KR20010039013A - 엘씨디용 백라이트 유니트의 도광판 - Google Patents

엘씨디용 백라이트 유니트의 도광판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LCD용 백라이트 유니트의 도광판에 관한 것으로,
본 발명은 형광램프(10)로부터 입사된 빛을 확산물질(30)에 의해 발광 영역으로 출사하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판(20)에 있어서, 상기 도광판(20)의 입광면이, 수직 방향을 따라 형성된 소정 각도의 경사면을 적어도 하나 이상 포함하고 있어, 도광판(20)에 입사되는 모든 각도의 빛(직선광 포함)을 굴절시키므로써, 플랫한 입광면을 갖는 종래의 도광판보다 발광영역으로 출사되는 빛의 밝기를 증가시킬 뿐만 아니라, 이에 따라 휘도 보강용으로 사용되는 프리즘 시트(60)가 삭제 가능하여 제조 공정을 단순화할 수 있고 제조 원가를 절감시킬 수 있다는 데 그 효과가 있다.

Description

엘씨디용 백라이트 유니트의 도광판{A light guide plate in a backlight unit for LCD}
본 발명은 엘씨디(Liquid Crystal Display ; 이하, LCD라 약칭함)용 백라이트 유니트의 도광판에 관한 것이다.
보다 상세하게는 도광판의 입광면에 소정 각도의 경사면을 형성하여 도광판에 입사되는 모든 각도의 빛을 굴절시켜 전체 휘도를 증가시키도록 되어진 LCD용 백라이트 유니트의 도광판에 관한 것이다.
일반적으로 대부분의 AV(Audio/Video) 시스템이나 데이터 통신 장치 등의 표시수단으로 CRT(Cathode Ray Tube)가 사용되어 왔다. 그러나, CRT는 전자 방출과 전자빔의 각도 조절을 하기 위해 고전압이 요구될 뿐만 아니라, 크기와 무게를 줄이기에 매우 어려운 문제점을 안고 있었다.
이와 같은 CRT의 단점을 보완하기 위해 경량화, 저전압 및 저소비전력을 위한 평판 표시 소자(Flat Panel Display) 기술이 개발 중에 있으며, 상술한 평판 표시 소자는 사용되는 물질에 따라 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), LED(Light Emitting Diode), EL(Electroluminescence), FED(Field Emission Display), VFD(Visual Fluorescent Display), DMD(Digital Micromirror Device) 등으로 분류할 수 있다.
상술한 여러 평판 표시 소자들은 화소(pixel)를 통해 빛을 제어하게 되는데, 이와 같이 빛을 제어하는 방법으로는 각각의 화소에서 빛을 발생하도록 하는 방법과 빛을 자체적으로 발생하지 않고 반사하거나 투과시켜 빛의 양을 조절하는 방법이 있다. 전자의 경우를 능동 디스플레이라고 하며, 후자의 경우를 수동 디스플레이라고 한다. 능동 디스플레이 소자로는 LED가 있고, 수동 디스플레이 소자로는 LCD 등이 있으며, LCD 등과 같은 수동 디스플레이 소자는 소자의 후면 또는 측면에 빛을 발생시키는 장치가 반드시 구비되어 있어야 한다.
한편, LCD의 빛을 발생시키는 장치의 방식으로는 반사형 방식, 투과형 방식 및 두 가지 방식이 조합된 방식이 있다. 이때 투과형 방식에서 사용되는 광원장치를 백라이트 유니트(Backlight Unit)라 한다. 이 백라이트 유니트는 광원의 위치에 따라 직하방식(Top-Down Method)과 옆면 조명 방식(Edge Illumination System)으로 구분된다.
도 1은 일반적인 백라이트 유니트의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 백라이트 유니트는 형광램프(10)와, 도광판(20), 확산물질(30), 반사판(40), 확산판(50), 프리즘 시트(60), 및 LCD로 구성되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 형광램프(10)에 전압이 인가되면 형광램프(10)내에 존재하는 잔류전자들이 양극으로 이동되고, 양극으로 이동중인 잔류전자가 아르곤(Ar)과 충돌되면 아르곤이 여기되어 양이온이 증식되며, 증식된 양이온이 음극에 충돌하여 2차 전자를 방출하게 된다.
상술한 바와 같이 방출된 2차 전자가 관내를 흘러서 방전을 개시하게 되면, 방전에 의한 전자의 흐름이 수은 증기와 충돌, 전리되어 자외선 및 가시광이 방출하게 되고, 방출된 자외선이 램프 내벽에 도포된 형광체를 여기시켜 가시광을 방출하여 빛을 발하게 된다.
도광판(20)은 상기 형광램프(10)에서 방출된 빛을 내부로 입사시켜 상부로 면광원이 출사되도록 하는 웨이브 가이드(Wave Guide)로서, 통상적으로 광 투과력이 매우 우수한 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate : PMMA) 수지가 사용된다.
상기 도광판(20)의 광입사 효율에 관계하는 요소로는 도광판 두께 대 램프 직경, 도광판과 램프 사이 거리, 램프 반사판의 형태 등이 있으며, 일반적으로 형광램프(10)를 도광판(20) 중심보다 두께 방향으로 비껴 놓음으로서 광입사 효율이 높아지도록 한다.
