KR101651887B1 - 색편차를 개선하는 도광판 및 이를 구비하는 백라이트 장치 - Google Patents

색편차를 개선하는 도광판 및 이를 구비하는 백라이트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 출광면으로 출사되는 빛의 색편차를 최소로 하는 도광판 및 이를 구비하는 백라이트 장치에 관한 것으로, 사각의 판상으로 일 측면은 입광면을 형성하는 도광판에 있어서, 상기 입광면에 대향되는 반입광면에는, 내면에 컬러 잉크로 형성된 광 패턴이 인쇄된 반사테이프;가 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 도광판의 반입광면 영역에 형성되는 반사테이프에 컬러 패턴이 인쇄됨으로써, 색편차를 개선할 수 있으며, 반사테이프에 인쇄된 컬러 패턴이 광원으로부터의 거리에 따라 크기 또는 밀도를 달리함으로써, 전체적으로 색편차가 균일하게 개선되는 효과를 나타낸다.

Description

색편차를 개선하는 도광판 및 이를 구비하는 백라이트 장치{Light Guide Plate for Reducing Color Deviation and Backlight unit having the Same}
본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출광면으로 출사되는 빛의 색편차를 최소로 하는 도광판 및 이를 구비하는 백라이트 장치에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display, 이하 'LCD'라 함)는 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인해 평판표시장치로 많이 사용되고 있다. 그러나 LCD는 그 자체에서 빛을 발하지 못하여 고품질의 화상을 실현하기 위해서는 별도의 백라이트 장치(Backlight unit)가 구비되어야 한다. 일반적으로 백라이트 장치는 빛이 입사되는 방식에 따라 측면형(Edge-lighting)과 직하형(Direct-lighting) 백라이트 장치로 구분된다. 측면형 백라이트 장치는 도광판의 측부에 광원이 배치되어 도광판과 광학 시트를 통하여 간접적으로 빛을 비추어 조명하는 방식이며, 직하형 백라이트 장치는 확산판의 하부에 광원이 배치되어 확산판과 광학 시트를 통하여 액정 패널에 직접 빛을 비추어 조명하는 방식이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
측면형 백라이트 장치는 판 상의 도광판(10) 일 측부에 LED 어레이(20)가 배치되고, 도광판(10)의 하측에는 반사판(30)이 배치되며, 도광판(10)의 상측에 프리즘 시트(40)와 확산 시트(50)가 배치된다. 상기 구성들은 미 도시된 커버버텀 내부에 수납되고, 커버버텀에 체결되는 가이드 패널에 의하여 고정되어 백라이트 장치를 구성한다. 이러한 백라이트 장치는 도광판(10)의 측부 입광면으로 입사되는 빛이 경계면을 따라 전반사를 반복하면서 도광판(10) 내부에서 산란되어 수평의 상부 출광면으로 면광원의 형태로 출사된다.
여기서, 도광판(10)은 점광원 또는 선광원의 빛을 받아들여 면광원으로 출사시키는 광 전환 소자이다. 또한, 프리즘 시트(40)는 도광판(10)에서 출사된 빛이 수직 방향의 상측으로 진행하도록 빛을 집광하며, 확산 시트(50)는 출사되는 빛의 균일도를 향상시키기 위하여 빛을 산란시킨다.
한편, 최근에는 도광판에서 출사되는 빛의 휘도와 균일도를 개선시키기 위하여 도광판 표면에 다양한 형상의 광학 패턴이 형성된 선행문헌들이 개시되어 있다.
일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 도광판(10)의 하면에는 도트 형상의 광 반사 패턴(11)이 형성되어, 도광판(10) 내부에서 전반사되는 빛을 산란시켜 휘도와 균일도 향상을 도모하고 있다. 이때, 광 반사 패턴(11)은 광원인 LED 어레이(20)가 배치되는 입광면 영역과 광원이 배치되지 않은 반입광면 영역에서 형상의 크기나 밀도를 달리한다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 광 반사 패턴(11)은 도광판의 입광면에서 반입광면으로 갈수록 크기와 밀도가 증가한다. 이는 광원으로부터 멀어질수록 광속이 줄어들게 되므로, 광 반사 패턴(11)의 밀도를 증가시켜 출광면으로 전체적으로 균일한 휘도의 빛이 출사되도록 하기 위함이다.
또한, 도시된 바와 같이 도광판(10)의 반입광면에는 반입광면을 통하여 출사되는 빛을 내부로 반사시켜 광 누설을 방지하는 반사막(12)이 형성된다. 이러한 반사막(12)은 도광판(10)의 반입광면으로 누설되는 빛을 차단하여 반입광면 영역에서의 휘도 향상을 도모하고 있다.
