side surface of the grating projected at a predetermined distance; And 상기 제2층이 배치된 상기 제1층 면의 반대면 상에 위치하며 프리즘산을 포함하는 제3층을 포함하되,A third layer comprising a prism acid and positioned on an opposite surface of the first layer surface on which the second layer is disposed; 상기 제2 및 제3층은 상기 제1층과 다른 재료로 이루어지고,The second and third layers are made of a material different from that of the first layer, 상기 제2층은 빛을 산란 시키는 산란 입자를 포함하고,The second layer includes scattering particles for scattering light, 상기 반사 수단은 상기 그레이팅의 일측면에 증착되고,The reflecting means is deposited on one side of the grating, 상기 반사 수단은 다층 산화막으로 이루어지며,The reflecting means is made of a multilayer oxide film, 상기 그레이팅의 주기는 20 nm 이상 200 nm 이하인 것을 특징으로 하는 도광판.The period of the grating is a light guide plate, characterized in that 20 nm or more and 200 nm or less. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2층 및 상기 제3층은 UV 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판.The second layer and the third layer is a light guide plate, characterized in that made of a UV polymer. 삭제delete 빛을 방출하는 광원; A light source emitting light; 상기 광원으로부터 받아들인 빛을 균일하게 분포시켜 주는 제1층, 상기 제1층의 일면 상에 배치되며 일정 거리마다 돌출된 그레이팅의 측면에 반사 수단이 증착된 선격자 편광자를 포함하는 제2층, 및 상기 제2층이 배치된 상기 제1층 면의 반대면 상에 위치하며 프리즘산을 포함하는 제3층을 포함하는 도광판; 및A first layer for uniformly distributing light received from the light source, a second layer including a lattice polarizer disposed on one surface of the first layer and reflecting means deposited on a side of the grating projecting at a predetermined distance; And a third layer including a prism acid on an opposite surface of the surface of the first layer on which the second layer is disposed; And 상기 제3층에 인접하게 배치되어 상기 선격자 편광자로부터 반사된 빛을 다시 반사하는 반사판을 포함하되,A reflector disposed adjacent to the third layer to reflect back light reflected from the grid polarizer; 상기 제2 및 제3층은 상기 제1층과 다른 재료로 이루어지고,The second and third layers are made of a material different from that of the first layer, 상기 제2층은 빛을 산란 시키는 산란 입자를 포함하고,The second layer includes scattering particles for scattering light, 상기 반사 수단은 상기 그레이팅의 일측면에 증착되고,The reflecting means is deposited on one side of the grating, 상기 반사 수단은 다층 산화막으로 이루어지며,The reflecting means is made of a multilayer oxide film, 상기 그레이팅의 주기는 20 nm 이상 200 nm 이하인 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.And a period of the grating is 20 nm or more and 200 nm or less. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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