LCD용 백라이트 유니트의 도광판(20)은 인쇄방식의 도광판, V-cut 방식의 도광판, 산란 도광판 등이 있다.
확산물질(30)은 석영(Si02)입자, PMMA, 솔벤트(Solvent) 등으로 이루어진다. 이때, 상기 석영 입자는 광 확산용으로 사용되고, 다공질 입자 구조를 가지며, PMMA는 석영 입자를 도광판(20) 하부면에 부착시키기 위해 사용된다.
상술한 확산물질(30)은 도트 형태로 도광판 하부면에 도포되며, 도광판(20) 상부에서의 균일한 면광원을 얻기 위해 도트의 면적이 단계적으로 커진다. 즉, 형광램프(10)에서 가까운 쪽은 단위 면적당 도트가 차지하는 면적율이 작고, 형광램프(10)에서 먼 쪽은 단위 면적당 도트가 차지하는 면적율이 크다.
반사판(40)은 도광판(20) 후단에 설치되어 상기 형광램프(10)에서 출사된 빛이 도광판(20) 내부로 입사되도록 한다.
확산판(50)은 균일한 도트 패턴이 도포된 도광판(20) 상부에 설치되어 시야각(Viewing Angle)에 따라 균일한 휘도를 얻도록 하는데, 확산판(50)의 재질로는 PET나 PC(PolyCarbonate) 수지를 사용하며, 확산판(50)의 상부에는 확산 역할을 하는 입자 코팅층이 형성되어 있다.
프리즘 시트(60)는 상술한 확산판(50) 상부로 투과되어 방사되는 광의 정면 휘도를 높이기 위한 것으로서, 특정 각도의 광만 투과되도록 하고 나머지 각도로 입사되는 빛은 내부 전반사가 일어나 프리즘 시트(60) 하부로 다시 되돌아가도록 하며, 상술한 바와 같이 되돌아가는 광은 도광판(20) 하부에 부착된 반사판(40)에 의해 반사된다.
도 2는 종래 기술에 따른 플랫한 입광면을 갖는 도광판의 빛의 진행과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 형광램프(10)로부터 방출된 빛이 도광판(20) 내부로 입사되면, 상기 도광판(20) 하부에 도포된 확산물질(30)에 입사되어 석영(Si02)입자에 의해 산란되거나 투과된다.
석영(Si02)입자에 의해 산란된 빛중에서 도광판(20)의 임계각(θc)보다 더 작은 각으로 내부 표면에 입사되는 빛은 도광판(20)을 투과하여 윗면으로 빠져 나가게 되며, 임계각(θc)보다 더 큰 각으로 입사되는 빛은 내부 전반사를 하면서 도광판(20) 내부로 진행해 나간다.
이때, 종래 기술에 따른 도광판(20)은 그 입광면이 플랫하기 때문에, 상기 형광램프(10)로부터 도광판(20)의 입광면으로 입사되는 여러 각도의 빛들중에서 직선광(빛B, 빛C)을 제외한 나머지 각도로 입사되는 빛(빛A, 빛D)들은 확산물질(30)에 입사되어 발광영역으로 출사되는 반면, 직선광(빛B, 빛C)은 확산물질에 입사되지 못하고 도광판 끝면까지 진행하게 된다.
결국 이 직선광(빛B, 빛C)은 끝면에서 되반사되어 다시 형광램프(10)내로 흡수된 후 소멸된다.
따라서, 상술한 바와 같은 종래의 LCD용 백라이트 유니트의 도광판(20)은 그 입광면이 플랫하기 때문에, 직선광을 이용하지 못하고 이에 따라 에너지 효율이 떨어진다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 도광판의 입광면에 소정 각도의 경사면을 형성하여 도광판에 입광되는 모든 각도의 빛을 굴절시켜 전체 휘도를 증가시키도록 되어진 LCD용 백라이트 유니트의 도광판을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LCD용 백라이트 유니트의 도광판은, 형광램프로부터 입사된 빛을 확산물질에 의해 발광 영역으로 출사하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판에 있어서, 상기 도광판의 입광면이, 수직 방향을 따라 형성된 소정 각도의 경사면을 적어도 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 LCD용 백라이트 유니트의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 플랫한 입광면을 갖는 도광판에 있어서 빛의 진행과정을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 입광면을 갖는 도광판의 단면도,
도 4은 본 발명에 따라 연속적으로 배열된 삼각 형상의 입광면을 갖는 도광판의 단면도,
도 5는 본 발명에 따라 연속적으로 배열된 삼각 형상의 입광면을 갖는 도광판에 있어서 빛의 진행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 형광램프 20 : 도광판
30 : 확산물질 40 : 반사판
50 : 확산판 60 : 프리즘 시트
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 LCD용 백라이트 유니트의 도광판을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 입광면을 갖는 도광판의 단면도로서, 본 발명에 따른 여러가지 실시예를 보여주고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은, 형광램프(10)로부터 입사된 빛을 확산물질(30)에 의해 발광 영역으로 출사하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판(20)에 있어서, 상기 도광판(20)의 입광면이, 수직 방향을 따라 형성된 소정 각도의 경사면을 적어도 하나 이상 포함하고 있다.