이와 같이 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치에서는 도광판의 하면이나 측면에 다양한 형상의 광학 패턴을 형성하여 휘도 향상을 도모함과 동시에, 특히 반입광면 영역에서의 휘도 저하를 방지하여 전체적으로 균일한 휘도를 나타내도록 한다. 그러나 이러한 종래의 백라이트 장치에서는 단순히 휘도와 휘도의 균일도를 개선시키지만, 도광판 전체 영역에서 출사되는 빛에 대한 색편차는 개선시키지 못하고 있다.
즉, 측면형 백라이트 장치에서는 광원인 LED 어레이가 배치된 입광면 영역과 LED 어레이가 배치되지 않은 반입광면 영역에서의 색편차가 발생한다. 도광판의 입광면을 통하여 입사되는 빛이 도광판 내부의 전체 영역으로 분포되는 과정에서 반입광면으로 향할수록 각 파장대의 빛에 대한 광속이 서로 다른 비율로 줄어들기 때문에 입광면 영역과 반입광면 영역에서의 색편차가 발생하게 된다. 일 예로 청색 발광의 LED 칩에 황색 형광체 수지를 몰딩하여 백색 광을 구현하는 광원과 PMMA 수지 도광판을 구비하는 측면형 백라이트 장치에서는 반입광면으로 향할수록 상대적으로 황색 계열의 빛이 강하게 시인된다.
이와 같이, 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치에서는 도광판의 입광면과 반입광면 영역에서 휘도와 휘도의 균일도 문제는 개선되고 있지만, 각 영역에서 색좌표가 달리 나타나는 색편차 문제는 여전히 발생하고 있다.
선행문헌 : 공개특허 10-2008-0018328(2008.02.18.출원공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 도광판의 출광면 전체 영역에 대하여 휘도와 휘도의 균일도를 향상시킴과 동시에 색편차를 최소로 하는 도광판 및 이를 구비하는 측면형 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사각의 판상으로 일 측면은 입광면을 형성하는 도광판에 있어서, 상기 입광면에 대향되는 반입광면은, 내면에 컬러 잉크로 형성된 광 패턴이 인쇄된 제1 반사테이프;가 부착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도광판의 상기 입광면과 상기 반입광면 사이의 양 측면에는, 내면에 컬러 잉크로 형성된 광 패턴이 인쇄된 제2 반사테이프;가 더 부착되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2 반사테이프의 광 패턴은 입광면에서 반입광면으로 향할수록 밀도가 증가하거나 직경이 증가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광 패턴은 블루 잉크가 인쇄된 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 측면형 백라이트 장치는, 상기와 같은 구성의 도광판; 상기 도광판의 입광면 측부에 배치되는 LED 어레이; 상기 도광판 하부에 배치되는 반사판; 및 상기 도광판 상측에 적층되는 광학시트;를 포함한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 도광판의 반입광면 영역에 형성되는 반사테이프에 컬러 패턴이 인쇄됨으로써, 색편차를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 반사테이프에 인쇄된 컬러 패턴이 광원으로부터의 거리에 따라 크기 또는 밀도를 달리함으로써, 전체적으로 색편차가 균일하게 개선되는 효과를 나타낸다.
도 1은 종래의 기술에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 분해 사시도,
도 3은 도 2의 주요부인 반사테이프의 접합면을 상세히 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 분해 사시도, 및
도 5는 본 발명의 반사테이프에 형성된 광 패턴의 다양한 변형 예를 나타낸 도면이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 주요부인 반사테이프의 접합면을 상세히 나타낸 확대 사시도이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 측면형 백라이트 장치는 도광판(100)과 도광판(100)의 입광면 측부에 배치되는 LED 어레이(200)를 포함하고, 도광판(100)의 하측에는 반사 시트(미도시)가 배치되며, 도광판의 상측에는 프리즘 시트나 확산 시트를 포함하는 광학 시트(미도시)들이 적층된다. 이러한 도광판, LED 어레이, 반사 시트 및 광학 시트는 커버버텀(미도시)에 안착되고, 커버버텀의 상측에서 커버버텀에 체결되는 가이드 패널(미도시)에 의하여 안정적으로 고정된다.