여기서 상기 경사면은, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 제 1 각(θ)이 예각인 사선 형상을 이루거나, 또는 (b)에 도시된 바와 같이 파(派) 형상을 이루거나, 또는 (c)에 도시된 바와 같이 호(弧) 형상을 이루거나 , 또는 (d)에 도시된 바와 같이 삼각 형상을 이룬다.
이때, 상기와 같은 도 3(a)(b)(c)(d)의 형상은 도광판(20) 입광면의 전부분에 걸쳐 형성될 수도 있으며, 일부분에 걸쳐 형성될 수도 있다.
또한, 상기 도광판(20)의 입광면이 수직 방향을 따라 연속적으로 배열된 요철 형상일 경우, 상기 요철 형상은 도 3(e)에 도시된 바와 같이 호(弧) 형상을 이루거나, 또는 (f)에 도시된 바와 같이 삼각 형상을 이룬다.
이때, 상기와 같은 형상은 도 3(e)(f)에 도시된 바와 같이 입광면의 전부분에 걸쳐 형성될 수도 있으며, (g)(h)에 도시된 바와 같이 입광면의 일부분에 걸쳐 형성될 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따라 연속적으로 배열된 삼각 형상의 입광면을 갖는 도광판의 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 도광판(20)의 재질이 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate :PMMA)일 경우, 본 발명에 따라 연속적으로 배열된 삼각 형상의 피치(A)는 20∼50㎛로 모두 동일하고, 그 각도(B)도 90°또는 100°로 모두 동일하다.
이때, 상기 각도(A)는 도광판(20)의 재질에 따른 빛의 굴절 특성(전반사 및 투사)에 의해 결정된다.
즉, 형광램프(10)로부터 방출된 빛이 도광판(20) 내부로 입사되면, 상기 도광판(20) 하부에 도포된 확산물질(30)에 입사되어 석영(Si02)입자에 의해 산란되거나 투과되는데, 이때 석영(Si02)입자에 의해 산란된 빛중에서 도광판(20)의 임계각(θc)보다 더 작은 각으로 내부 표면에 입사되는 빛은 도광판(20)을 투과하여 윗면으로 빠져 나가게 되며, 임계각(θc)보다 더 큰 각으로 입사되는 빛은 내부 전반사를 하면서 도광판(20) 내부로 진행해 나간다.
도 5는 본 발명에 따라 연속적인 삼각 형상의 입광면을 갖는 도광판에 있어서 빛의 진행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 형광램프(10)로부터 방출된 빛이 도광판(20) 내부로 입사되면, 도광판(20) 하부에 도포된 확산물질(30)에 입사되어 확산물질(30)에 의해 발광 영역으로 출사하게 되는데, 형광램프(10)로부터 도광판(20)의 입광면으로 입사되는 직선광을 포함한 모든 각도의 빛(빛A, 빛B, 빛C, 빛D)이 모두 도광판(20) 내부에서 굴절을 하게 되어 도광판 하부에 도포된 확산물질에 의해 발광영역으로 출사된다.
이에 따라 도광판에 입광되는 모든 각도의 빛을 굴절시키므로써, 발광역역으로 출사되는 빛의 밝기를 증가시키므로써, 백라이트 유니트의 전체 밝기를 증가시킬 수 있다.
본 발명은 실시예에 기재된 형상의 입광면을 갖는 도광판에 제한받지 않으며, 형광램프로부터 입사되는 모든 각도의 빛을 굴절시킬 수 있는 형상의 모든 입광면을 포함한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 도광판(20)의 입광면에 소정 각도의 경사면을 형성하여 도광판(20)에 입사되는 모든 각도의 빛을 굴절시키므로써, 플랫한 입광면을 갖는 종래의 도광판보다 발광영역으로 출사되는 빛의 밝기를 증가시킬뿐만 아니라, 이에 따라 휘도 보강용으로 사용되는 프리즘 시트(60)가 삭제 가능하여 제조 공정을 단순화할 수 있고 제조 원가를 절감시킬 수 있다는 데 그 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 형광램프로부터 입사된 빛을 확산물질에 의해 발광 영역으로 출사하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판에 있어서,
    상기 도광판의 입광면이,
    수직 방향을 따라 형성된 소정 각도의 경사면을 적어도 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 경사면이,
    수직 방향을 따라 연속적으로 배열된 요철 형상인 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판.
  3. 제 2 항에 있어서 상기 요철 형상이,
    호 형상인 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판.
  4. 제 2 항에 있어서 상기 요철 형상이,
    삼각 형상인 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연속적으로 배열된 삼각 형상의 피치 및 각도가 동일한 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    도광판의 재질이 폴리메틸메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 연속적으로 배열된 삼각 형상의 피치가,
    20∼50㎛임을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판.
  8. 제 6 항에 있어서 상기 연속적으로 배열된 삼각 형상의 각도가,
    90°또는 100°임을 특징으로 하는 LCD용 백라이트 유니트의 도광판.
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