여기서, 도광판(100)은 LED 어레이(200)로부터 입사되는 다수의 점광원의 빛을 내부 전반사를 통하여 면광원으로 전환시켜 상측으로 출사시킨다. 이를 위한 도광판(100)은 사각의 판 형상으로, 광원인 LED 어레이(200)가 배치되는 적어도 어느 일 측면이 입광면(100a)을 구성하고, 면광원의 빛이 출사되는 상면이 출광면(100d)을 구성한다. 즉, LED 어레이(200)에서 출사되는 빛은 도광판(100)의 입광면(100a)으로 입사되고, 입사된 빛은 내부 전반사를 통하여 판 상의 도광판 내부 전체 공간으로 산란 및 분산되면서 출광면(100d)을 통하여 면광원으로 출사된다. 이러한 도광판(100)은 소정의 굴절율을 갖는 투명 아크릴 계열의 수지로 구성되며, 일 예로 PMMA(Polymethylmethacrylate), PS(Poly stylene), MS(Meta stylene) 또는 PC(Polycarbonate) 등의 수지가 이용될 수 있다.
LED 어레이(200)는 기판 상에 다수의 LED 패키지가 일정한 간격으로 실장되어 어레이 형태로 구성된다. 기판은 소정의 길이를 가지며, LED 패키지를 구동시키기 위한 회로 패턴이 인쇄된다. LED 패키지는 백라이트 장치의 광원으로 일 면의 윈도우 영역으로 빛을 출사시켜 도광판(100) 내부로 입사되도록 한다.
한편, 본 발명의 측면형 백라이트 장치를 구성하는 도광판(100)은 반입광면(100b)에 반사테이프(110)가 부착되며, 반사테이프(110) 내면에는 광 패턴(120)이 인쇄된다(여기서, 반입광면은 입광면에 마주보는 도광판의 반대측 면을 말한다). 반사테이프(110)는 광 반사율이 우수한 필름 시트 또는 필름으로 구성되며, 일 예로, PET, Ag 또는 Al 재질의 시트나 필름으로 구성될 수 있다.
또한, 반사테이프(110)의 내면(즉, 도광판과의 접합면)에 형성되는 광 패턴(120)은 컬러 잉크가 인쇄되어 형성되며, 일 예로 컬러 입자를 함유하는 UV 또는 IR 잉크가 인쇄되어 형성된다. 컬러 잉크의 광 패턴(120)은 도트 형상, 스트라이프 형상 등 다양한 형상으로 인쇄될 수 있다.
그리고 광 패턴(120)의 컬러 잉크는 다양한 색상이 적용될 수 있으나, 색편차가 발생하는 도광판(100)에 대하여 광원과 동일한 색좌표를 나타낼 수 있도록 하는 색상의 컬러 잉크가 선택될 수 있다. 본 발명에서와 같이 백색 광원을 사용하는 경우 도광판(100)의 반입광면 영역에서는 옐로우 계열의 색편차가 발생하므로, 출광면(100d) 전체 영역에 색편차를 최소로 하기 위해서는 블루 잉크의 광 패턴(120)이 인쇄된다. 이와 같이 광 패턴(120)이 형성된 반사테이프(110)에 의하여 반입광면(100b)으로 누설되는 빛을 다시 도광판(100) 내부로 반사시키는 과정에서 블루 계열의 빛으로 변화시킴으로써, 휘도를 향상시킴과 동시에 블루 계열의 파장을 갖는 빛이 보완되어 반입광면 영역에서 발생하는 색편차를 최소로 할 수 있다.
표 1은 종래의 기술에 따라 단순히 반사테이프가 부착된 도광판(비교예)과 본 발명에서와 같이 블루 잉크가 인쇄된 반사테이프가 부착된 도광판(실시예)의 출광면에서 관찰되는 색좌표를 나타낸 테이블이다. 표 1에서는 도광판의 출광면에 대하여 중앙과 가장자리 영역의 9 영역에서의 색좌표를 나타내었으며, 실시예에서는 도트 형상의 블루 잉크를 인쇄하였다. 또한, 색편차는 x,y 좌표에 대하여 최대값과 최소값의 차이를 나타내었다.
구분 비교예 실시예




위치
Figure 112014082864456-pat00001
Figure 112014082864456-pat00002
No. x y x y
① 0.2621 0.2213 0.2612 0.2202
② 0.2675 0.2304 0.2645 0.2256
③ 0.2677 0.2297 0.2639 0.2250
④ 0.2677 0.2297 0.2642 0.2251
⑤ 0.2619 0.2217 0.2611 0.2202
⑥ 0.2624 0.2218 0.2610 0.2198
⑦ 0.2599 0.2191 0.2601 0.2187
⑧ 0.2597 0.2182 0.2599 0.2181
⑨ 0.2601 0.2184 0.2603 0.2179
AVG 0.2632 0.2234 0.2618 0.2212
색편차 0.0080 0.0122 0.0046 0.0077
위 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, x,y 색좌표에 있어서 비교예의 도광판에서는 각각 0.0080 및 0.0122 의 색편차를 나타내었으나, 실시예의 도광판에서는 각각 0.0046 및 0.0077 의 색편차를 나타내었다. 따라서, 본 발명의 실시예와 같이 컬러 잉크의 광 패턴이 인쇄된 반사테이프가 부착된 도광판에서 출광면의 전체 영역에 대하여 균일한 색좌표를 나타내어 색편차가 현저히 개선되었음을 확인할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 도광판의 상면 또는 하면에는 다양한 형상의 광 제어 패턴들이 형성될 수 있으며, 일 예로 상면에는 프리즘 형상의 집광 패턴이 형성되고, 하면에는 도트 형상의 광 산란 패턴이 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치의 주요 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 반사테이프에 형성된 광 패턴의 다양한 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면형 백라이트 장치에서는 도광판(100)의 측면(100c)에도 반사테이프(110)가 더 부착되고, 측면(100c)의 반사테이프(110) 내면에도 컬러 잉크의 광 패턴(120)이 인쇄된다(여기서, 측면은 입광면과 반입광면 사이의 양측 면을 말한다).
특히, 도광판(100)의 측면에 부착되는 반사테이프(110)에 형성된 광 패턴(120)은 입광면(100a) 영역에서 반입광면(100b) 영역으로 갈수록 패턴의 밀도와 크기를 달리하면서 형성된다. 즉, 도시된 바와 같이 도트 형상의 광 패턴(120)은 입광면(100a)에서는 작은 직경과 낮은 밀도로 형성되지만, 반입광면(100b)에서는 큰 직경과 높은 밀도로 형성된다. 일반적으로, LED 어레이(200)가 배치된 입광면(100a) 영역에서는 색편차가 거의 발생되지 않지만, 반입광면(100b) 영역으로 갈수록(즉, 광원으로부터 멀어질수록) 색편차가 서서히 증가한다. 따라서, 측면의 반사테이프(110)에 대하여, 입광면(100a)에서 반입광면(100b)으로 향할수록 컬러 잉크 광 패턴(120)의 크기나 밀도를 증가시키는 경우 전체 영역에 대하여 균일하게 색편차를 개선시킬 수 있다.
한편, 반입광면(100b)의 반사테이프(110)와 마찬가지로 측면(100c)의 반사테이프(110)에 인쇄되는 광 패턴(120)도 도트 형상, 스트라이프 형상 등 다양한 형상을 이룰 수 있으며, 스트라이프 형상의 경우에도 연속 또는 불연속적으로 형성될 수 있다. 또한, 반사테이프(110)에 형성되는 스트라이프 형상의 광 패턴(120)도 입광면에서 반입광면으로 향할수록 폭이 증가되거나 밀도, 직경 등이 증가되도록 형성되는 것이 바람직하다.
이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100 : 도광판 200 : LED 어레이
110 : 반사테이프 120 : 광 패턴

Claims (5)

  1. 사각의 판상으로 일 측면은 입광면을 형성하는 도광판에 있어서,
    상기 입광면에 대향되는 반입광면에는 내면에 컬러 잉크로 형성된 제1광 패턴이 인쇄된 제1 반사테이프;가 부착되고,
    상기 입광면과 상기 반입광면 사이의 양 측면에는 내면에 컬러 잉크로 형성된 제2광 패턴이 인쇄된 제2 반사테이프;가 더 부착되며,
    상기 제2광 패턴은,
    입광면에서 반입광면으로 향할수록 패턴의 수직 폭이 증가하는 가로 띠 형상, 입광면에서 반입광면으로 향할수록 패턴 간격이 감소하고 패턴의 수직 폭이 증가하는 다수의 세로 띠 형상 또는 입광면에서 반입광면으로 향할수록 패턴 간격이 감소하고 패턴의 직경이 증가하는 다수의 도트 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치용 도광판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 에 있어서,
    상기 제1광 패턴 및 제2광 패턴은 블루 잉크가 인쇄된 것을 특징으로 하는 측면형 백라이트 장치용 도광판.
  5. 제1항 또는 제4항의 도광판;
    상기 도광판의 입광면 측부에 배치되는 LED 어레이;
    상기 도광판 하부에 배치되는 반사판; 및
    상기 도광판 상측에 적층되는 광학 시트;를 포함하는 측면형 백라이트 장치.
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